JP7516463B2 - Louvers, head mounted displays, optical devices - Google Patents
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Description
本発明は、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ等の光学機器に用いられるルーバとその製造方法等に関する。 The present invention relates to louvers used in head mounted displays, optical devices such as head mounted displays, and methods for manufacturing the same.
近年、仮想現実をはじめとする種々の分野では、ヘッドマウントディスプレイが用いられている。ヘッドマウントディスプレイは、直視型のフラットパネルディスプレイや投映型のプロジェクションディスプレイに比べて、任意の方向から見る映像を表示できたり、ユーザの位置から見える外界像に映像を重畳させて表示できるなどの優れた点がある。 In recent years, head-mounted displays have come to be used in a variety of fields, including virtual reality. Compared to direct-view flat panel displays and projection displays, head-mounted displays have advantages such as the ability to display images that can be viewed from any direction and the ability to superimpose images onto the external world as seen from the user's position.
ヘッドマウントディスプレイは、図15に模式的に示すように、映像を表示する表示パネル21と、表示パネル21で表示された表示光IMGをユーザの眼24の位置近傍に結像させる光学要素22を有している。尚、図15はあくまで概念的な模式図であり、表示パネル21とユーザの眼24の間に、ミラーやPBSなどの光路変更素子を設けて、表示パネル21や光学要素22を異なる位置にレイアウトしてもよい。また、光学要素22は、凸レンズのような透過光学素子でもよいし、凹面鏡のよう反射光学素子でもよいし、それらを組み合わせた複数のものでもよい。
As shown in FIG. 15, the head mounted display has a
ユーザの視認性の便宜のために、ヘッドマウントディスプレイの筐体内にルーバを設けることが提案されている。
特許文献1には、前方からの外光と表示画像の表示光を合成するコンバイナを備えたヘッドマウントディスプレイにおいて、コンバイナに遮光性を有するルーバを設けることが提案されている。
また、特許文献2には、映像光が二重になるゴーストを抑制するため、ルーバの遮光部の表裏両面を粗面化する技術が開示されている。
For the convenience of the user's visibility, it has been proposed to provide louvers within the housing of the head mounted display.
Furthermore,
ヘッドマウントディスプレイにおいて見易い画像を提供するには、表示パネルからの表示光をなるべく損失や乱れが無いようにユーザの眼に伝播させ、かつ外光やヘッドマウントディスプレイ内の迷光がなるべくユーザの眼に入らないようにする必要がある。
しかしながら、特許文献1や特許文献2に開示されたルーバでは、これらを十分に達成するのは困難であった。
To provide easy-to-view images on a head-mounted display, it is necessary to transmit the display light from the display panel to the user's eyes with as little loss or disturbance as possible, and to prevent external light and stray light within the head-mounted display from entering the user's eyes as much as possible.
However, with the louvers disclosed in
本発明の第1の態様は、ルーバと、表示パネルと、前記表示パネルから出力される表示光をユーザの眼に向ける光学部と、を備えるヘッドマウントディスプレイの前記光学部から前記ユーザの眼に向かう前記表示光の光路に配置される前記ルーバであって、前記ルーバは、透光性材料から成る基部の内部に、遮光性材料から成る遮光部が設けられ、前記透光性材料と接する前記遮光部の表面のうち、前記基部の外縁側の表面を第2表面とし、前記第2表面の反対側の表面を第1表面とした時、前記第1表面の表面粗さが、前記第2表面の表面粗さよりも大きく、前記遮光部の前記第1表面は、前記第2表面より前記光路の光軸に近い側の面である、ことを特徴とするルーバである。 A first aspect of the present invention is a louver arranged in an optical path of display light directed from an optical unit of a head-mounted display comprising a louver, a display panel, and an optical unit that directs display light output from the display panel toward a user's eye, the louver being characterized in that a shading unit made of a light-blocking material is provided inside a base made of a light-transmitting material, and when, of the surfaces of the shading unit that contact the light-transmitting material, the surface on the outer edge side of the base is defined as a second surface and the surface opposite the second surface is defined as a first surface, the surface roughness of the first surface is greater than the surface roughness of the second surface, and the first surface of the shading unit is a surface closer to the optical axis of the light path than the second surface .
本発明によれば、損失や乱れが抑制された状態で表示光をユーザの眼に伝播可能であるとともに、外光やヘッドマウントディスプレイ内の迷光がユーザの眼に入るのを抑制可能なルーバを提供することができる。 The present invention provides a louver that can transmit display light to the user's eyes with reduced loss and disturbance, while preventing external light and stray light within the head-mounted display from entering the user's eyes.
図面を参照して、本発明の実施形態であるヘッドマウントディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ用ルーバ等について説明する。
尚、以下に示す実施形態は例示であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更して実施をすることができる。
尚、以下の実施形態及び実施例の説明において参照する図面では、特に但し書きがない限り、同一の参照番号を付して示す要素は、同様の機能を有するものとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A head mounted display, a louver for a head mounted display, and the like according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The embodiments described below are merely examples, and those skilled in the art can appropriately modify and implement the detailed configurations without departing from the spirit and scope of the present invention.
In the drawings referred to in the following description of the embodiments and examples, elements denoted by the same reference numbers have the same functions unless otherwise specified.
[第1実施形態]
(ヘッドマウントディスプレイの光学系)
図1は、実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ100の光学系の構成を示す模式図である。尚、図1は光学系の配置を説明するための模式図であるため、ユーザの頭部に装着するための装着具や筐体、映像情報を通信するための通信部、電源部、等は省略している。
[First embodiment]
(Head-mounted display optical system)
Fig. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the optical system of a head mounted
21は表示部としての表示パネル、22は光学部としての光学要素、23はルーバ、24はユーザの眼を示している。ヘッドマウントディスプレイ100には、右眼用および左眼用に各1ユニットの光学系が設けられ、右眼用ユニットの表示パネルには右眼用の映像が、左眼用ユニットの表示パネルには左眼用の映像が表示される。図1は、右眼用光学系もしくは左眼用光学系の1ユニットを示している。表示パネル21は、具体的には例えば有機ELパネルや液晶パネルである。
21 indicates a display panel as a display unit, 22 an optical element as an optical unit, 23 a louver, and 24 the user's eyes. The head mounted
光学部としての光学要素22は、表示パネル21が発する表示光IMGをユーザの眼にむけて、ユーザの眼の位置付近に集光する光学素子で、表示パネル21に表示された画像を明視距離の拡大像としてユーザに認識させるものである。光学要素22は、表示パネル21からユーザの眼24の位置に至るまでの表示光IMGの光路の途中に配置され、その光軸OXが表示パネル21の画面中心とユーザの眼を結ぶように配置されている。光学要素22は、典型的には凸の単レンズであるが、全体として正のパワーを持つように複数枚のレンズが組み合わされたレンズ系であってもよい。レンズ系を構成する光学要素22には結像させるための機能を有していないものが含まれてよく、例えば、表示パネル21全体からの光を効率よくユーザの眼に入射させる機能を有しているものが含まれても良い。
The
ルーバ23(ルーバ素子)は、光学要素22からユーザの眼に向かう表示光IMGの光路が占める光路空間内に配置された板状の部材である。言い換えれば、ルーバ23は、表示パネルから出力される表示光をユーザの眼に向ける光学部から、ユーザの眼に向かう表示光IMGの光路に配置されている。
The louver 23 (louver element) is a plate-like member arranged in the optical path space occupied by the optical path of the display light IMG heading from the
ルーバ23は、内部に複数の遮光部を備えている。後に図3(b)を参照して説明するように、ルーバ23の複数の遮光部は、光学要素22の光軸OXの方向から見て、径が異なる複数の同心円に沿って設けられている。この同心円の中心が光学要素22の光軸OX上に位置するように、ルーバ23は配置されている。ここで、光軸OXに沿って見た時のルーバ23の長さをL1とする。また、光軸OXに沿って見て、ユーザの眼の位置からルーバ23の中心までの距離をL2とし、ルーバ23の中心から光学要素22の中心までの距離をL3とする。尚、ルーバ23の中心とは、光軸OXに沿って見た時の遮光部5の中心を指すものとする。L1は0.3mm以上かつ3mm以下、L2は30mm以下、L3は5mm以上かつ25mm以下の範囲内で設定されるのが好ましい。また、ルーバ23の鉛直方向の長さをL4とすると、L4は、光学要素22からユーザの眼に向かう表示光IMGの光路断面をカバーし得るだけの長さに設定される。
The
ルーバ23の遮光部5は、光学要素22に向かう外光25を遮蔽しつつ、光学要素22からユーザの眼24に向かう表示光IMGの大部分を透過させるような位置姿勢で配置されている。図1において実線で示される外光25は、ルーバ23の遮光部5までは到達するが、そこで遮蔽されるため、点線で示される光路を通ることはなく、ユーザの眼24に外光ゴーストとして到達することは大幅に抑制されている。
The light-shielding
尚、ヘッドマウントディスプレイ100は、更に光学素子を備えていてもよい。例えば、図2に示すように、光学要素22とルーバ23の間に偏光ビームスプリッタPBSを備えていてもよい。あるいは、ルーバ23とユーザの眼24の位置の間に、装置の内部をダスト等から保護するための窓材EW(透明な板材)を設けてもよい。そうした場合であっても、実施形態のルーバ23は、光学要素22からユーザの眼に向かう表示光IMGの光路が占める光路空間内に配置される。
The head mounted
図4は、実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ100をユーザ側から見た平面図である。尚、図4は光学系の配置を説明するための模式図であるため、ヘッドマウントディスプレイ100をユーザの頭部に装着するための装着具や、映像情報を通信するための通信部、電源部、等は省略している。
Figure 4 is a plan view of the head mounted
PFは、遮光材から成るフレーム(額縁部)であり、表示パネルや光学部材を支持する筐体として機能するとともに、正面方向からの外光を遮光するカバーでもある。フレームPFには、ユーザの顔に位置決めするための鼻当て部NFが設けられている。右眼用の要素として、ユーザの顔側から順に窓材EWR、ルーバ23R、光学系22R、表示パネル21Rが配置され、左眼用の要素として、ユーザの顔側から順に窓材EWL、ルーバ23L、光学系22L、表示パネル21Lが設けられている。尚、図1に示した例のように、ダスト等から装置の内部を保護する窓材の役割をルーバ23が兼用する場合には、窓材EWR、窓材EWLは設けなくてもよい。
PF is a frame (frame portion) made of a light-shielding material, and functions as a housing that supports the display panel and optical components, and also as a cover that blocks external light from the front direction. The frame PF is provided with a nose pad NF for positioning on the user's face. As elements for the right eye, the window material EWR,
表示パネル21Rおよび表示パネル21Lとしては、画面のアスペクト比が、例えば4:3あるいは16:9のものが好適に用いられるが、それに限られるわけではない。各表示パネルの画面中心と、各結像光学系の光軸OX、および各ルーバの中心線Cは、ユーザ側から平面視した時に重なるように配置される。ただし、輻輳をつけるために、各表示パネルの画面中心と、各結像光学系の光軸OX、および各ルーバの中心線Cは僅かにずれていても構わない。
また、図4に示すように、ルーバの外形を結像光学系の外形(例えば凸レンズや凹ミラーの外形)と実質的に同一にすることにより、表示光の利用効率と外光の遮蔽を高いレベルでバランスさせることができる。 Also, as shown in Figure 4, by making the outer shape of the louver substantially the same as the outer shape of the imaging optical system (for example, the outer shape of a convex lens or concave mirror), it is possible to achieve a high level of balance between the efficiency of use of the display light and the blocking of external light.
(ルーバ)
次に、図面を参照してルーバ23(ルーバ素子)について詳細に説明してゆく。図3(a)は、板状のルーバ23を主面と垂直な方向に切断した断面を示す模式的断面図であり、図3(b)は、図1における光軸OXの方向から板状のルーバ23の主面を見た平面図である。尚、図3(a)の断面図は、図3(b)中のA-A’線に沿って切断した断面を示している。ヘッドマウントディスプレイにルーバ23を設置する際の設置姿勢との対応を示すため、各図には、図1に示したXYZ座標系と対応させて座標系を示している。
(Louver)
Next, the louver 23 (louver element) will be described in detail with reference to the drawings. Fig. 3(a) is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the plate-shaped
ルーバ23の平面視における中心点を通り、主面と垂直な線を中心線Cと呼び、図3(a)に一点鎖線で示す。ヘッドマウントディスプレイにルーバ23が実装される際には、中心線Cが光学要素22の光軸OXと略一致するように、ルーバ23は配置される。
The line that passes through the center point of the
全体としてみれば板状の光学素子であるルーバ23は、透光性材料から成る基板1、透光性の樹脂材料から成る第1の基部2、透光性の樹脂材料から成る第2の基部3、遮光性材料から成る遮光部5が一体化された光学素子である。尚、以下の説明では、第1の基部2、第2の基部3、遮光部5を合わせて、ルーバ本体と呼ぶ場合がある。また、第1の基部2、第2の基部3を合わせて、単に基部と呼ぶ場合がある。
図3(a)に示す実施形態では、ルーバ23は基板1を備えているが、ルーバ本体だけで十分な機械的な強度が担保される場合には基板1を省略し、第1の基部2、第2の基部3、遮光部5のみでルーバ23を構成してもよい。逆に、ルーバ本体を、より強固に保護したい場合には、第2の基部3の側だけでなく第1の基部2の側にも基板1を設けて、2枚の基板1でルーバ本体を挟持する構造にしてもよい。
以下、基板およびルーバ本体について順次説明し、続いて本実施形態の特徴である遮光部の表面粗さについて詳しく述べる。
3(a), the
Below, the substrate and the louver body will be described in order, and then the surface roughness of the light blocking portion, which is a feature of this embodiment, will be described in detail.
(基板)
基板1としては、透明性等、所望の光学特性を満足するものであれば、ガラス材料、光学樹脂材料のいずれでも用いることができる。特性変動がしにくいという観点(信頼性、耐久性)を重視する場合は、ガラス材料が好適である。例えば、珪酸ガラスや硼珪酸ガラス、リン酸ガラスに代表される一般的な光学ガラスや、石英ガラス、ガラスセラミックなど種々のガラスを用いることができる。一方、コストや軽量化という観点を重視する場合には、樹脂を用いるのが好ましく、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂、2液硬化樹脂等の樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート、ポリスチレン、MS樹脂、AS樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリ塩化ビニル、セルロースアシレート、熱可塑性エラストマー、シクロオレフィンポリマーが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂がある。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。尚、基板1は、例えば熱インプリント法、光インプリント法、押出成形、射出成形等により、製造することができる。断面視した時の基板1の主面の形状は、必ずしも図3(a)に示すような平坦面に限定されるものではなく、例えば凹球面、凸球面、軸対称非球面などから選択できる。また、主面に垂直な方向(中心線Cに沿った方向)から平面視した時の基板1の外形形状は、種々のものを用いることができるが、円形や四角形などから選択できる。
(substrate)
As the
(ルーバ本体)
ルーバ本体は、第1の基部2、第2の基部3、および遮光部5を備える。
図3(a)に示すように、第1の基部2についてみれば、ヘッドマウントディスプレイに組付けられたときに表示光IMGの出射側(ユーザの眼の側)になる主面は平坦面である。また、表示光IMGの入射側になる主面(第2の基部3と対向する面)は凹凸部分を有している。また、第2の基部3についてみれば、ヘッドマウントディスプレイに組付けられたときに表示光IMGの入射側になる主面(光学要素22の側)は平坦面であり、表示光IMGの出射側になる主面(第1の基部2と対向する面)は凹凸部分を有している。
尚、基板1として、断面視した時の主面形状が平坦ではない基板を用いた場合には、上述した第1の基部2および第2の基部3の平坦面は、基板1の主面形状にならった形状(非平坦面)とする。
(Louver body)
The louver body comprises a
3A, the
In addition, when a substrate whose main surface shape is not flat when viewed in cross section is used as the
第1の基部2の凹凸部分と第2の基部3の凹凸部分は互いに嵌合あるいは当接しており、第1の基部2と第2の基部3は一体化している。第1の基部2と第2の基部3は、屈折率が実質的に同一の材料から成り、好ましくは同一種類の樹脂材料により形成されている。これらを形成する樹脂材料としては、透過率等の光学特性と信頼性を満足する樹脂材料であれば特に制限は無いが、製造が容易であることから、感光性樹脂材料が好適に用いられる。具体的には、アクリレート系樹脂、ポリカーボネート樹脂、などが好適に使用される。所定の光学特性を達成するために、この光学樹脂材料には無機微粒子を内添させることも可能である。添加される無機微粒子は、要求される光学特性により選択される。具体的には、酸化ジルコニア、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫、酸化アンチモン、インジウム錫酸化物(ITO)、アンチモンをドープした酸化スズ(ATO)、亜鉛をドープした酸化インジウム(IZO)等が挙げられる。
The uneven portion of the
第1の基部2および第2の基部3が備える凹凸部分は、互いに嵌合あるいは当接可能で、かつ後述するように遮光部5を所定の位置および所定の向きに形成できる形状であればよい。図3(a)に例示するように、凹凸部分の断面形状としては、三角形を並べた鋸歯形状が好適に用いられるが、それ以外であってもよい。例えば、二等辺三角形、直角三角形等の三角形、四角形、台形、半円形などを連続的に配置した断面形状が挙げられる。また、図1における光軸OXの方向から平面視すると、凹凸部は、径が異なる複数の同心円に沿って形成されている。
The uneven portions of the
第1の基部2と第2の基部3が嵌合あるいは当接している部分をZ方向に沿って見ると、第1の基部2と第2の基部3が当接している部分と、第1の基部2と第2の基部3が遮光部5を挟持している部分4とが、交互に配置されているのがわかる。Z方向に沿って見ると、透明な樹脂材料から成る基部と遮光部とが交互に配置されていると言い換えてもよい。尚、ここで言うZ方向は、主面と平行な方向、あるいは中心線Cと直交する方向、あるいは鉛直方向と言い換えることもできる。
When the portion where the
図5(b)に、図3(a)の一部を抽出して拡大した断面図を示す。
第1の基部2の2a面と第2の基部3の3a面が当接している界面は、同一材料どうしが当接する界面であるため光学的に作用することはなく、この部分は表示光IMGを透過させる窓となる。
FIG. 5B is an enlarged cross-sectional view of a portion of FIG.
The interface where
一方、第1の基部2の2b面と第2の基部3の3b面の間には、遮光部5が挟まれている。図1における光軸OXの方向から平面視すると、遮光部5は、図3(b)に示すように、径が異なる複数の同心円状に形成されている。ここで、図3(a)は、図3(b)のA-A’線に沿って切った断面に相当する。遮光部5は、図1に示したように、光学要素22に向かう外光25を有効に遮蔽するが、光学要素22からユーザの眼24に向かう表示光IMGを遮蔽しにくい位置・方向に設けられている。
Meanwhile, the
尚、本実施形態において、遮光部5の平面視の形状は、図3(b)に示した複数の同心円に限られるわけではなく、例えば図3(c)に示すようなストライプ形状であってもよい。この場合は、図3(a)は、図3(c)のB-B’線に沿って切った断面に相当する。
In this embodiment, the shape of the light-shielding
図3(a)示すように、本実施形態のルーバ23には、光学要素22の光軸OXと直交する鉛直方向(Z方向)に沿って、複数の遮光部5が繰り返し設けられている。本実施形態のルーバ23は、ユーザの左右の眼を結ぶ方向(Y方向)に対して直交する鉛直方向(Z方向)に沿って見た時、図3(a)示すように、中心線Cに対して上下対称な構造を備えている。
As shown in FIG. 3(a), the
ルーバ23をヘッドマウントディスプレイに実装する際には、中心線Cは、光学部の光軸、すなわち図1に示す光学要素22の光軸OXと略一致するように配置される。言い換えれば、表示パネル21の画面中心とユーザの眼24の位置を結ぶ線上に、遮光部5を構成する複数の同心円の中心、あるいは複数のストライプの中心が配置される。同心円状の遮光部を採用する場合には、表示画像の輝度均一性が優れる利点がある。また、金型成形やディスペンサを用いてルーバを作成する際に、例えば応力が等方的に作用するため歪が小さく、基板を回転させれば容易に遮光材を塗布可能という利点もあり、製造が容易である。
When mounting the
図5(b)に示すように、遮光部どうしの間隔(隣接する同心円の半径の差、あるいはストライプの間隔)をPとし、遮光部の厚さ(光軸OXの方向から平面視した時の遮光部の幅)をtとした時に、t/Pを9%以下にするのが良い(t/P≦9%)。その際、Pは500μm以上かつ2000μm以下の範囲内に設定するのが好ましく、tは0.1μm以上かつ45μm以下の範囲内に設定するのが望ましい。また、遮光部5の光軸方向の長さをL1とすると、L1は1mm以上かつ3mm以下の範囲内に設定するのが望ましい。
As shown in FIG. 5(b), when the distance between the light-shielding portions (the difference in radius between adjacent concentric circles, or the distance between stripes) is P and the thickness of the light-shielding portion (the width of the light-shielding portion when viewed in a plan view from the direction of the optical axis OX) is t, it is preferable to set t/P to 9% or less (t/P≦9%). In this case, it is preferable to set P within the range of 500 μm or more and 2000 μm or less, and t within the range of 0.1 μm or more and 45 μm or less. Furthermore, when the length of the light-shielding
というのも、外光に対する十分な遮光性能を確保するには、tを0.1μm以上とするのが望ましく、Pを2000μm以下にするのが好ましく、L1を1mm以上にするのが望ましい。しかし、tを45μm以上にする、あるいはPを500μm以下にする、あるいはL1を3mm以上にすると、遮光部5が表示光IMGを遮る割合が増加し、表示画像が暗くなってしまう。そこで、t、P、L1を上述した範囲内に設定するのが望ましく、特にt/P≦9%とすることで、外光によるゴーストの防止と、表示画像の輝度および均一性の確保とを高いバランスで実現することができる。
To ensure sufficient light-shielding performance against external light, it is desirable to set t to 0.1 μm or more, P to 2000 μm or less, and L1 to 1 mm or more. However, if t is set to 45 μm or more, or P to 500 μm or less, or L1 to 3 mm or more, the proportion of the display light IMG blocked by the light-shielding
遮光部5は、外光25の可視光成分が光学要素22に向かうのを遮蔽できれば良いので、可視光を吸収する光吸収性材料か、可視光を反射する光反射性材料を用いて形成することができ、場合によっては、これらの材料を重ねた多層構造にしてもよい。尚、可視光を反射する材料を用いる場合には、反射した外光が迷光にならないように、遮光部5の位置と形状を設定する。
The light-shielding
可視光を吸収する材料としては、例えば顔料、染料を含む塗料を適宜選択して用いることができるが、特に光吸収能を高めたい場合には、黒色塗料を選択することが好ましく、耐久性の観点から顔料含有材料を用いることが好ましい。顔料としては、アイボリーブラック、ピーチブラック、ランプブラック、ビチューム、カーボンブラック、黒色アニリン等が挙げられる。これらの中でも、特に、カーボンブラック、黒色アニリンを用いることが好ましい。尚、入射する外光の波長に応じて異なる効果を得るため等の種々の目的で、カラー材料を適宜、使用することも可能である。 Materials that absorb visible light can be appropriately selected and used, for example paints containing pigments and dyes. However, when it is particularly desired to increase light absorption capacity, it is preferable to select black paint, and from the viewpoint of durability, it is preferable to use a pigment-containing material. Examples of pigments include ivory black, peach black, lamp black, bitumen, carbon black, black aniline, etc. Among these, it is particularly preferable to use carbon black and black aniline. It is also possible to use color materials appropriately for various purposes, such as obtaining different effects depending on the wavelength of incident external light.
遮光部に反射層を形成する場合には、鏡面反射タイプと、拡散反射タイプとがあり得る。鏡面タイプを用いる場合は、表示光IMGの観察に影響を与えない方向に外光を反射させることで、外光ゴーストを抑えることが可能である。鏡面反射タイプの光反射層には、例えば、アルミ、銀、ニッケル、ステンレス、銅、亜鉛、鉄等のメタリック顔料含有材料を用いることが好ましい。アルミ、銀、ニッケル、ステンレス等の微粉末を単独で、又は混合して用いると、銀色の鏡面反射タイプの光反射層が得られる。銅、亜鉛、鉄等の微粉末を単独で、又は混合して用いると金色、赤銅色の鏡面反射タイプの光反射層が得られる。拡散反射タイプを用いる場合は、光量分布を平均化し、外光ゴーストを抑え、明るさムラを抑えることが容易である。拡散反射タイプの光反射層としては、例えば、シルバーホワイト、チタニウムホワイト、ジンクホワイト、アルミパウダー等の顔料含有材料を用いることが好ましい。尚、遮光部の屈折率と透光性の基部の屈折率は、差が0.01以上、かつ0.2以下であることが好ましい。 When a reflective layer is formed in the light-shielding portion, it can be of a specular reflection type or a diffuse reflection type. When the specular type is used, it is possible to suppress external light ghosts by reflecting external light in a direction that does not affect the observation of the display light IMG. For the specular reflection type light-reflective layer, it is preferable to use a metallic pigment-containing material such as aluminum, silver, nickel, stainless steel, copper, zinc, iron, etc. When fine powders of aluminum, silver, nickel, stainless steel, etc. are used alone or in combination, a silver specular reflection type light-reflective layer is obtained. When fine powders of copper, zinc, iron, etc. are used alone or in combination, a gold or red copper specular reflection type light-reflective layer is obtained. When the diffuse reflection type is used, it is easy to average the light amount distribution, suppress external light ghosts, and suppress uneven brightness. For the diffuse reflection type light-reflective layer, it is preferable to use a pigment-containing material such as silver white, titanium white, zinc white, aluminum powder, etc. Note that the difference between the refractive index of the light-shielding portion and the refractive index of the translucent base is preferably 0.01 or more and 0.2 or less.
また、遮光部を形成する方法に特に制限はなく、適宜の製造方法が採用され得る。例えば、第1の基部2および/または第2の基部3の凹凸形状の所定の面に、着色材料を含んだ塗料を塗布する塗布法や、アルミニウム等の金属材料を真空蒸着する方法を用いることができる。塗布法により遮光部5を形成する場合には、接触式と非接触式が有り得る。接触式としては、例えば、レンズ墨塗等でも使用される筆やスポンジ等を用いて塗布する方法がある。非接触式としては、例えば、スプレーやディスペンサを用いて塗布する方法がある。後述するように、ディスペンサで塗布する場合には、第1の基部2および/または第2の基部3の凹凸部の所定の面に向けて斜め方向から塗料を付与することにより、環状の遮光部を形成することが出来る。
In addition, there is no particular restriction on the method of forming the light-shielding portion, and an appropriate manufacturing method can be adopted. For example, a coating method in which paint containing a coloring material is applied to a predetermined surface of the uneven shape of the
(遮光部の表面粗さ)
図5(a)を参照して、本実施形態の特徴の一つである遮光部5の表面粗さについて説明する。図5(a)は、図3(a)の断面図をさらに詳細に示した図である。本実施形態のルーバ23には、複数の遮光部5が配置されているが、各々の遮光部5において、中心線Cに近い側の主面を5Aとし、中心線Cと反対側の主面を5Bとする。言い換えれば、透光性材料より成る基部と接する遮光部5の表面のうち、基部の中心側の表面を5A(第1表面)と呼び、基部の外縁側の表面を5B(第2表面)と呼ぶこともできる。
(Surface roughness of the light-shielding part)
With reference to Fig. 5(a), the surface roughness of the light-shielding
本実施形態に係るルーバ23は、遮光部5において、中心線Cに近い側の主面である5Aと、中心線Cと反対側の主面である5Bを比較すると、5Aの表面粗さRaが5Bの表面粗さRaよりも大きいという特徴を備えている。(5A>5B)。
The
図6(a)~図7(b)を参照して、本実施形態において、遮光部5の表面粗さRaを5A>5Bとする理由について詳しく説明する。説明および図示の便宜のため、図6(a)~図7(b)の拡大断面図では、ルーバ本体の一部のみを模式的に示している。図6(a)は、本実施形態、すなわち遮光部5の表面粗さRaを5A>5Bとした場合を模式的に示している。図6(b)は、参考形態1として、5Aおよび5Bの表面粗さRaを概ね等しくし、かつ平坦性を高く(表面粗さRaを小さく)した場合を模式的に示している。
図7(a)は、参考形態2として、5Aおよび5Bの表面粗さRaを概ね等しくし、かつ粗面化(表面粗さRaを大きくした場合を模式的に示している。図7(b)は、参考形態3として、本実施形態とは逆に、5Bの表面粗さRaを5Aの表面粗さRaよりも大きく(5A<5B)した場合を模式的に示している。
With reference to Figures 6(a) to 7(b), the reason why the surface roughness Ra of the light-shielding
FIG. 7( a ) shows, as
遮光部5は、図5(b)に示したように、光軸OXに沿って見た時にL1の長さを有する。このため、ヘッドマウントディスプレイ内で光学要素22にて集光されてユーザの眼に向かう表示光IMGの一部の光線は、主面である5Aあるいは5Bに照射され得る。
As shown in FIG. 5(b), the
図6(a)~図7(b)には不図示だが、中心線Cから遠い側の主面である5Bに照射される表示光は、5Aに照射される表示光に比べて少なく、5Bにより反射されたとしてもユーザの眼には届かない方向に光路が変更されるため、画質への影響は小さい。 Although not shown in Figures 6(a) to 7(b), the amount of display light irradiated to 5B, which is the main surface farther from center line C, is less than the amount of display light irradiated to 5A, and even if it is reflected by 5B, the light path is changed in a direction that does not reach the user's eye, so the effect on image quality is small.
一方、中心線Cに近い側の主面である5Aに照射される表示光IMG2は、5Bに照射される表示光よりも多い。このため、図6(b)あるいは図7(b)に示すように、5Aの平坦性が高い(表面粗さRaが小さい)と、5Aにより反射されて光路が変更された表示光IMG2Rが、光学要素22による本来の光路とは異なる光路を経由してユーザの眼に到達する。係る光は、コントラストの低下や解像度の低下など、ユーザにとっての画質の低下を招くものとなる。
On the other hand, the amount of display light IMG2 irradiated to 5A, which is the main surface closer to center line C, is greater than the amount of display light irradiated to 5B. For this reason, as shown in FIG. 6(b) or FIG. 7(b), if 5A is highly flat (surface roughness Ra is small), the display light IMG2R, which is reflected by 5A and has its optical path changed, reaches the user's eye via an optical path different from the original optical path of
本実施形態のルーバ23は、遮光部の中心線Cに近い側の主面である5Aの表面粗さを大きくしているため、図6(a)に示すように、5Aに照射された表示光IMG2は散乱され、ユーザの眼に届くのは散乱光の中のごく一部になる。このため、コントラストの低下や解像度の低下などの画質低下要因を抑制することができる。
In this embodiment, the
また、ヘッドマウントディスプレイの筐体内に侵入する外光や、進入した外光が筐体内で反射して生じる迷光は、図6(a)~、図7(b)にOLとして示すように、中心線Cから遠い側の主面である5Bを照射する可能性が高い。図7(a)あるいは図7(b)に示す形態のように、5Bが粗面化されている(表面粗さRaが大きい)と、5Bにより散乱された外光あるいは迷光の一部であるOLDが、ユーザの眼に到達する。一般的に、外光や迷光であるOLは、表示光よりも輝度が高いため、散乱された一部であってもゴーストの発生など、ユーザにとっての画質の低下を招くものとなる。 In addition, external light that enters the housing of the head mounted display and stray light that is generated when the external light that entered is reflected inside the housing are likely to irradiate 5B, which is the main surface farther from the center line C, as shown as OL in Figures 6(a) to 7(b). If 5B is roughened (surface roughness Ra is large) as in the form shown in Figure 7(a) or 7(b), OLD, which is a part of the external light or stray light scattered by 5B, reaches the user's eyes. Generally, external light or stray light OL has a higher brightness than display light, so even a scattered part of OL can cause a decrease in image quality for the user, such as the occurrence of ghosts.
本実施形態のルーバ23は、遮光部の中心線Cから遠い側の主面である5Bの表面粗さを小さくしているため、図6(a)に示すように、5Bに照射された外光や迷光であるOLは、反射光OLRとしてユーザの眼に届かない方向に反射される。このため、ゴーストの発生などの画質低下要因を抑制することができる。
In this embodiment, the
このように、本実施形態によれば、表示光がルーバにより反射されてコントラストや解像度が低下するのを抑制することと、外光や迷光がルーバにより散乱されてゴーストが生じるのを抑制すること、の2つを両立させることができる。他方で、図6(b)、図7(a)、図7(b)に示した参考形態では、本実施形態のように2つの効果を両立させることはできない。 In this way, this embodiment can achieve both of the following: preventing the display light from being reflected by the louvers, which would result in a decrease in contrast and resolution, and preventing external light and stray light from being scattered by the louvers, which would result in ghosting. On the other hand, the reference forms shown in Figures 6(b), 7(a), and 7(b) are unable to achieve both of these effects, as in this embodiment.
ここで、中心線Cに近い側の主面である5Aについて好ましい態様を述べるならば、5Aの表面粗さRaは、20nm以上、かつ2000nm以下とするのがよい。表示光を散乱させる散乱能を達成するためには表面粗さRaを20nm以上とするのがよいが、2000nmを超えると、製造が簡単ではなくなるからである。また、中心線Cから遠い側の主面である5Bについて好ましい態様を述べるならば、5Bの表面粗さRaは、20nm以下とするのがよい。外光あるいは迷光を散乱させずに、ユーザの眼に届かない方向に反射させるためである。 Here, regarding the preferred aspect of 5A, which is the main surface closer to the center line C, it is preferable that the surface roughness Ra of 5A is 20 nm or more and 2000 nm or less. To achieve the scattering ability to scatter the display light, it is preferable that the surface roughness Ra is 20 nm or more, but if it exceeds 2000 nm, it becomes difficult to manufacture. Furthermore, regarding the preferred aspect of 5B, which is the main surface farther from the center line C, it is preferable that the surface roughness Ra of 5B is 20 nm or less. This is to reflect external light or stray light in a direction that does not reach the user's eyes without scattering it.
次に、5A及び5Bの表面粗さRaを測定する方法を説明する。まず、図3(b)に示した同心円状の遮光部5を設けたルーバについて、図8(a)および図8(b)を参照して、表面粗さRaを測定する方法を説明する。尚、以下に説明する測定方法は一例であり、これ以外の方法で表面粗さRaを測定しても差し支えない。
Next, a method for measuring the surface roughness Ra of 5A and 5B will be described. First, a method for measuring the surface roughness Ra of the louver having the concentric light-shielding
まず、図8(a)に示すD1線およびD2線に沿ってルーバ23を切断し、図8(b)に示す観察用サンプル片を作成する。遮光部5の中心線Cに近い側の主面である5Aの表面を観察方向DAから樹脂を通して正対観察でき、中心線Cから遠い側の主面である5Bを観察方向DBから樹脂を通して正対観察できるように、観察用サンプル片は切断されている。切断は、例えばメイワフォーシス株式会社製のマイクロカッティングマシンBS-300CPを用いて、バンド速度を60m/分として行うことができる。切断後、切断面を研磨加工する。研磨は、例えば精密研磨機ドクターラップML-180を用い、ダイヤモンドラップ盤(#2000)で研磨した後、ポリッシングクロスで仕上げる。
First, the
観察用サンプル片が作成出来たら、5Aの表面を観察方向DAから樹脂を通して正対観察し、5Bの表面を観察方向DBから樹脂を通して正対観察する。具体的には、ZYGO社製の白色干渉計Newview8300を用いて、対物レンズ倍率10倍で、約0.2mm四方の領域について表面粗さRaを測定した。測定対象の5Aあるいは5Bの各々について、例えば5箇所の表面粗さRaを測定し、その平均値を当該サンプルの表面粗さRaとした。
Once the sample pieces for observation were created, the surface of 5A was observed directly through the resin from observation direction DA, and the surface of 5B was observed directly through the resin from observation direction DB. Specifically, a white light interferometer Newview8300 manufactured by ZYGO was used to measure the surface roughness Ra over an area of approximately 0.2 mm square with an objective lens magnification of 10x. For each of the
また、図3(c)に示したストライプ状の遮光部5を設けたルーバの場合は、図9(a)に示すD1線およびD2線に沿ってルーバ23を切断し、図9(b)に示す観察用サンプル片を作成する。以後の観察手順の説明は、同心円状の遮光部の場合と同様なので、省略する。
In the case of a louver having striped light-shielding
(ルーバの製造方法)
次に、本実施形態に係るルーバの製造方法について説明する。
本実施形態に係る製造方法では、ルーバの遮光部の表面粗さを制御する1つの方法として、遮光部の下地となる基部を樹脂材料を用いて形成する際に、基部の表面粗さが所定の表面粗さになるよう制御する。基部の表面粗さは、金型を用いて基部を転写成形する際の成形条件、すなわち樹脂材料の種類、射出時の樹脂材料の温度、保圧条件、等により制御することができる。尚、基部を転写成形する際に用いられる金型の成形面の表面粗さは、ルーバの遮光部の表面粗さを制御するパラメータとして特に有用である。
(Method of manufacturing louvers)
Next, a method for manufacturing the louver according to this embodiment will be described.
In the manufacturing method according to this embodiment, one method for controlling the surface roughness of the light-shielding portion of the louver is to control the surface roughness of the base, which serves as the base for the light-shielding portion, to a predetermined surface roughness when the base is formed using a resin material. The surface roughness of the base can be controlled by the molding conditions when the base is transfer-molded using a mold, i.e., the type of resin material, the temperature of the resin material at the time of injection, the pressure holding conditions, etc. The surface roughness of the molding surface of the mold used when transfer-molding the base is particularly useful as a parameter for controlling the surface roughness of the light-shielding portion of the louver.
また、本実施形態に係る製造方法では、ルーバの遮光部の表面粗さを制御する1つの方法として、遮光性の材料を所定の条件で基部に被覆することにより制御する。所定の条件には、例えば液相塗布や真空成膜などの被覆方法や被覆装置の選択が含まれる。液相塗布の場合には、所定の条件には、例えば、塗料の物性(粘性、温度、添加物など)、塗布方法(ディスペンサ、インクジェット、コータなど)、乾燥方法(自然、エアブロー、オーブンなど)が含まれる。尚、塗料に含まれる溶媒の量は、ルーバの遮光部の表面粗さを制御するパラメータとして特に有用である。
ルーバの遮光部の表面粗さを制御するこれらの方法は、適宜に組み合わせたり、適宜に条件を変更して、実施することができる。
In addition, in the manufacturing method according to the present embodiment, one method for controlling the surface roughness of the light-shielding portion of the louver is to control it by coating the base with a light-shielding material under predetermined conditions. The predetermined conditions include, for example, a coating method such as liquid-phase coating or vacuum deposition, and a coating device. In the case of liquid-phase coating, the predetermined conditions include, for example, the physical properties of the paint (viscosity, temperature, additives, etc.), the coating method (dispenser, inkjet, coater, etc.), and the drying method (natural, air blow, oven, etc.). The amount of solvent contained in the paint is particularly useful as a parameter for controlling the surface roughness of the light-shielding portion of the louver.
These methods for controlling the surface roughness of the light blocking portion of the louver can be implemented in any suitable combination or by changing the conditions as appropriate.
(第1の例)
図10(a)~図10(d)、および図11(a)~図11(c)を参照して、本実施形態に係るルーバの製造方法の第1の例について説明する。
まず、図10(a)に示すように、基板1の上に、第2の基部3を形成するための紫外線硬化型の樹脂材料11を適量付与する。
(First Example)
A first example of a method for manufacturing a louver according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 10(a) to 10(d) and 11(a) to 11(c).
First, as shown in FIG. 10A, a suitable amount of ultraviolet-
次に、図10(b)に示すように、第2の基部3の形状を転写成形するための金型12で樹脂材料11を押圧してゆき、隙間が生じないように基板1と金型12の間に樹脂材料11を充填してゆく。金型12には、径が異なる複数の同心円状の凹凸部を第2の基部3の主面に成形するためのパターンが形成されている。より詳しくは、金型12において、図5(b)に示す基部3の3b面を成形する面は、3b面の表面粗さRaが20nm以上かつ2000nm以下になるような転写面形状を備えている。尚、金型の転写面形状は、金型に転写面を形成する際の切削加工条件やブラスト加工条件を調整することにより制御することができる。
Next, as shown in FIG. 10(b), the
樹脂材料11の充填が完了したら、図10(c)に示すように、紫外光源13から紫外線を照射し、紫外線硬化型の樹脂材料11を硬化させる。紫外線の照射が完了したら、図10(d)に示すように、基板1と密着して形成された第2の基部3を金型12から離型する。更に、樹脂材料の硬化を完全なものとするため、オーブン内にセットして加熱処理してもよい。このようにして、基部3の3b面は、表面粗さRaが20nm以上かつ2000nm以下に形成される。
Once the filling of the
次に、図5(b)を参照して説明した第2の基部3の3b面に、遮光部を形成する。具体的には、図11(a)に示すように、径が異なる複数の同心円の中心線Cを回転軸として基板1を回転させ、ディスペンサ14を用いて各同心円の3b面に沿って遮光部5の材料を塗布してゆく。ディスペンサ14を適度に傾けて塗布することにより、3a面を汚すことなく3b面のみに遮光材料を含む塗料を塗布することができる。塗布完了後、オーブン中で加熱・焼成を行い塗料を乾燥・硬化させることにより、第2の基部3に遮光部5が形成される。
Next, a light-shielding portion is formed on
この例では、表面粗さRaが20nm以上かつ2000nm以下に形成された基部3の3b面を遮光材が被覆することにより、遮光部5の中心線Cに近い側の主面である5Aが形成される。このため、5Aの表面形状は、基部3の3b面の表面形状をそのまま反転した形状となり、5Aの表面粗さは20nm以上かつ2000nm以下となる。一方、遮光材を塗布した時点で露出している表側の面(下地である基部3の反対側の面)の表面形状は、ディスペンサ14を用いて塗布する際の条件により制御が可能である。
In this example, the light-shielding material covers
例えば、遮光部を形成する塗料において溶媒の含有比率を高めて塗料の粘度を小さくすると、薄い塗膜を形成できるため、表側の表面形状は下地の表面形状を比較的忠実に反映したものとなる。一方、塗料における溶媒の含有比率を小さくして塗料の粘度を大きくすると、表側の表面形状が下地の表面形状とは異なったものとなる傾向がある。あるいは、塗料を塗布した後の乾燥条件を変える(例えば、エアブローの有無など)ことにより、表側の表面形状を制御することも可能である。この例では、表側の表面粗さが、下地の表面粗さよりも小さくなるように溶媒の含有比率を調整して塗布することにより、結果として形成される遮光部主面の表面粗さが5A>5Bとなるように制御する。 For example, if the solvent content of the paint used to form the light-shielding portion is increased and the viscosity of the paint is reduced, a thin coating can be formed, and the surface shape of the front side will reflect the surface shape of the base relatively faithfully. On the other hand, if the solvent content of the paint is reduced and the viscosity of the paint is increased, the surface shape of the front side will tend to differ from that of the base. Alternatively, it is possible to control the surface shape of the front side by changing the drying conditions after applying the paint (for example, whether or not to use an air blower). In this example, the solvent content is adjusted and applied so that the surface roughness of the front side is smaller than that of the base, and the surface roughness of the main surface of the light-shielding portion formed as a result is controlled to be 5A > 5B.
次に、遮光部5が形成された第2の基部3の上に、第1の基部2を形成するための紫外線硬化型の樹脂材料16を適量付与する。さらに、第1の基部2の平坦面の形状を転写成形するための型板15で樹脂材料16を押圧してゆき、隙間が生じないように遮光部5が形成された第2の基部3と型板15との間に樹脂材料16を充填してゆく。尚、型板15は紫外線を透過させる透明材料より成り、樹脂材料16と接する成形面は平坦面である。
Next, an appropriate amount of ultraviolet-curing
樹脂材料16の充填が完了したら、図11(b)に示すように、紫外光源13から紫外線を照射し、紫外線硬化型の樹脂材料16を硬化させる。紫外線の照射が完了したら、図11(c)に示すように、型板15から離型する。更に、樹脂材料の硬化を完全なものとするため、オーブン内にセットして加熱処理してもよい。
When the filling of the
以上説明した製造方法の第1の例により、実施形態に係る密着二層型のルーバ23を製造することができる。この例では、金型を用いて、中心線Cに近い側の主面である5Aの下地となる第2の基部3の3b面に、表面粗さRaが20nm以上かつ2000nm以下の表面形状を転写する。そして、3b面の上から、表側の表面粗さが下地の表面粗さよりも小さくなるように溶媒の含有比率を調整した塗料を塗布することにより、主面の表面粗さが5A>5Bとなる遮光部を形成した。
The first example of the manufacturing method described above allows the manufacture of the two-layered, close-
(第2の例)
次に、図12(a)~図12(d)、および図13(a)~図13(c)を参照して、本実施形態に係るルーバの製造方法の第2の例について説明する。第2の例では、基板1を基部2側に配置する構成とし、金型を用いて、図5(b)に示す基部2の2b面を基板1の上に先に形成する点が、上述した第1の例と異なる。
第2の例では、まず、図12(a)に示すように、基板1の上に、第1の基部2を形成するための紫外線硬化型の樹脂材料11を適量付与する。
(Second Example)
Next, a second example of a method for manufacturing a louver according to this embodiment will be described with reference to Figures 12(a) to 12(d) and 13(a) to 13(c). The second example differs from the first example described above in that the
In the second example, first, as shown in FIG. 12( a ), a suitable amount of ultraviolet-
次に、図12(b)に示すように、第1の基部2の形状を転写成形するための金型12で樹脂材料11を押圧してゆき、隙間が生じないように基板1と金型12の間に樹脂材料11を充填してゆく。金型12には、径が異なる複数の同心円状の凹凸部を第1の基部2の主面に成形するためのパターンが形成されている。より詳しくは、金型12において、図5(b)に示す基部2の2b面を成形する面は、2b面の表面粗さRaが20nm以下になるような転写面形状を備えている。尚、金型の転写面形状は、金型に転写面を形成する際の切削加工条件やブラスト加工条件を調整することにより制御することができる。
Next, as shown in FIG. 12(b), the
樹脂材料11の充填が完了したら、図12(c)に示すように、紫外光源13から紫外線を照射し、紫外線硬化型の樹脂材料11を硬化させる。紫外線の照射が完了したら、図12(d)に示すように、基板1と密着して形成された第1の基部2を金型12から離型する。更に、樹脂材料の硬化を完全なものとするため、オーブン内にセットして加熱処理してもよい。このようにして、基部2の2b面は、表面粗さRaが20nm以下に形成される。
Once the filling of the
次に、図5(b)を参照して説明した第1の基部2の2b面に、遮光部を形成する。具体的には、図13(a)に示すように、径が異なる複数の同心円の中心線Cを回転軸として基板1を回転させ、ディスペンサ14を用いて各同心円の2b面に沿って遮光部5の材料を塗布してゆく。ディスペンサ14を適度に傾けて塗布することにより、2a面を汚すことなく2b面のみに遮光材料を含む塗料を塗布することができる。塗布完了後、オーブン中で加熱・焼成を行い塗料を乾燥・硬化させることにより、第1の基部2に遮光部5が形成される。
Next, a light-shielding portion is formed on
この例では、表面粗さRaが20nm以下に形成された第1の基部2の2b面を遮光材が被覆することにより、遮光部5の中心線Cから遠い側の主面である5Bが形成される。このため、5Bの表面形状は、第1の基部2の2b面の表面形状をそのまま反映した形状となり、5Bの表面粗さは20nm以下となる。一方、遮光材を塗布した時点で露出している表側の面(下地である第1基部2の反対側の面)の表面形状は、ディスペンサ14を用いて塗布する際の条件により制御が可能である。例えば、塗料における溶媒の含有比率を小さくして塗料の粘度を大きくすると、表側の表面形状が下地の表面形状とは異なったものとなる傾向がある。あるいは、塗料を塗布した後の乾燥条件を変える(例えば、エアブローの有無など)ことにより、表側の表面形状を制御することも可能である。この例では、表側の表面粗さが、下地の表面粗さよりも大きくなるように溶媒の含有比率を調整して塗布することにより、結果として形成される遮光部主面の表面粗さを5A>5Bとすることができる。
In this example, the 2b surface of the
次に、遮光部5が形成された第1の基部2の上に、第2の基部3を形成するための紫外線硬化型の樹脂材料16を適量付与する。さらに、第2の基部3の平坦面形状を転写成形するための型板15で樹脂材料16を押圧してゆき、隙間が生じないように遮光部5が形成された第1の基部2と型板15との間に樹脂材料16を充填してゆく。尚、型板15は紫外線を透過させる透明材料より成り、樹脂材料16と接する成形面は平坦面である。
Next, an appropriate amount of ultraviolet-curing
樹脂材料16の充填が完了したら、図13(b)に示すように、紫外光源13から紫外線を照射し、紫外線硬化型の樹脂材料16を硬化させる。紫外線の照射が完了したら、図13(c)に示すように、型板15から離型する。更に、樹脂材料の硬化を完全なものとするため、オーブン内にセットして加熱処理してもよい。
When the filling of the
以上説明した製造方法の第2の例により、実施形態に係る密着二層型のルーバ23を製造することができる。この例では、金型を用いて、中心線Cから遠い側の主面である5Bの下地となる第1の基部2の2b面に、表面粗さRaが20nm以下の表面形状を転写する。そして、2b面の上から、表側の表面粗さが下地の表面粗さよりも大きくなるように溶媒の含有比率を調整した塗料を塗布することにより、主面の表面粗さが5A>5Bとなる遮光部を形成した。
The second example of the manufacturing method described above allows the manufacture of a two-layered, close-fitting
実施形態に係るルーバをヘッドマウントディスプレイに実装すれば、損失や乱れが抑制された状態で表示光をユーザの眼に伝播可能であるとともに、外光やヘッドマウントディスプレイ内の迷光がユーザの眼に入るのを抑制することが可能である。 By implementing the louver according to the embodiment in a head mounted display, it is possible to transmit the display light to the user's eyes with reduced loss and disturbance, and it is also possible to prevent external light and stray light within the head mounted display from entering the user's eyes.
[実施例]
以下に、具体的な実施例と比較例を挙げる。
実施例の各サンプルは、上述した製造方法の第1の例または第2の例に準じて作成した。また、実施形態で説明した表面粗さの制御方法を応用して、比較例1及び比較例2については主面の表面粗さRaを5A=5Bとし、比較例3については主面の表面粗さRaを5A<5Bとした。
[Example]
Specific examples and comparative examples are given below.
Each sample in the examples was produced according to the first or second example of the manufacturing method described above. In addition, by applying the method for controlling surface roughness described in the embodiment, the surface roughness Ra of the main surface was set to 5A=5B in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and the surface roughness Ra of the main surface was set to 5A<5B in Comparative Example 3.
まず、実施例と比較例に関して共通する事項を説明する。
基板1には、ホウ素とシリコンを含有した光学ガラスを用いた。具体的には、(株)オハラ製のS-BSL7を用いて、φ45mmの円形形状の板材を準備した。基部に凹凸部を形成するための金型12は、金属母材上にメッキしたNiP層を精密加工機で切削加工し、所望の凹凸部の反転形状を形成したものを用いた。このとき、高精度な切削加工を行い、金型12の面の表面粗さを調整した。
First, common points between the examples and the comparative examples will be described.
For the
第1の基部2は、硬化後の屈折率が1.58である紫外線硬化型のアクリル樹脂組成物を用いて形成した。遮光部5は、第1の基部2の同心円の中心を回転中心にして基板1を回転させながら、ディスペンサを用いて遮光部の原料となる塗料を斜め方向から塗布して形成した。ディスペンサを用いたのは、10μm前後の膜厚を形成するのに適切な吐出量を供給できることと、1基板あたり塗布する同心円の数が20本程度と少なく、前後工程との相性が良いためである。塗料は、有機溶剤を用いて原液を希釈して塗布した。その後、80℃のオーブン内で4時間加熱乾燥させた。塗料を乾燥させた後の屈折率は1.68である。
The
遮光部の平面視の形状は同心円状で、遮光部どうしのピッチP(隣接する遮光部どうしの間隔、あるいは隣接する同心円の半径の差)は1mmとした。また、遮光部5の光軸方向の長さL1は1mmとした。また、遮光部の厚さt(光軸OXの方向から平面視した時の遮光部の幅)は10μmとした。
続いて、第2の基部3を、第1の基部2と同じ紫外線硬化型のアクリル樹脂組成物で形成し、密着二層型のルーバ素子を作製した。
The light shielding portion had a concentric shape in plan view, and the pitch P between the light shielding portions (the distance between adjacent light shielding portions, or the difference in radius between adjacent concentric circles) was 1 mm. The length L1 of the
Next, the
各サンプルの評価は、以下のようにして実施した。外光の影響を受けない暗室内に、評価対象のルーバ素子を設置したヘッドマウントディスプレイを設置し、ヘッドマウントディスプレイを装着した際のユーザの眼に相当する位置にデジタルカメラを設置した。
まず、表示光が遮光部の主面で反射されることにより生じる画質劣化を評価するため、ヘッドマウントディスプレイに1mm四方の白色と黒色の正方形が格子状に並んだチャートを表示し、デジタルカメラで撮影した。データ上の白色表示部と黒色表示部の割合は1:1である。デジタルカメラで撮影された5カ所の白色表示部の光強度平均値を白色表示部強度、5カ所の黒色表示部の光強度平均値を黒色表示部強度とした。
表示光の白色表示部強度に対する黒色表示部強度の割合が、0.01以下のものをA、すなわち優と評価した。表示光の白色表示部に対する黒色表示部の強度の割合が、0.01より大きいものをB、すなわち劣と評価した。
The evaluation of each sample was carried out as follows: A head mounted display equipped with a louver element to be evaluated was placed in a dark room that was not affected by external light, and a digital camera was placed at a position that would correspond to the eye of a user when wearing the head mounted display.
First, in order to evaluate the degradation of image quality caused by the reflection of the display light on the main surface of the light-shielding part, a chart in which 1 mm square white and black squares were arranged in a grid pattern was displayed on the head mounted display and photographed with a digital camera. The ratio of the white display part to the black display part in the data was 1:1. The average light intensity of the five white display parts photographed with the digital camera was taken as the white display part intensity, and the average light intensity of the five black display parts was taken as the black display part intensity.
The ratio of the intensity of the black display portion to the intensity of the white display portion of the display light was 0.01 or less, and the ratio was evaluated as A, i.e., excellent. The ratio of the intensity of the black display portion to the intensity of the white display portion of the display light was 0.01 or more, and the ratio was evaluated as B, i.e., poor.
次に、外光あるいは外光が反射した迷光が遮光部の主面で反射されることにより生じる画質劣化を評価するため、LED照明を用いて、外光あるいは外光が反射した迷光を模擬した直径5mmの白色平行光を照射した。白色平行光の照射方向は、ルーバ素子のYZ面に対して45°、60°、75°傾斜した3水準で、ユーザから見て上側後方と横側後方に相当する各2水準で合計6水準照射した。また、白色平行光の照射位置はルーバの中心、及び中心から上方向Zに向かって中心と外周の中間位置、及び中心から外側の横方向Yに向かって中心と外周の中間位置の3カ所に照射した。照射方向及び照射位置の水準は合計18水準である。また白色平行光の単位面積当たりの光強度は、表示パネル21の白色表示時の光強度の100倍とした。表示パネル21に白色表示をさせながらLED照明を点灯した状態でデジタルカメラで撮影した。デジタルカメラで撮影された5カ所の白色表示部の光強度平均値を白色表示部強度とした。その後、表示パネル21を黒色表示としながらLED照明を点灯させて前述した18水準照射し、デジタルカメラで撮影された全面の光強度平均値を不要光強度とした。
表示光の白色表示部強度に対する不要光強度の割合が、0.01以下のものをA、すなわち優と評価し、0.01より大きいものをB、すなわち劣と評価した。
Next, in order to evaluate the deterioration of image quality caused by the reflection of external light or stray light reflected from the main surface of the light-shielding portion, a white parallel light with a diameter of 5 mm was irradiated using an LED light, simulating external light or stray light reflected from external light. The irradiation direction of the white parallel light was in three levels inclined at 45°, 60°, and 75° with respect to the YZ plane of the louver element, and was irradiated at a total of six levels, two levels each corresponding to the upper rear and the lateral rear as seen from the user. In addition, the irradiation position of the white parallel light was irradiated at three locations: the center of the louver, the intermediate position between the center and the periphery from the center toward the upward direction Z, and the intermediate position between the center and the periphery from the center toward the lateral direction Y outward. The levels of the irradiation direction and irradiation position were 18 levels in total. The light intensity per unit area of the white parallel light was 100 times the light intensity of the
The ratio of the unnecessary light intensity to the white display portion intensity of the display light was evaluated as A, ie, excellent, when it was 0.01 or less, and as B, ie, poor, when it was more than 0.01.
