JP4810949B2 - 光学装置及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
(A)進行方位の異なる複数の平行光束から成る平行光束群が入射され、内部を全反射により伝播した後、射出される導光板、
(B)導光板に入射された該平行光束群が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された該平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第1回折格子部材、及び、
(C)導光板の内部を全反射により伝播した該平行光束群を回折反射し、導光板から平行光束群のまま射出する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第2回折格子部材、
を備え、
第1回折格子部材には、その内部から表面に亙り干渉縞が形成されており、且つ、第1回折格子部材の表面における干渉縞のピッチは等しい光学装置であって、
第1回折格子部材における干渉縞が第1回折格子部材の表面と成す角度を傾斜角としたとき、第1回折格子部材において:
(a)傾斜角が最小傾斜角となる最小傾斜角領域よりも第2回折格子部材から遠い所に位置する外側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域から離れるほど大きく、
(b)最小傾斜角領域よりも第2回折格子部材に近い所に位置する内側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域に隣接する内側領域において最大傾斜角であり、最小傾斜角領域から離れるほど小さくなる、
ことを特徴とする。
(A)進行方位の異なる複数の平行光束から成る平行光束群が入射され、内部を全反射により伝播した後、射出される導光板、
(B)導光板に入射された該平行光束群が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された該平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第1回折格子部材、及び、
(C)導光板の内部を全反射により伝播した該平行光束群を回折反射し、導光板から平行光束群のまま射出する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第2回折格子部材、
を備え、
第1回折格子部材は、反射型体積ホログラム回折格子から成るQ層の仮想回折格子層が積層されて成ると仮定したとき、第1回折格子部材を構成する各仮想回折格子層の表面における干渉縞のピッチは等しく、且つ、仮想回折格子層相互の干渉縞のピッチも等しい光学装置であって、
仮想回折格子層における干渉縞が仮想回折格子層の表面と成す角度を傾斜角としたとき、各仮想回折格子層において:
(a)傾斜角が最小傾斜角となる最小傾斜角領域よりも第2回折格子部材から遠い所に位置する外側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域から離れるほど大きく、
(b)最小傾斜角領域よりも第2回折格子部材に近い所に位置する内側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域に隣接する内側領域において最大傾斜角であり、最小傾斜角領域から離れるほど小さくなり、
第1回折格子部材を、最も第2回折格子部材に近い部分から最も第2回折格子部材から遠い部分まで、R個の区画に分けたとき、r番目(但し、r=1,2・・・R)の第1回折格子部材の区画RG1_rは、Q層の仮想回折格子層を、最も第2回折格子部材に近い部分から最も第2回折格子部材から遠い部分まで、R個の区画に分けたとき得られる仮想回折格子層の区画VG(r,q)(但し、qは、1からQの範囲内で選択された、重複の無い、任意の整数)の積層構造から構成されていることを特徴とする。
第2回折格子部材の中心を原点とし、原点を通る第2回折格子部材の法線をX軸、原点を通る導光板の軸線をY軸とし、第2回折格子部材によって回折反射され、導光板から射出された平行光束群に基づく像を観察するX軸上の地点と、第2回折格子部材によって回折反射された平行光束であってX−Y平面内に位置する平行光束の内、最も第1回折格子部材に近い平行光束との成す角度を画角θ=θ0(>0)、最も第1回折格子部材に遠い平行光束との成す角度を画角θ=−θ0(<0)としたとき、
画角θ=θ0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第1回折格子部材の領域が、前記最大傾斜角を有し、
画角θ=−θ0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第1回折格子部材の領域が、前記最小傾斜角を有する構成とすることができる。
第1回折格子部材は、反射型体積ホログラム回折格子から成るQ層の回折格子層が積層されて成り、
第1回折格子部材を構成する各回折格子層には、その内部から表面に亙り、干渉縞が形成されており、
