TWI883421B - 投影基板以及眼鏡型終端 - Google Patents

Abstract

一種投影基板，用於使自第一面入射的光的至少一部分透射至第一面的相反側的第二面，且使圖像光投影至第二面，所述投影基板包括：入射區域，供投影光入射；分支區域，具有對自入射區域入射的投影光進行導波的第一繞射光柵；以及出射區域，具有對自分支區域入射的投影光的一部分進行導波後自第二面出射投影光的一部分的第二繞射光柵，入射區域將投影光導波至分支區域，分支區域使投影光的一部分朝向出射區域繞射，第一繞射光柵具有在對投影光進行導波的第一方向上反復形成的由第一凸部與第一凹部形成的多個第一凹凸部，多個第一分割區域中的一個第一分割區域中第一凸部在第一方向上的寬度相對於第一凹凸部的第一週期的比例即第一填充因數與較一個第一分割區域更靠近入射區域的第一分割區域的第一填充因數相比遠離0.5。

Description

投影基板以及眼鏡型終端

本發明是有關於一種投影基板以及眼鏡型終端。

以往，已知有使用包含波導（waveguide）等的光學系統來顯示二維圖像以供用戶觀賞的眼鏡型的器件、頭戴顯示器等（例如參照日本專利特開2017-207686號公報）。

[發明所欲解決之課題] 此種裝置由於要將光學系統裝入有限的空間內，因此有時光學系統變得複雜。而且，若設為簡便的光學系統，則有時會導致投影至顯示區域的圖像的亮度產生不均。

因此，本發明是有鑒於該些方面而完成，目的在於，能夠以簡便的結構來降低用戶所觀賞的投影圖像的亮度的不均。 [解決課題之手段]

本發明的第一形態中，提供一種投影基板，用於使自第一面入射的光的至少一部分透射至所述第一面的相反側的第二面，且使圖像光投影至所述第二面，所述投影基板包括：入射區域，供用於使所述圖像光投影的投影光入射；分支區域，具有對自所述入射區域入射的所述投影光進行導波的第一繞射光柵；以及出射區域，具有對自所述分支區域入射的所述投影光的一部分進行導波後自所述第二面出射所述投影光的一部分的第二繞射光柵，所述入射區域將入射的所述投影光導波至所述分支區域，所述分支區域使所述投影光的一部分朝向所述出射區域繞射，所述第一繞射光柵具有由第一凸部與第一凹部構成的多個第一凹凸部，所述多個第一凹凸部以在對所述投影光進行導波的第一方向上反復的方式形成，所述分支區域具有多個第一分割區域，一個第一分割區域中所述第一凸部在所述第一方向上的寬度相對於所述第一凹凸部的第一週期的比例即第一填充因數為不包含規定值的範圍內，較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的第一填充因數為包含所述規定值的範圍內。

亦可為，所述多個第一分割區域各自的所述第一凹凸部的所述第一週期相同。

亦可為，所述一個第一分割區域的所述第一凹凸部的深度大於較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的所述第一凹凸部的深度，所述一個第一分割區域的所述第一凹凸部的深度與較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的所述第一凹凸部的深度之差的絕對值越大，所述一個第一分割區域的第一填充因數與較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的第一填充因數之差的絕對值越小。

亦可為，所述規定值為0.5，所述多個第一分割區域中的距所述入射區域最遠的所述一個第一分割區域的第一填充因數為0.35以下或0.65以上的範圍內，較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的第一填充因數為0.3以上且0.7以下的範圍內。

亦可為，所述第二繞射光柵具有由第二凸部與第二凹部構成的多個第二凹凸部，所述多個第二凹凸部以在對所述投影光進行導波的第二方向上反復的方式形成，所述出射區域具有多個第二分割區域，所述多個第二分割區域中的較一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域中所述第二凸部在所述第二方向上的寬度相對於所述第二凹凸部的第二週期的比例即第二填充因數為包含所述規定值的範圍內。

亦可為，所述多個第二分割區域各自的所述第二凹凸部的所述第二週期相同。

亦可為，所述一個第二分割區域的所述第二凹凸部的深度大於較所述一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域的所述第二凹凸部的深度，所述一個第二分割區域的所述第二凹凸部的深度與較所述一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域的所述第二凹凸部的深度之差的絕對值越大，所述一個第二分割區域中所述第二凸部在所述第二方向上的寬度相對於所述第二凹凸部的第二週期的比例即第二填充因數與較所述一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域的第二填充因數之差的絕對值越小。

亦可為，所述規定值為0.5，所述一個第二分割區域的第二填充因數為不包含所述規定值的範圍內，較所述一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域的第二填充因數為包含所述規定值的範圍內。

亦可為，理想的是：所述規定值為0.5，所述多個第一分割區域各自的所述第一週期為50 nm以上且1 μm以下，所述一個第一分割區域的所述第一凹凸部的深度為50 nm以上且800 nm以下，所述一個第一分割區域的第一填充因數為0.35以下或0.65以上，較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的所述第一凹凸部的深度為5 nm以上且100 nm以下，較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的第一填充因數為0.3以上且0.7以下，所述多個第二分割區域各自的所述第二週期為100 nm以上且1 μm以下，所述一個第二分割區域的所述第二凹凸部的深度為50 nm以上且800 nm以下，所述一個第二分割區域的第二填充因數為0.35以下或0.65以上，較所述一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域的所述第二凹凸部的深度為5 nm以上且100 nm以下，較所述一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域的第二填充因數為0.3以上且0.7以下。

本發明的第二形態中，提供一種眼鏡型終端，供用戶佩戴，所述眼鏡型終端包括：第一形態所述的所述投影基板，作為所述用戶的右眼用透鏡以及左眼用透鏡中的至少一者而設，使自所述第一面入射的至少一部分光透射至所述用戶的眼，且使所述圖像光投影至所述第二面；框架，固定所述投影基板；以及投影部，設於所述框架，將用於使所述圖像光投影至所述出射區域的所述投影光照射至所述投影基板的所述入射區域。 [發明的效果]

