JP2021071604A - 導光装置、表示装置及び導光装置の製法方法 - Google Patents

導光装置、表示装置及び導光装置の製法方法 Download PDF

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Abstract

【課題】導光のための本体部材を保護部材によって保護しつつ保護基板が本体部材から剥離することを防止する。【解決手段】導光装置２１，２２は、画像光ＧＬを光入射部２０ａを介して入射させ、画像光ＧＬを導き、導かれた画像光ＧＬを光射出部２０ｂを介して外部に射出させるものであって、導光装置２１，２２の表面のうち光学面Ｓ１１，Ｓ５１，Ｓ１３，Ｓ５３に対応する領域において本体部材１０ｓ，５０ｓを覆うシート状の保護部材２７を有し、本体部材１０ｓ，５０ｓと保護部材２７との間に粘着層２８が形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、観察者に観察させる虚像を形成するための導光装置及び表示装置及び導光装置の製法方法に関し、特にシースルー視を可能にする導光装置等に関する。
表示装置として、表示素子と接眼プリズムと偏向プリズムとを備え、接眼プリズムと偏向プリズムとの間にホログラム素子を配置し、表示素子に形成された像を接眼プリズムとホログラム素子とを介して観察可能にしたものが公知となっている（特許文献１）。この表示装置では、接眼プリズムや偏向プリズムからなる導光板の全反射面に対向して、空気層を形成するように保護基板を配置し、保護基板を支持部材によって導光板上に支持している。
特開２００９-１４５５１３号公報
特許文献１の表示装置では、保護基板と導光板との間に配置される支持部材については、具体的な構造等について開示が殆どなく、熱や湿度の影響により導光板から保護基板が剥離してしまう可能性がある。
本発明の一側面における導光装置は、画像光を光入射部を介して入射させ、画像光を反射によって導き、導かれた画像光を光射出部を介して外部に射出させる導光装置であって、導光装置の表面のうち光学面に対応する領域において本体部材を覆うシート状の保護部材を有し、本体部材と保護部材との間に粘着層が形成されている。
第１実施形態の表示装置の使用状態を説明する斜視図である。 表示装置の要部を説明する平面図である。 第１虚像形成光学部の光学的構造を説明する平面図である。 導光装置の表側を説明する斜視図及び概念的な正面図である。 導光装置の構造を説明する部分拡大断面図である。 導光装置の裏側を説明する斜視図及び概念的な背面図である。 導光装置の構造を説明する部分拡大断面図である。 導光装置の変形例を説明する部分拡大断面図である。 第２実施形態の表示装置の表側を説明する斜視図及び概念的な正面図である。 導光装置の構造を説明する部分拡大断面図である。 表示装置の裏側を説明する斜視図及び概念的な背面図である。 導光装置の構造を説明する部分拡大断面図である。 導光装置の変形例を説明する部分拡大断面図である。 第３実施形態の表示装置を説明する斜視図である。 第４実施形態の表示装置を説明する背面図である。
［第１実施形態］
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る導光装置及びこれを備える表示装置の第１実施形態について説明する。
図１を参照して、実施形態の導光装置を備える表示装置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（ＨＭＤ）である。図１において、Ｘ、Ｙ、及びＺは、直交座標系であり、＋Ｘ方向は、表示装置１００を装着した観察者の両眼の並ぶ横方向に対応し、＋Ｙ方向は、観察者にとっての両眼の並ぶ横方向に直交する下方向に相当し、＋Ｚ方向は、観察者にとっての前方向又は正面方向に相当する。
表示装置１００は、この表示装置１００を装着した観察者又は装着者ＵＳに対して、虚像を視認させることができるだけでなく、外界像をシースルーで観察させることができる。表示装置１００は、ケーブル１０９を介してスマートフォンその他の外部装置２００に対して通信可能に接続することができ、例えば外部装置２００から入力された映像信号に対応する虚像を形成することができる。表示装置１００は、第１表示装置１００Ａと、第２表示装置１００Ｂとを備える。第１表示装置１００Ａと第２表示装置１００Ｂとは、左眼用の虚像と右眼用の虚像とをそれぞれ形成する部分である。
左眼用の第１表示装置１００Ａは、第１導光装置２１として装着者ＵＳの眼前を透視可能に覆って画像光を射出する第１虚像形成光学部１０１ａと、第１虚像形成光学部１０１ａに入射させる画像光を形成する第１像形成本体部１０５ａとを備える。右眼用の第２表示装置１００Ｂは、第２導光装置２２として装着者ＵＳの眼前を透視可能に覆って画像光を射出する第２虚像形成光学部１０１ｂと、第２虚像形成光学部１０１ｂに入射させる画像光を形成する第２像形成本体部１０５ｂとを備える。虚像形成光学部１０１ａ，１０１ｂは、樹脂材料等で形成される導光体を含み、像形成本体部１０５ａ，１０５ｂは、マグネシウム合金等で形成された外装ケース中に光学部品や電子部品を収納している。
第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂの後部には、頭部の側面から後方に延びるつる部分であるテンプル１０４が、不図示のヒンジによって回動可能に取り付けられている。テンプル１０４は、装着者ＵＳの耳やこめかみ等に当接することで、表示装置１００の装着状態を確保する。図示を省略しているが、第１及び第２虚像形成光学部１０１ａ，１０１ｂ間に形成された窪みには、テンプル１０４とともに支持部を構成するノーズパッドが設けられており、このノーズパッドは、装着者ＵＳの眼に対する虚像形成光学部１０１ａ，１０１ｂつまり導光装置２１，２２の位置決めを可能にする。
図２を参照して、表示装置１００の内部構造等について説明する。第１像形成本体部１０５ａは、カバー状の外装ケース１０５ｄ内に、表示素子８０、投射レンズ３０、電子回路基板４１，４２等を有する。これらの投射レンズ３０、表示素子８０、及び電子回路基板４１，４２は、金属製の外装ケース１０５ｄ内に支持されており、これらのうち投射レンズ３０は、第１虚像形成光学部１０１ａの先端部１０ｅに対してアライメントされた状態で固定され、表示素子８０は、投射レンズ３０に対してアライメントされた状態で固定されている。第２像形成本体部１０５ｂは、カバー状の外装ケース１０５ｄ内に表示素子８０、投射レンズ３０、電子回路基板４２等を有する。これらの投射レンズ３０、表示素子８０、及び電子回路基板４２は、金属製の外装ケース１０５ｄ内に支持されており、これらのうち投射レンズ３０は、第２虚像形成光学部１０１ｂの先端部１０ｅに対してアライメントされた状態で固定され、表示素子８０は、投射レンズ３０に対してアライメントされた状態で固定されている。
