(57)【要約】【課題】虚像を形成する光学素子の劣化の発生を抑えて良好な状態でのシースルー観察を可能にす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】ハーフミラー層２８が、ハードコート層ＣＣ１によって覆われている。従って、ハーフミラー層２８のうち外界光を歪めることなく透過させるために透明部材である光透過部材２３を接合する場合に、接合部分にハードコート層ＣＣ１が介在することとなり、半透過反射膜であるハーフミラー層２８が溶剤等を含む接着剤から影響を受けてその光学特性が劣化するという事態を回避できる。半透過反射膜であるハーフミラー層２８が的確に保護されるので、ハーフミラー層２８の光学的機能である画像光を反射するとともに外界光を透過させる状態が適切に維持され、良好な状態でのシースルー観察が可能となる。【選択図】図６
2013061594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像光を形成する画像表示装置と、
前記画像表示装置から射出された前記画像光による虚像を形成する投射光学系と、
前記投射光学系を通過した前記画像光を内部に取り込む光入射部と、前記光入射部から取り込まれた前記画像光を対向して延びる第１及び第２の面での全反射により導く導光部と、前記導光部を経た前記画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する導光装置と、
を備え、
前記導光装置は、前記光射出部において、前記画像光を折り曲げるとともに前記外界光を透過させる反射部と、前記反射部を覆うコート層と、を有する、虚像表示装置。
【請求項２】
前記導光装置は、前記反射部に対向する対向面を有し、前記コート層を介して前記対向面と前記反射部とを接合することによって外界光の観察を可能にする透視部を構成する光透過部材を有する、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記光透過部材は、前記コート層と同一の材料で構成されて前記対向面を形成する対向面形成層を有する、請求項２に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記導光装置のうち前記導光部を含む導光部材の本体部分と、前記光透過部材の本体部分とは、同一の材料で構成される、請求項２及び３のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記導光部材の本体部分及び前記光透過部材の本体部分の材料は、シクロオレフィンポリマーである、請求項４に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記導光装置のうち前記導光部を含む導光部材の本体部分と、前記光透過部材の本体部分とは、同一の屈折率を有する異なる材料で構成される、請求項２及び３のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記コート層は、少なくとも前記第１及び第２の面を含む前記画像光の導光に寄与する面を保護するハードコート層である、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】
前記コート層は、コート材をディップ処理によって塗布することで形成される、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】
前記導光部は、互いに平行に配置され全反射による導光を可能にする前記第１の面と前記第２の面とを有し、
前記光入射部は、前記第１の面に対して所定の角度をなす第３の面を有し、
前記光射出部は、前記第１の面に対して所定の角度をなす第４の面を有する、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】
前記反射部は、前記第４の面上に形成される、請求項９に記載の虚像表示装置。
【請求項１１】
画像光を形成する画像表示装置と、前記画像表示装置から射出された前記画像光による虚像を形成する投射光学系と、前記投射光学系を通過した前記画像光を内部に取り込む光入射部と前記光入射部から取り込まれた前記画像光を対向して延びる第１及び第２の面での全反射により導く導光部と前記導光部を経た前記画像光を外部へ取出す光射出部と前記光射出部と組み合わせることによって外界光の観察を可能にする透視部を構成する光透過部材と前記光射出部と前記光透過部材との間に配置されて前記画像光を折り曲げるとともに前記外界光を透過させる反射部とを有する導光装置と、
を備える虚像表示装置の製造方法であって、
前記反射部を前記光射出部側に配置する反射部作製工程と、
前記反射作製工程において作製された前記反射部を覆うコート層を成膜するコート層成膜工程と、
前記コート層成膜工程において前記コート層に覆われた前記反射部を間に挟むようにして前記光射出部と前記光透過部材とを接合する接合工程と、
を有する虚像表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記コート層成膜工程において、前記コート層となるべきコート材をディップ処理によって塗布するディップ処理工程を含む、請求項１１に記載の虚像表示装置。
【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の虚像表示装置に関する。
【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画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。
【０００３】
このような虚像表示装置において、画像光と外界光とを重畳させるために、シースルー光学系の提案がなされている（特許文献１）。特許文献１では、プリズムと透明基板とを組み合わせて形成した斜面にホログラム素子を有することで、画像光を反射させつつも外界光を歪めることなく透過させてシースルー観察を可能にしているが、この斜面を形成するために、２つの光学部品を接着剤によって接合している。この場合において、特許文献１では、安全性を確保する観点から、光学部品のうちホログラム素子を設ける面の側方の面を眼球から遠ざかる方向に広がるように傾斜させることで、接合箇所の接着が剥がれた場合にヘッドマウントディスプレイの装着者の眼球側に光学部品が落下するのを防止するようにしている。また、ヘッドマウントディスプレイを構成する部材の接着に際して、接着力の関係を調整して部材の表面にはみ出した余分な接着剤を除去しやすくするものが知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１等に記載の装置において、シースルー観察を行う接合部分において、接合用の接着剤に含まれる溶剤が接着部分周辺を溶解すること等によってホログラム素子等の光学素子に対して影響を与えると、画像光や外界光によって観察される画像等が劣化したものとなる可能性がある。また、特許文献２を用いても、例えばシースルー観察のため光学素子が部材間に挟まれた状態とするような接着において、当該光学素子が接着剤による影響を受けることなく接着できるとは限らない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４０９２４号公報
【特許文献２】特開２００８−２６８８７３号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、上記背景技術の問題に鑑みてなされたものであり、虚像を形成する光学素子の劣化の発生を抑えて良好な状態でのシースルー観察を可能にす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】
