特許ウォッチ

公開番号2024041327
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-27
出願番号2022146073
出願日2022-09-14
発明の名称画像表示装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 27/02 20060101AFI20240319BHJP(光学)
要約【課題】小型で、高い光利用効率を実現することが可能な画像表示装置を提供すること。
【解決手段】画像表示装置は、反射面を備える画像表示素子と、光源からの光束を反射面に導く光制御手段と、反射面からの光束を導光する導光板とを有し、光制御手段は、光源からの光束の一部を反射面に向けて反射すると共に反射面からの光束を導光板に向けて透過させる複数の偏光分離面を備え、反射面の径、導光板における光制御手段からの光束が入射する入射面と反射面との間隔を各々適切に設定すること。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
反射面を備える画像表示素子と、
光源からの光束を前記反射面に導く光制御手段と、
前記反射面からの光束を導光する導光板とを有し、
前記光制御手段は、前記光源からの光束の一部を前記反射面に向けて反射すると共に前記反射面からの光束を前記導光板に向けて透過させる複数の偏光分離面を備え、
前記反射面の径をｍ、前記導光板における前記光制御手段からの光束が入射する入射面と前記反射面との間隔をｄとするとき、
０．００＜ｄ／ｍ≦３．１０
なる条件式を満足することを特徴とする画像表示装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記複数の偏光分離面は、前記光制御手段の前記光源からの光束が入射する面に近い側から順に設けられた、第１の偏光分離面、第２の偏光分離面を含み、
前記第１の偏光分離面の前記光源からの光束の主波長における反射率をＲ１、前記第２の偏光分離面の前記主波長における反射率をＲ２とするとき、
１．００＜Ｒ２／Ｒ１≦５．００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記複数の偏光分離面の前記光源からの光束の主波長における反射率のうち、前記光制御手段の前記光源からの光束が入射する面から最も離れた位置に設けられた最終の偏光分離面の前記主波長における反射率が最も高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光制御手段の前記光源からの光束が入射する面から最も離れた位置に設けられた最終の偏光分離面の前記光源からの光束の主波長における反射率をＲｆ、前記複数の偏光分離面のうち前記最終の偏光分離面とは異なる偏光分離面の前記主波長における反射率をＲ（ｍ）とするとき、
１．００＜Ｒｆ／Ｒ（ｍ）≦５．００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記複数の偏光分離面は、前記光源からの光束が入射する面から離れるほど、各偏光分離面の前記光源からの光束の主波長における反射率が高くなるように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記光制御手段の前記光源からの光束が入射する面に近い側からｍ（ｍは正の整数）番目に設けられた偏光分離面の前記光源からの光束の主波長における反射率をＲ（ｍ）、ｍ＋１番目に設けられた偏光分離面の前記主波長における反射率をＲ（ｍ＋１）とするとき、
１．００＜Ｒ（ｍ＋１）／Ｒ（ｍ）≦５．００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記光制御手段に入射する光束の強さを１に正規化した場合の各偏光分離面から前記導光板に向かう光の強さは、前記複数の偏光分離面の数をＮとするとき、
０．１０≦１／Ｎ≦０．８０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記光制御手段の前記光源からの光束が入射する面に近い側からｍ（ｍは正の整数）番目に設けられた偏光分離面から前記導光板に向かう光束の強さをＰ（ｍ）、ｍ＋１番目に設けられた偏光分離面から前記導光板に向かう光束の強さをＰ（ｍ＋１）とするとき、
０．７０≦Ｐ（ｍ）／Ｐ（ｍ＋１）≦１．３０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記光源からの光束の分布は、楕円形状であり、
前記光源からの光束の分布の短軸に平行な方向は、前記画像表示素子からの光束が前記導光板に向かう方向と平行であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記光源からの光束の分布は、楕円形状であり、前記光源からの光束の分布の長軸の長さをｕ、前記光源からの光束の分布の短軸の長さをｖとするとき、
０．００＜ｖ／ｕ≦０．８０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を観察者に観察させる画像表示装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、導光板を備える画像表示装置が知られている。図１４は、従来例の画像表示装置において、導光板の内部を伝搬する光束の概念図である。画像生成素子からの光束は、第１偏向手段１に入射し、偏向された後、導光板３の内部を全反射により伝搬される。第２偏向手段２に入射した光束の一部は、偏向され、観察者の瞳ＳＰに向かい、他の一部は、反射され、導光板３の内部を全反射により伝搬され、第２偏向手段２に入射する。このような構成により、複数の光束が第２偏向手段２から射出され、観察者が光束を観察できる領域が拡大する。特許文献１には、画像表示装置の小型化のために、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）と導光板との間にＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）を配置する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０２１／００７２５４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構成では、ＰＢＳに偏光分離面が１面しかなく、光束をＭＥＭＳの側に反射させるために偏向分離面をＭＥＭＳに対してある程度傾ける必要がある。そのため、ＰＢＳが大型化し、導光板とＭＥＭＳとの間隔が長くなる。
【０００５】
また、観察者の瞳での視野角を大きくするためには、導光板に入射する光束の角度を視野角分確保する必要があるが、導光板の入射口のサイズには限りがあるため、導光板とＭＥＭＳとの間隔が長くなると、入射口に入る光束は制限され、広角化が困難になる。
【０００６】
更に、複数の光束が導光板の射出口から射出されるが、複数の光束の間隔が離れていると、観察者の瞳に全ての光束が入らない場合がある。その場合、観察者が観察する映像が欠けた状態になってしまう。
【０００７】
本発明は、小型で、高い光利用効率を実現することが可能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】
本発明の一側面としての画像表示装置は、反射面を備える画像表示素子と、光源からの光束を反射面に導く光制御手段と、反射面からの光束を導光する導光板とを有し、光制御手段は、光源からの光束の一部を反射面に向けて反射すると共に反射面からの光束を導光板に向けて透過させる複数の偏光分離面を備え、反射面の径をｍ、導光板における光制御手段からの光束が入射する入射面と反射面との間隔をｄとするとき、
０．００＜ｄ／ｍ≦３．１０
なる条件式を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型で、高い光利用効率を実現することが可能な画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施例１の画像表示装置の構成図である。
実施例１の画像表示装置における光路の説明図である。
光源の構成図である。
偏光分離面の特性を示す図である。
実施例２の画像表示装置の構成図である。
実施例３の画像表示装置の構成図である。
実施例４の画像表示装置の構成図である。
実施例５の画像表示装置の構成図である。
実施例６の画像表示装置の構成図である。
実施例７の画像表示装置の構成図である。
実施例８の画像表示装置の構成図である。
実施例９の画像表示装置の構成図である。
実施例１０の画像表示装置の構成図である。
従来例の導光板の内部を伝搬する光束の概念図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許