特許 7603665 光学システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-12

(45)【発行日】2024-12-20

(54)【発明の名称】光学システム

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20241213BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20241213BHJP

   H04N 13/344 20180101ALI20241213BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

H04N5/64 511A

H04N13/344

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2022515993

(86)(22)【出願日】2020-09-09

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-17

(86)【国際出願番号】 IB2020058391

(87)【国際公開番号】W WO2021048767

(87)【国際公開日】2021-03-18

【審査請求日】2023-09-06

(31)【優先権主張番号】62/899,801

(32)【優先日】2019-09-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505005049

【氏名又は名称】スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100130339

【弁理士】

【氏名又は名称】藤井 憲

(74)【代理人】

【識別番号】100135909

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 和歌子

(74)【代理人】

【識別番号】100133042

【弁理士】

【氏名又は名称】佃 誠玄

(74)【代理人】

【識別番号】100171701

【弁理士】

【氏名又は名称】浅村 敬一

(72)【発明者】

【氏名】ル，ジョン ディー．

(72)【発明者】

【氏名】ウォン，ティモシー エル．

(72)【発明者】

【氏名】ネビット，ティモシー ジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】ユン，ジシェン

【審査官】鈴木 俊光

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０８８９７１３６（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０６－０５９２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０１３７８４（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／０１ － ２７／０２

Ｈ０４Ｎ ５／６４

Ｈ０４Ｎ １３／３４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の画像及び第２の画像を観察者に表示するための光学システムであって、
異なる第１のディスプレイ及び第２のディスプレイと、
前記第２のディスプレイと前記観察者との間に配置され、前記第１のディスプレイに対して斜めに方向付けされている反射偏光子であって、実質的に明確に区別された、青色反射帯域、緑色反射帯域、及び赤色反射帯域を有する、反射偏光子と、
前記反射偏光子と前記第２のディスプレイとの間に配置されている、光学積層体であって、
前記反射偏光子と前記第２のディスプレイとの間に配置されている部分反射体と、
前記反射偏光子と前記部分反射体との間に配置されているリターダ層と、を含む光学積層体とを備え、
実質的な垂直入射光に関して、かつ４００ｎｍ～７００ｎｍにわたる所定の波長範囲における青色波長、緑色波長、及び赤色波長のそれぞれに関して、
前記反射偏光子が、第１の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも７０％を反射し、かつ直交する第２の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも６０％を透過し、
前記部分反射体が、前記第１の偏光状態及び前記第２の偏光状態のそれぞれに関して、前記入射光の少なくとも７０％を反射し、
前記リターダ層が、前記第１の偏光状態及び前記第２の偏光状態のうちの少なくとも一方に関する、前記青色波長、前記緑色波長、及び前記赤色波長のうちの少なくとも１つにおける実質的な４分の１波長リターダであり、
前記第１の偏光状態及び前記第２の偏光状態のそれぞれに関して、かつ前記青色波長と前記緑色波長との間の青色－緑色波長、及び前記緑色波長と前記赤色波長との間の緑色－赤色波長のそれぞれに関して、
前記反射偏光子が、前記入射光の少なくとも７０％を透過し、
前記部分反射体が、前記入射光の少なくとも６０％を透過し、
前記第１のディスプレイと前記反射偏光子との間に配置されている、吸収偏光子を更に備え、それにより、実質的な垂直入射光に関して、かつ前記青色波長、前記緑色波長、及び前記赤色波長のそれぞれに関して、前記吸収偏光子が、前記第１の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも７０％を透過し、かつ前記第２の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも７０％を吸収する、
光学システム。

【請求項2】

前記青色波長が、４２５ｎｍ～４７５ｎｍの範囲内であり、前記緑色波長が、５２５ｎｍ～５７５ｎｍの範囲内であり、前記赤色波長が、６２５ｎｍ～７００ｎｍの範囲内である、請求項１に記載の光学システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して光学システムに関し、特に第１の画像及び第２の画像を観察者に表示するための光学システムに関する。

