光学装置、视网膜投影显示装置、头部安装型显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光学装置、视网膜投影显示装置、头部安装型显示装置及验光装置，其目的在于确切地检测瞳孔位置。对此，本发明专利技术提供一种一种光学装置，其中具有，光源部，用于发射光；会聚反射元件，用于将来自所述光源部的光会聚后，反射到具有曲率的被照射面上；以及，位置检测元件，用于检测来自所述被照射面的反射光的位置。

【技术实现步骤摘要】
光学装置、视网膜投影显示装置、头部安装型显示装置
本专利技术涉及光学装置、视网膜投影显示装置、头部安装型显示装置及验光装置。
技术介绍
瞳孔位置(视线)检测技术随着不断的开发,有望在电子设备控制的界面、头戴式显示器等可穿戴显示器的影像形成支持、熟练技术人员等的视线数据采集、商品关注分析等多种用途上获得应用。对此，瞳孔位置检测装置被要求具有检测应答性能以及检测装置的小型化和轻量化。针对这样的要求，现有技术，例如专利文献1(US2016/0166146)和专利文献2(US2017/0276934)，公开了通过检测在眼球表面高速扫描的激光的反射光强度时间变化，通过不使用摄像系统的非图像方式，来高速检测瞳孔位置的技术。但是，在专利文献1和专利文献2的技术中，曲率大的眼球或角膜的反射会使得光检测器的受光面上的激光光束直径扩大，有时无法确切地检测瞳孔位置。
技术实现思路
本专利技术的课题是确切地检测瞳孔位置。为了解决上述课题，本专利技术提供一种光学装置，一种光学装置，其中具有，光源部，用于发射光；会聚反射元件，用于将来自所述光源部的光会聚后，反射到具有曲率的被照射面上；以及，位置检测元件，用于检测来自所述被照射面的反射光的位置。本专利技术的效果在于，能够确切地检测瞳孔位置。附图说明图1是第一实施方式涉及的瞳孔位置检测装置的一例构成的示意图。图2是眼球的旋转与PSD的激光入射位置关系的示意图，其中，(a)是眼球没有转动时状态的示意图，(b)是眼球转动时状态的示意图。图3是针对离轴光学系统需要满足的条件进行说明的图，(a)是元件之间距离的示意图，(b)是用同轴光学系统表示的几何学距离关系的示意图。图4是凹面镜的有效区域直径与PSD受光面的激光光束半径之间关系的一例示意图。图5是第一实施方式涉及的处理部的一例硬件结构模块图。图6是第一实施方式涉及的处理部的一例功能结构模块图。图7是第一实施方式涉及的瞳孔位置检测装置的一例处理流程图。图8是第1变形例涉及的瞳孔位置检测装置的一例要部分结构示意图。其中，(a)是从VCSEL到凹面镜的光路和从眼球到PSD的光路的交叉配置的示意图，(b)从VCSEL到凹面镜的光路和从眼球到PSD的光路的不交叉配置的示意图。图9是第2变形例涉及的瞳孔位置检测装置的一例要部结构示意图。图10是第3变形例涉及的瞳孔位置检测装置的一例要部结构示意图。图11A是第4A变形例涉及的瞳孔位置检测装置的一例要部结构示意图，其中，(a)是要部的俯视图，(b)是从左方看(a)中的部分B的图。图11B是第4B变形例涉及的瞳孔位置检测装置的一例要部结构示意图，其中，(a)是俯视图，(b)是从眼球一方看到(a)中的部分B的图，(c)是从与眼球相反一方看到(a)中的部分B的图。图12是第5变形例涉及的瞳孔位置检测装置的一例要部结构示意图。图13是第6变形例涉及的瞳孔位置检测装置的一例要部结构示意图，其中，(a)是从面对凹面的方向看凹面镜的图，(b)是(a)的A-A'截面图。图14是第7变形例涉及的瞳孔位置检测装置的一例要部结构示意图，其中，(a)是要部的俯视图，(b)是从眼球一方看(a)的部分C的图。图15是非同轴凹面镜的一例构成示意图。图16是一例非衍射光束的一例示意图。图17是使用HOE的离轴光学系统的一例构成示意图，其中，(a)是HOE生成一束会聚激光的示意图，(b)是HOE生成多束会聚激光的示意图。图18A是具有液晶反射型聚光结构的会聚反射元件的示意图。图18B是液晶反射型聚光结构内液晶分子取向状态的示意图。图18C是液晶反射型聚光结构的入射光线以及射出光线的偏振状态的示意图。图18D是采用液晶反射型聚光结构的导光部件耦合光学系统的示意图。图19是第二实施方式涉及的视网膜投影显示装置的一例构成的示意图。具体实施方式以下，参考附图说明实施本专利技术的方式。各图中对相同构成部赋予相同的符号，并省略重复说明。在实施方式中以眼球的瞳孔位置检测装置为例，对光学装置进行说明，另外，还以将瞳孔位置检测装置安装在眼镜型支撑体上为例进行说明。在各个实施方式中，以"人"的右眼的眼球为例进行说明，但对于左眼的眼球也是同样的。还可分别设有两个光学装置，或视网膜投影显示装置，适用于双眼眼球。[第一实施方式]<第一实施方式涉及的瞳孔位置检测装置构成>图1是用来说明本实施方式涉及的一例瞳孔位置检测装置构成的示意图。如图1所示，瞳孔位置检测装置10具有作为一例光源部的VCSEL(VerticalCellsSurfaceEmittingLaser)1、凹面镜2、PSD(PositionSensitiveDetector)3、处理部100。VCSEL1、凹面镜2以及PSD3设置在光学系统支撑体4上，光学系统支撑体4通过球接头4a可倾斜地固定在包括眼镜镜片21和眼镜架22的眼镜型支撑体20的眼镜架22上。通过球接头4a可以调整光学系统支撑体4的倾斜度。作为构成设置微调整机构的球接头4a，其除了利用在球体结构和其外壳结构之间作用的机械性压力来固定的方式意外，还可以利用在受到磁力作用的球体结构和金属开口结构之间作用的磁力进行固定等方式。眼镜型支撑体20可安装在人的头部。安装了眼镜型支撑体20后，包括VCSEL1、凹面镜2和PSD3的光学系统处于靠近眼球30的位置(眼前)的状态。VCSEL1作为"光源部"的一个示例，具有在平面内二维配置的多个发光部。各发光部射出具有指向性以及有限扩散角的激光。在此，射出的激光是"光"的一个例子。"多个发光部"与"多个发光点"或"多个发光元件"是同义的。光源部只要能够射出光，并不局限于VCSEL。也可将多个射出激光的LD(半导体激光器，LaserDiode)和LED(发光二极管，LightEmittingDiode)在平面内作二维排列，构成光源部。进而，还可以使用射出脉冲激光的脉冲激光器。此外，也可以组合多种光源构成光源部。为了不阻碍检测到瞳孔位置的"人"的识别，优选VCSEL1射出的激光波长是非可视光的近红外光波长。但是，并不限定于此，也可以是可视光。从VCSEL1射出的激光L0，在与装有眼镜型支撑体20的人的脸或者安装的眼镜镜片21的镜面大致平行的方向上，向凹面镜2传播眼前的空间。激光L0是通过VCSEL1射出部开口的衍射扩大光束直径传播的发散光。发散光的发散角可以通过射出部的开口形状控制。激光L0一边发散一边传播，入射凹面镜2。凹面镜2作为一例会聚反射元件，其反射面具有曲率，反射入射的激光L0，向眼球30照射会聚激光(也表示为会聚光)L1。会聚激光L1入射到眼球30的瞳孔31近旁。凹面镜2的凹面曲率中心位于离开从VCSEL1到凹面镜2的光路的光轴位置，包括VCSEL1、凹面镜2以及PSD3的光学系统构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学装置，其中具有，/n光源部，用于发射光；/n会聚反射元件，用于将来自所述光源部的光会聚后，反射到具有曲率的被照射面上；以及，/n位置检测元件，用于检测来自所述被照射面的反射光的位置。/n

