(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着可能な表示装置であって、
正面を有する反射光変調器と、
前記光変調器の前記正面に配置される導光板であって、互いに反対側にある第１の主要な表面及び第２の主要な表面、並びに、該第１の主要な表面及び該第２の主要な表面に接続される光入射面を有し、該光入射面において受け取った光を、変調のために前記第１の主要な表面を通じて前記光変調器に向かって方向付けるように構成されている、導光板と、
異なる色の複数の単色光源であって、前記異なる色の光を順次放射するように動作可能である、複数の単色光源と、
前記導光板の前記光入射面に隣接して配置される光学アセンブリであって、前記単色光源に隣接して配置される入光窓を有し、前記単色光源のそれぞれが放射する前記光を前記光入射面にわたって均質化及び分布させるように構成されている、光学アセンブリと、を備え、
前記単色光源によって放射される異なる色の光は、前記光学アセンブリの前記入光窓に入り、前記光学アセンブリによって、前記導光板の前記光入射面にわたって均質化及び分布され、その後、変調のために、前記導光板によって、前記第１の主要な表面を通じて前記光変調器に向かって方向付けられることを特徴とする、
装着可能な表示装置。
【請求項２】
前記光学アセンブリは、複数の反射側壁によって境界を定められる内部を有する光結合ロッドを含み、前記各単色光源からの前記光は、前記光結合ロッドを通って伝搬しながら内部反射される、請求項１に記載の装着可能な表示装置。
【請求項３】
前記光の入射が前記導光板の第１の面において提供され、前記光結合ロッドは、前記第１の面に隣接する前記導光板の第２の面に沿って概ね延び、前記光結合ロッドは、前記入光窓、出光窓、及び、軸に沿って延びる細長い部分を有し、前記入光窓は、前記細長い部分の端に画定され、前記出光窓は、前記細長い部分の、前記軸に沿って前記入光窓から離れた位置にある側が開口している、請求項２に記載の装着可能な表示装置。
【請求項４】
前記細長い部分は第１の軸に沿って延び、前記光結合ロッドは、光を前記出光窓に向かって方向付ける転換部分を更に含み、該転換部分は、前記第１の軸に対して約４０度〜約５０度の角度で傾いた第２の軸に沿って延びる、請求項３に記載の装着可能な表示装置。
【請求項５】
前記入光窓及び前記出光窓は、それぞれ異なる形状の断面を有する、請求項３に記載の装着可能な表示装置。
【請求項６】
前記光学アセンブリは、前記光入射面に沿って配置される導光部材を含む、請求項１に記載の装着可能な表示装置。
【請求項７】
前記導光部材は、互いに反対側にある第３の主要な表面及び第４の主要な表面、並びに、光を前記第３の主要な表面に向かって方向付けし直すように構成されている複数の光構造部を有し、前記第３の主要な表面は、前記導光板の前記光入射面に向かう向きである、請求項６に記載の装着可能な表示装置。
【請求項８】
前記光構造部は、前記導光部材の前記第４の主要な表面に形成される複数の溝を含み、該溝のそれぞれは、前記第４の主要な表面に直交する基準軸、並びに、該基準軸の２つの側において延びる第１の側壁及び第２の側壁を有し、前記第１の側壁と前記基準軸との間に画定される第１の角度が約３０度〜約６５度であり、前記第２の側壁と前記基準軸との間に画定される第２の角度が約０度〜約３０度である、請求項７に記載の装着可能な表示装置。
【請求項９】
前記導光部材は、入光面が設けられる第１の端、及び、該第１の端とは反対側にある第２の端を有し、前記導光部材は前記第２の端に向かってテーパ状になる形状を有する、請求項６に記載の装着可能な表示装置。
【請求項１０】
前記光学アセンブリは、光結合ロッド、導光部材、及び、前記光結合ロッドと前記導光部材との間に配置される拡散シートを含み、前記入光窓は、前記光結合ロッドの端に設けられ、前記各単色光源から放射される前記光は、前記光結合ロッド、前記拡散シート及び前記導光部材を通って順次進み、前記導光部材は、前記光を、前記導光板の前記光入射面に向かって方向付ける、請求項１に記載の装着可能な表示装置。
【請求項１１】
前記光学アセンブリは、前記導光部材と前記光入射面との間に配置される反射偏光子を更に含む、請求項１０に記載の装着可能な表示装置。
【請求項１２】
前記導光板は、前記光入射面が設けられる第１の面、及び、該第１の面に隣接する第２の面を有し、前記導光部材は前記導光板の前記第１の面に沿って概ね延び、前記光結合ロッドは前記導光板の前記第２の面に沿って概ね延びる、請求項１０に記載の装着可能な表示装置。 
【請求項１３】
前記導光板は、前記光入射面が設けられる第１の面、並びに、該第１の面に隣接する、互いに反対側にある第２の面及び第３の面を有し、異なる色の前記単色光源は、前記導光板の前記第２の面に配置され、前記装着可能な表示装置は、前記導光板の前記第３の面に配置される異なる色の複数の第２の単色光源をさらに含む、請求項１に記載の装着可能な表示装置。
【請求項１４】
前記光学アセンブリは、第１の光結合ロッド及び第２の光結合ロッド、導光部材、並びに、該導光部材と前記第１の光結合ロッド及び前記第２の光結合ロッドとの間にそれぞれ介装される第１の拡散シート及び第２の拡散シートを含み、前記入光窓は、前記第１の光結合ロッドの端に設けられ、前記第２の光結合ロッドは、その端に設けられ、前記第２の単色光源に隣接する第２の入光窓を有し、前記各単色光源から放射される光は前記第１の光結合ロッド及び前記第１の拡散シートを通って進み、前記導光部材によって前記導光板の前記光入射面に向かって方向付けし直され、前記各第２の単色光源から放射される光は前記第２の光結合ロッド及び前記第２の拡散シートを通って進み、前記導光部材によって前記導光板の前記光入射面に向かって方向付けし直される、請求項１３に記載の装着可能な表示装置。
【請求項１５】
前記導光部材は前記導光板の前記第１の面に沿って延び、前記第１の光結合ロッド及び前記第２の光結合ロッドは前記導光板の前記第２の面及び前記第３の面に沿ってそれぞれ延びる、請求項１４に記載の装着可能な表示装置。
【請求項１６】
前記導光部材は、互いに反対側にある第３の主要な表面及び第４の主要な表面、並びに、光を前記第３の主要な表面に向かって方向付けし直すように構成されている複数の光構造部を有し、前記第３の主要な表面は前記導光板の前記光入射面に向かう向きである、請求項１４に記載の装着可能な表示装置。
【請求項１７】
前記光構造部は、前記導光部材の前記第４の主要な表面に形成される複数の溝を含み、該溝のそれぞれは、前記第４の主要な表面に直交する基準軸、並びに、該基準軸の２つの側において延びる第１の側壁及び第２の側壁を有し、前記第１の側壁と前記基準軸との間に画定される第１の角度、及び、前記第２の側壁と前記基準軸との間に画定される第２の角度はそれぞれ約３０度〜約６５度である、請求項１６に記載の装着可能な表示装置。
【請求項１８】
前記光学アセンブリは、光結合ロッド、フレネルレンズ、及び、前記光結合ロッドと前記フレネルレンズとの間に介装される拡散シートを含み、前記入光窓は、前記光結合ロッドの端に設けられ、前記各単色光源から放射される光は、前記光入射面を通って前記導光板に入る前に、前記光結合ロッド、前記拡散シート及び前記フレネルレンズを通って順次進む、請求項１に記載の装着可能な表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装着可能な表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
頭部装着型システムにおいて用いられるようなマイクロディスプレイは概して、液晶パネル、及び、光を液晶パネルに対して照射する照明デバイスを含む。液晶パネルは、入射光を変調させて画像を生成することができ、この画像が次いで、ユーザの目に表示されるように光学系を通じて転送される。
【０００３】
１つの公知の手法によると、マイクロディスプレイは、液晶パネルに設けられるカラーフィルタを照明する白色光を使用することによってカラー画像を形成することができる。
しかし、この手法は、ピクセルあたり少なくとも３つのカラーフィルタ付きサブピクセルを必要とするため、概してサイズが少なくとも３倍大きい。その結果、カラーフィルタを使用するマイクロディスプレイは概して、より大きい光学系を必要とし、カラーフィルタ付きサブピクセル間の電気的な相互作用に起因して乏しい色の質を表示する。
【０００４】
別の公知の手法は、改善された表示性能を提供するとともにマイクロディスプレイのサイズを低減するために、フィールドシーケンシャルカラーディスプレイ技法を使用する。フィールドシーケンシャルカラーディスプレイによると、赤、緑及び青の原色に基づいて、カラー画像がカラーフィールドに分割される。各カラーフィールドはマイクロディスプレイによって個々にイメージングされるため、対応する色の光源がオンにされる。これらのカラーフィールドが立て続けに表示されると、ユーザはフルカラー画像を認識することができる。
フィールドシーケンシャルカラーディスプレイの１つの問題は、空間的に個別の複数の光源の（すなわち異なる色の）使用を必要とするため、照明光が均一に分布されない可能性があり、光変調器を照明する各色の光の空間分布が、対応する光源の異なる位置のために異なる可能性があることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２８３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、少なくとも上記の課題に対処することができる改良された装着可能な表示装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願は、寸法が低減され、光変調器を照明するために異なる色の複数の点状の単色光源を使用することができる装着可能な表示装置を記載する。
【０００８】
１つの実施形態では、装着可能な表示装置は、正面を有する反射光変調器、光変調器の正面に配置される導光板、異なる色の複数の単色光源、及び、光学アセンブリを含む。導光板は、互いに反対側にある第１の主要な表面及び第２の主要な表面、並びに、第１の主要な表面及び第２の主要な表面にそれぞれ接続される光入射面を有し、導光板は、光入射面において受け取った光を、変調のために第１の主要な表面を通じて光変調器に向かって方向付けるように構成されている。単色光源は、異なる色の光を順次放射するように動作可能である。光学アセンブリは、導光板の光入射面に隣接して配置され、単色光源のそれぞれが放射する光を光入射面にわたって均質化及び分布させるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】装着可能な表示装置の一実施形態を示す簡略概略図である。
【図２】装着可能な表示装置に実装されるイメージング部分の例示的な構成を示す簡略概略図である。
【図３】図２に示されているイメージング部分の構造を示す分解図である。
【図４】図２に示されているイメージング部分において使用される光結合ロッドを示す概略図である。
【図５】光結合ロッドの入光窓の断面を示す概略図である。
【図６】光結合ロッドの出光窓の例示的な断面を示す概略図である。
【図７】光結合ロッドの出光窓の例示的な断面を示す概略図である。
【図８】図２に示されているイメージング部分において使用される導光部材を示す概略図である。
【図９】２セットの単色光源が導光板の２つの対向する面にそれぞれ設けられるイメージング部分の変形実施形態を示す概略図である。
【図１０】図９に示されているイメージング部分において使用される導光部材を示す概略図である。
【図１１】複数の単色光源から放射された光を装着可能な表示装置のイメージング部分における導光板の光入射面に送達する光学アセンブリの他の実施形態を示す簡略概略図である。
【図１２】複数の単色光源から放射された光を装着可能な表示装置のイメージング部分における導光板の光入射面に送達する光学アセンブリの他の実施形態を示す簡略概略図である。
【図１３】複数の単色光源から放射された光を装着可能な表示装置のイメージング部分における導光板の光入射面に送達する光学アセンブリの他の実施形態を示す簡略概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、ニアアイディスプレイのための頭部装着型システム等の持ち運び可能なシステムにおいて実装することができる装着可能な表示装置１００の一実施形態を示す簡略概略図である。
装着可能な表示装置１００は、イメージング部分１０２及び光モジュール１０４を含むことができる。イメージング部分１０２は、受信したデータに基づいて画像光Ｌ２を生成することができ、光モジュール１０４は、画像光の光線を集め、ユーザの目に表示するために均一な照明で映像ＰＩを形成することができる。例えば、光モジュール１０４は、映写レンズ、対物レンズ、ビームスプリッタ、プリズム、反射素子等を含むことができる。
【００１１】
図２は、装着可能な表示装置１００におけるイメージング部分１０２の例示的な構成を示す簡略概略図であり、図３は、図２に示されているイメージング部分１０２の構造を示す分解図である。
図２及び図３を参照する。イメージング部分１０２は、複数の単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃのセット、反射式光変調器１１４、導光板１１６、偏光子１１８、及び、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃから放射された光を導光板１１６に搬送する光学アセンブリ１２０を含む。
【００１２】
単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃのそれぞれは、異なる色の照明光を放射することができる。１つの実施形態では、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃは、例示的な赤色、緑色及び青色の発光ダイオードであり得る。しかし、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃは他の色の単色光源を含んでもよい。
１つの実施形態では、フィールドシーケンシャルカラーディスプレイを適用することができ、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃは、異なる色（例えば赤色、緑色及び青色）の光を順次放射するように動作可能とすることができる。単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃのそれぞれが放射する単色光を使用して、個々のカラー画像を形成するように光変調器１１４を照明することができる。単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃが立て続けに作動されると、これらのカラー画像の表示を、観察者がフルカラー画像として認識することができる。
【００１３】
図２及び図３を参照する。光変調器１１４は正面１１４Ｆ及び後面１１４Ｂを有する。１つの実施形態では、光変調器１１４は、シリコン基板１０６と透明基板１０８との間に挟まれる液晶１０５を含むことができる反射型液晶素子（ＬＣＯＳ）パネルとすることができる。
シリコン基板１０６は、駆動回路、及び、駆動回路に電気的に接続される画素電極のアレイを有して形成することができる。光変調器１１４は、受信した画像データに従って、レンダリング画像を搬送する画像光Ｌ２を形成するように、正面１１４Ｆで受信した照明光Ｌ１の偏光状態を変調させ、次に、画像光Ｌ２を表示するために正面１１４Ｆに向かって反射させることができる。１つの実施形態では、光変調器１１４は、装着可能なデバイスに特に好適なマイクロディスプレイであり得る。
【００１４】
導光板１１６は、ガラス、又は、アクリル樹脂等の透明樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等、特に低複屈折材料から作ることができる。導光板１１６は、互いに反対側にある２つの主要な表面１２２及び１２４、並びに、２つの主要な表面１２２及び１２４にそれぞれ接続される光入射面１２６を有する平面的なガイドである。
光入射面１２６は、導光板１１６の面１１６Ａに沿って延び、面１１６Ａに隣接する、導光板１１６の２つの反対側にある面１１６Ｂ及び１１６Ｃ間に境界を定められる。導光板１１６は、光変調器１１４と偏光子１１８との間の位置において光変調器１１４の正面１１４Ｆに配置され、２つの主要な表面１２２及び１２４は光変調器１１４及び偏光子１１８にそれぞれ向けられる。
導光板１１６は、光入射面１２６において照明光Ｌ１を受信し、照明光Ｌ１を光変調器１１４に対して平行な平面に伝搬させ、照明光Ｌ１を、変調のために主要な表面１２２を通じて光変調器１１４に向かって方向付けし直すことができる。さらに、導光板１１６は、光変調器１１４から出力された画像光Ｌ２を主要な表面１２２において受信し、画像光Ｌ２を、主要な表面１２４を通じて偏光子１１８に向かって送ることができる。
【００１５】
偏光子１１８は、反射式とすることができ、すなわち、１つの偏光状態（例えばｐ偏光部分）を有する変調された画像光Ｌ２の部分を送り、別の偏光状態（例えばｓ偏光部分）を有する画像光の部分を反射させることができる。
代替的には、偏光子１１８は、吸収式とすることができ、すなわち、１つの偏光状態（例えばｐ偏光部分）を有する変調された画像光の部分を送り、他の偏光状態（例えばｓ偏光部分）を有する画像光の部分を吸収することができる。偏光子１１８を出る光の部分は、図１に示されている光モジュール１０４に向かって進むことができる。
【００１６】
図２及び図３を参照する。光学アセンブリ１２０は、導光板１１６の光入射面１２６に隣接して配置される。光学アセンブリ１２０は、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃのそれぞれが放射する単色光を均質化し、均質化した光を、導光板１１６の光入射面１２６にわたって照明光Ｌ１として分布させることができる。１つの実施形態では、光学アセンブリ１２０は、光結合ロッド１３０、導光部材１３２、光結合ロッド１３０と導光部材１３２との間に配置される拡散シート１３４、及び、導光部材１３２と導光板１１６の光入射面１２６との間に配置される偏光子１３６を含むことができる。
【００１７】
図２及び図３と併せて、図４は、光結合ロッド１３０のみを示す概略図である。図２〜図４を参照する。
光結合ロッド１３０は、導光板１１６の光入射面１２６が位置付けられる面１１６Ａに隣接する、導光板１１６の面１１６Ｂに沿って概ね延びることができる。光結合ロッド１３０は、入光窓１３８、細長い部分１４０、転換部分１４２及び出光窓１４４を有することができる。光結合ロッド１３０の内部は、複数の反射側壁を有するため、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃのいずれかからの光は、光結合ロッド１３０を通って伝搬しながら内部反射されることができる。
【００１８】
光結合ロッド１３０の入光窓１３８は、細長い部分１４０の端に画定され、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃに隣接して位置付けられる。入光窓１３８の断面は任意の所望の形状を有することができる。図５は、入光窓１３８が例示的に矩形の断面を有する１つの実施形態を示している。しかし、入光窓１３８は矩形の断面に限定されず、他の断面形状が好適であり得る。
【００１９】
光結合ロッド１３０の細長い部分１４０は、概ね軸Ｘ１に沿って延び、入光窓１３８とは反対の側において転換部分１４２に接続される。転換部分１４２は、光を、細長い部分１４０の側面に配置される出光窓１４４に向かって方向付けるように、細長い部分１４０の軸Ｘ１に対して角度Ｃで傾いた軸Ｘ２に沿って延びることができる。１つの実施形態では、転換部分１４２の角度Ｃは、約４０度〜約５０度の間、例えば約４５度である。
【００２０】
光結合ロッド１３０の出光窓１４４は、転換部分１４２に接続され、細長い部分１４０の、軸Ｘ１に沿って入光窓１３８から離れた位置にある側が開口している。図３及び図４に示されているように、出光窓１４４は、光結合ロッド１３０からの光の伝搬を導光部材１３２に向かって誘導するように細長い部分１４０から横に突出することができる。
出光窓１４４の断面は、入光窓１３８の断面と同様であるか又は異なる形状を有することができる。例えば、図６は、出光窓１４４の断面が矩形の形状を有する実施形態を示しており、図７は、出光窓１４４の断面が入光窓１３８の断面とは異なる多角形形状（例えば八角形）を有する別の実施形態を示している。
【００２１】
図２及び図３と併せて、図８は、導光部材１３２のみを示す概略図である。図２、図３及び図８を参照する。
導光部材１３２は、導光板１１６の２つの反対側にある面１１６Ｂ及び１１６Ｃ間に導光板１１６の光入射面１２６に沿って配置することができる。導光部材１３２は、１．５２〜２．２の屈折率を有することができる。導光部材１３２を作るのに好適な材料の例としては、限定されないが、ガラス、又は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂及びポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の透明樹脂が挙げられる。
導光部材１３２は、互いに反対側にある２つの主要な表面１４６及び１４８、並びに、導光部材１３２の端１３２Ａにおいて２つの主要な表面１４６及び１４８にそれぞれ接続される入光面１５０を有することができる。導光部材１３２は、主要な表面１４６が導光板１１６の光入射面１２６に向かって向けられてその付近に位置決めされ、入光面１５０が光結合ロッド１３０の出光窓１４４に向かって向けられてその付近に位置決めされるように配置される。
【００２２】
図３及び図８を参照する。導光部材１３２は、導光部材１３２のその端１３２Ａから端１３２Ｂまで延びる長さに沿って分布する複数の光構造部１５４を更に含む。光構造部１５４は、その主要な表面１４６に向かって導光部材１３２を通って進む光を反射させて方向付けし直すように構成されている。
１つの実施形態では、光構造部１５４は、導光部材１３２の主要な表面１４８に形成される溝１５６とすることができる。溝１５６のそれぞれは、溝１５６の下端１５６Ｃにおいて互いに交差する２つの傾斜した側壁１５６Ａ及び１５６Ｂによって画定されるＶ字状の形状を有することができる。各溝１５６は、主要な表面１４８の平面に対して直交するとともに溝１５６の下端１５６Ｃを通る軸として画定される基準軸Ｙを有することができる。２つの側壁１５６Ａ及び１５６Ｂは、実質的に平面的であり、２つの方向Ｚ１及びＺ２に沿ってそれぞれ基準軸Ｙの２つの側に延び、側壁１５６Ａは入光面１５０に向かう向きであり、側壁１５６Ｂは、入光面１５０とは反対の導光部材１３２の他方の端１３２Ｂに向かう向きである。
【００２３】
溝１５６のそれぞれは非対称な形状を有する。すなわち、側壁１５６Ａと基準軸Ｙとの間の角度Ａ１（０に等しくない）は、側壁１５６Ｂと基準軸Ｙとの間の角度Ａ２（０に等しくない）とは異なる。より具体的には、側壁１５６Ａと基準軸Ｙとの間の角度Ａ１は、約３０度〜約６５度の範囲とすることができ、より好ましくは４０度〜５０度である。側壁１５６Ｂと基準軸Ｙとの間の角度Ａ２は、角度Ａ１よりも小さく、約０度〜約３０度の範囲とすることができ、より好ましくは０度〜１５度である。
【００２４】
さらに、２つの側壁１５６Ａと１５６Ｂとの間でとった各溝１５６の最大幅Ｗは、０．１マイクロメートルに少なくとも等しく、２つの隣り合う溝１５６間の溝の周期Ｐは１００マイクロメートル未満である。より好ましくは、各溝１５６の最大幅Ｗは、１マイクロメートル〜１００マイクロメートルとすることができ、周期Ｐは１マイクロメートル〜１００マイクロメートルとすることができ、周期Ｐは最大幅Ｗよりも大きい。溝の周期Ｐは、導光部材１３２の端１３２Ａから端１３２Ｂまで一定であるか又は変わり得る。
【００２５】
図８を参照する。誘電体層又は金属層から構成される多層フィルムコーティング１５８を、溝１５６の側壁１５６Ａ及び１５６Ｂに塗布することができる。多層フィルムコーティング１５８を構成する層の例としては、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｔｉ３Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ等が挙げられる。さらに、多層フィルムコーティング１５８の各層の厚さは、５ナノメートル〜５０００ナノメートルとすることができる。多層フィルムコーティング１５８は、導光部材１３２を通って進む光が側壁１５６Ａ及び１５６Ｂで反射するときに偏光選択を促すことができる。
【００２６】
特定の実施形態では、導光部材１３２は、入光面１５０が位置付けられる端１３２Ａとは反対の端１３２Ｂに向かってテーパ状になる形状も有することができる。すなわち、２つの反対側にある主要な表面１４６と１４８との間に画定される導光部材１３２の厚さは、端１３２Ａ付近よりも端１３２Ｂ付近で小さい。テーパ状の形状は、入光面１５０から離れた導光部材１３２の端部領域における光の伝搬を促すことができる。
【００２７】
本明細書において記載されるような導光部材１３２は、入光面１５０において光を受け取り、（矢印Ｒで概略的に示されているように）光を、主要な表面１４６を通って導光板１１６の光入射面１２６に向かって進むように方向付けし直すことができる。光の損失を防止するために、少なくとも１つの反射側壁１６０Ａを有するカバー１６０が導光部材１３２を包囲することができ、反射側壁１６０Ａは、導光部材１３２の主要な表面１４８に隣接して配置される。
【００２８】
図２及び図３を再び参照する。拡散シート１３４は、光結合ロッド１３０の出光窓１４４と導光部材１３２の入光面１５０との間に介装される。拡散シート１３４は、角度の均質化を加えることができ、これによって、導光部材１３２に入る光の角度の色の依存を低減することができる。
【００２９】
図３を参照する。偏光子１３６は、導光部材１３２の第１の主要な表面１４６と導光板１１６の光入射面１２６との間に配置される。１つの実施形態では、偏光子１３６は反射偏光子であり得る。単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃのいずれかが放射する光は、ランダムに偏光された光とすることができ、偏光子１３６は、導光部材１３２の主要な表面１４６を出る光を、光入射面１２６を通って進んで導光板１１６に入る前に、ｓ偏光状態の照明光Ｌ１に変換することができる。
【００３０】
図３に示されているように、動作中に、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃのそれぞれから放射される光は、光結合ロッド１３０、拡散シート１３４、導光部材１３２、偏光子１３６を通って順次進み、次に光入射面１２６を通って導光板１１６に入る光路Ｅに沿って伝搬することができる。
光路Ｅでは、光結合ロッド１３０は、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃが形成する別個の点状の光源から放射される光を空間的に均質化することができ、拡散シート１３４は、これらの光源から放射される光の角度の均質化を加えることができる。次に、導光部材１３２が、均質化された光を、導光板１１６の光入射面１２６に沿って照明光Ｌ１として均一に分布させることができる。したがって、光学アセンブリ１２０は、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃのそれぞれが出力した光が、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃの位置に従って変わらない均一な分布に従って導光板１１６に送達されることを確実にすることができる。
【００３１】
イメージング部分１０２の上述した実施形態は、導光板１１６の面１１６Ｂに配置される複数の単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃの１つのセットを提供するが、複数の単色光源の別のセットを導光板１１６の他の面１１６Ｃに加え、光入射面１２６において送達される光の明るさを増大させることが可能である。
図９は、単色光源の２つのセットが導光板１１６の２つの面１１６Ｂ及び１１６Ｃにそれぞれ設けられる、イメージング部分１０２’の変形実施形態を示す概略図である。図９を参照する。前述したような導光板１１６の面１１６Ｂに配置される単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃに加えて、イメージング部分１０２’は、導光板１１６の反対の面１１６Ｃに複数の単色光源１６２Ａ、１６２Ｂ及び１６２Ｃの別のセットを更に含む。
前述した単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃに関連付けられる光結合器１３０に加えて、イメージング部分１０２’の光学アセンブリ１２０’は、付加的な単色光源１６２Ａ、１６２Ｂ及び１６２Ｃに関連する、導光板１１６の面１１６Ｃに沿って配置される別の光結合ロッド１６４を含む。さらに、光学アセンブリ１２０’は、前述した（図３に示されている）導光部材１３２に取って代わる導光部材１３２’も含み、導光部材１３２’は、２つの光結合ロッド１３０及び１６４と協働するように構成されている。
【００３２】
加えられた光結合ロッド１６４は、導光板１１６の面１１６Ｂに配置される単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃに関連する、前述した光結合ロッド１３０と構成が同様とすることができる。光結合ロッド１３０と同様に、光結合ロッド１６４は、入光窓１６８、細長い部分１７０、転換部分１７２及び出光窓１７４を有することができる。単色光源１６２Ａ、１６２Ｂ及び１６２Ｃは、光結合ロッド１６４の入光窓１６８に隣接して配置され、光結合ロッド１６４の出光窓１７４は、導光部材１３２’の端１３２Ｂに向かう向きである。前述したものと同様に、拡散シート１７６を、光結合ロッド１６４の出光窓１７４と導光部材１３２’の端１３２Ｂにある入光面１５０との間に介装させることができる。
【００３３】
図９と併せて、図１０は、光学アセンブリ１２０’の導光部材１３２’を示す概略図である。図９及び図１０を参照する。
導光部材１３２’は、互いに反対側にある２つの主要な表面１４６及び１４８、並びに、導光部材１３２’の２つの反対側にある端１３２Ａ及び１３２Ｂにそれぞれ画定されるとともに２つの主要な表面１４６及び１４８にそれぞれ接続される２つの入光面１５０を有する。導光部材１３２’は、主要な表面１４６が導光板１１６の光入射面１２６付近に位置決めされ、２つの入光面１５０が光結合ロッド１３０の出光窓１４４及び光結合ロッド１６４の出光窓１７４付近にそれぞれ位置決めされるように、配置される。
【００３４】
図１０を参照する。導光部材１３２’は、導光部材１３２’のその端１３２Ａから端１３２Ｂまで延びる長さに沿って分布する複数の光構造部１８０を更に含む。光構造部１８０は、導光部材１３２’にその２つの端１３２Ａ及び１３２Ｂにおいて入る光を、光の反射によって主要な表面１４６に向かって方向付けし直すように構成されている。
１つの実施形態では、光構造部１８０は、導光部材１３２’の主要な表面１４８に形成される溝１８２とすることができる。溝１８２のそれぞれは、溝１８２の下端１８２Ｃにおいて互いに交差する２つの傾斜した側壁１８２Ａ及び１８２Ｂによって画定されるＶ字状の形状を有することができる。各溝１８２は、主要な表面１４８の平面に対して直交するとともに溝１８２の下端１８２Ｃを通る軸として画定される基準軸Ｙを有することができる。２つの側壁１８２Ａ及び１８２Ｂは、実質的に平面的であり、２つの方向Ｚ１及びＺ２に沿って基準軸Ｙの２つの側においてそれぞれ延びる。
【００３５】
溝１８２のそれぞれは対称な形状を有し、すなわち、側壁１８２Ａと基準軸Ｙとの間の角度Ｂ１（０に等しくない）は、側壁１８２Ｂと基準軸Ｙとの間の角度Ｂ２（０に等しくない）に実質的に等しい。角度Ｂ１及びＢ２のそれぞれは、約３０度〜約６５度の範囲とすることができ、より好ましくは４０度〜５０度である。
【００３６】
さらに、２つの側壁１８２Ａと１８２Ｂとの間でとった各溝１８２の最大幅Ｗは、０．１マイクロメートルに少なくとも等しく、２つの隣り合う溝１８２間の溝の周期Ｐは１００マイクロメートル未満である。より好ましくは、各溝１８２の最大幅Ｗは、１マイクロメートル〜１００マイクロメートルとすることができ、周期Ｐは１マイクロメートル〜１００マイクロメートルとすることができ、溝の周期Ｐは最大幅Ｗよりも大きい。溝の周期Ｐは、導光部材１３２’の端１３２Ａから端１３２Ｂまで一定であり得る。
【００３７】
前述したように、導光部材１３２’は、溝１８２の側壁１８２Ａ及び１８２Ｂに堆積される誘電体層又は金属層から構成される多層フィルムコーティング１５８を有することができる。多層フィルムコーティング１５８を構成する層の例としては、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｔｉ３Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ等が挙げられる。さらに、多層フィルムコーティング１５８の各層の厚さは、５ナノメートル〜５０００ナノメートルとすることができる。
【００３８】
光学アセンブリ１２０’によって、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃのそれぞれから放射された光は、光結合ロッド１３０及び拡散シート１３４を通って進み、導光部材１３２によって導光板１１６の光入射面１２６に向かって方向付けし直される。同様に、単色光源１６２Ａ、１６２Ｂ及び１６２Ｃのそれぞれから放射された光は、光結合ロッド１６４及び拡散シート１７６を通って進み、導光部材１３２’によって導光板１１６の光入射面１２６に向かって方向付けし直される。したがって、導光板１１６の光入射面１２６に送達される照明光は、均一で増大した明るさを有することができる。
【００３９】
上述した光学アセンブリ１２０及び１２０’は導光部材に関連する光結合ロッドを使用するが、単色光源から放射される光を導光板１１６の光入射面１２６に均一に送達する、光学アセンブリの他の構成が可能である。光学アセンブリの幾つかの他の例が図１１〜図１３に示されている。
【００４０】
図１１は、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃから放射される光を導光板１１６の光入射面１２６に送達する光学アセンブリ２２０の別の実施形態を示す概略図である。
光学アセンブリ２２０は、組みレンズ２２２、フライアイレンズアレイ２２４及びフレネルレンズ２２６を含むことができる。光学アセンブリ２２０の上述した構成要素は全て、光入射面１２６が位置付けられる導光板１１６の面１１６Ａに配置することができる。単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃのそれぞれから放射される光は、光入射面１２６を通って導光板１１６に入る前に、組みレンズ２２２、フライアイレンズアレイ２２４及びフレネルレンズ２２６を通って順次進むことができる。
【００４１】
図１２は、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃから放射される光を導光板１１６の光入射面１２６に送達する光学アセンブリ３２０の別の実施形態を示す概略図である。光学アセンブリ３２０は、光結合ロッド３２２、フレネルレンズ３２４、及び、光結合ロッド３２２とフレネルレンズ３２４との間に介装される拡散シート３２６を含むことができる。
光学アセンブリ３２０の前述した構成要素は全て、光入射面１２６が位置付けられる導光板１１６の面１１６Ａに配置することができる。単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃのそれぞれから放射される光は、光入射面１２６を通って導光板１１６に入る前に、光結合ロッド３２２、拡散シート３２６及びフレネルレンズ３２４を通って順次進むことができる。
【００４２】
図１３は、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃから放射される光を導光板１１６の光入射面１２６に送達する光学アセンブリ４２０のまた別の実施形態を示す概略図である。
光学アセンブリ４２０は、導光部材４２２及び複数のダイクロイックミラー４２４を含むことができる。導光部材４２２は、前述した導光部材１３２と同様の構造を例示的に有することができる。導光部材４２２は、導光部材４２２の入光面４３２がダイクロイックミラー４２４に面し、入光面４３２に隣接する導光部材４２２の主要な表面４３４が導光板１１６の光入射面１２６に面するように、配置することができる。ダイクロイックミラー４２４は、単色光源１１２Ａ、１１２Ｂ及び１１２Ｃから放射される光を導光部材４２２の入光面４３２に向かって方向付けることができ、導光部材４２２は次に、導光板１１６の光入射面１２６にわたって光を分布させることができる。
【００４３】
本明細書において記載される構造の利点は、鮮やかな色、高コントラスト及び高解像度を呈することができる装着可能な表示装置を提供する能力を含む。さらに、本明細書において記載される装着可能な表示装置は、異なる色の複数の空間的に個別の単色光源から放射される光を均一に分布させることができる光学アセンブリを含むため、光変調器は、各色の光によって均一な明度で照明されることができる。
【００４４】
装着可能な表示装置の実施形態の具現化を、特定の実施形態の文脈において記載した。これらの実施形態は、例示的であり、限定的ではないことが意図される。多くの変形形態、変更形態、付加及び改良が可能である。これら並びに他の変形形態、変更形態、付加及び改良が、以下の特許請求の範囲において規定される発明の範囲内に含まれる。
【図１】
0006307488.tif 000002
【図２】
0006307488.tif 000003
【図３】
0006307488.tif 000004
【図４】
0006307488.tif 000005
【図５】
0006307488.tif 000006
【図６】
0006307488.tif 000007
【図７】
0006307488.tif 000008
【図８】
0006307488.tif 000009
【図９】
0006307488.tif 000010
【図１０】
0006307488.tif 000011
【図１１】
0006307488.tif 000012
【図１２】
0006307488.tif 000013
【図１３】
0006307488.tif 000014