WO2023032271A1 - 導光板、画像表示装置、及び導光板の製造方法 - Google Patents

導光板、画像表示装置、及び導光板の製造方法 Download PDF

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WO2023032271A1
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light guide
reflecting
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聡 今井
一磨 相木
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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Definitions

  • the present technology relates to a light guide plate, an image display device, and a method for manufacturing a light guide plate.
  • an image emitting unit including a display element for displaying a two-dimensional image and arranged in a frame of eyeglasses, and an image emitting unit arranged in the vicinity of at least one eyeglass lens and wearing the eyeglasses on the head of an observer.
  • the reflective portion is a reflective member having a positive refractive power, and the effective luminous flux emitted from the image emitting portion and reaching the observer's eyeball has an optical axis cross section parallel to the plane of incidence of the optical axis with respect to the reflective portion,
  • a spectacles-type image display device characterized in that the width of the effective luminous flux in the direction perpendicular to the optical axis is minimized at the reflecting portion.
  • a light guide plate for propagating and projecting incident image light comprising: an incident surface for incident image light; and a plurality of partial reflection surfaces for reflecting a part of the image light are arranged in the propagation direction of the image light at a predetermined angle, inside the interior sandwiched between the inner reflection surface of and the first and second inner reflection surfaces. and a partially reflective surface array, and a uniformizing means for uniformizing the intensity distribution of image light reflected by the partially reflective surface array and projected from the light guide plate. disclosed.
  • JP 2011-53367 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-118840
  • Patent Document 1 it is explained that since the area of the reflective portion is very small, it is possible to prevent the external field of vision from being blocked. However, if the area of the reflective portion is made very small, when the observer's pupil diameter changes due to the surrounding environment of the observer or the brightness of the displayed image, there is a problem that the brightness of the displayed image tends to be uneven. be.
  • Patent Document 2 describes that incident image light is propagated while being totally reflected inside the light guide plate. However, since the light is affected by the reflecting surface every time it undergoes total reflection, the reflecting surface must be manufactured with high precision. As a result, there is a problem that the manufacturing cost increases.
  • the main purpose of the present technology is to provide a light guide plate, an image display device, and a light guide plate manufacturing method that reduce manufacturing costs while reducing luminance unevenness of a displayed image.
  • the present technology includes a transparent member made of a transparent material, a plurality of reflection units arranged inside the transparent member for projecting image light onto a pupil of an observer, and a projection optical system.
  • the transparent member has an incident portion on which the image light is incident, a first surface arranged on the observer side, and a transparent member facing the first surface and receiving the image light incident from the incident portion. and a reflecting second surface, wherein the projection optical system reflects the image light reflected by the second surface to the respective reflecting portions, and the reflecting portions reflect the image light.
  • the reflective portion may be inclined at substantially the same angle with respect to the first surface.
  • the reflective portions may have substantially the same optical properties.
  • the reflector may have a metal thin film or a dielectric multilayer film.
  • the reflecting section may be arranged at a position corresponding to the angle of view of the image light.
  • the reflecting portion may have a vertical width of 0.7 mm or more when viewed from the observer side.
  • the reflecting section may have a lower reflectance than the other surface.
  • the reflecting section may have an air layer.
  • the projection optical system may have a reflecting film formed in a concave shape.
  • the second surface may totally internally reflect the image light only once.
  • the transparent member may contain plastic.
  • the transparent member may include two or more members facing each other, and the reflecting section may be arranged between the respective members.
  • the transparent member includes a first member and a second member that face each other, and the first member faces the first surface and has a plurality of protrusions and has a sawtooth roof shape. and the second member has a second fitting portion that faces the second surface and fits with the first fitting portion. and the reflecting portion may be arranged in the first fitting portion or the second fitting portion.
  • the apex angles of the plurality of projections of each of the first fitting portion and the second fitting portion may decrease as the distance from the projection optical system increases.
  • a convex lens may be further provided, and the convex lens may be arranged on the optical axis of the image light incident on the incident portion.
  • the present technology provides an image display device including an image display unit that projects image light, and the light guide plate.
  • the image display section may include a self-luminous element.
  • the present technology includes forming at least one surface of a transparent member made of a transparent material into a serrated roof shape having a plurality of convex portions, and forming the surface formed into a sawtooth shape.
  • the present technology it is possible to provide a light guide plate, an image display device, and a light guide plate manufacturing method that reduce manufacturing costs while reducing luminance unevenness of a displayed image.
  • the effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.
  • FIG. 1 is a simplified diagram showing a configuration of a light guide plate 1 according to an embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a simplified side view showing a configuration of a light guide plate 1 according to an embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a simplified side view showing a configuration of a light guide plate 1 according to an embodiment of the present technology
  • FIG. 5 is a graph showing simulation results of the light guide plate 1 according to an embodiment of the present technology
  • 1 is a simplified diagram showing a configuration of a light guide plate 1 according to an embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a simplified front view showing a configuration of a light guide plate 1 according to an embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a simplified front view showing a configuration of a light guide plate 1 according to an embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a simplified diagram showing a configuration of a light guide plate 1 according to an embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a simplified diagram showing the configuration of an image display device 100 according to an embodiment of the present technology
  • FIG. It is a flow chart which shows an example of a manufacturing method of light guide plate 1 concerning one embodiment of this art.
  • substantially parallel means not only being completely parallel, but also being substantially parallel, that is, including a state deviated by, for example, several percent from the completely parallel state.
  • substantially parallel means not only being completely parallel, but also being substantially parallel, that is, including a state deviated by, for example, several percent from the completely parallel state.
  • abbreviations means not only being completely parallel, but also being substantially parallel, that is, including a state deviated by, for example, several percent from the completely parallel state.
  • abbreviations Each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated.
  • a light guide plate according to an embodiment of the present technology is arranged in front of an observer's eyes and projects image light onto the pupils of the observer.
  • the light guide plate may be provided in a head mounted display (HMD) worn on the user's head.
  • the light guide plate may be arranged at a predetermined location as infrastructure.
  • the light guide plate includes a transparent member made of a transparent material, a plurality of reflecting portions arranged inside the transparent member for projecting image light onto a pupil of an observer, and a projection optical system.
  • the transparent member has an incident portion on which the image light is incident, a first surface arranged on the observer side, and the transparent member facing the first surface and receiving the incident light from the incident portion.
  • the projection optical system reflects the image light reflected by the second surface to each of the reflection sections; are arranged side by side in a direction in which image light is incident, are inclined at a predetermined angle with respect to the first surface, and the area of the reflecting portions and/or the interval between the reflecting portions are It changes according to the distance from the projection optical system, the area increases as the distance increases, and the distance decreases as the distance increases.
  • FIG. 1 is a simplified diagram showing the configuration of a light guide plate 1 according to an embodiment of the present technology.
  • FIG. 1A is a simplified front view showing the configuration of a light guide plate 1 according to one embodiment of the present technology.
  • FIG. 1B is a simplified side view showing the configuration of the light guide plate 1 according to one embodiment of the present technology.
  • a light guide plate 1 As shown in FIG. 1, a light guide plate 1 according to an embodiment of the present technology includes a transparent member 10 made of a transparent material and arranged inside the transparent member 10 to observe image lights V1 and V2. A projection optical system 14 and a plurality of reflection units 20 for projecting light onto a person's pupil E are provided.
  • the transparent member 10 may be made of transparent or translucent plastic, glass, resin, or the like.
  • the transparent member 10 has an incident portion 13 on which the image lights V1 and V2 are incident, a first surface 11, and a second surface 12. As shown in FIG.
  • the first surface 11 is arranged on the observer side.
  • the second surface 12 is arranged to face the first surface 11 and reflects the image light incident from the incident portion 13 .
  • the projection optical system 14 is arranged to face the incident section 13 and reflects the image lights V1 and V2 reflected by the second surface 12 to the respective reflecting sections 20 .
  • the projection optical system 14 can be arranged inside or outside the transparent member 10 .
