(57)【要約】      （修正有）【課題】コンパクトコリメート画像プロジェクターを備えた光学システムを提供する。【解決手段】光学システムは、第１のプリズムの第３の表面に関連付けられる第１の偏光選択的反射器（ＰＳＲ）を含む光学コンポーネントの構成を含む。第１のプリズムＰＲＩＳＭ−Ａは、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第１の矩形軸Ａ１Ｎに対応する垂直線を持つ入射表面Ａ１を含む。第１のプリズムは、入射表面に垂直な第２の表面Ａ２を含み、第１のＰＳＲの第２の矩形軸Ａ２Ｎに対応する垂直線を持つ。光学コンポーネントの構成は、第１のＰＳＲに向かって伝播し、第１のＰＳＲを横断し、次いで第１の方向で第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）を横断し、その後に出力画像方向で第２のＰＳＲの第２の方向から反射する、光路を定める。第２のＰＳＲは、出力画像方向が第１のＰＳＲの第１及び第２の矩形軸に対して斜めになるように、第１のＰＳＲに対して傾けられる。【選択図】図２
0003224293.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
光学システムであって：
（ａ）前記光学システムは光学コンポーネントの構成を含み、該構成は：
（ｉ）第１の偏光選択的反射器（ＰＳＲ）（ＰＢＳ−Ａ）、
（ｉｉ）第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）、及び、
（ｉｉｉ）光ガイド（１２４）を含み、
（ｂ）前記光学コンポーネントの構成は光路を定め、該光路は、
（ｉ）前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に向けて伝播し（Ｌ６）、
（ｉｉ）前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）を横断し（Ｌ６）、
（ｉｉｉ）次いで第１の方向で前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）を横断し（Ｌ６）、及び
（ｉｖ）その後に出力像画像方向（Ｌ８）で前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）の第２の方向から反射する（Ｌ７）、光によって少なくとも部分的に定められ、及び
（ｃ）前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）は、前記出力画像方向（Ｌ８）が前記光ガイド（１２４）に向かうように前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に対して傾けられる（ＰＲＩＳＭ−ＢＡ）、光学システム。
【請求項２】
前記第１の偏光選択的反射器（ＰＳＲ）（ＰＢＳ−Ａ）は、第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）の第３の表面（Ａ３）に関連付けられ、
（Ａ）前記第１のプリズムは入射表面（Ａ１）を更に含み、前記入射表面（Ａ１）は第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の前記第１の矩形軸（Ａ１Ｎ）に対応する垂直線を有し、及び
（Ｂ）前記第１のプリズムは第２の表面（Ａ２）を更に含み、前記第２の表面は前記入射表面（Ａ１）に対し垂直であり、前記第２の表面（Ａ２）は前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第２の矩形軸（Ａ２Ｎ）に対応する垂直線を有し、及び
前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）は、前記出力画像方向（Ｌ８）が前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第１及び第２の矩形軸（Ａ１Ｎ、Ａ２Ｎ）に対して斜めになるように、前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に対して傾けられる（ＰＲＩＳＭ−ＢＡ）、請求項１に記載の光学システム。
【請求項３】
光学システムであって：
（ａ）前記光学システムは光学コンポーネントの構成を含み、該構成は：
（ｉ）第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）の第３の表面（Ａ３）に関連付けられる第１の偏光選択的反射器（ＰＳＲ）（ＰＢＳ−Ａ）を含み、
（Ａ）前記第１のプリズムは入射表面（Ａ１）を更に含み、前記入射表面（Ａ１）は第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第１の矩形軸（Ａ１Ｎ）に対応する垂直線を有し、及び
（Ｂ）前記第１のプリズムは第２の表面（Ａ２）を更に含み、前記第２の表面（Ａ２）は前記入射表面（Ａ１）に対し垂直であり、前記第２の表面（Ａ２）は前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第２の矩形軸（Ａ２Ｎ）に対応する垂直線を有し、及び
（Ｃ）前記光学コンポーネントの構成が更に第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）を含み、
（ｂ）前記光学コンポーネントの構成は光路を定め、該光路は、
（ｉ）前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に向けて伝播し（Ｌ６）、
（ｉｉ）前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）を横断し（Ｌ６）、
（ｉｉｉ）次いで第１の方向で前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）を横断し（Ｌ６）、及び
（ｉｖ）その後に出力画像方向（Ｌ８）で前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）の第２の方向から反射する（Ｌ７）、光によって少なくとも部分的に定められ、及び
（ｃ）前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）は、前記出力画像方向（Ｌ８）が前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第１及び第２の矩形軸（Ａ１Ｎ、Ａ２Ｎ）に対して斜めになるように、前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に対して傾けられる（ＰＲＩＳＭ−ＢＡ）、光学システム。
【請求項４】
前記第３の表面は第１及び第２の矩形軸両方に対して実質的に４５度の角度である、請求項３に記載の光学システム。
【請求項５】
前記光学コンポーネントの構成は、前記光路に構成されるコリメーター（１０１）を更に含む、請求項３の光学システム。
【請求項６】
（ａ）前記コリメーターは、レンズ光軸（１２０Ｎ）を有するレンズ（１２０）を含み、
（ｂ）前記光学コンポーネントの構成は、前記光路に構成された反射要素（１２２）を含み、及び、
前記反射要素の表面に対する垂直線（１２２Ｎ）は、前記第１のＰＳＲの前記第１及び第２の矩形軸に対して傾けられる（１２２Ａ）、請求項５に記載の光学システム。
【請求項７】
前記反射要素は鏡である、請求項６に記載の光学システム。
【請求項８】
前記反射要素はレンズ（４２０）である、請求項６に記載の光学システム。
【請求項９】
（ａ）前記第１のＰＳＲの垂直線（ＰＢＳ−ＡＮ）は、前記レンズ光軸（１２０Ｎ）に対して４５°（度）の角度（ＰＢＳ−ＡＡ）である、請求項６に記載の光学システム。
【請求項１０】
（ａ）画像入力光（Ｌ４）を提供する画像光プロバイダー（１１０）、
（ｂ）前記画像入力光（Ｌ４）を含む光路、
（ｃ）前記画像光プロバイダー（１１０）から下流及び前記第１のＰＳＲの上流の前記光路に配置されるコリメーターであって、
（ｉ）レンズに隣接する第１の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）
を含む、コリメーター、
（ｄ）第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）であって、
（ｉ）前記画像入力光を受け入れる入射表面（Ａ１）、及び
（ｉｉ）前記第１の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）に隣接する第２の表面（Ａ２）、及び
（ｉｉｉ）前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に隣接する第３の表面（Ａ３）
を有する、第１のプリズム、
（ｅ）第２のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｂ）であって、
（ｉ）前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に隣接する第４の表面（Ｂ１）、及び
（ｉｉ）第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）に隣接する第５の表面（Ｂ２）
を有する、第２のプリズム、
（ｆ）反射要素（１２２）に隣接する第２の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ｂ）、及び
（ｇ）第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）であって、