上記課題を解決するため、本発明に係る虚像表示装置は、（ａ）画像光を形成する画像表示装置と、（ｂ）画像表示装置から射出された画像光による虚像を形成する投射光学系と、（ｃ）投射光学系を通過した画像光を内部に取り込む光入射部と、光入射部から取り込まれた画像光を対向して延びる第１及び第２の面での全反射により導く導光部と、導光部を経た画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する導光装置と、を備え、（ｄ）導光装置が、光射出部において、画像光を折り曲げるとともに外界光を透過させる反射部と、反射部を覆うコート層と、を有する。
【０００８】
上記虚像表示装置では、反射部がコート層によって覆われている。従って、例えば外界光を歪めることなく透過させてシースルー観察を可能とするために、反射部に対して外界光を透過させる側から透明部材を接合する場合に、接合部分にコート層が介在することで、反射部が溶剤等を含む接着剤から影響を受けてその光学特性が劣化するという事態を回避できる。反射部が的確に保護されるので、反射部の光学的機能である画像光を反射するとともに外界光を透過させる状態が適切に維持され、良好な状態でのシースルー観察が可能となる。なお、上記の反射部には、画像光を折り曲げるとともに外界光を透過させる種々のものが含まれる。つまり、反射部には、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半透過反射膜のみならず、半透過反射性を有する半透過部材や、半透過性のシート、特定波長の光に対してのみ作用し他の波長の光を透過させるホログラム素子等の種々の半透過性の反射部（半透過反射部）が含まれるものとする。
【０００９】
本発明の具体的な側面では、導光装置が、反射部に対向する対向面を有し、コート層を介して対向面と反射部とを接合することによって外界光の観察を可能にする透視部を構成する光透過部材を有する。この場合、透視部により歪みのないシースルー観察が可能となる。
【００１０】
本発明の別の側面では、光透過部材が、コート層と同一の材料で構成されて対向面を形成する対向面形成層を有する。この場合、コート層及び対向面形成層に共通して用いる材料の選択により、例えば光透過部材の接合性をよくすることができる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、導光装置のうち導光部を含む導光部材の本体部分と、光透過部材の本体部分とは、同一の材料で構成される。この場合、導光部材の本体部分と光透過部材の本体部分とでの屈折率差をなくすことができる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、導光部材の本体部分及び光透過部材の本体部分の材料は、シクロオレフィンポリマーである。この場合、高い光透過性を持たせ、かつ、吸湿性を特に抑制でき、より良好な状態でのシースルー観察が可能となる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、導光装置のうち導光部を含む導光部材の本体部分と、光透過部材の本体部分とは、同一の屈折率を有する異なる材料で構成される。この場合、種々の目的に応じて導光部材側と光透過部材側とで用いる材料の選択ができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、コート層が、少なくとも上記第１及び第２の面を含む画像光の導光に寄与する面を保護するハードコート層である。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。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、コート層が、コート材をディップ処理によって塗布することで形成される。この場合、導光装置の形状が比較的複雑であっても、所望の厚さの膜を均一に成膜できる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、導光部が、互いに平行に配置され全反射による導光を可能にする上記第１の面と上記第２の面とを有し、光入射部が、第１の面に対して所定の角度をなす第３の面を有し、光射出部が、第１の面に対して所定の角度をなす第４の面を有する。この場合、反射回数の異なる画像光を同時に合成して１つの虚像を形成する画像光として取り出して、光射出部越しに観察される虚像の表示サイズを大きく確保することができる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、反射部が、第４の面上に形成される。この場合、上記第４の面において、シースルーを可能とする透視部を形成することができる。
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明に係る虚像表示装置の製造方法は、（ａ）画像光を形成する画像表示装置と、（ｂ）画像表示装置から射出された画像光による虚像を形成する投射光学系と、（ｃ１）投射光学系を通過した画像光を内部に取り込む光入射部と（ｃ２）光入射部から取り込まれた画像光を対向して延びる第１及び第２の面での全反射により導く導光部と（ｃ３）導光部を経た画像光を外部へ取出す光射出部と（ｃ４）光射出部と組み合わせることによって外界光の観察を可能にする透視部を構成する光透過部材と（ｃ５）光射出部と光透過部材との間に配置されて画像光を折り曲げるとともに外界光を透過させる反射部とを有する（ｃ）導光装置と、を備える虚像表示装置の製造方法であって、（ｄ）反射部を光射出部側に配置する反射部作製工程と、（ｅ）反射部作製工程において作製された反射部を覆うコート層を成膜するコート層成膜工程と、（ｆ）コート層成膜工程においてコート層に覆われた反射部を間に挟むようにして光射出部と光透過部材とを接合する接合工程と、を有する。
【００１９】
上記虚像表示装置の製造方法では、反射部作製工程で作製された反射部を、コート層成膜工程において成膜されたコート層によって覆っている。従って、外界光を歪めることなく透過させてシースルー観察を可能とするために、反射部に対して外界光を透過させる側から透明部材を接合する接合工程において、接合部分にコート層が介在することで、反射部が溶剤等を含む接着剤から影響を受けてその光学特性が劣化するという事態を回避できる。これにより、製造された虚像表示装置では、反射部が的確に保護されるので、反射部の光学的機能である画像光を反射するとともに外界光を透過させる状態が適切に維持され、良好な状態でのシースルー観察が可能となる。
【００２０】
本発明の具体的な側面では、コート層成膜工程において、コート層となるべきコート材をディップ処理によって塗布するディップ処理工程を含む。この場合、製造される導光装置の形状が比較的複雑であっても、所望の厚さの膜を均一に成膜できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態の虚像表示装置を示す斜視図である。
【図２】（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図であり、（Ｂ）は、本体部分の正面図である。
【図３】（Ａ）は、縦の第１方向に関する光路を展開した概念図であり、（Ｂ）は、横の第２方向に関する光路を展開した概念図である。
【図４】虚像表示装置の光学系における光路を具体的に説明する平面図である。
【図５】（Ａ）は、液晶表示デバイスの表示面を示し、（Ｂ）は、観察者に見える液晶表示デバイスの虚像を概念的に説明する図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、虚像を構成する部分画像を説明する図である。
【図６】（Ａ）は、コート層の成膜前の導光装置を示す図であり、（Ｂ）は、コート層の成膜後の導光部材及び光透過部材を示す図であり、（Ｃ）は、導光部材と光透過部材とを接合した状態を示す図であり、（Ｄ）は、反射防止コートを施した状態を示す図である。
