專利名稱：虛像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及佩戴于頭部使用的頭戴式顯示器等的虛像顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來，關(guān)于諸如頭戴式顯示器這樣能夠進(jìn)行虛像的形成和觀察的虛像顯示裝置，提出了各種類型的用導(dǎo)光板將來自顯示元件的圖像光引導(dǎo)到觀察者的瞳孔中的方案。在這種虛像顯示裝置中，提出了使圖像光與外界光重疊的透視光學(xué)系統(tǒng)(參照專利文獻(xiàn)1、2)。但是，在專利文獻(xiàn)I等記載的裝置中，通過使用射出ロ小于瞳孔尺寸的導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的瞳孔分割方式來實(shí)現(xiàn)透視，因而很難増大虛像的顯示尺寸。并且，由于采用小于瞳孔尺寸的導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，因而很難増大有效瞳徑(能夠取入虛像的采光直徑，也稱為出射光瞳直徑)來應(yīng)對人的每個眼寬。并且，由于在物理上的瞳孔附近配置導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的射出口和框體，因而導(dǎo)致產(chǎn)生死區(qū)，不能說是完全透視。另外，作為頭戴式顯示器用的光學(xué)系統(tǒng)，存在具有能夠以導(dǎo)光角度不同的多個光模式行進(jìn)的導(dǎo)光管的光學(xué)系統(tǒng)(參照專利文獻(xiàn)3)。在這種光學(xué)系統(tǒng)中，進(jìn)行了將射出側(cè)的第3光學(xué)面設(shè)為半鏡面來使第3光學(xué)面的透射光直線傳播的研究，由此形成透視型的顯示裝置。但是，在專利文獻(xiàn)3的光學(xué)系統(tǒng)中，以基于多個光模式的像相互錯位為前提，利用按每個光模式被設(shè)定為不同入射角度的準(zhǔn)直光來照明液晶面板。并且，根據(jù)各個光模式來變更顯示內(nèi)容,并且順序地執(zhí)行各個光模式的顯示，由此將各個光模式的圖像連接而得到整體圖像。在這種情況下，必須用ー個液晶面板按照時間差來變更并顯示構(gòu)成整體圖像的中間圖像和左右圖像，使得虛像顯示裝置變復(fù)雜，觀察圖像也變暗。除此之外，在能夠利用具有覆蓋眼前這樣的光射出部的導(dǎo)光部件來觀察與外界光重疊的虛像的虛像顯示裝置中，也有不需要按照時間差將圖像連接的虛像顯示裝置，但是不容易顯示大的圖像，在將透視用的棱鏡等部件與導(dǎo)光部件連接的情況下，由于該部件而產(chǎn)生重影光，重影光容易進(jìn)入眼睛中。專利文獻(xiàn)I日本特開2006-3879號公報專利文獻(xiàn)2日本特開2010-224473號公報專利文獻(xiàn)3日本特開2008-535001號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述背景技術(shù)的問題而提出的，其目的在于提供ー種虛像顯示裝置，能夠進(jìn)行透視觀察，抑制重影光被觀察到的情況，能夠顯示高質(zhì)量的虛像。為了解決上述問題，本發(fā)明的第一虛像顯示裝置具有(a)使得能夠通過光射出部觀察圖像光的導(dǎo)光部件，該導(dǎo)光部件具有導(dǎo)光部、使圖像光入射到導(dǎo)光部的光入射部、和使由導(dǎo)光部引導(dǎo)的圖像光射出到外部的光射出部；以及(b)透光部件，其通過與導(dǎo)光部件、組合而構(gòu)成使得能 夠觀察外界光的透視部，(C)在光射出部與透光部件之間配置有反射膜，該反射膜具有透光性，并且具有在入射角大于圖像光的入射角范圍時反射率増大的角度依賴性。在上述虛像顯示裝置中，在光射出部與透光部件之間設(shè)置的反射膜具有在入射角大于圖像光的入射角范圍時反射率増加的角度依賴性，因而能夠防止從導(dǎo)光部件射出到透光部件并在該透光部件內(nèi)反射的不需要的光以比較大的入射角度通過反射膜而返回到導(dǎo)光部件的光射出部。由此，能夠防止經(jīng)過透光部件的圖像光成為重影光，能夠使利用虛像顯示裝置顯示的虛像成為高質(zhì)量的虛像。在本發(fā)明的具體方面中，在上述虛像顯示裝置中，反射膜具有反射率以預(yù)定的下限角度為分界而呈臺階狀變化的特性，使入射角大于下限角度的光幾乎都反射，使入射角小于下限角度的光以相同的透射率而透射。在這種情況下，能夠可靠地透視入射角小于下限角度的外部光，能夠?qū)⒁源笥谙孪藿嵌鹊慕嵌葟谋澈笕肷涞椒瓷淠さ牟槐匾墓饪煽康厝コ?。在本發(fā)明的另ー個方面中，反射膜是通過將多種膜進(jìn)行層疊而形成的。由此，能夠容易使反射膜的反射率具有單層膜不易實(shí)現(xiàn)的預(yù)期的角度依賴性。在本發(fā)明的又另ー個方面中，反射膜具有將金屬反射膜和電介質(zhì)多層膜進(jìn)行層疊的構(gòu)造。在這種情況下，利用金屬反射膜能夠防止應(yīng)該反射的圖像光的紊亂和無用的衰減，并恰當(dāng)?shù)厍袛嗳肷浣潜容^大的重影光。在本發(fā)明的又另ー個方面中，反射膜由半透射反射膜構(gòu)成，該半透射反射膜包括作為金屬反射膜而調(diào)整了透射率的Ag膜。Ag膜成為吸收少的效率良好的半鏡面。并且，Ag膜的與膜厚的增減對應(yīng)的透射率的敏感度比Al膜等低，容易進(jìn)行反射率或者透射率的調(diào)整。在本發(fā)明的又另ー個方面中，反射膜的反射率為圖像光的10%以上50%以下。在這種情況下，容易觀察基于透視的外界光即外界像。在本發(fā)明的又另ー個方面中，導(dǎo)光部具有相互平行配置的、能夠進(jìn)行基于全反射的導(dǎo)光的第I反射面和第2反射面，光入射部具有與第I反射面成預(yù)定角度的第3反射面，光射出部具有與第I反射面成預(yù)角度的第4反射面，透光部件包括楔狀部件，該楔狀部件具有隔著反射膜與光射出部的第4反射面粘接的透光面，反射膜被配置在第4反射面和透光面之間。在這種虛像顯示裝置中，在光入射部的第3反射面反射的圖像光在導(dǎo)光部的第I和第2反射面進(jìn)行全反射并傳播，再在光射出部的第4反射面進(jìn)行反射，然后作為虛像入射到觀察者的眼睛中。在這種情況下，能夠使導(dǎo)光部件形成為具有多面體塊狀的外形的部件，因而容易在虛像顯示裝置中裝配導(dǎo)光部件，能夠?qū)崿F(xiàn)虛像的高精度的觀察。并且，能夠通過透光部實(shí)現(xiàn)第4反射面的隔著半鏡面的透視觀察，而且變形小。在本發(fā)明的又另ー個方面中，導(dǎo)光部在第I反射面和第4反射面之間、以及第I反射面和第3反射面之間中至少一方具有阻止重影光的端面。由此，能夠進(jìn)一歩抑制重影光。在本發(fā)明的又另ー個方面中，透光部件具有與第I反射面和第2反射面分別平行地配置的第I面和第2面。由此，實(shí)現(xiàn)沒有變形的平坦性較高的基于透光部件的透視觀察。在本發(fā)明的又另ー個方面中，虛像顯示裝置具有形成圖像光的圖像顯示裝置、和使從圖像顯示裝置射出的圖像光入射的投影光學(xué)系統(tǒng)，第I圖像光在導(dǎo)光部中的反射次數(shù)和第2圖像光在導(dǎo)光部中的反射次數(shù)彼此不同，第I圖像光是從圖像顯示裝置的第I部分區(qū)域射出的，第2圖像光是從第2部分區(qū)域射出的，該第2部分區(qū)域是關(guān)于在導(dǎo)光時由于反射而產(chǎn)生光路折返的封閉方向與第I部分區(qū)域不同的區(qū)域。在這種情況下，通過利用反射次數(shù)不同的圖像光，能夠擴(kuò)大從光射出部射出的圖像光的射出角度的角度范圍。即，能夠以比較寬的視角取入來自圖像顯示裝置的不同顯示位置的圖像光，能夠確保隔著光射出部觀察到的虛像的顯示尺寸比較大。這樣，通過形成取出反射次數(shù)不同的圖像光的構(gòu)造，不需要將導(dǎo)光部設(shè)計(jì)得很厚即可擴(kuò)大光射出部，以便覆蓋瞳孔，因而能夠?qū)崿F(xiàn)良好的透視觀察。在本發(fā)明的又另ー個方面中，封閉方向是與如下截面平行的方向，該截面包含第I圖像光和第2圖像光通過投影光學(xué)系統(tǒng)的第I光軸和第3反射面的法線。來自在上述截面方向上的不同位置的圖像光是使射出角度即進(jìn)入光入射部的入射角度彼此不同的圖像光，由此能夠使在導(dǎo)光部的反射次數(shù)不同。在本發(fā)明的又另ー個方面中，導(dǎo)光部件和透光部件是通過注塑成型而分別獨(dú)立地一體成型的。在這種情況下，能夠利用注塑成型技術(shù)高精度地批量生產(chǎn)導(dǎo)光部件和透光部件。在本發(fā)明的又另ー個方面中，導(dǎo)光部件和透光部件是用熱聚合型的樹脂材料分別成型的。在這種情況下，能夠利用樹脂提高輕量化和安全性，能夠通過熱固化來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高精度的成型。本發(fā)明的第二虛像顯示裝置具有使得能夠通過光射出部觀察圖像光的導(dǎo)光部件，該導(dǎo)光部件具有導(dǎo)光部、使圖像光入射到導(dǎo)光部的光入射部、和使由導(dǎo)光部引導(dǎo)的圖像光射出到外部的光射出部；以及透光部件，其通過與導(dǎo)光部件組合而構(gòu)成使得能夠觀察外界光的透視部，該虛像顯示裝置還具有半透射反射面，該半透射反射面用于防止從導(dǎo)光部件的光射出部入射到透光部件的光再次向?qū)Ч獠考?cè)入射。在上述虛像顯示裝置中，半透射反射面防止從導(dǎo)光部件的光射出部入射到透光部件的光再次向?qū)Ч獠考?cè)入射，因而能夠防止經(jīng)過透光部件的圖像光成為重影光，能夠使利用虛像顯示裝置顯示的虛像成為高質(zhì)量的虛像。


圖I是示出實(shí)施方式的虛像顯示裝置的立體圖。圖2的(A)是構(gòu)成虛像顯示裝置的第I顯示裝置的主體部分的俯視圖，(B)是主體部分的主視圖。圖3的(A)是說明導(dǎo)光部件的光入射部的第3反射面的構(gòu)造的圖，(B)是說明導(dǎo)光部件的導(dǎo)光部的第I反射面的構(gòu)造的圖，(C)是說明導(dǎo)光部件的導(dǎo)光部的第2反射面的構(gòu)造的圖，(D)是說明導(dǎo)光部件的光射出部的第4反射面的構(gòu)造的圖。圖4是示出半鏡面層的反射率特性的曲線圖。圖5是示出不同入射角時的反射率的波長依賴性的曲線圖。圖6的(A)是將沿著縱向的第I方向的光路展開的示意圖，(B)是將沿著橫向的 第2方向的光路展開的示意圖。圖7是具體說明虛像顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)的光路的俯視圖。圖8的(A)是示出液晶顯示裝置的顯示面的圖，(B)是示意說明觀察者能夠看到的液晶顯示裝置的虛像的圖，(C)和(D)是說明構(gòu)成虛像的兩個部分圖像的圖。圖9是說明導(dǎo)光裝置的重影光的處理的放大圖。圖10的(A)是說明變形例的圖像光的導(dǎo)光狀態(tài)的圖，(B)是示意說明變形例的液晶顯示裝置的虛像的圖。圖11是說明在導(dǎo)光部件設(shè)置去除棱線的端面的理由的圖。圖12是說明圖2的(A)等示出的導(dǎo)光部件的變形例的圖。標(biāo)號說明
10圖像形成裝置；11圖像顯示裝置；12投影光學(xué)系統(tǒng)；20導(dǎo)光裝置；21導(dǎo)光部件；21a、21b、21c、21d第I 第4反射面；21e上表面；21f下表面；21h、21i端面；23透光部件；23a.23b.23c面；25鏡面層；27硬涂敷層；28半鏡面層(反射膜);31照明裝置；32液晶顯示裝置；32b顯示區(qū)域；34驅(qū)動控制部；100虛像顯示裝置；100A、100B顯示裝置；110光學(xué)面板；121框架；131、132驅(qū)動部；A10第I部分區(qū)域；A20第2部分區(qū)域；AX1第I光軸；AX2第2光軸；B1光入射部；B2導(dǎo)光部；B3光射出部；B4透視部；EY眼睛；FS平坦面；GL圖像光；GV外界光；GL11、GL12、GL21、GL22圖像光;頂I、IM2投影像；IS光入射面；L1、L2、L3透鏡；0S光射出面；P1顯示點(diǎn)；P2顯示點(diǎn)；SL照明光。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一個實(shí)施方式的虛像顯示裝置。[A.虛像顯示裝置的外觀]圖I所示的實(shí)施方式的虛像顯示裝置100是具有諸如眼鏡的外觀的頭戴式顯示器，能夠使佩戴了該虛像顯示裝置100的觀察者識別到基于虛像的圖像光，并且能夠使觀察者以透視方式觀察外界像。虛像顯示裝置100具有覆蓋觀察者的眼前的光學(xué)面板110、支撐光學(xué)面板110的框架121、以及在從框架121的邊緣(ョロイ)到掛耳的部分中附加的第I和第2驅(qū)動部131、132。在此，光學(xué)面板110具有第I面板部分111和第2面板部分112，兩個面板部分111、112形成為在中間連接成一體的板狀的部件。將圖中左側(cè)的第I面板部分111和第I驅(qū)動部131組合得到的第I顯示裝置100A是形成左眼用的虛像的部分，能夠獨(dú)立作為虛像顯示裝置發(fā)揮作用。并且，將圖中右側(cè)的第2面板部分112和第2驅(qū)動部132組合得到的第2顯示裝置100B是形成右眼用的虛像的部分，能夠獨(dú)立作為虛像顯示裝置發(fā)揮作用。[B.顯示裝置的構(gòu)造]如圖2⑷等所示，第I顯示裝置100A具有圖像形成裝置10和導(dǎo)光裝置20。在此，圖像形成裝置10相當(dāng)于圖I中的第I驅(qū)動部131，導(dǎo)光裝置20相當(dāng)于圖I中的第I面板部分111。另外，圖I所示的第2顯示裝置100B具有與第I顯示裝置100A相同的構(gòu)造，僅僅是將左右反轉(zhuǎn)而己，因而省略第2顯示裝置100B的詳細(xì)說明。圖像形成裝置10具有圖像顯示裝置11和投影光學(xué)系統(tǒng)12。其中，圖像顯示裝置11具有射出ニ維的照明光SL的照明裝置31 ;透射型的空間光調(diào)制裝置即液晶顯示裝置32 ;控制照明裝置31和液晶顯示裝置32的動作的驅(qū)動控制部34。照明裝置31具有產(chǎn)生包括紅、綠、藍(lán)三種顏色的光的光源31a ;使來自光源31a的光擴(kuò)散并成為矩形截面的光束的背光源導(dǎo)光部31b。液晶顯示裝置32對來自照明裝置31的照明光SL進(jìn)行空間調(diào)制，并形成要成為動態(tài)圖像等顯示對象的圖像光。驅(qū)動控制部34具有光源驅(qū)動電路34a和液晶驅(qū)動電路34b。光源驅(qū)動電路34a向照明裝置31的光源31a提供電力，使穩(wěn)定亮度的照明光SL射出。液晶驅(qū)動電路34b向液晶顯示裝置32輸出圖像信號或者驅(qū)動信號，由此形成作為透射率圖案的、成為動態(tài)圖像或靜態(tài)圖像的基礎(chǔ)的彩色的圖像光。另外，雖然能夠使液晶驅(qū)動電路34b具有圖像處理功能，但是也能夠使外置的控制電路具有圖像處理功能。投影光學(xué)系統(tǒng)12是使從液晶顯示裝置32上的各點(diǎn)射出的圖像光成為平行狀態(tài)的光束的準(zhǔn)直鏡頭。在液晶顯示裝置32中，第I方向Dl與包括通過投影光學(xué)系統(tǒng)12的第I光軸AXl、和與后面敘述的導(dǎo)光部件21的第3反射面21c 平行的特定線在內(nèi)的縱截面的延伸方向?qū)?yīng)，第2方向D2與包括所述第I光軸AXl和所述第3反射面21c的法線在內(nèi)的橫截面的延伸方向?qū)?yīng)。換言之，第I方向Dl是與后面敘述的導(dǎo)光部件21的第I反射面21a和第3反射面21c的交線CL平行的方向，第2方向D2是與所述第I反射面21a的平面平行、而且與所述第I反射面21a和第3反射面21c的交線CL垂直的方向。即，在液晶顯示裝置32的位置中，第I方向Dl相當(dāng)于縱向的Y方向，第2方向D2相當(dāng)于橫向的X方向。另外，液晶顯示裝置32的有效尺寸是第2方向D2比第I方向Dl長的橫向較長的尺寸。另ー方面，投影光學(xué)系統(tǒng)12的射出ロ寬度是第I方向Dl比第2方向D2長的縱向較長的尺寸。導(dǎo)光裝置20是將導(dǎo)光部件21和透光部件23進(jìn)行接合而形成的，整體上構(gòu)成與XY面平行地延伸的平板狀的光學(xué)部件。導(dǎo)光裝置20中的導(dǎo)光部件21是在俯視觀察時呈梯形的棱鏡狀部件，其側(cè)面包括第I反射面21a、第2反射面21b、第3反射面21c、第4反射面21d。并且，導(dǎo)光部件21具有與第I、第2、第3及第4反射面21a、21b、21c、21d鄰接并且相互對置的上表面21e和下表面21f。其中，第I和第2反射面21a、21b沿著XY面延伸，并間隔相當(dāng)于導(dǎo)光部件21的厚度t的量。并且，第3反射面21c相對于XY面以45°以下的鋭角α傾斜，第4反射面21d相對于XY面以例如45°以下的銳角β傾斜。通過第3反射面21c的第I光軸AXl和通過第4反射面21d的第2光軸AX2被平行配置，并且間隔距離D。另外，在第I反射面21a和第3反射面21c之間設(shè)有去除了棱線的端面21h，詳細(xì)情況將在后面進(jìn)行說明。導(dǎo)光部件21在也包括該端面21h時呈7面的多面體狀的形狀。導(dǎo)光部件21利用基于第I和第2反射面21a、21b的全反射來進(jìn)行導(dǎo)光，存在當(dāng)進(jìn)行導(dǎo)光時經(jīng)由反射而折返的方向、和當(dāng)進(jìn)行導(dǎo)光時不經(jīng)由反射而折返的方向。考慮到由導(dǎo)光部件21導(dǎo)光的圖像，在進(jìn)行導(dǎo)光時經(jīng)由多次反射而折返的橫向即封閉方向與第I和第2反射面21a、21b垂直(與Z軸平行)，在如后面所述將光路一直展開到光源側(cè)的情況下，是相當(dāng)于液晶顯示裝置32的第2方向D2的方向，在進(jìn)行導(dǎo)光時不經(jīng)由反射而折返的縱向即自由傳播方向與第I和第2反射面21a、21b以及第3反射面21c平行(與Y軸平行)，在如后面所述將光路一直展開到光源側(cè)的情況下，是相當(dāng)于液晶顯示裝置32的第I方向Dl的方向。導(dǎo)光部件21用在可見光區(qū)域中表現(xiàn)出較高的透光性能的樹脂材料形成。導(dǎo)光部件21是通過注塑成型而一體成型的塊狀部件，例如通過向成型模具內(nèi)注射熱聚合型的樹脂材料并使其熱固化而形成。這種導(dǎo)光部件21是一體成形品，但是在功能方面可考慮劃分為光入射部BI、導(dǎo)光部B2和光射出部B3。光入射部BI是指三角棱鏡狀的部分，具有作為第I反射面21a的一部分的光入射面is、和與光入射面IS對置的第3反射面21c。光入射面IS是用于取入來自圖像形成裝置10的圖像光GL的背面?zhèn)然蛘哂^察者側(cè)的平面，與投影光學(xué)系統(tǒng)12對置，并與其第I光軸AXl垂直地延伸。第3反射面21c是將通過光入射面IS的圖像光GL反射并引導(dǎo)到導(dǎo)光部B2內(nèi)的矩形的全反射用鏡面。圖3 (A)是說明第3反射面21c的圖，是光入射部BI的表面部分Pl的部分放大剖視圖。第3反射面21c具有被保護(hù)層26覆蓋的鏡面層25。該鏡面層25是全反射的涂敷層，通過在導(dǎo)光部件21的斜面RS上實(shí)施鋁等的蒸鍍進(jìn)行成膜而形成。第3反射面21c相對于投影光學(xué)系統(tǒng)12的第I光軸AXl或者XY面以例如銳角α =25° 27°傾斜，使從光入射面IS入射并整體朝向+Z方向的圖像光GL彎折而整體朝向靠近-Z方向的-X方向，由此將圖像光GL可靠地導(dǎo)入導(dǎo)光部Β2內(nèi)。返回圖2(A)等，導(dǎo)光部Β2包括與XY面平行地延伸的相互對置的兩個平面，S卩，使在光入射部BI彎折后的圖像光分別全反射的第I反射面21a和第2反射面21b。第I和第2反射面21a、21b的間隔即導(dǎo)光部件21的厚度t例如約是9mm。在此，假設(shè)第I反射面21a位于接近圖像形成裝置10的背面?zhèn)然蛘哂^察者側(cè)，第2反射面21b位于遠(yuǎn)離圖像形成裝置10的正面?zhèn)然蛘咄饨鐐?cè)。在這種情況下，第I反射面21a成為與上述的光入射面IS或后面敘述的光射出面OS共同的面部分。第I和第2反射面21a、21b是利用折射率差的全反射面，不實(shí)施鏡面層等的反射涂層。圖3(B)是說明第I反射面21a的圖，是導(dǎo)光部件21的導(dǎo)光部B2的表面部分Pl的部分放大剖視圖。并且，圖3(C)是說明第I反射面21a的圖，是導(dǎo)光部件21的導(dǎo)光部B2的表面部分Pl的部分放大剖視圖。第I和第2反射面21a、21b被硬涂敷層27覆蓋，以便防止表面的損傷，防止影像的析像度降低。該硬涂敷層27是通過浸潰處理或旋轉(zhuǎn)涂敷處理，在導(dǎo)光部件21的平坦面FS上成膜UV固性樹脂或熱固性樹脂等而形成。在光入射部BI的第3反射面21c反射的圖像光GL首先入射到第I反射面21a進(jìn)行全反射。然后，該圖像光GL入射到第2反射面21b進(jìn)行全反射。以后反復(fù)進(jìn)行該動作，由此圖像光被引導(dǎo)到導(dǎo)光裝置20的進(jìn)深側(cè)即設(shè)置光射出部B3的-X側(cè)。另外，由于在第I和第2反射面21a、21b不實(shí)施反射涂層，因而從外界側(cè)入射到第2反射面21b的外界光或者外部光以較高的透射率通過導(dǎo)光部B2。S卩，導(dǎo)光部B2是能夠透視外界像的透視型部件。以上所述的在第I和第2反射面21a、21b的全反射，通過設(shè)定硬涂敷層27的折射率，能夠在硬涂敷層27的表面SS的內(nèi)側(cè)產(chǎn)生，但也能夠在平坦面FS的內(nèi)側(cè)產(chǎn)生。
返回圖2(A)等，光射出部B3是三角棱鏡狀的部分，包括作為第I反射面21a的一部分的光射出面OS、和與光射出面OS對置的第4反射面21d。光射出面OS是用于朝向觀察者的眼睛EY射出圖像光GL的背面?zhèn)鹊钠矫?，與光入射面IS相同地成為第I反射面21a的一部分，并與第2光軸AX2垂直地延伸。考慮到觀察者的頭部的寬度等，將通過光射出部B3的第2光軸AX2與通過光入射部BI的第I光軸AXl的距離D設(shè)定為例如50mm。第4反射面21d是用于使經(jīng)由第I和第2反射面21a、21b入射來的圖像光GL反射、并射出到光射出部B3外部的矩形的平坦面。在第4反射面21d附帶設(shè)有半鏡面層28。該半鏡面層28是具有透光性的反射膜(即半透射反射膜)，其表面形成為半透射反射面。半鏡面層(透光性的反射膜或者半透射反射膜)28通過在導(dǎo)光部件21的斜面RS上成膜金屬反射膜或電介體多層膜而形成。從容易通過透視觀察外界光GL’的角度出發(fā)，將半鏡面層28對圖像光GL的反射率設(shè)為在假定的圖像光GL的入射角范圍內(nèi)為10%以上50%以下。具體實(shí)施例的半鏡面層28對圖像光GL的反射率例如被設(shè)定為20%，對圖像光GL的透射率例如被設(shè)定為80%。圖3 (D)是說明第4反射面21d及其周圍的構(gòu)造的圖，附帯示出半鏡面層(透光性的反射膜或者半透射反射膜)28的截面的放大圖。根據(jù)圖示可知，半鏡面層(反射膜)28包括不具有偏光特性的金屬反射膜28a、具有偏光特性的第I電介體多層膜28b、和具有偏光特性的第2電介體多層膜28c。其中，金屬反射膜28a被夾在第I電介體多層膜28b和第2電介體多層膜28c之間。S卩，半鏡面層28具有將金屬反射膜28a配置在中間的三明治式 構(gòu)造。金屬反射膜28a例如是Ag膜、Al膜等。在將金屬反射膜28a設(shè)為Ag膜的情況下，吸收少，能夠抑制半鏡面層28產(chǎn)生的損失，提高效率。并且，Ag膜的與膜厚的增減對應(yīng)的透射率的敏感度比Al膜等低，因而容易進(jìn)行半鏡面層28的反射率或者透射率的調(diào)整。下側(cè)的第I電介體多層膜28b和上側(cè)的第2電介體多層膜28c是將透明的電介體層進(jìn)行數(shù)層以上的層疊而得到的。即，兩個電介體多層膜28b、28c都是通過蒸鍍對多種的折射率材料并進(jìn)行層疊而形成的，借助干渉作用使反射率或者透射率具有入射角度依賴性。關(guān)于構(gòu)成這些電介體多層膜28b、28c的高折射率材料，例如能夠舉出Si02、MgF等透光性的材料。并且，關(guān)于構(gòu)成電介體多層膜28b、28c的中折射率材料，例如能夠舉出Ti02、Ta2O5, ZrO2等透光性的材料。關(guān)于構(gòu)成電介體多層膜28b、28c的低折射率材料，例如能夠舉出Al2O3等透光性的材料。圖4是說明半鏡面層(反射膜)28的反射率特性的曲線圖。在此，橫軸表示光朝向半鏡面層28的入射角度，縱軸表示反射率。圖5是說明以25°和70°向半鏡面層28入射的光束的反射率的波長依賴性的曲線圖。在此，橫軸表示朝向半鏡面層28的入射光的波長,縱軸表示反射率。在圖5中，虛線表示入射角25°的反射率,實(shí)線表示入射角70°的反射率。根據(jù)以上的曲線圖可知，以被設(shè)定為約40°的基準(zhǔn)角度或者下限角度以下的入射角向半鏡面層28入射的光，以約20%的反射率反射，以大于上述下限角度的入射角向半鏡面層28入射的光，以隨著入射角的増加而從20%急劇增加的反射率反射，在50°以上時幾乎以大致100%的反射率反射。在此，下限角度相當(dāng)于對入射到半鏡面層28的圖像光GL假定的入射角度范圍10° 40°的上限，防止除了圖像光GL之外的入射角度較大的光線、具體地講是重影光入射到眼睛EY中。關(guān)于這種重影光的去除，將在后面進(jìn)行詳細(xì)說明，通常將來自半鏡面層28的背面?zhèn)鹊娜肷浣窃O(shè)為60°以上。另外，半鏡面層28針對以下限角度以下的角度入射到半鏡面層28的圖像光GL的反射率不限于20%，能夠根據(jù)用途適當(dāng)變更。并且，關(guān)于半鏡面層28針對以下限角度以下的角度入射到半鏡面層28的圖像光GL的反射率,優(yōu)選對角度或波長的依賴性較小的反射率，但嚴(yán)格地講不需要一祥。返回圖2(B)等，第4反射面21d相對于與第I反射面21a垂直的第2光軸AX2或者XY面以例如銳角α =25° 27°傾斜，利用上述半鏡面層28使經(jīng)由導(dǎo)光部Β2的第I和第2反射面2la、2Ib入射來的圖像光GL部分反射并整體朝向-Z方向彎折，由此通過光射出面OS。另外，在第4反射面21d透射的圖像光GL入射到透光部件23，不被用于影像的形成。
透光部件23具有與導(dǎo)光部件21的主體相同的折射率，包括第I面23a、第2面23b、第3面23c。第I和第2面23a、23b沿著XY面延伸。并且，第3面23c相對于XY面而傾斜，并且與導(dǎo)光部件21的第4反射面21d對置地平行配置。即，透光部件23形成為具有被夾在第2面23b和第3面23c之間的楔狀部分的部件。透光部件23與導(dǎo)光部件21相同地利用在可見光區(qū)域中表現(xiàn)出較高的透光性能的樹脂材料形成。透光部件23是通過注塑成型而一體成型的塊狀部件，例如通過向成型模具內(nèi)注射熱聚合型的樹脂材料并使其熱固化而形成。在透光部件23中，第I面23a配置在設(shè)于導(dǎo)光部件21的第I反射面21a的延展平面上，并位于接近觀察者的眼睛EY的背面?zhèn)龋?面23b配置在設(shè)于導(dǎo)光部件21的第2反射面21b的延展平面上，并位于遠(yuǎn)離觀察者的眼睛EY的正面?zhèn)取５?面23c是利用粘接劑接合在導(dǎo)光部件21的第4反射面21d上的矩形的透射面。以上的第I面23a與第3面23c形成的夾角、和導(dǎo)光部件21的第2反射面21b與第4反射面21d形成的夾角ε相等，第2面23b與第3面23c形成的夾角、和導(dǎo)光部件21的第I反射面21a與第3反射面21c形成的夾角β相等。透光部件23和導(dǎo)光部件21在兩者的接合部分及其附近構(gòu)成透視部Β4，相當(dāng)干與觀察者的眼前對置的部位。透光部件23中被夾在相互形成鋭角的第2面23b與第3面23c之間的沿-X方向擴(kuò)展的楔狀部件23m，與同樣呈楔狀的光射出部B3接合，由此構(gòu)成整體呈平板狀的透視部B4的沿著X方向的中間部分。在第I和第2面23a、23b不實(shí)施鏡面層等的反射涂層，因而與導(dǎo)光部件21的導(dǎo)光部B2相同地使外界光GL’以較高的透射率透射。第3面23c也能夠使外界光GL’以較高的透射率透射，但由于導(dǎo)光部件21的第4反射面21d具有半鏡面層28，因而在第3面23c通過的外界光GL’例如被減光20%。即，觀察者觀察到將被減光為20%的圖像光GL和被減光為80%的外界光GL’重疊得到的圖像。[C.圖像光的光路的概況]圖6 (A)是說明與液晶顯示裝置32的縱截面CSl對應(yīng)的第I方向Dl的光路的圖。在沿著第I方向Dl的縱截面即YZ面(展開后的Y’ Z’面)中，將從液晶顯示裝置32射出的圖像光中、從在圖中用單點(diǎn)劃線示出的顯示區(qū)域32b的上端側(cè)(+Y側(cè))射出的成分設(shè)為圖像光GLa，從在圖中用雙點(diǎn)劃線示出的顯示區(qū)域32b的下端側(cè)(-Y側(cè))射出的成分設(shè)為圖像光GLb。上側(cè)的圖像光GLa經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)12而成為平行光束，沿著被展開后的光軸AX’通過導(dǎo)光部件21的光入射部BI、導(dǎo)光部B2和光射出部B3，以平行光束狀態(tài)從角度Φェ的上方傾斜入射到觀察者的眼睛EY中。另ー方面，下側(cè)的圖像光GLb經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)12而成為平行光束，沿著被展開后的光軸AX’通過導(dǎo)光部件21的光入射部BI、導(dǎo)光部B2和光射出部B3，以平行光束狀態(tài)從角度Φ2(| Φ2| = I Φ」)的下方傾斜入射到觀察者的眼睛EY中。上述的角度Φ:、Φ2相當(dāng)于上下的一半視角，例如被設(shè)定為6. 5°。圖6 (B)是說明與液晶顯示裝置32的橫截面CS2對應(yīng)的第2方向(封閉方向或者合成方向)D2的光路的圖。在沿著第2方向(封閉方向或者合成方向)D2的橫截面即XZ面(展開后的Χ’Ζ’面)中，將從液晶顯示裝置32射出的圖像光中、從右端側(cè)(+X側(cè))的第I顯示點(diǎn)Pl朝向圖中用單點(diǎn)劃線示出的顯示區(qū)域32b射出的成分設(shè)為圖像光GLc，從左端側(cè)(-X側(cè))的第2顯示點(diǎn)P2朝向圖中用雙點(diǎn)劃線示出的顯示區(qū)域32b射出的成分設(shè)為圖像光GLd。在圖6(B)中，追加了參考用的從靠右內(nèi)側(cè)射出的圖像光GLe和從靠左內(nèi)側(cè)射出的圖像光GLf。來自右側(cè)的第I顯示點(diǎn)Pl的圖像光GLc經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)12而成為平行光束，沿著被展開后的光軸AX’通過導(dǎo)光部件21的光入射部BI、導(dǎo)光部B2和光射出部B3，以平行光束狀態(tài)從角度Θ I的右方傾斜入射到觀察者的眼睛EY中。另ー方面，來自左側(cè)的第2顯示點(diǎn)P2的圖像光GLd經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)12而成為平行光束，沿著被展開后的光軸AX’通過導(dǎo)光部件21的光入射部BI、導(dǎo)光部B2和光射出部B3，以平行光束狀態(tài)從角度θ2(| θ2= Ie1D的左方傾斜入射到觀察者的眼睛ευ中。上述的角度θ2相當(dāng)于左右的一半視角，例如被設(shè)定為10°。另外，沿著第2方向D2的橫向，在導(dǎo)光部件21中圖像光GLc、GLd經(jīng)過反射而折返，反射的次數(shù)也不同，因而各個圖像光GLc、GLd在導(dǎo)光部件21中表現(xiàn)為不連續(xù)狀。并且，與圖2(A)的情況相比，觀察者的眼睛EY觀察的方向是上下相反的。結(jié)果，整體上畫面關(guān)于橫向左右反轉(zhuǎn)，但如后面所述通過高精度地加工導(dǎo)光部件21，液晶顯示裝置32的右側(cè)一半的圖像和液晶顯示裝置32的左側(cè)一半的圖像無接縫地連接，而且無錯位地接合。另外，考慮到兩個圖像光GLc、GLd在導(dǎo)光部件21內(nèi)的反射次數(shù)彼此不同，右側(cè)的圖像光GLc的射出角度Θ /和左側(cè)的圖像光GLd的射出角度Θ 2’被設(shè)定為不同的角度。根據(jù)以上所述，入射到觀察者的眼睛EY中的圖像光GLa、GLb、GLc、GLd成為來自無限遠(yuǎn)處的虛像，沿著縱向的第I方向Dl形成于液晶顯示裝置32的影像為正像，沿著橫向的第2方向D2形成于液晶顯示裝置32的影像為倒像。[D.沿著橫向的圖像光的光路]圖7是說明第I顯示裝置100A的具體光路的剖視圖。投影光學(xué)系統(tǒng)12具有3個透鏡 L1、L2、L3。來自液晶顯示裝置32的右側(cè)的第I顯示點(diǎn)Pl的圖像光GL11、GL12通過投影光學(xué)系統(tǒng)12的透鏡LI、L2、L3而成為平行光束,并入射到導(dǎo)光部件21的光入射面IS。被引導(dǎo)到導(dǎo)光部件21內(nèi)的圖像光GL11、GL12在第I和第2反射面21a、21b中以相等的角度反復(fù)進(jìn)行全反射，最終作為平行光束從光射出面OS射出。具體地講，圖像光GL11、GL12作為平行光束在導(dǎo)光部件21的第3反射面21c反射，然后以第I反射角Y I入射到導(dǎo)光部件21的第I反射面21a進(jìn)行全反射(第I次全反射)。然后，圖像光GL11、GL12在保持第I反射角Y I的狀態(tài)下入射到第2反射面21b進(jìn)行全反射(第2次全反射)，然后再次入射到第I反射面21a進(jìn)行全反射(第3次全反射)。結(jié)果，圖像光GL11、GL12在保持第I反射角Y I的狀態(tài)下，在第I和第2反射面21a、21b反復(fù)進(jìn)行全反射。圖像光GL11、GL12在第I和第2反射面21a、21b合計(jì)進(jìn)行3次全反射，并入射到第4反射面21d。圖像光GL11、GL12在該第4反射面21d以與第3反射面21c相同的角度進(jìn)行反射，作為平行光束從光射出面OS相對于與該光射出面OS垂直的第2光軸AX2方向傾斜角度Θ i射出。來自液晶顯示裝置32的左側(cè)的第2顯示點(diǎn)P2的圖像光GL21、GL22通過投影光學(xué)系統(tǒng)12的透鏡LI、L2、L3而成為平行光束,并入射到導(dǎo)光部件21的光入射面IS。被引導(dǎo)到導(dǎo)光部件21內(nèi)的圖像光GL21、GL22在第I和第2反射面21a、21b中以相等的角度反復(fù)進(jìn)行全反射，最終作為平行光束從光射出面OS射出。具體地講，圖像光GL21、GL22作為平行光束在導(dǎo)光部件21的第3反射面21c反射，然后以第2反射角y2(y2< Yl)入射到導(dǎo)光部件21的第I反射面21a進(jìn)行全反射(第I次全反射)。然后，圖像光GL21、GL22在保持第2反射角Y 2的狀態(tài)下入射到第2反射面21b進(jìn)行全反射(第2次全反射)，然后再次入射到第I反射面21a進(jìn)行全反射(第3次全反射)，再次入射到第2反射面21b進(jìn)行全反射(第4次全反射)，又再次入射到第I反射面21a進(jìn)行全反射(第5次全反射)。結(jié)果，圖像光GL21、GL22在第I和第2反射面21a、21b合計(jì)進(jìn)行5次全反射，并入射到第4反射面21d。圖像光GL21、GL22在該第4反射面21d以與第3反射面21c相同的角度進(jìn)行反射，作為平行光束從光射出面OS相對于與該光射出面OS垂直的第2光軸AX2方向傾斜角度θ2射出。 在圖7中描畫出在將導(dǎo)光部件21展開時與第I反射面21a對應(yīng)的假想的第I面121a、和將導(dǎo)光部件21展開時與第2反射面21b對應(yīng)的假想的第2面121b。通過這樣展開可知，來自第I顯示點(diǎn)Pl的圖像光GL11、GL12在通過與光入射面IS對應(yīng)的入射等效面IS’后，通過第I面121a兩次，通過第2面121b—次，從光射出面OS射出，并入射到觀察者的眼睛EY中，來自第2顯示點(diǎn)P2的圖像光GL21、GL22在通過與光入射面IS對應(yīng)的入射等效面IS”后，通過第I面121a三次，通過第2面121b兩次，從光射出面OS射出，并入射到觀察者的眼睛EY中。如果改變觀察方式，則觀察者重合觀察到位于不同的兩個位置的入射等效面IS’、IS”附近的投影光學(xué)系統(tǒng)12的透鏡L3。圖8(A)是示意說明液晶顯示裝置32的顯示面的圖，圖8(B)是示意說明觀察者能夠看到的液晶顯示裝置32的虛像的圖，圖8 (C)和(D)是說明構(gòu)成虛像的部分圖像的圖。在圖8(A)所示的液晶顯示裝置32中設(shè)置的矩形的圖像形成區(qū)域AD被觀察為圖8(B)所示的虛像顯示區(qū)域Al。在虛像顯示區(qū)域Al的左側(cè)形成有相當(dāng)于液晶顯示裝置32的圖像形成區(qū)域AD中從中央到右側(cè)的部分的第I投影像IM1，該第I投影像頂I成為如圖8(C)所示右側(cè)缺失的部分圖像。并且，在虛像顯示區(qū)域Al的右側(cè)形成有相當(dāng)于液晶顯示裝置32的圖像形成區(qū)域AD中從中央到左側(cè)的部分的第2投影像頂2，該第2投影像頂2成為如圖8(D)所示左半部分缺失的部分圖像。只形成圖8(A)所示的液晶顯示裝置32中的第I投影像(虛像)頂1的第I部分區(qū)域A10，例如包括液晶顯示裝置32的右端的第I顯示點(diǎn)Pl，并射出在導(dǎo)光部件21的導(dǎo)光部B2合計(jì)進(jìn)行3次全反射而得的圖像光GL11、GL12。只形成液晶顯示裝置32中的第2投影像(虛像)頂2的第2部分區(qū)域A20，例如包括液晶顯示裝置32的左端的第2顯示點(diǎn)P2，并射出在導(dǎo)光部件21的導(dǎo)光部B2合計(jì)進(jìn)行5次全反射而得的圖像光GL21、GL22。來自區(qū)域SA的圖像光形成如圖8(B)所示的重復(fù)圖像SI，該區(qū)域SA位于液晶顯示裝置32的圖像形成區(qū)域AD的靠近中央部位，并被第I和第2部分區(qū)域A10、A20夾在中間，而且縱向較長地延伸。即，來自液晶顯示裝置32的區(qū)域SA的圖像光是由第I投影像IMl和第2投影像IM2在虛像顯示區(qū)域Al上重疊形成的，第I投影像頂I是由在導(dǎo)光部B2合計(jì)進(jìn)行3次全反射而得的圖像光GL11、GL12形成的，第2投影像頂2是由在導(dǎo)光部B2合計(jì)進(jìn)行5次全反射而得的圖像光GL21、GL22形成的。如果導(dǎo)光部件21的加工精密、并形成通過投影光學(xué)系統(tǒng)12而準(zhǔn)確平行的光束，則重復(fù)圖像SI能夠防止由于兩個投影像IM1、頂2的重疊而形成的錯位和重影。另外，通過控制對液晶顯示裝置32進(jìn)行照明的照明光SL的角度范圍，能夠調(diào)整產(chǎn)生重疊的區(qū)域SA的橫寬或者重疊寬度。在本實(shí)施方式中，沒有特別調(diào)節(jié)照明光SL的角度范圍，因而存在與背光源導(dǎo)光部31b等的發(fā)散特性對應(yīng)的橫寬或者重疊寬度的區(qū)域SA。在以上說明中，從液晶顯示裝置32的包括右側(cè)第I顯示點(diǎn)Pl的第I部分區(qū)域AlO射出的圖像光GL11、GL12在第I和第2反射面21a、21b進(jìn)行全反射的次數(shù)合計(jì)為3次，從液晶顯示裝置32的包括左側(cè)第2顯示點(diǎn)P2的第2部分區(qū)域A20射出的圖像光GL21、GL22在第I和第2反射面21a、21b進(jìn)行全反射的次數(shù)合計(jì)為5次，但全反射次數(shù)能夠適當(dāng)變更。即，通過調(diào)整導(dǎo)光部件21的外形(即厚度t、距離D、銳角α、β)，能夠?qū)D像光GL11、GL12的全反射次數(shù)設(shè)為合計(jì)5次，將圖像光GL21、GL22的全反射次數(shù)設(shè)為合計(jì)7次。并且，在以上說明中，圖像光GL11、GL12、GL21、GL22的全反射次數(shù)為奇數(shù)，但如果將光入射面IS和光射出面OS配置在相反側(cè)，即如果使導(dǎo)光部件21在俯視觀察時為平行四邊形，則圖像光GL11、GL12、GL21、GL22的全反射次數(shù)為偶數(shù)。[E.重影光的處理]圖9是說明導(dǎo)光裝置20的重影光的處理的放大圖。在導(dǎo)光部件21的光射出部B3中，經(jīng)由第I和第2反射面21a、21b入射來的圖像光GL在第4反射面21d進(jìn)行反射，并通過光射出面OS。此時，由于第4反射面21d是半鏡面，因而圖像光GL有可能以例如約80%的強(qiáng)度通過第4反射面21d而成為重影光GG。即，通過第4反射面21d的圖像光GL在第2面23b進(jìn)行反射，但是該圖像光GL在通過第4反射面21d的情況下，有可能經(jīng)過第I反射面21a或第4反射面21d而成為比較明顯的重影光GG。在本實(shí)施方式中，利用具有角度特性的半鏡面層(透光性的反射膜或者半透射反射膜)28切斷這種重影光GG。另外，源自通過第4反射面21d的圖像光GL的重影光GG，是因?yàn)橛捎谡辰泳鹊榷蝗菀着c第2反射面21b嚴(yán)格平行地形成第2面23b等原因而產(chǎn)生的。更具體地講，導(dǎo)光部件21的第2反射面21b和透光部件23的第2面23b實(shí)質(zhì)上被配置在同一平面上，而不是嚴(yán)格地配置在同一平面上。即，如果要將第2反射面21b和第2面23b嚴(yán)格地配置在同一平面上,將導(dǎo)致成本極度增加。另ー方面,如果將第2反射面21b和第2面23b實(shí)質(zhì)上配置在同一平面上，不會妨礙經(jīng)由透視部B4來觀察外界。因此，關(guān)于導(dǎo)光部件21的第2反射面21b與透光部件23的第2面23b的平行度，優(yōu)選放寬嚴(yán)格程度，使得容易制造并且降低成本。但是，根據(jù)本申請發(fā)明者的研究發(fā)現(xiàn)，即使透光部件23的第2面23b相對于導(dǎo)光部件21的第2反射面21b僅傾斜微小角度(例如約數(shù)分)，對于眼睛EY而言也有可能觀察為重影光GG。S卩，如果第2反射面21b與第2面23b嚴(yán)格平行則沒有問題，但是如果第2反射面21b與第2面23b形成微小的角度，則通過第4反射面21d并在第2面23b反射后再次通過第4反射面21d的不必要的光HL，有可能在與圖像光GL相同的角度條件下通過光射出部B3而入射到眼睛EY中。該不必要的光HL是由于第2反射面21b與第2面23b形成的微小夾角而不與圖像光GL嚴(yán)格平行，而與圖像光GL具有微小的角度錯位的光。因此，不必要的光HL有可能被觀察為重影光GG、即針對圖像光GL的重影或雙重像。以上說明 了第2面23b與第2反射面21b形成微小夾角的情況，而透光部件23自身的加工精度也同樣有影響。即，透光部件23只要透視性能良好即可，本來不要求導(dǎo)光部件21那種程度的加工精度。但是，如果第2面23b的平坦度較低，基干與上述情況相同的理由，在平坦度較低的第2面23b反射后再次通過第4反射面21d的不必要的光HL有可能被觀察為重影光GG。為了切斷這種重影光GG，降低重影光GG在第4反射面21d的透射率即可。在此，圖像光GL在第4反射面21d的入射角ζ根據(jù)如上所述的導(dǎo)光部件21的外形的設(shè)計(jì)條件，能夠設(shè)為入射角度范圍10° 40°，能夠?qū)⑷肷浣铅频纳舷拊O(shè)定為半鏡面層28的反射的下限角度以上即約40°。另ー方面，重影光GG在第4反射面21d的入射角η根據(jù)如上所述的導(dǎo)光部件21的外形的設(shè)計(jì)條件而設(shè)為60°以上。因此，通過將第4反射面21d的反射率的角度依賴性調(diào)整成為如圖4所示的特性，能夠大幅降低重影光GG在第4反射面21d的透射率，并阻止向眼睛EY入射，同時圖像光GL在光射出面OS側(cè)恰當(dāng)反射，能夠防止對虛像觀察的妨礙。另外，關(guān)于外界光，在與重影光GG相同的角度條件的情況下，有可能在第4反射面21d被完全反射而不入射到眼睛EY中，但是這樣被切斷的外界光是來自相當(dāng)傾斜的方向的光，認(rèn)為在實(shí)際應(yīng)用中不會成為問題。
[F.其它]圖10(A)是說明圖2(A)等示出的導(dǎo)光部件21的變形例的圖。在以上說明中，在導(dǎo)光部件21中傳播的圖像光在第I和第2反射面21a、21b僅以兩個反射角Y I、Y 2進(jìn)行全反射，但也可以按照圖10(A)示出的變形例的導(dǎo)光部件21那樣，允許3種成分的圖像光GL31、GL32、GL33以反射角Y I、γ2、γ3(γ I > y2 > y 3)分別進(jìn)行全反射。在這種情況下，從液晶顯示裝置32射出的圖像光GL以3個模式傳播，并在觀察者的眼睛EY的位置合成為虛像。在這種情況下，如圖10(B)所示，在有效顯示區(qū)域AO的左側(cè)形成例如合計(jì)3次全反射而得的投影像頂21，在有效顯示區(qū)域AO的靠近中央位置形成例如合計(jì)5次全反射而得的投影像IM22，在有效顯示區(qū)域AO的右側(cè)形成例如合計(jì)7次全反射而得的投影像IM23。圖11是說明在圖2(A)等示出的導(dǎo)光部件21設(shè)置去除棱線的端面21h的理由的放大圖。入射到導(dǎo)光部件21的接近棱線121h的位置的圖像光GL在第3反射面21c進(jìn)行反射，然后在第I反射面21a進(jìn)行反射，但在第I反射面21a的反射之后再次在第3反射面21c反射。這種作為再反射光的不必要的光HL導(dǎo)致在經(jīng)由第3反射面21c的反射后不再與原來的圖像光GL平行，而被引導(dǎo)到假定之外的光路中，但其中一部分有可能被引導(dǎo)到光射出部B3并從光射出面OS射出。即，在棱線121h產(chǎn)生的不必要的光HL與圖9的情況相同地成為不希望的重影光GG，因而期望預(yù)先去除。因此，去除棱線121h并設(shè)置阻止雜散光的端面21h，對不必要的光HL的光路設(shè)計(jì)限制。圖12是說明圖2(A)等示出的導(dǎo)光部件21的變形例的放大圖。在這種情況下，在導(dǎo)光部件21的第4反射面21d側(cè)設(shè)置去除了棱線121i的端面21i。S卩，導(dǎo)光部件21是具有8面的多面體狀外形的部件。對端面21i實(shí)施例如反射率比較高的涂層或者粗糙面處理，在透光部件23設(shè)置與端面21i對應(yīng)的臺階。通過設(shè)置這種端面21i，能夠防止在導(dǎo)光部件21中傳播的正規(guī)的圖像光GL在第4反射面21d反射兩次以上的不必要的光HL通過光射出面OS射出到外部，或者能夠防止經(jīng)由不足3次的反射并通過導(dǎo)光部B2后在第4反射面21d反射的不必要的光HL通過光射出面OS射出到外部。S卩，端面21i防止經(jīng)過假定之外的路徑而相對于原來的圖像光GL傾斜的不必要的光HL，與圖9的情況相同地成為不希望的重影光GG。在以上說明的實(shí)施方式的虛像顯示裝置100中，在光入射部BI的第3反射面21c進(jìn)行反射的圖像光GL在導(dǎo)光部的第I和第2反射面21a、21b進(jìn)行全反射并傳播，再在光射出部B3的第4反射面21d反射，并作為虛像入射到觀察者的眼睛EY中。此時，從圖像顯示裝置11的包括第I顯示點(diǎn)Pl的第I部分區(qū)域AlO射出的第I圖像光GL11、GL12在導(dǎo)光部的反射次數(shù)、和從圖像顯示裝置11的包括第2顯示點(diǎn)P2的第2部分區(qū)域A20射出的第2圖像光GL21、GL22在導(dǎo)光部B2的反射次數(shù)不同，因而能夠擴(kuò)大從光射出部B3射出的圖像光GL的射出角度的角度范圍。即，能夠以比較寬的視角取入來自圖像顯示裝置11的不同部分區(qū)域A10、A20的圖像光GL，能夠確保隔著光射出部B3觀察到的虛像的顯示尺寸比較大。這樣，通過形成取出反射次數(shù)不同的圖像光GL的構(gòu)造，不需要將導(dǎo)光部B2設(shè)計(jì)得很厚即可増大光射出部B3，以便覆蓋瞳孔，因而不需要使光射出部B3接近瞳孔來進(jìn)行瞳孔分害わ能夠確保較大的出射光瞳直徑，也能夠?qū)崿F(xiàn)良好的透視觀察。并且，在上述實(shí)施方式的虛像顯示裝置100中，作為在光射出部B3與透光部件23之間設(shè)置的反射膜的半鏡面層28具有在入射角大于圖像光GL的入射角范圍時反射率増加的角度依賴性，因而能夠防止從導(dǎo)光部件21射出到透光部件23并在該透光部件23內(nèi)反射的不需要的光，以比較大的入射角度通過作為反射膜的半鏡面層28并返回到導(dǎo)光部件21的光射出部B3。由此，能夠緩解對提高透光部件23的加工精度、導(dǎo)光部件21與透光部件23的粘接精度的要求，防止經(jīng)過透光部件23的圖像光GL成為重影光GG，能夠使利用虛像 顯示裝置100顯示的虛像成為高質(zhì)量的虛像。以上根據(jù)實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，能夠在不脫離本發(fā)明宗g的范圍內(nèi)以各種方式進(jìn)行實(shí)施，例如能夠?qū)崿F(xiàn)以下所述的變形。在上述實(shí)施方式中，將設(shè)于導(dǎo)光部件21的第4反射面21d的半鏡面層28的反射率設(shè)為20%而使透視優(yōu)先，但也能夠?qū)腌R面層28的反射率設(shè)為50%以上而使圖像光優(yōu)先。另外，半鏡面層28也可以不形成于第4反射面21d的整個面上，而僅形成于一部分必要區(qū)域中。另外，半鏡面層28也可以形成于透光部件23的第3面23c上。透光部件23的形狀不限于沿橫穿導(dǎo)光部件21的X方向延伸，也包括從上下夾著導(dǎo)光部件21而擴(kuò)展的部分。在上述實(shí)施方式中，沒有使來自照明裝置31的照明光SL特別具有指向性，但也能夠使照明光SL具有與液晶顯示裝置32的位置對應(yīng)的指向性。由此，能夠高效地照明液晶顯示裝置32，能夠降低圖像光GL的位置導(dǎo)致的亮度不均。在上述實(shí)施方式中沒有特別調(diào)整液晶顯示裝置32的顯示亮度，但也能夠根據(jù)圖8(B)所示的投影像IM1、IM2的范圍或重復(fù)進(jìn)行顯示亮度的調(diào)整。在上述實(shí)施方式中，圖像顯示裝置11采用透射型的液晶顯示裝置32等，但圖像顯示裝置11不限于透射型的液晶顯示裝置32，能夠利用各種顯示裝置。例如，也可以采用反射型的液晶顯示裝置，還可以采用數(shù)字微型鏡裝置等取代液晶顯示裝置32。并且，圖像顯示裝置11也可以采用以LED陣列或OLED (有機(jī)EL)等為代表的自發(fā)光型元件。在上述實(shí)施方式的虛像顯示裝置100中，采取對應(yīng)右眼和左眼雙方各設(shè)置ー組圖像形成裝置10和導(dǎo)光裝置20的結(jié)構(gòu)，但也可以構(gòu)成為僅在右眼或者左眼任意一方設(shè)置圖像形成裝置10和導(dǎo)光裝置20，而單眼觀察圖像。在上述實(shí)施方式中，通過光入射面IS的第I光軸AXl和通過光射出面OS的第2光軸AX2是平行的，但也能夠使這些光軸AX1、AX2不平行。在上述的說明中進(jìn)行了虛像顯示裝置100是頭戴式顯示器的具體說明，但虛像顯示裝置100也能夠變更為頭頂式顯示器。
在上述的說明中，在第I和第2反射面21a、21b中不在表面上實(shí)施鏡面或半鏡面等加工，而利用與空氣的界面使圖像光全反射來進(jìn)行引導(dǎo)，但是本發(fā)明的全反射也包括在第I和第2反射面21a、21b上的整體或者一部分形成有鏡面涂層或半鏡面膜的反射。例如，也包括下述情況，即在圖像光的入射角度滿足全反射條件的情況下，對第I和第2反射面21a、21b的整體或者一部分實(shí)施鏡面涂層等而實(shí)質(zhì)上反射所有圖像光的情況。并且，只要能夠得到足夠亮度的圖像光，也可以利用稍微具有透射性的鏡面，對第I和第2反射面21a、21b的整體或者一部分進(jìn)行涂層。 在上述的說明中，導(dǎo)光部件21在眼睛EY排列的橫向延伸，但導(dǎo)光部件21也能夠在縱向延伸。在這種情況下，光學(xué)面板110不串行，而是并行地平行配置。
權(quán)利要求
1.ー種虛像顯示裝置，其中，該虛像顯示裝置具有 導(dǎo)光部件，其具有導(dǎo)光部、使圖像光入射到所述導(dǎo)光部的光入射部、使由所述導(dǎo)光部引導(dǎo)的圖像光射出到外部的光射出部，該導(dǎo)光部件使得能夠通過所述光射出部觀察所述圖像光；以及 透光部件，其通過與所述導(dǎo)光部件組合而構(gòu)成使得能夠觀察外界光的透視部， 在所述光射出部與所述透光部件之間配置有反射膜，該反射膜具有透光性，并且具有在入射角大于所述圖像光的入射角范圍時反射率増大的角度依賴性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的虛像顯示裝置，其中， 所述反射膜具有反射率以預(yù)定的下限角度為分界而呈臺階狀變化的特性，使入射角大于所述下限角度的光幾乎都反射，使入射角小于所述下限角度的光以相同的透射率透射。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的虛像顯示裝置，其中， 所述反射膜是通過將多種膜進(jìn)行層疊而形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的虛像顯示裝置，其中， 所述反射膜具有將金屬反射膜和電介質(zhì)多層膜進(jìn)行層疊的構(gòu)造。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的虛像顯示裝置，其中， 所述反射膜由半透射反射膜構(gòu)成，該半透射反射膜包括作為所述金屬反射膜而調(diào)整了透射率的Ag膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任意一項(xiàng)所述的虛像顯示裝置，其中， 所述反射膜的反射率為圖像光的10%以上50%以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任意一項(xiàng)所述的虛像顯示裝置，其中， 所述導(dǎo)光部具有相互平行配置的、能夠進(jìn)行基于全反射的導(dǎo)光的第I反射面和第2反射面， 所述光入射部具有與所述第I反射面成預(yù)定角度的第3反射面， 所述光射出部具有與所述第I反射面成預(yù)定角度的第4反射面， 所述透光部件包括楔狀部件，該楔狀部件具有隔著所述反射膜與所述光射出部的所述第4反射面粘接的透光面， 所述反射膜被配置在所述第4反射面和所述透光面之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的虛像顯示裝置，其中， 所述透光部件具有與所述第I反射面和第2反射面分別平行地配置的第I面和第2面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的虛像顯示裝置，其中， 所述導(dǎo)光部在所述第I反射面和所述第4反射面之間、以及所述第I反射面和所述第3反射面之間中至少一方具有阻止重影光的端面。
10.根據(jù)權(quán)利要求7 9中任意一項(xiàng)所述的虛像顯示裝置，其中， 該虛像顯示裝置具有形成圖像光的圖像顯示裝置、和使從所述圖像顯示裝置射出的所述圖像光入射的投影光學(xué)系統(tǒng)， 第I圖像光在所述導(dǎo)光部中的反射次數(shù)和第2圖像光在所述導(dǎo)光部中的反射次數(shù)彼此不同，所述第I圖像光是從所述圖像顯示裝置的第I部分區(qū)域射出的，所述第2圖像光是從第2部分區(qū)域射出的，該第2部分區(qū)域是關(guān)于在導(dǎo)光時由于反射而產(chǎn)生光路折返的封閉方向與所述第I部分區(qū)域不同的區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的虛像顯示裝置，其中， 所述封閉方向是與如下截面平行的方向，該截面包含通過所述投影光學(xué)系統(tǒng)的第I光軸和所述第3反射面的法線。
12.根據(jù)權(quán)利要求I 11中任意一項(xiàng)所述的虛像顯示裝置，其中， 所述導(dǎo)光部件和所述透光部件是通過注塑成型而分別獨(dú)立地一體成型的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的虛像顯示裝置，其中， 所述導(dǎo)光部件和所述透光部件是用熱聚合型的樹脂材料分別成型的。
14.ー種虛像顯示裝置，其中，該虛像顯示裝置具有 導(dǎo)光部件，其具有導(dǎo)光部、使圖像光入射到所述導(dǎo)光部的光入射部、使由所述導(dǎo)光部引導(dǎo)的圖像光射出到外部的光射出部，該導(dǎo)光部件使得能夠通過所述光射出部觀察所述圖像光；以及 透光部件，其通過與所述導(dǎo)光部件組合而構(gòu)成使得能夠觀察外界光的透視部， 該虛像顯示裝置還具有半透射反射面，該半透射反射面用于防止從所述導(dǎo)光部件的所述光射出部入射到所述透光部件的光再次向所述導(dǎo)光部件側(cè)入射。
全文摘要
本發(fā)明提供-種虛像顯示裝置，能夠用簡單的結(jié)構(gòu)增大虛像的顯示尺寸，能夠確保較大的出射光瞳直徑，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的透視觀察。半鏡面層(28)具有在入射角大于圖像光(GL)的入射角范圍時反射率增加的角度依賴性，因而能夠防止從導(dǎo)光部件(21)射出到透光部件(23)并在該透光部件(23)內(nèi)反射的不需要的光以比較大的入射角度通過作為反射膜的半鏡面層(28)而返回到導(dǎo)光部件(21)的光射出部(B3)。由此，能夠緩解對提高透光部件(23)的加工精度、導(dǎo)光部件(21)與透光部件(23)的粘接精度的需求，防止經(jīng)過透光部件(23)的圖像光(GL)成為重影光(GG)，能夠使利用虛像顯示裝置(100)顯示的虛像成為高質(zhì)量的虛像。
文檔編號G02B17/08GK102628988SQ20121002042
公開日2012年8月8日 申請日期2012年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月4日
發(fā)明者宮尾敏明, 小松朗, 戶谷貴洋, 武田高司, 高木將行 申請人:精工愛普生株式會社