(57)【要約】【課題】外界光と映像光とを重ねて表示させるシースルー機能を持つ虚像表示装置であって、光反射膜とハードコート層との接合箇所での密着性を高めることによって歩留の低下を抑えつつ光学特性を良好な状態に維持できる虚像表示装置及び虚像表示装置の製造方法を提供すること。【解決手段】密着性向上膜ＯＭが光反射膜ＲＭとハードコート層２７との間に配置される中間層として存在することで、光反射膜ＲＭとハードコート層２７との接合を高い状態に維持できる。これにより、製造工程においてハードコート層２７が剥離することを回避でき、歩留の低下を抑えるとともに、ハードコート層２７や光反射膜ＲＭの劣化を抑制してこれらの性能を確保して歩留の低下を抑えつつ、光学特性を良好な状態に維持できる。【選択図】図４
2014035395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像光を生じさせる映像表示素子と、
前記映像表示素子からの映像光を内面側で反射させるための折返し面を有するプリズム本体と、前記プリズム本体の前記折返し面上に形成される光反射膜と、少なくとも前記光反射膜を覆うハードコート層とを有する導光体と、を備え、
映像光と外界光とを同時に視認させる虚像表示装置であって、
前記導光体は、前記光反射膜と前記ハードコート層との間に形成され、前記光反射膜及び前記ハードコート層の双方に対して、前記光反射膜と前記ハードコート層との密着性よりも高い密着性を示す密着性向上膜を有する、虚像表示装置。
【請求項２】
前記プリズム本体は、樹脂製であり、
前記ハードコート層は、樹脂材料を含んでいる、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記密着性向上膜は、一酸化ケイ素、シランカップリング剤又はプラズマ処理若しくはＵＶ照射処理による表面改質物質のうちいずれかで形成される、請求項１及び２のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記密着性向上膜は、有機材料を含んで形成される、請求項１及び２のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記密着性向上膜は、前記ハードコート層と密着する樹脂製のフィルム層と、前記フィルム層を前記光反射膜に接着する接着層とで構成される、請求項４に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記密着性向上膜のうち、少なくとも前記ハードコート層と接する最表層は、前記プリズム本体と同一の材料で形成される、請求項４及び５のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記光反射膜は、金属膜によるミラー層と、前記ミラー層を覆って最表層を形成する金属酸化物の層とを有する、請求項１から６までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記プリズム本体において、前記折返し面は、前記映像表示素子からの映像光を入射させる光入射部側に形成され、
前記光反射膜は、前記密着性向上膜及び前記ハードコート層を形成する前の状態において、表面側に配置されている、請求項１から７までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項９】
前記ハードコート層は、前記プリズム本体の表面のうち映像光の導光に関与する表面側を覆っている、請求項１から８までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１０】
前記ハードコート層は、コート材がディップ処理によって塗布され熱処理又はＵＶ照射処理がなされることによって形成される、請求項１から９までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１１】
前記導光体の前記プリズム本体と、前記光反射膜と、前記ハードコート層とを含むプリズムは、入射した映像光を内部において導くための導光面を３つ以上含み、
前記プリズムを構成する複数面のうち第１面と第３面とを通過させて外界を視認したときに、視度が略０になっており、
前記第１面と前記第３面とは、観察側に対し凹面形状を成しており、
前記映像表示素子からの映像光は、前記第３面で全反射され、前記第１面で全反射され、前記第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から１０までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１２】
前記第２面にハーフミラーを形成し、映像光を観察者に提示するとともに、前記第２面の外側に光透過部材を一体的に配置し、外界光に対する視度を略０にして、外界光と映像光とを重ねて観察者に提示する、請求項１１に記載の虚像表示装置。
【請求項１３】
映像表示素子からの映像光を内面側で反射させるための折返し面を有するプリズム本体と、前記プリズム本体の前記折返し面上に形成される光反射膜と、少なくとも前記光反射膜を覆うハードコート層とを有する導光体を備え、映像光と外界光とを同時に視認させる虚像表示装置の製造方法であって、
前記光反射膜を前記プリズム本体の前記折返し面上に成膜する光反射膜作製工程と、
前記光反射膜作製工程において作製された前記光反射膜の表面上に前記光反射膜及び前記ハードコート層の双方に対して前記光反射膜と前記ハードコート層との密着性よりも高い密着性を示す密着性向上膜を作製する密着性向上膜作製工程と、
前記光反射膜との間に前記密着性向上膜を介在させた状態で、前記ハードコート層を成膜するハードコート層作製工程と、
を有する虚像表示装置の製造方法。
【請求項１４】
内部を伝搬する映像光を内面側で反射させるための折返し面を有するプリズム本体と、
前記プリズム本体の前記折返し面上に形成される光反射膜と、
少なくとも前記光反射膜を覆うハードコート層と、
前記光反射膜と前記ハードコート層との間に形成され、前記光反射膜及び前記ハードコート層の双方に対して、前記光反射膜と前記ハードコート層との密着性よりも高い密着性を示す密着性向上膜と、を有する、導光体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示素子によって形成された映像を観察者に提示する虚像表示装置に関し、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虚像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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１〜４参照）。
【０００３】
ＨＭＤ等の虚像表示装置については、小型化及び軽量化を進展させることと、画質を低下させないで広画角化を達成することとが望まれている。また、観察者の視界を全て覆ってしまい、映像光のみが見える状態にしてしまうと、観察者に外界の状態が判らず、不安を与えてしまう。むしろ、外界と映像を重ねて見せることによって、仮想現実の様な新しい用途が生み出される。このため、外界の視界を妨げず、映像光を重ねて表示するディスプレイが望まれている。さらに、観察者の装着感を向上させ、見た目のフォルムを良くするためには、一般には眼鏡の形態に近づくことが望ましく、映像表示装置を眼の上方に置かないで顔の横側に離れて配置することが望ましくなる。
【０００４】