【図７】（Ａ）は、変形例の虚像表示装置の製造におけるコート層の成膜前の導光部材を示す図であり、（Ｂ）は、コート層の成膜後の導光部材及び光透過部材を示す図であり、（Ｃ）は、導光部材と光透過部材とを接合した状態を示す図であり、（Ｄ）は、反射防止コートを施した状態を示す図である。
【図８】（Ａ）は導光部材の正面図であり、（Ｂ）は導光部材の下面図であり、（Ｃ）は導光部材の左側面図であり、（Ｄ）は導光部材の右側面図である。
【図９】（Ａ）は光透過部材の裏面図であり、（Ｂ）は光透過部材のＢＢ断面図であり、（Ｃ）は光透過部材の左側面図であり、（Ｄ）は光透過部材の右側面図である。
【図１０】（Ａ）は、虚像表示装置を構成する第１表示装置の変形例を示す図であり、（Ｂ）は、第１表示装置の別の変形例を示す図である。
【図１１】虚像表示装置を構成する第１表示装置のさらに別の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る虚像表示装置について詳細に説明する。
【００２３】
〔Ａ．虚像表示装置の外観〕
図１に示す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認識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光学パネル１１０と、光学パネル１１０を支持するフレーム１２１と、フレーム１２１のヨロイからテンプルにかけての部分に付加された第１及び第２駆動部１３１，１３２とを備える。ここで、光学パネル１１０は、第１パネル部分１１１と第２パネル部分１１２とを有し、両パネル部分１１１，１１２は、中央で一体的に連結された板状の部品となっている。図面上で左側の第１パネル部分１１１と第１駆動部１３１とを組み合わせた第１表示装置１００Ａ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。また、図面上で右側の第２パネル部分１１２と第２駆動部１３２とを組み合わせた第２表示装置１００Ｂ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。
【００２４】
〔Ｂ．表示装置の構造〕
図２（Ａ）等に示すように、第１表示装置１００Ａは、画像形成装置１０と、導光装置２０とを備える。ここで、画像形成装置１０は、図１における第１駆動部１３１に相当し、導光装置２０は、図１における第１パネル部分１１１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。
【００２５】
画像形成装置１０は、画像表示装置１１と、投射光学系１２とを有する。このうち、画像表示装置１１は、２次元的な照明光ＳＬを射出する照明装置３１と、透過型の空間光変調装置である液晶表示デバイス３２と、照明装置３１及び液晶表示デバイス３２の動作を制御する駆動制御部３４とを有する。
【００２６】
照明装置３１は、赤、緑、青の３色を含む光を発生する光源３１ａと、光源３１ａ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３１ｂとを有する。液晶表示デバイス３２は、照明装置３１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３４は、光源駆動回路３４ａと、液晶駆動回路３４ｂとを備える。光源駆動回路３４ａは、照明装置３１の光源３１ａ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３４ｂは、液晶表示デバイス３２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３４ｂ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。投射光学系１２は、液晶表示デバイス３２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コリメートレンズである。
【００２７】
液晶表示デバイス３２において、第１方向Ｄ１は、投射光学系１２を通る第１光軸ＡＸ１と、後述する導光部材２１の第３反射面２１ｃに平行な特定線とを含む縦断面の延びる方向に対応し、第２方向Ｄ２は、上記第１光軸ＡＸ１と、上記第３反射面２１ｃの法線とを含む横断面の延びる方向に対応する。つまり、液晶表示デバイス３２の位置において、第１方向Ｄ１は、縦のＹ方向に相当し、第２方向Ｄ２は、横のＸ方向に相当する。
【００２８】
導光装置２０は、導光部材２１と光透過部材２３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。
【００２９】
導光装置２０のうち、導光部材２１は、平面視において台形のプリズム状部材であり、側面を構成する第１の面から第４の面として、第１反射面２１ａと、第２反射面２１ｂと、第３反射面２１ｃと、第４反射面２１ｄとを有する。また、導光部材２１は、第１、第２、第３、及び第４反射面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに隣接するとともに互いに対向する第１の側面（上面）２１ｅと第２の側面（下面）２１ｆとを有する。ここで、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂは、ＸＹ面に沿って延び、導光部材２１の厚みｔだけ離間する。また、第３反射面２１ｃは、ＸＹ面に対して４５°以下の鋭角αで傾斜しており、第４反射面２１ｄは、ＸＹ面に対して例えば４５°以下の鋭角βで傾斜している。第３反射面２１ｃを通る第１光軸ＡＸ１と第４反射面２１ｄを通る第２光軸ＡＸ２とは平行に配置され距離Ｄだけ離間している。なお、以下に詳述するが、第１反射面２１ａと第３反射面２１ｃとの間には、稜を除去するように端面２１ｈが設けられている。導光部材２１は、この端面２１ｈも含めると、７面の多面体状の外形を有するものとなっている。
【００３０】
導光部材２１は、対向して延びる第１及び第２の面である第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂによる全反射を利用して導光を行うものであり、導光に際して反射によって折り返される方向と、導光に際して反射によって折り返されない方向とがある。導光部材２１で導光される画像について考えた場合、導光に際して複数回の反射によって折り返される横方向すなわち閉じ込め方向ＤＷ２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂに垂直（Ｚ軸に平行）で、後述するように光源側まで光路を展開した場合に、液晶表示デバイス３２の第２方向Ｄ２に相当する。一方、導光に際して反射によって折り返されないで伝搬する縦方向すなわち非閉じ込め方向ＤＷ１は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂ及び第３反射面２１ｃに平行（Ｙ軸に平行）で、後述するように光源側まで光路を展開した場合に、液晶表示デバイス３２の第１方向Ｄ１に相当する。なお、導光部材２１において、伝搬される光束が全体として向かう主導光方向は、−Ｘ方向になっている。
【００３１】
導光部材２１は、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されている。導光部材２１は、射出成型によって一体的に成型されたブロック状部材を本体部分２０ａとし、本体部分２０ａは、例えば熱又は光重合型の樹脂材料を成型金型内に射出させ熱硬化又は光硬化させることで形成されている。このように導光部材２１は、本体部分２０ａ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。
【００３２】
