虚像表示装置及びその製造方法
【課題】プリズム状部材との接合部に気泡が形成されにくく、良好な密着性を有するハードコート層によって保護された導光装置を備える虚像表示装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】導光部材２１において被覆されている下地面ＳＦのうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば導光部材２１と光透過部材２３とを接合する際に、下地面ＳＦを被覆する接着剤の粘度を下げて気泡を発生しにくくしても接着剤の液ダレが生じにくくなる。また、本実施形態の虚像表示装置１００によれば、導光部材２１において被覆されている下地面ＳＦのうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂ等の外観露出面を形成し下地面ＳＦを被覆するハードコート層２７を形成する際に、下地の本体部分２１ｓの材料に関わらずハードコート層２７の密着性を確保することができる。
【解決手段】導光部材２１において被覆されている下地面ＳＦのうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば導光部材２１と光透過部材２３とを接合する際に、下地面ＳＦを被覆する接着剤の粘度を下げて気泡を発生しにくくしても接着剤の液ダレが生じにくくなる。また、本実施形態の虚像表示装置１００によれば、導光部材２１において被覆されている下地面ＳＦのうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂ等の外観露出面を形成し下地面ＳＦを被覆するハードコート層２７を形成する際に、下地の本体部分２１ｓの材料に関わらずハードコート層２７の密着性を確保することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイ等の虚像表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヘッドマウントディスプレイのように虚像の形成及び観察を可能にする虚像表示装置として、導光板によって表示素子からの画像光を観察者の瞳に導くタイプのものが種々提案されている。
【０００３】
このような虚像表示装置において、画像光と外界光とを重畳させるために、シースルー光学系の提案がなされている（特許文献１等参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の装置では、瞳サイズよりも射出開口が小さい導光光学系を用いる瞳分割方式によってシースルーを実現しているため、虚像の表示サイズを大きくすることが困難である。また、瞳サイズよりも小さい導光光学系を用いるため、人間の個々の眼幅に対応するために有効瞳径（虚像の取り込みを可能にする採光径であり、アイリング径とも呼ぶ）を大きくすることが困難である。また、物理的に瞳付近に導光光学系の射出開口や筐体が配置されるため、死角が生じてしまい完全なシースルーとはいえなくなる。
【０００５】
なお、頭部装着ディスプレイ用の光学システムとして、導光角度の異なる複数の光モードを進行させることができる導光体を備えるものが存在する（特許文献２参照）。このような光学システムをおいて、射出側の第３光学面をハーフミラーとし、当該ハーフミラーを内部に埋め込むように導光体に対してプリズム状部材を貼り付けて全体を平板化することにより、ハーフミラー越しに外界光の観察を可能にするシースルー型の導光装置にすることが考えられる。さらに、導光体やプリズム状部材の本体部分を軽量な樹脂で形成して、虚像表示装置の軽量化を図るとともに、その表面をハードコート層で被覆することにより、導光体の全反射面やプリズム状部材の表面の耐擦傷性を高めることも考えられる。
【０００６】
しかし、導光体とプリズム状部材とを接合する際に、接着剤の塗布ムラによって気泡が発生する。例えば接着剤の粘度が高いと気泡の逃げ道がなくなって気泡が接合部に残り、接着剤の粘度が低いと接着剤の液ダレによって塗布量不足が発生し、気泡形成の原因となる。
【０００７】
また、導光体やプリズム状部材の表面にハードコート層を設ける場合、かかるハードコート層と本体部分の下地面との密着性を確保する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２２４４７３号公報
【特許文献２】特表２００８−５３５００１号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、虚像の画像光を導く導光装置であって、プリズム状部材との接合部に気泡が形成されにくい虚像表示装置及びその製造方法、又は、良好な密着性を有するハードコート層によって保護された導光装置を備える虚像表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る虚像表示装置は、（ａ）画像光を形成する画像表示装置と、（ｂ）画像表示装置から射出された画像光による虚像を形成する投射光学系と、（ｃ）投射光学系を通過した画像光を内部に取り込む光入射部と、光入射部から取り込まれた画像光を対向して延びる第１及び第２反射面での全反射により導く導光部と、導光部を経た画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する導光部材と、を備え、（ｄ）導光部材において被覆されている下地面のうち少なくとも一部が、粗面化されている。
【００１１】
上記虚像表示装置では、導光部材において被覆されている下地面のうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば導光部材と他の光学部材とを接合する際に、下地面を被覆する接着剤の粘度を下げて気泡を発生しにくくしても接着剤の液ダレが生じにくくなる。また、上記虚像表示装置では、導光部材において被覆されている下地面のうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば第１及び第２反射面等の外観露出面を形成し下地面を被覆するハードコート層を形成する際に、下地の本体部分の材料に関わらずハードコート層の密着性を確保することができる。
【００１２】
本発明の具体的な側面では、導光部材に接合されることによって外界光の観察を可能にする光透過部材をさらに備え、導光部材及び光透過部材において被覆されている下地面としての接合面のうち少なくとも一部が、粗面化されている。この場合、導光部材と光透過部材との接合によって簡易に外界光の観察を可能にする透視部を設けることができる。
【００１３】
本発明の別の側面では、導光部材及び光透過部材において露出するハードコート層と、導光部材及び光透過部材間の接着層とに接する下地面が、粗面化されている。これにより、導光部材及び光透過部材におけるハードコート層の密着性を高め、導光部材及び光透過部材の接合部に気泡が残ることを防止できる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、導光部材が、光透過部材と接合される第１接合面の部分領域上に、画像光を折り曲げるとともに外界光を透過させる半透過反射膜を有し、光透過部材は、接着層を介して第１接合面に対して接着される第２接合面を有し、第１接合面及び第２接合面の少なくとも一方のうち、間に配置された接着層に接する部分が、下地面として粗面化されている。この場合、半透過反射膜の周囲で導光部材と光透過部材とが接着層を介して接合されるが、接合用の接着層に気泡が残りにくくなる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、光入射部が、第１反射面に対して所定の角度をなす第３反射面を有し、光射出部が、第１反射面に対して所定の角度をなす第４反射面が設けられるとともに接着層に接する第１接合面を有し、光透過部材が、第１反射面を延長した位置に配置される第１透過面と、第２射面を延長した位置に配置される第２透過面と、接着層を介して第１接合面に対向する第２接合面とを有し、半透過反射膜が第４反射面に形成され、第２接合面が粗面化されている。この場合、光入射部の第３反射面で反射された画像光が導光部の第１及び第２反射面で全反射されつつ伝搬され、光射出部の第４反射面で反射されて虚像として観察者の眼に入射する。ここで、光入射部と導光部と光射出部とを一体的なブロック状部材とすることにより、射出成形技術を利用して導光装置を高精度で形成することができる。また、第１及び第２接合面のうち第２接合面を粗面化して、導光部材と光透過部材とを接合することにより、導光部材と光透過部材との接合部に気泡が形成されることを抑制できる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、第１及び第２反射面と第１及び第２透過面とに形成されたハードコート層に接する本体側が、下地面として粗面化されている。第１及び第２反射面や第１及び第２透過面は、これらに設けたーバーコート層によって耐擦傷性を高めたものとなる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、導光部材を構成する本体部分が、紫外線硬化型の樹脂で形成されて、少なくとも一部に粗面化された下地面を有する。この場合、導光部材を構成する本体部分を熱可塑性の樹脂で形成する場合のように高温で処理する必要がなく、導光部材の形状精度を高めることができる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、導光部材と、光透過部材と、ハードコート層と、接着層とが、同一の屈折率を有する材料で形成されている。この場合、導光部材の第１及び第２反射面等での光束の乱れを抑えて、外界光の正確な観察を可能にすることができる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、導光部材の本体部分と光透過部材の本体部分とが、メタクリルスチレンで形成されている。この場合、導光部材の高精度の射出成形が容易になり、導光部材の吸水性を低く維持することができ、光透過部材との十分な強度での接着性を確保でき、導光部材の透明性を高くすることができる。
【００２０】
本発明のさらに別の側面では、下地面のうち上記少なくとも一部の面粗さが、第１及び第２反射面の面粗さよりも大きい。
【００２１】
本発明に係る虚像表示装置の製造方法は、画像光を形成する画像表示装置と、画像表示装置から射出された画像光による虚像を形成する投射光学系と、投射光学系を通過した画像光を内部に取り込む光入射部と、光入射部から取り込まれた画像光を対向して延びる第１及び第２反射面での全反射により導く導光部と、導光部を経た画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する導光部材とを備える虚像表示装置の製造方法であって、導光部材の下地面のうち少なくとも一部を粗面化する第１の工程と、粗面化された下地面を被覆する第２の工程とを備える。
【００２２】
上記製造方法では、導光部材の下地面のうち少なくとも一部を粗面化する第１の工程と、粗面化された下地面を被覆する第２の工程とを備えるので、例えば導光部材と他の光学部材とを接合する際に、下地面を被覆する接着剤の粘度を下げて気泡を発生しにくくしても接着剤の液ダレが生じにくくなり、例えば第１及び第２反射面等の外観露出面を形成する下地面を被覆するハードコート層を形成する際に、下地の本体部分の材料に関わらずハードコート層の密着性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態の虚像表示装置を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は、虚像表示装置を構成する第１表示装置の本体部分の平面図であり、（Ｂ）は、本体部分の正面図である。
【図３】（Ａ）は、導光部材の光入射部における第３反射面の構造を説明する図であり、（Ｂ）は、導光部材の導光部における第１及び第２反射面の構造を説明する図であり、（Ｃ）は、導光部材及び光透過部材の接合部の構造を説明する図であり、（Ｄ）は、光透過部材の第１及び第２面の構造を説明する図である。
【図４】（Ａ）は導光部材の正面図であり、（Ｂ）は導光部材の下面図であり、（Ｃ）は導光部材の左側面図であり、（Ｄ）は導光部材の左側面図である。
【図５】（Ａ）は光透過部材の裏面図であり、（Ｂ）は光透過部材のＢＢ断面図であり、（Ｃ）は光透過部材の左側面図であり、（Ｄ）は光透過部材の右側面図である。
【図６】導光部材と光透過部材との接合部を概念的に説明する拡大断面図である。
【図７】導光部材のハードコート層を説明する拡大断面図である。
【図８】光透過部材のハードコート層を説明する拡大断面図である。
【図９】（Ａ）は、縦の第１方向に関する光路を展開した概念図であり、（Ｂ）は、横の第２方向に関する光路を展開した概念図である。
【図１０】虚像表示装置の光学系における光路を具体的に説明する平面図である。
【図１１】（Ａ）は、液晶表示デバイスの表示面を示し、（Ｂ）は、観察者に見える液晶表示デバイスの虚像を概念的に説明する図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、虚像を構成する部分画像を説明する図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）は、変形例の虚像表示装置の一部を説明する図である。
【図１３】第２実施形態の導光装置を概念的に説明する拡大断面図である。
【図１４】（Ａ）は、第３実施形態に係る虚像表示装置を示す断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、導光装置の正面図及び平面図である。
【図１５】画像光の光路について説明する模式的な図である。
【図１６】ハーフミラー層を含む接合部を説明する断面図である。
【図１７】（Ａ）は、第４実施形態に係る虚像表示装置を示す断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、導光装置の正面図及び平面図である。
【図１８】画像光の光路について説明する模式的な図である。
【図１９】ハーフミラー層を含む接合部を説明する断面図である。
【図２０】第３実施形態の虚像表示装置の変形例を説明する図である。
【図２１】第１実施形態の虚像表示装置の変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る虚像表示装置について詳細に説明する。
【００２５】
〔Ａ．虚像表示装置の外観〕
図１に示す実施形態の虚像表示装置１００は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、この虚像表示装置１００を装着した観察者に対して虚像による画像光を認識させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させることができる。虚像表示装置１００は、観察者の眼前を覆う光学パネル１１０と、光学パネル１１０を支持するフレーム１２１と、フレーム１２１のうち前方のカバー部分から後方のつる部分（テンプル）にかけての部分に付加された第１及び第２駆動部１３１，１３２とを備える。ここで、光学パネル１１０は、第１パネル部分１１１と第２パネル部分１１２とを有し、両パネル部分１１１，１１２は、中央で一体的に連結された板状の部品となっている。図面上で左側の第１パネル部分１１１と第１駆動部１３１とを組み合わせた第１表示装置１００Ａは、左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。また、図面上で右側の第２パネル部分１１２と第２駆動部１３２とを組み合わせた第２表示装置１００Ｂは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。
【００２６】
〔Ｂ．表示装置の構造〕
図２（Ａ）等に示すように、第１表示装置１００Ａは、画像形成装置１０と、導光装置２０とを備える。ここで、画像形成装置１０は、図１における第１駆動部１３１に相当し、導光装置２０は、図１における第１パネル部分１１１に相当する。なお、図１に示す第２表示装置１００Ｂは、第１表示装置１００Ａと同様の構造を有し左右を反転させただけであるので、第２表示装置１００Ｂの詳細な説明は省略する。
【００２７】
画像形成装置１０は、画像表示装置１１と、投射光学系１２とを有する。このうち、画像表示装置１１は、２次元的な照明光ＳＬを射出する照明装置３１と、透過型の空間光変調装置である液晶表示デバイス３２と、照明装置３１及び液晶表示デバイス３２の動作を制御する駆動制御部３４とを有する。
【００２８】
画像表示装置１１の照明装置３１は、赤、緑、青の３色を含む光を発生する光源３１ａと、光源３１ａからの光を拡散させて矩形断面の光束にするバックライト導光部３１ｂとを有する。液晶表示デバイス３２は、照明装置３１からの照明光ＳＬを空間的に変調して動画像等の表示対象となるべき画像光を形成する。駆動制御部３４は、光源駆動回路３４ａと、液晶駆動回路３４ｂとを備える。光源駆動回路３４ａは、照明装置３１の光源３１ａに電力を供給して安定した輝度の照明光ＳＬを射出させる。液晶駆動回路３４ｂは、液晶表示デバイス３２に対して画像信号又は駆動信号を出力することにより、透過率パターンとして動画や静止画の元になるカラーの画像光を形成する。なお、液晶駆動回路３４ｂに画像処理機能を持たせることができるが、外付けの制御回路に画像処理機能を持たせることもできる。
【００２９】
以上の画像表示装置１１又は液晶表示デバイス３２において、第１方向Ｄ１は、縦のＹ方向に相当し、第２方向Ｄ２は、横のＸ方向に相当する。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは、投射光学系１２を通る第１光軸ＡＸ１と直交し、互いに直交する。
【００３０】
投射光学系１２は、液晶表示デバイス３２上の各点から射出された画像光を平行状態の光束にするコリメートレンズである。
【００３１】
導光装置２０は、導光部材２１と、光透過部材２３とを備える。導光部材２１は、枠状の光透過部材２３に嵌め込むように接合されて固定されており、全体としてＸＹ面に平行に延びる平板状の光学部材を構成している。
【００３２】
導光装置２０のうち、導光部材２１は、平面視において台形のプリズム状部材であり、側面として、第１反射面２１ａと、第２反射面２１ｂと、第３反射面２１ｃと、第１接合面２１ｊとを有する。また、導光部材２１は、第１、第２、第３反射面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ及び第１接合面２１ｊに隣接するとともに互いに対向する第１の側面２１ｅと第２の側面２１ｆとを有する。ここで、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂは、ＸＹ面に沿って延び、導光部材２１の厚みｔだけ離間する。また、第３反射面２１ｃは、ＸＹ面に対して４５°以下の鋭角αで傾斜しており、第１接合面２１ｊは、ＸＹ面に対して例えば４５°以下の鋭角βで傾斜している。見方を変えれば、第３反射面２１ｃは、第２反射面２１ｂに対して鈍角ηをなし、第１接合面２１ｊは、第２反射面２１ｂに対して鈍角εをなしている。第３反射面２１ｃを通る第１光軸ＡＸ１と第１接合面２１ｊを通る第２光軸ＡＸ２とは平行に配置され距離Ｄだけ離間している。なお、第１反射面２１ａと第３反射面２１ｃとの間には、稜を除去するように端面２１ｈが設けられている。導光部材２１は、この端面２１ｈも含めると、７面の多面体状の外形を有するものとなっている。
【００３３】
導光部材２１は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂによる全反射を利用して導光を行うものであり、導光に際して反射によって折り返される方向と、導光に際して反射によって折り返されない方向とがある。導光部材２１で導光される画像について考えた場合、導光に際して複数回の反射によって折り返される横方向すなわち閉じ込め方向ＤＷ２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂに垂直（Ｚ軸に平行）で、後述するように光源側まで光路を展開した場合に、液晶表示デバイス３２の第２方向Ｄ２に相当する。一方、導光に際して反射によって折り返されないで伝搬する縦方向すなわち非閉じ込め方向ＤＷ１は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂ及び第３反射面２１ｃに平行（Ｙ軸に平行）で、後述するように光源側まで光路を展開した場合に、液晶表示デバイス３２の第１方向Ｄ１に相当する。なお、導光部材２１において、伝搬される光束が全体として向かう主導光方向は、−Ｘ方向になっている。
【００３４】
導光部材２１は、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されている。導光部材２１は、射出成型によって一体的に成型されたブロック状部材を本体部分２１ｓとして有し、本体部分（ブロック状部材）２１ｓは、例えば熱又は光重合型の樹脂材料を成型金型内に射出させ熱硬化又は光硬化させることで形成されている。具体的な例では、導光部材２１は、紫外線硬化型の樹脂で形成されている。このように導光部材２１は、基材としての本体部分２１ｓを一体形成品とするが、機能的に、光入射部Ｂ１と導光部Ｂ２と光射出部Ｂ３とに分けて考えることができる。
【００３５】
光入射部Ｂ１は、三角プリズム状の部分であり、第１反射面２１ａの一部である光入射面ＩＳと、光入射面ＩＳに対向する第３反射面２１ｃとを有する。光入射面ＩＳは、画像形成装置１０からの画像光ＧＬを取り込むための裏側又は観察者側の平面であり、投射光学系１２に対向してその第１光軸ＡＸ１に垂直に延びている。第３反射面２１ｃは、矩形の輪郭を有し、その矩形領域の略全体に亘って、光入射面ＩＳを通過した画像光ＧＬを反射して導光部Ｂ２内に導くための反射ミラーであるミラー層２５を有する。このミラー層２５は、導光部材２１の斜面ＲＳ上にアルミ等の蒸着によって成膜を施すことにより形成される。
【００３６】
図３（Ａ）は、第３反射面２１ｃの構造を説明するため、光入射部Ｂ１における表面部分ＳＰ１の断面を部分的に拡大した概念図である。第３反射面２１ｃは、ミラー層２５を有し保護層２６で被覆されている。このミラー層２５は、全反射のコーティングであり、導光部材２１を構成する本体部分２１ｓの斜面ＲＳ上にＡｌ（アルミニウム）等の蒸着によって成膜を施すことにより形成される。
【００３７】
図２（Ａ）等に戻って、第３反射面２１ｃは、投射光学系１２の第１光軸ＡＸ１又はＸＹ面に対して例えば鋭角α＝２５°〜２７°で傾斜しており、光入射面ＩＳから入射し全体として＋Ｚ方向に向かう画像光ＧＬを、全体として−Ｚ方向寄りの−Ｘ方向に向かわせるように折り曲げることで、画像光ＧＬを導光部Ｂ２内に確実に結合させる。
【００３８】
導光部Ｂ２は、互いに対向しＸＹ面に平行に延びる２平面として、光入射部Ｂ１で折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる第１反射面２１ａと第２反射面２１ｂとを有している。第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂの間隔すなわち導光部材２１の厚みｔは、例えば９ｍｍ程度とされている。ここでは、第１反射面２１ａが画像形成装置１０に近い裏側又は観察者側にあるものとし、第２反射面２１ｂが画像形成装置１０から遠い表側又は外界側にあるものとする。この場合、第１反射面２１ａの面部分は、上記の光入射面ＩＳや後述する光射出面ＯＳと共通のものとなっている。第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂは、屈折率差を利用する全反射面であり、その表面には、ミラー層等の非透過性の反射コートが施されていない。
【００３９】
図３（Ｂ）は、第１反射面２１ａの構造と第２反射面２１ｂの構造とを説明するため、導光部材２１の導光部Ｂ２における表面部分ＳＰ２，ＳＰ３の断面を部分的に拡大した概念図である。第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂは、表面の損傷を防止し映像の解像度低下を防止するため、ハードコート層２７の被覆によって形成されている。このハードコート層２７は、導光部材２１の本体部分２１ｓの下地面ＳＦ上に樹脂等からなるコート剤をディップ処理やスプレーコート処理によって成膜することによって形成される。
【００４０】
図２（Ａ）等に戻って、光入射部Ｂ１の第３反射面２１ｃで反射された画像光ＧＬは、まず、導光部Ｂ２の第１反射面２１ａに入射し、全反射される。次に、当該画像光ＧＬは、第２反射面２１ｂに入射し、全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、全体として導光装置２０の奥側の主導光方向即ち光射出部Ｂ３を設けた−Ｘ側に導かれる。なお、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂには非透過性又は半透過性の反射コートが施されていないため、外界側から第２反射面２１ｂに入射する外界光又は外光は、高い透過率で導光部Ｂ２を通過する。つまり、導光部Ｂ２は、外界像の透視が可能なシースルータイプになっている。
【００４１】
光射出部Ｂ３は、三角プリズム状の部分であり、第１反射面２１ａの一部である光射出面ＯＳと、光射出面ＯＳに対向する第１接合面２１ｊとを有する。光射出面ＯＳは、画像光ＧＬを観察者の眼ＥＹに向けて射出するための裏側の平面であり、光入射面ＩＳと同様に第１反射面２１ａの一部となっており、第２光軸ＡＸ２に垂直に延びている。光射出部Ｂ３を通る第２光軸ＡＸ２と光入射部Ｂ１を通る第１光軸ＡＸ１との距離Ｄは、観察者の頭部の幅等を考慮して例えば５０ｍｍに設定されている。第１接合面２１ｊは、略矩形の傾斜した面（斜面ＲＳ）であり、その一部に、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂを経て入射してきた画像光ＧＬを反射して光射出部Ｂ３外に射出させるための第４反射面２１ｄを有する。
【００４２】
第４反射面２１ｄは、ハーフミラー層２８を有している。このハーフミラー層２８は、光透過性を有する反射膜（すなわち半透過反射膜）である。ハーフミラー層（半透過反射膜）２８は、第１接合面２１ｊの全体ではなく、その部分領域ＰＡ０上に形成されている。つまり、第４反射面２１ｄは、第１接合面２１ｊの一部に相当する部分領域ＰＡ０上に形成されている。第１接合面２１ｊのうち、ハーフミラー層２８を形成すべき部分領域ＰＡ０は、縦方向である非閉じ込め方向ＤＷ１に関する中央側に配置されており、上下の両端側において、一対の周辺領域ＰＡ１，ＰＡ２に挟まれている。これらの周辺領域ＰＡ１，ＰＡ２を合わせた残領域（他領域）ＰＡは、第４反射面２１ｄとしてのハーフミラー層２８が存在しない領域であり、画像光ＧＬ等を略そのまま透過させる。ハーフミラー層２８は、導光部材２１を構成する本体部分２１ｓの一側面である第１接合面２１ｊのうち部分領域ＰＡ０上に、金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成される。ハーフミラー層２８の画像光ＧＬに対する反射率は、シースルーによる外界光ＧＬ’の観察を容易にする観点で、想定される画像光ＧＬの入射角範囲において１０％以上５０％以下とする。具体的な実施例のハーフミラー層２８の画像光ＧＬに対する反射率は、例えば２０％に設定され、画像光ＧＬに対する透過率は、例えば８０％に設定される。
【００４３】
図３（Ｃ）は、第４反射面２１ｄ等の構造を説明するため、接合部分ＳＰ４の断面を部分的に拡大した概念図である。ここで、導光部材２１の第４反射面２１ｄと光透過部材２３の第２接合面２３ｃとの間、より正確にはハーフミラー層２８と第２接合面２３ｃとの間には、導光部材２１と光透過部材２３とを接合するための接着剤によって接着層ＣＣが形成される。つまり、光透過部材２３の第２接合面２３ｃは、接着層ＣＣによって被覆されているおり、接合部分ＳＰ４において、被覆されている下地面となっている。接着層ＣＣは、導光部材２１の本体部分２１ｓや光透過部材２３の本体部分２３ｓと略等しい屈折率を有しており、導光部材２１から光透過部材２３にかけてこれらと接着層ＣＣとの界面を通過する光が、当該界面において不要な反射をすることを抑制している。
【００４４】
図２（Ａ）等に戻って、第４反射面２１ｄ又は第１接合面２１ｊは、第１反射面２１ａに垂直な第２光軸ＡＸ２又はＸＹ面に対して例えば鋭角α＝２５°〜２７°で傾斜しており、上記ハーフミラー層２８により、導光部Ｂ２の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂを経て入射してきた画像光ＧＬを部分的に反射して全体として−Ｚ方向に向かわせるように折り曲げることで、光射出面ＯＳを通過させる。なお、第４反射面２１ｄを透過した画像光の成分は、光透過部材２３に入射し、映像の形成には利用されない。
【００４５】
図２（Ｂ）に示すように、導光部材２１のうち画像光ＧＬが通過する有効領域ＥＡは、光入射部Ｂ１側で比較的縦長になっており、光射出部Ｂ３側で比較的横長になっている。第４反射面２１ｄ又はハーフミラー層２８は、第１接合面２１ｊの一部であるが、画像光ＧＬの有効領域ＥＡに対応してこれをカバーするように形成されており、導光部材２１に導かれた画像光ＧＬは、光入射部Ｂ１を無駄なく通過して観察者の眼ＥＹに入射する。このように、ハーフミラー層２８は、横長の輪郭を有するが、液晶表示デバイス３２の画像形成領域ＡＤの横長の輪郭に対応するものとなっている。
【００４６】
光透過部材２３は、可視域で高い光透過性を示し、導光部材２１の本体部分２１ｓと略同一の屈折率を有する樹脂材料で形成されている。光透過部材２３は、射出成型によって一体的に成型されたブロック状部材を本体部分２３ｓとして有する。本体部分（ブロック状部材）２３ｓは、導光部材２１と同様に、例えば熱又は光重合型の樹脂材料を成型金型内に射出させ熱硬化又は光硬化させることで形成されている。
【００４７】
光透過部材２３は、導光部材２１の光射出部Ｂ３に隣接する透視用の光学部において、第１面２３ａと、第２面２３ｂと、第２接合面２３ｃとを有する。第１及び第２面２３ａ，２３ｂは、ＸＹ面に沿って延びる。また、第２接合面２３ｃは、ＸＹ面に対して傾斜しており、導光部材２１の第１接合面２１ｊ又は第４反射面２１ｄに対向して平行に配置されている。つまり、光透過部材２３は、第２面２３ｂと第２接合面２３ｃとに挟まれた楔状部材ＷＰを有するものとなっている。なお、光透過部材２３は、楔状部材ＷＰから延びて導光部材２１を上下から挟むように支持する支持部として、後述する上側支持部材２４ｂと下側支持部材２４ｃとを有する。
【００４８】
光透過部材２３において、第１面２３ａは、導光部材２１に設けた第１反射面２１ａの延長平面上に配置される第１透過面であり、観察者の眼ＥＹに近い裏側にあり、第２面２３ｂは、導光部材２１に設けた第２反射面２１ｂの延長平面上に配置される第２透過面であり、観察者の眼ＥＹから遠い表側にある。第２接合面２３ｃは、接着剤によって導光部材２１の第１接合面２１ｊに接合される矩形の光透過面である。以上の第１面（第１透過面）２３ａと第２接合面２３ｃとなす角度は、導光部材２１の第２反射面２１ｂと第１接合面２１ｊとのなす角度εと等しくなっており、第２面（第２透過面）２３ｂと第２接合面２３ｃとなす角度は、導光部材２１の第１反射面２１ａと第３反射面２１ｃとのなす角度βと等しくなっている。
【００４９】
光透過部材２３と導光部材２１とは、両者の接合部分及びその近傍において、透視部Ｂ４を構成している。すなわち、第１及び第２面２３ａ，２３ｂには、ミラー層等の反射コートが施されていないため、導光部材２１の導光部Ｂ２と同様に外界光ＧＬ’を高い透過率で透過させる。第２接合面２３ｃも、外界光ＧＬ’を高い透過率で透過可能であるが、導光部材２１の第４反射面２１ｄに対応する領域では、ハーフミラー層２８が存在することから、第２接合面２３ｃを通過する外界光ＧＬ’は、例えば２０％減光される。つまり、観察者は、２０％に減光された画像光ＧＬと８０％に減光された外界光ＧＬ’とを重畳させたものを観察することになる。
【００５０】
図３（Ｄ）は、光透過部材２３の第１面（第１透過面）２３ａの構造と第２面（第２透過面）２３ｂの構造とを説明するため、表面部分ＳＰ５，ＳＰ６の断面を部分的に拡大した概念図である。第１及び第２面２３ａ，２３ｂは、表面の損傷を防止し映像の解像度低下を防止するため、ハードコート層２７の被覆によって形成されている。このハードコート層２７は、光透過部材２３の本体部分２３ｓの下地面ＳＦ上に樹脂等からなるコート剤をディップ処理やスプレーコート処理によって成膜することによって形成される。
【００５１】
〔Ｃ．導光部材及び光透過部材の個々の形状等〕
図４（Ａ）〜４（Ｄ）に示すように、図２（Ａ）の導光装置２０を構成する導光部材２１は、平面視において台形のプリズム状部材であり、図５（Ａ）〜５（Ｄ）に示すように、導光装置２０を構成する左右一対の光透過部材２３，２３は、これらが一体となって正面視においてＨ字状の支持フレーム１２３を構成している。左右一対の光透過部材２３，２３は、左眼用の導光部材２１と右眼用の導光部材２１とにそれぞれ対応し、各光透過部材２３は、Ｕ字型の外観を有し、導光部材２１を嵌め込むように固定することで支持している。
【００５２】
図４（Ａ）等に示す導光部材２１は、図５（Ａ）等に示す支持フレーム１２３に対してそのくり抜き部ＳＰを埋めるように嵌合して、支持フレーム１２３に設けた中央部材２４ａと上側支持部材２４ｂと下側支持部材２４ｃとに挟まれるように接合されることによって固定される。これにより、例えば図２（Ｂ）に示すような状態となり、全体として図１の光学パネル１１０が作製される。なお、支持フレーム１２３の中央部材２４ａには、鼻パッドを嵌め込むためのくり抜き２４ｘが形成されている。また、支持フレーム１２３に設けた支持部材２４ｂ，２４ｃの先端には、画像形成装置１０の投射光学系１２等を接続するための固定孔等を設けた連結部２４ｅ，２４ｆが形成されている。
【００５３】
図５（Ａ）等に示す支持フレーム１２３又は光透過部材２３の本体部分２３ｓのうち、第２接合面２３ｃ、及び嵌合面２４ｊ，２４ｋは、後に詳述するが、接合部から気泡を除去する観点で、粗面化された下地面となっている。なお、図４（Ａ）等に示す導光部材２１の本体部分２１ｓのうち、第１接合面２１ｊ、第１の側面２１ｅ、第２の側面２１ｆ、及び支持面２１ｑ，２１ｒも併せて、粗面化された面とすることができる。
【００５４】
導光部材２１の本体部分２１ｓのうち、第１反射面２１ａ及び第２反射面２１ｂに対応する下地面は、後に詳述するが、ハードコート層２７の密着性を確保する観点で、粗面化された面となっている。光透過部材２３の本体部分２３ｓのうち、第１面２３ａ及び第２面２３ｂに対応する下地面等も、ハードコート層２７の密着性を確保する観点で、粗面化された面となっている。
【００５５】
以上において、粗面化された面であるか否かは、その面粗さに基づいて判断するものとし、完成した第１反射面２１ａ及び第２反射面２１ｂ等の面粗さよりも面粗さが大きくなっている。
【００５６】
〔Ｄ．導光装置の製造〕
導光装置２０を製造するため、導光装置２０を構成する２つの導光部材２１と支持フレーム１２３とを予め準備する。なお、導光部材２１の本体部分２１ｓを形成する際に、後のハードコート工程のため第１反射面２１ａ及び第２反射面２１ｂの下地面（本体部分２１ｓの表面）が粗面化される。また、支持フレーム１２３を形成する際に、後の接合工程のため第２接合面２３ｃが粗面化され、後のハードコート工程のため第１面２３ａ及び第２面２３ｂの下地面（本体部分２３ｓの表面）が粗面化される。
【００５７】
次に、２つの導光部材２１を支持フレーム１２３に順次接合する。なお、２つの導光部材２１を支持フレーム１２３に接合する前に、各導光部材２１の第１接合面２１ｊのうち部分領域ＰＡ０上に、予めハーフミラー層２８が形成される（図４（Ａ）参照）。
【００５８】
まず、第１の導光部材２１を支持フレーム１２３の一方の光透過部材２３に接合する。具体的には、一方（例えば右半分）の光透過部材２３の第２接合面２３ｃや嵌合面２４ｊ，２４ｋ上に紫外線硬化型の樹脂からなる接着剤を塗布して広げる。つまり、ディスペンサーにより、一定量の接着剤を第２接合面２３ｃ等に広がるように塗布する。そして、第１の導光部材２１をこの光透過部材２３のくり抜き部ＳＰに嵌め込む。これにより、第１の導光部材２１が、その第１接合面２１ｊが光透過部材２３のハーフミラー層２８及び残領域（他領域）ＰＡに対向するように配置される。この際、一方の光透過部材２３に設けた上側支持部材２４ｂの嵌合面２４ｊと、導光部材２１の第１の側面２１ｅ及び支持面２１ｑとが対向配置され、下側支持部材２４ｃの嵌合面２４ｋと、導光部材２１の第２の側面２１ｆ及び支持面２１ｒとが対向配置される。その後、第１の導光部材２１の第１接合面２１ｊを一方の光透過部材２３の第２接合面２３ｃ等に押し付けつつ摺り合わせることにより、主に第１接合面２１ｊ及び第２接合面２３ｃ間の接着剤に付随する気泡を追い出す。最後に、第１及び第２接合面２１ｊ，２３ｃ間の薄く広げられた接着剤に対し、紫外線である硬化光を照射する。これにより、第１及び第２接合面２１ｊ，２３ｃ間の接着剤が硬化して、第１の導光部材２１と一方の光透過部材２３との接合が完了する。紫外線である硬化光は支持部材２４ｂ，２４ｃにも照射されるので、光透過部材２３に設けた上側支持部材２４ｂの嵌合面２４ｊと、導光部材２１の第１の側面２１ｅ及び支持面２１ｑとが接合されるとともに、下側支持部材２４ｃの嵌合面２４ｋと、導光部材２１の第２の側面２１ｆ及び支持面２１ｒとが接合される。この際、ハーフミラー層２８と第２接合面２３ｃとの間だけでなく、残領域ＰＡと第２接合面２３ｃとの間にも接着剤が充填され、接着剤の硬化によって接着層ＣＣが形成されるので（図３（Ｄ）参照）、第１の導光部材２１の第１接合面２１ｊと一方の光透過部材２３の第２接合面２３ｃとの接合強度が高まる。さらに、上述のように、第１の導光部材２１は、支持部材２４ｂ，２４ｃによって上下から挟まれるように固定されており、一方の光透過部材２３による支持強度が高められている。
【００５９】
第２の導光部材２１を支持フレーム１２３の他方の光透過部材２３に接合する工程も同様であり、他方（例えば左半分）の光透過部材２３の第２接合面２３ｃや嵌合面２４ｊ，２４ｋ上に紫外線硬化型の接着剤を塗布し、第１接合面２１ｊと、ハーフミラー層２８及び残領域ＰＡとが対向するとともに、支持部材２４ｂ，２４ｃの嵌合面２４ｊ，２４ｋと導光部材２１の両側面２１ｅ，２１ｆ及び両支持面２１ｑ，２１ｒとが対向するように配置する。その後、第２の導光部材２１を他方の光透過部材２３側に適度な力で押し付けつつ摺り合わせことにより、接着剤中の気泡を追い出す。最後に、薄く広げられた接着剤に対し、紫外線である硬化光を照射する。これにより、第１接合面２１ｊと第２接合面２３ｃとの間の接着剤と、嵌合面２４ｊ，２４ｋと導光部材２１の両側面２１ｅ，２１ｆ及び両支持面２１ｑ，２１ｒとの間の接着剤とが硬化して、第２の導光部材２１と他方の光透過部材２３との接合が完了する。
【００６０】
図６は、光透過部材２３と導光部材２１との接合部を説明する拡大断面図であり、図３（Ｃ）をより詳細にしたものとなっている。図示のように、第１及び第２接合面２１ｊ，２３ｃ間に形成された接着層ＣＣによって、導光部材２１の本体部分２１ｓと、光透過部材２３の本体部分２３ｓとが連結されている。ここで、周辺の残領域ＰＡについては、略鏡面の第１及び第２接合面２１ｊ，２３ｃが接着層ＣＣを介して直接接続されており、接合強度の確保が比較的容易である。一方、中央の部分領域ＰＡ０については、ハーフミラー層２８が第１接合面２１ｊと接着層ＣＣとの間に存在しており、ハーフミラー層２８は蒸着等によって形成された比較的付着力が弱いものであるから、接合強度の確保が比較的容易でない。結果的に、導光部材２１と光透過部材２３とは、主に周辺の残領域ＰＡにおいて強固に接着され、導光部材２１と光透過部材２３とを組み合わせた導光装置２０の強度も十分高いものとなる。
【００６１】
本実施形態の場合、光透過部材２３側の下地面である第２接合面２３ｃにおいて、非平滑面として、微細な凹凸（起伏）４１を有する粗面ＳＲが形成されている。粗面（非平滑面）ＳＲは、例えば本体部分２３ｓの成形用金型の転写面に予め粗面化処理を行なうことによって形成される。また、粗面ＳＲは、例えば本体部分２３ｓの成形後に、サンドブラスト、化学薬品その他によるエッチング等の粗面化処理、表面改質処理を施すことによっても形成される。
【００６２】
粗面ＳＲを構成する微細な凹凸（起伏）４１の深さは、例えば数μｍ〜数１０μｍ程度（具体的には２０μｍ以上）とする。なお、図面では誇張しているが、ハーフミラー層（半透過反射膜）２８の厚みは、例えば数１０μｍ程度であり、接着層ＣＣの厚みは、例えば５０〜１００μｍ程度である。具体的な実施例において、光透過部材２３の本体部分２３ｓの屈折率と接着層ＣＣの屈折率とは、略等しく、これらの差は、例えば０．０２以下にした。これにより、粗面ＳＲの存在によって外界光ＧＬ’が乱されることを防止できる。
【００６３】
以上のように、第２接合面（下地面）２３ｃを粗面ＳＲとすることにより、接着剤の付着性や濡れ性が良くなり、第２接合面２３ｃ上に接着剤を塗布して広げる際に、接着剤の粘度を低くしても、比較的均一に接着剤を広げることができる。つまり、第２接合面２３ｃは第１面２３ａ等に対して傾斜しており、第２接合面２３ｃ上に接着剤を塗布した場合、粘度を低くすると液ダレが生じやすく、粘度を高くすると厚みが不均一になって接合面に気泡が残りやすくなる。一方、第２接合面２３ｃを粗面ＳＲとした場合、比較的粘度の低くい接着剤を塗布しても液ダレが生じにくく、広げた接着剤が比較的均一に保たれるので、第１接合面２１ｊと第２接合面２３ｃとの間に気泡が溜まりにくくなり、両接合面２１ｊ，２３ｃの接合後に接着層ＣＣに気泡が残ることを簡易に抑制できる。なお、接着層ＣＣとして用いる樹脂としては、紫外線硬化型樹脂等を用いることができる。
【００６４】
具体的な説明を省略するが、光透過部材２３の嵌合面２４ｊ，２４ｋも、下地面として微細な凹凸４１を有する粗面ＳＲとされている。嵌合面（下地面）２４ｊ，２４ｋを粗面ＳＲとすることにより、接着剤の付着性や濡れ性が良くなり、嵌合面２４ｊ，２４ｋ上に接着剤を塗布して広げる際に、接着剤の粘度を低くしても、比較的均一に接着剤を広げることができ、接合部に気泡が残ることを簡易に抑制できる。
【００６５】
〔Ｅ．ハードコート層の被覆〕
図７は、導光部材２１の表面を説明する拡大断面図であり、図３（Ｂ）をより詳細にしたものとなっている。図示のように、第１反射面２１ａや第２反射面２１ｂは、本体部分２１ｓの下地面ＳＦをハードコート層２７で被覆することによって形成されている。ここで、導光部材２１の本体部分２１ｓの下地面ＳＦには、非平滑面として、微細な凹凸（起伏）１４１を有する粗面ＳＲが形成されている。粗面（非平滑面）ＳＲは、例えば本体部分２１ｓの成形用金型の転写面に予め粗面化処理を行なうことによって形成される。また、粗面ＳＲは、例えば本体部分２１ｓの成形後に、サンドブラスト、化学薬品その他によるエッチング等の粗面化処理、表面改質処理を施すことによっても形成される。
【００６６】
本体部分２１ｓの粗面ＳＲを構成する微細な凹凸（起伏）１４１の深さは、例えば数μｍ程度（具体的には２〜３μｍ）とする。なお、図面では誇張しているが、ハードコート層２７の厚みは、例えば５〜１０μｍ程度であり、凹凸を十分に埋めることができる。具体的な実施例において、導光部材２１の本体部分２１ｓの屈折率とハードコート層２７の屈折率とは、略等しく、これらの差は、例えば０．０２以下にした。これにより、粗面ＳＲの存在によって導光部材２１内で伝搬される画像光ＧＬ等が乱されることを防止できる。
【００６７】
以上のように、導光部材２１の本体部分２１ｓの下地面ＳＦを粗面ＳＲとすることにより、ハードコート層２７の密着性が高まり、ハードコート層２７の耐擦傷性を高めることができる。特に、導光部材２１の本体部分２１ｓを紫外線硬化型の樹脂で整形した場合、ハードコート層２７の付着性が低下する場合があるが、下地面ＳＦを粗面ＳＲとすることにより、本体部分２１ｓの材質に関わらず、ハードコート層２７の密着性を高めることができる。
【００６８】
なお、導光部材２１の本体部分２１ｓをハードコート層２７に対する密着性の極めて高い材料で形成すれば、下地面ＳＦを粗面ＳＲとしなくてもある程度の密着性を確保することができる。しかしながら、本実施形態のような虚像表示装置１００では、導光部材２１の本体部分２１ｓを射出成形で形成し、吸水性が少なく、高精度の平坦度を達成する必要があり、ハードコート層２７に対する密着性を確保することが容易でなくなる。このため、本体部分２１ｓ下地面ＳＦを粗面化することで本体部分２１ｓの材質に関わらずハードコート層２７の密着性を高めることができる。
【００６９】
なお、ハードコート層２７の材料としては、例えば熱硬化型のシリコーン系の樹脂が用いられる。ハードコート層２７の材料としては、シリカ等の耐擦傷性を有する無機材料の微粒子とバインダー樹脂とを複合化したものとすることもできる。また、導光部材２１の本体部分２１ｓの材料としては、射出成形の便宜や吸水性が低いこと、光透過部材２３と十分な強度で接着又は接合できること、透明性が高いことを考慮して、例えば（メタ）アクリレートモノマーを他の重合性モノマーと共重合させることにより得た（メタ）アクリレート系化合物が用いられる。（メタ）アクリレートモノマー系モノマーの具体例としては、２，２−ビス（３，５−ジブロム−４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニル）プロパン、２，２−ビス［４−（β−ヒドロキシ−γ−（メタ）アクリロイルオキシ）プロポキシフェニル］プロパン等があげられる。また、（メタ）アクリレート系化合物と共重合させる他の重合性モノマーの具体例としては、スチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、α−メチルスチレン等の芳香族単官能性ビニルモノマー等があげられる。具体的な実施例では、ポリメタクリルスチレンを基材とするプラスチックが用いられた。本体部分２１ｓの素材として他の一般的な材料も考えられるが、例えばポリカーボネートは、透明性の観点で劣り、アクリルは吸湿性の観点で劣り、シクロオレフィンは、接着性の観点で劣る。
【００７０】
図８は、光透過部材２３の表面を説明する拡大断面図であり、図３（Ｄ）をより詳細にしたものとなっている。図示のように、第１面２３ａや第２面２３ｂは、本体部分２３ｓの下地面ＳＦをハードコート層２７で被覆することによって形成されている。ここで、光透過部材２３の本体部分２３ｓの下地面ＳＦには、非平滑面として、微細な凹凸（起伏）１４１を有する粗面ＳＲが形成されている。粗面（非平滑面）ＳＲは、例えば本体部分２３ｓの成形用金型の転写面に予め粗面化処理を行なうことによって形成される。また、粗面ＳＲは、例えば本体部分２３ｓの成形後に、サンドブラスト、化学薬品その他によるエッチング等の粗面化処理、表面改質処理を施すことによっても形成される。
【００７１】
本体部分２３ｓの粗面ＳＲを構成する微細な凹凸（起伏）１４１の深さは、例えば数μｍ程度（具体的には２〜３μｍ）とする。なお、ハードコート層２７の厚みは、例えば５〜１０μｍ程度であり、凹凸を十分に埋めることができる。具体的な実施例において、導光部材２１の本体部分２１ｓの屈折率と接着層ＣＣの屈折率との差は、例えば０．０２以下にした。これにより、粗面ＳＲの存在によって光透過部材２３を通過する外界光ＧＬ’が乱されることを防止できる。
【００７２】
以上のように、光透過部材２３の本体部分２１ｓの下地面ＳＦを粗面ＳＲとすることにより、ハードコート層２７の密着性が高まり、ハードコート層２７の耐擦傷性を高めることができる。なお、光透過部材２３の本体部分２１ｓの材料としては、導光部材２１の場合と同様に、射出成形の便宜や吸水性が低いこと、光透過部材２３との十分な強度で接着又は接合できること、透明性が高いことを考慮して、例えば（メタ）アクリレートモノマーを他の重合性モノマーと共重合させることにより得た（メタ）アクリレート系化合物が用いられる。具体的な実施例では、ポリメタクリルスチレンを基材とするプラスチックが用いられた。
【００７３】
〔Ｆ．画像光の光路の概要〕
以下、虚像表示装置１００における画像光の光路の概要について説明する。
【００７４】
図９（Ａ）は、液晶表示デバイス３２の縦断面ＣＳ１に対応する第１方向Ｄ１の光路を説明する図である。第１方向Ｄ１に沿った縦断面すなわちＹＺ面（展開後のＹ’Ｚ’面）において、液晶表示デバイス３２から射出された画像光のうち、図中一点鎖線で示す表示領域３２ｂの上端側（＋Ｙ側）から射出される成分を画像光ＧＬａとし、図中二点差線で示す表示領域３２ｂの下端側（−Ｙ側）から射出される成分を画像光ＧＬｂとする。
【００７５】
上側の画像光ＧＬａは、投射光学系１２によって平行光束化され、展開された光軸ＡＸ’に沿って、導光部材２１の光入射部Ｂ１、導光部Ｂ２、及び光射出部Ｂ３を通り、観察者の眼ＥＹに対して平行光束状態で、角度φ１で上方向から傾いて入射する。一方、下側の画像光ＧＬｂは、投射光学系１２によって平行光束化され、展開された光軸ＡＸ’に沿って、導光部材２１の光入射部Ｂ１、導光部Ｂ２、及び光射出部Ｂ３を通り、観察者の眼ＥＹに対して平行光束状態で、角度φ２（｜φ２｜＝｜φ１｜）で下方向から傾いて入射する。以上の角度φ１，φ２は、上下の半画角に相当し、例えば６．５°に設定される。
【００７６】
図９（Ｂ）は、液晶表示デバイス３２の横断面ＣＳ２に対応する第２方向Ｄ２の光路を説明する図である。第２方向Ｄ２に沿った横断面ＣＳ２すなわちＸＺ面（展開後のＸ’Ｚ’面）において、液晶表示デバイス３２から射出された画像光のうち、図中一点鎖線で示す表示領域３２ｂに向かって右端側（＋Ｘ側）の第１表示点Ｐ１から射出される成分を画像光ＧＬ１とし、図中二点差線で示す表示領域３２ｂに向かって左端側（−Ｘ側）の第２表示点Ｐ２から射出される成分を画像光ＧＬ２とする。
【００７７】
右側の第１表示点Ｐ１からの画像光ＧＬ１は、投射光学系１２によって平行光束化され、展開された光軸ＡＸ’に沿って、導光部材２１の光入射部Ｂ１、導光部Ｂ２、及び光射出部Ｂ３を通り、観察者の眼ＥＹに対して平行光束状態で、角度θ１で右方向から傾いて入射する。一方、左側の第２表示点Ｐ２からの画像光ＧＬ２は、投射光学系１２によって平行光束化され、展開された光軸ＡＸ’に沿って、導光部材２１の光入射部Ｂ１、導光部Ｂ２、及び光射出部Ｂ３を通り、観察者の眼ＥＹに対して平行光束状態で、角度θ２（｜θ２｜＝｜θ１｜）で左方向から傾いて入射する。以上の角度θ１，θ２は、左右の半画角に相当し、例えば１０°に設定される。
【００７８】