【技术特征摘要】
20190306 JP 2019-040841;20190627 JP 2019-120426;201.一种光学装置，其中具有，
光源部，用于发射光；
会聚反射元件，用于将来自所述光源部的光会聚后，反射到具有曲率的被照射面上；以及，
位置检测元件，用于检测来自所述被照射面的反射光的位置。


2.根据权利要求1所述的光学装置，其中，到达所述被照射面之前的光至少经过一次以上折返传播之后，到达所述被照射面。


3.根据权利要求1或2所述的光学装置，其中，当设定所述会聚反射元件与所述被照射面之间的距离为d1，所述会聚反射元件的有效区域的直径为Dm，所述被照射面的曲率半径为rc，来自所述光源部的光的波长为λ，所述位置检测元件的受光面上的光束半径为hUL时，满足下式，





4.根据权利要求1至3中任意一项所述的光学装置，其中，所述光源部和所述会聚反射元件之间的光路与所述被照射面和所述位置检测元件之间的光路交叉。


5.根据权利要求4所述的光学装置，其中，在所述光源部到所述会聚反射元件之间的光路上设置偏转元件，该偏转元件用来偏转来自所述光源部的光。


6.根据权利要求1至3中任意一项所述的光学装置，其中，所述光源部到所述会聚反射元件之间的光路平行于与所述被照射面相切的规定的基准平面。


7.根据权利要求1至6中任意一项所述的光学装置，其中，进一步具有元件支撑体，该元件支撑体用来支撑所述光源部、所述位置检测元件、以及安装了用来驱动所述光源部的光源驱动电路的电装基板。


8.根据权利要求1至7中任意一项所述的光学装置，其中，所述会聚反射元件包括在两个方向上曲率不同的面，其中一个方向是与含有在所述会聚反射元件与所述被照射面之间传播光的光轴、以及在所述被照射面与所述位置检测元件之间传播光的光轴在内的平面相平行的方向，另一个方向是与该平面正交的方向。


9.根据权利要求1至8中任意一项所述的光学装置，其中，具有位置调整机构和倾斜调整机构之中的至少任意一种机构，所述位置调整机构用于调整所述会聚反射元件的位置，所述倾斜调整机构用于调整所述会聚反射元件的倾斜度。


10.根据权利要求1至9中任意一项所述的光学装置，其中，具有导光部件，该导光部件设置在所述光源部和所述会聚反射元件之间，经过内部传播将所述光源部发射的光引导到所述会聚反射元件。


11.根据权利要求10所述的光学装置，其中，所述会聚反射元件被形成在所述导光部件的一方的端面上。


12.根据权利要求1至11中任意一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：三宫俊，下川达也，安达一彦，田中秀，铃木修一，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP