CN115145033B - 虚像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种虚像显示装置，即使在反射膜中产生膜厚差，也能够抑制反射率特性产生差，减少颜色不均，能够进行良好的图像形成。具备射出影像光的影像光射出部和具有反射影像光的反射膜的作为光学部件的透视反射镜，透视反射镜具有影像光中的成为中心视场角的光线(MLc)入射的第一区域和影像光中的与成为中心视场角的光线(MLc)不同的光线(MLp1、MLp2)入射的第二区域，反射膜的第一区域中的膜厚(d)比第二区域中的膜厚(d’)厚，反射膜的第一区域具有与比从影像光射出部射出的影像光的波段在长波长侧宽的波段对应的反射率特性。

Description

虚像显示装置

技术领域

本发明涉及能够进行虚像的观察的例如作为头戴式显示器等而应用的虚像显示装置。

背景技术

作为图像显示装置，已知有具有由半透射的凹面镜构成而使入射光束的一部分透过而反射剩余部分的曲面组合器，通过该曲面组合器反射图像的光束，使利用者观察虚像的装置(参照专利文献1)。另外，在该情况下，在该曲面组合器中，从外界入射的光的一部分透过。

专利文献1：日本特开2019-159038号公报

为了制作上述专利文献1的图像显示装置中的上述曲面组合器那样的部件，例如想要在曲面上形成具有使入射光束的一部分透过而使剩余部分反射的性质的膜时，在成膜时有可能在该曲面的中心侧与周边侧之间产生膜厚差，无法得到期望的反射透过特性，结果无法进行良好的图像形成。

发明内容

本发明的一个方面的虚像显示装置具备：影像光射出部，其射出影像光；以及光学部件，其设置有反射膜，该反射膜反射所述影像光，具有所述影像光中成为中心视场角的光线入射的第一区域和所述影像光中与成为所述中心视场角的光线不同的光线入射的第二区域，所述反射膜的所述第一区域中的膜厚比所述第二区域中的膜厚厚，所述反射膜的所述第一区域具有与比所述影像光的波段在长波长侧宽的波段对应的反射率特性。

附图说明

图1是对第一实施方式的图像显示装置的一例进行说明的外观立体图。

图2是说明图像显示装置的内部的光学系统的概念性的侧剖视图。

图3是说明组合器(透视反射镜)的一例的外观立体图。

图4是说明组合器中的反射膜的成膜的一例的概念图。

图5是用于说明第一区域中的反射膜的反射率特性的一例的曲线图。

图6是用于说明第二区域中的反射膜的反射率特性的一例的曲线图。

图7是用于说明现有例的反射膜的反射率特性的曲线图。

图8是用于比较现有例的反射膜的反射率特性和第一实施方式中的反射膜的反射率特性的概念性的曲线图。

图9是用于作为第二实施方式的图像显示装置的一例而说明第二区域中的反射膜的反射率特性的一例的曲线图。

图10是用于说明第二区域中的反射膜的反射率特性的另一例的曲线图。

图11是用于说明第一区域中的反射膜的反射率特性的一例的曲线图。

标号说明

11a：显示元件；11d：显示面；20：成像光学系统；21：投射透镜；21p：第一透镜；21q：第二透镜；22：棱镜反射镜；22a：入射面；22b：内反射面；22c：射出面；23：透视反射镜(光学部件)；23a：反射面；23b：板状体；23m：反射膜；28：板状光学元件；100：图像显示装置；100A：第一显示装置；100B：第二显示装置；102：影像光射出部；102a、102b：影像光射出部；103a、103b：组合器；200a：主体；200b：支承装置；AR1、AR2：区域；AX：光轴；AX1、AX2、AX3：光轴部分；C1、C2：曲线；CC：真空腔室；CP：中央部分；D1：第一区域；D2：第二区域；DD1：箭头；DS：成膜材料(蒸镀源)；EP：周边部分；ER：眼环；EY：眼睛；LL：方向轴；ML：影像光；MLc、MLp1、MLp2：光线；MM：基材；OL：外界光；OS：光学系统；P1～P3：光路；PP：光瞳位置；Q1～Q5、R1～R5、S1～S5、RR1：曲线；SE：堆积物；SP1：空间；SS：表面(界面)；SSa：面；US：佩戴者；WW1～WW3：整体；XX：范围；d：膜厚；d’：膜厚；θ：角度(倾斜角度)；θ’：角度。

具体实施方式

[第一实施方式]

