导光元件及图像显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够抑制多重像的产生的导光元件及图像显示装置。导光元件具有导光板和设置于导光板上的第1入射衍射元件、第2入射衍射元件、第1出射衍射元件及第2出射衍射元件，第1入射衍射元件及第2入射衍射元件使所入射的光向彼此不同的方向衍射并入射到导光板上，第1出射衍射元件射出被第1入射衍射元件衍射且在导光板内传播的光，第2出射衍射元件射出被第2入射衍射元件衍射且在导光板内传播的光，第1入射衍射元件和第2入射衍射元件的衍射结构的周期不同，第1出射衍射元件和第2出射衍射元件的衍射结构的周期不同，第1出射衍射元件及第2出射衍射元件配置于导光板的主表面的面方向上重叠的位置上，第1出射衍射元件和第2出射衍射元件的衍射结构的周期方向相交。出射衍射元件的衍射结构的周期方向相交。出射衍射元件的衍射结构的周期方向相交。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导光元件及图像显示装置


[0001]本专利技术涉及一种传播光的导光元件及使用该导光元件的图像显示装置。

技术介绍

[0002]近年来，如非专利文献1中所记载的实际观察到的场景中叠加显示虚拟的影像及各种信息等的AR(Augmented Reality(增强现实))玻璃被实用化。AR玻璃也称为智能玻璃、头戴式显示器(HMD(Head Mounted Display))及AR眼镜等。
[0003]如非专利文献1所示，作为一例，AR玻璃将由显示器(光学引擎)显示的影像入射到导光板的一端进行传送并从另一端射出，从而在使用人员实际观察到的场景中叠加显示虚拟的影像。
[0004]在AR玻璃中，使用衍射元件使来自显示器的光(投影光)衍射(折射)而入射到导光板的一个端部。由此，以一定角度向导光板导入光，并且使光在导光板内全反射而传播。在导光板传播的光在导光板的另一端部同样被衍射元件衍射，并从导光板射出到由使用人员观察的位置上。
[0005]在AR玻璃中，例如从显示器照射由R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)这三种颜色的光的波长的光形成的影像，使各自的光衍射并引导到导光板内，通过衍射元件从导光板射出到由使用人员观察的位置上以重叠显示三种颜色的光的图像，从而能够显示彩色图像(参考专利文献1)。
[0006]以往技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：国际公开第2017/180403号
[0009]非专利文献
[0010]非专利文献1：Bernard C.Kress et al.,Towards the Ultimate Mixed Reality Experience(走向终极混合现实体验):HoloLens Display Architecture Choices,SID 2017DIGEST,pp.127
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技术实现思路

