WO2005111669A1 - 光学素子、コンバイナ光学系、及び画像表示装置 - Google Patents

光学素子、コンバイナ光学系、及び画像表示装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2005111669A1
WO2005111669A1 PCT/JP2005/007038 JP2005007038W WO2005111669A1 WO 2005111669 A1 WO2005111669 A1 WO 2005111669A1 JP 2005007038 W JP2005007038 W JP 2005007038W WO 2005111669 A1 WO2005111669 A1 WO 2005111669A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
optical
film
optical system
konpaina
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/007038
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yoshikazu Hirayama
Original Assignee
Nikon Corporation
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
Priority to JP2004146579 priority Critical
Priority to JP2004-146579 priority
Priority to JP2004351327A priority patent/JP4742575B2/ja
Priority to JP2004-351327 priority
Application filed by Nikon Corporation filed Critical Nikon Corporation
Publication of WO2005111669A1 publication Critical patent/WO2005111669A1/ja

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B27/00Other optical systems; Other optical apparatus
    • G02B27/0081Other optical systems; Other optical apparatus with means for altering, e.g. enlarging, the entrance or exit pupil
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B27/00Other optical systems; Other optical apparatus
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • G02B27/0172Head mounted characterised by optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B27/00Other optical systems; Other optical apparatus
    • G02B27/42Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/4205Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B27/00Other optical systems; Other optical apparatus
    • G02B27/42Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/4261Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive element with major polarization dependent properties
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/32Holograms used as optical elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B27/00Other optical systems; Other optical apparatus
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • G02B27/0172Head mounted characterised by optical features
    • G02B2027/0174Head mounted characterised by optical features holographic
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B27/00Other optical systems; Other optical apparatus
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • G02B2027/0178Eyeglass type, eyeglass details G02C
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides
    • G02B6/0001Light guides specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0055Reflecting element, sheet or layer
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infra-red or ultra-violet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402Recording geometries or arrangements
    • G03H1/0408Total internal reflection [TIR] holograms, e.g. edge lit or substrate mode holograms
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infra-red or ultra-violet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402Recording geometries or arrangements
    • G03H2001/0415Recording geometries or arrangements for recording reflection holograms
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00Optical components
    • G03H2223/18Prism
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2270/00Substrate bearing the hologram
    • G03H2270/55Substrate bearing the hologram being an optical element, e.g. spectacles

Abstract

 本発明は、周囲の媒質よりも屈折率の高い部材が表面に密着しても内面反射機能とシースルー性とが損なわれない光伝搬用の光学素子を提供する。そのために、所定の光束が内部を伝搬可能な基板と、前記伝搬する前記所定の光束が到達可能な前記基板の面上に密着して設けられ、その所定の光束を反射すると共にその面に到来する外界光束を透過する干渉又は回折作用を有した光学機能部とを備えたことを特徴とする。この光学素子を利用すれば、視度補正などの機能を搭載することが容易なコンバイナ光学系、及び視度補正などの機能を搭載することが容易な画像表示装置が実現する。                                                                             

Description

明 細 書

光学素子、コンパイナ光学系、及び画像表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、シースルー性を有した光伝搬用の光学素子、その光学素子を用いたコ ンバイナ光学系、及びコンバイナ光学系を用 、た画像表示装置に関する。

背景技術

[0002] 空気'真空及びその他の気体などの低屈折率の媒質中に存在するガラス基板など の高屈折率材料 (透明基板)は、その透明基板に固有の臨界角度より大きい角度で 入射する光束を内面反射するが、臨界角度より小さい角度で入射する光束を透過す る。つまり、内面反射機能とシースルー性とを有している。

この透明基板を光伝搬用の光学素子として利用した画像表示装置の 1つに、アイ グラスディスプレイがある (特許文献 1,特許文献 2など)。

[0003] アイグラスディスプレイは、観察者の眼前に透明基板を配置しており、画像表示素 子からの表示光束は、その透明基板内を観察眼の瞳の直前にまで伝搬し、さらに透 明基板内に設けられたノヽーフミラーなどのコンパイナ上で外界光束に重畳して瞳に 入射する。

このようなアイグラスディスプレイにより観察者は、外界と画像表示素子の画像とを 同時に観察することができる。

[0004] このアイグラスディスプレイを広く普及させるためには、他の様々な機能と共に、眼 鏡と同様の機能 (視度補正機能)を付加する必要がある。

特許文献 1:特開 2001— 264682号公報

特許文献 2:特表 2003 - 536102号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] しかし、透明基板の内面反射機能を利用するアイグラスディスプレイは、透明基板 の表面を曲面にして透明基板自身に屈折力を持たせることも、屈折力を有した別の 屈折部材 (平凸レンズ又は平凹レンズ。透明基板と同等又はそれ以上の屈折率。)を 透明基板の表面に貼付することも基本的にできない。

このため、視度補正機能を付加する方法として現在考えられているのは、そのよう な屈折部材を、エアギャップを介して透明基板の表面に取り付けることである力 そ れには以下の様々な困難がある。

[0006] 例えば、エアギャップの間隔を必要精度で保ちつつ機械的強度を得ることは難しく

、しかも部品点数、重量、及び厚み等の増加、製造工程の煩雑ィ匕ゃ高コストィ匕を伴う

。また、観察眼と透明基板との位置関係によっては、エアギャップによる余分な反射 光が観察眼に入射し、視認性が損なわれることもある。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、屈折部材など、周囲の媒質よ りも屈折率の高い部材が表面に密着しても内面反射機能とシースルー性とが損なわ れない光伝搬用の光学素子を提供することを目的とする。

[0007] 本発明は、視度補正などの機能を搭載することが容易なコンパイナ光学系、及び 視度補正などの機能を搭載することが容易な画像表示装置を提供することを目的と する。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明の光学素子は、所定の光束が内部を伝搬可能な基板と、前記伝搬する前 記所定の光束が到達可能な前記基板の面上に密着して設けられ、その所定の光束 を反射すると共にその面に到来する外界光束を透過する干渉又は回折作用を有し た光学機能部とを備えたことを特徴とする。

前記光学機能部は、特定の偏光方位の前記所定の光束を反射し、かつ他の偏光 方位の光束を透過する性質を有して 、てもよ 、。

[0009] また、前記光学機能部は、前記基板と空気との屈折率によって決定する、基板内 部の光束が全反射する条件の臨界角又は前記臨界角よりも大きな入射角度で前記 面に到達する前記所定の光束を、所望の反射特性で反射する性質を有して!/ヽてもよ い。

また、前記光学機能部は、前記所定の光束の光路の光量ロスを増大させることなく 前記外界光束を減光する機能を有して 、てもよ 、。

[0010] 本発明のコンパイナ光学系は、所定の画像表示素子から射出した表示光束を伝搬 させると共に、少なくとも前記基板を観察眼に正対させた状態で外界力 その観察眼 に向かう前記外界光束を透過する本発明の光学素子と、前記光学素子に設けられ、 前記基板の内部を伝搬した前記表示光束を前記観察眼の方向に反射すると共に前 記外界光束を透過するコンパイナとを備えたことを特徴とする。

[0011] 前記光学機能部は、前記基板の表面に設けられた光学膜であり、前記光学膜の表 面には、第 2の基板が設けられていてもよい。

また、前記第 2の基板は、視度補正用の屈折レンズであってもよい。

また、前記光学機能部は、前記基板の外界側の面に設けられており、前記光学機 能部と前記第 2の基板とからなる光学系の全体は、前記表示光束の光路の光量ロス を増大させることなく前記外界光束を減光する機能を有して 、てもよ 、。

[0012] また、前記第 2の基板は、可視光に対する吸収性を有していてもよい。

また、前記光学膜は、前記表示光束の光路の光量ロスを増大させることなく前記外 界光束を減光する機能を有して ヽてもよ ヽ。

また、前記光学膜は、金属及び Z又は誘電体から構成されてもよい。

また、前記光学膜は、ホログラフィック光学膜から構成されてもよい。

[0013] また、前記第 2の基板の表面には、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 Z又は誘電体から構成されてもよい。

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、エレクト口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。

[0014] また、前記光学機能部と前記第 2の基板とからなる光学系の全体は、前記コンバイ ナに入射する前記外界光束を、その他の前記外界光束より高い減光率で減光しても よい。

また、本発明のコンノイナ光学系において、前記画像表示素子からの前記表示光 束が前記基板中で内面反射可能となる方向に前記表示光束を導光する導入ミラー を備えてもよい。

[0015] 本発明の画像表示装置は、画像表示用の表示光束を出射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コンパイナ光学系とを備えたことを 特徴とする。

この画像表示装置においては、前記コンパイナ光学系を前記観察者の頭部に装着 する装着手段が備えられてもよ ヽ。

発明の効果

[0016] 本発明によれば、周囲の媒質よりも屈折率の高い部材が表面に密着しても内面反 射機能とシースルー性とが損なわれない光伝搬用の光学素子が実現する。

本発明によれば、視度補正などの機能を搭載することが容易なコンパイナ光学系、 及び視度補正などの機能を搭載することが容易な画像表示装置が実現する。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]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。

[図 2]第 1実施形態のアイグラスディスプレイの光学系部分を観察者の水平面で切断 した概略断面図である。

[図 3]空気中に存在するガラス基板の反射率の角度特性を示す図である。

[図 4]HOE35を製造する光学系を示す図である。

[図 5]第 1実施例の反射率の角度特性を示す図である。

[図 6]第 1実施例の垂直入射光に対する反射率の波長特性を示す図である。

[図 7]第 1実施例の 60° の入射光に対する反射率の波長特性を示す図である。

[図 8]第 2実施例の反射率の角度特性を示す図である。

[図 9]第 2実施例の垂直入射光に対する反射率の波長特性を示す図である。

[図 10]第 2実施例の 60° の入射光に対する反射率の波長特性を示す図である。

[図 11]第 3実施例の反射率の角度特性を示す図である。

[図 12]第 3実施例の垂直入射光に対する反射率の波長特性を示す図である。

[図 13]第 3実施例の 60° の入射光に対する反射率の波長特性を示す図である。

[図 14]第 4実施例の膜構成を示す図である。

[図 15]第 4実施例の反射率の角度特性を示す図である。

[図 16]第 4実施例の垂直入射光に対する反射率の波長特性を示す図である。

[図 17]第 4実施例の 60° の入射光に対する反射率の波長特性を示す図である。

[図 18]第 5実施例の膜構成を示す図である。 圆 19]第 5実施例の反射率の角度特性を示す図である。

圆 20]第 5実施例の垂直入射光に対する反射率の波長特性を示す図である。

圆 21]第 5実施例の 60° の入射光に対する反射率の波長特性を示す図である。 圆 22]第 2実施形態のアイグラスディスプレイの光学系部分を観察者の水平面で切 断してできる概略断面図である。

圆 23]第 2実施形態の反射増強膜 22aに適用される HOEを製造する光学系を示す 図である。

圆 24]第 6実施例の膜構成を示す図である。

圆 25]第 6実施例の小入射角度の光 (入射角度 0° 〜20° )に対する反射率の波長 特性である。

圆 26]第 6実施例の大入射角度の光 (入射角度 35° , 40° )に対する反射率の波 長特性である。

[図 27]第 6実施例の誘電体光学多層膜の各波長の光に対する反射率の角度特性で ある。

圆 28]第 3実施形態のアイグラスディスプレイの光学系部分を観察者の水平面で切 断してできる概略断面図である。

圆 29]第 7実施例の膜構成を示す図である。

圆 30]第 7実施例の小入射角度の光 (入射角度 0° 〜20° )に対する反射率の波長 特性である。

圆 31]第 7実施例の大入射角度の光 (入射角度 35° 〜50° )に対する反射率の波 長特性である。

[図 32]第 7実施例の誘電体光学多層膜の各波長の光に対する反射率の角度特性で ある。

圆 33]第 4実施形態のアイグラスディスプレイの光学系部分を観察者の水平面で切 断してできる概略断面図である。

圆 34]第 5実施形態のアイグラスディスプレイの光学系部分を観察者の水平面で切 断してできる概略断面図である。

圆 35]第 6実施形態のアイグラスディスプレイの光学系部分の分解図である。 圆 36]第 7実施形態のアイグラスディスプレイを説明するための図である。

圆 37]第 8実施形態のアイグラスディスプレイの外観図である。

[図 38]第 8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。

[図 39] Ag層の屈折率の波長特性である。

[図 40] Ag層の消衰係数の波長特性である。

圆 41]第 8実施形態の減光膜 20の基板 11側の反射率、及び透過率の波長特性で ある。

圆 42]第 8実施形態の減光膜 20の基板 11側の反射率、及び透過率の角度特性で ある。

圆 43]第 8実施形態の第 1変形例の減光膜 20の膜構成を示す図である。

圆 44]第 8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。

圆 45]第 8実施形態の第 2変形例の減光膜 20の膜構成を示す図である。

圆 46]第 8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。

[図 47] (a)は、基板 11の空気側の界面における反射を説明する図、(b)は、基板 11 の減光膜 20側の界面における反射を説明する図である。

圆 48]第 1変形例,第 2変形例の減光膜 20の基板 11側の反射率の角度特性である [図 49]二酸ィ匕チタン (TiO )の屈折率の波長特性である。

2

[図 50]二酸ィ匕チタン (TiO )の消衰係数の波長特性である。

2

圆 51]第 8実施形態の第 3変形例の減光膜 20の膜構成を示す図である。

圆 52]第 8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。

圆 53]第 8実施形態の第 3変形例の減光膜 20の基板 11側の反射率の波長特性であ る。

圆 54]第 9実施形態のアイグラスディスプレイの外観図である。

[図 55]第 9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。

[図 56]第 9実施形態の減光膜 20, 40の膜構成を示す図である。

[図 57]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。 [図 58]第 9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。