以下，参照图1等，对作为本发明的虚像显示装置的图像显示装置的构造、动作等进行说明。

图1是说明图像显示装置100的佩戴状态的图。图像显示装置100是头戴式显示器，使佩戴该头戴式显示器的观察者或者佩戴者US识别作为虚像的影像。在图1等中，X、Y以及Z是正交坐标系，+X方向与佩戴了图像显示装置100的观察者或者佩戴者US的双眼EY排列的横向对应，+Y方向相当于与对于佩戴者US而言的双眼EY排列的横向正交的上方向，+Z方向相当于对于佩戴者US而言的前方向或者正面方向。±Y方向与铅垂轴或铅垂方向平行。

图像显示装置100具备以覆盖佩戴者US的眼前的方式配置的主体200a、和支承主体200a的镜腿状的一对支承装置200b。在功能上观察的情况下，主体200a包括右眼用的第一显示装置100A和左眼用的第二显示装置100B。第一显示装置100A由配置于上部的影像光射出部102a和以眼镜镜片状覆盖眼前的组合器103a构成。第二显示装置100B也同样地由配置于上部的影像光射出部102b和以眼镜镜片状覆盖眼前的组合器103b构成。

参照图2，对图像显示装置100的各部中的、特别是具有光学功能的部分进行说明。在构成图像显示装置100的左右对称的第一显示装置100A以及第二显示装置100B(参照图1)中，在图2的例子中，以第一显示装置100A为代表而示出。在此，参照作为图2示出的侧方剖视图，对第一显示装置100A中的光学构造进行说明。此外，左眼用的第二显示装置100B(参照图1)与第一显示装置100A相同，因此省略详细的说明等。

如图2所示，右眼用的第一显示装置100A具备显示元件11a和成像光学系统20作为具有光学功能的部分(光学单元)。

成像光学系统20也称为导光光学装置。成像光学系统20具备作为投射光学系统的投射透镜21、棱镜反射镜22、板状光学元件28以及透视反射镜23。例如，显示元件11a、投射透镜21、棱镜反射镜22、板状光学元件28与图1的影像光射出部102a对应，透视反射镜23与图1的第一组合器103a对应。即，影像光射出部102a对第一组合器103a射出作为图像光的影像光ML。另外，第一组合器103a反射从影像光射出部102a射出而入射的影像光ML的一部分，形成射出光瞳。

显示元件11a例如由OLED(Organic Light Emitting Diode：有机发光二极管)显示器即有机EL(有机电致发光、Organic Electro-Luminescence)显示器构成。在此，作为一例，显示元件11a由OLED显示器构成，由此将无偏振光作为影像光ML从显示面11d射出，即显示元件11a在二维的显示面11d上形成彩色的静止图像或动态图像。显示元件11a沿着相对于XY面绕X轴旋转而倾斜的xy面配置。显示元件11a被设置于电路基板的控制装置(省略图示)驱动而进行显示动作。显示元件11a不限于OLED显示器(有机EL显示器)，也可以置换为微型LED显示器、或者使用了无机EL、激光器阵列、量子点发光型元件等的显示设备。

显示元件11a、成像光学系统20中的投射透镜21以及棱镜反射镜22在通过未图示的框体相互对准的状态下固定于第一框架61a，并收纳于由第一罩部件71a和第一框架61a夹着的空间SP1内。板状光学元件28以嵌入到第一框架61a的形成有光学开口的台阶的方式配置，光学开口的周围被保持为气密的状态。

投射透镜21使从显示元件11a射出的影像光ML通过，入射到棱镜反射镜22。投射透镜21将从显示元件11a射出的影像光ML聚光成接近平行光束的状态。投射透镜21包括第一透镜21p和第二透镜21q。棱镜反射镜22具有内反射面22b，使从投射透镜21射出的影像光ML从入射面22a向内部入射，由内反射面22b全反射，从射出面22c向外部射出。此时，棱镜反射镜22以使从前方入射的影像光ML向相对于使入射方向反转的方向(从棱镜反射镜22观察的光源的方向)倾斜的方向折回的方式射出。板状光学元件28使从棱镜反射镜22的射出面22c射出的影像光ML折射并通过，透视反射镜23将从棱镜反射镜22射出的影像光ML朝向光瞳位置PP(射出光瞳的位置)反射。光瞳位置PP是来自显示面11d上的各点的影像光ML以规定的发散状态或平行状态从与显示面11d上的各点的位置对应的角度方向以重叠的方式入射的位置。

透视反射镜23是具有曲面形状的反射型的光学部件，具有反射影像光ML的反射膜23m。更具体而言，透视反射镜23是作为凹的表面反射镜发挥功能的弯曲的板状的光学部件，将从棱镜反射镜22经由板状光学元件28入射的影像光ML通过反射膜23m朝向光瞳位置PP反射。透视反射镜23覆盖射出瞳的位置即配置有眼睛EY或瞳孔的光瞳位置PP，并且朝向光瞳位置PP具有凹形状，朝向外界具有凸形状。透视反射镜23是具有在板状体23b的表面上形成有反射膜23m的构造的反射镜板。形成透视反射镜23的反射面23a的反射膜23m具有透过性。通过了透视反射镜23的外界光OL也入射到光瞳位置PP。如上所述，反射膜23m具有部分透过性，作为光学部件的透视反射镜23是在反射膜23m处使从影像光射出部102射出的影像光ML的一部分折返并且使外界光OL的一部分透过的组合器103a，由此能够进行所谓的基于透视的视觉辨认。即，佩戴了图像显示装置100的佩戴者US能够与外界像重叠地观察基于影像光ML的虚像。

