JP2020526780A - 屈折型ビーム分離凸レンズを含む、小型ニアアイ光学システム - Google Patents
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Abstract
第1のフィルタースタック(110,315,415)は光を第1の円偏光に変換し、第2のフィルタースタック(125,320,420)は第1の円偏光を有する光を反射し第2の円偏光を有する光を伝送する。屈折型ビーム分離凸レンズ(115,210,310,410)はフィルタースタックの間に配置される。第1のフィルタースタックは、光を第1の直線偏光に変換する第1の直線偏光子(112)と、光を第1の直線偏光から第1の円偏光に変換する第1の1/4波長板(114)とを含む。第2のフィルタースタックは、光を第1の円偏光から、第1の直線偏光を横切る第2の直線偏光に変換する第2の1/4波長板(127)と、第1の偏光を透過させ第2の偏光を反射する偏光依存ビームスプリッタ(128)と、第2の偏光を透過するための直線偏光子(129)とを含む。
Description
本出願は、2017年7月11日に出願され「屈折型ビーム分離凸レンズを含む、小型ニアアイ(near-eye)光学システム」と題された米国仮特許出願62/531,225に対する優先権を主張しており、ここではこの仮米国特許出願は参照により全体が組み込まれる。
没入型仮想現実(VR)および拡張現実(AR)システムは、3次元(3D)のシーンに存在する感覚を与えるために、ユーザーへ立体画像を提供するヘッドマウントディスプレイ(HMD)装置を一般的に利用する。従来のHMD装置は、片方はユーザーの左目用もう片方は右目用の2つの独立したディスプレイ領域に分離された単一のフラットなディスプレイ、またはユーザーの両目のそれぞれに1つずつ用いる1対の独立のフラットなディスプレイ、のいずれかを実装している。従来のHMDはまた、ディスプレイの全体像をユーザーの目に合焦する光学システムを含んでいる。当該光学システムは、非球面レンズまたはフレネルレンズのような、約35mm以上の焦点距離を有する単レンズを含む。いずれのタイプのレンズも、高品質のVRまたはARの体験に必要とされるレベルの光学的パフォーマンスを提供しない。非球面の単レンズは、比較的大きな色収差、像面湾曲および非点収差を発生する。フレネルレンズは比較的大きな色収差を発生し、フレネルアーティファクトを発生する。たとえばフレネルファセット上での全体の内部反射からの迷光、およびフレネルファセットでの製造誤差によるゴースト像のようなものである。
さらに、非球面レンズおよびフレネルレンズのような単レンズは比較的長いバック焦点距離を有しており、これはレンズとディスプレイとの距離を増大させる。長いバック焦点距離は、分厚くて前面が重く、慣性モーメントが大きいHMDをもたらす。単レンズはより短いレンズ焦点距離で構築し得る。しかしながら、レンズの倍率はレンズの焦点距離に反比例する。それゆえレンズの倍率は、レンズの焦点距離が短くなるほど大きくなる。ディスプレイの画素の解像度に依って、レンズの倍率を増加することは、見る人に、ディスプレイの拡大した像のピクセル化を知覚させる。さらに、短い焦点距離の拡大鏡は設計することがより難しく、一般的に、増加する光学的収差に対処するためにより多くの光学要素を必要とする。短い焦点距離の拡大鏡は光学的/機械的公差および目の位置決めに敏感である。
本開示は、添付の図面を参照することにより当業者が明確に、多数の特徴および利点をよりよく理解できるであろう。異なる図の間での同様の参照符号は類似のまたは同一のものを示している。
偏光依存ビームスプリッタは、光の経路を折り返し、HMDに実装されたニアアイ光学システムの寸法を減らすために用いられる。たとえば、インラインの、すなわち「パンケーキ」のビューアは、ディスプレイから光を受けるための直線偏光子と、光を右円偏光に変換する1/4波長板と、球状反射ビームスプリッタ(たとえば半鍍銀面を有する合焦点凹型鏡として実装される)と、右円偏光を垂直直線偏光に変換する1/4波長板と、垂直偏光を反射し水平偏光を透過させる偏光依存ビームスプリッタと、水平偏光を透過させるための直線偏光子とを含む。インラインビューアは光強度を球状反射ビームスプリッタに集中させ、コマ収差、非点収差、色収差を含む光学収差の制御を向上させる。しかしながら、インラインビューアはマイクロディスプレイ(たとえば、約1インチの対角線を有するディスプレイ)用に最適化されており、より大きいディスプレイ(たとえばチャンネル当たり約1.5−3インチの対角線を有するディスプレイ)用に直接に設計を調整することは困難である。そのことに対する挑戦は、球状反射ビームスプリッタにより生じる強い画面湾曲を矯正すること、およびより大きいディスプレイにより生じる像の収差を矯正するために必要な球状反射ビームスプリッタのより大きなサイズを矯正することを含む。
