專(zhuān)利名稱(chēng)：導(dǎo)光板以及具備該導(dǎo)光板的虛像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝在頭部使用的頭戴顯示器等中使用的導(dǎo)光板和裝入該導(dǎo)光板的虛像顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為像頭戴顯示器那樣能夠進(jìn)行虛像的形成和觀察的虛像顯示裝置，提出了各種通過(guò)導(dǎo)光板將來(lái)自顯示元件的影像光引導(dǎo)至觀察者的瞳孔的類(lèi)型。作為這樣的虛像顯示裝置用的導(dǎo)光板，已知使用全反射引導(dǎo)影像光，并且由相對(duì)于導(dǎo)光板的主面成預(yù)定角度而相互平行配置的多個(gè)部分反射面反射影像光而從導(dǎo)光板取出該影像光，由此使影像光到達(dá)觀察者的視網(wǎng)膜(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2)。設(shè)置于導(dǎo)光板的多個(gè)部分反射面例如可以是在截面鋸齒狀的部分形成反射層而得到的反射面(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2的圖5等)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特表2003-536102號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2004-157520號(hào)公報(bào)如上所述從形成了平行的多個(gè)部分反射面的導(dǎo)光板取出光束的情況下，關(guān)于各光束，由于導(dǎo)光板內(nèi)的全反射角度的不同，按沿導(dǎo)光板的導(dǎo)光方向配置的每個(gè)部分反射面取出的光束的寬度產(chǎn)生差異，所以存在圖像的分辨率局部降低的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的目的在于提供能夠抑制分辨率的局部降低的虛像顯示裝置用的導(dǎo)光板和裝入該導(dǎo)光板的虛像顯示裝置。為了解決上述課題，本發(fā)明的導(dǎo)光板具備(a)光入射部，將圖像光取入內(nèi)部；(b) 導(dǎo)光部，具有相對(duì)延伸的第一和第二全反射面，通過(guò)第一和第二全反射面的全反射引導(dǎo)從光入射部取入的圖像光；(c)圖像取出部，具有在預(yù)定的排列方向排列的多個(gè)反射單元，能夠?qū)⒔?jīng)由導(dǎo)光部入射的圖像光通過(guò)在多個(gè)反射單元的光路的彎曲向外部取出；以及(d)光射出部，將經(jīng)過(guò)了圖像取出部的所述圖像光射出到外部，(e)多個(gè)反射單元的反射面形狀根據(jù)在所述多個(gè)反射單元彎曲的圖像光在導(dǎo)光部的全反射角度的大小，在圖像取出部?jī)?nèi)沿著預(yù)定的排列方向變化，以抑制圖像光的分辨率降低。在此，全反射不僅包含所有光在內(nèi)面反射傳遞的情況，還包括在滿(mǎn)足全反射條件的面上實(shí)施鏡覆蓋層(mirror coat)、半透過(guò)的鋁膜形成的半反射膜進(jìn)行反射的情況等。此外，光射出部是指將在圖像取出部使光路彎曲的圖像光射出到導(dǎo)光板的外部的光射出面或包括該光射出面的部分。此外，關(guān)于多個(gè)反射單元的反射面形狀的變化，例如包含在多個(gè)反射單元之間尺寸不同。在上述導(dǎo)光板中，各反射單元的反射面形狀根據(jù)在導(dǎo)光部的全反射角度的狀態(tài)變化，使得在圖像取出部?jī)?nèi)抑制分辨率降低，所以在各反射單元中，能夠防止由于使尺寸變化等反射面形狀的調(diào)整引起分辨率過(guò)度降低。特別在沿排列方向使反射單元的尺寸變化的情況下，能夠?qū)⑷肷涞膱D像光中最終由觀察者認(rèn)識(shí)的有效成分的光束寬度即有效光束寬度以在反射面的擴(kuò)散或散射的前提下確保充分大。因此，能夠避免在特定的反射單元反射引起的圖像光的劣化，其結(jié)果是對(duì)射出的虛像光的圖像能夠可靠地抑制局部分辨率降低。本發(fā)明的具體側(cè)面中，圖像取出部具有對(duì)全反射角度相對(duì)大的圖像光進(jìn)行光路的彎曲的第一反射單元和對(duì)全反射角度相對(duì)小的圖像光進(jìn)行光路的彎曲的第二反射單元，第一反射單元的反射面比第二反射單元的反射面大。在此情況下，對(duì)難以確保有效光束寬度的全反射角度相對(duì)大的圖像光，通過(guò)使得與之對(duì)應(yīng)的第一反射單元的反射面比較大，能夠確保充分的有效光束寬度。本發(fā)明的另一側(cè)面中，將在圖像取出部分別以不同的角度入射到多個(gè)反射單元的任一個(gè)的圖像光的光束的入射角度分別設(shè)為α i、CI2，將該圖像光的光束入射的反射單元的間距分別設(shè)為C^d2，則在Ci1 < Ci2的情況下，Cl1 <d2。在此情況下，通過(guò)反射單元具有與對(duì)此的光束的入射角度的變化對(duì)應(yīng)的間距，能夠確保各圖像光的有效光束寬度。本發(fā)明的另一側(cè)面中，構(gòu)成多個(gè)反射單元的各反射單元分別包括第一反射面和相對(duì)于所述第一反射面成預(yù)定角度的第二反射面，將由導(dǎo)光部引導(dǎo)的圖像光通過(guò)第一反射面反射，并且通過(guò)第二反射面將在第一反射面反射后的所述圖像光進(jìn)一步反射而進(jìn)行光路的彎曲。在此情況下，能夠通過(guò)第一反射面和第二反射面兩個(gè)階段的反射取出圖像光。本發(fā)明的另一側(cè)面中，在多個(gè)反射單元中位于離光入射部遠(yuǎn)的反光入射部側(cè)的反射單元的尺寸比位于光入射部側(cè)的反射單元的尺寸大。在此情況下，由于反射單元的尺寸的不同，能夠使從位于反光入射部側(cè)的反射單元取出的光束的有效光束寬度與從位于光入射部側(cè)的反射單元取出的光束的有效光束寬度相同或近似。本發(fā)明的另一側(cè)面中，在多個(gè)反射單元中位于離光入射部遠(yuǎn)的反光入射部側(cè)的反射單元的間距比位于光入射部側(cè)的反射單元的間距大。在此情況下，通過(guò)調(diào)整反射單元的間距，能夠使從位于反光入射部側(cè)的反射單元取出的光束的有效光束寬度與從位于光入射部側(cè)的反射單元取出的光束的有效光束寬度相同或近似。本發(fā)明的另一側(cè)面中，從光射出部的光射出面到在圖像取出部的各反射單元中彎曲的所述圖像光的射出方向的前端即射出側(cè)端的距離一定。在此情況下，通過(guò)選擇各反射單元的尺寸或間距，能夠在該各反射單元中確定取入圖像光的寬度。本發(fā)明的另一側(cè)面中，在多個(gè)反射單元中，越是尺寸大的反射單元，在該反射單元中彎曲的圖像光的射出方向的前端即射出側(cè)端越接近所述光射出部，所述多個(gè)反射單元在預(yù)定的排列方向根據(jù)各反射單元的尺寸在所述光射出部側(cè)突出。在此情況下，越是尺寸大的反射單元，越能夠高效地取入圖像光。本發(fā)明的另一側(cè)面中，多個(gè)反射單元的尺寸進(jìn)行變化，使得分別向各反射單元入射的圖像光的有效光束寬度保持在預(yù)定值以上。在此情況下，使在各反射單元中使圖像光的有效光束寬度增大到光束散亂不嚴(yán)重的程度，由此能夠以將入射到圖像取出部的所有圖像光的分辨率保持在一定以上的水準(zhǔn)的方式進(jìn)行反射。本發(fā)明的另一側(cè)面中，多個(gè)反射單元的間距在0. 5mm 1. 3mm之間變化。在此情況下，通過(guò)設(shè)為0. 5mm以上，能夠降低散射、衍射等引起的光束散亂，通過(guò)設(shè)為1. 3mm以下能夠使得對(duì)于觀察者反射單元的格紋不會(huì)變得顯眼。為了解決上述課題，本發(fā)明的虛像顯示裝置，具備(a)上述任一記載的導(dǎo)光板； 以及(b)形成導(dǎo)向所述導(dǎo)光板的圖像光的圖像形成裝置。在此情況下，通過(guò)使用上述任一所述的導(dǎo)光板，虛像顯示裝置能夠射出分辨率高的虛像光。