なお、第２方向Ｄ２又は閉じ込め方向ＤＷ２の横方向に関しては、導光部材２１中で画像光ＧＬ１，ＧＬ２が反射によって折り返され、反射の回数も異なることから、各画像光ＧＬ１，ＧＬ２が導光部材２１中で不連続に表現されている。また、観察者の眼ＥＹについては、図２（Ａ）の場合と比較して見ている方向が上下反対となっている。結果的に、横方向に関しては、全体として画面が左右反転するが、後に詳述するように導光部材２１を高精度に加工することで、液晶表示デバイス３２の右半分の画像と液晶表示デバイス３２の左半分の画像とが切れ目なく連続してズレなくつなぎ合わされたものとなる。なお、両画像光ＧＬ１，ＧＬ２の導光部材２１内での反射回数が互いに異なることを考慮して、右側の画像光ＧＬ１の射出角度θ１’と左側の画像光ＧＬ２の射出角度θ２’とは異なるものに設定されている。
【００７９】
以上により、観察者の眼ＥＹに入射する画像光ＧＬａ，ＧＬｂ，ＧＬ１，ＧＬ２は、無限遠からの虚像となっており、縦の第１方向Ｄ１又は非閉じ込め方向ＤＷ１に関しては、液晶表示デバイス３２に形成された映像が正立し、横の第２方向Ｄ２又は閉じ込め方向ＤＷ２に関しては、液晶表示デバイス３２に形成された映像が反転する。
【００８０】
〔Ｇ．横方向に関する画像光の光路〕
図１０は、第１表示装置１００Ａにおける具体的な光路を説明する断面図である。投射光学系１２は、３つのレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を有している。
【００８１】
液晶表示デバイス３２の右側の第１表示点Ｐ１からの画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、投射光学系１２のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を通過することで平行光束化され、導光部材２１の光入射面ＩＳに入射する。導光部材２１内に導かれた画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて等しい角度で全反射を繰り返して、最終的に光射出面ＯＳから平行光束として射出される。具体的には、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、平行光束として導光部材２１の第３反射面２１ｃで反射された後、第１反射角γ１で導光部材２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される（第１回目の全反射）。その後、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、第１反射角γ１を保った状態で、第２反射面２１ｂに入射して全反射され（第２回目の全反射）、次いで再度第１反射面２１ａに入射して全反射される（第３回目の全反射）。結果的に、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて計３回全反射され、第４反射面２１ｄに入射する。画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、この第４反射面２１ｄで第３反射面２１ｃと同一の角度で反射され、光射出面ＯＳからこの光射出面ＯＳに垂直な第２光軸ＡＸ２方向に対して角度θ１の傾きで平行光束として射出される。
【００８２】
液晶表示デバイス３２の左側の第２表示点Ｐ２からの画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、投射光学系１２のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を通過することで平行光束化され、導光部材２１の光入射面ＩＳに入射する。導光部材２１内に導かれた画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて等しい角度で全反射を繰り返して、最終的に光射出面ＯＳから平行光束として射出される。具体的には、画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、平行光束として導光部材２１の第３反射面２１ｃで反射された後、第２反射角γ２（γ２＜γ１）で導光部材２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される（第１回目の全反射）。その後、画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、第２反射角γ２を保った状態で、第２反射面２１ｂに入射して全反射され（第２回目の全反射）、再度第１反射面２１ａに入射して全反射され（第３回目の全反射）、再度第２反射面２１ｂに入射して全反射され（第４回目の全反射）、再々度第１反射面２１ａに入射して全反射される（第５回目の全反射）。結果的に、画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて計５回全反射され、第４反射面２１ｄに入射する。画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、この第４反射面２１ｄで第３反射面２１ｃと同一の角度で反射され、光射出面ＯＳからこの光射出面ＯＳに垂直な第２光軸ＡＸ２方向に対して角度θ２の傾きで平行光束として射出される。
【００８３】
図１０において、導光部材２１を展開した場合に第１反射面２１ａに対応する仮想的な第１面１２１ａと、導光部材２１を展開した場合に第２反射面２１ｂに対応する仮想的な第２面１２１ｂとを描いている。このように展開することにより、第１表示点Ｐ１からの画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、光入射面ＩＳに対応する入射等価面ＩＳ’を通過した後、第１面１２１ａを２回通過し第２面１２１ｂを１回通過して光射出面ＯＳから射出されて観察者の眼ＥＹに入射することが分かり、第２表示点Ｐ２からの画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、光入射面ＩＳに対応する入射等価面ＩＳ”を通過した後、第１面１２１ａを３回通過し第２面１２１ｂを２回通過して光射出面ＯＳから射出されて観察者の眼ＥＹに入射することが分かる。見方を変えると、観察者は、２つの位置の異なる入射等価面ＩＳ’，ＩＳ”の近傍に存在する投射光学系１２のレンズＬ３を重ねて観察していることになる。
【００８４】
図１１（Ａ）は、液晶表示デバイス３２の表示面を概念的に説明する図であり、図１１（Ｂ）は、観察者に見える液晶表示デバイス３２の虚像を概念的に説明する図であり、図１１（Ｃ）及び１１（Ｄ）は、虚像を構成する部分画像を説明する図である。図１１（Ａ）に示す液晶表示デバイス３２に設けた矩形の画像形成領域ＡＤは、図１１（Ｂ）に示す虚像表示領域ＡＩとして観察される。虚像表示領域ＡＩの左側には、液晶表示デバイス３２の画像形成領域ＡＤのうち中央から右側にかけての部分に相当する第１投射像ＩＭ１が形成され、この第１投射像ＩＭ１は、図１１（Ｃ）に示すように右側が欠けた部分画像となっている。また、虚像表示領域ＡＩの右側には、液晶表示デバイス３２の画像形成領域ＡＤのうち中央から左側にかけての部分に相当する投射像ＩＭ２が虚像として形成され、この第２投射像ＩＭ２は、図１１（Ｄ）に示すように左半分が欠けた部分画像となっている。
【００８５】
図１１（Ａ）に示す液晶表示デバイス３２のうち第１投射像（虚像）ＩＭ１のみを形成する第１部分領域Ａ１０は、例えば液晶表示デバイス３２の右端の第１表示点Ｐ１を含んでおり、導光部材２１の導光部Ｂ２において合計３回全反射される画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２を射出する。液晶表示デバイス３２のうち第２投射像（虚像）ＩＭ２のみを形成する第２部分領域Ａ２０は、例えば液晶表示デバイス３２の左端の第２表示点Ｐ２を含んでおり、導光部材２１の導光部Ｂ２において合計５回全反射される画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２を射出する。液晶表示デバイス３２の画像形成領域ＡＤの中央寄りにおいて第１及び第２部分領域Ａ１０，Ａ２０に挟まれて縦長に延びる帯域ＳＡからの画像光は、図１１（Ｂ）に示す重複画像ＳＩを形成している。つまり、液晶表示デバイス３２の帯域ＳＡからの画像光は、導光部Ｂ２において計３回全反射される画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２によって形成される第１投射像ＩＭ１と、導光部Ｂ２において計５回全反射される画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２によって形成される第２投射像ＩＭ２となって、虚像表示領域ＡＩ上で重畳していることになる。導光部材２１の加工が精密で、投射光学系１２によって正確にコリメートされた光束が形成されているならば、重複画像ＳＩについて、２つの投射像ＩＭ１，ＩＭ２の重畳によるズレや滲みを防止することができる。
【００８６】
上記実施形態の虚像表示装置１００によれば、導光部材２１において被覆されている下地面ＳＦのうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば導光部材２１と他の光学部材である光透過部材２３とを接合する際に、下地面ＳＦを被覆する接着剤の粘度を下げて気泡を発生しにくくしても接着剤の液ダレが生じにくくなる。また、本実施形態の虚像表示装置１００によれば、導光部材２１において被覆されている下地面ＳＦのうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂ等の外観露出面を形成し下地面ＳＦを被覆するハードコート層２７を形成する際に、下地の本体部分２１ｓの材料に関わらずハードコート層２７の密着性を確保することができる。また、光透過部材２３において被覆されている下地面ＳＦのうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば第１及び第２面２３ａ，２３ｂ等の外観露出面を形成し下地面ＳＦを被覆するハードコート層２７を形成する際に、下地の本体部分２３ｓの材料に関わらずハードコート層２７の密着性を確保することができる。
【００８７】
以上の説明では、液晶表示デバイス３２の右側の第１表示点Ｐ１を含む第１領域Ａ１０から射出された画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂによる全反射回数が計３回で、液晶表示デバイス３２の左側の第２表示点Ｐ２を含む第２領域Ａ２０から射出された画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂによる全反射回数が計５回であるとしたが、全反射回数については適宜変更することができる。つまり、導光部材２１の外形（すなわち厚みｔ、距離Ｄ、鋭角α，β）の調整によって、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２の全反射回数を計５回とし、画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２の全反射回数を計７回とすることもできる。また、以上では、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２，ＧＬ２１，ＧＬ２２の全反射回数が奇数となっているが、光入射面ＩＳと光射出面ＯＳとを反対側に配置するならば、すなわち導光部材２１を平面視で平行四辺形型にすれば、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２，ＧＬ２１，ＧＬ２２の全反射回数が偶数となる。
【００８８】
図１２（Ａ）は、図２（Ａ）等に示す導光部材２１を変形した導光部材２２１を説明する図である。以上の説明では、導光部材２１を伝播する画像光が第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂに対して２つの反射角で全反射され２つのモードで伝搬するとしたが、図１２（Ａ）に示す変形例の導光部材２２１のように、３つの成分の画像光ＧＬ３１，ＧＬ３２，ＧＬ３３が反射角γ１，γ２，γ３（γ１＞γ２＞γ３）でそれぞれ全反射されることを許容することもできる。この場合、液晶表示デバイス３２から射出される画像光ＧＬは、３つのモードで伝搬され、観察者の眼ＥＹの位置において合成されて虚像として認識される。この場合、図１２（Ｂ）に示すように、有効表示領域Ａ０の左側に例えば計３回全反射の投射像ＩＭ２１が形成され、有効表示領域Ａ０の中央寄りに例えば計５回全反射の投射像ＩＭ２２が形成され、有効表示領域Ａ０の右側に例えば計７回全反射の投射像ＩＭ２３が形成される。
【００８９】
また、図２（Ｂ）に示す導光部材２１の光射出面ＯＳに対向してレンズその他の光学素子を配置することもできる。或いは、ハーフミラー層２８は、曲面とすることができ、保護層で被覆されたホログラムシートに置き換えることもできる。ハーフミラー層２８をホログラムシートに置き換える場合、照明装置３１として可干渉性の高いものを使用し、ホログラムシートとして液晶表示デバイス３２で形成された例えば３色の画像を個別に処理する積層型の回折シートを用いる。
【００９０】
上記実施形態の虚像表示装置１００によれば、光透過部材２３において接着層ＣＣによって被覆されている第２接合面２３ｃが粗面化されているので、例えば導光部材２１と光透過部材２３とを接合する際に、第２接合面２３ｃを被覆する接着剤の粘度を下げて気泡を発生しにくくしても接着剤の液ダレが生じにくくなる。また、本実施形態の虚像表示装置１００によれば、導光部材２１において被覆されている下地面ＳＦのうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂ等の外観露出面を形成し下地面ＳＦを被覆するハードコート層２７を形成する際に、下地の本体部分２１ｓの材料に関わらずハードコート層２７の密着性を確保することができる。また、光透過部材２３において被覆されている下地面ＳＦのうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば第１及び第２面２３ａ，２３ｂ等の外観露出面を形成し下地面ＳＦを被覆するハードコート層２７を形成する際に、下地の本体部分２３ｓの材料に関わらずハードコート層２７の密着性を確保することができる。
【００９１】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態に係る虚像表示装置１００の変形例であり、特に説明しない場合、第１の虚像表示装置１００と同様であるものとする。
【００９２】
図１３に示すように、第２実施形態の場合、導光部材２１ではなく光透過部材２３側にハーフミラー層２８が形成されている。このため、光透過部材２３の第２接合面２３ｃの代わりに導光部材２１の第１接合面２１ｊが微細な凹凸４１を有する粗面ＳＲとなっている。この場合、比較的粘度の低くい接着剤を第１接合面２１ｊに塗布しても液ダレが生じにくく、広げた接着剤が比較的均一に保たれるので、第１接合面２１ｊと第２接合面２３ｃとの間から気泡を追い出しやすくなり、両接合面２１ｊ，２３ｃの接合後に接着層ＣＣに気泡が残ることを簡易に抑制できる。
【００９３】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態に係る虚像表示装置１００の変形例であり、特に説明しない場合、第１の虚像表示装置１００と同様であるものとする。
【００９４】
図１４（Ａ）〜１４（Ｃ）に示す虚像表示装置１００は、画像形成装置１０と、導光装置５２０とを一組として備える。導光装置５２０は、導光部材５２１と、支持部材５２９とを有している。導光部材５２１は、導光本体部材２０ａと、画像取出部である角度変換部５２３とを備える。なお、図１４（Ａ）は、図１４（Ｂ）に示す導光部材５２１のＡ−Ａ断面に対応する。
【００９５】
導光部材５２１の全体的な外観は、図中ＸＹ面に平行に延びる平板である導光本体部材２０ａによって形成されている。また、導光部材５２１は、側面として、第１反射面２１ａと、第２反射面２１ｂと、第３反射面２１ｃとを有する。また、導光部材５２１は、第１、第２及び第３反射面２１ａ，２１ｂ，２１ｃに隣接するとともに互いに対向する第１の側面２１ｅと第２の側面２１ｆとを有する。さらに、導光部材５２１は、長手方向の一端において導光本体部材２０ａを拡張するように形成されたプリズム部ＰＳ及びこれに付随する第３反射面２１ｃを有し、長手方向の他端において導光本体部材２０ａに埋め込まれた多数の微小ミラーによって構成される角度変換部５２３を有する構造となっている。導光部材５２１は、一体的な部品であるが、第１実施形態の場合と同様に、光入射部Ｂ１と導光部Ｂ２と光射出部Ｂ３とに分けて考えることができ（図１４（Ｃ）参照）、このうち光入射部Ｂ１は、第３反射面２１ｃと後述する光入射面ＩＳとを有する部分であり、光入射部Ｂ１は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂを有する部分であり、導光部Ｂ２は、角度変換部５２３と後述する光射出面ＯＳとを有する部分である。
【００９６】
導光本体部材２０ａは、光透過性の樹脂材料等により形成され、ＸＹ面に平行で画像形成装置１０に対向する裏側又は観察者側の平面上に、画像形成装置１０からの画像光を取り込む光入射面ＩＳと、画像光を観察者の眼ＥＹに向けて射出させる光射出面ＯＳとを有している。導光本体部材２０ａは、そのプリズム部ＰＳの側面として光入射面ＩＳの他に矩形の斜面ＲＳを有し、当該斜面ＲＳ上には、これを被覆するようにミラー層２５が形成されている。ここで、ミラー層２５は、斜面ＲＳと協働することにより、光入射面ＩＳに対して傾斜した状態で配置される入射光折曲部である第３反射面２１ｃとして機能する。この第３反射面２１ｃは、光入射面ＩＳから入射し全体として＋Ｚ方向に向かう画像光を、全体として−Ｚ方向に偏った−Ｘ方向に向かわせるように折り曲げることで、画像光を導光本体部材２０ａ内に確実に結合させる。導光本体部材２０ａは、入口側の第３反射面２１ｃから奥側の角度変換部５２３にかけて延在し、プリズム部ＰＳを介して内部に入射させた画像光を角度変換部５２３に導く。
【００９７】
導光部材５２１の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂは、平板状の導光本体部材２０ａの主面であり互いに対向しＸＹ面に対して平行に延びる２平面として、プリズム部ＰＳ又は光入射部Ｂ１で折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる。第３反射面２１ｃで反射された画像光は、まず、第１反射面２１ａに入射し、全反射される。次に、当該画像光は、第２反射面２１ｂに入射し、全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、導光装置５２０の奥側即ち角度変換部５２３を設けた−Ｘ側に導かれる。
【００９８】
導光本体部材２０ａの光射出面ＯＳに対向して配置される角度変換部５２３は、導光部材５２１の奥側（−Ｘ側）において、第２反射面２１ｂの延長平面に沿ってこの延長平面に近接して形成されている。角度変換部５２３は、導光本体部材２０ａの第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂを経て入射してきた画像光を、所定角度で反射して光射出面ＯＳ側へ折り曲げる。つまり、角度変換部５２３は、画像光の角度を変換している。
【００９９】
支持部材５２９は、図１４（Ｂ）に示すように、導光部材５２１を支持するための支持フレーム（不図示）の一部であり、Ｘ方向に延びる上側支持部材２４ｂと下側支持部材２４ｃとをそれぞれ有し、導光部材５２１を挟むようにして固定している。
【０１００】
画像形成装置１０から射出され光入射面ＩＳから導光部材５２１に入射した画像光は、第３反射面２１ｃで一様に反射されて折り曲げられ、導光部材５２１の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて繰り返し全反射されて光軸ＡＸに略沿って一定の広がりを有する状態で進み、さらに、角度変換部５２３において適度な角度で折り曲げられることで取出し可能な状態となり、最終的に光射出面ＯＳから外部に射出される。光射出面ＯＳから外部に射出された画像光は、虚像光として観察者の眼ＥＹに入射する。当該虚像光が観察者の網膜において結像することで、観察者は虚像による映像光等の画像光を認識することができる。
【０１０１】
以下、導光装置５２０中の画像光の光路について説明する。なお、第３実施形態における導光装置５２０は、縦の第１方向Ｄ１（Ｙ方向）に関して、図１（Ａ）の導光装置２０と同様に機能する。一方、導光装置５２０は、横の第２方向Ｄ２（Ｘ方向）に関して、多数の伝搬モードの画像光を導光させるものとなっており、２つの伝搬モードの画像光を導光させる図２（Ａ）の導光装置２０と異なっている。
【０１０２】
図１４（Ａ）に示すように、画像表示装置１１の液晶表示デバイス（画像光形成部）３２から射出される画像光のうち、射出面３２ａの中央部分から射出される点線で示す成分を画像光ＧＬ５１とし、射出面３２ａの紙面右側（＋Ｘ側）から射出される一点鎖線で示す成分を画像光ＧＬ５２とし、射出面３２ａの紙面左側（−Ｘ側）から射出される二点鎖線で示す成分を画像光ＧＬ５３とする。
【０１０３】
投射光学系１２を経た各画像光ＧＬ５１，ＧＬ５２，ＧＬ５３の主要成分は、導光部材５２１の光入射面ＩＳからそれぞれ入射した後、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて互いに異なる角度で全反射を繰り返す。具体的には、画像光ＧＬ５１，ＧＬ５２，ＧＬ５３のうち、液晶表示デバイス（画像光形成部）３２の射出面３２ａの中央部分から射出された画像光ＧＬ５１は、投射光学系１２を通過後に平行光束として光入射面ＩＳに入射し第３反射面２１ｃで反射された後、標準反射角γ０で導光部材５２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される。その後、画像光ＧＬ５１は、標準反射角γ０を保った状態で、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂで全反射を繰り返す。画像光ＧＬ５１は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいてＮ回（Ｎは自然数）全反射され、角度変換部５２３の中央部２３ｋに達する。この中央部２３ｋで反射された画像光ＧＬ５１は、光射出面ＯＳから当該光射出面ＯＳ又はＸＹ面に対して垂直な光軸ＡＸ方向に平行光束として射出される。
【０１０４】
液晶表示デバイス３２の射出面３２ａの一端側（＋Ｘ側）から射出された画像光ＧＬ５２は、投射光学系１２を通過後に平行光束として光入射面ＩＳに入射し第３反射面２１ｃで反射された後、最大反射角γ＋で導光部材５２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される。画像光ＧＬ５２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて例えばＮ−Ｍ回（Ｍは自然数）全反射され、角度変換部５２３のうち最も奥側（−Ｘ側）の周辺部２３ｈに達する。この周辺部２３ｈで反射された画像光ＧＬ５２は、入口の第３反射面２１ｃ側に戻されるように＋Ｘ軸に対して鋭角をなし、光軸ＡＸに対して角度θ１２（導光装置５２０内ではθ１２’）だけ傾斜した方向に射出される（図１５参照）。
【０１０５】
液晶表示デバイス３２の射出面３２ａの他端側（−Ｘ側）から射出された画像光ＧＬ５３は、投射光学系１２の通過後に平行光束として光入射面ＩＳに入射し第３反射面２１ｃで反射された後、最小反射角γ−で導光部材５２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される。画像光ＧＬ５３は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて例えばＮ＋Ｍ回全反射され、角度変換部５２３のうち最も入口側（＋Ｘ側）の周辺部２３ｍに入射する。この周辺部２３ｍで反射された画像光ＧＬ５３は、第３反射面２１ｃ側から離れるように＋Ｘ軸に対して鈍角をなし、光軸ＡＸに対して角度θ１３（導光装置５２０内ではθ１３’）だけ傾斜した方向に射出される（図１５参照）。
【０１０６】
なお、図１５に示すように、角度変換部５２３は、ストライプ状に配列された多数の線状の反射ユニット２ｃで構成される。つまり、角度変換部５２３は、Ｙ方向に延びる細長い反射ユニット２ｃを所定のピッチＰＴで角度変換部５２３の延びる主導光方向すなわち−Ｘ方向に沿って多数配列させることで構成されている。各反射ユニット２ｃは、奥側即ち光路下流側に配置される１つの反射面部分である第１の反射面２ａと、入口側即ち光路上流側に配置される他の１つの反射面部分である第２の反射面２ｂとを１組のものとして有し、両反射面２ａ，２ｂは、一定の楔角δをなしている。これらのうち、少なくとも第２の反射面２ｂは、一部の光を透過可能な部分反射面であり、観察者に外界像をシースルーで観察させることを可能にしている。当該反射ユニット２ｃにおいて、画像光ＧＬ５２，５３は、最初に奥側即ち−Ｘ側の第１の反射面２ａで反射され、次に、入口側即ち＋Ｘ側の第２の反射面２ｂで反射される。当該反射ユニット２ｃを経た画像光ＧＬ５２，５３は、他の反射ユニット２ｃを経ることなく、角度変換部５２３での１回だけの通過で所望の角度に折り曲げられ観察者側に取り出される。
【０１０７】
図１６に示すように、角度変換部５２３は、導光本体部材２０ａにおいて入り口側から延びる比較的厚い板状の接合部材５２１ｎと、奥側から延びる比較的薄い板状の接合部材５２３ｎとを接合した構造を有する。接合部材５２１ｎは、表側又は外界側に第１接合面２１ｊを有し、接合部材５２３ｎは、裏側又は観察者側に第２接合面５２３ｃを有する。接合部材５２１ｎの第１接合面２１ｊ上には、局所的な部分領域上に半透過反射膜であるハーフミラー層２８が形成されている。ここで、ハーフミラー層２８が形成されている領域は、図２（Ｂ）に示す部分領域ＰＡ０と同様のものとなっている。導光部材５２１において、接合部材５２１ｎと接合部材５２３ｎとは、図６の導光部材２１及び光透過部材２３と同様に、部分領域ＰＡ０及びその周辺において接着層ＣＣによって互いに接合されている。この場合、接合部材５２３ｎの第２接合面（下地面）５２３ｃは、微細な凹凸４１を有する粗面ＳＲとされている。第２接合面５２３ｃを粗面ＳＲとすることにより、第２接合面５２３ｃ上に接着剤を塗布して広げる際に、粘度低い接着剤を比較的均一に広げることができ、接合部に気泡が残ることを簡易に抑制できる。
【０１０８】
なお、接合部材５２１ｎや接合部材５２３ｎの表面（具体的には反射面２１ａ，２１ｂ等）は、図７及び８と同様に、本体部分２１ｓ，２３ｓの下地面ＳＦをハードコート層２７で被覆することによって形成されている。ここで、導光部材５２１の本体部分２１ｓの下地面ＳＦには、非平滑面として、微細な凹凸１４１を有する粗面ＳＲが形成されている。このように、接合部材５２１ｎや接合部材５２３ｎの本体部分２１ｓ，２３ｓの下地面ＳＦを粗面ＳＲとすることにより、ハードコート層２７の密着性が高まり、ハードコート層２７の耐擦傷性を高めることができる。本体部分２１ｓ，２３ｓの素材としては、第１実施形態の場合と同様に、例えばメタクリルスチレン等を用いることができる。
【０１０９】
〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態に係る虚像表示装置１００の変形例であり、特に説明しない場合、第１の虚像表示装置１００と同様であるものとする。
【０１１０】
図１７（Ａ）〜１７（Ｃ）に示す虚像表示装置１００は、画像形成装置１０と、導光装置６２０とを一組として備える。導光装置６２０は、導光部材６２１と、支持部材６２９とを備える。導光部材６２１は、導光本体部材２０ａと、画像取出部である角度変換部６２３とを備える。なお、図１７（Ａ）は、図１７（Ｂ）に示す導光装置６２０のＡ−Ａ断面に対応する。
【０１１１】
導光部材６２１の全体的な外観は、図中ＸＹ面に平行に延びる平板である導光本体部材２０ａによって形成されている。また、導光部材６２１は、側面として、第１反射面２１ａと、第２反射面２１ｂと、第３反射面２１ｃと、第１接合面２１ｊとを有する。また、導光部材６２１は、第１、第２及び第３反射面２１ａ，２１ｂ，２１ｃに隣接するとともに互いに対向する第１の側面２１ｅと第２の側面２１ｆとを有する。さらに、導光部材６２１は、長手方向の一端において導光本体部材２０ａを拡張するように形成されたプリズム部ＰＳ及びこれに付随する第３反射面２１ｃを有し、長手方向の他端において多数のミラーによって構成される角度変換部６２３につながる構造となっている。
【０１１２】
導光本体部材２０ａは、光透過性の樹脂材料等により形成され、ＸＹ面に平行で画像形成装置１０に対向する裏側の平面上に、画像形成装置１０からの画像光を取り込む光入射面ＩＳを有している。導光本体部材２０ａは、そのプリズム部ＰＳの側面として光入射面ＩＳの他に矩形の斜面ＲＳを有し、当該斜面ＲＳ上には、これを被覆するようにミラー層２５が形成されている。ここで、ミラー層２５は、斜面ＲＳと協働することにより、光入射面ＩＳに対して傾斜した状態で配置される第３反射面２１ｃとして機能する。この第３反射面２１ｃは、光入射面ＩＳから入射し全体として＋Ｚ方向に向かう画像光を、全体として−Ｚ方向に偏った−Ｘ方向に向かわせるように折り曲げることで、画像光を導光本体部材２０ａ内に確実に結合させる。
【０１１３】
導光部材６２１の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂは、平板状の導光本体部材２０ａの主面であり互いに対向しＸＹ面に対して平行に延びる２平面として、プリズム部ＰＳで折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる。第３反射面２１ｃで反射された画像光は、まず、第１反射面２１ａに入射し、全反射される。次に、当該画像光は、第２反射面２１ｂに入射し、全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、導光部材６２１の奥側即ち角度変換部６２３を設けた−Ｘ側に導かれる。
【０１１４】
図１７（Ｃ）に示すように、導光部材６２１において、第３反射面２１ｃと後述する光入射面ＩＳとは、光入射部Ｂ１として機能する。また、導光部材６２１の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂに挟まれた導光本体部材２０ａと、後述する角度変換部６２３とは、導光部Ｂ２として機能する。なお、角度変換部６２３は、光射出部Ｂ３として機能する。
【０１１５】
角度変換部６２３は、導光部材６２１の奥側（−Ｘ側）において、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂの延長平面に沿って形成されている。ここで、導光本体部材２０ａの奥側端部は、角度変換部６２３の一部となっている。角度変換部６２３は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂに対して傾斜し互いに平行に等間隔で配列される多数のハーフミラー層２８を有する。角度変換部６２３は、導光本体部材２０ａの第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂを経て入射してきた画像光を、所定角度で反射して光射出面ＯＳを介して観察者の眼ＥＹ側へ折り曲げる。つまり、角度変換部６２３は、画像光の角度を変換している。
【０１１６】
光透過部材３２３は、角度変換部６２３を奥側（−Ｘ側）に延長した部分であり、導光部材６２１の導光本体部材２０ａと同様に平板状の部材である。
【０１１７】
以上において、角度変換部６２３の全部又は入口側の一部は、導光本体部材２０ａと組み合わせることで導光部Ｂ２の一部としても機能している。また、角度変換部６２３の全部又は奥側の一部は、光透過部材３２３と組み合わせることで透視部として機能している。
【０１１８】
支持部材６２９は、図１７（Ｂ）に示すように、導光部材６２１を支持するための支持フレーム（不図示）の一部であり、Ｘ方向に延びる上側支持部材２４ｂと下側支持部材２４ｃとをそれぞれ有し、導光部材６２１を挟むようにして固定している。
【０１１９】
画像形成装置１０から射出され光入射面ＩＳから導光部材６２１に入射した画像光は、第３反射面２１ｃで一様に反射されて折り曲げられ、導光部材６２１の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて繰り返し全反射されて光軸ＡＸに略沿って一定の広がりを有する状態で進み、さらに、角度変換部６２３において適度な角度で折り曲げられることで取出し可能な状態となり、最終的に角度変換部６２３に付随する光射出面ＯＳから外部に射出される。光射出面ＯＳから外部に射出された画像光は、虚像光として観察者の眼ＥＹに入射する。
【０１２０】
以下、導光装置６２０中の画像光の光路について説明する。なお、第２実施形態における導光装置６２０は、縦の第１方向Ｄ１（Ｙ方向）に関して、図１（Ａ）の導光装置２０と同様に機能する。一方、導光装置６２０は、横の第２方向Ｄ２（Ｘ方向）に関して、多数の伝搬モードの画像光を導光させるものとなっており、２つの伝搬モードの画像光を導光させる図２（Ａ）の導光装置２０と異なっている。
【０１２１】
図１７（Ａ）に示すように、画像表示装置１１の液晶表示デバイス（画像光形成部）３２から射出される画像光のうち、射出面３２ａの中央部分から射出される点線で示す成分を画像光ＧＬ６１とし、射出面３２ａの紙面右側（＋Ｘ側）から射出される一点鎖線で示す成分を画像光ＧＬ６２とし、射出面３２ａの紙面左側（−Ｘ側）から射出される二点鎖線で示す成分を画像光ＧＬ６３とする。
【０１２２】
投射光学系１２を経た各画像光ＧＬ６１，ＧＬ６２，ＧＬ６３の主要成分は、導光部材２１の光入射面ＩＳからそれぞれ入射した後、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて互いに異なる角度で全反射を繰り返す。具体的には、画像光ＧＬ６１，ＧＬ６２，ＧＬ６３のうち、液晶表示デバイス（画像光形成部）３２の射出面３２ａの中央部分から射出された画像光ＧＬ６１は、投射光学系１２を通過後に平行光束として光入射面ＩＳに入射し第３反射面２１ｃで反射された後、標準反射角γ０で導光部材２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される。その後、画像光ＧＬ６１は、標準反射角γ０を保った状態で、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂで全反射を繰り返す。画像光ＧＬ６１は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいてＮ回（Ｎは自然数）全反射され、角度変換部６２３の中央部２３ｋに達する。この中央部２３ｋで反射された画像光ＧＬ６１は、光射出面ＯＳから当該光射出面ＯＳ又はＸＹ面に対して垂直な光軸ＡＸ方向に平行光束として射出される。
【０１２３】
液晶表示デバイス３２の射出面３２ａの一端側（＋Ｘ側）から射出された画像光ＧＬ６２は、投射光学系１２を通過後に平行光束として光入射面ＩＳに入射し第３反射面２１ｃで反射された後、最大反射角γ＋で導光部材２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される。画像光ＧＬ６２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて例えばＮ−Ｍ回（Ｍは自然数）全反射され、角度変換部６２３のうち最も入口側（＋Ｘ側）の周辺部２３ｍに達する。この周辺部２３ｍで反射された画像光ＧＬ６２は、入口の第３反射面２１ｃ側から離れるように＋Ｘ軸に対して鈍角をなし、光軸ＡＸに対して角度θ１２（導光装置６２０内ではθ１２’）だけ傾斜した方向に射出される（図１８参照）。
【０１２４】
液晶表示デバイス３２の射出面３２ａの他端側（−Ｘ側）から射出された画像光ＧＬ６３は、投射光学系１２の通過後に平行光束として光入射面ＩＳに入射し第３反射面２１ｃで反射された後、最小反射角γ−で導光部材２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される。画像光ＧＬ６３は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて例えばＮ＋Ｍ回全反射され、角度変換部６２３のうち最も奥側（−Ｘ側）の周辺部２３ｈに入射する。この周辺部２３ｈで反射された画像光ＧＬ６３は、第３反射面２１ｃ側に戻されるように＋Ｘ軸に対して鋭角をなし、光軸ＡＸに対して角度θ１３（導光装置６２０内ではθ１３’）だけ傾斜した方向に射出される（図１８参照）。
【０１２５】
図１９に示すように、角度変換部６２３は、複数のプリズム６２４を所定のピッチでＸ方向に多数配列した構造を有する。各プリズム６２４は、光射出側に第１接合面６２４ｊを有し、光入射側に第２接合面６２４ｃを有する。導光本体部材２０ａの第１接合面２１ｊ上又は各プリズム６２４の第１接合面６２４ｊ上には、局所的な部分領域上に半透過反射膜であるハーフミラー層２８が形成されている。ここで、ハーフミラー層２８が形成されている領域は、図２（Ｂ）に示す部分領域ＰＡ０と同様のものとなっている。導光部材６２１において、導光本体部材２０ａと角度変換部６２３とは、接着層ＣＣによって互いに接合されている。また、角度変換部６２３中の隣接する一対のプリズム６２４は、接着層ＣＣによって互いに接合されている。さらに、光透過部材３２３と角度変換部６２３とは、接着層ＣＣによって互いに接合されている。各プリズム６２４の第２接合面（下地面）６２４ｃと光透過部材３２３の第２接合面（下地面）６２３ｃとは、微細な凹凸４１を有する粗面ＳＲとされている。このように、第２接合面（下地面）６２４ｃ，６２３ｃを粗面ＳＲとすることにより、これら第２接合面６２４ｃ，６２３ｃ上に接着剤を塗布して広げる際に、粘度低い接着剤を比較的均一に広げることができ、接合部に気泡が残ることを簡易に抑制できる。
【０１２６】
なお、導光本体部材２０ａと角度変換部６２３と光透過部材３２３との表面（具体的には反射面２１ａ，２１ｂ等）は、図７及び８と同様に、本体部分２１ｓ，２４ｓ，２３ｓの下地面ＳＦをハードコート層２７で被覆することによって形成されている。ここで、導光部材２１の本体部分２１ｓの下地面ＳＦには、非平滑面として、微細な凹凸１４１を有する粗面ＳＲが形成されている。このように、接合部材５２１ｎや接合部材５２３ｎの本体部分２１ｓ，２３ｓの下地面ＳＦを粗面ＳＲとすることにより、ハードコート層２７の密着性が高まり、ハードコート層２７の耐擦傷性を高めることができる。
【０１２７】
〔その他〕
以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１２８】
上記の説明では、第１接合面２１ｊと第２接合面２３ｃとを部分領域ＰＡ０と残領域ＰＡとで接着しているが、第１接合面２１ｊと第２接合面２３ｃとを残領域ＰＡのみで接着することもできる。この場合、残領域ＰＡ全体で接着することもできるが、残領域ＰＡに設けた複数箇所の接着領域で接着することもできる。なお、第２接合面２３ｃは、接着しない部分では、透過性の観点から粗面化しないことが望ましい。
【０１２９】
上記の説明では、ハーフミラー層（半透過反射膜）２８が横長の矩形領域に形成されるとしたが、ハーフミラー層２８の輪郭は用途その他の使用に応じて適宜変更することができる。ただし、ハーフミラー層２８は、有効領域ＥＡを十分にカバーしていることが望ましい。
【０１３０】
上記実施形態では、照明装置３１からの照明光ＳＬに特に指向性を持たせていないが、照明光ＳＬに液晶表示デバイス３２の位置に応じた指向性を持たせることができる。これにより、液晶表示デバイス３２を効率的に照明することができ、画像光ＧＬの位置による輝度ムラを低減できる。
【０１３１】
上記実施形態では、液晶表示デバイス３２の表示輝度を特に調整していないが、図１１（Ｂ）等に示すような投射像ＩＭ１，ＩＭ２の範囲や重複に応じて表示輝度の調整を行うことができる。
【０１３２】
上記実施形態では、画像表示装置１１として、透過型の液晶表示デバイス３２等を用いているが、画像表示装置１１としては、透過型の液晶表示デバイス３２に限らず種々のものを利用可能である。例えば、反射型の液晶表示デバイスを用いた構成も可能であり、液晶表示デバイス３２に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。また、画像表示装置１１として、ＬＥＤアレイやＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などに代表される自発光型素子を用いることもできる。
【０１３３】
上記実施形態の虚像表示装置１００では、右眼及び左眼の双方に対応して、一組ずつ画像形成装置１０及び導光装置２０設ける構成としているが、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ画像形成装置１０と導光装置２０とを設け画像を片眼視する構成にしてもよい。
【０１３４】
上記実施形態では、光入射面ＩＳを通る第１光軸ＡＸ１と光入射面ＩＳを通る第２光軸ＡＸ２とが平行であるとしたが、これらの光軸ＡＸ１，ＡＸ２を非平行とすることもできる。
【０１３５】
上記の説明では、光入射部Ｂ１と導光部Ｂ２と光射出部Ｂ３とを備える導光装置２０，５２０，６２０を用いたが、光入射部Ｂ１や光射出部Ｂ３において、ハーフミラー層２８等として平面ハーフミラー又は平面ミラーを用いる必要はなく、球面又は非球面の曲面ミラーによってレンズ的な機能を持たせることもできる。さらに、ハーフミラー層２８等に代えて仮想的な半透過ミラーとしてのホログラム素子を配置することもできる。この場合、ホログラム素子も、広義の半透過反射面である。なお、かかるホログラム素子には、集光等の光学的な機能を付加することもできる。
【０１３６】
図２０は、図１６に示す第３実施形態の変形例を説明するものである。この変形例は、ホログラム素子を用いており、角度変換部５２３として、多数の反射ユニット２ｃを配列したものではなく、複数のホログラム素子を積層したホログラム層９０２ｃを備えるものを用いている。
【０１３７】
さらに、図２１に示すように、光入射部Ｂ１として、導光部Ｂ２から分離したプリズム又はブロック状のリレー部材１０２５を用いることができ、このリレー部材１０２５の入射出射面や反射内面にレンズ的な機能を持たせることもできる。なお、導光部Ｂ２を構成する導光体２６には、画像光ＧＬを反射によって伝搬させる第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂが設けられているが、これらの反射面２１ａ，２１ｂは、互いに平行である必要はなく、曲面とすることもできる。図２１に示す導光体２６は、光透過部材２３と接合され、両者の接合部には、ハーフミラー層２８が設けられる。この場合も、第１実施形態の場合と同様に、例えば光透過部材２３側の下地面である第２接合面２３ｃにおいて、微細な凹凸（起伏）を有する粗面ＳＲ（図６参照）が形成されており、導光体２６と光透過部材２３とを接合する際に、接着剤の液ダレが生じにくくなる。また、導光体２６においてハードコート層２７で被覆されている下地面が粗面化されているので、導光体２６の下地である本体部分２１ｓ等の材料に関わらずハードコート層２７の密着性を確保することができる。なお、リレー部材１０２５もハードコート層２７で被覆することができ、この場合、リレー部材１０２５の下地面を粗面化することで、ハードコート層２７の密着性を高めることができる。
【０１３８】
上記の説明では、反透過反射膜としてのハーフミラー層２８が金属反射膜や誘電体多層膜により形成され、ホログラム素子に置き換えることもできるとしたが、ハーフミラー層２８は、減光を伴う各種半透過シートに置き換えることもできる。
【０１３９】
上記の説明では、虚像表示装置１００がヘッドマウントディスプレイであるとして具体的な説明を行ったが、虚像表示装置１００は、ヘッドアップディスプレイに改変することもできる。
【０１４０】
上記の説明では、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて、表面上にミラーやハーフミラー等を施すことなく空気との界面により画像光を全反射させて導くものとしているが、本願発明における全反射については、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂ上の全体又は一部にミラーコートや、ハーフミラー膜が形成されてなされる反射も含むものとする。例えば、画像光の入射角度が全反射条件を満たした上で、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂの全体又は一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての画像光を反射する場合も含まれる。また、十分な明るさの画像光を得られるのであれば、多少透過性のあるミラーによって第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂの全体又は一部がコートされていてもよい。
【０１４１】
上記の説明では、導光部材２１が眼ＥＹの並ぶ横方向に延びているが、導光部材２１は、縦方向に延びるものとできる。この場合、光学パネル１１０は、直列的ではなく並列的に平行配置されることになる。
【符号の説明】
【０１４２】
ＡＸ１，ＡＸ２…光軸、 Ｂ１…光入射部Ｂ２…導光部、 Ｂ３…光射出部、 Ｂ４…透視部、 ＣＣ…接着層、 ＥＹ…眼、 ＧＬ…画像光、 ＧＬ’…外界光、 ＧＬ１，ＧＬ２…画像光、 ＩＭ１，ＩＭ２…投射像、 ＩＳ…光入射面、 ＯＳ…光射出面、 ＰＡ…残領域、 ＰＡ０…部分領域、 ＰＡ１，ＰＡ２…周辺領域、 ＰＳ…プリズム部、 ＲＳ…斜面、 ＳＦ…下地面、 ＳＲ…粗面、 １０…画像形成装置、 １１…画像表示装置、 １２…投射光学系、 ２０…導光装置、 ２０ａ…導光本体部材、 ２１…導光部材、 ２１ａ…第１反射面、 ２１ｂ…第２反射面、 ２１ｃ…第３反射面、 ２１ｄ…第４反射面、 ２１ｊ…第１接合面、 ２１ｓ，２４ｓ，２３ｓ…本体部分、 ２３…光透過部材、 ２３ａ…第１面（第１透過面）、 ２３ｂ…第２面（第２透過面）、 ２３ｃ…第２接合面（下地面）、 ２５…ミラー層、 ２７…ハードコート層、 ２８…ハーフミラー層、 ３１…照明装置、 ３１ａ…光源、 ３４…駆動制御部、 ４１，１４１…凹凸、 １００…虚像表示装置、 １００Ａ，１００Ｂ…表示装置、 １１０…光学パネル、 １２３…支持フレーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイ等の虚像表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヘッドマウントディスプレイのように虚像の形成及び観察を可能にする虚像表示装置として、導光板によって表示素子からの画像光を観察者の瞳に導くタイプのものが種々提案されている。
【０００３】
このような虚像表示装置において、画像光と外界光とを重畳させるために、シースルー光学系の提案がなされている（特許文献１等参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の装置では、瞳サイズよりも射出開口が小さい導光光学系を用いる瞳分割方式によってシースルーを実現しているため、虚像の表示サイズを大きくすることが困難である。また、瞳サイズよりも小さい導光光学系を用いるため、人間の個々の眼幅に対応するために有効瞳径（虚像の取り込みを可能にする採光径であり、アイリング径とも呼ぶ）を大きくすることが困難である。また、物理的に瞳付近に導光光学系の射出開口や筐体が配置されるため、死角が生じてしまい完全なシースルーとはいえなくなる。
【０００５】
なお、頭部装着ディスプレイ用の光学システムとして、導光角度の異なる複数の光モードを進行させることができる導光体を備えるものが存在する（特許文献２参照）。このような光学システムをおいて、射出側の第３光学面をハーフミラーとし、当該ハーフミラーを内部に埋め込むように導光体に対してプリズム状部材を貼り付けて全体を平板化することにより、ハーフミラー越しに外界光の観察を可能にするシースルー型の導光装置にすることが考えられる。さらに、導光体やプリズム状部材の本体部分を軽量な樹脂で形成して、虚像表示装置の軽量化を図るとともに、その表面をハードコート層で被覆することにより、導光体の全反射面やプリズム状部材の表面の耐擦傷性を高めることも考えられる。
【０００６】
しかし、導光体とプリズム状部材とを接合する際に、接着剤の塗布ムラによって気泡が発生する。例えば接着剤の粘度が高いと気泡の逃げ道がなくなって気泡が接合部に残り、接着剤の粘度が低いと接着剤の液ダレによって塗布量不足が発生し、気泡形成の原因となる。
【０００７】
また、導光体やプリズム状部材の表面にハードコート層を設ける場合、かかるハードコート層と本体部分の下地面との密着性を確保する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２２４４７３号公報
【特許文献２】特表２００８−５３５００１号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、虚像の画像光を導く導光装置であって、プリズム状部材との接合部に気泡が形成されにくい虚像表示装置及びその製造方法、又は、良好な密着性を有するハードコート層によって保護された導光装置を備える虚像表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る虚像表示装置は、（ａ）画像光を形成する画像表示装置と、（ｂ）画像表示装置から射出された画像光による虚像を形成する投射光学系と、（ｃ）投射光学系を通過した画像光を内部に取り込む光入射部と、光入射部から取り込まれた画像光を対向して延びる第１及び第２反射面での全反射により導く導光部と、導光部を経た画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する導光部材と、を備え、（ｄ）導光部材において被覆されている下地面のうち少なくとも一部が、粗面化されている。
【００１１】
