[发明专利]导光板、导光板制造方法和影像显示装置

说明书

本发明提供一种导光板，其能够应用于较宽光线角度范围和较宽波长范围的入射光线，并且能够抑制光学效率降低。在具有用复用记录的全息图使入射光衍射的光衍射部(1200)的导光板(200)中，光衍射部，在具有任意一定的角度范围的单一波长的光(1210)入射了的情况下，至少2条以上的出射光线(1220)具有第一角度间隔(θs)离散地出射，出射的光线具有第二角度范围(θa)，第一角度间隔(θs)在第二角度范围(θa)以上。

技术领域

本发明涉及头戴式显示器等影像显示装置中使用的导光板。

背景技术

头戴式显示器(HMD：Head Mounted Display)等影像显示装置中，将导光板用作使从投影仪(影像投射部)出射的影像光传播至用户的眼的光学系统。HMD中使用的导光板要求薄型且外界的光的透射率(外部光透射率)高。能够使用半反射镜作为该导光板，但为了确保宽视场，薄型化困难，并且外部光透射率与显示影像光的效率存在此消彼长的关系。因此，使用半反射镜的导光板中，薄型化和外部光透射率提高困难。

作为与此相关的技术，在专利文献1和专利文献2中，记载了能够使用全息技术实现反射轴相对于表面法线具有倾斜的特殊的反射镜(该文献中称为“偏斜反射镜”(skewmirror))。如果在导光板中采用偏斜反射镜，则实现与相对于导光板的表面倾斜的反射镜同样的功能，对于实现导光板的薄型化和外部光透射率提高是有效的。

对此，专利文献1中，叙述了偏斜反射镜不存在反射轴与表面法线一致的制约，在比较宽的波长范围中，使光相对于某一固定的反射轴反射，并且在比较宽的范围的入射角中具有固定的反射轴。另外，专利文献2中，叙述了偏斜反射镜具有相对于其表面法线能够倾斜的反射轴即Skew轴，通过相对于表面法线使二维的Skew轴倾斜，而将偏斜反射镜可实现的视场扩大至例如60度以上。

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：国际公开第2017/176389号

发明内容

发明要解决的课题

具有光衍射功能的全息图，是薄型的且具有波长选择性和角度选择性等特性，所以能够选择性地使光衍射，通过在HMD的导光板中采用它，存在可以维持外部光透射率较高同时高效率地进行影像显示的可能性。但是，为了适应HMD的实用的使用条件，需要对导光板的结构进行更详细的研究。

对于专利文献1、2中记载的偏斜反射镜，研究作为入射出射耦合器的性能。波长λ₁的光线以相对于导光板的表面的入射角θ₁入射的情况下，光线的一部分被与导光板的表面相比具有某一角度θ_g的倾斜的偏斜反射镜面反射。此处，使以全反射角θ_TIR(TIR：TotalInternal Reflection)以上的入射角θ₁在导光板内传播的光线对该偏斜反射镜入射时，该光线的一部分被偏斜反射镜面反射，能够使其对导光板外出射(出射耦合器功能)。另外，能够使光线从导光板外入射，在导光板内通过全反射而传播(入射耦合器功能)。

在HMD等影像显示装置中使用的情况下，从投影仪出射的光线束具有数10deg程度的较宽的光线角度范围，这对应于视场(FOV：Field of View)。另外，因为显示彩色影像，所以具有对应于RGB三色的较宽的波长范围。因此，实用的偏斜反射镜必须能够反射“入射角θ₁是数10deg的较宽的角度范围、波长λ₁是RGB的较宽的波长范围”的光线。