光導波路結合器は、拡張現実ディスプレイにおける出瞳拡大および外観薄型化において優れた利点を持っています。出瞳拡大技術は、結合領域において多重回折を誘導し、光を人間の眼に導きます。しかし、この多重回折は光路に沿った出瞳輝度の空間分布が徐々に減衰し、輝度の不均一を引き起こす可能性があります。特に液晶製の偏光体ホログラフィック回折格子を結合素子として用いる場合、回折格子は一種類の円偏光のみに感度があり、それと直交する円偏光は直接透過してしまい、ウェーブガイドシステムのエネルギー利用効率があまり高くありません。この課題に対して、本稿では左旋円偏光と右旋円偏光の多重化を実現する偏光体ホログラフィック回折格子ウェーブガイドAR表示光学システムを提案し、大きな出瞳サイズと良好な入眼均一性を同時に実現しました。理論設計とシミュレーションでは、まずk空間理論により広視野角下での回折格子構造を設計し、マイクロLED（Micro-LED、μLED）をマイクロディスプレイとして使用し、それに合わせた投影レンズを設計し、波導系全体の映像シミュレーションを行いました。実験では中心波長532 nm、出瞳サイズ45 mm×25 mmの偏光体ホログラフィック回折格子波導を作製しました。実験結果は、基板屈折率1.51での対角視野角が期待通り32.86°に達したことを示しました。単一円偏光のみ応答する方式と比較して、九点法で測定された均一性は48.8％向上し、全体の均一性は34.1％向上し、波導結合器の光学効率も1.2倍向上しました。本研究は偏光体ホログラフィック回折格子波導の設計に貴重な指針と参考を提供します。

拡張現実;液晶偏光格子;マイクロLED表示;ウェーブガイド;回折格子