図1−5は、光学的パフォーマンスが改善され、ゴーストが低減され、インラインパンケーキビューアに比べて広い視界を有する、小型ニアアイ光学システムの実施形態を示す。当該光学システムまたは装置(以下では光学システムという)は、光を第1の円偏光に変換するように構成された第1のフィルタースタックと、第1の円偏光を有する光を反射し第2の円偏光を有する光を送信するように構成された第2のフィルタースタックと、第1のフィルタースタックと第2のフィルタースタックとの間に配置される屈折型ビーム分離凸レンズとを含む。第1のフィルタースタックは、ディスプレイからの光を第1の直線偏光に変換する第1の直線偏光子と、直線偏光を第1の円偏光に変換する第1の1/4波長板とを含んでもよい。第2のフィルタースタックは、第1の円偏光を第2の直線偏光(第1の直線偏光を横切る)に変換する第2の1/4波長板と、第1の偏光を透過させ第2の偏光を反射する偏光依存ビームスプリッタと、第2の偏光を透過するための直線偏光子とを含んでもよい。屈折型ビーム分離凸レンズは、1つの平面と対向する凸面とを有する平凸レンズとして実装されていてもよいし、2つの対向する凸面を有する両凸レンズとして実装されていてもよい。
従来の球状反射ビームスプリッタを屈折型ビーム分離凸レンズに置き換えることにより、当該光学システムに多くの改善がもたらされる。屈折型ビーム分離凸レンズにを含む光学システムの実施形態は、典型的にはより低い光学収差をもたらし、ユーザーに、ディスプレイの画素をより小さく分解させ大きいアイボックスを支える。当該光学システムはまた、球および色の収差、非点収差、およびコマのレベルを低減する。当該屈折型ビーム分離凸レンズの屈折部分は、屈折部分の像面湾曲のバランスを取り、その結果当該光学システムにより生じる像面湾曲全体を低減できる。さらに、屈折型ビーム分離凸レンズの追加の屈折強度は、光学システムの光学的パフォーマンスを強化し、最適化し、または調整するように変化してもよい。いくつかの実施形態では、第2の1/4波長板は、屈折型ビーム分離凸レンズを実装するために用いられる平凸レンズの平面に接合されるか積層され、それにより内部反射によるゴースト像を引き起こすエアギャップの数を減らすことができる。
図1はいくつかの実施形態においてユーザーの目111に実質的に平行な光線を供給するためにディスプレイ105から受ける光を平行にするための光学システム100の第1例の図である。光学システム100は、ディスプレイ105から光を受ける第1のフィルタースタック110を含む。フィルタースタック110のいくつかの実施形態では、受けた光を第1の直線偏光に変換する直線偏光子112を含む。たとえば、直線偏光子112は未だ偏光されていない(または部分的に偏光された)光を、図示された平面内における方向に偏光された光に変換することができ、ここではこの方向をy方向と呼ぶ。フィルタースタック110はまた直線偏光された光を第1の円偏光に変換する1/4波長板114を含む。たとえば、1/4波長板114はy方向に偏光した光を右円偏光された光に変換できる。フィルタースタック110のいくつかの実施形態は、ディスプレイ105と一体化されている。たとえば、直線偏光子112はディスプレイ105の表面に積層されてもよい。しかしながら、他の実施形態においては、第1のフィルタースタック110はエアギャップによりディスプレイ105から離されている。
光学システム100はまた屈折型ビーム分離凸レンズ115を含み、それは第1の屈折率を有する材料、およびビームを分離するコーティングにより形成される。たとえば、屈折型ビーム分離凸レンズ115はガラスまたはプラスチックにより形成されてもよく、屈折型ビーム分離凸レンズ115の凸面118は半鍍銀面により形成されてもよい。屈折型ビーム分離凸レンズ115のいくつかの実施の形態では150mmから300mmの範囲の焦点距離を有している。たとえば、屈折型ビーム分離凸レンズ115の焦点距離は180mmから280mmの範囲内であり得る。屈折型ビーム分離凸レンズ115のいくつかの実施形態ではエアギャップによりフィルタースタック110から離される。いくつかの実施形態では、光学システム100はまたもう1つの屈折要素120を含んでおり、もう1つの屈折要素120は凸面118の曲率と適合する凹面を含んでおり、さらにもう1つの屈折要素120は第1の屈折率とは異なる第2の屈折率を有する。追加の屈折要素120を組み合わせることは、光学システム100の光学的パフォーマンスを向上させるように調整することができる追加の光学パラメータを供給する。
