(57)【要約】【課題】保護用のハードコート層を設けつつ、導光部分での導光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。【解決手段】導光装置２０において、接続部ＣＴにおける両光学面ＯＳ１，ＯＳ２での段差を１ｍｍ以下に抑え、ハードコート成膜時に、接続部ＣＴに大きな段差状の部分が形成されることの無いようにすることができ、これにより、両光学面ＯＳ１，ＯＳ２となるべき部分を流動するコート液ＣＬにおいて液溜りとなり液垂れが発生することを抑制している。これにより、導光装置２０は、導光部分での導光性能を良好な状態に維持することができるものとなっている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非軸対称な曲面を含む複数の光学面を有し、映像光を内部に取り込むとともに内面側で反射させることにより導光して、外部へ射出する導光部材と、
コート液を塗布することにより前記導光部材の前記複数の光学面の少なくとも一部となる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、
前記導光部材は、前記複数の光学面のうち、第１光学面と第２光学面とを繋ぐ接続部を有し、前記接続部において、前記第１光学面と前記第２光学面とに非一様な高低差を有している、導光装置。
【請求項２】
前記第１光学面と前記第２光学面とは、１ｍｍ以下の段差のある状態で隣り合っている、請求項１に記載の導光装置。
【請求項３】
前記接続部は、前記第１光学面と前記第２光学面との間を連続的に繋ぐ接続面を有する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の導光装置。
【請求項４】
前記接続面は、前記第１光学面と前記第２光学面とに対して１２０°以上の角度を成して繋がっている、請求項３に記載の導光装置。
【請求項５】
前記接続面は、前記第１光学面と前記第２光学面との間を曲面によって滑らかに繋いでいる、請求項３に記載の導光装置。
【請求項６】
前記接続面は、曲率半径を１ｍｍ以上とする曲面部分を含む、請求項５に記載の導光装置。
【請求項７】
前記接続部と前記第１光学面との境界となる第１接続線と、前記接続部と前記第２光学面との境界となる第２接続線とは、変曲点をもたない、請求項１から６までのいずれか一項に記載の導光装置。
【請求項８】
前記接続部と前記第１光学面との境界となる第１接続線と、前記接続部と前記第２光学面との境界となる第２接続線とは、直線形状である、請求項１から６までのいずれか一項に記載の導光装置。
【請求項９】
前記導光部材は、前記複数の光学面として、２面以上の非軸対称な曲面を含むとともに光学系の一部として内部に中間像を形成する、請求項１から８までのいずれか一項に記載の導光装置。
【請求項１０】
前記導光部材において、前記複数の光学面のうち第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、
前記第１面から前記第３面までのうち、いずれかの面は、前記第１光学面及び前記第２光学面のうちの一方である、請求項１から９までのいずれか一項に記載の導光装置。
【請求項１１】
前記導光部材は、前記複数の光学面として５面以上の面を有し、前記複数の光学面のうち、少なくとも３面が非軸対称な曲面である、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の導光装置。
【請求項１２】
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をさらに備える、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の導光装置。
【請求項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。
【請求項１４】
非軸対称な曲面を含む複数の光学面を有し、映像光を内部に取り込むとともに内面側で反射させて導光して、外部へ射出する導光部材と、コート液を塗布することにより前記導光部材の前記複数の光学面の少なくとも一部となる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、
前記導光部材は、前記複数の光学面のうち、第１光学面と第２光学面とを繋ぐ接続部を有し、前記接続部において、前記第１光学面と前記第２光学面とに非一様な高低差を有し、
前記導光装置となるべき基材に、前記ハードコート層となるべきコート液を塗布するコート液塗布工程と、
前記コート液塗布工程において前記基材の表面に塗布されたコート液について、前記第１光学面から前記第２光学面にかけての部分となるべき部分を含む前記基材の表面部分を成膜する成膜工程と、
を有する、導光装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第１光学面と前記第２光学面とは、１ｍｍ以下の段差のある状態で隣り合っている、請求項１４に記載の導光装置。
【請求項１６】
前記コート液塗布工程において、前記基材は、重力方向に関して前記第１光学面となるべき面を相対的に前記接続部となるべき部分よりも上部側に配置され、前記第２光学面となるべき面を相対的に前記接続部となるべき部分よりも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。
【請求項１７】
前記コート液塗布工程において、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までのいずれか一項に記載の導光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【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１参照）。
【０００３】
このような虚像表示装置において、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。例えば、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おり（例えば特許文献１参照）、このような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。
【０００４】
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。例えば、導光板が複数の複雑な曲面形状の面で構成されるような場合、コーティングを施す際に、導光部分のある一点に集中するようにコートのための溶液が流れてしまうことで、大きな液垂れが表面に発生し、ハードコート不良となってしまう場合が考えられる。また、例えばディップ処理によってコーティングをする際に、引き上げ方向に対して略垂直な段差面が存在すると、その面上に溶液が溜まって液垂れを生じてしまう場合も考えられる。特に、導光部分を構成する複数の面の間には、段差部分ができやすく、このような場合に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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−７３１８７号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、保護用のハードコート層を設けつつ、導光部分での導光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。
【０００７】
本発明に係る導光装置は、非軸対称な曲面を含む複数の光学面を有し、映像光を内部に取り込むとともに内面側で反射させることにより導光して、外部へ射出する導光部材と、コート液を塗布することにより導光部材の複数の光学面の少なくとも一部となる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、導光部材は、複数の光学面のうち、第１光学面と第２光学面とを繋ぐ接続部を有し、接続部において、第１光学面と第２光学面とに非一様な高低差を有している。
ここで、光学面とは、導光部材において、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、光を入射させる光入射面、射出させる光射出面を意味する。
【０００８】
上記導光装置では、一体の導光部材において２つの光学面の面間を繋ぐ接続部を有しており、接続部における両光学面に非一様な高低差を有している。この場合、ハードコート成膜時に、この接続部に例えば大きな段差状の部分が形成されることの無いようにすることができる。これにより、当該段差が両光学面となるべき部分を流動するコート液の液溜りとなり液垂れが発生することを抑制して、導光部分での導光性能を良好な状態に維持することができる。
【０００９】
本発明の具体的な側面では、第１光学面と前記第２光学面とは、１ｍｍ以下の段差のある状態で隣り合っている。この場合、接続部が繋ぐ２つの光学面のでの段差が１ｍｍ以下に抑えられるようにしていることで、コート液の液溜りの発生を抑制できる。
【００１０】
