JP2024003025A - 導波路から異なる波長の光を出力する構造および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の主面と第2の主面とを備えた導波路であって、前記第1および第2の主面の間で全反射により光を伝搬するよう構成された前記導波路と、
入射光を第1の複数の波長で第1の方向に沿って前記導波路に入力結合し、入射光を1以上の第2の波長で第2の方向に沿って前記導波路に入力結合するよう構成された入力結合光学素子であって、前記第1の複数の波長の入力結合された光は全反射により前記第1の方向に沿って前記導波路を通って伝搬し、前記1以上の第2の波長の入力結合された光は全反射により前記第2の方向に沿って前記導波路を通って伝搬する前記入力結合光学素子と、
前記入力結合された光を前記導波路から出力結合するよう構成された、第1および第2の出力結合光学素子と、
を備える光学システム。
前記入力結合光学素子は、1以上の回折光学素子を含む、第1の実施形態の光学システム。
前記1以上の回折光学素子は、1以上のアナログ表面レリーフ格子(ASR)、バイナリ表面レリーフ構造(BSR)、ホログラム、および切り替え可能な回折光学素子を備える、第2の実施形態の光学システム。
前記切り替え可能な回折光学素子は、切り替え可能な高分子分散型液晶(PDLC)の格子である、第3の実施形態の光学システム。
前記第1の方向に沿って伝搬する前記第1の複数の波長の入力結合された光を反射するよう構成され、前記第1の複数の波長以外の波長の光を通す第1の波長選択反射器と、
前記第2の方向に沿って伝搬する前記1以上の第2の波長の入力結合された光を反射するよう構成され、前記1以上の第2の波長以外の波長の光を通す第2の波長選択反射器と、をさらに備える第1-第4の実施形態の光学システム。
前記第1の波長選択反射器を通る入力結合された光を吸収するよう構成された第1の吸収器と、
前記第2の波長選択反射器を通る入力結合された光を吸収するよう構成された第2の吸収器と、をさらに備える第5の実施形態の光学システム。
前記第1および第2の波長選択反射器は、2色性フィルタである、第5の実施形態の光学システム。
前記第1の複数の波長の光は、赤色光と青色光とを含む、第1-第7の実施形態の光学システム。
前記1以上の第2の波長の光は、緑色光を含む、第1-第8の実施形態の光学システム。
前記第1の方向に沿って進む前記第1の複数の波長の入力結合された光を受け、前記第1の複数の波長の光を前記第1の出力結合光学素子に分配するよう構成された第1の光分配素子と、
前記第2の方向に沿って進む前記1以上の第2の波長の入力結合された光を受け、前記1以上の第2の波長の光を前記第2の出力結合光学素子に分配するよう構成された第2の光分配素子と、をさらに備える、第1-第9の実施形態の光学システム。
前記第1および第2の光分配素子は、1以上の回折光学素子を備える、第10の実施形態の光学システム。
前記1以上の回折光学素子は、1以上の格子を備える、第11の実施形態の光学システム。
前記第1の光分配素子は、前記第2の光分配素子が前記1以上の第2の波長の光について変えるよう構成される方向とは異なる方向に前記導波路内を伝搬するように前記第1の複数の波長の光の方向を変えるよう構成される、第10-第12の実施形態の光学システム。
前記第1の光分配素子は、前記導波路内を伝搬する前記第1の複数の波長の光の方向を前記第2の方向に変えるよう構成され、前記第2の光分配素子は、前記導波路内を伝搬する前記1以上の第2の波長の光の方向を前記第1の方向に変えるよう構成される、第10-第13の実施形態の光学システム。
前記第1および第2の光分配素子は、直交瞳エキスパンダである、第10-第14の実施形態の光学システム。
前記第1の出力結合光学素子は、前記導波路から前記第1の複数の波長の光を出力結合するよう構成された1以上の格子を備え、前記第2の出力結合光学素子は、前記導波路から前記1以上の第2の波長の光を出力結合するよう構成された1以上の格子を備える、第1-第15の実施形態の光学システム。
前記第1の出力結合光学素子の前記1以上の格子は前記導波路の前記第1の主面に設けられ、前記第2の出力結合光学素子の前記1以上の格子は前記導波路の前記第2の主面に設けられる、第16の実施形態の光学システム。
前記第1の出力結合光学素子の前記1以上の格子および前記第2の出力結合光学素子の前記1以上の格子は、前記導波路の同一の主面に設けられる、第16の実施形態の光学システム。
前記第1の出力結合光学素子の前記1以上の格子は、1以上のアナログ表面レリーフ格子(ASR)、バイナリ表面レリーフ構造(BSR)、ホログラム、および切り替え可能な回折光学素子を備える、第16-第18の実施形態の光学システム。
前記切り替え可能な回折光学素子は、切り替え可能な高分子分散型液晶(PDLC)の格子を備える、第19の実施形態の光学システム。
積層された複数の導波路を備える光学システムであって、
各々の前記導波路は、第1の主面と第2の主面とを備え、各々の前記導波路は前記第1および第2の主面の間で全反射により光を伝搬するよう構成されており、各々の導波路はさらに、
入射光を第1の複数の波長で第1の方向に沿って前記導波路に入力結合し、入射光を1以上の第2の波長で第2の方向に沿って前記導波路に入力結合するよう構成された入力結合光学素子と、
前記導波路から前記入力結合された光を出力結合するよう構成された、出力結合光学素子と、
を備える、光学システム。
各々の前記導波路は関連づけられた深度面を有し、各々の前記導波路は前記関連づけられた深度面に由来するように見える像を生成するよう構成された、第21の実施形態の光学システム。
異なる前記導波路は、異なる関連づけられた深度面を有する、第21-第22の実施形態の光学システム。
異なる前記深度面に対応する前記出力結合光学素子は、異なる屈折力を有し、各々の前記深度面について出る光の開き角が異なる、第21-第23の実施形態の光学システム。
第1の主面と第2の主面とを備えた導波路と、
入射光を前記導波路に入力結合するよう構成された入力結合光学素子と、
前記第1の主面に設けられる第1の波長選択フィルタであって、前記第1の波長選択フィルタは、前記第1の主面に隣接する第1の後方表面と、前記第1の後方表面に対向する第1の前方表面とを有し、
前記第1の後方表面を通して入力結合された第1の複数の波長の光を伝送し、前記伝送された前記第1の複数の波長の光の一部を前記第1の前方表面から反射し、
入力結合された光を他の波長で反射するよう構成された、前記第1の波長選択フィルタと、
前記第1の波長選択フィルタ上に設けられる第1の出力結合光学素子であって、前記第1の波長選択フィルタを通して伝送された前記入力結合された前記第1の複数の波長の光を出力結合するよう構成された前記第1の出力結合光学素子と、
を備える光学システム。
前記第2の主面に設けられる第2の波長選択フィルタであって、前記第2の波長選択フィルタは、前記第2の主面に隣接する第2の後方表面と、前記第2の後方表面に対向する第2の前方表面とを有し、
前記第2の後方表面を通して入力結合された前記第1の複数の波長と異なる1以上の第2の波長の光を伝送し、前記伝送された1以上の前記第2の波長の光の一部を前記第2の前方表面から反射し、
入力結合された光を前記第1の複数の波長で反射するよう構成された、前記第2の波長選択フィルタと、
前記第2の波長選択フィルタ上に設けられる第2の出力結合光学素子であって、前記第2の波長選択フィルタを通して伝送された前記入力結合された前記1以上の第2の波長の光を出力結合するよう構成された前記第2の出力結合光学素子と、
をさらに備える、第25の実施形態の光学システム。
前記第1および第2の波長選択フィルタは、2色性フィルタを備える、第26の実施形態の光学システム。
前記第1および第2の波長選択フィルタは、前記導波路の対応する前記第1または第2の主面の法線に対して0度と20度との間の角度で入射する前記第1の複数の波長および前記1以上の第2の波長の光を伝送するよう構成される、第26-第27の実施形態の光学システム。
前記1以上の第2の波長の光は、緑色光を含む、第26-第28の実施形態の光学システム。
入力結合された前記第1の複数の波長および前記第2の1以上の波長の光を前記入力結合光学素子から受け、
前記第1の複数の波長および前記1以上の第2の波長の光を前記第1および第2の出力結合光学素子に分配する
よう構成された光分配素子をさらに備える、第26-第29の実施形態の光学システム。
前記光分配素子は、1以上の回折光学素子を備える、第30の実施形態の光学システム。
前記光分配素子は、直交瞳エキスパンダである、第30-第31の実施形態の光学システム。
