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公開番号2025146686
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2025018397
出願日2025-02-06
発明の名称表示光学系および表示装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 17/08 20060101AFI20250926BHJP(光学)
要約【課題】表示光学系に波長分散特性を制御できる回折面を用いて、全長を短縮しつつ倍率色収差や非点収差等の諸収差を低減する。
【解決手段】表示光学系Lは、表示面IDに表示された画像を観察側にて表示する表示光学系であり、第1の反射面HM1と、第2の反射面とHM2と、波長分散特性が制御された回折面moeとを有する。基準波長をd線、主分散をF線とC線としたときの回折面のアッベ数ν₀は、-0.2<1/ν₀<0.2なる条件を満足する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
表示面に表示された画像を観察側にて表示する表示光学系であって、
第１の反射面と、
第２の反射面と、
波長分散特性が制御された回折面とを有し、
基準波長をｄ線、主分散をＦ線とＣ線としたときの前記回折面のアッベ数をν
０
とし、ｄ線、Ｆ線およびＣ線のそれぞれの波長λ
ｄ
、λ
Ｆ
、λ
Ｃ
における光路差関数をψ
ｄ
、ψ
Ｆ
、ψ
Ｃ
、それぞれの波長λ
ｄ
、λ
Ｆ
、λ
Ｃ
における面の光路差分散をＰ（λ
ｄ
）、Ｐ（λ
Ｆ
）、Ｐ（λ
Ｃ
）として、
JPEG
2025146686000012.jpg
19
104
であるとき、
－０．２＜１／ν
０
＜０．２
なる条件を満足することを特徴とする表示光学系。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記回折面の焦点距離をｆｍｏｅ、前記表示光学系の焦点距離をｆとするとき、
０．５＜ｆｍｏｅ／ｆ＜３．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の表示光学系。
【請求項３】
前記第１および第２の反射面の合成焦点距離をｆｒｅｆ、前記表示光学系の焦点距離をｆとするとき、
－０．６＜ｆ／ｆｒｅｆ＜０．６
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の表示光学系。
【請求項４】
少なくとも１つの屈折レンズを有することを特徴とする請求項１に記載の表示光学系。
【請求項５】
前記屈折レンズの焦点距離をｆ＿ｌｅｎｓ、前記表示光学系の焦点距離をｆとするとき、
－０．６＜ｆ／ｆ＿ｌｅｎｓ＜０．６
なる条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の表示光学系。
【請求項６】
前記屈折レンズのｄ線を基準とするアッベ数をνｄ＿ｌｅｎｓとするとき、
４０＜νｄ＿ｌｅｎｓ＜８０
なる条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の表示光学系。
【請求項７】
前記表示光学系の焦点距離をｆ、前記表示光学系に含まれる光学面のうち前記表示面に対して最も近い光学面と最も遠い光学面との間の光軸上の距離をＯＬとするとき、
０．１＜ＯＬ／ｆ＜１．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の表示光学系。
【請求項８】
前記表示光学系の焦点距離をｆ、前記表示面における最大像高をＨととするとき、
０．５＜Ｈ／ｆ＜１．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の表示光学系。
【請求項９】
前記最大像高から前記観察面の中心に到達する光線が、前記表示面における光軸中心から離れた位置から出射することを特徴とする請求項８に記載の表示光学系。
【請求項１０】
前記回折面の主分散をｇ線とＦ線とするときのＦ線以下の波長域でのアッベ数をν
０，ｇＦ
とし、ｄ線、ｇ線およびＦ線のそれぞれの波長λ
ｄ
、λ
ｇ
、λ
Ｆ
における光路差関数をψ
ｄ
、ψ
ｇ
、ψ
Ｆ
、それぞれの波長λ
ｄ
、λ
ｇ
、λ
Ｆ
における面の光路差分散をＰ（λ
ｄ
）、Ｐ（λ
ｇ
）、Ｐ（λ
Ｆ
）として、
JPEG
2025146686000013.jpg
20
105
であるとき、
－０．０２＜１／ν
０，ｇＦ
＜０．０２
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の表示光学系。
（【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、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）等に好適な表示光学系に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
表示素子に表示された原画像を光学系により拡大して観察者に提示するＨＭＤは観察者の頭部に装着されるため、光学系には、広視野かつ高い光学性能を有しつつ、小型（薄型）であることが求められる。特許文献１には、反射面を用いた光学系が開示されている。
【０００３】
一方、従来の回折面とは異なり、４分の１波長サイズの微細形状を用いて波長分散特性が制御された回折面が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第７２０７９８６号公報
米国特許第１０，６７０，７８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１にて開示された光学系では、倍率色収差と非点収差の補正が不足しており、十分な光学性能が得られていない。またこの光学系には、光学要素として強い屈折力を有する屈折レンズが用いられており、そのレンズの厚みやコバの制約が広い視野角を得るための光学系の全長に大きな影響を与える。このため、光学系の全長と重量の増加を招いている。
【０００６】
本発明は、波長分散特性を制御できる回折面を用いて、全長を短縮しつつ倍率色収差や非点収差等の諸収差を低減できるようにした表示光学系および表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての表示光学系は、表示面に表示された画像を観察側にて表示する表示光学系であり、第１の反射面と、第２の反射面と、波長分散特性が制御された回折面とを有する。基準波長をｄ線、主分散をＦ線とＣ線としたときの回折面（またはメタサーフェス）のアッベ数ν
０
は、
－０．２＜１／ν
０
＜０．２
なる条件を満足することを特徴とする。アッベ数ν
０
については後述する。なお、上記表示光学系を有する表示装置も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、波長分散特性を制御できる回折面を用いて、全長を短縮しつつ倍率色収差や非点収差等の諸収差を低減できる表示光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施例１の表示光学系の断面図。
実施例１の表示光学系の収差図。
実施例２の表示光学系の断面図。
実施例２の表示光学系の収差図。
実施例３の表示光学系の断面図。
実施例３の表示光学系の収差図。
実施例４の表示光学系の断面図。
実施例４の表示光学系の収差図。
実施例５の表示光学系の断面図。
実施例５の表示光学系の収差図。
実施例６の表示光学系の断面図。
実施例６の表示光学系の収差図。
実施例７の表示光学系の断面図。
実施例７の表示光学系の収差図。
実施例８の表示光学系の断面図。
実施例８の表示光学系の収差図。
実施例９の表示光学系の断面図。
実施例９の表示光学系の収差図。
各実施例における偏光を利用した光学系の光路の説明図。
各実施例における偏光を利用した光学系の光路の別の説明図。
各実施例の表示光学系を用いたＨＭＤを示す図。
【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説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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