本発明の別の側面では、接続部は、第１光学面と第２光学面との間を連続的に繋ぐ接続面を有する。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、接続面は、第１光学面と第２光学面とに対して１２０°以上の角度を成して繋がっている。この場合、第１光学面から第２光学面にかけての範囲において、急な角度で段差状の部分が形成されることを回避でき、液垂れの発生を抑制できる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、接続面は、第１光学面と第２光学面との間を曲面によって滑らかに繋いでいる。この場合、第１光学面から第２光学面にかけての範囲において、例えば凸状の部分といった液溜りを生じやすくする箇所が形成されることを回避でき、液垂れの発生を抑制できる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、接続面は、曲率半径を１ｍｍ以上とする曲面部分を含む。この場合、第１光学面から第２光学面にかけての範囲において、接続面と両光学面との間に急な曲りを有する面が形成されることを回避でき、液垂れの発生を効果的に抑制できる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、接続部と第１光学面との境界となる第１接続線と、接続部と第２光学面との境界となる第２接続線とは、変曲点をもたない。この場合、両接続線が変曲点をもたないような形状となっていることで、両光学面と接続部との境界において、コート液が局所的に滞留する傾向を低減でき、延いては、液垂れの発生を抑制できる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、接続部と第１光学面との境界となる第１接続線と、接続部と第２光学面との境界となる第２接続線とは、直線形状である。この場合、両接続線が直線形状となっていることで、両光学面と接続部との境界において、コート液が局所的に滞留する傾向を低減でき、延いては、液垂れの発生を抑制できる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、導光部材は、複数の光学面として、２面以上の非軸対称な曲面を含むとともに光学系の一部として内部に中間像を形成する。この場合、中間像を形成する構成であることで、小型でありつつ広画角な画像を形成する導光装置とすることができる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、導光部材において、複数の光学面のうち第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、観察側に到達し、第１面から第３面までのうち、いずれかの面は、第１光学面及び第２光学面のうちの一方である。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、複数の光学面として５面以上の面を有し、複数の光学面のうち、少なくとも３面が非軸対称な曲面である。この場合、光学設計の自由度が上がることで、高品質な画像の形成が可能となる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、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をさらに備える。この場合、映像光と外界光とを重畳させるシースルータイプの光学系を構成することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
上記虚像表示装置では、上述したように液垂れが発生することを抑制した導光装置を用いることにより、良好な画像形成が可能となる。
【００２２】
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、非軸対称な曲面を含む複数の光学面を有し、映像光を内部に取り込むとともに内面側で反射させて導光して、外部へ射出する導光部材と、コート液を塗布することにより導光部材の複数の光学面の少なくとも一部となる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、導光部材は、複数の光学面のうち、第１光学面と第２光学面とを繋ぐ接続部を有し、接続部において、第１光学面と第２光学面とに非一様な高低差を有し、導光装置となるべき基材に、ハードコート層となるべきコート液を塗布するコート液塗布工程と、コート液塗布工程において基材の表面に塗布されたコート液について、第１光学面から第２光学面にかけての部分となるべき部分を含む基材の表面部分を成膜する成膜工程と、を有する。
【００２３】
上記導光装置の製造方法では、製造される導光装置が、２つの光学面の面間を繋ぐ接続部を有しており、接続部における両光学面に非一様な高低差を有している。この場合、接続部において例えば大きな段差状の部分が形成されることが無いようにすることができる。言い換えると、コート液塗布工程において導光装置となるべき基材の表面に塗布されたコート液が、溜まる液溜りとなる箇所の発生を低減できる。これにより、成膜工程において、液垂れの発生が抑制され、導光部分での導光性能を良好な状態に維持された導光装置の製造が可能となる。
