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公開番号2023129913
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-09-20
出願番号2022034256
出願日2022-03-07
発明の名称導光板及び画像表示装置
出願人ソニーグループ株式会社
代理人個人
主分類G02B 27/02 20060101AFI20230912BHJP(光学)
要約【課題】残膜の厚さを変化させることにより、出射する光の強度の均一性を向上させること。
【解決手段】入射される光を導光板内部に回折する入射部と、前記入射部が前記導光板内部に回折した前記光を内部全反射して導光する基板と、前記基板が導光した前記光を回折して観察者の瞳に出射する出射部と、を備えており、前記出射部が、回折格子を有しており、前記出射部が有している前記回折格子と前記基板との間に形成されている残膜の厚さである残膜厚が、前記出射部が出射する光の強度である光強度が略均一になるように形成されている、導光板を提供する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
入射される光を導光板内部に回折する入射部と、
前記入射部が前記導光板内部に回折した前記光を内部全反射して導光する基板と、
前記基板が導光した前記光を回折して観察者の瞳に出射する出射部と、を備えており、
前記出射部が、回折格子を有しており、
前記出射部が有している前記回折格子と前記基板との間に形成されている残膜の厚さである残膜厚が、前記出射部が出射する光の強度である光強度が略均一になるように形成されている、導光板。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
前記回折格子の屈折率が、前記光強度が略均一になるように形成されている、
請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
前記屈折率が、前記入射部から前記出射部の略中央に向かうにつれて高くなっている、
請求項２に記載の導光板。
【請求項４】
前記回折格子の高さが、前記光強度が略均一になるように形成されている、
請求項１に記載の導光板。
【請求項５】
前記高さが、前記入射部から前記出射部の略中央に向かうにつれて高くなっている、
請求項４に記載の導光板。
【請求項６】
前記残膜厚が、前記入射部から前記出射部の略中央に向かうにつれて小さくなっている、
請求項１に記載の導光板。
【請求項７】
前記回折格子の高さが、前記入射部から前記出射部の略中央に向かうにつれて高くなっている、
請求項６に記載の導光板。
【請求項８】
前記残膜厚が、前記入射部から前記出射部の略中央に向かうにつれて大きくなっている、
請求項１に記載の導光板。
【請求項９】
前記屈折率が、前記入射部から前記出射部の略中央に向かうにつれて高くなっている、
請求項８に記載の導光板。
【請求項１０】
前記回折格子の高さが、前記入射部から前記出射部の略中央に向かうにつれて高くなっている、
請求項８に記載の導光板。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本技術は、導光板及び画像表示装置に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）、仮想現実（ＶＲ：Virtual Reality）、及び複合現実（ＭＲ：Mixed Reality）などを含むエクステンデッド・リアリティ（ＸＲ：Extended Reality）を実現するために、画像光を観察者の瞳に出射する導光板が開発されている。
【０００３】
この導光板では、画像光を回折して瞳に出射する回折格子が用いられている。例えばナノインプリント法によりこの回折格子を形成する場合、回折格子と基板との間に残膜（Residual Layer）が形成される。例えば特許文献１及び２において、この残膜が形成されることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１８／０３９２７３号
国際公開第２０２０／１８５９５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、この残膜は一般的に均一に薄く形成されることが説明されている。特許文献２では、回折格子の高さを変化させる技術について説明されているが、残膜の厚さを変化させる技術については記載も示唆もされていない。
【０００６】
そこで、本技術は、残膜の厚さを変化させることにより、出射する光の強度の均一性を向上させる導光板及び画像表示装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術は、入射される光を導光板内部に回折する入射部と、前記入射部が前記導光板内部に回折した前記光を内部全反射して導光する基板と、前記基板が導光した前記光を回折して観察者の瞳に出射する出射部と、を備えており、前記出射部が、回折格子を有しており、前記出射部が有している前記回折格子と前記基板との間に形成されている残膜の厚さである残膜厚が、前記出射部が出射する光の強度である光強度が略均一になるように形成されている、導光板を提供する。
