JP5459148B2 - 虚像表示装置用の導光板及び虚像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイ等に用いられる導光板及びこれを組み込んだ虚像表示装置に関する。

近年、ヘッドマウントディスプレイのように虚像の形成及び観察を可能にする虚像表示装置として、導光板によって表示素子からの映像光を観察者の瞳に導くタイプのものが種々提案されている。このような虚像表示装置用の導光板として、全反射を利用して映像光を導くとともに、導光板の主面に対して所定角度をなして互いに平行に配置される複数の部分反射面にて映像光を反射させ導光板から取り出すことによって、映像光を観察者の網膜に到達させるものが知られている（特許文献１参照）。このような導光板の複数の部分反射面を形成する方法として、２つの断面櫛歯状の透明基板を準備し、透明基板のうちの一方の斜面にコーティングを施した後に、２つの透明基板の斜面を重ね合わせる方法等が考えられている（同上図３３等参照）。また、同様の技術として、映像光を取り出すために、断面鋸歯状の部分に反射層を形成するものも知られている（特許文献２参照）。

特表２００３−５３６１０２号公報 特開２００４−１５７５２０号公報

上記のような複数の部分反射面を有する導光板において、部分反射面の平坦性を高く保つことは、品質の良い画像光の取り出しのために不可欠である。部分反射面を形成するための平坦な部分は、金属型を用いた射出成形等によって作製されるため、当該金属型やその元型の表面において平坦性を高くすることが重要となるが、表面の形状によっては加工上の平坦度を高めることが容易でなく、あえて平坦度を高めようとすると作製コストが非常に掛かる場合がある。特に、複数の部分反射面が断面鋸歯状等となるように配置される場合、型の製作時に加工用バイトに不安定な振動が発生して型面が劣化しやすくなり、転写時の離型性の低下によって型寿命が低下したり製造スループットが悪くなったりすることがある。

そこで、本発明は、型の高精度化や長寿命化並びに製造スループットの向上を図り、作製コストを低減できる虚像表示装置用の導光板及びこれを組み込んだ虚像表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る導光板は、（ａ）画像光を内部に取り込む光入射部と、（ｂ）対向して延びる第１及び第２の全反射面を有し、光入射部から取り込まれた画像光を第１及び第２の全反射面での全反射により導く導光部と、（ｃ）第１の反射面と第１の反射面に対して所定角度をなす第２の反射面とをそれぞれ有するとともに所定の配列方向に配列される複数の反射ユニットを備え、複数の反射ユニットを構成する各反射ユニットにおいて、第１の反射面により導光部を経て入射する画像光を反射するとともに第２の反射面により第１の反射面で反射された画像光をさらに反射する光路の折り曲げによって、画像光を外部へ取出し可能にする画像取出部と、（ｄ）画像取出部を経た画像光を外部に射出する光射出部と、を備える導光板であって、（ｅ）各反射ユニットにおいて、第１の反射面と第２の反射面とが、光射出部側にそれぞれ傾いた状態で互いに対向し鋭角をなして配置され、光射出部に向かって広がるテーパー状の溝を形成している。ここで、第１の反射面と第２の反射面とが光射出部側にそれぞれ傾くとは、光射出部に対して垂直な面を基準面とし、この基準面から傾斜していることを言う。また、第１の反射面及び第２の反射面について、光射出部に向かって広がるテーパー状の溝を形成しているとは、第１の反射面と第２の反射面とが光射出面にそれぞれ対向するように傾斜する際に、両面の間隔が光射出部に近づくにつれて大きくなっているように傾いていることを言う。また、全反射とは、全ての光が内面で反射されて伝達される場合のみでなく、全反射条件が満たされる面上にミラーコートや、半透過のアルミ膜によるハーフミラー膜等を施して反射する場合等も含まれるものとする。

上記導光板において、画像取出部を構成する第１及び第２の反射面に対応する平坦部分は、所定の傾斜角度で光射出部側にそれぞれ傾いた形状となる。従って、成形時に光射出部の反対側即ち第１の全反射面側に露出する第１の反射面や第２の反射面の裏側は、いずれも露出側に向くように傾いたものとなる。言い換えると、第１の反射面や第２の反射面の裏側の面が、深さ方向即ち光射出側に広がっているテーパー状部分の面と同等のものとなっている。このため、当該平坦部分に相当する箇所の型部分の作製において、平坦度を高く保つことが比較的容易であり、また、例えば射出成形等によって型から成形された当該平坦部分を、容易に離型することができる。当該平坦部分を離型しやすくすることで、離型時における導光板の変形を抑制できるだけでなく、型の負担を抑制して型の長寿命化や導光板の製造スループットの向上を図ることができる。以上により、導光板の作製コストを低減できる。

本発明の具体的な側面では、画像取出部の第１の反射面が、導光部の第１の全反射面の法線方向と複数の反射ユニットの配列方向との双方に垂直な方向を回転の軸方向として第１の全反射面に垂直な面に対して所定の傾斜角度で光射出部側に傾いている。ここで、第１の反射面が光射出部側に傾いているとは、反射を行う表側の面が光射出部側に向いて傾いていること即ち、当該表側の面と光射出部を構成する面とのなす角が９０度より小さくなっていることを言う。この場合、製造スループットにおける問題を比較的生じやすい第１の反射面の作製において、平坦度を高く保ちかつ対応する平坦部分を離型しやすいものにできる。

本発明の具体的な側面では、画像取出部の第２の反射面の光射出部側への傾きが、第１の反射面よりも大きい。この場合、上記平坦部分をより離型しやすくできる。

本発明のさらに別の側面では、第１の反射面の上記所定の傾斜角度が、複数の反射ユニットの配列方向についての位置に応じて変化している。この場合、位置に応じて傾斜角度を適宜定めることで、例えば、画像取出部に相当する箇所の離型性を高めることが可能となる。

本発明のさらに別の側面では、第１の反射面の上記所定の傾斜角度が、０．５°以上５°以下である。この場合、離型の容易性を確保し、かつ、画像取出部から射出される画像光の特性を良好に保つことができる。

本発明のさらに別の側面では、第１の反射面の上記所定の傾斜角度をα、第１の反射面に対して第２の反射面のなす上記所定角度をβ、光射出部から取り出された画像光の水平画角をθとして、次の関係

を満たす。この場合、各反射ユニットにおいて第１の反射面で反射された光を確実に第２の反射面で反射させることができ、光の利用効率の低下を抑制できる。

本発明のさらに別の側面では、各反射ユニットに入射した画像光が、画像取出部を１回だけ通過して光路を折り曲げられることによって、虚像光として光射出部から射出される。この場合、画像取出部において、画像光のうち観察者にとって有効な成分である虚像光を他の反射ユニットの透過によって損失させることなく取り出すことができる。

本発明のさらに別の側面では、第２の反射面が、導光部の第１の全反射面に対して３０°から４０°までの角度をなす。この場合、第２の反射面を経て取り出される画像光の極端な輝度低下を抑えることができる。

本発明のさらに別の側面では、第１及び第２の反射面が、一部の光を透過可能な部分反射面である。この場合、観察者に外界像をシースルーで観察させる虚像表示装置に適用することができる。

上記課題を解決するため、本発明に係る虚像表示装置は、（ａ）上記いずれかに記載の導光板と、（ｂ）導光板に導かれる画像光を形成する画像形成装置と、を備える。この場合、上記いずれかに記載の導光板を用いることで、虚像表示装置は、これを構成する導光板の製造スループットの向上や型の長寿命化を図り、作製コストを低減できる。

（Ａ）は、実施形態に係る虚像表示装置を示す断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、実施形態に係る導光板の正面図及び平面図である。 （Ａ）は、画像取出部の構造及び画像取出部における画像光の光路について説明するための模式的な図であり、（Ｂ）は、画像取出部の奥側での反射の様子を示す図であり、（Ｃ）は、画像取出部の入口側での反射の様子を示す図である。 画像取出部の一部を拡大した図である。 （Ａ）は、導光板の製造工程の一例のうち射出成形の工程を説明する概念図であり、（Ｂ）は、製造工程のうち保護層形成の工程を説明する概念図である。 （Ａ）は、元型作成の切削加工の工程の様子を説明するための斜視図であり、（Ｂ）は、平面図であり、（Ｃ）は、比較例の図である。 切削加工により削り出された元型の鋸歯状の平坦面の具体的状態を示す図である。 第２実施形態に係る導光板について説明するための模式的な図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る虚像表示装置用の導光板及び導光板を組み込んだ虚像表示装置について説明する。

〔Ａ．導光板及び虚像表示装置の構造〕
図１（Ａ）に示す本実施形態に係る虚像表示装置１００は、ヘッドマウントディスプレイに適用されるものであり、画像形成装置１０と、導光板２０とを一組として備える。なお、図１（Ａ）は、図１（Ｂ）に示す導光板２０のＡ−Ａ断面と対応する。

虚像表示装置１００は、観察者に虚像による画像光を認識させるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させるものである。画像形成装置１０と導光板２０とは、通常観察者の右眼および左眼に対応して一組ずつ設けられるが、右眼用と左眼用とでは左右対称であるので、ここでは左眼用のみを示し、右眼用については図示を省略している。なお、虚像表示装置１００は、全体としては、例えば一般の眼鏡のような外観（不図示）を有するものとなっている。

画像形成装置１０は、画像表示素子である液晶デバイス１１と、光束形成用のコリメートレンズ１２とを備える。液晶デバイス１１は、光源（不図示）からの照明光を空間的に変調して、動画像等の表示対象となるべき画像光を形成する。コリメートレンズ１２は、液晶デバイス１１上の各点から射出された画像光を平行状態の光束にする。なお、コリメートレンズ１２のレンズ材料は、ガラスやプラスチックのいずれとすることもできる。

図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示すように、本実施形態に係る導光板２０は、導光板本体部２０ａと、入射光折曲部２１と、画像取出部２３とを備える。導光板２０は、画像形成装置１０で形成された画像光を虚像光として観察者の眼ＥＹに向けて射出し、画像として認識させるものである。

導光板２０の全体的な外観は、図中ＹＺ面に平行に延びる平板である導光板本体部２０ａによって形成されている。また、導光板２０は、長手方向の一端において導光板本体部２０ａに埋め込まれた多数の微小ミラーによって構成される画像取出部２３を有し、長手方向の他端において導光板本体部２０ａを拡張するように形成されたプリズム部ＰＳ及びこれに付随する入射光折曲部２１を有する構造となっている。

導光板本体部２０ａは、光透過性の樹脂材料等により形成され、ＹＺ面に平行で画像形成装置１０に対向する表側の平面上に、画像形成装置１０からの画像光を取り込む光入射部である光入射面ＩＳと、画像光を観察者の眼ＥＹに向けて射出させる光射出部である光射出面ＯＳとを有している。導光板本体部２０ａは、そのプリズム部ＰＳの側面として光入射面ＩＳの他に矩形の斜面ＲＳを有し、当該斜面ＲＳ上には、これを被覆するようにミラー層２１ａが形成されている。ここで、ミラー層２１ａは、斜面ＲＳと協働することにより、光入射面ＩＳに対して傾斜する入射光折曲部２１として機能する。また、導光板本体部２０ａにおいて、光射出面ＯＳの裏側の平面に沿って微細構造である画像取出部２３が形成されている。

導光板本体部２０ａの光入射面ＩＳに対向し傾斜して配置されるミラー層２１ａとしての入射光折曲部２１は、導光板本体部２０ａの上記斜面ＲＳ上にアルミ蒸着等の成膜を施すことにより形成され、入射光を反射し光路を略直交方向に近い所定方向に折り曲げるための反射面として機能する。つまり、入射光折曲部２１は、光入射面ＩＳから入射し全体として＋Ｘ方向に向かう画像光を、全体として−Ｘ方向に偏った＋Ｚ方向に向かわせるように折り曲げることで、画像光を導光板本体部２０ａ内に確実に結合させる。

また、導光板本体部２０ａは、入口側の入射光折曲部２１から奥側の画像取出部２３にかけて、入射光折曲部２１を介して内部に入射させた画像光を画像取出部２３に導くための導光部２２を有している。

導光部２２は、平板状の導光板本体部２０ａの主面であり互いに対向しＹＺ面に対して平行に延びる２平面として、入射光折曲部２１で折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる第１の全反射面２２ａと第２の全反射面２２ｂとを有している。ここでは、第１の全反射面２２ａが画像形成装置１０から遠い裏側にあるものとし、第２の全反射面２２ｂが画像形成装置１０に近い表側にあるものとする。この場合、第２の全反射面２２ｂは、光入射面ＩＳ及び光射出面ＯＳと共通の面部分となっている。入射光折曲部２１で反射された画像光は、まず、第２の全反射面２２ｂに入射し、全反射される。次に、当該画像光は、第１の全反射面２２ａに入射し、全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、導光板２０の奥側即ち画像取出部２３を設けた＋Ｚ側に導かれる。

導光板本体部２０ａの光射出面ＯＳに対向して配置される画像取出部２３は、導光部２２の奥側（＋Ｚ側）において、第１の全反射面２２ａの延長平面に沿ってこの延長平面に近接して形成されている。画像取出部２３は、導光部２２の第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂを経て入射してきた画像光を、所定角度で反射して光射出面ＯＳ側へ折り曲げる。ここでは、画像取出部２３に最初に入射する画像光が虚像光としての取出し対象であるものとする。画像取出部２３の詳しい構造については、図２（Ａ）等により後述する。

なお、導光板本体部２０ａは、導光板２０の外形のうち＋Ｚ側の端面を画成する側面として終端面ＥＳを有する。また、導光板本体部２０ａは、±Ｙ側の端面を画成する上面及び底面として上端面ＴＰと下端面ＢＰとをそれぞれ有している。

また、導光板本体部２０ａに用いる透明樹脂材料の屈折率ｎは、１．５以上の高屈折率材料であるものとする。導光板２０に比較的屈折率の高い透明樹脂材料を用いることで、導光板２０内部で画像光を導光させやすくなり、かつ、導光板２０内部での画像光の画角を比較的小さくすることができる。

導光板２０が以上のような構造を有する。これにより、画像形成装置１０から射出され光入射面ＩＳから導光板２０に入射した画像光は、入射光折曲部２１で一様に反射されて折り曲げられ、導光部２２の第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂにおいて繰り返し全反射されて光軸ＯＡに略沿って一定の広がりを有する状態で進み、さらに、画像取出部２３において適度な角度で折り曲げられることで取出し可能な状態となり、最終的に光射出面ＯＳから射出される。光射出面ＯＳから射出された画像光は、虚像光として観察者の眼ＥＹに入射する。当該虚像光が観察者の網膜において結像することで、観察者は虚像による映像光等の画像光を認識することができる。

〔Ｂ．画像光の光路〕
以下、画像光の光路について詳しく説明する。図１（Ａ）に示すように、液晶デバイス１１の射出面１１ａ上からそれぞれ射出される画像光のうち図中点線で示す射出面１１ａの中央部分から射出される成分を画像光ＧＬ１とし、図中一点鎖線で示す射出面１１ａの周辺のうち紙面左側（−Ｚ側）から射出される成分を画像光ＧＬ２とし、図中二点鎖線で示す射出面１１ａの周辺のうち紙面右側（＋Ｚ側）から射出される成分を画像光ＧＬ３とする。

コリメートレンズ１２を経た各画像光ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ３の主要成分は、導光板２０の光入射面ＩＳからそれぞれ入射した後、第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂにおいて互いに異なる角度で全反射を繰り返す。具体的には、画像光ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ３のうち、液晶デバイス１１の射出面１１ａの中央部分から射出された画像光ＧＬ１は、平行光束として入射光折曲部２１で反射された後、標準反射角γ_０で導光部２２の第２の全反射面２２ｂに入射し、全反射される。その後、画像光ＧＬ１は、標準反射角γ_０を保った状態で、第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂで全反射を繰り返す。画像光ＧＬ１は、第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂにおいてＮ回（Ｎは自然数）全反射され、画像取出部２３の中央部２３ｋに入射する。画像光ＧＬ１は、この中央部２３ｋにおいて所定の角度で反射され、光射出面ＯＳから光射出面ＯＳを含むＹＺ面に対して垂直な光軸ＡＸ方向に平行光束として射出される。液晶デバイス１１の射出面１１ａの一端側（−Ｚ側）から射出された画像光ＧＬ２は、平行光束として入射光折曲部２１で反射された後、最大反射角γ_＋で導光部２２の第２の全反射面２２ｂに入射し、全反射される。画像光ＧＬ２は、第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂにおいてＮ−Ｍ回（Ｍは自然数）全反射され、画像取出部２３のうち最も奥側（＋Ｚ側）の周辺部２３ｍにおいて所定の角度で反射され、光射出面ＯＳから所定の角度方向に向けて平行光束として射出される。この際の射出角は、入射光折曲部２１側に戻されるようなものになっており、＋Ｚ軸に対して鈍角となる。液晶デバイス１１の射出面１１ａの他端側（＋Ｚ側）から射出された画像光ＧＬ３は、平行光束として入射光折曲部２１で反射された後、最小反射角γ₋で導光部２２の第２の全反射面２２ｂに入射し、全反射される。画像光ＧＬ３は、第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂにおいてＮ＋Ｍ回全反射され、画像取出部２３のうち最も入口側（−Ｚ側）の周辺部２３ｈにおいて所定の角度で反射され、光射出面ＯＳから所定の角度方向に向けて平行光束として射出される。この際の射出角は、入射光折曲部２１側から離れるようなものになっており、＋Ｚ軸に対して鋭角となる。なお、第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂでの全反射による光の反射効率は非常に高いものであるため、上記のように画像光ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ３間で反射回数が異なっていても、これによって輝度ムラが生じることは殆どなく、視認上画像ムラ等の影響を感じることはない。また、画像光ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ３は、画像光の光束全体の一部を代表して説明したものであるが、他の画像光を構成する光束成分についても画像光ＧＬ１等と同様に導かれ光射出面ＯＳから射出されるため、これらについては図示及び説明を省略している。なお、画像光ＧＬ２，ＧＬ３は、光射出面ＯＳを通過する際に、多少屈折作用を受ける。

ここで、入射光折曲部２１及び導光部２２に用いられる透明樹脂材料の屈折率ｎの値の一例として、ｎ＝１．５とすると、その臨界角γ_ｃの値はγ_ｃ≒４１．８°となり、ｎ＝１．６とすると、その臨界角γ_ｃの値はγ_ｃ≒３８．７°となる。各画像光ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ３の反射角γ_０，γ_＋，γ₋のうち最小である反射角γ₋を臨界角γ_ｃよりも大きな値とすることで、必要な画像光について導光部２２内における全反射条件を満たすものにできる。

