TWI621885B - 導光裝置之製造方法、導光裝置及虛像顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種可組裝至虛像顯示裝置中之導光裝置之製造方法，且近似眼鏡之形態，使外觀之形狀良好，且將塊狀之導光構件之接合部分中之精度維持於較高之狀態，確保導光之光學性功能的導光裝置之製造方法、導光裝置及使用導光裝置之虛像顯示裝置。
於導光裝置20之製造時，利用第1及第2接合用翼肋R1、R2，自特定之偏移方向使導光稜鏡10與對向稜鏡50連結。此時，利用偏移方向相對於第1接合面AS之傾斜角度之差異引起之第1接合面AS與第2接合面BS間之間隙之大小差異，控制接著劑之流動之方向，於所需之狀態下進行填充，從而較高精度地維持由接著劑形成之接合部JN。

Description

導光裝置之製造方法、導光裝置及虛像顯示裝置
本發明係關於一種為了對觀察者提示藉由圖像顯示元件而形成之影像而導引影像光之導光裝置之製造方法等，尤其關於一種適合穿戴於觀察者之頭部之頭戴式顯示器之導光裝置之製造方法、導光裝置及使用導光裝置之虛像顯示裝置。
已提出有各種裝入至穿戴於觀察者頭部之頭戴式顯示器(以下，亦稱為HMD(Head Mount Display，頭戴式顯示器))等之虛像顯示裝置之光學系統，尤其亦提出有多種配置於眼睛前方之導光用稜鏡(例如參照專利文獻1、2等)。
對於HMD等虛像顯示裝置，正期望發展小型化及輕量化、以及不使畫質降低地達成廣視角化。又，若設為完全覆蓋觀察者之視界僅影像光可見之狀態，則導致觀察者無法獲悉外界之狀態而感到不安。取而代之，藉由使外界與影像疊合地可見之透視，而創造出虛擬現實般之新用途。因此，期待不妨礙外界之視界地將影像光疊合顯示之顯示器。
考慮到以上狀況，例如可藉由利用具有複數個自由曲面且透視地配置於觀察者之眼睛前方之透視型之稜鏡構成導光裝置，而近似眼鏡之形態地使觀察者之穿戴感提昇，從而使外觀之形狀較佳。於適用於具有透視功能之虛像顯示裝置之導光裝置之情形時，例如為了使外 界光與影像光疊合，而於塊狀之導光稜鏡之一端設置傾斜之半穿透面，於此情形時，為了彌補該半穿透面之傾斜，從而均勻地地覆蓋眼睛前方，而必須接合成對之其他塊狀之透光構件(對向稜鏡)。於該接合時，若例如導致氣泡進入至接合部位，或於反射面產生扭曲，則無法確保良好之透視性能或圖像形成，故而，藉由在用於接合之接著時適當地控制例如接著劑之流動之方向等，而使接著劑之填充狀態成為良好變得重要。
然而，於接合部位由自由曲面形成之類之情形時，對該自由曲面塗佈應成為接合部之接著劑進行接合，但以在所需之狀態下填充接著劑之方式進行控制未必容易。
再者，即便於不具有透視功能之情形時，例如為了擷取影像光而設置傾斜之反射面，此情形與使其具有透視功能之情形相同，因外觀或強度之問題，而存在使成對之塊狀之構件接合於設置反射面之部位之情形，從而對於此種反射面存在產生扭曲等之虞。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平11-149003號公報
[專利文獻2]日本專利特開平10-268114號公報
本發明係鑒於上述先前技術而完成者，其目的在於提供一種可裝入至虛像顯示裝置，且可近似眼鏡之形態地使外觀之形狀較佳且可提昇塊狀之導光稜鏡與對向稜鏡之接合部分之製造之作業性同時確保光學性功能之導光裝置之製造方法、導光裝置及使用導光裝置之虛像顯示裝置。
為達成上述目的，本發明之導光裝置之製造方法係(a)導光裝置之製造方法，包括：(a1)導光稜鏡，其於導光側之接合面即第1接合面具有進行在內部傳播之影像光之反射之反射鏡層；(a2)對向稜鏡， 其具有與第1接合面對向地配置之對應於第1接合面之對向側之接合面即第2接合面，且藉由隔著反射鏡層，將第1接合面與第2接合面接合而接合於導光稜鏡；及(a3)接合部，其由填充於第1接合面與第2接合面之接著區域之接著劑形成；且，(b)於導光稜鏡中，第1接合面係自由曲面，(c)於對向稜鏡中，第2接合面係與第1接合面大致相同形狀之自由曲面，且導光裝置之製造方法包括如下步驟：(d)準備步驟，其係使第1接合面與第2接合面對向，且相對於特定之偏移方向，可接近地配置導光稜鏡與對向稜鏡，該特定之偏移方向係使對於第1接合面之一端側之傾斜角度與對於另一端側之傾斜角度成為相同朝向且大小不同者；(e)接著劑塗佈步驟，其係對準備步驟中對向之第1接合面與第2接合面中之至少一面塗佈接著劑；(f)接著步驟，其係使第2接合面與第1接合面沿偏移方向接近，使接著劑塗佈步驟中塗佈之接著劑介置地填充於導光稜鏡與對向稜鏡之間；以及(g)接合步驟，其係使接著步驟中填充於第1接合面與第2接合面之間之接著劑硬化，形成將導光稜鏡與對向稜鏡接合之接合部。此處，所謂偏移方向對於導光側接合面之傾斜角度係指在導光側接合面之各點上，表示偏移方向之方向向量相對於例如該點中之切線面之類規定導光側接合面之方向之平面所成的角度。又，所謂一傾斜角度與另一傾斜角度為相同朝向係指例如關於確定各傾斜角度之上述平面之法線向量與表示偏移方向之方向向量之內積之正負於一傾斜角度與另一傾斜角度成為相同。
上述導光裝置之製造方法係藉由使導光稜鏡與對向稜鏡自特定之偏移方向接近，使第1接合面與第2接合面接合而使導光稜鏡與對向稜鏡連結。此時，即便利用該偏移方向相對於第1接合面之傾斜角度之差異，使具有不易對準之自由曲面之第1接合面與第2接合面接著時，亦可於接著時，使形成於兩面間之間隙(接著區域)之大小成為因第1接合面上之位置而不同者。可藉由該間隙之差異，而簡單地控制 接著劑之流動之方向等填充過程，提昇藉由接著劑之填充而製造接合部時之作業性，同時將光學性精度維持於較高之狀態。又，可將形成接合部並且配置進行影像光之反射之反射鏡層之第1接合面及第2接合面設為自由曲面，故而，亦可將其他有助於導光之面等形成外觀之面設為自由曲面，從而可使導光裝置之眼睛前方部分近似眼鏡之形態地成為外觀之形狀較佳者。
本發明之具體態樣係於上述導光裝置之導光稜鏡中，第1接合面為凸面形狀，於對向稜鏡中，第2接合面為凹面形狀，於準備步驟中，偏移方向係使對於第1接合面之一端側之傾斜角度小於對於另一端側之傾斜角度之方向。於此情形時，於接著步驟中使第2接合面與第1接合面接近時，可使第1接合面之一端側之間隙與另一端側之間隙相比於更早之階段變窄。藉此，可將接著劑之流動等填充過程控制為所需之狀態。
本發明之另一態樣係於接著劑塗佈步驟中，將接著劑塗佈於第1接合面之一端側，於接著步驟中，使接著劑以自第1接合面中之對於偏移方向之傾斜角度較小之側朝向傾斜角度較大之側之方式流動。於此情形時，可一面使塗佈於第1接合面之一端側之接著劑朝向第1接合面之另一端側流動，一面進行接著劑之填充。
本發明之又一態樣係導光稜鏡具有突起狀之第1接合用翼肋，對向稜鏡具有對應於第1接合用翼肋之突起狀之第2接合用翼肋，於接著步驟中，藉由使導光稜鏡與對向稜鏡以第1接合用翼肋與第2接合用翼肋為保持之基準地沿偏移方向滑動移動而將導光稜鏡與對向稜鏡接著。於此情形時，可藉由以第1及第2接合用翼肋為保持之基準利用滑動移動進行接著，而使導光稜鏡與對向稜鏡之相對位置關係變得精確，且較高地維持接著步驟中之接著劑之流動之控制精度。
本發明之又一態樣係導光稜鏡具有第1及第2表面，該等第1及第 2表面係隔著第1接合面相互對向配置，且包含使來自影像顯示元件之影像光於內面側進行反射同時被導引之自由曲面，導光稜鏡在沿著第1及第2表面之間中之設置於第1接合面之區域外之側方端部之至少一部分之狀態下具有第1接合用翼肋。於此情形時，第1及第2表面成為包含自由曲面之形狀，且於使組裝有導光裝置之虛像顯示裝置之外觀或穿戴狀態成為近似眼鏡者時，可使形成眼睛前方部分且成為外觀之一部分之第1及第2表面，一面維持為沿著臉部之曲面形狀一面確保影像光之導光，並且於設為透視之情形時，可使外界像之觀察下之屈光度成為大致0。進而，可藉由沿第1及第2表面之外周設置第1接合用翼肋，而抑制對所組裝之虛像顯示裝置中之第1接合用翼肋之外觀之影響。
本發明之又一態樣係更包括藉由射出成形而分別形成導光稜鏡與對向稜鏡之成形步驟，且於成形步驟中，在分別沿著導光稜鏡之側方端部與對向稜鏡之側方端部之至少一部分之狀態下一體地形成第1接合用翼肋與第2接合用翼肋。於此情形時，可形成分別具有相對簡單且精度較高之第1接合用翼肋與第2接合用翼肋之導光稜鏡與對向稜鏡。
本發明之又一態樣係第1及第2接合用翼肋分別具有沿側方端部延伸之第1及第2平板部，且第1及第2平板部分別沿進行成形步驟中之射出成形之成形模具之分模線設置，且規定偏移方向。於此情形時，可簡單地製造高精度之翼肋。
本發明之又一態樣係於接著步驟中，使導光稜鏡與對向稜鏡於將第1接合用翼肋之第1平板部之表面與第2接合用翼肋之第2平板部之表面配置於同一平面上之狀態下接近而接著。於此情形時，可例如藉由將平行於同一平面之方向規定為偏移方向，而進行精密之接著及接合步驟之處理。
本發明之又一態樣係對於導光稜鏡之第1接合面與對向稜鏡之第2接合面之自由曲面之形狀為藉由將x、y、z設為極座標中之座標值，將c設為曲率，將An,m設為各項係數參數，將r0設為標準化孔徑，並基於以下之定義式，與接著劑之流動方向之控制相應地實施參數調整而決定。
於此情形時，對於接著劑之流動方向，可更確實地進行於各種方向上促進流動之類之控制，從而例如可實現對於除與偏移方向對應之方向以外之方向之流動之控制。
本發明之又一態樣係將導光稜鏡之導光側接合面與對向稜鏡之對向側接合面以成為對於介置有接合部之彼此之距離之差值，形成接合部之接著區域中之靠近觀察者之側之端部之厚度大於遠離觀察者之側之端部之厚度之形狀之方式接合。於此情形時，即便使應成為接合部之部分中之對於觀察者而言即便增大接合部之寬度亦相對不易明顯之側增大，在接合步驟中，以充分地遍及接著範圍之方式使應成為接合部之接著劑之量增多，亦可使所形成之接合部不易阻礙視界。
本發明之又一態樣係導光稜鏡導引影像光並且可進行外界光之透視，且於導光稜鏡中，反射鏡層係進行影像光之部分反射及外界光之部分透射之半反射層。於此情形時，可經由半反射層同時地觀察影像光與外界光。
於本發明之又一態樣中，對向稜鏡係與導光稜鏡接合而一體地固定並且輔助導光稜鏡之透視功能之輔助稜鏡。於此情形時，可使經由導光裝置之外界之視界成為良好者。
上述虛像顯示裝置之製造方法可藉由使用上述導光裝置之製造方法，而將接合部中之精度維持為較高之狀態，且可將其他有助於導光之面等形成外觀之面設為自由曲面，從而可近似眼鏡之形態而成為外觀之形狀較佳者。
為達成上述目的，本發明之導光裝置包括：(a)導光稜鏡，其於導光側之接合面即第1接合面具有進行在內部傳播之影像光之反射之反射鏡層；(b)對向稜鏡，其具有與第1接合面對向地配置之與第1接合面對應之對向側之接合面即第2接合面，且藉由隔著反射鏡層，將第1接合面與第2接合面接合而接合於導光稜鏡；及(c)接合部，其由填充於第1接合面與第2接合面之接著區域之接著劑所形成；且，(d)於導光稜鏡中，第1接合面為自由曲面，(e)於對向稜鏡中，第2接合面為與第1接合面大致相同形狀之自由曲面，(f)導光稜鏡具有突起狀之第1接合用翼肋，(g)對向稜鏡具有對應於第1接合用翼肋之突起狀之第2接合用翼肋，(h)於導光稜鏡與對向稜鏡中，第1接合用翼肋與第2接合用翼肋沿著使對於第1接合面之一端側之傾斜角度與對於另一端側之傾斜角度不同之特定之偏移方向延伸。
上述導光裝置係於製作時，沿著第1接合用翼肋與第2接合用翼肋所延伸之特定之偏移方向，使第1接合面與第2接合面接近而容易進行接合。如此之接合可利用該偏移方向對於第1接合面之傾斜角度之差異，於接著時使形成於兩面間之間隙(接著區域)之大小成為因第1接合面上之位置而不同者。因此，即便於第1接合面或第2接合面具有不易對準之自由曲面之情形時，亦可控制接著劑之流動之方向等填充過程，使由接著劑形成之接合部中之填充狀態變得良好，從而成為將精度維持為較高之狀態之導光裝置。又，可使形成接合部並且配置進行影像光之反射之反射鏡層之第1接合面及第2接合面成為自由曲面，故而，亦可將其他有助於導光之面等形成外觀之面設為自由曲面，從 而可使導光裝置之眼睛前方部分近似眼鏡之形態而成為外觀之形狀較佳者。
本發明之具體態樣係於上述導光裝置中，將第1接合用翼肋與第2接合用翼肋於分別沿著導光稜鏡之側方端部與對向稜鏡之側方端部之至少一部分之狀態下，藉由射出成形而與導光稜鏡及對向稜鏡一併一體地分別形成。
本發明之另一態樣係第1及第2接合用翼肋分別具有沿側方端部延伸之第1及第2平板部，且第1及第2平板部分別沿著進行射出成形之成形模具之分模線設置，且規定偏移方向。
本發明之又一態樣係關於導光稜鏡之第1接合面與對向稜鏡之第2接合面之自由曲面之形狀藉由將x、y、z設為極座標中之座標值，將c設為曲率，將An,m設為各項係數參數，將r0設為標準化孔徑，並基於以下之定義式，相應於接著劑之流動方向之控制，實施參數調整而決定。
為達成上述目的，本發明之第1之虛像顯示裝置包括：影像顯示元件，其產生影像光；及上述導光裝置，其使來自影像顯示元件之影像光於內面側一面進行反射一面被導引。
上述虛像顯示裝置可藉由使用上述導光裝置，而將接合部中之精度維持於較高之狀態，且亦可將其他有助於導光之面等形成外觀之面設為自由曲面，從而可近似眼鏡之形態，成為外觀之形狀較佳者。
為達成上述目的，本發明之第2虛像顯示裝置(a)係使影像作為虛像由觀察者辨識之虛像顯示裝置，且包括：(b)影像顯示元件，其產 生影像光；(c)導光稜鏡，其係用於朝向觀察者之眼睛，以辨識圖像；及(d)對向稜鏡，其具有使圖像之光自導光稜鏡朝向觀察者之眼睛反射之反射鏡層，且隔著反射鏡層，與導光稜鏡之接合面構成穿透部；(e)於導光稜鏡中，導光稜鏡之接合面為自由曲面，(f)於對向稜鏡中，對向稜鏡之接合面為與導光側接合面大致相同形狀之自由曲面，(g)導光稜鏡具有突起狀之第1接合用翼肋，(h)對向稜鏡具有對應於第1接合用翼肋之突起狀之第2接合用翼肋，(i)於導光稜鏡與對向稜鏡中，第1接合用翼肋與第2接合用翼肋係沿著使對於第1接合面之一端側之傾斜角度與對於另一端側之傾斜角度不同之特定之偏移方向而延伸。
上述虛像顯示裝置係於導光裝置之製作時，沿著第1接合用翼肋與第2接合用翼肋所延伸之特定之偏移方向，使第1接合面與第2接合面接近而變得容易接合，且使由接著劑形成之接合部中之填充狀態變得良好，從而將精度維持於較高之狀態。又，亦可將其他有助於導光之面等形成外觀之面設為自由曲面，從而可近似眼鏡之形態而成為外觀之形狀較佳者。
10‧‧‧導光稜鏡
10g‧‧‧安裝部
10k‧‧‧框架安裝用翼肋
10n、10p‧‧‧接合用翼肋
10s‧‧‧導光稜鏡本體
11‧‧‧第1稜鏡部分
12‧‧‧第2稜鏡部分
15‧‧‧半反射層
18‧‧‧滴流導引部
20‧‧‧導光裝置
27‧‧‧硬塗層
30、31、32、33‧‧‧投射透鏡
39‧‧‧鏡筒
39a‧‧‧卡止構件
39f‧‧‧安裝部39g之上端面
39g‧‧‧安裝部
39m‧‧‧卡止構件39a之內面
39x‧‧‧凸轂
50‧‧‧對向稜鏡
60‧‧‧翼肋
61e‧‧‧第2固定部
61f‧‧‧第1固定部
61s、61u‧‧‧螺孔
61t、61v‧‧‧螺絲
61x‧‧‧凸轂孔
63a‧‧‧保護件108之縱向部分
63b‧‧‧保護件108之橫向部分
65a、65b‧‧‧側方端部
68e‧‧‧碰觸面
68f‧‧‧第1固定部61f之背面
70‧‧‧投射透視裝置
80‧‧‧圖像顯示裝置
81‧‧‧照明裝置
81a‧‧‧光源
81b‧‧‧背光導光部
82‧‧‧影像顯示元件
84‧‧‧驅動控制部
84a‧‧‧光源驅動電路
84b‧‧‧液晶驅動電路
90‧‧‧成形模具
91、92‧‧‧模具
100‧‧‧虛像顯示裝置
100A‧‧‧第1顯示裝置
100B‧‧‧第2顯示裝置
101a‧‧‧第1光學部分
101b‧‧‧第2光學部分
102‧‧‧框架
102a‧‧‧框架102之正面部
102b、102c‧‧‧框架102之側面部
102g‧‧‧框架102之中央部
102m‧‧‧框架102之正面部102a之下表面
102n‧‧‧限制部
102q‧‧‧框架102b前端之孔
104‧‧‧眼鏡腳部分
105a‧‧‧第1像形成本體部
105b‧‧‧第2像形成本體部
105d‧‧‧外表構件
105f‧‧‧本體部105a內側之內構件
108‧‧‧保護件
108a‧‧‧鼻墊構件
108g‧‧‧保護件108之中央部
108i‧‧‧保護件108之第1前端部
108j‧‧‧保護件108之第2前端部
109‧‧‧框狀構件
500‧‧‧安裝裝置
501a‧‧‧第1移動機構
501b‧‧‧第2移動機構
502‧‧‧連通軸部
503‧‧‧位置感測器
510‧‧‧控制部
511a、511b‧‧‧本體部
512a、512b‧‧‧固定夾具
513a、513b‧‧‧驅動裝置
A1‧‧‧箭頭
A0‧‧‧周圍部分
AP‧‧‧眼睛前方形成部
AS‧‧‧第1接合面
AX1~AX5‧‧‧光軸
AXO‧‧‧射出側光軸
BP‧‧‧連接部
BS‧‧‧第2接合面
CC‧‧‧接著劑
CP‧‧‧連結部(嵌合部)
CRa、CRb、CRc‧‧‧間隙
CS1、CS2‧‧‧連結面
CV‧‧‧模腔
D1、D2、D3、EE、FF‧‧‧方向
DD‧‧‧偏移方向
DT‧‧‧槽部
DT1、DT2‧‧‧平面部分
EC‧‧‧眼罩部
EY‧‧‧眼睛
F1、F2‧‧‧平板部分
FB1、FB2‧‧‧平板部
G‧‧‧重力方向
GL‧‧‧影像光
GP1、GP2‧‧‧澆口部
GT‧‧‧澆口
H1、H2‧‧‧寬度
HL‧‧‧外界光
II、OI‧‧‧像面
JN‧‧‧接合部
P1、P2、P3‧‧‧點
PA‧‧‧局部區域
PL‧‧‧分模線
Q1‧‧‧區域
Q2‧‧‧區域
R1‧‧‧第1接合用翼肋
R2‧‧‧第2接合用翼肋
RM‧‧‧光反射膜
RP‧‧‧基底部
S11~S16‧‧‧第1~第6面
S21~S23‧‧‧基準面
S31~S33‧‧‧平坦面部分
S51~S53‧‧‧第1~第3穿透面
S91~S95‧‧‧轉印面
SL‧‧‧照明光
SP‧‧‧側方端部
SQ1、SQ2、SQ3‧‧‧切線面
SS1‧‧‧第1表面
SS2‧‧‧第2表面
T1、T2、T3‧‧‧距離
TP‧‧‧錐面
TT‧‧‧位置對準部分
X‧‧‧X軸
Y‧‧‧Y軸
Z‧‧‧Z軸
α、β、γ‧‧‧傾斜角度
圖1(A)係說明第1實施形態之導光裝置之外觀及結構之立體圖，(B)係自與(A)不同之方向觀察導光裝置所得之狀態之立體圖。
圖2(A)係表示將導光稜鏡與對向稜鏡接合之狀態之圖，(B)及(C)係表示接合部位之間隙之示意圖，(D)係表示接著劑所延伸之方向之示意圖，(E)係表示接著方法之一變化例之示意圖，(F)係表示比較例之導光裝置之示意圖。
圖3係用以說明使用成形模具之射出成形所進行之稜鏡成形之成形模具的側剖面圖。
圖4係用以說明導光稜鏡與對向稜鏡之接合之側視圖。
圖5係表示圖4中之稜鏡之設置狀態之剖面圖。
圖6係說明導光稜鏡之第1接合面及對向稜鏡之第2接合面之對於偏移方向之傾斜角度之圖。
圖7(A)係表示接著之初期階段下之接著劑之情況之圖，(B)係表示接著之中間階段下之接著劑之情況之圖，(C)係表示接著之最終階段下之接著劑之情況之圖。
圖8係說明裝入有導光裝置之第2實施形態之虛像顯示裝置之外觀的立體圖。
圖9(A)係表示虛像顯示裝置之整體之立體圖，(B)係表示自虛像顯示裝置拆取外表構件或保護件後之內部結構之立體圖。
圖10係表示為說明虛像顯示裝置之第1顯示裝置之結構而將外表構件拆取後之狀態的立體圖。
圖11(A)及(B)係說明虛像顯示裝置中之稜鏡及投射透鏡對框架之固定方法的分解立體圖。
