JP2013061594A - Virtual image display device and method for manufacturing virtual image display device - Google Patents

Virtual image display device and method for manufacturing virtual image display device Download PDF

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Toshiaki Miyao
敏明 宮尾
将行 ▲高▼木
Masayuki Takagi
Takahiro Totani
貴洋 戸谷
Akira Komatsu
朗 小松
Takashi Takeda
高司 武田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a virtual image display device and a method for manufacturing the virtual image display device, in which see-through observation in a good state can be achieved while the occurrence of deterioration in an optical element for forming a virtual image is suppressed.SOLUTION: A half mirror layer 28 is covered with a hard coat layer CC1. When a light-transmitting member 23 as a transparent member to transmit external light without distortion is bonded to the half mirror layer 28, the hard coat layer CC1 is present in the bonding portion, which can avoid degradation in optical characteristics of the half mirror layer 28 as a semi-transmissive reflection film due to influences of an adhesive containing a solvent or the like. As the half mirror layer 28 as a semi-transmissive reflection film is reliably protected, the state of reflecting image light as well as transmitting external light, which is an optical function of the half mirror layer 28, is appropriately maintained and see-through observation in a good state can be achieved.

Description

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に関する。   The present invention relates to a virtual image display device such as a head mounted display that is used by being mounted on a head.

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。   2. Description of the Related Art In recent years, various types of virtual image display devices capable of forming and observing virtual images such as a head-mounted display have been proposed that guide image light from a display element to an observer's pupil using a light guide plate.

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)。特許文献1では、プリズムと透明基板とを組み合わせて形成した斜面にホログラム素子を有することで、画像光を反射させつつも外界光を歪めることなく透過させてシースルー観察を可能にしているが、この斜面を形成するために、2つの光学部品を接着剤によって接合している。この場合において、特許文献1では、安全性を確保する観点から、光学部品のうちホログラム素子を設ける面の側方の面を眼球から遠ざかる方向に広がるように傾斜させることで、接合箇所の接着が剥がれた場合にヘッドマウントディスプレイの装着者の眼球側に光学部品が落下するのを防止するようにしている。また、ヘッドマウントディスプレイを構成する部材の接着に際して、接着力の関係を調整して部材の表面にはみ出した余分な接着剤を除去しやすくするものが知られている(特許文献2参照)。   In such a virtual image display device, a see-through optical system has been proposed in order to superimpose image light and external light (Patent Document 1). In Patent Document 1, a hologram element is provided on a slope formed by combining a prism and a transparent substrate, so that image light can be reflected while allowing external light to pass through without being distorted. In order to form a slope, the two optical components are joined together with an adhesive. In this case, in Patent Document 1, from the viewpoint of ensuring safety, the side surface of the optical component on which the hologram element is provided is inclined so as to spread in a direction away from the eyeball, thereby bonding the joint portion. When peeled off, the optical component is prevented from falling to the eyeball side of the head mounted display wearer. In addition, when bonding members constituting a head-mounted display, there is known a device that adjusts the relationship of the adhesive force to easily remove excess adhesive that protrudes from the surface of the member (see Patent Document 2).

しかし、特許文献1等に記載の装置において、シースルー観察を行う接合部分において、接合用の接着剤に含まれる溶剤が接着部分周辺を溶解すること等によってホログラム素子等の光学素子に対して影響を与えると、画像光や外界光によって観察される画像等が劣化したものとなる可能性がある。また、特許文献2を用いても、例えばシースルー観察のため光学素子が部材間に挟まれた状態とするような接着において、当該光学素子が接着剤による影響を受けることなく接着できるとは限らない。   However, in the apparatus described in Patent Document 1 or the like, in the joint portion where the see-through observation is performed, the solvent contained in the adhesive for bonding dissolves the periphery of the adhesive portion, and the like, thereby affecting the optical element such as the hologram element. If it is given, there is a possibility that the image observed by image light or external light will deteriorate. Further, even if Patent Document 2 is used, for example, in an adhesion in which an optical element is sandwiched between members for see-through observation, the optical element is not necessarily bonded without being affected by the adhesive. .

特開2007−240924号公報JP 2007-240924 A 特開2008−268873号公報JP 2008-268873 A

本発明は、上記背景技術の問題に鑑みてなされたものであり、虚像を形成する光学素子の劣化の発生を抑えて良好な状態でのシースルー観察を可能にする虚像表示装置及び虚像表示装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems of the background art described above, and provides a virtual image display device and a virtual image display device that enable see-through observation in a good state while suppressing the deterioration of an optical element that forms a virtual image. An object is to provide a manufacturing method.

上記課題を解決するため、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の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、を有する導光装置と、を備え、(d)導光装置が、光射出部において、画像光を折り曲げるとともに外界光を透過させる反射部と、反射部を覆うコート層と、を有する。   In order to solve the above problems, a virtual image display device according to the present invention includes (a) an image display device that forms image light, and (b) a projection optical system that forms a virtual image by image light emitted from the image display device. (C) A light incident part that takes in the image light that has passed through the projection optical system, and a light guide that guides the image light taken from the light incident part by total reflection on the first and second surfaces extending opposite to each other. And a light emitting device that takes out image light that has passed through the light guide portion to the outside, and (d) the light guide device bends the image light and emits external light in the light emitting portion. It has a reflective part to be transmitted and a coat layer covering the reflective part.

上記虚像表示装置では、反射部がコート層によって覆われている。従って、例えば外界光を歪めることなく透過させてシースルー観察を可能とするために、反射部に対して外界光を透過させる側から透明部材を接合する場合に、接合部分にコート層が介在することで、反射部が溶剤等を含む接着剤から影響を受けてその光学特性が劣化するという事態を回避できる。反射部が的確に保護されるので、反射部の光学的機能である画像光を反射するとともに外界光を透過させる状態が適切に維持され、良好な状態でのシースルー観察が可能となる。なお、上記の反射部には、画像光を折り曲げるとともに外界光を透過させる種々のものが含まれる。つまり、反射部には、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半透過反射膜のみならず、半透過反射性を有する半透過部材や、半透過性のシート、特定波長の光に対してのみ作用し他の波長の光を透過させるホログラム素子等の種々の半透過性の反射部(半透過反射部)が含まれるものとする。   In the virtual image display device, the reflecting portion is covered with a coat layer. Therefore, when a transparent member is bonded from the side that transmits external light to the reflective portion, for example, in order to transmit the external light without distortion and enable see-through observation, a coating layer is interposed in the bonded portion. Thus, it is possible to avoid a situation in which the reflecting portion is affected by an adhesive containing a solvent or the like and its optical characteristics are deteriorated. Since the reflection portion is accurately protected, the state of reflecting the image light that is the optical function of the reflection portion and transmitting the external light is appropriately maintained, and see-through observation in a good state is possible. Note that the reflection portion includes various ones that fold image light and transmit external light. In other words, not only a semi-transmissive reflective film formed by forming a metal reflective film or a dielectric multilayer film on the reflective portion, but also a semi-transmissive member having a semi-transmissive reflectivity, a semi-transmissive sheet, It is assumed that various semi-transmissive reflective portions (semi-transmissive reflective portions) such as hologram elements that act only on light of a wavelength and transmit light of other wavelengths are included.

本発明の具体的な側面では、導光装置が、反射部に対向する対向面を有し、コート層を介して対向面と反射部とを接合することによって外界光の観察を可能にする透視部を構成する光透過部材を有する。この場合、透視部により歪みのないシースルー観察が可能となる。   In a specific aspect of the present invention, the light guide device has a facing surface facing the reflecting portion, and allows the observation of external light by joining the facing surface and the reflecting portion through the coat layer. A light transmissive member constituting the portion. In this case, the see-through observation without distortion can be performed by the fluoroscopic part.

本発明の別の側面では、光透過部材が、コート層と同一の材料で構成されて対向面を形成する対向面形成層を有する。この場合、コート層及び対向面形成層に共通して用いる材料の選択により、例えば光透過部材の接合性をよくすることができる。   In another aspect of the present invention, the light transmissive member includes a facing surface forming layer that is formed of the same material as the coat layer and forms the facing surface. In this case, for example, the bondability of the light transmission member can be improved by selecting a material commonly used for the coat layer and the facing surface forming layer.

本発明のさらに別の側面では、導光装置のうち導光部を含む導光部材の本体部分と、光透過部材の本体部分とは、同一の材料で構成される。この場合、導光部材の本体部分と光透過部材の本体部分とでの屈折率差をなくすことができる。   In still another aspect of the present invention, the main body portion of the light guide member including the light guide portion in the light guide device and the main body portion of the light transmission member are made of the same material. In this case, the difference in refractive index between the main body portion of the light guide member and the main body portion of the light transmission member can be eliminated.

本発明のさらに別の側面では、導光部材の本体部分及び光透過部材の本体部分の材料は、シクロオレフィンポリマーである。この場合、高い光透過性を持たせ、かつ、吸湿性を特に抑制でき、より良好な状態でのシースルー観察が可能となる。   In still another aspect of the present invention, the material of the main body portion of the light guide member and the main body portion of the light transmission member is a cycloolefin polymer. In this case, it is possible to provide high light transmittance and to particularly suppress the hygroscopicity, and it is possible to perform see-through observation in a better state.

本発明のさらに別の側面では、導光装置のうち導光部を含む導光部材の本体部分と、光透過部材の本体部分とは、同一の屈折率を有する異なる材料で構成される。この場合、種々の目的に応じて導光部材側と光透過部材側とで用いる材料の選択ができる。   In still another aspect of the present invention, the main body portion of the light guide member including the light guide portion in the light guide device and the main body portion of the light transmission member are made of different materials having the same refractive index. In this case, materials used on the light guide member side and the light transmission member side can be selected according to various purposes.

本発明のさらに別の側面では、コート層が、少なくとも上記第1及び第2の面を含む画像光の導光に寄与する面を保護するハードコート層である。この場合、ハードコート層により、表面の損傷を防止し映像の解像度低下を防止することができる。   In still another aspect of the present invention, the coat layer is a hard coat layer that protects at least a surface that contributes to guiding image light including the first and second surfaces. In this case, the hard coat layer can prevent the surface from being damaged and the resolution of the image from being lowered.

本発明のさらに別の側面では、コート層が、コート材をディップ処理によって塗布することで形成される。この場合、導光装置の形状が比較的複雑であっても、所望の厚さの膜を均一に成膜できる。   In still another aspect of the present invention, the coating layer is formed by applying a coating material by dipping. In this case, a film having a desired thickness can be uniformly formed even if the shape of the light guide device is relatively complicated.

本発明のさらに別の側面では、導光部が、互いに平行に配置され全反射による導光を可能にする上記第1の面と上記第2の面とを有し、光入射部が、第1の面に対して所定の角度をなす第3の面を有し、光射出部が、第1の面に対して所定の角度をなす第4の面を有する。この場合、反射回数の異なる画像光を同時に合成して1つの虚像を形成する画像光として取り出して、光射出部越しに観察される虚像の表示サイズを大きく確保することができる。   In still another aspect of the present invention, the light guide unit includes the first surface and the second surface that are arranged in parallel to each other and enable light guide by total reflection, and the light incident unit includes The third surface has a predetermined angle with respect to the first surface, and the light emitting unit has a fourth surface with a predetermined angle with respect to the first surface. In this case, image lights having different numbers of reflections can be combined at the same time and taken out as image light for forming one virtual image, so that a large display size of the virtual image observed through the light emitting portion can be secured.

本発明のさらに別の側面では、反射部が、第4の面上に形成される。この場合、上記第4の面において、シースルーを可能とする透視部を形成することができる。   In still another aspect of the present invention, the reflecting portion is formed on the fourth surface. In this case, a see-through portion that allows see-through can be formed on the fourth surface.

上記課題を解決するため、本発明に係る虚像表示装置の製造方法は、(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、(c1)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(c2)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の面での全反射により導く導光部と(c3)導光部を経た画像光を外部へ取出す光射出部と(c4)光射出部と組み合わせることによって外界光の観察を可能にする透視部を構成する光透過部材と(c5)光射出部と光透過部材との間に配置されて画像光を折り曲げるとともに外界光を透過させる反射部とを有する(c)導光装置と、を備える虚像表示装置の製造方法であって、(d)反射部を光射出部側に配置する反射部作製工程と、(e)反射部作製工程において作製された反射部を覆うコート層を成膜するコート層成膜工程と、(f)コート層成膜工程においてコート層に覆われた反射部を間に挟むようにして光射出部と光透過部材とを接合する接合工程と、を有する。   In order to solve the above problems, a method for manufacturing a virtual image display device according to the present invention includes: (a) an image display device that forms image light; and (b) a projection that forms a virtual image by image light emitted from the image display device. An optical system, (c1) a light incident part that captures image light that has passed through the projection optical system, and (c2) all of the first and second surfaces that extend opposite to each other that capture the image light captured from the light incident part. Light transmission constituting a see-through unit that enables observation of external light by combining a light guide unit that leads by reflection, (c3) a light emission unit that extracts image light that has passed through the light guide unit, and (c4) a light emission unit And (c) a light guide device having a member, and (c) a light guide device that is disposed between the light emitting portion and the light transmitting member and bends image light and transmits external light. (D) The reflecting part is arranged on the light emitting part side. A reflecting portion manufacturing step, (e) a coating layer forming step for forming a coating layer covering the reflecting portion manufactured in the reflecting portion manufacturing step, and (f) a coating layer being covered in the coating layer forming step. A joining step of joining the light emitting part and the light transmitting member so as to sandwich the reflecting part therebetween.

上記虚像表示装置の製造方法では、反射部作製工程で作製された反射部を、コート層成膜工程において成膜されたコート層によって覆っている。従って、外界光を歪めることなく透過させてシースルー観察を可能とするために、反射部に対して外界光を透過させる側から透明部材を接合する接合工程において、接合部分にコート層が介在することで、反射部が溶剤等を含む接着剤から影響を受けてその光学特性が劣化するという事態を回避できる。これにより、製造された虚像表示装置では、反射部が的確に保護されるので、反射部の光学的機能である画像光を反射するとともに外界光を透過させる状態が適切に維持され、良好な状態でのシースルー観察が可能となる。   In the manufacturing method of the virtual image display device, the reflective part produced in the reflective part production process is covered with the coat layer formed in the coat layer film formation process. Therefore, in order to allow the outside light to pass through without being distorted and enable see-through observation, a coating layer is interposed in the joining portion in the joining step of joining the transparent member from the side that transmits the outside light to the reflecting portion. Thus, it is possible to avoid a situation in which the reflecting portion is affected by an adhesive containing a solvent or the like and its optical characteristics are deteriorated. As a result, in the manufactured virtual image display device, the reflecting portion is accurately protected, so that the state of reflecting the image light that is the optical function of the reflecting portion and transmitting the external light is appropriately maintained, and the good state See-through observation is possible.

本発明の具体的な側面では、コート層成膜工程において、コート層となるべきコート材をディップ処理によって塗布するディップ処理工程を含む。この場合、製造される導光装置の形状が比較的複雑であっても、所望の厚さの膜を均一に成膜できる。   In a specific aspect of the present invention, the coating layer forming step includes a dip processing step of applying a coating material to be a coating layer by dip processing. In this case, even if the shape of the manufactured light guide device is relatively complicated, a film having a desired thickness can be uniformly formed.

実施形態の虚像表示装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the virtual image display apparatus of embodiment. (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。(A) is a top view of the main-body part of the 1st display apparatus which comprises a virtual image display apparatus, (B) is a front view of a main-body part. (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。(A) is the conceptual diagram which expand | deployed the optical path regarding the vertical 1st direction, (B) is the conceptual diagram which expand | deployed the optical path regarding the horizontal 2nd direction. 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。It is a top view explaining the optical path in the optical system of a virtual image display apparatus concretely. (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。(A) shows the display surface of a liquid crystal display device, (B) is a figure explaining notionally the virtual image of the liquid crystal display device which an observer can see, (C) and (D) comprise a virtual image It is a figure explaining the partial image to do. (A)は、コート層の成膜前の導光装置を示す図であり、(B)は、コート層の成膜後の導光部材及び光透過部材を示す図であり、(C)は、導光部材と光透過部材とを接合した状態を示す図であり、(D)は、反射防止コートを施した状態を示す図である。(A) is a figure which shows the light guide device before film-forming of a coat layer, (B) is a figure which shows the light guide member and light transmissive member after film-forming of a coat layer, (C) It is a figure which shows the state which joined the light guide member and the light transmissive member, and (D) is a figure which shows the state which gave the antireflection coating. (A)は、変形例の虚像表示装置の製造におけるコート層の成膜前の導光部材を示す図であり、(B)は、コート層の成膜後の導光部材及び光透過部材を示す図であり、(C)は、導光部材と光透過部材とを接合した状態を示す図であり、(D)は、反射防止コートを施した状態を示す図である。(A) is a figure which shows the light guide member before the film-forming of the coat layer in manufacture of the virtual image display apparatus of a modification, (B) shows the light guide member and the light transmissive member after the film-forming of the coat layer. (C) is a figure which shows the state which joined the light guide member and the light transmissive member, and (D) is a figure which shows the state which gave the antireflection coating. (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)は導光部材の右側面図である。(A) is a front view of a light guide member, (B) is a bottom view of the light guide member, (C) is a left side view of the light guide member, and (D) is a right side surface of the light guide member. FIG. (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。(A) is a rear view of the light transmitting member, (B) is a BB cross-sectional view of the light transmitting member, (C) is a left side view of the light transmitting member, and (D) is a right side of the light transmitting member. FIG. (A)は、虚像表示装置を構成する第1表示装置の変形例を示す図であり、(B)は、第1表示装置の別の変形例を示す図である。(A) is a figure which shows the modification of the 1st display apparatus which comprises a virtual image display apparatus, (B) is a figure which shows another modification of a 1st display apparatus. 虚像表示装置を構成する第1表示装置のさらに別の変形例を示す図である。It is a figure which shows another modification of the 1st display apparatus which comprises a virtual image display apparatus.

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る虚像表示装置について詳細に説明する。   Hereinafter, a virtual image display device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔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のヨロイから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。
[A. Appearance of virtual image display device)
A virtual image display device 100 according to the embodiment shown in FIG. 1 is a head-mounted display having an appearance like glasses, and allows an observer wearing the virtual image display device 100 to recognize image light due to a virtual image. It is possible to make the observer observe the external image with see-through. The virtual image display device 100 includes an optical panel 110 that covers the viewer's eyes, a frame 121 that supports the optical panel 110, and first and second drive units 131 and 132 that are added to a portion of the frame 121 from the end to the temple. With. Here, the optical panel 110 has a first panel portion 111 and a second panel portion 112, and both the panel portions 111 and 112 are plate-like parts integrally connected at the center. The first display device 100A in which the first panel portion 111 on the left side and the first drive unit 131 are combined in the drawing is a portion that forms a virtual image for the left eye, and functions alone as a virtual image display device. Further, the second display device 100B in which the second panel portion 112 on the right side and the second driving unit 132 in the drawing are combined is a portion that forms a virtual image for the right eye, and functions alone as a virtual image display device.

〔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。
[B. Display device structure]
As shown in FIG. 2A and the like, the first display device 100A includes an image forming device 10 and a light guide device 20. Here, the image forming apparatus 10 corresponds to the first driving unit 131 in FIG. 1, and the light guide device 20 corresponds to the first panel portion 111 in FIG. Note that the second display device 100B shown in FIG. 1 has the same structure as the first display device 100A and is simply flipped left and right, and thus detailed description of the second display device 100B is omitted.

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。   The image forming apparatus 10 includes an image display device 11 and a projection optical system 12. Among these, the image display device 11 operates the illumination device 31 that emits the two-dimensional illumination light SL, the liquid crystal display device 32 that is a transmissive spatial light modulation device, and the operations of the illumination device 31 and the liquid crystal display device 32. And a drive control unit 34 for controlling.

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。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。   The illuminating device 31 includes a light source 31a that generates light including three colors of red, green, and blue, and a backlight light guide unit 31b that diffuses light from the light source 31a into a light beam having a rectangular cross section. The liquid crystal display device 32 spatially modulates the illumination light SL from the illumination device 31 to form image light to be a display target such as a moving image. The drive control unit 34 includes a light source drive circuit 34a and a liquid crystal drive circuit 34b. The light source driving circuit 34a supplies electric power to the light source 31a of the lighting device 31 to emit the illumination light SL having a stable luminance. The liquid crystal driving circuit 34b outputs an image signal or a driving signal to the liquid crystal display device 32, thereby forming color image light that is a source of a moving image or a still image as a transmittance pattern. The liquid crystal driving circuit 34b can have an image processing function, but an external control circuit can also have an image processing function. The projection optical system 12 is a collimating lens that converts image light emitted from each point on the liquid crystal display device 32 into light beams in a parallel state.

液晶表示デバイス32において、第1方向D1は、投射光学系12を通る第1光軸AX1と、後述する導光部材21の第3反射面21cに平行な特定線とを含む縦断面の延びる方向に対応し、第2方向D2は、上記第1光軸AX1と、上記第3反射面21cの法線とを含む横断面の延びる方向に対応する。つまり、液晶表示デバイス32の位置において、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。   In the liquid crystal display device 32, the first direction D1 is a direction in which a longitudinal section including a first optical axis AX1 passing through the projection optical system 12 and a specific line parallel to a third reflecting surface 21c of the light guide member 21 described later extends. The second direction D2 corresponds to a direction in which a transverse section including the first optical axis AX1 and the normal line of the third reflecting surface 21c extends. That is, at the position of the liquid crystal display device 32, the first direction D1 corresponds to the vertical Y direction, and the second direction D2 corresponds to the horizontal X direction.

導光装置20は、導光部材21と光透過部材23とを接合したものであり、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。   The light guide device 20 is formed by joining a light guide member 21 and a light transmission member 23, and constitutes a flat plate-like optical member that extends parallel to the XY plane as a whole.

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、側面を構成する第1の面から第4の面として、第1反射面21aと、第2反射面21bと、第3反射面21cと、第4反射面21dとを有する。また、導光部材21は、第1、第2、第3、及び第4反射面21a,21b,21c,21dに隣接するとともに互いに対向する第1の側面(上面)21eと第2の側面(下面)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4反射面21dは、XY面に対して例えば45°以下の鋭角βで傾斜している。第3反射面21cを通る第1光軸AX1と第4反射面21d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、以下に詳述するが、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。   Of the light guide device 20, the light guide member 21 is a trapezoidal prism-like member in plan view, and includes a first reflecting surface 21 a and a second reflecting surface as first to fourth surfaces constituting the side surface. 21b, a third reflecting surface 21c, and a fourth reflecting surface 21d. The light guide member 21 includes a first side surface (upper surface) 21e and a second side surface (which are adjacent to the first, second, third, and fourth reflecting surfaces 21a, 21b, 21c, and 21d and face each other). Lower surface) 21f. Here, the first and second reflecting surfaces 21 a and 21 b extend along the XY plane and are separated by the thickness t of the light guide member 21. The third reflecting surface 21c is inclined at an acute angle α of 45 ° or less with respect to the XY plane, and the fourth reflecting surface 21d is inclined at an acute angle β of 45 ° or less with respect to the XY surface, for example. . The first optical axis AX1 passing through the third reflecting surface 21c and the second optical axis AX2 passing through the fourth reflecting surface 21d are arranged in parallel and separated by a distance D. As will be described in detail below, an end surface 21h is provided between the first reflecting surface 21a and the third reflecting surface 21c so as to remove a ridge. The light guide member 21 has a polyhedral outer shape with seven surfaces including the end surface 21h.

導光部材21は、対向して延びる第1及び第2の面である第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。   The light guide member 21 performs light guide using total reflection by the first and second reflection surfaces 21a and 21b, which are first and second surfaces extending opposite to each other, and is folded back by reflection at the time of light guide. And a direction that is not folded back by reflection when light is guided. When an image guided by the light guide member 21 is considered, the lateral direction that is folded back by a plurality of reflections during light guide, that is, the confinement direction DW2, is perpendicular to the first and second reflecting surfaces 21a and 21b (parallel to the Z axis). ) Corresponds to the second direction D2 of the liquid crystal display device 32 when the optical path is expanded to the light source side as will be described later. On the other hand, the longitudinal direction, that is, the non-confining direction DW1 that propagates without being folded back by reflection during light guide is parallel to the first and second reflecting surfaces 21a, 21b and the third reflecting surface 21c (parallel to the Y axis), which will be described later. Thus, when the optical path is developed to the light source side, it corresponds to the first direction D1 of the liquid crystal display device 32. In the light guide member 21, the main light direction in which the propagated light beam travels as a whole is the -X direction.

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20aとし、本体部分20a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。このように導光部材21は、本体部分20a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。   The light guide member 21 is formed of a resin material that exhibits high light transmittance in the visible range. The light guide member 21 includes a block-shaped member integrally molded by injection molding as a main body portion 20a. The main body portion 20a is formed by, for example, injecting a heat or photopolymerization type resin material into a molding die to perform thermosetting or light. It is formed by curing. As described above, the light guide member 21 has the main body portion 20a as an integrally formed product, but it can be functionally divided into a light incident part B1, a light guide part B2, and a light emission part B3.

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、その矩形領域全体に、光入射面ISを通過した画像光GLを反射して導光部B2内に導くための全反射ミラーであるミラー層25を有する。このミラー層は、導光部材21の本体部分20a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。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。   The light incident part B1 is a triangular prism-shaped part, and includes a light incident surface IS that is a part of the first reflective surface 21a and a third reflective surface 21c that faces the light incident surface IS. The light incident surface IS is a flat surface on the back side or the viewer side for taking in the image light GL from the image forming apparatus 10 and extends perpendicularly to the first optical axis AX1 facing the projection optical system 12. The third reflecting surface 21c has a rectangular outline, and a mirror layer that is a total reflection mirror for reflecting the image light GL that has passed through the light incident surface IS and guiding it into the light guide B2 over the entire rectangular area. 25. The mirror layer is formed by forming a film by vapor deposition of aluminum or the like on the slope RS of the main body portion 20a of the light guide member 21. The third reflecting surface 21c is inclined with respect to the first optical axis AX1 or the XY plane of the projection optical system 12, for example, at an acute angle α = 25 ° to 27 °, and is incident from the light incident surface IS in the + Z direction as a whole. The image light GL that is directed is bent so as to be directed in the −X direction that is closer to the −Z direction as a whole, so that the image light GL is reliably coupled into the light guide portion B2.

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は、上記の光入射面ISや後述する光射出面OSと共通の面部分となっている。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、ミラー層等の反射コートが施されていないが、表面の損傷を防止し映像の解像度低下を防止するため、コート層であるハードコート層CC1で被覆されている。なお、必要であればさらに反射防止コートARで被覆してもよい。   The light guide B2 has first and second reflecting surfaces 21a and 21b that totally reflect the image light bent by the light incident portion B1 as two planes that face each other and extend parallel to the XY plane. Yes. The distance between the first and second reflecting surfaces 21a and 21b, that is, the thickness t of the light guide member 21 is, for example, about 9 mm. Here, it is assumed that the first reflecting surface 21a is on the back side or the viewer side close to the image forming apparatus 10, and the second reflecting surface 21b is on the front side or the outside side far from the image forming apparatus 10. In this case, the first reflecting surface 21a is a surface portion common to the above-described light incident surface IS and a light emitting surface OS described later. The first and second reflection surfaces 21a and 21b are total reflection surfaces using a difference in refractive index and are not provided with a reflective coating such as a mirror layer, but prevent damage to the surface and prevent a reduction in image resolution. Therefore, it is covered with a hard coat layer CC1, which is a coat layer. If necessary, it may be further coated with an antireflection coating AR.

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、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すなわち光射出部B3を設けた+Z側に導かれる。なお、第1及び第2反射面21a,21bには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。   The image light GL reflected by the third reflecting surface 21c of the light incident part B1 first enters the first reflecting surface 21a and is totally reflected. Next, the image light GL enters the second reflecting surface 21b and is totally reflected. By repeating this operation thereafter, the image light is guided to the leading light direction on the back side of the light guide device 20 as a whole, that is, to the + Z side where the light emitting part B3 is provided. In addition, since the 1st and 2nd reflective surfaces 21a and 21b are not provided with the reflective coating, the external light or the external light incident on the second reflective surface 21b from the external side passes through the light guide B2 with high transmittance. pass. In other words, the light guide B2 is a see-through type that allows the external image to be seen through.

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4反射面21d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4反射面21dは、矩形の平坦面であり、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外に射出させるとともに外界光を透過させるための反射部(半透過反射部)であるハーフミラー層28を有する。つまり、このハーフミラー層28は、光透過性を有する半透過反射膜である。ハーフミラー層(半透過反射膜)28は、導光部材21のうち第4反射面21dを構成する斜面RR上に例えば銀等による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。   The light emission part B3 is a triangular prism-shaped part, and has a light emission surface OS that is a part of the first reflection surface 21a and a fourth reflection surface 21d that faces the light emission surface OS. The light exit surface OS is a flat surface on the back side for emitting the image light GL toward the observer's eye EY. The light exit surface OS is a part of the first reflecting surface 21a like the light incident surface IS. It extends perpendicular to the optical axis AX2. The distance D between the second optical axis AX2 passing through the light emitting part B3 and the first optical axis AX1 passing through the light incident part B1 is set to, for example, 50 mm in consideration of the width of the observer's head. The fourth reflecting surface 21d is a rectangular flat surface, reflects the image light GL that has entered through the first and second reflecting surfaces 21a and 21b, emits the light outside the light emitting portion B3, and transmits the external light. A half mirror layer 28 which is a reflection part (semi-transmission reflection part). That is, the half mirror layer 28 is a transflective film having light transmittance. The half mirror layer (semi-transmissive reflective film) 28 is formed by forming a metal reflective film or a dielectric multilayer film of, for example, silver on the inclined surface RR constituting the fourth reflective surface 21d of the light guide member 21. The The reflectance of the half mirror layer 28 with respect to the image light GL is set to 10% to 50% in the assumed incident angle range of the image light GL from the viewpoint of facilitating observation of the external light GL ′ by see-through. The reflectance of the half mirror layer 28 of the specific embodiment with respect to the image light GL is set to 20%, for example, and the transmittance with respect to the image light GL is set to 80%, for example.

第4反射面21d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。また、第4反射面21dは、外界光GL'を部分的に透過させ光射出面OSを通過させる面でもあり、半透過半反射面である。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。   The fourth reflecting surface 21d is inclined with respect to the second optical axis AX2 or XY plane perpendicular to the first reflecting surface 21a, for example, at an acute angle α = 25 ° to 27 °, and is guided by the half mirror layer 28. The image light GL incident through the first and second reflecting surfaces 21a and 21b of the portion B2 is partially reflected and bent so as to be directed in the −Z direction as a whole, thereby allowing the light exit surface OS to pass therethrough. The fourth reflecting surface 21d is also a surface that partially transmits the external light GL ′ and allows the light exit surface OS to pass therethrough, and is a transflective surface. The component of the image light transmitted through the fourth reflecting surface 21d is incident on the light transmitting member 23 and is not used for forming an image.

本実施形態では、第4反射面21dのハーフミラー層28上においても、第1及び第2反射面21a,21bを被覆するコート層であるハードコート層CC1が施されている。従って、ハーフミラー層28は、ハードコート層CC1によって保護された状態となっている。   In the present embodiment, a hard coat layer CC1, which is a coat layer covering the first and second reflection surfaces 21a and 21b, is also provided on the half mirror layer 28 of the fourth reflection surface 21d. Therefore, the half mirror layer 28 is protected by the hard coat layer CC1.

光透過部材23は、導光部材21の本体と同一の材料で構成され同一の屈折率を有し、第1面23aと、第2面23bと、第3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3面23cは、XY面に対して傾斜しており、導光部材21の第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3面23cとに挟まれた楔状の部材を有するものとなっている。光透過部材23は、導光部材21と同様に、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。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であり、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。なお、光透過部材23の表面には、ハードコート層CC1と同一材料で構成されるハードコート層CC2が施されている。   The light transmission member 23 is made of the same material as the main body of the light guide member 21 and has the same refractive index, and has a first surface 23a, a second surface 23b, and a third surface 23c. The first and second surfaces 23a and 23b extend along the XY plane. The third surface 23 c is inclined with respect to the XY plane, and is disposed in parallel to face the fourth reflecting surface 21 d of the light guide member 21. That is, the light transmission member 23 has a wedge-shaped member sandwiched between the second surface 23b and the third surface 23c. Similar to the light guide member 21, the light transmissive member 23 is formed of a resin material exhibiting high light transmittance in the visible region. The light transmitting member 23 is a block-like member integrally formed by injection molding, and is formed by, for example, injecting a heat or photopolymerization type resin material into a molding die and thermosetting or photocuring. . A hard coat layer CC2 made of the same material as the hard coat layer CC1 is applied to the surface of the light transmission member 23.

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、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、観察者の眼EYから遠い表側にある。第3面23cは、接着剤によって導光部材21の第4反射面21dに接合される矩形の光透過面である。以上の第1面23aと第3面23cとなす角度は、導光部材21の第2反射面21bと第4反射面21dとのなす角度εと等しくなっており、第2面23bと第3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。   In the light transmission member 23, the first surface 23 a is disposed on the extended plane of the first reflecting surface 21 a provided on the light guide member 21, is on the back side close to the observer's eye EY, and the second surface 23 b is guided. It is arranged on the extended plane of the second reflecting surface 21b provided on the optical member 21, and is on the front side far from the observer's eye EY. The third surface 23c is a rectangular light transmission surface joined to the fourth reflection surface 21d of the light guide member 21 by an adhesive. The angle formed by the first surface 23a and the third surface 23c is equal to the angle ε formed by the second reflective surface 21b and the fourth reflective surface 21d of the light guide member 21, and the second surface 23b and the third surface 23c are the same. The angle formed with the surface 23 c is equal to the angle β formed between the first reflecting surface 21 a and the third reflecting surface 21 c of the light guide member 21.

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3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がハーフミラー層28を有していることから、第3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。   The light transmission member 23 and the light guide member 21 constitute a see-through portion B4 at the joint portion between them and the vicinity thereof. That is, since the first and second surfaces 23a and 23b are not provided with a reflective coating such as a mirror layer, the external light GL ′ is transmitted with a high transmittance similarly to the light guide part B2 of the light guide member 21. . The third surface 23c can also transmit the external light GL ′ with high transmittance, but since the fourth reflecting surface 21d of the light guide member 21 has the half mirror layer 28, the third surface 23c passes through the third surface 23c. The ambient light GL ′ to be reduced is reduced by 20%, for example. That is, the observer observes the image light GL that has been reduced to 20% and the external light GL ′ that has been reduced to 80%.

透視部B4の構成すなわち光透過部材23と導光部材21との接合において、ハーフミラー層28は、接合部分において挟持された状態となる。このような接合において、例えば接着剤に含まれる溶剤が接着箇所を溶解すること等によってハーフミラー層28を侵食し、ひいては画像光や外界光によって観察される画像等が劣化したものとなる可能性がある。本実施形態では、光透過部材23と導光部材21との接合前にハーフミラー層28をハードコート層CC1によって保護した状態とすることで、ハーフミラー層28が接着剤から影響を受けないようにしている。   In the configuration of the see-through portion B4, that is, in joining the light transmitting member 23 and the light guide member 21, the half mirror layer 28 is sandwiched at the joining portion. In such bonding, for example, the solvent contained in the adhesive may erode the half mirror layer 28 by dissolving the bonded portion, and as a result, the image observed by image light or external light may deteriorate. There is. In the present embodiment, the half mirror layer 28 is not affected by the adhesive by protecting the half mirror layer 28 with the hard coat layer CC1 before joining the light transmitting member 23 and the light guide member 21. I have to.

〔C.画像光の光路の概要〕
図3(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。
[C. Overview of optical path of image light)
FIG. 3A is a view for explaining an optical path in the first direction D1 corresponding to the longitudinal section CS1 of the liquid crystal display device 32. FIG. In the longitudinal section along the first direction D1, that is, the YZ plane (the unfolded Y′Z ′ plane), among the image light emitted from the liquid crystal display device 32, the upper end side of the display area 32b indicated by the alternate long and short dash line in FIG. The component emitted from the (+ Y side) is referred to as image light GLa, and the component emitted from the lower end side (−Y side) of the display area 32b indicated by the two-dot chain line in the drawing is referred to as image light GLb.

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φの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φ(|φ|=|φ|)の下方向から傾いて入射する。以上の角度φ,φは、上下の半画角に相当し、例えば6.5°に設定される。 The upper image light GLa is converted into a parallel light flux by the projection optical system 12 and passes through the light incident part B1, the light guide part B2, and the light emission part B3 of the light guide member 21 along the developed optical axis AX ′. The incident light is incident on the observer's eye EY in a state of a parallel light beam, tilted from above the angle φ 1 . On the other hand, the lower image light GLb is converted into a parallel light flux by the projection optical system 12, and along the developed optical axis AX ′, the light incident part B <b> 1, the light guide part B <b> 2, and the light emission part of the light guide member 21. The light passes through B3 and is incident on the observer's eye EY in a state of parallel light flux with an inclination from below the angle φ 2 (| φ 2 | = | φ 1 |). The above angles φ 1 and φ 2 correspond to the upper and lower half angles of view, and are set to, for example, 6.5 °.

図3(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(閉じ込め方向DW2又は合成方向)D2の光路を説明する図である。第2方向D2(閉じ込め方向DW2又は合成方向)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GLc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GLdとする。図3(B)中には、参考のため、右寄り内側のから射出される画像光GLeと、左寄り内側のから射出される画像光GLfとを追加している。   FIG. 3B is a diagram illustrating an optical path in the second direction (confinement direction DW2 or synthesis direction) D2 corresponding to the cross section CS2 of the liquid crystal display device 32. Among the image lights emitted from the liquid crystal display device 32 in the cross section CS2 along the second direction D2 (the confinement direction DW2 or the synthesis direction), that is, the XZ plane (the X′Z ′ plane after development), The component emitted from the first display point P1 on the right end side (+ X side) toward the display area 32b shown in FIG. 4 is image light GLc, and the left end side (−X side) toward the display area 32b shown by the two-dot chain line in the figure. ) Is emitted from the second display point P2 as image light GLd. In FIG. 3B, for reference, image light GLe emitted from the inner right side and image light GLf emitted from the inner left side are added.

右側の第1表示点P1からの画像光GLc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θの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GLd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θ(|θ|=|θ|)の左方向から傾いて入射する。以上の角度θ,θは、左右の半画角に相当し、例えば10°に設定される。 The image light GLc from the first display point P1 on the right side is converted into a parallel light beam by the projection optical system 12, and along the developed optical axis AX ′, the light incident part B1, the light guide part B2, and through the light exit portion B3, a parallel light beam state with respect to the observer's eye EY, incident inclined from right angles theta 1. On the other hand, the image light GLd from the second display point P2 on the left side is converted into a parallel light beam by the projection optical system 12, and along the developed optical axis AX ′, the light incident part B1 and the light guide part of the light guide member 21. The light passes through B2 and the light emitting part B3 and enters the observer's eye EY in a state of a parallel light beam with an angle θ 2 (| θ 2 | = | θ 1 |) inclined from the left direction. The above angles θ 1 and θ 2 correspond to the left and right half angles of view, and are set to 10 °, for example.

なお、第2方向D2の横方向に関しては、導光部材21中で画像光GLc,GLd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GLc,GLd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GLc,GLd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GLcの射出角度θ'と左側の画像光GLdの射出角度θ'とは異なるものに設定されている。 Note that, in the horizontal direction of the second direction D2, the image lights GLc and GLd are folded back by reflection in the light guide member 21 and the number of reflections is different, so that each image light GLc and GLd is in the light guide member 21. It is expressed discontinuously. In addition, regarding the observer's eye EY, the viewing direction is upside down compared to the case of FIG. As a result, the screen is horizontally reversed as a whole in the horizontal direction, but the right half image of the liquid crystal display device 32 and the liquid crystal display device can be obtained by processing the light guide member 21 with high accuracy as will be described in detail later. The images on the left half of 32 are continuously joined without any gap. In consideration of the fact that the number of reflections of the image light GLc and GLd in the light guide member 21 is different from each other, the emission angle θ 1 ′ of the right image light GLc and the emission angle θ 2 ′ of the left image light GLd. Is set to something different.

以上により、観察者の眼EYに入射する画像光GLa,GLb,GLc,GLdは、無限遠からの虚像となっており、縦の第1方向D1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。   As described above, the image lights GLa, GLb, GLc, and GLd incident on the observer's eye EY are virtual images from infinity, and the image formed on the liquid crystal display device 32 is correct in the first vertical direction D1. The image formed on the liquid crystal display device 32 is reversed with respect to the second horizontal direction D2.

〔D.横方向に関する画像光の光路〕
図4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。
[D. (The optical path of image light in the horizontal direction)
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a specific optical path in the first display device 100A. The projection optical system 12 has three lenses L1, L2, and L3.

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θの傾きで平行光束として射出される。 The image lights GL11 and GL12 from the first display point P1 on the right side of the liquid crystal display device 32 pass through the lenses L1, L2, and L3 of the projection optical system 12 to be converted into parallel light beams, and the light incident surface of the light guide member 21 Incident on IS. The image lights GL11 and GL12 guided into the light guide member 21 repeat total reflection at the same angle on the first and second reflection surfaces 21a and 21b, and are finally emitted as a parallel light flux from the light exit surface OS. . Specifically, the image lights GL11 and GL12 are reflected by the third reflection surface 21c of the light guide member 21 as parallel light beams, and then enter the first reflection surface 21a of the light guide member 21 at the first reflection angle γ1. , Total reflection (first total reflection). Thereafter, the image lights GL11 and GL12 are incident on the second reflecting surface 21b and totally reflected (second total reflection) while maintaining the first reflection angle γ1, and then incident on the first reflecting surface 21a again. And is totally reflected (third total reflection). As a result, the image lights GL11 and GL12 are totally reflected three times on the first and second reflecting surfaces 21a and 21b, and enter the fourth reflecting surface 21d. The image lights GL11 and GL12 are reflected by the fourth reflection surface 21d at the same angle as the third reflection surface 21c, and are angled from the light emission surface OS to the second optical axis AX2 direction perpendicular to the light emission surface OS. It is emitted as a parallel light beam by theta 1 slope.

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θの傾きで平行光束として射出される。 The image lights GL21 and GL22 from the second display point P2 on the left side of the liquid crystal display device 32 pass through the lenses L1, L2, and L3 of the projection optical system 12 to be converted into parallel light beams, and the light incident surface of the light guide member 21 Incident on IS. The image lights GL21 and GL22 guided into the light guide member 21 repeat total reflection at equal angles on the first and second reflection surfaces 21a and 21b, and are finally emitted from the light exit surface OS as parallel light beams. . Specifically, the image lights GL21 and GL22 are reflected by the third reflecting surface 21c of the light guide member 21 as a parallel light beam, and then the first reflection of the light guide member 21 at the second reflection angle γ2 (γ2 <γ1). The light enters the surface 21a and is totally reflected (first total reflection). Thereafter, the image lights GL21 and GL22 enter the second reflection surface 21b and are totally reflected (second total reflection) while maintaining the second reflection angle γ2, and then enter the first reflection surface 21a again. Are totally reflected (third total reflection), are incident again on the second reflecting surface 21b and totally reflected (fourth total reflection), and are again incident on the first reflecting surface 21a and totally reflected. (5th total reflection). As a result, the image lights GL21 and GL22 are totally reflected five times on the first and second reflecting surfaces 21a and 21b and enter the fourth reflecting surface 21d. The image lights GL21 and GL22 are reflected by the fourth reflecting surface 21d at the same angle as the third reflecting surface 21c, and are angled from the light emitting surface OS to the second optical axis AX2 direction perpendicular to the light emitting surface OS. It is emitted as a parallel light beam by theta 2 gradient.

図4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。   In FIG. 4, when the light guide member 21 is developed, a virtual first surface 121a corresponding to the first reflection surface 21a, and when the light guide member 21 is deployed, a virtual first surface 121b corresponding to the second reflection surface 21b. The 2nd surface 121b is drawn. By developing in this way, the image lights GL11 and GL12 from the first display point P1 pass through the first surface 121a twice after passing through the incident equivalent surface IS ′ corresponding to the light incident surface IS. It can be seen that the light passes through the surface 121b once, is emitted from the light exit surface OS, and enters the observer's eye EY, and the image lights GL21 and GL22 from the second display point P2 are incident corresponding to the light entrance surface IS. After passing through the equivalent surface IS ", it can be seen that it passes through the first surface 121a three times, passes through the second surface 121b twice, is emitted from the light exit surface OS, and enters the observer's eye EY. In other words, the observer observes the lens L3 of the projection optical system 12 existing in the vicinity of the two incident equivalent planes IS ′ and IS ″ at two different positions.

図5(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5(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5(C)及び5(D)は、虚像を構成する部分画像を説明する図である。図5(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5(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5(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5(D)に示すように左半分が欠けた部分画像となっている。   FIG. 5A is a diagram for conceptually explaining the display surface of the liquid crystal display device 32, and FIG. 5B is a diagram for conceptually explaining a virtual image of the liquid crystal display device 32 that can be seen by an observer. FIGS. 5C and 5D are diagrams illustrating partial images constituting a virtual image. A rectangular image forming area AD provided in the liquid crystal display device 32 shown in FIG. 5A is observed as a virtual image display area AI shown in FIG. On the left side of the virtual image display area AI, a first projection image IM1 corresponding to a portion from the center to the right side of the image forming area AD of the liquid crystal display device 32 is formed. This first projection image IM1 is shown in FIG. ) As shown in FIG. Further, on the right side of the virtual image display area AI, a projection image IM2 corresponding to a portion from the center to the left side of the image formation area AD of the liquid crystal display device 32 is formed as a virtual image. This second projection image IM2 is shown in FIG. As shown in (D), the left half is a partial image.

図5(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5(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。   The first partial region A10 that forms only the first projection image (virtual image) IM1 in the liquid crystal display device 32 illustrated in FIG. 5A includes the first display point P1 at the right end of the liquid crystal display device 32, for example. The image lights GL11 and GL12 that are totally reflected three times in total in the light guide portion B2 of the light guide member 21 are emitted. The second partial area A20 that forms only the second projection image (virtual image) IM2 in the liquid crystal display device 32 includes, for example, the second display point P2 at the left end of the liquid crystal display device 32, and the light guide member 21 guides the light. The image light GL21 and GL22 that are totally reflected five times in the portion B2 are emitted. The image light from the band SA extending vertically and sandwiched between the first and second partial areas A10 and A20 near the center of the image forming area AD of the liquid crystal display device 32 forms an overlapping image SI shown in FIG. doing. That is, the image light from the band SA of the liquid crystal display device 32 is a total of 5 in the first projection image IM1 formed by the image light GL11 and GL12 totally reflected three times in the light guide B2, and in the light guide B2. The second projected image IM2 formed by the image lights GL11 and GL12 that are totally reflected once is superimposed on the virtual image display area AI. If the light guide member 21 is precisely processed and a light beam accurately collimated by the projection optical system 12 is formed, the overlapping image SI is prevented from being displaced or blurred due to the superimposition of the two projection images IM1 and IM2. be able to.

以上では、液晶表示デバイス32の右側の第1表示点P1を含む第1部分領域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部分領域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。   In the above, the total number of reflections of the image light GL11 and GL12 emitted from the first partial area A10 including the first display point P1 on the right side of the liquid crystal display device 32 by the first and second reflecting surfaces 21a and 21b is three times in total. Thus, the total number of reflections of the image light GL21 and GL22 emitted from the second partial area A20 including the second display point P2 on the left side of the liquid crystal display device 32 by the first and second reflecting surfaces 21a and 21b is five times in total. However, the total number of reflections can be changed as appropriate. That is, by adjusting the outer shape (that is, thickness t, distance D, acute angles α, β) of the light guide member 21, the total number of reflections of the image light GL11, GL12 is set to five times, and the total reflection number of the image light GL21, GL22 is A total of seven times can be used. In the above description, the total number of reflections of the image lights GL11, GL12, GL21, and GL22 is an odd number. However, if the light incident surface IS and the light exit surface OS are arranged on the opposite side, that is, the light guide member 21. Is a parallelogram type in plan view, the total number of reflections of the image lights GL11, GL12, GL21, and GL22 is an even number.

〔E.虚像表示装置の作製工程〕
以下、図6(A)〜6(C)により、本実施形態に係る虚像表示装置の作製工程について説明する。ここでは、各製造工程のうち特徴的な部分である導光部材21と光透過部材23との接合による導光装置20の作製に関する工程について説明する。
[E. Manufacturing process of virtual image display device]
Hereinafter, the manufacturing process of the virtual image display device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. Here, a process related to the production of the light guide device 20 by joining the light guide member 21 and the light transmitting member 23, which is a characteristic part of each manufacturing process, will be described.

まず、図6(A)に示すように、導光部材21の本体部分20aが準備され、反射膜であるミラー層25とは透過反射膜であるハーフミラー層28とが形成される。本体部分20aは、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されるが、ここでは、例えばメタクリルスチレンやシクロオレフィンポリマーを材料として射出成型によって成形されるものとする。本体部分20aは、導光部材21の第1〜第4反射面21a,21b,21c,21d(図2(A)等参照)を形成すべき部分である第1〜第4面SFa,SFb,SFc,SFdを有する。これらの面SFa,SFb,SFc,SFdのうち、斜面RSである第3面SFcの面上において、画像光の反射のために必要な領域にアルミ等を蒸着することによってミラー層25が成膜され、第3反射面21cが形成される(ミラー層成膜工程)。また、斜面RRである第4面SFdの面上において、画像光の反射及び外界光の透過のために必要な領域に銀等を蒸着することによってハーフミラー層28が成膜され、半透過面である第4反射面21dが形成される(反射部作製工程)。   First, as shown in FIG. 6A, a main body portion 20a of the light guide member 21 is prepared, and a mirror layer 25 that is a reflective film and a half mirror layer 28 that is a transmissive reflective film are formed. The main body portion 20a is formed of a resin material exhibiting high light transmittance in the visible range. Here, the main body portion 20a is formed by injection molding using, for example, methacrylstyrene or a cycloolefin polymer as a material. The main body portion 20a includes first to fourth surfaces SFa, SFb, which are portions where the first to fourth reflecting surfaces 21a, 21b, 21c, 21d (see FIG. 2A) of the light guide member 21 are to be formed. It has SFc and SFd. Of these surfaces SFa, SFb, SFc, and SFd, a mirror layer 25 is formed by depositing aluminum or the like on a region necessary for reflection of image light on the surface of the third surface SFc that is the inclined surface RS. Then, the third reflecting surface 21c is formed (mirror layer forming step). On the surface of the fourth surface SFd, which is the inclined surface RR, a half mirror layer 28 is formed by depositing silver or the like in a region necessary for reflection of image light and transmission of external light, so that a semi-transmission surface is formed. The fourth reflecting surface 21d is formed (reflecting part manufacturing step).

次に、図6(B)に示すように、ミラー層成膜工程及び反射部作製工程でミラー層25及びハーフミラー層28が成膜された状態の本体部分20aにおいて、その表面にハードコート層CC1が成膜される。ハードコート層CC1は、例えばディップ処理によってコート材を塗布することで、本体部分20aの表面全体にほぼ均一な膜厚で形成される(コート層成膜工程)。なお、ハードコート層CC1の膜厚は、5μm程度とすることが望ましい。これにより、ハードコート層CC1成膜後の形状が、成膜前の本体部分20aの形状を維持したものとなり、かつ、ハードコート層CC1が本体部分20aを損傷から防いだり汚れの除去を容易にしたりするといったハードコートとしての機能できる程度の厚さを有するものとなる。この場合、ハードコート層CC1は、第1及び第2面SFa,SFbのみならず第4反射面21dを覆って、光透過部材23に対向する側の表面S1を形成し半透過反射膜であるハーフミラー層28を保護する。つまり、ハードコート層CC1のうち、第4反射面21dを覆う部分には、半透過反射層保護層として機能しており、また、光透過部材23が接合された状態では装置の内部側に存在する中間層となる。ハードコート層CC1のうち、第1及び第2面SFa,SFbを覆う部分は、露出する表面を形成する表面コート層となる。なお、ハードコート層CC1は、第3反射面21cを覆うことでミラー層25を保護し、また、第1及び第2面SFa,SFbを覆うことで第1及び第2反射面21a,21bを形成している。以上のように、コート層成膜工程を経ることで、第1〜第4反射面21a,21b,21c,21dを有する導光部材21が作製される(導光部材準備工程)。   Next, as shown in FIG. 6B, a hard coat layer is formed on the surface of the main body portion 20a in a state where the mirror layer 25 and the half mirror layer 28 are formed in the mirror layer forming step and the reflecting portion manufacturing step. CC1 is deposited. The hard coat layer CC1 is formed with a substantially uniform film thickness over the entire surface of the main body portion 20a by applying a coating material, for example, by dipping (coat layer film forming step). The film thickness of the hard coat layer CC1 is desirably about 5 μm. As a result, the shape after the hard coat layer CC1 is formed maintains the shape of the main body portion 20a before the film formation, and the hard coat layer CC1 prevents the main body portion 20a from being damaged and facilitates the removal of dirt. It has a thickness that can function as a hard coat. In this case, the hard coat layer CC1 is a transflective film that covers not only the first and second surfaces SFa, SFb but also the fourth reflective surface 21d, forms a surface S1 on the side facing the light transmissive member 23, and is a transflective film. The half mirror layer 28 is protected. That is, the portion of the hard coat layer CC1 that covers the fourth reflective surface 21d functions as a semi-transmissive reflective layer protective layer, and exists on the inner side of the apparatus when the light transmissive member 23 is bonded. It becomes an intermediate layer. A portion of the hard coat layer CC1 that covers the first and second surfaces SFa and SFb is a surface coat layer that forms an exposed surface. The hard coat layer CC1 protects the mirror layer 25 by covering the third reflection surface 21c, and covers the first and second reflection surfaces 21a, 21b by covering the first and second surfaces SFa, SFb. Forming. As described above, the light guide member 21 having the first to fourth reflective surfaces 21a, 21b, 21c, and 21d is manufactured through the coat layer forming step (light guide member preparing step).

また、図6(B)に示すように、導光部材準備工程において導光部材21が準備されるとともに、導光部材21に接合する光透過部材23が準備される(光透過部材準備工程)。光透過部材23は、本体部分24aと、ハードコート層CC2とを有する。つまり、光透過部材23は、本体部分24aの表面にハードコート層CC2を成膜したものとなっている。このハードコート層CC2は、導光部材21のハードコート層CC1と同一の材料で構成されており、光透過部材23の各面23a等を形成している。特に、導光部材21に対向する面である第3面23cとして、導光部材21の半透過面である第4反射面21d側に位置する表面S1に対向する対向面S2がハードコート層CC2によって形成される。言い換えると、ハードコート層CC2は、対向面S2を形成する対向面形成層である。なお、ハードコート層CC2についても、例えばディップ処理によってコート材を塗布することで、所望の膜厚で形成することができる。なお、本体部分24aは、本体部分20aと同一の材料で射出成型等によって成形される。   As shown in FIG. 6B, the light guide member 21 is prepared in the light guide member preparation step, and the light transmission member 23 to be joined to the light guide member 21 is prepared (light transmission member preparation step). . The light transmissive member 23 includes a main body portion 24a and a hard coat layer CC2. That is, the light transmission member 23 is formed by forming the hard coat layer CC2 on the surface of the main body portion 24a. The hard coat layer CC2 is made of the same material as the hard coat layer CC1 of the light guide member 21, and forms each surface 23a of the light transmission member 23 and the like. In particular, as the third surface 23c that is the surface facing the light guide member 21, the facing surface S2 that faces the surface S1 that is located on the fourth reflecting surface 21d side that is the semi-transmissive surface of the light guide member 21 is the hard coat layer CC2. Formed by. In other words, the hard coat layer CC2 is a facing surface forming layer that forms the facing surface S2. The hard coat layer CC2 can also be formed with a desired film thickness by applying a coating material, for example, by dipping. The main body portion 24a is formed by injection molding or the like with the same material as the main body portion 20a.

次に、図6(C)に示すように、導光部材21と光透過部材23とが、導光部材21の表面S1と、光透過部材23の対向面S2とにおいて、接着剤等により貼り合わせることで、接合される(接合工程)。   Next, as shown in FIG. 6C, the light guide member 21 and the light transmission member 23 are attached to the surface S1 of the light guide member 21 and the facing surface S2 of the light transmission member 23 with an adhesive or the like. By joining, it joins (joining process).

なお、必要であれば、図6(D)に示すように、接合工程において接合され一体化した導光部材21と光透過部材23とにさらに反射防止コートARを成膜してもよい(反射防止コート成膜工程)。以上により、導光装置20が作製される。   If necessary, as shown in FIG. 6D, an antireflection coating AR may be further formed on the light guide member 21 and the light transmission member 23 which are joined and integrated in the joining step (reflection). Prevention coating film forming step). Thus, the light guide device 20 is manufactured.

また、以上のようにして作製される導光装置20の導光部材21について、例えば反射防止コートARを施さない場合には、図6(C)において各面について一部拡大して示すように、第1及び第2反射面21a,21bは、最表層に位置するハードコート層CC1と空気層との界面によって形成される。また、第3反射面21cは、ミラー層25と第3面SFcとの界面によって形成される。また、第4反射面21dは、ハーフミラー層28と第4面SFdとの界面によって形成される。なお、図6(D)に示すように、反射防止コートARを成膜する場合には、反射防止コートARと空気層との界面を、第1及び第2反射面21a,21bとすることができる。   Moreover, about the light guide member 21 of the light guide device 20 manufactured as described above, for example, when the antireflection coating AR is not applied, as shown in FIG. The first and second reflecting surfaces 21a and 21b are formed by the interface between the hard coat layer CC1 located in the outermost layer and the air layer. The third reflecting surface 21c is formed by the interface between the mirror layer 25 and the third surface SFc. The fourth reflecting surface 21d is formed by the interface between the half mirror layer 28 and the fourth surface SFd. As shown in FIG. 6D, when the antireflection coating AR is formed, the interface between the antireflection coating AR and the air layer may be the first and second reflecting surfaces 21a and 21b. it can.

以上のように、本実施形態に係る虚像表示装置100では、導光装置20の作製において半透過反射膜であるハーフミラー層28が、ハードコート層CC1によって覆われている。従って、ハーフミラー層28のうち外界光を歪めることなく透過させるために透明部材である光透過部材23を接合する場合に、接合部分にハードコート層CC1が介在することとなり、半透過反射膜であるハーフミラー層28が溶剤等を含む接着剤から影響を受けてその光学特性が劣化するという事態を回避できる。半透過反射膜であるハーフミラー層28が的確に保護されるので、ハーフミラー層28の光学的機能である画像光を反射するとともに外界光を透過させる状態が適切に維持され、良好な状態でのシースルー観察が可能となる。   As described above, in the virtual image display device 100 according to the present embodiment, the half mirror layer 28 that is a semi-transmissive reflective film is covered with the hard coat layer CC1 in the manufacture of the light guide device 20. Therefore, when the light transmitting member 23, which is a transparent member, is bonded in order to transmit outside light in the half mirror layer 28 without distortion, the hard coat layer CC1 is interposed in the bonded portion, and the semi-transmissive reflective film It is possible to avoid a situation in which a certain half mirror layer 28 is affected by an adhesive containing a solvent or the like and the optical characteristics thereof deteriorate. Since the half mirror layer 28 that is a semi-transmissive reflective film is accurately protected, the state of reflecting the image light that is an optical function of the half mirror layer 28 and transmitting the external light is appropriately maintained, and in a good state. See-through observation.

また、本実施形態の場合、図6(C)に示す接合において、接着時の圧着といった物理的な力の作用に対しても、ハードコート層CC1が緩衝材としての役割を果たすことで、半透過反射膜であるハーフミラー層28が保護される。   In the case of this embodiment, in the joining shown in FIG. 6C, the hard coat layer CC1 plays a role as a cushioning material against the action of a physical force such as pressure bonding at the time of bonding. The half mirror layer 28 which is a transmission / reflection film is protected.

また、本実施形態の場合、接合部分である面S1,S2は、同一の材料で構成されるハードコート層CC1,CC2によって形成されているので、当該材料を接着するのに適した接着剤を用いることで、必要に足る接着力を確保することができる。従って、導光部材21の本体部分20a及び光透過部材23の本体部分24aの材料として、直接接合することが一般に困難とされているシクロオレフィンポリマーを用いることができる。シクロオレフィンポリマーを用いた場合、導光部材21や光透過部材23の高い光透過性を持たせ、かつ、吸湿性を特に抑制でき、より良好な状態でのシースルー観察が可能となる。   In the case of the present embodiment, since the surfaces S1 and S2 which are joint portions are formed by the hard coat layers CC1 and CC2 made of the same material, an adhesive suitable for adhering the material is used. By using it, it is possible to ensure a sufficient adhesive force. Therefore, as a material for the main body portion 20a of the light guide member 21 and the main body portion 24a of the light transmitting member 23, a cycloolefin polymer that is generally difficult to directly bond can be used. When the cycloolefin polymer is used, the light guide member 21 and the light transmissive member 23 have high light transmissivity, and the hygroscopic property can be particularly suppressed, and see-through observation in a better state becomes possible.

なお、第1及び第2反射面21a,21bでの全反射は、ハードコート層CC1の屈折率の設定によっており、ハードコート層CC1の表面側で生じさせることもハードコート層CC1の内側である面SFa,SFbで生じさせることもできる。   The total reflection on the first and second reflecting surfaces 21a and 21b depends on the setting of the refractive index of the hard coat layer CC1, and it is also inside the hard coat layer CC1 that is generated on the surface side of the hard coat layer CC1. It can also be generated by the surfaces SFa and SFb.

以下、図7(A)〜7(D)により、本実施形態に係る虚像表示装置の一変形例の作製工程について説明する。本変形例では、図7(B)〜7(D)に示すように、導光部材21の本体部分20aと光透過部材23の本体部分24aとが、同一の屈折率を有する異なる材料で構成されている。なお、虚像表示装置の作製における各工程については、図6(A)等に示す場合と同様である。   Hereinafter, a manufacturing process of a modification of the virtual image display device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In this modification, as shown in FIGS. 7B to 7D, the main body portion 20a of the light guide member 21 and the main body portion 24a of the light transmission member 23 are made of different materials having the same refractive index. Has been. Note that each step in manufacturing the virtual image display device is similar to the case illustrated in FIG.

本変形例においても、接合部分である面S1,S2は、同一の材料で構成されるハードコート層CC1,CC2によって形成されているので、当該材料を接着するのに適した接着剤を用いることで、本体部分20a,24aの材料が異なっていても、必要に足る接着力を確保することができる。   Also in this modification, since the surfaces S1 and S2 which are joint portions are formed by the hard coat layers CC1 and CC2 made of the same material, an adhesive suitable for adhering the material should be used. Thus, even if the main body portions 20a and 24a are made of different materials, a sufficient adhesive force can be ensured.

また、本体部分20a,24aの材料を同一の屈折率を有するものとすることで、歪みのない良好な状態でのシースルー観察が可能となる。   Further, by making the main body portions 20a and 24a have the same refractive index, see-through observation in a good state without distortion becomes possible.

〔F.その他〕
以上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。
[F. Others]
Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. Such modifications are also possible.

上記実施形態では、半透過反射膜であるハーフミラー層28を被覆するコート層としてハードコート層CC1を利用しているが、半透過反射膜をハードコート層以外のコート層で覆うものとしてもよい。また、反射防止コートARを施す場合には、導光部材21と光透過部材23との接合後に成膜するものとしているが、ハードコート層CC1の成膜後であって導光部材21と光透過部材23との接合の前に反射防止コートARを成膜することで、ハードコート層CC1と反射防止コートARとによってハーフミラー層28を被覆する構成も考えられる。   In the above embodiment, the hard coat layer CC1 is used as a coat layer that covers the half mirror layer 28 that is a semi-transmissive reflective film. However, the semi-transmissive reflective film may be covered with a coat layer other than the hard coat layer. . In addition, when the antireflection coating AR is applied, the film is formed after the light guide member 21 and the light transmitting member 23 are joined. However, after the hard coat layer CC1 is formed, the light guide member 21 and the light transmitting member 23 are formed. A configuration in which the half mirror layer 28 is covered with the hard coat layer CC1 and the antireflection coating AR by forming the antireflection coating AR before the bonding with the transmissive member 23 is also conceivable.

光透過部材23の形状は、導光部材21を横すなわちX方向に延長するものに限らず、導光部材21を上下から挟むように拡張した部分を含むものとできる。例えば、図8(A)〜8(D)及び図9(A)〜9(D)に示すような導光部材21及び光透過部材23の組み合わせが考えられる。なお、これらの比較的複雑な形状の導光部材21及び光透過部材23であっても、例えばディップ処理によってハードコート層CC1,CC2を成膜することで、全体に比較的薄い膜を均一に成膜できる。なお、ハードコート層CC1,CC2の成膜方法については、ディップ処理に限らず、通常のコート方式やスプレー方式、ロールコート方式、湿式のコート方式等も適用可能である。導光部材21等の形状が比較的単純な場合には、上記のような種々の方法で、所望の膜厚のハードコート層CC1,CC2を形成できる。   The shape of the light transmissive member 23 is not limited to the shape in which the light guide member 21 extends laterally, that is, in the X direction, and may include a portion that is extended so as to sandwich the light guide member 21 from above and below. For example, combinations of the light guide member 21 and the light transmissive member 23 as shown in FIGS. 8A to 8D and FIGS. 9A to 9D are possible. Even in the case of the light guide member 21 and the light transmission member 23 having relatively complicated shapes, for example, by forming the hard coat layers CC1 and CC2 by dipping, a relatively thin film can be uniformly formed on the whole. A film can be formed. In addition, about the film-forming method of the hard-coat layers CC1 and CC2, not only a dipping process but a normal coat system, a spray system, a roll coat system, a wet coat system, etc. are applicable. When the shape of the light guide member 21 or the like is relatively simple, the hard coat layers CC1 and CC2 having a desired film thickness can be formed by various methods as described above.

上記実施形態では、半透過反射部であるハーフミラー層28を、例えば銀等による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半透過反射膜としているが、これに限らず、半透過反射性を有する半透過部材や、半透過性のシート等によって半透過反射部を構成するものとしてもよい。また、例えば図10(A)に示すように、ミラー層25やハーフミラー層28(図2(A)等参照)に代えて、ホログラム素子HE1,HE2によって第3反射面21cや第4反射面21dを形成するものとしてもよい。つまり、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部をホログラム素子HE2で構成するものとしてもよい。この場合、画像表示装置11は、光源として、例えば3色の光束を発生するLED光源を有し、ホログラム素子HE1,HE2は、当該3色に応じた3層構造のホログラム層を有するものとする。これにより、ホログラム素子HE1,HE2は、第3反射面21cや第4反射面21dの近辺に形成された仮想的なミラーとして、画像表示装置11からの各色光を所望の方向に反射させる機能を有するものとなる。つまり、ホログラム素子825は、画像光の反射方向の調整を可能とする。また、ホログラム素子HE1,HE2を用いる場合、各色光を所望の方向に反射できる。従って、例えば図10(B)に示すように、第3及び第4反射面21c,21dを第1反射面21aに対して傾斜させることなく、第2反射面21bを延長した第1反射面21aに平行な面上にホログラム素子HE1,HE2を形成する構成とすることもできる。なお、ホログラム素子HE2は、特定波長帯の光に対してのみ作用し他の波長帯の光を透過させるため、外界光を通過させてシースルー観察が可能となっている。   In the above embodiment, the half mirror layer 28 that is a transflective portion is a transflective film formed by depositing a metal reflective film or a dielectric multilayer film made of silver or the like, but is not limited thereto. The transflective portion may be configured by a transflective member having transflective properties, a translucent sheet, or the like. Further, for example, as shown in FIG. 10A, a third reflecting surface 21c or a fourth reflecting surface is replaced by hologram elements HE1 and HE2 instead of the mirror layer 25 and the half mirror layer 28 (see FIG. 2A). 21d may be formed. That is, the transflective portion that bends the image light and transmits the external light may be configured by the hologram element HE2. In this case, the image display device 11 has, for example, an LED light source that generates light beams of three colors as a light source, and the hologram elements HE1 and HE2 have a hologram layer having a three-layer structure corresponding to the three colors. . Accordingly, the hologram elements HE1 and HE2 have a function of reflecting each color light from the image display device 11 in a desired direction as virtual mirrors formed in the vicinity of the third reflecting surface 21c and the fourth reflecting surface 21d. It will have. That is, the hologram element 825 can adjust the reflection direction of the image light. Further, when the hologram elements HE1 and HE2 are used, each color light can be reflected in a desired direction. Therefore, for example, as shown in FIG. 10B, the first and second reflecting surfaces 21a are formed by extending the second reflecting surface 21b without inclining the third and fourth reflecting surfaces 21c and 21d with respect to the first reflecting surface 21a. The hologram elements HE1 and HE2 may be formed on a plane parallel to. In addition, since the hologram element HE2 acts only on light in a specific wavelength band and transmits light in other wavelength bands, see-through observation is possible by allowing external light to pass through.

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を用いたが、光入射部B1や光射出部B3において、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、図11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1125を用いることができ、このリレー部材1125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の面である第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。   In the above description, the light guide device 20 including the light incident part B1, the light guide part B2, and the light emitting part B3 is used. However, in the light incident part B1 and the light emitting part B3, it is not necessary to use a plane mirror. A lens-like function can be provided by a spherical or aspherical curved mirror. Furthermore, as shown in FIG. 11, a prism or block-shaped relay member 1125 separated from the light guide B2 can be used as the light incident part B1, and the incident and outgoing surfaces and the reflective inner surface of the relay member 1125 are lens-like. It can also have a special function. In addition, although the light guide 26 which comprises the light guide part B2 is provided with the 1st and 2nd reflective surfaces 21a and 21b which are the 1st and 2nd surfaces which propagate image light GL by reflection, These reflecting surfaces 21a and 21b do not need to be parallel to each other, and may be curved surfaces.

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。   In the above embodiment, the illumination light SL from the illumination device 31 is not particularly directed, but the illumination light SL can be provided with directivity corresponding to the position of the liquid crystal display device 32. As a result, the liquid crystal display device 32 can be efficiently illuminated, and luminance unevenness due to the position of the image light GL can be reduced.

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5(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。   In the above embodiment, the display brightness of the liquid crystal display device 32 is not particularly adjusted, but the display brightness may be adjusted according to the range and overlap of the projection images IM1 and IM2 as shown in FIG. it can.

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。   In the above-described embodiment, the transmissive liquid crystal display device 32 or the like is used as the image display device 11. However, the image display device 11 is not limited to the transmissive liquid crystal display device 32, and various devices can be used. . For example, a configuration using a reflective liquid crystal display device is possible, and a digital micromirror device or the like can be used instead of the liquid crystal display device 32. Further, as the image display device 11, a self-luminous element represented by an LED array, an OLED (organic EL), or the like can be used.

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。   In the virtual image display device 100 of the above-described embodiment, the image forming device 10 and the light guide device 20 are provided one by one corresponding to both the right eye and the left eye, but either the right eye or the left eye. Only the image forming apparatus 10 and the light guide device 20 may be provided for only one eye.

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。   In the above embodiment, the first optical axis AX1 passing through the light incident surface IS and the second optical axis AX2 passing through the light incident surface IS are parallel, but these optical axes AX1 and AX2 are made non-parallel. You can also.

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。   In the above description, the virtual image display device 100 has been specifically described as being a head-mounted display, but the virtual image display device 100 can be modified to a head-up display.

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。   In the above description, in the first and second reflecting surfaces 21a and 21b, image light is totally reflected and guided by the interface with air without applying a mirror, a half mirror, or the like on the surface. The total reflection includes reflection formed by forming a mirror coat or a half mirror film on the whole or a part of the first and second reflection surfaces 21a and 21b. For example, after the incident angle of the image light satisfies the total reflection condition, the first and second reflection surfaces 21a and 21b are subjected to mirror coating or the like to reflect substantially all the image light. Cases are also included. In addition, as long as image light with sufficient brightness can be obtained, the first and second reflecting surfaces 21a and 21b may be entirely or partially coated with a somewhat transmissive mirror.

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。   In the above description, the light guide member 21 extends in the horizontal direction in which the eyes EY are arranged. However, the light guide member 21 can be extended in the vertical direction. In this case, the optical panels 110 are arranged in parallel, not in series.

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…本体部分、 21…導光部材、 21a,21b,21c,21d…反射面、 21e…第1の側面(上面)、 21f…第2の側面(下面)、 21h…端面、 23…光透過部材、 23a,23b,23c…面、 24a…本体部分、 25…ミラー層、 28…ハーフミラー層(半透過反射膜)、 31…照明装置、 32…液晶表示デバイス、 32b…表示領域、 34…駆動制御部、 100…虚像表示装置、 100A,100B…表示装置、 110…光学パネル、 121…フレーム、 131,132…駆動部、 AX1…第1光軸、 AX2…第2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、 FS…平坦面、 GL…画像光、 GL'…外界光、 GL11,GL12,GL21,GL22…画像光、 IM1,IM2…投射像、 IS…光入射面、 L1,L2,L3…レンズ、 OS…光射出面、 P1…表示点、 P2…表示点、 SL…照明光、 CC1…ハードコート層(コート層)、 CC2…ハードコート層(対向面形成層)、 AR…反射防止コート DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Image forming apparatus, 11 ... Image display apparatus, 12 ... Projection optical system, 20 ... Light guide apparatus, 20a ... Main-body part, 21 ... Light guide member, 21a, 21b, 21c, 21d ... Reflecting surface, 21e ... 1st Side surface (upper surface), 21f ... second side surface (lower surface), 21h ... end surface, 23 ... light transmitting member, 23a, 23b, 23c ... surface, 24a ... main body portion, 25 ... mirror layer, 28 ... half mirror layer ( Translucent reflection film), 31 ... illumination device, 32 ... liquid crystal display device, 32b ... display region, 34 ... drive control unit, 100 ... virtual image display device, 100A, 100B ... display device, 110 ... optical panel, 121 ... frame, 131, 132 ... drive unit, AX1 ... first optical axis, AX2 ... second optical axis, B1 ... light incident part, B2 ... light guide part, B3 ... light emission part, B4 ... see-through part, CC Adhesive layer, EY ... eye, FS ... flat surface, GL ... image light, GL '... external light, GL11, GL12, GL21, GL22 ... image light, IM1, IM2 ... projected image, IS ... light incident surface, L1, L2 , L3 ... lens, OS ... light exit surface, P1 ... display point, P2 ... display point, SL ... illumination light, CC1 ... hard coat layer (coat layer), CC2 ... hard coat layer (opposite surface forming layer), AR ... Anti-reflection coating

Claims (12)

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の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、を有する導光装置と、
を備え、
前記導光装置は、前記光射出部において、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反射部と、前記反射部を覆うコート層と、を有する、虚像表示装置。
An image display device for forming image light;
A projection optical system for forming a virtual image by the image light emitted from the image display device;
A light incident part that takes in the image light that has passed through the projection optical system and a light guide that guides the image light taken from the light incident part by total reflection on the first and second surfaces extending opposite to each other. A light guide device, and a light emitting unit for taking out the image light that has passed through the light guide unit to the outside,
With
The light guide device is a virtual image display device having a reflection part that bends the image light and transmits the external light and a coat layer that covers the reflection part in the light emitting part.
前記導光装置は、前記反射部に対向する対向面を有し、前記コート層を介して前記対向面と前記反射部とを接合することによって外界光の観察を可能にする透視部を構成する光透過部材を有する、請求項1に記載の虚像表示装置。   The light guide device has a facing surface that faces the reflecting portion, and constitutes a see-through portion that enables observation of external light by joining the facing surface and the reflecting portion through the coat layer. The virtual image display device according to claim 1, comprising a light transmission member. 前記光透過部材は、前記コート層と同一の材料で構成されて前記対向面を形成する対向面形成層を有する、請求項2に記載の虚像表示装置。   The virtual image display device according to claim 2, wherein the light transmission member includes a facing surface forming layer that is made of the same material as the coat layer and forms the facing surface. 前記導光装置のうち前記導光部を含む導光部材の本体部分と、前記光透過部材の本体部分とは、同一の材料で構成される、請求項2及び3のいずれか一項に記載の虚像表示装置。   The main-body part of the light guide member containing the said light guide part among the said light-guide devices, and the main-body part of the said light transmissive member are comprised by the same material as described in any one of Claim 2 and 3. Virtual image display device. 前記導光部材の本体部分及び前記光透過部材の本体部分の材料は、シクロオレフィンポリマーである、請求項4に記載の虚像表示装置。   The virtual image display device according to claim 4, wherein a material of the main body portion of the light guide member and the main body portion of the light transmission member is a cycloolefin polymer. 前記導光装置のうち前記導光部を含む導光部材の本体部分と、前記光透過部材の本体部分とは、同一の屈折率を有する異なる材料で構成される、請求項2及び3のいずれか一項に記載の虚像表示装置。   The main body part of the light guide member including the light guide unit in the light guide device and the main body part of the light transmission member are made of different materials having the same refractive index. The virtual image display device according to claim 1. 前記コート層は、少なくとも前記第1及び第2の面を含む前記画像光の導光に寄与する面を保護するハードコート層である、請求項1から6までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。   The virtual image according to any one of claims 1 to 6, wherein the coat layer is a hard coat layer that protects a surface that contributes to guiding the image light including at least the first and second surfaces. Display device. 前記コート層は、コート材をディップ処理によって塗布することで形成される、請求項1から7までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。   The virtual image display device according to any one of claims 1 to 7, wherein the coating layer is formed by applying a coating material by dipping. 前記導光部は、互いに平行に配置され全反射による導光を可能にする前記第1の面と前記第2の面とを有し、
前記光入射部は、前記第1の面に対して所定の角度をなす第3の面を有し、
前記光射出部は、前記第1の面に対して所定の角度をなす第4の面を有する、請求項1から8までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
The light guide unit has the first surface and the second surface that are arranged in parallel to each other and enable light guide by total reflection,
The light incident portion has a third surface that forms a predetermined angle with respect to the first surface;
9. The virtual image display device according to claim 1, wherein the light emitting unit has a fourth surface that forms a predetermined angle with respect to the first surface. 10.
前記反射部は、前記第4の面上に形成される、請求項9に記載の虚像表示装置。   The virtual image display device according to claim 9, wherein the reflection unit is formed on the fourth surface. 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の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前記光射出部と組み合わせることによって外界光の観察を可能にする透視部を構成する光透過部材と前記光射出部と前記光透過部材との間に配置されて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反射部とを有する導光装置と、
を備える虚像表示装置の製造方法であって、
前記反射部を前記光射出部側に配置する反射部作製工程と、
前記反射作製工程において作製された前記反射部を覆うコート層を成膜するコート層成膜工程と、
前記コート層成膜工程において前記コート層に覆われた前記反射部を間に挟むようにして前記光射出部と前記光透過部材とを接合する接合工程と、
を有する虚像表示装置の製造方法。
An image display device that forms image light, a projection optical system that forms a virtual image by the image light emitted from the image display device, a light incident portion that takes in the image light that has passed through the projection optical system, and the A light guide unit that guides the image light captured from the light incident unit by total reflection on the first and second surfaces extending opposite to each other; a light emission unit that extracts the image light that has passed through the light guide unit; and A light transmitting member that constitutes a see-through unit that enables observation of external light by combining with a light emitting unit, and is disposed between the light emitting unit and the light transmitting member to bend the image light and to transmit the external light. A light guide device having a reflecting portion to transmit;
A method of manufacturing a virtual image display device comprising:
A reflective part manufacturing step of arranging the reflective part on the light emitting part side;
A coat layer film forming step of forming a coat layer covering the reflective portion manufactured in the reflection manufacturing process;
A bonding step of bonding the light emitting portion and the light transmitting member so as to sandwich the reflective portion covered by the coat layer in the coat layer film forming step;
A method of manufacturing a virtual image display device having
前記コート層成膜工程において、前記コート層となるべきコート材をディップ処理によって塗布するディップ処理工程を含む、請求項11に記載の虚像表示装置。   The virtual image display device according to claim 11, wherein the coating layer forming step includes a dip processing step of applying a coating material to be the coating layer by dip processing.
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