〔Ｃ．画像取出部の構造及び画像取出部による光路の折曲げ〕
以下、図２（Ａ）等により、画像取出部２３の構造及び画像取出部２３による画像光の光路の折曲げについて詳細に説明する。

まず、画像取出部２３の構造について説明する。画像取出部２３は、ストライプ状に配列された多数の線状の反射ユニット２３ｃで構成される。つまり、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示すように、画像取出部２３は、Ｙ方向に延びる細長い反射ユニット２３ｃを所定のピッチＰＴで導光部２２の延びる方向即ちＺ方向に多数配列させることで構成されている。各反射ユニット２３ｃは、奥側即ち光路下流側に配置される第１の反射面２３ａと、入口側即ち光路上流側に配置される第２の反射面２３ｂとを有する。少なくとも第２の反射面２３ｂは、一部の光を透過可能な部分反射面であり、観察者に外界像をシースルーで観察させることを可能にしている。また、各反射ユニット２３ｃは、隣接する第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂにより、ＸＺ断面視においてＶ字又は楔状となっている。より具体的には、第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂは、図１（Ａ）等に示す第１の全反射面２２ａに平行で反射ユニット２３ｃの配列される配列方向であるＺ方向に対して垂直に延びる方向即ちＹ方向を長手方向として、線状に延びている。さらに、例えば図３に一部拡大して示すように、第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂは、当該長手方向即ちＹ方向を軸として、第１の全反射面２２ａ又はこれに垂直な反射面２３ａ，２３ｂの角度決定の基準となる基準面ＣＳに対してそれぞれ異なる角度（即ちＹＺ面に対してそれぞれ異なる角度）で傾斜している。結果的に、多数の第１の反射面２３ａは、周期的に繰り返して配列され互いに平行に延び、多数の第２の反射面２３ｂも、周期的に繰り返して配列され互いに平行に延びている。

以下、第１の反射面２３ａ及び第２の反射面２３ｂの傾斜について詳しく説明する。まず、第１の反射面２３ａは、第１の全反射面２２ａの法線ＮＬの方向（Ｘ方向）と各反射ユニット２３ｃの配列方向（Ｚ方向）との双方に垂直な方向であるＹ方向を回転の軸方向として、第１の全反射面２２ａに対して垂直な基準面ＣＳに平行な状態から傾斜角度α（α＞０）だけ光射出面ＯＳ側に傾いている。言い換えると、第１の反射面２３ａは、反射ユニット２３ｃによって形成されるＶ字状の溝の延びる方向（Ｙ方向）を回転の軸方向とし、Ｚ方向を基準として反時計回りを正の方向として、第１の全反射面２２ａに対して垂直な状態から傾斜角度αだけ傾いた状態となっている。ここで、傾斜角度αの値は、０．５°以上５°以下に設定されている。また、第２の反射面２３ｂは、対応する第１の反射面２３ａに対して所定角度（相対角度）β（β＞０）をなす方向に延びている。別の見方をすると、第２の反射面２３ｂは、Ｙ方向を回転の軸方向として、基準面ＣＳに平行な状態から負の方向に角度β−αだけ光射出面ＯＳ側に傾いている。以上のように、各反射ユニット２３ｃにおいて、第１の反射面２３ａと第２の反射面２３ｂとは、光射出面ＯＳ側にそれぞれ傾いており、互いに対向し鋭角をなして配置され、光射出面ＯＳに向かう方向即ち−Ｘ方向について広がっていくテーパー状の溝を形成している。この場合、第２の反射面２３ｂは、第１の反射面２３ａに対して、相対角度β＝５０°〜６０°の範囲で配置されている。ここでは具体例として、例えばβ＝５４．７°となっているものとする。また、基準面ＣＳに対する第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂの傾斜については、第２の反射面２３ｂのほうが第１の反射面２３ａよりも大きくなっている。

以下、画像取出部２３による画像光の光路の折曲げについて詳しく説明する。ここでは、画像光のうち、画像取出部２３の両端側に入射する画像光ＧＬ２及び画像光ＧＬ３について示し、他の光路については、これらと同様であるので図示等を省略する。

まず、図２（Ａ）及び２（Ｂ）に示すように、画像光のうち全反射角度の最も大きい反射角γ_＋で導かれた画像光ＧＬ２は、画像取出部２３のうち光入射面ＩＳ（図１（Ａ）参照）から最も遠い＋Ｚ側の周辺部２３ｍに配置された１つの反射ユニット２３ｃに入射する。当該反射ユニット２３ｃにおいて、画像光ＧＬ２は、最初に奥側即ち＋Ｚ側の第１の反射面２３ａで反射され、次に、入口側即ち−Ｚ側の第２の反射面２３ｂで反射される。当該反射ユニット２３ｃを経た画像光ＧＬ２は、他の反射ユニット２３ｃを経ることなく、図１（Ａ）等に示す光射出面ＯＳから射出される。つまり、画像光ＧＬ２は、画像取出部２３での１回だけの通過で所望の角度に折り曲げられ観察者側に取り出される。

また、図２（Ａ）及び２（Ｃ）に示すように、全反射角度の最も小さい反射角γ₋で導かれた画像光ＧＬ３は、画像取出部２３のうち光入射面ＩＳ（図１（Ａ）参照）に最も近い−Ｚ側の周辺部２３ｈに配置された１つの反射ユニット２３ｃに入射する。当該反射ユニット２３ｃにおいて、画像光ＧＬ３は、画像光ＧＬ２の場合と同様に、最初に奥側即ち＋Ｚ側の第１の反射面２３ａで反射され、次に、入口側即ち−Ｚ側の第２の反射面２３ｂで反射される。当該反射ユニット２３ｃを経た画像光ＧＬ３は、他の反射ユニット２３ｃを経ることなく、画像取出部２３での１回だけの通過で所望の角度に折り曲げられ観察者側に取り出される。

ここで、上記のような第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂでの２段階での反射の場合、図２に示すように、各画像光の入射時の方向と射出時の方向とのなす角である折り曲げ角ψは、いずれもψ＝２（Ｒ−β）（Ｒ：直角）となる。つまり、折り曲げ角ψは、画像取出部２３に対する入射角度即ち各画像光の全反射角度である反射角γ_０，γ_＋，γ₋等の値によらず一定である。これにより、上記のように、画像光のうち全反射角度の比較的大きい成分を画像取出部２３のうち＋Ｚ側の周辺部２３ｍ側に入射させ、全反射角度の比較的小さい成分を画像取出部２３のうち−Ｚ側の周辺部２３ｈ側に入射させた場合にも、画像光を全体として観察者の眼ＥＹに集めるような角度状態で効率的に取り出すことが可能となる。このような角度関係で画像光を取出す構成であるため、導光板２０は、画像光を画像取出部２３において複数回通過させず、１回だけ通過させることができ、画像光を少ない損失で虚像光として取り出すことを可能にする。

以下、図３を用いて、ある反射角γ（γ₋≦γ≦γ_＋）で画像取出部２３の第１の反射面２３ａに入射する入射光である反射面入射光ＰＬ１が画像取出部２３が光射出面ＯＳから取り出されるための条件について説明する。任意の反射ユニット２３ｃにおいて、反射面入射光ＰＬ１が第１の反射面２３ａで反射され、対応する第２の反射面２３ｂで折り返されるためには、傾斜角度αの値がある上限を超えないことが必要である。つまり、傾斜角度αの値が大きすぎると、反射面入射光ＰＬ１の第１の反射面２３ａでの反射光である反射面反射光ＰＬ２は、第２の反射面２３ｂに向かわず導光部２２側に戻されるので、光射出面ＯＳから射出されずにロスしてしまう。このようにならないための一例としては、反射面反射光ＰＬ２の光路と第１の全反射面２２ａの法線ＮＬとが、第１の全反射面２２ａ側で９０°（Ｒ）未満の角度をなせばよい。具体的には、図示のように、ある反射角γで第１の反射面２３ａ上に向かう反射面入射光ＰＬ１において、第１の反射面２３ａでの入射角λは、第１の反射面２３ａの傾きから、λ＝Ｒ−γ−αとなる。また、その反射角λ'の値は、λに等しく、λ'＝λ＝Ｒ−γ−αとなる。以上から、反射面反射光ＰＬ２の光路と第１の全反射面２２ａの法線ＮＬとの角度を角度φとすると、
φ＝２Ｒ−γ−λ−λ'
＝２Ｒ−γ−２（Ｒ−γ−α）＜Ｒ …（１）
つまり、
α＜（Ｒ−γ）／２ …（１）'
を満たしていればよいことが分かる。一方、反射角γについては、上述のψ＝２（Ｒ−β）や導光板中の屈折角θ'等を用いて、
γ＝ψ＋θ'＝２（Ｒ−β）＋θ' …（２）
と表される。さらに、導光板中の屈折角θ'と映像光の水平画角θとは、導光板の屈折率ｎを用いて、

と表される。よって、以上の条件式（２），（３）を用いて（１）'は、

と表される。この条件を画像取出部２３に入射する全ての光に対して満たすように傾斜角度αを設定することで、画像取出部２３における光利用効率の低下を回避できる。ここでは、一例として、β＝５４．７°、θ＝１５°、ｎ＝１．６であるとすると、式（１）"の右辺の値は、約５．０５°となり、傾斜角度αの値を５°以下とすることで、条件を満たすものとなる。

なお、導光部２２の形状や屈折率、画像取出部２３を構成する反射ユニット２３ｃの形状等の光学的な設計において、画像光ＧＬ２，ＧＬ３等が導かれる角度等を適宜調整することで、図２（Ａ）に示すように、光射出面ＯＳから射出される画像光を、基本の画像光ＧＬ１即ち光軸ＡＸを中心として、全体として対称性が保たれた状態の虚像光として観察者の眼ＥＹに入射させることができる。つまり、一端の画像光ＧＬ２のＸ方向又は光軸ＡＸに対する角度δ_２と、他端の画像光ＧＬ３のＸ方向又は光軸ＡＸに対する角度δ_３とは、大きさが略等しく逆向きとなっている。なお、画像光ＧＬ２，ＧＬ３の角度δ_２，δ_３は、光射出面ＯＳ又は第２の全反射面２２ｂに対して比較的垂直に近いものとなっており、光射出面ＯＳを十分な透過率で通過する。

また、既に説明したように、一群の反射ユニット２３ｃを構成する第１の反射面２３ａ又は第２の反射面２３ｂは、ピッチＰＴ及び相対角度βが一定になっている。これにより、観察者の眼ＥＹに入射する虚像光である画像光を一様なものとでき、観察される画像の品質の低下を抑えることができる。

また、画像取出部２３を構成する各反射ユニット２３ｃの間隔であるピッチＰＴの具体的な数値範囲は、０．５ｍｍ以上、より好ましくは０．５ｍｍ〜１．３ｍｍとする。この範囲にあることにより、取り出されるべき画像光が、画像取出部２３において回折による影響を受けることなく、かつ、反射ユニット２３ｃによる格子縞が観察者にとって目立つものとならないようにすることができる。

〔Ｄ．導光板の製造方法〕
以下、まず図４（Ａ）等を参照して、本実施形態に係る導光板の製造方法の一例について説明する。なお、図４（Ａ）等において、簡略化のため、一部を省略している。

図４（Ａ）に示すように、本実施形態に係る導光板の製造方法では、まず、例えば画像取出部２３の鋸歯状部ＤＴや導光板本体部２０ａの導光部２２（図１（Ａ）等参照）等となるべき母材部分を、透光性樹脂部材Ｐａとして一体的に形成する。このため、まず透光性樹脂部材Ｐａを射出成形により一体的に形成するための１組の金属型である第１及び第２金属型ＭＰ１，ＭＰ２を準備する（型準備工程）。

ここで、一組の金属型ＭＰ１，ＭＰ２のうち、金属型ＭＰ１は、転写面の一部として、画像取出部２３の第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂを形成するための鋸歯状の型表面ＳＳを有している。従って、この型表面ＳＳは、第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂの形状に対応する鋸歯状となっている。

