JPWO2019167139A1 - Light guide and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

断面が菱形形状でｚ軸方向に延伸する棒状のガラス製の基材（１１０Ａ、１１０Ｂ）を単列状に接合することでライトガイドの基板を形成する。接合前に、基材（１１０Ａ）の接合面には最表層が網目形成酸化物膜層である光学膜層（１１１）を形成し、隣接する基材（１１０Ｂ）の接合面には網目形成酸化物膜層（１１２）を形成しておくが、接合した状態で全体として基板内部から外部へと光の一部を取り出す部分反射面として所望の光学特性となるように光学膜層（１１１）及び網目形成酸化物膜層（１１２）を設計しておく。接合面に様々な屈折率調整用成分を含むガラスが露出していないので、基材の接合性が良好である。それにより、製造効率が向上するとともにライトガイド自体の信頼性も高くなる。A light guide substrate is formed by joining rod-shaped glass substrates (110A, 110B) having a rhombic cross section and extending in the z-axis direction in a single row. Prior to joining, an optical film layer (111) whose outermost layer is a network-forming oxide film layer is formed on the bonding surface of the base material (110A), and network-forming oxidation is formed on the bonding surface of the adjacent base material (110B). Although the material film layer (112) is formed, the optical film layer (111) and the optical film layer (111) have desired optical characteristics as a partial reflection surface for extracting a part of light from the inside of the substrate to the outside in the bonded state as a whole. A network-forming oxide film layer (112) is designed. Since the glass containing various refractive index adjusting components is not exposed on the joint surface, the bondability of the base material is good. As a result, the manufacturing efficiency is improved and the reliability of the light guide itself is also increased.

Description

本発明は、画像情報を虚像として使用者の眼前に表示する画像表示装置において光束（射出瞳）を拡大するためのライトガイド、及びその製造方法に関する。本発明に係るライトガイドを用いた画像表示装置は、ヘルメットマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ、眼鏡型ディスプレイ（いわゆるスマートグラス）などの画像表示装置に好適である。 The present invention relates to a light guide for enlarging a luminous flux (exit pupil) in an image display device that displays image information as a virtual image in front of the user's eyes, and a method for manufacturing the same. The image display device using the light guide according to the present invention is suitable for image display devices such as helmet mount displays, head-up displays, and eyeglass-type displays (so-called smart glasses).

自動車や電車では、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示素子に表示された画像をフロントガラスやコンバイナに投影して運転者側に反射させることにより、運転者の眼前に虚像による表示画像を形成するヘッドアップディスプレイが使用されている。また、航空機では、同様の仕組みにより、操縦者が頭部に着用するヘルメットに設けられたコンバイナに画像を投影し、操縦者の眼前に虚像による表示画像を形成するヘルメットマウントディスプレイが使用されている。また最近では、スマートグラス等と呼ばれる眼鏡型、或いは頭部装着型のヘッドマウントディスプレイも普及し始めている。 In automobiles and trains, a head that forms a virtual image display image in front of the driver by projecting an image displayed on a display element such as a liquid crystal display (LCD) onto a windshield or combiner and reflecting it toward the driver. Up display is used. Further, in an aircraft, a helmet mount display is used in which an image is projected onto a combiner provided on a helmet worn by the pilot on the head by a similar mechanism to form a virtual image display image in front of the pilot's eyes. .. Recently, eyeglass-type or head-mounted head-mounted displays called smart glasses have also begun to spread.

こうした画像表示装置には観察者の眼前に虚像を表示する光学系として様々な方式のものが知られているが、その一つとして、ライトガイド（導光板）を用いた方式がある。
図８は特許文献１等に開示されている、ライトガイドを用いた従来の画像表示装置の一例における光路構成を示す概略図である。説明の便宜上、図中に示すように互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸を定めている。Various types of such image display devices are known as optical systems for displaying a virtual image in front of the observer's eyes, and one of them is a method using a light guide (light guide plate).
FIG. 8 is a schematic view showing an optical path configuration in an example of a conventional image display device using a light guide, which is disclosed in Patent Document 1 and the like. For convenience of explanation, the x, y, and z axes that are orthogonal to each other are defined as shown in the figure.

画像表示装置２は、光源部２１、表示素子２２、コリメート光学系２３、及びライトガイド２０を備える。ここでは表示素子２２は透過型液晶表示素子であり、光源部２１はいわゆる透過型液晶表示素子に対するバックライト光源である。光源部２１から出射した光は表示素子２２を背面側から照明し、表示素子２２の表示面上に形成された画像を情報として含む光（以下「画像光」という）が該表示素子２２から射出される。コリメート光学系２３は、表示素子２２の表示面の各点（画素）から射出された画像光をそれぞれ略平行な光束としてライトガイド２０に導入する。したがって、コリメート光学系２３からライトガイド２０に導入される光は、それぞれが表示素子２２の表示面上に形成される画像の異なる部位の情報を含み、異なる角度でライトガイド２０に入射する平行光束の集合である。 The image display device 2 includes a light source unit 21, a display element 22, a collimating optical system 23, and a light guide 20. Here, the display element 22 is a transmissive liquid crystal display element, and the light source unit 21 is a backlight light source for a so-called transmissive liquid crystal display element. The light emitted from the light source unit 21 illuminates the display element 22 from the back side, and the light containing the image formed on the display surface of the display element 22 as information (hereinafter referred to as "image light") is emitted from the display element 22. Will be done. The collimating optical system 23 introduces the image light emitted from each point (pixel) on the display surface of the display element 22 into the light guide 20 as a substantially parallel luminous flux. Therefore, the light introduced from the collimating optical system 23 into the light guide 20 includes information on different parts of the image formed on the display surface of the display element 22, and parallel light flux incident on the light guide 20 at different angles. Is a set of.

ライトガイド２０は、共にｙ−ｚ平面に平行で対向している第一面２００ａ及び第二面２００ｂと、共にｘ−ｙ平面に平行である図示しない第三面及び第四面と、を有する偏平立方体形状である透明な基板２００を備える。基板２００の内部に一つの入射側反射面２０１と複数（この例では３枚）の射出側反射面２０２ａ〜２０２ｃとが形成されている。入射側反射面２０１は第三面及び第四面に垂直であり、第一面２００ａ及び第二面２００ｂに対して傾斜している。複数の射出側反射面２０２ａ〜２０２ｃは同様に第三面及び第四面に垂直であり、第一面２００ａ及び第二面２００ｂに対して傾斜しており、且つそれらは互いに平行である。ここでは、入射側反射面２０１はミラー等による反射面であり、射出側反射面２０２ａ〜２０２ｃは所定の反射率（つまりは透過率）を有する部分反射面つまりはビームスプリッタ又はハーフミラーである。 The light guide 20 has a first surface 200a and a second surface 200b both parallel to the yz plane and facing each other, and a third surface and a fourth surface (not shown) both parallel to the xy plane. A transparent substrate 200 having a flat cubic shape is provided. One incident-side reflecting surface 201 and a plurality of (three in this example) injection-side reflecting surfaces 202a to 202c are formed inside the substrate 200. The incident side reflecting surface 201 is perpendicular to the third and fourth surfaces and is inclined with respect to the first surface 200a and the second surface 200b. The plurality of ejection side reflecting surfaces 202a to 202c are also perpendicular to the third and fourth surfaces, inclined with respect to the first surface 200a and the second surface 200b, and they are parallel to each other. Here, the incident side reflecting surface 201 is a reflecting surface by a mirror or the like, and the emitting side reflecting surfaces 202a to 202c are partial reflecting surfaces having a predetermined reflectance (that is, transmittance), that is, a beam splitter or a half mirror.

