JP2022091982A5

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Publication number: JP2022091982A5
Application number: JP2022063914A
Authority: JP
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2023-02-28

Claims

少なくとも１つの光学基板と、
少なくとも１つの光源と、
入力格子において決定される各光入射角によって一意の全内部反射（ＴＩＲ）角度が定められるように、ある角度帯域幅の前記光源からの入射光を前記少なくとも１つの光学基板内に全内部反射（ＴＩＲ）で結合させるための少なくとも１つの光結合器と、
前記光学基板から光を抽出するための少なくとも１つの光抽出器と、
前記光学基板から抽出された光が、軽減されたバンディングを有する略平坦照明プロファイルとなるようにして、照明された瞳のバンディング効果を軽減するためのバンディング除去光学系と、を備え、
前記バンディング除去光学系が有効入力開口（Ｗ）を有し、前記光学基板が厚さ（Ｄ）を有し、前記有効入力開口（Ｗ）が、前記光学基板内の全内部反射（ＴＩＲ）角度（Ｕ）を与えるように構成され、前記全内部反射（ＴＩＲ）角度（Ｕ）と前記有効入力開口（Ｗ）と前記厚さ（Ｄ）がＷ＝２Ｄｔａｎ（Ｕ）によって関係している、導波管デバイス。
前記光学基板から抽出された光が、１０％未満または２０％未満の空間非均一性を有する、請求項１に記載の導波管デバイス。
前記バンディング除去光学系は、回折効率と光透過と偏光と複屈折とのうちの少なくとも１つで全内部反射（ＴＩＲ）経路に沿った光の空間変動を与える、請求項１に記載の導波管デバイス。
少なくとも１つの光学基板と、
少なくとも１つの光源と、
入力格子において決定される各光入射角によって一意の全内部反射（ＴＩＲ）角度が定められるように、ある角度帯域幅の前記光源からの入射光を前記少なくとも１つの光学基板内に全内部反射（ＴＩＲ）で結合させるための少なくとも１つの光結合器と、
前記光学基板から光を抽出するための少なくとも１つの光抽出器と、
前記光学基板から抽出された光が、軽減されたバンディングを有する略平坦照明プロファイルとなるようにして、照明された瞳のバンディング効果を軽減するためのバンディング除去光学系と、を備え、
前記バンディング除去光学系が、少なくとも１つの入力格子と少なくとも１つの出力格子とから選択された少なくとも１つの格子であり、前記選択された少なくとも１つの格子が、前記光学基板内に配置される１つ以上の屈折率層として構成され、前記１つ以上の屈折率層が、光線角度と光線位置とのうちの少なくとも１つの関数として、前記光学基板内の光線経路に影響を及ぼし、照明された瞳を偏移させてバンディング効果を軽減する、導波管デバイス。
前記光学基板の縁の少なくとも一部上に少なくとも１つの反射表面をさらに備え、
前記バンディング除去光学系が、前記少なくとも１つの反射表面に隣接して配置される１つ以上の屈折率層を備え、前記１つ以上の屈折率層が、瞳を偏移させてバンディング効果を軽減するように構成されている、請求項１に記載の導波管デバイス。
少なくとも１つの光学基板と、
少なくとも１つの光源と、
入力格子において決定される各光入射角によって一意の全内部反射（ＴＩＲ）角度が定められるように、ある角度帯域幅の前記光源からの入射光を前記少なくとも１つの光学基板内に全内部反射（ＴＩＲ）で結合させるための少なくとも１つの光結合器と、
前記光学基板から光を抽出するための少なくとも１つの光抽出器と、
前記光学基板から抽出された光が、軽減されたバンディングを有する略平坦照明プロファイルとなるようにして、照明された瞳のバンディング効果を軽減するためのバンディング除去光学系と、を備え、
