特許ウォッチ

公開番号2025025263
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023129882
出願日2023-08-09
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 20060101AFI20250214BHJP(光学)
要約【課題】視線検出用の撮像機能を持ちつつ薄型の画像表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】画像表示装置は、画像を表示すする表示素子と、表示素子からの光を観察者に導く光学系とを有し、表示素子は、観察者の眼からの光を光電変換する受光部を備え、光学系は、表示素子の側から観察者の側へ順に配置された、第1乃至第3の反射透過面を備え、表示素子からの光が、表示素子の側から順に、第1乃至第2の反射透過面を透過し、第3乃至第2の反射透過面で反射し、第3の反射透過面を透過し、観察者の眼に導かれる表示光路と、眼からの光が、観察者の側から順に、第3乃至第2の反射透過面を透過し、第1の反射透過面で反射し、第2の反射透過面を透過し、第3の反射透過面で反射し、第2乃至第1の反射透過面を透過し、表示素子に導かれる撮像光路とが形成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
画像を表示する表示領域を備える表示素子と、
前記表示素子からの光を観察者に導く光学系とを有し、
前記表示素子は、前記表示領域内に前記観察者の眼からの光を光電変換する受光部を備え、
前記光学系は、前記表示素子の側から前記観察者の側へ順に配置された、第１の反射透過面、第２の反射透過面、第３の反射透過面を備え、
前記表示素子からの光が、前記表示素子の側から順に、前記第１の反射透過面を透過し、前記第２の反射透過面を透過し、前記第３の反射透過面で反射し、前記第２の反射透過面で反射し、前記第３の反射透過面を透過し、前記観察者の眼に導かれる表示光路と、
前記眼からの光が、前記観察者の側から順に、前記第３の反射透過面を透過し、前記第２の反射透過面を透過し、前記第１の反射透過面で反射し、前記第２の反射透過面を透過し、前記第３の反射透過面で反射し、前記第２の反射透過面を透過し、前記第１の反射透過面を透過し、前記表示素子に導かれる撮像光路とが形成されていることを特徴とする画像表示装置。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記受光部は、赤外光に感度を持ち、
前記第１の反射透過面は、赤外光に対して半透過反射面として作用し、可視光を透過させる特性を持ち、
前記第２の反射透過面は、可視光に対して半透過反射面として作用し、赤外光を透過させる特性を持つ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】
前記表示素子は、赤外光を射出する発光部を備え、
前記発光部からの赤外光は、前記第１の反射透過面のうち前記表示光路における光と前記撮像光路における光が通過する領域を通ることなく、前記眼に導か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４】
前記撮像光路における射出瞳が前記表示素子よりも前記光学系の側に位置し、かつ、前記表示光路における入射瞳が前記表示素子よりも遠方に位置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】
前記第１の反射透過面の反射時の屈折力をφ１、前記第２の反射透過面の反射時の屈折力をφ２とするとき、
１＜φ１／φ２＜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６】
前記第１の反射透過面、前記第２の反射透過面、及び前記第３の反射透過面は、共軸に配置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。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、視線検出機能付きのヘッドマウントディスプレイ等に好適な画像表示装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、視線検出用の撮像装置を内包するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）が提案されている。非特許文献１には、表示領域内に受光部を有する表示素子を用いた視線検出用の撮像機能を持つ表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Ｄｒ.ＲｉｇｏＨｅｒｏｌｄ，ＯＬＥＤｂａｓｅｄｂｉｎｏｃｕｌａｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｓｅｅ－ｔｈｒｏｕｇｈＨＭＤ，５．６.２０１２，ＳＩＤ２０１２Ｅｘｈｉｂｉｔｏｒｓ’ Ｆｏｒｕｍ
【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、非特許文献１では、撮像用の光路と表示用の光路とを４５°の半透過反射面で光路分岐・統合するようにして撮像用の凹面鏡と表示用の凹面鏡とが９０°ずれた方向に配置されている。この配置では、撮像用の凹面鏡と表示用の凹面鏡とで同程度の径が必要となり、装置の薄型化が困難になってしまう。
【０００５】
本発明は、視線検出用の撮像機能を持ちつつ薄型の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、画像を表示する表示領域を備える表示素子と、表示素子からの光を観察者に導く光学系とを有し、表示素子は、表示領域内に観察者の眼からの光を光電変換する受光部を備え、光学系は、表示素子の側から観察者の側へ順に配置された、第１の反射透過面、第２の反射透過面、第３の反射透過面を備え、表示素子からの光が、表示素子の側から順に、第１の反射透過面を透過し、第２の反射透過面を透過し、第３の反射透過面で反射し、第２の反射透過面で反射し、第３の反射透過面を透過し、観察者の眼に導かれる表示光路と、眼からの光が、観察者の側から順に、第３の反射透過面を透過し、第２の反射透過面を透過し、第１の反射透過面で反射し、第２の反射透過面を透過し、第３の反射透過面で反射し、第２の反射透過面を透過し、第１の反射透過面を透過し、表示素子に導かれる撮像光路とが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、視線検出用の撮像機能を持ちつつ薄型の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】
第１の実施形態の画像表示装置の要部概略図である。
第１の実施形態の表示素子を正面から見た図である。
赤外半透過反射面と可視半透過反射面との分光特性を説明するための図である。
第１の実施形態の表示光路と撮像光路とを説明するための図である。
第１の実施形態の表示光路の具体例を示す図である。
第１の実施形態の撮像光路の具体例を示す図である。
第２の実施形態の画像表示装置の要部概略図である。
第２の実施形態の表示素子を正面から見た図である。
【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。
［第１の実施形態］
図１は、本実施形態の画像表示装置１の要部概略図である。画像表示装置１は、光学系１０、表示素子２０、及び照明系３０を有する。光学系１０の各要素は、光軸１００を共通軸として持つ共軸構成となっている。表示素子２０は、例えばＯＬＥＤであり、複数の画素を含む表示領域２１を備える。照明系３０は、例えば赤外ＬＥＤ等で構成され、赤外光を射出する。Ｓは光学系１０を表示素子２０からの光を観察者（ユーザー）に導く表示光学系として用いる場合の射出瞳であり、観察者の瞳孔を置く位置として好適な場所となっている。
【００１０】
光学系１０は、レンズ部１１０を備える。レンズ部１１０は、平凹レンズ１１１、メニスカスレンズ１１２、及び平凸レンズ１１３が接合された接合レンズであり、結像作用を担う。平凹レンズ１１１とメニスカスレンズ１１２は、一方の面に赤外半透過反射部位となる赤外半透過反射膜が形成されて接合されている。平凹レンズ１１１とメニスカスレンズ１１２の接合面が赤外半透過反射面（第１の反射透過面）１１として作用する。メニスカスレンズ１１２と平凸レンズ１１３は、一方の面に可視半透過反射部位となる可視半透過反射膜が形成されて接合されている。メニスカスレンズ１１２と平凸レンズ１１３の接合面が可視半透過反射面１２（第２の反射透過面）１２として作用する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許