JPWO2021014245A5

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Publication number: JPWO2021014245A5
Application number: JP2022504055A
Authority: JP
Publication date: 2023-07-07

Description

本開示のいくつかの態様では、眼追跡システムが光学システム（２００）内に提供されてもよい。眼追跡システムは、観察者（１１０）の眼に向かって約７５０ｎｍから約１０００ｎｍまで延びる第２の波長範囲で光（１５１、１５２）を放射するように構成された少なくとも１つの光源（１５０）を含む。いくつかの態様では、少なくとも１つの光源（１５０）は、第１及び第２のレンズ（１０、２０）の組み合わせの一方の側に配置されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光源（１５０）は、第２のレンズ（２０）に近接して配置されてもよい。眼は、放射された光を反射された放射光（１５３、１５４）として反射し、少なくとも１つの検出器（１６０）は、反射された放射光（１５３、１５４）を検出するように構成されている。いくつかの態様では、少なくとも１つの検出器（１６０）は、第１及び第２のレンズ（１０、２０）の組み合わせの反対側に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、光学システムは、画像（１０１）を放射するように構成されたディスプレイ（１００）を含み、ディスプレイは少なくとも１つの検出器（１６０）を含み、光学システムは、観察者（１１０）が観察するために、放射された画像の拡大された仮想画像（２０１）を表示するように構成されている。以下、例示的実施形態を示す。
［項目１］
ディスプレイによって放射された画像の拡大された仮想画像を観察者に表示する光学システムであって、
互いに反対側の第１及び第２の主表面を含む第１のレンズと、
互いに反対側の第３及び第４の主表面を含む第２のレンズと、
前記第２の主表面上に配置され、かつ前記第２の主表面に適合している反射偏光子であって、第１の偏光状態を実質的に透過し、直交する第２の偏光状態を実質的に反射する、反射偏光子と、
前記第３の主表面上に配置され、かつ前記第３の主表面に適合している光学ラミネートと、を備え、
前記第３の主表面及び前記第２の主表面が互いに対向し、エアギャップによって離間されており、前記第２の主表面が前記第３の主表面に向かって凹状であり、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズのそれぞれが、約４００ｎｍから約７００ｎｍまで延びる第１の波長範囲内の少なくとも第１の波長において約２５ｎｍ超のリターダンスを有し、
前記光学ラミネートが、
前記第１の偏光状態を実質的に透過し、前記第２の偏光状態を実質的に吸収する、吸収偏光子と、
第１のリターダ層と、
前記吸収偏光子と前記第１のリターダ層との間に配置された部分反射体であって、前記第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長に対して、少なくとも３０％の光反射率及び少なくとも３０％の光透過率を有する、部分反射体と、
前記吸収偏光子と前記部分反射体との間に配置された第２のリターダ層と、を含み、
前記第１のリターダ層及び前記第２のリターダ層のそれぞれが、前記第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長において実質的に４分の１波長リターダであり、前記吸収偏光子が、前記第３の主表面により近接して配置されており、前記第１のリターダ層が、前記第３の主表面からより遠くに配置されている、光学システム。
［項目２］
前記第３の主表面が前記第２の主表面に向かって凸状であり、前記第１及び第２のレンズのそれぞれの前記リターダンスが、前記少なくとも前記第１の波長において約１００ｎｍ超であり、前記第１の波長範囲において、前記第１及び第２のレンズのうちの少なくとも１つが、青色波長において赤色波長よりも大きなリターダンスを有し、前記第１の波長を有する実質的な垂直入射光に対して、前記反射偏光子が、前記第１の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも６０％を透過し、前記第２の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも６０％を反射する、項目１に記載の光学システム。
［項目３］
