JP7064440B2 - 光学的撮像素子用の眼鏡レンズ、および拡張現実眼鏡 - Google Patents
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Description
θG=arcsin(n2/n1) (1)
n2<n1 sin(θE) (2)
sin(θE)は常に1以下であるので、第2の屈折率n2は第1の屈折率n1未満でなければならない。ここで、n1よりどれぐらい小さいかは表面素子上の入射角θEに、したがって本体41および入力結合装置23の設計に、依存する。次に、入射角θEは本発明の範囲内に設定され、撮像ビーム経路の光線の少なくとも50%、特には少なくとも75%が反射部分において入射角θ>θEを有するようなやり方で選択される。本例示的実施形態では、入射角θEは、撮像ビーム経路の光線の少なくとも90%、より好適には少なくとも95%、理想的には100%が反射部分において入射角θ>θEを有するようなやり方で選択される。次に、好適な屈折率n2の上限は、不等式(2)の助けを借りて設定入射角θEに基づき設定される。最後に、好適な屈折率を有する材料が、設定された屈折率n2に基づき中間層に対して選択され得る。
Claims (17)
- 画像生成器(21)上に提示される初期画像の仮想画像を生成する撮像光学ユニット用の眼鏡レンズ(3)であって、本体(41)と、前記本体(41)へ取り付けられた少なくとも1つの補完素子(43、49)とを含む前記眼鏡レンズにおいて、
-前記少なくとも1つの補完素子(43、49)に隣接する少なくとも層内の前記本体(41)は第1の屈折率n1を有する材料からなり、前記本体(41)は、眼に対向する内面(13)と、眼から離れる方向に向く外面(17)と、撮像ビーム経路を前記内面(13)と前記外面(17)間に入力結合するための入力結合部分(25)と前記撮像ビーム経路を前記本体(41)から結合するための出力結合構造(31)との間に延伸する光誘導部分であって、前記光誘導部分において、入力結合された撮像ビーム経路は、前記内面(13)および/または前記外面(17)の少なくとも1つの反射部分(R1、R2、R3、R4)における反射により前記出力結合構造(31)へ誘導される、光誘導部分と、を含み、
-前記少なくとも1つの補完素子(43、49)は前記本体(41)の前記内面(13)または前記外面(17)へ取り付けられ、前記少なくとも1つの補完素子は前記本体(41)の前記内面(13)および/または前記外面(17)の少なくとも1つの反射部分(R1、R2、R3、R4)と重なり、粘着性または固体中間層(45、51)が、前記本体(41)の前記内面(13)および/または前記外面(17)の前記少なくとも1つの反射部分(R1、R2、R3、R4)を有する前記少なくとも1つの補完素子(43、49)の少なくとも前記重なり領域内の、前記少なくとも1つの補完素子(43、49)と前記本体(41)間に配置される、眼鏡レンズ(3)において、
前記粘着性または固体中間層(45、51)の材料は条件n2<n1 sin(θE)を満たす第2の屈折率n2を有し、ここでθEは、前記入力結合部分(25)から発し前記反射部分(R1、R2、R3、R4)に入射する前記撮像ビーム経路の光線の入射角を表し、前記入射角は、前記撮像ビーム経路の前記光線の少なくとも50%の入射角がθ>θE となるように選択され、
前記少なくとも1つの補完素子(43、49)は前記第1の屈折率n1に対応する第3の屈折率を有し、前記第1および第3の屈折率は、互いに1000分の5以上の差がない屈折率であることを特徴とする眼鏡レンズ(3)。 - θEは、前記入力結合部分(25)から発し前記反射部分(R1、R2、R3、R4)に入射する前記撮像ビーム経路の前記光線の入射角を表し、前記入射角は、前記撮像ビーム経路の光線の少なくとも75%の入射角がθ>θE となるように選択されることを特徴とする請求項1に記載の眼鏡レンズ(3)。
- 前記条件n2<n1 sin(θE)は前記撮像ビーム経路の全波長範囲内で満たされることを特徴とする請求項1または2に記載の眼鏡レンズ(3)。
- 前記条件n2<n1 sin(θE)は全可視波長範囲内で満たされることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ(3)。
- 前記粘着性または固体中間層(45、51)の前記材料は前記撮像ビーム経路の光線の20%未満を吸収することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ(3)。
- 前記粘着性または固体中間層(45、51)は前記少なくとも1つの補完素子(43、49)が前記本体(41)へ取り付けられる領域全体内に存在することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ(3)。
- 前記本体(41)は前記光誘導部分の少なくとも領域上に表面層(53、55、59、61、71、73)を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ(3)。
- 前記本体(41)の前記表面層は、前記第1の屈折率または前記第1の屈折率と1000分の5以上の差がない屈折率を有する材料で作られた前記粘着性または固体中間層に隣接する少なくとも1つの層(53、55、59、61)を含むことを特徴とする請求項7に記載の眼鏡レンズ(3)。
- 前記本体の前記表面層は複数の層(71、73)からなり、
-前記複数の層(71、73)は、その屈折率が前記第2の屈折率n2より大きい材料からなり、
-前記粘着性または固体中間層(51)に隣接する層は、前記第1の屈折率n1または前記第1の屈折率n1 と1000分の5以上の差がない屈折率を有する材料からなり、
-前記複数の層の前記屈折率は、前記粘着性または固体中間層(51)に隣接する前記層から増加することを特徴とする請求項8に記載の眼鏡レンズ(3)。 - 前記本体の前記表面層は屈折率勾配を有する材料からなり、最低屈折率が前記第1の屈折率n1に対応し、前記表面層は前記最低屈折率で前記粘着性または固体中間層(51)に隣接するように設けられることを特徴とする請求項7に記載の眼鏡レンズ(3)。
- 膜(57)または成形部が、前記粘着性または固体中間層(51)と前記本体(41)間、または前記粘着性または固体中間層(51)と前記本体(41)の前記表面層(55)間に存在することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ(3)。
- 前記粘着性または固体中間層(45、51)の前記材料および/または表面層(53、55、59、6、73)の材料は接着剤または接着剤群であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ(3)。
- 前記眼鏡レンズが、前記粘着性または固体中間層(45、51)の前記材料が塗布される担体材(57)であって、前記本体(41)の前記内面(13)および/または前記外面(17)へ適用される前記担体材(57)をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ(3)。
- 前記本体(41)の前記内面(13)および/または前記外面(17)の前記少なくとも1つの反射部分(R1、R2、R3、R4)は自由形式(63、65)を有することを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ(3)。
- 前記粘着性または固体中間層(45、51)は一様な厚さを有し、キャッピング層(67、69)が、前記本体(41)から離れる方向に向く前記粘着性または固体中間層(45、51)の側に貼り付けられ、前記キャッピング層は前記本体(41)の前記材料または第4の屈折率を有する材料からなり、ここで、前記第4の屈折率は前記第1の屈折率n1 と1000分の5以上の差がない屈折率であり、前記キャッピング層(67、69)は、第1の中間層(45、51)から離れる方向に向く側に光学的に平面の球面を有することを特徴とする請求項14に記載の眼鏡レンズ(3)。
- 画像生成器(21)上に提示される初期画像の仮想画像を生成する撮像光学ユニットであって、請求項1乃至15のいずれか一項に記載の少なくとも1つの眼鏡レンズ(3)を含むことを特徴とする撮像光学ユニット。
- 請求項16に記載の少なくとも1つの撮像光学ユニットを含むことを特徴とする一対のスマート眼鏡。
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