根據本發明，起到下述效果：能夠以簡便的結構來降低用戶所觀賞的投影圖像的亮度的不均。

＜眼鏡型終端10的結構例＞ 圖1表示本實施方式的眼鏡型終端10的結構例。本實施例中，將彼此正交的三個軸設為X軸、Y軸以及Z軸。眼鏡型終端10為用戶所佩戴的、例如可穿戴式器件。眼鏡型終端10使用戶觀賞透過眼鏡的景色，且將圖像光投影至設於投影基板100的顯示區域。眼鏡型終端10包括投影基板100、框架110以及投影部120。

投影基板100使自第一面入射的至少一部分光透射至用戶的眼，且使所述圖像光投影至第二面。此處，投影基板100的第一面是在用戶佩戴有眼鏡型終端10的狀態下朝向用戶的相反側的面。而且，投影基板100的第二面是在用戶佩戴有眼鏡型終端10的狀態下朝向用戶的面。圖1表示投影基板100的第一面以及第二面與XY平面大致平行地配置的示例。投影基板100例如是在玻璃基板形成有作為波導發揮功能的繞射光柵的基板。關於投影基板100將後述。

框架110固定投影基板100。在框架110，設有投影基板100作為用戶的右眼用透鏡以及左眼用透鏡中的至少一者。圖1表示下述示例，即，在框架110設有投影基板100a以作為用戶的右眼用透鏡，且設有投影基板100b以作為左眼用透鏡。

框架110亦可取代於此而設有一個投影基板100以作為用戶的右眼用透鏡或左眼用透鏡。而且，框架110亦可設有一個投影基板100以作為用戶的雙眼用透鏡。此時，框架110亦可具有護目鏡的形狀。框架110具有邊撐（temple）、束帶（strap）等的部位，以使得用戶能夠佩戴所述眼鏡型終端10。

投影部120被設於框架110，朝向投影基板100照射用於使圖像光投影至投影基板100的投影光。在框架110，設有一個或多個此種投影部120。圖1表示下述示例，即，在框架110設有用於將投影光L1照射至投影基板100a的投影部120a與用於將投影光L2照射至投影基板100b的投影部120b。

投影部120既可被設於框架110的固定投影基板100的部位，亦可被設於框架110的邊撐等。理想的是，投影部120是以與框架110成為一體的方式而設。投影部120例如將包含一個波長的投影光照射至投影基板100而使用戶觀賞單色的圖像。而且，投影部120亦可將包含多個波長的投影光照射至投影基板100而使用戶觀賞包含多個顏色的圖像。

圖2表示本實施方式的眼鏡型終端10中的投影光的光路的概略。投影部120將投影光照射至設於投影基板100的入射區域210。入射區域210將投影光導波至投影基板100的基板內。並且，投影基板100將在基板內受到導波的投影光自出射區域230作為圖像光而出射。再者，關於入射區域210以及出射區域230將後述。

圖3表示本實施方式的投影基板100中的投影光的光路的概略。儘管將後述，但投影基板100具有入射區域210、分支區域220以及出射區域230。投影光L入射至入射區域210，並經過分支區域220自出射區域230作為圖像光P而出射。隨著投影光L遠離入射區域210而行進，分支區域220將投影光L逐部分地導波至出射區域230。

同樣地，出射區域230亦隨著投影光L遠離分支區域220而行進，將投影光L的逐部分的光作為圖像光P的一部分而出射。藉此，投影基板100將入射至入射區域210的投影光L自出射區域230作為圖像光P而出射。

此處，考慮下述示例：分支區域220在分支區域220的區域整體中以一定的比例將投影光L導波至出射區域230。此時，隨著投影光L遠離入射區域210而行進，投影光L的光量減少，因此自分支區域220入射至出射區域230的投影光L有時會根據距入射區域210的距離而強度不同。

同樣，考慮出射區域230在出射區域230的區域整體中以一定的比例將投影光L作為圖像光P而出射的示例。此時，隨著投影光L遠離分支區域220而行進，投影光L的光量減少，因此自出射區域230出射的圖像光P有時會根據距入射區域210的距離以及距出射區域230的距離而強度不同。例如，有時會導致自出射區域230所投影的圖像的左上像素朝向右下像素而亮度逐漸降低。本實施方式的投影基板100降低此種亮度的不均。

＜投影光與圖像光的一例＞ 圖4表示本實施方式的投影部120照射至投影基板100的投影光L與投影基板100所出射的圖像光P的一例。投影部120例如朝向位於+Z方向的投影基板100的第二面照射投影光L。投影光L對應於用戶所看到的圖像，例如在與XY平面大致平行的面上設置螢幕等來使投影光L投影的情況下，在所述螢幕顯示供用戶觀賞的圖像M1。用戶看到的圖像例如為投影部120所具有的處理器所製作的擴增實境（Augmented Reality，AR）圖像或虛擬實境（Virtual Reality，VR）圖像。如此，投影部120將在與XY平面大致平行的面上形成圖像M1的多個光線作為投影光L而照射。

本實施方式中，說明下述示例，即，投影部120將以X軸方向作為長邊方向的大致長方形的圖像M1投影至與XY平面大致平行的面。而且，圖4中，將投影部120所照射的多個光線中的五個光線表示為輸入光線20。例如，將與圖像的左上像素對應的光線設為第一輸入光線20a，將與圖像的左下像素對應的光線設為第二輸入光線20b，將與圖像的中央像素對應的光線設為第三輸入光線20c，將與圖像的右上像素對應的光線設為第四輸入光線20d，將與圖像的右下像素對應的光線設為第五輸入光線20e。