[0011]专利技术要解决的技术课题
[0012]根据本专利技术人等的研究，可知在为了显示彩色图像而叠加配置对应于各颜色的射出侧的衍射元件的情况下，出现产生多重像等问题。
[0013]具体而言，在AR玻璃中，例如在将由RGB各自的光形成的影像重叠而显示彩色的情况下，例如，G光被用于衍射G光的G衍射元件衍射，并且也被用于衍射R光的R衍射元件和/或用于衍射B光的B衍射元件衍射一部分。此时，G衍射元件和R衍射元件及B衍射元件的衍射结构的周期不同。其中，众所周知，基于衍射元件的衍射角度取决于衍射元件的衍射结构的周期及光的波长。
[0014]因此，被G衍射元件衍射的G光和被R衍射元件衍射的G光和被B衍射元件衍射的G光
分别以不同的角度进行衍射。相同地，关于R光及B光，也被除了相对应的衍射元件以外的衍射元件以不同的角度衍射一部分。由此，多重像被视觉辨认。
[0015]本专利技术的课题在于解决这种现有技术的问题点，并且提供一种能够抑制多重像的产生的导光元件及使用该导光元件的图像显示装置。
[0016]用于解决技术课题的手段
[0017]为了解决该课题，本专利技术具有以下结构。
[0018][1]一种导光元件，其具有：导光板；及设置于导光板上的第1入射衍射元件、第2入射衍射元件、第1出射衍射元件及第2出射衍射元件，
[0019]第1入射衍射元件及第2入射衍射元件使所入射的光向彼此不同的方向衍射并入射到导光板上，
[0020]第1出射衍射元件从导光板射出被第1入射衍射元件衍射且在导光板内传播的光，
[0021]第2出射衍射元件从导光板射出被第2入射衍射元件衍射且在导光板内传播的光，
[0022]第1入射衍射元件的衍射结构的周期与第2入射衍射元件的衍射结构的周期不同，
[0023]第1出射衍射元件的衍射结构的周期与第2出射衍射元件的衍射结构的周期不同，
[0024]第1出射衍射元件和第2出射衍射元件配置于导光板的主表面的面方向上重叠的位置上，
[0025]第1出射衍射元件的衍射结构的周期方向与第2出射衍射元件的衍射结构的周期方向相交。
[0026][2]根据[1]所述的导光元件，其还具有设置于导光板上的第1中间衍射元件及第2中间衍射元件，
[0027]第1中间衍射元件将被第1入射衍射元件衍射且在导光板内传播的光朝向第1出射衍射元件衍射，
[0028]第2中间衍射元件将被第2入射衍射元件衍射且在导光板内传播的光朝向第2出射衍射元件衍射，
[0029]第1中间衍射元件的衍射结构的周期与第2中间衍射元件的衍射结构的周期不同。
[0030][3]根据[2]所述的导光元件，其中，第1中间衍射元件及第2中间衍射元件分别为表面浮雕型衍射元件、体积全息图型衍射元件及偏振衍射元件中的任一个。
[0031][4]根据[2]或[3]所述的导光元件，其中，若将第1入射衍射元件的衍射结构的周期设为Λ
i1
，将第2入射衍射元件的衍射结构的周期设为Λ
i2
，将第1中间衍射元件的衍射结构的周期设为Λ
e1
，将第2中间衍射元件的衍射结构的周期设为Λ
e2
，将第1出射衍射元件的衍射结构的周期设为Λ
o1
，将第2出射衍射元件的衍射结构的周期设为Λ
o2
，则满足
[0032]Λ
e1
≤Λ
i1
[0033]Λ
e1
≤Λ
o1
[0034]Λ
e2
≤Λ
i2
[0035]Λ
e2
≤Λ
o2
。
[0036][5]根据[1]至[4]中任一项所述的导光元件，其中，第1入射衍射元件、第2入射衍射元件、第1出射衍射元件及第2出射衍射元件分别为表面浮雕型衍射元件、体积全息图型衍射元件及偏振衍射元件中的任一个。
[0037][6]根据[3]或[5]所述的导光元件，其中，偏振衍射元件为液晶衍射元件，所述液
晶衍射元件使用包含液晶化合物的组合物而形成，并且具有来自液晶化合物的光学轴的朝向沿面内的至少一个方向连续旋转的同时发生变化的液晶取向图案。
[0038][7]根据[6]所述的导光元件，其中，液晶衍射元件具有液晶化合物的光学轴的朝向在厚度方向上扭转旋转的区域。
[0039][8]根据[6]或[7]所述的导光元件，其中，液晶衍射元件具有将胆甾醇型液晶相固定而成的胆甾醇型液晶层。
[0040][9]根据[6]至[8]中任一项所述的导光元件，其中，液晶衍射元件具有液晶化合物的光学轴相对于液晶衍射元件的主表面倾斜的结构。
[0041][10]根据[6]至[9]中任一项所述的导光元件，其中，在液晶衍射元件中，当从液晶衍射元件的主表面的法线方向及相对于法线倾斜的方向测定面内延迟时，在慢轴面内及快轴面内中的任一个中，面内延迟成为最小的方向从法线方向倾斜。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种导光元件，其具有：导光板；及设置于所述导光板上的第1入射衍射元件、第2入射衍射元件、第1出射衍射元件及第2出射衍射元件，所述第1入射衍射元件及所述第2入射衍射元件使所入射的光向彼此不同的方向衍射并入射到所述导光板上，所述第1出射衍射元件从所述导光板射出被所述第1入射衍射元件衍射且在所述导光板内传播的光，所述第2出射衍射元件从所述导光板射出被所述第2入射衍射元件衍射且在所述导光板内传播的光，所述第1入射衍射元件的衍射结构的周期与所述第2入射衍射元件的衍射结构的周期不同，所述第1出射衍射元件的衍射结构的周期与所述第2射出衍射元件的衍射结构的周期不同，所述第1出射衍射元件和所述第2出射衍射元件配置于所述导光板的主表面的面方向上重叠的位置上，所述第1出射衍射元件的衍射结构的周期方向与所述第2出射衍射元件的衍射结构的周期方向相交。2.根据权利要求1所述的导光元件，其还具有设置于所述导光板上的第1中间衍射元件及第2中间衍射元件，所述第1中间衍射元件将被所述第1入射衍射元件衍射且在所述导光板内传播的光朝向所述第1出射衍射元件衍射，所述第2中间衍射元件将被所述第2入射衍射元件衍射且在所述导光板内传播的光朝向所述第2出射衍射元件衍射，所述第1中间衍射元件的衍射结构的周期与所述第2中间衍射元件的衍射结构的周期不同。3.根据权利要求2所述的导光元件，其中，所述第1中间衍射元件及所述第2中间衍射元件分别为表面浮雕型衍射元件、体积全息图型衍射元件及偏振衍射元件中的任一个。4.根据权利要求2或3所述的导光元件，其中，若将所述第1入射衍射元件的衍射结构的周期设为Λ
i1
，将所述第2入射衍射元件的衍射结构的周期设为Λ
i2
，将所述第1中间衍射元件的衍射结构的周期设为Λ
e1
，将所述第2中间衍射元件的衍射结构的周期设为Λ
e2
，将所述第1出射衍射元件的衍射结构的周期设为Λ
o1
，将所述第2出射衍射元件的衍射结构的周期设为Λ
o2
，则满足Λ
e1
≤Λ
i1
Λ
e1
≤Λ
o1
Λ
e2
≤Λ
i2
Λ
e2
≤Λ
o2
。5.根据权利要求1至4中任一项所述的导光元件，其中，所述第1入射衍射元件、所述第2入射衍射元件、所述第1出射衍射元件及所述第2出射
衍射元件分别为表面浮雕型衍射元件、体积全息图型衍射元件及偏振衍射元件中的任一个。6.根据权利要求3或5所述的导光元件，其中，所述偏振衍射元件为液晶衍射元件，所述液晶衍射元件使用包含液晶化合物的组合物而形成，并且具有来自所述液晶化合物的光学轴的朝向一边沿面内的至少一个方向连续旋转一边变化的液晶取向图案。7.根据权利要求6所述的导光元件，其中，所述液晶衍射元件具有所述液晶化合物的光学轴的朝向在厚度方...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤宽，筱田克己，齐藤之人，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：