[发明专利]导光装置的制造方法、导光装置及虚像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及为了向观察者呈现由图像显示元件形成的影像而引导影像光的导光装置的制造方法等，具体地说，涉及适于观察者的头部佩戴的头戴显示器的导光装置的制造方法、导光装置及采用导光装置的虚像显示装置。

背景技术

作为嵌入观察者的头部佩戴的头戴显示器(以下，也称为HMD)等的虚像显示装置的光学系统，提出了各种提案，特别是对眼前配置的导光用的棱镜也提出了各种提案(例如参照专利文献1、2等)。

对于HMD等的虚像显示装置，期望改进小型化及轻量化并在不降低画质的情况下实现广视角化。另外，若仅仅可见全部覆盖观察者的视野的影像光，则观察者无法判断外界的状态，导致不安。相反，通过重叠透视外界和影像，可以产生虚拟现实这样的新用途。因而，寻求在不妨碍外界的视野的情况下可重叠显示影像光的显示器。

考虑以上的状况，例如通过由具有多个自由曲面并在观察者的眼前以透视方式配置的透视型的棱镜构成导光装置，可以以接近眼镜的形态，提高观察者的佩戴感，改善外观的形式。为在持有透视功能的虚像显示装置应用的导光装置的情况下，例如为了使外界光和影像光重合，在块状的导光棱镜的一端设置倾斜的半透射面，该场合，为了修正该半透射面的倾斜以同样地覆盖眼前，必须与成对的其他块状的透光部件(对置棱镜)接合。在该接合时，若例如在接合处进入气泡，或者在反射面产生失真，则无法确保良好的透视性能和/或图像形成，因此，重要的是通过在用于接合的粘接时例如适当控制粘接剂的流动方向等，改善粘接剂的填充状态。

但是，接合处由自由曲面形成时，在该自由曲面涂敷要成为接合部的粘接剂进行接合，控制使粘接剂以期望的状态进行填充未必是容易的。

另外，即使不具有透视功能，例如为了取出影像光而设置倾斜的反射面，该场合，由于外观和/或强度的问题，反射面的设置处可能与成对的块状的部件接合，有对这样的反射面产生失真（畸变）等的风险，这与具有透视功能时同样。

现有技术文献

专利文献1：特开平11-149003号公报

专利文献2：特开平10-268114号公报

发明内容

本发明鉴于上述背景技术而提出，目的是提供：可嵌入虚像显示装置，并以接近眼镜的形态来改善外观的形式且在提高块状的导光棱镜和对置棱镜的接合部分的制造作业性的同时可确保光学功能的导光装置的制造方法、导光装置及采用导光装置的虚像显示装置。

为了上述实现目的，本发明的导光装置的制造方法，导光装置具备：(a1)导光棱镜，其在导光侧的接合面即第一接合面具有进行在内部传输的影像光的反射的反射层；(a2)对置棱镜，其具有与第一接合面相对配置且与第一接合面对应的相对侧的接合面即第二接合面，并通过隔着反射层将第一接合面和第二接合面接合而与导光棱镜接合；以及(a3)接合部，其由在第一接合面和第二接合面的粘接区域填充的粘接剂形成，(b)导光棱镜中，第一接合面是自由曲面，(c)对置棱镜中，第二接合面是与第一接合面大体相同形状的自由曲面，该制造方法具备：(d)准备工序，使第一接合面和第二接合面相对，且沿着使相对于第一接合面的一端侧的倾斜角度和相对于另一端侧的倾斜角度同向而大小不同的特定的偏移方向能使导光棱镜和对置棱镜接近地配置；(e)粘接剂涂敷工序，向准备工序中相对的第一接合面和第二接合面中至少一个面涂敷粘接剂；(f)粘接工序，使第二接合面和第一接合面沿着偏移方向接近，并使粘接剂涂敷工序中涂敷的粘接剂介入填充到导光棱镜和对置棱镜之间；(g)接合工序，使粘接工序中在第一接合面和第二接合面之间填充的粘接剂硬化，形成将导光棱镜和对置棱镜接合的接合部。这里，偏移方向相对于导光侧接合面的倾斜角度是指导光侧接合面的各点中例如该点中的切面这样的规定导光侧接合面的方向的平面与表示偏移方向的方向矢量形成的角度。另外，一个倾斜角度和其他倾斜角度同向是指，例如特定各倾斜角度的平面的法线矢量和表示偏移方向的方向矢量的内积的正负在一个倾斜角度和其他倾斜角度中相同。