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公開番号2025097161
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-30
出願番号2023213290
出願日2023-12-18
発明の名称表示光学系および画像表示装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 17/08 20060101AFI20250623BHJP(光学)
要約【課題】簡易な構成かつ小型軽量で高い光学性能が得られる表示光学系を提供する。
【解決手段】表示光学系10は、正の屈折力を有する屈折光学系110と、屈折力を有する反射光学系101と、開口絞り120とを有し、表示面から出射した光を屈折光学系、反射光学系および開口絞りをこの順で介して導光体150に入射させる。開口絞りは、反射光学系よりも導光体に近い位置に配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正の屈折力を有する屈折光学系と、屈折力を有する反射光学系と、開口絞りとを有し、
表示面から出射した光を前記屈折光学系、前記反射光学系および前記開口絞りをこの順で介して導光体に入射させる表示光学系であって、
前記開口絞りは、前記反射光学系よりも前記導光体に近い位置に配置されることを特徴とする表示光学系。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記反射光学系は、正の屈折力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３】
前記導光体の入射面と前記開口絞りとの距離をＬ０、前記屈折光学系の焦点距離をｆｒとするとき、
｜Ｌ０／ｆｒ｜≦０．３
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】
前記屈折光学系における最も反射光学系側の面頂点を第１の屈折点とし、前記表示面に直交して前記第１の屈折点を通る直線を第１の軸とし、前記第１の軸と前記反射光学系との交点を反射点とし、
前記第１の屈折点と前記反射点との前記第１の軸上の距離をＬｍ、前記反射点を通って前記表示面と平行な面と前記開口絞りとの最小距離をＬｓｔとするとき、
１．０≦Ｌｓｔ／Ｌｍ≦２．２
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５】
前記屈折光学系における最も反射光学系側の面頂点を第１の屈折点とし、前記表示面に直交して前記第１の屈折点を通る直線を第１の軸とし、前記第１の軸と前記屈折光学系における最も表示面側の面との交点を第２の屈折点とし、前記第１の軸上における前記第１の屈折点と前記第２の屈折点との距離をＬｒとするとき、
０．２≦Ｌｒ／Ｌｍ≦１．４
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６】
前記屈折光学系における最も反射光学系側の面頂点を第１の屈折点とし、前記表示面に直交して前記第１の屈折点を通る直線を第１の軸とし、前記第１の軸と前記屈折光学系における最も表示面側の面との交点を第２の屈折点とし、
前記第１の軸上における前記表示面と前記第２の屈折点との距離をＬｂとするとき、
０．００５≦｜Ｌｂ／ｆｒ｜≦０．７００
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７】
前記屈折光学系と前記反射光学系との間は空気により構成されてい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】
前記屈折光学系は、少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズとを含む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】
前記屈折光学系は、３つのレンズにより構成されてい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】
前記屈折光学系における最も反射光学系側のレンズは、正レンズであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つ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、画像光を導光体へ導く表示光学系に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の表示素子により生成された画像光を、導光体を介して観察者の瞳やスクリーン等の投射面に導く表示光学系を有する画像表示装置が用いられている。特許文献１には、導光体に反射プリズムを付加して、該反射プリズムでの内部全射を利用して導光体に画像光を導く表示光学系が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許公開２０２２－０００４００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の表示光学系では、レンズ部を通った画像光を導光体に一度に入射させ、導光体を透過した画像光を反射プリズムで内部全反射させて導光体に導く。この構成では、レンズ部と反射プリズムとの間に導光体が挟まれるように配置されるため、導光体のサイズが大きくなり、この結果、画像表示装置全体が大型化する。また反射プリズムを導光体に付加することで、表示光学系の重量が増加する。さらに特許文献１には、表示光学系の数値データが開示されておらず、表示光学系が高い結像性能（光学性能）を有するか否かが不明である。
【０００５】
本発明は、簡易な構成かつ小型軽量で高い光学性能が得られる表示光学系およびこれを用いた画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての正の屈折力を有する屈折光学系と、屈折力を有する反射光学系と、開口絞りとを有し、表示面から出射した光を屈折光学系、反射光学系および開口絞りをこの順で介して導光体に入射させる表示光学系であって、開口絞りは、反射光学系よりも導光体に近い位置に配置されていることを特徴とする。なお、上記表示光学系と導光体を有する画像表示装置も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡易な構成かつ小型軽量で高い光学性能が得られる表示光学系およびこれを用いた画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施例１（数値例１）の表示光学系を示す断面図。
表示光学系の軸の定義と各距離を示す模式図。
数値例１の横収差図。
実施例２（数値例２）の表示光学系を示す断面図。
数値例２の横収差図。
実施例３（数値例３）の表示光学系を示す断面図。
数値例３の横収差図。
実施例４（数値例４）の表示光学系を示す断面図。
数値例４の横収差図。
実施例５（数値例５）の表示光学系を示す断面図。
数値例５の横収差図。
実施例６（数値例６）の表示光学系を示す断面図。
数値例６の横収差図。
実施例７（数値例７）の表示光学系を示す断面図。
数値例７の横収差図。
実施例１～７の表示光学系を用いた画像表示装置の構成例を示す図。
上記画像表示装置の応用例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
図１、図４、図６、図８、図１０、図１２および図１４はそれぞれ、実施例１～７の表示光学系１０～７０の断面を示している。
【実施例】
（【００１１】以降は省略されています）

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