光学装置制造方法及图纸

一种光学装置，其用于沉浸式的虚拟现实(VR)，为了解决不能直接用于使外光与图像叠加的增强现实(AR)的技术问题，光学装置(10)使图像光(50)与外光(40)叠加并导入下游侧，光学装置(10)具备：图像光学系统(100、101)，其包含至少对所述图像光(50)具有透镜光学能力的光学元件(120)；以及反射元件(200)，其通过反射所述图像光(50)的至少一部分而使所述图像光(50)的至少一部分与所述外光(40)的至少一部分叠加，所述图像光学系统(101、101)具有GPH元件(130)，GPH元件(130)具有波长分散性与所述光学元件(120)相反的逆分散性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学装置
本专利技术涉及一种光学装置。
技术介绍
有一种光学装置，其供使用者佩戴并向使用者的眼睛导入图像(例如参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利登记第6075651号
技术实现思路
(一)要解决的技术问题但是，上述光学装置用于所谓的沉浸式的虚拟现实(VR)，不会透过现实世界的外光。因此，不能直接用于使外光与图像叠加的增强现实(AR)。(二)技术方案为了解决上述技术问题，在本专利技术的第一方式中，提供一种光学装置，其使图像光与外光叠加并导入下游侧，且具备：图像光学系统，其包含至少对图像光具有透镜光学能力的光学元件；以及反射元件，其通过反射图像光的至少一部分而使图像光的至少一部分与外光的至少一部分叠加，图像光学系统具有GPH元件，所述GPH元件具有波长分散性与光学元件相反的逆分散性。此外，上述专利技术的概要并未列举本专利技术的全部必要特征。另外，这些特征组的子组合也能够另外构成专利技术。附图说明图1是表示光学装置10的光学结构的概念图。图2表示外光40的一部分即现实的物体42的物像54的一例。图3表示图像光50的一例。图4表示通过光学装置10导入使用者眼睛30的叠加图像56的一例。图5是作为比较例的光学装置12的概念图。图6是说明GPH元件130的波长分散性的图。图7是说明GPH单元140的图。图8是说明GPH单元154的图。图9是说明GPH单元156的图。图10表示另一光学装置14。图11表示另一图像叠加部104。图12表示另一图像叠加部105。图13表示另一图像叠加部106。图14表示另一图像叠加部107。图15表示另一图像叠加部108。图16表示另一光学装置16。图17表示眼镜型显示装置400的一例。图18表示另一光学装置18。图19是说明GPH单元157的第一状态的图。图20是说明GPH单元157的第二状态的图。具体实施方式以下，通过专利技术的实施方式来说明本专利技术，但是以下的实施方式不限定权利要求所涉及的专利技术。另外，专利技术的解决方案并不一定需要在实施方式中说明的特征的组合的全部。图1是表示本实施方式的光学装置10的光学结构的概念图。光学装置10使图像光50与现实世界的外光40叠加并导入使用者的眼睛30。光学装置10例如用于视觉的增强现实(AR)。光学装置10具备：图像叠加部100，其使图像光50与外光40叠加；以及光学系统101，其比图像叠加部100靠向图像光50的行进方向的下游侧配置。图像叠加部100从上游侧起依次具有投影器110、GPH元件130以及反射元件200。光学系统101从上游侧起依次具有反射型双合透镜120、λ/4板300、反射型偏振光板310以及偏振光板320。反射元件200具有相位差板210和与相位差板210的下游侧重叠的反射型偏振光板220。另外，反射型双合透镜120具有通过彼此匹配的曲面122结合的一对双合透镜片121、123。图2至图4是对使用光学装置10映入使用者眼睛30的像进行说明的概要图。首先，图2表示外光40的一部分即现实的物体42的物像54的一例。物像54也可以说是在不使用光学装置10的情况下映入使用者眼睛30的像。图3表示图像光50的一例。图像光50是通过投影器110生成的图像即虚拟的像。图像光50可以是静止图像，也可以是动态图像，也可以是图画、照片、文字等任意的视觉性的内容。图4表示通过光学装置10导入使用者眼睛30的叠加图像56的一例。在叠加图像56中，图像光50的图像叠加于物像54。由此，实现视觉的增强现实。在这种情况下，物像54是现实的物体42的像，因此优选以与不使用光学装置10时相同的状态导入使用者的眼睛30。也就是说，优选物像54即使通过光学装置10也不会光学地放大、缩小、变形等。进一步对图1的光学装置10向使用者的眼睛30导入叠加图像56的方式进行说明。在图1中一并示出图像光50及外光40的偏振光方向。图1所示的偏振光方向表示在保持纸面的上下关系的状态下从光线来向观察时的电场振动轨迹。外光40多为非偏振光。当非偏振光的外光40向反射型偏振光板220入射时，则反射型偏振光板220将彼此正交的直线偏振光中的一方的直线偏振光反射，并使彼此正交的直线偏振光中的另一方的直线偏振光透过。在图1的例子中，利用反射型偏振光板220将铅垂方向的直线偏振光反射，并使水平方向的直线偏振光透过。而且，反射型偏振光板220的反射面相对于从外光40朝向眼睛30的直线倾斜45°。因此，铅垂方向的直线偏振光沿着与从外光40朝向眼睛30的直线正交的方向反射。透过反射型偏振光板220的外光40在相位差板210接受偏振光方向的调制。在图1中，相位差板210是λ/4板。因此，通过相位差板210从水平方向的直线偏振光调制为左旋(有时也称为逆时针旋转)的圆偏振光。左旋圆偏振光的外光40向反射型双合透镜120入射。反射型双合透镜120的一对双合透镜片121、123之间的曲面122具有与偏振光方向无关地将入射光强度的一半反射并使剩余一半透过的半反射镜的功能。因此，入射至反射型双合透镜120的左旋圆偏振光的外光40保持偏振光的状态并以一半的强度透过。剩余一半向上游侧反射，因而不会导入眼睛30。一对双合透镜片121、123彼此的折射率在预先设定的范围内一致。例如，一对双合透镜片121、123由相同的材料形成，彼此的折射率在以杂质等为主要原因的公差范围内一致。因此，不会在透过曲面122之前、之后发生折射，因此外光40不会从反射型双合透镜120受到透镜作用。即，外光40不会通过反射型双合透镜120而光学性地放大、缩小、变形等。透过反射型双合透镜120的外光40入射至λ/4板300。左旋圆偏振光的外光40通过λ/4板300调制为水平方向的直线偏振光。水平方向的直线偏振光的外光40入射至反射型偏振光板310。反射型偏振光板310将彼此正交的直线偏振光中的一方的直线偏振光反射，并使彼此正交的直线偏振光中的另一方的直线偏振光透过。在图1的例子中，利用反射型偏振光板310将铅垂方向的直线偏振光反射，并使水平方向的直线偏振光透过。因此，水平方向的直线偏振光的外光40保持偏振光方向并透过反射型偏振光板310。透过反射型偏振光板310的外光40入射至偏振光板320。偏振光板320将彼此正交的直线偏振光的一方吸收并使另一方透过。在图1的例子中，偏振光板320将铅垂方向的直线偏振光吸收，并使水平方向的直线偏振光透过。因此，水平方向的直线偏振光的外光40透过偏振光板320入射至眼睛30。图像光50利用投影器110生成。投影器110例如由光源和液晶板等构成，输出由红、绿、蓝三色构成的彩色的图像光50。图像光50的各种颜色可以分时输出，也可以彼此叠加，或以像素为单位进行空间分割并同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学装置，其使图像光与外光叠加并导入下游侧，/n其特征在于，具备：/n图像光学系统，其包含至少对所述图像光具有透镜光学能力的光学元件；以及/n反射元件，其通过反射所述图像光的至少一部分而使所述图像光的所述至少一部分与所述外光的所述至少一部分叠加，/n所述图像光学系统具有GPH元件，所述GPH元件具有波长分散性与所述光学元件相反的逆分散性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学装置，其使图像光与外光叠加并导入下游侧，
其特征在于，具备：
图像光学系统，其包含至少对所述图像光具有透镜光学能力的光学元件；以及
反射元件，其通过反射所述图像光的至少一部分而使所述图像光的所述至少一部分与所述外光的所述至少一部分叠加，
所述图像光学系统具有GPH元件，所述GPH元件具有波长分散性与所述光学元件相反的逆分散性。


