JP6255981B2 - 導光装置、虚像表示装置及び導光装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示素子等によって形成された映像を観察者に提示するために映像光を導く導光装置等に関し、特に観察者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイに好適な導光装置、導光装置を用いた虚像表示装置及び導光装置の製造方法に関する。

観察者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤとも言う）等の虚像表示装置に組み込まれる光学系として様々なものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような虚像表示装置において、画像光（映像光）と外界光とを重畳させるために、シースルータイプの光学系の提案がなされている（例えば特許文献１参照）。

ＨＭＤにおいて、画像光を適切な状態で導くためには、画像光を反射等によって伝搬させる導光板の表面部分の状態を良好に保つ必要がある。従って、当該表面部分の損傷を防いだり、表面の汚れの除去を容易にしたりするためにハードコート層を設けることが考えられる。特に、外界光と映像光とを重複して視認させるシースルータイプのＨＭＤでは、導光板等の導光部分は、外観部品として扱われるため、キズや汚れを着きにくくするためのハードコートが重要である。

しかしながら、導光板等の形状は、一般に複雑な形状をとることが多く、導光部分に満遍なくコーティングを実施することは、必ずしも容易ではない。具体的には、導光部分やシースルーを実現するために構成される光学部品にハードコート層を成膜する場合に、原料となるコート液が意図しない箇所で液垂れを生じてしまうことが考えられる。液垂れが生じると、コーティングによる成膜の一様性が保たれなくなる結果として、例えばシースルーの性能を劣化させたり、画像光の導光に影響を与えたりする可能性がある。特に、導光装置に段差部分があると、当該段差部分において液垂れが発生しやすい。例えば、複数の光学部品を接合した後に、ハードコートを施して１つの導光装置を構成するといった場合には、光学部品の接合箇所に、組付け精度を維持した位置決めのために段差部分が不可避的に生じることが考えられ、このような場合に段差部分での液垂れを抑制してハードコート層を適切に成膜することは、必ずしも容易ではない。なお、液垂れの発生は、ハードコートによる硬さ向上のために膜厚を稼ごうとする場合、特に生じやすい。

特開２０１３−７３１８７号公報

本発明は、シースルーの状態での表示が可能であり、表面保護用のハードコート層を設けつつ、導光部分での導光及び外界光の視認性能を良好な状態に維持できる導光装置、導光装置を用いた虚像表示装置及び導光装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る導光装置は、映像光を内面側で反射させて導光する導光部材と、導光部材に貼り合せることで外界光と映像光とを重複して視認させる光透過部材と、導光部材となるべき第１基材に設けた第１接合面と光透過部材となるべき第２基材に設けた第２接合面とを貼り合せることにより形成され、光学面に隣接する接合箇所を有する接合部と、コート液を塗布することにより、導光部材の表面部分を形成するハードコート層と、を備える導光装置であって、接合箇所のうち、少なくともハードコート層の成膜される接合箇所において、第１基材と第２基材とを並べた配列方向に垂直な方向に関して、第１基材を第２基材よりも突き出して形成される接合段差部を有する。

ここで、光学面とは、導光部材や光透過部材において、光学的な機能を有する面であり、内面側で反射させて導光する面や、外界光を透過させる面を意味する。

上記導光装置では、導光部材と光透過部材とが接合されていることで、映像光と外界光とを重畳させるシースルーを実現できるものとなっている。両部材間に設けられた接合個所において形成される接合段差部が、導光部材と光透過部材とを並べた方向に垂直な方向に関して、光透過部材側よりも導光部材側において突き出ている。これにより、液溜りが生じやすい接合箇所でコート液の滞留を抑制でき、液垂れの問題を回避しつつ露出部分の表面保護用のハードコート層を光学部品の表面に設けることができる。すなわち、上記導光装置は、導光部材の導光部分における導光や、光透過部材における外界光の視認の性能を、良好な状態に維持できるものとなっている。

本発明の具体的な側面では、接合箇所のうち、接合段差部を有する接合箇所は、ハードコート層の成膜に際する治具固定位置から最も離間した位置に配置される。ここで、治具固定位置とは、ハードコート層の成膜をするハードコート工程時において、接合された第１又は第２基材を、治具に固定させるための取付位置を意味する。言い換えると、接合部において接合された第１及び第２基材は、治具固定位置で治具によって固定され吊るされた状態となって、ハードコート層の成膜を施される。この場合、接合された第１及び第２基材のうち、治具固定位置から遠い位置ほど、例えば重力の影響等によってコート液が溜まりやすくなり、光学面での液垂れの問題が生じやすくなる。すなわち、治具固定位置から遠い位置における接合段差部におけるコート液の制御が特に重要になる。この場合、導光部材と光透過部材との間に設けられた接合箇所のうち、最も液垂れの問題が生じやすい治具固定位置から遠い位置にある接合箇所において接合段差部が形成されていることで、特に液溜りが生じやすい接合箇所でコート液の滞留を抑制できる。

本発明の別の側面では、接合段差部における高低差は、０．５ｍｍ以下である。この場合、接合段差部における高低差が目立ってシースルーの状態に影響するといった事態を回避できる。

本発明のさらに別の側面では、導光部材を構成する複数面のうち第１面と第３面とは、対向するように配置され、映像素子からの映像光は、第３面で反射され、第１面で反射され、第２面で反射された後、第１面を透過して、観察側に到達する。

本発明のさらに別の側面では、接合部によって貼り合わされる第１基材の第１接合面と第２基材の第２接合面との間に、導光部材の第２面が形成され、第２面は、非軸対称な形状を有する自由曲面である。この場合、例えば第１面や第３面が、平面或いは略平面に近く第１面や第３面では収差の補正を図りにくいような場合であっても、第２面において収差を十分に補正できるような構成とすることができる。また、この場合、導光部分を比較的小型な光学系で構成しつつ、広画角な画像を形成させることが可能となる。

本発明のさらに別の側面では、接合段差部は、導光部材において対向するように配置される第１面と第３面とのうち、少なくとも第１面側の接合箇所に形成される。この場合、ハードコート層の成膜状態を良好にしつつ、接合段差部が目立つことを回避させることができる。

本発明のさらに別の側面では、接合段差部は、導光部材において対向するように配置される第１面と第３面とに関して、第１面側の第１接合箇所に形成される第１接合段差部と、第３面側の第２接合箇所に形成される第２接合段差部とを含む。この場合、治具固定位置からの距離が異なる第１面側と第３面側とにおいて、ハードコート層の成膜状態を良好にすることができる。

本発明のさらに別の側面では、導光部材は、接合部よりも相対的に治具固定位置に近い側に、映像光を射出する他の部材と当該他の部材からの映像光を入射させる光入射部との相対的な位置決めを行う位置決め部を有する。この場合、位置決め部が多少複雑な形状を有していても、その周辺にある映像光の入射側において、ハードコート層の成膜による導光の劣化を回避することができる。また、例えばディップ処理によって成膜をする場合に、位置決め部に近い側から引き上げることでハードコートにおける液溜りを発生しにくくすることができ、形状追従性が良くなり、映像光の入射側においてハードコート層の成膜による導光の劣化を回避することができる。

本発明のさらに別の側面では、位置決め部は、第１基材と第２基材との配列方向に対応する方向に延びる板状の部材である。この場合、ハードコートが板状の部材の組付け精度に影響を与えることを回避して、板状の部材により位置決め精度を高い状態に維持できる。

上記目的を達成するため、本発明に係る虚像表示装置は、映像光を生じさせる映像素子と、映像素子からの映像光を内面側で反射させつつ導く上記いずれかに記載の導光装置と、を備える。

上記虚像表示装置では、上述した導光装置を用いることにより、導光部材の導光部分における導光や、光透過部材における外界光の視認の性能を、良好な状態に維持できる。

上記目的を達成するため、本発明に係る導光装置の製造方法は、映像光を内面側で反射させて導光する導光部材と、導光部材に貼り合せることで外界光と映像光とを重複して視認させる光透過部材と、導光部材となるべき第１基材に設けた第１接合面と光透過部材となるべき第２基材に設けた第２接合面とを貼り合せることにより形成され、光学面に隣接する接合箇所を有する接合部と、コート液を塗布することにより導光部材の表面部分を形成するハードコート層と、を備える導光装置の製造方法であって、接合箇所のうち、少なくともハードコート層の成膜される接合箇所において、第１基材と第２基材とを並べた配列方向に垂直な方向に関して、第１基材を第２基材よりも突き出した接合段差部を有するように接合部を形成する接合工程と、接合工程において接合部で接合された状態にある第１基材と第２基材とについて、治具固定位置で固定した状態でコート液を塗布してハードコート層を成膜するハードコート工程と、を有する。