[図 59]第 9実施形態の第 1変形例の減光膜 20の基板 11側の反射率の角度特性(中 央領域における特性)である。

[図 60]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。

[図 61]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。

[図 62]第 10実施形態のアイグラスディスプレイの実施形態である。

[図 63]アイグラスディスプレイの光学系の詳細図である。

[図 64]屈折率 1. 50、厚み lmmのガラス基板の、消衰係数 kと透過率との関係を示 す図である。

[図 65]第 1の光学膜 60の基板 11側の反射率の波長特性である。

[図 66]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。

発明を実施するための最良の形態

[0018] [第 1実施形態]

以下、図 1、図 2、図 3、図 4を参照して本発明の第 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 (請求項における画像表示装置に対応する 。)の実施形態である。

先ず、アイグラスディスプレイの構成を説明する。

[0019] 図 1に示すように、本アイグラスディスプレイは、画像表示光学系 1、画像導入ュニッ ト 2、ケーブル 3などからなる。画像表示光学系 1、画像導入ユニット 2は、眼鏡のフレ ームと同様の支持部材 4によって支持され、観察者の頭部に装着される (支持部材 4 は、テンプル 4a、リム 4b、ブリッジ 4cなど力もなる。)。

画像表示光学系 1は、眼鏡のレンズと同様の外形をしておりリム 4bによって周囲か ら支持される。

[0020] 画像導入ユニット 2は、テンプル 4aによって支持される。画像導入ユニット 2には、 外部機器カゝらケーブル 3を介して映像信号及び電力が供給される。

装着時、観察者の一方の眼 (以下、右眼とし「観察眼」という。)の眼前に画像表示 光学系 1が配置される。以下、装着時のアイグラスディスプレイを、観察者及び観察 眼の位置を基準として説明する。

[0021] 画像導入ユニット 2の内部には、図 2に示すように、ケーブル 3を介して供給される 映像信号に基づき映像を表示する液晶表示素子 21 (請求項における画像表示素子 に対応。)と、液晶表示素子 21の近傍に焦点を有した対物レンズ 22とが配置される。 この画像導入ユニット 2は、対物レンズ 22から射出する表示光束 L1 (可視光である

。)を、画像表示光学系 1の観察者側の面の右端部に向けて出射する。

[0022] 画像表示光学系 1は、観察者の側カゝら順に、基板 13、基板 11、基板 12を密着して 重ねて配置してなる。

基板 13、基板 11、基板 12の各々は、少なくとも可視光に対し透過性を有した材料

(例えば、光学ガラス)からなる。

このうち、基板 11は、画像導入ユニット 2から導入された表示光束 L1を外界側の面

11 1と観察者側の面 11 2とで繰り返し内面反射する平行平板である(請求項に おける基板に対応する。)。

[0023] 基板 11の外界側に配置された基板 12は、観察眼の視度補正をする働きを担う。基 板 12は、観察者側の面 12— 2が平面、外界側の面 12— 1が曲面となったレンズであ る。

基板 11の観察者側に配置された基板 13も、観察眼の視度補正をする働きを担う。 基板 13は、外界側の面 13— 1が平面、観察者側の面 13— 2が曲面となったレンズ である。

[0024] なお、面 13— 2のうち表示光束 L1が最初に通過する領域は、表示光束 L1に対し 何ら光学的パワーを与えな 、平面になって 、る。

また、基板 11の内部において表示光束 L1が最初に入射する領域には、表示光束 L1の角度を、基板 11内を内面反射可能な角度に変化させるための導入ミラー 11a が形成される。

[0025] また、基板 11の内部において、観察眼の瞳に対向する領域には、内面反射した表 示光束 L1を瞳の方向に反射するハーフミラー 1 lb (請求項におけるコンパイナに対 応する。)が設けられる。

なお、ハーフミラー l ibに代えて、所定の回折条件に合致した光を所定の方向に 偏向する性質の HOE (ホログラフィック'ォプチカル'エレメントの略。)を用いることも できる。また、コンノイナには光学的パワーが付与されていてもよい。

[0026] ここで、基板 12と基板 11との間には、置換膜 12aが両者に密着して設けられる。ま た、基板 13と基板 11との間には、置換膜 13aが両者に密着して設けられる (置換膜 1

2a, 13aが請求項における光学機能部に対応する。 )0

置換膜 12a, 13aは、 60° 近傍の入射角度で入射する可視光を反射し、かつ 0° 近傍の入射角度で入射する可視光を透過する性質を有している。

[0027] 次に、画像表示光学系 1の各面の配置の詳細を表示光束 L1の振る舞いに基づき 説明する。

図 2に示すように、画像導入ユニット 2内の液晶表示素子 21の表示画面力も射出し た表示光束 L1 (図示は、中心画角の表示光束のみ。)は、対物レンズ 22を介して 0 ° 近傍の入射角度で基板 13に入射するので、置換膜 13aを通過して基板 11内に入 射する。

[0028] 基板 11内に入射した表示光束 L1は、導入ミラー 11aに対し所定の入射角度で入 射し、反射する。反射した表示光束 L1は、置換膜 13aに対し 60° 近傍の入射角度 Θで入射するので、置換膜 13aにて反射し、置換膜 12aに向かう。置換膜 12aに対 する入射角度も同じく Θとなるので、表示光束 L1は、置換膜 12aでも反射する。 よって、表示光束 L1は、置換膜 13a、 12aで繰り返し交互に反射しつつ、画像導入 ユニット 2から離れた観察者の左方向へ伝搬する。

[0029] その後、表示光束 L1は、ハーフミラー l ibに入射して観察眼の瞳の方向に反射す る。

反射した表示光束 L1は、 0° 近傍の入射角度で置換膜 13aに入射するので、置換 膜 13aを透過し、基板 13を介して観察眼の瞳に入射する。

一方、外界 (遠方)からの外界光束 L2は、基板 12を介して 0° 近傍の入射角度で 置換膜 12aに入射するので、置換膜 12aを透過し、基板 11を介して置換膜 13aに対 し 0° 近傍の入射角度で入射する。その外界光束 L2は、置換膜 13aを透過し、基板 13を介して観察眼の瞳に入射する。

[0030] ここで、基板 12の外界側の面 12— 1の形状、基板 13の観察者側の面 13— 2の形 状は、観察眼の視度補正をするよう設定されている。

因みに、観察眼の外界に対する視度補正は、外界光束 L2の光路に配置される面 1 2—1と面 13— 2との形状の組み合わせによって図られる。観察眼の画像に対する視 度補正は、表示光束 L1の光路に配置される面 13— 2の形状によって図られる。観察 眼の画像に対する視度補正を図るために、対物レンズ 22の光軸方向の位置、液晶 表示素子 21の光軸方向の位置が調整されることもある。

[0031] なお、以上のアイグラスディスプレイにおいて、液晶表示素子 21から瞳までの光路 に配置された要素力 請求項におけるコンパイナ光学系に対応する。

次に、置換膜 12a, 13aを詳細に説明する。

(1)基板 11の内部全反射について

一般に、媒質中に置かれた基板 11の内部全反射は、以下の式 (1)で示される臨界 角度 0 を超えた場合に生起する。

[0032] Θ =arcsin[n /η ] · ' ·(1)

c m g

但し、 nは媒質の屈折率、 nは基板 11の屈折率である。この式(1)によると、 Θ が m g c 存在するためには、 n <nでなければならないことがわ力る。

m g

このため、基板 12, 13を基板 11の表面に直接貼付すると、媒質の屈折率が高くな りすぎて Θ が存在せず、内面反射機能が損なわれてしまう。

[0033] 一方、エアギャップを基板 11の表面に設けると、媒質 (空気)の屈折率は 1 (n = 1.

m

0)と低いので、基板 11の材料が一般的な光学ガラス BK7 (n = 1. 56)であるとき、

g

臨界角度 0 は、式(1)により概ね 40° となり、内面反射機能が得られる。

因みに、エアギャップを用いたときの基板 11の反射率の入射角度特性は、図 3に 示すとおりである。

(2)誘電体光学多層膜につ!、て

誘電体光学多層膜の理論では、以下の関係が明らかにされている。

[0034] 光学ガラス力 なる基板と基板との間に挟まれた誘電体光学多層膜からなる対称 膜の膜構成 (下記)を考える。ここで、対称膜とは、各種類の層が中心対称に積層さ れた膜構成のことを指す。また、構成を表すために 1単位となる層群に括弧を付けて 列記する(以下、同様)。 基板/ (0.125L0.25H0.125L)k/基板、又は、

基板/ (0.125H0.25L0.125H)k/基板

なお、各層群における Hは高屈折率層、 Lは低屈折率層、各層群の右上付き文字 kは各層群の積層回数、各層の前に付けた数字は各層の入射光の中心波長に対す る光学膜厚 (ndZ )である (以下、同様)。

[0035] 対称膜は、或る仮想の屈折率を持つ等価的な単一の膜 (等価膜)として扱えること が知られており、対称膜と、この膜の等価的な屈折率 (等価屈折率)の理論は、 HA.Macleod著「Thin-Film optical Filters 3rf Edition」などに詳しく記述されているの で、詳細は割愛する。

この膜構成において、等価膜の垂直入射光に対する等価屈折率を、基板 11の屈 折率と同じに選定すると、垂直入射する光に対しては界面反射は全く生じず透過率 は 100%であるが、入射角度が大きい光に対しては界面反射が生じ反射率が増大し てくる。この理由は、一般に、誘電体の見かけの屈折率 Nが誘電体中の光の進行角 度 Θに対応して以下のとおり変化するためである。

[0036] N=ncos Θ (s偏光)

N=n/cos θ (ρ偏光)

但し、 ηは誘電体の屈折率である。因みに、入射角度の増大に伴う反射率の増大 量は、特に s偏光にて顕著である。

(3)置換膜 12a, 13aの構成について

置換膜 12a, 13aは、(1)で述べた基板 11の内部反射機能と、基板 11のシースル 一性(=外界の視認性)との双方を損なわないものである必要がある。つまり、表示光 束 L1に対し反射性を有し、外界光束 L2に対し透過性を有する必要がある。

[0037] そこで置換膜 12a, 13aは、基板 11と空気の屈折率差により決定される、臨界角又 はその臨界角よりも大きな角度で入射する光を高い反射率で反射する (好ましくは全 反射する)特性を有するように設計される。

本実施形態において、置換膜 12a, 13aの性質を、「60° 近傍の入射角度で入射 する可視光を反射し、かつ 0° 近傍の入射角度で入射する可視光を透過する性質」 に設定した。この性質は、(2)で述べた誘電体光学多層膜によって得ることができる [0038] そこで、本実施形態では、置換膜 12a, 13aに誘電体光学多層膜を用いる。

この置換膜 12a, 13aの設計方法は、以下のとおりである。

置換膜 12a, 13aの構成 (単位層群の構成、積層回数、各層の膜厚、各層の屈折 率、各層の材料など)は、高反射率を得るべき光の入射角度 (ここでは 60° )に対し 最適化される。基板 11の屈折率についても同時に最適化される。置換膜 12a, 13a の基本的な構成は (2)で述べた対称膜とする。

[0039] 但し、 (2)で述べた理論を単純に適用しても得られる解と実在する薄膜材料の屈折 率とがー致することは非常に希であるため、設計に当たり、以下の各工夫の全部又 は 1部を施す。

第 1の工夫は、基板 11とのマッチングをとる目的で、幾つかの層(マッチング層)を 基板 11の側に挿入することである。

[0040] 第 2の工夫は、最適化の際、材料の屈折率分散の吸収、反射率'透過率の分光特 性 ·角度特性の微調整をすることである。

第 3の工夫は、必要に応じて対称性を崩す (非対称性を許容する)ことである。 第 4の工夫は、計算機による膜厚の最適化設計や膜構成の自動合成を利用するこ とである。

[0041] 第 5の工夫は、 s偏光に対してのみ所望の特性が得られるよう設計することである( 入射角度の増大に伴う反射率の増大量力 ^偏光に関して顕著であるという誘電体光 学多層膜の性質があるので。 ) o

第 6の工夫は、特定の波長に対してのみ所望の特性が得られるよう設計することで ある。

[0042] なお、第 5の工夫は、図 2に示した液晶表示素子 21の光源力 偏光であるときに有 効である。また、光源が p偏光であるときにも、位相板などでその偏光方向を回転させ れば、有効となる。偏光方向を限定した分だけ、設計の自由度が高まるという利点が ある。

また、第 6の工夫は、図 2に示した液晶表示素子 21の光源が特定の波長で発光し ているときに有効である。波長を限定した分だけ、設計の自由度が高まるという利点 がある。

[0043] 次に、本アイグラスディスプレイの効果を説明する。

アイグラスディスプレイでは、基板 11の外界側と観察者側とに置換膜 12a, 13aが 形成される。

置換膜 12a, 13aの性質は、 60° 近傍の入射角度で入射する可視光を反射し、か つ 0° 近傍の入射角度で入射する可視光を透過するよう設定されている。

[0044] これらの置換膜 12a, 13aで挟まれた基板 11は、表示光束 L1を内面反射し、かつ 外界 (遠方)からの外界光束 L2を透過させることができる。