ところで、外界光と映像光とを重ねて表示させるシースルー機能を持つ虚像表示装置の場合、露出する部分が多くなりやすく、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より重要となる。しかしながら、例えばプリズムのような導波のための部材の表面に光路を折り返すための光反射膜を設ける場合、最表層を金属酸化物の膜とすることが一般的であるが、金属酸化物の膜上にハードコート層のコーティングを行おうとしても、接着性が弱いことが多く、コーティング後の組立工程等において、ハードコート層のうち光反射膜の上に施した部分が剥離し、意図しない箇所にごみとして付着し、歩留を低下させてしまう可能性がある。また、光反射膜上のハードコート層が剥離して露出した場合、その部分が損傷する可能性もある。また、ハードコート層が剥離した面からクラック等の外観異常が促進される可能性や、意図しない剥離により必要な面精度が得られなくなってしまう可能性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許２７４６６９７号公報
【特許文献２】特許３７８７３９９号公報
【特許文献３】特許４２１８５５３号公報
【特許文献４】特許４８１９５３２号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、外界光と映像光とを重ねて表示させるシースルー機能を持つ虚像表示装置であって、光反射膜とハードコート層との接合を高めることによって歩留の低下を抑えつつ光学特性を良好な状態に維持できる虚像表示装置及び虚像表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明に係る虚像表示装置は、（ａ）映像光を生じさせる映像表示素子と、（ｂ１）映像表示素子からの映像光を内面側で反射させるための折返し面を有するプリズム本体と、（ｂ２）プリズム本体の折返し面上に形成される光反射膜と、（ｂ３）少なくとも光反射膜を覆うハードコート層とを有する（ｂ）導光体と、を備え、（ｃ）映像光と外界光とを同時に視認させる虚像表示装置であって、（ｄ）導光体が、光反射膜とハードコート層との間に形成され、光反射膜及びハードコート層の双方に対して、光反射膜とハードコート層との密着性よりも高い密着性を示す密着性向上膜を有する。
【０００８】
上記虚像表示装置では、密着性向上膜が光反射膜とハードコート層との間に中間層として存在することで、光反射膜とハードコート層との接合を付着性の高い状態に維持できる。これにより、その後の組立工程等においてハードコート層が剥離することを回避でき、歩留の低下を抑えるとともに、光反射膜やハードコート層の劣化を抑制してこれらの性能を確保し、光学特性を良好な状態に維持できる。
【０００９】
本発明の具体的な側面では、プリズム本体が樹脂製であり、ハードコート層が樹脂材料を含んでいる。この場合、プリズム本体の軽量化するとともに成形を容易にし、かつ、プリズム本体に対するハードコート層の密着性を高められる。
【００１０】
本発明の別の側面では、密着性向上膜が、一酸化ケイ素、シランカップリング剤又はプラズマ処理若しくはＵＶ照射処理による表面改質物質のうちいずれかで形成される。この場合、光反射膜やハードコート層に用いる材料の性質等に応じて、適した密着性向上膜を形成することができる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、密着性向上膜が、有機材料を含んで形成される。この場合、密着性向上膜について、樹脂材料に対する密着性を高められる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、密着性向上膜が、ハードコート層と密着する樹脂製のフィルム層と、フィルム層を光反射膜に接着する接着層とで構成される。この場合、フィルム層が樹脂製であることによってハードコート層との密着性を高め、接着層によって光反射膜との密着性を高めることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、密着性向上膜のうち、少なくともハードコート層と接する最表層が、プリズム本体と同一の材料で形成される。この場合、プリズム本体や光反射膜を含めた全体におけるハードコート層の密着性を均一化し安定させることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、光反射膜が、金属膜によるミラー層と、ミラー層を覆って最表層を形成する金属酸化物の層とを有する。この場合、金属酸化物の層で構成される、膜によって光反射膜の本体であるミラー層を保護して反射効率の高い光反射膜を作製できる。この際、密着性向上膜があることにより、光反射膜の最表層が金属酸化物の層であってもハードコート層の剥離を抑制できる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、プリズム本体において、折返し面が、映像表示素子からの映像光を入射させる光入射部側に形成され、光反射膜が、密着性向上膜及びハードコート層を形成する前の状態において、表面側に配置されている。この場合、ハードコート層によって光反射膜の損傷を抑制できる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、ハードコート層が、プリズム本体の表面のうち映像光の導光に関与する表面を覆っている。この場合、ハードコート層により、表面の損傷を防止し映像の解像度低下を防止することができる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、ハードコート層が、コート材がディップ処理によって塗布され熱処理又はＵＶ照射処理がなされることによって形成される。この場合、導光体の形状が比較的複雑であっても、所望の厚さの膜を略均一に成膜できる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、導光体のプリズム本体と、光反射膜と、ハードコート層とを含むプリズムが、入射した映像光を内部において導くための導光面を３つ以上含み、プリズムを構成する複数面のうち第１面と第３面とを通過させて外界を視認したときに、視度が略０になっており、第１面と第３面とが、観察側に対し凹面形状を成しており、映像表示素子からの映像光が、第３面で全反射され、第１面で全反射され、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。この場合、プリズムを薄型にして光学系全体を小型で軽量なものにできるため、重心を観察者に近づけて装着感を向上させることができる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、第２面にハーフミラーを形成し、映像光を観察者に提示するとともに、第２面の外側に光透過部材を一体的に配置し、外界光に対する視度を略０にして、外界光と映像光とを重ねて観察者に提示する。この場合、第２面越しに観察する外界光のデフォーカスや歪みを低減できる。なお、ハードコート層は、光透過部材をプリズム本体側に接合した後の全体の基材に対して施される。これにより、ハードコート層は、光透過部材を含めた導光体全体を保護するものとなる。
【００２０】
本発明に係る虚像表示装置の製造方法は、（ａ１）映像表示素子からの映像光を内面側で反射させるための折返し面を有するプリズム本体と、（ａ２）プリズム本体の折返し面上に形成される光反射膜と、（ａ３）少なくとも光反射膜を覆うハードコート層とを有する（ａ）導光体を備え、（ｂ）映像光と外界光とを同時に視認させる虚像表示装置の製造方法であって、（ｃ）光反射膜をプリズム本体の折返し面上に成膜する光反射膜作製工程と、（ｄ）光反射膜作製工程において作製された光反射膜の表面上に光反射膜及びハードコート層の双方に対して光反射膜とハードコート層との密着性よりも高い密着性を示す密着性向上膜を作製する密着性向上膜作製工程と、（ｅ）光反射膜との間に密着性向上膜を介在させた状態で、ハードコート層を成膜するハードコート層作製工程と、を有する。
【００２１】
上記虚像表示装置の製造方法では、ハードコート層の成膜前に作製される密着性向上膜が、光反射膜とハードコート層との間に配置される中間層として存在することで、光反射膜とハードコート層との接合を高い状態に維持できる。これにより、ハードコート層作製工程後の組立工程等においてハードコート層が剥離することを回避でき、歩留の低下を抑えるとともに、製造後の状態において、ハードコート層や光反射膜の劣化を抑制してこれらの性能を確保し、光学特性を良好な状態に維持できる。
【００２２】
本発明に係る導光体は、（ａ）内部を伝搬する映像光を内面側で反射させるための折返し面を有するプリズム本体と、（ｂ）プリズム本体の折返し面上に形成される光反射膜と、（ｃ）少なくとも光反射膜を覆うハードコート層と、（ｄ）光反射膜とハードコート層との間に形成され、光反射膜及びハードコート層の双方に対して、光反射膜とハードコート層との密着性よりも高い密着性を示す密着性向上膜と、を有する。
【００２３】
上記導光体では、密着性向上膜が光反射膜とハードコート層との間に中間層として存在することで、光反射膜とハードコート層との接合を高い状態に維持できる。これにより、その後の組立工程等においてハードコート層が剥離することを回避でき、歩留の低下を抑えるとともに、光反射膜やハードコート層の劣化を抑制してこれらの性能を確保し、光学特性を良好な状態に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の虚像表示装置の外観を説明する斜視図である。
【図２】虚像表示装置の本体構造を説明する斜視図である。
【図３】（Ａ）は、虚像表示装置を構成する第１表示装置の本体部分の平面視の断面図であり、（Ｂ）は、本体部分の正面図である。
【図４】（Ａ）は、導光体の表面構造を模式的に示す部分拡大断面図であり、（Ｂ）は、比較例の表面構造を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図５】（Ａ）は、光反射膜を成膜した状態を示す図であり、（Ｂ）は、密着性向上膜を成膜した状態を示す図であり、（Ｃ）は、ハードコート層を成膜した状態を示す図である。
【図６】（Ａ）は、プリズムと光透過部材との接合の様子を示す斜視図であり、（Ｂ）は、ディップ処理によるハードコートの様子を示す斜視図である。
【図７】第２実施形態の虚像表示装置について説明するための図である。
【図８】（Ａ）は、第３実施形態の虚像表示装置について説明するための平面視の断面図であり、（Ｂ）は、正面図である。
【図９】第４実施形態に係る虚像表示装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る第１実施形態の虚像表示装置について詳細に説明する。
【００２６】
〔Ａ．虚像表示装置の外観〕
図１に示す本実施形態の虚像表示装置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を装着した観察者に対して虚像による画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、観察者の眼前を覆う透視部材１０１と、透視部材１０１を支持するフレーム１０２と、フレーム１０２の左右両端のカバー部から後方のつる部分（テンプル）にかけての部分に付加された第１及び第２内蔵装置部１０５ａ，１０５ｂとを備える。ここで、透視部材１０１は、観察者の眼前を覆う肉厚で湾曲した光学部材（透過アイカバー）であり、第１光学部分１０３ａと第２光学部分１０３ｂとに分かれている。図面上で左側の第１光学部分１０３ａと第１内蔵装置部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光学部分１０３ｂと第２内蔵装置部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。
【００２７】
〔Ｂ．表示装置の構造〕
図２、図３（Ａ）、３（Ｂ）等に示すように、第１表示装置１００Ａは、投射透視装置７０と、画像表示装置８０とを備える。このうち、投射透視装置７０は、導光部材であるプリズム１０と、光透過部材５０と、結像用の投射レンズ３０とを備える。プリズム１０と光透過部材５０とは接合によって一体化され、プリズム１０の上面１０ｅとフレーム６１の下面６１ｅとが接するようにフレーム６１の下側にしっかりと固定されている。ここでは、プリズム１０と光透過部材５０とを一体化した部材を導光体２０とする。導光体２０は、プリズム１０によって映像光を導光し、プリズム１０及び光透過部材５０を介して外界光を透過させる導光装置である。投射レンズ３０は、これを収納する鏡筒６２を介してプリズム１０の端部に固定されている。投射透視装置７０のうちプリズム１０及び光透過部材５０すなわち導光体２０は、図１における第１光学部分１０３ａに相当し、投射透視装置７０の投射レンズ３０と、画像表示装置８０とは、図１における第１内蔵装置部１０５ａに相当する。なお、図１に示す第２表示装置１００Ｂは、第１表示装置１００Ａと同様の構造を有し左右を反転させただけであるので、第２表示装置１００Ｂの詳細な説明は省略する。
【００２８】
投射透視装置７０のうち、導光体２０の一部であるプリズム１０は、下地の本体部分であるプリズム本体１０ｓと、光反射膜ＲＭとを有し、さらに、表面保護層であるハードコート層２７によって表面を覆われている。プリズム１０は、平面視において顔面に沿うように湾曲した円弧状の部材であり、鼻に近い中央側の第１プリズム部分１１と、鼻から離れた周辺側の第２プリズム部分１２とに分けて考えることができる。第１プリズム部分１１は、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プリズム部分１２は、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、第６面Ｓ１６とを有する。このうち、第１面Ｓ１１と第４面Ｓ１４とが隣接し、第３面Ｓ１３と第５面Ｓ１５とが隣接し、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との間に第６面Ｓ１６が配置されている。また、プリズム１０は、第１〜第６面Ｓ１１〜Ｓ１６に隣接するとともに互いに対向する第１の側面１０ｅと第２の側面１０ｆとを有する。
【００２９】
