JP7268674B2 - 光学装置、画像表示装置及び表示装置 - Google Patents
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Description
(A)2次元マトリクス状に配列された複数の画素を備えた画像形成装置、
(B)画像形成装置の画素から出射された光を平行光とするコリメート光学系、及び、
(C)コリメート光学系にて進行方位の異なる複数の平行光とされた光が入射され、導光され、出射される光学装置、
を備えた画像表示装置であって、
光学装置は、
(a)入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
(b)導光板に入射された光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光を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成り、導光板に配設された第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光を回折反射し、導光板から出射する、反射型体積ホログラム回折格子から成り、導光板に配設された第2回折格子部材、
を備えており、
第1回折格子部材の中心を原点とし、原点を通る第1回折格子部材の法線であって、コリメート光学系側に向かう方向を正方向とする法線をXi軸、原点を通り、Xi軸と直交し、第2回折格子部材側に向かう方向を正方向とする導光板の軸線をYi軸としたとき、
画像形成装置の中心の画素から出射され、コリメート光学系の中心を通過する中心光は、XiYi平面に対して光学的に平行であり、且つ、XiZi平面に対して鋭角にて交わっていることを特徴とする画像表示装置が開示されている。
導光板、並びに、第1偏向ユニット及び第2偏向ユニットを備えており、
第1偏向ユニットは、第1A偏向部材、第1B偏向部材及び第1C偏向部材から構成されており、
第2偏向ユニットは、第2A偏向部材、第2B偏向部材及び第2C偏向部材から構成されており、
第1A偏向部材には、画像形成装置から出射された光の一部が入射され、
第1A偏向部材に入射した光は、第1A偏向部材によって偏向され、導光板の内部で全反射されて第1B偏向部材に入射し、第1B偏向部材によって偏向され、導光板の内部で全反射されて第1C偏向部材に入射し、第1C偏向部材によって偏向され、観察者の瞳に向けて出射され、
第2A偏向部材には、画像形成装置から出射された光の少なくとも残部が入射され、
第2A偏向部材に入射した光は、第2A偏向部材によって偏向され、導光板の内部で全反射されて第2B偏向部材に入射し、第2B偏向部材によって偏向され、導光板の内部で全反射されて第2C偏向部材に入射し、第2C偏向部材によって偏向され、観察者の瞳に向けて出射され、
第1A偏向部材によって偏向された光の伝播方向を導光板へ正射影したときの方向を第1の方向、第2A偏向部材によって偏向された光の伝播方向を導光板へ正射影したときの方向を第2の方向としたとき、第1の方向は第2の方向と逆方向である。尚、「全反射」という用語は、内部全反射、あるいは、導光板内部における全反射を意味する。
画像形成装置、及び、
画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置、
を備えた画像表示装置であって、
光学装置は、本開示の光学装置から成る。
観察者の頭部に装着されるフレーム、及び、
フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、画像形成装置、及び、画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置を備えており、
光学装置は、本開示の光学装置から成る。
1.本開示の光学装置、画像表示装置及び表示装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の光学装置、画像表示装置及び表示装置)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例1~実施例2の変形)
5.その他
本開示の光学装置等にあっては、画像形成装置の画像形成領域中心点から出射された光が導光板と衝突する導光板上の点を原点、原点を通り、第1の方向に向かう導光板の軸線をX軸、原点を通る導光板の厚さ方向の軸をZ軸、X軸及びZ軸と直交する軸をY軸としたとき、第1偏向ユニットと第2偏向ユニットとは、YZ平面に対称に配置されている形態とすることができる。
第1A偏向部材及び第2A偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
第1A偏向部材の有する波数ベクトルをkv 1-Aとし、kv 1-AのX成分、Y成分、Z成分をkX 1-A,kY 1-A,kZ 1-Aとし、第2A偏向部材の有する波数ベクトルをkv 2-Aとし、kv 2-AのX成分、Y成分、Z成分をkX 2-A,kY 2-A,kZ 2-Aとしたとき、
kX 1-A+kX 2-A=0
kY 1-A=kY 2-A
