JP6956414B2 - 重複ファセット - Google Patents
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Description
参照の便宜上、このセクションは、この文書中で使用される略語、頭文字、および短い定義の簡潔なリストを含む。このセクションは限定として考えられるべきではない。より詳細な説明は下記および適用可能な基準中で確認しうる。
1D − 一次元
2D − 二次元
CRT − 陰極線管
EMB − アイモーションボックス
FOV − 視野
HMD − ヘッドマウントディスプレイ
HUD − ヘッドアップディスプレイ
LCD − 液晶ディスプレイ
LOE − 光ガイド光学素子(light−guide optical element)
OLED − 有機発光ダイオードアレイ
SLM − 空間光変調器
TIR − 全内反射
図1は、従来の先行技術の折り畳み式光学系構造を例示し、基板(2)が表示源(4)によって照射されている。表示は、コリメート光学系(6)、例えばレンズ、によってコリメートされる。表示源(4)からの光は、主光線(11)が基板平面に平行になるように、第1の反射面(8)によって基板(2)へと連結される。第2の反射面(12)は、光を基板からビューアー(14)の眼に連結させる。この構成はコンパクトであるものの、この構成には重大な欠点がある。特に、非常に限られたFOVしか達成できない。
光線(42)の他の部分は、全内反射によって基板へと連結される。捕捉された光線は、点(44)で他の2つの部分反射面(22)によって基板から徐々に外連結される。第1の反射面(16)のコーティング特性は、必ずしも他の反射面(22)、(46)のコーティング特性と類似している必要はない。このコーティングは、金属性、二色性または金属性と二色性のハイブリッドのいずれかのより単純なビームスプリッタであり得る。同様に、ノンシースルーシステムの場合、最後の反射面(46)は単純なミラーであり得る。
ここで、非重複ファセットを備える導波路の概略図であり、画像の均一性に対する変化の効果を例示する、図10Aを参照されたい。知覚される不均一性のソースは、異なる視野における内部ファセットの重複の角度に関係する。この図面に例示される導波路(10)または(20)(図12のAおよび図12のB参照)の領域では、導波路は内部ファセットを含む(2つが最後のファセット(2515)および最初のファセット(2517)として示されている)。
外連結光のほとんどは、単一の内部ファセットから反射される。しかしながら、ファセットの縁部では、軸外の角度に非均一性がある。(実線の矢印でマークされる)左を指しているFOVの領域については、この角度では、最後のファセット(2515)および最初のファセット(2517)によって反射された光の間に有効な間隙が存在するため、従来の間隙領域(gap area)(2520)(一般に「アンダーラップ領域(underlapping area)」、「黒線(black line)」領域または「暗いストリップ(dark strip)」領域とも呼ばれる)は光を反射せず、その結果、暗いストリップが知覚される。一方で、(破線でマークしている)右へ外連結される光は、従来の明るい領域(2525)(一般に「部分的重複(partially overlapping)」領域、または「高強度(intense)」領域とも呼ばれる)を有し、その中では、ファセット(2515)および(2517)から反射された光の重複が存在し、その結果、導波路はほぼ2倍の光量を反射する。したがって、図10Aにおける非均一性は、FOVと目の位置の様々な領域中の伸長開口にわたって、およそ200%から0%の中間画像強度の間で変わるだろう。
付加的に又は代替的に、入射光(38)は画像に対応し、中央光線は画像の中心画素に対応する。
点(P11)におけるファセット(F11)のファセット終了部;
点(P12)におけるファセット(F11)の中間;
点(P14)におけるファセット(F11)のファセット開始部;
点(P12)におけるファセット(F12)のファセット終了部;
点(P14)におけるファセット(F12)の中間;
点(P14)におけるファセット(F13)のファセット終了部;及び
光線(38B)は点(P13)でファセット(F11)と(F12)を交差する。
Claims (23)
- 光学デバイスであって、
該光学デバイスは、
(a)導波路を含み、該導波路は、
(i)互いに平行な少なくとも1対の表面の第1の表面と、
(ii)光が前記導波路へ連結される第1の領域と、
(iii)ファセットの第1の配列を有し、
該ファセットは、
(A)(I)前記第1の領域の近位に配され、かつ、(II)前記第1の対の表面の
間の方向に第1の幅を有する、最初のファセットと、
(B)(I)前記第1の領域からのファセットの前記第1の配列の遠位端にあり、か
つ、(II)前記第1の対の表面の間の方向に第3の幅を有する、最後のファセットと、
(C)(I)前記最初のファセットと前記最後のファセットとの間にあり、かつ、(
II)前記第1の対の表面の間の方向に第2の幅を有する、1つ以上の中間のファセット
とを含み、
(b)前記ファセットの各々は、
(i)幅が前記ファセットの面内にあり、
(ii)少なくとも部分的に反射する面であり、
(iii)前記第1の対の表面に対して斜角であり、
(iv)前記ファセットの幅の近位側にファセット開始部を有し、および、
(v)前記ファセットの幅の遠位側にファセット終了部を有し、ならびに、
(c)幾何学的な投影は、前記導波路から外連結された名目上の光線の方向に前記第1の
対の表面の1つの上にあり、前記名目上の光線は前記導波路から連結された光の中心光線
であり、
(d)前記最後のファセットと前記1つ以上の中間のファセットの各々の幾何学的な投影
は、前記1つ以上の中間のファセットと前記最初のファセットに隣接するそれぞれの前記
幾何学的な投影に重複し、
(e)前記最後のファセットと前記1つ以上の中間のファセットの各々の前記ファセット
開始部の前記幾何学的な投影は、前記1つ以上の中間のファセットと前記最初のファセッ
トの隣接していないファセット終了部のそれぞれの前記幾何学的な投影に一致し、
(f)一致は前記導波路の少なくとも一部に沿っている、光学デバイス。 - 前記最初のファセットの前記第1の幅は、1つ以上の中間のファセットの前記第2の幅
未満である、請求項1に記載の光学デバイス。 - 多くの前記ファセットは、前記導波路から外連結された前記名目上の光線で交差し、前
記ファセットの数はファセットの前記第1の配列のすべてに対して一定である、請求項1
に記載の光学デバイス。 - 光は画像に相当し、前記中心光線は前記画像の中心からの中心光線である、請求項1に
記載の光学デバイス。 - 光は画像に相当し、前記中心光線は前記画像の中心ピクセルに相当する、請求項1に記
載の光学デバイス。 - 前記最後のファセットは実質的に名目上の反射率の100%である反射率を有し、前記
名目上の反射率は前記導波路の特定位置で必要とされる全反射である、請求項1に記載の
光学デバイス。 - 前記第3の幅は前記第2の幅未満である、請求項1に記載の光学デバイス。
- 前記第3の幅は実質的に前記第2の幅の半分である、請求項7に記載の光学デバイス。
- 前記1つ以上の中間のファセットは、
(a)1、
(b)2、
(c)3、
(d)4、
(e)5、および、
(f)複数、
からなる群から選択される、請求項1に記載の光学デバイス。 - 一定数のファセットは、前記第1の対の表面の1つによって前記導波路からの光連結の
名目上の観察点へ向かう視線において重複する、請求項1に記載の光学デバイス。 - ファセットの前記第1の配列の複数の前記ファセットの1つのファセットの幅は、ファ
セットの前記第1の配列の前記複数のファセットの隣接する1つのファセットの幅に対し
て単調に変わる、請求項1に記載の光学デバイス。 - ファセットの前記第1の配列の1対の隣接するファセット間の間隔は、ファセットの前
記第1の配列の別の対の隣接するファセット間の隣接する間隔に対して変わる、請求項1
に記載の光学デバイス。 - 前記間隔は単調に変わる、請求項12に記載の光学デバイス。
- 前記第1の領域からの光の伝播は、光の少なくとも一部が、前記1つ以上の中間のファ
セットの1つに当たる前に、前記最初のファセットに当たるような状態である、請求項1
に記載の光学デバイス。 - 隣接するファセット間の間隔は、前記導波路へ連結する光のコヒーレンス長よりも大き
い、請求項1に記載の光学デバイス。 - (a)前記第1の幅は、前記第2の幅と実質的に等しく、および、
(b)前記最初のファセットは、隣接する中間のファセットの前記幾何学的な投影と重
複していない前記最初のファセットの前記幾何学的な投影に対応する第1の部分を有する
、請求項1に記載の光学デバイス。 - 前記第1の部分は光に対して透過性である、請求項16に記載の光学デバイス。
- 前記第1の部分は、隣接するファセットの反射率の実質的に2倍の反射率を有する、請
求項16に記載の光学デバイス。 - 前記ファセットの各々は前記ファセット全体で均一な部分反射率を有する、請求項1に
記載の光学デバイス。 - 前記ファセットの1つ以上の反射率は、別の1つ以上のファセットの別の反射率とは異
なる、請求項1に記載の光学デバイス。 - 前記導波路はさらに、
(a)互いに平行で、かつ、前記第1の対の表面とは平行ではない、第2の対の表面を有
し、
(b)前記ファセットは、画像が第1の対と第2の対の表面の両方へ傾斜した連結角度で
伝播の当初の方向を伴って前記第1の領域の前記導波路へ連結されるとき、画像が前記導
波路に沿って4回の折り畳み内反射の分だけ進む、ように構成される、請求項1に記載の
光学デバイス。 - 前記第2の対の表面は前記第1の対の表面に垂直である、請求項21に記載の光学デバ
イス。 - 前記ファセットの各々は前記第2の対の表面に対して斜角である、請求項21に記載の
光学デバイス。
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