FR2693004A1

FR2693004A1 - Optical collimator for visor of protective helmet etc. - comprises sequence of linear polariser, spherical mirror, slide and flat mirror, with reflection of mirrors controlled by surface coatings

Info

Publication number: FR2693004A1
Application number: FR9204085A
Authority: FR
Inventors: Lacroix Michel
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1993-12-31
Also published as: FR2693004B1

Abstract

The collimator consists of a linear polariser (8) followed along an optical axis by a spherical mirror (9) which is selectively semi-reflecting. A slide (10) and a selectively circular-polarising flat mirror (11) are located between the spherical mirror and the viewer. The flat mirror has a coating of cholesteric liquid crystal material. The spherical mirror has a semi-reflecting holographic coating which reflects light only of a specific range of frequencies corresponding to a range to which the flat mirror is sensitive. A selective mixing device may be interposed between the polariser and the spherical mirror. ADVANTAGE - Improved efficiency of light transmission, with compact construction.

Description

DISPOSITIF DE COLLIMATION DE FAIBLE ENCOMBREMENT,
EN PARTICULIER POUR VISUEL DE CASQUE
La présente invention se rapporte à un dispositif de collimation de faible encombrement, en particulier pour visuel de casque.LOW-SIZE COLLIMATION DEVICE,
ESPECIALLY FOR A HELMET VISUAL
The present invention relates to a collimation device with a small footprint, in particular for a helmet display.

Un premier type de dispositif de collimation connu comporte une optique de collimation telle que décrite dans le brevet US 3 432 219. A first type of known collimation device comprises a collimation optic as described in US Pat. No. 3,432,219.

Cette optique comporte essentiellement un miroir sphérique semiréfléchissant, une lame semi-réfléchissante et un objectif à lentilles. Cet objectif forme à partir d'un objet proche (par exemple un tube cathodique) une image virtuelle sur la sphère focale du miroir sphérique et la lame semi-réfléchissante mélange les rayons issus de l'objectif aux images extérieures passant par le miroir sphérique. Ce visuel connu présente des coefficients de transmission acceptables (12,5 % maximum pour la transmission objet/oeil et 25 % maximum pour la transmission images extérieures/oeil), mais son champ vertical et limité par l'interaction entre la lame semi-réfléchissante et le miroir sphérique ainsi que par le visage de l'observateur. Ce champ est au maximum d'environ 450 dans le sens vertical et d'environ 600 dans le sens horizontal.This optic essentially comprises a semi-reflecting spherical mirror, a semi-reflecting plate and a lens objective. This objective forms from a close object (for example a cathode ray tube) a virtual image on the focal sphere of the spherical mirror and the semi-reflecting plate mixes the rays coming from the objective with the external images passing through the spherical mirror. This known visual has acceptable transmission coefficients (12.5% maximum for object / eye transmission and 25% maximum for external image / eye transmission), but its vertical field is limited by the interaction between the semi-reflective plate and the spherical mirror as well as by the face of the observer. This field is at most about 450 in the vertical direction and about 600 in the horizontal direction.

On connaît un second type d'optique de collimation d'après le brevet US 3 443 858. Cette optique connue comporte essentiellement un dispositif mélangeur, par exemple une lame semi-réfléchissante mélangeant des images virtuelles d'un objet proche à des images extérieures lointaines, cette lame étant suivie d'un polariseur, d'un miroir sphérique semi-réfléchissant et d'un "sandwich" de quatre lames, respectivement une lame quart d'onde, une lame semi-réfléchissante, une autre lame quart d'onde, et un polariseur. Ce dispositif optique connu est compact, présente un champ visuel relativement élevé (au maximum d'environ 1000 en vertical et 1200 en horizontal), mais son rendement lumineux est très faible : le coefficient de transmission image collimatée d'objet proche/oeil est de 1,56 % au maximum et le coefficient de transmission scène extérieure/oeil est de 6,25 % au maximum). A second type of collimation optic is known from US Pat. No. 3,443,858. This known optic essentially comprises a mixing device, for example a semi-reflecting blade mixing virtual images of a close object with distant external images. , this plate being followed by a polarizer, a semi-reflecting spherical mirror and a "sandwich" of four plates, respectively a quarter-wave plate, a semi-reflecting plate, another quarter-wave plate , and a polarizer. This known optical device is compact, has a relatively high visual field (at most about 1000 in vertical and 1200 in horizontal), but its light output is very low: the collimated image transmission coefficient of near object / eye is 1.56% maximum and the external scene / eye transmission coefficient is 6.25% maximum).