投影部120例如將此種投影光L照射至投影基板100的入射區域210，以在無限遠或規定的位置形成正立虛像。入射至入射區域210的投影光經過分支區域220自出射區域230作為圖像光P而出射。圖像光P自出射區域230出射，並入射至自投影基板100隔開距離d的用戶的眼。並且，圖像光P在用戶的眼的視網膜上成像為圖像M2。如此，圖像光P包含成像為圖像M2的多個光線束。

圖4中，將自投影基板100的出射區域230的圓形區域C照射並在規定的位置成像的多個光線束中的五個光線束表示為輸出光線束30。例如，將成像為圖像的右下像素的光線束設為第一輸出光線束30a，將成像為圖像的右上像素的光線束設為第二輸出光線束30b，將成像為圖像的中央像素的光線束設為第三輸出光線束30c，將成像為圖像的左下像素的光線束設為第四輸出光線束30d，將成像為圖像的左上像素的光線束設為第五輸出光線束30e。

各個光線束分別對應於自投影部120入射的多個輸入光線20。例如，第一輸出光線束30a對應於第一輸入光線20a，第一輸入光線20a包含在自投影基板100的入射區域210直至出射區域230為止之間藉由多次的分支以及多次的繞射等而產生的多個光線。同樣，第二輸出光線束30b對應於第二輸入光線20b，第三輸出光線束30c對應於第三輸入光線20c，第四輸出光線束30d對應於第四輸入光線20d，第五輸出光線束30e對應於第五輸入光線20e。

換言之，自出射區域230出射的圖像光P在用戶的眼的視網膜上所成像的圖像M2對應於投影部120所照射的投影光L所投影的圖像M1。藉此，佩戴著眼鏡型終端10的用戶可感覺圖像M2重疊於透過投影基板100所看到的風景而投影於投影基板100的第二面上。換言之，出射區域230作為顯示與投影光L所投影的圖像M1對應的圖像M2的顯示區域發揮功能。

圖4中，表示用戶所觀測的圖像M2為將投影光L所投影的圖像M1上下以及左右反轉的圖像的示例。再者，投影光L所投影的圖像M1既可為靜態圖像，亦可取而代之，而為動態圖像。接下來說明如上述般出射與所入射的投影光L對應的圖像光P的投影基板100。

＜投影基板100的結構例＞ 圖5表示本實施方式的投影基板100的結構例。圖5表示投影基板100的第一面以及第二面與XY平面大致平行地配置的示例。投影基板100是用於使自第一面入射的光的至少一部分透射至第一面的相反側的第二面，且使圖像光投影至第二面的基板。作為一例，投影基板100為玻璃基板。投影基板100包括入射區域210、分支區域220以及出射區域230。

＜入射區域210的示例＞ 入射區域210供用於使圖像光投影的投影光入射，將入射的投影光朝向分支區域220導波。圖5表示入射區域210在與XY平面大致平行的面上具有圓形的形狀的示例，但並不限定於此。入射區域210只要可將投影光導波至分支區域220即可，可具有橢圓形、多邊形、梯形等的形狀。

入射區域210具有以輸入瞳孔擴展器（Input Pupil Expander，IPE）週期形成有多個第一槽部212的繞射光柵。換言之，多個第一槽部212以預先規定的槽寬及間隔沿同一方向排列於投影基板100的上表面，藉此，作為繞射光柵發揮功能。入射區域210具有反射型或透射型的繞射光柵，藉由反射型繞射或透射型繞射將投影光導向分支區域220的方向。

多個第一槽部212的IPE週期例如為10 nm左右至10 μm左右的範圍。IPE週期較佳為100 nm左右至1 μm左右的範圍。IPE週期更佳為200 nm左右至800 nm左右的範圍。多個第一槽部212的深度為1 nm左右至10 μm左右的範圍。多個第一槽部212的深度較佳為50 nm左右至800 nm左右的範圍。

多個第一槽部212的填充因數為0.05左右至0.95左右的範圍。多個第一槽部212的填充因數較佳為0.3左右至0.7左右的範圍。此處，填充因數是鄰接的兩個第一槽部212之間的距離除以IPE週期所得的值。再者，有時將鄰接的兩個第一槽部212之間的距離稱作線（line），將第一槽部212的寬度稱作空間（space），將IPE週期稱作間距（pitch），此時，間距為線與空間之和，填充因數是線除以間距所得的值。

多個第一槽部212例如沿自入射區域210朝向分支區域220的方向排列。此處，將自入射區域210朝向分支區域220的投影光的行進方向設為第一方向。圖5表示下述示例，即，第一方向為與X軸方向大致平行的方向，且沿第一方向排列有沿與Y軸方向大致平行的方向延伸的第一槽部212。投影光收聚且入射至入射區域210，因此入射區域210以在投影基板100的面內將第一方向作為中心而具有擴展角的方式將投影光導波至分支區域220。

＜分支區域220的示例＞ 分支區域220將自入射區域210入射的投影光的一部分朝向出射區域230導波。分支區域220是在與XY平面大致平行的面上設於投影光所通過的區域。分支區域220具有反射型的繞射光柵，藉由反射型繞射將投影光導向出射區域230的方向。分支區域220例如具有將第一方向設為長邊方向的長方形的形狀。

再者，投影光一邊以第一方向為中心擴展一邊行進，因此分支區域220較佳為具有以下述方式擴展的形狀，即，隨著遠離入射區域210，通過入射區域210且遠離投影光的行進方向即第一方向。分支區域220例如在與XY平面大致平行的面上具有梯形、扇形等的形狀。圖5表示分支區域220具有梯形形狀的示例。此種形狀的分支區域220可對應於投影光在XY平面上一邊擴展一邊行進的區域而形成，從而可有效率地對投影光進行導波。