(実施例1)
基部を形成する際に用いる金型12の成形面の表面粗さRaは、8nmとした。金型12により転写成形された第1の基部2の2b面の表面粗さRaは、8nmであった。ディスペンサ14を用いて、2b面に遮光部5の原料である塗料を塗布した。塗料原液を有機溶剤を用いて4倍に希釈したものを塗布した。遮光部の主面のうち5Bは、第1の基部2の2b面の形状を反映して表面粗さRaは8nmであった。遮光部の主面のうち5Aは、表面粗さRaは100nmであった。以上のように、実施例1は、遮光部5の主面の表面粗さRaが、5A>5Bの関係を満足している。
Example 1
The surface roughness Ra of the molding surface of the
(実施例2)
実施例2は、遮光部5を形成するために用いる塗料を除き、実施例1と同様の製造方法で製造した。実施例2では、塗料原液を有機溶剤を用いて1.5倍に希釈したものを塗布した。遮光部の主面のうち5Bは、第1の基部2の2b面の形状を反映して表面粗さRaは8nmであった。遮光部の主面のうち5Aは、表面粗さRaは1800nmであった。
以上のように、実施例2は、遮光部5の主面の表面粗さRaが、5A>5Bの関係を満足している。
Example 2
Example 2 was manufactured by the same manufacturing method as Example 1, except for the paint used to form the light-shielding
As described above, in Example 2, the surface roughness Ra of the main surface of the
(実施例3)
実施例3は、遮光部5を形成するために用いる塗料を除き、実施例1と同様の製造方法で製造した。実施例3では、塗料原液を有機溶剤を用いて10倍に希釈したものを塗布した。遮光部の主面のうち5Bは、第1の基部2の2b面の形状を反映して表面粗さRaは8nmであった。遮光部の主面のうち5Aは、表面粗さRaは25nmであった。以上のように、実施例3は、遮光部5の主面の表面粗さRaが、5A>5Bの関係を満足している。
Example 3
Example 3 was manufactured using the same manufacturing method as Example 1, except for the paint used to form the light-shielding
(実施例4)
実施例4は、基部を形成する際に用いる金型12の成形面の表面粗さRaを20nmとしたことを除き、実施例1と同様の製造方法で製造した。金型12によりレプリカ成形された第1の基部2の2b面の表面粗さRaは18nmであった。遮光部の主面のうち5Bは、第1の基部2の2b面の形状を反映して表面粗さRaは18nmであった。遮光部の主面のうち5Aは、表面粗さRaは100nmであった。以上のように、実施例4は、遮光部5の主面の表面粗さRaが、5A>5Bの関係を満足している。
Example 4
Example 4 was manufactured by the same manufacturing method as Example 1, except that the surface roughness Ra of the molding surface of the
(比較例1)
比較例1は、図6(b)を参照して説明した参考形態1の具体例であり、5Aおよび5Bの表面粗さRaを概ね等しくし、かつ平坦性を高く(表面粗さRaを小さく)したものである。5Aおよび5Bの表面粗さRaは、8nmとした。
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 is a specific example of
(比較例2)
比較例2は、図7(a)を参照して説明した参考形態2の具体例であり、5Aおよび5Bの表面粗さRaを概ね等しくし、かつ粗面化(表面粗さRaを大きくした)したものである。5Aおよび5Bの表面粗さRaは、1800nmとした。
(Comparative Example 2)
Comparative Example 2 is a specific example of
(比較例3)
比較例3は、図7(b)を参照して説明した参考形態3の具体例であり、5Bの表面粗さRaを5Aの表面粗さRaよりも大きく(5A<5B)したものである。5Aの表面粗さRaは8nmで、5Bの表面粗さRaは100nmとした。
(Comparative Example 3)
Comparative Example 3 is a specific example of
以下に、実施例および比較例の評価結果をまとめて、表1に示す。
実施例1~実施例4のルーバをヘッドマウントディスプレイに実装したところ、損失や乱れが抑制された状態で画像をユーザに表示可能であるとともに、外光や迷光がユーザの眼に入るのを抑制することが可能であった。これに対して、比較例1~比較例3のルーバをヘッドマウントディスプレイに実装したところ、表示光の反射に起因する画質低下と、外光や迷光の散乱に起因する画質低下を、両方同時に抑制できるものはなかった。 When the louvers of Examples 1 to 4 were implemented in a head-mounted display, it was possible to display an image to the user with reduced loss and disturbance, and it was also possible to prevent external light and stray light from entering the user's eyes. In contrast, when the louvers of Comparative Examples 1 to 3 were implemented in a head-mounted display, none of them were able to simultaneously prevent both the degradation in image quality caused by the reflection of display light and the degradation in image quality caused by the scattering of external light and stray light.
[第2実施形態]
(ルーバ本体)
ルーバ本体は、第1の基部2、第2の基部3、および遮光部5を備える。
図3(a)に示すように、第1の基部2についてみれば、ヘッドマウントディスプレイに組付けられたときに表示光IMGの出射側(ユーザの眼の側)になる主面は平坦面である。また、表示光IMGの入射側になる主面(第2の基部3と対向する面)は凹凸部分を有している。また、第2の基部3についてみれば、ヘッドマウントディスプレイに組付けられたときに表示光IMGの入射側になる主面(光学要素22の側)は平坦面であり、表示光IMGの出射側になる主面(第1の基部2と対向する面)は凹凸部分を有している。
尚、基板1として、断面視した時の主面形状が平坦ではない基板を用いた場合には、上述した第1の基部2および第2の基部3の平坦面は、基板1の主面形状にならった形状(非平坦面)とする。
[Second embodiment]
(Louver body)
The louver body comprises a
3A, the
In addition, when a substrate whose main surface shape is not flat when viewed in cross section is used as the
第1の基部2の凹凸部分と第2の基部3の凹凸部分は互いに嵌合あるいは当接しており、第1の基部2と第2の基部3は一体化している。第1の基部2と第2の基部3は、屈折率が実質的に同一の材料から成り、好ましくは同一種類の樹脂材料により形成されている。これらを形成する樹脂材料としては、透過率等の光学特性と信頼性を満足する樹脂材料であれば特に制限は無いが、製造が容易であることから、感光性樹脂材料が好適に用いられる。具体的には、アクリレート系樹脂、ポリカーボネート樹脂、などが好適に使用される。所定の光学特性を達成するために、この光学樹脂材料には無機微粒子を内添させることも可能である。添加される無機微粒子は、要求される光学特性により選択される。具体的には、酸化ジルコニア、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫、酸化アンチモン、インジウム錫酸化物(ITO)、アンチモンをドープした酸化スズ(ATO)、亜鉛をドープした酸化インジウム(IZO)等が挙げられる。
The uneven portion of the
第1の基部2および第2の基部3が備える凹凸部分は、互いに嵌合あるいは当接が可能で、かつ後述するように遮光部5を所定の位置および所定の向きに形成できる形状であればよい。図3(a)に例示するように、凹凸部分の断面形状としては、三角形を並べた鋸歯形状が好適に用いられるが、それ以外であってもよい。例えば、二等辺三角形、直角三角形等の三角形、四角形、台形、半円形などを連続的に配置した断面形状が挙げられる。
また、図1における光軸OXの方向から平面視すると、凹凸部は、径が異なる複数の同心円に沿って形成されている。
The uneven parts of the
In addition, when viewed in a plan view from the direction of the optical axis OX in FIG. 1, the concave and convex portions are formed along a plurality of concentric circles having different diameters.
第1の基部2と第2の基部3が嵌合あるいは当接している部分をZ方向に沿って見ると、第1の基部2と第2の基部3が当接している部分と、第1の基部2と第2の基部3が遮光部5を挟持している部分4とが、交互に配置されているのがわかる。Z方向に沿って見ると、透明な樹脂材料から成る基部と遮光部とが交互に配置されていると言い換えてもよい。尚、ここで言うZ方向は、主面と平行な方向、あるいは中心線Cと直交する方向、あるいは鉛直方向と言い換えることもできる。
When the portion where the
図16(b)に、図3(a)の一部を抽出して拡大した断面図を示す。第1の基部2の2a面と第2の基部3の3a面が当接している界面は、同一材料どうしが当接する界面であるため光学的に作用することはなく、この部分は表示光IMGを透過させる窓となる。
Figure 16(b) shows an enlarged cross-sectional view of a portion of Figure 3(a). The interface where
一方、第1の基部2の2b面と第2の基部3の3b面の間には、遮光部5が挟まれている。図1における光軸OXの方向から平面視すると、遮光部5は、図3(b)に示すように、径が異なる複数の同心円状に形成されている。ここで、図3(a)は、図3(b)のA-A’線に沿って切った断面に相当する。遮光部5は、図1に示したように、光学要素22に向かう外光25を有効に遮蔽するが、光学要素22からユーザの眼24に向かう表示光IMGを遮蔽しにくい位置・方向に設けられている。
Meanwhile, the
尚、本実施形態において、遮光部5の平面視の形状は、図3(b)に示した複数の同心円に限られるわけではなく、例えば図3(c)に示すようなストライプ形状であってもよい。この場合は、図3(a)は、図3(c)のB-B’線に沿って切った断面に相当する。
In this embodiment, the shape of the light-shielding
図3(a)示すように、本実施形態のルーバ23には、光学要素22の光軸OXと直交する鉛直方向(Z方向)に沿って、複数の遮光部5が繰り返し設けられている。本実施形態のルーバ23は、ユーザの左右の眼を結ぶ方向(Y方向)に対して直交する鉛直方向(Z方向)に沿って見た時、図3(a)示すように、中心線Cに対して上下対称な構造を備えている。
As shown in FIG. 3(a), the
ルーバ23をヘッドマウントディスプレイに実装する際には、中心線Cは、光学部の光軸、すなわち図1に示す光学要素22の光軸OXと略一致するように配置される。言い換えれば、表示パネル21の画面中心とユーザの眼24の位置を結ぶ線上に、遮光部5を構成する複数の同心円の中心、あるいは複数のストライプの中心が配置される。同心円状の遮光部を採用する場合には、表示画像の輝度均一性が優れる利点がある。なお、遮光部の複数の同心円の中心が中心線Cからずれていたとしても、複数の同心円の中心が光軸OXと一致すると、表示画像の輝度均一性が優れる。また、金型成形やディスペンサを用いてルーバを作成する際に、例えば応力が等方的に作用するため歪が小さく、基板を回転させれば容易に遮光材を塗布可能という利点もあり、製造が容易である。
When the
図16(b)に示すように、遮光部どうしの間隔(隣接する同心円の半径の差、あるいはストライプの間隔)をPとし、遮光部の厚さ(光軸OXの方向から平面視した時の遮光部の幅)をtとした時に、t/Pを9%以下にするのが良い(t/P≦9%)。その際、Pは500μm以上かつ2000μm以下の範囲内に設定するのが好ましく、tは0.1μm以上かつ45μm以下の範囲内に設定するのが望ましい。また、遮光部5の光軸方向の長さをL1とすると、L1は1mm以上かつ3mm以下の範囲内に設定するのが望ましい。
As shown in FIG. 16(b), when the distance between the light-shielding portions (the difference in radius between adjacent concentric circles, or the distance between stripes) is P and the thickness of the light-shielding portion (the width of the light-shielding portion when viewed in a plan view from the direction of the optical axis OX) is t, it is preferable to set t/P to 9% or less (t/P≦9%). In this case, it is preferable to set P within the range of 500 μm or more and 2000 μm or less, and t within the range of 0.1 μm or more and 45 μm or less. Furthermore, when the length of the light-shielding
というのも、外光に対する十分な遮光性能を確保するには、tを0.1μm以上とするのが望ましく、Pを2000μm以下にするのが好ましく、L1を1mm以上にするのが望ましい。しかし、tを45μm以上にする、あるいはPを500μm以下にする、あるいはL1を3mm以上にすると、遮光部5が表示光IMGを遮る割合が増加し、表示画像が暗くなってしまう。そこで、t、P、L1を上述した範囲内に設定するのが望ましく、特にt/P≦9%とすることで、外光によるゴーストの防止と、表示画像の輝度および均一性の確保とを高いバランスで実現することができる。
To ensure sufficient light-shielding performance against external light, it is desirable to set t to 0.1 μm or more, P to 2000 μm or less, and L1 to 1 mm or more. However, if t is set to 45 μm or more, or P to 500 μm or less, or L1 to 3 mm or more, the proportion of the display light IMG blocked by the light-shielding
尚、遮光部の厚さであるtは、後述する接眼側端面5Cの幅、あるいは表示パネル側端面5Dの幅と言うこともできる。接眼側端面5Cにおける外光の反射、あるいは表示パネル側端面5Dにおける表示光の反射を制御する表面構造を形成するために、tは5μm以上かつ45μm以下の範囲内に設定するのがさらに望ましい。
The thickness t of the light-shielding portion can also be referred to as the width of the eyepiece-side end face 5C, which will be described later, or the width of the display panel-
遮光部5は、外光25の可視光成分が光学要素22に向かうのを遮蔽できれば良いので、可視光を吸収する光吸収性材料か、可視光を反射する光反射性材料を用いて形成することができ、場合によっては、これらの材料を重ねた多層構造にしてもよい。尚、可視光を反射する材料を用いる場合には、反射した外光が迷光にならないように、遮光部5の位置と形状を設定する。
The light-shielding
可視光を吸収する材料としては、例えば顔料、染料を含む塗料を適宜選択して用いることができるが、特に光吸収能を高めたい場合には、黒色塗料を選択することが好ましく、耐久性の観点から顔料含有材料を用いることが好ましい。顔料としては、アイボリーブラック、ピーチブラック、ランプブラック、ビチューム、カーボンブラック、黒色アニリン等が挙げられる。これらの中でも、特に、カーボンブラック、黒色アニリンを用いることが好ましい。尚、入射する外光の波長に応じて異なる効果を得るため等の種々の目的で、カラー材料を適宜、使用することも可能である。 Materials that absorb visible light can be appropriately selected and used, for example paints containing pigments and dyes. However, when it is particularly desired to increase light absorption capacity, it is preferable to select black paint, and from the viewpoint of durability, it is preferable to use a pigment-containing material. Examples of pigments include ivory black, peach black, lamp black, bitumen, carbon black, black aniline, etc. Among these, it is particularly preferable to use carbon black and black aniline. It is also possible to use color materials appropriately for various purposes, such as obtaining different effects depending on the wavelength of incident external light.
遮光部に反射層を形成する場合には、鏡面反射タイプと、拡散反射タイプとがあり得る。鏡面タイプを用いる場合は、表示光IMGの観察に影響を与えない方向に外光を反射させることで、外光ゴーストを抑えることが可能である。鏡面反射タイプの光反射層には、例えば、アルミ、銀、ニッケル、ステンレス、銅、亜鉛、鉄等のメタリック顔料含有材料を用いることが好ましい。アルミ、銀、ニッケル、ステンレス等の微粉末を単独で、又は混合して用いると、銀色の鏡面反射タイプの光反射層が得られる。銅、亜鉛、鉄等の微粉末を単独で、又は混合して用いると金色、赤銅色の鏡面反射タイプの光反射層が得られる。拡散反射タイプを用いる場合は、光量分布を平均化し、外光ゴーストを抑え、明るさムラを抑えることが容易である。拡散反射タイプの光反射層としては、例えば、シルバーホワイト、チタニウムホワイト、ジンクホワイト、アルミパウダー等の顔料含有材料を用いることが好ましい。尚、遮光部の屈折率と透光性の基部の屈折率は、差が0.01以上、かつ0.2以下であることが好ましい。 When a reflective layer is formed in the light-shielding portion, it can be of a specular reflection type or a diffuse reflection type. When the specular type is used, it is possible to suppress external light ghosts by reflecting external light in a direction that does not affect the observation of the display light IMG. For the specular reflection type light-reflective layer, it is preferable to use a metallic pigment-containing material such as aluminum, silver, nickel, stainless steel, copper, zinc, iron, etc. When fine powders of aluminum, silver, nickel, stainless steel, etc. are used alone or in combination, a silver specular reflection type light-reflective layer is obtained. When fine powders of copper, zinc, iron, etc. are used alone or in combination, a gold or red copper specular reflection type light-reflective layer is obtained. When the diffuse reflection type is used, it is easy to average the light amount distribution, suppress external light ghosts, and suppress uneven brightness. For the diffuse reflection type light-reflective layer, it is preferable to use a pigment-containing material such as silver white, titanium white, zinc white, aluminum powder, etc. Note that the difference between the refractive index of the light-shielding portion and the refractive index of the translucent base is preferably 0.01 or more and 0.2 or less.
また、遮光部を形成する方法に特に制限はなく、適宜の製造方法が採用され得る。例えば、第1の基部2および/または第2の基部3の凹凸形状の所定の面に、着色材料を含んだ塗料を塗布する塗布法や、アルミニウム等の金属材料を真空蒸着する方法を用いることができる。塗布法により遮光部5を形成する場合には、接触式と非接触式が有り得る。接触式としては、例えば、レンズ墨塗等でも使用される筆やスポンジ等を用いて塗布する方法がある。非接触式としては、例えば、スプレーやディスペンサを用いて塗布する方法がある。後述するように、ディスペンサで塗布する場合には、第1の基部2および/または第2の基部3の凹凸部の所定の面に向けて斜め方向から塗料を付与することにより、環状の遮光部を形成することが出来る。
In addition, there is no particular restriction on the method of forming the light-shielding portion, and an appropriate manufacturing method can be adopted. For example, a coating method in which paint containing a coloring material is applied to a predetermined surface of the uneven shape of the
(遮光部の表面粗さ)
図16(a)を参照して、本実施形態の特徴の一つである遮光部5の表面粗さについて説明する。図16(b)は、図3(a)の断面図をさらに詳細に示した図である。尚、以下の説明において、例えばXプラス方向と記す場合には、図示の座標系におけるX軸矢印が指すのと同じ方向を指し、Xマイナス方向と記す場合には、図示の座標系におけるX軸矢印が指すのと180度反対の方向を指すものとする。X以外の方向についても、同様とする。
(Surface roughness of the light-shielding part)
With reference to Fig. 16(a), the surface roughness of the light-shielding
本実施形態のルーバ23には、複数の遮光部5が配置されているが、各々の遮光部5において、中心線Cに近い側の主面を5Aとし、中心線Cと反対側の主面を5Bとする。言い換えれば、透光性材料より成る基部と接する遮光部5の表面のうち、基部の中心側の表面を5A(第1表面)と呼び、基部の外縁側の表面を5B(第2表面)と呼ぶこともできる。
In this embodiment, the
また、各々の遮光部5において、Xマイナス方向側の端部側面を5Cとし、Xプラス方向側の端部側面を5Dとする。遮光部5において、5Cを接眼側端面(第3表面)と、5Dを表示パネル側端面(第4表面)と、それぞれ呼ぶこともできる。
In addition, in each light-shielding
本実施形態に係るルーバ23は、遮光部5において、接眼側端面5C(Xマイナス方向側の端部側面)の表面粗さRaが20nm未満であるという特徴を備えている。図17(a)~、図18(b)を参照して、本実施形態において、遮光部5の接眼側端面5Cの表面粗さRaを20nm未満とする理由について、詳しく説明する。説明および図示の便宜のため、図17(a)~図18(b)の拡大断面図では、ルーバ本体の一部のみを模式的に示している。
The
図17(a)は、実施形態2Aとして、遮光部5の接眼側端面5Cを、表面粗さRaが20nm未満の平坦性が高い面とし、表示パネル側端面5Dを、接眼側端面5Cよりも表面粗さRaが大きな粗面にした構造を示している。図17(b)は、実施形態2Bとして、遮光部5の接眼側端面5Cと表示パネル側端面5Dを、ともに表面粗さRaが20nm未満の平坦性が高い面とした構造を示している。図18(a)は、参考形態4として、遮光部5の接眼側端面5Cと表示パネル側端面5Dを、ともに表面粗さRaが20nm以上の平坦性が低い粗面とした構造を示している。図18(b)は、参考形態5として、遮光部5の接眼側端面5Cを、表面粗さRaが20nm以上の平坦性が低い粗面とし、表示パネル側端面5Dを、接眼側端面5Cよりも表面粗さRaが小さな平坦性の高い面にした構造を示している。尚、実施形態と参考形態においては、ルーバ23の中心線Cに近い側の主面である5Aと、中心線Cと反対側の主面である5Bの表面粗さについては、どの形態も同一とし、接眼側端面5Cと表示パネル側端面5Dの影響のみを比較できるようにしている。
Figure 17(a) shows a structure as embodiment 2A in which the eyepiece-side end face 5C of the
図16(b)に示したように、遮光部5は、光軸Cに沿って見た時にtの厚さを有する。このため、ヘッドマウントディスプレイの筐体内に侵入する外光OLが、接眼側端面5Cに照射され得る。また、表示光の一部である表示光IMG2が、表示パネル側端面5Dに照射され得る。外光OLは、表示光IMG2に比べて光強度が高い場合があるうえ、接眼側端面5Cにおける1回の反射でユーザの眼に到達する可能性があるので、画質に与える影響が大きい。
As shown in FIG. 16(b), the
ルーバを使用する際には、外光の中で低い入射角の成分はユーザの頭部により遮られるため、筐体内に侵入してくる外光OLはルーバに対して高い入射角を有する成分となる。
実施形態2Aおよび実施形態2Bのルーバ23では、接眼側端面5Cを、表面粗さRaが20nm未満の高い平坦性を有する面にしている。そのため、図17(a)あるいは図17(b)に示されるように、高い入射角で遮光部5の接眼側端面5Cに照射された外光OLは、反射光OLRとしてユーザの眼に届かない方向に反射される。すなわち、実施形態1および実施形態2では、外光OLの反射によるフレアやゴーストの発生などの画質低下を抑制することができる。
When the louver is used, components of external light with a low angle of incidence are blocked by the user's head, and therefore the external light OL that enters the housing has a component with a high angle of incidence with respect to the louver.
In the
さらに、実施形態2Aおよび実施形態2Bについて、表示パネル側端面5Dに照射される表示光IMG2の影響について検討する。実施形態1では、表示パネル側端面5Dは、表面粗さRaが20nm以上の粗面としているため、図17(a)に示すように表示光IMG2は散乱光として反射される。散乱光ではそれぞれの方向に反射される光強度は弱いため、たとえ光学要素22等により再反射されてユーザの眼に向かうような光路が存在したとしても、その光強度は弱く、ゴーストやコントラスト低下等の画質低下が生じることは抑制される。これに対して、実施形態2Bでは、表示パネル側端面5Dは、表面粗さRaが20nm未満の平坦性が高い面としているため、図17(b)に示すように表示光IMG2は正反射され得る。いずれかの遮光部5において、正反射された光が光学要素22等により再反射されてIMG2Rのようにユーザの眼に向かうような配置関係になっている場合には、ゴーストやコントラストの低下などの影響を発生させる可能性がある。実施形態2Aと実施形態2Bは、ともに外光OLによるフレアやゴーストの発生などを抑制することができるが、実施形態2Aはさらに表示光に起因するゴーストやコントラスト低下等の画質劣化を抑制する効果が高いと言える。
Furthermore, the influence of the display light IMG2 irradiated to the display panel
次に、参考形態4および参考形態5のルーバ23について、接眼側端面5Cに照射される外光OLの影響を検討する。参考形態4および参考形態5では、接眼側端面5Cを表面粗さが20nm以上である平坦性が低い粗面にしている。このため、図18(a)あるいは図18(b)に示されるように、接眼側端面5Cに照射された外光OLは、散乱光OLDとして広範囲に反射される。前述したように、外光は光強度が高い場合が多いので、たとえ散乱光であっても、その一部がユーザの眼に届くとフレアやゴーストとして表示画質を低下させてしまう要因になる。このため、参考形態4および参考形態5は、実施形態2Aおよび実施形態2Bと比較して、ユーザにとって実用上の画質が低いものとなる。
Next, the influence of external light OL irradiated to the
また、表示パネル側端面5Dに照射される表示光IMG2の影響については、実施形態2Aおよび実施形態2Bについて説明したのと同様の事が言える。したがって、参考形態4と参考形態5は、ともに外光OLによるフレアやゴーストが実施形態2Aおよび実施形態2Bよりも大きく発生し、参考形態5はさらに表示光に起因するゴーストやコントラスト低下等の画質劣化が発生しやすいと言える。
The effects of the display light IMG2 irradiated to the display panel
以上説明したように、図17(a)、図17(b)に示した実施形態によれば、外光が接眼側端面5Cにより散乱されてフレア等が発生するのを抑制することができる。他方で、図18(a)、図18(b)に示した参考形態では、外光が接眼側端面5Cにより散乱されるので、フレア等が発生するのを抑制することはできない。また、図17(a)の形態では、外光が接眼側端面5Cにより散乱されてフレア等が生じるのを抑制することに加えて、表示光が表示パネル側端面5Dにより反射されてゴーストやコントラスト低下が低下してしまうことを抑制できる。
As described above, according to the embodiment shown in Fig. 17(a) and Fig. 17(b), it is possible to prevent flare and the like from occurring due to external light being scattered by the eyepiece-side end face 5C. On the other hand, in the reference embodiment shown in Fig. 18(a) and Fig. 18(b), it is not possible to prevent flare and the like from occurring because external light is scattered by the eyepiece-side end face 5C. Furthermore, in the embodiment of Fig. 17(a), in addition to preventing flare and the like from occurring due to external light being scattered by the eyepiece-side end face 5C, it is also possible to prevent ghosting and contrast degradation from occurring due to display light being reflected by the display panel-
尚、中心線Cに近い側の主面である5A(第1表面)と、中心線Cと反対側の主面である5B(第2表面)について付記すると、第1表面の表面粗さRaを第2表面の表面粗さRaよりも大きくするのが望ましい。(5A>5B)。ヘッドマウントディスプレイの筐体内に侵入する外光や、外光が筐体内で反射して生じる迷光は、中心線Cから遠い側の主面である5Bを照射する可能性が高い。このため、5B(第2表面)の表面粗さRaが大きいと、散乱光が生じてユーザの眼に到達し易くなるのである。したがって、実施形態においては、接眼側端面5C(第3表面)を、表面粗さRaが20nm未満の平坦性が高い面にするだけでなく、5A(第1表面)の表面粗さRaを5B(第2表面)の表面粗さRaよりも大きくするのが望ましい。具体的には、5A(第1表面)の表面粗さRaは、20nm以上かつ2000nm以下とするのが良い。また、5B(第2表面)の表面粗さRaは、20nm以下とするのが良い。
In addition, regarding 5A (first surface), which is the main surface close to the center line C, and 5B (second surface), which is the main surface opposite to the center line C, it is desirable to make the surface roughness Ra of the first surface larger than the surface roughness Ra of the second surface. (5A>5B). External light entering the housing of the head mounted display and stray light generated by external light being reflected inside the housing are likely to irradiate 5B, which is the main surface far from the center line C. For this reason, if the surface roughness Ra of 5B (second surface) is large, scattered light is generated and it becomes easy for it to reach the user's eye. Therefore, in the embodiment, it is desirable not only to make the eyepiece
ここで、中心線Cに近い側の主面である5Aについて好ましい態様を述べるならば、5Aの表面粗さRaは、20nm以上、かつ2000nm以下とするのがよい。表示光を散乱させる散乱能を達成するためには表面粗さRaを20nm以上とするのがよいが、2000nmを超えると、製造が簡単ではなくなるからである。また、中心線Cから遠い側の主面である5Bについて好ましい態様を述べるならば、5Bの表面粗さRaは、20nm以下とするのがよい。外光あるいは迷光を散乱させずに、ユーザの眼に届かない方向に反射させるためである。 Here, regarding the preferred aspect of 5A, which is the main surface closer to the center line C, it is preferable that the surface roughness Ra of 5A is 20 nm or more and 2000 nm or less. To achieve the scattering ability to scatter the display light, it is preferable that the surface roughness Ra is 20 nm or more, but if it exceeds 2000 nm, it becomes difficult to manufacture. Furthermore, regarding the preferred aspect of 5B, which is the main surface farther from the center line C, it is preferable that the surface roughness Ra of 5B is 20 nm or less. This is to reflect external light or stray light in a direction that does not reach the user's eyes without scattering it.
次に、接眼側端面5C(第3表面)と表示パネル側端面5D(第4表面)の表面粗さRaを測定する方法を説明する。尚、以下に説明する測定方法は一例であり、これ以外の方法で表面粗さRaを測定しても差し支えない。
Next, we will explain how to measure the surface roughness Ra of the eyepiece-
図3(b)に示した同心円状の遮光部5を設けたルーバの場合は、まず、図19(a)に示すように、接眼側端面5C(第3表面)が正対観察できる向きにルーバ23をセットし、第1の基部2の樹脂を通して接眼側端面5Cを観察する。具体的には、ZYGO社製の白色干渉計Newview8300を用いて、対物レンズ倍率10倍で、約0.2mm四方の領域について表面粗さRaを測定した。測定対象の接眼側端面5Cについて、例えば5箇所の表面粗さRaを測定し、その平均値を当該サンプルの表面粗さRaとした。
In the case of a louver having a concentric light-shielding
同様に、図19(b)に示すように、表示パネル側端面5D(第4表面)が正対観察できる向きにルーバ23をセットし、第2の基部3の樹脂を通して表示パネル側端面5Dを観察する。観察の具体的な方法は、図19(a)の説明と同様である。
Similarly, as shown in FIG. 19(b), the
また、図3(c)に示したストライプ状の遮光部5を設けたルーバの場合は、まず、図20(a)に示すように、接眼側端面5C(第3表面)が正対観察できる向きにルーバ23をセットし、第1の基部2の樹脂を通して接眼側端面5Cを観察する。具体的には、ZYGO社製の白色干渉計Newview8300を用いて、対物レンズ倍率10倍で、約0.2mm四方の領域について表面粗さRaを測定した。測定対象の接眼側端面5Cについて、例えば5箇所の表面粗さRaを測定し、その平均値を当該サンプルの表面粗さRaとした。
In the case of a louver having striped light-shielding
同様に、図20(b)に示すように、表示パネル側端面5D(第4表面)が正対観察できる向きにルーバ23をセットし、第2の基部3の樹脂を通して表示パネル側端面5Dを観察する。観察の具体的な方法は、図20(a)の説明と同様である。
Similarly, as shown in FIG. 20(b), the
(ルーバの製造方法)
次に、本実施形態に係るルーバの製造方法について説明する。
本実施形態に係る製造方法では、ルーバの遮光部の表面粗さを制御する1つの方法として、遮光部の下地となる基部を樹脂材料を用いて形成する際に、基部の表面粗さが所定の表面粗さになるよう制御する。基部の表面粗さは、金型を用いて基部を転写成形する際の成形条件、すなわち樹脂材料の種類、射出時の樹脂材料の温度、保圧条件、等により制御することができる。尚、基部を転写成形する際に用いられる金型の成形面の表面粗さは、ルーバの遮光部の表面粗さを制御するパラメータとして特に有用である。
(Method of manufacturing louvers)
Next, a method for manufacturing the louver according to this embodiment will be described.
In the manufacturing method according to this embodiment, one method for controlling the surface roughness of the light-shielding portion of the louver is to control the surface roughness of the base, which serves as the base for the light-shielding portion, to a predetermined surface roughness when the base is formed using a resin material. The surface roughness of the base can be controlled by the molding conditions when the base is transfer-molded using a mold, i.e., the type of resin material, the temperature of the resin material at the time of injection, the pressure holding conditions, etc. The surface roughness of the molding surface of the mold used when transfer-molding the base is particularly useful as a parameter for controlling the surface roughness of the light-shielding portion of the louver.
また、本実施形態に係る製造方法では、ルーバの遮光部の表面粗さを制御する1つの方法として、遮光性の材料を所定の条件で基部に被覆することにより制御する。所定の条件には、例えば液相塗布や真空成膜などの被覆方法や被覆装置の選択が含まれる。液相塗布の場合には、所定の条件には、例えば、塗料の物性(粘性、温度、添加物など)、塗布方法(ディスペンサ、インクジェット、コータなど)、乾燥方法(自然、エアブロー、オーブンなど)が含まれる。尚、塗料に含まれる溶媒の量は、ルーバの遮光部の表面粗さを制御するパラメータとして特に有用である。
ルーバの遮光部の表面粗さを制御するこれらの方法は、適宜に組み合わせたり、適宜に条件を変更して、実施することができる。
In addition, in the manufacturing method according to the present embodiment, one method for controlling the surface roughness of the light-shielding portion of the louver is to control it by coating the base with a light-shielding material under predetermined conditions. The predetermined conditions include, for example, a coating method such as liquid-phase coating or vacuum deposition, and a coating device. In the case of liquid-phase coating, the predetermined conditions include, for example, the physical properties of the paint (viscosity, temperature, additives, etc.), the coating method (dispenser, inkjet, coater, etc.), and the drying method (natural, air blow, oven, etc.). The amount of solvent contained in the paint is particularly useful as a parameter for controlling the surface roughness of the light-shielding portion of the louver.
These methods for controlling the surface roughness of the light blocking portion of the louver can be implemented in any suitable combination or by changing the conditions as appropriate.
(第1の例)
図10(a)~図10(d)、および図11(a)~図11(c)を参照して、本実施形態に係るルーバの製造方法の第1の例について説明する。
まず、図10(a)に示すように、基板1の上に、第2の基部3を形成するための紫外線硬化型の樹脂材料11を適量付与する。
(First Example)
A first example of a method for manufacturing a louver according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 10(a) to 10(d) and 11(a) to 11(c).
First, as shown in FIG. 10A, a suitable amount of ultraviolet-
次に、図10(b)に示すように、第2の基部3の形状を転写成形するための金型12で樹脂材料11を押圧してゆき、隙間が生じないように基板1と金型12の間に樹脂材料11を充填してゆく。金型12には、径が異なる複数の同心円状の凹凸部を第2の基部3の主面に成形するためのパターンが形成されている。金型12の成形面は、遮光部5の表示パネル側端面5Dを所望の表面粗さで形成するための下地が第2の基部3に転写されるように構成される。例えば、図17(a)に示した実施形態2Aの場合は、遮光部5の表示パネル側端面5Dの表面粗さRaを20nm以上とするため、その下地部分である第2の基部3に表面粗さRaが20nm以上の面が転写されるように金型成形面は構成される。尚、金型の成形面形状は、金型に成形面を形成する際の切削加工条件やブラスト加工条件を調整することにより制御することができる。
Next, as shown in FIG. 10(b), the
樹脂材料11の充填が完了したら、図10(c)に示すように、紫外光源13から紫外線を照射し、紫外線硬化型の樹脂材料11を硬化させる。紫外線の照射が完了したら、図10(d)に示すように、基板1と密着して形成された第2の基部3を金型12から離型する。更に、樹脂材料の硬化を完全なものとするため、オーブン内にセットして加熱処理してもよい。このようにして、遮光部5の表示パネル側端面5Dの下地となる部分には、所定の表面粗さの下地面が形成される。
Once the filling of the
次に、図16(b)を参照して説明した第2の基部3の3b面に、遮光部を形成する。具体的には、図11(a)に示すように、径が異なる複数の同心円の中心線Cを回転軸として基板1を回転させ、ディスペンサ14を用いて各同心円の3b面に沿って遮光部5の材料を塗布してゆく。ディスペンサ14を適度に傾けて塗布することにより、3a面を汚すことなく3b面のみに遮光材料を含む塗料を塗布することができる。塗布完了後、オーブン中で加熱・焼成を行い塗料を乾燥・硬化させることにより、第2の基部3に遮光部5が形成される。
Next, a light-shielding portion is formed on
この例では、所定の表面粗さの下地面を遮光材が被覆することにより、遮光部5には所定の表面粗さの表示パネル側端面5Dが形成される。一方、遮光材を塗布した時点で露出している表側の面(接眼側端面5C)の表面形状は、ディスペンサ14を用いて塗布する際の条件により制御が可能である。
In this example, the light-shielding material covers the base surface having a predetermined surface roughness, and the light-shielding
例えば、遮光部を形成する塗料において溶媒の含有比率を高めて塗料の粘度を小さくすると、薄い塗膜を形成できるため、表側の表面形状は下地の表面形状を比較的忠実に反映したものとなる。一方、塗料における溶媒の含有比率を小さくして塗料の粘度を大きくすると、表側の表面形状が下地の表面形状とは異なったものとなる傾向がある。あるいは、塗料を塗布した後の乾燥条件を変える(例えば、エアブローの有無など)ことにより、表側の表面形状を制御することも可能である。この例では、表側の表面粗さが、下地の表面粗さよりも小さくなるように溶媒の含有比率を調整して塗布することにより、表面粗さが小さく高い平坦性を有する接眼側端面5Cが形成されるように制御する。
For example, if the solvent content in the paint that forms the light-shielding portion is increased and the viscosity of the paint is reduced, a thin coating can be formed, and the surface shape of the front side will reflect the surface shape of the base relatively faithfully. On the other hand, if the solvent content in the paint is reduced and the viscosity of the paint is increased, the surface shape of the front side tends to differ from that of the base. Alternatively, it is possible to control the surface shape of the front side by changing the drying conditions after applying the paint (for example, whether or not to use an air blower). In this example, the solvent content is adjusted and applied so that the surface roughness of the front side is smaller than that of the base, thereby controlling the formation of an eyepiece-
次に、遮光部5が形成された第2の基部3の上に、第1の基部2を形成するための紫外線硬化型の樹脂材料16を適量付与する。さらに、第1の基部2の平坦面の形状を転写成形するための型板15で樹脂材料16を押圧してゆき、隙間が生じないように遮光部5が形成された第2の基部3と型板15との間に樹脂材料16を充填してゆく。尚、型板15は紫外線を透過させる透明材料より成り、樹脂材料16と接する成形面は平坦面である。
Next, an appropriate amount of ultraviolet-curing
樹脂材料16の充填が完了したら、図11(b)に示すように、紫外光源13から紫外線を照射し、紫外線硬化型の樹脂材料16を硬化させる。紫外線の照射が完了したら、図11(c)に示すように、型板15から離型する。更に、樹脂材料の硬化を完全なものとするため、オーブン内にセットして加熱処理してもよい。
When the filling of the
以上説明した製造方法の第1の例により、実施形態に係る密着二層型のルーバ23を製造することができる。
The first example of the manufacturing method described above can be used to manufacture the two-layered, tightly-fitted
(第2の例)
次に、図12(a)~図12(d)、および図13(a)~図13(c)を参照して、本実施形態に係るルーバの製造方法の第2の例について説明する。第2の例では、基板1を基部2側に配置する構成とし、金型を用いて、図16(b)に示す基部2の2b面を基板1の上に先に形成する点が、上述した第1の例と異なる。
第2の例では、まず、図12(a)に示すように、基板1の上に、第1の基部2を形成するための紫外線硬化型の樹脂材料11を適量付与する。
(Second Example)
Next, a second example of a method for manufacturing a louver according to this embodiment will be described with reference to Figures 12(a) to 12(d) and 13(a) to 13(c). The second example differs from the first example described above in that the
In the second example, first, as shown in FIG. 12( a ), a suitable amount of ultraviolet-
次に、図12(b)に示すように、第1の基部2の形状を転写成形するための金型12で樹脂材料11を押圧してゆき、隙間が生じないように基板1と金型12の間に樹脂材料11を充填してゆく。金型12には、径が異なる複数の同心円状の凹凸部を第1の基部2の主面に成形するためのパターンが形成されている。金型12の成形面は、遮光部5の接眼側端面5Cを所望の表面粗さで形成するための下地が第1の基部2に転写されるように構成される。例えば、図17(a)に示した実施形態2Aの場合は、遮光部5の接眼側端面5Cの表面粗さRaを20nm未満とするため、その下地部分である第1の基部2に表面粗さRaが20nm未満の面が転写されるように金型成形面は構成される。尚、金型の成形面形状は、金型に成形面を形成する際の切削加工条件やブラスト加工条件を調整することにより制御することができる。
Next, as shown in FIG. 12(b), the
樹脂材料11の充填が完了したら、図12(c)に示すように、紫外光源13から紫外線を照射し、紫外線硬化型の樹脂材料11を硬化させる。紫外線の照射が完了したら、図12(d)に示すように、基板1と密着して形成された第1の基部2を金型12から離型する。更に、樹脂材料の硬化を完全なものとするため、オーブン内にセットして加熱処理してもよい。このようにして、接眼側端面5Cの下地となる部分の基部2の面は、表面粗さRaが20nm未満に形成される。
Once the filling of the
次に、図16(b)を参照して説明した第1の基部2の2b面に、遮光部を形成する。具体的には、図13(a)に示すように、径が異なる複数の同心円の中心線Cを回転軸として基板1を回転させ、ディスペンサ14を用いて各同心円の2b面に沿って遮光部5の材料を塗布してゆく。ディスペンサ14を適度に傾けて塗布することにより、2a面を汚すことなく2b面のみに遮光材料を含む塗料を塗布することができる。塗布完了後、オーブン中で加熱・焼成を行い塗料を乾燥・硬化させることにより、第1の基部2に遮光部5が形成される。
Next, a light-shielding portion is formed on
この例では、表面粗さRaが20nm未満に形成された下地面を遮光材が被覆することにより、接眼側端面5Cの表面形状は、下地面の表面形状をそのまま反映した形状となり、接眼側端面5Cの表面粗さは20nm未満となる。一方、遮光材を塗布した時点で露出している表側の面(表示パネル側端面5D)の表面形状は、ディスペンサ14を用いて塗布する際の条件により制御が可能である。例えば、塗料における溶媒の含有比率を小さくして塗料の粘度を大きくすると、表側の表面形状が下地の表面形状とは異なったものとなる傾向がある。あるいは、塗料を塗布した後の乾燥条件を変える(例えば、エアブローの有無など)ことにより、表側の表面形状を制御することも可能である。この例では、表側の表面粗さが、下地の表面粗さよりも大きくなるように溶媒の含有比率を調整して塗布することにより、結果として形成される遮光部の表示パネル側端面5Dの表面粗さRaを20nm以上とすることができる。
In this example, the light-shielding material covers the base surface formed with a surface roughness Ra of less than 20 nm, so that the surface shape of the eyepiece-
次に、遮光部5が形成された第1の基部2の上に、第2の基部3を形成するための紫外線硬化型の樹脂材料16を適量付与する。さらに、第2の基部3の平坦面形状を転写成形するための型板15で樹脂材料16を押圧してゆき、隙間が生じないように遮光部5が形成された第1の基部2と型板15との間に樹脂材料16を充填してゆく。尚、型板15は紫外線を透過させる透明材料より成り、樹脂材料16と接する成形面は平坦面である。
Next, an appropriate amount of ultraviolet-curing
樹脂材料16の充填が完了したら、図13(b)に示すように、紫外光源13から紫外線を照射し、紫外線硬化型の樹脂材料16を硬化させる。紫外線の照射が完了したら、図13(c)に示すように、型板15から離型する。更に、樹脂材料の硬化を完全なものとするため、オーブン内にセットして加熱処理してもよい。
When the filling of the
以上説明した製造方法の第2の例により、実施形態に係る密着二層型のルーバ23を製造することができる。この例では、金型を用いて、接眼側端面5Cの下地となる第1の基部2に、表面粗さRaが20nm未満の表面形状を転写する。そして、下地の上に遮光材の塗料を塗布することにより、接眼側端面5Cの表面粗さRaが20nm未満の遮光部5を形成した。
The second example of the manufacturing method described above allows the manufacture of a two-layered, close-fitting
実施形態に係るルーバをヘッドマウントディスプレイに実装すれば、損失や乱れが抑制された状態で表示光をユーザの眼に伝播可能であるとともに、外光やヘッドマウントディスプレイ内の迷光がユーザの眼に入るのを抑制することが可能である。 By implementing the louver according to the embodiment in a head mounted display, it is possible to transmit display light to the user's eyes with reduced loss and disturbance, and it is also possible to prevent external light and stray light within the head mounted display from entering the user's eyes.
[実施例]
以下に、具体的な実施例と比較例を挙げる。実施例の各サンプルは、上述した製造方法の第2の例に準じて作成した。まず、実施例と比較例に関して共通する事項を説明する。
基板1には、ホウ素とシリコンを含有した光学ガラスを用いた。具体的には、(株)オハラ製のS-BSL7を用いて、φ45mmの円形形状の板材を準備した。基部に凹凸部を形成するための金型12は、金属母材上にメッキしたNiP層を精密加工機で切削加工し、所望の凹凸部の反転形状を形成したものを用いた。このとき、高精度な切削加工を行い、金型12の面の表面粗さを調整した。
[Example]
Specific examples and comparative examples are given below. Each sample in the examples was produced in accordance with the second example of the manufacturing method described above. First, common points between the examples and comparative examples are described.
For the
第1の基部2は、硬化後の屈折率が1.58である紫外線硬化型のアクリル樹脂組成物を用いて形成した。遮光部5が環状の場合は、第1の基部2の同心円の中心を回転中心にして基板1を回転させながら、ディスペンサを用いて遮光部の原料となる塗料を斜め方向から塗布して形成した。また、遮光部5がストライプ状の場合は、第1の基部2とディスペンサを直線に沿って相対的に走査させながら、遮光部の原料となる塗料を斜め方向から塗布して形成した。ディスペンサを用いたのは、10μm前後の膜厚を形成するのに適切な吐出量を供給できることと、1基板あたり形成する遮光部5の数が20本程度と少なく、前後工程との相性が良いためである。塗料は、有機溶剤を用いて原液を希釈して塗布した。その後、80℃のオーブン内で4時間加熱乾燥させた。
The
実施例5~8、10~11及び比較例4の遮光部の平面視の形状は同心円状で、遮光部どうしのピッチP(隣接する遮光部どうしの間隔、あるいは隣接する同心円の半径の差)は1mmとした。また、遮光部5の光軸方向の長さL1は1mmとした。また、遮光部の厚さt(光軸OXの方向から平面視した時の遮光部の幅)は10μmとした。また、実施例9の遮光部の平面視の形状は、図3(a)に示すような平行なストライプとした。
続いて、第2の基部3を、第1の基部2と同じ紫外線硬化型のアクリル樹脂組成物で形成し、密着二層型のルーバ素子を作製した。
The light shielding portions of Examples 5 to 8, 10 to 11 and Comparative Example 4 had a concentric shape in plan view, and the pitch P between the light shielding portions (the distance between adjacent light shielding portions, or the difference in radius between adjacent concentric circles) was 1 mm. The length L1 of the
Next, the
各サンプルの評価は、以下のようにして実施した。外光の影響を受けない暗室内に、評価対象のルーバ素子を設置したヘッドマウントディスプレイを設置し、ヘッドマウントディスプレイを装着した際のユーザの眼に相当する位置にデジタルカメラを設置した。
まず、表示光が遮光部の主面および表示パネル側端面5Dで反射されることにより生じる画質劣化を評価するため、ヘッドマウントディスプレイに1mm四方の白色と黒色の正方形が格子状に並んだチャートを表示し、デジタルカメラで撮影した。データ上の白色表示部と黒色表示部の割合は1:1である。デジタルカメラで撮影された5カ所の白色表示部の光強度平均値を白色表示部強度、5カ所の黒色表示部の光強度平均値を黒色表示部強度とした。
表示光の白色表示部強度に対する黒色表示部強度の割合が、0.01以下のものをA、すなわち優と評価した。表示光の白色表示部に対する黒色表示部の強度の割合が、0.01より大きいものをB、すなわち劣と評価した。
The evaluation of each sample was carried out as follows: A head mounted display equipped with a louver element to be evaluated was placed in a dark room that was not affected by external light, and a digital camera was placed at a position that would correspond to the eye of a user when wearing the head mounted display.
First, in order to evaluate the degradation of image quality caused by the reflection of the display light on the main surface of the light-shielding part and the display panel
The ratio of the intensity of the black display portion to the intensity of the white display portion of the display light was 0.01 or less, and the ratio was evaluated as A, i.e., excellent. The ratio of the intensity of the black display portion to the intensity of the white display portion of the display light was 0.01 or more, and the ratio was evaluated as B, i.e., poor.
次に、外光あるいは外光が反射した迷光が遮光部の端面(特に接眼側端面5C)で反射されることにより生じる画質劣化を評価するため、LED照明を用いて、外光あるいは外光が反射した迷光を模擬した直径5mmの白色平行光を照射した。白色平行光の照射方向は、ルーバ素子のYZ面に対して45°、60°、75°傾斜した3水準で、ユーザから見て上側後方と横側後方に相当する各2水準で合計6水準照射した。また、白色平行光の照射位置はルーバの中心、及び中心から上方向Zに向かって中心と外周の中間位置、及び中心から外側の横方向Yに向かって中心と外周の中間位置の3カ所に照射した。照射方向及び照射位置の水準は合計18水準である。また白色平行光の単位面積当たりの光強度は、表示パネル21の白色表示時の光強度の100倍とした。表示パネル21に白色表示をさせながらLED照明を点灯した状態でデジタルカメラで撮影した。デジタルカメラで撮影された5カ所の白色表示部の光強度平均値を白色表示部強度とした。その後、表示パネル21を黒色表示としながらLED照明を点灯させて前述した18水準照射し、デジタルカメラで撮影された全面の光強度平均値を不要光強度とした。
表示光の白色表示部強度に対する不要光強度の割合が、0.01以下のものをA、すなわち優と評価し、0.01より大きいものをB、すなわち劣と評価した。
Next, in order to evaluate the deterioration of image quality caused by the reflection of external light or stray light reflected from the end face of the light shielding part (particularly the eyepiece end face 5C), a white parallel light with a diameter of 5 mm was irradiated using an LED light, simulating external light or stray light reflected from external light. The irradiation direction of the white parallel light was three levels inclined at 45°, 60°, and 75° with respect to the YZ plane of the louver element, and two levels each corresponding to the upper rear and lateral rear as seen from the user, for a total of six levels. In addition, the irradiation position of the white parallel light was irradiated at three locations: the center of the louver, the intermediate position between the center and the periphery from the center toward the upward direction Z, and the intermediate position between the center and the periphery from the center toward the lateral direction Y outward. There were a total of 18 levels of irradiation direction and irradiation position. In addition, the light intensity per unit area of the white parallel light was 100 times the light intensity when the
The ratio of the unnecessary light intensity to the white display portion intensity of the display light was evaluated as A, ie, excellent, when it was 0.01 or less, and as B, ie, poor, when it was more than 0.01.
(実施例5)
基部を形成する際に用いる金型12の成形面のうち、接眼側端面5Cの下地となる部分の表面粗さRaは、8nmとした。金型12により転写成形された第1の基部2の接眼側端面5Cの下地となる部分の表面粗さRaは、8nmであった。ディスペンサ14を用いて、遮光部5の原料である塗料を塗布した。塗料原液を有機溶剤を用いて4倍に希釈したものを塗布した。接眼側端面5Cの表面粗さRaは、8nmであった。また、表示パネル側端面5Dの表面粗さRaは、100nmであった。中心線Cに近い側の主面5Aおよび中心線Cと反対側の主面5Bの表面粗さRaは、いずれも8nmであった。
Example 5
The surface roughness Ra of the portion of the molding surface of the
(実施例6)
実施例6は、遮光部5を形成するために用いる塗料を除き、実施例5と同様の製造方法で製造した。実施例6では、塗料原液を有機溶剤を用いて1.5倍に希釈したものを塗布した。実施例5と同様に、接眼側端面5Cの表面粗さRaは、8nmであった。また、塗料の希釈倍率を変更した結果、表示パネル側端面5Dの表面粗さRaは、9000nmであった。中心線Cに近い側の主面5Aおよび中心線Cと反対側の主面5Bの表面粗さRaは、いずれも8nmであった。
(Example 6)
Example 6 was manufactured by the same manufacturing method as Example 5, except for the paint used to form the light-shielding
(実施例7)
実施例7は、遮光部5を形成するために用いる塗料を除き、実施例5と同様の製造方法で製造した。実施例7では、塗料原液を有機溶剤を用いて10倍に希釈したものを塗布した。実施例5と同様に、接眼側端面5Cの表面粗さRaは、8nmであった。また、塗料を希釈倍率を変更した結果、表示パネル側端面5Dの表面粗さRaは、25nmであった。中心線Cに近い側の主面5Aおよび中心線Cと反対側の主面5Bの表面粗さRaは、いずれも8nmであった。
(Example 7)
Example 7 was manufactured by the same manufacturing method as Example 5, except for the paint used to form the light-shielding
(実施例8)
実施例8は、基部を形成する際に用いる金型12の成形面のうち、接眼側端面5Cの下地となる部分の表面粗さRaを20nmとしたことを除き、実施例5と同様の製造方法で製造した。金型12により転写成形された第1の基部2の接眼側端面5Cの下地となる部分の表面粗さRaは、18nmであった。塗布により形成された接眼側端面5Cの表面粗さRaは、18nmであった。また、表示パネル側端面5Dの表面粗さRaは、100nmであった。中心線Cに近い側の主面5Aおよび中心線Cと反対側の主面5Bの表面粗さRaは、いずれも8nmであった。
(Example 8)
Example 8 was manufactured by the same manufacturing method as Example 5, except that the surface roughness Ra of the portion of the molding surface of the
(実施例9)
実施例9は、基部を形成する際に用いる金型12の凹凸形状をストライプ形状としたことを除き、実施例5と同様の製造方法で製造した。実施例5と同様に、接眼側端面5Cの表面粗さRaは、8nmであった。また、表示パネル側端面5Dの表面粗さRaは、100nmであった。中心線Cに近い側の主面5Aおよび中心線Cと反対側の主面5Bの表面粗さRaは、いずれも8nmであった。
Example 9
Example 9 was manufactured by the same manufacturing method as Example 5, except that the uneven shape of the
(実施例10)
実施例10は、基部を形成する際に用いる金型12の成形面のうち、中心線Cに近い側の主面5Aの下地となる部分の表面粗さRaを100nmとしたことを除き、実施例5と同様の製造方法で製造した。実施例5と同様に、接眼側端面5Cの表面粗さRaは8nm、表示パネル側端面5Dの表面粗さRaは100nm、中心線Cと反対側の主面5Bの表面粗さRaは8nmであったが、中心線Cに近い側の主面5Aの表面粗さRaは100nmであった。
(Example 10)
Example 10 was manufactured by the same manufacturing method as Example 5, except that, among the molding surfaces of the
(実施例11)
実施例11は、塗料の希釈倍率を実施例7よりもさらに大きくしたことを除き、実施例7と同様の製造方法で製造した。実施例7と同様に、接眼側端面5Cの表面粗さRaは、8nmであった。また、塗料を希釈倍率を変更した結果、表示パネル側端面5Dの表面粗さRaは、8nmであった。中心線Cに近い側の主面5Aおよび中心線Cと反対側の主面5Bの表面粗さRaは、いずれも8nmであった。
Example 11
Example 11 was manufactured by the same manufacturing method as Example 7, except that the dilution ratio of the paint was made even larger than that of Example 7. As in Example 7, the surface roughness Ra of the eyepiece-side end face 5C was 8 nm. Furthermore, as a result of changing the dilution ratio of the paint, the surface roughness Ra of the display panel-
(比較例4)
比較例4は、図18(a)を参照して説明した参考形態4の具体例であり、接眼側端面5Cの表面粗さRaを100nmと粗面化したことを除き、実施例5と同様の製造方法で製造した。すなわち、基部を形成する際に用いる金型12の成形面のうち、接眼側端面5Cの下地となる部分の表面粗さRaを、100nmとして、基部を作成した。比較例4の接眼側端面5Cの表面粗さRaは、各実施例よりも大きく、100nmであった。
(Comparative Example 4)
Comparative Example 4 is a specific example of
以下に、実施例および比較例の評価結果をまとめて、表2に示す。
実施例5~実施例11のルーバをヘッドマウントディスプレイに実装したところ、画質への影響が大きな接眼側端面5Cで反射された外光が、ユーザの眼に入るのを抑制することが可能であった。また、実施例5~実施例10では、表示パネル側端面5Dで反射された表示光によりコントラスト低下等が生じるのが抑制された。また、実施例10では、中心線Cに近い側の主面5Aの表面粗さを中心線Cと反対側の主面5Bの表面粗さRaよりも大きくすることにより、これらの主面で反射された外光等の影響を抑制する効果も合わせて得ることができた。これに対して、比較例4のルーバをヘッドマウントディスプレイに実装したところ、画質への影響が大きな接眼側端面5Cで反射された外光の一部がユーザの眼に入りやすい傾向が有り、画質低下が観測された。
When the louvers of Examples 5 to 11 were mounted on a head-mounted display, it was possible to prevent external light reflected by the eyepiece-side end face 5C, which has a large effect on image quality, from entering the user's eyes. In addition, in Examples 5 to 10, the occurrence of contrast reduction and the like caused by display light reflected by the display panel-
[第3実施形態]
(ルーバ本体)
第3実施形態は、ルーバ23が側面2Dに第2の遮光部30を有する点が第1実施形態及び第2実施形態と異なる。第3実施形態における第1の遮光部である遮光部5の形状は、第1実施形態及び第2実施形態と異なっていても良い。ただし、遮光部5は、第1実施形態のように中心線Cに近い側の主面である5Aの表面粗さRaを、中心線Cと反対側の主面である5Bの表面粗さRaよりも大きくすることが好ましい。また、遮光部5は、第2実施形態のように、接眼側端面5Cの表面粗さRaを20nm未満とすることが好ましい。
[Third embodiment]
(Louver body)
The third embodiment differs from the first and second embodiments in that the
図21(a)は、第3実施形態に係る板状のルーバ23を主面と垂直な方向に切断した断面を示す模式的断面図である。ルーバ23の側面2Dには第2の遮光部30が形成されている。第2の遮光部30は側面2Dのすべてを覆って形成されていることが望ましい。また、ルーバの第1の基部2の接眼側の面2Cの一部を覆って形成されていることが望ましい。
第2の遮光部30の厚みは0.1μm以上かつ45μm以下の範囲内に設定するのが望ましい。0.1μm以上の厚みは外光に対する十分な遮光性能を確保するためであり、45μm以下の厚みは素子の外形精度を良好に保つためである。
21(a) is a schematic cross-sectional view showing a cross section of a plate-
It is desirable to set the thickness of the second light-shielding
実施形態3Aでは、図23(a)に示すようにルーバ23の接眼側の面2Cの外周を覆うように第2の遮光部30が形成されている。第2の遮光部30がルーバ23の接眼側の面2Cを覆う幅Mは0.01mm以上かつ1mm以下の範囲であることが望ましい。0.01mm未満であると外周を十分に覆うことが製造上難しく、1mmを超えるとルーバの光学有効域が狭くなるおそれがあるためである。
In embodiment 3A, as shown in FIG. 23(a), a second light-shielding
第2の遮光部30は、可視光を吸収する光吸収性材料を用いて形成される。第2の遮光部30に用いられる光吸収材料は、素子内部の遮光部5と同じでもよいし、違うものでも構わない。
可視光を吸収する材料としては、例えば顔料、染料を含む塗料を適宜選択して用いることができるが、特に光吸収能を高めたい場合には、黒色塗料を選択することが好ましく、耐久性の観点から顔料含有材料を用いることが好ましい。顔料としては、アイボリーブラック、ピーチブラック、ランプブラック、ビチューム、カーボンブラック、黒色アニリン等が挙げられる。これらの中でも、特に、カーボンブラック、黒色アニリンを用いることが好ましい。尚、入射する外光の波長に応じて異なる効果を得るため等の種々の目的で、カラー材料を適宜、使用することも可能である。
The second
As the material that absorbs visible light, for example, paint containing a pigment or dye can be appropriately selected and used, but when it is particularly desired to enhance light absorption ability, it is preferable to select a black paint, and from the viewpoint of durability, it is preferable to use a pigment-containing material. Examples of pigments include ivory black, peach black, lamp black, bitumen, carbon black, black aniline, etc. Among these, it is particularly preferable to use carbon black and black aniline. It is also possible to appropriately use color materials for various purposes, such as obtaining different effects depending on the wavelength of incident external light.
(第2の遮光部30の表面粗さ)
図22を参照して第2の遮光部30の好ましい表面粗さについて説明する。
第2の遮光部30における中心線Cと反対側の面である第5表面30Aは、表面粗さRaが20nm未満であることが好ましい。また、第2の遮光部30における中心線C側の面(第2の遮光部30の透光部2の側面2Dとの界面である第6表面30B)は、第5表面30Aよりも表面粗さRaが大きな粗面であることが好ましい。
(Surface roughness of second light shielding portion 30)
A preferred surface roughness of the second light-shielding
The
ルーバを使用する際には、外光の中で低い入射角の成分はユーザの頭部により遮られるため、筐体内に侵入してくる外光OLはルーバに対して高い入射角を有する成分となる。
第3実施形態のルーバ23では、第2の遮光部30の第5表面30Aの表面粗さRaが20nm未満の高い平坦性を有する面にしている。そのため、図22に示されるように、高い入射角で第2の遮光部30の第5表面30Aに照射された外光OLは、大部分は第2の遮光部30に吸収されるが、一部が反射光OLRとしてユーザの眼に届かない方向に反射される。すなわち、第3実施形態では、外光OLの反射によるフレアやゴーストの発生などの画質低下を抑制することができる。第3実施形態について、第2の遮光部と透光部の界面に照射される表示光IMGの影響について検討する。第3実施形態では、第2の遮光部30の透光部との界面(すなわち第6表面30B)の表面粗さRaが20nm以上の粗面としているため、図22に示すように表示光IMGは一部が散乱光IMGDとして反射される。散乱光ではそれぞれの方向に反射される光強度は弱いため、たとえユーザの眼に向かうような光路が存在したとしても、その光強度は弱く、ゴーストやコントラスト低下等の画質低下が生じることは抑制される。
さらに、実施形態3Aでは、図23(a)に示すように、ルーバ23の接眼側の面2Cの外周を覆うように第2遮光部30が形成されている。そのため、図23(a)に示されるように第2の遮光部に照射された外光OLは、一部が反射光OLRとしてユーザの眼に届かない方向に反射される。
When the louver is used, components of external light with a low angle of incidence are blocked by the user's head, and therefore the external light OL that enters the housing has a component with a high angle of incidence with respect to the louver.
In the
Furthermore, in embodiment 3A, as shown in Fig. 23(a), a second light-shielding
これに対して、図23(b)に示す実施形態3Bでは、ルーバ23の接眼側の面2Cの外周は透光部2が露出している。そのため、図23(b)に示すように、外光OLは散乱され、散乱光OLDとしてユーザの眼に向かう光線が、ゴーストやコントラストの低下などの影響を発生させる可能性がある。
In contrast, in embodiment 3B shown in FIG. 23(b), the outer periphery of
実施形態3Aと実施形態3Bは、ともに外光OLや表示光IMGによるフレアやゴーストの発生などを抑制することができるが、実施形態3Aはさらに外光に起因するゴーストやコントラスト低下等の画質劣化を抑制する効果が高いと言える。 Both embodiment 3A and embodiment 3B can suppress the occurrence of flare and ghosting caused by external light OL and display light IMG, but embodiment 3A is more effective at suppressing image quality degradation such as ghosting and reduced contrast caused by external light.
(ルーバの製造方法)
次に、本実施形態に係るルーバの製造方法について説明する。第2の遮光部30を設ける工程を中心に説明する。本実施形態に係る製造方法では、ルーバの第2の遮光部30の透光部2との界面、すなわち第6表面30Bの表面粗さを制御する1つの方法として、第2の遮光部30の下地となる基部を樹脂材料を用いて形成する際に、基部の表面粗さが所定の表面粗さになるよう制御する。基部の表面粗さは、金型を用いて基部を転写成形する際の成形条件、すなわち樹脂材料の種類、射出時の樹脂材料の温度、保圧条件、等により制御することができる。尚、基部を転写成形する際に用いられる金型の成形面の表面粗さは、ルーバ側面の表面粗さを制御するパラメータとして特に有用である。また、基板1の側面の表面粗さは、基板1の材質、研磨条件、ブラスト加工条件等により制御することができる。
(Method of manufacturing louvers)
Next, a method for manufacturing the louver according to this embodiment will be described. The process for providing the second light-shielding
また、本実施形態に係る製造方法では、ルーバの第2の遮光部30の第5表面30Aの表面粗さを制御する1つの方法として、遮光性の材料を所定の条件で基部に被覆することにより制御する。所定の条件には、例えば液相塗布や真空成膜などの被覆方法や被覆装置の選択が含まれる。液相塗布の場合には、所定の条件には、例えば、塗料の物性(粘性、温度、添加物など)、塗布方法(ディスペンサ、インクジェット、コータなど)、乾燥方法(自然、エアブロー、オーブンなど)が含まれる。尚、塗料に含まれる溶媒の量は、ルーバの遮光部の表面粗さを制御するパラメータとして特に有用である。
In addition, in the manufacturing method according to this embodiment, one method for controlling the surface roughness of the
ルーバ本体は第1実施形態、第2実施形態と同様に製造される。次に、本実施形態ではルーバ本体の側面2Dに第2の遮光部30を形成する。具体的には、図24に示すように、中心線Cを回転軸としてルーバ本体を回転させ、ディスペンサ14を用いてルーバの側面2Dに沿って第2の遮光部の材料を塗布してゆく。塗布完了後、オーブン中で加熱・焼成し塗料を乾燥・硬化させることにより、ルーバ本体の側面2Dに第2の遮光部30が形成される。
The louver body is manufactured in the same manner as in the first and second embodiments. Next, in this embodiment, a second light-shielding
この例では、表面粗さRaが20nm以上かつ2000nm以下に形成されたルーバ本体の側面2Dを遮光材が被覆することにより、第2の遮光部30と透光部2の界面が形成される。このため、第2の遮光部30の透光部2との界面、すなわち第6表面の表面形状は、ルーバ本体の側面2Dの表面形状をそのまま反転した形状となり、表面粗さは20nm以上かつ2000nm以下となる。一方、遮光材を塗布した時点で露出している表側の第5表面30Aの表面形状は、ディスペンサを用いて塗布する際の条件により制御が可能である。
In this example, the
例えば、遮光部を形成する塗料において溶媒の含有比率を高めて塗料の粘度を小さくすると、薄い塗膜を形成できるため、表側の表面形状は下地の表面形状を比較的忠実に反映したものとなる。一方、塗料における溶媒の含有比率を小さくして塗料の粘度を大きくすると、表側の表面形状が下地の表面形状とは異なったものとなる傾向がある。あるいは、塗料を塗布した後の乾燥条件を変える(例えば、エアブローの有無など)ことにより、表側の表面形状を制御することも可能である。この例では、表側の表面粗さが、下地の表面粗さよりも小さくなるように溶媒の含有比率を調整して塗布することにより、結果として形成される第2の遮光部の第5表面の表面粗さが第6表面の表面粗さよりも小さくなるように制御する。
第3実施形態に係るルーバをヘッドマウントディスプレイに実装すれば、損失や乱れが抑制された状態で表示光をユーザの眼に伝播可能であるとともに、外光やヘッドマウントディスプレイ内の迷光がユーザの眼に入るのを抑制することが可能である。
For example, if the content ratio of the solvent in the paint forming the light-shielding portion is increased and the viscosity of the paint is reduced, a thin coating film can be formed, and the surface shape of the front side will relatively faithfully reflect the surface shape of the base. On the other hand, if the content ratio of the solvent in the paint is reduced and the viscosity of the paint is increased, the surface shape of the front side tends to differ from the surface shape of the base. Alternatively, it is possible to control the surface shape of the front side by changing the drying conditions after applying the paint (for example, whether or not air is blown). In this example, the content ratio of the solvent is adjusted and applied so that the surface roughness of the front side is smaller than the surface roughness of the base, and the surface roughness of the fifth surface of the second light-shielding portion formed as a result is controlled to be smaller than the surface roughness of the sixth surface.
By implementing the louver of the third embodiment in a head-mounted display, it is possible to transmit display light to the user's eyes with reduced loss and disturbance, and it is also possible to prevent external light and stray light within the head-mounted display from entering the user's eyes.
[実施例]
以下に、第3実施形態に係る具体的な実施例と、比較例を挙げる。実施例の各サンプルは、上述した製造方法の第2の例に準じて作成した。まず、実施例と比較例に関して共通する事項を説明する。
[Example]
Specific examples of the third embodiment and comparative examples are given below. Each sample of the examples was produced according to the second example of the manufacturing method described above. First, matters common to the examples and comparative examples are described.
基板1には、ホウ素とシリコンを含有した光学ガラスを用いた。具体的には、(株)オハラ製のS-BSL7を用いて、φ45mmの円形形状の板材を準備した。基部に凹凸部を形成するための金型12は、金属母材上にメッキしたNiP層を精密加工機で切削加工し、所望の凹凸部の反転形状を形成したものを用いた。このとき、高精度な切削加工を行い、金型12の面の表面粗さを調整した。
Optical glass containing boron and silicon was used for the
第1の基部2は、硬化後の屈折率が1.58である紫外線硬化型のアクリル樹脂組成物を用いて形成した。遮光部5が環状の場合は、第1の基部2の同心円の中心を回転中心にして基板1を回転させながら、ディスペンサを用いて遮光部の原料となる塗料を斜め方向から塗布して形成した。また、遮光部5がストライプ状の場合は、第1の基部2とディスペンサを直線に沿って相対的に走査させながら、遮光部の原料となる塗料を斜め方向から塗布して形成した。ディスペンサを用いたのは、10μm前後の膜厚を形成するのに適切な吐出量を供給できることと、1基板あたり形成する遮光部5の数が20本程度と少なく、前後工程との相性が良いためである。塗料は、有機溶剤を用いて原液を希釈して塗布した。その後、80℃のオーブン内で4時間加熱乾燥させた。
The
実施例12~17、及び比較例5の第1遮光部の平面視の形状は、図21(b)に示すような同心円状で、遮光部どうしのピッチP(隣接する遮光部どうしの間隔、あるいは隣接する同心円の半径の差)は1mmとした。また、遮光部5の光軸方向の長さL1は1mmとした。また、遮光部の厚さt(光軸OXの方向から平面視した時の遮光部の幅)は10μmとした。また、実施例15の第1遮光部の平面視の形状は、図21(c)に示すような平行なストライプとした。
続いて、第2の基部3を、第1の基部2と同じ紫外線硬化型のアクリル樹脂組成物で形成し、第2の遮光部を有していないルーバ本体を作製した。
The shape of the first light-shielding portion in plan view in Examples 12 to 17 and Comparative Example 5 was concentric as shown in FIG. 21(b), and the pitch P between the light-shielding portions (the distance between adjacent light-shielding portions, or the difference in radius between adjacent concentric circles) was 1 mm. The length L1 of the light-shielding
Next, the
その後、中心線Cを回転中心にしてルーバ本体を回転させながら、ディスペンサを用いて第2の遮光部30の原料となる塗料を塗布して形成した。塗料は、有機溶剤を用いて原液を希釈して塗布した。その後、80℃のオーブン内で4時間加熱乾燥させた。塗料を乾燥させた後の屈折率は1.68である。
Then, while rotating the louver body around the center line C, a dispenser was used to apply the paint that will be the raw material for the second light-shielding
各サンプルの評価は、以下のようにして実施した。外光の影響を受けない暗室内に、評価対象のルーバ素子を設置したヘッドマウントディスプレイを設置し、ヘッドマウントディスプレイを装着した際のユーザの眼に相当する位置にデジタルカメラを設置した。 Each sample was evaluated as follows: A head-mounted display equipped with the louver element to be evaluated was placed in a dark room that was not affected by external light, and a digital camera was placed at a position that would correspond to the user's eyes when wearing the head-mounted display.
まず、表示光が第2の遮光部30と透光部の界面で反射されることにより生じる画質劣化を評価するため、ヘッドマウントディスプレイに1mm四方の白色と黒色の正方形が格子状に並んだチャートを表示し、デジタルカメラで撮影した。データ上の白色表示部と黒色表示部の割合は1:1である。デジタルカメラで撮影された5カ所の白色表示部の光強度平均値を白色表示部強度、5カ所の黒色表示部の光強度平均値を黒色表示部強度とした。
表示光の白色表示部強度に対する黒色表示部強度の割合が、0.01以下のものをA、すなわち優と評価した。表示光の白色表示部に対する黒色表示部の強度の割合が、0.01より大きいものをB、すなわち劣と評価した。
First, in order to evaluate image quality degradation caused by reflection of display light at the interface between the second light-shielding
The ratio of the intensity of the black display portion to the intensity of the white display portion of the display light was 0.01 or less, and the ratio was evaluated as A, i.e., excellent. The ratio of the intensity of the black display portion to the intensity of the white display portion of the display light was 0.01 or more, and the ratio was evaluated as B, i.e., poor.
次に、外光が第2の遮光部30の第5表面30Aで散乱されることにより生じる画質劣化を評価するため、LED照明を用いて、外光を模擬した直径5mmの白色平行光を照射した。白色平行光の照射方向は、ルーバ素子のYZ面に対して45°、60°、75°傾斜した3水準で、ユーザから見て上側後方と横側後方に相当する各2水準で合計6水準照射した。また、白色平行光の照射位置はルーバの側面位置に照射した。また白色平行光の単位面積当たりの光強度は、表示パネル21の白色表示時の光強度の100倍とした。表示パネル21に白色表示をさせながらLED照明を点灯した状態でデジタルカメラで撮影した。デジタルカメラで撮影された5カ所の白色表示部の光強度平均値を白色表示部強度とした。その後、表示パネル21を黒色表示としながらLED照明を点灯させて前述した6水準照射し、デジタルカメラで撮影された全面の光強度平均値を不要光強度とした。
Next, in order to evaluate the degradation of image quality caused by the scattering of external light on the
表示光の白色表示部強度に対する不要光強度の割合が、0.01以下のものをA、すなわち優と評価し、0.01より大きく0.02以下のものをA-、すなわち良と評価した。表示光の白色表示部強度に対する不要光強度の割合が、0.02より大きいものをB、すなわち劣と評価した。 When the ratio of the unwanted light intensity to the white display portion intensity of the display light was 0.01 or less, it was rated as A, i.e., excellent, and when it was greater than 0.01 and less than 0.02, it was rated as A-, i.e., good. When the ratio of the unwanted light intensity to the white display portion intensity of the display light was greater than 0.02, it was rated as B, i.e., poor.
(実施例12)
基板1は、側面の表面粗さRaが100nmのものを使用した。また、ルーバ側面を形成する金型12の成形面の表面粗さRaは、100nmとした。金型12により転写成形されたルーバ側面の表面粗さRaは100nmであった。ディスペンサを用いて、ルーバの側面2Dに第2の遮光部の原料である塗料を塗布した。また、ルーバ側面から接眼側の面2Cを覆うように、側面から0.3mmの範囲まで塗料を塗布した。塗料原液を有機溶剤を用いて4倍に希釈したものを塗布した。第2の遮光部30の透光部2の界面である第6表面30Bの表面粗さRaは100nmであった。第2の遮光部の第5表面30Aの表面粗さRaは8nmであった。以上のように、実施例12は、表面粗さRaが第6表面30B>第5表面30Aの関係を満足している。
Example 12
The
(実施例13)
ルーバ側面から接眼側の面2Cを覆わずに、角を露出するように遮光材を塗布した。それ以外は実施例12と同様の方法でルーバサンプルを作製した。
(Example 13)
The light-shielding material was applied to the side of the louver on the eyepiece side so as to leave the corners exposed, but the louver samples were fabricated in the same manner as in Example 12.
(実施例14)
基板1は、側面の表面粗さRaが1800nmのものを使用した。また、ルーバ側面を形成する金型12の成形面の表面粗さRaは、1800nmとした。金型12により転写成形されたルーバの側面2Dの表面粗さRaは1800nmであった。塗料原液を有機溶剤を用いて4倍に希釈したものを塗布した。第2の遮光部30の透光部との界面である第6表面30Bの表面粗さRaは1800nmであった。第2の遮光部の第5表面30Aの表面粗さRaは18nmであった。
(Example 14)
The
(実施例15)
基部を形成する際に用いる金型12の凹凸形状をストライプ形状としたことを除き、実施例12と同様の製造方法で製造した。第2の遮光部30の透光部との界面である第6表面30Bの表面粗さRaは100nmであった。第2の遮光部の第5表面30Aの表面粗さRaは8nmであった。
(Example 15)
Except for the fact that the uneven shape of the
(実施例16)
塗料原液を有機溶剤を用いて20倍に希釈したものを塗布した。それ以外は実施例12と同様の方法でルーバサンプルを作製した。第2の遮光部30の透光部との界面である第6表面30Bの表面粗さRaは20nmであった。第2の遮光部の第5表面30Aの表面粗さRaは20nmであった。
(Example 16)
The paint stock solution was diluted 20 times with an organic solvent and applied. Except for this, a louver sample was prepared in the same manner as in Example 12. The surface roughness Ra of the
(実施例17)
基板1の側面の表面粗さRaは18nmのものを使用した。また、ルーバ側面を形成する金型12の成形面の表面粗さRaは、18nmとした。金型12により転写成形されたルーバの側面2Dの表面粗さRaは18nmであった。塗料原液を有機溶剤を用いて20倍に希釈したものを塗布した。それ以外は実施例12と同様の方法でルーバサンプルを作製した。第2の遮光部30の透光部との界面である第6表面30Bの表面粗さRaは18nmであった。第2の遮光部の第5表面30Aの表面粗さRaは18nmであった。
(Example 17)
The side surface of the
(比較例5)
ルーバ側面に塗料を塗布せず、第2の遮光部を形成しなかった。それ以外は比較例1と同様の方法でルーバサンプルを作製した。第2の遮光部はないが、ルーバ側面の表面粗さRaは100nmであった。
(Comparative Example 5)
No paint was applied to the side surfaces of the louver, and no second light-shielding portion was formed. Except for this, a louver sample was produced in the same manner as in Comparative Example 1. Although there was no second light-shielding portion, the surface roughness Ra of the louver side surfaces was 100 nm.
以下に、実施例および比較例の評価結果をまとめて、表3に示す。
実施例12~実施例17のルーバをヘッドマウントディスプレイに実装したところ、画質への影響が大きなルーバ側面で散乱された外光が、ユーザの眼に入るのを抑制することが可能であった。また、実施例12~実施例17では、ルーバ側面で反射された表示光がユーザの眼に入ることによりコントラスト低下等が生じるのが抑制された。特に、実施例12及び実施例14、実施例15では、第2の遮光部30が接眼側の面2Cの外周を覆うことにより、外光散乱の影響を抑制する効果も合わせて得ることができた。これに対して、比較例5ルーバをヘッドマウントディスプレイに実装したところ、外光の散乱または表示光の反射により画質低下が観測された。
When the louvers of Examples 12 to 17 were mounted on a head-mounted display, it was possible to prevent external light scattered by the sides of the louvers, which has a large impact on image quality, from entering the user's eyes. Furthermore, in Examples 12 to 17, a decrease in contrast and the like caused by display light reflected by the sides of the louvers entering the user's eyes was prevented. In particular, in Examples 12, 14, and 15, the second light-shielding
[他の実施形態]
本発明は、以上説明した実施形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。上述した異なる実施形態や実施例を組合わせて実施しても構わない。
例えば、上述した製造方法の例では、遮光部材の下地となる基部の表面粗さを金型による転写成形で制御し、遮光材を塗布した時点で露出している側の表面粗さは塗料中の溶媒含有量や乾燥条件により制御した。しかし、遮光部材の表面粗さの制御方法は例示したものに限られるわけではなく、例えば遮光部材を被覆した後、露出している側の表面に研削加工やブラスト加工を実施することにより加工して遮光部材の表面粗さを制御してもよい。あるいは、遮光部材を真空成膜(例えば蒸着)により形成する場合には、成膜条件を調整することにより、表側の表面粗さを制御することが可能である。
[Other embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment and examples, and many modifications are possible within the technical concept of the present invention. Different embodiments and examples described above may be combined and implemented.
For example, in the above-mentioned example of the manufacturing method, the surface roughness of the base part that serves as the base of the light-shielding member is controlled by transfer molding using a mold, and the surface roughness of the side exposed at the time of applying the light-shielding material is controlled by the solvent content in the paint and the drying conditions. However, the method of controlling the surface roughness of the light-shielding member is not limited to the example, and for example, after covering the light-shielding member, the surface roughness of the light-shielding member may be controlled by processing the surface of the exposed side by carrying out a grinding process or a blasting process. Alternatively, when the light-shielding member is formed by vacuum film formation (e.g., vapor deposition), the surface roughness of the front side can be controlled by adjusting the film formation conditions.
また、遮光部5の形状は図1等に示した例に限られるわけではなく、表示パネル21や光学要素22によって決まる画角に応じて適宜変更可能である。例えば、図14に断面を示すように、ルーバ23の中心線Cから遠ざかるにつれて、遮光部5の主面の傾きが変化する形態であっても構わない。
The shape of the light-shielding
また、遮光部5の平面視の形状は、図3(b)に示した複数の同心円や、図3(c)に示すようなストライプ形状に限られるわけではない。平面視の形状は、例えば、径が異なる複数の同心円弧や、楕円や多角形であってもよい。
The shape of the light-shielding
また、画質評価の方法は、上述した実施例の方法に限られるわけではない。例えば、表示光が遮光部の主面で反射されることにより生じる画質劣化を評価する際には、表示パネルに市松模様、格子縞等の各種チャートを表示し、画像の面内均一性、コントラスト、シャープネス等を観察者による主観評価により行ってもよい。
また、外光あるいは外光が反射した迷光が遮光部の主面で反射されることにより生じる画質劣化を評価する際には、表示パネルに黒を表示させた状態でLEDの点灯と消灯とを切り替え、観察者による主観評価により比較を行ってもよい。
Furthermore, the method of evaluating the image quality is not limited to the method of the above-mentioned embodiment. For example, when evaluating the degradation of image quality caused by the reflection of the display light on the main surface of the light-shielding part, various charts such as checkered or lattice patterns may be displayed on the display panel, and the in-plane uniformity, contrast, sharpness, etc. of the image may be subjectively evaluated by an observer.
In addition, when evaluating the degradation in image quality caused by external light or stray light reflected from external light being reflected by the main surface of the light-shielding portion, the LEDs may be switched on and off while displaying black on the display panel, and a comparison may be made based on a subjective evaluation by an observer.
本発明に係るルーバは、ヘッドマウントディスプレイ以外の光学機器に設けてもよく、例えば、ハンドヘルドディスプレイ、静止画像や動画を撮影するカメラ、顕微鏡、内視鏡に装着してもよい。 The louvers of the present invention may be provided in optical devices other than head-mounted displays, such as handheld displays, cameras that capture still or video images, microscopes, and endoscopes.
以上説明した実施形態の開示は、以下の構成を含む。
[構成1]
透光性材料から成る基部の内部に、遮光性材料から成る遮光部が設けられ、
前記透光性材料と接する前記遮光部の表面のうち、前記基部の外縁側の表面を第2表面とし、前記第2表面の反対側の表面を第1表面とした時、前記第1表面の表面粗さが、前記第2表面の表面粗さよりも大きい、
ことを特徴とするルーバ。
[構成2]
前記第1表面の表面粗さRaは、20nm以上かつ2000nm以下である、
ことを特徴とする構成1に記載のルーバ。
[構成3]
前記第2表面の表面粗さRaは、20nm以下である、
ことを特徴とする構成1または2に記載のルーバ。
[構成4]
透光性材料から成る基部の内部に、遮光性材料から成る遮光部が設けられ、
前記透光性材料と接する前記遮光部の表面のうち、接眼側端面である第3表面の表面粗さRaは、20nm未満である、
ことを特徴とするルーバ。
[構成5]
前記透光性材料と接する前記遮光部の表面のうち、表示パネル側端面である第4表面の表面粗さRaは、前記第3表面の表面粗さRaよりも大きい、
ことを特徴とする構成4に記載のルーバ。
[構成6]
前記第4表面の表面粗さRaは、20nm以上である、
ことを特徴とする構成5に記載のルーバ。
[構成7]
前記第3表面の幅が、5μm以上かつ45μm以下である、
ことを特徴とする構成4乃至6のいずれか1項に記載のルーバ。
[構成8]
前記透光性材料と接する前記遮光部の表面のうち、前記基部の外縁側の表面を第2表面とし、前記第2表面の反対側の表面を第1表面とした時、
前記第1表面の表面粗さが、前記第2表面の表面粗さよりも大きい、
ことを特徴とする構成4乃至7のいずれか1項に記載のルーバ。
[構成9]
前記第1表面の表面粗さRaは、20nm以上かつ2000nm以下である、
ことを特徴とする構成8に記載のルーバ。
[構成10]
前記第2表面の表面粗さRaは、20nm以下である、
ことを特徴とする構成8または9に記載のルーバ。
[構成11]
透光性材料から成る基部の内部に、遮光性材料から成る第1遮光部が設けられ、
前記基部の側面の少なくとも一部に、遮光性材料から成る第2遮光部が設けられている、
ことを特徴とするルーバ。
[構成12]
前記基部の側面と接する前記第2遮光部の第6表面の表面粗さRaが、前記第6表面の反対側に位置する前記第2遮光部の第5表面の表面粗さRaより大きい、
ことを特徴とする構成11に記載のルーバ。
[構成13]
前記第6表面の表面粗さRaは、20nm以上かつ2000nm以下である、
ことを特徴とする構成12に記載のルーバ。
[構成14]
前記第5表面の表面粗さRaは、20nm以下である、
ことを特徴とする構成12または13に記載のルーバ。
[構成15]
前記第2遮光部は、前記基部の側面から接眼側主面の一部にまで延在している、
ことを特徴とする構成11乃至14のいずれか1項に記載のルーバ。
[構成16]
構成1乃至10のいずれか1項に記載のルーバの前記基部の側面の少なくとも一部に、遮光性材料から成る第2遮光部が設けられている、
ことを特徴とする構成11乃至15のいずれか1項に記載のルーバ。
[構成17]
構成1乃至16のいずれか1項に記載のルーバと、
表示パネルと、
前記表示パネルから出力される表示光をユーザの眼に向ける光学部と、を備え、
前記ルーバは、前記光学部から前記ユーザの眼に向かう前記表示光の光路に配置されている、
ことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
[構成18]
構成1乃至16のいずれか1項に記載のルーバと、前記ルーバを支持する筐体とを備えた光学機器。
The disclosure of the above-described embodiment includes the following configurations.
[Configuration 1]
a light-shielding portion made of a light-shielding material is provided inside a base made of a light-transmitting material;
among the surfaces of the light-shielding portion in contact with the light-transmitting material, a surface on an outer edge side of the base is defined as a second surface, and a surface opposite to the second surface is defined as a first surface, the surface roughness of the first surface is larger than the surface roughness of the second surface;
A louver characterized by:
[Configuration 2]
The surface roughness Ra of the first surface is 20 nm or more and 2000 nm or less.
2. The louver of
[Configuration 3]
The surface roughness Ra of the second surface is 20 nm or less.
3. The louver according to
[Configuration 4]
a light-shielding portion made of a light-shielding material is provided inside a base made of a light-transmitting material;
a surface roughness Ra of a third surface of the light-shielding portion, the third surface being an eyepiece-side end surface of the light-shielding portion in contact with the light-transmitting material, is less than 20 nm;
A louver characterized by:
[Configuration 5]
a fourth surface, which is an end surface on a display panel side among surfaces of the light-shielding portion in contact with the light-transmitting material, has a surface roughness Ra greater than a surface roughness Ra of the third surface;
5. The louver according to
[Configuration 6]
The surface roughness Ra of the fourth surface is 20 nm or more.
6. The louver according to
[Configuration 7]
The width of the third surface is 5 μm or more and 45 μm or less.
7. The louver according to any one of
[Configuration 8]
Among the surfaces of the light-shielding portion that are in contact with the light-transmitting material, when a surface on an outer edge side of the base is defined as a second surface and a surface opposite to the second surface is defined as a first surface,
The surface roughness of the first surface is greater than the surface roughness of the second surface.
8. The louver according to any one of
[Configuration 9]
The surface roughness Ra of the first surface is 20 nm or more and 2000 nm or less.
9. The louver of claim 8.
[Configuration 10]
The surface roughness Ra of the second surface is 20 nm or less.
10. The louver according to claim 8 or 9.
[Configuration 11]
a first light-shielding portion made of a light-shielding material is provided inside a base made of a light-transmitting material;
A second light-shielding portion made of a light-shielding material is provided on at least a part of a side surface of the base portion.
A louver characterized by:
[Configuration 12]
a surface roughness Ra of a sixth surface of the second light-shielding portion in contact with a side surface of the base portion is greater than a surface roughness Ra of a fifth surface of the second light-shielding portion located on the opposite side to the sixth surface;
12. The louver of
[Configuration 13]
The surface roughness Ra of the sixth surface is 20 nm or more and 2000 nm or less.
13. The louver of
[Configuration 14]
The surface roughness Ra of the fifth surface is 20 nm or less.
14. The louver according to claim 12 or 13.
[Configuration 15]
the second light-shielding portion extends from a side surface of the base portion to a part of the eyepiece-side principal surface;
15. The louver according to any one of
[Configuration 16]
A second light-shielding portion made of a light-shielding material is provided on at least a part of a side surface of the base of the louver according to any one of
16. The louver according to any one of
[Configuration 17]
17. The louver according to any one of
A display panel;
an optical unit that directs display light output from the display panel to a user's eye;
The louver is disposed in an optical path of the display light traveling from the optical unit to the user's eye.
A head mounted display characterized by:
[Configuration 18]
17. An optical device comprising the louver according to any one of
以上説明した実施形態の開示は、以下の方法を含む。
[方法1]
ルーバの製造方法において、
所定の表面粗さを有する基部を樹脂材料にて形成する工程と、
前記基部に、所定の条件で遮光性の材料を被覆して遮光部を形成する工程と、を備え、
前記遮光部の表面のうち、前記ルーバの中心側の表面を第1表面とし、前記ルーバの外縁側の表面を第2表面とした時、前記第1表面の表面粗さが前記第2表面の表面粗さよりも大きくなるように、前記基部の前記所定の表面粗さ及び前記遮光性の材料を被覆する際の前記所定の条件が制御される、
ことを特徴とするルーバの製造方法。
[方法2]
前記基部の前記所定の表面粗さは、金型を用いて前記基部を転写成形する際の成形条件により制御される、
ことを特徴とする方法1に記載のルーバの製造方法。
[方法3]
前記基部の前記所定の表面粗さは、前記基部を転写成形する際に用いられる金型の成形面の表面粗さにより制御される、
ことを特徴とする方法1または2に記載のルーバの製造方法。
[方法4]
前記遮光性の材料を被覆する際の前記所定の条件は、前記遮光性の材料を被覆する装置、及び/又は前記遮光性の材料を含有する塗料の物性、及び/又は乾燥方法、により制御される、
ことを特徴とする方法1乃至3のいずれか1項に記載のルーバの製造方法。
[方法5]
前記遮光性の材料を被覆する際の前記所定の条件は、前記遮光性の材料を被覆するための塗料に含まれる溶媒の量により制御される、
ことを特徴とする方法1乃至4のいずれか1項に記載のルーバの製造方法。
[方法6]
前記第1表面の表面粗さRaは、20nm以上かつ2000nm以下に制御される、
ことを特徴とする方法1乃至5のいずれか1項に記載のルーバの製造方法。
[方法7]
前記第2表面の表面粗さRaは、20nm以下に制御される、
ことを特徴とする方法1乃至6のいずれか1項に記載のルーバの製造方法。
[方法8]
ルーバの製造方法において、
所定の表面粗さを有する基部を樹脂材料にて形成する工程と、
前記基部に、所定の条件で遮光性の材料を被覆して遮光部を形成する工程と、を備え、
前記遮光部の表面のうち、接眼側端面の表面粗さRaが20nm未満になるように、前記基部の前記所定の表面粗さ及び前記遮光性の材料を被覆する際の前記所定の条件が制御される、
ことを特徴とするルーバの製造方法。
[方法9]
前記基部の前記所定の表面粗さは、金型を用いて前記基部を転写成形する際の成形条件により制御される、
ことを特徴とする方法8に記載のルーバの製造方法。
[方法10]
前記基部の前記所定の表面粗さは、前記基部を転写成形する際に用いられる金型の成形面の表面粗さにより制御される、
ことを特徴とする方法8または9に記載のルーバの製造方法。
[方法11]
前記遮光性の材料を被覆する際の前記所定の条件は、前記遮光性の材料を被覆する装置、及び/又は前記遮光性の材料を含有する塗料の物性、及び/又は乾燥方法、により制御される、
ことを特徴とする方法8乃至10のいずれか1項に記載のルーバの製造方法。
[方法12]
前記遮光性の材料を被覆する際の前記所定の条件は、前記遮光性の材料を被覆するための塗料に含まれる溶媒の量により制御される、
ことを特徴とする方法8乃至11のいずれか1項に記載のルーバの製造方法。
[方法13]
前記遮光部の表面のうち、表示パネル側端面の表面粗さRaは20nm以上に制御される、
ことを特徴とする方法8乃至12のいずれか1項に記載のルーバの製造方法。
[方法14]
方法8乃至13のいずれか1項に記載のルーバの製造方法において、
さらに、前記基部の側面の少なくとも一部に、遮光性材料から成る第2遮光部を形成する、
ことを特徴とするルーバの製造方法。
The disclosure of the above-described embodiments includes the following methods.
[Method 1]
In a method for manufacturing a louver,
forming a base having a predetermined surface roughness from a resin material;
and forming a light-shielding portion by covering the base with a light-shielding material under predetermined conditions,
When the surface of the light-shielding portion on the center side of the louver is defined as a first surface and the surface on the outer edge side of the louver is defined as a second surface, the predetermined surface roughness of the base and the predetermined conditions for covering the light-shielding material are controlled so that the surface roughness of the first surface is greater than the surface roughness of the second surface.
A method for manufacturing a louver comprising the steps of:
[Method 2]
The predetermined surface roughness of the base is controlled by molding conditions when the base is transfer molded using a mold.
2. A method for producing the louver according to
[Method 3]
The predetermined surface roughness of the base is controlled by the surface roughness of a molding surface of a mold used when transfer molding the base.
3. A method for producing the louver according to
[Method 4]
The predetermined conditions for coating the light-shielding material are controlled by an apparatus for coating the light-shielding material, and/or the physical properties of a paint containing the light-shielding material, and/or a drying method.
4. A method for manufacturing a louver according to any one of
[Method 5]
The predetermined condition for coating the light-shielding material is controlled by the amount of a solvent contained in a paint for coating the light-shielding material.
5. A method for manufacturing a louver according to any one of
[Method 6]
The surface roughness Ra of the first surface is controlled to be 20 nm or more and 2000 nm or less.
6. A method for manufacturing a louver according to any one of
[Method 7]
The surface roughness Ra of the second surface is controlled to 20 nm or less.
7. A method for manufacturing a louver according to any one of
[Method 8]
In a method for manufacturing a louver,
forming a base having a predetermined surface roughness from a resin material;
and forming a light-shielding portion by covering the base with a light-shielding material under predetermined conditions,
the predetermined surface roughness of the base and the predetermined conditions for coating the light-shielding material are controlled so that the surface roughness Ra of an eyepiece-side end face of the light-shielding portion is less than 20 nm.
A method for manufacturing a louver comprising the steps of:
[Method 9]
The predetermined surface roughness of the base is controlled by molding conditions when the base is transfer molded using a mold.
9. The method of claim 8, wherein the louver is
[Method 10]
The predetermined surface roughness of the base is controlled by the surface roughness of a molding surface of a mold used when transfer molding the base.
10. A method for producing a louver according to method 8 or 9.
[Method 11]
The predetermined conditions for coating the light-shielding material are controlled by an apparatus for coating the light-shielding material, and/or the physical properties of a paint containing the light-shielding material, and/or a drying method.
11. A method for producing a louver according to any one of methods 8 to 10.
[Method 12]
The predetermined condition for coating the light-shielding material is controlled by the amount of a solvent contained in a paint for coating the light-shielding material.
12. A method for producing a louver according to any one of methods 8 to 11.
[Method 13]
The surface roughness Ra of the display panel side end surface of the light-shielding portion is controlled to be 20 nm or more.
13. A method for producing a louver according to any one of methods 8 to 12.
[Method 14]
14. The method of claim 8, further comprising the steps of:
Furthermore, a second light-shielding portion made of a light-shielding material is formed on at least a part of a side surface of the base portion.
A method for manufacturing a louver comprising the steps of:
1・・・基板/2・・・第1の基部/3・・・第2の基部/4・・・遮光部5を挟持している部分/5・・・遮光部/5A・・・中心線Cに近い側の主面/5B・・・中心線Cと反対側の主面/11・・・樹脂材料/12・・・金型/13・・・紫外光源/14・・・ディスペンサ/15・・・型板/16・・・樹脂材料/21、21L、21R・・・表示パネル/22・・・光学要素/23・・・ルーバ/24・・・眼/25・・・外光/30・・・第2の遮光部/100・・・ヘッドマウントディスプレイ/EW、EWL、EWR・・・窓材/IMG・・・表示光/NF・・・鼻当て部/OX・・・光軸/PBS・・・偏光ビームスプリッタ/PF・・・フレーム
1: Substrate / 2: First base / 3: Second base / 4: Part that holds the light-shielding
Claims (12)
前記ルーバは、
透光性材料から成る基部の内部に、遮光性材料から成る遮光部が設けられ、
前記透光性材料と接する前記遮光部の表面のうち、前記基部の外縁側の表面を第2表面とし、前記第2表面の反対側の表面を第1表面とした時、
前記第1表面の表面粗さが、前記第2表面の表面粗さよりも大きく、
前記遮光部の前記第1表面は、前記第2表面より前記光路の光軸に近い側の面である、
ことを特徴とするルーバ。 a head mounted display including a louver, a display panel, and an optical unit that directs display light output from the display panel to a user's eye; the louver being disposed in an optical path of the display light directed from the optical unit to the user's eye,
The louver is
a light-shielding portion made of a light-shielding material is provided inside a base made of a light-transmitting material;
When the surface of the light-shielding portion that is in contact with the light-transmitting material on the outer edge side of the base is defined as a second surface, and the surface opposite to the second surface is defined as a first surface,
the surface roughness of the first surface is greater than the surface roughness of the second surface;
The first surface of the light blocking portion is a surface closer to the optical axis of the optical path than the second surface.
A louver characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載のルーバ。 The surface roughness Ra of the first surface is 20 nm or more and 2000 nm or less.
2. The louver of claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のルーバ。 The surface roughness Ra of the second surface is 20 nm or less.
3. A louver according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1に記載のルーバ。 a surface roughness Ra of a third surface of the light-shielding portion, the third surface being an eyepiece-side end surface of the light-shielding portion in contact with the light-transmitting material, is less than 20 nm;
2. The louver of claim 1 .
前記第4表面の表面粗さRaは、前記第3表面の表面粗さRaよりも大きい、
ことを特徴とする請求項1に記載のルーバ。 When the surface of the light-shielding portion that is in contact with the light-transmitting material is the eyepiece-side end surface as a third surface and the surface that is the display panel-side end surface as a fourth surface,
The surface roughness Ra of the fourth surface is greater than the surface roughness Ra of the third surface.
2. The louver of claim 1 .
ことを特徴とする請求項1に記載のルーバ。 a fourth surface of the light-shielding portion that is in contact with the light-transmitting material and is a display panel side end surface has a surface roughness Ra of 20 nm or more;
2. The louver of claim 1 .
ことを特徴とする請求項4に記載のルーバ。 The width of the third surface is 5 μm or more and 45 μm or less.
5. The louver of claim 4 .
ことを特徴とする請求項1に記載のルーバ。 A second light-shielding portion made of a light-shielding material is further provided on at least a part of a side surface of the base portion.
2. The louver of claim 1 .
ことを特徴とする請求項8に記載のルーバ。 a surface roughness Ra of a sixth surface of the second light-shielding portion in contact with a side surface of the base portion is greater than a surface roughness Ra of a fifth surface of the second light-shielding portion located on the opposite side to the sixth surface;
9. The louver of claim 8 .
ことを特徴とする請求項9に記載のルーバ。 The surface roughness Ra of the sixth surface is 20 nm or more and 2000 nm or less.
10. The louver of claim 9 .
ことを特徴とする請求項9に記載のルーバ。 The surface roughness Ra of the fifth surface is 20 nm or less.
10. The louver of claim 9 .
表示パネルと、
前記表示パネルから出力される表示光をユーザの眼に向ける光学部と、を備え、
前記ルーバは、前記光学部から前記ユーザの眼に向かう前記表示光の光路に配置されている、
ことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 A louver according to any one of claims 1 to 11 ;
A display panel;
an optical unit that directs display light output from the display panel to a user's eye;
The louver is disposed in an optical path of the display light traveling from the optical unit to the user's eye.
A head mounted display characterized by:
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