CN112415747B - 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 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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
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θg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θTIR(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。
在专利文献1中，未考虑这些色偏，并且，在专利文献2中，虽然记载了求出修正色散的干涉条纹的角度的方法，但未记载具体的制造装置的结构。
发明内容
本发明是鉴于这样的课题而完成的，其目的在于提供色偏较少的体积型全息图导光板。
鉴于上述背景技术以及课题，若列举其一个例子，则本发明构成为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，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，在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。
发明效果
根据本发明，在具有光衍射部的导光板中，能够显示色偏较少的影像。
附图说明
图1A是实施例1中的HMD的外观图。
图1B是表示实施例1中的HMD的使用例的外观图。
图2是实施例1中的HMD的框图。
图3是表示实施例1中的导光板的整体结构的示意图。
图4是实施例1中的入射耦合器部分的结构例。
图5是对实施例1中的色散的课题进行说明的图。
图6A是对实施例1中的色散修正技术的概要进行说明的图。
图6B是实施例1中的窄间距的全息图和宽间距的全息图各自的无色散修正和有修正的情况的光的传播的示意图。
图6C是实施例1中的无修正和有修正的情况的k向量。
图6D是实施例1中的决定全息图的角度θg的说明图。
图6E是表示实施例1中的各参数的波长依存性的示意图。
图7是对实施例1中的体积型全息图的制造方法进行说明的图。
图8是实施例1中的导光板制造装置的概要结构图。
图9是实施例1中的记录棱镜以及记录介质的示意性结构图。
图10是对实施例1中的修正色散的全息图的记录方法进行说明的图。
图11是实施例1中的导光板的色偏减少效果的实验结果的一个例子。
图12是对实施例2中的导光板制造装置的结构进行说明的图。
附图标记说明：
100：HMD(头戴式显示器)，200：导光板，201：入射耦合器，202：眼盒放大部，203：射出耦合器，210：中心光线(入射光)，220：入射棱镜，230：射出光线组，240：全息图部，250、270：覆盖层，260：介质层，300：内反射棱镜，500：记录棱镜，510：记录介质，520A、520B：记录光，700：激光器，710：快门，720、760：HWP(1/2波长板：Half Wave Plate)，730：扩束器，740：镜，750：PBS(偏光分束器：Polarizing Beam Splitter)，800：单轴(x轴)工作台，900：测角仪工作台，910：基座，1000：单轴工作台。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施例进行说明。此外，在以下的实施例中，作为影像显示装置对眼镜型的HMD的情况进行说明。
【实施例1】
[影像显示装置的结构]
图1A是本实施例中的HMD100的外观图。另外，图1B是表示HMD100的使用例的外观图。
眼镜型的HMD100在相当于眼镜的镜腿的部分具有对在用户1的右眼显示的影像进行投影的影像投影部103a、以及对在用户1的左眼显示的影像进行投影的影像投影部103b。另外，在相当于眼镜的镜片的部分具备使由影像投影部103a、103b投影的影像到达用户1的眼睛的射出耦合器203a、203b。射出耦合器203a、203b不仅显示影像，还能够使来自外界的光透过，能够显示使影像重叠显示于外界并使用户观看的增强现实(AR)。用户1能够通过将HMD100佩戴到头部，来用双眼观看影像。