前記回折格子の屈折率が、前記光強度が略均一になるように形成されていてよい。
前記屈折率が、前記入射部から前記出射部の略中央に向かうにつれて高くなっていてよい。
前記回折格子の高さが、前記光強度が略均一になるように形成されていてよい。
前記高さが、前記入射部から前記出射部の略中央に向かうにつれて高くなっていてよい。
前記残膜厚が、前記入射部から前記出射部の略中央に向かうにつれて小さくなっていてよい。
前記回折格子の高さが、前記入射部から前記出射部の略中央に向かうにつれて高くなっていてよい。
前記残膜厚が、前記入射部から前記出射部の略中央に向かうにつれて大きくなっていてよい。
前記屈折率が、前記入射部から前記出射部の略中央に向かうにつれて高くなっていてよい。
前記回折格子の高さが、前記入射部から前記出射部の略中央に向かうにつれて高くなっていてよい。
前記残膜厚が、前記出射部の略中央から前記入射部と反対側に向かうにつれて小さくなっていてよい。
前記回折格子が回折して２つの光に分岐してから合流するまでにおいて、前記２つの光の経路長が、式（５）で示される数式を満たすように形成されており、入射される光の波長をλ、側面視入射角をφ、前記回折格子の屈折率をｎとするとき、許容される残膜厚Δｔが、式（５）で示される数式を満たしてよい。
Δｔ＜λｃｏｓφ／４ｎ・・・（５）
前記許容される残膜厚Δｔが、式（６）で示される数式を満たしてよい。
Δｔ＜λｃｏｓφ／８ｎ・・・（６）
前記導光板は、前記基板が導光した前記光を前記出射部に向かって回折して拡張する拡張部をさらに備えており、前記拡張部が、回折格子を有しており、前記拡張部が有している前記回折格子と前記基板との間に形成されている残膜の厚さである残膜厚が、前記出射部が出射する光の強度である光強度が略均一になるように形成されていてよい。
前記導光板は、前記光を前記出射部の内側方向に回折する戻し部をさらに備えており、前記戻し部が、前記基板からの光が入射される領域の外側であり、かつ、前記出射部の外周囲に配されており、前記戻し部が、回折格子を有しており、前記戻し部が有している前記回折格子と前記基板との間に形成されている残膜の厚さである残膜厚が、前記出射部が出射する光の強度である光強度が略均一になるように形成されていてよい。
前記入射部が、回折格子を有しており、前記入射部が有している前記回折格子と前記基板との間に形成されている残膜の厚さである残膜厚が、前記出射部が出射する光の強度である光強度が略均一になるように形成されていてよい。
前記出射部が、前記導光板の一方又は両方の面に配されていてよい。
前記導光板は、一つ又は複数の前記入射部と、一つ又は複数の前記出射部と、を備えていてよい。
また、本技術は、前記導光板と、前記導光板に画像光を出射する画像形成部と、を備えている、画像表示装置を提供する。
【０００８】
本技術によれば、残膜の厚さを変化させることにより、出射する光の強度の均一性を向上させる導光板及び画像表示装置を提供できる。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本技術の一実施形態に係る導光板１の構成例を示す簡略正面図である。
本技術の一実施形態に係る導光板１の構成例を示す説明図である。
本技術の一実施形態に係る導光板１の製造方法の一例を示す模式図である。
本技術の一実施形態に係る導光板１の構成例を示す簡略側面図である。
エバネッセント光の侵入深さと、光の側面視入射角と、の相関関係を示すグラフである。
図６Ａは、本技術の一実施形態に係る導光板１の構成例を示す簡略正面図である。図６Ｂ及び図６Ｃは、本技術の一実施形態に係る出射部４の設計例を示すグラフである。
本技術の一実施形態に係る導光板１の実施例を示す説明図である。
本技術の一実施形態に係る出射部４のシミュレーション結果を示すグラフである。
本技術の一実施形態に係る導光板１の実施例を示す説明図である。
本技術の一実施形態に係る出射部４の実施例を示す説明図である。
本技術の一実施形態に係る導光板１の内部を光が導光される様子を示す簡略斜視図である。
本技術の一実施形態に係る導光板１の内部を光が導光される様子を示す簡略正面図である。
本技術の一実施形態に係る出射部４の内部を光が導光される様子を示す簡略正面図である。
バウンスする回数ｎ
ｂｏｕ
と回折効率との相関関係を示すグラフである。
本技術の一実施形態に係る導光板１の構成例を示す簡略側面図である。
本技術の一実施形態に係る導光板１の構成例を示す簡略側面断面図である。
本技術の一実施形態に係る導光板１の構成例を示す簡略側面断面図である。
本技術の一実施形態に係る入射部２及び出射部４の構成例を示す簡略正面図である。
本技術の一実施形態に係る画像表示装置１０の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本技術を実施するための好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が限定されることはない。また、本技術は、下記の実施例及びその変形例のいずれかを組み合わせることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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