プリズム１０のうち、光反射膜ＲＭは、プリズム本体１０ｓにおいて、各面Ｓ１１〜Ｓ１６に対応する各表面のうち第５面Ｓ１５となるべき箇所に形成されている。より具体的には、例えば図４（Ａ）に示すように、光反射膜ＲＭは、プリズム本体１０ｓのうち映像光を内面側で反射させるための面である折返し面ＴＳ上に成膜され、折返し面ＴＳと協働して第５面Ｓ１５を構成している。光反射膜ＲＭは、例えば光を反射させるためのアルミ等の金属膜をＳｉＯ２といった金属酸化物で保護することで形成される無機材料の膜であり、例えば３層構造となっている。３層構造のうち、中央の層であるアルミによるミラー層ＭＭが光を反射させる第５面Ｓ１５として機能するものとなっている。なお、詳しくは後述するが、図示のように、光反射膜ＲＭは、密着性向上膜ＯＭに覆われ、さらに密着性向上膜ＯＭは、表面保護層であるハードコート層２７によって覆われる構造となっている。なお、ハードコート層２７は、プリズム本体１０ｓの損傷を防止して保護するためのものであり、プリズム本体１０ｓの表面に対する付着性の良い樹脂材料等を含んだ材料で形成され、プリズム本体１０ｓの表面のうち少なくとも映像光ＧＬの導光に関与する表面において剥離することなく密着した状態で当該表面を覆っており、この際、光反射膜ＲＭも密着性向上膜ＯＭを介在させた状態で覆っている。ここでは、ハードコート層２７がプリズム本体１０ｓの表面全体を覆っているものとする。この場合、ハードコート層２７が空気との界面である最表面を形成するため、導光における全反射が、ハードコート層２７においてなされるものとなる。なお、プリズム１０のうち、特に外部に露出した状態で配置されている部材についてハードコート層２７を設けることは、良好なシースルー観察を確保する上で汚れの除去を容易にしたり外部からの衝撃等による破損を抑制したりするといった観点から非常に重要である。
【００３０】
図３（Ａ）及び３（Ｂ）に戻って、プリズム１０において、第１面Ｓ１１は、Ｚ軸に平行な射出側光軸ＡＸＯを中心軸とする自由曲面であり、第２面Ｓ１２は、ＸＺ面に平行な基準面ＳＲに含まれＺ軸に対して傾斜した光軸ＡＸ１を中心軸とする自由曲面であり、第３面Ｓ１３は、射出側光軸ＡＸＯを中心軸とする自由曲面である。第４面Ｓ１４は、ＸＺ面に平行な基準面ＳＲに含まれＺ軸に対して傾斜した一対の光軸ＡＸ３，ＡＸ４の２等分線を中心軸とする自由曲面であり、第５面Ｓ１５は、ＸＺ面に平行な基準面ＳＲに含まれＺ軸に対して傾斜した一対の光軸ＡＸ４，ＡＸ５の２等分線を中心軸とする自由曲面であり、第６面Ｓ１６は、ＸＺ面に平行な基準面ＳＲに含まれＺ軸に対して傾斜した光軸ＡＸ４を中心軸とする自由曲面である。なお、以上の第１〜第６面Ｓ１１〜Ｓ１６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ＳＲ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。
【００３１】
プリズム１０のうちプリズム本体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、プリズム本体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。プリズム本体１０ｓは、一体形成品とされているが、プリズム１０は、第１プリズム部分１１と第２プリズム部分１２とに分けて考えることができる。第１プリズム部分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プリズム部分１２は、映像光ＧＬの入射及び導波を可能にする。
【００３２】
第１プリズム部分１１において、第１面Ｓ１１は、映像光ＧＬを第１プリズム部分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、観察者に対し凹面形状を成している。なお、第１面Ｓ１１は、プリズム本体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。従って、図３（Ａ）において一部拡大して示すように、第１面Ｓ１１の最表層であるハードコート層２７と外部である空気層との界面において全反射がなされる。
【００３３】
第２面Ｓ１２は、プリズム本体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、その部分領域ＰＡ上に形成されている。つまり、ハーフミラー層１５は、第２面Ｓ１２が広がる全体領域ＱＡを主に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。より詳細には、この部分領域ＰＡは、鉛直のＹ軸方向に関する中央側に配置されており、水平の基準面ＳＲに沿った方向に関して略全体に配置されている。ハーフミラー層１５は、プリズム本体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。
【００３４】
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と同様に観察者に対し凹面形状を成しており、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、視度が略０になっている。なお、第３面Ｓ１３は、プリズム本体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。従って、図３（Ａ）において一部拡大して示すように、第３面Ｓ１３の最表層であるハードコート層２７と外部である空気層との界面において全反射がなされる。
【００３５】
第２プリズム部分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。なお、第４面Ｓ１４は、プリズム本体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。従って、図３（Ａ）において一部拡大して示すように、第４面Ｓ１４の最表層であるハードコート層２７と外部である空気層との界面において全反射がなされる。
【００３６】
第２プリズム部分１２において、第５面Ｓ１５は、既述のように、プリズム本体１０ｓの表面である折返し面ＴＳ上に無機材料で形成される光反射膜ＲＭを付随させることで形成され、反射面として機能する。
【００３７】
第６面Ｓ１６は、映像光ＧＬを第２プリズム部分１２内に入射させる屈折面として機能する。なお、第６面Ｓ１６は、プリズム本体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。
【００３８】
以下、図４（Ａ）を参照して、上述のようにして形成された各面のうち、第５面Ｓ１５を形成する部分の構造の詳細について説明する。なお、図４（Ｂ）は、比較例の図である。図４（Ａ）に示すように、上記のようにして得られる第５面Ｓ１５を形成する部分の構造は、第２プリズム部分１２の表面のうち光入射部側の表面であり映像光を内面側で反射させるための面である折返し面ＴＳ上に成膜された光反射膜ＲＭを有し、さらに光反射膜ＲＭの上に成膜された密着性向上膜ＯＭを有し、密着性向上膜ＯＭの上に最上層としてコーティングされたハードコート層２７を有する構造となっている。つまり、密着性向上膜ＯＭが光反射膜ＲＭとハードコート層２７との間に介在する中間層となる。この密着性向上膜ＯＭは、光反射膜ＲＭ及びハードコート層２７の双方に対して、光反射膜ＲＭとハードコート層２７との密着性よりも高い密着性を示すものとなっている。また、密着性向上膜ＯＭは、光反射膜ＲＭを覆って保護する光反射膜保護層でもある。
【００３９】
具体例において光反射膜ＲＭは、光反射を行う本体であるアルミによるミラー層ＭＭを、金属酸化物の層であるＳｉＯ２の下地層Ｒ１と表面層Ｒ２とで挟んだものとなっている。つまり、光反射膜ＲＭは、最下層にＳｉＯ２による下地層Ｒ１を有し、真ん中の層にアルミによるミラー層ＭＭを有し、最表層にＳｉＯ２による表面層Ｒ２を有する３層構造となっている。このような構成の光反射膜ＲＭの場合、その最表層が金属酸化物の層となる。このため、仮に比較例として示す図４（Ｂ）のように、光反射膜ＲＭの上にハードコート層２７を直接施すものとすると、光反射膜ＲＭとハードコート層２７との密着性が弱く、ハードコート層２７が剥がれやすくなってしまう。図４（Ｂ）の場合、コーティング後の組立工程等において、ハードコート層２７の一部が剥離し、例えば導光体２０の意図しない箇所にごみとして付着することで、歩留を低下させてしまう可能性がある。また、ハードコート層２７が剥離した部分の光反射膜ＲＭが劣化する可能性もある。さらに、このような場合、製造後の状態においてハードコート層２７の成膜状態が劣化し、延いては虚像表示装置１００の性能を低下させてしまうおそれもある。これに対して、本実施形態では、上述のように、光反射膜ＲＭとハードコート層２７との間に中間層として、密着性向上膜ＯＭを有することで、光反射膜ＲＭとハードコート層２７との密着性を向上させ、かかる事態を回避することができる。
