CN110603478A - 包括折射分束凸透镜的紧凑近眼光学系统 - Google Patents

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Abstract

第一过滤器堆栈(110,315,415)将光转换为第一圆偏振，并且第二过滤器堆栈(125,320,420)反射具有所述第一圆偏振的光并透射具有第二圆偏振的光。折射分束凸透镜(115,210,310,410)设置在所述过滤器堆栈之间。所述第一过滤器堆栈包括：第一线性偏振器(112)，所述第一线性偏振器(112)用于将光转换为第一线性偏振；以及第一四分之一波片(114)，所述第一四分之一波片(114)用于将所述光从所述第一线性偏振转换为第一圆偏振。所述第二过滤器堆栈包括：第二四分之一波片(127)，所述第二四分之一波片(127)用于将所述光从所述第一圆偏振转换为横向于所述第一线性偏振的第二线性偏振；偏振相关分束器(128)，所述偏振相关分束器(128)用于通过所述第一偏振并反射所述第二偏振；以及线性偏振器(129)，所述线性偏振器(129)用于通过所述第二偏振。

Description

包括折射分束凸透镜的紧凑近眼光学系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年7月11日提交并通过引用整体并入本文的标题为“A CompactNear-Eye Optical System Including A Refractive Beam-Splitting Convex Lens”的美国临时专利申请62/531,225的优先权。
背景技术
沉浸式虚拟现实(VR)和增强现实(AR)系统通常利用将立体影像呈现给用户以便在三维(3D)场景中给予临场感的头戴式显示器(HMD)设备。常规的HMD设备要么实现单个平显示器，所述单个平显示器被分成两个独立的显示区域，一个用于用户的左眼并且一个用于用户的右眼，要么实现一对独立的平显示器，用户的每只眼睛各一个。常规的HMD还包括将显示器的整个图像聚焦到用户的眼睛中的光学系统。该光学系统包括单透镜，诸如非球面透镜或菲涅耳透镜，其具有大约35毫米(mm)或更大的焦距。两种类型的透镜都不提供高质量VR或AR体验所需要的光学性能水平。单非球面透镜生成相对大量的色像差、场曲率和像散。菲涅耳透镜生成相对大量的色像差并且它们产生菲涅耳伪像，诸如来自菲涅耳刻面上的全内反射的杂散光和由于菲涅耳刻面处的制造误差而导致的重影。
此外，诸如非球面透镜和菲涅耳透镜这样的单透镜具有相对长的后焦距，这增加透镜与显示器之间的距离。长的后焦距产生具有高惯性矩的笨重的前重HMD。单透镜可被构造有较短的透镜焦距。然而，透镜放大率与透镜焦距成反比。透镜放大率因此随着透镜焦距减小而增加。取决于显示器的像素分辨率，增加透镜放大率可使观看者在显示器的放大图像中感知到像素化。此外，短焦距放大器更难以设计，通常需要更多的光学元件来管理增加的光学像差，并且对光学/机械公差和眼睛定位敏感。
附图说明
通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且其许多特征和优点对于本领域的技术人员而言变得显而易见。在不同的附图中使用相同的附图标记指示类似或相同的项目。
图1是根据一些实施例的准直从显示器接收的光以向用户的眼睛提供基本上平行的光线的光学系统的第一示例的图。
图2是根据一些实施例的准直从显示器接收的光的光学系统的第二示例的图。
图3是根据一些实施例的准直从显示器接收的光的光学系统的第三示例的图。
图4是根据一些实施例的准直从显示器接收的光的光学系统的第四示例的图。
图5图示根据一些实施例的包括被构造成经由显示器提供虚拟现实、增强现实或混合现实功能性的电子设备的显示系统。
具体实施方式
偏振相关分束器可用于折转(fold)光路并减小HMD中实现的近眼光学系统的尺寸。例如，内嵌或“平展(pancake)”观察器包括用于接收来自显示器的光的线性偏振器、用于将光转换为右圆偏振的四分之一波片、球面反射分束器(其被实现为例如具有半镀银表面的聚焦凹面镜)、用于将右圆偏振转换为垂直线性偏振的四分之一波片、用于反射垂直偏振并通过水平偏振的偏振相关分束器以及用于通过水平偏振的线性偏振器。内嵌观察器使光功率集中在球面反射分束器处以改进对包括彗差、像散和色像差的光学像差的管理。然而，内嵌观察器是针对微型显示器(例如，具有约一英寸的对角线的显示器)优化的并且难以将设计直接地缩放到较大显示器(例如，每通道具有约1.5-3英寸的对角线的显示器)。挑战包括校正由球面反射分束器产生的强场曲率以及校正由较大显示器产生的图像中的像差所需的球面反射分束器的较大大小。
图1-5描述相对于内嵌平展观察器具有改进的光学性能、减少的重像和较大的视场的紧凑近眼光学系统的实施例。该光学系统或装置(在下文中称为光学系统)包括被构造成将光转换为第一圆偏振的第一过滤器堆栈、被构造成反射具有第一圆偏振的光并透射具有第二圆偏振的光的第二过滤器堆栈以及设置在第一过滤器堆栈与第二过滤器堆栈之间的折射分束凸透镜(refractive beam splitting convex len)。第一过滤器堆栈可以包括用于将来自显示器的光转换为第一线性偏振的第一线性偏振器以及用于将线性偏振光转换为第一圆偏振的第一四分之一波片。第二过滤器堆栈可以包括用于将第一圆偏振转换为第二线性偏振(其横向(transverse)于第一线性偏振)的第二四分之一波片、用于通过第一偏振并反射第二偏振的偏振相关分束器以及用于通过第二偏振的线性偏振器。折射分束凸透镜可被实现为具有一个平面表面和相对的凸表面的平凸透镜或具有两个相对的凸表面的双凸透镜。
用折射分束凸透镜替换常规的球面反射分束器对光学系统提供许多改进。包括折射分束凸透镜的光学系统的实施例通常产生较低的光学像差，这允许用户解析较小的显示像素并支持较大的眼动范围(eyebox)。光学系统还产生较低水平的球面及色像差、像散和彗差。折射分束凸透镜的折射部分平衡反射部分的场曲率，从而减小由光学系统产生的总场曲率。此外，可改变折射分束凸透镜的附加屈光力以增强、优化或者调谐光学系统的光学性能。在一些实施例中，第二四分之一波片被结合或者层压到用于实现折射分束凸透镜的平凸透镜的平面表面，从而减小由于内部反射而能够产生重影的气隙的数目。
图1是根据一些实施例的准直(collimate)从显示器105接收的光以向用户的眼睛111提供基本上平行的光线的光学系统100的第一示例的图。光学系统100包括接收来自显示器105的光的第一过滤器堆栈110。过滤器堆栈110的一些实施例包括将所接收到的光转换为第一线性偏振的线性偏振器112。例如，线性偏振器112可将非偏振的(或部分偏振的)光转换为在位于在本文中被称为y方向的附图的平面中的方向上偏振的光。过滤器堆栈110还包括将线性偏振光转换成第一圆偏振的四分之一波片114。例如，四分之一波片114可将在y方向上偏振的光转换为右圆偏振光。过滤器堆栈110的一些实施例与显示器105被集成在一起。例如，可将线性偏振器112层压到显示器105的表面。然而，在其它实施例中，第一过滤器堆栈110通过气隙与显示器105分开。
光学系统100还包括由具有第一折射率的材料和分束涂层形成的折射分束凸透镜115。例如，折射分束凸透镜115可由玻璃或塑料形成并且折射分束凸透镜115的凸表面118可以是半镀银表面。折射分束凸透镜115的一些实施例具有在150mm～300mm的范围中的焦距。例如，折射分束凸透镜115的焦距可以在180mm至280mm的范围内。折射分束凸透镜115的一些实施例通过气隙与过滤器堆栈110分开。在一些实施例中，光学系统100还包括另一折射元件120，所述另一折射元件120包括与凸表面118的曲率匹配的凹表面并且具有不同于第一折射率的第二折射率。并入附加折射元件120提供可被调谐以改进光学系统100的光学性能的附加光学参数。
光学系统100包括第二过滤器堆栈125，所述第二过滤器堆栈125透射具有第一偏振的光并反射具有与第一偏振正交的第二偏振的光。例如，第二过滤器堆栈125可被构造成透射具有左圆偏振的光并反射具有右圆偏振的光。第二过滤器堆栈125的一些实施例包括将圆偏振光转换成线性偏振光的四分之一波片127。例如，四分之一波片127可将右圆偏振光转换为在y方向上偏振的光并且四分之一波片127可将左圆偏振光转换成在垂直于附图的平面的方向上偏振的光，所述方向在本文中被称为x方向并且正交或横向于y方向。第二过滤器堆栈125还包括偏振相关分束器128，所述偏振相关分束器128透射在第一方向上偏振的光并反射在正交或横向于第一方向的第二方向上偏振的光。例如，偏振相关分束器128可反射在y方向上偏振的光并透射在x方向上偏振的光。第二过滤器堆栈125的一些实施例还包括透射线性偏振光的线性偏振器129。例如，线性偏振器129可透射在x方向上偏振的光。
