JP6115004B2 - Virtual image display device and method of manufacturing 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画像光を観察者の瞳に導くタイプのものが種々提案されている。   2. Description of the Related Art In recent years, various types of virtual image display devices capable of forming and observing virtual images such as a head-mounted display have been proposed that guide image light from a display element to an observer's pupil using a light guide plate.

このような虚像表示装置において、画像光と外界光とを重畳させるために、シースルー光学系の提案がなされている(特許文献1参照)。また、ヘッドマウントディスプレイに関する技術ではないが、樹脂製の成形品の表面を保護するために、ハードコート層を設けることが知られている(例えば特許文献2参照)。   In such a virtual image display device, a see-through optical system has been proposed in order to superimpose image light and external light (see Patent Document 1). Moreover, although it is not a technique regarding a head-mounted display, it is known to provide a hard coat layer in order to protect the surface of a resin molded product (see, for example, Patent Document 2).

ヘッドマウントディスプレイにおいて、画像光を適切な状態で導くためには、画像光を反射等によって伝搬させる導光板の表面部分の状態を良好に保つ必要がある。従って、当該表面部分の損傷を防いだり、表面の汚れの除去を容易にしたりするためにハードコート層を設けることが考えられる。特に、シースルー型のヘッドマウントディスプレイの場合には、導光板のうち露出する部分が多くなりやすく、表面部分にハードコート層を設けることがより重要となる。   In the head mounted display, in order to guide the image light in an appropriate state, it is necessary to maintain a good state of the surface portion of the light guide plate that propagates the image light by reflection or the like. Therefore, it is conceivable to provide a hard coat layer in order to prevent damage to the surface portion or to facilitate removal of dirt on the surface. In particular, in the case of a see-through type head mounted display, the exposed portion of the light guide plate tends to increase, and it is more important to provide a hard coat layer on the surface portion.

しかしながら、ヘッドマウントディスプレイのうち導光板を含む導光部分は、例えば他の光学部品を組み付けるための位置決め部を周辺に付随させる場合があること等から、複雑な形状となる傾向にある。また、導光部分の形状は、光を的確に導くために、精密でなければならない。従って、導光部分を構成する光学部品にハードコート層を成膜する場合に、原料となるコート液が意図しない箇所に液溜りや液垂れを形成してしまうと、位置決め部として設けた溝や穴等をコート液が埋めてしまって組付けの精度を悪くしたり、導光部分となるべき導光面にコート液が垂れてしまって平坦性が損なわれ導光の性能を劣化させたりする可能性がある。以上のことから、ハードコート層を過剰とならないように所望の状態で設けることは、必ずしも容易ではない。   However, the light guide portion including the light guide plate in the head-mounted display tends to have a complicated shape because, for example, a positioning portion for assembling other optical components may be attached to the periphery. In addition, the shape of the light guide portion must be precise in order to guide light accurately. Therefore, when a hard coat layer is formed on an optical component constituting the light guide portion, if a liquid pool or dripping is formed in a place where the coating liquid as a raw material is not intended, a groove provided as a positioning portion or The hole may be filled with coating liquid, resulting in poor assembly accuracy, or the coating liquid may sag on the light guide surface, which should be the light guide part, and the flatness may be impaired and the light guide performance deteriorates. there is a possibility. From the above, it is not always easy to provide the hard coat layer in a desired state so as not to become excessive.

特開2007−240924号公報JP 2007-240924 A 特開2009−51920号公報JP 2009-51920 A

本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、保護用のハードコート層を設けつつも、組付けの精度を悪化させず、かつ、導光部分での導光の性能を良好な状態に維持できる虚像表示装置及び虚像表示装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above background art, and while providing a protective hard coat layer, the assembly accuracy is not deteriorated and the light guide performance at the light guide portion is good. It is an object of the present invention to provide a virtual image display device that can be maintained in a state and a method for manufacturing the virtual image display device.

上記課題を解決するため、本発明に係る虚像表示装置は、(a)画像光を形成する画像表示装置と、(b)画像表示装置から射出された画像光による虚像を形成する投射光学系と、(c1)投射光学系を通過した画像光を内部に取り込む光入射部と、(c2)光入射部から取り込まれた画像光を対向する第1及び第2の面での全反射により導く導光部と、(c3)導光部を経た画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する(c)導光装置と、を備え、(d)導光装置が、コート液を塗布し硬化させることで形成され、画像光の導光に寄与する導光部の表面に設けられるハードコート層と、塗布されたコート液の流動を制御する流動制御構造と、を有し、
流動制御構造が、導光面を導光面の周辺部よりせり出した段差部を有して導光面側へのコート液の液垂れを防止する液垂れ防止構造である。
In order to solve the above problems, a virtual image display device according to the present invention includes (a) an image display device that forms image light, and (b) a projection optical system that forms a virtual image by image light emitted from the image display device. (C1) a light incident part that takes in the image light that has passed through the projection optical system, and (c2) a guide that guides the image light taken in from the light incident part by total reflection on the first and second surfaces facing each other. (C) a light guide device having a light portion and (c3) a light emitting portion for taking out image light that has passed through the light guide portion to the outside, and (d) the light guide device is coated with a coating solution and cured. is formed by causing, it possesses a hard coat layer provided on the surface of the contributing light guide portion guiding light of the image light, and a flow control structure for controlling the flow of the applied coating solution, and
The flow control structure is a liquid dripping prevention structure that has a step portion protruding from the peripheral portion of the light guide surface to prevent the coating liquid from dripping to the light guide surface side.

上記虚像表示装置では、導光装置が、流動制御構造を有していることにより、ハードコート層の成膜時において、原料となるコート液の流動を適切に制御して、導光装置の意図しない箇所にコート液による液溜りや液垂れが発生することを防げる。これにより、他の光学部材との間での組付けの精度を悪化させず、かつ、導光装置での導光の性能を良好な状態に維持でき、流動制御構造が液垂れ防止構造を構成する段差部によって余剰のコート液を堰き止めて、導光面となるべき領域への液垂れの発生を防止することができる。
In the virtual image display device, since the light guide device has a flow control structure, when the hard coat layer is formed, the flow of the coating liquid as a raw material is appropriately controlled to Prevents liquid accumulation or dripping caused by the coating liquid from occurring in the area where it is not. As a result, the accuracy of assembly with other optical members is not deteriorated, and the light guide performance in the light guide device can be maintained in a good state, and the flow control structure constitutes a dripping prevention structure The excess coating liquid is dammed up by the stepped portion, and the occurrence of liquid dripping to the region to be the light guide surface can be prevented.

上記課題を解決するため、本発明に係る虚像表示装置は、画像光を形成する画像表示装置と、画像表示装置から射出された画像光による虚像を形成する投射光学系と、投射光学系を通過した前記画像光を内部に取り込む光入射部と、光入射部から取り込まれた画像光を対向する第1及び第2の面での全反射により導く導光部と、導光部を経た画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する導光装置と、を備え、導光装置は、コート液を塗布して硬化させることで形成され、画像光の導光に寄与する導光部の表面に設けられるハードコート層と、塗布されたコート液の流動を制御する流動制御構造と、を有し、流動制御構造は、立体的形状の周辺にコート液の逃げ溝を有してコート液の液溜りを防止する液溜り防止構造である。この場合、液溜り防止構造を構成する逃げ溝によって対象箇所の余剰のコート液を除去して、液溜りの発生を防止することができる。 In order to solve the above problems, a virtual image display device according to the present invention includes an image display device that forms image light, a projection optical system that forms a virtual image by image light emitted from the image display device, and a projection optical system. A light incident part that takes in the image light inside, a light guide part that guides the image light taken in from the light incident part by total reflection on the first and second surfaces facing each other, and image light that has passed through the light guide part A light emitting device for taking out the light to the outside, and the light guide device is formed by applying and curing a coating liquid and contributing to the light guide of the image light And a flow control structure for controlling the flow of the applied coating liquid. The flow control structure has a relief groove for the coating liquid around the three-dimensional shape. This is a liquid pool preventing structure that prevents liquid pooling . In this case, the excess coating liquid at the target portion can be removed by the escape groove constituting the liquid pool preventing structure, and the occurrence of liquid pool can be prevented.

本発明の別の側面では、導光装置が、投射光学系を含む他の部材との相対的な位置決めを行う位置決め部を有し、液溜り防止構造が、位置決め部の周辺に逃げ溝を設けることで形成される。この場合、位置決め部において、液溜りの発生を防止することができ、組付けの精度を悪化させないようにすることができる。   In another aspect of the present invention, the light guide device has a positioning portion that performs relative positioning with other members including the projection optical system, and the liquid pool preventing structure provides a relief groove around the positioning portion. Is formed. In this case, it is possible to prevent the occurrence of a liquid pool in the positioning portion, and to prevent the assembly accuracy from being deteriorated.

本発明のさらに別の側面では、液溜り防止構造が、導光部を支持する支持部材の先端側の連結部に凹形状の前記立体的形状を有し、逃げ溝が、凹形状の一部を切り欠いて形成される切り欠き部である。この場合、切り欠き部において切り欠く方向を調整して液溜りを防止するものとすることが可能になる。   In still another aspect of the present invention, the liquid pool preventing structure has the concave three-dimensional shape at the connecting portion on the distal end side of the support member that supports the light guide unit, and the escape groove is a part of the concave shape. It is a notch part formed by notching. In this case, it is possible to prevent liquid pooling by adjusting the direction of cutout at the cutout portion.

本発明のさらに別の側面では、流動制御構造が、導光面を導光面の周辺部よりせり出した段差部を有して導光面側へのコート液の液垂れを防止する液垂れ防止構造である。この場合、液垂れ防止構造を構成する段差部によって余剰のコート液を堰き止めて、導光面となるべき領域への液垂れの発生を防止することができる。   In still another aspect of the present invention, the flow control structure has a stepped portion where the light guide surface protrudes from the peripheral portion of the light guide surface, and prevents dripping of the coating liquid toward the light guide surface side. Structure. In this case, the excess coating liquid can be dammed up by the step portion constituting the liquid dripping prevention structure, and the occurrence of liquid dripping to the region to be the light guide surface can be prevented.

本発明のさらに別の側面では、導光装置が、光入射部、導光部及び光射出部を含む導光部材と、光射出部に接合することによって外界光の観察を可能にする透視部を構成するとともに導光部材を支持する光透過部材とを有し、液垂れ防止構造が、導光部材と光透過部材との境界において段差部を設けることで形成される。この場合、導光部材と光透過部材との境界において、導光部材の導光面となるべき領域への液垂れを防止でき、導光装置の導光の性能を良好な状態に維持できる。   In yet another aspect of the present invention, the light guide device includes a light incident part, a light guide part, and a light emitting part, and a see-through part that enables observation of external light by joining the light emitting part. The liquid dripping prevention structure is formed by providing a step portion at the boundary between the light guide member and the light transmissive member. In this case, at the boundary between the light guide member and the light transmission member, it is possible to prevent liquid dripping into the region that should become the light guide surface of the light guide member, and to maintain the light guide performance of the light guide device in a good state.

本発明のさらに別の側面では、ハードコート層が、コート液をディップ処理によって塗布することで形成される。この場合、導光装置が比較的複雑な形状を有していても、成膜されるハードコート層の膜厚を、比較的均一であって、導光装置の形状に影響を与えない程度に薄く、かつ、損傷から防いだり汚れの除去を容易にしたりするといったハードコートとして機能できる最低限の厚みを確保したものにできる。   In yet another aspect of the present invention, the hard coat layer is formed by applying a coating solution by dipping. In this case, even if the light guide device has a relatively complicated shape, the film thickness of the hard coat layer to be formed is relatively uniform and does not affect the shape of the light guide device. It is thin and can secure a minimum thickness that can function as a hard coat that prevents damage and facilitates removal of dirt.

本発明のさらに別の側面では、導光装置において、流動制御構造が、導光装置の導光面及び導光装置のうち外部に露出する外観部を回避するようにコート液の流路を設定している。この場合、余剰なコート液が硬化して過剰な厚みのハードコート層が一部に形成されても、光学機能的にも、外観的にも影響を及ぼさないようにできる。   In still another aspect of the present invention, in the light guide device, the flow control structure sets the flow path of the coating liquid so as to avoid the light guide surface of the light guide device and the external portion exposed to the outside of the light guide device. doing. In this case, even if the excessive coating liquid is cured and a hard coat layer having an excessive thickness is formed in part, it is possible to prevent the optical function and appearance from being affected.

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

上記課題を解決するため、本発明に係る虚像表示装置の製造方法は、(a)画像光を形成する画像表示装置と、(b)画像表示装置から射出された画像光による虚像を形成する投射光学系と、(c1)投射光学系を通過した画像光を内部に取り込む光入射部と(c2)光入射部から取り込まれた画像光を対向する第1及び第2の面での全反射により導く導光部と(c3)導光部を経た画像光を外部へ取出す光射出部と(c4)画像光の導光に寄与する導光部の表面に設けられるハードコート層と(c5)ハードコート層の成膜のために塗布されるコート液の流動を制御する流動制御構造とを有する(c)導光装置と、を備える虚像表示装置の製造方法であって、(d)コート液の流動を制御するための流動制御構造を準備する第1の工程と、(e)第1の工程において準備された流動制御構造によりコート液の流動を制御しながらコート液を塗布し硬化させることでハードコート層を成膜する第2の工程と、を有する。   In order to solve the above problems, a method for manufacturing a virtual image display device according to the present invention includes: (a) an image display device that forms image light; and (b) a projection that forms a virtual image by image light emitted from the image display device. An optical system, (c1) a light incident part that captures image light that has passed through the projection optical system, and (c2) total reflection on the first and second surfaces that oppose the image light captured from the light incident part. (C3) a hard coating layer provided on the surface of the light guide that contributes to the light guide of the image light, and (c5) hardware (C) a light guide device having a flow control structure for controlling the flow of a coating liquid applied to form a coating layer, wherein (d) the coating liquid is A first step of preparing a flow control structure for controlling flow; e) having a second step of forming a hard coat layer by causing the coating to cure the coating solution while controlling the flow of coating liquid by prepared flow control structure in the first step.

上記虚像表示装置の製造方法では、第2の工程において、ハードコート層の原料となるコート液の流動を適切に制御することで、作製されるべき導光装置の意図しない箇所にコート液による液溜りや液垂れが発生することを防げる。これにより、虚像表示装置の製造に際して、他の光学部材との間での組付けの精度を悪化させず、かつ、導光装置での導光の性能を良好な状態に維持できる。   In the virtual image display device manufacturing method, in the second step, by appropriately controlling the flow of the coating liquid that is a raw material of the hard coat layer, the liquid by the coating liquid is applied to an unintended portion of the light guide device to be manufactured. Prevents accumulation and dripping. Thereby, when manufacturing a virtual image display device, the accuracy of assembly with other optical members is not deteriorated, and the light guide performance in the light guide device can be maintained in a good state.

本発明の具体的な側面では、第2の工程において、ハードコート層のコート液をディップ処理によって塗布するディップ処理工程を含む。この場合、製造される導光装置のうち導光部分の形状が比較的複雑であっても、導光面に所望の厚さの膜を均一に成膜できる。   In a specific aspect of the present invention, the second step includes a dip treatment step of applying a hard coat layer coating solution by dip treatment. In this case, even if the shape of the light guide portion of the manufactured light guide device is relatively complicated, a film having a desired thickness can be uniformly formed on the light guide surface.

本発明の別の側面では、ディップ処理工程において、コート液の槽につけた導光装置となるべき基材を、流動制御構造によるコート液の流路が傾くように引き上げる引上工程を含む。この場合、引上工程において、効率的に余剰のコート液を除去することができる。   In another aspect of the present invention, the dipping process includes a pulling process for pulling up the base material to be a light guide device attached to the coating liquid tank so that the flow path of the coating liquid is tilted by the flow control structure. In this case, excess coating liquid can be efficiently removed in the pulling process.

第1実施形態の虚像表示装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the virtual image display apparatus of 1st Embodiment. (A)は、虚像表示装置を構成する第1表示装置の本体部分の平面図であり、(B)は、本体部分の正面図である。(A) is a top view of the main-body part of the 1st display apparatus which comprises a virtual image display apparatus, (B) is a front view of a main-body part. (A)は導光部材の正面図であり、(B)は導光部材の下面図であり、(C)は導光部材の左側面図であり、(D)は導光部材のCC断面図である。(A) is a front view of a light guide member, (B) is a bottom view of the light guide member, (C) is a left side view of the light guide member, and (D) is a CC cross section of the light guide member. FIG. (A)は光透過部材の裏面図であり、(B)は光透過部材のBB断面図であり、(C)は光透過部材の左側面図であり、(D)は光透過部材の右側面図である。(A) is a rear view of the light transmitting member, (B) is a BB cross-sectional view of the light transmitting member, (C) is a left side view of the light transmitting member, and (D) is a right side of the light transmitting member. FIG. (A)は、ハードコート層の成膜処理のうち導光装置となるべき基材及びコート液を満たした処理層を準備した状態を示す図であり、(B)は、基材を処理槽に浸した状態を示す図であり、(C)は、基材を処理槽から引き上げる動作を示す図である。(A) is a figure which shows the state which prepared the process layer which filled the base material which should become a light guide device, and the coating liquid among the film-forming processes of a hard-coat layer, (B) is a process tank. (C) is a figure which shows the operation | movement which pulls up a base material from a processing tank. (A)は、光透過部材の一部を拡大した斜視図であり、(B)は、導光部材と光透過部材とを接合した状態の一部を拡大した斜視図である。(A) is the perspective view which expanded a part of light transmission member, (B) is the perspective view which expanded a part of the state which joined the light guide member and the light transmission member. (A)は、比較例の光透過部材の一部を拡大した斜視図であり、(B)は、比較例のディップ処理後の一例を示す図である。(A) is the perspective view which expanded a part of light transmission member of a comparative example, (B) is a figure which shows an example after the dip process of a comparative example. (A)は、導光装置の斜視図であり、(B)は、導光装置となるべき基材の側断面図である。(A) is a perspective view of a light guide device, and (B) is a side sectional view of a base material to be a light guide device. (A)は、縦の第1方向に関する光路を展開した概念図であり、(B)は、横の第2方向に関する光路を展開した概念図である。(A) is the conceptual diagram which expand | deployed the optical path regarding the vertical 1st direction, (B) is the conceptual diagram which expand | deployed the optical path regarding the horizontal 2nd direction. 虚像表示装置の光学系における光路を具体的に説明する平面図である。It is a top view explaining the optical path in the optical system of a virtual image display apparatus concretely. (A)は、液晶表示デバイスの表示面を示し、(B)は、観察者に見える液晶表示デバイスの虚像を概念的に説明する図であり、(C)及び(D)は、虚像を構成する部分画像を説明する図である。(A) shows the display surface of a liquid crystal display device, (B) is a figure explaining notionally the virtual image of the liquid crystal display device which an observer can see, (C) and (D) comprise a virtual image It is a figure explaining the partial image to do. (A)は、第2実施形態に係る虚像表示装置を示す断面図であり、(B)及び(C)は、導光装置の正面図及び導光部材の平面図である。(A) is sectional drawing which shows the virtual image display apparatus which concerns on 2nd Embodiment, (B) and (C) are the front views of a light guide device, and the top view of a light guide member. 画像光の光路について説明する模式的な図である。It is a schematic diagram explaining the optical path of image light. ハーフミラー層を含む接合部を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the junction part containing a half mirror layer. (A)は、第3実施形態に係る虚像表示装置を示す断面図であり、(B)及び(C)は、導光装置の正面図及び導光部材の平面図である。(A) is sectional drawing which shows the virtual image display apparatus which concerns on 3rd Embodiment, (B) and (C) are the front views of a light guide device, and the top view of a light guide member. 画像光の光路について説明する模式的な図である。It is a schematic diagram explaining the optical path of image light. ハーフミラー層を含む接合部を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the junction part containing a half mirror layer. 虚像表示装置を構成する第1表示装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the 1st display apparatus which comprises a virtual image display apparatus.

〔第1実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係る虚像表示装置について詳細に説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a virtual image display device according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔A.虚像表示装置の外観〕
図1に示す第1実施形態の虚像表示装置100は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、この虚像表示装置100を装着した観察者に対して虚像による画像光を認識させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させることができる。虚像表示装置100は、観察者の眼前を覆う光学パネル110と、光学パネル110を支持するフレーム121と、フレーム121のうち前方のカバー部分から後方のつる部分(テンプル)にかけての部分に付加された第1及び第2駆動部131,132とを備える。ここで、光学パネル110は、第1パネル部分111と第2パネル部分112とを有し、両パネル部分111,112は、中央で一体的に連結された板状の部品となっている。図面上で左側の第1パネル部分111と第1駆動部131とを組み合わせた第1表示装置100Aは、左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。また、図面上で右側の第2パネル部分112と第2駆動部132とを組み合わせた第2表示装置100Bは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。
[A. Appearance of virtual image display device)
The virtual image display device 100 according to the first embodiment shown in FIG. 1 is a head-mounted display having an appearance like glasses, and allows an observer wearing the virtual image display device 100 to recognize image light due to a virtual image. In addition, it is possible to make the observer observe the outside world image with see-through. The virtual image display device 100 is added to an optical panel 110 that covers the eyes of the observer, a frame 121 that supports the optical panel 110, and a portion of the frame 121 that extends from a front cover portion to a rear vine portion (temple). First and second driving units 131 and 132 are provided. Here, the optical panel 110 has a first panel portion 111 and a second panel portion 112, and both the panel portions 111 and 112 are plate-like parts integrally connected at the center. The first display device 100A in which the first panel portion 111 on the left side and the first drive unit 131 are combined in the drawing is a portion that forms a virtual image for the left eye, and functions alone as a virtual image display device. Further, the second display device 100B in which the second panel portion 112 on the right side and the second driving unit 132 in the drawing are combined is a portion that forms a virtual image for the right eye, and functions alone as a virtual image display device.

〔B.表示装置の構造〕
図2(A)及び図2(B)に示すように、第1表示装置100Aは、画像形成装置10と、導光装置20とを備える。ここで、画像形成装置10は、図1における第1駆動部131に相当し、導光装置20は、図1における第1パネル部分111に相当する。なお、図1に示す第2表示装置100Bは、第1表示装置100Aと同様の構造を有し左右を反転させただけであるので、第2表示装置100Bの詳細な説明は省略する。
[B. Display device structure]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the first display device 100 </ b> A includes an image forming device 10 and a light guide device 20. Here, the image forming apparatus 10 corresponds to the first driving unit 131 in FIG. 1, and the light guide device 20 corresponds to the first panel portion 111 in FIG. Note that the second display device 100B shown in FIG. 1 has the same structure as the first display device 100A and is simply flipped left and right, and thus detailed description of the second display device 100B is omitted.

画像形成装置10は、画像表示装置11と、投射光学系12とを有する。このうち、画像表示装置11は、2次元的な照明光SLを射出する照明装置31と、透過型の空間光変調装置である液晶表示デバイス32と、照明装置31及び液晶表示デバイス32の動作を制御する駆動制御部34とを有する。   The image forming apparatus 10 includes an image display device 11 and a projection optical system 12. Among these, the image display device 11 operates the illumination device 31 that emits the two-dimensional illumination light SL, the liquid crystal display device 32 that is a transmissive spatial light modulation device, and the operations of the illumination device 31 and the liquid crystal display device 32. And a drive control unit 34 for controlling.

画像表示装置11の照明装置31は、赤、緑、青の3色を含む光を発生する光源31aと、光源31aからの光を拡散させて矩形断面の光束にするバックライト導光部31bとを有する。液晶表示デバイス32は、照明装置31からの照明光SLを空間的に変調して動画像等の表示対象となるべき画像光を形成する。駆動制御部34は、光源駆動回路34aと、液晶駆動回路34bとを備える。光源駆動回路34aは、照明装置31の光源31aに電力を供給して安定した輝度の照明光SLを射出させる。液晶駆動回路34bは、液晶表示デバイス32に対して画像信号又は駆動信号を出力することにより、透過率パターンとして動画や静止画の元になるカラーの画像光を形成する。なお、液晶駆動回路34bに画像処理機能を持たせることができるが、外付けの制御回路に画像処理機能を持たせることもできる。   The illumination device 31 of the image display device 11 includes a light source 31a that generates light including three colors of red, green, and blue, and a backlight light guide unit 31b that diffuses light from the light source 31a into a light beam having a rectangular cross section. Have The liquid crystal display device 32 spatially modulates the illumination light SL from the illumination device 31 to form image light to be a display target such as a moving image. The drive control unit 34 includes a light source drive circuit 34a and a liquid crystal drive circuit 34b. The light source driving circuit 34a supplies electric power to the light source 31a of the lighting device 31 to emit the illumination light SL having a stable luminance. The liquid crystal driving circuit 34b outputs an image signal or a driving signal to the liquid crystal display device 32, thereby forming color image light that is a source of a moving image or a still image as a transmittance pattern. The liquid crystal driving circuit 34b can have an image processing function, but an external control circuit can also have an image processing function.

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

投射光学系12は、液晶表示デバイス32上の各点から射出された画像光を平行状態の光束にするコリメートレンズである。   The projection optical system 12 is a collimating lens that converts image light emitted from each point on the liquid crystal display device 32 into light beams in a parallel state.

導光装置20は、導光部材21と光透過部材23とを接合したものであり、全体としてXY面に平行に延びる平板状の光学部材を構成している。なお、導光部材21と光透過部材23とは、表面にハードコート層CCを有している。   The light guide device 20 is formed by joining a light guide member 21 and a light transmission member 23, and constitutes a flat plate-like optical member that extends parallel to the XY plane as a whole. The light guide member 21 and the light transmission member 23 have a hard coat layer CC on the surface.

導光装置20のうち、導光部材21は、平面視において台形のプリズム状部材であり、側面を構成する第1の面から第4の面として、導光面である第1反射面21aと、第2反射面21bと、第3反射面21cと、第4反射面21dとを有する。また、導光部材21は、第1、第2、第3、及び第4反射面21a,21b,21c,21dに隣接するとともに互いに対向する上面21eと下面21fとを有する。ここで、第1及び第2反射面21a,21bは、XY面に沿って延び、導光部材21の厚みtだけ離間する。また、第3反射面21cは、XY面に対して45°以下の鋭角αで傾斜しており、第4反射面21dは、XY面に対して例えば45°以下の鋭角βで傾斜している。第3反射面21cを通る第1光軸AX1と第4反射面21dを通る第2光軸AX2とは平行に配置され距離Dだけ離間している。なお、以下に詳述するが、第1反射面21aと第3反射面21cとの間には、稜を除去するように端面21hが設けられている。導光部材21は、この端面21hも含めると、7面の多面体状の外形を有するものとなっている。   Of the light guide device 20, the light guide member 21 is a trapezoidal prism-like member in plan view, and includes a first reflecting surface 21 a that is a light guide surface as a first surface to a fourth surface constituting the side surface. The second reflecting surface 21b, the third reflecting surface 21c, and the fourth reflecting surface 21d. The light guide member 21 includes an upper surface 21e and a lower surface 21f that are adjacent to the first, second, third, and fourth reflecting surfaces 21a, 21b, 21c, and 21d and that face each other. Here, the first and second reflecting surfaces 21 a and 21 b extend along the XY plane and are separated by the thickness t of the light guide member 21. The third reflecting surface 21c is inclined at an acute angle α of 45 ° or less with respect to the XY plane, and the fourth reflecting surface 21d is inclined at an acute angle β of 45 ° or less with respect to the XY surface, for example. . The first optical axis AX1 passing through the third reflecting surface 21c and the second optical axis AX2 passing through the fourth reflecting surface 21d are arranged in parallel and separated by a distance D. As will be described in detail below, an end surface 21h is provided between the first reflecting surface 21a and the third reflecting surface 21c so as to remove a ridge. The light guide member 21 has a polyhedral outer shape with seven surfaces including the end surface 21h.

導光部材21は、対向して延びる第1及び第2の面である第1及び第2反射面21a,21bによる全反射を利用して導光を行うものであり、導光に際して反射によって折り返される方向と、導光に際して反射によって折り返されない方向とがある。導光部材21で導光される画像について考えた場合、導光に際して複数回の反射によって折り返される横方向すなわち閉じ込め方向DW2は、第1及び第2反射面21a,21bに垂直(Z軸に平行)で、後述するように光源側まで光路を展開した場合に、液晶表示デバイス32の第2方向D2に相当する。一方、導光に際して反射によって折り返されないで伝搬する縦方向すなわち非閉じ込め方向DW1は、第1及び第2反射面21a,21b及び第3反射面21cに平行(Y軸に平行)で、後述するように光源側まで光路を展開した場合に、液晶表示デバイス32の第1方向D1に相当する。なお、導光部材21において、伝搬される光束が全体として向かう主導光方向は、−X方向になっている。   The light guide member 21 performs light guide using total reflection by the first and second reflection surfaces 21a and 21b, which are first and second surfaces extending opposite to each other, and is folded back by reflection at the time of light guide. And a direction that is not folded back by reflection when light is guided. When an image guided by the light guide member 21 is considered, the lateral direction that is folded back by a plurality of reflections during light guide, that is, the confinement direction DW2, is perpendicular to the first and second reflecting surfaces 21a and 21b (parallel to the Z axis). ) Corresponds to the second direction D2 of the liquid crystal display device 32 when the optical path is expanded to the light source side as will be described later. On the other hand, the longitudinal direction, that is, the non-confining direction DW1 that propagates without being folded back by reflection during light guide is parallel to the first and second reflecting surfaces 21a, 21b and the third reflecting surface 21c (parallel to the Y axis), which will be described later. Thus, when the optical path is developed to the light source side, it corresponds to the first direction D1 of the liquid crystal display device 32. In the light guide member 21, the main light direction in which the propagated light beam travels as a whole is the -X direction.

導光部材21は、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されている。より具体的には、導光部材21は、射出成型によって一体的に成型されたブロック状部材を樹脂製の本体部分21sとし、これにミラー層やハーフミラー層等を施したものである。本体部分21sは、例えば熱又は光重合型の樹脂材料を成型金型内に射出させ熱硬化又は光硬化させることで形成されている。このように導光部材21は、本体部分21sを一体形成品とするが、機能的に、光入射部B1と導光部B2と光射出部B3とに分けて考えることができる。   The light guide member 21 is formed of a resin material that exhibits high light transmittance in the visible range. More specifically, the light guide member 21 is a block-shaped member integrally formed by injection molding as a resin main body portion 21s, and a mirror layer, a half mirror layer, or the like is applied thereto. The main body portion 21s is formed, for example, by injecting a heat or photopolymerization type resin material into a molding die and thermosetting or photocuring. Thus, although the light guide member 21 has the main body portion 21s as an integrally formed product, it can be functionally divided into the light incident part B1, the light guide part B2, and the light emission part B3.

光入射部B1は、三角プリズム状の部分であり、第1反射面21aの一部である光入射面ISと、光入射面ISに対向する第3反射面21cとを有する。光入射面ISは、画像形成装置10からの画像光GLを取り込むための裏側又は観察者側の平面であり、投射光学系12に対向してその第1光軸AX1に垂直に延びている。第3反射面21cは、矩形の輪郭を有し、その矩形領域全体に、光入射面ISを通過した画像光GLを反射して導光部B2内に導くための全反射ミラーであるミラー層25を有する。このミラー層25は、導光部材21の本体部分21sの斜面RS上にアルミ等の蒸着によって成膜を施すことにより形成される。第3反射面21cは、投射光学系12の第1光軸AX1又はXY面に対して例えば鋭角α=25°〜27°で傾斜しており、光入射面ISから入射し全体として+Z方向に向かう画像光GLを、全体として−Z方向寄りの−X方向に向かわせるように折り曲げることで、画像光GLを導光部B2内に確実に結合させる。   The light incident part B1 is a triangular prism-shaped part, and includes a light incident surface IS that is a part of the first reflective surface 21a and a third reflective surface 21c that faces the light incident surface IS. The light incident surface IS is a flat surface on the back side or the viewer side for taking in the image light GL from the image forming apparatus 10 and extends perpendicularly to the first optical axis AX1 facing the projection optical system 12. The third reflecting surface 21c has a rectangular outline, and a mirror layer that is a total reflection mirror for reflecting the image light GL that has passed through the light incident surface IS and guiding it into the light guide B2 over the entire rectangular area. 25. The mirror layer 25 is formed by forming a film by vapor deposition of aluminum or the like on the slope RS of the main body portion 21 s of the light guide member 21. The third reflecting surface 21c is inclined with respect to the first optical axis AX1 or the XY plane of the projection optical system 12, for example, at an acute angle α = 25 ° to 27 °, and is incident from the light incident surface IS in the + Z direction as a whole. The image light GL that is directed is bent so as to be directed in the −X direction that is closer to the −Z direction as a whole, so that the image light GL is reliably coupled into the light guide portion B2.

導光部B2は、互いに対向しXY面に平行に延びる2平面として、光入射部B1で折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる第1反射面21aと第2反射面21bとを有している。第1及び第2反射面21a,21bの間隔すなわち導光部材21の厚みtは、例えば9mm程度とされている。ここでは、第1反射面21aが画像形成装置10に近い裏側又は観察者側にあるものとし、第2反射面21bが画像形成装置10から遠い表側又は外界側にあるものとする。この場合、第1反射面21aは、上記の光入射面ISや後述する光射出面OSと共通の面部分となっている。第1及び第2反射面21a,21bは、屈折率差を利用する全反射面であり、ミラー層等の反射コートが施されていないが、本体部分21sの表面上に表面コート層であるハードコート層CCを成膜することで形成されている。ハードコート層CCは、虚像表示装置100の露出部分に形成されるものであり、第1及び第2反射面21a,21bを形成するとともに、当該露出部分を損傷から防いだり汚れの除去を容易にしたりして、映像の解像度低下を防止する。   The light guide B2 has first and second reflecting surfaces 21a and 21b that totally reflect the image light bent by the light incident portion B1 as two planes that face each other and extend parallel to the XY plane. Yes. The distance between the first and second reflecting surfaces 21a and 21b, that is, the thickness t of the light guide member 21 is, for example, about 9 mm. Here, it is assumed that the first reflecting surface 21a is on the back side or the viewer side close to the image forming apparatus 10, and the second reflecting surface 21b is on the front side or the outside side far from the image forming apparatus 10. In this case, the first reflecting surface 21a is a surface portion common to the above-described light incident surface IS and a light emitting surface OS described later. The first and second reflection surfaces 21a and 21b are total reflection surfaces using a difference in refractive index, and are not provided with a reflection coating such as a mirror layer, but are hard surfaces that are surface coating layers on the surface of the main body portion 21s. It is formed by forming a coat layer CC. The hard coat layer CC is formed on the exposed portion of the virtual image display device 100, and forms the first and second reflecting surfaces 21a and 21b, and prevents the exposed portion from being damaged and facilitates the removal of dirt. To prevent a decrease in the resolution of the video.

光入射部B1の第3反射面21cで反射された画像光GLは、まず、第1反射面21aに入射し、全反射される。次に、当該画像光GLは、第2反射面21bに入射し、全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、全体として導光装置20の奥側の主導光方向すなわち光射出部B3を設けた+Z側に導かれる。なお、第1及び第2反射面21a,21bには反射コートが施されていないため、外界側から第2反射面21bに入射する外界光又は外光は、高い透過率で導光部B2を通過する。つまり、導光部B2は、外界像の透視が可能なシースルータイプになっている。   The image light GL reflected by the third reflecting surface 21c of the light incident part B1 first enters the first reflecting surface 21a and is totally reflected. Next, the image light GL enters the second reflecting surface 21b and is totally reflected. By repeating this operation thereafter, the image light is guided to the leading light direction on the back side of the light guide device 20 as a whole, that is, to the + Z side where the light emitting part B3 is provided. In addition, since the 1st and 2nd reflective surfaces 21a and 21b are not provided with the reflective coating, the external light or the external light incident on the second reflective surface 21b from the external side passes through the light guide B2 with high transmittance. pass. In other words, the light guide B2 is a see-through type that allows the external image to be seen through.

光射出部B3は、三角プリズム状の部分であり、第1反射面21aの一部である光射出面OSと、光射出面OSに対向する第4反射面21dとを有する。光射出面OSは、画像光GLを観察者の眼EYに向けて射出するための裏側の平面であり、光入射面ISと同様に第1反射面21aの一部となっており、第2光軸AX2に垂直に延びている。光射出部B3を通る第2光軸AX2と光入射部B1を通る第1光軸AX1との距離Dは、観察者の頭部の幅等を考慮して例えば50mmに設定されている。第4反射面21dは、矩形の平坦面であり、第1及び第2反射面21a,21bを経て入射してきた画像光GLを反射して光射出部B3外に射出させるとともに外界光を透過させるためのハーフミラー層28を、第4反射面21dの中央に配置された矩形の部分領域に有する。このハーフミラー層28は、光透過性を有する半透過反射膜である。ハーフミラー層(半透過反射膜)28は、導光部材21のうち第4反射面21dを構成する斜面RR上に例えば銀等による金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成される。ハーフミラー層28の画像光GLに対する反射率は、シースルーによる外界光GL'の観察を容易にする観点で、想定される画像光GLの入射角範囲において10%以上50%以下とする。具体的な実施例のハーフミラー層28の画像光GLに対する反射率は、例えば20%に設定され、画像光GLに対する透過率は、例えば80%に設定される。   The light emission part B3 is a triangular prism-shaped part, and has a light emission surface OS that is a part of the first reflection surface 21a and a fourth reflection surface 21d that faces the light emission surface OS. The light exit surface OS is a flat surface on the back side for emitting the image light GL toward the observer's eye EY. The light exit surface OS is a part of the first reflecting surface 21a like the light incident surface IS. It extends perpendicular to the optical axis AX2. The distance D between the second optical axis AX2 passing through the light emitting part B3 and the first optical axis AX1 passing through the light incident part B1 is set to, for example, 50 mm in consideration of the width of the observer's head. The fourth reflecting surface 21d is a rectangular flat surface, reflects the image light GL that has entered through the first and second reflecting surfaces 21a and 21b, emits the light outside the light emitting portion B3, and transmits the external light. The half mirror layer 28 is provided in a rectangular partial region disposed at the center of the fourth reflecting surface 21d. The half mirror layer 28 is a transflective film having light transmittance. The half mirror layer (semi-transmissive reflective film) 28 is formed by forming a metal reflective film or a dielectric multilayer film of, for example, silver on the inclined surface RR constituting the fourth reflective surface 21d of the light guide member 21. The The reflectance of the half mirror layer 28 with respect to the image light GL is set to 10% to 50% in the assumed incident angle range of the image light GL from the viewpoint of facilitating observation of the external light GL ′ by see-through. The reflectance of the half mirror layer 28 of the specific embodiment with respect to the image light GL is set to 20%, for example, and the transmittance with respect to the image light GL is set to 80%, for example.

