本发明专利技术的目的在于提供一种使用塑料作为导光板、并且考虑了对环境变化的耐性的结构的图像显示元件和使用它的图像显示装置。为了达成上述目的，具有导光板的图像显示元件采用以下结构，包括：使入射的光衍射的入射衍射光栅；和出射衍射光栅，其中，被入射衍射光栅衍射的光在导光板内传播，出射衍射光栅使传播的光出射，入射衍射光栅和出射衍射光栅由形成在导光板的面上的凹凸图案形成，隔着空气层用保持部件接合导光板与保护凹凸图案的玻璃盖板、或者2个以上导光板来构成图像显示元件，导光板和玻璃盖板由塑料材料形成，保持部件具有用于空气层内的空气与外部空气连通的空气口。气层内的空气与外部空气连通的空气口。气层内的空气与外部空气连通的空气口。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像显示元件和使用它的图像显示装置
[0001]本专利技术涉及具有导光板的图像显示元件和使用它的图像显示装置。
技术介绍
[0002]在实现增强现实的图像显示装置中，用户不仅能够观看投影的影像，也能够同时观看周围，投影的影像与被用户感知的现实世界叠加地显示。作为这些图像显示装置的用途，可以举出视频游戏和眼镜这样的可穿戴设备等。例如，头戴式显示器(HMD：Head Mounted Display)的情况下，用户通过佩戴半透明的导光板与投射光学系统成为一体的眼镜或护目镜状的HMD，能够看到与现实世界叠加地从投射光学系统供给的图像。
[0003]本
中的现有技术文献有专利文献1。专利文献1中，导光板由在玻璃制的基板上形成的多个凹凸形状的衍射光栅构成。从投射光学系统出射的光线，被入射用的衍射光栅与导光板耦合并全反射地在导光板内部传播。光线进而被变换为用其他衍射光栅复制的多个光线并在导光板内全反射传播，最终从导光板出射。出射的光线的一部分经由用户的瞳孔在视网膜上成像，作为与现实世界的图像叠加的增强现实图像被看到。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特表2017
‑
528739号公报
技术实现思路
[0007]专利技术要解决的课题
[0008]专利文献1中，公开了关于导光板的基板材料、使用玻璃材料的技术。另外，公开了关于衍射光栅、通过蚀刻加工形成波导路(＝玻璃板)表面的技术。此处，如专利文献1所公开地使用玻璃作为导光板的情况下，加工的成本和用户佩戴时的重量存在课题。
[0009]于是，考虑通过使用塑料作为导光板来解决该课题。但是，与现有的玻璃制的导光板相比，塑料制的导光板机械强度(杨氏模量)小，所以存在环境温度和气压导致的变形大的课题。
[0010]本专利技术的目的在于提供一种使用塑料作为导光板并且考虑了对环境变化的耐性的结构的图像显示元件和使用它的图像显示装置。
[0011]用于解决课题的技术方案
[0012]对于本专利技术，举其一例，是一种具有导光板的图像显示元件，其构成为包括：使入射的光衍射的入射衍射光栅；和出射衍射光栅，其中，被入射衍射光栅衍射的光在导光板内传播，出射衍射光栅使传播的光出射，入射衍射光栅和出射衍射光栅由形成在导光板的面上的凹凸图案形成，图像显示元件是用保持部件隔着空气层接合导光板和保护凹凸图案的玻璃盖板、或用保持部件隔着空气层接合2个以上的导光板而构成的，导光板和玻璃盖板由塑料材料形成，保持部件具有用于空气层内的空气与外部空气连通的空气口。
[0013]专利技术效果
[0014]根据本专利技术，能够提供一种使用塑料作为导光板并且考虑了对环境变化的耐性的结构的图像显示元件和使用它的图像显示装置。
附图说明
[0015]图1是实施例中的包括使用了衍射光栅的导光板的图像显示元件的结构示意图。
[0016]图2是实施例中的出射衍射光栅中在x方向上需要衍射作用的说明图。
[0017]图3是实施例中的由2片导光板和1片玻璃盖板构成的图像显示元件的结构示意图。
[0018]图4是图3中说明的图像显示元件的显示像的范围的模拟结果。
[0019]图5是实施例中的由2片导光板构成的图像显示元件的结构示意图。
[0020]图6是表示实施例中的环境温度变化时的导光板的变形决定的光路的状态的说明图。
[0021]图7是本实施例中的具有空气口的图像显示元件的结构示意图。
[0022]图8是本实施例中的利用粘合剂形成空气口的图像显示元件的结构示意图。
[0023]图9是本实施例中的在导光板的周围设置高低差、成为在一部分设置缺口的结构而形成空气口的图像显示元件的结构示意图。