第二过滤器堆栈125的一些实施例被结合到折射分束凸透镜115的平面表面130。例如，可将四分之一波片127层压到平面表面130。将第二过滤器堆栈125结合到折射分束凸透镜115具有许多优点，包括光学系统100的大小减小、视场较大、在光学系统100中的光学表面处产生的菲涅耳反射(或重影)的数目减小等。在其它实施例中，第二过滤器堆栈125通过气隙与折射分束凸透镜115分开。
通过遵循由显示器105生成的光线135的传播来图示光学系统100中的光路的折转。最初，从显示器105出射的光线135是非偏振的或部分偏振的。线性偏振器112将光线135转换成线性偏振光线136。例如，可使光线136在y方向上偏振。四分之一波片114将线性偏振光线136转换成具有第一圆偏振的光线137。例如，四分之一波片114可将光线136从y方向上的线性偏振转换为右圆偏振的光线137。凸表面118透射圆偏振光线137的一部分，所述部分然后在被提供给四分之一波片127之前在折射分束凸透镜115内被折射。圆偏振光线137由四分之一波片127转换为线性偏振光线138。例如，四分之一波片127可将右圆偏振光线137转换成在y方向上线性偏振的光线138。光线138被偏振相关分束器128反射并且由四分之一波片127转换为圆偏振光线139。例如，光线139可以是右圆偏振的。光线139被折射分束凸透镜115折射并且光线139的一部分从凸表面118反射。反射使光线139的圆偏振反转，例如，反射将光线139转换为左圆偏振光线140。四分之一波片127将圆偏振光线140转换成线性偏振光线141。例如，光线140的左圆偏振被转换成光线141在x方向上的线性偏振。偏振相关分束器128和线性偏振器129透射线性偏振光线141。
包括折射分束凸透镜115的光学系统100比常规的光学系统具有许多优点。光学系统100生成较少的光学像差，因为随着光线从显示器105传播到用户的眼睛111，凸表面118提供反射光学能力和折射能力，这允许用户解析较小的显示像素。光学系统100还提供较大的眼动范围，这减小“瞳孔游动”。相对于包括反射分束器的光学系统，球面像差、色像差、像散和彗差都减小了。此外，折射分束凸透镜115中的正屈光力平衡凸表面118的场曲率。在一些实施例中，光学系统仅实现单个光学元件，例如折射分束凸透镜115，这简化了光学系统100的制作。
图2是根据一些实施例的准直从显示器205接收的光的光学系统200的第二示例的图。光学系统200包括设置在两个过滤器堆栈之间的折射分束凸透镜210。第一过滤器堆栈包括线性偏振器215和四分之一波片220。第二过滤器堆栈包括四分之一波片225、偏振相关分束器230和线性偏振器235。在所图示的实施例中，第一过滤器堆栈被设置在接近于折射分束凸透镜210的弯曲表面并且气隙被设置在四分之一波片220的平面表面与折射分束凸透镜210的弯曲表面之间。第一过滤器堆栈通过气隙与显示器205分开。第二过滤器堆栈被设置在折射分束凸透镜210的平面表面上。例如，可将第二过滤器堆栈层压到折射分束凸透镜210的平面表面。
从显示器205上的相同点发出的光线被光学系统200准直以彼此基本上平行地出射。例如，光线245、250从显示器205中的相同像素出射。如本文所讨论的，光线245、250被第一过滤器堆栈和折射分束凸透镜210的弯曲表面透射，在折射分束凸透镜210中折射，被第二过滤器堆栈反射，在折射分束凸透镜210中折射，被折射分束凸透镜210的弯曲表面反射，并且然后被第二过滤器堆栈透射。光线245、250在它们从光学系统200出射并到达检测平面255时是基本上平行的，所述检测平面255在一些情况下对应于用户的眼睛。
图3是根据一些实施例的准直从显示器305接收的光的光学系统300的第三示例的图。光学系统300包括设置在第一过滤器堆栈315与第二过滤器堆栈320之间的折射分束凸透镜310。第一过滤器堆栈315和第二过滤器堆栈320的一些实施例包括与图1中所示的第一过滤器堆栈110和第二过滤器堆栈125相同的组件。光学系统300的第三示例不同于图2中所示的光学系统200的第二示例，因为第二过滤器堆栈320沿着光学系统300的光轴从折射分束凸透镜310的平面表面移位了。在一些实施例中，第二过滤器堆栈320通过气隙与折射分束凸透镜310的平面表面分开。