【００２４】
本発明の具体的な側面では、第１光学面と前記第２光学面とは、１ｍｍ以下の段差のある状態で隣り合っている。この場合、接続部が繋ぐ２つの光学面のでの段差が１ｍｍ以下に抑えられるようにしていることで、コート液塗布工程においてコート液の液溜りの発生を抑制できる。
【００２５】
本発明の別の側面では、コート液塗布工程において、基材は、重力方向に関して第１光学面となるべき面を相対的に接続部となるべき部分よりも上部側に配置され、第２光学面となるべき面を相対的に接続部となるべき部分よりも下部側に配置されている。この場合、重力に従って、コート液は、全体として第１光学面となるべき面から接続部となるべき部分を経て第２光学面となるべき面に向かって流動する傾向となるが、この際、接続部の形成において液溜りの発生が抑制されていることで、成膜工程において、上部側すなわち第１光学面側から流れてきたコート液が第２光学面側において液垂れを生じさせることを抑制できる。
【００２６】
本発明のさらに別の側面では、コート液塗布工程において、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、成膜工程において、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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】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。
【図２】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る。
【図３】（Ａ）は、導光部材の第１光学面と第２光学面との間における接続部の形状の一例について示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の一部拡大図である。（Ｃ）は、接続部の断面の様子を概念的に示す図である。
【図４】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。
【図５】（Ａ）は、ディップ処理後のコート液の流動について説明するための図であり、（Ｂ）は、液垂れを起こす場合について説明するための図である。
【図６】接続部の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図７】（Ａ）は、接続面と光学面との境界となる接続線について一例を示す図であり、（Ｂ）は、接続面と光学面との境界となる接続線について他の一例を示す図である。
【図８】その他の形状を有する導光装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図２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。
【００３４】
以下、図２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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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の一部であり、一体の部材である導光部材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。
【００３９】
ここで、第１面Ｓ１１等の光学面を繋ぐ部分に関して、本実施形態では、特に、導光装置２０を構成する一体の部材である導光部材１０が、隣り合う２つの光学面として、相対的に光入射側に位置する第１光学面ＯＳ１と、光射出側に位置する第２光学面ＯＳ２とを有し、これらを繋ぐ接続部ＣＴをさらに有するものとなっている。なお、図示の場合、導光部材１０を構成する複数の光学面のうち、第４面Ｓ１４が第１光学面ＯＳ１に相当し、第１面Ｓ１１が第２光学面ＯＳ２に相当する。接続部ＣＴは、より具体的には、図示のように、第４面Ｓ１４と第１面Ｓ１１との間に段差がある状態において、これらを連続的に繋ぐ部分であり、第４面Ｓ１４（第１光学面ＯＳ１）と第１面Ｓ１１（第２光学面ＯＳ２）とを繋ぐ接続面ＳＳを有している。この接続面ＳＳで構成される接続部ＣＴが、ハードコート層の成膜に際して映像光の入射側の面を構成する第１光学面ＯＳ１や第２光学面ＯＳ２の表面上に液垂れを生じさせないような形状・構造を有することで、導光部材１０は、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。特に、第４面Ｓ１４や第１面Ｓ１１のように、導光装置２０における映像光の入射側においては、映像光の導光のために面の形状精度の要請が大きく極力液垂れが回避されることが望ましい。一方、第４面Ｓ１４と第１面Ｓ１１との間は、形状的に細くなった括れた部分、すなわち首のような形状であってハードコートのためのコート液の流路が狭まるような形状を有するものとなっており、液垂れを生じやすい構造となっている。従って、このような箇所においてハードコートの成膜においてコート液を適切に制御することは非常に重要となる。
【００４０】
なお、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おり、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。ハードコート層の成膜について詳しくは後述するが、ここでは、一例として、導光部材１０及び光透過部材５０となるべき基材が接合部ＣＮで接合された上で、接合された基材をディップ処理によってコーティングするものとする（図４参照）。つまり、導光部材１０のハードコート層は、光透過部材５０とともに導光装置２０全体として設けられる。
【００４１】
以下、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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（図示省略）上に形成されている。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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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箇所である導光部材１０を構成する複数の光学面の面間のうち、特に映像光の入射側の面を構成する面間において接続部ＣＴを設け、接続部ＣＴを、コート液の流動を制御する構造（流動制御構造）として機能させることにより、液垂れの発生を抑制し、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。
【００６２】
以下、図３を参照して、導光部材１０に設けられた接続部ＣＴに関して詳細に説明する。各図に関して、図３（Ａ）は、導光部材１０の第１光学面ＯＳ１である第４面Ｓ１４と、第２光学面ＯＳ２である第１面Ｓ１１との間に設けられた接続部ＣＴの形状の一例について概念的に示す斜視図である。また、図３（Ｂ）は、３（Ａ）の一部拡大図である。さらに、図３（Ｃ）は、接続部ＣＴの断面の様子を概念的に示す図である。
【００６３】
まず、図３（Ａ）に示すように、第１光学面ＯＳ１（第４面Ｓ１４）と第２光学面ＯＳ２（第１面Ｓ１１）とは、高低差（あるいは段差）のある状態で隣り合う光学面である。また、見方を変えると、接続部ＣＴは、高低差のある導光部材１０のうち第１導光部分１１側の光学面と第２導光部分１２側の光学面とを繋ぐ部材であるとも言える。ここで、第２光学面ＯＳ２である第１面Ｓ１１は、既述のように、平面形状を有するものであるのに対して、第１光学面ＯＳ１である第４面Ｓ１４は、自由曲面であり、複雑な形状を有している。これに応じて、接続部ＣＴも複雑な形状を有するものとなっている。具体的には、図３（Ｂ）に拡大して示すように、接続部ＣＴの中央側、すなわち基準面ＳＲ（図２参照）の近辺にある中央部ＣＲにおいては、第２光学面ＯＳ２（第１面Ｓ１１）側が第１光学面ＯＳ１（第４面Ｓ１４）側よりも出っ張って接続面ＳＳの部分面ＳＳａが形成されている。これに対して、接続部ＣＴの周辺側、すなわち基準面ＳＲ（図２参照）から離間した位置にある周辺部ＰＲｂ，ＰＲｃにおいては、第１光学面ＯＳ１（第４面Ｓ１４）側が第２光学面ＯＳ２（第１面Ｓ１１）側よりも出っ張って接続面ＳＳの部分面ＳＳｂ，ＳＳｃが形成されている。つまり、高低差が非一様なもの（一様でないもの）となっている。これらの接続面ＳＳを構成する部分面ＳＳａ，ＳＳｂ，ＳＳｃは、隣り合う両光学面ＯＳ１，ＯＳ２の段差の高低差に対応するものでもある。ここで、高低差のサイズ（寸法）について、一例として平面である第２光学面ＯＳ２（第１面Ｓ１１）の面に対して垂直な方向Ｘ１についての幅で規定するものとする。この規定の場合、部分面ＳＳａにおける最大の高低差ｄ１が０．７ｍｍ、部分面ＳＳｂ，ＳＳｃにおける最大の高低差ｄ２が０．６ｍｍとなる。言い換えると、接続部ＣＴは、接続面ＳＳのいずれの箇所においても、第２光学面ＯＳ２と第１光学面ＯＳ１との間の高低差すなわち第１面Ｓ１１と第４面Ｓ１４との段差が１ｍｍ以下となるような形状・構造を有するものとなっている。これにより、後述するハードコート層２７の成膜に際して、液垂れ第１光学面ＯＳ１から第２光学面ＯＳ２にかけての範囲において液垂れが発生することを抑制できるものとなっている。なお、高低差（段差）の大きさの規定については、上記の例をより一般化して、例えば接続部ＣＴ近辺における光学面の接平面を適宜定めこれに垂直な方向についての非一様な高低差によって定めることができる。上記のように、非一様な高低差をもたせることで、ハードコート層２７の成膜時におけるコート液の流動を調整することが可能になる。例えば、上記の場合、部分面ＳＳａにおける最大の高低差ｄ１が０．７ｍｍである一方、部分面ＳＳｂ，ＳＳｃにおける最大の高低差ｄ２が０．６ｍｍとなっており、段差としては、例えば１．３ｍｍ程度の大きなものとなることも考えられる。これに対して、本実施形態では、上記のように、第１光学面ＯＳ１と第２光学面ＯＳ２との高低差を非一様なものとすることで、実施的に段差の大きさを抑制している。これにより、ハードコート層２７の成膜時においてコート液が例えば第１光学面ＯＳ１と第２光学面ＯＳ２との間に溜まって液溜りを発生させるといったことを生じさせないようにしている。
【００６４】
図３（Ｃ）は、接続部ＣＴについて、基準面ＳＲ（図２参照）について切断した断面の様子を概念的に示している。図示のように、接続部ＣＴの接続面ＳＳは、第１光学面ＯＳ１と第２光学面ＯＳ１との間を連続的に繋ぐにあたって、特に、第１光学面ＯＳ１と第２光学面ＯＳ２とに対して１２０°以上の緩やかな角度をなして繋がっている。例えば図３（Ｃ）に示す場合、中央部ＣＲにおける接続面ＳＳと第１光学面ＯＳ１とのなす角度は、１２０°となっており、接続面ＳＳと第２光学面ＯＳ２とのなす角度は、１４５°となっている。これにより、第１光学面ＯＳ１から第２光学面ＯＳ２にかけての範囲において、急な角度で段差状の部分が形成されることを回避でき、このことによっても液垂れの発生を抑制できるものとなっている。
【００６５】
以下、図４を参照して、虚像表示装置１００のうち、導光装置２０の構成や作製工程のうち、コート液を塗布するディップ処理の工程（コート液塗布工程）について説明する。なお、図４は、製法の過程を示す図であり、光学面ＯＳ１等が形成される前の状態を示すものであるが、説明の都合上、例えば基材ＢＴの面のうち光学面ＯＳ１，ＯＳ２になるべき面ＳＦ１，ＳＦ２をそのまま光学面ＯＳ１、ＯＳ２と記載し、また、接続部ＣＴに相当する部分ＣＴａをそのまま接続部ＣＴと記載するものとする。
【００６６】
ここで、図中において、基材ＢＴは、ハードコートがなされることで導光装置２０となるべき部材であり、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とを接合部ＣＮで接合した部材である。図示のように、この基材ＢＴを、光入射側にある取付け位置で治具（図示省略）に固定されて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。基材ＢＴは、治具によって固定され吊るされた状態となって、矢印Ｄ１に示す方向（重力方向Ｇに沿った方向）について上下に移動することで、ハードコート層２７の成膜を施されることになる。なお、矢印Ｄ１に示す両方向のうち、重力方向Ｇに反対向きとなる方向をディップ引き上げ方向、或いは単に引き上げ方向と呼ぶものとする。基材ＢＴは、矢印Ｄ１に示す方向について、まず、重力方向Ｇに引き下げられ、コート液ＣＬの入った処理槽ＤＴに浸された状態となった後に、引き上げ方向すなわち重力方向Ｇと反対方向に引き上げられ、表面部分にコート液ＣＬが塗布された状態となる（コート液塗布工程）。
【００６７】
上記コート液塗布工程によって基材ＢＴの表面に塗布されたコート液ＣＬは、例えば図５（Ａ）に示すように、基材ＢＴの表面上を重力Ｆ１やコート液ＣＬの粘性力Ｆ２、表面張力Ｆ３等に従って流動することで、基材ＢＴの表面部分を覆い、表面を覆ったコート液ＣＬを乾燥させることで、ハードコート層２７の成膜がなされる（成膜工程）。なお、この成膜工程において、第１光学面ＯＳ１から第２光学面ＯＳ２にかけての部分となるべき部分についても成膜がなされる。ここで、上記の成膜の場合、基材ＢＴに関して、重力方向Ｇに関して第１光学面ＯＳ１となるべき面ＳＦ１が相対的に接続部ＣＴとなるべき部分ＣＴａよりも上部側に配置され、第２光学面ＯＳ２となるべき面ＳＦ２が相対的に接続部ＣＴとなるべき部分ＣＴａよりも下部側に配置されている。この場合、重力に従って、コート液ＣＬは、全体として第１光学面ＯＳ１側から接続部ＣＴ（より正確には接続部ＣＴとなるべき部分ＣＴａ）を経て第２光学面ＯＳ２側に向かって流動するものとなる。
【００６８】
以下、図５（Ａ）及び５（Ｂ）を参照して、ディップ方式のハードコートの液ダレメカニズムについて説明する。まず、図５（Ａ）に示すように、上記のようなディップ方式によって付着したコート液ＣＬは、重力Ｆ１やコート液ＣＬの粘性力Ｆ２及び表面張力Ｆ３等が釣り合った状態で、ある一定厚さで基材に塗布される。しかし、この際に気流や基材ＢＴの動作による慣性力などの外力が働くと、上記の力の関係性が崩れ、特定の箇所にコート液ＣＬが流れるものとなる。仮に、図５（Ｂ）に示すように基材ＢＴが重力方向Ｇに対して略垂直な段差面ＦＦを有する形状であったとすれば、段差面ＦＦの面上の領域ＡＡに集中するようにコート液ＣＬが流れることになり、液垂れを生じる原因となる。これに対して、本実施形態の場合、図５（Ｂ）の段差面ＦＦのような箇所を形成させないことで、ハードコート時にコート液ＣＬの流動を的確に制御可能なものとすることで、良好な状態でハードコート層２７を成膜するものとしている。すなわち、図３（Ｃ）に示すように、接続部ＣＴを構成する接続面ＳＳが第１光学面ＯＳ１及び第２光学面ＯＳ２に対して１２０°以上の角度で接しており、かつ、第１光学面ＯＳ１と第２光学面ＯＳ２との段差が１ｍｍ以上とならないような構成とする、つまり、接続部ＣＴの形成において段差のサイズを小さくして液溜りの発生が抑制されている。さらに言うと、接続部ＣＴが第１光学面ＯＳ１や第２光学面ＯＳ２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、或いは流れ変更構造として機能している。これにより、ハードコート層２７を成膜する各工程において、コート液ＣＬの流動において液溜りを生じさせないような制御を可能にしている。特に、成膜工程において、上部側すなわち第１光学面ＯＳ１側から流れてきたコート液ＣＬが第２光学面ＯＳ２側において液垂れを生じさせることを抑制できるものとなっている。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。
【００６９】
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、特に、液垂れの回避を要する映像光の入射側であり、かつ、液垂れを生じやすい狭い首のような構造となっている部分に配置された接続部ＣＴにおける両光学面ＯＳ１，ＯＳ２での段差を１ｍｍ以下に抑え、ハードコート成膜時に、接続部ＣＴに大きな段差状の部分が形成されることの無いようにすることで、両光学面ＯＳ１，ＯＳ２となるべき部分を流動するコート液ＣＬにおいて液溜りとなり液垂れが発生することを抑制している。これにより、導光装置２０は、導光部分での導光性能を良好な状態に維持することができるものとなっている。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
図６は、導光装置の一変形例について説明するものであり、接続部ＣＴの構造について、他の一例を概念的に示す断面図である。なお、図６は、図３（Ｃ）に対応する図であり、この他の部分については、上述したものと同様であるので図示や説明を省略する。また、図６において、図３（Ｃ）と同一の符号のものについても説明を省略する。図６に示す一例では、接続部ＣＴの接続面ＳＳの形状が、図３（Ｃ）の場合と異なっている。具体的に説明すると、まず、接続面ＳＳは、曲面形状を有しており、第１光学面ＯＳ１と第２光学面ＯＳ２との間を滑らかに繋いでいる。ここでは、接続面ＳＳは、第１基点ＰＰ１で第１光学面ＯＳ１と接し、第２基点ＰＰ２で第２光学面ＯＳ２と接しているものとする。さらに、接続面ＳＳは、第１基点ＰＰ１から延びる第１曲面部分Ｑ１において、曲率半径Ｒ１を１ｍｍ以上とするものとし、第２基点ＰＰ２から延びる第２曲面部分Ｑ２において、曲率半径Ｒ１を１ｍｍ以上とするものとしている。すなわち、各曲面部分Ｑ１，２が比較的緩やかな曲り具合の面となっている。なお、第１曲面部分Ｑ１と第２曲面部分Ｑ２についても滑らかに繋がっている。以上のように、急な曲りを有する面が形成されることを回避することによっても、液垂れの発生が抑制される。
【００７３】
図７（Ａ）は、導光装置に関するさらに他の一例について説明するものであり、ハードコートの成膜工程におけるコート液の流動の様子を示す図である。上記の各例では、接続部ＣＴの断面に関する形状について特徴を示したが、ここでは、接続部ＣＴの接続面ＳＳと各光学面ＯＳ１，ＯＳ２との境界となる接続線ＢＤ１，ＢＤ２についての特徴を説明する。なお、図７（Ａ）及び後述の図７（Ｂ）は、製法の過程を示す図であり、光学面ＯＳ１等が形成される前の状態を示すものであるが、説明の都合上、例えば基材ＢＴの面のうち光学面ＯＳ１，ＯＳ２になるべき面をそのまま光学面ＯＳ１、ＯＳ２等と記載するものとする。
【００７４】
図７（Ａ）に示す例では、接続面ＳＳと第１光学面ＯＳ１との接続線ＢＤ１と、接続面ＳＳと第２光学面ＯＳ２との接続線ＢＤ２とがともに直線形状となっている。この場合、上述したように、接続部ＣＴの断面形状において、コート液ＣＬの液溜りを発生させることなくスムースに流動させる構造を有していれば、成膜工程において、コート液ＣＬは、矢印ＡＲ１に示すように、主として略一様に第１光学面ＯＳ１側から第２光学面ＯＳ２側に向かって流動することになり、接続線ＢＤ１，ＢＤ２に起因して液溜りができることが低減され、液垂れの発生は抑制されるものとなる。
