JP7277619B2 - 非常に空間的に均一な光出力のための反射体およびレンズを有する光出力システム - Google Patents
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Description
本願は、2016年2月26日に出願され“LIGHT OUTPUT SYSTEM WITH REFLECTOR AND LENS FOR HIGHLY SPATIALLY UNIFORM LIGHT OUTPUT”と題された米国仮出願第62/300,742号の35 U.S.C. § 119(e)の下での優先権の利益を主張するものであり、この開示は、全体が参照により本明細書中に援用される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
光学システムであって、
反射体であって、
光入力開口部と、
光出力開口部と、
前記光入力開口部と前記光出力開口部との間に延在する反射内部側壁と
を備える、反射体と、
前記反射体の光出力開口部に近接するレンズと
を備える、光学システム。
(項目2)
光エミッタを前記反射体の光入力開口部にさらに備える、項目1に記載の光学システム。
(項目3)
光源は、発光ダイオードである、項目2に記載の光学システム。
(項目4)
前記反射体は、反射体のアレイのうちの1つであり、各反射体は、関連付けられたレンズを前記反射体の出力開口部の前方に有する、項目1に記載の光学システム。
(項目5)
前記反射体のアレイは、一体型本体内の開口部の側壁によって形成される、項目4に記載の光学システム。
(項目6)
前記反射体は、反射体のグループを形成し、各グループの反射体は、他のグループの反射体と比較して、前記反射体の光入力開口部と光出力開口部との間に異なる長さを有する、項目4に記載の光学システム。
(項目7)
前記反射体の長さは、各反射体と関連付けられた光源によって放出される光の波長に応じて変動する、項目6に記載の光学システム。
(項目8)
前記反射体と関連付けられた光源は、光源のグループを形成し、各グループは、異なる波長範囲の光を放出する、項目7に記載の光学システム。
(項目9)
前記光源は、光源の3つまたはそれを上回るグループを形成する、項目7に記載の光学システム。
(項目10)
前記光源は、光源の3つのグループを形成し、前記グループの第1のものは、赤色光を放出し、前記グループの第2のものは、緑色光を放出し、前記グループの第3のものは、青色光を放出する、項目9に記載の光学システム。
(項目11)
前記レンズを通して前記反射体によって出力された光を受信するように構成される光変調デバイスをさらに備える、項目4に記載の光学システム。
(項目12)
前記光変調デバイスは、液晶ディスプレイ(LCD)またはデジタル光処理(DLP)ディスプレイを備える、項目11に記載の光学システム。
(項目13)
導波管のスタックをさらに備え、各導波管は、前記光変調デバイスからの光を受信するように構成される光内部結合光学要素を備える、項目11に記載の光学システム。
(項目14)
各導波管の光内部結合光学要素は、前記スタックの中への前記光の伝搬軸に沿って見られるように、他の導波管の光内部結合光学要素から空間的にオフセットされる、項目13に記載の光学システム。
(項目15)
前記反射体の空間配列は、平面図に見られるように、前記光内部結合光学要素の空間配列と1対1で対応する、項目14に記載の光学システム。
(項目16)
前記導波管のスタックの各導波管は、前記導波管のスタックの他の導波管の少なくともいくつかと比較して異なる発散量を伴う光を出力するように構成される光外部結合光学要素を備える、項目13に記載の光学システム。
(項目17)
前記側壁は、前記反射体の高さに沿って延在する中央平面に沿って得られる断面に見られるように、ある曲率の複合放物面型集光器(CPC)を有し、前記中央平面は、相互に直交する、項目1に記載の光学システム。
(項目18)
2つの対向内部側壁のCPC曲率は、前記内部側壁のうちのその他のもののCPC曲率と異なる、項目18に記載の光学システム。
(項目19)
前記内部側壁のうちのその他のものは、同一CPC曲率を有する、項目18に記載の光学システム。
(項目20)
前記側壁のそれぞれは、前記反射体の高さに沿って延在する軸に対して横方向の平面に沿って得られる断面に見られるように、実質的に近いプロファイルを有する、項目18に記載の光学システム。
(項目21)
前記側壁は、前記光入力端部から前記光出力端部まで実質的に線形に延在する、項目1に記載の光学システム。
(項目22)
前記側壁は、実質的に角度が均一な光出力を提供するように成形され、前記レンズは、前記実質的に角度が均一な光出力を実質的に空間的に均一な光出力に変換するように構成される、項目1に記載の光学システム。
(項目23)
前記反射体は、偶数の側壁から成る、項目1に記載の光学システム。
(項目24)
前記反射体は、8つまたはそれを上回る側壁を備える、項目1に記載の光学システム。
(項目25)
前記反射体の光出力開口部は、第2の軸より第1の軸に沿って広い形状を有する、項目1に記載の光学システム。
(項目26)
前記光出力開口部は、楕円形形状を有する、項目25に記載の光学システム。
(項目27)
前記光出力開口部は、前記第1の軸に沿って直線辺および前記第2の軸に沿って湾曲辺を伴う、形状を有する、項目25に記載の光学システム。
(項目28)
前記反射体の光出力開口部および光入力開口部は、異なる形状を有する、項目25に記載の光学システム。
(項目29)
マスクを反射体の前方にさらに備え、前記マスクは、前記光出力開口部と整合されるマスク開口部を有し、前記マスク開口部は、前記光出力開口部と異なる形状または異なるサイズのうちの1つまたはそれを上回るものを有する、項目1に記載の光学システム。
(項目30)
前記マスクは、前記レンズの前方にある、項目29に記載の光学システム。
Claims (18)
- 拡張現実ディスプレイシステムであって、前記拡張現実ディスプレイシステムは、
光エミッタと、
前記光エミッタに光学的に結合される反射体であって、前記反射体は、前記光エミッタから光を受光するように構成され、前記反射体は、前記光エミッタから受光された光に対して増加した角度均一性を伴う光を出力するように構成される、反射体と、
