CN112748572B - 虚像显示装置及导光部件 - Google Patents

Abstract

虚像显示装置及导光部件。能够抑制或避免由于对图像光的反射面进行连接的连接面等导致图像光或外界光的一部分因漏光或重影光使可视性劣化。具有多个显示元件(80)和导光部件(10a)，该导光部件(10a)具有多个反射面，使来自显示元件(80)的图像光在内表面反射而导光，并且使图像光(GL)和外界光(OL)重叠地被看到，在多个反射面中的相邻的第1反射面(RS1)和第2反射面(RS2)的边界处，第1反射面(RS1)的端(EG1)和第2反射面(RS2)的端(EG2)在从特定方向(DD1)射影的情况下是一致的，第1反射面(RS1)和第2反射面(RS2)的至少一方包含曲面。

Description

虚像显示装置及导光部件

技术领域

本发明涉及作为向用户(观察者)呈现虚像的头戴式显示器(HMD)等的虚像显示装置以及可应用于虚像显示装置的导光部件。

背景技术

例如，作为可应用于头戴式显示器(HMD)的导光部件，公知有这样的导光部件：针对在用户眼前相邻的反射面，设置以使位于入射侧的反射面比位于影像光的射出侧的反射面突出的方式进行连接的连接面(专利文献1)。

专利文献1：日本特开2017-120384号公报。

发明内容

发明要解决的课题

在上述专利文献1所公开的结构中，不仅是各反射面，对于连接反射面的连接面，也需要将用于对导光部件进行注射成形的模具分别形成为不同的模。并且，在该情况下，根据导光部件的设计，例如可能由于连接面的形状等而使得图像光或外界光的一部分成为漏光或重影光等。另外，在通过浸渍而在导光部件的表面形成硬涂层的情况下，根据连接面的形状等，硬涂层液也可能积存而发生涂覆不良。

用于解决课题的手段

本发明的一个方面的虚像显示装置包括：显示元件；以及导光部件，其具有多个反射面，使来自显示元件的图像光在内表面反射而导光，并且使图像光和外界光重叠地被看到，在构成导光部件的多个反射面中的相邻的第1反射面和第2反射面的边界处，第1反射面的端和第2反射面的端在从特定方向射影的情况下是一致的，其中，第1反射面和第2反射面中的至少一方包含曲面。

附图说明

图1是用于说明作为实施方式的虚像显示装置的一例的HMD的使用状态的概念性立体图。

图2是示出作为虚像显示装置的HMD中的光学构造的概念性俯视图。

图3是HMD的主视图、后视图、左视图、右视图、俯视图及仰视图。

图4是HMD的立体图。

图5是用于说明作为虚像显示装置的HMD中的光学构造的俯视图。

图6是示出导光部件的形状的立体图。

图7是示出导光部件的形状的俯视图。

图8是示出导光部件的光学有效区域的立体图。

图9是导光部件的局部放大立体图。

图10是示出一比较例的导光部件的立体图。

图11是用于说明另一比较例的导光部件的图。

图12是用于说明再一比较例的导光部件的图。

图13是示出导光部件中的台阶和漏光的关系的曲线图。

标号说明

10、10a、10b导光部件；11a光入射部；11b光射出部；15半反射镜；20导光装置；27硬涂层；30投射镜头；38镜筒；50中央部件；50透光部件；50a、50b透光部；50c梁部；80、80a、80b显示元件；100头戴式显示器(HMD)；100A第1 显示装置；100B第2显示装置；100C透视型导光单元；101a、101b虚像形成光学部；104镜腿；105a、105b像形成主体部；105d外装壳体；109线缆；500显示***；AX 光轴；BD边界；CC粘接层；CP1、CP2交点；DD1特定方向；DD2方向；DL左眼用电路基板；DM1、DM2光学有效区域；DR右眼用电路基板；ED外部装置；EG1、 EG2端；EP出射光瞳；FB柔性基板；GL图像光；H高低差；MD主电路基板；OL 外界光；Q1曲线；RM反射膜；RS1第1反射面；RS2第2反射面；S11～S15面； SS连接部；SSa连接面；STa台阶面；US用户(佩戴者)；W1、W2宽度；d台阶；θ角度。

具体实施方式

以下，参照附图，说明具有本发明的一实施方式的导光部件的虚像显示装置的一例。这里，示出头戴式显示器(HMD)作为虚像显示装置的一例。

如图1等所示，头戴式显示器(HMD)100是具有如眼镜的外观的佩戴式显示装置。HMD 100经由线缆109连接到外部装置ED，显示***500由HMD 100和外部装置ED构成。外部装置ED是用于对要在HMD 100上显示的图像执行各种处理并将影像信号等输出到HMD 100的装置，例如可通过下载智能手机等所需的应用程序而构成。

HMD 100作为虚像显示装置，是用于进行图像形成的光学主体部分。因此，例如，HMD 100具有引导图像光的导光部件10a、10b(参见图2)，作为本实施方式的导光部件。即，导光部件10a、10b是HMD 100中的用于形成图像的光学部件。

在图1等中，X、Y和Z是正交坐标系，+X方向对应于佩戴HMD 100的用户 US或观察者US的双眼排列的横向，+Y方向相当于与用户(观察者)US的双眼排列的横向正交的下方向，+Z方向相当于用户US的前方向或正面方向。关于X、Y 和Z，换言之，X轴对应于沿着构成第1显示装置100A和第2显示装置100B的两个导光部件10a和10b(参见图2)排列的方向的轴。Z轴相当于沿着来自导光部件 10a、10b的图像光(影像光)的射出方向的轴。Y轴相当于与X轴以及Z轴双方正交的轴。

连接HMD 100和外部装置ED的线缆109例如可以由USB-TypeC连接器构成，线缆109通过接收在USB-TypeC的替代模式下传输的影像数据，能够根据来自由智能手机等构成的外部装置ED的影像信号，在HMD 100上进行内容图像的影像显示。

如图1等所示，HMD 100是使使用该HMD 100的用户(观察者)US不仅能够看到虚像还能够透视观察外界像的光学装置。如上所述，HMD 100可以经由线缆109 与外部装置ED可通信地连接，例如能够形成与从外部装置ED输入的影像信号对应的虚像。这里，将HMD 100描述为使上述虚像可见的光学装置(光学单元)或虚像显示装置，但是除了作为这种光学装置的HMD 100之外，还可以将包括外部装置ED 的部分或与外部装置ED相当的部分的整个显示***500理解为虚像显示装置或 HMD。

以下，参考图1和图2说明HMD 100的各部。如图所示，HMD 100包括第1显示装置100A和第2显示装置100B。第1显示装置100A和第2显示装置100B是分别形成左眼用虚像和右眼用虚像的部分。左眼用的第1显示装置100A具备可透视地覆盖用户(观察者)US的眼前的第1虚像形成光学部101a、以及形成图像光的第1 像形成主体部105a。右眼用的第2显示装置100B具备可透视地覆盖用户US的眼前的第2虚像形成光学部101b、以及形成图像光的第2像形成主体部105b。即，由第 1显示装置100A和第2显示装置100B显示与左右眼对应的图像。

作为从头部的侧面向后延伸的钩挂部分的镜腿104安装在第1图像形成主体105a和第2图像形成主体105b的后部，通过与用户的耳朵、鬓角等接触来确保HMD 100 的佩戴状态。此外，第1像形成主体部105a在盖状外装壳体105d内具有显示元件 80、镜筒38等，同样地，第2像形成主体部105b在外装壳体105d内具有显示元件 80、镜筒38等。

以下，参照图2，示出形成上述虚像的HMD 100的光学结构等的一个具体例。

首先，如图所示，第1虚像形成光学部101a及第2虚像形成光学部101b分别包含由树脂材料等形成的导光体即第1导光部件10a及第2导光部件10b，通过中央部件50，在中央连结而作为一体部件形成透视型导光单元100C。换言之，透视型导光单元100C是具备一对导光部件10a、10b和中央部件50的导光单元。

一对导光部件10a、10b作为构成第1虚像形成光学部101a及第2虚像形成光学部101b的部件，是使图像光在内部传播并有助于虚像形成的一对光学部件。详细后述，本实施方式的各导光部件10a、10b具有多个反射面，使图像光在内表面反射而进行导光，并且使图像光和外界光重叠地被看到。特别是，在本实施方式中，在该多个反射面中的相邻反射面的边界，该反射面的端(缘或棱线)彼此在从某个方向观察时成为重合一致的状态。换言之，在各导光部件10a、10b中，相邻的反射面的端与端在从特定方向射影的情况下是一致的。

中央部件50具有一对透光部50a、50b和将它们连接的梁部50c，是由树脂材料等形成的一体成形部件，一对透光部50a、50b通过与一对导光部件10a、10b接合，作为将第1显示装置100A和第2显示装置100B连结的连结部件发挥作用。更具体地说，在中央部件50中，一对透光部50a、50b中的一方即透光部50a与导光部件 10a接合，另一方即透光部50b与导光部件10b接合。另外，在图示的例子中，在中央部件50中的从梁部50c到透光部50a的部分以及从梁部50c到透光部50b的部分，以不具有弯曲部分(折弯部分)的方式平滑地连接。由于没有弯曲部分(折弯部分) 或台阶部分那样的部位，所以，避免了外界像看起来是双重的情况。

另外，透视型导光单元100C作为通过导光而向用户US提供双眼用影像的复合型的导光装置20，在两端部即导光部件10a、10b的外端侧被支承在外装壳体105d 上。

此外，第1像形成主体部105a在盖状的外装壳体105d中包括显示元件80、镜筒38、主电路基板MD、左眼电路基板DL等。主电路基板MD通过作为线缆的柔性基板FB与各部连接。另一方面，第2像形成主体部105b在外装壳体105d内具有显示元件80、镜筒38、右眼用电路基板DR等。另外，外装壳体105d例如以镁合金等为材料。

例如，在第1像形成主体部105a中，收纳在外装壳体105d中的显示元件80(80a) 是为了形成与左眼用虚像对应的图像而射出图像光的显示器件，例如由有机EL显示面板或LCD用面板等构成。投射镜头30射出来自显示元件80的图像光，在第1虚像形成光学部101a中构成成像***的一部分。镜筒38保持作为投射镜头30的一部分而构成投射镜头30的像形成用光学元件(未图示)。另外，对于第2像形成主体部 105b，收纳于外装壳体105d的显示元件80(80b)和包括镜筒38的投射镜头30为了形成与右眼用虚像对应的像而发挥同样功能。另外，以下，关于左右的显示元件 80，有时将左眼用的显示元件记为第1显示元件80a，将右眼用的显示元件记为第2 显示元件80b。

图3和图4是说明虚像显示装置即HMD 100的外观的图。图3和图4示出在外装壳体105d(参见图2等)等外装部分被去除的状态下的HMD 100的外观。另外，在图3及图4中，表示在整个表面部的浓淡均用于确定立体表面的形状。在图3中，第1区域AR1至第6区域AR6分别是HMD 100的主视图、后视图、左视图、右视图、俯视图和仰视图。在图4中，第1区域BR1至第3区域BR3是从不同方向观看 HMD 100的透视图。

下面，参照图5说明HMD 100的光学结构。图5是示出HMD 100中的第1显示装置100A的一部分的图，特别说明第1虚像形成光学部101a的光学结构。如上所述，HMD 100由第1显示装置100A和第2显示装置100B(参照图1等)构成，但由于第1显示装置100A和第2显示装置100B左右对称且具有同等的结构，因此，仅对第1显示装置100A进行说明，省略对第2显示装置100B的说明。另外，在导光部件10a中，包括在图像光的导光时具有光学功能的第1面S11～第5面S15。其中，占据眼前的主要位置的第1面S11及第3面S13是平行的平面。

透光部50a具有第1透过面S51、第2透过面S52和第3透过面S53作为具有光学功能的侧面。第2透射面S52配置在第1透射面S51与第3透射面S53之间。第1 透射面S51位于将导光部件10的第1面S11延长后的面上，第2透射面S52是与第 2面S12接合而一体化的曲面，第3透射面S53位于将导光部件10的第3面S13延长后的面上。

第1虚像形成光学部101a中的导光部件10a经由粘接层CC与透光部50a接合。即，透光部50a的第2透过面S52与导光部件10a的第2面S12相对配置，具有相同形状。导光部件10a和透光部50a具有用较薄的硬涂层27覆盖赋予包含光学面的立体形状的主体部件的表面的结构。导光部件10a和透光部50a的主体部件由在可见光波段显现较高的透光性的树脂材料形成，例如通过向模具内注入热塑性树脂并使其固化而成形。