（ｉ）前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）に隣接する第７の表面（Ｃ１）、
（ｉｉ）前記第２の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ｂ）に隣接する第８の表面（Ｃ２）、及び
（ｉｉｉ）第９の表面（Ｃ３）
を有する、第３のプリズムを更に含み、
（ｈ）
（ｉ）前記光路が、前記入射表面（Ａ１）を介して前記第１のプリズムに入る前記画像入力光（Ｌ４）を含み、
（ｉｉ）前記画像入力光が、前記第１のＰＳＲから反射し（Ｌ５）、前記第１の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）を横断し、
（ｉｉｉ）前記画像入力光が、前記レンズ（１２０）から反射し（Ｌ６）、前記第１の４分の１波長板を再び横断し、前記第１のプリズム、前記第１のＰＳＲを通り、前記第２のプリズム、第１の方向で前記第２のＰＳＲ、前記第３のプリズム、前記第２の４分の１波長板を通り、
（ｉｖ）前記画像入力光が、前記鏡から反射し（Ｌ７）、前記第２の４分の１波長板、前記第３のプリズムを再び横断し、
（ｖ）前記画像入力光が、前記第２のＰＳＲの前記第２の方向から反射し（Ｌ８）、
（ｖｉ）前記画像入力光が、前記第３のプリズムを横断し、及び
（ｖｉｉ）前記画像入力光が、前記出力画像方向で前記第９の表面（Ｃ３）からの前記光路から出力されるように構成される、
請求項９に記載の光学システム。
【請求項１１】
（ａ）第４のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｄ）を更に含み、該第４のプリズムは、
（ｉ）前記第９の表面（Ｃ３）に隣接する第１０の表面（Ｄ１）、及び
（ｉｉ）前記第１１の表面（Ｄ２）を有し、
前記第９の表面（Ｃ３）からの前記光路の出力は、前記第４のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｄ）を横断し、前記出力画像方向で前記第１１の表面（Ｄ２）から出力される、請求項１０に記載の光学システム。
【請求項１２】
（ａ）少なくとも２つの主な平行な外部表面及び少なくとも１つのセットの部分的に反射する内部表面を有する、光ガイド基板（１２４）を更に含み、
（ｂ）前記第９の表面（Ｃ３）からの前記光路の出力が前記光ガイド基板に進入するように構成される、請求項１０に記載の光学システム。
【請求項１３】
前記光路はコリメートされていない画像光の入力を含む、請求項３に記載の光学システム。
【請求項１４】
前記コリメーターは前記第１のＰＳＲと前記第２のＰＳＲとの間の前記光路に配置される、請求項５に記載の光学システム。
【請求項１５】
前記コリメーターは前記第２のＰＳＲから下流の前記光路に配置される、請求項５に記載の光学システム。
【請求項１６】
前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）から反射された光は、画像に対応するコリメートされた光である、請求項３に記載の光学システム。
【請求項１７】
前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）から反射された後、コリメートされた光がシステムから出力される、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項１８】
前記出力画像方向は、システムの出力表面に対する垂直線（Ｄ２Ｎ）に対して与えられた角度の範囲内にある、請求項３に記載の光学システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は光学システム、具体的にはコンパクトコリメート画像プロジェクターを備えた光学システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンパクト光学デバイスは特にヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の分野で必要とされており、ここでは光モジュールは、視聴者の眼に送るために、画像生成（「撮像装置」）及び無限への画像のコリメーションの機能を実行する。画像は、ブラウン管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、シリコン基板上の反射型液晶（ＬＣｏＳ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＯＬＥＤディスプレイ、マイクロＬＥＤアレイ、スキャニングソース又は同様のデバイスなどの空間光変調器（ＳＬＭ）から直接、或いは、リレーレンズ又は光ファイバー束により間接的に、ディスプレイ装置から得ることができる。ピクセルのアレイで構成された画像は、コリメート配置により無限へと焦点を当てられ、典型的には、非シースルーの適用及びシースルーの適用それぞれのために、コンバイナーとして作用する反射面又は部分反射面によって視聴者の眼に送達される。典型的には、従来の自由空間光モジュールがこの目的に使用される。
【０００３】
システムの望ましい視野（ＦＯＶ）が増大するにつれ、このタイプの従来の光モジュールは、中程度のパフォーマンスデバイスに対してさえ、より重く且つかさ高く、従って実用的ではない。このことは全ての種類のディスプレイの主な欠点であるが、特にヘッドマウントの適用において、システムが必然的に、可能な限り軽量且つコンパクトでなければならない。
【０００４】
コンパクトさへの探究は、様々な異なる複雑な光学的解決策へと繋がり、それらの多くは今尚、大半の実用的適用に対し十分にコンパクトではなく、同時に、コスト、複雑性、及び製造可能性に関する欠点に悩まされている。場合によっては、光視野角の全範囲が視認可能であるアイモーションボックス（ＥＭＢ）は小さく、例えば６ｍｍ未満であり、視聴者の眼に対して光学システムの小さな動作にさえ敏感な光学システムのパフォーマンスをもたらし、且つ、そのようなディスプレイからのテキストの快適な読み取りに対して十分な瞳の動作に合わせることができない。
【０００５】
ＨＭＤ及びニアアイディスプレイに対する解決策の特に有利な群がＬｕｍｕｓ  Ｌｔｄ．（イスラエル）から市販で入手可能であり、典型的には、ユーザーの眼に画像を送達するのに少なくとも１つのセットの部分反射面又は他の適用可能な光学素子を備えた光ガイド基板（光ガイド光学素子［ＬＯＥ］、光ガイド、導波路）を利用する。Ｌｕｍｕｓ  Ｌｔｄ．の技術の様々な態様が、本考案に関連する背景を提供するものとして参照により本明細書に組み込まれる、以下のＰＣＴ特許公報に記載されている：国際公開第０１／９５０２７、国際公開第２００６／０１３５６５、国際公開第２００６／０８５３０９、国際公開第２００６／０８５３１０、国際公開第２００７／０５４９２８、国際公開第２００８／０２３３６７、及び国際公開第２００８／１２９５３９。
【考案の概要】
【０００６】
本実施形態の教示に従い、光学システムが提供され、
前記光学システムは光学コンポーネントの構成を含み、該構成は：
第１の偏光選択的反射器（ＰＳＲ）（ＰＢＳ−Ａ）、
第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）、及び
光ガイド（１２４）を含み、
前記光学コンポーネントの構成は光路を定め、該光路は、
第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に向けて伝播し（Ｌ６）、
第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）を横断し（Ｌ６）、
次いで第１の方向で第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）を横断し（Ｌ６）、
その後に出力像画像方向（Ｌ８）で第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）の第２の方向から反射する（Ｌ７）、光によって少なくとも部分的に定められ、及び
第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）は、出力画像方向（Ｌ８）が光ガイド（１２４）に向かうように第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に関して傾けられる（ＰＲＩＳＭ−ＢＡ）。
【０００７】
随意の実施形態において、第１の偏光選択的反射器（ＰＳＲ）（ＰＢＳ−Ａ）は、第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）の第３の表面（Ａ３）に関連付けられ、
第１のプリズムは入射表面（Ａ１）を更に含み、入射表面（Ａ１）は第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第１の矩形軸（Ａ１Ｎ）に対応する垂直線（ｎｏｒｍａｌ）を有し、及び
第１のプリズムは第２の表面（Ａ２）を更に含み、第２の表面（Ａ２）は入射表面（Ａ１）に対し垂直であり、第２の表面（Ａ２）は第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第２の矩形軸（Ａ２Ｎ）に対応する垂直線を有し、及び
第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）は、出力画像方向（Ｌ８）が第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第１及び第２の矩形軸（Ａ１Ｎ、Ａ２Ｎ）に対して斜めになるように、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に対して傾けられる（ＰＲＩＳＭ−ＢＡ）。
