CN109425989A - 偏转装置、显示装置以及偏转装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
偏转装置、显示装置以及偏转装置的制造方法。抑制全息元件的变形。偏转装置(10)具有：支承基板(20)，具有沿第1方向(X1)弯曲的弯曲部(21)，凸曲面(210)朝板厚方向(Z1)的一侧；全息元件(30)，层叠在弯曲部(21)上；保持部(61)，支承支承基板(20)。全息元件(30)使入射到弯曲部(21)的光至少向第1方向(X1)偏转。保持部(61)具有：第1固定部(611)，在板厚方向(Z1)与由支承基板(20)的弯曲部(21)的第1方向(X1)的一侧(X1a)的端部构成的第1被支承部(216)固定在一起；第2固定部(612)，在板厚方向(Z1)与由弯曲部(21)处的第1方向(X1)上的另一侧(X1b)的端部构成的第2被支承部(217)利用粘接等方法固定在一起。
Description
技术领域
本发明涉及具备全息元件的偏转装置、显示装置以及偏转装置的制造方法
背景技术
在显示装置中，当使从图像光投射装置射出的图像光通过偏转元件入射到观察者的眼中时，如果使用全息元件作为偏转元件，则也能够形成为沿观察者面部弯曲的形状(参照专利文献1)。作为这样的全息元件，在专利文献1中记载了层叠在弯曲的支承基板的一个面上的结构。但是，在专利文献1中没有记载将全息元件固定于眼镜框等的保持部的结构。
专利文献1：日本特开2015-191026号公报
在专利文献1所记载的结构中，如图18所示，如果将全息元件30层叠在具有弯曲部21的支承基板20上、并且在支承基板20上设置经由第1弯折部281以及第2弯折部282与弯曲部21连接的第1平板部291和第2平板部292，则能够将第1平板部291和第2平板部292固定在保持部61的第1固定部611和第2固定部612上。
然而，在图18所示的结构的情况下，由于第1弯折部281和第2弯折部282存在于第1固定部611与第2固定部612之间，因此，例如在环境温度发生变化而导致支承基板20膨胀时，在支承基板20上的第1弯折部281与第2弯折部282之间，弯曲部21大幅度地变形。其结果，存在这样的问题：如虚线L30所示，全息元件3大幅度地变形。当发生这样的变形时，如图19所示，全息元件30的干涉条纹39从虚线所示的状态变化为实线所示的状态，衍射角度发生很大改变。
发明内容
鉴于以上问题点，本发明的课题在于提供能够抑制全息元件的变形的偏转装置、显示装置以及偏转装置的制造方法。
为了解决所述课题，本发明的偏转装置的一个方式的特征在于具有：支承基板，其具有弯曲部，该弯曲部沿与板厚方向交叉的第1方向弯曲，该弯曲部的凸曲面朝向所述板厚方向的一侧；全息元件，其层叠在所述弯曲部的所述板厚方向的一个面或另一个面上，使朝向所述弯曲部入射的光偏转而射出；以及保持部，其支承所述支承基板，所述保持部具有：第1固定部，其在所述板厚方向上与作为所述弯曲部的所述第1方向上的一侧的部分的第1被支承部重叠而与所述第1被支承部固定在一起；和第2固定部，其在所述板厚方向上与作为所述弯曲部的所述第1方向上的另一侧的部分的第2被支承部重叠而与所述第2被支承部固定在一起。
在本发明中，在支承基板的弯曲部层叠有全息元件，全息元件使朝向弯曲部入射的光偏转而射出。此外，保持部的第1固定部和第2固定部分别在板厚方向上与第1被支承部以及第2被支承部重叠而与第1被支承部以及第2被支承部固定在一起，其中，第1被支承部和第2被支承部在支承基板的弯曲部中，在第1方向上分离。因此，在支承基板上，在保持部的第1固定部与第2固定部之间(支承基板的第1被支承部与第2被支承部之间)不存在弯折部。因此，即使在支承基板由于环境温度的变化而要发生膨胀或收缩的情况下，也能够利用保持部抑制支承基板沿第1方向的变形。因此，由于全息元件的沿第1方向的变形得到抑制，因此，不易发生全息元件的第1方向上的衍射角度变化等情况。
在本发明中，可以采用所述保持部的热膨胀系数小于所述支承基板的热膨胀系数的方式。根据这样的方式，即使在支承基板由于环境温度发生变化而要发生膨胀或收缩的情况下，也能够利用保持部有效地抑制支承基板的变形。
在本发明中，可以采用所述保持部的弹性模量大于所述支承基板的弹性模量的方式。根据这样的方式，即使在支承基板由于环境温度发生变化而要发生膨胀或收缩的情况下，也能够利用保持部有效地抑制支承基板的变形。
在本发明中，可以采用如下方式：所述第1固定部弯折成与作为所述支承基板的所述第1方向上的一侧的侧面的第1侧面重叠而与所述第1侧面固定在一起，所述第2固定部弯折成与作为所述支承基板的所述第1方向上的另一侧的侧面的第2侧面重叠而与所述第2侧面固定在一起。根据这样的方式，能够利用保持部有效地抑制支承基板的变形。
在本发明中，也可以采用如下方式：所述支承基板在所述第1方向上整体成为所述弯曲部。
在本发明中，可以采用如下方式：所述支承基板具备第1平板部，该第1平板部在所述第1方向上的一侧经由第1弯折部与所述弯曲部连结，所述第1固定部在所述板厚方向上与所述第1被支承部以及所述第1平板部重叠而与所述第1被支承部以及所述第1平板部固定在一起。根据这样的方式，可以利用第1固定部和第1平板部的重叠部分来进行支承基板和保持部的固定。
在本发明中，也可以采用如下方式：所述支承基板具备第2平板部，该第2平板部在所述第1方向上的另一侧经由第2弯折部与所述弯曲部连结，所述第2固定部在所述板厚方向上与所述第2被支承部以及所述第2平板部重叠而与所述第2被支承部以及所述第2平板部固定在一起。根据这样的方式，可以利用第2固定部和第2平板部的重叠部分来进行支承基板和保持部的固定。
