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公開番号2025040001
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023146631
出願日2023-09-11
発明の名称光学系及び表示装置
出願人株式会社リコー
代理人インフォート弁理士法人
主分類G02B 25/00 20060101AFI20250314BHJP(光学)
要約【課題】画像を表示する画像表示素子からの画像光が外部に漏れるのを抑制することができる光学系及び表示装置を提供する。
【解決手段】画像を表示する画像表示素子からの画像光の中間像を形成する光学系であって、前記画像光を通過させる第1光学系と、前記画像光を透過させる機能と反射させる機能を有する部分反射面を有する光学部材と、前記第1光学系を通過して前記光学部材の前記部分反射面を透過又は反射した前記画像光を通過させた後に前記光学部材に反射させる第2光学系と、前記第2光学系を反射して前記光学部材の前記部分反射面を反射又は透過した前記画像光が導かれる導光部材と、を有することを特徴とする光学系。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
画像を表示する画像表示素子からの画像光の中間像を形成する光学系であって、
前記画像光を通過させる第１光学系と、
前記画像光を透過させる機能と反射させる機能を有する部分反射面を有する光学部材と、
前記第１光学系を通過して前記光学部材の前記部分反射面を透過又は反射した前記画像光を通過させた後に前記光学部材に反射させる第２光学系と、
前記第２光学系を反射して前記光学部材の前記部分反射面を反射又は透過した前記画像光が導かれる導光部材と、
を有することを特徴とする光学系。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記導光部材は、前記導光部材の長手方向に前記画像光が導かれるとともに、前記画像光の一部を反射して前記導光部材の短手方向から外部に出射させる部分反射面を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記光学部材の前記部分反射面の透過及び反射に関する特性、並びに、前記導光部材の前記部分反射面の透過及び反射に関する特性は、互いに共通している、
ことを特徴とする請求項２に記載の光学系。
【請求項４】
前記光学部材の前記部分反射面、及び、前記導光部材の前記部分反射面は、Ｐ偏光の反射率がＳ偏光の反射率よりも高く、又は、Ｓ偏光の反射率がＰ偏光の反射率よりも高い、
ことを特徴とする請求項２に記載の光学系。
【請求項５】
前記第１光学系を通過した前記画像光は、前記光学部材の前記部分反射面を透過した後に前記第２光学系から前記光学部材に反射され、前記光学部材の前記部分反射面を反射して前記導光部材に導かれる、
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の光学系。
【請求項６】
前記導光部材の前記部分反射面は、前記導光部材の長手方向に亘って複数が設けられる、
ことを特徴とする請求項２に記載の光学系。
【請求項７】
前記光学部材と前記第２光学系の間に位置させて、前記第２光学系から前記光学部材に反射する前後の前記画像光の偏光を切り替える１／４波長板をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学系。
【請求項８】
次の条件式（１）、（２）を満足する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学系。
（１）５０％＜Ｒｓ≦１００％
（２）０％≦Ｒｐ＜３０％
但し、
Ｒｓ：前記光学部材の前記部分反射面のＳ偏光の反射率（入射角度４５°）、
Ｒｐ：前記光学部材の前記部分反射面のＰ偏光の反射率（入射角度４５°）。
【請求項９】
前記第１光学系を通過した前記画像光は、前記光学部材の前記部分反射面を反射した後に前記第２光学系から前記光学部材に反射され、前記光学部材の前記部分反射面を透過して前記導光部材に導かれ、
前記光学部材と前記導光部材の間に位置させて、前記光学部材から前記導光部材に導かれる前記画像光の偏光を切り替える１／２波長板をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学系。
【請求項１０】
前記第１光学系と前記第２光学系の少なくとも一方は、アナモフィック面を有する光学素子を含む、
ことを特徴とする請求項１又は請求項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、光学系及び表示装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、近年、表示装置としてヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）が多く普及し始めており、小型で眼鏡に近い透過型のＨＭＤが開発されている。また、眼鏡のグラス部の付近に画像表示素子を配置して小型化を図る技術が知られている。また、景色等に虚像を重畳して観察者に観察させるスマートグラス等のグラスデバイス、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、基板と、導入ミラーと、偏向部とを備える画像表示光学系が記載されている。基板は、観察眼の前に配置され、可視光に対し透明である。導入ミラーは、画像表示用の表示光束を偏向することにより、その表示光束を、基板の観察眼側の面と外界側の面とで交互に内面反射させながら観察眼の方へ伝播させる。偏向部は、基板内において観察眼の直前の位置に設けられ、基板を伝播した表示光束を偏向することにより、その表示光束を観察眼へ導光する。基板の外界側の面の全域には減光部が密着して形成されている。少なくとも減光部の最も基板側の層は、基板を伝播中の表示光束を略１００％の反射率で反射し、かつ、０°近傍の入射角度で外界から入射する外界光束を所定の減光率で減光する光学多層膜からなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第４７４２５７５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、本発明者の鋭意研究によると、特許文献１の画像表示光学系は、画像を表示するための光（画像光）が画像表示装置の外部に漏れる（画像表示用の表示光束が基板ひいては画像表示光学系の外部に漏れる）のを防ぐという観点で、改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、画像を表示する画像表示素子からの画像光が外部に漏れるのを抑制することができる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】
【０００７】
本発明の光学系は、画像を表示する画像表示素子からの画像光の中間像を形成する光学系であって、前記画像光を通過させる第１光学系と、前記画像光を透過させる機能と反射させる機能を有する部分反射面を有する光学部材と、前記第１光学系を通過して前記光学部材の前記部分反射面を透過又は反射した前記画像光を通過させた後に前記光学部材に反射させる第２光学系と、前記第２光学系を反射して前記光学部材の前記部分反射面を反射又は透過した前記画像光が導かれる導光部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画像を表示する画像表示素子からの画像光が外部に漏れるのを抑制することができる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】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る虚像表示装置の一例であるヘッドマウントディスプレイの概略図である。
数値実施例１の虚像表示装置用光学系を示す断面図である。
数値実施例１の虚像表示装置用光学系による収差図である。
図３の収差図を計算した位置を示す図である。
数値実施例２の虚像表示装置用光学系を示す断面図である。
数値実施例３の虚像表示装置用光学系を示す断面図である。
数値実施例３の虚像表示装置用光学系による収差図である。
数値実施例４の虚像表示装置用光学系を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る虚像表示装置用光学系、虚像表示装置及びヘッドマウントディスプレイについて図面を参照しながら説明する。以下の説明において、共通の又は対応する要素については、同一又は類似の符号を付して、重複する説明を適宜簡略又は省略する。ここで、「虚像表示装置用光学系」は「光学系」と読み替えてもよく、「虚像表示装置」及び「ヘッドマウントディスプレイ」は「表示装置」と読み替えてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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