【０００８】
本実施形態の教示に従い、光学システムが提供され、
前記光学システムは光学コンポーネントの構成を含み、該構成は：
第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）の第３の表面（Ａ３）に関連付けられる第１の偏光選択的反射器（ＰＳＲ）（ＰＢＳ−Ａ）を含み、
第１のプリズムは入射表面（Ａ１）を更に含み、入射表面は第１のＰＳＲの第１の矩形軸（Ａ１Ｎ）に対応する垂直線を有し、及び
第１のプリズムは第２の表面（Ａ２）を更に含み、第２の表面は入射表面に対し垂直であり、第２の表面は第１のＰＳＲの第２の矩形軸（Ａ２Ｎ）に対応する垂直線を有し、及び
前記光学コンポーネントの構成は第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）を含み、
前記光学コンポーネントの構成は光路を定め、該光路は、
第１のＰＳＲ（Ｌ６）に向かって伝播し、
第１のＰＳＲ（Ｌ６）を横断し、
次いで第１の方向（Ｌ６）で第２のＰＳＲを横断し、及び
その後に出力像画像方向（Ｌ８）で第２のＰＳＲの第２の方向（Ｌ７）から反射する、光によって少なくとも部分的に定められ、及び
第２のＰＳＲは、出力画像方向が第１のＰＳＲの第１及び第２の矩形軸に対して斜めになるように、第１のＰＳＲに対して傾けられる（ＰＲＩＳＭ−ＢＡ）。
【０００９】
随意の実施形態において、第３の表面は、第１及び第２の矩形軸両方に対して実質的に４５度の角度である。
【００１０】
別の随意の実施形態において、光学コンポーネントの構成は、光路に構成されたコリメーター（１０１）を更に含む。
【００１１】
別の随意の実施形態において、コリメーターは、レンズ光軸（１２０Ｎ）を有するレンズ（１２０）を含み、
光学コンポーネントの構成は、光路に構成された反射要素（１２２）を含み、及び
反射要素の表面に対する垂直線（１２２Ｎ）は、第１のＰＳＲの第１及び第２の矩形軸に対して傾けられる（１２２Ａ）。
【００１２】
別の随意の実施形態において、反射要素は鏡である。別の随意の実施形態において、反射要素はレンズ（４２０）である。別の随意の実施形態において、第１のＰＳＲの垂直線（ＰＢＳ−ＡＮ）は、レンズ光軸（１２０Ｎ）に対して４５°（度）の角度（ＰＢＳ−ＡＡ）である。
【００１３】
別の随意の実施形態において、
画像入力光（Ｌ４）を提供する画像光プロバイダー（１１０）、
画像入力光（Ｌ４）を含む光路、
画像光プロバイダー（１１０）から下流及び第１のＰＳＲの上流の光路に配置されるコリメーターであって、
レンズに隣接する第１の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）
を含む、コリメーター、
第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）であって、
画像入力光を受け入れる入射表面（Ａ１）、及び
第１の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）に隣接する第２の表面（Ａ２）、及び
第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に隣接する第３の表面（Ａ３）
を有する、第１のプリズム、
第２のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｂ）であって、
第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に隣接する第４の表面（Ｂ１）、及び
第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）に隣接する第５の表面（Ｂ２）
を有する、第２のプリズム、
反射要素（１２２）に隣接する第２の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ｂ）、及び
第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）であって、
第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）に隣接する第７の表面（Ｃ１）、及び
第２の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ｂ）に隣接する第８の表面（Ｃ２）、及び
第９の表面（Ｃ３）
を有する、第３のプリズムが更に含まれ、
光路が、入射表面（Ａ１）を介して第１のプリズムに入る画像入力光（Ｌ４）を含み、
前記画像入力光が、第１のＰＳＲから反射し（Ｌ５）、第１の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）を横断し、
前記画像入力光が、レンズ（１２０）から反射し（Ｌ６）、第１の４分の１波長板を再び横断し、第１のプリズム、第１のＰＳＲを通り、第２のプリズム、第１方向で第２のＰＳＲ、第３のプリズム、第２の４分の１波長板を通り、
前記画像入力光が、鏡から反射し（Ｌ７）、第２の４分の１波長板、第３のプリズムを再び横断し、
前記画像入力光が、第２のＰＳＲの第２の方向から反射し（Ｌ８）、
前記画像入力光が、第３のプリズムを横断し、及び
前記画像入力光が、出力画像方向で第９の表面（Ｃ３）からの光路から出力されるように構成される。
【００１４】
別の随意の実施形態において、
少なくとも２つの主な平行な外部表面及び少なくとも１つのセットの部分的に反射する内部表面を有する、光ガイド基板（１２４）が更に含まれ、
第９の表面（Ｃ３）からの光路出力が光ガイド基板に進入するように構成される。
【００１５】
別の随意の実施形態において、光路は、コリメートされていない画像光の入力部を含む。
【００１６】
別の随意の実施形態において、コリメーターは、第１のＰＳＲと第２のＰＳＲとの間の光路に配置される。
【００１７】
別の随意の実施形態において、コリメーターは第２のＰＳＲから下流の光路に配置される。
【００１８】
別の随意の実施形態において、第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）から反射された光は、画像に対応するコリメートされた光である。
【００１９】
別の随意の実施形態において、第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）から反射された後、コリメートされた光はシステムから出力される。
【００２０】
別の随意の実施形態において、出力画像方向は、システムの出力表面に対する垂直線（Ｄ２Ｎ）に対して与えられた角度の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
実施形態は、添付の図面を参照してほんの一例として本明細書に記載されている。
【図１】光学システムの第１のスケッチが示される。
【図２】光軸及び角度を示す、光学システムの第２のスケッチが示される。
【図３】コリメーターの代替的な位置の第１の例のスケッチが示される。
【図４】コリメーターの代替的な位置の第２の例のスケッチが示される。
【図５】コリメーターの代替的な位置の第３の例のスケッチが示される。
【図６】コリメーターの代替的な位置の第４の例のスケッチが示される。
【図７】コリメーターの代替的な位置の第５の例のスケッチが示される。
【図８】コリメーターの代替的な位置の第６の例のスケッチが示される。
【考案を実施するための形態】
【００２２】
＜第１の実施形態：図１〜図２＞
本実施形態に記載のシステムの原理および操作は、図面および付随する説明を参照することで、よりよく理解されるだろう。本考案は、光学素子へと光、特にコリメート光を投影するためのコンパクトな光学システムである。本実施形態の特徴は、コリメート光の画像を出力するために、単一のプリズムブロック内にくさび形のような構成（平行ではない）を形成する、１対の平行でない偏光選択的反射器の使用である。プロジェクタープリズムの走行ビーム分割器（偏光選択的反射器、ＰＳＲ）を考慮すると、主ＰＳＲに対して傾いている、より具体的には主ＰＳＲの矩形軸に対して傾いている余分なＰＳＲの使用は、例えばＬＯＥに連結するために、コリメート画像光の出力ビーム角度を適合させる際に余分な自由度を提供する。システムからの光線出力の出力ビーム角度は、システムの出力面への垂直線に対する角度の所与の範囲内にあり得る。
【００２３】
図１を参照すると、概して（１００）と指定される光学システムの第１のスケッチが示され、これは本考案の様々な態様に従って構成され動作する。図と記述を単純明快にするために、界面、例えばビームスプリッティングを提供するプリズム間の界面は、個々の要素の偏光選択的反射器（ＰＳＲ）として示される。この記述と図における言及を単純にするために、限定されることなく、偏光選択的反射器は偏向ビーム分割器（ＰＢＳ）の典型的な実装として示される。偏光選択的反射器／ＰＳＲ／ＰＢＳは、別個の要素として、またはプリズムに統合された、限定されないがＭｏｘｅｋによって製造されるもの等の多層の誘電性コーティングとワイヤーグリッド金属ストリップを含む様々な技術を使用して実装可能であることが、当業者に明白となる。ＰＢＳがコーティングである場合、コーティングは１つ以上のプリズムの１つ以上の面に適用され、次にプリズムは互いに光学的に取り付けられ得る（例えば、一緒に接合される）。この場合、ＰＢＳは別個の要素（以下の記述において「隣接する」と記載される）でなくてもよいが、構成を記載するための用語「隣接する」の使用は、当業者には明白であろう。ＰＢＳのための上記の実装の組み合わせが、適切に使用され得る。例えば、単一の界面に偏光の異なる選別を提供するためのコーティングおよび／またはワイヤーグリッドの組み合わせにおいて、各選別は異なる方向（界面の各側へと伝播する光を伝達／反射するために、界面の反対側）になっている。
【００２４】
ＰＢＳに関する用語「横断する」と「反射する」の使用は、光とＰＢＳの相互作用を記載するために本技術分野で通常使用される。例えば、ＰＢＳの第１の表面（側）に到着する光の大部分は、ＰＢＳの第２の表面（側）から（横断し）伝播し続け、またはＰＢＳの第１の表面から遠ざかるように伝播するために（反射して）戻ってくる。当業者は、これらの相互作用の物理学が吸収、屈折、伝達等を含み得ることを知っている。
【００２５】
本出願の図は一定の比率に縮小されてはおらず、要素と光路の配向および角度を含み、かつ光路を単純化し、界面での屈折は描いていない。光路は１つの光線／ビームのみで描かれる。概して、本明細書において画像が光ビームによって表される場合は常に、光ビームは画像のサンプルビームであり、これは典型的には、画像の点または画素に各々対応するわずかに異なる角度で複数のビームによって形成されることに留意されたい。例示される光線は典型的に、画像の重心である。すなわち、画像に対応する光と中心放射線は、画像の中心または画像の中心画素からの中心放射線である。
【００２６】
光路（Ｌ１、Ｌ３、Ｌ６等）に関する指示子は、光路の該当箇所を移動する光の種類ごとに使用される（照明、偏光画像光、画像のコリメート光等）。光路または光の種類へのこの言及は、文脈の使用から当業者に明白になるだろう。
【００２７】
概して、光学システム（１００）は、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）を含む少なくとも２つの偏光選択的反射器（ＰＲＳ）、および第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）を含むコンパクトコリメーター（１０３）を含む。光路は、第１の方向で第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）を横断し、次に第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）を横断し、その後に第２の方向で第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）から反射する光によって、少なくとも部分的に規定される。
【００２８】
さらに図２を参照すると、光学システム（１００）の第２のスケッチが示され、光学軸と角度が示されている。重要な特徴は、コリメーター（１０１、コリメート素子、コリメート光源）が光路に配置され、かつ第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）が第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）に平行ではないということである。言いかえれば、第１と第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−ＡとＰＢＳ−Ｂ）の間に（０でない）角度（ＰＲＩＳＭ−ＢＡ）、典型的には斜角が存在する。コリメーターは、コリメート画像放射、すなわち画像に対応する光を提供する。
【００２９】
読み手を助けるために、本記述において接尾辞「Ａ」は概して、角度である要素に使用され、および接尾辞「Ｎ」は、垂直線である要素に使用される。
【００３０】
光学システム（１００）の典型的な実装は、レンズ光学軸（図２、１２０Ｎ）と、第１のレンズ（１２０）に隣接する第１の１／４波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）とを有する第１のレンズ（１２０）を含むコリメーター（１０１）を含む。反射光学素子は典型的に、鏡を使用して実装されるが、これに限定されるわけではなく、以下に記載のレンズ等の他のコンポーネントを使用することができる。この記述を単純にするために、鏡（１２２）の非限定な例を使用する。この例において、鏡（１２２）は、第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）に後続する光路にある。反射光学素子は、反射素子の表面に対する垂直線（図２、１２２Ｎ）を有する。この場合は、鏡（１２２）は、鏡（１２２）の表面への垂直線（１２２Ｎ）を有する。鏡に対する垂直線（１２２Ｎ）は、第１のレンズ（１２０）のレンズ光学軸（１２０Ｎ）に平行ではない。言いかえれば、垂直線（１２２Ｎ）とレンズ光学軸（１２０Ｎ）の間に（０でない）角度（１２２Ａ）が存在する。
【００３１】
代表的で典型的な構成では、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に対する垂直線（ＰＢＳ−ＡＮ）は、第１のレンズ（１２０）のレンズ光学軸（１２０Ｎ）に対して４５°（度）の角度（ＰＢＳ−ＡＡ）にある。
【００３２】
コンパクトコリメーター（１０３）への入力（Ｌ４）は、コリメートされていない光である。典型的な実装では、画像光は、画像光プロバイダー（１１０）によって提供される。画像光プロバイダー（１１０）は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エルコス（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ、ＬＣｏＳ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＯＬＥＤディスプレイ、およびマイクロＬＥＤアレイ等のコンポーネントによって実装することができる。
【００３３】
典型的な画像光プロバイダー（１１０）は図１に示され、第３のＰＢＳ（ＰＢＳ−Ｃ）から、随意の第１の偏光子（ＰＯＬ−Ａ）を介してＬＣＯＳ（１１４）へと（Ｌ２）を反射する、第５のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｅ）経由で照明（Ｌ１）を提供する照明器（１１２）を含んでいる。ＬＣＯＳ（１１４）からの反射は、第５のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｅ）、第３のＰＢＳ（ＰＢＳ−Ｃ）、第６のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｆ）、そして次に第２の偏光子（ＰＯＬ−Ｂ）と１／２ラムダの第３の偏光波長板（ＷＡＶＥ−Ｃ）を横断する（コリメートされていない）画像（光）（Ｌ３）である。結果として生じるコリメートされていない画像光（Ｌ３）は、コリメートされていない入力画像光（Ｌ４）として、画像光プロバイダー（１１０）から、光波入射表面（Ａ１）を介してコンパクトコリメーター（１０３）へと出力される。画像光プロバイダー（１１０）およびコンパクトコリメーター（１０３）は互いに隣接（接触）していてもよく、またはすきまを介して並んでいてもよい。
【００３４】
第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）は、画像光（Ｌ４）を受け取る光波入射表面（Ａ１）としての第１の表面と、４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）に隣接する第２の表面（Ａ２）を有する。第２の表面（Ａ２）は典型的には、第１の表面（Ａ１）に垂直である。第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）の第３の表面（Ａ３）は、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に接続（隣接）している。入射表面（Ａ１）は、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第１の矩形軸（Ａ１Ｎ）に対応する垂直線を有している。第２の表面（Ａ２）は、入射表面（Ａ１）に垂直な代表的で典型的な構成で示され、および第２の表面（Ａ２）は、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第２の矩形軸（Ａ２Ｎ）に対応する垂直線を有する。第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）は、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に対して傾いており（ＰＲＩＳＭ−ＢＡ）、したがって出力画像の方向（Ｌ８）は、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第１（Ａ１Ｎ）と第２（Ａ２Ｎ）の矩形軸に対して傾いている。
【００３５】
第２のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｂ）は、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に隣接する第４の表面（Ｂ１）、第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）に隣接する第５の表面（Ｂ２）、と第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）入射表面（Ａ１）に対向する第６の表面（Ｂ３）を有する。
【００３６】
第２の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ｂ）は鏡（１２２）に隣接している。
