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公開番号2024164106
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-26
出願番号2024137854,2024002768
出願日2024-08-19,2020-01-26
発明の名称二次元の拡大を伴う導光光学素子を含む光学システム
出願人ルムスエルティーディー.,Lumus Ltd.
代理人弁理士法人清原国際特許事務所
主分類G02B 27/02 20060101AFI20241119BHJP(光学)
要約【課題】異なる配向における、相互に平行な、部分反射表面の第1および第2のセットを備えた導光光学素子(LOE)を含む光学システム。
【解決手段】部分反射表面の両方のセットは、平行な主要外部表面の間に位置する。カップリングイン領域に配置される少なくとも部分的に反射する表面の第3のセットは、プロジェクタから注入された画像照明を、第1の面内幅を有する光学開口で受け取り、その画像照明を、少なくとも部分的に反射するファセットの第3のセットにおける画像照明の少なくとも一部の反射を介して、第1の幅より大きい第2の幅を有する有効光学開口を備える部分反射ファセットの第1のセットの方向へ向ける。
【選択図】図4A
特許請求の範囲【請求項１】
カップリングイン領域で注入された画像照明を、見るためにユーザーの方向へ向けるための光学システムであって、前記光学システムは、透明な材料から形成された導光光学素子（ＬＯＥ）を含み、前記ＬＯＥは、
（ａ）第１の配向を有する平面的で相互に平行な部分反射表面の第１のセットを含む、第１の領域、
（ｂ）前記第１の配向に対して平行でない第２の配向を有する平面的で相互に平行な部分反射表面を含む、第２の領域、
（ｃ）相互に平行な主要外部表面の１つのセットを含み、前記主要外部表面は、前記部分反射表面の第１のセットおよび前記部分反射表面の第２のセットが両方共、前記主要外部表面の間に位置するように、前記第１の領域および第２の領域にわたって伸びており、
前記部分反射表面の第２のセットは前記主要外部表面に対して斜めに傾いており、その結果、前記第１の領域から前記第２の領域への前記主要外部表面での内部反射によって前記ＬＯＥ内を伝播する画像照明の一部は、前記ＬＯＥからユーザーの方向へカップルアウトされるようになっており、前記部分反射表面の第１のセットは、前記カップリングイン領域からの前記主要外部表面における内部反射によって前記ＬＯＥ内を伝播する画像照明の一部が、前記第２の領域の方向へ偏向されるようなっており、
前記光学システムは、前記カップリングイン領域に配置される、平面的で相互に平行な少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットをさらに含み、前記少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットが配置されることにより、プロジェクタから注入された画像照明を、前記主要外部表面に対して平行に測定された第１の幅を有する光学開口で受け取り、且つ、前記少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットにおける画像照明の少なくとも一部の反射を介して、画像照明を、前記主要外部表面に対して平行に測定される第２の幅を有する有効な光学開口を備える前記部分反射表面の第１のセットの方向へ向け、前記第２の幅は前記第１の幅より大きい、ことを特徴とする光学システム。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットが、連続的に増加する反射率の第１のシーケンスを、前記画像照明が前記少なくとも部分的に反射する表面に到達する順序で有し、前記部分反射表面の第１のセットが、連続的に増加する反射率の第２のシーケンスを、画像照明が前記部分反射表面に到達する順序で有し、前記第２のシーケンスが、前記第１のシーケンスの最後の反射率よりも小さい反射率で始まる、請求項１に記載の光学システム。
【請求項３】
前記連続的に増加する反射率の第１のシーケンスの最後の反射率が９０％より大きい、請求項２に記載の光学システム。
【請求項４】
前記部分反射表面の第１のセットの方向へ向けられる画像照明の大部分が、前記少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットからちょうど１つの反射を受ける、請求項１に記載の光学システム。
【請求項５】
前記部分反射表面の第１のセットの方向へ向けられる画像照明の大部分が、前記少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットから２つの反射を受ける、請求項１に記載の光学システム。
【請求項６】
前記少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットが、前記ＬＯＥの一部として一体化され、前記主要外部表面の間に位置する、請求項１に記載の光学システム。
【請求項７】
前記少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットが、前記部分反射表面の第１のセットに対して平行である、請求項６に記載の光学システム。
【請求項８】
前記少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットが、前記部分反射表面の第１のセットに対して平行でない、請求項６に記載の光学システム。
【請求項９】
前記少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットの相互の表面間隔が、前記部分反射表面の第１のセットの相互の表面間隔よりも小さい、請求項１に記載の光学システム。
【請求項１０】
前記少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットの、少なくとも部分的に反射する表面のおのおのの表面積が、前記部分反射表面の第１のセットのおのおのの部分反射表面の表面積よりも小さい、請求項１に記載の光学システム。
（【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】
本発明は光学システムに関し、特に、光学開口拡大を達成するための導光光学素子（ＬＯＥ）を含む光学システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
多くのニアアイディスプレイシステムは、透明な導光光学素子（ＬＯＥ）またはユーザーの目の前に置かれる「導波管」を含み、それが、ＬＯＥ内の画像を内部反射によって伝達し、その後、適切な出力カップリングメカニズムによって、ユーザーの目の方向へその画像をカップルアウトする。出力カップリングメカニズムは、埋め込まれている部分反射器または「ファセット」に基づくか、あるいは、回折パターンを使用することが可能である。下記の記述は、主にファセットに基づくカップリングアウト配列について言及するが、本発明の様々な特徴は回折配列にも適用可能であることを理解されたい。
【０００３】
内部の直交ファセットを使用する導波管内の二次元の開口拡大は、特許文献１の図１３に記述され、本明細書では図１Ａとして再現される。先行技術の図面を参照する参照番号は、本明細書では括弧内に示される。プロジェクタ（２０）からの光は導波管内を伝播し、ファセット（２２ａ）－（２２ｃ）によってファセット（２３）の方向へ反射され、そのことが、光を観察者の方向へカップルアウトさせる。
【０００４】
ＰＣＴ公報の特許文献２は、非直交ファセットを使用する同様の概念を開示する。当該ＰＣＴ公報の図２および２９は、それぞれ図１Ｂおよび１Ｃとして本明細書に再現される。本明細書では（３２）で示されるファセットの第１のセットは非直交であり、したがって伝播の１様式のみが反映される。図示される２つの構成は、ファセットの２つのセットを含む領域が重なり合っている（図１Ｂ）か、重なり合っていない（図１Ｃ）かに関して異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
ＵＳ６８２９０９５Ｂ２
ＷＯ２０１９／１４２１７７Ａ１
【発明の概要】
【０００６】
本発明は光学システムである。
【０００７】
本発明の実施形態の教示によると、カップリングイン領域で注入された画像照明を、見るためにユーザーの方向へ向けるための光学システムが提供され、当該光学システムは透明な材料で形成された導光光学素子（ＬＯＥ）を含み、当該ＬＯＥは：（ａ）第１の配向を有する平面的で相互に平行な部分反射表面の第１のセットを含む、第１の領域；（ｂ）第１の配向に対して平行でない第２の配向を有する平面的で相互に平行な部分反射表面を含む、第２の領域；（ｃ）相互に平行な主要外部表面の１つのセットを含み、当該主要外部表面は、部分反射表面の第１のセットおよび部分反射表面の第２のセットが両方共、主要外部表面の間に位置するように、第１の領域および第２領域にわたって伸びており、部分反射表面の第２のセットは主要外部表面に対して斜めに傾いており、その結果、第１の領域から第２の領域への主要外部表面での内部反射によってＬＯＥ内を伝播する画像照明の一部は、ＬＯＥからユーザーの方向へカップルアウトされるようになっており、部分反射表面の第１のセットは、カップリングイン領域からの主要外部表面での内部反射によってＬＯＥ内を伝播する画像照明の一部が、第２の領域の方向へ偏向されるようなっており、光学システムは、カップリングイン領域に配置される、平面的で相互に平行な少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットをさらに含み、少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットが配置されることにより、プロジェクタから注入された画像照明を、主要外部表面に対して平行に測定された第１の幅を有する光学開口で受け取り、且つ、少なくとも部分的に反射するファセットの第３のセットにおける画像照明の少なくとも一部の反射を介して、画像照明を、主要外部表面に対して平行に測定される第２の幅を有する有効な光学開口を備える部分反射ファセットの第１のセットの方向へ向け、この時、第２の幅は第１の幅より大きい。
【０００８】
本発明の実施形態のさらなる特徴によれば、少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットが、連続的に増加する反射率の第１のシーケンスを、画像照明がその少なくとも部分的に反射する表面に到達する順序で有し、部分反射表面の第１のセットが、連続的に増加する反射率の第２のシーケンスを、画像照明がその部分反射表面に到達する順序で有し、第２のシーケンスが、第１のシーケンスの最後の反射率よりも小さい反射率で始まる。
【０００９】
本発明の実施形態のさらなる特徴によれば、連続的に増加する反射率の第１のシーケンスの最後の反射率は９０％より大きい。
【００１０】
本発明の実施形態のさらなる特徴によれば、部分反射表面の第１のセットの方向へ向けられる画像照明の大部分は、少なくとも部分的に反射する表面の第３のセットからちょうど１つの反射を受ける。
（【００１１】以降は省略されています）

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