分支區域220中以在第一方向上反復的方式形成有由第一凸部與第一凹部構成的多個第一凹凸部。以下，將第一凹凸部稱作第二槽部222。即，分支區域220具有以第一週期形成有多個第二槽部222的第一繞射光柵。換言之，多個第二槽部222以預先規定的槽寬及間隔沿同一方向排列於投影基板100的上表面，藉此，作為繞射光柵發揮功能。分支區域220例如作為反射型的繞射光柵發揮功能，將投影光導向出射區域230。

多個第二槽部222的第一週期是與多個第一槽部212的IPE週期不同的週期。理想的是，為了將投影光導向出射區域230，第一週期選擇適當的週期。第一週期例如為10 nm左右至10 μm左右的範圍。第一週期較佳為50 nm左右至1 μm左右的範圍。第一週期更佳為100 nm左右至700 nm左右的範圍。多個第二槽部222的深度為1 nm左右至10 μm左右的範圍。多個第二槽部222的深度較佳為5 nm左右至800 nm左右的範圍。

多個第二槽部222例如沿預先規定的方向排列。例如，將自分支區域220朝向出射區域230的方向設為第二方向，將第一方向與第二方向所成的角設為第一角度。此時，多個第二槽部222是沿相對於第一方向朝第二方向傾斜第一角度的1/2角度的方向而形成。圖5表示下述示例，即，第二方向為與Y軸方向大致平行的方向，第一角度為大致90度，多個第二槽部222沿相對於第一方向朝第二方向傾斜了大致45度的方向排列。

分支區域220具有沿入射的投影光的行進方向排列的多個第一分割區域224。形成於多個第一分割區域224的第二槽部222的深度各不相同。換言之，在分支區域220中，以所輸入的投影光中的被導波至出射區域230的光的比例對應於每個第一分割區域224而不同的方式，形成有第二槽部222。

理想的是分支區域220具有三個以上的第一分割區域224。形成於多個第一分割區域224的各者的多個第二槽部222的第一週期例如全部相同。如此，分支區域220被分割為多個第一分割區域224，藉由使導波至出射區域230的投影光的光量對應於每個第一分割區域224而不同，從而將根據距入射區域210的距離而強度不同的投影光導波至出射區域230，且將相對於投影光的行進方向垂直的方向的光量分佈調節為大致固定。

例如，以下述方式形成有第二槽部222，即，設於一個第一分割區域224的第二槽部222的深度大於設於較一個第一分割區域224更靠近入射區域210的第一分割區域224的第二槽部222的深度。此時，亦可為，越遠離入射區域210，多個第一分割區域224中鄰接的兩個第一分割區域224的第二槽部222的深度的變化率越大。

作為一例，如圖5所示，考慮具有三個第一分割區域224的分支區域220。此處，三個第一分割區域224中的距入射區域210最近的第一分割區域224a是設為：第二槽部222形成為，使所入射的投影光的大致1/4光量的光導波至出射區域230。此時，入射至距入射區域210最近的第一分割區域224a的投影光的剩餘大致3/4的光量入射至鄰接的第一分割區域224b。

距入射區域210第二近的第一分割區域224b是設為：第二槽部222的深度形成為，將所入射的投影光的大致1/3光量的光導波至出射區域230。換言之，距入射區域210第二近的第一分割區域224b的第二槽部222的深度形成為大於第一分割區域224a的第二槽部222的深度，以將與距入射區域210最近的第一分割區域224a相比為4/3倍的光量的光導波至出射區域230。此種第一分割區域224b將入射至距入射區域210最近的第一分割區域224a的投影光的大致1/4光量的光導波至出射區域230。

並且，入射至距入射區域210最近的第一分割區域224a的投影光的剩餘大致1/2的光量入射至鄰接的第一分割區域224c。距入射區域210第三近的第一分割區域224c是設為：第二槽部222的深度形成為，將入射的投影光的大致1/2光量的光導波至出射區域230。換言之，距入射區域210第三近的第一分割區域224c的第二槽部222的深度形成為大於第一分割區域224b的第二槽部222的深度，以將與距入射區域210第二近的第一分割區域224b相比為3/2倍的光量的光導波至出射區域230。

而且，三個第一分割區域224中鄰接的兩個第一分割區域224的第二槽部222的深度的變化率形成為，越遠離入射區域210則越大。並且，距入射區域210第三近的第一分割區域224c將入射至距入射區域210最近的第一分割區域224a的投影光的大致1/4光量的光導波至出射區域230。如以上的示例般可知，分支區域220使導波至出射區域230的投影光的光量對應於每個第一分割區域224而不同地設為規定的值，藉此，可將向與各個第一分割區域224對應的出射區域230導波的投影光的光量設為大致固定的分佈，且將投影光導波至出射區域230。即，分支區域220對於自入射區域210入射的投影光，可將相對於該投影光的行進方向垂直的方向的光量分佈調節為大致固定。因此，眼鏡型終端10可降低用戶所觀賞的投影圖像的亮度的不均。

再者，分支區域220亦可在距入射區域210最遠的位置更具有作為第一分割區域224之一的第一反射區域226。圖5表示分支區域220具有三個第一分割區域224與第一反射區域226的示例。第一反射區域226將通過了多個第一分割區域224的光的至少一部分再次反射向多個第一分割區域224。第一反射區域226具有深度較鄰接的第一分割區域224的第二槽部222的深度大的第二槽部222。

例如，理想的是，第一反射區域226的第二槽部222的深度具有多個第一分割區域224的第二槽部222中的最大深度的大致三倍以上的深度。更理想的是，第一反射區域226的第二槽部222的深度具有多個第一分割區域224的第二槽部222中的最大深度的大致十倍以上的深度。再者，第一反射區域226的第二槽部222亦可沿第一方向排列。

