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公開番号2025067942
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2025020223,2022513401
出願日2025-02-10,2020-09-15
発明の名称ビーム増倍を有する画像表示システム
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 20060101AFI20250417BHJP(光学)
要約【課題】閲覧された画像の均一性を達成するために、導波路は、投影された画像およびその共役物画像で均一に「充填」されるべきである。
【解決手段】画像を表示するための光学システムは、結合入力領域および伝搬領域を有する導光光学素子(LOE)と、LOEの伝搬領域に関連付けられた結合出力構成と、コリメート画像に対応する画像照射を生み出すための画像プロジェクタと、LOEの外部にあるビーム増倍構成と、を含む。ビームマルチプライヤは、結合入力領域に隣接してLOEに接着された透明プレートである。透明プレートは、LOEとプレートとの間にある部分反射表面と、反対側の表面にある反射体とを有する。部分反射表面および反射体は、LOEの伝搬領域をコリメート画像とコリメート画像の共役物との両方で完全に照射するように、プロジェクタからのビームを増倍する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
ユーザの眼に画像を表示するための光学システムであって、
（ａ）２つの平面状主外部表面を有する導光光学素子（ＬＯＥ）であって、前記２つの平面状主外部表面は、前記主外部表面での内部反射によって前記ＬＯＥ内での画像照射の伝搬を支援するように、平行であり、前記ＬＯＥは、前記主外部表面間の厚さｈを有し、前記ＬＯＥは、結合入力領域および伝搬領域を有する、ＬＯＥと、
（ｂ）前記ＬＯＥの前記伝搬領域に関連付けられており、かつ前記画像照射の少なくとも一部を前記ＬＯＥから前記ユーザの前記眼に向かって結合出力するように構成されている、結合出力構成と、
（ｃ）コリメート画像に対応する画像照射を生み出すための画像プロジェクタであって、前記画像照射を前記ＬＯＥの前記結合入力領域内に導入して、内部反射によって、前記ＬＯＥの前記伝搬領域内を伝搬させるように、前記ＬＯＥに光学的に結合されている、画像プロジェクタと、
（ｄ）前記ＬＯＥに関連付けられており、かつ前記ＬＯＥの前記結合入力領域内に導入された前記画像照射のビーム増倍のために構成されている、ビーム増倍構成であって、前記ビーム増倍構成は、ｍ個の部分反射性の相互に平行な表面であって、ｍは、正の整数であり、前記ｍ個の表面は、前記ＬＯＥの外部にあり、かつ前記ＬＯＥの前記主外部表面に平行である、ｍ個の表面を備え、さらに反射体を備え、前記ｍ個の表面および反射体は、前記結合入力領域内に導入された画像照射を前記伝搬領域内に反射して、前記伝搬領域を前記コリメート画像と前記コリメート画像の共役物との両方で完全に照射するように構成されている、ビーム増倍構成と、を備える、光学システム。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記ｍ個の表面は、ｍ個の透明プレートによって提供され、各プレートは、一対の主平行外部表面を有し、前記ｍ個のプレートは、それぞれの主平行表面においてともに接着されて、前記ＬＯＥの主外部表面に接着されているスタックを形成する、請求項１に記載の光学システム。
【請求項３】
前記反射体は、前記ＬＯＥから最も遠いプレートであるｍ番目のプレートの外部表面によって提供され、前記外部表面は、ＴＩＲを介して完全に反射するように構成されている、請求項２に記載の光学システム。
【請求項４】
前記反射体は、ミラーによって提供されている、請求項２に記載の光学システム。
【請求項５】
前記ｍ個のプレートの各々は、ｈのｌ／（ｍ＋１）に等しい厚さを有する、請求項２に記載の光学システム。
【請求項６】
前記ＬＯＥに最も近いプレートである１番目のプレートは、前記結合入力領域に隣接する前記ＬＯＥの長さに沿って延在する、請求項２に記載の光学システム。
【請求項７】
前記ビーム増倍構成は、ｌ／（ｍ＋１）アパーチャ充填を補償するように構成されている、請求項１に記載の光学システム。
【請求項８】
前記ＬＯＥは、誘導部および非誘導部を含み、前記光学システムは、前記誘導部においてビーム増倍を提供するように構成された第１のビーム増倍構成と、前記非誘導部においてビーム増倍を提供するように構成された第２のビーム増倍構成と、を含む、請求項１に記載の光学システム。
【請求項９】
前記ＬＯＥの結合入力領域に関連付けられており、かつ内部反射によって前記ＬＯＥ内を伝搬するように、前記画像照射を前記画像プロジェクタから前記ＬＯＥ内へ結合入力するように構成されている、結合入力構成をさらに備える、請求項１に記載の光学システム。
【請求項１０】
前記結合入力構成は、前記画像プロジェクタと前記ＬＯＥの前記結合入力領域との間に位置付けられたくさび型プリズムを備える、請求項９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、照射ビームが増倍される導波路を採用する画像表示システムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【０００２】
本発明の実装態様のための例示的なコンテクストとして、様々な光学ディスプレイは、ユーザの眼に向かい合う画像プロジェクタから画像を伝達するための導光光学素子（ＬＯＥ）（互換的に「導波路」または「基板」と称される）を採用し、画像は、典型的には、部分反射体の構成によって、または回折光学素子によって、眼に向かって結合出力される。
【０００３】
閲覧された画像の均一性を達成するために、導波路は、投影された画像およびその共役物画像で均一に「充填」されるべきである。これは、画像プロジェクタのサイズおよび光学設計の様々な他の側面に設計上の制限を課す。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、画像プロジェクタによる不十分なアパーチャ充填を補償するためのビーム増倍構成を有する導光光学システムである。
【０００５】
本発明の一実施形態の教示によれば、ユーザの眼に画像を表示するための光学システムであって、（ａ）２つの平面状主外部表面を有する導光光学素子（ＬＯＥ）であって、２つの平面状主外部表面は、主外部表面での内部反射によってＬＯＥ内での画像照射の伝搬を支援するように、平行であり、ＬＯＥは、主外部表面間の厚さｈを有し、ＬＯＥは、結合入力領域および伝搬領域を有する、ＬＯＥと、（ｂ）ＬＯＥの伝搬領域に関連付けられており、かつ画像照射の少なくとも一部をＬＯＥからユーザの眼に向かって結合出力するように構成されている、結合出力構成と、（ｃ）コリメート画像に対応する画像照射を生み出すための画像プロジェクタであって、画像照射をＬＯＥの結合入力領域内に導入して、内部反射によって、ＬＯＥの伝搬領域内を伝搬させるように、ＬＯＥに光学的に結合されている画像プロジェクタと、（ｄ）ＬＯＥに関連付けられており、かつＬＯＥの結合入力領域内に導入された画像照射のビーム増倍のために構成されているビーム増倍構成であって、ビーム増倍構成は、相互に平行な外部表面を有する透明プレートを含み、透明プレートは、結合入力領域に隣接するＬＯＥの主外部表面に接着され、透明プレートは、ＬＯＥとプレートとの間に部分反射表面を提供し、反射体をさらに提供し、部分反射表面および反射体は、結合入力領域内に導入された画像照射を伝搬領域内に反射し、したがって、伝搬領域をコリメート画像とコリメート画像の共役物との両方で完全に照射するように構成されている、ビーム増倍構成と、を備える光学システムが提供される。
【０００６】
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、透明プレートは、ｈ／２の厚さを有する。
【０００７】
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、ビーム増倍構成は、画像プロジェクタによる結合入力領域の１／２アパーチャ充填を補償するように構成される。
【０００８】
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、ＬＯＥの結合入力領域に関連付けられており、かつ内部反射によってＬＯＥ内を伝搬するように、画像照射を画像プロジェクタからＬＯＥ内に結合入力するように構成されている、結合入力構成を含む。
【０００９】
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、結合入力構成は、画像プロジェクタとＬＯＥの結合入力領域との間に位置付けられたくさび型プリズム、または画像プロジェクタとＬＯＥの結合入力領域との間のＬＯＥの一端にある斜め縁部を含む。
【００１０】
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、系は、ＬＯＥの誘導部においてビーム増倍を提供するように構成された第１のビーム増倍構成と、ＬＯＥの非誘導部においてビーム増倍を提供するように構成された第２のビーム増倍構成とを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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