【背景技術】

【0002】

拡張現実（ａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｒｅａｌｉｔｙ；ＡＲ）技術は、現実の物理的世界内に仮想のコンピュータ生成画像を重ね合わせることによって、現実の物理的世界に対するユーザの認識及び現実の物理的世界との対話を大幅に増強する。ヘッドマウント式ディスプレイ（ｈｅａｄ－ｍｏｕｎｔｅｄ ｄｉｓｐｌａｙ；ＨＭＤ）は、ＡＲ技術に関して最も広く使用されている実施形態のうちの１つである。ＡＲ ＨＭＤは、頭部に、又はヘルメットの一部に装着されるデバイスであり、ユーザが仮想画像と現実世界の画像との双方を見ることを可能にする。光学シースルーシステムは、コンピュータ生成画像と共に現実の物理的世界の直接視を可能にするために、ハーフミラー又はビームスプリッタを採用している。それゆえ、解像度の低下を一切伴うことなく、より自然に現実世界を観察することができる。光学シースルータイプのＨＭＤが、ＡＲ ＨＭＤ製品において一般的に使用されている。

【発明の概要】

【0003】

本開示のいくつかの態様では、第１の画像及び第２の画像を観察者に表示するための光学システムが提供される。この光学システムは、異なる第１のディスプレイ及び第２のディスプレイを含む。反射偏光子が、第２のディスプレイと観察者との間に配置され、第１のディスプレイに対して斜めに方向付けされている。反射偏光子は、実質的に明確に区別された、青色反射帯域、緑色反射帯域、及び赤色反射帯域を有する。光学積層体が、反射偏光子と第２のディスプレイとの間に配置されている。光学積層体は、反射偏光子と第２のディスプレイとの間に配置されている部分反射体を含む。光学積層体はまた、反射偏光子と部分反射体との間に配置されているリターダ層も含む。実質的な垂直入射光に関して、かつ約４００ｎｍ～約７００ｎｍにわたる所定の波長範囲における青色波長、緑色波長、及び赤色波長のそれぞれに関して、反射偏光子は、第１の偏光状態を有する入射光の少なくとも７０％を反射し、かつ直交する第２の偏光状態を有する入射光の少なくとも６０％を透過する。実質的な垂直入射光に関して、かつ約４００ｎｍ～約７００ｎｍにわたる所定の波長範囲における青色波長、緑色波長、及び赤色波長のそれぞれに関して、部分反射体は、第１の偏光状態及び第２の偏光状態のそれぞれに関して、入射光の少なくとも７０％を反射する。リターダ層は、第１の偏光状態及び第２の偏光状態のうちの少なくとも一方に関する、青色波長、緑色波長、及び赤色波長のうちの少なくとも１つにおける実質的な４分の１波長リターダである。第１の偏光状態及び第２の偏光状態のそれぞれに関して、かつ青色波長と緑色波長との間の青色－緑色波長、及び緑色波長と赤色波長との間の緑色－赤色波長のそれぞれに関して、反射偏光子は、入射光の少なくとも７０％を透過する。第１の偏光状態及び第２の偏光状態のそれぞれに関して、かつ青色波長と緑色波長との間の青色－緑色波長、及び緑色波長と赤色波長との間の緑色－赤色波長のそれぞれに関して、部分反射体は、入射光の少なくとも６０％を透過する。

【図面の簡単な説明】

【0004】

本開示の様々な態様が、添付図面を参照してより詳細に論じられる。

【図1】本開示のいくつかの態様による光学システムを示す概略図である。

【図2】本開示のいくつかの態様による光学システムを示す概略図である。

【図3】いくつかの態様による光学システムへの垂直入射光を概略的に示す。

【図4】本開示のいくつかの態様による赤色反射帯域、緑色反射帯域、及び青色反射帯域を示すグラフ図である。

【図5】本開示のいくつかの態様による光学積層体を概略的に示す。

【0005】

これらの図は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図中で使用されている同様の番号は、同様の構成要素を指す。しかしながら、所与の図において、或る構成要素を指すために或る番号を使用することは、別の図において同じ番号が付された構成要素を限定することを意図するものではない点が理解されるであろう。

【発明を実施するための形態】

【0006】

以下の説明では、本明細書の一部を構成すると共に様々な実施形態が実例として示されている添付図面が参照される。他の実施形態が想到され、本明細書の範囲又は趣旨から逸脱することなく実施されてもよい点を理解されたい。それゆえ、以下の「発明を実施するための形態」は、限定的な意味で解釈されるものではない。

