TWI789404B - 導光板及圖像顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種圖像顯示裝置用的導光板，其使用無鉛玻璃也能顏色再現性優良，輕量且可以獲得廣闊的視角。對從圖像顯示元件入射的圖像光進行導光而朝向使用者的瞳孔射出的圖像顯示裝置用的導光板，由相對於圖像光的波長而折射率為1.8以上的無鉛玻璃構成，構成為板厚10mm時波長400nm的內部透光率為0.6以上。

Description

導光板及圖像顯示裝置
本發明涉及一種在頭戴顯示器等圖像顯示裝置中使用的導光板、和使用了該導光板的圖像顯示裝置。
近年來，作為利用虛像光學系統將2維圖像放大，以使觀察者觀察放大後的虛像的方式進行顯示的裝置，頭戴顯示器（Head Mounted Display）已被實用。
頭戴顯示器被分類為透明的透光型和非透光型。作為透光型的頭戴顯示器，由於與資訊終端組合使用或者作為AR（Augmented Reality：擴增實境）等的提供用而使用，因此期望小型且便攜性優良。另外，作為非透光型的頭戴顯示器，由於作為電影欣賞、遊戲、VR（Virtual Reality：虛擬實境）等的提供用而使用，因此期望是獲得沉浸感的廣視角。
這種頭戴顯示器例如在專利文獻1中記載。專利文獻1的頭戴顯示器具有：顯示裝置，其顯示圖像；導光部件，其使在顯示元件上顯示的圖像入射；以及傳輸單元，其使入射的圖像在導光部件內部全反射而朝向使用者的瞳孔進行傳輸。並且，為了獲得特定的視角，由折射率為約1.7的玻璃材料形成導光部件。
現有技術文獻： [專利文獻] 專利文獻1：日本特開2010－243787號公報。
發明所要解決的問題 根據專利文獻1記載的頭戴顯示器的導光部件，可以獲得視角10.0deg程度的圖像，但在VR的用途中，還要求廣視角、且顏色再現性優良。另外，在AR的用途中，還要求小型、輕量的，對於導光部件，要求實現薄型化。另外，近年來，從環境保護、資源的有效利用的觀點，對於導光部件還存在無鉛化的要求。
本發明就是鑑於這種情況，其目的在於，提供一種使用無鉛玻璃也能顏色再現性優良、輕量且可以獲得廣闊的視角的圖像顯示裝置（頭戴顯示器等）用的導光板、和使用了該導光板的圖像顯示裝置。
解決問題的技術手段 為了實現上述目的，本發明的導光板是對從圖像顯示元件入射的圖像光進行導光而朝向使用者的瞳孔射出的圖像顯示裝置用的導光板，該導光板由相對於圖像光的波長而折射率為1.8以上的無鉛玻璃製成，板厚10mm時，波長400nm的內部透光率為0.6以上。
根據這種結構的導光板，可以構成顏色再現性優良、薄型輕量且廣闊的視角的圖像顯示裝置。
另外，較佳地構成為，導光板具有彼此相對的第一面和第二面，第一面和第二面的平行度為20 arc seconds（角秒）以下。另外，在該情況下較佳地構成為，從第一面至第二面為止的距離的最大值和最小值的差為5μm以下。
另外，較佳地在將板厚10mm時的標準光源D65的透過光由xy色度座標圖表現時，x的色度為0.31～0.34，y的色度為0.33～0.36。
另外，較佳地板厚為0.5～1.0mm。
另外，導光板較佳地包括第一光學元件，所述第一光學元件對被導光的圖像光進行衍射，而朝向使用者的瞳孔射出。此時，較佳地，第一光學元件由折射率大於空氣的折射率的材料而形成。而且，較佳地，第一光學元件由折射率大於導光板的折射率的材料而形成。
另外，較佳地包括第二光學元件，所述第二光學元件對從圖像顯示元件入射的圖像光進行衍射，並入射至所述導光板。此時，較佳地，第二光學元件由折射率大於空氣的折射率的材料而形成。較佳地，第二光學元件由折射率大於導光板的折射率的材料而形成。
另外，從別的觀點，本發明的圖像顯示裝置，包括：光源，其射出照明光；圖像顯示元件，其接受來自於光源的照明光而輸出圖像光；以及上述任一個導光板，其對從圖像顯示元件入射的圖像光進行導光而朝向使用者的瞳孔射出。
發明的效果 如上所述，根據本發明，可以實現使用無鉛玻璃也能顏色再現性優良、輕量且可以獲得廣闊視角的圖像顯示裝置用的導光板。另外，可以實現使用了該導光板的圖像顯示裝置。
以下，對於本發明的實施方式，參照附圖詳細地進行說明。此外，對於圖中相同或相當的部分，標注相同的標號，其說明省略。
圖1是表示使用了本發明的實施方式涉及的導光板10的頭戴顯示器1（以下簡記為“HMD 1”）的結構的圖，圖1（a）是正面側立體圖，圖1（b）是背面側立體圖。如圖1（a）及圖1（b）所示，在使用者的頭部佩戴的眼鏡型框架2的正面部安裝眼鏡片3。在眼鏡型框架2的安裝部2a安裝用於對圖像進行照明的背光燈4。在眼鏡型框架2的眼鏡腳部分，設置用於顯現圖像的信號處理設備5、及對聲音進行再現的揚聲器6。導光板10為矩形薄板狀的光學部件，從信號處理設備5的電路引出的以構成配線的FPC（Flexible Printed Circuits：柔性電路板）7沿眼鏡型框架2布線。顯示元件單元（例如液晶顯示元件）20利用FPC 7布線至使用者的兩眼中央位置，且被保持為，在背光燈4的光軸線上將顯示元件單元20的大致中心部配置於此。顯示元件單元20以位於導光板10的大致中央部的方式，與導光板10相對地固定。另外，在位於使用者眼前的部位，HOE（Holographic Optical Element：全息光學元件）32R、32L（第一光學元件）分別通過黏結等緊貼固定在導光板10的第一面10a上。在隔著導光板10而與顯示元件單元20相對應的位置，HOE 52R、52L層疊在導光板10的第二面10b上。
圖2是表示本實施方式的HMD 1的結構的側視圖。此外，在圖2中，為了使附圖清晰，僅示出發明的主要部分，眼鏡型框架2等省略圖示。如圖2所示，HMD 1具有隔著將圖像顯示元件24和導光板10的中心連結的中心線X而左右對稱的構造。另外，從圖像顯示元件24向導光板10入射的各波長的光，如後所述被分為兩部分而被分別向使用者的右眼、左眼導光。向各眼睛導光的各波長的光的光路也隔著中心線X而大致左右對稱。
如圖2所示，背光燈4具有雷射光源21、擴散光學系統22、及微透鏡陣列23。顯示元件單元20是具有圖像顯示元件24的圖像生成單元，例如由場序（Field Sequential）方式進行驅動。雷射光源21具有與R（波長436nm）、G（波長546nm）、B（波長633nm）的各波長對應的雷射光源，高速地依次照射各波長的光。各波長的光入射至擴散光學系統22、微透鏡陣列23，變換為沒有光量不勻的、均勻的高指向性的平行光束，向圖像顯示元件24的顯示面板面垂直地入射。
圖像顯示元件24例如是由場序方式進行驅動的透光型液晶（LCD T-LCOS）面板。圖像顯示元件24對各波長的光施加與信號處理設備5的圖像引擎（未圖示）生成的圖像信號相應的調製。由圖像顯示元件24的有效區域的圖元調製後的各波長的光，以特定的光束剖面（與該有效區域大致相同形狀）向導光板10入射。此外，圖像顯示元件24例如也可以替換為DMD（Digital Mirror Device：數位反射元件）或反射型液晶（LCOS）面板、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems：微機電系統）、有機EL（Electro-Luminescence：電致發光）、無機EL等其它形式的顯示元件。