第4反射面21dは、第1反射面21aに垂直な第2光軸AX2又はXY面に対して例えば鋭角α=25°〜27°で傾斜しており、上記ハーフミラー層28により、導光部B2の第1及び第2反射面21a,21bを経て入射してきた画像光GLを部分的に反射して全体として−Z方向に向かわせるように折り曲げることで、光射出面OSを通過させる。なお、第4反射面21dを透過した画像光の成分は、光透過部材23に入射し、映像の形成には利用されない。   The fourth reflecting surface 21d is inclined with respect to the second optical axis AX2 or XY plane perpendicular to the first reflecting surface 21a, for example, at an acute angle α = 25 ° to 27 °, and is guided by the half mirror layer 28. The image light GL incident through the first and second reflecting surfaces 21a and 21b of the portion B2 is partially reflected and bent so as to be directed in the −Z direction as a whole, thereby allowing the light exit surface OS to pass therethrough. The component of the image light transmitted through the fourth reflecting surface 21d is incident on the light transmitting member 23 and is not used for forming an image.

光透過部材23は、導光部材21の本体部分21sと同一の屈折率を有する本体部分23sで構成され、第1面23aと、第2面23bと、第3面23cとを有する。第1及び第2面23a,23bは、第1及び第2反射面21a,21bと同様、本体部分23sの表面上に表面コート層であるハードコート層CCを成膜することで形成されており、XY面に沿って延びている。また、第3面23cは、XY面に対して傾斜しており、導光部材21の第4反射面21dに対向して平行に配置されている。つまり、光透過部材23は、第2面23bと第3面23cとに挟まれた楔状の部材を有するものとなっている。光透過部材23は、導光部材21と同様に、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されている。光透過部材23は、射出成型によって一体的に成型されたブロック状部材を本体部分23sとするものであり、本体部分23sは、例えば熱又は光重合型の樹脂材料を成型金型内に射出させ熱硬化又は光硬化させることで形成されている。   The light transmission member 23 includes a main body portion 23s having the same refractive index as the main body portion 21s of the light guide member 21, and includes a first surface 23a, a second surface 23b, and a third surface 23c. The first and second surfaces 23a and 23b are formed by forming a hard coat layer CC as a surface coat layer on the surface of the main body portion 23s, similarly to the first and second reflection surfaces 21a and 21b. , Extending along the XY plane. The third surface 23 c is inclined with respect to the XY plane, and is disposed in parallel to face the fourth reflecting surface 21 d of the light guide member 21. That is, the light transmission member 23 has a wedge-shaped member sandwiched between the second surface 23b and the third surface 23c. Similar to the light guide member 21, the light transmissive member 23 is formed of a resin material exhibiting high light transmittance in the visible region. The light transmitting member 23 is a block-shaped member integrally formed by injection molding as a main body portion 23s. The main body portion 23s is formed by, for example, injecting heat or a photopolymerization type resin material into a molding die. It is formed by thermosetting or photocuring.

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

光透過部材23と導光部材21とは、両者の接合部分及びその近傍において、透視部B4を構成している。すなわち、第1及び第2面23a,23bには、ミラー層等の反射コートが施されていないため、導光部材21の導光部B2と同様に外界光GL'を高い透過率で透過させる。第3面23cも、外界光GL'を高い透過率で透過可能であるが、導光部材21の第4反射面21dがハーフミラー層28を有していることから、第3面23cの中央領域を通過する外界光GL'は、例えば20%減光される。つまり、観察者は、20%に減光された画像光GLと80%に減光された外界光GL'とを重畳させたものを観察することになる。   The light transmission member 23 and the light guide member 21 constitute a see-through portion B4 at the joint portion between them and the vicinity thereof. That is, since the first and second surfaces 23a and 23b are not provided with a reflective coating such as a mirror layer, the external light GL ′ is transmitted with a high transmittance similarly to the light guide part B2 of the light guide member 21. . The third surface 23c can also transmit the external light GL ′ with high transmittance. However, since the fourth reflecting surface 21d of the light guide member 21 includes the half mirror layer 28, the center of the third surface 23c. The external light GL ′ passing through the region is attenuated by 20%, for example. That is, the observer observes the image light GL that has been reduced to 20% and the external light GL ′ that has been reduced to 80%.

導光部材21は、図3(A)〜3(D)に示すように、平面視において台形のプリズム状部材であり、光透過部材23は、図4(A)〜4(D)に示すように、U字型の外観を有し、導光部材21を嵌合可能とするものであり、左眼用の導光部材21と右眼用の導光部材21とにそれぞれ対応する左右一対の光透過部材23,23が一体となって正面視においてH字状の支持フレーム123を構成している。なお、支持フレーム123の中央部材24aには、鼻パッドを嵌め込むためのくり抜き24xが形成されている。   As shown in FIGS. 3A to 3D, the light guide member 21 is a trapezoidal prism-like member in plan view, and the light transmitting member 23 is shown in FIGS. 4A to 4D. Thus, it has a U-shaped appearance and is capable of fitting the light guide member 21, and a pair of left and right light guide members 21 for the left eye and the light guide member 21 for the right eye, respectively. The light transmitting members 23, 23 are integrated to form an H-shaped support frame 123 in a front view. The central member 24a of the support frame 123 is formed with a cutout 24x for fitting a nose pad.

図3(A)等に示す導光部材21は、図4(A)等に示す支持フレーム123に対してそのくり抜き部SPを埋めるように嵌合して、支持フレーム123の中央部材24aと上側支持部材24bと下側支持部材24cとに挟まれるようにこれらに接合されて固定される。これにより、例えば図2(B)に示すような状態となり、全体として図1の光学パネル110が作製される。   The light guide member 21 shown in FIG. 3A or the like is fitted to the support frame 123 shown in FIG. The support member 24b and the lower support member 24c are joined and fixed so as to be sandwiched between them. Thereby, for example, the state shown in FIG. 2B is obtained, and the optical panel 110 of FIG. 1 is manufactured as a whole.

図2(B)に示すように、上側支持部材24bの先端部に設けた第1連結部24eと下側支持部材24cの先端部に設けた第2連結部24fとは、立体的形状である穴H1,H2,H3をそれぞれ有している。穴H1等にネジ(不図示)等で投射光学系12等の光学部品が組み付けられる。つまり、穴H1,H2,H3は、例えば導光装置20に画像形成装置10を組み付ける際の締結部として機能するとともに、導光装置20に含まれる光入射部B1における光入射面ISの位置と画像形成装置10に含まれる投射光学系12との相対的な位置決めを行うといった位置決め部として機能する。ここでは特に、図4(A)等に示すように、穴H1,H2,H3の周辺には、穴H1〜H3の側面の一部を切り欠いて形成された溝CT1,CT2,CT3がそれぞれ設けられることで、液溜り防止構造CSが形成されている。詳しくは後述するが、液溜り防止構造CSは、ハードコート層CCの成膜状態を厚みの過剰による局所的な斑のない適切なものとするために、ハードコート層CCの原料となるコート液を塗布した際に当該コート液の流動を制御してコート斑の発生を抑制する流動制御構造FSとして機能するものである。   As shown in FIG. 2B, the first connecting portion 24e provided at the distal end portion of the upper support member 24b and the second connecting portion 24f provided at the distal end portion of the lower support member 24c have a three-dimensional shape. It has holes H1, H2, and H3, respectively. Optical components such as the projection optical system 12 are assembled in the holes H1 and the like with screws (not shown). That is, the holes H1, H2, and H3 function as, for example, a fastening portion when the image forming apparatus 10 is assembled to the light guide device 20, and the position of the light incident surface IS in the light incident portion B1 included in the light guide device 20 It functions as a positioning unit that performs relative positioning with the projection optical system 12 included in the image forming apparatus 10. Here, in particular, as shown in FIG. 4A and the like, grooves CT1, CT2, and CT3 formed by cutting out part of the side surfaces of the holes H1 to H3 around the holes H1, H2, and H3, respectively. By being provided, the liquid pool preventing structure CS is formed. As will be described in detail later, the liquid pool prevention structure CS is a coating liquid that is a raw material for the hard coat layer CC in order to make the film formation state of the hard coat layer CC appropriate without local spots due to excessive thickness. It functions as a flow control structure FS that controls the flow of the coating liquid and suppresses the occurrence of coat spots when applied.

また、図2(B)に戻って、導光部材21と光透過部材23との境界には、段差が設けられることで、液垂れ防止構造DSが形成されている。詳しくは後述するが、液垂れ防止構造DSは、ハードコート層CCの成膜状態を厚みの過不足による局所的な斑のない適切なものとするために、ハードコート層CCの原料となるコート液を塗布した際に当該コート液の流動を制御してコート斑の発生を抑制する流動制御構造FSとして機能するものである。   Returning to FIG. 2B, the liquid dripping prevention structure DS is formed by providing a step at the boundary between the light guide member 21 and the light transmission member 23. As will be described in detail later, the liquid dripping prevention structure DS is a coating used as a raw material for the hard coat layer CC in order to make the film formation state of the hard coat layer CC appropriate without local spots due to excessive or insufficient thickness. When the liquid is applied, it functions as a flow control structure FS that controls the flow of the coating liquid to suppress the occurrence of coating spots.

以上のようなシースルー型の構成を有する虚像表示装置100では、光を透過させる露出部分が多くなるため、導光部材21や光透過部材23の表面にシースルーを良好な状態に保つためのハードコート層CCを設けることがより重要となる。一方、導光装置20を構成する導光部材21や光透過部材23は、上述のように多数の面部分を有する比較的複雑な形状を有しており、導光装置20の表面が所望の均一な膜厚のハードコート層CCによって成膜された状態とすることは、必ずしも容易ではない。以上のことから、導光装置20に設けられるハードコート層CCは、例えばディップ処理によって成膜されることが望ましい。ここで、ディップ処理とは、一定の大きさの槽内にハードコート層CCの原料であるコート液を満たし、その中に導光装置20となるべき基材全体を漬け込んだ後、当該基材をゆっくり引き上げることで成膜を行うものをいう。このディップ処理によってハードコート層CCの成膜を行うことで、導光装置20のように複数の面部分を持つような複雑な形状であっても、基材を高速回転させ遠心力を利用して成膜するスピンコートやはけで塗布して成膜するバーコートといった方法に比べると、斑の少ない均一な膜を基材の各面部分に形成することができる。しかしながら、ディップ処理は、上記のように基材全体をコート液に浸してから引き上げるものであるため、例えば連結部24e,24fの穴H1等のように基材の細かな部分に液溜りを生じたり、基材の各面の境界付近において液垂れを生じたりしてしまう可能性がある。本実施形態では、かかる事態を防ぐべく、例えば液溜りを生じやすい穴H1等に逃げ溝である溝CT1等を設けている。つまり、溝CT1等が余剰なコート液の流動を促すことで液溜りを防止する液溜り防止構造CSを構成している。言い換えると、液溜り防止構造CSがコート液の流動を制御する流動制御構造FSとなっている。また、導光部材21と光透過部材23との境界に段差を設けて余剰なコート液を堰き止めて液垂れを防止する液垂れ防止構造DSを形成している。言い換えると、液垂れ防止構造DSがコート液の流動を制御する流動制御構造FSとなっている。   In the virtual image display device 100 having the see-through configuration as described above, since the exposed portion through which light is transmitted increases, a hard coat for keeping the see-through in a good state on the surface of the light guide member 21 or the light transmitting member 23. It is more important to provide the layer CC. On the other hand, the light guide member 21 and the light transmission member 23 constituting the light guide device 20 have a relatively complicated shape having a large number of surface portions as described above, and the surface of the light guide device 20 has a desired surface. It is not always easy to form a film with a uniform hard coat layer CC. From the above, it is desirable that the hard coat layer CC provided in the light guide device 20 is formed by, for example, dip processing. Here, the dipping process is to fill a coating liquid, which is a raw material of the hard coat layer CC, in a tank of a certain size, immerse the entire base material to be the light guide device 20 in the tank, and then the base material The film is formed by slowly pulling up the film. By forming the hard coat layer CC by this dipping process, even if the shape is complicated such as the light guide device 20 having a plurality of surface portions, the substrate is rotated at high speed and centrifugal force is used. Compared with methods such as spin coating for film formation and bar coating for film formation by brushing, a uniform film with few spots can be formed on each surface portion of the substrate. However, since the dipping process is performed by immersing the entire base material in the coating liquid as described above and then pulling it up, for example, a liquid pool is generated in a fine part of the base material such as the hole H1 of the connecting portions 24e and 24f. Or dripping may occur near the boundary between the surfaces of the substrate. In the present embodiment, in order to prevent such a situation, for example, a groove CT1 or the like that is a relief groove is provided in a hole H1 or the like that is liable to generate a liquid pool. That is, the groove CT1 or the like constitutes a liquid pool prevention structure CS that prevents liquid pool by promoting the flow of excess coating liquid. In other words, the liquid pool prevention structure CS is a flow control structure FS for controlling the flow of the coating liquid. In addition, a step is provided at the boundary between the light guide member 21 and the light transmission member 23 to form a liquid dripping prevention structure DS that prevents excess coating liquid from being damped and prevents liquid dripping. In other words, the dripping prevention structure DS is a flow control structure FS that controls the flow of the coating liquid.

〔C.ハードコート層の成膜〕
以下、虚像表示装置100の作製工程のうち、ハードコート層CCを成膜する工程の一例について簡単に説明する。ここでは、上記のように、ディップ処理によってハードコート層CCの成膜を行うものとする。図5(A)〜5(C)は、ハードコート層CCの成膜工程を模式的に示す図である。まず、図5(A)に示すように、導光部材21となるべき基材部分PBと光透過部材23となるべき基材部分PCとを接合した導光装置20となるべき基材PAを準備する(流動制御構造準備工程;第1の工程)とともに、コート液CLを満たした処理槽DTを準備する(処理層準備工程)。なお、図5(A)〜5(C)に示すように、基材PAのうち基材部分PCは、液溜り防止構造CSすなわち流動制御構造FSを有している。また、基材部分PBと基材部分PCとの境界に液垂れ防止構造DSすなわち流動制御構造FSが形成されている。次に、図5(B)に示すように、準備された基材PAを処理槽DTに浸して(ディップ処理工程)コート液CLを基材PAの表面全体に十分行き渡らせた後、図5(C)に示すように、処理槽DTから基材PAを引き上げる(引上工程)。なお、例えば引上工程において基材PAを溝CT1等の逃げ溝が延びて形成されるコート液CLの流路(図4(A)参照)が傾くように引き上げることで、余剰なコート液CLを落としてコート液CLを薄く均一に塗布した状態にすることができる。最後に、引き上げられた基材PAの表面に塗布されたコート液CLを硬化させることで、ハードコート層CCが成膜される(ハードコート層成膜工程;第2の工程)。なお、以上によって成膜されるハードコート層CCの膜厚は、5μm程度となっていることが望ましい。これにより、ハードコート層CCを成膜した後の導光装置20の形状が、成膜前の形状を維持したものとなり、かつ、ハードコート層CCが損傷から防いだり汚れの除去を容易にしたりするといったハードコートとしての機能できる程度の厚さを有するものとなる。
[C. Formation of hard coat layer)
Hereinafter, an example of a process for forming the hard coat layer CC in the manufacturing process of the virtual image display device 100 will be briefly described. Here, as described above, the hard coat layer CC is formed by dipping. 5 (A) to 5 (C) are diagrams schematically showing a film forming process of the hard coat layer CC. First, as shown in FIG. 5A, a base material PA to be a light guide device 20 in which a base material portion PB to be the light guide member 21 and a base material portion PC to be the light transmission member 23 are joined. In addition to preparation (flow control structure preparation step; first step), a treatment tank DT filled with the coating liquid CL is prepared (treatment layer preparation step). As shown in FIGS. 5A to 5C, the base material portion PC of the base material PA has a liquid pool prevention structure CS, that is, a flow control structure FS. Further, a dripping prevention structure DS, that is, a flow control structure FS is formed at the boundary between the base material portion PB and the base material portion PC. Next, as shown in FIG. 5B, the prepared base material PA is immersed in the treatment tank DT (dip treatment step), and the coating liquid CL is sufficiently spread over the entire surface of the base material PA. As shown to (C), base material PA is pulled up from the processing tank DT (pull-up process). For example, in the pulling-up process, the excess coating liquid CL can be obtained by pulling up the base material PA so that the flow path (see FIG. 4A) of the coating liquid CL formed by extending the relief grooves such as the grooves CT1 is inclined. And the coating liquid CL can be applied thinly and uniformly. Finally, the hard coat layer CC is formed by curing the coating liquid CL applied to the surface of the pulled-up base material PA (hard coat layer forming step; second step). The film thickness of the hard coat layer CC formed as described above is preferably about 5 μm. Thereby, the shape of the light guide device 20 after the hard coat layer CC is formed maintains the shape before the film formation, and the hard coat layer CC is prevented from being damaged and dirt can be easily removed. It has a thickness that can function as a hard coat.

なお、上記の図5(A)〜5(C)に示す一例では、導光部材21となるべき基材部分PBと光透過部材23となるべき基材部分PCとが組み付けられた状態の基材PAを成膜するものとしているが、基材部分PBと基材部分PCとについてそれぞれ個別にハードコート層CCを成膜することもできる。   In the example shown in FIGS. 5 (A) to 5 (C), the base member PB to be the light guide member 21 and the base member portion PC to be the light transmitting member 23 are assembled. Although the material PA is formed, the hard coat layer CC can be formed separately for each of the base material portion PB and the base material portion PC.

〔D.液溜り防止構造〕
以下、ハードコート層CCの成膜に際して余剰なコート液の流動を制御する流動制御構造FSの一例として、虚像表示装置100に設けられた液溜り防止構造CSについて詳細に説明する。
[D. (Puddle prevention structure)
Hereinafter, as an example of the flow control structure FS for controlling the flow of excess coating liquid when forming the hard coat layer CC, a liquid pool prevention structure CS provided in the virtual image display device 100 will be described in detail.

図6(A)は、光透過部材23のうち、連結部24eに設けられた液溜り防止構造CSを構成する部分について拡大して示す斜視図であり、図4(A)の破線領域LUの部分に対応している。また、図6(B)は、導光部材21と光透過部材23とを接合した導光装置20の一部について拡大して示す斜視図である。既述のように、連結部24eに円形にくり抜かれて設けられた穴H1〜H3には、溝CT1や溝CT2といった逃げ溝が液溜り防止構造CSを構成するものとして設けられている。例えば穴H1は、導光部材21等の光学部品を組み付けるネジ構造を埋め込むためにザグリ加工した凹形状の部分であり、溝CT1は、穴H1の側面の一部を切り欠いて形成されている。つまり、溝CT1は、片側空きザグリ部或いはザグリ切り欠き部となっている。なお、詳しい図示及び説明を省略するが、穴H3と穴H3の雄編に設けられている溝CT3と(図4(A)参照)についても、穴H1及び溝CT1と同様に、ザグリ加工した凹形状の部分とこの一部を切り欠いた切り欠き部とによる構造になっている。溝CT1は、非閉じ込め方向DW1(図2(B)等参照)に沿ったY方向に延びてコート液CLを導光部分の外側に向けて流すものとなっている。ディップ処理工程(図5(B)参照)において穴H1を満たしたコート液CLのうち余剰分は、引上工程(図5(C)参照)の際に流路の方向である溝CT1が延びる方向に沿って傾けることで、溝CT1から流れ出るので、ハードコート層CCとして必要な分のみが表面上に残り、残った成分が硬化される。連結部24eに設けられた他の穴H2,H3についても同様である。このように、本実施形態では、ディップ処理工程において、ハードコート層CCの原料であるコート液CLによって穴H1〜H3の内部が満たされても、コート液CLから引き上げる引上工程の際に溝CT1等が液溜りを防止する液溜り防止構造CSとして機能することによって余剰なコート液CLが除去される。これに対して、穴H1及び穴H3を有するものの比較例として示す図7(A)のように、位置決め部材である穴H1等が溝CT1等を有していない場合、ディップ処理において、例えば円形状の穴H1に入り込んだ余剰なコート液CLが、表面張力等によって溜まったままの状態で硬化して、図7(B)に示すように穴H1,H3を塞いだり変形して小さくしたりして位置決め部として機能できなくしてしまうという可能性がある。本実施形態では、液溜り防止構造CSにより、表面張力を抑制するとともに余剰なコート液CLの逃げ道を形成することで、このような事態を回避できる。   FIG. 6A is an enlarged perspective view showing a portion of the light transmitting member 23 that constitutes the liquid pool preventing structure CS provided in the connecting portion 24e, and shows a broken line region LU in FIG. 4A. Corresponds to the part. FIG. 6B is an enlarged perspective view showing a part of the light guide device 20 in which the light guide member 21 and the light transmission member 23 are joined. As described above, escape holes such as the grooves CT1 and CT2 are provided in the holes H1 to H3 that are cut out in a circular shape in the connecting portion 24e so as to constitute the liquid pool preventing structure CS. For example, the hole H1 is a concave portion that is counterbored to embed a screw structure for assembling an optical component such as the light guide member 21, and the groove CT1 is formed by cutting out a part of the side surface of the hole H1. . That is, the groove CT1 is a one-side empty counterbore part or a counterbore notch part. Although detailed illustration and description are omitted, the hole H3 and the groove CT3 provided in the male part of the hole H3 (see FIG. 4 (A)) were also subjected to counterboring similarly to the hole H1 and the groove CT1. It has a structure with a concave portion and a cutout portion formed by cutting out a part of the concave portion. The groove CT1 extends in the Y direction along the non-confining direction DW1 (see FIG. 2B, etc.) and allows the coating liquid CL to flow toward the outside of the light guide portion. In the dipping process (see FIG. 5B), the excess portion of the coating liquid CL filling the hole H1 extends in the groove CT1 which is the direction of the flow path during the pulling-up process (see FIG. 5C). By tilting along the direction, the groove CT1 flows out, so that only the necessary amount of the hard coat layer CC remains on the surface, and the remaining components are cured. The same applies to the other holes H2 and H3 provided in the connecting portion 24e. As described above, in the present embodiment, in the dipping process, even if the inside of the holes H1 to H3 is filled with the coating liquid CL that is the raw material of the hard coat layer CC, the groove is formed during the pulling process of pulling up from the coating liquid CL. Excess coating liquid CL is removed by CT1 and the like functioning as a liquid pool preventing structure CS that prevents liquid pooling. On the other hand, when the hole H1 or the like as a positioning member does not have the groove CT1 or the like as shown in FIG. 7A as a comparative example of the one having the hole H1 and the hole H3, The excess coating liquid CL that has entered the shaped hole H1 is hardened in a state where it is accumulated due to surface tension or the like, and closes or deforms the holes H1 and H3 as shown in FIG. As a result, it may become impossible to function as a positioning portion. In the present embodiment, such a situation can be avoided by suppressing the surface tension and forming an escape path for excess coating liquid CL by the liquid pool prevention structure CS.

また、図6(B)に示すように、導光部材21と光透過部材23とを接合した導光装置20なるべき基材PAにハードコートの成膜をする場合、穴H2に設けられた溝CT2によって形成されるコート液CLの流路は、導光部材21の一表面である平坦面FFに向かうものとなる。なお、この平坦面FFは、導光部材21の上面21eや下面21f(図3(A)等参照)の一部に相当する。この場合、穴H2から溝CT2を介して流れ出る余剰のコート液CLは、平坦面FF側に流れ出るため、平坦面FF上に余剰のコート液CLが溜まって、多少他の部分よりも厚いハードコート層CCが形成される可能性がある。しかし、平坦面FFは、例えば反射面21bや反射面21cのように導光に寄与する導光面ではなく、また、図1に示す虚像表示装置100の完成状態においては、フレーム121に隠れる部分であり、外部に露出する外観部でもない。従って、平坦面FFのハードコート層CCが多少厚くなっても、光学機能的にも、外観的にも影響を及ぼさない。本実施形態では、以上の溝CT2等に示すように、液溜り防止構造CSすなわち流動制御構造FSにおいて、流路を調整してコート液を平坦面FFに向かわせることで、余剰なコート液CLが導光面や外観部に向かうことを回避している。   Further, as shown in FIG. 6B, when a hard coat film is formed on the base material PA to be the light guide device 20 in which the light guide member 21 and the light transmitting member 23 are joined, the hole H2 is provided. The flow path of the coating liquid CL formed by the groove CT <b> 2 is directed toward the flat surface FF that is one surface of the light guide member 21. The flat surface FF corresponds to part of the upper surface 21e and the lower surface 21f (see FIG. 3A) of the light guide member 21. In this case, the excess coating liquid CL that flows out from the hole H2 through the groove CT2 flows out to the flat surface FF side, so that the excessive coating liquid CL accumulates on the flat surface FF, and the hard coat is somewhat thicker than the other portions. A layer CC may be formed. However, the flat surface FF is not a light guiding surface that contributes to light guiding, such as the reflecting surface 21b or the reflecting surface 21c, and is a portion hidden by the frame 121 in the completed state of the virtual image display device 100 shown in FIG. It is not an external appearance part exposed to the outside. Therefore, even if the hard coat layer CC of the flat surface FF is somewhat thick, it does not affect the optical function or appearance. In the present embodiment, as shown in the above-described groove CT2, etc., in the liquid pool prevention structure CS, that is, the flow control structure FS, the excess coating liquid CL is obtained by adjusting the flow path and directing the coating liquid toward the flat surface FF. Is avoiding heading to the light guide surface and the outer appearance.

〔E.液垂れ防止構造〕
以下、ハードコート層CCの成膜に際して余剰なコート液の流動を制御する流動制御構造FSの他の一例として、虚像表示装置100に設けられた液垂れ防止構造DSについて詳細に説明する。
[E. (Drip prevention structure)
Hereinafter, a liquid dripping prevention structure DS provided in the virtual image display device 100 will be described in detail as another example of the flow control structure FS that controls the flow of excess coating liquid when forming the hard coat layer CC.

図8(A)は、導光部材21と光透過部材23とを接合した導光装置20の全体について示す斜視図であり、図8(B)は、図8(A)に示す導光装置20となるべき基材PAのハードコート成膜前の状態を示す側面図である。図8(B)に示す基材PAのうち、例えば導光部材21となるべき基材部分PBと光透過部材23となるべき基材部分PCとの境界周辺において不要なコート液が一時的に溜まり、溜まったコート液によって導光部材21の導光面の1つである第2反射面21bとなるべき面SFbに液垂れが生じると、第2反射面21bの平坦性が損なわれて所望の状態で導光を行うことができず、画像が乱れてしまう可能性がある。これに対して、本実施形態では、導光部材21の第2反射面21bとなるべき面SFbが、隣接する光透過部材23の第2面23bとなるべき面SSに対して、+Z方向にせり出している。言い換えると、導光部材21となるべき基材部分PBと光透過部材23となるべき基材部分PCとの境界において、非閉じ込め方向DW1及び閉じ込め方向DW2(図2(B)等参照)の双方に垂直な方向(X方向)に沿って延びる段差部BUが設けられることで、液垂れ防止構造DSが形成されている。このような段差部BUによる液垂れ防止構造DSがあることで、例えば基材部分PBと基材部分PCとの境界付近においてコート液CLが堰き止められる。特に、段差部BUは、画像光全体としての進行方向である方向DW1と方向DW2との双方に垂直なX方向に沿ってコート液CLを流すので面SFb側すなわち第2反射面21b側に向かって液垂れすることなく排除できる。以上のように、導光装置20では、段液垂れ防止構造DSすなわち流動制御構造FSが構成されていることにより、ハードコート層CCの成膜においてコート液CLの流路を調整して、余剰なコート液が不用意に垂れて導光面である第2反射面21bの平坦性が損なわれ光学的機能が劣化する、といった事態が回避されている。   8A is a perspective view showing the entire light guide device 20 in which the light guide member 21 and the light transmission member 23 are joined, and FIG. 8B is a light guide device shown in FIG. 8A. It is a side view which shows the state before the hard-coat film-forming of base material PA which should become 20. Of the base material PA shown in FIG. 8B, for example, unnecessary coating liquid is temporarily generated around the boundary between the base material portion PB to be the light guide member 21 and the base material portion PC to be the light transmission member 23. If liquid dripping occurs on the surface SFb to be the second reflecting surface 21b, which is one of the light guide surfaces of the light guide member 21, due to the accumulated coating liquid, the flatness of the second reflecting surface 21b is impaired and desired. In this state, the light cannot be guided and the image may be disturbed. On the other hand, in this embodiment, the surface SFb to be the second reflecting surface 21b of the light guide member 21 is in the + Z direction with respect to the surface SS to be the second surface 23b of the adjacent light transmitting member 23. Protruding. In other words, both the non-confinement direction DW1 and the confinement direction DW2 (see FIG. 2B, etc.) at the boundary between the base material portion PB to be the light guide member 21 and the base material portion PC to be the light transmission member 23. The liquid dripping prevention structure DS is formed by providing the stepped portion BU extending along the direction perpendicular to the X direction (X direction). Due to such a liquid dripping prevention structure DS by the stepped portion BU, for example, the coating liquid CL is dammed in the vicinity of the boundary between the base material portion PB and the base material portion PC. In particular, the stepped portion BU flows the coating liquid CL along the X direction perpendicular to both the direction DW1 and the direction DW2, which is the traveling direction of the entire image light, and therefore faces the surface SFb side, that is, the second reflecting surface 21b side. Can be eliminated without dripping. As described above, in the light guide device 20, the step liquid dripping prevention structure DS, that is, the flow control structure FS is configured. Such a situation is avoided that an inadvertent dripping of the coating liquid impairs the flatness of the second reflecting surface 21b, which is the light guide surface, and deteriorates the optical function.

なお、以上において、+Z方向についての面SFbと面SSとの差dが、例えば0.5mm程度あれば、狙いとするハードコート層CCの厚みである5μ程度に比べて十分大きな幅となり、コート液CLを堰き止めることができ、段差部BUが液垂れを防止する液垂れ防止構造DSとして十分に機能するものとなる。   In the above description, if the difference d between the surface SFb and the surface SS in the + Z direction is, for example, about 0.5 mm, the width is sufficiently larger than the target thickness of the hard coat layer CC, which is about 5 μm. The liquid CL can be dammed, and the stepped portion BU functions sufficiently as a liquid dripping prevention structure DS for preventing liquid dripping.

〔F.画像光の光路の概要〕
以下、虚像表示装置100における画像光の光路の概要について説明する。
[F. Overview of optical path of image light)
Hereinafter, an outline of an optical path of image light in the virtual image display device 100 will be described.

図9(A)は、液晶表示デバイス32の縦断面CS1に対応する第1方向D1の光路を説明する図である。第1方向D1に沿った縦断面すなわちYZ面(展開後のY'Z'面)において、液晶表示デバイス32から射出された画像光のうち、図中一点鎖線で示す表示領域32bの上端側(+Y側)から射出される成分を画像光GLaとし、図中二点差線で示す表示領域32bの下端側(−Y側)から射出される成分を画像光GLbとする。   FIG. 9A illustrates the optical path in the first direction D1 corresponding to the longitudinal section CS1 of the liquid crystal display device 32. FIG. In the longitudinal section along the first direction D1, that is, the YZ plane (the unfolded Y′Z ′ plane), among the image light emitted from the liquid crystal display device 32, the upper end side of the display area 32b indicated by the alternate long and short dash line in FIG. The component emitted from the (+ Y side) is referred to as image light GLa, and the component emitted from the lower end side (−Y side) of the display area 32b indicated by the two-dot chain line in the drawing is referred to as image light GLb.

上側の画像光GLaは、投射光学系12によって平行光束化され、展開された光軸AX'に沿って、導光部材21の光入射部B1、導光部B2、及び光射出部B3を通り、観察者の眼EYに対して平行光束状態で、角度φの上方向から傾いて入射する。一方、下側の画像光GLbは、投射光学系12によって平行光束化され、展開された光軸AX'に沿って、導光部材21の光入射部B1、導光部B2、及び光射出部B3を通り、観察者の眼EYに対して平行光束状態で、角度φ(|φ|=|φ|)の下方向から傾いて入射する。以上の角度φ,φは、上下の半画角に相当し、例えば6.5°に設定される。 The upper image light GLa is converted into a parallel light flux by the projection optical system 12 and passes through the light incident part B1, the light guide part B2, and the light emission part B3 of the light guide member 21 along the developed optical axis AX ′. The incident light is incident on the observer's eye EY in a state of a parallel light beam, tilted from above the angle φ 1 . On the other hand, the lower image light GLb is converted into a parallel light flux by the projection optical system 12, and along the developed optical axis AX ′, the light incident part B <b> 1, the light guide part B <b> 2, and the light emission part of the light guide member 21. The light passes through B3 and is incident on the observer's eye EY in a state of parallel light flux with an inclination from below the angle φ 2 (| φ 2 | = | φ 1 |). The above angles φ 1 and φ 2 correspond to the upper and lower half angles of view, and are set to, for example, 6.5 °.

図9(B)は、液晶表示デバイス32の横断面CS2に対応する第2方向D2の光路を説明する図である。第2方向D2に沿った横断面CS2すなわちXZ面(展開後のX'Z'面)において、液晶表示デバイス32から射出された画像光のうち、図中一点鎖線で示す表示領域32bに向かって右端側(+X側)の第1表示点P1から射出される成分を画像光GL1とし、図中二点差線で示す表示領域32bに向かって左端側(−X側)の第2表示点P2から射出される成分を画像光GL2とする。   FIG. 9B is a diagram illustrating an optical path in the second direction D2 corresponding to the cross section CS2 of the liquid crystal display device 32. FIG. In the cross section CS2 along the second direction D2, that is, the XZ plane (the unfolded X′Z ′ plane), of the image light emitted from the liquid crystal display device 32, toward the display region 32b indicated by the alternate long and short dash line in the figure. The component emitted from the first display point P1 on the right end side (+ X side) is the image light GL1, and from the second display point P2 on the left end side (−X side) toward the display region 32b indicated by the two-dot chain line in the drawing. Let the emitted component be image light GL2.

右側の第1表示点P1からの画像光GL1は、投射光学系12によって平行光束化され、展開された光軸AX'に沿って、導光部材21の光入射部B1、導光部B2、及び光射出部B3を通り、観察者の眼EYに対して平行光束状態で、角度θの右方向から傾いて入射する。一方、左側の第2表示点P2からの画像光GL2は、投射光学系12によって平行光束化され、展開された光軸AX'に沿って、導光部材21の光入射部B1、導光部B2、及び光射出部B3を通り、観察者の眼EYに対して平行光束状態で、角度θ(|θ|=|θ|)の左方向から傾いて入射する。以上の角度θ,θは、左右の半画角に相当し、例えば10°に設定される。 The image light GL1 from the first display point P1 on the right side is converted into a parallel beam by the projection optical system 12, and along the developed optical axis AX ′, the light incident part B1, the light guide part B2, and through the light exit portion B3, a parallel light beam state with respect to the observer's eye EY, incident inclined from right angles theta 1. On the other hand, the image light GL2 from the second display point P2 on the left side is converted into a parallel light flux by the projection optical system 12, and along the developed optical axis AX ′, the light incident part B1 and the light guide part of the light guide member 21. The light passes through B2 and the light emitting part B3 and enters the observer's eye EY in a state of a parallel light beam with an angle θ 2 (| θ 2 | = | θ 1 |) inclined from the left direction. The above angles θ 1 and θ 2 correspond to the left and right half angles of view, and are set to 10 °, for example.

なお、第2方向D2又は閉じ込め方向DW2の横方向に関しては、導光部材21中で画像光GL1,GL2が反射によって折り返され、反射の回数も異なることから、各画像光GL1,GL2が導光部材21中で不連続に表現されている。また、観察者の眼EYについては、図2(A)の場合と比較して見ている方向が上下反対となっている。結果的に、横方向に関しては、全体として画面が左右反転するが、後に詳述するように導光部材21を高精度に加工することで、液晶表示デバイス32の右半分の画像と液晶表示デバイス32の左半分の画像とが切れ目なく連続してズレなくつなぎ合わされたものとなる。なお、両画像光GL1,GL2の導光部材21内での反射回数が互いに異なることを考慮して、右側の画像光GL1の射出角度θ'と左側の画像光GL2の射出角度θ'とは異なるものに設定されている。 Note that in the lateral direction of the second direction D2 or the confinement direction DW2, the image light GL1 and GL2 are folded back by reflection in the light guide member 21, and the number of reflections is different. It is expressed discontinuously in the member 21. In addition, regarding the observer's eye EY, the viewing direction is upside down compared to the case of FIG. As a result, the screen is horizontally reversed as a whole in the horizontal direction, but the right half image of the liquid crystal display device 32 and the liquid crystal display device can be obtained by processing the light guide member 21 with high accuracy as will be described in detail later. The images on the left half of 32 are continuously joined without any gap. Incidentally, considering that the number of reflections light guide member within 21 of both the image light GL1, GL2 are different from each other, the exit angle theta 1 of the right side of the image light GL1 'the exit angle theta 2 of the left side of the image light GL2' Is set to something different.

以上により、観察者の眼EYに入射する画像光GLa,GLb,GL1,GL2は、無限遠からの虚像となっており、縦の第1方向D1又は非閉じ込め方向DW1に関しては、液晶表示デバイス32に形成された映像が正立し、横の第2方向D2又は閉じ込め方向DW2に関しては、液晶表示デバイス32に形成された映像が反転する。   As described above, the image lights GLa, GLb, GL1, and GL2 incident on the observer's eye EY are virtual images from infinity, and the liquid crystal display device 32 has the vertical first direction D1 or the unconfined direction DW1. The formed image is upright, and the image formed on the liquid crystal display device 32 is reversed with respect to the second horizontal direction D2 or the confinement direction DW2.

〔G.横方向に関する画像光の光路〕
図10は、第1表示装置100Aにおける具体的な光路を説明する断面図である。投射光学系12は、3つのレンズL1,L2,L3を有している。
[G. (The optical path of image light in the horizontal direction)
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a specific optical path in the first display device 100A. The projection optical system 12 has three lenses L1, L2, and L3.

