TW201716826A - 照明器 - Google Patents

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TW201716826A
TW201716826A TW105120595A TW105120595A TW201716826A TW 201716826 A TW201716826 A TW 201716826A TW 105120595 A TW105120595 A TW 105120595A TW 105120595 A TW105120595 A TW 105120595A TW 201716826 A TW201716826 A TW 201716826A
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安德魯 約翰 奧德科克
提摩西 路易斯 汪
智省 貟
坎得西Ｍ 波翰濃
艾琳 愛麗斯 麥克道威爾
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３Ｍ新設資產公司
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Abstract

提供一種折疊光路徑照明器。該照明器可包括一偏振分束器，該偏振分束器具有一輸入面、一輸出面及一成像器面，一光源相鄰該輸入面設置且界定該輸入面上之一輸入有效面積，且一成像裝置相鄰該成像器面設置，用於接收自該光源所發射的光且發射一圖案化光，該圖案化光可係一會聚的圖案化光。該成像裝置可具有一最大影像面積，其界定該輸出面上之一輸出有效面積。該輸入有效面積及該輸出有效面積中之一或兩者可小於約一半的該最大影像面積。該偏振分束器可包括第一稜鏡及第二稜鏡，且該第一稜鏡之體積可不大於該第二稜鏡之一半體積。

Description

照明器
投影系統可包括光源及偏振旋轉成像裝置，該偏振旋轉成像裝置藉由旋轉由光源所提供之光的偏振來操作以產生影像。可包括偏振分束器以分開具有正交偏振狀態的光。
在本說明之一些態樣中，提供一種照明器，其包括一偏振分束器、一光源及一成像裝置。該偏振分束器包括：一第一稜鏡，其具有一輸入面、一輸出面及一第一斜邊；一第二稜鏡，其具有一成像器面及一第二斜邊，該第二斜邊相鄰該第一斜邊設置；及一反射偏振器，其設置在該第一斜邊與該第二斜邊之間。該光源相鄰該輸入面設置，且界定該輸入面上之一輸入有效面積。該成像裝置相鄰該成像器面設置，用於接收自該光源發射之光並發射一圖案化光。該成像裝置具有一最大影像面積，其界定該輸出面上之一輸出有效面積。該輸入有效面積及該輸出有效面積中之一或兩者小於約一半的該最大影像面積。
在本說明之一些態樣中，提供一種照明器，其包括：一偏振分束器；一第一反射組件，其相鄰該偏振分束器之一第一表面設置；及一透鏡，其相鄰該偏振分束器的與該第一表面相對之一第二表面設置。該第一反射組件具有一最大有效面積，且該透鏡接收該第一反射組件所發射之光。該最大有效面積界定該透鏡之一最大接收面積，其不大於約一半的該最大有效面積。
在本說明之一些態樣中，提供一種照明器，其包括：一光源；一反射偏振器，其與該光源光學連通；及一透鏡，其與該反射偏振器光學連通。該反射偏振器界定一最小假想長方體，其完全地包圍該反射偏振器且具有一表面，該表面垂直於該光源所發射之一中心光線。該光源之至少一部分或該透鏡之至少一部分設置在該假想長方體之內。
在本說明之一些態樣中，提供一種偏振分束器，其包括：一反射偏振器；一第一稜鏡，其具有一第一體積；及一第二稜鏡，其具有一第二體積。該第一體積不大於約一半的該第二體積。該第一稜鏡包括：一第一面；一第二面，其相鄰該第一面，其中該第一面與該第二面之間的一夾角實質上等於90度；及一第一斜邊，其與該夾角相對。該第二稜鏡包括第三面及第四面以及一第二斜邊。該第二斜邊相鄰該第一斜邊設置，且該第一該第一斜邊及該第二斜邊具有實質上相等的表面積。該第三面與該第一面相對且實質上平行於該第一面，且第四面與該第二面相對且實質上平行於該第二面。該反射偏振器設置在該第一斜邊與該第二斜邊之間。
在本說明之一些態樣中，提供一種偏振光束分光系統，其經調適以接收來自一光源之光且以一折疊光軸為中心，該折疊光軸由該光源所發射之一中心光線之一光學路徑界定。該偏振光束分光系統包括：一輸入表面，其實質上垂直於該光軸；一反射偏振器；一第二反射組件，其實質上垂直於該光軸；及一輸出面，其實質上垂直於該光軸。光藉由穿過該輸入表面進入該偏振光束分光系統，且藉由穿過該輸出表面離開該偏振光束分光系統。該光軸具有在該輸入表面與該反射偏振器之間的一長度d1、在該第一反射組件與該反射偏振器之間的一長度d2、在該第二反射組件與該反射偏振器之間的一長度d3、及在該輸出表面與該反射偏振器之間的一長度d4。d1及d4中之一或兩者小於d2及d3中之一較小者。
在本說明之一些態樣中，提供一種偏振光束分光系統，其經調適以接收來自一光源之光且以一折疊光軸為中心，該折疊光軸由該光源所發射之一中心光線之一光學路徑界定。該偏振光束分光系統包括：一輸入表面，其實質上垂直於該光軸；一反射偏振器，其具有一最大側向尺寸d5；一第一反射組件，其實質上垂直於該光軸；一第二反射組件，其實質上垂直於該光軸；及一輸出面，其實質上垂直於該光軸。該光藉由穿過該輸入表面進入該偏振光束分光系統，且藉由穿過該輸出表面離開該偏振光束分光系統。該光軸具有在該輸入表面與該反射偏振器之間的一長度d1、在該第一反射組件與該反射偏振器之間的一長度d2、在該第二反射組件與該反射偏振器之間的一長度 d3、及在該輸出表面與該反射偏振器之間的一長度d4。d1及d4中之一或兩者小於d5/4。
在本說明之一些態樣中，提供一種照明器，其包含一光源、一透鏡、及一偏振光束分光系統，該偏振光束分光系統經調適以接收來自該光源之光且透過該透鏡輸出光。該偏振光束分光系統以一折疊光軸為中心，該折疊光軸由該光源所發射之一中心光線之一光學路徑界定。該偏振光束分光系統包括；一反射偏振器；一第一反射組件，其實質上垂直於該光軸且靠近該反射偏振器與該光源相對設置；及一第二反射組件，其實質上垂直於該光軸且靠近該反射偏振器與該透鏡相對設置。該光軸具有在該光源與該反射偏振器之間的一長度d1、在該第一反射組件與該反射偏振器之間的一長度d2、在該第二反射組件與該反射偏振器之間的一長度d3、及在該透鏡與該反射偏振器之間的一長度d4。d1及d4中之一或兩者小於d2及d3中之一較小者。
在本說明之一些態樣中，提供一種照明器，其包括一光源、一透鏡、及一偏振光束分光系統，該偏振光束分光系統經調適以接收來自該光源之光且透過該透鏡輸出光。該偏振光束分光系統以一折疊光軸為中心，該折疊光軸由該光源所發射之一中心光線之一光學路徑界定。該偏振光束分光系統包括：一反射偏振器，其具有一最大側向尺寸d5；一第一反射組件，其實質上垂直於該光軸且靠近該反射偏振器與該光源相對設置；一第二反射組件，其實質上垂直於該光軸且靠近該反射偏振器與該透鏡相對設置。該光軸具有在該光源與該反 射偏振器之間的一長度d1、在該第一反射組件與該反射偏振器之間的一長度d2、在該第二反射組件與該反射偏振器之間的一長度d3、及在該透鏡與該反射偏振器之間的一長度d4。d1及d4中之一或兩者小於d5/4。
在本說明之一些態樣中，提供一種照明器，其包括一光源、一反射偏振器、一第一反射組件、一第二反射組件及一透鏡。該照明器經組態使得由該光源所發射之一中心光線依序地穿過該反射偏振器，自該第一反射組件往回朝向該反射偏振器反射，自該反射偏振器朝向該第二反射組件反射，自該第二反射組件往回朝向該反射偏振器反射，穿過該反射偏振器，且隨後透過該透鏡離開該照明器。
在本說明之一些態樣中，提供一種偏振光束分光系統，其包括一反射偏振器且具有一折疊光軸，該折疊光軸由一光源朝向該反射偏振器所發射之一中心光線之一光學路徑界定。該折疊光軸包括重疊的第一區段及第二區段以及重疊的第三區段及第四區段。沿該第一區段的該光學路徑具有一第一方向，且沿該第二區段的該光學路徑具有與該第一方向相對的一第二方向。沿該第三區段的該光學路徑具有一第三方向，且沿該第四區段的該光學路徑具有與該第三方向相對的一第四方向。該第一方向與該第三方向係實質上正交。
在本說明之一些態樣中，提供一種投影一影像之方法。該方法包括透過一偏振分束器將光導向至一反射組件，往回朝向該偏振分束器反射至少一些該光，自該偏振分束器朝向一成像裝置反射至 少一些該光，及自該成像裝置呈一會聚的圖案化光之形式反射至少一些該光。
