(57)【要約】【課題】導光板中の複数の反射面を比較的簡易に良好な反射状態で作製できる導光板の製造方法及び導光板を提供すること。【解決手段】溝形成工程において、導光板２０内部に導いた光を外部へ取り出すための複数の反射面である第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂに対応する鋸歯状部ＤＴが所定角度αとなる第１及び第２の平坦面１２３ａ，１２３ｂにより樹脂基材５０に形成される。さらに、反射面形成工程において、鋸歯状部ＤＴに斜方蒸着により反射面となる反射膜ＭＢを所望の膜厚で形成できる。また、反射面埋込工程において、反射膜ＭＢを樹脂基材５０と同一の屈折率を有する樹脂材料５１で導光板２０内部に埋め込むことによって反射膜ＭＢを保護できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板用の樹脂基材の一部として第１の平坦面と第２の平坦面とを有するＶ字形状の溝が複数連なる鋸歯状部を形成する溝形成工程と、
前記溝形成工程において形成された前記鋸歯状部のうち前記第１及び第２の平坦面の少なくとも一方に反射材を蒸着法で成膜することにより、導光板内部に導いた光を外部へ取り出すための反射面を形成する反射面形成工程と、
前記樹脂基材と同一の屈折率の樹脂材料により、前記反射面形成工程で形成された前記反射面を埋める反射面埋込工程と、を有する導光板の製造方法。
【請求項２】
前記反射面形成工程において、前記反射材を所定角度で斜方蒸着させることにより、前記反射面として、前記第１の平坦面に対応する第１の反射面部分と、前記第２の平坦面に対応する第２の反射面部分とを形成する、請求項１に記載の導光板の製造方法。
【請求項３】
前記反射面形成工程において、前記第１の反射面部分と前記第２の反射面部分とを異なる膜厚で成膜する、請求項２に記載の導光板の製造方法。
【請求項４】
前記溝形成工程は、前記樹脂基材から前記第１及び第２の平坦面を切り出すための切削工程を含む、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の製造方法。
【請求項５】
前記溝形成工程において、押付け型により前記樹脂基材の表面に前記鋸歯状部を形成する、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の製造方法。
【請求項６】
前記溝形成工程において、射出成形型により前記鋸歯状部を含む透光性樹脂部材を形成する、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の製造方法。
【請求項７】
前記鋸歯状部を形成するための前記押付け型又は前記射出成形型は、結晶材料の異方性エッチングにより形成される、請求項５及び請求項６のいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
【請求項８】
前記鋸歯状部を形成するための前記押付け型又は前記射出成形型は、単結晶シリコンを加工することによって得た型表面を有する、請求項５から請求項７までのいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
【請求項９】
前記樹脂材料は、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂及び熱重合性樹脂のいずれかである、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の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の平坦面と前記第２の平坦面とのなす角は、５４．７°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の製造方法。
【請求項１１】
前記反射面埋込工程において形成された前記樹脂基材と、前記反射面と、前記樹脂材料とで構成される構造体に、画像光を内部に取り込むための光入射部を形成する光入射部形成工程をさらに有する、請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
【請求項１２】
第１の平坦面と第２の平坦面とを有するＶ字形状の溝が複数連なる鋸歯状部を有する樹脂基材と、
前記鋸歯状部の前記第１の平坦面上と第２の平坦面上とに対応して、第１の反射面部分と第２の反射面部分とを有する反射部と、
前記樹脂基材と同一の屈折率の樹脂材料で構成され、前記樹脂基材とともに前記反射部を挟持して保護する保護層と、を備える導光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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の製造方法及び導光板に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、細かいプリズムを多数作製してそれぞれに部分反射面となる光学的なコーティングを形成し配列後に接着する方法や、光学的なコーティングが施された平坦なプレートを多数重ね合わせて接着した後に所定角度で切り出す方法、あるいは２つの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３２〜３５参照）。また、同様の技術として、映像光を取り出すために、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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５３６１０２号公報
【特許文献２】特開２００４−１５７５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１、２のいずれの導光部材の場合にも、映像光を取り出すための複数の反射部分は、反射面の反射角度や表面状態等を良好に保ったものである必要がある。しかしながら、上記特許文献１に示される反射部分の製造方法では、反射角度が一定にならなかったり反射面と透明基板との間に隙間ができたりする傾向が生じやすく、反射状態を良好にすることが容易でなく、反射状態を良好にしようとすると製造コストを抑えることが容易でなくなる。なお、上記文献２には、真空チャンバーを用いることで鋸歯状の部分に反射層を設ける等の記載があるが、製造方法についての詳しい開示はない。
【０００５】