したがって、基板 11と略同じ屈折率の基板 12, 13が貼付されたにも拘わらず、基 板 11の内面反射機能とシースルー性は、何ら損なわれな!/、。

その結果、基板 12, 13を貼付するだけの簡単な方法で、アイグラスディスプレイに 対し視度補正機能を搭載することができた。

[0045] なお、基板 12, 13として、光吸収のある材料を用いれば、アイグラスディスプレイに サングラスの機能を付与できる。また、サングラスの機能のみ必要であり、視度補正の 必要が無い場合には、基板 12, 13を光吸収のある平行平板にしてもよい。

(その他)

なお、本実施形態では、表示光束 L1を可視光とし、基板 11,置換膜 12a, 13aの 性質を、その可視光を内面反射するような性質に設定したが、液晶表示素子 21の光 源が発光スペクトルを有しているときには、少なくともそのピーク波長の光を内面反射 するような性質に設定されて 、ればよ!/、。

[0046] また、本実施形態のアイグラスディスプレイは、 2枚の基板 (基板 11, 12)と 2つの置 換膜 (置換膜 12a, 13a)によって視度補正が図られたが、 1枚の基板と 1つの置換膜 により視度補正が図られてもよい。

また、本実施形態では、置換膜 12a, 13aに誘電体光学多層膜を用いたが、 HOE を用いてもよい。誘電体光学多層膜を用いた置換膜 12a, 13aの構成の詳細は後述 する実施例にて説明することとし、 HOEの製造方法を以下に説明する。

[0047] 図 4には、 HOEを製造する光学系を示した。この光学系は、入射角度 Θで入射す る表示光束 L 1を高 ヽ反射率で反射する HOEを製造するものである。 波長 λのレーザ光源 31から射出したレーザ光は、ビームスプリッタ 32で 2分割され る。 2分割されたレーザ光は、 2つのビームエキスパンダ 33でそれぞれ拡大された後 、 2つの補助プリズム 34を介してホログラム感光材料 35にそれぞれ入射する。これに よって感光材料 35が露光する。ここで、感光材料 35へのレーザ光の入射角度は、 Θ に設定されている。この感光材料 35を現像処理すれば、 ΗΟΕが完成する。

[0048] 完成した ΗΟΕは、所定の波長 λ、かつ所定の角度 Θで入射する光束を回折反射 し、かつ 0° 近傍の入射角度で入射する光を全透過する性質を有する。

なお、置換膜 12a, 13aが反射性を示すべき光の入射角度や波長は 1種類ではな いので、必要に応じて、角度 Θやレーザ光の波長を変更しながら感光材料 35を多重 露光することになる。

[0049] また、ホログラム感光材料 35として榭脂ベースの材料 (榭脂シート)を用いると、大 面積の HOEを低コストで製造することができる。また、 HOEが榭脂シートであると、 H

OEをアイグラスディスプレイの基板 11に密着させる際に貼付するだけで済むため、 低コスト ·大量生産の面で実用価値が高 、。

また、本実施形態の置換膜 12a, 13aには、金属膜や半導体膜などからなる光学多 層膜が用いられてもよい。但し、そのような光学多層膜よりも誘電体光学多層膜の方

1S 光の吸収が少ないため、好適である。

[0050] 以上の各光学機能部 (誘電体光学多層膜、 HOE、その他の光学多層膜)は、アイ グラスディスプレイの仕様やコストなどに応じて置換膜 12a, 13aとして選択使用され ることが望ましい。

[第 1実施例]

以下、誘電体光学多層膜からなる置換膜 12a, 13aの第 1実施例を説明する。

[0051] 本実施例は、液晶表示素子 21の光源が偏光しているときに有効な実施例である。

本実施例の基本構成は例えば以下のとおりである。

基板/ (0.125L0.25H0.125L)k/基板

但し、基板の屈折率は 1. 74,高屈折率層 Hの屈折率は 2. 20、低屈折率層 Lの屈 折率は 1. 48である。

[0052] 基板には SCHOTT社製 N— LAF35を用い、高屈折率層 Hは、 TiO、 Ta O , Nb Oの何れかを用い、成膜条件を調整して構成し、低屈折率層 Lには SiOを用いた。

5 2 因みに、この基本構成の誘電体光学多層膜は、一般に「短波長透過フィルタ」と呼 ばれる。所定波長より短い波長の光に対する透過率が高ぐ所定波長より長い波長 の光に対する反射率が高 、と 、う特徴がある。

[0053] また、一般の誘電体光学多層膜は、光が斜めに入射した場合の分光特性が入射 角度に応じて短波長側にシフトするという特徴がある。

これら 2特徴を合わせ、垂直入射する光の透過帯域を可視光全体 (400〜700nm )に一致させておき、入射角度が基板 11の臨界角度 Θ の前後になると、長波長側の 反射帯域が可視光全体 (400〜700nm)に重なるよう基本構成を最適化する。最適 化の結果、本実施例は以下のとおりとなった。

[0054] 基板 /(0.125L0.28H0.15L)(0.125L0.25H0.125L)4(0.15L0.28H0.125L)/基板

但し、基板の屈折率は 1. 56、高屈折率層 Hの屈折率は 2. 30、低屈折率層 Lの屈 折率は 1. 48、中心波長えは 850nmである。

基板には、 SCHOTT社製 N— BAK4を使用し、高屈折率層 Hは TiO , Ta O、 Nb

2 2 5 2 oの何れかから成膜条件を調整して形成した。

5

[0055] 本実施例の反射率の角度特性を図 5に、垂直入射光に対する反射率の波長特性 を図 6に、 60° の入射光に対する反射率の波長特性を図 7に示す。なお、以下の各 図において Rsは s偏光に対する特性、 Rpは p偏光に対する特性、 Raは s偏光と p偏 光とに対する平均的特性である。

図 5に示すとおり、本実施例の反射率の角度特性は、 s偏光のみに限定すると、ガ ラス基板の反射率の角度特性(図 3参照)によく一致している。また、図 6に示すとおり 、本実施例は、垂直入射する可視光に対し高い透過率を有する。また、図 7に示すと おり、本実施例は、 60° 入射する略全域の可視光に対し略 100%の反射率を有す る。

[0056] なお、本実施例では、基板との間にマッチング層を介在させて 、る。マッチング層 は、透過帯 (反射率の低 ヽ波長領域)のリップルを低減する役割などを果たして 、る

[第 2実施例] 以下、誘電体光学多層膜からなる置換膜 12a, 13aの第 2実施例を説明する。 本実施例は、液晶表示素子 21の光源が偏光しているときに有効な実施例である。 基本構成は例えば以下のとおりである。

[0057] 基板 /(0.125H0.25L0.125H)k/基板

因みに、この構成は、一般に「長波長透過フィルタ」と呼ばれる。所定波長より長い 波長の光に対する透過率が高ぐ所定波長より短い波長の光に対する反射率が高い という特徴がある。

最適化した結果、本実施例は以下のとおりとなった。

[0058] 基板 /(0.3H0.27L0.14H)(0.1547H0.2684L0.1547H)3(0.14H0.27L0.3H)/基板

但し、基板の屈折率は 1. 56、高屈折率層 Hの屈折率は 2. 00、低屈折率層 Lの屈 折率は 1. 48、中心波長えは 750nmである。

高屈折率層 Hは、 ZrO , HfO , Sc O , Pr O , Y Oの何れかを用い、成膜条件を

2 2 2 3 2 6 2 3

調整して構成した。なお、基板と低屈折率層 Lとには、先の実施例と同じものを用い た。

[0059] 本実施例の反射率の角度特性を図 8に、垂直入射光に対する反射率の波長特性 を図 9に、 60° の入射光に対する反射率の波長特性を図 10に示す。

図 8、図 9、図 10に示すとおり、本実施例によれば、 s偏光について第 1実施例と略 同様の良好な特性が得られる。

なお、本実施例は、長波長透過フィルタを基本構成とした。第 1実施形態の(2)で 述べた理論によると、短波長透過フィルタが適していることになる力 実在する薄膜材 料の屈折率を前提に検討すると、このように、長波長透過フィルタを基本構成とした 設計解が得られることちしばしばある。

[0060] [第 3実施例]

以下、誘電体光学多層膜からなる置換膜 12a, 13aの第 3実施例を説明する。 本実施例は、液晶表示素子 21の光源が無偏光であるときに有効な実施例である。 最適化の結果、本実施例は以下のとおりとなった。

基板 /(0.25H0.125L)(0.125L0.25H0.125L)4(0.125L0.25H)/基板

但し、基板の屈折率は 1. 75、高屈折率層 Hの屈折率は 2. 30、低屈折率層 Lの屈 折率は 1. 48、中心波長えは 1150nmである。

[0061] 基板には、 SCHOTT社製の N— LAF4を用いた。高屈折率層 Hは、 TiO , Ta O、

2 2 5

Nb Oの何れかを成膜条件を調整して形成し、低屈折率層 Lは、 SiOを成膜して形

2 5 2 成した。

本実施例の反射率の角度特性を図 11に、垂直入射光に対する反射率の波長特 性を図 12に、 60° の入射光に対する反射率の波長特性を図 13に示す。

[0062] 図 11、図 12、図 13に示すとおり、本実施例によれば、 p偏光、 s偏光のの双方につ

V、て良好な特性が得られる。

なお、本実施例の構成をモデル化すると以下のような対称な構成となる。 基板/ (マッチング層群 i)k1 ' (対称層群) k2' (マッチング層 II) k3/基板

各層群は、低屈折率層 L'高屈折率層 Hを繰り返し積層してなり(LHL又は HLH)、

60° の入射光に対し反射率が高まるよう設定されている。中央の層群は、垂直入射 光を反射する傾向にあるため、この反射を抑える目的でマッチング層群 I, IIの各層の 膜厚が最適化調整されて ヽる。

[0063] 設計時には、光の入射角度や基板の屈折率などに応じて、このモデルの各層群の 積層回数 kl, k2, k3を増減したり、マッチング層群 I, IIの各層の膜厚を調整したりす ればよい。

また、一方の基板との関係と、他方の基板との関係とが互いに異なる場合 (2つの基 板の屈折率が異なったり、一方の基板との間にのみ接着剤層が介在するときなど)に は、マッチング層群 I, IIの積層回数及び各層の膜厚を個別に調整すればよい。

[0064] また、現在では計算機による膜厚の最適化設計や膜構成の自動合成の手法も普 及している。この手法を用いた場合には、得られる設計解が上述した基本構成から 若干外れることがある。しかし、それでも基本構成を一部調整したもの(基本構成の 変形)とみなせる。

[第 4実施例]

以下、誘電体光学多層膜からなる置換膜 12a, 13aの第 4実施例を説明する。

[0065] 本実施例は、液晶表示素子 21の光源が偏光しているときに有効な実施例である。

また、本実施例は、計算機による膜構成の自動合成の手法を適用した実施例である 。本実施例の膜構成は、図 14のとおりである。

図 14に示すとおり、全層数は 19、基板の屈折率は 1. 56、高屈折率層 Hの屈折率 は 2. 20、低屈折率層 Lの屈折率は 1. 46、中心波長えは 510nmである。

[0066] 基板には、 SCHOTT社製の N— BAK4を用い、高屈折率層 Hには第 1実施例と同 じものを用いた。低屈折率層 Lは、 SiOを用い、成膜条件を調整して形成した。

2

本実施例の反射率の角度特性を図 15に、垂直入射光に対する反射率の波長特 性を図 16に、 60° の入射光に対する反射率の波長特性を図 17に示す。

図 15、図 16、図 17に示すとおり、本実施例によれば良好な特性が得られる。特に 図 16に示すとおり、垂直入射光に対する透過率が特に良く改善される。

[0067] [第 5実施例]

以下、誘電体光学多層膜からなる置換膜 12a, 13aの第 5実施例を説明する。 本実施例は、液晶表示素子 21の光源が無偏光であるときに有効な実施例である。 また、本実施例は、計算機による膜構成の自動合成の手法を適用した実施例である 。本実施例の膜構成は、図 18のとおりである。

[0068] 図 18に示すとおり、全層数は 40、基板の屈折率は 1. 56、高屈折率層 Hの屈折率 は 2. 20、低屈折率層 Lの屈折率は 1. 3845、中心波長えは 510nmである。

基板には、 SCHOTT社製の N— BAK4を用い、高屈折率層 Hには第 1実施例と同 じものを用いた。低屈折率層 Lは、 MgF , A1Fの何れかを用いて形成した。

2 3

本実施例の反射率の角度特性を図 19に、垂直入射光に対する反射率の波長特 性を図 20に、 60° の入射光に対する反射率の波長特性を図 21に示す。

[0069] 図 19、図 20、図 21に示すとおり、本実施例によれば、良好な特性が得られる。特 に図 20、図 21に示すとおり、垂直入射光に対する透過率、及び 60° の入射光に対 する反射率がそれぞれ改善される。

[第 2実施形態]

以下、図 22、図 23を参照して本発明の第 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を主に 説明する。

[0070] 図 22は、本アイグラスディスプレイの光学系部分を観察者の水平面で切断してでき る概略断面図である。図 22に示すように、本アイグラスディスプレイの光学系部分は 、画像導入ユニット 2及び 1枚の基板 11からなる(画像導入ユニット 2は、液晶表示素 子 21及び対物レンズ 22を搭載し、基板 11は導入ミラー 1 la及びノヽーフミラー 1 lbを 内部に設置している。)。

