Световодный оптический элемент с многоосным расширением внутренней апертуры

1. Оптическое устройство, содержащее
a) световод, имеющий
(i) первую пару внешних поверхностей, параллельных одна другой, и
(ii) по меньшей мере два набора граней, каждый из которых
(A) включает в себя множество частично отражающих граней, параллельных одна другой, и
(B) расположен между упомянутой первой парой внешних поверхностей, и
b) при этом в каждом из упомянутых наборов граней соответственные грани расположены
(i) под косым углом относительно упомянутой первой пары внешних поверхностей, и
(ii) непараллельно относительно другого из упомянутых наборов граней.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутый световод содержит полностью два из упомянутых наборов граней.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутый световод содержит полностью три из упомянутых наборов граней.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере первый набор из упомянутых наборов граней обеспечивает сплошное перекрывание при наблюдении в направлении обзора соответствующего участка размещения упомянутого первого набора граней, так что по меньшей мере часть света при упомянутом направлении обзора проходит через по меньшей мере одну грань из по меньшей мере двух наборов граней в упомянутом световоде.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый из упомянутых наборов граней заполняет участок перекрывания, при этом упомянутое заполнение представляет собой участок, на котором размещен каждый из упомянутых наборов граней, и при этом упомянутые участки перекрывания двух из упомянутых наборов граней по меньшей мере частично перекрываются.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутый световод представляет собой односекционный световод, включающий в себя
(a) первый набор из упомянутых наборов граней, и
(b) второй набор из упомянутых наборов граней,
причем упомянутые первый и второй наборы перекрываются в одной плоскости по толщине упомянутого световода, при этом упомянутая толщина определяется между упомянутой первой парой внешних поверхностей.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что
(a) упомянутый световод имеет толщину, определяемую между упомянутой первой парой внешних поверхностей,
(b) грани первого из упомянутых наборов граней простираются по упомянутой толщине так, что охватывают первый слой от первого значения толщины до второго значения толщины, и
(c) грани второго из упомянутых наборов граней простираются по упомянутой толщине так, что охватывают второй слой от третьего значения толщины до четвертого значения толщины.
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что упомянутый первый слой и упомянутый второй слой охватывают перекрывающиеся слои.
9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что упомянутый первый слой и упомянутый второй слой охватывают одну и ту же толщину слоев.
10. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что упомянутый первый слой и упомянутый второй слой не перекрываются.
11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что секция граней ограничена ограничивающей парой поверхностей, параллельных упомянутой первой паре внешних поверхностей, или совпадающих с ней, при этом упомянутая секция содержит по меньшей мере один из упомянутых наборов граней.
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что упомянутый световод является односекционным световодом, включающим в себя
(а) первую секцию из упомянутой секции граней, при этом упомянутая первая секция содержит два из упомянутых наборов граней.
13. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что упомянутый световод является двухсекционным световодом, включающим в себя
(a) первую секцию из упомянутой секции граней, содержащую первую ограничивающую пару поверхностей, и
(b) вторую секцию из упомянутой секции граней, содержащую вторую ограничивающую пару поверхностей,
при этом одна поверхность упомянутой первой ограничивающей пары поверхностей прилегает к одной поверхности упомянутой второй ограничивающей пары поверхностей, при этом упомянутые первая и вторая ограничивающие пары поверхностей параллельны.
14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что упомянутый световод является трехсекционным, также включающим в себя
(а) третью секцию из упомянутой секции граней, содержащую третью ограничивающую пару поверхностей, при этом одна поверхность упомянутой третьей ограничивающей пары поверхностей прилегает к одной поверхности либо упомянутой первой ограничивающей пары поверхностей, либо упомянутой второй ограничивающей пары поверхностей, и
при этом упомянутая третья ограничивающая пара поверхностей параллельна упомянутым первой и второй ограничивающим парам поверхностей.
15. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что упомянутый световод включает в себя
(a) первую секцию из упомянутой секции граней, содержащую первую ограничивающую пару поверхностей, и
(b) вторую секцию из упомянутой секции граней, содержащую вторую ограничивающую пару поверхностей,
(c) при этом упомянутые первая и вторая ограничивающие пары поверхностей являются параллельными, и
(d) по меньшей мере одну поверхность контакта, при этом каждая упомянутая поверхность контакта
(i) находится по меньшей мере частично между двумя секциями, и
(ii) параллельна упомянутой первой паре внешних поверхностей,
(e) при этом упомянутой поверхностью контакта является по меньшей мере одна поверхность, выбранная из группы, которую составляют
(i) частично отражающая поверхность,
(ii) частично отражающее оптическое покрытие,
(iii) переходной участок от материала одной из упомянутых секций к иному материалу другой из упомянутых секций,
(iv) покрытие, изменяющее поляризацию, и
(v) и гибкий промежуточный слой.
16. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что второй из упомянутых наборов граней выполнен так, чтобы осуществлять выведение света из упомянутого световода, при этом упомянутый второй набор граней, имеющий фиксированное количество граней, перекрывается по оптической оси в направлении заданной точки наблюдения выведения света из упомянутого световода через одну из упомянутой первой пары внешних поверхностей.
17. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее
(a) устройство ввода, выполненное так, чтобы направлять свет в упомянутый световод так, чтобы упомянутый свет распространялся посредством внутреннего отражения от упомянутой первой пары внешних поверхностей через упомянутый световод в направлении распространения первой составляющей в плоскости, и
(b) при этом в каждом из упомянутых наборов граней соответствующие грани ориентированы для преломления части упомянутого света, направляемого посредством внутреннего отражения упомянутого световода для распространения по упомянутому световоду в направлении распространения второй составляющей в плоскости, непараллельной упомянутой первой составляющей в плоскости.
