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公開番号2024165641
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2023082003
出願日2023-05-18
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 20060101AFI20241121BHJP(光学)
要約【課題】簡易な構成で良好な解像度を有する画像を表示する。
【解決手段】画像表示装置は、光源部21と、入射した光束を変調して画像光束を生成する画像生成素子22と、光源部からの光束を内部を伝搬させながら該光束の一部ずつを複数の領域から照明光束として画像生成素子に向けて出射する導光部材23と、画像生成素子から出射して導光部材を透過した画像光束を観察側または投射側に導く光学系24と、導光部材と画像生成素子との間に配置され、第1の偏光光に対する拡散度が該第1の偏光光とは異なる第2の偏光光に対する拡散度よりも大きい偏光性拡散部材25とを有する。照明光束は第1の偏光光として偏光性拡散部材に入射し、画像光束は第2の偏光光として偏光性拡散部材に入射する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光源部と、
入射した光束を変調して画像光束を生成する画像生成素子と、
前記光源部からの光束を内部を伝搬させながら該光束の一部ずつを複数の領域から照明光束として前記画像生成素子に向けて出射する導光部材と、
前記画像生成素子から出射して前記導光部材を透過した画像光束を観察側または投射側に導く光学系と、
前記導光部材と前記画像生成素子との間に配置され、第１の偏光光に対する拡散度が該第１の偏光光とは異なる第２の偏光光に対する拡散度よりも大きい偏光性拡散部材とを有し、
前記照明光束は、前記第１の偏光光として前記偏光性拡散部材に入射し、
前記画像光束は、前記第２の偏光光として前記偏光性拡散部材に入射することを特徴とする画像表示装置。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記第１の偏光光は、第１の偏光方向の直線偏光であり、
前記第２の偏光光は、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の直線偏光であ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】
前記第１の偏光光は、第１の方向回りの円偏光であり、
前記第２の偏光光は、前記第１の方向回りとは逆の第２の方向回りの円偏光であ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４】
前記導光部材と前記光学系との間に、前記第２の偏光光に対する透過率が前記第１の偏光光に対する透過率より高い偏光部材を有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５】
前記偏光性拡散部材と前記画像生成素子との間に、直線偏光と円偏光との間での変換を行う波長板が配置されてい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６】
前記光源部から出射する光束の発散角をθ１、前記導光部材から前記画像生成素子に向かって出射する前記照明光束の発散角をθ２、前記偏光性拡散部材から出射する前記画像光束の発散角をθ３、前記光学系の取り込み角をθ４とするとき、
０．９≦θ２／θ１≦１．１
θ２＜θ３
０．２≦θ３／θ４≦１．５
なる条件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７】
前記導光部材において前記照明光束が出射する出射面の法線と前記導光部材から出射する前記照明光束の主光線とがなす角をω１、前記法線と前記画像生成素子から出射する前記画像光束の主光線とがなす角をω２とするとき、
２０°≦|ω１－ω２|≦４０°
なる条件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８】
前記画像生成素子は、反射型液晶素子またはデジタルマイクロミラーデバイスであ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９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の画像表示装置と、
該画像表示装置からの前記画像光束を観察者の眼に導く接眼光学系または前記画像光束を投射面に投射する投射光学系とを有することを特徴とする画像表示システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイやスマートグラス等の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】
光源からの光を導光部材を介して広い配光特性のバックライトとして画像生成素子に入射させ、画像生成素子からの出射光を光学系を介して観察者の瞳や投射面に導く画像表示装置が、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許公開２０２０／０３４１１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の画像表示装置では、画像生成素子と光学系との間に配光角を制御する素子（拡散板）が配置される。この結果、光学系から出射する光により形成される像の解像度が低下する。また、導光部材内に配光角を制御する素子が設けられているため、構成が複雑になる。
【０００５】
本発明は、簡易な構成でありながらも、良好な解像度を有する画像を表示可能な画像表示装置を提供する。
【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、光源部と、入射した光束を変調して画像光束を生成する画像生成素子と、光源部からの光束を内部を伝搬させながら該光束の一部ずつを複数の領域から照明光束として画像生成素子に向けて出射する導光部材と、画像生成素子から出射して導光部材を透過した画像光束を観察側または投射側に導く光学系と、導光部材と画像生成素子との間に配置され、第１の偏光光に対する拡散度が該第１の偏光光とは異なる第２の偏光光に対する拡散度よりも大きい偏光性拡散部材とを有する。照明光束は、第１の偏光光として偏光性拡散部材に入射し、画像光束は、第２の偏光光として偏光性拡散部材に入射することを特徴とする。なお、上記画像表示装置と、画像光束を観察者の眼に導く接眼光学系または画像光束を投射面に投射する投射光学系とを有する画像表示システムも、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡易な構成でありながらも、良好な解像度を有する画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施例の画像表示装置の基本構成を示す図。
実施例における解像感を説明する図。
実施例における導光板の作用を示す図。
実施例における入射偏向素子の構成を示す図。
実施例における別の入射偏向素子の構成を示す図。
実施例における光源部から導光板への光の入射方法を示す図。
実施例における出射偏向素子の構成を示す図。
実施例における別の出射偏向素子の構成を示す図。
実施例における光源部の構成を示す図。
実施例における別の光源部の構成を示す図。
実施例における画像生成素子の種類に応じた構成例を示す図。
実施例における偏光性拡散板の作用を示す図。
実施例１の画像表示装置の構成を示す図。
実施例２の画像表示装置の構成を示す図。
実施例３の画像表示装置の構成を示す図。
実施例の画像表示装置の応用例を示す図。
実施例の画像表示装置の他の応用例を示す図。
実施例の画像表示装置のさらに他の応用例を示す図。
実施例の画像表示装置の別の応用例を示す図。
【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説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施例の基本構成を示している。実施例の画像表示装置は、光束を出射する光源部２１と、入射した光束を変調して画像光束を生成する画像生成素子２２とを有する。また画像表示装置は、光源部２１からの光束を内部反射により伝搬させながら、該光束を一部ずつ複数の領域から照明光束として画像生成素子２２に向けて出射させる導光板（導光部材）２３を有する。また画像表示装置は、画像生成素子２２からの画像光束を観察側または投射側に導く光学系２４を有する。さらに画像表示装置は、導光板２３と画像生成素子２２との間に配置された偏光性拡散部材（以下、偏光性拡散板という）２５を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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