(57)【要約】【課題】画像表示部との厳密な位置合わせが不要であり、拡大観察してもブラックマトリックスが目立たないゴーグル型表示装置を提供する。【解決手段】ゴーグル型表示装置１００は、画像を表示面１０ａ表示する画像表示部１０と、表示面１０ａに表示される画像を拡大するレンズ部３０と、画像表示部１０とレンズ部３０との間に、画像表示部１０から離間して配置され、少なくとも光を整形する回折光学素子としての構成を備えており、画素を拡大する画素拡大シート２０とを備える。この画素拡大シート２０は、断面形状において複数の凸部２１ａが並んで配置されている高屈折率部２１と、高屈折率部２１よりも屈折率が低く、少なくとも凸部２１ａの間に形成されている凹部２２を含む低屈折率部２４とを有する回折層２５を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示面に表示する画像表示部と、
前記画像表示部が前記表示面に表示する画像を拡大するレンズ部と、
前記画像表示部と前記レンズ部との間に、前記画像表示部から離間して配置され、少なくとも光を整形する回折光学素子としての構成を備え、画素を拡大する画素拡大シートと、
を備え、
前記画素拡大シートは、
断面形状において複数の凸部が並んで配置されている高屈折率部と、
前記高屈折率部よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部の間に形成されている凹部を含む低屈折率部と、
を有する回折層を備えること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載のゴーグル型表示装置において、
前記画素拡大シートが波長５５０ｎｍの光を投影範囲の最外形に向けて回折する角度となる拡大角をＹ（°）とし、前記画像表示部の前記表示面から前記画素拡大シートの前記画像表示部側の面までの距離をＸ（ｍｍ）とするとき、
Ｙ＝−１／２×Ｘ＋ｄ  
３≦ｄ≦５
という２つの式をともに満たすこと、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のゴーグル型表示装置において、
前記凸部は、その側面形状の少なくとも一方側に、高さの異なる複数の段部を備えた多段階形状を有していること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置において、
前記低屈折率部は、前記高屈折率部と接している空気であること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置において、
前記低屈折率部は、前記高屈折率部に積層して構成された樹脂であること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のゴーグル型表示装置において、
前記画像表示部は、該ゴーグル型表示装置から着脱可能であること、
を特徴とするゴーグル型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴーグル型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置では、例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）それぞれの画素を組み合わせて１つの絵素を構成している。そして、これら各画素の間には、ブラックマトリックスと呼ばれる絵素としては機能しない領域が存在している。通常は、これらの表示装置からある程度離れた位置から観察するので、このブラックマトリックスが利用者によって視認されることは少ない。
【０００３】
一方、近年、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ）ゴーグルと呼ばれる、利用者の頭部に装着、又は、手で持ってのぞき込むような形態で利用されるゴーグル型表示装置が注目されている。ゴーグル型表示装置では、映像を表示する表示面をレンズにより拡大して視認することにより、本来は小さな表示面であっても、より大きな画面を観察しているかのように利用者が感じることができる。また、表示面の表示領域を左右に分けて、視差に対応した画像を左右それぞれの表示領域に表示することにより、立体視を可能とすることもできる。
【０００４】
しかし、ゴーグル型表示装置では、表示面を拡大することになるので、通常の表示装置では視認されることがなかったブラックマトリックスが視認されてしまう場合があった。ブラックマトリックスが視認されてしまうと、各画素が独立した点として見えてしまい、観察される画像の質が低下してしまう。
【０００５】
これに対する解決方法として、例えば、拡散ビーズを含む拡散板や、凹凸形状が形成された拡散板を用いて、ブラックマトリックスを目立たなくする手法が考えられる。しかし、拡散板を用いると、本来必要な画素からの光自体も拡散されてしまい、表示される画像がぼやけてしまう。また、拡散板自体が白く曇って見えてしまう場合もあり、その場合にはさらに画像の質が低下してしまう。
【０００６】
また、別の解決方法として、例えば、各画素に対応した位置に微細なレンズを配置したレンズアレイを配置し、画素からの光を適切に拡大させることができれば、ブラックマトリックスを目立たなくすることができる。しかし、レンズアレイを用いる場合には、画素と各微小レンズとの位置合わせを厳密に行う必要があり、製造が困難である。
また、レンズアレイを用いる場合には、画素と各微小レンズとの位置合わせを厳密に行う必要があるため、画像表示部と一体化させる形態にする他なく、画像表示部を着脱自在に装着して利用する形態のゴーグル型表示装置には適用することができなかった。
【０００７】
また、特許文献１には、ブラックマトリックスを目立たなくするための構成ではないが、異方性散乱層を用いて、正面方向の輝度低下の抑制と視野角特性の向上を両立させ、表示画質を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２６５４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示されているような異方性散乱層であっても、光を散乱させていることには変わりなく、程度の差はあっても、表示される画像がぼやけてしまうことに、変わりがない。したがって、特許文献１のような特殊な散乱層を用いたとしても、ブラックマトリックスをぼやかす効果が得られるが、表示される画像がぼやけてしまい、良好な結果は得られなかった。
【００１０】
また、液晶画面を有するスマートフォン等をゴーグル型表示装置に着脱自在な画像表示部（表示装置）として使用する場合、ゴーグル型表示装置の使用時に、上述のような拡散板やレンズアレイ等をスマートフォン等の表示面に貼合し、不使用時には表示面から剥離する等の作業が必要な場合があり、面倒であった。
【００１１】
本発明の課題は、画像表示部の画素との厳密な位置合わせが不要であり、拡大観察してもブラックマトリックスが目立たないゴーグル型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
第１の発明は、画像を表示面（１０ａ）に表示する画像表示部（１０）と、前記画像表示部が前記表示面に表示する画像を拡大するレンズ部（３０）と、前記画像表示部と前記レンズ部との間に、前記画像表示部から離間して配置され、少なくとも光を整形する回折光学素子としての構成を備え、画素を拡大する画素拡大シート（２０，４０）と、を備え、前記画素拡大シートは、断面形状において複数の凸部（２１ａ，４１ａ）が並んで配置されている高屈折率部（２１，４１）と、前記高屈折率部よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部の間に形成されている凹部（２２，４２）を含む低屈折率部（２４，４４）と、を有する回折層（２５，４５）を備えること、を特徴とするゴーグル型表示装置（１００）である。
第２の発明は、第１の発明のゴーグル型表示装置において、前記画素拡大シート（２０，４０）が波長５５０ｎｍの光を投影範囲の最外形に向けて回折する角度となる拡大角をＹ（°）とし、前記画像表示部（１０）の前記表示面（１０ａ）から前記画素拡大シートの前記画像表示部側の面までの距離をＸ（ｍｍ）とするとき、Ｙ＝−１／２×Ｘ＋ｄ，３≦ｄ≦５という２つの式をともに満たすこと、を特徴とするゴーグル型表示装置（１００）である。
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明のゴーグル型表示装置において、前記凸部（２１）は、その側面形状の少なくとも一方側に、高さの異なる複数の段部（２１ａ−１，２１ａ−２，２１ａ−３，２１ａ−４）を備えた多段階形状を有していること、を特徴とするゴーグル型表示装置（１００）である。
第４の発明は、第１の発明から第３の発明までのいずれかのゴーグル型表示装置において、前記低屈折率部（２４，４４）は、前記高屈折率部（２１）と接している空気であること、を特徴とするゴーグル型表示装置（１００）である。
第５の発明は、第１の発明から第３の発明までのいずれかのゴーグル型表示装置において、前記低屈折率部（２４）は、前記高屈折率部に積層して構成された樹脂であること、を特徴とするゴーグル型表示装置である。