18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что упомянутое устройство ввода представляет собой второй световод, включающий в себя
(a) вторую пару внешних поверхностей, параллельных одна другой, и
(b) набор граней.
19. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в по меньшей мере одном из упомянутых наборов граней расстояние между каждой из упомянутых частично отражающих граней выполнено таким, чтобы в поле обзора изображения, отражаемого упомянутым одним из упомянутых наборов граней, шаг, с которым происходит распространение двойного отражения по упомянутому световоду, не совпадал с целым значением упомянутого расстояния.
20. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый угол упомянутых частично отражающих граней в первом наборе из упомянутых по меньшей мере двух наборов граней отличается от второго угла упомянутых частично отражающих граней во втором наборе из упомянутых по меньшей мере двух наборов граней, при этом упомянутые углы заданы относительно упомянутой первой пары внешних поверхностей.
21. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый угол упомянутых частично отражающих граней в первом наборе из упомянутых по меньшей мере двух наборов граней по существу такой же, как и второй угол упомянутых частично отражающих граней во втором наборе из упомянутых по меньшей мере двух наборов граней, при этом упомянутые углы заданы относительно упомянутой первой пары внешних поверхностей, и упомянутый первый набор повернут относительно упомянутого второго набора.
22. Устройство по п. 1, также содержащее
а) источник света (3200), обеспечивающий введение освещения (3202) в упомянутый световод (16), и
b) модулятор изображения (3215), отражающий распространяемый свет (3204), создаваемый упомянутым световодом из упомянутого введенного освещения, при этом упомянутое отражение создает отраженный свет (3206) изображения, который пересекает упомянутый световод.
23. Способ производства оптического устройства, которое содержит световод (16), имеющий
(i) по меньшей мере два набора граней (32, 36) между первой парой внешних поверхностей (22, 24),
(ii) упомянутые внешние поверхности (22, 24) параллельны одна другой,
(iii) каждый из упомянутых наборов граней (32, 36), содержит множество частично отражающих граней, параллельных одна другой,
и при этом в каждом из упомянутых наборов граней (32, 36) упомянутые соответствующие грани располагаются под косым углом относительно упомянутой первой пары внешних поверхностей (22, 24), и непараллельно относительно другого из упомянутых наборов граней (32, 36),
при этом способ включает
(a) обеспечение наличия первого массива (52) частично отражающих граней,
(b) обеспечение наличия второго массива (56) частично отражающих граней, и
(c) оптическое соединение упомянутого первого массива (52) и упомянутого второго массива (56) так, чтобы упомянутые грани упомянутого первого массива (32) и упомянутые грани упомянутого второго массива (36) были расположены под косым углом относительно упомянутой первой пары внешних поверхностей (22, 24), и непараллельно одна другой.
24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что упомянутое оптическое соединение выполняют прижатием одного к другому упомянутых первого и второго массивов с мастикоподобным клеем между упомянутыми первым и вторым массивами.
25. Способ по п. 23, отличающийся тем, что первый угол упомянутых частично отражающих граней в упомянутом первом массиве отличается от второго угла упомянутых частично отражающих граней в упомянутом втором массиве, при этом упомянутые углы заданы относительно соответствующих внешних поверхностей упомянутых массивов.
26. Способ по п. 23, отличающийся тем, что первый угол упомянутых частично отражающих граней в упомянутом первом массиве по существу такой же, как и второй угол упомянутых частично отражающих граней в упомянутом втором массиве, при этом упомянутые углы заданы относительно соответствующих внешних поверхностей упомянутых массивов, и упомянутый первый массив повернут относительно упомянутого второго массива перед оптическим соединением упомянутых массивов.
27. Способ производства оптического устройства, которое содержит световод (16), имеющий
(i) по меньшей мере два набора граней (32, 36) между первой парой внешних поверхностей (22, 24),
(ii) упомянутые внешние поверхности (22, 24) параллельны одна другой,
(iii) каждый из упомянутых наборов граней (32, 36) содержит множество частично отражающих граней, параллельных одна другой, и
при этом в каждом из упомянутых наборов граней (32, 36) упомянутые соответствующие грани расположены под косым углом относительно упомянутой первой пары внешних поверхностей (22, 24), и непараллельно относительно упомянутого другого из упомянутых наборов граней (32, 36),
при этом способ включает
(a) обеспечение наличия множества прозрачных плоских окон (50), имеющих частично отражающие поверхности;
(b) оптическое соединение между собой упомянутых окон (50) так, чтобы образовывать первый пакет (51),
(c) разрезание упомянутого первого пакета (51) для образования множества первых плоских массивов (52), при этом упомянутое разрезание выполняется через множество окон (50) и под косым углом относительно по меньшей мере двух пар противолежащих сторон упомянутого первого пакета (70),
(d) оптическое соединение между собой множества упомянутых первых плоских массивов (52) так, чтобы образовывался пакет (70) массивов, и,
(e) разрезание упомянутого пакета (70) массивов для образования по меньшей мере одного упомянутого световода (71, 16), при этом упомянутое разрезание выполняется через множество упомянутых первых плоских массивов (52) и под косым углом относительно по меньшей мере двух пар противолежащих сторон упомянутого пакета (70) массивов.
28. Способ по п. 27, отличающийся тем, что упомянутые первые плоские массивы отполированы с нанесением покрытия перед оптическим соединением для образования упомянутого пакета массивов.
29. Способ расширения оптической апертуры в двух измерениях путем получения изображения введением света в упомянутое оптическое устройство по п. 1.