在本发明中，可以采用如下方式：从所述板厚方向观察时，所述弯曲部的所述第1方向上的中央部分的与所述第1方向交叉的第2方向上的宽度大于所述弯曲部的所述第1方向上的一侧的所述第2方向上的宽度和所述弯曲部的所述第1方向上的另一侧的所述第2方向上的宽度。
在本发明中，也可以采用如下方式：在所述全息元件的与所述支承基板相反一侧的面上，在所述板厚方向上与所述弯曲部重叠的区域层叠有支承膜。
在本发明中，也可以采用如下方式：在所述支承膜的与所述全息元件相反一侧的面上，在所述板厚方向上与所述弯曲部重叠的区域层叠有罩基板。
在本发明中，可以采用如下方式：所述弯曲部沿与所述第1方向以及所述板厚方向交叉的第2方向弯曲。
该情况下，也可以采用如下方式：所述全息元件使朝向所述弯曲部入射的光按照所述第1方向和所述第2方向偏转。
在本发明中，可以采用如下方式：所述弯曲部沿与所述第1方向以及所述板厚方向交叉的第2方向弯曲，所述全息元件使朝向所述弯曲部入射的光按照所述第1方向和所述第2方向偏转，所述保持部具备：第3固定部，其保持所述支承基板的所述第2方向上的一侧的端部；和第4固定部，其保持所述支承基板的所述第2方向上的另一侧的端部，所述第3固定部在所述板厚方向上与作为所述弯曲部的所述第2方向上的一侧的部分的第3被支承部重叠而与所述第3被支承部固定在一起，所述第4固定部在所述板厚方向上与作为所述弯曲部的所述第2方向上的另一侧的部分的第4被支承部重叠而与所述第4被支承部固定在一起。根据这样的方式，全息元件使朝向弯曲部入射的光在第1方向和第2方向上偏转而射出。此外，保持部的第3固定部以及第4固定部分别在板厚方向上与第3被支承部以及第4被支承部重叠而与第3被支承部以及第4被支承部固定在一起，其中，第3被支承部以及第4被支承部在支承基板的弯曲部中，在第2方向上分离。因此，在支承基板上，在保持部的第3固定部与第4固定部之间(支承基板的第3被支承部与第4被支承部之间)不存在弯折部。因此，即使在支承基板要发生膨胀或收缩的情况下，也能够利用保持部抑制支承基板沿第2方向的变形。因此，由于全息元件的沿第2方向的变形得到抑制，因此，不易发生全息元件的第2方向上的衍射角度变化等情况。
具备应用本发明的偏转装置的显示装置的一个方式的特征在于具有图像光投射装置，该图像光投射装置从所述板厚方向的另一侧朝向所述弯曲部在所述第1方向的一侧投射图像光。
在本发明的显示装置中可以采用如下方式：所述显示装置具有框架，该框架保持所述支承基板，并且该框架以将所述全息元件配置在观察者的眼前的方式被佩戴于观察者的头部，所述保持部是所述框架的一部分。
在本发明中，可以采用如下方式：所述第1方向是左右方向，所述板厚方向是前后方向。在本发明中，可以采用如下方式：所述第1方向是上下方向，所述板厚方向是前后方向。
应用本发明的偏转装置的制造方法的一个方式的特征在于，将用于形成所述全息元件的全息材料层形成在所述支承基板上，然后，将所述支承基板固定于所述保持部，在该状态下进行对所述全息材料层照射物体光和参照光的干涉曝光工序。如果是这样的方式，则在干涉曝光工序等中，即使在支承基板要发生膨胀或收缩的情况下，也能够利用保持部抑制支承基板的变形。因此，由于全息元件的变形得到抑制，因此不易发生全息元件的衍射角度变化等情况。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的显示装置的外观的一个方式的说明图。
图2是示出图1所示的显示装置的光学系统的一个方式的说明图。
图3是本发明的实施方式1的偏转装置的立体图。
图4是图3所示的偏转装置的横向剖视图。
图5是图3所示的偏转装置中使用的全息元件的说明图。
图6是应对球面波的全息元件的说明图。
图7是本发明的实施方式2的偏转装置的横向剖视图。
图8是本发明的实施方式3的偏转装置的横向剖视图。
图9是本发明的实施方式4的偏转装置的横向剖视图。
图10是本发明的实施方式5的偏转装置的横向剖视图。
图11是本发明的实施方式6的偏转装置的横向剖视图。
图12是本发明的实施方式7的偏转装置的主视图。
图13是本发明的实施方式8的偏转装置的立体图。
图14是图13所示的偏转装置的纵剖视图。
图15是示出本发明的实施方式9的显示装置的外观的一个方式的说明图。
图16是示出本发明的实施方式10的显示装置的外观的一个方式的说明图。
图17是图16所示的显示装置中使用的偏转装置的纵向剖视图。
图18是参考例的显示装置中使用的偏转装置的横向剖视图。
图19是示出参考例中的问题的说明图。
标号说明
1a：右眼用光学系统；1b：左眼用光学系统；10：偏转装置；10a：右眼用偏转装置；10b：左眼用偏转装置；20：支承基板；20b：左眼用支承基板；21：弯曲部；26：第1侧面；27：第2侧面；30：全息元件；30a：右眼用全息元件；30b：左眼用全息元件；35：全息材料层；39：干涉条纹；41：支承膜；42：罩基板；50a：右眼用图像光投射装置；50b：左眼用图像光投射装置；51b：图像光生成装置；52b：投射光学系统；60：框架；61：保持部；61a：右眼用保持部；61b：左眼用保持部；62a、62b：镜腿；100：显示装置；210：凸曲面；216：第1被支承部；217：第2被支承部；218：第3被支承部；219：第4被支承部；281：第1弯折部；282：第2弯折部；291：第1平板部；292：第2平板部；610：开口部；611：第1固定部；612：第2固定部；613：第1连结部；614：第2连结部；618：第3固定部；619：第4固定部；L0：图像光；X1、Y2：第1方向；X2、Y1：第2方向；Z1、Z2：板厚方向；Lr：参照光；Ls：物体光。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，对左右方向(横方向)标注X、对上下方向标注Y、对前后方向标注Z。
[实施方式1]
(显示装置的结构)
