JP5545069B2 - Virtual image display device - Google Patents

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Description

本発明は、頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイ等の虚像表示装置に関する。   The present invention relates to a virtual image display device such as a head mounted display that is used by being mounted on a head.

近年、ヘッドマウントディスプレイのように虚像の形成及び観察を可能にする虚像表示装置として、導光板によって表示素子からの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（例えば特許文献１、２参照）。このような虚像表示装置の画像用の導光板において、映像光の一部は、複数の部分反射面を複数回通過した後に眼の方向に取り出される。このため、部分反射面の通過回数の違いにより映像光に輝度ムラ・映像ムラが発生しやすく、これを抑制するために、複数の部分反射面間での反射率や相対的距離を相対的に調整する工夫がなされている（特許文献１参照）。   In recent years, various types of virtual image display devices capable of forming and observing virtual images, such as a head-mounted display, have been proposed in which image light from a display element is guided to an observer's pupil by a light guide plate (for example, patents). References 1 and 2). In such a light guide plate for an image of the virtual image display device, a part of the video light is taken out in the direction of the eye after passing a plurality of partial reflection surfaces a plurality of times. For this reason, luminance unevenness and image unevenness are likely to occur in the image light due to the difference in the number of passes through the partial reflection surface, and in order to suppress this, the reflectance and relative distance between the plurality of partial reflection surfaces are relatively set. A device for adjustment is made (see Patent Document 1).

特表２００３−５３６１０２号公報Special table 2003-536102 gazette 特開２００４−１５７５２０号公報JP 2004-157520 A

しかしながら、例えば上記特許文献１，２の虚像表示装置の場合、部分反射面間で反射率や相対的距離の精密な調整が必要となるため、映像光等である画像光の輝度ムラ・映像ムラを抑制することは容易でない。   However, for example, in the case of the virtual image display device disclosed in Patent Documents 1 and 2, since it is necessary to precisely adjust the reflectance and the relative distance between the partial reflection surfaces, the luminance unevenness and the image unevenness of the image light such as the image light. It is not easy to suppress.

そこで、本発明は、比較的簡易に画像光の輝度ムラ・映像ムラを抑制することのできる虚像表示装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a virtual image display device capable of suppressing luminance unevenness and image unevenness of image light relatively easily.

上記課題を解決するため、本発明に係る第１の虚像表示装置は、（ａ１）光源と、（ａ２）光源からの光を内部において導くとともに複数の光反射面での反射によって上記光を照明光として外部へ射出する導光板と、（ａ３）導光板からの照明光を画像信号に応じ変調して画像光を形成する画像表示素子とを有する（ａ）画像光形成装置と、（ｂ）画像表示素子で変調された画像光を内部に導くとともに、所定方向に延びる複数の画像光反射面を有し、当該複数の画像光反射面により画像光を反射して光射出部から虚像光として射出する映像導光板と、を備える虚像表示装置であって、（ｃ）画像光形成装置において、複数の光反射面が、映像導光板の複数の画像光反射面の繰返し配列方向に対応する基準方向の位置に応じて反射効率を変化させている。   In order to solve the above problems, a first virtual image display device according to the present invention includes (a1) a light source and (a2) guiding the light from the light source inside and illuminating the light by reflection on a plurality of light reflecting surfaces. A light guide plate that emits light as light; and (a3) an image display device that forms image light by modulating illumination light from the light guide plate according to an image signal; and (b). The image light modulated by the image display element is guided to the inside and has a plurality of image light reflecting surfaces extending in a predetermined direction. The image light is reflected by the plurality of image light reflecting surfaces and is converted into virtual image light from the light emitting unit. (C) In the image light forming device, the plurality of light reflecting surfaces in the image light forming device corresponds to a repetitive arrangement direction of the plurality of image light reflecting surfaces of the image light guiding plate. Reflection efficiency changes according to the position of the direction It is caused.

上記虚像表示装置では、画像光形成装置の複数の光反射面が基準方向の位置に応じて反射効率を変化させているので、画像光形成装置において、映像導光板側で形成される画像光の輝度ムラ・映像ムラを補償するような画像光形成装置用の照明光の形成が可能となり、比較的簡易に画像光の輝度ムラ・映像ムラを抑制することができる。   In the virtual image display device, since the plurality of light reflecting surfaces of the image light forming device change the reflection efficiency according to the position in the reference direction, in the image light forming device, the image light formed on the video light guide plate side is changed. It is possible to form illumination light for an image light forming apparatus that compensates for brightness unevenness and image unevenness, and it is possible to suppress image light brightness unevenness and image unevenness relatively easily.

本発明の具体的な側面では、画像光形成装置の導光板が、基準方向について複数の光反射面の密度を変化させている。この場合、複数の光反射面での反射光量の調整により、画像光の輝度ムラ・映像ムラを考慮した照明光の形成が可能となる。ここで、複数の光反射面の密度とは、各光反射面の間隔や大きさ等を言い、光反射面の密度を変化させることで、画像光形成装置の導光板による照明光の輝度を基準方向について適宜調整することができる。   In a specific aspect of the present invention, the light guide plate of the image light forming device changes the density of the plurality of light reflecting surfaces in the reference direction. In this case, it is possible to form illumination light in consideration of luminance unevenness and image unevenness of image light by adjusting the amount of light reflected by a plurality of light reflecting surfaces. Here, the density of the plurality of light reflecting surfaces refers to the interval and size of each light reflecting surface, and the luminance of the illumination light by the light guide plate of the image light forming device is changed by changing the density of the light reflecting surfaces. The reference direction can be adjusted as appropriate.

上記課題を解決するため、本発明に係る第２の虚像表示装置は、（ａ１）光源と、（ａ２）光源からの光を内部において導くとともに照明光として外部へ射出する導光板と、（ａ３）導光板からの照明光の光量を調整する減光フィルターと、（ａ４）照明光を画像信号に応じ変調して画像光を形成する画像表示素子とを有する（ａ）画像光形成装置と、（ｂ）画像表示素子で変調された画像光を内部に導くとともに、所定方向に延びる複数の画像光反射面を有し、当該複数の画像光反射面により画像光を反射して光射出部から虚像光として射出する映像導光板と、を備える虚像表示装置であって、（ｃ）画像光形成装置において、減光フィルターが、映像導光板の複数の画像光反射面の繰返し配列方向に対応する基準方向の位置に応じて減光量を変化させている。   In order to solve the above problems, a second virtual image display device according to the present invention includes: (a1) a light source; (a2) a light guide plate that guides light from the light source inside and emits it as illumination light to the outside; (A) an image light forming apparatus comprising: a neutral density filter that adjusts the amount of illumination light from the light guide plate; and (a4) an image display element that modulates illumination light according to an image signal to form image light; (B) The image light modulated by the image display element is guided to the inside, and has a plurality of image light reflecting surfaces extending in a predetermined direction, and the image light is reflected by the plurality of image light reflecting surfaces from the light emitting unit. (C) In the image light forming device, the neutral density filter corresponds to the repeated arrangement direction of the plurality of image light reflecting surfaces of the video light guide plate. Dimming according to the position in the reference direction And by changing the.

上記虚像表示装置では、画像光形成装置の減光フィルターが基準方向の位置に応じて減光量を変化させているので、画像光形成装置において、映像導光板側で形成される画像光の輝度ムラ・映像ムラを補償するような画像光形成装置用の照明光の形成が可能となり、比較的簡易に画像光の輝度ムラ・映像ムラを抑制することができる。   In the virtual image display device, since the light reduction filter of the image light forming device changes the amount of light reduction according to the position in the reference direction, the luminance unevenness of the image light formed on the video light guide plate side in the image light forming device. It is possible to form illumination light for an image light forming apparatus that compensates for image unevenness, and it is possible to suppress brightness unevenness and image unevenness of image light relatively easily.

本発明の具体的な側面では、画像光形成装置の導光板が、内部において光を導くバックライト導光部と、バックライト導光部に導かれた光を反射して照明光とする複数の光反射面とを有する。この場合、減光フィルターに加え、複数の光反射面によっても照明光の調整が可能となる。   In a specific aspect of the present invention, the light guide plate of the image light forming device includes a backlight light guide unit that guides light therein, and a plurality of light beams that reflect the light guided to the backlight light guide unit to form illumination light. A light reflecting surface. In this case, the illumination light can be adjusted by a plurality of light reflecting surfaces in addition to the neutral density filter.

上記課題を解決するため、本発明に係る第３の虚像表示装置は、（ａ１）照明光を射出する面光源と、（ａ２）面光源からの照明光を画像信号に応じ変調して画像光を形成する画像表示素子とを有する（ａ）画像光形成装置と、（ｂ）画像表示素子で変調された画像光を内部に導くとともに、所定方向に延びる複数の画像光反射面を有し、当該複数の画像光反射面により画像光を反射して光射出部から虚像光として射出する映像導光板と、を備える虚像表示装置であって、（ｃ）画像光形成装置において、面光源が、映像導光板の複数の画像光反射面の繰返し配列方向に対応する基準方向の位置に応じて照明光輝度を変化させる。   In order to solve the above problems, a third virtual image display device according to the present invention includes (a1) a surface light source that emits illumination light, and (a2) image light that modulates illumination light from the surface light source according to an image signal. (A) an image light forming device, and (b) a plurality of image light reflecting surfaces that guide image light modulated by the image display element to the inside and extend in a predetermined direction, A virtual image display device comprising: a video light guide plate that reflects image light by the plurality of image light reflecting surfaces and emits the image light as virtual image light from the light emitting unit, and (c) in the image light forming device, the surface light source includes: The illumination light luminance is changed according to the position in the reference direction corresponding to the repeated arrangement direction of the plurality of image light reflecting surfaces of the video light guide plate.

上記虚像表示装置では、画像光形成装置の面光源が基準方向の位置に応じて照明光輝度を変化させるので、画像光形成装置において、映像導光板側で形成される画像光の輝度ムラ・映像ムラを補償するような画像光形成装置用の照明光の形成が可能となり、比較的簡易に画像光の輝度ムラ・映像ムラを抑制することができる。   In the virtual image display device, since the surface light source of the image light forming device changes the illumination light luminance according to the position in the reference direction, the luminance unevenness / video of the image light formed on the image light guide plate side in the image light forming device. Illumination light for an image light forming apparatus that compensates for unevenness can be formed, and luminance unevenness and image unevenness of image light can be suppressed relatively easily.

本発明のさらに別の側面では、複数の画像光反射面が、入射光の少なくとも一部を透過させる複数の部分反射面であり、映像導光板が、複数の画像光反射面において画像光の少なくとも一部を複数回通過させる。この場合、映像導光板を伝播する画像光について、全反射の角度に起因して画像光を構成する特定成分を複数の画像光反射面において複数回反射させることになる場合であっても、画像光の各成分を所望の位置から観察者に対して射出させることができる。   In yet another aspect of the present invention, the plurality of image light reflection surfaces are a plurality of partial reflection surfaces that transmit at least a part of incident light, and the video light guide plate has at least a plurality of image light reflection surfaces on the plurality of image light reflection surfaces. Pass some through multiple times. In this case, even if the image light propagating through the video light guide plate reflects a specific component constituting the image light multiple times on the plurality of image light reflecting surfaces due to the angle of total reflection, Each component of light can be emitted to the observer from a desired position.