上記虚像表示装置では、導光部材において被覆されている下地面のうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば導光部材と他の光学部材とを接合する際に、下地面を被覆する接着剤の粘度を下げて気泡を発生しにくくしても接着剤の液ダレが生じにくくなる。また、上記虚像表示装置では、導光部材において被覆されている下地面のうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば第１及び第２反射面等の外観露出面を形成し下地面を被覆するハードコート層を形成する際に、下地の本体部分の材料に関わらずハードコート層の密着性を確保することができる。
【００１２】
本発明の具体的な側面では、導光部材に接合されることによって外界光の観察を可能にする光透過部材をさらに備え、導光部材及び光透過部材において被覆されている下地面としての接合面のうち少なくとも一部が、粗面化されている。この場合、導光部材と光透過部材との接合によって簡易に外界光の観察を可能にする透視部を設けることができる。
【００１３】
本発明の別の側面では、導光部材及び光透過部材において露出するハードコート層と、導光部材及び光透過部材間の接着層とに接する下地面が、粗面化されている。これにより、導光部材及び光透過部材におけるハードコート層の密着性を高め、導光部材及び光透過部材の接合部に気泡が残ることを防止できる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、導光部材が、光透過部材と接合される第１接合面の部分領域上に、画像光を折り曲げるとともに外界光を透過させる半透過反射膜を有し、光透過部材は、接着層を介して第１接合面に対して接着される第２接合面を有し、第１接合面及び第２接合面の少なくとも一方のうち、間に配置された接着層に接する部分が、下地面として粗面化されている。この場合、半透過反射膜の周囲で導光部材と光透過部材とが接着層を介して接合されるが、接合用の接着層に気泡が残りにくくなる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、光入射部が、第１反射面に対して所定の角度をなす第３反射面を有し、光射出部が、第１反射面に対して所定の角度をなす第４反射面が設けられるとともに接着層に接する第１接合面を有し、光透過部材が、第１反射面を延長した位置に配置される第１透過面と、第２射面を延長した位置に配置される第２透過面と、接着層を介して第１接合面に対向する第２接合面とを有し、半透過反射膜が第４反射面に形成され、第２接合面が粗面化されている。この場合、光入射部の第３反射面で反射された画像光が導光部の第１及び第２反射面で全反射されつつ伝搬され、光射出部の第４反射面で反射されて虚像として観察者の眼に入射する。ここで、光入射部と導光部と光射出部とを一体的なブロック状部材とすることにより、射出成形技術を利用して導光装置を高精度で形成することができる。また、第１及び第２接合面のうち第２接合面を粗面化して、導光部材と光透過部材とを接合することにより、導光部材と光透過部材との接合部に気泡が形成されることを抑制できる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、第１及び第２反射面と第１及び第２透過面とに形成されたハードコート層に接する本体側が、下地面として粗面化されている。第１及び第２反射面や第１及び第２透過面は、これらに設けたーバーコート層によって耐擦傷性を高めたものとなる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、導光部材を構成する本体部分が、紫外線硬化型の樹脂で形成されて、少なくとも一部に粗面化された下地面を有する。この場合、導光部材を構成する本体部分を熱可塑性の樹脂で形成する場合のように高温で処理する必要がなく、導光部材の形状精度を高めることができる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、導光部材と、光透過部材と、ハードコート層と、接着層とが、同一の屈折率を有する材料で形成されている。この場合、導光部材の第１及び第２反射面等での光束の乱れを抑えて、外界光の正確な観察を可能にすることができる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、導光部材の本体部分と光透過部材の本体部分とが、メタクリルスチレンで形成されている。この場合、導光部材の高精度の射出成形が容易になり、導光部材の吸水性を低く維持することができ、光透過部材との十分な強度での接着性を確保でき、導光部材の透明性を高くすることができる。
【００２０】
本発明のさらに別の側面では、下地面のうち上記少なくとも一部の面粗さが、第１及び第２反射面の面粗さよりも大きい。
【００２１】
本発明に係る虚像表示装置の製造方法は、画像光を形成する画像表示装置と、画像表示装置から射出された画像光による虚像を形成する投射光学系と、投射光学系を通過した画像光を内部に取り込む光入射部と、光入射部から取り込まれた画像光を対向して延びる第１及び第２反射面での全反射により導く導光部と、導光部を経た画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する導光部材とを備える虚像表示装置の製造方法であって、導光部材の下地面のうち少なくとも一部を粗面化する第１の工程と、粗面化された下地面を被覆する第２の工程とを備える。
【００２２】
上記製造方法では、導光部材の下地面のうち少なくとも一部を粗面化する第１の工程と、粗面化された下地面を被覆する第２の工程とを備えるので、例えば導光部材と他の光学部材とを接合する際に、下地面を被覆する接着剤の粘度を下げて気泡を発生しにくくしても接着剤の液ダレが生じにくくなり、例えば第１及び第２反射面等の外観露出面を形成する下地面を被覆するハードコート層を形成する際に、下地の本体部分の材料に関わらずハードコート層の密着性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態の虚像表示装置を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は、虚像表示装置を構成する第１表示装置の本体部分の平面図であり、（Ｂ）は、本体部分の正面図である。
【図３】（Ａ）は、導光部材の光入射部における第３反射面の構造を説明する図であり、（Ｂ）は、導光部材の導光部における第１及び第２反射面の構造を説明する図であり、（Ｃ）は、導光部材及び光透過部材の接合部の構造を説明する図であり、（Ｄ）は、光透過部材の第１及び第２面の構造を説明する図である。
【図４】（Ａ）は導光部材の正面図であり、（Ｂ）は導光部材の下面図であり、（Ｃ）は導光部材の左側面図であり、（Ｄ）は導光部材の左側面図である。
【図５】（Ａ）は光透過部材の裏面図であり、（Ｂ）は光透過部材のＢＢ断面図であり、（Ｃ）は光透過部材の左側面図であり、（Ｄ）は光透過部材の右側面図である。
【図６】導光部材と光透過部材との接合部を概念的に説明する拡大断面図である。
【図７】導光部材のハードコート層を説明する拡大断面図である。
【図８】光透過部材のハードコート層を説明する拡大断面図である。
【図９】（Ａ）は、縦の第１方向に関する光路を展開した概念図であり、（Ｂ）は、横の第２方向に関する光路を展開した概念図である。
【図１０】虚像表示装置の光学系における光路を具体的に説明する平面図である。
【図１１】（Ａ）は、液晶表示デバイスの表示面を示し、（Ｂ）は、観察者に見える液晶表示デバイスの虚像を概念的に説明する図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、虚像を構成する部分画像を説明する図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）は、変形例の虚像表示装置の一部を説明する図である。
【図１３】第２実施形態の導光装置を概念的に説明する拡大断面図である。
【図１４】（Ａ）は、第３実施形態に係る虚像表示装置を示す断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、導光装置の正面図及び平面図である。
【図１５】画像光の光路について説明する模式的な図である。
【図１６】ハーフミラー層を含む接合部を説明する断面図である。
【図１７】（Ａ）は、第４実施形態に係る虚像表示装置を示す断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、導光装置の正面図及び平面図である。
【図１８】画像光の光路について説明する模式的な図である。
【図１９】ハーフミラー層を含む接合部を説明する断面図である。
【図２０】第３実施形態の虚像表示装置の変形例を説明する図である。
【図２１】第１実施形態の虚像表示装置の変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る虚像表示装置について詳細に説明する。
【００２５】
〔Ａ．虚像表示装置の外観〕
図１に示す実施形態の虚像表示装置１００は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、この虚像表示装置１００を装着した観察者に対して虚像による画像光を認識させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させることができる。虚像表示装置１００は、観察者の眼前を覆う光学パネル１１０と、光学パネル１１０を支持するフレーム１２１と、フレーム１２１のうち前方のカバー部分から後方のつる部分（テンプル）にかけての部分に付加された第１及び第２駆動部１３１，１３２とを備える。ここで、光学パネル１１０は、第１パネル部分１１１と第２パネル部分１１２とを有し、両パネル部分１１１，１１２は、中央で一体的に連結された板状の部品となっている。図面上で左側の第１パネル部分１１１と第１駆動部１３１とを組み合わせた第１表示装置１００Ａは、左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。また、図面上で右側の第２パネル部分１１２と第２駆動部１３２とを組み合わせた第２表示装置１００Ｂは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。
【００２６】
〔Ｂ．表示装置の構造〕
図２（Ａ）等に示すように、第１表示装置１００Ａは、画像形成装置１０と、導光装置２０とを備える。ここで、画像形成装置１０は、図１における第１駆動部１３１に相当し、導光装置２０は、図１における第１パネル部分１１１に相当する。なお、図１に示す第２表示装置１００Ｂは、第１表示装置１００Ａと同様の構造を有し左右を反転させただけであるので、第２表示装置１００Ｂの詳細な説明は省略する。
【００２７】
画像形成装置１０は、画像表示装置１１と、投射光学系１２とを有する。このうち、画像表示装置１１は、２次元的な照明光ＳＬを射出する照明装置３１と、透過型の空間光変調装置である液晶表示デバイス３２と、照明装置３１及び液晶表示デバイス３２の動作を制御する駆動制御部３４とを有する。
【００２８】
画像表示装置１１の照明装置３１は、赤、緑、青の３色を含む光を発生する光源３１ａと、光源３１ａからの光を拡散させて矩形断面の光束にするバックライト導光部３１ｂとを有する。液晶表示デバイス３２は、照明装置３１からの照明光ＳＬを空間的に変調して動画像等の表示対象となるべき画像光を形成する。駆動制御部３４は、光源駆動回路３４ａと、液晶駆動回路３４ｂとを備える。光源駆動回路３４ａは、照明装置３１の光源３１ａに電力を供給して安定した輝度の照明光ＳＬを射出させる。液晶駆動回路３４ｂは、液晶表示デバイス３２に対して画像信号又は駆動信号を出力することにより、透過率パターンとして動画や静止画の元になるカラーの画像光を形成する。なお、液晶駆動回路３４ｂに画像処理機能を持たせることができるが、外付けの制御回路に画像処理機能を持たせることもできる。
【００２９】
以上の画像表示装置１１又は液晶表示デバイス３２において、第１方向Ｄ１は、縦のＹ方向に相当し、第２方向Ｄ２は、横のＸ方向に相当する。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは、投射光学系１２を通る第１光軸ＡＸ１と直交し、互いに直交する。
【００３０】
投射光学系１２は、液晶表示デバイス３２上の各点から射出された画像光を平行状態の光束にするコリメートレンズである。
【００３１】
導光装置２０は、導光部材２１と、光透過部材２３とを備える。導光部材２１は、枠状の光透過部材２３に嵌め込むように接合されて固定されており、全体としてＸＹ面に平行に延びる平板状の光学部材を構成している。
【００３２】
導光装置２０のうち、導光部材２１は、平面視において台形のプリズム状部材であり、側面として、第１反射面２１ａと、第２反射面２１ｂと、第３反射面２１ｃと、第１接合面２１ｊとを有する。また、導光部材２１は、第１、第２、第３反射面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ及び第１接合面２１ｊに隣接するとともに互いに対向する第１の側面２１ｅと第２の側面２１ｆとを有する。ここで、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂは、ＸＹ面に沿って延び、導光部材２１の厚みｔだけ離間する。また、第３反射面２１ｃは、ＸＹ面に対して４５°以下の鋭角αで傾斜しており、第１接合面２１ｊは、ＸＹ面に対して例えば４５°以下の鋭角βで傾斜している。見方を変えれば、第３反射面２１ｃは、第２反射面２１ｂに対して鈍角ηをなし、第１接合面２１ｊは、第２反射面２１ｂに対して鈍角εをなしている。第３反射面２１ｃを通る第１光軸ＡＸ１と第１接合面２１ｊを通る第２光軸ＡＸ２とは平行に配置され距離Ｄだけ離間している。なお、第１反射面２１ａと第３反射面２１ｃとの間には、稜を除去するように端面２１ｈが設けられている。導光部材２１は、この端面２１ｈも含めると、７面の多面体状の外形を有するものとなっている。
【００３３】
導光部材２１は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂによる全反射を利用して導光を行うものであり、導光に際して反射によって折り返される方向と、導光に際して反射によって折り返されない方向とがある。導光部材２１で導光される画像について考えた場合、導光に際して複数回の反射によって折り返される横方向すなわち閉じ込め方向ＤＷ２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂに垂直（Ｚ軸に平行）で、後述するように光源側まで光路を展開した場合に、液晶表示デバイス３２の第２方向Ｄ２に相当する。一方、導光に際して反射によって折り返されないで伝搬する縦方向すなわち非閉じ込め方向ＤＷ１は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂ及び第３反射面２１ｃに平行（Ｙ軸に平行）で、後述するように光源側まで光路を展開した場合に、液晶表示デバイス３２の第１方向Ｄ１に相当する。なお、導光部材２１において、伝搬される光束が全体として向かう主導光方向は、−Ｘ方向になっている。
【００３４】
導光部材２１は、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されている。導光部材２１は、射出成型によって一体的に成型されたブロック状部材を本体部分２１ｓとして有し、本体部分（ブロック状部材）２１ｓは、例えば熱又は光重合型の樹脂材料を成型金型内に射出させ熱硬化又は光硬化させることで形成されている。具体的な例では、導光部材２１は、紫外線硬化型の樹脂で形成されている。このように導光部材２１は、基材としての本体部分２１ｓを一体形成品とするが、機能的に、光入射部Ｂ１と導光部Ｂ２と光射出部Ｂ３とに分けて考えることができる。
【００３５】
光入射部Ｂ１は、三角プリズム状の部分であり、第１反射面２１ａの一部である光入射面ＩＳと、光入射面ＩＳに対向する第３反射面２１ｃとを有する。光入射面ＩＳは、画像形成装置１０からの画像光ＧＬを取り込むための裏側又は観察者側の平面であり、投射光学系１２に対向してその第１光軸ＡＸ１に垂直に延びている。第３反射面２１ｃは、矩形の輪郭を有し、その矩形領域の略全体に亘って、光入射面ＩＳを通過した画像光ＧＬを反射して導光部Ｂ２内に導くための反射ミラーであるミラー層２５を有する。このミラー層２５は、導光部材２１の斜面ＲＳ上にアルミ等の蒸着によって成膜を施すことにより形成される。
【００３６】
図３（Ａ）は、第３反射面２１ｃの構造を説明するため、光入射部Ｂ１における表面部分ＳＰ１の断面を部分的に拡大した概念図である。第３反射面２１ｃは、ミラー層２５を有し保護層２６で被覆されている。このミラー層２５は、全反射のコーティングであり、導光部材２１を構成する本体部分２１ｓの斜面ＲＳ上にＡｌ（アルミニウム）等の蒸着によって成膜を施すことにより形成される。
【００３７】
図２（Ａ）等に戻って、第３反射面２１ｃは、投射光学系１２の第１光軸ＡＸ１又はＸＹ面に対して例えば鋭角α＝２５°〜２７°で傾斜しており、光入射面ＩＳから入射し全体として＋Ｚ方向に向かう画像光ＧＬを、全体として−Ｚ方向寄りの−Ｘ方向に向かわせるように折り曲げることで、画像光ＧＬを導光部Ｂ２内に確実に結合させる。
【００３８】
導光部Ｂ２は、互いに対向しＸＹ面に平行に延びる２平面として、光入射部Ｂ１で折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる第１反射面２１ａと第２反射面２１ｂとを有している。第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂの間隔すなわち導光部材２１の厚みｔは、例えば９ｍｍ程度とされている。ここでは、第１反射面２１ａが画像形成装置１０に近い裏側又は観察者側にあるものとし、第２反射面２１ｂが画像形成装置１０から遠い表側又は外界側にあるものとする。この場合、第１反射面２１ａの面部分は、上記の光入射面ＩＳや後述する光射出面ＯＳと共通のものとなっている。第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂは、屈折率差を利用する全反射面であり、その表面には、ミラー層等の非透過性の反射コートが施されていない。
【００３９】
図３（Ｂ）は、第１反射面２１ａの構造と第２反射面２１ｂの構造とを説明するため、導光部材２１の導光部Ｂ２における表面部分ＳＰ２，ＳＰ３の断面を部分的に拡大した概念図である。第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂは、表面の損傷を防止し映像の解像度低下を防止するため、ハードコート層２７の被覆によって形成されている。このハードコート層２７は、導光部材２１の本体部分２１ｓの下地面ＳＦ上に樹脂等からなるコート剤をディップ処理やスプレーコート処理によって成膜することによって形成される。
【００４０】
図２（Ａ）等に戻って、光入射部Ｂ１の第３反射面２１ｃで反射された画像光ＧＬは、まず、導光部Ｂ２の第１反射面２１ａに入射し、全反射される。次に、当該画像光ＧＬは、第２反射面２１ｂに入射し、全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、全体として導光装置２０の奥側の主導光方向即ち光射出部Ｂ３を設けた−Ｘ側に導かれる。なお、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂには非透過性又は半透過性の反射コートが施されていないため、外界側から第２反射面２１ｂに入射する外界光又は外光は、高い透過率で導光部Ｂ２を通過する。つまり、導光部Ｂ２は、外界像の透視が可能なシースルータイプになっている。
【００４１】
光射出部Ｂ３は、三角プリズム状の部分であり、第１反射面２１ａの一部である光射出面ＯＳと、光射出面ＯＳに対向する第１接合面２１ｊとを有する。光射出面ＯＳは、画像光ＧＬを観察者の眼ＥＹに向けて射出するための裏側の平面であり、光入射面ＩＳと同様に第１反射面２１ａの一部となっており、第２光軸ＡＸ２に垂直に延びている。光射出部Ｂ３を通る第２光軸ＡＸ２と光入射部Ｂ１を通る第１光軸ＡＸ１との距離Ｄは、観察者の頭部の幅等を考慮して例えば５０ｍｍに設定されている。第１接合面２１ｊは、略矩形の傾斜した面（斜面ＲＳ）であり、その一部に、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂを経て入射してきた画像光ＧＬを反射して光射出部Ｂ３外に射出させるための第４反射面２１ｄを有する。
【００４２】
第４反射面２１ｄは、ハーフミラー層２８を有している。このハーフミラー層２８は、光透過性を有する反射膜（すなわち半透過反射膜）である。ハーフミラー層（半透過反射膜）２８は、第１接合面２１ｊの全体ではなく、その部分領域ＰＡ０上に形成されている。つまり、第４反射面２１ｄは、第１接合面２１ｊの一部に相当する部分領域ＰＡ０上に形成されている。第１接合面２１ｊのうち、ハーフミラー層２８を形成すべき部分領域ＰＡ０は、縦方向である非閉じ込め方向ＤＷ１に関する中央側に配置されており、上下の両端側において、一対の周辺領域ＰＡ１，ＰＡ２に挟まれている。これらの周辺領域ＰＡ１，ＰＡ２を合わせた残領域（他領域）ＰＡは、第４反射面２１ｄとしてのハーフミラー層２８が存在しない領域であり、画像光ＧＬ等を略そのまま透過させる。ハーフミラー層２８は、導光部材２１を構成する本体部分２１ｓの一側面である第１接合面２１ｊのうち部分領域ＰＡ０上に、金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成される。ハーフミラー層２８の画像光ＧＬに対する反射率は、シースルーによる外界光ＧＬ’の観察を容易にする観点で、想定される画像光ＧＬの入射角範囲において１０％以上５０％以下とする。具体的な実施例のハーフミラー層２８の画像光ＧＬに対する反射率は、例えば２０％に設定され、画像光ＧＬに対する透過率は、例えば８０％に設定される。
【００４３】
図３（Ｃ）は、第４反射面２１ｄ等の構造を説明するため、接合部分ＳＰ４の断面を部分的に拡大した概念図である。ここで、導光部材２１の第４反射面２１ｄと光透過部材２３の第２接合面２３ｃとの間、より正確にはハーフミラー層２８と第２接合面２３ｃとの間には、導光部材２１と光透過部材２３とを接合するための接着剤によって接着層ＣＣが形成される。つまり、光透過部材２３の第２接合面２３ｃは、接着層ＣＣによって被覆されているおり、接合部分ＳＰ４において、被覆されている下地面となっている。接着層ＣＣは、導光部材２１の本体部分２１ｓや光透過部材２３の本体部分２３ｓと略等しい屈折率を有しており、導光部材２１から光透過部材２３にかけてこれらと接着層ＣＣとの界面を通過する光が、当該界面において不要な反射をすることを抑制している。
【００４４】
図２（Ａ）等に戻って、第４反射面２１ｄ又は第１接合面２１ｊは、第１反射面２１ａに垂直な第２光軸ＡＸ２又はＸＹ面に対して例えば鋭角α＝２５°〜２７°で傾斜しており、上記ハーフミラー層２８により、導光部Ｂ２の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂを経て入射してきた画像光ＧＬを部分的に反射して全体として−Ｚ方向に向かわせるように折り曲げることで、光射出面ＯＳを通過させる。なお、第４反射面２１ｄを透過した画像光の成分は、光透過部材２３に入射し、映像の形成には利用されない。
【００４５】
図２（Ｂ）に示すように、導光部材２１のうち画像光ＧＬが通過する有効領域ＥＡは、光入射部Ｂ１側で比較的縦長になっており、光射出部Ｂ３側で比較的横長になっている。第４反射面２１ｄ又はハーフミラー層２８は、第１接合面２１ｊの一部であるが、画像光ＧＬの有効領域ＥＡに対応してこれをカバーするように形成されており、導光部材２１に導かれた画像光ＧＬは、光入射部Ｂ１を無駄なく通過して観察者の眼ＥＹに入射する。このように、ハーフミラー層２８は、横長の輪郭を有するが、液晶表示デバイス３２の画像形成領域ＡＤの横長の輪郭に対応するものとなっている。
【００４６】
光透過部材２３は、可視域で高い光透過性を示し、導光部材２１の本体部分２１ｓと略同一の屈折率を有する樹脂材料で形成されている。光透過部材２３は、射出成型によって一体的に成型されたブロック状部材を本体部分２３ｓとして有する。本体部分（ブロック状部材）２３ｓは、導光部材２１と同様に、例えば熱又は光重合型の樹脂材料を成型金型内に射出させ熱硬化又は光硬化させることで形成されている。
【００４７】
光透過部材２３は、導光部材２１の光射出部Ｂ３に隣接する透視用の光学部において、第１面２３ａと、第２面２３ｂと、第２接合面２３ｃとを有する。第１及び第２面２３ａ，２３ｂは、ＸＹ面に沿って延びる。また、第２接合面２３ｃは、ＸＹ面に対して傾斜しており、導光部材２１の第１接合面２１ｊ又は第４反射面２１ｄに対向して平行に配置されている。つまり、光透過部材２３は、第２面２３ｂと第２接合面２３ｃとに挟まれた楔状部材ＷＰを有するものとなっている。なお、光透過部材２３は、楔状部材ＷＰから延びて導光部材２１を上下から挟むように支持する支持部として、後述する上側支持部材２４ｂと下側支持部材２４ｃとを有する。
【００４８】
光透過部材２３において、第１面２３ａは、導光部材２１に設けた第１反射面２１ａの延長平面上に配置される第１透過面であり、観察者の眼ＥＹに近い裏側にあり、第２面２３ｂは、導光部材２１に設けた第２反射面２１ｂの延長平面上に配置される第２透過面であり、観察者の眼ＥＹから遠い表側にある。第２接合面２３ｃは、接着剤によって導光部材２１の第１接合面２１ｊに接合される矩形の光透過面である。以上の第１面（第１透過面）２３ａと第２接合面２３ｃとなす角度は、導光部材２１の第２反射面２１ｂと第１接合面２１ｊとのなす角度εと等しくなっており、第２面（第２透過面）２３ｂと第２接合面２３ｃとなす角度は、導光部材２１の第１反射面２１ａと第３反射面２１ｃとのなす角度βと等しくなっている。
【００４９】
光透過部材２３と導光部材２１とは、両者の接合部分及びその近傍において、透視部Ｂ４を構成している。すなわち、第１及び第２面２３ａ，２３ｂには、ミラー層等の反射コートが施されていないため、導光部材２１の導光部Ｂ２と同様に外界光ＧＬ’を高い透過率で透過させる。第２接合面２３ｃも、外界光ＧＬ’を高い透過率で透過可能であるが、導光部材２１の第４反射面２１ｄに対応する領域では、ハーフミラー層２８が存在することから、第２接合面２３ｃを通過する外界光ＧＬ’は、例えば２０％減光される。つまり、観察者は、２０％に減光された画像光ＧＬと８０％に減光された外界光ＧＬ’とを重畳させたものを観察することになる。
【００５０】
図３（Ｄ）は、光透過部材２３の第１面（第１透過面）２３ａの構造と第２面（第２透過面）２３ｂの構造とを説明するため、表面部分ＳＰ５，ＳＰ６の断面を部分的に拡大した概念図である。第１及び第２面２３ａ，２３ｂは、表面の損傷を防止し映像の解像度低下を防止するため、ハードコート層２７の被覆によって形成されている。このハードコート層２７は、光透過部材２３の本体部分２３ｓの下地面ＳＦ上に樹脂等からなるコート剤をディップ処理やスプレーコート処理によって成膜することによって形成される。
【００５１】
〔Ｃ．導光部材及び光透過部材の個々の形状等〕
図４（Ａ）〜４（Ｄ）に示すように、図２（Ａ）の導光装置２０を構成する導光部材２１は、平面視において台形のプリズム状部材であり、図５（Ａ）〜５（Ｄ）に示すように、導光装置２０を構成する左右一対の光透過部材２３，２３は、これらが一体となって正面視においてＨ字状の支持フレーム１２３を構成している。左右一対の光透過部材２３，２３は、左眼用の導光部材２１と右眼用の導光部材２１とにそれぞれ対応し、各光透過部材２３は、Ｕ字型の外観を有し、導光部材２１を嵌め込むように固定することで支持している。
【００５２】
図４（Ａ）等に示す導光部材２１は、図５（Ａ）等に示す支持フレーム１２３に対してそのくり抜き部ＳＰを埋めるように嵌合して、支持フレーム１２３に設けた中央部材２４ａと上側支持部材２４ｂと下側支持部材２４ｃとに挟まれるように接合されることによって固定される。これにより、例えば図２（Ｂ）に示すような状態となり、全体として図１の光学パネル１１０が作製される。なお、支持フレーム１２３の中央部材２４ａには、鼻パッドを嵌め込むためのくり抜き２４ｘが形成されている。また、支持フレーム１２３に設けた支持部材２４ｂ，２４ｃの先端には、画像形成装置１０の投射光学系１２等を接続するための固定孔等を設けた連結部２４ｅ，２４ｆが形成されている。
【００５３】
図５（Ａ）等に示す支持フレーム１２３又は光透過部材２３の本体部分２３ｓのうち、第２接合面２３ｃ、及び嵌合面２４ｊ，２４ｋは、後に詳述するが、接合部から気泡を除去する観点で、粗面化された下地面となっている。なお、図４（Ａ）等に示す導光部材２１の本体部分２１ｓのうち、第１接合面２１ｊ、第１の側面２１ｅ、第２の側面２１ｆ、及び支持面２１ｑ，２１ｒも併せて、粗面化された面とすることができる。
【００５４】
導光部材２１の本体部分２１ｓのうち、第１反射面２１ａ及び第２反射面２１ｂに対応する下地面は、後に詳述するが、ハードコート層２７の密着性を確保する観点で、粗面化された面となっている。光透過部材２３の本体部分２３ｓのうち、第１面２３ａ及び第２面２３ｂに対応する下地面等も、ハードコート層２７の密着性を確保する観点で、粗面化された面となっている。
【００５５】
以上において、粗面化された面であるか否かは、その面粗さに基づいて判断するものとし、完成した第１反射面２１ａ及び第２反射面２１ｂ等の面粗さよりも面粗さが大きくなっている。
【００５６】
〔Ｄ．導光装置の製造〕
導光装置２０を製造するため、導光装置２０を構成する２つの導光部材２１と支持フレーム１２３とを予め準備する。なお、導光部材２１の本体部分２１ｓを形成する際に、後のハードコート工程のため第１反射面２１ａ及び第２反射面２１ｂの下地面（本体部分２１ｓの表面）が粗面化される。また、支持フレーム１２３を形成する際に、後の接合工程のため第２接合面２３ｃが粗面化され、後のハードコート工程のため第１面２３ａ及び第２面２３ｂの下地面（本体部分２３ｓの表面）が粗面化される。
【００５７】
次に、２つの導光部材２１を支持フレーム１２３に順次接合する。なお、２つの導光部材２１を支持フレーム１２３に接合する前に、各導光部材２１の第１接合面２１ｊのうち部分領域ＰＡ０上に、予めハーフミラー層２８が形成される（図４（Ａ）参照）。
【００５８】
まず、第１の導光部材２１を支持フレーム１２３の一方の光透過部材２３に接合する。具体的には、一方（例えば右半分）の光透過部材２３の第２接合面２３ｃや嵌合面２４ｊ，２４ｋ上に紫外線硬化型の樹脂からなる接着剤を塗布して広げる。つまり、ディスペンサーにより、一定量の接着剤を第２接合面２３ｃ等に広がるように塗布する。そして、第１の導光部材２１をこの光透過部材２３のくり抜き部ＳＰに嵌め込む。これにより、第１の導光部材２１が、その第１接合面２１ｊが光透過部材２３のハーフミラー層２８及び残領域（他領域）ＰＡに対向するように配置される。この際、一方の光透過部材２３に設けた上側支持部材２４ｂの嵌合面２４ｊと、導光部材２１の第１の側面２１ｅ及び支持面２１ｑとが対向配置され、下側支持部材２４ｃの嵌合面２４ｋと、導光部材２１の第２の側面２１ｆ及び支持面２１ｒとが対向配置される。その後、第１の導光部材２１の第１接合面２１ｊを一方の光透過部材２３の第２接合面２３ｃ等に押し付けつつ摺り合わせることにより、主に第１接合面２１ｊ及び第２接合面２３ｃ間の接着剤に付随する気泡を追い出す。最後に、第１及び第２接合面２１ｊ，２３ｃ間の薄く広げられた接着剤に対し、紫外線である硬化光を照射する。これにより、第１及び第２接合面２１ｊ，２３ｃ間の接着剤が硬化して、第１の導光部材２１と一方の光透過部材２３との接合が完了する。紫外線である硬化光は支持部材２４ｂ，２４ｃにも照射されるので、光透過部材２３に設けた上側支持部材２４ｂの嵌合面２４ｊと、導光部材２１の第１の側面２１ｅ及び支持面２１ｑとが接合されるとともに、下側支持部材２４ｃの嵌合面２４ｋと、導光部材２１の第２の側面２１ｆ及び支持面２１ｒとが接合される。この際、ハーフミラー層２８と第２接合面２３ｃとの間だけでなく、残領域ＰＡと第２接合面２３ｃとの間にも接着剤が充填され、接着剤の硬化によって接着層ＣＣが形成されるので（図３（Ｄ）参照）、第１の導光部材２１の第１接合面２１ｊと一方の光透過部材２３の第２接合面２３ｃとの接合強度が高まる。さらに、上述のように、第１の導光部材２１は、支持部材２４ｂ，２４ｃによって上下から挟まれるように固定されており、一方の光透過部材２３による支持強度が高められている。
【００５９】
第２の導光部材２１を支持フレーム１２３の他方の光透過部材２３に接合する工程も同様であり、他方（例えば左半分）の光透過部材２３の第２接合面２３ｃや嵌合面２４ｊ，２４ｋ上に紫外線硬化型の接着剤を塗布し、第１接合面２１ｊと、ハーフミラー層２８及び残領域ＰＡとが対向するとともに、支持部材２４ｂ，２４ｃの嵌合面２４ｊ，２４ｋと導光部材２１の両側面２１ｅ，２１ｆ及び両支持面２１ｑ，２１ｒとが対向するように配置する。その後、第２の導光部材２１を他方の光透過部材２３側に適度な力で押し付けつつ摺り合わせことにより、接着剤中の気泡を追い出す。最後に、薄く広げられた接着剤に対し、紫外線である硬化光を照射する。これにより、第１接合面２１ｊと第２接合面２３ｃとの間の接着剤と、嵌合面２４ｊ，２４ｋと導光部材２１の両側面２１ｅ，２１ｆ及び両支持面２１ｑ，２１ｒとの間の接着剤とが硬化して、第２の導光部材２１と他方の光透過部材２３との接合が完了する。
【００６０】
図６は、光透過部材２３と導光部材２１との接合部を説明する拡大断面図であり、図３（Ｃ）をより詳細にしたものとなっている。図示のように、第１及び第２接合面２１ｊ，２３ｃ間に形成された接着層ＣＣによって、導光部材２１の本体部分２１ｓと、光透過部材２３の本体部分２３ｓとが連結されている。ここで、周辺の残領域ＰＡについては、略鏡面の第１及び第２接合面２１ｊ，２３ｃが接着層ＣＣを介して直接接続されており、接合強度の確保が比較的容易である。一方、中央の部分領域ＰＡ０については、ハーフミラー層２８が第１接合面２１ｊと接着層ＣＣとの間に存在しており、ハーフミラー層２８は蒸着等によって形成された比較的付着力が弱いものであるから、接合強度の確保が比較的容易でない。結果的に、導光部材２１と光透過部材２３とは、主に周辺の残領域ＰＡにおいて強固に接着され、導光部材２１と光透過部材２３とを組み合わせた導光装置２０の強度も十分高いものとなる。
【００６１】
本実施形態の場合、光透過部材２３側の下地面である第２接合面２３ｃにおいて、非平滑面として、微細な凹凸（起伏）４１を有する粗面ＳＲが形成されている。粗面（非平滑面）ＳＲは、例えば本体部分２３ｓの成形用金型の転写面に予め粗面化処理を行なうことによって形成される。また、粗面ＳＲは、例えば本体部分２３ｓの成形後に、サンドブラスト、化学薬品その他によるエッチング等の粗面化処理、表面改質処理を施すことによっても形成される。
【００６２】
粗面ＳＲを構成する微細な凹凸（起伏）４１の深さは、例えば数μｍ〜数１０μｍ程度（具体的には２０μｍ以上）とする。なお、図面では誇張しているが、ハーフミラー層（半透過反射膜）２８の厚みは、例えば数１０μｍ程度であり、接着層ＣＣの厚みは、例えば５０〜１００μｍ程度である。具体的な実施例において、光透過部材２３の本体部分２３ｓの屈折率と接着層ＣＣの屈折率とは、略等しく、これらの差は、例えば０．０２以下にした。これにより、粗面ＳＲの存在によって外界光ＧＬ’が乱されることを防止できる。
【００６３】
以上のように、第２接合面（下地面）２３ｃを粗面ＳＲとすることにより、接着剤の付着性や濡れ性が良くなり、第２接合面２３ｃ上に接着剤を塗布して広げる際に、接着剤の粘度を低くしても、比較的均一に接着剤を広げることができる。つまり、第２接合面２３ｃは第１面２３ａ等に対して傾斜しており、第２接合面２３ｃ上に接着剤を塗布した場合、粘度を低くすると液ダレが生じやすく、粘度を高くすると厚みが不均一になって接合面に気泡が残りやすくなる。一方、第２接合面２３ｃを粗面ＳＲとした場合、比較的粘度の低くい接着剤を塗布しても液ダレが生じにくく、広げた接着剤が比較的均一に保たれるので、第１接合面２１ｊと第２接合面２３ｃとの間に気泡が溜まりにくくなり、両接合面２１ｊ，２３ｃの接合後に接着層ＣＣに気泡が残ることを簡易に抑制できる。なお、接着層ＣＣとして用いる樹脂としては、紫外線硬化型樹脂等を用いることができる。
【００６４】
具体的な説明を省略するが、光透過部材２３の嵌合面２４ｊ，２４ｋも、下地面として微細な凹凸４１を有する粗面ＳＲとされている。嵌合面（下地面）２４ｊ，２４ｋを粗面ＳＲとすることにより、接着剤の付着性や濡れ性が良くなり、嵌合面２４ｊ，２４ｋ上に接着剤を塗布して広げる際に、接着剤の粘度を低くしても、比較的均一に接着剤を広げることができ、接合部に気泡が残ることを簡易に抑制できる。
【００６５】
〔Ｅ．ハードコート層の被覆〕
図７は、導光部材２１の表面を説明する拡大断面図であり、図３（Ｂ）をより詳細にしたものとなっている。図示のように、第１反射面２１ａや第２反射面２１ｂは、本体部分２１ｓの下地面ＳＦをハードコート層２７で被覆することによって形成されている。ここで、導光部材２１の本体部分２１ｓの下地面ＳＦには、非平滑面として、微細な凹凸（起伏）１４１を有する粗面ＳＲが形成されている。粗面（非平滑面）ＳＲは、例えば本体部分２１ｓの成形用金型の転写面に予め粗面化処理を行なうことによって形成される。また、粗面ＳＲは、例えば本体部分２１ｓの成形後に、サンドブラスト、化学薬品その他によるエッチング等の粗面化処理、表面改質処理を施すことによっても形成される。
【００６６】
本体部分２１ｓの粗面ＳＲを構成する微細な凹凸（起伏）１４１の深さは、例えば数μｍ程度（具体的には２〜３μｍ）とする。なお、図面では誇張しているが、ハードコート層２７の厚みは、例えば５〜１０μｍ程度であり、凹凸を十分に埋めることができる。具体的な実施例において、導光部材２１の本体部分２１ｓの屈折率とハードコート層２７の屈折率とは、略等しく、これらの差は、例えば０．０２以下にした。これにより、粗面ＳＲの存在によって導光部材２１内で伝搬される画像光ＧＬ等が乱されることを防止できる。
【００６７】
以上のように、導光部材２１の本体部分２１ｓの下地面ＳＦを粗面ＳＲとすることにより、ハードコート層２７の密着性が高まり、ハードコート層２７の耐擦傷性を高めることができる。特に、導光部材２１の本体部分２１ｓを紫外線硬化型の樹脂で整形した場合、ハードコート層２７の付着性が低下する場合があるが、下地面ＳＦを粗面ＳＲとすることにより、本体部分２１ｓの材質に関わらず、ハードコート層２７の密着性を高めることができる。
【００６８】
なお、導光部材２１の本体部分２１ｓをハードコート層２７に対する密着性の極めて高い材料で形成すれば、下地面ＳＦを粗面ＳＲとしなくてもある程度の密着性を確保することができる。しかしながら、本実施形態のような虚像表示装置１００では、導光部材２１の本体部分２１ｓを射出成形で形成し、吸水性が少なく、高精度の平坦度を達成する必要があり、ハードコート層２７に対する密着性を確保することが容易でなくなる。このため、本体部分２１ｓ下地面ＳＦを粗面化することで本体部分２１ｓの材質に関わらずハードコート層２７の密着性を高めることができる。
【００６９】
なお、ハードコート層２７の材料としては、例えば熱硬化型のシリコーン系の樹脂が用いられる。ハードコート層２７の材料としては、シリカ等の耐擦傷性を有する無機材料の微粒子とバインダー樹脂とを複合化したものとすることもできる。また、導光部材２１の本体部分２１ｓの材料としては、射出成形の便宜や吸水性が低いこと、光透過部材２３と十分な強度で接着又は接合できること、透明性が高いことを考慮して、例えば（メタ）アクリレートモノマーを他の重合性モノマーと共重合させることにより得た（メタ）アクリレート系化合物が用いられる。（メタ）アクリレートモノマー系モノマーの具体例としては、２，２−ビス（３，５−ジブロム−４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニル）プロパン、２，２−ビス［４−（β−ヒドロキシ−γ−（メタ）アクリロイルオキシ）プロポキシフェニル］プロパン等があげられる。また、（メタ）アクリレート系化合物と共重合させる他の重合性モノマーの具体例としては、スチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、α−メチルスチレン等の芳香族単官能性ビニルモノマー等があげられる。具体的な実施例では、ポリメタクリルスチレンを基材とするプラスチックが用いられた。本体部分２１ｓの素材として他の一般的な材料も考えられるが、例えばポリカーボネートは、透明性の観点で劣り、アクリルは吸湿性の観点で劣り、シクロオレフィンは、接着性の観点で劣る。
【００７０】
図８は、光透過部材２３の表面を説明する拡大断面図であり、図３（Ｄ）をより詳細にしたものとなっている。図示のように、第１面２３ａや第２面２３ｂは、本体部分２３ｓの下地面ＳＦをハードコート層２７で被覆することによって形成されている。ここで、光透過部材２３の本体部分２３ｓの下地面ＳＦには、非平滑面として、微細な凹凸（起伏）１４１を有する粗面ＳＲが形成されている。粗面（非平滑面）ＳＲは、例えば本体部分２３ｓの成形用金型の転写面に予め粗面化処理を行なうことによって形成される。また、粗面ＳＲは、例えば本体部分２３ｓの成形後に、サンドブラスト、化学薬品その他によるエッチング等の粗面化処理、表面改質処理を施すことによっても形成される。
【００７１】
本体部分２３ｓの粗面ＳＲを構成する微細な凹凸（起伏）１４１の深さは、例えば数μｍ程度（具体的には２〜３μｍ）とする。なお、ハードコート層２７の厚みは、例えば５〜１０μｍ程度であり、凹凸を十分に埋めることができる。具体的な実施例において、導光部材２１の本体部分２１ｓの屈折率と接着層ＣＣの屈折率との差は、例えば０．０２以下にした。これにより、粗面ＳＲの存在によって光透過部材２３を通過する外界光ＧＬ’が乱されることを防止できる。
【００７２】
以上のように、光透過部材２３の本体部分２１ｓの下地面ＳＦを粗面ＳＲとすることにより、ハードコート層２７の密着性が高まり、ハードコート層２７の耐擦傷性を高めることができる。なお、光透過部材２３の本体部分２１ｓの材料としては、導光部材２１の場合と同様に、射出成形の便宜や吸水性が低いこと、光透過部材２３との十分な強度で接着又は接合できること、透明性が高いことを考慮して、例えば（メタ）アクリレートモノマーを他の重合性モノマーと共重合させることにより得た（メタ）アクリレート系化合物が用いられる。具体的な実施例では、ポリメタクリルスチレンを基材とするプラスチックが用いられた。
【００７３】
〔Ｆ．画像光の光路の概要〕
以下、虚像表示装置１００における画像光の光路の概要について説明する。
【００７４】
図９（Ａ）は、液晶表示デバイス３２の縦断面ＣＳ１に対応する第１方向Ｄ１の光路を説明する図である。第１方向Ｄ１に沿った縦断面すなわちＹＺ面（展開後のＹ’Ｚ’面）において、液晶表示デバイス３２から射出された画像光のうち、図中一点鎖線で示す表示領域３２ｂの上端側（＋Ｙ側）から射出される成分を画像光ＧＬａとし、図中二点差線で示す表示領域３２ｂの下端側（−Ｙ側）から射出される成分を画像光ＧＬｂとする。
【００７５】
上側の画像光ＧＬａは、投射光学系１２によって平行光束化され、展開された光軸ＡＸ’に沿って、導光部材２１の光入射部Ｂ１、導光部Ｂ２、及び光射出部Ｂ３を通り、観察者の眼ＥＹに対して平行光束状態で、角度φ１で上方向から傾いて入射する。一方、下側の画像光ＧＬｂは、投射光学系１２によって平行光束化され、展開された光軸ＡＸ’に沿って、導光部材２１の光入射部Ｂ１、導光部Ｂ２、及び光射出部Ｂ３を通り、観察者の眼ＥＹに対して平行光束状態で、角度φ２（｜φ２｜＝｜φ１｜）で下方向から傾いて入射する。以上の角度φ１，φ２は、上下の半画角に相当し、例えば６．５°に設定される。
【００７６】
図９（Ｂ）は、液晶表示デバイス３２の横断面ＣＳ２に対応する第２方向Ｄ２の光路を説明する図である。第２方向Ｄ２に沿った横断面ＣＳ２すなわちＸＺ面（展開後のＸ’Ｚ’面）において、液晶表示デバイス３２から射出された画像光のうち、図中一点鎖線で示す表示領域３２ｂに向かって右端側（＋Ｘ側）の第１表示点Ｐ１から射出される成分を画像光ＧＬ１とし、図中二点差線で示す表示領域３２ｂに向かって左端側（−Ｘ側）の第２表示点Ｐ２から射出される成分を画像光ＧＬ２とする。
【００７７】
右側の第１表示点Ｐ１からの画像光ＧＬ１は、投射光学系１２によって平行光束化され、展開された光軸ＡＸ’に沿って、導光部材２１の光入射部Ｂ１、導光部Ｂ２、及び光射出部Ｂ３を通り、観察者の眼ＥＹに対して平行光束状態で、角度θ１で右方向から傾いて入射する。一方、左側の第２表示点Ｐ２からの画像光ＧＬ２は、投射光学系１２によって平行光束化され、展開された光軸ＡＸ’に沿って、導光部材２１の光入射部Ｂ１、導光部Ｂ２、及び光射出部Ｂ３を通り、観察者の眼ＥＹに対して平行光束状態で、角度θ２（｜θ２｜＝｜θ１｜）で左方向から傾いて入射する。以上の角度θ１，θ２は、左右の半画角に相当し、例えば１０°に設定される。
【００７８】
なお、第２方向Ｄ２又は閉じ込め方向ＤＷ２の横方向に関しては、導光部材２１中で画像光ＧＬ１，ＧＬ２が反射によって折り返され、反射の回数も異なることから、各画像光ＧＬ１，ＧＬ２が導光部材２１中で不連続に表現されている。また、観察者の眼ＥＹについては、図２（Ａ）の場合と比較して見ている方向が上下反対となっている。結果的に、横方向に関しては、全体として画面が左右反転するが、後に詳述するように導光部材２１を高精度に加工することで、液晶表示デバイス３２の右半分の画像と液晶表示デバイス３２の左半分の画像とが切れ目なく連続してズレなくつなぎ合わされたものとなる。なお、両画像光ＧＬ１，ＧＬ２の導光部材２１内での反射回数が互いに異なることを考慮して、右側の画像光ＧＬ１の射出角度θ１’と左側の画像光ＧＬ２の射出角度θ２’とは異なるものに設定されている。
【００７９】
以上により、観察者の眼ＥＹに入射する画像光ＧＬａ，ＧＬｂ，ＧＬ１，ＧＬ２は、無限遠からの虚像となっており、縦の第１方向Ｄ１又は非閉じ込め方向ＤＷ１に関しては、液晶表示デバイス３２に形成された映像が正立し、横の第２方向Ｄ２又は閉じ込め方向ＤＷ２に関しては、液晶表示デバイス３２に形成された映像が反転する。
【００８０】
〔Ｇ．横方向に関する画像光の光路〕
図１０は、第１表示装置１００Ａにおける具体的な光路を説明する断面図である。投射光学系１２は、３つのレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を有している。
【００８１】
液晶表示デバイス３２の右側の第１表示点Ｐ１からの画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、投射光学系１２のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を通過することで平行光束化され、導光部材２１の光入射面ＩＳに入射する。導光部材２１内に導かれた画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて等しい角度で全反射を繰り返して、最終的に光射出面ＯＳから平行光束として射出される。具体的には、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、平行光束として導光部材２１の第３反射面２１ｃで反射された後、第１反射角γ１で導光部材２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される（第１回目の全反射）。その後、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、第１反射角γ１を保った状態で、第２反射面２１ｂに入射して全反射され（第２回目の全反射）、次いで再度第１反射面２１ａに入射して全反射される（第３回目の全反射）。結果的に、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて計３回全反射され、第４反射面２１ｄに入射する。画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、この第４反射面２１ｄで第３反射面２１ｃと同一の角度で反射され、光射出面ＯＳからこの光射出面ＯＳに垂直な第２光軸ＡＸ２方向に対して角度θ１の傾きで平行光束として射出される。
【００８２】
液晶表示デバイス３２の左側の第２表示点Ｐ２からの画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、投射光学系１２のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を通過することで平行光束化され、導光部材２１の光入射面ＩＳに入射する。導光部材２１内に導かれた画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて等しい角度で全反射を繰り返して、最終的に光射出面ＯＳから平行光束として射出される。具体的には、画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、平行光束として導光部材２１の第３反射面２１ｃで反射された後、第２反射角γ２（γ２＜γ１）で導光部材２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される（第１回目の全反射）。その後、画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、第２反射角γ２を保った状態で、第２反射面２１ｂに入射して全反射され（第２回目の全反射）、再度第１反射面２１ａに入射して全反射され（第３回目の全反射）、再度第２反射面２１ｂに入射して全反射され（第４回目の全反射）、再々度第１反射面２１ａに入射して全反射される（第５回目の全反射）。結果的に、画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて計５回全反射され、第４反射面２１ｄに入射する。画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、この第４反射面２１ｄで第３反射面２１ｃと同一の角度で反射され、光射出面ＯＳからこの光射出面ＯＳに垂直な第２光軸ＡＸ２方向に対して角度θ２の傾きで平行光束として射出される。
【００８３】
