JP4742575B2 - Image display optical system and image display apparatus - Google Patents

Image display optical system and image display apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP4742575B2
JP4742575B2 JP2004351327A JP2004351327A JP4742575B2 JP 4742575 B2 JP4742575 B2 JP 4742575B2 JP 2004351327 A JP2004351327 A JP 2004351327A JP 2004351327 A JP2004351327 A JP 2004351327A JP 4742575 B2 JP4742575 B2 JP 4742575B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image display
optical system
substrate
film
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004351327A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006162767A (en
Inventor
義一 平山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2004351327A priority Critical patent/JP4742575B2/en
Priority to EP05728576A priority patent/EP1748305A4/en
Priority to PCT/JP2005/007038 priority patent/WO2005111669A1/en
Publication of JP2006162767A publication Critical patent/JP2006162767A/en
Priority to US11/600,664 priority patent/US20070070859A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4742575B2 publication Critical patent/JP4742575B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Filters (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Eyeglasses (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Description

本発明は、アイグラスディスプレイなどのシースルー型の画像表示装置に搭載され、かつ画像表示素子の虚像を外界像に重畳して表示するための画像表示光学系、及びその画像表示装置に関する。   The present invention relates to an image display optical system that is mounted on a see-through image display device such as an eyeglass display and displays a virtual image of an image display element superimposed on an external image, and the image display device.

近年、眼鏡型・シースルー型の画像表示装置(アイグラスディスプレイ)が提案された(特許文献1の図14など)。
このアイグラスディスプレイは、LCDなどの画像表示素子と画像表示光学系とを眼鏡フレームに固定したものである。
画像表示光学系は、眼鏡レンズと同様の外観をした透明な基板内に、薄膜状のホログラフィック光学素子(ホログラフィック光学膜)やビームスプリッタなどのコンバイナを設けてなる。
In recent years, an eyeglass-type / see-through type image display device (eyeglass display) has been proposed (FIG. 14 of Patent Document 1).
In this eyeglass display, an image display element such as an LCD and an image display optical system are fixed to a spectacle frame.
The image display optical system is provided with a combiner such as a thin-film holographic optical element (holographic optical film) or a beam splitter in a transparent substrate having the same appearance as a spectacle lens.

画像表示素子から射出した表示光束は、基板中を内面反射しながら伝播した後、コンバイナによって偏向され、適当な角度で観察眼に入射する(特許文献1の図7〜図13,図15,図17などを参照)。
また、外界から射出した外界光束は、基板を透過して観察眼に入射する。
したがって、このアイグラスディスプレイを頭部に装着した観察者は、外界像と、それに重畳した画像表示素子の虚像(以下、「表示画像」という。)とを、同時に観察することができる。
特開2001−264682号公報
The display light beam emitted from the image display element propagates through the substrate while being internally reflected, and is then deflected by the combiner and is incident on the observation eye at an appropriate angle (FIGS. 7 to 13, 15, and 15 of Patent Document 1). 17 etc.).
Further, the external light flux emitted from the external environment passes through the substrate and enters the observation eye.
Therefore, an observer who wears this eyeglass display on his / her head can simultaneously observe an external image and a virtual image (hereinafter referred to as “display image”) superimposed on the image display element.
JP 2001-264682 A

ところで、このアイグラスディスプレイが極端に明るい場所(屋外など)で使用されるときには、表示画像の明るさに対して外界像が極端に明るく見える。このとき、観察眼の瞳孔は、その外界像の明るさに反応して縮小する。
その一方で、小型LCDなどの画像表示素子が出射する表示光束の強度を向上させたり広範囲で調整したりすることは、サイズやコストの面で難しい。
By the way, when this eyeglass display is used in an extremely bright place (such as outdoors), the external image looks extremely bright with respect to the brightness of the display image. At this time, the pupil of the observation eye shrinks in response to the brightness of the external image.
On the other hand, it is difficult in terms of size and cost to improve the intensity of the display light beam emitted from an image display element such as a small LCD or to adjust it over a wide range.

このため、アイグラスディスプレイには、外界が明るいときの表示画像の視認性が悪いという問題があった。
そこで本発明は、外界が明るいときの表示画像の視認性を確実に高めることのできる画像表示光学系、及び画像表示装置を提供することを目的とする。
For this reason, the eyeglass display has a problem that the visibility of the display image when the outside is bright is poor.
Therefore, an object of the present invention is to provide an image display optical system and an image display apparatus that can reliably improve the visibility of a display image when the outside is bright.

本発明の画像表示光学系は、観察眼の前に配置され、可視光に対し透明な基板と、画像表示用の表示光束を偏向することにより、その表示光束を、前記基板の観察眼側の面と外界側の面とで交互に内面反射させながら前記観察眼の方へ伝播させる導入ミラーと、前記基板内において前記観察眼の直前の位置に設けられ、前記基板を伝播した前記表示光束を偏向することにより、その表示光束を前記観察眼へ導光する偏向部とを備え、前記基板の前記外界側の面の全域には減光部が密着して形成されており、少なくとも前記減光部の最も前記基板側の層は、前記基板を伝播中の前記表示光束を略100%の反射率で反射し、かつ、0°近傍の入射角度で前記外界から入射する外界光束を所定の減光率で減光する光学多層膜からなることを特徴とする。 The image display optical system of the present invention is disposed in front of the observation eye and deflects the display light beam for image display on a substrate transparent to visible light and the display light beam on the observation eye side of the substrate. An introduction mirror that propagates toward the observation eye while alternately reflecting the inner surface between the surface and the surface on the outside, and the display light flux that has propagated through the substrate is provided in the substrate at a position immediately before the observation eye. A deflection unit that guides the display light beam to the observation eye by deflecting, and a dimming unit is formed in close contact with the entire surface of the substrate on the outside side, and at least the dimming unit The layer closest to the substrate reflects the display light beam propagating through the substrate with a reflectance of approximately 100%, and reduces the external light beam incident from the outside at an incident angle near 0 ° by a predetermined amount. and characterized in that it comprises an optical multilayer film dimming a light rate That.

なお、前記減光部は、前記基板の外界側の面に設けられた前記光学多層膜から構成されてもよい。
また、前記光学多層膜は、金属及び/又は誘電体から構成されてもよい。
In addition, the said light reduction part may be comprised from the said optical multilayer film provided in the surface by the side of the external field of the said board | substrate.
The optical multilayer film may be made of a metal and / or a dielectric.

また、前記減光部は、前記基板の外界側の面に設けられた前記光学多層膜と、その光学多層膜の表面に設けられた第2の基板とから構成されてもよい。
また、前記光学多層膜は、金属及び/又は誘電体から構成されてもよい。
Moreover, the said light reduction part may be comprised from the said optical multilayer film provided in the surface by the side of the external field of the said board | substrate, and the 2nd board | substrate provided in the surface of the optical multilayer film.
The optical multilayer film may be made of a metal and / or a dielectric.

た、前記第2の基板は、前記可視光に対する吸収性を有していてもよい。 Also, the second substrate may have an absorbent for the visible light.

また、前記第2の基板の表面には、前記光学多層膜とは別の第2の光学膜が設けられてもよい。
また、前記第2の光学膜は、金属及び/又は誘電体から構成されてもよい。
Further, a second optical film different from the optical multilayer film may be provided on the surface of the second substrate.
The second optical film may be made of a metal and / or a dielectric.

また、前記第2の光学膜は、ホログラフィック光学膜から構成されてもよい
また、前記第2の光学膜は、エレクトロクロミック膜から構成されてもよい
また、前記第2の光学膜は、フォトクロミック膜から構成されてもよい
Further, the second optical film may be composed of a holographic optical film.
Further, the second optical film may be composed of the electrochromic film.
Further, the second optical film may be composed of photochromic film.

また、前記偏向部は、前記外界光束に対し透明なコンバイナであってもよい。The deflecting unit may be a combiner that is transparent to the external light flux.

また、前記減光は、前記コンバイナに入射する前記外界光束を、その他の外界光束より高い減光率で減光してもよい
また、本発明の画像表示装置は、画像表示用の表示光束を射出する画像表示素子と、前記表示光束を前記観察眼へ導光する本発明の画像表示光学系とを備えたことを特徴とする。
Further, the light reducing portion, the external light beam incident on the combiner, may be dimmed at a high extinction ratio than other external light beam.
The image display device of the present invention includes an image display element that emits a display light beam for image display, and the image display optical system of the present invention that guides the display light beam to the observation eye. To do.

なお、本発明の画像表示装置は、前記画像表示光学系を前記観察者の頭部に装着する装着手段を備えてもよい The image display device of the present invention may comprise a mounting means for mounting the image display optical system to the head of the observer.

本発明によれば、外界が明るいときの表示画像の視認性を確実に高めることのできる画像表示光学系、及び画像表示装置が実現する。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the image display optical system and image display apparatus which can improve the visibility of the display image when the external field is bright are implement | achieved reliably.

[第1実施形態]
以下、図1、図2、図3、図4、図5、図6に基づき本発明の第1実施形態を説明する。
本実施形態は、アイグラスディスプレイの実施形態である。
図1は、本アイグラスディスプレイの外観図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, and 6.
This embodiment is an embodiment of an eyeglass display.
FIG. 1 is an external view of the present eyeglass display.

図1に示すように、本アイグラスディスプレイは、観察者の右眼にのみ画像を表示する単眼用のアイグラスディスプレイである。なお、本発明は、観察者の左眼のみに画像を表示する単眼用のアイグラスディスプレイや、観察者の両眼に画像を表示する両眼用のアイグラスディスプレイなどにも適用可能である。
図1中の座標系は、アイグラスディスプレイを頭部に装着した観察者から見て下向きをX方向、右向きをY方向とした右手系のXYZ直交座標系である。以下では、このXYZ座標系による方向表現、又はこの観察者から見た左右上下の方向表現を必要に応じて使用する。
As shown in FIG. 1, the present eyeglass display is a monocular eyeglass display that displays an image only on the right eye of the observer. The present invention is also applicable to a monocular eyeglass display that displays an image only on the left eye of the observer, a binocular eyeglass display that displays an image on both eyes of the observer, and the like.
The coordinate system in FIG. 1 is a right-handed XYZ orthogonal coordinate system in which the downward direction is the X direction and the right direction is the Y direction when viewed from the observer wearing the eyeglass display. In the following, the direction expression by the XYZ coordinate system or the left / right / up / down direction expression as viewed from the observer is used as necessary.

図1に示すように、本アイグラスディスプレイは、基板1及び画像表示ユニット2を眼鏡フレーム3に固定してなる。
基板1は、可視光に対し透明な光学ガラスからなる。基板1の外形は、眼鏡レンズと同様である。基板1の固定箇所は、眼鏡フレーム3の右側のフロントである。
画像表示ユニット2は、内部に光学系(後述)を配置したユニットである。画像表示ユニット2の固定箇所は、眼鏡フレーム3の右側のフロントの近傍(図1では眼鏡フレーム3の右のテンプル)である。
As shown in FIG. 1, the present eyeglass display has a substrate 1 and an image display unit 2 fixed to a spectacle frame 3.
The substrate 1 is made of optical glass that is transparent to visible light. The external shape of the substrate 1 is the same as that of a spectacle lens. The fixing location of the substrate 1 is the right front of the spectacle frame 3.
The image display unit 2 is a unit in which an optical system (described later) is arranged. The fixing point of the image display unit 2 is the vicinity of the right front of the spectacle frame 3 (the right temple of the spectacle frame 3 in FIG. 1).