光入射部Ｂ１は、三角プリズム状の部分であり、第１反射面２１ａの一部である光入射面ＩＳと、光入射面ＩＳに対向する第３反射面２１ｃとを有する。光入射面ＩＳは、画像形成装置１０からの画像光ＧＬを取り込むための裏側又は観察者側の平面であり、投射光学系１２に対向してその第１光軸ＡＸ１に垂直に延びている。第３反射面２１ｃは、矩形の輪郭を有し、その矩形領域全体に、光入射面ＩＳを通過した画像光ＧＬを反射して導光部Ｂ２内に導くための全反射ミラーであるミラー層２５を有する。このミラー層は、導光部材２１の本体部分２０ａの斜面ＲＳ上にアルミ等の蒸着によって成膜を施すことにより形成される。第３反射面２１ｃは、投射光学系１２の第１光軸ＡＸ１又はＸＹ面に対して例えば鋭角α＝２５°〜２７°で傾斜しており、光入射面ＩＳから入射し全体として＋Ｚ方向に向かう画像光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、画像光ＧＬを導光部Ｂ２内に確実に結合させる。
【００３３】
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で折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる第１反射面２１ａと第２反射面２１ｂとを有している。第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂの間隔すなわち導光部材２１の厚みｔは、例えば９ｍｍ程度とされている。ここでは、第１反射面２１ａが画像形成装置１０に近い裏側又は観察者側にあるものとし、第２反射面２１ｂが画像形成装置１０から遠い表側又は外界側にあるものとする。この場合、第１反射面２１ａは、上記の光入射面ＩＳや後述する光射出面ＯＳと共通の面部分となっている。第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂは、屈折率差を利用する全反射面であり、ミラー層等の反射コートが施されていないが、表面の損傷を防止し映像の解像度低下を防止するため、コート層であるハードコート層ＣＣ１で被覆されている。なお、必要であればさらに反射防止コートＡＲで被覆してもよい。
【００３４】
光入射部Ｂ１の第３反射面２１ｃで反射された画像光ＧＬは、まず、第１反射面２１ａに入射し、全反射される。次に、当該画像光ＧＬは、第２反射面２１ｂ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、全体として導光装置２０の奥側の主導光方向すなわち光射出部Ｂ３を設けた＋Ｚ側に導かれる。なお、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂには反射コートが施されていないため、外界側から第２反射面２１ｂに入射する外界光又は外光は、高い透過率で導光部Ｂ２を通過する。つまり、導光部Ｂ２は、外界像の透視が可能なシースルータイプになっている。
【００３５】
光射出部Ｂ３は、三角プリズム状の部分であり、第１反射面２１ａの一部である光射出面ＯＳと、光射出面ＯＳに対向する第４反射面２１ｄとを有する。光射出面ＯＳは、画像光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、光入射面ＩＳと同様に第１反射面２１ａの一部となっており、第２光軸ＡＸ２に垂直に延びている。光射出部Ｂ３を通る第２光軸ＡＸ２と光入射部Ｂ１を通る第１光軸ＡＸ１との距離Ｄは、観察者の頭部の幅等を考慮して例えば５０ｍｍに設定されている。第４反射面２１ｄは、矩形の平坦面であり、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂを経て入射してきた画像光ＧＬを反射して光射出部Ｂ３外に射出させるとともに外界光を透過させるための反射部（半透過反射部）であるハーフミラー層２８を有する。つまり、このハーフミラー層２８は、光透過性を有する半透過反射膜である。ハーフミラー層（半透過反射膜）２８は、導光部材２１のうち第４反射面２１ｄを構成する斜面ＲＲ上に例えば銀等による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２８の画像光ＧＬに対する反射率は、シースルーによる外界光ＧＬ'の観察を容易にする観点で、想定される画像光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２８の画像光ＧＬに対する反射率は、例えば２０％に設定され、画像光ＧＬに対する透過率は、例えば８０％に設定される。
【００３６】
第４反射面２１ｄは、第１反射面２１ａに垂直な第２光軸ＡＸ２又はＸＹ面に対して例えば鋭角α＝２５°〜２７°で傾斜しており、上記ハーフミラー層２８により、導光部Ｂ２の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂを経て入射してきた画像光ＧＬを部分的に反射して全体として−Ｚ方向に向かわせるように折り曲げることで、光射出面ＯＳを通過させる。また、第４反射面２１ｄは、外界光ＧＬ'を部分的に透過させ光射出面ＯＳを通過させる面でもあり、半透過半反射面である。なお、第４反射面２１ｄを透過した画像光の成分は、光透過部材２３に入射し、映像の形成には利用されない。
【００３７】
本実施形態では、第４反射面２１ｄのハーフミラー層２８上においても、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂを被覆するコート層であるハードコート層ＣＣ１が施されている。従って、ハーフミラー層２８は、ハードコート層ＣＣ１によって保護された状態となっている。
【００３８】
光透過部材２３は、導光部材２１の本体と同一の材料で構成され同一の屈折率を有し、第１面２３ａと、第２面２３ｂと、第３面２３ｃとを有する。第１及び第２面２３ａ，２３ｂは、ＸＹ面に沿って延びる。また、第３面２３ｃは、ＸＹ面に対して傾斜しており、導光部材２１の第４反射面２１ｄに対向して平行に配置されている。つまり、光透過部材２３は、第２面２３ｂと第３面２３ｃとに挟まれた楔状の部材を有するものとなっている。光透過部材２３は、導光部材２１と同様に、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されている。光透過部材２３は、射出成型によって一体的に成型されたブロック状部材であり、例えば熱又は光重合型の樹脂材料を成型金型内に射出させ熱硬化又は光硬化させることで形成されている。なお、光透過部材２３の表面には、ハードコート層ＣＣ１と同一材料で構成されるハードコート層ＣＣ２が施されている。
【００３９】
光透過部材２３において、第１面２３ａは、導光部材２１に設けた第１反射面２１ａの延長平面上に配置され、観察者の眼ＥＹに近い裏側にあり、第２面２３ｂは、導光部材２１に設けた第２反射面２１ｂの延長平面上に配置され、観察者の眼ＥＹから遠い表側にある。第３面２３ｃは、接着剤によって導光部材２１の第４反射面２１ｄに接合される矩形の光透過面である。以上の第１面２３ａと第３面２３ｃとなす角度は、導光部材２１の第２反射面２１ｂと第４反射面２１ｄとのなす角度εと等しくなっており、第２面２３ｂと第３面２３ｃとなす角度は、導光部材２１の第１反射面２１ａと第３反射面２１ｃとのなす角度βと等しくなっている。
【００４０】
光透過部材２３と導光部材２１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。すなわち、第１及び第２面２３ａ，２３ｂには、ミラー層等の反射コートが施されていないため、導光部材２１の導光部Ｂ２と同様に外界光ＧＬ'を高い透過率で透過させる。第３面２３ｃも、外界光ＧＬ'を高い透過率で透過可能であるが、導光部材２１の第４反射面２１ｄがハーフミラー層２８を有していることから、第３面２３ｃを通過する外界光ＧＬ'は、例えば２０％減光される。つまり、観察者は、２０％に減光された画像光ＧＬと８０％に減光された外界光ＧＬ'とを重畳させたものを観察することになる。
【００４１】
透視部Ｂ４の構成すなわち光透過部材２３と導光部材２１との接合において、ハーフミラー層２８は、接合部分において挟持された状態となる。このような接合において、例えば接着剤に含まれる溶剤が接着箇所を溶解すること等によってハーフミラー層２８を侵食し、ひいては画像光や外界光によって観察される画像等が劣化したものとなる可能性がある。本実施形態では、光透過部材２３と導光部材２１との接合前にハーフミラー層２８をハードコート層ＣＣ１によって保護した状態とすることで、ハーフミラー層２８が接着剤から影響を受けないようにしている。
【００４２】
〔Ｃ．画像光の光路の概要〕
図３（Ａ）は、液晶表示デバイス３２の縦断面ＣＳ１に対応する第１方向Ｄ１の光路を説明する図である。第１方向Ｄ１に沿った縦断面すなわちＹＺ面（展開後のＹ'Ｚ'面）において、液晶表示デバイス３２から射出された画像光のうち、図中一点鎖線で示す表示領域３２ｂの上端側（＋Ｙ側）から射出される成分を画像光ＧＬａとし、図中二点差線で示す表示領域３２ｂの下端側（−Ｙ側）から射出される成分を画像光ＧＬｂとする。
【００４３】
上側の画像光ＧＬａは、投射光学系１２によって平行光束化され、展開された光軸ＡＸ'に沿って、導光部材２１の光入射部Ｂ１、導光部Ｂ２、及び光射出部Ｂ３を通り、観察者の眼ＥＹに対して平行光束状態で、角度φ１の上方向から傾いて入射する。一方、下側の画像光ＧＬｂは、投射光学系１２によって平行光束化され、展開された光軸ＡＸ'に沿って、導光部材２１の光入射部Ｂ１、導光部Ｂ２、及び光射出部Ｂ３を通り、観察者の眼ＥＹに対して平行光束状態で、角度φ２（｜φ２｜＝｜φ１｜）の下方向から傾いて入射する。以上の角度φ１，φ２は、上下の半画角に相当し、例えば６．５°に設定される。
【００４４】
図３（Ｂ）は、液晶表示デバイス３２の横断面ＣＳ２に対応する第２方向（閉じ込め方向ＤＷ２又は合成方向）Ｄ２の光路を説明する図である。第２方向Ｄ２（閉じ込め方向ＤＷ２又は合成方向）に沿った横断面ＣＳ２すなわちＸＺ面（展開後のＸ'Ｚ'面）において、液晶表示デバイス３２から射出された画像光のうち、図中一点鎖線で示す表示領域３２ｂに向かって右端側（＋Ｘ側）の第１表示点Ｐ１から射出される成分を画像光ＧＬｃとし、図中二点差線で示す表示領域３２ｂに向かって左端側（−Ｘ側）の第２表示点Ｐ２から射出される成分を画像光ＧＬｄとする。図３（Ｂ）中には、参考のため、右寄り内側のから射出される画像光ＧＬｅと、左寄り内側のから射出される画像光ＧＬｆとを追加している。
【００４５】
右側の第１表示点Ｐ１からの画像光ＧＬｃは、投射光学系１２によって平行光束化され、展開された光軸ＡＸ'に沿って、導光部材２１の光入射部Ｂ１、導光部Ｂ２、及び光射出部Ｂ３を通り、観察者の眼ＥＹに対して平行光束状態で、角度θ１の右方向から傾いて入射する。一方、左側の第２表示点Ｐ２からの画像光ＧＬｄは、投射光学系１２によって平行光束化され、展開された光軸ＡＸ'に沿って、導光部材２１の光入射部Ｂ１、導光部Ｂ２、及び光射出部Ｂ３を通り、観察者の眼ＥＹに対して平行光束状態で、角度θ２（｜θ２｜＝｜θ１｜）の左方向から傾いて入射する。以上の角度θ１，θ２は、左右の半画角に相当し、例えば１０°に設定される。
【００４６】
なお、第２方向Ｄ２の横方向に関しては、導光部材２１中で画像光ＧＬｃ，ＧＬｄが反射によって折り返され、反射の回数も異なることから、各画像光ＧＬｃ，ＧＬｄが導光部材２１中で不連続に表現されている。また、観察者の眼ＥＹについては、図２（Ａ）の場合と比較して見ている方向が上下反対となっている。結果的に、横方向に関しては、全体として画面が左右反転するが、後に詳述するように導光部材２１を高精度に加工することで、液晶表示デバイス３２の右半分の画像と液晶表示デバイス３２の左半分の画像とが切れ目なく連続してズレなくつなぎ合わされたものとなる。なお、両画像光ＧＬｃ，ＧＬｄの導光部材２１内での反射回数が互いに異なることを考慮して、右側の画像光ＧＬｃの射出角度θ１'と左側の画像光ＧＬｄの射出角度θ２'とは異なるものに設定されている。
【００４７】
以上により、観察者の眼ＥＹに入射する画像光ＧＬａ，ＧＬｂ，ＧＬｃ，ＧＬｄは、無限遠からの虚像となっており、縦の第１方向Ｄ１に関しては液晶表示デバイス３２に形成された映像が正立し、横の第２方向Ｄ２に関しては液晶表示デバイス３２に形成された映像が反転する。
【００４８】
〔Ｄ．横方向に関する画像光の光路〕
図４は、第１表示装置１００Ａにおける具体的な光路を説明する断面図である。投射光学系１２は、３つのレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を有している。
【００４９】
液晶表示デバイス３２の右側の第１表示点Ｐ１からの画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、投射光学系１２のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を通過することで平行光束化され、導光部材２１の光入射面ＩＳに入射する。導光部材２１内に導かれた画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて等しい角度で全反射を繰り返して、最終的に光射出面ＯＳから平行光束として射出される。具体的には、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、平行光束として導光部材２１の第３反射面２１ｃで反射された後、第１反射角γ１で導光部材２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される（第１回目の全反射）。その後、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、第１反射角γ１を保った状態で、第２反射面２１ｂに入射して全反射され（第２回目の全反射）、次いで再度第１反射面２１ａに入射して全反射される（第３回目の全反射）。結果的に、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて計３回全反射され、第４反射面２１ｄに入射する。画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、この第４反射面２１ｄで第３反射面２１ｃと同一の角度で反射され、光射出面ＯＳからこの光射出面ＯＳに垂直な第２光軸ＡＸ２方向に対して角度θ１の傾きで平行光束として射出される。
【００５０】
液晶表示デバイス３２の左側の第２表示点Ｐ２からの画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、投射光学系１２のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を通過することで平行光束化され、導光部材２１の光入射面ＩＳに入射する。導光部材２１内に導かれた画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて等しい角度で全反射を繰り返して、最終的に光射出面ＯＳから平行光束として射出される。具体的には、画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、平行光束として導光部材２１の第３反射面２１ｃで反射された後、第２反射角γ２（γ２＜γ１）で導光部材２１の第１反射面２１ａに入射し、全反射される（第１回目の全反射）。その後、画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、第２反射角γ２を保った状態で、第２反射面２１ｂに入射して全反射され（第２回目の全反射）、再度第１反射面２１ａに入射して全反射され（第３回目の全反射）、再度第２反射面２１ｂに入射して全反射され（第４回目の全反射）、再々度第１反射面２１ａに入射して全反射される（第５回目の全反射）。結果的に、画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂにおいて計５回全反射され、第４反射面２１ｄに入射する。画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、この第４反射面２１ｄで第３反射面２１ｃと同一の角度で反射され、光射出面ＯＳからこの光射出面ＯＳに垂直な第２光軸ＡＸ２方向に対して角度θ２の傾きで平行光束として射出される。
