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公開番号2025139749
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024038756
出願日2024-03-13
発明の名称虚像表示装置及び光学ユニット
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 27/02 20060101AFI20250919BHJP(光学)
要約【課題】光学系に組み込まれた波長板の複屈折特性を向上させること。
【解決手段】虚像表示装置100Aは、円偏光の映像光MLを射出する表示器10と、映像光MLを反射によって2回折り返して虚像を形成する光学部材20とを備え、光学部材20は、レンズ部材21と、レンズ部材21の表示器10に近い第1光学面21aに対向して設けられる透過型の反射光学素子22と、レンズ部材21の表示器10から遠い第2光学面21bに対向して設けられる、第1偏光L1つまり第1偏光方向の直線偏光である映像光MLを反射する反射型の偏光光学素子25と、反射光学素子22と偏光光学素子25との間に設けられ、光架橋性高分子液晶材料で形成され、反射光学素子22を通過した映像光MLを第1偏光L1つまり第1偏光方向の直線偏光にし、反射光学素子22で反射されて往復する映像光MLを第2偏光方向の第2直線偏光L2にする波長板124,224とを有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
円偏光の映像光を射出する表示器と、
前記映像光を反射によって２回折り返して虚像を形成する光学部材と、を備え、
前記光学部材は、
レンズ部材と、
前記レンズ部材の前記表示器に近い第１光学面に対向して設けられる透過型の反射光学素子と、
前記レンズ部材の前記表示器から遠い第２光学面に対向して設けられる、第１偏光方向の直線偏光である映像光を反射する反射型の偏光光学素子と、
前記反射光学素子と前記偏光光学素子との間に設けられ、液晶材料で形成され、前記反射光学素子を通過した前記映像光を第１偏光方向の直線偏光にし、前記反射光学素子で反射されて往復する前記映像光を第２偏光方向の直線偏光にする波長板とを有する、
虚像表示装置。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記液晶材料は、光架橋性高分子液晶材料である、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記光架橋性高分子液晶材料は、紫外線硬化型である、請求項２に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記波長板は、前記光架橋性液晶材料によって形成された薄膜に偏光状態が制御された紫外線を照射し、前記薄膜をアニールすることによって形成される、請求項２に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記波長板は、前記第２光学面と前記偏光光学素子との間に設けられる、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記波長板は、前記第１光学面と前記反射光学素子との間に設けられる、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記波長板は、前記第１光学面と前記反射光学素子との間と、前記第２光学面と前記偏光光学素子との間とに分割して設けられる、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記波長板は、前記レンズ部材の内部に埋め込まれる、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項９】
前記偏光光学素子は、ワイヤーグリッド層を持つ反射偏光子である、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項１０】
前記第１光学面は、凸面である、請求項１に記載の虚像表示装置。
（【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、虚像の観察を可能にする虚像表示装置及び光学ユニットに関し、特に非シースルー型の虚像表示装置等に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
虚像表示装置として、画像を表示する映像素子と、映像光の取出し位置に配置される第１光学部と、第１光学部よりも映像素子側に配置される第２光学部と、第１光学部と第２光学部との接合部に形成されるフレネルタイプのハーフミラーと、第１光学部の光射出側に設けられ、光の偏光状態に応じて透過または反射を選択的に行う透過反射選択部材とを備えるものが公知となっている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－２４２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の装置では、第１光学部と第２光学部との間にフレネルタイプのハーフミラーを組み込むので、光学部の表面形状が複雑化し、ハーフミラーでの反射や通過に際して結像が劣化する可能性がある。
【０００５】
なお、上記特許文献１の装置は、フレネルタイプのレンズを内蔵する平板を結像系として用いているが、平板に代えてメニスカスレンズを用いることも考えられる。しかしながら、平板に代えてメニスカスレンズを用いる場合、曲面上に透過反射選択部材を構成する１／４波長板を形成することになり、その湾曲により、１／４波長板の複屈折特性が変化し、所望の位相差効果が得られない可能性がある。また、１／４波長板を貼り付ける際に複屈折特性に影響を与える可能性もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面における虚像表示装置は、円偏光の映像光を射出する表示器と、映像光を反射によって２回折り返して虚像を形成する光学部材と、を備え、光学部材は、レンズ部材と、レンズ部材の表示器に近い第１光学面に対向して設けられる透過型の反射光学素子と、レンズ部材の表示器から遠い第２光学面に対向して設けられる、第１偏光方向の直線偏光である映像光を反射する反射型の偏光光学素子と、反射光学素子と偏光光学素子との間に設けられ、液晶材料で形成され、反射光学素子を通過した映像光を第１偏光方向の直線偏光にし、反射光学素子で反射されて往復する映像光を第２偏光方向の直線偏光にする波長板とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１実施形態の虚像表示装置の装着状態を説明する外観斜視図である。
表示光学系の光学的構造を説明する側面図である。
第１波長板及び第２波長板の作製を説明する図である。
第１実施形態の虚像表示装置の光学的な動作を説明する概念図である。
第２実施形態の虚像表示装置を説明する図である。
第２実施形態の虚像表示装置の光学的な動作を説明する概念図である。
第３実施形態の虚像表示装置を説明する図である。
第４実施形態の虚像表示装置を説明する図である。
第４実施形態の虚像表示装置の光学的な動作を説明する概念図である。
第５実施形態の虚像表示装置を説明する図である。
第６実施形態の虚像表示装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〔第１実施形態〕
以下、図１～３を参照して、本発明の第１実施形態に係る虚像表示装置等について説明する。
【０００９】
図１は、ヘッドマウントディスプレイ、すなわち頭部装着型表示装置２００の装着状態を説明する斜視図である。頭部装着型表示装置（以下、ＨＭＤとも称する。）２００は、これを装着する観察者又は装着者ＵＳに虚像としての映像を認識させる。図１等において、Ｘ、Ｙ、及びＺは、直交座標系であり、＋Ｘ方向は、ＨＭＤ２００を装着した観察者又は装着者ＵＳの両眼ＥＹの並ぶ横方向に対応し、＋Ｙ方向は、装着者ＵＳにとっての両眼ＥＹの並ぶ横方向に直交する上方向に相当し、＋Ｚ方向は、装着者ＵＳにとっての前方向又は正面方向に相当する。±Ｙ方向は、鉛直軸又は鉛直方向に平行になっている。
【００１０】
ＨＭＤ２００は、右眼用の第１虚像表示装置１００Ａと、左眼用の第２虚像表示装置１００Ｂと、虚像表示装置１００Ａ，１００Ｂを支持する一対のテンプル１００Ｃと、情報端末であるユーザー端末９０とを備える。第１虚像表示装置１００Ａは、上部に配置される第１表示駆動部１０２ａと、眼前を覆う第１表示光学系１０３ａとで構成される。第２虚像表示装置１００Ｂは、上部に配置される第２表示駆動部１０２ｂと、眼前を覆う第２表示光学系１０３ｂとで構成される。第１虚像表示装置１００Ａと、第２虚像表示装置１００Ｂとを組み合わせたＨＭＤ２００は、広義の虚像表示装置でもある。一対のテンプル１００Ｃは、外観上一体化されている表示駆動部１０２ａ，１０２ｂを介して一対の表示光学系１０３ａ，１０３ｂの上端側を支持している。一対の表示駆動部１０２ａ，１０２ｂを組み合わせたものを駆動装置１０２と呼ぶ。
（【００１１】以降は省略されています）

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