(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の眼前に虚像を表示する画像表示装置であって、
a)二次元的な画像情報を形成する表示部を含み、該画像上の各部位で角度が異なる平行光束を形成して画像光として後記第１のライトガイドに入射させる画像出射部と、
b)透明な基板と、前記画像光を該基板の内部に案内する入射部と、該入射部により該基板の内部に案内され該基板内を進行して来た画像光を該基板の外部に射出させる射出部と、を有する第１のライトガイドと、
c)前記第１のライトガイドにおいて前記射出部により画像光が射出される側の基板外面に面する第一面とそれに対向する第二面を有する透明な基板と、前記第１のライトガイドから射出された画像光を該基板の内部に案内する入射部と、該入射部により案内され、該基板の第一面と第二面との間で反射しながら該基板内を進行して来た画像光を外部に射出させて使用者の眼に導く射出部と、を有する第２のライトガイドと、
を備え、前記第１のライトガイドの基板の少なくともいずれかの面にあって該第１のライトガイドの入射部により該基板の内部に案内された画像光が一度も反射することなく最初に到達する可能性がある部分に、該基板の内部側からの光の反射を防止する又は低減する反射抑止部を設けることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記反射抑止部は、前記第１のライトガイドの基板と同じ又は近い屈折率を有する透明な材料から成り、該基板の外面に密着して設けられた板状部材であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記反射抑止部は、前記第１のライトガイドの基板と同じ又は近い屈折率を有する透明な板状部材と、該板状部材と該基板との間に間隙に充填された、該板状部材と該基板との両方の屈折率と同じ又は近い屈折率を有する流体と、を含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記反射抑止部は、光の反射や散乱を抑えながら光を吸収する作用を有する部材であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項２に記載の画像表示装置であって、
前記第１のライトガイドの射出部は複数の部分反射面であり、該複数の部分反射面のうちの前記入射部から最も遠い位置にある部分反射面を透過した画像光が到達する可能性がある部分に光を吸収する作用を有する反射抑止部を設けることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像情報を虚像として使用者の眼前に表示する画像表示装置に関する。本発明は、ヘルメットマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ、眼鏡型ディスプレイ（いわゆるスマートグラス）などの画像表示装置に好適である。
【背景技術】
【０００２】
自動車や電車では、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示素子に表示された画像をフロントガラスやコンバイナに投影して運転者側に反射させることにより、運転者の眼前に虚像による表示画像を形成するヘッドアップディスプレイが使用されている。また、航空機では、同様の仕組みにより、操縦者が頭部に着用するヘルメットに設けられたコンバイナに画像を投影し、操縦者の眼前に虚像による表示画像を形成するヘルメットマウントディスプレイが使用されている。また最近では、スマートグラス等と呼ばれる、眼鏡型或いは頭部装着型のヘッドマウントディスプレイも普及し始めている。【０００３】
こうした画像表示装置には使用者の眼前に虚像を表示するための光学系として様々な方式のものが知られているが、その一つとして、ライトガイド（導光板）を用いた方式がある。
図５は特許文献１、２等に開示されている、ライトガイドを用いた従来の画像表示装置の一例における概略的な光路構成図である。ここでは説明の便宜上、図中に示すように互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を定めている。【０００４】