La présente invention a pour objet un dispositif de collimation de faible encombrement et le plus léger possible, dont le champ visuel soit le plus étendu possible, avec un rendement lumineux au moins aussi bon que celui des dispositifs connus, et formant une image nette. The subject of the present invention is a collimation device with a small footprint and as light as possible, the visual field of which is as wide as possible, with a light output at least as good as that of known devices, and forming a sharp image.

Le dispositif de collimation conforme à l'invention comporte un polariseur linéaire suivi d'un miroir sphérique sélectivement semiréfléchissant, d'une lame quart d'onde et d'un miroir plan sélectif à sélection de polarisation circulaire. The collimation device according to the invention comprises a linear polarizer followed by a selectively semi-reflecting spherical mirror, a quarter-wave plate and a selective plane mirror with circular polarization selection.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de deux modes de réalisation, pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé, sur lequel
- la figure 1 est un schéma simplifié expliquant le fonctionnement d'un filtre à cristaux liquides cholestériques
- les figures 2 et 3 sont des diagrammes de caractéristiques de transmission et de réflexion, pour des filtres à cristaux liquides cholestériques, respectivement à une seule couche, et à trois couches
- la figure 4 est un schéma simplifié d'un dispositif optique de collimation conforme à l'invention ; et
- la figure 5 est un schéma simplifié d'une variante à mélangeur du dispositif de la figure 4, conforme à l'invention.The present invention will be better understood on reading the detailed description of two embodiments, taken by way of nonlimiting examples and illustrated by the appended drawing, in which
- Figure 1 is a simplified diagram explaining the operation of a cholesteric liquid crystal filter
FIGS. 2 and 3 are diagrams of transmission and reflection characteristics, for cholesteric liquid crystal filters, respectively with a single layer and with three layers
- Figure 4 is a simplified diagram of an optical collimation device according to the invention; and
- Figure 5 is a simplified diagram of a mixer variant of the device of Figure 4, according to the invention.

L'invention est expliquée ci-dessous en référence à un visuel de casque, mais il est bien entendu qu'elle n'est pas limitée à une telle application, et peut être mise en oeuvre dans tout dispositif de collimation avec ou sans mélange des images issues d'une source disposée à distance finie à des images que l'on peut considérer comme étant à l'infini. The invention is explained below with reference to a helmet visual, but it is understood that it is not limited to such an application, and can be implemented in any collimation device with or without mixing of images from a source arranged at a finite distance to images that can be considered as being at infinity.

La présente invention fait appel, pour réaliser un miroir sélectif à sélection de sens de polarisation circulaire, à des films de cristaux liquides cholestériques. Leur propriété essentielle, mise en oeuvre par la présente invention, est de réfléchir, dans une bande de fréquences donnée, pratiquement en totalité la composante de polarisation circulaire d'un sens donné, par exemple le sens droit, de la lumière incidente, et de transmettre pratiquement intégralement sa composante circulaire de sens opposé, ici le sens gauche. Les propriétés de tels cristaux liquides sont par exemple décrites dans les trois articles suivants : "Novel polarized liquid - crystal color projection and new TN-LCD operating modes" par
M. SCHADT et J. FÜNFSCHILLING dans la revue SID 90 DIGEST, pages 324 à 326, dans "Polarizing color filters made from cholesteric LC silicones" de R. MAURER, D. ANDREJEWSKI, F-H.FREUZER et A.The present invention uses, to produce a selective mirror with selection of circular polarization directions, films of cholesteric liquid crystals. Their essential property, implemented by the present invention, is to reflect, in a given frequency band, practically entirely the circular polarization component of a given direction, for example the right direction, of the incident light, and of transmit almost its circular component in opposite directions, here the left direction. The properties of such liquid crystals are for example described in the following three articles: "Novel polarized liquid - crystal color projection and new TN-LCD operating modes" by
M. SCHADT and J. FÜNFSCHILLING in the review SID 90 DIGEST, pages 324 to 326, in "Polarizing color filters made from cholesteric LC silicones" by R. MAURER, D. ANDREJEWSKI, FH.FREUZER and A.

MILLER dans SID 90 DIGEST, pages 110 à 113 et dans l'article "Right and left circular polarizing color filters made from croslinkable cholesteric
LC-silicones" de N. HAEBERLE, H. LEIGEBER, R. MAURER, A. MILLER, J.MILLER in SID 90 DIGEST, pages 110 to 113 and in the article "Right and left circular polarizing color filters made from croslinkable cholesteric
LC-silicones "by N. HAEBERLE, H. LEIGEBER, R. MAURER, A. MILLER, J.

STOHRER, R. BUCHECKER, J. FUNFSCHILLING et M. SCHADT, pages 57 à 59, dans la revue IDRC 91....STOHRER, R. BUCHECKER, J. FUNFSCHILLING and M. SCHADT, pages 57 to 59, in the journal IDRC 91 ...

On a représenté sur le diagramme de la figure 2, le cas général où l'on envoie un faisceau 1 de lumière naturelle sur une lame 2 recouverte d'une couche de cristaux liquides cholestériques. On peut utiliser soit des cristaux sous forme liquide habituelle, soit de préférence des cristaux liquides polymérisés ou "cristaux liquides siliconés" tels que décrits dans les deux derniers articles précités. Ces cristaux liquides polymérisés présentent l'avantage d'être sous forme de films faciles à déposer sur un support (par exemple une lame de verre), de pouvoir être déposés en structure multicouches et de résister à des températures plus élevées (environ 1400C) que les cristaux liquides classiques.Dans le cas illustré sur la figure 1, les cristaux liquides utilisés sont du type à hélice "à droite", et donc, ainsi qu'expliqué dans les articles précités, le filtre constitué par cette couche de cristaux liquides transmet, dans une bande de longueurs d'onde donnée (d'une largeur d'environ 50 nanomètres) la lumière 3 de sens de polarisation circulaire inverse du sens de l'hélice des cristaux liquides (dans le cas présent, la lumière à polarisation circulaire gaucher et réfléchit la lumière 4 ayant une polarisation circulaire de même sens que le sens de l'hélice (dans le cas présent, la lumière à polarisation circulaire droite). En-dehors de cette bande de longueurs d'onde, la lumière incidente est entièrement transmise.Suivant la composition de ces cristaux liquides, on peut inverser le sens de l'hélice et faire varier la position de la bande de longueurs d'onde de réflexion dans une très large gamme de longueurs d'onde (actuellement de moins de 400 nm au lointain infrarouge), comme expliqué dans les articles précités. The diagram in FIG. 2 shows the general case where a beam 1 of natural light is sent on a plate 2 covered with a layer of cholesteric liquid crystals. It is possible to use either crystals in the usual liquid form, or preferably polymerized liquid crystals or "silicone liquid crystals" as described in the last two articles mentioned above. These polymerized liquid crystals have the advantage of being in the form of films which are easy to deposit on a support (for example a glass slide), of being able to be deposited in a multilayer structure and of withstanding higher temperatures (around 1400C) than conventional liquid crystals. In the case illustrated in FIG. 1, the liquid crystals used are of the “right” propeller type, and therefore, as explained in the aforementioned articles, the filter constituted by this layer of liquid crystals transmits , in a given wavelength band (of a width of about 50 nanometers) light 3 of circular polarization direction opposite to the direction of the helix of liquid crystals (in this case, circular polarization light left-handed and reflects light 4 having a circular polarization in the same direction as the direction of the helix (in this case, the right circular polarization light). wavelengths, the incident light is fully transmitted. Depending on the composition of these liquid crystals, we can reverse the direction of the helix and vary the position of the band of reflection wavelengths in a very wide range wavelengths (currently less than 400 nm far infrared), as explained in the aforementioned articles.