上記導光装置の製造方法では、映像光と外界光とを重畳させるシースルーを実現するための導光部材と光透過部材との接合に際して、導光部材となるべき第１基材と光透過部材となるべき第２基材とを並べた方向に垂直な方向に関して、第１基材側が第２基材側よりも突き出した状態となるような接合段差部を有するものとなっている。これにより、ハードコート工程でのハードコート層の成膜において、液溜りが生じやすい箇所で発生する液垂れの問題を回避することができる。すなわち、上記導光装置の製造方法によって作製される導光装置は、導光部材の導光部分における導光や、光透過部材における外界光の視認の性能を、良好な状態に維持できるものとなっている。

本発明の具体的な側面では、接合箇所のうち、接合段差部を有する接合箇所は、ハードコート層の成膜に際する治具固定位置から最も離間した位置に配置される。この場合、導光部材と光透過部材との間に設けられた接合箇所のうち、最も液垂れの問題が生じやすい治具固定位置から遠い位置にある接合箇所において接合段差部が形成されていることで、特に液溜りが生じやすい接合箇所でコート液の滞留を抑制できる。

本発明の別の側面では、ハードコート工程において、接合された状態にある第１基材と第２基材とは、重力方向に関して第１基材を相対的に上部側に配置し、第２基材を相対的に下部側に配置されている。この場合、確実に液垂れの問題を回避することができる。

本発明のさらに別の側面では、ハードコート工程において、コート液はディップ処理によって塗布される。この場合、成膜対象が複雑な形状を有していても、ハードコート工程において、ハードコート層を確実に一様に成膜させることができる。

本発明の一実施形態である虚像表示装置の外観を簡単に説明する斜視図である。 （Ａ）は、虚像表示装置を構成する本体部分の平面視の断面図であり、（Ｂ）は、導光装置の正面図である。 （Ａ）は、導光装置におけるシースルーについて概要を示す図であり、（Ｂ）は、第１基材と第２基材との接合前の配置の様子を示す図であり、（Ｃ）は、第１基材と第２基材との接合の様子を示す図である。 ハードコートのためのディップ処理の様子を示す図である。 （Ａ）は、導光装置の作製のうち、コート液の流れについて説明するための図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の一部拡大図である。 比較例の導光装置の作製について説明する図である。 （Ａ）は、変形例の導光装置の作製について説明する図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の一部拡大図である。

以下、図１等を参照しつつ、本発明に係る導光装置及び導光装置を含む虚像表示装置の一実施形態について詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の導光装置を含む虚像表示装置１００は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、この虚像表示装置１００を装着した観察者又は使用者に対して虚像による画像光（映像光）を視認させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができる。虚像表示装置１００は、観察者の眼前を透視可能に覆う第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂと、両光学部材１０１ａ，１０１ｂを支持する枠部１０２と、枠部１０２の左右両端から後方のつる部分（テンプル）１０４にかけての部分に付加された第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂとを備える。ここで、図面上で左側の第１光学部材１０１ａと第１像形成本体部１０５ａとを組み合わせた第１表示装置１００Ａは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。また、図面上で右側の第２光学部材１０１ｂと第２像形成本体部１０５ｂとを組み合わせた第２表示装置１００Ｂは、左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。

図１及び図２に示すように、虚像表示装置１００に設けた枠部１０２は、上側に配置されるフレーム１０７を備える。なお、下側については、枠状の部分のない構成となっている。枠部１０２を構成するフレーム１０７は、ＸＺ面内でＵ字状に折れ曲がった細長い板状の部材であり、左右の横方向（Ｘ方向）に延びる正面部１０７ａと、前後の奥行き方向（Ｚ方向）に延びる一対の側面部１０７ｂ，１０７ｃとを備える。フレーム１０７、すなわち正面部１０７ａと側面部１０７ｂ，１０７ｃとは、アルミダイカストその他の各種金属材料で形成された金属製の一体部品である。正面部１０７ａの奥行き方向（Ｚ方向）の幅は、第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂに対応する導光装置２０の厚み又は幅よりも十分に厚いものとなっている。フレーム１０７の左側方、具体的には正面部１０７ａにおける向かって左端部から側面部１０７ｂにかけての部分には、第１光学部材１０１ａと第１像形成本体部１０５ａとがアライメントされ例えばネジ止めによって直接固定されることにより、支持されている。また、フレーム１０７の右側方、具体的には正面部１０７ａにおける向かって右端部から側面部１０７ｃにかけての部分には、第２光学部材１０１ｂと第２像形成本体部１０５ｂとがアライメントされ例えばネジ止めにより直接固定されることによって、支持されている。なお、第１光学部材１０１ａと第１像形成本体部１０５ａとは、嵌合によって互いにアライメントされ、第２光学部材１０１ｂと第２像形成本体部１０５ｂとは、嵌合によって互いにアライメントされる。

フレーム１０７は、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂを支持するだけでなく、これらを覆うカバー状の外装部材１０５ｄと協働して第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂの内部を保護する役割を有する。なお、フレーム１０７は、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂに連結される根元側を除いた導光装置２０の上側部分と離間するか又は緩く接している。このため、中央の導光装置２０と、フレーム１０７を含む枠部１０２との間に熱膨張率の差があっても、枠部１０２内での導光装置２０の膨張が許容され、導光装置２０に歪み、変形、破損が生じることを防止できる。

フレーム１０７に付随して、鼻受部４０が設けられている。鼻受部４０は、観察者の鼻に当接することによって枠部１０２を支持する役割を有する。つまり、枠部１０２は、鼻に支持される鼻受部４０と耳に支持される一対のテンプル部１０４とによって、観察者の顔前に配置されることになる。鼻受部４０は、枠部１０２を構成する一方のフレーム１０７の正面部１０７ａにおいて、ねじ止めによって固定されている。なお、以上のように図１を参照して示す外観は、一例であり、例えばねじ止めによって固定される機構等に関して、光学的機構として直接関与しない箇所等については、適宜設計を変更することが可能である。

図２（Ａ）に示すように、第１表示装置１００Ａは、投影用の光学系である投射透視装置７０と、映像光を形成する画像表示装置８０とを備えると見ることができる。投射透視装置７０は、第１像形成本体部１０５ａによって形成された画像を虚像として観察者の眼に投射する役割を有する。投射透視装置７０は、導光及び透視用の導光部材１０と、透視用の光透過部材５０と、結像用の投射レンズ３０とを備える。つまり、第１光学部材１０１ａ又は導光装置２０は、導光部材１０と光透過部材５０とで構成され、第１像形成本体部１０５ａは、画像表示装置８０と投射レンズ３０とで構成される。

以下、図２（Ａ）を参照して、第１像形成本体部１０５ａ（図１参照）を構成する画像表示装置８０と投射レンズ３０とについて説明する。

画像表示装置８０は、照明光を射出する照明装置８１と、透過型の空間光変調装置である映像表示素子８２と、照明装置８１及び映像表示素子８２の動作を制御する駆動制御部８４とを有する。

画像表示装置８０の照明装置８１は、赤、緑、及び青の３色を含む光を発生する光源８１ａと、この光源からの光を拡散させて矩形断面の光束にするバックライト導光部８１ｂとを有する。映像表示素子（映像素子）８２は、例えば液晶表示デバイスで形成され、複数の画素で構成されており、照明装置８１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。駆動制御部８４は、光源駆動回路８４ａと、液晶駆動回路８４ｂとを備える。光源駆動回路８４ａは、照明装置８１に電力を供給して安定した輝度の照明光を射出させる。液晶駆動回路８４ｂは、映像表示素子（映像素子）８２に対して画像信号又は駆動信号を出力することにより、透過率パターンとして動画や静止画の元になるカラーの映像光又は画像光を形成する。なお、液晶駆動回路８４ｂに画像処理機能を持たせることができるが、外付けの制御回路に画像処理機能を持たせることもできる。