下面说明图像光GL的光路的概要。另外，下面说明这样的情况：第1面S11～第5面S15是被实施了上述各部的接合等各种处理而作为反射面或透射面等发挥功能的面。导光部件10a通过第1面S11～第5面S15的反射等而向用户(佩戴者)US 的眼睛引导从投射镜头30射出的图像光GL。具体而言，来自投射镜头30的图像光 GL首先入射到形成于光入射部11a的第4面S14的部分，在作为反射膜RM的内表面的第5面S15上反射，从内侧再次入射到第4面S14而全反射，入射到第3面S13 而全反射，入射到第1面S11而全反射。在第1面S11上全反射的图像光GL入射到第2面S12，部分地透过设置有半反射镜15的第2面S12，同时部分地反射而再次入射到形成于光射出部11b的第1面S11的部分并通过。通过了第1面S11的图像光 GL沿着与Z方向大致平行的光轴AX作为整体前进，作为大致平行光束入射到配置有用户US的眼睛的出射光瞳EP。即，用户US利用作为虚像的图像光来观察图像。如上所述，上述结构的情况下，第4面S14是使来自显示元件80(第1显示元件80a) 的图像光GL入射到导光部件10a的光入射面，第1面S11是从导光部件10a射出图像光GL的光射出面。另外，相邻的第1面S11及第4面S14也是构成多个反射面的第1面S11～第5面S15中的配置在观察侧的面。即，第1面S11及第4面S14是配置在比其他第2面S12、第3面S13及第5面S15靠近用户(观察者)一侧的面。另外，第2面S12是反射图像光GL并且使外界光OL透过的半透射反射面。

另外，第1虚像形成光学部101a通过导光部件10a使用户US看到图像光，并且在组合了导光部件10a和透光部50a的状态下，使用户US观察畸变较少的外界像。此时，第3面S13和第1面S11成为相互大致平行的平面，由此，关于透过该部分的观察，视度大致为0，对于外界光OL几乎不产生像差等。此外，第3透射面S53和第1透射面S51为彼此大致平行的平面。而且，由于第1透射面S51和第1面S11 是相互大致平行的平面，几乎不产生像差等。由此，用户US隔着透光部50a观察没有畸变的外界像。另外，虽然省略了图示和说明，但与上述同样，对于来自第2显示元件80b(参照图2)的基于图像光的图像和外界像，也同样地观察。

这里，对于导光部件10a，以划定表面形状的各面中的第1面S11为基准而规定方向。在图5等中，x、y及z是正交坐标系，+x方向及+y方向是与导光部件10a中的作为平面的第1面S11的面内方向平行的方向，+y方向是与+Y方向平行的方向。另外，+z方向是与+x方向以及+y方向垂直的方向，相当于第1面S11的法线方向。

还有，导光装置20是如下这样形成的：在接合了应成为导光部件10a、10b及透光部件50的基材之后，通过浸渍处理对所接合的基材进行涂敷。即，导光部件10a、 10b的硬涂层27与透光部件50一起设置在导光装置20整体上。

以下，参照图6等更详细地说明导光部件10a、10b的结构或形状。另外，在导光部件10a和导光部件10b中，由于左右对称且具有同等的构造，所以，以下仅对导光部件10a进行说明，省略对导光部件10b的说明和图示。

图6是示出导光部件10a的形状的立体图，图7是示出导光部件10a的形状的侧视图，图8是从与图6不同的角度观察导光部件10a的立体图，也是示出导光部件 10a的光学有效区域的立体图。图9是导光部件10a的局部放大立体图。

在此，在利用参照图5说明的导光部件10a等而实现透视的结构中，从抑制发生泄漏光或重影光等而对可视性造成影响的观点出发，用其他的定义方式规定构成导光部件10a的多个反射面即第1面S11～第5面S15。

首先，作为进行上述规定时的前提，对第1面S11～第5面S15的特征进行说明。在导光部件10a中，如图所示，在使来自显示元件80的图像光在内表面反射并导光的第1面S11～第5面S15中包含曲面。具体而言，第1面S11～第5面S15中的第3面S13和第1面S11如上所述是相互大致平行的平面，与此相对，其余的第1面 S12，第4面S14和第5面S15是曲面。在HMD中，一般要求装置的小型化等，特别是大多采用自由曲面即非对称非球面作为曲面。因此，在构成本实施方式的HMD 100的光学部分的导光部件10a中也使用曲面，多个反射面中的例如第4面S14等采用自由曲面。另一方面，在本实施方式中，如上所述，关于与第4面S14相邻的第1 面S11，根据透视的要求为了良好地保持对于外界光的可视性而成为平面。在这种情况下，重要的是如何形成作为自由曲面的第4面S14和作为平面的第1面S11的连接、即多个反射面(第1面S11～第5面S15)中的相邻的反射面(这里，相邻的第4面 S14和第1面S11中的第4面S14为曲面)的边界BD，相邻的反射面中的至少一方包含曲面。这是因为这样的位置的边界BD或其周边的形状等可能导致漏光或重影光的产生。

根据以上，作为对上述第1面S11～第5面S15的其他定义方式(规定)，首先，在导光部件10a中，对于多个反射面即面S11～S15中的配置于观察者侧且相邻的一对反射面即第1面S11和第4面S14，将相对位于图像光GL的出射侧的第1面S11 设为第1反射面RS1，将相对位于图像光GL的入射侧的第4面S14设为第2反射面 RS2。即，入射侧的第2反射面RS2是自由曲面(第4面S14)，射出侧的第1反射面RS1是平面(第1面S11)。在该情况下，例如，在图9中局部放大示出的一例中，平面即第1反射面RS1的端EG1成为沿着y方向延伸的直线，与此相对，自由曲面即第2反射面RS2的端EG2成为曲线。因此，不能成为第1反射面RS1的端EG1 和第2反射面RS2的端EG2完全一致的状态，必然在边界BD产生台阶部分。

在以上的状况下，在本实施方式中，相邻的第1反射面RS1和第2反射面RS2 成为这样的形状：在第1反射面RS1和第2反射面RS2的边界BD处，第1反射面 RS1的端EG1和第2反射面RS2的端EG2在从特定方向DD1(+z方向即第1反射面RS1的法线方向)射影的情况下是一致的。具体而言，如在由虚线围绕的第1区域CR1中局部放大地概念性所示，在从特定方向DD1(+z方向)射影到与特定方向 DD1垂直的平面(xy平面)的状态(即，在xy平面的俯视状态)下，端EG2以与端EG1一致的方式沿着y方向延伸，该端EG1是在边界BD处沿y方向延伸的直线。因此，在从特定方向DD1(+z方向，第1反射面RS1的法线方向)观察的情况下，成为两者一致的状态。

另一方面，如在用虚线包围的第2区域CR2局部放大而概念性地示出那样，在从另一方向DD2(+x方向)观察的情况下，平面的端EG1是没有凹凸(起伏)的直线状，与此相对，自由曲面的端EG2是在+z方向上具有凹凸(起伏)的曲线，在它们之间产生高低差H。即，在边界BD处不可避免地产生台阶。

在本实施方式中，为了尽量减小所述高低差H，调整作为自由曲面的第2反射面RS2中的端EG2及其附近的曲率而设计成接***面。虽然也取决于光学设计整体的结构，但是，在此，例如通过将高低差H抑制为10μm左右，避免或抑制在边界BD 处产生不期望的外界光的反射或散射而对可视性产生影响。

另外，在第2区域CR2所示的例子中，从中央侧到周边侧具有作为端EG1和端 EG2交叉的部位的交点CP1、CP2。具体而言，如图所示，在y方向上，在作为光学功能面中央侧的从交点CP1至交点CP2之间，成为端EG1侧即第1反射面RS1(第 1面S11)侧相对地向+z侧凹进、端EG2侧即第2反射面RS2(第4面S14)侧相对地向-z侧突出的状态。另一方面，在作为光学功能面周边侧的比交点CP1靠-y侧或比交点CP2靠+y侧，与此相反，成为第1反射面RS1(第1面S11)侧相对地向-z 侧突出、第2反射面RS2(第4面S14)侧相对地向+z侧凹进的状态。通过采用具有这样的交点CP1、CP2的结构，能够尽量减小(降低)伴随端EG1和端EG2的形状的差而产生的台阶，进而能够抑制漏光等。另外，上述凹凸的关系只是一个例子，可以采用各种方式。

