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公開番号2025123509
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-22
出願番号2025105962,2023543047
出願日2025-06-23,2021-09-20
発明の名称リターダ素子を有する2次元拡張用導光光学素子を含む光学系
出願人ルーマスリミテッド,Lumus Ltd.
代理人アクシス国際弁理士法人
主分類G02B 27/02 20060101AFI20250815BHJP(光学)
要約【課題】この種の光学系の公知の問題の1つは、非平行なファセットからの部分反射の間の偏光不整合によって、微量の光が失われるということである。
【解決手段】結合入力領域で入射された画像照明を、ユーザの眼で視認するための眼球運動ボックスに向けるための光学系であって、透明材料から形成された導光光学素子(LOE)を備え、前記LOEは、第1の配向を有する平面状で、相互に平行な第1のセットの部分反射面を含む第1の領域と、第1の配向と非平行な第2の配向を有する平面状で、相互に平行な第2のセットの部分反射面を含む第2の領域と、第1および第2の領域にわたって延在する1つのセットの互いに平行な主要外面、および第1のセットの部分反射面によって偏向された光の偏光を第2のセットの部分反射面の到達する前に回転させるように、第1の領域と第2の領域との間に配備される光学リターダと、を含む。
【選択図】図2B
特許請求の範囲【請求項１】
結合入力領域に入射された画像照明を、ユーザの眼で視認するための眼球運動ボックスに向けるための光学系であって、透明材料から形成された導光光学素子（ＬＯＥ）を備え、前記ＬＯＥは、
第１の配向を有する平面状で、相互に平行な第１のセットの部分反射面を含む第１の領域と、
第１の配向と非平行な第２の配向を有する平面状で、相互に平行な第２のセットの部分反射面を含む第２の領域と、
相互に平行な主要外面のセットであって、前記第１のセットの部分反射面および前記第２のセットの部分反射面の両方が、空隙を介在させることなく前記主要外面の間に位置するように、前記主要外面が前記第１および前記第２の領域にわたって延在する、相互に平行な主要外面のセットと、を備え、
前記第１の領域から前記第２の領域への前記主要外面での内部反射による前記ＬＯＥ内を伝播する画像照明の一部が、前記ＬＯＥから前記眼球運動ボックスに向かって結合出力されるように、前記第２のセットの部分反射面が、前記主要外面に対して斜角にあり、
前記第１のセットの部分反射面は、前記主要外面での内部反射によって、前記ＬＯＥ内を前記結合入力領域から伝播する画像照明の一部が前記第２の領域に向かって偏向されるように配向され、
前記ＬＯＥは、前記第１のセットの部分反射面によって偏向された光の偏光を、前記第２のセットの部分反射面に到達する前に回転させるように、前記第１の領域と前記第２の領域との間に配備される光学リターダをさらに含む、光学系。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記画像照明が前記１つのセットの主要外面での内部反射によって１次元に閉じ込められるように、前記画像照明を前記ＬＯＥの前記結合入力領域に入射するように、前記ＬＯＥに光学的に結合された小型画像プロジェクタ（ＰＯＤ）をさらに含む、請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記ＰＯＤは、前記画像照明が２次元の角度視野に対応する角度範囲に及ぶように、無限遠にコリメートされたコリメート画像を生成するように構成される、請求項２に記載の光学系。
【請求項４】
前記第１のセットの部分反射面は、前記ＬＯＥの主要外面に対して直交するように配向される、請求項１に記載の光学系。
【請求項５】
前記画像照明と前記画像照明の共役の両方が、前記第２の領域に偏向される、請求項４に記載の光学系。
【請求項６】
前記第１のセットの部分反射面は、前記ＬＯＥの主要外面に対して斜めに配向される、請求項１に記載の光学系。
【請求項７】
前記画像照明または前記画像照明の共役のいずれかが、前記第２の領域に偏向される、請求項６に記載の光学系。
【請求項８】
前記第１のセットの部分反射面は、前記画像照明が第１の次元で拡張を受けるように、前記第１の領域内で伝播する前記画像照明の割合を連続的に反射する、請求項１に記載の光学系。
【請求項９】