この画像表示装置は、光源部１、表示素子２、コリメート光学系３、及びライトガイド５０を備える。ここでは表示素子２は透過型液晶表示素子であり、光源部１はいわゆる透過型液晶表示素子に対するバックライト光源である。光源部１から出射した光は表示素子２を背面側から照明し、その表示素子２の表示面上に形成された画像を情報として含む光（以下「画像光」という）が該表示素子２から射出される。コリメート光学系３は、表示素子２の表示面上の各点（画素）から射出された画像光を、それぞれ略平行な光束としてライトガイド５０に導入する。したがって、コリメート光学系３からライトガイド５０に導入される光は、それぞれが表示素子２の表示面上に形成される画像の異なる部位の情報を含み、異なる角度で以てライトガイド５０に入射する平行光束の集合である。【０００５】
ライトガイド５０は、共にｙ−ｚ平面に平行であって互いに対向している第一面５００ａ及び第二面５００ｂと、共にｘ−ｚ平面に平行である図示しない（紙面の手前側と向こう側とに存在している）第三面及び第四面と、を有する偏平立方体形状である透明な基板５００を含む。この基板５００の内部に、一つの入射側反射面５０１と、第１乃至第３なる複数（この例では３枚）の射出側反射面５０２ａ〜５０２ｃと、が形成されている。入射側反射面５０１は第三面及び第四面に垂直であり、第一面５００ａ及び第二面５００ｂに対して傾斜している。複数の射出側反射面５０２ａ〜５０２ｃは同様に第三面及び第四面に垂直であり、第一面５００ａ及び第二面５００ｂに対して傾斜しており、且つそれらは互いに平行である。ここでは、入射側反射面５０１はミラー等による反射面（理想的には全反射面）である。一方、射出側反射面５０２ａ〜５０２ｃは部分反射面、即ち、照射された光の一部を反射させ、残りを透過させるビームスプリッタ又はハーフミラーである。【０００６】
上述したように表示素子２の表示面上に形成される画像の異なる部位の情報を含む画像光は平行光束として異なる角度で以てライトガイド５０の基板５００内部に入射し、入射側反射面５０１で反射される。この反射された光束が第一面５００ａと第二面５００ｂとで繰り返し反射されつつ基板５００の内部を透過し、第１の射出側反射面５０２ａに達する。第１の射出側反射面５０２ａは到達した画像光の一部を反射させ、残りを透過させる。透過した画像光は次の第２の射出側反射面５０２ｂに到達し、その光の一部は反射され、残りは透過する。第３の射出側反射面５０２ｃも同様である。したがって、ライトガイド５０の基板５００の内部を透過してきた画像光の一部は複数の射出側反射面５０２ａ〜５０２ｃで順次それぞれ反射され、第二面５００ｂを透過して基板５００の外部に射出する。そして、各射出側反射面５０２ａ〜５０２ｃで反射された画像光はそれぞれ所定の角度で以て使用者の眼Ｅに入射する。【０００７】
以上のようにこの画像表示装置では、表示素子２の表示面上に形成された画像が虚像として使用者の眼前に表示される。また、ライトガイド５０の基板５００は透明であり、射出側反射面５０２ａ〜５０２ｃは部分反射面であるため、使用者はライトガイド５０を通して前方の風景を視認することもできる。即ち、この画像表示装置はシースルー型の画像表示装置であり、前方の風景に任意の虚像を重畳して表示することができる。【０００８】
上記画像表示装置は１枚のライトガイドを用いたものであるが、画像光の全体的な伝搬方向が略直交する方向となるように２枚のライトガイドを組み合わせた構成の画像表示装置も従来知られている。【０００９】
例えば特許文献３に記載の画像表示装置では、第１ライトガイドに導入された画像光は図５に示したライトガイドにおける画像光と同じように、入射側反射面でほぼ全反射されたあと、基板の対向する二つの面の間で繰り返し反射されつつ部分反射面である出射側反射面に到達し、出射側反射面で反射されて第１ライトガイドから出射される。その出射された画像光は第１ライトガイドと接している第２ライトガイドの基板に導入され、その第２ライトガイドの基板内に設けられている入射側反射面でほぼ全反射される。そして、その反射された画像光は第２ライトガイドの基板の対向する二つの面の間を繰り返し反射されつつ進行し、出射側反射面に達して部分的に反射されて第２ライトガイドから出射され、使用者の眼に入射する。【００１０】
このように二つのライトガイドを組み合わせることで、表示素子から発せられる画像光による虚像を互いに直交する２軸方向に拡大して使用者の眼前に表示させることができる。以下、本明細書では、こうした複数のライトガイドを用いた画像表示装置を、単に画像表示装置という。【００１１】