图1是示出本发明的实施方式1的显示装置100的外观的一个方式的说明图。在图1中，本实施方式的显示装置100构成为头部佩戴型显示装置。显示装置100具有右眼用图像光投射装置50a、使从右眼用图像光投射装置50a投射的图像光偏转而入射到观察者的右眼Ea的右眼用全息元件30a、左眼用图像光投射装置50b、以及使从左眼用图像光投射装置50b投射的图像光偏转而入射到观察者的左眼Eb的左眼用全息元件30b。
显示装置100例如形成为眼镜那样的形状。具体而言，显示装置100具有保持右眼用图像光投射装置50a、右眼用全息元件30a、左眼用图像光投射装置50b和左眼用全息元件30b的框架60，框架60被佩戴于观察者的头部。框架60具有支承右眼用全息元件30a的右眼用保持部61a和支承左眼用全息元件30b的左眼用保持部61b。此外，框架60具有挂在观察者的右耳上的右侧镜腿62a和挂在观察者的左耳上的左侧镜腿62b，在镜腿62a、62b上分别设有右眼用图像光投射装置50a和左眼用图像光投射装置50b。当利用框架60将显示装置100佩戴于头部时，右眼用全息元件30a位于右眼Ea的前方，左眼用全息元件30b位于左眼Eb的前方。
(左眼用光学系统1b的结构)
图2是示出图1所示的显示装置100的光学系统的一个方式的说明图。在图1所示的显示装置100中，从右眼用图像光投射装置50a到达右眼Ea的右眼用光学系统1a和从左眼用图像光投射装置50b到达左眼Eb的左眼用光学系统1b的基本结构相同。因此，图2仅示出左眼用光学系统1b，省略右眼用光学系统1a的说明。此外，在图2中记载了图像光的中央和两端的视场角的光线。此外，对于校正用衍射元件53b之后的光线，为了简化附图，仅记载各视场角的中心光线，而省略其它光线。
如图2所示，在左眼用光学系统1b中，左眼用图像光投射装置50b具有射出图像光L0的图像光生成装置51b和投射从图像光生成装置51b射出的图像光L0的投射光学系统52b。此外，左眼用图像光投射装置50b具备校正用衍射元件53b和校正系统光学部54b。由图像光生成装置51b生成的图像经由投射光学系统52b、校正用衍射元件53b和校正系统光学部54b向左眼用全息元件30b射出，被左眼用全息元件30b朝向观察者的眼睛Eb偏转。
图像光生成装置51b具备有机电致发光显示装置等显示面板。另外，图像光生成装置51b也可以是具备对从光源(未图示)射出的光源光进行调制的液晶面板作为显示面板的方式。投射光学系统52b由透镜、反射镜等光学元件构成。投射光学系统52b具有控制图像光的发射角度的功能，图像光生成装置51b将从各位置射出的图像光调节为具有与各位置对应的角度的平行状态的光束。校正用衍射元件53b的结构与左眼用全息元件30b基本相同，在本实施方式中，由具备凹曲面的反射型体积全息元件构成。校正用衍射元件53b对左眼用全息元件30b中的对于衍射角度的波长依赖性进行校正。校正系统光学部54b由透镜、反射镜等光学元件构成。校正系统光学部54b具有对图像光L0的失真等像差进行校正的功能，能够有效地将由校正用衍射元件53b偏转的图像光L0引导至左眼用全息元件30b。
作为图像光生成装置51b，例如也可以采用如下的方式等：具有光源部、扫描从光源部射出的光束的扫描光学系统和导光系统。该情况下，用于光源部的激光元件射出调制为与应显示的图像的各点对应的光强度的光束，扫描光学系统二维地扫描从光源部射出的调制光，生成图像。
左眼用全息元件30b是反射型体积全息元件，构成部分透射性的组合器(combiner)。因此，由于外部光也经由左眼用全息元件30b入射到左眼Eb，因此，使用者能够识别出由显示装置100形成的图像光L0a和外部光(背景)叠加后的图像。这里，左眼用全息元件30b弯曲成使得凸曲面朝向观察者的左眼Eb侧的相反侧，左眼用图像光投射装置50b从作为左眼用全息元件30b的凹曲面的一侧投射图像光L0。
在这样构成的显示装置100中，左眼用全息元件30b与左眼用保持部61b以及由左眼用保持部61b支承的左眼用支承基板20b一同构成左眼用偏转装置10b，左眼用全息元件30b层叠在左眼用支承基板20b的板厚方向上的一个面上。
(偏转装置10的结构)
上述左眼用偏转装置10b与右眼用偏转装置10a构成为左右对称，基本结构相同。因此，在以下说明中，与左眼用以及右眼用无关地，将左眼用偏转装置10b、左眼用保持部61b、左眼用支承基板20b和左眼用全息元件30b作为偏转装置10、保持部61、支承基板20和全息元件30进行说明。此外，在以下的说明中，对第1方向标注X1、对第2方向标注Y1、对支承基板20的板厚方向标注Z1进行说明。此外，对第1方向X1的一侧标注X1a、对另一侧标注X1b、对第2方向Y1的一侧标注Y1a、对第2方向Y1的另一侧标注Y1b、对板厚方向Z1的一侧标注Z1a、对板厚方向Z1的另一侧标注Z1b进行说明。在本实施方式中，第1方向X1相当于图1中的X方向(左右方向、横方向)，第2方向Y1相当于图1中的Y方向(上下方向)，第3方向Z1相当于图1中的Z方向(前后方向)。在第3方向Z1上，一侧Z1a相当于观察者的眼睛的相反侧，另一侧Z1b位于观察者的眼睛侧。
图3是本发明的实施方式1的偏转装置10的立体图，图4是图3所示的偏转装置10的横向剖视图。如图3和图4所示，本实施方式的偏转装置10具有透光性的支承基板20、层叠在支承基板20上的全息元件30和支承支承基板20的保持部61。
支承基板20具有弯曲部21，该弯曲部21沿着与板厚方向Z1交叉的第1方向X1弯曲，其凸曲面210朝向板厚方向Z1的一侧Z1a。全息元件30层叠在弯曲部21的板厚方向Z1上的一侧Z1a的面(一个面211)或另一侧Z1b(另一个面212)上，使从板厚方向Z1上的另一侧Z1b朝向弯曲部21入射的光L在第1方向X1上偏转而射出。在本实施方式中，全息元件30层叠在由凸曲面210构成的一个面211上。因此，全息元件30弯曲成使得凸曲面朝向板厚方向Z1上的一侧Z1a。
在本实施方式中，弯曲部21还沿与板厚方向Z1以及第1方向X1交叉的第2方向Y1弯曲。此外，全息元件30使从板厚方向Z1上的另一侧Z1b朝向弯曲部21入射的光L还在第2方向Y1上偏转而射出。
这里，支承基板20和全息元件30的第1方向X1上的尺寸大于第2方向Y1上的尺寸。此外，全息元件30在第1方向X1上的偏转角度范围(衍射角度范围)大于第2方向Y1上的偏转角度范围(衍射角度范围)。因此，在全息元件30中，相比于沿第2方向Y1的方向，在沿第1方向X1的方向上更易发生变形，关于发生了这样的变形时的对偏转方向(衍射方向)的影响，第1方向X1大于第2方向Y1。因此，在本实施方式中，如下述这样构成保持部61，以应对该结构。
首先，保持部61具有：第1固定部611，其支承支承基板20的第1方向X1上的一侧X1a的部分；和第2固定部612，其支承支承基板20的第1方向X1上的另一侧X1b的部分。此外，保持部61具有：第1连结部613，其将第1固定部611以及第2固定部612的第2方向Y1上的一侧Y1a的端部之间连结起来；和第2连结部614，其将第1固定部611以及第2固定部612的第2方向Y1上的另一侧Y1b的端部之间连结起来。因此，保持部61具有被第1固定部611、第2固定部612、第1连结部613和第2连结部614包围的开口部610。
第1固定部611以从板厚方向Z1上的另一侧Z1b与作为支承基板20的弯曲部21的第1方向X1上的一侧X1a的部分的第1被支承部216重叠的方式，利用粘接等方法将第1被支承部216固定。第2固定部612以从板厚方向Z1上的另一侧Z1b与作为弯曲部21的第1方向X1上的另一侧X1b的部分的第2被支承部217重叠的方式，利用粘接等方法将第2被支承部217固定。因此，支承基板20在第1被支承部216与第2被支承部217之间(第1固定部611与第2固定部612之间)连续弯曲，不存在弯折部。
在本实施方式中，支承基板20在第1方向X1上整体成为弯曲部21。因此，第1被支承部216由弯曲部21的第1方向X1上的一侧X1a的端部构成，第2被支承部217由弯曲部21的第1方向X1上的另一侧X1b的端部构成。此外，由于第1被支承部216和第2被支承部217整体成为弯曲部21的一部分，因此，整体形成为弯曲的形状或斜着倾斜的形状。因此，第1固定部611和第2固定部612也与第1被支承部216和第2被支承部217同样，整体形成为弯曲的形状或斜着倾斜的形状。
第1连结部613在第2方向Y1上的一侧Y1a与支承基板20分离的位置沿第1方向X1延伸，第2连结部614在第2方向Y1上的另一侧Y1b与支承基板20分离的位置沿第1方向X1延伸。第1连结部613和第2连结部614也可以构成为在第1方向X1上直线地延伸，但是在本实施方式中，第1连结部613和第2连结部614以沿着支承基板20的弯曲部21的方式在第1方向X1弯曲。
支承基板20是聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)、聚碳酸酯树脂(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)、聚酰胺树脂(PA)等塑料，厚度为500μm至5000μm。保持部61由钛、不锈钢、铝等金属或填充有二氧化硅等填充物的塑料构成。因此，支承基板20和保持部61的热膨胀系数不同。此外，支承基板20和保持部61的弹性模量也不同。例如，支承基板20的热膨胀系数为60ppm/℃至80ppm/℃，与此相对，保持部61的热膨胀系数在30ppm/℃以下，保持部61的热膨胀系数小于支承基板20的热膨胀系数。此外，支承基板20的弹性模量在350kg/mm2以下，保持部61的弹性模量在1000kg/mm2以上，保持部61的弹性模量大于支承基板20的弹性模量。
全息元件30是在将全息材料涂覆在支承基板20之后进行干涉曝光的层，其中，全息材料是将丙烯酸类聚合物等感光性单体分散在聚氨酯树脂、环氧树脂、纤维素树脂等粘合剂树脂中而形成的。通过干涉曝光，图18所示的干涉条纹39被记录为折射率变化、透射率变化以及凹凸图案等形状变化。因此，朝向弯曲部21入射的光在第1方向X1和第2方向Y1上朝向干涉条纹的延伸方向或与间距等对应的角度方向进行衍射而偏转并射出。这里，全息元件30的厚度为5μm至25μm，弹性模量在350kg/mm2以下。此外，全息元件30的弹性模量低于支承基板20的弹性模量。因此，当支承基板20变形时，全息元件30跟随支承基板20的变形而变形。
因此，在本实施方式中，如参照图3和图4说明的那样，保持部61的第1固定部611和第2固定部612分别在板厚方向Z1上与第1被支承部216以及第2被支承部217重叠而与第1被支承部216以及第2被支承部217固定在一起，其中，第1被支承部216和第2被支承部217在支承基板20的弯曲部21中，在第1方向X1上分离。因此，在支承基板20上，在保持部61的第1固定部611与第2固定部612之间(支承基板20的第1被支承部216与第2被支承部217之间)不存在弯折部。因此，即使在支承基板20由于环境温度的变化而要发生膨胀或收缩的情况下，也能够利用保持部61抑制支承基板20沿第1方向X1的变形。因此，由于全息元件30的沿第1方向X1的变形得到抑制，因此，不易发生全息元件30的第1方向X1上的衍射角度变化等情况。
特别是，在本实施方式中，保持部61的热膨胀系数小于支承基板20的热膨胀系数。因此，即使在支承基板20由于环境温度变化而要发生膨胀或收缩的情况下，也能够利用保持部61有效地抑制支承基板20的变形。
此外，保持部61的弹性模量大于支承基板20的弹性模量。因此，即使在支承基板20由于环境温度变化而要发生膨胀或收缩的情况下，也能够利用保持部61有效地抑制支承基板20的变形。
(偏转装置10的制造方法)
图5是图3所示的偏转装置10中使用的全息元件30的说明图。图6是应对球面波的全息元件30的说明图。
在本实施方式中，在制造偏转装置10时，如图3和图4所示，在将用于形成全息元件30的全息材料层35层叠在支承基板20之后，将支承基板20固定在保持部61上，在该状态下，对全息材料层35进行干涉曝光工序，然后，进行加热。其结果，感光性单体在形成干涉条纹39的状态下固化，利用粘合剂树脂将该状态固定。
在干涉曝光工序中，如图5所示，通过使用参照光Lr和物体光Ls对全息材料层35进行干涉曝光，能够形成图18所示的干涉条纹39。这时，如果物体光Ls是平面波，则形成为多个干涉条纹直线排列的状态。在本实施方式中，红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)入射到全息元件30，全息元件30使这些色光沿规定的方向衍射而射出。因此，在全息元件30中，具有与红光(R)对应的波长的间距的第1干涉条纹39(R)、具有与绿光(G)的波长对应的间距的第2干涉条纹39(G)、具有与蓝光(B)的波长对应的间距的第3干涉条纹39(B)在板厚方向上层叠。这里，与红光(R)的波长对应的间距长于与绿光(G)的波长对应的间距和与蓝光(B)的波长对应的间距，与绿光(G)的波长对应的间距长于与蓝光(B)的波长对应的间距。这样的干涉条纹39(第1干涉条纹39(R)、第2干涉条纹39(G)和第3干涉条纹39(B))分别作为折射率变化、透射率变化、凹凸图案等形状变化被记录在各全息材料层35中。这里，干涉条纹39相对于全息元件30的入射面朝一个方向倾斜。因此，例如，当由单一波长的球面波构成的光束L1从法线方向入射时，射出由在一个方向上衍射效率最高的球面波构成的衍射光L2。
在图5中，示出了这样的情况：第1干涉条纹39(R)、第2干涉条纹39(G)和第3干涉条纹39(B)形成在不同的层中，以便易于知晓第1干涉条纹39(R)、第2干涉条纹39(G)和第3干涉条纹39(B)的存在。但是，有时在1个层中形成多种干涉条纹，在该情况下，利用与多个色光对应的光同时对1个层进行干涉曝光。
此外，在入射到全息元件30的光是球面波的情况下，在干涉曝光时，例如使用球面波作为物体光Ls。其结果，如图6中示意性地所示，形成为多个弯曲的干涉条纹排列的状态。因此，例如，当由单一波长的球面波构成的光束L1从法线方向入射时，射出由在一个方向上衍射效率最高的球面波构成的衍射光L2。
根据这样的制造方法，当进行干涉曝光工序等时，发生全息材料层35的膨胀或全息材料层35的收缩，导致支承基板20要翘曲。这里，当支承基板20翘曲时，如参照图18说明的那样，干涉条纹39从虚线所示的状态偏移至实线所示的状态。因此，在本实施方式中，保持部61的第1固定部611和第2固定部612分别在板厚方向Z1上与第1被支承部216以及第2被支承部217重叠而与第1被支承部216以及第2被支承部217固定在一起，其中，第1被支承部216和第2被支承部217在支承基板20的弯曲部21中，在第1方向X1上分离。因此，在支承基板20上，在保持部61的第1固定部611与第2固定部612之间(支承基板20的第1被支承部216与第2被支承部217之间)不存在弯折部。因此，即使全息材料层35要发生膨胀或收缩的情况下，由于支承基板20沿第1方向X1的变形被保持部61抑制，因此，全息材料层35不易发生膨胀或收缩。因此，由于全息元件30的干涉条纹39不易沿第1方向X1变形，因此，不易发生在沿第1方向X1的方向上衍射角度变化等情况。
特别是，在本实施方式中，保持部61的弹性模量大于支承基板20的弹性模量。因此，由于支承基板20沿第1方向X1的变形被保持部61有效地抑制，因此，全息元件30的干涉条纹39不易沿第1方向X1变形，因此，不易发生在沿第1方向X1的方向上衍射角度变化等情况。
[实施方式2]
图7是本发明的实施方式2的偏转装置10的横向剖视图。由于本实施方式和后述的实施方式的基本结构与实施方式1相同，因此，对于对应的部分标注相同的标号而省略它们的说明。
在实施方式1中，保持部61的第1固定部611和第2固定部612仅支承支承基板20的弯曲部21的另一个面212。与此相对，在本实施方式中，如图7所示，第1固定部611弯折成与支承基板20的第1方向X1上的一侧X1a的侧面即第1侧面26重叠，利用粘接等方法将第1侧面26固定。此外，第2固定部612弯折成与支承基板20的第1方向X1上的另一侧X1b的侧面即第2侧面27重叠，利用粘接等方法将第2侧面27固定。其它结构与实施方式1相同。
根据这样的方式，支承基板20的第1方向X1上的两个侧面(第1侧面26和第2侧面27)被保持部61固定。因此，利用保持部61能够有效地抑制支承基板20的第1方向X1的膨胀、收缩等变形。因此，能够更有效地抑制全息元件30沿第1方向X1的变形。
[实施方式3]
图8是本发明的实施方式3的偏转装置10的横向剖视图。在实施方式1、2中，支承基板20的第1方向X1上的整体成为弯曲部21。与此相对，在本实施方式中，如图8所示，支承基板20具有第1平板部291，该第1平板部291经由第1弯折部281在第1方向X1上的一侧X1a与弯曲部21连接。此外，支承基板20具备第2平板部292，该第2平板部292经由第2弯折部282在第1方向X1上的另一侧X1b与弯曲部21连接。
为了应对该结构，保持部61的第1固定部611在与支承基板20的第1弯折部281对应的位置弯折，在板厚方向Z1上与作为弯曲部21的端部的第1被支承部216以及第1平板部291重叠而与第1被支承部216以及第1平板部291固定在一起。此外，保持部61的第2固定部612在与支承基板20的第2弯折部282对应的位置弯折，在板厚方向Z1上与作为弯曲部21的端部的第2被支承部217以及第2平板部292重叠而与第2被支承部217以及第2平板部292固定在一起。其它结构与实施方式1相同。