一対の射出成形型である金属型ＭＰ１，ＭＰ２が適度に加熱されるとともに型合わされ型締めされる（型空間形成工程）。その後、一対の金属型ＭＰ１，ＭＰ２間に形成された型空間内に透光性樹脂部材Ｐａとなるべき樹脂材料が所定の温度で軟化された状態で注入され、注入された透光性樹脂が加圧され型表面ＳＳを含む表面全体が転写される（射出工程）。その後の冷却及び離型により、一対の金属型ＭＰ１，ＭＰ２間から硬化した透光性樹脂部材Ｐａが取り出される（離型工程）。この際、型表面ＳＳによるＶ溝の両側面が外側に広がった形状であることで、転写された部分は、容易に離型される。以上の工程により、成形された透光性樹脂部材Ｐａ上には、金属型ＭＰ１の型表面ＳＳによって多数の第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂにそれぞれ対応する平坦部分である多数の第１及び第２の平坦面ＦＳａ，ＦＳｂで構成される鋸歯状部ＤＴが形成される（溝形成工程）。つまり、各平坦面ＦＳａ，ＦＳｂは、第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂを形成すべく画像取出部２３の一部を構成する平坦面である。なお、各平坦面ＦＳａ，ＦＳｂは、対応する反射面２３ａ，２３ｂでの反射において拡散しない程度の平坦度が必要となる。

次に、図４（Ｂ）に示すように、鋸歯状部ＤＴ上に、第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂを形成するための反射部である反射膜ＭＢを、アルミ蒸着により成膜し（成膜工程）、さらに、紫外線により硬化する透光性樹脂である紫外線硬化性樹脂Ｑａを反射膜ＭＢの上方から塗布し（樹脂塗布工程）、塗布された紫外線硬化性樹脂Ｑａを所定の圧力で反射膜ＭＢ表面に隙間なく密着するように押し付けた後、紫外線を照射して硬化させる（樹脂硬化工程）。これにより、反射膜ＭＢの保護層が形成され（保護層形成工程）、導光板２０が作製される。なお、上記成膜工程において、蒸着の方法としては例えば斜方蒸着等を用いることができる。また、紫外線硬化性樹脂Ｑａは、透光性樹脂部材Ｐａと略同一の屈折率を有する樹脂である。

本実施形態では、既述のように、鋸歯状部ＤＴを構成する平坦面ＦＳａ，ＦＳｂのうち、平坦面ＦＳａが、第１の反射面２３ａに対応して垂直とならず光射出面ＯＳ側に傾斜角度αだけ傾いており、平坦面ＦＳｂも第２の反射面２３ｂに対応して光射出面ＯＳ側に角度β−αだけ傾いている（図２（Ｂ）等参照）。従って、型表面ＳＳでの型抜きにおいて、第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂの裏側に相当する平坦面ＦＳａ，ＦＳｂは、深さ方向即ち光射出側に広がっているテーパー状部分の面と同等のものとなっている。言い換えると、第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂは、第２の全反射面２３ｂ側即ち光射出面ＯＳ側にそれぞれ傾いている結果、形成される溝は、第１の反射面２３ａと第２の反射面２３ｂとが交差する頂点から−Ｘ方向に対して開いた形状となっている。これにより、上記導光板２０作製のための各工程のうち離型工程において、型抜きの際の摩擦が減り離型性がよくなり鋸歯状部ＤＴの部分が容易に外れる結果、透光性樹脂部材Ｐａ全体としても金属型ＭＰ１から離型しやすくなっている。従って、画像取出部２３の部分の作製において、製造スループットが向上し、また、金属型ＭＰ１の離型時の負担が少なくなって寿命が延びる。なお、ここでは、傾斜角度α（図２（Ｂ）等参照）の値を０．５°以上とすることで、抜きテーパーとしての機能を持つための条件を満たすものとしている。

なお、射出成形される透光性樹脂部材Ｐａは、鋸歯状部ＤＴを含んでいれば、図１（Ａ）の導光板本体部２０ａ全体を含むものでなく、そのうちの一部を構成するものであってもよい。例えば、導光板本体部２０ａのうち入射光折曲部２１を形成するためのプリズム部ＰＳについては、別途三角プリズムを作製した後、接着等によって透光性樹脂部材Ｐａに取り付けるものとしてもよい。

また、上記のうち成膜工程において、アルミ蒸着は、斜方蒸着以外の方法であってもよく、例えば平坦面ＦＳａと平坦面ＦＳｂとを片面ずつ蒸着してもよい。

以上の説明では、透光性樹脂部材Ｐａが熱可塑性樹脂であることを前提としているが、透光性樹脂部材Ｐａを熱硬化性樹脂や光硬化樹脂で形成することもできる。

〔Ｅ．元型の製造方法〕
以下、図５（Ａ）等を参照して、本実施形態に係る導光板の製造のための元型の製造方法の一例について説明する。ここでは、図４の金属型ＭＰ１のうち特徴的形状を有する反射面２３ａ，２３ｂを形成するための鋸歯状の型表面ＳＳに対応する型表面ＳＳａの作製について説明する。

図５（Ａ）に示す型表面ＳＳａは、設置台（不図示）のｘｙ面に平行で型表面ＳＳａの形成される位置を決定するための基準となる基準面ＣＣ上に固定された直方体状の基材ＢＢの表面ＦＦをダイヤモンドバイトＤＢによって切削することで形成される。型表面ＳＳａのうち、図４（Ｂ）の第１の反射面２３ａに対応する即ち図４（Ａ）の第１の平坦面ＦＳａに対応する第１の平坦面Ｓ１は、ダイヤモンドバイトＤＢの第１切削面Ｄ１によって削り出される。また、型表面ＳＳａのうち、図４（Ｂ）の第２の反射面２３ｂに対応する即ち図４（Ａ）の第２の平坦面ＦＳｂに対応する第２の平坦面Ｓ２は、ダイヤモンドバイトＤＢの第２切削面Ｄ２によって削り出される。つまり、各平坦面Ｓ１，Ｓ２は、第１及び第２の平坦面ＦＳａ，ＦＳｂを転写により形成させるために型表面ＳＳａを構成する平坦面である。ダイヤモンドバイトＤＢの第１切削面Ｄ１と第２切削面Ｄ２とは、第１の反射面２３ａと第２の反射面２３ｂとのなす角度β（図２（Ａ）等参照）に対応して、例えば５４．７°の角度βをなしている。設置台上に固定された基材ＢＢ上において、図示のようにダイヤモンドバイトＤＢを矢印ＡＷに示す一定の方向（図中ｙ方向）に複数回走査させることで、鋸歯状部ＤＴａが形成される。ここで、図５（Ｂ）に示すように、第１の反射面２３ａに対応する第１切削面Ｄ１は、基準面ＣＣの法線方向（図中ｚ方向）に対して平行ではなく、傾斜角度αの分だけ傾いている。これにより、第１切削面Ｄ１は、矢印Ａ１に示す斜めの方向に応力成分をかけながら第１の平坦面Ｓ１を形成する。同様に、第２切削面Ｄ２は、矢印Ａ２に示す斜めの方向に圧力成分が適度にかけられた状態が保たれる。切削時に加工材料に対して適度な圧力がかかることによって、材料中の応力によってダイヤモンドバイトＤＢの基材ＢＢに対する加工中の引っ掛かりが生じてトビが発生することを抑制することができる。また、ダイヤモンドバイトＤＢが、基材ＢＢと設置台（不図示）の固定部分で生じる応力に負けて引っ掛かりが生じることも抑制することができる。