図１０において、導光部材２１を展開した場合に第１反射面２１ａに対応する仮想的な第１面１２１ａと、導光部材２１を展開した場合に第２反射面２１ｂに対応する仮想的な第２面１２１ｂとを描いている。このように展開することにより、第１表示点Ｐ１からの画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、光入射面ＩＳに対応する入射等価面ＩＳ’を通過した後、第１面１２１ａを２回通過し第２面１２１ｂを１回通過して光射出面ＯＳから射出されて観察者の眼ＥＹに入射することが分かり、第２表示点Ｐ２からの画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、光入射面ＩＳに対応する入射等価面ＩＳ”を通過した後、第１面１２１ａを３回通過し第２面１２１ｂを２回通過して光射出面ＯＳから射出されて観察者の眼ＥＹに入射することが分かる。見方を変えると、観察者は、２つの位置の異なる入射等価面ＩＳ’，ＩＳ”の近傍に存在する投射光学系１２のレンズＬ３を重ねて観察していることになる。
【００８４】
図１１（Ａ）は、液晶表示デバイス３２の表示面を概念的に説明する図であり、図１１（Ｂ）は、観察者に見える液晶表示デバイス３２の虚像を概念的に説明する図であり、図１１（Ｃ）及び１１（Ｄ）は、虚像を構成する部分画像を説明する図である。図１１（Ａ）に示す液晶表示デバイス３２に設けた矩形の画像形成領域ＡＤは、図１１（Ｂ）に示す虚像表示領域ＡＩとして観察される。虚像表示領域ＡＩの左側には、液晶表示デバイス３２の画像形成領域ＡＤのうち中央から右側にかけての部分に相当する第１投射像ＩＭ１が形成され、この第１投射像ＩＭ１は、図１１（Ｃ）に示すように右側が欠けた部分画像となっている。また、虚像表示領域ＡＩの右側には、液晶表示デバイス３２の画像形成領域ＡＤのうち中央から左側にかけての部分に相当する投射像ＩＭ２が虚像として形成され、この第２投射像ＩＭ２は、図１１（Ｄ）に示すように左半分が欠けた部分画像となっている。
【００８５】
図１１（Ａ）に示す液晶表示デバイス３２のうち第１投射像（虚像）ＩＭ１のみを形成する第１部分領域Ａ１０は、例えば液晶表示デバイス３２の右端の第１表示点Ｐ１を含んでおり、導光部材２１の導光部Ｂ２において合計３回全反射される画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２を射出する。液晶表示デバイス３２のうち第２投射像（虚像）ＩＭ２のみを形成する第２部分領域Ａ２０は、例えば液晶表示デバイス３２の左端の第２表示点Ｐ２を含んでおり、導光部材２１の導光部Ｂ２において合計５回全反射される画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２を射出する。液晶表示デバイス３２の画像形成領域ＡＤの中央寄りにおいて第１及び第２部分領域Ａ１０，Ａ２０に挟まれて縦長に延びる帯域ＳＡからの画像光は、図１１（Ｂ）に示す重複画像ＳＩを形成している。つまり、液晶表示デバイス３２の帯域ＳＡからの画像光は、導光部Ｂ２において計３回全反射される画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２によって形成される第１投射像ＩＭ１と、導光部Ｂ２において計５回全反射される画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２によって形成される第２投射像ＩＭ２となって、虚像表示領域ＡＩ上で重畳していることになる。導光部材２１の加工が精密で、投射光学系１２によって正確にコリメートされた光束が形成されているならば、重複画像ＳＩについて、２つの投射像ＩＭ１，ＩＭ２の重畳によるズレや滲みを防止することができる。
【００８６】
上記実施形態の虚像表示装置１００によれば、導光部材２１において被覆されている下地面ＳＦのうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば導光部材２１と他の光学部材である光透過部材２３とを接合する際に、下地面ＳＦを被覆する接着剤の粘度を下げて気泡を発生しにくくしても接着剤の液ダレが生じにくくなる。また、本実施形態の虚像表示装置１００によれば、導光部材２１において被覆されている下地面ＳＦのうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂ等の外観露出面を形成し下地面ＳＦを被覆するハードコート層２７を形成する際に、下地の本体部分２１ｓの材料に関わらずハードコート層２７の密着性を確保することができる。また、光透過部材２３において被覆されている下地面ＳＦのうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば第１及び第２面２３ａ，２３ｂ等の外観露出面を形成し下地面ＳＦを被覆するハードコート層２７を形成する際に、下地の本体部分２３ｓの材料に関わらずハードコート層２７の密着性を確保することができる。
【００８７】
以上の説明では、液晶表示デバイス３２の右側の第１表示点Ｐ１を含む第１領域Ａ１０から射出された画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂによる全反射回数が計３回で、液晶表示デバイス３２の左側の第２表示点Ｐ２を含む第２領域Ａ２０から射出された画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂによる全反射回数が計５回であるとしたが、全反射回数については適宜変更することができる。つまり、導光部材２１の外形（すなわち厚みｔ、距離Ｄ、鋭角α，β）の調整によって、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２の全反射回数を計５回とし、画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２の全反射回数を計７回とすることもできる。また、以上では、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２，ＧＬ２１，ＧＬ２２の全反射回数が奇数となっているが、光入射面ＩＳと光射出面ＯＳとを反対側に配置するならば、すなわち導光部材２１を平面視で平行四辺形型にすれば、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２，ＧＬ２１，ＧＬ２２の全反射回数が偶数となる。
【００８８】
図１２（Ａ）は、図２（Ａ）等に示す導光部材２１を変形した導光部材２２１を説明する図である。以上の説明では、導光部材２１を伝播する画像光が第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂに対して２つの反射角で全反射され２つのモードで伝搬するとしたが、図１２（Ａ）に示す変形例の導光部材２２１のように、３つの成分の画像光ＧＬ３１，ＧＬ３２，ＧＬ３３が反射角γ１，γ２，γ３（γ１＞γ２＞γ３）でそれぞれ全反射されることを許容することもできる。この場合、液晶表示デバイス３２から射出される画像光ＧＬは、３つのモードで伝搬され、観察者の眼ＥＹの位置において合成されて虚像として認識される。この場合、図１２（Ｂ）に示すように、有効表示領域Ａ０の左側に例えば計３回全反射の投射像ＩＭ２１が形成され、有効表示領域Ａ０の中央寄りに例えば計５回全反射の投射像ＩＭ２２が形成され、有効表示領域Ａ０の右側に例えば計７回全反射の投射像ＩＭ２３が形成される。
【００８９】
また、図２（Ｂ）に示す導光部材２１の光射出面ＯＳに対向してレンズその他の光学素子を配置することもできる。或いは、ハーフミラー層２８は、曲面とすることができ、保護層で被覆されたホログラムシートに置き換えることもできる。ハーフミラー層２８をホログラムシートに置き換える場合、照明装置３１として可干渉性の高いものを使用し、ホログラムシートとして液晶表示デバイス３２で形成された例えば３色の画像を個別に処理する積層型の回折シートを用いる。
【００９０】
上記実施形態の虚像表示装置１００によれば、光透過部材２３において接着層ＣＣによって被覆されている第２接合面２３ｃが粗面化されているので、例えば導光部材２１と光透過部材２３とを接合する際に、第２接合面２３ｃを被覆する接着剤の粘度を下げて気泡を発生しにくくしても接着剤の液ダレが生じにくくなる。また、本実施形態の虚像表示装置１００によれば、導光部材２１において被覆されている下地面ＳＦのうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂ等の外観露出面を形成し下地面ＳＦを被覆するハードコート層２７を形成する際に、下地の本体部分２１ｓの材料に関わらずハードコート層２７の密着性を確保することができる。また、光透過部材２３において被覆されている下地面ＳＦのうち少なくとも一部が粗面化されているので、例えば第１及び第２面２３ａ，２３ｂ等の外観露出面を形成し下地面ＳＦを被覆するハードコート層２７を形成する際に、下地の本体部分２３ｓの材料に関わらずハードコート層２７の密着性を確保することができる。
【００９１】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態に係る虚像表示装置１００の変形例であり、特に説明しない場合、第１の虚像表示装置１００と同様であるものとする。
【００９２】
図１３に示すように、第２実施形態の場合、導光部材２１ではなく光透過部材２３側にハーフミラー層２８が形成されている。このため、光透過部材２３の第２接合面２３ｃの代わりに導光部材２１の第１接合面２１ｊが微細な凹凸４１を有する粗面ＳＲとなっている。この場合、比較的粘度の低くい接着剤を第１接合面２１ｊに塗布しても液ダレが生じにくく、広げた接着剤が比較的均一に保たれるので、第１接合面２１ｊと第２接合面２３ｃとの間から気泡を追い出しやすくなり、両接合面２１ｊ，２３ｃの接合後に接着層ＣＣに気泡が残ることを簡易に抑制できる。
【００９３】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態に係る虚像表示装置１００の変形例であり、特に説明しない場合、第１の虚像表示装置１００と同様であるものとする。
【００９４】
図１４（Ａ）〜１４（Ｃ）に示す虚像表示装置１００は、画像形成装置１０と、導光装置５２０とを一組として備える。導光装置５２０は、導光部材５２１と、支持部材５２９とを有している。導光部材５２１は、導光本体部材２０ａと、画像取出部である角度変換部５２３とを備える。なお、図１４（Ａ）は、図１４（Ｂ）に示す導光部材５２１のＡ−Ａ断面に対応する。
【００９５】
導光部材５２１の全体的な外観は、図中ＸＹ面に平行に延びる平板である導光本体部材２０ａによって形成されている。また、導光部材５２１は、側面として、第１反射面２１ａと、第２反射面２１ｂと、第３反射面２１ｃとを有する。また、導光部材５２１は、第１、第２及び第３反射面２１ａ，２１ｂ，２１ｃに隣接するとともに互いに対向する第１の側面２１ｅと第２の側面２１ｆとを有する。さらに、導光部材５２１は、長手方向の一端において導光本体部材２０ａを拡張するように形成されたプリズム部ＰＳ及びこれに付随する第３反射面２１ｃを有し、長手方向の他端において導光本体部材２０ａに埋め込まれた多数の微小ミラーによって構成される角度変換部５２３を有する構造となっている。導光部材５２１は、一体的な部品であるが、第１実施形態の場合と同様に、光入射部Ｂ１と導光部Ｂ２と光射出部Ｂ３とに分けて考えることができ（図１４（Ｃ）参照）、このうち光入射部Ｂ１は、第３反射面２１ｃと後述する光入射面ＩＳとを有する部分であり、光入射部Ｂ１は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂを有する部分であり、導光部Ｂ２は、角度変換部５２３と後述する光射出面ＯＳとを有する部分である。
【００９６】
導光本体部材２０ａは、光透過性の樹脂材料等により形成され、ＸＹ面に平行で画像形成装置１０に対向する裏側又は観察者側の平面上に、画像形成装置１０からの画像光を取り込む光入射面ＩＳと、画像光を観察者の眼ＥＹに向けて射出させる光射出面ＯＳとを有している。導光本体部材２０ａは、そのプリズム部ＰＳの側面として光入射面ＩＳの他に矩形の斜面ＲＳを有し、当該斜面ＲＳ上には、これを被覆するようにミラー層２５が形成されている。ここで、ミラー層２５は、斜面ＲＳと協働することにより、光入射面ＩＳに対して傾斜した状態で配置される入射光折曲部である第３反射面２１ｃとして機能する。この第３反射面２１ｃは、光入射面ＩＳから入射し全体として＋Ｚ方向に向かう画像光を、全体として−Ｚ方向に偏った−Ｘ方向に向かわせるように折り曲げることで、画像光を導光本体部材２０ａ内に確実に結合させる。導光本体部材２０ａは、入口側の第３反射面２１ｃから奥側の角度変換部５２３にかけて延在し、プリズム部ＰＳを介して内部に入射させた画像光を角度変換部５２３に導く。
【００９７】
導光部材５２１の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂは、平板状の導光本体部材２０ａの主面であり互いに対向しＸＹ面に対して平行に延びる２平面として、プリズム部ＰＳ又は光入射部Ｂ１で折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる。第３反射面２１ｃで反射された画像光は、まず、第１反射面２１ａに入射し、全反射される。次に、当該画像光は、第２反射面２１ｂに入射し、全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、導光装置５２０の奥側即ち角度変換部５２３を設けた−Ｘ側に導かれる。
【００９８】
導光本体部材２０ａの光射出面ＯＳに対向して配置される角度変換部５２３は、導光部材５２１の奥側（−Ｘ側）において、第２反射面２１ｂの延長平面に沿ってこの延長平面に近接して形成されている。角度変換部５２３は、導光本体部材２０ａの第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂを経て入射してきた画像光を、所定角度で反射して光射出面ＯＳ側へ折り曲げる。つまり、角度変換部５２３は、画像光の角度を変換している。
【００９９】
支持部材５２９は、図１４（Ｂ）に示すように、導光部材５２１を支持するための支持フレーム（不図示）の一部であり、Ｘ方向に延びる上側支持部材２４ｂと下側支持部材２４ｃとをそれぞれ有し、導光部材５２１を挟むようにして固定している。
【０１００】
画像形成装置１０から射出され光入射面ＩＳから導光部材５２１に入射した画像光は、第３反射面２１ｃで一様に反射されて折り曲げられ、導光部材５２１の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて繰り返し全反射されて光軸ＡＸに略沿って一定の広がりを有する状態で進み、さらに、角度変換部５２３において適度な角度で折り曲げられることで取出し可能な状態となり、最終的に光射出面ＯＳから外部に射出される。光射出面ＯＳから外部に射出された画像光は、虚像光として観察者の眼ＥＹに入射する。当該虚像光が観察者の網膜において結像することで、観察者は虚像による映像光等の画像光を認識することができる。
【０１０１】
以下、導光装置５２０中の画像光の光路について説明する。なお、第３実施形態における導光装置５２０は、縦の第１方向Ｄ１（Ｙ方向）に関して、図１（Ａ）の導光装置２０と同様に機能する。一方、導光装置５２０は、横の第２方向Ｄ２（Ｘ方向）に関して、多数の伝搬モードの画像光を導光させるものとなっており、２つの伝搬モードの画像光を導光させる図２（Ａ）の導光装置２０と異なっている。
【０１０２】
図１４（Ａ）に示すように、画像表示装置１１の液晶表示デバイス（画像光形成部）３２から射出される画像光のうち、射出面３２ａの中央部分から射出される点線で示す成分を画像光ＧＬ５１とし、射出面３２ａの紙面右側（＋Ｘ側）から射出される一点鎖線で示す成分を画像光ＧＬ５２とし、射出面３２ａの紙面左側（−Ｘ側）から射出される二点鎖線で示す成分を画像光ＧＬ５３とする。
【０１０３】
投射光学系１２を経た各画像光ＧＬ５１，ＧＬ５２，ＧＬ５３の主要成分は、導光部材５２１の光入射面ＩＳからそれぞれ入射した後、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて互いに異なる角度で全反射を繰り返す。具体的には、画像光ＧＬ５１，ＧＬ５２，ＧＬ５３のうち、液晶表示デバイス（画像光形成部）３２の射出面３２ａの中央部分から射出された画像光ＧＬ５１は、投射光学系１２を通過後に平行光束として光入射面ＩＳに入射し第３反射面２１ｃで反射された後、標準反射角γ０で導光部材５２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される。その後、画像光ＧＬ５１は、標準反射角γ０を保った状態で、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂで全反射を繰り返す。画像光ＧＬ５１は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいてＮ回（Ｎは自然数）全反射され、角度変換部５２３の中央部２３ｋに達する。この中央部２３ｋで反射された画像光ＧＬ５１は、光射出面ＯＳから当該光射出面ＯＳ又はＸＹ面に対して垂直な光軸ＡＸ方向に平行光束として射出される。
【０１０４】
液晶表示デバイス３２の射出面３２ａの一端側（＋Ｘ側）から射出された画像光ＧＬ５２は、投射光学系１２を通過後に平行光束として光入射面ＩＳに入射し第３反射面２１ｃで反射された後、最大反射角γ＋で導光部材５２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される。画像光ＧＬ５２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて例えばＮ−Ｍ回（Ｍは自然数）全反射され、角度変換部５２３のうち最も奥側（−Ｘ側）の周辺部２３ｈに達する。この周辺部２３ｈで反射された画像光ＧＬ５２は、入口の第３反射面２１ｃ側に戻されるように＋Ｘ軸に対して鋭角をなし、光軸ＡＸに対して角度θ１２（導光装置５２０内ではθ１２’）だけ傾斜した方向に射出される（図１５参照）。
【０１０５】
液晶表示デバイス３２の射出面３２ａの他端側（−Ｘ側）から射出された画像光ＧＬ５３は、投射光学系１２の通過後に平行光束として光入射面ＩＳに入射し第３反射面２１ｃで反射された後、最小反射角γ−で導光部材５２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される。画像光ＧＬ５３は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて例えばＮ＋Ｍ回全反射され、角度変換部５２３のうち最も入口側（＋Ｘ側）の周辺部２３ｍに入射する。この周辺部２３ｍで反射された画像光ＧＬ５３は、第３反射面２１ｃ側から離れるように＋Ｘ軸に対して鈍角をなし、光軸ＡＸに対して角度θ１３（導光装置５２０内ではθ１３’）だけ傾斜した方向に射出される（図１５参照）。
【０１０６】
なお、図１５に示すように、角度変換部５２３は、ストライプ状に配列された多数の線状の反射ユニット２ｃで構成される。つまり、角度変換部５２３は、Ｙ方向に延びる細長い反射ユニット２ｃを所定のピッチＰＴで角度変換部５２３の延びる主導光方向すなわち−Ｘ方向に沿って多数配列させることで構成されている。各反射ユニット２ｃは、奥側即ち光路下流側に配置される１つの反射面部分である第１の反射面２ａと、入口側即ち光路上流側に配置される他の１つの反射面部分である第２の反射面２ｂとを１組のものとして有し、両反射面２ａ，２ｂは、一定の楔角δをなしている。これらのうち、少なくとも第２の反射面２ｂは、一部の光を透過可能な部分反射面であり、観察者に外界像をシースルーで観察させることを可能にしている。当該反射ユニット２ｃにおいて、画像光ＧＬ５２，５３は、最初に奥側即ち−Ｘ側の第１の反射面２ａで反射され、次に、入口側即ち＋Ｘ側の第２の反射面２ｂで反射される。当該反射ユニット２ｃを経た画像光ＧＬ５２，５３は、他の反射ユニット２ｃを経ることなく、角度変換部５２３での１回だけの通過で所望の角度に折り曲げられ観察者側に取り出される。
【０１０７】
図１６に示すように、角度変換部５２３は、導光本体部材２０ａにおいて入り口側から延びる比較的厚い板状の接合部材５２１ｎと、奥側から延びる比較的薄い板状の接合部材５２３ｎとを接合した構造を有する。接合部材５２１ｎは、表側又は外界側に第１接合面２１ｊを有し、接合部材５２３ｎは、裏側又は観察者側に第２接合面５２３ｃを有する。接合部材５２１ｎの第１接合面２１ｊ上には、局所的な部分領域上に半透過反射膜であるハーフミラー層２８が形成されている。ここで、ハーフミラー層２８が形成されている領域は、図２（Ｂ）に示す部分領域ＰＡ０と同様のものとなっている。導光部材５２１において、接合部材５２１ｎと接合部材５２３ｎとは、図６の導光部材２１及び光透過部材２３と同様に、部分領域ＰＡ０及びその周辺において接着層ＣＣによって互いに接合されている。この場合、接合部材５２３ｎの第２接合面（下地面）５２３ｃは、微細な凹凸４１を有する粗面ＳＲとされている。第２接合面５２３ｃを粗面ＳＲとすることにより、第２接合面５２３ｃ上に接着剤を塗布して広げる際に、粘度低い接着剤を比較的均一に広げることができ、接合部に気泡が残ることを簡易に抑制できる。
【０１０８】
なお、接合部材５２１ｎや接合部材５２３ｎの表面（具体的には反射面２１ａ，２１ｂ等）は、図７及び８と同様に、本体部分２１ｓ，２３ｓの下地面ＳＦをハードコート層２７で被覆することによって形成されている。ここで、導光部材５２１の本体部分２１ｓの下地面ＳＦには、非平滑面として、微細な凹凸１４１を有する粗面ＳＲが形成されている。このように、接合部材５２１ｎや接合部材５２３ｎの本体部分２１ｓ，２３ｓの下地面ＳＦを粗面ＳＲとすることにより、ハードコート層２７の密着性が高まり、ハードコート層２７の耐擦傷性を高めることができる。本体部分２１ｓ，２３ｓの素材としては、第１実施形態の場合と同様に、例えばメタクリルスチレン等を用いることができる。
【０１０９】
〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態に係る虚像表示装置１００の変形例であり、特に説明しない場合、第１の虚像表示装置１００と同様であるものとする。
【０１１０】
図１７（Ａ）〜１７（Ｃ）に示す虚像表示装置１００は、画像形成装置１０と、導光装置６２０とを一組として備える。導光装置６２０は、導光部材６２１と、支持部材６２９とを備える。導光部材６２１は、導光本体部材２０ａと、画像取出部である角度変換部６２３とを備える。なお、図１７（Ａ）は、図１７（Ｂ）に示す導光装置６２０のＡ−Ａ断面に対応する。
【０１１１】
導光部材６２１の全体的な外観は、図中ＸＹ面に平行に延びる平板である導光本体部材２０ａによって形成されている。また、導光部材６２１は、側面として、第１反射面２１ａと、第２反射面２１ｂと、第３反射面２１ｃと、第１接合面２１ｊとを有する。また、導光部材６２１は、第１、第２及び第３反射面２１ａ，２１ｂ，２１ｃに隣接するとともに互いに対向する第１の側面２１ｅと第２の側面２１ｆとを有する。さらに、導光部材６２１は、長手方向の一端において導光本体部材２０ａを拡張するように形成されたプリズム部ＰＳ及びこれに付随する第３反射面２１ｃを有し、長手方向の他端において多数のミラーによって構成される角度変換部６２３につながる構造となっている。
【０１１２】
導光本体部材２０ａは、光透過性の樹脂材料等により形成され、ＸＹ面に平行で画像形成装置１０に対向する裏側の平面上に、画像形成装置１０からの画像光を取り込む光入射面ＩＳを有している。導光本体部材２０ａは、そのプリズム部ＰＳの側面として光入射面ＩＳの他に矩形の斜面ＲＳを有し、当該斜面ＲＳ上には、これを被覆するようにミラー層２５が形成されている。ここで、ミラー層２５は、斜面ＲＳと協働することにより、光入射面ＩＳに対して傾斜した状態で配置される第３反射面２１ｃとして機能する。この第３反射面２１ｃは、光入射面ＩＳから入射し全体として＋Ｚ方向に向かう画像光を、全体として−Ｚ方向に偏った−Ｘ方向に向かわせるように折り曲げることで、画像光を導光本体部材２０ａ内に確実に結合させる。
【０１１３】
導光部材６２１の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂは、平板状の導光本体部材２０ａの主面であり互いに対向しＸＹ面に対して平行に延びる２平面として、プリズム部ＰＳで折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる。第３反射面２１ｃで反射された画像光は、まず、第１反射面２１ａに入射し、全反射される。次に、当該画像光は、第２反射面２１ｂに入射し、全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、導光部材６２１の奥側即ち角度変換部６２３を設けた−Ｘ側に導かれる。
【０１１４】
図１７（Ｃ）に示すように、導光部材６２１において、第３反射面２１ｃと後述する光入射面ＩＳとは、光入射部Ｂ１として機能する。また、導光部材６２１の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂに挟まれた導光本体部材２０ａと、後述する角度変換部６２３とは、導光部Ｂ２として機能する。なお、角度変換部６２３は、光射出部Ｂ３として機能する。
【０１１５】