上述したように表示素子２２の表示面上に形成される画像の異なる部位の情報を含む画像光は平行光束として異なる角度でライトガイド２０に入射し、入射側反射面２０１で反射される。この光束が第一面２００ａと第二面２００ｂとで繰り返し反射されつつ基板２００の内部を透過し射出側反射面２０２ａに達する。射出側反射面２０２ａは到達した画像光の一部を反射させ、残りを透過させる。透過した画像光は次の射出側反射面２０２ｂに到達し、その光の一部は反射され、残りは透過する。射出側反射面２０２ｃも同様である。したがって、ライトガイド２０の基板２００の内部を透過してきた画像光の一部は複数の射出側反射面２０２ａ〜２０２ｃでそれぞれ反射され、基板２００の第一面２００ａを透過して外部に射出する。そして、各射出側反射面２０２ａ〜２０２ｃで反射された画像光はそれぞれ所定の角度で観察者の眼Ｅに入射する。 As described above, the image light including the information of different parts of the image formed on the display surface of the display element 22 is incident on the light guide 20 as a parallel light flux at different angles and is reflected by the incident side reflection surface 201. This light flux is repeatedly reflected by the first surface 200a and the second surface 200b, passes through the inside of the substrate 200, and reaches the ejection side reflecting surface 202a. The emission side reflecting surface 202a reflects a part of the reached image light and transmits the rest. The transmitted image light reaches the next emission side reflecting surface 202b, a part of the light is reflected, and the rest is transmitted. The same applies to the injection side reflecting surface 202c. Therefore, a part of the image light transmitted through the inside of the substrate 200 of the light guide 20 is reflected by the plurality of ejection side reflecting surfaces 202a to 202c, respectively, and is transmitted to the outside through the first surface 200a of the substrate 200. Then, the image light reflected by the reflecting surfaces 202a to 202c on the emission side is incident on the observer's eye E at a predetermined angle.

このようにしてこの画像表示装置２では、表示素子２２の表示面に形成された画像が虚像として観察者の眼前に表示される。また、ライトガイド２０の基板２００は透明であり、射出側反射面２０２ａ〜２０２ｃは部分反射面であるため、観察者はライトガイド２０を通して前方の風景を視認することもできる。 In this way, in the image display device 2, the image formed on the display surface of the display element 22 is displayed as a virtual image in front of the observer's eyes. Further, since the substrate 200 of the light guide 20 is transparent and the ejection side reflecting surfaces 202a to 202c are partially reflecting surfaces, the observer can visually recognize the scenery in front through the light guide 20.

上記画像表示装置を構成する部品の一つであるライトガイド２０は、基板２００の内部に複数の部分反射面を有する。特許文献２、３には、こうしたライトガイドを製造する方法が開示されている。
図９は特許文献２の図３２に記載されたライトガイドの製造方法の説明図、図１０は特許文献３の図１に記載されたライトガイドの製造方法の説明図である。これら製造方法ではいずれも、ガラス等の透明である複数の基材を接合することによりライトガイドを製造する。The light guide 20, which is one of the components constituting the image display device, has a plurality of partially reflecting surfaces inside the substrate 200. Patent Documents 2 and 3 disclose a method for manufacturing such a light guide.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the light guide manufacturing method described in FIG. 32 of Patent Document 2, and FIG. 10 is an explanatory diagram of the light guide manufacturing method described in FIG. 1 of Patent Document 3. In each of these manufacturing methods, a light guide is manufactured by joining a plurality of transparent base materials such as glass.

図９に示した製造方法では、ガラスである各基材２１０の両側の接合面の一方にのみ部分反射の作用を有する光学膜層２１１を形成する。そして、 一つの基材２１０の光学膜層２１１の形成面と他の基材２１０のガラス面とを接合するように複数の基材２１０を積層させることで、複数の部分反射面が基板の内部に形成されたライトガイドを製造する。
図１０に示した製造方法では、両面がガラス面である第１基材２２１と、両面に部分反射の作用を有する光学膜層を形成した第２基材２２２とを用意し、第１基材２２１と第２基材２２２とを交互に配置して第１基材２２１のガラス面と第２基材２２２の光学膜層形成面とを接合することで、複数の部分反射面が基板の内部に形成されたライトガイドを製造する。In the manufacturing method shown in FIG. 9, the optical film layer 211 having a partial reflection action is formed only on one of the bonding surfaces on both sides of each base material 210 which is glass. Then, by laminating a plurality of base materials 210 so as to join the forming surface of the optical film layer 211 of one base material 210 and the glass surface of the other base material 210, a plurality of partially reflecting surfaces are inside the substrate. Manufacture a light guide formed in.
In the manufacturing method shown in FIG. 10, a first base material 221 having glass surfaces on both sides and a second base material 222 having an optical film layer having a partial reflection action on both sides are prepared, and the first base material is prepared. By alternately arranging 221 and the second base material 222 and joining the glass surface of the first base material 221 and the optical film layer forming surface of the second base material 222, a plurality of partially reflective surfaces can be formed inside the substrate. Manufacture light guides formed in.

いずれの製造方法でも、一つの基材のガラス面と他の基材の光学膜層形成面とを接合する必要がある。しかしながら、多くの場合、光学ガラスには屈折率調整用の成分が添加されており、こうした成分のために接合性が悪い。特に、画像表示装置用のライトガイドでは視野を拡大するために高い屈折率が必要とされるが、屈折率を高くするためにガラスに添加される成分は接合性を低下させ易い。ガラス面と光学膜層形成面との接合性が悪いと、製品（ライトガイド）の歩留まりが低下し製品自体のコストが増加するおそれがある。また、こうしたライトガイドを組み込んだ画像表示装置自体の信頼性が低下するおそれもある。 In any of the manufacturing methods, it is necessary to join the glass surface of one base material and the optical film layer forming surface of another base material. However, in many cases, a component for adjusting the refractive index is added to the optical glass, and the bondability is poor due to such a component. In particular, a light guide for an image display device requires a high refractive index in order to expand the field of view, but a component added to the glass in order to increase the refractive index tends to reduce the bondability. If the bondability between the glass surface and the optical film layer forming surface is poor, the yield of the product (light guide) may decrease and the cost of the product itself may increase. In addition, the reliability of the image display device itself incorporating such a light guide may decrease.

また、基材として使用する硝材を変更するとその接合性が変化するため、新たな硝材に対応した適切な接合条件（温度、圧力など）を調べ直す作業が必要になる。そのため、硝材の変更は製造効率を下げることになり、硝材の変更による性能の改善や軽量化、コスト削減などが行いにくいという問題もある。 In addition, since the bondability changes when the glass material used as the base material is changed, it is necessary to reexamine the appropriate bonding conditions (temperature, pressure, etc.) corresponding to the new glass material. Therefore, changing the glass material lowers the manufacturing efficiency, and there is also a problem that it is difficult to improve the performance, reduce the weight, and reduce the cost by changing the glass material.

特許第４５０８６５５号公報Japanese Patent No. 4508655 特許第５６９８２９７号公報Japanese Patent No. 5698297 米国特許出願公開第２０１３／０１６３０８９号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2013/0163089

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、複数の基材の接合面に部分反射面を形成する際の接合性を改善することでライトガイドの製造効率や信頼性を向上させることをその主たる目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and improves the manufacturing efficiency and reliability of the light guide by improving the bondability when forming a partially reflective surface on the joint surface of a plurality of base materials. Its main purpose is to make it.

上記課題を解決するためになされた本発明に係るライトガイドの製造方法は、互いに平行に対向する第一面及び第二面を有する透明な基板の内部に、前記第一面及び第二面に対して所定角度で以て傾斜している複数の部分反射面を有するライトガイドを製造する方法であって、
それぞれが前記基板の構成部材である複数の透明な基材同士を接合し、二つの基材の間の接合面に前記部分反射面を形成するものであり、接合前に、接合される一方の基材の面に、網目形成酸化物膜層、又は最表面が網目形成酸化物膜層である光学膜層のいずれかを形成するとともに、接合される他方の基材の面に少なくとも光学膜層を形成しておき、接合によりそれら一又は二の光学膜層と網目形成酸化物膜層とが積層された状態において前記部分反射面としての所定の光学特性となるように各膜層の構造が定められることを特徴としている。The method for manufacturing a light guide according to the present invention, which has been made to solve the above problems, is performed on the first surface and the second surface inside a transparent substrate having a first surface and a second surface facing each other in parallel. A method of manufacturing a light guide having a plurality of partially reflecting surfaces that are inclined at a predetermined angle.
A plurality of transparent base materials, each of which is a constituent member of the substrate, are joined to each other to form the partially reflective surface on the joint surface between the two base materials, and one of them is joined before joining. Either a network-forming oxide film layer or an optical film layer whose outermost surface is a network-forming oxide film layer is formed on the surface of the base material, and at least the optical film layer is formed on the surface of the other base material to be bonded. The structure of each film layer has a predetermined optical characteristic as the partially reflective surface in a state where one or two of the optical film layers and the network-forming oxide film layer are laminated by bonding. It is characterized by being determined.

本発明に係るライトガイドの製造方法の第１の態様では、接合される一方の基材の面に網目形成酸化物膜を形成するとともに、接合される他方の基材の面に光学膜層を形成しておくものとすることができる。 In the first aspect of the method for producing a light guide according to the present invention, a network-forming oxide film is formed on the surface of one of the base materials to be bonded, and an optical film layer is formed on the surface of the other base material to be bonded. It can be formed.

また本発明に係るライトガイドの製造方法の第２の態様では、接合される一方の基材の面に網目形成酸化物膜を形成するとともに、接合される他方の基材の面に最表面が網目形成酸化物膜層である光学膜層を形成しておくものとすることができる。 Further, in the second aspect of the method for producing a light guide according to the present invention, a network-forming oxide film is formed on the surface of one of the base materials to be joined, and the outermost surface is formed on the surface of the other base material to be joined. It is possible to form an optical film layer which is a network-forming oxide film layer.

また本発明に係るライトガイドの製造方法の第３の態様では、接合される一方の基材の面に最表面が網目形成酸化物膜層である光学膜層を形成するとともに、接合される他方の基材の面に光学膜層を形成しておくものとすることができる。 Further, in the third aspect of the method for manufacturing a light guide according to the present invention, an optical film layer whose outermost surface is a network-forming oxide film layer is formed on the surface of one of the base materials to be bonded, and the other is bonded. An optical film layer can be formed on the surface of the base material of the above.

また本発明に係るライトガイドの製造方法の第４の態様では、接合される一方の基材の面に最表面が網目形成酸化物膜層である光学膜層を形成するとともに、接合される他方の基材の面にも最表面が網目形成酸化物膜層である光学膜層を形成しておくものとすることができる。 Further, in the fourth aspect of the method for producing a light guide according to the present invention, an optical film layer having a mesh-forming oxide film layer on the outermost surface is formed on the surface of one of the base materials to be bonded, and the other is bonded. An optical film layer whose outermost surface is a network-forming oxide film layer can also be formed on the surface of the base material.

即ち、本発明に係るライトガイドの製造方法では、接合される二つの基材の表面の少なくとも一方は網目形成酸化物膜層であり、他方は網目形成酸化物膜層か或いは光学膜層である。一般に知られているように網目形成酸化物（Network former）は単独で３次元網目構造を形成し得る物質であり、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3などがある。That is, in the method for producing a light guide according to the present invention, at least one of the surfaces of the two substrates to be bonded is a network-forming oxide film layer, and the other is a network-forming oxide film layer or an optical film layer. .. As is generally known, a network former is a substance capable of forming a three-dimensional network structure by itself, and includes SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3, and the like.

上述したように、ライトガイドの基板に使用されるガラスには接合性を低下させる成分が含まれていることが多いが、本発明に係るライトガイド製造方法では、基材そのもののが露出している面が接合に供されることはなく、少なくとも一方の面は接合性が比較的良好である網目形成酸化物膜層である。そのため、二つの基材を良好に接合して、その接合面に部分反射面を形成することができる。また、基材の硝材が変更された場合でも、接合条件はその硝材の変更の影響を受けない。そのため、一旦、適切な接合条件を見いだせば、硝材が変更されても同じ接合条件で以て基材の接合を行うことができる。 As described above, the glass used for the substrate of the light guide often contains a component that lowers the bondability, but in the light guide manufacturing method according to the present invention, the base material itself is exposed. The surface is not subjected to bonding, and at least one surface is a network-forming oxide film layer having relatively good bonding properties. Therefore, it is possible to satisfactorily join the two base materials and form a partially reflective surface on the joint surface. Further, even if the glass material of the base material is changed, the joining conditions are not affected by the change of the glass material. Therefore, once an appropriate bonding condition is found, the base material can be bonded under the same bonding conditions even if the glass material is changed.

なお、本発明に係るライトガイド製造方法の第１乃至第４の態様において、好ましくは、複数の基材を単列状に接合することで基板を形成するとともに隣接する複数の部分反射面を形成するものであり、少なくともその両側に部分反射面がそれぞれ形成される基材は、その部分反射面に対応する両側の面に互いに異なる膜層を有するものとしてもよい。 In the first to fourth aspects of the light guide manufacturing method according to the present invention, preferably, a plurality of base materials are joined in a single row to form a substrate and a plurality of adjacent partially reflecting surfaces. The substrate on which at least the partially reflective surfaces are formed on both sides of the substrate may have different film layers on both sides corresponding to the partially reflective surfaces.

また、上記製造方法では、その両側に部分反射面がそれぞれ形成される基材が複数あり、該複数の基材同士で各基材の両側の面にそれぞれ形成される膜層は同一の膜構造であるものとするとよい。 Further, in the above manufacturing method, there are a plurality of base materials on which partial reflection surfaces are formed on both sides thereof, and the film layers formed on both side surfaces of the plurality of base materials have the same film structure. It is good to assume that.

これによれば、その両側に部分反射面がそれぞれ形成される複数の基材として、膜構造が同一の基材を用いることができる。そのため、膜構造が相違する複数種類の基材を用意する必要がなく、製造工程を簡略化して製造効率を向上させることができる。また、複数の基材を接合する際にその順番を問わないので、誤った接合による不具合品の発生を防止することができる。なお、接合後に同一の膜構造となる部分反射面は、同一の反射率となる。 According to this, as a plurality of base materials on which partial reflection surfaces are formed on both sides thereof, base materials having the same film structure can be used. Therefore, it is not necessary to prepare a plurality of types of base materials having different film structures, and the manufacturing process can be simplified and the manufacturing efficiency can be improved. Further, since the order of joining a plurality of base materials does not matter, it is possible to prevent the occurrence of defective products due to incorrect joining. The partially reflecting surfaces having the same film structure after joining have the same reflectance.

また本発明に係るライトガイド製造方法の第１乃至第４の態様において、複数の基材を単列状に接合することで基板を形成するとともに隣接する複数の部分反射面を形成するものであり、その両側に部分反射面がそれぞれ形成される基材が複数あって、該複数の基材はそれぞれ、その両側の面に形成される膜層が同一の膜構造であるものとしてもよい。 Further, in the first to fourth aspects of the light guide manufacturing method according to the present invention, a substrate is formed by joining a plurality of base materials in a single row, and a plurality of adjacent partially reflecting surfaces are formed. , There may be a plurality of base materials on which partial reflection surfaces are formed on both sides thereof, and the plurality of base materials may have the same film structure as the film layers formed on the surfaces on both sides thereof.

これによれば、複数の基材を接合する際に基材の接合面の表裏を問わないので、表裏の間違いによる不具合品の発生を防止することができる。 According to this, when joining a plurality of base materials, the front and back sides of the joint surface of the base materials do not matter, so that it is possible to prevent the occurrence of defective products due to mistakes on the front and back sides.

さらにまた本発明に係るライトガイド製造方法の第４の態様において、複数の基材を単列状に接合することで基板を形成するとともに隣接する複数の部分反射面を形成するものであり、その両側に部分反射面がそれぞれ形成される基材が複数あって、該複数の基材は両側の面にそれぞれ形成される膜層が全て同一の膜構造であるものとしてもよい。 Furthermore, in the fourth aspect of the light guide manufacturing method according to the present invention, a substrate is formed by joining a plurality of base materials in a single row, and a plurality of adjacent partially reflecting surfaces are formed. There may be a plurality of substrates on which partial reflection surfaces are formed on both sides, and the plurality of substrates may have a film structure in which the film layers formed on both surfaces are all the same.

これによれば、光学膜層を形成する工程を簡略化することができ、ライトガイドの製造効率を向上させることができる。また、複数の基材を接合する際にその順番を問わず、さらにまた基材の接合面の表裏も問わないので、誤った接合による不具合品の発生を防止することができる。なお、接合後に同一の膜構造となる部分反射面は、同一の反射率となる。 According to this, the step of forming the optical film layer can be simplified, and the manufacturing efficiency of the light guide can be improved. Further, when joining a plurality of base materials, the order thereof does not matter, and the front and back surfaces of the joint surfaces of the base materials do not matter, so that it is possible to prevent the occurrence of defective products due to erroneous joining. The partially reflecting surfaces having the same film structure after joining have the same reflectance.

また本発明に係るライトガイドは、上記本発明に係るライトガイド製造方法により製造されたライトガイドであり、互いに平行に対向する第一面及び第二面を有する透明な基板の内部に、前記第一面及び第二面に対して所定角度で以て傾斜している複数の部分反射面を有するライトガイドであって、
前記基板は複数の透明な基材から成り、その複数の基材の中の二つの基材の間の接合面に前記部分反射面が形成され、該部分反射面は接合面を挟んだ一方又は両方の基材の面に形成された光学膜層と少なくとも一つの網目形成酸化物膜層とを含んで所定の光学特性となるように形成されていることを特徴としている。Further, the light guide according to the present invention is a light guide manufactured by the light guide manufacturing method according to the present invention, and the first surface is inside a transparent substrate having a first surface and a second surface facing each other in parallel. A light guide having a plurality of partially reflecting surfaces that are inclined at a predetermined angle with respect to one surface and a second surface.
The substrate is composed of a plurality of transparent substrates, and the partially reflective surface is formed on a joint surface between two substrates in the plurality of substrates, and the partially reflective surface sandwiches the joint surface or It is characterized in that it is formed so as to have predetermined optical characteristics including an optical film layer formed on the surfaces of both substrates and at least one network-forming oxide film layer.

本発明に係るライトガイドは、網目形成酸化物膜層を挟んで二つの基材が接合されているので接合性が良好であり、高い信頼性を確保することができる。 In the light guide according to the present invention, since the two base materials are bonded to each other with the network-forming oxide film layer interposed therebetween, the bondability is good and high reliability can be ensured.

本発明に係るライトガイド製造方法によれば、複数の基材の接合面に部分反射面を形成する際の、基材同士の接合性を改善することができる。それにより、ライトガイドの製造効率を向上させ、製造コストを低減することができる。また、ライトガイド自体の信頼性を向上させることができる。 According to the light guide manufacturing method according to the present invention, it is possible to improve the bondability between the base materials when forming a partially reflective surface on the joint surfaces of a plurality of base materials. As a result, the manufacturing efficiency of the light guide can be improved and the manufacturing cost can be reduced. In addition, the reliability of the light guide itself can be improved.

本発明の一実施例であるライトガイドを用いた画像表示装置における光学系の概略構成図。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an optical system in an image display device using a light guide according to an embodiment of the present invention. 図１に示した画像表示装置におけるライトガイドをｙ軸方向に見たときの平面図。A plan view of the light guide in the image display device shown in FIG. 1 when viewed in the y-axis direction. 本発明の一実施例であるライトガイド製造方法の説明図。The explanatory view of the light guide manufacturing method which is one Example of this invention. 本発明の他の実施例であるライトガイド製造方法の説明図。Explanatory drawing of the light guide manufacturing method which is another Example of this invention. 本発明の他の実施例であるライトガイド製造方法の説明図。Explanatory drawing of the light guide manufacturing method which is another Example of this invention. 本発明の他の実施例であるライトガイド製造方法の説明図。Explanatory drawing of the light guide manufacturing method which is another Example of this invention. 本発明の他の実施例であるライトガイド製造方法の説明図。Explanatory drawing of the light guide manufacturing method which is another Example of this invention. 従来の画像表示装置における光学系の概略構成図。Schematic diagram of an optical system in a conventional image display device. 従来のライトガイドの製造方法の一例の説明図。Explanatory drawing of an example of the manufacturing method of the conventional light guide. 従来のライトガイドの製造方法の他の例の説明図。Explanatory drawing of another example of the manufacturing method of the conventional light guide.

本発明の一実施例であるライトガイド及びその製造方法について、添付図面を参照して説明する。まず、本実施例によるライトガイドを用いた画像表示装置の一例について説明する。
図１は本例の画像表示装置における光学系の概略構成図、図２は図１中のライトガイドをｙ軸方向に見たときの平面図である。A light guide and a method for manufacturing the same, which is an embodiment of the present invention, will be described with reference to the accompanying drawings. First, an example of an image display device using a light guide according to this embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical system in the image display device of this example, and FIG. 2 is a plan view of the light guide in FIG. 1 when viewed in the y-axis direction.

この画像表示装置１は、図８に示した従来の画像表示装置２と同じく、光源部１１、表示素子１２、コリメート光学系１３、及びライトガイド１０を備える。光源部１１、表示素子１２及びコリメート光学系１３は、従来の画像表示装置２における光源部２１、表示素子２２、コリメート光学系２３と同じものを用いることができるが、これに限るものではない。 The image display device 1 includes a light source unit 11, a display element 12, a collimating optical system 13, and a light guide 10 as in the conventional image display device 2 shown in FIG. As the light source unit 11, the display element 12, and the collimating optical system 13, the same light source unit 21, the display element 22, and the collimating optical system 23 in the conventional image display device 2 can be used, but the method is not limited thereto.

ライトガイド１０は、共にｙ−ｚ平面に平行であって対向する第一面１００ａ及び第二面１００ｂと、共にｘ−ｙ平面に平行であって対向する第三面１００ｃ及び第四面１００ｄとを有する偏平立方体形状である基板１００を備える。基板１００は例えばポリカーボネート樹脂や石英ガラスなどの透明体である。この基板１００の内部に一つの入射側反射面１０１と複数（本例では３枚）の射出側反射面１０２ａ〜１０２ｃとが形成されている。 The light guide 10 includes a first surface 100a and a second surface 100b both parallel to the yz plane and facing each other, and a third surface 100c and a fourth surface 100d both parallel to the xy plane and facing each other. A substrate 100 having a flat cubic shape is provided. The substrate 100 is a transparent material such as polycarbonate resin or quartz glass. Inside the substrate 100, one incident-side reflecting surface 101 and a plurality of (three in this example) injection-side reflecting surfaces 102a to 102c are formed.

入射側反射面１０１は第三面１００ｃ及び第四面１００ｄに垂直であり、第一面１００ａに対し傾斜している。また、複数の射出側反射面１０２ａ〜１０２ｃも同様に、それぞれ第三面１００ｃ及び第四面１００ｄに垂直であり、第一面１００ａに対して傾斜している。また、複数の射出側反射面１０２ａ〜１０２ｃは互いに平行である。 The incident side reflecting surface 101 is perpendicular to the third surface 100c and the fourth surface 100d, and is inclined with respect to the first surface 100a. Similarly, the plurality of injection-side reflecting surfaces 102a to 102c are also perpendicular to the third surface 100c and the fourth surface 100d, respectively, and are inclined with respect to the first surface 100a. Further, the plurality of injection side reflecting surfaces 102a to 102c are parallel to each other.

本実施例の画像表示装置１において、光源部１１からの照明光を受けて表示素子１２の表示画面から発せられた画像光は、コリメート光学系１３によって略平行光化され第一面１００ａを通過してライトガイド１０の基板１００の内部に導入される。コリメート光学系１３からライトガイド１０に導入される画像光は、それぞれが表示素子１２の表示面上に形成される二次元的な画像の異なる部位の情報を含み、異なる角度でライトガイド１０に入射する平行光束の集合である。 In the image display device 1 of the present embodiment, the image light emitted from the display screen of the display element 12 in response to the illumination light from the light source unit 11 is made substantially parallel by the collimating optical system 13 and passes through the first surface 100a. Then, it is introduced into the substrate 100 of the light guide 10. The image light introduced into the light guide 10 from the collimating optical system 13 contains information on different parts of the two-dimensional image formed on the display surface of the display element 12, and is incident on the light guide 10 at different angles. It is a set of parallel light fluxes.

この画像光は入射側反射面１０１で反射されたあと第一面１００ａと第二面１００ｂとで一又は複数回反射されながら基板１００の内部を透過し、入射側反射面１０１に最も近い位置にある射出側反射面１０２ａに達する。射出側反射面１０２ａは到達した光束の一部を反射させ、残りを透過させる。透過した光は次の射出側反射面１０２ｂに到達し、その光束の一部は反射され、残りは透過する。射出側反射面１０２ｃも同様である。したがって、ライトガイド１０の基板１００の内部を透過してきた光束は複数の射出側反射面１０２ａ〜１０２ｃでそれぞれ反射され、基板１００の第二面１００ｂを透過して外部に射出される。これにより、ライトガイド１０の基板１００に導入された光束は拡大されて該基板１００から射出され、観察者の眼Ｅの前には表示素子１２の表示面上に形成された画像が虚像として表示される。なお、一般的に複数の射出側反射面１０２ａ〜１０２ｃの反射率は同一であるが、必ずしも同一である必要はない。 This image light is reflected by the incident side reflecting surface 101 and then transmitted through the inside of the substrate 100 while being reflected once or multiple times by the first surface 100a and the second surface 100b, and is located at the position closest to the incident side reflecting surface 101. It reaches a certain ejection side reflecting surface 102a. The emission side reflecting surface 102a reflects a part of the reached light flux and transmits the rest. The transmitted light reaches the next emission side reflecting surface 102b, a part of the light flux is reflected, and the rest is transmitted. The same applies to the injection side reflecting surface 102c. Therefore, the light flux transmitted through the inside of the substrate 100 of the light guide 10 is reflected by the plurality of ejection side reflecting surfaces 102a to 102c, respectively, and is transmitted to the outside through the second surface 100b of the substrate 100. As a result, the light flux introduced into the substrate 100 of the light guide 10 is magnified and emitted from the substrate 100, and the image formed on the display surface of the display element 12 is displayed as a virtual image in front of the observer's eye E. Will be done. In general, the reflectances of the plurality of ejection side reflecting surfaces 102a to 102c are the same, but they do not necessarily have to be the same.

次に、上記ライトガイド１０の製造方法について説明する。図３は本発明の一実施例であるライトガイド製造方法の説明図である。 Next, a method of manufacturing the light guide 10 will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram of a light guide manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

従来技術である図９と同様に、基板１００は複数の透明な基材１１０（１１０Ａ、１１０Ｂ）を単列状に接合することにより形成される。そして、隣接する二つの基材１１０Ａ、１１０Ｂの間の接合面が入射側反射面１０１や射出側反射面１０２ａ〜１０２ｃとなる。その両側に部分反射面が形成される基材１１０、具体的に図１で言えば、射出側反射面１０２ｂと射出側反射面１０２ｃとの間の基板１００を構成する基材、射出側反射面１０２ａと射出側反射面１０２ｂとの間の基板１００を構成する基材、は図３に示すようにｘ−ｙ平面上の断面が菱形形状であり、ｚ軸方向に延伸する棒状の部材である。 Similar to FIG. 9 which is a conventional technique, the substrate 100 is formed by joining a plurality of transparent base materials 110 (110A, 110B) in a single row. Then, the joint surface between the two adjacent base materials 110A and 110B becomes the incident side reflecting surface 101 and the emitting side reflecting surface 102a to 102c. A base material 110 on which partial reflection surfaces are formed on both sides thereof, specifically, a base material constituting a substrate 100 between an injection side reflection surface 102b and an injection side reflection surface 102c, an injection side reflection surface. As shown in FIG. 3, the base material constituting the substrate 100 between the 102a and the ejection side reflecting surface 102b is a rod-shaped member having a rhombic cross section on the xy plane and extending in the z-axis direction. ..

一つの基材１１０Ａの対向する二つの面１１０ａ、１１０ｂは基板１００の第一面１００ａ、第二面１００ｂの一部となる面である。また、この基材１１０Ａにあって隣接する別の基材１１０Ｂと接合される面にはそれぞれ、最表層が網目形成酸化物膜層である光学膜層１１１が形成されている。一方、隣接する基材１１０Ｂにあって上記基材１１０Ａと接合される面には網目形成酸化物膜層１１２が形成されている。 The two facing surfaces 110a and 110b of one base material 110A are surfaces that are a part of the first surface 100a and the second surface 100b of the substrate 100. Further, an optical film layer 111 whose outermost surface layer is a network-forming oxide film layer is formed on each surface of the base material 110A to be joined to another adjacent base material 110B. On the other hand, a network-forming oxide film layer 112 is formed on the surface of the adjacent base material 110B to be joined to the base material 110A.

基材１１０Ａに形成されている光学膜層１１１の主体は誘電体多層膜であり、各膜層の材料、厚さ（光学厚さ）、膜層の構成（枚数など）によって、その光学特性が決まる。ただし、ここでは、図３（ｂ）に示すように二つの基材１１０Ａ、１１０Ｂを接合したとき、光学膜層１１１の最表層にある網目形成酸化物膜層にさらに所定厚さの網目形成酸化物膜層１１２が積層される構造となるため、これら全体で所定の光学特性、つまりは部分反射面としての所望の反射特性（又は透過特性）が得られるように光学膜層１１１及び網目形成酸化物膜層１１２が設計される。 The main body of the optical film layer 111 formed on the base material 110A is a dielectric multilayer film, and its optical characteristics vary depending on the material, thickness (optical thickness), and composition (number of sheets, etc.) of each film layer. It is decided. However, here, when the two base materials 110A and 110B are joined as shown in FIG. 3B, a network-forming oxide film layer having a predetermined thickness is further applied to the network-forming oxide film layer on the outermost surface of the optical film layer 111. Since the material film layer 112 is laminated, the optical film layer 111 and the network-forming oxidation are obtained so that predetermined optical characteristics, that is, desired reflection characteristics (or transmission characteristics) as a partially reflecting surface can be obtained as a whole. The film layer 112 is designed.

一般に知られているように網目形成酸化物はそれのみで３次元網目構造を形成し得る物質であり、典型的にはＳｉＯ2であるが、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3などでもよい。基材１１０Ａ、１１０Ｂはガラス製であるが、ガラスの主成分のほかに屈折率を高くするために様々な成分が添加されており、そのために接合性が低くなっている。これに対し、この実施例の製造方法では、いずれの基材１１０Ａ、１１０Ｂも接合面にはガラスでなく網目形成酸化物膜層が露出している。そのため、基材１１０Ａ、１１０Ｂ同士を良好に接合して、その接合面に最表層が網目形成酸化物膜層である光学膜層１１１と網目形成酸化物膜層１１２とから成る部分反射面を形成することができる。また、虚像の拡大率や軽量化等のために基材１１０Ａ、１１０Ｂの硝材の種類を変更した場合でも、接合条件を見直す必要がない。また、両側に部分反射面が形成される基材の両面の光学膜層の膜構造は同一であるので、基材を接合する際に基材の接合面の表裏を問わず、表裏の間違いによる不具合品の発生を防止することができる。As is generally known, the network-forming oxide is a substance capable of forming a three-dimensional network structure by itself, and is typically SiO 2 , but may be B 2 O 3 , Al 2 O 3 , or the like. Although the base materials 110A and 110B are made of glass, various components are added in order to increase the refractive index in addition to the main component of glass, and therefore the bondability is low. On the other hand, in the production method of this example, not glass but a network-forming oxide film layer is exposed on the joint surface of both the base materials 110A and 110B. Therefore, the base materials 110A and 110B are satisfactorily bonded to each other, and a partially reflective surface composed of an optical film layer 111 whose outermost surface layer is a network-forming oxide film layer and a network-forming oxide film layer 112 is formed on the bonding surface. can do. Further, even when the types of the glass materials of the base materials 110A and 110B are changed in order to reduce the magnification and weight of the virtual image, it is not necessary to review the joining conditions. Further, since the film structure of the optical film layers on both sides of the base material on which the partial reflection surfaces are formed on both sides is the same, it depends on the mistake on the front and back sides regardless of the front and back sides of the joint surface of the base material when joining the base materials. It is possible to prevent the occurrence of defective products.

図４〜図７はいずれも本発明の他の実施例であるライトガイド製造方法の説明図である。図３に示した例では、基材１１０Ｂの接合面には光学膜層がなく網目形成酸化物膜層１１２のみが形成されていたが、図４、図５に示す例では、基材１１０Ｂの接合面にも最表層が網目形成酸化物膜層である光学膜層１１３、１１１が形成されている。 4 to 7 are explanatory views of a light guide manufacturing method according to another embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 3, there was no optical film layer on the bonding surface of the base material 110B, and only the network-forming oxide film layer 112 was formed. However, in the examples shown in FIGS. 4 and 5, the base material 110B was formed. Optical film layers 113 and 111 whose outermost surface is a network-forming oxide film layer are also formed on the joint surface.

図４と図５の相違は、図４では基材１１０Ｂの接合面に形成されている光学膜層１１３と基材Ａの接合面に形成されている光学膜層１１１とは膜層の構造が異なるのに対し、図５では基材１１０Ｂと基材１１０Ａとで膜層の構造が同一の光学膜層１１１が接合面に形成されている点である。
いずれの場合にも図４（ｂ）、図５（ｂ）に示すように二つの基材１１０Ａ、１１０Ｂを接合したとき、間に網目形成酸化物膜層を挟んで二つの光学膜層が積層される構造となるため、これら全体で部分反射面としての所望の反射特性（又は透過特性）が得られるように、最表層が網目形成酸化物膜層である光学膜層１１１、１１３がそれぞれ設計される。The difference between FIGS. 4 and 5 is that in FIG. 4, the optical film layer 113 formed on the joint surface of the base material 110B and the optical film layer 111 formed on the joint surface of the base material A have a film layer structure. On the other hand, in FIG. 5, the optical film layer 111 having the same film layer structure is formed on the joint surface between the base material 110B and the base material 110A.
In either case, when the two substrates 110A and 110B are joined as shown in FIGS. 4 (b) and 5 (b), the two optical film layers are laminated with a network-forming oxide film layer sandwiched between them. The optical film layers 111 and 113, each of which has a network-forming oxide film layer as the outermost layer, are designed so that the desired reflection characteristics (or transmission characteristics) as a partial reflection surface can be obtained as a whole. Will be done.

図４、図５に示した例のいずれにおいても、図３に示した例と同様に、良好に二つの基材１１０Ａ、１１０Ｂを接合することができる。また、図３に示した例と同様に、両側に部分反射面が形成される基材の両面の光学膜層の膜構造は同一であるので、基材を接合する際に基材の接合面の表裏を問わず、表裏の間違いによる不具合品の発生を防止することができる。また特に、図５に示した例では、各基材において他の基材と接合される面には全て同じ膜構造の光学膜層１１１が形成されるので、両側に部分反射面（つまりは射出側反射面）が形成される基材は全て同じものを使用することができる。そのため、複数の基材を単列状に接合して基板１００を製作する際に基材の配列順序を入れ替えても何ら問題がなく、さらに一層製造性が向上する。 In any of the examples shown in FIGS. 4 and 5, the two base materials 110A and 110B can be satisfactorily bonded to each other in the same manner as in the example shown in FIG. Further, as in the example shown in FIG. 3, since the film structures of the optical film layers on both sides of the base material on which the partial reflection surfaces are formed on both sides are the same, the joint surface of the base material is formed when the base materials are joined. Regardless of the front and back, it is possible to prevent the occurrence of defective products due to mistakes on the front and back. Further, in particular, in the example shown in FIG. 5, since the optical film layer 111 having the same film structure is formed on all the surfaces of each substrate to be bonded to the other substrate, the partially reflective surfaces (that is, the injections) are formed on both sides. The same base material can be used for all the base materials on which the side reflecting surface) is formed. Therefore, there is no problem even if the arrangement order of the base materials is changed when the substrate 100 is manufactured by joining a plurality of base materials in a single row, and the manufacturability is further improved.

図３〜図５に示した例では、接合対象である相対する面の表面層はいずれも網目形成酸化物膜層であるが、基材のガラス面自体が露出していなければ網目形成酸化物膜層はいずれか一方の面にのみ形成されていればよい。図６、図７はこうした場合の実施例であり、図６に示した例では、最表層に網目形成酸化物膜層を有さない光学膜層１１４が基材１１０Ａの一方の側の接合面に形成され、該基材１１０Ａの他方の側の接合面には網目形成酸化物膜層１１２が形成されている。隣接する基材１１０Ｂも同様である。したがって、図６（ｂ）に示すように接合された状態でその接合面に形成される部分反射面の膜層構造は図３に示した例とほぼ同様である。 In the examples shown in FIGS. 3 to 5, the surface layers of the opposing surfaces to be bonded are all network-forming oxide film layers, but if the glass surface itself of the base material is not exposed, the network-forming oxide The membrane layer need only be formed on one of the surfaces. 6 and 7 are examples in such a case. In the example shown in FIG. 6, the optical film layer 114 having no network-forming oxide film layer on the outermost surface is the bonding surface on one side of the base material 110A. A network-forming oxide film layer 112 is formed on the joint surface on the other side of the base material 110A. The same applies to the adjacent base material 110B. Therefore, the film layer structure of the partially reflective surface formed on the joint surface in the state of being joined as shown in FIG. 6B is almost the same as the example shown in FIG.

この図６の例では、両側に部分反射面が形成される基材１１０Ａ、１１０Ｂとして同じ種類の基材を使用することができる。そのため、各基材の表裏の入れ替えはできないものの、図５に示した例と同様に、複数の基材を単列状に接合して基板１００を製作する際に基材の配列順序を入れ替えても何ら問題がなく、製造性が向上する。 In the example of FIG. 6, the same type of base material can be used as the base materials 110A and 110B having partially reflective surfaces formed on both sides. Therefore, although the front and back surfaces of each base material cannot be exchanged, the arrangement order of the base materials is changed when the substrate 100 is manufactured by joining a plurality of base materials in a single row as in the example shown in FIG. There is no problem, and the manufacturability is improved.

一方、図７に示した例では、基材１１０Ａの両方の面に最表層に網目形成酸化物膜層を有さない光学膜層１１４が形成され、該基材１１０Ａに隣接する基材１１０Ｂの相対する面には網目形成酸化物膜層１１２が形成されている。したがって、図７（ｂ）に示すように接合された状態でその接合面に形成される部分反射面の膜層構造は図６に示した例と同様である。ただし、この場合には、両側に部分反射面が形成される基材１１０Ａ、１１０Ｂは接合面となる面の膜構造が異なる。そのため、この場合には基材の配列順序の入れ替えはできないものの、各基材の表裏の入れ替えは可能であり、表裏の間違いによる不具合品の発生を防止することができる。 On the other hand, in the example shown in FIG. 7, an optical film layer 114 having no network-forming oxide film layer is formed on both surfaces of the base material 110A, and the base material 110B adjacent to the base material 110A is formed. A network-forming oxide film layer 112 is formed on the opposing surfaces. Therefore, the film layer structure of the partially reflective surface formed on the joint surface in the joined state as shown in FIG. 7 (b) is the same as the example shown in FIG. However, in this case, the base materials 110A and 110B having the partially reflective surfaces formed on both sides have different film structures on the surfaces to be the joint surfaces. Therefore, in this case, although the arrangement order of the base materials cannot be changed, the front and back sides of each base material can be changed, and it is possible to prevent the occurrence of defective products due to mistakes in the front and back sides.

なお、上記説明では、部分反射面である射出側反射面１０２ａ〜１０２ｃを基板１００の内部に形成する際の構造について述べたが、ミラー等による反射面である入射側反射面１０１を基板１００の内部に形成する際にも同様の方法を採ることができることは明らかである。また、図１に示した例では射出側反射面は３枚のみであるが、任意の枚数の射出側反射面を同様の方法で形成できることは当然である。 In the above description, the structure when the injection side reflection surface 102a to 102c which is a partial reflection surface is formed inside the substrate 100 has been described, but the incident side reflection surface 101 which is a reflection surface by a mirror or the like is formed on the substrate 100. It is clear that the same method can be adopted when forming inside. Further, in the example shown in FIG. 1, there are only three injection-side reflective surfaces, but it is natural that an arbitrary number of injection-side reflective surfaces can be formed by the same method.

また、上記実施例におけるライトガイドでは、基板１００の第三面１００ｃと第四面１００ｄとが互いに平行となっているが、第三面１００ｃ及び第四面１００ｄはｘ−ｙ平面に平行である必要はない。即ち、第一面１００ａ、第二面１００ｂ、入射側反射面１０１、及び、射出側反射面１０２ａ〜１０２ｃと第三面１００ｃ及び第四面１００ｄとは垂直である必要はなく、それらの間の角度や第三面１００ｃ及び第四面１００ｄの面の形状は任意に定めることができる。 Further, in the light guide in the above embodiment, the third surface 100c and the fourth surface 100d of the substrate 100 are parallel to each other, but the third surface 100c and the fourth surface 100d are parallel to the xy plane. There is no need. That is, the first surface 100a, the second surface 100b, the incident side reflecting surface 101, and the injection side reflecting surfaces 102a to 102c need not be perpendicular to the third surface 100c and the fourth surface 100d, and are between them. The angle and the shapes of the third surface 100c and the fourth surface 100d can be arbitrarily determined.

また上記実施例におけるライトガイドの製造方法では、二種類の基材１１０Ａ、１１０Ｂを用いているが、基材の種類は二種類に限定されるものではなく、一つのライトガイドを構成する全ての基材が異なる種類であってもよい。 Further, in the method for manufacturing a light guide in the above embodiment, two types of base materials 110A and 110B are used, but the types of base materials are not limited to two types, and all of the light guides constituting one type. The base material may be of a different type.

また上記実施例では、ライトガイドにおける複数の部分反射面の反射率が同一であることを前提としていたが、反射率が同一でない場合もあり得る。複数の部分反射面の反射率が互いに異なる場合であっても、基材を接合したときに所望の反射特性が得られるように接合される二つの基材の面上の光学膜を設計すればよい。ただし、その場合には、例えば一つの基材の両面にそれぞれ最表層が網目形成酸化物膜層である光学膜層１１１を形成する場合でも、その膜構造は同一であるとは限らず、基材の表裏の入れ替えができない場合もあり得る。また同様に、基材の配列順序の入れ替えができない場合もあり得る。 Further, in the above embodiment, it is assumed that the reflectances of the plurality of partially reflecting surfaces in the light guide are the same, but the reflectances may not be the same. Even if the reflectances of multiple partially reflective surfaces are different from each other, if the optical film on the surfaces of the two substrates to be bonded is designed so that the desired reflection characteristics can be obtained when the substrates are bonded. Good. However, in that case, for example, even when the optical film layer 111 whose outermost layer is a network-forming oxide film layer is formed on both sides of one substrate, the film structure is not always the same, and the group It may not be possible to replace the front and back of the material. Similarly, it may not be possible to change the arrangement order of the base materials.

また上記実施例におけるライトガイドの製造方法では、基材１１０を断面菱形形状とし、その第一面１１０ａ及び第二面１１０ｂがそれぞれライトガイド１００の第一面１００ａ及び第二面１００ｂの一部を形成する構成としているが、例えば複数の板状である基材を接合した後に、該基材を研削したり研磨したりする等の外形加工を施して、ライトガイド１００の第一面１００ａ及び第二面１００ｂを形成してもよい。その場合、基材の断面形状は菱形形状に限らず、平板形状など、接合面以外の形状は任意で構わない。 Further, in the method for manufacturing a light guide in the above embodiment, the base material 110 has a rhombic cross section, and the first surface 110a and the second surface 110b thereof form a part of the first surface 100a and the second surface 100b of the light guide 100, respectively. Although it is configured to be formed, for example, after joining a plurality of plate-shaped base materials, the base materials are subjected to external processing such as grinding or polishing to perform external processing such as grinding or polishing of the base materials to form the first surface 100a and the first surface 100a of the light guide 100. Two sides 100b may be formed. In that case, the cross-sectional shape of the base material is not limited to the rhombus shape, and any shape other than the joint surface such as a flat plate shape may be used.

また、上記の製造方法により製造された本発明に係るライトガイドは上述したような画像表示装置への使用に限らず、入射光束幅を変化させることが必要な様々な用途に使用することができる。また、ライドガイドの使用の態様は特に問わないから、光を射出側反射面１０２ａ〜１０２ｃ（つまりは部分反射面）側から基板１００の内部に入射し、入射側反射面１０１側から外部へ取り出すようにしてもよい。 Further, the light guide according to the present invention manufactured by the above manufacturing method can be used not only for the above-mentioned image display device but also for various applications where it is necessary to change the incident luminous flux width. .. Further, since the mode of use of the ride guide is not particularly limited, light is incident on the inside of the substrate 100 from the emission side reflection surface 102a to 102c (that is, the partial reflection surface) side, and is taken out from the incident side reflection surface 101 side to the outside. You may do so.

さらにまた、上記実施例はあくまでも本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜、変更や修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。 Furthermore, the above-described embodiment is merely an example of the present invention, and it is natural that even if changes, modifications, and additions are made as appropriate within the scope of the gist of the present invention, they are included in the claims of the present application.

１…画像表示装置
１０…ライトガイド
１００…基板
１００ａ…第一面
１００ｂ…第二面
１００ｃ…第三面
１００ｄ…第四面
１０１…入射側反射面
１０２ａ〜１０２ｃ…射出側反射面
１１…光源部
１２…表示素子
１３…コリメート光学系
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ…基材
１１０ａ…第一面
１１０ｂ…第二面
１１１、１１３…最表層が網目形成酸化物膜層である光学膜層
１１２…網目形成酸化物膜層
１１４…最表層に網目形成酸化物膜層を有さない光学膜層1 ... Image display device 10 ... Light guide 100 ... Substrate 100a ... First surface 100b ... Second surface 100c ... Third surface 100d ... Fourth surface 101 ... Incident side reflecting surface 102a-102c ... Ejecting side reflecting surface 11 ... Light source unit 12 ... Display element 13 ... Collimating optical system 110, 110A, 110B ... Base material 110a ... First surface 110b ... Second surface 111, 113 ... Optical film layer 112 ... The outermost layer is a network-forming oxide film layer. Material film layer 114 ... Optical film layer having no network-forming oxide film layer on the outermost surface

Claims (10)

互いに平行に対向する第一面及び第二面を有する透明な基板の内部に、前記第一面及び第二面に対して所定角度で以て傾斜している複数の部分反射面を有するライトガイドを製造する方法であって、
それぞれが前記基板の構成部材である複数の透明な基材同士を接合し、二つの基材の間の接合面に前記部分反射面を形成するものであり、接合前に、接合される一方の基材の面に、網目形成酸化物膜層、又は最表面が網目形成酸化物膜層である光学膜層のいずれかを形成するとともに、接合される他方の基材の面に少なくとも光学膜層を形成しておき、接合によりそれら一又は二の光学膜層と網目形成酸化物膜層とが積層された状態において前記部分反射面としての所定の光学特性となるように各膜層の構造が定められることを特徴とするライトガイドの製造方法。A light guide having a plurality of partially reflecting surfaces inclined at a predetermined angle with respect to the first surface and the second surface inside a transparent substrate having a first surface and a second surface facing each other in parallel. Is a method of manufacturing
A plurality of transparent base materials, each of which is a constituent member of the substrate, are joined to each other to form the partially reflective surface on the joint surface between the two base materials, and one of them is joined before joining. Either a network-forming oxide film layer or an optical film layer whose outermost surface is a network-forming oxide film layer is formed on the surface of the base material, and at least the optical film layer is formed on the surface of the other base material to be bonded. The structure of each film layer has a predetermined optical characteristic as the partially reflective surface in a state where one or two of the optical film layers and the network-forming oxide film layer are laminated by bonding. A method of manufacturing a light guide, which is characterized by being defined. 請求項１に記載のライトガイドの製造方法であって、
接合される一方の基材の面に網目形成酸化物膜を形成するとともに、接合される他方の基材の面に光学膜層を形成しておくことを特徴とするライトガイドの製造方法。The method for manufacturing a light guide according to claim 1.
A method for producing a light guide, which comprises forming a network-forming oxide film on the surface of one of the base materials to be joined and forming an optical film layer on the surface of the other base material to be joined. 請求項１に記載のライトガイドの製造方法であって、
接合される一方の基材の面に網目形成酸化物膜を形成するとともに、接合される他方の基材の面に最表面が網目形成酸化物膜層である光学膜層を形成しておくことを特徴とするライトガイドの製造方法。The method for manufacturing a light guide according to claim 1.
A network-forming oxide film is formed on the surface of one of the substrates to be bonded, and an optical film layer having a network-forming oxide film layer on the outermost surface is formed on the surface of the other substrate to be bonded. A method of manufacturing a light guide characterized by. 請求項１に記載のライトガイドの製造方法であって、
接合される一方の基材の面に最表面が網目形成酸化物膜層である光学膜層を形成するとともに、接合される他方の基材の面に光学膜層を形成しておくことを特徴とするライトガイドの製造方法。The method for manufacturing a light guide according to claim 1.
It is characterized in that an optical film layer whose outermost surface is a network-forming oxide film layer is formed on the surface of one of the base materials to be bonded, and an optical film layer is formed on the surface of the other base material to be bonded. The manufacturing method of the light guide. 請求項１に記載のライトガイドの製造方法であって、
接合される一方の基材の面に最表面が網目形成酸化物膜層である光学膜層を形成するとともに、接合される他方の基材の面にも最表面が網目形成酸化物膜層である光学膜層を形成しておくことを特徴とするライトガイドの製造方法。The method for manufacturing a light guide according to claim 1.
An optical film layer whose outermost surface is a network-forming oxide film layer is formed on the surface of one of the base materials to be bonded, and the outermost surface is a network-forming oxide film layer on the surface of the other substrate to be bonded. A method for manufacturing a light guide, which comprises forming a certain optical film layer. 請求項２〜５のいずれか１項に記載のライトガイドの製造方法であって、
複数の基材を単列状に接合することで基板を形成するとともに隣接する複数の部分反射面を形成するものであり、少なくともその両側に部分反射面がそれぞれ形成される基材は、その部分反射面に対応する両側の面に互いに異なる膜層を有することを特徴とするライトガイドの製造方法。The method for manufacturing a light guide according to any one of claims 2 to 5.
A substrate is formed by joining a plurality of base materials in a single row, and a plurality of adjacent partially reflecting surfaces are formed. The base material on which at least the partially reflecting surfaces are formed on both sides thereof is the portion. A method for manufacturing a light guide, which comprises having different film layers on both side surfaces corresponding to a reflective surface. 請求項６に記載のライトガイドの製造方法であって、
その両側に部分反射面がそれぞれ形成される基材が複数あり、該複数の基材同士で各基材の両側の面にそれぞれ形成される膜層は同一の膜構造であることを特徴とするライトガイドの製造方法。The method for manufacturing a light guide according to claim 6.
It is characterized in that there are a plurality of base materials on which partial reflection surfaces are formed on both sides thereof, and the film layers formed on both side surfaces of the plurality of base materials have the same film structure. How to make a light guide. 請求項２〜５のいずれか１項に記載のライトガイドの製造方法であって、
複数の基材を単列状に接合することで基板を形成するとともに隣接する複数の部分反射面を形成するものであり、その両側に部分反射面がそれぞれ形成される基材が複数あって、該複数の基材はそれぞれ、その両側の面に形成される膜層が同一の膜構造であることを特徴とするライトガイドの製造方法。The method for manufacturing a light guide according to any one of claims 2 to 5.
A substrate is formed by joining a plurality of base materials in a single row, and a plurality of adjacent partially reflecting surfaces are formed, and there are a plurality of base materials on which partial reflecting surfaces are formed on both sides thereof. A method for producing a light guide, wherein each of the plurality of substrates has the same film structure as the film layers formed on both side surfaces thereof. 請求項５に記載のライトガイドの製造方法であって、
複数の基材を単列状に接合することで基板を形成するとともに隣接する複数の部分反射面を形成するものであり、その両側に部分反射面がそれぞれ形成される基材が複数あって、該複数の基材は両側の面にそれぞれ形成される膜層が全て同一の膜構造であることを特徴とするライトガイドの製造方法。The method for manufacturing a light guide according to claim 5.
A substrate is formed by joining a plurality of base materials in a single row, and a plurality of adjacent partially reflecting surfaces are formed, and there are a plurality of base materials on which partial reflecting surfaces are formed on both sides thereof. A method for producing a light guide, wherein the plurality of base materials have the same film structure in all the film layers formed on both side surfaces. 互いに平行に対向する第一面及び第二面を有する透明な基板の内部に、前記第一面及び第二面に対して所定角度で以て傾斜している複数の部分反射面を有するライトガイドであって、
前記基板は複数の透明な基材から成り、その複数の基材の中の二つの基材の間の接合面に前記部分反射面が形成され、該部分反射面は接合面を挟んだ一方又は両方の基材の面に形成された光学膜層と少なくとも一つの網目形成酸化物膜層とを含んで所定の光学特性となるように形成されていることを特徴とするライトガイド。A light guide having a plurality of partially reflecting surfaces inclined at a predetermined angle with respect to the first surface and the second surface inside a transparent substrate having a first surface and a second surface facing each other in parallel. And
The substrate is composed of a plurality of transparent substrates, and the partially reflective surface is formed on a joint surface between two substrates in the plurality of substrates, and the partially reflective surface sandwiches the joint surface or A light guide characterized in that an optical film layer formed on the surfaces of both substrates and at least one network-forming oxide film layer are included and formed so as to have predetermined optical characteristics.
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