[0024]图10是本实施例中的用过滤器保护空气口的结构的图像显示元件的结构示意图。
[0025]图11是本实施例中的构成为在框架内存在空气口的包括图像显示元件的图像显示装置的部分结构示意图。
[0026]图12是本实施例中的包括图像显示元件的图像显示装置的结构示意图。
具体实施方式
[0027]以下，对于本专利技术的实施例使用附图进行说明。
[0028]实施例
[0029]本实施例对于在导光板的材料是塑料材料的图像显示元件和使用它的图像显示装置中的、不易受到环境的变化的影响的导光板进行说明。另外，本实施例中“树脂”和“塑料”的用语同义地使用。塑料的意思是由高分子化合物构成的材料，是不包括玻璃、包括树脂、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、光硬化树脂的概念。
[0030]用图1说明包括导光板的图像显示元件的一例。图1中，图像显示元件10包括导光板100、入射衍射光栅101、出射衍射光栅102、玻璃盖板200和保持部件500。
[0031]入射衍射光栅101是直线状的表面凹凸型的衍射元件。作为入射衍射光栅101，举例示出了衍射光效率高的闪耀型衍射光(blazed grating)，但并不特别限定种类。另外，图1中，如果将投射光学系统300一侧的导光板100的面作为第一面、将相反一侧作为第二面，则是在第二面上形成了入射衍射光栅101的反射型的衍射光栅。通过采用反射型衍射光栅，能够利用与折射相比偏转作用更大的反射，由此能够实现高度/间距即宽高比的减小，但不限定于此，也可以在第一面上设置衍射光栅而成为透射型。另外，虽然未图示，但在入射衍射光栅101上追加介电体多层膜等具有分色特性的多层膜等光学薄膜的结构在提高衍射效率上是优选的。另外，关于在入射衍射光栅101上形成的膜，为了根据各导光板的设计进行优化，而不一定用介电体多层膜形成，取决于设计规格也可以是铝膜等金属膜。
[0032]从投射光学系统300出射的具有图像信息的光，对导光板100入射，对反射型的入射衍射光栅101入射。入射衍射光栅是在Y方向上具有波数矢量成分的衍射光栅，因入射衍射光栅101而衍射的光，在导光板内部全反射地传播。此时，为了使其在导光板内部全反射，需要满足符合斯涅尔定律的全反射条件，为了使更大范围的角度成分全反射，导光板100的折射率与外界的折射率的差越大越好，优选导光板的周围是空气。
[0033]因全反射而在导光板内传播的光被引导至出射衍射光栅102。关于出射衍射光栅102的结构的详情在后文中叙述，它是在X和Y方向上具有衍射成分、各自的图案周期与入射衍射光栅101相同的衍射元件。另外，出射衍射光栅102在本实施例中记载在与入射衍射光栅101同一平面上，但不限定于此，也可以配置在与入射衍射光栅101不同的面上。
[0034]因出射衍射光栅102而衍射的光的一部分，从导光板100出射并透过玻璃盖板200，对用户的瞳孔400的方向出射。玻璃盖板200在本实施例中称为玻璃盖板，但材料是塑料材料。
[0035]出射的光取决于用户的瞳孔400的位置而不一定对用户的瞳孔400入射，图1的情况下用户的瞳孔400的位置与出射位置不同，所以未被用户看本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有导光板的图像显示元件，其特征在于，包括：使入射的光衍射的入射衍射光栅；和出射衍射光栅，其中，被所述入射衍射光栅衍射的光在所述导光板内传播，所述出射衍射光栅使该传播的光出射，所述入射衍射光栅和所述出射衍射光栅由形成在所述导光板的面上的凹凸图案形成，所述图像显示元件是用保持部件隔着空气层接合所述导光板和保护所述凹凸图案的玻璃盖板、或用保持部件隔着空气层接合2个以上的所述导光板而构成的，所述导光板和所述玻璃盖板由塑料材料形成，所述保持部件具有用于所述空气层内的空气与外部空气连通的空气口。2.如权利要求1所述的图像显示元件，其特征在于：所述保持部件由粘合剂形成。3.如权利要求1所述的图像显示元件，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：富田大辅，峰邑浩行，安斋由美子，末永秀夫，多田行伸，
申请(专利权)人：日立乐金光科技株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。