在本說明之一些態樣中，提供一種投影一影像之方法。該方法包括透過一折疊光路徑照明器將一光束導向至一成像裝置上，及自該成像裝置反射一會聚的圖案化光。
100‧‧‧偏振分束器
110‧‧‧第一稜鏡
112‧‧‧第一面
114‧‧‧第二面
116‧‧‧第一斜邊
118‧‧‧部分
120‧‧‧第二稜鏡
122‧‧‧第三面
124‧‧‧第四面
126‧‧‧第二斜邊
130‧‧‧反射偏振器
200‧‧‧偏振分束器
202‧‧‧照明器
204‧‧‧偏振光束分光系統
210‧‧‧第一稜鏡
212‧‧‧輸入面
213‧‧‧輸入有效面積
214‧‧‧輸出面
215‧‧‧輸出有效面積
216‧‧‧第一斜邊
220‧‧‧第二稜鏡
224‧‧‧成像器面
226‧‧‧第二斜邊
230‧‧‧反射偏振器
232‧‧‧第一反射組件
234‧‧‧第二反射組件
236‧‧‧最大有效面積
240‧‧‧透鏡
243‧‧‧最大接收面積
250‧‧‧光源
252‧‧‧包絡
254‧‧‧包絡
256‧‧‧中心光線
257‧‧‧折疊光軸
257a‧‧‧第一區段
257b‧‧‧第二區段
257c‧‧‧第三區段
257d‧‧‧第四區段
300‧‧‧偏振分束器
302‧‧‧照明器
304‧‧‧偏振光束分光系統
310‧‧‧第一稜鏡
312‧‧‧輸入面
314‧‧‧輸出面
320‧‧‧第二稜鏡
322‧‧‧第二面
324‧‧‧成像器面
330‧‧‧反射偏振器
332‧‧‧第一反射組件
334‧‧‧第二反射組件
340‧‧‧透鏡
344‧‧‧投影透鏡
350‧‧‧光源
352a‧‧‧光線
352b‧‧‧光線
356‧‧‧中心光線
360‧‧‧組件
362‧‧‧組件
364‧‧‧本體
365‧‧‧四分之一波長延遲器
402‧‧‧照明器
410‧‧‧第一稜鏡
420‧‧‧第二稜鏡
422‧‧‧面
424‧‧‧面
430‧‧‧反射偏振器
432‧‧‧反射器
433‧‧‧孔隙
439‧‧‧反射偏振器
440‧‧‧透鏡
444‧‧‧投影透鏡
450‧‧‧光源
460‧‧‧組件
462‧‧‧透鏡
465‧‧‧四分之一波長延遲器
466‧‧‧第一表面
468‧‧‧第二表面
502‧‧‧照明器
510‧‧‧第一稜鏡
512‧‧‧輸入表面
514‧‧‧輸出表面
520‧‧‧第二稜鏡
522‧‧‧第一表面
524‧‧‧第二表面
530‧‧‧反射偏振器
532‧‧‧第一反射組件
534‧‧‧第二反射組件
540‧‧‧透鏡
550‧‧‧光源
557‧‧‧折疊光軸
602‧‧‧照明器
610‧‧‧第一稜鏡
612‧‧‧第一表面
614‧‧‧第二表面
620‧‧‧第二稜鏡
622‧‧‧第一表面
624‧‧‧第二表面
630‧‧‧反射偏振器
632‧‧‧第一反射組件
634‧‧‧第二反射組件
640‧‧‧透鏡
641‧‧‧光學清透黏著劑層
650‧‧‧光源
651‧‧‧發射面積
702‧‧‧照明器
730‧‧‧反射偏振器
734‧‧‧成像裝置
740‧‧‧透鏡
750‧‧‧光源
756‧‧‧中心光線
770‧‧‧假想長方體
772‧‧‧表面
774‧‧‧表面
801‧‧‧頭戴式系統
809‧‧‧單元
880‧‧‧框架
882‧‧‧第一透鏡
884‧‧‧第二透鏡
α‧‧‧夾角
β‧‧‧夾角
γ‧‧‧夾角
x‧‧‧方向
y‧‧‧方向
z‧‧‧方向
d1‧‧‧長度
d2‧‧‧長度
d3‧‧‧長度
d4‧‧‧長度
d5‧‧‧最大側向尺寸
d1’‧‧‧長度
d2’‧‧‧長度
d3’‧‧‧長度
d4’‧‧‧長度
L‧‧‧尺寸
W‧‧‧尺寸
圖1係一偏振分束器之側視圖；圖2係一照明器之側視圖；圖3係一照明器之側視圖；圖4A係一照明器之側視圖；圖4B係一透鏡之側視圖；圖5A至圖5B係一照明器之側視圖；圖5C係一反射偏振器之俯視圖；圖6係一照明器之示意側視圖；圖7係一照明器之示意側視圖；及圖8係一頭戴式系統之示意圖解。
以下說明係參照所附圖式進行，該等圖式構成本文一部分且在其中係以圖解說明方式顯示各種實施例。圖式非必然按比例繪製。需瞭解的是，可設想出並實現其他實施例而不偏離本揭露的範疇或精神。因此，以下之詳細敘述並非作為限定之用。
有時所欲的投影系統係小型的。例如，手持式微型投影機及頭戴式顯示器一般利用小型投影系統。此類小型投影機可包括一光源、一偏振分束器、及一偏振旋轉成像裝置，該偏振旋轉成像裝置藉由旋轉由光源所提供之光的偏振來操作以產生影像。偏振分束器常常包括一反射偏振器，其設置在兩個直三角柱稜鏡之間。兩個稜鏡一般具有相同的體積，且偏振分束器一般具有相對的具有相同面積的面。根據本說明，提供可比傳統照明器更小型的照明器，且其可適用於例如投影系統中。照明器可包括一偏振分束器，其具有第一稜鏡及第二稜鏡，該第一稜鏡及該第二稜鏡具有不同的幾何形狀。例如，第一稜鏡可具有實質上小於第二稜鏡的體積，及/或可具有面積實質上小於第二稜鏡之面之對應面積的面。本說明之照明器可允許一透鏡及/或一光源比在傳統系統中更接近反射偏振器放置，從而達成更小型的設計。在一些實施例中，小型設計可藉由利用一折疊光路徑照明器來達成，該折疊光路徑照明器將來自成像裝置之會聚的圖案化光提供給透鏡。
圖1係偏振分束器100之示意側視圖，其包括第一稜鏡110、第二稜鏡120、及反射偏振器130。第一稜鏡110包括第一面112、第二面114、第一斜邊116及自第一面112及第二面114延伸的部分118。第一斜邊包含部分118之主表面。第二稜鏡120包括第三面122、第四面124及第二斜邊126。第二斜邊126相鄰第一斜邊116設置，且反射偏振器130設置在第一斜邊116與第二斜邊126之間。偏振分束器100可係偏振光束分光系統之部分，該偏振光束分光系統 包括偏振分束器100且可包括一或多個額外的光學組件，諸如像一或多個反射組件。舉例而言，偏振分束器100可係一照明器之部分，該照明器包括偏振分束器100且可包括一或多個額外的光學組件，諸如像光源及/或成像裝置。當在照明器中使用時，第一面112可係輸入面，其經設置以接收來自光源之光，第二面114可係輸出面，且第四面124可係成像器面，其相鄰成像裝置設置。在其他實施例中，當在照明器中使用時，第三面122可係輸入面，其經設置以接收來自光源之光，第二面114可係輸出面，且第四面124可係成像器面，其相鄰成像裝置設置。
第二面114相鄰第一面112，在第一面112與第二面114之間具有夾角α。夾角α可例如介於80度與100度之間，或可等於或實質上等於90度。第四面124相鄰第三面122，在第三面122與第四面124之間具有夾角β。夾角β可例如介於80度與100度之間，或可等於或實質上等於90度。在一些實施例中，第三面122與第一面112相對，且實質上平行於第一面112。在一些實施例中，第四面124與第二面114相對，且實質上平行於第二面114。在一些實施例中，第二稜鏡120實質上係直三角柱稜鏡。在一些實施例中，第一第一斜邊116及第二斜邊126具有實質上相等的表面積。
在反射偏振器與第四面124之間的夾角γ可例如在約30度、或約40度至約50度、或至約60度的範圍內。如在本文中其他地方所述，包括偏振分束器100的照明器可具有折疊光軸，其具有實質上平行於第四面124的區段，且可具有實質上垂直於第四面124 的另一個區段。在光軸與反射偏振器之間的夾角可等於夾角γ或等於90度減γ。在一些實施例中，在反射偏振器與光軸之間的夾角係介於約40度與約60度之間。
在一些實施例中，第一稜鏡110具有第一體積，第二稜鏡120具有第二體積，且第一體積不大於約一半的第二體積。在一些實施例中，第一體積小於35百分比、或小於40百分比、或小於50百分比、或小於60百分比的第二體積。
在一些實施例中，第一面112具有一最大面積(第一面112之總面積)，該最大面積小於約一半的第三面122之最大面積(第三面122之總面積)且/或該最大面積小於約一半的第四面124之最大面積(第四面124之總面積)。在一些實施例中，第一面112之最大面積小於60百分比、或小於50百分比、或小於40百分比、或小於35百分比的第三面122之最大面積。在一些實施例中，第一面112之最大面積小於60百分比、或小於50百分比、或小於40百分比、或小於35百分比的第四面124之最大面積。在一些實施例中，第二面114具有一最大面積(第二面114之總面積)，該最大面積小於約一半的第三面122之最大面積(第三面122之總面積)並/或該最大面積小於約一半的第四面124之最大面積(第四面124之總面積)。在一些實施例中，第二面114之最大面積小於60百分比、或小於50百分比、或小於40百分比、或小於35百分比的第三面122之最大面積。在一些實施例中，第二面114之最大面積小於60百分比、或小於50百分比、或小於40百分比、或小於35百分比的第四面124之最大面 積。在一些實施例中，第一面112之最大面積及第二面114之最大面積中之各者小於約一半的第三面122之最大面積及第四面124之最大面積中之較小者。
出於清晰圖示之目的，圖1中的稜鏡及反射偏振器以間隔開的方式示出。然而，應當理解，各種組件可例如直接接觸或透過光學清透黏著劑附接。在一些實施例中，反射偏振器130透過光學清透黏著劑接合至第一稜鏡110及第二稜鏡120中之一或兩者。
反射偏振器130可係反射偏振器之任何合適的類型，諸如像聚合多層反射偏振器、線柵偏振器、MacNeille反射偏振器、或膽固醇型反射偏振器。合適的聚合多層反射偏振器描述於例如美國專利第5,882,774號(Jonza等人)、及美國專利第6,609,795號(Weber等人)中且包括可購自3M Company(St.Paul,MN)的Advanced Polarizing Film(APF)。
第一稜鏡110及第二稜鏡120可由任何合適的材料製成，諸如像玻璃、陶瓷或光學塑膠(例如，聚碳酸酯、丙烯酸酯諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、環烯烴、或其他聚合物)。第一稜鏡及第二稜鏡可藉由任何合適的製程製成，諸如像模製、機械加工、研磨及/或拋光。所選擇的材料可具有低雙折射率，使得當光穿過第一稜鏡110或第二稜鏡120時偏振狀態不顯著改變。在一些實施例中，不大於約5百分比、或3百分比、或2百分比、或1百分比的具有沿反射偏振器130之阻擋軸(block axis)偏振的光透過偏振分束器100透射。在一些實施例中，對於沿反射偏振器130之通過軸偏振的光而言，接 合至第一稜鏡110及第二稜鏡120之反射偏振器130的組合反射率係小於5百分比、或小於3百分比、或小於2百分比、或小於1百分比。
圖2係照明器202之示意側視圖，其包括偏振光束分光系統204，偏振光束分光系統204包括偏振分束器200以及第一反射組件232及第二反射組件234。照明器202進一步包括透鏡240及光源250。偏振分束器200可對應於偏振分束器100，包括第一稜鏡210及第二稜鏡220、及反射偏振器230。第一稜鏡210包括輸入面212、輸出面214及第一斜邊216。輸入面212具有輸入有效面積213，且輸出面214具有輸出有效面積215。透鏡240具有最大接收面積243。第二稜鏡220具有成像器面224及第二斜邊226。反射偏振器230設置在第一斜邊216與第二斜邊226之間。光源250產生光束，該光束具有包絡(envelope)252及中心光線256，中心光線256界定折疊光軸257，折疊光軸257具有第一區段、第二區段、第三區段及第四區段257a至257d。第一反射組件232相鄰偏振分束器200與光源250相對設置，且第二反射組件234相鄰偏振分束器200與透鏡240相對設置。
第二反射組件234具有最大有效面積236。第二反射組件234可係成像裝置，且最大有效面積236可係成像裝置之最大影像面積。光以包絡254的形式自第二反射組件234發射(例如，藉由反射)。第一反射組件232及第二反射組件234中之一或兩者可具有大於70百分比、或大於80百分比、或大於90百分比的鏡面反射率。第 一反射組件232及/或第二反射組件234可係平坦的或可沿一或多個軸彎曲。
在一些實施例中，第二反射組件234經調適以調變入射於其上的光。例如，第二反射組件234可係成像裝置，其反射具有一空間調變的偏振狀態的光。第二反射組件234可係像素化的且可產生圖案化光。以包絡254的形式自第二反射組件234反射的光可係會聚的圖案化光。可用作第二反射組件234的合適的成像裝置包括液晶覆矽(LCoS)裝置。LCoS裝置可係平坦的或可沿一或多個軸彎曲。
出於清晰圖示之目的，圖2中的各種組件以間隔開的方式示出。然而，應當理解，各種組件可例如直接接觸或透過光學清透黏著劑附接。在一些實施例中，反射偏振器230使用光學清透黏著劑層附接至第一稜鏡210及第二稜鏡220中之一或兩者。在一些實施例中，透鏡240利用光學清透黏著劑附接至輸出面214。在一些實施例中，光源250可緊鄰輸入面212，或可透過光學清透黏著劑層附接至輸入面212。在一些實施例中，第一反射組件232及/或第二反射組件234可利用光學清透黏著劑附接至第二稜鏡220。
折疊光軸257包括：第一區段257a，其在第一方向(正x方向)上自光源250延伸至第一反射組件232；第二區段257b，其在與第一方向相對的第二方向(負x方向)上延伸；第三區段257c，其在第三方向(負y方向)上延伸；及第四區段257d，其在與第三方向相對的第四方向(正y方向)上延伸。儘管出於圖示簡便之目的，第一區段257a及第二區段257b在圖2中顯示具有小間隔， 但第一區段257a及第二區段257b係重疊的。類似地，儘管出於圖示簡便之目的，第三區段257c及第四區段257d在圖2中顯示具有小間隔，但第三區段257c及第四區段257d係重疊的。第一方向及第二方向實質上正交於第三方向及第四方向。第一反射組件232實質上垂直於第一區段257a，且第二反射組件234實質上垂直於第三區段257c。
光源250產生具有包絡252的光束，且此將輸入有效面積213界定為輸入面212經來自光源250(其被照明器202所使用)之光照射的面積。光源250可實質上不在包絡252之外產生光，或在此包絡之外所產生的任何光係呈一角度使其自照明器逸出而不進入透鏡240。
來自光源250的光之至少一部分依序地透過第一稜鏡210透射，透過反射偏振器230透射，透過第二稜鏡220透射，自第一反射組件232反射，透過第二稜鏡220往回透射，自反射偏振器230反射，透過第二稜鏡220透射且入射於第二反射組件234上，自第二反射組件234反射，透過第二稜鏡220及反射偏振器230及第一稜鏡210透射，且最終透過透鏡240離開照明器。此針對中心光線256繪示於圖2中。在一些實施例中，第一反射組件232包括偏振旋轉器，其可係四分之一波長延遲器(retarder)。來自光源250的具有沿反射偏振器230之通過軸偏振的光將透過反射偏振器230透射，且隨後自第一反射組件232往回朝向反射偏振器230反射。在第一反射組件232包括四分之一波長延遲器的實施例中，此類光當其往回朝向反射偏振器230反射時穿過四分之一波長延遲器兩次。此光隨後具有實 質上正交於反射偏振器230之通過軸的偏振，且因此自反射偏振器230朝向第二反射組件234反射，第二反射組件234可往回朝向反射偏振器230發射(例如，反射)空間調變的光。空間調變的光可具有經空間調變的偏振。空間調變的光之具有沿反射偏振器230之通過軸偏振之部分將呈成像光穿過反射偏振器230，透過輸出有效面積215離開第一稜鏡210且透過透鏡240離開照明器。
照明器202允許影像藉由透過折疊光路徑照明器202將光束(以包絡252的形式)導向至成像裝置(第二反射組件234)上，且自成像裝置反射會聚的圖案化光(以包絡254的形式)來投影。透過折疊光路徑照明器202導向光束之步驟包括：透過偏振分束器200將光導向至第一反射組件232；往回朝向偏振分束器200反射至少一些該光；且自偏振分束器200朝向成像裝置反射至少一些該光。會聚的圖案化光之至少一部分透過偏振分束器200且透過透鏡240透射。
來自光源250的光在光自第一反射組件232及反射偏振器230反射之後照明第二反射組件234之最大面積。此最大面積可等於最大有效面積236。或者，最大有效面積236可係第二反射組件234之具反射性的最大面積。例如，第二反射組件234可係成像裝置，其具有最大影像面積。入射於成像裝置上在最大影像面積之外的任何光可不朝向透鏡240反射。在此情況下，最大有效面積236可係成像裝置之最大影像面積。最大有效面積236界定輸出面214上之輸出有效面積215及透鏡240之最大接收面積243，因為光以包絡254 的形式自最大有效面積236朝向透鏡240反射，包絡254實質上僅在輸出有效面積215中照明輸出面214，且實質上僅在最大接收面積243中照明透鏡240。照明器202經組態使得以包絡254的形式的自第二反射組件234反射且穿過透鏡240的光在第二反射組件234與透鏡240之間是會聚的。這樣導致最大有效面積236，最大有效面積236小於輸出有效面積215，輸出有效面積215小於最大有效面積236。
在一些實施例中，輸入有效面積213及/或輸出有效面積215小於約60百分比、或小於約50百分比(即，小於約一半)、或小於約40百分比、或小於約35百分比的最大有效面積236，最大有效面積236可係最大影像面積。在一些實施例中，輸入面212之最大表面積(輸入面212之總面積)小於約一半的最大影像面積。在一些實施例中，輸出面214之最大表面積(輸出面214之總面積)小於約一半的最大影像面積。
光源250(或本說明之任何光源)可包括一或多個實質上單色的發光元件。例如，光源250可包括紅色、綠色及藍色發光二極體(LED)。亦可包括其他顏色，諸如青色及黃色。或者或此外，可利用寬光譜(例如，白色或實質上白色)光源。在一些實施例中，光源250包括藍色發射體及磷光體。在一些實施例中，光源250包括積分器，其可用於組合來自離散光源的光(例如，積分器可組合來自紅色、綠色及藍色LED的光)。光源250可包括偏振元件，使得將實質上具有單一偏振狀態的光朝向反射偏振器230導向至第一稜鏡210 中。在一些實施例中，光源250可係或可包括LED、有機發光二極體(OLED)、雷射、雷射二極體、白熾照明元件、及弧光燈中之一或多者。除了照明發射元件外(諸如LED)，光源250亦可包括透鏡，諸如聚光透鏡。
在一些實施例中，第一稜鏡或第二稜鏡可具有一或多個彎曲的面以提供所欲的光功率。圖3係照明器302之側視圖，其包括偏振光束分光系統304，偏振光束分光系統304包括偏振分束器300以及第一反射組件332及第二反射組件334。照明器302進一步包括透鏡340以及光源350，透鏡340可係投影透鏡344之元件。偏振分束器300包括第一稜鏡310及第二稜鏡320、及反射偏振器330。第一稜鏡310包括輸入面312及輸出面314。第二稜鏡320具有一成像器面324及一第二面322。反射偏振器330設置在第一稜鏡310及第二稜鏡320之第一斜邊與第二斜邊之間。
第二稜鏡320包括一或多個組件360及一或多個組件362，其等可例如透過一或多種光學清透黏著劑附接至第二稜鏡320之本體364。在一些實施例中，組件360及362可(例如，利用氣隙)與本體364分開。在一些實施例中，本體364可係直三角柱稜鏡。在一些實施例中，組件360及362中之一或兩者可例如藉由射出成型，或藉由任何其他合適的成形製程來與本體364一體地成形。在一些實施例中，輸入面312及/或輸出面314可類似地包括一或多個組件，其中彎曲的表面附接至第一稜鏡310之本體，或可包括與第一稜鏡310一體地成形之彎曲的表面。
在所繪示的實施例中，第一反射組件332係施加至第二稜鏡320之第二面322的反射塗層，且四分之一波長延遲器365設置在本體364與組件362之間。在其他實施例中，組件362可與本體364一體地成形而四分之一波長延遲器可施加至第二面322，且反射塗層可隨後施加至四分之一波長延遲器。
光源350產生中心光線356以及外包絡光線352a及352b。光線352b(及類似地對光線352a及中心光線356而言)由光源350發射，具有沿反射偏振器330之通過軸的偏振。光線352b依序地穿過第一稜鏡310，穿過反射偏振器330，穿過第二稜鏡320之本體364，穿過四分之一波長延遲器365，穿過組件362，由第一反射組件332反射，往回穿過組件362，且隨後往回穿過四分之一波長延遲器365並朝向反射偏振器330往回穿過本體364。因為光線352b穿過四分之一波長延遲器兩次，所以其具有實質上正交於反射偏振器330之通過軸的偏振。光線352b因此自反射偏振器330反射，穿過本體364及組件360，且隨後自第二反射組件334往回透過組件360及本體364朝向反射偏振器330反射。第二反射組件334可係一成像裝置，其空間調變自第二反射組件334反射之光的偏振。在此類情況下，自第二反射組件334反射的光之一部分可具有沿反射偏振器330之通過軸的偏振。此情況係針對自第二反射組件334反射之後穿過反射偏振器330的光線352b而言。光線352b隨後穿過第一稜鏡310，且透過輸出面314離開。光線352b隨後穿過投影透鏡344，然後離開照明器302。
在一些情況下，使光源相鄰較大的稜鏡而非較小的稜鏡可係有用的。一例示性實施例繪示於圖4中，其係照明器402之側視圖，照明器402包括：第一稜鏡410；第二稜鏡420；反射偏振器430；光源450；透鏡440，其係投影透鏡444之元件；及透鏡462，其設置在光源450與第二稜鏡420之面422之間。第二稜鏡420亦具有面424且包括組件460，組件460可與第二稜鏡420之本體一體地成形，或可例如利用光學清透黏著劑附接至第二稜鏡420之本體。透鏡462具有第一表面及第二表面，分別是466及468。光源450可對應於本文其他地方所述的任何光源。
在一些實施例中，如圖4B中所示，第一表面466包括四分之一波長延遲器465，其設置於第一表面466上，及反射器432(例如，反射塗層)，其設置於四分之一波長延遲器465上。在一些實施例中，四分之一波長延遲器可相鄰(可能但非必然緊鄰)第一表面466設置，且一反射器可相鄰(可能但非必然緊鄰)該四分之一波長延遲器與第一表面466相對設置。反射器包括孔隙433，其在光源450之發射面上方，使得自光源450發射的光穿過透鏡462。該孔隙可以可選地延伸至四分之一波長延遲器465中。反射偏振器439可附接至第二表面468。在替代實施例中，反射偏振器439可相鄰但非必然緊鄰第二表面468。
反射器432、四分之一波長延遲器465及反射偏振器439之配置為光源450提供偏振轉換器。入射於反射偏振器439上具有沿反射偏振器439之通過方向偏振的光離開透鏡462至第二稜鏡 420中。具有正交偏振的光自反射偏振器439反射，穿過透鏡462並穿過四分之一波長延遲器465，隨後自反射器432反射並朝向反射偏振器439往回穿過四分之一波長延遲器465。因為光穿過四分之一波長延遲器465兩次，所以現在其是沿反射偏振器439之通過軸偏振的，且因此其穿過反射偏振器439至第二稜鏡420中。
圖5A及圖5B係照明器502之側視圖，其包括：第一稜鏡510及第二稜鏡520；反射偏振器530，其設置在第一稜鏡510及第二稜鏡520之斜邊之間；第一反射組件532及第二反射組件534；透鏡540，其可係一投影透鏡之元件；及光源550。第一稜鏡510包括輸入表面512及輸出表面514。第二稜鏡320具有一第一表面522及一第二表面524。光源550所發射的中心光線以與中心光線256界定折疊光軸257類似的方式界定折疊光軸557。折疊光軸557具有在輸入表面512與反射偏振器530之間的長度d1、在第一反射組件532與反射偏振器530之間的長度d2、在第二反射組件534與反射偏振器530之間的長度d3、及在輸出表面514與反射偏振器530之間的長度d4。在一些實施例中，d1及d4中之一或兩者小於d2及d3中之較小者、或小於d2及d3中之較小者的0.9倍、或小於d2及d3中之較小者的0.85倍。在一些實施例中，反射偏振器530具有最大側向尺寸d5(在本文其他地方進一步描述)，且d1及d4中之一或兩者小於d5/4、或小於d5的0.2倍或小於d5的0.15倍。
可用於描述照明器502的幾何形狀的其他長度繪示於圖5B中。折疊光軸557具有在光源550與反射偏振器530之間的長度 d1’、在第二表面524與反射偏振器530之間的長度d2’、在第一表面522與反射偏振器530之間的長度d3’、及在透鏡540與反射偏振器530之間的長度d4’。在一些實施例中，d1’及d4’中之一或兩者小於d2及d3中之較小者、或小於d2及d3中之較小者的0.9倍、或小於d2及d3中之較小者的0.85倍。在一些實施例中，d1’及d4’中之一或兩者小於d2’及d3’中之較小者、或小於d2’及d3’中之較小者的0.9倍、或小於d2’及d3’中之較小者的0.85倍。在一些實施例中，反射偏振器530具有最大側向尺寸d5，且d1’及d4’中之一或兩者小於d5/4、或小於d5的0.2倍或小於d5的0.15倍。