【００５１】
図４において、導光部材２１を展開した場合に第１反射面２１ａに対応する仮想的な第１面１２１ａと、導光部材２１を展開した場合に第２反射面２１ｂに対応する仮想的な第２面１２１ｂとを描いている。このように展開することにより、第１表示点Ｐ１からの画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２は、光入射面ＩＳに対応する入射等価面ＩＳ'を通過した後、第１面１２１ａを２回通過し第２面１２１ｂを１回通過して光射出面ＯＳから射出されて観察者の眼ＥＹに入射することが分かり、第２表示点Ｐ２からの画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２は、光入射面ＩＳに対応する入射等価面ＩＳ"を通過した後、第１面１２１ａを３回通過し第２面１２１ｂを２回通過して光射出面ＯＳから射出されて観察者の眼ＥＹに入射することが分かる。見方を変えると、観察者は、２つの位置の異なる入射等価面ＩＳ'，ＩＳ"の近傍に存在する投射光学系１２のレンズＬ３を重ねて観察していることになる。
【００５２】
図５（Ａ）は、液晶表示デバイス３２の表示面を概念的に説明する図であり、図５（Ｂ）は、観察者に見える液晶表示デバイス３２の虚像を概念的に説明する図であり、図５（Ｃ）及び５（Ｄ）は、虚像を構成する部分画像を説明する図である。図５（Ａ）に示す液晶表示デバイス３２に設けた矩形の画像形成領域ＡＤは、図５（Ｂ）に示す虚像表示領域ＡＩとして観察される。虚像表示領域ＡＩの左側には、液晶表示デバイス３２の画像形成領域ＡＤのうち中央から右側にかけての部分に相当する第１投射像ＩＭ１が形成され、この第１投射像ＩＭ１は、図５（Ｃ）に示すように右側が欠けた部分画像となっている。また、虚像表示領域ＡＩの右側には、液晶表示デバイス３２の画像形成領域ＡＤのうち中央から左側にかけての部分に相当する投射像ＩＭ２が虚像として形成され、この第２投射像ＩＭ２は、図５（Ｄ）に示すように左半分が欠けた部分画像となっている。
【００５３】
図５（Ａ）に示す液晶表示デバイス３２のうち第１投射像（虚像）ＩＭ１のみを形成する第１部分領域Ａ１０は、例えば液晶表示デバイス３２の右端の第１表示点Ｐ１を含んでおり、導光部材２１の導光部Ｂ２において合計３回全反射される画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２を射出する。液晶表示デバイス３２のうち第２投射像（虚像）ＩＭ２のみを形成する第２部分領域Ａ２０は、例えば液晶表示デバイス３２の左端の第２表示点Ｐ２を含んでおり、導光部材２１の導光部Ｂ２において合計５回全反射される画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２を射出する。液晶表示デバイス３２の画像形成領域ＡＤの中央寄りにおいて第１及び第２部分領域Ａ１０，Ａ２０に挟まれて縦長に延びる帯域ＳＡからの画像光は、図５（Ｂ）に示す重複画像ＳＩを形成している。つまり、液晶表示デバイス３２の帯域ＳＡからの画像光は、導光部Ｂ２において計３回全反射される画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２によって形成される第１投射像ＩＭ１と、導光部Ｂ２において計５回全反射される画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２によって形成される第２投射像ＩＭ２となって、虚像表示領域ＡＩ上で重畳していることになる。導光部材２１の加工が精密で、投射光学系１２によって正確にコリメートされた光束が形成されているならば、重複画像ＳＩについて、２つの投射像ＩＭ１，ＩＭ２の重畳によるズレや滲みを防止することができる。
【００５４】
以上では、液晶表示デバイス３２の右側の第１表示点Ｐ１を含む第１部分領域Ａ１０から射出された画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂによる全反射回数が計３回で、液晶表示デバイス３２の左側の第２表示点Ｐ２を含む第２部分領域Ａ２０から射出された画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２の第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂによる全反射回数が計５回であるとしたが、全反射回数については適宜変更することができる。つまり、導光部材２１の外形（すなわち厚みｔ、距離Ｄ、鋭角α，β）の調整によって、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２の全反射回数を計５回とし、画像光ＧＬ２１，ＧＬ２２の全反射回数を計７回とすることもできる。また、以上では、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２，ＧＬ２１，ＧＬ２２の全反射回数が奇数となっているが、光入射面ＩＳと光射出面ＯＳとを反対側に配置するならば、すなわち導光部材２１を平面視で平行四辺形型にすれば、画像光ＧＬ１１，ＧＬ１２，ＧＬ２１，ＧＬ２２の全反射回数が偶数となる。
【００５５】
〔Ｅ．虚像表示装置の作製工程〕
以下、図６（Ａ）〜６（Ｃ）により、本実施形態に係る虚像表示装置の作製工程について説明する。ここでは、各製造工程のうち特徴的な部分である導光部材２１と光透過部材２３との接合による導光装置２０の作製に関する工程について説明する。
【００５６】
まず、図６（Ａ）に示すように、導光部材２１の本体部分２０ａが準備され、反射膜であるミラー層２５とは透過反射膜であるハーフミラー層２８とが形成される。本体部分２０ａは、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されるが、ここでは、例えばメタクリルスチレンやシクロオレフィンポリマーを材料として射出成型によって成形されるものとする。本体部分２０ａは、導光部材２１の第１〜第４反射面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ（図２（Ａ）等参照）を形成すべき部分である第１〜第４面ＳＦａ，ＳＦｂ，ＳＦｃ，ＳＦｄを有する。これらの面ＳＦａ，ＳＦｂ，ＳＦｃ，ＳＦｄのうち、斜面ＲＳである第３面ＳＦｃの面上において、画像光の反射のために必要な領域にアルミ等を蒸着することによってミラー層２５が成膜され、第３反射面２１ｃが形成される（ミラー層成膜工程）。また、斜面ＲＲである第４面ＳＦｄの面上において、画像光の反射及び外界光の透過のために必要な領域に銀等を蒸着することによってハーフミラー層２８が成膜され、半透過面である第４反射面２１ｄが形成される（反射部作製工程）。
【００５７】