画像表示ユニット2は、ケーブル4を介して外部機器に接続されている。そのケーブル4を介して、外部機器から画像表示ユニット2に電源及び信号が供給される。
基板1には、外界から観察者の右眼に向かう外界光束を減光する減光機能が付与されている。
また、外界から観察者の右眼に向かう外界光束の光量と、外界から観察者の左眼に向かう外界光束の光量とのバランスをとるため、また、アイグラスディスプレイの左右の外観のバランスをとるために、眼鏡フレーム3の左側のフロントには、基板1と同様の減光機能が付与され、かつ基板1と同じ外観の基板5が装着されている。なお、外界光束のバランス、外観のバランスをとる必要が無ければ、この限りではない。
The image display unit 2 is connected to an external device via a cable 4. Power and signals are supplied from the external device to the image display unit 2 via the cable 4.
The substrate 1 is provided with a dimming function for dimming the external light flux from the external environment toward the observer's right eye.
Also, to balance the amount of external light flux from the outside world toward the observer's right eye and the amount of external light flux from the outside world to the left eye of the observer, and to balance the left and right appearance of the eyeglass display Therefore, a board 5 having the same dimming function as that of the board 1 and having the same appearance as that of the board 1 is mounted on the left front of the spectacle frame 3. Note that this is not necessary unless it is necessary to balance the external light flux and the external appearance.

因みに、本アイグラスディスプレイの左側の構成を、右側の構成と同じにすれば、両眼用のアイグラスディスプレイが実現する。また、本アイグラスディスプレイの左右の構成を反転させれば、観察者の左眼にのみ画像を表示する単眼用のアイグラスディスプレイが実現する。
図2は、本アイグラスディスプレイの光学系の詳細図であり、本アイグラスディスプレイの光学系部分をYZ平面と平行な面にて切断してできる概略断面図である。
Incidentally, if the left-side configuration of the present eyeglass display is the same as the right-side configuration, a binocular eyeglass display can be realized. Also, if the left and right configurations of the present eyeglass display are reversed, a monocular eyeglass display that displays an image only on the left eye of the observer is realized.
FIG. 2 is a detailed view of the optical system of the present eyeglass display, and is a schematic sectional view formed by cutting the optical system portion of the present eyeglass display along a plane parallel to the YZ plane.

図2に示すように、画像表示ユニット2は、基板11の右端部に向けて表示光束L1を投光する。
画像表示ユニット2内には、LED光源2a、照明光学系2b、LCD2c、対物レンズ2d、駆動回路(不図示)などが配置される。LED光源2a、LCD2c、及び駆動回路(不図示)は、ケーブル4(図1参照)に接続される。
As shown in FIG. 2, the image display unit 2 projects a display light beam L <b> 1 toward the right end portion of the substrate 11.
In the image display unit 2, an LED light source 2a, an illumination optical system 2b, an LCD 2c, an objective lens 2d, a drive circuit (not shown), and the like are arranged. The LED light source 2a, LCD 2c, and drive circuit (not shown) are connected to the cable 4 (see FIG. 1).

基板1内の右端部には、導入ミラー1Aが設けられ、基板1内において観察者の右眼の直前に相当する位置は、コンバイナ1Bが設けられている。コンバイナ1Bは、ハーフミラー、偏光ビームスプリッタ、ホログラフィック光学膜などの、可視光からなる外界光束L2に対し透明な偏向光学膜である。
基板1の外界側の面1bには、外界光束L2を所定の減光率で減光する減光膜20が形成されている。
An introduction mirror 1A is provided at the right end portion in the substrate 1, and a combiner 1B is provided in the substrate 1 at a position corresponding to immediately before the observer's right eye. The combiner 1B is a deflecting optical film that is transparent to the external light beam L2 made of visible light, such as a half mirror, a polarizing beam splitter, or a holographic optical film.
A dimming film 20 for dimming the external light flux L2 at a predetermined dimming rate is formed on the external surface 1b of the substrate 1.

このうち、導入ミラー1A及びコンバイナ1Bを含む基板1が、請求項の画像表示光学系に対応する。また、導入ミラー1A、コンバイナ1Bが、請求項の光路形成手段に対応する。また、減光膜20が、請求項の減光手段に対応する。
次に、本アイグラスディスプレイにおける表示光束L1、外界光束L2の振る舞いを順に説明する。
Among these, the substrate 1 including the introduction mirror 1A and the combiner 1B corresponds to the image display optical system in the claims. The introduction mirror 1A and the combiner 1B correspond to the optical path forming means in the claims. The light reducing film 20 corresponds to the light reducing means in the claims.
Next, the behavior of the display light beam L1 and the external light beam L2 in this eyeglass display will be described in order.

LED光源2a及び照明光学系2bは、LCD2cを適当な照明条件で照明する。LCD2cは、動画像又は静止画像を表示する。LCD2cの各位置からは、各画角の表示光束L1が射出する。
ここでは、LCD2cの表示する動画像又は静止画像は、カラー画像であり、表示光束L1には、可視光域(波長400〜700nm)の各波長成分が含まれるとする。
The LED light source 2a and the illumination optical system 2b illuminate the LCD 2c under appropriate illumination conditions. The LCD 2c displays a moving image or a still image. From each position of the LCD 2c, a display light beam L1 of each angle of view is emitted.
Here, the moving image or the still image displayed on the LCD 2c is a color image, and the display light beam L1 includes each wavelength component in the visible light region (wavelength 400 to 700 nm).

この表示光束L1は、対物レンズ2dにて平行光束に変換されてから、基板1の観察者側の面1aの右端部に入射する。
なお、図2では、表示光束L1を1本の光線のごとく描いたが、実際の表示光束には、各画角の表示光束が含まれている。各画角の表示光束は、0°近傍の互いに異なる入射角度で基板1内に入射する。
The display light beam L1 is converted into a parallel light beam by the objective lens 2d, and then enters the right end portion of the surface 1a on the viewer side of the substrate 1.
In FIG. 2, the display light beam L1 is drawn like a single light beam, but the actual display light beam includes display light beams at various angles of view. The display light flux at each angle of view enters the substrate 1 at different incidence angles near 0 °.

基板1内に入射した表示光束L1は、基板1内に設けられた導入ミラー1Aに入射する。導入ミラー1Aに入射した表示光束L1は、偏向される。
偏向後の表示光束L1は、基板1の観察者側の面1aと基板1の外界側の面1bとで交互に内面反射しながら左方向に伝播した後、基板1内に設けられたコンバイナ1Bに入射する。
The display light beam L1 incident on the substrate 1 is incident on an introduction mirror 1A provided in the substrate 1. The display light beam L1 incident on the introduction mirror 1A is deflected.
The deflected display light beam L1 propagates in the left direction while alternately reflecting on the surface 1a on the viewer side of the substrate 1 and the surface 1b on the outside world side of the substrate 1 and then the combiner 1B provided in the substrate 1 Is incident on.

このような表示光束L1の面1a,1bへの入射角度は、基板1の臨界角度θc(内面反射可能な光の入射角度の最小値)よりも大きい角度、例えば50°近傍である。
コンバイナ1Bに入射した表示光束L1は、観察者の右眼の方向に偏向される。なお、対物レンズ2dからコンバイナ1Bまでの光学系は、右眼の瞳位置近傍に射出瞳(各画角の光束が重畳して入射する領域)を形成する。
The incident angle of the display light beam L1 on the surfaces 1a and 1b is larger than the critical angle θc of the substrate 1 (the minimum value of the incident angle of light that can be reflected from the inner surface), for example, around 50 °.
The display light beam L1 incident on the combiner 1B is deflected in the direction of the observer's right eye. Note that the optical system from the objective lens 2d to the combiner 1B forms an exit pupil (a region where light beams of various angles of view are superimposed and incident) near the pupil position of the right eye.

因みに、図2に描かれた表示光束L1は、実際の表示光束のうち、LCD2cの中心から射出した表示光束(中心画角の表示光束)の主光線(射出瞳の中心を通過する光線)である。
一方、外界光束L2は、観察者から見て十分な遠方から射出し、観察者の方向に進行する光である。
Incidentally, the display light beam L1 depicted in FIG. 2 is a principal light beam (light beam passing through the center of the exit pupil) of the display light beam (display light beam with a central angle of view) emitted from the center of the LCD 2c among the actual display light beams. is there.
On the other hand, the external light beam L2 is light that is emitted from a sufficiently long distance as viewed from the observer and travels in the direction of the observer.

外界光束L2は、基板1に設けられた減光膜20に対し0°近傍の入射角度で入射し、所定の減光率で減光された後、基板1に対し0°近傍の入射角度で入射し、基板1を透過して観察者の右眼に到達する。
以上の表示光束L1,及び外界光束L2により、観察者は、外界像と共に、その外界像に重畳されたLCD2cの虚像(表示画像)を観察することができる。なお、表示光束L1は対物レンズ2dにて平行光束に変換されているので、表示画像の形成される位置は、観察者から見て十分な遠方になる。また、基板1に設けられた減光膜20の機能により、外界像の明るさは、所定の割合で低減される。
The external light flux L2 is incident on the dimming film 20 provided on the substrate 1 at an incident angle near 0 °, is attenuated at a predetermined dimming rate, and is then incident on the substrate 1 at an incident angle near 0 °. Incident light passes through the substrate 1 and reaches the right eye of the observer.
With the display light beam L1 and the external light beam L2, the observer can observe the virtual image (display image) of the LCD 2c superimposed on the external image together with the external image. Since the display light beam L1 is converted into a parallel light beam by the objective lens 2d, the position where the display image is formed is sufficiently far from the observer. Further, the brightness of the external image is reduced at a predetermined rate by the function of the light reducing film 20 provided on the substrate 1.

次に、減光膜20の具体例を説明する。
一般の減光膜の材料には、アルミニウム(Al),クロム(Cr),タングステン(W),ロジウム(Ro)などの単体金属や、インコネルなどの合金が用いられる。
しかし、これらの材料には、光を吸収する性質(吸収性)があるので、仮に基板1の表面にむやみに減光膜20を設けると、基板1中を内面反射する表示光束L1の一定量が減光膜20にて吸収される。つまり、表示光束L1の光路の光量ロスが著しくなる。
Next, a specific example of the light reducing film 20 will be described.
As a material for a general light-reducing film, a single metal such as aluminum (Al), chromium (Cr), tungsten (W), rhodium (Ro), or an alloy such as Inconel is used.
However, since these materials have a property of absorbing light (absorbability), if a light reducing film 20 is provided on the surface of the substrate 1 unnecessarily, a certain amount of the display light beam L1 that reflects the inside of the substrate 1 internally. Is absorbed by the light-reducing film 20. That is, the light amount loss in the optical path of the display light beam L1 becomes significant.

本実施形態では、この光量ロスを防ぐため、減光膜20に、銀(Ag)の膜と誘電体膜とを積層した2層の膜が用いられる。この減光膜20の基本構成は、次のとおりである。
基板/Ag/0.25L/空気
但し、
Ag:銀(Ag層),
L:低屈折率の誘電体(L層),
L層の左側の数値:L層の光学膜厚(使用波長の中心波長における)
この基本構成において、L層は、空気中で変質し易いAg層の表面を保護すると共に、大きい入射角度の入射光に対する反射率を向上させる役割を果たしている。
In the present embodiment, in order to prevent this light loss, a two-layer film in which a silver (Ag) film and a dielectric film are stacked is used as the light reducing film 20. The basic configuration of the dimming film 20 is as follows.
Substrate / Ag / 0.25L / air
Ag: Silver (Ag layer),
L: low refractive index dielectric (L layer),
Numerical value on the left side of the L layer: optical thickness of the L layer (at the center wavelength of the used wavelength)
In this basic configuration, the L layer plays a role of protecting the surface of the Ag layer that easily changes in air and improving the reflectance with respect to incident light having a large incident angle.

