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公開番号2025063473
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-16
出願番号2023172700
出願日2023-10-04
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 20060101AFI20250409BHJP(光学)
要約【課題】高い光利用効率で観察者の瞳に入射する視野角度範囲で輝度が均一な画像表示装置を提供すること。
【解決手段】画像表示装置は、画像光を射出する画像表示素子と、画像光が入射する入射部と画像光を射出する射出部とを備える導光板とを有し、射出部は、第1の分離面と第2の分離面とを備え、第1の分離面からアイボックスにおける所定の位置に入射する光の入射角[°]、第2の分離面から所定の位置に入射する光の入射角[°]、第1又は第2の分離面と導光板の面法線とのなす角[°]、導光板の画像光の帯域に含まれる所定の波長の光に対する屈折率、第1の分離面に入射角θ[°]で入射する所定の波長の光に対する反射率、第2の分離面に入射角θ[°]で入射する所定の波長の光に対する反射率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】
画像光を射出する画像表示素子と、
前記画像光が入射する入射部と前記画像光を射出する射出部とを備える導光板とを有し、
前記射出部は、第１の分離面と第２の分離面とを備え、
前記第１の分離面からアイボックスにおける所定の位置に入射する光の入射角［°］をβ１、前記第２の分離面から前記所定の位置に入射する光の入射角［°］をβ２、前記第１又は第２の分離面と前記導光板の面法線とのなす角［°］をθＭ、前記導光板の前記画像光の帯域に含まれる所定の波長の光に対する屈折率をｎ、前記第１の分離面に入射角θ［°］で入射する前記所定の波長の光に対する反射率をＲ１（θ）、前記第２の分離面に入射角θ［°］で入射する前記所定の波長の光に対する反射率をＲ２（θ）とするとき、
Ｒ２（θ２）＜Ｒ１（θ１）＜Ｒ２（θ１）
θ１＝９０－（θＭ－Ｓ（β１））
θ２＝９０－（θＭ－Ｓ（β２））
Ｓ（θ）＝ｓｉｎ＾（－１）（ｓｉｎ（θ）／ｎ）
β１＞β２
なる条件式を満足することを特徴とする画像表示装置。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記第１及び第２の分離面は、誘電体多層膜を含む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】
前記誘電体多層膜は、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過し、
０＜θＭ＜４５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
１．０＜Ｒ１（θ１）／Ｒ２（θ２）＜５．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記誘電体多層膜を構成する高屈折率膜の前記所定の波長の光に対する屈折率をｎ
Ｈ
、前記誘電体多層膜を構成する低屈折率膜の前記所定の波長の光に対する屈折率をｎ
Ｌ
とするとき、
８５－θＭ≦κ≦９５－θＭ
JPEG
2025063473000008.jpg
32
115
なる条件式を満足することを特徴とする請求項３又は４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記誘電体多層膜は、Ｐ偏光を反射し、Ｓ偏光を透過し、
４５＜θＭ＜９０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項７】
１．０＜Ｒ１（θ１）／Ｒ２（θ２）＜４．０
をなる条件式を満足することを特徴とする請求項６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、表示画像を観察者の瞳に導光する導光板を備える画像表示装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、表示画像を観察者の瞳に導光する導光板を備える画像表示装置が知られている。図１８は、従来例の画像表示装置の導光板の内部を伝搬する光束の概念図である。画像表示素子１１０の画素から射出される光Ｌ１０，Ｌ２０，Ｌ３０は投影光学系１２０を通過し、異なる入射角で入射部１３１に入射し、偏向された後、導光板１３０の内部を異なる全反射角α１０，α２０，α３０（α１０＜α２０＜α３０）で伝搬する。射出部１３２に入射した一部の光束は偏向され観察者の瞳ＳＰに向かい、他の光束は導光板１３０の内部を全反射により伝搬し射出部１３２に入射する。従来例の画像表示装置では、観察者の瞳ＳＰの位置で光Ｌ１０，Ｌ２０，Ｌ３０が重なっている領域（有効領域）の幅は射出部１３２から射出される光束の幅に比較して小さく、有効領域に対して不要光が多く発生して光利用効率が大きく低下してしまう。
【０００３】
特許文献１には、観察者の瞳に入射する各光線の強度を高めるために、同一角度で傾いた複数の分離面に対して、反射率が高く、入射角依存性が低い適正入射角度範囲を設定する構成が開示されている。また、特許文献２には、導光効率を高めるために、複数の半透過層に対して、観察者の瞳に入射する角度成分の光のみを反射し、それ以外の角度成分の光を透過するように、角度依存性に基づいて異なる光反射率を設定する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－１６５７４３号公報
国際公開２０１８／２２１０２６号
【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及び特許文献２の構成では、画像表示素子からの光が観察者の瞳に偏向する光路における分離面の入射角度範囲における反射率が一定である。これにより、分離面で反射される異なる射出角の光束が均一にならず、観察者の瞳に入射する視野角度範囲で輝度が不均一になる。
【０００６】
本発明は、高い光利用効率で観察者の瞳に入射する視野角度範囲で輝度が均一な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】
【０００７】
本発明の一側面としての画像表示装置は、画像光を射出する画像表示素子と、画像光が入射する入射部と画像光を射出する射出部とを備える導光板とを有し、射出部は、第１の分離面と第２の分離面とを備え、第１の分離面からアイボックスにおける所定の位置に入射する光の入射角［°］をβ１、第２の分離面から所定の位置に入射する光の入射角［°］をβ２、第１又は第２の分離面と導光板の面法線とのなす角［°］をθＭ、導光板の画像光の帯域に含まれる所定の波長の光に対する屈折率をｎ、第１の分離面に入射角θ［°］で入射する所定の波長の光に対する反射率をＲ１（θ）、第２の分離面に入射角θ［°］で入射する所定の波長の光に対する反射率をＲ２（θ）とするとき、
Ｒ２（θ２）＜Ｒ１（θ１）＜Ｒ２（θ１）
θ１＝９０－（θＭ－Ｓ（β１））
θ２＝９０－（θＭ－Ｓ（β２））
Ｓ（θ）＝ｓｉｎ＾（－１）（ｓｉｎ（θ）／ｎ）
β１＞β２
なる条件式を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高い光利用効率で観察者の瞳に入射する視野角度範囲で輝度が均一な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】
【０００９】
本発明の実施形態に係る画像表示装置における分離面への光の入射角と有効径についての概念図である。
本実施形態の導光板の内部を伝搬する光束の概念図である。
本実施形態の観察者の瞳の所定の位置から見た分離面の位置と光の入射角の概念図である。
本実施形態の複数の分離面の概略図である。
入射部の構成例を示す図である。
入射部の構成例を示す図である。
入射部の構成例を示す図である。
実施例１の画像表示装置の構成図である。
実施例１の誘電体多層膜のＳ偏光の反射率の角度特性を示す図である。
実施例１の誘電体多層膜のＰ偏光の反射率の角度特性を示す図である。
実施例２の画像表示装置の構成図である。
実施例２の誘電体多層膜のＳ偏光の反射率の角度特性を示す図である。
実施例２の誘電体多層膜のＰ偏光の反射率の角度特性を示す図である。
実施例３の画像表示装置の構成図である。
実施例３の誘電体多層膜のＳ偏光の反射率の角度特性を示す図である。
実施例４の画像表示装置の構成図である。
実施例４の誘電体多層膜のＳ偏光の反射率の角度特性を示す図である。
従来例の画像表示装置の導光板の内部を伝搬する光束の概念図である。
【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。
（【００１１】以降は省略されています）

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