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公開番号2024041349
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-27
出願番号2022146107
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、画像表示素子と、光源からの光束を画像表示素子に反射し、画像表示素子からの光束を透過させる角度分離面を備える光制御手段と、光制御手段からの光束を導光する導光板とを有し、光源からの光束の主光線が角度分離面に入射する角度、画像表示素子からの光束の主光線が角度分離面に入射する角度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】
画像表示素子と、
光源からの光束を前記画像表示素子に反射し、前記画像表示素子からの光束を透過させる角度分離面を備える光制御手段と、
前記光制御手段からの光束を導光する導光板とを有し、
前記光源からの光束の主光線の前記角度分離面に対する入射角をθ１［°］、前記画像表示素子からの光束の主光線の前記角度分離面に対する入射角をθ２［°］とするとき、
θ１≧θ２＋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 1,300 文字）【請求項２】
前記光制御手段は、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の角度分離面、第２の角度分離面を備え、
前記第１の角度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の角度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】
前記光制御手段は、第１の角度分離面、及び第２の角度分離面を備え、
前記第１の角度分離面の、前記画像表示素子から前記第１の角度分離面に角度θ２で入射する光束に対する前記光源からの主波長における透過率をＴ１、前記第２の角度分離面の、前記画像表示素子から前記第２の角度分離面に角度θ２で入射する光束に対する前記主波長における透過率をＴ２とするとき、
Ｔ１≧０．８
Ｔ２≧０．８
なる条件式を満足することを請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記画像表示素子は、前記光制御手段からの光束を反射する反射面を備え、
前記反射面の径をｍ、前記反射面と前記導光板の前記光制御手段からの光束が入射する入射面との間隔をｄとするとき、
０．３＜ｄ／ｍ≦２．５
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】
前記反射面の径は、前記角度分離面に入射する光束の主光線の方向に平行であることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
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、
０．０５＜ｖ／ｕ≦０．６０
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】
前記画像表示素子は、反射面に含まれる方向のうち前記角度分離面に入射する光束の主光線の方向に直交する方向に平行な軸回りに揺動するミラーを備え、
前記ミラーの振れ角度をφ［°］とするとき、
θ１≧θ２＋φ／２
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９】
前記導光板は、第１面、前記第１面に平行かつ対向する第２面、及び前記第１面と前記第２面とに接続される第３面を備え、
前記光制御手段からの光は、前記第３面から入射し、前記第１面と前記第２面のそれぞれで全反射され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】
前記第３面は、前記第１面、又は前記第２面に直交することを特徴とする請求項９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 1,800 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１０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、偏光光をＰＢＳに導く必要があるため、偏光板等の光学素子を配置する必要があり、光利用効率が低下する。また、ＭＥＭＳとＰＢＳとの間に位相板を配置する必要があり、導光板とＭＥＭＳとの距離が長くなる。更に、ＰＢＳを透過する偏光はＰ偏光であるため、回折格子の回折効率の高い偏光方向に一致させるためにＰＢＳの射出側に位相板を配置する必要があり、画像表示装置が大型化する可能性がある。
【０００５】
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】
【０００６】
本発明の一側面としての画像表示装置は、画像表示素子と、光源からの光束を画像表示素子に反射し、画像表示素子からの光束を透過させる角度分離面を備える光制御手段と、光制御手段からの光束を導光する導光板とを有し、光源からの光束の主光線の角度分離面に対する入射角をθ１［°］、画像表示素子からの光束の主光線の角度分離面に対する入射角をθ２［°］とするとき、
θ１≧θ２＋１０
なる条件式を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
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】
【０００８】
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。
光制御手段が備える角度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。
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】
【０００９】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例】
【００１０】
図１は、本実施例の画像表示装置１００の構成図である。図２は、画像表示装置１００における光路の説明図である。画像表示装置１００は、導光板１０、光源１１、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）１２、光制御手段１３、入射偏向手段１４、及び射出偏向手段１５を有する。ＭＥＭＳ１２は、揺動可能なミラーを備え、ｘ軸及びｙ軸回りのミラーの振れ角度が５°（光学的な振れ角度が１０°）のラスタースキャンの二次元タイプである。なお、本実施例では、画像表示素子の一例としてＭＥＭＳ１２を用いるが、他の素子を用いてもよい。入射偏向手段１４と射出偏向手段１５は、同一面で導光板１０に結合されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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