光学元件及图像显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术的课题在于提供一种能够实现宽的FOV及视点区的光学元件及使用该光学元件的图像显示装置。光学元件具有导光板、入射部及射出部，入射部及射出部具有衍射部，衍射部具有衍射元件，衍射元件具有液晶化合物的光学轴的朝向沿着一个方向连续旋转的同时发生变化的液晶衍射层，将光学轴的朝向发生变化的方向设为面内旋转方向，将光学轴旋转180

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学元件及图像显示装置


本专利技术涉及一种入射光而传播并射出的光学元件及使用该光学元件的图像显示装置。

技术介绍

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。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其中一端而传播，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。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)并入射到导光板的其中一个端部。由此，以一定角度向导光板导入光，并且使光在导光板内传播。在导光板传播的光在导光板的另一个端部同样地被衍射元件衍射，并从导光板射出到由使用人员观察的位置上。并且，在专利文献1中记载有如下：在AR玻璃中，从显示器照射红色、绿色及蓝色这三色的光构成图像，使各自中的光被入射衍射元件衍射而入射到导光板，使导光板传播，通过射出衍射元件，从导光板射出到基于用户的观察位置，重叠三色的光的图像而显示，由此显示彩色图像。以往技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2017/180403号非专利文献非专利文献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

专利技术要解决的技术课题AR玻璃中要求用户不改变视线而能够观察由显示器显示的图像的宽的区域即FOV(Field of View，视场)。并且，AR玻璃中还要求图像的显示区域宽而无论用户的视线如何都能够观察图像即视点区宽。与此对应，在专利文献1中所记载的AR玻璃中记载有使从入射衍射元件入射而在导光板内传播的光被中间衍射元件进而衍射而在导光板内传播并且通过射出衍射元件射出。
在专利文献1中所记载的AR玻璃中，由此扩大来自射出衍射元件的光的射出区域，试图FOV及视点区的扩大。但是，目前，AR玻璃的FOV及视点区还不充分，期望能够实现更宽的FOV及视点区的AR玻璃的出现。本专利技术的目的在于解决这种以往技术的问题，提供一种用于AR玻璃等且能够实现更宽的FOV及视点区的光学元件及使用该光学元件的图像显示装置。用于解决技术课题的手段为了解决该课题，本专利技术具有以下结构。[1]一种光学元件，其具有导光板、向导光板入射光的入射部及从导光板射出光的射出部，入射部具有多个入射衍射部，入射衍射部具有1个以上的入射衍射元件，射出部具有多个射出衍射部，射出衍射部具有1个以上的射出衍射元件，入射衍射元件及射出衍射元件具有使用含有液晶化合物的组合物而形成的液晶衍射层，液晶衍射层具有源自液晶化合物的光学轴的朝向沿着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，液晶取向图案中，将源自液晶化合物的光学轴的朝向沿着面内的至少一个方向连续旋转的同时发生变化的方向设为面内旋转方向，将面内旋转方向中的源自液晶化合物的光学轴的朝向旋转180
°
的长度设为面内周期时，多个入射衍射元件中的至少2个的液晶衍射层的面内旋转方向彼此不同。[2]根据[1]所述的光学元件，其中，多个入射衍射元件中的至少2个的液晶衍射层的面内周期及面内旋转方向彼此不同，多个射出衍射元件中的至少1个与入射衍射元件的至少1个的液晶衍射层的面内周期相等。[3]根据[1]或[2]所述的光学元件，其中，多个射出衍射元件中的至少2个的液晶衍射层的面内周期相等。[4]根据[1]至[3]中任一项所述的光学元件，其中，多个射出衍射元件中的至少2个的射出衍射元件的液晶衍射层的面内周期及面内旋转方向彼此不同。[5]根据[1]至[4]中任一项所述的光学元件，其中，入射衍射部具有多个入射衍射元件，多个入射衍射元件中的至少2个的液晶衍射层的面内周期相等且面内旋转方向彼此不同，射出衍射部具有多个射出衍射元件，多个射出衍射元件中的至少2个的液晶衍射层的面内周期相等且面内旋转方向彼此不同。[6]根据[5]所述的光学元件，其中，在入射部中的n个入射衍射部与射出部中的n个射出衍射部中，具有n组的入射衍
射元件的液晶衍射层的面内周期与射出衍射元件的液晶衍射层的面内周期相等的入射衍射部与射出衍射部的组合。其中，n为1以上的整数。[7]根据[1]至[6]中任一项所述的光学元件，其中，入射衍射部的至少1个具有2个入射衍射元件，在具有2个入射衍射元件的入射衍射部的至少1个中，每个入射衍射元件的液晶衍射层的面内旋转方向所成的角度为90
°
。[8]根据[1]至[6]中任一项所述的光学元件，其中，入射部具备多个具有2个入射衍射元件的入射衍射部，入射衍射部的至少2个相同，并且入射衍射部所具备的2个入射衍射元件的液晶衍射层的面内旋转方向所成的角度为45
°
。[9]根据[1]至[6]中任一项所述的光学元件，其中，入射部具备多个具有2个入射衍射元件的入射衍射部，入射衍射部的至少2个相同，并且入射衍射部所具备的2个入射衍射元件的液晶衍射层的面内旋转方向所成的角度为90
