观察装置制造方法及图纸

本公开涉及观察装置。观察装置包括显示元件和光学系统，该光学系统被配置为将显示光和外部光引导到出射光瞳。该光学系统包括第一偏振分离元件、第一光学单元，以及包括半透射反射表面、相位板和第二偏振分离元件的第二光学单元。外部光透射通过第一偏振分离元件和第二光学单元朝向出射光瞳。显示光透射通过第一偏振分离元件，被第一光学单元和第一偏振分离元件反射，被第二光学单元反射两次，并行进到出射光瞳。显示光在从第一光学单元到第二光学单元的光路中形成中间图像。元的光路中形成中间图像。元的光路中形成中间图像。

【技术实现步骤摘要】
观察装置


[0001]本专利技术涉及一种光学透视型(see
‑
through type)观察装置。

技术介绍

[0002]美国专利公开No.2019/0025602公开了一种光学透视型观察装置，其包括作为组合器部署在目镜光学系统的前面(外侧)的偏振分离元件，该目镜光学系统具有另一个偏振分离元件、相位板和半透射反射平面。在这种观察装置中，用于观察来自显示元件的光的光学系统由组合器的观察侧的目镜光学系统组成。日本专利No.6386210公开了一种观察装置，其包括用作透镜并部署在组合器和显示元件之间的光学元件。
[0003]上述光学透视型观察装置在广角方案中需要大的组合器。此外，目镜光学系统的焦距必须比目镜光学系统与组合器之间的距离长或至少两倍。而且，在广角方案中，显示元件必须较大。因此，上述观察装置很可能较大较重。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种紧凑的光学透视型观察装置。
[0005]根据本专利技术的一个方面的观察装置包括：显示元件，被配置为发射显示光以显示图像；以及光学系统，被配置为将显示光和作为来自观察装置外侧的光的外部光引导到出射光瞳。光学系统包括第一偏振分离元件、包括反射表面并具有对于入射光的光焦度的第一光学单元、以及包括半透射反射表面、相位板和第二偏振分离元件的第二光学单元。光学系统使外部光透射通过第一偏振分离元件和第二光学单元以行进到出射光瞳。光学系统使显示光透射通过第一偏振分离元件、被第一光学单元和第一偏振分离元件反射、被第二光学单元反射两次，并行进到出射光瞳。光学系统使显示光在从第一光学单元到第二光学单元的光路中形成中间图像。
[0006]本专利技术的其它特征将参考附图通过示例性实施例的以下描述而变得清楚。
附图说明
[0007]图1例示了根据第一实施例的观察装置的配置。
[0008]图2例示了根据第二实施例的观察装置的配置。
[0009]图3例示了根据第三实施例的观察装置的配置。
[0010]图4是根据第一实施例的观察装置的光路图。
[0011]图5是根据第二实施例的观察装置的光路图。
[0012]图6是根据第三实施例的观察装置的光路图。
[0013]图7例示了每个实施例中的相位板的慢轴的倾斜方向。
具体实施方式
[0014]现在参考附图，将给出根据本专利技术的实施例的描述。
[0015]第一实施例
[0016]图1例示了根据本专利技术第一实施例的观察装置的截面。根据这个实施例的观察装置包括光学系统1和显示元件2。S表示光学系统1的出射光瞳，观察者的眼睛部署在该出射光瞳处。按照从诸如液晶面板和有机EL之类的显示元件2的显示平面21发射到出射光瞳S的显示光1002的追踪次序，光学系统1包括：第一偏振器50、第一偏振分离元件30、第一光学单元20(第一偏振分离元件30)和第二光学单元10。
[0017]如图1中的双箭头所示，第一偏振器50在平行于图1的纸平面的第一偏振方向上透射线偏振光(下文中称为第一偏振光)。如图1中的牛眼(bull
’
s eye)所示，第二偏振分离元件110在与第一偏振方向和图1的纸平面正交的第二偏振方向上反射线偏振光(下文中称为第二偏振光)。
[0018]第一光学单元20包括第一相位板(波板，光学元件)220和平凸透镜210。第一相位板220包括具有相对于第一偏振光的透射轴倾斜+45
°
的慢轴的四分之一波板。如图7中所示，第一光学单元20的正号表示从Y轴朝着X轴的方向，其中显示光的行进方向被设置为其中图1的截面被设置为YZ截面的右手XYZ坐标系中的
±
Z轴方向。
[0019]平凸透镜210的与第一相位板220侧相反的表面201是充当凹面镜表面的反射表面，在该表面上形成有反射膜。
[0020]第二光学单元10包括第二相位板150、平凹透镜140、半透射反射表面102、平凸透镜130、第三相位板120和第二偏振分离元件110。第二相位板150是具有相对于第一偏振光的透射轴倾斜+45