  • the respective reflecting portions 20 are arranged side by side in the direction in which the image lights V1 and V2 are incident. In this embodiment, since the image lights V1 and V2 are incident downward from above, the direction in which the image lights V1 and V2 are incident is the vertical direction. Although four reflecting portions 20 (a first reflecting portion 21, a second reflecting portion 22, a third reflecting portion 23, and a fourth reflecting portion 24) are shown in this figure as an example, The number of units 20 is not particularly limited.
  • Each reflecting part 20 is inclined at a predetermined angle with respect to the first surface 11 . Thereby, the observer can see the outside world on the other side of the light guide plate through the gap between the reflecting portions 20 .
  • the first image light V1 incident from the incident portion 13 is reflected in this order via the second surface 12, the projection optical system 14, and the second reflecting portion 22, and is projected onto the observer's pupil E. .
  • the second image light V2, which has the same field angle as the first image light V1 is reflected in this order via the second surface 12, the projection optical system 14, and the third reflection unit 23, and is reflected by the observer's pupil E. projected to
  • the image light incident from above is reflected and converted into parallel light, but parallel image light may be projected from below.
  • each reflecting section 20 changes according to the distance from the projection optical system 14 .
  • the area increases as the distance increases. The reason for this will be explained.
  • the light amount of the image light reaching the first reflecting portion 21 having the longest distance may be attenuated by being blocked by the reflecting portions 22 to 24 having a shorter distance than the first reflecting portion 21 .
  • the area of the first reflecting portion 21 is larger than that of the reflecting portions 22 to 24 whose distance is shorter than that of the first reflecting portion 21, the amount of image light reflected by the first reflecting portion 21 is are substantially the same as the other reflecting portions 22-24.
  • the amount of image light reaching the second reflecting section 22, which is the second longest from the projection optical system 14 is blocked by the reflecting sections 23 and 24, which are shorter than the second reflecting section 22.
  • the amount of image light reflected by the second reflecting portion 22 is are substantially the same as the other reflecting portions 23 and 24 .
  • the shorter the distance from the projection optical system 14 is, the smaller the areas of the reflecting portions 23 and 24 are.
  • the intervals between the reflecting portions 20 may be substantially the same.
  • the interval is the distance of a straight line in the vertical direction connecting the central axes of the respective reflecting portions 20 in the horizontal direction.
  • each reflecting section 20 is inclined at substantially the same angle with respect to the first surface 11 .
  • the reflecting portions 20 are all inclined at an angle ⁇ . Accordingly, it is possible to prevent the image light reflected by each reflecting section 20 from being mixed.
  • the respective reflecting portions 20 have approximately the same optical characteristics. As a result, the amount of image light reflected by each of the reflecting portions 20 becomes substantially the same. As a result, luminance unevenness is reduced.
  • the optical properties include, for example, reflectance, transmittance, absorptance, and gloss.
  • Each reflecting part 20 preferably has a metal thin film or a dielectric multilayer film.
  • This metal thin film or dielectric multilayer film is arranged on the surface that reflects the image light. Thereby, a high reflectance can be easily obtained. Even if the amount of light projected by the light source section is small, each reflecting section 20 can project sufficiently bright image light onto the pupil E of the observer. Observers can clearly recognize images not only indoors but also under sunlight. Furthermore, the reflection part 20 can be manufactured at low cost by performing vacuum deposition using a vacuum deposition device.
  • Metals include, for example, aluminum, chromium, silver, or gold.
  • each reflecting part 20 has a lower reflectance (higher absorption) than the other surface. That is, it is preferable that the surface opposite to the surface reflecting the image light has a lower reflectance than the surface reflecting the image light. Accordingly, when the image light incident from the incident portion 13 is directed directly toward each of the reflecting portions 20, it is possible to suppress the reflection of the image light by each of the reflecting portions 20. FIG. As a result, generation of stray light can be suppressed.
  • FIG. 2 is a simplified side view showing the configuration of the light guide plate 1 according to one embodiment of the present technology.
  • the third image light V3 and the fourth image light V4 which constitute the angle of view above the image, are used to observe the second surface 12 and the projection optical system 14.
  • the light is reflected in this order through the near side of the observer, reflected by the first reflecting section 21 and the second reflecting section 22, and projected onto the pupil E of the observer.
  • each reflecting section 20 is arranged at a position corresponding to the angle of view of the image light. As a result, the observer can see a wide-angle image in the entire field of view.
  • each reflecting section 20 since the light amount of the image light reflected by each reflecting section 20 is substantially the same, substantially the same light amount is projected onto the observer's pupil E regardless of the angle of view of the image light. As a result, luminance unevenness is reduced.
  • each reflecting part 20 has a width of 0.7 mm or more in the vertical direction when viewed from the observer side. This will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. FIG. 3 is a simplified side view showing the configuration of the light guide plate 1 according to one embodiment of the present technology. As shown in FIG. 3, for example, the fourth reflecting section 24 has a vertical width D when viewed from the observer side.
  • FIG. 4 is a graph showing simulation results of the light guide plate 1 according to one embodiment of the present technology.
  • the horizontal axis represents the vertical width D of the reflecting portion when viewed from the observer side.
  • the vertical axis is the contrast MTF (resolution) when the spatial frequency is 10 [cycle/degree]. Changes are plotted for each of the tangential and sagittal directions. As shown in FIG. 4, when the width D of the reflective portion is 1.5 mm or more, the contrast MTF asymptotically approaches a certain limit value. On the other hand, as the width D of the reflective portion becomes smaller, the contrast MTF drops sharply.
  • the width D of the reflective portion is preferably 0.7 mm or more.
  • the width D of the reflecting portion is preferably 0.7 mm or more.
  • the projection optical system 14 preferably has a reflecting film formed in a concave shape on the surface that reflects the image light. Due to the concave surface, the image light reflected at various angles by the second surface 12 is converted into substantially parallel image light by the projection optical system 14 . As a result, the image light is appropriately reflected by the reflection section 20 according to the angle of view of the image light.
  • the projection optical system 14 can be formed by vacuum-depositing a reflective film with a vacuum deposition device.
  • This reflective film includes a metal thin film, a dielectric multilayer film, or the like.
  • the transparent member 10 is made of a material having a refractive index. Since it has a refractive index, the second surface 12 of the transparent member 10 totally internally reflects the image light incident at an angle larger than the predetermined angle. A member for reflecting the second surface 12 is not required.
  • the second surface 12 internally totally reflects the image light incident from the incident portion 13 only once. If total internal reflection occurs a plurality of times, the reflecting surface must be manufactured with high precision because each time it undergoes total reflection, it will be affected by the reflecting surface. As a result, there is a problem that the manufacturing cost increases. On the other hand, in this embodiment, total internal reflection is performed only once. Therefore, the surface accuracy of the second surface 12 and the accuracy of parallelism between the first surface 11 and the second surface 12 do not have to be high. As a result, manufacturing costs are reduced.
  • the transparent member 10 is made of thermoplastic resin, for example, and can be manufactured inexpensively by injection molding or the like.
  • the transparent member 10 preferably contains plastic.
  • Plastics include, for example, cyclic polyolefin resins, cycloolefin copolymers, polycarbonate resins, acrylic resins, and optical polyester resins. Accordingly, the transparent member 10 can be manufactured at low cost by injection molding or the like. Furthermore, the weight of the transparent member 10 can be reduced.
  • a light guide plate includes a transparent member.
  • the transparent member includes two or more members facing each other, and the reflecting section is arranged between the respective members.
  • FIG. 5 is a simplified diagram showing the configuration of the light guide plate 1 according to one embodiment of the present technology.
  • FIG. 5A is a simplified front view showing the configuration of the light guide plate 1 according to one embodiment of the present technology.
  • FIG. 5B is a simplified side view showing the configuration of the light guide plate 1 according to one embodiment of the present technology.
  • the light guide plate 1 includes a transparent member 10 made of a transparent material.
  • the transparent member 10 includes a first member 110 and a second member 120 facing each other.
  • the first member 110 is arranged near the observer.
  • the second member 120 is arranged far from the observer. Note that the number of members is not limited to two.
  • the first member 110 has a first fitting portion 111 facing the first surface 11 and having a plurality of protrusions and formed in a sawtooth roof shape.