また、この減光膜20の詳細(仕様)は、次のとおりである。
設定透過率:30%(0度入射時),
中心波長λc:500nm,
基板の屈折率:1.56,
Ag層の膜厚:30nm,
L層の屈折率:1.46,
因みに、Ag層の単体の光学定数は、図3,図4に示すとおりである。図3は、Ag層の単体の屈折率の波長特性、図4は、Ag層の単体の消衰係数の波長特性である。
The details (specifications) of the dimming film 20 are as follows.
Set transmittance: 30% (at 0 degree incidence),
Center wavelength λc: 500 nm,
Substrate refractive index: 1.56
Ag layer thickness: 30 nm,
Refractive index of L layer: 1.46
Incidentally, the single optical constant of the Ag layer is as shown in FIGS. FIG. 3 shows the wavelength characteristics of the refractive index of the single Ag layer, and FIG. 4 shows the wavelength characteristics of the extinction coefficient of the single Ag layer.

そして、この減光膜20の基板1側の反射率、及び透過率の波長特性(入射角度0°,45°)は、図5に示すとおりである。また、この減光膜20の基板1側の反射率、及び透過率の角度特性(波長550nm)は、図6に示すとおりである。
なお、図5,図6において、「R」は反射率を示し、「T」は透過率を示す。また、反射率又は透過率の添え字「p」は、p偏光成分に対する特性を示し、反射率又は透過率の添え字「s」は、s偏光成分に対する特性を示す(他の各図も同様。)。
The wavelength characteristics of the reflectance and transmittance (incident angles 0 °, 45 °) on the substrate 1 side of the dimming film 20 are as shown in FIG. Further, the reflectance and transmittance angle characteristics (wavelength 550 nm) of the light-reducing film 20 on the substrate 1 side are as shown in FIG.
5 and 6, “R” indicates the reflectance, and “T” indicates the transmittance. Also, the reflectance or transmittance index “p” indicates the characteristic for the p-polarized light component, and the reflectance or transmittance index “s” indicates the characteristic for the s-polarized light component (the same applies to other figures). .)

図5,図6に明らかなとおり、この減光膜20は、入射角度が40°以上のs偏光成分の可視光線に対し、略100%の反射率を示す。また、この減光膜20は、入射角度が0°の可視光線に対し、約30%の透過率を示す。
したがって、減光膜20は、表示光束L1の光路の光量ロスを小さくし、可視光域の外界光束L2のみを約70%の減光率で減光する。
As is apparent from FIGS. 5 and 6, the dimming film 20 exhibits a reflectivity of approximately 100% for visible light having an s-polarized component with an incident angle of 40 ° or more. Further, the light reducing film 20 exhibits a transmittance of about 30% with respect to visible light having an incident angle of 0 °.
Therefore, the light reduction film 20 reduces the light amount loss in the optical path of the display light beam L1, and reduces only the external light beam L2 in the visible light region with a light attenuation rate of about 70%.

このとき、表示画像の明るさは保たれ、外界像の明るさが約30%に低減される。したがって、外界が明るいときの表示画像の視認性は、確実に高まる。このように、減光膜20の入射角度に対する反射−透過率特性から、好ましい膜種を選択することで、最小構成で所望の効果を得ることができる。
なお、本実施形態の減光膜20の基本構成は、Ag層と誘電体層との2層構成であるが、Ag層に代えて他の金属層が用いられたり、2つの誘電体層で金属層を挟んだ3層構成とされてもよい。但し、Ag層と誘電体層との2層構成の方が、良好な特性(表示光束L1の光量ロスを増加させることなく外界光束L2のみを減光する特性)が簡単に得られる。
At this time, the brightness of the display image is maintained and the brightness of the external image is reduced to about 30%. Therefore, the visibility of the display image when the outside is bright is surely increased. Thus, by selecting a preferable film type from the reflection-transmittance characteristics with respect to the incident angle of the dimming film 20, a desired effect can be obtained with a minimum configuration.
The basic configuration of the light reduction film 20 of the present embodiment is a two-layer configuration of an Ag layer and a dielectric layer. However, instead of the Ag layer, another metal layer is used, or two dielectric layers are used. A three-layer structure with a metal layer interposed may be employed. However, the two-layer configuration of the Ag layer and the dielectric layer can easily obtain better characteristics (characteristic that dimmes only the external light beam L2 without increasing the light amount loss of the display light beam L1).

[第1実施形態の第1変形例]
以下、図7に基づき第1実施形態の第1変形例を説明する。
本変形例は、減光膜20の変形例である。
本変形例の減光膜20は、誘電体のみからなる。この減光膜20は、各層界面での反射光の位相が所望の関係を有するように各層の膜厚を設定したものであり、その反射光の位相の関係により様々な特性を設定できる。ゆえに、第1実施形態の減光膜20よりも、設定透過率の自由度が高い。この減光膜20の基本構成は、3種類あり、次のとおりである。
[First Modification of First Embodiment]
Hereinafter, a first modification of the first embodiment will be described with reference to FIG.
This modification is a modification of the light reduction film 20.
The light-reducing film 20 of this modification is made only of a dielectric. The light-reducing film 20 has a film thickness of each layer so that the phase of reflected light at each layer interface has a desired relationship, and various characteristics can be set depending on the phase relationship of the reflected light. Therefore, the degree of freedom of the set transmittance is higher than that of the light reducing film 20 of the first embodiment. There are three basic configurations of the light-reducing film 20 as follows.

基板/(0.25H0.25L)p0.25H/空気,
基板/(0.125H0.25L0.125H)p/空気,
基板/(0.125L0.25H0.125L)p/空気
但し、
H:高屈折率の誘電体(H層),
L:低屈折率の誘電体(L層),
各層の左側の数値:各層の光学膜厚(使用波長の中心波長における),
p:括弧で括られた層群の積層回数
これらの基本構成によれば、特定の光に対する反射率を向上させながら、かつ特定の光に対する透過率を抑えることが可能である。
Substrate / (0.25H0.25L) p 0.25H / air,
Substrate / (0.125H0.25L0.125H) p / air,
Substrate / (0.125L0.25H0.125L) p / air where
H: High refractive index dielectric (H layer),
L: low refractive index dielectric (L layer),
Numerical value on the left side of each layer: optical film thickness of each layer (at the center wavelength of the used wavelength),
p: Number of stacks of layer groups enclosed in parentheses According to these basic configurations, it is possible to improve the reflectance for specific light and to suppress the transmittance for specific light.

但し、外界像の明るさを確実に低減するためには、この減光膜20の設計で、中心波長の異なる複数種類の周期層群を並べて、透過率の抑えられる光の波長域を、可視光域全体にまで拡大する必要がある。
さらに、色による透過率のばらつきを抑えるためには、全層の膜厚を計算機で最適化する必要がある。
However, in order to surely reduce the brightness of the external image, the design of the light-reducing film 20 arranges a plurality of types of periodic layer groups having different center wavelengths, so that the wavelength range of light with which transmittance can be suppressed is visible. It is necessary to expand to the entire light range.
Furthermore, in order to suppress variation in transmittance due to color, it is necessary to optimize the film thickness of all layers by a computer.

最適化後の減光膜20の詳細(仕様)は、次のとおりである。
設定透過率:5%,
中心波長λc:480nm,
基板の屈折率:1.583,
H層の屈折率:2.3,
L層の屈折率:1.46,
全層数:22
この減光膜20の構成は、表1に示すとおりである。
Details (specifications) of the dimming film 20 after optimization are as follows.
Set transmittance: 5%,
Center wavelength λc: 480 nm,
Refractive index of substrate: 1.583,
Refractive index of H layer: 2.3
Refractive index of L layer: 1.46
Total number of layers: 22
The configuration of the light reducing film 20 is as shown in Table 1.

Figure 0004742575
この減光膜20の透過率の波長特性は、図7に示すとおりである。
図7に明らかなとおり、この減光膜20は、可視光線に対し約5%の透過率を示す。したがって、本変形例によると、外界像の明るさは、約5%に低減される。
Figure 0004742575
The wavelength characteristic of the transmittance of the light reducing film 20 is as shown in FIG.
As apparent from FIG. 7, the light reducing film 20 exhibits a transmittance of about 5% with respect to visible light. Therefore, according to this modification, the brightness of the external image is reduced to about 5%.

[第1実施形態の第2変形例]
以下、図8に基づき第1実施形態の第2変形例を説明する。
本変形例は、減光膜20の変形例である。
本変形例の減光膜20の設定透過率は、15%である。この減光膜20も、誘電体のみからなり、その基本構成は第1変形例のそれと同じである。
[Second Modification of First Embodiment]
Hereinafter, a second modification of the first embodiment will be described with reference to FIG.
This modification is a modification of the light reduction film 20.
The set transmittance of the light reducing film 20 of this modification is 15%. The dimming film 20 is also made of only a dielectric, and its basic configuration is the same as that of the first modification.

この減光膜20の詳細(仕様)は、次のとおりである。
設定透過率:15%,
中心波長λc:480nm,
基板の屈折率1.583,
H層の屈折率2.3,
L層の屈折率1.46,
全層数:18
この減光膜20の構成は、表2に示すとおりである。
Details (specifications) of the light reduction film 20 are as follows.
Set transmittance: 15%,
Center wavelength λc: 480 nm,
Refractive index of substrate 1.583,
Refractive index of H layer 2.3
Refractive index of L layer 1.46
Total number of layers: 18
The configuration of the light reduction film 20 is as shown in Table 2.

Figure 0004742575
この減光膜20の透過率の波長特性は、図8に示すとおりである。
図8に明らかなとおり、この減光膜20は、可視光線に対し約15%の透過率を示す。したがって、本変形例によると、外界像の明るさは、約15%に低減される。
Figure 0004742575
The wavelength characteristic of the transmittance of the light reducing film 20 is as shown in FIG.
As apparent from FIG. 8, the light reducing film 20 exhibits a transmittance of about 15% with respect to visible light. Therefore, according to the present modification, the brightness of the external image is reduced to about 15%.

[変形例の補足]
第1変形例及び第2変形例の減光膜20において、表示画像の明るさが確実に保たれる条件、つまり表示光束L1が基板1中を約100%の反射率で内面反射する条件を、基板1の内面反射の条件から検討する。
先ず、図9(a)に示すとおり、基板1に減光膜20が設けられていない状態を考える。
[Supplement of modification]
In the light-reducing film 20 of the first and second modified examples, the condition that the brightness of the display image is reliably maintained, that is, the condition that the display light beam L1 is internally reflected in the substrate 1 with a reflectance of about 100%. Considering from the condition of internal reflection of the substrate 1.
First, as shown in FIG. 9A, a state where the light reducing film 20 is not provided on the substrate 1 is considered.

基板1の存在する媒質である空気の屈折率をn0、基板1の材料であるガラスの屈折率をng、基板1及び媒質それぞれの光の入射角度をθ0,θgとおくと、スネルの法則から以下の式(1)が成り立つ。
0sinθ0=ngsinθg ・・・(1)
したがって、この状態の基板1の臨界角度θc(内面反射可能な光の入射角度の最小値)は、式(2)で表される。
When the refractive index of air, which is a medium on which the substrate 1 exists, is n 0 , the refractive index of glass, which is the material of the substrate 1, is ng , and the incident angles of light on the substrate 1 and the medium are θ 0 and θ g respectively. The following formula (1) is established from Snell's law.
n 0 sin θ 0 = n g sin θ g (1)
Therefore, the critical angle θc of the substrate 1 in this state (the minimum value of the incident angle of light that can be reflected from the inner surface) is expressed by Expression (2).

