特許 6225657 光学素子および画像表示装置並びにこれらの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6225657

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】光学素子および画像表示装置並びにこれらの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/08 20060101AFI20171030BHJP

   G02B 27/01 20060101ALI20171030BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/08 D

   G02B27/01

【請求項の数】12

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-236596(P2013-236596)

(22)【出願日】2013年11月15日

(65)【公開番号】特開2015-96883(P2015-96883A)

(43)【公開日】2015年5月21日

【審査請求日】2016年11月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100188547

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴野 幹夫

(74)【代理人】

【識別番号】100116665

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 和昭

(74)【代理人】

【識別番号】100164633

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 圭介

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(72)【発明者】

【氏名】立木 洋幸

【審査官】 井上 徹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０５８４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５３６１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１９１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３０６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２２８１８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／００−５／１８、６／００

Ｇ０２Ｂ ２７／００−２７／６４

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導光板と、
前記導光板の第１面に接するように配置された第１透光材と、
前記導光板の前記第１面と反対側に位置する第２面に接するように配置された第２透光材と、を有し、
前記導光板は、透光性の材料からなる第１部分と、透光性の材料からなる第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に配置された第１半透過反射層と、を備え、
前記第１半透過反射層は、前記第１面及び前記第２面に対して傾斜するように配置され、
前記第１透光材、前記第２透光材、前記第１部分及び前記第２部分は、屈折率が等しく、
前記第１透光材の前記第１面に接する面とは反対側に位置する面は、前記第２透光材の前記第２面に接する面とは反対側に位置する面と、平行となるように配置され、
前記導光板の前記第１面は、前記第１透光材の前記第１面に接する面とは反対側に位置する面に対して傾斜するように配置され、
前記導光板の前記第２面は、前記第２透光材の前記第２面に接する面とは反対側に位置する面に対して傾斜するように配置されていることを特徴とする光学素子。

【請求項2】

導光板と、
前記導光板の第１面側に配置され、透光性の材料からなる第１基板と、
前記導光板の前記第１面と反対側に位置する第２面側に配置され、透光性の材料からなる第２基板と、
前記導光板と前記第１基板との間に配置された第１透光材と、
前記導光板と前記第２基板との間に配置された第２透光材と、を有し、
前記導光板は、透光性の材料からなる第１部分と、透光性の材料からなる第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に配置された第１半透過反射層と、を備え、
前記第１半透過反射層は、前記第１面及び前記第２面に対して傾斜するように配置され、
前記第１透光材、前記第２透光材、前記第１部分及び前記第２部分は、屈折率が等しく、
前記第１基板及び前記第２基板は、前記第１透光材及び前記第２透光材とは異なる屈折率であり、
前記第１基板の前記導光板側に位置する面は、前記第２基板の前記導光板側に位置する面と、平行となるように配置され、
前記第１透光材の前記第１面に接する面とは反対側に位置する面は、前記第２透光材の前記第２面に接する面とは反対側に位置する面と、平行となるように配置され、
前記第１基板の前記導光板側に位置する面とは反対側に位置する面は、前記第２基板の前記導光板側に位置する面とは反対側に位置する面と、平行となるように配置され、
前記導光板の前記第１面は、前記第１基板の前記導光板側に位置する面に対して傾斜するように配置され、
前記導光板の前記第２面は、前記第２基板の前記導光板側に位置する面に対して傾斜するように配置されていることを特徴とする光学素子。

【請求項3】

請求項１または２に記載の光学素子において、
前記導光板は、透光性の材料からなる第３部分と、前記第２部分と前記第３部分との間に配置された第２半透過反射層と、を備え、
前記第２半透過反射層は、前記第１半透過反射層と平行になるように配置され、
前記第２半透過反射層は、前記第３部分側から入射した光の少なくとも一部を前記第１面側に向けて反射し、かつ、前記第３部分側から入射した光の他の一部を透過し、
前記第１半透過反射層は、前記第２部分側から入射した前記第２半透過反射層を透過した光の少なくとも一部を前記第１面側に向けて反射することを特徴とする光学素子。

【請求項4】

請求項３に記載の光学素子において、
前記第１半透過反射層の前記第２部分側の反射率は、前記第２半透過反射層の前記第３部分側の反射率よりも高いことを特徴とする光学素子。

【請求項5】

請求項３または４に記載の光学素子において、
前記第１半透過反射層における、前記第２面側の端部から前記第１面に下ろした垂線は、前記第２半透過反射層の前記第１面側の端部と、前記第１面で交差することを特徴とする光学素子。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学素子において、
前記第１部分の前記第１半透過反射層と反対側の位置に第１遮光層を有することを特徴とする光学素子。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学素子において、
前記第２透光材の前記導光板と反対側の位置に第２遮光層を有することを特徴とする光学素子。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学素子において、
前記導光板に光を導入する透光性の導入ブロックと、
前記導入ブロックに向かうように光を反射させるミラーと、を有することを特徴とする光学素子。

【請求項9】

第１面と前記第１面と反対側に位置する第２面を有した導光板を、対向面が平行な矩形凹部を有する型の当該矩形凹部に載置する工程と、
前記矩形凹部と前記導光板との間隙に、硬化性の透光材を充填する工程と、
前記第１面と前記第２面が前記対向面と傾斜した状態で前記硬化性の透光材を硬化させる工程と、を有し、
前記導光板は、透光性の材料からなる第１部分と、透光性の材料からなる第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に配置された第１半透過反射層と、を備え、
前記第１半透過反射層は、前記第１面及び前記第２面に対して傾斜するように配置され、
前記硬化性の透光材、前記第１部分及び前記第２部分は、屈折率が等しいことを特徴とする光学素子の製造方法。

【請求項10】

第１面と前記第１面と反対側に位置する第２面を有した導光板に、硬化性の透光材を塗布する工程と、
前記硬化性の透光材が塗布された前記導光板を、透光性の材料からなる第１基板と透光性の材料からなる第２基板とで挟持する工程と、
前記第１基板の前記導光板側に位置する面とは反対側に位置する面と前記第２基板の前記導光板側に位置する面とは反対側に位置する面とが平行であり、前記第１基板の前記導光板側に位置する面と前記第２基板の前記導光板側に位置する面とが平行で、前記第１基板の前記導光板側に位置する面及び前記第２基板の前記導光板側に位置する面と、前記第１面及び前記第２面とが傾斜した状態で前記硬化性の透光材を硬化させる工程と、を有し、
前記導光板は、透光性の材料からなる第１部分と、透光性の材料からなる第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に配置された第１半透過反射層と、を備え、
前記第１半透過反射層は、前記第１面及び前記第２面に対して傾斜するように配置され、
前記硬化性の透光材、前記第１部分及び前記第２部分は、屈折率が等しいことを特徴とする光学素子の製造方法。

【請求項11】

請求項９または１０に記載の光学素子の製造方法において、
前記導光板は、
前記第１部分となる第１平板部材の一方の面に前記第１半透過反射層を蒸着し、
前記第１平板部材の前記一方の面側に、前記第２部分となる第２平板部材を前記第１半透過反射層の傾向角に応じて、前記第１平板部材と前記第２平板部材とをずらして積層し、
前記積層した前記第１平板部材と前記第２平板部材とを切断することにより形成する、
ことを特徴とする光学素子の製造方法。

【請求項12】

請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光学素子を備え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、導光板等の光学素子および画像表示装置並びにこれらの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

虚像ディプレイは、光源と光源から発せられた光を透過させる透過型表示素子（ＬＣＤ、ＯＬＥＤ等）を有している。この光源からの情報を含む光として発する表示光と、この情報を含む光を観視者方向に反射または回折するように配された導光板を備え、導光板によって形成される虚像を観視者前方に視認できるようにした虚像ディスプレイ装置が提案されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２００３−５３６１０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１によれば、半透過反射層を備えた導光板として、例えば積層構造の導光板が用いられるが、積層構造の導光板を製造する場合には、導光板の表裏面の平坦精度および鏡面を出すことが困難である。また、積層構造の場合には、半透過反射層が露出するため、膜劣化のおそれがある。

【0005】

そこで、本発明は、上述した事情を考慮して、積層構造の導光板を用いる場合でも、表裏面の高い平坦精度を有し、膜劣化や、異物あるいは気泡の混入するおそれのない光学素子および光学素子の製造方法、ならびに光学デバイスを提供することを解決課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明に係る光学素子の第１の態様は、導光板と、前記導光板の第１面に接するように配置された第１透光材と、前記導光板の前記第１面と反対側に位置する第２面に接するように配置された第２透光材とを有し、前記導光板は、透光性の材料からなる第１部分と、透光性の材料からなる第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に配置された第１半透過反射層とを備え、前記第１半透過反射層は、前記第１面及び前記第２面に対して傾斜するように配置され、前記第１透光材、前記第２透光材、前記第１部分及び前記第２部分は、屈折率が等しく、前記第１透光材の前記第１面に接する面とは反対側に位置する面は、前記第２透光材の前記第２面に接する面とは反対側に位置する面と、平行となるように配置されていることを特徴とする。

【0007】

上述した本発明に係る光学素子の第１の態様によれば、導光板の第１部分及び第２部分の屈折率と等しい屈折率の第１透光材を導光板の第１面に接するように配置し、導光板の第１部分及び第２部分の屈折率と等しい屈折率の第２透光材を導光板の第１面と反対側に位置する第２面に接するように配置し、第１透光材の第１面に接する面とは反対側に位置する面は、第２透光材の第２面に接する面とは反対側に位置する面と、平行となるように配置されている。したがって、第１半透過反射層を備えた導光板の光出射面とその対向面とが平行でない場合でも、第１透光材と第２透光材を備えた第１の態様の光学素子は、光出射面とその対向面の平行が保たれている。なお、第１透光材、第２透光材、第１部分及び第２部分の屈折率に差があった場合でも、±１０％程度の屈性率差であれば屈折が生じないので、「等しい」に含む。

【0008】

上記課題を解決するために、本発明に係る光学素子の第２の態様は、導光板と、前記導光板の第１面側に配置され、透光性の材料からなる第１基板と、前記導光板の前記第１面と反対側に位置する第２面側に配置され、透光性の材料からなる第２基板と、前記導光板と前記第１基板との間に配置された第１透光材と、前記導光板と前記第２基板との間に配置された第２透光材とを有し、前記導光板は、透光性の材料からなる第１部分と、透光性の材料からなる第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に配置された第１半透過反射層とを備え、前記第１半透過反射層は、前記第１面及び前記第２面に対して傾斜するように配置され、前記第１透光材、前記第２透光材、前記第１部分及び前記第２部分は、屈折率が等しく、前記第１基板及び前記第２基板は、前記第１透光材及び前記第２透光材とは異なる屈折率であり、前記第１基板の前記導光板側に位置する面は、前記第２基板の前記導光板側に位置する面と、平行となるように配置されていることを特徴とする。

【0009】

上述した本発明に係る光学素子の第２の態様によれば、導光板の第１部分及び第２部分の屈折率と等しい屈折率の第１透光材を、透光性の材料からなり、導光板の第１面側に配置された第１基板と、導光板との間に配置し、導光板の第１部分及び第２部分の屈折率と等しい屈折率の第２透光材を、透光性の材料からなり、導光板の第１面と反対側に位置する第２面側に配置された第２基板と、導光板との間に配置し、第１基板の導光板側に位置する面は、第２基板の導光板側に位置する面と、平行となるように配置されている。したがって、第１半透過反射層を備えた導光板の光出射面とその対向面とが平行でない場合でも、第１基板および第２基板と第１透光材および第２透光材を備えた第２の態様の光学素子は、光出射面とその対向面の平行が保たれている。なお、第１透光材、第２透光材、第１部分及び第２部分の屈折率に差があった場合でも、±１０％程度の屈性率差であれば屈折が生じないので、「等しい」に含む。

【0010】

上述した本発明に係る光学素子の第２の態様において、前記導光板の前記第１面は、前記第１基板の前記導光板側に位置する面に対して傾斜するように配置され、前記導光板の前記第２面は、前記第２基板の前記導光板側に位置する面に対して傾斜するように配置されていてもよい。この場合は、導光板の第１面と第２面が第１基板と第２基板の導光板側に位置する面に対して傾斜していても、第１基板の導光板側に位置する面と、第２基板の導光板側に位置する面とが平行となるように配置されているので、光学素子の光出射面とその対向面の平行が保たれている。