第６の発明は、第１の発明から第５の発明までのいずれかのゴーグル型表示装置において、前記画像表示部（１０）は、該ゴーグル型表示装置から着脱可能であること、を特徴とするゴーグル型表示装置（１００）である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、画像表示部との厳密な位置合わせが不要であり、拡大観察してもブラックマトリックスが目立たないゴーグル型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態のゴーグル型表示装置１００の使用状態を、模式的な断面として示した図である。
【図２】第１実施形態の画素拡大シート２０を示す平面図である。
【図３】図２に示す画素拡大シート２０における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
【図４】図３中の矢印Ｏ１−Ｏ２に沿って画素拡大シート２０を切断した断面図の一部を拡大したである。
【図５】回折光学素子を説明する図である。
【図６】画素拡大シート２０を設けていない場合の画像表示部１０の表示面１０ａの見え方を拡大して模式的に示した図である。
【図７】画素拡大シート２０を画像表示部１０とレンズ部３０との間に設けた場合の画像表示部１０の表示面１０ａの見え方を拡大して模式的に示した図である。
【図８】第２実施形態の画素拡大シート４０を示す平面図である。
【図９】図８に示す画素拡大シート４０における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
【図１０】図９中の矢印Ｏ３−Ｏ４に沿って画素拡大シート４０を切断した断面の一部を拡大して示す図である。
【図１１】各測定例のゴーグル型表示装置の画素拡大効果の評価結果を示すグラフである。
【図１２】変形形態の画素拡大シート６０を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
【００１６】
また、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
また、本明細書中において、板、シート等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
また、本明細書中において、シート面とは、シート状の部材において、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであるとする。板面、フィルム面についても同様である。
【００１７】
本発明において透明とは、少なくとも利用する波長の光を透過するものをいう。例えば、仮に可視光を透過しないものであっても、赤外線を透過するものであれば、赤外線用途に用いる場合においては、透明として取り扱うものとする。
また、本明細書における画素拡大とは、画素そのものを拡大するのではなく、画素からの光を拡大することであるが、これを単に「画素拡大」又は「画素を拡大」として記載する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のゴーグル型表示装置１００の使用状態を、模式的な断面として示した図である。
本実施形態のゴーグル型表示装置１００は、本体部１０１と、画像表示部１０と、画素拡大シート２０と、レンズ部３０とを備えている。
ゴーグル型表示装置１００の本体部１０１には、ゴーグル型表示装置１００の厚み方向に沿って、利用者の眼Ｅが接眼する側から、レンズ部３０と、画素拡大シート２０と、画像表示部１０とが、この順番で並んで配置されている。
なお、図示しないが、ゴーグル型表示装置１００は、利用者の頭部に取付けるためのバンド等の装着具を備えていてもよい。
【００１９】
画像表示部１０は、その表示面１０ａに画像を表示可能な表示装置である。この画像表示部１０は、液晶表示装置又は有機ＥＬ表示装置である。また、画像表示部１０として、例えば、液晶画面等を有するスマートフォン等を利用してもよい。
本実施形態の画像表示部１０は、本体部１０１に対して着脱自在である。なお、これに限らず、画像表示部１０は、本体部１０１に固定され、ゴーグル型表示装置１００に内蔵されたものであってもよい。
レンズ部３０は、画像表示部１０の表示面１０ａに表示された画像を拡大する機能を有している。このレンズ部３０は、利用者の眼Ｅに対応する位置に設けられ、本体部１０１に固定され、ゴーグル型表示装置１００に内蔵されている。
【００２０】
画素拡大シート２０は、画像表示部１０とレンズ部３０との間に、画像表示部の表示面１０ａからレンズ部３０側に所定の距離だけ離間されて配置されている。この画素拡大シート２０は、所定の位置で本体部１０１に固定され、ゴーグル型表示装置１００に内蔵されている。この画素拡大シート２０は、画像表示部１０の表示面１０ａに沿って配列された画素を拡大して利用者に表示する機能を有するシート状の光学部材である。
この画素拡大シート２０は、例えば、そのシート面の法線方向から見た形状が略矩形形状であり、本体部１０１によってその周縁部を支持される等により、所定の位置に配置されている。また、この画素拡大シート２０のシート面は、画像表示部１０の表示面１０ａに平行となるように設けられている。