【００４０】
ここで、密着性向上膜ＯＭについては、種々の材料等を用いて形成することが考えられる。まず、第１の材料として、一酸化ケイ素（ＳｉＯ）用いることによって密着性向上膜ＯＭを形成することが考えられる。また、第２の材料として、シランカップリング剤を用いることによって密着性向上膜ＯＭを形成することが考えられる。この場合、シランカップリング剤が加水分解性基と有機官能基とを有していることで、無機材料で構成される光反射膜ＲＭと有機材料を含むハードコート層２７との双方に対する密着性を向上させることができる。また、第３の材料として、光反射膜ＲＭとハードコート層２７との界面をプラズマ処理若しくはＵＶ照射処理といった物理的前処理をすることによって、表面改質物質を生成し、密着性向上膜ＯＭとすることも考えられる。
【００４１】
また、密着性向上膜ＯＭを、種々の有機材料を用いて形成する有機膜とすることも考えられ、例えばプリズム１０を構成する本体であるプリズム本体１０ｓと同一の材料を適用することができる。この場合、密着性向上膜ＯＭのうち少なくともハードコート層２７と接する最表層をプリズム本体１０ｓと同一の材料で形成することで、密着性向上膜ＯＭの部分でのハードコート層２７によるコーティングと密着性向上膜ＯＭを有さずプリズム本体１０ｓの表面が露出した部分でのコーティングとで、ハードコート層２７に対する密着性を均一にすることができるので、光反射膜ＲＭにおいてハードコート層２７の密着性を低下させることなく、プリズム１０全体におけるハードコート層２７の密着性を安定させられる。
【００４２】
図３（Ａ）及び３（Ｂ）に戻って、投射レンズ３０は、鏡筒６２内に保持され、画像表示装置８０は、鏡筒６２の一端に固定されている。プリズム１０の第２プリズム部分１２は、投射レンズ３０を保持する鏡筒６２に連結され、投射レンズ３０及び画像表示装置８０を間接的に支持している。プリズム１０の光入射側は、投射レンズ３０等とともに、カバー部材６３に覆われ遮光されている。プリズム１０上端部又は下端部もカバー部材６３に覆われている。プリズム１０の周辺には、プリズム１０に外光が入射することを防止する追加の遮光部を設けることができる。遮光部は、例えば遮光性の塗装や光散乱層で構成することができる。
【００４３】
投射レンズ３０は、入射側光軸ＡＸＩに沿って例えば３つのレンズ３１，３２，３３を有している。各レンズ３１，３２，３３は、軸対称なレンズであり、少なくとも１つ以上が非球面を有するものとなっている。投射レンズ３０は、画像表示装置８０から射出された映像光ＧＬを再結像させるためにプリズム１０の第６面Ｓ１６を介してプリズム１０内に入射させる。つまり、投射レンズ３０は、映像表示素子８２の像面ＯＩ上の各点から射出された映像光又は画像光をプリズム１０内に再結像させるためのリレー光学系である。なお、プリズム１０の各面は、投射レンズ３０と協働することでリレー光学系の一部として機能する。
【００４４】
光透透過部材５０は、プリズム１０と一体的に固定され１つの導光体２０となっている。光透透過部材５０は、プリズム１０の透視機能を補助する部材（補助プリズム）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、プリズム１０の第１面Ｓ１１を延長した曲面上にあり、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、プリズム１０の第３面Ｓ１３を延長した曲面上にある。このうち第２透過面Ｓ５２とプリズム１０の第２面Ｓ４２とは、接合によって一体化するため、略同じ曲率の形状を有する。
【００４５】
光透透過部材（補助プリズム）５０は、可視域で高い光透過性を示し、光透透過部材５０の本体部分は、プリズム１０のプリズム本体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、光透透過部材５０は、本体部分をプリズム１０のプリズム本体１０ｓに接合した後、接合された状態でプリズム本体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、光透透過部材５０は、プリズム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。
【００４６】
画像表示装置８０は、２次元的な照明光ＳＬ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。
【００４７】
画像表示装置８０の照明装置８１は、赤、緑、青の３色を含む光を発生する光源８１ａと、光源８１ａ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８２は、例えば液晶表示デバイスで形成され、照明装置８１からの照明光ＳＬ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の光源８１ａに電力を供給して安定した輝度の照明光ＳＬを射出させる。液晶駆動回路８４ｂは、映像表示素子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。
【００４８】
〔Ｃ．映像光等の光路〕
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。
【００４９】
映像表示素子８２から射出された映像光ＧＬは、投射レンズ３０によって収束されつつ、プリズム１０に設けた比較的強い正の屈折力を有する第６面Ｓ１６に入射する。
【００５０】
プリズム１０の第６面Ｓ１６を通過した映像光ＧＬは、収束しつつ進み、第２プリズム部分１２を通過する際に、比較的弱い正の屈折力を有する第５面Ｓ１５で反射され、比較的弱い負の屈折力を有する第４面Ｓ１４で反射される。
【００５１】
第２プリズム部分１２の第４面Ｓ１４で反射された映像光ＧＬは、第１プリズム部分１１において、比較的弱い正の屈折力を有する第３面Ｓ１３に入射して全反射され、比較的弱い負の屈折力を有する第１面Ｓ１１に入射して全反射される。なお、映像光ＧＬは、第３面Ｓ１３を通過する前後において、プリズム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が、第３面Ｓ１３で折り返されたものとなっている。
【００５２】
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に対して負の屈折力を有するものとして作用する。
【００５３】
第１面Ｓ１１を通過した映像光ＧＬは、観察者の眼ＥＹの瞳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８２上に形成された画像を観察することになる。
【００５４】
一方、外界光ＨＬのうち、プリズム１０の第２面Ｓ１２よりも−Ｘ側に入射するものは、第１プリズム部分１１の第３面Ｓ１３と第１面Ｓ１１とを通過するが、この際、正負の屈折力が相殺されるとともに収差が補正される。つまり、観察者は、プリズム１０越しに歪みの少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、プリズム１０の第２面Ｓ１２よりも＋Ｘ側に入射するもの、つまり、光透透過部材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、正負の屈折力が相殺されるとともに収差が補正される。つまり、観察者は、光透透過部材５０越しに歪みの少ない外界像を観察することになる。さらに、外界光ＨＬのうち、プリズム１０の第２面Ｓ１２に対応する光透透過部材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、正負の屈折力が相殺されるとともに収差が補正される。つまり、観察者は、光透透過部材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、プリズム１０の第２面Ｓ１２と光透透過部材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、プリズム１０の第２面Ｓ１２や光透透過部材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。
【００５５】
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。
【００５６】
プリズム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、光透透過部材５０内に入射するが、光透透過部材５０に設けた不図示の反射防止部によってプリズム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、光透透過部材５０に戻されるが、光透透過部材５０に設けた上述の不図示の反射防止部によってプリズム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。
【００５７】
〔Ｄ．導光体の作製工程〕
以下、図５（Ａ）〜５（Ｃ）等を参照して、ハードコート層２７の被覆を含めた導光体２０の作製工程の一例を示す。最初に、図５（Ａ）〜５（Ｃ）に示す導光体２０のうち、第５面Ｓ１５となるべき部分について説明する。具体的には、まず、図５（Ａ）に示すように、プリズム本体１０ｓの表面である折返し面ＴＳ上に光反射膜ＲＭを施す（光反射膜作製工程）。なお、光反射膜ＲＭの成膜については、例えば種々の蒸着法を適宜用いて蒸着原を折返し面ＴＳ上に蒸着させることで所望の膜厚のアルミによるミラー膜やＳｉＯ２といった金属酸化物による保護膜を作製できる。さらに、図５（Ｂ）に示すように、光反射膜ＲＭの上に密着性向上膜ＯＭを施すことで（密着性向上膜作製工程）、ハードコート層２７が成膜される前の状態の面Ｓ１５Ａが形成される。なお、密着性向上膜ＯＭの成膜については、材料に応じて種々の方法が適用可能であるが、例えば抵抗加熱による蒸着によって成膜することができる。最後に、洗浄、乾燥、ディップ処理及び熱処理又はＵＶ照射処理による硬化の各工程を経て、図５（Ｃ）に示すように、ハードコート層２７が成膜され、第５面Ｓ１５を形成する部分の構造が形成される（ハードコート層成膜工程）。なお、この場合、光反射膜ＲＭのミラー層ＭＭが、実質的な光反射面である第５面Ｓ１５として機能する。
【００５８】
以下、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照して、導光体２０全体の作製のうち、図５（Ｃ）のハードコート層２７のコーティングすなわちハードコート層成膜工程に関して、具体的な一例を説明する。ここでは、ディップ処理により成膜を行うものとする。なお、ディップ処理によって成膜することで、図示のように導光体２０の形状が比較的複雑であっても、ハードコート層２７の厚さを均一にした状態で成膜できる。図６（Ａ）は、導光体２０の作成工程のうち、ハードコート層成膜工程の前になされる接合工程について示す図であり、図６（Ｂ）は、接合工程後になされるディップ処理工程等を含むハードコート層成膜工程について示す図である。まず、図６（Ａ）に示すように、プリズム１０となるべき部材であって図５（Ｂ）に示す状態の面Ｓ１５Ａを有する第１部材１０Ａとともに、光透過部材５０となるべき本体部分である第２部材５０Ａが準備される（準備工程）。なお、第１部材１０Ａに関しては、面Ｓ１５Ａのほか、ハーフミラー層１５を有する第２面Ｓ１２が既に形成されているものとする。次に、図６（Ａ）において矢印Ａ１で示すように、第１部材１０Ａと第２部材５０Ａとを近づけ、ハーフミラー層１５を有する第２面Ｓ１２を第２部材５０Ａによって覆うようにして接合する（接合工程）。以上により、図６（Ｂ）に示すように、第１部材１０Ａと第２部材５０Ａとが接合されて一体化された部材となった基材ＰＢが作製される。以下、ディップ処理工程等を含むハードコート層成膜工程について説明する。まず、基材ＰＢの表面を不図示の洗浄液等により洗浄し（洗浄工程）、表面にごみ等の付着がない状態を保って乾燥させる（乾燥工程）。次に、図６（Ｂ）において矢印Ｄ１で示すように、基材ＰＢを、樹脂材料を含んだコート液ＣＬを満たした処理槽ＤＴに浸すことによって（ディップ処理工程）コート液ＣＬを基材ＰＢの表面全体に十分行き渡らせた後、矢印Ｄ２で示すように、処理槽ＤＴから基材ＰＢを引き上げる。その後、基材ＰＢの表面全体に塗布されているコート材であるコート液ＣＬに対して熱処理又はＵＶ照射処理がなされる（硬化工程）。以上により、樹脂材料を含んで形成されるハードコート層２７で表面全体を覆われた導光体２０が作製される（ハードコート層成膜工程）。
【００５９】
〔Ｅ．ハードコート層による光反射膜の被覆〕
以下、上述のようにして作製された導光体２０におけるプリズム１０のうち、ハードコート層２７による光反射膜ＲＭの被覆について詳細に説明する。ハードコート層２７が上述のようにディップ処理によって形成される場合、光反射膜ＲＭを含む第５面Ｓ１５を構成すべき部分は、第２面Ｓ１２のように光透過部材５０によって被覆される部分と異なり、ハードコート層２７を形成する直前の状態において、最表側（表面側）に露出した状態で配置されるものとなっている。このため、第５面Ｓ１５を構成すべき部分は、ディップ処理においてコーティングされるべき他の部分とともにハードコート層２７によって被覆されることになる。しかし、光反射膜ＲＭが例えば無機材料で形成されたものであるような場合、図４（Ｂ）の比較例で示したように、仮に光反射膜ＲＭにハードコート層２７を直接成膜してしまうと、ハードコート層２７との密着性が弱くなり、剥離しやすくなるという問題が生じる。これに対して、本実施形態では、上述のように、光反射膜ＲＭの部分に中間層として密着性向上膜ＯＭを設けている。これにより、密着性向上膜ＯＭが緩衝層となり、光反射膜ＲＭの部分においてもハードコート層２７の被覆状態を良好に保ちかかる事態を回避している。
【００６０】
以上のように、本実施形態の虚像表示装置１００では、密着性向上膜ＯＭが光反射膜ＲＭとハードコート層２７との間に配置される中間層として存在することで、光反射膜ＲＭとハードコート層２７との接合を高い状態に維持できる。これにより、製造工程においてハードコート層２７が剥離することを回避でき、歩留の低下を抑えるとともに、ハードコート層２７や光反射膜ＲＭの劣化を抑制してこれらの性能を確保し、光学特性を良好な状態に維持できる。
【００６１】
また、以上において、上述のように例えば密着性向上膜ＯＭの成膜を抵抗加熱によって行う場合、光反射膜作製工程と密着性向上膜作製工程とについて、真空チャンバー内で光反射膜ＲＭを成膜した後に、同じ真空チャンバー内で密着性向上膜ＯＭを成膜でき、追加で工程を挟む必要がないため効率良く製造することができる。
