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公開番号2025090917
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-18
出願番号2023205790
出願日2023-12-06
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 27/02 20060101AFI20250611BHJP(光学)
要約【課題】組立の容易化を図るとともに、組立精度を要求せずに偏心収差の発生を防止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、前記光学部材の前記部分反射面を透過した前記画像光を通過させた後に前記部分反射面に反射させる第1光学系と、前記第1光学系で反射されて前記光学部材の前記部分反射面で反射された前記画像光が導かれる導光部材と、を有し、前記導光部材は、互いに平行な一対の平面部を有し、前記導光部材に導かれた前記画像光は、前記一対の平面部で全反射される、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、
前記光学部材の前記部分反射面を透過した前記画像光を通過させた後に前記部分反射面に反射させる第１光学系と、
前記第１光学系で反射されて前記光学部材の前記部分反射面で反射された前記画像光が導かれる導光部材と、
を有し、
前記導光部材は、互いに平行な一対の平面部を有し、
前記導光部材に導かれた前記画像光は、前記一対の平面部で全反射される、
ことを特徴とする光学系。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記導光部材は、前記一対の平面部の間に設けられるとともに、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し、
前記導光部材に導かれた前記画像光は、全反射条件を満足する場合に、前記一対の平面部で全反射され、前記全反射条件を満足しない場合に、前記導光部材の前記部分反射面で反射されて前記導光部材の外部に出射される、
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、及び、前記導光部材の前記部分反射面は、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４】
前記光学部材と前記第１光学系の間に位置させて、前記第１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偏光光学素子をさらに有する、
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５】
前記導光部材は、樹脂材料から構成される、
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６】
次の条件式（１）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）２５°＜θａ＜４０°
但し、
θａ：画像中心の主光線の前記光学部材の前記部分反射面への入射角度（°）。
【請求項７】
次の条件式（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。
（２）２°＜θｂ＜３０°
但し、
θｂ：前記導光部材の前記一対の平面部と前記光学部材の前記部分反射面がなす角度（°）。
【請求項８】
次の条件式（３）を満足する、
ことを特徴とする請求項２に記載の光学系。
（３）５０°＜θｃ＜７０°
但し、
θｃ：前記導光部材の前記一対の平面部と前記導光部材の前記部分反射面がなす角度（°）。
【請求項９】
前記光学部材の前段に位置する第２光学系をさらに有し、
前記画像表示素子からの前記画像光は、前記第２光学系を通過し、前記光学部材の前記部分反射面を透過し、前記第１光学系を通過した後に前記光学部材に反射し、前記光学部材の前記部分反射面で反射されて前記導光部材に導かれる、
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９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は、光学配置（optical arrangement）に係る技術を開示している。特許文献１の光学配置は、全内部反射を介して画像を伝達するための少なくとも一対の第１の平行面（first pair of parallel faces）を持つ導波管（optical waveguide）と、導波管に光学的に結合されるとともにコリメートされた画像を導波管に導くための画像投影配置（image projecting arrangement）とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許第１０５６４４１７号明細書
【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の光学配置は、導波管に画像を導くための光を入射させる光路形成部材（例えば画像投影配置）の構成（配置）において、光路形成部材の組立の容易化を図るとともに、光路形成部材の組立精度を要求せずに偏心収差の発生を防止するという観点で、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、組立の容易化を図るとともに、組立精度を要求せずに偏心収差の発生を防止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、前記光学部材の前記部分反射面を透過した前記画像光を通過させた後に前記部分反射面に反射させる第１光学系と、前記第１光学系で反射されて前記光学部材の前記部分反射面で反射された前記画像光が導かれる導光部材と、を有し、前記導光部材は、互いに平行な一対の平面部を有し、前記導光部材に導かれた前記画像光は、前記一対の平面部で全反射される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、組立の容易化を図るとともに、組立精度を要求せずに偏心収差の発生を防止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ヘッドマウントディスプレイ１の概略図である。
本発明の一態様を示す概念図である。
数値実施例１の光学系を示す断面図である。
数値実施例２の光学系を示す断面図である。
数値実施例３の光学系を示す断面図である。
数値実施例４の光学系を示す断面図である。
数値実施例５の光学系を示す断面図である。
数値実施例６の光学系を示す断面図である。
数値実施例１の光学系による収差図である。
図９の収差図を計算した位置を示す図である。
導光部材の一対の平面部及び部分反射面による画像光の光路の一例を示す図である。
画像中心の主光線の光学部材の部分反射面への入射角度を示す概念図である。
【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」と読み替えてもよい。また、「虚像表示装置」は「表示装置」の一例であり、「ヘッドマウントディスプレイ」は「虚像表示装置」の一例である。
（【００１１】以降は省略されています）

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