图2是本实施例中的HMD100的框图。HMD100由在用户的右眼显示影像的右眼用影像显示部104a、以及在用户的左眼显示影像的左眼用影像显示部104b构成。该2个影像显示部在右眼用和左眼用为相同的结构，所以以下，在区别右眼用a和左眼用b时以外作为省略a、b的影像显示部104进行说明。另外，在图2中，其他的结构也为在右眼用和左眼用标注a、b的附图标记，在不区别右眼用和左眼用时省略a、b进行说明。
在影像显示部104中，首先根据从影像输入部101发送来的影像数据，生成通过画质修正部102以及影像投影部103显示的影像。画质修正部102进行显示的影像的颜色、亮度的修正。这里，进行调整以使颜色不均、亮度不均、色偏等最小。影像投影部103使用包括光源的小型投影仪而构成，成为投影影像的虚像的光学系统。换句话说，若直接观察影像投影部103，则能够在某距离的位置看到二维的影像。这里，影像(虚像)被投影的距离既可以还是某有限的距离，也可以是无限远处，但为了抑制一边改变导光板的位置一边视觉确认影像时影像的显示位置偏移而影像看起来不稳定，在本实施例的结构中优选是无限远。
由影像投影部103生成的影像作为在某距离投影虚像这样的光线组射出。该光线组具有至少与红(R)、绿(G)、蓝(B)这3种颜色对应的波长，用户能够看到彩色影像。
从影像投影部103射出的光线组经由入射耦合器201入射到导光板200。入射耦合器201将入射至导光板的光线组的方向转换为能够通过全反射在导光板200内传播的方向。此时，通过保持光线组的各光线方向的相对关系进行转换，能够显示没有影像的形变或模糊的高精细影像。
入射到导光板200内的光线组通过反复进行全反射而被传播，入射到眼盒放大部202。眼盒放大部202具有放大用户能够看到影像的眼盒(虚像能够视觉确认的区域)的功能。若眼盒较宽，则用户难以视觉确认眼盒的边缘部分而减少压力，另外，能够减少佩戴情况、用户的眼睛的位置的个人差异的影响，得到较高的临场感。
在眼盒放大部202中，保持光线方向的相对关系不变而复制入射的光线组并将其射出到射出耦合器203。换句话说，从影像投影部103射出的光线组保持光线方向(角度)的相对关系在空间上扩展。
在射出耦合器203中，将入射的光线组射出到导光板200的外部并到达用户1的眼睛。换句话说，射出耦合器203与入射耦合器201相反地，将入射的光线组的方向转换为能够射出到导光板200的外部的方向。
上述的结构在右眼用影像显示部104a和左眼用影像显示部104b中大致共用。通过以上的结构，用户1能够看到在这2个影像显示部104a、104b显示的影像(虚像)。
在上述的图1A的HMD100中，只能看见作为导光板200的一部分的射出耦合器203的部分，但导光板200的其他的部分隐藏在黑色的框架部分，从外部看不见。这是因为若外界的光(外部光)以意外的角度入射至导光板200，则有可能成为杂光而使显示影像的画质劣化。因此，使射出耦合器203以外的部分从外界尽可能不可见，外部光不入射至导光板200内。
[导光板的结构]
图3是表示本实施例中的导光板200的整体结构的示意图。导光板200由进行入射耦合器的移动的透射型入射棱镜220、进行眼盒放大部以及射出耦合器的移动的全息图部240构成，这些被收纳于玻璃或者塑料等合成树脂制的基板，厚度大约是1～2mm左右。例如，在图3中，为覆盖层250、介质层260、覆盖层270这3层结构。
从影像投影部103射出的光线组(仅图示中心光线210)具有与RGB光对应的较宽的波长范围和较宽的角度范围，该光线组入射到入射棱镜220。在图3中，示出光线组内的中心光线(以下，将其作为代表称为入射光)210的导光板200内的路径。该入射光210是与所显示的影像的大致中心的像素对应，实际具有几mm直径的有限的粗度的光束。
全息图部240由作为光衍射部的体积型全息图构成，转换入射的光线组的方向，并射出到导光板200的外部。体积型全息图对导光的光的一部分进行衍射，所以剩余的光保持原状态不变而进行导光。通过反复该处理，从而许多的射出光线组230在面内被复制并射出。由此，眼盒在横向上放大。