そこで、本発明は、導光板中の複数の反射面を比較的簡易に良好な反射状態で形成できる導光板の製造方法及び導光板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る導光板の製造方法は、（ａ）導光板用の樹脂基材の一部として第１の平坦面と第２の平坦面とを有するＶ字形状の溝が複数連なる鋸歯状部を形成する溝形成工程と、（ｂ）溝形成工程において形成された鋸歯状部のうち第１及び第２の平坦面の少なくとも一方に反射材を蒸着法で成膜することにより、導光板内部に導いた光を外部へ取り出すための反射面を形成する反射面形成工程と、（ｃ）樹脂基材と同一の屈折率の樹脂材料により、反射面形成工程で形成された反射面を埋める反射面埋込工程と、を有する。ここで、上記蒸着法には、ＰＶＤ（物理蒸着法）に限らず、ＣＶＤ（化学蒸着法）が含まれる。また、同一の屈折率の樹脂とは、屈折率が全く同じものだけでなく、例えば屈折率差が０．０１以内のように略同一の屈折率のものも含まれる。
【０００７】
上記導光板の製造方法によれば、鋸歯状の溝を有する樹脂基材を予め準備し、反射面形成工程において、当該鋸歯状の溝の適所に反射材を成膜して反射面を形成するので、樹脂基材の溝表面に安定して密着するように所望の光反射率となる反射面を形成でき、乱れの少ない画像光を導光板の外側に効率的に取り出すことができる。また、反射面埋込工程において、当該反射面を樹脂基材と同一の屈折率を有する樹脂材料で埋め込むことによって、当該反射面を適切に保護でき、溝による凹凸を平滑化することができる。以上により、導光板中の複数の反射面を比較的簡易に良好な反射状態で形成できる。
【０００８】
本発明の具体的な側面では、反射面形成工程において、反射材を所定角度で斜方蒸着させることにより、反射面として、第１の平坦面に対応する第１の反射面部分と、第２の平坦面に対応する第２の反射面部分とを形成する。この場合、作製された導光板は、第１の反射面部分と第２の反射面部分とによる２段階の反射によって画像光の取り出しが可能となる。
【０００９】
本発明のさらに別の側面では、反射面形成工程において、第１の反射面部分と第２の反射面部分とを異なる膜厚で成膜する。この場合、導光板の用途に適合させて、第１の反射面部分と第２の反射面部分とで光反射率を異なるものとすることができる。
【００１０】
本発明のさらに別の側面では、溝形成工程が、樹脂基材から第１及び第２の平坦面を切り出すための切削工程を含む。この場合、切削工程において、第１の平坦面の傾き角度と第２の平坦面の傾き角度とを調整することや、各面の表面状態を所望のものとすることができる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、溝形成工程において、押付け型により樹脂基材の表面に鋸歯状部を形成する。この場合、一括加工を可能にする型の押付けにより所望の状態の第１及び第２の平坦面を比較的簡易かつ迅速に作製できる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、溝形成工程において、射出成形型により鋸歯状部を含む透光性樹脂部材を形成する。この場合、一括成形を可能にする射出成形により所望の状態の第１及び第２の平坦面を比較的簡易かつ迅速に作製できる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、鋸歯状部を形成するための押付け型又は射出成形型が、結晶材料の異方性エッチングにより形成される。この場合、鋸歯状部を形成するための押付け型又は射出成形型の型表面を、比較的簡易に、第１の平坦面と第２の平坦面とのなす角を正確にし、かつ、第１及び第２の平坦面の平坦性を高め得る形状に設定できる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、鋸歯状部を形成するための押付け型又は射出成形型が、単結晶シリコンを加工することによって得た型表面を有する。この場合、半導体技術の応用によって簡易に精密な型を作製することができ、また、第１の平坦面と第２の平坦面とのなす角を最適なものとすることが可能となる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、樹脂材料が、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂及び熱重合性樹脂のいずれかである。この場合、反射面埋込工程において、反射面を埋めた樹脂材料を紫外線照射や熱処理により、確実に硬化させることが可能となる。また、樹脂材料を比較的容易に比較的高屈折率で良好な光学特性を有するものとすることができる。また、透明性の樹脂材料で平坦化することで、容易にシースルー対応の導光板を作製することができる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、第１の平坦面と前記第２の平坦面とのなす角が、５４．７°である。この場合、導光板から虚像光として取り出される画像光の輝度ムラを最小化することができる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、導光板の製造方法が、反射面埋込工程において形成された樹脂基材と、反射面と、樹脂材料とで構成される構造体に、画像光を内部に取り込むための光入射部を形成する光入射部形成工程をさらに有する。これにより、導光板の光入射部を追加的に形成することができる。
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明に係る導光板は、（ａ）第１の平坦面と第２の平坦面とを有するＶ字形状の溝が複数連なる鋸歯状部を有する樹脂基材と、（ｂ）鋸歯状部の第１の平坦面上と第２の平坦面上とに対応して、第１の反射面部分と第２の反射面部分とを有する反射部と、（ｃ）樹脂基材と同一の屈折率の樹脂材料で構成され、樹脂基材とともに反射部を挟持して保護する保護層と、を備える。
【００１９】
上記導光板によれば、樹脂基材によって一対の反射面部分で構成される複数の反射ユニットを備える反射部を支持しつつ、樹脂基材と保護層とにより反射部を挟持するように反射面を適切に保護できる。つまり、良好な反射状態の複数の反射ユニットを有する反射部によって、乱れの少ない画像光を導光板の外側に効率的に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（Ａ）は、虚像表示装置を示す断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、導光板の正面図及び平面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）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る。
【図３】（Ａ）は、再生像の輝度状態の確認位置を示す図であり、（Ｂ）〜（Ｆ）は、確認位置での輝度状態と第１及び第２の反射面のなす角度との関係を示すグラフである。
【図４】導光板の作製工程について説明するためのフローチャート図である。
【図５】（Ａ）は、第１実施形態に係る導光板の製造工程のうち、溝形成工程について説明するための概念図であり、（Ｂ）は、反射面形成工程の概念図であり、（Ｃ）は、塗布工程の概念図であり、（Ｄ）は、加圧工程及び紫外光照射工程の概念図であり、（Ｅ）は、離型工程の概念図であり、（Ｆ）は、光入射部形成工程の概念図である。
【図６】第１及び第２の反射面の成膜状態について説明するための拡大図である。
【図７】（Ａ）は、第２実施形態に係る導光板の製造工程のうち載置工程及び配置工程について説明するための概念図であり、（Ｂ）は、押付工程の概念図であり、（Ｃ）は、溝形成工程後の概念図であり、（Ｄ）は、押付け型について説明するための図である。
【図８】第３実施形態に係る導光板の製造工程について説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る導光板の製造方法について説明するための前提として、導光板及びこれを組み込んだ虚像表示装置について説明する。
【００２２】
〔Ａ．導光板及び虚像表示装置の構造〕
図１（Ａ）に示す虚像表示装置１００は、ヘッドオン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。
【００２３】
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。虚像表示装置１００において、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、ここでは右眼用のみを示し、左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。
【００２４】
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。
【００２５】
図１（Ａ）〜１（Ｃ）に示すように、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。
【００２６】
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、長手方向の他端に導光板本体部２０ａを拡張するように設けられる入射光折曲部２１を有する構造となっている。
【００２７】
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、光入射面ＩＳの裏側に設けられて光入射面ＩＳに対して傾斜する矩形の斜面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、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。
【００２８】
導光板本体部２０ａの光入射面ＩＳに対向して配置される入射光折曲部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＋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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
導光板２０が以上のような構造を有することから、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。
【００３５】
〔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の周辺のうち紙面右側（−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の周辺のうち紙面左側（＋Ｚ側）から射出される成分を画像光ＧＬ３とする。
【００３６】
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、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θ0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θ0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、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。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θ+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。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θ-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。
【００３７】
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θcの値はθc≒４１．８°となり、ｎ＝１．６とすると、その臨界角θcの値はθc≒３８．７°となる。各画像光ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ３の反射角θ0，θ+，θ-のうち最小である反射角θ-を臨界角θc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。
【００３８】
〔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。
【００３９】
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）〜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。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、第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂは、当該長手方向を軸として、第１の全反射面２２ａ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、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、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。図２（Ａ）等に示す具体例において、各第１の反射面２３ａは、第１の全反射面２２ａに対して略垂直な方向（Ｘ方向）に沿って延びているものとしている。また、各第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）αをなす方向に延びている。ここで、相対角度αは、例えば５４．７°となっているものとする。
【００４０】