【００３７】
第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）は、第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）に隣接する第７の表面（Ｃ１）、第２の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ｂ）に隣接する第８の表面（Ｃ２）、および第９の表面（Ｃ３）を有する。
【００３８】
第４のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｄ）は、第９の表面（Ｃ３）に隣接する第１０の表面（Ｄ１）、および第１１の表面（Ｄ２）を有する。
【００３９】
いくつかの実装では、プリズムは結合することができ、例えば第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）と第４のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｄ）は、単一のプリズムとして構成することができる。
【００４０】
現在の典型的な実装では、光路は、光波入射表面（Ａ１）を介して第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）に入り、および第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）から反射する（Ｌ５）、画像入力光（Ｌ４）を含む。反射光（Ｌ５）の光路は第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）と４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）を横断し、第１のレンズ（１２０）から反射し（Ｌ６）、４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）と第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）を再度横断し、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の方へと伝播（移動）し、そして第１の方向に第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）を横断する（Ｌ６）。光路の方向は、ＰＳＲの側に突き当たることを指す。第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の場合には、光は、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第１の側の方へ移動し、第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）から第３の表面（Ａ３）へと、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）を横断し、第２のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｂ）の第４の表面（Ｂ１）に隣接／接続する第１のＰＳＲの第２の側から第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）を出る。
【００４１】
光路（Ｌ６）は続いて、第２のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｂ）、第１の方向で第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）、第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）、および第２の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ｂ）を横断する。次に光は、鏡（１２２）から反射し（Ｌ７）、第２の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ｂ）、第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）を再度横断し、および第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）からの第２の方向から出力光（Ｌ８）を反射し、第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）、第４のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｄ）を横断し、そして第１１の表面（Ｄ２）から出力する。
【００４２】
第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）の場合には、光は、第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）の第１の側の方へ移動し、つまり第２のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｂ）から第５の表面（Ｂ２）へと、第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）を横断し、第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）の第７の表面（Ｃ１）に隣接／接続する第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）の第２の側から第１のＰＳＲを出る。反射の後、光路（Ｌ７）は、第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）の第２の側の第２の方向に突き当たり、すなわち第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）から第７の表面（Ｃ１）へと、反射された出力光（Ｌ８）として、第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）の第２の側から反射する。
【００４３】
この実装の特徴は、システムからの出力光（Ｌ８）（出力画像方向）の出力ビーム角度（Ｌ８Ａ）を、システムの出力面（Ｄ２）に対する垂直線（図２、Ｄ２Ｎ）に対して所与の角度内に適合させることができるということである。
【００４４】
コンパクト光学コリメーター（１０３）からの出力光（Ｌ８）は引き続き光学システム（１００）において光ガイド基板（ＬＯＥ、１２４）に入る。したがって、出力画像の方向（Ｌ８）は、光ガイド（１２４）に入る。ＬＯＥは、少なくとも２つの主要な平行外部表面と、少なくとも１セットの部分的に反射する内部表面を有する。
【００４５】
この典型的な実装では、照明器は、光路（Ｌ２）へと第３のＰＢＳ（ＰＢＳ−Ｃ）によって反射される偏光（ｓ偏光、ｓ−ｐｏｌ）（Ｌ１）を提供する。ＬＣＯＳ（１１４）からの（Ｌ２）の反射は、偏光をｐ偏光（ｐ−ｐｏｌ）（Ｌ３）に変え、および１／２ラムダの第３の偏光波長板（ＷＡＶＥ−Ｃ）は、偏光をｓ偏光の平行でない入力画像光（Ｌ４）に変える。ｓ偏光の光（Ｌ４）は、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）によって光路（Ｌ５）に反射され、およびｐ偏光の光（Ｌ６）として、コリメート光源（１０１）において第１の偏光波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）の２つの横断線から現れる。ｐ偏光の光（Ｌ６）は第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）と第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）を横断し、その後、第２の波長板（ＷＡＶＥ−Ｂ）の２つの横断線は結果として、第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）によって反射されるｓ偏光の光（Ｌ７）になり、そしてコンパクトコリメーター（１０３）からｓ偏光の光（Ｌ８）として出力する。
【００４６】
＜代替的な実施形態：図３〜図８＞
代替的な実装では、１つ以上のプリズム、またはすべてのプリズムを省いてもよい。例えば、図１では、光学システム（１００）は、第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）、第２のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｂ）、および／または第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）なしで構成することができる。
【００４７】
代替的な実装では、光路内のコリメート素子（コリメーター）は、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）から上流ではなく、光路に沿った他の位置の１つ以上の素子によって実施される。この場合は、現在の図のレンズ（１２０）を鏡と置き換えてもよい。他の場合には、光路（Ｌ６）はコリメートされていない入力光であり得る。
【００４８】
図３を参照すると、コリメーターの代替的な位置の第１の例のスケッチが示される。代替的なコンパクトコリメーター（３０３）のこの第１の例である光学システム（３００）では、コリメーター（コリメート光源（３０１））は、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）と第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）の間の光路に配置することができる。第２のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｂ）の第６の表面（Ｂ３）は、第３のレンズ（３２０）に隣接している第３の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−３Ａ）に隣接している。この例において、画像光は、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）と第３の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−３Ａ）を横断し、第３のレンズ（３２０）から反射し（Ｌ３５）、第３の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−３Ａ）と第２のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｂ）を再度横断し、第１の方向に第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）から反射する（Ｌ６）光路（Ｌ３４）として示される。
【００４９】
図４を参照すると、コリメーターの代替的な位置の第２の例のスケッチが示される。代替的なコンパクトコリメーター（４０３）のこの第２の例である光学システム（４００）では、コリメーター（コリメート光源（４０１））は、第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）から下流の光路に配置することができる。この図では、この第２の例は、コリメーター（４０１）を実装するために、第１のレンズ（１２０）を第２の表面（Ａ２）に隣接する第４の鏡（４２２）に置き換え、および鏡（１２２）を第４の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−４Ｂ）と第４のレンズ（４２０）に置き換える。第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）はプリズム（ＰＲＩＳＭ−４Ｃ）と置き換えられており、その１つの端部は第４の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−４Ｂ）に隣接している。
【００５０】
この例では、光波入射表面（Ａ１）を介して第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）に入る画像入力光（Ｌ４）は、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）から反射される（Ｌ４５）。反射光（Ｌ４５）の光路は第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）を横断し、第４の鏡（４２２）から反射し（Ｌ４６）、第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）を再度横断し、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の方へと伝播（移動）し、そして第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）を通る。光路（Ｌ４６）は続いて、第２のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｂ）、第１の方向で第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）、プリズム（ＰＲＩＳＭ−４Ｃ）、および第４の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−４Ｂ）を横断する。次に光は、第４のレンズ（４２０）から反射し（Ｌ４７）、第４の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−４Ｂ）とプリズム（ＰＲＩＳＭ−４Ｃ）を再度横断し、そして出力光（Ｌ８）を反射する。この例の特徴は、コリメーター（４０１）［特に、第４の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−４Ｂ）の表面］がプリズム（ＰＲＩＳＭ−４Ｃ）の第８の表面（Ｃ２）と隣接せず、かつそれに対して傾いていることである。コリメーター（４０１）［第４の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−４Ｂ）の表面］の光学軸は、第４の鏡（４２２）の光学軸と平行である。
【００５１】
図５を参照すると、コリメーターの代替的な位置の第３の例のスケッチが示される。代替的なコンパクトコリメーター（５０３）のこの第３の例である光学システム（５００）では、コリメーター（コリメート光源（５０１））は、第５のＰＳＲ（ＰＢＳ−５Ａ）と置き換えられた、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に対して代替的な位置にある光路に配置することができる。この例において、画像光は、第５のＰＳＲ（ＰＢＳ−５Ａ）と第５の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−５Ａ）を横断する光路（Ｌ５４）として示され、第５のレンズ（５２０）から反射し（Ｌ５５）、光路（Ｌ５５５）として第５のＰＳＲ（ＰＢＳ−５Ａ）から反射し、第２のＰＳＲ（ＰＳＢ−Ｂ）の方へと光路（Ｌ５６）として第５の鏡（５２２）から反射する。この例の特徴は、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の配向から概して９０°回転させて位置づけられた第５のＰＳＲ（ＰＢＳ−５Ａ）である。この例において、第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）は使用されず、および第５の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−５Ａ）の表面は入射表面（Ａ１）に類似し、第５の鏡（５２２）の表面は、第１のＰＳＲ［この例では第５のＰＳＲ（ＰＢＳ−５Ａ）］の第１（Ａ１Ｎ）と第２（Ａ２Ｎ）の矩形軸にそれぞれ対応する垂直線を有する第２の表面（Ａ２）に類似する。
【００５２】
図６を参照すると、コリメーターの代替的な位置の第４の例のスケッチが示される。代替的なコンパクトコリメーター（６０３）のこの第４の例である光学システム（６００）では、コリメーター（コリメート光源（６０１））は、第５のＰＳＲ（ＰＢＳ−５Ａ）と置き換えられた、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に対して代替的な位置にある光路に配置することができる。この例では、画像光は、光路（Ｌ６４）として示されており、光路（Ｌ６４）は第５のＰＳＲ（ＰＢＳ−５Ａ）を横断し、光路（Ｌ６５）として第６の鏡（６２２）から反射し、光路（Ｌ６５５）として第５のＰＳＲ（ＰＢＳ−５Ａ）から反射し、次に第６の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−６Ａ）を横断し、第２のＰＳＲ（ＰＳＢ−Ｂ）の方へ向かう光路（Ｌ６６）として、第６のレンズ（６２０）から反射する（Ｌ６６）ことが示される。この例において、第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）は使用されず、および第６の鏡（６２２）の表面は入射表面（Ａ１）に類似し、第６の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−６Ａ）の表面は、第１のＰＳＲ［この例では第５のＰＳＲ（ＰＢＳ−５Ａ）］の第１（Ａ１Ｎ）と第２（Ａ２Ｎ）の矩形軸にそれぞれ対応する垂直線を有する第２の表面（Ａ２）に類似する。
【００５３】
図７を参照すると、コリメーターの代替的な位置の第５の例のスケッチが示される。代替的なコンパクトコリメーター（７０３）のこの第５の例（７００）において、コリメーター（コリメート光源（７０１））は、第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）から下流の光路に配置することができる。この図では、この第５の例は、コリメーター（７０１）を実装するために、第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）を第７のＰＳＲ（ＰＢＳ−７Ａ）と置き換え、および第１のレンズ（１２０）を第７の鏡（７２２）と置き換え、そして鏡（１２２）を第７の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−７Ｂ）と第７のレンズ（７２０）に置き換える。さらに、第７のプリズム（ＰＲＩＳＭ−７Ａ）が、第７の鏡（７２２）と近接するように第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）に隣接して加えられる。この例では、２つのプリズム［第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）と第７のプリズム（ＰＲＩＳＭ−７Ａ）］が、第２の表面（Ａ２）の配置を明確にするために使用される。単一のプリズムが使用される場合［第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）と第７のプリズム（ＰＲＩＳＭ−７Ａ）の代わりに］、第２の表面（Ａ２）は、単一のプリズム内部の構成線であり、依然として入射表面（Ａ１）に対して垂直である。
【００５４】
この例では、画像入力光（Ｌ４）は第７のＰＳＲ（ＰＢＳ−７Ａ）から反射される（Ｌ７５）。反射光（Ｌ７５）の光路は、第７の鏡（４２２）から反射し（Ｌ７６）、第７のＰＳＲ（ＰＢＳ−７Ａ）の方へと伝播し、そして第７のＰＳＲ（ＰＢＳ−７Ａ）を通る。光路（Ｌ７６）は続いて、第１の方向で第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）、第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）、および第７の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−７Ｂ）を横断する。次に光は、第７のレンズ（７２０）から反射し（Ｌ７７）、第７の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−７Ｂ）と第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）を再度横断し、そして出力光（Ｌ８）を反射する。この例の特徴は、コリメーター（７０１）［特に、第７の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−７Ｂ）の表面］が第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）の第８の表面（Ｃ２）に隣接することである。加えて、入って来る画像の光路（Ｌ４）に対して典型的には４５°である第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）とは異なり、第７のＰＳＲ（ＰＢＳ−７Ａ）は、入って来る画像の光路（Ｌ４）に対して４５°以外の角度であり、および第７の鏡（７２２）は対応して、コリメーター（７０１）によるコリメーションのために、伝播する光路（Ｌ７６）を整列させるために第７のＰＳＲ（ＰＢＳ−７Ａ）に対して４５°以外の角度である。この例では、第７の鏡（７２２）が入射表面（Ａ１）に対して斜角にあるため、第２の表面（Ａ２）は第７の鏡（７２２）に隣接していない。
【００５５】
図８を参照すると、コリメーターの代替的な位置の第６の例のスケッチが示される。代替的なコンパクトコリメーター（８０３）の第６の例（８００）では、コリメーター（コリメート光源（８０１））、はいくつかの位置にコンポーネントとして配置することができる。この図では、この例は、第９のコリメーター（８０１−２）として第１の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）と第１のレンズ（１２０）を維持するが、記載されるように光路の異なる位置にある。第８の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−８Ａ）と第８のレンズ（８２０−１）は、第８のコリメーター（８０１−１）として加えられる。鏡（１２２）は、第９の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−８Ｂ）および対応する第９のレンズ（８２０−３）と置き換えられ、それによってコリメーター（４０１）を実装する。第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）は第８のプリズム（ＰＲＩＳＭ−８Ｃ）と置き換えられており、その１つの端部は第９の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−８Ｂ）に隣接している。
【００５６】
この例において、画像入力光（Ｌ８４）は、第５のＰＳＲ（ＰＢＳ−５Ａ）と第８の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−８Ａ）を横断し、光路（Ｌ８５）として第８のレンズ（８２０−１）から反射し、光路（Ｌ８５５）として第５のＰＲＳ（ＰＢＳ−５Ａ）から反射し、第５のＰＲＳ（ＰＢＳ−５Ａ）を再度横断する光路（Ｌ８６）として第１のレンズ（１２０）から反射して第１の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）を横断し、第８のプリズム（ＰＲＩＳＭ−８Ｃ）と第９の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−８Ｂ）を横断する。次に光は、第９のレンズ（８２０−３）から反射し（Ｌ７）、第９の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−４Ｂ）、第９のプリズム（ＰＲＩＳＭ−８Ｃ）を再度横断し、そして出力光（Ｌ８）を反射する。この例の特徴は、多数の４分の１波長板とレンズを使用することである。この例において、第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）は使用されず、および第８の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−８Ａ）の表面は入射表面（Ａ１）に類似し、第１の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）は、第１のＰＳＲ［この例では第５のＰＳＲ（ＰＢＳ−５Ａ）］の第１（Ａ１Ｎ）と第２（Ａ２Ｎ）の矩形軸にそれぞれ対応する垂直線を有する第２の表面（Ａ２）である。
【００５７】
典型的には、第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）から反射された光は、画像に対応するコリメート光である。光（Ｌ７）が第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）から反射された後、コリメート出力光（Ｌ８）は次にコンパクトコリメーター（１０３）装置から出力される。
【００５８】
様々な実施形態において、アセンブリ（コンパクトコリメーター）の外側リブの各々に１〜３のレンズを配置することが可能である。例えば、光学システム（１００）は１つのレンズを含み、および第６の例（８００）は３つのレンズを含む。
【００５９】
上記の例、使用される数、および典型的な計算は、この実施形態の記述を助けるためのものであることに留意されたい。故意でない誤字、数学的な誤差、および／または単純化された計算の使用は、本考案の有利性と基本的な利点を減じない。
【００６０】
添付の請求項がマルチの従属なしで作成される程度に、そのようなマルチの従属を認めない管轄における方式要件に適応させるためだけに、これは行われた。請求項をマルチに従属させることによって示唆される特徴のあらゆる可能な組み合わせが、明確に考察され、本考案の一部と考えられるべきであることに留意されたい。
【００６１】
上記の記載は例としての役割のみを意図されており、他の多くの実施形態が、添付の請求項に定義される本考案の範囲内で可能であることが認識されるだろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月11日(2019.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
光学システムであって：
（ａ）前記光学システムは光学コンポーネントの構成を含み、該構成は：
（ｉ）第１の偏光選択的反射器（ＰＳＲ）（ＰＢＳ−Ａ）、
（ｉｉ）第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）、及び、
（ｉｉｉ）光ガイド（１２４）を含み、
（ｂ）前記光学コンポーネントの構成は光路を定め、該光路は、
（ｉ）前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に向けて伝播し（Ｌ６）、
（ｉｉ）前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）を横断し（Ｌ６）、
（ｉｉｉ）次いで第１の方向で前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）を横断し（Ｌ６）、及び
（ｉｖ）その後に出力像画像方向（Ｌ８）で前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）の第２の方向から反射する（Ｌ７）、光によって少なくとも部分的に定められ、及び
（ｃ）前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）は、前記出力画像方向（Ｌ８）が前記光ガイド（１２４）に向かうように前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に対して傾けられる（ＰＲＩＳＭ−ＢＡ）、光学システム。
【請求項２】
前記第１の偏光選択的反射器（ＰＳＲ）（ＰＢＳ−Ａ）は、第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）の第３の表面（Ａ３）に関連付けられ、
（Ａ）前記第１のプリズムは入射表面（Ａ１）を更に含み、前記入射表面（Ａ１）は第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第１の矩形軸（Ａ１Ｎ）に対応する垂直線を有し、及び
