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DE202021104723U1 - An ein optisches Lichtleiterelement gekoppelter Bildprojektor - Google Patents

An ein optisches Lichtleiterelement gekoppelter Bildprojektor Download PDF

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DE202021104723U1
DE202021104723U1 DE202021104723.2U DE202021104723U DE202021104723U1 DE 202021104723 U1 DE202021104723 U1 DE 202021104723U1 DE 202021104723 U DE202021104723 U DE 202021104723U DE 202021104723 U1 DE202021104723 U1 DE 202021104723U1
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Abstract

Optisches System, umfassend:
(a) ein optisches Lichtleiterelement (LOE) mit einem Paar paralleler Hauptaußenflächen zum Leiten von Abbildungslicht durch interne Reflexion an den Hauptaußenflächen, wobei das LOE eine seitliche Einkoppelfläche aufweist; und
(b) einen Bildprojektor, umfassend ein Prisma mit:
(i) einer ersten Oberfläche, die einer Beleuchtungsanordnung zugeordnet ist;
(ii) einer zweiten Oberfläche, die einem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator (SLM) zugeordnet ist;
(iii) einer dritten Oberfläche mit einer Viertelwellenplatte und einer reflektierenden Kollimationslinse;
(iv) einer vierten Oberfläche, die optisch mit der Einkoppelfläche des LOE gekoppelt ist;
(v) einem polarisierenden Strahlteiler (PBS), der innerhalb des Prismas angeordnet ist, um einen Lichtweg zu definieren, derart, dass Beleuchtung von der Beleuchtungsanordnung den SLM beleuchtet, und derart, dass reflektierte Bildbeleuchtung von dem SLM durch die Kollimationslinse kollimiert und auf die Einkoppelfläche gerichtet wird; und
(vi) einer fünften Oberfläche, die nicht parallel zu allen der ersten, zweiten, dritten und vierten Oberflächen ist, wobei die fünfte Oberfläche koplanar und optisch durchgehend mit einer der Hauptaußenflächen des LOE ist, wobei ein Teil der durch die Kollimationslinse kollimierten Bildbeleuchtung an der fünften Oberfläche intern reflektiert wird, bevor sie die Einkoppelfläche erreicht.

Description

  • GEBIET UND HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Systeme und betrifft insbesondere einen Bildprojektor, der mit einem optischen Lichtleiterelement (LOE) als Teil eines Anzeigesystems gekoppelt ist.
  • Viele augennahe Anzeigesysteme enthalten ein transparentes optisches Lichtleiterelement (LOE) oder einen „Wellenleiter“, das bzw. der vor dem Auge des Benutzers platziert wird, das durch interne Reflexion ein Bild innerhalb des LOE überträgt und dann eine optische Aperturausweitung in einer oder zwei Dimensionen erreicht und das Bild durch einen geeigneten Auskoppelmechanismus in Richtung des Auges des Benutzers auskoppelt. Die Aperturausweitungs- und Auskoppelmechanismen können auf eingebetteten Teilreflektoren oder „Facetten“ basieren oder können beugungsoptische Elemente verwenden.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist ein optisches System.
  • Gemäß den Lehren einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein optisches System bereitgestellt, umfassend: (a) ein optisches Lichtleiterelement (LOE) mit einem Paar paralleler Hauptaußenflächen zum Leiten von Abbildungslicht durch interne Reflexion an den Hauptaußenflächen, wobei das LOE eine seitliche Einkoppelfläche aufweist; und (b) einen Bildprojektor umfassend ein Prisma mit:
    • (i) einer ersten Oberfläche, die einer Beleuchtungsanordnung zugeordnet ist; (ii) einer zweiten Oberfläche, die einem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator (SLM) zugeordnet ist; (iii) einer dritten Oberfläche mit einer Viertelwellenplatte und einer reflektierenden Kollimationslinse; (iv) einer vierten Oberfläche, die optisch mit der Einkoppelfläche des LOE gekoppelt ist; (v) einem polarisierenden Strahlteiler (PBS), der innerhalb des Prismas so angeordnet ist, dass er einen Lichtweg definiert, derart, dass Beleuchtung von der Beleuchtungsanordnung den SLM beleuchtet und derart, dass reflektierte Bildbeleuchtung von dem SLM durch die Kollimationslinse kollimiert und auf die Einkoppelfläche gerichtet wird; und (vi) einer fünften Oberfläche, die nicht parallel zu allen der ersten, zweiten, dritten und vierten Oberfläche ist, wobei die fünfte Oberfläche koplanar und optisch durchgehend mit einer der Hauptaußenflächen des LOE ist, wobei ein Teil der durch die Kollimationslinse kollimierten Bildbeleuchtung an der fünften Oberfläche intern reflektiert wird, bevor sie die Einkoppelfläche erreicht.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der PBS dazu eingesetzt, Beleuchtung von der Beleuchtungsanordnung zum SLM zu reflektieren, reflektierte Bildbeleuchtung, die vom SLM reflektiert wird, zur Kollimationslinse zu übertragen, und kollimierte Bildbeleuchtung von der Kollimationslinse zur Einkoppelfläche zu reflektieren.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die zweite Oberfläche und die dritte Oberfläche schräg zur fünften Oberfläche abgewinkelt.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die zweite Oberfläche parallel zur dritten Oberfläche.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet die dritte Oberfläche mit der fünften Oberfläche einen Winkel zwischen 50 Grad und 70 Grad.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der SLM ein Flüssigkristall-auf-Silizium-(LCOS)-Chip.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der PBS dazu eingesetzt, Beleuchtung von der Beleuchtungsanordnung zum SLM zu übertragen, reflektierte Bildbeleuchtung vom SLM zur Kollimationslinse zu reflektieren, und kollimierte Bildbeleuchtung von der Kollimationslinse zur Einkoppelfläche zu übertragen.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird in diesem Schriftstück nur beispielhaft, unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen, beschrieben, wobei:
    • 1A und 1B schematische isometrische Ansichten eines optischen Systems sind, das unter Verwendung eines optischen Lichtleiterelements (LOE) implementiert ist, das gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert und betrieben wird und eine Top-Down- und eine seitliche Einspeisungskonfiguration darstellt;
    • 2 eine schematische Vorderansicht einer Implementierung des LOE von 1A ist und die Positionierung eines mit dem LOE gekoppelten Bildprojektors zeigt;
    • 3 eine schematische vergrößerte isometrische Ansicht des Bildprojektors von 2 ist;
    • 4 eine Seitenansicht des Bildprojektors von 3 ist;
    • 5 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in 4 ist;
    • 6 eine Seitenansicht einer alternativen Implementierung des Bildprojektors von 2 ist; und
    • 7 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII in 6 ist.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein optisches System bereit, das einen mit einem optischen Lichtleiterelement (LOE) gekoppelten Bildprojektor enthält.
  • Eine beispielhafte Implementierung einer Vorrichtung in Form einer augennahen Anzeige, allgemein mit 10 bezeichnet, die ein LOE 12 gemäß den Lehren einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet, ist schematisch in den 1A und 1B veranschaulicht. Die augennahe Anzeige 10 verwendet einen kompakten Bildprojektor (oder „POD“) 14, der optisch so gekoppelt ist, dass er ein Bild in das LOE (austauschbar als „Wellenleiter“, „Substrat“ oder „Plättchen“ bezeichnet) 12 einspeist, in dem das Abbildungslicht in einer Dimension durch interne Reflexion an einem Satz von zueinander parallelen ebenen Außenflächen eingefangen wird.
  • Das LOE enthält typischerweise eine Anordnung zum Ausweiten der optischen Apertur des eingespeisten Bildes in eine oder zwei Dimensionen und zum Auskoppeln der Bildbeleuchtung in Richtung des Auges des Betrachters, typischerweise basierend entweder auf der Verwendung von internen teilreflektierenden Oberflächen oder auf beugungsoptischen Elementen. In einem nicht einschränkenden Satz von Implementierungen, der weiter schematisch in 2 veranschaulicht ist, trifft das vom Bildprojektor 14 in das LOE 12 eingespeiste Licht auf einem Satz von teilweise reflektierenden Oberflächen (austauschbar als „Facetten“ bezeichnet) 17 auf, die parallel zueinander und schräg zur Ausbreitungsrichtung des Abbildungslichts geneigt sind, wobei jede der aufeinanderfolgenden Facetten einen Anteil des Abbildungslichts in eine abgelenkte Richtung ablenkt, das auch durch interne Reflexion innerhalb des Substrats eingefangen/geführt wird. Dieser erste Satz von Facetten 17 ist in den 1A und 1B nicht einzeln veranschaulicht, sondern befindet sich in einer ersten Region des LOE, der mit 16 bezeichnet ist und schematisch in 2 gezeigt wird. Diese Teilreflexion an aufeinanderfolgenden Facetten erreicht eine erste Dimension der optischen Aperturausweitung. In einem ersten Satz von bevorzugten, aber nicht einschränkenden Beispielen der vorliegenden Erfindung ist der zuvor erwähnte Satz von Facetten 17 orthogonal zu den Hauptaußenflächen des Substrats. In diesem Fall werden sowohl das eingespeiste Bild als auch sein Konjugat, das einer internen Reflexion unterzogen wird, während es sich innerhalb der Region 16 ausbreitet, abgelenkt und werden zu konjugierten Bildern, die sich in einer abgelenkten Richtung ausbreiten. In einem alternativen Satz von bevorzugten, aber nicht einschränkenden Beispielen ist der erste Satz von teilweise reflektierenden Oberflächen 17 relativ zu den Hauptaußenflächen des LOE schräg abgewinkelt. Im letzteren Fall bildet entweder das eingespeiste Bild oder sein Konjugat das gewünschte abgelenkte Bild, das sich innerhalb des LOE ausbreitet, während die andere Reflexion minimiert werden kann, beispielsweise durch Verwendung winkelselektiver Beschichtungen auf den Facetten, die sie für den Bereich von Einfallswinkeln relativ transparent machen, die durch das Bild dargestellt werden, dessen Reflexion nicht benötigt wird.
  • Der erste Satz von teilweise reflektierenden Oberflächen lenkt die Bildbeleuchtung von einer ersten Ausbreitungsrichtung, die durch interne Totalreflexion (TIR) innerhalb des Substrats eingefangen wird, in eine zweite Ausbreitungsrichtung ab, die ebenfalls durch TIR innerhalb des Substrats eingefangen wird.
  • Die abgelenkte Bildbeleuchtung gelangt dann in eine zweite Substratregion 18, die als benachbartes eigenständiges Substrat oder als Fortsetzung eines einzelnen Substrats ausgebildet sein kann, in dem eine Auskoppelanordnung (entweder ein weiterer Satz teilreflektierender Facetten 19 oder ein beugungsoptisches Element) progressiv einen Anteil der Bildbeleuchtung in Richtung des Auges eines Beobachters auskoppelt, der sich innerhalb einer Region befindet, die als Eye-Motion-Box (EMB) definiert ist, wodurch eine zweite Dimension der optischen Aperturausweitung erreicht wird. Die Vorrichtung als Ganzes kann für jedes Auge separat implementiert werden und wird vorzugsweise relativ zum Kopf eines Benutzers abgestützt, wobei jedes LOE 12 einem entsprechenden Auge des Benutzers zugewandt ist. In einer hier veranschaulichten besonders bevorzugten Option ist eine Stützanordnung als Brillenfassung mit Seitenwänden 20 zum Abstützen der Vorrichtung an den Ohren des Benutzers ausgeführt. Es können auch andere Formen von Stützanordnungen verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kopfbänder, Visiere oder an Helmen aufgehängte Vorrichtungen.
  • In den Zeichnungen und Ansprüchen wird hierin Bezug genommen auf eine X-Achse, die sich horizontal (1A) oder vertikal (1B) in der allgemeinen Erstreckungsrichtung der ersten Region des LOE erstreckt, und eine Y-Achse, die sich senkrecht dazu, d. h. vertikal in 1A und horizontal in 1B, erstreckt.
  • Nur sehr näherungsweise kann davon ausgegangen werden, dass das erste LOE oder die erste Region 16 des LOE 12 eine Aperturausweitung in der X-Richtung erreicht, während das zweite LOE oder die zweite Region 18 des LOE 12 eine Aperturausweitung in der Y-Richtung erreicht. Es sollte beachtet werden, dass die in 1A veranschaulichte Orientierung als eine „Top-Down“-lmplementierung (von oben nach unten) betrachtet werden kann, bei der die Bildbeleuchtung, die in die Hauptregion (zweite Region) des LOE eintritt, von der Oberkante eintritt, während die in 1B veranschaulichte Orientierung als „seitliche Einspeisungs“-Implementierung betrachtet werden kann, bei der die hier als Y-Achse bezeichnete Achse horizontal eingesetzt ist. In den verbleibenden Zeichnungen sind die verschiedenen Merkmale bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Kontext einer „Top-Down“-Orientierung ähnlich wie in 1A veranschaulicht. Es ist jedoch zu beachten, dass alle diese Merkmale gleichermaßen auf Implementierungen mit seitlicher Einspeisung anwendbar sind, die ebenfalls in den Schutzumfang der Erfindung fallen. In bestimmten Fällen sind auch andere Zwischenorientierungen anwendbar und im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.
  • Es versteht sich, dass die augennahe Anzeige 10 verschiedene zusätzliche Komponenten enthält, typischerweise einschließlich einer Steuerung 22 zum Betätigen des Bildprojektors 14, die typischerweise elektrischen Strom von einer kleinen Bordbatterie (nicht gezeigt) oder einer anderen geeigneten Stromquelle verwendet. Es versteht sich, dass die Steuerung 22 alle notwendigen elektronischen Komponenten enthält wie mindestens einen Prozessor oder eine Verarbeitungsschaltung, um den Bildprojektor anzusteuern, wie dies im Stand der Technik bekannt ist.
  • Die Lehren der vorliegenden Erfindung beziehen sich hauptsächlich auf die Implementierung des Bildprojektors 14 und die Art und Weise, in der er optisch mit dem LOE 12 gekoppelt ist. Vergrößerte Detailansichten des Bildprojektors 14 gemäß den Lehren bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den 3-7 gezeigt.
  • Ein Implementierungsbildprojektor 14 ist in den 3-5 veranschaulicht. Der Bildprojektor generiert ein kollimiertes Bild, d. h. in dem das Licht jedes Bildpixels ein paralleler Strahl ist, der ins Unendliche kollimiert ist, wobei eine Winkelrichtung der Pixelposition entspricht. Die Bildbeleuchtung überspannt somit einen Winkelbereich, der einem Blickwinkel in zwei Dimensionen entspricht.
  • Die Minimierung der optischen Größe für einen Bildprojektor basierend auf einem räumlichen Lichtmodulator (SLM), wie beispielsweise einem Flüssigkristall-auf-Silizium-(LCOS)-Chip, beinhaltet die Kombination von drei Funktionen:
    1. 1. Beleuchten des LCOS
    2. 2. Kollimieren des vom LCOS reflektierten Bildes
    3. 3. Kombinieren des Koppelprismas in den Wellenleiter
  • Das Kombinieren aller vorstehend genannten Funktionen ist eine besondere Herausforderung, wenn eine kurze Brennweite für die Bildkollimation benötigt wird. 3-5 zeigen, wie ein Doppelpassprisma die vorstehenden Funktionalitäten kombinieren kann, indem eine PBS-Ebene ungefähr senkrecht (90 Grad ±20 Grad) zur Wellenleiterebene eingestellt wird. 3 zeigt eine isometrische Ansicht einer solchen optischen Anordnung. Der Beleuchtungseingang ist mit einem fetten Pfeil gekennzeichnet. Die PBS-Ebene ist eine schraffierte Ebene, die mit 350 bezeichnet ist, und die kollimierende reflektierende Linse ist mit 352 bezeichnet. Die untere Ebene des Prismas 356 ist die Ebene, in der die TIR-Reflexion stattfindet, und ist eine Fortsetzung des Wellenleiters 12. Der Eingang 358 zum Wellenleiter befindet sich an der Seite des Prismas. Es ist ersichtlich, dass die PBS-Ebene 350 die TIR-Ebene 356 fast senkrecht (90 Grad ±20 Grad) entlang der Linie 357 kreuzt.
  • Die Draufsicht von 5 zeigt die Ausbreitung des Strahls innerhalb des Prismas. Die Beleuchtung wird von PBS 350 auf den LCOS reflektiert. Das reflektierte Bild vom LCOS (hier nur als Pfeile von Strahlen von einem einzelnen Bildpixel gezeigt) wird zur reflektierenden Linse 352 reflektiert und passiert den PBS 350 ohne Reflexionen von den Seiten des Prismas. Die kollimierten Strahlen vom LCOS werden vom PBS auf die Wellenleitereintrittsapertur 358 reflektiert. Einige dieser Strahlen erfahren eine TIR-Reflexion 360T1 nach der PBS-Reflexion 360P1, während andere der Strahlen eine TIR-Reflexion 360T2 nach der PBS-Reflexion 360P2 erfahren, und noch andere (nicht gezeigt) keine TIR erfahren, bevor sie den Wellenleitereingang 358 erreichen. Zur Verdeutlichung der Veranschaulichung zeigt die Seitenansicht von 4 die gleichen Strahlen, jedoch nur bis zu den PBS-Reflexionen.