  • the second member 120 has a second fitting portion 121 that faces the second surface 12 and fits with the first fitting portion 111 .
  • a reflecting portion 20 is arranged in the first fitting portion 111 or the second fitting portion 121 . All of the reflecting portions 20 are inclined at an angle ⁇ . Accordingly, it is possible to prevent the image light reflected by each reflecting section 20 from being mixed.
  • the apex angles of the plurality of projections of each of the first fitting portion 111 and the second fitting portion 121 decrease as the distance from the projection optical system 14 increases.
  • the apex angle ⁇ 2 of the convex portion on which the third reflecting portion 23 is arranged is smaller than the apical angle ⁇ 3 of the convex portion on which the fourth reflecting portion 24 is arranged.
  • the apex angle ⁇ 1 of the projection on which the second reflecting portion 22 is arranged is smaller than the apex angle ⁇ 2 of the projection on which the third reflecting portion 23 is arranged.
  • the apex angle ⁇ 2 of the projection on which the second reflecting portion 22 is arranged is smaller than the apex angle ⁇ 3 of the projection on which the third reflecting portion 23 is arranged.
  • the apex angle ⁇ 1 of the projection on which the first reflecting portion 21 is arranged is smaller than the apex angle ⁇ 2 of the projection on which the second reflecting portion 22 is arranged.
  • the area of the reflecting section 20 changes according to the distance from the projection optical system 14 .
  • the distance is the distance of a straight line in the vertical direction that connects the center axis of each reflecting section 20 in the horizontal direction and the projection optical system 14 .
  • the distance from the projection optical system 14 to the fourth reflector 24 is L 4
  • the distance from the projection optical system 14 to the third reflector 23 is L 3
  • the distance from the projection optical system 14 to the second reflector 22 is L 4
  • the distance from the projection optical system 14 to the first reflecting section 21 is L 1 .
  • the distance increases in the order of L 4 , L 3 , L 2 and L 1 .
  • the area of each reflecting section 20 increases as the distance from the projection optical system 14 increases.
  • FIG. 6 is a simplified front view showing the configuration of the light guide plate 1 according to one embodiment of the present technology.
  • the interval between the reflecting portions 20 changes according to the distance from the projection optical system 14 .
  • the interval is shorter as the distance is longer.
  • the distance between the first reflecting portion 21 and the second reflecting portion 22 is P 12
  • the distance between the second reflecting portion 22 and the third reflecting portion 23 is P 23
  • the distance between the third reflecting portion 23 and the fourth reflecting portion 23 is P 23
  • the distance from the reflecting portion 24 is P34 .
  • the intervals become shorter in the order of P 34 , P 23 and P 12 .
  • the reason for this will be explained.
  • the light amount of the image light reaching the first reflecting portion 21 having the longest distance may be attenuated by being blocked by the reflecting portions 22 to 24 having a shorter distance than the first reflecting portion 21 .
  • the interval P12 between the first reflecting portion 21 and the second reflecting portion 22 is shorter than the intervals P23 and P34 , the amount of image light reflected by the first reflecting portion 21 is are substantially the same as the other reflecting portions 22-24.
  • the amount of image light reaching the second reflecting section 22, which is the second longest from the projection optical system 14 is blocked by the reflecting sections 23 and 24, which are shorter than the second reflecting section 22.
  • the interval P23 between the second reflecting portion 22 and the third reflecting portion 23 is shorter than the interval P34 , the amount of image light reflected by the second reflecting portion 22 is It becomes substantially the same as the reflecting portions 23 and 24 . Likewise, the shorter the distance from the projection optical system 14, the longer the interval between the reflecting portions.
  • each reflecting section 20 since the light amount of the image light reflected by each reflecting section 20 is substantially the same, substantially the same light amount is projected onto the observer's pupil E regardless of the angle of view of the image light. As a result, luminance unevenness is reduced.
  • the areas of the respective reflecting portions 20 may be substantially the same.
  • FIG. 7 is a simplified front view showing the configuration of the light guide plate 1 according to one embodiment of the present technology.
  • the area of each reflecting section 20 increases as the distance from the projection optical system 14 increases.
  • the distance increases in the order of L 4 , L 3 , L 2 and L 1 .
  • the area of each reflecting section 20 increases as the distance from the projection optical system 14 increases.
  • the distance between the respective reflecting portions 20 becomes shorter as the distance from the projection optical system 14 increases.
  • the intervals become shorter in the order of P 34 , P 23 and P 12 .
  • the amount of image light reflected by each of the reflecting portions 20 becomes substantially the same.
  • substantially the same amount of light is projected onto the observer's pupil E regardless of the angle of view of the image light.
  • luminance unevenness is reduced.
  • Each reflecting section 20 may have an air layer.
  • the air layer may be, for example, an air layer or a nitrogen layer. Since the air layer has a low refractive index, the image light is totally internally reflected at the interface between the air layer and the transparent member 10 . Since a member such as a metal film for reflecting image light is not required, the weight of the light guide plate 1 can be reduced.
  • the light guide plate according to an embodiment of the present technology may further include a convex lens, and the convex lens may be arranged on the optical axis of the image light incident on the incident section.
  • FIG. 8 is a simplified diagram showing the configuration of the light guide plate 1 according to one embodiment of the present technology.
  • FIG. 8A is a simplified front view showing the configuration of the light guide plate 1 according to one embodiment of the present technology.
  • FIG. 8B is a simplified side view showing the configuration of the light guide plate 1 according to one embodiment of the present technology.
  • the light guide plate 1 can further include a convex lens 3, as shown in FIG.
  • the convex lens 3 is arranged on the optical axis of the image light incident on the incident portion 13 .
  • a projection optical system composed of the convex lens 3 and the concave reflecting film 14 can further correct the aberration.
  • FIG. 9 is a simplified diagram showing the configuration of the image display device 100 according to one embodiment of the present technology.
  • FIG. 9A is a simplified front view showing the configuration of the image display device 100 according to one embodiment of the present technology.
  • FIG. 9B is a simplified side view showing the configuration of the image display device 100 according to one embodiment of the present technology.
  • an image display device 100 includes a video display unit 4 that projects video light, and the light guide plate 1 according to another embodiment described above.
  • the image display unit 4 converts image data into image light and projects the image light.
  • the image lights V1 and V2 projected by the image display unit 4 enter from the incident unit 13, are reflected in this order via the second surface 12, the projection optical system 14, and the second reflection unit 22, and are reflected by the observer. It is projected on the pupil E.
  • the image display unit 4 includes a self-luminous element.
  • a self-luminous element include, for example, organic EL elements and micro LED elements.
  • a method for manufacturing a light guide plate according to an embodiment of the present technology includes forming at least one surface of a transparent member made of a transparent material into a sawtooth roof shape having a plurality of protrusions; forming a reflective portion on the roof-shaped surface; and bonding two or more of the transparent members so that the sawtooth-shaped surfaces face each other; Each of the plurality of protrusions has a smaller apex angle as the distance from one side increases.
  • FIG. 10 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing the light guide plate 1 according to an embodiment of the present technology.
  • At least one surface of a transparent member made of a transparent material has a sawtooth roof shape having a plurality of convex portions. (step S1), forming a reflective portion on the surface formed in a sawtooth shape (step S2), and forming two or more of the transparent members in a sawtooth shape and gluing the surfaces facing each other (step S3).
  • step S1 forming a reflective portion on the surface formed in a sawtooth shape
  • step S3 forming two or more of the transparent members in a sawtooth shape and gluing the surfaces facing each other.
  • Each of the plurality of protrusions has a smaller apex angle as the distance from one side increases.
  • this technique can also take the following structures.
  • a transparent member made of a transparent material; a plurality of reflecting portions arranged inside the transparent member for projecting image light onto the pupil of an observer; a projection optical system, and The transparent member is an incident portion into which the image light is incident; a first surface arranged on the observer side; a second surface facing the first surface and reflecting the image light incident from the incident portion;
  • the projection optical system reflects the image light reflected by the second surface to each of the reflecting portions, the reflecting portions are arranged side by side in a direction in which the image light is incident, and are inclined at a predetermined angle with respect to the first surface;
  • the area of the reflective portion and/or the distance between the reflective portions varies according to the distance from the projection optical system, The area is larger as the distance is longer, The light guide plate, wherein the distance is shorter as the distance is longer.
  • the reflecting portion is inclined at substantially the same angle with respect to the first surface;
  • the reflective portions have substantially the same optical characteristics, The light guide plate according to [1] or [2].
  • the reflective part has a metal thin film or a dielectric multilayer film, The light guide plate according to any one of [1] to [3].
  • the reflecting section is arranged at a position corresponding to the angle of view of the image light, The light guide plate according to any one of [1] to [4].
  • the reflective portion has a vertical width of 0.7 mm or more when viewed from the observer side. The light guide plate according to any one of [1] to [5].
  • one surface of the reflecting portion has a lower reflectance than the other surface;
  • the reflecting section has an air layer,
  • the projection optical system has a reflecting film formed in a concave shape, The light guide plate according to any one of [1] to [8].
  • the second surface totally internally reflects the image light only once.
  • the transparent member contains plastic, The light guide plate according to any one of [1] to [10].
  • the transparent member comprises two or more members facing each other, The reflecting portion is arranged between each of the members, The light guide plate according to any one of [1] to [11].
  • the transparent member comprises a first member and a second member facing each other, The first member has a first fitting portion facing the first surface and having a plurality of protrusions and formed in a sawtooth roof shape, The second member has a second fitting portion that faces the second surface and fits with the first fitting portion, The reflecting portion is arranged in the first fitting portion or the second fitting portion, The light guide plate according to any one of [1] to [12].
  • the apex angles of the plurality of convex portions of each of the first fitting portion and the second fitting portion decrease as the distance from the projection optical system increases.
  • It also has a convex lens, The convex lens is arranged on the optical axis of the image light incident on the incident part, The light guide plate according to any one of [1] to [14].
  • the image display unit includes a self-luminous element, The image display device according to [16].
  • Convex lens 4 Image display part 100
  • Image display device S1 Forming a sawtooth roof shape
  • S2 Forming a reflecting part S3 gluing a transparent member

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Abstract

本発明は、表示画像の輝度むらを低減しつつ製造コストを低減することを目的とする。　本発明の導光板（１）は、透明材料により形成されている透明部材（１０）と、前記透明部材（１０）の内部に配置されており、映像光を観察者の瞳（Ｅ）に投射する複数の反射部（２０）と、投射光学系（１４）と、を備えており、前記透明部材（１０）は、前記映像光が入射される入射部（１３）と、前記観察者側に配される第１の面（１１）と、前記第１の面（１１）に対向し、前記入射部（１３）より入射される映像光を反射する第２の面（１２）と、を有しており、前記投射光学系（１４）は、前記第２の面（１２）が反射した前記映像光をそれぞれの前記反射部（２０）に反射し、前記反射部（２０）は、前記映像光が入射される方向に並んで配置されており、前記第１の面（１１）に対して所定の角度（φ）で傾斜しており、前記反射部（２０）の面積、及び／又は、前記反射部（２０）同士の間隔が、前記投射光学系（１４）からの距離に応じて変化しており、前記面積が、前記距離が長いほど大きくなっており、前記間隔が、前記距離が長いほど短くなっている。

Description

導光板、画像表示装置、及び導光板の製造方法
　本技術は、導光板、画像表示装置、及び導光板の製造方法に関する。
　従来、観察者の視界に映る現実世界に画像を重ねて表示する拡張現実（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ：ＡＲ）が体験できる画像表示装置が知られている。
　例えば特許文献１では、「２次元画像を表示する表示素子を含み眼鏡のフレーム部に配置される画像射出部と、少なくとも一方の眼鏡レンズ近傍に配置され、前記眼鏡を観察者の頭部に装着した状態で、前記画像射出部から射出した画像光を、該観察者の眼球へ向けて反射させ、前記２次元画像の虚像を該観察者が観察できるように構成した反射部とを備え、前記反射部は正の屈折力を持つ反射部材であり、前記画像射出部から射出して前記観察者の眼球へ至る有効光束は、前記反射部に対する光軸の入射面と平行な光軸断面で、該有効光束の光軸垂直方向の幅が前記反射部にて最小になるように構成したことを特徴とする眼鏡型画像表示装置」が開示されている。
　例えば特許文献２では、「入射した映像光を伝搬し投射する導光板であって、映像光を入射する入射面と、入射した映像光を全反射させながら伝搬する略平行な第１および第２の内面反射面と、前記第１および第２の内面反射面に挟まれた内部に、映像光の一部を反射する複数の部分反射面が所定の角度傾斜して映像光の伝搬方向に配列された部分反射面アレイと、を備え、前記部分反射面アレイにより反射され、当該導光板から投射される映像光の強度分布を均一化する均一化手段を有することを特徴とする導光板」が開示されている。
特開２０１１－５３３６７号公報 特開２０２０－１１８８４０号公報
　特許文献１では、反射部の面積が非常に小さいため、外界視界が遮られることが防止できると説明されている。しかし、反射部の面積を非常に小さくすると、観察者の周囲の環境や表示される画像の明るさにより観察者の瞳孔径が変化したとき、表示される画像の輝度むらが生じやすいという問題がある。
　特許文献２では、入射した映像光を導光板の内部に全反射させながら伝搬させることが説明されている。しかし、全反射する度に反射面の影響を受けるため、反射面は高精度に製造される必要がある。その結果、製造コストが増大するという問題がある。
　そこで、本技術は、表示画像の輝度むらを低減しつつ製造コストを低減する導光板、画像表示装置、及び導光板の製造方法を提供することを主目的とする。
　本技術は、透明材料により形成されている透明部材と、前記透明部材の内部に配置されており、映像光を観察者の瞳に投射する複数の反射部と、投射光学系と、を備えており、
　前記透明部材は、前記映像光が入射される入射部と、前記観察者側に配される第１の面と、前記第１の面に対向し、前記入射部より入射される前記映像光を反射する第２の面と、を有しており、前記投射光学系は、前記第２の面が反射した前記映像光をそれぞれの前記反射部に反射し、前記反射部は、前記映像光が入射される方向に並んで配置されており、前記第１の面に対して所定の角度で傾斜しており、前記反射部の面積、及び／又は、前記反射部同士の間隔が、前記投射光学系からの距離に応じて変化しており、前記面積が、前記距離が長いほど大きくなっており、前記間隔が、前記距離が長いほど短くなっている、導光板を提供する。
　前記反射部は、前記第１の面に対して略同一の角度で傾斜していてよい。
　前記反射部は、略同一の光学特性を有していてよい。
　前記反射部は、金属薄膜又は誘電体多層膜を有していてよい。
　前記反射部は、前記映像光の画角に応じた位置に配されていてよい。
　前記反射部は、前記観察者側から見たときの上下方向の幅が０．７ｍｍ以上であってよい。
　前記反射部の一方の面は、他方の面よりも反射率が低くてよい。
　前記反射部は、気層を有していてよい。
　前記投射光学系は、凹面状に形成されている反射膜を有していてよい。
　前記第２の面は、前記映像光を１回だけ内部全反射してよい。
　前記透明部材は、プラスチックを含んでいてよい。
　前記透明部材は、互いに対向する２つ以上の部材を備えており、それぞれの前記部材の間に、前記反射部が配されていてよい。
　前記透明部材は、互いに対向する第１の部材及び第２の部材を備えており、前記第１の部材は、前記第１の面に対向し、複数の凸部を有しており鋸屋根形状に形成されている第１の嵌合部を有しており、前記第２の部材は、前記第２の面に対向し、前記第１の嵌合部と嵌合する第２の嵌合部を有しており、前記第１の嵌合部又は前記第２の嵌合部には、前記反射部が配されていてよい。
　前記第１の嵌合部及び前記第２の嵌合部のそれぞれが有する複数の凸部の頂角は、前記投射光学系からの距離が長いほど小さくなっていてよい。
　凸レンズをさらに備えており、前記凸レンズは、前記入射部に入射される映像光の光軸上に配されていてよい。
　また、本技術は、映像光を投射する映像表示部と、前記導光板と、を備えている、画像表示装置を提供する。
　前記映像表示部は、自発光素子を備えていてよい。
　また、本技術は、透明材料により形成されている透明部材の少なくとも１つの面を、複数の凸部を有している鋸屋根形状に形成することと、鋸屋根形状に形成されている前記面に反射部を形成することと、２つ以上の前記透明部材を、鋸屋根形状に形成されている前記面が互いに対向させて接着することと、を含み、前記複数の凸部のそれぞれは、一辺からの距離が長いほど頂角が小さくなっている、導光板の製造方法を提供する。
　本技術によれば、表示画像の輝度むらを低減しつつ製造コストを低減する導光板、画像表示装置、及び導光板の製造方法を提供できる。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略図である。 本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略側面図である。 本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略側面図である。 本技術の一実施形態に係る導光板１のシミュレーション結果を示すグラフである。 本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略図である。 本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略正面図である。 本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略正面図である。 本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略図である。 本技術の一実施形態に係る画像表示装置１００の構成を示す簡略図である。 本技術の一実施形態に係る導光板１の製造方法の一例を示すフローチャートである。
　以下、本発明を実施するための好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が限定されることはない。また、本発明は、下記の実施例及びその変形例のいずれかを組み合わせることができる。
　以下の実施形態の説明において、略平行、略直交のような「略」を伴った用語で構成を説明することがある。例えば、略平行とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、完全に平行な状態から例えば数％程度ずれた状態を含むことも意味する。他の「略」を伴った用語についても同様である。また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
　特に断りがない限り、図面において、「上」とは図中の上方向又は上側を意味し、「下」とは、図中の下方向又は下側を意味し、「左」とは図中の左方向又は左側を意味し、「右」とは図中の右方向又は右側を意味する。また、図面については、同一又は同等の要素又は部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　説明は以下の順序で行う。
　１．第１の実施形態（導光板の例１）
　２．第２の実施形態（導光板の例２）
　３．第３の実施形態（導光板の例３）
　４．第４の実施形態（導光板の例４）
　５．第５の実施形態（導光板の例５）
　６．第６の実施形態（導光板の例６）
　７．第７の実施形態（画像表示装置の例）
　８．第８の実施形態（導光板の製造方法の例）
［１．第１の実施形態（導光板の例１）］
［（１）概要］
　本技術の一実施形態に係る導光板は、観察者の目の前に配され、映像光を観察者の瞳に投射する。前記導光板は、ユーザの頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に備えられることができる。あるいは、前記導光板は、インフラとして所定の場所に配置されてもよい。
　前記導光板は、透明材料により形成されている透明部材と、前記透明部材の内部に配置されており、映像光を観察者の瞳に投射する複数の反射部と、投射光学系と、を備えており、前記透明部材は、前記映像光が入射される入射部と、前記観察者側に配される第１の面と、前記第１の面に対向し、前記入射部より入射される前記映像光を反射する第２の面と、を有しており、前記投射光学系は、前記第２の面が反射した前記映像光をそれぞれの前記反射部に反射し、前記反射部は、前記映像光が入射される方向に並んで配置されており、前記第１の面に対して所定の角度で傾斜しており、前記反射部の面積、及び／又は、前記反射部同士の間隔が、前記投射光学系からの距離に応じて変化しており、前記面積が、前記距離が長いほど大きくなっており、前記間隔が、前記距離が長いほど短くなっている。
　本技術の一実施形態に係る導光板について図１を参照しつつ説明する。図１は、本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略図である。図１Ａは、本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略正面図である。図１Ｂは、本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略側面図である。
　図１に示されるとおり、本技術の一実施形態に係る導光板１は、透明材料により形成されている透明部材１０と、透明部材１０の内部に配置されており、映像光Ｖ１、Ｖ２を観察者の瞳Ｅに投射する複数の反射部２０と、投射光学系１４と、を備えている。
　透明部材１０は、透明又は半透明なプラスチック、ガラス、又は樹脂などにより形成されてよい。透明部材１０は、映像光Ｖ１、Ｖ２が入射される入射部１３と、第１の面１１と、第２の面１２と、を有している。第１の面１１は、前記観察者側に配される。第２の面１２は、第１の面１１に対向して配されており、入射部１３より入射される映像光を反射する。
　投射光学系１４は、入射部１３に対向して配されており、第２の面１２が反射した映像光Ｖ１、Ｖ２をそれぞれの反射部２０に反射する。投射光学系１４は、透明部材１０の内部又は外部に配されることができる。
　それぞれの反射部２０は、映像光Ｖ１、Ｖ２が入射される方向に並んで配置されている。本実施形態では、映像光Ｖ１、Ｖ２が上から下に向かって入射されるため、映像光Ｖ１、Ｖ２が入射される方向は上下方向である。なお、この図では例として４つの反射部２０（第１の反射部２１、第２の反射部２２、第３の反射部２３、及び第４の反射部２４）が示されているが、反射部２０の数は特に限定されない。
　それぞれの反射部２０は、第１の面１１に対して所定の角度で傾斜している。これにより、観察者は、反射部２０間の隙間から導光板の向こう側の外界を見ることができる。
