[发明专利]导光板、导光板的制造装置、导光板的制造方法、以及使用该导光板的影像显示装置

说明书

本发明提供能够在具有光衍射部的导光板中显示色偏较少的影像的导光板、导光板的制造装置、导光板的制造方法、以及使用该导光板的影像显示装置。在具有通过多重记录的全息图对入射光进行衍射的光衍射部的导光板中，构成为在光衍射部中，形成有相对于导光板的入射面的角度不同的多个全息图，当入射某一平行光线时通过多个全息图对不同的波长进行衍射。

技术领域

本发明涉及头戴式显示器等影像显示装置所使用的导光板。

背景技术

在头戴式显示器(HMD：Head Mounted Display)等影像显示装置中，使用导光板作为用于使从投影仪(影像投影部)射出的影像光传播到用户的眼睛的光学系统。优选HMD所使用的导光板是薄型且能够看到影像的视场(FoV：Field of View)较宽。能够使用半透半反镜作为该导光板，但为了确保较宽的视场(FoV)而难以轻薄化。

作为与此相关的现有技术，有专利文献1、专利文献2。专利文献1、专利文献2记载了反射轴相对于表面法线具有倾斜这样的特殊的镜或者半透半反镜(该文献中，称为“斜镜”)能够使用全息图技术实现。若导光板采用斜镜，则实现与相对于导光板的表面倾斜的半透半反镜相同的功能，在实现导光板的轻薄化和FoV的提高的方面有效。

更具体而言，在专利文献1中，阐述了斜镜没有反射轴与表面法线一致这样的限制，遍及比较宽的波长范围，相对于某恒定的反射轴反射光，另外，遍及比较宽的范围的入射角具有恒定的反射轴。另外，在专利文献2中，描述了修正在导光板产生的色散的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2017/0059759号说明书

专利文献2：美国专利申请公开第2018/0143426号说明书

具有光衍射功能的体积型全息图较薄并且具有波长选择性、角度选择性等特性，所以能够使光选择性地衍射，通过HMD的导光板采用该全息图，能够实现具有较宽的FoV的薄型导光板。另外，通过有效地利用体积型全息图的多重记录，能够进行颜色不均、亮度不均等较少的高画质并且高分辨率的影像显示，也能够实现低制造成本、稳定的批量生产。然而，在使用体积型全息图的HMD的导光板存在色散的问题，作为影像显示装置，色偏的产生成为问题。以下对该问题进行说明。

首先，对专利文献1、2所记载的斜镜与导光板的关系进行说明。在将光线入射至包括斜镜的导光板的入射面的情况下，通过从导光板的入射面具有某角度θ_g的倾斜的斜镜面反射光线的一部分。这里，当使在导光板内传播的光线以全反射角θ_TIR(TIR：TotalInternal Reflection：全内反射)以上的入射角入射至该斜镜时，该光线的一部分能够被斜镜面反射(衍射)，射出到导光板的外部(射出耦合器功能)。另外，也能够使光线从导光板的外部入射，并通过全反射在导光板内传播(入射耦合器功能)。这样，斜镜在导光板中具有入射以及射出耦合器功能。将通过体积型全息图实现该斜镜的导光板称为体积型全息图导光板。

这里，对体积型全息图导光板的色散的想法进行说明。色散是指通过光学上介质的折射率根据波长不同，而入射的光线按波长分别分离(光线的角度按波长不同)的现象，也简单地称为分散。该色散在折射率不同的介质彼此的界面上光折射时，由于折射率按波长不同而产生，能够通过使用斯涅尔定律计算各波长中的折射角。即使通过该色散的影响，将一根白色的光线入射到体积型全息图导光板，在导光板内传播的光线也按波长导光的角度不同而进行传播。当该光通过体积型全息图导光板的移动被衍射并射出时，以产生色散的状态射出，所以一根光线按波长以不同的角度射出。由此，影像通过光的波长分离并被视觉确认，产生影像中的色偏(影像根据颜色而位置偏离并被视觉确认)。

因此，执行例如作为HMD的应用之一的使影像重叠显示于外界并使用户观看的增强现实(AR：Augmented Reality)的情况下的临场感显著降低。