  • Somit verwendet der hier veranschaulichte Bildprojektor 14 ein Prisma mit einer ersten Oberfläche 300, die einer Beleuchtungsanordnung zugeordnet ist, schematisch dargestellt durch den Pfeil 302, einer zweiten Oberfläche 304, die dem reflektierenden SLM 306 zugeordnet ist, einer dritten Oberfläche 308 mit einer Viertelwellenplatte und reflektierenden Kollimationslinse 352, und einer vierten Oberfläche 310, die optisch mit der Einkoppelfläche (Eingang) 358 des LOE 12 gekoppelt ist. Der PBS 350 ist innerhalb des Prismas so angeordnet, dass er einen Lichtweg definiert, derart, dass Beleuchtung von der Beleuchtungsanordnung 302 den SLM 306 beleuchtet und derart, dass die reflektierte Bildbeleuchtung von dem SLM 306 durch die Kollimationslinse 352 kollimiert und auf die Einkoppelfläche 358 gerichtet wird.
  • Das Prisma des Bildprojektors 14 weist auch eine fünfte Oberfläche 356 auf, die nicht parallel zu allen der ersten, zweiten, dritten und vierten Oberflächen 300, 304, 308 und 310 ist. Es ist ein besonderes Merkmal bestimmter bevorzugter Implementierungen der vorliegenden Erfindung, dass die fünfte Oberfläche 356 koplanar und optisch durchgehend mit einer der Hauptaußenflächen des LOE 12 ist. Ein Teil der von der Kollimationslinse 352 kollimierten Bildbeleuchtung wird vorzugsweise an der fünften Oberfläche 356 intern reflektiert, bevor sie die Einkoppelfläche 358 erreicht.
  • In der hier veranschaulichten Implementierung wird der PBS 350 eingesetzt, um Beleuchtung von der Beleuchtungsanordnung zum SLM 306 zu reflektieren, reflektierte Bildbeleuchtung, die vom SLM reflektiert wird, zur Kollimationslinse 352 zu übertragen, und kollimierte Bildbeleuchtung von der Kollimationslinse zur Einkoppelfläche 358 zu reflektieren.
  • Die Beleuchtungsquelle 302 kann eine beliebige geeignete Beleuchtungsquelle sein, die im Stand der Technik bekannt ist, einschließlich, aber nicht beschränkt auf LEDs und Laserdioden. Die Beleuchtungsquelle kann Quellen unterschiedlicher Farben enthalten, die schnell umgeschaltet werden können, um Farbtrennbilder innerhalb einer einzelnen Vollbildperiode eines Videos zu beleuchten, um Farbbilder zu erzeugen. Die Beleuchtungsquelle kann verschiedene optische Komponenten zum Lenken und/oder Homogenisieren der Beleuchtung enthalten, die alle im Stand der Technik bekannt sind. Die Beleuchtungsquelle beinhaltet vorzugsweise auch einen Polarisator, um sicherzustellen, dass die Eingangsbeleuchtung relativ zum PBS 350 S-polarisiert ist, um ein Streuen der Eingangsbeleuchtung direkt in Richtung des Wellenleiters zu vermeiden.
  • Wie am besten in 4 ersichtlich, sind die zweite Oberfläche 304 und die dritte Oberfläche 308 vorzugsweise schräg zur fünften Oberfläche 356 abgewinkelt, und die zweite Oberfläche 304 ist vorzugsweise parallel zur dritten Oberfläche 308. Die optische Achse der Kollimationslinse 352 definiert vorzugsweise einen Neigungswinkel des Hauptstrahls des projizierten Bildes relativ zur fünften Oberfläche 356 und den Hauptaußenflächen des LOE 12, wodurch die Neigung des Einspeisungswinkels des Bildes in den Wellenleiter definiert wird. Diese Konfiguration ist besonders effektiv bei relativ flachen Einspeisungswinkeln. Bevorzugte beispielhafte Orientierungen der dritten Oberfläche 308 bilden einen Winkel zwischen 50 Grad und 70 Grad mit der fünften Oberfläche 356, vorzugsweise entsprechend einer Neigung von dem Hauptstrahl des Bildes bei 20-40 Grad zu den Hauptaußenflächen des Wellenleiters.
  • 6 und 7 veranschaulichen eine alternative Konfiguration des Bildprojektors 14, wobei äquivalente Komponenten ähnlich bezeichnet sind. Im Gegensatz zum Reflexions-Transmissions-Reflexions-Lichtweg der Implementierung von 3-5 relativ zum PBS 350 verwendet die Implementierung von 6 und 7 einen Transmissions-Reflexions-Transmissions-Lichtweg relativ zum PBS.
  • Insbesondere, wie am besten in 7 ersichtlich, wird der PBS 350 hier eingesetzt, um Beleuchtung von der Beleuchtungsanordnung 302 zum SLM 306 zu übertragen, reflektierte Bildbeleuchtung vom SLM zur Kollimationslinse 352 zu reflektieren und kollimierte Bildbeleuchtung von der Kollimationslinse zur Einkoppelfläche 358 zu übertragen. In diesem Fall ist ein Polarisator der Beleuchtungsanordnung 302 ausgebildet, um eine P-Polarisation relativ zum PBS 350 zu erzeugen. Der Neigungswinkel des PBS 350 und der zweiten Oberfläche 304 und/oder die Orientierung des SLM 306 auf der zweiten Oberfläche können eingestellt werden, um den SLM korrekt mit der optischen Achse der Kollimationslinse 352 auszurichten.
  • Im Übrigen sind der Aufbau und die Funktionsweise der Implementierung der 6 und 7 als vollständig analog zu den vorstehend in 3-5 beschriebenen zu verstehen.
  • Es wird hervorgehoben, dass die vorstehenden Beschreibungen nur als Beispiel dienen und dass zahlreiche weitere Ausführungsformen im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, möglich sind.

Claims (7)

  1. Optisches System, umfassend: (a) ein optisches Lichtleiterelement (LOE) mit einem Paar paralleler Hauptaußenflächen zum Leiten von Abbildungslicht durch interne Reflexion an den Hauptaußenflächen, wobei das LOE eine seitliche Einkoppelfläche aufweist; und (b) einen Bildprojektor, umfassend ein Prisma mit: (i) einer ersten Oberfläche, die einer Beleuchtungsanordnung zugeordnet ist; (ii) einer zweiten Oberfläche, die einem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator (SLM) zugeordnet ist; (iii) einer dritten Oberfläche mit einer Viertelwellenplatte und einer reflektierenden Kollimationslinse; (iv) einer vierten Oberfläche, die optisch mit der Einkoppelfläche des LOE gekoppelt ist; (v) einem polarisierenden Strahlteiler (PBS), der innerhalb des Prismas angeordnet ist, um einen Lichtweg zu definieren, derart, dass Beleuchtung von der Beleuchtungsanordnung den SLM beleuchtet, und derart, dass reflektierte Bildbeleuchtung von dem SLM durch die Kollimationslinse kollimiert und auf die Einkoppelfläche gerichtet wird; und (vi) einer fünften Oberfläche, die nicht parallel zu allen der ersten, zweiten, dritten und vierten Oberflächen ist, wobei die fünfte Oberfläche koplanar und optisch durchgehend mit einer der Hauptaußenflächen des LOE ist, wobei ein Teil der durch die Kollimationslinse kollimierten Bildbeleuchtung an der fünften Oberfläche intern reflektiert wird, bevor sie die Einkoppelfläche erreicht.
  2. Optisches System nach Anspruch 1, wobei der PBS eingesetzt ist, um Beleuchtung von der Beleuchtungsanordnung zum SLM zu reflektieren, um die reflektierte Bildbeleuchtung, die vom SLM reflektiert wird, zur Kollimationslinse zu übertragen, und die kollimierte Bildbeleuchtung von der Kollimationslinse zur Einkoppelfläche zu reflektieren.
  3. Optisches System nach Anspruch 1, wobei die zweite Oberfläche und die dritte Oberfläche schräg zu der fünften Oberfläche abgewinkelt sind.
  4. Optisches System nach Anspruch 3, wobei die zweite Oberfläche parallel zur dritten Oberfläche ist.
  5. Optisches System nach Anspruch 3, wobei die dritte Oberfläche mit der fünften Oberfläche einen Winkel zwischen 50 Grad und 70 Grad bildet.
  6. Optisches System nach Anspruch 1, wobei der SLM ein Flüssigkristall-auf-Silizium-(LCOS)-Chip ist.
  7. Optisches System nach Anspruch 1, wobei der PBS eingesetzt ist, um Beleuchtung von der Beleuchtungsanordnung zum SLM zu reflektieren, um die reflektierte Bildbeleuchtung, die vom SLM reflektiert wird, zur Kollimationslinse zu übertragen, und die kollimierte Bildbeleuchtung von der Kollimationslinse zur Einkoppelfläche zu reflektieren.
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