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公開番号2025021904
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023126004
出願日2023-08-02
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 20060101AFI20250206BHJP(光学)
要約【課題】広画角かつ薄型の画像表示装置で、周辺領域の輝度の低下や色度ずれを低減する。
【解決手段】画像表示装置101は、右眼用表示素子106からの画像光を観察者の右眼に導く右眼用表示光学系104と、左眼用表示素子107からの画像光を観察者の左眼に導く左眼用表示光学系105とを有する。右眼用および左眼用表示素子はそれぞれ、画素ごとに対応して設けられたカラーフィルタおよびマイクロレンズのうち少なくとも一方である素子を有する。右眼用表示光学系の光軸と右眼用表示素子の表示面との交点および左眼用表示光学系の光軸と左眼用表示素子の表示面との交点がそれぞれ、該表示面の中心に対してシフトしている。右眼用および左眼用表示素子のそれぞれにおいて、交点を含む交点領域内よりも該交点領域より周辺側の周辺領域内での画素の中心に対する該画素に対応する素子の中心の周辺側へのシフト量が大きい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
それぞれ表示面に複数の画素を有する右眼用表示素子および左眼用表示素子と、
前記右眼用表示素子から出射した画像光を観察者の右眼に導く右眼用表示光学系および前記左眼用表示素子から出射した画像光を前記観察者の左眼に導く左眼用表示光学系とを有し、
前記右眼用および左眼用表示素子はそれぞれ、前記複数の画素における画素ごとに対応して設けられたカラーフィルタおよびマイクロレンズのうち少なくとも一方である素子を有し、
前記右眼用表示光学系の光軸と前記右眼用表示素子の表示面との交点および前記左眼用表示光学系の光軸と前記左眼用表示素子の表示面との交点がそれぞれ、該表示面の中心に対してシフトしており、
前記右眼用および左眼用表示素子のそれぞれにおいて、前記交点を含む交点領域内よりも該交点領域より周辺側の周辺領域内での前記画素の中心に対する該画素に対応する前記素子の中心の前記周辺側へのシフト量が大きいことを特徴とする画像表示装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記右眼用および左眼用表示素子のそれぞれにおいて、前記交点領域内よりも前記周辺領域内での隣り合う前記素子間のピッチが大きい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】
前記右眼用および左眼用表示素子のそれぞれにおいて、前記交点領域内では前記画素の中心と前記素子の中心とが一致し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４】
前記周辺領域における前記交点側の部分から前記周辺側の部分にかけて、前記シフト量が増加し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５】
前記周辺領域における前記交点側の部分から前記周辺側の部分にかけて、前記素子のサイズが増加してい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】
前記右眼用および左眼用表示光学系のそれぞれが形成する表示画角は、観察者の両眼で観察される画像を表示する両眼領域と、前記右眼と前記左眼のそれぞれで観察される画像を表示する単眼領域とを含み、
前記単眼領域での前記シフト量が、前記両眼領域での前記シフト量より大きい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】
前記単眼領域の左右方向での表示画角が４０°以上であることを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記表示面からの前記画像光の出射角に応じた輝度および色度ずれのうち少なくとも一方を視野角特性とし、前記輝度が高いことと前記色度ずれが少ないことを前記視野角特性が高いというとき、
前記表示面の中心における該表示面の法線方向での前記輝度が前記交点における前記法線方向での前記視野角特性が高い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】
前記表示面からの前記画像光の出射角に応じた輝度および色度ずれのうち少なくとも一方を視野角特性とし、前記輝度が高いことと前記色度ずれが少ないことを前記視野角特性が高いというとき、
前記交点においては、前記表示面の法線方向での前記視野角特性が該法線方向に対して前記周辺側に傾いた特定方向での前記視野角特性より高く、
前記表示面の端部においては、前記法線方向での前記視野角特性が前記特定方向での前記視野角特性より低い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１０】
前記法線方向に対する前記特定方向の傾き角度をφ、前記画像光のうち前記観察者の眼球が前記端部を向いた状態での該端部から前記眼球が配置される射出瞳の中心に向かう主光線の前記表示面からの出射角をθ１とするとき、
０＜φ≦θ１
なる条件を満足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、表示素子からの光を観察者の眼に導いて画像の拡大観察を可能とするヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）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】
上記のような画像表示装置には、観察者の左右の眼に対して互いに異なる画角の画像を表示することで、広画角の画像観察を可能とするものがある。特許文献１に開示された画像表示装置では、外側の画角が内側の画角よりも広い光学系を左右で反転させることで、左右の眼に対して互いに異なる画角の画像を表示する。特許文献２に開示された画像表示装置では、左眼用と右眼用の表示素子の表示中心をそれぞれ左方向と右方向にシフトさせ、各表示素子に表示される画像も観察者から見て左方向と右方向にシフトさせることで左右の眼に対して互いに異なる画角の画像を表示する。
【０００３】
これらの画像表示装置の広画角化と薄型化のために光学系の焦点距離を短くすると、表示素子の周辺領域からの光の出射角が大きくなり、画像は輝度の低下や色度ずれが発生し易い。このため、観察者が周辺領域を観察した際に明るく正しい色の画像を観察することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１２－２４２７９４号公報
特開平６－３８２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２では、表示素子の周辺領域の色度ずれを低減する方法について言及されていない。
【０００６】
本発明は、広画角かつ薄型でありながらも、表示素子の周辺領域からの光の輝度の低下や色度ずれを低減することができるようにした画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての画像表示装置は、それぞれ表示面に複数の画素を有する右眼用表示素子および左眼用表示素子と、右眼用表示素子から出射した画像光を観察者の右眼に導く右眼用表示光学系および左眼用表示素子から出射した画像光を観察者の左眼に導く左眼用表示光学系とを有する。右眼用および左眼用表示素子はそれぞれ、複数の画素における画素ごとに対応して設けられたカラーフィルタおよびマイクロレンズのうち少なくとも一方である素子を有する。右眼用表示光学系の光軸と右眼用表示素子の表示面との交点および左眼用表示光学系の光軸と左眼用表示素子の表示面との交点がそれぞれ、該表示面の中心に対してシフトしている。右眼用および左眼用表示素子のそれぞれにおいて、交点を含む交点領域内よりも該交点領域より周辺側の周辺領域内での画素の中心に対する該画素に対応する素子の中心の周辺側へのシフト量が大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、広画角かつ薄型の画像表示装置において、表示素子の周辺領域からの光の輝度の低下や色度ずれを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施例１の画像表示装置の構成を示す図。
実施例１における表示光学系を説明する図。
実施例１における画像表示装置の外観図。
実施例１における表示素子の視野角特性を示す図。
実施例１におけるカラーフィルタを説明する図。
実施例１における表示素子の水平方向の端部での視野角特性を示す図。
実施例１における表示画角と表示素子からの出射角との関係を示す図。
実施例１におけるカラーフィルタを説明する図。
実施例２の画像表示装置の構成を示す図。
実施例２における表示光学系の詳細構成を示す図。
実施例２における表示光学系を示す図。
実施例２におけるカラーフィルタを説明する図。
実施例２における表示素子の水平方向の端部での視野角特性を示す図。
実施例２における表示光学系のゴースト光路を示す図。
実施例２における表示光学系におけるゲートの位置を示す図。
実施例１における表示素子の画素ピッチとカラーフィルタのピッチが異なる例を示す図。
実施例１における両眼領域と単眼領域でカラーフィルタのピッチが異なる例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【実施例】
（【００１１】以降は省略されています）

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