液晶表示デバイス32の右側の第1表示点P1からの画像光GL11,GL12は、投射光学系12のレンズL1,L2,L3を通過することで平行光束化され、導光部材21の光入射面ISに入射する。導光部材21内に導かれた画像光GL11,GL12は、第1及び第2反射面21a,21bにおいて等しい角度で全反射を繰り返して、最終的に光射出面OSから平行光束として射出される。具体的には、画像光GL11,GL12は、平行光束として導光部材21の第3反射面21cで反射された後、第1反射角γ1で導光部材21の第1反射面21aに入射し、全反射される(第1回目の全反射)。その後、画像光GL11,GL12は、第1反射角γ1を保った状態で、第2反射面21bに入射して全反射され(第2回目の全反射)、次いで再度第1反射面21aに入射して全反射される(第3回目の全反射)。結果的に、画像光GL11,GL12は、第1及び第2反射面21a,21bにおいて計3回全反射され、第4反射面21dに入射する。画像光GL11,GL12は、この第4反射面21dで第3反射面21cと同一の角度で反射され、光射出面OSからこの光射出面OSに垂直な第2光軸AX2方向に対して角度θの傾きで平行光束として射出される。 The image lights GL11 and GL12 from the first display point P1 on the right side of the liquid crystal display device 32 pass through the lenses L1, L2, and L3 of the projection optical system 12 to be converted into parallel light beams, and the light incident surface of the light guide member 21 Incident on IS. The image lights GL11 and GL12 guided into the light guide member 21 repeat total reflection at the same angle on the first and second reflection surfaces 21a and 21b, and are finally emitted as a parallel light flux from the light exit surface OS. . Specifically, the image lights GL11 and GL12 are reflected by the third reflection surface 21c of the light guide member 21 as parallel light beams, and then enter the first reflection surface 21a of the light guide member 21 at the first reflection angle γ1. , Total reflection (first total reflection). Thereafter, the image lights GL11 and GL12 are incident on the second reflecting surface 21b and totally reflected (second total reflection) while maintaining the first reflection angle γ1, and then incident on the first reflecting surface 21a again. And is totally reflected (third total reflection). As a result, the image lights GL11 and GL12 are totally reflected three times on the first and second reflecting surfaces 21a and 21b, and enter the fourth reflecting surface 21d. The image lights GL11 and GL12 are reflected by the fourth reflection surface 21d at the same angle as the third reflection surface 21c, and are angled from the light emission surface OS to the second optical axis AX2 direction perpendicular to the light emission surface OS. It is emitted as a parallel light beam by theta 1 slope.

液晶表示デバイス32の左側の第2表示点P2からの画像光GL21,GL22は、投射光学系12のレンズL1,L2,L3を通過することで平行光束化され、導光部材21の光入射面ISに入射する。導光部材21内に導かれた画像光GL21,GL22は、第1及び第2反射面21a,21bにおいて等しい角度で全反射を繰り返して、最終的に光射出面OSから平行光束として射出される。具体的には、画像光GL21,GL22は、平行光束として導光部材21の第3反射面21cで反射された後、第2反射角γ2(γ2<γ1)で導光部材21の第1反射面21aに入射し、全反射される(第1回目の全反射)。その後、画像光GL21,GL22は、第2反射角γ2を保った状態で、第2反射面21bに入射して全反射され(第2回目の全反射)、再度第1反射面21aに入射して全反射され(第3回目の全反射)、再度第2反射面21bに入射して全反射され(第4回目の全反射)、再々度第1反射面21aに入射して全反射される(第5回目の全反射)。結果的に、画像光GL21,GL22は、第1及び第2反射面21a,21bにおいて計5回全反射され、第4反射面21dに入射する。画像光GL21,GL22は、この第4反射面21dで第3反射面21cと同一の角度で反射され、光射出面OSからこの光射出面OSに垂直な第2光軸AX2方向に対して角度θの傾きで平行光束として射出される。 The image lights GL21 and GL22 from the second display point P2 on the left side of the liquid crystal display device 32 pass through the lenses L1, L2, and L3 of the projection optical system 12 to be converted into parallel light beams, and the light incident surface of the light guide member 21 Incident on IS. The image lights GL21 and GL22 guided into the light guide member 21 repeat total reflection at equal angles on the first and second reflection surfaces 21a and 21b, and are finally emitted from the light exit surface OS as parallel light beams. . Specifically, the image lights GL21 and GL22 are reflected by the third reflecting surface 21c of the light guide member 21 as a parallel light beam, and then the first reflection of the light guide member 21 at the second reflection angle γ2 (γ2 <γ1). The light enters the surface 21a and is totally reflected (first total reflection). Thereafter, the image lights GL21 and GL22 enter the second reflection surface 21b and are totally reflected (second total reflection) while maintaining the second reflection angle γ2, and then enter the first reflection surface 21a again. Are totally reflected (third total reflection), are incident again on the second reflecting surface 21b and totally reflected (fourth total reflection), and are again incident on the first reflecting surface 21a and totally reflected. (5th total reflection). As a result, the image lights GL21 and GL22 are totally reflected five times on the first and second reflecting surfaces 21a and 21b and enter the fourth reflecting surface 21d. The image lights GL21 and GL22 are reflected by the fourth reflecting surface 21d at the same angle as the third reflecting surface 21c, and are angled from the light emitting surface OS to the second optical axis AX2 direction perpendicular to the light emitting surface OS. It is emitted as a parallel light beam by theta 2 gradient.

図10において、導光部材21を展開した場合に第1反射面21aに対応する仮想的な第1面121aと、導光部材21を展開した場合に第2反射面21bに対応する仮想的な第2面121bとを描いている。このように展開することにより、第1表示点P1からの画像光GL11,GL12は、光入射面ISに対応する入射等価面IS'を通過した後、第1面121aを2回通過し第2面121bを1回通過して光射出面OSから射出されて観察者の眼EYに入射することが分かり、第2表示点P2からの画像光GL21,GL22は、光入射面ISに対応する入射等価面IS"を通過した後、第1面121aを3回通過し第2面121bを2回通過して光射出面OSから射出されて観察者の眼EYに入射することが分かる。見方を変えると、観察者は、2つの位置の異なる入射等価面IS',IS"の近傍に存在する投射光学系12のレンズL3を重ねて観察していることになる。   In FIG. 10, when the light guide member 21 is developed, the virtual first surface 121a corresponding to the first reflection surface 21a and when the light guide member 21 is deployed, the virtual surface corresponding to the second reflection surface 21b. The 2nd surface 121b is drawn. By developing in this way, the image lights GL11 and GL12 from the first display point P1 pass through the first surface 121a twice after passing through the incident equivalent surface IS ′ corresponding to the light incident surface IS. It can be seen that the light passes through the surface 121b once, is emitted from the light exit surface OS, and enters the observer's eye EY, and the image lights GL21 and GL22 from the second display point P2 are incident corresponding to the light entrance surface IS. After passing through the equivalent surface IS ", it can be seen that it passes through the first surface 121a three times, passes through the second surface 121b twice, is emitted from the light exit surface OS, and enters the observer's eye EY. In other words, the observer observes the lens L3 of the projection optical system 12 existing in the vicinity of the two incident equivalent planes IS ′ and IS ″ at two different positions.

図11(A)は、液晶表示デバイス32の表示面を概念的に説明する図であり、図11(B)は、観察者に見える液晶表示デバイス32の虚像を概念的に説明する図であり、図11(C)及び11(D)は、虚像を構成する部分画像を説明する図である。図11(A)に示す液晶表示デバイス32に設けた矩形の画像形成領域ADは、図11(B)に示す虚像表示領域AIとして観察される。虚像表示領域AIの左側には、液晶表示デバイス32の画像形成領域ADのうち中央から右側にかけての部分に相当する第1投射像IM1が形成され、この第1投射像IM1は、図11(C)に示すように右側が欠けた部分画像となっている。また、虚像表示領域AIの右側には、液晶表示デバイス32の画像形成領域ADのうち中央から左側にかけての部分に相当する投射像IM2が虚像として形成され、この第2投射像IM2は、図11(D)に示すように左半分が欠けた部分画像となっている。   FIG. 11A is a diagram conceptually illustrating a display surface of the liquid crystal display device 32, and FIG. 11B is a diagram conceptually illustrating a virtual image of the liquid crystal display device 32 that can be seen by an observer. 11 (C) and 11 (D) are diagrams illustrating partial images constituting a virtual image. A rectangular image forming area AD provided in the liquid crystal display device 32 shown in FIG. 11A is observed as a virtual image display area AI shown in FIG. On the left side of the virtual image display area AI, a first projection image IM1 corresponding to a portion from the center to the right side of the image forming area AD of the liquid crystal display device 32 is formed. This first projection image IM1 is shown in FIG. ) As shown in FIG. Further, on the right side of the virtual image display area AI, a projection image IM2 corresponding to a portion from the center to the left side of the image formation area AD of the liquid crystal display device 32 is formed as a virtual image. This second projection image IM2 is shown in FIG. As shown in (D), the left half is a partial image.

図11(A)に示す液晶表示デバイス32のうち第1投射像(虚像)IM1のみを形成する第1部分領域A10は、例えば液晶表示デバイス32の右端の第1表示点P1を含んでおり、導光部材21の導光部B2において合計3回全反射される画像光GL11,GL12を射出する。液晶表示デバイス32のうち第2投射像(虚像)IM2のみを形成する第2部分領域A20は、例えば液晶表示デバイス32の左端の第2表示点P2を含んでおり、導光部材21の導光部B2において合計5回全反射される画像光GL21,GL22を射出する。液晶表示デバイス32の画像形成領域ADの中央寄りにおいて第1及び第2部分領域A10,A20に挟まれて縦長に延びる帯域SAからの画像光は、図11(B)に示す重複画像SIを形成している。つまり、液晶表示デバイス32の帯域SAからの画像光は、導光部B2において計3回全反射される画像光GL11,GL12によって形成される第1投射像IM1と、導光部B2において計5回全反射される画像光GL11,GL12によって形成される第2投射像IM2となって、虚像表示領域AI上で重畳していることになる。導光部材21の加工が精密で、投射光学系12によって正確にコリメートされた光束が形成されているならば、重複画像SIについて、2つの投射像IM1,IM2の重畳によるズレや滲みを防止することができる。   The first partial region A10 that forms only the first projection image (virtual image) IM1 in the liquid crystal display device 32 illustrated in FIG. 11A includes the first display point P1 at the right end of the liquid crystal display device 32, for example. The image lights GL11 and GL12 that are totally reflected three times in total in the light guide portion B2 of the light guide member 21 are emitted. The second partial area A20 that forms only the second projection image (virtual image) IM2 in the liquid crystal display device 32 includes, for example, the second display point P2 at the left end of the liquid crystal display device 32, and the light guide member 21 guides the light. The image light GL21 and GL22 that are totally reflected five times in the portion B2 are emitted. The image light from the band SA extending vertically and sandwiched between the first and second partial areas A10 and A20 near the center of the image forming area AD of the liquid crystal display device 32 forms an overlapping image SI shown in FIG. doing. That is, the image light from the band SA of the liquid crystal display device 32 is a total of 5 in the first projection image IM1 formed by the image light GL11 and GL12 totally reflected three times in the light guide B2, and in the light guide B2. The second projected image IM2 formed by the image lights GL11 and GL12 that are totally reflected once is superimposed on the virtual image display area AI. If the light guide member 21 is precisely processed and a light beam accurately collimated by the projection optical system 12 is formed, the overlapping image SI is prevented from being displaced or blurred due to the superimposition of the two projection images IM1 and IM2. be able to.

以上では、液晶表示デバイス32の右側の第1表示点P1を含む第1部分領域A10から射出された画像光GL11,GL12の第1及び第2反射面21a,21bによる全反射回数が計3回で、液晶表示デバイス32の左側の第2表示点P2を含む第2部分領域A20から射出された画像光GL21,GL22の第1及び第2反射面21a,21bによる全反射回数が計5回であるとしたが、全反射回数については適宜変更することができる。つまり、導光部材21の外形(すなわち厚みt、距離D、鋭角α,β)の調整によって、画像光GL11,GL12の全反射回数を計5回とし、画像光GL21,GL22の全反射回数を計7回とすることもできる。また、以上では、画像光GL11,GL12,GL21,GL22の全反射回数が奇数となっているが、光入射面ISと光射出面OSとを反対側に配置するならば、すなわち導光部材21を平面視で平行四辺形型にすれば、画像光GL11,GL12,GL21,GL22の全反射回数が偶数となる。   In the above, the total number of reflections of the image light GL11 and GL12 emitted from the first partial area A10 including the first display point P1 on the right side of the liquid crystal display device 32 by the first and second reflecting surfaces 21a and 21b is three times in total. Thus, the total number of reflections of the image light GL21 and GL22 emitted from the second partial area A20 including the second display point P2 on the left side of the liquid crystal display device 32 by the first and second reflecting surfaces 21a and 21b is five times in total. However, the total number of reflections can be changed as appropriate. That is, by adjusting the outer shape (that is, thickness t, distance D, acute angles α, β) of the light guide member 21, the total number of reflections of the image light GL11, GL12 is set to five times, and the total reflection number of the image light GL21, GL22 is A total of seven times can be used. In the above description, the total number of reflections of the image lights GL11, GL12, GL21, and GL22 is an odd number. However, if the light incident surface IS and the light exit surface OS are arranged on the opposite side, that is, the light guide member 21. Is a parallelogram type in plan view, the total number of reflections of the image lights GL11, GL12, GL21, and GL22 is an even number.

なお、第1及び第2反射面21a,21bでの全反射は、ハードコート層CCの屈折率の設定によっており、ハードコート層CCの表面側で生じさせることもハードコート層CCの内側で生じさせることもできる。ハードコート層CCの表面側で全反射を生じさせる場合、上述した液垂れを防ぐことが特に重要となる。   The total reflection on the first and second reflecting surfaces 21a and 21b depends on the setting of the refractive index of the hard coat layer CC, and may be generated on the surface side of the hard coat layer CC. It can also be made. When total reflection is caused on the surface side of the hard coat layer CC, it is particularly important to prevent the liquid dripping described above.

以上のように、本実施形態では、導光装置20が、逃げ溝である溝CT1,CT2,CT3によって構成される液溜り防止構造や、導光部材21と光透過部材23との境界に設けられる段差部BUによって構成される液垂れ防止構造を、流動制御構造として有している。これにより、ハードコート層の成膜において、原料となるコート液の流動を適切に制御して、導光装置20の意図しない箇所にコート液CLによる液溜りや液垂れが発生することを防げる。従って、虚像表示装置100を構成する各光学部品の組付けの精度を悪化させず、かつ、導光装置20での導光の性能を良好な状態に維持できる。   As described above, in the present embodiment, the light guide device 20 is provided at the boundary between the light guide member 21 and the light transmitting member 23 or the liquid pool preventing structure constituted by the grooves CT1, CT2, and CT3 which are escape grooves. The liquid dripping prevention structure comprised by the level | step-difference part BU formed is provided as a flow control structure. Thereby, in the film formation of the hard coat layer, the flow of the coating liquid as a raw material is appropriately controlled, and the liquid pool and dripping due to the coating liquid CL can be prevented from occurring at an unintended portion of the light guide device 20. Therefore, it is possible to maintain the light guide performance in the light guide device 20 in a good state without deteriorating the accuracy of assembly of the optical components constituting the virtual image display device 100.

〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第1実施形態に係る虚像表示装置100の変形例であり、特に説明しない場合、第1の虚像表示装置100と同様であるものとする。
[Second Embodiment]
The virtual image display device according to the second embodiment will be described below. 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 is the same as the first virtual image display device 100 unless otherwise described.

図12(A)〜12(C)に示す虚像表示装置100は、画像形成装置10と、導光装置420とを一組として備える。導光装置420は、導光部材21と、角度変換部423と、支持部材429とを備える。なお、図12(A)は、図12(B)に示す導光装置420のA−A断面に対応する。   A virtual image display device 100 illustrated in FIGS. 12A to 12C includes the image forming apparatus 10 and a light guide device 420 as a set. The light guide device 420 includes the light guide member 21, an angle conversion unit 423, and a support member 429. Note that FIG. 12A corresponds to a cross section taken along line AA of the light guide device 420 illustrated in FIG.

導光部材21の全体的な外観は、図中XY面に平行に延びる平板である本体部分21sによって形成されている。また、導光部材21は、側面として、第1反射面21aと、第2反射面21bと、第3反射面21cと、第1接合面21jとを有する。また、導光部材21は、第1、第2及び第3反射面21a,21b,21cに隣接するとともに互いに対向する上面21eと下面21fとを有する。さらに、導光部材21は、長手方向の一端において本体部分21sを拡張するように形成されたプリズム部PS及びこれに付随する第3反射面21cを有し、長手方向の他端において多数のミラーによって構成される角度変換部423につながる構造となっている。   The overall appearance of the light guide member 21 is formed by a main body portion 21s which is a flat plate extending parallel to the XY plane in the drawing. The light guide member 21 includes, as side surfaces, a first reflecting surface 21a, a second reflecting surface 21b, a third reflecting surface 21c, and a first joining surface 21j. The light guide member 21 has an upper surface 21e and a lower surface 21f that are adjacent to the first, second, and third reflecting surfaces 21a, 21b, and 21c and that face each other. Furthermore, the light guide member 21 has a prism portion PS formed so as to expand the main body portion 21s at one end in the longitudinal direction and a third reflecting surface 21c associated therewith, and a plurality of mirrors at the other end in the longitudinal direction. It is the structure connected to the angle conversion part 423 comprised by these.

本体部分21sは、光透過性の樹脂材料等により形成され、XY面に平行で画像形成装置10に対向する裏側の平面上に、画像形成装置10からの画像光を取り込む光入射面ISを有している。本体部分21sは、そのプリズム部PSの側面として光入射面ISの他に矩形の斜面RSを有し、当該斜面RS上には、これを被覆するようにミラー層25が形成されている。ここで、ミラー層25は、斜面RSと協働することにより、光入射面ISに対して傾斜した状態で配置される第3反射面21cとして機能する。この第3反射面21cは、光入射面ISから入射し全体として+Z方向に向かう画像光を、全体として−Z方向に偏った−X方向に向かわせるように折り曲げることで、画像光を本体部分21s内に確実に結合させる。   The main body portion 21s is formed of a light-transmitting resin material or the like, and has a light incident surface IS that takes in the image light from the image forming apparatus 10 on a back surface parallel to the XY plane and facing the image forming apparatus 10. doing. The main body portion 21 s has a rectangular inclined surface RS in addition to the light incident surface IS as a side surface of the prism portion PS, and a mirror layer 25 is formed on the inclined surface RS so as to cover it. Here, the mirror layer 25 functions as the third reflecting surface 21c arranged in an inclined state with respect to the light incident surface IS by cooperating with the inclined surface RS. The third reflecting surface 21c folds the image light that is incident from the light incident surface IS and travels in the + Z direction as a whole so as to be directed in the −X direction that is biased in the −Z direction as a whole. Securely bond within 21s.

導光部材21の第1及び第2反射面21a,21bは、平板状の本体部分21sの主面であり互いに対向しXY面に対して平行に延びる2平面として、プリズム部PSで折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる。第3反射面21cで反射された画像光は、まず、第1反射面21aに入射し、全反射される。次に、当該画像光は、第2反射面21bに入射し、全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、導光部材21の奥側即ち角度変換部423を設けた−X側に導かれる。   The first and second reflecting surfaces 21a and 21b of the light guide member 21 are the main surfaces of the plate-shaped main body portion 21s and are bent by the prism portion PS as two planes facing each other and extending parallel to the XY plane. Each image light is totally reflected. The image light reflected by the third reflecting surface 21c first enters the first reflecting surface 21a and is totally reflected. Next, the image light enters the second reflecting surface 21b and is totally reflected. Hereinafter, by repeating this operation, the image light is guided to the back side of the light guide member 21, that is, the −X side where the angle conversion unit 423 is provided.

図12(C)に示すように、導光部材21において、第3反射面21cと後述する光入射面ISとは、光入射部B1として機能する。また、導光部材21の第1及び第2反射面21a,21bに挟まれた本体部分21sと、後述する角度変換部423とは、導光部B2として機能する。なお、角度変換部423は、光射出部B3として機能する。   As shown in FIG. 12C, in the light guide member 21, the third reflecting surface 21c and a light incident surface IS described later function as a light incident part B1. Further, the main body portion 21s sandwiched between the first and second reflecting surfaces 21a and 21b of the light guide member 21 and an angle conversion unit 423 described later function as the light guide unit B2. The angle conversion unit 423 functions as the light emission unit B3.