kZ 1-A=kZ 2-A
を満足する形態とすることができる。そして、この場合、
第1C偏向部材及び第2C偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
第1C偏向部材の有する波数ベクトルをkv 1-Cとし、kv 1-CのX成分、Y成分、Z成分をkX 1-C,kY 1-C,kZ 1-Cとし、第2C偏向部材の有する波数ベクトルをkv 2-Cとし、kv 2-CのX成分、Y成分、Z成分をkX 2-C,kY 2-C,kZ 2-Cとしたとき、
kX 1-C+kX 2-C=0
kY 1-C=kY 2-C
kZ 1-C=kZ 2-C
を満足する形態とすることができ、更には、
第1B偏向部材及び第2B偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
第1B偏向部材の有する波数ベクトルをkv 1-Bとし、kv 1-BのX成分、Y成分、Z成分をkX 1-B,kY 1-B,kZ 1-Bとし、第2B偏向部材の有する波数ベクトルをkv 2-Bとし、kv 2-BのX成分、Y成分、Z成分をkX 2-B,kY 2-B,kZ 2-Bとしたとき、
kX 1-B+kX 2-B=0
kY 1-B=kY 2-B
kZ 1-B=kZ 2-C
を満足する形態とすることができ、更には、
kX 1-A+kX 1-B=0
kY 1-B+kY 1-C=0
kX 2-A+kX 2-B=0
kY 2-B+kY 2-C=0
を満足する形態とすることができ、更には、
kv 1-A+kv 1-B+kv 1-C=0
kv 2-A+kv 2-B+kv 2-C=0
を満足する形態とすることができ、これによって、第1A偏向部材及び第2A偏向部材に入射する光と、第1C偏向部材及び第2C偏向部材から出射する光とは、共役関係となる。尚、ベクトルを、上記のとおり、上付き文字「v」を付して表現し、ベクトルのX成分、Y成分、Z成分を、上記のとおり、上付き文字「X」,「Y」,「Z」を付して表現する。
第1A偏向部材、第1B偏向部材及び第1C偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
画像形成装置から出射される光に対する第1A偏向部材の平均回折効率をη1-A、第1B偏向部材の平均回折効率をη1-B、第1C偏向部材の平均回折効率をη1-Cとしたとき、
η1-B/η1-A<1
η1-C/η1-A<1
を満足し、
第2A偏向部材、第2B偏向部材及び第2C偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
画像形成装置から出射される光に対する第2A偏向部材の平均回折効率をη2-A、第2B偏向部材の平均回折効率をη2-B、第2C偏向部材の平均回折効率をη2-Cとしたとき、
η2-B/η2-A<1
η2-C/η2-A<1
を満足する形態とすることができる。
LI1=1.0×0.2=0.2
LI2=(1.0-0.2)×0.2=0.16
LI3=(1.0-0.2-0.16)×0.2=0.128
LI4=(1.0-0.2-0.16-0.128)×0.2=0.102
となる。
第1B偏向部材によって偏向された光の全てが第1C偏向部材に入射し、
第2A偏向部材によって偏向された光の全てが第2B偏向部材に入射し、
第2B偏向部材によって偏向された光の全てが第2C偏向部材に入射する形態とすることができる。但し、実際には、第1A偏向部材、第2A偏向部材によって偏向された光の一部、第1B偏向部材、第2B偏向部材によって偏向された光の一部は、導光板で損失される場合がある。
第1基板、
第1基板と対向する第2基板、
第2基板と対向する第1基板の対向面に設けられた第1透明電極、
第1基板と対向する第2基板の対向面に設けられた第2透明電極、及び、
第1透明電極と第2透明電極とによって挟まれた調光層、
から成る形態とすることができる。尚、調光装置の動作時、調光装置の動作時、例えば、第1透明電極には第2透明電極よりも高い電圧が印加される。
(光透過率)=1-(遮光率)
の関係にある。
導光板20、並びに、第1偏向ユニット及び第2偏向ユニットを備えており、
第1偏向ユニットは、第1A偏向部材31、第1B偏向部材32及び第1C偏向部材33から構成されており、
第2偏向ユニットは、第2A偏向部材41、第2B偏向部材42及び第2C偏向部材43から構成されている。そして、
第1A偏向部材31には、画像形成装置60から出射された光の一部が入射され、
第1A偏向部材31に入射した光は、第1A偏向部材31によって偏向され、導光板20の内部で全反射されて第1B偏向部材32に入射し、第1B偏向部材32によって偏向され、導光板20の内部で全反射されて第1C偏向部材33に入射し、第1C偏向部材33によって偏向され、観察者の瞳90に向けて出射される。また、
第2A偏向部材41には、画像形成装置60から出射された光の少なくとも残部が入射され、
第2A偏向部材41に入射した光は、第2A偏向部材41によって偏向され、導光板20の内部で全反射されて第2B偏向部材42に入射し、第2B偏向部材42によって偏向され、導光板20の内部で全反射されて第2C偏向部材43に入射し、第2C偏向部材43によって偏向され、観察者の瞳90に向けて出射される。更には、
第1A偏向部材31によって偏向された光の伝播方向を導光板20へ正射影したときの方向を第1の方向、第2A偏向部材41によって偏向された光の伝播方向を導光板20へ正射影したときの方向を第2の方向としたとき、第1の方向は第2の方向と逆方向である。
画像形成装置60、及び、
画像形成装置60から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置を備えており、光学装置は、実施例1の光学装置10から成る。
観察者の頭部に装着されるフレーム50、及び、
フレーム50に取り付けられた画像表示装置11、
を備えており、
画像表示装置11は、画像形成装置60、及び、画像形成装置60から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置を備えており、
光学装置は、実施例1の光学装置10から成る。
kv・sin(θin)+m・kv 1-A=kv・sin(θdiff)
を満足する必要があり、しかも、θdiffは全反射角より大きな値となることが要求される。ここで、
kv ・・・・入射光の波数ベクトル
θin・・・・入射角
θdiff・・・回折角
m・・・・・次数
である。画像の画角に対する回折角は、後述するブラッグ条件を満たす式によって定義され、波長λと格子面のピッチdによって決まる。ピッチdをパラメータとした、第1A偏向部材31あるいは第2A偏向部材41への光の入射角と、第1A偏向部材31あるいは第2A偏向部材41の回折角との関係を図14のグラフに示す。図14中、「A」はピッチd=300nmのデータを示し、「B」はピッチd=320nmのデータを示し、「C」はピッチd=340nmのデータを示し、「D」はピッチd=360nmのデータを示し、「E」はピッチd=380nmのデータを示す。
偏向部材の幅=Ptir=2・T・tan(θdiff)
の式を満たすように偏向部材の幅(具体的には、第1A偏向部材31のX方向に沿った幅、第2A偏向部材41の-X方向に沿った幅)を設定すればよい。例えば、LEDから成る光源の波長半値幅が30nmである場合、500nm乃至560nmの範囲を計算し、最小となる偏向部材の幅を設定するか、若しくは、回折角θdiffの最大角を設定することが好ましい。
第1B偏向部材32によって偏向された光の全てが第1C偏向部材33に入射し、
第2A偏向部材41によって偏向された光の全てが第2B偏向部材42に入射し、
第2B偏向部材42によって偏向された光の全てが第2C偏向部材43に入射することが好ましい。但し、導光板20における光ロス分を除く。
第1B偏向部材等の平面形状は等脚台形である。但し、これらの部材の平面形状はこれらに限定されない。例えば、第1A偏向部材等の平面形状は円形であってもよいし、第1B偏向部材等の平面形状は矩形であってもよい。導光板20の平面形状は、隅が切り欠かれた形状とすることもできる。
第1A偏向部材31及び第2A偏向部材41は、体積ホログラム回折格子から成り、
第1A偏向部材31の有する波数ベクトルをkv 1-Aとし、kv 1-AのX成分、Y成分、Z成分をkX 1-A,kY 1-A,kZ 1-Aとし、第2A偏向部材41の有する波数ベクトルをkv 2-Aとし、kv 2-AのX成分、Y成分、Z成分をkX 2-A,kY 2-A,kZ 2-Aとしたとき、
kX 1-A+kX 2-A=0
kY 1-A=kY 2-A
kZ 1-A=kZ 2-A
を満足する。更には、
第1C偏向部材33及び第2C偏向部材43は、体積ホログラム回折格子から成り、
第1C偏向部材33の有する波数ベクトルをkv 1-Cとし、kv 1-CのX成分、Y成分、Z成分をkX 1-C,kY 1-C,kZ 1-Cとし、第2C偏向部材43の有する波数ベクトルをkv 2-Cとし、kv 2-CのX成分、Y成分、Z成分をkX 2-C,kY 2-C,kZ 2-Cとしたとき、
kX 1-C+kX 2-C=0
kY 1-C=kY 2-C
kZ 1-C=kZ 2-C
を満足するし、更には、
第1B偏向部材32及び第2B偏向部材42は、体積ホログラム回折格子から成り、
第1B偏向部材32の有する波数ベクトルをkv 1-Bとし、kv 1-BのX成分、Y成分、Z成分をkX 1-B,kY 1-B,kZ 1-Bとし、第2B偏向部材42の有する波数ベクトルをkv 2-Bとし、kv 2-BのX成分、Y成分、Z成分をkX 2-B,kY 2-B,kZ 2-Bとしたとき、
kX 1-B+kX 2-B=0
kY 1-B=kY 2-B
kZ 1-B=kZ 2-C
を満足する。また、更には、
kX 1-A+kX 1-B=0
kY 1-B+kY 1-C=0
kX 2-A+kX 2-B=0
kY 2-B+kY 2-C=0
を満足するし、更には、
kv 1-A+kv 1-B+kv 1-C=0
kv 2-A+kv 2-B+kv 2-C=0
を満足する。
光源81、
光源81から出射された光を平行光とするコリメート光学系82、
コリメート光学系82から出射された平行光を走査する走査手段84、及び、
走査手段84によって走査された平行光をリレーし、出射するリレー光学系85、
から構成されている。尚、画像形成装置60C全体が筐体70(図8Cでは、一点鎖線で示す)内に納められており、係る筐体70には開口部(図示せず)が設けられており、開口部を介してリレー光学系85から光が出射される。そして、筐体70は、図示しない取付け部材によって、フロント部51の上部に取り付けられている。光源81は、緑色を発光する発光素子(LED)から構成されている。そして、光源81から出射された光は、全体として正の光学的パワーを持つコリメート光学系82に入射し、平行光として出射される。そして、この平行光は、全反射ミラー83で反射され、マイクロミラーを二次元方向に回転自在とし、入射した平行光を2次元的に走査することができるMEMSから成る走査手段84によって水平走査及び垂直走査が行われ、一種の2次元画像化され、仮想の画素(画素数は、例えば、画像形成装置60Aと同じとすることができる)が生成される。そして、仮想の画素からの光は、周知のリレー光学系から構成されたリレー光学系(平行光出射光学系)85を通過し、図示しない導光手段を介して、第1A偏向部材31及び第2A偏向部材41に入射する。
(1)光学装置の第1偏向ユニットに侵入する。
(2)光学装置の第1偏向ユニットに侵入することなく、第2偏向ユニットに侵入する。
(3)光学装置の第1偏向ユニットに侵入し、第1偏向ユニットを通過し、第2偏向ユニットに侵入する。
の3態様が存在する。ここで、(3)の場合、光学装置の第1偏向ユニットに侵入した光は、第1A偏向部材31、第1B偏向部材32及び第1C偏向部材33を伝播し、且つ、光学装置の第1偏向ユニットを通過し、第2偏向ユニットに侵入した光は、第2A偏向部材41、第2B偏向部材42及び第2C偏向部材43を伝播する。
Θ=90°-(φ+ψ) (B)
[A01]《表示装置》
画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置であって、
導光板、並びに、第1偏向ユニット及び第2偏向ユニットを備えており、
第1偏向ユニットは、第1A偏向部材、第1B偏向部材及び第1C偏向部材から構成されており、
第2偏向ユニットは、第2A偏向部材、第2B偏向部材及び第2C偏向部材から構成されており、
第1A偏向部材には、画像形成装置から出射された光の一部が入射され、
第1A偏向部材に入射した光は、第1A偏向部材によって偏向され、導光板の内部で全反射されて第1B偏向部材に入射し、第1B偏向部材によって偏向され、導光板の内部で全反射されて第1C偏向部材に入射し、第1C偏向部材によって偏向され、観察者の瞳に向けて出射され、
第2A偏向部材には、画像形成装置から出射された光の少なくとも残部が入射され、
第2A偏向部材に入射した光は、第2A偏向部材によって偏向され、導光板の内部で全反射されて第2B偏向部材に入射し、第2B偏向部材によって偏向され、導光板の内部で全反射されて第2C偏向部材に入射し、第2C偏向部材によって偏向され、観察者の瞳に向けて出射され、
第1A偏向部材によって偏向された光の伝播方向を導光板へ正射影したときの方向を第1の方向、第2A偏向部材によって偏向された光の伝播方向を導光板へ正射影したときの方向を第2の方向としたとき、第1の方向は第2の方向と逆方向である光学装置。
[A02]画像形成装置の画像形成領域中心点から出射された光が導光板と衝突する導光板上の点を原点、原点を通り、第1の方向に向かう導光板の軸線をX軸、原点を通る導光板の厚さ方向の軸をZ軸、X軸及びZ軸と直交する軸をY軸としたとき、第1偏向ユニットと第2偏向ユニットとは、YZ平面に対称に配置されている[A01]に記載の光学装置。
[A03]第1A偏向部材及び第2A偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
第1A偏向部材の有する波数ベクトルをkv 1-Aとし、kv 1-AのX成分、Y成分、Z成分をkX 1-A,kY 1-A,kZ 1-Aとし、第2A偏向部材の有する波数ベクトルをkv 2-Aとし、kv 2-AのX成分、Y成分、Z成分をkX 2-A,kY 2-A,kZ 2-Aとしたとき、
kX 1-A+kX 2-A=0
kY 1-A=kY 2-A
kZ 1-A=kZ 2-A
を満足する[A01]又は[A02]に記載の光学装置。
[A04]第1C偏向部材及び第2C偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
第1C偏向部材の有する波数ベクトルをkv 1-Cとし、kv 1-CのX成分、Y成分、Z成分をkX 1-C,kY 1-C,kZ 1-Cとし、第2C偏向部材の有する波数ベクトルをkv 2-Cとし、kv 2-CのX成分、Y成分、Z成分をkX 2-C,kY 2-C,kZ 2-Cとしたとき、
kX 1-C+kX 2-C=0
kY 1-C=kY 2-C
kZ 1-C=kZ 2-C
を満足する[A03]に記載の光学装置。
[A05]第1B偏向部材及び第2B偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
第1B偏向部材の有する波数ベクトルをkv 1-Bとし、kv 1-BのX成分、Y成分、Z成分をkX 1-B,kY 1-B,kZ 1-Bとし、第2B偏向部材の有する波数ベクトルをkv 2-Bとし、kv 2-BのX成分、Y成分、Z成分をkX 2-B,kY 2-B,kZ 2-Bとしたとき、
kX 1-B+kX 2-B=0
kY 1-B=kY 2-B
kZ 1-B=kZ 2-C
を満足する[A04]に記載の光学装置。
[A06]kv 1-A+kv 1-B+kv 1-C=0
kv 2-A+kv 2-B+kv 2-C=0
を満足する[A05]に記載の光学装置。
[A07]画像形成装置から出射され、第1A偏向部材に入射された光の一部分は、第2A偏向部材に入射される[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の光学装置。
[A08]第1A偏向部材と第2A偏向部材とは部分的に重なっている[A07]に記載の光学装置。
[A09]第1A偏向部材と第1B偏向部材とは積層されており、
第2A偏向部材と第2B偏向部材とは積層されている[A01]乃至[A08]のいずれか1項に記載の光学装置。
[A10]第1A偏向部材、第1B偏向部材及び第1C偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
画像形成装置から出射される光に対する第1A偏向部材の平均回折効率をη1-A、第1B偏向部材の平均回折効率をη1-B、第1C偏向部材の平均回折効率をη1-Cとしたとき、
η1-B/η1-A<1
η1-C/η1-A<1
を満足し、
第2A偏向部材、第2B偏向部材及び第2C偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
画像形成装置から出射される光に対する第2A偏向部材の平均回折効率をη2-A、第2B偏向部材の平均回折効率をη2-B、第2C偏向部材の平均回折効率をη2-Cとしたとき、
η2-B/η2-A<1
η2-C/η2-A<1
を満足する[A01]乃至[A09]のいずれか1項に記載の光学装置。
[B01]《画像表示装置》
画像形成装置、及び、
画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置、
を備えた画像表示装置であって、
光学装置は、[A01]乃至[A10]のいずれか1項に記載の光学装置から成る画像表示装置。
[C01]《表示装置》
観察者の頭部に装着されるフレーム、及び、
フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、画像形成装置、及び、画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置を備えており、
光学装置は、[A01]乃至[A10]のいずれか1項に記載の光学装置から成る表示装置。
Claims (19)
- 画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置であって、
導光板、並びに、第1偏向ユニット及び第2偏向ユニットを備えており、
前記第1偏向ユニットは、第1A偏向部材、第1B偏向部材及び第1C偏向部材から構成されており、
前記第2偏向ユニットは、第2A偏向部材、第2B偏向部材及び第2C偏向部材から構成されており、
前記第1A偏向部材には、前記画像形成装置から出射された光の一部が入射され、
前記第1A偏向部材に入射した光は、前記第1A偏向部材によって偏向され、前記導光板の内部で全反射されて前記第1B偏向部材に入射し、前記第1B偏向部材によって偏向され、前記導光板の内部で全反射されて前記第1C偏向部材に入射し、前記第1C偏向部材によって偏向され、観察者の瞳に向けて出射され、
前記第2A偏向部材には、前記画像形成装置から出射された光の少なくとも残部が入射され、
前記第2A偏向部材に入射した光は、前記第2A偏向部材によって偏向され、前記導光板の内部で全反射されて前記第2B偏向部材に入射し、前記第2B偏向部材によって偏向され、前記導光板の内部で全反射されて前記第2C偏向部材に入射し、前記第2C偏向部材によって偏向され、観察者の瞳に向けて出射され、
前記第1A偏向部材によって偏向された光の伝播方向を前記導光板へ正射影したときの方向を第1の方向、前記第2A偏向部材によって偏向された光の伝播方向を前記導光板へ正射影したときの方向を第2の方向としたとき、前記第1の方向は前記第2の方向と逆方向であり、
前記第1A偏向部材及び前記第2A偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
前記第1A偏向部材の有する波数ベクトルをk v 1-A とし、k v 1-A のX成分、Y成分、Z成分をk X 1-A ,k Y 1-A ,k Z 1-A とし、前記第2A偏向部材の有する波数ベクトルをk v 2-A とし、k v 2-A のX成分、Y成分、Z成分をk X 2-A ,k Y 2-A ,k Z 2-A としたとき、
k X 1-A +k X 2-A =0
k Y 1-A =k Y 2-A
k Z 1-A =k Z 2-A
を満足し、
前記第1C偏向部材及び前記第2C偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
前記第1C偏向部材の有する波数ベクトルをk v 1-C とし、k v 1-C のX成分、Y成分、Z成分をk X 1-C ,k Y 1-C ,k Z 1-C とし、前記第2C偏向部材の有する波数ベクトルをk v 2-C とし、k v 2-C のX成分、Y成分、Z成分をk X 2-C ,k Y 2-C ,k Z 2-C としたとき、
k X 1-C +k X 2-C =0
k Y 1-C =k Y 2-C
k Z 1-C =k Z 2-C
を満足し、
前記第1B偏向部材及び前記第2B偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
前記第1B偏向部材の有する波数ベクトルをk v 1-B とし、k v 1-B のX成分、Y成分、Z成分をk X 1-B ,k Y 1-B ,k Z 1-B とし、前記第2B偏向部材の有する波数ベクトルをk v 2-B とし、k v 2-B のX成分、Y成分、Z成分をk X 2-B ,k Y 2-B ,k Z 2-B としたとき、
k X 1-B +k X 2-B =0
k Y 1-B =k Y 2-B
k Z 1-B =k Z 2-C
を満足し、更に
k v 1-A +k v 1-B +k v 1-C =0
k v 2-A +k v 2-B +k v 2-C =0
を満足する光学装置。 - 前記画像形成装置の画像形成領域中心点から出射された光が前記導光板と衝突する前記導光板上の点を原点、前記原点を通り、前記第1の方向に向かう前記導光板の軸線をX軸、前記原点を通る前記導光板の厚さ方向の軸をZ軸、X軸及びZ軸と直交する軸をY軸としたとき、前記第1偏向ユニットと前記第2偏向ユニットとは、YZ平面に対称に配置されている請求項1に記載の光学装置。
- 前記画像形成装置から出射され、前記第1A偏向部材に入射された光の一部分は、前記第2A偏向部材に入射される請求項1又は2に記載の光学装置。
- 前記第1A偏向部材と前記第2A偏向部材とは部分的に重なっている請求項3に記載の光学装置。
- 前記第1A偏向部材と前記第1B偏向部材とは積層されており、
前記第2A偏向部材と前記第2B偏向部材とは積層されている請求項1から4のいずれか一項に記載の光学装置。 - 前記第1B偏向部材と前記第1C偏向部材とは積層されており、
前記第2B偏向部材と前記第2C偏向部材とは積層されている請求項1から4のいずれか一項に記載の光学装置。 - 前記第1A偏向部材と前記第1B偏向部材と前記第1C偏向部材とは積層されており、
前記第2A偏向部材と前記第2B偏向部材と前記第2C偏向部材とは積層されている請求項1から4のいずれか一項に記載の光学装置。 - 前記第1A偏向部材、前記第1B偏向部材及び前記第1C偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
前記画像形成装置から出射される光に対する前記第1A偏向部材の平均回折効率をη1-A、前記第1B偏向部材の平均回折効率をη1-B、前記第1C偏向部材の平均回折効率をη1-Cとしたとき、
η1-B/η1-A<1
η1-C/η1-A<1
を満足し、
前記第2A偏向部材、前記第2B偏向部材及び前記第2C偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
前記画像形成装置から出射される光に対する前記第2A偏向部材の平均回折効率をη2-A、前記第2B偏向部材の平均回折効率をη2-B、前記第2C偏向部材の平均回折効率をη2-Cとしたとき、
η2-B/η2-A<1
η2-C/η2-A<1
を満足する請求項1から7のいずれか一項に記載の光学装置。 - 前記第1A偏向部材、前記第1B偏向部材、前記第1C偏向部材、前記第2A偏向部材、前記第2B偏向部材、及び前記第2C偏向部材は、特定の波長帯域を有する光を偏向するものであり、
同一の波長帯域の光を偏向する前記第1A偏向部材、前記第1B偏向部材、及び前記第1C偏向部材から構成される前記第1偏向ユニットの数が、偏向する波長帯域の数に対応し、
同一の波長帯域の光を偏向する前記第2A偏向部材、前記第2B偏向部材、及び前記第2C偏向部材から構成される前記第2偏向ユニットの数が、偏向する波長帯域の数に対応する請求項1から8のいずれか一項に記載の光学装置。 - 前記第1A偏向部材、前記第1B偏向部材、前記第1C偏向部材、前記第2A偏向部材、前記第2B偏向部材、及び前記第2C偏向部材のそれぞれが、第1の波長帯域を有する光を偏向するとき、
前記第1A偏向部材、前記第1B偏向部材、前記第1C偏向部材、前記第2A偏向部材、前記第2B偏向部材、及び前記第2C偏向部材とは別個の偏向部材であり、第2の波長帯域を有する光を偏向する第1A偏向部材、第1B偏向部材、第1C偏向部材、第2A偏向部材、第2B偏向部材、及び第2C偏向部材と、
前記第1A偏向部材、前記第1B偏向部材、前記第1C偏向部材、前記第2A偏向部材、前記第2B偏向部材、及び前記第2C偏向部材とは別個の偏向部材であり、第3の波長帯域を有する光を偏向する第1A偏向部材、第1B偏向部材、第1C偏向部材、第2A偏向部材、第2B偏向部材、及び第2C偏向部材と、を更に備えている請求項1から8のいずれか一項に記載の光学装置。 - 前記第1の波長帯域が、赤色の波長帯域であり、
前記第2の波長帯域が、緑色の波長帯域であり、
前記第3の波長帯域が、青色の波長帯域である請求項10に記載の光学装置。 - 前記導光板の少なくとも一方の面に、前記第1A偏向部材、前記第1B偏向部材及び前記第1C偏向部材のうち少なくとも一つが配置されている請求項1から11のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記画像形成装置の画像形成領域中心点から出射された光が前記導光板と衝突する前記導光板上の点を原点、原点を通り、前記第1の方向に向かう前記導光板の軸線をX軸とし、
前記第1B偏向部材における前記X軸方向の中心点が、前記原点よりも前記第1の方向側に配置されており、
前記第2B偏向部材における前記X軸方向の中心点が、前記原点よりも前記第2の方向側に配置されているとき、
前記第1A偏向部材における前記X軸方向の中心点が、前記原点よりも前記第2の方向側に配置されており、
前記第2A偏向部材における前記X軸方向の中心点が、前記原点よりも前記第1の方向側に配置されている請求項1から12のいずれか一項に記載の光学装置。 - 画像形成装置、及び、
前記画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置、
を備えた画像表示装置であって、
前記光学装置は、導光板、並びに、第1偏向ユニット及び第2偏向ユニットを備えており、
前記第1偏向ユニットは、第1A偏向部材、第1B偏向部材及び第1C偏向部材から構成されており、
前記第2偏向ユニットは、第2A偏向部材、第2B偏向部材及び第2C偏向部材から構成されており、
前記第1A偏向部材には、画像形成装置から出射された光の一部が入射され、
前記第1A偏向部材に入射した光は、前記第1A偏向部材によって偏向され、前記導光板の内部で全反射されて前記第1B偏向部材に入射し、前記第1B偏向部材によって偏向され、前記導光板の内部で全反射されて前記第1C偏向部材に入射し、前記第1C偏向部材によって偏向され、観察者の瞳に向けて出射され、
前記第2A偏向部材には、前記画像形成装置から出射された光の少なくとも残部が入射され、
前記第2A偏向部材に入射した光は、前記第2A偏向部材によって偏向され、前記導光板の内部で全反射されて前記第2B偏向部材に入射し、前記第2B偏向部材によって偏向され、前記導光板の内部で全反射されて前記第2C偏向部材に入射し、前記第2C偏向部材によって偏向され、観察者の瞳に向けて出射され、
前記第1A偏向部材によって偏向された光の伝播方向を前記導光板へ正射影したときの方向を第1の方向、前記第2A偏向部材によって偏向された光の伝播方向を前記導光板へ正射影したときの方向を第2の方向としたとき、前記第1の方向は前記第2の方向と逆方向であり、
前記第1A偏向部材及び前記第2A偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
前記第1A偏向部材の有する波数ベクトルをk v 1-A とし、k v 1-A のX成分、Y成分、Z成分をk X 1-A ,k Y 1-A ,k Z 1-A とし、前記第2A偏向部材の有する波数ベクトルをk v 2-A とし、k v 2-A のX成分、Y成分、Z成分をk X 2-A ,k Y 2-A ,k Z 2-A としたとき、
k X 1-A +k X 2-A =0
k Y 1-A =k Y 2-A
k Z 1-A =k Z 2-A
を満足し、
前記第1C偏向部材及び前記第2C偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
前記第1C偏向部材の有する波数ベクトルをk v 1-C とし、k v 1-C のX成分、Y成分、Z成分をk X 1-C ,k Y 1-C ,k Z 1-C とし、前記第2C偏向部材の有する波数ベクトルをk v 2-C とし、k v 2-C のX成分、Y成分、Z成分をk X 2-C ,k Y 2-C ,k Z 2-C としたとき、
k X 1-C +k X 2-C =0
k Y 1-C =k Y 2-C
k Z 1-C =k Z 2-C
を満足し、
前記第1B偏向部材及び前記第2B偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
前記第1B偏向部材の有する波数ベクトルをk v 1-B とし、k v 1-B のX成分、Y成分、Z成分をk X 1-B ,k Y 1-B ,k Z 1-B とし、前記第2B偏向部材の有する波数ベクトルをk v 2-B とし、k v 2-B のX成分、Y成分、Z成分をk X 2-B ,k Y 2-B ,k Z 2-B としたとき、
k X 1-B +k X 2-B =0
k Y 1-B =k Y 2-B
k Z 1-B =k Z 2-C
を満足し、更に
k v 1-A +k v 1-B +k v 1-C =0
k v 2-A +k v 2-B +k v 2-C =0
を満足する画像表示装置。 - 調光装置を更に備えており、
前記調光装置は、
第1基板と、
前記第1基板と対向する第2基板と、
前記第1基板の対向面に設けられた第1透明電極と、
前記第2基板の対向面に設けられた第2透明電極と、
前記第1透明電極と前記第2透明電極とによって挟まれた調光層と、を有している請求項14に記載の画像表示装置。 - 前記第1透明電極及び前記第2透明電極のそれぞれに印可される電圧の高さが異なる請求項14又は15に記載の画像表示装置。
- 照度を測定する照度センサを更に備えており、
前記照度センサの測定結果に基づいて、前記調光装置の遮光率、及び、前記画像表示装置によって形成される画像の輝度のうち少なくとも一方を制御する請求項14から16のいずれか一項に記載の画像表示装置。 - 前記照度センサは、環境の照度、及び、前記調光装置を透過した光に基づく照度のうち少なくとも一方を測定する請求項17に記載の画像表示装置。
- 観察者の頭部に装着されるフレーム、及び、
前記フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
前記画像表示装置は、画像形成装置、及び、画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置を備えており、
前記光学装置は、導光板、並びに、第1偏向ユニット及び第2偏向ユニットを備えており、
前記第1偏向ユニットは、第1A偏向部材、第1B偏向部材及び第1C偏向部材から構成されており、
前記第2偏向ユニットは、第2A偏向部材、第2B偏向部材及び第2C偏向部材から構成されており、
前記第1A偏向部材には、画像形成装置から出射された光の一部が入射され、
前記第1A偏向部材に入射した光は、前記第1A偏向部材によって偏向され、前記導光板の内部で全反射されて前記第1B偏向部材に入射し、前記第1B偏向部材によって偏向され、前記導光板の内部で全反射されて前記第1C偏向部材に入射し、前記第1C偏向部材によって偏向され、前記観察者の瞳に向けて出射され、
前記第2A偏向部材には、前記画像形成装置から出射された光の少なくとも残部が入射され、
前記第2A偏向部材に入射した光は、前記第2A偏向部材によって偏向され、前記導光板の内部で全反射されて前記第2B偏向部材に入射し、前記第2B偏向部材によって偏向され、前記導光板の内部で全反射されて前記第2C偏向部材に入射し、前記第2C偏向部材によって偏向され、前記観察者の瞳に向けて出射され、
前記第1A偏向部材によって偏向された光の伝播方向を前記導光板へ正射影したときの方向を第1の方向、前記第2A偏向部材によって偏向された光の伝播方向を前記導光板へ正射影したときの方向を第2の方向としたとき、前記第1の方向は前記第2の方向と逆方向であり、
前記第1A偏向部材及び前記第2A偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
前記第1A偏向部材の有する波数ベクトルをk v 1-A とし、k v 1-A のX成分、Y成分、Z成分をk X 1-A ,k Y 1-A ,k Z 1-A とし、前記第2A偏向部材の有する波数ベクトルをk v 2-A とし、k v 2-A のX成分、Y成分、Z成分をk X 2-A ,k Y 2-A ,k Z 2-A としたとき、
k X 1-A +k X 2-A =0
k Y 1-A =k Y 2-A
k Z 1-A =k Z 2-A
を満足し、
前記第1C偏向部材及び前記第2C偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
前記第1C偏向部材の有する波数ベクトルをk v 1-C とし、k v 1-C のX成分、Y成分、Z成分をk X 1-C ,k Y 1-C ,k Z 1-C とし、前記第2C偏向部材の有する波数ベクトルをk v 2-C とし、k v 2-C のX成分、Y成分、Z成分をk X 2-C ,k Y 2-C ,k Z 2-C としたとき、
k X 1-C +k X 2-C =0
k Y 1-C =k Y 2-C
k Z 1-C =k Z 2-C
を満足し、
前記第1B偏向部材及び前記第2B偏向部材は、体積ホログラム回折格子から成り、
前記第1B偏向部材の有する波数ベクトルをk v 1-B とし、k v 1-B のX成分、Y成分、Z成分をk X 1-B ,k Y 1-B ,k Z 1-B とし、前記第2B偏向部材の有する波数ベクトルをk v 2-B とし、k v 2-B のX成分、Y成分、Z成分をk X 2-B ,k Y 2-B ,k Z 2-B としたとき、
k X 1-B +k X 2-B =0
k Y 1-B =k Y 2-B
k Z 1-B =k Z 2-C
を満足し、更に
k v 1-A +k v 1-B +k v 1-C =0
k v 2-A +k v 2-B +k v 2-C =0
を満足する表示装置。
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