本発明のさらに別の側面では、画像光形成装置が、映像導光板を繰返し配列方向に関して分割した部分領域を単位として、複数の画像光反射面における画像光の通過回数に応じて、基準方向について照明光の光量を段階的に変化させる。この場合、比較的簡易に照明光の光量の調整ができる。   In still another aspect of the present invention, the image light forming device has a reference direction according to the number of times image light passes through a plurality of image light reflecting surfaces, with a partial region obtained by repeatedly dividing the image light guide plate in the arrangement direction as a unit. The amount of illumination light is changed stepwise. In this case, the amount of illumination light can be adjusted relatively easily.

本発明のさらに別の側面では、画像形成装置の複数の光反射面が、基準方向に垂直な方向を長手方向として延びる。この場合、複数の光反射面を簡易な構造にでき、また、光反射面の長手方向に関して画像表示装置を一様に照明することができる。   In still another aspect of the invention, the plurality of light reflecting surfaces of the image forming apparatus extend with a direction perpendicular to the reference direction as a longitudinal direction. In this case, a plurality of light reflecting surfaces can be made simple, and the image display device can be illuminated uniformly in the longitudinal direction of the light reflecting surfaces.

本発明のさらに別の側面では、映像導光板が、外光を透過し、かつ、画像光を観察者の眼に投射可能なシースルー型である。この場合、観察者に外界像を観察させることができる。   In still another aspect of the present invention, the video light guide plate is a see-through type capable of transmitting external light and projecting image light to the eyes of an observer. In this case, it is possible to make an observer observe an external image.

（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）及び（Ｃ）は、導光板の正面図及び平面図である。(A) is sectional drawing which shows the virtual image display apparatus which concerns on 1st Embodiment, (B) and (C) are the front views and top views of a light-guide plate. （Ａ）は、画像光形成装置について説明するため、その一部を拡大した模式的な図であり、（Ｂ）は、画像光形成装置の斜視図である。(A) is the typical figure which expanded the part in order to demonstrate an image light formation apparatus, (B) is a perspective view of an image light formation apparatus. （Ａ）、（Ｂ）は、画像取出部の構造及び画像取出部における画像光の光路について説明するための模式的な図である。(A), (B) is a schematic diagram for demonstrating the structure of an image extraction part, and the optical path of the image light in an image extraction part. 照明光と画像光との関係を示すための図である。It is a figure for showing the relationship between illumination light and image light. （Ａ）、（Ｂ）は、画像光形成装置の変形例について説明するための図である。(A), (B) is a figure for demonstrating the modification of an image light formation apparatus. （Ａ）及び（Ｂ）は、第２実施形態に係る虚像表示装置における画像光形成装置の概念図及び斜視図であり、（Ｃ）は、変形例における画像光形成装置の概念図であり、（Ｄ）は、別の変形例における画像光形成装置の概念図である。(A) And (B) is the conceptual diagram and perspective view of the image light formation apparatus in the virtual image display apparatus which concerns on 2nd Embodiment, (C) is the conceptual diagram of the image light formation apparatus in a modification, (D) is a conceptual diagram of an image light forming apparatus in another modified example. 第３実施形態に係る虚像表示装置における画像光形成装置の概念図である。It is a conceptual diagram of the image light formation apparatus in the virtual image display apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 画像光形成装置の他の一例を説明するための模式的な一部拡大図である。It is a typical partially enlarged view for explaining another example of the image light forming apparatus.

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る虚像表示装置について説明する。 [First Embodiment]
The virtual image display device according to the first embodiment of the present invention will be described below.

〔Ａ．虚像表示装置の構造〕
図１（Ａ）に示す本実施形態に係る虚像表示装置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、画像光形成装置１０と、映像導光板２０とを一組として備える。なお、図１（Ａ）は、図１（Ｂ）に示す映像導光板２０のＡ−Ａ断面と対応する。 [A. Structure of virtual image display device]
A virtual image display device 100 according to this embodiment shown in FIG. 1A is applied to a head-mounted display, and includes an image light forming device 10 and a video light guide plate 20 as a set. 1A corresponds to the AA cross section of the image light guide plate 20 shown in FIG.

虚像表示装置１００は、観察者に虚像による画像光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、画像光形成装置１０と映像導光板２０とは、通常観察者の右眼およ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、ここでは右眼用のみを示し、左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 image light based on 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 light forming device 10 and the image light guide plate 20 are usually provided one by one corresponding to the right eye and the left eye of the observer, but are symmetrical in the right eye and the left eye. Therefore, only the right eye is shown here, and the illustration for the left eye is omitted. The virtual image display device 100 as a whole has, for example, an appearance (not shown) like general glasses.

画像光形成装置１０は、照明部１５と、画像表示素子である液晶デバイス１１と、コリメートレンズ１２とを備える（図中一部拡大図参照。）。   The image light forming apparatus 10 includes an illumination unit 15, a liquid crystal device 11 that is an image display element, and a collimating lens 12 (see a partially enlarged view in the figure).

照明部１５は、液晶デバイス１１の形状に応じた２次元的な広がりを有する照明光を形成する。液晶デバイス１１は、詳しい図示は省略するが、入射側偏光板及び射出側偏光板と、これらの間に配置される液晶パネルとを備え、照明部１５からの照明光を画像信号に応じ空間的に変調して、動画像等の表示対象となるべき画像光を形成する。コリメートレンズ１２は、液晶デバイス１１上の各点から射出された画像光を平行状態の光束にする。なお、コリメートレンズ１２のレンズ材料は、ガラスやプラスチックのいずれとすることもできる。   The illumination unit 15 forms illumination light having a two-dimensional spread according to the shape of the liquid crystal device 11. Although not shown in detail, the liquid crystal device 11 includes an incident-side polarizing plate and an emitting-side polarizing plate, and a liquid crystal panel disposed therebetween, and spatially changes the illumination light from the illumination unit 15 according to an image signal. To form image light to be displayed such as a moving image. The collimating lens 12 converts the image light emitted from each point on the liquid crystal device 11 into a light beam in a parallel state. The lens material of the collimating lens 12 can be either glass or plastic.

以下、図２（Ａ）及び２（Ｂ）を用いて、画像光形成装置１０のうち、照明部１５の構造等について説明する。図示のように、照明部１５は、赤、緑、青の３色を含む光ＳＬを発生する光源１５ａと、光源１５ａからの光ＳＬを拡散させて矩形断面の光束にする画像光形成装置１０の導光板であるバックライト導光板１５ｂとを備える。   Hereinafter, the structure and the like of the illumination unit 15 in the image light forming apparatus 10 will be described with reference to FIGS. 2 (A) and 2 (B). As illustrated, the illumination unit 15 includes a light source 15a that generates light SL including three colors of red, green, and blue, and an image light forming apparatus 10 that diffuses the light SL from the light source 15a into a light beam having a rectangular cross section. And a backlight light guide plate 15b which is a light guide plate.

光源１５ａは、矩形板状のバックライト導光板１５ｂの一側面である光取込面ＩＰに沿って延びており、液晶デバイス１１を照明するのに十分な光量の光を発生するとともに、これをバックライト導光板１５ｂに向けて射出する。光源１５ａとしては、例えば細長い蛍光管や複数のＬＥＤ光源を配列するもの等が適用できる。   The light source 15a extends along the light capturing surface IP which is one side surface of the rectangular plate-like backlight light guide plate 15b, and generates light having a sufficient amount of light to illuminate the liquid crystal device 11. The light is emitted toward the backlight light guide plate 15b. As the light source 15a, for example, an elongated fluorescent tube or an array of a plurality of LED light sources can be applied.

バックライト導光板１５ｂは、アクリル樹脂等の透光性の樹脂材料からなり全体として平板状の部材であり、液晶デバイス１１の背後に近接してこれに平行に配設されている。バックライト導光板１５ｂは、光源１５ａからの光ＳＬを光取込面ＩＰを介して内部に入射させ、入射した光を全反射により拡散するように導き、光射出面ＥＰを介して外部の液晶デバイス１１に向けて射出させることで、液晶デバイス１１全体を背後から照明する照明光を形成する。   The backlight light guide plate 15 b is made of a light-transmitting resin material such as acrylic resin and is a flat plate member as a whole, and is disposed close to and parallel to the back of the liquid crystal device 11. The backlight light guide plate 15b causes the light SL from the light source 15a to be incident on the inside through the light capturing surface IP, guides the incident light so as to diffuse by total reflection, and external liquid crystal through the light emitting surface EP. By emitting the light toward the device 11, illumination light that illuminates the entire liquid crystal device 11 from behind is formed.

バックライト導光板１５ｂは、本体部であるバックライト導光部１５ｋと、光取出し用の照明光反射部１５ｃとを有している。バックライト導光部１５ｋは、互いに対向してＹＺ面上に平行に延びる一対の側面ＳＦ１，ＳＦ２を有しており、一端の光取込面ＩＰから入射させた光を両側面ＳＦ１，ＳＦ２の導光部１５ｋ内側で全反射によって伝搬させる。照明光反射部１５ｃは、バックライト導光部１５ｋの側面ＳＦ１，ＳＦ２のうち液晶デバイス１１の反対側の側面ＳＦ１に沿って形成されている。照明光反射部１５ｃは、多数の光反射面である多数の照明光反射面１５ｄによって構成され、これらの照明光反射面１５ｄは、Ｚ方向に垂直なＹ方向にそれぞれ帯状に延びるとともにＺ方向に配列されている。ここで、バックライト導光板１５ｂにおいて、光取込面ＩＰに垂直で多数の照明光反射面１５ｄが配列されるＺ方向即ち画像光形成装置１０の光軸ＸＡに沿った方向を基準方向とする。各照明光反射面１５ｄは、Ｖ字又は楔文字型の溝の斜面ＲＲ上に例えばアルミ蒸着等によって反射膜ＲＭを設けることによって形成されている。なお、これらの照明光反射面１５ｄは、本実施形態の場合、同一形状を有し同一反射率であるものとする。各照明光反射面１５ｄは、バックライト導光部１５ｋ内部に導かれて全体として基準方向に進む光を光射出面ＥＰに向けるように反射する。この結果、光射出面ＥＰの略全面から照明光ＰＬが射出される。より具体的に説明すると、バックライト導光部１５ｋ内部に導かれた光の一部は、照明光反射部１５ｃのうち光取込面ＩＰに近い側に位置する照明光反射面１５ｄで反射され、照明光ＰＬ１として射出される。また、バックライト導光板１５ｂ内部に導かれた光の他の一部は、照明光反射部１５ｃのうち中央側や光取込面ＩＰから遠い側に位置する照明光反射面１５ｄから照明光ＰＬ２，ＰＬ３として射出される。これらの照明光ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３が全体として照明光ＰＬを形成している。   The backlight light guide plate 15b includes a backlight light guide part 15k as a main body part and an illumination light reflecting part 15c for extracting light. The backlight light guide unit 15k has a pair of side surfaces SF1 and SF2 that face each other and extend in parallel on the YZ plane, and the light incident from the light capturing surface IP at one end of each side surface SF1 and SF2 is provided. It propagates by total reflection inside the light guide 15k. The illumination light reflecting portion 15c is formed along the side surface SF1 opposite to the liquid crystal device 11 among the side surfaces SF1 and SF2 of the backlight light guide portion 15k. The illumination light reflecting portion 15c is configured by a large number of illumination light reflecting surfaces 15d, which are a large number of light reflecting surfaces, and these illumination light reflecting surfaces 15d extend in a band shape in the Y direction perpendicular to the Z direction and in the Z direction. It is arranged. Here, in the backlight light guide plate 15b, the Z direction in which a large number of illumination light reflecting surfaces 15d are arranged perpendicular to the light capturing surface IP, that is, the direction along the optical axis XA of the image light forming device 10 is used as a reference direction. . Each illumination light reflecting surface 15d is formed by providing a reflecting film RM by, for example, aluminum vapor deposition on the slope RR of a V-shaped or wedge-shaped groove. In this embodiment, these illumination light reflecting surfaces 15d have the same shape and the same reflectance. Each illumination light reflecting surface 15d reflects light that is guided into the backlight light guide 15k and travels in the reference direction as a whole so as to be directed toward the light exit surface EP. As a result, the illumination light PL is emitted from substantially the entire light emission surface EP. More specifically, a part of the light guided into the backlight light guide unit 15k is reflected by the illumination light reflection surface 15d located on the side closer to the light capturing surface IP in the illumination light reflection unit 15c. And emitted as illumination light PL1. Further, another part of the light guided into the backlight light guide plate 15b is emitted from the illumination light reflecting surface 15d located on the center side or the far side from the light capturing surface IP in the illumination light reflecting portion 15c. , PL3. These illumination lights PL1, PL2 and PL3 form the illumination light PL as a whole.

ここで、多数の照明光反射面１５ｄは、基準方向即ち配列方向について密度が変えられている。つまり、隣接する一対の各照明光反射面１５ｄ間の間隔は一定ではない。この場合、バックライト導光板１５ｂから射出される照明光ＰＬの反射効率は、液晶デバイス１１に平行な光束断面について一様ではなくなり、多数の照明光反射面１５ｄの配列密度に応じて差異が生じる。言い換えると、多数の照明光反射面１５ｄの配列を調整することで、照明光ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３の光量や輝度が適宜調整されている。図２（Ａ）及び２（Ｂ）の場合、多数の照明光反射面１５ｄの配列は、＋Ｚ側に行くに従って間隔が狭くなるようなものとなっている。従って、＋Ｚ側ほど反射される光が多くなり、照明光は、＋Ｚ側において光量あるいは輝度が相対的に大きな状態で射出するものとなっている。なお、各照明光反射面１５ｄは、基準方向に垂直なＹ方向については、帯状に延びる比較的簡易な構造を有し、光を一様な状態で反射する。   Here, the density of the many illumination light reflecting surfaces 15d is changed in the reference direction, that is, the arrangement direction. That is, the interval between adjacent pairs of illumination light reflecting surfaces 15d is not constant. In this case, the reflection efficiency of the illumination light PL emitted from the backlight light guide plate 15b is not uniform with respect to the light beam cross section parallel to the liquid crystal device 11, and varies depending on the arrangement density of the many illumination light reflection surfaces 15d. . In other words, the light quantity and brightness of the illumination lights PL1, PL2, and PL3 are appropriately adjusted by adjusting the arrangement of the large number of illumination light reflecting surfaces 15d. In the case of FIGS. 2 (A) and 2 (B), the arrangement of the many illumination light reflecting surfaces 15d is such that the intervals become narrower toward the + Z side. Accordingly, more light is reflected toward the + Z side, and the illumination light is emitted with a relatively large light amount or luminance on the + Z side. Each illumination light reflecting surface 15d has a relatively simple structure extending in a strip shape in the Y direction perpendicular to the reference direction, and reflects light in a uniform state.

以上のように、バックライト導光板１５ｂは、照明光を、光射出面ＥＰから液晶デバイス１１に向けて基準方向の位置に応じて異なる状態で射出する。液晶デバイス１１に入射した照明光は、既述のように空間的に変調され、表示対象となるべき画像光となって射出される。この画像光は、照明光の光量や輝度の分布を反映したものとなる。   As described above, the backlight light guide plate 15b emits illumination light from the light exit surface EP toward the liquid crystal device 11 in different states depending on the position in the reference direction. The illumination light incident on the liquid crystal device 11 is spatially modulated as described above, and emitted as image light to be displayed. This image light reflects the light quantity and luminance distribution of the illumination light.

以下、図１（Ａ）〜１（Ｃ）に戻って、液晶デバイス１１の光路後段に配置される映像導光板２０について説明する。映像導光板２０は、導光板本体部２０ａと、入射光折曲部２１と、画像取出部２３とを備える。映像導光板２０は、画像光形成装置１０で形成された画像光を虚像光として観察者の眼ＥＹに向けて射出し、画像として認識させるものである。   Hereinafter, returning to FIGS. 1A to 1C, the image light guide plate 20 disposed in the latter stage of the optical path of the liquid crystal device 11 will be described. The video light guide plate 20 includes a light guide plate main body portion 20 a, an incident light bending portion 21, and an image extraction portion 23. The video light guide plate 20 emits the image light formed by the image light forming device 10 as virtual image light toward the observer's eye EY and recognizes it as an image.

映像導光板２０の全体的な外観は、図中ＹＺ面に平行に延びる平板である導光板本体部２０ａによって形成されている。また、映像導光板２０は、長手方向の一端に導光板本体部２０ａに埋め込まれた多数の微小ミラーによって構成される画像取出部２３を有し、長手方向の他端に導光板本体部２０ａの一部を切欠いて形成された入射光折曲部２１を有する構造となっている。   The overall appearance of the video light guide plate 20 is formed by a light guide plate main body 20a which is a flat plate extending parallel to the YZ plane in the drawing. In addition, the image light guide plate 20 has an image extraction portion 23 composed of a large number of micromirrors embedded in the light guide plate main body portion 20a at one end in the longitudinal direction, and the light guide plate main body portion 20a at the other end in the longitudinal direction. It has the structure which has the incident light bending part 21 formed by notching a part.

導光板本体部２０ａは、透光性の樹脂材料等により形成され、ＹＺ面に平行で画像光形成装置１０に対向する表側の平面上に、画像光形成装置１０からの画像光を取り込む光入射部である光入射面ＩＳと、画像光を観察者の眼ＥＹに向けて射出させる光射出部である光射出面ＯＳとを有している。導光板本体部２０ａは、光入射面ＩＳの裏側において平行平板状の一部を切欠くように形成され光入射面ＩＳに対して傾斜する矩形の斜面ＲＳを有し、当該斜面ＲＳ上には、これを被覆するようにミラー層２１ａが形成されている。ここで、ミラー層２１ａは、斜面ＲＳと協働することにより、入射光折曲部２１として機能する。また、導光板本体部２０ａにおいて、光射出面ＯＳの裏側の平面に沿って微細構造である画像取出部２３が形成されている。   The light guide plate main body 20a is formed of a translucent resin material or the like, and receives light that takes in image light from the image light forming device 10 on a front plane parallel to the YZ plane and facing the image light forming device 10. A light incident surface IS, and a light emitting surface OS that is a light emitting portion that emits image light toward the observer's eye EY. The light guide plate main body 20a has a rectangular slope RS that is formed so as to cut out a part of a parallel plate on the back side of the light incident surface IS and is inclined with respect to the light incident surface IS. The mirror layer 21a is formed so as to cover it. Here, the mirror layer 21a functions as the incident light bending portion 21 by cooperating with the slope RS. Further, in the light guide plate main body 20a, an image extraction portion 23 having a fine structure is formed along a plane on the back side of the light exit surface OS.

導光板本体部２０ａの光入射面ＩＳに対向して配置される入射光折曲部２１は、導光板本体部２０ａの上記斜面ＲＳ上にアルミ蒸着等の成膜を施すことにより形成され、入射光を反射し光路を略直交方向に近い所定方向に折り曲げるための反射面として機能する。つまり、入射光折曲部２１は、光入射面ＩＳから入射し全体として−Ｘ方向に向かう画像光を、全体として略＋Ｚ方向に近い所定方向に向かわせるように折り曲げることで、画像光を導光板本体部２０ａ内に確実に結合させる。   The incident light bending portion 21 disposed opposite to the light incident surface IS of the light guide plate main body portion 20a is formed by forming a film such as aluminum vapor deposition on the inclined surface RS of the light guide plate main body portion 20a. It functions as a reflection surface for reflecting light and bending the optical path in a predetermined direction close to a substantially orthogonal direction. That is, the incident light bending section 21 guides image light by bending the image light that is incident from the light incident surface IS and travels in the −X direction as a whole so as to be directed in a predetermined direction that is substantially close to the + Z direction as a whole. It couple | bonds reliably in the optical plate main-body part 20a.

また、導光板本体部２０ａは、入口側の入射光折曲部２１から奥側の画像取出部２３にかけて、入射光折曲部２１を介して内部に入射させた画像光を画像取出部２３に導くための導光部２２を有している。   Further, the light guide plate main body 20 a receives the image light incident on the inside through the incident light bending portion 21 from the entrance-side incident light bending portion 21 to the back-side image extraction portion 23 to the image extraction portion 23. It has a light guide 22 for guiding.

導光部２２は、平板上の導光板本体部２０ａの主面であり互いに対向しＹＺ面に対して平行に延びる２平面として、入射光折曲部２１で折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる第１の全反射面２２ａと第２の全反射面２２ｂとを有している。ここでは、第１の全反射面２２ａが画像光形成装置１０から遠い裏側にあるものとし、第２の全反射面２２ｂが画像光形成装置１０に近い表側にあるものとする。この場合、第２の全反射面２２ｂは、光入射面ＩＳ及び光射出面ＯＳと共通の面部分となっている。入射光折曲部２１で反射された画像光は、まず、第２の全反射面２２ｂに入射し、全反射される。次に、当該画像光は、第１の全反射面２２ａに入射し、全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、映像導光板２０の奥側即ち画像取出部２３を設けた＋Ｚ側に導かれる。   The light guide unit 22 is a main surface of the light guide plate body 20a on a flat plate, and is two planes facing each other and extending in parallel to the YZ plane, and totally reflects the image light bent by the incident light bending unit 21, respectively. The first total reflection surface 22a and the second total reflection surface 22b are provided. Here, it is assumed that the first total reflection surface 22 a is on the back side far from the image light forming apparatus 10, and the second total reflection surface 22 b is on the front side close to the image light forming apparatus 10. In this case, the second total reflection surface 22b is a common surface portion with the light incident surface IS and the light exit surface OS. The image light reflected by the incident light bending portion 21 first enters the second total reflection surface 22b and is totally reflected. Next, the image light enters the first total reflection surface 22a and is totally reflected. Thereafter, by repeating this operation, the image light is guided to the back side of the video light guide plate 20, that is, the + Z side where the image extraction unit 23 is provided.

導光板本体部２０ａの光射出面ＯＳに対向して配置される画像取出部２３は、導光部２２の奥側（＋Ｚ側）において、第１の全反射面２２ａの延長平面に沿ってこの延長平面に近接して形成されている。画像取出部２３は、導光部２２の第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂを経て入射してきた画像光を、所定角度で反射して光射出面ＯＳ側へ折り曲げる。ここでは、画像取出部２３において反射される画像光のうち、光射出面ＯＳから観察者の眼ＥＹに向かう特定の位置・角度にある画像光が虚像光としての取出し対象であるものとする。画像取出部２３の詳しい構造については、図３（Ａ）等により後述する。   The image extraction unit 23 disposed to face the light exit surface OS of the light guide plate main body 20a is arranged along the extended plane of the first total reflection surface 22a on the back side (+ Z side) of the light guide unit 22. It is formed close to the extension plane. The image extraction unit 23 reflects the image light incident through the first and second total reflection surfaces 22a and 22b of the light guide unit 22 at a predetermined angle and bends it toward the light exit surface OS. Here, it is assumed that, of the image light reflected by the image extraction unit 23, image light at a specific position and angle from the light exit surface OS toward the observer's eye EY is an extraction target as virtual image light. The detailed structure of the image extraction unit 23 will be described later with reference to FIG.