此外，顯示元件單元20並不限於場序方式的顯示元件，也可以是同時式的顯示元件（在射出面前面具有特定排列的RGB彩色濾光片的顯示元件）的圖像生成單元。在該情況下，對於光源例如使用白色光源。
如圖2所示，由圖像顯示元件24調製後的各波長的光，從第一面10a向導光板10內部依次入射。在導光板10的第二面10b上層疊HOE 52R和52L（第二光學元件）。HOE 52R及52L是例如具有矩形的反射型的體積相位型HOE，具有將分別記錄有與R、G、B的各波長的光對應的干涉條紋的光聚合物層疊三片而成的結構。即，HOE 52R及52L構成為具有下述的波長選擇功能，即，對R、G、B的各波長的光進行衍射並使其以外的波長的光透過。
另外，HOE 52R及52L也可以為記錄有與 R、G、B的各波長的光對應的干涉條紋的一層光聚合物。
另外，也可以利用二層的光聚合物構成HOE 52R及52L，賦予與R、G、B的各波長的光對應的波長選擇功能。例如，考慮利用記錄有與R、G的各波長的光對應的干涉條紋的一層光聚合物、和記錄有與B的波長的光對應的干涉條紋的一層光聚合物的合計二層構成HOE 52R及52L。此外，HOE 32R及32L也是反射型的體積相位型HOE，與HOE 52R及52L具有相同的層構造。作為HOE 32R及32L和52R及52L，例如干涉條紋圖案的間距也可以大致相同。
HOE 52R和52L以彼此的中心一致、且干涉條紋圖案反轉180（deg）的狀態層疊。並且，在層疊後的狀態下，以其中心與中心線X一致的方式通過黏結等緊貼固定在導光板10的第二面10b上。經由導光板10向HOE 52R、52L依次入射由圖像顯示元件24調製後的各波長的光。
HOE 52R、52L為了向右眼、左眼引導，分別對依次入射的各波長的光賦予特定的角度而將其衍射。由HOE 52R、52L衍射後的各波長的光，分別在導光板10與空氣之間的介面反復進行全反射，在導光板10內部傳輸而向HOE 32R、32L入射。在這裡，HOE 52R、52L對各波長的光賦予同一衍射角。因此，相對於導光板10的入射位置為大致相同的（或者根據其它表現，從圖像顯示元件24的有效區域內的大致相同座標射出的）全部波長的光，在導光板10內部的大致相同的光路中傳輸，向HOE 32R、32L上的大致相同位置入射。根據其它觀點，HOE 52R、52L對RGB的各波長的光進行衍射，以使得在HOE 32R、32L上忠實地再現在圖像顯示元件24的有效區域顯示的圖像的該有效區域內的圖元位置關係。
如上所述，在本實施方式中，HOE 52R、52L對從圖像顯示元件24的有效區域內的大致相同座標射出的全部波長的光分別進行衍射，以使其向HOE 32R、32L上的大致相同位置入射。另一方面，在其它實施方式中，HOE 52R、52L也可以構成為，對在圖像顯示元件24的有效區域內相對地偏移的本來構成同一圖元的全部波長的光進行衍射，以使其向HOE 32R、32L上的大致相同位置入射。
向HOE 32R、32L上入射的各波長的光，由HOE 32R、32L衍射而從導光板10的第二面10b向外部大致垂直地依次射出。這樣作為大致平行光而射出的各波長的光，分別作為由圖像顯示元件24生成的圖像的虛像I而在使用者的右眼視網膜、左眼視網膜上成像。另外，也可以為了使得使用者能夠觀察放大圖像的虛像I，而對HOE 32R、32L賦予聚光器作用。即，也可以使向HOE 32R、32L的周邊區域入射的光以靠向瞳孔的中心的方式具有角度而射出，在使用者的視網膜上成像。或者，為了使得使用者觀察放大圖像的虛像I，也可以使HOE 52R、52L對RGB的各波長的光進行衍射，以使得HOE 32R、32L上的圖元位置關係成為相對於在圖像顯示元件24的有效區域顯示的圖像的該有效區域內的圖元位置關係而放大後的相似形狀。