ライトガイドには様々な光路構成のものがあり、上述したように基板の対向する二面の間で画像光を繰り返し反射させるのではなく、基板内を直進して部分反射面である出射側反射面に到達し該出射側反射面で反射されることで基板の外側に取り出される画像光のみを利用するライトガイド（以下、このようなライトガイドを「直進型ライトガイド」ということとする）も知られている。こうした直進型ライトガイドを画像表示装置の第１ライトガイドとして用いると、光学系を小形化することができる。何故なら、基板の対向面の間で画像光を反射させる場合、光路が長く、角度を持った光束が拡がることにより光学系が大形化するのに対し、直進型ライトガイドを用いた場合には光路が短く、こうした光束の拡がりを抑制できるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４５０８６５５号公報
【特許文献２】特許第５６９８２９７号公報
【特許文献３】国際公開第２０１１／０２４２９１号パンフレット
【特許文献４】特許第５２９９３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述したような直進型ライトガイドを第１ライトガイドとした画像表示装置では次のような問題がある。直進型ライトガイドでは、基板内に形成されている入射側反射面で略全反射された画像光が基板の対向する二つの面にできるだけ当たらないように、該画像光を出射側反射面まで導くことが必要である。そのため、繰り返し反射を利用して画像光を伝搬させるライトガイドに比べて、直進型ライトガイドでは基板を厚くする必要がある。それでも、入射側反射面で略全反射された画像光の一部が基板の第一面や第二面に当たることがある。そうなると、基板の第一面や第二面への入射角が大きな画像光はそれら面で反射してしまい、そうした反射光が出射側反射面で反射されて第１ライトガイドから出射する。このときの出射光は、第１ライトガイドの基板内で第一面や第二面に当たることなく出射側反射面に当たって反射されて出射する光とは、その出射方向（角度）が相違する。そのため、こうした光は迷光となり、例えばゴースト像を生じて虚像の視認性を低下させるおそれがある。【００１４】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、直進型ライトガイドを第１ライトガイドとして用いた画像表示装置において、該第１ライトガイドにおける迷光の発生を低減して、使用者の眼前に表示される虚像の視認性を向上させることをその主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために成された本発明は、使用者の眼前に虚像を表示する画像表示装置であって、
a)二次元的な画像情報を形成する表示部を含み、該画像上の各部位で角度が異なる平行光束を形成して画像光として後記第１のライトガイドに入射させる画像出射部と、
b)透明な基板と、前記画像光を該基板の内部に案内する入射部と、該入射部により該基板の内部に案内され該基板内を進行して来た画像光を該基板の外部に射出させる射出部と、を有する第１のライトガイドと、
c)前記第１のライトガイドにおいて前記射出部により画像光が射出される側の基板外面に面する第一面とそれに対向する第二面を有する透明な基板と、前記第１のライトガイドから射出された画像光を該基板の内部に案内する入射部と、該入射部により案内され、該基板の第一面と第二面との間で反射しながら該基板内を進行して来た画像光を外部に射出させて使用者の眼に導く射出部と、を有する第２のライトガイドと、
を備え、前記第１のライトガイドの基板の少なくともいずれかの面にあって該第１のライトガイドの入射部により該基板の内部に案内された画像光が一度も反射することなく最初に到達する可能性がある部分に、該基板の内部側からの光の反射を防止する又は低減する反射抑止部を設けることを特徴としている。
【００１６】
上記第１、第２のライトガイドにおける入射部は、基板の内部又は表面に設けられたミラー等による反射面、体積ホログラフィック回折格子等のホログラフィック素子、又は  基板の表面に設けられ光の進行方向を曲げる屈折面などである。一方、第１、第２のライトガイドにおける射出部はビームスプリッタやハーフミラーなどの部分反射面、或いは体積ホログラフィック回折格子等のホログラフィック素子などである。【００１７】
本発明では、画像出射部から出射した画像光が、第１のライトガイドの基板内部及び第２のライトガイドの基板内部を経て最終的に使用者の眼に入射することで、使用者の眼前に二次元的な画像情報を含む虚像が形成される。第１のライトガイドの入射部によりその基板の内部に導入された画像光の多くは基板と外界（基板外部の領域）との境界面に当たることなく射出部まで直進し、該射出部で例えば反射されて基板から外部へと取り出される。そして、第１のライトガイドから取り出された画像光は第２のライトガイドに入射する。【００１８】
第１のライトガイドの入射部が例えば反射面である場合、その反射面に当たる位置によっては該反射面で反射された画像光は射出部に到達する前に基板の境界面の一部に当たる可能性がある。本発明に係る画像表示装置における第１のライトガイドでは、その基板の境界面にあって画像光が当たる可能性がある部分に反射抑止部が設けられているため、該反射抑止部によって、基板内部側から該境界面に当たった画像光は反射することなく反射抑止部に入る。反射抑止部としては、大別して、ライトガイドの基板と同等の透明（又は半透明）である部材が用いられる場合と、それ自体が光を吸収する作用を有する部材が用いられる場合とがあるが、後者の場合には、基板の境界面に達した画像光は反射せずに反射抑止部に吸収されるので、基板の境界面で反射して射出部に到達する画像光は殆ど無くなる。また、前者の場合、反射抑止部の外側（第１のライトガイドの基板側とは反対側）の界面に達した画像光は該界面で反射して基板内に戻って来る可能性はあるものの、反射抑止部を設けた分だけ反射する位置が射出部に近い側にずれるため、基板内に戻って来る反射光の量は反射抑止部を設けない場合に比べて大きく減る。【００１９】
画像出射部から第１のライトガイドに画像光が入射される際に、画像上の一つの部位から放出された光（つまりは同じ画像情報を有している光）は互いに略平行に第１のライトガイドに入射する。そのため、同じ画像情報を有して入射部から基板内に案内され射出部に向かう画像光も互いに略平行に進行し、途中で一度も反射することなく射出部に達して射出部により基板から取り出される画像光（以下、これを「正規の画像光」という）も略平行である。一方、入射部から射出部に向かう途中で基板の境界面で反射されて射出部に達する画像光は、上述したように途中で反射せずに射出部に到達する正規の画像光とは異なる角度で該射出部に入射するため、該射出部で取り出される画像光は正規の画像光とは異なる方向に向かう迷光となる。【００２０】
本発明では上述したように、反射抑制部を設けたことで入射部から射出部に到達する途中で反射する画像光が殆ど無くなる又は従来よりも減るので、第１のライトガイドから出射する迷光を無くす又は少なくすることができる。また、入射部から射出部に到達する途中で反射抑止部に達し、反射抑止部の外側の界面で反射された画像光が迷光となって第２のライトガイドに入る場合でも、第１のライトガイドの入射部から射出部まで直接到達して該射出部で取り出される正規の画像光とは空間的に分離されるため、最終的に該迷光は使用者の眼に到達しないか或いは正規の画像光により形成される虚像に重ならない。つまり、反射抑止部で反射されて生じる迷光は実質的に目的とする虚像の視認性を殆ど妨げない。その結果、第２のライトガイドを通して使用者の眼前に表示する虚像の視認性を向上させることができる。【００２１】
上述したように、本発明において上記反射抑止部は様々な態様を採り得る。
具体的には反射抑止部は、従来の境界面であれば基板の内部側から到来した光を反射させてしまうような大きな入射角で以て当たった光を透過させる機能を有するものであればよい。即ち、基板と同じ又は近い屈折率を有する透明な材料から成り、基板の外面に密着する形状の板状部材を反射抑止部として用いることができる。【００２２】
また、上記透明な板状部材は第１のライトガイドの基板の外面に密着していなくても、例えば該板状部材と基板との間に間隙があり、該間隙に充填された、該板状部材と基板との両方の屈折率に近い屈折率を有する液体等の流体と上記板状部材とを合わせて反射抑止部としてもよい。【００２３】
こうした反射抑止部であれば、第１のライトガイドの射出部から比較的小さな入射角で以て基板の境界面に当たる光は、該境界面を通過して反射抑止部である透明な板状部材の内部に入り、さらにその板状部材の外側の界面も透過して外部へ出射し得る。したがって、この場合には、第１のライトガイドから第２のライトガイドへの画像光の導入経路に上記反射防止部が設けられていても構わない。【００２４】
また上記反射抑止部は、光の反射や散乱を抑えながら光を吸収する作用を有する部材であってもよい。こうした部材は例えば、基板の表面に塗布される反射防止剤や基板の表面に貼り付けられる光吸収シートなどである。【００２５】
こうした部材は第１のライトガイドの射出部から比較的小さな入射角で以て基板の境界面に当たる光も吸収してしまうため、第１のライトガイドから第２のライトガイドへの画像光の導入経路を避けて反射防止部を設ける必要がある。また、当然のことながら、こうした反射防止部は外部からライトガイドの基板への光の入射も妨げるから、画像出射部から第１のライトガイドの基板に画像光が入射する部分にも避けて反射防止部を設けることが必要である。【００２６】
また本発明において好ましくは、前記第１のライトガイドの射出部は複数の部分反射面であり、該複数の部分反射面のうちの前記入射部から最も遠い位置にある部分反射面を透過した画像光が到達する可能性がある部分に光を吸収する作用を有する反射抑止部を設けるとよい。
これにより、第１のライトガイドから出射する迷光を一層少なくすることができ、使用者の眼前に表示する虚像の視認性の向上に一層有利である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、使用者の眼前に表示される虚像におけるゴースト像などの発生を軽減することができ、視認性の高い画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例である画像表示装置における光学系を真横（ｙ軸方向）から見たときの概略構成図。
【図２】本実施例の画像表示装置における光学系を真上（ｚ軸方向）から見たときの概略構成図。
【図３】本実施例の画像表示装置における光学系を使用者の側から見たときの概略構成図。
【図４】図２の状態における第１ライトガイドの基板内の詳細な光路構成図。
【図５】従来の画像表示装置の一例における光学系の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の一実施例である画像表示装置について、添付図面を参照して説明する。
図１は本実施例の画像表示装置における光学系を真横（ｙ軸方向）から見たときの概略構成図、図２はその光学系を真上（ｚ軸方向）から見たときの概略構成図、図３はその光学系を使用者の側から見たときの概略構成図である。また、図４は図２の状態における第１ライトガイドの基板内の詳細な光路構成図である。
【００３０】
本実施例の画像表示装置は、光源部１、表示素子２、コリメート光学系３、第１ライトガイド１０、及び第２ライトガイド２０、を備える。光源部１、表示素子２及びコリメート光学系３は本発明における画像出射部に相当し、図５で説明した従来の画像表示装置における光源部１、表示素子２、コリメート光学系３と同じものを用いることができるが、これに限るものではない。例えば表示素子２としては、透過型液晶表示素子に代えて、反射型液晶表示素子や有機ＥＬディスプレイ、或いは、ＤＭＤ（デジタルマクロミラーデバイス）、ＭＥＭＳミラー、プロジェクタなどを用いることもできる。
【００３１】
表示素子２として反射型液晶表示素子やＤＭＤが使用される場合には、光源部１は該液晶表示素子やＤＭＤを前面側から照明するものを用いる。また表示素子２として有機ＥＬディスプレイなどの自己発光型の表示素子が使用される場合には、該表示素子２に光源部１が内蔵されているとみなすことができる。また表示素子２として角度が走査されるＭＥＭＳミラーが使用される場合には、光源部１として該ＭＥＭＳミラーに向けて細いレーザ光を照射するレーザ光源を用い、コリメート光学系３は省略するか、或いは平行光を微調整する目的でコリメート光学系３を用いればよい。また、画像形成のためにプロジェクタを用いる場合には、光源部１がプロジェクタ、表示素子２がプロジェクタスクリーンとみなすことができる。
【００３２】
第１ライトガイド１０は全体としてｙ軸方向に細長い略立方体形状の部材であり、共にｙ−ｚ平面に平行であってｘ軸方向に離れて対向する第一面１１ａ及び第二面１１ｂと、共にｘ−ｙ平面に平行であってｚ軸方向に離れて対向する第三面１１ｃ及び第四面１１ｄと、共にｘ−ｚ平面に平行であってｙ軸方向に離れて対向する第五面１１ｅ及び第六面１１ｆとを有する基板１１を備える。基板１１は例えばポリカーボネート樹脂や石英ガラスなどの透明体である。この基板１１の内部に、ｙ軸方向の長さの略中央のｘ−ｚ平面を挟んで略対称にそれぞれ、１枚の入射側反射面１２、１４と複数（本例では６枚）の射出側反射面１３ａ〜１３ｆ、１５ａ〜１５ｆとが形成されている。
【００３３】
入射側反射面１２、１４は第三面１１ｃ及び第四面１１ｄに垂直であり、第一面１１ａ及び第二面１１ｂに対し所定角度で傾斜している。また、複数の射出側反射面１３ａ〜１３ｆ、１５ａ〜１５ｆも同様に、それぞれ第三面１１ｃ及び第四面１１ｄに垂直であり、第一面１１ａ及び第二面１１ｂに対して所定角度で傾斜している。複数の射出側反射面１３ａ〜１３ｆ、１５ａ〜１５ｆはそれぞれ平行に配置されている。入射側反射面１２、１４はミラー等による反射面（好ましくは全反射面）であり、射出側反射面１３ａ〜１３ｆ、１５ａ〜１５ｆは所定の反射率特性（透過率特性）を有する部分反射面である。
【００３４】
第１ライトガイド１０にあって、基板１１の第一面１１ａと第二面１１ｂにはそれぞれ、基板１１と同じ材料から成る（つまりは同じ屈折率を有する）所定厚さの平板１６、１７が貼り付けられている。なお、基板１１と屈折率が同じ又は近ければ、平板１６、１７の材料は必ずしも基板１１と同じである必要はない。また、基板１１の第五面１１ｅと第六面１１ｆにはそれぞれ、光を吸収する光吸収シート１８が貼り付けられている。
【００３５】
第２ライトガイド２０は全体としてｙ−ｚ面内で延展する平板状の部材であり、共にｙ−ｚ平面に平行であってｘ軸方向に離れて対向する第一面２１ａ及び第二面２１ｂと、共にｘ−ｙ平面に平行であってｚ軸方向に離れて対向する第三面２１ｃ及び第四面２１ｄと、共にｘ−ｚ平面に平行であってｙ軸方向に離れて対向する第五面２１ｅ及び第六面２１ｆとを有する基板２１を備える。基板２１は基板１１と同じく、例えばポリカーボネート樹脂や石英ガラスなどの透明体である。この基板２１の内部に、１枚の入射側反射面２２と複数（本例では３枚）の射出側反射面２３ａ〜２３ｃとが形成されている。
【００３６】
入射側反射面２２は第五面２１ｅ及び第六面２１ｆに垂直であり、第一面２１ａ及び第二面２１ｂに対し所定角度で傾斜している。また、複数の射出側反射面２３ａ〜２３ｃも同様に、それぞれ第五面２１ｅ及び第六面２１ｆに垂直であり、第一面２１ａ及び第二面２１ｂに対して所定角度で傾斜している。複数の射出側反射面２３ａ〜２３ｃはそれぞれ平行に配置されている。入射側反射面２２はミラー等による反射面（好ましくは全反射面）であり、射出側反射面２３ａ〜２３ｃは所定の反射率特性（透過率特性）を有する部分反射面である。
【００３７】
本実施例の画像表示装置において、光源部１からの照明光を受けて表示素子２で画像光が形成される。この画像光はコリメート光学系３によって略平行光化され、第１平板１６を通過して第１ライトガイド１０の基板１１の内部に導入される。コリメート光学系３から第１ライトガイド１０に導入される画像光は、それぞれが表示素子２の表示面上に形成される二次元的な画像の異なる部位の情報を含み、異なる角度で第１ライトガイド１０に入射する平行光束の集合である。平板１６と基板１１とは屈折率が等しいので、図４に示すように平板１６に対し所定の入射角で以て入射した画像光は平板１６の外面で屈折したあと、平板１６と基板１１との境界面では直進して該基板１１の内部に導入される。
【００３８】
いま、図４に示す、基板１１の略半分の範囲に着目すると、大部分の画像光は基板１１内で入射側反射面１２により反射されたあと複数の射出側反射面１３ａ〜１３ｆに向かって基板１１の内部を進行し、入射側反射面１２に最も近い位置にある射出側反射面１３ａに達する。射出側反射面１３ａは到達した光束の一部を反射させ、残りを透過させる。透過した光は次の射出側反射面１３ｂに到達し、その光束の一部は反射され、残りは透過する。そのあとの射出側反射面１３ｃ〜１３ｆも同様である。したがって、第１ライトガイド１０の基板１１の内部を直進してきた光束は複数の射出側反射面１３ａ〜１３ｆでそれぞれ反射され、基板１１の第二面１１ｂの外側に設けられている第２平板１７を透過して外部に射出される。図４では見えていない基板１１の反対側の略半分の範囲でも同様に、第１ライトガイド１０の入射側反射面１４で反射され、基板１１の内部を直進してきた光束は複数の射出側反射面１５ａ〜１５ｆでそれぞれ反射され、第２平板１７を透過して外部に射出される。これら射出光が正規の画像光である。
【００３９】
図４中に示すように、第１ライトガイド１０には同じ画像情報を含む光束Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4（当然、これは一部であり、他に同じ画像情報を含む光束は多数存在する）が略平行に入射する。これら光束は同じ入射角で以て入射側反射面１２に当たるが、その当たる位置に応じて、入射側反射面１２で反射された画像光の多く（図４では光束Ｌ1、Ｌ2）は直接、射出側反射面１３ａ〜１３ｆに到達するものの、一部の画像光（図４では光束Ｌ3、Ｌ4）は基板１１の第一面１１ａに当たってしまう。この画像光が第一面１１ａに当たるときの入射角は大きいため、第１平板１６が無い状態であると第一面１１ａで画像光は反射されて基板１１内部側へと戻る。この第一面１１ａでの反射された画像光は入射側反射面１２から直進して来る光束Ｌ1、Ｌ2とは異なる入射角で以て射出側反射面１３ａ〜１３ｆに当たるため、それら光束Ｌ1、Ｌ2とは異なる方向に向けて第１ライトガイド１０から射出し迷光となる。
【００４０】
それに対し本実施例の画像表示装置では、基板１１の内部側から第一面１１ａに当たった画像光（例えば光束Ｌ3、Ｌ4）は、図４中に描かれているように第一面１１ａを通り抜けて第１平板１６の内部に入り込み、第１平板１６の外側の界面に当たった場合（例えば光束Ｌ4）には該界面で反射される。図４中に光束Ｌ3で示したように第１平板１６内を進行してそのまま光吸収シート１８に達した画像光は光吸収シート１８に吸収される。また、仮に光吸収シート１８が無いとしても、上記画像光は基板１１の第五面１１ｅを通り抜けてそのまま外部へと出ていく。即ち、第１平板１６が無い状態であれば、射出側反射面１３ａ〜１３ｆのいずれかに到達して迷光として第２ライトガイド２０へと入射していた光束が第２ライトガイド２０へと送られることがなくなる。
【００４１】
一方、図４中に光束Ｌ4で示したように第１平板１６内を進行して該第１平板１６の外側の界面で反射された画像光は、その反射する位置等によっては基板１１の内部に戻る場合もあり得るし、その戻った光が迷光となって第１ライトガイド１０から出射する場合もあり得る。但し、その場合でも、第１平板１６内を進行する分だけ画像光の反射位置が後方側（第五面１１ｅに近い側）にずれるので、その反射した光に由来する迷光はそれと同じ画像情報を含む正規の画像光と空間的に分離されることになる。
【００４２】
このように、入射側反射面１２で反射された画像光が基板１１の内部側から第一面１１ａに到達するように進行する場合でも、反射によって基板１１の内部に戻される光の量が第１平板１６がない場合に比べて減少する。また、第１平板１６の外側の界面での反射によって一部の画像光が基板１１の内部に戻される場合であっても、その反射光と正規の画像光とは空間的に分離される。これにより、第１ライトガイド１０から射出される画像光に混じる迷光は少なくなり、また迷光が混じっていたとしてもそれは正規の画像光と空間的に十分に分離されたものとなる。
【００４３】
第１ライトガイド１０から射出された画像光は、第２平板１７の外面に近接して配置されている第２ライトガイド２０の第一面２１ａを通してその基板２１内に導入される。そして、第２ライトガイド２０の入射側反射面２２で概ねｚ軸方向に反射されたあと、第一面２１ａと第二面２１ｂとの間で反射されつつ進行し、射出側反射面２３ａ〜２３ｃに到達する。そして、射出側反射面２３ａ〜２３ｃで反射されて第２ライトガイド２０から射出されて使用者の眼Ｅに向かう。これにより、第２ライトガイド２０の基板２１に導入された光束はｘ軸方向に拡大されて該基板２１から射出され、使用者の眼Ｅの前には表示素子２の表示面上に形成された画像が虚像として表示される。
【００４４】
第１ライトガイド１０から射出され第２ライトガイド２０に導入される迷光が少なくなることで、使用者の眼前に表示される虚像の明瞭性が向上し、例えば文字などが読み取り易くなる。また、第１ライトガイド１０から射出され第２ライトガイド２０に導入される迷光があっても上述したように空間的に分離されているため、使用者が虚像（正規の画像）を見るように視線を向けた状態では、使用者は迷光が見えないか、或いは迷光が見えたとしても正規画像に殆ど重ならない。そのため、そうした迷光が正規の画像の視認の障害になることはない。