前記第１の波長を有する実質的な垂直入射光に対して、前記反射偏光子が、前記第１の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも８０％を透過し、前記第２の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも８０％を反射し、前記吸収偏光子が、前記第１の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも８０％を透過し、前記第２の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも８０％を吸収し、前記第３の主表面が、前記第２の主表面と実質的に同心であり、前記第２の主表面よりも小さい直径を有する、項目１に記載の光学システム。
［項目４］
前記第１～第４の主表面が互いに実質的に同心であり、前記第１の波長を有する実質的な垂直入射光の場合、前記部分反射体が、前記第１及び第２の偏光状態のそれぞれに対して少なくとも４０％の光反射率及び少なくとも４０％の光透過率を有し、前記第１の波長を有する実質的な垂直入射光の場合、前記部分反射体が、約７５０ｎｍから約１０００ｎｍまで延びる第２の波長範囲内の少なくとも１つの波長に対して少なくとも３０％の光反射率及び少なくとも３０％の光透過率を有し、前記第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、約７５０ｎｍから約１０００ｎｍまで延びる第２の波長範囲内の少なくとも１つの波長において実質的に４分の１波長リターダである、項目１に記載の光学システム。
［項目５］
前記第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長において実質的に４分の１波長リターダである第３のリターダと、前記第１のレンズと前記第３のリターダとの間に配置され、前記第１の偏光状態を実質的に透過し、前記第２の偏光状態を実質的に吸収する第２の吸収偏光子と、
眼追跡システムであって、
前記観察者の眼に向かって約７５０ｎｍから約１０００ｎｍまで延びる第２の波長範囲内の光を放射するように構成された少なくとも１つの光源であって、前記眼が、前記放射された光を反射された放射光として反射する、少なくとも１つの光源と、
前記反射された放射光を検出するように構成された少なくとも１つの検出器であって、前記少なくとも１つの光源が、前記第１及び第２のレンズの組み合わせの一方の側に配置され、前記少なくとも１つの検出器が、前記第１及び第２のレンズの前記組み合わせの反対側に配置され、前記少なくとも１つの光源が、前記第２のレンズに近接して配置されている、少なくとも１つの検出器と、を含む、眼追跡システムと、
画像を放射するように構成されたディスプレイであって、前記光学システムが、観察者が観察するために前記放射された画像の拡大された仮想画像を表示するように構成され、中に前記少なくとも１つの検出器を含む、ディスプレイと、を更に備える、項目１に記載の光学システム。
［項目６］
ディスプレイによって放射された画像の拡大された仮想画像を観察者に表示する光学システムであって、
互いに対向し、エアギャップによって離間された第１及び第２のレンズであって、前記第１及び第２のレンズのそれぞれが、約４００ｎｍから約７００ｎｍまで延びる第１の波長範囲内の少なくとも第１の波長において約２５ｎｍ超のリターダンスを有する、第１及び第２のレンズと、
前記第１及び第２のレンズの主表面上に配置され、かつ前記第１及び第２のレンズの主表面に適合している反射偏光子であって、第１の偏光状態を実質的に透過し、直交する第２の偏光状態を実質的に反射する、反射偏光子と、
前記第１及び第２のレンズの主表面上に配置され、かつ前記第１及び第２のレンズの主表面に適合している部分反射体であって、前記第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長に対して、少なくとも３０％の光反射率及び少なくとも３０％の光透過率を有する、部分反射体と、
前記第１のレンズの主表面と前記第２のレンズの主表面との間に配置された第１及び第２のリターダ層であって、前記ディスプレイによって放射され、前記第１及び第２のリターダ層のうちの一方に第１の入射角で入射し、かつ前記第１及び第２のリターダ層のうちの他方に向かって伝搬する透過光線として前記リターダ層によって透過される、各光線に対して、前記透過光線の少なくとも第１の部分が、前記第１の入射角に実質的に等しい第２の入射角で、前記第１及び第２のリターダ層のうちの他方に入射する、第１及び第２のリターダ層と、を備える、光学システム。
［項目７］
前記第１及び第２の入射角が互いに５度又は２度以内であり、前記透過光線の第２の部分が、前記第１及び第２の入射角とは異なる第３の入射角で前記第１及び第２のリターダ層のうちの他方に入射し、前記第３の入射角と前記第１の入射角との間の差が約１０度超であり、前記透過光線の前記第２の部分が、前記第１及び第２のリターダ層のうちの他方に入射し、前記部分反射体及び前記反射偏光子のうちの一方によって最初に反射された後、次いで前記部分反射体及び前記反射偏光子のうちの他方によって反射される、項目６に記載の光学システム。
［項目８］
前記第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、約４２０ｎｍから約６７０ｎｍまでの波長に対する４分の１波長リターダではなく、前記第１及び第２のリターダ層のうちの一方によって透過されて前記第１及び第２のリターダ層のうちの他方に向かい、前記第１及び第２のリターダ層のうちの他方によって透過される、それぞれの放射された光線に対して、前記第１及び第２のリターダ層のうちの一方が、前記放射された光線にリターデーションを加え、前記第１及び第２のリターダ層のうちの他方が、前記放射された光線からリターデーションを減じる、項目６に記載の光学システム。
［項目９］
第１及び第２のレンズを備える光学システムであって、各レンズが、少なくとも１つの可視波長に対して約０．０２超の複屈折を有し、前記第１のレンズの第１の主表面及び前記第２のレンズの第２の主表面が、それらの間に光学空洞を画定し、前記光学空洞が、空気で実質的に充填されており、
前記第１のレンズの前記第１の主表面上に配置され、かつ前記第１の主表面に適合している反射偏光子であって、第１の偏光状態を実質的に透過し、直交する第２の偏光状態を実質的に反射する、反射偏光子と、
前記第２のレンズの前記第２の主表面上に配置され、かつ前記第２の主表面に適合している光学ラミネートであって、
前記第１の偏光状態を実質的に透過し、前記第２の偏光状態を実質的に吸収する、吸収偏光子と、
第１のリターダ層と、
前記吸収偏光子と前記第１のリターダ層との間に配置された部分反射体であって、約４００ｎｍから約７００ｎｍまで延びる第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長に対して、少なくとも３０％の光反射率及び少なくとも３０％の光透過率を有する、部分反射体と、
前記吸収偏光子と前記部分反射体との間に配置された第２のリターダ層と、を含み、
前記第１及び第２のリターダ層のそれぞれが、前記第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長において実質的に４分の１波長リターダであり、前記吸収偏光子が、前記第２の主表面に、より近接して配置されており、前記第１のリターダ層が、前記第２の主表面から、より遠くに配置されている、光学ラミネートと、を備える、光学システム。
［項目１０］
湾曲した光学ラミネートであって、
第１の偏光状態を実質的に透過し、直交する第２の偏光状態を実質的に吸収する、吸収偏光子と、
第１のリターダ層と、
前記吸収偏光子と前記第１のリターダ層との間に配置された部分反射体であって、約４００ｎｍから約７００ｎｍまで延びる第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長に対して、少なくとも３０％の光反射率及び少なくとも３０％の光透過率を有する、部分反射体と、
前記吸収偏光子と前記部分反射体との間に配置された第２のリターダ層と、を備え、
前記第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、前記第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長において実質的に４分の１波長リターダであり、前記光学ラミネートが、一体型光学ラミネートであり、相互に直交する方向に沿って湾曲している、光学ラミネート。

Claims

ディスプレイによって放射された画像の拡大された仮想画像を観察者に表示する光学システムであって、
互いに反対側の第１及び第２の主表面を含む第１のレンズと、
互いに反対側の第３及び第４の主表面を含む第２のレンズと、
前記第２の主表面上に配置され、かつ前記第２の主表面に適合している反射偏光子であって、第１の偏光状態を実質的に透過し、直交する第２の偏光状態を実質的に反射する、反射偏光子と、
前記第３の主表面上に配置され、かつ前記第３の主表面に適合している光学ラミネートと、を備え、
前記第３の主表面及び前記第２の主表面が互いに対向し、エアギャップによって離間されており、前記第２の主表面が前記第３の主表面に向かって凹状であり、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズのそれぞれが、約４００ｎｍから約７００ｎｍまで延びる第１の波長範囲内の少なくとも第１の波長において約２５ｎｍ超のリターダンスを有し、
前記光学ラミネートが、
前記第１の偏光状態を実質的に透過し、前記第２の偏光状態を実質的に吸収する、吸収偏光子と、
第１のリターダ層と、
前記吸収偏光子と前記第１のリターダ層との間に配置された部分反射体であって、前記第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長に対して、少なくとも３０％の光反射率及び少なくとも３０％の光透過率を有する、部分反射体と、
前記吸収偏光子と前記部分反射体との間に配置された第２のリターダ層と、を含み、
前記第１のリターダ層及び前記第２のリターダ層のそれぞれが、前記第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長において実質的に４分の１波長リターダであり、前記吸収偏光子が、前記第３の主表面により近接して配置されており、前記第１のリターダ層が、前記第３の主表面からより遠くに配置されている、光学システム。
ディスプレイによって放射された画像の拡大された仮想画像を観察者に表示する光学システムであって、
互いに対向し、エアギャップによって離間された第１及び第２のレンズであって、前記第１及び第２のレンズのそれぞれが、約４００ｎｍから約７００ｎｍまで延びる第１の波長範囲内の少なくとも第１の波長において約２５ｎｍ超のリターダンスを有する、第１及び第２のレンズと、
前記第１及び第２のレンズの主表面上に配置され、かつ前記第１及び第２のレンズの主表面に適合している反射偏光子であって、第１の偏光状態を実質的に透過し、直交する第２の偏光状態を実質的に反射する、反射偏光子と、
前記第１及び第２のレンズの主表面上に配置され、かつ前記第１及び第２のレンズの主表面に適合している部分反射体であって、前記第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長に対して、少なくとも３０％の光反射率及び少なくとも３０％の光透過率を有する、部分反射体と、
前記第１のレンズの主表面と前記第２のレンズの主表面との間に配置された第１及び第２のリターダ層であって、前記ディスプレイによって放射され、前記第１及び第２のリターダ層のうちの一方に第１の入射角で入射し、かつ前記第１及び第２のリターダ層のうちの他方に向かって伝搬する透過光線として前記リターダ層によって透過される、各光線に対して、前記透過光線の少なくとも第１の部分が、前記第１の入射角に実質的に等しい第２の入射角で、前記第１及び第２のリターダ層のうちの他方に入射する、第１及び第２のリターダ層と、を備える、光学システム。
第１及び第２のレンズを備える光学システムであって、各レンズが、少なくとも１つの可視波長に対して約０．０２超の複屈折を有し、前記第１のレンズの第１の主表面及び前記第２のレンズの第２の主表面が、それらの間に光学空洞を画定し、前記光学空洞が、空気で実質的に充填されており、
前記第１のレンズの前記第１の主表面上に配置され、かつ前記第１の主表面に適合している反射偏光子であって、第１の偏光状態を実質的に透過し、直交する第２の偏光状態を実質的に反射する、反射偏光子と、
前記第２のレンズの前記第２の主表面上に配置され、かつ前記第２の主表面に適合している光学ラミネートであって、
前記第１の偏光状態を実質的に透過し、前記第２の偏光状態を実質的に吸収する、吸収偏光子と、
第１のリターダ層と、
前記吸収偏光子と前記第１のリターダ層との間に配置された部分反射体であって、約４００ｎｍから約７００ｎｍまで延びる第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長に対して、少なくとも３０％の光反射率及び少なくとも３０％の光透過率を有する、部分反射体と、
前記吸収偏光子と前記部分反射体との間に配置された第２のリターダ層と、を含み、
前記第１及び第２のリターダ層のそれぞれが、前記第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長において実質的に４分の１波長リターダであり、前記吸収偏光子が、前記第２の主表面に、より近接して配置されており、前記第１のリターダ層が、前記第２の主表面から、より遠くに配置されている、光学ラミネートと、を備える、光学システム。
湾曲した光学ラミネートであって、
第１の偏光状態を実質的に透過し、直交する第２の偏光状態を実質的に吸収する、吸収偏光子と、
第１のリターダ層と、
前記吸収偏光子と前記第１のリターダ層との間に配置された部分反射体であって、約４００ｎｍから約７００ｎｍまで延びる第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長に対して、少なくとも３０％の光反射率及び少なくとも３０％の光透過率を有する、部分反射体と、
前記吸収偏光子と前記部分反射体との間に配置された第２のリターダ層と、を備え、
前記第１及び第２のリターダ層のうちの少なくとも１つが、前記第１の波長範囲内の少なくとも１つの波長において実質的に４分の１波長リターダであり、前記光学ラミネートが、一体型光学ラミネートであり、相互に直交する方向に沿って湾曲している、光学ラミネート。