專利名稱：虛像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在頭部安裝使用的頭戴顯示器等的虛像顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來，作為像頭戴顯示器那樣可進(jìn)行虛像的形成及觀察的虛像顯示裝置，提出了各種通過導(dǎo)光板將來自顯示元件的圖像光引導(dǎo)至觀察者的瞳孔的類型。
在這樣的虛像顯示裝置中，為了使圖像光和外界光重疊，提出透視光學(xué)系統(tǒng)(參照專利文獻(xiàn)I等)。
然而，在專利文獻(xiàn)I記載的裝置中，由于通過使用射出開口比瞳孔尺寸小的導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的瞳孔分割方式來實(shí)現(xiàn)透視，所以難以使得虛像的顯示尺寸很大。還有，由于使用比瞳孔尺寸小的導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，所以難以為了對應(yīng)于各個人的眼寬度，使得有效瞳徑(即可進(jìn)行虛像的取入的采光直徑，還稱為視圈直徑)增大。還有，由于在瞳孔附近物理地配置導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的射出開口、外殼，所以會產(chǎn)生死角，最終不能成為完全的透視。
還有，作為頭部安裝顯示器用的光學(xué)系統(tǒng)，存在包括能使導(dǎo)光角度不同的多個光模式進(jìn)行的導(dǎo)光體的光學(xué)系統(tǒng)(參照專利文獻(xiàn)2)。在這樣的光學(xué)系統(tǒng)中，也可以考慮通過將射出側(cè)的第3光學(xué)面設(shè)為半透半反鏡，以在內(nèi)部嵌入該半透半反鏡的方式對導(dǎo)光體粘貼棱鏡狀部件而將全體平板化，從而隔著半透半反鏡可以進(jìn)行外界光的觀察的透視型的導(dǎo)光>j-U ρ α裝直。
然而，有可能在將導(dǎo)光體和棱鏡狀部件接合的部分，施加很大的力量，在兩者的粘接強(qiáng)度不充分的情況下，在接合部分產(chǎn)生剝離，導(dǎo)光裝置有可能損壞。
專利文獻(xiàn)1:特開2010-224473號公報
專利文獻(xiàn)2 :特表2008-535001號公報
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種虛像顯示裝置，其包括通過多個部件的接合而形成的并具有充分的強(qiáng)度的導(dǎo)光裝置。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的虛像顯示裝置，其特征在于，包括(a)圖像顯示裝置，其形成圖像光；(b)投射光學(xué)系統(tǒng)，其形成基于從圖像顯示裝置射出的圖像光的虛像； (C)導(dǎo)光部件，其具有光入射部，向內(nèi)部取入通過了投射光學(xué)系統(tǒng)的圖像光；導(dǎo)光部，通過在相對的第I及第2面的全反射引導(dǎo)從光入射部取入的圖像光；和光射出部，向外部取出經(jīng)過了導(dǎo)光部的圖像光；和(d)光透射部件，通過與導(dǎo)光部件接合能夠進(jìn)行外界光的觀察， (e)導(dǎo)光部件，在與光透射部件接合的第I接合面的部分區(qū)域上，具有使圖像光彎曲并使外界光透射的半透射反射膜，(f)光透射部件具有第2接合面，其包含與第I接合面中除了部分區(qū)域之外的區(qū)域即第I接合面的其他區(qū)域相對的第2接合面的其他區(qū)域，并且通過粘接劑對于第I接合面至少在第2接合面的其他區(qū)域粘接。這里，半透射反射膜不限于金屬反射膜，還包括包含電介質(zhì)層等的多層膜、全息元件等。
上述虛像顯示裝置中，由于半透射反射膜形成在第I接合面的部分區(qū)域上，光透 射部件的第2接合面對于第I接合面至少在其他區(qū)域粘接，所以即使半透射反射膜對于第I 接合面的粘接力不夠充分大的情況下，也能提高第I接合面和第2接合面的接合強(qiáng)度即將 導(dǎo)光部件和光透射部件組合而成的導(dǎo)光裝置的強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的具體方面，第I接合面的其他區(qū)域和第2接合面的與其他區(qū)域相對 應(yīng)的相對區(qū)域的至少一方包含具有起伏的非平滑面。這個情況下，由于通過非平滑面能使 粘接或接合的面積增加，能使第I接合面和第2接合面的接合強(qiáng)度容易并可靠地增加。
根據(jù)本發(fā)明的具體方面，非平滑面是通過粗面化加工而具有細(xì)微的凹凸的粗糙 面。這個情況下，非平滑面的加工容易，能抑制通過第I接合面、第2接合面的光束的混亂。
根據(jù)本發(fā)明的其他方面，在第I接合面?zhèn)仍O(shè)置的非平滑面和在第2接合面?zhèn)仍O(shè)置 的非平滑面相互嵌合。這個情況下，能夠經(jīng)過第I接合面和第2接合面在導(dǎo)光部件和光透 射部件之間對準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明的其他方面，在第I接合面?zhèn)仍O(shè)置的非平滑面和在第2接合面?zhèn)仍O(shè)置 的非平滑面呈凹凸相反的翻轉(zhuǎn)形狀。這個情況下，能降低充滿第I接合面和第2接合面之 間的粘接劑的量。
根據(jù)本發(fā)明的其他方面，導(dǎo)光部件的第I接合面中，支持半透射反射膜的部分區(qū) 域關(guān)于預(yù)定方向配置在第I接合面的中央側(cè)，半透射反射膜的周圍的其他區(qū)域是在預(yù)定方 向的兩端側(cè)夾著部分區(qū)域的周邊區(qū)域。在上述預(yù)定方向為上下方向的情況下，半透射反射 膜配置在第I接合面的上下的中央，在第I接合面的上下端側(cè)能設(shè)置不經(jīng)過半透射反射膜 而能夠進(jìn)行外界光的觀察的透射區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的其他方面，第I接合面全體與第2接合面粘接，周邊區(qū)域全體成為非 平滑面。
根據(jù)本發(fā)明的其他方面，導(dǎo)光部件，作為一體的部件而具有光入射部、導(dǎo)光部和光 射出部，光入射部具有對于第I及第2反射面的任一個成鈍角的平面的第3反射面，光射出 部的第I接合面形成對于第I及第2反射面的任一個成鈍角的平面的第4反射面。這個情 況下，由光入射部的第3反射面反射的圖像光通過導(dǎo)光部的第I及第2反射面全反射同時 傳送，由光射出部的第4反射面反射作為虛像入射至觀察者的眼。再者，通過使光入射部、 導(dǎo)光部和光射出部作為一體的部件，能利用注塑成型技術(shù)高精度地形成導(dǎo)光裝置。
根據(jù)本發(fā)明的其他方面，導(dǎo)光部件、光透射部件、和粘接劑通過具有基本相同的折 射率的材料而形成。這個情況下，可以抑制第I接合面、第2接合面中的光束的混亂，進(jìn)行 外界光的正確觀察。再者，所謂基本相同的折射率意味著取決于粘接面的粗糙度，但是容許 不打亂光路的程度的略微折射率差。


圖1是表示第I實(shí)施方式的虛像顯示裝置的透視圖。
圖2(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(A)是說明導(dǎo)光部件的光入射部的第3反射面的結(jié)構(gòu)的圖，(B)是說明導(dǎo)光部 件的導(dǎo)光部的第I反射面的結(jié)構(gòu)的圖，(C)是說明導(dǎo)光部件的導(dǎo)光部的第2反射面的結(jié)構(gòu)的圖，(D)是說明導(dǎo)光部件的光射出部的第4反射面的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4(A)是展開關(guān)于縱的第I方向的光路的概念圖，⑶是展開關(guān)于橫的第2方向的光路的概念圖。
圖5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6(A)表示液晶顯示裝置的顯示面，(B)是概念地說明觀察者所見的液晶顯示裝置的虛像的圖，(C)及(D)是說明構(gòu)成虛像的部分圖像的圖。
圖7是說明導(dǎo)光部件和光透射部件的接合的透視圖。
圖8是概念地說明導(dǎo)光部件和光透射部件的接合部的放大截面圖。
圖9(A)及(B)是說明變形例的虛像顯示裝置的一部分的圖。
圖10是概念地說明第2實(shí)施方式的接合部的放大截面圖。
圖11是概念地說明變形例的接合部的放大截面圖。
圖12是概念地說明第3實(shí)施方式的接合部的放大截面圖。
圖13A是表示第4實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置的截面圖，(B)及(C)，是導(dǎo)光裝置主視圖及俯視圖。
圖14是說明圖像光的光路的模式圖。
圖15是說明包含半透半反鏡層的接合部的截面圖。
圖16(A)是表示第5實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置的截面圖，(B)及(C)，是導(dǎo)光裝置主視圖及俯視圖。
圖17是說明圖像光的光路的模式圖。
圖18是說明包含半透半反鏡層的接合部的截面圖。
圖19是說明變形例的虛像顯示裝置的概念圖。
符號的說明
2c…反射單元，10…圖像形成裝置，11…圖像顯示裝置，12…投射光學(xué)系統(tǒng)，20、 420、520…導(dǎo)光裝置,20a、20b…主體部分,20s…導(dǎo)光主體部件,21、421、521…導(dǎo)光部件, 21a、21b、21c…第1-第3反射面，21d…第4反射面，21 j、424j…第I接合面，21s…導(dǎo)光主體部件，23…光透射部件，23a…第I面，23b…第2面，23c…第2接合面，23s…光透射主體部件，25···鏡層，26···保護(hù)層，28…半透半反鏡層(半透射反射膜)，31…照明裝置，32…液晶顯示裝置，34…驅(qū)動控制部，100…虛像顯示裝置，100AU00B…顯示裝置，110…光學(xué)面板，221 j…第I接合面，223c…第2接合面，423、523…角度變換部，424c、23c…第2接合面， 424…棱鏡 ，AX、AX1、AX2···光軸，BI…光入射部，B2…導(dǎo)光部，B3…光射出部，B4…透視部， CC…粘接層，EY…眼，GL…圖像光，GL’…外界光，GL1、GL2…圖像光，IMU頂2…投射像(虛像)，IS…光入射面，OS…光射出面，PA…其他區(qū)域，PAO…部分區(qū)域，PA1、PA2···周邊區(qū)域， PA4···相對區(qū)域，SF1、SF2···嵌合形狀，SL···照明光，SR…粗糙面具體實(shí)施方式
以下，參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置。
A.虛像顯示裝置的外觀
圖1所示的本實(shí)施方式的虛像顯示裝置100是具有像眼鏡那樣的外觀的頭戴顯示器，可以使佩戴該虛像顯示裝置100的觀察者識別虛像的圖像光，并可以使觀察者透視觀察外界像。虛像顯示裝置100具備覆蓋觀察者的眼前的光學(xué)面板110 ;支持光學(xué)面板110 的框121 ;在從框121的外殼到鏡腿的部分附加的第I及第2驅(qū)動部131、132。這里，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成為在中央被一體連結(jié)的板狀的部件。附圖上由左側(cè)的第I面板部分111和第I驅(qū)動部131組合而成的第I顯示裝置100A是形成左眼用的虛像的部分，也可以單獨(dú)作為虛像顯示裝置起作用。另外，附圖上由右側(cè)的第2面板部分112和第2驅(qū)動部132組合而成的第2顯示裝置100B是形成右眼用的虛像的部分，也可以單獨(dú)作為虛像顯示裝置起作用。
B.顯示裝置的構(gòu)造
如圖2⑷等所示，第I顯示裝置100A具備圖像形成裝置10和導(dǎo)光裝置20。這里，圖像形成裝置10與圖1中的第I驅(qū)動部131相當(dāng)，導(dǎo)光裝置20與圖1中的第I面板部分111相當(dāng)。另外，圖1所示的第2顯示裝置100B具有與第I顯示裝置100A同樣的構(gòu)造， 僅僅是左右反向，因此，第2顯示裝置100B的詳細(xì)說明省略。
圖像形成裝置10具有圖像顯示裝置11和投射光學(xué)系統(tǒng)12。其中，圖像顯示裝置 11具有射出2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 ； 和控制照明裝置31及液晶顯示裝置32的工作的驅(qū)動控制部34。
照明裝置31具備發(fā)生包含紅、綠、藍(lán)的3色光的光源31a ;和使來自光源31a的光擴(kuò)散形成矩形截面的光束的背光導(dǎo)光部31b。液晶顯示裝置32空間地調(diào)制來自照明裝置 31的照明光SL，形成要成為動態(tài)圖像等的顯示對象的圖像光。驅(qū)動控制部34具備光源驅(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供給電力， 使其射出穩(wěn)定亮度的照明光SL。液晶驅(qū)動電路34b通過對液晶顯示裝置32輸出圖像信號或驅(qū)動信號，液晶顯示裝置32形成成為動態(tài)圖像、靜態(tài)圖像的基礎(chǔ)的彩色的圖像光，作為透射率圖案。另外，液晶驅(qū)動電路34b可具備圖像處理功能，但是也可以由外接的控制電路具備圖像處理功能。投射光學(xué)系統(tǒng)12是將從液晶顯示裝置32上的各點(diǎn)射出的圖像光形成為平行狀態(tài)的光束的準(zhǔn)直透鏡。
液晶顯示裝置32中，第I方向Dl與縱的Y方向相當(dāng)，第2方向D2與橫的X方向相當(dāng)。第I方向Dl和第2方向D2正交于通過投射光學(xué)系統(tǒng)12的第I光軸AXl，并相互正交。
導(dǎo)光裝置20由導(dǎo)光部件21和光透射部件23接合而成，全體構(gòu)成與XY面平行延伸的平板狀的光學(xué)部件。
導(dǎo)光裝置20中，導(dǎo)光部件21是俯視為梯形的棱鏡狀部件,具有第I反射面21a、 第2反射面21b、第3反射面21c和第I接合面21 j，作為構(gòu)成側(cè)面的第I面至第4面。另外，導(dǎo)光部件21具有與第1、第2、第3反射面21a、21b、21c及第I接合面21 j相鄰并相互相對的第I側(cè)面21e和第2側(cè)面21f。這里，第I及第2反射面21a、21b沿XY面延伸，以導(dǎo)光部件21的厚度t離開。另外，第3反射面21c相對于XY面以45°以下的銳角α傾斜， 第I接合面21 j相對于XY面以例如45°以下的銳角β傾斜。如果改變觀察方法，則第3 反射面21c對于第2反射面21b成為鈍角η，第I接合面21 j對于第2反射面21b成為 鈍角ε。穿過第3反射面21c的第I光軸AXl和穿過第I接合面21 j的第2光軸AX2平行配置，以距離D離開。另外，將在以下進(jìn)行詳述，在第I反射面21a和第3反射面21c之間，以除去棱的方式設(shè)置了端面21h。導(dǎo)光部件21若包含該端面21h，則成為具有7面的多面體狀的外形。
導(dǎo)光部件21利用作為相對延伸的第I及第2面的第I及第2反射面21a、21b的全反射進(jìn)行導(dǎo)光，有導(dǎo)光時通過反射折返的方向和導(dǎo)光時未通過反射折返的方向?？紤]到導(dǎo)光部件21導(dǎo)光的圖像的場合,導(dǎo)光時通過多次反射折返的橫方向即封閉方向DW2與第I 及第2反射面21a、21b垂直(與Z軸平行)，如后述直到光源側(cè)為止展開光路時，與液晶顯示裝置32的第2方向D2相當(dāng)。另一方面，導(dǎo)光時未通過反射折返而傳送的縱方向即非封閉方向DWl與第I及第2反射面21a、21b及第3反射面21c平行(與Y軸平行)，如后述直到光源側(cè)為止展開光路時，與液晶顯示裝置32的第I方向Dl相當(dāng)。再者，在導(dǎo)光部件21 中，傳送的光束全部朝向的主導(dǎo)光方向成為-X方向。
導(dǎo)光部件21由在可視范圍呈現(xiàn)高的光透射性的樹脂材料形成。導(dǎo)光部件21，以通過注塑成型一體成型的塊狀的一體的部件為主體部分20a，主體部分(一體的部件)20a例如通過向成型模具內(nèi)射出熱或光聚合型的樹脂材料并使其熱固化或光固化而形成。這樣的導(dǎo)光部件21將作為基礎(chǔ)材料的主體部分20a設(shè)為一體形成的部件，但是，可以考慮從功能上將其分成光入射部B1、導(dǎo)光部B2和光射出部B3。
光入射部BI是三角棱鏡狀的部分，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相對的第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的內(nèi)側(cè)或觀察者側(cè)的平面，與投射光學(xué)系統(tǒng)12相對，與其第I光軸AXl垂直延伸。第3反射面21c具有矩形的輪廓，在其矩形區(qū)域的基本整體，具有用于將通過光入射面IS的圖像光GL反射并引導(dǎo)至導(dǎo)光部B2內(nèi)的反射鏡即鏡層25。這個鏡層25通過在導(dǎo)光部件21的斜面RS上由鋁等的蒸鍍實(shí)施成膜而形成。
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SPl的部分放大截面圖。第3反射面21c具有鏡層25，并由保護(hù)層26來覆蓋。這個鏡層25是全反射的涂層，在構(gòu)成導(dǎo)光部件21的主體部分20a的斜面RS上由Al (鋁)等的蒸鍍實(shí)施成膜而形成。
返回圖2 (A)等，第3反射面21c對于投射光學(xué)系統(tǒng)12的第I光軸AXl或XY面以例如銳角α =25° 27°傾斜，通過將從光入射面IS入射的全體朝向+Z方向的圖像光 GL彎曲為全體地朝向偏一 Z方向的一 X方向，將圖像光GL可靠地結(jié)合到導(dǎo)光部Β2內(nèi)。再者，作為鏡層25的基礎(chǔ)，也可預(yù)先形成硬涂層。
導(dǎo)光部Β2具備分別全反射由 光入射部BI彎曲的圖像光的第I反射面21a和第2 反射面21b，作為相互相對與XY面平行延伸的2個平面。第I及第2反射面21a、21b的間隔即導(dǎo)光部件21的厚度t為例如9_左右。這里，第I反射面21a設(shè)為接近圖像形成裝置 10的內(nèi)側(cè)或觀察者側(cè)，第2反射面21b設(shè)為遠(yuǎn)離圖像形成裝置10的表面?zhèn)然蛲饨鐐?cè)。該場合，第I反射面21a的面部分成為與上述的光入射面IS、后述的光射出面OS共同的面部分。第I及第2反射面21a、21b是利用折射率差的全反射面，在其表面，未施加鏡層等的非透射性的反射涂層。
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SP2 的部分放大截面圖。還有，圖3 (C)是說明第2反射面21b的圖，是導(dǎo)光部件21的導(dǎo)光部B2 的表面部分SP3的部分放大截面圖。第I及第2反射面21a、21b由硬涂層27覆蓋，以防止表面的損傷和防止影像的分辨率降低。該硬涂層27，通過在導(dǎo)光部件21的主體部分20a的平坦面FS上使包括樹脂等的涂層劑由浸泡處理、噴霧涂層處理成膜而形成。
返回圖2 (A)等，由光入射部BI的第3反射面2Ic反射的圖像光GL首先入射至第I 反射面21a并全反射。接著，該圖像光GL入射第2反射面21b并全反射。以下該操作反復(fù)進(jìn)行，從而圖像光全體被引導(dǎo)至導(dǎo)光裝置20的內(nèi)側(cè)的主導(dǎo)光方向即設(shè)置光射出部B3的-X 側(cè)。另外，由于在第I及第2反射面21a、21b未施加非透射性或半透射性的反射涂層，因此從外界側(cè)入射第2反射面21b的外界光或外光以高透射率通過導(dǎo)光部B2。即，導(dǎo)光部B2是可透視外界像的透視型。
光射出部B3是三角棱鏡狀的部分，具有作為第I反射面21a的一部分的光射出面 OS、和與光射出面OS相對的第I接合面21 j。光射出面OS是用于向觀察者的眼EY射出圖像光GL的內(nèi)側(cè)平面,與光入射面IS同樣，成為第I反射面21a的一部分,與第2光軸AX2 垂直延伸。穿過光射出部B3的第2光軸AX2和穿過光入射部BI的第I光軸AXl的距離D 考慮觀察者的頭部寬度等設(shè)定成例如50_。第I接合面21 j是基本矩形傾斜的平坦面(斜面RS)，在其一部分，具有用于反射經(jīng)過第I及第2反射面21a、21b入射的圖像光GL使其向光射出部B3外射出的第4反射面2Id。
第4反射面21d具有半透半反鏡層28。該半透半反鏡層28是具有光透射性的反射膜(即半投射反射膜)。半透半反鏡層(半透射反射膜)28不是在第I接合面21 j的全體，而是在其部分區(qū)域PAO上形成。第I接合面21 j中，應(yīng)該形成半透半反鏡層28的部分區(qū)域PAO配置在關(guān)于作為縱方向的非封閉方向DWl的中央側(cè)，在上下的兩端側(cè)，由一對的周邊區(qū)域PAl、PA2夾著。并且，在部分區(qū)域PAO的-X側(cè)，存在未形成半透半反鏡層28的內(nèi)側(cè)區(qū)域PA3。將這些周邊區(qū)域PA1、PA2和內(nèi)側(cè)區(qū)域PA3合并而成的其他區(qū)域PA是不存在作為第4反射面21d的半透半反鏡層28的區(qū)域，使圖像光GL等基本按其原樣透射。半透半反鏡層28通過在構(gòu)成導(dǎo)光部件21的主體部分20a的第I接合面21 j中的部分區(qū)域PAO上將金屬反射膜、電介質(zhì)多層膜成膜而形成。半透半反鏡層28對圖像光GL的反射率從容易透視地觀察外界光GL’的觀點(diǎn)看，在假定的圖像光GL的入射角范圍中設(shè)為10%以上50%以下。具體的實(shí)施例的半透半反鏡層28對圖像光GL的反射率設(shè)定成例如20%，對圖像光GL 的透射率設(shè)定成例如80%。
圖3(D)是說明第4反射面21d及其周邊的構(gòu)造的圖。在這里，在導(dǎo)光部件21的第4反射面2Id和光透射部件23的第2接合面23c之間，更正確地說是在半透半反鏡層28 和第2接合面23c之間，通過用于將導(dǎo)光部件21和光透射部件23接合的粘接劑來形成粘接層CC。粘接層CC具有與導(dǎo)光部件21的主體部分20a、光透射部件23的大塊部件基本相等的折射率，抑制從導(dǎo)光部件21到光透射部件23的通過這些和粘接層CC的界面的光在該界面無用的反射。
返回圖2⑷等，第4反射面21d或第I接合面21 j相對于與第I反射面21a垂直的第2光軸AX2或XY面以例如銳角β =25° 27°傾斜，通過上述半透半反鏡層28，使經(jīng)過導(dǎo)光部Β2的第I及第2反射面21a、21b入射的圖像光GL部分地反射，以全體朝向一 Z方向的方式彎曲，從而通過光射出面OS。再者，透射第4反射面21d的圖像光的分量入射至光透射部件23，未用于影像的形成。
如圖2(B)所示，導(dǎo)光部件21中圖像光GL通過的有效區(qū)域EA，在光入射部BI側(cè)成為相對縱長，在光射出部B3側(cè)成為相對橫長。第4反射面21d或 半透半反鏡層28是第 I接合面21 j的一部分，但是對應(yīng)于圖像光GL的有效區(qū)域EA以對其覆蓋的方式而形成，向?qū)Ч獠考?1引導(dǎo)的圖像光GL沒有浪費(fèi)地通過光入射部BI，向觀察者的眼EY入射。這樣， 半透半反鏡層28具有橫長的輪廓，但是成為對應(yīng)于液晶顯示裝置32的圖像形成區(qū)域AD的橫長的輪廓。
光透射部件23包括與導(dǎo)光部件21的主體部分20a相同的材料，并具有相同的折射率，具有第I面23a、第2面23b、和第2接合面23c。第I及第2面23a、23b沿著XY面延伸。還有，第2接合面23c相對于XY面傾斜，與導(dǎo)光部件21的第I接合面21 j或第4反射面21d相對地平行配置，即，光透射部件23成為具有由第2面23b和第2接合面23c夾著的楔狀的部件WP的裝置。光透射部件23，與導(dǎo)光部件21相同，由在可視范圍呈現(xiàn)高光透射性的樹脂材料形成。光透射部件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)射出熱或光聚合型的樹脂材料使其熱固化或光固化而形成。
在光透射部件23中，第I面23a在設(shè)置于導(dǎo)光部件21的第I反射面21a的延伸平面上配置，位于接近觀察者的眼EY的內(nèi)側(cè)，第2面23b在設(shè)置于導(dǎo)光部件21的第2反射面21b的延伸平面上配置，位于遠(yuǎn)離觀察者的眼EY的表面?zhèn)?。?接合面23c是通過粘接劑與導(dǎo)光部件21的第I接合面21 j接合的矩形的光透射面。以上的第I面23a和第2接合面23c形成的角度與導(dǎo)光部件21的第2反射面21b和第I接合面21 j形成的角度ε相等，第2面23b和第2接合面23c形成的角度與導(dǎo)光部件21的第I反射面21a和第3反射面21c形成的角度β相等。
光透射部件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。SP， 由于在第I及第2面23a、23b未施加鏡層等的反射涂層，因此與導(dǎo)光部件21的導(dǎo)光部B2 相同，使外界光GL’以高透射率透射。第2接合面23c也可使外界光GL’以高透射率透射， 但是，因為在與導(dǎo)光部件21的第4反射面21d相對應(yīng)的區(qū)域存在半透半反鏡層28，通過第 2接合面23c的外界光GL’減光例如20%。即，觀察者觀察到使減光到20%的圖像光GL和減光到80%的外界光GL’重疊而成的光。
C.圖像光的光路的概要
圖4(A)是與液晶顯示裝置32的縱截面CSl對應(yīng)的第I方向Dl的光路的說明圖。 沿第I方向Dl的縱截面即YZ面(展開后的Y’Z’面)中，從液晶顯示裝置32射出的圖像光中，將圖中點(diǎn)劃線表示的從顯示區(qū)域32b的上端側(cè)(+ Y側(cè))射出的分量設(shè)為圖像光GLa， 將圖中雙點(diǎn)劃線表示的從顯示區(qū)域32b的下端側(cè)(一 Y側(cè))射出的分量設(shè)為圖像光GLb。
上側(cè)的圖像光GLa被投射光學(xué)系統(tǒng)12平行光束化，沿展開的光軸AX’，穿過導(dǎo)光部件21的光入射部B1、導(dǎo)光部B2及光射出部B3，相對于觀察者的眼EY，以平行光束狀態(tài)從角度的上方向傾斜入射。另一方面，下側(cè)的圖像光GLb被投射光學(xué)系統(tǒng)12平行光束化， 沿展開的光軸AX’，穿過導(dǎo)光部件21的光入射部B1、導(dǎo)光部B2及光射出部B3，相對于觀察者的眼EY，以平行光束狀態(tài)從角度φ2( I φ2 I = I Cj5l I )的下方向傾斜入射。以上的角度Φρ Φ2與上下的半視角相當(dāng)，設(shè)定成例如6. 5°。
圖4(B)是與液晶顯示裝置32的橫截面CS2對應(yīng)的第2方向D2的光路的說明圖。 沿第2方向D2的橫截面CS2即XZ面(展開后的Χ’Ζ’面)中，從液晶顯示裝置32射出的圖像光中，將圖中單點(diǎn)劃線表示的面向顯示區(qū)域32b從右端側(cè)(+ X側(cè))的第I顯示點(diǎn)Pl 射出的分量設(shè)為圖像光GL1，將圖中雙點(diǎn)劃線表示的面向顯示區(qū)域32b從左端側(cè)(一 X偵 的第2顯示點(diǎn)Ρ2射出的分量設(shè)為圖像光GL2。
來自右側(cè)的第I顯示點(diǎn)Pl的圖像光GLl被投射光學(xué)系統(tǒng)12平行光束化，沿展開的光軸AX’，穿過導(dǎo)光部件21的光入射部B1、導(dǎo)光部B2及光射出部B3，相對于觀察者的眼 EY,以平行光束狀態(tài)從角度θ I的右方向傾斜入射。另一方面，來自左側(cè)的第2顯示點(diǎn)P2 的圖像光GL2被投射光學(xué)系統(tǒng)12平行光束化，沿展開的光軸AX’，穿過導(dǎo)光部件21的光入射部B1、導(dǎo)光部B2及光射出部B3，相對于觀察者的眼EY，以平行光束狀態(tài)從角度θ2( | θ2 I = I Q1 I )的左方向傾斜入射。以上的角度θρ θ2與左右的半視角相當(dāng)，設(shè)定成例如10。。
另外，對于第2方向D2或封閉方向DW2的橫方向，導(dǎo)光部件21中圖像光GL1、GL2 通過反射折返，反射的次數(shù)也不同，因此，各圖像光GL1、GL2在導(dǎo)光部件21中表現(xiàn)為不連續(xù)。另外，相對于觀察者的眼ΕΥ，與圖2㈧的場合比較，觀察方向成為上下相反。結(jié)果，對于橫方向，全體畫面左右反向，但是如后詳述，通過高精度加工導(dǎo)光部件21，可將液晶顯示裝置32的右半部分圖像和液晶顯示裝置32的左半部分圖像無縫連續(xù)地?zé)o錯開地結(jié)合。另外，考慮兩圖像光GL1、GL2的導(dǎo)光部件21內(nèi)的反射次數(shù)互異，右側(cè)的圖像光GLl的射出角度Θ/和左側(cè)的圖像光GL2的射出角度θ2’設(shè)定成不同。
以上，向觀察者的眼EY入射的圖像光GLa、GLb、GLl、GL2成為來自無限遠(yuǎn)的虛像， 關(guān)于縱的第I方向Dl或非封閉方向DWl，在液晶顯示裝置32形成的圖像正立，關(guān)于橫的第 2方向D2或封閉方向DW2，在液晶顯示裝置32形成的圖像翻轉(zhuǎn)。
D.關(guān)于橫方向的圖像光的光路
圖5是說明第I顯示裝置100A中的具體的光路的截面圖。投射光學(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通過投射光學(xué)系統(tǒng)12的透鏡L1、L2、L3被平行光束化，入射導(dǎo)光部件21的光入射面IS。導(dǎo)向?qū)Ч獠考?21內(nèi)的圖像光GL11、GL12在第I及第2反射面21a、21b上以相等角度反復(fù)全反射，最終從光射出面OS以平行光束射出。具體地說，圖像光GL11、GL12作為平行光束被導(dǎo)光部件21 的第3反射面21c反射后，以第I反射角Y I入射導(dǎo)光部件21的第I反射面21a并全反射 (第I次的全反射)。然后，圖像光GLl1、GL12以保持第I反射角Y I的狀態(tài)，入射第2反射面21b并全反射(第2次的全反射)，然后再度入射第I反射面21a并全反射(第3次的全反射)。結(jié)果，圖像光GL11、GL12在第I及第2反射面21a、21b上合計3次全反射后，入射第4反射面21d。圖像光GL11、GL12由該第4反射面21d以與第3反射面21c同一的角度反射，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，作為平行光束射出。
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通過投射光學(xué)系統(tǒng)12的透鏡L1、L2、L3被平行光束化，入射導(dǎo)光部件21的光入射面IS。導(dǎo)向?qū)Ч獠考?21內(nèi)的圖像光GL21、GL22在第I及第2反射面21a、21b上以相等角度反復(fù)全反射，最終從光射出面OS以平行光束射出。具體地說，圖像光GL21、GL22作為平行光束被導(dǎo)光部件21的第3反射面21c反射后，以第2反射角Y 2( Y 2 < Y I)入射導(dǎo)光部件21的第I反射面21a 并全反射(第I次的全反射)。然后，圖像光GL21、GL22以保持第2反射角Y 2的狀態(tài)，入射第2反射面21b并全反射(第2次的全反射)，再度入射第I反射面21a并全反射(第3 次的全反射)，再度入射第2反射面21b并全反射(第4次的全反射)，再度入射第I反射面21a并全反射(第5次的全反射)。結(jié)果，圖像光GL21、GL22在第I及第2反射面21a、 21b上合計5次全反射后入射第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同一的角度反射,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 2，作為平行光束射出。
圖5中，描繪了導(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GLl1、GL12通過與光入射面IS對應(yīng)的入射等價面IS’后，2次通過第I面121a，I次通過第2面121b，從光射出面OS射出而入射觀察者的眼EY，來自第 2顯示點(diǎn)P2的圖像光GL21、GL22通過與光入射面IS對應(yīng)的入射等價面IS〃后，3次通過第 I面121a，2次通過第2面121b，從光射出面OS射出而入射觀察者的眼EY。若改變觀察方法，則觀察者重疊觀察到2個位置的不同入射等價面IS’、IS"的附近存在的投射光學(xué)系統(tǒng) 12的透鏡L3。
圖6 (A)是概念地說明液晶顯示裝置32的顯示面的圖，圖6 (B)是概念地說明觀察者所見的液晶顯示裝置32的虛像的圖，圖6(C)及6(D)是說明構(gòu)成虛像的部分圖像的圖。 圖6(A)所示在液晶顯示裝置32設(shè)置的矩形的圖像形成區(qū)域AD觀察為圖6(B)所示虛像顯示區(qū)域Al。在虛像顯示區(qū)域Al的左側(cè)，形成與液晶顯示裝置32的圖像形成區(qū)域AD中從中央向右側(cè)的部分相當(dāng)?shù)牡贗投射像頂1，該第I投射像IMl成為圖6(C)所示右側(cè)缺失的部分圖像。另外，在虛像顯示區(qū)域Al的右側(cè)，與液晶顯示裝置32的圖像形成區(qū)域AD中從中央向左側(cè)的部分相當(dāng)?shù)耐渡湎耥?形成虛像，該第2投射像頂2成為圖6 (D)所示左半部分缺失的部分圖像。
圖6 (A)所示液晶顯示裝置32中，僅僅形成第I投射像(虛像)頂1的第I部分區(qū)域AlO包含例如液晶顯示裝置32的右端的第I顯示點(diǎn)Pl，射出導(dǎo)光部件21的導(dǎo)光部B2中合計3次全反射的圖像光GL11、GL12。液晶顯示裝置32中，僅僅形成第2投射像(虛像) IM2的第2部分區(qū)域A20包含例如液晶顯示裝置32的左端的第2顯示點(diǎn)P2，射出導(dǎo)光部件 21的導(dǎo)光部B2中合計5次全反射的圖像光GL21、GL22。來自在液晶顯示裝置32的圖像形成區(qū)域AD的偏中央處、由第I及第2部分區(qū)域A10、A20夾著縱長延伸的帶域SA 的圖像光，形成圖6(B)所示重復(fù)圖像IS。即，來自液晶顯示裝置32的帶域SA的圖像光成為導(dǎo)光部B2中合計3次全反射的圖像光GL11、GL12形成的第I投射像Ml和導(dǎo)光部B2中合計5 次全反射的圖像光GL21、GL22形成的第2投射像頂2，在虛像顯示區(qū)域Al上重疊。若導(dǎo)光部件21的加工精密，形成由投射光學(xué)系統(tǒng)12正確準(zhǔn)直了的光束，對于重復(fù)圖像IS，可防止 2個投射像Ml、IM2的重疊導(dǎo)致的錯開、模糊。
E.導(dǎo)光部件和光透射部件的接合
如圖7所示，在接合導(dǎo)光部件21和光透射部件23時，預(yù)先在導(dǎo)光部件21的第I接合面21j中的部分區(qū)域PAO上形成半透半反鏡層28。此后，在半透半反鏡層28、其周圍的其他區(qū)域PA上涂布并攤開例如紫外線固化型的粘接劑。并且，以與半透半反鏡層28及其他區(qū)域PA相對的方式配置光透射部件23的第2接合面23c，對它們用適度的力量按壓，并在第I及第2接合面21j、23c間照射作為紫外線的固化光。由此，第I及第2接合面21j、 23c間的粘接劑固化，導(dǎo)光部件21和光透射部件23的接合完成。這時，不僅在半透半反鏡層28和第2接合面23c之間，在其他區(qū)域PA和第2接合面23c之間也填充有粘接劑，由于通過粘接劑的固化形成粘接層CC (參照圖3 (D))，所以導(dǎo)光部件21的光透射部件23的接合強(qiáng)度提高。
圖8是概念地說明導(dǎo)光部件21和光透射部件23的接合部的放大截面圖。通過在第I及第2接合面21 j、23c間形成的粘接層CC，將導(dǎo)光部件21的主體部分20a和光透射部件23的主體部分20b連結(jié)。在這里，關(guān)于周邊的其他區(qū)域PA，基本鏡面的第I及第2接合面21j、23c經(jīng)由粘接層CC直接連接，接合強(qiáng)度的確保比較容易。另一方面，關(guān)于中央的部分區(qū)域ΡΑ0，在第I接合面21 j和粘接層CC之間存在半透半反鏡層28，由于通過蒸鍍等形成的半透半反鏡層28的相對粘接力較弱，接合強(qiáng)度的確保相對不容易。結(jié)果，導(dǎo)光部件21 和光透射部件23主要在周邊的其他區(qū)域PA進(jìn)行堅固地粘接，將導(dǎo)光部件21和光透射部件 23組合而成的導(dǎo)光裝置20的強(qiáng)度也成為充分地高。
還有，圖示的半透半反鏡層(半透射反射膜)28成為具有以金屬反射膜28a為中央將金屬反射膜28a、第I電介質(zhì)多層膜28b、和第2電介質(zhì)多層膜28c層疊的夾層構(gòu)造的部件。金屬反射膜28a由例如Ag、Al等的材料形成。下側(cè)的第I電介質(zhì)多層膜28b、上側(cè)的第2電介質(zhì)多層膜28c是將多層以上的例如透明的電介質(zhì)層進(jìn)行層疊而得的部件，改善了金屬反射膜28a的角度特性等。但是，這樣電介質(zhì)多層膜28b、28c也可省略。
根據(jù)上述實(shí)施方式的虛像顯示裝置100，在導(dǎo)光裝置20中，由于導(dǎo)光部件21的半透半反鏡層(半透射反射膜)28形成于第I接合面21 j的部分區(qū)域PAO上，所以光透射部件23的第2接合面23c對于第I接合面21 j至少在其他區(qū)域PA進(jìn)行堅固地粘接，即使在半透半反鏡層(半透射反射膜)28對于第I接合面21 j的粘接力不夠充分大的情況下，也能提高第I接合面21 j和第2接合面23c的接合強(qiáng)度即將導(dǎo)光部件21和光透射部件23組合而成的導(dǎo)光裝置20的強(qiáng)度。
以上，從包含液晶顯示裝置32的右側(cè)的第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及第2反射面21a、21b形成的全反射次數(shù)設(shè)為合計3次，從包含液晶顯示裝置32的左側(cè)的第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及第2反射面21a、21b形成的全反射次數(shù)設(shè)為合計5次，但是全反射次數(shù)也可以適宜變更。即，通過導(dǎo)光部件21的外形(即厚度t，距 離D，銳角α，β)的調(diào)整，也可以將圖像光GL11、GL12的全反射次數(shù)設(shè)為合計5次，將圖像光GL21、GL22的全反射次數(shù)設(shè)為合計 7次。另外，以上，圖像光GL11、GL12、GL21、GL22的全反射次數(shù)為奇數(shù)，但是，若在相反側(cè)配置光入射面IS和光射出面OS，即若將導(dǎo)光部件21設(shè)為俯視為平行四邊形，則圖像光GL11、 GL12、GL21、GL22的全反射次數(shù)成為偶數(shù)。
圖9 (A)是說明將如圖2 (A)等所示的導(dǎo)光部件21變形后的導(dǎo)光部件621的圖。以上的說明中，在導(dǎo)光部件21中傳送的圖像光對于第I及第2反射面21a、21b以2個反射角進(jìn)行全反射按照2個模式來傳送，但是，如圖9 (A)所示的變形例的導(dǎo)光部件621那樣，也能容 許3個分量的圖像光GL31、GL32、GL33以反射角Y1、Y 2、γ3(γ 1>γ2>γ3)分別進(jìn)行全反射。這個情況下，從液晶顯示裝置32射出的圖像光GL以3個模式來傳送，在觀察者的眼EY的位置進(jìn)行合成而識別為虛像。這個情況下，如圖9 (B)所示，在有效顯示區(qū)域AO的左側(cè)形成例如合計3次全反射的投射像ΙΜ21，在有效顯示區(qū)域AO的偏中央處形成例如合計5 次全反射的投射像頂22，在有效顯示區(qū)域AO的右側(cè)形成例如計7次全反射的投射像頂23。
還有，還能與如圖2(B)所示的導(dǎo)光部件21的光射出面OS相對配置透鏡及其他的光學(xué)元件。或者，半透半反鏡層28能替換為由保護(hù)層覆蓋的全息片。這個情況下，作為照明裝置31使用相干性高的裝置，作為全息片采用分別處理由液晶顯示裝置32形成的例如 3色圖像的層疊型的衍射片。
第2實(shí)施方式
以下，關(guān)于第2實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置進(jìn)行說明。再者，本實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置是第I實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置100的變形例，未特別說明的情況下，與第I實(shí)施方式涉及虛像顯示裝置100相同。
如圖10所示，第2實(shí)施方式的情況下，在導(dǎo)光部件21的第I接合面22Ij中的其他區(qū)域PA，形成具有微細(xì)的凹凸(起伏)41的粗糙面SR，作為非平滑面。粗糙面(非平滑面)SR通過例如在主體部分20a的成型用模具的轉(zhuǎn)印面預(yù)先進(jìn)行粗面化處理而形成。還有， 粗糙面SR，例如在主體部分20a的成型后，還通過實(shí)施噴沙、基于化學(xué)藥品及其他的蝕刻法等粗面化處理、表面改性處理而形成。
構(gòu)成粗糙面SR的微細(xì)的凹凸(起伏)41的深度例如為數(shù)μ m 數(shù)10 μ m左右。再者，附圖中進(jìn)行了夸大，但是，半透半反鏡層(半透射反射膜)28的厚度是例如數(shù)μ m左右， 粘接層CC的厚度是例如50 μ m左右。在具體的實(shí)施例中，導(dǎo)光部件21的主體部分20a的折射率和粘接層CC的折射率的差例如在O. 02以下。由此，由于粗糙面SR的存在能防止外界光GL素亂。
圖11是說明如圖10所示的導(dǎo)光部件21的變形例的截面圖。圖示的情況下，在光透射部件23的第2接合面223c中與第I接合面221 j的其他區(qū)域PA相對應(yīng)的相對區(qū)域 PA4，形成具有微細(xì)的凹凸的粗糙面SR，作為非平滑面。在這個情況下，若光透射部件23的主體部分20b的折射率和粘接層CC的折射率的差較小，則由于粗糙面(非平滑面)SR的存在也能防止外界光GL’紊亂。
還有，盡管省略圖示，但是也可以使第2接合面223c全體成為粗糙面SR。并且，也可僅使第2接合面223c側(cè)為粗糙面SR，使導(dǎo)光部件21的第I接合面221 j為如圖8所示的平滑面的第I接合面21 j。
根據(jù)第2實(shí)施方式的虛像顯示裝置100，在導(dǎo)光裝置20中，由于第I接合面221 j和第2接合面223c的其他區(qū)域PA的至少一方包括具有起伏的非平滑面即粗糙面SR，所以通過粗糙面(非平滑面)SR能使粘接或接合的面積增加，能容易并可靠地使第I接合面221 j 和第2接合面223c的接合強(qiáng)度增加。
第3實(shí)施方式
以下，關(guān)于第3實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置進(jìn)行說明。再者，本實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置是第I實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置100的變形例，未特別說明的情況下，與第I實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置100相同。
如圖12所示，第3實(shí)施方式的情況下，在導(dǎo)光部件21的第I接合面321 j中的其他區(qū)域PA，形成作為相對大的凹凸形狀的第I嵌合形狀SF1，作為具有起伏的非平滑面。該第 I嵌合形狀(非平滑面)SFl可成為在其短邊側(cè)排列有例如多條作為以直線延伸的起伏的V 溝的形狀。另一方面，在光透射部件23的第2接合面323c中與第I接合面321 j的其他區(qū)域PA相對應(yīng)的相對區(qū)域PA4，形成作為相對大的凹凸形狀的第2嵌合形狀SF2，作為非平滑面。該第2嵌合形狀SF2成為使第I嵌合形狀SFl的凹凸形狀翻轉(zhuǎn)后的形狀。也就是，第I嵌合形狀SFl和第2嵌合形狀SF2成為凹凸相反的翻轉(zhuǎn)形狀。具體地，第2嵌合形狀SF2 可成為在其短邊側(cè)排列有多條以直線延伸的三角斷面的壟狀部的形狀。
還有，第I嵌合形狀SFl可成為二維地排列金字塔狀的凸部或凹部的形狀，第2嵌 合形狀SF2也可成為二維地排列金字塔狀的凹部或凸部的形狀，作為第I嵌合形狀SFl的 翻轉(zhuǎn)形狀。
根據(jù)第3實(shí)施方式的虛像顯示裝置100，通過第I接合面321 j的第I嵌合形狀(非 平滑面)SFl和第2接合面323c的第2嵌合形狀(非平滑面)SF2的嵌合，能夠在導(dǎo)光部件 21和光透射部件23之間精密的對準(zhǔn)。
第4實(shí)施方式
以下，關(guān)于第4實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置進(jìn)行說明。再者，本實(shí)施方式涉及的 虛像顯示裝置是第I實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置100的變形例，未特別說明的情況下，與 第I實(shí)施方式涉及虛像顯示裝置100相同。
如圖13(A) 13 (C)所示的虛像顯示裝置100作為一組包括圖像形成裝置10和導(dǎo) 光裝置420。導(dǎo)光裝置420包括導(dǎo)光主體部件21s、角度變換部423和光透射主體部件23s。 再者，圖13(A)與如圖13(B)所示的導(dǎo)光裝置420的A-A斷面相對應(yīng)。
導(dǎo)光主體部件21s的全體的外觀是與圖中XY面平行延伸的平板。還有，導(dǎo)光主體 部件21s具有第I反射面21a、第2反射面21b、第3反射面21c，以及還具有后述的第I接 合面21j(參照圖14)，作為側(cè)面。還有，導(dǎo)光主體部件21s具有與第1、第2及第3反射面 21a.21b.21c相鄰并且相互相對的第I側(cè)面21e和第2側(cè)面21f。并且，導(dǎo)光主體部件21s 成為在長邊方向的一端具有棱鏡部PS，在長邊方向的另一端連接至由多個鏡子構(gòu)成的角度 變換部423的結(jié)構(gòu)。
作為導(dǎo)光主體部件21s的基礎(chǔ)或基板的主體部分20a由光透射性的樹脂材料等形 成，與XY面平行地在與圖像形成裝置10相對的內(nèi)側(cè)的平面上，具有取入來自圖像形成裝置 10的圖像光的光入射面IS。除了光入射面IS之外，主體部分20a還具有矩形的斜面RS，作 為其棱鏡部PS的側(cè)面，在該斜面RS上形成覆蓋其的鏡層25。在這里，鏡層25通過與斜面 RS協(xié)作，作為以對于光入射面IS傾斜的狀態(tài)而配置的第3反射面21c起作用。該第3反 射面21c，通過將從光入射面IS入射的全體朝向+Z方向的圖像光彎曲為全體地朝向偏一 Z 方向的一 X方向，將圖像光可靠地結(jié)合到主體部分20a內(nèi)。
導(dǎo)光主體部件21s的第I及第2反射面21a、21b是平板狀的主體部分20a的主面， 作為相互相對并對于XY面平行地延伸的2個平面，分別使由棱鏡部PS彎曲的圖像光進(jìn)行 全反射。由第3反射面21c反射的圖像光首先入射至第I反射面21a并全反射。接著，該 圖像光入射至第2反射面21b并全反射。以下該動作反復(fù)進(jìn)行，從而圖像光被引導(dǎo)至導(dǎo)光 主體部件21s的內(nèi)側(cè)即設(shè)置有角度變換部423的-X側(cè)。
如圖13(C)所示，在導(dǎo)光主體部件21s中，第3反射面21c和后述的光入射面IS 作為光入射部BI起作用。還有，導(dǎo)光主體部件21s的由第I及第2反射面21a、21b夾著的 主體部分20a和后述的角度變換部423作為導(dǎo)光部B2起作用。再者，角度變換部423作為 光射出部B3起作用。
角度變換部423，在導(dǎo)光主體部件21s的內(nèi)側(cè)(_X側(cè))，沿著第I及第2反射面21a、 21b的延伸平面而形成。在這里，主體部分20a的內(nèi)側(cè)端部成為角度變換部423的一部分。角度變換部423具有對于第I及第2反射面21a、21b傾斜并相互平行地以等間隔排列的多個半透半反鏡層28。角度變換部423將經(jīng)過導(dǎo)光部件421的第I及第2反射面21a、21b入射的圖像光以預(yù)定角度反射，并經(jīng)由光射出面OS向觀察者的眼EY側(cè)彎曲。也就是，角度變換部423變換圖像光的角度。
光透射主體部件23s是將角度變換部423向內(nèi)側(cè)(-X側(cè))延伸而得的部分，與導(dǎo)光部件421的導(dǎo)光主體部件21s相同為平板狀的部件。
以上，角度變換部423的全部或入口側(cè)的一部分通過與導(dǎo)光主體部件21s組合而作為導(dǎo)光部件起作用。還有，角度變換部423的全部或內(nèi)側(cè)的一部分通過與光透射主體部件23s組合而作為光透射部件起作用。
從圖像形成裝置10射出并從光入射面IS入射至導(dǎo)光主體部件21s的圖像光由第 3反射面21c同樣地反射彎曲，在導(dǎo)光主體部件21s的第I及第2反射面21a、21b反復(fù)進(jìn)行全反射并基本沿著光軸AX按具有一定的擴(kuò)展的狀態(tài)前進(jìn)，進(jìn)而，在角度變換部423中通過以適當(dāng)角度彎曲而成為可以取出的狀態(tài)，最終從角度變換部423上附帶的光射出面OS向外部射出。從光射出面OS向外部射出的圖像光，作為虛像光入射至觀察者的眼EY。
以下，關(guān)于導(dǎo)光裝置420中的圖像光的光路進(jìn)行說明。再者，第4實(shí)施方式的導(dǎo)光裝置420關(guān)于縱的第I方向Dl (Y方向)，與圖1 (A)的導(dǎo)光裝置20同樣地起作用。另一方面，導(dǎo)光裝置420關(guān)于橫的第2方向D2(X方向)，成為使多個傳送模式的圖像光導(dǎo)光的裝置，與使2個傳送模式的圖像光導(dǎo)光的圖2(A)的導(dǎo)光裝置20不同。
如圖13(A)所示，從圖像顯示裝置11的液晶顯示裝置(圖像光形成部)32射出的圖像光中，以從射出面32a的中央部分射出的虛線所示的分量為圖像光GL41，以從射出面 32a的紙面右側(cè)(+X側(cè))射出的單點(diǎn)劃線所示的分量為圖像光GL42，以從射出面32a的紙面左側(cè)(-X側(cè))射出的雙點(diǎn)劃線所示的分量為圖像光GL43。
經(jīng)過投射光學(xué)系統(tǒng)12的各圖像光GL41、GL42、GL43的主要分量，在分別從導(dǎo)光主體部件21s的光入射面IS入射之后，在第I及第2反射面21a、21b以相互不同的角度反復(fù)全反射。具體地，圖像光GL41、GL42、GL43中，從液晶顯示裝置(圖像光形成部)32的射出面32a的中央部分射出的圖像光GL41，在通過投射光學(xué)系統(tǒng)12后作為平行光束入射至光入射面IS并由第3反射面21c反射之后 ，以標(biāo)準(zhǔn)反射角Y ο入射至導(dǎo)光主體部件21s的第 I反射面21a并全反射。此后，圖像光GL41以保持標(biāo)準(zhǔn)反射角Y。的狀態(tài)反復(fù)由第I及第 2反射面21a、21b全反射。圖像光GL41在第I及第2反射面21a、21b全反射N次(N是自然數(shù))，到達(dá)角度變換部423的中央部23k。由這個中央部23k反射了的圖像光GL41從光射出面OS向?qū)τ谠摴馍涑雒鍻S或XY面垂直的光軸AX方向作為平行光束射出。
從液晶顯示裝置32的射出面32a的一端側(cè)(+X側(cè))射出的圖像光GL42，在通過投射光學(xué)系統(tǒng)12后作為平行光束入射至光入射面IS并由第3反射面21c反射之后，以最大反射角Y +入射至導(dǎo)光主體部件21s的第I反射面21a并全反射。圖像光GL42在第I 及第2反射面21a、21b全反射例如N-M次(M是自然數(shù))，到達(dá)角度變換部423中最入口側(cè) (+X側(cè))的周邊部23m。由這個周邊部23m反射的圖像光GL42以從入口的第3反射面21c 側(cè)離開的方式對于+X軸成鈍角，向?qū)τ诠廨SAX僅以角度Θ 12 (在導(dǎo)光裝置420內(nèi)為θ12’) 傾斜的方向射出(參照圖14)。
從液晶顯示裝置32的射出面32a的另一端側(cè)(_X側(cè))射出的圖像光GL43，在通過投射光學(xué)系統(tǒng)12后作為平行光束入射至光入射面IS并由第3反射面21c反射之后，以最小反射角Y —入射至導(dǎo)光主體部件21s的第I反射面21a并全反射。圖像光GL43在第I及第2反射面21a、21b全反射例如N+M次，入射至角度變換部423中最內(nèi)側(cè)(-X側(cè))的周邊部23h。由這個周邊部23h反射的圖像光GL43以向第3反射面21c側(cè)返回的方式對于+X 軸成銳角，向?qū)τ诠廨SAX僅以角度Θ 13 (在導(dǎo)光裝置420內(nèi)為θ13’)傾斜的方向射出(參照圖14)。
如圖15所示，角度變換部423具有以預(yù)定間距在X方向大量排列多個棱鏡424的結(jié)構(gòu)。各棱鏡424在光射出側(cè)具有第I接合面424 j，在光入射側(cè)具有第2接合面424c。在導(dǎo)光主體部件21s或主體部分20a的第I接合面21 j上或各棱鏡424的第I接合面424 j 上，在局部的部分區(qū)域上形成作為半透射反射膜的半透半反鏡層28。形成半透半反鏡層28 的區(qū)域成為與如圖13(B)所示的部分區(qū)域PAO對應(yīng)。也就是，半透半反鏡層28并非形成于將周邊區(qū)域PAl、PA2合并而成的其他區(qū)域PA。主體部分20a、各棱鏡424和光透射主體部件23s，與圖8的情況相同，在部分區(qū)域PAO及其他區(qū)域PA中通過粘接層CC相互接合。也就是，導(dǎo)光主體部件21s或角度變換部423的第I接合面21 j、424j、以及角度變換部423或光透射主體部件23s的第2接合面424c、23c經(jīng)由粘接層CC接合。再者在這里，關(guān)于經(jīng)由半透半反鏡層28的接合，將相鄰的一對棱鏡424中靠近光源的內(nèi)側(cè)的棱鏡424i看作導(dǎo)光部件，將離光源遠(yuǎn)的外側(cè)的棱鏡424ο看作光透射部件。
根據(jù)第4實(shí)施方式的虛像顯示裝置100，在導(dǎo)光裝置420中，由于在導(dǎo)光主體部件 21s或角度變換部423設(shè)置的半透半反鏡層(半透射反射膜)28形成于第I接合面21 j、 424j的部分區(qū)域PAO上，所以角度變換部423或光透射主體部件23s的第2接合面424c、 23c對于第I接合面21 j、424j至少在其他區(qū)域PA進(jìn)行粘接，即使在半透半反鏡層(半透射反射膜)28對于第I接合面21j、424j的粘接力不夠充分大的情況下，也能提高第I接合面 21j、424j和第2接合面424c、23c的接合強(qiáng)度，即將導(dǎo)光主體部件21s、角度變換部423和光透射主體部件23s組合而成的導(dǎo)光裝置420的強(qiáng)度。
第I接合面21j、424j和第2接合面424c、23c不限于平滑面，也可以為如圖10所示的粗糙面SR，能提高由粘接層CC接合的接合強(qiáng)度。還有，第I接合面21 j、424j和第2接合面424c、23c也可設(shè)為設(shè)置有如圖12所示的作為相對大的凹凸形狀的嵌合形狀SF1、SF2， 容易相對精密地對準(zhǔn)并接合導(dǎo)光主體部件21s、角度變換部423和光透射主體部件23s。
還有，導(dǎo)光主體部件21s、角度變換部423、光透射主體部件23s等可由硬涂層覆蓋。也就是,通過例如由硬涂層覆蓋主體部分20a的表面，也可形成第I及第2反射面21a、 21b 等。
第5實(shí)施方式
以下，關(guān)于第5實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置進(jìn)行說明。再者，本實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置是第I實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置100的變形例，未特別說明的情況下，與第I實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置100相同。
如圖16(A) 16(C)所示的虛像顯示裝置100作為一組包括圖像形成裝置10和導(dǎo)光裝置520。導(dǎo)光裝置520作為其一部分包括導(dǎo)光部件521。導(dǎo)光部件521包括主體部分20a、和作為圖像取出部的角度變換部523。再者，圖16(A)與如圖16(B)所示的導(dǎo)光部件521的A-A斷面相對應(yīng)。
導(dǎo)光部件521的全體的外觀通過與圖中XY面平行延伸的平板的主體部分20a形 成。還有,導(dǎo)光部件521具有第I反射面21a、第2反射面21b和第3反射面21c，作為側(cè)面。 還有，導(dǎo)光部件521具有與第1、第2及第3反射面21a、21b、21c相鄰并且相互相對的第I 側(cè)面21e和第2側(cè)面21f。并且，導(dǎo)光部件521成為在長邊方向的一端作為主體部分20a的 一部分具有棱鏡部PS，在長邊方向的另一端具有向主體部分20a嵌入的由大量的微小鏡子 構(gòu)成的角度變換部523的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)光部件521是一體的部件，但是與第I實(shí)施方式的情況 相同，可考慮分成光入射部B1、導(dǎo)光部B2和光射出部B3(參照圖16(C))，其中光入射部BI 是具有第3反射面21c和后述的光入射面IS的部分，導(dǎo)光部B2是具有第I及第2反射面 21a、21b的部分，光射出部B3是具有角度變換部523和后述的光射出面OS的部分。
主體部分20a通過光透射性的樹脂材料等而形成，與XY面平行地在與圖像形成裝 置10相對的內(nèi)側(cè)或觀察者側(cè)的平面上，具有取入來自圖像形成裝置10的圖像光的光入射 面IS、和使圖像光朝向觀察者的眼EY射出的光射出面OS。除了光入射面IS之外，主體部 分20a還具有矩形的斜面RS，作為其棱鏡部PS的側(cè)面，在該斜面RS上形成對其覆蓋的鏡層 25。在這里，鏡層25通過與斜面RS協(xié)作，作為對于光入射面IS以傾斜的狀態(tài)而配置的入 射光彎曲部即第3反射面21c起作用。該第3反射面21c，通過將從光入射面IS入射的全 體朝向+Z方向的圖像光彎曲為全體地朝向偏一 Z方向的一 X方向，將圖像光可靠地結(jié)合到 主體部分20a內(nèi)。還有，在主體部分20a中，沿著光射出面OS的內(nèi)側(cè)的平面形成作為微細(xì) 構(gòu)造的角度變換部523。主體部分20a從入口側(cè)的第3反射面21c延伸至內(nèi)側(cè)的角度變換 部523，向角度變換部523引導(dǎo)經(jīng)由棱鏡部PS向內(nèi)部入射的圖像光。
導(dǎo)光部件521的第I及第2反射面21a、21b是平板狀的主體部分20a的主面，作 為相互相對并對于XY面平行地延伸的2個平面，分別使由棱鏡部PS或光入射部BI彎曲了 的圖像光進(jìn)行全反射。由第3反射面21c反射了的圖像光首先入射至第I反射面21a并全 反射。接著，該圖像光入射至第2反射面21b并全反射。以下該動作反復(fù)進(jìn)行，從而圖像光 被引導(dǎo)至導(dǎo)光裝置520的內(nèi)側(cè)即設(shè)置有角度變換部523的-X側(cè)。
與主體部分20a的光射出面OS相對配置的角度變換部523，在導(dǎo)光部件521的內(nèi) 側(cè)(-X側(cè))，沿著第2反射面21b的延伸平面靠近這個延伸平面而形成。角度變換部523將 經(jīng)過導(dǎo)光部件521的第I及第2反射面21a、21b入射的圖像光以預(yù)定角度反射，并向光射 出面OS側(cè)彎曲。也就是，角度變換部523變換了圖像光的角度。
從圖像形成裝置10射出并從光入射面IS入射至導(dǎo)光部件521的圖像光由第3反 射面21c同樣地反射彎曲，在導(dǎo)光部件521的第I及第2反射面21a、21b反復(fù)進(jìn)行全反射 并基本沿著光軸AX按具有一定的擴(kuò)展的狀態(tài)前進(jìn)，進(jìn)而，在角度變換部523中通過以適當(dāng) 角度彎曲而成為可以取出的狀態(tài)，最終從光射出面OS外向部射出。從光射出面OS向外部 射出的圖像光，作為虛像光入射至觀察者的眼EY。通過該虛像光在觀察者的視網(wǎng)膜上成像， 觀察者可識別基于虛像的影像光等的圖像光。
以下，關(guān)于導(dǎo)光裝置520中的圖像光的光路進(jìn)行說明。再者，第5實(shí)施方式的導(dǎo)光 裝置520關(guān)于縱的第I方向Dl (Y方向)，與圖1 (A)的導(dǎo)光裝置20同樣地起作用。另一方 面，導(dǎo)光裝置520關(guān)于橫的第2方向D2 (X方向)，成為使多個的傳送模式的圖像光導(dǎo)光的裝 置，與使2個傳送模式的圖像光導(dǎo)光的圖2(A)的導(dǎo)光裝置20不同。
如圖16(A)所示，從圖像顯示裝置11的液晶顯示裝置(圖像光形成部)32射出的圖像光中，以從射出面32a的中央部分射出的虛線所示的分量為圖像光GL51，以從射出面 32a的紙面右側(cè)(+X側(cè))射出的單點(diǎn)劃線所示的分量為圖像光GL52，以從射出面32a的紙面左側(cè)(-X側(cè))射出的雙點(diǎn)劃線所示的分量為圖像光GL53。
經(jīng)過投射光學(xué)系統(tǒng)12的各圖像光GL51、GL52、GL53的主要分量，在分別從導(dǎo)光部件521的光入射面IS入射之后，在第I及以第2反射面21a、21b以相互不同的角度反復(fù)全反射。具體地，圖像光GL51、GL52、GL53中，從液晶顯示裝置(圖像光形成部)32的射出面 32a的中央部分射出的圖像光GL51，在經(jīng)過投射光學(xué)系統(tǒng)12后作為平行光束入射至光入射面IS并由第3反射面21c反射之后，以標(biāo)準(zhǔn)反射角Y ο入射至導(dǎo)光部件521的第I反射面 21a并全反射。此后，圖像光GL51以保持標(biāo)準(zhǔn)反射角YC1的狀態(tài)反復(fù)由第I及第2反射面 21a、21b全反射。圖像光GL51在第I及第2反射面21a、21b全反射N次(N是自然數(shù))，到達(dá)角度變換部523的中央部23k。由這個中央部23k反射的圖像光GL51從光射出面OS向?qū)τ谠摴馍涑雒鍻S或XY面垂直的光軸AX方向作為平行光束射出。
從液晶顯示裝置32的射出面32a的一端側(cè)(+X側(cè))射出的圖像光GL52，在經(jīng)過投射光學(xué)系統(tǒng)12后作為平行光束入射至光入射面IS并由第3反射面21c反射之后，以最大反射角Y +入射至導(dǎo)光部件521的第I反射面21a并全反射。圖像光GL52在第I及第2 反射面21a、21b全反射例如N-M次(M是自然數(shù))，到達(dá)角度變換部523中最內(nèi)側(cè)(-X側(cè)) 的周邊部23h。由這個周邊部23h反射的圖像光GL52以向入口的第3反射面21c側(cè)返回的方式對于+X軸成銳角，向?qū)τ诠廨SAX僅以角度Θ 12 (在導(dǎo)光裝置520內(nèi)為Θ 12’)傾斜的方向射出(參照圖17)。
從液晶顯示裝置32的射出面32a的另一端側(cè)(_X側(cè))射出的圖像光GL53，在經(jīng)過投射光學(xué)系統(tǒng)12后作為平行光束入射至光入射面IS并由第3反射面21c反射之后，以最小反射角Y -入射至導(dǎo)光部件521的第I反射面21a并全反射。圖像光GL53在第I及第2 反射面21a、21b全反射例如N+M次，入射至角度變換部523中最入口側(cè)(+X側(cè))的周邊部 23m。由這個周邊部23m反射的圖像光GL53以從第3反射面21c側(cè)離開的方式對于+X軸成鈍角，向?qū)τ诠廨SAX僅以角度θ13(在導(dǎo)光裝置520內(nèi)為θ13’)傾斜的方向射出(參照圖 17)。
再者，如圖17所示，角度變換部523通過以條紋狀排列的多個線狀的反射單元2c 構(gòu)成。也就是，角度變換部523通過使在Y方向延伸的細(xì)長的反射元件2c以預(yù)定間距PT沿著角度變換部523的延伸的主導(dǎo)光方向即-X方向大量排列而構(gòu)成。各反射元件2c作為I 組具有作為在內(nèi)側(cè)即光路下流側(cè)配置的I個反射面部分的第I反射面2a、和作為在入口側(cè)即光路上流側(cè)配置的另外的I個反射面部分的第2反射面2b，兩反射面2a、2b成一定的楔角S。其中，至少第2反射面2b是可以透射一部分的光的部分反射面，可以使觀察者用透視觀察外界像。在該反射元件2c中，圖像光GL52、53最初由內(nèi)側(cè)即-X側(cè)的第I反射面2a 反射，接著，由入口側(cè)即+X側(cè)的第2反射面2b反射。經(jīng)過該反射單元2c的圖像光GL52、53 不經(jīng)過其他的反射單元2c，在角度變換部523中僅經(jīng)過I次即以預(yù)定角度彎曲而向觀察者側(cè)取出。
如圖18所示，角度變換部523具有將從導(dǎo)光部件521延伸的相對厚的板狀的接合部件521η和從光透射部件23延伸的相對薄的板狀的接合部件523η接合而成的結(jié)構(gòu)。接合部件521η在表面?zhèn)然蛲饨鐐?cè)具有第I接合面21 j， 接合部件523η在內(nèi)側(cè)或觀察者側(cè)具有第2接合面23c。在接合部件521η的第I接合面21 j上，在局部的部分區(qū)域上形成作為半透射反射膜的半透半反鏡層28。形成半透半反鏡層28的區(qū)域成為與如圖16(B)所示的部分區(qū)域PAO對應(yīng)。也就是，半透半反鏡層28并非形成于將周邊區(qū)域PA1、PA2合并而成的其他區(qū)域PA。導(dǎo)光部件521的接合部件521η、和光透射部件23的接合部件523η，與圖8的情況相同，在部分區(qū)域PAO及其他區(qū)域PA中通過粘接層CC相互接合。也就是，接合部件521η 的第I接合面21 j和接合部件523η的第2接合面23c經(jīng)由粘接層CC接合。
根據(jù)第5實(shí)施方式的虛像顯不裝置100,在導(dǎo)光裝置520中，由于在導(dǎo)光部件521 的接合部件521η設(shè)置的半透半反鏡層(半透射反射膜)28形成于第I接合面21 j的部分區(qū)域PAO上，角度變換部523的第2接合面23c對于第I接合面21 j至少在其他區(qū)域PA進(jìn)行粘接，所以即使在半透半反鏡層(半透射反射膜)28對于第I接合面21 j的粘接力不夠充分大的情況下，也能提高第I接合面21 j和第2接合面23c的接合強(qiáng)度，即將導(dǎo)光部件521 和光透射部件23組合而成的導(dǎo)光裝置520的強(qiáng)度。
第I接合面21 j和第2接合面23c不限于平滑面，也可以為如圖10所示的粗糙面 SR，能提高由粘接層CC接合的接合強(qiáng)度。還有，第I接合面21 j和第2接合面23c也可設(shè)為設(shè)置有如圖12所示的作為相對大的凹凸形狀的嵌合形狀SF1、SF2的接合面，容易比較精密地對準(zhǔn)并接合導(dǎo)光部件521和光透射部件23。
其他
根據(jù)以上實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但是，本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式，在不超出其主旨的范圍內(nèi)可以實(shí)施各種的形態(tài)，例如也可以是如下的變形。
上述的說明中，第I接合面21 j和第2接合面23c在部分區(qū)域PAO和其他區(qū)域PA 粘接，但是第I接合面21 j和第2接合面23c也可僅在其他區(qū)域PA粘接。這個情況下，也可以在其他區(qū)域PA全體粘接，但是也可以在設(shè)置于其他區(qū)域PA的多個位置的粘接區(qū)域來粘接。
上述的說明中，半透半反鏡層(半透射反射膜)28形成于橫長的矩形區(qū)域，但是， 半透半反鏡層28的輪廓按照用途及其他的規(guī)格可進(jìn)行適當(dāng)?shù)刈兏５?，?yōu)選地，半透半反鏡層28充分地覆蓋有效區(qū)域EA。
上述的說明中，導(dǎo)光部件21和光透射部件23串聯(lián)連接，但是也可通過從光透射部件23延伸的框部件加強(qiáng)地固定導(dǎo)光部件21的第I及第2側(cè)面21e、21f。
上述的說明中，作為圖像光形成部，采用透射型的液晶顯示裝置32等，但是，作為圖像光形成部，不限于透射型的液晶顯示裝置32，可采用各種裝置。例如，可以是采用反射型的液晶顯示裝置的構(gòu)成，也可以取代液晶顯示裝置32而采用數(shù)字微鏡器件等。另外，也可以取代液晶顯示裝置32而采用有機(jī)EL等的自發(fā)光型的顯示設(shè)備。
上述實(shí)施例中，來自照明裝置31的照明光SL未特別具有指向性，但是也可以使照明光SL具有與液晶顯示裝置32的位置相應(yīng)的指向性。從而，可以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。
上述的說明中，在同一平面上配置光入射面IS和光射出面OS，但是，不限于此，例如，也可以是在與第I反射面21a同一平面上配置光入射面IS，在與第2反射面21b同一平面上配置光射出面OS的構(gòu)成。這個情況下，第I反射面21a和第4反射面21d成鈍角。
上述的說明中，導(dǎo)光部件21在眼EY排列的橫方向延伸，但是，導(dǎo)光部件21可在縱方向延伸。這個情況下，圖1的光學(xué)面板110即導(dǎo)光部件21、421、521并非串聯(lián)而是并列地平行配置。
上述的說明中，使用了包括光入射部B1、導(dǎo)光部B2和光射出部B3的導(dǎo)光裝置20、 420、520，但是，在光入射部B1、光射出部B3中不需要使用平面鏡或平面半透半反鏡作為半 透半反鏡層28等，通過球面或非球面的曲面鏡也可以使其具備透鏡的功能。并且，也可以 取代半透半反鏡層28等而配置作為虛擬的半透射鏡的全息元件。這個情況下，全息元件也 可以是廣義的半透射反射面。再者，在這樣的全息元件，也可以附加聚光等的光學(xué)的功能。
并且，如圖19所示，作為光入射部BI，可使用從導(dǎo)光部B2分離的棱鏡或塊狀的中 繼部件1125，使這個中繼部件1025的入射出射面、反射內(nèi)面具備透鏡的功能。再者，在構(gòu)成 導(dǎo)光部B2的導(dǎo)光體26,設(shè)置通過反射而使圖像光GL傳送的第I及第2反射面21a、21b,但 是，這些反射面21a、21b不需要彼此平行，也可作為曲面。如圖19所示的導(dǎo)光體26與光透 射部件23接合，在兩者的接合部設(shè)置半透半反鏡層28。這個情況下，與第I實(shí)施方式的情 況相同，通過至少在半透半反鏡層28的周圍的其他區(qū)域，接合導(dǎo)光體26和光透射部件23， 能提高導(dǎo)光體26和光透射部件23的接合強(qiáng)度，能提高導(dǎo)光裝置20的強(qiáng)度。
上述的說明中，具體說明了虛像顯示裝置100為頭部佩戴顯示器的情況，但是虛 像顯示裝置100也可以改變?yōu)樘ь^顯示器。
上述實(shí)施例的虛像顯示裝置100中，與右眼及左眼的雙方對應(yīng)，作為一組一組設(shè) 置的顯示裝置100A、100B (具體地為圖像形成裝置10，導(dǎo)光裝置20等)的構(gòu)成，但是，也可 以形成僅對于右眼或左眼的任一方設(shè)置圖像形成裝置10和導(dǎo)光裝置20單眼觀察圖像的構(gòu) 成。
上述實(shí)施例中，穿過光入射面IS的第I光軸AXl和穿過光入射面IS的第2光軸 AX2平行，但是這些光軸AXUAX2也可以設(shè)為非平行。
上述實(shí)施例中，未特別地調(diào)整液晶顯示裝置32的顯示亮度，但是，可以根據(jù)如圖 6(B)所示的投射像頂1、IM2的范圍、重復(fù)而調(diào)整顯示亮度。
上述實(shí)施方式中，使在導(dǎo)光部件21的第4反射面21d設(shè)置的半透半反鏡層28的 反射率為20%，透視優(yōu)先，但是也可以使半透半反鏡層28的反射率為50%以上，圖像光優(yōu)先。 再者，半透半反鏡層28也可以形成于光透射部件23的第2接合面23c上。
上述的說明中，第I及第2反射面21a、21b中，說明了在表面上未施加鏡面、半透 半反鏡等而通過與空氣的界面使圖像光全反射并導(dǎo)入的情況，但是，關(guān)于本發(fā)明中的全反 射，也包含在第I及第2反射面21a、21b上的全體或一部分形成反射涂層、半透半反鏡而進(jìn) 行的反射。例如，也包含圖像光的入射角度滿足全反射條件且在第I及第2反射面21a、21b 的全體或一部分施加反射涂層等，實(shí)質(zhì)上反射全部圖像光的情況。另外，只要可以獲得充分 亮度的圖像光，也可以由稍稍具有透射性的鏡面來涂布覆蓋第I及第2反射面21a、21b的 全體或一部分。
還有，上述第4、5實(shí)施方式的說明中，關(guān)于構(gòu)成角度變換部423、523的反射單元2c 的排列的間距PT，不限于在第I反射面2a間全部相同的情況，還包含各間距PT存在一定程 度的差異的情況。
上述第4、5實(shí)施方式的說明中，未特別地提及構(gòu)成棱鏡部PS的鏡層25、斜面RS的 傾斜角度，但是，本發(fā)明可以使鏡層25等對于光軸AX的傾斜角度按照用途及其他的規(guī)格成為各種的值。上述第4、5實(shí)施方式的說明中，反射單元2c的V字狀的溝以尖端為突尖的狀態(tài)圖示，但是，關(guān)于V字狀的溝的形狀，不限于此，也可以是將尖端平坦地剪切、向尖端附加了半徑(圓形)的形狀。
權(quán)利要求
1.ー種虛像顯示裝置，其特征在于，包括 圖像顯示裝置，其形成圖像光； 投射光學(xué)系統(tǒng)，其形成基于從上述圖像顯示裝置射出的上述圖像光的虛像； 導(dǎo)光部件，其具有光入射部，向內(nèi)部取入通過了上述投射光學(xué)系統(tǒng)的上述圖像光；導(dǎo)光部，通過在相対的第I及第2面的全反射引導(dǎo)從上述光入射部取入的上述圖像光；和光射出部，向外部取出經(jīng)過了上述導(dǎo)光部的上述圖像光；和 光透射部件，通過與上述導(dǎo)光部件接合能夠進(jìn)行外界光的觀察， 上述導(dǎo)光部件，在與上述光透射部件接合的第I接合面的部分區(qū)域上，具有使上述圖像光彎曲并使上述外界光透射的半透射反射膜， 上述光透射部件具有第2接合面，其包含與上述第I接合面中除了上述部分區(qū)域之外的區(qū)域即上述第I接合面的其他區(qū)域相対的上述第2接合面的其他區(qū)域，并且通過粘接劑對于上述第I接合面至少在上述第2接合面的上述其他區(qū)域粘接。
2.如權(quán)利要求1所述的虛像顯示裝置，其特征在干， 上述第I接合面的上述其他區(qū)域和上述第2接合面的與上述其他區(qū)域相對應(yīng)的相對區(qū)域的至少一方包含具有起伏的非平滑面。
3.如權(quán)利要求1所述的虛像顯示裝置，其特征在干， 上述非平滑面是通過粗面化加工而具有細(xì)微的凹凸的粗糙面。
4.如權(quán)利要求2所述的虛像顯示裝置，其特征在干， 在上述第I接合面?zhèn)仍O(shè)置的上述非平滑面和在上述第2接合面?zhèn)仍O(shè)置的上述非平滑面相互嵌合。
5.如權(quán)利要求2所述的虛像顯示裝置，其特征在干， 在上述第I接合面?zhèn)仍O(shè)置的上述非平滑面和在上述第2接合面?zhèn)仍O(shè)置的上述非平滑面呈凹凸相反的翻轉(zhuǎn)形狀。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的虛像顯示裝置，其特征在干， 上述導(dǎo)光部件的第I接合面中，支持上述半透射反射膜的上述部分區(qū)域?qū)τ陬A(yù)定方向配置在上述第I接合面的中央側(cè)，上述半透射反射膜的周圍的上述其他區(qū)域是在上述預(yù)定方向的兩端側(cè)夾著上述部分區(qū)域的周邊區(qū)域。
7.如權(quán)利要求6所述的虛像顯示裝置，其特征在干， 上述第I接合面全體與上述第2接合面粘接，上述周邊區(qū)域全體成為上述非平滑面。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的虛像顯示裝置，其特征在干， 上述導(dǎo)光部件，作為一體的部件而具有上述光入射部、上述導(dǎo)光部和上述光射出部， 上述光入射部具有相對于上述第I及第2反射面的任一個成鈍角的平面的第3反射面， 上述光射出部的上述第I接合面形成相對于上述第I及第2反射面的任一個成鈍角的平面的第4反射面。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的虛像顯示裝置，其特征在干， 上述導(dǎo)光部件、上述光透射部件、和上述粘接劑通過具有基本相同的折射率的材料而形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包括導(dǎo)光裝置的虛像顯示裝置，其中上述導(dǎo)光裝置通過多個部件的接合而形成并具有充分的強(qiáng)度。在導(dǎo)光裝置(20)中，由于導(dǎo)光部件(21)的半透半反鏡層(半透射反射膜)(28)形成于第1接合面(21j)的部分區(qū)域(PA0)上，光透射部件(23)的第2接合面(23c)對于第1接合面(21j)至少在其他區(qū)域(PA)粘接，所以即使對于第1接合面(21j)的半透半反鏡層(半透射反射膜)(28)的粘接力不夠充分大的情況下，也能提高第1接合面(21j)和第2接合面(23c)的接合強(qiáng)度即將導(dǎo)光部件(21)和光透射部件(23)組合而成的導(dǎo)光裝置(20)的強(qiáng)度。
文檔編號G02B17/08GK103033937SQ20121037032
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者高木將行, 戶谷貴洋, 宮尾敏明, 小松朗, 武田高司 申請人:精工愛普生株式會社