　入射部１３から入射された第１の映像光Ｖ１は、第２の面１２、投射光学系１４、及び第２の反射部２２を介してこの順に反射され、観察者の瞳Ｅに投射される。第１の映像光Ｖ１と同一画角の第２の映像光Ｖ２は、第２の面１２、投射光学系１４、及び第３の反射部２３を介してこの順に反射され、観察者の瞳Ｅに投射される。
　なお、本実施形態では、装置を小型化するため、上から入射される映像光を反射して　平行光に変換しているが、下から平行の映像光が投射されてもよい。
［（２）反射部］
　それぞれの反射部２０の面積は、投射光学系１４からの距離に応じて変化している。前記面積は、前記距離が長いほど大きくなっている。この理由について説明する。前記距離が最も長い第１の反射部２１に到達する映像光の光量は、第１の反射部２１よりも前記距離が短い反射部２２～２４に遮られることにより減衰するおそれがある。しかし、第１の反射部２１の面積が、第１の反射部２１よりも前記距離が短い反射部２２～２４よりも大きくなっているため、第１の反射部２１が反射する映像光の光量は、その他の反射部２２～２４と略同一となる。同様に、投射光学系１４からの距離が２番目に長い第２の反射部２２に到達する映像光の光量は、第２の反射部２２よりも前記距離が短い反射部２３、２４に遮られることにより減衰するおそれがある。しかし、第２の反射部２２の面積が、第２の反射部２２よりも前記距離が短い反射部２３、２４よりも大きくなっているため、第２の反射部２２が反射する映像光の光量は、その他の反射部２３、２４と略同一となる。以下同様に、投射光学系１４からの距離が短いほど、反射部２３、２４の面積が小さくなっている。
　なお、本実施形態では、反射部２０同士の間隔は略同一であってよい。前記間隔は、それぞれの反射部２０の左右方向の中心軸同士を結ぶ上下方向の直線の距離である。
　それぞれの反射部２０は、第１の面１１に対して略同一の角度で傾斜していることが好ましい。本実施形態では、反射部２０は、いずれも角度Φで傾斜している。これにより、それぞれの反射部２０により反射された映像光が混合されることが防止できる。
　それぞれの反射部２０は、略同一の光学特性を有していることが好ましい。これにより、それぞれの反射部２０が反射する映像光の光量が略同一となる。その結果、輝度むらが低減される。この光学特性には、例えば、反射率、透過率、吸収率、及び光沢度などが含まれる。
　それぞれの反射部２０は、金属薄膜又は誘電体多層膜を有していることが好ましい。この金属薄膜又は誘電体多層膜は、映像光を反射する面に配される。これにより、高い反射率が容易に得られる。光源部が投射する光量が小さくても、それぞれの反射部２０は、十分に明るい映像光を観察者の瞳Ｅに投射できる。観察者は、屋内だけでなく太陽光の元でも映像を明瞭に認識できる。さらに、真空蒸着装置により真空蒸着させることで、安価に反射部２０を製造できる。なお、金属には、例えば、アルミニウム、クロミニウム、銀、又は金などが含まれる。
　それぞれの反射部２０の一方の面は、他方の面よりも反射率が低い（吸収率が高い）ことが好ましい。つまり、映像光を反射する面の反対側の面は、映像光を反射する面よりも反射率が低いことが好ましい。これにより、入射部１３より入射された映像光が直接それぞれの反射部２０に向かった場合、それぞれの反射部２０がこの映像光を反射することが抑制できる。その結果、迷光の発生が抑制できる。
　それぞれの反射部２０は、映像光の画角に応じた位置に配されている。このことについて図２を参照しつつ説明する。図２は、本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略側面図である。図２Ａに示されるとおり、映像光のうち、映像の上方の画角を構成する第３の映像光Ｖ３及び第４の映像光Ｖ４は、第２の面１２の上方及び投射光学系１４の観察者近方を介してこの順に反射され、第１の反射部２１及び第２の反射部２２により反射されて観察者の瞳Ｅに投射される。図２Ｂに示されるとおり、映像の下方の画角を構成する第５の映像光Ｖ５及び第６の映像光Ｖ６は、第２の面１２の下方及び投射光学系１４の観察者遠方を介してこの順に反射され、第３の反射部２３及び第４の反射部２４により反射されて観察者の瞳Ｅに投射される。このように、それぞれの反射部２０は、映像光の画角に応じた位置に配されている。これにより、観察者は、視野全体に広い画角の映像を見ることができる。
　このように、それぞれの反射部２０が反射する映像光の光量が略同一となっているため、映像光の画角によらず略同一の光量が観察者の瞳Ｅに投射される。その結果、輝度むらが低減される。
　それぞれの反射部２０は、観察者側から見たときの上下方向の幅が０．７ｍｍ以上であることが好ましい。このことについて図３及び図４を参照しつつ説明する。図３は、本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略側面図である。図３に示されるとおり、例えば第４の反射部２４において観察者側から見たときの上下方向の幅はＤである。
　図４は、本技術の一実施形態に係る導光板１のシミュレーション結果を示すグラフである。図４において、横軸は、観察者側から見たときの上下方向の反射部の幅Ｄである。縦軸は、空間周波数が１０［ｃｙｃｌｅ／ｄｅｇｒｅｅ］であるときのコントラストＭＴＦ（解像度）である。タンジェンシャル方向及びサジタル方向のそれぞれについて、変化の様子がプロットされている。図４に示されるとおり、反射部の幅Ｄが１．５ｍｍ以上であるとき、コントラストＭＴＦは一定の限界値に漸近している。一方、反射部の幅Ｄが小さくなると、コントラストＭＴＦが急激に低下している。コントラストＭＴＦの許容値を回折限界値の７割として、反射部の幅Ｄは０．７ｍｍ以上であることが好ましい。反射部の幅Ｄが０．７ｍｍ以上であることにより、回折の影響が低減される。その結果、映像光が観察者の瞳の網膜に投射されるとき、網膜において結像される映像の解像度の低下が防止できる。
［（３）投射光学系］
　投射光学系１４は、映像光を反射する面に、凹面状に形成されている反射膜を有していることが好ましい。凹面状に形成されていることにより、第２の面１２により種々の角度で反射された映像光が、投射光学系１４により略平行の映像光に変換される。その結果、映像光の画角に応じた反射部２０に適切に反射される。
　投射光学系１４は、真空蒸着装置により反射膜を真空蒸着させることで形成されることができる。この反射膜には、金属薄膜又は誘電体多層膜などが含まれる。
［（４）透明部材］
　透明部材１０は、屈折率を有する材料により形成される。屈折率を有するため、透明部材１０が有している第２の面１２は、所定の角度よりも大きい角度で入射された映像光を内部全反射する。第２の面１２に反射させるための部材は不要である。
　特に、第２の面１２は、入射部１３から入射された映像光を１回だけ内部全反射する。仮に内部全反射が複数回行われる場合、全反射する度に反射面の影響を受けるため、反射面は高精度に製造される必要がある。その結果、製造コストが増大するという問題がある。一方、本実施形態では、内部全反射が１回だけ行われる。そのため、第２の面１２の面精度や、第１の面１１と第２の面１２との平行度の精度が高くなくてよい。その結果、製造コストが低減される。
　透明部材１０は、例えば熱可塑性樹脂などが用いられ、射出成型などにより安価に製造できる。特に、透明部材１０は、プラスチックを含むことが好ましい。プラスチックには、例えば、環状ポリオレフィン樹脂、シクロオレフィンコポリマー、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、及び光学用ポリエステル樹脂などが含まれる。これにより、透明部材１０は、射出成型などにより安価に製造できる。さらに、透明部材１０をより軽量化できる。
　本技術の第１の実施形態に係る導光板について説明した上記の内容は、技術的な矛盾が特にない限り、本技術の他の実施形態に適用できる。
［２．第２の実施形態（導光板の例２）］
　本技術の一実施形態に係る導光板は、透明部材を備えている。前記透明部材は、互いに対向する２つ以上の部材を備えており、それぞれの前記部材の間に、前記反射部が配されている。
　本技術の一実施形態に係る導光板について図５を参照しつつ説明する。図５は、本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略図である。図５Ａは、本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略正面図である。図５Ｂは、本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略側面図である。
　図５に示されるとおり、本技術の一実施形態に係る導光板１は、透明材料により形成されている透明部材１０を備えている。透明部材１０は、互いに対向する第１の部材１１０及び第２の部材１２０を備えている。第１の部材１１０は、観察者の近方に配される。第２の部材１２０は、観察者の遠方に配される。なお、部材の数は２つに限定されない。
　第１の部材１１０は、第１の面１１に対向し、複数の凸部を有しており鋸屋根形状に形成されている第１の嵌合部１１１を有している。第２の部材１２０は、第２の面１２に対向し、第１の嵌合部１１１と嵌合する第２の嵌合部１２１を有している。