2.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，
所述光学元件具有反射型光学系统，所述反射型光学系统由多个光学部件构成，所述多个光学部件配置于所述反射元件的下游侧，彼此通过匹配面进行匹配，彼此的折射率在预先设定的范围内一致，所述反射型光学系统具有使入射光的一部分透过并将入射光的其它部分反射的曲面，
所述光学装置还具备：
四份之一波长板，其配置于所述反射型光学系统的下游侧；以及
反射型偏振光板，其配置于所述四分之一波长板的下游侧，反射第一直线偏振光，并使第二直线偏振光透过，
所述GPH元件至少具有对所述反射型光学系统的波长分散性进行补偿的所述逆分散性。


3.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，
所述光学装置还具备曲面半反射镜，所述曲面半反射镜对于所述外光而言配置于所述反射元件的上游侧，且具有曲面，在所述曲面使入射光的一部分透过并将入射光的其它部分反射。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学装置，其特征在于，
所述反射元件具有：
相位差板，其相对于所述图像光的光轴倾斜地配置，对所述图像光及所述外光的偏振光状态进行调制；以及
反射型偏振光板，其与所述相位差板的下游侧重叠，将透过了所述相位差板的所述图像光的第一偏振...

【专利技术属性】
技术研发人员：西山美穗，小松拓也，
申请(专利权)人：可来灵菇日本株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP