JP2019517018A - ヘッドマウント結像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (37)
- 光学系であって、
投射される画像を示す入力光を受光し、前記入力光を全内部反射によって導き、出力経路に沿って所定の方向に伝播するよう前記基板から光を分離するように構成された光を伝える導波路基板と、
前記出力経路に配置され、前記導波路基板の表面の少なくとも一部とインターフェースする少なくとも1つの透明な光学素子とを具え、
前記導波路基板の表面の少なくとも一部と前記光学素子の表面との間の界面領域は、光を伝える導波路基板内における光の伝播の全内部反射条件を維持しつつ、前記導波路基板と前記光学素子との間の光結合を提供するように構成されたパターン形成界面であることを特徴とする光学系。 - 請求項1に記載の光学系において、前記パターン形成界面は、前記導波路基板の表面の少なくとも一部の表面レリーフによって形成されることを特徴とする光学系。
- 請求項1に記載の光学系において、前記パターン形成界面は、前記光学素子の表面上の表面レリーフによって形成されることを特徴とする光学系。
- 請求項1に記載の光学系において、前記パターン形成界面は、パターン形成された表面を有し、前記導波路基板の表面の少なくとも一部と前記光学素子との間に位置するエアギャップフィルムによって形成されることを特徴とする光学系。
- 請求項4に記載の光学系において、前記エアギャップフィルムは、前記パターン形成された表面が前記光学素子に面するように、前記導波路基板の少なくとも一部に取り付けられた実質的にパターン形成されていない表面によるものであることを特徴とする光学系。
- 請求項4に記載の光学系において、前記エアギャップフィルムは、前記パターン形成された表面が前記導波路基板の少なくとも一部に面するように、前記光学素子の表面に取り付けられた実質的にパターン形成されていないベース表面によるものであることを特徴とする光学系。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の光学系において、前記パターン形成界面のパターンは、突起とこれらの突起に面する前記導波路基板の光学素子の表面との間にエアポケットを形成する、突起のアレイを含むことを特徴とする光学系。
- 請求項7に記載の光学系において、前記突起は、誘電材料を含むことを特徴とする光学系。
- 請求項7または8に記載の光学系において、前記突起の断面形状が、当該突起の基部から遠位端に向かって前記基部からの距離の関数として徐々に変化するように各突起が構成されていることを特徴とする光学系。
- 請求項9に記載の光学系において、前記断面は、前記基部における突起の誘電材料の量が最大となるように、前記基部から前記遠位端に向かって徐々に減少することを特徴とする光学系。
- 請求項10に記載の光学系において、前記遠位端における前記突起の誘電材料の量が最小限となることを特徴とする光学系。
- 請求項10に記載の光学系において、前記突起の誘電材料の比例部分は、前記基部における実質的に1に等しいものから、前記遠位端における実質的にゼロに等しいものへと減少することを特徴とする光学系。
- 請求項10乃至12のいずれかに記載の光学系において、前記突起の長さは、1ミクロン未満であることを特徴とする光学系。
- 請求項10乃至13のいずれかに記載の光学系において、前記突起の遠位端における実効屈折率が、空気の屈折率と実質的に等しいことを特徴とする光学系。
- 請求項1乃至14のいずれかに記載の光学系において、前記パターン形成界面は、周期的なパターンを含むことを特徴とする光学系。
- 請求項1乃至15のいずれかに記載の光学系において、前記パターン形成界面は、モスアイの構成を有することを特徴とする光学系。
- 請求項1乃至16のいずれかに記載の光学系において、前記光学素子は、平坦な透明基板であることを特徴とする光学系。
- 請求項1乃至17のいずれかに記載の光学系において、前記光学素子がコリメートモジュールであることを特徴とする光学系。
- 請求項1乃至18のいずれかに記載の光学系において、前記光学素子がレンズであることを特徴とする光学系。
- 請求項1乃至19のいずれかに記載の光学系において、さらに、追加のパターン形成界面を介して前記導波路基板の表面の別の部分に光学的に結合された追加の光学素子を具えることを特徴とする光学系。
- 請求項20に記載の光学系において、前記パターン形成界面は、前記導波路基板の対向する面にそれぞれ関連付けられていることを特徴とする光学系。
- 請求項21に記載の光学系において、前記光学素子は、ユーザの眼に投影される画像を示す光波をそれぞれ結像するとともに、ユーザの目に外部シーンを結像する役割を果たすレンズであることを特徴とする光学系。
- 請求項1乃至22のいずれかに記載の光学系において、前記光学素子が、前記パターン形成界面に面する実質的に平坦な表面を有する少なくとも1つのレンズを含むことを特徴とする光学系。
- 請求項1乃至23のいずれかに記載の光学系において、前記導波路基板および前記少なくとも1つの光学素子は、眼鏡フレーム内に組み込まれていることを特徴とする光学系。
- 請求項1乃至24のいずれかに記載の光学系において、前記導波路基板および前記少なくとも1つの光学素子は、周辺接着技術を用いて共に埋め込まれていることを特徴とする光学系。
- 請求項1乃至25のいずれかに記載の光学系において、前記導波路基板と前記光学素子とが一体的に埋め込まれていることを特徴とする光学系。
- 請求項1乃至26のいずれかに記載の光学系において、前記導波路基板が、前記光波を前記基板から分離させるための少なくとも1つの部分反射面を含むことを特徴とする光学系。
- 請求項27に記載の光学系において、前記少なくとも1つの部分反射面は、前記導波路基板の主面に対して傾斜していることを特徴とすることを特徴とする光学系。
- 請求項27または28に記載の光学系において、前記部分反射面は、(i)回折素子として構成されている;(ii)実質的に平坦な表面である;(iii)曲面である、のうちいずれか1の構成を有することを特徴とする光学系。
- 請求項1乃至29のいずれかに記載の光学系において、内部反射によって光波を前記導波路基板に結合するための少なくとも1つの光学素子を具え、当該少なくとも1つの光学素子が回折素子であることを特徴とする光学系。
- 拡張現実システムであって、請求項1乃至30のいずれかに記載の光学系と、拡張画像を示す光を生成する画像生成装置と、前記光を受け取り、その光を示すコリメートされた光波を導波路基板の方に向けるためのコリメートモジュールとを具えることを特徴とする拡張現実システム。
- ヘッドアップディスプレイシステムであって、請求項1乃至30のいずれかに記載の光学系と、投影される画像を示す光を生成する画像生成装置と、前記光を受け取り、その光を示すコリメートされた光波を導波路基板の方に向けるためのコリメートモジュールとを具えることを特徴とするヘッドアップディスプレイシステム。
- 請求項1乃至30のいずれかに記載の光学系を具えることを特徴とする電子機器。
- 請求項33に記載の電子機器であって、スマートフォン装置であることを特徴とする電子機器
- 請求項33に記載の電子機器であって、スマート・ウォッチ・デバイスであることを特徴とする電子機器。
- 請求項33に記載の電子機器において、前記光学素子がタッチスクリーンであることを特徴とする電子機器。
- 請求項1乃至30のいずれかに記載の光学系で使用するための光モジュールであって、前記導波路構造は前記導波路の表面の少なくとも一部に少なくとも1つのパターン形成界面を有することを特徴とする光モジュール。
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