投射レンズ３０は、構成要素として、入射側光軸ＡＸＩに沿って３つの光学素子（レンズ）３１〜３３を備える投射光学系であり、これらの光学素子３１〜３３を収納して支持する鏡筒（図示省略）を含む。光学素子３１〜３３は、非軸対称な非球面（非軸対称非球面）と軸対称な非球面（軸対称非球面）との双方を含む非球面レンズであり、導光部材１０の一部と協働して導光部材１０の内部に映像表示素子８２の表示像に対応する中間像を形成する。なお、各レンズ（光学素子）３１〜３３のうち、第１レンズ３１の光の射出面であるレンズ面３１ａは、非軸対称非球面となっており、レンズ面３１ａ以外のレンズ面については、軸対称非球面となっている。

以下、投射透視装置７０等について説明する。投射透視装置７０のうち、プリズム型の導光装置２０の一部である導光部材１０は、平面視において、鼻に近い中央側（眼前側）の部分が直線状となっている。導光部材１０のうち、第１導光部分１１は、鼻に近い中央側つまり光射出側に配置され、光学的な機能を有する側面として、第１面Ｓ１１と、第２面Ｓ１２と、第３面Ｓ１３とを有し、第２導光部分１２は、鼻から離れた周辺側つまり光入射側に配置され、光学的な機能を有する側面として、第４面Ｓ１４と、第５面Ｓ１５とを有する。このうち、第１面Ｓ１１と第４面Ｓ１４とが連続的に隣接し、第３面Ｓ１３と第５面Ｓ１５とが連続的に隣接する。また、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３との間に第２面Ｓ１２が配置され、第４面Ｓ１４と第５面Ｓ１５とは大きな角度を成して隣接している。さらに、ここでは、対向した配置となっている第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とが互いに略平行な平面形状となっている。一方、光学的な機能を有する他の面、すなわち第２面Ｓ１２、第４面Ｓ１４及び第５面Ｓ１５は、非軸対称な曲面（自由曲面）となっている。また、導光装置２０において、導光部材１０は、光透過部材５０と、接着層ＣＣを介して接合されている。なお、導光部材１０及び光透過部材５０の接合面と、接着層ＣＣとで構成される部分を接合部ＣＮとする。例えば、導光装置２０を正面側から見た図２（Ｂ）等に示すように、この接合部ＣＮは、導光装置２０の外観に沿って見ると、導光部材１０と光透過部材５０との間における４つの接合箇所Ｐ１〜Ｐ４で導光部材１０及び光透過部材５０を接合していると捉えることができる。具体的には、接合箇所Ｐ１は、導光部材１０の第１面Ｓ１１と光透過部材５０の第１透過面Ｓ５１とを接合する箇所であり、接合箇所Ｐ２は、導光部材１０の第３面Ｓ１３と光透過部材５０の第３透過面Ｓ５３とを接合する箇所である。また、接合箇所Ｐ３は、導光部材１０と光透過部材５０との上面部分を接合する箇所であり、接合箇所Ｐ４は、導光部材１０と光透過部材５０との下面部分を接合する箇所である。この場合、特に、接合箇所Ｐ１と接合箇所Ｐ２とは、光学面に隣接する接合箇所となっている。また、詳しくは後述するが、本実施形態では、接合部ＣＮにおけるこれら複数の接合箇所Ｐ１〜Ｐ４のうち、特に、接合箇所Ｐ１において、接合段差部を有する構成とすることで、表面保護用のハードコート層を設けつつ、映像光の導光や外界光の視認の性能を良好に維持するものとなっている。

以下、図２（Ａ）に戻って、導光部材１０を構成する各面について説明する。導光部材１０において、第１面Ｓ１１は、Ｚ軸に平行な射出側光軸ＡＸＯをローカルｚ軸とする平面であり、第２面Ｓ１２は、ＸＺ面に平行な基準面（図示の断面）に含まれＺ軸に対して傾斜した光軸ＡＸ１をローカルｚ軸とする自由曲面であり、第３面Ｓ１３は、射出側光軸ＡＸＯをローカルｚ軸とする平面である。第４面Ｓ１４は、ＸＺ面に平行な上記基準面に含まれＺ軸に対して傾斜した一対の光軸ＡＸ３，ＡＸ４の２等分線に平行な光軸をローカルｚ軸とする自由曲面であり、第５面Ｓ１５は、ＸＺ面に平行な上記基準面に含まれるとともにＺ軸に対して傾斜した一対の光軸ＡＸ４，ＡＸ５の２等分線に平行な光軸をローカルｚ軸とする自由曲面である。光軸ＡＸ５の第５面Ｓ１５側の延長上には、入射側光軸ＡＸＩが配置されている。なお、以上の第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５は、水平（又は横）に延びＸＺ面に平行で光軸ＡＸ１〜ＡＸ５等が通る基準面（図示の断面）を挟んで、鉛直（又は縦）のＹ軸方向に関して対称な形状を有している。

なお、導光部材１０を構成する複数の面のうち、第１面Ｓ１１から第３面Ｓ１３までの面以外の面Ｓ１４，Ｓ１５のうち、少なくとも１つの自由曲面について、方向によって曲率の符号が異なっている点を少なくとも１つ含むものとなっている。これにより、映像光の導光を精密に制御しつつ、導光部材１０の小型化を可能にしている。

導光部材１０のうち本体１０ｓは、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されており、例えば金型内に熱可塑性樹脂を注入・固化させることにより成形する。なお、本体１０ｓの材料としては、例えばシクロオレフィンポリマー等を用いることができる。本体１０ｓは、一体形成品とされているが、導光部材１０は、既に説明したように機能的に第１導光部分１１と第２導光部分１２とに分けて考えることができる。第１導光部分１１は、映像光ＧＬの導波及び射出を可能にするとともに、外界光ＨＬの透視を可能にする。第２導光部分１２は、映像光ＧＬの入射及び導波を可能にする。

第１導光部分１１において、第１面Ｓ１１は、映像光ＧＬを第１導光部分１１外に射出させる屈折面として機能するとともに、映像光ＧＬを内面側で全反射させる全反射面として機能する。第１面Ｓ１１は、眼ＥＹの正面に配されるものであり、既述のように、平面形状を成している。なお、第１面Ｓ１１は、本体１０ｓの表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。

第２面Ｓ１２は、本体１０ｓの表面であり、当該表面にハーフミラー層１５が付随している。このハーフミラー層１５は、光透過性を有する反射膜（すなわち半透過反射膜）である。ハーフミラー層（半透過反射膜）１５は、第２面Ｓ１２の全体ではなく、第２面Ｓ１２を主にＹ軸に沿った鉛直方向に関して狭めた部分領域ＰＡ上に形成されている（図２（Ｂ）参照）。ハーフミラー層１５は、本体１０ｓの下地面のうち部分領域ＰＡ上に、金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成される。ハーフミラー層１５の映像光ＧＬに対する反射率は、シースルーによる外界光ＨＬの観察を容易にする観点で、想定される映像光ＧＬの入射角範囲において１０％以上５０％以下とする。具体的な実施例のハーフミラー層１５の映像光ＧＬに対する反射率は、例えば２０％に設定され、映像光ＧＬに対する透過率は、例えば８０％に設定される。

第３面Ｓ１３は、映像光ＧＬを内面側で全反射させる全反射面として機能する。第３面Ｓ１３は、眼ＥＹの正面に配されるものであり、第１面Ｓ１１と同様に、平面形状を成しており、かつ、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とが互いに平行な面であることにより、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とを通過させて外界光ＨＬを見たときに、視度が０になっており、特に、変倍も生じさせないものとなっている。なお、第３面Ｓ１３は、本体１０ｓの表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。

第２導光部分１２において、第４面Ｓ１４は、映像光ＧＬを内面側で全反射させる全反射面として機能する。第４面Ｓ１４は、映像光ＧＬを第２導光部分１２内に入射させる屈折面としても機能する。すなわち、第４面Ｓ１４は、外部から導光部材１０に映像光ＧＬを入射させる光入射面と、導光部材１０の内部において映像光ＧＬを伝搬させる反射面としての機能を兼用している。なお、第４面Ｓ１４は、本体１０ｓの表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。

第２導光部分１２において、第５面Ｓ１５は、本体１０ｓの表面上に無機材料で形成される光反射膜ＲＭを成膜することで形成され、反射面として機能する。

以上のように、本実施形態では、導光部材１０の内部において、映像表示素子８２からの映像光を、少なくとも２回の全反射を含む第１面Ｓ１１から第５面Ｓ１５までにおける５回の反射によって導光している。これにより、映像光ＧＬの表示と外界光ＨＬの視認させるシースルーとを両立させ、かつ、映像光ＧＬの収差の補正を行うことが可能になる。

光透過部材５０は、既述のように導光部材１０と一体的に固定され１つの導光装置２０となっている。光透過部材５０は、導光部材１０の透視機能を補助する部材（補助光学ブロック）であり、光学的な機能を有する側面として、第１透過面Ｓ５１と、第２透過面Ｓ５２と、第３透過面Ｓ５３とを有する。ここで、第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３との間に第２透過面Ｓ５２が配置されている。第１透過面Ｓ５１は、導光部材１０の第１面Ｓ１１を延長した面上にあり、第２透過面Ｓ５２は、当該第２面Ｓ１２に対して接着層ＣＣによって接合され一体化されている曲面であり、第３透過面Ｓ５３は、導光部材１０の第３面Ｓ１３を延長した面上にある。このうち第２透過面Ｓ５２と導光部材１０の第２面Ｓ１２とは、薄い接着層ＣＣを介しての接合によって一体化されるため、略同じ曲率の形状を有する。

光透過部材（補助光学ブロック）５０は、可視域で高い光透過性を示し、光透過部材５０の本体部分は、導光部材１０の本体１０ｓと略同一の屈折率を有する熱可塑性樹脂材料で形成されている。なお、光透過部材５０は、本体部分を導光部材１０の本体１０ｓに接合した後、接合された状態で本体１０ｓとともにハードコートによる成膜がなされて形成されるものである。つまり、光透過部材５０は、導光部材１０と同様、本体部分の表面にハードコート層２７が施されたものとなっている。第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３とは、本体部分の表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。

以下、虚像表示装置１００における映像光ＧＬ等の光路について説明する。映像表示素子（映像素子）８２から射出された映像光ＧＬは、投射レンズ３０を構成する各レンズ３１〜３３を通過することによって、収束されつつ、所期の非点収差が与えられ導光部材１０に設けた正の屈折力を有する第４面Ｓ１４に入射する。なお、この非点収差は、導光部材１０の各面を経る間に相殺されるものとなっており、最終的に初期の状態で観察者の眼に向けて映像光が射出される。

導光部材１０の第４面Ｓ１４に入射してこれを通過した映像光ＧＬは、収束しつつ進み、第２導光部分１２を経由する際に、比較的弱い正の屈折力を有する第５面Ｓ１５で反射され、第４面Ｓ１４に内側から再度入射して反射される。

第２導光部分１２の第４面Ｓ１４で反射された映像光ＧＬは、第１導光部分１１において、実質的に屈折力を有しない第３面Ｓ１３に入射して全反射され、実質的に屈折力を有しない第１面Ｓ１１に入射して全反射される。

ここで、映像光ＧＬは、第３面Ｓ１３を通過する前後において、導光部材１０中に中間像を形成する。この中間像の像面ＩＩは、映像表示素子８２の像面ＯＩに対応するものである。なお、図示の中間像の像面ＩＩは、第３面Ｓ１３から第４面Ｓ１４までにかけての映像光の光路上において形成されるが、これ以外の位置に形成される場合もあり、本実施形態では、第３面Ｓ１３から第５面Ｓ１５までにかけての映像光の光路上において形成されるものとする。

第１面Ｓ１１で全反射された映像光ＧＬは、第２面Ｓ１２に入射するが、特にハーフミラー層１５に入射した映像光ＧＬは、このハーフミラー層１５を部分的に透過しつつも部分的に反射されて第１面Ｓ１１に再度入射して通過する。なお、ハーフミラー層１５は、ここで反射される映像光ＧＬに対して比較的強い正の屈折力を有するものとして作用する。また、第１面Ｓ１１は、これを通過する映像光ＧＬに対して屈折力を有しないものとして作用する。

第１面Ｓ１１を通過した映像光ＧＬは、観察者の眼ＥＹの瞳又はその等価位置に略平行光束として入射する。つまり、観察者は、虚像としての映像光ＧＬにより、映像表示素子（映像素子）８２上に形成された画像を観察することになる。

一方、外界光ＨＬのうち、導光部材１０の第２面Ｓ１２よりも＋Ｘ側に入射するものは、第１導光部分１１の第３面Ｓ１３と第１面Ｓ１１とを通過するが、この際、第３面Ｓ１３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面となっていることで、収差等をほとんど生じない。つまり、観察者は、導光部材１０越しに歪みのない外界像を観察することになる。同様に、外界光ＨＬのうち、導光部材１０の第２面Ｓ１２よりも−Ｘ側に入射するもの、つまり、光透過部材５０に入射したものは、これに設けた第３透過面Ｓ５３と第１透過面Ｓ５１とを通過する際に、第３透過面Ｓ５３と第１透過面Ｓ５１とが互いに略平行な平面となっていることで、収差等を生じない。つまり、観察者は、光透過部材５０越しに歪みのない外界像を観察することになる。さらに、外界光ＨＬのうち、導光部材１０の第２面Ｓ１２に対応する光透過部材５０に入射するものは、第３透過面Ｓ５３と第１面Ｓ１１とを通過する際に、第３透過面Ｓ５３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面となっていることで、収差等をほとんど生じない。つまり、観察者は、光透過部材５０越しに歪みの少ない外界像を観察することになる。なお、導光部材１０の第２面Ｓ１２と光透過部材５０の第２透過面Ｓ５２とは、略同一の曲面形状をともに有し、略同一の屈折率をともに有し、両者の隙間が略同一の屈折率の接着層ＣＣで充填されている。つまり、導光部材１０の第２面Ｓ１２や光透過部材５０の第２透過面Ｓ５２は、外界光ＨＬに対して屈折面として作用しない。

ただし、ハーフミラー層１５に入射した外界光ＨＬは、このハーフミラー層１５を部分的に透過しつつも部分的に反射されるので、ハーフミラー層１５に対応する方向からの外界光ＨＬは、ハーフミラー層１５の透過率に弱められる。その一方で、ハーフミラー層１５に対応する方向からは、映像光ＧＬが入射するので、観察者は、ハーフミラー層１５の方向に映像表示素子（映像素子）８２上に形成された画像とともに外界像を観察することになる。

導光部材１０内で伝搬されて第２面Ｓ１２に入射した映像光ＧＬのうち、ハーフミラー層１５で反射されなかったものは、光透過部材５０内に入射するが、光透過部材５０に設けた不図示の反射防止部によって導光部材１０に戻ることが防止される。つまり、第２面Ｓ１２を通過した映像光ＧＬが光路上に戻されて迷光となることが防止される。また、光透過部材５０側から入射してハーフミラー層１５で反射された外界光ＨＬは、光透過部材５０に戻されるが、光透過部材５０に設けた上述の不図示の反射防止部によって導光部材１０に射出されることが防止される。つまり、ハーフミラー層１５で反射された外界光ＨＬが光路上に戻されて迷光となることが防止される。

以上のようなシースルー型の構成を有する虚像表示装置１００では、光を透過させる露出部分が多くなるため、導光部材１０や光透過部材５０の表面にシースルーを良好な状態に保つためのハードコート層２７を設けることがより重要となる。しかしながら、上記のように、導光部材１０や光透過部材５０は、複雑な形状を有しており、例えば導光部材１０の導光部分に満遍なくコーティングを実施することは、必ずしも容易ではない。具体的には、導光部材１０や光透過部材５０となるべき基材にハードコート層２７を成膜する場合に、原料となるコート液が意図しない箇所で液垂れを生じてしまうことが考えられる。本実施形態では、特にコート液の液垂れを生じさせやすい導光部材１０と光透過部材５０との接合箇所において、液垂れの発生を抑制する構造を有することで、良好な状態でハードコート層２７の成膜を可能としている。

図３及び図４は、虚像表示装置１００のうち、導光装置２０の構成や作製工程について説明するための図である。

各図のうち、図３（Ａ）は、導光装置２０の構造等について概要を説明するための模式的な図である。図示のように、導光装置２０は、既述の導光部材１０及び光透過部材５０のうち、導光部材１０に付随する位置決め部ＣＰを有している。位置決め部ＣＰは、導光部材１０とともに一体的に形成される板状の部材であり、後述する導光部材１０及び光透過部材５０を配置する配列方向Ｄ１に沿って延びている。位置決め部ＣＰは、例えば互いに平行な一対の板状の部材であることで、投射レンズ３０を収納する筐体部（図示略）に対して高い組み付け精度を有するものとなっている。位置決め部ＣＰは、導光装置２０のうち、映像光ＧＬを入射させる根元部側に設けられ、導光装置２０を投射レンズ３０と連結させるための部材である。すなわち、位置決め部ＣＰは、投射レンズ３０に対する相対的なアライメントを可能にする部材であり、投射レンズ３０との間で嵌合を利用した係止または係合によって姿勢のアライメントを可能にする嵌合部である。すなわち、位置決め部ＣＰは、映像光ＧＬを導光装置２０に向けて射出する他の部材である投射レンズ３０と、投射レンズ３０からの映像光ＧＬを入射させる光入射部である導光部材１０との相対的な位置決めを行う部材である。この位置決め部ＣＰやその周辺においても、ハードコート層２７の成膜による劣化が回避されるものとしておくことは、重要である。

以下、図３等により、導光装置２０の構成や作製工程の詳細について説明する。例えば、図３（Ａ）に示すように、導光装置２０では、導光部材１０の第１面Ｓ１１や第３面Ｓ１３等が、映像光ＧＬを導光する光学面として機能している。また、光透過部材５０の第１透過面Ｓ５１や第３透過面Ｓ５３等が、外界光ＨＬを透過させる光学面として機能している。これらの光学面は、シースルーを実現させるための露出部分となっており、ハードコート層２７を設けることが必要であるとともに、光学面として機能するために、面形状の精度が保たれている必要がある。しかしながら、特に、接合部ＣＮによって接合された導光部材１０と光透過部材５０との間には、接合による多少の段差が不可避的に生じることがある。特に、導光部材１０や光透過部材５０となるべき基材の厚みを略平行にするような場合には、段差が生じやすい。これに対して、本実施形態では、図３（Ａ）の一部拡大図に示すように、接合において接合箇所Ｐ１側すなわち第１面Ｓ１１側に形成される接合段差部ＪＤが、導光部材１０側において、光透過部材５０側よりも突き出させた（飛び出させた）ように形成されている。これにより、導光装置の製造の際に、ハードコート層２７の成膜において、コート液の液垂れを防止し、良好な状態に維持されるものとなっている。

以下、図３（Ｂ）等を参照して、導光装置の製造工程について説明する。図３（Ｂ）及び３（Ｃ）は、導光装置の製造工程のうち、導光部材１０となるべき第１基材Ｂ１と、光透過部材５０となるべき第２基材Ｂ２とを接合する接合工程について説明するための図である。また、図４は、ハードコート層２７を設けるためのディップ処理の工程について説明するための図である。

まず、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す導光装置２０に対して、導光部材１０となるべき第１基材Ｂ１と、光透過部材５０となるべき第２基材Ｂ２とを、接合のために配置させた様子を示すものである。すなわち、第１基材Ｂ１の接合面である第１接合面ＢＳ１と、第２基材Ｂ２の接合面である第２接合面ＢＳ２とが対向した状態となるように、第１基材Ｂ１と第２基材Ｂ２とが並べられる。ここでは、図示のように、第１基材Ｂ１と第２基材Ｂ２とが並ぶ方向を配列方向Ｄ１とする。なお、配列方向Ｄ１は、図３（Ａ）に示す通り、導光部材１０と光透過部材５０とが並ぶ方向でもある。また、この際、接合が高精度に維持されるように、第１基材Ｂ１と第２基材Ｂ２との配置において、第３面Ｓ１３となるべき平面Ｆ１や、第３透過面Ｓ５３となるべき平面Ｆ２を基準としている。より具体的には、第１基材Ｂ１を構成する平面Ｆ１や第２基材Ｂ２を構成する平面Ｆ２のうち、平坦度が高く、かつ、光学的には利用されない部分（光学面以外の部分）を、取付け用の治具の基準面（不図示）に当接させることで、第１基材Ｂ１と第２基材Ｂ２との位置合わせを行っている。

次に、図３（Ｃ）は、上記のようにして配列方向Ｄ１に沿って並べられた第１基材Ｂ１と第２基材Ｂ２との接合の様子を示すものである。既述のように、平面Ｆ１，Ｆ２を基準として高い位置精度で配列方向Ｄ１に沿って並べられた第１基材Ｂ１と第２基材Ｂ２とは、例えば、不図示の取付け治具によって第１基材Ｂ１と第２基材Ｂ２とのうちの一方が配列方向Ｄ１に沿って移動することで接合される（接合工程）。なお、接合に際して、例えば図示のように重力方向Ｇが、配列方向Ｄ１に対して垂直な方向であるようにする場合、重力方向Ｇに関して下側の面となる第２基材Ｂ２の第２接合面ＢＳ２上に接着層ＣＣとなるべき接着剤を塗布しておくことで、第１基材Ｂ１と第２基材Ｂ２とを接合できる。この接合に際しては、図２（Ｂ）を参照して説明したように、複数の接合箇所Ｐ１〜Ｐ４において、各面の接合がなされる。例えば、第１面Ｓ１１側すなわち第１面Ｓ１１となるべき平面ＦＦ１と第１透過面Ｓ５１となるべき平面ＦＦ２との接合箇所が接合箇所Ｐ１であり、第３面Ｓ１３側すなわち平面Ｆ１と平面Ｆ２との接合箇所が接合箇所Ｐ２である。ここでは、一例として、これらの接合箇所のうち、光入射側から最も遠い位置である平面ＦＦ１と平面ＦＦ２との接合箇所Ｐ１において、接合段差部ＪＤが形成されるものとなっている。特に、この接合段差部ＪＤは、図示のように、配列方向Ｄ１に垂直な方向ＤＤに関して、第１基材Ｂ１のほうが第２基材Ｂ２よりも出っ張った状態となっている。これにより、図４を参照して後述するディップ処理において、当該箇所でのハードコート層２７となるべきコート液の制御を所望のものとしている。なお、以上のようにして第１基材Ｂ１と第２基材Ｂ２とを接合して作製された部材を第３基材ＢＴとする。すなわち、第３基材ＢＴは、第１基材Ｂ１と第２基材Ｂ２と接合部ＣＮとで構成され、ハードコート層２７が成膜されることで、導光装置２０となるべき部材である。

以下、図４等を参照して、ハードコート層２７を形成するためのコート液のディップ処理を含むハードコート工程について説明する。

図示のように、第３基材ＢＴを吊るした状態とするとともに、コート液ＣＬを満たした処理槽ＤＴを準備する。なお、ここでは、第３基材ＢＴを吊るすための治具の図示を省略するが、第３基材ＢＴは、例えば図示のように、光入射側の位置である取付け位置ＡＰで治具に固定されて、吊るされるものとする。また、ここで、第３基材ＢＴを治具に固定させるための取付け位置ＡＰを、治具固定位置と呼ぶものとする。言い換えると、接合部ＣＮにおいて接合された第１基材Ｂ１及び第２基材Ｂ２は、取付け位置ＡＰ（治具固定位置）で治具によって固定され吊るされた状態となって、ハードコート層２７の成膜を施される、ということになる。この場合、接合された第１基材Ｂ１及び第２基材Ｂ２（第３基材ＢＴ）のうち、取付け位置ＡＰから遠い位置ほど、コート液が溜まりやすく、光学面での液垂れの問題が生じやすくなる。すなわち、複数の接合箇所のうち、取付け位置ＡＰから最も遠い位置（接合箇所Ｐ１）にある接合段差部ＪＤにおいてコート液ＣＬの制御が的確になされることが特に重要になる。なお、この場合、導光装置２０の位置決め部ＣＰは、接合部ＣＮよりも相対的に取付け位置ＡＰに近い側にあることになる。

取付け位置ＡＰから吊るされた場合、第３基材ＢＴにおいて、第１基材Ｂ１及び第２基材Ｂ２の配列方向Ｄ１が、重力方向Ｇに平行又は略平行となる。見方を変えると、配列方向Ｄ１に垂直な方向ＤＤが重力方向Ｇに対して垂直又は略垂直となる。さらに、第３基材ＢＴのうち、第１基材Ｂ１が、重力方向Ｇに対して相対的に上側となり、第２基材Ｂ２が重力方向Ｇに対して相対的に下側となる。以上の状態において、第３基材ＢＴは、重力方向Ｇに引き下げられ、処理槽ＤＴに浸り、コート液ＣＬが塗布された状態となった後に、重力方向Ｇと反対方向に引き上げられる（ディップ処理工程）。ディップ処理の後、コート液ＣＬが流れ落ち、表面を乾燥させることで、ハードコート層２７が形成される（ハードコート工程）。

図５（Ａ）は、導光装置２０の作製のうち、上記のディップ処理工程によって塗布された後のコート液ＣＬの流れについて説明するための図である。また、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の一部拡大図である。なお、図５（Ａ）等において、複数の接合箇所Ｐ１〜Ｐ４（図２（Ｂ）参照）のうち、接合箇所Ｐ１や接合箇所Ｐ２について示すものとするが、ここでは、上述のように、接合段差部ＪＤは、最も取付け位置ＡＰから遠い接合箇所Ｐ１に示す箇所にのみ設けられているものとする。接合箇所Ｐ２においては、平面Ｆ１と平面Ｆ２とを接合時の位置合わせの基準面としていることで、段差部が生じないものとなっている。

既述のように、ここでは、第１基材Ｂ１と第２基材Ｂ２とを並べた方向を配列方向Ｄ１としており、図示の状態では、配列方向Ｄ１は、重力方向Ｇに対して平行又は略平行なものとなっている。また、配列方向Ｄ１に垂直な方向を、方向ＤＤとしており、方向ＤＤは、重力方向Ｇに対して垂直又は略垂直なものとなっている。この際に、図５（Ａ）に例示する接合箇所Ｐ１や接合箇所Ｐ２のうち、最も取付け位置ＡＰから遠い側、すなわち図示において最も下方側に位置し、液溜りに伴う液垂れの発生がしやすい接合箇所Ｐ１に既述の接合段差部ＪＤが設けられていることになる。

この場合、図５（Ｂ）に示す一部拡大図のように、接合段差部ＪＤにおいて、重力方向Ｇについて第１基材Ｂ１が相対的に上部側に位置し、第２基材Ｂ２が相対的に下部側に位置しており、かつ、この接合段差部ＪＤが、重力方向Ｇに垂直又は略垂直な方向ＤＤに関して、第１基材Ｂ１（上部基材）を第２基材Ｂ２（下部基材）よりも突き出した状態で形成されている。この場合、コート液ＣＬは、矢印Ａ１に示すように第１基材Ｂ１の表面である平面ＦＦ１から第２基材Ｂ２の表面である平面ＦＦ２に沿って流動することになる。従って、接合段差部ＪＤによって液溜りとなる部分が形成されないものとなる。つまり、導光装置２０の作製に際して、最もコート液ＣＬの液垂れが生じやすくなる接合段差部ＪＤにおいて、液垂れの発生を抑制できる。このことは、図６に示す比較例を見るとさらに良く分かる。

図６に示す比較例のように、図５に示す場合と異なり、接合段差部ＪＤが、重力方向Ｇに垂直な方向ＤＤに関して、第１基材Ｂ１を第２基材Ｂ２よりも突き出した状態で形成されるものとすると、重力方向に関して相対的に下側に位置する第２基材Ｂ２側において、突出部ＰＰが形成されることになる。この場合、コート液ＣＬは、まず矢印Ａ２に示すように、第１基材Ｂ１側から流れ落ちてきたコート液ＣＬが、一旦突出部ＰＰに溜り、その後、矢印Ａ３に示すように、突出部ＰＰが流れ出ることになる。すなわち、突出部ＰＰにおいて、液垂れが発生することになる。これに対して、本実施形態では、図５に示すように、接合段差部ＪＤにおいて、液溜りとなる部分を生じさせない構造となっていることで、液垂れの発生が抑制される。さらに言うと、接合段差部ＪＤが第１基材Ｂ１や第２基材Ｂ２の表面にコート液ＣＬが溜まったり、垂れたりして、ムラなどを生じさせないための防止構造や逃げ溝といったコート液ＣＬの逃げ代として機能している。以上のように、本実施形態の場合、重力方向Ｇの反対方向に引き上げることで、接合段差部ＪＤに余剰なコート液ＣＬを溜めることなく落としてコート液ＣＬを薄く均一に塗布した状態にし、液垂れの発生を抑制することができる。これにより、コート液ＣＬが意図しない箇所に溜まること等が防止され、シースルーにおける視野を良好にすることができる。

図５（Ｂ）に戻って、接合段差部ＪＤの大きさ、すなわち接合段差部ＪＤにおける高低差ｄは、０．５ｍｍ以下であるものとすることができる。これにより、接合段差部ＪＤにおける高低差が観察者の眼ＥＹにおいて視認されてシースルーの状態に影響してしまう、といった事態を回避できる。なお、接合時の公差として数十ミクロン程度の誤差が生じる可能性が考えられる。これに対して、高低差ｄの下限を数十ミクロン以上（例えば５０ミクロン）とすることで、誤差がある場合であっても、接合段差部ＪＤにおいて、第１基材Ｂ１側が突き出した状態を維持できる。なお、ハードコート層２７の成膜によって、接合段差部ＪＤの段差形状が、成膜前よりも滑らかになることで、シースルーへの影響を低減させることが可能である。

また、接合に際して、配列方向Ｄ１に沿った方向に関する各接合箇所での第１基材Ｂ１と第２基材Ｂ２との隙間として、図５（Ｂ）に例示するギャップｇ１，ｇ２の大きさを、例えば０．２ｍｍ以下、より好ましくは、０．１ｍｍ以下とすることができる。これにより、観察者の眼ＥＹにおいて、導光部材１０と光透過部材５０との隙間が視認されてシースルーに影響を及ぼすことを回避できる。

以上のように、本実施形態では、導光装置２０において、導光部材１０と光透過部材５０とが接合されていることで、映像光ＧＬと外界光ＨＬとを重畳させるシースルーを実現できるものとなっている。この際に、複数の接合箇所Ｐ１〜Ｐ４のうち、最も液垂れの問題が生じやすい取付け位置ＡＰ（治具固定位置）から遠い位置にある接合箇所Ｐ１において形成される接合段差部ＪＤが、導光部材１０と光透過部材５０とを並べた配列方向Ｄ１に垂直な方向ＤＤに関して、光透過部材５０側よりも導光部材１０側において突き出た状態となっている。これにより、最も液溜りが生じやすい箇所で発生する液垂れの問題を回避しつつ、保護用のハードコート層２７を光学部品の表面に設けることができる。すなわち、導光装置２０は、導光部材１０の導光部分における導光や、光透過部材５０における外界光ＨＬの視認の性能を、良好な状態に維持できるものとなっている。

また、上述の虚像表示装置１００では、映像光ＧＬの入射側の位置決めを行う位置決め部ＣＰは、液溜り等の影響を受けない位置にあるものとなっている。このため、映像光ＧＬの入射側において、ハードコート層２７の成膜による導光の劣化を回避することができる。特に、位置決め部ＣＰは、第１基材Ｂ１と第２基材Ｂ２との配列方向Ｄ１に対応するように、これに平行な方向に延びる板状の部材である。位置決め部ＣＰが板状の部材であることで、上述したディップ処理において、位置決め部ＣＰおよびその周辺で液溜り等が生じないものとすることができる。具体的には、位置決め部ＣＰがハードコート時のコート液ＣＬの流れる方向に対して平行又は略平行な状態となることで、光入射側において液溜り等を発生させず、形状精度（形状追従性）を良好に維持し、延いては位置決め精度を高い状態に維持できるものとなっている。