θc=arcsin(n0/ng) ・・・(2)
次に、図9(b)に示すとおり、基板1に誘電体の多層膜からなる減光膜20が設けられた状態を考える。仮に、多層膜の各層が無吸収(吸収性ゼロ)であれば、多層膜の各層の屈折率をn1,n2,・・・,nk、各層それぞれの光の入射角度をθ1,θ2,・・・,θkとおくと、スネルの法則から以下の式(3)が成り立つ。
θc = arcsin (n 0 / ng ) (2)
Next, as shown in FIG. 9B, a state in which the substrate 1 is provided with a dimming film 20 made of a dielectric multilayer film is considered. If each layer of the multilayer film is non-absorbing (absorbance zero), the refractive index of each layer of the multilayer film is n 1 , n 2 ,..., N k , and the incident angle of light of each layer is θ 1 , If θ 2 ,..., θ k are set, the following equation (3) is established from Snell's law.

0sinθ0=n1sinθ1
=n2sinθ2
・・・,
=nksinθk
=ngsinθg ・・・(3)
したがって、多層膜の各層が無吸収であれば、基板1の臨界角度θcは、減光膜20が設けられていない状態と同じく、式(2)で表される。
n 0 sin θ 0 = n 1 sin θ 1
= N 2 sin θ 2 ,
...
= N k sin θ k
= N g sinθ g ··· (3 )
Therefore, if each layer of the multilayer film is non-absorbing, the critical angle θc of the substrate 1 is expressed by the expression (2), as in the state where the dimming film 20 is not provided.

よって、第1変形例,第2変形例の減光膜20には、無吸収の誘電体が用いられる。
因みに、無吸収の誘電体が用いられた第1変形例,第2変形例の減光膜20の、基板1側の反射率(基板1の内面反射の反射率)の角度特性は、図10に示すとおりである。
図10に明らかなとおり、この減光膜20は、入射角度が45°以上の光に対し約100%の反射率を示す。
Therefore, a non-absorbing dielectric is used for the light-reducing film 20 of the first modification and the second modification.
Incidentally, the angle characteristics of the reflectance on the substrate 1 side (the reflectance of the internal reflection of the substrate 1) of the light-reducing film 20 of the first and second modified examples using the non-absorbing dielectric are shown in FIG. As shown in
As is apparent from FIG. 10, the dimming film 20 exhibits a reflectance of about 100% for light having an incident angle of 45 ° or more.

[第1実施形態の第3変形例]
以下、図11、図12、図13、図14に基づき第1実施形態の第3変形例を説明する。
本変形例は、減光膜20の変形例である。
本変形例の減光膜20には、紫外線及び赤外線カットの機能が付与される。
[Third Modification of First Embodiment]
Hereinafter, a third modification of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 11, 12, 13, and 14.
This modification is a modification of the light reduction film 20.
The light-reducing film 20 of this modification is given a function of cutting ultraviolet rays and infrared rays.

この減光膜20も、誘電体のみからなり、その基本構成は第1変形例又は第2変形例のそれと同じである。
本変形例では、紫外線及び赤外線カットの機能を付与するため、H層に、吸収性を有した誘電体が積極的に用いられる。吸収性を有した誘電体として、二酸化チタン(TiO2)が用いられる。
The dimming film 20 is also made of only a dielectric, and its basic configuration is the same as that of the first modification or the second modification.
In this modification, in order to provide the function of cutting ultraviolet rays and infrared rays, an absorptive dielectric is positively used for the H layer. Titanium dioxide (TiO 2 ) is used as an absorptive dielectric.

因みに、二酸化チタン(TiO2)の光学定数は、図11,図12に示すとおりである。図11は、二酸化チタン(TiO2)の屈折率の波長特性、図12は、二酸化チタン(TiO2)消衰係数の波長特性である。
この減光膜20の詳細(仕様)は、次のとおりである。
設定透過率:30%,
中心波長λc:800nm,
基板の屈折率:1.583,
L層の屈折率1.46,
全層数:48
この減光膜20の構成は、表3に示すとおりである。
Incidentally, the optical constants of titanium dioxide (TiO 2 ) are as shown in FIGS. FIG. 11 shows the wavelength characteristic of the refractive index of titanium dioxide (TiO 2 ), and FIG. 12 shows the wavelength characteristic of the titanium dioxide (TiO 2 ) extinction coefficient.
Details (specifications) of the light reduction film 20 are as follows.
Set transmittance: 30%,
Center wavelength λc: 800 nm,
Refractive index of substrate: 1.583,
Refractive index of L layer 1.46
Total number of layers: 48
The configuration of the light reducing film 20 is as shown in Table 3.

Figure 0004742575
この減光膜20の透過率の波長特性は、図13に示すとおりである。また、本変形例の減光膜20の基板1側の反射率(基板1の内面反射の反射率)の波長特性は、図14に示すとおりである。
Figure 0004742575
The wavelength characteristic of the transmittance of the dimming film 20 is as shown in FIG. Further, the wavelength characteristic of the reflectance on the substrate 1 side of the light-reducing film 20 of this modification (the reflectance of the internal reflection of the substrate 1) is as shown in FIG.

図14に明らかなとおり、この反射率の波長特性のカーブには、凹み(反射率のバレー)が生じている。
一方、アイグラスディスプレイのLCD2cの発光波長特性のカーブには、一般に、R色,G色,B色の各波長にピークが生じている。
そこで、反射率の波長特性のカーブのバレーが、発光波長特性のカーブのピークから外れるよう、本変形例の減光膜20の構成は、微調整される。
As is apparent from FIG. 14, the wavelength characteristic curve of the reflectance has a dent (reflectance valley).
On the other hand, in the curve of the emission wavelength characteristic of the LCD 2c of the eyeglass display, peaks are generally generated at the wavelengths of R color, G color, and B color.
Therefore, the configuration of the dimming film 20 of this modification is finely adjusted so that the valley of the reflectance wavelength characteristic curve deviates from the peak of the emission wavelength characteristic curve.

その結果、表示光束L1に含まれる各波長成分は、基板1中を確実に高い反射率で内面反射する。よって、表示画像の明るさは確実に保たれる。
ところで、図14を参照すると、s偏光成分のカーブと、p偏光成分のカーブとでは、バレーの生じ方が異なる。特に、p偏光成分のカーブの方が、生じるバレーの数が少ない。
As a result, each wavelength component contained in the display light beam L1 is reliably internally reflected with a high reflectance in the substrate 1. Therefore, the brightness of the display image is reliably maintained.
By the way, referring to FIG. 14, the way in which the valley is generated differs between the curve of the s-polarized component and the curve of the p-polarized component. In particular, the number of valleys generated in the p-polarized component curve is smaller.

そこで、この減光膜20がアイグラスディスプレイに適用される場合、表示光束L1をp偏光成分のみに制限すれば、反射率の波長特性のカーブのバレーを発光波長特性のカーブのピークから確実に外すことができる。
因みに、LCD2cの原理上、表示光束L1は偏光しているので、その偏光方向が減光膜20に対してp偏光方向となるようにLCD2cと基板1との位置関係を最適化するか、LCD2cの後段に位相板を挿入すれば、表示光束L1をp偏光成分のみに制限することができる。
Therefore, when the dimming film 20 is applied to an eyeglass display, if the display light beam L1 is limited to only the p-polarized light component, the valley of the wavelength characteristic curve of the reflectance can be assured from the peak of the emission wavelength characteristic curve. Can be removed.
Incidentally, since the display light beam L1 is polarized in accordance with the principle of the LCD 2c, the positional relationship between the LCD 2c and the substrate 1 is optimized so that the polarization direction is the p-polarization direction with respect to the dimming film 20, or the LCD 2c If a phase plate is inserted in the subsequent stage, the display light beam L1 can be limited to only the p-polarized component.

[第2実施形態]
以下、図15、図16、図17に基づき本発明の第2実施形態を説明する。
本実施形態は、アイグラスディスプレイの実施形態である。ここでは、第1実施形態との相違点のみ説明する。
図15は、本アイグラスディスプレイの外観図である。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 15, FIG. 16, and FIG.
This embodiment is an embodiment of an eyeglass display. Here, only differences from the first embodiment will be described.
FIG. 15 is an external view of the present eyeglass display.

図15中の座標系は、観察者から見て下向きをX方向、右向きをY方向とした右手系のXYZ直交座標系である。以下では、このXYZ座標系による方向表現、又は観察者から見た左右上下の方向表現を必要に応じて使用する。
図15に示すように、本アイグラスディスプレイの第1実施形態との相違点は、基板1においてコンバイナ1Bの近傍の中央領域の減光率が、基板1においてその中央領域から外れた周辺領域の減光率よりも高く設定された点にある。
The coordinate system in FIG. 15 is a right-handed XYZ orthogonal coordinate system in which the downward direction when viewed from the observer is the X direction and the right direction is the Y direction. In the following, the direction expression by the XYZ coordinate system or the left / right / up / down direction expression as viewed from the observer is used as necessary.
As shown in FIG. 15, the difference from the first embodiment of the present eyeglass display is that the light attenuation rate of the central region in the vicinity of the combiner 1 </ b> B in the substrate 1 is different from that in the peripheral region in the substrate 1. It is in a point set higher than the dimming rate.

また、外界から観察者の右眼に向かう外界光束の光量と、外界から観察者の左眼に向かう外界光束の光量とのバランスをとるため、また、アイグラスディスプレイの左右の外観のバランスをとるために、眼鏡フレーム3の左側のフロントには、基板1と同様の減光機能が付与され、かつ基板1と同じ外観の基板5が装着されている。なお、外界光束のバランス、外界のバランスをとる必要が無ければ、この限りではない。   In addition, to balance the light quantity of the external light flux from the outside world toward the observer's right eye and the light quantity of the external light flux from the outside world to the left eye of the observer, it also balances the left and right appearances of the eyeglass display. Therefore, a board 5 having the same dimming function as that of the board 1 and having the same appearance as that of the board 1 is mounted on the left front of the spectacle frame 3. Note that this does not apply if it is not necessary to balance the external light flux and the external environment.

図16は、本アイグラスディスプレイの光学系の詳細図であり、本アイグラスディスプレイの光学系部分をYZ平面と平行な面にて切断してできる概略断面図である。
図16に示すように、本アイグラスディスプレイにおける表示光束L1,外界光束L2の振る舞いは、第1実施形態のそれ(図2参照)と同じである。
基板1の外界側の面1bには、第1実施形態又はその変形例と同様の減光膜20が設けられている。
FIG. 16 is a detailed view of the optical system of the present eyeglass display, and is a schematic sectional view formed by cutting the optical system portion of the present eyeglass display along a plane parallel to the YZ plane.
As shown in FIG. 16, the behavior of the display light beam L1 and the external light beam L2 in the present eyeglass display is the same as that of the first embodiment (see FIG. 2).
A dimming film 20 similar to that of the first embodiment or a modification thereof is provided on the surface 1 b on the outside world side of the substrate 1.

但し、減光膜20の表面の中央領域には、金属又は誘電体の多層膜からなる減光膜40が重畳して設けられている。
これにより、基板1の中央領域の減光率は、基板1の周辺領域の減光率よりも高くなる。
なお、観察者から見た中央領域の位置は、観察者から見たコンバイナ1Bの位置と略同じである。また、観察者から見た中央領域のサイズは、観察者から見たコンバイナ1Bのサイズよりも若干大きい。
However, in the central region of the surface of the light reducing film 20, a light reducing film 40 made of a metal or dielectric multilayer film is provided in an overlapping manner.
Thereby, the light attenuation rate of the central region of the substrate 1 becomes higher than the light attenuation rate of the peripheral region of the substrate 1.
Note that the position of the central region viewed from the observer is substantially the same as the position of the combiner 1B viewed from the observer. Further, the size of the central region viewed from the observer is slightly larger than the size of the combiner 1B viewed from the observer.

このような本アイグラスディスプレイでは、表示画像の背景となる部分の外界像の明るさが特に強く抑えられるので、表示画像の視認性は、さらに高まる。
次に、減光膜20,40の具体例を説明する。
減光膜20は、第1実施形態の変形例と同様、誘電体の多層膜で構成される。減光膜40も、誘電体の多層膜で構成される。
In such an eyeglass display, the brightness of the external image in the portion serving as the background of the display image is particularly strongly suppressed, so that the visibility of the display image is further enhanced.
Next, specific examples of the light reducing films 20 and 40 will be described.
As in the modification of the first embodiment, the dimming film 20 is composed of a dielectric multilayer film. The dimming film 40 is also composed of a dielectric multilayer film.

この減光膜20,40の詳細(仕様)は、次のとおりである。
減光膜20の設定透過率:50%,
減光膜40の設定透過率:50%,
中心波長λc:800nm,
基板の屈折率1.583,
H層の屈折率2.3,
L層の屈折率1.46,
減光膜20の全層数:11,
減光膜40の全層数:16
この減光膜20,40の構成は、表4に示すとおりである。
Details (specifications) of the dimming films 20 and 40 are as follows.
Set transmittance of the light-reducing film 20: 50%,
The set transmittance of the light reducing film 40: 50%,
Center wavelength λc: 800 nm,
Refractive index of substrate 1.583,
Refractive index of H layer 2.3
Refractive index of L layer 1.46
Total number of light-reducing films 20: 11,
Total number of light-reducing films 40: 16
The configuration of the light-reducing films 20 and 40 is as shown in Table 4.

Figure 0004742575
減光膜20,40の中央領域の透過率の波長特性、減光膜20の周辺領域の透過率の波長特性は、図17に示すとおりである。
図17に明らかなとおり、中央領域の可視光に対する透過率は約25%、周辺領域の可視光に対する透過率は約50%である。
Figure 0004742575
The wavelength characteristics of the transmittance in the central region of the light reducing films 20 and 40 and the wavelength characteristics of the transmittance in the peripheral region of the light reducing film 20 are as shown in FIG.
As apparent from FIG. 17, the transmittance for visible light in the central region is about 25%, and the transmittance for visible light in the peripheral region is about 50%.

したがって、本アイグラスディスプレイによると、外界像の全体の明るさは、約50%に低減され、表示画像の背景となる部分の外界像の明るさは、約25%に低減される。
なお、本実施形態では、減光膜20と減光膜40とが重畳しているが、両者は重畳していなくてもよい。その場合、中央領域が開口となった減光膜20を基板1上に設け、その開口に、減光膜20よりも減光率の高い減光膜40が設けられる。但し、この場合、減光膜20の成膜時と、減光膜40の成膜時との双方においてマスキングをする必要が生じるので、減光膜20と減光膜40とを重畳させた方が、製造コストを低減できる点で望ましい。
Therefore, according to the present eyeglass display, the overall brightness of the outside world image is reduced to about 50%, and the brightness of the outside world image in the portion serving as the background of the display image is reduced to about 25%.
In the present embodiment, the dimming film 20 and the dimming film 40 are superposed, but they may not be superposed. In that case, the light-reducing film 20 having an opening in the central region is provided on the substrate 1, and the light-reducing film 40 having a light attenuation rate higher than that of the light-reducing film 20 is provided in the opening. However, in this case, since it is necessary to perform masking both when the light-reducing film 20 is formed and when the light-reducing film 40 is formed, the light-reducing film 20 and the light-reducing film 40 are overlapped. However, it is desirable in that the manufacturing cost can be reduced.

[第2実施形態の第1変形例]
以下、図18、図19に基づき第2実施形態の第1変形例を説明する。
本変形例は、減光膜20,減光膜40の変形例である。
本変形例の減光膜40は、金属膜で構成される。
本変形例の減光膜20の構成は、表2に示したものと同じである。この減光膜20の単体の特性は、図8に示したとおりである。
[First Modification of Second Embodiment]
Hereinafter, a first modification of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 18 and 19.
This modification is a modification of the light reduction film 20 and the light reduction film 40.
The light-reducing film 40 of this modification is composed of a metal film.
The configuration of the light-reducing film 20 of this modification is the same as that shown in Table 2. The single characteristics of the light-reducing film 20 are as shown in FIG.

減光膜40の構成は、膜厚5mmのクロム(Cr)の1層とされる。このとき、減光膜20,40の中央領域の透過率の波長特性は、図18に示すとおりである。
また、減光膜20の基板1側の反射率(基板1の内面反射の反射率)の角度特性(但し、中央領域における特性)は、図19に示すとおりである。
図19に明らかなとおり、入射角度40°以上の光のs偏光成分に対する反射率は、高い数値である。但し、その光のp偏光成分に対する反射率は低い。よって、本変形例の減光膜20,40がアイグラスディスプレイに適用される場合、表示光束L1を、s偏光成分のみに制限することが望ましい。
The dimming film 40 has a single layer of chromium (Cr) with a thickness of 5 mm. At this time, the wavelength characteristic of the transmittance in the central region of the light-reducing films 20 and 40 is as shown in FIG.
Further, the angle characteristic (however, the characteristic in the central region) of the reflectance of the light reducing film 20 on the substrate 1 side (the reflectance of the internal reflection of the substrate 1) is as shown in FIG.
As apparent from FIG. 19, the reflectance of the light having an incident angle of 40 ° or more with respect to the s-polarized component is a high numerical value. However, the reflectance of the light with respect to the p-polarized component is low. Therefore, when the dimming films 20 and 40 of this modification are applied to an eyeglass display, it is desirable to limit the display light beam L1 to only the s-polarized component.

因みに、LCD2cの原理上、表示光束L1は偏光しているので、その偏光方向がs偏光方向となるようにLCD2cと基板1との位置関係を最適化するか、LCD2cの後段に位相板を挿入すれば、表示光束L1をs偏光成分のみに制限することができる。
[第2実施形態の第2変形例]
以下、図20、図21に基づき第2実施形態の第2変形例を説明する。
Incidentally, because the display light beam L1 is polarized in accordance with the principle of the LCD 2c, the positional relationship between the LCD 2c and the substrate 1 is optimized so that the polarization direction is the s-polarization direction, or a phase plate is inserted after the LCD 2c. Then, the display light beam L1 can be limited to only the s-polarized component.
[Second Modification of Second Embodiment]
Hereinafter, a second modification of the second embodiment will be described with reference to FIGS.

本変形例は、減光膜20の変形例である。本変形例の減光膜20は、ホログラフィック光学膜からなる。
このホログラフィック光学膜の製造では、2回の露光が行われる。
第1の露光は、入射角度0°近傍の光を所定の透過率で透過するような特性を、ホログラフィック光学膜に付与するための露光である。この露光は、例えば、図20に示すような光学系で行われる。
This modification is a modification of the light reduction film 20. The light-reducing film 20 of this modification is made of a holographic optical film.
In the production of the holographic optical film, exposure is performed twice.
The first exposure is exposure for imparting the holographic optical film with such a characteristic that light having an incident angle of about 0 ° is transmitted with a predetermined transmittance. This exposure is performed, for example, with an optical system as shown in FIG.

すなわち、ホログラム感光材料56には、2つの光束が垂直に入射する。一方の光束には、光減衰器52が挿入されている。透過率の値は、光減衰器52の減衰量によって設定可能である。図20において、51はレーザ光源(R色,G色,B色の各波長のレーザ光を射出可能である。)、BSはビームスプリッタ、Mはミラー、53はビームエキスパンダ、55はビームスプリッタである。   That is, two light beams are incident on the hologram photosensitive material 56 vertically. An optical attenuator 52 is inserted into one light beam. The transmittance value can be set by the attenuation amount of the optical attenuator 52. In FIG. 20, 51 is a laser light source (can emit laser light of each wavelength of R color, G color, and B color), BS is a beam splitter, M is a mirror, 53 is a beam expander, and 55 is a beam splitter. It is.

第2の露光は、基板1中を内面反射する表示光束L1の反射率を確保するための露光である。この露光は、例えば、図21に示すような光学系で行われる。
すなわち、ホログラム感光材料56には、基板1中を内面反射する表示光束L1と同じ角度で2つの光束が入射する。図21において、51はレーザ光源(R色,G色,B色の各波長のレーザ光を射出可能である。)、BSはビームスプリッタ、Mはミラー、53はビームエキスパンダ、57は補助プリズムである。
The second exposure is exposure for ensuring the reflectivity of the display light beam L1 that is internally reflected in the substrate 1. This exposure is performed, for example, with an optical system as shown in FIG.
That is, two light beams are incident on the hologram photosensitive material 56 at the same angle as the display light beam L 1 that is internally reflected in the substrate 1. In FIG. 21, 51 is a laser light source (can emit laser light of each wavelength of R color, G color, and B color), BS is a beam splitter, M is a mirror, 53 is a beam expander, and 57 is an auxiliary prism. It is.

2回の露光の終了後、ホログラム感光材料56は現像処理され、ホログラフィック光学膜が完成する。
このようにして完成したホログラフィック光学膜には、減光膜20に必要とされる機能が付与される。
なお、本変形例は、減光膜20をホログラフィック光学膜で構成した変形例であるが、減光膜20及び減光膜40を、1つのホログラフィック光学膜で構成することもできる。
After the completion of the two exposures, the hologram photosensitive material 56 is developed to complete a holographic optical film.
The completed holographic optical film is provided with a function required for the dimming film 20.
In this modification, the dimming film 20 is a holographic optical film. However, the dimming film 20 and the dimming film 40 may be formed of a single holographic optical film.

そのホログラフィック光学膜の製造では、第1の露光が2回に分けて行われる。
そのうち1回は、ホログラフィック光学膜の中央領域の露光であり(周辺領域にはマスキングが施される。)、他の1回は、周辺領域の露光である(中央領域にはマスキングが施される。)。
これら2回の露光では、光減衰器52の減衰量が互いに異なる値に設定される。それによって、ホログラフィック光学膜の中央領域の透過率と、周辺領域の透過率とが異なる値に設定される。
In the manufacture of the holographic optical film, the first exposure is performed in two steps.
One of them is exposure of the central region of the holographic optical film (peripheral region is masked), and the other one is exposure of the peripheral region (the central region is masked). )
In these two exposures, the attenuation amount of the optical attenuator 52 is set to a different value. Thereby, the transmittance of the central region of the holographic optical film and the transmittance of the peripheral region are set to different values.

[第3実施形態]
以下、図22、図23、図24、図25に基づき本発明の第3実施形態を説明する。
本実施形態は、アイグラスディスプレイの実施形態である。ここでは、第1実施形態との相違点のみ説明する。
図22は、本アイグラスディスプレイの外観図である。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 22, 23, 24, and 25.
This embodiment is an embodiment of an eyeglass display. Here, only differences from the first embodiment will be described.
FIG. 22 is an external view of the present eyeglass display.

図22中の座標系は、観察者から見て下向きをX方向、右向きをY方向とした右手系のXYZ直交座標系である。以下では、このXYZ座標系による方向表現、又は観察者から見た左右上下の方向表現を必要に応じて使用する。
図22に示すように、本アイグラスディスプレイの外観は、第1実施形態のそれ(図1参照)と略同じである。
The coordinate system in FIG. 22 is a right-handed XYZ orthogonal coordinate system in which the downward direction when viewed from the observer is the X direction and the right direction is the Y direction. In the following, the direction expression by the XYZ coordinate system or the left / right / up / down direction expression as viewed from the observer is used as necessary.
As shown in FIG. 22, the appearance of the present eyeglass display is substantially the same as that of the first embodiment (see FIG. 1).

図23は、本アイグラスディスプレイの光学系の詳細図であり、本アイグラスディスプレイの光学系部分をYZ平面と平行な面にて切断してできる概略断面図である。
図23に示すように、本アイグラスディスプレイにおける表示光束L1,外界光束L2の振る舞いは、第1実施形態のそれ(図2参照)と同じである。
基板1の外界側の面1bには、第1の光学膜60が設けられている。第1の光学膜60の表面には、光学ガラスからなる第2の基板70が貼付されている。また、第2の基板70の表面には、第2の光学膜80が設けられている。
FIG. 23 is a detailed view of the optical system of the present eyeglass display, and is a schematic sectional view formed by cutting the optical system portion of the present eyeglass display along a plane parallel to the YZ plane.
As shown in FIG. 23, the behavior of the display light beam L1 and the external light beam L2 in the eyeglass display is the same as that of the first embodiment (see FIG. 2).
A first optical film 60 is provided on the surface 1 b on the outside world side of the substrate 1. A second substrate 70 made of optical glass is attached to the surface of the first optical film 60. A second optical film 80 is provided on the surface of the second substrate 70.

第1の光学膜60は、基板1に対してエアギャップと同じ働きをする。つまり、第1の光学膜60の基板1側の界面は、表示光束L1を略100%の反射率で反射する。また、第1の光学膜60は、外界光束L2を透過する。なお、この第1の光学膜60には、可視光線の減光機能や、紫外線又は赤外線カットの機能が付与されていてもよい。
第2の基板70、第2の光学膜80は、外界光束L2を減光する機能を有する。なお、この第2の基板70、第2の光学膜80にも、可視光線の減光機能や、紫外線又は赤外線カットの機能が付与されていてもよい。
The first optical film 60 has the same function as the air gap with respect to the substrate 1. That is, the interface on the substrate 1 side of the first optical film 60 reflects the display light beam L1 with a reflectance of approximately 100%. The first optical film 60 transmits the external light beam L2. The first optical film 60 may be provided with a visible light dimming function or an ultraviolet ray or infrared ray cutting function.
The second substrate 70 and the second optical film 80 have a function of dimming the external light flux L2. It should be noted that the second substrate 70 and the second optical film 80 may also be provided with a visible light attenuation function or an ultraviolet ray or infrared ray cut function.

本アイグラスディスプレイでは、第1の光学膜60の働きにより、基板1中を内面反射する表示光束L1の反射率は確保されるので、第2の基板70、第2の光学膜80に対し、表示光束L1の反射率を高めるための機能を付与する必要が無い。
よって、第2の基板70、第2の光学膜80の設計の自由度は高い。例えば、第2の基板70には、各種の既存の光学フィルタガラスを適用することができる。
In the present eyeglass display, the function of the first optical film 60 ensures the reflectivity of the display light beam L1 that is internally reflected in the substrate 1, so that the second substrate 70 and the second optical film 80 are There is no need to provide a function for increasing the reflectance of the display light beam L1.
Therefore, the degree of freedom in designing the second substrate 70 and the second optical film 80 is high. For example, various existing optical filter glasses can be applied to the second substrate 70.

よって、それら第2の基板70,第2の光学膜80に対しては、より高い減光機能を付与することができる。
なお、高い減光機能とは、例えば、入射角度による減光率のばらつきが少ないことや、波長による減光率のばらつきが少ないことなどを指す。
次に、第1の光学膜60の具体例を説明する。ここでは、表示光束L1がs偏光成分のみに制限された場合を説明する。
Therefore, a higher dimming function can be imparted to the second substrate 70 and the second optical film 80.
In addition, a high light reduction function refers to, for example, that there is little variation in the light attenuation rate due to the incident angle, and that there is little variation in the light attenuation rate due to the wavelength.
Next, a specific example of the first optical film 60 will be described. Here, a case where the display light beam L1 is limited to only the s-polarized component will be described.

第1の光学膜60の構成は、次のとおりである。
基板/(0.125L0.28H0.15L)(0.125L0.25H0.125L)4(0.15L0.28H0.125L)/第2の基板
但し、
H:高屈折率の誘電体(H層),
L:低屈折率の誘電体(L層),
各層の左側の数値:各層の光学膜厚(使用波長の中心波長における),
上付き数字:括弧で括られた層群の積層回数
また、第1の光学膜60の詳細(仕様)は、次のとおりである。
The configuration of the first optical film 60 is as follows.
Substrate / (0.125L0.28H0.15L) (0.125L0.25H0.125L) 4 (0.15L0.28H0.125L) / Second substrate However,
H: High refractive index dielectric (H layer),
L: low refractive index dielectric (L layer),
Numerical value on the left side of each layer: optical film thickness of each layer (at the center wavelength of the used wavelength),
Superscript number: number of stacking of layer group enclosed in parentheses Details (specifications) of the first optical film 60 are as follows.

中心波長λc=850nm,
基板の屈折率:1.56,
H層の屈折率:2.30,
L層の屈折率:1.48,
第2の基板の屈折率:1.507,
第2の基板の消衰係数k=0.01
因みに、第2の基板70の消衰係数kを0.01のように大きな値に設定したのは、各種の光学フィルタガラスを第2の基板70に適用し、第2の基板70に対し多彩な減光特性や波長カット機能を付与することを想定したからである。
Center wavelength λc = 850 nm,
Substrate refractive index: 1.56
Refractive index of H layer: 2.30,
Refractive index of L layer: 1.48,
Refractive index of the second substrate: 1.507,
Second substrate extinction coefficient k = 0.01
Incidentally, the reason why the extinction coefficient k of the second substrate 70 is set to a large value such as 0.01 is that various optical filter glasses are applied to the second substrate 70, so This is because it is assumed that a good dimming characteristic and a wavelength cut function are given.

表5は、屈折率1.50、厚み1mmのガラス基板の、消衰係数kと透過率との関係を計算で求めたものである。   Table 5 shows the relationship between the extinction coefficient k and the transmittance of a glass substrate having a refractive index of 1.50 and a thickness of 1 mm.

Figure 0004742575
この表5から、消衰係数kの実質的な最大値は、0.01であることがわかる。
よって、第2の基板70の消衰係数kを0.01に設定しておけば、第2の基板70に如何なる光学フィルタガラスを適用した場合にも有効な、第1の光学膜60を設計することができる。
Figure 0004742575
From Table 5, it can be seen that the substantial maximum value of the extinction coefficient k is 0.01.
Therefore, if the extinction coefficient k of the second substrate 70 is set to 0.01, the first optical film 60 that is effective when any optical filter glass is applied to the second substrate 70 is designed. can do.

この第1の光学膜60の基板1側の反射率の波長特性(入射角度0°,60°)は、図24に示すとおりである。
また、この第1の光学膜60の第2の基板70側の反射率の角度特性は、図25に示すとおりである。
図24、図25に明らかなとおり、この第1の光学膜60は、入射角度0°の可視光線のs偏光成分に対し平均10%以下の反射率を示し、入射角度60°の可視光線のs偏光成分に対し略100%の反射率を示す。
The wavelength characteristic (incidence angle 0 °, 60 °) of the reflectance on the substrate 1 side of the first optical film 60 is as shown in FIG.
Further, the angle characteristic of the reflectance of the first optical film 60 on the second substrate 70 side is as shown in FIG.
As is apparent from FIGS. 24 and 25, the first optical film 60 exhibits an average reflectance of 10% or less with respect to the s-polarized light component of visible light having an incident angle of 0 °, and visible light having an incident angle of 60 °. The reflectivity is approximately 100% with respect to the s-polarized component.

また、先に述べたように、第2の基板70としては、任意の光学フィルタガラスを用いることができる。すなわち、赤外線カット・紫外線カット・色フィルタ・ニュートラルインデンシティフィルタ(可視光域全波長を均一に減光するフィルタ)など、市販のあらゆる光学フィルタガラスを、第2の基板70に適用できる。
また、第2の光学膜80には、第2の基板70の表面を保護するのに適した任意の膜、例えば、反射防止膜などを適用できる。好ましくは、第2の基板70との組み合わせで所望の性能を達成する膜が、第2の光学膜80に適用される。
As described above, any optical filter glass can be used as the second substrate 70. In other words, any commercially available optical filter glass such as an infrared cut, an ultraviolet cut, a color filter, a neutral intensity filter (a filter that uniformly attenuates all wavelengths in the visible light region), and the like can be applied to the second substrate 70.
Further, any film suitable for protecting the surface of the second substrate 70, such as an antireflection film, can be applied to the second optical film 80. Preferably, a film that achieves desired performance in combination with the second substrate 70 is applied to the second optical film 80.

例えば、第2の基板70にニュートラルインデンシティフィルタが適用され、第2の光学膜80に赤外カット膜が適用されてもよい。また、第2の基板70に紫外線カットガラスが適用され、第2の光学膜80に減光膜及び赤外線カット膜が適用されてもよい。
つまり、第2の基板70と第2の光学膜80との組み合わせは、アイグラスディスプレイに要求される性能や、アイグラスディスプレイの製造コストなどに応じて、適宜選定可能である。
For example, a neutral intensity filter may be applied to the second substrate 70, and an infrared cut film may be applied to the second optical film 80. Further, an ultraviolet cut glass may be applied to the second substrate 70, and a light reducing film and an infrared cut film may be applied to the second optical film 80.
That is, the combination of the second substrate 70 and the second optical film 80 can be appropriately selected according to the performance required for the eyeglass display, the manufacturing cost of the eyeglass display, and the like.

なお、各種フィルタなど、各種の多層膜の種類や機能については、例えば、H.A.Macleod著「Thin-Film optical Filters 3rd.Edition」等の書物に詳細が記載されているので、ここでは省略する。
なお、上述した第1の光学膜60の構成において、複数周期の層群の両側に、1周期の層群が配置されている理由は、第1の光学膜60と基板1との屈折率のミスマッチ調整のため、及び、第1の光学膜60と第2の基板70との屈折率のミスマッチ調整のためである(つまり、1周期の層群は、マッチング層である。)。マッチング層は、透過率を抑えるべき波長帯のリップルを低減するなど、第1の光学膜60の特性を微修正する役割を果たしている。
Incidentally, various filters, various types and functions of the multi-layer film of, for example, since it is described in detail in books such as HAMacleod al., "Thin-Film optical Filters 3 rd .Edition", is omitted here.
In the configuration of the first optical film 60 described above, the reason why the one-cycle layer group is arranged on both sides of the multiple-cycle layer group is that the refractive index of the first optical film 60 and the substrate 1 is This is for mismatch adjustment and for refractive index mismatch adjustment between the first optical film 60 and the second substrate 70 (that is, a layer group of one period is a matching layer). The matching layer plays a role of finely correcting the characteristics of the first optical film 60, such as reducing ripples in a wavelength band where the transmittance should be suppressed.

[第3実施形態の変形例]
なお、第1の光学膜60には、上述した構成とは別の構成が適用されてもよい。何れの構成も、適当な周期層群を含む。また、何れの構成も、計算機による最適化が施されることが望ましい。
また、第2の光学膜80と第2の基板70との組み合わせとしては、クロム(Cr)などの金属膜と、消衰係数kの小さい光学ガラス基板との組み合わせも適用可能である。
[Modification of Third Embodiment]
Note that the first optical film 60 may have a configuration different from the above-described configuration. Each configuration includes an appropriate periodic layer group. In addition, it is desirable that any configuration be optimized by a computer.
Further, as a combination of the second optical film 80 and the second substrate 70, a combination of a metal film such as chromium (Cr) and an optical glass substrate having a small extinction coefficient k is also applicable.

