特許ウォッチ

公開番号2025063481
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-16
出願番号2023172715
出願日2023-10-04
発明の名称導光板及びそれを用いた画像表示装置
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】高い光利用効率で光量ムラを低減しつつ、外界の光の透過率を向上させることが可能な導光板を提供すること。
【解決手段】導光板は、互いに平行な第1面と第2面、及び第1面に対して傾斜した第1乃至第3の分離面を有し、第1面の法線に対する各分離面の角度[°]、第1面に入射する第n(n:自然数)の光線の入射角[°]、入射角が90-θ_n+ψ[°]で入射する主波長の光に対する第m(m:1,2,3)の分離面の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】
互いに平行な第１面と第２面、及び前記第１面に対して傾斜した第１乃至第３の分離面を有し、
前記第１面の法線に対する各分離面の角度［°］をψ、前記第１面に入射する第ｎ（ｎ：自然数）の光線の入射角［°］をθ
ｎ
（θ
１
＋５＜θ
２
＜θ
３
－５）、入射角が９０－θ
ｎ
＋ψ［°］で入射する主波長の光に対する第ｍ（ｍ：１，２，３）の分離面の反射率をＲｓ１
ｍｎ
とするとき、
Ｒｓ１
２１
＞Ｒｓ１
２２
＞Ｒｓ１
２３
Ｒｓ１
３１
＜Ｒｓ１
３２
Ｒｓ１
３１
＜Ｒｓ１
３２
なる条件式を満足することを特徴とする導光板。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
入射角が９０－θ
ｎ
－ψ［°］で入射する前記主波長の光に対する第ｍの分離面の反射率をＲｓ２
ｍｎ
とするとき、
Ｒｓ２
ｍ３
＜０．０５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
前記第１の分離面の反射率は、
Ｒｓ１
１１
＞Ｒｓ１
１２
＞Ｒｓ１
１３
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に記載の導光板。
【請求項４】
入射角が９０－θ
ｎ
＋ψ［°］で入射する前記主波長の光に対する第ｍの分離面の反射率、及び入射角が９０－θ
ｎ
－ψ［°］で入射する前記主波長の光に対する第ｍの分離面の反射率は、Ｓ偏光の反射率であり、
入射角が９０－θ
ｎ
＋ψ［°］で入射する前記主波長の光のＰ偏光に対する第ｍの分離面の反射率をＲｐ１
ｍｎ
とするとき、
Ｒｓ１
２２
＞２×Ｒｐ１
２２
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に記載の導光板。
【請求項５】
前記第１乃至第３の分離面は、複数の誘電体膜により構成され、
前記第２の分離面において膜厚の合計が１番目と２番目の膜のうち前記主波長の光に対する屈折率が高い膜を第１の膜、屈折率が低い膜を第２の膜とし、前記第１の膜の屈折率をｎ
Ｈ
、前記第２の膜の屈折率をｎ
Ｌ
、前記導光板の前記主波長の光に対する屈折率をｎ
Ｇ
とするとき、
JPEG
2025063481000008.jpg
18
137
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に記載の導光板。
【請求項６】
前記第１の膜の膜厚の合計をＭ
Ｈ
［ｎｍ］、前記第２の膜の膜厚の合計をＭ
Ｈ
［ｎｍ］とするとき、
Ｍ
Ｈ
＞４００
Ｍ
Ｌ
＞３００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項５に記載の導光板。
【請求項７】
前記第２の分離面の膜層数は、２０層以上であることを特徴とする請求項５に記載の導光板。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の導光板と、
前記導光板に入射する所定の偏光の光束を射出する光源とを有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
前記光源から射出される光束の少なくとも１つのスペクトルの中心波長をＲ［ｎｍ］、前記スペクトルの半値幅をＷ［ｎｍ］とするとき、
０．００＜Ｗ／Ｒ＜０．０３
なる条件式を満足することを特徴とする請求項８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に関する。
続きを表示（約 1,900 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１２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、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り、外界の光の透過率が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、高い光利用効率で光量ムラを低減しつつ、外界の光の透過率を向上させることが可能な導光板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導光板は、互いに平行な第１面と第２面、及び第１面に対して傾斜した第１乃至第３の分離面を有し、第１面の法線に対する各分離面の角度［°］をψ、第１面に入射する第ｎ（ｎ：自然数）の光線の入射角［°］をθ
ｎ
（θ
１
＋５＜θ
２
＜θ
３
－５）、入射角が９０－θ
ｎ
＋ψ［°］で入射する主波長の光に対する第ｍ（ｍ：１，２，３）の分離面の反射率をＲｓ１
ｍｎ
とするとき、
Ｒｓ１
２１
＞Ｒｓ１
２２
＞Ｒｓ１
２３
Ｒｓ１
３１
＜Ｒｓ１
３２
Ｒｓ１
３１
＜Ｒｓ１
３２
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、高い光利用効率で光量ムラを低減しつつ、外界の光の透過率を向上させることが可能な導光板を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施例１の導光板の構成図である。
実施例１の光源ユニットの構成図である。
実施例１の誘電体膜の入射角に対するＳ偏光の反射率を示す図である。
実施例１の各誘電体膜のＳ偏光の反射率を示す図である。
実施例１の外界の光のＳ偏光の透過率を示す図である。
実施例１の誘電体膜の入射角に対するＰ偏光の反射率を示す図である。
実施例１の外界の光の無偏光の透過率を示す図である。
実施例１の第１～３の分離面のＳ偏光の反射率を示す図である。
実施例１の第４～５の分離面のＳ偏光の反射率を示す図である。
実施例２の導光板の構成図である。
実施例３の導光板の構成図である。
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。
【実施例】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許