（Ｂ）前記第１のプリズムは第２の表面（Ａ２）を更に含み、前記第２の表面は前記入射表面（Ａ１）に対し垂直であり、前記第２の表面（Ａ２）は前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第２の矩形軸（Ａ２Ｎ）に対応する垂直線を有し、及び
前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）は、前記出力画像方向（Ｌ８）が前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第１及び第２の矩形軸（Ａ１Ｎ、Ａ２Ｎ）に対して斜めになるように、前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に対して傾けられる（ＰＲＩＳＭ−ＢＡ）、請求項１に記載の光学システム。
【請求項３】
光学システムであって：
（ａ）前記光学システムは光学コンポーネントの構成を含み、該構成は：
（ｉ）第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）の第３の表面（Ａ３）に関連付けられる第１の偏光選択的反射器（ＰＳＲ）（ＰＢＳ−Ａ）を含み、
（Ａ）前記第１のプリズムは入射表面（Ａ１）を更に含み、前記入射表面（Ａ１）は第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第１の矩形軸（Ａ１Ｎ）に対応する垂直線を有し、及び
（Ｂ）前記第１のプリズムは第２の表面（Ａ２）を更に含み、前記第２の表面（Ａ２）は前記入射表面（Ａ１）に対し垂直であり、前記第２の表面（Ａ２）は前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第２の矩形軸（Ａ２Ｎ）に対応する垂直線を有し、及び
（Ｃ）前記光学コンポーネントの構成が更に第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）を含み、
（ｂ）前記光学コンポーネントの構成は光路を定め、該光路は、
（ｉ）前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に向けて伝播し（Ｌ６）、
（ｉｉ）前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）を横断し（Ｌ６）、
（ｉｉｉ）次いで第１の方向で前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）を横断し（Ｌ６）、及び
（ｉｖ）その後に出力画像方向（Ｌ８）で前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）の第２の方向から反射する（Ｌ７）、光によって少なくとも部分的に定められ、及び
（ｃ）前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）は、前記出力画像方向（Ｌ８）が前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）の第１及び第２の矩形軸（Ａ１Ｎ、Ａ２Ｎ）に対して斜めになるように、前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に対して傾けられる（ＰＲＩＳＭ−ＢＡ）、光学システム。
【請求項４】
前記第３の表面は第１及び第２の矩形軸両方に対して実質的に４５度の角度である、請求項３に記載の光学システム。
【請求項５】
前記光学コンポーネントの構成は、前記光路に構成されるコリメーター（１０１）を更に含む、請求項３の光学システム。
【請求項６】
（ａ）前記コリメーターは、レンズ光軸（１２０Ｎ）を有するレンズ（１２０）を含み、
（ｂ）前記光学コンポーネントの構成は、前記光路に構成された反射要素（１２２）を含み、及び、
前記反射要素の表面に対する垂直線（１２２Ｎ）は、前記第１のＰＳＲの前記第１及び第２の矩形軸に対して傾けられる（１２２Ａ）、請求項５に記載の光学システム。
【請求項７】
前記反射要素は鏡である、請求項６に記載の光学システム。
【請求項８】
前記反射要素はレンズ（４２０）である、請求項６に記載の光学システム。
【請求項９】
（ａ）前記第１のＰＳＲの垂直線（ＰＢＳ−ＡＮ）は、前記レンズ光軸（１２０Ｎ）に対して４５°（度）の角度（ＰＢＳ−ＡＡ）である、請求項６に記載の光学システム。
【請求項１０】
（ａ）画像入力光（Ｌ４）を提供する画像光プロバイダー（１１０）、
（ｂ）前記画像入力光（Ｌ４）を含む光路、
（ｃ）前記画像光プロバイダー（１１０）から下流及び前記第１のＰＳＲの上流の前記光路に配置されるコリメーターであって、
（ｉ）レンズに隣接する第１の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）
を含む、コリメーター、
（ｄ）第１のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ａ）であって、
（ｉ）前記画像入力光を受け入れる入射表面（Ａ１）、及び
（ｉｉ）前記第１の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）に隣接する第２の表面（Ａ２）、及び
（ｉｉｉ）前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に隣接する第３の表面（Ａ３）
を有する、第１のプリズム、
（ｅ）第２のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｂ）であって、
（ｉ）前記第１のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ａ）に隣接する第４の表面（Ｂ１）、及び
（ｉｉ）第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）に隣接する第５の表面（Ｂ２）
を有する、第２のプリズム、
（ｆ）反射要素（１２２）に隣接する第２の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ｂ）、及び
（ｇ）第３のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｃ）であって、
（ｉ）前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）に隣接する第７の表面（Ｃ１）、
（ｉｉ）前記第２の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ｂ）に隣接する第８の表面（Ｃ２）、及び
（ｉｉｉ）第９の表面（Ｃ３）
を有する、第３のプリズムを更に含み、
（ｈ）
（ｉ）前記光路が、前記入射表面（Ａ１）を介して前記第１のプリズムに入る前記画像入力光（Ｌ４）を含み、
（ｉｉ）前記画像入力光が、前記第１のＰＳＲから反射し（Ｌ５）、前記第１の４分の１波長板（ＷＡＶＥ−Ａ）を横断し、
（ｉｉｉ）前記画像入力光が、前記レンズ（１２０）から反射し（Ｌ６）、前記第１の４分の１波長板を再び横断し、前記第１のプリズム、前記第１のＰＳＲを通り、前記第２のプリズム、第１の方向で前記第２のＰＳＲ、前記第３のプリズム、前記第２の４分の１波長板を通り、
（ｉｖ）前記画像入力光が、鏡から反射し（Ｌ７）、前記第２の４分の１波長板、前記第３のプリズムを再び横断し、
（ｖ）前記画像入力光が、前記第２のＰＳＲの前記第２の方向から反射し（Ｌ８）、
（ｖｉ）前記画像入力光が、前記第３のプリズムを横断し、及び
（ｖｉｉ）前記画像入力光が、前記出力画像方向で前記第９の表面（Ｃ３）からの前記光路から出力されるように構成される、
請求項９に記載の光学システム。
【請求項１１】
（ａ）第４のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｄ）を更に含み、該第４のプリズムは、
（ｉ）前記第９の表面（Ｃ３）に隣接する第１０の表面（Ｄ１）、及び
（ｉｉ）第１１の表面（Ｄ２）を有し、
前記第９の表面（Ｃ３）からの前記光路の出力は、前記第４のプリズム（ＰＲＩＳＭ−Ｄ）を横断し、前記出力画像方向で前記第１１の表面（Ｄ２）から出力される、請求項１０に記載の光学システム。
【請求項１２】
（ａ）少なくとも２つの主な平行な外部表面及び少なくとも１つのセットの部分的に反射する内部表面を有する、光ガイド基板（１２４）を更に含み、
（ｂ）前記第９の表面（Ｃ３）からの前記光路の出力が前記光ガイド基板に進入するように構成される、請求項１０に記載の光学システム。
【請求項１３】
前記光路はコリメートされていない画像光の入力を含む、請求項３に記載の光学システム。
【請求項１４】
前記コリメーターは前記第１のＰＳＲと前記第２のＰＳＲとの間の前記光路に配置される、請求項５に記載の光学システム。
【請求項１５】
前記コリメーターは前記第２のＰＳＲから下流の前記光路に配置される、請求項５に記載の光学システム。
【請求項１６】
前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）から反射された光は、画像に対応するコリメートされた光である、請求項３に記載の光学システム。
【請求項１７】
前記第２のＰＳＲ（ＰＢＳ−Ｂ）から反射された後、コリメートされた光がシステムから出力される、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項１８】
前記出力画像方向は、システムの出力表面に対する垂直線（Ｄ２Ｎ）に対して与えられた角度の範囲内にある、請求項３に記載の光学システム。