なお、導光板本体部２０ａに用いる透光性樹脂材料の屈折率ｎは、１．５以上の高屈折率材料であるものとする。映像導光板２０に比較的屈折率の高い透光性樹脂材料を用いることで、映像導光板２０内部で画像光を導光させやすくなり、かつ、映像導光板２０内部での画像光の画角を比較的小さくすることができる。   In addition, the refractive index n of the translucent resin material used for the light-guide plate main-body part 20a shall be a high refractive index material of 1.5 or more. By using a light-transmissive resin material having a relatively high refractive index for the video light guide plate 20, it becomes easier to guide image light inside the video light guide plate 20, and the angle of view of the image light inside the video light guide plate 20. Can be made relatively small.

映像導光板２０が以上のような構造を有することから、画像光形成装置１０から射出され光入射面ＩＳから映像導光板２０に入射した画像光は、入射光折曲部２１で一様に反射されて折り曲げられ、導光部２２の第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂにおいて繰り返し全反射されて光軸ＯＡに略沿って一定の広がりを有する状態で進み、さらに、画像取出部２３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から射出された画像光は、虚像光として観察者の眼ＥＹに入射する。当該虚像光が観察者の網膜において結像することで、観察者は虚像による映像光等の画像光を認識することができる。   Since the image light guide plate 20 has the above-described structure, the image light emitted from the image light forming device 10 and incident on the image light guide plate 20 from the light incident surface IS is uniformly reflected by the incident light bending portion 21. The first and second total reflection surfaces 22a and 22b of the light guide unit 22 are repeatedly totally reflected and proceed in a state of having a certain spread substantially along the optical axis OA. Further, the image extraction unit 23 In this case, it can be taken out by being bent at an appropriate angle and finally emitted from the light exit surface OS. The image light emitted from the light exit surface OS enters the observer's eye EY as virtual image light. By forming the virtual image light on the retina of the observer, the observer can recognize image light such as video light by the virtual image.

〔Ｂ．画像取出部の構造及び画像光の光路〕
以下、画像取出部２３の詳しい構造について説明する。図３（Ａ）等に示すように、画像取出部２３は、多数の画像光反射面２３ａを所定のピッチで導光部２２の延びる方向即ちＺ方向に多数配列させることで構成されている。多数の画像光反射面２３ａは、画像光反射面２３ａの配列されるＺ方向に対して垂直に延びる方向即ちＹ方向を所定方向ＡＷ（図１（Ｂ）参照）とし、これを面の長手方向として、帯状に延びている。多数の画像光反射面２３ａは、互いに平行であり、第１の全反射面２２ａに対して同一の角度αをそれぞれなしている。画像光反射面２３ａは、反射率の調整により、画像光の光成分の一部を透過させ、残りを反射させる部分反射面となっている。なお、各画像光反射面２３ａ間は、画像光を取り出すための反射面等としての機能を有しない境界部２３ｂによって繋がれている。結果的に、画像光反射面２３ａは、分離した状態で光軸ＯＡに沿って即ちＺ方向に沿って周期的に繰り返して配列され互いに平行に延びている。ここでは、この多数の画像光反射面２３ａが周期的に繰り返して配列される方向を繰返し配列方向と呼ぶ。画像光形成装置１０の基準方向は、この繰返し配列方向に対応するように定められている。なお、画像光反射面２３ａは、例えば下地のＶ溝の一方の斜面にアルミ蒸着等の成膜を施すことにより形成され、その後の樹脂の充填によって映像導光板２０内に埋め込まれる。 [B. Image take-out structure and optical path of image light)
Hereinafter, the detailed structure of the image extraction unit 23 will be described. As shown in FIG. 3A and the like, the image extraction unit 23 is configured by arranging a large number of image light reflecting surfaces 23a in the extending direction of the light guide unit 22, that is, in the Z direction at a predetermined pitch. A number of image light reflecting surfaces 23a have a predetermined direction AW (see FIG. 1B) as a direction extending perpendicularly to the Z direction in which the image light reflecting surfaces 23a are arranged, that is, the longitudinal direction of the surface. As shown in FIG. The multiple image light reflection surfaces 23a are parallel to each other and form the same angle α with respect to the first total reflection surface 22a. The image light reflecting surface 23a is a partially reflecting surface that transmits part of the light component of the image light and reflects the rest by adjusting the reflectance. The image light reflecting surfaces 23a are connected by a boundary portion 23b that does not have a function as a reflecting surface or the like for extracting image light. As a result, the image light reflecting surfaces 23a are arranged in a separated state periodically and repeatedly along the optical axis OA, that is, along the Z direction, and extend parallel to each other. Here, the direction in which the large number of image light reflecting surfaces 23a are periodically and repeatedly arranged is referred to as a repeated arrangement direction. The reference direction of the image light forming apparatus 10 is determined so as to correspond to the repeated arrangement direction. The image light reflecting surface 23a is formed, for example, by forming a film such as aluminum vapor deposition on one inclined surface of the underlying V groove, and is embedded in the image light guide plate 20 by filling with resin thereafter.

以下、図３（Ａ）及び３（Ｂ）により、画像光の光路について詳しく説明する。ここでは、画像光の各成分のうち、画像取出部２３の両端側に入射する画像光ＧＬａ及び画像光ＧＬｂについて示し、他の光路の成分については、これらと同様であるので図示等を省略する。前提として、画像光ＧＬａ，ＧＬｂを含む画像光は、図１（Ａ）、１（Ｂ）等に示す映像導光板２０に光入射面ＩＳから入射し、入射光折曲部２１で反射され、全体として、導光部２２において＋Ｚ方向に進む。また、画像光ＧＬａは、画像光形成装置１０の＋Ｚ側から光入射面ＩＳに向かって射出される、つまり、図２（Ａ）の照明光ＰＬ１から形成される成分である。一方、画像光ＧＬｂは、画像光形成装置１０の−Ｚ側から光入射面ＩＳに向かって射出される、つまり、図２（Ａ）の照明光ＰＬ３から形成される成分である。   Hereinafter, the optical path of the image light will be described in detail with reference to FIGS. 3 (A) and 3 (B). Here, among the components of the image light, the image light GLa and the image light GLb that are incident on both ends of the image extraction unit 23 are shown, and the other optical path components are the same as these, so illustration is omitted. . As a premise, the image light including the image lights GLa and GLb is incident on the video light guide plate 20 shown in FIGS. 1A and 1B from the light incident surface IS, and is reflected by the incident light bending portion 21. As a whole, the light guide unit 22 proceeds in the + Z direction. Further, the image light GLa is a component emitted from the + Z side of the image light forming apparatus 10 toward the light incident surface IS, that is, a component formed from the illumination light PL1 in FIG. On the other hand, the image light GLb is emitted from the −Z side of the image light forming apparatus 10 toward the light incident surface IS, that is, a component formed from the illumination light PL3 in FIG.

まず、図３（Ａ）に示すように、最小反射角θ−で導光部２２の第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂで全反射される画像光ＧＬａは、画像取出部２３をＮ回（Ｎは１より大きい自然数）通過した後、観察者の眼ＥＹに入射できる位置である画像取出部２３のうち最も奥側（＋Ｚ側）の周辺部２３ｈに達し、周辺部２３ｈでの反射により、眼ＥＹの中心軸ＡＸに対して角度γ２で光射出面ＯＳから眼ＥＹに向けて平行光束として射出される。この際の射出角は、入射光折曲部２１側に戻されるようなものになっており、＋Ｚ軸に対して鈍角となる。 First, as shown in FIG. 3A, the image light GLa that is totally reflected by the first and second total reflection surfaces 22a and 22b of the light guide unit 22 at the minimum reflection angle θ − passes through the image extraction unit 23. After passing N times (N is a natural number greater than 1), it reaches the farthest (+ Z side) peripheral part 23h of the image extraction part 23, which is a position where it can enter the eye EY of the observer, and the peripheral part 23h Due to the reflection, the light is emitted as a parallel light beam from the light exit surface OS toward the eye EY at an angle γ2 with respect to the central axis AX of the eye EY. The exit angle at this time is such that it is returned to the incident light bending portion 21 side, and becomes an obtuse angle with respect to the + Z axis.

一方、図３（Ｂ）に示すように、最大反射角θ＋で導光部２２の第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂで全反射される画像光ＧＬｂは、観察者の眼ＥＹに入射できる位置である画像取出部２３のうち最も入口側（−Ｚ側）の周辺部２３ｍに達し、周辺部２３ｍでの反射により、眼ＥＹの中心軸ＡＸに対して角度γ３で光射出面ＯＳから眼ＥＹに向けて平行光束として射出される。この際の射出角は、入射光折曲部２１側から離れるようなものになっており、＋Ｚ軸に対して鋭角となる。 On the other hand, as shown in FIG. 3B, the image light GLb totally reflected by the first and second total reflection surfaces 22a and 22b of the light guide unit 22 at the maximum reflection angle θ + is the eye EY of the observer. The light exit surface at an angle γ3 with respect to the central axis AX of the eye EY due to the reflection at the peripheral portion 23m. It is emitted as a parallel light beam from the OS toward the eye EY. The exit angle at this time is such that it is away from the incident light bending portion 21 side, and is an acute angle with respect to the + Z axis.

以上のように、画像光ＧＬａは、画像取出部２３を複数回透過した後の残りの成分のうち周辺部２３ｈにおいて反射された成分が光射出面ＯＳから射出される。これに対して、画像光ＧＬｂは、画像取出部２３を複数回透過することなく、画像取出部２３の周辺部２３ｍにおいて反射された成分が光射出面ＯＳから射出される。従って、画像取出部２３において光の反射・透過量の精密な調整がなされている等の場合でない限り、画像取出部２３での画像光ＧＬａの損失量は、画像光ＧＬｂよりも多くなり、暗い光が眼ＥＹに向けて射出されることになる。つまり、映し出される虚像光は、入口側（−Ｚ側）から奥側（＋Ｚ側）に向かって通過回数に応じて相対的に暗くなっていき、輝度ムラ・映像ムラが形成される傾向にある。これに対して、本実施形態では、上記のような画像光の輝度ムラ・映像ムラを回避すべく、既述のように、画像光形成装置１０側において、位置に応じて照明光の光量調整がなされている。   As described above, in the image light GLa, the component reflected at the peripheral portion 23h out of the remaining components after passing through the image extracting portion 23 a plurality of times is emitted from the light exit surface OS. On the other hand, the component reflected in the peripheral part 23m of the image extraction part 23 is emitted from the light emission surface OS without passing through the image extraction part 23 a plurality of times. Therefore, the amount of loss of the image light GLa in the image extraction unit 23 is larger than that of the image light GLb, unless the image extraction unit 23 is precisely adjusted in the amount of light reflection / transmission. Light is emitted toward the eye EY. That is, the projected virtual image light becomes relatively dark according to the number of times of passage from the entrance side (−Z side) to the back side (+ Z side), and there is a tendency for uneven brightness and image unevenness to be formed. . On the other hand, in the present embodiment, as described above, the amount of illumination light is adjusted according to the position on the image light forming apparatus 10 side in order to avoid the luminance unevenness and image unevenness of the image light as described above. Has been made.

なお、第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂでの全反射による光の反射効率は非常に高いものであるため、上記のように画像光間で反射回数が異なっていても、これによって輝度ムラが生じることは殆どなく、視認上画像ムラ等の影響を感じることはない。   In addition, since the reflection efficiency of light by the total reflection at the first and second total reflection surfaces 22a and 22b is very high, even if the number of reflections differs between the image lights as described above, Luminance unevenness hardly occurs, and the influence of image unevenness or the like is not felt on visual recognition.