【００２１】
図２は、第１実施形態の画素拡大シート２０を示す平面図である。
図３は、図２に示す画素拡大シート２０における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
図４は、図３中の矢印Ｏ１−Ｏ２に沿って画素拡大シート２０を切断した断面図の一部を拡大したである。
図５は、回折光学素子を説明する図である。
【００２２】
本実施形態の画素拡大シート２０は、光を整形する回折光学素子（ＤＯＥ）をその基本構造として備えている。
画素拡大シート２０は、図２に示したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれの位置において深さが異なっている。即ち、画素拡大シート２０は、４段階の高さの異なる多段階形状により構成されている。そして、画素拡大シート２０は、通常、異なる周期構造を持つ複数の領域（部分周期構造：例えば、図２の領域Ｆ，Ｇ）を有している。図３では、部分周期構造の一例を抽出して示している。
【００２３】
画素拡大シート２０は、図４に示すように、断面形状において複数の凸部２１ａが並んで配置されている高屈折率部２１を備えている。この高屈折率部２１は、同じ断面形状を維持したまま、断面の奥行き方向に延在している。
高屈折率部２１は、例えば、クオーツ（ＳｉＯ２、合成石英）をエッチング処理により形状を加工されて形成されたものであってもよい。また、高屈折率部２１は、クオーツを加工した物から型取りを行って成形型を作成し、この成形型を利用して電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化して形成したものであってもよい。電離放射線硬化性樹脂組成物を用いてこのような周期構造の物を製造する方法は、様々な手法が公知であり、この高屈折率部２１は、それら公知の手法を利用して、適宜作成することができる。
【００２４】
電離放射線硬化性樹脂組成物としては、例えば、ポリエステル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリオール（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、トリアジン（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート系化合物、不飽和ポリエステル系化合物、メラミン系化合物、エポキシ系化合物等からなるラジカル重合性プレポリマー、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等のラジカル重合性不飽和単量体等の中から選択した１種又は２種以上からなる組成物からなる電離放射線硬化性樹脂を挙げることができる。ここで「（メタ）アクリレート」とは、アクリレート又はメタクリレートのいずれかであることを意味する。
硬化に用いる電離放射線としては、紫外線、Ｘ線、可視光線等の電磁波、又は電子線、イオン線等の荷電粒子線が用いられる。特に、電離放射線として紫外線を採用する場合、該電離放射線硬化性樹脂は紫外線硬化性樹脂と呼ばれる。
【００２５】
高屈折率部２１は、その他にも、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いて形成することもできる。
【００２６】
凸部２１ａの頂部から凹部２２の底部までの深さは、Ｈであり（図４参照）、例えば、２．８μｍである。
なお、凸部２１ａの並ぶピッチは、回折角度を決定する重要なパラメータであるが、画素拡大シート２０の面内の位置により異なっており、様々なピッチの、即ち、様々な回折角度の回折格子が適宜分布して配置されており、図２に示したような一見不規則に見える配置がなされている。このような配置によって、画素拡大シート２０は、基本的には、回折光学素子（ＤＯＥ）としての機能を備えるものとなっており、光を整形することが可能である。
【００２７】
また、凸部２１ａの間に形成されている凹部２２及び凸部２１ａの頂部付近の空間２３を含む図４の上方の部分は、空気が存在しており、高屈折率部２１よりも屈折率が低い低屈折率部２４となっている。
そして、図３に示すように、高屈折率部２１及び低屈折率部２４が交互に並んで配置された周期構造により、光を整形する作用を備える回折層２５が構成されている。
【００２８】
本実施形態の凸部２１ａは、側面形状の一方側（図４では、左側）に、高さの異なる４つの段部を備えた多段階形状（４レベルの構造）を有している。具体的には、凸部２１ａは、最も突出したレベル１段部２１ａ−１と、レベル１段部２１ａ−１よりも一段低いレベル２段部２１ａ−２と、レベル２段部２１ａ−２よりもさらに一段低いレベル３段部２１ａ−３と、レベル３段部２１ａ−３よりもさらに一段低いレベル４段部２１ａ−４とを一側面側に有している。
また、凸部２１ａの側面形状の他方側（図４では、右側）は、レベル１段部２１ａ−１からレベル４段部２１ａ−４まで直線上につながる側壁部２１ｂとなっている。
【００２９】
ここで、本発明において「光を整形する」とは、光の進行方向を制御することにより、対象物又は対象領域に投影された光の形状（照射領域）が任意の形状となるようにすることをいう。
例えば、図５（ｂ）に示すように、平面形状のスクリーン５００に直接投影した場合に、照射領域５０２が円形となる光５０１を発光する光源５１０を用意する。この光源５１０から投射されたこの光５０１を、画素拡大シート２０を透過させることにより、図５（ａ）に示すように、照射領域５０４を正方形や、長方形、円形（図示せず）等、目的の形状とすることを、「光を整形する」いう。
【００３０】
本実施形態の画素拡大シート２０は、レンズとは異なり、光を回折させて広げている。したがって、画像表示部１０の各画素から出光する映像光Ｌについては、拡大させ、成形するが、光を発していないブラックマトリックスについては、拡大することがない。よって、画素拡大シート２０を画像表示部１０とレンズ部３０との間に、表示面１０ａから所定の距離だけ離間させて配置することにより、各画素からの映像光Ｌは、より拡大されて広範囲に広がり、視認されるブラックマトリックスを目立たなくしたり、視認されないようにしたりすることができる。
【００３１】
本実施形態の画素拡大シート２０は、ゴーグル型表示装置１００において、画像表示部１０の表示面１０ａからレンズ部３０側に所定の距離だけ離間させて配置された状態で使用される。そして、画素拡大シート２０は、画像表示部１０の各画素からの光を整形してレンズ部３０へ向けて出光させる。この画素拡大シート２０の作用について、より詳しく説明する。
図６は、画素拡大シート２０を設けていない場合の画像表示部１０の表示面１０ａの見え方を拡大して模式的に示した図である。
図７は、画素拡大シート２０を画像表示部１０とレンズ部３０との間に設けた場合の画像表示部１０の表示面１０ａの見え方を拡大して模式的に示した図である。
【００３２】
画像表示部１０の表示面１０ａからは、表示面１０ａに沿って配列された画素１１Ｒ，１１Ｇ、１１Ｂの各画素１１から映像光Ｌが出光している。
一般的に、画像表示部１０から出射した光は、利用者の眼Ｅ側へ少しずつ広がりながら進む。そのため、画素拡大シートを用いない場合においても、利用者には、図６に示すように、各画素１１よりも大きく映像光Ｌが観察される。しかし、レンズ部３０で画像を拡大しているため、各画素１１からの映像光Ｌの間には、大きな幅でブラックマトリックスＢＭが視認されてしまう。
そのため、画素拡大シート２０を設けないゴーグル型表示装置１００とした場合、各画素１１が独立して視認されてしまい、粒状感のある画像となって、観察される画質が低下してしまっていた。また、これにより、ゴーグル型表示装置１００の表示する画像への没入感が損なわれてしまっていた。
【００３３】
これに対して、本実施形態では、画像表示部１０とレンズ部３０との間に、画像表示部１０からレンズ部３０側に所定の距離だけ離間させて画素拡大シート２０を配置している。このとき、画像表示部１０から出射した光は、画素拡大シート２０が配置された位置において、表示面１０ａでの光の広がりに比べて、より広がった状態となっている。
そして、画像表示部１０から出射した光、即ち、各画素１１からの映像光Ｌは、画素拡大シート２０によってさらに拡大されて広範囲に広がり、整形されるので、利用者に視認されるブラックマトリックスＢＭの幅を、図７に示すように、画素拡大シートを配置しない場合に比べて狭くすることができ、ブラックマトリックスＢＭを目立たせなくすることができる。
【００３４】
また、仮に、画像表示部１０の表示面１０ａに画素拡大シート２０を一体に重ねて配置した場合、表示面１０ａから出射直後の光の広がりは小さいので、十分に画素を広げてブラックマトリックスＢＭの幅を狭めて利用者に視認させるためには、画素拡大シート２０の画素の拡大作用を大きなものとする必要がある。
これに対して、本実施形態では、画像表示部１０の表示面１０ａからレンズ部３０側に所定の距離だけレンズ部３０側に離間させて画素拡大シート２０を配置しているので、画素拡大シート２０が配置される位置での映像光Ｌは、表示面１０ａからの出射直後に比べてより広がっている。
したがって、本実施形態では、画素拡大シート２０により映像光をより広げることができ、利用者に視認されるブラックマトリックスＢＭの幅を、図７に示すようにより狭くして目立たなくしたり、完全に視認できないようにしたりすることができる。また、本実施形態では、画像表示部１０の表示面１０ａに画素拡大シート２０を一体に重ねて配置する場合に比べて、画素の拡大作用の小さい画素拡大シートを用いることができる。これにより、画素拡大シート２０を、ピッチ間隔が広めであり、部分周期構造のパターンが比較的製造しやすい回折光学素子（ＤＯＥ）とすることができ、画素拡大シート２０の歩留まり改善や製造コスト削減を図ることができる。
【００３５】
また、例えば、スマートフォン等をこのゴーグル型表示装置１００に対して着脱自在な画像表示部１０として利用する場合、画像表示部１０の表示面１０ａに画素拡大シート２０を一体に重ねて配置すると、ゴーグル型表示装置１００を使用に際してスマートフォン等の表示面１０ａに画素拡大シートを貼合したり、使用後に剥離したりする作業が必要となり、不便であった。
これに対して、本実施形態のゴーグル型表示装置１００では、画素拡大シート２０を、画像表示部１０の表示面１０ａから距離だけ離間させて配置することにより、上述のような作業が不要となり、使用が簡単である。
【００３６】
本実施形態のゴーグル型表示装置１００は、画素拡大シート２０の拡大角Ｙ（°）と、画像表示部１０から画素拡大シート２０までの距離Ｘ（ｍｍ）とが、下記（式１）を満たしている。
Ｙ＝−１／２×Ｘ＋４  ・・・（式１）
ここで、画像表示部１０から画素拡大シート２０までの距離Ｘ（ｍｍ）とは、前述の図１に示すように、画像表示部１０の表示面１０ａから画素拡大シート２０の画像表示部１０側の面までの距離である。
また、先に述べたように、回折光学素子では、例えば、光を長方形形状に整形する。このとき、部分周期構造毎に光を回折する回折角度は異なっていることにより、全体として長方形形状に光を投影でき、かつ、その投影範囲（照射領域）において光を均一に照射できるように光を整形する。よって、回折光学素子が光を回折する角度は様々である。また、回折光学素子が光を回折する角度は、入射する光の波長によって変化する。よって、ここでは、画素拡大シート２０が波長λ＝５５０ｎｍの光を投影範囲の最外形に向けて回折する角度を、拡大角と呼ぶ。
【００３７】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態の画素拡大シート４０を示す平面図である。
図９は、図８に示す画素拡大シート４０における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
図１０は、図９中の矢印Ｏ３−Ｏ４に沿って画素拡大シート４０を切断した断面の一部を拡大して示す図である。
本実施形態の画素拡大シート４０は、光を整形する２レベルの回折光学素子（ＤＯＥ）をその基本構造として備えている点が、第１実施形態の画素拡大シート２０と異なっているが、その使用形態等は、第１実施形態の画素拡大シート２０と同様である。よって、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
【００３８】
本実施形態の画素拡大シート４０は、第１実施形態の画素拡大シート２０と同様に、画像表示部１０の画素を拡大して利用者に視認させる機能を有する光学シートである。この画素拡大シート４０は、前述の第１実施形態に示すゴーグル型表示装置１００に適用可能である。
本実施形態の画素拡大シート４０は、異なる周期構造を持つ複数の領域（部分周期構造：例えば、図８の領域Ｊ〜Ｎ）を有しており、図１０では、この部分周期構造の一例を抽出して示している。
画素拡大シート４０は、図１０に示すように、断面形状において複数の矩形の凸部４１ａが並んで配置されている高屈折率部４１を備えている。この高屈折率部４１は、図９に示すように、同じ断面形状を維持したまま、断面の奥行き方向に延在している。
【００３９】
高屈折率部４１は、第１実施形態の画素拡大シート２０の高屈折率部２１と同様に、例えば、クオーツ（ＳｉＯ２、合成石英）をドライエッチング処理により形状を加工して作られたものであってもよいし、電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化したものであってもよい。また、周期構造の製造方法についても、公知の手法によって、適宜作成することができる。
また、凸部４１ａの間に形成されている凹部４２及び凸部４１ａの頂部付近の空間４３を含む図１０の上方の部分は、空気が存在しており、高屈折率部４１よりも屈折率が低い低屈折率部４４となっている。これら高屈折率部４１及び低屈折率部４４が交互に並んで配置された周期構造により、光を整形する作用を備える回折層４５が構成されている。
【００４０】
凸部４１ａの頂部から凹部４２の底部までの深さは、Ｈであり（図１０参照）、例えば、１．９μｍである。