前記バンディング除去光学系が、前記光学基板内に配置される１つ以上の屈折率層を備え、前記１つ以上の屈折率層が、瞳を偏移させてバンディング効果を軽減するように構成されている、導波管デバイス。
少なくとも１つの光学基板と、
少なくとも１つの光源と、
入力格子において決定される各光入射角によって一意の全内部反射（ＴＩＲ）角度が定められるように、ある角度帯域幅の前記光源からの入射光を前記少なくとも１つの光学基板内に全内部反射（ＴＩＲ）で結合させるための少なくとも１つの光結合器と、
前記光学基板から光を抽出するための少なくとも１つの光抽出器と、
前記光学基板から抽出された光が、軽減されたバンディングを有する略平坦照明プロファイルとなるようにして、照明された瞳のバンディング効果を軽減するためのバンディング除去光学系と、を備え、
前記バンディング除去光学系が複数の屈折率層を備え、前記複数の屈折率層が、回折効率と光透過と偏光と複屈折とのうちの少なくとも１つで各全内部反射（ＴＩＲ）経路に沿った空間変動を与え、前記光学基板内の光線角度と光線位置とのうちの少なくとも１つの関数として、前記光学基板内の光線経路に影響を及ぼし、瞳の偏移をもたらしてバンディング効果を軽減する、導波管デバイス。
前記バンディング除去光学系が、
少なくとも１つの入力格子と少なくとも１つの出力格子とから選択された少なくとも１つの格子であって、任意の入射光角度に関して前記光学基板から抽出された光の非均一性を相殺してバンディング効果を軽減する少なくとも２つの別個の導波管経路を提供するように構成されている少なくとも１つの格子と、
少なくとも１つの入力格子と少なくとも１つの出力格子とから選択された少なくとも１つの格子であって、任意の入射光角度に関して前記光学基板から抽出された光の非均一性を相殺してバンディング効果を軽減する少なくとも２つの別個の導波管経路を提供するように構成され、少なくとも１つの折畳格子射出瞳エクスパンダと併用される交差傾角格子を有する少なくとも１つの格子と、
瞳を偏移させてバンディング効果を軽減させるように少なくとも１つの方向に沿って空間的に変動する可変有効開口数（ＮＡ）を提供する、マイクロディスプレイ内の光学コンポーネントと、
少なくとも１つの入力格子または少なくとも１つの出力格子のいずれかのうちの少なくとも１つの格子内の複数の格子層であって、任意の固定パターン雑音を打ち消し、瞳の偏移をもたらしてバンディング効果を軽減するように構成されている複数の格子層と、
垂直方向と水平方向における瞳切替を提供し、瞳を偏移させてバンディング効果を軽減するように選択的に切替可能な要素のアレイとして構成される入力格子と、
のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の導波管デバイス。
前記バンディング除去光学系が、
バンディング効果を軽減するように瞳を偏移させる空間可変開口数で投影するマイクロディスプレイと、
射出瞳の断面が画角に伴って変動し、バンディング効果が軽減するように傾斜した長方形射出瞳を投影するように構成されている傾斜付きマイクロディスプレイと、
バンディング効果が１つの拡張軸に沿って軽減されるように、入射光の各角度について前記光学基板に沿った複数の異なる位置において投影された瞳を形成するように光線を角度付けるように構成されている傾斜付きマイクロディスプレイと、
バンディングを引き起こすであろう入射光の部分が除去されてバンディング効果を軽減するように前記光学基板の縁に隣接する光吸収フィルムと、
入力格子であって、所与の入射光方向において該入力格子の縁に対する一意の変位を光が有するようにして、瞳を偏移させてバンディング効果を排除または軽減するように構成されている入力格子と、
のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の導波管デバイス。
前記光学基板が厚さ（Ｄ）を有し、
前記バンディング除去光学系が、