左眼用の第１像形成本体部１０５ａにおいて、表示素子８０は、右眼用の虚像に対応する像を形成する表示デバイスである。投射レンズ３０は、第１虚像形成光学部１０１ａに対して光路に関する前段に配置されて結像系の一部を構成する。電子回路基板４１は、図１に示す外部装置２００からの信号を処理する信号処理基板である。電子回路基板４１は、電子回路基板４２の表示動作を管理し制御している。電子回路基板４２は、第１像形成本体部１０５ａ中の表示素子８０を駆動する駆動回路基板であり、電子回路基板４１の制御下で動作する。
右眼用の第２像形成本体部１０５ｂにおいて、表示素子８０は、右眼用の虚像に対応する像を形成する表示デバイスである。投射レンズ３０は、第２虚像形成光学部１０１ｂに対して光路に関する前段に配置されて結像系の一部を構成する。第２像形成本体部１０５ｂには、第１像形成本体部１０５ａに設けた電子回路基板４１に相当するものが存在しない。第１像形成本体部１０５ａにおいて、電子回路基板４２は、第２像形成本体部１０５ｂ中の表示素子８０を駆動する駆動回路基板である。電子回路基板４２は、第１像形成本体部１０５ａに設けた電子回路基板４１から出力される信号に応じて動作する。
第１像形成本体部１０５ａ及び第２像形成本体部１０５ｂに組み込まれた表示素子８０は、２次元的な表示を可能にする自発光型の表示デバイスであり、ドットマトリクス方式で動作する。表示素子８０は、電子回路基板４２に駆動されて四角形の表示面上にカラー画像を形成し、２次元的な動画又は静止画を表示することができる。
第１及び第２虚像形成光学部１０１ａ，１０１ｂは、別体ではなく中央で連結されて一体的な部材である透視型導光ユニット１００Ｃを形成している。透視型導光ユニット１００Ｃは、一対の導光部材１０ａ，１０ｂと中央部材５０とを備える。一対の導光部材１０ａ，１０ｂは、画像光を内部に伝搬させつつ虚像形成に寄与する一対の光学部材である。つまり、導光部材１０ａ，１０ｂは、表示素子８０から射出された光を装着者ＵＳの眼に向けて導光する。中央部材５０は、一対の光透過部５０ａ，５０ｂを有し、一方の光透過部５０ａは、一方の導光部材１０ａに接合され、他方の光透過部５０ｂは、他方の導光部材１０ｂに接合される。両光透過部５０ａ，５０ｂは、ブリッジ部５０ｄを介して連結されている。透視型導光ユニット１００Ｃは、導光によって観察者又は装着者ＵＳに両眼用の映像を提供する複合型導光装置２０であり、両端部つまり導光部材１０ａ，１０ｂの先端部１０ｅ側で外装ケース１０５ｄに支持されている。
透視型導光ユニット１００Ｃの上面には、上カバー１００Ｄが固定されている。上カバー１００Ｄと透視型導光ユニット１００Ｃとの間には、薄く狭い空間が形成されており、第１像形成本体部１０５ａと第２像形成本体部１０５ｂとを電気的に連結する信号線４８が延びている。
図３は、第１表示装置１００Ａの一部を示す図であり、主に第１虚像形成光学部１０１ａつまり第１導光装置２１の光学的構造を説明するものとなっている。表示装置１００は、既述のように、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂ（図１参照）で構成されるが、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂとは、左右対称で同等の構造を有するため、第１表示装置１００Ａについてのみ説明し、第１表示装置１００Ａについては説明を省略する。なお、図３において、ｘ、ｙ、及びｚは、直交座標系であり、ｘ方向及びｙ方向は、第１面Ｓ１１及び第３面Ｓ１３に平行であり、ｚ方向は、第１面Ｓ１１及び第３面Ｓ１３に垂直である。
第１導光装置２１は、導光部材１０ａと光透過部５０ａとを含み、導光部材１０ａは、接着層ＣＣを介して光透過部５０ａと接合されて一体化されている。第１導光装置２１は、導光部材１０ａにおいて、導光部材１０ａに画像光ＧＬを入射させる光入射部２０ａと、導光部材１０ａによって導かれた画像光ＧＬを外部に射出させる光射出部２０ｂとを有する。
導光部材１０ａは、射出側から順に、第１面Ｓ１１、第２面Ｓ１２、第３面Ｓ１３、第４面Ｓ１４、及び第５面Ｓ１５を有する。第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とは、ｘｙ面に平行な平面であり、第２面Ｓ１２と第４面Ｓ１４と第５面Ｓ１５とは、自由曲面である。これらのうち、第１面Ｓ１１、第３面Ｓ１３、及び第４面Ｓ１４は、画像光ＧＬを内面で反射して伝搬させる全反射面である。第２面Ｓ１２は、光軸ＡＸが通るｘｚ面に平行な横断面において光軸ＡＸを挟んで非対称な形状を有し、この横断面に垂直な所定の縦断面において光軸ＡＸを挟んで対称的な形状を有する。この第２面Ｓ１２上には、同様の形状を有するハーフミラー１５が形成されている。第４面Ｓ１４は、光軸ＡＸが通るｘｚ面に平行な横断面において光軸ＡＸを挟んで非対称な形状を有し、この横断面に垂直な所定の縦断面において光軸ＡＸを挟んで対称的な形状を有する。第５面Ｓ１５は、光軸ＡＸが通るｘｚ面に平行な横断面において光軸ＡＸを挟んで非対称な形状を有し、この横断面に垂直な所定の縦断面において光軸ＡＸを挟んで対称的な形状を有する。この第５面Ｓ１５上には、同様の形状を有する反射膜ＲＭが形成されている。第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３と第４面Ｓ１４とは、シースルーを可能にする観点で外部に露出する。
光透過部５０ａは、導光部材１０ａの第１面Ｓ１１の延長上に配置される第１透過面Ｓ５１と、第２面Ｓ１２に対向して近接した状態で配置される第２透過面Ｓ５２と、第３面Ｓ１３の延長上に配置される第３透過面Ｓ５３とを有する。第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３とは、平面であり、第２透過面Ｓ５２は、自由曲面である。第２透過面Ｓ５２は、光透過性を有する接着層ＣＣを挟んで導光部材１０ａの第２面Ｓ１２又はハーフミラー１５の近傍に配置される。第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３とは、シースルーを可能にする観点で外部に露出する。
導光部材１０ａのうち本体部材１０ｓは、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されており、例えば金型内に熱可塑性樹脂を注入し固化させることにより成形する。光透過部５０ａ又は中央部材５０についても同様であり、本体部材５０ｓは、導光部材１０ａの本体部材１０ｓと同一の材料で形成されている。第１導光装置２１において、第１面Ｓ１１と第１透過面Ｓ５１とは、第１導光装置２１の表面の一部として形成された光学面であり、後述する薄い粘着層を介してシート状の保護部材２７によって覆われた表面に相当する。第３面Ｓ１３と第３透過面Ｓ５３とは、第１導光装置２１の表面の一部として形成された光学面であり、後述する薄い粘着層を介してシート状の保護部材２７によって覆われた表面に相当する。保護部材２７は、露出する光学面として機能し、それ自体で光学面を保護する機能を有する。
第１像形成本体部１０５ａにおいて、表示素子８０は、有機ＥＬ（Electro-luminescence）の表示パネルを想定しているが、これに限るものではなく、液晶ディスプレイ(LCD: Liquid Crystal Display)用のパネルであってもよい。ＬＣＤ用のパネルを用いる場合、適合する照明用光源が必要となる。投射レンズ３０は、複数のレンズ要素からなり、表示素子８０の表示層８１に形成された画像からの画像光ＧＬを導光部材１０ａの光入射部２０ａに所定の発散状態で入射させる。投射レンズ３０を構成する少なくとも１つ以上の光学面は、自由曲面である。投射レンズ３０を構成する自由曲面は、光軸ＡＸが通るｘｚ面に平行な横断面において光軸ＡＸを挟んで非対称な形状を有し、この横断面に垂直で光軸ＡＸが通る縦断面において光軸ＡＸを挟んで対称的な形状を有しており、縦横の２方向に関して結像特性を異ならせたものとなっている。
以下、画像光ＧＬの光路について概要を説明する。導光部材１０ａは、投射レンズ３０から射出された画像光ＧＬを、第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５での反射等により装着者ＵＳの眼に向けて導光する。具体的には、投射レンズ３０からの画像光ＧＬは、まず光入射部２０ａに形成されている第４面Ｓ１４の部分に入射して反射膜ＲＭの内面である第５面Ｓ１５で反射され、第４面Ｓ１４に内側から再度入射して全反射され、第３面Ｓ１３に入射して全反射され、第１面Ｓ１１に入射して全反射される。第１面Ｓ１１で全反射された画像光ＧＬは、第２面Ｓ１２に入射し、第２面Ｓ１２に設けたハーフミラー１５を部分的に透過しつつも部分的に反射されて光射出部２０ｂに形成されている第１面Ｓ１１の部分に再度入射して通過する。第１面Ｓ１１を通過した画像光ＧＬは、装着者ＵＳの眼が配置されるアイリング位置ＥＰに略平行光束として入射する。つまり、装着者ＵＳは、画像光ＧＬにより虚像としての画像を観察することになる。
第１虚像形成光学部１０１ａは、導光部材１０ａにより装着者ＵＳに画像光を視認させるとともに、導光部材１０ａと光透過部５０ａとの組み合わせた状態で、装着者ＵＳに歪みの少ない外界像を観察させるものとなっている。この際、第３面Ｓ１３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面（視度略０）となっていることで、外界光ＯＬについて、導光部材１０ａは収差等をほとんど生じさせない。また、光透過部５０ａにおいて、第３透過面Ｓ５３と第１透過面Ｓ５１とが互いに略平行な平面となっており、第３透過面Ｓ５３が第１面Ｓ１１と略平行になっていることで、光透過部５０ａは収差等をほとんど生じさせない。以上により、装着者ＵＳは、導光部材１０ａ及び光透過部５０ａ越しに歪みのない外界像を観察することができる。
図４を参照して、第１導光装置２１つまり第１虚像形成光学部１０１ａの表側に形成される保護部材２７の配置を説明する。図４において、第１領域ＡＲ１は、第１導光装置２１の前側の斜視図であり、第２領域ＡＲ２は、第１導光装置２１の簡略化した正面図である。第１導光装置２１の表面のうち光学面である第３面Ｓ１３及び第３透過面Ｓ５３に対応する領域において、本体部材１０ｓ，５０ｓを覆うようにシート状の保護部材２７が形成されている。結果的に、保護部材２７は、第１導光装置２１の表側の露出する部分の略全体を覆っている。なお、保護部材２７は、後述する粘着層を示すドットパターンの領域に対応して広がっている。保護部材２７は、導光部材１０ａと光透過部５０ａとの境界Ｂ３３を連続的に覆っている。境界Ｂ３３は、第３面Ｓ１３と第３透過面Ｓ５３との境界に相当している。
保護部材２７は、導光部材１０ａと光透過部５０ａとの双方を覆って第３面Ｓ１３と第３透過面Ｓ５３とを形成するように貼り付けられている。保護部材２７は、上下方向に関して、第３面Ｓ１３及び第３透過面Ｓ５３に隣接する上面ＳＳ１と下面ＳＳ２との境界のエッジＥ１１，Ｅ１２まで延びている。保護部材２７は、左端側（図面上は右側）において、第５面Ｓ１５との間に形成されたエッジＥ１３まで延びている。保護部材２７は、中央側（図面上は左側）において、ブリッジ部５０ｄまで延びている。結果的に、保護部材２７は、第３面Ｓ１３の光学的有効領域ＯＥ１３及び第３透過面Ｓ５３の光学的有効領域ＯＥ５３をカバーしたものとなっている。光学的有効領域ＯＥ１３，ＯＥ５３は、画像光ＧＬを導く領域又は外界光ＯＬを通過させる領域になっており、結像性能等の観点で光学的な面精度が要求される領域である。光学的有効領域ＯＥ１３，ＯＥ５３の外側の周辺領域ＰＥ１は、光学的な面精度が要求されないが、光学的有効領域ＯＥ１３，ＯＥ５３を延長した平面上にあって比較的平滑な面となっている。
図５は、第１導光装置２１の表面側における断面構造を説明する図である。図５において、第１領域ＢＲ１は、導光部材１０ａの表層構造を示す断面図であり、第２領域ＢＲ２は、光透過部５０ａの表層構造を示す断面図である。導光部材１０ａにおいて、本体部材１０ｓの表面Ｓａ上に粘着層２８と保護部材２７とが積層されている。光透過部５０ａにおいても、本体部材５０ｓの表面Ｓｂ上に粘着層２８と保護部材２７とが積層されている。結果的に、本体部材１０ｓ又は本体部材５０ｓと、これらを覆う保護部材２７との間に粘着層２８が一様に形成された状態となっている。つまり、粘着層２８は、本体部材１０ｓ，５０ｓと保護部材２７との間を充填するように形成されている。この場合、本体部材１０ｓ，５０ｓを粘着層２８と保護部材２７とによって保護することができる。粘着層２８は、外力を加えない状態で元の形状に復元する弾性体である。粘着層２８は、保護部材２７に外部から加えられた衝撃その他の外力を弾性的な変形によって受け止める。これにより、保護部材２７の損傷、延いては第３面Ｓ１３及び第３透過面Ｓ５３の損傷を抑えることができる。粘着層２８は、外力を加えない状態で元の形状に復元するため、外的な作用がない状況では、第１導光装置２１における保護部材２７の配置を初期の状態に維持することができ、第１導光装置２１の光学性能を維持することが容易になる。さらに、粘着層２８は、保護部材２７に外部から加えられた衝撃が本体部材１０ｓ，５０ｓに届かないようにしており、本体部材１０ｓ，５０ｓの形状劣化を防止している。本体部材１０ｓの内部を伝搬する画像光ＧＬは、外力が加わらない限り形状が維持され外力がなくなった場合に元の形状に復元する保護部材２７の表側の第３面Ｓ１３で反射され、不図示の次の光学面に内側から入射する。なお、外界光ＯＬは、第３面Ｓ１３又は第１透過面Ｓ５１で屈折されてこれを通過する。