また、第2の光学膜80に、各種の機能性薄膜、例えば、エレクトロクロミック膜(EC膜)、フォトクロミック膜(PC膜)などが適用されてもよい。
エレクトロクロミック膜(EC膜)が適用されれば、ユーザによる通電操作により、アイグラスディスプレイの使用状況に応じて、減光の有無を選択できる。例えば、ユーザは、アイグラスディスプレイを日中の屋外で使用するときなど、外界像が極端に明るいときには減光し、アイグラスディスプレイを室内で使用するときなど、外界像があまり明るくないときには減光しないという選択をすることができる。
Various functional thin films such as an electrochromic film (EC film) and a photochromic film (PC film) may be applied to the second optical film 80.
If an electrochromic film (EC film) is applied, the presence or absence of dimming can be selected according to the usage status of the eyeglass display by the energization operation by the user. For example, when a user uses an eyeglass display outdoors during the day, the light is dimmed when the external image is extremely bright, and when the eyeglass display is used indoors, the light is dimmed. You can choose not to.

その操作によれば、アイグラスディスプレイの使用状況に拘わらず、外界像の視認性と表示画像の視認性との双方が保たれる。
また、フォトクロミック膜(PC膜)が適用されれば、外界光束L2の光量が高いときにのみ自動的に外界光束L2が減光されるので、アイグラスディスプレイの使用状況に拘わらず、外界像の視認性と表示画像の視認性との双方が自動的に保たれる。
According to the operation, both the visibility of the external image and the visibility of the display image are maintained regardless of the usage state of the eyeglass display.
If a photochromic film (PC film) is applied, the external light beam L2 is automatically dimmed only when the light amount of the external light beam L2 is high. Both the visibility and the visibility of the display image are automatically maintained.

以上の機能性薄膜の適用によって、アイグラスディスプレイの性能は、格段に向上する。
また、本アイグラスディスプレイにおいては、第2実施形態と同様に、基板1の中央領域の減光率を、基板1の周辺領域の減光率よりも高く設定することが容易である。
例えば、第2の基板70を、ニュートラルインデンシティフィルタで構成し、第2の光学膜80を減光膜で構成し、その第2の光学膜80の形成領域を中央領域のみに制限すればよい。
The application of the functional thin film described above significantly improves the performance of the eyeglass display.
In the present eyeglass display, as in the second embodiment, it is easy to set the light attenuation rate of the central region of the substrate 1 higher than the light attenuation rate of the peripheral region of the substrate 1.
For example, the second substrate 70 may be configured with a neutral intensity filter, the second optical film 80 may be configured with a dimming film, and the formation region of the second optical film 80 may be limited to only the central region. .

また、本アイグラスディスプレイにおいては、第1の光学膜60を、ホログラフィック光学膜で構成することもできる。そのホログラフィック光学膜の製造には、図21に示した光学系を利用できる。但し、第1の光学膜60は、使用時に、基板1と第2の基板70とによって挟まれるので、図21における2つの光束の光路それぞれには、それらの基板と同型の補助プリズムが配置される。   Further, in the present eyeglass display, the first optical film 60 can also be composed of a holographic optical film. The optical system shown in FIG. 21 can be used for manufacturing the holographic optical film. However, since the first optical film 60 is sandwiched between the substrate 1 and the second substrate 70 in use, auxiliary prisms of the same type as those substrates are arranged in the optical paths of the two light beams in FIG. The

また、本アイグラスディスプレイにおいては、第2の光学膜80を、ホログラフィック光学膜で構成することもできる。   Further, in the present eyeglass display, the second optical film 80 can be constituted by a holographic optical film.

第1実施形態のアイグラスディスプレイの外観図である。It is an external view of the eyeglass display of 1st Embodiment. 第1実施形態のアイグラスディスプレイの光学系の詳細図である。It is detail drawing of the optical system of the eyeglass display of 1st Embodiment. Ag層の屈折率の波長特性である。It is a wavelength characteristic of the refractive index of an Ag layer. Ag層の消衰係数の波長特性である。It is a wavelength characteristic of the extinction coefficient of an Ag layer. 第1実施形態の減光膜20の基板1側の反射率、及び透過率の波長特性である。It is the wavelength characteristic of the reflectance by the side of the board | substrate 1 of the light attenuation film 20 of 1st Embodiment, and the transmittance | permeability. 第1実施形態の減光膜20の基板1側の反射率、及び透過率の角度特性である。It is the angle characteristic of the reflectance by the side of the board | substrate 1 of the light attenuation film 20 of 1st Embodiment, and the transmittance | permeability. 第1実施形態の第1変形例の減光膜20の透過率の波長特性である。It is the wavelength characteristic of the transmittance | permeability of the light reduction film | membrane 20 of the 1st modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の第2変形例の減光膜20の透過率の波長特性である。It is the wavelength characteristic of the transmittance | permeability of the light reduction film | membrane 20 of the 2nd modification of 1st Embodiment. 図9(a)は、基板1の空気側の界面における反射を説明する図、図9(b)は、基板1の減光膜20側の界面における反射を説明する図である。FIG. 9A is a diagram for explaining reflection at the interface on the air side of the substrate 1, and FIG. 9B is a diagram for explaining reflection at the interface on the dimming film 20 side of the substrate 1. 第1変形例,第2変形例の減光膜20の基板1側の反射率の角度特性である。It is an angle characteristic of the reflectance by the side of the board | substrate 1 of the light attenuation film 20 of a 1st modification and a 2nd modification. 二酸化チタン(TiO2)の屈折率の波長特性である。It is a wavelength characteristic of the refractive index of titanium dioxide (TiO 2 ). 二酸化チタン(TiO2)の消衰係数の波長特性である。It is a wavelength characteristic of the extinction coefficient of titanium dioxide (TiO 2 ). 第1実施形態の第3変形例の減光膜20の透過率の波長特性である。It is the wavelength characteristic of the transmittance | permeability of the light reduction film | membrane 20 of the 3rd modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の第3変形例の減光膜20の基板1側の反射率の波長特性である。It is a wavelength characteristic of the reflectance by the side of the board | substrate 1 of the light attenuation film 20 of the 3rd modification of 1st Embodiment. 第2実施形態のアイグラスディスプレイの外観図である。It is an external view of the eyeglass display of 2nd Embodiment. 第2実施形態のアイグラスディスプレイの光学系の詳細図である。It is detail drawing of the optical system of the eyeglass display of 2nd Embodiment. 減光膜20,40の中央領域の透過率の波長特性、減光膜20の周辺領域の透過率の波長特性である。These are the wavelength characteristics of the transmittance in the central region of the light reducing films 20 and 40 and the wavelength characteristics of the transmittance in the peripheral region of the light reducing film 20. 第2実施形態の第1変形例の減光膜20,40の中央領域の透過率の波長特性である。It is a wavelength characteristic of the transmittance | permeability of the center area | region of the light attenuation films 20 and 40 of the 1st modification of 2nd Embodiment. 第2実施形態の第1変形例の減光膜20の基板1側の反射率の角度特性(中央領域における特性)である。It is an angle characteristic (characteristic in a center area | region) of the reflectance by the side of the board | substrate 1 of the light attenuation film 20 of the 1st modification of 2nd Embodiment. ホログラフィック光学膜の製造における第1の露光を説明する図である。It is a figure explaining the 1st exposure in manufacture of a holographic optical film. ホログラフィック光学膜の製造における第2の露光を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd exposure in manufacture of a holographic optical film. 第3実施形態のアイグラスディスプレイの実施形態である。It is embodiment of the eyeglass display of 3rd Embodiment. アイグラスディスプレイの光学系の詳細図である。It is detail drawing of the optical system of an eyeglass display. 第1の光学膜60の基板1側の反射率の波長特性である。This is a wavelength characteristic of the reflectance of the first optical film 60 on the substrate 1 side. 第1の光学膜60の第2の基板70側の反射率の角度特性である。This is an angle characteristic of the reflectance of the first optical film 60 on the second substrate 70 side.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 画像表示ユニット
3 眼鏡フレーム
4 ケーブル
2a LED光源
2b 照明光学系
2c LCD
2d 対物レンズ
1A 導入ミラー
1B コンバイナ
20,40 減光膜
L1 表示光束
L2 外界光束
51 レーザ光源
BS,55 ビームスプリッタ
M ミラー
53 ビームエキスパンダ
56 ホログラム感光材料
57 補助プリズム
60 第1の光学膜
70 第2の基板
80 第2の光学膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Image display unit 3 Eyeglass frame 4 Cable 2a LED light source 2b Illumination optical system 2c LCD
2d Objective lens 1A Introduction mirror 1B Combiner 20, 40 Dimming film L1 Display light beam L2 External light beam 51 Laser light source BS, 55 Beam splitter M Mirror 53 Beam expander 56 Hologram photosensitive material 57 Auxiliary prism 60 First optical film 70 Second Substrate 80 Second optical film

Claims (15)