On a représenté sur le diagramme de la figure 2 la courbe de transmission T en trait continu et la courbe de réflexion R en trait interrompu, en fonction de la longueur d'onde. Dans une bande B de longueurs d'onde, d'une largeur d'environ 50 nm, et centrée sur la longueur d'onde L, il y a pratiquement autant de lumière réfléchie (41 que de lumière transmise (3), du fait que la lumière incidente (1 ) ainsi décomposée comporte la même quantité de composante à polarisation circulaire gauche et de composante à polarisation circulaire droite. En dehors de la bande B, la transmission est de pratiquement 100%. The diagram of FIG. 2 shows the transmission curve T in continuous line and the reflection curve R in broken line, as a function of the wavelength. In a band B of wavelengths, of a width of approximately 50 nm, and centered on the wavelength L, there is practically as much reflected light (41 as of transmitted light (3), because that the incident light (1) thus decomposed comprises the same quantity of component with left circular polarization and of component with right circular polarization. Outside the band B, the transmission is practically 100%.

Une telle utilisation n'est généralement intéressante que si la lumière incidente est monochromatique, ou si l'on a besoin de réaliser une fonction passe-bande. Pour couvrir la bande de longueurs d'ondes du domaine visible, il faut utiliser au moins trois couches de cristaux liquides cholestériques. Dans le cas simplifié de trois couches, leurs bandes respectives B sont par exemple situées dans le rouge, le vert et le bleu, comme on le voit sur la figure 3. Sur cette figure 3, la courbe de transmission Tî, relative au faisceau 3, montre que le filtre 2 transmet un peu plus de 50% de la lumière incidente dans les bandes bleue, verte et rouge et qu'il réfléchit pratiquement autant de lumière dans cette bande (courbe R1). Such use is generally only advantageous if the incident light is monochromatic, or if there is a need to perform a bandpass function. To cover the band of wavelengths of the visible domain, it is necessary to use at least three layers of cholesteric liquid crystals. In the simplified case of three layers, their respective bands B are for example located in red, green and blue, as can be seen in FIG. 3. In this FIG. 3, the transmission curve Tî, relative to the beam 3 , shows that filter 2 transmits a little more than 50% of the incident light in the blue, green and red bands and that it reflects practically as much light in this band (curve R1).

On a représenté en figure 4 un mode de réalisation simplifié du collimateur conforme à l'invention. Ce collimateur est destiné à former sensiblement à l'infini l'image d'un objet 5, qui se trouve à faible distance (quelques centimètres à quelques dizaines de centimètres par exemple) d'un observateur, symbolisé en 6 par un oeil. FIG. 4 shows a simplified embodiment of the collimator according to the invention. This collimator is intended to form substantially at infinity the image of an object 5, which is located at a short distance (a few centimeters to a few tens of centimeters for example) from an observer, symbolized at 6 by an eye.

L'objet 5 est par exemple un écran de tube cathodique, un projecteur de diapositives ou de films cinématographiques, ou une optique de reprise disposée à une extrémité d'une fibre optique dont l'autre extrémité est fixée devant un générateur d'images éloigné. Si nécessaire, on place devant l'objet 5 un objectif de grandissement 7. The object 5 is for example a cathode ray tube screen, a slide projector or of cinematographic films, or a take-back optic disposed at one end of an optical fiber whose other end is fixed in front of a distant image generator . If necessary, a magnification objective 7 is placed in front of the object 5.

Entre l'objet 5 (ou l'objectif 7, s'il existe) et l'observateur 6, on dispose respectivement un polariseur 8 (en amont de l'objectif 7 dans le cas présent), un miroir sphérique semi-transparent 9, une lame quart d'onde 10 et un miroir sélectif 11. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, L'objet 5 se trouve en face de l'observateur 6, et les éléments 7 à 11 sont disposés sur le même axe optique AO joignant l'oeil de l'observateur au centre de l'objet 5. Cependant, il est possible de disposer l'objet hors du champ visuel normal de l'observateur (c'est-àdire lorsqu'il regarde droit devant lui sans bouger la tête), comme on le décrit ci-dessous en référence à la figure 5. Between the object 5 (or the objective 7, if there is one) and the observer 6, there is respectively a polarizer 8 (upstream of the objective 7 in the present case), a semi-transparent spherical mirror 9 , a quarter-wave plate 10 and a selective mirror 11. In the example shown in FIG. 4, the object 5 is located opposite the observer 6, and the elements 7 to 11 are arranged on the same axis AO optic joining the eye of the observer to the center of the object 5. However, it is possible to place the object outside the normal visual field of the observer (i.e. when looking straight ahead without moving your head), as described below with reference to Figure 5.