また、上述の虚像表示装置１００では、導光部材１０において、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とが互いに略平行な平面とすることによって、外界光について視度誤差を略ゼロとすることができ、特に、見かけの倍率誤差を略ゼロとし、裸眼状態と異ならない状態にすることができる。ここで、倍率誤差は、導光部材のような光透過性の部材を通して外界像を見ると、実際の外界像の大きさよりも拡大又は縮小されて見えてしまうときの誤差を言う。光透過性の部材を通過して観察される外界光は、当該部材が有限の曲率の曲面を有することや、厚さ、屈折率等の影響により、完全な平面である場合を除いて、多かれ少なかれ倍率誤差が生じるものとなる。上記の場合、第１面Ｓ１１及び第３面Ｓ１３が平面であることで、見かけの倍率誤差をゼロとすることができるものとなっている。

また、本実施形態の虚像表示装置１００では、投射レンズ３０等によって導光部材１０の内部に中間像が形成されるとともに、第３面Ｓ１３、第１面Ｓ１１、及び第２面Ｓ１２の順に２面以上で全反射された映像光ＧＬが、第１面Ｓ１１を透過して観察者の眼ＥＹに到達するので、例えば横方向に偏って延びる導光部材１０を薄型にして光学系全体を小型で軽量なものにしつつ、広画角で明るい高性能の表示を実現することができる。また、外界光ＨＬについては、例えば第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とを通過させて観察することができ、その際の視度を略０とするので、シースルーで外界光ＨＬを観察する際の外界光ＨＬのデフォーカスや歪みを低減できる。また、導光部材１０の形状を、観察者の顔に沿う形とでき、重心も顔に近く、デザインにも優れたものとできる。特に、第１面Ｓ１１及び第３面Ｓ１３以外の面である第４面Ｓ１４等が、面に沿った方向によって曲率が異なっている点が存在する曲面となっていることにより、導光部材１０を小型のものとし、延いては虚像表示装置１００全体の小型化、軽量化を図ることができるものとなっている。

図７は、本実施形態の一変形例の導光装置２０の作製について説明する図である。図５（Ａ）等に示す一例では、複数の接合箇所のうち、最も取付け位置ＡＰから遠い接合箇所Ｐ１に示す箇所にのみ接合段差部ＪＤが設けられているものとしているが、これに限らず複数の接合箇所に接合段差部を設けるものとしてもよい。本変形例では、接合箇所Ｐ１や接合箇所Ｐ２との双方について接合段差部を設ける構成としている。具体的には、本変形例では、図７（Ａ）及び７（Ｂ）に示すように、接合箇所Ｐ１と接合箇所Ｐ２のうち、最も遠い側である接合箇所Ｐ１には、第１接合段差部ＪＤ１が形成され、接合箇所Ｐ１には、第２接合段差部ＪＤ２が形成されているものとする。なお、接合箇所Ｐ１に設けられた第１接合段差部ＪＤ１については、図５（Ａ）等に示す接合段差部ＪＤの場合と同様であるので、詳しい説明を省略する。接合箇所Ｐ２は、図示のように、第３面Ｓ１３となるべき平面Ｆ１と第３透過面Ｓ５３となるべき平面Ｆ２との間の接合箇所である。すなわち、第２接合段差部ＪＤ２は、第１基材Ｂ１側の平面Ｆ１と第２基材Ｂ２側の平面Ｆ２との間にできる段差部である。図示のように、第２接合段差部ＪＤ２も、第１基材Ｂ１（導光部材１０）と第２基材Ｂ２（光透過部材５０）とを並べた配列方向Ｄ１に垂直な方向ＤＤに関して、光透過部材５０側よりも導光部材１０側において突き出た状態となっている。この場合、コート液ＣＬは、矢印Ａ４に示すように第１基材Ｂ１の表面である平面Ｆ１から第２基材Ｂ２の表面である平面Ｆ２に沿って流動することになる。本変形例の場合も、導光装置２０は、導光部材１０の導光部分における導光や、光透過部材５０における外界光ＨＬの視認の性能を、良好な状態に維持できるものとなっている。図５（Ａ）等に示す例では、接合箇所Ｐ２においては、平面Ｆ１と平面Ｆ２とを接合時の位置合わせの基準面としていることで、段差が生じないものとしているが、このような態様としない、或いはすることができない、といった場合であっても、上記のように複数の箇所において接合段差部を設けることができる。

〔その他〕
以上各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。

上記実施形態では、ハードコート層２７は、ディップ処理によって成膜されるものとしているが、所定の膜厚で成膜でき、各光学面の精度が維持できるものであれば、成膜方法については、ディップ処理に限らず、通常のコート方式やスプレー方式、スピンコート方式、ロールコート方式、湿式・乾式のコート方式等も適用可能である。上記の場合、接合段差部ＪＤがコート液ＣＬの防止構造や逃げ溝といった逃げ代として機能することで、ハードコート層２７を所定の膜厚に成膜しやすくなる。

上記の説明では、投射レンズが有する非軸対称非球面を１面としているが、投射レンズが２面以上の非軸対称非球面を有するものとすることも可能である。

また、上記の説明では、外界光について視度誤差を略ゼロとし、見かけの倍率誤差を略ゼロとして裸眼状態と異ならない状態にするために、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とが互いに略平行な平面とするものとしているが、第１面Ｓ１１や第３面Ｓ１３を曲面形状で構成するものとしてもよい。

上記の説明では、ハーフミラー層（半透過反射膜）１５が横長の矩形領域に形成されるとしたが、ハーフミラー層１５の輪郭は用途その他の仕様に応じて適宜変更することができる。また、ハーフミラー層１５の透過率や反射率も用途その他に応じて変更することができる。

上記の説明では、映像表示素子８２における表示輝度の分布を特に調整していないが、位置によって輝度差が生じる場合等においては、表示輝度の分布を不均等に調整することができる。

上記の説明では、画像表示装置８０として、透過型の液晶表示デバイス等からなる映像表示素子８２を用いているが、画像表示装置８０としては、透過型の液晶表示デバイス等からなる映像表示素子８２に限らず種々のものを利用可能である。例えば、反射型の液晶表示デバイスを用いた構成も可能であり、液晶表示デバイス等からなる映像表示素子８２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、画像表示装置８０として、ＬＥＤアレイやＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などに代表される自発光型素子を用いることもできる。

上記実施形態では、透過型の液晶表示デバイス等からなる画像表示装置８０を用いているが、これに代えて走査型の画像表示装置を用いることもできる。

また、上記実施形態では、導光部材１０と補助光学ブロックである光透過部材５０とが装着者の眼ＥＹの前全体を覆うような構成となっているが、これに限らず、ハーフミラー層１５を有する曲面形状である第２面Ｓ１２を含んだ部分が眼ＥＹの一部のみを覆っている、すなわち眼前の一部を覆い、覆わない部分も存在する小型の構成としてもよい。

上記の説明では、一対の表示装置１００Ａ，１００Ｂを備える虚像表示装置１００について説明しているが、単一の表示装置とできる。つまり、右眼及び左眼の双方に対応して、一組ずつ投射透視装置７０及び画像表示装置８０を設けるのではなく、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ投射透視装置７０及び画像表示装置８０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、ハーフミラー層１５が単なる半透過性の膜（例えば金属反射膜や誘電体多層膜）であるとしたが、ハーフミラー層１５は、平面又は曲面のホログラム素子に置き換えることができる。

上記の説明では、導光部材１０等が眼ＥＹの並ぶ横方向に延びているが、導光部材１０を縦方向に延びるように配置することもできる。この場合、導光部材１０は、直列的ではなく並列的に平行配置された構造を有することになる。