前記反射体に光学的に結合されるレンズであって、前記レンズは、前記反射体から光を受光するように構成され、前記レンズは、前記反射体から出力された光に対して増加した空間均一性を伴う光を出力するように構成される、レンズと、
前記レンズから光を受光することと、前記レンズから受光された前記光を変調することにより画像を生成することとを行うように構成される空間光変調器と
を備え、
前記反射体は、共通一体型本体の厚さにわたって延在する開口部として形成された複数の反射体のうちの1つであり、各反射体は、関連付けられたレンズをその反射体の出力開口部の前方に有し、
前記一体型本体は、高さの異なる表面を有し、一部の反射体は、他の反射体とは異なる高さに出力開口部を有する、拡張現実ディスプレイシステム。 - 各反射体は、関連付けられた光エミッタを有し、一部の光エミッタは、他の光エミッタとは異なる波長の光を放出するように構成され、前記表面の高さは、関連付けられた光エミッタによって放出される光の波長に応じて変動する、請求項1に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
- 前記光エミッタは、光源の3つ以上のグループを形成し、各グループは、同一の色の光を放出する、請求項2に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
- 前記光エミッタは、光源の3つのグループを形成し、前記グループのうちの第1のグループの光エミッタは、赤色光を放出し、前記グループのうちの第2のグループの光エミッタは、緑色光を放出し、前記グループのうちの第3のグループの光エミッタは、青色光を放出する、請求項3に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
- 前記空間光変調器は、液晶ディスプレイ(LCD)を備える、請求項1に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
- 前記液晶ディスプレイは、シリコン上液晶(LCoS)ディスプレイである、請求項5に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
- 前記光エミッタは、複数の光エミッタのうちの1つであり、
導波管のスタックをさらに備え、前記スタックの各導波管は、光変調デバイスを介して前記複数の光エミッタのうちの関連付けられた光エミッタからの光を内部結合するように構成される光内部結合光学要素を備える、請求項1に記載の拡張現実ディスプレイシステム。 - 異なる光内部結合光学要素は、異なる光エミッタの光の経路内にある、請求項7に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
- 前記導波管のスタックの各導波管は、光外部結合光学要素を備え、一部の導波管の光外部結合光学要素は、前記導波管のスタックの他の導波管のうちの一部の導波管の光外部結合光学要素とは異なる発散度を伴う光を出力するように構成される、請求項7に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
- 前記反射体と前記空間光変調器との間にマスクをさらに備える、請求項1に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
- 前記マスクは、前記レンズと前記空間光変調器との間にある、請求項10に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
- 前記光源は、発光ダイオードである、請求項1に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
- 拡張現実ディスプレイシステムであって、前記拡張現実ディスプレイシステムは、
反射体であって、前記反射体は、
入力端部と、
出力端部と、
前記入力端部と前記出力端部との間に延在する複数の辺であって、前記複数の辺の個数は偶数であり、前記反射体の2つの対向する辺は、第1の断面形状を有し、残りの辺は、前記第1の断面形状とは異なる第2の断面形状を有する、複数の辺と
を備える、反射体と、
レンズであって、前記レンズは、前記反射体の前記入力端部から離れて前記レンズの焦点距離に位置する、レンズと
を備え、
前記反射体は、共通一体型本体の厚さにわたって延在する開口部として形成された複数の反射体のうちの1つであり、各反射体は、関連付けられたレンズをその反射体の出力開口部の前方に有し、
前記一体型本体は、高さの異なる表面を有し、一部の反射体は、他の反射体とは異なる高さに出力開口部を有する、拡張現実ディスプレイシステム。 - 前記第1の断面形状は、第1の複合放物面型集光器(CPC)形状である、請求項13に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
- 前記第2の断面形状は、第2の複合放物面型集光器(CPC)形状であり、前記第1および第2のCPC形状は異なる、請求項14に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
- 前記レンズから光を受光することと、前記光を変調することにより画像を形成することとを行うように構成される空間光変調器をさらに備える、請求項13に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
- 前記入力端部の断面形状は、前記出力端部の断面形状とは異なる、請求項13に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
- 導波管のスタックをさらに備え、前記スタックの各導波管は、
光変調デバイスを介して関連付けられた光エミッタから受光された光を内部結合するように構成される光内部結合光学要素であって、異なる光内部結合光学要素は、異なる光エミッタの光の経路内にある、光内部結合光学要素と、
光外部結合光学要素であって、一部の導波管の光外部結合光学要素は、前記導波管のスタックの他の導波管のうちの一部の導波管の光外部結合光学要素とは異なる発散度を伴う光を出力するように構成される、光外部結合光学要素と
を備える、請求項13に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
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