图像显示装置的制造方法_5

文档序号:9909906阅读:来源:国知局
的干涉条纹间距的最大值与最小值之间。若这样设定,即便在第二全息元件651的干涉条纹间距中设置有差的情况下,也能够在第二全息元件651的大致整个区域,将第一全息元件351与第二全息元件651的干涉条纹间距之差充分缩小。因此,能够在第二全息元件651的大致整个区域,将在第一次衍射中产生的衍射角度的角度宽度、角度变化充分地抵消。
[0222]另一方面,优选第一全息元件351的干涉条纹间距设定为与第二全息元件651的中心部651a的干涉条纹间距相等。由此,例如在第二全息元件651的干涉条纹间距以中心部651a的干涉条纹间距为中心以恒定的宽度分布的情况下,能够在第二全息元件651的大致整个区域,将在第一次衍射中产生的衍射角度的角度宽度、角度变化更加充分地抵消。
[0223]而且,在这样设定有干涉条纹间距的第二全息元件651中,中心部651a的衍射角度的角度宽度、角度变化相对地最容易被抵消,通过中心部651a而被衍射反射的影像光L5成为分辨率降低、颜色偏差相对地最被抑制的光。通过中心部651a而被衍射反射的影像光L5被考虑为一般包含在影像之中也是重要性比较高的信息并且是观察者的眼睛EY容易无意识地看到的光的情况较多的光。因此,针对这种通过中心部651a而被衍射反射的影像光L5,通过分辨率降低、颜色偏差被充分抑制,尤其能够看到画质高的影像。
[0224]另外,第二全息元件651的干涉条纹间距(衍射光栅周期)是指通过影像光L3的扫描范围(在本实施方式中第二全息元件651的与影像光L3的扫描范围对应)中的、沿垂直方向(图1O的上下方向)的副扫描的振幅的中心并且在沿水平方向(图1O的左右方向)的主扫描的扫描线SL上求出的值。
[0225]另外,第二全息元件651的中心部651a是指位于影像光L3的扫描范围(在本实施方式中第二全息元件651的与影像光L3的扫描范围对应)中的、沿垂直方向的副扫描的振幅的中心并且也位于沿水平方向的主扫描的振幅的中心的位置。
[0226]另一方面,第一全息元件351的干涉条纹间距也可以设定为,与第二全息元件651的干涉条纹间距的平均值相等。若这样设定,即便在第二全息元件651的干涉条纹间距中设置有差的情况下,也能够在第二全息元件651的大致整个区域,将第一全息元件351与第二全息元件651的干涉条纹间距之差充分地缩小。因此,能够在第二全息元件651的大致整个区域,将在第一次衍射中产生的衍射角度的角度宽度、角度变化更加充分地抵消。
[0227]虽然如以上那样,第一全息元件351的干涉条纹间距基于与第二全息元件651的干涉条纹间距的大小关系被规定,但与此相反,也可以将第二全息元件651的干涉条纹间距,基于第一全息元件351的干涉条纹间距规定。
[0228]例如,优选第二全息元件651的干涉条纹间距设定为,包含于第一全息元件351的干涉条纹间距的70%以上130%以下的范围内,更加优选设定为包含于90%以上110%以下的范围内。通过使第二全息元件651的干涉条纹间距包含于这种范围内,第二全息元件651的干涉条纹间距收纳于以中心部651a的干涉条纹间距为中心比较窄的范围内。由此,能够在第二全息元件651的大致整个区域,特别将在第一次衍射中产生的衍射角度的角度宽度、角度变化充分抵消。
[0229]若举出具体例,则为在使波长515nm的绿色光衍射的情况下,在第一全息元件351的干涉条纹以每lmml550根的密度形成时,优选第二全息元件651的中心部651a的干涉条纹以每lmml550根的密度形成,优选第二全息元件651的端部65 Ib以及端部65 Ic的干涉条纹以每lmml085根以上2015根以下的密度形成,更加优选以每lmml395根以上1705根以下的密度形成。
[0230]另外,在该情况下,进一步优选第二全息元件651的端部651b以及端部651c的干涉条纹的形成密度为每lmml490根以上1700根以下。
[0231]另一方面,在使波长450nm的蓝色光衍射的情况下,优选第一全息元件351的干涉条纹以每lmml790根的密度形成,对应于此,如上述那样决定第二全息元件651的干涉条纹的密度即可。