　第１の嵌合部１１１又は第２の嵌合部１２１には、反射部２０が配されている。反射部２０は、いずれも角度Φで傾斜している。これにより、それぞれの反射部２０により反射された映像光が混合されることが防止できる。
　第１の嵌合部１１１及び第２の嵌合部１２１のそれぞれが有する複数の凸部の頂角は、投射光学系１４からの距離が長いほど小さくなっている。第２の嵌合部１２１において、第３の反射部２３が配されている凸部の頂角θ２は、第４の反射部２４が配されている凸部の頂角θ３よりも小さくなっている。第２の嵌合部１２１において、第２の反射部２２が配されている凸部の頂角θ１は、第３の反射部２３が配されている凸部の頂角θ２よりも小さくなっている。
　第１の嵌合部１１１において、第２の反射部２２が配されている凸部の頂角θ２は、第３の反射部２３が配されている凸部の頂角θ３よりも小さくなっている。第１の嵌合部１１１において、第１の反射部２１が配されている凸部の頂角θ１は、第２の反射部２２が配されている凸部の頂角θ２よりも小さくなっている。
　このような構成により、反射部２０の面積は、投射光学系１４からの距離に応じて変化している。前記距離は、それぞれの反射部２０の左右方向の中心軸と、投射光学系１４と、を結ぶ上下方向の直線の距離である。投射光学系１４からの第４の反射部２４までの距離がＬ４、投射光学系１４からの第３の反射部２３までの距離がＬ３、投射光学系１４からの第２の反射部２２までの距離がＬ２、投射光学系１４からの第１の反射部２１までの距離がＬ１となっている。Ｌ４、Ｌ３、Ｌ２、Ｌ１の順に距離が長くなっている。それぞれの反射部２０の面積は、投射光学系１４からの距離が長いほど大きくなっている。
　本技術の第２の実施形態に係る導光板について説明した上記の内容は、技術的な矛盾が特にない限り、本技術の他の実施形態に適用できる。
［３．第３の実施形態（導光板の例３）］
　反射部同士の間隔が、投射光学系からの距離に応じて変化しており、前記間隔が、前記距離が長いほど短くなっていてよい。このことについて図６を参照しつつ説明する。図６は、本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略正面図である。
　図６に示されるとおり、本技術の一実施形態に係る導光板１は、反射部２０同士の間隔が、投射光学系１４からの距離に応じて変化している。前記間隔は、前記距離が長いほど短くなっている。
　第１の反射部２１と第２の反射部２２との間隔がＰ１２、第２の反射部２２と第３の反射部２３との間隔がＰ２３、第３の反射部２３と第４の反射部２４との間隔がＰ３４となっている。Ｐ３４、Ｐ２３、Ｐ１２の順に間隔が短くなっている。
　この理由について説明する。前記距離が最も長い第１の反射部２１に到達する映像光の光量は、第１の反射部２１よりも前記距離が短い反射部２２～２４に遮られることにより減衰するおそれがある。しかし、第１の反射部２１と第２の反射部２２との間隔Ｐ１２が、間隔Ｐ２３及び間隔Ｐ３４よりも短くなっているため、第１の反射部２１が反射する映像光の光量は、その他の反射部２２～２４と略同一となる。同様に、投射光学系１４からの距離が２番目に長い第２の反射部２２に到達する映像光の光量は、第２の反射部２２よりも前記距離が短い反射部２３、２４に遮られることにより減衰するおそれがある。しかし、第２の反射部２２と第３の反射部２３との間隔Ｐ２３が、間隔Ｐ３４よりも短くなっているため、第２の反射部２２が反射する映像光の光量は、その他の反射部２３、２４と略同一となる。以下同様に、投射光学系１４からの距離が短いほど、反射部同士の間隔が長くなっている。
　このように、それぞれの反射部２０が反射する映像光の光量が略同一となっているため、映像光の画角によらず略同一の光量が観察者の瞳Ｅに投射される。その結果、輝度むらが低減される。
　なお、本実施形態では、それぞれの反射部２０の面積は略同一であってよい。
　本技術の第３の実施形態に係る導光板について説明した上記の内容は、技術的な矛盾が特にない限り、本技術の他の実施形態に適用できる。
［４．第４の実施形態（導光板の例４）］
　前記反射部の面積及び前記反射部同士の間隔が、前記投射光学系からの距離に応じて変化しており、前記面積が、前記距離が長いほど大きくなっており、前記間隔が、前記距離が長いほど短くなっていてよい。このことについて図７を参照しつつ説明する。図７は、本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略正面図である。
　図７に示されるとおり、本技術の一実施形態に係る導光板１は、それぞれの反射部２０の面積が、投射光学系１４からの距離が長いほど大きくなっている。Ｌ４、Ｌ３、Ｌ２、Ｌ１の順に距離が長くなっている。それぞれの反射部２０の面積は、投射光学系１４からの距離が長いほど大きくなっている。
　さらに、それぞれの反射部２０同士の間隔が、投射光学系１４からの距離が長いほど短くなっている。Ｐ３４、Ｐ２３、Ｐ１２の順に間隔が短くなっている。
　これにより、それぞれの反射部２０が反射する映像光の光量が略同一となる。その結果、映像光の画角によらず略同一の光量が観察者の瞳Ｅに投射される。その結果、輝度むらが低減される。
　本技術の第４の実施形態に係る導光板について説明した上記の内容は、技術的な矛盾が特にない限り、本技術の他の実施形態に適用できる。
［５．第５の実施形態（導光板の例５）］
　それぞれの反射部２０は、気層を有していてよい。前記気層は、例えば空気層や窒素層などでありうる。前記気層は屈折率が低いため、前記気層と透明部材１０との界面で映像光が内部全反射する。映像光を反射するための金属膜などの部材が不要となるため、導光板１の軽量化が可能となる。
　本技術の第５の実施形態に係る導光板について説明した上記の内容は、技術的な矛盾が特にない限り、本技術の他の実施形態に適用できる。
［６．第６の実施形態（導光板の例６）］
　本技術の一実施形態に係る導光板は、凸レンズをさらに備えており、前記凸レンズは、前記入射部に入射される映像光の光軸上に配されていてよい。このことについて図８を参照しつつ説明する。図８は、本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略図である。図８Ａは、本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略正面図である。図８Ｂは、本技術の一実施形態に係る導光板１の構成を示す簡略側面図である。
　図８に示されるとおり、本技術の一実施形態に係る導光板１は、凸レンズ３をさらに備えることができる。凸レンズ３は、入射部１３に入射される映像光の光軸上に配されている。これにより、観察者の瞳Ｅに投射され、網膜において結像される映像がより鮮明になる。凸レンズ３及び凹面状に形成されている反射膜１４により構成される投射光学系が、収差をさらに補正することができる。
　本技術の第６の実施形態に係る導光板について説明した上記の内容は、技術的な矛盾が特にない限り、本技術の他の実施形態に適用できる。
［７．第７の実施形態（画像表示装置の例）］
　本技術の一実施形態に係る画像表示装置は、映像光を投射する映像表示部と、上述した他の実施形態に係る前記導光板と、を備えている。本技術の一実施形態に係る画像表示装置について図９を参照しつつ説明する。図９は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置１００の構成を示す簡略図である。図９Ａは、本技術の一実施形態に係る画像表示装置１００の構成を示す簡略正面図である。図９Ｂは、本技術の一実施形態に係る画像表示装置１００の構成を示す簡略側面図である。
　図９に示されるとおり、本技術の一実施形態に係る画像表示装置１００は、映像光を投射する映像表示部４と、上述した他の実施形態に係る導光板１と、を備えている。
　映像表示部４は、映像データを映像光に変換して、前記映像光を投射する。映像表示部４が投射した映像光Ｖ１、Ｖ２は、入射部１３から入射され、第２の面１２、投射光学系１４、及び第２の反射部２２を介してこの順に反射され、観察者の瞳Ｅに投射される。
　映像表示部４は、自発光素子を備えていることが好ましい。これにより、映像表示部４の小型軽量化が可能となり、画像表示装置１００の小型軽量化が可能になる。さらに、製造コストが低減される。自発光素子には、例えば有機ＥＬ素子やマイクロＬＥＤ素子などが含まれる。
　本技術の第７の実施形態に係る画像表示装置について説明した上記の内容は、技術的な矛盾が特にない限り、本技術の他の実施形態に適用できる。
［８．第８の実施形態（導光板の製造方法の例）］
　本技術の一実施形態に係る導光板の製造方法は、透明材料により形成されている透明部材の少なくとも１つの面を、複数の凸部を有している鋸屋根形状に形成することと、鋸屋根形状に形成されている前記面に反射部を形成することと、２つ以上の前記透明部材を、鋸屋根形状に形成されている前記面が互いに対向させて接着することと、を含み、前記複数の凸部のそれぞれは、一辺からの距離が長いほど頂角が小さくなっている。
　本技術の一実施形態に係る導光板の製造方法について図１０を参照しつつ説明する。図１０は、本技術の一実施形態に係る導光板１の製造方法の一例を示すフローチャートである。
　図１０に示されるとおり、本技術の一実施形態に係る導光板の製造方法は、透明材料により形成されている透明部材の少なくとも１つの面を、複数の凸部を有している鋸屋根形状に形成すること（ステップＳ１）と、鋸屋根形状に形成されている前記面に反射部を形成すること（ステップＳ２）と、２つ以上の前記透明部材を、鋸屋根形状に形成されている前記面が互いに対向させて接着すること（ステップＳ３）と、を含む。前記複数の凸部のそれぞれは、一辺からの距離が長いほど頂角が小さくなっている。
　本技術の第８の実施形態に係る画像表示装置について説明した上記の内容は、技術的な矛盾が特にない限り、本技術の他の実施形態に適用できる。
　なお、本技術に係る実施形態は、上述した各実施形態及に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　また、本技術は、以下のような構成を取ることもできる。
［１］
　透明材料により形成されている透明部材と、
　前記透明部材の内部に配置されており、映像光を観察者の瞳に投射する複数の反射部と、
　投射光学系と、を備えており、
　前記透明部材は、
　前記映像光が入射される入射部と、
　前記観察者側に配される第１の面と、
　前記第１の面に対向し、前記入射部より入射される前記映像光を反射する第２の面と、を有しており、
　前記投射光学系は、前記第２の面が反射した前記映像光をそれぞれの前記反射部に反射し、
　前記反射部は、前記映像光が入射される方向に並んで配置されており、前記第１の面に対して所定の角度で傾斜しており、
　前記反射部の面積、及び／又は、前記反射部同士の間隔が、前記投射光学系からの距離に応じて変化しており、
　前記面積が、前記距離が長いほど大きくなっており、
　前記間隔が、前記距離が長いほど短くなっている、導光板。
［２］
　前記反射部は、前記第１の面に対して略同一の角度で傾斜している、
　［１］に記載の導光板。
［３］
　前記反射部は、略同一の光学特性を有している、
　［１］又は［２］に記載の導光板。
［４］
　前記反射部は、金属薄膜又は誘電体多層膜を有している、
　［１］から［３］のいずれか一つに記載の導光板。
［５］
　前記反射部は、前記映像光の画角に応じた位置に配されている、
　［１］から［４］のいずれか一つに記載の導光板。
［６］
　前記反射部は、前記観察者側から見たときの上下方向の幅が０．７ｍｍ以上である、
　［１］から［５］のいずれか一つに記載の導光板。
［７］
　前記反射部の一方の面は、他方の面よりも反射率が低い、
　［１］から［６］のいずれか一つに記載の導光板。
［８］
　前記反射部は、気層を有している、
　［１］から［７］のいずれか一つに記載の導光板。
［９］
　前記投射光学系は、凹面状に形成されている反射膜を有している、
　［１］から［８］のいずれか一つに記載の導光板。
［１０］
　前記第２の面は、前記映像光を１回だけ内部全反射する、
　［１］から［９］のいずれか一つに記載の導光板。
［１１］
　前記透明部材は、プラスチックを含む、
　［１］から［１０］のいずれか一つに記載の導光板。
［１２］
　前記透明部材は、互いに対向する２つ以上の部材を備えており、
　それぞれの前記部材の間に、前記反射部が配されている、
　［１］から［１１］のいずれか一つに記載の導光板。
［１３］
　前記透明部材は、互いに対向する第１の部材及び第２の部材を備えており、
　前記第１の部材は、前記第１の面に対向し、複数の凸部を有しており鋸屋根形状に形成されている第１の嵌合部を有しており、
　前記第２の部材は、前記第２の面に対向し、前記第１の嵌合部と嵌合する第２の嵌合部を有しており、
　前記第１の嵌合部又は前記第２の嵌合部には、前記反射部が配されている、
　［１］から［１２］のいずれか一つに記載の導光板。
［１４］
　前記第１の嵌合部及び前記第２の嵌合部のそれぞれが有する複数の凸部の頂角は、前記投射光学系からの距離が長いほど小さくなっている、
　［１３］に記載の導光板。
［１５］
　凸レンズをさらに備えており、
　前記凸レンズは、前記入射部に入射される映像光の光軸上に配されている、
　［１］から［１４］のいずれか一つに記載の導光板。
［１６］
　映像光を投射する映像表示部と、
　［１］から［１５］のいずれか一つに記載の導光板と、を備えている、画像表示装置。
［１７］
　前記映像表示部は、自発光素子を備えている、
　［１６］に記載の画像表示装置。
［１８］
　透明材料により形成されている透明部材の少なくとも１つの面を、複数の凸部を有している鋸屋根形状に形成することと、
　鋸屋根形状に形成されている前記面に反射部を形成することと、
　２つ以上の前記透明部材を、鋸屋根形状に形成されている前記面が互いに対向させて接着することと、を含み、
　前記複数の凸部のそれぞれは、一辺からの距離が長いほど頂角が小さくなっている、
　導光板の製造方法。
　１　導光板
　１０　透明部材
　１１　第１の面
　１２　第２の面
　１３　入射部
　１４ 投射光学系
　２０　反射部
　２１　第１の反射部
　２２　第２の反射部
　２３　第３の反射部
　２４　第４の反射部
　１１０　第１の部材
　１１１　第１の嵌合部
　１２０　第２の部材
　１２１　第２の嵌合部
　３　凸レンズ
　４　映像表示部
　１００　画像表示装置
　Ｓ１　鋸屋根形状に形成すること
　Ｓ２　反射部を形成すること
　Ｓ３　透明部材を接着すること

Claims (18)

  1. 　透明材料により形成されている透明部材と、
    　前記透明部材の内部に配置されており、映像光を観察者の瞳に投射する複数の反射部と、
    　投射光学系と、を備えており、
    　前記透明部材は、
    　前記映像光が入射される入射部と、
    　前記観察者側に配される第１の面と、
    　前記第１の面に対向し、前記入射部より入射される前記映像光を反射する第２の面と、を有しており、
    　前記投射光学系は、前記第２の面が反射した前記映像光をそれぞれの前記反射部に反射し、
    　前記反射部は、前記映像光が入射される方向に並んで配置されており、前記第１の面に対して所定の角度で傾斜しており、
    　前記反射部の面積、及び／又は、前記反射部同士の間隔が、前記投射光学系からの距離に応じて変化しており、
    　前記面積が、前記距離が長いほど大きくなっており、
    　前記間隔が、前記距離が長いほど短くなっている、導光板。
  2. 　前記反射部は、前記第１の面に対して略同一の角度で傾斜している、
    　請求項１に記載の導光板。
  3. 　前記反射部は、略同一の光学特性を有している、
    　請求項１に記載の導光板。
  4. 　前記反射部は、金属薄膜又は誘電体多層膜を有している、
    　請求項１に記載の導光板。
  5. 　前記反射部は、前記映像光の画角に応じた位置に配されている、
    　請求項１に記載の導光板。
  6. 　前記反射部は、前記観察者側から見たときの上下方向の幅が０．７ｍｍ以上である、
    　請求項１に記載の導光板。
  7. 　前記反射部の一方の面は、他方の面よりも反射率が低い、
    　請求項１に記載の導光板。
  8. 　前記反射部は、気層を有している、
    　請求項１に記載の導光板。
  9. 　前記投射光学系は、凹面状に形成されている反射膜を有している、
    　請求項１に記載の導光板。
  10. 　前記第２の面は、前記映像光を１回だけ内部全反射する、
    　請求項１に記載の導光板。
  11. 　前記透明部材は、プラスチックを含む、
    　請求項１に記載の導光板。
  12. 　前記透明部材は、互いに対向する２つ以上の部材を備えており、
    　それぞれの前記部材の間に、前記反射部が配されている、
    　請求項１に記載の導光板。
  13. 　前記透明部材は、互いに対向する第１の部材及び第２の部材を備えており、
    　前記第１の部材は、前記第１の面に対向し、複数の凸部を有しており鋸屋根形状に形成されている第１の嵌合部を有しており、
    　前記第２の部材は、前記第２の面に対向し、前記第１の嵌合部と嵌合する第２の嵌合部を有しており、
    　前記第１の嵌合部又は前記第２の嵌合部には、前記反射部が配されている、
    　請求項１に記載の導光板。
  14. 　前記第１の嵌合部及び前記第２の嵌合部のそれぞれが有する複数の凸部の頂角は、前記投射光学系からの距離が長いほど小さくなっている、
    　請求項１３に記載の導光板。
  15. 　凸レンズをさらに備えており、
    　前記凸レンズは、前記入射部に入射される映像光の光軸上に配されている、
    　請求項１に記載の導光板。
  16. 　映像光を投射する映像表示部と、
    　請求項１に記載の導光板と、を備えている、画像表示装置。
  17. 　前記映像表示部は、自発光素子を備えている、
    　請求項１６に記載の画像表示装置。
  18. 　透明材料により形成されている透明部材の少なくとも１つの面を、複数の凸部を有している鋸屋根形状に形成することと、
    　鋸屋根形状に形成されている前記面に反射部を形成することと、
    　２つ以上の前記透明部材を、鋸屋根形状に形成されている前記面が互いに対向させて接着することと、を含み、
    　前記複数の凸部のそれぞれは、一辺からの距離が長いほど頂角が小さくなっている、
    　導光板の製造方法。
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