角度変換部423は、導光部材21の奥側(−X側)において、第1及び第2反射面21a,21bの延長平面に沿って形成されている。ここで、本体部分21sの奥側端部は、角度変換部423の一部となっている。角度変換部423は、第1及び第2反射面21a,21bに対して傾斜し互いに平行に等間隔で配列される多数のハーフミラー層28を有する。角度変換部423は、導光部材421の第1及び第2反射面21a,21bを経て入射してきた画像光を、所定角度で反射して光射出面OSを介して観察者の眼EY側へ折り曲げる。つまり、角度変換部423は、画像光の角度を変換している。   The angle conversion part 423 is formed along the extended plane of the first and second reflecting surfaces 21a and 21b on the back side (−X side) of the light guide member 21. Here, the back end of the main body portion 21 s is a part of the angle conversion unit 423. The angle conversion unit 423 includes a large number of half mirror layers 28 that are inclined with respect to the first and second reflecting surfaces 21a and 21b and arranged in parallel to each other at equal intervals. The angle conversion unit 423 reflects the image light that has entered through the first and second reflecting surfaces 21a and 21b of the light guide member 421 at a predetermined angle, and passes through the light exit surface OS to the observer's eye EY side. Bend it. That is, the angle conversion unit 423 converts the angle of the image light.

光透過部材23sは、角度変換部423を奥側(−X側)に延長した部分であり、導光部材421の本体部分21sと同様に平板状の部材である。   The light transmitting member 23 s is a portion obtained by extending the angle conversion portion 423 to the back side (−X side), and is a flat plate-like member like the main body portion 21 s of the light guide member 421.

以上において、角度変換部423の全部又は入口側の一部は、導光部材21と組み合わせることで導光部B2の一部としても機能している。また、角度変換部423の全部又は奥側の一部は、光透過部材23sと組み合わせることで透視部として機能している。   In the above, the whole angle conversion part 423 or a part on the entrance side also functions as a part of the light guide part B2 by being combined with the light guide member 21. Further, all or a part of the back side of the angle conversion unit 423 functions as a see-through unit by being combined with the light transmission member 23s.

支持部材429は、図12(B)に示すように、導光部材21を支持するために角度変換部423及び光透過部材23sの奥側(−X側)に位置する支持フレーム(不図示)の一部であり、X方向に延びる上側支持部材24bと下側支持部材24cとをそれぞれ有し、導光部材21及び角度変換部423を挟むようにして固定している。さらに、支持部材429は、上側支持部材24bの先端部に設けた第1連結部24eと下側支持部材24cの先端部に設けた第2連結部24fとを有している。連結部24e,24fには、流動制御構造FSとして、液溜り防止構造CSが設けられている。また、支持部材529と導光部材521との境界には、液垂れ防止構造DSが設けられている。   As shown in FIG. 12B, the support member 429 is a support frame (not shown) located on the back side (−X side) of the angle conversion unit 423 and the light transmission member 23s in order to support the light guide member 21. Each of which includes an upper support member 24b and a lower support member 24c extending in the X direction, and is fixed so as to sandwich the light guide member 21 and the angle conversion portion 423. Furthermore, the support member 429 includes a first connection portion 24e provided at the distal end portion of the upper support member 24b and a second connection portion 24f provided at the distal end portion of the lower support member 24c. The connecting portions 24e and 24f are provided with a liquid pool preventing structure CS as the flow control structure FS. In addition, a dripping prevention structure DS is provided at the boundary between the support member 529 and the light guide member 521.

画像形成装置10から射出され光入射面ISから導光部材21に入射した画像光は、第3反射面21cで一様に反射されて折り曲げられ、導光部材21の第1及び第2反射面21a,21bにおいて繰り返し全反射されて光軸AXに略沿って一定の広がりを有する状態で進み、さらに、角度変換部423において適度な角度で折り曲げられることで取出し可能な状態となり、最終的に角度変換部423に付随する光射出面OSから外部に射出される。光射出面OSから外部に射出された画像光は、虚像光として観察者の眼EYに入射する。   The image light emitted from the image forming apparatus 10 and incident on the light guide member 21 from the light incident surface IS is uniformly reflected and bent by the third reflection surface 21c, and the first and second reflection surfaces of the light guide member 21 are reflected. 21a and 21b are repeatedly totally reflected and proceed in a state of having a certain spread substantially along the optical axis AX. Further, the angle conversion unit 423 is bent at an appropriate angle so that it can be taken out. The light exits from the light exit surface OS attached to the conversion unit 423. The image light emitted to the outside from the light exit surface OS enters the observer's eye EY as virtual image light.

以下、導光装置420中の画像光の光路について説明する。なお、第2実施形態における導光装置420は、縦の第1方向D1(Y方向)に関して、図1(A)の導光装置20と同様に機能する。一方、導光装置420は、横の第2方向D2(X方向)に関して、多数の伝搬モードの画像光を導光させるものとなっており、2つの伝搬モードの画像光を導光させる図2(A)の導光装置20と異なっている。   Hereinafter, the optical path of the image light in the light guide device 420 will be described. In addition, the light guide apparatus 420 in 2nd Embodiment functions similarly to the light guide apparatus 20 of FIG. 1 (A) regarding the vertical 1st direction D1 (Y direction). On the other hand, the light guide device 420 guides a plurality of propagation mode image lights in the second horizontal direction D2 (X direction), and guides the two propagation mode image lights. This is different from the light guide device 20 in FIG.

図12(A)に示すように、画像表示装置11の液晶表示デバイス(画像光形成部)32から射出される画像光のうち、射出面32aの中央部分から射出される点線で示す成分を画像光GL41とし、射出面32aの紙面右側(+X側)から射出される一点鎖線で示す成分を画像光GL42とし、射出面32aの紙面左側(−X側)から射出される二点鎖線で示す成分を画像光GL43とする。   As shown in FIG. 12A, among the image light emitted from the liquid crystal display device (image light forming unit) 32 of the image display device 11, the component indicated by the dotted line emitted from the central portion of the emission surface 32a is an image. A component indicated by a one-dot chain line emitted from the right side (+ X side) of the emission surface 32a as the light GL41 is a component indicated by a two-dot chain line emitted from the left side (−X side) of the emission surface 32a as the image light GL42. Is image light GL43.

投射光学系12を経た各画像光GL41,GL42,GL43の主要成分は、導光部材21の光入射面ISからそれぞれ入射した後、第1及び第2反射面21a,21bにおいて互いに異なる角度で全反射を繰り返す。具体的には、画像光GL41,GL42,GL43のうち、液晶表示デバイス(画像光形成部)32の射出面32aの中央部分から射出された画像光GL41は、投射光学系12を通過後に平行光束として光入射面ISに入射し第3反射面21cで反射された後、標準反射角γで導光部材21の第1反射面21aに入射し、全反射される。その後、画像光GL41は、標準反射角γを保った状態で、第1及び第2反射面21a,21bで全反射を繰り返す。画像光GL41は、第1及び第2反射面21a,21bにおいてN回(Nは自然数)全反射され、角度変換部423の中央部23kに達する。この中央部23kで反射された画像光GL41は、光射出面OSから当該光射出面OS又はXY面に対して垂直な光軸AX方向に平行光束として射出される。 The main components of the image lights GL41, GL42, and GL43 that have passed through the projection optical system 12 are all incident at different angles on the first and second reflecting surfaces 21a and 21b after entering from the light incident surface IS of the light guide member 21, respectively. Repeat reflection. Specifically, among the image lights GL41, GL42, and GL43, the image light GL41 emitted from the central portion of the emission surface 32a of the liquid crystal display device (image light forming unit) 32 passes through the projection optical system 12 and then becomes a parallel beam. after being reflected by the incident third reflecting surface 21c on the light incident surface iS as, incident on the first reflecting surface 21a of the light guide member 21 with a standard reflection angle gamma 0, is totally reflected. Thereafter, the image light GL41 is, while maintaining the standard reflection angle gamma 0, the first and second reflecting surfaces 21a, repeating total reflection at 21b. The image light GL41 is totally reflected N times (N is a natural number) on the first and second reflection surfaces 21a and 21b, and reaches the central portion 23k of the angle conversion unit 423. The image light GL41 reflected by the central portion 23k is emitted as a parallel light flux in the optical axis AX direction perpendicular to the light emission surface OS or the XY plane from the light emission surface OS.

液晶表示デバイス32の射出面32aの一端側(+X側)から射出された画像光GL42は、投射光学系12を通過後に平行光束として光入射面ISに入射し第3反射面21cで反射された後、最大反射角γで導光部材21の第1反射面21aに入射し、全反射される。画像光GL42は、第1及び第2反射面21a,21bにおいて例えばN−M回(Mは自然数)全反射され、角度変換部423のうち最も入口側(+X側)の周辺部23mに達する。この周辺部23mで反射された画像光GL42は、入口の第3反射面21c側から離れるように+X軸に対して鈍角をなし、光軸AXに対して角度θ12(導光装置420内ではθ12')だけ傾斜した方向に射出される(図13参照)。 The image light GL42 emitted from one end side (+ X side) of the emission surface 32a of the liquid crystal display device 32 is incident on the light incident surface IS as a parallel beam after passing through the projection optical system 12, and is reflected by the third reflecting surface 21c. Thereafter, the light enters the first reflecting surface 21a of the light guide member 21 at the maximum reflection angle γ + and is totally reflected. The image light GL42 is totally reflected, for example, NM times (M is a natural number) on the first and second reflecting surfaces 21a and 21b, and reaches the peripheral portion 23m on the most entrance side (+ X side) of the angle conversion portion 423. The image light GL42 reflected by the peripheral portion 23m forms an obtuse angle with respect to the + X axis so as to be away from the entrance third reflecting surface 21c side, and an angle θ 12 (within the light guide device 420) with respect to the optical axis AX. Injected in a direction inclined by θ 12 ′) (see FIG. 13).

液晶表示デバイス32の射出面32aの他端側(−X側)から射出された画像光GL43は、投射光学系12の通過後に平行光束として光入射面ISに入射し第3反射面21cで反射された後、最小反射角γで導光部材21の第1反射面21aに入射し、全反射される。画像光GL43は、第1及び第2反射面21a,21bにおいて例えばN+M回全反射され、角度変換部423のうち最も奥側(−X側)の周辺部23hに入射する。この周辺部23hで反射された画像光GL43は、第3反射面21c側に戻されるように+X軸に対して鋭角をなし、光軸AXに対して角度θ13(導光装置420内ではθ13')だけ傾斜した方向に射出される(図13参照)。 The image light GL43 emitted from the other end side (−X side) of the emission surface 32a of the liquid crystal display device 32 is incident on the light incident surface IS as a parallel light flux after passing through the projection optical system 12, and is reflected by the third reflecting surface 21c. After that, the light enters the first reflecting surface 21a of the light guide member 21 at the minimum reflection angle γ and is totally reflected. The image light GL43 is totally reflected, for example, N + M times on the first and second reflecting surfaces 21a and 21b, and enters the peripheral portion 23h on the farthest side (−X side) of the angle conversion portion 423. The image light GL43 reflected by the peripheral portion 23h makes an acute angle with respect to the + X axis so as to be returned to the third reflecting surface 21c side, and has an angle θ 13 (θ within the light guide device 420) with respect to the optical axis AX. It is injected in a direction inclined by 13 ′) (see FIG. 13).

図14に示すように、角度変換部423は、複数のプリズム424を所定のピッチでX方向に多数配列した構造を有する。各プリズム424は、光射出側に第1接合面424jを有し、光入射側に第2接合面424cを有する。本体部分21sの第1接合面21j上又は各プリズム424の第1接合面424j上には、局所的な部分領域上に半透過反射膜であるハーフミラー層28が形成されている。   As shown in FIG. 14, the angle conversion unit 423 has a structure in which a plurality of prisms 424 are arranged in the X direction at a predetermined pitch. Each prism 424 has a first joint surface 424j on the light exit side and a second joint surface 424c on the light incident side. On the first joint surface 21j of the main body portion 21s or the first joint surface 424j of each prism 424, a half mirror layer 28 that is a semi-transmissive reflective film is formed on a local partial region.

第2実施形態の虚像表示装置100においても、図12(B)に示すように、流動制御構造FSとして、液溜り防止構造CSや液垂れ防止構造DSを有している。これにより、ハードコート層の成膜に際してコート液の流動を適切に制御して、各光学部品の組付けの精度を悪化させず、かつ、導光装置420での導光の性能を良好な状態に維持できる。   Also in the virtual image display device 100 of the second embodiment, as shown in FIG. 12B, the liquid control structure FS includes a liquid pool prevention structure CS and a liquid dripping prevention structure DS. Thereby, the flow of the coating liquid is appropriately controlled when forming the hard coat layer, the accuracy of assembling of each optical component is not deteriorated, and the light guide performance in the light guide device 420 is good. Can be maintained.

〔第3実施形態〕
以下、第3実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第1実施形態に係る虚像表示装置100の変形例であり、特に説明しない場合、第1の虚像表示装置100と同様であるものとする。
[Third Embodiment]
The virtual image display device according to the third embodiment will be described below. 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 is the same as the first virtual image display device 100 unless otherwise described.

図15(A)〜15(C)に示す虚像表示装置100は、画像形成装置10と、導光装置520とを一組として備える。導光装置520は、導光部材21と、角度変換部523と、支持部材529とを有している。導光部材521は、本体部分21sと、画像取出部である角度変換部523とを備える。なお、図15(A)は、図15(B)に示す導光部材521のA−A断面に対応する。   A virtual image display device 100 illustrated in FIGS. 15A to 15C includes the image forming device 10 and a light guide device 520 as a set. The light guide device 520 includes a light guide member 21, an angle conversion unit 523, and a support member 529. The light guide member 521 includes a main body portion 21s and an angle conversion unit 523 which is an image extraction unit. Note that FIG. 15A corresponds to the AA cross section of the light guide member 521 shown in FIG.

導光部材521の全体的な外観は、図中XY面に平行に延びる平板である本体部分21sによって形成されている。また、導光部材521は、側面として、第1反射面21aと、第2反射面21bと、第3反射面21cとを有する。また、導光部材521は、第1、第2及び第3反射面21a,21b,21cに隣接するとともに互いに対向する上面21eと下面21fとを有する。さらに、導光部材521は、長手方向の一端において本体部分21sを拡張するように形成されたプリズム部PS及びこれに付随する第3反射面21cを有し、長手方向の他端において本体部分21sに埋め込まれた多数の微小ミラーによって構成される角度変換部523を有する構造となっている。導光部材521は、一体的な部品であるが、第1実施形態の場合と同様に、光入射部B1と導光部B2と光射出部B3とに分けて考えることができ(図15(C)参照)、このうち光入射部B1は、第3反射面21cと後述する光入射面ISとを有する部分であり、光入射部B1は、第1及び第2反射面21a,21bを有する部分であり、導光部B2は、角度変換部523と後述する光射出面OSとを有する部分である。   The overall appearance of the light guide member 521 is formed by a main body portion 21s which is a flat plate extending parallel to the XY plane in the drawing. Moreover, the light guide member 521 has the 1st reflective surface 21a, the 2nd reflective surface 21b, and the 3rd reflective surface 21c as a side surface. The light guide member 521 has an upper surface 21e and a lower surface 21f that are adjacent to the first, second, and third reflecting surfaces 21a, 21b, and 21c and that face each other. Furthermore, the light guide member 521 has a prism portion PS formed so as to expand the main body portion 21s at one end in the longitudinal direction and a third reflecting surface 21c associated therewith, and the main body portion 21s at the other end in the longitudinal direction. It has the structure which has the angle conversion part 523 comprised by many micromirrors embedded in. Although the light guide member 521 is an integral part, it can be divided into the light incident part B1, the light guide part B2, and the light emission part B3 as in the case of the first embodiment (FIG. 15 ( Among them, the light incident part B1 is a part having a third reflecting surface 21c and a light incident surface IS described later, and the light incident part B1 has first and second reflecting surfaces 21a, 21b. The light guide part B2 is a part having an angle conversion part 523 and a light exit surface OS described later.

本体部分21sは、光透過性の樹脂材料等により形成され、XY面に平行で画像形成装置10に対向する裏側又は観察者側の平面上に、画像形成装置10からの画像光を取り込む光入射面ISと、画像光を観察者の眼EYに向けて射出させる光射出面OSとを有している。本体部分21sは、そのプリズム部PSの側面として光入射面ISの他に矩形の斜面RSを有し、当該斜面RS上には、これを被覆するようにミラー層25が形成されている。ここで、ミラー層25は、斜面RSと協働することにより、光入射面ISに対して傾斜した状態で配置される入射光折曲部である第3反射面21cとして機能する。この第3反射面21cは、光入射面ISから入射し全体として+Z方向に向かう画像光を、全体として−Z方向に偏った−XZ方向に向かわせるように折り曲げることで、画像光を本体部分21s内に確実に結合させる。また、本体部分21s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角度変換部523が形成されている。本体部分21sは、入口側の第3反射面21cから奥側の角度変換部523にかけて延在し、プリズム部PSを介して内部に入射させた画像光を角度変換部523に導く。   The main body portion 21s is formed of a light-transmitting resin material or the like, and receives light that captures image light from the image forming apparatus 10 on a back surface or an observer-side plane that is parallel to the XY plane and faces the image forming apparatus 10. It has a surface IS and a light emission surface OS that emits image light toward the eye EY of the observer. The main body portion 21 s has a rectangular inclined surface RS in addition to the light incident surface IS as a side surface of the prism portion PS, and a mirror layer 25 is formed on the inclined surface RS so as to cover it. Here, the mirror layer 25 functions as the third reflection surface 21c which is an incident light bending portion arranged in an inclined state with respect to the light incident surface IS by cooperating with the inclined surface RS. The third reflecting surface 21c folds the image light that is incident from the light incident surface IS and travels in the + Z direction as a whole so that the image light is directed in the −XZ direction that is biased in the −Z direction as a whole. Securely bond within 21s. Further, in the main body portion 21s, an angle conversion portion 523 having a fine structure is formed along the plane on the back side of the light emission surface OS. The main body portion 21s extends from the third reflection surface 21c on the entrance side to the angle conversion unit 523 on the back side, and guides image light incident inside through the prism unit PS to the angle conversion unit 523.

導光部材521の第1及び第2反射面21a,21bは、平板状の本体部分21sの主面であり互いに対向しXY面に対して平行に延びる2平面として、プリズム部PS又は光入射部B1で折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる。第3反射面21cで反射された画像光は、まず、第1反射面21aに入射し、全反射される。次に、当該画像光は、第2反射面21bに入射し、全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、導光装置520の奥側即ち角度変換部523を設けた−X側に導かれる。   The first and second reflecting surfaces 21a and 21b of the light guide member 521 are the main surfaces of the plate-shaped main body portion 21s, and are two planes facing each other and extending in parallel to the XY plane. Each of the image lights bent at B1 is totally reflected. The image light reflected by the third reflecting surface 21c first enters the first reflecting surface 21a and is totally reflected. Next, the image light enters the second reflecting surface 21b and is totally reflected. Hereinafter, by repeating this operation, the image light is guided to the back side of the light guide device 520, that is, the −X side where the angle conversion unit 523 is provided.

本体部分21sの光射出面OSに対向して配置される角度変換部523は、導光部材521の奥側(−X側)において、第2反射面21bの延長平面に沿ってこの延長平面に近接して形成されている。角度変換部523は、導光部材521の第1及び第2反射面21a,21bを経て入射してきた画像光を、所定角度で反射して光射出面OS側へ折り曲げる。つまり、角度変換部523は、画像光の角度を変換している。   The angle conversion unit 523 arranged to face the light exit surface OS of the main body portion 21s is on the extended plane along the extended plane of the second reflecting surface 21b on the back side (−X side) of the light guide member 521. It is formed in close proximity. The angle conversion unit 523 reflects the image light incident through the first and second reflection surfaces 21a and 21b of the light guide member 521 at a predetermined angle and bends the light toward the light exit surface OS. That is, the angle conversion unit 523 converts the angle of the image light.

支持部材529は、図15(B)に示すように、導光部材21を支持するために角度変換部523の奥側(−X側)に位置する支持フレーム(不図示)の一部であり、X方向に延びる上側支持部材24bと下側支持部材24cとをそれぞれ有し、導光部材521及び角度変換部523を挟むようにして固定している。さらに、支持部材529は、上側支持部材24bの先端部に設けた第1連結部24eと下側支持部材24cの先端部に設けた第2連結部24fとを有している。連結部24e,24fには、流動制御構造FSとして、液溜り防止構造CSが設けられている。また、支持部材529と導光部材521との境界等には、液垂れ防止構造DSが設けられている。   As shown in FIG. 15B, the support member 529 is a part of a support frame (not shown) located on the back side (−X side) of the angle conversion unit 523 in order to support the light guide member 21. The upper support member 24b and the lower support member 24c extend in the X direction, and are fixed so as to sandwich the light guide member 521 and the angle conversion unit 523 therebetween. Further, the support member 529 includes a first connection portion 24e provided at the distal end portion of the upper support member 24b and a second connection portion 24f provided at the distal end portion of the lower support member 24c. The connecting portions 24e and 24f are provided with a liquid pool preventing structure CS as the flow control structure FS. Further, a dripping prevention structure DS is provided at a boundary between the support member 529 and the light guide member 521 or the like.

画像形成装置10から射出され光入射面ISから導光部材521に入射した画像光は、第3反射面21cで一様に反射されて折り曲げられ、導光部材521の第1及び第2反射面21a,21bにおいて繰り返し全反射されて光軸AXに略沿って一定の広がりを有する状態で進み、さらに、角度変換部523において適度な角度で折り曲げられることで取出し可能な状態となり、最終的に光射出面OSから外部に射出される。光射出面OSから外部に射出された画像光は、虚像光として観察者の眼EYに入射する。当該虚像光が観察者の網膜において結像することで、観察者は虚像による映像光等の画像光を認識することができる。   The image light emitted from the image forming apparatus 10 and incident on the light guide member 521 from the light incident surface IS is uniformly reflected and bent by the third reflection surface 21c, and the first and second reflection surfaces of the light guide member 521 are bent. 21a and 21b are repeatedly totally reflected and proceed in a state of having a certain spread substantially along the optical axis AX. Further, the angle conversion unit 523 is bent at an appropriate angle so that it can be taken out. Injected outside from the exit surface OS. The image light emitted to the outside 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.

以下、導光装置520中の画像光の光路について説明する。なお、第3実施形態における導光装置520は、縦の第1方向D1(Y方向)に関して、図1(A)の導光装置20と同様に機能する。一方、導光装置520は、横の第2方向D2(X方向)に関して、多数の伝搬モードの画像光を導光させるものとなっており、2つの伝搬モードの画像光を導光させる図2(A)の導光装置20と異なっている。   Hereinafter, the optical path of the image light in the light guide device 520 will be described. Note that the light guide device 520 in the third embodiment functions in the same manner as the light guide device 20 in FIG. 1A with respect to the vertical first direction D1 (Y direction). On the other hand, the light guide device 520 guides a large number of propagation mode image lights in the second horizontal direction D2 (X direction), and guides the two propagation mode image lights. This is different from the light guide device 20 in FIG.

図15(A)に示すように、画像表示装置11の液晶表示デバイス(画像光形成部)32から射出される画像光のうち、射出面32aの中央部分から射出される点線で示す成分を画像光GL51とし、射出面32aの紙面右側(+X側)から射出される一点鎖線で示す成分を画像光GL52とし、射出面32aの紙面左側(−X側)から射出される二点鎖線で示す成分を画像光GL53とする。   As shown in FIG. 15A, among the image light emitted from the liquid crystal display device (image light forming unit) 32 of the image display device 11, the component indicated by the dotted line emitted from the central portion of the emission surface 32a is an image. The component indicated by the alternate long and short dash line emitted from the right side (+ X side) of the emission surface 32a as the light GL51 is set as the image light GL52, and the component indicated by the two-dot chain line emitted from the left side (−X side) of the emission surface 32a. Is image light GL53.

投射光学系12を経た各画像光GL51,GL52,GL53の主要成分は、導光部材521の光入射面ISからそれぞれ入射した後、第1及び第2反射面21a,21bにおいて互いに異なる角度で全反射を繰り返す。具体的には、画像光GL51,GL52,GL53のうち、液晶表示デバイス(画像光形成部)32の射出面32aの中央部分から射出された画像光GL51は、投射光学系12を通過後に平行光束として光入射面ISに入射し第3反射面21cで反射された後、標準反射角γで導光部材521の第1反射面21aに入射し、全反射される。その後、画像光GL51は、標準反射角γを保った状態で、第1及び第2反射面21a,21bで全反射を繰り返す。画像光GL51は、第1及び第2反射面21a,21bにおいてN回(Nは自然数)全反射され、角度変換部523の中央部23kに達する。この中央部23kで反射された画像光GL51は、光射出面OSから当該光射出面OS又はXY面に対して垂直な光軸AX方向に平行光束として射出される。 The main components of the image lights GL51, GL52, and GL53 that have passed through the projection optical system 12 are all incident at different angles on the first and second reflecting surfaces 21a and 21b after entering from the light incident surface IS of the light guide member 521, respectively. Repeat reflection. Specifically, among the image lights GL51, GL52, and GL53, the image light GL51 emitted from the central portion of the emission surface 32a of the liquid crystal display device (image light forming unit) 32 passes through the projection optical system 12 and then becomes a parallel beam. After being incident on the light incident surface IS and reflected by the third reflecting surface 21c, the light is incident on the first reflecting surface 21a of the light guide member 521 at the standard reflection angle γ 0 and totally reflected. Thereafter, the image light GL51 is, while maintaining the standard reflection angle gamma 0, the first and second reflecting surfaces 21a, repeating total reflection at 21b. The image light GL51 is totally reflected N times (N is a natural number) on the first and second reflection surfaces 21a and 21b, and reaches the central portion 23k of the angle conversion unit 523. The image light GL51 reflected by the central portion 23k is emitted from the light exit surface OS as a parallel light flux in the optical axis AX direction perpendicular to the light exit surface OS or the XY plane.

液晶表示デバイス32の射出面32aの一端側(+X側)から射出された画像光GL52は、投射光学系12を通過後に平行光束として光入射面ISに入射し第3反射面21cで反射された後、最小反射角γで導光部材521の第1反射面21aに入射し、全反射される。画像光GL52は、第1及び第2反射面21a,21bにおいて例えばN−M回(Mは自然数)全反射され、角度変換部523のうち最も奥側(−X側)の周辺部23hに達する。この周辺部23hで反射された画像光GL52は、入口の第3反射面21c側に戻されるように+X軸に対して鋭角をなし、光軸AXに対して角度θ12(導光装置520内ではθ12')だけ傾斜した方向に射出される(図16参照)。 The image light GL52 emitted from one end side (+ X side) of the emission surface 32a of the liquid crystal display device 32 enters the light incident surface IS as a parallel light flux after passing through the projection optical system 12, and is reflected by the third reflecting surface 21c. Thereafter, the light enters the first reflection surface 21a of the light guide member 521 at the minimum reflection angle γ + and is totally reflected. The image light GL52 is totally reflected, for example, NM times (M is a natural number) on the first and second reflection surfaces 21a and 21b, and reaches the peripheral portion 23h on the farthest side (−X side) of the angle conversion portion 523. . The image light GL52 reflected by the peripheral portion 23h forms an acute angle with respect to the + X axis so as to return to the third reflecting surface 21c side of the entrance, and an angle θ 12 (within the light guide device 520 with respect to the optical axis AX). Then, it is injected in a direction inclined by θ 12 ′) (see FIG. 16).

液晶表示デバイス32の射出面32aの他端側(−X側)から射出された画像光GL53は、投射光学系12の通過後に平行光束として光入射面ISに入射し第3反射面21cで反射された後、最小反射角γで導光部材521の第1反射面21aに入射し、全反射される。画像光GL53は、第1及び第2反射面21a,21bにおいて例えばN+M回全反射され、角度変換部523のうち最も入口側(+X側)の周辺部23mに入射する。この周辺部23mで反射された画像光GL53は、第3反射面21c側から離れるように+X軸に対して鈍角をなし、光軸AXに対して角度θ13(導光装置520内ではθ13')だけ傾斜した方向に射出される(図16参照)。 The image light GL53 emitted from the other end side (−X side) of the emission surface 32a of the liquid crystal display device 32 enters the light incident surface IS as a parallel light flux after passing through the projection optical system 12, and is reflected by the third reflecting surface 21c. After that, the light enters the first reflecting surface 21a of the light guide member 521 at the minimum reflection angle γ and is totally reflected. The image light GL53 is totally reflected, for example, N + M times on the first and second reflecting surfaces 21a and 21b, and enters the peripheral portion 23m on the most entrance side (+ X side) of the angle conversion unit 523. Image light GL53 was a reflection at the peripheral portion 23m, a third obtuse angle with respect to As + X-axis away from the reflecting surface 21c side, the angle theta 13 (light guide device within 520 with respect to the optical axis AX theta 13 Injected in a direction inclined by ') (see FIG. 16).

なお、図16に示すように、角度変換部523は、ストライプ状に配列された多数の線状の反射ユニット2cで構成される。つまり、角度変換部523は、Y方向に延びる細長い反射ユニット2cを所定のピッチPTで角度変換部523の延びる主導光方向すなわち−X方向に沿って多数配列させることで構成されている。各反射ユニット2cは、奥側即ち光路下流側に配置される1つの反射面部分である第1の反射面2aと、入口側即ち光路上流側に配置される他の1つの反射面部分である第2の反射面2bとを1組のものとして有し、両反射面2a,2bは、一定の楔角δをなしている。これらのうち、少なくとも第2の反射面2bは、一部の光を透過可能な部分反射面であり、観察者に外界像をシースルーで観察させることを可能にしている。当該反射ユニット2cにおいて、画像光GL52,53は、最初に奥側即ち−X側の第1の反射面2aで反射され、次に、入口側即ち+X側の第2の反射面2bで反射される。当該反射ユニット2cを経た画像光GL52,53は、他の反射ユニット2cを経ることなく、角度変換部523での1回だけの通過で所望の角度に折り曲げられ観察者側に取り出される。   In addition, as shown in FIG. 16, the angle conversion part 523 is comprised with many linear reflection units 2c arranged in stripe form. In other words, the angle conversion unit 523 is configured by arranging a number of elongated reflection units 2c extending in the Y direction along the main light direction, that is, the −X direction, in which the angle conversion unit 523 extends at a predetermined pitch PT. Each reflection unit 2c is a first reflection surface 2a that is one reflection surface portion disposed on the back side, that is, the optical path downstream side, and another one reflection surface portion that is disposed on the entrance side, that is, the optical path upstream side. The second reflecting surface 2b is provided as a set, and both reflecting surfaces 2a and 2b form a constant wedge angle δ. Among these, at least the second reflecting surface 2b is a partially reflecting surface that can transmit a part of light, and allows an observer to observe an external image in a see-through manner. In the reflection unit 2c, the image lights GL52 and 53 are first reflected by the first reflection surface 2a on the back side, that is, the −X side, and then reflected by the second reflection surface 2b on the entrance side, that is, the + X side. The The image light GLs 52 and 53 that have passed through the reflection unit 2c are bent to a desired angle and taken out to the viewer side by passing through the angle conversion unit 523 only once without passing through the other reflection unit 2c.

図17に示すように、角度変換部523は、導光部材521から延びる比較的厚い板状の接合部材521nと、光透過部材23sから延びる比較的薄い板状の接合部材523nとを接合した構造を有する。接合部材521nは、表側又は外界側に第1接合面21jを有し、接合部材523nは、裏側又は観察者側に第2接合面23cを有する。接合部材521nの第1接合面21j上には、局所的な部分領域上に半透過反射膜であるハーフミラー層28が形成されている。   As shown in FIG. 17, the angle conversion part 523 has a structure in which a relatively thick plate-shaped joining member 521n extending from the light guide member 521 and a relatively thin plate-shaped joining member 523n extending from the light transmitting member 23s are joined. Have The bonding member 521n has a first bonding surface 21j on the front side or the outside, and the bonding member 523n has a second bonding surface 23c on the back side or the observer side. On the first bonding surface 21j of the bonding member 521n, a half mirror layer 28 that is a semi-transmissive reflection film is formed on a local partial region.

第3実施形態の虚像表示装置100においても、図15(B)に示すように、流動制御構造FSとして、液溜り防止構造CSや液垂れ防止構造DSを有している。これにより、ハードコート層の成膜に際してコート液の流動を適切に制御して、各光学部品の組付けの精度を悪化させず、かつ、導光装置520での導光の性能を良好な状態に維持できる。   Also in the virtual image display device 100 of the third embodiment, as shown in FIG. 15B, the liquid control structure FS includes a liquid pool prevention structure CS and a liquid dripping prevention structure DS. Accordingly, the flow of the coating liquid is appropriately controlled during the formation of the hard coat layer, the accuracy of assembling of each optical component is not deteriorated, and the light guide performance in the light guide device 520 is good. Can be maintained.

〔その他〕
以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
[Others]
Although the present invention has been described with reference to each embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the spirit of the present invention. The following modifications are possible.

例えば、図5(C)に示す基材PAの引上げにおいて、流動制御構造の流路に対応して基材PAを傾けたり振ったりしつつ引き上げるものとすることができる。具体的には、例えば図6(A)等に示す溝CT1等における流路すなわち溝CT1等の延びる方向が重力下方となるように、基材PAを傾けながら引き上げることで、より効率的に余剰のコート液を除去することができる。   For example, in the pulling up of the base material PA shown in FIG. 5C, the base material PA can be pulled up while being tilted or shaken corresponding to the flow path of the flow control structure. Specifically, for example, the surplus is more efficiently achieved by pulling up the substrate PA while tilting so that the flow path in the groove CT1 shown in FIG. The coating liquid can be removed.

上記実施形態では、流動制御構造FSとして、液溜り防止構造CSと液垂れ防止構造DSとの双方を有するものとしているが、いずれか一方のみを有する構成とすることもできる。また、例えば図2(B)において、液垂れ防止構造DSは、X方向とY方向との双方に設けられているが、例えばX方向にのみ液垂れ防止構造DSが形成されるものとしてもよい。   In the above-described embodiment, the flow control structure FS includes both the liquid pool prevention structure CS and the liquid dripping prevention structure DS. However, the flow control structure FS may have only one of them. For example, in FIG. 2B, the dripping prevention structure DS is provided in both the X direction and the Y direction, but the dripping prevention structure DS may be formed only in the X direction, for example. .

上記実施形態では、導光装置20のうち光透過部材23に設けた溝CT1等によって液溜り防止構造を構成するものとしているが、例えば穴H1やこれに対応する溝CT1等を導光部材21側に設けることで、導光部材21が溜り防止構造を有するものとすることも可能である。また、上記実施形態では、導光装置20のうち導光部材21と光透過部材23とが協働して形成した段差部BUによって液垂れ防止構造を構成しているが、例えば導光部材21が単独で段差部BUすなわち液垂れ防止構造を有するものとすることも可能である。   In the above embodiment, the liquid pool preventing structure is configured by the groove CT1 or the like provided in the light transmission member 23 of the light guide device 20. However, for example, the hole H1 or the corresponding groove CT1 or the like is provided as the light guide member 21. By providing the light guide member 21 on the side, the light guide member 21 may have an accumulation preventing structure. In the above embodiment, the liquid dripping prevention structure is configured by the stepped portion BU formed by the light guide member 21 and the light transmitting member 23 in cooperation with each other in the light guide device 20. However, it is also possible to have a stepped portion BU, that is, a liquid dripping prevention structure.

上記実施形態では、液溜り防止構造CSを設ける対象である立体的形状として位置決め用の穴H1,等を示しているが、対象となる立体的形状は、これに限らず、導光装置20に設けられる種々の凹凸構造であってもよい。また、穴H1等に設けられる溝CT1等についても、導光装置20に設けられる凹凸構造において、コート液CLの流動を促すことができるものであれば、種々の形状・構造のものが考えられ、液溜り防止構造CSすなわち流動制御構造FSとして機能させることができる。例えば、穴H2の溝CT2は、穴H2に示す凹形状の穴のほか、長穴状、鍵穴形状等、貫通穴途中から延びる溝、言い換えると、これらの凹形状の穴の一部を切り欠いて形成される切り欠き部とすることもできる。また、逃げ溝や段差部を設けることで、液溜り防止構造CSや液垂れ防止構造DSを構成しているが、逃げ溝や段差部に限らず、立体的形状の周辺の縁を切欠いて形成したテーパ形状や凸部形状等によっても液溜り防止構造CSや液垂れ防止構造DSを構成できる。   In the said embodiment, although the hole H1, etc. for positioning are shown as a three-dimensional shape which is the object which provides the liquid pool prevention structure CS, the three-dimensional shape used as object is not restricted to this, The light guide apparatus 20 is shown. Various uneven structures may be provided. Further, the grooves CT1 and the like provided in the holes H1 and the like may have various shapes and structures as long as the uneven structure provided in the light guide device 20 can promote the flow of the coating liquid CL. Further, it can function as a liquid pool preventing structure CS, that is, a flow control structure FS. For example, the groove CT2 of the hole H2 is not only the concave hole shown in the hole H2, but also a groove extending from the middle of the through hole, such as a long hole shape or a key hole shape, in other words, a part of these concave holes is cut out. It can also be a notch formed. In addition, by providing relief grooves and stepped parts, liquid accumulation prevention structure CS and liquid dripping prevention structure DS are configured, but not limited to escape grooves and stepped parts, it is formed by cutting out the peripheral edge of a three-dimensional shape The liquid accumulation prevention structure CS and the liquid dripping prevention structure DS can also be configured by the tapered shape or the convex shape.

上記実施形態では、ハードコート層CCは、ディップ処理によって成膜されるものとしているが、所定の膜厚で成膜できるものであれば、成膜方法については、ディップ処理に限らず、通常のコート方式やスプレー方式、ロールコート方式、湿式・乾式のコート方式等も適用可能である。   In the above embodiment, the hard coat layer CC is formed by dip processing. However, the film forming method is not limited to dip processing as long as it can be formed with a predetermined film thickness. A coating method, a spray method, a roll coating method, a wet / dry coating method, and the like are also applicable.

