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公開番号2025073156
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2023183675
出願日2023-10-26
発明の名称導光部材、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 20060101AFI20250502BHJP(光学)
要約【課題】アイボックスに向かう光量を増やして明るい画像を表示することができる導光部材、光学系及び表示装置を提供する。
【解決手段】入射した光を導光する導光部材であって、前記導光部材内に、前記光に含まれる光束の一部分である第1光束を透過し前記光の他部分である第2光束を反射する第1の部分反射面を複数有し、前記光が前記導光部材に入射する方向を第1の方向と定義すると、前記複数の第1の部分反射面は、前記第1の方向と直交する第2の方向に並んで配置され、第1の部分反射面群を構成し、前記光は、前記第1の部分反射面群に入射する際に、前記複数の第1の部分反射面に同時に入射することを特徴とする導光部材。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項１】
入射した光を導光する導光部材であって、
前記導光部材内に、前記光に含まれる光束の一部分である第１光束を透過し前記光の他部分である第２光束を反射する第１の部分反射面を複数有し、
前記光が前記導光部材に入射する方向を第１の方向と定義すると、前記複数の第１の部分反射面は、前記第１の方向と直交する第２の方向に並んで配置され、第１の部分反射面群を構成し、
前記光は、前記第１の部分反射面群に入射する際に、前記複数の第１の部分反射面に同時に入射すること
を特徴とする導光部材。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記導光部材内に、前記第１の部分反射面群を経由した前記光が入射する第２の部分反射面群を有し、
前記第２の部分反射面群は、前記第１の方向に並んで配置された複数の第２の部分反射面により構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の導光部材。
【請求項３】
ｎを正の整数としたとき、
前記複数の第１の部分反射面のうちの一つの第１の部分反射面である第１の部分反射面ｎを透過した前記第１光束が前記第２の部分反射面群に入射し、
前記第１の部分反射面ｎで反射された前記第２光束が、前記第１の部分反射面ｎに隣接する第１の部分反射面ｎ＋１でさらに反射されて前記第２の部分反射面群に入射する、
ことを特徴とする請求項２に記載の導光部材。
【請求項４】
前記第１の部分反射面群は、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に記載の導光部材。
（１）０％≦Ｒｄ＜４０％
但し、
Ｒｄ：前記第１の部分反射面群を構成する前記複数の第１の部分反射面のうちの任意の２つの反射率の差（入射角度４５°、光吸収０％）。
【請求項５】
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に記載の導光部材。
（２）１ｍｍ＜Ｄ＜７ｍｍ
但し、
Ｄ：前記第１の部分反射面群を構成する前記複数の第１の部分反射面のうちの隣接する前記第１の部分反射面の間隔。
【請求項６】
次の条件式（３）を満足する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導光部材。
（３）４０°＜θ１＜５０°
但し、
θ１：前記第１の部分反射面群に対する光の入射角度。
【請求項７】
次の条件式（４）を満足する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導光部材。
（４）Ｔ１×０．５＜Ｒ１×Ｒ１＜Ｔ１×７
但し、
Ｔ１：前記第１の部分反射面群を構成する前記複数の第１の部分反射面のうちの任意の１つの透過率（入射角度４５°、光吸収０％）、
Ｒ１：前記第１の部分反射面群を構成する前記複数の第１の部分反射面のうちの任意の１つの反射率（入射角度４５°、光吸収０％）。
【請求項８】
次の条件式（５）を満足する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導光部材。
（５）Ｔｓ×０．５＜Ｒｓ×Ｒｓ＜Ｔｓ×７
但し、
Ｔｓ：前記第１の部分反射面群を構成する前記複数の第１の部分反射面のうちの任意の１つのＳ偏光の透過率（入射角度４５°、光吸収０％）、
Ｒｓ：前記第１の部分反射面群を構成する前記複数の第１の部分反射面のうちの任意の１つのＳ偏光の反射率（入射角度４５°、光吸収０％）。
【請求項９】
次の条件式（６）を満足する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導光部材。
（６）０％≦Ｒｐ＜４０％
但し、
Ｒｐ：前記第１の部分反射面群を構成する前記複数の第１の部分反射面のうちの任意の１つのＰ偏光の反射率（入射角度４５°、光吸収０％）。
【請求項１０】
請求項１に記載の導光部材と、
画像を表示する画像表示素子からの画像光を通過させる第１光学系と、
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する光学部材と、
前記第１光学系を通過して前記光学部材の前記部分反射面を透過又は反射した前記画像光を通過させた後に前記光学部材に反射させる第２光学系と、
を有し、
前記第２光学系を反射して前記光学部材の前記部分反射面を反射又は透過した前記画像光が前記光として前記導光部材に入射する、
ことを特徴とする光学系。
（【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、導光部材、光学系及び表示装置に関する。
続きを表示（約 2,100 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。さらに、装用者の眼の動きや瞳孔間距離の違いに対応できるグラスデバイスが増えてきている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、表示器と、第一導波素子と、第二導波素子とを有するヘッドマウントディスプレイ装置が記載されている。表示器は、映像光束を提供するものであって、映像光束が投射目標に投射する。第一導波素子は、第一入光面、第一出光面及び複数の第一分光素子を含み、表示器からの映像光束が、第一入光面を経由して第一導波素子に入射し、映像光束が、第一導波素子内において第一絞りで収束し、映像光束が、第一出光面を経由して第一導波素子を離れ、第一絞りが、第一導波素子内に位置する。第二導波素子は、第二入光面、第二出光面及び複数の第二分光素子を含み、第一導波素子からの映像光束が、第二入光面を経由して第二導波素子に入射し、映像光束が、第二出光面を経由して第二導波素子を離れる。主な映像光束が複数の第一分光素子によって第二導波素子にガイドされる前に、主な映像光束が、第一導波素子において生じる全反射が回避される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６９５２５８７号公報
【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のヘッドマウントディスプレイ装置は、アイボックスに向かう光量を増やして明るい画像を表示するという観点で、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、アイボックスに向かう光量を増やして明るい画像を表示することができる導光部材、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】
本発明の導光部材は、入射した光を導光する導光部材であって、前記導光部材内に、前記光に含まれる光束の一部分である第１光束を透過し前記光の他部分である第２光束を反射する第１の部分反射面を複数有し、前記光が前記導光部材に入射する方向を第１の方向と定義すると、前記複数の第１の部分反射面は、前記第１の方向と直交する第２の方向に並んで配置され、第１の部分反射面群を構成し、前記光は、前記第１の部分反射面群に入射する際に、前記複数の第１の部分反射面に同時に入射することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、アイボックスに向かう光量を増やして明るい画像を表示することができる導光部材、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虚像表示装置の一例であるヘッドマウントディスプレイの概略図である。
従来の射出瞳拡大の技術課題の一例を示す概念図である。
本実施形態による射出瞳拡大の一例を示す概念図である。
本実施形態による導光部材、光学系及び表示装置の一例を示す概念図である。
導光部材内に入射した画像光の軸上と軸外の光束の第１の部分反射面群に対する光路を説明した図である。
第２の部分反射面群で反射された画像光が形成するアイボックスを示す図である。
数値実施例１の虚像表示装置用光学系を示す断面図である。
数値実施例１の虚像表示装置用光学系による装用者の網膜上の照度分布の一例を示す図である。
数値実施例２の虚像表示装置用光学系を示す断面図である。
数値実施例２の虚像表示装置用光学系による装用者の網膜上の照度分布の一例を示す図である。
数値実施例３の虚像表示装置用光学系を示す断面図である。
数値実施例３の虚像表示装置用光学系による装用者の網膜上の照度分布の一例を示す図である。
数値実施例４の虚像表示装置用光学系を示す断面図である。
数値実施例４の虚像表示装置用光学系による装用者の網膜上の照度分布の一例を示す図である。
【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」と読み替えてもよく、「虚像表示装置」及び「ヘッドマウントディスプレイ」は「表示装置」と読み替えてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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