[0232]另外,在使波长630nm的红色光衍射的情况下,优选第一全息元件351的干涉条纹以每lmml270根的密度形成,对应于此,如上述那样决定第二全息元件651的干涉条纹的密度即可。
[0233]此外,上述计算例是在左右处于土15度的视场角并且以在2.5m前方能够看到相当于60英寸的大小的虚像的方式对影像光进行了扫描时的计算例。另外,在该计算例中,使影像的分辨率为720P,使影像的纵横比为16:9。
[0234]另外,在本发明的图像显示装置中,分辨率并不特别限定,例如也可以为1080P、2160?等。并且,纵横比也不特别限定,例如也可以为4:3、2.35:1等。
[0235]这样,即便在第一全息元件351与第二全息元件651之间,且在干涉条纹间距中多少具有差的情况下,通过将该差设定于上述范围内,也能够将在第一次衍射中产生的衍射角度的角度宽度、角度变化,在第二次衍射中充分地抵消,从而能够将对影像的影响保留至最小限。换言之,若第一全息元件351与第二全息元件651之间的干涉条纹间距之差处于上述范围内,即便在第一次衍射中在衍射角度产生角度宽度、角度变化,也能够通过经过第二次衍射,将基于此的对影像的影响抑制在观察者无法看到的程度。
[0236]但是,在决定第二全息元件651的干涉条纹间距时,由于以向观察者的眼睛EY入射的方式使影像光L3衍射是前提,所以因第二全息元件651的大小、第二全息元件651与观察者的距离、第二全息元件651与图像生成部3的位置关系等,存在难以使向观察者的眼睛EY可靠地入射影像光L5的优点、与维持上述那样的分辨率的降低、颜色偏差这一效果的优点并存的情况。
[0237]这种情况也被考虑从而本实施方式的反射部6构成为位于观察者侧的面成为凹面611。即,第二全息元件651的影像光L3的入射侧的表面形状也成为凹面。只要第二全息元件651的影像光L3的入射面的表面形状至少在与第二全息元件651的衍射光栅垂直的方向(SP与衍射光栅的光栅图案的延伸方向垂直的方向)成为凹面即可。通过在这种凹面611上设置第二全息元件651,凹面611以将在第一次衍射中产生的衍射角度的角度宽度在第二次衍射中抵消至少一部分这一加强第二全息元件651的功能的方式发挥作用。即,存在如下背景:虽然第二全息元件651如上述那样使通过第二全息元件651的衍射产生的影像光L5朝向观察者的眼睛EY聚光,但受到上述那种干涉条纹间距的制约,具体而言,基于无法过于增大第二全息元件651之中的干涉条纹间距之差这一制约,在设计第二全息元件651时,难以自由地选择衍射角度。
[0238]与此相对,若如本实施方式那样,使用具有凹面611的反射部6,并且在凹面611上设置第二全息元件651,则凹面611具有与聚光透镜等价的功能,因此能够加强使影像光L5朝向眼睛EY聚光的功能。其结果是,视场角较大,并且能够看到高画质的影像。另外,即便不以聚光功能被加强的部分,增大第二全息元件651的干涉条纹间距之差也可。即,假设在第一次衍射中产生的衍射角度的角度宽度、角度变化为通过第二全息元件651无法充分抵消的程度,通过凹面611也能够弥补不足部分的至少一部分。
[0239]因此,虽然反射部6也可以呈具有平坦面的平板状,但优选如本实施方式那样具有凹面611。由此,能够更加可靠地抑制伴随着衍射角度的角度宽度、角度变化的影像的分辨率降低、颜色偏差。
[0240]这里,作为一个例子,对在反射部6具有凹面611的情况下与在反射部6取代凹面611具有平面的情况下比较修正在观察者的视网膜上成像的影像光L5的位置偏移、颜色偏差所需要的衍射光栅的条件的计算例进行说明。
[0241]在取代凹面611为平面的情况下计算出:若使设置于反射部6的平面的中心部分的干涉条纹的形成密度为每lmml550根,则在平面的整体中,形成密度需要在最小值为每lmm980根并且最大值为每lmm2200根那样的范围具有宽度。即,该平面内的形成密度之差达到最大每Imml 220根。
[0242]另一方面,在本实施方式中计算出:若使设置于反射部6的凹面611的中心部分的干涉条纹的形成密度为每lmml550根,则在凹面611的整体中,形成密度需要在最小值为每lmml490根并且最大值为每lmml700根那样的范围具有宽度。即,该平面内的形成密度之差被抑制为最大每lmm210根。