从显示器305上的相同点发出的光线被光学系统300准直以彼此基本上平行地出射。例如，光线325、330从显示器305中的相同像素出射。如本文所讨论的，光线325、330被第一过滤器堆栈315和折射分束凸透镜310的弯曲表面透射，在折射分束凸透镜310中折射，被第二过滤器堆栈320反射，在折射分束凸透镜310中折射，被折射分束凸透镜310的弯曲表面反射，并且然后被第二过滤器堆栈320透射。光线325、330在它们从光学系统300出射并到达检测平面335时是基本上平行的，所述检测平面335在一些情况下对应于用户的眼睛。
相对于将第二过滤器堆栈设置在平面表面上的其它实施例，使第二过滤器堆栈320与折射分束凸透镜310的平面表面分开具有许多优点。使第二过滤器堆栈320与平面表面分离产生允许光学系统300的更好焦点调节的远心显示空间。当显示器305被轴向地转移以进行焦点调节同时仍提供宽视场时，图像放大率和失真保持恒定。此外，因为光路在第一过滤器堆栈315与第二过滤器堆栈320之间折转，所以可减小光路的总长度。
图4是根据一些实施例的准直从显示器405接收的光的光学系统400的第四示例的图。光学系统400包括设置在第一过滤器堆栈415与第二过滤器堆栈420之间的折射分束凸透镜410。第一过滤器堆栈415和第二过滤器堆栈420的一些实施例包括与图1中所示的第一过滤器堆栈110和第二过滤器堆栈125以及图2中所示的第一过滤器堆栈和第二过滤器堆栈相同的组件。光学系统400的第四示例不同于图3中所示的光学系统300的第三示例，因为折射分束凸透镜410被实现为具有两个相对的凸表面425、430的双凸透镜。如本文所讨论的，从显示器405上的相同点出射的光线435、440在它们从光学系统400出射并到达检测平面445时是基本上平行的，所述检测平面445在一些情况下对应于用户的眼睛。为折射分束凸透镜410实现的双凸透镜提供附加表面(例如，凸表面430)，所述附加表面可被构造成相对于包括诸如图3中所示的折射分束透镜310这样的平凸透镜的光学系统提供附加光学校正、调节或调谐。
图5图示根据一些实施例的包括被构造成经由显示器提供虚拟现实、增强现实或混合现实功能性的电子设备505的显示系统500。所图示的电子设备505的实施例可包括便携式用户设备，诸如HMD、平板计算机、支持计算的蜂窝电话(例如，“智能电话”)、笔记本计算机、个人数字助理(PDA)、游戏控制台系统等。在其它实施例中，电子设备505可包括固定设备，诸如医学成像设备、安全成像传感器系统、工业机器人控制系统、无人机控制系统等。为了图示的容易，通常在本文中在HMD系统的示例上下文中描述电子设备505；然而，电子设备505不限于这些示例实施方式。
电子设备或装置505(在下文中称为电子设备)在图5中被示出为被安装在用户的头部510上。如图示，电子设备505包括外壳515，所述外壳515包括显示器520，所述显示器520生成用于呈现给用户的图像。显示器520可用于实现图1中所示的显示器105、图2中所示的显示器205、图3中所示的显示器305以及图4中所示的显示器405的一些实施例。在所图示的实施例中，显示器520由用于向对应的左眼和右眼显示立体图像的左显示器521和右显示器522形成。然而，在其它实施例中，显示器520是生成分开的立体图像以用于显示给左眼和右眼的单体显示器520。
电子设备505还包括光学系统，所述光学系统包括用于向左眼提供表示第一立体图像的光的第一部分或目镜光学系统525以及用于向右眼提供表示第二立体图像的光的第二部分或目镜光学系统530。目镜光学系统525、530可以设置在外壳515的面向用户表面535中的对应孔径或其它开口中。在所图示的实施例中，目镜光学系统525、530包括第一过滤器堆栈540、545，其如本文所讨论的那样可使用线性偏振器和四分之一波片来形成。目镜光学系统525、530还包括折射分束凸透镜550、555，其如本文所讨论的那样可以是平凸的或双凸的。目镜光学系统525、530进一步包括第二过滤器堆栈560、565，其如本文所讨论的那样可使用四分之一波片、偏振相关分束器和线性偏振器来形成。显示器520被设置在外壳515内的目镜光学系统525、530的远端。目镜光学系统525与左眼显示器521对准并且目镜光学系统530与右眼显示器522对准。
在立体显示模式下，影像由左眼显示器521显示并经由目镜光学系统525被用户的左眼观察。影像由右眼显示器522同时显示并经由目镜光学系统530被用户的右眼观察。被左眼和右眼观察的影像被构造成为用户创建立体视图。显示器520、521、522的一些实施例被制作成包括包含显示器520、521、522的一个或多个外边缘的边框(在图5中未示出)。在那种情况下，使用目镜光学系统525、530或其它光学设备来组合由显示器520、521、522产生的图像，使得用户看不到显示器520、521、522周围的边框。替代地，目镜光学系统525、530合并图像以跨越显示器520、521、522之间的边界连续出现。
注意的是，并非上面在一般描述中描述的所有活动或元素都是必需的，具体活动或设备的一部分可能不是必需的，并且可以执行一个或多个另外的活动，或者包括除了所描述的那些之外的元素。更进一步，活动被列举的次序不一定是它们被执行的次序。另外，已经参考具体实施例描述了观念。然而，本领域的普通技术人员领会的是，可在不脱离如以下权利要求书中所阐述的本公开的范围的情况下做出各种修改和变化。因此，本说明书和图将被视为说明性的而不是限制性的意识，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。
已经在上面关于具体实施例描述了有益效果、其它优点和问题的解决方案。然而，有益效果、优点、问题的解决方案以及可以使任何有益效果、优点或解决方案出现或者变得更显著的任何特征不应被理解为任何或所有权利要求的关键的、必需的或必要的特征。此外，上面公开的特定实施例仅是说明性的，因为可以以对受益于本文教导的本领域的技术人员显而易见的不同但等效的方式修改并实践所公开的主题。除如以下权利要求书中所描述的以外，不旨在对本文示出的构造或设计的细节进行限制。因此显然的是，可以更改或者修改上面公开的特定实施例并且所有这样的变化被认为在所公开的主题的范围内。因此，本文寻求的保护如以下权利要求书中所阐述的。

Claims (23)

1.一种装置，所述装置包括：
第一过滤器堆栈(110,315,415)，所述第一过滤器堆栈(110,315,415)被构造成将光转换为第一圆偏振；
第二过滤器堆栈(125,320,420)，所述第二过滤器堆栈(125,320,420)被构造成反射具有所述第一圆偏振的光并透射具有第二圆偏振的光；以及
折射分束凸透镜(115,210,310,410)，所述折射分束凸透镜(115,210,310,410)设置在所述第一过滤器堆栈与所述第二过滤器堆栈之间。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一过滤器堆栈包括：
第一线性偏振器(112,215)，所述第一线性偏振器(112,215)用于将光转换为第一线性偏振；以及
第一四分之一波片(114,220)，所述第一四分之一波片(114,220)用于将所述光从所述第一线性偏振转换为第一圆偏振。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第二过滤器堆栈包括：
第二四分之一波片(127,225)，所述第二四分之一波片(127,225)用于将所述光从所述第一圆偏振转换为横向于所述第一线性偏振的第二线性偏振；
偏振相关分束器(128,230)，所述偏振相关分束器(128,230)用于通过所述第一线性偏振并反射所述第二线性偏振；以及
线性偏振器(129,235)，所述线性偏振器(129,235)用于通过所述第二线性偏振。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其中，所述折射分束凸透镜包括具有平面表面(130)和相对的凸表面(118)的平凸透镜(115)。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第二过滤器堆栈被层压在所述平凸透镜的所述平面表面上。
6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第二过滤器堆栈通过气隙与所述平凸透镜的所述平面表面分开。
7.根据权利要求1、2或3所述的装置，其中，所述折射分束凸透镜包括双凸透镜(410)。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述双凸透镜通过气隙与所述第二过滤器堆栈分开。
9.根据权利要求1、2或3所述的装置，其中，所述折射分束凸透镜包括具有第一折射率的第一部分和具有第二折射率的第二部分，并且其中，所述第一部分和所述第二部分具有对应的凸表面和凹表面。
10.根据前述权利要求中的任何一项所述的装置，还包括：
显示器(105,205,305,405,520)，所述显示器(105,205,305,405,520)被构造成将所述光提供给所述第一过滤器堆栈，其中，所述光表示图像。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第一过滤器堆栈设置在所述显示器上。
12.一种装置，所述装置包括：
至少一个显示器(520)，所述至少一个显示器(520)用于生成第一立体图像和第二立体图像以用于分别呈现给用户的左眼和右眼；以及
光学系统，所述光学系统包括用于向所述左眼提供表示所述第一立体图像的光的第一部分(525)以及用于向所述右眼提供表示所述第二立体图像的光的第二部分(530)，其中，所述第一部分和所述第二部分包括：
第一过滤器堆栈(540,545)，所述第一过滤器堆栈(540,545)被构造成将光转换为第一圆偏振；
第二过滤器堆栈(560,565)，所述第二过滤器堆栈(560,565)被构造成反射具有所述第一圆偏振的光并透射具有第二圆偏振的光；以及
折射分光凸透镜(550,555)，所述折射分光凸透镜(550,555)设置在所述第一过滤器堆栈与所述第二过滤器堆栈之间。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第一过滤器堆栈包括：
第一线性偏振器(112,215)，所述第一线性偏振器(112,215)用于将光转换为第一线性偏振；以及
第一四分之一波片(114,220)，所述第一四分之一波片(114,220)用于将所述光从所述第一线性偏振转换为第一圆偏振。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述第二过滤器堆栈包括：
第二四分之一波片(127,225)，所述第二四分之一波片(127,225)用于将所述光从所述第一圆偏振转换为横向于所述第一线性偏振的第二线性偏振；
偏振相关分束器(128,230)，所述偏振相关分束器(128,230)用于通过所述第一线性偏振并反射所述第二线性偏振；以及
线性偏振器(129,235)，所述线性偏振器(129,235)用于通过所述第二线性偏振。
15.根据权利要求12、13或14所述的装置，其中，所述折射分束凸透镜包括具有平面表面(130)和相对的凸表面(118)的平凸透镜(115)。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第二过滤器堆栈被层压到所述平面表面。
17.根据权利要求12、13或14所述的装置，其中，所述折射分束凸透镜包括双凸透镜(410)。
18.根据权利要求12、13、14、15或17所述的装置，其中，所述折射分束凸透镜通过气隙与所述第二过滤器堆栈分开。
19.根据权利要求12、13或14所述的装置，其中，所述折射分束凸透镜包括具有第一折射率的第一部分和具有第二折射率的第二部分，并且其中，所述第一部分和所述第二部分具有对应的凸表面和凹表面。
20.根据前述权利要求中的任何一项所述的装置，其中，所述第一过滤器堆栈与所述至少一个显示器被集成在一起。
21.一种方法，所述方法包括：
在第一过滤器堆栈(110,315,415,540,545)处，将从显示器接收的光转换为第一圆偏振；
在折射分束凸透镜(115,210,310,410,50,555)处，折射所述第一圆偏振的所述光并将所述光提供给第二过滤器堆栈(125,320,420,560,565)；
在所述第二过滤器堆栈处，将具有所述第一圆偏振的所述光反射回到所述折射分束凸透镜；
从所述折射分束凸透镜的凸表面(118,425)反射具有所述第一圆偏振的所述光，使得所反射的光具有第二圆偏振；以及
通过所述第二过滤器堆栈透射具有所述第二圆偏振的所反射的光。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，在所述折射分束凸透镜处折射所述光包括在具有平面表面(130)和相对的凸表面(118)的平凸透镜(115,210,310)处折射所述光。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，在所述折射分束凸透镜处折射所述光包括在双凸透镜(410)处折射所述光。
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