角度変換部６２３は、導光部材６２１の奥側（−Ｘ側）において、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂの延長平面に沿って形成されている。ここで、導光本体部材２０ａの奥側端部は、角度変換部６２３の一部となっている。角度変換部６２３は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂに対して傾斜し互いに平行に等間隔で配列される多数のハーフミラー層２８を有する。角度変換部６２３は、導光本体部材２０ａの第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂを経て入射してきた画像光を、所定角度で反射して光射出面ＯＳを介して観察者の眼ＥＹ側へ折り曲げる。つまり、角度変換部６２３は、画像光の角度を変換している。
【０１１６】
光透過部材３２３は、角度変換部６２３を奥側（−Ｘ側）に延長した部分であり、導光部材６２１の導光本体部材２０ａと同様に平板状の部材である。
【０１１７】
以上において、角度変換部６２３の全部又は入口側の一部は、導光本体部材２０ａと組み合わせることで導光部Ｂ２の一部としても機能している。また、角度変換部６２３の全部又は奥側の一部は、光透過部材３２３と組み合わせることで透視部として機能している。
【０１１８】
支持部材６２９は、図１７（Ｂ）に示すように、導光部材６２１を支持するための支持フレーム（不図示）の一部であり、Ｘ方向に延びる上側支持部材２４ｂと下側支持部材２４ｃとをそれぞれ有し、導光部材６２１を挟むようにして固定している。
【０１１９】
画像形成装置１０から射出され光入射面ＩＳから導光部材６２１に入射した画像光は、第３反射面２１ｃで一様に反射されて折り曲げられ、導光部材６２１の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて繰り返し全反射されて光軸ＡＸに略沿って一定の広がりを有する状態で進み、さらに、角度変換部６２３において適度な角度で折り曲げられることで取出し可能な状態となり、最終的に角度変換部６２３に付随する光射出面ＯＳから外部に射出される。光射出面ＯＳから外部に射出された画像光は、虚像光として観察者の眼ＥＹに入射する。
【０１２０】
以下、導光装置６２０中の画像光の光路について説明する。なお、第２実施形態における導光装置６２０は、縦の第１方向Ｄ１（Ｙ方向）に関して、図１（Ａ）の導光装置２０と同様に機能する。一方、導光装置６２０は、横の第２方向Ｄ２（Ｘ方向）に関して、多数の伝搬モードの画像光を導光させるものとなっており、２つの伝搬モードの画像光を導光させる図２（Ａ）の導光装置２０と異なっている。
【０１２１】
図１７（Ａ）に示すように、画像表示装置１１の液晶表示デバイス（画像光形成部）３２から射出される画像光のうち、射出面３２ａの中央部分から射出される点線で示す成分を画像光ＧＬ６１とし、射出面３２ａの紙面右側（＋Ｘ側）から射出される一点鎖線で示す成分を画像光ＧＬ６２とし、射出面３２ａの紙面左側（−Ｘ側）から射出される二点鎖線で示す成分を画像光ＧＬ６３とする。
【０１２２】
投射光学系１２を経た各画像光ＧＬ６１，ＧＬ６２，ＧＬ６３の主要成分は、導光部材２１の光入射面ＩＳからそれぞれ入射した後、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて互いに異なる角度で全反射を繰り返す。具体的には、画像光ＧＬ６１，ＧＬ６２，ＧＬ６３のうち、液晶表示デバイス（画像光形成部）３２の射出面３２ａの中央部分から射出された画像光ＧＬ６１は、投射光学系１２を通過後に平行光束として光入射面ＩＳに入射し第３反射面２１ｃで反射された後、標準反射角γ０で導光部材２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される。その後、画像光ＧＬ６１は、標準反射角γ０を保った状態で、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂで全反射を繰り返す。画像光ＧＬ６１は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいてＮ回（Ｎは自然数）全反射され、角度変換部６２３の中央部２３ｋに達する。この中央部２３ｋで反射された画像光ＧＬ６１は、光射出面ＯＳから当該光射出面ＯＳ又はＸＹ面に対して垂直な光軸ＡＸ方向に平行光束として射出される。
【０１２３】
液晶表示デバイス３２の射出面３２ａの一端側（＋Ｘ側）から射出された画像光ＧＬ６２は、投射光学系１２を通過後に平行光束として光入射面ＩＳに入射し第３反射面２１ｃで反射された後、最大反射角γ＋で導光部材２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される。画像光ＧＬ６２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて例えばＮ−Ｍ回（Ｍは自然数）全反射され、角度変換部６２３のうち最も入口側（＋Ｘ側）の周辺部２３ｍに達する。この周辺部２３ｍで反射された画像光ＧＬ６２は、入口の第３反射面２１ｃ側から離れるように＋Ｘ軸に対して鈍角をなし、光軸ＡＸに対して角度θ１２（導光装置６２０内ではθ１２’）だけ傾斜した方向に射出される（図１８参照）。
【０１２４】
液晶表示デバイス３２の射出面３２ａの他端側（−Ｘ側）から射出された画像光ＧＬ６３は、投射光学系１２の通過後に平行光束として光入射面ＩＳに入射し第３反射面２１ｃで反射された後、最小反射角γ−で導光部材２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される。画像光ＧＬ６３は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて例えばＮ＋Ｍ回全反射され、角度変換部６２３のうち最も奥側（−Ｘ側）の周辺部２３ｈに入射する。この周辺部２３ｈで反射された画像光ＧＬ６３は、第３反射面２１ｃ側に戻されるように＋Ｘ軸に対して鋭角をなし、光軸ＡＸに対して角度θ１３（導光装置６２０内ではθ１３’）だけ傾斜した方向に射出される（図１８参照）。
【０１２５】
図１９に示すように、角度変換部６２３は、複数のプリズム６２４を所定のピッチでＸ方向に多数配列した構造を有する。各プリズム６２４は、光射出側に第１接合面６２４ｊを有し、光入射側に第２接合面６２４ｃを有する。導光本体部材２０ａの第１接合面２１ｊ上又は各プリズム６２４の第１接合面６２４ｊ上には、局所的な部分領域上に半透過反射膜であるハーフミラー層２８が形成されている。ここで、ハーフミラー層２８が形成されている領域は、図２（Ｂ）に示す部分領域ＰＡ０と同様のものとなっている。導光部材６２１において、導光本体部材２０ａと角度変換部６２３とは、接着層ＣＣによって互いに接合されている。また、角度変換部６２３中の隣接する一対のプリズム６２４は、接着層ＣＣによって互いに接合されている。さらに、光透過部材３２３と角度変換部６２３とは、接着層ＣＣによって互いに接合されている。各プリズム６２４の第２接合面（下地面）６２４ｃと光透過部材３２３の第２接合面（下地面）６２３ｃとは、微細な凹凸４１を有する粗面ＳＲとされている。このように、第２接合面（下地面）６２４ｃ，６２３ｃを粗面ＳＲとすることにより、これら第２接合面６２４ｃ，６２３ｃ上に接着剤を塗布して広げる際に、粘度低い接着剤を比較的均一に広げることができ、接合部に気泡が残ることを簡易に抑制できる。
【０１２６】
なお、導光本体部材２０ａと角度変換部６２３と光透過部材３２３との表面（具体的には反射面２１ａ，２１ｂ等）は、図７及び８と同様に、本体部分２１ｓ，２４ｓ，２３ｓの下地面ＳＦをハードコート層２７で被覆することによって形成されている。ここで、導光部材２１の本体部分２１ｓの下地面ＳＦには、非平滑面として、微細な凹凸１４１を有する粗面ＳＲが形成されている。このように、接合部材５２１ｎや接合部材５２３ｎの本体部分２１ｓ，２３ｓの下地面ＳＦを粗面ＳＲとすることにより、ハードコート層２７の密着性が高まり、ハードコート層２７の耐擦傷性を高めることができる。
【０１２７】
〔その他〕
以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１２８】
上記の説明では、第１接合面２１ｊと第２接合面２３ｃとを部分領域ＰＡ０と残領域ＰＡとで接着しているが、第１接合面２１ｊと第２接合面２３ｃとを残領域ＰＡのみで接着することもできる。この場合、残領域ＰＡ全体で接着することもできるが、残領域ＰＡに設けた複数箇所の接着領域で接着することもできる。なお、第２接合面２３ｃは、接着しない部分では、透過性の観点から粗面化しないことが望ましい。
【０１２９】
上記の説明では、ハーフミラー層（半透過反射膜）２８が横長の矩形領域に形成されるとしたが、ハーフミラー層２８の輪郭は用途その他の使用に応じて適宜変更することができる。ただし、ハーフミラー層２８は、有効領域ＥＡを十分にカバーしていることが望ましい。
【０１３０】
上記実施形態では、照明装置３１からの照明光ＳＬに特に指向性を持たせていないが、照明光ＳＬに液晶表示デバイス３２の位置に応じた指向性を持たせることができる。これにより、液晶表示デバイス３２を効率的に照明することができ、画像光ＧＬの位置による輝度ムラを低減できる。
【０１３１】
上記実施形態では、液晶表示デバイス３２の表示輝度を特に調整していないが、図１１（Ｂ）等に示すような投射像ＩＭ１，ＩＭ２の範囲や重複に応じて表示輝度の調整を行うことができる。
【０１３２】
上記実施形態では、画像表示装置１１として、透過型の液晶表示デバイス３２等を用いているが、画像表示装置１１としては、透過型の液晶表示デバイス３２に限らず種々のものを利用可能である。例えば、反射型の液晶表示デバイスを用いた構成も可能であり、液晶表示デバイス３２に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。また、画像表示装置１１として、ＬＥＤアレイやＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などに代表される自発光型素子を用いることもできる。
【０１３３】
上記実施形態の虚像表示装置１００では、右眼及び左眼の双方に対応して、一組ずつ画像形成装置１０及び導光装置２０設ける構成としているが、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ画像形成装置１０と導光装置２０とを設け画像を片眼視する構成にしてもよい。
【０１３４】
上記実施形態では、光入射面ＩＳを通る第１光軸ＡＸ１と光入射面ＩＳを通る第２光軸ＡＸ２とが平行であるとしたが、これらの光軸ＡＸ１，ＡＸ２を非平行とすることもできる。
【０１３５】
上記の説明では、光入射部Ｂ１と導光部Ｂ２と光射出部Ｂ３とを備える導光装置２０，５２０，６２０を用いたが、光入射部Ｂ１や光射出部Ｂ３において、ハーフミラー層２８等として平面ハーフミラー又は平面ミラーを用いる必要はなく、球面又は非球面の曲面ミラーによってレンズ的な機能を持たせることもできる。さらに、ハーフミラー層２８等に代えて仮想的な半透過ミラーとしてのホログラム素子を配置することもできる。この場合、ホログラム素子も、広義の半透過反射面である。なお、かかるホログラム素子には、集光等の光学的な機能を付加することもできる。
【０１３６】
図２０は、図１６に示す第３実施形態の変形例を説明するものである。この変形例は、ホログラム素子を用いており、角度変換部５２３として、多数の反射ユニット２ｃを配列したものではなく、複数のホログラム素子を積層したホログラム層９０２ｃを備えるものを用いている。
【０１３７】
さらに、図２１に示すように、光入射部Ｂ１として、導光部Ｂ２から分離したプリズム又はブロック状のリレー部材１０２５を用いることができ、このリレー部材１０２５の入射出射面や反射内面にレンズ的な機能を持たせることもできる。なお、導光部Ｂ２を構成する導光体２６には、画像光ＧＬを反射によって伝搬させる第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂが設けられているが、これらの反射面２１ａ，２１ｂは、互いに平行である必要はなく、曲面とすることもできる。図２１に示す導光体２６は、光透過部材２３と接合され、両者の接合部には、ハーフミラー層２８が設けられる。この場合も、第１実施形態の場合と同様に、例えば光透過部材２３側の下地面である第２接合面２３ｃにおいて、微細な凹凸（起伏）を有する粗面ＳＲ（図６参照）が形成されており、導光体２６と光透過部材２３とを接合する際に、接着剤の液ダレが生じにくくなる。また、導光体２６においてハードコート層２７で被覆されている下地面が粗面化されているので、導光体２６の下地である本体部分２１ｓ等の材料に関わらずハードコート層２７の密着性を確保することができる。なお、リレー部材１０２５もハードコート層２７で被覆することができ、この場合、リレー部材１０２５の下地面を粗面化することで、ハードコート層２７の密着性を高めることができる。
【０１３８】
上記の説明では、反透過反射膜としてのハーフミラー層２８が金属反射膜や誘電体多層膜により形成され、ホログラム素子に置き換えることもできるとしたが、ハーフミラー層２８は、減光を伴う各種半透過シートに置き換えることもできる。
【０１３９】
上記の説明では、虚像表示装置１００がヘッドマウントディスプレイであるとして具体的な説明を行ったが、虚像表示装置１００は、ヘッドアップディスプレイに改変することもできる。
【０１４０】
上記の説明では、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて、表面上にミラーやハーフミラー等を施すことなく空気との界面により画像光を全反射させて導くものとしているが、本願発明における全反射については、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂ上の全体又は一部にミラーコートや、ハーフミラー膜が形成されてなされる反射も含むものとする。例えば、画像光の入射角度が全反射条件を満たした上で、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂの全体又は一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての画像光を反射する場合も含まれる。また、十分な明るさの画像光を得られるのであれば、多少透過性のあるミラーによって第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂの全体又は一部がコートされていてもよい。
【０１４１】
上記の説明では、導光部材２１が眼ＥＹの並ぶ横方向に延びているが、導光部材２１は、縦方向に延びるものとできる。この場合、光学パネル１１０は、直列的ではなく並列的に平行配置されることになる。
【符号の説明】
【０１４２】
ＡＸ１，ＡＸ２…光軸、 Ｂ１…光入射部Ｂ２…導光部、 Ｂ３…光射出部、 Ｂ４…透視部、 ＣＣ…接着層、 ＥＹ…眼、 ＧＬ…画像光、 ＧＬ’…外界光、 ＧＬ１，ＧＬ２…画像光、 ＩＭ１，ＩＭ２…投射像、 ＩＳ…光入射面、 ＯＳ…光射出面、 ＰＡ…残領域、 ＰＡ０…部分領域、 ＰＡ１，ＰＡ２…周辺領域、 ＰＳ…プリズム部、 ＲＳ…斜面、 ＳＦ…下地面、 ＳＲ…粗面、 １０…画像形成装置、 １１…画像表示装置、 １２…投射光学系、 ２０…導光装置、 ２０ａ…導光本体部材、 ２１…導光部材、 ２１ａ…第１反射面、 ２１ｂ…第２反射面、 ２１ｃ…第３反射面、 ２１ｄ…第４反射面、 ２１ｊ…第１接合面、 ２１ｓ，２４ｓ，２３ｓ…本体部分、 ２３…光透過部材、 ２３ａ…第１面（第１透過面）、 ２３ｂ…第２面（第２透過面）、 ２３ｃ…第２接合面（下地面）、 ２５…ミラー層、 ２７…ハードコート層、 ２８…ハーフミラー層、 ３１…照明装置、 ３１ａ…光源、 ３４…駆動制御部、 ４１，１４１…凹凸、 １００…虚像表示装置、 １００Ａ，１００Ｂ…表示装置、 １１０…光学パネル、 １２３…支持フレーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像光を形成する画像表示装置と、
前記画像表示装置から射出された前記画像光による虚像を形成する投射光学系と、
前記投射光学系を通過した前記画像光を内部に取り込む光入射部と、前記光入射部から取り込まれた前記画像光を対向して延びる第１及び第２反射面での全反射により導く導光部と、前記導光部を経た前記画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する導光部材と、を備え、
前記導光部材において被覆されている下地面のうち少なくとも一部が、粗面化されている、虚像表示装置。
【請求項２】
前記導光部材に接合されることによって外界光の観察を可能にする光透過部材をさらに備え、
前記導光部材及び前記光透過部材において被覆されている前記下地面としての接合面のうち少なくとも一部が、粗面化されている、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記導光部材及び前記光透過部材において露出するハードコート層と、前記導光部材及び前記光透過部材間の接着層とに接する下地面が、粗面化されている、請求項２に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記導光部材は、前記光透過部材と接合される第１接合面の部分領域上に、前記画像光を折り曲げるとともに前記外界光を透過させる半透過反射膜を有し、
前記光透過部材は、接着層を介して前記第１接合面に対して接着される第２接合面を有し、
前記第１接合面及び前記第２接合面の少なくとも一方のうち、間に配置された前記接着層に接する部分が、前記下地面として粗面化されている、請求項３に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記光入射部は、前記第１反射面に対して所定の角度をなす第３反射面を有し、
前記光射出部は、前記第１反射面に対して所定の角度をなす第４反射面が設けられるとともに前記接着層に接する第１接合面を有し、
前記光透過部材は、前記第１反射面を延長した位置に配置される第１透過面と、前記第２射面を延長した位置に配置される第２透過面と、前記接着層を介して前記第１接合面に対向する第２接合面とを有し、
前記半透過反射膜は、前記第４反射面に形成され、
前記第２接合面は、粗面化されている、請求項４に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記第１及び第２反射面と前記第１及び第２透過面とに形成された前記ハードコート層に接する本体側が、前記下地面として粗面化されている、請求項５に記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記導光部材を構成する本体部分は、紫外線硬化型の樹脂で形成されて、少なくとも一部に粗面化された前記下地面を有する、請求項５に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記導光部材と、前記光透過部材と、前記ハードコート層と、前記接着層とは、同一の屈折率を有する材料で形成されている、請求項３から７までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項９】
前記導光部材の本体部分と、前記光透過部材の本体部分とは、メタクリルスチレンで形成されている、請求項３から８までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１０】
前記下地面のうち前記少なくとも一部の面粗さは、前記第１及び第２反射面の面粗さよりも大きい、請求項１から９までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１１】
画像光を形成する画像表示装置と、前記画像表示装置から射出された前記画像光による虚像を形成する投射光学系と、前記投射光学系を通過した前記画像光を内部に取り込む光入射部と、前記光入射部から取り込まれた前記画像光を対向して延びる第１及び第２反射面での全反射により導く導光部と、前記導光部を経た前記画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する導光部材とを備える虚像表示装置の製造方法であって、
前記導光部材の下地面のうち少なくとも一部を粗面化する第１の工程と、
粗面化された前記下地面を被覆する第２の工程とを備える、虚像表示装置の製造方法。
【請求項１】
画像光を形成する画像表示装置と、
前記画像表示装置から射出された前記画像光による虚像を形成する投射光学系と、
前記投射光学系を通過した前記画像光を内部に取り込む光入射部と、前記光入射部から取り込まれた前記画像光を対向して延びる第１及び第２反射面での全反射により導く導光部と、前記導光部を経た前記画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する導光部材と、を備え、
前記導光部材において被覆されている下地面のうち少なくとも一部が、粗面化されている、虚像表示装置。
【請求項２】
前記導光部材に接合されることによって外界光の観察を可能にする光透過部材をさらに備え、
前記導光部材及び前記光透過部材において被覆されている前記下地面としての接合面のうち少なくとも一部が、粗面化されている、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記導光部材及び前記光透過部材において露出するハードコート層と、前記導光部材及び前記光透過部材間の接着層とに接する下地面が、粗面化されている、請求項２に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記導光部材は、前記光透過部材と接合される第１接合面の部分領域上に、前記画像光を折り曲げるとともに前記外界光を透過させる半透過反射膜を有し、
前記光透過部材は、接着層を介して前記第１接合面に対して接着される第２接合面を有し、
前記第１接合面及び前記第２接合面の少なくとも一方のうち、間に配置された前記接着層に接する部分が、前記下地面として粗面化されている、請求項３に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記光入射部は、前記第１反射面に対して所定の角度をなす第３反射面を有し、
前記光射出部は、前記第１反射面に対して所定の角度をなす第４反射面が設けられるとともに前記接着層に接する第１接合面を有し、
前記光透過部材は、前記第１反射面を延長した位置に配置される第１透過面と、前記第２射面を延長した位置に配置される第２透過面と、前記接着層を介して前記第１接合面に対向する第２接合面とを有し、
前記半透過反射膜は、前記第４反射面に形成され、
前記第２接合面は、粗面化されている、請求項４に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記第１及び第２反射面と前記第１及び第２透過面とに形成された前記ハードコート層に接する本体側が、前記下地面として粗面化されている、請求項５に記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記導光部材を構成する本体部分は、紫外線硬化型の樹脂で形成されて、少なくとも一部に粗面化された前記下地面を有する、請求項５に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記導光部材と、前記光透過部材と、前記ハードコート層と、前記接着層とは、同一の屈折率を有する材料で形成されている、請求項３から７までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項９】
前記導光部材の本体部分と、前記光透過部材の本体部分とは、メタクリルスチレンで形成されている、請求項３から８までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１０】
前記下地面のうち前記少なくとも一部の面粗さは、前記第１及び第２反射面の面粗さよりも大きい、請求項１から９までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１１】
画像光を形成する画像表示装置と、前記画像表示装置から射出された前記画像光による虚像を形成する投射光学系と、前記投射光学系を通過した前記画像光を内部に取り込む光入射部と、前記光入射部から取り込まれた前記画像光を対向して延びる第１及び第２反射面での全反射により導く導光部と、前記導光部を経た前記画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する導光部材とを備える虚像表示装置の製造方法であって、
前記導光部材の下地面のうち少なくとも一部を粗面化する第１の工程と、
粗面化された前記下地面を被覆する第２の工程とを備える、虚像表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−８００３９（Ｐ２０１３−８００３９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１８９７７（Ｐ２０１１−２１８９７７）
【出願日】平成２３年１０月３日（２０１１．１０．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３日（２０１１．１０．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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