上記の説明では、光入射部B1と導光部B2と光射出部B3とを備える導光装置20を用いたが、光入射部B1や光射出部B3において、平面ミラーを用いる必要はなく、球面又は非球面の曲面ミラーによってレンズ的な機能を持たせることもできる。さらに、図18に示すように、光入射部B1として、導光部B2から分離したプリズム又はブロック状のリレー部材1125を用いることができ、このリレー部材1125の入射出射面や反射内面にレンズ的な機能を持たせることもできる。なお、導光部B2を構成する導光体26には、画像光GLを反射によって伝搬させる第1及び第2の面である第1及び第2反射面21a,21bが設けられているが、これらの反射面21a,21bは、互いに平行である必要はなく、曲面とすることもできる。なお、ここでは、曲面についても略沿って延びる面については、互いに対向して延びる面として取り扱うものとする。   In the above description, the light guide device 20 including the light incident part B1, the light guide part B2, and the light emitting part B3 is used. However, in the light incident part B1 and the light emitting part B3, it is not necessary to use a plane mirror. A lens-like function can be provided by a spherical or aspherical curved mirror. Furthermore, as shown in FIG. 18, a prism or block-shaped relay member 1125 separated from the light guide B <b> 2 can be used as the light incident part B <b> 1. It can also have a special function. In addition, although the light guide 26 which comprises the light guide part B2 is provided with the 1st and 2nd reflective surfaces 21a and 21b which are the 1st and 2nd surfaces which propagate image light GL by reflection, These reflecting surfaces 21a and 21b do not need to be parallel to each other, and may be curved surfaces. In addition, about the surface extended also along a curved surface substantially here, it shall handle as a surface extended mutually.

上記実施形態では、照明装置31からの照明光SLに特に指向性を持たせていないが、照明光SLに液晶表示デバイス32の位置に応じた指向性を持たせることができる。これにより、液晶表示デバイス32を効率的に照明することができ、画像光GLの位置による輝度ムラを低減できる。   In the above embodiment, the illumination light SL from the illumination device 31 is not particularly directed, but the illumination light SL can be provided with directivity corresponding to the position of the liquid crystal display device 32. As a result, the liquid crystal display device 32 can be efficiently illuminated, and luminance unevenness due to the position of the image light GL can be reduced.

上記実施形態では、液晶表示デバイス32の表示輝度を特に調整していないが、図11(B)等に示すような投射像IM1,IM2の範囲や重複に応じて表示輝度の調整を行うことができる。   In the above embodiment, the display brightness of the liquid crystal display device 32 is not particularly adjusted, but the display brightness may be adjusted according to the range and overlap of the projection images IM1 and IM2 as shown in FIG. it can.

上記実施形態では、画像表示装置11として、透過型の液晶表示デバイス32等を用いているが、画像表示装置11としては、透過型の液晶表示デバイス32に限らず種々のものを利用可能である。例えば、反射型の液晶表示デバイスを用いた構成も可能であり、液晶表示デバイス32に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。また、画像表示装置11として、LEDアレイやOLED(有機EL)などに代表される自発光型素子を用いることもできる。   In the above-described embodiment, the transmissive liquid crystal display device 32 or the like is used as the image display device 11. However, the image display device 11 is not limited to the transmissive liquid crystal display device 32, and various devices can be used. . For example, a configuration using a reflective liquid crystal display device is possible, and a digital micromirror device or the like can be used instead of the liquid crystal display device 32. Further, as the image display device 11, a self-luminous element represented by an LED array, an OLED (organic EL), or the like can be used.

上記実施形態の虚像表示装置100では、右眼及び左眼の双方に対応して、一組ずつ画像形成装置10及び導光装置20設ける構成としているが、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ画像形成装置10と導光装置20とを設け画像を片眼視する構成にしてもよい。   In the virtual image display device 100 of the above-described embodiment, the image forming device 10 and the light guide device 20 are provided one by one corresponding to both the right eye and the left eye, but either the right eye or the left eye. Only the image forming apparatus 10 and the light guide device 20 may be provided for only one eye.

上記実施形態では、光入射面ISを通る第1光軸AX1と光入射面ISを通る第2光軸AX2とが平行であるとしたが、これらの光軸AX1,AX2を非平行とすることもできる。   In the above embodiment, the first optical axis AX1 passing through the light incident surface IS and the second optical axis AX2 passing through the light incident surface IS are parallel, but these optical axes AX1 and AX2 are made non-parallel. You can also.

上記の説明では、虚像表示装置100がヘッドマウントディスプレイであるとして具体的な説明を行ったが、虚像表示装置100は、ヘッドアップディスプレイに改変することもできる。   In the above description, the virtual image display device 100 has been specifically described as being a head-mounted display, but the virtual image display device 100 can be modified to a head-up display.

上記の説明では、第1及び第2反射面21a,21bにおいて、表面上にミラーやハーフミラー等を施すことなく空気との界面により画像光を全反射させて導くものとしているが、本願発明における全反射については、第1及び第2反射面21a,21b上の全体又は一部にミラーコートや、ハーフミラー膜が形成されてなされる反射も含むものとする。例えば、画像光の入射角度が全反射条件を満たした上で、第1及び第2反射面21a,21bの全体又は一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての画像光を反射する場合も含まれる。また、十分な明るさの画像光を得られるのであれば、多少透過性のあるミラーによって第1及び第2反射面21a,21bの全体又は一部がコートされていてもよい。   In the above description, in the first and second reflecting surfaces 21a and 21b, image light is totally reflected and guided by the interface with air without applying a mirror, a half mirror, or the like on the surface. The total reflection includes reflection formed by forming a mirror coat or a half mirror film on the whole or a part of the first and second reflection surfaces 21a and 21b. For example, after the incident angle of the image light satisfies the total reflection condition, the first and second reflection surfaces 21a and 21b are subjected to mirror coating or the like to reflect substantially all the image light. Cases are also included. In addition, as long as image light with sufficient brightness can be obtained, the first and second reflecting surfaces 21a and 21b may be entirely or partially coated with a somewhat transmissive mirror.

上記の説明では、導光部材21が眼EYの並ぶ横方向に延びているが、導光部材21は、縦方向に延びるものとできる。この場合、光学パネル110は、直列的ではなく並列的に平行配置されることになる。   In the above description, the light guide member 21 extends in the horizontal direction in which the eyes EY are arranged. However, the light guide member 21 can be extended in the vertical direction. In this case, the optical panels 110 are arranged in parallel, not in series.

10…画像形成装置、 11…画像表示装置、 12…投射光学系、 20…導光装置、 21s,23s…本体部分、 21…導光部材、 21a,21b…反射面(全反射面、導光面)、 21c,21d…反射面(導光面)、 21e…上面、 21f…下面、 21h…端面、 23…光透過部材、 23a,23b,23c…面、 25…ミラー層、 28…ハーフミラー層(半透過反射膜)、 31…照明装置、 32…液晶表示デバイス、 32b…表示領域、 34…駆動制御部、 100…虚像表示装置、 100A,100B…表示装置、 110…光学パネル、 121…フレーム、 131,132…駆動部、 AX1…第1光軸、 AX2…第2光軸、 B1…光入射部、 B2…導光部、 B3…光射出部、 B4…透視部、 EY…眼、 FF…平坦面、 GL…画像光、 GL'…外界光、 GL11,GL12,GL21,GL22…画像光、 IM1,IM2…投射像、 IS…光入射面、 L1,L2,L3…レンズ、 OS…光射出面、 P1…表示点、 P2…表示点、 SL…照明光、 CC…ハードコート層、 CL…コート液、 CT1,CT2,CT3…溝(逃げ溝)、 H1,H2,H3…穴(位置決め部)、 PA…基材、 PB,PC…基材部分、 BU…段差部、 CS…液溜り防止構造、 DS…液垂れ防止構造、 FS…流動制御構造 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Image forming apparatus, 11 ... Image display apparatus, 12 ... Projection optical system, 20 ... Light guide apparatus, 21s, 23s ... Main-body part, 21 ... Light guide member, 21a, 21b ... Reflection surface (total reflection surface, light guide) Surface), 21c, 21d ... reflective surface (light guide surface), 21e ... upper surface, 21f ... lower surface, 21h ... end surface, 23 ... light transmitting member, 23a, 23b, 23c ... surface, 25 ... mirror layer, 28 ... half mirror Layer (semi-transmissive reflective film) 31. Illuminating device 32. Liquid crystal display device 32 b Display region 34 Drive controller 100 Virtual image display device 100 A, 100 B Display device 110 Optical panel 121 Frame, 131, 132 ... drive unit, AX1 ... first optical axis, AX2 ... second optical axis, B1 ... light incident unit, B2 ... light guide unit, B3 ... light emitting unit, B4 ... see-through unit, EY Eye, FF ... Flat surface, GL ... Image light, GL '... External light, GL11, GL12, GL21, GL22 ... Image light, IM1, IM2 ... Projection image, IS ... Light incident surface, L1, L2, L3 ... Lens, OS ... light emission surface, P1 ... display point, P2 ... display point, SL ... illumination light, CC ... hard coat layer, CL ... coat liquid, CT1, CT2, CT3 ... groove (escape groove), H1, H2, H3 ... Hole (positioning part), PA ... Base material, PB, PC ... Base material part, BU ... Stepped part, CS ... Liquid accumulation prevention structure, DS ... Liquid dripping prevention structure, FS ... Flow control structure

Claims (10)

画像光を形成する画像表示装置と、
前記画像表示装置から射出された前記画像光による虚像を形成する投射光学系と、
前記投射光学系を通過した前記画像光を内部に取り込む光入射部と、前記光入射部から取り込まれた前記画像光を対向する第1及び第2の面での全反射により導く導光部と、前記導光部を経た前記画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する導光装置と、
を備え、
前記導光装置は、前記画像光の導光に寄与する前記導光部の表面に設けられたコート硬化されたハードコート層と、前記ハードコート層の流動を制御する流動制御構造と、を有
前記流動制御構造は、前記導光部の導光面を前記導光面の周辺部よりせり出した段差部を有して前記導光面側への前記コート硬化された前記ハードコート層が過剰とならないように前記ハードコート層の垂れを防止する垂れ防止構造であり、
前記段差部は前記画像光の光束が全体として向かう主導光方向において、前記主導光方向に垂直な方向に沿って延びる前記導光部の厚さ方向に設けられた段差である、
虚像表示装置。
An image display device for forming image light;
A projection optical system for forming a virtual image by the image light emitted from the image display device;
A light incident part that takes in the image light that has passed through the projection optical system, and a light guide part that guides the image light taken from the light incident part by total reflection on the first and second surfaces facing each other; A light emitting device having a light emitting part for taking out the image light having passed through the light guiding part to the outside,
With
The light guide device has a hard coat layer that is coated and hardened on a surface of the light guide portion that contributes to the light guide of the image light, and a flow control structure that controls the flow of the hard coat layer. And
The flow control structure includes a stepped portion in which a light guide surface of the light guide portion protrudes from a peripheral portion of the light guide surface, and the hard coat layer that has been coated and cured on the light guide surface side is excessive. It is a sagging prevention structure that prevents sagging of the hard coat layer so as not to become,
The step portion is had contact to the main beam direction in which the light flux of the image light is directed as a whole, is a step which is provided in a thickness direction of the light guide portion extending along a direction perpendicular to the main light direction,
Virtual image display device.
画像光を形成する画像表示装置と、
前記画像表示装置から射出された前記画像光による虚像を形成する投射光学系と、
前記投射光学系を通過した前記画像光を内部に取り込む光入射部と、前記光入射部から取り込まれた前記画像光を対向する第1及び第2の面での全反射により導く導光部と、前記導光部を経た前記画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する導光装置と、
を備え、
前記導光装置は、前記画像光の導光に寄与する前記導光部の表面に設けられたコート硬化されたハードコート層と、前記ハードコート層の流動を制御する流動制御構造と、を有し
前記流動制御構造は、立体的形状の周辺に前記ハードコートの逃げ溝を有して前記ハードコート層が過剰とならないように前記ハードコート層の溜りを防止する前記ハードコート層の溜り防止構造である、
虚像表示装置。
An image display device for forming image light;
A projection optical system for forming a virtual image by the image light emitted from the image display device;
A light incident part that takes in the image light that has passed through the projection optical system, and a light guide part that guides the image light taken from the light incident part by total reflection on the first and second surfaces facing each other; A light emitting device having a light emitting part for taking out the image light having passed through the light guiding part to the outside,
With
The light guide device has a hard coat layer that is coated and hardened on a surface of the light guide portion that contributes to the light guide of the image light, and a flow control structure that controls the flow of the hard coat layer. The flow control structure has a hard coat layer accumulation preventing structure that has a hard coat relief groove around a three-dimensional shape and prevents the hard coat layer from accumulating so that the hard coat layer does not become excessive. Is,
Virtual image display device.
前記導光装置において、前記流動制御構造は、前記導光装置の前記導光部の導光面及び前記導光装置のうち外部に露出する外観部を回避するように前記ハードコート層の流路を設定している、
請求項1または請求項2に記載の虚像表示装置。
In the light guide device, the flow control structure includes a flow path of the hard coat layer so as to avoid a light guide surface of the light guide portion of the light guide device and an appearance portion exposed to the outside of the light guide device. Is set,
The virtual image display device according to claim 1.
前記導光装置は、前記投射光学系を含む他の部材との相対的な位置決めを行う位置決め部を有し、
前記ハードコート層の溜り防止構造は、前記位置決め部の周辺に前記逃げ溝を設けることで形成される、請求項2に記載の虚像表示装置。
The light guide device has a positioning unit that performs relative positioning with other members including the projection optical system,
The virtual image display device according to claim 2, wherein the hard coat layer accumulation preventing structure is formed by providing the relief groove around the positioning portion.
前記ハードコート層の溜り防止構造は、前記導光部を支持する支持部材の先端側の連結部に凹形状の前記立体的形状を有し、
前記逃げ溝は、前記凹形状の一部を切り欠いて形成される切り欠き部である、請求項2及び請求項4のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
The hard coat layer accumulation prevention structure has the concave three-dimensional shape in the connecting portion on the distal end side of the support member that supports the light guide portion,
5. The virtual image display device according to claim 2, wherein the escape groove is a cutout portion formed by cutting out a part of the concave shape.
前記導光装置は、前記光入射部、前記導光部及び前記光射出部を含む導光部材と、前記光射出部に接合することによって外界光を観察する透視部を構成するとともに前記導光部材を支持する光透過部材とを有し、
前記ハードコート層の垂れ防止構造は、前記導光部材と前記光透過部材との境界において前記段差部を設けることで形成される、請求項1に記載の虚像表示装置。
The light guide device constitutes a light guide member including the light incident part, the light guide part, and the light emitting part, and a see-through part for observing external light by being joined to the light emitting part, and the light guide. A light transmissive member for supporting the member,
The virtual image display device according to claim 1, wherein the sagging prevention structure of the hard coat layer is formed by providing the step portion at a boundary between the light guide member and the light transmission member.
前記導光部は、互いに平行に配置され全反射による導光を可能にする前記第1の面と前記第2の面とを有し、
前記光入射部は、前記第1の面に対して所定の角度をなす第3の面を有し、
前記光射出部は、前記第1の面に対して所定の角度をなす第4の面を有する、請求項1から6までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
The light guide unit has the first surface and the second surface that are arranged in parallel to each other and enable light guide by total reflection,
The light incident portion has a third surface that forms a predetermined angle with respect to the first surface;
The virtual image display device according to claim 1, wherein the light emitting unit has a fourth surface that forms a predetermined angle with respect to the first surface.
画像光を形成する画像表示装置と、前記画像表示装置から射出された前記画像光による虚像を形成する投射光学系と、前記投射光学系を通過した前記画像光を内部に取り込む光入射部と前記光入射部から取り込まれた前記画像光を対向する第1及び第2の面での全反射により導く導光部と前記導光部を経た前記画像光を外部へ取出す光射出部と前記画像光の導光に寄与する前記導光部の表面に設けられるハードコート層と前記ハードコート層の成膜のために塗布されるコート液の流動を制御する流動制御構造とを有する導光装置と、を備える虚像表示装置の製造方法であって、
前記コート液の流動を制御するための前記導光部の導光面を前記導光面の周辺部よりせり出した段差部を有する流動制御構造を準備する第1の工程と、 前記第1の工程において準備された前記流動制御構造により前記コート液の流動を制御しながら前記コート液を塗布し硬化させることで前記導光面側への前記コート液の液垂れを防止しながら前記ハードコート層を成膜する第2の工程と、を有し、
前記段差部は前記画像光の光束が全体として向かう主導光方向において、前記主導光方向に垂直な方向に沿って延びる前記導光部の厚さ方向に設けられた段差である、
虚像表示装置の製造方法。
An image display device that forms image light, a projection optical system that forms a virtual image by the image light emitted from the image display device, a light incident portion that takes in the image light that has passed through the projection optical system, and the A light guide part that guides the image light taken from the light incident part by total reflection on the first and second surfaces facing each other, a light emission part that extracts the image light that has passed through the light guide part to the outside, and the image light A light guide device having a hard coat layer provided on the surface of the light guide portion that contributes to the light guide and a flow control structure that controls a flow of a coating liquid applied for film formation of the hard coat layer; A method of manufacturing a virtual image display device comprising:
A first step of preparing a flow control structure having a stepped portion in which a light guide surface of the light guide unit for controlling the flow of the coating liquid protrudes from a peripheral part of the light guide surface; and The hard coat layer is formed while preventing the coating liquid from dripping to the light guide surface side by applying and curing the coating liquid while controlling the flow of the coating liquid by the flow control structure prepared in A second step of forming a film,
The step portion is had contact to the main beam direction in which the light flux of the image light is directed as a whole, is a step which is provided in a thickness direction of the light guide portion extending along a direction perpendicular to the main light direction,
A method for manufacturing a virtual image display device.
画像光を形成する画像表示装置と、前記画像表示装置から射出された前記画像光による虚像を形成する投射光学系と、前記投射光学系を通過した前記画像光を内部に取り込む光入射部と前記光入射部から取り込まれた前記画像光を対向する第1及び第2の面での全反射により導く導光部と前記導光部を経た前記画像光を外部へ取出す光射出部と前記画像光の導光に寄与する前記導光部の表面に設けられるハードコート層と前記ハードコート層の成膜のために塗布されるコート液の流動を制御する流動制御構造とを有する導光装置と、を備える虚像表示装置の製造方法であって、
前記導光装置に、塗布された前記コート液の流動を制御する流動制御構造を準備する第1の工程と、
前記第1の工程において準備された前記流動制御構造である立体的形状の周辺に前記コート液の逃げ溝に前記コート液の流動を制御しながら前記コート液を塗布し硬化させることで前記導光面側への前記コート液の液溜りを防止しながら前記ハードコート層を成膜する第2の工程と、
を有する虚像表示装置の製造方法。
An image display device that forms image light, a projection optical system that forms a virtual image by the image light emitted from the image display device, a light incident portion that takes in the image light that has passed through the projection optical system, and the A light guide part that guides the image light taken from the light incident part by total reflection on the first and second surfaces facing each other, a light emission part that extracts the image light that has passed through the light guide part to the outside, and the image light A light guide device having a hard coat layer provided on the surface of the light guide portion that contributes to the light guide and a flow control structure that controls a flow of a coating liquid applied for film formation of the hard coat layer; A method of manufacturing a virtual image display device comprising:
A first step of preparing a flow control structure for controlling the flow of the applied coating liquid in the light guide device;
The light guide by applying and curing the coating liquid around the three-dimensional shape of the flow control structure prepared in the first step while controlling the flow of the coating liquid in the relief groove of the coating liquid. A second step of forming the hard coat layer while preventing accumulation of the coating liquid on the surface side;
A method of manufacturing a virtual image display device having
前記ディップ処理工程において、前記コート液の槽につけた前記導光装置となるべき基材を、前記流動制御構造による前記コート液の流路が傾くように引き上げる引上工程を含む、請求項8または請求項9に記載の虚像表示装置の製造方法The dipping process step includes a pulling-up step of pulling up the base material to be the light guide device attached to the coating liquid tank so that the flow path of the coating liquid by the flow control structure is inclined. A method for manufacturing the virtual image display device according to claim 9.
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