圖1的(A)是表示第一實(shí)施方式的虛像顯示裝置的截面圖，(B)和(C)是實(shí)施方式涉及的導(dǎo)光板的主視圖和俯視圖。圖2的(A)是說(shuō)明導(dǎo)光板內(nèi)的圖像取出部的中央部分的構(gòu)造的截面圖，(B)是說(shuō)明圖像取出部的里側(cè)的部分的構(gòu)造的截面圖，(C)是說(shuō)明圖像取出部的入口側(cè)的部分的構(gòu)造的截面圖。圖3是表示在圖像取出部?jī)?nèi)的反射單元的變化的樣子的圖。圖4的(A)是用于說(shuō)明反射單元中的有效光束寬度的圖，(B)是比較例的圖。圖5的(A)是說(shuō)明變形例的導(dǎo)光板內(nèi)的圖像取出部的中央部分的構(gòu)造的截面圖， (B)是說(shuō)明圖像取出部的里側(cè)的部分的構(gòu)造的截面圖，(C)是說(shuō)明圖像取出部的入口側(cè)的部分的構(gòu)造的截面圖。圖6的(A)是用于說(shuō)明第二實(shí)施方式的導(dǎo)光板內(nèi)的圖像取出部的里側(cè)的部分的構(gòu)造的截面圖，(B)是說(shuō)明圖像取出部的入口側(cè)的部分的構(gòu)造的截面圖。圖7的(A)是用于說(shuō)明第三實(shí)施方式的導(dǎo)光板內(nèi)的圖像取出部的里側(cè)的部分的構(gòu)造的截面圖，(B)是說(shuō)明圖像取出部的入口側(cè)的部分的構(gòu)造的截面圖。(標(biāo)號(hào)的說(shuō)明)10圖像形成裝置；11液晶裝置；12投射光學(xué)系統(tǒng)；20導(dǎo)光板；20a導(dǎo)光板主體部； 21入射光彎曲部；22導(dǎo)光部；2 第一全反射面；22b第二全反射面；23、123、223圖像取出部；23a第一反射面；2 第二反射面；23c反射單元；100虛像顯示裝置；AX光軸；EY眼； GLl、GL2、GL3、GLa、GLb圖像光；IS光入射面(光入射部)；OA光軸；OS光射出面(光射出部)；PS棱鏡部；d橫寬(間距)；α入射角度(全反射角度)；K、ΚΚ2、ΚΚ3頂點(diǎn)(射出側(cè)端)；HS縱尺寸(反射單元的尺寸)；WS橫尺寸(反射單元的尺寸)
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施方式)下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的虛像顯示裝置用的導(dǎo)光板和裝入導(dǎo)光板的虛像顯示裝置進(jìn)行說(shuō)明。(Α.導(dǎo)光板和虛像顯示裝置的構(gòu)造)圖1的(A)所示的實(shí)施方式涉及的虛像顯示裝置100適用于頭戴顯示器，作為一組具備圖像形成裝置10、導(dǎo)光板20。圖1的(A)對(duì)應(yīng)于圖1的(B)所示的導(dǎo)光板20的A-A截面。虛像顯示裝置100使觀察者識(shí)別基于虛像的圖像光，并且使觀察者以透視方式觀察外界像。圖像形成裝置10和導(dǎo)光板20通常對(duì)應(yīng)于觀察者的右眼和左眼而各設(shè)置一組， 左眼用和右眼用左右對(duì)稱(chēng)，所以在此僅示出左眼用，對(duì)右眼用省略圖示。虛像顯示裝置100 作為整體具有例如一般的眼鏡的外觀(未圖示)。如圖1的(A)所示，圖像形成裝置10具備液晶裝置11和投射光學(xué)系統(tǒng)12。其中， 液晶裝置11具有射出二維照明光的照明裝置31、作為透過(guò)型的空間光調(diào)制裝置的液晶顯示裝置32、配置在它們之間的射出角調(diào)整部件33。液晶顯示裝置32將來(lái)自照明裝置31的照明光進(jìn)行空間地調(diào)制，形成要成為動(dòng)圖像等的顯示對(duì)象的圖像光。投射光學(xué)系統(tǒng)12是使從液晶顯示裝置32上的各點(diǎn)射出的圖像光成為平行狀態(tài)的光束的準(zhǔn)直透鏡。射出角調(diào)整部件33根據(jù)畫(huà)面內(nèi)的位置使照明光的射出角度分布變化，進(jìn)行調(diào)整使得從液晶顯示裝置 32射出的圖像光最后入射到觀察者的眼EY。如圖1的(A) (C)所示，導(dǎo)光板20具備導(dǎo)光板主體部20a、入射光彎曲部21、 作為角度變換部的圖像取出部23。導(dǎo)光板20將由圖像形成裝置10形成的圖像光作為虛像光朝向觀察者的眼EY射出，使之識(shí)別為圖像。導(dǎo)光板20的整體外觀由與圖中TL面平行延伸的平板即導(dǎo)光板主體部20a形成。 此外，導(dǎo)光板20的構(gòu)造為在較長(zhǎng)方向的一端具有包括埋入導(dǎo)光板主體部20a的多個(gè)微鏡的圖像取出部23，在較長(zhǎng)方向的另一端具有以擴(kuò)張導(dǎo)光板主體部20a的方式形成的棱鏡部 PS和該棱鏡部PS所附帶的入射光彎曲部21。導(dǎo)光板主體部20a具有作為光入射部的光入射面IS，其由光透射性樹(shù)脂材料等形成，在平行于TL面且與圖像形成裝置10相對(duì)的正面?zhèn)鹊钠矫嫔先∪雭?lái)自圖像形成裝置 10的圖像光；以及作為光射出部的光射出面0S，其用于使圖像光朝向觀察者的眼EY射出。 導(dǎo)光板主體部20a作為該棱鏡部PS的側(cè)面，除了光入射面IS之外還具有矩形的斜面RS，在該斜面RS上以覆蓋斜面RS的方式形成有鏡層21a。在此，鏡層21a通過(guò)與斜面RS合作， 作為以相對(duì)于光入射面IS傾斜的狀態(tài)配置的入射光彎曲部21發(fā)揮作用。在導(dǎo)光板主體部 20a，沿光射出面OS的里側(cè)的平面形成有作為微細(xì)構(gòu)造的圖像取出部23。作為與導(dǎo)光板主體部20a的光入射面IS相對(duì)并傾斜配置的鏡層21a的入射光彎曲部21通過(guò)在導(dǎo)光板主體部20a的上述斜面RS上施以鋁蒸鍍等成膜而形成，作為反射入射光而將光路向接近大致垂直方向的預(yù)定方向彎曲的反射面發(fā)揮作用。即，入射光彎曲部 21通過(guò)使從光入射面IS入射作為整體朝向+X方向的圖像光以作為整體朝向偏向-X方向的+Z方向的方式彎曲，可靠地使圖像光結(jié)合于導(dǎo)光板主體部20a內(nèi)。