如圖5C中所繪示，反射偏振器530可具有最大側向尺寸d5。在反射偏振器係側邊具有尺寸L及W的矩形之情況下，反射偏振器530之最大側向尺寸d5係由d5=(L2+W2)½給出。最大側向尺寸d5可大於d1的四倍或五倍，及/或可大於d4的四倍或五倍。最大側向尺寸d5可大於d1’的四倍或五倍，及/或可大於d4’的四倍或五倍。在一些實施例中，第二稜鏡係直三角柱稜鏡，且L及W係實質上相等的。長度d2’及d3’則可近似L(或W)除以2，且d5可近似等於d2’的四倍、或近似等於d3’的四倍。
在一些實施例中，折疊光學設計使第一稜鏡具有實質上小於第二稜鏡的體積。在其他實施例中，第一稜鏡及第二稜鏡可具有實質上相同的體積，且折疊光學設計可與具有小接收面積的透鏡及/或與具有小發射面積的光源一起使用。此繪示於圖6中，其係照明器602之側視圖，照明器602包括：第一稜鏡610及第二稜鏡620；反 射偏振器630，其設置在第一稜鏡610與第二稜鏡620之間；第一反射組件632及第二反射組件634；及光源650，其具有發射面積651。第一稜鏡610包括第一表面612及第二表面614，且第二稜鏡620包括第一表面622及第二表面624。照明器602進一步包括透鏡640，其可以可選地利用光學清透黏著劑層641接合至第一稜鏡610。第一反射組件632可包括如本文其他地方所述的四分之一波長延遲器，且第二反射組件634可係如本文其他地方所述的成像裝置並可朝向透鏡640發射會聚的圖案化光。光源650之發射面積651及/或透鏡640之接收面積可小於60百分比、或小於50百分比、或小於40百分比、或小於35百分比的最大有效面積或第二反射組件634之最大影像面積。
圖7係照明器702之側視圖，其包括：光源750；反射偏振器730，其與光源750光學光學連通；及透鏡740，其與反射偏振器光學連通。反射偏振器730界定最小假想長方體770，其完全地包圍反射偏振器730且具有垂直於光源750所發射之中心光線756的表面(表面772及774)。光源750之至少一部分或透鏡740之至少一部分設置在假想長方體770之內。在一些實施例中，光源750之至少一部分及透鏡740之至少一部分設置在假想長方體770之內。在一些實施例中，整個或實質上整個光源750或者整個或實質上整個透鏡740設置在假想長方體770之內。在一些實施例中，整個或實質上整個光源750及整個或實質上整個透鏡740均設置在假想長方體770之內。
在一些實施例中，透鏡740係投影透鏡之元件。在一些實施例中，照明器702亦包括成像裝置734，其實質上垂直於假想長方體770之表面(表面772及774)。在一些實施例中，照明器702包括第一稜鏡及/或第二稜鏡，其對應於本文所述之實施例中之任一者之第一稜鏡及第二稜鏡，及/或包括如例如圖2至圖5B中之任一者所示之反射組件靠近表面772。
例如當小型投影係所欲的時候，本說明之照明器係可用的。在本說明之一些態樣中，提供一種頭戴式系統，諸如頭戴式顯示器。頭戴式系統描述於例如PCT公開案WO 2015/034801(Ouderkirk)及美國臨時申請案第61/977171號(Ouderkirk等人)中，兩者中之各者茲以引用形式且不與本說明牴觸之程度併入本文中。
圖8係頭戴式系統801之示意圖解，其包括安裝至框架880之單元809，框架880包括第一透鏡882及第二透鏡884。單元809經設置以向第一透鏡882提供光及/或接收來自第一透鏡882的光。在一些實施例中，第二單元安裝至框架880以向第一透鏡882提供光及/或接收來自第一透鏡882的光。單元809可係或可包括本說明之照明器、偏振分束器、或偏振光束分光系統中之任一者。
頭戴式系統801可包括眼睛監測系統，其可包括在單元809中。該系統可經由定位於眼睛前面的第一透鏡882利用成像感測器及處理器監測瞳孔之直徑及位置。第一透鏡882可包括部分透明的反射器，該反射器相鄰於第一透鏡882或嵌入於第一透鏡882中，其中反射器在感測器上產生瞳孔之影像。該系統可基於瞳孔回應並考慮 到環境光條件，對系統之使用者之疲勞及認知處理負荷進行量化，且可基於歷史資料為使用者個人化。量化資訊可經由軟體應用程式報告及視覺化，諸如勞動力管理程式或智慧型電話應用程式。
眼睛監測系統可偵測的此等眼睛屬性可包括以下中之一或多者：眼睛之觀看方向、瞳孔之直徑及直徑變化、眼瞼之眨動、眼睛追蹤物體、及掃視(saccade)運動。眼睛追蹤參數可包括眼睛轉動速度及在物體運動與眼睛運動之間的遲滯或態(phase)。掃視運動可包括運動之持續時間、速度、及模式。
在一些實施例中，頭戴式系統801包括照相機(例如，紅-綠-藍(RGB)照相機或紅外(IR)照相機)，其可包括在單元809中且其可擷取眼睛之影像。因為眼睛影像之平均IR亮度指示環境光位準，所以IR照相機可用於判定環境光條件。在一些實施例中，頭戴式系統801經調適以實施在嵌入式系統上運行的電腦視覺演算法，嵌入式系統可包括在單元809中。
在一些實施例中，頭戴式系統包括眼睛追蹤系統，其經調適以偵測瞳孔大小的變化且使用該資訊量化使用者疲勞及認知處理負荷。在一些實施例中，頭戴式系統801經調適以(例如，使用在嵌入式處理器上運行的演算法)實施下列步驟中之一或多者或所有者：
步驟1：擷取眼睛之灰階影像。
步驟2：濾出雜訊(例如，使用高斯濾波器)。
步驟3：計算眼睛之影像中之每一像素的梯度量值及方向。
步驟4：識別具有較高梯度量值的像素(此等可能係物體之邊緣)。
步驟5：根據人類視覺感知之亥姆霍玆(Helmholtz)原則藉由例如連接先前步驟中所識別之像素來識別邊緣。
步驟6：將邊緣線區段與橢圓之方程式或由多項式方程式界定之其他形狀相比較。最小的類橢圓形狀可識別為瞳孔。亦可判定虹膜之面積，且其可用於改良準確度。可剔除可能在影像中的其他橢圓形，諸如閃光。
步驟7：基於先前進行的線擬合(line fitting)及眼睛與照相機之間的距離計算瞳孔大小(例如，直徑或面積)。
步驟8：對所計算的瞳孔大小進行判定並應用調整因數以將環境光條件納入考量。環境光條件可使用包括在頭戴式系統中的額外感測器來判定或經由所擷取的影像之亮度分析來判定。
步驟9：將經調整的瞳孔大小保存於資料庫中，該資料庫可係安全資料庫，用於認知處理負荷及疲勞位準之歷史比較及分析。可想見此類資料庫可保存其他生物學資料(諸如心率、皮膚導電性、腦波圖(EEG)等)，其等可用於感測器融合(sensor fusion)演算法中以進一步分析使用者之精神狀態。瞳孔大小可記錄為隨時間而變動，且可儲存為時序(隨時間推移所做出的資料點之序列)。
疲勞及認知負荷分析之方法可利用歷史資料測定當前位準是否超過一臨限。此臨限可因人而異，且一旦上述系統及程序收集足夠的歷史資料，就可使用機器學習演算法來判定此臨限。若超過疲 勞位準或認知處理負荷之臨限，則可例如利用軟體應用程式警告使用者或局端管理人。此外，歷史資料(例如，瞳孔直徑之時序)可在軟體應用程式中視覺化(例如，以瞳孔大小隨時間推移之線圖形式)，以用於快速指示當前認知狀態，。眼睛追蹤系統亦可藉由儲存系統隨時間推移所擷取的影像中之瞳孔位置來追蹤眼睛運動。在時序中包括此瞳孔位置可提供眼睛運動速度有多快的資訊，從而提供另一種可對疲勞進行量測的方式，因為與快速移動眼睛相比，以較緩慢的速度移動眼睛更為疲勞。
以下為例示性實施例的清單。
實施例1係一種照明器，其包含：一偏振分束器，其包含：一第一稜鏡，其具有一輸入面、一輸出面及一第一斜邊；一第二稜鏡，其具有一成像器面及一第二斜邊，該第二斜邊相鄰該第一斜邊設置；及一反射偏振器，其設置在該第一斜邊與該第二斜邊之間；一光源，其相鄰該輸入面設置且界定該輸入面上之一輸入有效面積；及一成像裝置，其相鄰該成像器面設置，用於接收自該光源所發射的光且發射一圖案化光，該成像裝置具有一最大影像面積，該最大影像面積界定該輸出面上之一輸出有效面積；其中，該輸入有效面積及該輸出有效面積中之一或兩者小於約一半的該最大影像面積。
實施例2係實施例1之照明器，其中該輸入有效面積小於約一半的該最大影像面積。
實施例3係實施例1之照明器，其中該輸出有效面積小於約一半的該最大影像面積。
實施例4係實施例1之照明器，其中該輸入有效面積及該輸出有效面積中之各者小於約一半的該最大影像面積。
實施例5係實施例1之照明器，其中該輸入面之一最大表面積小於約一半的該最大影像面積。
實施例6係實施例1之照明器，其中該輸出面之一最大表面積小於約一半的該最大影像面積。
實施例7係實施例1之照明器，輸入面之一最大表面積小於約一半的該最大影像面積，且其中該輸出面之一最大表面積小於約一半的該最大影像面積。
實施例8係實施例1之照明器，其進一步包含一反射組件，該反射組件相鄰該偏振分束器與該光源相對設置。
實施例9係實施例1之照明器，其中該反射偏振器係一聚合多層反射偏振器、一線柵偏振器、一MacNeille反射偏振器、或一膽固醇型反射偏振器。
實施例10係實施例1之照明器，其中該反射偏振器係一聚合多層反射偏振器。
實施例11係一種照明器，其包含：一偏振分束器， 一第一反射組件，其相鄰該偏振分束器之一第一表面設置，該第一反射組件具有一最大有效面積，一透鏡，其相鄰該偏振分束器的與該第一表面相對之一第二表面設置，該透鏡接收該第一反射組件所發射的光；其中該最大有效面積界定該透鏡之一最大接收面積，且其中該最大接收面積不大於約一半的該最大有效面積。
實施例12係實施例11之照明器，其中該透鏡係一投影透鏡之一光學元件。
實施例13係實施例11之照明器，其中該透鏡透過一黏著劑層接合至該第二表面。
實施例14係實施例11之照明器，其中該第一反射組件係一成像裝置，且該最大有效面積係該成像裝置之一最大影像面積。
實施例15係實施例11之照明器，其進一步包含一光源，該光源相鄰該偏振分束器之一第三表面設置，該第三表面與該第一表面及該第二表面不同。
實施例16係實施例15之照明器，其中該光源界定該第三表面上之一輸入有效面積，該輸入有效面不大於約一半的該最大有效面積。
實施例17係實施例15之照明器，其進一步包含一第二反射組件，該第二反射組件相鄰該偏振分束器之一第四表面與該第三表面相對設置。
實施例18係一種照明器，其包含：一光源；一反射偏振器，其與該光源光學連通；及一透鏡，其與該反射偏振器光學連通，該反射偏振器界定一最小假想長方體，該假想長方體完全地包圍該反射偏振器且具有一表面，該表面垂直於該光源所發射的一中心光線，其中該光源之至少一部分或該透鏡之至少一部分設置在該假想長方體之內。
實施例19係實施例18之照明器，其中該透鏡係一投影透鏡之一光學元件。
實施例20係實施例18之照明器，其進一步包含一成像裝置，該成像裝置實質上垂直於該表面。
實施例21係實施例18之照明器，其進一步包含：一第一稜鏡，其具有第一面及第二面且具有一第一斜邊，及一第二稜鏡，其具有第三面及第四面以及一第二斜邊，該第三面與該第一面相對，該第四面與該第二面相對，該反射偏振器設置在該第一斜邊與該第二斜邊之間且與其等相鄰設置。
實施例22係實施例21之照明器，其中該光源相鄰該第一面設置，且該透鏡相鄰該第二面設置。
實施例23係實施例21之照明器，其進一步包含一成像裝置，該成像裝置相鄰該第四面設置。
實施例24係實施例21之照明器，其進一步包含一反射組件，該反射組件相鄰該第三面設置。
實施例25係實施例21之照明器，其中該第一面及該第二面中之一或兩者具有一最大面積，該最大面積不大於約一半的該第四面之一最大面積。
實施例26係一種偏振分束器，其包含：一反射偏振器，一第一稜鏡，其具有一第一體積且包含：一第一面；一第二面，其相鄰該第一面，該第一面與該第二面之間的一夾角實質上等於90度；一第一斜邊，其與該夾角相對；一第二稜鏡，其具有一第二體積，該第二稜鏡係一直三角柱稜鏡，其具有第三面及第四面且具有一第二斜邊，該第二斜邊相鄰該第一斜邊設置，該第一該第一斜邊及該第二斜邊具有實質上相等的表面積，該第三面與該第一面相對且實質上平行於該第一面，該第四面與該第二面相對且實質上平行於該第二面；其中該反射偏振器設置在該第一斜邊與該第二斜邊之間，且其中該第一體積不大於約一半的該第二體積。
實施例27係實施例26之偏振分束器，其中該第一面具有一最大面積，該最大面積小於約一半的該第三面之一最大面積且該最大面積小於約一半的該第四面之一最大面積。
實施例28係實施例26之偏振分束器，其中該第二面具有一最大面積，該最大面積小於約一半的該第三面之一最大面積且該最大面積小於約一半的該第四面之一最大面積。
實施例29係實施例26之偏振分束器，其中該第一面之一最大面積及該第二面之一最大面積中之各者小於約一半的該第三面之一最大面積及該第四面之一最大面積中之一較小者。
實施例30係實施例26之偏振分束器，其進一步包含自該第一側邊及該第二側邊延伸之一部分，其中該第一斜邊包含該部分之一主表面。
實施例31係一種偏振光束分光系統，其經調適以接收來自一光源的光且以一折疊光軸為中心，該折疊光軸由該光源所發射之一中心光線之一光學路徑所界定，該偏振光束分光系統包含：一輸入表面，其實質上垂直於該光軸，光藉由穿過該輸入表面進入該偏振光束分光系統；一反射偏振器，該光軸具有在該輸入表面與該反射偏振器之間的一長度d1；一第一反射組件，其實質上垂直於該光軸，該光軸具有在該第一反射組件與該反射偏振器之間的一長度d2；一第二反射組件，其實質上垂直於該光軸，該光軸具有在該第二反射組件與該反射偏振器之間的一長度d3；及 一輸出面，其實質上垂直於該光軸，光藉由穿過該輸出表面離開該偏振光束分光系統，該光軸具有在該輸出表面與該反射偏振器之間的一長度d4，d1及d4中之一或兩者小於d2及d3中之一較小者。
實施例32係實施例31之偏振光束分光系統，其中d4小於d2及d3中之該較小者。
實施例33係實施例31之偏振光束分光系統，其中d1小於d2及d3中之該較小者。
實施例34係實施例31之偏振光束分光系統，其中d1及d4兩者小於d2及d3中之該較小者。
實施例35係實施例31之偏振光束分光系統，其中d1及d4中之一或兩者小於d2及d3中之該較小者的0.9倍。
實施例36係實施例31之偏振光束分光系統，其中該反射偏振器具有一最大側向尺寸d5，d1及d4中之一或兩者小於d5/4。
實施例37係實施例36之偏振光束分光系統，其中d1及d4中之各者小於d5/4。
實施例38係實施例36之偏振光束分光系統，其中d1及d4中之一或兩者小於d5的0.2倍。
實施例39係實施例31之偏振光束分散系統，其中該第二反射組件經調適以調變入射於其上的光。
實施例40係實施例31之偏振光束分光系統，其中該第二反射組件係像素化的。
實施例41係實施例31之偏振光束分光系統，其中該反射偏振器與該光軸之間的一夾角係介於約40度至60度之間。
實施例42係實施例31之偏振光束分光系統，其中該第一反射組件具有大於約80%的一鏡面反射率。
實施例43係實施例31之偏振光束分光系統，其中該第二反射組件具有大於約80%的一鏡面反射率。
實施例44係一種偏振光束分光系統，其經調適以接收來自一光源的光且以一折疊光軸為中心，該折疊光軸由該光源所發射之一中心光線之一光學路徑所界定，該偏振光束分光系統包含：一輸入表面，其實質上垂直於該光軸，光藉由穿過該輸入表面進入該偏振光束分光系統；一反射偏振器，其具有一最大側向尺寸d5，該光軸具有在該輸入表面與該反射偏振器之間的一長度d1；一第一反射組件，其實質上垂直於該光軸，該光軸具有在該第一反射組件與該反射偏振器之間的一長度d2；一第二反射組件，其實質上垂直於該光軸，該光軸具有在該第二反射組件與該反射偏振器之間的一長度d3；及一輸出面，其實質上垂直於該光軸，光藉由穿過該輸出表面離開該偏振光束分光系統，該光軸具有在該輸出表面與該反射偏振器之間的一長度d4，其中d1及d4中之一或兩者小於d5/4。
實施例45係實施例44之偏振光束分光系統，其中d1小於d5/4。
實施例46係實施例44之偏振光束分光系統，其中d4小於d5/4。
實施例47係實施例44之偏振光束分光系統，其中d1及d4中之各者小於d5/4。
實施例48係實施例44之偏振光束分光系統，其中d1及d4中之一或兩者小於d5的0.2倍。
實施例49係實施例44之偏振光束分光系統，其中d1及d4中之一或兩者小於d2及d3中之一較小者。
實施例50係實施例49之偏振光束分光系統，其中d1小於d2及d3中之該較小者。
實施例51係實施例49之偏振光束分光系統，其中d4小於d2及d3中之該較小者。
實施例52係實施例49之偏振光束分光系統，其中d1及d4中之各者小於d2及d3中之該較小者。
實施例53係實施例52之偏振光束分光系統，其中d1及d4中之各者小於d2及d3中之該較小者的0.9倍。
實施例54係實施例44之偏振光束分光系統，其中該第一反射組件具有大於約80%的一鏡面反射率。
實施例55係實施例44之偏振光束分光系統，其中該第二反射組件具有大於約80%的一鏡面反射率。
實施例56係一種照明器，其包含一光源、一透鏡、及一偏振光束分光系統，該偏振光束分光系統經調適以接收來自該光源的光且透過該透鏡輸出光，該偏振光束分光系統以一折疊光軸為中心，該折疊光軸由該光源所發射的一中心光線之一光學路徑所界定，該偏振光束分光系統包含： 一反射偏振器，該光軸具有在該光源與該反射偏振器之間的一長度d1； 一第一反射組件，其實質上垂直於該光軸，且靠近該反射偏振器與該光源相對設置，該光軸具有在該第一反射組件與該反射偏振器之間的一長度d2； 一第二反射組件，其實質上垂直於該光軸，且靠近該反射偏振器與該透鏡相對設置，該光軸具有在該第二反射組件與該反射偏振器之間的一長度d3，其中，該光軸具有在該透鏡與該反射偏振器之間的一長度d4，且d1及d4中之一或兩者小於d2及d3中之一較小者。
實施例57係實施例56之照明器，其中d4小於d2及d3中之該較小者。
實施例58係實施例56之照明器，其中d1小於d2及d3中之該較小者。
實施例59係實施例56之照明器，其中d1及d4兩者小於d2及d3中之該較小者。
實施例60係實施例56之照明器，其中d1及d4中之一或兩者小於d2及d3中之該較小者的0.9倍。
實施例61係實施例56之照明器，其中該反射偏振器具有一最大側向尺寸d5，d1及d4中之一或兩者小於d5/4。
實施例62係實施例61之照明器，其中d1及d4中之各者小於d5/4。
實施例63係實施例61之照明器，其中d1及d4中之一或兩者小於d5的0.2倍。
實施例64係實施例56之照明器，其中該第二反射組件經調適以調變入射於其上的光。
實施例65係實施例56之照明器，其中該第二反射組件係像素化的。
實施例66係實施例56之照明器，其中該反射偏振器與該光軸之間的一夾角係介於約40度至60度之間。
實施例67係實施例56之照明器，其中該第一反射組件具有大於約80%的一鏡面反射率。
實施例68係實施例56之照明器，其中該第二反射組件具有大於約80%的一鏡面反射率。
實施例69係一種照明器，其包含一光源、一透鏡、及一偏振光束分光系統，該偏振光束分光系統經調適以接收來自該光源的光且透過該透鏡輸出光，該偏振光束分光系統以一折疊光軸為中 心，該折疊光軸由該光源所發射的一中心光線之一光學路徑所界定，該偏振光束分光系統包含：一反射偏振器，其具有一最大側向尺寸d5，該光軸具有在該光源與該反射偏振器之間的一長度d1；一第一反射組件，其實質上垂直於該光軸，且靠近該反射偏振器與該光源相對設置，該光軸具有在該第一反射組件與該反射偏振器之間的一長度d2；一第二反射組件，其實質上垂直於該光軸，且靠近該反射偏振器與該透鏡相對設置，該光軸具有在該第二反射組件與該反射偏振器之間的一長度d3，其中，該光軸具有在該透鏡與該反射偏振器之間的一長度d4，且d1及d4中之一或兩者小於d5/4。
實施例70係實施例69之照明器，其中d1小於d5/4。
實施例71係實施例69之照明器，其中d4小於d5/4。
實施例72係實施例69之照明器，其中d1及d4中之各者小於d5/4。
實施例73係實施例69之照明器，其中d1及d4中之一或兩者小於d5的0.2倍。
實施例74係實施例69之照明器，其中d1及d4中之一或兩者小於d2及d3中之一較小者。
實施例75係實施例74之照明器，其中d1小於d2及d3中之該較小者。
實施例76係實施例74之照明器，其中d4小於d2及d3中之該較小者。
實施例77係實施例74之照明器，其中d1及d4中之各者小於d2及d3中之該較小者。
實施例78係實施例74之照明器，其中d1及d4中之各者小於d2及d3中之該較小者的0.9倍。
實施例79係實施例69之照明器，其中該第一反射組件具有大於約80%的一鏡面反射率。
實施例80係實施例69之照明器，其中該第二反射組件具有大於約80%的一鏡面反射率。
實施例81係一種照明器，其包含一光源、一反射偏振器、一第一反射組件、一第二反射組件及一透鏡，該照明器經組態使得由該光源所發射之一中心光線依序地穿過該反射偏振器，自該第一反射組件往回朝向該反射偏振器反射，自該反射偏振器朝向該第二反射組件反射，自該第二反射組件往回朝向該反射偏振器反射，穿過該反射偏振器且隨後透過該透鏡離開該照明器。
實施例82係實施例81之照明器，其經組態使得自該第二反射組件反射且穿過該透鏡的光在該第二反射組件與該透鏡之間係會聚的。
實施例83係實施例81之照明器，其中該第二反射組件經調適以調變入射於其上的光。
實施例84係實施例81之照明器，其中該第二反射組件係像素化的。
實施例85係實施例81之照明器，其中該第一反射組件具有大於約80%的一鏡面反射率。
實施例86係實施例81之照明器，其中該第二反射組件具有大於約80%的一鏡面反射率。
實施例87係一種偏振光束分光系統，其包含一反射偏振器且具有一折疊光軸，該折疊光軸由一光源朝向該反射偏振器所發射的一中心光線之一光學路徑所界定，該折疊光軸包含：重疊的第一區段及第二區段，沿該第一區段的該光學路徑具有一第一方向，沿該第二區段的該光學路徑具有與該第一方向相對的一第二方向；及重疊的第三區段及第四區段，沿該第三區段的該光學路徑具有一第三方向，沿該第四區段的該光學路徑具有與該第三方向相對的一第四方向，其中，該第一方向與該第三方向係實質上正交。
實施例88係實施例87之偏振光束分光系統，其進一步包含：一第一反射組件，其實質上垂直於該第一區段；及一第二反射組件，其實質上垂直於該第三區段。
實施例89係實施例88之偏振光束分散系統，其中該第二反射組件經調適以調變入射於其上的光。
實施例90係實施例88之偏振光束分光系統，其中該第二反射組件係像素化的。
實施例91係實施例88之偏振光束分光系統，其中該第一反射組件具有大於約80%的一鏡面反射率。
實施例92係實施例88之偏振光束分光系統，其中該第二反射組件具有大於約80%的一鏡面反射率。
實施例93係實施例88之偏振光束分光系統，其進一步包含第一稜鏡及第二稜鏡，該反射偏振器設置在該第一稜鏡之一斜邊與該第二稜鏡之一斜邊之間，該第一反射組件相鄰該第二稜鏡之一第一面，該第二反射組件相鄰該第二稜鏡之一第二面。
實施例94係實施例93之偏振光束分光系統，其中該第一稜鏡之一體積不大於一半的該第二稜鏡之一體積。
實施例95係一種投影一影像之方法，其包含：透過一偏振分束器將光導向至一反射組件；往回朝向該偏振分束器反射至少一些該光；自該偏振分束器朝向一成像裝置反射至少一些該光；及自該成像裝置呈一會聚的圖案化光反射至少一些該光。
實施例96係實施例95之方法，其進一步包含透過該偏振分束器透射至少一些該會聚的圖案化光。
實施例97係實施例96之方法，其進一步包含透過一透鏡透射至少一些該會聚的圖案化光。
實施例98係一種投影一影像之方法，其包含： 透過一折疊光路徑照明器將一光束導向至一成像裝置上，及自該成像裝置反射一會聚的圖案化光。
實施例99係實施例98之方法，其中該折疊光路徑照明器包含一光源、一反射偏振器、一反射組件及一透鏡，該照明器經組態使得該光源所發射的一中心光線依序地穿過該反射偏振器，自該反射組件往回朝向該反射偏振器反射，自該反射偏振器朝向該成像裝置反射，自該成像裝置往回朝向該反射偏振器反射，穿過該反射偏振器且隨後透過該透鏡離開該照明器。
實施例100係實施例98之方法，其中該導向一光束步驟包含：透過一偏振分束器將光導向至一反射組件；往回朝向該偏振分束器反射至少一些該光；及自該偏振分束器朝向該成像裝置反射至少一些該光。
實施例101係一種頭戴式系統，其包含關於照明器之先前實施例中任一項之照明器，或包含關於偏振光束分光系統之先前實施例中任一項之偏振光束分光系統，或包含關於偏振分束器之先前實施例中任一項之偏振分束器。
實施例102係實施例101之頭戴式系統，其進一步包含一眼追蹤系統。
實施例103係實施例102之頭戴式系統，其中該眼睛追蹤系統經調適以測定瞳孔大小。
實施例104係實施例103之頭戴式系統，其中該眼睛追蹤系統經調適以記錄瞳孔直徑之一時間序列。
實施例105係實施例104之頭戴式系統，其中該眼睛追蹤系統經調適以記錄瞳孔位置之一時間序列。
除非另有指示，對圖式中元件之描述應理解成同樣適用於其他圖式中相對應的元件。雖然具體實施例已經在本文中進行說明及描述，但所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解可以各種替代及/或均等實施來替換所示及所描述的具體實施例，而不偏離本揭露的範疇。本申請案意欲涵括本文所討論之特定具體實施例的任何調適形式或變化形式。因此，本揭露意圖僅受限於申請專利範圍及其均等者。
200‧‧‧偏振分束器
202‧‧‧照明器
204‧‧‧偏振光束分光系統
210‧‧‧第一稜鏡
212‧‧‧輸入面
213‧‧‧輸入有效面積
214‧‧‧輸出面
215‧‧‧輸出有效面積
216‧‧‧第一斜邊
220‧‧‧第二稜鏡
224‧‧‧成像器面
226‧‧‧第二斜邊
230‧‧‧反射偏振器
232‧‧‧第一反射組件
234‧‧‧第二反射組件
236‧‧‧最大有效面積
240‧‧‧透鏡
243‧‧‧最大接收面積
250‧‧‧光源
252‧‧‧包絡
254‧‧‧包絡
256‧‧‧中心光線
257‧‧‧折疊光軸
257a‧‧‧第一區段
257b‧‧‧第二區段
257c‧‧‧第三區段
257d‧‧‧第四區段
x‧‧‧方向
y‧‧‧方向
z‧‧‧方向

Claims (15)

  1. 一種照明器，其包含：一偏振分束器，其包含：一第一稜鏡，其具有一輸入面、一輸出面及一第一斜邊；一第二稜鏡，其具有一成像器面及一第二斜邊，該第二斜邊相鄰該第一斜邊設置；及一反射偏振器，其設置在該第一斜邊與該第二斜邊之間；一光源，其相鄰該輸入面設置且界定該輸入面上之一輸入有效面積；及一成像裝置，其相鄰該成像器面設置，用於接收自該光源所發射的光且發射一圖案化光，該成像裝置具有一最大影像面積，該最大影像面積界定該輸出面上之一輸出有效面積；其中，該輸入有效面積及該輸出有效面積中之一或兩者小於約一半的該最大影像面積。
  2. 一種照明器，其包含：一偏振分束器，一第一反射組件，其相鄰該偏振分束器之一第一表面設置，該第一反射組件具有一最大有效面積，一透鏡，其相鄰該偏振分束器的與該第一表面相對之一第二表面設置，該透鏡接收該第一反射組件所發射的光；其中該最大有效面積界定該透鏡之一最大接收面積，且其中該最大接收面積不大於約一半的該最大有效面積。
  3. 一種照明器，其包含：一光源；一反射偏振器，其與該光源光學連通；及一透鏡，其與該反射偏振器光學連通，該反射偏振器界定一最小假想長方體，該假想長方體完全地包圍該反射偏振器且具有一 表面，該表面垂直於該光源所發射的一中心光線，其中該光源之至少一部分或該透鏡之至少一部分設置在該假想長方體之內。
  4. 如請求項3之照明器，其進一步包含：一第一稜鏡，其具有第一面及第二面且具有一第一斜邊，及一第二稜鏡，其具有第三面及第四面以及一第二斜邊，該第三面與該第一面相對，該第四面與該第二面相對，該反射偏振器設置在該第一斜邊與該第二斜邊之間且與其等相鄰設置。
  5. 一種偏振分束器，其包含：一反射偏振器，一第一稜鏡，其具有一第一體積且包含：一第一面；一第二面，其相鄰該第一面，該第一面與該第二面之間的一夾角實質上等於90度；一第一斜邊，其與該夾角相對；一第二稜鏡，其具有一第二體積，該第二稜鏡係一直三角柱稜鏡，其具有第三面及第四面且具有一第二斜邊，該第二斜邊相鄰該第一斜邊設置，該第一該第一斜邊及該第二斜邊具有實質上相等的表面積，該第三面與該第一面相對且實質上平行於該第一面，該第四面與該第二面相對且實質上平行於該第二面；其中該反射偏振器設置在該第一斜邊與該第二斜邊之間，且其中該第一體積不大於約一半的該第二體積。
  6. 一種偏振光束分光系統，其經調適以接收來自一光源的光且以一折疊光軸為中心，該折疊光軸由該光源所發射之一中心光線之一光學路徑所界定，該偏振光束分光系統包含：一輸入表面，其實質上垂直於該光軸，光藉由穿過該輸入表面進入該偏振光束分光系統； 一反射偏振器，該光軸具有在該輸入表面與該反射偏振器之間的一長度d1；一第一反射組件，其實質上垂直於該光軸，該光軸具有在該第一反射組件與該反射偏振器之間的一長度d2；一第二反射組件，其實質上垂直於該光軸，該光軸具有在該第二反射組件與該反射偏振器之間的一長度d3；及一輸出面，其實質上垂直於該光軸，光藉由穿過該輸出表面離開該偏振光束分光系統，該光軸具有在該輸出表面與該反射偏振器之間的一長度d4，d1及d4中之一或兩者小於d2及d3中之一較小者。
  7. 如請求項6之偏振光束分光系統，其中該第二反射組件經調適以調變入射於其上的光。
  8. 一種偏振光束分光系統，其經調適以接收來自一光源的光且以一折疊光軸為中心，該折疊光軸由該光源所發射之一中心光線之一光學路徑所界定，該偏振光束分光系統包含：一輸入表面，其實質上垂直於該光軸，光藉由穿過該輸入表面進入該偏振光束分光系統；一反射偏振器，其具有一最大側向尺寸d5，該光軸具有在該輸入表面與該反射偏振器之間的一長度d1；一第一反射組件，其實質上垂直於該光軸，該光軸具有在該第一反射組件與該反射偏振器之間的一長度d2；一第二反射組件，其實質上垂直於該光軸，該光軸具有在該第二反射組件與該反射偏振器之間的一長度d3；及一輸出面，其實質上垂直於該光軸，光藉由穿過該輸出表面離開該偏振光束分光系統，該光軸具有在該輸出表面與該反射偏振器之間的一長度d4，其中d1及d4中之一或兩者小於d5/4。
  9. 一種照明器，其包含一光源、一透鏡、及一偏振光束分光系統，該偏振光束分光系統經調適以接收來自該光源的光且透過該透鏡輸出光，該偏振光束分光系統以一折疊光軸為中心，該折疊光軸由該光源所發射的一中心光線之一光學路徑所界定，該偏振光束分光系統包含：一反射偏振器，該光軸具有在該光源與該反射偏振器之間的一長度d1；一第一反射組件，其實質上垂直於該光軸，且靠近該反射偏振器與該光源相對設置，該光軸具有在該第一反射組件與該反射偏振器之間的一長度d2；一第二反射組件，其實質上垂直於該光軸，且靠近該反射偏振器與該透鏡相對設置，該光軸具有在該第二反射組件與該反射偏振器之間的一長度d3，其中，該光軸具有在該透鏡與該反射偏振器之間的一長度d4，且d1及d4中之一或兩者小於d2及d3中之一較小者。
  10. 一種照明器，其包含一光源、一透鏡、及一偏振光束分光系統，該偏振光束分光系統經調適以接收來自該光源的光且透過該透鏡輸出光，該偏振光束分光系統以一折疊光軸為中心，該折疊光軸由該光源所發射的一中心光線之一光學路徑所界定，該偏振光束分光系統包含：一反射偏振器，其具有一最大側向尺寸d5，該光軸具有在該光源與該反射偏振器之間的一長度d1；一第一反射組件，其實質上垂直於該光軸，且靠近該反射偏振器與該光源相對設置，該光軸具有在該第一反射組件與該反射偏振器之間的一長度d2；一第二反射組件，其實質上垂直於該光軸，且靠近該反射偏振器 與該透鏡相對設置，該光軸具有在該第二反射組件與該反射偏振器之間的一長度d3，其中，該光軸具有在該透鏡與該反射偏振器之間的一長度d4，且d1及d4中之一或兩者小於d5/4。
  11. 一種照明器，其包含一光源、一反射偏振器、一第一反射組件、一第二反射組件及一透鏡，該照明器經組態使得由該光源所發射之一中心光線依序地穿過該反射偏振器，自該第一反射組件往回朝向該反射偏振器反射，自該反射偏振器朝向該第二反射組件反射，自該第二反射組件往回朝向該反射偏振器反射，穿過該反射偏振器且隨後透過該透鏡離開該照明器。
  12. 一種偏振光束分光系統，其包含一反射偏振器且具有一折疊光軸，該折疊光軸由一光源朝向該反射偏振器所發射的一中心光線之一光學路徑所界定，該折疊光軸包含：重疊的第一區段及第二區段，沿該第一區段的該光學路徑具有一第一方向，沿該第二區段的該光學路徑具有與該第一方向相對的一第二方向；及重疊的第三區段及第四區段，沿該第三區段的該光學路徑具有一第三方向，沿該第四區段的該光學路徑具有與該第三方向相對的一第四方向，其中，該第一方向與該第三方向係實質上正交。
  13. 一種投影一影像之方法，其包含：透過一偏振分束器將光導向至一反射組件；往回朝向該偏振分束器反射至少一些該光；自該偏振分束器朝向一成像裝置反射至少一些該光；及自該成像裝置呈一會聚的圖案化光反射至少一些該光。
  14. 一種投影一影像之方法，其包含： 透過一折疊光路徑照明器將一光束導向至一成像裝置上，及自該成像裝置反射一會聚的圖案化光。
  15. 如請求項14之方法，其中該折疊光路徑照明器包含一光源、一反射偏振器、一反射組件及一透鏡，該照明器經組態使得該光源所發射的一中心光線依序地穿過該反射偏振器，自該反射組件往回朝向該反射偏振器反射，自該反射偏振器朝向該成像裝置反射，自該成像裝置往回朝向該反射偏振器反射，穿過該反射偏振器且隨後透過該透鏡離開該照明器。
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