次に、図６（Ｂ）に示すように、ミラー層成膜工程及び反射部作製工程でミラー層２５及びハーフミラー層２８が成膜された状態の本体部分２０ａにおいて、その表面にハードコート層ＣＣ１が成膜される。ハードコート層ＣＣ１は、例えばディップ処理によってコート材を塗布することで、本体部分２０ａの表面全体にほぼ均一な膜厚で形成される（コート層成膜工程）。なお、ハードコート層ＣＣ１の膜厚は、５μｍ程度とすることが望ましい。これにより、ハードコート層ＣＣ１成膜後の形状が、成膜前の本体部分２０ａの形状を維持したものとなり、かつ、ハードコート層ＣＣ１が本体部分２０ａを損傷から防いだり汚れの除去を容易にしたりするといったハードコートとしての機能できる程度の厚さを有するものとなる。この場合、ハードコート層ＣＣ１は、第１及び第２面ＳＦａ，ＳＦｂのみならず第４反射面２１ｄを覆って、光透過部材２３に対向する側の表面Ｓ１を形成し半透過反射膜であるハーフミラー層２８を保護する。つまり、ハードコート層ＣＣ１のうち、第４反射面２１ｄを覆う部分には、半透過反射層保護層として機能しており、また、光透過部材２３が接合された状態では装置の内部側に存在する中間層となる。ハードコート層ＣＣ１のうち、第１及び第２面ＳＦａ，ＳＦｂを覆う部分は、露出する表面を形成する表面コート層となる。なお、ハードコート層ＣＣ１は、第３反射面２１ｃを覆うことでミラー層２５を保護し、また、第１及び第２面ＳＦａ，ＳＦｂを覆うことで第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂを形成している。以上のように、コート層成膜工程を経ることで、第１〜第４反射面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを有する導光部材２１が作製される（導光部材準備工程）。
【００５８】
また、図６（Ｂ）に示すように、導光部材準備工程において導光部材２１が準備されるとともに、導光部材２１に接合する光透過部材２３が準備される（光透過部材準備工程）。光透過部材２３は、本体部分２４ａと、ハードコート層ＣＣ２とを有する。つまり、光透過部材２３は、本体部分２４ａの表面にハードコート層ＣＣ２を成膜したものとなっている。このハードコート層ＣＣ２は、導光部材２１のハードコート層ＣＣ１と同一の材料で構成されており、光透過部材２３の各面２３ａ等を形成している。特に、導光部材２１に対向する面である第３面２３ｃとして、導光部材２１の半透過面である第４反射面２１ｄ側に位置する表面Ｓ１に対向する対向面Ｓ２がハードコート層ＣＣ２によって形成される。言い換えると、ハードコート層ＣＣ２は、対向面Ｓ２を形成する対向面形成層である。なお、ハードコート層ＣＣ２についても、例えばディップ処理によってコート材を塗布することで、所望の膜厚で形成することができる。なお、本体部分２４ａは、本体部分２０ａと同一の材料で射出成型等によって成形される。
【００５９】
次に、図６（Ｃ）に示すように、導光部材２１と光透過部材２３とが、導光部材２１の表面Ｓ１と、光透過部材２３の対向面Ｓ２とにおいて、接着剤等により貼り合わせることで、接合される（接合工程）。
【００６０】
なお、必要であれば、図６（Ｄ）に示すように、接合工程において接合され一体化した導光部材２１と光透過部材２３とにさらに反射防止コートＡＲを成膜してもよい（反射防止コート成膜工程）。以上により、導光装置２０が作製される。
【００６１】
また、以上のようにして作製される導光装置２０の導光部材２１について、例えば反射防止コートＡＲを施さない場合には、図６（Ｃ）において各面について一部拡大して示すように、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂは、最表層に位置するハードコート層ＣＣ１と空気層との界面によって形成される。また、第３反射面２１ｃは、ミラー層２５と第３面ＳＦｃとの界面によって形成される。また、第４反射面２１ｄは、ハーフミラー層２８と第４面ＳＦｄとの界面によって形成される。なお、図６（Ｄ）に示すように、反射防止コートＡＲを成膜する場合には、反射防止コートＡＲと空気層との界面を、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂとすることができる。
【００６２】
以上のように、本実施形態に係る虚像表示装置１００では、導光装置２０の作製において半透過反射膜であるハーフミラー層２８が、ハードコート層ＣＣ１によって覆われている。従って、ハーフミラー層２８のうち外界光を歪めることなく透過させるために透明部材である光透過部材２３を接合する場合に、接合部分にハードコート層ＣＣ１が介在することとなり、半透過反射膜であるハーフミラー層２８が溶剤等を含む接着剤から影響を受けてその光学特性が劣化するという事態を回避できる。半透過反射膜であるハーフミラー層２８が的確に保護されるので、ハーフミラー層２８の光学的機能である画像光を反射するとともに外界光を透過させる状態が適切に維持され、良好な状態でのシースルー観察が可能となる。
【００６３】
また、本実施形態の場合、図６（Ｃ）に示す接合において、接着時の圧着といった物理的な力の作用に対しても、ハードコート層ＣＣ１が緩衝材としての役割を果たすことで、半透過反射膜であるハーフミラー層２８が保護される。
【００６４】
また、本実施形態の場合、接合部分である面Ｓ１，Ｓ２は、同一の材料で構成されるハードコート層ＣＣ１，ＣＣ２によって形成されているので、当該材料を接着するのに適した接着剤を用いることで、必要に足る接着力を確保することができる。従って、導光部材２１の本体部分２０ａ及び光透過部材２３の本体部分２４ａの材料として、直接接合することが一般に困難とされているシクロオレフィンポリマーを用いることができる。シクロオレフィンポリマーを用いた場合、導光部材２１や光透過部材２３の高い光透過性を持たせ、かつ、吸湿性を特に抑制でき、より良好な状態でのシースルー観察が可能となる。
【００６５】
なお、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂでの全反射は、ハードコート層ＣＣ１の屈折率の設定によっており、ハードコート層ＣＣ１の表面側で生じさせることもハードコート層ＣＣ１の内側である面ＳＦａ，ＳＦｂで生じさせることもできる。
【００６６】
以下、図７（Ａ）〜７（Ｄ）により、本実施形態に係る虚像表示装置の一変形例の作製工程について説明する。本変形例では、図７（Ｂ）〜７（Ｄ）に示すように、導光部材２１の本体部分２０ａと光透過部材２３の本体部分２４ａとが、同一の屈折率を有する異なる材料で構成されている。なお、虚像表示装置の作製における各工程については、図６（Ａ）等に示す場合と同様である。
【００６７】
本変形例においても、接合部分である面Ｓ１，Ｓ２は、同一の材料で構成されるハードコート層ＣＣ１，ＣＣ２によって形成されているので、当該材料を接着するのに適した接着剤を用いることで、本体部分２０ａ，２４ａの材料が異なっていても、必要に足る接着力を確保することができる。
【００６８】
また、本体部分２０ａ，２４ａの材料を同一の屈折率を有するものとすることで、歪みのない良好な状態でのシースルー観察が可能となる。
【００６９】
〔Ｆ．その他〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７０】
上記実施形態では、半透過反射膜であるハーフミラー層２８を被覆するコート層としてハードコート層ＣＣ１を利用しているが、半透過反射膜をハードコート層以外のコート層で覆うものとしてもよい。また、反射防止コートＡＲを施す場合には、導光部材２１と光透過部材２３との接合後に成膜するものとしているが、ハードコート層ＣＣ１の成膜後であって導光部材２１と光透過部材２３との接合の前に反射防止コートＡＲを成膜することで、ハードコート層ＣＣ１と反射防止コートＡＲとによってハーフミラー層２８を被覆する構成も考えられる。
【００７１】
光透過部材２３の形状は、導光部材２１を横すなわちＸ方向に延長するものに限らず、導光部材２１を上下から挟むように拡張した部分を含むものとできる。例えば、図８（Ａ）〜８（Ｄ）及び図９（Ａ）〜９（Ｄ）に示すような導光部材２１及び光透過部材２３の組み合わせが考えられる。なお、これらの比較的複雑な形状の導光部材２１及び光透過部材２３であっても、例えばディップ処理によってハードコート層ＣＣ１，ＣＣ２を成膜することで、全体に比較的薄い膜を均一に成膜できる。なお、ハードコート層ＣＣ１，ＣＣ２の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、ロールコート方式、湿式のコート方式等も適用可能である。導光部材２１等の形状が比較的単純な場合には、上記のような種々の方法で、所望の膜厚のハードコート層ＣＣ１，ＣＣ２を形成できる。