図２（Ａ）等に示す具体例において、第１の反射面２３ａは、第１の全反射面２２ａに対して略垂直であるものとしているが、第１の反射面２３ａの方向は、導光板２０の仕様に応じて適宜調整されるものであり、第１の全反射面２２ａに対して−Ｚ方向を基準として時計回りに例えば８０°から１００°までの範囲内でいずれかの傾斜角度をなすものとできる。また、第２の反射面２３ｂの方向は、導光板２０の仕様に応じて第１の全反射面２２ａの傾斜状態を基準として適宜調整されるものであり、第１の全反射面２２ａに対して−Ｚ方向を基準として時計回りに例えば３０°から４０°までの範囲内でいずれかの傾斜角度をなすものとできる。結果的に、第２の反射面２３ｂは、第１の全反射面２２ａに対して４０°から７０°程度の相対角度を有するものとなる。
【００４１】
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。
【００４２】
まず、図２（Ａ）及びその拡大図である図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θ+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２３ｈに配置された１つの反射ユニット２３ｃに入射する。図２（Ｂ）に示すように、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。
【００４３】
また、図２（Ａ）及びその拡大図である図２（Ｃ）に示すように、全反射角度の最も小さい反射角θ-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２３ｍに配置された１つの反射ユニット２３ｃに入射する。図２（Ｃ）に示すように、当該反射ユニット２３ｃにおいて、画像光ＧＬ３は、図２（Ｂ）の画像光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。
【００４４】
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（Ｂ）及び図２（Ｃ）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βは、いずれもβ＝２（Ｒ−α）（Ｒ：直角）となる。つまり、折り曲げ角β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θ0，θ+，θ-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２３ｈ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２３ｍ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。
【００４５】
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、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γ2と、他端の画像光ＧＬ３のＸ方向又は光軸ＡＸに対する角度γ3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γ2，γ3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。
【００４６】
ここで、第１の反射面２３ａの光反射率は、第２の反射面２３ｂの光反射率よりも高いものとなっている。より具体的には、第２の反射面２３ｂの光反射率は、５０％以上であるものとし、第１の反射面２３ａの光反射率は、略１００％であるものとする。これにより、上述した第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂでの画像光の反射効率を比較的高いものとすることができる。既述のように、虚像表示装置１００は、観察者に外界像を観察させるシースルータイプのものであり、この場合、外界像の観察を確保する等の要請から、一般には各反射面の光反射率に上限がある。つまり、例えば上記において第２の反射面２３ｂの光反射率を５０％以上としているが、この光反射率には例えば７０％といった仕様上の上限が設けられる。これに対して、第１の反射面２３ａは、図２（Ａ）等に示すように第１の全反射面２２ａに対して垂直或いは略垂直である場合、外界像の観察には影響しない。従って、光反射率を略１００％とすることができる。従って、この場合、第１の反射面２３ａでの光反射率を略１００％に高めることで、第２の反射面２３ｂでの透過を確保することによって外界像の観察を可能にしつつも、第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂを合わせた反射ユニット２３ｃ全体としての反射効率を高いものとすることができる。
【００４７】
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、ピッチが一定で互いに平行になっている。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。
【００４８】
また、図２（Ａ）等に示す反射ユニット２３ｃの第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂのなす所定角度（相対角度）αは、具体例においてα＝５４．７°となっている。図３（Ａ）〜３（Ｆ）は、第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂのなす相対角度と画像光の輝度分布との関係を示している。ここで、図３（Ｂ）〜３（Ｆ）は、図３（Ａ）に示す再生像中のＢ−Ｂ'断面（輝度断面）について、相対角度αの値を５３°〜５７°の範囲で適宜変更した場合の輝度の状態を示すグラフである。図３（Ｂ）〜３（Ｆ）から分かるように、図３（Ｄ）に示す相対角度αの値がα＝５４．７°となるときに、図３（Ａ）におけるＢ−Ｂ'断面での輝度ムラが最も少ない最適な状態となっており、また、他の図３（Ｂ）等から、α＝５４．７°に近いほど輝度ムラが小さいことが分かる。
【００４９】
〔Ｄ．導光板の製造方法〕
以下、図４及び図５（Ａ）〜５（Ｆ）を参照して、本実施形態に係る導光板の製造方法について説明する。
【００５０】
まず、図４のフローチャートに示す導光板の作製手順の最初の工程として、図５（Ａ）に示すように、画像取出部２３の多数の第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂ（図２（Ａ）等参照）にそれぞれ対応する第１及び第２の平坦面１２３ａ，１２３ｂを備える溝ＤＴａを樹脂基材５０上に直接形成する溝加工を行う（図４のステップＳ１の溝形成工程）。具体的には、図示のように、透光性で平板状の樹脂基材５０の上面５０ａが楔型のチップ形状を有するダイヤモンドバイト等の切削工具ＤＢにより切削されて、ストライプ状に配列される多数の溝ＤＴａが樹脂基材５０上に形成される（切削工程）。ここで、切削工具ＤＢは、そのチップ角が反射面２３ａ，２３ｂのなす相対角度α（α＝５４．７°）に等しくなるように設定されており、鋸歯状部ＤＴを構成する各溝ＤＴａのエッジ角度を精密に上記相対角度αに加工することができる。これにより、互いに隣接して対応する第１の平坦面１２３ａと第２の平坦面１２３ｂとによって構成されるＶ字形状の溝ＤＴａが一定の周期間隔で多数連なる鋸歯状部ＤＴが切り出される。