【0011】

上述した本発明に係る光学素子の第１の態様または第２の態様において、前記導光板は、透光性の材料からなる第３部分と、前記第２部分と前記第３部分との間に配置された第２半透過反射層とを備え、前記第２半透過反射層は、前記第１半透過反射層と平行になるように配置され、前記第２半透過反射層は、前記第３部分側から入射した光の少なくとも一部を前記第１面側に向けて反射し、かつ、前記第３部分側から入射した光の他の一部を透過し、前記第１半透過反射層は、前記第２部分側から入射した前記第２半透過反射層を透過した光の少なくとも一部を前記第１面側に向けて反射することが好ましい。この場合には、第３部分側から入射した光が、第２半透過反射層により第１面側に向けて反射されつつ第２部分側へと進み、さらに、第１半透過反射層より第１面側に向けて反射される。したがって、入射した光を導光しながら第１面側に出射するので、観察者に対して大きな虚像を表示させることができる。

【0012】

上述した本発明に係る光学素子の第１の態様または第２の態様において、前記第１半透過反射層の前記第２部分側の反射率は、前記第２半透過反射層の前記第３部分側の反射率よりも高いことが好ましい。この場合には、光路長が長くなった場合でも、輝度むらの発生を回避することができる。

【0013】

上述した本発明に係る光学素子の第１の態様または第２の態様において、前記第１半透過反射層における、前記第２面側の端部から前記第１面に下ろした垂線は、前記第２半透過反射層の前記第１面側の端部と、前記第１面で交差することが好ましい。この場合には、光出射面において、反射光の届かない領域がなくなり、黒スジの発生を防止することができる。

【0014】

上述した本発明に係る光学素子の第１の態様または第２の態様において、前記第１部分の前記第１半透過反射層と反対側の位置に第１遮光層を有することが好ましい。この場合には、遮光層により外光を阻止して、光出射面で表示される画像が見難くなることがない。

【0015】

上述した本発明に係る光学素子の第１の態様または第２の態様において、前記第２透光材の前記導光板と反対側の位置に第２遮光層を有することが好ましい。この場合には、遮光層により外光を阻止して、光出射面で表示される画像が見難くなることがない。

【0016】

上述した本発明に係る光学素子の第１の態様または第２の態様において、前記導光板に光を導入する透光性の導入ブロックと、前記導入ブロックに向かうように光を反射させるミラーとを有することが好ましい。この場合には、ミラーと導入ブロックにより光が導光板に導入され、入射した光は導光されながら反射されるので、観察者に対して大きな虚像を表示させることができる。

【0017】

上記課題を解決するために、本発明に係る光学素子の製造方法の第１の態様は、導光板を対向面が平行な矩形凹部を有する型の当該矩形凹部に載置する工程と、前記矩形凹部と前記導光板との間隙に、硬化性の透光材を充填する工程と、前記硬化性の透光材を硬化させる工程と、を有し、前記導光板は、透光性の材料からなる第１部分と、透光性の材料からなる第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に配置された第１半透過反射層と、を備え、前記第１半透過反射層は、前記第１面及び前記第２面に対して傾斜するように配置され、前記硬化性の透光材、前記第１部分及び前記第２部分は、屈折率が等しいことを特徴とする。

【0018】

上記課題を解決するために、本発明に係る光学素子の製造方法の第２の態様は、導光板に硬化性の透光材を塗布する工程と、前記硬化性の透光材が塗布された前記導光板を、透光性の材料からなる第１基板と透光性の材料からなる第２基板とで挟持する工程と、前記第１基板の前記導光板側に位置する面と前記第２基板の前記導光板側に位置する面とが平行な状態で前記硬化性の透光材を硬化させる工程とを有し、前記導光板は、透光性の材料からなる第１部分と、透光性の材料からなる第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に配置された第１半透過反射層とを備え、前記第１半透過反射層は、前記第１面及び前記第２面に対して傾斜するように配置され、前記硬化性の透光材、前記第１部分及び前記第２部分は、屈折率が等しいことを特徴とする。

【0019】

上述した本発明に係る光学素子の製造方法の第１の態様または第２の態様において、前記導光板は、前記第１部分となる第１平板部材の一方の面に前記第１半透過反射層を蒸着し、前記第１平板部材の前記一方の面側に、前記第２部分となる第２平板部材を前記第１半透過反射層の傾向角に応じて、前記第１平板部材と前記第２平板部材とをずらして積層し、前記積層した前記第１平板部材と前記第２平板部材とを切断することにより形成する
ことを特徴とする。

【0020】

次に、本発明に係る画像表示装置は、上述した本発明に係る光学素子を備える。そのような画像表示装置は、液晶ディスプレイ等の画像形成部やコリメート光学系を備えてもよく、ヘッドマウントディスプレイ等のように観察者の頭部に装着する形態に適合させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１実施形態に係る光学デバイスを示す側面図である。

【図2】導光板を示す側面図である。

【図3】第２実施形態に係る光学デバイスを示す側面図である。

【図4】第３実施形態に係る導光板の製造方法を説明するための側面図である。

【図5】接着剤層と一体の導光板を示す側面図である。

【図6】第４実施形態に係る導光板の半透過反射層の位置を説明するための模式図であり、（Ａ）は黒スジが発生する場合の半透過反射層の位置関係を説明するための模式図、（Ｂ）は導光板の厚さを厚くした場合の半透過反射層の位置関係を説明するための模式図、（Ｃ）は導光板において積層する光透過性の樹脂材料の厚さを薄くした場合の半透過反射層の位置関係を説明するための模式図である。

【図7】応用例のヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。なお、図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異ならせてある。また、以下に説明する実施形態では、本発明の光学素子を、観察者の頭部に装着する形態の画像表示装置の一例であるヘッドマウントディスプレイに適用した場合を例に説明するが、かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内に任意に変更可能である。

【0023】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る光学デバイス１の全体像を示す側面図である。図１に示すように、光学デバイス１は、導光板２と、上面平板６と、下面平板７と、導入ブロック８と、投射光取り入れミラー９と、ミラー支持板１０とを備えている。

【0024】

導光板２は、図２に示すように、光透過性の樹脂材料等により形成された板状の部材に、半透過反射層３を蒸着等により形成し、半透過反射層３が形成された板状部材を斜向角に応じてずらして接着剤４により重ね貼りを行い、切断することにより作成される。

【0025】

上面平板６と下面平板７に導光板２を接着剤５により貼り付け、プレスにより上面平板６と下面平板７の平行を保つ。接着剤５の屈折率は、導光板２の屈折率と同じか、あるいは近い屈折率に設定されている。

【0026】

上面平板６は、光透過性の樹脂材料等により形成された板状の部材であり、図１においてＹ方向を上方向とすると、少なくとも最上面が平坦に形成されている。上面平板６の屈折率は、接着剤５および導光板２と異なる屈折率に設定されている。上述したように、上面平板６と下面平板７はプレスにより平行に保たれている。また、導入ブロック８との接合面は平坦であることが望ましい。なお、接着剤５を用いる代わりに、導光板２を上面平板６と下面平板７で挟み、導光板２と上面平板６および下面平板７との間隙に、樹脂を充填するようにしてもよい。この場合、樹脂５の屈折率は、導光板２の屈折率と同じか、あるいは近い屈折率に設定すればよい。

【0027】

下面平板７は、光透過性の樹脂材料等により形成された板状の部材であり、図１においてＹ方向を上方向とすると最下面が平坦に形成されている。下面平板７の屈折率は、上面平板６と同じ屈折率に設定されている。上述したように、上面平板６と下面平板７はプレスにより平行に保たれている。また、導入ブロック８との接合面は平坦であることが望ましい。

【0028】

導入ブロック８は、光透過性の樹脂材料等により形成された部材であり、少なくとも各対面は平行に形成されている。図１のＹ方向における導入ブロック８の高さは、同じくＹ方向における上面平板６の最上面から下面平板７の最下面までの間隔と等しくなっている。上面平板６および下面平板７と導入ブロック８とは、直角に接続されている。

【0029】

投射光取り入れミラー９は、光透過性の樹脂材料等により形成されたミラー支持板１０に貼り付けられ、図１のＹ方向を上方向とすると、その端部が導入ブロック８の上面に取り付けられている。

【0030】

上面平板６および下面平板７ならびに導光板２の図１におけるＸ方向の端部には、例えば黒色の塗料から成る遮光層１１が設けられている。

【0031】

以上のような光学デバイス１において、画像表示源２０から画像光が投射されると、画像光は、投射光取り入れミラー９によって反射され、導入ブロック８により、導光板２に導かれる。導光板２に導かれた光は、一部は半透過反射層３によって反射されて観視者の眼ＥＹに届く。また、反射光の一部は、上面平板６および下面平板７で反射されて導光板２内を進む。さらに、半透過反射層３によって反射されなかった光も上面平板６および下面平板７で反射されて導光板２内を進む。ここで、少なくとも上面平板６の最上面および下面平板７の最下面は、平坦性を有し、平行に保たれている。したがって、上面平板６および下面平板７で反射される光は全反射条件を満たした状態で導光されることになり、光量の損失がない。

【0032】

上述したように、導光板２は、光透過性の樹脂材料等により形成された板状の部材に、半透過反射層３を蒸着等により形成し、半透過反射層３が形成された板状部材を斜向角に応じてずらして接着剤４により重ね貼りを行い、切断することにより作成される。したがって、導光板２の上面と下面に平坦性を持たせることが難しく、導光板２の上面と下面の平行を保つことも難しい。

【0033】

しかしながら、本実施形態の導光板２は、接着剤５により、少なくとも最上面が平坦な上面平板６と、少なくとも最下面が平坦な下面平板７により貼り付けられる。そして、少なくとも上面平板６の最上面と下面平板７の最下面は、プレスにより平行に保たれている。

【0034】

したがって、積層構造の導光板２を用いる場合でも、上面平板６と下面平板７と導光板２とを一体の導光板と考えた場合には、導光板の上面と下面の平坦性を確保し、上面と下面の平行を良好に保つことができる。なお、平坦性については、導光板２を作成する際に使用する平板部材と同程度の平坦性があればよい。

【0035】

さらに、上面平板６および下面平板７と導光板２との間には、接着剤５が充填されているため、積層構造の導光板２を作成する過程で半透過反射層３が露出したとしても、半透過反射層３は接着剤５により覆われるため、半透過反射層３の劣化を防ぐことができる。

【0036】

また、本実施形態においては、端部に遮光層１１が設けられているので、外光を確実に阻止することができ、画像が見難くなることがない。

【0037】

以上のように、本実施形態によれば、積層構造の導光板の問題点を解消して、良好な虚像表示の可能な光学素子を提供することができる。

【0038】

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。導光板２は、図３に示すように、上面平板６および下面平板７に対して斜めの状態に貼り付けてもよい。このように導光板２が斜めの状態であっても、上面平板６および下面平板７と導光板２との間には、接着剤５が充填されており、上面平板６および下面平板７によって最上面と最下面の平坦性、および、最上面と最下面の平行を保つことができる。本実施形態においても、導光板２自体の上面および下面の表面粗さは接着剤５によって吸収することができ、上面と下面の平行度についても、上面平板６および下面平板７により担保することができる。

【0039】

また、光学デバイス１がシースルー型でない場合には、図３に示すように、観視者の眼ＥＹと対向する表示面以外の面には、黒色の塗装等により、遮光層１１を形成するようにしてもよい。また、これ以外にも、光の入射部および出射部以外の面に遮光層１１を形成するようにしてもよい。

【0040】

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態について図４および図５を参照して説明する。第１実施形態および第２実施形態においては、接着剤５を用いて導光板２に上面平板６および下面平板７を貼り付ける例について説明した。しかし、本発明はこのような例に限定されるものではない。

【0041】

例えば、図４に示すように、上下面および左右面が平行に保たれた金型３０を用意し、金型３０内に導光板２を入れて、接着剤５または樹脂剤を充填するようにしてもよい。そして、接着剤５または樹脂剤が硬化したところで、図５に示すように金型３０を取り外せば、接着剤５または樹脂剤と一体となった導光板２を得ることができる。この場合には、接着剤５または樹脂剤の上面と下面の平坦性と平行度が保たれることになる。なお、平坦性については、導光板２を作成する際に使用する平板部材と同程度の平坦性があればよい。

【0042】

＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態について図６を参照して説明する。図６（Ａ）に示すように、積層構造の導光板２においては、光の出射方向Ａに平行な方向において、一の半透過反射層３の端部と、当該一の半透過反射層３に隣接する他の半透過反射層３の端部との間隔ｄが存在する場合、当該間隔ｄの領域からは反射光が出射されず、表示される画像に黒スジが現れることがある。

【0043】

そこで、本実施形態においては、一の半透過反射層３の端部と、当該一の半透過反射層３に隣接する他の半透過反射層３の端部との間隔ｄがなくなるように、図６（Ｂ）に示すように、積層する光透過性の樹脂材料の厚さが同じ場合には、光の出射方向Ａにおける導光板２の厚さｗを厚くするようにしてもよい。

【0044】

また、図６（Ｃ）に示すように、積層する光透過性の樹脂材料の厚さｇを薄くして、一の半透過反射層３の端部と、当該一の半透過反射層３に隣接する他の半透過反射層３の端部との間隔ｄがなくなるようにしてもよい。

【0045】

図６（Ｂ）および図６（Ｃ）のように、一の半透過反射層３の端部と、当該一の半透過反射層３に隣接する他の半透過反射層３の端部との間隔ｄがなくなるように構成した導光板２を用いて、第１実施形態ないし第３実施形態のように光学デバイス１を構成することにより、黒スジのない良好な画像を表示することができる。

【0046】

なお、一の半透過反射層３の端部と、当該一の半透過反射層３に隣接する他の半透過反射層３の端部とが、光の出射方向Ａに平行な方向において重なり過ぎると、明スジができる場合があるため、一の半透過反射層３の端部と、当該一の半透過反射層３に隣接する他の半透過反射層３の端部との間隔ｄがなくなるように、かつ、明スジができない程度に構成することが好ましい。

【0047】

＜変形例＞
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に述べる各種の変形が可能である。また、各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせてもよいことは勿論である。

【0048】

（１）半透過反射層の斜向角あるいはピッチについては、上述した黒スジが現れない構成であれば、適宜変更可能である。

【0049】

（２）半透過反射層の反射率は、導光板における光導入部からの光路長の増大に応じて高くなるようにしてもよい。この場合、反射率は、光路長の増大に応じて連続的に変化させてもよいし、段階的に変化させてもよい。このようにすれば、光導入部から離れ、光路長が長くなった場合でも、輝度むらの発生を回避することができる。

【0050】

（３）光学素子の構成については、各実施形態で説明した構成に限定されるものではなく、接着剤を用いて上面平板および下面平板に接着した導光板、あるいは、型抜き等により接着剤でコーティングした導光板であれば、どのような構成の光学デバイスであってもよい。

【0051】

＜応用例＞
本発明の光学素子は、例えば、導光板を備えた画像表示装置の１つであるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に用いることができる。このようなヘッドマウントディスプレイについて図７を参照して説明する。

【0052】

図７は、応用例に係るヘッドマウントディスプレイ１００の全体像の一例を示す斜視図である。図７に示すように、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ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、このヘッドマウントディスプレイ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。

【0053】

具体的にヘッドマウントディスプレイ１００は、導光板４０と、導光板４０を支持する左右一対のテンプル１３１，１３２と、テンプル１３１，１３２に付加された一対の画像形成装置１１１，１１２とを備える。ここで、図面上において、導光板４０の左側と画像形成装置１１１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、単独でも画像表示装置として機能する。また、図面上において、導光板２０で右側と画像形成装置１１２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、単独でも画像表示装置として機能する。

【0054】

このようなヘッドマウントディスプレイ１００において、左眼用光学系の導光板として、図１に示す光学素子を用い、右眼用光学系の導光板として、図１に示す光学デバイスの左右を反転させたものを用いることができる。

【符号の説明】

【0055】

１…光学デバイス、２…導光板、３…半透過反射層、４…接着剤、５…接着剤、６…上面平板、７…下面平板、８…導入ブロック、９…投射光取り入れミラー、１０…ミラー支持板、１１…遮光層、２０…画像表示源、３０…金型、１００…ヘッドマウントディスプレイ、１００Ａ，１００Ｂ…表示装置、１１１，１１２…画像形成装置、１３１，１３２…テンプル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】