圖12係構成虛像顯示裝置之第1顯示裝置之對於上下之對稱面中之剖面圖。
[第1實施形態]
以下，一面參照圖式，一面對本發明之第1實施形態之導光裝置等進行詳細說明。
圖1(A)及1(B)所示之導光裝置20包括：導光稜鏡10，其配置於參與形成像之其他構件或作為像形成本體部之投射透鏡30(參照圖1(A))側；及作為透光構件之對向稜鏡50，其隔著導光稜鏡10，配置於投射透鏡30之相反側；且導光裝置20係藉由將導光稜鏡10及對向稜鏡50接合而一體化所成者。導光裝置20係藉由導光稜鏡10而導引來自投射透鏡30之影像光自穿戴者之眼睛或臉部之某一內側射出，且使外界光經 由導光稜鏡10及對向稜鏡50穿透至穿戴者之眼睛之某一內側。
導光裝置20係具有複雜地彎曲之立體性形狀之樹脂製構件，且外觀上包括：眼罩部EC，其係應覆蓋穿戴者之眼睛前方之液滴狀之扁平橢圓體；及多面體狀之基底部RP，其自眼罩部EC細長地延伸。該導光裝置20包括發揮光學性功能且覆蓋眼睛前方形成外觀之遠離穿戴者之眼睛或臉部之表側即外側之第1表面SS1、及靠近穿戴者之臉部之背側即內側之第2表面SS2。
於第1表面SS1與第2表面SS2之間設置有形成導光裝置20之前視之輪廓之側方端部SP，且沿側方端部SP之一部分設置有突起狀之翼肋60。詳情將下文敍述，但翼肋60係與導光裝置20之前視之上下邊對應地設置，尤其上邊側之翼肋部分被分為接合用翼肋10n及框架安裝用翼肋10k。
又，導光裝置20中之導光稜鏡10包括眼睛前方形成部AP、連接部BP、及連結部CP。眼睛前方形成部AP係導光稜鏡10中作為眼罩部EC之一部分，覆蓋眼睛前方之隆起之部分，且與對向稜鏡50一併形成第1表面SS1或第2表面SS2中之輪廓為扁圓狀之表面部分。連接部BP係設置於導光稜鏡10之基底部RP側，且具有可安裝於作為其他構件之框架之框架安裝用翼肋10k作為翼肋60之一部分。連結部CP係設置於基底部RP側，且用於使導光裝置20與投射透鏡30連結。即，連結部CP係可實現第1及第2表面SS1、SS2對於投射透鏡30之相對之對準之構件，且係可於與投射透鏡30之間藉由利用嵌合之卡止而進行姿勢對準之嵌合部。
又，如已說明般，導光裝置20中之對向稜鏡50係與導光稜鏡10之眼睛前方形成部AP接合而形成橢圓狀之眼罩部EC。即，對向稜鏡50為與導光稜鏡10共同地形成第1表面SS1或第2表面SS2，而具有與導光稜鏡10中之應成為第1表面SS1或第2表面SS2之面對應之面。
以下，對導光裝置20中之與進行影像光之光導引之光學性功能相關之部分即導光稜鏡10進行說明。導光稜鏡10係由在可見光範圍呈現較高之透光性且藉由射出成形而一體地形成之熱塑性樹脂材料形成之構件，於功能上可分為如下部分考量：光射出側之第1稜鏡部分11，其更遠離未圖示之影像顯示元件；及光入射側之第2稜鏡部分12，其更靠近未圖示之影像顯示元件。
第1稜鏡部分11包括第1面S11、第2面S12、及第3面S13作為具有光學性功能之面，第2稜鏡部分12包括第4面S14、第5面S15、及第6面S16作為具有光學性功能之面。其中，第1面S11與第4面S14鄰接，第3面S13與第5面S15鄰接，且於第1面S11與第3面S13之間配置第2面S12，於第4面S14與第5面S15之間配置第6面S16。
於導光稜鏡10中，第1面S11、第2面S12、第3面S13、第4面S14、第5面S15、及第6面S16均為自由曲面，且涉及成像。
以下，對導光稜鏡10之光導引之光路進行簡單說明。來自作為其他構件之投射透鏡30之影像光係首先入射至導光稜鏡10中之第2稜鏡部分12之第6面S16，且由第5面S15反射，進而由第4面S14反射。其次，影像光入射至第1稜鏡部分11之第3面S13被全反射，從而入射至第1面S11被全反射。被第1面S11全反射之影像光係入射至第2面S12，一部分被反射而再度入射並通過第1面S11。再者，詳情將下文敍述，但第2面S12成為具有半反射層15作為用以實現透視之反射鏡層者，從而使影像光一面一部分地穿透一面一部分地反射者。觀察者可藉由通過第1面S11之影像光而觀察圖像。又，第1面S11與第3面S13係配置於眼睛EY之正面者，且對於觀察者呈凹面形狀，當通過第1面S11與第3面S13觀察外界光時，屈光度成為大致0。以上情況換言之，則於導光稜鏡10中，作為第1表面SS1之第3面S13等和與其對向之作為第2表面SS2之第1面S11等為自由曲面，藉此，可實現影像光之光導 引，並且可使外界光以屈光度成為大致0之方式穿透。
以下，對導光裝置20中之對向稜鏡50進行說明。如已敍述般，對向稜鏡50係與導光稜鏡10一體地固定而構成作為1個光學零件之導光裝置20，且輔助導光稜鏡10之透視功能之稜鏡(輔助稜鏡)。對向稜鏡50於可見光範圍內呈現較高之透光性，且對向稜鏡50之本體部分由具有與導光稜鏡10大致相同之折射率之熱塑性樹脂材料形成。
對向稜鏡50係包括第1穿透面S51、第2穿透面S52、及第3穿透面S53作為具有光學性功能之側面之透光構件。此處，於第1穿透面S51與第3穿透面S53之間配置有第2穿透面S52。第1穿透面S51係位於將導光稜鏡10之第1面S11延長所得之曲面上。若改變觀察方法，則第1穿透面S51或第1面S11於眼睛前方形成有第2表面SS2中尤其輪廓成為扁圓狀之表面。第2穿透面S52係藉由對第2面S12填充接著劑而形成之接合部JN而一體化之曲面。亦即，第2穿透面S52與導光稜鏡10之第2面S12藉由接合而一體化，故而具有大致相同之曲率之形狀。第3穿透面S53係位於使導光稜鏡10之第3面S13延長所得之曲面上。若改變觀察方法，則第3穿透面S53或第3面S13於眼睛前方形成有第1表面SS1中尤其輪廓成為扁圓狀之表面。又，於以上之情形時，即便於使第1面S11及第3面S13分別延長所得之第1穿透面S51及第2穿透面S52，亦維持當觀察所通過之外界光時屈光度成為大致0之狀態。亦即，不僅於導光稜鏡10，而且於對向稜鏡50或將兩稜鏡疊合地接合所得之部分，亦可使外界光以屈光度成為大致0之方式穿透。
再者，對向稜鏡50係於與基底部RP側對向之前端側具有桿狀之滴流導引部18。對向稜鏡50係接合於導光稜鏡10之後，與導光稜鏡10一併對表面實施硬塗層27，此時，滴流導引部18於硬塗層27之成膜時，抑制應成為硬塗層27之塗佈液之積液之產生，從而減少塗佈不均。
此處，為了於導光稜鏡10中之與對向稜鏡50接合之接合部位即第2面S12，實現使外界與影像疊合地呈現之透視，而成為使用半反射鏡之構成。具體而言，第2面S12係導光稜鏡10之表面，且半反射層15從屬於該表面。該半反射層15係具有透光性之光反射膜RM(即半穿透反射膜)。半反射層(半穿透反射膜)15係形成於第2面S12之一部分之局部區域PA上。半反射層15係藉由使金屬反射膜或介電多層膜成膜而形成，且就使通過對向稜鏡50之外界光之透視觀察變得容易之觀點而言，半反射層15對於影像光GL之反射率於假定之影像光GL之入射角範圍內成為10%以上且50%以下。具體實施例之半反射層15對於影像光GL之反射率係例如設定為20%，且對於影像光GL之穿透率係例如設定為80%。
又，於導光稜鏡10中，第2面S12亦為介隔接合部JN而與對向稜鏡50接合之面、即作為導光側接合面之第1接合面AS。與此相對地，於對向稜鏡50中，第2穿透面S52亦為介隔接合部JN而與導光稜鏡10接合之面、即作為對向側接合面之第2接合面BS。第1接合面AS與第2接合面BS為自由曲面，且為相互接合之接合部位，從而成為大致相同形狀之曲面。
於將第2面S12視作第1接合面AS，且將第2穿透面S52視作第2接合面BS之情形時，第2面S12之整體區域或第2穿透面S52之整體區域相當於接合時之接著面。亦即，於該接著面上將接著劑塗佈於接著區域，且將該接著劑填充於導光稜鏡10與對向稜鏡50之間，進而使該接著劑硬化，藉此，形成將導光稜鏡10與對向稜鏡50接合之狀態之接合部JN，從而形成導光裝置20。再者，關於該接合，將於製造之步驟中進行詳細說明。
以下，對遍及導光裝置20之大致整周地設置之翼肋60進行說明。翼肋60係從屬地設置為導光稜鏡10及對向稜鏡50之一部分，且包 圍導光裝置20之周緣之樹脂製構件。翼肋60包括：框架安裝用翼肋10k，其具有當組裝虛像顯示裝置時可安裝於作為其他構件之框架之安裝部10g；及接合用翼肋10n、10p，其等以沿第1表面SS1及第2表面SS2延伸之方式分別形成於上邊側與下邊側，成為於導光稜鏡10與對向稜鏡50之接合時之定位基準。此處，將上端側之接合用翼肋設為接合用翼肋10n，將下端側之接合用翼肋設為接合用翼肋10p。
上述接合用翼肋10n、10p中之上端側之接合用翼肋10n具有平板形狀之平板部FB1(第1平板部)。同樣地，下端側之接合用翼肋10p具有平板部FB2(第2平板部)。平板部FB1、FB2包含具有較高精度之平面部分，藉此，接合用翼肋10n、10p於導光稜鏡10與對向稜鏡50之接合時可作為定位時之基準。例如上端側之接合用翼肋10n包含從屬於導光稜鏡10之第1接合用翼肋R1、及從屬於對向稜鏡50之第2接合用翼肋R2。導光稜鏡10與對向稜鏡50係藉由將第1接合用翼肋R1與第2接合用翼肋作為保持之基準，沿偏移方向DD滑動移動而接著。此處，如已敍述般，翼肋60即第1及第2接合用翼肋R1、R2係沿著設置於第1接合面AS之區域外之側方端部SP而配置。再者，上端側之包含平板部FB1(第1平板部)之接合用翼肋10n係當安裝於上述未圖示之框架時，在具有微小之間隙之鬆弛嵌合狀態下插入至作為擋止件而設置於該框架之槽狀之限制部，藉此，亦作為限制相對於框架之相對移位者發揮功能。上端側之接合用翼肋10n具有從屬地形成於平板部FB1之澆口部GP1、GP2。澆口部GP1、GP2係相當於藉由射出成形而分別形成導光稜鏡10或對向稜鏡50時之樹脂之流入口者。
再者，於框架安裝用翼肋10k，安裝部10g成為配置於眼罩部EC之外側者，且具有平面部分，該平面部分係於安裝於上述未圖示之框架時，抵接於設置在該框架之碰觸面，成為決定相對之姿勢之基準。
又，如圖1(B)所示，於第1表面SS1與第2表面SS2之間，不僅設 置有設置翼肋60之側方端部SP，而且亦設置有以整體地包圍作為第2表面SS2之一部分之第1面S11之方式形成之錐面TP。該錐面TP包含相對第1面S11成鈍角之傾斜面，且包含穿戴時沿穿戴者之臉部之一部分延伸之傾斜側面。藉此，導光裝置20可進行更接近穿戴者之眼睛之光學設計。更具體而言，錐面TP具有分別對應於眼窩上緣、臉頰、及鼻之3個平坦面部分S31、S32、S33作為傾斜側面。
再者，如圖1(A)所示，導光裝置20係於第1表面SS1與平板部FB1之間具有連結面CS1，於第1表面SS1與平板部FB2之間具有連結面CS2。連結面CS1、CS2係相對於與平板部FB1、FB2垂直之面分別傾斜之面。例如，可藉由使連結面CS1、CS2相對於與平板部FB1、FB2垂直之面傾斜數度，而使該連結面CS1、CS2具有成形時之拔模斜度，從而可提昇第1及第2表面SS1、SS2之轉印精度。
如上所述，導光裝置20係具有多個自由曲面而形成，尤其，作為接合部位之導光稜鏡10之第2面S12即第1接合面AS、及與該第1接合面AS對應地具有大致相同形狀之對向稜鏡50之第2穿透面S52即第2接合面BS亦成為自由曲面。因此，於製作導光裝置20時，即便如此自由曲面之接合，亦重要的是在接合部位確保精度較佳之狀態，又，例如以避免殘留氣泡之方式，適當地進行組裝時應成為接合部JN之接著劑之控制，從而填充為所需之狀態。本實施形態係於導光裝置20之製造中、尤其導光稜鏡10與對向稜鏡50之接合之步驟中，提昇接合之作業性，同時可確保各構件之光學性功能。
圖2(A)係處於導光稜鏡10與對向稜鏡50接合之狀態之導光裝置20之側剖面圖。又，圖2(B)及2(C)係用以說明關於導光裝置20之製造中之接合之步驟中之接合部位之間隙之狀態之概要的示意圖。本實施形態係如圖2(B)及2(C)所示，於導光裝置20之製作時，自箭頭A1所示之方向使導光稜鏡10與對向稜鏡50接近，從而接著地接合。以下，將該 箭頭A1所示之方向設為特定之偏移方向DD。又，此處，第1接合面AS之姿勢(斜度)與第2接合面BS之姿勢(斜度)係以假設於在偏移方向DD上持續進行滑動移動之情形時，成為大致完全地疊合之狀態之方式進行調整。於自此種偏移方向DD接近之接著之情形時，如圖2(B)及2(C)中紙面下側所示之區域Q1與上側所示之區域Q2所示，對於在第1接合面AS與第2接合面BS之間出現之距離即兩者間之間隙，可設置差異。如圖所示，相對地位於左側之第1接合面AS在凸形狀面朝右上升，相對地位於右側之第2接合面BS在凹形狀面朝右上升，若將第1接合面AS設為上側，將第2接合面BS設為下側，則如圖2(B)所示，對於上述間隙，表示區域Q1中之間隙之大小之距離T1變得小於區域Q2中之距離T2。因此，於橫向(左右方向)即箭頭A1所示之偏移方向DD上使導光稜鏡10與對向稜鏡50接近，成為圖2(C)所示之狀態之過程中，位於下側之區域Q1側之間隙相較位於上側之區域Q2側於早期之階段變窄。再者，第1接合面AS與第2接合面BS係具有大致相同形狀者，且若使其等不斷接近，則最終成為如同大致疊合之姿勢，故而，若假設使接著區域即接合部所占之區域為零，則此種間隙之差異大致消失。然而，如上所述，於接近之中途之過程中，根據與偏移方向DD之關係，因位置而使間隙之變窄方式不同，藉此，間隙之大小中產生差異。本實施形態之導光裝置之製造方法能夠以如下方式進行控制，即，利用該間隙之變窄方式之差異，例如圖2(D)所示，使於第2接合面BS上塗佈於下端側之中央側之接著劑CC於第2接合面BS(或第1接合面AS)之面內主要於箭頭所示之自下端側朝向上端側之方向D1上流動，同時亦於方向D2或方向D3上流動。可藉由以上方法，而成為如下狀態：於導光稜鏡10與對向稜鏡50之接合時，藉由使接著劑CC遍及全部地地填充於第1接合面AS與第2接合面BS之間，而高精度地進行接合。
再者，於圖2(A)所示之情形時，接合部JN中之靠近觀察者之眼睛之側之端部之寬度H1大於遠離觀察者之眼睛之側之端部之寬度H2。其原因在於：靠近眼睛之側對於觀察者而言容易模糊，即便相對地增大接合部JN之寬度，亦相對而言不易明顯。於此情形時，於接合步驟即形成接合部JN之步驟中，即便以充分遍佈接著範圍之方式使應成為接合部JN之接著劑之量增多，亦可不使所形成之接合部JN妨礙視界。又，於接合部JN中之靠近眼睛之側之端部側形成有位置對準部分TT。該位置對準部分TT係藉由使第1接合面AS及第2接合面BS之上端側之端部略微彎折而形成之部分，且用以於接合時藉由將導光稜鏡10與對向稜鏡50貼緊而不產生位置偏移。再者，於接合時不存在位置偏移之虞之情形時，亦可不設置位置對準部分TT即第1接合面AS等之彎折部分。
又，於將導光稜鏡10與對向稜鏡50接合時，亦考慮藉由視需要調整相對於第1接合面AS之曲率之第2接合面BS之曲率，而於導光稜鏡10與對向稜鏡50之間隙之大小中調整差異。具體而言，首先，相當於用於導光之光學性功能面即第2面S12之面且為自由曲面之第1接合面AS之形狀係由以下式(1)表現。
此處，x、y、z係極座標中之座標值，c為曲率，An,m為各項係數參數，r0為標準化孔徑。
對此，可藉由例如視需要調整上式中之c或參數即An,m之值，規定第2接合面BS之形狀，而控制接著劑CC之流動方向。可藉由進行此種調整，而對於例如圖2(D)所示之接著劑CC之流動方向而言，更確實地進行如下控制，即，不僅於與偏移方向DD對應之方向D1上促進流動，而且亦於方向D2或方向D3之類方向上促進流動。
再者，關於第1接合面AS與第2接合面BS之位置關係，如上所 述，於紙面將第1接合面AS設為上側，將第2接合面BS設為下側，即便以後之說明中亦將該關係作為前提進行說明，但亦可例如圖2(E)所示之一變化例般，以將第1接合面AS設為下側，將第2接合面BS設為上側，且均成為朝左上升之方式配置。又，此時，亦可設為將接著劑CC塗佈於第1接合面AS之上端側。
又，關於接合部JN之製作之方法即間隙之設置方法亦考慮有其他態樣。作為一例，亦考慮有如圖2(F)所示之比較例般，於使導光稜鏡10與對向稜鏡50接合時，僅使相對於第1接合面AS之曲率之第2接合面BS之曲率變化，而不非因位置對間隙之大小設置差異，利用來自偏移方向上之接著之間隙之差。具體而言，亦考慮有於上式(1)中，例如藉由將略微縮小式中之c所表示之曲率之值再次計算所得之自由曲面之形狀設為表現與第1接合面AS對應之面即第2接合面BS之曲面形狀者，而使相對於第1接合面AS之曲率之第2接合面BS之曲率變化，從而形成所需之間隙。亦即，如圖2(F)所示，考慮有以虛線所示之間隙之極小位置MP為基準，隨著遠離極小位置MP而使間隙變大，即，相對於在極小位置MP之間隙之距離T1，使遠離極小位置MP之位置之間隙之距離即距離T2或距離T3變大。然而，於進行此種設計之情形時，為了獲得將接著劑CC控制為所需之狀態般之形狀，有時必須對第1接合面AS與第2接合面BS進行如上所述般用以規定自由曲面之運算處理，即，必須實質上對於各面分別單獨地設計自由曲面之形狀。與此相對，於本實施形態中，作為原則，將第1接合面AS與第2接合面BS設為大致相同形狀者，其結果，只要對光學性功能面即第2面S12進行用以決定自由曲面之計算，便可對接合面AS、BS之兩者規定形狀，與圖2(F)所示之情形時相比，可更簡單地製作導光稜鏡10及對向稜鏡50。又，於接合時，圖2(F)所示之情形係以自極小位置MP擴散之方式流動，但關於流動之方向，例如主方向D1不僅包含自 下端側朝向上端側，亦包含反向之自下端側朝向上端側之方向等，從而可能成為更複雜者。與此相對，本實施形態係藉由使接著劑CC之流動變得簡單，而可更確實地進行填充。
以下，參照圖3、圖4等，對本實施形態之導光裝置20之製造方法之詳情進行說明。再者，如上所述，本實施形態係製作步驟中之尤其準備導光稜鏡10與對向稜鏡50，至其等之接合結束為止之步驟較為重要。因此，以下，對自各稜鏡10、50之成形起至形成接合部之過程進行說明。
首先，參照圖3，對導光裝置20之製作步驟中之使用成形模具之射出成形下之各稜鏡之成形(成形步驟)進行說明。此處，作為一例，對構成導光裝置20之導光稜鏡10之成形進行說明。再者，關於對向稜鏡50亦情況相同，故而省略圖示及說明。
如圖3所示，用以使導光稜鏡10成形之成形模具90係包含第1模具91及第2模具92而構成，且藉由夾持第1模具91與第2模具92，將兩模具91、92鎖模而實現導光稜鏡10之成形。即，對處於被鎖模之狀態且形成有內部空間即模腔CV之成形模具90，自樹脂之朝向模腔CV內之流入口即澆口GT流入熔融樹脂，適當進行加熱或冷卻、擠壓或洩壓等動作，藉此，形成具有上述自由曲面等各曲面之導光稜鏡10(成形步驟)。此處，如圖示般，成形模具90具有對應於各面之轉印面。具體而言，於第1及第2模具91、92中，以對向之方式形成之自由曲面即轉印面S91對應於有助於導光之第1面S11或第3面S13(參照圖1(A)等)等。又，轉印面S92對應於包含平坦面部分S31、S32、S33等之錐面TP。此外，轉印面S93對應於連結面CS1、CS2，轉印面S94、S95對應於平板部FB1、FB2即接合用翼肋10n、10p之表面。亦即，包含第接合用翼肋R1等之翼肋60亦一體地形成。再者，於澆口GT之部分被切斷之殘留部分成為澆口部GP1、GP2。
此處，如圖示般，對應於平板部FB1、FB2(第1及第2平板部)之轉印面S94、S95中之轉印面S95係沿著成形模具90之分模線PL，轉印面S94係平行地沿著分模線PL。即，平板部FB1、FB2係沿分模線PL而設置。於此情形時，可使平板部FB1、FB2之表面之平面部分之精度成為與光學性功能面相同程度之精度。因此，翼肋60之接合用翼肋10n、10p成為簡單且高精度者，從而可用作導光稜鏡10與對向稜鏡50之接合時之基準面。
以下，參照圖4等，對導光稜鏡10與對向稜鏡50之接合進行詳細說明。此處，作為一例，設為使用安裝裝置500進行接合。再者，圖5係圖4之A-A剖面圖。
首先，對用以使導光稜鏡10與對向稜鏡50接合之安裝裝置500之結構進行說明。如圖4及圖5所示，安裝裝置500包括：第1移動機構501a，其用以將導光稜鏡10之姿勢固定而使之移動；第2移動機構501b，其用以將對向稜鏡50之姿勢固定而使之移動；一對連通軸部502；位置感測器503，其用以確認導光稜鏡10與對向稜鏡50之相對位置關係；及控制部510，其進行各部分之控制。
此處，一對連通軸部502所延伸之方向係與偏移方向DD相對應，即一對連通軸部502係可沿偏移方向DD滑動移動者。又，此處，考慮將接著劑CC塗佈於第2接合面BS上，較理想為極力抑制接著劑CC因重力而朝向非預期之方向流動。因此，如圖示般，第1接合面AS(或第2接合面BS)成為相對於所例示之重力方向G儘可能接近水平之狀態、或塗佈接著劑CC之部分與其他部分相比於重力方向G上略微成為上方側。
第1移動機構501a包括本體部511a、固定夾具512a及驅動裝置513a。本體部511a係與固定夾具512a共同地固定導光稜鏡10之姿勢，並且插穿至連通軸部502中可進行滑動移動。如圖5所示，固定夾具 512a係與設置於本體部511a之對準用一對槽部DT對應地設置之一對構件。第1移動機構501a係於本體部511a之槽部DT上載置導光稜鏡10之平板部FB1、FB2即接合用翼肋10n、10p，且自其上載置固定夾具512a，藉由例如螺絲座或釘紮或吸引之吸附等(未圖示)，而將固定夾具512a相對於本體部511a固定，藉此，成為將接合用翼肋10n、10p之平板部FB1、FB2之各面壓抵於槽部DT而夾持之狀態進行對準。具體而言，藉由槽部DT中之平面部分DT1與固定夾具512a，而於自導光稜鏡10之第1面S11朝向第3面S13之方向即圖中箭頭所示之方向EE上進行對準，且藉由平面部分DT2，而於自導光稜鏡10之平板部FB1朝向平板部FB2之方向即圖中箭頭所示之方向FF上進行對準。亦即，導光稜鏡10於以所需之姿勢對準於本體部511a之狀態下被固定。驅動裝置513a包含馬達等，且按照來自控制部510之指示，使本體部511a沿連通軸部502於箭頭A1之方向上滑動移動。即，使導光稜鏡10沿偏移方向DD滑動移動。
第2移動機構501b係發揮與第1移動機構501a相同之功能，且包括本體部511b、固定夾具512b及驅動裝置513b。亦即，第2移動機構501b與上述第1移動機構501a之情形同樣地，藉由將對向稜鏡50之姿勢以所需之狀態固定於本體部511b，並使本體部511b移動，而使保持姿勢之對向稜鏡50沿偏移方向DD滑動移動。
連通軸部502係包含相互平行地延伸之一對軸部之構件，且分別使第1移動機構501a之本體部511a與第2移動機構501b之本體部511b連通，從而可於平行地延伸之方向上滑動移動。此處，如上所述，一對連通軸部502所延伸之方向係對應於偏移方向DD，亦即，藉由連通軸部502，而使導光稜鏡10及對向稜鏡50可於將平板部FB1與平板部FB2之表面配置於同一平面上之狀態下沿偏移方向DD滑動移動。
再者，位置感測器503係如下感測器，即，例如包含利用雷射光 之反射等檢測導光稜鏡10及對向稜鏡50之位置之光感測器、或可測定施加至導光稜鏡10與對向稜鏡50之間之壓力之壓力感測器等，且用於藉由確認導光稜鏡10與對向稜鏡50之相對位置，而使控制部510掌握兩者之接著狀況。
以上，於由第1移動機構501a固定導光稜鏡10、及由第2移動機構501b固定對向稜鏡50時，以接合用翼肋10n、10p為基準。藉此，使導光稜鏡10與對向稜鏡50之相對位置成為精密者。
進而，於上述結構之情形時，進行滑動移動之方向成為偏移方向DD。藉此，於接著步驟中，控制接著劑之流動，從而可適當進行接著劑之填充。
以下，對關於使用安裝裝置500之導光裝置20之製造之各步驟進行說明。首先，將藉由使用圖3說明之成形模具90等而成形(成形步驟)之導光稜鏡10與對向稜鏡50係藉由安裝於安裝裝置500之第1移動機構501a與第2移動機構501b，而在可於偏移方向DD上接近之狀態下，且於使第1接合面AS與第2接合面BS以所需之姿勢對向之狀態下被固定(準備步驟)。其次，對第2接合面BS上塗佈接著劑CC(接著劑塗佈步驟)。此處，設為對第2接合面BS之下端側塗佈適量之接著劑CC。繼而，經由控制部510，使第1移動機構501a之驅動裝置513a與第2移動機構501b之驅動裝置513b動作，於偏移方向DD上使導光稜鏡10與對向稜鏡50藉由滑動移動而接近，並一面藉由位置感測器503確認相對位置，一面使兩者接著(接著步驟)。此時，適當控制地將接著劑CC遍及全部地填充於接著區域。最後，藉由使接著劑CC硬化，形成接合部JN，而將導光稜鏡10與對向稜鏡50連結(接合步驟)，從而製作導光裝置20。再者，關於接著劑CC之硬化可考慮各種方法，例如於接著劑CC為紫外線硬化性樹脂之情形時，於藉由安裝裝置500保持接著步驟時之姿勢之狀態下，藉由進行紫外線照射而使接著劑CC硬 化。以上中之尤其接著步驟中，藉由調整第1接合面AS相對於偏移方向DD之傾斜角度，而即便朝向偏移方向DD之滑動移動(直線移動)之類的相對簡單之動作，亦能夠以所需之狀態填充接著劑CC。
圖6係表示第1接合面AS相對於偏移方向DD之傾斜角度之圖。於本實施形態中，導光稜鏡10之接合部位即第1接合面AS具有凸面形狀，又，第1接合面AS為自由曲面，其結果，相對於偏移方向DD之傾斜角度亦因第1接合面AS上之每一位置而不同。此處，所謂偏移方向DD相對於第1接合面AS之傾斜角度係指在第1接合面AS之各點上，表示偏移方向DD之方向向量相對於例如該點中之切線面之類規定第1接合面AS之方向之平面所成的角度。尤其，於圖示之狀態下，偏移方向成為紙面橫向，與此相對，第1接合面AS於紙面下方向凸起。因此，關於傾斜角度，第1接合面AS中之紙面下方向側(一端側)之傾斜角度α成為相對較小者，紙面上方向側(另一端側)之傾斜角度γ成為相對較大者。又，第1接合面AS中之中間側之傾斜角度β成為大於傾斜角度α且小於傾斜角度γ者。即，關於角度，成為α<β<γ。此處，各傾斜角度α、β、γ係對應於第1接合面AS上之點P1、P2、P3者，且考量於各點P1、P2、P3相接之切線面SQ1、SQ2、SQ3，以該等切線面SQ1、SQ2、SQ3與表示偏移方向DD之方向之方向向量所成之角而規定者。又，於圖示之情形時，與確定各傾斜角度α、β、γ之上述切線面SQ1、SQ2、SQ3之法線向量和表示偏移方向DD之方向向量相關之內積之正負成為相同。將該情況稱為傾斜角度處於相同朝向。即，第1接合面AS係相對於偏移方向DD因位置不同而傾斜角度不同，但保持傾斜角度之朝向相同之狀態。換言之，不會產生第1接合面AS之傾斜角度為負(於紙面成為朝右下降)之事態。再者，對向稜鏡50側之接合部位即第2接合面BS係與第1接合面AS大致相同形狀之凹面形狀，其結果，相對於偏移方向DD之傾斜角度與第1接合面AS之情形時相 同。因具有如上所示之形狀，而如已使用圖2(B)敍述般，於自偏移方向DD使導光稜鏡10與對向稜鏡50接近時，可使兩者間之間隙成為使一端側變窄且使另一端側變寬之狀態。
以下，參照圖7(A)~7(C)，對導光稜鏡10與對向稜鏡50之間之間隙中之接著劑之填充，更具體地進行說明。圖7(A)~7(C)係示意性表示自接著之初期階段起至最終階段之接著劑CC之情況之圖。如上所述，於傾斜角度因部位而不同之情形時，作為相對較小之傾斜角度之部分之間隙CRa變得窄於作為中間之傾斜角度之部分之間隙CRb或作為較大之傾斜角度之部分之間隙CRc。因此，於對第2接合面BS之下側塗佈有接著劑CC之情形時，如圖示般，首先，間隙CRa被接著劑CC嵌入，其次，間隙CRb被接著劑CC嵌入，最後，間隙CRc被接著劑CC嵌入。即，於紙面，接著劑CC如箭頭所示之主方向D1般，以自間隙CRa側朝向間隙CRc側、即自傾斜角度較小之側朝向較大之側逐漸上升之方式流動。
根據以上所說明之第1實施形態之導光裝置20之製造方法，利用構成沿側方端部SP而延伸之突起狀之翼肋60之第1及第2接合用翼肋R1、R2，使導光稜鏡10與對向稜鏡50於姿勢經調整之狀態下自特定之偏移方向DD接近，且於第1接合面AS與第2接合面BS中接合。藉此，製作將導光稜鏡10與對向稜鏡50連結而成之導光裝置20。於該接合時，藉由利用偏移方向DD相對於第1接合面AS之傾斜角度α、β、γ之差異(α<β<γ)，而於接著時可使形成於兩面AS、BS間之間隙CRa、CRb、CRc(接著區域)之大小因位置而不同。藉由該間隙CRa、CRb、CRc之差異，而即便於使具有不易對準之自由曲面之第1接合面AS與第2接合面BS接著之情形時，亦可利用朝向偏移方向DD之滑動(直線)移動之相對簡單之動作控制接著劑CC之流動之方向，從而將由接著劑CC形成之接合部JN中之精度維持於較高之狀態。即，可一面 提昇導光裝置20之製造中之接合之步驟中之作業性，一面確保導光稜鏡10或對向稜鏡50之光學性功能。又，可將形成接合部JN並且配置進行影像光之反射之半反射層15之第1接合面AS及第2接合面BS設為自由曲面，故而亦可將其他有助於導光之第1面S11、第3面S13等形成外觀之面設為自由曲面，即作為外徑整體，亦可使用自由曲面而形成，從而可一面維持導光之性能，一面使外觀形狀近似眼鏡之形態而成為外觀之形狀較佳者。
以上，藉由調整偏移方向DD相對於第1接合面AS(或第2接合面BS)之方向，而使傾斜角度α、β、γ之值變化，即，使間隙CRa、CRb、CRc之大小之差異變化。因此，可藉由例如根據接著劑CC之黏性等適當調整偏移方向DD，而實現如上所述之適當之接著劑CC之控制。
又，於上述說明中，對具有大致相同形狀之第1接合面AS與第2接合面BS，以姿勢大致疊合之方式進行了調整，但若為不對透視等造成影響之程度，則亦可設為使第1接合面AS之姿勢與第2接合面BS之姿勢若干地偏移而留有微小之間隙之配置。例如於圖2(B)中，亦可以區域Q1側略微變窄，且區域Q2側略微變寬之方式成為使第2接合面BS略微傾斜之姿勢。
又，上述說明係於接著劑塗佈步驟中，於第2接合面BS上對紙面下端側塗佈接著劑CC，但只要最終完成充分之填充，則並不一定限於塗佈於下端側，亦可相較下端之位置塗佈於略微上方側。又，亦可考慮不僅塗佈於第2接合面BS上，而且塗佈於第1接合面AS上、或塗佈於兩接合面AS、BS之兩者。此情況於圖2(E)所示之情形時亦相同。又，關於塗佈接著劑CC之範圍，圖2(D)所示之例係設為塗佈於下端側之中央側者，但並不限於此，亦可例如於下端側藉由線狀地塗佈而不僅塗佈於中央側，而且塗佈於周邊側。
又，上述說明係於接著步驟中，導光稜鏡10與對向稜鏡50之兩者可滑動移動，但亦可使僅任一者可滑動移動，而將另一者之姿勢固定。即，亦可設為例如安裝裝置500之第1移動機構501a與第2移動機構501b中之僅第1移動機構501a滑動移動，而第2移動機構501b不移動，僅將對向稜鏡50之姿勢固定。
[第2實施形態]
以下，一面參照圖式，一面對本發明之第2實施形態之虛像顯示裝置進行詳細說明。
如圖8所示，本實施形態之虛像顯示裝置100係具有如眼鏡般之外觀之頭戴式顯示器，且對於穿戴該虛像顯示裝置100之觀察者而言，可辨識虛像之圖像光，並且可使觀察者透視地辨識或觀察外界像。虛像顯示裝置100包括：第1及第2光學部分101a、101b，其等可透視地覆蓋觀察者之眼睛前方；框架102，其支撐兩光學部分101a、101b；及第1及第2像形成本體部105a、105b，其等附加於自框架102之左右兩端起至後方之眼鏡腳部分(temple)104之部分。此處，組合圖式上左側之第1光學部分101a與第1像形成本體部105a而成之第1顯示裝置100A係形成右眼用虛像之部分，且亦可單獨作為虛像顯示裝置發揮功能。又，組合圖式上右側之第2光學部分101b與第2像形成本體部105b而成之第2顯示裝置100B係形成左眼用虛像之部分，且亦可單獨作為虛像顯示裝置發揮功能。
圖9係將虛像顯示裝置100之外觀與內部進行對比所得之圖，圖9(A)係表示虛像顯示裝置100之整體，圖9(B)係表示虛像顯示裝置100之內部結構。圖10係對應於圖9(B)之右半部分，將虛像顯示裝置100之第1顯示裝置100A側局部放大所得之立體圖。
如圖示般，設置於虛像顯示裝置100之框架102係U字狀地彎折之細長之板狀之構件，且包括於左右之橫向(X方向)上延伸之正面部 102a、及於前後之縱深方向(Z方向)上延伸之一對側面部102b、102c。框架102即正面部102a與側面部102b、102c係由壓鑄鋁(aluminium die casting)及其他各種金屬材料形成之金屬製之一體零件。正面部102a之縱深方向(Z方向)之寬度充分地厚於與第1及第2光學部分101a、101b對應之導光裝置20之厚度或寬度。將第1光學部分101a與第1像形成本體部105a藉由進行對準後利用螺絲座直接固定而支撐於正面部102a中之自左端部起至側面部102b之部分即側方端部65a。又，將第2光學部分101b與第2像形成本體部105b藉由進行對準後利用螺絲座直接固定而支撐於正面部102a中之自右端部起至側面部102c之部分即側方端部65b。再者，第1光學部分101a與第1像形成本體部105a係藉由嵌合而相互對準，第2光學部分101b與第2像形成本體部105b係藉由嵌合而相互對準。另於本體部105a之內側配置有內構件105f。
於框架102固定有保護件108來作為下框(under rim)狀之構件或框狀之構件。保護件108之中央部108g係藉由嵌合及螺絲座而固定於框架102之中央部102g。因此，如圖9(B)所示，於框架102之中央部102g形成有固定用凹部102k，於凹部102k之中央形成有螺孔。保護件108係2段之曲柄狀彎折之細長之板狀之構件，且係由金屬材料或樹脂材料形成之一體零件。保護件108之縱深方向(Z方向)之寬度成為與第1及第2光學部分101a、101b對應之導光裝置20之厚度或寬度程度。保護件108之第1前端部108i係藉由嵌合而固定於第1像形成本體部105a，保護件108之第2前端部108j係藉由嵌合而固定於第2像形成本體部105b。
框架102具有不僅支撐第1及第2像形成本體部105a、105b，而且與覆蓋第1及第2像形成本體部105a、105b之蓋狀之外表構件105d共同地保護第1及第2像形成本體部105a、105b之內部的功能。保護件108具有保護連結於第1及第2像形成本體部105a、105b之導光裝置20之側 邊部或下邊部之功能。即，只要框架102或保護件108具有充分之強度，則即便虛像顯示裝置100與周圍之其他物體碰撞等，亦可減少於第1及第2像形成本體部105a、105b或第1及第2光學部分101a、101b、尤其露出之導光裝置20產生損傷或位置偏移之可能性。
於保護件108之靠近中央部108g之一對縱向部分63a分別形成有墊狀之鼻墊構件108a。保護件108之縱向部分63a或橫向部分63b係與除連結於第1及第2像形成本體部105a、105b之基底部側以外之導光裝置20之周圍部分A0相隔或平緩地相接。再者，導光裝置20之周圍部分A0亦與框架102之正面部102a相隔或平緩地相接。如此般，導光裝置20於除基底部側以外之C字狀之周圍部分A0近接於框架102及保護件108，但並不固定於框架102及保護件108。因此，即便於中央之導光裝置20與包含框架102及保護件108之框狀構件109之間存在熱膨脹率之差，亦容許框狀構件109內之導光裝置20之膨脹，從而可防止導光裝置20中產生扭曲、變形、破損。
如圖10所示，若改變觀察方法，則第1顯示裝置100A包括作為投影用光學系統之投射透視裝置70及形成影像光之圖像顯示裝置80。投射透視裝置70具有將藉由第1像形成本體部105a而形成之圖像作為虛像投射至觀察者之眼睛之功能。投射透視裝置70包括導光裝置20及成像用投射透鏡30。
投射透視裝置70中之導光裝置20相當於圖8中之第1光學部分101a，投射透視裝置70之投射透鏡30與形成顯示用圖像圖案之圖像顯示裝置80相當於圖8中之第1像形成本體部105a。再者，關於設置於對向稜鏡50之前端側之滴流導引部18(參照圖1(A)等)，例如可設為隱藏於保護件108之一部分者，或亦可設為於組裝於框架102等之前進行切斷。因此，圖中將滴流導引部18省略。
參照圖11(A)及11(B)等，對第1顯示裝置100A向框架102之組裝進 行說明。構成第1像形成本體部105a之投射透鏡30係利用以嵌入至其鏡筒39之方式形成之安裝部39g，直接固定於設置在框架102之側方端部65a之第1固定部61f。於此種固定時，藉由第1固定部61f之背面68f與安裝部39g之上端面39f等抵接達成對準，並經由螺孔61s將螺絲61t螺入至安裝部39g，而可裝卸地進行確實之固定。此時，亦使設置於鏡筒39之凸轂39x嵌合於框架102之凸轂孔61x，限制鏡筒39之旋轉，從而進行與旋轉相關之定位。另一方面，作為第1光學部分101a之導光裝置20係利用形成於其頸部(相當於圖1(A)之連接部BP)之突起狀之安裝部10g，直接固定於設置在框架102之側方端部65a之第2固定部61e。再者，安裝部10g係以於第1稜鏡部分11與第2稜鏡部分12之邊界周邊擴展至周圍之方式立設。於此種固定時，藉由設置於第2固定部61e之前側部分之碰觸面68e與安裝部10g之背面即平面部分抵接，達成對準，並經由螺孔61u將螺絲61v螺入至安裝部10g，而可裝卸地進行確實之固定。若改變觀察方法，則導光裝置20可藉由具有包含安裝部10g之框架安裝用翼肋10k，而精度良好地對準相對導光裝置20為其他構件之框架102。另在設於框架102b之前端之孔102q上固定眼鏡腳部分104。再者，圖10等所示之圖像顯示裝置80係以嵌入至投射透鏡30之鏡筒39之後端之方式固定。
導光裝置20係藉由導光稜鏡10之第2稜鏡部分12側之前端部即連結部CP嵌合於設置在投射透鏡30之鏡筒39之前端側且開口之矩形框狀之卡止構件39a，而相對投射透鏡30定位。亦即，於將設置於導光裝置20之導光稜鏡10固定於框架102之第2固定部61e時，將第2稜鏡部分12側之連結部CP以嵌合之方式插入至鏡筒39之卡止構件39a內。此時，連結部CP之基準面S21~S23與卡止構件39a之內面39m抵接，達成對準。如上所述地將包含影像顯示元件之圖像顯示裝置80與導光裝置20經由框架102而組合(組裝步驟)。
如圖10(B)所示，於框架102之正面部102a之下表面102m設置有 槽狀之限制部102n，作為擋止件。於導光裝置20之組裝後，於限制部102n，以具有微小之間隙之鬆弛嵌合狀態插入有設置於導光裝置20之導光稜鏡10之翼肋60中之設置於上端部之突起狀之接合用翼肋10n。藉此，可在框架102之縱深方向(圖9(B)所示之Z方向)限制導光裝置20之前端側之移位。若改變觀察方法，則翼肋60成為向框架102安裝時限制第1及第2表面SS1、SS2(參照圖1(A)等)之相對於框架102之相對移位者。再者，導光裝置20之接合用翼肋10n與框架102之限制部102n係於左右之橫向(X方向)上延伸，且接合用翼肋10n與限制部102n並未密接或接合，故而可確保導光裝置20相對於框架102之非固定狀態。再者，導光裝置20係與保護件108略微相隔，且與保護件108之關係方面亦採取非固定狀態。藉此，即便於導光裝置20與框架102之間存在熱膨脹率之差，對於框架102亦容許導光裝置20之膨脹等。