【００５１】
次に、図５（Ｂ）に示すように、樹脂基材５０の鋸歯状部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する（図４のステップＳ２の反射面形成工程）。本工程において、アルミ蒸着は、図中矢印ＡＷの方向から反射材であるアルミを射出して成膜する斜方蒸着とする。つまり、矢印ＡＷの方向即ち蒸着源からのアルミ粒子の入射角度を適宜調整する。これにより、アルミ粒子の入射角度に対する第１の平坦面１２３ａと第２の平坦面１２３ｂとの傾斜角度が互いに異なるものとなるので、その傾斜角度に応じて第１の平坦面１２３ａと第２の平坦面１２３ｂとでの蒸着量が変わり、第１及び第２の平坦面１２３ａ，１２３ｂ上での反射膜ＭＢの膜厚を所定のものとすることができる。以上のようにして、第１及び第２の平坦面１２３ａ，１２３ｂ上において、反射膜ＭＢとして、厚み及び反射率の異なる第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂがそれぞれ交互に形成される。つまり、鋸歯状部ＤＴのうち１つのＶ字形状の溝ＤＴａと反射膜ＭＢとが協働して１つの反射ユニット２３ｃが形成され、多数の反射ユニット２３ｃを合わせた全体として画像取出部２３が形成される。なお、上記反射面形成工程では、斜方蒸着により、反射率の異なる１対の反射面である第１の反射面２３ａと第２の反射面２３ｂとを同時に作製することができる。また、蒸着によるため、溝ＤＴａの表面に安定して密着するように隙間なく反射膜ＭＢを成膜できる。
【００５２】
次に、図５（Ｃ）に示すように、紫外線硬化性樹脂５１を反射膜ＭＢの上方から塗布し（図４のステップＳ３の塗布工程）、さらに、図５（Ｄ）に示すように、その上方から平坦基板である加圧部材ＰＥを樹脂基材５０に対して所定の圧力で、紫外線硬化性樹脂５１が反射膜ＭＢ表面に隙間なく密着するのに必要な所定時間押し付ける（図４のステップＳ４の加圧工程）。ここで、紫外線硬化性樹脂５１は、紫外線により硬化する透光性樹脂であり、かつ、樹脂基材５０と同一の屈折率を有する樹脂である。なお、同一の屈折率の樹脂とは、屈折率が全く同じものだけでなく、例えば屈折率差が０．０１以内のもののように略等しいものも含まれる。また、加圧部材ＰＥは、ガラス板等の透光性の材料で形成され、予め表面を離型剤でコートする処理が行われている。上記加圧工程において、反射膜ＭＢは、樹脂基材５０と紫外線硬化性樹脂５１とで挟持された状態となる。さらに、図示のように、紫外線硬化性樹脂５１の上方側から紫外光ＵＶが照射される。紫外光ＵＶは、透光性の加圧部材ＰＥを透過し、紫外線硬化性樹脂５１を照射して硬化させる（図４のステップＳ５の紫外光照射工程）。つまり、紫外線硬化性樹脂５１が完全に硬化するのに必要な所定時間が経過するまで紫外光ＵＶの照射が行われる。その後、図５（Ｅ）に示すように、加圧部材ＰＥは、紫外線硬化性樹脂５１から離型される（図４のステップＳ６の離型工程）。以上のようにして、紫外線硬化性樹脂５１から得た保護層５２で被覆され反射膜ＭＢが埋め込まれた状態で一体化された構造体６０が形成される（反射面埋込工程の完了）。この場合、構造体６０において、反射膜ＭＢは、内部に埋め込まれ保護された状態となっているので、酸化や物理的欠損等を抑制できる。つまり、保護層５２は、樹脂基材５０とともに反射膜ＭＢを挟持して保護する役割を有する。以上の構造体６０は、画像取出部２３及びその近傍のみならず、図１（Ａ）等に示す導光板本体２０ａの導光部２２等となるべき部分まで一体的に含めたものとすることができる。
【００５３】
なお、構造体６０において、樹脂基材５０と保護層５２とを同一の屈折率の樹脂としているので、両者間において光の屈折や反射等の効果は殆ど生じない。つまり、構造体６０は、外光の透過に際して屈折的な影響を与えず、画像光の導光に影響を与えないものとなっている。
【００５４】
上記のように構造体６０が導光部２２まで含むものである場合、例えば、図５（Ｆ）に一部簡略化して示すように、構造体６０に対して光入射部ＩＳ、入射光折曲部２１等を含む部材を接合することで、導光板２０を作製することができる。具体的には、光入射部ＩＳや入射光折曲部２１を設けた三角柱状のプリズム５３を別途準備し、当該プリズムを構造体６０の樹脂基材５０と同一の屈折率の樹脂材料を用いて構造体６０に接合することにより、光入射部ＩＳ等が構造体６０に接続され（図４のステップＳ７の光入射部形成工程）、導光板２０を作製することができる（導光板作製工程の完了）。なお、構造体６０にプリズムを接合した後にミラー層２１ａを形成することによって入射光折曲部２１を最後に完成することもできる。さらに、上記のようなプリズムを一体的に設けた樹脂基材５０を予め準備し、その後の加工によって、樹脂基材５０の一端側で反射膜ＭＢを形成し当該反射膜ＭＢを保護層５２によって埋め込むとともに、樹脂基材５０の他端側でミラー層２１ａを形成した構造体６０即ち導光板２０を得ることもできる。
【００５５】
また、特に、導光板２０及びこれに含まれる構造体６０の部分が虚像表示装置１００において最外側に露出する場合、上記反射面埋込工程において、構造体６０の保護層５２表面とそれ以外の導光板２０の面とが平坦化された１つの表面を形成し、かつ、同一の屈折率であることで、虚像表示装置１００を、シースルータイプとして外界像を歪めることなく観察できるものにできる。
【００５６】
図６は、図５（Ｂ）に示した反射面形成工程によって成膜された反射膜ＭＢの状態を説明する拡大図である。図６には、反射膜ＭＢによって形成される第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂの状態の一例が、反射ユニット２３ｃの１つ分を取り出したものとして図示されている。図示の反射膜ＭＢは、金属材料層であり、第１の反射面２３ａに対応する一様な厚みの第１の反射面部分ＭＢ１と第２の反射面２３ｂに対応する一様な厚みの第２の反射面部分ＭＢ２とによって構成される。ここで、第１の反射面部分ＭＢ１の膜厚ｔ１と第２の反射面部分ＭＢ２の膜厚ｔ２とは、互いに異なる値となっている。これにより、第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂは、それぞれ必要な光反射率となっている。この第１の反射面部分ＭＢ１と第２の反射面部分ＭＢ２との膜厚の差は、既述のように、上記反射面形成工程での斜方蒸着において、蒸着源であるアルミ粒子の入射角度即ち図５（Ｂ）の矢印ＡＷの方向を適宜調整することで生じさせることができる。ここでは、第１の反射面部分ＭＢ１の膜厚ｔ１のほうが、第２の反射面部分ＭＢ２の膜厚ｔ２よりも厚くなっている。これにより、第１の反射面２３ａの光反射率を第２の反射面２３ｂの光反射率よりも高いものとしている。各膜厚ｔ１，ｔ２を調整することで、例えば、第１の反射面２３ａの光反射率を略１００％とし、第２の反射面２３ｂの光反射率を５０％以上の所定値にすることができる。これにより、第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂは、一組の反射ユニット２３ｃとして、例えば画像光ＧＬ２等の入射光の折り曲げに際して、入射光を所望の光反射率で反射させて折り曲げることができる。