【0007】

ヘッドマウント式ディスプレイデバイスなどの、ニアアイディスプレイ（Ｎｅａｒ－ｅｙｅ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＮＥＤ）デバイスが、拡張現実体験及び仮想現実体験などの体験のために、観察者によって装着される場合がある。バードバス（ｂｉｒｄｂａｔｈ）ＮＥＤデバイスは、画像生成デバイスからの画像の焦点を合わせるために、ビームスプリッタが軸上反射体と共に使用されるデバイスである。光学システムは、画像が現実の物理的世界の視界と統合される際に、増大した輝度を有する画像を観察者に表示するべきである。本明細書で説明される実施形態は、これらの課題及び他の課題に対処する。

【0008】

いくつかの実施形態によれば、図１及び図２に示されるように、第１の画像（２１）及び第２の画像（３１）を観察者（１０）に表示するための光学システム（３００）が提供される。いくつかの実施形態では、光学システム（３００）は、ウェアラブルディスプレイデバイス又はヘッドマウント式ディスプレイ（ＨＭＤ）内に組み込まれてもよい。光学システムは、第１の画像（２１）を生成する第１のディスプレイ（２０）と、第２の画像（３１）を生成する異なる第２のディスプレイ（３０）とを含む。第１のディスプレイ（２０）は、任意の好適なタイプの画像生成ディスプレイを含んでもよく、偏光ディスプレイデバイスであっても、又は非偏光ディスプレイデバイスであってもよい。例えば、第１のディスプレイは、例えば液晶ディスプレイ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）及び有機発光ダイオード（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；ＯＬＥＤ）ディスプレイのうちの１つ以上などの、電子ディスプレイであってもよい。他の実例では、第１のディスプレイ（２０）は、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ；有機発光デバイス）ディスプレイなどの、発光型マイクロディスプレイ、及び／又は、ＬＣｏＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ；液晶オンシリコン）ディスプレイ若しくはデジタル光処理（ｄｉｇｉｔａｌ ｌｉｇｈｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ＤＬＰ）デバイスなどの、反射型マイクロディスプレイを含み得る。第１のディスプレイ（２０）は、他の光学構成要素に対して、任意の好適な位置を有し得る。例えば、いくつかの実施例では、第１のディスプレイ（２０）は、観察者（１０）の視点から、光学システムの上側に配置されてもよい。第２のディスプレイ（３０）は、現実世界のシーン内の、現実世界の物体であってもよい。現実世界のシーンは、電子的に視覚が支援されることなく観察者が利用可能な光又は画像であってもよい。

【0009】

いくつかの実施形態では、反射偏光子（４０）が、第２のディスプレイ（３０）と観察者（１０）との間に配置されてもよい。反射偏光子（４０）は、第１のディスプレイ（２０）に対して斜めに方向付けされてもよい。いくつかの実例では、反射偏光子は、第１のディスプレイ（２０）と約３０度～約６０度の角度（θ）を成すか、又は第１のディスプレイ（２０）に対して４０度～約６０度であってもよい。いくつかの態様では、反射偏光子は、第１のディスプレイ（２０）と４５度の角度（θ）を成してもよい。反射偏光子（４０）は、図４に示されるように、実質的に明確に区別された、青色反射帯域（４０ｂ）、緑色反射帯域（４０ｇ）、及び赤色反射帯域（４０ｒ）を有する。

【0010】

反射偏光子は一般に、第１の偏光の光を透過し、かつ第２の異なる偏光の光を反射する材料を含む。反射偏光子としては、限定するものではなく、例として、拡散反射偏光子、多層反射偏光子、及びコレステリック反射偏光子が挙げられる。反射偏光子（４０）は、広帯域反射偏光子、又はノッチ反射偏光子であってもよい。他の実例では、反射偏光子（４０）は、吸収直線偏光子、多層ポリマー反射偏光子、ワイヤグリッド反射偏光子、又は、反射偏光子の積層体のうちの１つ以上であってもよく、第１の偏光状態を有する光を実質的に透過し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に反射することにより、ディスプレイ（２０）によって放出された光を偏光させる。実質的に一軸配向された反射偏光子が、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙより商品名Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｆｉｌｍ５又はＡＰＦで入手可能である。他のタイプの多層光学フィルム反射偏光子（例えば、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙより入手可能な、Ｄｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ又はＤＢＥＦ）もまた使用されてもよい。いくつかの実施形態では、他のタイプの反射偏光子（例えば、ワイヤグリッド偏光子）が使用される。