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。[10]根据[1]至[9]中任一项所述的光学元件，其中，射出衍射部的至少1个具有2个射出衍射元件，在具有2个射出衍射元件的射出衍射部的至少1个中，每个射出衍射元件的液晶衍射层的面内旋转方向所成的角度为90
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。[11]根据[1]至[9]中任一项所述的光学元件，其中，射出部具备多个具有2个射出衍射元件的射出衍射部，射出衍射部的至少2个相同，并且射出衍射元件所具备的2个射出衍射元件的液晶衍射层的面内旋转方向所成的角度为45
°
。[12]根据[1]至[9]中任一项所述的光学元件，其中，射出部具备多个具有2个射出衍射元件的射出衍射部，射出衍射部的至少2个相同，并且射出衍射元件所具备的2个射出衍射元件的液晶衍射层的面内旋转方向所成的角度为90
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。[13]根据[1]至[12]中任一项所述的光学元件，其中，液晶衍射层为固定胆甾醇型液晶相而成的胆甾醇型液晶层。[14]根据[13]所述的光学元件，其中，在通过扫描型电子显微镜观察的截面中，胆甾醇型液晶层的源自胆甾醇型液晶相的亮部及暗部相对于胆甾醇型液晶层的主表面倾斜，此外，将胆甾醇型液晶层的主表面与胆甾醇型液晶层的截面的亮部及暗部所成的角度设为倾角θ时，具有倾角θ为10
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以上的区域。[15]根据[14]所述的光学元件，其中，胆甾醇型液晶层具有倾角θ朝向厚度方向的一个方向连续增大的区域，并且厚度方向上的倾角θ的最大值与最小值之差为10
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以上。[16]根据[13]至[15]中任一项所述的光学元件，其中，入射衍射元件具有选择性反射的圆偏振光的旋转方向彼此不同的2层的胆甾醇型液晶层。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】1.一种光学元件，其具有导光板、向所述导光板入射光的入射部及从所述导光板射出光的射出部，所述入射部具有多个入射衍射部，所述入射衍射部具有1个以上的入射衍射元件，所述射出部具有多个射出衍射部，所述射出衍射部具有1个以上的射出衍射元件，所述入射衍射元件及射出衍射元件具有使用含有液晶化合物的组合物而形成的液晶衍射层，所述液晶衍射层具有源自所述液晶化合物的光学轴的朝向沿着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，所述液晶取向图案中，将源自所述液晶化合物的光学轴的朝向沿着面内的至少一个方向连续旋转的同时发生变化的方向设为面内旋转方向，将所述面内旋转方向中的源自所述液晶化合物的光学轴的朝向旋转180
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的长度设为面内周期时，多个所述入射衍射元件中的至少2个的所述液晶衍射层的所述面内旋转方向彼此不同。2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，多个所述入射衍射元件中的至少2个的所述液晶衍射层的所述面内周期及所述面内旋转方向彼此不同，多个所述射出衍射元件中的至少1个与所述入射衍射元件的至少1个的所述液晶衍射层的所述面内周期相等。3.根据权利要求1或2所述的光学元件，其中，多个所述射出衍射元件中的至少2个的所述液晶衍射层的面内周期相等。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学元件，其中，多个所述射出衍射元件中的至少2个的所述液晶衍射层的所述面内周期及所述面内旋转方向彼此不同。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学元件，其中，所述入射衍射部具有多个所述入射衍射元件，多个所述入射衍射元件中的至少2个的所述液晶衍射层的所述面内周期相等且所述面内旋转方向彼此不同，所述射出衍射部具有多个所述射出衍射元件，多个所述射出衍射元件中的至少2个的所述液晶衍射层的所述面内周期相等且所述面内旋转方向彼此不同。6.根据权利要求5所述的光学元件，其中，在所述入射部中的n个所述入射衍射部、所述射出部中的n个所述射出衍射部中，具有n组的所述入射衍射元件的所述液晶衍射层的所述面内周期与所述射出衍射元件的所述液晶衍射层的所述面内周期相等的所述入射衍射部与所述射出衍射部的组合，其中，n为1以上的整数。7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学元件，其中，所述入射衍射部的至少1个具有2个所述入射衍射元件，在具有2个所述入射衍射元件的所述入射衍射部的至少1个中，每个所述入射衍射元件的所述液晶衍射层的所述面内旋转方向所成的角度为90
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8.根据权利要求1至6中任一项所述的光学元件，其中，所述入射部具备多个具有2个入射衍射元件的所述入射衍射部，所述入射衍射部的至少2个相同，并且所述入射衍射部所具备的2个所述入射衍射元件的所述液晶衍射层的所述面内旋转方向所成的角度为45
°
。9.根据权利要求1至6中任一项所述的光学元件，其中，所述入射部具备多个具有2个...

【专利技术属性】
技术研发人员：筱田克己，三户部史岳，佐藤宽，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：