前記第２のセットの部分反射面は、前記画像照明が第２の次元で拡張を受けるように、前記第２の領域内で伝播する前記画像照明の割合を連続的に反射する、請求項１に記載の光学系。
【請求項１０】
前記第１の領域は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向の一方における開口拡大を実現するように構成され、前記第２の領域は、前記Ｘ軸方向または前記Ｙ軸方向の他方における開口拡大を実現するように構成される、請求項１に記載の光学系。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
現在開示されている主題は、光学系に関し、より詳細には、２次元画像拡張のために構成された導光光学素子（ＬＯＥ）を含む光学系に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ニアアイディスプレイシステムとして総称されるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）や拡張現実（ＡＲ）メガネなどの「スマート」アイウェアの消費者における需要が高まっている。したがって、この急速に発展する技術分野において、より小型および軽量でありながら、比較的大きな視野（ＦＯＶ）を提供し、明るく高品質な画像を生成する光学系へのニーズが高まっている。
【０００３】
既知の光学システムの中には、導波路（本明細書では「ライトガイド」、「ライトガイド光学素子」または「ＬＯＥ」とも呼ばれる）を用いて、１セット以上の部分反射性内面（「ファセット」）が埋め込まれた基板に沿って画像を伝播させることにより入力画像を拡大するものがある。この種の光学系の公知の問題の１つは、非平行なファセットからの部分反射の間の偏光不整合によって、微量の光が失われるということである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
現在開示されている主題の１つの態様によれば、結合入力領域で入射された画像照明を、ユーザの眼で視認するための眼球運動ボックスに向けるための光学系が提供され、前記光学系は、透明材料から形成された導光光学素子（ＬＯＥ）を含み、ＬＯＥは、第１の配向を有する平面状で、相互に平行な第１のセットの部分反射面を含む第１の領域と、第１の配向に非平行な第２の配向を有する平面状で、相互に平行な第２のセットの部分反射面を含む第２の領域と、相互に平行な主要外面のセットであって、前記主要外面が、第１のセットの部分反射面と第２のセットの部分反射面の両方が、主要外面の間に位置するように、第１と第２の領域にわたって延在する、前記相互に平行な主要外面のセットと、を備え、第２のセットの部分反射面は、前記主要外面における内部反射により前記ＬＯＥ内で第１の領域から第２の領域内へ伝播する画像照明の一部が、前記ＬＯＥから前記眼球運動ボックスに向かって結合出力するように、前記主要外面に対して斜角にあり、および第１のセットの部分反射面は、前記主要外面における内部反射により前記ＬＯＥ内で前記結合入力領域から伝播する画像照明の一部が、第２の領域に向かって偏向されるように、配向され、前記ＬＯＥは、第１のセットの部分反射面によって偏向された光の偏光を、第２のセットの部分反射面に到達する前に回転させるように、第１の領域と第２の領域の間に配備された光学リターダをさらに含む。
【０００５】
いくつかの態様によれば、光学系は、画像照明が１セットの主要外面での内部反射によって１次元に閉じ込められるように、画像照明をＬＯＥの結合入力領域に入射するようにＬＯＥに光学的に結合された小型画像プロジェクタ（ＰＯＤ）を含む。
【０００６】
いくつかの態様によれば、ＰＯＤは、画像照明が２次元の角度視野に対応する角度範囲に及ぶように、無限遠にコリメートされたコリメート画像を生成するように構成される。
【０００７】
いくつかの態様によれば、第１のセットの部分反射面は、ＬＯＥの主要外面に対して直交するように配向される。
【０００８】
いくつかの態様によれば、画像照明と画像照明の共役の両方が、第２の領域に偏向される。
【０００９】
いくつかの態様によれば、第１のセットの部分反射面は、ＬＯＥの主要外面に対して斜めに配向される。
【００１０】
いくつかの態様によれば、画像照明または画像照明の共役のいずれかが、第２の領域に偏向される。
（【００１１】以降は省略されています）

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