Le rôle du polariseur 8 est de ne laisser passer, dans une bande de longueurs d'onde, qu'une composante de polarisation d'un premier sens (par exemple P dans le cas représenté en figure 4), et le rôle du miroir sélectif 1 1 est de ne laisser passer, dans la même bande de longueurs d'onde, que la composante de polarisation circulaire d'un second sens lié au premier (sens gauche pour la figure 4) et de réfléchir l'autre composante de polarisation circulaire (sens droit). Le miroir 9 reçoit un traitement holographique lui permettant de ne réfléchir 50 % de la lumière que dans la bande de fréquences correspondant à celle de la lame 11. Bien entendu, si la source 5 est déjà polarisée (par exemple si c'est un écran LCD), le polariseur 8 est supprimé. Le miroir 1 1 est une lame à cristaux liquides cholestériques, de préférence siliconés. The role of the polarizer 8 is to let pass, in a wavelength band, only a polarization component of a first direction (for example P in the case represented in FIG. 4), and the role of the selective mirror 1 1 is to let pass, in the same wavelength band, only the circular polarization component of a second direction linked to the first (left direction for FIG. 4) and to reflect the other circular polarization component (right sense). The mirror 9 receives a holographic treatment allowing it to reflect 50% of the light only in the frequency band corresponding to that of the blade 11. Of course, if the source 5 is already polarized (for example if it is a screen LCD), polarizer 8 is deleted. The mirror 1 1 is a plate with cholesteric liquid crystals, preferably silicone.

On a référencé 12, 13 les rayons extrêmes d'un faisceau F1 de lumière produit par l'objet 5 dans l'axe AO, et on suppose que le faisceau F1 a une longueur d'onde comprise dans la bande B des éléments 8 et 11. A la sortie du polariseur 8, dans la bande de longueurs d'onde considérée, seule subsiste la composante de polarisation P de ce faisceau (faisceau F2 dont les rayons extrêmes sont respectivement référencés 14, 15). Ce faisceau F2 traverse le miroir sphérique 9. A la sortie du miroir 9, le faisceau (rayons extrêmes 16, 17 respectivement) est toujours à polarisation P. II traverse la lame 10 en devenant un faisceau à polarisation circulaire droite, et se réfléchit donc sur le miroir il (qui ne laisse passer, dans la bande de longueurs d'ondes considérée, que la lumière à polarisation circulaire gauche).Le faisceau ainsi réfléchi est encore à polarisation circulaire droite. Après traversée de la lame 10, il devient à polarisation linéaire S. II se réfléchit une seconde fois sur le miroir sphérique 9 (à revêtement holographique) en restant à polarisation
S. Le faisceau réfléchi par le miroir 9 (rayons extrêmes 18, 19 parallèles à l'axe AO) est collimaté du fait que le miroir 9 est sphérique. Après une troisième traversée de la lame 10, il devient à polarisation circulaire gauche. II traverse donc le miroir 11, et l'observateur, même placé très près du miroir 11, aura toujours l'impression d'observer une image à l'infini de l'objet 5.We have referenced 12, 13 the extreme rays of a beam F1 of light produced by the object 5 in the axis AO, and it is assumed that the beam F1 has a wavelength included in the band B of the elements 8 and 11. At the output of the polarizer 8, in the wavelength band considered, only the polarization component P of this beam remains (beam F2 whose extreme rays are respectively referenced 14, 15). This beam F2 passes through the spherical mirror 9. At the exit of the mirror 9, the beam (extreme rays 16, 17 respectively) is always at polarization P. It crosses the plate 10 while becoming a beam with right circular polarization, and is therefore reflected on the mirror it (which lets pass, in the band of wavelengths considered, only the light with left circular polarization). The beam thus reflected is still with right circular polarization. After crossing the plate 10, it becomes linearly polarized S. It is reflected a second time on the spherical mirror 9 (with holographic coating) while remaining at polarization
S. The beam reflected by the mirror 9 (extreme rays 18, 19 parallel to the axis AO) is collimated by the fact that the mirror 9 is spherical. After a third crossing of the blade 10, it becomes left circularly polarized. It therefore crosses the mirror 11, and the observer, even placed very close to the mirror 11, will always have the impression of observing an infinite image of the object 5.

On notera que, dans la bande de longueurs d'onde considérée, l'observateur 6 ne perçoit que les rayons collimatés par le miroir 9. It will be noted that, in the wavelength band considered, the observer 6 perceives only the rays collimated by the mirror 9.

Le rendement lumineux théorique maximum de ce collimateur est estimé ainsi (valeurs approchées dans la bande B, dépendant des caractéristiques des cristaux liquides utilisés): si on a 100 % de la lumière arrivant sur le polariseur 8, on a 50 % après sa traversée, 25 % après la traversée du miroir semi-transparent 9, 12,5 % après réflexion sur la face concave du miroir 9, et également 12,5 % après traversée du miroir Il (puisqu'il s'agit de la même composante 18, à polarisation circulaire gauche, avant et après le miroir 11, qui est pratiquement intégralement transmise). Le rendement maximal de ce collimateur est donc de 12,5 %. The maximum theoretical light output of this collimator is estimated as follows (approximate values in band B, depending on the characteristics of the liquid crystals used): if we have 100% of the light arriving on polarizer 8, we have 50% after it has passed through, 25% after crossing the semi-transparent mirror 9, 12.5% after reflection on the concave face of the mirror 9, and also 12.5% after crossing the mirror II (since it is the same component 18, with left circular polarization, before and after the mirror 11, which is practically entirely transmitted). The maximum yield of this collimator is therefore 12.5%.

On a représenté en figure 5 une variante du dispositif de la figure 4. Sur cette figure, les mêmes éléments que ceux de la figure 4 sont affectés des mêmes références numériques. Cette variante se distingue essentiellement par le fait qu'elle permet de mélanger aux images de l'objet proche des images provenant d'une autre source S n'ayant pas besoin d'être collimatée, par exemple des scènes extérieures. L'objet 5 est disposé hors du champ de vision normal de l'observateur placé en 6 (c'est-à-dire le champ de vision qu'il a lorsqu'il regarde droit devant lui sans bouger la tête), et on lui adjoint une optique de grandissement 7. There is shown in Figure 5 a variant of the device of Figure 4. In this figure, the same elements as those of Figure 4 are assigned the same reference numerals. This variant is essentially distinguished by the fact that it makes it possible to mix with the images of the near object images from another source S which need not be collimated, for example exterior scenes. Object 5 is placed outside the normal field of vision of the observer placed at 6 (i.e. the field of vision which he has when he looks straight ahead without moving his head), and we adds a magnification lens 7.

Les éléments 9 à 11 sont les mêmes qu'en figure 4 et disposés de la même façon. On dispose sur l'axe AO, en amont du miroir 9, un mélangeur 20, qui est ici une lame à faces parallèles, inclinée à 450 par exemple par rapport à l'axe AO, et qui comporte un revêtement identique à celui du miroir 9. Dans le cas illustré en figure 5, les cristaux liquides sont à hélice "à droite", et donc laissent passer, dans une bande de longueurs d'onde caractéristique, la lumière à polarisation circulaire gauche, en réfléchissant celle à polarisation circulaire droite. Bien entendu, comme exposé ci-dessus, cette bande de longueurs d'onde caractéristique peut être assez étroite (environ 50 nm comme en figure 2) ou couvrir en grande partie le spectre visible (comme en figure 3). The elements 9 to 11 are the same as in FIG. 4 and arranged in the same way. On the axis AO, upstream of the mirror 9, there is a mixer 20, which here is a blade with parallel faces, inclined at 450 for example with respect to the axis AO, and which has a coating identical to that of the mirror 9. In the case illustrated in FIG. 5, the liquid crystals are with a helix "to the right", and therefore let pass, in a characteristic wavelength band, the light with left circular polarization, by reflecting that with right circular polarization. . Of course, as explained above, this characteristic wavelength band can be quite narrow (around 50 nm as in FIG. 2) or largely cover the visible spectrum (as in FIG. 3).

Dans la lumière 21 issue de l'objet 5 (pour simplifier le dessin, on n'a représenté qu'un seul rayon issu de chaque source), dirigée vers le mélangeur 20, la composante 22 à polarisation P est pratiquement totalement réfléchie en direction du miroir 9. Comme décrit ci-dessus en référence à la figure 4, cette composante 22 traverse le miroir 9 et la lame 10 en direction de l'observateur, se réfléchit sur le miroir 11, puis retraverse la lame 10 et se réfléchit sur le miroir 9 qui la collimate en direction de l'observateur 6 (rayon 23). In the light 21 from the object 5 (to simplify the drawing, only one ray from each source has been shown), directed towards the mixer 20, the component 22 with P polarization is practically completely reflected in the direction of the mirror 9. As described above with reference to FIG. 4, this component 22 passes through the mirror 9 and the blade 10 in the direction of the observer, is reflected on the mirror 11, then goes back through the blade 10 and is reflected on the mirror 9 which collimates it in the direction of the observer 6 (ray 23).

A partir d'un rayon lumineux (24) issu de la source S, la lame 20 supprime une bande de fréquences correspondant à celle de la lame 11, et laisse passer toutes les autres fréquences (rayon émergent 25) pratiquement sans atténuation. Cette bande de fréquences étant éliminée du rayon 25, le miroir 9 et la lame 11 n' apportent pratiquement aucune atténuation. From a light ray (24) from the source S, the blade 20 eliminates a frequency band corresponding to that of the blade 11, and lets through all the other frequencies (emerging ray 25) practically without attenuation. This frequency band being eliminated from the radius 25, the mirror 9 and the blade 11 bring practically no attenuation.

L'invention a été décrite ci-dessus pour les figures 4 et 5 en référence à des couches holographiques et à des couches de cristaux liquides sélectives en réflexion dans une bande de fréquences d'environ 50 nm, c'est-à-dire que seule une bande de fréquences (par exemple dans le vert) provenant de la source 5 parvient à l'observateur 6. Pour pouvoir profiter des possibilités d'une source 5 bichrome ou trichrome, il faut superposer les couches holographiques sur les éléments 9 et 20 et les couches de cristaux liquides sur l'élément 1 1 (par exemple couches rouge et verte en bichrome et couches rouge, verte et bleue en trichrome). Bien entendu, ces bandes de fréquences sont supprimées dans le faisceau issu de la source "S". The invention has been described above for FIGS. 4 and 5 with reference to holographic layers and to selective liquid crystal layers in reflection in a frequency band of approximately 50 nm, that is to say that only a frequency band (for example in the green) coming from the source 5 reaches the observer 6. To be able to take advantage of the possibilities of a two-color or three-color source, it is necessary to superimpose the holographic layers on the elements 9 and 20 and the liquid crystal layers on the element 1 1 (for example red and green layers in duotone and red, green and blue layers in trichrome). Of course, these frequency bands are eliminated in the beam from the source "S".

Claims

1. Collimation device of small bulk, characterized in that it comprises a linear polarizer (8) followed by a spherically selectively semi-reflecting mirror (9), a quarter-wave plate (10) and d '' a selective plane mirror with circular polarization selection (11)

2. Device according to claim 1, characterized in that the selective plane mirror comprises a coating with cholesteric liquid crystals and that the spherical mirror comprises a holographic semi-reflecting coating making it reflect light only in the frequency band in which the coating of the selective plane mirror has a selective action.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a selective mixing device (20) is interposed between the polarizer and the spherical mirror.

4. Device according to claim 3, characterized in that the mixing device is a blade with parallel faces carrying a coating identical to that of the spherical mirror.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the selective elements comprise several selective coatings each acting in a specific frequency band.