JP2022547813A - ダイクロイックビームコンバイナを有する光学デバイス、ダイクロイックビームコンバイナと共に使用するための光学デバイス、およびその製造方法 - Google Patents

ダイクロイックビームコンバイナを有する光学デバイス、ダイクロイックビームコンバイナと共に使用するための光学デバイス、およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

積層体内に配置されたコーティングされた表面は、第１のセグメントを含む一連のセグメントを有する周期的形成を採る。第１のセグメントは、第１、第２、および第３のコーティングされた表面を有し、設定された回数繰り返されて周期的形成を形成する。積層体をスライスして、２つの主外部表面と、それぞれが２つの主外部表面の間の１つのセグメントからのコーティングされた表面を有する隣接するセクションとを有するスライスを形成する。スライスは、各セクションから少なくとも１つの基板を形成するように切断される。各基板は、２つの主表面と、２つの主表面の間の周期的形成の単一セグメントからのコーティングされた表面とを有する。特定の実施形態では、第１のコーティングされた表面は、第１の光色を反射させ、第２のコーティングされた表面は、第１の光色を透過させ、第２の光色を反射させ、第３の表面は、第３の光色を反射させ、第１および第２の光色を透過させる。【選択図】図２８

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年９月４日に出願された米国仮特許出願第６２／８９５，５１９号の優先権を主張し、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、ダイクロイックビームコンバイナに関する。
コンパクトな光学デバイスは、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の分野において特に必要とされており、光学モジュールは、視認者の眼への送達のために、画像生成および無限遠への画像のコリメーションの機能を実行する。画像は、カソード光線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、シリコン上の液晶（ＬＣｏＳ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＯＬＥＤディスプレイ、走査源もしくは類似のデバイスなどの空間光変調器（ＳＬＭ）から直接的に、またはリレーレンズもしくは光ファイババンドルによって間接的に、ディスプレイデバイスから取得することができる。ピクセルのアレイで構成された画像は、非シースルー用途およびシースルー用途のために、コリメーティング配置によって無限遠に焦点を合わせられ、それぞれ、通常、反射性表面またはコンバイナとして機能する部分的反射性表面によって、視認者の眼に伝達される。通常、これらの目的のために、従来の自由空間光学モジュールが使用されている。
ＨＭＤおよび近眼ディスプレイ（ＮＥＤ）のための特に有利な解決策のファミリーは、Ｌｕｍｕｓ Ｌｔｄ．（イスラエル）から市販されており、通常、画像をユーザの眼に送達するための部分的反射性表面を有する導光基板（導波管）または他の適用可能な光学要素を使用している。
ＳＬＭをディスプレイデバイスとして利用する特定の光学アーキテクチャにおいて、特に、ＬＣｏＳまたはＬＣＤを利用して画像ピクセルを生成する光学アーキテクチャにおいて、ディスプレイデバイスの活性エリアは、画像ピクセルを生成するために、異なる色の照明源に由来する構成色のビームで構成される結合カラービームからの照明が必要とされている。カラーコンバイナの種々の光学アーキテクチャ概念が提案されており、これには、個々のカラービームを結合して結合カラービームを形成するためにダイクロイックリフレクタを利用するダイクロイックビームコンバイナの提案が含まれる。図１は、それぞれの有色光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃに関連付けられた３つのダイクロイックリフレクタ１８ａ、１８ｂ、および１８ｃを有するダイクロイックビームコンバイナ１０の１つのそのような提案を示しており、通常、ＬＥＤまたはレーザダイオードなどのレーザ光源として実装されている。第１の色（例えば、赤色）の光ビーム（概略的に光線１４ａとして表される）は光源１２ａによって放出され、第２の色（例えば、緑色）の光ビーム（概略的に光線１４ｂとして表される）は光源１２ｂによって放出され、第３の色（例えば、青色）の光ビーム（概略的に光線１４ｃとして表される）は光源１２ｃによって放出される。ビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃは、ビームをコリメートするそれぞれのコリメート光学系１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ（それぞれがレンズまたはレンズのセットであり得る）を通過する。コリメートされたビームは、ダイクロイックリフレクタ１８ａ、１８ｂ、および１８ｃに衝突する。これらは、各々が特定の色（複数可）の光を透過させ、別の色（複数可）の光を反射させるように構成されている。図１において、ダイクロイックリフレクタ１８ａは、第１の色の光を反射させ、ダイクロイックリフレクタ１８ｂは、第１の色の光を透過させ、第２の色の光を反射させ、ダイクロイックリフレクタ１８ｃは、第１の色の光および第２の色の光を透過させ、第３の色の光を反射させる。結果として、個々の有色光ビームが、色結合出力ビーム２０として結合される。