°
的慢轴的四分之一波板。第三相位板120是具有相对于第一偏振光的透射轴倾斜
‑
45
°
的慢轴的四分之一波板。如图7中所示，当显示光的行进方向被设置为其中图1的截面被设置为YZ截面的右手XYZ坐标系中的
±
Z轴方向时，第二光学单元10中的符号在从Y轴到X轴的方向上为正并且在相反的方向上为负。
[0021]平凹透镜140和平凸透镜130由具有相等(或足够接近以认为彼此相等)的折射率的材料(介质)制成，并经由作为在凹凸表面之间设置的半透射反射表面102的半透射反射膜联接在一起。类似于第一偏振分离元件30，第二偏振分离元件110透射第一偏振光并反射第二偏振光。
[0022]根据这个实施例的观察装置在作为来自观察装置外侧(外部世界)的光的外部光1001进入的位置处具有第四偏振器60。第四偏振器60仅透射外部光1001的第一偏振光。
[0023]在如此配置的观察装置中，来自外部世界的外部光1001的第一偏振光透射通过第四偏振器60和第一偏振分离元件30，并且进入第二光学单元10。当在外部光的行进方向上观察时，作为第一偏振光的外部光1001被第二相位板150转换成顺时针圆偏振光。作为圆偏振光的外部光1001透射通过平凹透镜140、半透射反射表面102和平凸透镜130，并且通过第三相位板120返回为第一偏振光。作为第一偏振光的外部光1001透射通过第二偏振分离元件110并到达出射光瞳S。以这种方式，外部光1001仅透射通过第二光学单元10的组件一次并到达出射光瞳S。
[0024]在第二光学单元10中，作为弯曲表面的半透射反射表面102部署在由具有相同折射率的材料制成的平凹透镜140和平凸透镜130之间，并因此对于外部光1001不具有光焦度。因此，外部光1001在没有接收到来自第二光学单元10的光焦度的情况下到达出射光瞳S。由此，可以自然地观察外部世界。
[0025]作为第一偏振光的显示光1002从显示元件2的显示平面21出射，透射通过第一偏振器50和第一偏振分离元件30，并进入第一光学单元20。当在显示光的行进方向查看(这个查看方向将类似地应用于以下描述)时，作为第一偏振光的显示光1002被第一相位板220转换成顺时针圆偏振光。这个顺时针圆偏振光透射通过平凸透镜210，在反射表面201上反射，并被转换为逆时针圆偏振光。这个圆偏振光再次透射通过平凸透镜210，再次进入第一相位板220，被转换成第二偏振光。作为第二偏振光的显示光1002被第一偏振分离元件30反射并进入第二光学单元10。
[0026]在第二光学单元10中，作为第二偏振光的显示光1002被第二相位板150转换成逆时针圆偏振光并且透射通过平凹透镜140。这个显示光1002透射通过半透射反射表面102和平凸透镜130，被第三相位板120转换成第二偏振光，并被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种观察装置，包括：显示元件，被配置为发射显示光以显示图像；以及光学系统，被配置为将显示光和作为来自观察装置外侧的光的外部光引导到出射光瞳，其中光学系统包括：第一偏振分离元件；第一光学单元，包括反射表面并具有对于入射光的光焦度；以及第二光学单元，包括半透射反射表面、相位板和第二偏振分离元件，其特征在于，光学系统使外部光透射通过第一偏振分离元件和第二光学单元以行进到出射光瞳，其中光学系统使显示光透射通过第一偏振分离元件、被第一光学单元和第一偏振分离元件反射、被第二光学单元反射两次，并行进到出射光瞳，以及其中光学系统使显示光在从第一光学单元到第二光学单元的光路中形成中间图像。2.根据权利要求1所述的观察装置，其特征在于，满足以下条件：f1<D1+D2其中f1是第二光学单元的焦距，D1是第二光学单元与第一偏振分离元件之间的在第二光学单元的光轴上的距离，并且D2是第一光学单元与第一偏振分离元件之间的在光学单元的光轴上的距离。3.根据权利要求1所述的观察装置，其特征在于，光学系统使显示光在从第一偏振分离元件到第二光学单元的光路中形成中间图像的至少一部分。4.根据权利要求3所述的观察装置，其特征在于，第二光学单元包括具有凸表面的透镜，该凸表面设置有半透射反射表面，并且满足以下条件：(T11+T1)/N1<f1<D1其中N1是透镜的材料的折射率，f1是第二光学单元的焦距，D1是第二光学单元与第一偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：猪口和隆，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：