【００７５】
また、図７（Ｂ）にさらに他の一例として示すように、接続線ＢＤ１，ＢＤ２を変曲点をもたないような形状とすることも可能である。より具体的には、図示において、基準面ＳＲ（図２参照）の位置を基準として、接続線ＢＤ１，ＢＤ２がそれぞれ上に凸となるような形状とし、左右対称になだらかに曲線を描くものとなっている。この際に左右に延びる曲線としての接続線ＢＤ１，ＢＤ２が変曲点を有しない形状となっている。ここで、変曲点とは、図７（Ｂ）のように、接続線ＢＤ１，ＢＤ２を平面視した場合において、接続線ＢＤ１，ＢＤ２の曲がる方向が変わる点を言う。言い換えると、接続線ＢＤ１，ＢＤ２が上に凸の状態から下に凸の状態に変わる点を言う。図７（Ｂ）に示す接続線ＢＤ１，ＢＤ２では、中央付近すなわち基準面ＳＲ（図２参照）の位置において、上に凸の状態である接続線ＢＤ１，ＢＤ２がその状態を維持し、下に凸の状態に変わることがないような形状となっている。これにより、成膜工程において、コート液ＣＬは、矢印ＡＲ２に示すように、第１光学面ＯＳ１側から第２光学面ＯＳ２側に向かわず、側方側へ流動するものが増え、かつ、そのコート液ＣＬが途中で液溜りを作ることが無いようにすることができる。なお、コート液ＣＬのうち側方側へ流動したものが光学的な寄与をしない側面において多少の液垂れを生じたとしても、映像光の導光等には、大きな影響を与えない。
【００７６】
図８は、上記以外の形状を有する導光装置の一例を示す図である。図示の場合、第４面Ｓ１４（すなわち第１光学面ＯＳ１）のみならず、第１面Ｓ１１（すなわち第２光学面ＯＳ２）も自由曲面である場合の例を示している。このような形状の導光装置においても、第１光学面ＯＳ１と第２光学面ＯＳ２との間においては、例えば図示のディップ引き上げ方向に引き上げる際に、矢印ＲＡに示すような方向にコート液が流動して液垂れを発生する箇所が生じ得る。これに対して、上記のような条件を満足する接続部ＣＴを形成させることで、第１光学面ＯＳ１及び第２光学面ＯＳ２の双方が曲面である場合においても、良好なハードコート層２７の成膜が可能となる。つまり、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とが互いに略平行な平面とする場合だけでなく、第１面Ｓ１１や第３面Ｓ１３を曲面形状で構成する場合においても、適切に液垂れの発生を抑えることができる。
【００７７】
〔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。
【００７８】
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、接続部ＣＴ（接続部ＣＴに相当する部分ＣＴａ）がコート液ＣＬの防止構造や逃げ溝等として機能することで、ハードコート層２７を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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【符号の説明】
【００８８】
ＡＸ１-ＡＸ５…光軸、  ＡＸＩ…入射側光軸、  ＡＸＯ…射出側光軸、  ＢＤ１…接続線、  ＢＤ２…接続線、  ＢＴ…基材、  ＣＣ…接着層、  ＣＬ…コート液、  ＣＮ…接合部、  ＣＲ…中央部、  ＣＴ…接続部、  ＣＴａ…部分、  Ｄ１…矢印、  ＤＴ…処理槽、  ＥＹ…眼、  Ｆ１…重力、  Ｆ２…粘性力、  Ｆ３…表面張力、  ＦＦ…段差面、  Ｇ…重力方向、  ＧＬ…映像光、  ＨＬ…外界光、  ＩＩ…像面、  ＯＩ…像面、  ＯＳ１…第１光学面、  ＯＳ２…第２光学面、  ＰＡ…部分領域、  ＰＰ１，ＰＰ２…基点、  ＰＲｂ，ＰＲｃ…周辺部、  Ｑ１，Ｑ２…曲面部分、  Ｒ１…曲率半径、  ＲＭ…光反射膜、  Ｓ１１-Ｓ１５…面、  Ｓ５１-Ｓ５３…透過面、  ＳＦ１，ＳＦ２…面、  ＳＲ…基準面、  ＳＳ…接続面、  ＳＳａ，ＳＳｂ，ＳＳｃ…部分面、  Ｘ１…方向、  ｄ１…段差、  ｄ２…段差、  ３１-３３…光学素子（レンズ）、  １０…導光部材、  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、  ３１…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、  ８２…映像表示素子、  １００…虚像表示装置、  １００Ａ…表示装置、  １００Ｂ…表示装置、  １０７…フレーム
【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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