凸部４１ａの並ぶピッチは、回折角度を決定する重要なパラメータであるが、画素拡大シート４０の面内の位置により異なり、様々なピッチの、即ち、様々な回折角度の回折格子が適宜分布して配置されており、図８に示したような一見不規則に見える配置がなされている。このような配置によって、画素拡大シート４０は、基本的には、回折光学素子（ＤＯＥ）としての機能を備えるものとなっており、光を整形することが可能である。
【００４１】
この画素拡大シート４０を用いたゴーグル型表示装置１００についても、画素拡大シート４０の拡大角Ｙ（°）と、画像表示部１０の表示面１０ａから画素拡大シート４０までの距離Ｘ（ｍｍ）とが前述の（式１）を満たすように設ける。これにより、各画素１１からの映像光Ｌを十分に拡大することができ、利用者が画像を視認した場合に、ブラックマトリックスＢＭを目立たせなくすることができる。
【００４２】
（評価結果）
ここで、拡大角の異なる複数の画素拡大シートを用意し、これらを画像表示部１０の表示面１０ａからの距離を変えて配置した複数の測定例のゴーグル型表示装置を用意し、その画素拡大効果について評価した。
評価に用いた画素拡大シートについては、第２実施形態に例示した画素拡大シート４０と同様の形状であり、その拡大角が、４°、３°、２°、１°の４種類を用意した。
また、これらの画素拡大シートは、画像表示部１０からレンズ部３０側に離間して設けられ、表示面１０ａから画素拡大シートの画像表示部側の面まで距離が、１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍとなる位置に配置した。
【００４３】
各測定例のゴーグル型表示装置における画素拡大シートの拡大角と、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離とは、以下の通りである。
測定例１：画素拡大シートの拡大角１°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離１ｍｍ。
測定例２：画素拡大シートの拡大角１°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離２ｍｍ。
測定例３：画素拡大シートの拡大角２°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離２ｍｍ。
測定例４：画素拡大シートの拡大角３°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離２ｍｍ。
測定例５：画素拡大シートの拡大角４°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離２ｍｍ。
【００４４】
測定例６：画素拡大シートの拡大角１°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離４ｍｍ。
測定例７：画素拡大シートの拡大角２°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離４ｍｍ。
測定例８：画素拡大シートの拡大角３°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離４ｍｍ。
【００４５】
測定例９：画素拡大シートの拡大角１°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離６ｍｍ。
測定例１０：画素拡大シートの拡大角２°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離６ｍｍ。
測定例１１：画素拡大シートの拡大角４°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離６ｍｍ。
測定例１２：画素拡大シートの拡大角１°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離８ｍｍ。
測定例１３：画素拡大シートの拡大角４°、画像表示部１０の表示面１０ａからの距離８ｍｍ。
【００４６】
このうち、測定例３，４，５，６，７，８，９，１０のゴーグル型表示装置は、画素拡大シートの画像表示部１０の表示面１０ａからの距離Ｘ（ｍｍ）及び画素拡大シートの拡大角Ｙ（°）が、下記の（式２）及び（式３）を満たしている。
Ｙ＝−１／２×Ｘ＋ｄ  ・・・（式２）
３≦ｄ≦５  ・・・（式３）
特に、測定例４，７，９のゴーグル型表示装置は、画素拡大シートの画像表示部１０の表示面１０ａからの距離Ｘ（ｍｍ）及び画素拡大シートの拡大角Ｙ（°）が、下記（式１）を満たしている。
Ｙ＝−１／２×Ｘ＋４  ・・・（式１）
また、測定例１，２，１１，１３のゴーグル型表示装置は、画素拡大シートの画像表示部１０の表示面１０ａからの距離Ｘ（ｍｍ）及び画素拡大シートの拡大角Ｙ（°）が、前述の（式１）や（式２）及び（式３）を満たしていない。
【００４７】