Ａ１−Ａ４…矢印、 ＡＰ…治具固定位置、 ＡＸ１−ＡＸ５…光軸、 ＡＸＩ…入射側光軸、 ＡＸＯ…射出側光軸、 Ｂ１…第１基材、 Ｂ２…第２基材、 ＢＳ１…接合面、 ＢＳ２…接合面、 ＢＴ…基材、 ＣＣ…接着層、 ＣＬ…コート液、 ＣＮ…接合部、 ＣＰ…位置決め部、 Ｄ１…配列方向、 ＤＤ…方向、 ＤＴ…処理槽、 ＥＹ…眼、 Ｆ１，Ｆ２…平面、 ＦＦ１，ＦＦ２…平面、 Ｇ…重力方向、 ＧＬ…映像光、 ＨＬ…外界光、 ＩＩ…像面、 ＪＤ…接合段差部、 ＪＤ１…接合段差部、 ＪＤ２…接合段差部、 ＯＩ…像面、 Ｐ１−Ｐ４…接合箇所、 ＰＡ…部分領域、 ＰＰ…突出部、 ＲＭ…光反射膜、 Ｓ１１−Ｓ１５…面、 Ｓ５１−Ｓ５３…透過面、 ｄ…高低差、 ｇ１，ｇ２…ギャップ、 ３１−３３…光学素子（レンズ）、 １０…導光部材、 １０ｓ…本体、 １１…導光部分、 １２…導光部分、 １５…ハーフミラー層、 ２０…導光装置、 ２７…ハードコート層、 ３０…投射レンズ、 ３１ａ…レンズ面、 ４０…鼻受部、 ５０…光透過部材、 ７０…投射透視装置、 ８０…画像表示装置、 ８１…照明装置、 ８１ａ…光源、 ８１ｂ…バックライト導光部、 ８２…映像表示素子、 ８４…駆動制御部、 ８４ａ…光源駆動回路、 ８４ｂ…液晶駆動回路、 １００…虚像表示装置、 １００Ａ，１００Ｂ…表示装置、 １０１ａ，１０１ｂ…光学部材、 １０２…枠部、 １０４…テンプル部、 １０５ａ，１０５ｂ…像形成本体部、 １０５ｄ…外装部材、 １０７…フレーム、 １０７ａ…正面部、 １０７ｂ，１０７ｃ…側面部

Claims (17)

1. 映像光を内面側で反射させて導光する導光部材と、
   前記導光部材に貼り合せることで外界光と映像光とを重複して視認させる光透過部材と、
   前記導光部材となるべき第１基材に設けた第１接合面と前記光透過部材となるべき第２基材に設けた第２接合面とを貼り合せることにより形成され、光学面に隣接する接合箇所を有する接合部と、
   コート液を塗布することにより、前記導光部材の表面部分を形成するハードコート層と、
   を備える導光装置であって、
   前記接合箇所のうち、少なくとも前記ハードコート層の成膜される接合箇所において、
   前記第１基材と前記第２基材とを並べた配列方向に垂直な方向に関して、前記第１基材を前記第２基材よりも突き出して形成される接合段差部を有し、
   前記接合箇所のうち、前記接合段差部を有する接合箇所は、前記ハードコート層の成膜に際する前記第１基材の治具固定位置から最も離間した位置に配置される、導光装置。
2. 前記導光部材を構成する複数面のうち第１面と第３面とは、対向するように配置され、
   前記映像素子からの映像光は、前記第３面で反射され、前記第１面で反射され、第２面で反射された後、前記第１面を透過して、観察側に到達する、請求項１に記載の導光装置。
3. 前記接合部によって貼り合わされる前記第１基材の前記第１接合面と前記第２基材の前記第２接合面との間に、前記導光部材の前記第２面が形成され、
   前記第２面は、非軸対称な形状を有する自由曲面である、請求項２に記載の導光装置。
4. 前記接合段差部は、前記導光部材において対向するように配置される前記第１面と前記第３面とのうち、少なくとも前記第１面側の接合箇所に形成される、請求項２及び３のいずれか一項に記載の導光装置。
5. 前記接合段差部は、前記導光部材において対向するように配置される前記第１面と前記第３面とに関して、前記第１面側の第１接合箇所に形成される第１接合段差部と、前記第３面側の第２接合箇所に形成される第２接合段差部とを含む、請求項２及び３のいずれか一項に記載の導光装置。
6. 映像光を内面側で反射させて導光する導光部材と、
   前記導光部材に貼り合せることで外界光と映像光とを重複して視認させる光透過部材と、
   前記導光部材となるべき第１基材に設けた第１接合面と前記光透過部材となるべき第２基材に設けた第２接合面とを貼り合せることにより形成され、光学面に隣接する接合箇所を有する接合部と、
   コート液を塗布することにより、前記導光部材の表面部分を形成するハードコート層と、
   を備える導光装置であって、
   前記接合箇所のうち、少なくとも前記ハードコート層の成膜される接合箇所において、
   前記第１基材と前記第２基材とを並べた配列方向に垂直な方向に関して、前記第１基材を前記第２基材よりも突き出して形成される接合段差部を有し、
   前記導光部材を構成する複数面のうち第１面と第３面とは、対向するように配置され、
   前記映像素子からの映像光は、前記第３面で反射され、前記第１面で反射され、第２面で反射された後、前記第１面を透過して、観察側に到達し
   前記接合段差部は、前記導光部材において対向するように配置される前記第１面と前記第３面とのうち、少なくとも前記第１面側の接合箇所に形成される、導光装置。
7. 前記接合部によって貼り合わされる前記第１基材の前記第１接合面と前記第２基材の前記第２接合面との間に、前記導光部材の前記第２面が形成され、
   前記第２面は、非軸対称な形状を有する自由曲面である、請求項６に記載の導光装置。
8. 前記導光部材は、前記接合部よりも相対的に前記ハードコート層の成膜に際する前記第１基材の治具固定位置に近い側に、映像光を射出する他の部材と当該他の部材からの映像光を入射させる光入射部との相対的な位置決めを行う位置決め部を有する、請求項１から７までのいずれか一項に記載の導光装置。
9. 前記位置決め部は、前記第１基材と前記第２基材との配列方向に対応する方向に延びる板状の部材である、請求項８に記載の導光装置。
10. 映像光を内面側で反射させて導光する導光部材と、
    前記導光部材に貼り合せることで外界光と映像光とを重複して視認させる光透過部材と、
    前記導光部材となるべき第１基材に設けた第１接合面と前記光透過部材となるべき第２基材に設けた第２接合面とを貼り合せることにより形成され、光学面に隣接する接合箇所を有する接合部と、
    コート液を塗布することにより、前記導光部材の表面部分を形成するハードコート層と、
    を備える導光装置であって、
    前記接合箇所のうち、少なくとも前記ハードコート層の成膜される接合箇所において、
    前記第１基材と前記第２基材とを並べた配列方向に垂直な方向に関して、前記第１基材を前記第２基材よりも突き出して形成される接合段差部を有し、
    前記導光部材は、前記接合部よりも相対的に前記ハードコート層の成膜に際する前記第１基材の治具固定位置に近い側に、映像光を射出する他の部材と当該他の部材からの映像光を入射させる光入射部との相対的な位置決めを行う位置決め部を有する、導光装置。
11. 前記位置決め部は、前記第１基材と前記第２基材との配列方向に対応する方向に延びる板状の部材である、請求項１０に記載の導光装置。
12. 前記接合段差部における高低差は、０．５ｍｍ以下である、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の導光装置。
13. 映像光を生じさせる映像素子と、
    前記映像素子からの映像光を内面側で反射させつつ導く請求項１から１２までのいずれか一項に記載の導光装置と、
    を備える虚像表示装置。
14. 映像光を内面側で反射させて導光する導光部材と、前記導光部材に貼り合せることで外界光と映像光とを重複して視認させる光透過部材と、前記導光部材となるべき第１基材に設けた第１接合面と前記光透過部材となるべき第２基材に設けた第２接合面とを貼り合せることにより形成され、光学面に隣接する接合箇所を有する接合部と、コート液を塗布することにより、前記導光部材の表面部分を形成するハードコート層と、を備える導光装置の製造方法であって、
    前記接合箇所のうち、少なくとも前記ハードコート層の成膜される接合箇所において、前記第１基材と前記第２基材とを並べた配列方向に垂直な方向に関して、前記第１基材を前記第２基材よりも突き出した接合段差部を有するように前記接合部を形成する接合工程と、
    前記接合工程において前記接合部で接合された状態にある前記第１基材と前記第２基材とについて、前記第１基材の治具固定位置で固定した状態でコート液を塗布して前記ハードコート層を成膜するハードコート工程と、
    を有する、導光装置の製造方法。
15. 前記接合箇所のうち、前記接合段差部を有する接合箇所は、前記ハードコート層の成膜に際する前記治具固定位置から最も離間した位置に配置される、請求項１４に記載の導光装置。
16. 前記ハードコート工程において、接合された状態にある前記第１基材と前記第２基材とは、重力方向に関して前記第１基材を相対的に上部側に配置し、前記第２基材を相対的に下部側に配置されている、請求項１４及び１５のいずれか一項に記載の導光装置の製造方法。
17. 前記ハードコート工程において、前記コート液はディップ処理によって塗布される、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の導光装置の製造方法。

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