JP6505059B2 - 画像表示装置および表示素子 - Google Patents
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Description
また、本発明の他の一側面としての画像表示装置は、上記画像表示装置において各光源とカラーフィルタとが互いに離間していること、または第1の断面において各光源の中心と該光源に対応するカラーフィルタの中心とを結んだ直線が第1の方向に対して傾く方向が第2の方向が第1の方向に対して傾く方向と同じであることを特徴とする。
(X,Y,Z)=(0,−f*sin(2α),t1−f*cos(2α))
(図では(Y11,Z11)=(−f*sin(2α),t1−f*cos(2α)))
の位置に結像する。ここで、中心画角主光線に対して直交する面を理想像面と定義し、その座標系をyi′zi′とする。
(−R1*sin(α)、−R1*cos(α))
の位置にあり、反射球面の曲率中心から(Y11,Z11)まで延ばした直線の傾きをα2とすると、
−R1*sin(α2)−(−R1*sin(α))=Y11
−R1*cos(α2)−(−R1*cos(α))=Z11
である。
f=R1/(n′−n)
であり、画角ωの微小光束は、
(Yi1,Zi1)
=(Y11+f*sin(ω−2*α2),Z11−f*cos(ω−2*α2))
の位置に結像する。
(Yi0,Zi0)=(−f*sin(2α),t1−f*cos(2α))
と、
(Yi1,Zi1)
=(Y11+f*sin(ω−2*α2),Z11−f*cos(ω−2*α2))
とを結ぶ直線が、光学系が偏心したことによる近軸像面となる。この直線を含む断面を近軸表示面と考え、該近軸表示面がxi″yi″面となるような座標系をyi″zi″とする。近軸表示面と前述した理想像面との傾き角度αiはyi′軸からyi″軸への回転角であり、これを光学面のチルト角αと曲率半径R1に対して求めた結果を図2に示す。図2は、反射球面の曲率半径R1[mm]とチルト回転角α[°]に対する理想像面からの近軸表示面傾き角度αiを示す3次元グラフである。グローバル原点(X,Y,Z)=(0,0,0)から反射球面の面頂点(X,Y,Z)=(0,0,t1)までの距離t1を20mmから5mmおきに35mmまで変化させた4つの場合について、それぞれの計算結果から3次元グラフを生成している。
z=c*(x^2+y^2)/(1+(1-(1+k)*c^2*(x^2+y^2))^(1/2)
+C5*(x^2-y^2)
+C6*(2*x^2+2*y^2-1)
+C10*(3*x^2*y+3*y^3-2*y)
+C11*(3*x^2*y-y^3)
+C12*(x^4-6*x^2*y^2+y^4)
+C13*(4*x^4-3*x^2-4*y^4+3*y^2)
+C14*(6*x^4+12*x^2*y^2-6*x^2+6*y^4-6*y^2+1)
+C20*(10*x^4*y+20*x^2*y^3-12*x^2*y+10*y^5-12*y^3+3*y)
+C21*(15*x^4*y+10*x^2*y^3-12*x^2*y-5*y^5+4*y^3)
+C22*(5*x^4*y-10*x^2*y^3+y^5)
+C23*(x^6-15*x^4*y^2+15*x^2*y^4-y^6)
+C24*(6*x^6-30*x^4*y^2-5*x^4-30*x^2*y^4+30*x^2*y^2+6*y^6-5*y^4)
+C25*(15*x^6+15*x^4*y^2-20*x^4-15*x^2*y^4+6*x^2-15*y^6+20*y^4-6*y^2)
+C26*(20*x^6+60*x^4*y^2-30*x^4+60*x^2*y^4-60*x^2*y^2+12*x^2
+20*y^6-30*y^4+12*y^2-1)・・・
また、光学系におけるパワー配置を表2に示す。中心画角主光線の光路において、光学面S2が最も焦点距離が短く、最大パワーを有する偏心光学面(偏心反射面かつ偏心屈折面)である。このため、光学面S2が負の方向(+X軸方向に対して右回り方向)にチルトしており、その影響を受けて表示素子2から中心画角主光線が該表示面S5の法線方向に対して10°程度斜め下方に出射する。rx,ryはそれぞれX方向とY方向での曲率半径であり、fx,fyはそれぞれX方向とY方向での焦点距離である。FFSは透過面であることを、FFS−Mは反射面であることを示す。dはその面と次の面との間の間隔であり、ndはd線に対する屈折率である。ωx,ωyはそれぞれX方向とY方向での半画角である。
=d*tan(sin−1(sin(θa)/ n))
ただし、dは光源702の発光面からカラーフィルタの上面までの距離であり、nは表示素子内の平均屈折率である。
2 表示素子
702 白色光源
703R,703G,703B カラーフィルタ
CR 中心画角主光線
Claims (14)
- 原画を表示する表示素子と、前記原画からの光を射出瞳に導く観察光学系とを有する画像表示装置であって、
前記観察光学系は、
前記原画の中心から前記射出瞳の中心に向かう中心画角主光線を反射する反射面を有しており、
前記中心画角主光線の光路のうち前記反射面による反射の前後の部分を含む第1の断面において、前記中心画角主光線は前記表示素子から該表示素子の表示面に垂直な第1の方向に対して傾いた第2の方向に出射し、
前記表示素子は、
複数の光源と、前記光源ごとに設けられて該光源からの光が通過するカラーフィルタとを有し、
前記第2の方向での表示特性が前記第1の方向での表示特性よりも高いことを特徴とする画像表示装置。 - 原画を表示する表示素子と、前記原画からの光を射出瞳に導く観察光学系とを有する画像表示装置であって、
前記観察光学系は、
前記原画の中心から前記射出瞳の中心に向かう中心画角主光線を反射する反射面を有しており、
前記中心画角主光線の光路のうち前記反射面による反射の前後の部分を含む第1の断面において、前記中心画角主光線は前記表示素子から該表示素子の表示面に垂直な第1の方向に対して傾いた第2の方向に出射し、
前記表示素子は、
複数の光源と、前記光源ごとに設けられて該光源からの光が通過するカラーフィルタとを有し、前記各光源と前記カラーフィルタとが互いに離間しており、
前記第2の方向での表示特性が前記第1の方向での表示特性よりも高いことを特徴とする画像表示装置。 - 前記表示素子は、前記各光源から前記第1の方向に発せられた光を前記第2の方向が前記第1の方向に対して傾く方向と同じ方向に傾かせる光学素子を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示装置。
- 前記光学素子が、前記各光源と該光源に対応する前記カラーフィルタとの間に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の画像表示装置。
- 前記表示素子の前記表示面上に設けられ、該表示面から前記第1の方向に出射した光を前記第2の方向が前記第1の方向に対して傾く方向と同じ方向に傾かせる光学素子を有することを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示装置。
- 前記光学素子は、前記表示面に非平行な面を挟んで互いに異なる屈折率を有することを特徴とする請求項3から5のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 原画を表示する表示素子と、前記原画からの光を射出瞳に導く観察光学系とを有する画像表示装置であって、
前記観察光学系は、
前記原画の中心から前記射出瞳の中心に向かう中心画角主光線を反射する反射面を有しており、
前記中心画角主光線の光路のうち前記反射面による反射の前後の部分を含む第1の断面において、前記中心画角主光線は前記表示素子から該表示素子の表示面に垂直な第1の方向に対して傾いた第2の方向に出射し、
前記表示素子は、複数の光源と、前記光源ごとに設けられて該光源からの光が通過するカラーフィルタとを有し、
前記第1の断面において、前記各光源の中心と該光源に対応する前記カラーフィルタの中心とを結んだ直線が前記第1の方向に対して傾く方向が、前記第2の方向が前記第1の方向に対して傾く方向と同じであることにより、前記第2の方向での表示特性が前記第1の方向での表示特性よりも高いことを特徴とする画像表示装置。 - 前記表示特性は、輝度、色純度、コントラストおよび偏光純度のうち少なくとも1つであることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 前記観察光学系は、前記反射面を含めて、前記中心画角主光線を反射する複数の反射面を有しており、
前記第1の断面は、前記複数の反射面による複数回の反射のうち最初の反射の前後の部分を含む断面であることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の画像表示装置。 - 前記観察光学系は、内部が1より大きい屈折率を有する媒質で満たされたプリズムにより構成されており、少なくとも1つの偏心反射面を有することを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 前記表示素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 複数の光源と、前記光源ごとに設けられて該光源からの光が通過するカラーフィルタとを有する表示素子であって、
前記各光源の中心と該光源に対応する前記カラーフィルタの中心とを結んだ直線が、該表示素子の表示面に垂直な方向に対して傾いていることを特徴とする表示素子。 - 複数の光源と、
前記光源ごとに設けられて該光源からの光が通過するカラーフィルタと、
該複数の光源のそれぞれから該表示素子の表示面に垂直な方向に発せられた光を該垂直な方向に対して互いに同じ方向に傾かせる光学素子とを有することを特徴とする表示素子。 - 有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項12または13に記載の表示素子。
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