可藉由以上為止之步驟，而獲得框架102與投射透視裝置70之組件(參照圖9(B))。
再者，以上之導光裝置20之組裝中，翼肋60中之接合用翼肋10n所含之澆口部GP1、GP2可與其他部分一併自外觀中隱藏，故而可簡單地進行澆口部GP1、GP2之去除等作業。
參照圖12，對投射透視裝置70等之功能、動作等之詳情進行說明。於投射透視裝置70中之導光稜鏡10之導光稜鏡本體10s中，第1面S11係以平行於Z軸之射出側光軸AXO為中心軸之自由曲面，第2面S12係以平行於XZ面之基準面(圖示之剖面)中所包含且相對於Z軸傾斜之光軸AX1為中心軸之自由曲面，第3面S13係以射出側光軸AXO為中心軸之自由曲面。第4面S14係以平行於XZ面之上述基準面中所包含且相對於Z軸傾斜之一對光軸AX3、AX4之平分線為中心軸之自由曲面，第5面S15係以平行於XZ面之上述基準面中所包含且相對於Z軸傾斜之一對光軸AX4、AX5之平分線為中心軸之自由曲面，第6面S16 係以平行於XZ面之上述基準面中所包含且相對於Z軸傾斜之光軸AX5為中心軸之自由曲面。再者，以上之第1~第6面S11~S16具有夾隔水平(或橫向)地延伸且平行於XZ面且光軸AX1~AX5等所通過之基準面(圖示之剖面)，相對於鉛垂(或縱向)之Y軸方向對稱之形狀。
圖像顯示裝置80包括：照明裝置81，其射出2維之照明光SL；影像顯示元件82，其係穿透型之空間光調變裝置；及驅動控制部84，其控制照明裝置81及影像顯示元件82之動作。
圖像顯示裝置80之照明裝置81包括：光源81a，其產生包含紅、綠、藍之3色之光；及背光導光部81b，其使來自光源81a之光擴散成為矩形剖面之光束。影像顯示元件82例如由液晶顯示器件形成，且將來自照明裝置81之照明光SL空間性地進行調變，形成應成為動態圖像等之顯示對象之圖像光。驅動控制部84包括光源驅動電路84a及液晶驅動電路84b。光源驅動電路84a係對照明裝置81之光源81a供給電力，使之射出穩定亮度之照明光SL。液晶驅動電路84b係藉由對影像顯示元件82輸出圖像信號或驅動信號，而形成成為動態影像或靜態影像之基礎之彩色之影像光或圖像光作為穿透率圖案。再者，可使液晶驅動電路84b具有圖像處理功能，但亦可使外置之控制電路具有圖像處理功能。
以下，對虛像顯示裝置100中之影像光GL等之光路進行說明。自影像顯示元件82射出之影像光GL係一面由投射透鏡30會聚，一面入射至設置在導光稜鏡10之具有相對較強之正折射力之第6面S16。
通過導光稜鏡10之第6面S16之影像光GL係一面會聚一面前進，當經由第2稜鏡部分12時，被具有相對較弱之正折射力之第5面S15反射，且被具有相對較弱之負折射力之第4面S14反射。
被第2稜鏡部分12之第4面S14反射之影像光GL於第1稜鏡部分11，入射至具有相對較弱之正折射力之第3面S13中被全反射，且入射 至具有相對較弱之負折射力之第1面S11中被全反射。再者，影像光GL於通過第3面S13之前後，於導光稜鏡10中形成中間影像。該中間影像之像面II係對應於影像顯示元件82之像面OI者。
被第1面S11全反射之影像光GL係入射至第2面S12，但尤其入射至光反射膜RM即半反射層15之影像光GL係在該半反射層15中一部分穿透，同時一部分被反射而再度入射並通過第1面S11。再者，半反射層15係作為對於此處被反射之影像光GL具有相對較強之正折射力者發揮作用。又，第1面S11係作為對於通過該第1面S11之影像光GL具有負折射力者發揮作用。
通過第1面S11之影像光GL作為大致平行之光束入射至觀察者之眼睛EY之瞳孔。即，觀察者藉由作為虛像之影像光GL，而觀察到形成於影像顯示元件82上之圖像。
另一方面，外界光HL中之相較導光稜鏡10之第2面S12入射至-X側者係通過第1稜鏡部分11之第3面S13與第1面S11，但此時，正負之折射力抵消，並且將像差修正。亦即，觀察者將隔著導光稜鏡10觀察到扭曲較少之外界像。同樣地，外界光HL中之相較導光稜鏡10之第2面S12入射至+X側者、即入射至對向稜鏡50者通過設置於該對向稜鏡50之第3穿透面S53與第1穿透面S51時，正負之折射力抵消，並且將像差修正。亦即，觀察者將隔著對向稜鏡50觀察到扭曲較少之外界像。進而，外界光HL中之入射至與導光稜鏡10之第2面S12對應之對向稜鏡50者通過第3穿透面S53與第1面S11時，正負之折射力抵消，並且將像差修正。亦即，觀察者將隔著對向稜鏡50觀察到扭曲較少之外界像。再者，導光稜鏡10之第2面S12與對向稜鏡50之第2穿透面S52均具有大致相同之曲面形狀，且均具有大致相同之折射率，兩者之間隙利用藉由大致相同之折射率之接著劑CC而形成之接合部JN所填充。即，導光稜鏡10之第2面S12或對向稜鏡50之第2穿透面S52對於外界光 HL不起到折射面之作用。
但，入射至半反射層15之外界光HL係在該半反射層15中一部分穿透同時一部分被反射，故而，來自對應於半反射層15之方向之外界光HL被半反射層15之穿透率減弱。另一方面，影像光GL係自對應於半反射層15之方向入射，故而觀察者於半反射層15之方向上一併觀察到形成於影像顯示元件82上之圖像及外界像。
於導光稜鏡10內傳播且入射至第2面S12之影像光GL中之未被半反射層15反射者係入射至對向稜鏡50內，但藉由設置於對向稜鏡50之未圖示之抗反射部而被防止返回至導光稜鏡10。即，可防止通過第2面S12之影像光GL返回至光路上而成為雜散光。又，自對向稜鏡50側入射且被半反射層15反射之外界光HL係返回至對向稜鏡50，但藉由設置於對向稜鏡50之上述未圖示之抗反射部而防止射出至導光稜鏡10。即，可防止被半反射層15反射之外界光HL返回至光路上而成為雜散光。
自以上說明明確可知，根據實施形態之虛像顯示裝置100，導光裝置20係於周圍之一部位即安裝部10g直接固定於框架102，故而導光裝置20之固定變得簡單，易於使虛像顯示裝置100輕量化，並且框架102對導光裝置20之支撐強度亦提昇。進而，導光裝置20係於除安裝部10g以外之剩餘之周圍部分A0，相對於框架102及保護件108成為非固定狀態，故而，即便於導光裝置20與框架102等之間存在熱膨脹率之差，亦對於框架102等容許導光裝置20之膨脹，從而可防止導光裝置20中產生扭曲、變形、破損。如此般，於虛像顯示裝置100中，能夠以確保導光裝置20之光學性功能之方式確實且高精度地進行組裝。此處，導光裝置20係近似眼鏡之形態地成為外觀之形狀較佳者，故而作為虛像顯示裝置100整體，亦可成為形狀較佳者。
又，根據實施形態之虛像顯示裝置100，保護件108係以覆蓋導 光裝置20之周圍中之去除固定於框架102之安裝部10g以外之剩餘之周圍部分A0之至少一部分的方式進行保護。即，可藉由框架102與保護件108而以將導光裝置20之周圍圍住覆蓋之方式進行保護。藉此，可提昇對於如使虛像顯示裝置100落下之情形般來自隨機之方向之較強之衝擊的耐久性。
[其他]
以上，結合實施形態對本發明進行了說明，但本發明並不限於上述實施形態，於不脫離其主精神之範圍內可於各種態樣下實施，例如亦可進行如下變形。
上述說明係於導光稜鏡10中，各面S11-S16均設為自由曲面，但並不限於此，例如亦可使一部分包含除自由曲面以外之曲面。
又，於上述說明中，框架102與投射透鏡30係不同體地藉由螺絲座而將投射透鏡30固定於框架102，但亦可使投射透鏡30之鏡筒39與框架102一體成形。作為使鏡筒39與框架102一體成形之方法，存在注塑成形、壓鑄一體成形後之鏡筒部刨削等方法。
關於導光裝置20或投射透鏡30，並不限於螺絲座之緊固，而可利用各種方法固定於框架102。
上述說明係於框架102安裝有保護件108，但關於保護件108，亦可將其省略。於此情形時，亦可將圖9(B)等所示之框架102維持為原來之形狀，將設置有鼻墊構件108a之輔助構件連結於框架102之中央部102g，但亦可預先準備一體地設置有輔助構件之框架102。此種輔助構件可用作與保護件108之縱向部分63a同樣地保護導光裝置20之構件。再者，亦可一體地製作框架102與保護件108。
上述說明係於導光裝置20係以懸臂狀態支撐於框架102側，但可藉由框架102或保護件108而自周圍支撐導光裝置20。此時，較理想為，於框架102或保護件108設置容許導光裝置20之相對伸縮之類之構 件或機構。
上述說明係於導光稜鏡10之光入射側配置有投射透鏡30，但可省略投射透鏡30，而使導光稜鏡10自身具有成像功能。又，亦可配置具有成像功能之其他之導光稜鏡10而代替投射透鏡30。
上述說明係於框架102設置有限制部102n，但亦可取代限制部102n，或於保護件108，與限制部102n一併設置用以防止導光稜鏡10變形、晃動等之限制部。
上述說明係於投射透鏡30之鏡筒39設置有與導光裝置20卡止之卡止構件39a，但可於導光裝置20側設置例如以夾持鏡筒39之方式與鏡筒39嵌合之卡止構件。
上述說明係將半反射層(半穿透反射膜)15形成於橫向之矩形區域，但半反射層15之輪廓可根據用途及其他使用而適當變更。又，半反射層15之穿透率或反射率亦可根據用途及其他情況而變更。
上述說明係半反射層15僅為半穿透性之膜(例如金屬反射膜或介電多層膜)，但半反射層15可置換為平面或曲面之全像元件。
上述說明係未特別地調整影像顯示元件82中之顯示亮度之分佈，但於因位置而產生亮度差之情形時等，可不均勻地調整顯示亮度之分佈。
上述說明係使用包含穿透型之液晶顯示器件等之影像顯示元件82作為圖像顯示裝置80，但作為圖像顯示裝置80並不限於包含穿透型之液晶顯示器件等之影像顯示元件82而可利用各種元件。例如，可使用利用反射型之液晶顯示器件之構成，亦可使用數位.微鏡.裝置等而代替包含液晶顯示器件等之影像顯示元件82。又，可使用以LED(Light Emitting Diode，發光二極體)陣列或OLED(Organic Electroluminesence Display，有機發光二極體)(有機EL(electro luminescence，電致發光))等為代表之自發光型元件，作為圖像顯示 裝置80。
又，上述說明係成為導光稜鏡10與對向稜鏡50覆蓋穿戴者之眼睛EY之前方整體般之構成，但並不限於此，例如亦可設為如下小型之構成：包含具有半反射層15之曲面形狀即第2面S12之部分僅覆蓋眼睛EY之一部分，即將眼睛前方之一部分覆蓋從而亦存在未覆蓋之部分。
上述說明係對具備一對顯示裝置100A、100B之虛像顯示裝置100進行了說明，但可設為單一之顯示裝置。亦即，亦可設為如下構成：僅對應於右眼或左眼中之任一眼地設置投射透視裝置70及圖像顯示裝置80，單眼觀察圖像，而並非對應於右眼及左眼之兩者而各一組地設置投射透視裝置70及圖像顯示裝置80。
上述說明並未對一對顯示裝置100A、100B之X方向之間隔進行說明，但兩顯示裝置100A、100B之間隔並不限於固定，可藉由機械機構等而調整間隔。亦即，只要於框架102設置伸縮機構等，便可根據穿著者之眼距等調整兩顯示裝置100A、100B之X方向之間隔。
上述說明係於導光稜鏡10之第1面S11及第3面S13中，對表面上未實施反射鏡或半反射鏡等而藉由與空氣之界面將影像光全反射地導引，但本案發明之虛像顯示裝置100中之全反射係設為亦包含於第1面S11或第3面S13上之整體或一部分形成有鏡面塗層或半反射膜所進行之反射者。例如，亦包含於影像光之入射角度滿足全反射條件之情況下，對上述第1面S11或第3面S13之整體或一部分實施鏡面塗層等，從而實質上反射所有影像光之情況。又，只要可獲得充分之亮度之影像光，則亦可藉由具有若干穿透性之反射鏡而對第1面S11或第3面S13之整體或一部分進行塗佈。
上述說明係導光稜鏡10等於眼睛EY排列之橫向上延伸，但亦能夠以縱向地延伸之方式配置導光稜鏡10。於此情形時，導光稜鏡10係 由例如上部之懸臂狀態而支撐。
上述說明係使用投射透鏡30及圖像顯示裝置80，形成影像光GL，但亦可使用掃描型之光學系統來代替該等投射透鏡30及圖像顯示裝置80。即，可藉由MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微機電系統)及其他掃描部、以及使照明光入射至掃描部之LED及其他光源部而形成影像光，並將該影像光導引至導光稜鏡10內。

Claims (16)

  1. 一種導光裝置之製造方法，該導光裝置包括：導光稜鏡，其於導光側之接合面即第1接合面具有進行在內部傳播之影像光之反射之反射鏡層；對向稜鏡，其具有與上述第1接合面對向地配置之對應於上述第1接合面之對向側之接合面即第2接合面，且藉由隔著上述反射鏡層，將上述第1接合面與上述第2接合面接合而接合於上述導光稜鏡；及接合部，其由填充於上述第1接合面與上述第2接合面之接著區域之接著劑形成；於上述導光稜鏡中，上述第1接合面為自由曲面，於上述對向稜鏡中，上述第2接合面為與上述第1接合面大致相同形狀之自由曲面，且該導光裝置之製造方法包括如下步驟：準備步驟，其係使上述第1接合面與上述第2接合面對向，且相對於使對於上述第1接合面之一端側之傾斜角度與對於另一端側之傾斜角度成為相同朝向且大小不同之特定之偏移方向，可接近地配置上述導光稜鏡與上述對向稜鏡；接著劑塗佈步驟，其係對上述準備步驟中對向之上述第1接合面與上述第2接合面中之至少一面塗佈接著劑；接著步驟，其係使上述第2接合面與上述第1接合面沿上述偏移方向接近，使上述接著劑塗佈步驟中塗佈之上述接著劑介置地填充於上述導光稜鏡與上述對向稜鏡之間；及接合步驟，其係使上述接著步驟中填充於上述第1接合面與上述第2接合面之間之上述接著劑硬化，形成將上述導光稜鏡與上述對向稜鏡接合之接合部；且 於上述準備步驟中，上述偏移方向係使對於上述第1接合面之一端側之傾斜角度小於對於另一端側之傾斜角度之方向；於上述接著劑塗佈步驟中，將上述接著劑塗佈於上述第1接合面之一端側、或對應於上述第1接合面之一端側的上述第2接合面之一端側；於上述接著步驟中，使上述接著劑以自上述第1接合面中之對於上述偏移方向之傾斜角度較小之側朝向傾斜角度較大之側之方式流動。
  2. 如請求項1之導光裝置之製造方法，其中於上述導光稜鏡中，上述第1接合面為凸面形狀，於上述對向稜鏡中，上述第2接合面為凹面形狀。
  3. 如請求項1或2之導光裝置之製造方法，其中上述導光稜鏡具有突起狀之第1接合用翼肋，上述對向稜鏡具有對應於上述第1接合用翼肋之突起狀之第2接合用翼肋，且於上述接著步驟中，藉由使上述導光稜鏡與上述對向稜鏡以上述第1接合用翼肋與上述第2接合用翼肋作為保持之基準地沿上述偏移方向滑動移動而將上述導光稜鏡與上述對向稜鏡接著。
  4. 如請求項3之導光裝置之製造方法，其中上述導光稜鏡具有第1及第2表面，該第1及第2表面係隔著上述第1接合面相互對向配置，且包含使來自影像顯示元件之影像光於內面側進行反射同時被導引之自由曲面，上述導光稜鏡在沿著上述第1及第2表面之間中之設置於上述第1接合面之區域外之側方端部之至少一部分之狀態下具有上述第1接合用翼肋。
  5. 如請求項3之導光裝置之製造方法，其更包括藉由射出成形而分別形成上述導光稜鏡與上述對向稜鏡之成形步驟，且於上述成形步驟中，在分別沿著上述導光稜鏡之側方端部與上述對向稜鏡之側方端部之至少一部分之狀態下一體地形成上述第1接合用翼肋與上述第2接合用翼肋。
  6. 如請求項5之導光裝置之製造方法，其中上述第1及第2接合用翼肋分別具有沿上述側方端部延伸之第1及第2平板部，且上述第1及第2平板部分別沿進行上述成形步驟中之射出成形之成形模具之分模線設置，且規定上述偏移方向。
  7. 如請求項6之導光裝置之製造方法，其中於上述接著步驟中，使上述導光稜鏡與上述對向稜鏡於將上述第1接合用翼肋之上述第1平板部之表面與上述第2接合用翼肋之上述第2平板部之表面配置於同一平面上之狀態下接近而接著。
  8. 如請求項1或2之導光裝置之製造方法，其中對於上述導光稜鏡之上述第1接合面與上述對向稜鏡之上述第2接合面之自由曲面之形狀為藉由將x、y、z設為極座標中之座標值，將c設為曲率，將An,m設為各項係數參數，將r0設為標準化孔徑，並基於以下之定義式，與上述接著劑之流動方向之控制相應地實施參數調整而決定。
  9. 如請求項1或2之導光裝置之製造方法，其中上述導光稜鏡係導引上述影像光並且可進行外界光之透視，且於上述導光稜鏡中，上述反射鏡層係進行影像光之部分反射及外界光之部分透射之半反射層。
  10. 如請求項1或2之導光裝置之製造方法，其中上述對向稜鏡係與 上述導光稜鏡接合而一體地固定且輔助上述導光稜鏡之透視功能之輔助稜鏡。
  11. 一種導光裝置，其包括：導光稜鏡，其於導光側之接合面即第1接合面具有進行在內部傳播之影像光之反射之反射鏡層；對向稜鏡，其具有與上述第1接合面對向地配置且與上述第1接合面對應之對向側之接合面即第2接合面，且藉由隔著上述反射鏡層，將上述第1接合面與上述第2接合面接合而接合於上述導光稜鏡；及接合部，其由填充於上述第1接合面與上述第2接合面之接著區域之接著劑所形成；於上述導光稜鏡中，上述第1接合面為自由曲面，於上述對向稜鏡中，上述第2接合面為與上述第1接合面大致相同形狀之自由曲面，上述導光稜鏡具有突起狀之第1接合用翼肋，上述對向稜鏡具有對應於上述第1接合用翼肋之突起狀之第2接合用翼肋，於上述導光稜鏡與上述對向稜鏡中，上述第1接合用翼肋與上述第2接合用翼肋沿著使對於上述第1接合面之一端側之傾斜角度與對於另一端側之傾斜角度不同之特定之偏移方向延伸。
  12. 如請求項11之導光裝置，其中上述第1接合用翼肋與上述第2接合用翼肋係於分別沿著上述導光稜鏡之側方端部與上述對向稜鏡之側方端部之至少一部分之狀態下，藉由射出成形而與上述導光稜鏡及上述對向稜鏡一併一體地分別形成。
  13. 如請求項12之導光裝置，其中上述第1及第2接合用翼肋分別具有沿上述側方端部延伸之第1及第2平板部，且上述第1及第2平 板部分別沿著進行射出成形之成形模具之分模線設置，且規定上述偏移方向。
  14. 如請求項11至13中任一項之導光裝置，其中對於上述導光稜鏡之上述第1接合面與上述對向稜鏡之上述第2接合面之自由曲面之形狀藉由將x、y、z設為極座標中之座標值，將c設為曲率，將An,m設為各項係數參數，將r0設為標準化孔徑，並基於以下之定義式，相應於上述接著劑之流動方向之控制，實施參數調整而決定。
  15. 一種虛像顯示裝置，其包括：影像顯示元件，其產生影像光；及如請求項11至14中任一項之導光裝置，其使來自上述影像顯示元件之影像光於內面側一面進行反射一面被導引。
  16. 一種虛像顯示裝置，其係使影像作為虛像由觀察者辨識之虛像顯示裝置，且包括：影像顯示元件，其產生影像光；導光稜鏡，其係用於朝向觀察者之眼睛，以辨識圖像；及對向稜鏡，其具有使圖像之光自上述導光稜鏡朝向觀察者之眼睛反射之反射鏡層，且隔著上述反射鏡層，與上述導光稜鏡之接合面構成穿透部；於上述導光稜鏡中，上述導光稜鏡之接合面為自由曲面，於上述對向稜鏡中，上述對向稜鏡之接合面為與上述導光側接合面大致相同形狀之自由曲面，上述導光稜鏡具有突起狀之第1接合用翼肋，上述對向稜鏡具有對應於上述第1接合用翼肋之突起狀之第2接合用翼肋， 於上述導光稜鏡與上述對向稜鏡中，上述第1接合用翼肋與上述第2接合用翼肋係沿著使對於上述第1接合面之一端側之傾斜角度與對於另一端側之傾斜角度不同之特定之偏移方向而延伸。
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