而且，作為形成HOE 32R、32L、52R、52L的材料，較佳地使用折射率大於空氣的折射率的材料。通過對HOE 32R、32L、52R、52L使用這種材料，可以有效地提高HOE 32R、32L、52R、52L的衍射效率。另外，較較佳地，形成HOE 32R、32L、52R、52L的材料的折射率高於形成導光板10的材料的折射率。通過對HOE 32R、32L、52R、52L使用這種材料，可以提高衍射效率，並有效地提高圖像的清晰度。作為形成HOE 32R、32L、52R、52L的材料，例如可以使用包含Si3 N4 、TiO2 、Nb2 O5 、Ta2 O5 中的一種以上的材料。
由此，RGB的各波長的光在使用者的視網膜上高速地依次成像，因此使用者對由圖像顯示元件24得到的生成圖像作為彩色圖像進行識別。此外，使用者的眼睛和圖像顯示元件24之間的實際距離不過數十mm的程度。但是，由於各波長的光作為大致平行光而入射至眼球，因此使用者可以在無限遠視時清晰地識別由圖像顯示元件24獲得的生成圖像。另外，作為體積相位型的反射型HOE的HOE 32R、32L，衍射效率的半值幅狹窄而外界影像的光的透光率高。因此，使用者可以與圖像顯示元件24的顯示圖像一起清晰地觀察外界影像。
此外，在本實施方式中，採用不是分別具有右眼用、左眼用的顯示元件而是具有單板的圖像顯示元件24的結構。因此，獲得製造成本降低等效果。另外，將來自於同一個物點的光（即單板的圖像顯示元件24的圖像）在左右經過相同的光路長度而向使用者的各眼睛導光。因此，可以相對於使用者的各眼睛入射同步的圖像。
在如上所述的本實施方式的結構中，由於折射率越高，進入導光板10內的光的空氣換算光路長度越短，因此折射率越高，與圖像顯示元件24的寬度相對的外觀的視角越大。因此，在本實施方式中，為了增大視角（即，為了使得相對於圖像顯示元件24的虛像I的視角θv例如為13.5deg以上），對於導光板10，使用在RGB的各波長下折射率為1.8以上的、板厚0.5～1.0mm的高折射率無鉛玻璃。此外，導光板10的折射率越高越好，較佳地為1.95以上。
對導光板10使用如上所述的高折射率無鉛玻璃時，構成玻璃的各成分的較佳地組成範圍為如下。 SiO2 ：0~35% B2 O3 ：0~55% ZnO：0~35% Y2 O3 ：0~40% ZrO2 ：0~30% TiO2 ：0~20% 另外，各成分的含有率是在整體氧化物換算組成中相對於玻璃總質量的質量%。此處，氧化物換算組成是假設在作為本發明的玻璃組成成分的原料所使用的氧化物、複合鹽、金屬氟化物等熔融時被全部分解而變成氧化物的情況下，將所生成氧化物的總品質設為100質量%時，表示玻璃中所含有的各成分的組成。
SiO2 是構成玻璃的基本結構的成分，含有0%以上時，提高玻璃的穩定性，並且，容易保持適合成型熔融玻璃的黏度。多於35%時，由於折射率降低或者液相溫度或玻璃轉移溫度上升，因此，較佳地為0~35%。而且，SiO2 的含有率，更佳地為1~25%，再更佳地為1~15%。
B2 O3 是對玻璃賦予低分散特性的網眼形成氧化物。含有0%以上時，可以提高玻璃的穩定性及化學耐久性。多於55%時，由於折射率降低，因此，較佳地為0~55%。而且，B2 O3 的含有率，更佳地為1~45%，再更佳地為1~40%。
ZnO是保持高折射率的同時，賦予低分散特性的成分。含有0%以上時，可以有效地降低玻璃的熔融溫度、液相溫度以及轉移溫度。多於35%時，容易反玻璃化，而且，化學耐久性降低，因此，較佳地為0~35%。而且，ZnO的含有率，更佳地為0.5~25%，再更佳地為1~20%。
Y2 O3 是保持高折射率的同時，賦予低分散特性的成分。含有0%以上時，可以提高玻璃的穩定性和化學耐久性。多於40%時，容易反玻璃化，而且，玻璃轉移溫度或變形點溫度上升，因此，較佳地為0~40%。而且，Y2 O3 的含有率，更佳地為0~20%，再更佳地為0.1~8%。
ZrO2 是調整光學常數，同時提高玻璃的穩定性及耐候性的成分。含有0%以上時，可以提高玻璃的穩定性。多於30%時，由於玻璃的穩定性降低，引起分散的增加，因此，較佳地為0~30%。而且，ZrO2 的含有率，更佳地為0.5~15%，再更佳地為1~10%。
TiO2 是作為玻璃結構的裝飾劑作用的成分。含有0%以上時，提高玻璃的折射率，同時可以提高玻璃的穩定性。多於20%時，由於引起分散的增加、熱穩定性的降低、液相溫度的上升、著色度的惡化，因此，較佳地為0~20%。而且，TiO2 的含有率，更佳地為1~18%，再更佳地為1~15%。
另外，本實施方式的導光板10，為了將RGB的各波長的光向HOE 32R、32L可靠地導光，第一面10a與第二面10b的平行度越高越好。因此，本實施方式的導光板10被加工為，第一面10a與第二面10b的平行度為20 arc seconds以下。此外，第一面10a與第二面10b的平行度較佳地為10 arc seconds以下，更佳地為5 arc seconds以下。此外，如果第一面10a與第二面10b的平行度比20 arc seconds大，則無法將RGB的各波長的光準確地向HOE 32R、32L導光。
由此，本實施方式的導光板10，由於使用在RGB的各波長下折射率為1.8以上的高折射率無鉛玻璃，因此可以構成薄型輕量且廣視角θv（例如：13.5deg以上）的HMD 1。
另外，本實施方式的導光板10，為了將RGB的各波長的光準確地導光（即，為了準確地對顏色進行再現），RGB的各波長的透光率越高越好。特別地，B的波長屬於400～500nm的波長區域，如果B的成分減少，則顯示圖像（虛像I）整體會呈黃色，因此期望以B的成分不會減少的方式構成。因此，對於本實施方式的導光板10，使用板厚10mm時，波長400nm的內部透光率為0.6以上的玻璃材料。此外，內部透光率越高越好，較佳地為0.65以上，更佳地為0.70以上。
另外，在本實施方式的導光板10中，為了忠實地再現由圖像顯示元件24得到的彩色圖像，要求將RGB的各波長的光準確（平衡性良好）地進行導光。通常，標準光源D65的10度視野下的xy色度座標為x：0.3138，y：0.3310，但在導光板10存在吸收的情況下，由於會從該座標產生偏差，因此使用者的色感也會變得不同。因此，對於本實施方式的導光板10使用下述玻璃材料，即，在將板厚10mm時的標準光源D65的透過光由xy色度圖（座標）表現時，成為x：0.31～0.34，y：0.33～0.36。此外，x較佳地為0.31～0.33，更佳地為0.31～0.32。另外，y較佳地為0.33～0.35，更佳地為0.33～0.34。此外，在超過x：0.31～0.34的範圍的情況下，或者超過y：0.33～0.36的範圍的情況下，顯示圖像（虛像I）的著色變大，使用者會觀察到色感較大地不同的顯示圖像（虛像I）。
另外，本實施方式的導光板10，為了將RGB的各波長的光準確地導光，獲得滲色少的圖像，平坦度越高越好。因此，本實施方式的導光板10被研磨加工為，使得導光板10的厚度（即，第一面10a與第二面10b的距離）的最大值和最小值的差（即，TTV（Total Thickness Variation：總厚度變化））為5μm以下。此外，平坦度（即TTV）較佳地為2μm以下，更佳地為1μm以下。此外，TTV如果超過5μm，則使用者觀察到的顯示圖像（虛像I）滲色變多。
