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公開番号2025143720
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-02
出願番号2024043099
出願日2024-03-19
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 27/02 20060101AFI20250925BHJP(光学)
要約【課題】偏光を利用した表示光学系において外光ゴーストを低減する。
【解決手段】表示光学系は、表示素子108からの光を、部分透過反射面112および偏光分離面114を介して観察側に導く。部分透過反射面の可視光に対する反射率は、35%以下である。部分透過反射面は、誘電体多層膜により形成されており、誘電体多層膜の層数は、5層以上かつ10層以下である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
表示素子からの光を、部分透過反射面および偏光分離面を介して観察側に導く表示光学系であって、
前記部分透過反射面の可視光に対する反射率は、３５％以下であり、
前記部分透過反射面は、誘電体多層膜により形成されており、
前記誘電体多層膜の層数は、５層以上かつ１０層以下であることを特徴とする表示光学系。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記部分透過反射面の前記反射率が、２０％以上であ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】
前記表示素子からの前記光を、前記部分透過反射面での透過、前記偏光分離面での反射、前記部分透過反射面での反射および前記偏光分離面での透過を経て観察側に導く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】
前記部分透過反射面が、表示素子側に凸形状を有し、かつ非球面形状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】
前記部分透過反射面の面内での前記反射率のばらつきが、±５％以下であ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】
樹脂レンズを含み、
前記樹脂レンズの厚さ１ｍｍ当たりの位相差量が、１０ｎｍ／ｍｍ以下であ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】
２つの樹脂レンズを含み、
前記２つの樹脂レンズのうち一方の樹脂レンズよりも観察側に配置された他方の樹脂レンズの厚さ１ｍｍ当たりの位相差量が、５ｎｍ／ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の表示光学系。
【請求項８】
観察側から入射して前記偏光分離面を透過した外光が前記部分透過反射面に入射するときの入射角において、偏光方向が互いに直交する第１の直線偏光および第２の直線偏光のそれぞれに対する前記部分透過反射面の前記反射率の差が２０％以上であ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】
前記可視光として互いに波長が異なる第１の波長の光、第２の波長の光および第３の波長の光のそれぞれに対する前記部分透過反射面の前記反射率の最大値と最小値との差が１５％以下であ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１０】
前記表示素子からの前記光が、前記１の波長、前記第２の波長および前記第３の波長をそれぞれ主波長とする３色の光を含むことを特徴とする請求項９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、表示素子に表示された原画像を拡大して表示する、ヘッドウントディスプレイ（ＨＭＤ）等の画像表示装置に好適な表示光学系に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
上記のような表示光学系として、偏光を利用して光路を折り畳む光学系であって、偏光選択素子（偏光分離素子）とハーフミラーを用いたものが特許文献１、２に開示されている。これらの光学系では、ハーフミラーでの反射を利用しているため、外光が光学系内部で反射して観察者の眼に導かれることで外光ゴーストが発生し易い。
【０００３】
特許文献１、２には、ハーフミラーの反射率について開示されている。また特許文献１には、光学系内に曲面形状の偏光選択素子を用いることで光学系の広画角化と薄型化とを両立している。特許文献２では、光学系中のハーフミラーの反射率を透過率よりも大きくすることで、レンズの複屈折によるゴーストを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特表２０２０－５１５９０３号公報
特開２０２１－１２４５３９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、特許文献１には、ハーフミラーの反射率が２０％以上という記載があるものの、外光ゴーストに関する記載もハーフミラーを構成する膜の詳細についての記載もない。また特許文献２の光学系では、ハーフミラーの反射率が高く、外光ゴーストが増加するおそれがある。
【０００６】
本発明は、偏光を利用した光学系であって外光ゴーストを低減できるようにした表示光学系および画像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、表示素子からの光を、部分透過反射面および偏光分離面を介して観察側に導く。部分透過反射面の可視光に対する反射率は、３５％以下である。部分透過反射面は、誘電体多層膜により形成されており、誘電体多層膜の層数は、５層以上かつ１０層以下であることを特徴とする。なお、上記表示光学系と表示素子とを含む画像表示装置も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、偏光を利用した表示光学系において、外光ゴーストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施例１の画像表示装置の構成を示す平面図。
実施例１の表示光学系の構成を示す断面図。
実施例１の画像表示装置の外観図。
実施例１の表示光学系と眼球との関係を示す図。
実施例１の表示光学系における外光ゴーストの光路図。
実施例１の表示光学系の内部ゴーストの光路図。
実施例１の表示光学系の外光ゴーストの光路図。
実施例１におけるハーフミラーの反射率特性を示す図。
実施例１におけるハーフミラーの反射率特性を示す別の図。
実施例１におけるハーフミラーの反射率特性を示すさらに別の図。
実施例２の画像表示装置の構成を示す平面図。
実施例２の表示光学系の構成を示す図。
実施例２の表示光学系における内部ゴーストの光路図。
実施例２におけるハーフミラーの反射率特性を示す図。
実施例２におけるハーフミラーの反射率特性を示す別の図。
実施例２におけるハーフミラーの反射率特性を示すさらに別の図。
実施例２の表示光学系における接合レンズを示す図。
実施例２におけるハーフミラーの反射率特性を示す他の図。
実施例２の表示光学系における視線検出を示す図。
実施例２におけるハーフミラーの反射率特性を示すさらに他の図。
【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。
【実施例】
（【００１１】以降は省略されています）

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