第1回折格子部材を構成する各回折格子層の表面における干渉縞のピッチは等しく、且つ、回折格子層相互の干渉縞のピッチも等しい構成とすることができる。尚、このような積層構造を採用することで、導光板の軸線方向に沿った第1回折格子部材の長さの短縮化、導光板の薄型化、第1回折格子部材が回折反射することのできる平行光束の入射角度の拡大化を図ることができる。
画角θq=θq_0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第q層目の回折格子層の領域が、前記最大傾斜角を有し、
画角θq=−θq_0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第q番目の回折格子層の領域が、前記最小傾斜角を有する構成とすることができる。
画角θq=θq_0となる想定平行光束に相当する想定平行光束が回折反射される第q層目の仮想回折格子層の領域が、前記最大傾斜角を有し、
画角θq=−θq_0となる想定平行光束に相当する想定平行光束が回折反射される第q番目の仮想回折格子層の領域が、前記最小傾斜角を有する構成とすることができる。
(α)青色を発光する第1発光素子が2次元マトリクス状に配列された第1発光素子パネルから成る第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子が2次元マトリクス状に配列された第2発光素子パネルから成る第2画像形成装置、及び、
(γ)赤色を発光する第3発光素子が2次元マトリクス状に配列された第3発光素子パネルから成る第3画像形成装置、並びに、
(δ)第1画像形成装置、第2画像形成装置及び第3画像形成装置から射出された光を1本の光路に纏めるための手段(例えば、ダイクロイック・プリズムであり、以下の説明においても同様である)、
を備えており、
第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子のそれぞれの発光/非発光状態を制御するカラー表示の画像形成装置。
(2)画像形成装置−B・・・
(α)青色を発光する第1発光素子、及び、青色を発光する第1発光素子から射出された射出光の通過/非通過を制御するための第1光通過制御装置[一種のライト・バルブであり、例えば、液晶表示装置やデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)から構成され、以下の説明においても同様である]から成る第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子、及び、緑色を発光する第2発光素子から射出された射出光の通過/非通過を制御するための第2光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第2画像形成装置、及び、
(γ)赤色を発光する第3発光素子、及び、赤色を発光する第3発光素子から射出された射出光の通過/非通過を制御するための第3光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第3画像形成装置、並びに、
(δ)第1光通過制御装置、第2光通過制御装置及び第3光通過制御装置を通過した光を1本の光路に纏めるための手段、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から射出された射出光の通過/非通過を制御することで画像を表示するカラー表示の画像形成装置。第1発光素子、第2発光素子、第3発光素子から射出された射出光を光通過制御装置へと案内するための手段(光案内部材)として、導光部材、マイクロレンズアレイ、ミラーや反射板、集光レンズを例示することができる。
(3)画像形成装置−C・・・
(α)青色を発光する第1発光素子が2次元マトリクス状に配列された第1発光素子パネル、及び、第1発光素子パネルから射出された射出光の通過/非通過を制御するための青色光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子が2次元マトリクス状に配列された第2発光素子パネル、及び、第2発光素子パネルから射出された射出光の通過/非通過を制御するための緑色光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第2画像形成装置、
(γ)赤色を発光する第3発光素子が2次元マトリクス状に配列された第3発光素子パネル、及び、第3発光素子パネルから射出された射出光の通過/非通過を制御するための赤色光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第3画像形成装置、並びに、
(δ)青色光通過制御装置、緑色光通過制御装置及び赤色光通過制御装置を通過した光を1本の光路に纏めるための手段を備えており、
光通過制御装置(ライト・バルブ)によってこれらの第1発光素子パネル、第2発光素子パネル及び第3発光素子パネルから射出された射出光の通過/非通過を制御することで画像を表示するカラー表示の画像形成装置。
(4)画像形成装置−D・・・
(α)青色を発光する第1発光素子を備えた第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子を備えた第2画像形成装置、及び、
(γ)赤色を発光する第3発光素子を備えた第3画像形成装置、並びに、
(δ)第1画像形成装置、第2画像形成装置及び第3画像形成装置から射出された光を1本の光路に纏めるための手段、更には、
(ε)1本の光路に纏めるための手段から射出された光の通過/非通過を制御するための光通過制御装置(ライト・バルブ)、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から射出された射出光の通過/非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置。
(5)画像形成装置−E・・・
(α)青色を発光する第1発光素子が2次元マトリクス状に配列された第1発光素子パネルから成る第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子が2次元マトリクス状に配列された第2発光素子パネルから成る第2画像形成装置、及び、
(γ)赤色を発光する第3発光素子が2次元マトリクス状に配列された第3発光素子パネルから成る第3画像形成装置、並びに、
(δ)第1画像形成装置、第2画像形成装置及び第3画像形成装置のそれぞれから射出された光を1本の光路に纏めるための手段、更には、
(ε)1本の光路に纏めるための手段から射出された光の通過/非通過を制御するための光通過制御装置(ライト・バルブ)、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子パネルから射出された射出光の通過/非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置。
(6)画像形成装置−F・・・
第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子のそれぞれの発光/非発光状態を制御することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのカラー表示の画像形成装置。
(7)画像形成装置−G・・・
2次元マトリクス状に配列された発光素子ユニットからの射出光の通過/非通過を制御するための光通過制御装置(ライト・バルブ)を備えており、発光素子ユニットにおける第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子のそれぞれの発光/非発光状態を時分割制御し、更に、光通過制御装置によって第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子から射出された射出光の通過/非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置。
(A)進行方位の異なる複数の平行光束から成る平行光束群が入射され、内部を全反射により伝播した後、射出される導光板21、
(B)導光板21に入射された平行光束群が導光板21の内部で全反射されるように、導光板21に入射された平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第1回折格子部材30、及び、
(C)導光板21の内部を全反射により伝播した平行光束群を回折反射し、導光板21から平行光束群のまま射出する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第2回折格子部材40、
を備えている。
(a)傾斜角が最小傾斜角φMINとなる最小傾斜角領域RGMINよりも第2回折格子部材40から遠い所に位置する外側領域RGOUTに形成された干渉縞31の傾斜角φは、最小傾斜角領域RGMINから離れるほど大きく、
(b)最小傾斜角領域RGMINよりも第2回折格子部材40に近い所に位置する内側領域RGINに形成された干渉縞31の傾斜角φは、最小傾斜角領域RGMINに隣接する内側領域RGIN-NEARにおいて最大傾斜角φMAXであり、最小傾斜角領域RGMINから離れるほど小さくなる。
Le_2=Lf_2−2×N2×t×tan(α2) (2−1)
Le_3=Lf_3−2×N3×t×tan(α3) (2−1)
導光板21の材質 :光学ガラス(屈折率1.52のBK7)
導光板21の厚さt :2.0mm
入射波長λ :522nm
第2回折格子部材40の
干渉縞ピッチ :402.2nm
画角0度で導光板21から射出した光線の導光板21内での全反射角
:58.8度
導光板21の厚さt:5mm
アイレリーフd :20mm
第1回折格子部材30における干渉縞のピッチ
:402.2nm
画角θ0 : 4.0度
画角−θ0 :−4.0度
距離L(mm) 画角θ(度) 傾斜角φ(度)
40 −3.87 28.37
45 −1.67 28.92
50 0.23 29.47
55 1.74 29.97
60 3.03 30.45
65 4.17 30.93
s 距離L1_s(mm) 画角θ1_s(度) 傾斜角φ1_s(度)
1 40.0〜43.0 −3.2 28.53
2 43.0〜46.5 −1.9 28.86
