观察装置制造方法及图纸

本公开涉及观察装置。观察装置被配置为使观察者能够观察显示在图像显示表面上的图像。该观察装置包括：观察光学系统，该观察光学系统包括半透射反射表面和反射偏振器，该反射偏振器被配置为在第一方向上透射线性偏振光并且在与第一方向正交的第二方向上反射线性偏振光；以及成像光学系统，被配置为将已经透射通过反射偏振器的光引导至被配置为对观察侧成像的图像拾取装置。反射偏振器的第二方向上的波长为850nm的线性偏振光的透射率为30％或更高。更高。更高。

【技术实现步骤摘要】
观察装置


[0001]本公开的一个方面涉及一种观察装置。

技术介绍

[0002]常规上已知观察装置通过经由观察光学系统放大和显示在图像显示表面上显示的原始图像并向用户提供大画面图像来提供逼真的体验。日本国内PCT公开No.2015
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508182公开了一种观察装置，其包括使用自由曲面(free
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form surface)棱镜的具有46度的对角视角(diagonal viewing angle)的观察光学系统和将光从观察表面引导至对观察侧进行成像的图像拾取装置的成像光学系统。
[0003]在日本国内PCT公开No.2015
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508182中公开的观察装置中，试图进一步扩大观察光学系统的视角导致自由曲面棱镜更大并且观察光学系统更厚。
[0004]被配置为使用反射偏振器和半反射镜(half
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mirror)在光轴上折叠观察光路的三通(triple
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pass)光学系统的观察光学系统可以扩大视角并实现薄型构造。另外，其中观察光学系统的一部分用作成像光学系统的构造(观察系统通过透镜(TTL)构造)可以减小观察装置的尺寸。此时，在捕捉观察者的角膜反射(或反折)图像以检测观察者的视线时，已经透射通过反射偏振器的光被引导至图像拾取装置。
[0005]图9例示了相对于从空气到具有1.33的折射率(对应于角膜的折射率)的折射率界面的光入射角的S偏振光的反射率和P偏振光的反射率。S偏振光是与包含光入射角和反射角的平面正交的偏振光分量，P偏振光是与包含光入射角和反射角的平面平行的偏振光分量。来自角膜的反射光在许多入射角区域偏向S偏振光。因此，在使用已经穿过反射偏振器的光捕获角膜反射图像时，取决于反射偏振器的透射轴方向以及光源和图像拾取装置的布置，角膜反射图像可能在反射偏振器处消光(extinct)。