【0011】

光学システム（３００）は、反射偏光子（４０）と第２のディスプレイ（３０）との間に配置されている光学積層体（５０）を含む。光学積層体は、少なくとも部分反射体（６０）及びリターダ層（７０）を含む。いくつかの実施形態では、部分反射体（６０）は、反射偏光子（４０）と第２のディスプレイ（３０）との間に配置されてもよく、リターダ層（７０）は、反射偏光子（４０）と部分反射体（６０）との間に配置されてもよい。いくつかの態様では、光学積層体は、図２に示されるような湾曲状の光学積層体（５０ａ）であってもよい。場合によっては、部分反射体（６０ａ）及びリターダ層（７０ａ）のうちの少なくとも一方が、湾曲状であってもよい。

【0012】

特定の態様では、部分反射体（６０、６０ａ）は、ノッチ反射体であってもよい。例えば、部分反射体（６０、６０ａ）は、図４で概略的に示されるような（例えば、第１の偏光状態及び第２の偏光状態のそれぞれに関する）反射帯域を有し得る。他の態様では、部分反射体（６０、６０ａ）は、例えばアルミニウム又は銀などの金属を、プラスチック又はガラスのプレート上にコーティングすることによって得られる、５０／５０ビームスプリッタであってもよい。いくつかの他の態様では、部分反射体（６０）は、合計で約５０を超える、１００を超える、又は１５０を超える数の、複数のポリマー層を含み得る。これらのポリマー層は、複数の境界面で反射された光が、強め合う干渉又は弱め合う干渉を受けることにより、所望の反射特性又は透過特性を部分反射体に付与するような、十分に薄いものであってもよい。複数のポリマー層を含む反射フィルム（例えば、部分反射体又は反射偏光子）が、例えば、米国特許第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）、同第６，１７９，９４８号（Ｍｅｒｒｉｌｌら）、及び同第６，７８３，３４９号（Ｎｅａｖｉｎら）で説明されており、それぞれが、本明細書に矛盾しない限りにおいて、参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態では、ポリマー層は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ；ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ｇｌｙｃｏｌ－ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ；ＰＥＴＧ）、ポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ；ＰＥＮ）、及びＰＥＮ／ＰＥＴコポリマーのうちの１つ以上を含む。或る波長範囲にわたる、より少ない数の層ペアは、狭帯域幅の光源に関する、対応する入射角での、より低い波長における透過率を増大させ得る。本開示の一態様によれば、部分反射体（６０、６０ａ）は、第２のディスプレイ（３０）によって生成された第２の画像（３１）を透過する。

【0013】

特定の実施形態では、リターダ層（７０）は、反射偏光子（４０）上に積層されているフィルムであってもよく、又は、反射偏光子（４０）に適用されているコーティングであってもよい。例えば、リターダ層（７０）は、反射偏光子（４０）に積層されている配向ポリマーフィルムであってもよく、又は、反射偏光子（４０）上の液晶ポリマーコーティングであってもよい。いくつかの他の実施形態では、リターダ層（７０）は、少なくとも１つの所望の波長のうちの少なくとも１つの波長における４分の１波長リターダ層であってもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの所望の波長は、複数の所望の波長であってもよく、リターダ層（７０）は、それら複数の所望の波長のうちの少なくとも１つの波長における４分の１波長リターダであってもよい。いくつかの態様では、リターダ層（７０）は、第１の偏光状態及び第２の偏光状態のうちの少なくとも一方に関する、青色波長、緑色波長、及び赤色波長のうちの少なくとも１つにおける４分の１波長リターダ層であってもよい。４分の１波長リターダを形成するための好適なコーティングとしては、他の箇所で説明されるような、線状光重合性ポリマー（ｌｉｎｅａｒ ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｂｌｅ ｐｏｌｙｍｅｒ；ＬＰＰ）材料及び液晶ポリマー（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｐｏｌｙｍｅｒ；ＬＣＰ）材料が挙げられるが、これらに限定されない。

