DE202019103499U1

DE202019103499U1 - Kompaktes optisches Kollimatorgerät und -system

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Publication number: DE202019103499U1
Application number: DE202019103499.8U
Authority: DE
Original assignee: Lumus Ltd
Current assignee: Lumus Ltd
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2029-06-26
Also published as: CN210776031U; TWM591175U; US11415812B2; JP3224293U; US20190391408A1; KR20200000043U

Abstract

Optisches System, welches umfasst:(a) eine Anordnung optischer Komponenten, die einschließt:(i) einen ersten Polarisations-selektiven Reflektor (PSR) (PBS-A),(ii) einen zweiten PSR (PBS-B), und(iii) einen Lichtleiter (124),(b) worin die Anordnung der optischen Komponenten einen Lichtpfad definiert, worin der Lichtpfad mindestens teilweise durch Licht definiert wird, das(i) sich zu dem ersten PSR (PBS-A) ausbreitet(L6),(ii) den ersten PSR (PBS-A) überquert (L6),(iii) sodann den zweiten PSR (PBS-B) in eine erste Richtung (L6) durchquert, und(iv) sodann von einer zweiten Richtung (L7) von dem zweiten PSR (PBS-B) in eine Ausgabe-Bildrichtung (L8) reflektiert wird, und(c) worin der zweite PSR (PBS-B) bezogen auf den ersten PSR (PBS-A) geneigt ist (PM-BA), so dass die Ausgabebildrichtung (L8) in den Lichtleiter (124) ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft optische Systeme und insbesondere ein optisches System mit einem kompakten Kollimator-Bildprojektor.
STAND DER TECHNIK
Kompakte optische Geräte werden insbesondere in dem Gebiet von an dem Kopf-befestigten Anzeigen (HMDs) benötigt, worin ein optisches Modul zur Abgabe an das Auge eines Betrachters Funktionen der Bilderzeugung (ein „Imager“) und Kollimation des Bildes in die Unendlichkeit durchführt. Das Bild kann von einem Anzeigengerät erhalten werden, sowohl direkt von einem räumlichen Lichtmodulator (SLM), wie einer Kathodenstrahlenröhre (CRT), einer Flüssigkristallanzeige (LCD), einem Flüssigkristall auf Silizium (LCoS), einem digitalen Mikrospiegelgerät (DMD), einer OLED Anzeige, einer Mikro-LED-Anordnung, einer Scannquelle oder ähnlichen Geräten, als auch indirekt mittels einer Relay-Linse oder einem optischen Faserbündel. Das aus seiner Anordnung von Pixeln aufgebaute Bild wird durch eine Kollimatoranordnung in die Unendlichkeit fokussiert und in das Auge des Betrachters entsprechend für undurchsichtige Anwendungen und hindurchsehbare Anwendungen typischerweise durch eine Reflektoroberfläche oder eine als ein Kombinator fungierende teilweise Reflektoroberfläche übertragen. Typischerweise wird für diese Zwecke ein herkömmliches optisches Freiraummodul verwendet.
Da das gewünschte Sichtfeld (FOV) des Systems immer größer werden soll, werden herkömmliche optische Module dieses Typs schwerer und unhandlicher, und somit sogar für ein Gerät moderater Leistung unpraktisch. Dies ist ein Hauptnachteil für alle Arten von Anzeigen, jedoch insbesondere bei Kopf-befestigten Anwendungen, bei denen das System notwendigerweise so leicht und kompakt wie möglich sein muss.
Das Bestreben nach Kompaktheit hat zu einigen unterschiedlichen komplexen optischen Lösungen geführt, von denen viele für die meisten praktischen Anwendungen noch immer nicht ausreichend kompakt sind, und gleichzeitig an Nachteilen bezogen auf Kosten, Komplexität, und Herstellbarkeit leiden. In einigen Fällen ist die Auge-Bewegungsbox (EMB), über welche der vollständige Bereich der optischen Sehwinkel sichtbar ist, klein, beispielsweise kleiner als 6 mm, wodurch die Leistung des optischen Systems bereits auf kleine Bewegungen des optischen Systems relativ zu dem Auge des Betrachters empfindlich wird, und dabei versagt, Pupillenbewegungen zum komfortablen Lesen von Text von solchen Anzeigen hinreichend anzupassen.
Eine insbesondere vorteilhafte Familie von Lösungen für HMDs und Augen-nahen Anzeigen sind im Handel von Lumus Ltd. (Israel) erhältlich, die typischerweise Lichtleitersubstrate (optische Lichtleiter-Elemente [LOE], Lichtleiter, Wellenleiter) mit mindestens einem Satz von teilweisen Reflektoroberflächen oder anderen anwendbaren optischen Elementen zum Abgeben eines Bildes an das Auge eines Nutzers verwenden. Verschiedene Aspekte der Lumus Ltd. Technik werden in den nachstehenden PCT-Patentpublikationen beschrieben, welche hierdurch zum Bereitstellen von relevantem Hintergrund zu der vorliegenden Erfindung durch Verweis aufgenommen werden: WO 01/95027 , WO 2006/013565 , WO 2006/085309 , WO 2006/085310 , WO 2007/054928 , WO 2008/023367 , und WO 2008/129539 .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein optisches System bereitgestellt, das umfasst: eine Anordnung optischer Komponenten, die umfasst: einen ersten Polarisations-selektiven Reflektor (PSR) (PBS-A), einen zweiten PSR (PBS-B), und einen Lichtleiter (124), worin die Anordnung der optischen Komponenten einen Lichtpfad definiert, worin der Lichtpfad mindestens teilweise durch Licht definiert wird, das sich zu dem ersten PSR (PBS-A) ausbreitet (L6), den ersten PSR (PBS-A) durchquert (L6), sodann den zweiten PSR (PBS-B) in eine erste Richtung durchquert (L6), und sodann von einer zweiten Richtung (L7) von dem zweiten PSR (PBS-B) in eine Ausgabe-Bildrichtung (L8) reflektiert wird, und worin der zweite PSR (PBS-B) (PM-BA) mit Bezug auf den ersten PSR (PBS-A) geneigt ist, sodass die Ausgabe-Bildrichtung (L8) in den Lichtleiter (124) ist.
In einer wahlweisen Ausführungsform ist der erste Polarisations-selektive Reflektor (PSR) (PBS-A) mit einer dritten Oberfläche (A3) eines ersten Prismas (PM-A) verbunden, worin das erste Prisma weiter eine Eingangsoberfläche (A1) umfasst, worin die Eingangsoberfläche (A1) eine zu einer ersten rechtwinkligen Achse (A1N) des ersten PSR (PBS-A) entsprechende Normale aufweist, und das erste Prisma weiter eine zweite Ober<fläche (A2) umfasst, worin die zweite Oberfläche (A2) senkrecht zu der Eingangsoberfläche (A1) ist, und worin die zweite Oberfläche (A2) eine zu einer zweiten rechtwinkligen Achse (A2N) des ersten PSR (PBS-A) entsprechende Normale aufweist, und worin die zweite PSR (PBS-B) mit Bezug auf den ersten PSR (PBS-A) geneigt ist (PM-BA), so dass die Ausgabe-Bildrichtung (L8) zu der ersten und zweiten rechtwinkligen Achse (A1N, A2N) des ersten PSR (PBS-A) geneigt ist.
Gemäß den Lehren der vorliegenden Ausführungsform wird ein optisches System bereitgestellt, das umfasst: eine Anordnung optischer Komponenten, die umfasst: einen ersten Polarisations-selektiven Reflektor (PSR) (PBS-A), der mit einer dritten Oberfläche (A3) eines ersten Prismas (PM-A) verbunden ist, worin das erste Prisma weiter eine Eingangsoberfläche (A1) umfasst, worin die Eingangsoberfläche eine Normale aufweist, die einer ersten rechtwinkligen Achse (A1N) des ersten PSR entspricht, und das erste Prisma weiter eine zweite Oberfläche (A2) umfasst, worin die zweite Oberfläche senkrecht zu der Eingangsoberfläche ist, und worin die zweite Oberfläche eine einer zweiten rechtwinkligen Achse (A2N) des ersten PSR entsprechende Normale aufweist, und einen zweiten PSR (PBS-B), worin die Anordnung optischer Komponenten einen Lichtpfad definiert, worin der Lichtpfad mindestens teilweise durch Licht definiert wird, das sich zu dem ersten PSR (L6) ausbreitet, den ersten PSR (L6) durchquert, sodann den zweiten PSR in eine erste Richtung (L6) durchquert, und sodann von einer zweiten Richtung (L7) von dem zweiten PSR in eine Ausgabe-Bildrichtung (L8) reflektiert wird, und worin der zweite PSR bezogen auf den ersten PSR geneigt ist (PM-BA), so dass die Ausgabe-Bildrichtung zu der ersten und zweiten rechtwinkligen Achse des ersten PSR geneigt ist.
In einer optionalen Ausführungsform liegt die dritte Oberfläche im Wesentlichen in einem 45-Grad-Winkel sowohl zu der ersten und zweiten rechtwinkligen Achse.
In einer anderen optionalen Ausführungsform umfasst die Anordnung optischer Komponenten weiter einen Kollimator (101), worin der Kollimator in dem Lichtpfad angeordnet ist.
In einer anderen Ausführungsform umfasst der Kollimator eine Linse (120) mit einer optischen Linsenachse (120N), worin die Anordnung der optischen Komponenten ein Reflektor-Element (122) umfasst, das in dem Lichtpfad angeordnet ist, und worin eine Normale (122N) zu einer Oberfläche des Reflektor-Elementes (122A) bezogen auf die erste und zweite rechtwinklige Achse des ersten PSR geneigt ist.
In einer anderen Ausführungsform ist das Reflektor-Element ein Spiegel. In einer anderen Ausführungsform ist das Reflektor-Element eine Linse (420). In einer anderen Ausführungsform liegt die Normale (PBS-AN) zu dem ersten PSR in einem Winkel (PBS-AA) von 45° (Grad) relativ zu der optischen Linsenachse (120N).
Eine andere Ausführungsform umfasst weiter: eine Bild-Lichtquelle (110), die Bild-Eingangslicht (L4) liefert, worin der Lichtpfad das Bild-Eingangslicht (L4) umfasst, der Kollimator, der stromabwärts von der Bild-Lichtquelle (110) und stromaufwärts des ersten PSR in dem Lichtpfad angeordnet ist, worin der Kollimator umfasst: eine der Linse benachbarte erste Viertelwellen-Platte (W-A), das erste Prisma (PM-A), das aufweist: die das Bild-Eingangslicht aufnehmende Eingangsoberfläche (A1), und die der ersten Viertelwellen-Platte (W-A) benachbarte zweite Oberfläche (A2), und die der ersten PSR(PBS-A) benachbarte dritte Oberfläche (A3), ein zweites Prisma (PM-B), das aufweist: eine dem ersten PSR (PBS-A) benachbarte vierte Oberfläche (B1), und eine dem zweiten PSR (PBS-B) benachbarte fünfte Oberfläche (B2), eine dem Reflektor-Element (122) benachbarte zweite Viertelwellen-Platte (W-B), und ein drittes Prisma (PM-C), das aufweist: eine dem zweiten PSR (PBS-B) benachbarte siebte Oberfläche (C1), eine der zweiten Viertelwellen-Plate (W-B) benachbarte achte Oberfläche (C2), und eine neunte Oberfläche (C3), ausgestaltet, so dass der Lichtpfad umfasst: Eintreten des Bild-Eingangslichtes (L4) in das erste Prisma über die Eingangsoberfläche (A1), Reflektieren (L5) von dem ersten PSR, Durchqueren der ersten Viertelwellen-Platte (W-A), Reflektieren (L6) von der Linse (120), erneutes Durchqueren der ersten Viertelwellen-Platte, des ersten Prismas, durch den ersten PSR, des zweiten Prismas, des zweiten PSR in eine erste Richtung, des dritten Prismas, der zweiten Viertelwellen-Platte, Reflektieren (L7) von dem Spiegel, erneutes Durchqueren der zweiten Viertelwellen-Platte und des dritten Prismas, Reflektieren (L8) aus der zweiten Richtung des zweiten PSR, Durchqueren des dritten Prismas, und Austritt aus dem Lichtpfad von der neunten Oberfläche (C3) in die Ausgabe-Bildrichtung.
Eine andere Ausführungsform umfasst weiter: ein Lichtleiter-Substrat (124) mit mindestens zwei im Wesentlichen parallelen äußeren Oberflächen und mindestens einem Satz teilweise reflektierender innerer Oberflächen, worin die Ausführungsform derart ausgestaltet ist, dass das Lichtpfad-Ausgangslicht von der neunten Oberfläche (C3) in das Lichtleiter-Substrat eintritt.
In einer anderen Ausführungsform umfasst der Lichtpfad einen Eingang von unkollimiertem Bild-Licht.
In einer anderen Ausführungsform ist der Kollimator in dem Lichtpfad zwischen dem ersten PSR und dem zweiten PSR angeordnet.
In einer anderen Ausführungsform ist der Kollimator in dem Lichtpfad stromabwärts von dem zweiten PSR angeordnet.
In einer anderen Ausführungsform ist das von dem zweiten PSR (PBS-B) reflektierte Licht einem Bild entsprechendes kollimiertes Licht.
In einer anderen Ausführungsform wird das kollimierte Licht sodann aus dem System ausgegeben, nachdem dies von dem zweiten PSR (PBS-B) reflektiert wurde.
In einer anderen Ausführungsform ist die Ausgabe-Bildrichtung innerhalb einem gegebenen Bereich von Winkeln bezogen auf einer Normalen (D2N) zu einer Ausgabe-Oberfläche des Systems.
Figurenliste
Die Ausführungsform wird unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen lediglich beispielhaft beschrieben, worin:

in 1 eine erste Skizze eines optischen Systems gezeigt ist;
in 2 eine zweite Skizze eines optischen Systems gezeigt ist, die optische Achsen und Winkel zeigt;
in 3 eine Skizze eines ersten Beispiel einer alternativen Position des Kollimators gezeigt ist;
in 4 eine Skizze eines zweiten Beispiels einer alternativen Position des Kollimators gezeigt ist;
in 5 eine Skizze eines dritten Beispiels einer alternativen Position des Kollimators gezeigt ist;
in 6 eine Skizze eines vierten Beispiels einer alternativen Position des Kollimators gezeigt ist;
in 7 eine Skizze eines fünften Beispiels einer alternativen Position des Kollimators gezeigt ist;
in 8 eine Skizze eines sechsten Beispiels einer alternativen Position des Kollimators gezeigt ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG - ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM - FIG. 1 - 2
Die Prinzipien und der Betrieb des Systems gemäß einer vorliegenden Ausführungsform kann mit Bezug zu den Zeichnungen und der begleitenden Beschreibung besser verstanden werden. Eine vorliegende Erfindung ist ein kompaktes optisches System zum Projizieren von Licht, insbesondere kollimiertem Licht in ein optisches Element. Ein Merkmal der vorliegenden Ausführungsform ist die Verwendung eines Paares nicht-paralleler Polarisations-selektiver Reflektoren, die in einem Einzel PM-Block eine keilförmige (nicht-parallele) Anordnung ausbilden, um ein Bild aus kollimiertem Licht auszugeben. Mit einem Hauptstrahlensplitter (einem Polarisations-selektiven Reflektor, PSR) in einem Projektor-Prisma stellt die Verwendung eines relativ zu dem Haupt-PSR geneigten, insbesondere in Bezug zu rechtwinkligen Achsen des Haupt-PSR geneigten, Extra-PSR, einen Extra-Freiheitsgrad zum Anpassen des Ausgabestrahlenwinkels des kollimierten Bild-Lichts, beispielsweise zum Kuppeln in ein LOE bereit. Der Ausgabestrahlenwinkel der Lichtausgabe aus dem System kann in Bezug zu einer Ausgabe-Oberfläche des Systems in einem gegebenen Bereich eines Winkels liegen.
In 1 ist eine erste Skizze eines optischen Systems, allgemein mit 100 bezeichnet, gezeigt, aufgebaut und betrieben entsprechend den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung. Zur Einfachheit und Klarheit der Figuren und der Beschreibung sind die Schnittstellen, beispielsweise die Schnittstellen zwischen Prismen zum Strahlen-Splitten, als einzelne Polarisations-selektive Reflektor- (PSR) Elemente gezeigt. Zur Einfachheit des Bezuges sind in dieser Beschreibung und den Figuren ohne Beschränkung die Polarisations-selektiven Reflektoren als eine typische Ausgestaltung von polarisierten Strahl-Splittern (PBS) gezeigt. Dem Fachmann wird deutlich , dass die Polarisations-selektiven Reflektoren / PSRs / PBSs Ausgestaltungen sein können, die verschiedene Techniken verwenden, einschließlich jedoch nicht beschränkt auf viele Schichten dielektrischer Beschichtungen und Drahtgitter-Metallstreifen, wie sie durch Moxek gefertigt werden, sowohl als getrennte Elemente als auch in die Prismen integriert. In einem Fall bei dem der PBS eine Beschichtung ist, kann die Beschichtung auf eine oder mehrere Oberflächen eines oder mehrerer Prismen aufgetragen sein, und sodann können die Prismen optisch aneinander gefügt sein (beispielsweise zusammenzementiert). In diesem Fall kann die PBS kein einzelnes Element sein (in der nachstehenden Beschreibung als „benachbart“ beschrieben), jedoch wird die Verwendung des Ausdrucks „benachbart“ zum Beschreiben von Ausgestaltungen dem Fachmann deutlich. Jede Kombination der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen des PBS kann verwendet werden, sofern sie angemessen ist. Beispielsweise stellt eine Kombination von Beschichtungen und/oder Drahtgittern verschiedener Auswahlen von Polarisierungen für eine einzelne Schnittstelle bereit, worin jede Auswahl in einer unterschiedlichen Richtung ist (abgewandte Seiten der Schnittstelle zum Übertragen / Reflektieren von sich zu jeder Seite der Schnittstelle ausbreitendem Licht).
Die Verwendung des Ausdrucks „Durchqueren“ und „Reflektieren“ im Hinblick auf PBSs wird vom Fachmann üblicherweise genutzt, um die Wechselwirkung von Licht mit einem PBS zu beschrieben. Beispielsweise wird sich die Mehrheit des eintreffenden Lichts an einer ersten Oberfläche (Seite) eines PBS (durchqueren) weiter fortsetzen, um sich von einer zweiten Oberfläche (Seite) des PBS auszubreiten, oder (reflektiert werden) zurückkehren, um sich von der ersten Oberfläche des PBS weg auszubreiten. Der Fachmann weiß, dass die Physik dieser Wechselwirkungen Absorption, Refraktion, Transmission, usw. umfassen kann.
Die vorliegenden Figuren sind nicht Maßstabsgetreu, einschließlich den Orientierungen und Winkeln der Elemente und dem Lichtpfad, zudem vereinfachen sie den Lichtpfad und zeigen keine Refraktionen an den Schnittstellen. Der Lichtpfad ist nur durch einen Lichtstrahl abgebildet. Wenn hier im Allgemeinen ein Bild durch einen Lichtstahl repräsentiert wird, sollte es angemerkt sein, dass der Strahl ein Beispielsstrahl des Bildes ist, welcher typischerweise durch viele Strahlen mit leicht unterschiedlichen Winkeln ausgebildet wird, die jeweils einem Punkt oder Pixel des Bildes entsprechen. Die abgebildeten Strahlen sind typischerweise ein Mittelpunkt des Bildes. Das bedeutet, dass das Licht einem Bild entspricht und der zentrale Strahl ein Mittelpunktstrahl aus einem Mittelpunkt des Bildes oder einem zentralen Pixel des Bildes ist.
Bezugszeichen für den Lichtpfad (L1, L3, L6, etc.) werden ebenso für den Typ Licht verwendet, der den entsprechenden Abschnitt des Lichtpfades (Illumination, polarisiertes Bild-Licht, kollimiertes Licht des Bildes, usw.) durchquert. Dieser Bezug zu Lichtpfad oder Typ des Lichtes wird dem Fachmann aus dem Verwendungs-Kontext deutlich.
Im Allgemeinen umfasst das optische System 100 einen kompakten Kollimator 103, der mindestens zwei Polarisations-selektive Reflektoren (PSRs) umfasst, die einen ersten PSR (PBS-A), und einen zweiten PSR (PBS-B) umfassen. Ein Lichtpfad wird mindestens teilweise durch Licht definiert, dass den ersten PSR (PBS-A) überquert, sodann den zweiten PSR (PBS-B) in eine erste Richtung durchquert, und sodann von dem zweiten PSR (PBS-B) von einer zweiten Richtung reflektiert wird.
In 2 ist eine zweite Skizze des optischen Systems 100 gezeigt, die optische Achsen und Winkel zeigt. Ein signifikantes Merkmal ist, dass ein Kollimator (101, kollimierendes Element, kollimierte Lichtquelle) in dem Lichtpfad angeordnet wird und der erste PSR (PBS-A) nicht-parallel zu dem zweiten PSR (PBS-B) ist. Mit anderen Worten gibt es typischerweise einen schrägen (nicht null) Winkel (PM-BA) zwischen dem ersten und zweiten PSR (PBS-A und PBS-B). Der Kollimator liefert kollimierte Bildstrahlung, also einem Bild entsprechendes Licht.
Um dem Leser zu unterstützen sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung im Allgemeinen das Suffix „A“ für Elemente verwendet wird, die Winkel sind, und das Suffix „N“ für Elemente verwendet wird, die Normalen sind.
Eine beispielhafte Ausgestaltung des optischen Systems 100 umfasst den Kollimator 101, der eine erste Linse 120 mit einer optischen Linsenachse (2 120N) und eine der ersten Linse 120 benachbarte erste Viertelwellenplatte (W-A) umfasst. Ein reflektierendes optisches Element ist gewöhnlich unter Verwendung eines Spiegels ausgestaltet, jedoch ist dies nicht beschränkend, und wie nachstehend beschrieben, können andere Komponenten wie eine Linse verwendet werden. Zur Einfachheit wird in dieser Beschreibung ein nichtbeschränkendes Beispiel eines Spiegels 122 verwendet. In dem vorliegenden Beispiel ist der Spiegel 122 in dem Lichtpfad dem zweiten PSR (PBS-B) nachfolgend angeordnet. Das reflektierende optische Element weist eine Normale (2, 122N) zu der Oberfläche des Reflektor-Elementes auf. In diesem Fall weist der Spiegel 122 eine Normale (122N) zu der Oberfläche des Spiegels 122 auf. Die Normale 122N zu dem Spiegel ist nicht-parallel zu der optischen Linsenachse 120N der ersten Linse 120. Mit anderen Worten gibt es einen (nichtnull) Winkel 122A zwischen der Normalen 122N und der optischen Linsenachse 120N.
In einer typischen beispielhaften Ausgestaltung liegt eine Normale (PBS-AN) zu dem ersten PSR (PBS-A) bei einem Winkel (PBS-AA) von 45° (Grad) relativ zu der optischen Linsenachse 120N der ersten Linse 120.
Die Eingabe (L4) in den kompakten Kollimator 103 ist unkollimiertes Licht. In einer beispielhaften Ausgestaltung wird das Bild-Licht durch eine Bild-Lichtquelle 110 geliefert. Die Bild-Lichtquelle 110 kann durch Komponenten wie einer Flüssigkristallanzeige (LCD), einem Flüssigkristall auf Silizium (LCoS), einem digitalen Mikrospiegelgerät (DMD), einer OLED-Anzeige, und einer Micro-LED-Anordnung ausgestaltet sein.
Eine beispielhafte Bild-Lichtquelle 110 ist in 1 als ein Beleuchtungsmittel/einen Illuminator 112 umfassend gezeigt, der über ein fünftes Prisma PM-E eine Beleuchtung L1 liefert, das L2 von einem dritten PBS (PBS-C) über einen ersten optionalen Polarisierer POL-A an ein LCOS 114 reflektiert. Die Reflektion von dem LCOS 114 ist ein (unkollimiertes) Bild (Licht) L3, das das fünfte Prisma PM-E, den dritten PBS (PBS-C), das sechste Prisma PM-F, und sodann einen zweiten Polarisierer POL-B und eine dritte Polarisations-Wellenplatte (½-Lambda) W-C durchquert. Das entstehende unkollimierte Bild-Licht L3 wird von der Bild-Lichtquelle 110 über eine Lichtwellen-Eingangsoberfläche (A1) in den kompakten Kollimator 103 als das unkollimierte Bild-Eingangslicht L4 ausgegeben. Die Bild-Lichtquelle 110 und der kompakte Kollimator 103 können miteinander benachbart (in Kontakt) oder über einen Abstand zueinander ausgerichtet sein.
Ein erstes Prisma (PM-A) weist eine erste Oberfläche als die das Bild-Licht L4 aufnehmende Lichtwellen-Eingangsoberfläche (A1), und eine zu der ersten Viertelwellen-Platte (W-A) benachbarte zweite Oberfläche (A2) auf. Die zweite Oberfläche (A2) ist typischerweise senkrecht zu der ersten Oberfläche (A1). Eine dritte Oberfläche (A3) des ersten Prismas (PM-A) ist mit dem ersten PSR (PBS-A) verbunden (benachbart). Die Eingangsoberfläche (A1) weist eine Normale auf, die einer ersten rechtwinkligen Achse (A1N) des ersten PSR (PBS-A) entspricht. Die zweite Oberfläche (A2) ist in einer typischen beispielhaften Ausgestaltung senkrecht zu der Eingangsoberfläche (A1) gezeigt, und die zweite Oberfläche (A2) weist eine Normale auf, die einer zweiten rechtwinkligen Achse (A2N) des ersten PSR (PBS-A) entspricht. Der zweite PSR (PBS-B) ist (PM-BA) in Bezug zu dem ersten PSR (PBS-A) geneigt, so dass die Ausgabe-Bildrichtung L8 zu der ersten (A1N) und zweiten (A2N) rechtwinkligen Achse des ersten PSR (PBS-A) schräg ist. Ein zweites Prisma (PM-B) weist eine zu dem ersten PSR (PBS-A) benachbarte vierte Oberfläche (B1), eine zu dem zweiten PSR (PBS-B) benachbarte fünfte Oberfläche (B2), und eine der ersten Prisma- (PM-A) Eingangsoberfläche (A1) abgewandte sechste Oberfläche (B3) auf.
Eine zweite Viertelwellen-Platte (W-B) ist dem Spiegel 122 benachbart.
Ein drittes Prisma (PM-C) weist eine dem zweiten PSR (PBS-B) benachbarte siebte Oberfläche (C1), eine der zweiten Viertelwellen-Platte (W-B) benachbarte achte Oberfläche (C2), und eine neunte Oberfläche (C3) auf.
Ein viertes Prisma (PM-D) weist eine der neunten Oberfläche (C3) benachbarte zehnte Oberfläche (D1), und eine elfte Oberfläche (D2) auf.
In einigen Ausgestaltungen können Prismas kombiniert werden, beispielsweise das dritte Prisma (PM-C) und das vierte Prisma (PM-D) als ein einzelnes Prisma aufgebaut sein.
In der vorliegenden beispielhaften Ausgestaltung umfasst der Lichtpfad das Bild-Eingangslicht (L4), das in das erste Prisma (PM-A) über die Lichtwellen-Eingangsoberfläche (A1) eintritt, und (L5) von dem ersten PSR (PBS-A) reflektiert wird. Der Lichtpfad des reflektierten Lichts (L5) durchquert das erste Prisma (PM-A) und die erste Viertelwellen-Platte (W-A), wird von der ersten Linse 120 reflektiert (L6), durchquert die erste Viertelwellen-Platte (W-A) und das erste Prisma (PM-A) erneut, breitet sich (legt die Strecke zurück) zu dem ersten PSR (PBS-A) und durch den ersten PSR (PBS-A) in eine erste Richtung (L6) aus. Richtungen des Lichtpfads beziehen sich auf Auftreffen auf eine Seite des PSR. In dem Fall des ersten PSR (PBS-A), legt das Licht ein Strecke zu einer ersten Seite des ersten PSR (PBS-A) von dem ersten Prisma (PM-A) zu der dritten Oberfläche (A3) zurück, durchquert den ersten PSR (PBS-A) und verlässt den ersten PSR (PBS-A) von einer zweiten Seite des ersten PSR, die der vierten Oberfläche (B1) des zweiten Prismas (PM-B) benachbart oder damit verbunden ist.
Der Lichtpfad (L6) setzt sich durch das zweite Prisma (PM-B) und den zweiten PSR (PBS-B) in eine erste Richtung, durch das dritte Prisma (PM-C) und die zweite Viertelwellen-Platte (W-B) fort. Das Licht wird sodann von dem Spiegel 122 reflektiert L7, durchquert die zweite Viertelwellen-Platte (W-B) und das dritte Prisma (PM-C) erneut, und wird als Ausgangslicht L8 von einer zweiten Richtung von dem zweiten PSR (PBS-B) reflektiert, durchquert das dritte Prisma (PM-C) und das vierte Prisma (PM-D) erneut, und wird von der elften Oberfläche (D2) ausgegeben.
In dem Fall des zweiten PSR (PBS-B), legt das Licht die Strecke zu einer ersten Seite des zweiten PSR (PBS-B) zurück, das heißt, vom dem zweiten Prisma (PM-B) zu der fünften Oberfläche (B2), durchquert den zweiten PSR (PBS-B) erneut und verlässt den zweiten PSR () von einer zweiten Seite des zweiten PSR (PBS-B), die der siebten Oberfläche (C1) des dritten Prismas (PM-C) benachbart oder damit verbunden ist. Nachdem er reflektiert wurde, trifft der Lichtpfad L7 in eine zweite Richtung auf eine zweite Seite des zweiten PSR (PBS-B) auf, das heißt, von dem dritten Prisma (PM-C) zu der siebten Oberfläche (C1), und wird als reflektiertes Ausgangslicht L8 von der zweiten Seite des zweiten PSR (PBS-B) reflektiert.
Ein Merkmal dieser Ausgestaltung ist, dass ein Ausgabe-Strahlwinkel (L8A) des Ausgangslichts (L8) (Ausgabe-Bildrichtung) von dem System in einem gegebenen Bereich von Winkeln in Bezug zu einer Normalen (2, D2N) zu einer Ausgabeoberfläche (D2) des Systems angepasst werden kann.
Das Ausgangslicht L8 von dem kompakten optischen Kollimator 103 setzt sich in dem optischen System 100 fort, um in ein Lichtleitersubstrat (LOE, 124) einzutreten. Somit ist die Ausgangsbildrichtung (L8) in den Lichtleiter (124). Das LOE weist mindestens zwei im Wesentlichen parallele äußere Oberflächen und mindestens einen Satz teilweise reflektierender innerer Oberflächen auf.
In der vorliegenden beispielhaften Ausgestaltung liefert der Illuminator polarisiertes Licht (s-polarisiert, s-pol) L1, das durch den dritten PBS (PBS-C) zu dem Lichtpfad L2 reflektiert wird. Die Reflektion von L2 von dem LCOS 114 verändert die Polarisation zu p-polarisiert (p-pol) L3, und die dritte Polarisations-Wellenplatte (½-Lambda) W-C verändert die Polarisierung zu s-pol unkollimiertem Eingangs-Bildlicht L4. Das s-pol Licht L4 wird durch den ersten PSR (PBS-A) zu dem Lichtpfad L5 reflektiert und tritt aus zwei Traversalen der ersten Polarisations-Wellenplatte W-A hervor und als p-pol Licht L6 in die kollimierte Lichtquelle 101 ein. Das p-pol Licht L6 durchquert den ersten PSR (PBS-A) und den zweiten PSR (PBS-B), wonach zwei Traversalen der zweiten Wellenplatte W-B in s-pol Licht L7 resultieren, das durch den zweiten PSR (PBS-B) reflektiert und als s-pol Licht L8 von dem kompakten Kollimator 103 ausgegeben wird.
AUSFÜRHLICHE BESCHREIBUNG - ALTERNATIVE AUSFÜHRUNGSFORMEN - FIG. 3 - 8
In alternativen Ausgestaltungen können eine oder mehrere Prismen, oder alle Prismen weggelassen werden. Beispielsweise kann das optische System 100 in 1 ohne das erste Prisma (PM-A), das zweite Prisma (PM-B) und/oder das dritte Prisma (PM-C) aufgebaut sein.
In alternativen Ausgestaltungen liegt das kollimierende Element (Kollimator) in dem Lichtpfad nicht stromaufwärts von dem ersten PSR (PBS-A), sondern ist durch ein oder mehrere Elemente an anderen Stellen entlang des Lichtpfades ausgestaltet. In diesem Fall können die Linsen der vorliegenden Figuren (120) durch einen Spiegel ersetzt werden. In einem anderen Fall kann der Lichtpfad L6 unkollimiertes Eingangslicht sein.
In 3 ist eine Skizze eines ersten Beispiels einer alternativen Position des Kollimators gezeigt. In diesem ersten Beispiel eines optischen Systems 300 eines alternativen kompakten Kollimators 303 kann ein Kollimator (kollimierte Lichtquelle 301) in dem Lichtpfad zwischen dem ersten PSR (PBS-A) und dem zweiten PSR (PBS-B) angeordnet sein. Die sechste Oberfläche (B3) des zweiten Prismas (PM-B) ist einer dritten Viertelwellen-Platte (W-3A) benachbart, die wiederum einer dritten Linse (320) benachbart ist. In dem vorliegenden Beispiel ist das Bildlicht als Lichtpfad L34 gezeigt, der den ersten PSR (PBS-A) und die dritte Viertelwellen-Platte (W-3A) durchquert, von der dritten Linse 320 reflektiert (L35) wird, erneut die dritte Viertelwellen-Platte (W-3A) und das zweite Prisma (PM-B) durchquert und von dem ersten PSR (PBS-A) in die erste Richtung (L6) reflektiert wird.
In 4 ist eine Skizze eines zweiten Beispiels einer alternativen Position des Kollimators gezeigt. In diesem zweiten Beispiel 400 eines alternativen kompakten Kollimators 403 kann ein Kollimator (kollimierte Lichtquelle 401) in dem Lichtpfad stromabwärts von dem zweiten PSR (PBS-B) angeordnet sein. In der vorliegenden Figur ersetzt dieses zweite Beispiel die erste Linse (120) durch einen der zweiten Oberfläche (A2) benachbarten vierten Spiegel (422), und ersetzt den Spiegel 122 durch eine vierte Viertelwellen-Platte (W-4B) und eine vierte Linse 420 um den Kollimator (401) auszugestalten. Das dritte Prisma (PM-C) wurde durch ein Prisma (PM-4C) ersetzt, dessen einer Rand der vierten Viertelwellen-Platte (W-4B) benachbart ist.
In dem vorliegenden Beispiel wird das über die Lichtwellen-Eingangsoberfläche (A1) in das erste Prisma (PM-A) eintretende Bild-Eingangslicht (L4) (L45) von dem ersten PSR (PBS-A) reflektiert. Der Lichtpfad des reflektierten Lichts (L45) durchquert das erste Prisma (PM-A) und wird (L46) von dem vierten Spiegel (422) reflektiert, durchquert das erste Prisma (PM-A) erneut und breitet sich (legt die Strecke zurück) zu dem ersten PSR (PBS-A) und durch den ersten PSR (PBS-A) aus. Der Lichtpfad (L46) setzt sich durch das zweite Prisma (PM-B), den zweiten PSR (PBS-B) in eine erste Richtung, durch das Prisma (PM-4C), und durch die vierte Viertelwellen-Platte (W-4B) fort. Das Licht wird sodann L47 von der vierten Linse 420 reflektiert, durchquert die vierte Viertelwellen-Platte (W-4B) und das Prisma (PM-4C) erneut und wird als Ausgangslicht L8 reflektiert. Ein Merkmal dieses Beispiels ist, dass der Kollimator (401) [insbesondere die Oberfläche der vierten Viertelwellen-Platte (W-4B)] nicht benachbart und in einem Winkel zu der achten Oberfläche (C2) des Prismas (PM-4C) liegt. Die optische Achse des Kollimators (401) [die Oberfläche der vierten Viertelwellen-Platte (W-4B)] ist parallel zu der optischen Achse des vierten Spiegels (422)].
In 5 ist eine Skizze eines dritten Beispiels einer alternativen Position des Kollimators gezeigt. In diesem dritten Beispiel eines optischen Systems 500 eines alternativen kompakten Kollimators 503 kann ein Kollimator (kollimierte Lichtquelle 501) in dem Lichtpfad an einer alternativen Position in Bezug zu dem ersten PSR (PBS-A), hier durch einen fünften PSR (PBS-5A) ersetzt, angeordnet sein. In dem vorliegenden Beispiel ist das Bildlicht als Lichtpfad L54 gezeigt, der den fünften PSR (PBS-5A) und eine fünfte Viertelwellen-Platte (W-5A) durchquert, von der fünften Linse (520) reflektiert (L55) wird, von dem fünften PSR (PBS-5A) als Lichtpfad L555 reflektiert wird und von einem fünften Spiegel (522) als Lichtpfad L56 zu dem zweiten PSR (PSB-B) reflektiert wird. Ein Merkmal dieses Beispiels ist, dass der fünfte PSR (PBS-5A) von der Orientierung des ersten PSR (PBS-A) generell um 90° gedreht angeordnet ist. In diesem Beispiel wird das erste Prisma (PM-A) nicht verwendet, ist die Oberfläche der fünften Viertelwellen-Platte (W-5A) der Eingangsoberfläche (A1) ähnlich und ist die Oberfläche des fünften Spiegels (522) der zweiten Oberfläche (A2) ähnlich, wobei diese Normalen aufweist, die entsprechend der ersten (A1N) und zweiten (A2N) rechtwinkligen Achse des ersten PSR [in diesem Beispiel des fünften PSR (PBS-5A)] entsprechen.
In 6 ist eine Skizze eines vierten Beispiels einer alternativen Position des Kollimators gezeigt. In diesem vierten Beispiel eines optischen Systems 600 eines alternativen kompakten Kollimators 603 kann ein Kollimator (kollimierte Lichtquelle 601) in dem Lichtpfad an einer alternativen Position in Bezug zu dem ersten PSR (PBS-A) angeordnet sein, hier durch den fünften PSR (PBS-5A) ersetzt. In dem vorliegenden Beispiel ist das Bildlicht als Lichtpfad L64 gezeigt, der den fünften PSR (PBS-5A) durchquert und von einem sechsten Spiegel (522) als Lichtpfad L65 reflektiert wird, der von dem fünften PSR (PBS-5A) als Lichtpfad L655 reflektiert wird, der sodann eine sechste Viertelwellen-Platte (W-6A) durchquert und (L66) von einer sechsten Linse (620) als Lichtpfad L66 zu dem zweiten PSR (PSB-B) reflektiert wird. In diesem Beispiel wird das erste Prisma (PM-A) nicht verwendet und ist die Oberfläche des sechsten Spiegels (622) der Eingangsoberfläche (A1) ähnlich und ist die Oberfläche der sechsten Viertelwellen-Platte (W-6A) der zweiten Oberfläche (A2) ähnlich, wobei diese Normalen aufweist, die entsprechend der ersten (A1N) und zweiten (A2N) rechtwinkligen Achse des ersten PSR [in diesem Beispiel des fünften PSR (PBS-5A)] entsprechen.
In 7 ist eine Skizze eines fünften Beispiels einer alternativen Position des Kollimators gezeigt. In diesem fünften Beispiel 700 eines alternativen kompakten Kollimators 703 kann ein Kollimator (kollimierte Lichtquelle 701) in dem Lichtpfad stromabwärts von dem zweiten PSR (PBS-B) angeordnet sein. In der vorliegenden Figur ersetzt dieses fünfte Beispiel den ersten PSR (PBS-A) durch einen siebten PSR (PBS-7A), ersetzt die erste Linse (120) durch einen siebten Spiegel (722), und ersetzt den Spiegel 122 durch eine siebte Viertelwellen-Platte (W-7B) und eine siebte Linse 720, um den Kollimator (701) auszugestalten. Ebenso ist ein dem ersten Prisma (PM-A) benachbartes siebtes Prisma (PM-7A) eingefügt, um an den siebten Spiegel (722) anzugrenzen. In dem vorliegenden Beispiel werden zwei Prismen [erstes Prisma (PM-A) und siebtes Prisma (PM-7A)] verwendet, um die Anordnung der zweiten Oberfläche (A2) zu erläutern. In einem Fall, bei dem ein einzelnes Prisma verwendet wird [anstatt des ersten Prismas (PM-A) und des siebten Prisma (PM-7A)], wird die zweite Oberfläche (A2) eine noch immer zu der Eingangsoberfläche (A1) senkrechte gedachte Linie in dem einzelnen Prisma sein.
In dem vorliegenden Beispiel wird das Bild-Eingangslicht (L4) von dem siebten PSR (PBS-7A) reflektiert (L75). Der Lichtpfad des reflektierten Lichts (L75) wird von dem siebten Spiegel (422) reflektiert (L76), breitet sich zu dem siebten PSR (PBS-7A) und durch den siebten PSR (PBS-7A) aus. Der Lichtpfad (L76) setzt sich durch den zweiten PSR (PBS-B) in eine erste Richtung, durch das dritte Prisma (PM-C) und die siebte Viertelwellen-Platte (W-7B) fort. Das Licht wird sodann von der siebten Linse 720 reflektiert L77, durchquert die siebte Viertelwellen-Platte (W-7B) und das dritte Prisma (PM-C) erneut, und wird als Ausgangslicht L8 reflektiert. Ein Merkmal dieses Beispiels ist, dass der Kollimator (701) [insbesondere die Oberfläche der siebten Viertelwellen-Platte (W-7B)] der achten Oberfläche (C2) des dritten Prismas (PM-C) benachbart ist. Darüber hinaus liegt, anders als bei dem ersten PSR (PBS-A), der typischerweise bei 45° relativ zu dem eintreffenden Bild-Lichtpfad L4 liegt, der siebte PSR (PBS-7A) bei einem anderem Winkel als 45° relativ zu dem eintreffenden Bild-Lichtpfad L4, und der siebte Spiegel (722) entsprechend bei einem anderen Winkel als 45° relativ zu dem siebten PSR (PBS-7A), um den sich ausbreitenden Lichtpfad (L76) zur Kollimation durch den Kollimator 701 auszurichten. In diesem Beispiel ist die zweite Oberfläche (A2) nicht dem siebten Spiegel (722) benachbart, da der siebte Spiegel (722) bei einem schrägen Winkel relativ zu der Eingangsoberfläche (A1) liegt.
In 8 ist eine Skizze eines sechsten Beispiels einer alternativen Position des Kollimators gezeigt. In diesem sechsten Beispiel 800 eines alternativen kompakten Kollimators 803 kann ein Kollimator (kollimierte Lichtquelle 801) als Komponente in verschiedenen Positionen angeordnet sein. In der vorliegenden Figur behält dieses Beispiel die erste Viertelwellen-Platte (W-A) und die erste Linse (120) als einen neunten Kollimator (801-2), jedoch, wie beschrieben wird, hier in einer unterschiedlichen Position in dem Lichtpfad. Eine achte Viertelwellen-Platte (W-8A) und eine achte Linse (820-1) werden als ein achter Kollimator (801-1) zugefügt. Der Spiegel 122 wird durch eine neunte Viertelwellen-Platte (W-8B) und eine entsprechende neunte Linse 820-3 ersetzt, wodurch der Kollimator (401) ausgestaltet wird. Das dritte Prisma (PM-C) wurde durch ein achtes Prisma (PM-8C) ersetzt, dessen einer Rand der neunten Viertelwellen-Platte (W-8B) benachbart ist.
In dem vorliegenden Beispiel durchquert das Bild-Eingangslicht (L84) den fünften PSR (PBS-5A) und die achte Viertelwellen-Platte (W-8A), wird von der achten Linse (820-1) als Lichtpfad L85 reflektiert, der von dem fünften PS (PBS-5A) als Lichtpfad L855 reflektiert wird, durchquert die erste Viertelwellen-Platte (W-A), wird von der ersten Linse (120) als Lichtpfad L86 reflektiert, der den fünften PSR (PBS-5A) erneut durchquert und das achte Prisma (PM-8C) und die neunte Viertelwellen-Platte (W-8B) durchquert. Das Licht wird sodann von der neunten Linse 820-3 reflektiert L7, durchquert erneut die neunte Viertelwellen-Platte (W-8B) das achte Prisma (PM-8C), und wird als Ausgangslicht L8 reflektiert. Ein Merkmal dieses Beispiels ist das Verwenden vieler Viertelwellen-Platten und Linsen. In diesem Beispiel wird das erste Prisma (PM-A) nicht verwendet, ist die Oberfläche der achten Viertelwellen-Platte (W-8A) der Eingangsoberfläche (A1) ähnlich und ist die erste Viertelwellen-Platte (W-A) die zweite Oberfläche (A2), die Normalen aufweist, welche entsprechend der ersten (A1N) und zweiten (A2N) rechtwinkligen Achse des ersten PSR [in diesem Beispiel des fünften PSR (PBS-5A)] entsprechen.
Sas vom dem zweiten PSR (PBS-B) reflektierte Licht ist gewöhnlich ein einem Bild entsprechendes kollimiertes Licht. Nachdem das Licht L7 von dem zweiten PSR (PBS-B) reflektiert wurde, wird das kollimierte Ausgangslicht L8 sodann von der kompakten Kollimator- 103 Vorrichtung ausgegeben.
In verschiedenen Ausführungsformen ist es möglich zwischen einer und drei Linsen in jeder der äußeren Rippen des Aufbaus (kompakten Kollimators) anzuordnen. So umfasst beispielsweise das optische System 100 eine Linse und das sechste Beispiel 800 drei Linsen.
Es sei angemerkt, dass die vorstehend beschriebenen Beispiele, verwendeten Zahlen, und beispielhaften Berechnungen zur Erläuterung der Beschreibung dieser Ausführungsform diesen. Unbeabsichtigte typografische Fehler, mathematische Fehler und/oder die Verwendung vereinfachter Berechnungen mindern nicht den Nutzen und die grundsätzlichen Vorteilen der Erfindung.
In dem Umfang in dem die nachstehenden Ansprüche ohne mehrfache Abhängigkeiten verfasst wurden, wurde dies nur getan, um formalen rechtlichen Erfordernissen zu entsprechen, die solche mehrfachen Abhängigkeiten nicht erlauben. Es sei angemerkt, dass alle möglichen Kombinationen von Merkmalen, die durch mehrfach abhängige Ansprüche eingeschlossen sein würden, explizit beabsichtigt sind und als Teil der Erfindung betrachtet werden sollen.
Es ist klar, dass die vorstehenden Beschreibungen nur als Beispiele dienen sollen, und dass viele andere Ausführungsformen, wie in den nachstehenden Ansprüchen definiert, in dem Umfang der vorliegenden Erfindung möglich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 0195027 [0005]
WO 2006/013565 [0005]
WO 2006/085309 [0005]
WO 2006/085310 [0005]
WO 2007/054928 [0005]
WO 2008/023367 [0005]
WO 2008/129539 [0005]

Claims

Optisches System, welches umfasst: (a) eine Anordnung optischer Komponenten, die einschließt: (i) einen ersten Polarisations-selektiven Reflektor (PSR) (PBS-A), (ii) einen zweiten PSR (PBS-B), und (iii) einen Lichtleiter (124), (b) worin die Anordnung der optischen Komponenten einen Lichtpfad definiert, worin der Lichtpfad mindestens teilweise durch Licht definiert wird, das (i) sich zu dem ersten PSR (PBS-A) ausbreitet(L6), (ii) den ersten PSR (PBS-A) überquert (L6), (iii) sodann den zweiten PSR (PBS-B) in eine erste Richtung (L6) durchquert, und (iv) sodann von einer zweiten Richtung (L7) von dem zweiten PSR (PBS-B) in eine Ausgabe-Bildrichtung (L8) reflektiert wird, und (c) worin der zweite PSR (PBS-B) bezogen auf den ersten PSR (PBS-A) geneigt ist (PM-BA), so dass die Ausgabebildrichtung (L8) in den Lichtleiter (124) ist.
Optisches System nach Anspruch 1, worin der erste Polarisations-selektive Reflektor (PSR) (PBS-A) mit einer dritten Oberfläche (A3) eines ersten Prismas (PM-A) verbunden ist, (A) worin das erste Prisma weiter eine Eingangsoberfläche (A1) umfasst, worin die Eingangsoberfläche (A1) eine Normale aufweist, die einer ersten rechtwinkligen Achse (A1N) des ersten PSR (PBS-A) entspricht, und (B) worin das erste Prisma weiter eine zweite Oberfläche (A2) umfasst, worin die zweite Oberfläche (A2) senkrecht zu der Eingangsoberfläche (A1) ist, und worin die zweite Oberfläche (A2) eine Normale aufweist, die einer zweiten rechtwinkligen Achse (A2N) des ersten PSR (PBS-A) entspricht, und worin der zweite PSR (PBS-B) bezogen auf den ersten PSR (PBS-A) geneigt ist (PM-BA), so dass die Ausgabe-Bildrichtung (L8) zu der ersten und zweiten rechtwinkligen Achse (A1N, A2N) des ersten PSR (PBS-A) geneigt ist.
Optisches System, welches umfasst: (a) eine Anordnung optischer Komponenten, die einschließt: (i) einen ersten Polarisations-selektive Reflektor (PSR) (PBS-A), der mit einer dritten Oberfläche (A3) eines ersten Prismas (PM-A) verbunden ist, (A) worin das erste Prisma weiter eine Eingangsoberfläche (A1) umfasst, worin die Eingangsoberfläche (A1) eine Normale aufweist, die einer ersten rechtwinkligen Achse (A1N) des ersten PSR (PBS-A) entspricht, und (B) worin das erste Prisma weiter eine zweite Oberfläche (A2) umfasst, worin die zweite Oberfläche (A2) senkrecht zu der Eingangsoberfläche (A1) ist, und die zweite Oberfläche (A2) eine Normale aufweist, die einer zweiten rechtwinkligen Achse (A2N) des ersten PSR (PBS-A) entspricht, und (C) einen zweiten PSR (PBS-B), (b) worin die Anordnung optischer Komponenten einen Lichtpfad definiert, worin der Lichtpfad mindestens teilweise durch Licht definiert ist, das (i) sich zu dem ersten PSR (PBS-A) ausbreitet (L6), (ii) den ersten PSR (PBS-A) durchquert (L6), (iii) sodann in eine erste Richtung (L6) den zweiten PSR (PBS-B) durchquert, und (iv) sodann von einer zweiten Richtung (L7) von dem zweiten PSR (PBS-B) in eine Ausgabe-Bildrichtung (L8) reflektiert wird, und (c) worin der zweite PSR (PBS-B) bezogen auf den ersten PSR (PBS-A) geneigt ist (PM-BA), so dass die Ausgabe-Bildrichtung (L8) zu der ersten und zweiten rechtwinkligen Achse (A1N, A2N) des ersten PSR (PBS-A) geneigt ist.
Optisches System nach Anspruch 3, worin die dritte Oberfläche im Wesentlichen in einem 45-Grad-Winkel sowohl zu der ersten als auch der zweiten rechtwinkligen Achse liegt.
Optisches System nach Anspruch 3, worin die Anordnung optischer Komponenten wieter einen Kollimator (101) umfasst, worin der Kollimator in dem Lichtpfad angeordnet ist.
Optisches System nach Anspruch 5, worin: (a)der Kollimator eine Linse (120) mit einer optischen Linsenachse (120N) umfasst, (b) die Anordnung optischer Komponenten ein Reflektor-Element (122) umfasst, das in dem Lichtpfad angeordnet ist, und worin eine Normale (122N) zu einer Oberfläche des Reflektor-Elementes bezogen auf die erste und zweite rechtwinklige Achse des ersten PSR geneigt ist (122A).
Optisches System nach Anspruch 6, worin das Reflektor-Element ein Spiegel ist.
Optisches System nach Anspruch 6, worin das Reflektor-Element eine Linse (420) ist.
Optisches System nach Anspruch 6, worin: (a)eine Normale (PBS-AN) zu dem ersten PSR in einem Winkel (PBS-AA) von 45° (Grad) relativ zu der optischen Linsenachse (120N) liegt.
Optisches System nach Anspruch 9, welches weiter umfasst: (a) eine Bild-Lichtquelle (110), die Bild-Eingangslicht (L4) liefert, (b) worin der Lichtpfad das Bild-Eingangslicht (L4) umfasst, (c) worin der Kollimator in dem Lichtpfad stromabwärts von der Bild-Lichtquelle (110) und stromaufwärts des ersten PSR angeordnet ist, worin der Kollimator umfasst: (i) eine der Linse benachbarte erste Viertelwellen-Platte (W-A), (d) worin das erste Prisma (PM-A) aufweist: (i) die Eingangsoberfläche (A1), die das Bild-Eingangslicht aufnimmt, und (ii) die zweite Oberfläche (A2), die der ersten Viertelwellen-Platte (W-A) benachbart ist, und (iii) die dritte Oberfläche (A3), die dem ersten PSR (PBS-A) benachbart ist, (e) ein zweites Prisma (PM-B) mit: (i) einer vierten Oberfläche (B1), die dem ersten PSR (PBS-A) benachbart ist, und (ii) eine fünfte Oberfläche (B2), die dem zweiten PSR (PBS-B) benachbart ist, (f) eine zweite Viertelwellen-Platte (W-B), die dem Reflektor-Element (122) benachbart ist, und (g) ein drittes Prisma (PM-C) mit: (i) einer siebten Oberfläche (C1), die dem zweiten PSR (PBS-B) benachbart ist, (ii) einer achten Oberfläche (C2), die der zweiten Viertelwellen-Platte (W-B) benachbart ist, und (iii) einer neunten Oberfläche (C3), (h) worin der Lichtpfad weiter ausgestaltet ist, dass er umfasst: (i) Eintreten des Bild-Eingangslichtes (L4) in das erste Prisma über die Eingangsoberfläche (A1), (ii) Reflektieren (L5) von dem ersten PSR, Durchqueren der ersten Viertelwellen-Platte (W-A), (iii) Reflektieren (L6) von der Linse (120), erneutes Durchqueren der ersten Viertelwellen-Platte, des ersten Prismas, durch den ersten PSR, des zweiten Prismas, des zweiten PSR in eine erste Richtung, des dritten Prismas, der zweiten Viertelwellen-Platte, (iv) Reflektieren (L7) von dem Spiegel, erneutes Durchqueren der zweiten Viertelwellen-Platte und des dritten Prismas, (v) Reflektieren (L8) von der zweiten Richtung des zweiten PSR, (vi) Durchqueren des dritten Prismas, und (vii) Austritt aus dem Lichtpfad aus der neunten Oberfläche (C3) in die Ausgabe-Bildrichtung.
Optisches System nach Anspruch 10, welches weiter umfasst: (a) ein viertes Prisma (PM-D) mit: (i) einer zehnten Oberfläche (D1), die der neunten Oberfläche (C3) benachbart ist, und (ii) einer elften Oberfläche (D2), worin das Lichtpfad-Ausgangslicht von der neunten Oberfläche (C3) das vierte Prisma (PM-D) durchquert und von der elften Oberfläche (D2) in die Ausgabe-Bildrichtung ausgegeben wird.
Optisches System nach Anspruch 10, welches weiter umfasst: (a) ein Lichtleiter-Substrat (124) mit mindestens zwei im Wesentlichen parallelen äußeren Oberflächen und mindestens einem Satz teilweise reflektierender innerer Oberflächen, (b) ausgestaltet, so dass das Lichtpfad-Ausgangslicht von der neunten Oberfläche (C3) in das Lichtleiter-Substrat eintritt.
Optisches System nach Anspruch 3, worin der Lichtpfad einen Eingang von nichtkollimiertem Bild-Licht umfasst.
Optisches System nach Anspruch 5, worin der Kollimator in dem Lichtpfad zwischen dem ersten PSR und dem zweiten PSR angeordnet ist.
Optisches System nach Anspruch 5, worin der Kollimator in dem Lichtpfad stromabwärts von dem zweiten PSR angeordnet ist.
Optisches System nach Anspruch 3, worin von dem zweiten PSR (PBS-B) reflektiertes Licht einem Bild entsprechendes kollimiertes Licht ist.
Optisches System nach Anspruch 16, worin das kollimierte Licht sodann aus dem System ausgegeben wird, nachdem dies von dem zweiten PSR (PBS-B) reflektiert wurde.
Optisches System nach Anspruch 3, worin die Ausgabe-Bildrichtung innerhalb eines gegebenen Bereiches von Winkeln bezogen auf eine Normale (D2N) zu einer Ausgabe-Oberfläche des Systems liegt.