[0071] 本アイグラスディスプレイにお ヽては、基板 11の観察者側の面と外界側の面との各 々に、反射増強膜 22aが密着して設けられている。

反射増強膜 22aは、少なくとも置換膜 12a, 13aと同じ機能 (エアギャップと同じ機能 )を持つ。すなわち、反射増強膜 22aは、基板 11内を内面反射すべき表示光束 Ll ( ここでは、入射角度 60° 近傍で入射する可視光)に対し反射性を示し、かつ基板 11 を透過すべき表示光束 L1及び外界光束 L2 (ここでは、入射角度 0° 近傍で入射す る可視光)に対し透過性を示す。

[0072] 但し、反射増強膜 22aが反射可能な可視光の入射角度範囲は、置換膜 12a, 13a のそれよりも拡大されており、具体的には、その入射角度範囲の下限は、基板 11の 臨界角度 0 ( ^40° )よりも小さぐ例えば 35° などに設定される(なお、入射角度 範囲 0 gの上限は、置換膜 12a, 13a、空気中の基板 11の単体と同じく 90° 近傍で ある。)。

[0073] この反射増強膜 22aが設けられた基板 11は、基板 11が単体で空気中に存在して いたときよりも、内面反射可能な表示光束 11の入射角度範囲 Θ gは、拡大される。入 射角度範囲 Θ gが拡大されれば、観察眼が観察できる画像の画角が拡大される。 なお、反射増強膜 22aが反射可能な可視光の入射角度範囲の下限を小さくし過ぎ ると次のような問題が生じうる。すなわち、外界光束 L2の一部が反射増強膜 22aを透 過できなくなって外界の視認性が悪くなつたり、ハーフミラー l ibで偏向された表示 光束 L1の一部が基板 11から外部 (射出瞳)へ射出できなくなってロスとなる可能性 がある。このため、反射増強膜 22aが反射可能な可視光の入射角度範囲の下限は、 表示光束 L1の画角や内面反射するときの入射角度を考慮した上で、 0° 〜 Θ の間 の適当な値に設定される必要がある。

[0074] また、このような特性を持つ反射増強膜 22aは、誘電体光学多層膜や HOE (ホログ ラフィック'ォプチカル ·エレメント)などによって構成される。このうち、誘電体光学多 層膜を用いた反射増強膜 22aの構成の詳細は、後述する実施例にて説明する。 HO Eの製造方法は、第 1実施形態で説明した製造方法 (図 4参照)と基本的に同じであ る。

但し、この製造方法では、図 23に示すように、補助プリズム 34は、感光材料 35に 入射するレーザ光の一方にのみ挿入されればよい (なぜなら、本実施形態の反射増 強膜 22aが接する 2つの媒質の一方は空気だ力 である。 )。

[0075] また、図 23の光学系における角度 Θ (ホログラム感光材料 35に対するレーザ光の 入射角度)の値は、反射増強膜 22aが反射性を示すべき光の入射角度範囲に設定 される。

ここでも、反射増強膜 22aが反射性を示すべき光の入射角度や波長は 1種類では ないので、必要に応じて、角度 Θやレーザ光の波長を変更しながら感光材料 35を多 重露光することになる。

[0076] また、ホログラム感光材料 35として榭脂ベースの材料 (榭脂シート)を用いると、大 面積の HOEを低コストで製造することができる。また、 HOEが榭脂シートであると、 H

OEをアイグラスディスプレイの基板 11に密着させる際に貼付するだけで済むため、 低コスト ·大量生産の面で実用価値が高 、。

また、本実施形態の反射増強膜 22aには、金属膜や半導体膜など力もなる光学多 層膜が用いられてもよい。但し、そのような光学多層膜よりも誘電体光学多層膜の方

1S 光の吸収が少ないため、好適である。

[0077] 以上の各光学機能部 (誘電体光学多層膜、 HOE、その他の光学多層膜)は、アイ グラスディスプレイの仕様やコストなどに応じて反射増強膜 22aとして選択使用される ことが望ましい。

[第 6実施例]

以下、第 6実施例を説明する。本実施例は、第 2実施形態のアイグラスディスプレイ の反射増強膜 22aとして好適な誘電体光学多層膜の実施例である。

[0078] 本実施例では、アイグラスディスプレイの液晶表示素子 21の光源が発光スペクトル を有しており(R色, G色, B色それぞれにピークを有しており)、かつ、液晶表示素子 21の光源が偏光していることを前提とした。また、本実施例では、計算機による膜構 成の自動合成の手法を適用した。

本実施例の誘電体光学多層膜の膜構成は、図 24のとおりである。

[0079] 図 24に示すとおり、全層数は 51、基板 11の屈折率は 1. 60、高屈折率層の屈折 率は 2. 3、低屈折率層の屈折率は 1. 46である。

基板には SCHOTT社製の N— SK14を用い、高屈折率層は、 TiO , Ta O , Nb O

2 2 5 2 を用い、成膜条件を調整して形成した。また、低屈折率層は、 SiO

5 2を用い、成膜条 件を調整して形成した。

[0080] 図 25は、本実施例の誘電体光学多層膜の小入射角度の光 (入射角度 0° 〜20° )に対する反射率の波長特性である。図 25において、 Ra (0° ) , Ra (5° ) , Ra (10 。 ) , Ra (15° ) , Ra (20° )は、それぞれ入射角度 0° , 5° , 10° , 15° , 20° の 入射光に対する反射率 (何れも入射光の s偏光成分に対する反射率と p偏光成分に 対する反射率との平均値)である。

[0081] 図 25に明らかなとおり、本実施例の誘電体光学多層膜は、入射角度 0° 〜20° の 入射光であれば、可視光域の略全域に亘り 80%以上の透過性を示す。

図 26は、本実施例の誘電体光学多層膜の大入射角度の光 (入射角度 35° , 40 ° )に対する反射率の波長特性である。図 26において、 Rs (35° ) , Rs (40° )は、 それぞれ入射角度 35° , 40° の光に対する反射率 (何れも入射光の s偏光成分に 対する反射率)である。

[0082] 図 26に明らかなとおり、本実施例の誘電体光学多層膜は、入射角度 40° の s偏光 した光であれば、可視光域の全域に亘り略 100%の反射性を示す。また、入射角度 35° の s偏光した光であれば、可視光域の R色, G色, B色の各成分(460, 520, 6 33nm)に対しそれぞれ 80%以上の反射性を示す。

図 27は、本実施例の誘電体光学多層膜の各波長の光に対する反射率の角度特 性である。図 27において、 Rs (633nm) , Rs (520nm) , Rs (460nm)は、それぞれ 波長 633nm, 520nm, 460nmの光(R色, G色, B色)に対する反射率(何れも入射 光の s偏光成分に対する反射率)である。

[0083] 図 27に明らかなとり、本実施例の誘電体光学多層膜は、可視光城の R色, G色, B 色の各成分の光であれば、 35° 以上の入射角度で 80%以上の反射性を示す。 以上、本実施例の誘電体光学多層膜が反射性を示す可視光 (ここでは s偏光した R 色, G色, B色の光)の入射角度範囲の下限は、 35° である。これは、本実施例で想 定した基板 11 (屈折率 1. 60)の臨界角度 0 = 38. 7° よりも小さい。

[0084] したがって、本実施例の誘電体光学多層膜を反射増強膜 22aとして用いたアイダラ スディスプレイでは、基板 11を内面反射する表示光束 L1の入射角度範囲 Θ gの下 限は、臨界角度 0 = 38. 7° 力も 35° へと 3. 7° も引き下げられる。

その結果、アイグラスディスプレイは、入射角度範囲 0 g = 35° 〜65° の表示光 束 Ll、つまり画角 30° の表示光束 L1を伝送することができる。

[0085] また、図 25に示したとおり、本実施例の誘電体光学多層膜は、小入射角度の光 (0 ° 〜20° )の可視光に対する透過率が高いので、アイグラスディスプレイの外界の 視認性は確実に保たれ、また、基板 11から射出瞳へ入射する表示光束 L1のロスも 無い。

[第 3実施形態]

以下、図 28を参照して本発明の第 3実施形態を説明する。本実施形態は、アイダラ 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を主に説明す る。

[0086] 図 28は、本アイグラスディスプレイの光学系部分を観察者の水平面で切断してでき る概略断面図である。図 28に示すように、本アイグラスディスプレイは、第 1実施形態 のアイグラスディスプレイ(図 2参照)において、置換膜 12a, 13aの代わりに、それぞ れ反射増強膜 22aを備えたものである。

この反射増強膜 22aは、第 2実施形態のそれと同様の機能を持つ。すなわち、反射 増強膜 22aが反射性を示す可視光の入射角度範囲の下限は、基板 11の臨界角度 Θ よりも引き下げられている。

[0087] したがって、本アイグラスディスプレイは、第 1実施形態と同様に視度補正の効果が 得られると共に、第 2実施形態と同様に画角拡大の効果が得られる。

なお、この反射増強膜 22aを HOEによって構成する場合の製造方法は、第 1実施 形態で説明した製造方法 (図 4参照)と同じである。

但し、図 4の光学系における角度 0 (ホログラム感光材料 35に対するレーザ光の入 射角度)の値は、反射増強膜 22aが反射性を示すべき光の入射角度範囲に設定さ れる。

[0088] ここでも、反射増強膜 22aが反射性を示すべき光の入射角度や波長は 1種類では ないので、必要に応じて、角度 Θやレーザ光の波長を変更しながら感光材料 35を多 重露光することになる。

[第 7実施例]

以下、第 7実施例を説明する。本実施例は、第 3実施形態のアイグラスディスプレイ の反射増強膜 22aとして好適な誘電体光学多層膜の実施例である。

[0089] 本実施例では、アイグラスディスプレイの液晶表示素子 21の光源が偏光しているこ とを前提とした。また、本実施例では、計算機による膜構成の自動合成の手法を適用 した。

本実施例の誘電体光学多層膜の膜構成は、図 29のとおりである。

図 29に示すとおり、全層数は 44、基板 11の屈折率は 1. 56、高屈折率層の屈折 率は 2. 3、低屈折率層の屈折率は 1. 46である。

[0090] 基板、低屈折率層は、第 4実施例と同じであり、高屈折率層は、 TiO , Ta O , Nb

2 2 5 2

Oを用い、成膜条件を調整して形成した。

5

図 30は、本実施例の誘電体光学多層膜の小入射角度の光 (入射角度 0° 〜20° )に対する反射率の波長特性である。図 30において、 Ra (0° ) , Ra (10° ) , Ra (20 ° )は、それぞれ入射角度 0° , 10° , 20° の入射光に対する反射率 (何れも入射 光の s偏光成分に対する反射率と p偏光成分に対する反射率との平均値)である。

[0091] 図 30に明らかなとおり、本実施例の誘電体光学多層膜は、入射角度 0° 〜20° の 入射光であれば、可視光域の略全域に亘り 70%以上の透過性を示す。

図 31は、本実施例の誘電体光学多層膜の大入射角度の光 (入射角度 35° 〜50 ° )に対する反射率の波長特性である。図 31において、 Rs (35° ;) , Rs (40° ) , Rs (50° )は、それぞれ入射角度 35° , 40° , 50° の入射光に対する反射率 (何れも 入射光の s偏光成分に対する反射率)である。

[0092] 図 31に明らかなとおり、本実施例の誘電体光学多層膜は、入射角度 35° 〜50° の s偏光した光であれば、可視光域の略全域に亘り 65%以上の反射性を示す。 図 32は、本実施例の誘電体光学多層膜の各波長の光に対する反射率の角度特 性である。図 32において、 Rs (633nm) , Rs (520nm) , Rs (460nm)は、それぞれ 波長 633nm, 520nm, 460nmの光(R色, G色, B色)に対する反射率(何れも入射 光の s偏光成分に対する反射率)である。

[0093] 図 32に明らかなとおり、本実施例の誘電体光学多層膜は、可視光城の R色, G色, B色の各成分の光であれば、 35° 以上の入射角度で 65%以上の反射性を示す。 つまり、本実施例の誘電体多層膜が反射性を示す可視光 (ここでは s偏光した波長 633nm, 520nm, 460nmの光)の入射角度範囲の下限は、 35° である。これは、 本実施例で想定した基板 11 (屈折率 1. 56)の臨界角度 0 = 39. 9° よりも小さい。

[0094] したがって、本実施例の誘電体光学多層膜を反射増強膜 22aとして用いたアイダラ スディスプレイでは、基板 11を内面反射する表示光束 11の入射角度範囲 Θ gの下 限は、臨界角度 0 = 39. 9° 力も 35° へと 4. 9° も引き下げられる。

また、図 30に示したとおり、本実施例の誘電体光学多層膜は、小入射角度の光 (0 ° 〜20° )の可視光に対する透過率が高いので、アイグラスディスプレイの外界の 視認性は保たれ、また、基板 11から射出瞳へ入射する表示光束 L1のロスも無い。

[0095] [第 4実施形態]

以下、図 33を参照して本発明の第 4実施形態を説明する。本実施形態は、上述し た反射増強膜を、射出瞳の大き 、タイプのアイグラスディスプレイに適用したものであ る。

図 33は、本実施形態のアイグラスディスプレイの光学系部分を観察者の水平面で 切断してできる概略断面図である。図 33に示すように、本アイグラスディスプレイは、 表示光束 L1を内面反射する基板 11中に、互いに平行な複数のハーフミラー 1 lbを 配置している。これらの複数のハーフミラー l ibのそれぞれは、基板 11を内面反射 する表示光束 L1のうち所定角度範囲で入射したものを反射し、基板 11の外部に射 出瞳を形成する。この射出瞳のサイズは、ハーフミラー l ibが複数化された分だけ大 きい。このように射出瞳が大きいと、観察眼の瞳の位置の自由度が高まる点で有利で ある。

[0096] このアイグラスディスプレイにお 、て、反射増強膜 22aは、基板 11の観察者側の面 、外界側の面のそれぞれに密着して形成される。この反射増強膜 22aは、上述した 実施形態におけるそれと同様に、基板 11を内面反射可能な表示光束 L1の入射角 度範囲を拡大する。よって、このアイグラスディスプレイの画角も拡大される。

[第 5実施形態]

以下、図 34を参照して本発明の第 5実施形態を説明する。本実施形態は、上述し た反射増強膜を、射出瞳の大きい別のタイプのアイグラスディスプレイに適用したも のである。

[0097] 図 34は、本実施形態のアイグラスディスプレイの光学系部分を観察者の水平面で 切断してできる概略断面図である。図 34に示すように、本アイグラスディスプレイは、 大きな射出瞳を形成するための複数のハーフミラーを、基板 11の外部に配置してい る。それら複数のハーフミラーは、外界側又は観察者側(図 34では外界側)に配置さ れた基板 12の内部に設けられる。また、複数のハーフミラーは、互いに平行な複数 のハーフミラー l ibと、それと姿勢の異なる互いに平行な複数のハーフミラー l ibと し R の 2種類力 なる。

[0098] また、基板 11の内部には、基板 11に入射した表示光束 L1を内面反射可能な角度 に偏向するための導入ミラー 1 laと、基板 11を内面反射した表示光束 11を折り返す 折り返しミラー 11cとが設けられる。この折り返しミラー 11cの作用により、本アイグラス ディスプレイの表示光束 L1は、基板 11を内面反射しながら往復する。

そして、複数のハーフミラーのうち一方のハーフミラー l ibの姿勢は、往路進行中 し

の表示光束 L1を観察者側に偏向するように設定され、他方のハーフミラー l ibの姿

R

勢は、復路進行中の表示光束 L1を観察者側に偏向するように設定される。したがつ て、複数のハーフミラー l ib , l ibの全体は、屋根型のハーフミラーを密に並べた

L R

構成となる。

[0099] このアイグラスディスプレイにおいて、反射増強膜は、基板 12と基板 11との間と、基 板 11の観察者側の面との各々に密着して設けられる。

このうち、基板 11の観察者側の反射増強膜 22aは、上述した実施形態のそれと同 じであり、基板 11を内面反射する表示光束 L1に対し反射性を示す。

一方、基板 11の外界側の反射増強膜 22a'は、上述した実施形態のそれとは若干 異なり、基板 11を内面反射する表示光束 LIに対し半透過性を示す。

[0100] すなわち、反射増強膜 22a'は、基板 11を透過すべき表示光束 L1及び外界光束 L 2 (ここでは、入射角度 0° 近傍で入射する可視光)に対し透過性 (全透過性)を示す と共に、基板 11内を内面反射すべき表示光束 L1 (ここでは、入射角度 60° 近傍で 入射する可視光)に対し半透過性を示す。そして、その半透過性を示す入射角度範 囲の下限は、基板 11の臨界角度 0 よりも小さい値に設定される。

[0101] この反射増強膜 22a'の半透過性により、基板 11内を往復する表示光束 L1は、一 定の割合で基板 12の側へ伝搬することになる。その伝搬した表示光束 L1は、基板 1 2内の複数のハーフミラー l ib , l ibによって観察者側へと偏向される。そして、複 し R

数のハーフミラー l ib , l ibにより偏向した表示光束 L1は、反射増強膜 22a'、基 し R

板 11及び反射増強膜 22aを透過して、大きな射出瞳を形成する。

[0102] さらに、以上の反射増強膜 22a, 22a'は、上述した実施形態のそれと同様に、内面 反射可能な表示光束 L1の入射角度範囲を拡大する。したがって、このアイグラスデ イスプレイの画角も、拡大される。

なお、本アイグラスディスプレイにおいては、折り返しミラー 11cが設けられると共に 、ハーフミラーが 2種類設けられた力 折り返しミラー 11cと一方のハーフミラー l ibと

R

を省略することもできる。但し、それらを備えた方が、射出瞳内の光量が均一化される ので好ましい。

[0103] [第 6実施形態]

以下、図 35を参照して本発明の第 6実施形態を説明する。本実施形態は、上述し た反射増強膜を、射出瞳のさらに大きいタイプのアイグラスディスプレイに適用したも のである。

図 35は、本実施形態のアイグラスディスプレイの光学系部分の分解図である。図 3 5に示すように、本アイグラスディスプレイは、第 5実施形態のアイグラスディスプレイと 同じ原理が適用され、かつ、観察者から見て縦横の 2方向に亘つて射出瞳を拡大し たものである。また、このアイグラスディスプレイには、観察眼の視度補正の機能も付 加されている。

[0104] 図 35において、画像導入ユニット 2から射出した表示光束 L1は、最初に基板 11, に入射する。基板 11 'は、基板 12'と共にその表示光束 L1を導光し、観察者から見 た縦方向に亘つて表示光束 L1の径を拡大する。その表示光束 L1は、基板 11に入 射する。基板 11は、基板 12と共にその表示光束 L1を導光し、観察眼力も見た横方 向に亘つて表示光束 L1の径を拡大する。その表示光束 L1は、観察眼の近傍に射出 瞳を形成する。

[0105] また、基板 11の観察者側には基板 13が設けられており、基板 13の観察眼側の面 と、基板 12の外界側の面との光学的パワーにより、観察眼の外界に対する視度補正 が図られる。

基板 11 ' , 12'からなる第 1光学系と、基板 11, 12からなる第 2光学系とのそれぞれ には、第 5実施形態の基板 11, 12と同じ原理が適用されている。また、第 1光学系と 第 2光学系との間で、各光学面の配置方向は 90° 回転している。

[0106] すなわち、基板 11 'の内部に符号 11a'で示すのは、基板 11 'に入射した表示光束 L1を内面反射可能な角度に偏向する導入ミラーであり、符号 11c'で示すのは、基 板 11 'を内面反射した表示光束 L1を折り返す折り返しミラーである。基板 12'におい て符号 12a'で示すのは、複数の屋根型のハーフミラーを密に並べたものである(詳 細は、図 34参照)。

[0107] また、基板 11の内部に符号 11aで示すのは、基板 11に入射した表示光束 L1を内 面反射可能な角度に偏向する導入ミラーであり、符号 11cで示すのは、基板 11を内 面反射した表示光束 L1を折り返す折り返しミラーである。基板 12において符号 12a で示すのは、複数の屋根型のハーフミラーを密に並べたものである(詳細は、図 34 参照)。

[0108] 以上のアイグラスディスプレイにおいて、反射増強膜が設けられる箇所は、基板 11

'と基板 12,との間、基板 11,と基板 13,との間、基板 11と基板 12との間、基板 11と 基板 13との間の各々である。

但し、基板 11 'と基板 12'との間に設けられる反射増強膜の特性は、基板 11 'を内 面反射する表示光束 L1を一定の割合で基板 12'に伝搬させるものである必要があ る。その特性は、第 5実施形態の反射増強膜 22a'の特性と同じである。

[0109] また、基板 11と基板 12との間に設けられる反射増強膜の特性も、基板 11を内面反 射する表示光束 L Iを一定の割合で基板 12に伝搬させるものである必要がある。そ の特性は、第 5実施形態の反射増強膜 22a 'の特性と同じである。

以上の反射増強膜は、基板 1 1 'を内面反射可能な表示光束 L 1の入射角度範囲と 、基板 1 1を内面反射可能な表示光束 L1の入射角度範囲とをそれぞれ拡大する。し 力も、基板 1 1 'における拡大方向と基板 1 1における拡大方向とは、 90° 回転してい る。

[0110] したがって、本アイグラスディスプレイでは、縦方向の画角と横方向の画角との双方 が拡大される。

[第 7実施形態]

以下、図 36を参照して本発明の第 7実施形態を説明する。本実施形態は、上述し た反射増強膜を、内面反射に供される面の多 、タイプのアイグラスディスプレイに適 用したものである。

[0111] 図 36 (a)は、本アイグラスディスプレイの光学系部分の概略斜視図である。図 36 (b )は、その光学系部分を観察者の水平面(図 36 (a)の ZX平面)で切断してできる概 略断面図である。図 36 (c)は、その光学系部分を観察者の前面(図 36 (a)の YX平 面)で切断してできる概略断面図である。図 36 (d)は、本アイグラスディスプレイの画 角を説明する図である。

[0112] 図 36 (a) , (b) , (c)に示すように、本アイグラスディスプレイは、導入ミラー 1 1a及び 複数のハーフミラー l ibの配置箇所や姿勢を調整し、基板 1 1のうち内面反射に供さ れる面を、観察者側の面、外界側の面、及び両者に挟まれた 2面の合計 4面としてい る。なお、この 4面は何れも平面である。

図 36 (d)には、本アイグラスディスプレイの観察眼から見た画像の 2方向の画角 Θ b , Θ a を示した。

-air -air

[0113] このうち、画角 Θ b は、図 36 (b)に示したように、基板 1 1の観察者側の面と外界

-air

側の面との 2面が内面反射可能な表示光束 L 1の角度範囲 Θ b によって決まる。

g

また、画角 Θ a は、図 36 (c)に示したように、基板 1 1の他の 2面が内面反射可能

-air

な表示光束 L1の角度範囲 Θ a によって決まる。

g

これを式にすると、以下のとおりである。 [0114] Θ a = sin_1 [n sin Θ a ]

-air g - g

Θ b = sin 1 [n sin Θ b ]

-air g - g

つまり、画角 0 b , 0 a は、基板 1 1を内面反射可能な表示光束 L Iの角度範囲

-air -air

0 a , 0 b のそれぞれが大きいほど、大きくなる。

g g

そして、本アイグラスディスプレイにおいて、反射増強膜が設けられる箇所は、基板 1 1のうち、内面反射に供される 4面である。図 36 (b) , (c)において符号 22aで示す のが、反射増強膜である。この反射増強膜 22aの特性は、上述した実施形態におけ る反射増強膜 22aのそれと同様であり、反射増強膜 22aが反射性を示す可視光の入 射角度範囲の下限は、基板 1 1の臨界角度 0 よりも引き下げられている。

[0115] したがって、基板 1 1を内面反射可能な表示光束 L 1の角度範囲 0 b , 0 a (図 36

g g

(b) , (c) )は、それぞれ拡大される。その結果、本アイグラスディスプレイの画角 Θ b , 0 a (図 36 (d) )も、それぞれ拡大される。

-air -air

なお、図 36 (c)に示した 2つの反射増強膜 22aは、観察眼に正対しないので、外界 光束を透過する必要が無い。よって、これら 2つの反射増強膜 22aには、上述した誘 電体光学多層膜や HOEではなぐ銀やアルミニウムなどの金属膜を適用するとよい 。金属膜を適用した場合、画角 0 a を、画角 0 b よりもさらに拡大することができる

-air -air

[0116] よって、仮に、液晶表示素子 21の縦横比が 1 : 1でないときには、そのうち長い方の 画角が画角 Θ a に対応するように液晶表示素子 21を配置するとよ 、。

-air

なお、本アイグラスディスプレイの基板 1 1は、断面が長方形の柱状の基体であるが 、断面が三角形の柱状の基体や、断面が平行四辺形の柱状の基体や、断面が 5角 形の柱状の基体など、断面の異なる他の柱状の基体を用いることもできる。

[0117] [第 8実施形態]

以下、図 37、図 38、図 39、図 40、図 41、図 42に基づき本発明の第 8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を主に説明する。

図 37は、本アイグラスディスプレイの外観図である。図 37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 ΧΥΖ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。

[0118] 図 37に示すように、本アイグラスディスプレイの画像表示光学系 1には、外界から観 察眼 (観察者の右眼)に向力 外界光束を減光する減光機能が付与されている。 また、外界から観察眼に向かう外界光束の光量と、外界から非観察眼 (観察者の左 眼)に向力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、非観察眼側のフロントには、画像表示光学系 1 と同様の減光機能が付与され、かつ画像表示光学系 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。

[0119] 図 38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 ΥΖ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 38において符号 20aで示すのは、 LED光源及びミラーなど力もなる照明光学系 であり、第 1実施形態では図示を省略したものである。

図 38に示すように、画像表示光学系 1は、少なくとも可視光に対し透過性を有した 1枚の基板 11からなる。基板 11内の所定の位置には、第 1実施形態と同様の導入ミ ラー 11aとハーフミラー l ibとが所定の姿勢で設けられている。なお、このハーフミラ 一 l ibの代わりに、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を用いることもできることは、第 1実施形態 と同様である。

[0120] 基板 11の外界側の面 lb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。この減光膜 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。

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 (A1) ,クロム(Cr) ,タングステン (W) ,ロジ ゥム(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。

[0121] 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 11の 表面にむやみに減光膜 20を設けると、基板 11中を内面反射する表示光束 L 1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。

そこで、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。

[0122] 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 ヽ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 ヽる。

[0123] 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) ,

中心波長え c : 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 39,図 40に示すとおりである。図 39は、 A g層の単体の屈折率の波長特性、図 40は、 Ag層の単体の消衰係数の波長特性で ある。

[0124] そして、この減光膜 20の基板 11側の反射率、及び透過率の波長特性 (入射角度 0 ° , 45° )は、図 41に示すとおりである。また、この減光膜 20の基板 11側の反射率 、及び透過率の角度特性 (波長 550nm)は、図 42に示すとおりである。

