CN108663810B - 导光装置和显示装置 - Google Patents

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Abstract

导光装置和显示装置，抑制与导光部平行配置的多个部分反射面的相邻部分反射面上的重叠部或间隙引起的图像质量下降。导光***(30)具有将从一端(51)侧入射的光引导至射出部(58)的透光性导光部(50)。导光部(50)在相互平行的第1面(56)与第2面(57)之间具有多个部分反射面(55)，多个部分反射面(55)以使第1端部(551)比第2端部(552)靠一端(51)侧的方式以相同角度倾斜。部分反射面(55)在第1方向(X)上的间隔从一端(51)侧朝向另一端(52)侧变大。在从观察者的眼睛(E)观察时，在另一端(52)侧相邻的2个部分反射面(55)之间不存在较大的重叠部，在一端(51)侧相邻的2个部分反射面(55)之间不存在较大的间隙。

Description

导光装置和显示装置
技术领域
本发明涉及导光装置和显示装置。
背景技术
作为在显示装置等中使用的导光装置的导光部，提出了在从入射图像光的一端侧朝向另一端侧延伸的2个平面(第1面和第2面)之间平行且等间隔地设置倾斜的多个半反射镜的结构(参照专利文献1)。在该导光装置中，使图像光在第1面与第2面之间反射并使其在导光部内从一端侧朝向另一端侧行进，利用半反射镜将图像光朝向观察者的眼睛射出。因此，能够使观察者识别虚像，并且，能够使来自外界的光经由导光部到达观察者的眼睛。
此外，针对导光装置的射出部，提出了在2个平面(第1面和第2面)之间平行地设置有倾斜的多个半反射镜的结构(参照专利文献2)。在专利文献2的段落[0046]中，关于射出部，提出了以可变间距配置半反射镜的结构、以及使包含以多个阶段进行增减的间距的规定间距图案重复的结构。
专利文献1：日本特开2016-177231号公报
专利文献2：日本特开2017-3845号公报
如图13所示，在专利文献1所记载的导光装置中，在入射图像光L的导光部50的一端51侧，在从佩戴有显示装置的观察者的眼睛E观察时，在第1方向X上相邻的2个部分反射面55(半反射镜)之间具有间隙559，因此，条纹状地识别出图像光L欠缺的部分。与此相对，在导光部50的另一端52侧，在从观察者的眼睛E观察时，在第1方向X上相邻的2个部分反射面55上存在部分反射面55彼此的重叠部558，因此，识别出高亮度的条纹。另外，在专利文献2中提出了以可变间距配置半反射镜等，但在该结构中，无法防止在图像中识别出条纹。
发明内容
鉴于以上问题点，本发明的课题在于提供导光装置和显示装置，能够抑制由于与导光部平行地配置的多个部分反射面的相邻的部分反射面上的重叠部或间隙引起的图像质量下降。
为了解决上述课题，本发明的导光装置的一个方式的特征在于，该导光装置具有将从一端侧入射的光引导至射出部的透光性的导光部，所述导光部具有：第1面，其从入射所述光的一端侧朝向第1方向的另一端侧延伸；第2面，其在与所述第1方向交叉的第2方向的一侧与所述第1面平行地在所述第1方向上延伸；以及多个部分反射面，它们在所述第1面与所述第2面之间沿着所述第1方向配置，从相对于所述第2面的法线方向朝向所述一端侧以相同角度倾斜，所述多个部分反射面在所述第1方向上的间隔从所述一端侧朝向所述另一端侧变大。
在本发明中，在与导光部平行地配置的多个部分反射面上，在第1方向上的间隔从一端侧朝向另一端侧变大，因此，例如在将导光配置于观察者的眼前时，在从眼睛观察时，在入射图像光的导光部的一端侧，在相邻的2个部分反射面之间，间隙较窄，或者不存在间隙。因此，能够抑制产生图像光呈条纹状地欠缺的部分。此外，在导光部的另一端侧，在相邻的2个部分反射面之间，部分反射面彼此的重叠部较窄，或者不存在重叠部。因此，能够抑制在图像中产生亮度较高的条纹。因此，能够抑制由于相邻的部分反射面上的重叠部或间隙引起的图像的质量的下降，因此，能够使观察者识别出质量较高的图像。
在本发明中，能够采用如下方式：在设所述部分反射面在所述第2方向上的所述另一侧的端部为第1端部、所述部分反射面在所述第2方向上的所述一侧的端部为第2端部时，在所述多个部分反射面中，对于在比配置有所述多个部分反射面的部分的所述第1方向上的中央部分靠所述一端侧的位置处相邻的2个部分反射面而言，位于所述一端侧的部分反射面的所述第2端部位于比位于所述另一端侧的部分反射面的所述第1端部靠所述另一端侧的位置，对于在比所述中央部分靠所述另一端侧的位置处相邻的2个部分反射面而言，位于所述一端侧的部分反射面的所述第2端部位于比位于所述另一端侧的部分反射面的所述第1端部靠所述一端侧的位置。根据该方式，在导光部的一端侧，在相邻的2个部分反射面之间，间隙极窄，或不存在间隙。此外，在导光部的另一端侧，在相邻的部分反射面上，部分反射面彼此的重叠部极窄，或者不存在重叠部。因此，能够抑制由于相邻的部分反射面上的重叠部或间隙引起的图像的质量的下降，因此，能够使观察者识别出质量较高的图像。
在本发明中，能够采用如下方式：在描绘通过所述多个部分反射面中的相邻的2个部分反射面的位于所述一端侧的部分反射面的所述第2端部和位于所述另一端侧的部分反射面的所述第1端部的假想直线时，位于所述中央部分的所述2个部分反射面的所述假想直线与位于比所述中央部分靠所述一端侧的位置的所述2个部分反射面的所述假想直线的第1交点、以及位于所述中央部分的所述2个部分反射面的所述假想直线与位于比所述中央部分靠所述另一端侧的位置的所述2个部分反射面的所述假想直线的第2交点位于从所述第2面起朝向所述第2方向的所述一侧的5mm至50mm的范围内。
在本发明中，能够采用如下方式：所述多个部分反射面包含所述间隔从所述第1方向的所述一端侧朝向所述另一端侧按照每1个间隔变大的部分反射面。在本发明中，可以采用如下方式：所述多个部分反射面包含所述间隔从所述第1方向的所述一端侧朝向所述另一端侧按照每多个间隔变大的部分反射面。
在本发明中，能够采用如下方式：所述多个部分反射面中的至少一个部分反射面具有包含反射性金属层的多层膜。根据该方式，能够利用包含反射性金属层的多层膜提高部分反射面的反射率。
在本发明中，能够采用如下方式：所述多个部分反射面具有反射率与入射角对应地变化的特性。根据该方式，能够减轻从导光部射出的光的亮度偏差。在本发明中，能够采用如下方式：在入射角较大时，所述多个部分反射面的反射率比入射角较小时大。在本发明中，可以采用如下方式：在入射角较小时，所述多个部分反射面的反射率比入射角较大时大。
本发明的显示装置的一个方式具有上述导光装置、以及生成图像光的图像生成***。
在本发明的显示装置中，能够采用如下方式：设所述部分反射面在所述第2方向上的所述另一侧的端部为第1端部，设所述部分反射面在所述第2方向上的所述一侧的端部为第2端部，描绘通过所述多个部分反射面中的相邻的2个部分反射面的位于所述一端侧的部分反射面的所述第2端部和位于所述另一端侧的部分反射面的所述第1端部的假想直线，设以将所述导光部配置于观察者的眼前时所述假想直线通过观察者的瞳孔的方式配置了所述多个部分反射面时的理想的所述间隔为P0、安装于所述导光部的所述多个部分反射面的所述间隔为P，此时，间隔P、P0满足以下的条件式：(P0-P0/2)≤P≤(P0+P0/2)。根据该方式，能够与光实际入射到导光部时的状态或导光部的制造等对应地设定部分反射面的间隔。
在本发明的显示装置中，能够采用如下方式：所述导光装置具有与所述导光部的所述一端侧连接的透光性的入射部，所述入射部具有：入射曲面，其入射所述图像光作为非平行光；以及反射曲面，其反射从所述入射曲面入射的所述图像光，利用所述入射曲面和所述反射曲面使所述图像光成为平行光并射出到所述导光部。
在本发明的显示装置中，能够采用如下方式：所述入射部由第1透光性部件形成，所述第1透光性部件在所述第1方向上经由接合面与第2透光性部件进行面接合，所述导光部的至少所述多个部分反射面由所述第2透光性部件形成。根据该方式，能够分别通过适当的方法制造入射部和导光部的形成有多个部分反射面的部分。
在本发明的显示装置中，能够采用如下方式：所述接合面的作为位于所述第2方向的另一侧的端部的第1接合端比作为位于所述第2方向的所述一侧的端部的第2接合端靠所述一端侧。在切断夹着部分反射面而层叠多个透光性基板而成的层叠体从而制作形成有多个部分反射面的部分时，最靠端部的透光性基板构成接合面。在该情况下，如果接合面朝与部分反射面相同的方向倾斜，则无需过度加厚最端部的透光性基板。
附图说明
图1是示意性示出本发明的实施方式1的显示装置的外观的一例的说明图。
图2是图1所示的显示装置的光学***的俯视图。
图3是示出图2所示的投射透镜***和入射部的设计例的说明图。
图4是示意性示出图2所示的导光部内的平行光束的情形的说明图。
图5是图2所示的部分反射面的说明图。
图6是示出从眼睛观察图5所示的部分反射面时的情形的说明图。
图7是示出参照图6所说明的部分反射面的间隔与第1方向上的亮度的关系(亮度分布)的曲线图。
图8是示出图2所示的导光部的制造方法的说明图。
图9是本发明的实施方式2的显示装置的导光部的说明图。
图10是示意性示出本发明的实施方式4的显示装置的外观的一例的说明图。
图11是从相对于观察者的正面方向观察图10所示的显示装置时的主视图。
图12是从左侧观察图10所示的显示装置时的侧视图。
图13是形成在本发明的比较例的导光装置中的部分反射面的说明图。
标号说明
10：显示部；20：图像生成***；30：导光***(导光装置)；40：入射部；41：入射曲面；42：反射曲面；50：导光部；51：一端；52：另一端；55：部分反射面；56：第1面；57：第2面；58：射出部；61：第1透光性部件；62：第2透光性部件；63：接合面；66：透光性基板；67：层叠体；70：投射透镜***；71：第1透镜；72：第2透镜；100：显示装置；110：框架；111：镜腿；420：金属层；520：第3面；521：第1缘部；522：第2缘部；551：第1端部；552：第2端部；631：第1接合端；632：第2接合端；D：光束；E：眼睛；E0：瞳孔；L：图像光；L0：平行光束；L01：第1平行光束部分；L02：第2平行光束部分；L0a：第1光线；L0b：第2光线；L0c：中心光线；Ls：法线；X：第1方向；Y：第3方向；Z：第2方向；t：间隔。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下说明中所参照的附图中，为了使各层或各部件形成为在附图上能够识别的程度的大小，使各层、各部件的数量和比例不同。
[实施方式1]
(整体结构)
图1是示意性地示出本发明的实施方式1的显示装置100的外观的一例的说明图。图1所示的显示装置100构成为透视型眼镜显示器等，具有框架110，框架110在左右具备镜腿111(R)、111(L)。显示装置100的后述的显示部10被支承于框架110，使使用者观察从显示部10射出的图像作为虚像。在本实施方式中，显示装置100具备右眼用的显示部10(R)和左眼用的显示部10(L)作为显示部10。右眼用的显示部10(R)和左眼用的显示部10(L)具有相同的结构，配置成左右对称。因此，在以下的说明中，以右眼用的显示部10(R)为中心进行说明，对左眼用的显示部10(L)省略说明。此外，在以下的说明中，设左右方向为第1方向X、前后方向为第2方向Z、上下方向为第3方向Y进行说明。此外，在第1方向X的一侧(右侧)标记X1，第1方向X的另一侧(左侧)标记X2，第2方向Z的一侧(后侧)标记Z1，第2方向Z的另一侧(前侧)标记Z2，第3方向Y的一侧(上侧)标记Y1，第3方向Y的另一侧(下侧)标记Y2进行说明。这里，由于右眼用的显示部10(R)和左眼用的显示部10(L)对称地进行配置，因此，右眼用的显示部10(R)和左眼用的显示部10(L)的第1方向X的一侧X1和另一侧X2左右反转。
(显示部10的整体结构)
图2是图1所示的显示部10的光学***的俯视图。另外，在图2中，用虚线表示从图像生成***20的中央射出的图像光L，用点划线和双点划线表示从图像生成***20的端部射出的图像光L。如图2所示，显示部10(显示部10(R))具有射出由非平行光构成的图像光L的图像生成***20、以及将所入射的图像光L引导至射出部58的导光***30，导光***30是应用了本发明的导光装置。在本方式中，在图像生成***20与导光***30(导光装置)之间配置有投射透镜***70，从图像生成***20射出的图像光L经由投射透镜***70入射到导光***30。投射透镜***70具有2个透镜，该2个透镜由第1透镜71、以及配置在第1透镜71与导光***30之间的第2透镜72构成。
导光***30具有：透光性的入射部40，其具有入射图像光L的入射曲面41、以及使从入射曲面41入射的图像光L在与入射曲面41之间反射并转换为平行光的反射曲面42；以及透光性的导光部50，该导光部50的第1方向X的一端51侧与入射部40连接，导光部50将从入射部40入射的平行光引导至射出部58。导光部50具有：第1面56(第1反射面)，其从一端51(一侧X1的端部)起朝向第1方向X的另一端52侧(另一侧X2的端部)延伸；第2面57(第2反射面)，其在与第1方向X交叉的第2方向Z的一侧Z1与第1面56平行地朝第1方向X延伸；以及射出部58，其设置于第2面57的远离入射部40的部分。在这样构成的导光***30中，从入射部40射出到导光部50的平行光在第1面56与第2面57之间反射并从第1方向X的一侧X1起朝另一侧X2被引导至射出部58，从射出部58射出。
(图像生成***20的详细结构)
图像生成***20是由液晶装置或有机电致发光装置等构成的光调制面板，相对于入射部40在第1方向X的一侧X1、且第2方向Z的一侧Z1与入射曲面41相对。在本实施方式中，图像生成***20以使第1方向X的一侧X1的端部21位于比第1方向X的另一侧X2的端部22靠第2方向Z的另一侧Z2的位置的方式倾斜地配置。
(入射部40的详细结构)
在入射部40中，入射曲面41是朝向第2方向Z的一侧Z1的面，隔着投射透镜***70与图像生成***20相对。因此，入射曲面41以使第2方向Z的另一侧Z2的端部411位于比第2方向Z的一侧Z1的端部412靠第1方向X的一侧X1的位置的方式倾斜配置。但是，入射曲面41的端部412与图像生成***20的端部22的间隔大于入射曲面41的端部411与图像生成***20的端部21的间隔。入射曲面41由非球面或自由曲面等曲面构成，在本实施方式中，入射曲面41由凸状的自由曲面构成。在入射曲面41上未形成有反射膜等，但对以临界角以上的入射角入射的光进行全反射。因此，入射曲面41具有透射性和反射性。
反射曲面42由朝向第2方向Z的另一侧Z2的面构成，以使第1方向X的一侧X1的端部421位于比第1方向X的另一侧X2的端部422靠第2方向Z的一侧Z1的位置的方式倾斜配置。反射曲面42由非球面或自由曲面等曲面构成，在本实施方式中，反射曲面42由凸状的自由曲面构成。反射曲面42能够采用未形成有反射膜等、且对以临界角以上的入射角入射的光进行全反射的结构。但是，在本实施方式中，反射曲面42具有反射性的金属层420，该金属层420以铝、银、镁、铬等为主要成分。因此，即使在相对于反射曲面42的入射角较小的情况下，也能够可靠地进行反射。
在这样构成的入射部40中，在由非平行光构成的图像光L入射到入射曲面41时，图像光L在入射曲面41中折射，朝向反射曲面42。接着，图像光L在反射曲面42上反射，再次朝向入射曲面41。此时，图像光L以临界角以上的入射角入射到入射曲面41，因此，图像光L在入射曲面41上朝向导光部50反射，在其间，图像光L被转换为平行光。因此，利用反射曲面42和入射曲面41将图像光L平行化，因此，能够缓和针对投射透镜***70的设计上的要求。因此，能够利用2个透镜(第1透镜71和第2透镜72)构成投射透镜***70等，能够实现投射透镜***70的简化。此外，如果能够实现投射透镜***70的简化，则能够实现显示装置100(显示部10)的小型化和轻量化。
(投射透镜***70和入射部40的设计例)
图3是示出图2所示的投射透镜***70和入射部40的设计例的说明图。第1透镜71、第2透镜72、入射曲面41和反射曲面42如图3所示地构成，在图3的上部示出了图3所示的式1所示的自由曲面函数中的系数。在图3的下部示出了构成第1透镜71、第2透镜72和入射部40的材料的折射率(nd)和阿贝数(ν)。图3所示的面编号(3)～(8)中的面编号(3)是入射曲面41，面编号(4)是反射曲面42。面编号(5)是第2透镜72的射出侧的透镜面，面编号(6)是第2透镜72的入射侧的透镜面。面编号(7)是第1透镜71的射出侧的透镜面，面编号(8)是第1透镜71的入射侧的透镜面。
(导光部50的详细结构)
接着，在图2中，导光部50的第1面56和第2面57平行地配置，在另一端52侧，在第1面56与第2面57之间具有第3面520。第1面56与第2面57在第2方向Z上的厚度(导光部50在第2方向Z上的尺寸)比入射部40在第2方向Z上的尺寸薄。第1面56和第2面57根据导光部50与外界(空气)的折射率差，对以临界角以上的入射角入射的光进行全反射。因此，在第1面56和第2面57上未形成有反射膜等。
在导光部50中，在从第3方向Y观察时从相对于第2面57的法线方向朝第1方向X的一侧X1倾斜的多个部分反射面55相互平行地沿着第1方向X配置在与入射部40分离的部分上。射出部58是第2面57中的、在第1方向X上与多个部分反射面55重叠的部分，且是第1方向X上具有规定宽度的区域。
多个部分反射面55分别由电介质多层膜构成。此外，多个部分反射面55中的至少1个可以是电介质多层膜与以铝、银、镁、铬等为主要成分的反射性的金属层(薄膜)的复合层。在部分反射面55为包含金属层的结构的情况下，具有提高部分反射面55的反射率的效果、及能够使部分反射面55的透射率及反射率的入射角依存性或偏光依存性适当化的效果。
在这样构成的导光部50中，由从入射部40入射来的平行光构成的图像光L在第1面56与第2面57之间反射并从第1方向X的一侧X1起朝另一侧X2行进。而且，入射到部分反射面55的图像光L的一部分在部分反射面55上反射并从射出部58朝向观察者的眼睛E射出。此外，入射到部分反射面55的图像光L的剩余部分透过部分反射面55，入射到在第1方向X的另一侧X2相邻的下一个部分反射面55。因此，在多个部分反射面55各自中，朝第2方向Z的一侧Z1反射的图像光L从射出部58朝向观察者的眼睛E射出。因此，观察者能够识别虚像。此时，从外界入射到导光部50的光在入射到导光部50之后，透过部分反射面55并到达观察者的眼睛E。因此，观察者能够看到由图像生成***20生成的图像，并且能够透视观察外界的景色等。
(导光部50内的情形)
图4是示意性示出图2所示的导光部50内的平行光束的情形的说明图，并示意性示出从第3方向Y观察从图像生成***20的同一部位经由投射透镜***70入射到入射部40的入射曲面41的非平行光束被入射部40平行化后的平行光束L0(图像光L)时的情形。另外，在图4中，用实线表示平行光束L0的中心光线L0c，用长虚线表示位于平行光束L0的一个侧端部的第1光线L0a，用点划线表示位于平行光束L0的另一个侧端部的第2光线L0b。此外，在图4的上部，用灰色表示被中心光线L0c与第1光线L0a夹着的第1平行光束部分L01，在图4的下部，用灰色表示被中心光线L0c与第2光线L0b夹着的第2平行光束部分L02。
如图4所示，显示部10构成为，在从第3方向Y观察将从图像生成***20的相同部位入射到入射部40的入射曲面41的非平行光束被入射部40平行化之后的平行光束L0时，导光部50的入射部40所在的一端部分(第1方向X的一侧X1的部分)的内部被平行光束L0填满。更具体而言，在对夹在中心光线L0c与第1光线L0a之间的第1平行光束部分L01(灰色部分)、以及夹在中心光线L0c与平行光束L0的第2光线L0b之间的第2平行光束部分L02(灰色部分)进行合成时，导光部50的内部被平行光束L0填满。因此，即使使导光部50的第2方向Z的厚度变薄，也能够使观察者识别亮度较高的虚像。
例如，在设第1面56与第2面57平行、且平行光束L0的光束径为D、第1面56与第2面57在第2方向Z上的间隔为t、平行光束L0相对于第1面56及第2面57的入射角为θ时，以满足下述条件式D＝2t×Sinθ的方式设定光束直径D、间隔t和入射角θ，由此，能够实现该结构。
换言之，能够通过设定成第1光线L0a及第2光线L0b入射到第2面57的位置位于中心光线L0c入射到第1面56的位置处的假想法线Ls上来实现。另外，如图2所示，图像光L从图像生成***20的各部位射出，但在本实施方式中，从图像生成***20的任意部位射出的图像光L均满足上述条件。
(接合构造)
接着，在图2中，在本实施方式中，入射部40由第1透光性部件61形成，导光部50的至少形成有多个部分反射面55的部分54由第2透光性部件62形成，该第2透光性部件62经由接合面63在第1方向X上与第1透光性部件61进行面接合。接合面63位于部分反射面55与入射部40之间，该部分反射面55位于最靠一端51侧。因此，入射部40利用由环烯烃聚合物等构成的树脂成型品构成，另一方面，如之后参照图7进行叙述那样，导光部50的形成有多个部分反射面55的部分54将夹着部分反射面55层叠而成的透光性基板连接而构成，能够通过适当的方法制造入射部40和部分反射面55。在本实施方式中，接合面63配置在导光部50中的形成有部分反射面55的部分54与入射部40的中间位置。
这里，接合面63的作为位于第2方向Z的另一侧Z2的端部的第1接合端631位于比作为位于第2方向Z的一侧Z1的端部的第2接合端632靠一端51侧的位置。因此，接合面63由朝与部分反射面55相同的方向倾斜的平面构成，在本实施方式中，接合面63是与部分反射面55平行的平面。
(第3面520的结构)
第3面520的位于第2方向Z的另一侧Z2的第1缘部521位于比位于第2方向Z的一侧Z1的第2缘部522靠一端51侧的位置。第3面520由朝与部分反射面55相同的方向倾斜的平面构成，在本实施方式中，第3面520是与部分反射面55平行的平面。
(部分反射面55的详细结构)
图5是图2所示的部分反射面55的说明图。图6是示出从眼睛E观察图5所示的部分反射面55时的情形的说明图。另外，在图5和图6中，用虚线表示通过第1端部551和第2端部552的假想线、以及从眼睛E朝向导光部50(射出部58)的视线。如图5所示，在导光***30中，在设在第1方向X上相邻的部分反射面55的间隔为P、部分反射面55的第2方向Z上的另一侧Z2的端部为第1端部551、部分反射面55的第2方向Z上的一侧Z1的端部为第2端部552时，部分反射面55满足以下条件。首先，在本实施方式中，多个部分反射面55在第1方向X上的间隔P从一端51侧朝向另一端52侧变大。在本实施方式中，一端51位于右耳侧，另一端52位于鼻侧，因此，多个部分反射面55在第1方向X上的间隔P从右耳侧朝向鼻侧变大。因此，如图6所示，在从观察者的眼睛E观察时，在导光部50的另一端52侧，在相邻的2个部分反射面55之间，参照图13所说明的部分反射面55彼此的重叠部558较窄，或者不存在重叠部558。此外，在导光部50的一端51侧，在相邻的2个部分反射面55上，参照图13所说明的间隙559较窄，或者不存在间隙559。
因此，能够抑制在图像中产生由于重叠部558引起的高亮度的条纹。此外，能够抑制产生由于间隙559引起的图像的条纹状的欠缺。因此，能够抑制由于相邻的部分反射面55上的重叠部558或间隙559引起的图像质量的下降，因此，能够使观察者识别高质量的图像。
此外，在本实施方式中，如图5所示，在比配置有多个部分反射面55的部分54的第1方向X上的中央部分550靠一端51侧的位置处在相邻的2个部分反射面55上，位于一端51侧的部分反射面55的第2端部552位于比位于另一端52侧的部分反射面55的第1端部551靠另一端52侧的位置。因此，如图6所示，在从观察者的眼睛E观察时，在导光部50的一端51侧，在相邻的2个部分反射面55之间，参照图13所说明的间隙559极窄，或者不存在间隙559。
此外，如图6所示，在比中央部分550靠另一端52侧的位置处在相邻的2个部分反射面55上，位于一端51侧的部分反射面55的第2端部552位于比位于另一端52侧的部分反射面55的第1端部551靠一端51侧的位置。因此，如图6所示，在从观察者的眼睛E观察时，在导光部50的另一端52侧，在相邻的2个部分反射面55之间，参照图13所说明的部分反射面55彼此的重叠部558极窄，或者不存在重叠部558。
此外，如图5所示，在描绘通过位于相邻的2个部分反射面55的一端51侧的部分反射面55的第2端部552和位于另一端52侧的部分反射面55的第1端部551的假想直线时，多个部分反射面55构成为使假想直线满足以下条件。首先，位于中央部分550的2个部分反射面55的假想直线L55c与位于比中央部分550靠一端51侧的位置的2个部分反射面的假想直线L55a的第1交点C1位于从第2面57朝向第2方向Z的一侧Z1时的5mm至50mm的范围W内。此外，位于中央部分550的2个部分反射面55的假想直线L55c与位于比中央部分550靠另一端52侧的位置的2个部分反射面55的假想直线L55b的第2交点C2位于从第2面57朝向第2方向Z的一侧Z1时的5mm至50mm的范围W内。例如，在第1交点C1及C2为5mm左右的情况下，能够缩小导光部50的形成有多个部分反射面55的部分54在第1方向X上的宽度，能够实现显示装置100的小型化和轻量化。此外，在第1交点C1和C2为50mm左右的情况下，能够使导光部50的形成有多个部分反射面55的部分54在第2方向Z上的位置从观察者的眼睛E远离，能够在显示装置100与观察者之间配置并使用头盔的帽舌等保护器具或眼镜等。
这里，范围W是在将显示装置100佩戴于头部时瞳孔E0可能位于的范围。因此，如图6所示，如果第1交点C1和第2交点C2位于与瞳孔E0重叠的位置，则假想直线L55a、L55b、L55c通过瞳孔E0。在该情况下，在从观察者的眼睛E观察时，在导光部50的一端51侧，在相邻的2个部分反射面55之间不存在参照图13所说明的间隙559，并且在导光部50的另一端52侧，在相邻的2个部分反射面55上不存在参照图13所说明的重叠部558。该状态下的间隔P相当于从导光部50的一端51侧朝向另一端52侧变大的理想间隔P0，理想间隔P0根据眼睛E与导光部50的距离或视场角等而唯一确定。理想间隔P0优选设定为0.3mm至2.5mm的范围内。在将相邻的2个部分反射面55之间的间隔设定为0.3mm以下时，产生由于相邻的2个部分反射面55上的衍射现象引起的图像光L的分辨率下降。此外，在相邻的2个部分反射面55之间的间隔超过2.5mm时，导光部50的第2方向Z的厚度变厚，显示装置100的重量过度增加。在本实施方式中，作为理想间隔P0，以在0.9mm至2.0mm的范围内从导光部50的一端51侧朝向另一端52侧变大的方式设定了各个间隔P。
(间隔P的设定例)
图7是示出参照图6所说明的部分反射面55的间隔P与第1方向X上的亮度的关系(亮度分布)的曲线图，并示出以下结果。如参照图13所说明的比较例那样，用虚线La表示使各间隔P恒定的情况下的结果。用点划线Lb表示将间隔P设定为相对于从导光部50的一端51侧朝向另一端52侧变大的理想间隔P0分别变窄0.05mm后的值时的亮度分布。用实线Lc表示使间隔P相对于理想间隔P0分别加宽0.05mm时的亮度分布。用双点划线Ld表示使间隔P相对于理想间隔P0分别加宽0.15mm时的亮度分布。
在本实施方式中，瞳孔E0具有2mm至7mm的宽度。此外，不同视场角的光入射到相同的部分反射面55。此外，有时由于制造上的限制，将间隔P设定为离散的数值。因此，关于间隔P，有时校正理想间隔P0更能够获得适当的亮度分布。因此，计算将间隔P设定为相对于理想间隔P0变窄0.05mm后的值的第1实施例的亮度分布(点划线Lb)、将间隔P设定为相对于理想间隔P0加宽0.05mm后的第2实施例的亮度分布(实线Lc)、以及将间隔P相对于理想间隔P0加宽0.15mm后的第3实施例的亮度分布(双点划线Ld)，与图7相比较地示出其结果。此外，图7中示出了使各间隔P恒定的比较例的亮度分布(虚线La)。
如图7所示，在应用了本发明的第1实施例、第2实施例2和第3实施例中，与比较例相比，难以产生由于参照图13所说明的重叠部分558和间隙559引起的亮度的偏差。此外，对第1实施例、第2实施例和第3实施例进行比较，亮度分布良好的程度为第2实施例、第1实施例和第3实施例的顺序。反复进行了同样的研讨的结果是，在应用本发明时，优选以满足以下条件的方式设定实际的部分反射面55的各间隔P(实际存在的部分反射面55的各间隔P)。
P0-P0/2≤P≤P0+P0/2
此外，多个部分反射面55可以采用包含间隔P从一端51侧朝向另一端52侧按照每1个间隔变大的部分反射面的方式、或包含间隔P从一端51侧朝向另一端52侧按照每多个间隔变大的部分反射面的方式。更具体而言，多个部分反射面55能够采用全部间隔P从一端51侧朝向另一端52侧依次变大的方式。此外，多个部分反射面55能够采用从一端51侧朝向另一端52侧按照间隔P从宽到窄的组的顺序配置由间隔P相等的多个部分反射面55构成的组的方式。并且，能够采用在间隔P从一端51侧朝向另一端52侧按照每1个间隔变大的多个部分反射面55中包含由间隔P相等的多个部分反射面55构成的组的方式。
(导光部50的制造方法)
图8是示出图2所示的导光部50的制造方法的说明图。为了制造图2所示的导光部50(第2透光性部件62)，首先，如图8所示，将在一个面上形成有部分反射面55的多张透光性基板66重叠，在该状态下，一边对透光性基板66施加负荷，一边经由接合层将透光性基板66彼此接合，从而形成层叠体67。此时，还层叠未形成有部分反射面55的透光性基板66。接着，倾斜地切断层叠体67。其结果，能够获得导光部50(第2透光性部件62)。此时，由切断面构成第1面56和第2面57，因此，对切断面进行研磨等。此外，如果改变多张透光性基板66的厚度，则如参照图5和图6所说明那样，能够改变部分反射面55的间隔P。透光性基板66是玻璃基板、石英基板、树脂基板等。在透光性基板66是玻璃基板的情况下，能够通过玻璃接合等进行接合，因此，无需使用粘接剂。此外，可以使用粘接剂对透光性基板66进行接合。
这里，接合面63和第3面520由层叠在两端的透光性基板661、662构成。因此，透光性基板661的厚度对应于接合面63与部分反射面55的间隔而设定，透光性基板662的厚度对应于第3面520与部分反射面55的间隔而设定。在本实施方式中，接合面63和第3面520朝与部分反射面55相同的方向倾斜。因此，即使在对多个透光性基板66中的、位于一个端部的透光性基板661进行加工并形成接合面63的情况下，也与接合面63朝与部分反射面55相反的方向倾斜的情况(用双点划线L63所示的情况)不同，无需过度加厚透光性基板661。此外，即使在对多个透光性基板66中的、位于另一个端部的透光性基板662进行加工并形成第3面520的情况下，也与第3面520朝与部分反射面55相反的方向倾斜的情况(用双点划线L520表示的情况)不同，无需过度加厚透光性基板662。
特别是，在本实施方式中，接合面63及第3面520与部分反射面55平行。因此，对透光性基板661进行研磨等加工即可，无需进行调整角度的加工。此外，对透光性基板662也无需进行用于调整角度的加工。因此，能够低成本地制造在两端具备接合面63及第3面520的导光部50(第2透光性部件62)，因此，能够减少显示部10(显示装置100)的成本。
[实施方式2]
图9是本发明的实施方式2的显示装置100的导光部50的说明图。在本实施方式中，图2所示的导光部50上形成的部分反射面55具有透射率以及反射率与入射角对应地发生变化的特性。在本实施方式中，在入射角较大时，多个部分反射面55的反射率大于入射角较小时的反射率。
在本实施方式中，部分反射面55与第2面57所成的角度为45°～70°。此外，在相对于部分反射面55的入射角较小时，透射率为98％以上，反射率为2％以下。与此相对，在相对于部分反射面55的入射角较大时，透射率为77％，反射率为23％。根据这样的结构，如参照表1、表2和表3所说明那样，能够缩小从射出部58的第1方向X的各位置射出的图像光L的亮度偏差。更具体而言，射出部58在第1方向X上越远离入射部40，则图像光L的射出强度越下降，但根据本实施方式，能够抑制该射出强度的下降。
【表1】
Figure BDA0001606342110000151
【表2】
Figure BDA0001606342110000152
【表3】
Figure BDA0001606342110000161
例如，在计算出从图2所示的部分反射面55的各自之间射出的光的亮度(射出强度)的情况下，成为表1所示的结果，能够缩小从射出部58在第1方向X上的各位置射出的图像光L的亮度偏差。表1示出从图9所示的部分反射面55的各自之间55a、55b、55c、55d、55e射出图像光L为止的透射次数和反射次数。关于反射次数，最终以较大的入射角反射。与此相对，透射具有入射角较大的情况和较小的情况，在本方式中，部分反射面55上的透射率根据入射角而不同。因此，透射次数分为入射角较大的情况和较小的情况。此外，关于光线，如图9所示，示出各自之间55a、55b、55c、55d、55e中的从第1方向X的最靠一侧X1射出的光线L11、从第1方向X的中央射出的光线L12、及从第1方向X的最靠另一侧X2射出的光线L13各自的亮度。
根据表1可知，各自之间55a、55b、55c、55d、55e的亮度为13.1％至23％，偏差较小。此外，各自之间55a、55b、55c、55d、55e中的光线L11、L12、L13的亮度的偏差较小。与此相对，与相对于部分反射面55的入射角无关，在部分反射面55上的透射率为77％以上且反射率为23％的情况下，从各自之间55a、55b、55c、55d、55e射出的光线L11、L12、L13的亮度都成为表2所示的结果。根据表2可知，从各自之间55a、55b、55c、55d、55e射出的光线L11、L12、L13的亮度为8.1％至23％，偏差较大。
此外，如图9所示，在相对于形成有部分反射面55的导光部50、在第2方向Z的另一侧Z2设置有未形成有部分反射面55的透光层59的情况下，能够减少透过部分反射面55的次数。因此，与相对于部分反射面55的入射角无关，在部分反射面55上的透射率为77％以上且反射率为23％的情况下，从各自之间55a、55b、55c、55d、55e射出的光线L11、L12、L13的亮度都成为表3所示的结果。根据表3可知，从各自之间55a、55b、55c、55d、55e射出的光线L11、L12、L13的亮度为13.1％至23％，偏差较小。但是，在该情况下，与设置了透光层59相对应地使导光***30在第2方向Z上的厚度变厚。
因此，如本实施方式那样，即使在通过不设置未形成有部分反射面55的透光层59(参照图9)而仅通过形成有部分反射面55的部分构成导光部50实现了薄型化的情况下，射出部58也能够缩小从在第1方向X上远离入射部40的位置射出的图像光L的亮度的差。此外，能够缩小各自之间55a、55b、55c、55d、55e中的光线L11、L12、L13的亮度的偏差。并且，由于减少了部分反射面55上的无用反射，因此，能够抑制由于产生重影而引起的显示质量的下降。
[实施方式3]
在实施方式2中，可以采用如下方式：在相对于部分反射面55的入射角较大时，部分反射面55的反射率大于相对于部分反射面55的入射角较小时的反射率，但是，例如，也可以采用如下方式：在部分反射面55与第2面57所成的角度为25°～40°的情况下，在相对于部分反射面55的入射角较小时，部分反射面55的反射率大于相对于部分反射面55的入射角较大时的反射率。
[实施方式4]
图10是示意性示出本发明的实施方式4的显示装置100的外观的一例的说明图。图11是从相对于观察者的正面方向观察图10所示的显示装置100时的主视图。图12是从左侧观察图10所示的显示装置100时的侧视图。在实施方式1的显示装置100中，将图像生成***20和入射部40配置于耳侧，从耳侧朝向鼻侧引导图像光L，但在本实施方式中，如图10、图11和图12所示，图像生成***20和入射部40配置于眼前的上方，导光部50从上方朝下方延伸。因此，从上方朝向下方引导图像光L并朝向眼睛射出。因此，在本实施方式中，上下方向相当于第1方向X，前后方向相当于第2方向Z，左右方向相当于第3方向Y。此外，第1方向X的一侧X1相当于上侧，第1方向X的另一侧X2相当于下侧。在该情况下，参照图5和图6所说明的间隔P从第1方向的X的一侧X1(上侧)朝向另一侧X2(下侧)变大。
[其他实施方式]
在上述实施方式中，可以在第1面56或者第2面57上设置防反射膜。无论在来自外界的光(透视光)透过的情况下，还是在图像光L从导光部50向外部射出的情况下，在导光部50与入射部40的界面上产生反射时，都相应地成为损耗。因此，如果设置防反射膜，关于透视光和图像光L均能够提高亮度。此外，能够减少无用光的返回光，因此，还能够抑制重影的产生。

Claims (12)

1.一种导光装置，其特征在于，
该导光装置具有将从一端侧入射的光引导至射出部的透光性的导光部，
所述导光部具有：
第1面，其从入射所述光的一端侧朝向第1方向的另一端侧延伸；
第2面，其在与所述第1方向交叉的第2方向的一侧与所述第1面平行地在所述第1方向上延伸；以及
多个部分反射面，它们在所述第1面与所述第2面之间沿着所述第1方向配置，从相对于所述第2面的法线方向朝向所述一端侧以相同角度倾斜，
所述多个部分反射面在所述第1方向上的间隔从所述一端侧朝向所述另一端侧变大，
在设所述部分反射面在所述第2方向上的所述一侧的相反侧的端部为第1端部、所述部分反射面在所述第2方向上的所述一侧的端部为第2端部时，
在所述多个部分反射面中，对于在比配置有所述多个部分反射面的部分的所述第1方向上的中央部分靠所述一端侧的位置处相邻的2个部分反射面而言，位于所述一端侧的部分反射面的所述第2端部位于比位于所述另一端侧的部分反射面的所述第1端部靠所述另一端侧的位置，对于在比所述中央部分靠所述另一端侧的位置处相邻的2个部分反射面而言，位于所述一端侧的部分反射面的所述第2端部位于比位于所述另一端侧的部分反射面的所述第1端部靠所述一端侧的位置。
2.根据权利要求1所述的导光装置，其特征在于，
在描绘通过所述多个部分反射面中的相邻的2个部分反射面的位于所述一端侧的部分反射面的所述第2端部和位于所述另一端侧的部分反射面的所述第1端部的假想直线时，
位于所述中央部分的所述2个部分反射面的所述假想直线与位于比所述中央部分靠所述一端侧的位置的所述2个部分反射面的所述假想直线的第1交点、以及位于所述中央部分的所述2个部分反射面的所述假想直线与位于比所述中央部分靠所述另一端侧的位置的所述2个部分反射面的所述假想直线的第2交点位于从所述第2面起朝向所述第2方向的所述一侧的5mm至50mm的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的导光装置，其特征在于，
所述多个部分反射面包含所述间隔从所述第1方向的所述一端侧朝向所述另一端侧按照每1个间隔变大的部分反射面。
4.根据权利要求1或2所述的导光装置，其特征在于，
所述多个部分反射面包含所述间隔从所述第1方向的所述一端侧朝向所述另一端侧按照每多个间隔变大的部分反射面。
5.根据权利要求1或2所述的导光装置，其特征在于，
所述多个部分反射面中的至少一个部分反射面具有包含反射性金属层的多层膜。
6.根据权利要求1或2所述的导光装置，其特征在于，
所述多个部分反射面具有反射率与入射角对应地变化的特性。
7.一种显示装置，其特征在于，该显示装置具有：
权利要求1～6中的任意一项所述的导光装置；以及
图像生成***，其生成图像光。
8.一种显示装置，其特征在于，该显示装置具有：
权利要求1所述的导光装置；以及
图像生成***，其生成图像光，
设所述部分反射面在所述第2方向上的所述一侧的相反侧的端部为第1端部，
设所述部分反射面在所述第2方向上的所述一侧的端部为第2端部，
描绘通过所述多个部分反射面中的相邻的2个部分反射面的位于所述一端侧的部分反射面的所述第2端部和位于所述另一端侧的部分反射面的所述第1端部的假想直线，
设以将所述导光部配置于观察者的眼前时所述假想直线通过观察者的瞳孔的方式配置了所述多个部分反射面时的理想的所述间隔为P0、安装于所述导光部的所述多个部分反射面的所述间隔为P，此时，
间隔P、P0满足以下的条件式：
(P0-P0/2)≤P≤(P0+P0/2)。
9.根据权利要求7或8所述的显示装置，其特征在于，
所述导光装置具有与所述导光部的所述一端侧连接的透光性的入射部，
所述入射部具有：入射曲面，其入射所述图像光作为非平行光；以及反射曲面，其反射从所述入射曲面入射的所述图像光，利用所述入射曲面和所述反射曲面使所述图像光成为平行光并射出到所述导光部。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，
所述入射部由第1透光性部件形成，
所述第1透光性部件在所述第1方向上经由接合面与第2透光性部件进行面接合，
所述导光部的至少所述多个部分反射面由所述第2透光性部件形成。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，
所述接合面的作为位于所述第2方向的另一侧的端部的第1接合端比作为位于所述第2方向的所述一侧的端部的第2接合端靠所述一端侧。
12.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，
所述理想间隔P0为0.9mm至2.0mm的范围。
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