藉由分支區域220具有此種第一反射區域226，多個第一分割區域224將第一反射區域226所反射的光的至少一部分導波向出射區域230。藉此，分支區域220可將更多的投影光導波向出射區域230。再者，多個第一分割區域224的第二槽部222的深度亦可被決定為，各個第一分割區域224將第一反射區域226所形成的反射光包含在內而使導波向出射區域230的投影光的光量大致固定。

多個第一分割區域224各自的凸部及凹部的寬度形成為，使第一填充因數成為規定的值。第一填充因數是一個第一分割區域224的第一凸部在第一方向上的寬度相對於第二槽部222的第一週期的比例。

圖6是用於說明第一填充因數的圖。多個第二槽部222形成於玻璃基板112上。線240為第二槽部222的第一凸部222a的寬度。空間242為第二槽部222的第一凹部222b的寬度。間距244為線240與空間242的和，且為第一週期的長度。第一填充因數是線240除以間距244而得的值。再者，自第一凹部222b至玻璃基板112的長度248為10 nm以上且500 nm以下的範圍。長度248較佳為30 nm以上且200 nm以下的範圍。深度246為第二槽部222的深度。

作為第一分割區域224之一的第一反射區域226的第一填充因數為不包含規定值的範圍內。預定值例如為0.5。若列舉具體例，則第一反射區域226的第一填充因數為不包含規定值0.5的0.35以下或0.65以上的範圍內。較第一反射區域226更靠近入射區域210的第一分割區域224的第一填充因數為包含規定值0.5的範圍內。若列舉具體例，則第一分割區域224a、第一分割區域224b以及第一分割區域224c的第一填充因數為0.3以上且0.7以下的範圍內。

關於第一反射區域226的第一填充因數與較第一反射區域226更靠近入射區域210的第一分割區域224c的第一填充因數之差，若第一反射區域226的第二槽部222的深度與第一分割區域224c的第二槽部222的深度之差的絕對值越大，則其越小。若列舉具體例，則在第一反射區域226的第二槽部222的深度與第一分割區域224c的第二槽部222的深度之差為180 nm的情況下，第一反射區域226的第一填充因數與較第一反射區域226更靠近入射區域210的第一分割區域224c的第一填充因數之差為0.35。另一方面，在第一反射區域226的第二槽部222的深度與第一分割區域224c的第二槽部222的深度之差為680 nm的情況下，第一反射區域226的第一填充因數與較第一反射區域226更靠近入射區域210的第一分割區域224c的第一填充因數之差為0.30。

＜出射區域230的示例＞ 出射區域230對自分支區域220入射的投影光的至少一部分進行導波並自投影基板100的第二面作為圖像光而出射。圖5表示下述示例，即，出射區域230在與XY平面大致平行的面上具有將X軸方向設為長邊方向的長方形的形狀，但並不限定於此。出射區域230只要可對投影光進行導波並作為圖像光而出射即可，例如可具有將Y軸方向設為長邊方向的長方形、正方形、梯形等的形狀。

出射區域230中形成有多個第三槽部232，所述多個第三槽部232是以在第二方向上反復的方式形成的由第二凸部與第二凹部構成的多個第二凹凸部。即，出射區域230具有以第二週期形成有多個第三槽部232的第二繞射光柵。換言之，多個第三槽部232以預先規定的槽寬以及間隔沿同一方向排列於投影基板100的上表面，藉此，作為繞射光柵發揮功能。出射區域230具有反射型或透射型的繞射光柵，藉由反射型繞射或透射型繞射而將圖像光導向用戶的眼的方向。

設於出射區域230的多個第三槽部232的第二週期是與分支區域220的多個第二槽部222的第一週期不同的週期。出射區域230的多個第三槽部232的第二週期亦可為與入射區域210的多個第一槽部212的IPE週期相同的週期。如此，藉由使設於投影光所入射的入射區域210與出射圖像光的出射區域230的繞射光柵的週期一致，從而可降低用戶所觀賞的圖像產生的變形等。

第二週期例如在10 nm左右至10 μm左右的範圍內形成。第二週期較佳為在100 nm左右至1 μm左右的範圍內形成。第二週期更佳為在200 nm左右至800 nm左右的範圍內形成。多個第三槽部232的深度在1 nm左右至10 μm左右的範圍內形成。多個第三槽部232的深度較佳為在5 nm左右至800 nm左右的範圍內形成。

多個第三槽部232例如沿自分支區域220朝向出射區域230的第二方向排列。圖5表示沿第一方向延伸的第三槽部232沿第二方向排列的示例。

出射區域230與分支區域220同樣地，具有沿自分支區域220入射的投影光的行進方向排列的多個第二分割區域234。形成於多個第二分割區域234的第三槽部232的深度各不相同。換言之，在出射區域230中，第三槽部232形成為，所輸入的投影光中的作為圖像光而出射的光的比例對應於每個第二分割區域234而不同。

理想的是，出射區域230具有兩個以上的第二分割區域234。例如，設於一個第二分割區域234的第三槽部232的深度形成為大於設於較一個第二分割區域234更靠近分支區域220的第二分割區域234的第三槽部232的深度。而且，在出射區域230具有三個以上的第二分割區域234的情況下，亦可為，越遠離分支區域220，鄰接的兩個第二分割區域234的第三槽部232的深度的變化率越大。再者，多個第三槽部232的各個第二週期例如全部相同。

如上所述，出射區域230被分割為多個第二分割區域234，使作為圖像光而出射的光的光量對應於每個第二分割區域234而不同。藉此，出射區域230與分支區域220的多個第一分割區域224同樣地，可將投影光作為圖像光進行導波，且在觀測者將圖像光觀測為圖像時可將圖像整體的光量分佈調節為大致固定。