在此，返回图8，对第1反射面RS1以及第2反射面RS2中的光学有效区域(光学有效区域)进行考察。例如，如图所示，将第1反射面RS1中的光学有效区域设为光学有效区域DM1，将第2反射面RS2中的光学有效区域设为光学有效区域DM2。此外，例如，利用x方向上的宽度W1、W2来定义它们与边界BD之间的位置关系。在这种情况下，例如，以宽度W1为4.3mm左右、宽度W2为2.8mm左右的设计，构成能够进行具有期望视场角的虚像显示的HMD 100。在该情况下，在基于宽度W1、 W2使能够用作光学有效区域的范围具有某种程度的余量，然后，使边界BD以及接近边界BD的区域的形状成为在上述的边界BD处台阶较少的期望的状态。

以下，说明图10中用立体图表示的一比较例的导光部件。图10所示的一比较例的导光部件10在第1反射面RS1和第2反射面RS2之间设置有连接面SSa，或者具有用于设置连接面SSa的连接部SS作为边界BD。在这一点上，本比较例与本实施方式的情况不同。

更具体地进行说明，图10的导光部件10与本实施方式的情况同样，将相对位于图像光的射出侧的第1面S11作为第1反射面RS1，将相对位于图像光GL的入射侧的第4面S14作为第2反射面RS2，在此基础上，还具有用于将第1反射面RS1和第2反射面RS2连接的连接部SS作为边界BD。即，在导光部件10上，设置有连接面SSa作为将连接部SS的表面即第1反射面RS1和第2反射面RS2之间连接的面。另外，连接面SSa成为连续且平滑地连接第1反射面RS1和第2反射面RS2的面。该情况下，例如，在导光部件10的成形时，为了形成导光部件10中的从第1反射面 RS1到第2反射面RS2的面，除了第1反射面RS1成形用的模和第2反射面RS2成形用的模之外，还需要连接面SSa成形用的模。即，需要三个模。

与此相对，在本实施方式的情况下，不需要上述连接面SSa成形用的模。即，能够利用第1反射面RS1成形用的模和第2反射面RS2成形用的模这两个模来制作与相应区域相当的光学面(光学功能面)。另外，在该情况下，在使两个模对齐的部位，相当于形成包含第1反射面RS1的端EG1和第2反射面RS2的端EG2的边界BD的部位。换言之，通过使两个模的端对齐，能够以端EG1和端EG2成为在从特定方向 (第1反射面RS1的法线方向)射影的情况下一致的状态的方式形成边界BD，进而形成导光部件10a和导光部件10b。

另外，在图10所示的一比较例的导光部件10中，也可考虑例如通过使第2反射面RS2成为比第1反射面RS1向用户侧伸出的状态，即使在连接面SSa中外界光反射，其也不易被看到。然而，在这种情况下，如果试图保持观察的图像(虚像)的视场角，则光学***整体更大型化。与此相对，如图11中的第1区域DR1所示的作为另一比较例的导光部件10那样，可考虑通过使第1反射面RS1成为比第2反射面 RS2向用户侧伸出的状态，维持光学***整体的小型化。但是，在该情况下，根据图中所示的连接面SSa的角度θ的值，如第2区域DR2所示，连接面SSa中的外界光 OL等的不期望的反射可能对可视性产生影响。

在本实施方式中，通过采用不设置相当于连接面SSa的部件的结构，避免了这种情况。另外，在本实施方式中，从上述角度θ的观点出发，对于边界BD中的第1反射面RS1与第2反射面RS2所成的角度的关系，可认为优选与角度θ相当的值尽量为零或接近零的值，在图示的例子中，导光部件10a是这样的形状。

以下，参照图12所示的另一比较例的导光部件10等，考察第1反射面RS1与第2反射面RS2的边界BD的台阶和漏光的关系。在图12的第1区域ER1所示的导光部件10中，使第1反射面RS1成为比第2反射面RS2向用户侧伸出的状态，进而，在边界BD处，设置有产生较大的台阶d(单位：mm)的台阶面STa，在这方面与本实施方式的情况不同。在此情况下，例如，如第2区域ER2所示，在台阶面STa是镜面的情况下，外界光OL等引起的漏光直接入射到用户US的眼睛，所以，根据环境的不同，会以相当大的亮度被看到。因此，例如优选将台阶面STa形成为扩散面。但是，如第3区域ER3所示，即使在将台阶面STa设为扩散面的情况下，如果台阶面STa变得过大，可认为可能产生无法完全避免入射到用户US的眼睛的情况。

图13的曲线图示出对于图12所例示的结构的导光部件10变更了台阶d时的台阶和漏光的关系，横轴为台阶(台阶量)d(单位：mm)，纵轴为在台阶d处产生的漏光量。在这种情况下，在假设将一般的荧光灯配置在天花板的室内的环境下，由于漏光而能够看到的漏光的亮度值例如为曲线Q1那样的值。如图所示，当考虑到漏光被看到而需担忧的水平为50cd/m²左右时，台阶d例如优选为0.25mm以下。在本实施方式所示的上述一例中，如上所述，例如将图9所示的高低差H设定为0.25mm以下(10μm左右)，充分抑制漏光的影响。

如上所述，本实施方式的虚像显示装置即HMD 100具备显示元件80和导光部件10a，所述导光部件10a具有作为多个反射面的第1面S11～第5面S15，使来自显示元件80的图像光在内表面反射而进行导光，并且使图像光GL和外界光OL重叠地看到，在构成导光部件10a的第1面S11～第5面S15中的相邻的第1反射面RS1(第 1面S11)和第2反射面RS2(第4面S14)的边界，第1反射面RS1的端EG1和第 2反射面RS2的端EG2在从特定方向DD1射影的情况下是一致的，第1反射面RS1 和第2反射面RS2中的至少一方包含曲面。在这种情况下，在HMD 100中，在第1 反射面RS1和第2反射面RS2的边界BD处，不需要设置将它们连接的连接面用的模具。并且，在该情况下，能够避免由于该连接面等而使得图像光或外界光的一部分变成漏光或重影光的情况，所以，维持良好的可视性。进而，在第1反射面RS1和第2反射面RS2的边界BD，也能够抑制硬涂层的不良发生。

[变形例及其他事项]

以上说明的结构是例示，在能够实现同样的功能的范围内，能够进行各种变更。

例如，在上述中，通过1个导光部件将图像光引导至用户的眼睛，但在由多个导光部件(多个导光棱镜等)构成的情况下，也可以应用本申请发明的技术。

另外，在上述中，对平面和曲面(自由曲面)的边界进行了说明，但不限于此，在连接曲面和曲面的边界中，也可以应用本申请发明的技术。

此外，本发明的技术可以应用于双筒望远镜型的手持显示器等。

另外，在上述中，关于设置有使影像光的一部分透过并使另一部分反射的半反射半透过膜的第2面S12，也可以考虑取而代之而通过设置例如体积全息元件等衍射元件这样的光学功能面，实现与第2面S12的作用同等的作用。

在以上的说明中，显示元件80是有机EL显示面板或LCD用面板，但显示元件 80也可以是以LED阵列、激光器阵列、量子点发光型元件等为代表的自发光型显示元件。而且，显示元件80也可以是使用了组合激光光源与扫描仪而成的激光扫描仪的显示器。另外，还可以使用LCOS(Liquid crystal on silicon)技术来代替LCD面板。

如上所述，具体的一个方式中的虚像显示装置具备：显示元件；以及导光部件，其具有多个反射面，使来自显示元件的图像光在内表面反射而导光，并且使图像光和外界光重叠地被看到，在构成导光部件的多个反射面中的相邻的第1反射面和第2 反射面的边界处，第1反射面的端和第2反射面的端在从特定方向射影的情况下是一致的，其中，第1反射面和第2反射面中的至少一方包含曲面。

在上述虚像显示装置中，在第1反射面和第2反射面的边界，不需要在成形时设置将它们连接的连接面用的模具。并且，在该情况下，因为能够避免由于该连接面等而导致图像光、外界光的一部分变成漏光或重影光的情况，所以，维持良好的可视性。进而，还能够抑制在第1反射面与第2反射面的边界处产生硬涂层的不良。

在具体的方面中，第1反射面是平面，第2反射面是自由曲面，特定方向是第1 反射面的法线方向。在该情况下，在沿第1反射面的法线方向进行观察的情况下，能够成为使作为平面的第1反射面的端与作为自由曲面的第2反射面的端一致的状态。

在另一方面中，第1反射面与第2反射面的边界处的特定方向上的台阶为0.25mm以下。在该情况下，能够充分地抑制边界处的台阶导致的漏光等的影响。

在又一个方面中，导光部件在第1反射面和第2反射面的边界处，从中央侧到周边侧具有第1反射面的端和第2反射面的端交叉的部位。在该情况下，能够抑制边界处的台阶的产生。

在又一个方面中，第2反射面是使来自显示元件的图像光入射到导光部件的光入射面，第1反射面是从导光部件射出图像光的光射出面。在该情况下，能够实现小型的光学***，进而能够实现装置的小型化。

在又一个方面中，第1反射面以及第2反射面是多个反射面中的配置于观察侧的面。在这种情况下，在容易产生漏光或重影光的部位，可以采取适当的对策。

进而，在另一方面中，虚像显示装置具有第1面、第2面、第3面及第4面作为构成导光部件的多个反射面，第1面是第1反射面，第4面是第2反射面，第1面和第3面相对地配置，通过了第1面和第3面的外界光的视度大致为0，第4面与第1 面相邻，并且使图像光全反射而入射到第3面，在第4面上进行全反射后的图像光在第3面上进行全反射，在第1面上进行全反射，进而在第2面上进行反射，然后，透过第1面而到达观察侧。在该情况下，在利用全反射而引导图像光的光学***中，可以进行良好的导光。

在又一个方面中，第2面是反射图像光并且使外界光通过的半透射反射面。在该情况下，能够确保第2面的透视。

如上所述，具体的一个方式中的导光部件，具有多个反射面，使图像光在内表面反射而导光，在多个反射面中的相邻的第1反射面与第2反射面的边界处，第1反射面的端与第2反射面的端在从特定方向射影的情况下是一致的，其中，第1反射面和第2反射面中的至少一方包含曲面。

在上述导光部件中，在第1反射面和第2反射面的边界处，在成形时不需要设置将它们连接的连接面用的模具。并且，在该情况下，能够避免由于该连接面等而使得图像光的一部分成为漏光或重影光的情况，所以，维持良好的可视性。进而，还能够抑制在第1反射面与第2反射面的边界处产生硬涂层的不良。

Claims (8)

1.一种虚像显示装置，其具有：

显示元件；以及

导光部件，其具有多个反射面，使来自所述显示元件的图像光在内表面反射而导光，并且使所述图像光和外界光重叠地被看到，

在构成所述导光部件的所述多个反射面中的相邻的第1反射面和第2反射面的边界处，所述第1反射面的端和所述第2反射面的端在从特定方向射影的情况下是一致的，其中，所述第1反射面和所述第2反射面中的至少一方包含曲面，

所述第1反射面是平面，

所述第2反射面是自由曲面，

所述特定方向是所述第1反射面的法线方向。

2.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，

所述第1反射面与所述第2反射面的所述边界处的所述特定方向上的台阶为0.25mm以下。

3.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，

所述导光部件在所述第1反射面和所述第2反射面的所述边界处，从中央侧到周边侧具有所述第1反射面的端和所述第2反射面的端交叉的部位。

4.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，

所述第2反射面是使来自所述显示元件的所述图像光入射到所述导光部件的光入射面，

所述第1反射面是从所述导光部件射出所述图像光的光射出面。

5.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，

所述第1反射面以及所述第2反射面是所述多个反射面中的配置于观察侧的面。

6.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，

所述虚像显示装置具有第1面、第2面、第3面及第4面作为构成所述导光部件的所述多个反射面，

所述第1面是所述第1反射面，

所述第4面是所述第2反射面，

所述第1面和所述第3面相对地配置，通过了所述第1面和所述第3面的所述外界光的视度为0，

所述第4面与所述第1面相邻，并且使所述图像光全反射而入射到所述第3面，

在所述第4面上进行全反射后的所述图像光在所述第3面上进行全反射，在所述第1面上进行全反射，进而在所述第2面上进行反射，然后，透过所述第1面而到达观察侧。

7.根据权利要求6所述的虚像显示装置，其中，

所述第2面是反射所述图像光并且使所述外界光通过的半透射反射面。

8.一种导光部件，其具有多个反射面，使图像光在内表面反射而导光，

在所述多个反射面中的相邻的第1反射面与第2反射面的边界处，所述第1反射面的端与所述第2反射面的端在从特定方向射影的情况下是一致的，其中，所述第1反射面和所述第2反射面中的至少一方包含曲面，

所述第1反射面是平面，

所述第2反射面是自由曲面，

所述特定方向是所述第1反射面的法线方向。

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