（實施例） 下面示出導光板10的具體實施例。此外，本發明的導光板10並不限定於本實施例。
（實施例1） 作為玻璃材料，使用「HOYA株式會社」製的「TAFD55」，將其加工為長度50mm×寬度20mm×厚度1.0mm，獲得導光板10。主要的特性如下所述。 折射率（＠436nm）：2.04600 折射率（＠546nm）：2.00912 折射率（＠633nm）：1.99406 第一面10a與第二面10b的平行度：15 arc seconds 平坦度（TTV）：5μm 板厚10mm時波長400nm的內部透光率：0.749 板厚10mm時標準光源D65的透過光的色度：x＝0.3187，y＝0.3385 「TAFD55」的組成為如下。 SiO2 ：1~10% B2 O3 ：1~10% ZnO：0~10% Y2 O3 ：0~1% ZrO2 ：1~10%
另外，圖3是表示本實施例的特性的座標圖，圖3（a）是板厚10mm時的分光特性，圖3（b）是板厚10mm時標準光源D65的透過光的色度圖。
在將這樣獲得的導光板10組裝於HMD 1，在視點的位置對圖像進行評價時，可以在廣闊的視角，觀察到高亮度且高對比的圖像。
表1是表示在將本實施例的導光板10組裝於HMD 1時的、對視角進行模擬時的各參數和其結果（即視角θv）的表。另外，圖4是表示模擬模型的圖，圖4所示的各參數與表1的參數對應。
（表1）
Figure 107123906-A0304-0001
如圖4所示，在本模擬模型中，RGB的各波長的光（圖4中的虛線）向HOE 52R、52L入射，在HOE 52R、52L的內部，以衍射角θ'D （85.0°）被衍射，以光線角度θ'i （61.2°）向導光板10入射（圖4（a））。並且，向導光板10入射的RGB的各波長的光，在導光板10（厚度：t＝1.0mm，折射率：2.04600）內以特定次數（15次）反射，朝向使用者的瞳孔射出（圖4（b））。並且，該情況下的視角θv由瞳孔位置P和HOE 52R、52L之間的位置關係決定，如圖4（c）所示，可以作為HOE 52R、52L的兩端與瞳孔位置P所成的角度而表示，該HOE 52R、52L的兩端配置於從瞳孔位置P偏離空氣換算光路長＋附加光路長（從HOE 32R、32L至瞳孔的距離）後的位置。並且，如果使用表1的各參數進行計算，則組裝了本實施例的導光板10的HMD 1的視角θv成為14.7deg（參照表1）。由此可知，根據本實施例的導光板10，與當前結構的HMD相比較獲得廣闊的視角。
（實施例2） 作為玻璃材質，使用「HOYA株式會社」製的「TAFD65」，將其加工為長度50mm×寬度20mm×厚度1.0mm，獲得導光板10。主要的特性如下所述。 [1] 折射率（＠436nm）：2.10226 [2] 折射率（＠546nm）：2.06011 [3] 折射率（＠633nm）：2.04305 [4] 第一面10a與第二面10b的平行度：15 arc seconds [5] 平坦度（TTV）：5μm [6] 板厚10mm時波長400nm的內部透光率：0.609 [7] 板厚10mm時標準光源D65的透過光的色度：x＝0.3227，y＝0.3440 [8] 「TAFD65」的組成為如下。 [9] SiO2 ：1~10% [10] B2 O3 ：1~10% [11] ZnO：0~1% [12] Y2 O3 ：0~1% [13] ZrO2 ：1~10% [14] TiO2 ：10~20%
另外，圖5是表示本實施例的特性的座標圖，圖5（a）是板厚10mm時的分光特性，圖5（b）是板厚10mm時標準光源D65的透過光的色度圖。
在將這樣獲得的導光板10組裝於HMD 1，在視點的位置評價圖像時，可以以廣闊的視角觀察到高亮度且高對比的圖像。
表2是表示將本實施例的導光板10組裝於HMD 1時的、對視角進行模擬時的各參數和其結果（即視角θv）的表。此外，模擬模型與表示圖4的相同。
（表2）
Figure 107123906-A0304-0002
如果與表1的模擬同樣地使用表2的各參數進行模擬，則組裝了本實施例的導光板10的HMD 1的視角θv成為15.9deg。由此可知，根據本實施例的導光板10，與當前結構的HMD相比較獲得了廣闊的視角。
以上是本發明的實施方式的說明。本發明並不限定於各實施方式的結構及具體的數值構成等，在本發明的技術的思想的範圍內可以有各種變形。
HOE 32R、32L、52R、52L例如也可以是透光型HOE。這種情況下，HOE 52R、52L例如以層疊於與顯示元件單元20相對的導光板10的第一面10a上的狀態緊貼固定，對來自於顯示元件單元20的各波長的光進行衍射，以使其在導光板10內部全反射而向HOE 32R或者32L傳輸。HOE 32R、32L例如在與使用者的瞳孔相對的導光板10的第二面10b上緊貼固定，將在導光板10內部傳輸的各波長的光朝向使用者的瞳孔進行衍射。
另外，以本實施方式的HOE 32R、32L、52R、52L由光聚合物形成進行了說明，但並不限定於這種結構，例如也可以在導光板10的表面上沉積光學薄膜而形成。
另外，顯示元件單元20所具有的雷射光源21，例如也可以是高速地依次照射R、G、B的各波長的光的LED或者LD（半導體雷射）背光燈。
另外，在本實施方式中，以顯示元件單元20配置於導光板10的第一面10a側，HOE 52R、52L配置於導光板10的第二面10b側進行了說明，但並不限定於這種結構，例如也可以將顯示元件單元20配置於導光板10的第二面10b側，將HOE 52R、52L配置於導光板10的第一面10a側。
1‧‧‧HMD2‧‧‧眼鏡型框架2a‧‧‧安裝部3‧‧‧眼鏡片4‧‧‧背光燈5‧‧‧信號處理設備6‧‧‧揚聲器7‧‧‧FPC10‧‧‧導光板10a‧‧‧第一面10b‧‧‧第二面20‧‧‧顯示元件單元21‧‧‧雷射光源22‧‧‧擴散光學系統23‧‧‧微透鏡陣列24‧‧‧圖像顯示元件32R、32L、52R、52L‧‧‧HOEt‧‧‧厚度X、XL、XR‧‧‧中心線θv‧‧‧視角
[圖1] 是表示使用了本發明的實施方式涉及的導光板的頭戴顯示器的結構的示意圖。 [圖2] 是表示使用了本發明的實施方式涉及的導光板的頭戴顯示器的結構的側視圖。 [圖3] 是表示本發明的實施例1涉及的導光板的特性的座標圖。 [圖4] 是表示使用了本發明的實施例1涉及的導光板的頭戴顯示器的模擬模型的圖。 [圖5] 是表示本發明的實施例2涉及的導光板的特性的座標圖。
1‧‧‧HMD
4‧‧‧背光燈
10‧‧‧導光板
10a‧‧‧第一面
10b‧‧‧第二面
20‧‧‧顯示元件單元
21‧‧‧雷射光源
22‧‧‧擴散光學系統
23‧‧‧微透鏡陣列
24‧‧‧圖像顯示元件
32R、32L、52R、52L‧‧‧HOE
X、XL、XR‧‧‧中心線
θv‧‧‧視角

Claims (14)

  1. 一種導光板，所述導光板是對從圖像顯示元件入射的圖像光進行導光而朝向使用者的瞳孔射出的圖像顯示裝置用的導光板，該導光板相對於總質量，包含0~35質量%的SiO2、0~55質量%的B2O3、0~35質量%的ZnO、0~40質量%的Y2O3、0~30質量%的ZrO2及0~20質量%的TiO2，且該導光板由相對於所述圖像光的波長而折射率為1.8以上的無鉛玻璃製成，板厚10mm時對波長400nm的光的內部透光率為0.6以上，其中在將板厚10mm時標準光源D65的透過光由xy色度座標圖表現時，x的色度為0.31~0.34，y的色度為0.33~0.36。