【0014】

いくつかの態様では、部分反射体（６０）とリターダ層（７０）とを含む光学積層体（５０）は、例えば、部分反射体フィルム上に４分の１波長リターダをコーティングすることによって、４分の１波長リターダフィルム上に部分反射体コーティングをコーティングすることによって、又は、部分反射体フィルムと４分の１波長リターダフィルムとを一体に積層することによって、調製されてもよい。いくつかの他の態様では、光学積層体（５０）は、図５で概略的に示されるように、リターダ層（７０）に部分反射体（６０）を接合するための接着剤層（１２０）を含む。

【0015】

いくつかの実施形態では、図３に示されるような、実質的な垂直入射光（８０）に関して、かつ所定の波長範囲における青色波長（９０ｂ）、緑色波長（９０ｇ）、及び赤色波長（９０ｒ）のそれぞれに関して（図４）、反射偏光子（４０）は、第１の偏光状態を有する入射光の少なくとも７０％が、偏光子（４０）から反射される場合には、第１の偏光状態（ｘ軸）を有する光を実質的に反射すると言うことができる。いくつかの実施形態では、第１の偏光状態を有する入射光の少なくとも８０％、又は少なくとも９０％が、偏光子（４０）から反射される。いくつかの実施形態では、実質的な垂直入射光に関して、かつ所定の波長範囲における青色波長（９０ｂ）、緑色波長（９０ｇ）、及び赤色波長（９０ｒ）のそれぞれに関して、反射偏光子（４０）は、直交する第２の偏光状態を有する入射光の少なくとも６０％が、反射偏光子（４０）から透過される場合には、直交する第２の偏光状態（ｙ軸）を有する光を実質的に透過すると言うことができる。いくつかの実施形態では、直交する第２の偏光状態を有する入射光の少なくとも７０％、又は少なくとも８０％が、偏光子（４０）から透過される。所定の波長範囲は、いくつかの態様では、約４００ｎｍ～約７００ｎｍにわたる可視波長範囲であってもよい。例えば、青色波長（９０ｂ）は、約４２５ｎｍ～約４７５ｎｍの範囲内であってもよく、緑色波長（９０ｇ）は、約５２５ｎｍ～約５７５ｎｍの範囲内であってもよく、赤色波長（９０ｒ）は、約６２５ｎｍ～約７００ｎｍの範囲内であってもよい。

【0016】

いくつかの実施形態では、実質的な垂直入射光（８０）に関して、かつ所定の波長範囲における青色波長（９０ｂ）、緑色波長（９０ｇ）、及び赤色波長（９０ｒ）のそれぞれに関して、部分反射体（６０）は、第１の偏光状態（ｘ軸）及び第２の偏光状態（ｙ軸）のそれぞれに関して、入射光の少なくとも７０％を反射する。いくつかの態様では、実質的な垂直入射光に関して、かつ所定の波長範囲における青色波長（９０ｂ）、緑色波長（９０ｇ）、及び赤色波長（９０ｒ）のそれぞれに関して、部分反射体（６０）は、第１の偏光状態及び第２の偏光状態のそれぞれに関して、入射光の少なくとも８０％を反射する。所定の波長範囲は、いくつかの態様では、約４００ｎｍ～約７００ｎｍにわたる可視波長範囲であってもよい。例えば、青色波長（９０ｂ）は、約４２５ｎｍ～約４７５ｎｍの範囲内であってもよく、緑色波長（９０ｇ）は、約５２５ｎｍ～約５７５ｎｍの範囲内であってもよく、赤色波長（９０ｒ）は、約６２５ｎｍ～約７００ｎｍの範囲内であってもよい。