【００５７】
以上のように、本実施形態に係る導光板の製造方法によれば、鋸歯状部ＤＴを有する樹脂基材５０を予め準備し、反射面形成工程において、当該鋸歯状部ＤＴを構成する溝ＤＴａの適所に反射材を物理成膜して第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂを形成するので、樹脂基材５０の溝ＤＴａ表面に安定して密着するように所望の光反射率となる第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂを形成でき、乱れの少ない画像光を導光板２０の外側に効率的に取り出すことができる。また、反射面埋込工程において、反射膜ＭＢを樹脂基材５０と同一の屈折率を有する樹脂材料である保護層５２で導光板２０内部に埋め込むことによって、反射膜ＭＢを保護でき、溝ＤＴａによる凹凸を平滑化することができる。以上により、導光板２０中の第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂを比較的簡易に良好な反射状態で形成できる。また、工程数を比較的少なく抑えることができ、簡易に導光板２０を作製することができる。
【００５８】
〔第２実施形態〕
以下、図７（Ａ）等を参照して、第２実施形態に係る導光板の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る導光板の製造方法は、図５（Ａ）等に示す第１実施形態の導光板２０の製造方法の変形例であり、反射面形成工程や反射面埋込工程については、図５（Ｂ）〜５（Ｆ）に示す場合と同様であるので、溝形成工程のみについて説明し、以後の工程については、図示及び説明を省略する。
【００５９】
図７（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、透明樹脂である第１樹脂基材１５０ａ上に樹脂基材１５０ａと同一の屈折率で、かつ、透光性の紫外線硬化性樹脂である第２樹脂基材１５０ｂを載置する（載置工程）。また、鋸歯状の型表面ＳＳを有する押付け型ＰＰを第２樹脂基材１５０ｂの上方に配置する（配置工程）。次に、図７（Ｂ）に示すように、上方に配置された押付け型ＰＰを第２樹脂基材１５０ｂに対して所定の圧力で押し下げ、第２樹脂基材１５０ｂ上に型表面ＳＳの押付け（型転写）を行う（押付工程）。さらに、この状態で、第２樹脂基材１５０ｂの下方から紫外光ＵＶを照射し、第２樹脂基材１５０ｂを硬化させる（紫外光照射工程）。第２樹脂基材１５０ｂが硬化した後、押付け型ＰＰを第２樹脂基材１５０ｂから離型する（離型工程）。以上の工程を経ることにより、図７（Ｃ）に示すように、第１樹脂基材１５０ａと第２樹脂基材１５０ｂとによって構成され、第２樹脂基材１５０ｂ側の表面に鋸歯状部ＤＴを有する樹脂基材１５０が形成される（溝形成工程）。
【００６０】
上記溝形成工程において形成された樹脂基材１５０の鋸歯状部ＤＴ上に、第１実施形態の図５（Ｂ）〜５（Ｆ）に示す場合と同様にして、反射膜ＭＢを成膜し（反射面形成工程）、さらに紫外線硬化性樹脂５１の保護層５２で反射膜ＭＢ即ち反射面２３ａ，２３ｂを埋める（反射面埋込工程）ことにより、画像取出部２３を含む構造体６０が形成され、延いては導光板２０を作製することができる。
【００６１】
ここで、図７（Ｄ）を参照して、上記押付工程における押付け型ＰＰについて説明する。押付け型ＰＰは、結晶材料である単結晶シリコンを既存の半導体製造技術を利用して加工することによって得た転写型である。図７（Ｄ）に模式的に示すように、押付け型ＰＰは、同一形状の多数の型部分ＰＰａを配列して構成されている。各型部分ＰＰａは、対向する主面ＳＳａ、ＳＳｂを有する平板であり、各端面ＳＳｃは、２つの互いに平行な主面ＳＳａ、ＳＳｂに対して等角度で切り出された状態となっている。一対の主面ＳＳａ、ＳＳｂは、例えばウェットエッチング等の異方性エッチングを利用して形成されており、高い平坦性を有する平行面となっている。また、端面ＳＳｃも、ウェットエッチング等の異方性エッチングを利用して形成されており、主面ＳＳｂ等に対して精密に一定角度をなし、高い平坦性を有するものとなっている。押付け型ＰＰは、各型部分ＰＰａの主面ＳＳａと当該型部分ＰＰａに隣接する型部分ＰＰａの主面ＳＳｂとを密着させて並べたものである。従って、押付け型ＰＰの型表面ＳＳは、複数の主面ＳＳｂの一部と端面ＳＳｃとが交互に周期的に配列されたものである。これにより、型表面ＳＳは、平坦度及び傾斜角に関して非常に形状精度が高い微細構造を有するものとなっている。しかもこの場合、シリコン及びその異方性エッチングの特性を利用することで、型表面ＳＳの微細構造を構成する２つの面ＳＳｂ，ＳＳｃ間のエッジ角度が鋸歯状部ＤＴを構成する各溝ＤＴａのエッジ角度即ち反射ユニット２３ｃを構成する反射面２３ａ，２３ｂのなす相対角度α（α＝５４．７°）に等しく設定されている。このように、単結晶シリコンを用いることで、型表面ＳＳに形成された微細構造の形状精度を確保することができ、第１及び第２の平坦面１２３ａ，１２３ｂの平坦性、延いては第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂの表面の平坦性を高いものにすることができる。さらに、単結晶シリコンを用いることで、異方性エッチングにより形成される型表面ＳＳのエッジ角度の値は、図３（Ａ）等を用いて説明した反射ユニット２３ｃを構成する反射面２３ａ，２３ｂのなす角度の最適値であるα＝５４．７°に一致したものとなる。
【００６２】
本実施形態による導光板の製造方法においても、導光板２０中の第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂの反射状態を良好に保ったものにできる。特に、本実施形態の場合、型の押付けにより構造体６０等の作製工程にかかる時間を比較的短くし、迅速な作製が可能となる。また、本実施形態の場合、単結晶シリコンの異方性エッチングの特性を利用した押付け型ＰＰを利用することで、所定角度をなす第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂを比較的簡易に非常に表面精度の高いものにすることができる。このように表面精度が高いことで、製造される導光板２０から取り出される画像光は、ボケやフレアの抑制されたものとなる。
