JP2008546020A - 射出瞳を拡大する汎用的な回折的光学方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この発明は基板(12)上の視認のためにディスプレイの射出瞳を拡大する基板(12)上の複数個の回折要素(14,18,22)を使用する汎用的な回折的光学方法を記載しており、光学デバイス内の光学的結合に用いられ、出力光学ビーム内で入力光学ビームの射出瞳を拡大することにより特徴付けられ、光学デバイスは、光学基板(12)と、光学基板上に配設された内結合(12)、中間(18)及び外結合(22)回折要素とを備え、中間回折要素の周期的ラインは内結合および外結合の回折要素の周期的ラインとそれぞれ角度(ρ)をなし、このシステムは広範囲の回転角(0<ρ<70°)と対応する円錐角をサポートし、幾何学的な正確性を維持する。
【選択図】図2
Description
回折格子18において透過モードが無いという条件はλ/d>1であり、それは全ての実施状況において有効である。別の要件は、回折格子18に他の反射モードが存在すべきでないということである。夫々の回折モードの最低のモードすなわち−2次および+1次のみを考慮すれば十分であることから、次式の条件が得られる:
Claims (22)
- 第1表面と、反対側の第2表面とを有する光学材料製の基板と、
前記基板上に配設された第1回折要素であって、波動ベクトルkにより定義される入力光学ビームを受容すると共に周期dの周期的ラインを含む第1回折要素と、
前記第1回折要素と所定関係で前記基板上に配設されると共に周期dの更なる周期的ラインを含む第2回折要素であって、前記周期的ラインと該更なる周期的ラインとの間の角度は2ρであるという第2回折要素と、
前記第1および第2回折要素の近傍に配設されると共に周期d/2cosρの更なる別の周期的ラインを含む中間回折要素であって、ρは前記周期的ラインと該更なる別の周期的ラインとの間の角度であるという中間回折要素とを備えて成り、
受容された光学ビームの少なくとも一部は前記第1回折要素内で回折されて、回折された光学成分は、実質的に前記第1表面と第2表面との間で前記中間回折要素に提供され、且つ、
前記中間回折要素内の前記回折された光学成分の少なくとも一部は、実質的に前記第1表面と前記第2表明の間の前記第2回折要素に結合して、前記結合され回折された光学成分の少なくとも一部を前記第2回折要素内での回折により前記基板から出射可能にすることで、前記入力光学ビームの前記波動ベクトルkと厳密に同一の方向を有する更なる波動ベクトルk1により定義される出力光学ビームを提供する、
光学デバイス。 - 当該光学デバイスは、前記出力光学ビームを提供することにより前記入力光学ビームの射出瞳を拡大するためのものである、請求項1記載の光学デバイス。
- 前記回折された光学成分は、前記中間回折要素に入射し、且つ、前記第2回折要素に対して前記回折された光成分の少なくとも一部を提供する前に奇数回だけ一次まで回折される、請求項1記載の光学デバイス。
- 前記中間回折要素は反射的なゼロ次および一次の回折モードのみをサポートし、または、前記基板の屈折率は、λが前記入力光学ビームの波長として、n>λ/dである、請求項1記載の光学デバイス。
- ρ<70°である、請求項5記載の光学デバイス。
- 前記中間回折要素に対して透過モードは許容されないという所定条件が維持され、または、
λが前記入力光学ビームの波長として、前記条件はλ/d>1として表現される、請求項1記載の光学デバイス。 - 前記第1回折要素、前記第2回折要素または前記中間回折要素は、前記第1表面上または前記第2表面上に配設される、請求項1記載の光学デバイス。
- 出力光学ビーム中に提供される入力光学ビームの射出瞳を拡大する方法であって、
周期dの周期的ラインを含み、第1表面と、反対側の第2表面とを有する光学材料製の基板上に配設された第1回折要素に、波動ベクトルkにより定義される入力光学ビームを受容するステップと、
前記入力光学ビームの少なくとも一部を前記第1回折要素内で回折させて回折された光学成分を実質的に前記第1および第2の表面内の中間回折要素に与えるステップと、
前記中間回折要素により前記回折された光学成分をさらに回折するステップと、
前記中間回折要素内の前記さらに回折された光学成分の少なくとも一部を、前記第1及び第2の表面の実質的な間の第2の回折要素に結合して、前記結合され回折された光学成分の少なくとも一部が前記第2の回折要素内の回折により前記基板から出射可能にすることで、前記入力光学ビームの前記波動ベクトルkと厳密に同一の方向を有する更なる波動ベクトルk1により定義される出力光学ビームを提供するステップと、
を備え、
前記第2の回折要素は前記基板上に前記第1の回折要素と関係付けて配置され、周期dの周期的ラインをさらに含み、前記周期的ラインと前記さらなる周期的ラインの間の角度は2ρであり、
前記中間回折要素は前記第1及び前記第2の回折要素に隣接して配置され、周期d/2cosρを持つ更なる周期的ラインをさらに含み、ρは前記周期的ラインと前記更なる周期的ラインの間の角度である、
出力光学ビーム中に提供される入力光学ビームの射出瞳を拡大する方法。 - 前記回折された光学成分は、前記回折された光成分の少なくとも一部が前記第2回折要素に提供される前に、前記中間回折要素に入射し、続いて、奇数回だけ一次まで回折される、請求項9記載の方法。
- 前記中間回折要素はゼロ次および一次の反射モードのみをサポートし、即ち、前記基板の屈折率は、λが前記入力光学ビームの波長として、n>λ/dである、請求項9記載の方法。
- ρ<70°である、請求項12記載の方法。
- 前記中間回折要素に対して透過モードはサポートされないという所定条件が維持され、または、
λが前記入力光学ビームの波長として、前記条件はλ/d>1として表現される、請求項9記載の方法。 - 前記第1回折要素、前記第2回折要素または前記中間回折要素は、前記第1表面上または前記第2表面上に配設される、請求項9記載の方法。
- データ処理ユニットと、
前記データ処理ユニットに対して作用的に接続されて該データ処理ユニットから画像データを受信する光学的エンジンと、
前記光学的エンジンに対して作用的に接続され、前記画像データに基づき画像を形成するディスプレイ・デバイスと、
射出瞳拡大器とを備えた電子デバイスであって、
前記射出瞳拡大器は、
第1表面と、反対側の第2表面とを有する光学材料製の基板と、
前記基板上に配設された第1回折要素であって、波動ベクトルkにより定義される入力光学ビームを受容すると共に周期dの周期的ラインを含む第1回折要素と、
前記第1回折要素と所定関係で前記基板上に配設されると共に周期dの更なる周期的ラインを含む第2回折要素であって、前記周期的ラインと該更なる周期的ラインとの間の角度は2ρであるという第2回折要素と、
前記基板上で前記第1および第2回折要素の近傍に配設されると共に周期d/2cosρの更なる別の周期的ラインを含む中間回折要素であって、ρは前記周期的ラインと該更なる別の周期的ラインとの間の角度であるという中間回折要素とを備えて成り、
入力光学ビームの少なくとも一部は、実質的に前記第1表面と第2表面との間の内部において前記中間回折要素に対して回折された光学成分を提供する前記第1回折要素により回折され、且つ、
前記中間回折要素内で前記回折された光学成分の少なくとも一部は、実質的に前記第1表面と第2表面との間の前記第2回折要素に結合されて、前記結合され回折された光学成分の少なくとも一部が前記第2回折要素内での回折により前記基板から出射可能にすることで、前記入力光学ビームの前記波動ベクトルkと厳密に同一の方向を有する更なる波動ベクトルk1により定義される出力光学ビームを提供する、
電子デバイス。 - 前記中間回折要素は反射的なゼロ次および一次の反射モードのみをサポートし、即ち、前記基板の屈折率は、λが前記入力光学ビームの波長として、n>λ/dである、請求項16記載の電子デバイス。
- ρ<70°である、請求項18記載の電子デバイス。
- 前記中間回折要素に対して透過モードはサポートされないという所定条件が維持され、または、
λが前記入力光学ビームの波長として、前記条件はλ/d>1として表現される、請求項16記載の電子デバイス。 - 当該電子デバイスは、デジタル・カメラ、コンピュータ・ゲーム・デバイス、無線デバイス、携帯デバイスまたは移動端末である、請求項16記載の電子デバイス。
- 当該電子デバイスは、前記画像データを表す情報を含む信号を受信する通信ユニットを更に備え、
前記データ処理ユニットは前記通信ユニットに対して作用的に接続されて前記情報を受信する、請求項16記載の電子デバイス。
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