JP2017161563A - Light guide device and virtual image display device - Google Patents

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JP2017161563A JP2016043089A JP2016043089A JP2017161563A JP 2017161563 A JP2017161563 A JP 2017161563A JP 2016043089 A JP2016043089 A JP 2016043089A JP 2016043089 A JP2016043089 A JP 2016043089A JP 2017161563 A JP2017161563 A JP 2017161563A
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小松　朗
Akira Komatsu
朗 小松
貴洋 戸谷
Takahiro Totani
貴洋 戸谷
武田　高司
Takashi Takeda
高司 武田
将行 ▲高▼木
将行 ▲高▼木
Masayuki Takagi
敏明 宮尾
Toshiaki Miyao
敏明 宮尾
隼人 松木
Hayato Matsuki
隼人 松木
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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light guide device or the like capable of suppressing such a problem that a ghost image is observed in a see-through view at a close distance.SOLUTION: A light guide device 20 includes an entrance part 21, a parallel light guide body 22 for guiding light, and an exit part 23. The exit part 23 has a reflection unit 30 comprising an array of a plurality of mirrors 31. The plurality of mirrors 31 constituting the reflection unit 30 are a reflection element having a reflectance of P-polarized light lower than a reflectance of S-polarized light, so that, for example, when external light OL as P-polarized light is incident to the light guide device 20, the external light OL reflected by a specific first mirror 31A and again reflected by an adjoining second mirror 31B to enter an eye EY can be decreased with respect to the external light OL incident to the reflection unit 30 and transmitted through the first mirror 31A to enter the eye EY. When a close object is observed through the parallel light guide body 22, a ghost caused by indirect light by double reflection on the mirror 31 can be prevented from being observed.SELECTED DRAWING: Figure 4

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に用いられる導光装置及びこれを組み込んだ虚像表示装置に関する。   The present invention relates to a light guide device used for a head-mounted display or the like used by being mounted on a head, and a virtual image display device incorporating the same.

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映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 that enable formation and observation of virtual images, such as a head-mounted display, have been proposed that guide video light from a display element to an observer's pupil using a light guide plate.

例えば、視準像等を観察者の視野に導入するウェアラブルディスプレイ装置として、平行平面板状の導光体の中に主面に対して傾斜するとともに互いに平行に配置された多数のハーフミラー（以下、「ＨＭ」とも呼ぶ）を組み込み、このＨＭで映像光を反射して観察者に提示するものが公知となっている（特許文献１参照）。この装置では、導光体越しのシースルーによって周囲環境を眺めつつ、イメージングユニットからの映像光を導光体内の多数のＨＭで反射させて取り出すことにより可視像として観察可能にしている。   For example, as a wearable display device that introduces a collimated image or the like into an observer's field of view, a number of half mirrors (hereinafter referred to as “inclined” and parallel to each other) , Which is also referred to as “HM”), and the image light reflected by this HM is presented to the observer (see Patent Document 1). In this apparatus, while seeing the surrounding environment through see-through through the light guide, the image light from the imaging unit is reflected and extracted by a number of HMs in the light guide so that it can be observed as a visible image.

上記特許文献１に記載のウェアラブルディスプレイ装置では、近距離のシースルー視について考慮されていない。具体的には、この種のウェアラブルディスプレイ装置を装着して近距離の外界物体を観察した場合、アレイ状のＨＭが眼前に配置されるので、外界光を透過させたＨＭからの直接光と、このＨＭで反射され隣接するＨＭで再度反射された間接光とが同一方向から眼に入射する。つまり、導光体越しに近接物体を見た場合、ＨＭでの２重反射による間接光に起因してゴーストが観察されてしまうという問題がある。
なお、ＨＭの透過率を高めて外光の取り込みを多くしようとすると、映像光が暗くなってしまう。その一方で、ＨＭの反射率を高めて映像光の射出光量を多くしようとすると、外界の観察が容易でなくなり、例えばＨＭの形成領域を眼の前に限るとこのＨＭ形成領域が外観的に目立ってしまう。 The wearable display device described in Patent Document 1 does not consider see-through vision at a short distance. Specifically, when a wearable display device of this type is mounted and an external object at a short distance is observed, an array of HM is arranged in front of the eyes, so that direct light from the HM that transmits external light, The indirect light reflected by the HM and reflected again by the adjacent HM enters the eye from the same direction. That is, when a close object is seen through the light guide, there is a problem that a ghost is observed due to indirect light due to double reflection at the HM.
Note that if the HM transmittance is increased to increase the amount of external light, the image light becomes dark. On the other hand, if the reflectance of HM is increased to increase the amount of emitted light of the image light, it is not easy to observe the outside world. For example, when the HM formation area is limited to the front of the eye, the HM formation area is visually changed. It will stand out.

米国出願公開第ＵＳ２０１３／０１６３０８９号明細書US Application Publication No. US2013 / 0163089

本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、近距離のシースルー視でゴースト像が観察されることを抑制できる導光装置及びこれを組み込んだ虚像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described background art, and an object thereof is to provide a light guide device capable of suppressing a ghost image from being observed in a see-through view at a short distance and a virtual image display device incorporating the same. To do.

上記目的を達成するため、本発明に係る導光装置は、観察者側及び外界側に対応して対向する一対の面を有する導光体と、導光体の一端側に設けられた入射部と、導光体の他端側に設けられた射出部とを備え、射出部は、入射部からの映像光を観察者側にそれぞれ射出させる複数のミラーを配列してなる反射ユニットを有し、複数のミラーは、Ｐ偏光の反射率がＳ偏光の反射率よりも低い反射素子である。なお、Ｐ偏光は、電界成分がミラーの入射面（ここでの入射面は、ミラー面と垂直の関係にあり入射光線と反射光線を含む）に平行なものを意味し、Ｓ偏光は、電界成分がミラーの上記入射面に垂直なものを意味する。   In order to achieve the above object, a light guide device according to the present invention includes a light guide having a pair of faces facing each other on the observer side and the outside, and an incident portion provided on one end side of the light guide. And a light emitting unit provided on the other end of the light guide, and the light emitting unit includes a reflection unit in which a plurality of mirrors that emit image light from the light incident unit to the viewer side are arranged. The plurality of mirrors are reflective elements in which the reflectance of P-polarized light is lower than that of S-polarized light. P-polarized light means that the electric field component is parallel to the incident surface of the mirror (the incident surface here is perpendicular to the mirror surface and includes incident light and reflected light). It means that the component is perpendicular to the incident surface of the mirror.

上記導光装置によれば、複数のミラーが、Ｐ偏光の反射率がＳ偏光の反射率よりも低い反射素子であるので、例えばＰ偏光に偏った外界光が導光装置に入射する場合、反射ユニットに入射し特定のミラーを通過して眼に入射する外界光に対して、当該特定のミラーで反射されて隣のミラーで再度反射されて眼に入射する外界光を低減することができる。これにより導光体越しに近接物体を見た場合、ミラーでの２重反射による間接光に起因してゴーストが観察されてしまうことを抑制できる。また、Ｓ偏光に偏った映像光を導光体経由で反射ユニットに入射させる場合、反射ユニットに入射し特定のミラーで反射されて眼に入射する映像光の輝度低下を抑えることができ、映像光の光利用効率を高めることができる。   According to the light guide device, since the plurality of mirrors is a reflective element whose reflectance of P-polarized light is lower than that of S-polarized light, for example, when external light biased to P-polarized light enters the light guide device, With respect to the external light incident on the reflection unit and passing through the specific mirror and entering the eye, the external light reflected by the specific mirror and reflected again by the adjacent mirror can be reduced. . Thereby, when a close object is seen through a light guide, it can suppress that a ghost is observed due to indirect light by double reflection with a mirror. In addition, when image light that is biased toward S-polarized light is incident on the reflection unit via the light guide, it is possible to suppress a decrease in luminance of the image light that is incident on the reflection unit and reflected by a specific mirror. The light utilization efficiency of light can be increased.

本発明の具体的な側面では、上記導光装置が、導光体の外界側を覆うとともにミラーを基準とするＰ偏光の透過率がミラーを基準とするＳ偏光の透過率よりも高いシェード部材と組み合わせて使用される。この場合、Ｐ偏光に偏った外界光を導光装置に入射させることができるので、近接物体を見た場合のゴースト発生を確実に抑制することができる。   In a specific aspect of the present invention, the light guide device covers the outside of the light guide and has a P-polarized light transmittance with respect to the mirror higher than the S-polarized light transmittance with respect to the mirror. Used in combination with. In this case, since external light biased to P-polarized light can be incident on the light guide device, it is possible to reliably suppress the occurrence of ghost when a close object is viewed.

本発明の別の側面では、ミラーは、誘電体多層膜で形成されている。この場合、Ｐ偏光の反射率とＳ偏光の反射率との調整が容易である。誘電体多層膜を用いることにより、光の損失が少なく、反射率を下げても均一な特性を維持しやすい。   In another aspect of the present invention, the mirror is formed of a dielectric multilayer film. In this case, it is easy to adjust the reflectance of P-polarized light and the reflectance of S-polarized light. By using a dielectric multilayer film, there is little loss of light and it is easy to maintain uniform characteristics even if the reflectance is lowered.

本発明のさらに別の側面では、複数のミラーは、映像光をそれぞれ最大で２回通過させる。この場合、反射ユニットを介しての映像光の輝度制御が容易になり、高画質での表示が可能になる。   In still another aspect of the present invention, the plurality of mirrors allow the image light to pass through at most twice. In this case, luminance control of the image light through the reflection unit is facilitated, and display with high image quality is possible.

本発明のさらに別の側面では、ミラーのＰ偏光の反射率をＲｐとし、ミラーのＳ偏光の反射率をＲｓとしたときに、下記の条件式（１）及び（２）
Ｒｐ＜０．０５ … （１）
Ｒｐ＜０．５×Ｒｓ … （２）
を満たす。この場合、Ｐ偏光の反射率とＳ偏光の反射率との差が大きく、Ｐ偏光の反射率がかなり小さいので、外界光の透過率を高めつつ近接物体を見た場合のゴースト発生を抑制することができる。 In still another aspect of the present invention, when the reflectance of the P-polarized light of the mirror is Rp and the reflectance of the S-polarized light of the mirror is Rs, the following conditional expressions (1) and (2)
Rp <0.05 (1)
Rp <0.5 × Rs (2)
Meet. In this case, since the difference between the reflectance of the P-polarized light and the reflectance of the S-polarized light is large and the reflectance of the P-polarized light is considerably small, the occurrence of a ghost when a close object is viewed while increasing the transmittance of external light is suppressed. be able to.

本発明のさらに別の側面では、導光体の一対の面は、略平行に延び、複数のミラーは、導光体の外界側で反射された映像光を反射して観察者側にそれぞれ射出させるため外界側に向かって入射部側に傾斜している。この場合、映像光が、導光体と反射ユニットとの境界面で反射されることなく射出部に入射する位置又はその近傍のミラーのみを経由する構成とできる。これにより、観察されるべき映像光がミラーを経由する回数を減らして輝度ムラや減光を防止でき、その一方で、意図しない映像光の射出を防止してゴースト光の発生を抑えることができる。   In yet another aspect of the present invention, the pair of surfaces of the light guide body extend substantially in parallel, and the plurality of mirrors reflect the image light reflected on the external side of the light guide body and exit to the viewer side, respectively. Therefore, it is inclined toward the incident side toward the outside. In this case, the image light can be configured to pass only through a mirror at a position where the image light is incident on the emitting portion without being reflected by the boundary surface between the light guide and the reflection unit or in the vicinity thereof. As a result, the number of times that the image light to be observed passes through the mirror can be reduced to prevent uneven brightness and dimming, and on the other hand, unintentional emission of image light can be prevented and generation of ghost light can be suppressed. .

本発明のさらに別の側面では、導光体の外界側を覆うシェード部材と組み合わせて使用され、シェード部材は、外界光のうち導光体の導光方向に略平行な第１方向の電界成分であるＰ偏光の透過率が外界光のうち第１方向と交差する第２方向の電界成分であるＳ偏光の透過率よりも高い。   In still another aspect of the present invention, the shade member is used in combination with a shade member that covers the outside of the light guide, and the shade member is an electric field component in a first direction that is substantially parallel to the light guide direction of the light guide of the outside light. The transmittance of P-polarized light is higher than the transmittance of S-polarized light, which is an electric field component in the second direction that intersects the first direction of the external light.

本発明のさらに別の側面では、ミラーへの映像光の入射角は、４０°以上である。この場合、入射部側からの映像光が反射ユニットに入射して最初のミラーに入射した段階又は隣のミラーに入射した段階で、ミラーによって映像光が反射され眼側に取り出される構成をとりやすくなる。   In still another aspect of the present invention, the incident angle of the image light to the mirror is 40 ° or more. In this case, it is easy to take a configuration in which the image light is reflected by the mirror and taken out to the eye side when the image light from the incident part side enters the reflection unit and enters the first mirror or the adjacent mirror. Become.

上記目的を達成するため、本発明に係る虚像表示装置は、映像光を生じさせる映像素子と、上述した導光装置とを備える。   In order to achieve the above object, a virtual image display device according to the present invention includes a video element that generates video light and the light guide device described above.