3 46.5〜50.4 −0.38 29.29
4 50.4〜55.0 0.90 29.69
5 55.0〜60.1 2.5 30.25
6 60.1〜65.0 3.64 30.70
導光板21の厚さt:6mm
アイレリーフd :20mm
第1回折格子部材30における干渉縞のピッチ
:402.2nm
画角θ0 : 3.5度
画角−θ0 :−3.5度
距離L(mm) 画角θ(度) 傾斜角φ(度)
40 0.3 29.49
45 2.05 30.08
50 −3.2 28.53
55 −1.37 29.00
60 0.15 29.45
s 距離L1_s(mm) 画角θ1_s(度) 傾斜角φ1_s(度)
1 40.0〜43.3 0.83 29.66
2 43.3〜46.6 2.05 28.55
3 46.6〜49.9 3.05 31.45
4 49.9〜53.2 −2.81 28.28
5 53.2〜56.5 −1.44 28.78
6 56.5〜59.8 −0.375 29.23
導光板21の厚さt:5mm
アイレリーフd :20mm
第1回折格子部材30における干渉縞のピッチ
:402.2nm
画角θ0 : 6.0度
画角−θ0 :−6.0度
3回全反射
(q,s) 距離L1_s(mm) 画角θ1_s(度) 傾斜角φ1_s(度)
(2,1) 36.0 〜38.25 1.74 29.97
(2,2) 38.25〜40.75 2.8 30.36
(2,3) 40.75〜43.25 3.7 30.72
(2,4) 43.25〜45.75 4.5 31.07
(2,5) 45.75〜48.5 5.2 31.40
(2,6) 48.5 〜52.0 5.8 31.70
4回全反射
(q,s) 距離L1_s(mm) 画角θ1_s(度) 傾斜角φ1_s(度)
(1,1) 36.0 〜38.25 −5.4 28.03
(1,2) 38.25〜40.75 −4.0 28.34
(1,3) 40.75〜43.25 −2.9 28.60
(1,4) 43.25〜45.75 −1.75 28.90
(1,5) 45.75〜48.5 −0.76 29.17
(1,6) 48.5 〜52.0 0.08 29.42
導光板21の厚さt:2mm
アイレリーフd :20mm
第1回折格子部材30における干渉縞のピッチ
:402.2nm
画角θ0 : 8.0度
画角−θ0 :−8.0度
4回全反射
(q,s) 距離L1_s(mm) 画角θ1_s(度) 傾斜角φ1_s(度)
(1,1) 35 〜37 4.02 30.86
(1,2) 37 〜39 4.63 31.13
(1,3) 39 〜41 5.24 31.42
(1,4) 41 〜43 5.85 31.72
(1,5) 43 〜45 6.45 32.05
(1,6) 45 〜47 7.14 32.45
5回全反射
(q,s) 距離L1_s(mm) 画角θ1_s(度) 傾斜角φ1_s(度)
(2,1) 35 〜37 −0.15 29.35
(2,2) 37 〜39 0.6 29.59
(2,3) 39 〜41 1.44 29.87
(2,4) 41 〜43 2.2 30.14
(2,5) 43 〜45 2.95 30.42
(2,6) 45 〜47 3.87 30.79
6回全反射
(q,s) 距離L1_s(mm) 画角θ1_s(度) 傾斜角φ1_s(度)
(3,1) 35.0〜36.2 −4.17 28.30
(3,2) 36.2〜37.4 −3.4 28.48
(3,3) 37.4〜38.6 −2.73 28.64
(3,4) 38.6〜39.8 −2.12 28.80
(3,5) 39.8〜41.0 −1.52 28.96
7回全反射
(q,s) 距離L1_s(mm) 画角θ1_s(度) 傾斜角φ1_s(度)
(4,1) 35.0〜36.2 −7.9 27.54
(4,2) 36.2〜37.4 −7.14 27.68
(4,3) 37.4〜38.6 −6.3 27.84
(4,4) 38.6〜39.8 −5.7 27.96
4回全反射
(q,s) 距離L1_s(mm) 画角θ1_s(度) 傾斜角φ1_s(度)
(1,1) 35 〜37 4.02 30.86
(1,2) 37 〜39 4.63 31.13
(1,3) 39 〜41 5.24 31.42
(1,4) 41 〜43 5.85 31.72
(1,5) 43 〜45 6.45 32.05
(1,6) 45 〜47 7.14 32.45
5回全反射
(q,s) 距離L1_s(mm) 画角θ1_s(度) 傾斜角φ1_s(度)
(2,1) 35 〜37 −0.15 29.35
(2,2) 37 〜39 0.6 29.59
(2,3) 39 〜41 1.44 29.87
(2,4) 41 〜43 2.2 30.14
(2,5) 43 〜45 2.95 30.42
(2,6) 45 〜47 3.87 30.79
6回全反射
(q,s) 距離L1_s(mm) 画角θ1_s(度) 傾斜角φ1_s(度)
(3,1) 35 〜36.2 −4.17 28.30
(3,2) 36.2〜37.4 −3.4 28.48
(3,3) 37.4〜38.6 −2.73 28.64
(3,4) 38.6〜39.8 −2.12 28.80