前記第1の複数の波長の光の第1の部分が前記第1の波長選択フィルタの前記第1の前方表面で反射され、前記第1の複数の波長の光の第2の部分が前記光再分配素子により方向を変えられる、第30-第32の実施形態の光学システム。
前記第1の複数の波長の光の前記第1の部分は、前記第2の主面に反射された後に前記第1の波長選択フィルタに入射し、前記第1の部分の光の一部は前記光再分配素子により方向を変えられる、第33の実施形態の光学システム。
前記1以上の第2の波長の光の第3の部分は前記第2の波長選択フィルタの前記第2の前方表面に反射され、1以上の前記第2の波長の光の第4の部分は前記光再分配素子により方向を変えられる、第30-第34の実施形態の光学システム。
前記1以上の第2の波長の光の前記第3の部分は前記第1の主面に反射された後に前記第2の波長選択フィルタに入射し、前記第3の部分の光の一部は前記光再分配素子により方向を変えられる、第35の実施形態の光学システム。
前記第1の出力結合光学素子は、1以上の回折光学素子を備え、
前記第2の出力結合光学素子は、1以上の回折光学素子を備える、第26-第36の実施形態の光学システム。
前記第1の出力結合光学素子の前記1以上の回折光学素子は、1以上のアナログ表面レリーフ格子(ASR)、バイナリ表面レリーフ構造(BSR)、ホログラム、および切り替え可能な回折光学素子を備える、第37の実施形態の光学システム。
前記切り替え可能な回折光学素子は、切り替え可能な高分子分散型液晶(PDLC)の格子を備える、第38の実施形態の光学システム。
前記第2の出力結合光学素子の前記1以上の回折光学素子は、1以上のアナログ表面レリーフ格子(ASR)、バイナリ表面レリーフ構造(BSR)、ホログラム、および切り替え可能な回折光学素子を備える、第37の実施形態の光学システム。
前記切り替え可能な回折光学素子は、切り替え可能な高分子分散型液晶(PDLC)の格子を備える、第40の実施形態の光学システム。
前記入力結合光学素子は、1以上の回折光学素子を含む、第25-第41の実施形態の光学システム。
前記1以上の回折光学素子は、1以上のアナログ表面レリーフ格子(ASR)、バイナリ表面レリーフ構造(BSR)、ホログラム、および切り替え可能な回折光学素子を備える、第42の実施形態の光学システム。
前記切り替え可能な回折光学素子は、切り替え可能な高分子分散型液晶(PDLC)の格子を備える、第43の実施形態の光学システム。
前記入力結合光学素子はプリズムを備える、第25-第44の実施形態の光学システム。
前記第1の複数の波長の光は、赤色光と青色光とを含む、第25-第45の実施形態の光学システム。
複数の積層された導波路であって、各々の前記導波路は、第1の主面と第2の主面とを備え、各々の導波路はさらに、
入射光を前記導波路に入力結合するよう構成された入力結合光学素子と、
前記第1の主面に設けられる第1の波長選択フィルタであって、前記第1の波長選択フィルタは前記第1の主面に隣接する第1の後方表面と前記第1の後方表面に対向する第1の前方表面とを有し、
前記第1の後方表面を通して入力結合された第1の複数の波長の光を伝送し、伝送された前記第1の複数の波長の光の一部を前記第1の前方表面から反射するよう構成された、前記第1の波長選択フィルタと、
前記第1の波長選択フィルタ上に設けられる第1の出力結合光学素子であって、前記第1の波長選択フィルタを通して伝送された入力結合された前記第1の複数の波長の光を出力結合するよう構成された前記第1の出力結合光学素子と、
を備える光学システム。
各々の前記導波路は、さらに、
前記第2の主面に設けられる第2の波長選択フィルタであって、前記第2の波長選択フィルタは、前記第2の主面に隣接する第2の後方表面と、前記第2の後方表面に対向する第2の前方表面とを有し、
前記第2の後方表面を通して入力結合された前記第1の複数の波長と異なる1以上の第2の波長の光を伝送し、前記伝送された前記1以上の第2の波長の光の一部を前記第2の前方表面で反射するよう構成された、前記第2の波長選択フィルタと、
前記第2の波長選択フィルタ上に設けられる第2の出力結合光学素子であって、前記第2の波長選択フィルタを通して伝送された前記入力結合された前記1以上の第2の波長の光を出力結合するよう構成された前記第2の出力結合光学素子と、
を備える、第47の実施形態の光学システム。
各々の前記導波路は関連づけられた深度面を有し、各々の前記導波路は前記関連づけられた深度面に由来するように見える像を生成するよう構成された、第47-第48の実施形態の光学システム。
異なる前記導波路は、異なる関連づけられた深度面を有する、第47-第49の実施形態の光学システム。
異なる前記深度面に対応する前記出力結合光学素子は異なる屈折力を有し、各々の前記深度面について出る光の開き角が異なる、第47-第50の実施形態の光学システム。
各々の前記導波路は、
前記第1および第2の波長選択フィルタを通して伝送される前記第1の複数の波長および前記1以上の第2の波長の光を受け、
前記第1の複数の波長および前記1以上の第2の波長の光を前記第1および第2の出力結合光学素子に分配する
よう構成された光再分配素子をさらに備える、第48-第51の実施形態の光学システム。
複数の積層された導波路であって、各々の前記導波路は、
入射光の属性に基づいて前記入射光を選択的に前記導波路に入力結合するよう構成された入力結合光学素子と、
前記導波路に入力結合された前記光を出力結合するよう構成された、出力結合光学素子と、
を備える光学システム。
前記入射光の前記属性は、波長である、第53の実施形態の光学システム。
前記入力結合光学素子は、波長選択反射器である、第53-第54の実施形態の光学システム。
前記波長選択反射器は、2色性反射器である、第55の実施形態の光学システム。
各々の前記導波路は、前記複数の積層された導波路における他の導波路の前記波長選択反射器とは異なる波長域の光を反射するよう構成された波長選択反射器を備える、第55-第56の実施形態の光学システム。
各々の前記波長選択反射器は、前記複数の積層された導波路における他の導波路の前記波長選択反射器とは異なる色に対応する波長域の光を反射するよう構成される、第55-第57の実施形態の光学システム。
前記複数の積層された導波路は、赤色光を出力するよう構成された第1の導波路と、緑色光を出力するよう構成された第2の導波路と、青色光を出力するよう構成された第3の導波路と、を含む3つの導波路を備える、第53-第58の実施形態の光学システム。
前記出力結合光学素子は、回折光学素子である、第53-第59の実施形態の光学システム。
前記回折光学素子は、1以上のアナログ表面レリーフ格子(ASR)、バイナリ表面レリーフ構造(BSR)、ホログラム、および切り替え可能な回折光学素子を備える、第60の実施形態の光学システム。
前記切り替え可能な回折光学素子は、切り替え可能な高分子分散型液晶(PDLC)の格子を備える、第61の実施形態の光学システム。
各々の前記導波路は、衝突後に前記入射光が前記導波路の表面に対してより浅い角度で伝搬するように、入射光の伝搬角度を変更するよう構成された角度変更光学素子をさらに備える、第53-第62の実施形態の光学システム。
前記角度変更光学素子は、前記入射光の焦点を変更するよう構成される、第63の実施形態の光学システム。
前記角度変更光学素子は、プリズムである、第63の実施形態の光学システム。
前記角度変更光学素子は、回折光学素子である、第63の実施形態の光学システム。
各々の前記導波路は、光分配素子をさらに備え、前記入力結合光学素子は光を前記光分配素子に向けるよう構成され、前記光分配素子は光を前記出力結合光学素子に向けるよう構成される、第53-第66の実施形態の光学システム。
前記光分配素子は、直交瞳エキスパンダである、第67の実施形態の光学システム。
前記光分配素子、前記入力結合光学素子、および前記出力結合光学素子は、前記導波路の表面に配置される、第67-第68の実施形態の光学システム。
前記光分配素子は、1以上のアナログ表面レリーフ格子(ASR)、バイナリ表面レリーフ構造(BSR)、ホログラム、および切り替え可能な回折光学素子を備える、第67-第69の実施形態の光学システム。
前記切り替え可能な回折光学素子は、切り替え可能な高分子分散型液晶(PDLC)の格子を備える、第70の実施形態の光学システム。
積層された導波路群を複数備え、各々の前記導波路群は複数の積層された導波路を備え、前記各々の導波路は、
入射光の属性に基づいて前記入射光を選択的に前記導波路に入力結合するよう構成された入力結合光学素子と、
前記導波路に入力結合された前記光を出力結合するよう構成された、出力結合光学素子と、
を備える光学システム。
各々の前記導波路は関連づけられた深度面を有し、各々の前記導波路は前記関連づけられた深度面に由来するように見える像を生成するよう構成され、異なる前記導波路群は異なる関連づけられた深度面を有する、第72の実施形態の光学システム。