【0017】

いくつかの態様では、実質的な垂直入射光に関して、第１の偏光状態及び第２の偏光状態のそれぞれに関して、かつ青色波長と緑色波長との間の青色－緑色波長（９０ｂｇ）及び緑色波長と赤色波長との間の緑色－赤色波長（９０ｇｒ）のそれぞれに関して（図４）、反射偏光子（４０）は、入射光の少なくとも７０％、又は少なくとも８０％を透過してもよい。いくつかの他の態様では、実質的な垂直入射光に関して、第１の偏光状態及び第２の偏光状態のそれぞれに関して、かつ青色波長と緑色波長との間の青色－緑色波長（９０ｂｇ）及び緑色波長と赤色波長との間の緑色－赤色波長（９０ｇｒ）のそれぞれに関して、部分反射体（６０）は、入射光の少なくとも６０％、又は少なくとも７０％を透過する。場合によっては、青色波長と緑色波長との間の青色－緑色波長（９０ｂｇ）は、５５０ｎｍ未満であってもよく、緑色波長と赤色波長との間の緑色－赤色波長（９０ｇｒ）は、６５０ｎｍ未満であってもよい。

【0018】

いくつかの他の実施形態では、光学システム（３００）は、吸収偏光子（１１０）を含む。吸収偏光子（１１０）は、第１のディスプレイ（２０）と反射偏光子（４０）との間に配置されてもよい。吸収偏光子（１１０）は、青色波長、緑色波長、及び赤色波長のそれぞれに関して、直交する第１の偏光状態及び第２の偏光状態のうちの一方（例えば、ｘ軸に沿った電界を有する第１の偏光状態）を有する光を実質的に透過し、第１の偏光状態及び第２の偏光状態のうちの他方（例えば、ｙ軸に沿った電界を有する第２の偏光状態）を有する光を実質的に吸収する。

【0019】

いくつかの実施形態では、実質的な垂直入射光（８０）に関して、かつ青色波長、緑色波長、及び赤色波長のそれぞれに関して、吸収偏光子（１１０）は、第１の偏光状態を有する入射光の少なくとも６０％、又は少なくとも７０％が、吸収偏光子（１１０）によって透過される場合には、第１の偏光状態を有する光を実質的に透過すると言うことができる。いくつかの実施形態では、青色波長、緑色波長、及び赤色波長のそれぞれに関して、第１の偏光状態を有する入射光の少なくとも８０％が、吸収偏光子（１１０）によって透過される。

【0020】

いくつかの実施形態では、実質的な垂直入射光（８０）に関して、かつ青色波長、緑色波長、及び赤色波長のそれぞれに関して、吸収偏光子（１１０）は、第２の偏光状態を有する入射光の少なくとも６０％、又は少なくとも７０％が、吸収偏光子（１１０）によって吸収される場合には、第２の偏光状態を有する光を実質的に吸収すると言うことができる。いくつかの実施形態では、青色波長、緑色波長、及び赤色波長のそれぞれに関して、第２の偏光状態を有する入射光の少なくとも８０％が、吸収偏光子（１１０）によって吸収される。

【0021】

例えば、青色波長（９０ｂ）は、約４２５ｎｍ～約４７５ｎｍの範囲内であってもよく、緑色波長（９０ｇ）は、約５２５ｎｍ～約５７５ｎｍの範囲内であってもよく、赤色波長（９０ｒ）は、約６２５ｎｍ～約７００ｎｍの範囲内であってもよい。

【0022】

いくつかの実施形態では、吸収偏光子（１１０）は、ヨウ素をドープしたポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）偏光子であってもよい。そのような偏光子は、ヨウ素を含浸させた配向ＰＶＡ層を含む。他の実施形態では、他のタイプの吸収偏光子（例えば、有機染料を含浸させた配向ポリマー偏光子）が使用される。

【0023】

本明細書で説明される実施形態のうちの１つ以上による光学システム（３００）は、高い解像度及びコントラストを維持しながら、画像の輝度を増大させる。以下、例示的実施形態を示す。
［項目１］
第１の画像及び第２の画像を観察者に表示するための光学システムであって、
異なる第１のディスプレイ及び第２のディスプレイと、
前記第２のディスプレイと前記観察者との間に配置され、前記第１のディスプレイに対して斜めに方向付けされている反射偏光子であって、実質的に明確に区別された、青色反射帯域、緑色反射帯域、及び赤色反射帯域を有する、反射偏光子と、
前記反射偏光子と前記第２のディスプレイとの間に配置されている、光学積層体であって、
前記反射偏光子と前記第２のディスプレイとの間に配置されている部分反射体と、
前記反射偏光子と前記部分反射体との間に配置されているリターダ層と、を備え、それにより、実質的な垂直入射光に関して、かつ約４００ｎｍ～約７００ｎｍにわたる所定の波長範囲における青色波長、緑色波長、及び赤色波長のそれぞれに関して、
前記反射偏光子が、第１の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも７０％を反射し、かつ直交する第２の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも６０％を透過し、
前記部分反射体が、前記第１の偏光状態及び前記第２の偏光状態のそれぞれに関して、前記入射光の少なくとも７０％を反射する、光学積層体と、を備え、
前記リターダ層が、前記第１の偏光状態及び前記第２の偏光状態のうちの少なくとも一方に関する、前記青色波長、前記緑色波長、及び前記赤色波長のうちの少なくとも１つにおける実質的な４分の１波長リターダであり、
前記第１の偏光状態及び前記第２の偏光状態のそれぞれに関して、かつ前記青色波長と前記緑色波長との間の青色－緑色波長、及び前記緑色波長と前記赤色波長との間の緑色－赤色波長のそれぞれに関して、
前記反射偏光子が、前記入射光の少なくとも７０％を透過し、
前記部分反射体が、前記入射光の少なくとも６０％を透過する、
光学システム。
［項目２］
前記第１のディスプレイが、電子ディスプレイであり、前記第２のディスプレイが、現実世界のシーン内の、現実世界の物体である、項目１に記載の光学システム。
［項目３］
第１のディスプレイが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイのうちの１つ以上を含む、項目２に記載の光学システム。
［項目４］
前記光学積層体が湾曲状である、項目１に記載の光学システム。
［項目５］
前記部分反射体及び前記リターダ層のうちの少なくとも一方が湾曲状である、項目１に記載の光学システム。
［項目６］
前記反射偏光子が、ワイヤグリッド反射偏光子及び多層ポリマー反射偏光子のうちの１つ以上を含む、項目１に記載の光学システム。
［項目７］
前記反射偏光子が、前記第１のディスプレイと約３０度～約６０度の角度を成す、項目１に記載の光学システム。
［項目８］
前記反射偏光子が、前記第１のディスプレイと約４５度の角度を成す、項目１に記載の光学システム。
［項目９］
前記第１のディスプレイと前記反射偏光子との間に配置されている、吸収偏光子を更に備え、それにより、実質的な垂直入射光に関して、かつ前記青色波長、前記緑色波長、及び前記赤色波長のそれぞれに関して、前記吸収偏光子が、前記第１の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも７０％を透過し、かつ前記第２の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも７０％を吸収する、項目１に記載の光学システム。
［項目１０］
前記光学積層体が、前記リターダ層に前記部分反射体を接合する接着剤層を更に備える、項目１に記載の光学システム。
［項目１１］
実質的な垂直入射光に関して、かつ前記青色波長、前記緑色波長、及び前記赤色波長のそれぞれに関して、
前記反射偏光子が、前記第１の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも８０％を反射し、前記第２の偏光状態を有する前記入射光の少なくとも７０％を透過し、
前記部分反射体が、前記第１の偏光状態及び前記第２の偏光状態のそれぞれに関して、前記入射光の少なくとも８０％を反射する、
項目１に記載の光学システム。
［項目１２］
実質的な垂直入射光に関して、かつ前記第１の偏光状態及び前記第２の偏光状態のそれぞれに関して、かつ前記青色－緑色波長及び前記緑色－赤色波長のそれぞれに関して、
前記反射偏光子が、前記入射光の少なくとも８０％を透過し、
前記部分反射体が、前記入射光の少なくとも７０％を透過する、
項目１に記載の光学システム。
［項目１３］
前記青色波長が、約４２５ｎｍ～約４７５ｎｍの範囲内であり、前記緑色波長が、約５２５ｎｍ～約５７５ｎｍの範囲内であり、前記赤色波長が、約６２５ｎｍ～約７００ｎｍの範囲内である、項目１に記載の光学システム。
［項目１４］
前記部分反射体が、合計で約５０を超える数の、複数のポリマー層を含む、項目１に記載の光学システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】