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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(Micro Electro Mechanical Systems)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(Micro Electro Mechanical Systems)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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