前記光源からの射出瞳の角度と前記光学基板内の全内部反射（ＴＩＲ）角度との間の線形関係が、全内部反射（ＴＩＲ）経路角度が２Ｄｔａｎ（Ｕ）によって定められるＵであるときに生じる全内部反射（ＴＩＲ）光線経路に沿った連続光抽出間の間隙をもたらさないように、前記光学基板に結合されるプリズムと、
第１の光吸収フィルムおよび第２の光吸収フィルムであって、全内部反射（ＴＩＲ）経路角度が２Ｄｔａｎ（Ｕ）によって定められるＵであるときに生じる全内部反射（ＴＩＲ）光線経路に沿った連続光抽出間の間隙を入射光がもたらさないように、該第１の光吸収フィルムが、入力格子を含み且つ前記光学基板に隣接して配置される入力基板の縁に隣接して配置され、該第２の光吸収フィルムが、前記入力基板と反対に前記光学基板に隣接して取り付けられる第２の基板の縁に隣接して配置される、第１の光吸収フィルムおよび第２の光吸収フィルムと、
第１の光吸収フィルムおよび第２の光吸収フィルムであって、全内部反射（ＴＩＲ）経路角度が２Ｄｔａｎ（Ｕ）によって定められるＵであるときに生じる全内部反射（ＴＩＲ）光線経路に沿った連続光抽出間の間隙を入射光がもたらさないように、該第１の光吸収フィルムが、入力格子を含み且つ前記光学基板に隣接して配置される入力基板の縁に隣接して配置され、該第２の光吸収フィルムが、前記入力基板と反対に前記光学基板に隣接して取り付けられる第２の基板の縁に隣接して配置され、前記光学基板の厚さが３．４ｍｍであり、前記第２の基板の厚さが０．５ｍｍであり、前記入力基板が、前記入力格子を挟み込む２つの厚さ０．５ｍｍのガラス基板を含む、第１の光吸収フィルムおよび第２の光吸収フィルムと、
のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の導波管デバイス。
前記導波管デバイスが、頭部搭載型ディスプレイ（ＨＭＤ）とヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）とから選択されるディスプレイに統合されている、請求項１に記載の導波管デバイス。
ヒトの眼が前記ディスプレイの射出瞳に位置付けられる、および／または、前記導波管デバイスが眼トラッカを組み込んでいる、請求項１１に記載の導波管デバイス。
入力画像生成器をさらに備え、
前記入力画像生成器が、前記光源と、マイクロディスプレイパネルと、光をコリメートするための光学系とを備える、請求項１に記載の導波管デバイス。
前記光源が、少なくとも１つのレーザと、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）とから選択されている、請求項１に記載の導波管デバイス。
前記光結合器が、入力格子と、プリズムとから選択されている、請求項１に記載の導波管デバイス。
前記光抽出器が出力格子である、請求項１に記載の導波管デバイス。
導波管デバイスの出力照明のバンディングを軽減する方法であって、
光源から入射光を生成することと、
前記入射光を光結合器に通して、前記入射光を光学基板の中に結合させ、結合された光が前記光学基板内で全内部反射（ＴＩＲ）を受けるようにすることと、
光抽出器を介して前記光学基板から全内部反射（ＴＩＲ）光を抽出して、出力照明を生成することと、を含み、
前記導波管デバイスのバンディング除去光学系を光が通過し、前記バンディング除去光学系が前記出力照明のバンディング効果を軽減し、前記バンディング除去光学系が有効入力開口（Ｗ）を有し、前記光学基板が厚さ（Ｄ）を有し、前記有効入力開口（Ｗ）が、前記光学基板内の全内部反射（ＴＩＲ）角度（Ｕ）を与えるように構成され、前記全内部反射（ＴＩＲ）角度（Ｕ）と前記有効入力開口（Ｗ）と前記厚さ（Ｄ）がＷ＝２Ｄｔａｎ（Ｕ）によって関係している、方法。
前記出力照明が１０％未満または２０％未満の空間非均一性を有する、請求項１７に記載の方法。
前記バンディング除去光学系が、回折効率と光透過と偏光と複屈折とのうちの少なくとも１つで全内部反射（ＴＩＲ）経路に沿った全内部反射（ＴＩＲ）光の空間変動を与える、請求項１７に記載の方法。
