JP2015099238A - 光学デバイス及び電子機器 - Google Patents
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Description
(ヘッドマウントディスプレイの全体構成)
図1は、第1実施形態に係る電子機器の一例としてのヘッドマウントディスプレイ100の全体像の一例を示す斜視図である。図1に示すように、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ100は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、このヘッドマウントディスプレイ100を装着した観察者に対して虚像による画像光を認識させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させることができる。
第1回折光学素子102に入射した光は、第1回折光学素子102によって回折されて第1の導光板101に導入される。回折光学素子による回折角度は波長によって異なり、波長が短いほど回折角度が小さい。従って、第1回折光学素子102によって第1の導光板101に導入される角度は赤(R)、緑(G)、青(B)によって異なり、図1に示すように青色伝播光11B、緑色伝播光11G、赤色伝播光11Rはそれぞれ伝播する角度が異なる。
第1の導光板101の第1回折光学素子102で回折されずに透過した画像光20は、第2の導光板201の第3回折光学素子202に入射する。第3回折光学素子202に入射した光は、第3回折光学素子202によって回折されて第2の導光板201に導入される。
次に、図3を参照して2分の1波長板401の機能について説明する。なお、図3においては、理解を容易にするために、図2における左眼用光学系の内部構造及び導光板を、光線を簡略化して描いている。画像光10はTE波であり、第1の導光板101の第1回折光学素子102で回折されて第1の導光板101を伝播する伝播光11となる。本実施形態のように、回折光学素子として表面レリーフ型回折格子を用いた場合には、格子周期が波長程度以下になると構造複屈折性が現れ、入射光の偏光方向によって回折効率が変わる。
次いで、本発明の第2実施形態について図5を参照して説明する。第1実施形態では、2枚の導光板を用いた例について説明したが、本実施形態では、3枚の導光板を用いるところが第1実施形態と異なる。
上述した第1実施形態及び第2実施形態では、入射側の回折光学素子である第1回折光学素子102,第3回折光学素子202として、表面レリーフ型の回折格子を用いたが、これに限定されるものではなく、体積ホログラム、ミラー、あるいはプリズム等の光学素子を用いることも可能である。また、第1実施形態及び第2実施形態では、第1回折光学素子102,第3回折光学素子202,第4回折光学素子203、第5回折光学素子302、及び第6回折光学素子303として、矩形断面の表面レリーフ回折格子を用いる例について説明した。しかし、本発明はこのような例に限定される訳ではなく、表面レリーフ型回折格子の断面構造としては、矩形断面の他にも傾斜断面を持つ回折格子やブレーズ化回折格子を適用することもできる。また、表面レリーフ型回折格子以外にも、回折効率に偏光依存性を有する回折格子あるいはホログラム光学素子を用いることができる。
Claims (7)
- 第1光出射部を有する第1導光体と、
第2光出射部を有する第2導光体と、
前記第1導光体の前記第1光出射部に設けられた第1回折光学素子と、
前記第2光出射部と前記第1導光体との間に設けられた第1偏光素子と、を有し、
前記第1導光体の内部を導光する光と前記第2導光体の内部を導光する光は、それぞれ異なる分光分布の光であり、
前記第1導光体の内部を導光する光の少なくとも一部は、前記第1回折光学素子で回折されて前記第1導光体の外部に出射し、
前記第2導光体の内部を導光する光の少なくとも一部は、前記第1偏光素子を透過することで所定の方向に偏光した後、前記第1回折光学素子に入射し、
前記第1偏光素子は、前記第1偏光素子を透過した光の前記第1回折光学素子での回折効率が、前記所定の方向に直交する方向に偏光した光を前記第1回折光学素子で回折させた場合の回折効率よりも低い回折効率となるように偏光させる素子であることを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1に記載の光学デバイスにおいて、
前記第1導光体の第1光導入部に設けられた第2回折光学素子と、
前記第2導光体の第2光導入部に設けられた第3回折光学素子と、
前記第2導光体の前記第2光出射部に設けられた第4回折光学素子と、を有し、
前記第1光導入部に向かう光は、
一部が前記第2回折光学素子で回折されて前記第1導光体の内部を導光し、
他の一部が前記第2回折光学素子を透過して前記第3回折光学素子で回折された後前記第2導光体の内部を導光し、
前記第2導光体の内部を導光した光の少なくとも一部は、前記第4回折光学素子で回折されて前記第1偏光素子に入射し、
前記第2回折光学素子は、前記第2回折光学素子に入射した光のうち第1波長の光を最も多く回折する素子であり、
前記第3回折光学素子は、前記第3回折光学素子に入射した光のうち前記第1波長とは異なる波長である第2波長の光を最も多く回折する素子である
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項2に記載の光学デバイスにおいて、
第3光出射部と第3光導入部を有する第3導光体と、
前記第3導光体の前記第3光導入部に設けられた第5回折光学素子と、
前記第3導光体の前記第3光出射部に設けられた第6回折光学素子と、
前記第3光出射部と前記第2導光体との間に設けられた第2偏光素子と、を有し、
前記第1光導入部に向かう光のうち、一部の光は前記第3回折光学素子を透過して前記第5回折光学素子で回折された後前記第3導光体の内部を導光し、
前記第3導光体の内部を導光した光の少なくとも一部は、前記第6回折光学素子で回折されて前記第2偏光素子に入射し、
前記第5回折光学素子は、前記第5回折光学素子に入射した光のうち前記第1波長及び前記第2波長とは異なる波長である第3波長の光を最も多く回折する素子である
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項2または3に記載の光学デバイスにおいて、
前記第1光導入部に向かう光、前記第1導光体の内部を導光する光及び前記第2導光体の内部を導光する光は、それぞれ第1偏光方向に偏光した光であることを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1または2に記載の光学デバイスにおいて、
前記第1偏光素子は、2分の1波長板である、
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項4に記載の光学デバイスにおいて、
前記第1回折光学素子、前記第2回折光学素子、前記第3回折光学素子及び前記第4回折光学素子は、少なくとも1つが表面レリーフ型回折格子であり、
前記第1偏光方向は、光がTE波となる偏光方向である、
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1乃至6の何れかに記載の光学デバイスと画像光を発する画像形成部とを備えたことを特徴とする電子機器。
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