以下、図２（Ａ）等により、画像光形成装置１０による照明光の調整について具体的に説明する。図２（Ａ）及び２（Ｂ）を用いて説明したように、画像光形成装置１０のバックライト導光板１５ｂにおいて、多数の照明光反射面１５ｄは、基準方向即ちＺ方向について、＋Ｚ側に行くに従って間隔が狭くなるように配列されている。これにより、照明光ＰＬは、＋Ｚ側ほど光量又は輝度が多くなる状態で射出されるものとなっており、例えば照明光ＰＬ１は、照明光ＰＬ３等よりも輝度が大きくなる。また、これに伴い、液晶デバイス１１の射出面１１ａから射出される画像光も、＋Ｚ側ほど画素の相対的輝度が高くなる。ここで、図４に示すように、射出面１１ａから映像導光板２０に入射する画像光のうち、画像光形成装置１０の＋Ｚ側から射出される成分は、図３（Ａ）等にも示す画像光ＧＬａ側の成分となり、画像光形成装置１０の−Ｚ側から射出される成分は、図３（Ｂ）等にも示す画像光ＧＬｂ側の成分となる。つまり、比較的輝度の大きい照明光ＰＬ１によって形成される画像光ＧＬａの主成分は、入射光折曲部２１に対して比較的小さな反射角度で入射する結果、図３（Ａ）に示すように、最小反射角θ−で全反射される。逆に、比較的輝度の小さい照明光ＰＬ３によって形成される画像光ＧＬｂの主成分は、入射光折曲部２１に対して比較的大きな反射角度で入射する結果、図３（Ｂ）に示すように、最大反射角θ＋で全反射される。以上のように、画像取出部２３での通過回数の基準となる繰返し配列方向（Ｚ方向）と、画像光形成装置１０の光量・輝度の基準となる基準方向（同じくＺ方向）とが対応することを前提として、最小反射角θ−で導かれ画像取出部２３を複数回透過し比較的損失量が多くなりがちな画像光ＧＬａについては、対応する照明光ＰＬ１の輝度が比較的大きく設定される。一方、最大反射角θ＋で導かれ画像取出部２３を複数回透過することがなく比較的損失量の少ない画像光ＧＬｂについては、対応する照明光ＰＬ３の輝度が比較的小さく設定される。これにより、画像光ＧＬａと画像光ＧＬｂとは補完され、最終的に虚像光として取り出されるまでに光量についてバランスがとられ、結果として映像ムラ・輝度ムラの抑制されたものとなって観察者の眼ＥＹに入射する。 Hereinafter, the adjustment of the illumination light by the image light forming apparatus 10 will be specifically described with reference to FIG. As described with reference to FIGS. 2A and 2B, in the backlight light guide plate 15b of the image light forming apparatus 10, the many illumination light reflecting surfaces 15d are on the + Z side in the reference direction, that is, the Z direction. It is arranged so that the interval becomes narrower as it goes. Thereby, the illumination light PL is emitted in a state where the light amount or the brightness increases toward the + Z side. For example, the illumination light PL1 has a higher brightness than the illumination light PL3 or the like. As a result, the relative luminance of the image light emitted from the emission surface 11a of the liquid crystal device 11 also increases toward the + Z side. Here, as shown in FIG. 4, the component emitted from the + Z side of the image light forming apparatus 10 out of the image light incident on the video light guide plate 20 from the emission surface 11 a is also shown in FIG. The component emitted from the −Z side of the image light forming apparatus 10 that is a component on the image light GLa side is a component on the image light GLb side that is also illustrated in FIG. That is, the main component of the image light GLa formed by the illumination light PL1 having a relatively high luminance is incident on the incident light bent portion 21 at a relatively small reflection angle, as shown in FIG. Total reflection is performed at the minimum reflection angle θ − . Conversely, the main component of the image light GLb formed by the illumination light PL3 having a relatively low luminance is incident on the incident light bending portion 21 at a relatively large reflection angle, and as a result, as shown in FIG. In addition, the light is totally reflected at the maximum reflection angle θ + . As described above, the repetitive arrangement direction (Z direction) serving as a reference for the number of times of passage in the image extraction unit 23 corresponds to the reference direction (also Z direction) serving as a reference for the light amount / luminance of the image light forming apparatus 10. As a premise, for the image light GLa that is guided at the minimum reflection angle θ − and transmitted through the image extraction unit 23 a plurality of times and tends to have a relatively large loss amount, the luminance of the corresponding illumination light PL1 is set to be relatively large. The On the other hand, the brightness of the corresponding illumination light PL3 is set to be relatively small for the image light GLb that is guided at the maximum reflection angle θ + and does not pass through the image extraction unit 23 a plurality of times and has a relatively small loss amount. As a result, the image light GLa and the image light GLb are complemented, and the amount of light is balanced until the image light GLa is finally extracted as virtual image light. Incident to the eye EY.

以上のように、本実施形態に係る虚像表示装置１００は、画像光形成装置１０の多数の照明光反射面１５ｄが、映像導光板２０の多数の画像光反射面２３ａの長手方向に垂直な方向（Ｚ方向）即ち繰返し配列方向に対応する方向であるバックライト導光板１５ｂの基準方向（同じくＺ方向）の位置に応じて、反射効率を変化させている。これにより、画像光形成装置１０において、映像導光板２０側で形成される画像光の輝度ムラ・映像ムラを補償するような照明光ＰＬの形成が可能となり、比較的簡易に画像光の輝度ムラ・映像ムラを抑制することができる。   As described above, in the virtual image display device 100 according to the present embodiment, the many illumination light reflecting surfaces 15d of the image light forming device 10 are perpendicular to the longitudinal direction of the many image light reflecting surfaces 23a of the video light guide plate 20. The reflection efficiency is changed according to the position in the reference direction (also in the Z direction) of the backlight light guide plate 15b, which is the direction corresponding to the (Z direction), that is, the repeated arrangement direction. Thereby, in the image light forming apparatus 10, it is possible to form the illumination light PL that compensates for the luminance unevenness and the image unevenness of the image light formed on the video light guide plate 20 side, and the luminance unevenness of the image light is relatively simple.・ Image unevenness can be suppressed.

〔Ｃ．第１実施形態の変形例〕
図５（Ａ）及び５（Ｂ）は、本実施形態の変形例について説明するための模式的な図である。なお、本変形例では、多数の照明光反射面１５ｄを有するバックライト導光板１５ｂの構造以外については、上記と同様であり、図示及び説明を省略する。 [C. Modification of First Embodiment]
FIGS. 5A and 5B are schematic views for explaining a modification of the present embodiment. In addition, in this modification, it is the same as that of the above except the structure of the backlight light-guide plate 15b which has many illumination light reflective surfaces 15d, and illustration and description are abbreviate | omitted.

図５（Ａ）は、本変形例の画像光形成装置１０の一部について示す図であり、図５（Ｂ）は、映像導光板２０の画像取出部２３上の領域を模式的に示す図である。ここで、図５（Ａ）のバックライト導光板１５ｂの領域ＤＤを構成する部分領域ＤＤ１〜ＤＤ３は、画像取出部２３上の領域ＰＰを構成する部分領域ＰＰ１〜ＰＰ３にそれぞれ対応するものである。領域ＰＰは、映像導光板２０をＺ方向に関して分割した部分領域ＰＰ１〜ＰＰ３からなり、各部分領域ＰＰ１〜ＰＰ３は、入射する画像光の通過回数に対応させた特性を有するものとなっている。つまり、図中−Ｚ側に位置する部分領域ＰＰ１は、映像導光板２０の画像取出部２３を通過する回数の少ない画像光が入射する領域であり、＋Ｚ側に位置する部分領域ＰＰ３は、映像導光板２０の画像取出部２３を通過する回数の多い画像光が入射する領域である。   FIG. 5A is a diagram illustrating a part of the image light forming apparatus 10 of the present modification, and FIG. 5B is a diagram schematically illustrating a region on the image extraction unit 23 of the video light guide plate 20. It is. Here, the partial areas DD1 to DD3 constituting the area DD of the backlight light guide plate 15b in FIG. 5A correspond to the partial areas PP1 to PP3 constituting the area PP on the image extraction unit 23, respectively. . The region PP is composed of partial regions PP1 to PP3 obtained by dividing the video light guide plate 20 with respect to the Z direction, and each partial region PP1 to PP3 has a characteristic corresponding to the number of times the incident image light passes. That is, the partial area PP1 located on the −Z side in the figure is an area where image light having a small number of passes through the image extraction portion 23 of the video light guide plate 20 is incident, and the partial area PP3 located on the + Z side is a video image. This is a region where image light having a large number of passes through the image extraction portion 23 of the light guide plate 20 is incident.

本変形例では、照明光反射面１５ｄの間隔が、基準方向即ちＺ方向について区切られた各部分領域ＤＤ１〜ＤＤ３内で略一定であるが、部分領域ＤＤ１〜ＤＤ３間で互いに異なるものとなっている。つまり、例えば領域ＤＤ１内では、照明光反射面１５ｄが同一又は略同一の間隔であることにより、部分領域ＤＤ１からは、略均一化された状態の照明光ＰＬ１が射出される。同様に、領域ＤＤ２からも略均一化された状態の照明光ＰＬ２が射出され、部分領域ＤＤ３からも略均一化された状態の照明光ＰＬ３が射出される。但し、部分領域ＤＤ１〜ＤＤ３間では輝度が異なっている。具体的には、部分領域ＤＤ１から射出される照明光ＰＬ１の輝度が最も大きく、部分領域ＤＤ２から射出される照明光ＰＬ２の輝度が中間的な値であり、部分領域ＤＤ３から射出される照明光ＰＬ３の輝度が最も小さくなっている。この場合、各照明光ＰＬ１〜ＰＬ３の輝度の差は、各部分領域ＤＤ１〜ＤＤ３に対応する図５（Ｂ）の部分領域ＰＰ１〜ＰＰ３から取り出される画像光において反映されることになる。   In this modification, the interval between the illumination light reflecting surfaces 15d is substantially constant in each of the partial areas DD1 to DD3 divided in the reference direction, that is, the Z direction, but is different from each other in the partial areas DD1 to DD3. Yes. That is, for example, in the region DD1, the illumination light reflecting surfaces 15d are at the same or substantially the same interval, so that the illumination light PL1 in a substantially uniform state is emitted from the partial region DD1. Similarly, the illumination light PL2 in a substantially uniform state is emitted from the region DD2, and the illumination light PL3 in a substantially uniform state is emitted from the partial region DD3. However, the luminance is different between the partial areas DD1 to DD3. Specifically, the illumination light PL1 emitted from the partial area DD1 has the highest luminance, the luminance of the illumination light PL2 emitted from the partial area DD2 is an intermediate value, and the illumination light emitted from the partial area DD3. The brightness of PL3 is the smallest. In this case, the luminance difference between the illumination lights PL1 to PL3 is reflected in the image light extracted from the partial areas PP1 to PP3 in FIG. 5B corresponding to the partial areas DD1 to DD3.

以上のように、本変形例では、照明光の輝度が、画像取出部２３即ち多数の画像光反射面２３ａにおける画像光の通過回数に応じて、照明光ＰＬ１〜ＰＬ３の光量を基準方向即ちＺ方向に関して段階的に変化させている。この場合も、画像光形成装置１０において、映像導光板２０側で形成される画像光の輝度ムラ・映像ムラを補償するような照明光ＰＬの形成が可能となり、比較的簡易に画像光の輝度ムラ・映像ムラを抑制することができる。   As described above, in the present modified example, the luminance of the illumination light is adjusted according to the number of times the image light passes through the image extraction unit 23, that is, the many image light reflecting surfaces 23a. The direction is changed step by step. Also in this case, in the image light forming apparatus 10, it is possible to form the illumination light PL that compensates for the luminance unevenness / image unevenness of the image light formed on the video light guide plate 20 side, and the luminance of the image light is relatively simple. Unevenness and image unevenness can be suppressed.

また、上記では、説明の便宜上、照明光を３段階に変化させるものとして説明しているが、画像光の画像取出部２３において通過する回数と当該画像光に対応する照明光との関係から適宜領域ＤＤ、ＰＰの区間や区分数を調整することで、画像取出部２３での損失に対応する照明光の形成が可能となる。   In the above description, for convenience of explanation, the illumination light is described as being changed in three stages. However, the light is appropriately selected from the relationship between the number of times image light passes through the image extraction unit 23 and the illumination light corresponding to the image light. By adjusting the sections and the number of sections of the regions DD and PP, it is possible to form illumination light corresponding to the loss in the image extraction unit 23.

尚、照明光ＰＬ１〜ＰＬ３の光量を基準方向即ちＺ方向に関して段階的に変化させるために、バックライト導光板１５ｂの厚さを変化させたり、照明光反射面１５ｄの角度、高さ等を変化させたり、側面ＳＦ１の導光部１５ｋの内側の粗さを変化させたり、バックライト導光板１５ｂのＳＦ１側に基準方向即ちＺ方向に反射率の異なる反射フィルム等を配置させる等の方法によっても照明光ＰＬ１〜ＰＬ３の光量の変更が可能である。   Note that the thickness of the backlight light guide plate 15b is changed, and the angle and height of the illumination light reflecting surface 15d are changed in order to change the amount of the illumination light PL1 to PL3 stepwise in the reference direction, that is, the Z direction. Or by changing the roughness of the inner side of the light guide 15k on the side surface SF1, or arranging a reflection film having a different reflectance in the reference direction, that is, the Z direction, on the SF1 side of the backlight light guide plate 15b. The amount of illumination light PL1 to PL3 can be changed.

〔第２実施形態〕
以下、第１実施形態を変形した第２実施形態について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態の虚像表示装置１００の変形例であり、画像光形成装置以外の構造については、第１実施形態と同様であるので、画像光形成装置の一部についてのみ示し、他の構造については、説明及び図示を省略する。また、第１実施形態の虚像表示装置１００と同符号のものについては、特に説明しない限り同様の機能を有するものとする。 [Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment obtained by modifying the first embodiment will be described. The virtual image display device according to the present embodiment is a modification of the virtual image display device 100 of the first embodiment, and the structure other than the image light forming device is the same as that of the first embodiment, so that image light formation is performed. Only a part of the apparatus is shown, and explanation and illustration of other structures are omitted. Further, the same reference numerals as those of the virtual image display device 100 of the first embodiment have the same functions unless otherwise described.

図６（Ａ）及び６（Ｂ）に示す本実施形態の画像光形成装置１１０は、第１実施形態の図２（Ａ）及び２（Ｂ）に示す画像光形成装置１０に対応する。   An image light forming apparatus 110 according to this embodiment shown in FIGS. 6A and 6B corresponds to the image light forming apparatus 10 shown in FIGS. 2A and 2B according to the first embodiment.

図示の画像光形成装置１１０は、照明部１１５と、減光フィルター１１６と、液晶デバイス１１とを有する。なお、画像光形成装置１１０は、この他、画像光形成装置１０と同様のコリメートレンズ１２（図１（Ａ）参照）を有する。画像光形成装置１１０では、減光フィルター１１６により照明部１１５を経た照明光の調整を行うことで、最終的に取り出される画像光の輝度ムラ・映像ムラを抑制している。   The illustrated image light forming apparatus 110 includes an illumination unit 115, a neutral density filter 116, and a liquid crystal device 11. In addition, the image light forming apparatus 110 includes a collimating lens 12 (see FIG. 1A) similar to the image light forming apparatus 10. In the image light forming apparatus 110, the luminance unevenness and the image unevenness of the finally extracted image light are suppressed by adjusting the illumination light that has passed through the illumination unit 115 by the neutral density filter 116.

照明部１１５は、光源１５ａと、バックライト導光板１１５ｂとを備える。バックライト導光板１１５ｂは、アクリル樹脂等の透光性樹脂材料からなる平板状の部材であり、本体部であるバックライト導光部１１５ｋ上に設けられた照明光反射部１１５ｃにおいて、光取込面ＩＰから入射させた光を光射出面ＥＰに向けて反射させる。ここで、照明光反射部１１５ｃは、図２（Ａ）等に示す照明光反射部１５ｃと異なり、間隔の一様な多数の照明光反射面１１５ｄを有しており、光射出面ＥＰの領域によらず、全体に略均等な光量で照明光を射出させる。   The illumination unit 115 includes a light source 15a and a backlight light guide plate 115b. The backlight light guide plate 115b is a flat plate member made of a translucent resin material such as acrylic resin, and light is captured by the illumination light reflecting portion 115c provided on the backlight light guide portion 115k that is a main body portion. Light incident from the surface IP is reflected toward the light exit surface EP. Here, unlike the illumination light reflecting portion 15c shown in FIG. 2A and the like, the illumination light reflecting portion 115c has a large number of illumination light reflecting surfaces 115d with uniform intervals, and is an area of the light exit surface EP. Regardless, the illumination light is emitted with a substantially uniform amount of light throughout.

バックライト導光板１１５ｂと液晶デバイス１１との間には、これらに対して平行に延びる減光フィルター１１６が配置されている。つまり、バックライト導光板１１５ｂの光射出面ＥＰから射出された照明光は、液晶デバイス１１に入射する前に、減光フィルター１１６を通過する。減光フィルター１１６は、可視波長域で減光を行うものであり、ここでは特に、光取込面ＩＰに垂直な方向即ち照明光反射面１１５ｄが配列される奥行きのＺ方向の位置に応じて、徐々に減光率が変化するものとなっている。従って、減光フィルター１１６を通過した照明光は、基準方向の位置に応じて光量又は輝度の異なる状態で射出され、液晶デバイス１１に入射する。   Between the backlight light guide plate 115b and the liquid crystal device 11, a neutral density filter 116 extending in parallel thereto is disposed. That is, the illumination light emitted from the light exit surface EP of the backlight light guide plate 115 b passes through the neutral density filter 116 before entering the liquid crystal device 11. The neutral density filter 116 attenuates light in the visible wavelength range. Here, in particular, the neutral density filter 116 corresponds to the direction perpendicular to the light capturing surface IP, that is, the depth in the Z direction where the illumination light reflecting surface 115d is arranged. The fading rate gradually changes. Accordingly, the illumination light that has passed through the neutral density filter 116 is emitted in a state in which the amount of light or the luminance differs depending on the position in the reference direction, and enters the liquid crystal device 11.

液晶デバイス１１に入射した照明光は、液晶デバイス１１において空間的に変調され、表示対象となるべき画像光となって射出される。以上により形成された画像光は、減光フィルター１１６によって生じた基準方向即ちＺ方向の位置に応じて光量の異なる状態を反映したものとなっており、映像導光板２０（図１（Ａ）等参照）を経た画像光は、映像ムラ・輝度ムラの抑制されたものとなって観察者の眼ＥＹにバランスのとれた虚像光として入射する。   The illumination light incident on the liquid crystal device 11 is spatially modulated in the liquid crystal device 11 and emitted as image light to be displayed. The image light formed as described above reflects a state in which the amount of light varies depending on the position in the reference direction, that is, the Z direction, generated by the neutral density filter 116, and the image light guide plate 20 (FIG. 1A, etc.) The image light that has passed through (see FIG. 2) is suppressed in image unevenness and brightness unevenness, and enters the observer's eye EY as balanced virtual image light.

図６（Ｃ）は、本実施形態の変形例について説明するための図である。図示の画像光形成装置２１０は、減光フィルター１１６が液晶デバイス１１の光射出側即ち光路下流側に位置している。この場合、液晶デバイス１１から射出される画像光が、減光フィルター１１６を通過することで基準方向即ちＺ方向の位置に応じて光量又は輝度の異なる状態となる。   FIG. 6C is a diagram for describing a modification of the present embodiment. In the illustrated image light forming apparatus 210, the neutral density filter 116 is positioned on the light emission side of the liquid crystal device 11, that is, on the downstream side of the optical path. In this case, the image light emitted from the liquid crystal device 11 passes through the neutral density filter 116, so that the amount of light or the luminance varies depending on the position in the reference direction, that is, the Z direction.

図６（Ｄ）は、本実施形態の別の変形例について説明するための図である。図示の画像光形成装置３１０は、照明部３１５において、バックライト導光板３１５ｂの本体部であるバックライト導光部３１５ｋ上に、照明光反射部３１５ｃとして、基準方向の位置に応じて異なる間隔で多数の照明光反射面３１５ｄが形成されている。この場合、多数の照明光反射面３１５ｄと減光フィルター１１６とが協働して基準方向即ちＺ方向の位置に応じて光量又は輝度の異なる状態の照明光を形成する。   FIG. 6D is a diagram for describing another modified example of the present embodiment. The illustrated image light forming apparatus 310 includes an illumination light reflecting unit 315c on the backlight light guide unit 315k that is a main body of the backlight light guide plate 315b in the illumination unit 315 at different intervals according to the position in the reference direction. A large number of illumination light reflecting surfaces 315d are formed. In this case, a large number of illumination light reflecting surfaces 315d and the neutral density filter 116 cooperate to form illumination light having different amounts of light or luminance depending on the position in the reference direction, that is, the Z direction.

以上のように、本実施形態では、虚像表示装置を構成する画像光形成装置１１０，２１０，３１０が、減光フィルター１１６を有することにより、照明光又は画像光の反射効率を変化させている。これにより、画像光形成装置１１０，２１０，３１０において、映像導光板２０側で形成される画像光の輝度ムラ・映像ムラを補償するように画像光形成装置１１０，２１０，３１０側において照明光又は画像光の形成することが可能となり、比較的簡易に画像光の輝度ムラ・映像ムラを抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, the image light forming devices 110, 210, and 310 constituting the virtual image display device have the neutral density filter 116, thereby changing the reflection efficiency of illumination light or image light. Thereby, in the image light forming devices 110, 210, and 310, the illumination light or the image light on the image light forming devices 110, 210, and 310 side is compensated so as to compensate for luminance unevenness and image unevenness of the image light formed on the image light guide plate 20 side. Image light can be formed, and image light luminance unevenness and image unevenness can be suppressed relatively easily.

なお、上記では、減光フィルター１１６による減光率の分布が基準方向即ちＺ方向の位置に応じて徐々に変化するものであるとしているが、減光フィルター１１６による減光率の分布は、図５（Ａ）等を用いて説明したように段階的に変化するものであってもよい。具体的には、例えば、いくつかの互いに減光率の異なる一様な減光フィルターを複数用意し、これらを基準方向に適宜重ねて配列することで段階的な減光をする減光フィルター１１６を構成してもよい。   In the above description, it is assumed that the distribution of the attenuation rate by the attenuation filter 116 gradually changes according to the position in the reference direction, that is, the Z direction. As described with reference to 5 (A) or the like, it may change stepwise. Specifically, for example, a plurality of uniform neutral density filters having different attenuation ratios are prepared, and the neutral density filters 116 perform stepwise attenuation by arranging them in an appropriate overlapping manner in the reference direction. May be configured.

〔第３実施形態〕
以下、第１実施形態等を変形した第３実施形態について説明する。本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態の虚像表示装置１００等の変形例であり、画像光形成装置以外の構造については、第１実施形態等と同様であるので、画像光形成装置についてのみ示し、他の構造については、説明及び図示を省略する。また、第１実施形態の虚像表示装置１００と同符号のものについては、特に説明しない限り同様の機能を有するものとする。 [Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment obtained by modifying the first embodiment will be described. The virtual image display device according to the present embodiment is a modification of the virtual image display device 100 according to the first embodiment, and the structure other than the image light forming device is the same as that of the first embodiment. Only the apparatus is shown, and explanation and illustration of other structures are omitted. Further, the same reference numerals as those of the virtual image display device 100 of the first embodiment have the same functions unless otherwise described.

図７に示す本実施形態の画像光形成装置４１０は、第１実施形態の図２（Ａ）に示す画像光形成装置１０に対応する。   An image light forming apparatus 410 of the present embodiment shown in FIG. 7 corresponds to the image light forming apparatus 10 shown in FIG. 2A of the first embodiment.

図示のように、画像光形成装置４１０は、照明部４１５と、液晶デバイス１１とを有する。なお、画像光形成装置４１０は、この他、画像光形成装置１０と同様のコリメートレンズ１２（図１（Ａ）参照）を有する。   As illustrated, the image light forming apparatus 410 includes an illumination unit 415 and the liquid crystal device 11. In addition, the image light forming apparatus 410 includes the same collimating lens 12 as that of the image light forming apparatus 10 (see FIG. 1A).

照明部４１５は、液晶デバイス１１に対向配置される矩形板状の発光素子であり、面光源として、複数の面光源部４１５ａを有する。画像光形成装置４１０では、この面光源部４１５ａの発光輝度の調整により画像光の輝度調整を行っている。   The illumination unit 415 is a rectangular plate-like light emitting element disposed to face the liquid crystal device 11, and includes a plurality of surface light source units 415a as surface light sources. In the image light forming apparatus 410, the brightness of the image light is adjusted by adjusting the light emission brightness of the surface light source unit 415a.

照明部４１５を構成する複数の面光源部４１５ａは、例えば有機ＥＬやＬＥＤに拡散板を付けて面光源化したもの等によって構成され、ＹＺ面に沿って延在する基板ＢＢ上にマトリクス状又はストライプ状に配置されることにより、液晶デバイス１１の面形状に合わせた２次元的な広がりを有する照明光を形成している。図７では、一例として、Ｚ方向について、５つの面光源部４１５ａが配列された状態を示している。この場合、各面光源部４１５ａで発生させる照明光輝度を調整することにより、Ｚ方向の位置に応じて異なる状態の照明光を射出させることができる。なお、照明部４１５と液晶デバイス１１との間に、これらに対して平行に延びる減光フィルターを追加的に配置してもよい。   The plurality of surface light source units 415a constituting the illumination unit 415 are configured by, for example, an organic EL or LED having a diffusion plate attached to form a surface light source, and are formed in a matrix or on a substrate BB extending along the YZ plane. By arranging the stripes in a stripe shape, illumination light having a two-dimensional spread according to the surface shape of the liquid crystal device 11 is formed. FIG. 7 shows a state where five surface light source units 415a are arranged in the Z direction as an example. In this case, by adjusting the illumination light luminance generated by each surface light source unit 415a, illumination light in different states can be emitted according to the position in the Z direction. Note that a neutral density filter extending in parallel with the illumination unit 415 and the liquid crystal device 11 may be additionally disposed.

以上のように、本実施形態では、虚像表示装置を構成する画像光形成装置４１０が、Ｚ方向即ち基準方向について複数の面光源部４１５ａを有することにより、照明光の反射効率を変化させている。これにより、画像光形成装置４１０において、映像導光板２０側に形成される画像光の輝度ムラ・映像ムラを補償するように照明光の形成が可能となり、比較的簡易に画像光の輝度ムラ・映像ムラを抑制することができる。なお、上記では、説明の便宜上、照明光を基準方向について５段階に変化させるものとして説明しているが、画像光の画像取出部２３において通過する回数と当該画像光に対応する照明光の種別との関係から適宜面光源部４１５ａの配列数を調整することで、画像取出部２３での損失に対応する照明光の形成が可能となる。   As described above, in the present embodiment, the image light forming device 410 constituting the virtual image display device has the plurality of surface light source units 415a in the Z direction, that is, the reference direction, thereby changing the reflection efficiency of the illumination light. . As a result, in the image light forming apparatus 410, illumination light can be formed so as to compensate for luminance unevenness and image unevenness of the image light formed on the image light guide plate 20 side. Video unevenness can be suppressed. In the above description, for convenience of explanation, the illumination light is described as being changed in five stages with respect to the reference direction. However, the number of times image light passes through the image extraction unit 23 and the type of illumination light corresponding to the image light are described. By appropriately adjusting the number of arrangement of the surface light source units 415a from the relationship, the illumination light corresponding to the loss in the image extraction unit 23 can be formed.

〔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.

まず、上記第１実施形態では、多数の照明光反射面１５ｄの形状を同一として、その間隔を変えることで密度を変化させているが、密度の変化については、各照明光反射面１５ｄの断面形状や大きさ、或いは光反射率を変化させるものであってもよい。つまり、大きさや光反射率を変化させることでも、光の反射効率を調整し、画像光形成装置１０等の基準方向について異なる状態の光量又は輝度の照明光を形成することが可能である。   First, in the first embodiment, the shape of a large number of illumination light reflecting surfaces 15d is the same, and the density is changed by changing the distance between them, but the change in density is a cross section of each illumination light reflecting surface 15d. The shape, size, or light reflectance may be changed. That is, by changing the size and light reflectance, it is possible to adjust the light reflection efficiency and form illumination light having a different light quantity or luminance with respect to the reference direction of the image light forming apparatus 10 or the like.

また、上記の説明では、多数の画像光反射面２３ａにおいて、画像光を複数回反射することにより、映像導光板２０の奥側ほど画像光の輝度が小さくなることに合わせて、この画像光の輝度ムラ・映像ムラを補償するために、照明光について基準方向即ちＺ方向について光量を奥側ほど輝度が小さくなるように調整しているが、輝度ムラ・映像ムラの要因がこの他にもある場合には、それについても加味して基準方向についての照明光の光量の調整を行ってもよい。例えば、多数の画像光反射面２３ａに代えて、所定の角度をなす２つの反射面を一組とする多数の反射ユニットを備え、当該２つの反射面での反射を利用して画像取出部での通過を１回のみとすることのできる映像導光板を備える虚像表示装置においても、上述したバックライト導光板１５ｂ、減光フィルター１１６、面光源部４１５ａ等と同様の輝度調整により、かかる映像導光板で生じる輝度ムラ・映像ムラを補償することが可能である。   In the above description, the image light is reflected by the multiple image light reflecting surfaces 23a a plurality of times, so that the brightness of the image light decreases toward the back side of the image light guide plate 20, and the image light In order to compensate for luminance unevenness and image unevenness, the illumination light is adjusted so that the amount of light in the reference direction, that is, the Z direction, becomes smaller toward the back, but there are other causes of brightness unevenness and image unevenness. In some cases, the light quantity of the illumination light in the reference direction may be adjusted in consideration of this. For example, instead of a large number of image light reflecting surfaces 23a, a plurality of reflecting units having a pair of two reflecting surfaces having a predetermined angle are provided, and the image extraction unit uses the reflection at the two reflecting surfaces. Even in a virtual image display device including a video light guide plate that can pass only once, the video light guide plate 15b, the neutral density filter 116, the surface light source unit 415a, and the like can be adjusted by the same brightness adjustment. It is possible to compensate for luminance unevenness and image unevenness generated on the optical plate.

上記の説明では、画像光形成装置１０等において、画像取出部２３の画像光反射面２３ａの繰返し配列方向に対応させるため、光源１５ａからの光ＳＬを−Ｚ方向から光取込面ＩＰに入射させているが、図８に示すように、＋Ｚ側に光取込面ＩＰを設け、光ＳＬを＋Ｚ方向から入射させることでも画像光反射面２３ａの繰返し配列方向に対応する照明光の形成が可能である。なお、この場合、光源１５ａからの光ＳＬの入射方向に合わせて照明光反射面１５ｄの反射面の傾きも図２（Ａ）に示す場合とは反対になる。また、画像光反射面２３ａの配列方向に対応して異なる光量の照明光を形成できれば、光源１５ａからの光ＳＬをＹ方向即ち縦方向から入射させてもよい。例えば、ＬＥＤなどの点光源を使用し、その間隔を変えることによって、光量分布を作り出すことができる。   In the above description, in the image light forming apparatus 10 or the like, the light SL from the light source 15a is incident on the light capturing surface IP from the −Z direction so as to correspond to the repeated arrangement direction of the image light reflecting surfaces 23a of the image extracting unit 23. However, as shown in FIG. 8, illumination light corresponding to the repeated arrangement direction of the image light reflecting surface 23a can also be formed by providing the light capturing surface IP on the + Z side and making the light SL incident from the + Z direction. Is possible. In this case, the inclination of the reflecting surface of the illumination light reflecting surface 15d is opposite to that shown in FIG. 2A in accordance with the incident direction of the light SL from the light source 15a. In addition, as long as illumination light having a different amount of light can be formed corresponding to the arrangement direction of the image light reflecting surface 23a, the light SL from the light source 15a may be incident from the Y direction, that is, the vertical direction. For example, a light amount distribution can be created by using a point light source such as an LED and changing the interval.

上記の説明では、虚像表示装置１００は、右眼及び左眼の双方に対応して、一組ずつ画像光形成装置１０及び映像導光板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光形成装置１０と映像導光板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 light forming device 10 and the image light guide plate 20 one by one corresponding to both the right eye and the left eye, but either the right eye or the left eye. The image light forming device 10 and the video light guide plate 20 may be provided only on one side so that the image is viewed with one eye.

上記の説明では、シースルー型の虚像表示装置について説明しているが、シースルー型以外の虚像表示装置についても適用可能である。   In the above description, the see-through type virtual image display device is described, but the present invention can also be applied to virtual image display devices other than the see-through type.

上記の説明では、光入射面ＩＳと光射出面ＯＳとを同一の平面上に配置しているが、これに限らず、例えば、光入射面ＩＳを第１の全反射面２２ａと同一の平面上に配置し、光射出面ＯＳを第２の全反射面２２ｂと同一の平面上に配置する構成とすることもできる。   In the above description, the light incident surface IS and the light exit surface OS are arranged on the same plane. However, the present invention is not limited to this. For example, the light incident surface IS is the same plane as the first total reflection surface 22a. The light emission surface OS may be disposed on the same plane as the second total reflection surface 22b.

上記において、映像導光板２０の外縁の側面に黒色塗装やサンドブラスト加工を施してもよい。この処置は、映像光や外光が映像導光板２０の端面で反射され、迷光となることを防止すると共に、外光が侵入することを防止する為、非常に有効である。   In the above, black painting or sandblasting may be applied to the side surface of the outer edge of the image light guide plate 20. This treatment is very effective because it prevents image light and external light from being reflected by the end face of the image light guide plate 20 to become stray light and prevents external light from entering.

上記の説明では、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に改変することもできる。   In the above description, the virtual image display device 100 of the embodiment has been specifically described as a head-mounted display. However, the virtual image display device 100 of the embodiment can be modified to a head-up display.

上記の説明では、画像光形成装置１０における基準方向は、画像光形成装置１０の光軸ＸＡの方向となっているが、必ずしも光軸ＸＡに一致するとは限らない。より一般には、基準方向は、既述のように、映像導光板２０での繰返し配列方向に対応して決まるものであり、画像取出部２３において画像光として取り出されるまでの損失量の大小に合わせて照明光の光量や輝度の分布が定まるように決定される。   In the above description, the reference direction in the image light forming apparatus 10 is the direction of the optical axis XA of the image light forming apparatus 10, but it does not necessarily coincide with the optical axis XA. More generally, the reference direction is determined according to the repeated arrangement direction on the image light guide plate 20 as described above, and is matched to the amount of loss until the image extraction unit 23 extracts the image light. Thus, the distribution is determined so that the amount of illumination light and the distribution of luminance are determined.

上記の説明では、第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂにおいて、表面上にミラーやハーフミラー等を施すことなく空気との界面により画像光を全反射させて導くものとしているが、本願発明における全反射については、第１及び第２の全反射面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てなされる反射も含むものとする。例えば、画像光の入射角度が全反射条件を満たした上で、全反射面２２ａ，２２ｂの全体又は一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての画像光を反射する場合も含まれる。また、十分な明るさの画像光を得られるのであれば、多少透過性のあるミラーによって全反射面２２ａ，２２ｂの全体又は一部がコートされていてもよい。   In the above description, in the first and second total reflection surfaces 22a and 22b, image light is totally reflected and guided by the interface with air without applying a mirror, a half mirror, or the like on the surface. The total reflection in the present invention includes reflection formed by forming a mirror coat or a half mirror film on the whole or a part of the first and second total reflection surfaces 22a and 22b. For example, the case where the incident angle of the image light satisfies the total reflection condition and the whole or a part of the total reflection surfaces 22a and 22b is subjected to mirror coating or the like to reflect substantially all the image light is included. . Moreover, as long as image light with sufficient brightness can be obtained, the whole or a part of the total reflection surfaces 22a and 22b may be coated with a somewhat transmissive mirror.

また、上記では、図１（Ａ）等において、映像導光板２０の全体的な外観は、ＹＺ面に平行に延びる平板としているが、画像光を伝達するための伝達部である光入射面ＩＳから画像取出部２３までの間以外については、平板ではなく、厚みが異なっていたり、曲面になったりする形状とすることも可能性である。   In the above description, in FIG. 1A and the like, the overall appearance of the video light guide plate 20 is a flat plate extending parallel to the YZ plane, but the light incident surface IS that is a transmission unit for transmitting image light. It is also possible to use a shape that is not flat and has a different thickness or a curved surface except for the area from to the image extracting section 23.

また、上記では、光入射面ＩＳをＹＺ面に平行な平面上に目の左右側に位置するように形成しているが、画像光を映像導光板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、例えば映像導光板２０の上部側や下部側である上端面ＴＰや下端面ＢＰの一部等に設けることも可能である。   Further, in the above, the light incident surface IS is formed so as to be positioned on the left and right sides of the eye on a plane parallel to the YZ plane, but if the image light can be properly guided into the video light guide plate 20, The position of the incident surface IS is not limited to this, and may be provided on, for example, a part of the upper end surface TP or the lower end surface BP on the upper side or the lower side of the video light guide plate 20.

１０…画像光形成装置、 １５…照明部、 １５ａ…光源、 １５ｂ…バックライト導光板、 １５ｋ…バックライト導光部、 １５ｃ…照明光反射部、 １５ｄ…照明光反射面、 １１…液晶デバイス、 ２０…映像導光板、 ２０ａ…導光板本体部、 ２１…入射光折曲部、 ２２…導光部、 ２２ａ，２２ｂ…全反射面、 ２３…画像取出部、 ２３ａ…映像光反射面、 １００…虚像表示装置、 ＥＹ…眼、 ＰＬ，ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３…照明光、 ＧＬａ，ＧＬｂ…画像光   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Image light formation apparatus, 15 ... Illumination part, 15a ... Light source, 15b ... Backlight light-guide plate, 15k ... Backlight light guide part, 15c ... Illumination light reflection part, 15d ... Illumination light reflection surface, 11 ... Liquid crystal device, DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Image | video light guide plate, 20a ... Light guide plate main-body part, 21 ... Incident light bending part, 22 ... Light guide part, 22a, 22b ... Total reflection surface, 23 ... Image extraction part, 23a ... Image | video light reflection surface, 100 ... Virtual image display device, EY ... eye, PL, PL1, PL2, PL3 ... illumination light, GLa, GLb ... image light

Claims (9)

光源と、前記光源からの光を内部において導くとともに複数の光反射面での反射によって前記光を照明光として外部へ射出する導光板と、前記導光板からの照明光を画像信号に応じ変調して画像光を形成する画像表示素子とを有する画像光形成装置と、
前記画像表示素子で変調された前記画像光を内部に導くとともに、所定方向に延びる複数の画像光反射面を有し、当該複数の画像光反射面により前記画像光を反射して光射出部から虚像光として射出する映像導光板と、
を備える虚像表示装置であって、
前記画像光形成装置において、前記複数の光反射面は、前記映像導光板の前記複数の画像光反射面の繰返し配列方向に対応する基準方向の位置に応じて反射効率を変化させ、
前記画像光形成装置は前記映像導光板側で形成される前記画像光の輝度ムラ・映像ムラを抑制する虚像表示装置。 A light source, a light guide plate that guides light from the light source inside and emits the light as illumination light by reflection on a plurality of light reflecting surfaces, and modulates illumination light from the light guide plate according to an image signal An image light forming apparatus having an image display element for forming image light
The image light modulated by the image display element is guided to the inside, and has a plurality of image light reflecting surfaces extending in a predetermined direction, and the image light is reflected by the plurality of image light reflecting surfaces from the light emitting unit. A video light guide plate that emits virtual image light;
A virtual image display device comprising:
In the image light forming device, the plurality of light reflection surfaces change reflection efficiency according to a position in a reference direction corresponding to a repeated arrangement direction of the plurality of image light reflection surfaces of the video light guide plate ,
The image light forming device is a virtual image display device that suppresses uneven brightness and uneven image of the image light formed on the image light guide plate side . 前記画像光形成装置の前記導光板は、前記基準方向について前記複数の光反射面の密度を変化させている、請求項１記載の虚像表示装置。   The virtual image display device according to claim 1, wherein the light guide plate of the image light forming device changes a density of the plurality of light reflecting surfaces in the reference direction. 光源と、前記光源からの光を内部において導くとともに照明光として外部へ射出する導光板と、前記導光板からの照明光の光量を調整する減光フィルターと、前記照明光を画像信号に応じ変調して画像光を形成する画像表示素子とを有する画像光形成装置と、
前記画像表示素子で変調された前記画像光を内部に導くとともに、所定方向に延びる複数の画像光反射面を有し、当該複数の画像光反射面により前記画像光を反射して光射出部から虚像光として射出する映像導光板と、
を備える虚像表示装置であって、
前記画像光形成装置において、前記減光フィルターは、前記映像導光板の前記複数の画像光反射面の繰返し配列方向に対応する基準方向の位置に応じて減光量を変化させ、
前記画像光形成装置は前記映像導光板側で形成される前記画像光の輝度ムラ・映像ムラを抑制する虚像表示装置。 A light source, a light guide plate that guides light from the light source inside and emits it as illumination light to the outside, a neutral density filter that adjusts the amount of illumination light from the light guide plate, and modulates the illumination light according to an image signal And an image light forming device having an image display element that forms image light.
The image light modulated by the image display element is guided to the inside, and has a plurality of image light reflecting surfaces extending in a predetermined direction, and the image light is reflected by the plurality of image light reflecting surfaces from the light emitting unit. A video light guide plate that emits virtual image light;
A virtual image display device comprising:
In the image light forming apparatus, the light reduction filter changes the light reduction amount according to a position in a reference direction corresponding to a repeated arrangement direction of the plurality of image light reflection surfaces of the video light guide plate ,
The image light forming device is a virtual image display device that suppresses uneven brightness and uneven image of the image light formed on the image light guide plate side . 前記画像光形成装置の前記導光板は、内部において光を導くバックライト導光部と、前記バックライト導光部に導かれた光を反射して照明光とする複数の光反射面とを有する、請求項３記載の虚像表示装置。   The light guide plate of the image light forming apparatus includes a backlight light guide unit that guides light therein, and a plurality of light reflecting surfaces that reflect the light guided to the backlight light guide unit to form illumination light. The virtual image display device according to claim 3. 照明光を射出する面光源と、前記面光源からの照明光を画像信号に応じ変調して画像光を形成する画像表示素子とを有する画像光形成装置と、
前記画像表示素子で変調された前記画像光を内部に導くとともに、所定方向に延びる複数の画像光反射面を有し、当該複数の画像光反射面により前記画像光を反射して光射出部から虚像光として射出する映像導光板と、
を備える虚像表示装置であって、
前記画像光形成装置において、前記面光源は、前記映像導光板の前記複数の画像光反射面の繰返し配列方向に対応する基準方向の位置に応じて照明光輝度を変化させ、
前記画像光形成装置は前記映像導光板側で形成される前記画像光の輝度ムラ・映像ムラを抑制する虚像表示装置。 An image light forming apparatus comprising: a surface light source that emits illumination light; and an image display element that modulates illumination light from the surface light source according to an image signal to form image light;
The image light modulated by the image display element is guided to the inside, and has a plurality of image light reflecting surfaces extending in a predetermined direction, and the image light is reflected by the plurality of image light reflecting surfaces from the light emitting unit. A video light guide plate that emits virtual image light;
A virtual image display device comprising:
In the image light forming apparatus, the surface light source changes illumination light luminance according to a position in a reference direction corresponding to a repeated arrangement direction of the plurality of image light reflecting surfaces of the video light guide plate ,
The image light forming device is a virtual image display device that suppresses uneven brightness and uneven image of the image light formed on the image light guide plate side . 前記複数の画像光反射面は、入射光の少なくとも一部を透過させる複数の部分反射面であり、前記映像導光板は、前記複数の画像光反射面において前記画像光の少なくとも一部を複数回通過させる、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。   The plurality of image light reflecting surfaces are a plurality of partially reflecting surfaces that transmit at least a part of incident light, and the video light guide plate receives at least a part of the image light a plurality of times on the plurality of image light reflecting surfaces. The virtual image display device according to any one of claims 1 to 5, wherein the virtual image display device is passed. 前記画像光形成装置は、前記映像導光板を前記繰返し配列方向に関して分割した複数の部分領域を単位として、前記複数の画像光反射面における前記画像光の通過回数に応じて、前記照明光の光量を前記基準方向に関して段階的に変化させる、請求項６に記載の虚像表示装置。   The image light forming device has a light quantity of the illumination light according to the number of times the image light passes through the plurality of image light reflecting surfaces, with a plurality of partial areas obtained by dividing the video light guide plate in the repeated arrangement direction as a unit. The virtual image display device according to claim 6, wherein: is changed stepwise with respect to the reference direction. 前記複数の光反射面は、前記基準方向に垂直な方向を長手方向として延びる、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の虚像表示装置。   The virtual image display device according to claim 1, wherein the plurality of light reflecting surfaces extend with a direction perpendicular to the reference direction as a longitudinal direction. 前記映像導光板は、外光を透過し、かつ、前記画像光を観察者の眼に投射可能なシースルー型である、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。   The virtual image display device according to any one of claims 1 to 8, wherein the video light guide plate is a see-through type capable of transmitting external light and projecting the image light onto an observer's eyes. .
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