なお、図 41,図 42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「ρ」は、 ρ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。 ) o

[0125] 図 41,図 42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。

[0126] このとき、観察眼によって観察される画像 (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一透過率特性か 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 力 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の光量ロスを増カロ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。

[0127] [第 8実施形態の第 1変形例]

以下、図 43,図 44に基づき第 8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、誘電体のみ力もなる。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 8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。

[0128] 基板/ (0.25H0.25L)P0.25H/空気,

基板/ (0.125H0.25L0.125H)7空気,

基板/ (0.125L0.25H0.125D7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。

[0129] 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 視光城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。

[0130] 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%,

中心波長え c :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、図 43に示すとおりである。

[0131] また、基板には、 SCHOTT社製の N— BAF3を用い、 H層及び L層には、第 6実施 例と同じものを用いた。

この減光膜 20の透過率の波長特性は、図 44に示すとおりである。

図 44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。

[0132] [第 8実施形態の第 2変形例]

以下、図 45,図 46に基づき第 8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 み力もなり、その基本構成は第 1変形例のそれと同じである。

[0133] 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%, 中心波長え c :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、図 45に示すとおりである。また、各材料は、本実施形態 の第 1変形例と同じである。

[0134] この減光膜 20の透過率の波長特性は、図 46に示すとおりである。

図 46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。

[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 11中を約 100%の反射率で内面反射する条件 を、基板 11の内面反射の条件力も検討する。

[0135] 先ず、図 47 (a)に示すとおり、基板 11に減光膜 20が設けられていない状態を考え る。

基板 11の存在する媒質である空気の屈折率を n、基板 11の材料であるガラスの屈

0

折率を n、基板 11及び媒質それぞれの光の入射角度を θ , Θ とおくと、スネルの法 g 0 g 則から以下の式が成り立つ。

[0136] n sin 0 =n sin 0

0 0 g g

したがって、この状態の基板 11の臨界角度 0 c (内面反射可能な光の入射角度の 最小値)は、以下の式で表される。

Θ c = arcsm (n /n )

0 g

次に、図 47 (b)に示すとおり、基板 11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 η , η , · · · , η、各層それぞれの光の入射角度を θ , θ , · · · ,

1 2 k 1 2

Θ とおくと、スネルの法則から以下の式が成り立つ。

k

[0137] n sin 0 =n sin θ =n sin Θ ,

2 2

=n sin Θ

k k

=n sin Θ

したがって、多層膜の各層が無吸収であれば、基板 11の臨界角度 Θ cは、減光膜 20が設けられて 、な 、状態と同じ式で表される。

[0138] 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 11側の反射率 (基板 11の内面反射の反射率)の角度特性は、図 48に示すとおり である。

図 48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。

[0139] [第 8実施形態の第 3変形例]

以下、図 49,図 50,図 51,図 52,図 53に基づき第 8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。

[0140] 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( TiO )が用いられる。

2

[0141] 因みに、二酸ィ匕チタン (TiO )の光学定数は、図 49,図 50に示すとおりである。図 4

2

9は、二酸ィ匕チタン (TiO )の屈折率の波長特性、図 50は、二酸化チタン (TiO )消

2 2 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%,

中心波長え c : 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、図 51に示すとおりである。基板と L層の材料には、本実施 形態の第 1変形例と同じものを用いた。

[0142] この減光膜 20の透過率の波長特性は、図 52に示すとおりである。また、本変形例 の減光膜 20の基板 11側の反射率 (基板 11の内面反射の反射率)の波長特性は、 図 53に示すとおりである。

図 53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 一)が生じている。

[0143] 一方、アイグラスディスプレイの液晶表示素子 21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。

その結果、表示光束 L1に含まれる各波長成分は、基板 11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。

[0144] ところで、図 53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力 生じるバレーの数が少 ない。

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。

[0145] 因みに、液晶表示素子 21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液晶表示素子 21と基板 11との位 置関係を最適化するか、液晶表示素子 21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。

[第 9実施形態]

以下、図 54,図 55,図 56,図 57に基づき本発明の第 9実施形態を説明する。 [0146] 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 8実施形態 との相違点のみ説明する。

図 54は、本アイグラスディスプレイの外観図である。図 54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。

[0147] 図 54に示すように、本アイグラスディスプレイの第 8実施形態との相違点は、画像表 示光学系 1にお 、てハーフミラー 1 lbの近傍の中央領域の減光率が、画像表示光学 系 1にお ヽ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。

また、外界から観察眼 (観察者の右眼)に向かう外界光束の光量と、外界から非観 察眼 (観察者の左眼)に向力 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、非観察眼側のフロントには、 画像表示光学系 1と同様の減光機能が付与され、かつ画像表示光学系 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。

[0148] 図 55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 55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 8実施形態のそれ (図 38参照)と同じである。

画像表示光学系 1を構成する基板 11の外界側の面 lbには、第 8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。

[0149] 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 、る。

これにより、画像表示光学系 1の中央領域の減光率は、画像表示光学系 1の周辺 領域の減光率よりも高くなる。

なお、観察者力 見た中央領域の位置は、観察者力 見たハーフミラー l ibの位 置と略同じである。また、観察者力も見た中央領域のサイズは、観察者から見たハー フミラー 1 lbのサイズよりも若干大き 、。

[0150] 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 8実施形態の変形例と同じ誘電体の多層膜で構成される。減光膜 40も、第 8実施形態の変形例と同じ誘電体の多層膜で構成される。また、基板にも、 第 8実施形態の変形例と同じものが用いられる。

[0151] 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%,

中心波長え c : 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、図 56に示すとおりである。

[0152] 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 57に示すとおりである。

図 57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。

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

[0153] 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 11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。

[0154] [第 9実施形態の第 1変形例]

以下、図 58,図 59に基づき第 9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、図 45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 46に示したとおりである。

[0155] 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 58に示すとおりである。

また、減光膜 20の基板 11側の反射率 (基板 11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 59に示すとおりである。

図 59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。

[0156] 因みに、液晶表示素子 21の原理上、表示光束 L1は偏光しているので、その偏光 方向力 偏光方向となるように液晶表示素子 21と基板 11との位置関係を最適化する 力 液晶表示素子 21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 9実施形態の第 2変形例]

以下、図 60,図 61に基づき第 9実施形態の第 2変形例を説明する。

[0157] 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 60に示 すような光学系で行われる。 [0158] 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の減衰量によつ て設定可能である。図 60において、 51はレーザ光源 (R色, G色, B色の各波長のレ 一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。

[0159] 第 2の露光は、基板 11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 61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 11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 61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。

[0160] 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。

[0161] 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。

[0162] [第 10実施形態]

以下、図 62,図 63,図 64,図 65,図 66に基づき本発明の第 10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 8実施形態 との相違点のみ説明する。

[0163] 図 62は、本アイグラスディスプレイの外観図である。図 62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 62に示すように、本アイグラスディスプレイの外観は、第 8実施形態のそれ(図 37 参照)と略同じである。

[0164] 図 63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 63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 8実施形態のそれ (図 38参照)と同じである。

基板 11の外界側の面 lbには、第 1の光学膜 60が設けられている。第 1の光学膜 6

0の表面には、光学ガラス力もなる第 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。

[0165] 第 1の光学膜 60は、基板 11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 11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 、てもよ 、。 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 、てもよ 、。

[0166] 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 11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〖こ 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。

[0167] 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。

[0168] 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。

[0169] 中心波長え c = 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力 である。

[0170] 図 64は、屈折率 1. 50、厚み lmm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。

この図 64から、消衰係数 kの実質的な最大値は、 0. 01であることがわ力る。

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 とがでさる。

[0171] この第 1の光学膜 60の基板 11側の反射率の波長特性 (入射角度 0° , 60° )は、 図 65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 66に示 すとおりである。

図 65、図 66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。

[0172] 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。

[0173] 例えば、第 2の基板 70に-ユ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。

[0174] 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 3rf.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 11との屈折率のミスマツ 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。 ) o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。 [0175] [第 10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。

[0176] また、第 2の光学膜 80に、各種の機能性薄膜、例えば、エレクト口クロミック膜 (EC 膜)、フォトクロミック膜 (PC膜)などが適用されてもよ!、。

エレクト口クロミック膜 (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 、ときには減光しな 、と 、う選択をすることができる。

[0177] 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。

[0178] 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 9実施形態と同様に、画像表示光学 系 1の中央領域の減光率を、画像表示光学系 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。

[0179] 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。

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 61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 11と第 2の基板 70 とによって挟まれるので、図 61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。

[0180] 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。

[その他の実施形態]

以上説明した第 8実施形態〜第 10実施形態 (変形例含む)の何れかの減光機能を 、第 1実施形態〜第 7実施形態の何れかのアイグラスディスプレイに搭載してもよ 、。 産業上の利用可能性

[0181] 上記実施形態では、アイグラスディスプレイし力説明しな力つたが、カメラ、双眼鏡、 顕微鏡、望遠鏡のファインダなどにも同様に本発明は適用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 所定の光束が内部を伝搬可能な基板と、
前記伝搬する前記所定の光束が到達可能な前記基板の面上に密着して設けられ 、その所定の光束を反射すると共にその面に到来する外界光束を透過する干渉又 は回折作用を有した光学機能部と
を備えたことを特徴とする光学素子。
[2] 請求項 1に記載の光学素子において、
前記光学機能部は、
特定の偏光方位の前記所定の光束を反射し、かつ他の偏光方位の光束を透過す る性質を有している
ことを特徴とする光学素子。
[3] 請求項 1又は請求項 2に記載の光学素子において、
前記光学機能部は、
前記基板と空気との屈折率によって決定する、基板内部の光束が全反射する条件 の臨界角又は前記臨界角よりも大きな入射角度で前記面に到達する前記所定の光 束を、所望の反射特性で反射する性質を有している
ことを特徴とする光学素子。
[4] 請求項 1〜請求項 3の何れか一項に記載の光学素子において、
前記光学機能部は、
前記所定の光束の光路の光量ロスを増大させることなく前記外界光束を減光する 機能を有している
ことを特徴とする光学素子。
[5] 所定の画像表示素子力 射出した表示光束を伝搬させると共に、少なくとも前記基 板を観察眼に正対させた状態で外界からその観察眼に向かう前記外界光束を透過 する請求項 1〜請求項 3の何れか一項に記載の光学素子と、
前記光学素子に設けられ、前記基板の内部を伝搬した前記表示光束を前記観察 眼の方向に反射すると共に前記外界光束を透過するコンパイナと
を備えたことを特徴とするコンパイナ光学系。
[6] 請求項 5に記載のコンパイナ光学系にお 、て、
前記光学機能部は、前記基板の表面に設けられた光学膜であり、
前記光学膜の表面には、第 2の基板が設けられる
ことを特徴とするコンパイナ光学系。
[7] 請求項 6に記載のコンパイナ光学系にお 、て、
前記第 2の基板は、視度補正用の屈折レンズである
ことを特徴とするコンパイナ光学系。
[8] 請求項 6に記載のコンパイナ光学系にお 、て、
前記光学機能部は、前記基板の外界側の面に設けられており、
前記光学機能部と前記第 2の基板とからなる光学系の全体は、
前記表示光束の光路の光量ロスを増大させることなく前記外界光束を減光する機 能を有する
ことを特徴とするコンパイナ光学系。
[9] 請求項 8に記載のコンパイナ光学系にお 、て、
前記第 2の基板は、
可視光に対する吸収性を有して 、る
ことを特徴とするコンパイナ光学系。
[10] 請求項 8に記載のコンパイナ光学系にお 、て、
前記光学膜は、
前記表示光束の光路の光量ロスを増大させることなく前記外界光束を減光する機 能を有する
ことを特徴とするコンパイナ光学系。
[11] 請求項 8に記載のコンパイナ光学系にお 、て、
前記光学膜は、
金属及び Z又は誘電体からなる
ことを特徴とするコンパイナ光学系。
[12] 請求項 8に記載のコンパイナ光学系にお 、て、
前記光学膜は、 ホログラフィック光学膜からなる
ことを特徴とするコンパイナ光学系。
[13] 請求項 8に記載のコンパイナ光学系にお 、て、
前記第 2の基板の表面には、
第 2の光学膜が設けられる
ことを特徴とするコンパイナ光学系。
[14] 請求項 13に記載のコンパイナ光学系において、
前記第 2の光学膜は、
金属及び Z又は誘電体からなる
ことを特徴とするコンパイナ光学系。
[15] 請求項 13に記載のコンパイナ光学系において、
前記第 2の光学膜は、
ホログラフィック光学膜からなる
ことを特徴とするコンパイナ光学系。
[16] 請求項 13に記載のコンパイナ光学系において、
前記第 2の光学膜は、
エレクト口クロミック膜からなる
ことを特徴とするコンパイナ光学系。
[17] 請求項 13に記載のコンパイナ光学系において、
前記第 2の光学膜は、
フォトクロミック膜からなる
ことを特徴とするコンパイナ光学系。
[18] 請求項 8〜請求項 17の何れか一項に記載のコンパイナ光学系において、
前記光学機能部と前記第 2の基板とからなる光学系の全体は、
前記コンパイナに入射する前記外界光束を、その他の前記外界光束より高い減光 率で減光する
ことを特徴とするコンパイナ光学系。
[19] 請求項 5〜請求項 18の何れか一項に記載のコンパイナ光学系において、 前記画像表示素子からの前記表示光束が前記基板中で内面反射可能となる方向 に前記表示光束を導光する導入ミラーを備えた
ことを特徴とするコンパイナ光学系。
[20] 画像表示用の表示光束を出射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 5〜請求項 19の何れか一項に記 載のコンパイナ光学系と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
[21] 請求項 20に記載の画像表示装置において、
前記コンパイナ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。
PCT/JP2005/007038 2004-05-17 2005-04-11 光学素子、コンバイナ光学系、及び画像表示装置 WO2005111669A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004146579 2004-05-17
JP2004-146579 2004-05-17
JP2004351327A JP4742575B2 (ja) 2004-12-03 2004-12-03 画像表示光学系及び画像表示装置
JP2004-351327 2004-12-03

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05728576A EP1748305A4 (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

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US11/600,664 Continuation US20070070859A1 (en) 2004-05-17 2006-11-15 Optical elements and combiner optical systems and image-display units comprising same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005111669A1 true WO2005111669A1 (ja) 2005-11-24

Family

ID=35394287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2005/007038 WO2005111669A1 (ja) 2004-05-17 2005-04-11 光学素子、コンバイナ光学系、及び画像表示装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20070070859A1 (ja)
EP (1) EP1748305A4 (ja)
WO (1) WO2005111669A1 (ja)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7855827B2 (en) 2006-10-06 2010-12-21 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Internal optical isolation structure for integrated front or back lighting
JP4838797B2 (ja) * 2004-07-16 2011-12-14 エシロール インテルナショナル, シイエ ジェネラル ドオプティクESSILOR INTERNATIONAL, Cie Generale d‘Optique 光学的ディスプレイを提供するための眼科レンズの製造方法
US8169689B2 (en) 2004-03-05 2012-05-01 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Integrated modulator illumination
CN103677356A (zh) * 2012-09-03 2014-03-26 联想(北京)有限公司 电子设备
US8798425B2 (en) 2007-12-07 2014-08-05 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Decoupled holographic film and diffuser
US8872085B2 (en) 2006-10-06 2014-10-28 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Display device having front illuminator with turning features
US8902484B2 (en) 2010-12-15 2014-12-02 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Holographic brightness enhancement film
US8979349B2 (en) 2009-05-29 2015-03-17 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Illumination devices and methods of fabrication thereof
US9019183B2 (en) 2006-10-06 2015-04-28 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Optical loss structure integrated in an illumination apparatus
US9019590B2 (en) 2004-02-03 2015-04-28 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Spatial light modulator with integrated optical compensation structure
US9025235B2 (en) 2002-12-25 2015-05-05 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Optical interference type of color display having optical diffusion layer between substrate and electrode
CN105044913A (zh) * 2015-08-27 2015-11-11 惠州Tcl移动通信有限公司 一种基于应用环境穿透式眼镜及图像显示方法
JP2016508625A (ja) * 2013-01-31 2016-03-22 グーグル インコーポレイテッド 度付きのシースルー方式の覗き込み型表示装置
JP2017502350A (ja) * 2013-12-23 2017-01-19 エシロール アンテルナシオナル (コンパニー ジェネラル ドプティック) フィルター機能を備えるヘッドマウントディスプレイ
JP2017514172A (ja) * 2014-04-17 2017-06-01 カール・ツァイス・スマート・オプティクス・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングCarl Zeiss Smart Optics GmbH ユーザの頭部上にフィット可能であると共に画像を生成するディスプレイ装置用の眼鏡レンズ
CN107111132A (zh) * 2014-11-11 2017-08-29 鲁姆斯有限公司 通过超精细结构保护的紧凑型头戴式显示系统
US10120194B2 (en) 2016-01-22 2018-11-06 Corning Incorporated Wide field personal display

Families Citing this family (141)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7750886B2 (en) 2004-09-27 2010-07-06 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Methods and devices for lighting displays
US10073264B2 (en) 2007-08-03 2018-09-11 Lumus Ltd. Substrate-guide optical device
US10048499B2 (en) 2005-11-08 2018-08-14 Lumus Ltd. Polarizing optical system
GB0522968D0 (en) 2005-11-11 2005-12-21 Popovich Milan M Holographic illumination device
US7766498B2 (en) 2006-06-21 2010-08-03 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Linear solid state illuminator
US7845841B2 (en) 2006-08-28 2010-12-07 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Angle sweeping holographic illuminator
US8107155B2 (en) 2006-10-06 2012-01-31 Qualcomm Mems Technologies, Inc. System and method for reducing visual artifacts in displays
US7864395B2 (en) 2006-10-27 2011-01-04 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Light guide including optical scattering elements and a method of manufacture
US7981074B2 (en) * 2006-11-02 2011-07-19 Novartis Ag Irrigation/aspiration system
US7777954B2 (en) 2007-01-30 2010-08-17 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Systems and methods of providing a light guiding layer
EP2142953B1 (en) 2007-04-22 2019-06-05 Lumus Ltd A collimating optical device and system
US7733439B2 (en) 2007-04-30 2010-06-08 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Dual film light guide for illuminating displays
US7929115B2 (en) * 2007-06-01 2011-04-19 Carl Zeiss Smt Gmbh Projection objective and projection exposure apparatus for microlithography
US8072402B2 (en) 2007-08-29 2011-12-06 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Interferometric optical modulator with broadband reflection characteristics
GB0718706D0 (en) 2007-09-25 2007-11-07 Creative Physics Ltd Method and apparatus for reducing laser speckle
JP4395802B2 (ja) * 2007-11-29 2010-01-13 ソニー株式会社 画像表示装置
WO2009083977A2 (en) * 2008-01-02 2009-07-09 Mirage Innovations Ltd. Optical device for relaying polychromatic light
WO2009102731A2 (en) 2008-02-12 2009-08-20 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Devices and methods for enhancing brightness of displays using angle conversion layers
US8049951B2 (en) 2008-04-15 2011-11-01 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Light with bi-directional propagation
CA2726120A1 (en) 2008-05-28 2009-12-23 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Front light devices and methods of fabrication thereof
US9149387B2 (en) * 2008-09-04 2015-10-06 Novartis Ag Varying material properties of a single fluidic line in ophthalmology tubing
DE102008049407A1 (de) * 2008-09-29 2010-04-01 Carl Zeiss Ag Anzeigevorrichtung und Anzeigeverfahren
JP4636164B2 (ja) 2008-10-23 2011-02-23 ソニー株式会社 頭部装着型ディスプレイ
US9965681B2 (en) 2008-12-16 2018-05-08 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US7997723B2 (en) * 2008-12-31 2011-08-16 Nokia Corporation Display apparatus and device
JP2011039490A (ja) * 2009-07-17 2011-02-24 Sony Corp 画像表示装置、頭部装着型ディスプレイ及び光ビーム伸長装置
JP5545076B2 (ja) * 2009-07-22 2014-07-09 ソニー株式会社 画像表示装置及び光学装置
JP5333067B2 (ja) 2009-08-31 2013-11-06 ソニー株式会社 画像表示装置及び頭部装着型ディスプレイ
JP5316391B2 (ja) 2009-08-31 2013-10-16 ソニー株式会社 画像表示装置及び頭部装着型ディスプレイ
BR112012019272A2 (pt) * 2010-02-04 2018-05-08 Essilor Int Compagnie Generale Doptique método de fabricação de uma lente que forneça um visor ótico
US9366862B2 (en) 2010-02-28 2016-06-14 Microsoft Technology Licensing, Llc System and method for delivering content to a group of see-through near eye display eyepieces
US9091851B2 (en) 2010-02-28 2015-07-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Light control in head mounted displays
US9134534B2 (en) 2010-02-28 2015-09-15 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses including a modular image source
US9285589B2 (en) 2010-02-28 2016-03-15 Microsoft Technology Licensing, Llc AR glasses with event and sensor triggered control of AR eyepiece applications
US9223134B2 (en) 2010-02-28 2015-12-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical imperfections in a light transmissive illumination system for see-through near-eye display glasses
US9182596B2 (en) 2010-02-28 2015-11-10 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses with the optical assembly including absorptive polarizers or anti-reflective coatings to reduce stray light
US9341843B2 (en) 2010-02-28 2016-05-17 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses with a small scale image source
US9097891B2 (en) 2010-02-28 2015-08-04 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses including an auto-brightness control for the display brightness based on the brightness in the environment
US20120212406A1 (en) * 2010-02-28 2012-08-23 Osterhout Group, Inc. Ar glasses with event and sensor triggered ar eyepiece command and control facility of the ar eyepiece
US9097890B2 (en) 2010-02-28 2015-08-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Grating in a light transmissive illumination system for see-through near-eye display glasses
US9129295B2 (en) 2010-02-28 2015-09-08 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses with a fast response photochromic film system for quick transition from dark to clear
US9128281B2 (en) 2010-09-14 2015-09-08 Microsoft Technology Licensing, Llc Eyepiece with uniformly illuminated reflective display
US9229227B2 (en) 2010-02-28 2016-01-05 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses with a light transmissive wedge shaped illumination system
US10180572B2 (en) 2010-02-28 2019-01-15 Microsoft Technology Licensing, Llc AR glasses with event and user action control of external applications
CN102906623A (zh) 2010-02-28 2013-01-30 奥斯特豪特集团有限公司 交互式头戴目镜上的本地广告内容
US9759917B2 (en) 2010-02-28 2017-09-12 Microsoft Technology Licensing, Llc AR glasses with event and sensor triggered AR eyepiece interface to external devices
JP5678460B2 (ja) 2010-04-06 2015-03-04 ソニー株式会社 頭部装着型ディスプレイ
JP5494153B2 (ja) 2010-04-08 2014-05-14 ソニー株式会社 頭部装着型ディスプレイにおける画像表示方法
JP5499854B2 (ja) 2010-04-08 2014-05-21 ソニー株式会社 頭部装着型ディスプレイにおける光学的位置調整方法
EP2390708A1 (en) * 2010-05-27 2011-11-30 Tokai Optical Co., Ltd. Head mounted display
JP5603938B2 (ja) * 2010-06-21 2014-10-08 パナソニック株式会社 対物レンズ、光学ヘッド、光ディスク装置及び情報処理装置
JP2012008356A (ja) 2010-06-25 2012-01-12 Sony Corp 光学素子、画像表示装置及び頭部装着型ディスプレイ
JP5499985B2 (ja) 2010-08-09 2014-05-21 ソニー株式会社 表示装置組立体
JP5434848B2 (ja) 2010-08-18 2014-03-05 ソニー株式会社 表示装置
JP5803120B2 (ja) * 2011-02-04 2015-11-04 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
JP5699649B2 (ja) * 2011-02-04 2015-04-15 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
US8743463B2 (en) 2011-02-04 2014-06-03 Seiko Epson Corporation Virtual image display
JP5296130B2 (ja) * 2011-03-22 2013-09-25 シャープ株式会社 光学モジュール及び光学モジュールの製造方法
US9274349B2 (en) 2011-04-07 2016-03-01 Digilens Inc. Laser despeckler based on angular diversity
US20150010265A1 (en) 2012-01-06 2015-01-08 Milan, Momcilo POPOVICH Contact image sensor using switchable bragg gratings
CN104067159B (zh) 2012-01-24 2017-09-08 索尼公司 显示装置
JP6145966B2 (ja) 2012-05-09 2017-06-14 ソニー株式会社 表示装置
WO2014074858A1 (en) * 2012-11-09 2014-05-15 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Glass implemented display
US10146053B2 (en) * 2012-12-19 2018-12-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Multiplexed hologram tiling in a waveguide display
JP6197295B2 (ja) * 2013-01-22 2017-09-20 セイコーエプソン株式会社 光学デバイス及び画像表示装置
JP6123342B2 (ja) 2013-02-20 2017-05-10 ソニー株式会社 表示装置
US9392129B2 (en) * 2013-03-15 2016-07-12 John Castle Simmons Light management for image and data control
GB201305691D0 (en) * 2013-03-28 2013-05-15 Bae Systems Plc Improvements in and relating to displays
EP2979126A1 (en) * 2013-03-28 2016-02-03 BAE SYSTEMS plc Improvements in and relating to displays
EP2784569A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-01 BAE Systems PLC Improvements in and relating to displays
US9658453B1 (en) 2013-04-29 2017-05-23 Google Inc. Head-mounted display including diffractive combiner to integrate a display and a sensor
US9341850B1 (en) 2013-04-30 2016-05-17 Google Inc. Diffractive see-through display with hybrid-optical aberration compensation
US9632312B1 (en) 2013-04-30 2017-04-25 Google Inc. Optical combiner with curved diffractive optical element
US10209517B2 (en) 2013-05-20 2019-02-19 Digilens, Inc. Holographic waveguide eye tracker
US9442291B1 (en) 2013-06-28 2016-09-13 Google Inc. Segmented diffractive optical elements for a head wearable display
US9727772B2 (en) 2013-07-31 2017-08-08 Digilens, Inc. Method and apparatus for contact image sensing
DE102013219626B4 (de) * 2013-09-27 2015-05-21 Carl Zeiss Ag Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung und Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas
JP6225657B2 (ja) 2013-11-15 2017-11-08 セイコーエプソン株式会社 光学素子および画像表示装置並びにこれらの製造方法
US9459455B2 (en) 2013-12-19 2016-10-04 Google Inc. See-through eyepiece for head wearable display
US9389422B1 (en) 2013-12-23 2016-07-12 Google Inc. Eyepiece for head wearable display using partial and total internal reflections
KR101731141B1 (ko) * 2013-12-31 2017-04-28 엘지디스플레이 주식회사 평판 표시장치용 박막형 백 라이트 유닛
US10254856B2 (en) 2014-01-17 2019-04-09 Osterhout Group, Inc. External user interface for head worn computing
US9939934B2 (en) 2014-01-17 2018-04-10 Osterhout Group, Inc. External user interface for head worn computing
US9753288B2 (en) 2014-01-21 2017-09-05 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9538915B2 (en) 2014-01-21 2017-01-10 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US10191279B2 (en) 2014-03-17 2019-01-29 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9594246B2 (en) 2014-01-21 2017-03-14 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9298007B2 (en) 2014-01-21 2016-03-29 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9684172B2 (en) 2014-12-03 2017-06-20 Osterhout Group, Inc. Head worn computer display systems
US9811159B2 (en) 2014-01-21 2017-11-07 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9746676B2 (en) 2014-01-21 2017-08-29 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9494800B2 (en) 2014-01-21 2016-11-15 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9651784B2 (en) 2014-01-21 2017-05-16 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US20150205135A1 (en) 2014-01-21 2015-07-23 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9836122B2 (en) 2014-01-21 2017-12-05 Osterhout Group, Inc. Eye glint imaging in see-through computer display systems
US20150241963A1 (en) 2014-02-11 2015-08-27 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9766463B2 (en) 2014-01-21 2017-09-19 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9952664B2 (en) 2014-01-21 2018-04-24 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
JP5851535B2 (ja) 2014-01-27 2016-02-03 オリンパス株式会社 表示装置
US9401540B2 (en) 2014-02-11 2016-07-26 Osterhout Group, Inc. Spatial location presentation in head worn computing
US9229233B2 (en) 2014-02-11 2016-01-05 Osterhout Group, Inc. Micro Doppler presentations in head worn computing
US9299194B2 (en) 2014-02-14 2016-03-29 Osterhout Group, Inc. Secure sharing in head worn computing
GB2525163B (en) * 2014-03-05 2018-06-06 Qioptiq Ltd An optical assembly
JP2015172713A (ja) * 2014-03-12 2015-10-01 オリンパス株式会社 表示装置
JP6296841B2 (ja) * 2014-03-12 2018-03-20 オリンパス株式会社 表示装置
US9395544B2 (en) 2014-03-13 2016-07-19 Google Inc. Eyepiece with switchable reflector for head wearable display
JP6265805B2 (ja) * 2014-03-20 2018-01-24 オリンパス株式会社 画像表示装置
DE102014207490B3 (de) * 2014-04-17 2015-07-02 Carl Zeiss Ag Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung und Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas
US9651787B2 (en) 2014-04-25 2017-05-16 Osterhout Group, Inc. Speaker assembly for headworn computer
US9672210B2 (en) 2014-04-25 2017-06-06 Osterhout Group, Inc. Language translation with head-worn computing
US9915823B1 (en) 2014-05-06 2018-03-13 Google Llc Lightguide optical combiner for head wearable display
US9746686B2 (en) 2014-05-19 2017-08-29 Osterhout Group, Inc. Content position calibration in head worn computing
US9841599B2 (en) 2014-06-05 2017-12-12 Osterhout Group, Inc. Optical configurations for head-worn see-through displays
US9575321B2 (en) 2014-06-09 2017-02-21 Osterhout Group, Inc. Content presentation in head worn computing
US9810906B2 (en) 2014-06-17 2017-11-07 Osterhout Group, Inc. External user interface for head worn computing
US9366867B2 (en) 2014-07-08 2016-06-14 Osterhout Group, Inc. Optical systems for see-through displays
US9829707B2 (en) 2014-08-12 2017-11-28 Osterhout Group, Inc. Measuring content brightness in head worn computing
US10241330B2 (en) 2014-09-19 2019-03-26 Digilens, Inc. Method and apparatus for generating input images for holographic waveguide displays
US9366868B2 (en) 2014-09-26 2016-06-14 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9366869B2 (en) 2014-11-10 2016-06-14 Google Inc. Thin curved eyepiece for see-through head wearable display
CN107111144A (zh) * 2014-11-11 2017-08-29 夏普株式会社 导光板及虚像显示装置
IL236490D0 (en) * 2014-12-25 2015-04-30 Lumus Ltd Substrate-guided optical device
USD751552S1 (en) 2014-12-31 2016-03-15 Osterhout Group, Inc. Computer glasses
USD753114S1 (en) 2015-01-05 2016-04-05 Osterhout Group, Inc. Air mouse
US10330777B2 (en) 2015-01-20 2019-06-25 Digilens Inc. Holographic waveguide lidar
US9632226B2 (en) 2015-02-12 2017-04-25 Digilens Inc. Waveguide grating device
US20160239985A1 (en) 2015-02-17 2016-08-18 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
TWI547717B (en) * 2015-05-13 2016-09-01 Winbond Electronics Corp Head-mounted display
US10162180B2 (en) 2015-06-04 2018-12-25 Google Llc Efficient thin curved eyepiece for see-through head wearable display
US10146054B2 (en) 2015-07-06 2018-12-04 Google Llc Adding prescriptive correction to eyepieces for see-through head wearable displays
CN107924061A (zh) * 2015-09-02 2018-04-17 索尼公司 光学装置及其制造方法和显示装置
US9720237B1 (en) * 2016-01-27 2017-08-01 Microsoft Technology Licensing, Llc. Mixed environment display device and waveguide cross-coupling suppressors
DE102016105060B3 (de) * 2016-03-18 2017-07-06 Carl Zeiss Smart Optics Gmbh Brillenglas für eine Abbildungsoptik, Abbildungsoptik und Datenbrille
US9946074B2 (en) * 2016-04-07 2018-04-17 Google Llc See-through curved eyepiece with patterned optical combiner
US9897811B2 (en) * 2016-04-07 2018-02-20 Google Llc Curved eyepiece with color correction for head wearable display
US10215986B2 (en) * 2016-05-16 2019-02-26 Microsoft Technology Licensing, Llc Wedges for light transformation
US20170343810A1 (en) * 2016-05-24 2017-11-30 Osterhout Group, Inc. Pre-assembled solid optical assembly for head worn computers
US9964769B2 (en) 2016-06-10 2018-05-08 Google Llc Head-wearable displays with a tiled field of view using a single microdisplay
US9910284B1 (en) 2016-09-08 2018-03-06 Osterhout Group, Inc. Optical systems for head-worn computers
KR20190059870A (ko) * 2016-10-09 2019-05-31 루머스 리미티드 직사각형 도파관을 사용하는 개구 배율기
EP3397998A4 (en) 2017-02-22 2019-04-17 Lumus Ltd Light guide optical assembly

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0772103A2 (en) * 1995-10-30 1997-05-07 Denso Corporation A method for producing a hologram and a display device using the same
JPH10319240A (ja) * 1997-05-22 1998-12-04 Fuji Xerox Co Ltd ヘッドマウンテッドディスプレイ
US20010033401A1 (en) * 2000-03-17 2001-10-25 Minolta Co., Ltd. Information display device
WO2001095027A2 (en) * 2000-06-05 2001-12-13 Lumus Ltd. Substrate-guided optical beam expander
JP2002162598A (ja) * 2000-11-28 2002-06-07 Olympus Optical Co Ltd 観察光学系および撮像光学系
JP2002296536A (ja) * 2001-03-29 2002-10-09 Nikon Corp 映像表示装置の照明光学系及び映像表示装置
US20020167463A1 (en) * 2001-02-05 2002-11-14 Kazutaka Inoguchi Optical system and image displaying apparatus using the same
US20040032666A1 (en) * 2002-08-19 2004-02-19 Tomoyuki Baba Projection optical system and projection-type image display apparatus using it

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4973132A (en) * 1989-10-27 1990-11-27 Hughes Aircraft Company Polarized holographic heads up display
WO2000079327A1 (en) * 1999-06-21 2000-12-28 The Microoptical Corporation Eyeglass display lens system employing off-axis optical design
JP2002277816A (ja) * 2001-03-21 2002-09-25 Minolta Co Ltd 映像表示装置
JP4192475B2 (ja) * 2002-02-25 2008-12-10 コニカミノルタホールディングス株式会社 映像表示装置
JP4373286B2 (ja) * 2004-05-06 2009-11-25 オリンパス株式会社 頭部装着型表示装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0772103A2 (en) * 1995-10-30 1997-05-07 Denso Corporation A method for producing a hologram and a display device using the same
JPH10319240A (ja) * 1997-05-22 1998-12-04 Fuji Xerox Co Ltd ヘッドマウンテッドディスプレイ
US20010033401A1 (en) * 2000-03-17 2001-10-25 Minolta Co., Ltd. Information display device
WO2001095027A2 (en) * 2000-06-05 2001-12-13 Lumus Ltd. Substrate-guided optical beam expander
JP2002162598A (ja) * 2000-11-28 2002-06-07 Olympus Optical Co Ltd 観察光学系および撮像光学系
US20020167463A1 (en) * 2001-02-05 2002-11-14 Kazutaka Inoguchi Optical system and image displaying apparatus using the same
JP2002296536A (ja) * 2001-03-29 2002-10-09 Nikon Corp 映像表示装置の照明光学系及び映像表示装置
US20040032666A1 (en) * 2002-08-19 2004-02-19 Tomoyuki Baba Projection optical system and projection-type image display apparatus using it

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1748305A4 *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9025235B2 (en) 2002-12-25 2015-05-05 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Optical interference type of color display having optical diffusion layer between substrate and electrode
US9019590B2 (en) 2004-02-03 2015-04-28 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Spatial light modulator with integrated optical compensation structure
US8169689B2 (en) 2004-03-05 2012-05-01 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Integrated modulator illumination
JP4838797B2 (ja) * 2004-07-16 2011-12-14 エシロール インテルナショナル, シイエ ジェネラル ドオプティクESSILOR INTERNATIONAL, Cie Generale d‘Optique 光学的ディスプレイを提供するための眼科レンズの製造方法
US9019183B2 (en) 2006-10-06 2015-04-28 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Optical loss structure integrated in an illumination apparatus
US8872085B2 (en) 2006-10-06 2014-10-28 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Display device having front illuminator with turning features
US7855827B2 (en) 2006-10-06 2010-12-21 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Internal optical isolation structure for integrated front or back lighting
US8798425B2 (en) 2007-12-07 2014-08-05 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Decoupled holographic film and diffuser
US8979349B2 (en) 2009-05-29 2015-03-17 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Illumination devices and methods of fabrication thereof
US9121979B2 (en) 2009-05-29 2015-09-01 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Illumination devices and methods of fabrication thereof
US8902484B2 (en) 2010-12-15 2014-12-02 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Holographic brightness enhancement film
CN103677356A (zh) * 2012-09-03 2014-03-26 联想(北京)有限公司 电子设备
JP2016508625A (ja) * 2013-01-31 2016-03-22 グーグル インコーポレイテッド 度付きのシースルー方式の覗き込み型表示装置
JP2017502350A (ja) * 2013-12-23 2017-01-19 エシロール アンテルナシオナル (コンパニー ジェネラル ドプティック) フィルター機能を備えるヘッドマウントディスプレイ
JP2017514172A (ja) * 2014-04-17 2017-06-01 カール・ツァイス・スマート・オプティクス・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングCarl Zeiss Smart Optics GmbH ユーザの頭部上にフィット可能であると共に画像を生成するディスプレイ装置用の眼鏡レンズ
CN107111132A (zh) * 2014-11-11 2017-08-29 鲁姆斯有限公司 通过超精细结构保护的紧凑型头戴式显示系统
CN105044913A (zh) * 2015-08-27 2015-11-11 惠州Tcl移动通信有限公司 一种基于应用环境穿透式眼镜及图像显示方法
US10120194B2 (en) 2016-01-22 2018-11-06 Corning Incorporated Wide field personal display

Also Published As

Publication number Publication date
US20070070859A1 (en) 2007-03-29
EP1748305A4 (en) 2009-01-14
EP1748305A1 (en) 2007-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9513481B2 (en) Collimating optical device and system
JP5282358B2 (ja) 画像表示光学系及び画像表示装置
JP4155343B2 (ja) 二つの光景からの光を観察者の眼へ代替的に、あるいは同時に導くための光学系
US6384982B1 (en) Compact image display system for eyeglasses or other head-borne frames
CN101013177B (zh) 光导光学设备
CN101963703B (zh) 图像显示装置和光学装置
RU2437130C2 (ru) Линза, формирующая изображение под управлением подложки
JP4858512B2 (ja) 頭部装着型ディスプレイ
US7123418B2 (en) Head-up display with narrow band reflective polarizer
CN102628989B (zh) 虚像显示装置
KR101065069B1 (ko) 기판 유도형 광학 장치
US8767305B2 (en) Method and apparatus for a near-to-eye display
CN102004315B (zh) 图像显示装置和头戴式显示器
JP4674634B2 (ja) 頭部装着型ディスプレイ
JP6035793B2 (ja) 画像表示装置及び画像生成装置
JP5457033B2 (ja) 偏光光学系
CN102628988B (zh) 虚像显示装置
EP2535760A2 (en) Display apparatus
US20080198471A1 (en) Substrate-Guided Optical Device with Wide Aperture
US20140140653A1 (en) Transparent waveguide display
JP5678460B2 (ja) 頭部装着型ディスプレイ
US10018846B2 (en) Display device
JP5871809B2 (ja) 頭部装着ディスプレイ装置
US5654828A (en) Optical system and visual display apparatus
US8570243B2 (en) Image display apparatus and head mounted display

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11600664

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200580015975.0

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005728576

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2005728576

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 11600664

Country of ref document: US