前記導波管デバイスが、前記光学基板の縁の少なくとも一部上に少なくとも１つの反射表面をさらに備え、
前記バンディング除去光学系が、前記少なくとも１つの反射表面に隣接して配置される１つ以上の屈折率層をさらに備え、前記１つ以上の屈折率層が、瞳を偏移させてバンディング効果を軽減するように構成される、請求項１７に記載の方法。
導波管デバイスの出力照明のバンディングを軽減する方法であって、
光源から入射光を生成することと、
前記入射光を光結合器に通して、前記入射光を光学基板の中に結合させ、結合された光が前記光学基板内で全内部反射（ＴＩＲ）を受けるようにすることと、
光抽出器を介して前記光学基板から全内部反射（ＴＩＲ）光を抽出して、出力照明を生成することと、を含み、
前記導波管デバイスのバンディング除去光学系を光が通過し、前記バンディング除去光学系が前記出力照明のバンディング効果を軽減し、
前記バンディング除去光学系が前記光学基板内に配置される１つ以上の屈折率層を備え、前記１つ以上の屈折率層が瞳を偏移させてバンディング効果を軽減するように構成される、方法。
前記光学基板が、
前記バンディング除去光学系が、前記光源からの射出瞳の角度と前記光学基板内の全内部反射（ＴＩＲ）角度との間の線形関係が全内部反射（ＴＩＲ）光線経路に沿った連続光抽出間の間隙をもたらさないように前記光学基板に結合されるプリズムを備える、構成と、
前記バンディング除去光学系が第１の光吸収フィルムおよび第２の光吸収フィルムを備え、全内部反射（ＴＩＲ）光線経路に沿った連続光抽出間の間隙を入射光がもたらさないように、該第１の光吸収フィルムが、入力格子を含み且つ前記光学基板に隣接して配置される入力基板の縁に隣接して配置され、該第２の光吸収フィルムが、前記入力基板と反対に前記光学基板に隣接して取り付けられる第２の基板の縁に隣接して配置される、構成と、
前記バンディング除去光学系が第１の光吸収フィルムおよび第２の光吸収フィルムを備え、全内部反射（ＴＩＲ）光線経路に沿った連続光抽出間の間隙を入射光がもたらさないように、該第１の光吸収フィルムが、入力格子を含み且つ前記光学基板に隣接して配置される入力基板の縁に隣接して配置され、該第２の光吸収フィルムが、前記入力基板と反対に前記光学基板に隣接して取り付けられる第２の基板の縁に隣接して配置され、前記光学基板の厚さが３．４ｍｍであり、前記第２の基板の厚さが０．５ｍｍであり、前記入力基板が、前記入力格子を挟み込む２つの厚さ０．５ｍｍのガラス基板を含む、構成と、
から選択される構成を有する、請求項１７に記載の方法。
前記方法が、頭部搭載型ディスプレイ（ＨＭＤ）とヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）とから選択されるディスプレイによって行われる、請求項１７に記載の方法。
ヒトの眼が前記ディスプレイの射出瞳に位置付けられる、および／または、前記ディスプレイが眼トラッカを組み込む、請求項２３に記載の方法。
前記導波管デバイスが入力画像生成器をさらに備え、前記入力画像生成器が、前記光源と、マイクロディスプレイパネルと、光をコリメートするための光学系とを備える、請求項１７に記載の方法。
前記光源が、少なくとも１つのレーザと、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）とから選択される、請求項１７に記載の方法。
前記光結合器が、入力格子と、プリズムとから選択される、請求項１７に記載の方法。
前記光抽出器が出力格子である、請求項１７に記載の方法。
少なくとも１つの光学基板と、
少なくとも１つの光源と、
入力格子において決定される各光入射角によって一意の全内部反射（ＴＩＲ）角度が定められるように、ある角度帯域幅の前記光源からの入射光を前記少なくとも１つの光学基板内に全内部反射（ＴＩＲ）で結合させるための少なくとも１つの光結合器と、
前記光学基板から光を抽出するための少なくとも１つの光抽出器と、
前記光学基板から抽出された光が、軽減されたバンディングを有する略平坦照明プロファイルとなるようにして、照明された瞳のバンディング効果を軽減するためのバンディング除去光学系と、を備え、
前記バンディング除去光学系が、少なくとも１つの入力格子と少なくとも１つの出力格子とから選択された少なくとも１つの格子であり、前記選択された少なくとも１つの格子が、前記光学基板内に配置される１つ以上の屈折率層として構成され、前記１つ以上の屈折率層が、光線角度と光線位置とのうちの少なくとも１つの関数として、前記光学基板内の光線経路に影響を及ぼし、瞳を偏移させてバンディング効果を軽減し、前記１つ以上の屈折率層のうちの少なくとも１つの屈折率層が勾配屈折率（ＧＲＩＮ）媒体である、導波管デバイス。
少なくとも１つの光学基板と、
少なくとも１つの光源と、
入力格子において決定される各光入射角によって一意の全内部反射（ＴＩＲ）角度が定められるように、ある角度帯域幅の前記光源からの入射光を前記少なくとも１つの光学基板内に全内部反射（ＴＩＲ）で結合させるための少なくとも１つの光結合器と、
前記光学基板から光を抽出するための少なくとも１つの光抽出器と、
前記光学基板から抽出された光が、軽減されたバンディングを有する略平坦照明プロファイルとなるようにして、照明された瞳のバンディング効果を軽減するためのバンディング除去光学系と、を備え、
前記バンディング除去光学系が複数の屈折率層を備え、該複数の屈折率層が、回折効率と光透過と偏光と複屈折とのうちの少なくとも１つで各全内部反射（ＴＩＲ）経路に沿った空間変動を与え、前記光学基板内の光線角度と光線位置とのうちの少なくとも１つの関数として、前記光学基板内の光線経路に影響を及ぼし、瞳の偏移をもたらしてバンディング効果を軽減し、前記複数の屈折率層が、異なる屈折率の接着剤を組み込んでいる、導波管デバイス。
少なくとも１つの光学基板と、
少なくとも１つの光源と、
入力格子において決定される各光入射角によって一意の全内部反射（ＴＩＲ）角度が定められるように、ある角度帯域幅の前記光源からの入射光を前記少なくとも１つの光学基板内に全内部反射（ＴＩＲ）で結合させるための少なくとも１つの光結合器と、
前記光学基板から光を抽出するための少なくとも１つの光抽出器と、
前記光学基板から抽出された光が、軽減されたバンディングを有する略平坦照明プロファイルとなるようにして、照明された瞳のバンディング効果を軽減するためのバンディング除去光学系と、を備え、
前記バンディング除去光学系が複数の屈折率層を備え、該複数の屈折率層が、回折効率と光透過と偏光と複屈折とのうちの少なくとも１つで各全内部反射（ＴＩＲ）経路に沿った空間変動を与え、前記光学基板内の光線角度と光線位置とのうちの少なくとも１つの関数として、前記光学基板内の光線経路に影響を及ぼし、瞳の偏移をもたらしてバンディング効果を軽減し、前記複数の屈折率層が、整合層と等方性屈折層とＧＲＩＮ構造層と反射防止層と部分反射層と複屈折延伸ポリマー層とから成る群から選択される層を組み込んでいる、導波管デバイス。
導波管デバイスの出力照明のバンディングを軽減する方法であって、
光源から入射光を生成することと、
前記入射光を光結合器に通して、前記入射光を光学基板の中に結合させ、結合された光が前記光学基板内で全内部反射（ＴＩＲ）を受けるようにすることと、
光抽出器を介して前記光学基板から全内部反射（ＴＩＲ）光を抽出して、出力照明を生成することと、を含み、
前記導波管デバイスのバンディング除去光学系を光が通過し、前記バンディング除去光学系が前記出力照明のバンディング効果を軽減し、
前記バンディング除去光学系が、前記光学基板内に配置される１つ以上の屈折率層を備え、前記１つ以上の屈折率層が、光線角度または光線位置のうちの少なくとも１つの関数として、前記光学基板内の光線経路に影響を及ぼし、瞳を偏移させてバンディング効果を軽減する、方法。
導波管デバイスの出力照明のバンディングを軽減する方法であって、
光源から入射光を生成することと、
前記入射光を光結合器に通して、前記入射光を光学基板の中に結合させ、結合された光が前記光学基板内で全内部反射（ＴＩＲ）を受けるようにすることと、
光抽出器を介して前記光学基板から全内部反射（ＴＩＲ）光を抽出して、出力照明を生成することと、を含み、
前記導波管デバイスのバンディング除去光学系を光が通過し、前記バンディング除去光学系が前記出力照明のバンディング効果を軽減し、
前記バンディング除去光学系が、前記光学基板内に配置される１つ以上の屈折率層を備え、前記１つ以上の屈折率層が、光線角度または光線位置のうちの少なくとも１つの関数として、前記光学基板内の光線経路に影響を及ぼし、瞳を偏移させてバンディング効果を軽減し、前記１つ以上の屈折率層のうちの少なくとも１つの屈折率層が勾配屈折率（ＧＲＩＮ）媒体である、方法。
導波管デバイスの出力照明のバンディングを軽減する方法であって、
光源から入射光を生成することと、
前記入射光を光結合器に通して、前記入射光を光学基板の中に結合させ、結合された光が前記光学基板内で全内部反射（ＴＩＲ）を受けるようにすることと、
光抽出器を介して前記光学基板から全内部反射（ＴＩＲ）光を抽出して、出力照明を生成することと、を含み、
前記導波管デバイスのバンディング除去光学系を光が通過し、前記バンディング除去光学系が前記出力照明のバンディング効果を軽減し、
前記バンディング除去光学系が複数の屈折率層を備え、該複数の屈折率層が、回折効率と光透過と偏光と複屈折とのうちの少なくとも１つで各全内部反射（ＴＩＲ）経路に沿った空間変動を与え、前記光学基板内の光線角度と光線位置とのうちの少なくとも１つの関数として、前記光学基板内の光線経路に影響を及ぼし、瞳の偏移をもたらしてバンディング効果を軽減する、方法。
導波管デバイスの出力照明のバンディングを軽減する方法であって、
光源から入射光を生成することと、
前記入射光を光結合器に通して、前記入射光を光学基板の中に結合させ、結合された光が前記光学基板内で全内部反射（ＴＩＲ）を受けるようにすることと、
光抽出器を介して前記光学基板から全内部反射（ＴＩＲ）光を抽出して、出力照明を生成することと、を含み、
前記導波管デバイスのバンディング除去光学系を光が通過し、前記バンディング除去光学系が前記出力照明のバンディング効果を軽減し、
前記バンディング除去光学系が複数の屈折率層を備え、該複数の屈折率層が、回折効率と光透過と偏光と複屈折とのうちの少なくとも１つで各全内部反射（ＴＩＲ）経路に沿った空間変動を与え、前記光学基板内の光線角度と光線位置とのうちの少なくとも１つの関数として、前記光学基板内の光線経路に影響を及ぼし、瞳の偏移をもたらしてバンディング効果を軽減し、前記複数の屈折率層が、異なる屈折率の接着剤を組み込む、方法。
導波管デバイスの出力照明のバンディングを軽減する方法であって、
光源から入射光を生成することと、
前記入射光を光結合器に通して、前記入射光を光学基板の中に結合させ、結合された光が前記光学基板内で全内部反射（ＴＩＲ）を受けるようにすることと、
光抽出器を介して前記光学基板から全内部反射（ＴＩＲ）光を抽出して、出力照明を生成することと、を含み、
前記導波管デバイスのバンディング除去光学系を光が通過し、前記バンディング除去光学系が前記出力照明のバンディング効果を軽減し、
前記バンディング除去光学系が複数の屈折率層を備え、前記複数の屈折率層が、回折効率と光透過と偏光と複屈折とのうちの少なくとも１つで各全内部反射（ＴＩＲ）経路に沿った空間変動を与え、前記光学基板内の光線角度と光線位置とのうちの少なくとも１つの関数として、前記光学基板内の光線経路に影響を及ぼし、瞳の偏移をもたらしてバンディング効果を軽減し、前記複数の屈折率層が、整合層と等方性屈折層とＧＲＩＮ構造層と反射防止層と部分反射層と複屈折延伸ポリマー層とから成る群から選択される層を組み込む、方法。