出射區域230亦可在距分支區域220最遠的位置更具有作為第二分割區域234之一的第二反射區域236。圖5表示出射區域230具有兩個第二分割區域234與第二反射區域236的示例。第二反射區域236將通過了多個第二分割區域234的光的至少一部分再次反射向多個第二分割區域234。第二反射區域236具有深度較鄰接的第二分割區域234的第三槽部232的深度大的第三槽部232。

例如，理想的是，第二反射區域236的第三槽部232的深度具有多個第二分割區域234的第三槽部232中的最大深度的大致三倍以上的深度。更理想的是，第二反射區域236的第三槽部232的深度具有多個第二分割區域234的第三槽部232中的最大深度的大致十倍以上的深度。

藉由出射區域230具有此種第二反射區域236，從而多個第二分割區域234將第二反射區域236所反射的光的至少一部分自投影基板100的第二面作為圖像光而出射。藉此，出射區域230與分支區域220同樣地，可將更多的投影光出射為圖像光。再者，多個第二分割區域234的第三槽部232的深度亦可被決定為，各個第二分割區域234將第二反射區域236所形成的反射光包含在內而使作為圖像光所出射的光的光量大致固定。

多個第二分割區域234各自的凸部及凹部的寬度形成為，使第二填充因數成為規定的值。第二填充因數是第二凸部在第二方向上的寬度相對於第三槽部232的第二週期的比例。

第二分割區域234a、第二分割區域234b以及第二分割區域234c的第二填充因數為包含規定值的範圍內。規定值例如為0.5。若列舉具體例，則第二分割區域234a、第二分割區域234b以及第二分割區域234c的第二填充因數為包含規定值0.5的0.3以上且0.7以下的範圍內。

第二反射區域236的第二填充因數為不包含規定值0.5的範圍內。例如，第二反射區域236的第二填充因數為0.35以下或0.65以上，但並不限定於此。

而且，第二反射區域236的第三槽部232的深度與第二分割區域234的第三槽部232的深度之差的絕對值越大，第二反射區域236的第二填充因數與第二分割區域234的第二填充因數之差的絕對值越小。若列舉具體例，則在第二反射區域236的第三槽部232的深度與第二分割區域234的第三槽部232的深度之差為70 nm的情況下，第二反射區域236的第二填充因數與較第二反射區域236更靠近分支區域220的第二分割區域234的第二填充因數之差為0.1。另一方面，在第二反射區域236的第三槽部232的深度與第二分割區域234的第三槽部232的深度之差為470 nm的情況下，第二反射區域236的第二填充因數與較第二反射區域236更靠近分支區域220的第二分割區域234的第二填充因數之差為0.00。

圖7的（a）～圖7的（d）是表示在瞳孔上成像的圖像的亮度模擬結果的圖。圖7的（a）～圖7的（d）的縱軸以及橫軸表示像素的位置。圖7的（a）～圖7的（d）示出了在第一反射區域226的第一填充因數不同的多個條件下對圖像的亮度進行模擬的結果。

對第一反射區域226的第一填充因數以外的條件進行說明。 入射區域210的第一槽部212的深度為100 nm以上且200 nm以下。IPE週期的長度為350 nm以上且450 nm以下。

第一分割區域224a、第一分割區域224b以及第一分割區域224c的第二槽部222的深度為5 nm以上且100 nm以下。第一分割區域224a、第一分割區域224b以及第一分割區域224c的第一週期為200 nm以上且300 nm以下。第一反射區域226的第二槽部222的深度為100 nm以上且700 nm以下。第一反射區域226的第二槽部222的第一週期為200 nm以上且300 nm以下。

第二分割區域234的第三槽部232的深度為5 nm以上且100 nm以下。第二分割區域234的第三槽部232的第一週期為350 nm以上且450 nm以下。

第二反射區域236的第三槽部232的深度為100 nm以上且700 nm以下。第二反射區域236的第三槽部232的第一週期為350 nm以上且450 nm以下。 玻璃基板112的厚度為0.4 mm。自第一凹部222b至玻璃基板112的長度248為100 nm。

圖7的（a）是第一反射區域226的第一填充因數為0.4的情況下的模擬結果。圖7的（b）是第一反射區域226的第一填充因數為0.5的情況下的模擬結果。圖7的（c）是第一反射區域226的第一填充因數為0.6的情況下的模擬結果。圖7的（d）是第一反射區域226的第一填充因數為0.85的情況下的模擬結果。

圖7的（a）～圖7的（d）的暗部表示亮度低。如圖7的（a）～圖7的（d）所示，第一反射區域226的第一填充因數越遠離0.5，圖像整體的亮度的不均越低，亮度越固定。如此，藉由形成第二槽部222以及第三槽部232，以使分支區域220以及出射區域230的繞射光柵的填充因數成為適當的值，能夠降低亮度偏差。

如上所述，本實施方式的投影基板100對於入射至入射區域210的投影光，對應於分支區域220的多個第一分割區域224的每一個而以不同的比例來使投影光分支，並自出射區域230作為圖像光而出射。藉此，投影基板100可降低用戶所觀賞的投影圖像的亮度的不均。而且，投影基板100在出射區域230中，亦對應於多個第二分割區域234的每一個而以不同的比例來出射圖像光，藉此，可進一步降低圖像的亮度的不均。

此種投影基板100可藉由在玻璃基板等的第一面或第二面形成與入射區域210、分支區域220以及出射區域230對應的繞射光柵而實現。再者，形成繞射光柵的槽部例如為抗蝕劑、樹脂等。因此，本實施方式的投影基板100是如下所述的基板，即，無須裝入複雜的光學系統，藉由在每個區域形成預先規定的週期、深度的槽部便可簡便地生產。

＜眼鏡型終端10的另一例＞ 已對下述眼鏡型終端10的示例進行了說明，即，將以上的投影基板100設於框架110，投影部120將投影光照射至投影基板100的入射區域210，但並不限定於此。例如，亦可在眼鏡型終端10的框架110固定有多個投影基板100。接下來，對此種眼鏡型終端10進行說明。

圖8表示本實施方式的眼鏡型終端10的變形例。變形例的眼鏡型終端10中，對於與圖1所示的本實施方式的眼鏡型終端10的動作大致相同者標註相同的符號，並省略說明。變形例的眼鏡型終端10的外觀可為與圖1所示的眼鏡型終端10相比幾乎無變化的外觀。

在變形例的眼鏡型終端10的框架110固定有多個投影基板100。此時，以分別設於多個投影基板100的出射區域230在與XY平面大致平行的俯視時至少一部分重疊的方式，將多個投影基板100固定於框架110。圖8表示下述示例，即，在眼鏡型終端10的框架110固定有三個投影基板100R、投影基板100G以及投影基板100B，三個投影基板100的出射區域230R、出射區域230G以及出射區域230B在XY平面上的俯視時重疊。

投影部120將不同波長的投影光分別照射至分別設於多個投影基板100的入射區域210。藉此，分別設於多個投影基板100的出射區域230將與自投影部120分別照射至多個入射區域210的投影光對應的圖像光自多個投影基板100的第二面分別出射至用戶的眼。

佩戴著此種眼鏡型終端10的用戶將觀賞到不同波長的圖像光重疊而成的圖像，因此可觀賞具有混色的顏色的圖像。圖8表示下述示例，即，投影部120將與形成圖像的紅、綠及藍這RGB三原色對應的三個投影光分別照射至三個投影基板100的入射區域210。並且，三個投影基板100將與RGB三原色對應的三個圖像光重疊出射至用戶的眼。藉此，用戶例如可觀賞具有2 ⁿ的多種顏色的圖像。此處，n為4、8、16、24等的正整數。

以上，使用實施方式說明了本發明，但本發明的技術範圍並不限定於所述實施方式記載的範圍，可在其主旨的範圍內進行各種變形以及變更。例如，裝置的全部或一部分能夠以任意的單位來功能性或物理性地分散/統合而構成。而且，藉由多個實施方式的任意組合而產生的新的實施方式亦包含於本發明的實施方式。藉由組合而產生的新的實施方式的效果兼具原實施方式的效果。

10:眼鏡型終端 20a:第一輸入光線 20b:第二輸入光線 20c:第三輸入光線 20d:第四輸入光線 20e:第五輸入光線 30a:第一輸出光線束 30b:第二輸出光線束 30c:第三輸出光線束 30d:第四輸出光線束 30e:第五輸出光線束 100、100a、100b、100B、100G、100R:投影基板 110:框架 112:玻璃基板 120、120a、120b:投影部 210:入射區域 212:第一槽部 220:分支區域 222:第二槽部 222a:第一凸部 222b:第一凹部 224a、224b、224c:第一分割區域 226:第一反射區域 230、230B、230G、230R:出射區域 232:第三槽部 234:第二分割區域 236:第二反射區域 240:線 242:空間 244:間距 246:深度 248:長度 C:圓形區域 d:距離 L、L1、L2:投影光 M1、M2:圖像 P:圖像光

圖1表示本實施方式的眼鏡型終端10的結構例。 圖2表示本實施方式的眼鏡型終端10中的投影光的光路的概略。 圖3表示本實施方式的投影基板100中的投影光的光路的概略。 圖4表示本實施方式的投影部120照射至投影基板100的投影光與投影基板100所出射的圖像光的一例。 圖5表示本實施方式的投影基板100的結構例。 圖6是用於說明第一填充因數的圖。 圖7的（a）～圖7的（d）是表示在瞳孔上成像的圖像的亮度模擬結果的圖。 圖8表示本實施方式的眼鏡型終端10的變形例。

112:玻璃基板

220:分支區域

222:第二槽部

222a:第一凸部

222b:第一凹部

240:線

242:空間

244:間距

246:深度

248:長度

Claims (7)

1. 一種投影基板，用於使自第一面入射的光的至少一部分透射至所述第一面的相反側的第二面，且使圖像光投影至所述第二面，所述投影基板包括：入射區域，供用於使所述圖像光投影的投影光入射；分支區域，具有對自所述入射區域入射的所述投影光進行導波的第一繞射光柵；以及出射區域，具有對自所述分支區域入射的所述投影光的一部分進行導波後自所述第二面出射所述投影光的一部分的第二繞射光柵，所述入射區域將入射的所述投影光導波至所述分支區域，所述分支區域使所述投影光的一部分朝向所述出射區域繞射，所述第一繞射光柵具有由第一凸部與第一凹部構成的多個第一凹凸部，所述多個第一凹凸部以在對所述投影光進行導波的第一方向上反復的方式形成，所述分支區域具有多個第一分割區域，一個第一分割區域中所述第一凸部在所述第一方向上的寬度相對於所述第一凹凸部的第一週期的比例即第一填充因數為不包含規定值的範圍內，較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的第一填充因數為包含所述規定值的範圍內， 所述一個第一分割區域的所述第一凹凸部的深度大於較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的所述第一凹凸部的深度，所述一個第一分割區域的所述第一凹凸部的深度與較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的所述第一凹凸部的深度之差的絕對值越大，所述一個第一分割區域的第一填充因數與較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的第一填充因數之差的絕對值越小，其中，所述規定值為0.5，所述多個第一分割區域中的距所述入射區域最遠的所述一個第一分割區域的第一填充因數為0.35以下或0.65以上的範圍內，較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的第一填充因數為0.3以上且0.7以下的範圍內。
2. 如請求項1所述的投影基板，其中，所述多個第一分割區域各自的所述第一凹凸部的所述第一週期相同。
3. 一種投影基板，用於使自第一面入射的光的至少一部分透射至所述第一面的相反側的第二面，且使圖像光投影至所述第二面，所述投影基板包括：入射區域，供用於使所述圖像光投影的投影光入射； 分支區域，具有對自所述入射區域入射的所述投影光進行導波的第一繞射光柵；以及出射區域，具有對自所述分支區域入射的所述投影光的一部分進行導波後自所述第二面出射所述投影光的一部分的第二繞射光柵，所述入射區域將入射的所述投影光導波至所述分支區域，所述分支區域使所述投影光的一部分朝向所述出射區域繞射，所述第一繞射光柵具有由第一凸部與第一凹部構成的多個第一凹凸部，所述多個第一凹凸部以在對所述投影光進行導波的第一方向上反復的方式形成，所述分支區域具有多個第一分割區域，一個第一分割區域中所述第一凸部在所述第一方向上的寬度相對於所述第一凹凸部的第一週期的比例即第一填充因數為不包含規定值的範圍內，較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的第一填充因數為包含所述規定值的範圍內，所述一個第一分割區域的所述第一凹凸部的深度大於較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的所述第一凹凸部的深度，所述一個第一分割區域的所述第一凹凸部的深度與較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的所述第一凹凸部的深度之差的絕對值越大，所述一個第一分割區域的第一 填充因數與較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的第一填充因數之差的絕對值越小，其中，所述第二繞射光柵具有由第二凸部與第二凹部構成的多個第二凹凸部，所述多個第二凹凸部以在對所述投影光進行導波的第二方向上反復的方式形成，所述出射區域具有多個第二分割區域，所述多個第二分割區域中的較一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域中所述第二凸部在所述第二方向上的寬度相對於所述第二凹凸部的第二週期的比例即第二填充因數為包含所述規定值的範圍內，其中，所述規定值為0.5，所述一個第二分割區域的第二填充因數為不包含所述規定值的範圍內，較所述一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域的第二填充因數為包含所述規定值的範圍內。
4. 一種投影基板，用於使自第一面入射的光的至少一部分透射至所述第一面的相反側的第二面，且使圖像光投影至所述第二面，所述投影基板包括：入射區域，供用於使所述圖像光投影的投影光入射；分支區域，具有對自所述入射區域入射的所述投影光進行導 波的第一繞射光柵；以及出射區域，具有對自所述分支區域入射的所述投影光的一部分進行導波後自所述第二面出射所述投影光的一部分的第二繞射光柵，所述入射區域將入射的所述投影光導波至所述分支區域，所述分支區域使所述投影光的一部分朝向所述出射區域繞射，所述第一繞射光柵具有由第一凸部與第一凹部構成的多個第一凹凸部，所述多個第一凹凸部以在對所述投影光進行導波的第一方向上反復的方式形成，所述分支區域具有多個第一分割區域，一個第一分割區域中所述第一凸部在所述第一方向上的寬度相對於所述第一凹凸部的第一週期的比例即第一填充因數為不包含規定值的範圍內，較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的第一填充因數為包含所述規定值的範圍內，所述一個第一分割區域的所述第一凹凸部的深度大於較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的所述第一凹凸部的深度，所述一個第一分割區域的所述第一凹凸部的深度與較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的所述第一凹凸部的深度之差的絕對值越大，所述一個第一分割區域的第一填充因數與較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一 分割區域的第一填充因數之差的絕對值越小，其中，所述第二繞射光柵具有由第二凸部與第二凹部構成的多個第二凹凸部，所述多個第二凹凸部以在對所述投影光進行導波的第二方向上反復的方式形成，所述出射區域具有多個第二分割區域，所述多個第二分割區域中的較一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域中所述第二凸部在所述第二方向上的寬度相對於所述第二凹凸部的第二週期的比例即第二填充因數為包含所述規定值的範圍內，其中，所述規定值為0.5，所述多個第一分割區域各自的所述第一週期為50nm以上且1μm以下，所述一個第一分割區域的所述第一凹凸部的深度為50nm以上且800nm以下，所述一個第一分割區域的第一填充因數為0.35以下或0.65以上，較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的所述第一凹凸部的深度為5nm以上且100nm以下，較所述一個第一分割區域更靠近所述入射區域的第一分割區域的第一填充因數為0.3以上且0.7以下，所述多個第二分割區域各自的所述第二週期為100nm以上 且1μm以下，所述一個第二分割區域的所述第二凹凸部的深度為50nm以上且800nm以下，所述一個第二分割區域的第二填充因數為0.35以下或0.65以上，較所述一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域的所述第二凹凸部的深度為5nm以上且100nm以下，較所述一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域的第二填充因數為0.3以上且0.7以下。
5. 如請求項3或請求項4所述的投影基板，其中，所述多個第二分割區域各自的所述第二凹凸部的所述第二週期相同。
6. 如請求項3或請求項4所述的投影基板，其中，所述一個第二分割區域的所述第二凹凸部的深度大於較所述一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域的所述第二凹凸部的深度，所述一個第二分割區域的所述第二凹凸部的深度與較所述一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域的所述第二凹凸部的深度之差的絕對值越大，所述一個第二分割區域中所述第二凸部在所述第二方向上的寬度相對於所述第二凹凸部的第二週期的比例即第二填充因數與較所述一個第二分割區域更靠近所述分支區域的第二分割區域的第二填充因數之差的絕對值越小。
7. 一種眼鏡型終端，供用戶佩戴，所述眼鏡型終端包括：如請求項1、請求項3或請求項4中任一項所述的所述投影基板，作為所述用戶的右眼用透鏡以及左眼用透鏡中的至少一者而設，使自所述第一面入射的至少一部分光透射至所述用戶的眼，且使所述圖像光投影至所述第二面；框架，固定所述投影基板；以及投影部，設於所述框架，將用於使所述圖像光投影至所述出射區域的所述投影光照射至所述投影基板的所述入射區域。