(3,5) 39.8〜41.0 −1.52 28.96
7回全反射
(q,s) 距離L1_s(mm) 画角θ1_s(度) 傾斜角φ1_s(度)
(4,1) 35 〜36.2 −7.9 27.54
(4,2) 36.2〜37.4 −7.14 27.68
(4,3) 37.4〜38.6 −6.3 27.84
(4,4) 38.6〜39.8 −5.7 27.96
(4,5) 39.8〜42.5 −4.17 28.30
(A)進行方位の異なる複数の平行光束から成る平行光束群が入射され、内部を全反射により伝播した後、射出される導光板21、
(B)導光板21に入射された平行光束群が導光板21の内部で全反射されるように、導光板21に入射された平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第1回折格子部材130、及び、
(C)導光板21の内部を全反射により伝播した平行光束群を回折反射し、導光板21から平行光束群のまま射出する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第2回折格子部材40、
を備えている。
(a)傾斜角が最小傾斜角となる最小傾斜角領域よりも第2回折格子部材から遠い所に位置する外側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域から離れるほど大きく、
(b)最小傾斜角領域よりも第2回折格子部材に近い所に位置する内側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域に隣接する内側領域において最大傾斜角であり、最小傾斜角領域から離れるほど小さくなる。
第1層目の回折格子層130A 第2層目の回折格子層130B
区画VG(1,2) 区画VG(1,1)
区画VG(2,1) 区画VG(2,2)
区画VG(3,2) 区画VG(3,1)
区画VG(4,2) 区画VG(4,1)
区画VG(5,1) 区画VG(5,2)
区画VG(6,2) 区画VG(6,1)
画角θq=θq_0となる想定平行光束に相当する想定平行光束が回折反射される第q層目の仮想回折格子層の領域が、最大傾斜角を有し、
画角θq=−θq_0となる想定平行光束に相当する想定平行光束が回折反射される第q番目の仮想回折格子層の領域が、最小傾斜角を有する。
Claims (14)
- (A)進行方位の異なる複数の平行光束から成る平行光束群が入射され、内部を全反射により伝播した後、射出される導光板、
(B)導光板に入射された該平行光束群が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された該平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第1回折格子部材、及び、
(C)導光板の内部を全反射により伝播した該平行光束群を回折反射し、導光板から平行光束群のまま射出する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第2回折格子部材、
を備え、
第1回折格子部材には、その内部から表面に亙り干渉縞が形成されており、且つ、第1回折格子部材の表面における干渉縞のピッチは等しい光学装置であって、
第1回折格子部材における干渉縞が第1回折格子部材の表面と成す角度を傾斜角としたとき、第1回折格子部材において:
(a)傾斜角が最小傾斜角となる最小傾斜角領域よりも第2回折格子部材から遠い所に位置する外側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域から離れるほど大きく、
(b)最小傾斜角領域よりも第2回折格子部材に近い所に位置する内側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域に隣接する内側領域において最大傾斜角であり、最小傾斜角領域から離れるほど小さくなる、
ことを特徴とする光学装置。 - 第1回折格子部材には、各平行光束を構成する異なる波長帯域を有するP種類の光束の回折反射の角度を略同一とするために、P種類の干渉縞が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学装置。
- 第2回折格子部材の中心を原点とし、原点を通る第2回折格子部材の法線をX軸、原点を通る導光板の軸線をY軸とし、第2回折格子部材によって回折反射され、導光板から射出された平行光束群に基づく像を観察するX軸上の地点と、第2回折格子部材によって回折反射された平行光束であってX−Y平面内に位置する平行光束の内、最も第1回折格子部材に近い平行光束との成す角度を画角θ=θ0、最も第1回折格子部材に遠い平行光束との成す角度を画角θ=−θ0としたとき、
画角θ=θ0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第1回折格子部材の領域が、前記最大傾斜角を有し、
画角θ=−θ0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第1回折格子部材の領域が、前記最小傾斜角を有することを特徴とする請求項1に記載の光学装置。 - 第1回折格子部材は、反射型体積ホログラム回折格子から成るQ層の回折格子層が積層されて成り、
第1回折格子部材を構成する各回折格子層には、その内部から表面に亙り、干渉縞が形成されており、
第1回折格子部材を構成する各回折格子層の表面における干渉縞のピッチは等しく、且つ、回折格子層相互の干渉縞のピッチも等しいことを特徴とする請求項1に記載の光学装置。 - 第1回折格子部材を構成する回折格子層の全てにおいて最小傾斜角は異なり、且つ、第1回折格子部材を構成する回折格子層の全てにおいて最大傾斜角は異なることを特徴とする請求項4に記載の光学装置。
- 第1回折格子部材を構成するQ層の回折格子層において、少なくとも一の回折格子層の最小傾斜角は、他の一の回折格子層の最小傾斜角以上、最大傾斜角以下であるか、あるいは又、該一の回折格子層の最大傾斜角は、他の一の回折格子層の最小傾斜角以上、最大傾斜角以下であることを特徴とする請求項4に記載の光学装置。
- 第2回折格子部材の中心を原点とし、原点を通る第2回折格子部材の法線をX軸、原点を通る導光板の軸線をY軸とし、第2回折格子部材によって回折反射され、導光板から射出された平行光束群に基づく像を観察するX軸上の地点と、第q層目の回折格子層(但し、q=1,2・・・Q)によって回折反射され、第2回折格子部材によって回折反射された平行光束であってX−Y平面内に位置する平行光束の内、最も第1回折格子部材に近い平行光束との成す角度を画角θq=θq_0、最も第1回折格子部材に遠い平行光束との成す角度を画角θq=−θq_0としたとき、
画角θq=θq_0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第q層目の回折格子層の領域が、前記最大傾斜角を有し、
画角θq=−θq_0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第q番目の回折格子層の領域が、前記最小傾斜角を有することを特徴とする請求項4に記載の光学装置。 - 前記平行光束群の導光板内部における全反射の回数は、該平行光束群の導光板への入射角度に依存して異なることを特徴とする請求項1に記載の光学装置。
- (A)進行方位の異なる複数の平行光束から成る平行光束群が入射され、内部を全反射により伝播した後、射出される導光板、
(B)導光板に入射された該平行光束群が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された該平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第1回折格子部材、及び、
(C)導光板の内部を全反射により伝播した該平行光束群を回折反射し、導光板から平行光束群のまま射出する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第2回折格子部材、
を備え、
第1回折格子部材は、反射型体積ホログラム回折格子から成るQ層の仮想回折格子層が積層されて成ると仮定したとき、第1回折格子部材を構成する各仮想回折格子層の表面における干渉縞のピッチは等しく、且つ、仮想回折格子層相互の干渉縞のピッチも等しい光学装置であって、
仮想回折格子層における干渉縞が仮想回折格子層の表面と成す角度を傾斜角としたとき、各仮想回折格子層において:
(a)傾斜角が最小傾斜角となる最小傾斜角領域よりも第2回折格子部材から遠い所に位置する外側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域から離れるほど大きく、
(b)最小傾斜角領域よりも第2回折格子部材に近い所に位置する内側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域に隣接する内側領域において最大傾斜角であり、最小傾斜角領域から離れるほど小さくなり、
第1回折格子部材を、最も第2回折格子部材に近い部分から最も第2回折格子部材から遠い部分まで、R個の区画に分けたとき、r番目(但し、r=1,2・・・R)の第1回折格子部材の区画RG1_rは、Q層の仮想回折格子層を、最も第2回折格子部材に近い部分から最も第2回折格子部材から遠い部分まで、R個の区画に分けたとき得られる仮想回折格子層の区画VG(r,q)(但し、qは、1からQの範囲内で選択された、重複の無い、任意の整数)の積層構造から構成されていることを特徴とする光学装置。 - 各仮想回折格子層には、各平行光束を構成する異なる波長帯域を有するP種類の光束の回折反射の角度を略同一とするために、P種類の干渉縞が形成されていることを特徴とする請求項9に記載の光学装置。
- 第2回折格子部材の中心を原点とし、原点を通る第2回折格子部材の法線をX軸、原点を通る導光板の軸線をY軸とし、第2回折格子部材によって回折反射され、導光板から射出された平行光束群に基づく像を観察するX軸上の地点と、第q層目の仮想回折格子層(但し、q=1,2・・・Q)によって回折反射され、第2回折格子部材によって回折反射されると想定した想定平行光束であってX−Y平面内に位置する想定平行光束の内、最も第1回折格子部材に近い想定平行光束との成す角度を画角θq=θq_0、最も第1回折格子部材に遠い想定平行光束との成す角度を画角θq=−θq_0としたとき、
画角θq=θq_0となる想定平行光束に相当する想定平行光束が回折反射される第q層目の仮想回折格子層の領域が、前記最大傾斜角を有し、
画角θq=−θq_0となる想定平行光束に相当する想定平行光束が回折反射される第q番目の仮想回折格子層の領域が、前記最小傾斜角を有することを特徴とする請求項9に記載の光学装置。 - 前記平行光束群の導光板内部における全反射の回数は、該平行光束群の導光板への入射角度に依存して異なることを特徴とする請求項9に記載の光学装置。
- 画像形成装置と、
画像形成装置から射出された光束を平行光束とするコリメート光学系と、
コリメート光学系にて進行方位の異なる複数の平行光束とされた光束が入射され、導光され、射出される光学装置、
から成る画像表示装置であって、
光学装置は、
(A)進行方位の異なる複数の平行光束から成る平行光束群が入射され、内部を全反射により伝播した後、射出される導光板、
(B)導光板に入射された該平行光束群が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された該平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第1回折格子部材、及び、
(C)導光板の内部を全反射により伝播した該平行光束群を回折反射し、導光板から平行光束群のまま射出する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第2回折格子部材、
を備え、
第1回折格子部材には、その内部から表面に亙り干渉縞が形成されており、且つ、第1回折格子部材の表面における干渉縞のピッチは等しく、
第1回折格子部材における干渉縞が第1回折格子部材の表面と成す角度を傾斜角としたとき、第1回折格子部材において:
(a)傾斜角が最小傾斜角となる最小傾斜角領域よりも第2回折格子部材から遠い所に位置する外側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域から離れるほど大きく、
(b)最小傾斜角領域よりも第2回折格子部材に近い所に位置する内側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域に隣接する内側領域において最大傾斜角であり、最小傾斜角領域から離れるほど小さくなる、
ことを特徴とする画像表示装置。 - 画像形成装置と、
画像形成装置から射出された光束を平行光束とするコリメート光学系と、
コリメート光学系にて進行方位の異なる複数の平行光束とされた光束が入射され、導光され、射出される光学装置、
から成る画像表示装置であって、
光学装置は、
(A)進行方位の異なる複数の平行光束から成る平行光束群が入射され、内部を全反射により伝播した後、射出される導光板、
(B)導光板に入射された該平行光束群が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された該平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第1回折格子部材、及び、
(C)導光板の内部を全反射により伝播した該平行光束群を回折反射し、導光板から平行光束群のまま射出する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第2回折格子部材、
を備え、
第1回折格子部材は、反射型体積ホログラム回折格子から成るQ層の仮想回折格子層が積層されて成ると仮定したとき、第1回折格子部材を構成する各仮想回折格子層の表面における干渉縞のピッチは等しく、且つ、仮想回折格子層相互の干渉縞のピッチも等しく、
仮想回折格子層における干渉縞が仮想回折格子層の表面と成す角度を傾斜角としたとき、各仮想回折格子層において:
(a)傾斜角が最小傾斜角となる最小傾斜角領域よりも第2回折格子部材から遠い所に位置する外側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域から離れるほど大きく、
(b)最小傾斜角領域よりも第2回折格子部材に近い所に位置する内側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域に隣接する内側領域において最大傾斜角であり、最小傾斜角領域から離れるほど小さくなり、
第1回折格子部材を、最も第2回折格子部材に近い部分から最も第2回折格子部材から遠い部分まで、R個の区画に分けたとき、r番目(但し、r=1,2・・・R)の第1回折格子部材の区画RG1_rは、Q層の仮想回折格子層を、最も第2回折格子部材に近い部分から最も第2回折格子部材から遠い部分まで、R個の区画に分けたとき得られる仮想回折格子層の区画VG(r,q)(但し、qは、1からQの範囲内で選択された、重複の無い、任意の整数)の積層構造から構成されていることを特徴とする画像表示装置。
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