なお、押付け型ＰＰは、単結晶シリコンを用いて形成するものに限らず、その全部又は一部を他の結晶、金属等によって形成したものとできる。
【００６３】
〔第３実施形態〕
以下、図８を参照して、第３実施形態に係る導光板の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る導光板の製造方法は、図５（Ａ）等に示す第１実施形態等の導光板２０の製造方法の変形例であり、反射面形成工程や反射面埋込工程については、図５（Ｂ）〜５（Ｆ）に示す場合と同様であるので、溝形成工程のみについて説明し、以後の工程については、図示及び説明を省略する。なお、図８は、簡略化のため、一部を省略している。
【００６４】
図８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１２０ａとして一体的に形成する。このため、まず透光性樹脂部材１２０ａ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）。
【００６５】
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。この型表面ＳＳは、図７（Ａ）に示す押付け型ＰＰの型表面ＳＳと同様の形状を有するものである。
【００６６】
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１２０ａ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１２０ａが取り出される（離型工程）。以上により成形された透光性樹脂部材１２０ａ上には、金属型ＭＰ１の型表面ＳＳによって鋸歯状部ＤＴが形成される（溝形成工程）。つまり、透光性樹脂部材１２０ａは、図５（Ａ）に示すような鋸歯状部ＤＴを設けた樹脂基材５０と同等のものとなっている。
【００６７】
なお、透光性樹脂部材１２０ａ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を形成するための斜面ＲＳを有するプリズム部分について、別途三角プリズムを作製した後、接着等によって取り付けるものとしてもよい。
【００６８】
また、金属型ＭＰ１の型表面ＳＳは、第２実施形態の押付け型ＰＰの型表面ＳＳの場合と同様に、単結晶シリコンを異方性エッチングにより形成される型を一部に組み込んだものとすることで、所望の形状にできる。
【００６９】
以上の説明では、透光性樹脂部材１２０ａ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１２０ａを熱硬化性樹脂や光硬化樹脂で形成することもできる。
【００７０】
本実施形態による導光板の製造方法においても、導光板２０中の第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂの反射状態を良好に保ったものにできる。特に、本実施形態の場合、射出成形により、比較的簡易に精度の高い第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂを有する導光板２０を迅速に作製することが可能となる。また、本実施形態の場合、鋸歯状部ＤＴのみならず、例えば導光部２２の平坦部分である全反射面２２ａ，２２ｂ、入口の斜面ＲＳ等についても、簡易に一体的に透光性樹脂部材１２０ａとして形成することが可能である。
【００７１】
〔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。
【００７２】
まず、鋸歯状部ＤＴは、構成する第１及び第２の平坦面１２３ａ，１２３ｂの双方に、反射面として第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂをそれぞれ形成するものとしているが、反射面は、第１及び第２の平坦面１２３ａ，１２３ｂのいずれか一方にのみ施されるものとしてもよい。例えば、第２の平坦面１２３ｂのみに反射面を形成するものとしてもよい。この場合、第１の平坦面１２３ａは、同一の屈折率材料で埋め込まれるため、反射面としては機能しない。従って、この場合、形成される画像取出部２３の反射面は、第２の反射面２３ｂのみとなる。つまり、画像取出部２３は、従来型の１種類の反射面のみによって画像光の取出しを行う構成となる。また、反射膜ＭＢの膜厚を一定にして、第１及び第２の反射面２３ａ，２３ｂを同じ特性にすることもできる。
なお、反射膜ＭＢについては、真空蒸着法に限らず、イオンプレーティング、スパッタリング、ＣＶＤ等の様々な蒸着法で成膜することができる。
【００７３】
反射膜ＭＢは、アルミ等の金属膜に限らず、１層又は複数層の誘電体膜とすることもできる。
【００７４】
また、上記の説明では、反射膜ＭＢを保護する保護層として、樹脂材料に紫外線硬化性樹脂を用いているが、これに代えて、熱硬化性樹脂や熱重合性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂の場合、紫外光ＵＶによる処理に代えて熱処理により樹脂を硬化させることで、硬化後の光透過性の樹脂を反射膜ＭＢの保護層として機能させることができる。熱硬化性樹脂や熱重合性樹脂として、例えば、チオウレタン系やエピスルフィド系の樹脂を用いることで、屈折率をｎ＝１．６〜１．８程度まで大きくすることができる。
【００７５】
上記の説明では、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。
【００７６】
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、有機ＥＬ、ＬＥＤアレイや有機ＬＥＤ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とを組みあわせたレーザスキャナを用いた構成も可能である。
【００７７】
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。
【００７８】
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％することが可能である。
【００７９】
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。
【００８０】
上記の説明では、第１及び第２の全反射面２２ａ，２２ｂにおいて、表面上にミラーやハーフミラー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。
【００８１】
また、上記では、図１（Ａ）等において、導光板２０の全体的な外観は、ＹＺ面に平行に延びる平板としているが、画像光を伝達するための伝達部である光入射面ＩＳから画像取出部２３までの間以外については、平板ではなく、厚みが異なっていたり、曲面になったりする形状とすることも可能性である。
【００８２】
また、上記では、導光板２０及びこれに含まれる構造体６０の部分が虚像表示装置１００において最外側に露出する場合、構造体６０の保護層５２表面とそれ以外の導光板２０の面とを平坦化するものとしているが、例えば導光板２０にカバーを付ける場合のように、導光板２０等が最外側に露出しない場合には、必ずしも平坦化されている必要はなく、反射面形成工程において表面に多少の段差があっても許容できる。
【００８３】
また、上記では、光入射面ＩＳをＹＺ面に平行な平面上に目の左右側に位置するように形成しているが、画像光を導光板２０内に適切に導くことができれば、光入射面ＩＳの位置はこれに限らず、例えば導光板２０の上部側や下部側である上端面ＴＰや下端面ＢＰの一部等に設けることも可能である。
【００８４】
以上では触れていないが、導光部２２において外形を画定する外周部のうち上端面ＴＰや下端面ＢＰ等を黒色塗料塗布面やサンドブラスト加工面とすることができる。さらに、上端面ＴＰや下端面ＢＰ以外の箇所に黒色塗装塗布やサンドブラスト加工を施してもよい。また、逆に、上端面ＴＰや下端面ＢＰ等の一部にのみ黒色塗装やサンドブラスト加工を施すものとしてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１０…画像形成装置、  ２０…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…反射面部分、  ２３ｃ…反射ユニット、  １００…虚像表示装置、  ５０、１５０…樹脂基材、  ５１…紫外線硬化性樹脂、  １２３ａ，１２３ｂ…平坦面、  ＤＴ…鋸歯状部、  ＭＢ…反射膜、  ６０…構造体、  ＰＰ…押付け型、  ＳＳ…型表面、  ＩＳ…光入射面、  ＯＳ…光射出面、  ＥＹ…眼、  ＰＴ…ピッチ、  ＲＳ…入射光反射面、  ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ３…画像光。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月30日(2015.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の面が全反射面となる対向して平行な２面を有する導光板用の樹脂基材を予め準備し、前記樹脂基材の一部として、第１の平坦面と第２の平坦面とを有するＶ字形状の溝が複数連なる鋸歯状部を形成する溝形成工程と、
前記溝形成工程において形成された前記鋸歯状部のうち前記第１及び第２の平坦面の少なくとも一方に反射材を蒸着法で成膜することにより、反射面を形成する反射面形成工程と、
前記樹脂基材と同一の屈折率の樹脂材料を塗布して、前記反射面形成工程で形成された前記反射面を埋める反射面埋込工程と、を有する導光板の製造方法。
【請求項２】
前記溝形成工程は、前記樹脂基材から前記第１及び第２の平坦面を切り出すための切削工程を含む、請求項１に記載の導光板の製造方法。
【請求項３】
前記溝形成工程において、前記樹脂基材上に第２樹脂基材を載置し、押付け型により前記第２樹脂基材上に前記鋸歯状部を形成する、請求項１に記載の導光板の製造方法。
【請求項４】
前記鋸歯状部を形成するための前記押付け型は、結晶材料の異方性エッチングにより形成される、請求項３に記載の導光板の製造方法。
【請求項５】
前記鋸歯状部を形成するための前記押付け型は、単結晶シリコンを加工することによって得た型表面を有する、請求項３または請求項４のいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂材料は、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂及び熱重合性樹脂のいずれかである、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の製造方法。
【請求項７】
前記反射面埋込工程において形成された前記樹脂基材と、前記反射面と、前記樹脂材料とで構成される構造体に、画像光を内部に取り込むための光入射部を形成する光入射部形成工程をさらに有する、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の製造方法。
【請求項８】
少なくとも一方の面が全反射面となる対向して平行な２面と、第１の平坦面と第２の平坦面とを有するＶ字形状の溝が複数連なる鋸歯状部と、を有する樹脂基材を射出成形型により一体的に形成する溝形成工程と、
前記溝形成工程において形成された前記鋸歯状部のうち前記第１及び第２の平坦面の少なくとも一方に反射材を蒸着法で成膜することにより、反射面を形成する反射面形成工程と、
前記樹脂基材と同一の屈折率の樹脂材料を塗布して、前記反射面形成工程で形成された前記反射面を埋める反射面埋込工程と、を有する導光板の製造方法。
【請求項９】
前記鋸歯状部を形成するための前記射出成形型は、結晶材料の異方性エッチングにより形成される、請求項８に記載の導光板の製造方法。
【請求項１０】
前記鋸歯状部を形成するための前記射出成形型は、単結晶シリコンを加工することによって得た型表面を有する、請求項８または請求項９のいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
【請求項１１】
前記樹脂材料は、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂及び熱重合性樹脂のいずれかである、請求項８から請求項１０までのいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
【請求項１２】
前記反射面埋込工程において形成された前記樹脂基材と、前記反射面と、前記樹脂材料とで構成される構造体に、画像光を内部に取り込むための光入射部を形成する光入射部形成工程をさらに有する、請求項８から請求項１１までのいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
【請求項１３】
前記反射面埋込工程は、射出成形型により、前記２面と、前記鋸歯状部と、画像光を内部に取り込むための光入射部と、を有する前記樹脂基材を一体的に形成する、請求項８から請求項１１までのいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
【請求項１４】
少なくとも一方の面が全反射面となる対向して平行な２面と、第１の平坦面と第２の平坦面とを有するＶ字形状の溝が複数連なる鋸歯状部と、を有する樹脂基材と、
前記鋸歯状部の前記第１の平坦面上と第２の平坦面上とに対応して、第１の反射面部分と第２の反射面部分とを有する反射部と、
前記樹脂基材と同一の屈折率の塗布樹脂材料で構成され、前記樹脂基材とともに前記反射部を挟持して保護する保護層と、を備える導光板。