【００４５】
なお、第１ライトガイド１０において最終段の射出側反射面１３ｆ、１５ｆを透過したごく一部の画像光は光吸収シート１８に当たって吸収されるので、この画像光が散乱、乱反射等で基板１１内へと戻ることも防止される。これによっても、第１ライトガイド１０から画像光とともに射出される迷光を一層軽減することができる。但し、光吸収シート１８は必須ではない。
【００４６】
また、上記説明した本実施例の画像表示装置の光学系の構成では、入射側反射面１２、１４で反射された画像光がそのまま基板１１の第二面１１ｂに当たる可能性は殆どないため、第２平板１７は必ずしも必要ではなく省略してもよい。
【００４７】
また、基板１１の第一面１１ａにしても、必ずしもその全面が入射側反射面１２、１４で反射された画像光がそのまま当たる可能性があるわけではなく、画像光がそのまま当たる可能性がある部分にのみ第１平板１６を設けてもよい。即ち、第１ライトガイド１０における基板１１の第一面１１ａ、第二面１１ｂでの画像光の反射を抑止するための平板１６、１７は、第一面１１ａと第二面１１ｂの両方、又はいずれか一方に設けてもよいし、第一面１１ａと第二面１１ｂの全面ではなく一部の面に対してのみ設けてもよい。いずれの面のどの範囲に上記平板１６、１７に相当する部材等の反射抑止部を設ければよいのかは、入射側反射面１２、１４、射出側反射面１３ａ〜１３ｆ、１５ａ〜１５ｆにおける光束の入射角と出射角との関係（つまりはそれら反射面の配置角度）や基板１１の厚さ等の光学系の構成に依存する。
【００４８】
また、上記実施例では、基板１１の外面に貼り付けた透明材料から成る平板１６、１７を反射抑止部としているが、反射抑止部の構成はこれに限らない。例えば基板１１の表面（外界との界面）に反射防止塗料等を所定厚さで塗布することで形成した被膜層や光吸収シートを用いてもよい。但し、こうした部材は本来、透過させたい光も遮蔽してしまうため、画像光を第１ライトガイド１０の基板１１内部に導入する部分や該第１ライトガイド１０の基板内部から外部へと画像光を射出させる部分を除いた箇所にのみ設ける必要がある。
【００４９】
また、本発明に係る画像表示装置において、ライトガイド１０、２０に設ける射出側反射面の枚数は複数であれば任意である。また、射出側反射面に代えて反射型体積ホログラムグレーティング等のホログラム面を用いてもよい。またライトガイド１０、２０の基板１１、２１の内部に画像光を案内する入射部として、基板１１、２１の内部に形成した反射面に代えて、反射型体積ホログラムグレーティング等のホログラム面を用いてもよい。また、ライトガイド１０の基板１１の第一面１１ａの一部を第二面１１ｂに対し非平行とすることで、その非平行である面（基板１１と外界との界面）で画像光を反射させる反射面としてもよい。
【００５０】
また、上記実施例の画像表示装置において、第１ライトガイド１０の互いに対向する平面はいずれも平行な面となっているが、これらは平行である必要はない。また、第２ライトガイド２０の互いに対向する平面もいずれも平行な面となっているが、第一面２１ａと第二面２１ｂを除いて他の面は互いに平行である必要はない。
【００５１】
また、上記実施例はあくまでも本発明の一例にすぎず、上記記載の各種の変形例に限らず、本発明の趣旨の範囲で適宜、変更や修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。
【符号の説明】
【００５２】
１…光源部
２…表示素子
３…コリメート光学系
１０…第１ライトガイド
１１…基板
１１ａ…第一面
１１ｂ…第二面
１１ｃ…第三面
１１ｄ…第四面
１１ｅ…第五面
１１ｆ…第六面
１２、１４…入射側反射面
１３ａ〜１３ｆ、１５ａ〜１５ｆ…射出側反射面
１６…第１平板
１７…第２平板
２０…第２ライトガイド
２１…基板
２１ａ…第一面
２１ｂ…第二面
２１ｃ…第三面
２１ｄ…第四面
２１ｅ…第五面
２１ｆ…第六面
２２…入射側反射面
２３ａ〜２３ｃ…射出側反射面
Ｅ…使用者の眼
【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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