[发明专利]导光板以及具备该导光板的虚像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及安装在头部使用的头戴显示器等中使用的导光板和装入该导光板的虚像显示装置。

背景技术

近年来，作为像头戴显示器那样能够进行虚像的形成和观察的虚像显示装置，提出了各种通过导光板将来自显示元件的影像光引导至观察者的瞳孔的类型。作为这样的虚像显示装置用的导光板，已知使用全反射引导影像光，并且由相对于导光板的主面成预定角度而相互平行配置的多个部分反射面反射影像光而从导光板取出该影像光，由此使影像光到达观察者的视网膜(参照专利文献1、2)。设置于导光板的多个部分反射面例如可以是在截面锯齿状的部分形成反射层而得到的反射面(参照专利文献2的图5等)。

专利文献1：日本特表2003-536102号公报

专利文献2：日本特开2004-157520号公报

如上所述在截面锯齿状的部分形成有反射层的导光板，存在导光板内的全反射角为某程度以上大的光束不入射到反射层而通过导光板的情况，因此会产生不用于成像的光束，光的利用效率会降低。

发明内容

于是，本发明的目的在于提供一种提高了光的利用效率的虚像显示装置用的导光板和装入该导光板的虚像显示装置。

为了解决上述问题，本发明的所涉及导光板具备：光入射部，将图像光取入内部；导光部，具有相对延伸的第一和第二全反射面，通过第一和第二全反射面的全反射引导从光入射部取入的图像光；图像取出部，包括在预定的排列方向排列、具有第一反射面和与第一反射面成预定角度的第二反射面而成的多个反射单元，在该反射单元中，通过由第一反射面反射由导光部引导的图像光并且通过第二反射面进一步反射在第一反射面反射后的图像光的光路的折弯，能够将图像光向外部取出；以及光射出部，具有将经过了图像取出部的图像光射出到外部的光射出面，图像取出部的反射单元的第一和第二反射面与光射出面的间隔在光入射部侧相对宽。在此，作为全反射，不仅包含所有的光在内面反射而传递的情况，还包含在满足全反射条件的面上施以镜覆盖层(mirror coat)、半透明的铝膜制的半反射镜膜而反射的情况等。

在上述导光板中，从构成图像取出部的反射单元的第一和第二反射面到光射出面的距离关于上述预定的排列方向在光入射部侧相对宽，所以从反射单元的第一和第二反射面到光射出面的距离在反光入射部侧相对窄，能够减少由于以不入射到构成图像取出部的反射单元而在图像取出部和光射出面之间通过的方式传播使得无法向外部取出的图像光。即，能够将导光板内的全反射角大的图像光多入射到图像取出部而从光射出部有效地的取出，所以能够提高在成像时的光利用率。

根据本发明的具体侧面，图像取出部中至少一个以上的反射单元的第一和第二反射面，与相比于所述至少一个以上的反射单元配置在光入射部侧的其他反射单元的第一和第二反射面比较，配置在接近光射出面的位置，使得将图像光多向光射出部侧反射。换言之，图像光的光路的通过宽度或导光宽度，在配置在反光入射部侧的所述至少一个以上的反射单元侧相对窄。在此情况下，通过在反光入射部侧接近光射出面的位置配置的反射单元，能够将导光板内的全反射角大的图像光朝向光射出面折弯，能够有效地回收导向导光板的图像光而用于成像。通过缩短从反射单元到光射出面的距离，能够提高将入射到反光入射部侧的反射单元的图像光集中在眼睛的方向的效果。

根据本发明的另一侧面，在图像取出部中配置在最靠反光入射部侧的反射单元的第一和第二反射面，比在图像取出部中配置在最靠光入射部侧的反射单元的第一和第二反射面，配置在更接近光射出面的位置。在此情况下，通过配置在最靠反光入射部侧的反射单元，能够将导光板内的全反射角大的图像光朝向光射出面延伸进而朝向眼睛弯曲，能够有效地回收在导光板引导的图像光并用于成像。

根据本发明的另一侧面，在图像取出部中关于预定的排列方向的反光入射部侧的部分区域中，反射单元的所述第一和第二反射面，越位于反光入射部侧越配置在接近光射出面的位置。在此情况下，能够可靠地使图像光入射到构成图像取出部的各反射单元的所述第一和第二反射面。

根据本发明的另一侧面，在图像取出部中比部分区域靠近光入射部侧的基本区域中，反射单元的第一和第二反射面被配置为将其与光射出面的间隔保持为一定。

根据本发明的另一侧面，部分区域中的反射单元的第一和第二反射面沿着从与第一全反射面平行的状态向预定的倾斜方向倾斜预定角度的倾斜平面配置。在此情况下，入射到沿倾斜平面配置的反射单元的图像光以比较均匀的状态朝向光射出部回收，用于成像。