此外，導(dǎo)光板主體部20a具有導(dǎo)光部22，該導(dǎo)光部22用于從入口側(cè)的入射光彎曲部21向里側(cè)的圖像取出部23將經(jīng)由入射光彎曲部21入射到內(nèi)部的圖像光導(dǎo)向圖像取出部23。導(dǎo)光部22具有將在入射光彎曲部21彎曲的圖像光分別全反射的第一全反射面 22a和第二全反射面22b，作為平板狀的導(dǎo)光板主體部20a的主面且相互相對(duì)的相對(duì)于TL 面平行延伸的兩個(gè)平面。在此，第一全反射面2 為距離圖像形成裝置10遠(yuǎn)的背側(cè)的面， 第二全反射面22b為接近圖像形成裝置10的正側(cè)的面。此時(shí)，第二全反射面22b是與光入射面IS和光射出面OS共通的面部分。在入射光彎曲部21反射的圖像光首先入射到第二全反射面22b而被全反射。然后，該圖像光入射到第一全反射面2 而被全反射。以下通過(guò)重復(fù)該動(dòng)作，圖像光被導(dǎo)向?qū)Ч獍?0的里側(cè)即設(shè)置有圖像取出部23的+Z側(cè)。在此，用于導(dǎo)光板主體部20a的透明樹(shù)脂材料的折射率η例如為1. 5以上的高折射率材料。通過(guò)在導(dǎo)光板20使用折射率比較高的透明樹(shù)脂材料，能夠使得在導(dǎo)光板20內(nèi)部容易引導(dǎo)圖像光， 且使導(dǎo)光板20內(nèi)部的圖像光的視角比較小。與導(dǎo)光板主體部20a的光射出面OS相對(duì)配置的圖像取出部23，在導(dǎo)光部22的里側(cè)(+Z側(cè))大致沿第一全反射面22a的延長(zhǎng)平面接近于該延長(zhǎng)平面形成。圖像取出部23 將經(jīng)由導(dǎo)光部22的第一和第二全反射面22a、22b入射來(lái)的圖像光以預(yù)定角度反射向光射出面OS側(cè)彎曲。即，圖像取出部23作為變換圖像光的角度的角度變換部發(fā)揮作用。在此， 最初入射到圖像取出部23的圖像光是作為虛像光的取出對(duì)象。關(guān)于圖像取出部23的詳細(xì)構(gòu)造，通過(guò)圖2的(A)在后面描述。(B.圖像光的光路)下面對(duì)圖像光的光路進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1的㈧所示，從液晶裝置11中的液晶顯示裝置32的射出面3 上分別射出的圖像光中圖中虛線所示的從射出面32a的中央部分射出的成分設(shè)為圖像光GL1，圖中單點(diǎn)劃線所示的從射出面32a的周邊中紙面左側(cè)(-Z 側(cè))射出的成分設(shè)為圖像光GL2，圖中兩點(diǎn)劃線所示的從射出面Ila的周邊中紙面右側(cè)(+Z 側(cè))射出的成分設(shè)為圖像光GL3。經(jīng)過(guò)投射光學(xué)系統(tǒng)12的各圖像光GL1，GL2，GL3的主要成分從導(dǎo)光板20的光入射面IS分別入射后，在第一和第二全反射面22a、22b中以相互不同的角度反復(fù)全反射。具體而言，圖像光GL1、GL2、GL3中，從液晶裝置11的射出面32a的中央部分射出的圖像光GLl 作為平行光束在入射光彎曲部21反射后，以標(biāo)準(zhǔn)反射角α ^入射到導(dǎo)光部22的第二全反射面22b而被全反射。然后，圖像光GLl在保持標(biāo)準(zhǔn)反射角C^的狀態(tài)下，在第一和第二全反射面22a、22b反復(fù)全反射。圖像光GLl在第一和第二全反射面22a、22b被N次(N為自然數(shù))全反射，入射到圖像取出部23的中央部23k。S卩，標(biāo)準(zhǔn)反射角aQ決定圖像光GLl向圖像取出部23的入射角度。圖像光GLl在該中央部23k以預(yù)定的角度被反射，從光射出面 OS向相對(duì)于包含該光射出面OS的TL面垂直的光軸AX方向作為平行光束射出。從液晶裝置11的射出面32a的一端側(cè)(-Z側(cè))射出的圖像光GL2作為平行光束在入射光彎曲部21 反射后，以最大反射角a +入射到導(dǎo)光部22的第二全反射面22b而被全反射。圖像光GL2 在第一和第二全反射面22a、22b中例如被全反射N(xiāo)-M次(M為自然數(shù))，在圖像取出部23中反光入射部側(cè)(+Z側(cè))的周邊部23m以預(yù)定的角度被反射，從光射出面OS向預(yù)定的角度方向作為平行光束射出。此時(shí)的射出方向?yàn)橄蛉肷涔鈴澢?1側(cè)返回的方向，相對(duì)于+Z軸成鈍角。從液晶裝置11的射出面32a的另一端側(cè)(+Z側(cè))射出的圖像光GL3作為平行光束在入射光彎曲部21反射后，以最小反射角a —入射到導(dǎo)光部22的第二全反射面22b而被全反射。圖像光GL3在第一和第二全反射面22a、22b中例如全反射N(xiāo)+M次，在圖像取出部23中最靠光入射面?zhèn)?-Z側(cè))的周邊部23h以預(yù)定的角度被反射，從光射出面OS向預(yù)定的角度方向作為平行光束射出。此時(shí)的射出方向?yàn)閺娜肷涔鈴澢?1側(cè)離開(kāi)的方向，相對(duì)于+Z軸成銳角。在第一和第二全反射面22a、22b全反射的光反射效率非常高，所以如上所述即使在圖像光GL1、GL2、GL3之間反射次數(shù)不同，也幾乎不會(huì)由于這樣的反射次數(shù)的差異產(chǎn)生亮度降低。此外，如圖1的⑶所示，在縱向即Y方向觀察的圖像光即圖像光GLy通過(guò)導(dǎo)光板 20內(nèi)，使得作為光束整體集束。(C.圖像取出部的構(gòu)造和基于圖像取出部的光路的彎曲)下面參照?qǐng)D2的㈧ (C)等對(duì)圖像取出部23的構(gòu)造和基于圖像取出部23的圖像光的光路的彎曲進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖2的(A) (C)是分別擴(kuò)大了圖1的(A)所示的圖像取出部23的中央部23k、周邊部23m，23h的示意圖。首先，對(duì)圖像取出部23的構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。圖像取出部23由排列成條紋狀的多個(gè)線狀的反射單元23c構(gòu)成。S卩，圖像取出部23通過(guò)將在Y方向延伸的細(xì)長(zhǎng)反射單元23c沿導(dǎo)光部22延伸的第一方向即Z方向排列多個(gè)而構(gòu)成。各反射單元23c具有配置在里側(cè)即+Z 側(cè)的一個(gè)反射面部分即第一反射面23a和配置在入口側(cè)即-Z側(cè)的其他一個(gè)反射面部分即第二反射面2 作為一組反射面。其中，至少第二反射面2 是能夠透過(guò)一部分光的反射面，能夠使觀察者以透視方式觀察外界像。此外，各反射單元23c通過(guò)相鄰的第一和第二反射面23a、23b，在)(Z截面視圖上成為V字或楔形狀。更具體而言，第一和第二反射面23a、 23b，以平行于圖1的(A)等所示的第一全反射面22a、相對(duì)于反射單元23c排列的排列方向即Z方向垂直延伸的方向即Y方向作為較長(zhǎng)方向，以線狀延伸。此外，第一和第二反射面 23a,23b以該較長(zhǎng)方向?yàn)檩S，相對(duì)于第一全反射面2 分別以不同角度(即相對(duì)于H面分別不同的角度)傾斜。結(jié)果是，第一反射面23a周期性地反復(fù)排列、相互平行地延伸，第二反射面2 也周期性地反復(fù)排列、相互平行地延伸。在圖2的(A)等所示的具體例中，各第一反射面23a沿相對(duì)于第一全反射面2 大致垂直的方向(X方向)延伸。此外，各第二反射面2 在相對(duì)于對(duì)應(yīng)的第一反射面23a按逆時(shí)針?lè)较虺深A(yù)定角度(相對(duì)角度)β的方向延伸。在此，相對(duì)角度β在具體例中例如為Μ. 7°。各第一反射面23a成為圖像光的實(shí)際的入射面，但在本說(shuō)明書(shū)中，將經(jīng)過(guò)全反射面22a、22b入射到各圖像光的第一和第二反射面23a、2!3b的圖像光在全反射面22a、22b的全反射角度稱(chēng)為對(duì)圖像取出部23的入射角度即向反射單元23c的入射角度。本實(shí)施方式的情況下，如圖2的㈧ 圖2的(C)所示，相互在截面視圖上具有相似形狀的各反射單元23c的大小，即圖中的虛線所示的一個(gè)反射單元23c在縱向(X方向) 的長(zhǎng)度即縱尺寸HS、在橫向(Z方向)的橫尺寸WS根據(jù)在各反射單元23c彎曲的圖像光在導(dǎo)光部22 (參照?qǐng)D1的(A)等)的全反射角度即向反射單元23c或圖像取出部23的入射角度，在圖像取出部23內(nèi)關(guān)于排列方向即Z方向變化。更具體而言，首先，如圖2的(A)所示，在構(gòu)成圖像取出部23的多個(gè)反射單元23c中位于中央側(cè)即中央部23k側(cè)的反射單元 23c的縱和橫尺寸HS、WS對(duì)應(yīng)于以平均大小的入射角度α。入射的圖像光GL1，成為中等程度。與此相對(duì)，如圖2的(B)所示，位于圖像取出部23的里側(cè)即周邊部2 !側(cè)的反射單元 23c的縱和橫尺寸HS、WS對(duì)應(yīng)于以比較大的入射角度α +入射的圖像光GL2，比圖2的(A) 所示的中央反射單元23c的縱和橫尺寸HS、WS大。此外，如圖2的(C)所示，位于圖像取出部23的入口側(cè)即周邊部2 側(cè)的反射單元23c的縱和橫尺寸HS、WS對(duì)應(yīng)于以比較小的入射角度α —入射的圖像光GL3，比圖2的(A)所示的中央反射單元23c的縱和橫尺寸HS、WS 小。結(jié)果是，與圖2的(C)的圖像光GL3對(duì)應(yīng)的反射單元23c的縱和橫尺寸HS、WS比與圖 2的(B)的圖像光GL2對(duì)應(yīng)的反射單元23c的縱和橫尺寸HS、WS小。由此，在圖像取出部 23中，將對(duì)全反射角度相對(duì)大的圖像光GL2進(jìn)行光路的彎曲的反射單元23c (第一反射單元)和對(duì)全反射角度相對(duì)小的圖像光GLl、GL3進(jìn)行光路的彎曲的反射單元23c (第二反射單元)進(jìn)行比較的情況下，圖像光GL2用的第一反射單元的反射面比圖像光GLl (GL3)用的第二反射單元的反射面大。如上所述，關(guān)于各反射單元23c的尺寸，通過(guò)縱尺寸HS和橫尺寸WS示出，但各反射單元23c的截面形狀相互相似，所以可以?xún)H以相當(dāng)于其中的橫尺寸WS 的Z方向上的寬度即橫寬d(參照?qǐng)D3)作為各反射單元23c的尺寸的基準(zhǔn)。此外，在圖像取出部23整體中，如圖3示意所示，相互相似的多個(gè)反射單元23c越是在圖像取出部23的入口側(cè)即-Z側(cè)越小，隨著去向里側(cè)即+Z側(cè)而變大，連接各反射單元 23c的頂點(diǎn)P而得到的曲線L2以按照去向+Z側(cè)在深度方向即X方向逐漸增加的方式傾斜。
在此，確定反射單元23c的尺寸的橫寬d可以考慮為在反射單元23c的排列方向即Z方向的各反射單元23c的間距。具體而言，在圖3中，將反射單元23c中在Z方向位于中央的一個(gè)反射單元23c的橫寬Cltl確定為標(biāo)準(zhǔn)間距Cltl時(shí)，相對(duì)于該標(biāo)準(zhǔn)間距Cltl，各反射單元23c的橫寬d即間距d隨著朝向+Z側(cè)逐漸增加(d+ > d0)，隨著朝向-Z側(cè)逐漸減少 (d_< dQ)。此外，換言之，多個(gè)反射單元23c的尺寸或間距隨著朝向+Z側(cè)單調(diào)增大，所以多個(gè)反射單元23c中位于最遠(yuǎn)離光入射面IS(參照?qǐng)D1的(A))的反光入射面?zhèn)燃蠢飩?cè)的反射單元23c的尺寸或間距比位于最靠光入射面?zhèn)燃慈肟趥?cè)的反射單元23c的尺寸或間距大。通過(guò)調(diào)整反射單元23c的尺寸或間距，能夠使入射到各反射單元23c的各圖像光的有效光束寬度相同或近似。返回圖2的(A) (C)，圖像取出部23在深度方向即X方向具有一定的厚度H。 艮口，構(gòu)成圖像取出部23的各反射單元23c的邊界部分、圖像取出部23的各反射單元23c的前端即在圖像取出部23彎曲的圖像光GLl等在射出方向的射出側(cè)端即頂點(diǎn)K連接起來(lái)的線LLl相對(duì)于光射出面OS平行。因此，在導(dǎo)光板23的厚度方向(X方向)從光射出面OS 到第二反射面23b的頂點(diǎn)K的距離HT —定，可以根據(jù)各反射單元23c的尺寸準(zhǔn)確地規(guī)定各反射單元23c取入圖像光的寬度。下面對(duì)圖像取出部23的圖像光的光路的彎曲進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，如圖2的(A) 所示，在圖像光中以成為基準(zhǔn)的中等程度的入射角度引導(dǎo)的圖像光GLl入射到在圖像取出部23中配置在中央側(cè)的中央部23k的一個(gè)反射單元23c，最初在反光入射面?zhèn)燃?Z側(cè)的第一反射面23a反射，然后在光入射面?zhèn)燃?Z側(cè)的第二反射面2 反射。經(jīng)過(guò)了該反射單元23c的圖像光GLl不經(jīng)過(guò)其他反射單元23c而從光射出面OS射出。S卩，圖像光GLl在圖像取出部23僅一次通過(guò)，彎曲成所希望的角度，在觀察者側(cè)取出。此外，如圖2的⑶所示，以入射角度的最大角度α +引導(dǎo)的圖像光GL2入射到在圖像取出部23中在距離光入射面IS(參照?qǐng)D1的(A))最遠(yuǎn)的反光入射部側(cè)即+Z側(cè)的周邊部2 !配置的一個(gè)反射單元23c，與圖2的(A)的圖像光GLl的情況同樣地，最初在反光入射面?zhèn)燃?Z側(cè)的第一反射面23a反射，然后在光入射部側(cè)即-Z側(cè)的第二反射面23b反射。經(jīng)過(guò)了該反射單元23c的圖像光GL2不經(jīng)過(guò)其他反射單元23c，從光射出面OS射出。 艮口，圖像光GL2在圖像取出部23通過(guò)一次，以所希望的角度彎曲，在觀察者側(cè)取出。此外，如圖2的(C)所示，以入射角度最小的角度α-引導(dǎo)的圖像光GL3入射到在圖像取出部23中在最接近的光入射面?zhèn)燃?Z側(cè)的周邊部2 配置的一個(gè)反射單元23c， 與圖2的(A)的圖像光GLl的情況同樣地，最初在反光入射面?zhèn)燃?Z側(cè)的第一反射面23a 反射，然后在光入射面?zhèn)燃?Z側(cè)的第二反射面2 反射。經(jīng)過(guò)了該反射單元23c的圖像光 GL3不經(jīng)過(guò)其他反射單元23c，在圖像取出部23僅通過(guò)一次，以所希望的角度彎曲，在觀察者側(cè)取出。如上述那樣在第一和第二反射面23a、2!3b兩個(gè)階段的反射的情況下，如圖2的 (A) (C)所示，各圖像光的入射時(shí)的方向和射出時(shí)的方向所成的角即彎曲角Ψ都是Ψ = 20 -0)0 :直角)。即，彎曲角Ψ是與相對(duì)于圖像取出部23的入射角度即各圖像光的全反射角度即α0, α+, α —等值無(wú)關(guān)而恒定。由此，如上所述，使圖像光中全反射角度比較大的成分在圖像取出部23中+Z側(cè)的周邊部2 !側(cè)入射，使全反射角度比較小的成分在圖像取出部23中-Z側(cè)的周邊部2 側(cè)入射的情況下，也能夠?qū)D像光作為整體以聚集在觀察者的眼EY的角度狀態(tài)下高效地取出。因?yàn)槭且赃@樣的角度關(guān)系取出圖像光的結(jié)構(gòu)，所以導(dǎo)光板20能夠不使圖像光在圖像取出部23多次通過(guò)而僅通過(guò)一次，能夠?qū)D像光以少損失作為虛像光取出。導(dǎo)光部22的形狀和折射率，在構(gòu)成圖像取出部23的反射單元23c的光學(xué)設(shè)計(jì)中， 能夠通過(guò)適當(dāng)調(diào)整引導(dǎo)圖像光GL2、GL3等的角度，將從光射出面OS射出的圖像光作為以基本圖像光GLl即光軸AX為中心整體保持對(duì)稱(chēng)性的狀態(tài)的虛像光入射到觀察者的眼EY。即， 一端的圖像光GL2相對(duì)于X方向或光軸AX的角度θ 2和另一端的圖像光GL3相對(duì)于X方向或光軸AX的角度θ3的大小大致相等且逆向。圖像光GL2、GL3的角度02、03相對(duì)于光射出面OS或第二全反射面22b接近比較垂直，以充分的透過(guò)率通過(guò)光射出面OS。此外，角度θ2和角度θ 3需要嚴(yán)密地考慮通過(guò)光射出面OS或第二全反射面22b時(shí)的折射，相當(dāng)于從圖像形成裝置10射出的圖像光產(chǎn)生的虛像的視角。(D.圖像光的有效光束寬度)下面，通過(guò)圖4的(A)等對(duì)確保在圖像取出部23即反射單元23c取出的圖像光的有效光束寬度抑制圖像光的分辨率的局部降低的原理進(jìn)行說(shuō)明。圖4的(A)例示反射入射角度比較大的圖像光GL的反射單元23c，是位于圖像取出部23的里側(cè)即+Z側(cè)的周邊部23m 側(cè)的擴(kuò)大圖。在圖像取出部23取出圖像光時(shí)的分辨率的降低起因于由于第一和第二反射面23a、2!3b上的瑕疵等的缺陷導(dǎo)致的鏡面精度。因此，如果將在各反射單元23c最終取出的圖像光的有效光束寬度W保持在一定程度的大小以上，則抑制分辨率降低。然而，尤其如圖4的(A)所示的在周邊部2 !側(cè)的反射單元23c，使圖像光GL入射時(shí)的入射光束寬X受到限制而容易變小，確保有效光束寬度W的值不一定容易。即，確保圖像光GL的入射光束寬X成為用于抑制分辨率的局部降低的重要問(wèn)題。如圖所示，以入射光束寬X入射到反射單元23c的圖像光GL在第一和第二反射面23a、2!3b保持其寬度作為有效光束寬度W射出。在此，入射光束寬X的值根據(jù)入射角度α、反射單元23c的開(kāi)口 OP的大小即表示反射單元23c的尺寸的橫寬d確定。更具體說(shuō)明，首先，將開(kāi)口 OP的兩端即頂點(diǎn)K中位于里側(cè)和入口側(cè)的頂點(diǎn)分別設(shè)為頂點(diǎn)Kl，K2，圖像光GL在從通過(guò)頂點(diǎn)Kl的成分到通過(guò)頂點(diǎn)K2 的成分為止的范圍取入。即，從表示通過(guò)頂點(diǎn)Kl的成分的線PPl到表示通過(guò)頂點(diǎn)K2的成分的線PP2為止的寬度成為圖像光GL的入射光束寬X。此外，在此，將從頂點(diǎn)Kl向線PP2 的垂足設(shè)為交點(diǎn)Q時(shí)，根據(jù)頂點(diǎn)Kl，K2以及交點(diǎn)Q所形成的直角三角形，入射光束寬X成為X = dXsin(R_a )…⑴S卩，如周邊部2 !側(cè)的反射單元23c那樣，入射角度α變大的情況下，為了確保入射光束寬X的值一定程度大，需要根據(jù)上式(1)使橫寬d變大。在本實(shí)施方式中，如圖3等所示，根據(jù)入射的圖像光的入射角度即全反射角度，使各反射單元23c的尺寸或間距變化， 尤其圖像光的入射角度越大則使尺寸或間距越大，由此對(duì)入射到任意反射單元23c的圖像光都能夠使其入射光束寬充分大。例如，作為比較例，如圖4的⑶所示，與在周邊部2 !側(cè)入射比較大的入射角度 α的圖像光GL無(wú)關(guān)地，周邊部2 !側(cè)的反射單元23c為與周邊部23h的反射單元23c (參照?qǐng)D2的(C))相同尺寸的橫寬(即圖4的⑶的橫寬d'維持為小)時(shí)，在周邊部2 !側(cè)的反射單元23c中能夠取入的入射光束寬X'變小，作為結(jié)果取出的有效光束寬度W'也變小，在第一和第二反射面23a、23b的反射中，存在圖像光GL的分辨率降低的可能性。與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，如圖4的(A)等所示的周邊部2 !側(cè)的反射單元23c代表的那樣， 在難以確保圖像光GL的有效光束寬度W的圖像取出部23的里側(cè)，通過(guò)考慮上式(1)適當(dāng)?shù)卦龃髾M寬d的值，由此能夠抑制在圖像取出部23中尤其里側(cè)的反射單元23c的反射時(shí)容易產(chǎn)生的分辨率的降低(局部降低)。在此，為了考察圖2的⑶所示的有效光束寬度中最難確保的圖像光GL2的有效光束寬度W2，首先設(shè)導(dǎo)光板20的折射率為nd，設(shè)觀察者識(shí)別的圖像的最大視角為ω。在此情況下，根據(jù)圖2的(B)所示的角度的關(guān)系，關(guān)于對(duì)應(yīng)于圖像光GL2的入射角度α+和角度 Ψ，表示為 sin(a+-ψ) Xn d = sinco。艮口，入身寸角度 a + 表示為 a + = ψ+sirT1 (sinω/ nd) = 2X (R-β HsirT1 (s into/nd). · . (2)。因此，作為一例，設(shè) nd = 1. 5、ω = 15°，β = 54.7°時(shí)，反射角為a + N8 0。。根據(jù)該值，能夠從(1)式算出將圖像光GL2的入射光束寬X 即有效光束寬度W確保在一定值以上的橫寬d+的值。即，通過(guò)基于上述關(guān)系適當(dāng)設(shè)定橫寬 d+，對(duì)圖像光GL2能夠獲得充分的光束寬。例如，如圖2的(B)和(C)所示，考慮以各反射單元23c的尺寸的單調(diào)增加為基調(diào)，以使得作為周邊光的圖像光GL2的有效光束寬度W2和圖像光GL3的有效光束寬度W3變?yōu)榇笾孪嗤潭鹊姆绞秸{(diào)整對(duì)應(yīng)的各反射單元23c的尺寸， 由此將所有圖像光的有效光束寬度設(shè)為一定值以上。此外，此時(shí)，例如將反射單元23c的橫寬d的具體數(shù)值范圍設(shè)為0. 2mm以上，作為更優(yōu)選的一例為在0. 5mm 1. 3mm的范圍變化。 由于處于該范圍，能夠確保要取出的圖像光的有效光束寬度，并且在圖像取出部23不受衍射的影響且使得對(duì)于觀察者而言反射單元23c產(chǎn)生的格紋不會(huì)變得顯眼。根據(jù)以上說(shuō)明的本實(shí)施方式的導(dǎo)光板20，作為多個(gè)反射單元23c的反射面的形狀變化的一例，各反射單元23c的尺寸根據(jù)在導(dǎo)光部22的全反射角度的狀態(tài)在圖像取出部23 內(nèi)沿Z方向變化。由此，在所有的反射單元23c中，能夠充分確保入射的圖像光的有效光束寬度。因此，能夠避免在反射單元23c的反射引起的圖像光的劣化，其結(jié)果能夠抑制射出的虛像光引起的圖像的分辨率降低。此外，在圖3中連接各反射單元23c的頂點(diǎn)P而得到的曲線LL2即各反射單元23c 的尺寸以朝向+Z側(cè)單調(diào)增大的方式變化，但如果能夠確保圖像光的有效光束寬度在一定值以上，則曲線LL2可以是除此以外的形狀的曲線、直線等。即，各反射單元23c的尺寸的變化的程度可以根據(jù)虛像顯示裝置100的光學(xué)規(guī)格適當(dāng)調(diào)整。關(guān)于上述內(nèi)容，例如作為一個(gè)變形例，如圖5的㈧ (C)所示，可以使圖像取出部23的多個(gè)反射單元23c變化。具體而言，也可以是如下方式關(guān)于圖5的(A)以及圖5 的(C)所示的從入口側(cè)的周邊部2 到中心側(cè)的中央部23k的各反射單元23c，朝向里側(cè)少許增減尺寸，設(shè)為大致一定的尺寸，關(guān)于圖5的(A)和圖5的(B)所示的從中心側(cè)的中央部 23k到里側(cè)的周邊部23m的各反射單元23c，朝向里側(cè)逐漸增大尺寸。在此情況下，如圖所示，能夠進(jìn)行調(diào)整使得在中央部23k反射的圖像光GLl的有效光束寬度Wl與其他有效光束寬度W2、W3大致相同。此外，例如，在入射到圖像取出部23的入口側(cè)的圖像光的成分在反射面23a、23b的深側(cè)即+X側(cè)進(jìn)入在反射單元23c反射而取出為止的期間存在一部分切斷的可能性的方式中，通過(guò)增大入口側(cè)反射單元23c的尺寸，可以確保有效光束寬度。在此情況下，例如可以使中央部23k附近的反射單元23c的尺寸最小，分別使反射單元23c的尺寸朝向周邊部2 !!和周邊部2 分別逐漸地增大。此外，將排列多個(gè)同一尺寸的反射單元23c所得設(shè)為一個(gè)模塊，通過(guò)使得在排列多個(gè)反射單元23c中至少包含一個(gè)以上的該模塊，由此可以構(gòu)成反射單元23c尺寸或間距階段變化的圖像取出部23。在此情況下，將圖像光的光束的入射角度分別設(shè)為角度αι、 α 2，將該圖像光的光束入射的反射單元23c的間距分別設(shè)為屯、d2時(shí)，在同一模塊內(nèi)，即使 Q1 < α 2，也是Cl1 = d2，在圖像取出部23整體中，關(guān)于任意的Ci1 < α 2，可以設(shè)為(I1彡d2。 在圖3的情況下，關(guān)于任意的Ci1 < Ciyd1Sc^如上所述，關(guān)于反射單元23c的尺寸的變化程度，可以是各種方式，例如，可以一個(gè)一個(gè)調(diào)整各反射單元23c的尺寸，使得從各反射單元23c射出的圖像光的有效光束寬度
全部一致。在圖2的(A)等所示例子中，第一反射面23a相對(duì)于第一全反射面2 大致垂直， 但如果能夠確保有效光束寬度W，則可以根據(jù)導(dǎo)光板20的規(guī)格適當(dāng)調(diào)整第一反射面23a的方向。例如，可以相對(duì)于第一全反射面22a以-Z方向?yàn)榛鶞?zhǔn)按逆時(shí)針例如從80°到100° 的范圍內(nèi)成任意傾斜角度。此外，第二反射面2 的方向可以相對(duì)于第一全反射面2 以-Z 方向?yàn)榛鶞?zhǔn)按逆時(shí)針例如從30°到40°的范圍內(nèi)成任意傾斜角度。其結(jié)果是，第二反射面 2 相對(duì)于第一反射面23a在40°到70°的范圍內(nèi)具有任意相對(duì)角度。(第二實(shí)施方式)下面通過(guò)圖6的(A)等對(duì)使第一實(shí)施方式變形后的第二實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的導(dǎo)光板120除了圖像取出部的構(gòu)造外具有與圖1的(A)等所示的導(dǎo)光板20同樣的構(gòu)造，所以在圖6的㈧和6(B)中僅示出與圖2的⑶和圖2的(C)所示的圖像取出部 23對(duì)應(yīng)的圖像取出部123的一部分及其周邊擴(kuò)大后的示意圖，對(duì)導(dǎo)光板和虛像顯示裝置整體的構(gòu)造省略圖示和說(shuō)明。在導(dǎo)光板120中，圖像取出部123由排列成條紋狀的多個(gè)線狀的反射單元123c構(gòu)成。各反射單元123c與圖2的(A)等各反射單元23c同樣地，以在)(Z截面視圖上成為V 字或楔形狀的第一反射面123a和第二反射面12 為一組，在Z方向排列。在此，如圖6的(A)和圖6的(B)所示，各反射單元123c的尺寸或間距越是里側(cè)即+Z側(cè)越大。在此情況下，位于圖像取出部123的里側(cè)即周邊部12 !側(cè)與圖像光GL2對(duì)應(yīng)的反射單元123c的尺寸最大，位于圖像取出部123的入口側(cè)即周邊部12 側(cè)與圖像光 GL3對(duì)應(yīng)的反射單元123c的尺寸最小。尤其是，在此，圖像取出部123的厚度在深度方向即X方向不是一定的，隨著反射單元123c的尺寸變化。具體而言，越是尺寸大的反射單元 123c，其射出側(cè)端即頂點(diǎn)K越在光射出面OS側(cè)即-X側(cè)突出，頂點(diǎn)K越接近光射出面0S，圖 6的(A)所示的里側(cè)即+Z側(cè)的圖像取出部123在X方向的厚度H2比圖6的(B)所示的入口側(cè)即+Z側(cè)的圖像取出部123的厚度H3大。換言之，圖6的(A)所示的與圖像光GL2對(duì)應(yīng)的反射單元123c的射出側(cè)端即頂點(diǎn)KK2到光射出面OS的距離HT2比圖6的⑶所示的與圖像光GL3對(duì)應(yīng)的反射單元123c的射出側(cè)端即頂點(diǎn)KK3到光射出面OS的距離HT3短。 由此，圖像光的入射角度變大，與此對(duì)應(yīng)，越是增大尺寸的反射單元123c，越高效地取入圖像光。圖像取出部123的突出程度可以根據(jù)光學(xué)規(guī)格進(jìn)行各種調(diào)整。根據(jù)以上說(shuō)明的第二實(shí)施方式的導(dǎo)光板120，各反射單元123c的尺寸以與全反射角度即入射角度的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的方式在圖像取出部123內(nèi)沿Z方向變化，此外越是尺寸大的反射單元123c越向光射出面OS側(cè)突出。由此，能夠充分確保圖像光的有效光束寬度，能夠避免由在反射單元23c的反射引起的圖像光的劣化，其結(jié)果是能夠抑制射出的虛像光引起的圖像分辨率降低。此外，在圖像取出部123能夠高效地取入圖像光。(第三實(shí)施方式)下面通過(guò)圖7的(A)等對(duì)將第一實(shí)施方式變形后的第三實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的導(dǎo)光板220除了圖像取出部的構(gòu)造外具有與圖1的(A)等所示的導(dǎo)光板20同樣的構(gòu)造，所以在圖7的㈧和7(B)中僅示出與圖2的⑶和圖2的(C)所示的圖像取出部 23對(duì)應(yīng)的圖像取出部223的一部分及其周邊擴(kuò)大后的示意圖，對(duì)導(dǎo)光板和虛像顯示裝置整體的構(gòu)造省略圖示和說(shuō)明。下面，對(duì)本實(shí)施方式的導(dǎo)光板220的圖像取出部223的詳細(xì)構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。如圖 7的(A)和圖7的(B)所示，圖像取出部223由多個(gè)圖像光反射面223a構(gòu)成，各圖像光反射面223a在相對(duì)于圖像光反射面223a排列的Z方向垂直延伸的方向即Y方向延伸。多個(gè)圖像光反射面223a相互平行，相對(duì)于第一全反射面2 分別成同一角度，透過(guò)圖像光的光成分的一部分，成為反射剩下部分的部分反射面。各圖像光反射面223a間通過(guò)不具有作為用于取出圖像光的反射面等的功能的邊界部22 連接。其結(jié)果是，圖像光反射面223a沿 Z方向周期反復(fù)排列并相互平行延伸。在此，以一個(gè)圖像光反射面223a和與此相鄰的一個(gè)邊界部22 為一組稱(chēng)為反射單元223c。下面對(duì)圖像光的各成分中入射到圖像取出部223的兩端側(cè)的圖像光GLa和圖像光 GLb進(jìn)行說(shuō)明。作為前提，包括圖像光GLa、GLb的圖像光從光入射面IS入射到圖1的(A)、圖 1的(B)等所示的導(dǎo)光板20，在入射光彎曲部21反射，作為整體，在導(dǎo)光部22中在偏向-X 方向的+Z方向前進(jìn)，如圖7的(A)等所示，在導(dǎo)光部22的第一和第二全反射面22a、22b反復(fù)全反射而導(dǎo)光，到達(dá)圖像取出部223。首先，如圖7的(A)所示，以最小反射角α_在導(dǎo)光部22的第一和第二全反射面22a、22b全反射的圖像光GLa通過(guò)圖像取出部223N次(N為比1大的自然數(shù))后，到達(dá)圖像取出部223中周邊部22 !的位于最里側(cè)(+Z側(cè))的圖像光反射面223a，通過(guò)在圖像光反射面223a的反射，相對(duì)于眼EY的中心軸即光軸AX以角度θ 2 從光射出面OS向眼EY作為平行光束射出。此時(shí)的射出角相對(duì)于+Z軸成鈍角。在此，將圖像光GLa的反射角α _作為對(duì)圖像光反射面223a的入射角度。另一方面，如圖7的(B)所示，以最大反射角α +在導(dǎo)光部22的第一和第二全反射面22a、22b全反射的圖像光GLb到達(dá)圖像取出部223中周邊部22 的位于最靠入口側(cè) (-Z側(cè))的圖像反射面223a，通過(guò)在圖像光反射面223a的反射，相對(duì)于光軸AX以角度θ3 從光射出面OS向眼EY作為平行光束射出。此時(shí)的射出角相對(duì)于+Z軸成銳角。在此，將圖像光GLb的反射角α +作為對(duì)圖像光反射面223a的入射角度。圖像光GLa的角度θ 2和圖像光GLb的角度θ 3的大小大致相等且逆向，相當(dāng)于基于圖像光的虛像的視角。在此，各反射單元223c即圖像光反射面223a的尺寸或間距越在入口側(cè)即-Z側(cè)越大。具體而言，位于圖像取出部223的入口側(cè)即周邊部22 側(cè)與圖像光GLb對(duì)應(yīng)的圖像光反射面223a的尺寸最大，位于圖像取出部223的里側(cè)即周邊部22 !側(cè)與圖像光GLa對(duì)應(yīng)的圖像光反射面223a的尺寸最小。即，關(guān)于在全反射面22a、22b的反射角即向圖像取出部 223的入射角度，與越大角度的圖像光對(duì)應(yīng)的圖像光反射面223a，越是大的尺寸。由此，能夠?qū)⑺袌D像光的有效光束寬度設(shè)為一定值以上。如上所述，在第三實(shí)施方式中，各反射單元223c的尺寸或間距以與全反射角度即入射角度的狀態(tài)關(guān)聯(lián)的方式在圖像取出部223內(nèi)沿Z方向變化。由此，充分確保圖像光的有效光束寬度，能夠避免由在反射單元223c的反射引起的圖像光的劣化，其結(jié)果是能夠抑制射出的虛像光引起的圖像的分辨率降低。在上述中關(guān)于圖像取出部223的深度方向即X 方向，厚度一定，但也可以根據(jù)反射單元223c的尺寸改變?cè)摵穸取?其他)根據(jù)以上實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在不脫離其要旨的范圍內(nèi)能夠在各種方式下實(shí)施，例如也可以進(jìn)行如下變形。在上述說(shuō)明中，作為多個(gè)反射單元23c的反射面形狀的變化的一例，使各反射單元23c的尺寸變化，但作為反射面形狀的變化，除了上述之外或在上述的基礎(chǔ)上例如可以使構(gòu)成圖像取出部23的反射單元23c的朝向變化。即，可以將反射單元23c的朝向圍繞Y 軸進(jìn)行微小旋轉(zhuǎn)進(jìn)行方向的調(diào)整。此時(shí)，只要使所有反射單元23c中的相對(duì)角度β —致， 不需要使所有反射單元23c的朝向準(zhǔn)確地一致。在上述說(shuō)明中，作為圖像顯示元件，使用了透過(guò)型的液晶裝置11，但作為圖像顯示元件不限于透過(guò)型的液晶裝置，可以使用各種元件。例如，可以是使用反射型的液晶面板的結(jié)構(gòu)，也可以代替液晶裝置11使用數(shù)字微鏡裝置等。此外，也可以是使用LED陣列或 OLED (有機(jī)EL)等為代表的自發(fā)光型元件的結(jié)構(gòu)。此外，也可以是使用組合了激光光源和多角鏡其他掃描器的激光掃描器的結(jié)構(gòu)。在液晶裝置11、其光源中，也能夠考慮圖像取出部 23的光取出特性進(jìn)行亮度模式的調(diào)整。在上述說(shuō)明中，虛像顯示裝置100對(duì)應(yīng)于右眼和左眼雙方而具備各一組圖像形成裝置10和導(dǎo)光板20，但也可以是僅對(duì)右眼或左眼的任一方設(shè)置圖像形成裝置10和導(dǎo)光板 20而單眼識(shí)別圖像的結(jié)構(gòu)。在上述說(shuō)明中，對(duì)透視型的虛像顯示裝置進(jìn)行了說(shuō)明，但在沒(méi)有必要觀察外界像的情況下，可以將第一和第二反射面23a、2!3b雙方的光反射率設(shè)為大致100%。在上述說(shuō)明中，將光入射面IS和光射出面OS配置在同一平面上，但不限于此，例如也可以將光入射面IS與第一全反射面2 配置在同一平面上，將光射出面OS與第二全反射面22b配置在同一平面上。