【００７２】
上記実施形態では、半透過反射部であるハーフミラー層２８を、例えば銀等による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半透過反射膜としているが、これに限らず、半透過反射性を有する半透過部材や、半透過性のシート等によって半透過反射部を構成するものとしてもよい。また、例えば図１０（Ａ）に示すように、ミラー層２５やハーフミラー層２８（図２（Ａ）等参照）に代えて、ホログラム素子ＨＥ１，ＨＥ２によって第３反射面２１ｃや第４反射面２１ｄを形成するものとしてもよい。つまり、画像光を折り曲げるとともに外界光を透過させる半透過反射部をホログラム素子ＨＥ２で構成するものとしてもよい。この場合、画像表示装置１１は、光源として、例えば３色の光束を発生するＬＥＤ光源を有し、ホログラム素子ＨＥ１，ＨＥ２は、当該３色に応じた３層構造のホログラム層を有するものとする。これにより、ホログラム素子ＨＥ１，ＨＥ２は、第３反射面２１ｃや第４反射面２１ｄの近辺に形成された仮想的なミラーとして、画像表示装置１１からの各色光を所望の方向に反射させる機能を有するものとなる。つまり、ホログラム素子８２５は、画像光の反射方向の調整を可能とする。また、ホログラム素子ＨＥ１，ＨＥ２を用いる場合、各色光を所望の方向に反射できる。従って、例えば図１０（Ｂ）に示すように、第３及び第４反射面２１ｃ，２１ｄを第１反射面２１ａに対して傾斜させることなく、第２反射面２１ｂを延長した第１反射面２１ａに平行な面上にホログラム素子ＨＥ１，ＨＥ２を形成する構成とすることもできる。なお、ホログラム素子ＨＥ２は、特定波長帯の光に対してのみ作用し他の波長帯の光を透過させるため、外界光を通過させてシースルー観察が可能となっている。
【００７３】
上記の説明では、光入射部Ｂ１と導光部Ｂ２と光射出部Ｂ３とを備える導光装置２０を用いたが、光入射部Ｂ１や光射出部Ｂ３において、平面ミラーを用いる必要はなく、球面又は非球面の曲面ミラーによってレンズ的な機能を持たせることもできる。さらに、図１１に示すように、光入射部Ｂ１として、導光部Ｂ２から分離したプリズム又はブロック状のリレー部材１１２５を用いることができ、このリレー部材１１２５の入射出射面や反射内面にレンズ的な機能を持たせることもできる。なお、導光部Ｂ２を構成する導光体２６には、画像光ＧＬを反射によって伝搬させる第１及び第２の面である第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂが設けられているが、これらの反射面２１ａ，２１ｂは、互いに平行である必要はなく、曲面とすることもできる。
【００７４】
上記実施形態では、照明装置３１からの照明光ＳＬに特に指向性を持たせていないが、照明光ＳＬに液晶表示デバイス３２の位置に応じた指向性を持たせることができる。これにより、液晶表示デバイス３２を効率的に照明することができ、画像光ＧＬの位置による輝度ムラを低減できる。
【００７５】
上記実施形態では、液晶表示デバイス３２の表示輝度を特に調整していないが、図５（Ｂ）等に示すような投射像ＩＭ１，ＩＭ２の範囲や重複に応じて表示輝度の調整を行うことができる。
【００７６】
上記実施形態では、画像表示装置１１として、透過型の液晶表示デバイス３２等を用いているが、画像表示装置１１としては、透過型の液晶表示デバイス３２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３２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１１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。
【００７７】
上記実施形態の虚像表示装置１００では、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及び導光装置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と導光装置２０とを設け画像を片眼視する構成にしてもよい。
【００７８】
上記実施形態では、光入射面ＩＳを通る第１光軸ＡＸ１と光入射面ＩＳを通る第２光軸ＡＸ２とが平行であるとしたが、これらの光軸ＡＸ１，ＡＸ２を非平行とすることもできる。
【００７９】
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。
【００８０】
上記の説明では、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂ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反射面２１ａ，２１ｂ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、第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂ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第１及び第２反射面２１ａ，２１ｂの全体又は一部がコートされていてもよい。
【００８１】
上記の説明では、導光部材２１が眼ＥＹの並ぶ横方向に延びているが、導光部材２１は、縦方向に延びるものとできる。この場合、光学パネル１１０は、直列的ではなく並列的に平行配置されることになる。
【符号の説明】
【００８２】
１０…画像形成装置、  １１…画像表示装置、  １２…投射光学系、  ２０…導光装置、  ２０ａ…本体部分、  ２１…導光部材、  ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…反射面、  ２１ｅ…第１の側面（上面）、  ２１ｆ…第２の側面（下面）、  ２１ｈ…端面、  ２３…光透過部材、  ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…面、  ２４ａ…本体部分、  ２５…ミラー層、  ２８…ハーフミラー層（半透過反射膜）、  ３１…照明装置、  ３２…液晶表示デバイス、  ３２ｂ…表示領域、  ３４…駆動制御部、  １００…虚像表示装置、  １００Ａ，１００Ｂ…表示装置、  １１０…光学パネル、  １２１…フレーム、  １３１，１３２…駆動部、  ＡＸ１…第１光軸、  ＡＸ２…第２光軸、  Ｂ１…光入射部、  Ｂ２…導光部、  Ｂ３…光射出部、  Ｂ４…透視部、  ＣＣ…接着層、  ＥＹ…眼、  ＦＳ…平坦面、  ＧＬ…画像光、  ＧＬ'…外界光、  ＧＬ１１，ＧＬ１２，ＧＬ２１，ＧＬ２２…画像光、  ＩＭ１，ＩＭ２…投射像、  ＩＳ…光入射面、  Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…レンズ、  ＯＳ…光射出面、  Ｐ１…表示点、  Ｐ２…表示点、  ＳＬ…照明光、  ＣＣ１…ハードコート層（コート層）、  ＣＣ２…ハードコート層（対向面形成層）、  ＡＲ…反射防止コート
【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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【図１０】
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【図１１】
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