観察眼の前に配置され、可視光に対し透明な基板と、
画像表示用の表示光束を偏向することにより、その表示光束を、前記基板の観察眼側の面と外界側の面とで交互に内面反射させながら前記観察眼の方へ伝播させる導入ミラーと、
前記基板内において前記観察眼の直前の位置に設けられ、前記基板を伝播した前記表示光束を偏向することにより、その表示光束を前記観察眼へ導光する偏向部とを備え、
前記基板の前記外界側の面の全域には減光部が密着して形成されており、
少なくとも前記減光部の最も前記基板側の層は、
前記基板を伝播中の前記表示光束を略100%の反射率で反射し、かつ、0°近傍の入射角度で前記外界から入射する外界光束を所定の減光率で減光する光学多層膜からなる
ことを特徴とする画像表示光学系。
A substrate placed in front of the observation eye and transparent to visible light;
An introduction mirror for deflecting the display light beam for image display and propagating the display light beam toward the observation eye while alternately reflecting the inner surface of the substrate on the observation eye side surface and the external surface side surface;
A deflection unit that is provided in the substrate immediately before the observation eye and deflects the display light beam that has propagated through the substrate to guide the display light beam to the observation eye;
A dimming portion is formed in close contact with the entire area of the outer surface of the substrate,
At least the layer on the most substrate side of the dimming part is
An optical multilayer film that reflects the display light beam propagating through the substrate with a reflectivity of approximately 100% and attenuates the external light beam incident from the outside at an incident angle near 0 ° with a predetermined attenuation rate. image display optical system, characterized by comprising.
請求項1に記載の画像表示光学系において、
前記減光部は、
前記基板の外界側の面に設けられた前記光学多層膜からなる
ことを特徴とする画像表示光学系。
The image display optical system according to claim 1,
The dimming part is
An image display optical system comprising the optical multilayer film provided on a surface of the substrate on the outside world side.
請求項2に記載の画像表示光学系において、
前記光学多層膜は、
金属及び/又は誘電体からなる
ことを特徴とする画像表示光学系。
The image display optical system according to claim 2,
The optical multilayer film is
An image display optical system comprising a metal and / or a dielectric.
請求項1に記載の画像表示光学系において、
前記減光部は、
前記基板の外界側の面に設けられた前記光学多層膜と、その光学多層膜の表面に設けられた第2の基板とからなる
ことを特徴とする画像表示光学系。
The image display optical system according to claim 1,
The dimming part is
An image display optical system comprising: the optical multilayer film provided on a surface of the substrate on the outside world side; and a second substrate provided on a surface of the optical multilayer film.
請求項に記載の画像表示光学系において、
前記光学多層膜は、
金属及び誘電体からなる
ことを特徴とする画像表示光学系。
The image display optical system according to claim 4 ,
The optical multilayer film is
An image display optical system comprising a metal layer and a dielectric.
請求項4又は請求項に記載の画像表示光学系において、
前記第2の基板は、
前記可視光に対する吸収性を有している
ことを特徴とする画像表示光学系。
In the image display optical system according to claim 4 or 5 ,
The second substrate is
An image display optical system characterized by having an absorbability with respect to the visible light.
請求項〜請求項の何れか一項に記載の画像表示光学系において、
前記第2の基板の表面には、
前記光学多層膜とは別の第2の光学膜が設けられる
ことを特徴とする画像表示光学系。
The image display optical system according to any one of claims 4 to 6 ,
On the surface of the second substrate,
An image display optical system, wherein a second optical film different from the optical multilayer film is provided.
請求項に記載の画像表示光学系において、
前記第2の光学膜は、
金属及び/又は誘電体からなる
ことを特徴とする画像表示光学系。
The image display optical system according to claim 7 ,
The second optical film includes:
An image display optical system comprising a metal and / or a dielectric.
請求項に記載の画像表示光学系において、
前記第2の光学膜は、
ホログラフィック光学膜からなる
ことを特徴とする画像表示光学系。
The image display optical system according to claim 7 ,
The second optical film includes:
An image display optical system comprising a holographic optical film.
請求項に記載の画像表示光学系において、
前記第2の光学膜は、
エレクトロクロミック膜からなる
ことを特徴とする画像表示光学系。
The image display optical system according to claim 7 ,
The second optical film includes:
An image display optical system comprising an electrochromic film.
請求項に記載の画像表示光学系において、
前記第2の光学膜は、
フォトクロミック膜からなる
ことを特徴とする画像表示光学系。
The image display optical system according to claim 7 ,
The second optical film includes:
An image display optical system comprising a photochromic film.
請求項1〜請求項11の何れか一項に記載の画像表示光学系において、
前記偏向部は、前記外界光束に対し透明なコンバイナである
ことを特徴とする画像表示光学系。
In the image display optical system according to any one of claims 1 to 11 ,
The image display optical system, wherein the deflection unit is a combiner that is transparent to the external light flux.
請求項12に記載の画像表示光学系において、
前記減光部は、
前記コンバイナに入射する前記外界光束を、その他の外界光束より高い減光率で減光する
ことを特徴とする画像表示光学系。
The image display optical system according to claim 12 , wherein
The dimming part is
An image display optical system, wherein the external light beam incident on the combiner is attenuated with a higher attenuation rate than other external light beams.
画像表示用の表示光束を射出する画像表示素子と、
前記表示光束を前記観察眼へ導光する請求項1〜請求項13の何れか一項に記載の画像表示光学系と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
An image display element for emitting a display light beam for image display;
An image display apparatus comprising: the image display optical system according to any one of claims 1 to 13 , which guides the display light beam to the observation eye.
請求項14に記載の画像表示装置において、
前記画像表示光学系を前記観察者の頭部に装着する装着手段を備えた
ことを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 14 ,
An image display device comprising: mounting means for mounting the image display optical system on the head of the observer.
JP2004351327A 2004-05-17 2004-12-03 Image display optical system and image display apparatus Expired - Fee Related JP4742575B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004351327A JP4742575B2 (en) 2004-12-03 2004-12-03 Image display optical system and image display apparatus
EP05728576A EP1748305A4 (en) 2004-05-17 2005-04-11 Optical element, combiner optical system, and image display unit
PCT/JP2005/007038 WO2005111669A1 (en) 2004-05-17 2005-04-11 Optical element, combiner optical system, and image display unit
US11/600,664 US20070070859A1 (en) 2004-05-17 2006-11-15 Optical elements and combiner optical systems and image-display units comprising same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004351327A JP4742575B2 (en) 2004-12-03 2004-12-03 Image display optical system and image display apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006162767A JP2006162767A (en) 2006-06-22
JP4742575B2 true JP4742575B2 (en) 2011-08-10

Family

ID=36664892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004351327A Expired - Fee Related JP4742575B2 (en) 2004-05-17 2004-12-03 Image display optical system and image display apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4742575B2 (en)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4395802B2 (en) 2007-11-29 2010-01-13 ソニー株式会社 Image display device
JP4706737B2 (en) 2008-08-18 2011-06-22 ソニー株式会社 Image display device
JP4858512B2 (en) 2008-08-21 2012-01-18 ソニー株式会社 Head-mounted display
JP4636164B2 (en) 2008-10-23 2011-02-23 ソニー株式会社 Head-mounted display
JP4674634B2 (en) 2008-12-19 2011-04-20 ソニー株式会社 Head-mounted display
JP2011039490A (en) 2009-07-17 2011-02-24 Sony Corp Image display device, head-mounted display, and light beam extending device
JP5545076B2 (en) * 2009-07-22 2014-07-09 ソニー株式会社 Image display device and optical device
JP5333067B2 (en) 2009-08-31 2013-11-06 ソニー株式会社 Image display device and head-mounted display
JP5316391B2 (en) 2009-08-31 2013-10-16 ソニー株式会社 Image display device and head-mounted display
JP5678460B2 (en) 2010-04-06 2015-03-04 ソニー株式会社 Head-mounted display
JP5499854B2 (en) 2010-04-08 2014-05-21 ソニー株式会社 Optical position adjustment method for head mounted display
JP5494153B2 (en) 2010-04-08 2014-05-14 ソニー株式会社 Image display method for head mounted display
JP2012008356A (en) 2010-06-25 2012-01-12 Sony Corp Optical element, image display apparatus and head-mounted display
JP5499985B2 (en) 2010-08-09 2014-05-21 ソニー株式会社 Display assembly
JP5434848B2 (en) 2010-08-18 2014-03-05 ソニー株式会社 Display device
JP5803120B2 (en) 2011-02-04 2015-11-04 セイコーエプソン株式会社 Virtual image display device
JP5699649B2 (en) 2011-02-04 2015-04-15 セイコーエプソン株式会社 Virtual image display device
US8743463B2 (en) 2011-02-04 2014-06-03 Seiko Epson Corporation Virtual image display
JP5678709B2 (en) 2011-02-10 2015-03-04 ソニー株式会社 Display device
JP2012252091A (en) 2011-06-01 2012-12-20 Sony Corp Display apparatus
JP5790187B2 (en) * 2011-06-16 2015-10-07 ソニー株式会社 Display device
JP6010889B2 (en) * 2011-10-06 2016-10-19 セイコーエプソン株式会社 Virtual image display device
JP5780129B2 (en) 2011-11-22 2015-09-16 ソニー株式会社 Light beam expansion device, image display device, and optical device
JP5879973B2 (en) 2011-11-30 2016-03-08 ソニー株式会社 Light reflecting member, light beam extending device, image display device, and optical device
EP2808725B1 (en) * 2012-01-24 2018-09-26 Sony Corporation Head-mounted display device with a light-shielding member
JP6035793B2 (en) 2012-03-14 2016-11-30 ソニー株式会社 Image display device and image generation device
JP6145966B2 (en) 2012-05-09 2017-06-14 ソニー株式会社 Display device
JP6618048B2 (en) * 2013-01-04 2019-12-11 株式会社アーティエンス・ラボ Illumination device and image recording medium
WO2014109115A1 (en) 2013-01-10 2014-07-17 ソニー株式会社 Image display device, image generating device, and transparent spatial light modulating device
JP6123342B2 (en) 2013-02-20 2017-05-10 ソニー株式会社 Display device
JP2014225725A (en) 2013-05-15 2014-12-04 ソニー株式会社 Display device and light source for image display device
JP6173768B2 (en) * 2013-05-16 2017-08-02 日本化薬株式会社 Infrared shielding sheet and manufacturing method thereof
JP6367529B2 (en) 2013-06-25 2018-08-01 ソニー株式会社 Display device, display control method, display control device, and electronic apparatus
JP6468182B2 (en) 2013-07-04 2019-02-13 ソニー株式会社 Display device
JP6225657B2 (en) 2013-11-15 2017-11-08 セイコーエプソン株式会社 OPTICAL ELEMENT, IMAGE DISPLAY DEVICE, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
JP6314518B2 (en) 2014-02-10 2018-04-25 ソニー株式会社 Image display device and display device
JP6391952B2 (en) 2014-03-17 2018-09-19 ソニー株式会社 Display device and optical device
JP2015184560A (en) 2014-03-25 2015-10-22 ソニー株式会社 Light guide device, image display device, and display device
JP2015184561A (en) 2014-03-25 2015-10-22 ソニー株式会社 Light guide device, image display device, and display device
JP6892213B2 (en) 2015-04-30 2021-06-23 ソニーグループ株式会社 Display device and initial setting method of display device
CN107924061B (en) 2015-09-02 2020-11-17 索尼公司 Optical device, method of manufacturing the same, and display device
JP2016028286A (en) * 2015-09-17 2016-02-25 セイコーエプソン株式会社 Head-mounted display device and control method of head-mounted display device
JP6299828B2 (en) * 2016-09-15 2018-03-28 セイコーエプソン株式会社 Virtual image display device
WO2018070094A1 (en) 2016-10-11 2018-04-19 ソニー株式会社 Display apparatus

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0821974A (en) * 1994-07-05 1996-01-23 Seiko Epson Corp Head-mounted type liquid crystal display device
JP3630746B2 (en) * 1994-12-05 2005-03-23 キヤノン株式会社 Image observation device
JPH1096814A (en) * 1996-09-20 1998-04-14 Nikon Corp Light-controlling filter for excimer laser, its utilization and optical device using the filter
JPH10319240A (en) * 1997-05-22 1998-12-04 Fuji Xerox Co Ltd Head-mounted display
JP2000275565A (en) * 1999-03-29 2000-10-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Display device
JP4727034B2 (en) * 2000-11-28 2011-07-20 オリンパス株式会社 Observation optical system and imaging optical system
JP4029662B2 (en) * 2002-05-17 2008-01-09 ソニー株式会社 Image display device
JP2004341027A (en) * 2003-05-13 2004-12-02 Minolta Co Ltd Image display system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006162767A (en) 2006-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4742575B2 (en) Image display optical system and image display apparatus
JP4605152B2 (en) Image display optical system and image display apparatus
US20070070859A1 (en) Optical elements and combiner optical systems and image-display units comprising same
JP7418706B2 (en) Augmented reality device and optical system therefor
CN215982382U (en) Display for displaying images into the eyes of an observer
JP4609160B2 (en) Optical element, combiner optical system, and information display device
JP6720316B2 (en) Two-channel imaging light guide with dichroic reflector
JP5633406B2 (en) Virtual image display device
US10365491B1 (en) Head-mounted display including diffractive combiner to integrate a display and an eye-tracking sensor
US8711487B2 (en) Virtual image display device and manufacturing method of virtual image display device
EP2828693B1 (en) Wide-angle wide band polarizing beam splitter
US8848289B2 (en) Near-to-eye display with diffractive lens
JP5760465B2 (en) Virtual image display device
US7613373B1 (en) Substrate guided relay with homogenizing input relay
US7570859B1 (en) Optical substrate guided relay with input homogenizer
JP2018054978A (en) Virtual image display device and method for manufacturing the same
JP2024041889A (en) Compact head-mounted display system with small input aperture and high efficiency
US10324302B2 (en) Optical element and display apparatus
JP2007286317A (en) Mount type display device
JP2005084522A (en) Combiner optical system
US20220382061A1 (en) Image light guide with circular polarizer
CN216526543U (en) Two-piece type waveguide optical module and near-to-eye display equipment
KR20210134661A (en) Complex Diffraction Elements, Instruments, and Image Projection Systems
CN112444983A (en) Head-mounted display
JP5754154B2 (en) Virtual image display device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070709

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100803

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100922

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110412

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110425

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4742575

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees