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公開番号2024093380
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-09
出願番号2022209721
出願日2022-12-27
発明の名称光学系及び表示装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 17/08 20060101AFI20240702BHJP(光学)
要約【課題】画像の精細感を向上させることが可能な光学系及び表示装置を提供すること。
【解決手段】光学系は、画像表示素子からの光束を射出瞳に導く観察光学系であって、射出瞳の側から画像表示素子の側へ順に配置された、第1透過反射面と第2透過反射面とを含み、第1透過反射面よりも射出瞳の側に配置された光学素子を有し、光学素子は、射出瞳の側から画像表示素子の側へ順に配置された、第1の光学材料からなる第1の光学要素と第1の光学材料とは異なる第2の光学材料からなる第2の光学要素とを含み、第1の光学要素と第2の光学要素とは互いに接合され、その接合面には回折格子が形成され、回折格子は、回折に寄与する格子面と、径方向において該格子面に隣接する格子壁面とを含み、格子面は画像表示素子の側へ向かって凸形状であり、第1の光学材料の光軸方向での厚み、第2の光学材料の光軸方向での厚み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】
画像表示素子からの光束を前記射出瞳に導く観察光学系であって、
前記射出瞳の側から前記画像表示素子の側へ順に配置された、第１透過反射面と第２透過反射面とを含み、
前記第１透過反射面よりも前記射出瞳の側に配置された光学素子を有し、
前記光学素子は、前記射出瞳の側から前記画像表示素子の側へ順に配置された、第１の光学材料からなる第１の光学要素と前記第１の光学材料とは異なる第２の光学材料からなる第２の光学要素とを含み、
前記第１の光学要素と前記第２の光学要素とは互いに接合され、その接合面には回折格子が形成され、
前記回折格子は、回折に寄与する格子面と、径方向において該格子面に隣接する格子壁面とを含み、前記格子面は前記画像表示素子の側へ向かって凸形状であり、
前記第１の光学材料の光軸方向での厚みをｄ１［ｍｍ］、前記第２の光学材料の光軸方向での厚み［ｍｍ］をｄ２とするとき、
０．５≦ｄ１≦２０．０
０．０２≦ｄ２≦０．４０
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記第１の光学材料は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記第２の光学材料は、ＵＶ硬化樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系
【請求項４】
前記第１の光学材料のｄ線の屈折率をｎ１、前記第２の光学材料のｄ線の屈折率をｎ２とするとき、
０．０２≦｜ｎ１－ｎ２｜≦０．２０
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に記載の光学系。
【請求項５】
記第１の光学材料のｄ線のアッベ数をν１、前記第２の光学材料のｄ線のアッベ数をν２とするとき、
５≦｜ν１－ν２｜
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に記載の光学系。
【請求項６】
前記第１の光学材料のｄ線の屈折率をｎ１、前記第２の光学材料のｄ線の屈折率をｎ２、記第１の光学材料のｄ線のアッベ数をν１、前記第２の光学材料のｄ線のアッベ数をν２とするとき、
ｎ１＞ｎ２
ν１＞ν２
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に記載の光学系。
【請求項７】
記第１の光学材料のｄ線のアッベ数をν１、前記第２の光学材料のｄ線のアッベ数をν２とするとき、
２５≦ν１≦６０
１８≦ν２≦４０
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に記載の光学系。
【請求項８】
前記回折格子の格子高さをｈ［ｍｍ］とするとき、
０．００１≦ｈ≦０．０２０
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に記載の光学系。
【請求項９】
前記回折格子の最小の格子ピッチをＰｍｉｎ［ｍｍ］とするとき、
０．０１≦Ｐｍｉｎ
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に記載の光学系。
【請求項１０】
前記回折格子の輪帯数をＮとするとき、
Ｎ≦１０００
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に記載の光学系。
（【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、光学系に関し、例えばヘッドマウントディスプレイ等の画像表示素子に表示された元画像を拡大表示して観察する表示装置に好適なものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）等の表示装置内に設けられた光学系の全長の短縮化が求められている。全長を短くすることが可能な光学系として、折り曲げ光学系が知られている。特許文献１には、画像の精細感を向上させるため、回折光学素子を使用する折り曲げ光学系が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第７１０３５６６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では、回折光学素子が光学系の画像表示素子の側の面と画像表示素子の画像表示面との間に配置されており、画像の精細感のうち特に倍率色収差を十分に補正できているとは言えない。
【０００５】
本発明は、画像の精細感を向上させることが可能な光学系及び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光学系は、画像表示素子からの光束を射出瞳に導く観察光学系であって、射出瞳の側から画像表示素子の側へ順に配置された、第１透過反射面と第２透過反射面とを含み、第１透過反射面よりも射出瞳の側に配置された光学素子を有し、光学素子は、射出瞳の側から画像表示素子の側へ順に配置された、第１の光学材料からなる第１の光学要素と第１の光学材料とは異なる第２の光学材料からなる第２の光学要素とを含み、第１の光学要素と第２の光学要素とは互いに接合され、その接合面には回折格子が形成され、回折格子は、回折に寄与する格子面と、径方向において該格子面に隣接する格子壁面とを含み、格子面は画像表示素子の側へ向かって凸形状であり、第１の光学材料の光軸方向での厚みをｄ１［ｍｍ］、第２の光学材料の光軸方向での厚み［ｍｍ］をｄ２とするとき、
０．５≦ｄ１≦２０．０
０．０２≦ｄ２≦０．４０
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、画像の精細感を向上させることが可能な光学系及び表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の実施形態に係る観察装置の断面図である。
観察光学系の収差図である。
観察光学系の光路を表す模式図である。
光学素子の説明図である。
格子ピッチを示す図である。
【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。
［全体概要］
図１は、本発明の実施形態に係る観察装置（表示装置）１の断面図である。観察装置１は、観察光学系（光学系）１０００及びパネル部１４００を有する。観察光学系１０００は、パネル部１４００からの光束を射出瞳に導く折り曲げ光学系である。パネル部１４００は例えば、液晶表示素子（ＬＣＤ）や有機ＥＬ素子等の画像表示素子（光変調素子）を含む。観察光学系１０００は、射出瞳の側から画像表示素子の側へ順に配置された、第１透過反射面と第２透過反射面とを含む。第１透過反射面と第２透過反射面は、偏光分離面であってもよい。
【００１０】
観察光学系１０００は、射出瞳の側から画像表示素子の側へ順に配置された、瞳側光学系１１００と透過反射光学系１２００を有する。透過反射光学系１２００は、第１透過反射面と第２透過反射面とを含む。本実施形態では、瞳側光学系１１００と透過反射光学系１２００はそれぞれ、光学素子１１０１，１２０１を有する。光学素子１１０１，１２０１は、光線を屈折、反射、又は回折させる。
（【００１１】以降は省略されています）

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