JP6966104B2 - 基材導波光学装置 - Google Patents
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Description
[外1]
入射してくる光波は、図2に示されるように、光学素子16から反射され、基材内に捕捉される。ところで、コリメートモジュール6は、表示光源4、折り返しプリズム52及び54、偏光ビームスプリッター31、位相差板34及び40、並びに反射光学素子36及び42を含めて、単一の機械的モジュールに統合されてもよく、それは、基材から独立して、かなり緩やかな機械的公差で組み立てられてもよい。加えて、位相差板34及び40、並びに反射光学素子36及び42は、それぞれ、一緒に接合されて、単一の素子を形成してもよい。
a) 実線は、非接合、すなわち、外部の物質が空気であり、その外表面が共通の反射防止(AR)被覆を用いて被覆されているLOEの反射率曲線を表す。図示されているように、臨界角は38.7°であり、その値よりも下では、反射率は急速に低下する。
b) 点線は、1.1の屈折率を有するLIMの基材に接合されており、インターフェイス面は共通のAR被覆を用いて被覆されているLOEの反射率曲線を表示する。ここで、臨界角は43.4°に増大される。LOEの中に結合され得る潜在的なFOVは減少するが、それは、依然として合理的であり、臨界角が41.8°であるBK7で作製された非接合LOEと類似している。
c) 破線は、1.1の屈折率を有するLIMの基材に接合されたLOEの反射率曲線を表す。しかしながら、インターフェイス面は、ここで、特別なASR被覆を用いて被覆されている。43.4°よりも低い入射角度における、インターフェイス面からのLOEの内側の捕捉された光線の反射の光学配置は、もはや全内部反射ではなく、むしろASRからの被覆である。34.7°よりも高い入射角度でインターフェイス面に突き当たる光線の反射率は、99%よりも高く、光線は、インターフェイス面からほとんど全反射される。一つの結果として、このLOEの内側に捕捉され得る潜在的なFOVは、グラフ(a)に示される非接合LOEのそれよりもかなり高い。
Claims (22)
- 光学システムであって、
少なくとも第1及び第2の主外表面を含む複数の表面を有する光透過性の基板であって、該基板が内部反射によって該基板の該主外表面の間内に結合され、画像を示す光波を案内するように構成され、該基板がさらに、少なくとも1つの部分反射面を介して該基板の外に該光波を結合するように構成されている、光透過性の基板と、
前記基板の外に、前記基板の前記主外表面のうちの一方に隣接して位置する第1のレンズを少なくとも含むレンズ配置であって、該第1のレンズは、前記基板を通過した光波と前記基板の前記主外表面の間で案内された前記光波のうちの少なくとも1つに対応する少なくとも1つの画像を、視る者の目で見るために少なくとも1つの距離に焦点を合わせる、レンズ配置と、
インターフェイス平面を規定するように前記第1のレンズの少なくとも一部を前記基板の前記主外表面うちの一方に光学的に結合する少なくとも1つの透明層と、
前記インターフェイス平面に施された多層被覆と、を含み、
前記第1のレンズの少なくとも一部は、前記少なくとも1つの透明層を介して、前記基板の前記主外表面のうちの一方に光学的に結合されるように、前記透明層に光学的に取り付けられ、
前記少なくとも1つの透明層は、臨界角を画定するように、光透過性の前記基板の屈折率よりも低い屈折率を有する薄い板であり、前記臨界角よりも大きな角度で前記基板内に結合されている光波が、前記基板の前記主外表面と前記透明層との間の前記インターフェイス平面での全内部反射によって、前記基板内にトラップされるようにし、
該多層被覆は、(i)前記基板の前記主外表面のうちの一方、または(ii)前記インターフェイス平面を規定する前記薄い板の表面のいずれか1つに施された角度に敏感な反射被覆を含む、光学システム。 - 前記第1のレンズが動的に制御される、請求項1に記載の光学システム。
- 前記視る者が動的に前記焦点を合わせることができる、請求項1に記載の光学システム。
- 前記第1のレンズが電子的に制御される、請求項1に記載の光学システム。
- 前記第1のレンズが電子工学的に制御される、請求項1に記載の光学システム。
- 前記第1のレンズによって焦点が合わせられる前記少なくとも1つの画像は、前記基板の前記主外表面の間で案内された前記光波に対応する前記画像である、請求項1に記載の光学システム。
- 前記第1のレンズによって焦点が合わせられる前記少なくとも1つの画像は、前記基板を通過した光波に対応する、前記画像とは異なる外部光景画像である、請求項1に記載の光学システム。
- 前記第1のレンズによって焦点が合わせられる前記少なくとも1つの画像は、前記基板の前記主外表面の間で案内された前記光波に対応する前記画像と、前記基板を通過した光波に対応する、前記画像とは異なる外部光景画像とを含む、請求項1に記載の光学システム。
- 前記第1のレンズが前記視る者の目の収差を補正する、請求項1に記載の光学システム。
- 前記レンズ配置は、前記画像とは異なる外部光景画像からの光波が前記基板を通過するようにし、その後、前記第1のレンズを通過させ、前記視る者の目に入るようにするために、前記基板の前記主外表面うちの他方に隣接して位置する第2のレンズをさらに含む、請求項1に記載の光学システム。
- 前記基板の屈折率よりも低い屈折率を有する第2の透明層をさらに含み、該第2の透明層が前記第2のレンズの少なくとも一部を、前記基板の前記主外表面の他方に光学的に結合する、請求項10に記載の光学システム。
- 前記第2のレンズはコリメートレンズである、請求項10に記載の光学システム。
- 前記第1のレンズ及び前記第2のレンズのうちの少なくとも1つは動的なレンズである、請求項10に記載の光学システム。
- 前記動的なレンズが電子的に制御される、請求項13に記載の光学システム。
- 前記動的なレンズが電子工学的に制御される、請求項13に記載の光学システム。
- 前記第1のレンズ及び前記第2のレンズのうちの少なくとも1つは、フレネルレンズである、請求項10に記載の光学システム。
- 前記基板内に結合された前記光波は、前記インターフェイス平面に対して実質的に垂直な角度で、前記インターフェイス平面を通った外に結合される、請求項1に記載の光学システム。
- 前記インターフェイス平面を通った外に結合された前記光波が前記第1のレンズを通って伝達される、請求項17に記載の光学システム。
- 前記画像に関連する視野全体に対応し、前記臨界角よりも大きい角度で前記基板内に結合されている光波が、前記基板の前記主外表面と前記透明層との間の前記インターフェイス平面での全内部反射によって、前記基板内にトラップされるように前記臨界角が規定されている、請求項1に記載の光学システム。
- 前記透明層が光学的に取り付けられる前記第1のレンズの前記一部は、前記基板に対向する平坦な外表面を含む、請求項1に記載の光学システム。
- 前記透明層は、前記基板の前記第1の主外表面と前記第1のレンズとの間に配置される、請求項1に記載の光学システム。
- 前記基板の外に光波を結合するための前記少なくとも1つの部分反射面は、回折素子である、請求項1に記載の光学システム。
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