上記虚像表示装置によれば、上述した導光装置を用いることにより、近距離のシースルー視でゴースト像が観察されることを抑制できる。   According to the virtual image display device, by using the light guide device described above, it is possible to suppress a ghost image from being observed in a see-through view at a short distance.

本発明の具体的な側面では、上記虚像表示装置において、映像素子から所定方向に偏った偏光特性を有する映像光が出射される。この場合、例えばＳ偏光に偏った映像光を導光体経由で反射ユニットに入射させることができ、反射ユニットに入射し特定のミラーで反射されて眼に入射する映像光の輝度低下を抑えることができ、映像光の光利用効率を高めることができる。   In a specific aspect of the present invention, in the virtual image display device, video light having polarization characteristics biased in a predetermined direction is emitted from the video element. In this case, for example, image light biased to S-polarized light can be incident on the reflection unit via the light guide, and a decrease in luminance of the image light incident on the reflection unit and reflected by a specific mirror is suppressed. And the light use efficiency of the image light can be increased.

本発明の別の側面では、映像素子から導光体の光学面を経て複数のミラーに至るまでの光路に所定方向に偏った偏光特性を与える光学要素が存在する。この場合、反射ユニットにおいて映像光の効率的な反射が可能になる。   In another aspect of the present invention, there is an optical element that provides a polarization characteristic biased in a predetermined direction in an optical path from the image element to the plurality of mirrors through the optical surface of the light guide. In this case, the reflection unit can efficiently reflect the image light.

本発明のさらに別の側面では、導光体の外界側を覆うとともに所定方向に偏った偏光特性を有するシェード部材をさらに備える。この場合、例えばＰ偏光に偏った外界光を導光装置に入射させることができるので、近接物体を見た場合のゴースト発生を確実に抑制することができる。   In still another aspect of the present invention, a shade member that covers the outside of the light guide and has polarization characteristics that are biased in a predetermined direction is further provided. In this case, for example, external light biased to P-polarized light can be incident on the light guide device, so that it is possible to reliably suppress the occurrence of a ghost when a close object is viewed.

（Ａ）は、第１実施形態に係る虚像表示装置を示す断面図であり、（Ｂ）は、導光装置の裏面図である。(A) is sectional drawing which shows the virtual image display apparatus which concerns on 1st Embodiment, (B) is a reverse view of a light guide device. 導光装置等における映像光の光路を光軸を含む断面で説明する図である。It is a figure explaining the optical path of the image light in a light guide device etc. in the section containing an optical axis. 反射ユニットにおけるミラーの配置及び光路の状態を説明する部分拡大図である。It is the elements on larger scale explaining the arrangement | positioning of the mirror in a reflection unit, and the state of an optical path. 反射ユニットによる外界光の処理を説明する図である。It is a figure explaining the process of the external light by a reflection unit. 反射ユニットによる映像光の処理を説明する図である。It is a figure explaining the process of the image light by a reflection unit. 反射ユニットによる外界光の処理の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the process of the external light by a reflection unit. 反射ユニットによる映像光の処理の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the process of the image light by a reflection unit. 反射ユニットの一作製例を説明する図である。It is a figure explaining the example of 1 production of a reflection unit. 映像光の光路の射出側における変形例を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the modification in the emission side of the optical path of image light. 映像光の光路の射出側における別の変形例を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining another modification in the emission side of the optical path of image light. 第２実施形態に係る虚像表示装置を説明する図である。It is a figure explaining the virtual image display apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 導光装置の変形例を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the modification of a light guide device.

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る導光装置を組み込んだ虚像表示装置について説明する。 [First Embodiment]
Hereinafter, a virtual image display device incorporating the light guide device according to the first embodiment of the present invention will be described.

〔１Ａ．導光装置及び虚像表示装置の構造〕
図１（Ａ）及び１（Ｂ）を参照して、第１実施形態の導光装置を組み込んだ虚像表示装置について説明する。虚像表示装置１００は、ヘッドマウントディスプレイに適用されるものであり、画像形成装置１０と、導光装置２０とを一組として備える。なお、図１（Ａ）は、図１（Ｂ）に示す導光装置２０のＡ−Ａ断面に対応する。 [1A. Structure of light guide device and virtual image display device]
With reference to FIG. 1 (A) and 1 (B), the virtual image display apparatus incorporating the light guide device of 1st Embodiment is demonstrated. The virtual image display device 100 is applied to a head mounted display, and includes an image forming device 10 and a light guide device 20 as a set. 1A corresponds to the AA cross section of the light guide device 20 illustrated in FIG.

虚像表示装置１００は、観察者に虚像としての映像を認識させるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させるものである。虚像表示装置１００において、画像形成装置１０と導光装置２０とは、通常観察者の右眼及び左眼に対応して一組ずつ設けられるが、右眼用と左眼用とでは左右対称であるので、ここでは左眼用のみを示し、右眼用については図示を省略している。なお、虚像表示装置１００は、全体としては、例えば一般の眼鏡のような外観（不図示）を有するものとなっている。   The virtual image display device 100 allows an observer to recognize a video image as a virtual image and allows the observer to observe an external image in a see-through manner. In the virtual image display device 100, the image forming device 10 and the light guide device 20 are normally provided one by one corresponding to the right eye and the left eye of the observer, but the right eye and the left eye are symmetrical. Therefore, only the left eye is shown here, and the illustration for the right eye is omitted. The virtual image display device 100 as a whole has, for example, an appearance (not shown) like general glasses.

画像形成装置１０は、映像素子である液晶デバイス１１と、光結合用の投射レンズ１２とを備える。
液晶デバイス（映像素子）１１は、光源１４からの照明光を空間的に変調して、動画像その他の表示対象となるべき映像光ＧＬを形成する。液晶デバイス（映像素子）１１は、所定の偏光特性を有する映像光ＧＬを射出する。具体的には、液晶デバイス１１からＳ偏光に偏った状態の映像光ＧＬを平行導光体２２経由で反射ユニット３０に入射させることができる。なお、ここでＳ偏光とは、後に詳述する反射ユニット３０又はそのミラー３１を基準とするものである。
投射レンズ１２は、例えば縦のｙ方向に関して液晶デバイス１１上の各点から射出された映像光ＧＬを略平行光線にするコリメートレンズとして機能し、横のｘｚ断面に関して導光装置２０の一部と協働してコリメートレンズとして機能する。なお、投射レンズ１２は、ガラス又はプラスチックで形成され、１枚に限らず複数枚の構成とすることができる。投射レンズ１２は、球面レンズに限らず、非球面レンズ、非軸対称曲面を含む自由曲面レンズ等とすることができる。 The image forming apparatus 10 includes a liquid crystal device 11 that is a video element and a projection lens 12 for optical coupling.
The liquid crystal device (video element) 11 spatially modulates illumination light from the light source 14 to form video light GL to be a moving image or other display target. The liquid crystal device (video element) 11 emits video light GL having a predetermined polarization characteristic. Specifically, the image light GL that is biased to S-polarized light from the liquid crystal device 11 can be incident on the reflection unit 30 via the parallel light guide 22. Here, the S-polarized light is based on the reflection unit 30 or its mirror 31 described later in detail.
The projection lens 12 functions as, for example, a collimating lens that makes the image light GL emitted from each point on the liquid crystal device 11 in the vertical y direction substantially parallel, and a part of the light guide device 20 with respect to the horizontal xz cross section. Work together as a collimating lens. Note that the projection lens 12 is formed of glass or plastic, and is not limited to one, but may have a plurality of configurations. The projection lens 12 is not limited to a spherical lens, but may be an aspheric lens, a free-form surface lens including an axisymmetric curved surface, or the like.

導光装置２０は、平板状の部分を有し、画像形成装置１０で形成された映像光ＧＬを虚像光として観察者の眼ＥＹに向けて射出するとともに、外界像に対応する外界光ＯＬを実質的にそのまま透過させる。導光装置２０は、映像光を取り込む入射部２１と、導光用の平行導光体２２と、映像光を取り出すための射出部２３とを備える。本実施形態の場合、入射部２１は、観察者の耳側に配置され、射出部２３は、観察者の鼻側に配置される。平行導光体２２と入射部２１の本体とは、高い光透過性を有する樹脂材料により成形された一体品である。
なお、平行導光体２２は、観察者の眼ＥＹを基準とする光軸ＡＸに対して傾けて配置されており、その法線方向Ｚは、光軸ＡＸに対して角σだけ傾いている。この場合、平行導光体２２を顔の曲線に沿って配置できるが、平行導光体２２の法線は、光軸ＡＸに対して傾きを有するものとなる。このように、平行導光体２２の法線を光軸ＡＸに平行なｚ方向に対して角度σだけ傾ける場合、反射ユニット３０から射出させる光軸ＡＸ上及びその近傍の映像光ＧＬ０は、光射出面ＯＳの法線に対して角度σを成すものとなる。 The light guide device 20 has a flat portion, emits the image light GL formed by the image forming device 10 as virtual image light toward the observer's eye EY, and outputs the external light OL corresponding to the external image. Permeate substantially as it is. The light guide device 20 includes an incident portion 21 that captures image light, a parallel light guide 22 for guiding light, and an emission portion 23 that extracts image light. In the case of this embodiment, the incident part 21 is arrange | positioned at an observer's ear | edge side, and the injection | emission part 23 is arrange | positioned at an observer's nose side. The parallel light guide 22 and the main body of the incident portion 21 are an integrated product molded from a resin material having high light transmittance.
The parallel light guide 22 is disposed to be inclined with respect to the optical axis AX with respect to the eye EY of the observer, and the normal direction Z is inclined by an angle σ with respect to the optical axis AX. . In this case, the parallel light guide 22 can be arranged along the face curve, but the normal line of the parallel light guide 22 has an inclination with respect to the optical axis AX. As described above, when the normal line of the parallel light guide 22 is inclined by the angle σ with respect to the z direction parallel to the optical axis AX, the video light GL0 on and near the optical axis AX emitted from the reflection unit 30 is light The angle σ is formed with respect to the normal line of the exit surface OS.

入射部２１は、画像形成装置１０からの映像光ＧＬを取り込む光入射面ＩＳと、取り込んだ映像光ＧＬを反射して平行導光体２２内に導く反射面ＲＳとを有する。光入射面ＩＳは、投射レンズ１２側に凹の曲面２１ｂから形成されており、この曲面２１ｂは、反射面ＲＳで反射された映像光ＧＬを内面側で全反射する機能も有する。反射面ＲＳは、投射レンズ１２側に凹の曲面２１ａから形成されている。反射面ＲＳは、曲面２１ａ上にアルミ蒸着等の成膜を施すことにより形成され、光入射面ＩＳから入射した映像光ＧＬを反射し光路を所定方向に折り曲げ、曲面２１ｂは、反射面ＲＳで反射された映像光ＧＬを内側で全反射し光路を所定方向に折り曲げる。つまり、入射部２１は、光入射面ＩＳから入射した映像光ＧＬを２回の反射によって折り曲げることで、映像光ＧＬを平行導光体２２内に確実に結合させる。
なお、曲面２１ｂや曲面２１ａは、球面又は非球面に限らず、非軸対称曲面とすることができる。これにより、導光装置２０の光学性能を向上させることができる。
さらに、曲面２１ｂ，２１ａは、縦のｙ方向に屈折力を有するものであってもよい。これにより、投射レンズ１２によるコリメート機能を補助することができる。 The incident portion 21 includes a light incident surface IS that captures the video light GL from the image forming apparatus 10 and a reflective surface RS that reflects and guides the captured video light GL into the parallel light guide 22. The light incident surface IS is formed of a concave curved surface 21b on the projection lens 12 side, and the curved surface 21b also has a function of totally reflecting the image light GL reflected by the reflecting surface RS on the inner surface side. The reflecting surface RS is formed from a concave curved surface 21a on the projection lens 12 side. The reflective surface RS is formed by performing film deposition such as aluminum vapor deposition on the curved surface 21a, reflects the video light GL incident from the light incident surface IS, bends the optical path in a predetermined direction, and the curved surface 21b is formed by the reflective surface RS. The reflected image light GL is totally reflected on the inner side, and the optical path is bent in a predetermined direction. That is, the incident part 21 reliably couples the video light GL into the parallel light guide 22 by bending the video light GL incident from the light incident surface IS by two reflections.
Note that the curved surface 21b and the curved surface 21a are not limited to spherical surfaces or aspheric surfaces, and may be non-axisymmetric curved surfaces. Thereby, the optical performance of the light guide device 20 can be improved.
Furthermore, the curved surfaces 21b and 21a may have refractive power in the vertical y direction. Thereby, the collimating function by the projection lens 12 can be assisted.

平行導光体２２は、ｙ軸に平行でｘ軸又はｚ軸に対して傾斜した平板部分であり、導光体とも呼ぶ。平行導光体（導光体）２２は、光透過性の樹脂材料等により形成され、平行に延びる一対の面である２つの対向する平面２２ａ，２２ｂを有する。両平面２２ａ，２２ｂは、平行平面であるため、外界像に関して拡大やフォーカスズレを生じさせない。また、＋ｚ側又はＺ側の一方の平面２２ａは、入射部２１からの映像光を全反射させる全反射面として機能し、映像光を少ない損失で射出部２３に導く役割を有する。すなわち、＋ｚ側の平面２２ａは、平行導光体２２の外界側に配置されて全反射面として機能し、本明細書中において外界側面とも呼ぶ。また、−ｚ側の平面２２ｂは、本明細書中において観察者側面とも呼ぶ。裏側の平面（観察者側面）２２ｂは、射出部２３の一端まで延びている。ここで、裏側の平面２２ｂの延長平面は、平行導光体２２と射出部２３との境界面ＩＦとなっている。
平行導光体２２において、入射部２１の反射面ＲＳや光入射面ＩＳの内側で反射された映像光ＧＬは、全反射面である平面２２ａに入射し、ここで全反射され、導光装置２０の奥側すなわち射出部２３を設けた＋ｘ側又はＸ側に導かれる。つまり、平行導光体２２において、Ｘ軸方向は映像光ＧＬの導光方向となっている。
なお、平行導光体２２は、導光装置２０の外形のうち＋ｘ側又はＸ側の端面を画成する側面として終端面ＥＳを有する。また、平行導光体２２は、±ｙ側の端面を画成する上面及び底面として上端面ＴＰと下端面ＢＰとをそれぞれ有している。 The parallel light guide 22 is a flat plate portion that is parallel to the y axis and inclined with respect to the x axis or the z axis, and is also referred to as a light guide. The parallel light guide (light guide) 22 is formed of a light-transmitting resin material or the like, and has two opposing flat surfaces 22a and 22b which are a pair of surfaces extending in parallel. Since both the planes 22a and 22b are parallel planes, no enlargement or focus shift occurs with respect to the external image. Further, the one flat surface 22a on the + z side or the Z side functions as a total reflection surface that totally reflects the image light from the incident portion 21, and has a role of guiding the image light to the emission portion 23 with a small loss. That is, the flat surface 22a on the + z side is disposed on the outside of the parallel light guide 22 and functions as a total reflection surface, and is also referred to as an outside surface in the present specification. In addition, the −z side plane 22b is also referred to as an observer side surface in the present specification. The back plane (observer side face) 22 b extends to one end of the emitting portion 23. Here, an extended plane of the back side plane 22 b is a boundary surface IF between the parallel light guide 22 and the emitting portion 23.
In the parallel light guide 22, the image light GL reflected on the inner side of the reflection surface RS or the light incident surface IS of the incident portion 21 is incident on the plane 22 a which is a total reflection surface, and is totally reflected here, and is guided by the light guide device. It is led to the back side of 20, that is, the + x side or the X side where the injection portion 23 is provided. That is, in the parallel light guide 22, the X-axis direction is the light guide direction of the video light GL.
The parallel light guide 22 has a termination surface ES as a side surface that defines an end surface on the + x side or the X side in the outer shape of the light guide device 20. Further, the parallel light guide 22 has an upper end surface TP and a lower end surface BP as upper and lower surfaces that define an end surface on the ± y side.

図２に示すように、射出部２３は、平行導光体２２の奥側（＋Ｘ側）において、裏側の平面２２ｂに沿ってその延長上に層状に形成され、或いは境界面ＩＦに沿うように層状に形成されている。射出部２３は、平行導光体２２の外界側の平面（全反射面）２２ａにおいて所定面領域ＦＲで全反射された映像光ＧＬを通過させる際に、入射した映像光ＧＬを所定角度で反射して光射出面ＯＳ側へ折り曲げる。ここでは、射出部２３にこれまでこの射出部２３を透過することなく最初に入射する映像光ＧＬが虚像光としての取出し対象である。つまり、射出部２３において光射出面ＯＳの内面や境界面ＩＦで反射される光があっても、これは映像光として利用されない。射出部２３は、透過性を有する複数のミラー等を配列してなる反射ユニット３０を有するが、その詳しい構造については、図３等を参照して後に詳述する。   As shown in FIG. 2, the emission portion 23 is formed in a layered manner on the extension along the back plane 22 b on the back side (+ X side) of the parallel light guide 22, or along the boundary surface IF. It is formed in layers. The emission unit 23 reflects the incident video light GL at a predetermined angle when passing the video light GL totally reflected by the predetermined surface region FR on the external surface side (total reflection surface) 22a of the parallel light guide 22. And bent to the light exit surface OS side. Here, the image light GL that first enters the emission unit 23 without passing through the emission unit 23 until now is an extraction target as virtual image light. That is, even if there is light reflected by the inner surface of the light exit surface OS or the boundary surface IF in the light emitting portion 23, this is not used as image light. The emission unit 23 includes a reflection unit 30 in which a plurality of transmissive mirrors and the like are arranged. The detailed structure thereof will be described in detail later with reference to FIG.

導光装置２０が以上のような構造を有することから、画像形成装置１０から射出され光入射面ＩＳから導光装置２０に入射した映像光ＧＬは、入射部２１で複数回の反射によって折り曲げられ、平行導光体２２の平面２２ａの所定面領域ＦＲにおいて全反射されて光軸ＡＸに略沿って進む。＋ｚ側又は＋Ｚ側の平面２２ａの所定面領域ＦＲで反射された映像光ＧＬは、射出部２３に入射する。この際、ＸＹ面内において、所定面領域ＦＲの長手方向の幅は、射出部２３の長手方向の幅よりも狭くなっている。つまり、映像光ＧＬの光線束が射出部２３（又は反射ユニット３０）に入射する入射幅は、映像光ＧＬの光線束が所定面領域ＦＲに入射する入射幅よりも広い。このように、映像光ＧＬの光線束が所定面領域ＦＲに入射する入射幅を相対的に狭くすることにより、光路の干渉が生じにくくなり、境界面ＩＦを導光に利用しないで（つまり、境界面ＩＦで映像光ＧＬを反射させずに）、所定面領域ＦＲからの映像光ＧＬを射出部２３又は反射ユニット３０に直接的に入射させることが容易になる。射出部２３に入射した映像光ＧＬは、射出部２３又は反射ユニット３０において適度な角度で折り曲げられることで取出し可能な状態となり、最終的に光射出面ＯＳから射出される。光射出面ＯＳから射出された映像光ＧＬは、虚像光として観察者の眼ＥＹに入射する。当該虚像光が観察者の網膜において結像することで、観察者は虚像による映像光ＧＬを認識することができる。
ここで、像形成に用いられる映像光ＧＬが射出部２３に入射する角度は、光源側の入射部２１から離れるに従って大きくなっている。つまり、射出部２３の奥側には、外界側の平面２２ａに平行なＺ方向又は光軸ＡＸに対して傾きの大きな映像光ＧＬが入射して比較的大きな角度で折り曲げられ、射出部２３の前側には、Ｚ方向又は光軸ＡＸに対して傾きの小さな映像光ＧＬが入射して比較的小さな角度で折り曲げられる。 Since the light guide device 20 has the above-described structure, the image light GL emitted from the image forming device 10 and incident on the light guide device 20 from the light incident surface IS is bent by the incident portion 21 by a plurality of reflections. The light is totally reflected in the predetermined surface region FR of the flat surface 22a of the parallel light guide 22 and travels substantially along the optical axis AX. The video light GL reflected by the predetermined surface region FR of the flat surface 22a on the + z side or the + Z side is incident on the emission unit 23. At this time, the width in the longitudinal direction of the predetermined surface region FR is narrower than the width in the longitudinal direction of the injection portion 23 in the XY plane. That is, the incident width at which the light beam of the video light GL is incident on the emitting portion 23 (or the reflection unit 30) is wider than the incident width at which the light beam of the video light GL is incident on the predetermined surface region FR. Thus, by relatively narrowing the incident width at which the light bundle of the image light GL enters the predetermined surface region FR, interference of the optical path is less likely to occur, and the boundary surface IF is not used for light guiding (that is, It is easy to directly enter the image light GL from the predetermined surface area FR into the emission unit 23 or the reflection unit 30 without reflecting the image light GL at the boundary surface IF. The image light GL incident on the emission part 23 is in a state where it can be taken out by being bent at an appropriate angle in the emission part 23 or the reflection unit 30, and finally emitted from the light emission surface OS. The image light GL emitted from the light exit surface OS enters the observer's eye EY as virtual image light. The virtual image light forms an image on the retina of the observer, so that the observer can recognize the video light GL based on the virtual image.
Here, the angle at which the video light GL used for image formation is incident on the emitting portion 23 increases as the distance from the incident portion 21 on the light source side increases. In other words, the video light GL having a large inclination with respect to the Z direction or the optical axis AX parallel to the outer surface side plane 22a is incident on the back side of the emission unit 23 and is bent at a relatively large angle. On the front side, image light GL having a small inclination with respect to the Z direction or the optical axis AX is incident and bent at a relatively small angle.

〔１Ｂ．映像光の光路〕
以下、映像光の光路について詳しく説明する。図２に示すように、液晶デバイス１１の射出面１１ａ上からそれぞれ射出される映像光のうち、破線で示す射出面１１ａの中央部分から射出される成分を映像光ＧＬ０とし、図中一点鎖線で示す射出面１１ａの周辺のうち紙面左側（＋ｚ寄りの−ｘ側）から射出される成分を映像光ＧＬ１とし、図中二点鎖線で示す射出面１１ａの周辺のうち紙面右側（−ｚ寄りの＋ｘ側）から射出される成分を映像光ＧＬ２とする。これらのうち映像光ＧＬ０の光路は光軸ＡＸに沿って延びるものとなっている。 [1B. (Optical path of image light)
Hereinafter, the optical path of the image light will be described in detail. As shown in FIG. 2, among the image lights respectively emitted from the emission surface 11a of the liquid crystal device 11, a component emitted from the central portion of the emission surface 11a indicated by a broken line is defined as image light GL0, and is indicated by a one-dot chain line in the drawing. The component emitted from the left side (−x side near + z) of the periphery of the emission surface 11a shown is the image light GL1, and the right side (near −z side) of the periphery of the emission surface 11a shown by the two-dot chain line in the figure. The component emitted from the (+ x side) is defined as video light GL2. Among these, the optical path of the image light GL0 extends along the optical axis AX.

投射レンズ１２を経た各映像光ＧＬ０，ＧＬ１，ＧＬ２の主要成分は、導光装置２０の光入射面ＩＳからそれぞれ入射した後、入射部２１を経て平行導光体２２内を通過して射出部２３に至る。
具体的には、映像光ＧＬ０，ＧＬ１，ＧＬ２のうち、射出面１１ａの中央部分から射出された映像光ＧＬ０は、入射部２１で折り曲げられて平行導光体２２内に結合された後、標準反射角θ０で一方の平面２２ａの所定面領域ＦＲに入射して全反射され、平行導光体２２と射出部２３（又は反射ユニット３０）との境界面ＩＦで殆ど反射されないでこれを通過し、射出部２３の中央の部分２３ｋに直接的に入射する。映像光ＧＬ０は、部分２３ｋにおいて所定の角度で反射され、光射出面ＯＳからこの光射出面ＯＳを含むＸＹ面に対して傾いた光軸ＡＸ方向（Ｚ方向に対して角σの方向）に平行光束として射出される。
また、射出面１１ａの一端側（−ｘ側）から射出された映像光ＧＬ１は、入射部２１で折り曲げられて平行導光体２２内に結合された後、最大反射角θ１で一方の平面２２ａの所定面領域ＦＲに入射して全反射され、平行導光体２２と射出部２３（又は反射ユニット３０）との境界面ＩＦで殆ど反射されないでこれを通過し、射出部２３のうち奥側（＋Ｘ側）の部分２３ｈにおいて所定の角度で反射され、光射出面ＯＳから所定の角度方向に向けて平行光束として射出される。この際の射出角（光軸ＡＸを基準とした場合の角γ１に対応）は、入射部２１側に戻される程度が相対的に大きくなっている。
一方、射出面１１ａの他端側（＋ｘ側）から射出された映像光ＧＬ２は、入射部２１で折り曲げられて平行導光体２２内に結合された後、最小反射角θ２で一方の平面２２ａの所定面領域ＦＲに入射して全反射され、平行導光体２２と射出部２３（又は反射ユニット３０）との境界面ＩＦで殆ど反射されないでこれを通過し、射出部２３のうち入口側（−Ｘ側）の部分２３ｍにおいて所定の角度で反射され、光射出面ＯＳから所定の角度方向に向けて平行光束として射出される。この際の射出角（光軸ＡＸを基準とした場合の角γ２に対応）は、入射部２１側に戻される程度が相対的に小さくなっている。
つまり、様々な画角の映像光ＧＬ０，ＧＬ１，ＧＬ２は、観察者の眼ＥＹを想定したアイポイントＥＰａに集まる。アイポイントＥＰａは、導光装置２０に設定された射出瞳の位置を意味し、ここに眼ＥＹを置けば明るい欠けの無い画像が得られる。
なお、映像光ＧＬ０，ＧＬ１，ＧＬ２は、映像光ＧＬの光線全体の一部を代表して説明したものであるが、他の映像光ＧＬを構成する光線成分についても映像光ＧＬ０等と同様に導かれ光射出面ＯＳから射出されるため、これらについては図示及び説明を省略している。 The main components of the image lights GL0, GL1, and GL2 that have passed through the projection lens 12 are incident from the light incident surface IS of the light guide device 20, and then pass through the parallel light guide 22 through the incident portion 21 and are emitted. 23.
Specifically, out of the image lights GL0, GL1, and GL2, the image light GL0 emitted from the central portion of the emission surface 11a is bent at the incident portion 21 and coupled into the parallel light guide 22 and then standardized. The light enters the predetermined surface region FR of the one plane 22a at the reflection angle θ0, is totally reflected, passes through the boundary surface IF between the parallel light guide 22 and the emitting portion 23 (or the reflection unit 30), and is hardly reflected. Then, the light directly enters the central portion 23k of the emitting portion 23. The image light GL0 is reflected at a predetermined angle at the portion 23k, and is in the optical axis AX direction (the direction of the angle σ with respect to the Z direction) inclined from the light exit surface OS to the XY plane including the light exit surface OS. It is emitted as a parallel beam.
Further, the image light GL1 emitted from one end side (−x side) of the emission surface 11a is bent by the incident portion 21 and coupled into the parallel light guide 22, and then the one plane 22a at the maximum reflection angle θ1. Is incident on the predetermined surface area FR and totally reflected, passes through the boundary surface IF between the parallel light guide 22 and the emitting portion 23 (or the reflecting unit 30) with little reflection, and is far behind the emitting portion 23. The light is reflected at a predetermined angle at the (+ X side) portion 23h, and is emitted as a parallel light flux from the light exit surface OS toward the predetermined angle direction. The exit angle at this time (corresponding to the angle γ1 when the optical axis AX is used as a reference) is relatively large to be returned to the incident portion 21 side.
On the other hand, the image light GL2 emitted from the other end side (+ x side) of the emission surface 11a is bent at the incident portion 21 and coupled into the parallel light guide 22, and then one plane 22a with the minimum reflection angle θ2. Is incident on the predetermined surface area FR and totally reflected, passes through the boundary surface IF between the parallel light guide 22 and the emitting portion 23 (or the reflecting unit 30) with little reflection, and enters the entrance side of the emitting portion 23. The light is reflected at a predetermined angle at the (−X side) portion 23m, and is emitted as a parallel light flux from the light exit surface OS toward the predetermined angle direction. The exit angle at this time (corresponding to the angle γ2 with the optical axis AX as a reference) is relatively small to the extent that it is returned to the incident portion 21 side.
That is, the image lights GL0, GL1, and GL2 having various angles of view gather at the eye point EPa assuming the observer's eye EY. The eye point EPa means the position of the exit pupil set in the light guide device 20, and if the eye EY is placed here, a bright and clear image can be obtained.
Note that the video lights GL0, GL1, and GL2 have been described on behalf of part of the entire light beam of the video light GL, but the light beam components that make up the other video light GL are similar to the video light GL0 and the like. Since these are guided and emitted from the light exit surface OS, illustration and description thereof are omitted.

ここで、入射部２１及び平行導光体２２に用いられる透明樹脂材料の屈折率ｎの値の一例として、ｎ＝１．４とすると、その臨界角θｃの値はθｃ≒４５．６°となる。各映像光ＧＬ０，ＧＬ１，ＧＬ２の反射角θ０，θ１，θ２のうち最小である反射角θ２を臨界角θｃよりも大きな値とすることで、必要な映像光について平行導光体２２内での平面２２ａにおける全反射条件を満たすものにできる。
なお、中央向けの映像光ＧＬ０は、仰角φ０（＝９０°−θ０）で射出部２３の部分２３ｋに入射し、周辺向け映像光ＧＬ１は、仰角φ１（＝９０°−θ１）で射出部２３の部分２３ｈに入射し、周辺向け映像光ＧＬ２は、仰角φ２（＝９０°−θ２）で射出部２３の部分２３ｍに入射する。ここで、仰角φ０，φ１，φ２間には、反射角θ０，θ１，θ２の大小関係を反映してφ２＞φ０＞φ１の関係が成り立っている。つまり、反射ユニット３０の偏光分離型のミラー３１への入射角ι（図３参照）は、仰角φ２に対応する部分２３ｍ、仰角φ０に対応する部分２３ｋ、仰角φ１に対応する部分２３ｈの順で徐々に小さくなる。換言すれば、偏光分離型のミラー３１への入射角ι又はかかるミラー３１での反射角（逆進光路を考えた場合には視線の入射角でもある）は、入射部２１から離れるに従って小さくなる。映像光ＧＬ０，ＧＬ１，ＧＬ２のミラー３１への入射角ιは、ミラー３１の通過回数を少なく調整可能にする観点で４０°以上とする。これにより、入射部２１側からの映像光ＧＬが反射ユニット３０に入射して最初のミラー３１に入射した段階又は隣のミラー３１に入射した段階で、ミラー３１によって映像光ＧＬが反射され眼ＥＹ側に取り出される構成をとりやすくなる。すなわち、実施形態の例では、各ミラー３１が映像光ＧＬを最大で２回通過させる構成となっている。これにより、反射ユニット３０を介しての映像光ＧＬの輝度制御が容易になり、高画質での表示が可能になる。 Here, as an example of the value of the refractive index n of the transparent resin material used for the incident portion 21 and the parallel light guide 22, when n = 1.4, the value of the critical angle θc is θc≈45.6 °. Become. The minimum reflection angle θ2 among the reflection angles θ0, θ1, and θ2 of the image lights GL0, GL1, and GL2 is set to a value larger than the critical angle θc, so that the necessary image light can be obtained within the parallel light guide 22. The total reflection condition on the plane 22a can be satisfied.
The image light GL0 for the center is incident on the portion 23k of the emission unit 23 at the elevation angle φ0 (= 90 ° −θ0), and the image light GL1 for the periphery is emitted at the elevation angle φ1 (= 90 ° −θ1). The image light GL2 for the periphery is incident on the portion 23m of the emission part 23 at an elevation angle φ2 (= 90 ° −θ2). Here, a relationship of φ2>φ0> φ1 is established between the elevation angles φ0, φ1, and φ2, reflecting the magnitude relationship of the reflection angles θ0, θ1, and θ2. That is, the incident angle ι (see FIG. 3) of the reflection unit 30 to the polarization separation type mirror 31 is in the order of the portion 23m corresponding to the elevation angle φ2, the portion 23k corresponding to the elevation angle φ0, and the portion 23h corresponding to the elevation angle φ1. Gradually get smaller. In other words, the incident angle ι to the polarization separation type mirror 31 or the reflection angle at the mirror 31 (which is also the incident angle of the line of sight when considering the backward light path) decreases as the distance from the incident portion 21 increases. . The incident angle ι of the image lights GL0, GL1, and GL2 to the mirror 31 is set to 40 ° or more from the viewpoint of adjusting the number of passes of the mirror 31 to be small. Accordingly, when the image light GL from the incident portion 21 side enters the reflection unit 30 and enters the first mirror 31 or the adjacent mirror 31, the image light GL is reflected by the mirror 31 and the eye EY. It becomes easy to take the structure taken out to the side. That is, in the example of the embodiment, each mirror 31 is configured to pass the video light GL twice at the maximum. Thereby, the luminance control of the image light GL through the reflection unit 30 is facilitated, and display with high image quality becomes possible.

平行導光体２２の外界側の平面２２ａで反射されて射出部２３に向かう映像光ＧＬの光線束の全体的な挙動について説明する。映像光ＧＬの光線束は、光軸ＡＸを含む断面において、平行導光体２２の外界側の所定面領域ＦＲで反射される前後の直進光路Ｐ１，Ｐ２のいずれかで幅が絞られる。具体的には、映像光ＧＬの光線束は、光軸ＡＸを含むＸＺ断面において、所定面領域ＦＲ近辺、つまり直進光路Ｐ１，Ｐ２の境界付近で両直進光路Ｐ１，Ｐ２に跨るような位置で全体として幅が絞られてビーム幅が細くなっている。これにより、映像光ＧＬの光線束を射出部２３の手前で絞ることになり、横方向の視野角を比較的広くすることが容易になる。
なお、図示の例では、映像光ＧＬの光線束が両直進光路Ｐ１，Ｐ２に跨るような位置で幅が絞られてビーム幅が細くなっているが、直進光路Ｐ１，Ｐ２のいずれか片側のみで幅が絞られてビーム幅が細くなってもよい。 The overall behavior of the light bundle of the image light GL that is reflected by the external plane 22a of the parallel light guide 22 and travels toward the exit portion 23 will be described. In the cross section including the optical axis AX, the width of the light bundle of the image light GL is narrowed by any one of the front and rear straight light paths P1 and P2 reflected by the predetermined surface region FR on the outside of the parallel light guide 22. Specifically, the light beam of the image light GL is located at a position in the XZ cross section including the optical axis AX, in the vicinity of the predetermined plane region FR, that is, in the vicinity of the boundary between the straight light paths P1 and P2 and over both the straight light paths P1 and P2. As a whole, the width is narrowed and the beam width is narrowed. As a result, the beam bundle of the image light GL is narrowed in front of the emission unit 23, and it becomes easy to make the viewing angle in the horizontal direction relatively wide.
In the example shown in the figure, the beam width is narrowed and the beam width is narrowed at a position where the light beam of the image light GL straddles both the straight light paths P1 and P2, but only one side of the straight light paths P1 and P2 is used. The width may be narrowed to narrow the beam width.

〔１Ｃ．射出部の構造及び射出部による光路の折曲げ〕
以下、図２〜３等を参照して、射出部２３の構造及び射出部２３による映像光の光路の折曲げについて詳細に説明する。 [1C. (Structure of the emission part and bending of the optical path by the emission part)
Hereinafter, the structure of the emission unit 23 and the bending of the optical path of the image light by the emission unit 23 will be described in detail with reference to FIGS.

まず、射出部２３の構造について説明する。射出部２３は、映像光ＧＬをそれぞれ部分的に反射する偏光分離型の複数のミラー３１を配列してなる反射ユニット３０を有する。反射ユニット３０は、光軸ＡＸに対して角σだけ傾いたＸＹ平面に沿って延びる矩形板状の部材であり、細い帯状のミラー３１をストライプパターンとなるように多数埋め込んだ構造を有する。つまり、反射ユニット３０は、ｙ方向又はＹ方向に延びる細長いミラー３１を平行導光体２２の延びる方向すなわちＸ方向に多数配列させることで構成されている。より具体的には、ミラー３１は、図２等に示す平行導光体２２の平面２２ａ，２２ｂに平行でミラー３１の配列されるＸ方向に対して垂直に延びる方向のうち、上下のｙ方向又はＹ方向を長手方向として、線状に延びている。さらに、ミラー３１は、平行導光体２２の観察者側よりも外界側に向かって入射部２１側に傾斜している。より具体的には、ミラー３１は、その長手方向（Ｙ方向）を軸として、平面２２ａ，２２ｂに直交するＹＺ面を基準として上端（＋Ｚ側）が反時計方向に回転するように傾斜している。つまり、各ミラー３１は、ＸＺ断面で見て−Ｘ方向及び＋Ｚ方向の間の方向に延びている。さらに、全ミラー３１は、精密に互いに平行に配置されている。   First, the structure of the injection unit 23 will be described. The emission unit 23 includes a reflection unit 30 in which a plurality of polarization-separated mirrors 31 that partially reflect the image light GL are arranged. The reflection unit 30 is a rectangular plate-like member extending along an XY plane inclined by an angle σ with respect to the optical axis AX, and has a structure in which a large number of thin band-like mirrors 31 are embedded so as to form a stripe pattern. That is, the reflection unit 30 is configured by arranging a number of elongated mirrors 31 extending in the y direction or the Y direction in the extending direction of the parallel light guides 22, that is, in the X direction. More specifically, the mirror 31 has upper and lower y directions among directions extending parallel to the planes 22a and 22b of the parallel light guide 22 shown in FIG. 2 and perpendicular to the X direction in which the mirrors 31 are arranged. Alternatively, it extends linearly with the Y direction as the longitudinal direction. Further, the mirror 31 is inclined toward the incident part 21 side toward the outside side rather than the observer side of the parallel light guide 22. More specifically, the mirror 31 is inclined so that the upper end (+ Z side) rotates counterclockwise with the longitudinal direction (Y direction) as an axis and the YZ plane orthogonal to the planes 22a and 22b as a reference. Yes. That is, each mirror 31 extends in the direction between the −X direction and the + Z direction as viewed in the XZ section. Further, all the mirrors 31 are precisely arranged in parallel with each other.

反射ユニット３０は、多数のブロック部材３２を接合した構造を有し、ミラー３１は、隣接する一対のブロック部材３２間に挟まれた薄膜状のものとなっている。ここで、ブロック部材３２の屈折率は、平行導光体２２の屈折率と略等しくなっているが、両者の屈折率を相違させることもできる。両者の屈折率を相違させる場合、ミラー３１を傾斜させる角度δを調整又は修正する必要がある。   The reflection unit 30 has a structure in which a large number of block members 32 are joined, and the mirror 31 is a thin film sandwiched between a pair of adjacent block members 32. Here, the refractive index of the block member 32 is substantially equal to the refractive index of the parallel light guide 22, but the refractive indexes of the two can be made different. When the refractive indexes of the two are made different, it is necessary to adjust or correct the angle δ for tilting the mirror 31.

ミラー３１は、例えば誘電体多層膜で形成された反射素子であり、Ｐ偏光の反射率とＳ偏光の反射率とが異なるものとなっている。ここで、Ｐ偏光とは、その電界成分がミラー３１の入射面（つまり、ミラー３１に垂直で入射光線と反射光線を含むＸＺ面）に平行なものを意味し、Ｓ偏光は、その電界成分がミラーの上記入射面に垂直なものを意味する。
より具体的には、複数のミラー３１は、同様の特性を有し、Ｐ偏光の反射率がＳ偏光の反射率よりも低い反射素子である。例えば、ミラー３１のＰ偏光の反射率をＲｐとし、ミラー３１のＳ偏光の反射率をＲｓとしたときに、下記の条件式（１）及び（２）
Ｒｐ＜０．０５ … （１）
Ｒｐ＜０．５×Ｒｓ … （２）
が満たされるように、ミラー３１の反射特性が設定されている。さらに、具体的な例では、ミラー３１の反射特性は、上記の条件式（２）に代えて下記の条件式（２）'
Ｒｐ＜０．２×Ｒｓ … （２）'
を満たすようなものとなっている。つまり、Ｐ偏光の反射率は、極めて低く設定されており、Ｓ偏光の反射率は、Ｐ偏光の２倍以上、好ましくは５倍以上に設定されて相対的に十分大きくなっている。
なお、ミラー３１の映像光ＧＬに対する全体的な反射率、つまりＰ偏光とＳ偏光とを合わせた反射率は、シースルーによる外界光ＯＬの観察を容易にする観点で、想定される映像光ＧＬの入射角範囲において３％以上５０％以下とする。 The mirror 31 is a reflective element formed of, for example, a dielectric multilayer film, and the reflectance of P-polarized light is different from that of S-polarized light. Here, P-polarized light means that the electric field component is parallel to the incident surface of the mirror 31 (that is, the XZ plane perpendicular to the mirror 31 and including incident light and reflected light), and S-polarized light is the electric field component. Means perpendicular to the incident surface of the mirror.
More specifically, the plurality of mirrors 31 are reflective elements having similar characteristics and having a P-polarized light reflectance lower than a S-polarized light reflectance. For example, when the reflectance of the P-polarized light of the mirror 31 is Rp and the reflectance of the S-polarized light of the mirror 31 is Rs, the following conditional expressions (1) and (2)
Rp <0.05 (1)
Rp <0.5 × Rs (2)
The reflection characteristic of the mirror 31 is set so that is satisfied. Further, in a specific example, the reflection characteristic of the mirror 31 is expressed by the following conditional expression (2) ′ instead of the conditional expression (2).
Rp <0.2 × Rs (2) ′
It is like satisfying. That is, the reflectance of P-polarized light is set to be extremely low, and the reflectance of S-polarized light is set to be 2 times or more, preferably 5 times or more that of P-polarized light, and is relatively sufficiently large.
Note that the overall reflectance of the mirror 31 with respect to the video light GL, that is, the combined reflectance of the P-polarized light and the S-polarized light is that of the assumed video light GL from the viewpoint of facilitating observation of the external light OL by see-through. The incident angle range is 3% to 50%.

ここで、反射ユニット３０の厚みＴＩ（すなわちミラー３１のＺ軸方向の幅）は、０．７ｍｍ〜３．０ｍｍ程度に設定される。なお、反射ユニット３０を支持する平行導光体２２の厚みは、例えば数ｍｍ〜１０ｍｍ程度、好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍ程度となっている。平行導光体２２の厚みが反射ユニット３０の厚みに比較して十分大きいと、反射ユニット３０又は境界面ＩＦへの映像光ＧＬの入射角を小さくしやすく、映像光ＧＬが眼ＥＹに取り込まれない位置にあるミラー３１での反射を抑えやすい。一方、平行導光体２２の厚みを比較的薄くすると、平行導光体２２や導光装置２０の軽量化を図りやすくなる。   Here, the thickness TI of the reflection unit 30 (that is, the width of the mirror 31 in the Z-axis direction) is set to about 0.7 mm to 3.0 mm. In addition, the thickness of the parallel light guide 22 that supports the reflection unit 30 is, for example, about several mm to 10 mm, and preferably about 4 mm to 6 mm. If the thickness of the parallel light guide 22 is sufficiently larger than the thickness of the reflection unit 30, it is easy to reduce the incident angle of the image light GL to the reflection unit 30 or the boundary surface IF, and the image light GL is taken into the eye EY. It is easy to suppress the reflection at the mirror 31 at a position that is not. On the other hand, when the thickness of the parallel light guide 22 is relatively thin, the parallel light guide 22 and the light guide device 20 can be easily reduced in weight.

ミラー３１は、すべて同一の傾きに設定され、平行導光体２２の観察者側の平面２２ｂを基準として時計回りで例えば４８°〜７０°程度の傾斜角度δをなすものとでき、具体的には例えば６０°の傾斜角度δをなしている。ここで、映像光ＧＬ０の仰角φ０が例えば３０°に設定され、映像光ＧＬ１の仰角φ１が例えば２２°に設定され、映像光ＧＬ２の仰角φ２が例えば３８°に設定されているものとする。この場合、映像光ＧＬ１と映像光ＧＬ２とは、光軸ＡＸを基準として角度γ１＝γ２≒１２．５°をなして観察者の眼ＥＹに入射する。   The mirrors 31 are all set to have the same inclination, and can form an inclination angle δ of, for example, about 48 ° to 70 ° clockwise with respect to the plane 22b on the viewer side of the parallel light guide 22, specifically, For example has an inclination angle δ of 60 °. Here, it is assumed that the elevation angle φ0 of the video light GL0 is set to, for example, 30 °, the elevation angle φ1 of the video light GL1 is set to, for example, 22 °, and the elevation angle φ2 of the video light GL2 is set to, for example, 38 °. In this case, the image light GL1 and the image light GL2 enter the observer's eye EY at an angle γ1 = γ2≈12.5 ° with the optical axis AX as a reference.

これにより、上記映像光ＧＬのうち全反射角度の比較的大きい成分（映像光ＧＬ１）を反射ユニット３０のうち反入射側である＋Ｘ側の部分２３ｈ側に主に入射させ、全反射角度の比較的小さい成分（映像光ＧＬ２）を射出部２３のうち入射側である−Ｘ側の部分２３ｍ側に主に入射させた場合において、映像光ＧＬを全体として観察者の眼ＥＹに集めるような角度状態で効率的に取り出すことが可能となる。このような角度関係で映像光ＧＬを取り出す構成であるため、導光装置２０は、映像光ＧＬを反射ユニット３０において原則として複数回透過させないで１回反射させることができ、映像光ＧＬを少ない損失で虚像光として取り出すことを可能にする。   As a result, a component having a relatively large total reflection angle (image light GL1) in the image light GL is mainly incident on the + X side portion 23h side of the reflection unit 30, which is the non-incident side, and the total reflection angle is compared. Angle when the image light GL is collected on the observer's eye EY as a whole when a relatively small component (image light GL2) is mainly incident on the −X side portion 23m side of the exit portion 23. It becomes possible to take out efficiently in a state. Since the video light GL is taken out with such an angle relationship, the light guide device 20 can reflect the video light GL once without being transmitted through the reflection unit 30 a plurality of times in principle, and the video light GL is reduced. It can be extracted as virtual image light with loss.

なお、反射ユニット３０のミラー３１を１回以上通過する非利用光は、外界側の平面２２ａに再度入射する可能性があるが、ここで全反射された場合、多くは反射ユニット３０の奥側の部分２３ｈ又はさらに奧側であって有効領域外に入射させることができ、眼ＥＹに入射する可能性が低減される。   Note that the unused light that has passed through the mirror 31 of the reflection unit 30 one or more times may be incident on the plane 22a on the outside world again. 23h or further on the heel side and can enter the outside of the effective area, and the possibility of entering the eye EY is reduced.

また、反射ユニット３０の部分２３ｍ，２３ｋ，２３ｈにおいて、映像光ＧＬの少なくとも一部は、ミラー３１を複数回経由（具体的には、１回以上の透過と１回の反射とを含む通過）している。この場合、ミラー３１の経由回数が複数になるが、複数のミラー３１からの反射光を、映像光ＧＬとして、ある程度バランスさせて観察者の眼ＥＹにそれぞれ入射させるので、光量の損失はあまり大きくはならない。一方で、ミラー３１を経由回数が３回以上となると、その光量制御が困難になり、可視像に縦筋状のムラが観察されてしまう可能性が生じる。このため、ミラー３１の配列間隔ＳＰや反射ユニット３０の厚みＴＩが適宜に設定される。   In addition, in the portions 23m, 23k, and 23h of the reflection unit 30, at least a part of the video light GL passes through the mirror 31 a plurality of times (specifically, passes including one or more transmissions and one reflection). doing. In this case, although the number of times of passing through the mirror 31 is plural, the reflected light from the plural mirrors 31 is made to enter the observer's eye EY after being balanced to some extent as the video light GL, so that the loss of light quantity is very large. Must not. On the other hand, when the number of times of passing through the mirror 31 is 3 or more, it is difficult to control the amount of light, and there is a possibility that vertical stripe-like unevenness is observed in the visible image. For this reason, the arrangement interval SP of the mirrors 31 and the thickness TI of the reflection unit 30 are appropriately set.

図４、５等を参照して、反射ユニット３０を構成する複数のミラー３１の機能について説明する。なお、以下では説明を簡単にするため、外界光ＯＬが反射ユニット３０の主面に垂直に入射し光射出面ＯＳから垂直に射出する場合を基本に考える。これに対応して、図４は、外界光ＯＬが反射ユニット３０に垂直方向から入射する場合を示し、図５は、図４の状態に対応しており、映像光ＧＬが反射ユニット３０に仰角φで入射して反射ユニット３０から垂直方向に射出する場合を示している。   The functions of the plurality of mirrors 31 constituting the reflection unit 30 will be described with reference to FIGS. In the following, for simplicity of explanation, the case where the external light OL enters the main surface of the reflection unit 30 perpendicularly and emerges perpendicularly from the light exit surface OS will be considered. Correspondingly, FIG. 4 shows a case where the external light OL is incident on the reflection unit 30 from the vertical direction, and FIG. 5 corresponds to the state of FIG. A case where the light enters at φ and exits from the reflection unit 30 in the vertical direction is shown.

ミラー３１は、誘電体多層膜で形成された偏光分離素子であり、実線で示すＰ偏光を透過率αで透過させ、点線で示すＳ偏光を透過率βで透過させる。つまり、ミラー３１のＰ偏光の反射率Ｒｐ＝（１−α）であり、ミラー３１のＳ偏光の反射率Ｒｓ＝（１−β）である。ここで、便宜上、入射部２１側からの映像光ＧＬが反射ユニット３０に入射して最初に入射するミラー３１を第１ミラー３１Ａと呼び、第１ミラー３１Ａの反入射側に配置された隣のミラー３１を第２ミラー３１Ｂと呼ぶこととする。   The mirror 31 is a polarization separation element formed of a dielectric multilayer film, and transmits P-polarized light indicated by a solid line with a transmittance α and transmits S-polarized light indicated by a dotted line with a transmittance β. That is, the reflectivity Rp = (1-α) of the P-polarized light of the mirror 31 and the reflectivity Rs = (1-β) of the S-polarized light of the mirror 31. Here, for convenience, the mirror 31 on which the video light GL from the incident portion 21 side is incident on the reflection unit 30 and is first incident is referred to as a first mirror 31A, and is adjacent to the first mirror 31A disposed on the counter-incident side. The mirror 31 will be referred to as a second mirror 31B.

図４に示すように、反射ユニット３０に入射した外界光ＯＬは、これがＰ偏光成分とＳ偏光成分とを含むとした場合、これそれの偏光成分が第１ミラー３１Ａにより透過及び反射の区別として分離される。具体的には、Ｐ偏光成分の元の強度をＩＰ０としＳ偏光成分の元の強度をＩＳ０として、第１ミラー３１Ａの透過光ＯＴには、強度α×ＩＰ０のＰ偏光と、強度β×ＩＳ０のＳ偏光とが含まれる。また、第１ミラー３１Ａの反射光ＯＲ１には、強度（１−α）×ＩＰ０のＰ偏光と、強度（１−β）×ＩＳ０のＳ偏光とが含まれる。
第１ミラー３１Ａからの反射光ＯＲ１の偏光成分は、第２ミラー３１Ｂにより透過及び反射の区別として分離される。具体的には、第２ミラー３１Ｂの反射光ＯＲ２には、強度（１−α）２×ＩＰ０のＰ偏光と、強度（１−β）２×ＩＳ０のＳ偏光とが含まれる。
つまり、観察者の眼ＥＹには、反射ユニット３０越しに、第１ミラー３１Ａを経た強度（α×ＩＰ０＋β×ＩＳ０）の透過光ＯＴと、第２ミラー３１Ｂを経た強度（（１−α）２×ＩＰ０＋（１−β）２×ＩＳ０）の反射光ＯＲ２とが入射する。 As shown in FIG. 4, when the external light OL incident on the reflection unit 30 includes a P-polarized component and an S-polarized component, the polarized component is differentiated between transmission and reflection by the first mirror 31A. To be separated. Specifically, the original intensity of the P-polarized component is IP0, the original intensity of the S-polarized component is IS0, and the transmitted light OT of the first mirror 31A includes the P-polarized light having the intensity α × IP0 and the intensity β × IS0. S-polarized light. The reflected light OR1 of the first mirror 31A includes P-polarized light having an intensity (1-α) × IP0 and S-polarized light having an intensity (1-β) × IS0.
The polarization component of the reflected light OR1 from the first mirror 31A is separated as a distinction between transmission and reflection by the second mirror 31B. Specifically, the reflected light OR2 of the second mirror 31B, and P-polarized light intensity (1-α) 2 × IP0 , includes the S-polarized light intensity (1-β) 2 × IS0 .
In other words, the transmitted light OT having the intensity (α × IP0 + β × IS0) passing through the first mirror 31A and the intensity passing through the second mirror 31B ((1−α) 2 are passed through the reflection unit 30 to the eye EY of the observer. Reflected light OR2 of × IP0 + (1-β) 2 × IS0) is incident.

ここで、ミラー３１のＰ偏光の反射率Ｒｐ＝（１−α）は、近似的にゼロであり、第１ミラー３１Ａからの透過光ＯＴの強度は、α×ＩＰ０＋β×ＩＳ０となり、第２ミラー３１Ｂからの反射光ＯＲ２の強度は、（１−β）２×ＩＳ０となる。さらに、外界光ＯＬに含まれる偏光成分が殆どＰ偏光成分である場合、つまり強度ＩＳ０≪ＩＰ０である場合、第１ミラー３１Ａからの透過光ＯＴの強度は、略α×ＩＰ０となり、第２ミラー３１Ｂからの反射光ＯＲ２の強度は、略ゼロとなる。結果的に、観察者の眼ＥＹに入射する外界光ＯＬは、第１ミラー３１Ａを透過したもののみとなり、第２ミラー３１Ｂを経由するものは実質的に存在しなくなる。なお、外界光ＯＬに含まれる偏光成分がＰ偏光成分に偏ることは希ではない。例えば反射光を観察する場合や特定種類のディスプレイを観察する場合がこれに該当する。
このように、眼ＥＹに至る外界光ＯＬが第１ミラー３１Ａを透過したもののみで構成される場合、反射ユニット３０越しに近接物体を見た時に、反射光ＯＲ２（つまりミラー３１での２重反射による間接光）に起因してゴーストが観察されてしまうことを抑制できる。近接物体からの外界光ＯＬは、発散角を持つので、互いに位置が異なるとともに平行に延びる第１ミラー３１Ａと第２ミラー３１Ｂとを経て、同じ角度で眼ＥＹに入射する透過光ＯＴと反射光ＯＲ２とが併存する場合、画像が僅かにずれて重畳するゴーストの原因となってしまう。なお、反射ユニット３０越しに無限遠物体を見た場合には、このように画像が僅かにずれて重畳するゴーストが発生しない。 Here, the reflectance Rp = (1−α) of the P-polarized light of the mirror 31 is approximately zero, and the intensity of the transmitted light OT from the first mirror 31A is α × IP0 + β × IS0, and the second mirror The intensity of the reflected light OR2 from 31B is (1-β) 2 × IS0. Further, when the polarization component included in the external light OL is almost a P-polarization component, that is, when the intensity IS0 << IP0, the intensity of the transmitted light OT from the first mirror 31A is approximately α × IP0, and the second mirror The intensity of the reflected light OR2 from 31B is substantially zero. As a result, the external light OL incident on the observer's eye EY is only transmitted through the first mirror 31A, and substantially does not exist through the second mirror 31B. It is not rare that the polarization component included in the external light OL is biased to the P polarization component. For example, this is the case when observing reflected light or observing a specific type of display.
As described above, when the external light OL reaching the eye EY is composed only of the light transmitted through the first mirror 31A, the reflected light OR2 (that is, the double light at the mirror 31) is seen when the proximity object is viewed through the reflection unit 30. It is possible to suppress the ghost from being observed due to indirect light due to reflection. Since the external light OL from the near object has a divergence angle, the transmitted light OT and the reflected light incident on the eye EY at the same angle through the first mirror 31A and the second mirror 31B that are different in position and extend in parallel. When OR2 coexists, it causes a ghost in which images are slightly shifted and superimposed. When an object at infinity is viewed through the reflection unit 30, a ghost in which the images are slightly shifted and superimposed does not occur.

一方、図５に示すように、反射ユニット３０に入射した映像光ＧＬは、これがＰ偏光成分とＳ偏光成分とを含むとした場合、これそれの偏光成分が第１ミラー３１Ａにより透過及び反射の区別として分離される。具体的には、Ｐ偏光成分の元の強度をＩＰ０としＳ偏光成分の元の強度をＩＳ０として、第１ミラー３１Ａの反射光ＧＲ１には、強度（１−α）×ＩＰ０のＰ偏光と、強度（１−β）×ＩＳ０のＳ偏光とが含まれる。また、第１ミラー３１Ａの透過光ＧＴには、強度α×ＩＰ０のＰ偏光と、強度β×ＩＳ０のＳ偏光とが含まれる。
第１ミラー３１Ａからの透過光ＧＴの偏光成分は、第２ミラー３１Ｂにより透過及び反射の区別として分離される。具体的には、第２ミラー３１Ｂの反射光ＧＲ２には、強度α（１−α）×ＩＰ０のＰ偏光と、強度β（１−β）×ＩＳ０のＳ偏光とが含まれる。
つまり、観察者の眼ＥＹには、反射ユニット３０越しに、第１ミラー３１Ａを経た強度（（１−α）×ＩＰ０＋（１−β）×ＩＳ０）の反射光ＧＲ１と、第２ミラー３１Ｂを経た強度（α（１−α）×ＩＰ０＋β（１−β）×ＩＳ０）の反射光ＧＲ２とが入射する。 On the other hand, as shown in FIG. 5, when the image light GL incident on the reflection unit 30 includes a P-polarized component and an S-polarized component, the polarized component is transmitted and reflected by the first mirror 31A. Separated as distinction. Specifically, the original intensity of the P-polarized component is IP0, the original intensity of the S-polarized component is IS0, and the reflected light GR1 of the first mirror 31A includes P-polarized light of intensity (1-α) × IP0, Intensity (1-β) × S0 polarized light with IS0. The transmitted light GT of the first mirror 31A includes P-polarized light having an intensity α × IP0 and S-polarized light having an intensity β × IS0.
The polarization component of the transmitted light GT from the first mirror 31A is separated as a distinction between transmission and reflection by the second mirror 31B. Specifically, the reflected light GR2 of the second mirror 31B includes P-polarized light having an intensity α (1-α) × IP0 and S-polarized light having an intensity β (1-β) × IS0.
That is, the reflected light GR1 having the intensity ((1−α) × IP0 + (1−β) × IS0) having passed through the first mirror 31A and the second mirror 31B are passed through the reflection unit 30 to the observer's eye EY. The reflected light GR2 having the intensity (α (1-α) × IP0 + β (1-β) × IS0) that has passed through is incident.

ここで、ミラー３１のＰ偏光の反射率Ｒｐ＝（１−α）は、近似的にゼロであり、第１ミラー３１Ａからの反射光ＧＲ１の強度は、（１−β）×ＩＳ０となり、第２ミラー３１Ｂからの反射光ＧＲ２の強度は、β（１−β）×ＩＳ０となる。なお、映像光ＧＬに含まれる偏光成分が殆どＳ偏光成分である場合、つまり強度ＩＰ０≪強度ＩＳ０である場合、Ｐ偏光の反射率Ｒｐ＝（１−α）は、近似的にゼロであっても特に問題が生じず、むしろＰ偏光成分の透過損失が無くなる観点で望ましいとも言える。   Here, the reflectance Rp = (1-α) of the P-polarized light of the mirror 31 is approximately zero, and the intensity of the reflected light GR1 from the first mirror 31A is (1−β) × IS0, The intensity of the reflected light GR2 from the two mirrors 31B is β (1-β) × IS0. When the polarization component included in the video light GL is almost an S polarization component, that is, when the intensity IP0 << the intensity IS0, the reflectance Rp = (1-α) of the P polarization is approximately zero. However, it can be said that this is desirable from the viewpoint of eliminating the transmission loss of the P-polarized component.

図６、７は、反射ユニット３０を構成する複数のミラー３１の具体的構成例の機能について説明するものである。この場合、ミラー３１は、実線で示すＰ偏光を透過率α＝１．０で透過させ、点線で示すＳ偏光を透過率β＝０．８で透過させる。
図６から明らかなように、反射ユニット３０に入射した外界光ＯＬが殆どＰ偏光である場合、第１ミラー３１Ａを直進して眼ＥＹに向かう透過光ＯＴの強度は、０．８×ＩＰ０となり、第２ミラー３１Ｂで折り曲げられて眼ＥＹに向かう反射光ＯＲ２の強度は、ゼロとなる。つまり、外界光ＯＬが無限遠からのものであっても近接物体からのものであっても、画像が僅かにずれて重畳するゴーストの発生を防止できる。
図７から明らかなように、反射ユニット３０に入射した映像光ＧＬが殆どＳ偏光である場合、第１ミラー３１Ａで折り曲げられて眼ＥＹに向かう透過光ＧＴの強度は、０．２×ＩＳ０となり、第２ミラー３１Ｂで折り曲げられて眼ＥＹに向かう反射光ＧＲ２の強度は、０．１６×ＩＳ０となる。反射ユニット３０に入射する映像光ＧＬは、実質的に無限遠からの光線として平行光で構成され、反射ユニット３０において角度情報のみが維持されるならば、射出位置がシフトしても画像が僅かにずれて重畳するゴーストは発生しない。 6 and 7 illustrate the function of a specific configuration example of the plurality of mirrors 31 constituting the reflection unit 30. FIG. In this case, the mirror 31 transmits P-polarized light indicated by a solid line with a transmittance α = 1.0, and transmits S-polarized light indicated by a dotted line with a transmittance β = 0.8.
As apparent from FIG. 6, when the external light OL incident on the reflection unit 30 is almost P-polarized light, the intensity of the transmitted light OT traveling straight through the first mirror 31A toward the eye EY is 0.8 × IP0. The intensity of the reflected light OR2 that is bent by the second mirror 31B toward the eye EY becomes zero. That is, even if the external light OL is from infinity or from a close object, it is possible to prevent the occurrence of a ghost in which images are slightly shifted and superimposed.
As is apparent from FIG. 7, when the image light GL incident on the reflection unit 30 is almost S-polarized light, the intensity of the transmitted light GT that is bent by the first mirror 31A and directed toward the eye EY is 0.2 × IS0. The intensity of the reflected light GR2 that is bent by the second mirror 31B toward the eye EY is 0.16 × IS0. The image light GL incident on the reflection unit 30 is substantially composed of parallel light as a light beam from infinity, and if only the angle information is maintained in the reflection unit 30, the image is slightly changed even if the emission position is shifted. A ghost that shifts and overlaps does not occur.

以上では、説明の便宜上、外界光ＯＬが反射ユニット３０の主面に垂直に入射するとして説明を行ったが、外界光ＯＬが反射ユニット３０の主面に傾いて入射しても同様の機能を発揮させることができる。例えば、反射ユニット３０を構成する複数のミラー３１の偏光分離特性を外界光ＯＬや映像光ＧＬの入射角に合わせて適宜調整すればよく、入射角に所定の幅がある場合もＰ偏光やＳ偏光の反射率を問題が生じない程度に一様に保つことができる。さらに、以上の説明では、外界光ＯＬや映像光ＧＬの波長について説明しなかったが、外界光ＯＬや映像光ＧＬは、可視光線の波長域で任意の波長とできる。このように光の波長域に所定の幅がある場合も、Ｐ偏光やＳ偏光の反射率を問題が生じない程度に一様に保つことができる。   In the above, for convenience of explanation, the description has been made on the assumption that the external light OL is incident on the main surface of the reflection unit 30 perpendicularly. However, the same function can be achieved even when the external light OL is incident on the main surface of the reflection unit 30 at an angle. It can be demonstrated. For example, the polarization separation characteristics of the plurality of mirrors 31 constituting the reflection unit 30 may be appropriately adjusted according to the incident angle of the external light OL or the video light GL. Even when the incident angle has a predetermined width, the P polarized light or S The reflectance of polarized light can be kept uniform to the extent that no problem occurs. Furthermore, in the above description, the wavelengths of the external light OL and the video light GL have not been described. However, the external light OL and the video light GL can have any wavelength in the visible light wavelength range. Thus, even when there is a predetermined width in the wavelength range of light, the reflectance of P-polarized light and S-polarized light can be kept uniform to the extent that no problem occurs.

図８を参照して、反射ユニット３０の製造方法の一例について説明する。予め、ガラス製の平行平板である多数のガラス板９１を準備する。次に、準備した多数のガラス板９１の一面に真空蒸着等を利用して誘電体多層膜９２を成膜することにより多数の要素板９０を準備する。誘電体多層膜９２は、所望の偏光分離特性を実現するため、膜材料、膜厚、積層数等が適宜設定される。その後、形成された多数の要素板９０を接着剤で接合しつつ積層し、切断線Ｃ１，Ｃ２に沿って全体を斜めにカットする。これにより、平行平板を斜めに分割した細長いプリズム片であるブロック部材３２の間に誘電体多層膜からなるミラー３１を挟んだ構造の反射ユニット３０を得ることができる。この反射ユニット３０を、平行導光体２２の観察者側の適所に接着剤を介して貼り付け、接着剤を硬化させることによって固定する。   With reference to FIG. 8, an example of the manufacturing method of the reflection unit 30 is demonstrated. A large number of glass plates 91 that are parallel flat plates made of glass are prepared in advance. Next, a large number of element plates 90 are prepared by forming a dielectric multilayer film 92 on one surface of the prepared large number of glass plates 91 using vacuum deposition or the like. In the dielectric multilayer film 92, the film material, the film thickness, the number of stacked layers, and the like are appropriately set in order to realize desired polarization separation characteristics. Thereafter, the formed many element plates 90 are laminated while being bonded with an adhesive, and the whole is cut obliquely along the cutting lines C1 and C2. As a result, it is possible to obtain a reflection unit 30 having a structure in which a mirror 31 made of a dielectric multilayer film is sandwiched between block members 32 which are elongated prism pieces obtained by obliquely dividing a parallel plate. The reflection unit 30 is attached to an appropriate position on the viewer side of the parallel light guide 22 via an adhesive, and is fixed by curing the adhesive.

〔１Ｄ．第１実施形態のまとめ〕
以上で説明した第１実施形態の導光装置２０によれば、反射ユニット３０を構成する複数のミラー３１が、Ｐ偏光の反射率がＳ偏光の反射率よりも低い反射素子であるので、例えばＰ偏光に偏った外界光ＯＬが導光装置２０に入射する場合、反射ユニット３０に入射し特定の第１ミラー３１Ａを通過して眼ＥＹに入射する外界光ＯＬに対して、第１ミラー３１Ａで反射されて隣の第２ミラー３１Ｂで再度反射されて眼ＥＹに入射する外界光ＯＬを低減することができる。これにより平行導光体２２越しに近接物体を見た場合、ミラー３１での２重反射による間接光に起因してゴーストが観察されてしまうことを抑制できる。また、Ｓ偏光に偏った映像光ＧＬを平行導光体２２経由で反射ユニット３０に入射させる場合、反射ユニット３０に入射し特定の第１ミラー３１Ａで反射されて眼ＥＹに入射する映像光ＧＬの輝度低下を抑えることができ、映像光ＧＬの光利用効率を高めることができる。 [1D. Summary of First Embodiment]
According to the light guide device 20 of the first embodiment described above, since the plurality of mirrors 31 constituting the reflection unit 30 are reflection elements whose reflectance of P-polarized light is lower than that of S-polarized light, for example, When the external light OL polarized in the P-polarized light is incident on the light guide device 20, the first mirror 31A is incident on the external light OL incident on the reflection unit 30 and passing through the specific first mirror 31A and entering the eye EY. The external light OL reflected by the second mirror 31B and reflected again by the adjacent second mirror 31B and entering the eye EY can be reduced. Thereby, when a proximity object is seen through the parallel light guide 22, it is possible to suppress the ghost from being observed due to indirect light due to double reflection at the mirror 31. In addition, when the image light GL biased to S-polarized light is incident on the reflection unit 30 via the parallel light guide 22, the image light GL is incident on the reflection unit 30 and reflected by the specific first mirror 31A and incident on the eye EY. Can be suppressed, and the light utilization efficiency of the image light GL can be increased.

図９は、上記第１実施形態に係る導光装置２０のうち射出部２３の構造等に関する変形例を説明する図である。この場合、反射ユニット３０の厚みが、入射部２１に近い入射側で厚く入射部２１から遠い反入射側で薄くなっている。また、反射ユニット３０を構成するミラー３１の配列間隔ＳＰが入射部２１に近い入射側で短く入射部２１から遠い反入射側で徐々に長くなっている。
導光装置２０において、入射部２１から遠い側では、映像光ＧＬ２の仰角φ２が小さくなっており、反射ユニット３０を薄くすることや配列間隔ＳＰを広くすることで、ミラー３１を経由する回数が増加することを抑制できる。ここで、反射ユニット３０の観察側の光射出面ＯＳと、平行導光体２２の外界側の平面２２ａとは平行であることが望ましい。つまり、平行導光体２２のうち反射ユニット３０に隣接する部分は原則として僅かな楔角を有することになる。 FIG. 9 is a diagram for explaining a modification example regarding the structure and the like of the emission unit 23 in the light guide device 20 according to the first embodiment. In this case, the thickness of the reflection unit 30 is thick on the incident side close to the incident portion 21 and thin on the non-incident side far from the incident portion 21. Further, the arrangement interval SP of the mirrors 31 constituting the reflection unit 30 is short on the incident side close to the incident part 21 and gradually longer on the non-incident side far from the incident part 21.
In the light guide device 20, the elevation angle φ2 of the video light GL2 is small on the side far from the incident portion 21, and the number of times of passing through the mirror 31 can be increased by thinning the reflection unit 30 or widening the array interval SP. The increase can be suppressed. Here, it is desirable that the observation-side light exit surface OS of the reflection unit 30 and the external light-side plane 22 a of the parallel light guide 22 are parallel to each other. That is, the part adjacent to the reflection unit 30 among the parallel light guides 22 has a slight wedge angle in principle.

図１０は、上記第１実施形態に係る導光装置２０のうち射出部２３の構造等に関する別の変形例を説明する図である。この場合、射出部２３に設けた反射ユニット３０が傾斜した状態で組み込まれている。具体的には、反射ユニット３０は、入射部２１から遠い奥側の部分２３ｈが入射部２１に近い前側の部分２３ｍよりも外界寄りとなるように傾斜している。つまり、反射ユニット３０の入射面３０ａ及び出射面３０ｂは、平行導光体２２の平面２２ａ，２２ｂを基準として、反時計回りに９０°未満の適宜の角度ρで傾斜したものとなっている。
なお、射出部２３は、反射ユニット３０を挟んで平行導光体２２の反対側に、反射ユニット３０の出射面３０ｂに接合される断面楔状のプリズム部材２３ｆを有する。これにより、平行導光体２２の外界側の平面２２ａと、この平面２２ａに対向する光射出面ＯＳ又平面２０ｂとが平行になって、外界光ＯＬの自然な観察が可能になる。反射ユニット３０が傾斜した状態で配置されていても、角度条件を図２〜３に示す例と同様とすれば、平行導光体２２の外界側の平面２２ａで反射された映像光ＧＬを複数のミラー３１で反射させて、観察側の光射出面ＯＳを通過させることでき、図２等の場合と同様に虚像を形成することができる。 FIG. 10 is a diagram for explaining another modified example regarding the structure and the like of the emission unit 23 in the light guide device 20 according to the first embodiment. In this case, the reflection unit 30 provided in the emission part 23 is incorporated in an inclined state. Specifically, the reflection unit 30 is inclined so that the far side portion 23 h far from the incident portion 21 is closer to the outside than the front portion 23 m close to the incident portion 21. That is, the entrance surface 30a and the exit surface 30b of the reflection unit 30 are inclined at an appropriate angle ρ less than 90 ° counterclockwise with reference to the planes 22a and 22b of the parallel light guide 22.
Note that the emission unit 23 includes a prism member 23f having a wedge-shaped cross section joined to the emission surface 30b of the reflection unit 30 on the opposite side of the parallel light guide 22 with the reflection unit 30 interposed therebetween. Thereby, the plane 22a on the outside side of the parallel light guide 22 and the light emission surface OS or the plane 20b facing the plane 22a are parallel to each other, so that the outside light OL can be naturally observed. Even if the reflection unit 30 is arranged in an inclined state, if the angle condition is the same as in the example shown in FIGS. 2 to 3, a plurality of image lights GL reflected by the plane 22 a on the external side of the parallel light guide 22 can be obtained. Can be reflected by the mirror 31 and pass through the light exit surface OS on the observation side, and a virtual image can be formed as in the case of FIG.

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係る導光装置を組み込んだ虚像表示装置について説明する。なお、第２実施形態に係る導光装置は、第１実施形態に係る導光装置を部分的に変更したものであり、共通部分については説明を省略する。 [Second Embodiment]
Hereinafter, a virtual image display device incorporating a light guide device according to a second embodiment of the present invention will be described. Note that the light guide device according to the second embodiment is a partial modification of the light guide device according to the first embodiment, and description of common portions is omitted.

図１１に示すように、本実施形態の虚像表示装置１００は、導光装置２０に付随する要素として、導光装置２０の外界側を覆うシェード部材６０を備えている。このシェード部材６０は、不図示のフレームを介して導光装置２０に着脱自在に固定されている。シェード部材６０は、所定方向に偏った偏光特性を有し、具体的にはＰ偏光の透過率がＳ偏光の透過率よりも高いものとなっている。これにより、Ｐ偏光に偏った外界光ＯＬを導光装置２０や反射ユニット３０に入射させることができるので、近接物体を見た場合のゴースト発生を確実に抑制することができる。
なお、シェード部材６０の偏光特性に関してＰ偏光及びＳ偏光とは、導光装置２０のミラー３１を基準とするものである。つまり、シェード部材６０は、外界光ＯＬのうち平行導光体２２の導光方向（つまりＸ軸方向）に略平行な第１方向（図１１のｘ軸方向に相当）の電界成分であるＰ偏光の透過率が外界光ＯＬのうち第１方向と直交する第２方向（図１１のｙ軸方向に相当）の電界成分であるＳ偏光の透過率よりも高い。 As illustrated in FIG. 11, the virtual image display device 100 according to the present embodiment includes a shade member 60 that covers the outside of the light guide device 20 as an element accompanying the light guide device 20. The shade member 60 is detachably fixed to the light guide device 20 via a frame (not shown). The shade member 60 has a polarization characteristic biased in a predetermined direction. Specifically, the P-polarized light transmittance is higher than the S-polarized light transmittance. Thereby, the external light OL biased to the P-polarized light can be made incident on the light guide device 20 and the reflection unit 30, so that it is possible to reliably suppress the occurrence of ghost when a close object is viewed.
Note that the P-polarized light and the S-polarized light with respect to the polarization characteristics of the shade member 60 are based on the mirror 31 of the light guide device 20. That is, the shade member 60 is an electric field component in a first direction (corresponding to the x-axis direction in FIG. 11) substantially parallel to the light guide direction (that is, the X-axis direction) of the parallel light guide 22 in the external light OL. The transmittance of polarized light is higher than the transmittance of S-polarized light, which is an electric field component in a second direction (corresponding to the y-axis direction in FIG. 11) perpendicular to the first direction of the external light OL.

〔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。 [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.

例えば、上記実施形態の虚像表示装置１００に設けた導光装置２０は、平行導光体２２において、平面２２ａで映像光ＧＬを一回のみ全反射させて反射ユニット３０に導く構成としたが、対向する平面２２ａ，２２ｂで映像光ＧＬを複数回全反射させて反射ユニット３０に導く構成とすることもできる。例えば、平面２２ｂでの反射後に平面２２ａで反射させて映像光ＧＬを反射ユニット３０に導くことができ、さらに平面２２ａ，２２ｂによって３以上の反射を行って反射ユニット３０に導くことができる。ただし、この際に映像光ＧＬを表側の平面２２ａで最後に反射させて反射ユニット３０に導く必要がある。その他、映像光ＧＬが射出部２３に達するまでの全反射回数については、これらを全ての映像光ＧＬで一致させることは必須でなく、平面２２ａ，２２ｂでの反射回数が異なる映像光ＧＬを合成して画像を表示するものとできる。   For example, the light guide device 20 provided in the virtual image display device 100 of the above embodiment has a configuration in which the parallel light guide 22 reflects the video light GL only once at the plane 22a and guides it to the reflection unit 30. A configuration may also be adopted in which the video light GL is totally reflected a plurality of times by the opposing flat surfaces 22 a and 22 b and guided to the reflection unit 30. For example, the image light GL can be guided to the reflection unit 30 after being reflected by the plane 22a after being reflected by the plane 22b, and further, three or more reflections can be performed by the planes 22a and 22b. At this time, however, the image light GL needs to be finally reflected by the front plane 22 a and guided to the reflection unit 30. In addition, regarding the total number of reflections until the image light GL reaches the emitting unit 23, it is not essential to match the image light GL with all the image light GLs, and the image light GLs with different numbers of reflections on the planes 22a and 22b are combined. The image can be displayed.

反射ユニット３０に設けた多数のミラー３１の反射率は、原則として一致させるが、これらミラー３１の反射率又は偏光分離特性を入射部２１に近い入射側から反入射側にかけて徐々に変化させることもできる。   The reflectivities of a large number of mirrors 31 provided in the reflection unit 30 are matched in principle, but the reflectivity or polarization separation characteristics of these mirrors 31 may be gradually changed from the incident side close to the incident part 21 to the non-incident side. it can.