導光部材１０ａや光透過部５０ａにおいて、保護部材２７の表面には、ハードコート層２７ｈが形成されている。つまり、保護部材２７の本体層２７ａ上には、ハードコート層２７ｈが設けられている。ハードコート層２７ｈは、引っ掻きその他の外的作用に対して保護部材２７の劣化を防止する役割を有する。保護部材２７や粘着層２８は、導光部材１０ａや光透過部５０ａを含めた全体に亘って一様な厚みを有する。保護部材２７や粘着層２８が一様な厚みを有することにより、本体部材１０ｓの形状を正確に反映した結像が可能になり、導光部材１０ａの光学的性能を確保することが容易になり、表示像の劣化を抑制できる。保護部材２７や粘着層２８の厚み値については、特に数値的な制限はないが、保護部材２７が過度に薄いと、保護部材２７による保護機能が限定的になり、保護部材２７を導光部材１０ａに貼り付ける際の形状維持が容易でなくなる。また、粘着層２８が過度に薄いと、保護部材２７の剥離防止機能の達成が容易でなくなり、保護部材２７を弾性的に支持して保護部材２７の撓み変形を許容する保護機能が限定的になる。粘着層２８や保護部材２７が薄いと屈折率差がある場合に干渉パターンが形成される可能性があり、この観点でも粘着層２８や保護部材２７をある程度厚くすることが望ましい。一方、保護部材２７が過度に厚いと、撓み変形が容易でなくなり、保護部材２７が外力によって傷つきやすくなる。また、粘着層２８が過度に厚いと、導光部材１０ａ等と保護部材２７との間隔を精密に維持することが容易でなくなり、保護部材２７が僅かな外力で変形しやすくなる問題が生じる。また、保護部材２７を導光部材１０ａ等に貼り付けた後の配置や形状の維持が容易でなくなる。実際の試作例では、保護部材２７と粘着層２８とを合わせて０．１ｍｍ以下となるように種々の材料を選択し、これらが極力薄くなるようにした。保護部材２７や粘着層２８の屈折率は、ゴーストや干渉パターンの発生を防止する観点で、本体部材１０ｓの屈折率と等しくすることが望ましいが、多少の屈折率差は許容される。本体部材１０ｓと保護部材２７と粘着層２８とが等しい屈折率を有する場合、保護部材２７の外面側のみで全反射を生じさせることが容易になり、干渉発生や波面の乱れを少なくできる。ここで、導光部材１０ａや光透過部５０ａに対して保護部材２７等の屈折率が等しいとは、厳密に一致する場合に限らず、５％程度の屈折率差が生じている場合を含む。粘着層２８の弾性率については、粘着層２８の流動を防止することにより保護部材２７の変位を抑制しつつ保護部材２７を支持する観点で、室温又は使用環境下において１×１０３Ｐａ程度以上とすることが望ましく、粘着層２８を外力に応じて変形させて保護部材２７を弾性的に支持する観点で、室温又は使用環境下において１×１０６Ｐａ程度以下とすることが望ましい。保護部材２７の弾性率は、粘着層２８の弾性率よりも大きく、１×１０６Ｐａ程度以上とする。
本体部材１０ｓ及び本体部材５０ｓの材料として、例えばシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂を用いることができる。本体部材１０ｓ及び本体部材５０ｓは、材料樹脂の射出成形によって形成される。保護部材２７の本体層２７ａの材料として、例えばシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂等を用いることができる。保護部材２７の本体層２７ａは、上記樹脂を延伸してシート材とすることで得られる。保護部材２７のハードコート層２７ｈは、有機材料や無機材料を含むハードコート材料を、シート状の本体層２７ａ上にスプレイその他の手法によって塗布し乾燥させることで形成される。この際、大きなシート材上に一様な厚みでハードコート層を形成し、このシート材から多数の保護部材２７を切り出すことで、複数の保護部材２７をシート材として一括して形成することになり、保護部材２７の製造コスト、すなわち第１導光装置２１の製造コストを下げることができる。粘着層２８の材料として、例えばアクリル系粘着剤の他にウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤等を用いることができる。粘着層２８を本体部材１０ｓ及び本体部材５０ｓの表面Ｓａ，Ｓｂ上に塗布し、その上から保護部材２７を貼り付けることができるが、粘着層２８を保護部材２７に塗布し、保護部材２７を粘着層２８とともに本体部材１０ｓ及び本体部材５０ｓの表面Ｓａ，Ｓｂ上に貼り付けることができる。
図６を参照して、第１導光装置２１の裏側に形成される保護部材２７の配置を説明する。図６において、第１領域ＣＲ１は、第１導光装置２１の斜視図であり、第２領域ＣＲ２は、第１導光装置２１の簡略化した背面図である。第１導光装置２１の表面のうち第１面Ｓ１１及び第１透過面Ｓ５１に対応する領域、つまり平坦な光学面で全反射面である領域において、本体部材１０ｓ，５０ｓを覆うようにシート状の保護部材２７が形成されている。結果的に、保護部材２７は、第１導光装置２１の裏側の露出する部分の中央寄りを全体的に覆っている。保護部材２７は、導光部材１０ａと光透過部５０ａとの境界Ｂ１１を連続的に覆っている。境界Ｂ１１は、第１面Ｓ１１と第１透過面Ｓ５１との境界に相当している。
保護部材２７は、導光部材１０ａと光透過部５０ａとの双方を覆って第１面Ｓ１１と第１透過面Ｓ５１とを形成するように貼り付けられている。保護部材２７は、上下方向に関して、第１面Ｓ１１及び第１透過面Ｓ５１に隣接する上面ＳＳ１と下面ＳＳ２との境界のエッジＥ２１，Ｅ２２まで延びている。保護部材２７は、左端側（図面上も左側）において、第４面Ｓ１４との間に形成されたエッジＥ２３まで延びている。保護部材２７は、中央側（図面上は右側）において、ブリッジ部５０ｄまで延びている。結果的に、保護部材２７は、第１面Ｓ１１の光学的有効領域ＯＥ１１及び第１透過面Ｓ５１の光学的有効領域ＯＥ５１をカバーしたものとなっている。光学的有効領域ＯＥ１１，ＯＥ５１は、画像光ＧＬを導く領域又は外界光ＯＬを通過させる領域なっており、結像性能等の観点で光学的な面精度が要求される領域である。光学的有効領域ＯＥ１１，ＯＥ５１の外側の周辺領域ＰＥ２は、光学的な面精度が要求されないが、光学的有効領域ＯＥ１１，ＯＥ５１を延長した平面上にあって比較的平滑な面となっている。
図７は、第１導光装置２１の裏面側における断面構造を説明する図である。導光部材１０ａにおける本体部材１０ｓの表面Ｓｃ上と、光透過部５０ａにおける本体部材５０ｓの表面Ｓｄ上とには、粘着層２８と保護部材２７とが積層されている。結果的に、本体部材１０ｓ又は本体部材５０ｓと、これらを覆う保護部材２７との間に粘着層２８が一様に形成された状態となっている。導光部材１０ａや光透過部５０ａにおいて、保護部材２７の本体層２７ａ上には、ハードコート層２７ｈが設けられている。保護部材２７や粘着層２８の厚み、屈折率、及び弾性率は、図５を参照して説明した第１導光装置２１の表面側の場合と同様に設定することができる。本体部材１０ｓの内部を伝搬する画像光ＧＬは、護部材２７の裏側の第１面Ｓ１１で反射され、不図示の次の光学面に入射する。
以上は、第１導光装置２１の説明であったが、第２導光装置２２も第１導光装置２１と同様の構造を有し、導光部材１０ａや光透過部５０ａにおいて、本体部材１０ｓ，５０ｓを覆うように、粘着層２８を介して保護部材２７が貼り付けられている。
以上のように、第１実施形態に係る導光装置２１，２２やその製造方法によれば、本体部材１０ｓ，５０ｓと保護部材２７との間に粘着層２８が形成されているので、保護部材２７が受けた応力が粘着層２８を介して本体部材１０ｓ，５０ｓに伝わり、粘着層２８が緩衝材となって保護部材２７や本体部材１０ｓ，５０ｓの損傷を抑えることが容易になり、本体部材１０ｓ，５０ｓから保護部材２７が剥離することを抑制できる。
さらに、第１実施形態に係る導光装置２１，２２によれば、粘着層２８が本体部材１０ｓ，５０ｓと保護部材２７との間を充填するように形成されており、本体部材１０ｓ，５０ｓを粘着層２８と保護部材２７とによって保護することができる。粘着層２８は、保護部材２７に外部から加えられた衝撃その他の外力を変形によって受け止める。これにより、保護部材２７や本体部材１０ｓ，５０ｓの損傷を抑えることができる。粘着層２８は、保護部材２７に外部から加えられた衝撃が本体部材１０ｓ，５０ｓに届かないようにしている。
図８は、第１導光装置２１の断面構造の変形例を説明する図である。この場合、保護部材２７の最表層として、ハードコート層２７ｈ上に反射防止膜２７ｒが形成されている。反射防止膜２７ｒは、高低の屈折率を有する無機材料層を積層したものである。なお、説明を省略するが、第２導光装置２２においても、ハードコート層２７ｈ上に同様の反射防止膜を形成することができる。
〔第２実施形態〕
以下、図９〜１２を参照して、第２実施形態に係る導光装置及び表示装置等について説明する。なお、第２実施形態の導光装置及び表示装置は、第１実施形態の導光装置等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。
図９を参照して、第１導光装置２１の表側に形成される保護部材２７の配置を説明する。図９において、第１領域ＤＲ１は、第１導光装置２１の斜視図であり、第２領域ＤＲ２は、第１導光装置２１の簡略化した正面図である。第１導光装置２１の表面のうち光学面である第３面Ｓ１３及び第３透過面Ｓ５３に対応する領域において、本体部材１０ｓ，５０ｓを覆うようにシート状の保護部材２７が形成されている。結果的に、保護部材２７は、第１導光装置２１の表側の露出する部分の略全体を覆っている。保護部材２７は、導光部材１０ａと光透過部５０ａとの境界Ｂ３３を覆っている。
保護部材２７は、枠状に形成された粘着層２８を介して導光部材１０ａと光透過部５０ａとの双方の表面上に支持されており、導光部材１０ａに形成された第３面Ｓ１３と光透過部５０ａに形成された第３透過面Ｓ５３とを覆っている。保護部材２７は、上下方向に関して、第３面Ｓ１３及び第３透過面Ｓ５３に隣接する上面ＳＳ１と下面ＳＳ２との境界のエッジＥ１１，Ｅ１２まで延びている。保護部材２７は、左端側（図面上は右側）において、第５面Ｓ１５との間に形成されたエッジＥ１３まで延びている。保護部材２７は、中央側（図面上は左側）において、ブリッジ部５０ｄまで延びている。結果的に、保護部材２７は、第３面Ｓ１３の光学的有効領域ＯＥ１３及び第３透過面Ｓ５３の光学的有効領域ＯＥ５３をカバーしたものとなっている。光学的有効領域ＯＥ１３，ＯＥ５３の外側の周辺領域ＰＥ１には、粘着層２８を形成する支持領域Ｚ１が設けられている。支持領域Ｚ１の内側には、空隙領域Ｚ０が設けられている。空隙領域Ｚ０は、光学的有効領域ＯＥ１３，ＯＥ５３に略対応するが、これより広くすることができる。
第３面Ｓ１３や第３透過面Ｓ５３は、平面である。つまり、保護部材２７は、本体部材１０ｓ，５０ｓのうち光学的な平面である第３面Ｓ１３及び第３透過面Ｓ５３に対向して配置されている。この場合、保護部材２７を薄いシート状にして第３面Ｓ１３及び第３透過面Ｓ５３に近づけて配置することができ、保護部材２７の配置が容易になり、第１導光装置２１の光学性能の維持が容易である。
図１０は、第１導光装置２１の表面側における断面構造を説明する図である。図１０において、第１領域ＥＲ１は、導光部材１０ａの表層構造を示す断面図であり、第２領域ＥＲ２は、光透過部５０ａの表層構造を示す断面図である。導光部材１０ａにおいて、空隙領域Ｚ０では、本体部材１０ｓの表面Ｓａと保護部材２７との間に空気層ＡＬが形成され、本体部材１０ｓの表面Ｓａは、画像光ＧＬを全反射する第３面Ｓ１３として機能している。支持領域Ｚ１では、本体部材１０ｓの表面Ｓａ上に粘着層２８と保護部材２７とが積層されている。光透過部５０ａにおいても、空隙領域Ｚ０では、本体部材５０ｓの表面Ｓｂと保護部材２７との間に空気層ＡＬが形成され、本体部材５０ｓの表面Ｓｂは、外界光ＯＬを通過させる第３透過面Ｓ５３として機能している。支持領域Ｚ１では、本体部材５０ｓの表面Ｓｂ上に粘着層２８と保護部材２７とが積層されている。
この場合、粘着層２８が保護部材２７の外縁に沿って枠状に形成されて、本体部材１０ｓ，５０ｓと保護部材２７との間の空間を気密に保って空気層ＡＬを形成している。この場合、粘着層２８だけでなく、本体部材１０ｓ，５０ｓと保護部材２７との間の空間層ＡＬが緩衝材となって、保護部材２７に対する衝撃その他の外力が緩和され、光学面である第３面Ｓ１３や第３透過面Ｓ５３の損傷を抑制することができる。
導光部材１０ａや光透過部５０ａにおいて、保護部材２７の表面には、ハードコート層２７ｈが形成されている。保護部材２７は、導光部材１０ａや光透過部５０ａを含めた全体に亘って一様な厚みを有する。粘着層２８も、支持領域Ｚ１において一様な厚みを有する。保護部材２７や粘着層２８の厚み値については、特に数値的な制限はないが、保護部材２７が過度に薄いと、保護部材２７による保護機能が限定的になる。また、粘着層２８が過度に薄いと、保護部材２７の剥離防止機能の達成が容易でなくなり、保護部材２７を弾性的に支持する保護機能が限定的になる。粘着層２８や保護部材２７が薄いと屈折率差がある場合に干渉パターンが形成される可能性があり、この観点でも粘着層２８や保護部材２７をある程度厚くすることが望ましい。一方、保護部材２７が過度に厚いと、撓み変形が容易でなくなり、保護部材２７が外力によって傷つきやすくなる。また、粘着層２８が過度に厚いと、保護部材２７が僅かな外力で変位しやすくなって支持が不安定になる問題が生じる。保護部材２７や粘着層２８の屈折率については、これらが画像光ＧＬの光路上にないことから、任意に設定することができる。粘着層２８の弾性率については、流動しないようにする観点で、室温又は使用環境下において１×１０３Ｐａ程度以上とすることが望ましく、保護部材２７の弾性的な支持を可能にする観点で、室温又は使用環境下において１×１０６Ｐａ程度以下とすることが望ましい。保護部材２７の弾性率は、粘着層２８の弾性率よりも大きく、１×１０６Ｐａ程度以上とする。
本体部材１０ｓ及び本体部材５０ｓの材料として、例えばシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂を用いることができる。本体部材１０ｓ及び本体部材５０ｓは、材料樹脂の射出成形によって形成される。保護部材２７の本体層２７ａの材料として、例えばシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂等を用いることができる。保護部材２７の本体層２７ａは、上記樹脂を延伸してシート材とすることで得られる。保護部材２７のハードコート層２７ｈは、有機材料や無機材料を含むハードコート材料を、シート状の本体層２７ａ上にスプレイその他の手法によって塗布し乾燥させることで形成される。粘着層２８の材料として、例えばアクリル系粘着剤の他にウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤等を用いることができる。粘着層２８を本体部材１０ｓ及び本体部材５０ｓの表面Ｓａ，Ｓｂ上の支持領域Ｚ１に塗布し、その上から保護部材２７を貼り付けることができるが、粘着層２８を保護部材２７の適所に塗布し、保護部材２７を粘着層２８とともに本体部材１０ｓ及び本体部材５０ｓの表面Ｓａ，Ｓｂ上に貼り付けることができる。
図１１を参照して、第１導光装置２１の裏側に形成される保護部材２７の配置を説明する。図１１において、第１領域ＦＲ１は、第１導光装置２１の斜視図であり、第２領域ＦＲ２は、第１導光装置２１の簡略化した背面図である。第１導光装置２１の表面のうち光学面である第１面Ｓ１１及び第１透過面Ｓ５１に対応する領域において、本体部材１０ｓ，５０ｓを覆うようにシート状の保護部材２７が形成されている。結果的に、保護部材２７は、第１導光装置２１の裏側の露出する部分の中央寄りを全体的に覆っている。保護部材２７は、導光部材１０ａと光透過部５０ａとの境界Ｂ１１を覆っている。
保護部材２７は、枠状に形成された粘着層２８を介して導光部材１０ａと光透過部５０ａとの双方の表面上に支持されており、導光部材１０ａに形成された第１面Ｓ１１と光透過部５０ａに形成された第１透過面Ｓ５１とを覆っている。保護部材２７は、上下方向に関して、第１面Ｓ１１及び第１透過面Ｓ５１に隣接する上面ＳＳ１と下面ＳＳ２との境界のエッジＥ２１，Ｅ２２まで延びている。保護部材２７は、左端側（図面上も左側）において、第４面Ｓ１４との間に形成されたエッジＥ２３まで延びている。保護部材２７は、中央側（図面上は右側）において、ブリッジ部５０ｄまで延びている。結果的に、保護部材２７は、第１面Ｓ１１の光学的有効領域ＯＥ１１及び第１透過面Ｓ５１の光学的有効領域ＯＥ５１をカバーしたものとなっている。光学的有効領域ＯＥ１１，ＯＥ５１の外側の周辺領域ＰＥ２には、粘着層２８を形成する支持領域Ｚ１が設けられている。支持領域Ｚ１の内側には、空隙領域Ｚ０が設けられている。空隙領域Ｚ０は、光学的有効領域ＯＥ１１，ＯＥ５１に略対応するが、これより広くすることができる。
図１２は、第１導光装置２１の裏面側における断面構造を説明する図である。導光部材１０ａ及び光透過部５０ａにおいて、空隙領域Ｚ０では、本体部材１０ｓ，５０ｓの表面Ｓｃ，Ｓｄと保護部材２７との間に空気層ＡＬが形成され、本体部材１０ｓの表面Ｓｃは、画像光ＧＬを全反射する第１面Ｓ１１として機能している。また、本体部材５０ｓの表面Ｓｄは、第１透過面Ｓ５１として機能している。支持領域Ｚ１では、本体部材１０ｓ，５０ｓの表面Ｓｃ，Ｓｄ上に粘着層２８と保護部材２７とが積層されている。導光部材１０ａや光透過部５０ａにおいて、保護部材２７の本体層２７ａ上には、ハードコート層２７ｈが設けられている。保護部材２７や粘着層２８の厚み、屈折率、及び弾性率は、図１０を参照して説明した第１導光装置２１の表面側の場合と同様に設定することができる。
以上は、第１導光装置２１の説明であったが、第２導光装置２２も第１導光装置２１と同様の構造を有し、導光部材１０ａや光透過部５０ａにおいて、本体部材１０ｓ，５０ｓを覆うように、粘着層２８を介して保護部材２７が貼り付けられている。
図１３は、第１導光装置２１の断面構造の変形例を説明する図である。この場合、保護部材２７の最表層として、ハードコート層２７ｈ上に反射防止膜２７ｒが形成されている。反射防止膜２７ｒは、高低の屈折率を有する無機材料層を積層したものである。なお、反射防止膜２７ｒは、保護部材２７の内側に形成することもできる。
第２実施形態に係る導光装置２１，２２によれば、本体部材１０ｓ，５０ｓと保護部材２７との間に粘着層２８が形成されているので、保護部材２７が受けた応力が粘着層２８を介して本体部材１０ｓ，５０ｓに伝わり、粘着層２８が緩衝材となって保護部材２７や本体部材１０ｓ，５０ｓの損傷を抑えることが容易になり、本体部材１０ｓ，５０ｓから保護部材２７が剥離することを抑制できる。
さらに、第２実施形態に係る導光装置２１，２２によれば、粘着層２８が導光装置２１，２２の光学的有効領域ＯＥ１１，ＯＥ１３，ＯＥ５１，ＯＥ５３の外縁に沿って光学的有効領域ＯＥ１１，ＯＥ１３，ＯＥ５１，ＯＥ５３の外側に設けられているので、光学的有効領域ＯＥ１１，ＯＥ１３，ＯＥ５１，ＯＥ５３において本体部材１０ｓ，５０ｓの表面Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄを光学面として空気に隣接させた構造とでき、本体部材１０ｓ，５０ｓの本来の光学面である第１面Ｓ１１、第３面Ｓ１３、第１透過面Ｓ５１、及び第３透過面Ｓ５３を利用した導光、結像、及び透視が可能になる。
〔第３実施形態〕
以下、図１４を参照して、第３実施形態に係る導光装置について説明する。なお、第３実施形態の導光装置は、第１実施形態の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。
図１４において、第１領域ＧＲ１は、第１導光装置２１の表側の斜視図であり、第２領域ＧＲ２は、第１導光装置２１の裏側の斜視図である。この場合、保護部材２７が拡張部２７ｅ，１２７ｅを有し、この拡張部２７ｅ，１２７ｅは、本体部材１０ｓ，５０ｓのうち第１面Ｓ１１，Ｓ１３等の光学面が形成されていない側面である上面ＳＳ１及び下面ＳＳ２に、粘着層２８を介して固定されている。
第３実施形態に係る導光装置２１，２２によれば、保護部材２７が本体部材１０ｓ，５０ｓのうち光学面が形成されていない側面である上面ＳＳ１及び下面ＳＳ２に粘着層を介して固定されているので、保護部材２７の固定が容易になり、保護部材２７の支持を安定させることができる。
〔第４実施形態〕
以下、図１５を参照して、第４実施形態に係る導光装置について説明する。なお、第４実施形態の導光装置は、第１実施形態の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。
図１５を参照して、第１導光装置２１又は導光部材１０ａにおいて、本体部材１０ｓの第４面Ｓ１４を覆うように、シート状の保護部材１２７が付加されている。結果的に、保護部材２７，１２７は、第１導光装置２１の裏側の露出する部分の略全体を覆い、護部材１２７を支持する粘着層１２８は、第４面Ｓ１４の光学的有効領域ＯＥ１４外に形成されている。ここで、保護部材１２７は、外周部において粘着層１２８を介して導光部材１０ａに支持されている。保護部材１２７は、ある程度の厚みを有し立体的な湾曲形状を維持することができ、外力を受けた場合に弾性的に変形する。つまり、保護部材１２７と導光部材１０ａの第４面Ｓ１４との間には、薄い空気層が形成され、保護部材１２７の弾性的変形を許容している。粘着層２８，１２８は、保護部材２７，１２７の剥離を防止する機能を有している。
〔変形例及びその他の事項〕
以上の説明では、表示素子８０が有機ＥＬの表示パネルやＬＣＤ用のパネルであるとしたが、表示素子８０は、ＬＥＤアレイ、レーザーアレイ、量子ドット発光型素子等に代表される自発光型の表示素子であってもよい。さらに、表示素子８０は、レーザー光源と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ディスプレイであってもよい。なお、ＬＣＤパネルに代えてＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）技術を用いることもできる。
以上では、第１像形成本体部１０５ａ又は第２像形成本体部１０５ｂからの光を導光部材１０ａによって横方向に伝搬させて眼の正面に導いているが、光を縦方向に導くこともできる。この場合、第１像形成本体部１０５ａ又は第２像形成本体部１０５ｂを眼の前方斜め下又は斜め上に配置し、第１像形成本体部１０５ａ又は第２像形成本体部１０５ｂからの光を導光部材によって縦方向に伝搬させて眼の正面に導く。ここで、第１虚像形成光学部１０１ａや第２虚像形成光学部１０１ｂは、導光方向に合わせた光学面を有することになるが、これらの光学面を形成しこれらの光学面を被覆する保護部材２７を粘着層２８を介して本体部材１０ｓ，５０ｓ上に支持することができる。
以上では、表示装置１００が両眼型のヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）あるとして説明したが、表示装置１００は、片眼用のウェアラブルディスプレイであってもよい。この場合、表示装置１００は、例えばメガネフレーム又は専用フレームに固定されるものとなり、一方の第１表示装置１００Ａに相当する部分と、第１表示装置１００Ａに相当する部分をメガネフレーム等に固定する部分とを備えるものとなる。
具体的な態様における導光装置は、画像光を光入射部を介して入射させ、画像光を反射によって導き、導かれた画像光を光射出部を介して外部に射出させる導光装置であって、導光装置の表面のうち光学面に対応する領域において本体部材を覆うシート状の保護部材を有し、本体部材と保護部材との間に粘着層が形成されている。
上記導光装置では、本体部材と保護部材との間に粘着層が形成されているので、保護部材が受けた応力が粘着層を介して本体部材に伝わり、粘着層が緩衝材となって保護部材や本体部材の損傷を抑えることが容易になり、本体部材から保護部材が剥離することを抑制できる。
具体的な側面において、保護部材は、光学面のうち全反射面に対応する領域に設けられている。このような装置においては、保護部材によって全反射面を形成し、或いは保護部材によって全反射面を覆って保護することができる。
別の具体的な側面において、粘着層は、本体部材と保護部材との間を充填するように形成されている。この場合、本体部材を粘着層と保護部材とによって保護することができる。粘着層は、保護部材に外部から加えられた衝撃その他の外力を変形によって受け止める。これにより、保護部材の損傷を抑えることができる。また、粘着層は、保護部材に外部から加えられた衝撃が本体部材に届かないようにしている。
さらに別の具体的な側面において、本体部材と粘着層と保護部材とは、等しい屈折率を有する。この場合、保護部材の外面側のみで全反射を生じさせることが容易になり、干渉発生や波面の乱れを少なくできる。
さらに別の具体的な側面において、粘着層は、光学面に対応する領域で一様な厚みを有する。この場合、本体部材の形状を正確に反映した結像が可能になり、表示像の劣化を抑制できる。
さらに別の具体的な側面において、粘着層は、導光装置の光学的有効領域の外縁に沿って光学的有効領域の外側に設けられている。この場合、光学的有効領域において本体部材の表面を光学面として空気に隣接させた構造とでき、本体部材の本来の光学面を利用した導光及び結像が可能になる。
さらに別の具体的な側面において、粘着層は、保護部材の外縁に沿って枠状に形成されて、本体部材と保護部材との間の空間を気密に保っている。この場合、粘着層だけでなく、本体部材と保護部材との間の空間層が緩衝材となって、保護部材に対する衝撃その他の外力が緩和され、光学面の損傷を抑制することができる。
さらに別の具体的な側面において、保護部材は、本体部材のうち平面に対向して配置されている。この場合、保護部材を薄いシート状にして本体部材の平面に近づけて配置することができ、保護部材の配置が容易になり、光学性能の維持が容易である。
さらに別の具体的な側面において、保護部材は、本体部材のうち光学面が形成されていない側面に粘着層を介して固定されている。この場合、保護部材の固定が容易になり、保護部材の支持を安定させることができる。
さらに別の具体的な側面において、粘着層は、外力を加えない状態で元の形状に復元する弾性体である。この場合、導光装置における保護部材の配置を初期の状態又は所期の状態に維持することができ、導光装置の光学性能を維持することが容易になる。
さらに別の具体的な側面において、粘着層の弾性率は、室温で１×１０３Ｐａ以上１×１０６Ｐａ以下である。弾性率が室温で１×１０３Ｐａ以上であることから、粘着層の流動を防止することにより保護部材の変位を抑制しつつ保護部材を支持することができる。また、弾性率が室温で１×１０６Ｐａ以下であることから、粘着層を外力に応じて変形させて保護部材を弾性的に支持することができる。
さらに別の具体的な側面において、保護部材の表面にハードコート層が形成されている。この場合、保護部材の劣化を防止することができる。保護部材のハードコート層については、複数の保護部材をシート材として一括して形成することが容易であることがから、保護部材や導光装置の製造コストを下げることができる。保護部材や導光装置の製造コストを下げることができる。
具体的な態様における表示装置は、上述した導光装置と、導光装置に導かれる画像光を形成する像形成本体部とを備える。
上記表示装置では、上述した導光装置を用いており、保護部材の損傷を抑えることが容易になり、導光装置から保護部材が剥離することを抑制できる。
具体的な態様における導光装置の製法方法は、画像光を反射によって導く導光装置の製法方法であって、導光装置の表面のうち光学面に対応する領域において、導光装置の本体部材上に、粘着層を介してシート状の保護部材を配置する。
上記導光装置の製法方法では、導光装置の本体部材上に粘着層を介してシート状の保護部材を配置するので、保護部材が受けた応力が粘着層を介して本体部材に伝わり、粘着層が緩衝材となって保護部材や本体部材の損傷を抑えることが容易になり、本体部材から保護部材が剥離することを抑制できる。
ＡＸ…光軸、ＥＰ…アイリング位置、ＧＬ…画像光、ＯＥ１１，ＯＥ１３，ＯＥ５１，ＯＥ５３…光学的有効領域、ＯＬ…外界光、ＰＥ１，ＰＥ２…周辺領域、Ｓ１１-Ｓ１５…面、Ｓ５１-Ｓ５３…透過面、Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ…表面、ＵＳ…装着者、Ｚ０…空隙領域、Ｚ１…支持領域、１０ａ，１０ｂ…導光部材、１０ｓ，５０ｓ…本体部材、１５…ハーフミラー、２０…複合型導光装置、２０ａ…光入射部、２０ｂ…光射出部、２１，２２…導光装置、２７，１２７…保護部材、２７ａ…本体層、２７ｈ…ハードコート層、２７ｒ…反射防止膜、２８…粘着層、３０…投射レンズ、５０…中央部材、５０ａ，５０ｂ…光透過部、５０ｄ…ブリッジ部、８０…表示素子、８１…表示層、１００…表示装置、１００Ａ…第１表示装置、１００Ｂ…第２表示装置、１００Ｃ…透視型導光ユニット、１０１ａ…第１虚像形成光学部、１０１ｂ…第２虚像形成光学部、１０５ａ…第１像形成本体部、１０５ｂ…第２像形成本体部

