JP7285579B2 - 拡張現実装置、およびそのための光学系 - Google Patents
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Description
画像投射源と、
前記画像投射源に隣接するビームスプリット側と前記画像投射源の反対側を向く透過側とを有する偏光ビームスプリッタであって、前記偏光ビームスプリッタは、前記画像源から放射された光が、前記ビームスプリット側に非垂直方向に入射し得るとともにこれにより少なくとも部分的に反射し得るように配置され、前記偏光ビームスプリッタは、光が前記ビームスプリット側に入射すると、第1方向に偏光した偏光成分が前記偏光ビームスプリッタを通過して前記透過側を透過するように、かつ、前記第1方向に対して垂直な第2方向に偏光した偏光成分が前記ビームスプリット側から反射するように構成される、前記偏光ビームスプリッタと、を備え、
前記光学系は、前記画像投射源と前記偏光ビームスプリッタのビームスプリット側との間に配置された偏光子をも備え、前記偏光子は、前記第2方向に偏光した偏光を透過させるとともに、前記第1方向に偏光した偏光を吸収するように構成される。
画像投射源と、
前記画像投射源に隣接するビームスプリット側と前記画像投射源の反対側を向く透過側とを有する偏光ビームスプリッタと、
前記ビームスプリット側に隣接する第1波長板であって、前記偏光スプリッタは、前記画像投射源から放射された光が前記ビームスプリット側に非垂直方向に入射し得るとともに少なくとも部分的に反射して前記第1波長板に向かい得るように配置されている、前記第1波長板と、
反射光の光路において前記第1波長板の下流に配置されたセミリフレクタであって、前記偏光ビームスプリッタは、前記画像投射源からの光が前記ビームスプリット側に入射すると、第1方向に偏光した偏光成分が前記偏光ビームスプリッタを通過してその前記透過側を透過するように、かつ前記第1方向に対して垂直な第2方向に偏光した偏光成分が前記ビームスプリット側から反射して前記第1波長板に向かうように構成される、前記セミリフレクタと、
を備え、
前記光学系は、第2波長板および偏光子であって、当該順序で前記セミリフレクタの遠位側に配置された第2波長板および偏光子をも備え、前記第2波長板は、そこに円偏光が入射すると、そこから直線偏光が出射し得るように構成されるとともに、前記偏光子は、前記出射した直線偏光を吸収するように構成され、前記第1および/または第2波長板は、好適には1/4波長板である。
このようにして、画像光が拡張現実装置のセミリフレクタ側から出射する可能性が排除または軽減され得る。ユーザのプライバシーおよび対話が改善され得る。その一方で、セミリフレクタを介して遠位側に放射された光であって、保護シートで部分的に反射して最終的に人の目に入射する光により引き起こされる迷光または「ゴースト」の影響を排除または軽減することができる。
前記第2波長板および前記偏光子の横手方向における輪郭は、前記セミリフレクタの湾曲形状に実質的に追従する。
画像投射源と、
画像投射源に隣接するビームスプリット側と画像投射源の反対側を向く透過側とを有するスプリッタと、
ビームスプリット側に隣接する波長板と、
セミリフレクタと、
を備え、
スプリッタは、画像投射源から放射された光がビームスプリット側に非垂直方向に入射し得るとともに、少なくとも部分的に反射して波長板に向かい得るように配置され、
セミリフレクタは、反射光路において波長板の下流に配置される拡張現実(AR)装置のための光学系であって、
スプリッタは、画像投射源から放射された光がビームスプリット側に入射すると、第1方向に偏光した偏光成分がスプリッタを通過して透過側を透過するように、かつ第1方向に対して垂直な第2方向に偏光した偏光成分がビームスプリット側で反射して波長板に向かうように構成され、
スプリッタは、光が透過側に入射すると、光の第1方向に偏光した偏光成分がスプリッタを通過してビームスプリット側から透過し得るように、かつ光の第2方向に偏光した偏光成分がスプリッタに吸収され得るようにも構成される光学系が提供される。波長板は、好適には1/4波長板である。したがって、画像源から放射されて人の目に入射する光のエネルギーを増加させることがでる。また人の目に入射する不要光を、周囲光を除いて遮断または低減することができる。これにより、画質および鮮明度を向上させ得るとともに、AR装置の消費電力が削減され得る。
画像投射源と、
スプリッタであって、画像投射源に隣接するビームスプリット側と画像投射源の反対側を向く透過側とを有するスプリッタと、
セミリフレクタであって、前記セミリフレクタは、ビームスプリット側に隣接して配置されるとともに、画像投射源から放射された光がビームスプリット側で反射する光路においてビームスプリット側の下流に配置され、前記スプリッタは、画像投射源から放射された光がビームスプリット側により部分的に反射して前記セミリフレクタに向かい得るように配置される、前記セミリフレクタと、
を備え、
前記セミリフレクタは、基板と、基板の遠位側表面上のセミ反射フィルムと、を備えている。
Claims (36)
- AR装置用の光学系であって、
画像投射源と、
前記画像投射源に隣接するビームスプリット側と前記画像投射源の反対側を向く透過側とを有する偏光ビームスプリッタであって、前記偏光ビームスプリッタは、前記画像投射源から放射された光が、前記ビームスプリット側に非垂直方向に入射し得るとともに前記ビームスプリット側により少なくとも部分的に反射し得るように配置され、前記偏光ビームスプリッタは、光が前記ビームスプリット側に入射すると、第1方向に偏光した偏光成分が前記偏光ビームスプリッタを通過して前記透過側を透過するように、かつ、前記第1方向に対して垂直な第2方向に偏光した偏光成分が前記ビームスプリット側から反射するように構成されている、前記偏光ビームスプリッタと、
を備え、
前記光学系は、偏光子をさらに備え、前記偏光子は、前記第2方向に偏光した偏光を透過させるとともに、前記第1方向に偏光した偏光を吸収するように構成されており、
前記画像投射源は、光を照射するために制御される画像源と、前記照射された光を合焦させるレンズとを含み、前記偏光子は、前記画像源と前記レンズとの間に位置し、
前記画像投射源は、前記画像源と前記レンズとの間に位置する整合部を含み、前記整合部は、空気ではない屈折率が1より大きな光透過性の媒体により形成され、前記偏光子は、前記画像源と前記整合部との間、あるいは前記整合部と前記レンズとの間に位置しており、
前記画像源、前記偏光子、および前記レンズは一体に接着されており、
前記画像投射源は、前記画像源から放射された光の光路に配置されて前記画像源から放射された光線をコリメートすること、成形すること、および/または結合することを行うビーム成形素子を含み、前記ビーム成形素子は前記レンズから形成されており、前記整合部は、液体および/または液晶媒体により形成され、前記画像投射源は、液体および/または液晶媒体を前記画像源と前記ビーム成形素子との間に封止するシール構造を含み、
前記ビーム成形素子を形成する前記レンズの媒質の屈折率と前記整合部の媒質の屈折率との差が、前記ビーム成形素子を形成する前記レンズの媒質の屈折率と空気の屈折率との差より小さく、
前記シール構造は、前記画像源との間にシールがもたらされるように前記画像源に接着されたシールフレームを備え、前記シールフレームと前記ビーム成形要素をなす前記レンズとの間のシールは、それらの間のインレー係合によりもたらされる、光学系。 - 前記第2方向に偏光した偏光が前記画像投射源から放射されるように、前記偏光子は前記画像投射源に一体化されている、請求項1に記載の光学系。
- 前記光学系は、
前記ビームスプリット側に隣接する波長板であって、前記画像投射源から放射された前記光は、前記ビームスプリット側により少なくとも部分的に反射して前記波長板に向かうことができる、前記波長板と、
反射光の光路において前記波長板の下流に配置されたセミリフレクタと、を更に備え、
前記波長板は1/4波長板である、
請求項1または2に記載の光学系。 - 前記波長板は、前記セミリフレクタの近位側表面に付着された位相差フィルムである、請求項3に記載の光学系。
- 前記偏光子は、反射光の光路を損なわないように配置されている、請求項3または4に記載の光学系。
- 前記偏光子は、前記画像源および前記レンズのうちの一方に接着されている、請求項1から5のうちのいずれか一項に記載の光学系。
- 前記偏光子は偏光フィルムである、請求項6に記載の光学系。
- 前記偏光子は、前記レンズの表面に付着された偏光フィルムである、請求項7に記載の光学系。
- 前記整合部、前記偏光子、および前記レンズは一体に接着されているか、またはこれに代えて、前記偏光子は、前記画像源、前記整合部、および前記レンズのうちの1つに接着されている、請求項8に記載の光学系。
- 前記偏光子は偏光フィルムである、請求項8または9に記載の光学系。
- 前記光学系は、追加の波長板および追加の偏光子であって、当該順序で前記セミリフレクタの遠位側に配置された追加の波長板および追加の偏光子を更に備え、前記追加の波長板は、それに円偏光が入射すると、直線偏光を出射し得るように構成されるとともに、前記追加の偏光子は、前記出射した直線偏光を吸収するように構成され、前記追加の波長板は、1/4波長板である、請求項3から10のうちのいずれか一項に記載の光学系。
- 前記追加の波長板は、それに円偏光が入射すると、前記第1方向に偏光した偏光成分が出射し得るように構成され、前記追加の偏光子は、前記第1方向に偏光した前記偏光成分を吸収するように構成される、請求項11に記載の光学系。
- 前記追加の波長板は、それに円偏光が入射すると、前記第2方向に偏光した偏光成分が出射し得るように構成され、前記追加の偏光子は、前記第2方向に偏光した前記偏光成分を吸収するように構成されている、請求項11に記載の光学系。
- 前記セミリフレクタは、透明基板と、前記基板の表面に付着されたセミ反射フィルムと、を備えている、請求項11から13のうちのいずれか一項に記載の光学系。
- 前記追加の波長板と前記追加の偏光子とは、一体に接着されている、請求項11から14のうちのいずれか一項に記載の光学系。
- 前記セミリフレクタは湾曲したセミリフレクタであり、前記追加の波長板および前記追加の偏光子の横手方向における輪郭は、前記セミリフレクタの湾曲形状に実質的に追従している、請求項15に記載の光学系。
- 前記セミリフレクタは湾曲したセミリフレクタであり、前記追加の波長板および前記追加の偏光子の、前記横手方向に対して実質的に垂直な長手方向における輪郭は、前記セミリフレクタの湾曲形状に実質的に追従している、請求項15または16に記載の光学系。
- 前記セミリフレクタは湾曲したセミリフレクタであり、前記追加の波長板および前記追加の偏光子の輪郭は、前記セミリフレクタの湾曲形状に実質的に追従している、請求項15に記載の光学系。
- 前記光学系は、前記追加の偏光子の遠位側に配置された透明保護シートをも備え、前記透明保護シートは、減光シート、フォトクロミックシート、またはエレクトロクロミックシートである、請求項11から18のうちのいずれか一項に記載の光学系。
- 前記追加の波長板および/または前記追加の偏光子は、それぞれ、前記セミリフレクタに一体化された追加の位相差フィルムおよび/または追加の偏光フィルムであり、前記追加の位相差フィルムは、1/4位相差フィルムである、請求項14から19のうちのいずれか一項に記載の光学系。
- 前記基板の前記表面は近位側表面であり、前記追加の位相差フィルムは、前記基板の遠位側表面に付着されているか、および/または、前記追加の偏光フィルムは、前記追加の位相差フィルムの遠位側表面に付着されている、請求項20に記載の光学系。
- 前記基板の前記表面は遠位側表面であり、前記追加の位相差フィルムは、前記セミ反射フィルムの遠位側表面に付着されているか、および/または、前記追加の偏光フィルムは、前記追加の位相差フィルムの遠位側表面に付着されている、請求項20に記載の光学系。
- 前記画像源は、有機発光ダイオードとして構成されている、請求項1から22のうちのいずれか一項に記載の光学系。
- AR装置用の光学系であって、
画像投射源と、
前記画像投射源に隣接するビームスプリット側と前記画像投射源の反対側を向く透過側とを有する偏光ビームスプリッタと、
前記ビームスプリット側に隣接する第1波長板であって、前記偏光スプリッタは、前記画像投射源から放射された光が前記ビームスプリット側に非垂直方向に入射し得るとともに少なくとも部分的に反射して前記第1波長板に向かい得るように配置されている、前記第1波長板と、
反射光の光路において前記第1波長板の下流に配置されたセミリフレクタであって、前記偏光ビームスプリッタは、前記画像投射源からの光が前記ビームスプリット側に入射すると、第1方向に偏光した偏光成分が前記偏光ビームスプリッタを通過してその前記透過側を透過するように、かつ前記第1方向に対して垂直な第2方向に偏光した偏光成分が前記ビームスプリット側から反射して前記第1波長板に向かうように構成されている、前記セミリフレクタと、
を備え、
前記光学系は、第2波長板および第1偏光子であって、当該順序で前記セミリフレクタの遠位側に配置された第2波長板および第1偏光子をも備え、前記第2波長板は、それに円偏光が入射すると、直線偏光が出射し得るように構成されるとともに、前記第1偏光子は、前記出射した直線偏光を吸収するように構成され、前記第1および/または第2波長板は、1/4波長板であり、
前記画像投射源は、光を照射するために制御される画像源と、前記照射された光を合焦させるレンズとを含み、第2偏光子が、前記画像源と前記レンズとの間に位置しており、
前記画像投射源は、前記画像源と前記レンズとの間に位置する整合部を含み、前記整合部は、空気ではない屈折率が1より大きな光透過性の媒体により形成され、前記第2偏光子は、前記画像源と前記整合部との間、あるいは前記整合部と前記レンズとの間に位置しており、
前記画像源、前記偏光子、および前記レンズは一体に接着されており、
前記画像投射源は、前記画像源から放射された光の光路に配置されて前記画像源から放射された光線をコリメートすること、成形すること、および/または結合することを行うビーム成形素子を含み、前記ビーム成形素子は前記レンズから形成されており、前記整合部は、液体および/または液晶媒体により形成され、前記画像投射源は、液体および/または液晶媒体を前記画像源と前記ビーム成形素子との間に封止するシール構造を含み、
前記ビーム成形素子を形成する前記レンズの媒質の屈折率と前記整合部の媒質の屈折率との差が、前記ビーム成形素子を形成する前記レンズの媒質の屈折率と空気の屈折率との差より小さく、
前記シール構造は、前記画像源との間にシールがもたらされるように前記画像源に接着されたシールフレームを備え、前記シールフレームと前記ビーム成形要素をなす前記レンズとの間のシールは、それらの間のインレー係合によりもたらされ、
前記セミリフレクタは、透明基板と、前記基板の表面に付着されたセミ反射フィルムと、を備え、
前記第2波長板は第2位相差フィルムであり、前記第1偏光子は偏光フィルムであり、前記第2位相差フィルムおよび前記偏光フィルムは、前記セミリフレクタ上で一体化されている、光学系。 - 前記第1波長板は、前記セミリフレクタの近位側表面に付着された第1位相差フィルムである、請求項24に記載の光学系。
- 前記第2波長板は、それに円偏光が入射すると、そこから前記第1方向に偏光した偏光成分が出射し得るように構成され、前記第1偏光子は、前記第1方向に偏光した前記偏光成分を吸収するように構成されている、請求項24または25に記載の光学系。
- 前記第2波長板と前記第1偏光子とは、互いに接着されている、請求項24から26のうちのいずれか一項に記載の光学系。
- 前記セミリフレクタは湾曲したセミリフレクタであり、前記第2波長板および前記第1偏光子の横手方向における輪郭は、前記セミリフレクタの湾曲形状に実質的に追従している、請求項24から27のうちのいずれか一項に記載の光学系。
- 前記セミリフレクタは湾曲したセミリフレクタであり、前記第2波長板および前記第1偏光子の、前記横手方向に対して全体として垂直な長手方向における輪郭は、前記セミリフレクタの湾曲形状に実質的に追従している、請求項24から28のうちのいずれか一項に記載の光学系。
- 前記セミリフレクタは湾曲したセミリフレクタであり、前記第2波長板および前記第1偏光子の輪郭は、前記セミリフレクタの湾曲形状に実質的に追従している、請求項24から27のうちのいずれか一項に記載の光学系。
- 前記光学系は、前記偏光子の遠位側に配置された透明保護シートをも備え、前記透明保護シートは、減光シート、フォトクロミックシート、またはエレクトロクロミックシートである、請求項24から30のうちのいずれか一項に記載の光学系。
- 前記第2波長板は、それに円偏光が入射すると、そこから前記第2方向に偏光した偏光が出射するように構成され、前記第1偏光子は、前記第2方向に偏光した前記偏光を吸収するように構成されている、請求項24から31のうちのいずれか一項に記載の光学系。
- 前記基板の前記表面は近位側表面であり、前記第2位相差フィルムは、前記基板の遠位側表面に付着されているか、および/または、前記偏光フィルムは、前記第2位相差フィルムの遠位側表面に付着されている、請求項32に記載の光学系。
- 前記基板の前記表面は遠位側表面であり、前記第2位相差フィルムは、前記セミリフレクタの遠位側表面に付着されているか、および/または前記偏光フィルムは、前記第2位相差フィルムの遠位側表面に付着されている、請求項32に記載の光学系。
- ブラケットと、請求項1から34のうちのいずれか一項に記載の光学系であって、前記ブラケットに一体化された光学系と、を備えた、拡張現実装置、具体的には頭部装着型拡張現実装置。
- 前記ブラケットは眼鏡フレームである、請求項35に記載の拡張現実装置。
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