以上，构成投射透镜21、棱镜反射镜22、板状光学元件28以及透视反射镜23的光学面包含自由曲面，也能够将至少一部分的光学面置换为非球面或球面。

成像光学系统20由于透视反射镜23是凹面镜等而成为离轴光学系统OS。在本实施方式的情况下，投射透镜21、棱镜反射镜22、板状光学元件28以及透视反射镜23非轴对称地配置，具有非轴对称的光学面。在该成像光学系统20即离轴光学系统OS中，以光轴AX沿着与纸面对应的离轴面(与YZ面平行的面)延伸的方式进行光轴AX的弯折。在该成像光学系统20中，通过在与YZ面平行的离轴面内进行光轴AX的弯折，沿着该离轴面排列光学要素21、22、23。成像光学系统20包括沿着作为沿纵向延伸的基准面的离轴面(与YZ面平行的面)配置且在反射面的前后相互倾斜的光轴部分AX1、AX2、AX3。作为整体的光轴AX沿着从显示元件11a的中心射出的主光线的光路延伸，通过相当于眼点的视环ER或瞳孔的中心。光轴AX在以与YZ面平行的横截面观察的情况下，通过多个光轴部分AX1、AX2、AX3而成为Z字状的配置。即，在与YZ面平行的离轴面中，从投射透镜21到内反射面22b的光路P1、从内反射面22b到透视反射镜23的光路P2、以及从透视反射镜23到光瞳位置PP的光路P3成为以Z字状2阶段折返的配置。

在上述结构中，设影像光ML中的成为中心视场角的光线(中心光线)为光线MLc，与成为中心视场角的光线不同的光线(周边光线)中的成为视场角的上侧的光线为光线MLp1，与成为中心视场角的光线不同的光线(周边光线)中的成为视场角的下侧的光线为光线MLp2。即，设从显示元件11a的显示面11d中的中心位置或大致中心的点射出的成分为光线MLc，与光线MLc对应的光轴为光轴部分AXc。设从显示面11d中的比中心位置靠上侧的周边的点射出的成分为光线MLp1，与光线MLp1对应的光轴为光轴部分AXp1。另外，设从比中心位置靠下侧的周边的点射出的成分为光线MLp2，与光线MLp2对应的光轴为光轴部分AXp2。另外，在图中，作为代表各成分的光线，将主光线表示为光线MLc、MLp1、MLp2。因此，各光轴部分AXc、AXp1、AXp2与图中的光线MLc、MLp1、MLp2一致(或大致一致)。

另外，如图2和图3所示，在作为光学部件的透视反射镜23中，将光线MLc入射的范围设为第一区域D1，将光线MLp1、MLp2入射的范围设为第二区域D2。即，被目视的图像(虚像)中的、与中心视场角对应的成分光通过的范围成为图2所示的光轴AX及其附近、即作为中心侧的第一区域D1，第一区域D1的周边侧成为第二区域D2。即，具有曲面形状的透视反射镜23利用在第一区域D1反射的成分和在第二区域D2反射的成分，在光瞳位置PP形成射出光瞳。

在此，如图2中局部放大所示，反射膜23m的第一区域D1中的膜厚d比第二区域D2中的膜厚d’厚。即，处于d＞d’的关系。这样的膜厚差起因于透视反射镜23即组合器103a的形状、反射膜23m的成膜。

作为反射膜23m的成膜方法即透视反射镜23(组合器103a)的制造方法，可以考虑各种方法，例如可以通过真空蒸镀法形成电介质多层膜。

以下，参照图4所示的概念图，对透视反射镜23中的反射膜23m的成膜的一例进行说明。如图所示，首先，利用未图示的夹具等将要成为透视反射镜23的基材MM(相当于板状体23b)固定在真空腔室CC内，在真空腔室CC内使成膜材料(蒸镀源)DS蒸发，使其附着于该基材MM的表面(界面)SS而形成薄膜，由此设置反射膜23m，成为透视反射镜23。

如上所述，在制作透视反射镜23的情况下，根据蒸镀源DS与基材MM的表面SS的角度的关系，在要成为反射膜23m的部分的中央和周边，反射膜23m的膜厚容易产生偏差。具体而言，在处于与向箭头DD1所示的方向蒸发的蒸镀源DS对置的朝向的中央部分CP、和处于与中央部分CP相比相对于箭头DD1带有角度的状态的周边部分EP中，在图示中，如局部放大所示，要成为反射膜23m的堆积物SE的厚度在中央部分CP处比在周边部分EP处厚(在周边部分EP处比在中央部分CP处薄)。在此，以中央部分CP相当于第一区域D1、周边部分EP相当于第二区域D2的方式进行基材MM的姿势调整。在该情况下，关于中央部分CP(相当于第一区域D1)，相对于点划线所示的中央部分CP成为法线的方向轴LL与箭头DD1所示的方向平行。在此，在中央部分CP与蒸镀源DS对置而视为没有倾斜的情况下，若将针对周边部分EP(相当于第二区域D2)的法线与成为中央部分CP的法线的方向轴LL所成的角度设为角度θ，则在中央部分CP与周边部分EP之间产生与该角度θ对应的膜厚差。以数值表示，在反射膜23m成膜后，在作为生成物的透视反射镜23中，设第一区域D1中的反射膜23m的膜厚为d，第二区域D2中的反射膜23m的膜厚为d’，第二区域D2相对于第一区域D1的倾斜角度如上述那样为角度θ的情况下，满足以下的关系式(1)。

d'＝dcosθ…(1)

在此，认为若反射膜23m的膜厚比设想的情况薄，则与变薄的量相应地，该部位的反射膜23m的反射率特性与设想的波段相比向短波长侧偏移。因此，对于如上述那样成膜的反射膜23m，例如第一区域D1的膜厚d如设想的那样，与此相对，若第二区域D2中的膜厚d'比设想的薄，则第二区域D2中的反射率特性与设想相比向短波长侧偏移。作为其结果，第二区域D2中的反射率特性有可能成为在影像光ML的波段中的长波长侧无法得到所希望的反射率特性这样的事态。为了避免这样的事态，在本实施方式的图像显示装置100中，在透视反射镜23中，以具有与比影像光ML的波段靠长波长侧对应的反射率特性的方式形成反射膜23m，从而即使在反射膜23m中产生膜厚比设想薄的部位，该部位的反射率特性比设想的向短波长侧偏移，在该部位也能够针对影像光ML的波段得到所希望的反射率特性。即，在反射膜23m中，即使第一区域D1中的膜厚d与第二区域D2中的膜厚d’产生差(膜厚差)，也能够抑制由该膜厚差引起的反射率特性产生差，减少影像光ML在反射膜23m的反射中的颜色不均，能够进行良好的图像形成。

例如，在图4中，当相当于第二区域D2的周边部分EP的法线与成为中央部分CP的法线的方向轴LL所成的角度为θ＝30°左右时，关于相对于相当于(倾斜角度θ＝0°)第一区域D1的中央部分CP的膜厚之差，根据上式(1)，设想膜厚d'成为膜厚d的大约0.87倍左右的情况。在该情况下，通过将在形成了设想的膜厚的情况下维持反射率特性的波段预先比影像光ML的波段向长波长侧扩大13％左右，不仅在第一区域D1中，在第二区域D2中也能够得到期望的反射率特性。

需要说明的是，以上，在图示中，作为倾斜角度θ，设为基材MM的表面(界面)SS即蒸镀面的角度，但不限于此，例如，在基材MM(板状体23b)具有大致一样的厚度的情况下，如图所示，也可以考虑将基材MM(板状体23b)的外界侧的面SSa的角度θ’作为测定角度的基准等。

下述表1是表示关于由电介质多层膜构成的反射膜23m的具体的一例的数据表。

[表1]

层	材料	折射率	膜厚nm
				基材	树脂	1.52
1	SiO2	1.46	18.9
				2	TiO2	2.40	12.5
3	SiO2	1.46	76.7
				4	TiO2	2.40	25.7
5	SiO2	1.46	114.2
				6	TiO2	2.40	13.0
7	SiO2	1.46	105.9
				8	TiO2	2.40	66.7
9	SiO2	1.46	110.1
				10	TiO2	2.40	65.9
11	SiO2	1.46	65.0
				介质	大气	1.00

如表1所示，在此的一例中，通过由SiO₂～TiO₂的组合构成的11层构造的电介质多层膜形成反射膜23m。

以下，参照图5等，对本实施方式所涉及的具体的一个例子进行说明。图5是用于说明第一区域D1中的反射膜23m的反射率特性的一例的曲线图。即，图5表示在反射膜23m的成膜时，以上述表1所示的膜厚形成反射膜23m的情况下的反射率特性。另外，在图示中，横轴表示光的波段(单位：nm)，纵轴表示光的反射率(单位：％)。

首先，曲线RR1表示光源(在此采用OLED)的波长特性(光源的光谱)。即，曲线RR1相当于表示从影像光射出部102a射出的影像光ML的波段的曲线。在该情况下，影像光ML的波段中的长波长侧的使用区域大约为650nm左右。即，在该情况下，要求到650nm左右为止，反射膜23m的反射率特性维持在所希望的状态。

与此相对，图中的曲线Q1～Q5表示光相对于反射膜23m的每个入射角度的反射特性。具体而言，例如，曲线Q1是表示以入射角度20°向反射膜23m的第一区域D1入射的成分的每个波长的反射率的曲线。同样地，曲线Q2表示入射角度25°下的反射特性，曲线Q3表示入射角度30°下的反射特性，曲线Q4表示入射角度35°下的反射特性，曲线Q5表示入射角度40°下的反射特性。即，作为曲线Q1～Q5的整体WW1，示出了关于以入射角度20°～40°的范围入射的光在反射膜23m处的反射特性(反射率特性)。另外，设想影像光ML以某种程度的角度范围入射到第一区域D1，使其与具有上述那样的角度范围的光对应。另外，在此，为了使透视反射镜23作为半反射镜发挥功能，假定将反射膜23m维持为反射率50％左右。

在以上的情况下，曲线Q1～Q5若对于到影像光ML的波段中的长波长侧的650nm左右为止具有反射率50％左右的反射率，则满足必要的要件。然而，如参照图6后述的那样，考虑到第二区域D2中的反射膜23m的膜厚不一定如上述表1那样，曲线Q1～Q5在比650nm长的波长侧的较宽的范围(例如到780nm左右为止的范围)内，维持反射率50％左右的反射率。如上所述，反射膜23m的第一区域D1中的反射率特性对应于到从影像光射出部102a射出的影像光ML的与到使用波段为止(～650nm左右)相比在长波长侧宽1.2倍以上的波段为止(～780nm或其以上的范围)。

图6是用于说明第二区域D2中的反射膜23m的反射率特性的一例的曲线图。即，图6表示在反射膜23m的成膜时，膜厚比上述表1所示的膜厚薄的反射膜23m的反射率特性。更具体而言，在此的一例中，与上述表1或图5所示的情况相比，示出了反射膜23m的膜厚变薄20％的情况下的反射率特性。另外，在图示中，横轴表示光的波段(单位：nm)，纵轴表示光的反射率(单位：％)。

图中的曲线S1～S5表示光相对于反射膜23m的每个入射角度的反射特性。具体而言，例如，曲线S1是表示以入射角度20°向反射膜23m的第二区域D2入射的成分的每个波长的反射率的曲线。同样地，曲线S2表示入射角度25°下的反射特性，曲线S3表示入射角度30°下的反射特性，曲线S4表示入射角度35°下的反射特性，曲线S5表示入射角度40°下的反射特性。即，作为曲线S1～S5的整体WW2，示出了关于以入射角度20°～40°的范围入射的光在反射膜23m处的反射特性(反射率特性)。

在该情况下，关于到影像光ML的波段中的长波长侧的650nm左右，曲线S1～S5满足必要的要件。即，反射膜23m维持反射率50％左右，能够使透视反射镜23作为半反射镜发挥功能。在图6所示的情况下，反射膜23m的膜厚比设想(表1所示的膜厚)薄，因此可知，曲线S1～S5的整体WW2与图5的曲线Q1～Q5的整体WW1相比，维持反射率50％的范围即维持反射特性的范围整体向短波长侧偏移。但是，如上所述，预先使表1所示的膜厚的反射特性(反射率特性)与比从影像光射出部102a射出的影像光ML的波段(例如在长波长侧为650nm)宽的波段对应(例如到750nm左右为止维持反射率)。由此，如第二区域D2那样，即使产生反射膜23m的膜厚变薄而反射特性(反射率特性)向短波长侧偏移的区域，也能够维持影像光ML的反射所需的波段(例如在长波长侧为650nm)中的反射特性(反射率特性)，进而能够抑制图像的劣化而良好地维持。

以下，参照图7等，对针对本实施方式的现有例进行考察。作为现有例，在具有图7的曲线图所例示的特性的反射膜23m中，在产生膜厚差的情况下，有可能产生颜色不均。具体而言，在图7的曲线图中，曲线Q1～Q5的整体WW1和曲线S1～S5的整体WW2与图5以及图6的情况相同，表示光相对于反射膜23m的每个入射角度的反射特性。即，在图示中，横轴表示光的波段(单位：nm)，纵轴表示反射率作为光的分光特性(反射特性)(单位：％)，整体WW1表示设想的膜厚下的反射特性(反射率特性)，整体WW2表示比设想的膜厚薄20％的情况下的反射特性(反射率特性)。

在以上的情况下，在整体WW1中，例如到650nm的范围左右为止维持50％左右的反射率，但在整体WW2中，产生向短波长侧的偏移，仅到600nm左右为止维持反射率。在该情况下，在长波长侧即红色波段中，有可能产生反射的降低而产生颜色不均，进而产生图像的劣化。

图8是用于将图7所示的现有例的反射膜的反射率特性与本实施方式中的反射膜的反射率特性进行比较的概念性的曲线图。另外，在图示中，横轴表示光的波段(单位：nm)，纵轴表示作为光的分光特性(反射特性)的反射率(单位：％)。例如相当于图5～图7所例示的平均值。

在图8中，区域AR1的曲线图表示现有例的反射膜的反射率特性，区域AR2的曲线图表示本实施方式中的反射膜23m的反射率特性。图中实线所示的曲线C1表示如第一区域D1那样设想的膜厚下的光的分光特性，图中虚线所示的曲线C2表示如第二区域D2那样比设想的膜厚薄的膜厚下的光的分光特性。另外，将作为影像光ML使用的波段表示为阴影的范围XX。如区域AR1所示，另外，如参照图7说明的那样，在现有例中，成为对于曲线C1在范围XX内维持期望的分光特性(反射特性)，但在比其宽的范围内不维持的结构。因此，向短波长侧产生偏移的曲线C2无法在范围XX的长波长侧维持分光特性(反射特性)。与此相对，在本实施方式中，如区域AR2所示，通过在比范围XX靠长波长侧在更宽的范围内维持期望的分光特性(反射特性)，即使产生偏移，曲线C1以及曲线C2双方也在范围XX中维持期望的分光特性(反射特性)。

如以上那样，作为本实施方式所涉及的虚像显示装置的图像显示装置100具备：射出影像光ML的影像光射出部102a(影像光射出部102b)；以及具有反射影像光ML的反射膜23m的作为光学部件的透视反射镜23(组合器103a、103b)，透视反射镜23具有影像光ML中的成为中心视场角的光线MLc所入射的第一区域D1、和影像光ML中的与成为中心视场角的光线MLc不同的光线MLp1、MLp2所入射的第二区域D2，反射膜23m的第一区域D1中的膜厚d比第二区域D2中的膜厚d’厚，反射膜23m具有与比从影像光射出部102a射出的影像光ML的波段宽的波段对应的反射率特性。在该情况下，反射膜23m的第一区域D1具有与比从影像光射出部102a射出的影像光ML的波段在长波长侧宽的波段对应的反射率特性，由此，即使第一区域D1中的膜厚d与第二区域D2中的膜厚d’产生差(膜厚差)，也能够抑制由膜厚差引起的反射率特性产生差，能够减少影像光ML在反射膜23m的反射中的颜色不均，因此能够进行良好的图像形成。

[第二实施方式]

以下，参照图9等，对作为第二实施方式所涉及的虚像显示装置的图像显示装置进行说明。此外，作为本实施方式所涉及的图像显示装置的一个例子的图像显示装置是对第一实施方式的图像显示装置100进行了一部分变更的装置，除了构成反射膜23m的电介质多层膜的结构以外的其他结构相同，因此对于整体结构与其他附图的附图标号相同的结构，省略详细的图示、说明，根据需要适当引用参照其他附图说明的事项。

下述表2是表示在本实施方式中关于由电介质多层膜构成的反射膜23m的一例的数据表。

[表2]

层	材料	折射率	膜厚nm
				基材	树脂	1.52
1	SiO2	1.46	45.0
				2	TiO2	2.40	14.4
3	SiO2	1.46	55.0
				4	TiO2	2.40	70.3
5	SiO2	1.46	10.2
				6	TiO2	2.40	63.6
7	SiO2	1.46	116.2
				8	TiO2	2.40	9.4
9	SiO2	1.46	104.5
				10	TiO2	2.40	74.9
11	SiO2	1.46	107.5
				12	TiO2	2.40	69.2
13	SiO2	1.46	62.1
				介质	大气	1.00

如表2所示，在此的一个例子中，通过由SiO₂～TiO₂的组合构成的13层构造的电介质多层膜形成反射膜23m。

图9和图10是用于说明本实施方式的图像显示装置100中的透视反射镜23的第二区域D2中的反射膜23m的反射率特性的一例的曲线图，是与图6对应的图。此外，图9示出作为第二区域D2的一例，反射膜23m的膜厚相对于上述表2所示的结构变薄30％的情况下的反射率特性，图10示出作为第二区域D2的另一例，反射膜23m的膜厚变薄20％的情况下的反射率特性。即，图9示出了第二区域D2中的相对于第一区域D1的角度θ(参照图4)更大的部位，另一方面，图10示出了第二区域D2中的角度θ(参照图4)比图9的情况小的部位。

并且，图11是用于对透视反射镜23的第一区域D1中的反射膜23m的反射率特性的一例进行说明的曲线图，是与图5对应的图。即，示出了具有上述表2所示的结构的膜厚的情况下的反射率特性。

另外，在各图中，横轴表示光的波段(单位：nm)，纵轴表示光的反射率(单位：％)。

在图9中，关于曲线R1～R5，与其他图相同。即，曲线R1是表示以入射角度20°向反射膜23m的第二区域D2入射的成分的每个波长的反射率的曲线，以下同样地，曲线R2表示入射角度25°的反射特性，曲线R3表示入射角度30°的反射特性，曲线R4表示入射角度35°的反射特性，曲线R5表示入射角度40°的反射特性，作为其整体WW3，表示关于以入射角度20°～40°的范围入射的光在反射膜23m处的反射特性(反射率特性)。另外，关于图10的曲线S1～S5、图11的曲线Q1～Q5，由于与图6以及图5的情况相同，因此省略说明。

在本实施方式中，如图9所示的情况那样，即使反射膜23m的膜厚变得更薄，伴随于此产生反射特性(反射率特性)进一步向短波长侧偏移的区域，也能够维持影像光ML的反射所需的波段(例如在长波长侧650nm)的反射特性(反射率特性)，进而能够抑制图像的劣化而良好地维持。另外，在本实施方式的情况下，如图10所示，反射膜23m的膜厚在一定程度上变薄，伴随于此，即使产生反射特性(反射率特性)在一定程度上向短波长侧偏移的区域，也能够维持反射特性(反射率特性)。此外，在图10所示的一个例子中，在长波长侧，在比650nm宽的范围(例如到750nm左右为止)维持反射特性(反射率特性)。进而，如图11所示，反射膜23m在第一区域D1中，到900nm左右为止维持反射特性(反射率特性)。即，反射膜23m在第一区域D1中具有与到900nm为止的波长成分对应的反射率特性。

在本实施方式中，反射膜23m也具有与比从影像光射出部102a、102b射出的影像光ML的波段宽的波段对应的反射率特性，由此能够抑制由反射膜23m中的膜厚差引起的反射率特性产生差，能够减少影像光ML在反射膜23m的反射中的颜色不均，因此能够进行良好的图像形成。特别是，在本实施方式中，通过在第一区域D1中具有与到900nm为止的波长成分对应的反射率特性，即使在反射膜23m的膜厚比设想薄30％的情况下(例如角度θ为50°左右)，也能够应对该情况而维持良好的图像形成。

[变形例及其他]

以上结合各实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式实施，例如也能够进行如下的变形。

在上述中，关于作为具有反射膜23m的光学部件的透视反射镜23(组合器103a、103b)的形状，成为离轴光学系统，其光学面包含自由曲面，或者也可以考虑将至少一部分光学面置换为非球面或球面，因此，关于第一区域D1或第二区域D2的形状即角度θ，可以考虑各种形状。在该情况下，产生的膜厚差也不一样，根据曲面形状，可能在每个部位不同。但是，不限于这样的方式，例如，在整体形状为球面状的光学部件中，也能够应用本发明。

另外，在上述中，作为反射膜23m的成膜的一个例子，示出了基于真空蒸镀法的例子，但不限于此，在通过溅射等各种方法进行成膜的情况下，也可以根据产生的膜厚差来应用本发明。

另外，在上述中，例示了由电介质多层膜构成反射膜23m的情况，但不限于此，例如，也可以考虑使金属膜介于电介质多层膜之间而构成反射膜23m等。另外，根据关于入射的光的角度范围的设想范围等，关于电介质多层膜的结构，也可以使用上述材料以外的材料，另外，关于层数，也可以考虑设为上述以外的层数。

另外，在上述中，假设在反射膜23m中产生例如20％左右或其以上(30％左右)的膜厚差，但不限于此，例如在最大膜厚差为10％左右的情况下，也可以考虑应用本发明。在该情况下，可以认为向短波长侧的偏移也与图6、图9等的情况相比不那么大，例如，可以考虑设为在第一区域D1中具有与比影像光ML的波段宽1.1倍左右的波段对应的反射膜特性的结构的反射膜23m。

另外，在上述中，将关于影像光ML的长波长侧的使用区域设为大约650nm，将该值设为在决定应扩展的波段上的指标之一，但根据所使用的光源的波长特性(光源的光谱)等，不限于设为大约650nm的情况，可以考虑将各种值作为指标。

另外，作为显示元件11a，除了上述的OLED显示器(有机EL显示器)等以外，不限于自发光型的影像光生成装置，也可以采用由LCD等其他的光调制元件构成、通过利用背光灯那样的光源(发光部)对该光调制元件进行照明来形成图像的元件。作为显示元件11a，也可以考虑使用LCOS(Liquid crystal on silicon，LCoS为注册商标)、数字微镜器件等来代替LCD。

另外，在上述中，关于图像显示装置100，设为识别作为虚像的影像并且目视或观察外界像的透视型的结构，但也能够应用于不伴随外界像的目视的结构(所谓的闭锁型)。

此外，在上述中，设为双眼用的图像显示装置100，但关于图像显示装置100，能够省略右眼用或者左眼用的部分中的一方，在该情况下，成为单眼型的头戴式显示器。

具体的方式中的虚像显示装置具备射出影像光的影像光射出部和具有反射影像光的反射膜的光学部件，光学部件具有影像光中成为中心视场角的光线入射的第一区域和影像光中与成为中心视场角的光线不同的光线入射的第二区域，反射膜的第一区域中的膜厚比第二区域中的膜厚厚，反射膜的第一区域具有与比从影像光射出部射出的影像光的波段在长波长侧宽的波段对应的反射率特性。

在上述虚像显示装置中，反射膜在第一区域中具有与比从影像光射出部射出的影像光的波段在长波长侧宽的波段对应的反射率特性，由此，即使第一区域中的膜厚与第二区域中的膜厚产生差(膜厚差)，也能够抑制由膜厚差引起的反射率特性产生差，能够减少影像光在反射膜的反射中的颜色不均，因此能够进行良好的图像形成。

在具体的方面，光学部件具有曲面形状，由在第一区域反射的成分和在第二区域反射的成分形成射出光瞳。在该情况下，能够通过被光学部件反射的成分来目视虚像。

在具体的方面，关于第一区域中的反射膜的膜厚和第二区域中的反射膜的膜厚，在设第一区域中的反射膜的膜厚为d、第二区域中的反射膜的膜厚为d’、第二区域相对于第一区域的倾斜角度为θ的情况下，满足以下的关系式。

d'＝dcosθ

在该情况下，通过设为具有与根据第一区域与第二区域的倾斜角度的差而产生的上述膜厚的差对应的反射率特性的反射膜，能够进行良好的图像形成。

在具体的方面，反射膜的第一区域中的反射率特性与比从影像光射出部射出的影像光的波段宽1.2倍以上的波段对应。在该情况下，即使第二区域中的反射率特性与第一区域不同，也能够成为确保了所需的反射率特性的状态。

在具体的方面，反射膜在第一区域中具有与到900nm为止的波长成分对应的反射率特性。在该情况下，例如关于光学部件，即使是第二区域相对于第一区域的角度为30°左右的形状，也能够维持所需的反射率特性。

在具体的方面，反射膜具有部分透过性，光学部件是在反射膜中使从影像光射出部射出的影像光的一部分折回并且使外界光的一部分透过的组合器。在该情况下，能够通过所谓的透视进行目视。

在具体的方面，反射膜是通过真空蒸镀法成膜的电介质多层膜。在该情况下，能够通过真空蒸镀法进行具有足够的致密性的成膜，并且能够通过电介质多层膜构成与角度特性等各种特性对应的反射膜。

在具体的方面，影像光射出部作为影像光射出无偏振的成分。在该情况下，在反射膜的制作中，能够不受偏振分离特性的影响。

Claims (8)

1.一种虚像显示装置，其具备：

影像光射出部，其射出影像光；以及

光学部件，其设置有反射膜，该反射膜反射所述影像光，具有所述影像光中成为中心视场角的光线入射的第一区域和所述影像光中与成为所述中心视场角的光线不同的光线入射的第二区域，

所述反射膜的所述第一区域中的膜厚比所述第二区域中的膜厚厚，

所述反射膜的所述第一区域中的反射率特性在与比所述影像光的波段在长波长侧宽的波段对应的范围内，维持50％左右的反射率。

2.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，

所述光学部件为曲面形状，

所述光学部件通过所述影像光中的在所述第一区域反射的所述影像光和在所述第二区域反射的所述影像光来形成射出光瞳。

3.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

关于所述反射膜的所述第一区域中的膜厚和所述反射膜的所述第二区域中的膜厚，在设所述第一区域的膜厚为d、所述第二区域的膜厚为d’、所述第二区域相对于所述第一区域的倾斜角度为θ的情况下，满足以下关系式：

d'＝dcosθ。

4.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

所述反射膜的所述第一区域的反射率特性与比从所述影像光射出部射出的所述影像光的波段宽1.2倍以上的波段对应。

5.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

所述反射膜的所述第一区域具有与到900nm为止的波长成分对应的反射率特性。

6.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

所述反射膜反射所述影像光的一部分，使所述影像光的另一部分透过。

7.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

所述反射膜是电介质多层膜。

8.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

所述影像光射出部射出无偏振的所述影像光。