【００６２】
なお、光反射膜ＲＭの部分については、シースルーを実現するために直接関与する箇所ではないため、製品として完成した状態において外部に露出させることを必ずしも要しなく、ハードコートを施すことは必須ではない。このため、光反射膜ＲＭの部分の作製において、ハードコート層によって保護されなくなるもののハードコート層の成膜に起因する歩留まりを低下させない別の方法として、光反射膜ＲＭの部分にはハードコート層２７を一切付けないようにすることが考えられる。ただし、この場合、例えば図６（Ｂ）に示したようなディップ処理によるハードコートを行う前に、光反射膜ＲＭの部分にハードコート層２７を付けないようにするためのプライマー膜を成膜する処理をし、ハードコート層２７をコーティング後、当該プライマー膜を剥離するといった処理が必要となる。本実施形態の場合では、このような光反射膜ＲＭの部分について局所的なプライマー膜の成膜及び剥離の処理を施す手間が不要である。
【００６３】
また、プリズム１０の第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３との間隔は５ｍｍ以上１５ｍｍ以下となっている。また、第１面Ｓ１１に対する第２面Ｓ１２の傾斜角が２０°以上４０°以下となっている。
【００６４】
また、プリズム１０の第４面Ｓ１４又は第５面Ｓ１５ついては、光路の調整や収差のより精密な補正のために設けられたものであり、投射透視装置７０の仕様等を考慮して省略することができる。
【００６５】
また、上記では、第２面Ｓ１２においてハーフミラー層１５を有する構成としているが、このハーフミラー層１５に代えて、ホログラムを成膜し、ホログラムにおける回折を利用して特定の波長帯域にある映像光ＧＬによって虚像を形成するとともに、広範囲な波長帯域にある外界光ＨＬを通過可能とすることで、シースルーの状態で画像形成をするものとしてもよい。
【００６６】
なお、上記では、液溜まり等による接合時の精度劣化を抑制するため、接合工程を先に行い、その後にディップ処理工程を行うものとしているが、必要な接合精度を保つことができれば、接合工程は、ディップ処理工程の前準備として必ずしも必要ではなく、接合工程の前に、ディップ処理工程を含むハードコート層成膜工程を行うものとしてもよい。
【００６７】
また、上記では、ハードコート層２７は、樹脂材料等を含んだ材料で形成されるものとしているが、プリズム本体１０ｓの表面に対する付着性が良く、かつ、必要な膜厚で成膜が可能である場合には、無機材料を塗布してコーティングすることによってハードコート層２７を形成するものとしてもよい。
【００６８】
また、上記では、画像表示装置８０が観察者側（観察者の耳の近く）に配置されており、光反射膜ＲＭは、観察者の眼ＥＹに近い側から遠い側に向けて入射する映像光ＧＬを眼ＥＹ側に折り返すように反射させる向きに配置されているが、例えば、画像表示装置８０が観察者から遠い側に配置され、映像光ＧＬが観察者の眼ＥＹから遠い側から近い側に向けて射出される場合には、光反射膜ＲＭは、眼ＥＹすなわち観察者から離れる側に折り返すように配置される。
【００６９】
また、光反射膜ＲＭは、アルミで形成されるミラー層ＭＭを有して構成され、全反射を行うものとしているが、光反射膜ＲＭは、これに限らず、半透過部材、半透過シート、半透過多層膜、ホログラム等の半透過性の膜で構成され、映像光ＧＬを半透過させるものであってもよい。
【００７０】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態に係る虚像表示装置１００の変形例であり、密着性向上膜ＯＭの構造を除いて、虚像表示装置１００と同様であるため、全体の説明を省略する。
【００７１】
図７は、本実施形態に係る虚像表示装置を構成するプリズム１０の各面のうち、第５面Ｓ１５を形成する部分の構造について示す図である。図示のように、本実施形態では、密着性向上膜ＯＭが、ハードコート層２７と密着する樹脂製のフィルム層ＯＭ１と、フィルム層ＯＭ１を光反射膜ＲＭに接着する接着層ＯＭ２とを有する２層構造となっている。つまり、ここでの密着性向上膜ＯＭは、有機材料を用いて構成される有機膜であり、接着剤による層である接着層ＯＭ２によって光反射膜ＲＭに対する密着性を確保する一方、ハードコート層２７と密着性の高い材料でフィルム層ＯＭ１を形成することで、ハードコート層２７に対する密着性も確保している。この場合、フィルム層ＯＭ１の材料として例えばプリズム本体１０ｓと同一の材料を用いることで、プリズム１０全体におけるハードコート層２７の密着性を安定させることができる。また、この場合、ハードコート液の成膜前の洗浄に用いられる溶剤や、ハードコート液中に含まれる溶剤からプリズム本体１０ｓを保護できる。
【００７２】
以上のように、本実施形態の場合も、密着性向上膜ＯＭを中間層とすることで、光反射膜ＲＭとハードコート層２７との接合を高い状態に維持できる。
【００７３】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態等に係る虚像表示装置１００の変形例であり、画像を形成するための光学系の構造が異なるが、光反射膜ＲＭ周辺の構造については、第１実施形態等に示す虚像表示装置１００の場合と同様であるため、画像を形成するための光学系についてのみ説明し他の説明を省略する。
【００７４】
図８（Ａ）及び８（Ｂ）は、本実施形態に係る虚像表示装置の平面図である。図示のように、本実施形態に係る虚像表示装置１００の第１表示装置１００Ａは、投射透視装置７０と、画像表示装置８０とを備える。このうち、投射透視装置７０は、導光部材であるプリズム１０と、光透過部材５０と、投射レンズ３０とを備え、プリズム１０と光透過部材５０とは、導光体２０を構成する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置１００では、投射透視装置７０において映像光ＧＬがプリズム１０中に中間像を形成させず、投射レンズ３０において平行光束が射出され、これを導光体２０において維持して射出する光学系となっている点において、上記他の実施形態とは異なっている。
【００７５】
導光体２０は、プリズム１０と光透過部材５０とを接合したものであり、全体としてＸＹ面に平行に延びる平板状の光学部材を構成している。
【００７６】
導光体２０のうち、プリズム１０は、平面視において台形の部材であり、第１面Ｓ１１、第４面Ｓ１４及び第６面Ｓ１６を共通化させた共通面２１ａと、第２面Ｓ１２と、第３面Ｓ１３と、第５面Ｓ１５とを有する。第５面Ｓ１５を通る光軸ＡＸＩと第２面Ｓ１２を通る光軸ＡＸＯとは平行である。プリズム１０の各面が平面でパワーを有しないことで、投射レンズ３０から射出された平行光束の状態が維持される。
【００７７】
プリズム１０は、対向して延びる共通面２１ａと第３面Ｓ１３とによる全反射を利用して導光を行う。
【００７８】
プリズム１０は、プリズム本体１０ｓを一体形成品とするが、機能的に、光入射部Ｂ１と導光部Ｂ２と光射出部Ｂ３とに分けて考えることができる。
【００７９】
光入射部Ｂ１は、三角プリズム状の部分であり、共通面２１ａの一部であり光入射面である第６面Ｓ１６と、第６面Ｓ１６に対向する第５面Ｓ１５とを有する。第５面Ｓ１５は、投射レンズ３０の光軸ＡＸＩ又はＸＹ面に対して例えば鋭角α＝２５°〜２７°で傾斜しており、第６面Ｓ１６から入射し全体として＋Ｚ方向に向かう映像光ＧＬを、全体として−Ｚ方向寄りの−Ｘ方向に向かわせるように折り曲げることで、映像光ＧＬを導光部Ｂ２内に確実に結合させる。
【００８０】
導光部Ｂ２は、互いに対向しＸＹ面に平行に延びる２平面として、光入射部Ｂ１で折り曲げられた映像光ＧＬをそれぞれ全反射させる共通面２１ａと第３面Ｓ１３とを有している。
【００８１】
光入射部Ｂ１の第５面Ｓ１５で反射された映像光ＧＬは、まず、共通面２１ａに入射し、全反射される。次に、当該映像光ＧＬは、第３面Ｓ１３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、映像光ＧＬは、全体として導光体２０の奥側の主導光方向すなわち光射出部Ｂ３を設けた＋Ｘ側に導かれる。
【００８２】
光射出部Ｂ３は、三角プリズム状の部分であり、共通面２１ａの一部であり光射出面としても機能する第１面Ｓ１１と、第１面Ｓ１１に対向する第２面Ｓ１２とを有する。第１面Ｓ１１は、映像光ＧＬを観察者の眼ＥＹに向けて射出するための裏側の平面であり、第６面Ｓ１６と同様に共通面２１ａの一部となっており、光軸ＡＸＯに垂直に延びている。第２面Ｓ１２は、矩形の平坦面であり、ハーフミラー層１５を有する。
【００８３】
第２面Ｓ１２は、共通面２１ａに垂直な光軸ＡＸＯ又はＸＹ面に対して例えば鋭角α＝２５°〜２７°で傾斜している。
【００８４】
光透過部材５０とプリズム１０とは、両者の接合部分及びその近傍において、透視部Ｂ４を構成している。
【００８５】
本実施形態の場合も、光入射部Ｂ１の第５面Ｓ１５において密着性向上膜を中間層として設けることで、光反射膜とハードコート層との接合を高い状態に維持できる。
【００８６】
〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態等に係る虚像表示装置１００の変形例であり、画像表示装置の構造が異なり、また、結像用の投射レンズを有しない構造であることが異なるが、光反射膜ＲＭ周辺の構造を含む導光体２０側については、形状の若干の相違を除き第１実施形態等に示す虚像表示装置１００の場合と同様であるため、画像を形成するための光学系についてのみ説明し他の説明を省略する。
【００８７】
図９は、本実施形態に係る虚像表示装置の平面図である。図示のように、本実施形態に係る虚像表示装置１００の第１表示装置１００Ａは、導光体２０と、画像表示装置１８０とを備える。画像表示装置１８０は、映像表示素子として、信号光形成部ＧＧと、走査光学系ＭＥとを有する。信号光形成部ＧＧは、信号光ＬＬ１を形成し射出する信号光変調部であり、走査光学系ＭＥは、ＭＥＭＳミラーで構成され、信号光形成部ＧＧの変調に併せて姿勢を変化させて光路を調整することにより、映像光ＧＬとなるべき走査光ＬＬ２を導光体２０に入射させるとともに第２面Ｓ１２のうちハーフミラー層１５が形成される部分領域の全体をスキャンさせるスキャン部である。つまり、画像表示装置１８０は、映像表示素子として、走査型の変調素子による映像光供給素子を有するものとなっている。
【００８８】
以下、画像形成の動作について説明する。まず、画像表示装置１８０のうち、信号光形成部ＧＧから射出された信号光ＬＬ１は、スキャン部である走査光学系ＭＥに入射する。走査光学系ＭＥは、信号光ＬＬ１を、走査光ＬＬ２として導光体２０に向けて射出する。導光体２０は、走査光ＬＬ２を全反射等により内部に導光させ、ハーフミラー層１５に到達させる。この際、ハーフミラー層１５の面上において走査光ＬＬ２が走査されることで、画像光ＧＬによる虚像が形成され、この虚像を装着者が眼ＥＹで捉えることで、画像が認識される。なお、図示の場合では、導光体２０のうち光入射面である第６面Ｓ１６は、走査光ＬＬ２の光軸に対して垂直な平面となっている。また、第５面Ｓ１５及び第４面Ｓ１４も平面となっている。これらの面Ｓ１５，Ｓ１４の傾きや導光体２０内部において中間像の像面ＩＩの位置が第３面Ｓ１３での全反射に前後して折り返して存在すること等に応じて、走査光学系ＭＥは、画像の歪みを抑えるべく走査のスピードの調整すなわち偏角の補正が適宜なされている。
【００８９】
また、上記では、光源として、ダイオードレーザ光源又はＬＥＤ光源を用いるものとしているが、光源は、例えば有機ＥＬ等の上記以外のものであってもよい。
【００９０】
〔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。
【００９１】
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使用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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
上記の説明では、一対の表示装置１００Ａ，１００ＢのＸ方向の間隔について説明していないが、両表示装置１００Ａ，１００Ｂの間隔は固定に限らず、機械機構等によって間隔の調整が可能である。つまり、両表示装置１００Ａ，１００ＢのＸ方向の間隔は、着用者の眼幅等に応じて調整することができる。
【００９６】
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。
【００９７】
上記の説明では、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、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。
【００９８】
上記の説明では、プリズム１０の第１面Ｓ１１及び第３面Ｓ１３において、表面上にミラーやハーフミラー等を施すことなく空気との界面により映像光を全反射させて導くものとしているが、本願発明の虚像表示装置１００における全反射については、第１面Ｓ１１又は第３面Ｓ１３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、映像光の入射角度が全反射条件を満たした上で、上記第１面Ｓ１１又は第３面Ｓ１３の全体又は一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての映像光を反射する場合も含まれる。また、十分な明るさの映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第１面Ｓ１１又は第３面Ｓ１３の全体又は一部がコートされていてもよい。
【００９９】
上記の説明では、プリズム１０等が眼ＥＹの並ぶ横方向に延びているが、プリズム１０を縦方向に延びるように配置することもできる。
【符号の説明】
【０１００】
ＡＸ１−ＡＸ５…光軸、  ＡＸＩ…入射側光軸、  ＡＸＯ…射出側光軸、  ＥＹ…眼、  ＧＬ…映像光、  ＨＬ…外界光、  ＩＩ…中間像の像面、  ＰＡ…部分領域、  Ｓ１１−Ｓ１６…第１−第６面、  Ｓ５１−Ｓ５３…第１−第３透過面、  ＳＬ…照明光、  ＳＲ…基準面、  １０…プリズム、  １０ｓ…プリズム本体、  １１，１２…プリズム部分、  １５…ハーフミラー層、  ２０…導光体、  ２７…ハードコート層、  ３０…投射レンズ、  ３１，３２，３３…レンズ、  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、  ８２…映像表示素子、  ８４…駆動制御部、  １００…虚像表示装置、  １００Ａ，１００Ｂ…表示装置、  １０３ａ，１０３ｂ…光学部分、  １０１…透視部材、  １０２…フレーム、  ＣＣ…接着層、  ＯＭ…密着性向上膜、  ＯＭ１…フィルム層、  ＯＭ２…接着層、  ＲＭ…光反射膜、  ＴＳ…折返し面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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