[0243]根据这种计算例证明出:通过相对于反射部6设置凹面611,从而将在反射部6形成的干涉条纹间距之差抑制为较小。通过这样抑制在反射部6形成的干涉条纹间距之差,不仅能够在影像的中心部,而且能够在整体实现高画质化。
[0244]此外,凹面611的形状并不特别限定,例如除自由曲面(非球面)之外,例举有球面、双曲面、抛物面等。
[0245]另外,优选第一全息元件351的干涉条纹的延伸方向与第二全息元件651的干涉条纹的延伸方向平行。具体而言,在图3的情况下,优选第一全息元件351的干涉条纹的延伸方向以及第二全息元件651的干涉条纹的延伸方向分别为与纸面垂直的方向。由此,在第一次衍射中相对于入射光的衍射方向(衍射光的射出方向)与在第二次衍射中相对于入射光的衍射方向(衍射光的射出方向)的关系相同。因此,能够将在第一次衍射中产生的衍射角度的角度宽度、角度变化在第二次衍射中更加可靠地抵消。
[0246]此外,至少从获得上述效果这一观点来看,第一全息元件351的干涉条纹的延伸方向与第二全息元件651的干涉条纹的延伸方向也可以不一定平行,例如,即便从第一全息元件351的干涉条纹的延伸方向与第二全息元件651的干涉条纹的延伸方向平行的状态,受到将与上述延伸方向正交的轴作为转动轴将第二全息元件651以任意的转动角转动的状态例如将水平的轴作为转动轴将第二全息元件651转动的状态(受到所谓的“冲击”的状态),也能够获得上述效果。
[0247]另外,优选第二全息元件651的干涉条纹(衍射光栅)的延伸方向与影像光L3的主扫描的方向即水平方向正交。如上述那样,由于在第一次衍射中产生的衍射角度的角度宽度是在影像光L3的主扫描的方向具有宽度的角度宽度,所以在第二次衍射中,需要以产生抵消该角度宽度那样的衍射的方式配置有干涉条纹。因此,通过使第二全息元件651的干涉条纹的延伸方向,和与影像光L3的主扫描的方向正交的方向一致,从而能够将在第一次衍射中产生的衍射角度的角度宽度在第二次衍射中更加可靠地抵消。
[0248]此外,在本实施方式的图像显示装置I中,如上述那样,使用红色光、绿色光以及蓝色光的3色光形成有影像。因此,在第一全息元件351以及第二全息元件651,分别以使红色光用的干涉条纹、绿色光用的干涉条纹与蓝色光用的干涉条纹重叠(重叠化)的状态被形成。因此,第一全息元件351以及第二全息元件651能够分别使红色光、绿色光以及蓝色光以分别独立的最佳角度衍射反射。其结果是,针对由红色光构成的影像光L5、由绿色光构成的影像光L5以及由蓝色光构成的影像光L5彼此,能够抑制衍射角度的角度宽度、角度变化的产生,并且能够获得抑制了分辨率降低、颜色偏差的全彩的影像。
[0249]因此,对于上述那样的第一全息元件351与第二全息元件651之间的干涉条纹间距的大小关系、第二全息元件651之中的干涉条纹间距的大小关系而言,分别针对红色光用的干涉条纹、绿色光用的干涉条纹以及蓝色光用的干涉条纹,个别地并且相互独立地成立。因此,例如针对红色光,在第一次衍射中产生的衍射角度的角度宽度、角度变化在第二次衍射中抵消至少一部分。同样地,针对绿色光,也是在第一次衍射中产生的衍射角度的角度宽度、角度变化在第二次衍射中抵消至少一部分,针对蓝色光,也是在第一次衍射中产生的衍射角度的角度宽度、角度变化在第二次衍射中抵消至少一部分。
[0250]为了制造以上那样的第一全息元件351、第二全息元件651,例如使用接触曝光方式、单光束干涉方式、双光束干涉方式、直列方式之类的各种制造方法。
[0251]另外,针对上述那样的波长不同的多种光,为了使与其适应的干涉条纹重叠,在上述制造方法中对被处理体进行曝光时,只要使用波长不同的多种光进行曝光即可。
[0252]在全息元件中,在对其进行制造时所使用的波长的光入射时,表现特别高的衍射效率,并且针对除此以外的波长的光,几乎不产生衍射(波长选择性较高)。因此,即便在一个全息图层重叠有波长不同的光用的干涉条纹的情况下,也容易维持各光用的干涉条纹的独立性,针对红色光、绿色光以及蓝色光,能够分别抑制衍射
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