  2. 一種導光板，所述導光板是對從圖像顯示元件入射的圖像光進行導光而朝向使用者的瞳孔射出的圖像顯示裝置用的導光板，該導光板相對於總質量，包含0~35質量%的SiO2及0~20質量%的TiO2，且該導光板由相對於所述圖像光的波長而折射率為1.8以上的無鉛玻璃製成，板厚10mm時對波長400nm的光的內部透光率為0.6以上，其中在將板厚10mm時標準光源D65的透過光由xy色度座標圖表現時，x的色度為0.31~0.34，y的色度為0.33~0.36。
  3. 一種導光板，所述導光板是對從圖像顯示元件入射的圖像光進行導光而朝向使用者的瞳孔射出的圖像顯示裝置用的導光板，該導光板相對於總質量，包含0~35質量%的SiO2及0~30質量%的ZrO2，且該導光板由相對於所述圖像光的波長而折射率為1.8以上的無鉛玻璃製成，板厚10mm時對波長400nm的光的內部透光率為0.6以上，其中在將板厚10mm時標準光源D65的透過光由xy色度座標圖表現時，x的色度為0.31~0.34，y的色度為0.33~0.36。
  4. 根據申請專利範圍第3項所述的導光板，其中，相對於總質量，該導光板更包括0~55質量%的B2O3。
  5. 根據申請專利範圍第1至4項中任意一項所述的導光板，其中具有彼此相對的第一面和第二面，所述第一面和所述第二面的平行度為20 arc seconds(角秒)以下。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述的導光板，其中從所述第一面至所述第二面為止的距離的最大值和最小值的差為5μm以下。
  7. 根據申請專利範圍第1至4項中任意一項所述的導光板，其中板厚為0.5~1.0mm。
  8. 根據申請專利範圍第1至4項中任意一項所述的導光板，其中所述導光板包括第一光學元件，所述第一光學元件對被導光的所述圖像光進行衍射，而朝向所述使用者的瞳孔射出。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述的導光板，其中所述第一光學元件由折射率大於空氣的折射率的材料而形成。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述的導光板，其中所述第一光學元件由折射率大於所述導光板的折射率的材料而形成。
  11. 根據申請專利範圍第8項所述的導光板，其中包括第二光學元件，所述第二光學元件對從所述圖像顯示元件入射的所述圖像光進行衍射，並入射至所述導光板。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述的導光板，其中所述第二光學元件由折射率大於空氣的折射率的材料而形成。
  13. 根據申請專利範圍第11項所述的導光板，其中所述第二光學元件由折射率大於所述導光板的折射率的材料而形成。
  14. 一種圖像顯示裝置，包括： 光源，所述光源射出照明光；圖像顯示元件，所述圖像顯示元件接受來自於所述光源的所述照明光而輸出圖像光；以及根據申請專利範圍第1至4項中任意一項所述的導光板，所述導光板對從所述圖像顯示元件入射的所述圖像光進行導光而朝向使用者的瞳孔射出。
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