積層された各々の前記導波路群の前記導波路は、同一の関連づけられた深度面を有する、第72-第73の実施形態の光学システム。
前記出力結合光学素子は、発散する光ビームを生成する屈折力を有する、第72-第74の実施形態の光学システム。
異なる前記深度面に対応する前記出力結合光学素子は異なる屈折力を有し、各々の前記深度面について出る光の開き角が異なる、第72-第75の実施形態の光学システム。
Claims (19)
- 光学システムであって、
複数の積層された導波路であって、各導波路は、
入射光の属性に基づいて前記入射光を選択的に前記導波路に入力結合するよう構成された入力結合光学素子と、
前記導波路に入力結合された光を出力結合するよう構成された出力結合光学素子と、
を備える、複数の積層された導波路と、
前記複数の積層された導波路に重なり合う角度変更光学素子と、
前記角度変更光学素子を通して、前記複数の積層された導波路に複数の波長域の光を出力するよう構成された1つ以上の光源と、
を備え、
前記角度変更光学素子は、前記複数の積層された導波路の互いに異なる導波路の入力結合光学素子に異なる角度で異なる波長域の光を向けるよう構成され、前記入力結合光学素子のそれぞれは、前記異なる角度で受けた光を関連する導波路に入力結合するよう構成される、光学システム。 - 前記角度変更光学素子は、プリズムである、請求項1に記載の光学システム。
- 前記角度変更光学素子は、回折光学素子である、請求項1に記載の光学システム。
- 前記入射光の前記属性は、波長であり、前記入力結合光学素子は、波長選択反射器である、請求項1に記載の光学システム。
- 前記波長選択反射器は、2色性反射器である、請求項4に記載の光学システム。
- 各導波路は、前記複数の積層された導波路の他の導波路の前記波長選択反射器とは異なる波長域の光を反射するよう構成された波長選択反射器を備える、請求項4に記載の光学システム。
- 各々の波長選択反射器は、前記複数の積層された導波路の他の導波路の前記波長選択反射器とは異なる色に対応する波長域の光を反射するよう構成される、請求項6に記載の光学システム。
- 前記出力結合光学素子は、回折光学素子である、請求項1に記載の光学システム。
- 前記回折光学素子は、1以上のアナログ表面レリーフ格子(ASR)、バイナリ表面レリーフ構造(BSR)、ホログラム、及び切り替え可能な回折光学素子を備える、請求項8に記載の光学システム。
- 前記切り替え可能な回折光学素子は、切り替え可能な高分子分散型液晶(PDLC)の格子を備える、請求項9に記載の光学システム。
- 各導波路は、光分配素子を更に備え、前記入力結合光学素子は、光を前記光分配素子に向けるよう構成され、前記光分配素子は、光を前記出力結合光学素子に向けるよう構成される、請求項1に記載の光学システム。
- 前記光分配素子は、直交瞳エキスパンダである、請求項11に記載の光学システム。
- 前記光分配素子、前記入力結合光学素子、および前記出力結合光学素子は、前記導波路
の表面に配置される、請求項11に記載の光学システム。 - 前記光分配素子は、1以上のアナログ表面レリーフ格子(ASR)、バイナリ表面レリーフ構造(BSR)、ホログラム、および切り替え可能な回折光学素子を備える、請求項11に記載の光学システム。
- 前記切り替え可能な回折光学素子は、切り替え可能な高分子分散型液晶(PDLC)の格子を備える、請求項14に記載の光学システム。
- 前記複数の積層された導波路は、複数の積層された導波路群の1つである、請求項1に記載の光学システム。
- 各導波路は関連づけられた深度面を有し、各導波路は、その導波路の関連づけられた深度面に由来するように見える像を生成するよう構成され、異なる導波路群の導波路は、異なる関連づけられた深度面を有する、請求項16に記載の光学システム。
- 前記導波路の各々の前記出力結合光学素子は、発散する光ビームを生成するよう構成された屈折力を有する、請求項17に記載の光学システム。
- 異なる深度面に対応する前記出力結合光学素子は、各深度面について出る光の異なる開き角を提供するように異なる屈折力を有する、請求項17に記載の光学システム。
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