これに対して、図５（Ｃ）に比較例として示すように、第１切削面Ｄ１が基準面ＣＣに対して垂直になっている場合、ダイヤモンドバイトＤＢによる切削の際に、第２切削面Ｄ２によって第２の平坦面Ｓ２に矢印Ａ２の方向に掛かる圧力は十分であっても、第１切削面Ｄ１によって第１の平坦面Ｓ１に矢印Ａ１の方向に掛かる圧力が小さく十分でないものとなる可能性がある。この場合、第１の平坦面Ｓ１にかかる圧力が基材ＢＢ中で生じる応力や基材ＢＢと設置台（不図示）の固定部で生じる応力に負けることで、加工中に引っ掛かりや不安定な振動等が発生し、トビやビビリによる凹凸を第１の平坦面Ｓ１上に形成させ、型面として平坦性の劣るものにしてしまう可能性がある。

上記のように、元型の製造において型表面ＳＳａでの凹凸の発生を抑制して型面の劣化を回避し、平坦性の高い平坦面Ｓ１，Ｓ２面を比較的容易に削り出すことができる。このような元型から作製される金属型ＭＰ１は、型表面ＳＳでの平坦性が高いものとなる。なお、図６に示すような面が上記のような切削加工により削り出される。

以上のように、本実施形態の導光板２０は、画像取出部２３の第１の反射面２３ａが傾斜角度αを有していることにより、まず、第１の反射面２３ａに対応する部分を形成するための元型の製造に際して、平坦性の高い平坦面を比較的容易に切り出すことができる。このため、導光板２０の作製において、画像取出部２３を反射特性の高いものとすることができる。また、導光板２０の製造工程において、画像取出部２３の部分について離型性を高めることができるので、導光板２０の製造スループットが向上する。また、離型性を高めることで導光板２０の変形を抑制できるとともに型の負担を低減できるので、型の長寿命化を図ることができる。また、以上の結果として導光板２０の作製コストを下げることが可能となる。なお、傾斜角度αの値は、上記のように、例えば０．５°以上５°以下とすることで、スループットの向上を保ちつつ、画像取出部２３の機能を損ねることのないものとすることができる。

〔Ｆ．第２実施形態〕
以下、図７（Ａ）等により、第１実施形態を変形した第２実施形態について説明する。本実施形態に係る導光板は、画像取出部の構造を除いて図２等の導光板２０と同様の構造を有するため、図７（Ａ）においては、画像取出部及びその周辺のみを図示し、導光板及び虚像表示装置全体の構造については図示及び説明を省略する。なお、図７（Ａ）〜７（Ｃ）に示す第２実施形態において、図２等の導光板２０と同符号のものについては、特に説明をしない限り、第１実施形態で説明したものと同等のものを示す。

図７（Ａ）に示す第２実施形態の導光板１２０は、ストライプ状に配列された多数の線状の反射ユニット１２３ｃで構成される。つまり、画像取出部１２３は、Ｙ方向に延びる細長い反射ユニット１２３ｃを有し、反射ユニット１２３ｃは、所定のピッチＰＴでＺ方向に多数配列される第１の反射面１２３ａと第２の反射面１２３ｂとを有する。ここで、画像取出部１２３において、各第１の反射面１２３ａの傾斜角度が、複数の反射ユニット１２３ｃの配列方向即ちＺ方向についての位置に応じて変化している。具体的には、図７（Ｂ）及び７（Ｃ）に示すように、光路下流側即ち＋Ｚ側に位置する第１の反射面１２３ａの傾斜角度α_１は、光路上流側即ち−Ｚ側に位置する第１の反射面１２３ａの傾斜角度α_２よりも小さくなっている。これは、傾斜角度α_２に対応する光路上流側即ち−Ｚ側の反射面１２３ａに入射する光の反射角γ₋の角度が、傾斜角度α_１に対応する光路下流側即ち＋Ｚ側の反射面１２３ａに入射する光の反射角γ_＋の角度よりも小さいためである。より具体的に数式を用いて説明すると、一般に傾斜角度αに対する第１の反射面１２３ａで反射された光が第２の反射面１２３ｂで反射するための条件は、既述のように、
α＜（Ｒ−γ）／２ …（１）'
である。従って、傾斜角度α_２についての条件は、
α_２＜（Ｒ−γ₋）／２ …（４）
となり、この際の反射角γ₋が比較的小さい値である。よって、角度α_２の値を角度α_１の値に比べある程度大きなものとしても（４）の条件は満たされる。傾斜角度を変化させることにより、種々の設計に応じて最適な傾斜角度を定めることができる。例えば、＋Ｚ側の第１の反射面１２３ａ側に対応する型ほど型抜きの際の摩擦を減らすことで、作製時において、画像取出部１２３全体としての離型性をより高められる。

以上のように、第２実施形態では、＋Ｚ側位置に応じて傾斜角度を変化させることで、例えば導光板の製造スループットの向上や型の長寿命を図り、作製コストを低減できる。

〔その他〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

まず、画像取出部２３を構成する反射ユニット２３ｃの配列のピッチＰＴについては、各第１の反射面２３ａ間において全て同一となっている場合に限らず、各ピッチＰＴにある程度の差異がある場合も含むものとする。

また、上記の説明では、画像表示素子として、透過型の液晶デバイス１１を用いているが、画像表示素子としては、透過型の液晶デバイスに限らず種々のものを利用可能である。例えば、反射型の液晶パネルを用いた構成も可能であり、液晶デバイス１１に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。また、ＬＥＤアレイやＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などに代表される自発光型素子用いた構成も可能である。さらに、レーザー光源とポリゴンミラーその他のスキャナーとを組みあわせたレーザスキャナーを用いた構成も可能である。

上記の説明では、虚像表示装置１００は、右眼及び左眼の双方に対応して、一組ずつ画像形成装置１０及び導光板２０に設ける構成としているが、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ画像形成装置１０と導光板２０とを設け画像を片眼視する構成にしてもよい。

上記の説明では、シースルー型の虚像表示装置について説明しているが、画像取出部２３は、シースルー型以外の虚像表示装置についても適用可能である。なお、外界像を観察させる必要がない場合、第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂ双方の光反射率を略１００％とすることが可能である。

上記の説明では、光入射面ＩＳと光射出面ＯＳとを同一の平面上に配置しているが、これに限らず、例えば、光入射面ＩＳを第１の全反射面２２ａと同一の平面上に配置し、光射出面ＯＳを第２の全反射面２２ｂと同一の平面上に配置する構成とすることもできる。

上記の説明では、入射光折曲部２１を構成するミラー層２１ａや斜面ＲＳの角度について特に触れていないが、本発明は、ミラー層２１ａ等を光軸ＯＡに対して用途の他の仕様に応じて様々な値とすることができる。

上記の説明では、反射ユニット２３ｃによるＶ字状の溝は、先端を尖った状態で図示しているが、Ｖ字の先端を平らにカットしているものや先端にＲ（丸み）を付けているものも実質的にはＶ字状の溝であり、含まれる。また、カットされる部分がさらに大きく台形状となっている場合であっても、第１の反射面２３ａと第２の反射面２３ｂとがテーパー形状であれば、上記反射ユニット２３ｃを構成するものとなる。

上記の説明では、実施形態の虚像表示装置１００がヘッドマウントディスプレイであるとして具体的な説明を行ったが、実施形態の虚像表示装置１００は、ヘッドアップディスプレイに改変することもできる。

上記の説明では、第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂにおいて、表面上にミラーや半透過のアルミ膜によるハーフミラー膜等を施すことなく空気との界面により画像光を全反射させて導くものとしているが、本願発明における全反射については、第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂ上の全体又は一部にミラーコートや、ハーフミラー膜が形成されてなされる反射も含むものとする。例えば、画像光の入射角度が全反射条件を満たした上で、全反射面２２ａ，２２ｂの全体又は一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての画像光を反射する場合も含まれる。また、十分な明るさの画像光を得られるのであれば、多少透過性のあるミラーによって全反射面２２ａ，２２ｂの全体又は一部がコートされていてもよい。

１０…画像形成装置、 １１…液晶デバイス、 ２０，１２０…導光板、 ２０ａ…導光板本体部、 ２１…入射光折曲部、 ２２…導光部、 ２２ａ，２２ｂ…全反射面、 ２３…画像取出部、 ２３ａ，２３ｂ…反射面、 ２３ｃ…反射ユニット、 １００…虚像表示装置、 ＩＳ…光入射面（光入射部）、 ＯＳ…光射出面（光射出部）、 ＥＹ…眼、 ＰＴ…ピッチ、 ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ３…画像光（導光板への入射光、導光板からの射出光）、 ＰＬ１，ＰＬ２…反射面入射光、反射面反射光（画像取出部の反射面への入射光、画像取出部の反射面での反射光） α，β，γ，δ，θ…角度、 Ｓ１，Ｓ２…平坦面（画像取出部の平坦面）、 ＦＳａ，ＦＳｂ…平坦面（金属型の平坦面）、 ＣＳ…基準面（反射面の角度に対する基準面）、 ＣＣ…基準面（型表面の位置決定に対する基準面）

Claims (10)

1. 画像光を内部に取り込む光入射部と、
   対向して延びる第１及び第２の全反射面を有し、前記光入射部から取り込まれた前記画像光を前記第１及び第２の全反射面での全反射により導く導光部と、
   第１の反射面と前記第１の反射面に対して所定角度をなす第２の反射面とをそれぞれ有するとともに所定の配列方向に配列される複数の反射ユニットを備え、前記複数の反射ユニットを構成する各反射ユニットにおいて、前記第１の反射面により前記導光部を経て入射する前記画像光を反射するとともに前記第２の反射面により前記第１の反射面で反射された前記画像光をさらに反射する光路の折り曲げによって、前記画像光を外部へ取出し可能にする画像取出部と、
   前記画像取出部を経た前記画像光を外部に射出する光射出部と、
   を備える導光板であって、
   前記各反射ユニットにおいて、前記第１の反射面と前記第２の反射面とは、前記光射出部側にそれぞれ傾いた状態で互いに対向し鋭角をなして配置され、前記光射出部に向かって広がるテーパー状の溝を形成している、導光板。
2. 前記画像取出部の前記第１の反射面は、前記導光部の前記第１の全反射面の法線方向と前記複数の反射ユニットの前記配列方向との双方に垂直な方向を回転の軸方向として前記第１の全反射面に対して垂直な状態から所定の傾斜角度で前記光射出部側に傾いている、請求項１に記載の導光板。
3. 前記画像取出部の前記第２の反射面の前記光射出部側への傾きは、前記第１の反射面よりも大きい、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の導光板。
4. 前記第１の反射面の前記所定の傾斜角度は、前記複数の反射ユニットの前記配列方向についての位置に応じて変化している、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の導光板。
5. 前記第１の反射面の前記所定の傾斜角度は、０．５°以上５°以下である、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の導光板。
6. 前記第１の反射面の前記所定の傾斜角度をα、前記第１の反射面に対して第２の反射面のなす前記所定角度をβ、前記光射出部から取り出された前記画像光の水平画角をθとして、次の関係
   

   

   を満たす、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の導光板。
7. 前記各反射ユニットに入射した前記画像光は、前記画像取出部を１回だけ通過して光路を折り曲げられることによって、虚像光として前記光射出部から射出される、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の導光板。
8. 前記第２の反射面は、前記導光部の前記第１の全反射面に対して３０°から４０°までの角度をなす、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の導光板。
9. 前記第１及び第２の反射面は、一部の光を透過可能な部分反射面である、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の導光板。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の導光板と、
    前記導光板に導かれる前記画像光を形成する画像形成装置と、
    を備える虚像表示装置。

Images