[导光板的结构(变更)]
图4示出本实施例中的入射耦合器部分的结构例。在图4中，(a)是在与图3所示的结构相同的光的入射侧有一个透射型入射棱镜220的结构(入射棱镜结构)。在本结构中，具有使入射光线与导光板200的角度θt较大的特征。
图4的(b)是在与入射侧相反的一侧有一个内反射棱镜300的结构(内反射棱镜结构)。在本结构中，入射光线被实施了镜面涂层等的内反射棱镜300反射而成为导光角度。在本结构中，具有使入射光线与导光板的角度θt减小的特征。
图4的(c)是使用入射棱镜220以及内反射棱镜300的结构，具有能够将入射光线与导光板的角度θt设为上述2个结构(a)(b)之间的值的特征(入射+内反射棱镜结构)。通过以上这样的结构，本导光板的θt等设计自由度较高，能够根据外观设计性或用途选择设计。
图4的(d)是不利用入射棱镜而利用入射全息图310的结构。使用以与射出耦合器的全息图部240大致相同的厚度对称地记录的全息图。在本结构中，与内反射棱镜结构相同地使入射光线与导光板的角度θt较小，不需要进一步棱镜等的追加的光学元件，所以具有简单且轻量、小型、廉价这样的特征。但是，在本结构中，需要在2处形成全息图，所以制造成本较高，另外，在入射侧的全息图的衍射效率较低的情况下，存在导光板的光学效率降低的问题(入射全息图结构)。
[色散的课题]
图5是对本实施例中的色散的课题进行说明的图。首先，对色散成为问题的结构进行说明。
图5的(a)是使用半分束器等的导光板，由折射率相同的元件构成。在这样的较大的折射率边界不存在于空气与导光板的界面以外的结构的情况下，若向导光板的入射角度θin和从导光板的射出角度θout大致相同(θin＝θout)，则影像不受色散的影响(不产生色偏)。是因为即使在构成导光板的介质有折射率的波长分散，波长分散也由于入射时和射出时的折射取消。另外，在θin＝θout＝90°的情况下，能够无影像的形变等地显示高画质的影像。其中，这样的结构存在制造成本高、增大FoV困难、产生由不希望反射引起的杂光等问题。
图5的(b)也是不受色散的影响的结构。该结构是上述的入射全息图结构(图4的(d))，入射光线通过入射全息图衍射从而成为导光角度。该情况下，通过覆盖层250与介质层260的折射率差，在界面上的折射时产生色散，根据光的波长而角度变化。折射角通过斯涅尔定律由式(1)表示。
【式1】
Figure BDA0002572880200000071
这里，n1(λ)、n2(λ)是折射前以及折射后的介质的折射率，被表示为波长λ的函数。另外，θ1是折射前的向折射率界面的入射角，θ2是折射角。通过本式，以相同的入射角θ1入射来的光线也在折射率不同的界面上根据折射率的波长依存性而折射角发生变化，产生色散。入射角越大，色散越显著。但是，在本结构中，产生色散是在覆盖层250、270中传播时，在介质层260传播时几乎不产生色散。在被全息图部240衍射时是没有色散的介质层260，所以射出光线几乎不会受到色散的影响。
另一方面，图5的(c)是受到色散的影响的结构。在本结构中，入射光210垂直地入射到入射棱镜220。在垂直入射的情况下，不产生色散(式1中为θ1＝0)。其后，入射光210在具有与入射棱镜220相同的折射率分布的覆盖层与具有不同的折射率的介质层的界面折射。此时，产生色散。在导光板传播的光在介质层中有色散，在覆盖层中成为没有色散的状态进行传播。而且，在通过全息图部240衍射而光射出到导光板外时，具有色散的光线按原样射出，影像受到色散的影响而产生色偏。
图5的(d)也为相同地产生色散的结构。在本结构中，成为不垂直入射至入射棱镜220的结构，所以首先由于空气-入射棱镜220界面的折射产生色散。其后，在入射棱镜220与覆盖层250的界面、覆盖层250与介质层260的界面、介质层260与覆盖层270的界面等导光板内的折射率界面产生色散。而且，该色散在全息图部240也产生，所以在通过衍射而射出到导光板外时也通过色散的影响产生色偏。
由于这样的色散的影响引起的色偏的问题在图4的(a)～(c)的结构中相同地产生。另外，在图4的(d)的结构中与图5的(b)相同地不受色散的影响。
另外，介质层和覆盖层等折射前后的折射率的波长依存性的比率大致一致的情况下，式(1)的n1(λ)/n2(λ)为恒定值，所以没有色散的影响，也不产生色偏的问题。换句话说，在折射前后的折射率的波长依存性的比率不同，当入射角较大时，色散显著产生，进一步，该色散在与对光进行衍射的全息图部相同的层(介质层)产生的情况下产生影像的色偏。
[色散修正技术的概念]
对解决上述问题的方法进行说明。图6A是对本实施例中的色散修正技术的概要进行说明的图。上述的色偏的问题在介质层260内传播的光线产生色散(610)的情况下产生。因此，如图6A所示，根据波长使衍射的全息图的角度变化(620)以修正该色散，从而使射出时的光平行(630)。这里，全息图620的一根一根的线示出与体积型全息图的等折射率面(斜镜面)平行的线。
各波长的光线分别被满足Bragg匹配条件的全息图衍射。因此，不同的波长的光线被不同间距的全息图衍射。不同间距的全息图通过多重记录依次记录而形成。在该多重记录时，若使记录的全息图的角度变化，则能够减少色偏。
本方法能够仅对某光线使用，在原理上不能应用于从投影仪射出的具有较宽的角度范围的光线全部。其中，通过修正大约影像的中心的光线的色偏，能够减少影像整体的色偏。
图6B是本实施例中的窄间距的全息图和宽间距的全息图各个中的无色散修正和有修正的情况下的光的传播的示意图。在图6B中，不同的波长λ1、λ2的光由于色散在介质层中以不同的角度传播。对于该光无修正的情况下，通过角度相同且间距不同的全息图使光衍射，所以不同角度的光被衍射为不同角度而产生影像的色偏。另一方面，在有修正的情况下，通过角度和间距不同的全息图对光进行衍射，所以也能够使不同角度的光衍射为相同的角度，能够显示色偏被减少的影像。这里，将以某波长λ进行Bragg匹配的全息图的角度表示为θg(λ)。
图6C是本实施例中的无修正和有修正的情况下的k向量(波数向量)。在图6C中，记载5个波长。在无修正的情况下，如图6C的(a)所示，色散的入射光640分别通过相同的角度的(平行的)全息图向量(650)衍射，产生不同的角度的衍射光660。另一方面，在有修正的情况下，如图6C的(b)所示，色散的入射光640分别通过不同的角度的全息图向量(680)衍射，作为相同的角度的衍射光690射出。
图6D是本实施例中的决定全息图的角度θg的说明图。如图6D所示，以某波长λi进行Bragg匹配的全息图的角度θg(λi)通过下述式(2)，根据覆盖层250、270的波长λi中的折射率n1(λi)、介质层260的波长λi中的折射率n2(λi)、以及覆盖层250、270中的光的入射角度θ1求出。这里，在覆盖层中没有色散，在介质层产生色散，来自介质的衍射光的射出角度θAIR是0deg。另外，θ2(λi)是介质层260上的各波长λi的光线角度(向导光板面的入射角)。
【式2】
Figure BDA0002572880200000091
另外，在来自介质的衍射光的射出角度θAIR不是0deg的情况下，成为下述式(3)
【式3】
Figure BDA0002572880200000101
另外，该全息图的间距Λi能够根据Bragg匹配条件作为下述式(4)求出
【式4】
Figure BDA0002572880200000102
图6E是表示本实施例中的各参数的波长依存性的示意图。在图6E中，(a)是折射率的波长依存性的示意图。另外，(b)示出覆盖层和介质层上的折射率的比率n1/n2的波长依存性。这样，在比率不恒定的情况下，介质层上的光的角度θ2不恒定(图6E的(c))，通过式(2)，应该形成的全息图的角度θg也不恒定(图6E的(d))。这样，通过形成非恒定的角度的全息图能够减少由色散引起的色偏。
[制造方法]
图7是对本实施例中的体积型全息图的制造方法进行说明的图。在图7的(a)中，体积型全息图能够通过将由激光等从相干性(Coherence)高的光源射出的记录光520A、520B制作成的干涉条纹作为全息图记录到作为感光性材料的光敏聚合物等记录介质510而制作。这里，如图7的(a)所示，定义x轴、y轴，将z轴定义为纸面垂直方向。记录光520A、520B均是从y轴相对于x轴线对称地倾斜θw(记录角度)的平行光。由此，干涉条纹表面与x－z面平行地形成。另外，使记录介质510从x－z平面倾斜θg。此外，在图7的(a)中，为了容易图示而相对于x轴倾斜θg，但在后述的制造装置中相对于y轴倾斜θg。通过相对于y轴倾斜θg，从而能够使基于2束记录光520A、520B的曝光面积和向记录介质的入射角相同，能够高效率的记录。
因为干涉条纹表面为导光板中的反射面(斜镜面)，所以θg为反射面从记录介质面的倾斜。另外，为了避免记录介质的表面反射所引起的记录时的光利用效率降低以及记录介质510中的折射的影响，而使用记录棱镜500。
如箭头530所示，以z轴为旋转中心使记录光520A、520B旋转，改变记录光520A、520B彼此所成的角度进行多重记录。这里，通过使记录光总是相对于x轴线对称，从而能够使干涉条纹表面总是与x－z面平行。由此，能够保持从记录介质面倾斜θg的状态固定干涉条纹表面(反射面)，多重记录干涉条纹间距不同的全息图。
图7的(b)示出再生利用上述方法多重记录的体积型全息图的情况下的光学配置。这里，“再生”是指将入射光照射到全息图并使光衍射，今后将在该意义上使用。
在图7的(b)中，若将从y轴向倾斜θp(再生角度)的再生光线550入射到体积型全息图(相对于介质的入射角度为θin＝θp+θg，将其称为再生入射角度)，则在满足Bragg选择性的情况下，衍射光560以从y轴倾斜θd的角度射出。在再生光线具有与RGB光对应的较宽的波长范围和与FoV对应的较宽的角度范围的情况下，若能够通过体积型全息图对光进行衍射，则体积型全息图能够作为导光板的射出耦合器使用。另外，光线的波长利用观察者的眼睛等通过等色函数进行积分并识别，所以从体积型全息图的射出光线的波长分布不需要是与入射光线相同的波长分布，至少以均衡地包含有与RGB的3种颜色对应的波长即可。这里，上述的θg、θw、θp、θd以及θin全部被记载为记录介质510内的角度。
[制造装置的结构]
图8是本实施例中的导光板制造装置的概要结构图。在图8中，从作为光源部的激光器700射出的光通过快门710、HWP(1/2波长板：Half Wave Plate)720经由扩束器730扩大光束径，并被镜740折回，之后，通过作为光分支部的PBS(偏光分束器：Polarizing BeamSplitter)750以大致1：1的强度比的方式分支。分支后的2束光通过HWP760均成为S偏振光(与纸面垂直的偏振光方向)，通过作为光反射部的镜770以再次相交的方式入射至记录棱镜500。镜770能够放置在旋转工作台，线对称地绕x轴旋转。2束光在被记录棱镜500夹持的记录介质510内干涉，形成干涉条纹。通过将该干涉条纹记录到记录介质510，来记录体积型全息图。另外，通过使镜770旋转来使记录的干涉条纹的间距变化以进行多重记录。此时，通过使镜770旋转从而记录光线相交的位置在x轴上移动，所以通过单轴(x轴)工作台800使记录棱镜500以及记录介质510移动以跟随于此来进行多重记录。
图9是本实施例中的记录棱镜以及记录介质的示意性结构图。图9的(a)是表示记录棱镜与记录介质的位置关系的示意图。记录棱镜500呈斜着切立方体的玻璃分割成2个而得到的形状。成为通过该2个记录棱镜500夹持记录介质510的结构。在记录介质510与记录棱镜500之间充满折射率匹配油而使空气层(缝隙)消失，抑制了此处的反射等。
图9的(b)是记录时的记录棱镜和其周边的概略结构图。记录棱镜500固定于基座910，基座910固定于作为旋转机构的测角仪工作台900。测角仪工作台900能够使基座向以x轴为中心的旋转方向倾斜。由此，能够使记录棱镜500以及记录介质510倾斜所希望的角度进行干涉条纹的记录。换言之，作为旋转机构的测角仪工作台900的中心轴(x轴)位于干涉条纹表面内。使用该功能，在各多重记录中以修正色散的角度(根据导光板面倾斜式(2)、式(3)的θg(λi))记录干涉条纹(全息图)。
[修正技术的实现方法]
图10是对本实施例中的修正色散的全息图的记录方法进行说明的图。在图10中，上段是从z轴向观察记录棱镜500以及记录介质510的图，下段是从x轴向观察的图。
为了如上述那样修正色散，需要将间距不同的干涉条纹(全息图)以不同的角度记录到记录介质。因此，在各多重记录时，不仅使用镜770的旋转，也使用测角仪工作台900来使记录棱镜500以及记录介质510倾斜，以所希望的角度记录干涉条纹。入射光被记录棱镜500以及记录介质510折射，所以预先考虑该折射计算记录介质510内的光线的2个光线角度(向量)，并求出形成的干涉条纹(全息图)与记录介质所成的角度。由此，在各多重记录时，能够求出以所希望的角度记录全息图所需要的测角仪工作台900的旋转角度。此外，由于如空心箭头那样通过镜770的旋转而记录光线相交的位置在x轴上移动，所以通过单轴工作台800使记录棱镜500以及记录介质510移动以跟随于此，进行多重记录。
[实验结果的一个例子]
图11是本实施例中的导光板的色偏减少效果的实验结果的一个例子。图11的(a)是无修正的情况下的实验结果，是通过导光板观察显示一根白色纵线的影像得到的图像的剖视图和其强度数据。可知RGB的三种颜色大约分离242毫度左右，产生色偏。另一方面，图11的(b)是有修正的情况下的实验结果，正确地显示一根白色纵线，色偏量也大幅度地减少为72毫度左右。根据以上所述，通过本方法验证了色偏减少效果。
如以上所述，根据本实施例，能够在具有光衍射部的导光板中，使色偏较少的影像显示。
【实施例2】
本实施例对与实施例1不同的结构的导光板制造装置进行说明。
图12是对本实施例中的导光板制造装置的结构进行说明的图。在图12中，对与图10相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。在图12中，与图10的不同点在于将镜770放置在单轴工作台1000，记录棱镜500以及记录介质510的位置固定。由此，能够如空心箭头那样使镜770在单轴工作台1000上移动，以使得即使记录光线相交的位置通过镜770的旋转而变化，其相交的位置也来到记录棱镜500以及记录介质510的相同的位置。
由此，在记录中，不需要使记录棱镜500以及记录介质510在单轴工作台上移动，能够减少记录时的振动等的影响。另外，用于进行色散修正的测角仪工作台安装于记录棱镜500或镜770下。由此，能够高度稳定地进行高速记录。
对以上实施例进行了说明，但本发明并不局限于上述的实施例，包含有各种变形例。例如，上述的实施例是为了容易理解地描述本发明而详细说明的内容，不必局限于具备所描述的全部结构。另外，能够将某实施例的结构的一部分置换为其他的实施例的结构，另外，也能够对某实施例的结构添加其他的实施例的结构。另外，能够对各实施例的结构的一部分进行其他的结构的追加、删除、置换。

Claims (12)

1.一种导光板，其特征在于，
入射到上述导光板内的光线组通过反复进行全反射而被传播，
在具有通过多重记录的不同间距的全息图对入射光进行衍射的光衍射部的导光板中，
在上述光衍射部中，形成有相对于上述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不同间距的上述多个全息图对不同的波长进行衍射，
上述光衍射部至少为覆盖层和介质层的双层结构，上述覆盖层和介质层的折射率的波长依存性的比率非恒定，
以某波长λi进行布拉格匹配的全息图的角度θg(λi)根据上述覆盖层的该波长λi中的折射率n1(λi)、上述介质层的该波长λi中的折射率n2(λi)、以及上述覆盖层中的光的入射角度θ1，通过下式(2)求出，此处，来自介质的衍射光的射出角度θAIR是0deg，θ2(λi)是上述介质层上的波长λi的光线角度，
Figure FDA0004180354740000011
在来自介质的衍射光的射出角度θAIR不是0deg的情况下，全息图的角度θg(λi)通过下式(3)求出，
Figure FDA0004180354740000012
2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，
上述导光板具有透射型入射棱镜。
3.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，
上述导光板具有内反射棱镜。
4.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，
上述导光板具有透射型入射棱镜和内反射棱镜。
5.一种导光板的制造装置，其特征在于，
入射到上述导光板内的光线组通过反复进行全反射而被传播，
在具有通过多重记录的不同间距的全息图对入射光进行衍射的光衍射部的导光板的制造装置中，
上述导光板的制造装置具有光源部、光分支部、光反射部、记录棱镜、以及该记录棱镜所夹持的记录介质，
由上述光分支部分支出的光通过上述光反射部的旋转再次相交而在上述记录介质内形成多重记录的干涉条纹表面，
上述记录棱镜具有旋转机构，该旋转机构的中心轴位于上述干涉条纹表面内，
上述光衍射部至少为覆盖层和介质层的双层结构，上述覆盖层和介质层的折射率的波长依存性的比率非恒定，
以某波长λi进行布拉格匹配的全息图的角度θg(λi)根据上述覆盖层的该波长λi中的折射率n1(λi)、上述介质层的该波长λi中的折射率n2(λi)、以及上述覆盖层中的光的入射角度θ1，通过下式(2)求出，此处，来自介质的衍射光的射出角度θAIR是0deg，θ2(λi)是上述介质层上的波长λi的光线角度，
Figure FDA0004180354740000021
在来自介质的衍射光的射出角度θAIR不是0deg的情况下，全息图的角度θg(λi)通过下式(3)求出，
Figure FDA0004180354740000022
6.根据权利要求5所述的导光板的制造装置，其特征在于，
上述旋转机构是测角仪工作台。
7.根据权利要求5所述的导光板的制造装置，其特征在于，
上述导光板的制造装置具有单轴工作台，该单轴工作台使上述记录棱镜的位置移动到通过上述光反射部的旋转而进行移动的由上述光分支部分支出的光相交的位置。
8.根据权利要求5所述的导光板的制造装置，其特征在于，
上述导光板的制造装置具有单轴工作台，该单轴工作台使上述光反射部移动，以使得通过上述光反射部的旋转而进行移动的由上述光分支部分支出的光相交的位置移动到上述记录介质的位置。
9.一种导光板的制造方法，其特征在于，
入射到上述导光板内的光线组通过反复进行全反射而被传播，
在具有通过多重记录的不同间距的全息图对入射光进行衍射的光衍射部的导光板的制造方法中，
通过光反射部的旋转使2束记录光相交，从而在记录棱镜所夹持的记录介质内形成多重记录的干涉条纹，
并且，使上述记录介质向以位于上述干涉条纹的面内的轴为中心的旋转方向倾斜而以所希望的角度记录上述干涉条纹，
上述光衍射部至少为覆盖层和介质层的双层结构，上述覆盖层和介质层的折射率的波长依存性的比率非恒定，
以某波长λi进行布拉格匹配的全息图的角度θg(λi)根据上述覆盖层的该波长λi中的折射率n1(λi)、上述介质层的该波长λi中的折射率n2(λi)、以及上述覆盖层中的光的入射角度θ1，通过下式(2)求出，此处，来自介质的衍射光的射出角度θAIR是0deg，θ2(λi)是上述介质层上的波长λi的光线角度，
Figure FDA0004180354740000031
在来自介质的衍射光的射出角度θAIR不是0deg的情况下，全息图的角度θg(λi)通过下式(3)求出，
Figure FDA0004180354740000032
10.根据权利要求9所述的导光板的制造方法，其特征在于，
使上述记录介质的位置移动到通过上述光反射部的旋转而进行移动的上述记录光相交的位置。
11.根据权利要求9所述的导光板的制造方法，其特征在于，
使上述光反射部移动，以使得通过上述光反射部的旋转而进行移动的上述记录光相交的位置移动到上述记录介质的位置。
12.一种影像显示装置，其特征在于，
上述影像显示装置具有：
影像输入部；
画质修正部，其根据从该影像输入部发送来的影像数据来进行要显示的影像的颜色、亮度的修正；以及
影像投影部，其射出由该画质修正部修正后的影像光，
使用权利要求1所述的导光板作为用于使由上述影像投影部射出的影像光传播到用户的眼睛的光学系统。
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