光学系统的制作方法

本发明涉及一种使用vr(virtual reality：虚拟现实)用头戴式显示器等的光学系统。

背景技术：

1、有如下光学装置，即，为了体验不会使现实世界的外部光通过的所谓的沉浸式虚拟现实(vr)，使使用者佩戴而将图像引导至使用者的眼睛。

2、在该光学装置中采用如下结构，即，为了使使用者感觉到图像的远近感，通过反射偏振器等反射1次从图像显示装置射出的光之后，使用反射镜等再次进行反射，并将其引导至使用者的眼睛。

3、例如，专利文献1中记载有如下头戴式显示器用光学系统，即，从图像显示装置侧依次具有线性偏振器、1/4波片、半反射镜、1/4波片及反射偏振器，并且能够用作vr用光学装置。

4、在该光学系统中，通过使光在半反射镜与反射偏振器之间往复而加长光路长度，使使用者感觉到图像的远近感。

5、在该光学系统中，需要2片1/4波片。专利文献1中还记载有如下内容，即，各1/4波片使用没有色差的1/4波片，由此在宽光谱整个区域能够进行直线偏振光与圆偏振光之间的转换。

6、以往技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特表2019-526075号公报

技术实现思路

1、发明要解决的技术课题

2、在专利文献1中所记载的光学系统中，从图像显示装置射出的光在最初通过的1/4波片中，将可见区域的各波长完全转换为圆偏振光，且在第2次通过的1/4波片中，将可见区域的各波长完全转换为直线偏振光，由此通过反射偏振器能够将光完全反射到图像显示装置侧。

3、然而，当任一个1/4波片无法将可见区域的各波长完全转换为直线偏振光而在2片1/4波片中在偏振功能上出现偏差时，导致一部分光会通过最初的反射偏振器，从而成为在与原本应视觉辨认的主像之间会看到双重像的所谓的重影像的原因。

4、并且，当任一个1/4波片无法将可见区域的各波长完全转换为直线偏振光时，一部分波长的光在半反射镜与反射偏振器之间无法使光往复，从而存在主像的亮度减少而看起来很暗的课题。

5、本发明的课题在于提供一种排除重影像，并且可提高主像的亮度的光学系统。

6、用于解决技术课题的手段

7、为了解决该课题，本发明具有如下结构。

8、[1]一种光学系统，其具有：

9、图像显示装置，射出图像；

10、线性偏振器，与图像建立对应关联的光通过；

11、第一1/4波片，从线性偏振器接收光；

12、半反射镜；

13、反射偏振器；及

14、第二1/4波片，位于反射偏振器与半反射镜之间，

15、所述光学系统的特征在于，

16、第一1/4波片的延迟量与第二1/4波片的延迟量相等。

17、[2]根据[1]所述的光学系统，其中，第一1/4波片及所述第二1/4波片分别为由多个光学各向异性层构成的层叠型波片。

18、[3]根据[1]或[2]所述的光学系统，其中，第一1/4波片及第二1/4波片为使用相同的光学各向异性层而构成的层叠型波片，光学各向异性层的层叠顺序以半反射镜为中心成为镜面对称的配置，且配置成相同的光学各向异性层彼此的光轴正交。

19、[4]根据[1]～[3]中任一项所述的光学系统，其中，第一1/4波片及第二1/4波片中的至少一个为由3层以上光学各向异性层构成的层叠型波片，以波长450nm来测定的面内延迟值即re(450)、以波长550nm来测定的面内延迟值即re(550)及以波长650nm来测定的面内延迟值即re(650)满足re(450)≤re(550)≤re(650)的关系。

20、[5]根据[1]～[4]中任一项所述的光学系统，其中，第一1/4波片及第二1/4波片中的至少一个包含具有以厚度方向为螺旋轴的液晶化合物的扭曲结构的层。

21、[6]根据[1]～[5]中任一项所述的光学系统，其中，在线性偏振器与反射偏振器之间具有光学补偿层。

22、[7]一种光学系统，其具有：

23、图像显示装置，射出图像；

24、线性偏振器，与图像建立对应关联的光通过；

25、第一1/4波片，从线性偏振器接收光；

26、半反射镜；

27、反射偏振器，选择性地反射圆偏振光，

28、所述光学系统的特征在于，

29、反射偏振器为具有1层以上胆甾醇型液晶层的反射偏振器，胆甾醇型液晶层中的至少1层具有在膜厚方向上螺旋节距发生变化的节距梯度结构。

30、[8]根据[7]所述的光学系统，其中，反射偏振器的可见光区域中的透射率的最大值与最小值之差为3％以下。

31、[9]根据[7]或[8]所述的光学系统，其包含1层以上固定具有聚合性基团的液晶化合物的垂直取向而成的相位差层。

32、[10]根据[9]所述的光学系统，其中，相位差层的合计rth(550)满足下述式。

33、式)|rth(550)|≥200nm

34、在此，rth(550)表示相位差层的厚度方向的相位差。

35、[11]根据[9]或[10]所述的光学系统，其中，相位差层与胆甾醇型液晶层相邻。

36、[12]根据[7]或[8]所述的光学系统，其中，反射偏振器具有由棒状液晶化合物构成的至少1层棒状胆甾醇型液晶层及对具有聚合性基团的圆盘状液晶化合物进行垂直取向的至少1层圆盘状胆甾醇型液晶层。

37、[13]根据[12]所述的光学系统，其中，圆盘状胆甾醇型液晶层的合计rth(550)满足下述式。

38、式)|rth(550)|≥200nm

39、在此，rth(550)表示圆盘状胆甾醇型液晶层的厚度方向的相位差。

40、[14]根据[12]或[13]所述的光学系统，其中，棒状胆甾醇型液晶层与圆盘状胆甾醇型液晶层相邻。

41、[15]根据[7]～[14]中任一项所述的光学系统，其中，反射偏振器加工成曲面形状。

42、[16]根据[7]～[15]中任一项所述的光学系统，其中，反射偏振器具有聚合了液晶组合物的液晶聚合物，所述液晶组合物包含具有1个聚合性基团的液晶化合物。

43、[17]根据[7]～[16]中任一项所述的光学系统，其还具有第三1/4波片及线性偏振器。

44、[18]一种光学系统，其具有：

45、图像显示装置，射出图像；

46、线性偏振器，与图像建立对应关联的光通过；

47、第一1/4波片，从线性偏振器接收光；

48、半反射镜；

49、反射偏振器，选择性地反射圆偏振光，

50、所述光学系统的特征在于，

51、反射偏振器为具有1层以上胆甾醇型液晶层的反射偏振器，

52、图像显示装置是使用白色显示时的光谱在可见区域具有2个以上极大值且与各极大值对应的峰的半高全宽为60nm以下的光源的图像显示装置、或自发光型图像显示装置，

53、胆甾醇型液晶层中的至少1层中，与图像显示装置的白色显示时的光谱中的任一个极大值对应地，反射波长频带为所对应的极大值的峰的半高全宽的波长频带以上且成为所对应的极大值的5％值的波长频带以下。

54、[19]根据[18]所述的光学系统，其中，胆甾醇型液晶层中的至少1层具有在膜厚方向上螺旋节距发生变化的节距梯度结构。

55、[20]根据[18]或[19]所述的光学系统，其中，反射偏振器的可见光区域中的透射率的最大值与最小值之差为3％以下。

56、[21]根据[18]～[20]中任一项所述的光学系统，其包含1层以上固定具有聚合性基团的液晶化合物的垂直取向而成的相位差层。

57、[22]根据[21]所述的光学系统，其中，相位差层的合计rth(550)满足下述式。

58、式)|rth(550)|≥200nm

59、在此，rth(550)表示波长550nm下的相位差层的厚度方向的相位差。

60、[23]根据[21]或[22]所述的光学系统，其中，相位差层与胆甾醇型液晶层相邻。

61、[24]根据[18]～[20]中任一项所述的光学系统，其中，反射偏振器具有使用棒状液晶化合物的棒状胆甾醇型液晶层及对具有聚合性基团的圆盘状液晶化合物进行垂直取向的圆盘状胆甾醇型液晶层。

62、[25]根据[24]所述的光学系统，其中，圆盘状胆甾醇型液晶层的合计rth(550)满足下述式。

63、式)|rth(550)|≥200nm

64、在此，rth(550)表示圆盘状胆甾醇型液晶层的厚度方向的相位差。

65、[26]根据[24]或[25]所述的光学系统，其中，棒状胆甾醇型液晶层与圆盘状胆甾醇型液晶层相邻。

66、[27]根据[18]～[26]中任一项所述的光学系统，其中，反射偏振器加工成曲面形状。

67、[28]根据[18]～[27]中任一项所述的光学系统，其中，反射偏振器具有聚合了液晶组合物的液晶聚合物，所述液晶组合物包含具有1个聚合性基团的液晶化合物。

68、[29]根据[18]～[28]中任一项所述的光学系统，其还具有第三1/4波片及线性偏振器。

69、发明效果

70、根据本发明，能够提供一种排除重影像，并且可提高主像的亮度的光学系统。