技术实现思路

[0006]本公开的一个方面提供了一种能够令人满意地获取角膜反射图像的观察装置。
[0007]根据本公开的一个方面的观察装置被配置为使观察者能够观察显示在图像显示表面上的图像。观察装置包括：观察光学系统，该观察光学系统包括半透射反射表面和反射偏振器，该反射偏振器被配置为在第一方向上透射线性偏振光并且在与第一方向正交的第二方向上反射线性偏振光；以及成像光学系统，被配置为将已经透射通过反射偏振器的光引导至被配置为对观察侧成像的图像拾取装置。反射偏振器的第二方向上的波长为850nm的线性偏振光的透射率为30％或更高。
[0008]从以下参考附图对实施例的描述，本公开的其它特征将变得清楚。
附图说明
[0009]图1A和图1B是根据本公开的一个实施例的观察装置的截面图。
[0010]图2A至图2C例示了根据本实施例的角膜反射光路图和观察装置中的成像表面上
的角膜反射图像。
[0011]图3A和图3B例示了根据比较例的角膜反射光路图和观察装置中的成像表面上的角膜反射图像。
[0012]图4是根据示例1的观察装置的截面图。
[0013]图5解释了使用偏振的构造。
[0014]图6是根据示例2的观察装置的截面图。
[0015]图7是根据示例3的观察装置的截面图。
[0016]图8是根据示例4的观察装置的截面图。
[0017]图9解释了折射率界面处的反射率。
具体实施方式
[0018]现在参考附图，将给出根据本公开的实施例的详细描述。各图中的对应元件将由相同的附图标记指定，并且将省略其重复描述。
[0019]图1A和图1B分别是根据本公开的一个实施例的观察装置在XY平面上的截面图(XY截面图)和在YZ平面上的截面图(YZ截面图)。X轴方向是与沿着第一透镜G1(将在下文中描述)的光轴的方向(光轴方向)平行的方向。Y轴方向和Z轴方向是与X轴方向正交的两个正交方向。观察装置包括被配置为放大在显示元件的图像显示表面上显示的图像并使观察者能够观察该图像的观察光学系统，并且适合于头戴式显示器(HMD)等。观察装置可以包括被配置为照亮观察表面(角膜反射表面GC、光瞳平面、出射光瞳)侧的光源IRED。观察光学系统包括半透射反射元件PL1、具有半透射反射表面的半反射镜，以及作为凸透镜的第一透镜G1，该半透射反射元件PL1包括被配置为在第一方向上透射线性偏振光并在与第一方向正交的第二方向上反射线性偏振光的反射偏振器。观察光学系统是使用反射偏振器和半透射反射表面在光轴上折叠观察光路的三通光学系统。被配置为三通光学系统的观察光学系统可以提供具有更薄构造和更宽视角的观察光学系统。观察光学系统的一部分用作将光从观察表面引导至图像拾取装置CAM的成像光学系统。其中观察光学系统的一部分用作成像光学系统的构造(观察系统TTL构造)可以减小观察装置的尺寸。图像拾取装置CAM使用已经透射通过反射偏振器的光来捕获观察侧的图像。光圈(孔径光阑)SS部署在图像拾取装置CAM的观察侧。光源IRED围绕观察光学系统布置为圆形。由于每个光源IRED用作角膜反射图像的光源，因此可以基于角膜反射图像来检测视线。角膜反射表面GC是被建模为曲率半径为
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8mm、折射率为1.33的折射率界面的表面。光轴上从半透射反射元件PL1的观察侧的表面到角膜反射表面GC的表面顶点的距离约为12mm。反射偏振器的透射轴方向(第一方向)被设置为Y轴方向。
[0020]在本实施例中，在与反射偏振器的透射轴正交的方向(第二方向)上的850nm的波长处的偏振光的透射率(对于0度入射的光)为30％或更高。本实施例中的反射偏振器例如为3M公司制造的IQP
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E。观察光学系统的波段为可见光区域，并且可以包括450nm至680nm的波段，这是观察者的眼睛高度敏感的波段。为了将观察光学系统高效地用作三通光学系统，在可见光区域中，反射偏振器应具有对于在正交于透射轴的方向上的偏振光具有高反射率和低透射率(大消光比)的构造。波长为850nm的光是眼睛几乎不敏感的近红外光，并且是不用于观察光学系统的波段中的光。由于850nm附近的波长范围是图像拾取装置CAM中包括的
诸如CMOS或CCD传感器之类的图像传感器敏感的波段，所以波长850nm附近的光适合于在观察侧成像(获取虹膜图像和角膜反射图像)。因此，本实施例通过增加在与反射偏振器的透射轴正交的方向上的偏振光在850nm的波长处的透射率来降低消光比。即，本实施例有意降低在近红外区域中作为反射偏振器的功能。
[0021]在与反射偏振器的透射轴正交的方向上的偏振光在850nm的波长处的透射率可以为50％或更高，或者70％或更高。
[0022]图2A、图2B和图2C例示了在根据本实施例的观察装置中围绕Z轴的角膜旋转角分别为0度、
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20度和+20度的情况下的角膜反射光路和包括在图像拾取装置CAM中的图像传感器的成像表面上的角膜反射图像。图3A和图3B分别例示了在其中反射偏振器被建模为没有波长依本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种观察装置，被配置为使观察者能够观察显示在图像显示表面上的图像，所述观察装置包括：观察光学系统，包括半透射反射表面和反射偏振器，所述反射偏振器被配置为在第一方向上透射线性偏振光并且在与第一方向正交的第二方向上反射线性偏振光；以及成像光学系统，被配置为将已经透射通过反射偏振器的光引导至被配置为对观察侧成像的图像拾取装置，其中反射偏振器的第二方向上的波长为850nm的线性偏振光的透射率为30％或更高。2.根据权利要求1所述的观察装置，其特征在于，所述反射偏振器具有平面形状。3.根据权利要求1或2所述的观察装置，其特征在于，所述半透射反射表面在观察侧具有凹表面。4.根据权利要求1或2所述的观察装置，其特征在于，所述观察光学系统包括胶合透镜。5.根据权利要求4所述的观察装置，其特征在于，所述胶合透镜的胶合表面为所述半透射反射表面。6.根据权利要求1或2所述的观察装置，其特征在于，所述观察光学系统包括部署在所述半透射反射表面的图像显示表面侧的透射线性偏振器。7.根据权利要求6所述的观察装置，其特...

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