以上の説明では、映像素子として、透過型の液晶デバイス１１を用いているが、映像素子としては、透過型の液晶デバイスに限らず種々のものを利用可能である。例えば、反射型の液晶パネルを用いた構成も可能であり、液晶デバイス１１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、有機ＥＬ、ＬＥＤアレイや有機ＬＥＤなどに代表される自発光型素子用いた構成も可能である。さらに、レーザー光源とポリゴンミラーその他のスキャナーとを組みあわせたレーザスキャナーを用いた構成も可能である。   In the above description, the transmissive liquid crystal device 11 is used as the video element. However, the video element is not limited to the transmissive liquid crystal device, and various devices can be used. For example, a configuration using a reflective liquid crystal panel is possible, and a digital micromirror device or the like can be used instead of the liquid crystal device 11. Moreover, the structure using the self-light-emitting element represented by organic EL, LED array, organic LED, etc. is also possible. Further, a configuration using a laser scanner in which a laser light source and a polygon mirror or other scanner are combined is possible.

例えば図１２に示すように、導光装置２０における映像光ＧＬの光路上に偏光素子７１を配置することができる。この偏光素子７１は、入射部２１の反射面ＲＳを兼ねるもので、所定方向に偏った偏光特性を与える光学要素であり、例えば有機材料や無機材料で形成される反射型の偏光フィルター、又は透過型の偏光フィルターの裏面にミラーをコートしたものである。このような偏光素子７１を組み込むことにより、液晶デバイス１１が映像光ＧＬとして偏光を射出する場合、映像光ＧＬの偏光に関する偏りを良好にすることができる。具体的には、反射ユニット３０に入射する映像光ＧＬをＳ偏光に制限することができ、映像素子として偏光特性を有しない映像光ＧＬを射出するものを用いる場合、映像光ＧＬの偏光方向を特定方向に揃える役割を持たせることができる。   For example, as shown in FIG. 12, a polarizing element 71 can be disposed on the optical path of the video light GL in the light guide device 20. The polarizing element 71 also serves as the reflecting surface RS of the incident portion 21 and is an optical element that imparts polarization characteristics biased in a predetermined direction. For example, a reflective polarizing filter formed of an organic material or an inorganic material, or a transmission A mirror is coated on the back surface of the polarizing filter of the mold. By incorporating such a polarizing element 71, when the liquid crystal device 11 emits polarized light as the image light GL, it is possible to improve the bias related to the polarization of the image light GL. Specifically, the image light GL incident on the reflection unit 30 can be limited to S-polarized light, and when the image element that emits the image light GL having no polarization characteristics is used as the image element, the polarization direction of the image light GL is changed. It can have the role of aligning in a specific direction.

以上の説明では、虚像表示装置１００として、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 above description, the virtual image display device 100 is configured to provide the image forming device 10 and the light guide device 20 one by one corresponding to both the right eye and the left eye, but in 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.

以上の説明では、実施形態の虚像表示装置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、実施形態の虚像表示装置１００は、ヘッドアップディスプレイ、双眼鏡型のハンドヘルドディスプレイ等に適用することもできる。   In the above description, the virtual image display device 100 of the embodiment is specifically described as a head-mounted display. However, the virtual image display device 100 of the embodiment is applied to a head-up display, a binocular handheld display, and the like. You can also.

以上の説明では、平行導光体２２等の平面２２ａ，２２ｂ又は曲面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映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、平面２２ａ，２２ｂ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ることによって達成される反射も含むものとする。例えば、映像光ＧＬの入射角度が全反射条件を満たした上で、平面２２ａ，２２ｂの一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての映像光を反射する場合も含まれる。   In the above description, the image light is totally reflected and guided by the interface with air on the flat surfaces 22a and 22b or the curved surface 21b such as the parallel light guide 22 without applying a mirror or a half mirror on the surface. The total reflection in the present invention includes reflection achieved by forming a mirror coat or a half mirror film on the whole or a part of the planes 22a and 22b. For example, a case where the incident angle of the image light GL satisfies the total reflection condition and a mirror coat or the like is applied to a part of the planes 22a and 22b to reflect substantially all the image light is included.

以上の説明では、平行導光体２２をＸ方向又はｘ方向に横長とし、光入射面ＩＳを眼の横方向外側に位置するように形成しているが、映像光ＧＬを導光装置２０内に適切に導くことができれば、光入射面ＩＳの位置はこれに限らず、例えば導光装置２０の上下にある上端面ＴＰや下端面ＢＰの一部等に設けることも可能である。この場合、反射ユニット３０は、眼前の光軸ＡＸのまわりに９０°回転させる。
なお、このように向きを変化させた導光装置２０にシェード部材６０を付加する場合、シェード部材６０は、外界光ＯＬのうち平行導光体２２の導光方向に略平行な第１方向（つまり縦方向）の電界成分であるＰ偏光の透過率が外界光ＯＬのうち第１方向と直交する第２方向（つまり横方向）の電界成分であるＳ偏光の透過率よりも高いものとなる。 In the above description, the parallel light guide 22 is horizontally long in the X direction or the x direction, and the light incident surface IS is positioned on the outer side in the lateral direction of the eye. However, the position of the light incident surface IS is not limited to this. For example, the light incident surface IS may be provided on the upper end surface TP or the lower end surface BP above and below the light guide device 20. In this case, the reflection unit 30 is rotated by 90 ° around the optical axis AX in front of the eyes.
In addition, when the shade member 60 is added to the light guide device 20 whose direction is changed in this way, the shade member 60 has a first direction (parallel to the light guide direction of the parallel light guide 22 of the external light OL ( That is, the transmittance of the P-polarized light that is the electric field component in the vertical direction is higher than the transmittance of the S-polarized light that is the electric field component in the second direction (that is, the horizontal direction) orthogonal to the first direction of the external light OL. .

以上では触れていないが、平行導光体２２において外形を画定する外周部のうち上端面ＴＰや下端面ＢＰ等を黒色塗料塗布面やサンドブラスト加工面とすることができる。さらに、上端面ＴＰや下端面ＢＰ以外の箇所に黒色塗装塗布やサンドブラスト加工を施してもよい。上端面ＴＰや下端面ＢＰ等の一部にのみ黒色塗装やサンドブラスト加工を施すものとしてもよい。   Although not mentioned above, the upper end surface TP, the lower end surface BP, and the like of the outer peripheral portion that defines the outer shape of the parallel light guide 22 can be used as a black paint application surface or a sandblasted surface. Furthermore, you may perform black coating application | coating or sandblasting to locations other than upper end surface TP and lower end surface BP. Only a part of the upper end surface TP, the lower end surface BP, or the like may be subjected to black coating or sandblasting.

１０…画像形成装置、１１…液晶デバイス、１２…投射レンズ、２０…導光装置、２１…入射部、２２…平行導光体、２２ａ，２２ｂ…平面、２３…射出部、３０…反射ユニット、３１…ミラー、３１Ａ…第１ミラー、３１Ｂ…第２ミラー、３２…ブロック部材、６０…シェード部材、７１…偏光素子、９０…要素板、９１…ガラス板、９２…偏光分離膜、１００…虚像表示装置、ＡＸ…光軸、ＥＹ…眼、ＦＲ…所定面領域、ＩＦ…境界面、ＩＳ…光入射面、ＯＳ…光射出面、ＯＬ…外界光、ＧＬ…映像光、ＧＬ０，ＧＬ１，ＧＬ２…映像光、ＯＲ１，ＯＲ２，ＧＲ１，ＧＲ２…反射光、ＧＴ，ＯＴ…透過光、Ｐ１，Ｐ２…直進光路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Image forming apparatus, 11 ... Liquid crystal device, 12 ... Projection lens, 20 ... Light guide device, 21 ... Incident part, 22 ... Parallel light guide, 22a, 22b ... Plane, 23 ... Ejection part, 30 ... Reflection unit, DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 ... Mirror, 31A ... 1st mirror, 31B ... 2nd mirror, 32 ... Block member, 60 ... Shade member, 71 ... Polarizing element, 90 ... Element plate, 91 ... Glass plate, 92 ... Polarized light separation film, 100 ... Virtual image Display device, AX ... optical axis, EY ... eye, FR ... predetermined surface area, IF ... boundary surface, IS ... light incident surface, OS ... light exit surface, OL ... external light, GL ... image light, GL0, GL1, GL2 ... Image light, OR1, OR2, GR1, GR2 ... Reflected light, GT, OT ... Transmitted light, P1, P2 ... Straight path

Claims (12)

観察者側及び外界側に対応して対向する一対の面を有する導光体と、
前記導光体の一端側に設けられた入射部と、
前記導光体の他端側に設けられた射出部とを備え、
前記射出部は、前記入射部からの映像光を観察者側にそれぞれ射出させる複数のミラーを配列してなる反射ユニットを有し、
前記複数のミラーは、Ｐ偏光の反射率がＳ偏光の反射率よりも低い反射素子である、導光装置。 A light guide having a pair of opposing surfaces corresponding to the observer side and the external side; and
An incident portion provided on one end side of the light guide;
An emission part provided on the other end side of the light guide,
The emission unit has a reflection unit formed by arranging a plurality of mirrors for emitting image light from the incident unit to the viewer side,
The light guide device, wherein the plurality of mirrors are reflective elements having a reflectance of P-polarized light lower than that of S-polarized light. 前記導光体の外界側を覆うとともに前記ミラーを基準とするＰ偏光の透過率が前記ミラーを基準とするＳ偏光の透過率よりも高いシェード部材と組み合わせて使用される、請求項１に記載の導光装置。   2. The light guide body is used in combination with a shade member that covers an external side of the light guide and has a P-polarized light transmittance with respect to the mirror higher than a S-polarized light transmittance with respect to the mirror. Light guide device. 前記ミラーは、誘電体多層膜で形成されている、請求項１及び２のいずれか一項に記載の導光装置。   The light guide device according to claim 1, wherein the mirror is formed of a dielectric multilayer film. 前記複数のミラーは、映像光をそれぞれ最大で２回通過させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の導光装置。   The light guide device according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of mirrors allow video light to pass through at most twice. 前記ミラーのＰ偏光の反射率をＲｐとし、前記ミラーのＳ偏光の反射率をＲｓとしたときに、下記の条件式（１）及び（２）
Ｒｐ＜０．０５ … （１）
Ｒｐ＜０．５×Ｒｓ … （２）
を満たす、請求項１〜４のいずれか一項に記載の導光装置。 When the reflectance of the P-polarized light of the mirror is Rp and the reflectance of the S-polarized light of the mirror is Rs, the following conditional expressions (1) and (2)
Rp <0.05 (1)
Rp <0.5 × Rs (2)
The light guide device according to any one of claims 1 to 4, wherein 前記導光体の前記一対の面は、略平行に延び、前記複数のミラーは、前記導光体の外界側で反射された映像光を反射して観察者側にそれぞれ射出させるため外界側に向かって前記入射部側に傾斜している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の導光装置。   The pair of surfaces of the light guide body extend substantially in parallel, and the plurality of mirrors are arranged on the outside world side to reflect the image light reflected on the outside world side of the light guide body and to emit the image light to the observer side, respectively. The light guide device according to claim 1, wherein the light guide device is inclined toward the incident portion side. 前記導光体の外界側を覆うシェード部材と組み合わせて使用され、
前記シェード部材は、外界光のうち前記導光体の導光方向に略平行な第１方向の電界成分であるＰ偏光の透過率が外界光のうち前記第１方向と交差する第２方向の電界成分であるＳ偏光の透過率よりも高い、請求項６に記載の導光装置。 Used in combination with a shade member that covers the outside of the light guide,
The shade member has a second direction in which the transmittance of P-polarized light, which is an electric field component in a first direction substantially parallel to the light guide direction of the light guide, of the external light, intersects the first direction of the external light. The light guide device according to claim 6, wherein the light guide device has higher transmittance than S-polarized light, which is an electric field component. 前記ミラーへの映像光の入射角は、４０°以上である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の導光装置。   The light guide device according to any one of claims 1 to 7, wherein an incident angle of the image light to the mirror is 40 ° or more. 映像光を生じさせる映像素子と、請求項１〜８のいずれか一項に記載の導光装置とを備える虚像表示装置。   A virtual image display device comprising: an image element that generates image light; and the light guide device according to claim 1. 前記映像素子から所定方向に偏った偏光特性を有する映像光が出射される、請求項９に記載の虚像表示装置。   The virtual image display device according to claim 9, wherein image light having polarization characteristics biased in a predetermined direction is emitted from the image element. 前記映像素子から前記導光体の光学面を経て前記複数のミラーに至るまでの光路に所定方向に偏った偏光特性を与える光学要素が存在する、請求項９及び１０のいずれか一項に記載の虚像表示装置。   11. The optical element according to claim 9, wherein there is an optical element that provides a polarization characteristic biased in a predetermined direction in an optical path from the image element to the plurality of mirrors through an optical surface of the light guide. Virtual image display device. 前記導光体の外界側を覆うとともに所定方向に偏った偏光特性を有するシェード部材をさらに備える、請求項９〜１１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 9 to 11, further comprising a shade member that covers an external side of the light guide and has a polarization characteristic that is biased in a predetermined direction.
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