光学システム100は第2のフィルタースタック125を含み、第2のフィルタースタック125は第1の偏光を有する光を送信し、第1の偏光と直交する第2の偏光を有する光を反射する。たとえば、第2のフィルタースタック125は左円偏光を送信し、右円偏光を反射する構成を有する。第2のフィルタースタック125のいくつかの実施形態では、円偏光された光を直線偏光された光に変換する1/4波長板127を含む。たとえば、1/4波長板127は右円偏光された光をy方向に偏光された光に変換できる。また1/4波長板127は左円偏光された光を図中の平面に垂直な方向に偏光された光に変換できる。このy方向に直交するまたはy方向を横切る方向をここではx方向と呼ぶ。第2のフィルタースタック125はまた偏光依存ビームスプリッタ128を含み、偏光依存ビームスプリッタ128は第1の方向に偏光した光を送信し、第1の方向に直交またはこれを横切る第2の方向に偏光した光を反射する。たとえば、偏光依存ビームスプリッタ128はy方向に偏光した光を反射し、x方向に偏光した光を送信できる。第2のフィルタースタック125のいくつかの実施形態では、直線偏光した光を送信する直線偏光子129をさらに含む。たとえば、直線偏光子129はx方向に偏光した光を送信できる。
第2のフィルタースタック125のいくつかの実施形態は、屈折型ビーム分離凸レンズ115の平面130に接合されている。たとえば、1/4波長板127は平面130に積層され得る。第2のフィルタースタック125を屈折型ビーム分離凸レンズ115に接合することは多数の利点を有する。すなわち、光学システム100のサイズを小さくできること、視野を広くできること、光学システム100における光学表面にて発生するフレネル反射(またはゴースト像)の量を減らすこと、などができることである。他の実施形態では、第2のフィルタースタック125はエアギャップにより屈折型ビーム分離凸レンズ115から離れている。
光学システム100における光路の折り返しは、ディスプレイ105により生じる光線135の伝搬を追うことにより示される。最初は、ディスプレイ105から現れる光線135は、偏光されていないか、または部分的に偏光されている。直線偏光子112は光線135を直線偏光された光線136に変換する。たとえば、当該光線136はy方向に偏光され得る。1/4波長板114は直線偏光された光線136を第1の円偏光を有する光線137へと変換する。たとえば、1/4偏光板114は光線136をy方向の直線偏光から右円偏光された光線137へと変換できる。凸面118は円形偏光された光線137の一部を伝送し、それは1/4波長板127に供給される前に屈折型ビーム分離凸レンズ115内にて屈折される。円形偏光された光線137は1/4波長板127により直線偏光された光線138に変換される。たとえば、1/4波長板127は右円偏光された光線137をy方向に直線偏光された光線138に変換できる。光線138は偏光依存ビームスプリッタ128により反射され、1/4波長板127により円形偏光された光線139に変換される。たとえば、光線139は右円偏光であり得る。光線139は屈折型ビーム分離凸レンズ115により屈折され、光線139の一部は凸面118から反射する。反射は光線139の円偏光を逆行させ、たとえば反射は光線139を左円偏光された光線140に変換する。1/4反射板127は円形偏光された光線140を直線偏光された光線141に変換する。たとえば、光線140の左円偏光は、x方向についての光線141の直線偏光に変換される。偏光依存ビームスプリッタ128および直線偏光子129は直線偏光された光線141を送信する。
屈折型ビーム分離凸レンズ115を含む光学システム100は、従来の光学システムに比べて多数の利点を有する。光学システム100は光学収差が少なくなる。これはディスプレイ105からユーザーの目111まで光線が伝搬するときに凸面118が反射光強度および屈折強度を供給することで、ユーザーはより細かいディスプレイ画素を分解できるためである。光学システム100はまた大きいアイボックスを供給する、それは「ピューピルスイミング(pupil swimming)」を減らす。球面収差、色収差、非点収差、コマ収差はすべて、反射ビームスプリッタを含む光学システムに比べて減少される。そのうえ、屈折型ビーム分離凸レンズ115における正の屈折強度は、凸面118の像面湾曲のバランスをとる。いくつかの実施形態では、光学システムは、単一の光学要素である、たとえば光学システム100の組み立てを簡素化する屈折型ビーム分離凸レンズ115を実装のみする。
図2はいくつかの実施形態においてディスプレイ205から受ける光を平行にするための光学システム200の第2例の図である。光学システム200は、2つのフィルタースタックの間に配置された屈折型ビーム分離凸レンズ210を含む。第1のフィルタースタックは直線偏光子215および1/4波長板220を含む。第2のフィルタースタックは1/4波長板225、偏光依存ビームスプリッタ230、および直線偏光子235を含む。図示された実施形態において、第1のフィルタースタックは屈折型ビーム分離凸レンズ210の曲面に最も近い位置に配置され、エアギャップは1/4波長板220の平面および屈折型ビーム分離凸レンズ210の曲面の間に設けられる。第1のフィルタースタックはエアギャップによりディスプレイ205から離される。第2のフィルタースタックは屈折型ビーム分離凸レンズ210の平面上に配置される。たとえば、第2のフィルタースタックは屈折型ビーム分離凸レンズ210の平面に積層されてもよい。
ディスプレイ205上の同じ点から発する光線は、互いに実質的に平行となるように現れるよう、光学システム200にて平行とされる。たとえば、光線245,250はディスプレイ205の同じ画素から発生する。上記のように、光線245,250は第1のフィルタースタックおよび屈折型ビーム分離凸レンズ210の曲面により送信され、屈折型ビーム分離凸レンズ210内にて屈折され、第2のフィルタースタックにより反射され、屈折型ビーム分離凸レンズ210内にて屈折され、屈折型ビーム分離凸レンズ210の曲面により反射され、そして第2のフィルタースタックにより送信される。光線245,250は光学システム200から現れ検出面255に到達するときには実質的に平行になっている。検出面255はいくつかの例においてユーザーの目に対応する。
図3はいくつかの実施形態においてディスプレイ305から受ける光を平行にするための光学システム300の第3例の図である。光学システム300は、第1のフィルタースタック315と第2のフィルタースタック320との間に配置された屈折型ビーム分離凸レンズ310を含む。第1および第2のフィルタースタック315,320のいくつかの実施形態は、図1に示される第1および第2のフィルタースタック110,125および図2に示される第1および第2のフィルタースタックと同一の構成要素を含む。第3例の光学システム300は、図2に示す第2例の光学システム200とは異なる。なぜなら、第2のフィルタースタック320が、屈折型ビーム分離凸レンズ310の平面から光学システム300の光軸に沿って位置ずれしているためである。いくつかの実施形態において、第2のフィルタースタック320はエアギャップにより屈折型ビーム分離凸レンズ310の平面から離される。
ディスプレイ305上の同じ点から発する光線は、互いに実質的に平行となるように現れるよう、光学システム300にて平行とされる。たとえば、光線325,330はディスプレイ305の同じ画素から発生する。上記のように、光線325,330は第1のフィルタースタック315および屈折型ビーム分離凸レンズ310の曲面により送信され、屈折型ビーム分離凸レンズ310内にて屈折され、第2のフィルタースタック320により反射され、屈折型ビーム分離凸レンズ310内にて屈折され、屈折型ビーム分離凸レンズ310の曲面により反射され、そして第2のフィルタースタック320により送信される。光線325,330は光学システム300から現れ検出面335に到達するときには実質的に平行になっている。検出面335はいくつかの例においてユーザーの目に対応する。
第2のフィルタースタック320を屈折型ビーム分離凸レンズ310の平面から離すことは、第2のフィルタースタックを平面上に配置する他の実施形態に比べて多数の利点を有する。第2のフィルタースタック320を平面から分離することは、光学システム300の焦点調整をより良くするテレセントリックディスプレイスペースを作り出す。ディスプレイ305が広い視界を供給しつつも焦点調整のために軸方向にシフトするときに、像の倍率および歪みは一定に保たれる。さらに、光路が第1および第2のフィルタースタック315,320の間で折り返されるために光路の全長が短くなり得る。
図4はいくつかの実施形態においてディスプレイ405から受ける光を平行にするための光学システム400の第4例の図である。光学システム400は、第1のフィルタースタック415と第2のフィルタースタック420との間に配置された屈折型ビーム分離凸レンズ410を含む。第1および第2のフィルタースタック415,420のいくつかの実施形態は、図1に示される第1および第2のフィルタースタック110,125および図2に示される第1および第2のフィルタースタックと同一の構成要素を含む。第4例の光学システム400は、図3に示す第3例の光学システム300とは異なる。なぜなら、屈折型ビーム分離凸レンズ410が、2つの対向する凸面425,430を有する両凸レンズとして実装されているためである。上記のように、ディスプレイ405上の同じ点から発する光線435,440は、光学システム400から現れ検出面445に到達するときには実質的に平行である。検出面445はいくつかの例においてユーザーの目に対応する。屈折型ビーム分離凸レンズ410に実装される両凸レンズは追加の面(たとえば凸面430)を提供し、それは図3に示す屈折型ビーム分離凸レンズ310のような平凸レンズを含む光学システムに比べて、よりよい光学的矯正、調整または同調を可能とする構成であってもよい。
図5は、いくつかの実施形態において仮想現実、拡張現実または複合現実が機能的にディスプレイ経由で提供されるように構成された電子デバイス505を含む、ディスプレイシステム500を示している。電子デバイス505の図示された実施形態は、HMD、タブレットコンピュータ、コンピューティングが有効な携帯電話(たとえば「スマートフォン」)、ノートブックコンピュータ、携帯情報端末(PDA)、ゲームコンソールシステムのような携帯用のユーザーデバイスを含み得る。他の実施形態では、電子デバイス505は、たとえば医療画像装置、セキュリティ画像センサシステム、産業ロボット制御システム、ドローン制御システムなどの備え付けデバイスを含み得る。図示を容易にする観点から、ここでは電子デバイス505はHMDシステムのコンテキストの例として一般的に図示される。しかし電子デバイス505はこれらの実装例に限られない。
電子デバイスまたは装置505(以下では電子デバイスと記す)は図5においてユーザーの頭510の上に搭載されるものとして図示されている。図示されるように、電子デバイス505はユーザーへの表示用の像を作り出すディスプレイ520を含むハウジング515を含む。ディスプレイ520は図1に示すディスプレイ105、図2に示すディスプレイ205、図3に示すディスプレイ305、および図4に示すディスプレイ405のいずれかの実施形態に実装されるよう用いられ得る。図示された実施形態では、ディスプレイ520は左ディスプレイ521と右ディスプレイ522とからなり、それらは立体画像を、対応する左目と右目とに表示するために用いられる。しかし他の実施形態では、ディスプレイ520は単一のモノリシックのディスプレイ520であり、左目と右目とに別々に立体画像を作り出し表示するためのものであってもよい。
電子デバイス505はまた、第1の立体画像の光の表示を左目に供給する第1の部分または対眼鏡光学システム525と、第2の立体画像の光の表示を右目に供給する第2の部分または対眼鏡光学システム530とを含む。対眼鏡光学システム525,530はハウジング515のユーザーを向く表面535における対応する口径または他の開口に配置されてもよい。図示された実施形態では、対眼鏡光学システム525,530は第1のフィルタースタック540,545を含み、それは上記のように直線偏光子および1/4波長板を使用することにより形成され得る。対眼鏡光学システム525,530はまた屈折型ビーム分離凸レンズ550,555を含み、それは上記のように平凸であっても両凸であってもよい。対眼鏡光学システム525,530はさらに第2のフィルタースタック560,565を含み、それは上記のように1/4波長板、偏光依存ビームスプリッタ、および直線偏光子を用いて形成され得る。ディスプレイ520はハウジング515内の対眼鏡光学システム525,530より遠位に配置される。対眼鏡光学システム525は左目ディスプレイ521に位置合わせされ、対眼鏡光学システム530は右目ディスプレイ522に位置合わせされる。
立体ディスプレイモードにおいて、画像は左目ディスプレイ521により表示され、対眼鏡光学システム525を経由してユーザーの左目により視認される。画像は同時に、右目ディスプレイ522により表示され、対眼鏡光学システム530を経由してユーザーの右目により視認される。左目および右目により視認される画像は、ユーザー用の立体画像を創出するように構成されている。ディスプレイ520,521,522のいくつかの実施形態は、ディスプレイ520,521,522の1つ以上の外側の縁部を囲むような斜面(図5に図示されない)を含むように作られる。その場合、対眼鏡光学システム525,530または他の光学素子は、ディスプレイ520,521,522により作られる像を組み合わせるために用いられる。それにより、ディスプレイ520,521,522の周囲の斜面がユーザーから見えないようにされる。その代わりに、対眼鏡光学システム525,530はディスプレイ520,521,522の間での境界を横切るように連続的に現れる像を併合する。
一般的な説明における上記の動作および要素のすべてが必要であるわけではなく、特定の動作または装置の一部分が必要とされなくてもよく、1つ以上の更なる動作がなされてもよく、また上記に加えて更なる要素を含んでもよい、ということに注意すべきである。さらに、挙げられた動作の順序は行なわれる順序である必要はない。また、具体的な実施形態を参照すると構想が開示されている。しかしながら、以下の請求項に述べられるような本件の開示の範囲から逸脱しないように、様々な修正および変更がなされることを当業者は認める。従って、明細書および図面は限定的な意味ではなく理解を助けるものと考慮されるべきであり、すべてのそのような変更も本開示の範囲内に含めることが意図される。
課題に対する便益、他の利点、および解決は具体的な実施形態について上記のように説明されている。しかしながら、課題に対する便益、利点、解決、および何らかの便益、利点、解決をもたらす原因となるかまたはより明白とする何らかの特徴は、いずれかまたはすべての請求項に臨界的であり、要求され、または不可欠な特徴である、と解釈されるべきではない。その上、上記に開示される特定の実施形態は理解を助けるのみであり、開示された主題は、ここで開示することによる利益のある当業者にとって、異なっていても均等であることが明白である程度の態様で、修正され実施されてもよい。以下の請求項に記載されたもの以外の、ここに示される構成または設計の詳細は、限定を意図するものではない。それゆえ上記に開示される特定の実施形態は、変更されたり修正されてもよく、すべてのそのような変化は開示された主題の範囲内であると考慮される。したがって、ここに求められる保護範囲は以下の請求項で述べられる。
Claims (23)
- 光を第1の円偏光に変換するように構成された第1のフィルタースタック(110,315,415)と、
前記第1の円偏光を有する光を反射し、第2の円偏光を有する光を送信するように構成された第2のフィルタースタック(125,320,420)と、
前記第1のフィルタースタックと前記第2のフィルタースタックとの間に配置される、屈折型ビーム分離凸レンズ(115,210,310,410)とを備える、装置。 - 前記第1のフィルタースタックは、
光を第1の直線偏光に変換する第1の直線偏光子(112,215)と、
前記光を前記第1の直線偏光から第1の円偏光に変換する第1の1/4波長板(114,220)とを含む、請求項1に記載の装置。 - 前記第2のフィルタースタックは、
前記光を前記第1の円偏光から前記第1の直線偏光を横切る第2の直線偏光に変換する第2の1/4波長板(127,225)と、
前記第1の直線偏光を透過させ前記第2の直線偏光を反射する偏光依存ビームスプリッタ(128,230)と、
前記第2の直線偏光を透過するための直線偏光子(129,235)とを含む、請求項2に記載の装置。 - 前記屈折型ビーム分離凸レンズは、平面(130)と、対向する凸面(118)とを有する平凸レンズ(115)を含む、請求項1,2または3に記載の装置。
- 前記第2のフィルタースタックは、前記平凸レンズの前記平面に積層される、請求項4に記載の装置。
- 前記第2のフィルタースタックは、エアギャップにより前記平凸レンズの前記平面から離される、請求項4に記載の装置。
- 前記屈折型ビーム分離凸レンズは、両凸レンズ(410)を含む、請求項1,2または3に記載の装置。
- 前記両凸レンズは、エアギャップにより前記第2のフィルタースタックから離される、請求項7に記載の装置。
- 前記屈折型ビーム分離凸レンズは、第1の屈折率を有する第1の部分と、第2の屈折率を有する第2の部分とを含み、前記第1の部分および前記第2の部分は、対応する凸面および凹面を有する、請求項1,2または3に記載の装置。
- 前記光を前記第1のフィルタースタックへ供給するよう構成されたディスプレイ(105,205,305,405,520)をさらに備え、前記光は像を表す、前記請求項のいずれかに記載の装置。
- 前記第1のフィルタースタックは前記ディスプレイの上に配置される、請求項10に記載の装置。
- 第1および第2の立体画像を生成し、ユーザーの左目および右目のそれぞれに提示するための少なくとも1つのディスプレイ(520)と、
前記第1の立体画像を表す光を左目に供給する第1の部分(525)と、前記第2の立体画像を表す光を右目に供給する第2の部分(530)とを含む光学系とを備え、前記第1の部分および前記第2の部分は、
光を第1の円偏光に変換するように構成された第1のフィルタースタック(540,545)と、
前記第1の円偏光を有する光を反射し、第2の円偏光を有する光を送信するように構成された第2のフィルタースタック(560,565)と、
前記第1のフィルタースタックと前記第2のフィルタースタックとの間に配置される、屈折型ビーム分離凸レンズ(550,555)とを含む、装置。 - 前記第1のフィルタースタックは、
光を第1の直線偏光に変換する第1の直線偏光子(112,215)と、
前記光を前記第1の直線偏光から第1の円偏光に変換する第1の1/4波長板(114,220)とを含む、請求項12に記載の装置。 - 前記第2のフィルタースタックは、
前記光を前記第1の円偏光から、前記第1の直線偏光を横切る第2の直線偏光に変換する第2の1/4波長板(127,225)と、
前記第1の直線偏光を透過させ前記第2の直線偏光を反射する偏光依存ビームスプリッタ(128,230)と、
前記第2の直線偏光を透過するための直線偏光子(129,235)とを含む、請求項13に記載の装置。 - 前記屈折型ビーム分離凸レンズは、平面(130)と、対向する凸面(118)とを有する平凸レンズ(115)を含む、請求項12,13または14に記載の装置。
- 前記第2のフィルタースタックは、前記平面に積層される、請求項15に記載の装置。
- 前記屈折型ビーム分離凸レンズは、両凸レンズ(410)を含む、請求項12,13または14に記載の装置。
- 前記屈折型ビーム分離凸レンズは、エアギャップにより前記第2のフィルタースタックから離される、請求項12,13,14,15または17に記載の装置。
- 前記屈折型ビーム分離凸レンズは、第1の屈折率を有する第1の部分と、第2の屈折率を有する第2の部分とを含み、前記第1の部分および前記第2の部分は、対応する凸面および凹面を有する、請求項12,13または14に記載の装置。
- 前記第1のフィルタースタックは少なくとも1つのディスプレイと一体化されている、前記請求項のいずれかに記載の装置。
- 第1のフィルタースタック(110,315,415,540,545)において、ディスプレイから受信した光を第1の円偏光へ変換する工程と、
屈折型ビーム分離凸レンズ(115,210,310,410,50,555)において、前記第1の円偏光の光を屈折させ、前記光を第2のフィルタースタック(125,320,420,560,565)に供給する工程と、
前記第2のフィルタースタックにおいて、前記第1の円偏光を有する前記光を前記屈折型ビーム分離凸レンズに反射し返す工程と、
前記屈折型ビーム分離凸レンズの凸面(118,425)から、前記第1の円偏光を有する前記光を反射し、反射された前記光が第2の円偏光を有するようにする工程と、
前記第2のフィルタースタックを通って、前記第2の円偏光を有する反射された前記光を送信する工程とを備える、方法。 - 前記屈折型ビーム分離凸レンズにおいて前記光を屈折させる工程は、平面(130)および対向する凸面(118)を有する平凸レンズ(115,210,310)における光を屈折させる工程を含む、請求項21に記載の方法。
- 前記屈折型ビーム分離凸レンズにおいて前記光を屈折させる工程は、前記光を両凸レンズ(410)にて屈折させる工程を含む、請求項21に記載の方法。
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