Claims (14)

  1. 画像光を光入射部を介して入射させ、画像光を反射によって導き、導かれた画像光を光射出部を介して外部に射出させる導光装置であって、
    前記導光装置の表面のうち光学面に対応する領域において本体部材を覆うシート状の保護部材を有し、
    前記本体部材と前記保護部材との間に粘着層が形成されている、導光装置。
  2. 前記保護部材は、前記光学面のうち全反射面に対応する領域に設けられている、請求項１に記載の導光装置。
  3. 前記粘着層は、前記本体部材と前記保護部材との間を充填するように形成されている、請求項１及び２のいずれか一項に記載の導光装置。
  4. 前記本体部材と前記粘着層と前記保護部材とは、等しい屈折率を有する、請求項３に記載の導光装置。
  5. 前記粘着層は、前記光学面に対応する領域で一様な厚みを有する、請求項４に記載の導光装置。
  6. 前記粘着層は、前記導光装置の光学的有効領域の外縁に沿って前記光学的有効領域の外側に設けられている、請求項１及び２のいずれか一項に記載の導光装置。
  7. 前記粘着層は、前記保護部材の外縁に沿って枠状に形成されて、前記本体部材と前記保護部材との間の空間を気密に保っている、請求項６に記載の導光装置。
  8. 前記保護部材は、前記本体部材のうち平面に対向して配置されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の導光装置。
  9. 前記保護部材は、前記本体部材のうち光学面が形成されていない側面に前記粘着層を介して固定されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の導光装置。
  10. 前記粘着層は、外力を加えない状態で元の形状に復元する弾性体である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の導光装置。
  11. 前記粘着層の弾性率は、室温で１×１０３Ｐａ以上１×１０６Ｐａ以下である、請求項１０に記載の導光装置。
  12. 前記保護部材の表面にハードコート層が形成されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の導光装置。
  13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の導光装置と、
    前記導光装置に導かれる前記画像光を形成する像形成本体部と
    を備える表示装置。
  14. 画像光を反射によって導く導光装置の製法方法であって、
    前記導光装置の表面のうち光学面に対応する領域において、前記導光装置の本体部材上に、粘着層を介してシート状の保護部材を配置する、導光装置の製法方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023003910A (ja) * 2021-06-25 2023-01-17 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006301611A (ja) * 2005-03-25 2006-11-02 Fujinon Corp 導光板および導光板ユニット
US7826113B2 (en) * 2007-03-28 2010-11-02 Konica Minolta Holdings, Inc. Joined optical member, image display apparatus, and head-mounted display
KR101058730B1 (ko) * 2007-09-28 2011-08-22 가시오게산키 가부시키가이샤 보호판을 일체적으로 한 표시소자 및 그것을 이용한 표시장치
JP2009145513A (ja) 2007-12-13 2009-07-02 Konica Minolta Holdings Inc 映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
JP5633406B2 (ja) 2011-02-04 2014-12-03 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
JP5742263B2 (ja) * 2011-02-04 2015-07-01 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
JP2014219468A (ja) * 2013-05-02 2014-11-20 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
US10302946B2 (en) 2013-07-04 2019-05-28 Sony Corporation Display apparatus
WO2015054041A2 (en) * 2013-10-11 2015-04-16 Transitions Optical, Inc. Spin coater for applying multiple coatings to an optical substrate
IL236490B (en) * 2014-12-25 2021-10-31 Lumus Ltd Optical component on a conductive substrate
IL244177B (en) * 2016-02-18 2021-04-29 Oorym Optics Ltd A display system with a uniform image
DE102016105060B3 (de) * 2016-03-18 2017-07-06 Carl Zeiss Smart Optics Gmbh Brillenglas für eine Abbildungsoptik, Abbildungsoptik und Datenbrille
JP6621937B2 (ja) * 2016-10-26 2019-12-18 三菱電機株式会社 画像表示装置および画像表示装置の製造方法
CN108873326A (zh) * 2017-05-16 2018-11-23 中强光电股份有限公司 头戴式显示装置
JP2019158956A (ja) * 2018-03-08 2019-09-19 シャープ株式会社 表示デバイス
EP3895927A4 (en) * 2018-12-10 2022-02-23 FUJIFILM Corporation PROJECTION IMAGE DISPLAY ELEMENT, WINDSHIELD GLASS AND HEAD-UP DISPLAY SYSTEM

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