在上述說(shuō)明中，對(duì)構(gòu)成入射光彎曲部21的鏡層21a和斜面RS的角度沒(méi)有特別提及，但本發(fā)明可以根據(jù)用途和規(guī)格將鏡層21等相對(duì)于光軸OA的角度設(shè)為各種值。在上述說(shuō)明中，反射單元23c形成的V字狀的槽以前端尖銳的狀態(tài)圖示，但關(guān)于V 字狀的槽的形狀，不限于此，也可以將前端切平或在前端進(jìn)行倒角。在上述說(shuō)明中，以實(shí)施方式的虛像顯示裝置100為頭戴顯示器進(jìn)行了具體說(shuō)明， 但實(shí)施方式的虛像顯示裝置100也可以改變?yōu)槠揭曪@示器。在上述說(shuō)明中，在第一和第二全反射面22a、22b，不在表面上施以鏡、半反射鏡等而通過(guò)與空氣的界面使圖像光全反射而進(jìn)行引導(dǎo)，但關(guān)于本發(fā)明的全反射，也包含在第一和第二全反射面22a、22b上的整體或一部分形成鏡覆蓋層(mirror coat)、半反射膜進(jìn)行的反射。例如，包括如下情況在圖像光的入射角度滿(mǎn)足全反射條件的基礎(chǔ)上，在全反射面 22a,22b的整體或一部分施以鏡覆蓋層等，實(shí)質(zhì)上反射所有圖像光。此外，如果能夠得到充分亮度的圖像光，則可以通過(guò)多少具有透射性的鏡覆蓋全反射面22a、22b的整體或一部分。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)光板，具備光入射部，將圖像光取入內(nèi)部；導(dǎo)光部，具有相對(duì)延伸的第一和第二全反射面，通過(guò)所述第一和第二全反射面的全反射引導(dǎo)從所述光入射部取入的所述圖像光；圖像取出部，具有在預(yù)定的排列方向排列的多個(gè)反射單元，能夠?qū)⒔?jīng)由所述導(dǎo)光部入射的所述圖像光通過(guò)在所述多個(gè)反射單元的光路的彎曲向外部取出；以及光射出部，將經(jīng)過(guò)了所述圖像取出部的所述圖像光射出到外部，所述多個(gè)反射單元的反射面形狀根據(jù)在所述多個(gè)反射單元彎曲的所述圖像光的在所述導(dǎo)光部的全反射角度的大小，在所述圖像取出部?jī)?nèi)沿著所述預(yù)定的排列方向變化，以抑制所述圖像光的分辨率降低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其中，所述圖像取出部具有對(duì)全反射角度相對(duì)大的所述圖像光進(jìn)行光路的彎曲的第一反射單元和對(duì)全反射角度相對(duì)小的所述圖像光進(jìn)行光路的彎曲的第二反射單元，所述第一反射單元的反射面比所述第二反射單元的反射面大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)光板，其中，將在所述圖像取出部分別以不同的角度入射到所述多個(gè)反射單元的任一個(gè)的所述圖像光的光束的入射角度分別設(shè)為α α 2，將該圖像光的光束入射的反射單元的間距分別設(shè)為屯、d2，則在α工< α2的情況下，Cl1彡d2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)光板，其中，構(gòu)成所述多個(gè)反射單元的各反射單元分別包括第一反射面和相對(duì)于所述第一反射面成預(yù)定角度的第二反射面，將由所述導(dǎo)光部引導(dǎo)的所述圖像光通過(guò)所述第一反射面反射， 并且通過(guò)所述第二反射面將在所述第一反射面反射的所述圖像光進(jìn)一步反射而進(jìn)行光路的彎曲。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)光板，其中，在所述多個(gè)反射單元中位于離所述光入射部遠(yuǎn)的反光入射部側(cè)的反射單元的尺寸比位于所述光入射部側(cè)的反射單元的尺寸大。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的導(dǎo)光板，其中，在所述多個(gè)反射單元中位于離所述光入射部遠(yuǎn)的反光入射部側(cè)的反射單元的間距比位于所述光入射部側(cè)的反射單元的間距大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求6中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)光板，其中，從所述光射出部的光射出面到在所述圖像取出部的各反射單元中彎曲的所述圖像光的射出方向的前端即射出側(cè)端的距離一定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求7中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)光板，其中，在所述多個(gè)反射單元中，越是尺寸大的反射單元，在該反射單元中彎曲的所述圖像光的射出方向的前端即射出側(cè)端越接近所述光射出部，所述多個(gè)反射單元在所述預(yù)定的排列方向根據(jù)各反射單元的尺寸在所述光射出部側(cè)突出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求8中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)光板，其中，所述多個(gè)反射單元的尺寸進(jìn)行變化，使得分別向各反射單元入射的所述圖像光的有效光束寬度保持在預(yù)定值以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求9中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)光板，其中， 所述多個(gè)反射單元的間距在0. 5mm 1. 3mm之間變化。
11.一種虛像顯示裝置，具備根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求10中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)光板；以及形成導(dǎo)向所述導(dǎo)光板的所述圖像光的圖像形成裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了能夠抑制圖像的分辨率降低的虛像顯示裝置用的導(dǎo)光板和裝入該導(dǎo)光板的虛像顯示裝置。各反射單元(23c)的尺寸在圖像取出部(23)內(nèi)沿Z方向變化，使得與導(dǎo)光部的全反射角度的狀態(tài)關(guān)聯(lián)。由此，在所有反射單元(23c)，能夠充分確保入射的圖像光的有效光束寬度。因此，能夠避免在反射單元(23c)的反射引起的圖像光的劣化，其結(jié)果是，能夠抑制射出的虛像光引起的圖像的分辨率降低。
文檔編號(hào)G02B27/00GK102455461SQ20111032231
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者宮尾敏明, 小松朗, 戶(hù)谷貴洋, 武田高司, 高木將行 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社