図１１は、各測定例のゴーグル型表示装置の画素拡大効果の評価結果を示すグラフである。
図１１に示すグラフにおいて、縦軸は、画素拡大シートの拡大角Ｙ（°）であり、横軸は、画像表示部１０の表示面１０ａから画素拡大シートの画像表示部１０側の面までの距離Ｘ（ｍｍ）である。また、図１１中において、◎は、画素拡大効果が良好であり、使用に最適であることを意味し、○は、画素拡大効果がやや得られ、使用可能であることを意味し、×は、画素拡大効果が不十分であり、使用に適さないことを意味する。
図１１に示すように、測定例４，７，９は、画素拡大効果が良好であった。測定例３，５，６，８，１０，１２は、使用可能であるが、測定例４，７，９に比べてやや画素拡大効果が小さかった。また、測定例１，２，１１，１３は、画素拡大効果が不十分であって使用に適さなかった。
【００４８】
上述のように、画素拡大効果が良好な測定例４，７，９のゴーグル型表示装置は、画素拡大シートの拡大角Ｙ（°）と、画像表示部１０から画素拡大シートまでの距離Ｘ（ｍｍ）とは、下記（式１）を満たしている。
Ｙ＝−１／２×Ｘ＋４  ・・・（式１）
よって、画素拡大シートの拡大角Ｙ（°）と画像表示部１０から画素拡大シートまでの距離Ｘ（ｍｍ）とが上記（式１）を満たすことにより、各画素１１からの映像光Ｌが十分に広げられ、ブラックマトリックスＢＭを目立ちにくくし、利用者が視認しにくくすることができる。
【００４９】
また、図１１に示すように、測定例３，５，６，８，１０，１２のように、画素拡大シートの拡大角Ｙ（°）と画像表示部１０から画素拡大シートまでの距離Ｘ（ｍｍ）とが（式１）を満たしていなくとも、下記（式２）及び（式３）をともに満たすならば、（式１）を満たすもの（測定例４，７，９）に比べてブラックマトリックスが多少視認されやすいものの、使用可能な程度に各画素１１を拡大することができる。
Ｙ＝−１／２×Ｘ＋ｄ  ・・・（式２）
３≦ｄ≦５  ・・・（式３）
【００５０】
（変形形態）
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）各実施形態において、画素拡大シート２０，４０は、例えば、高屈折率部２１，４１を形成するための透明基材を備える形態としてもよいし、高屈折率部２１，４１よりも屈折率の低い樹脂によって凹部を満たして低屈折率部としての機能と、凸部を保護するための保護層としての機能とを備えた被覆層を設けた形態としてもよい。
【００５１】
図１２は、変形形態の画素拡大シート６０を示す図である。
図１２に示す画素拡大シート６０は、透明基材６６上に高屈折率部２１を樹脂賦型して構成し、さらに凸部２１ａを覆うように、光透過性を有し、高屈折率部２１よりも屈折率の低い樹脂により被覆層６７を設けた例である。このような構成によれば、成形型を利用して製造を容易にすることができ、また、被覆層６７によって、凸部２１ａを保護することができる。なお、透明基材６６と被覆層６７とは、両方を設ける必要はなく、これらのうちの一方のみを設ける構成としてもよい。
【００５２】
（２）第１実施形態において、凸部２１ａの多段階形状は、４レベルである例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、８レベルや１６レベル等、より高レベルの多段階形状としてもよい。
【００５３】
（３）各実施形態において、画像表示部１０として、液晶表示装置又は有機ＥＬ表示装置等を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、ＬＥＤを１つの画素として用いるＬＥＤ表示装置を画像表示部として用いてもよい。
【００５４】
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は、上述の各実施形態等によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００５５】
１０    画像表示部
１１    画素
１１Ｂ  画素（青）
１１Ｇ  画素（緑）
１１Ｒ  画素（赤）
２０，４０      画素拡大シート
２１，４１      高屈折率部
２１ａ，４１ａ    凸部
２１ａ−１  レベル１段部
２１ａ−２  レベル２段部
２１ａ−３  レベル３段部
２１ａ−４  レベル４段部
２１ｂ    側壁部
２２，４２      凹部
２３，４３      空間
２４，４４      低屈折率部
２５，４５      回折層
３０    レンズ部
１００    ゴーグル型表示装置
１０１    本体部
ＢＭ      ブラックマトリックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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