根据这样的方式，在第1固定部611和支承基板20的第1平板部291的重叠部分，除了粘接外，还容易进行螺纹固定。此外，在第2固定部612和支承基板20的第2平板部292的重叠部分，除了粘接外，还容易进行螺纹固定。此外，在本实施方式中，即使在支承基板20上设置第1平板部291和第2平板部292的情况下，在支承基板20上，在保持部61的第1固定部611与第2固定部612之间(支承基板20的第1被支承部216与第2被支承部217之间)也不存在弯折部。因此，即使在支承基板20要发生膨胀或收缩的情况下，也能够利用保持部61抑制支承基板20沿第1方向X1的变形。因此，起到了抑制全息元件30沿第1方向X1的变形等与实施方式1相同的效果。
[实施方式4]
图9是本发明的实施方式4的偏转装置10的横向剖视图。在实施方式3中，保持部61的第1固定部611和第2固定部612仅支承支承基板20的板厚方向Z1上的另一侧Z1b的面。与此相对，在本实施方式中，如图9所示，第1固定部611弯折成与支承基板20的第1方向X1上的一侧X1a的侧面即第1侧面26重叠，利用粘接等方法将第1侧面26固定。此外，第2固定部612弯折成与支承基板20的第1方向X1上的另一侧X1b的侧面即第2侧面27重叠，利用粘接等方法将第2侧面27固定。其它结构与实施方式1相同。
根据这样的方式，支承基板20的第1方向X1上的两个侧面(第1侧面26和第2侧面27)被保持部61固定。因此，利用保持部61能够有效地抑制支承基板20的第1方向X1的膨胀、收缩等变形。因此，能够更有效地抑制全息元件30沿第1方向X1的变形。
[实施方式5]
图10是本发明的实施方式5的偏转装置10的横向剖视图。在实施方式1等中，相对于全息元件30，支承基板20的相反侧处于开放状态。与此相对，在本实施方式中，如图10所示，相对于全息元件30，在支承基板20的相反侧，在板厚方向Z1上与支承基板20的弯曲部21重叠的区域层叠有透光性的支承膜41。支承膜41具有与全息元件30相同的尺寸。支承膜41与支承基板20同样，是聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)、聚碳酸酯树脂(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)、聚酰胺树脂(PA)等的膜。支承膜41的厚度为50μm至3000μm，热膨胀系数、弹性模量与支承基板20的热膨胀系数、弹性模量相同。其它结构与实施方式1相同。
在这样构成的情况下，与实施方式1同样，在支承基板20上，在保持部61的第1固定部611与第2固定部612之间(支承基板20的第1被支承部216与第2被支承部217之间)不存在弯折部。因此，即使在支承基板20要发生膨胀或收缩的情况下，也能够利用保持部61抑制支承基板20的变形。因此，起到了抑制全息元件30和支承基板20沿第1方向X1的变形等与实施方式1相同的效果。另外，使用本实施方式的支承膜41的方式不限于实施方式1，也可以应用于实施方式2～4。
[实施方式6]
图11是本发明的实施方式6的偏转装置10的横向剖视图。在本实施方式中，如图11所示，与实施方式5同样，相对于全息元件30，在支承基板20的相反侧，在板厚方向Z1上与支承基板20的弯曲部21重叠的区域层叠有透光性的支承膜41。此外，在本方式中，相对于支承膜41，在全息元件30的相反侧，在板厚方向Z1上与支承基板20的弯曲部21重叠的区域层叠有透光性的罩基板42。罩基板42比全息元件30大，具有与在支承基板20上保持有全息元件30的部分相同的尺寸。罩基板42与支承基板20同样，是聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)、聚碳酸酯树脂(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)、聚酰胺树脂(PA)等的基板。罩基板42与支承基板20同样，是聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)、聚碳酸酯树脂(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)、聚酰胺树脂(PA)等塑料制成的，厚度为500μm至5000μm。罩基板42的热膨胀系数、弹性模量与支承基板20的热膨胀系数、弹性模量相同。其它结构与实施方式1相同。另外，使用本实施方式的罩基板42的方式不限于实施方式1，也可以应用于实施方式2～4。
[实施方式7]
图12是本发明的实施方式7的偏转装置10的主视图。在实施方式1等中，支承基板20和全息元件30的第2方向Y1上的宽度在第1方向X1上的任何位置均相等。与此相对，在本实施方式中，如图12所示，当从板厚方向Z1观察时，支承基板20的弯曲部21和全息元件30的第1方向X1上的中央部分处的第2方向Y1上的宽度大于第1方向X1上的一侧X1a的第2方向Y1上的宽度以及第1方向X1上的另一侧X1b的第2方向Y1上的宽度。因此，保持部61的第1连结部613和第2连结部614沿第1方向X1朝向第2方向Y1向外侧弯曲。其它结构与实施方式1相同。另外，与本实施方式的支承基板20的弯曲部21以及全息元件30的形状有关的方式不限于实施方式1，还可以应用于实施方式2～7。
[实施方式8]
图13是本发明的实施方式8的偏转装置10的立体图。图14是图13所示的偏转装置10的纵剖视图。在实施方式1～5等中，支承基板20仅在第1方向X1上的两侧固定于保持部61。与此相对，在本实施方式中，如图13和图14所示，保持部61的第1连结部613构成保持支承基板20的第2方向Y1上的一侧Y1a的端部的第3固定部618。此外，保持部61的第2连结部614构成保持支承基板20的第2方向Y1上的另一侧Y1b的端部的第4固定部619。这里，支承基板20的弯曲部21沿第1方向X1和第2方向Y1弯曲，全息元件30使朝向弯曲部21入射的光在第1方向X1和第2方向Y1上偏转。
在这样构成的偏转装置10中，第3固定部618在板厚方向Z1上与支承基板20的弯曲部21的第2方向Y1上的一侧Y1a的端部即第3被支承部218重叠，与第3被支承部218固定在一起。此外，第4固定部619在板厚方向Z1上与支承基板20的弯曲部21的第2方向Y1上的另一侧Y1b的端部即第4被支承部219重叠，与第4被支承部219固定在一起。
此外，在本方式中，与实施方式1同样，将第1固定部611以及第2固定部612分别与支承基板20的弯曲部21的第1被支承部216以及第2被支承部217固定起来。因此，在保持部61的第1固定部611与第2固定部612之间(第1被支承部216与第2被支承部217之间)、以及保持部61的第3固定部618与第4固定部619之间(第3被支承部218与第4被支承部219之间)不存在支承基板20的弯折部。因此，即使在支承基板20要发生膨胀或收缩的情况下，也能够利用保持部61抑制支承基板20的第1方向X1和第2方向Y1上的变形。因此，由于全息元件30和支承基板20的第1方向X1和第2方向Y1上的变形得到抑制，因此起到了不易发生全息元件30的第1方向X1和第2方向Y1上的衍射角度变化等情况。
[实施方式9]
图15是示出本发明的实施方式9的显示装置100的外观的一个方式的说明图。在实施方式1～7中，右眼用图像光投射装置50a和左眼用图像光投射装置50b分别设置在框架60的右侧的镜腿62a和左侧的镜腿62b上。与此相对，在本实施方式中，如图15所示，右眼用图像光投射装置50a和左眼用图像光投射装置50b分别设置在框架60的右眼用保持部61a和左眼用保持部61b的上侧。在这样的结构中，支承基板20和全息元件30的第1方向X1上的尺寸也大于第2方向Y1上的尺寸。
在这样构成的显示装置100中，如参照图3和图4说明的那样，保持部61的第1固定部611与支承基板20的弯曲部21的第1方向X1上的一侧X1a的端部(第1被支承部216)固定在一起。此外，保持部61的第2固定部612与支承基板20的弯曲部21的第1方向X1上的另一侧X1b的端部(第2被支承部217)固定在一起。因此，在保持部61的第1固定部611与第2固定部612之间不存在支承基板20的弯折部。因此，即使在支承基板20要发生膨胀或收缩的情况下，也能够利用保持部61抑制支承基板20沿第1方向X1的变形。因此，由于全息元件30和支承基板20沿第1方向X1的变形得到抑制，因此，起到了不易发生全息元件30的第1方向X1上的衍射角度变化的情况等与实施方式1相同的效果。其它结构与实施方式1相同。
[实施方式10]
图16是示出本发明的实施方式10的显示装置100的外观的一个方式的说明图。图17是图16所示的显示装置100使用的偏转装置10的纵剖视图。在实施方式1～8中，第1方向X1是图1中的X方向(左右方向)，第2方向Y1是图1中的Y方向(上下方向)，第3方向Z1是图1中的Z方向(前后方向)。与此相对，在本实施方式中，如图16和图17所示，第1方向Y2是图1中的Y方向(上下方向)，第2方向X2是图1中的X方向(左右方向)，板厚方向Z2是图1中的Z方向(前后方向)。因此，右眼用图像光投射装置50a和左眼用图像光投射装置50b分别设置在框架60的右眼用保持部61a和左眼用保持部61b的上侧。在这样的结构中，支承基板20和全息元件30的第2方向X2上的尺寸大于第1方向Y2上的尺寸。
在这样构成的显示装置100使用的偏转装置10中，如图17所示，利用保持部61的第1连结部613构成与支承基板20的弯曲部21的第1方向Y2上的一侧Y2a的端部(第1被支承部216)固定在一起的第1固定部611。此外，利用保持部61的第2连结部614构成与支承基板20的弯曲部21的第1方向Y2上的另一侧Y2b的端部(第2被支承部217)固定在一起的第2固定部612。
根据这样的方式，在保持部61的第1固定部611与第2固定部612之间不存在支承基板20的弯折部。因此，即使在支承基板20要发生膨胀或收缩的情况下，也能够利用保持部61抑制支承基板20的第1方向Y2上的变形。因此，由于全息元件30和支承基板20沿第1方向Y2的变形得到抑制，因此，起到不易发生全息元件30的第1方向Y2上的衍射角度变化等的情况的相同效果。其它结构与实施方式1相同。
[实施方式11]
如实施方式9、10所示，在右眼用图像光投射装置50a和左眼用图像光投射装置50b分别设置在框架60的右眼用保持部61a和左眼用保持部61b的上侧的情况下，也可以采用参照实施方式8说明的方式。例如，在图15所示的方式中，第1固定部611以及第2固定部612分别在板厚方向Z1上与支承基板20的弯曲部21的第1被支承部216以及第2被支承部217重叠，与第1被支承部216以及第2被支承部217固定在一起。此外，由第1连结部613构成的第3固定部以及由第2连结部614构成的第4固定部在板厚方向Z1上与位于支承基板20的弯曲部21的第2方向Y1上的两端部的第3被支承部以及第4被支承部重叠，与第3被支承部以及第4被支承部固定在一起。
[其它实施方式]
在上述实施方式中，由于显示装置100是头部佩戴型，因此，在偏转装置10中，使全息元件30入射的光向X方向和Y方向偏转，但是，在其它显示装置中使用偏转装置10的情况下，也可以在全息元件30使所入射的光仅向一个方向(第1方向)偏转的情况下应用本发明。此外，在上述实施方式中，由于显示装置100是头部佩戴型，因此，在偏转装置10中，全息元件30沿X方向和Y方向弯曲，但是，也可以在全息元件30仅沿X方向和Y方向中的一个方向(第1方向)弯曲的情况下应用本发明。在上述实施方式中，例示了图像光投射装置具备光源部和扫描光学系统的结构，但是，也可以在图像光投射装置具备液晶面板、有机电致发光显示面板等的情况下应用本发明。
Claims (18)
1.一种偏转装置，其特征在于，其具有：
支承基板，其具有弯曲部，该弯曲部沿与板厚方向交叉的第1方向弯曲，该弯曲部的凸曲面朝向所述板厚方向的一侧；
全息元件，其层叠在所述弯曲部的所述板厚方向的一个面或另一个面上，使朝向所述弯曲部入射的光偏转而射出；以及
保持部，其支承所述支承基板，
所述保持部具有：
第1固定部，其在所述板厚方向上与作为所述弯曲部的所述第1方向上的一侧的部分的第1被支承部重叠而与所述第1被支承部固定在一起；和
第2固定部，其在所述板厚方向上与作为所述弯曲部的所述第1方向上的另一侧的部分的第2被支承部重叠而与所述第2被支承部固定在一起。
2.根据权利要求1所述的偏转装置，其特征在于，
所述保持部的热膨胀系数小于所述支承基板的热膨胀系数。
3.根据权利要求1或2所述的偏转装置，其特征在于，
所述保持部的弹性模量大于所述支承基板的弹性模量。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的偏转装置，其特征在于，
所述第1固定部弯折成与作为所述支承基板的所述第1方向上的一侧的侧面的第1侧面重叠而与所述第1侧面固定在一起，
所述第2固定部弯折成与作为所述支承基板的所述第1方向上的另一侧的侧面的第2侧面重叠而与所述第2侧面固定在一起。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的偏转装置，其特征在于，
所述支承基板在所述第1方向上整体成为所述弯曲部。
6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的偏转装置，其特征在于，
所述支承基板具备第1平板部，该第1平板部在所述第1方向上的一侧经由第1弯折部与所述弯曲部连结，
所述第1固定部在所述板厚方向上与所述第1被支承部以及所述第1平板部重叠而与所述第1被支承部以及所述第1平板部固定在一起。
7.根据权利要求6所述的偏转装置，其特征在于，
所述支承基板具备第2平板部，该第2平板部在所述第1方向上的另一侧经由第2弯折部与所述弯曲部连结，
所述第2固定部在所述板厚方向上与所述第2被支承部以及所述第2平板部重叠而与所述第2被支承部以及所述第2平板部固定在一起。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的偏转装置，其特征在于，
从所述板厚方向观察时，所述弯曲部的所述第1方向上的中央部分的与所述第1方向交叉的第2方向上的宽度大于所述弯曲部的所述第1方向上的一侧的所述第2方向上的宽度和所述弯曲部的所述第1方向上的另一侧的所述第2方向上的宽度。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的偏转装置，其特征在于，
在所述全息元件的与所述支承基板相反一侧的面上，在所述板厚方向上与所述弯曲部重叠的区域层叠有支承膜。
10.根据权利要求9所述的偏转装置，其特征在于，
在所述支承膜的与所述全息元件相反一侧的面上，在所述板厚方向上与所述弯曲部重叠的区域层叠有罩基板。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的偏转装置，其特征在于，
所述弯曲部沿与所述第1方向以及所述板厚方向交叉的第2方向弯曲。
12.根据权利要求11所述的偏转装置，其特征在于，
所述全息元件使朝向所述弯曲部入射的光按照所述第1方向和所述第2方向偏转。
13.根据权利要求1至10中的任意一项所述的偏转装置，其特征在于，
所述弯曲部沿与所述第1方向以及所述板厚方向交叉的第2方向弯曲，
所述全息元件使朝向所述弯曲部入射的光按照所述第1方向和所述第2方向偏转，
所述保持部具备：
第3固定部，其保持所述支承基板的所述第2方向上的一侧的端部；和
第4固定部，其保持所述支承基板的所述第2方向上的另一侧的端部，
所述第3固定部在所述板厚方向上与作为所述弯曲部的所述第2方向上的一侧的部分的第3被支承部重叠而与所述第3被支承部固定在一起，
所述第4固定部在所述板厚方向上与作为所述弯曲部的所述第2方向上的另一侧的部分的第4被支承部重叠而与所述第4被支承部固定在一起。
14.一种显示装置，其具有权利要求1至13中的任意一项所述的偏转装置，其特征在于，
所述显示装置具有图像光投射装置，该图像光投射装置从所述板厚方向的另一侧朝向所述弯曲部在所述第1方向的一侧投射图像光。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其特征在于，
所述显示装置具有框架，该框架保持所述支承基板，并且该框架以将所述全息元件配置在观察者的眼前的方式被佩戴于观察者的头部，
所述保持部是所述框架的一部分。
16.根据权利要求15所述的显示装置，其特征在于，
所述第1方向是左右方向，
所述板厚方向是前后方向。
17.根据权利要求15所述的显示装置，其特征在于，
所述第1方向是上下方向，
所述板厚方向是前后方向。
18.一种偏转装置的制造方法，该偏转装置是权利要求1至14中的任意一项所述的偏转装置，其特征在于，
将用于形成所述全息元件的全息材料层形成在所述支承基板上，然后，将所述支承基板固定于所述保持部，
在该状态下进行对所述全息材料层照射物体光和参照光的干涉曝光工序。
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