しかしながら、ダイクロイックリフレクタ１８ａ、１８ｂ、および１８ｃの間の間隔は、コリメート光学系１６ａ、１６ｂ、および１６ｃの展開と組み合わされ、結果として、図１に示されるダイクロイックビームコンバイナ１０は、ＨＭＤおよびＮＥＤで使用されるようなコンパクトな光学デバイスおよびシステムと共に使用するには一般に不適な形状因子を有することになる。
本発明は、ダイクロイックビームコンバイナを有する光学デバイス、ダイクロイックビームコンバイナと共に使用することができる光ビームを放出する光学デバイス、およびこれらの光学デバイスを製造する方法である。
本発明の一実施形態の教示によれば、光学デバイスを製造するための方法が提供され、方法が、一連のセグメントを含む周期的形成を採るように、複数のコーティングされた表面を積層体内に配置することであって、一連のセグメントが、第１のセグメントを含み、周期的形成が、第１のセグメントを設定された回数繰り返すことによって形成され、第１のセグメントが、第１の波長範囲内の波長を有する光を反射または透過させる、第１のコーティングされた表面と、第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させ、第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させる、第２のコーティングされた表面と、第３の波長範囲内の波長を有する光を反射または透過させ、第１の波長範囲または第２の波長範囲内の波長を有する光を透過または反射させる、第３のコーティングされた表面と、を含む、配置することと、少なくとも２つの平行な主外部表面および複数の隣接するセクションを有するスライスを形成するように、積層体をスライスすることであって、各セクションが、２つの主外部表面の間の周期的形成の１つのセグメントからのコーティングされた表面を有する、スライスすることと、各セクションから少なくとも１つの基板を形成するように、スライスを少なくとも１回切断することであって、少なくとも１つの基板のうちの各基板が、少なくとも２つの平行な主表面と、２つの主表面の間の周期的形成の単一のセグメントからのコーティングされた表面と、を有する、切断することと、を含む。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第１のコーティングされた表面が、少なくとも１つの透明プレートと関連付けられた表面に、反射性コーティングを適用することによって形成される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第２のコーティングされた表面が、少なくとも１つの透明プレートと関連付けられた表面に、第１のダイクロイックコーティングを適用することによって形成され、第３のコーティングされた表面が、少なくとも１つの透明プレートと関連付けられた表面に、第２のダイクロイックコーティングを適用することによって形成される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、スライスの２つの主外部表面を同時に研磨することも提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、少なくとも１つの基板のうちの各基板が、伸長方向を有し、伸長方向に対して平行である伝播方向を有する結合ビームを出力するように構成されている。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、スライスを少なくとも１回切断することが、正確に１つのセグメントを含む単一のセクションを形成するように、スライスの２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの平面に沿って、スライスを切断することを含む。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、少なくとも１つの平面に沿ってスライスをスライスすることによって形成される少なくとも１つの表面を研磨することも提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、スライスを少なくとも１回切断することが、少なくとも１つの基板を形成するように、スライスの少なくとも１つの平面および２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの第２の平面に沿って、単一のセクションをスライスすることをさらに含む。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、平面状の面を形成するように、少なくとも１つの平面に対して斜めの平面に沿って少なくとも１つの基板のうちのある基板をスライスすることと、基板が、基板の伸長方向に対して垂直であり、かつ基板の２つの主表面に対して平行である、伝播方向を有する結合ビームを出力するように構成されるように、第１、第２、または第３の波長範囲内の波長を有する光に対して反射性であるように、平面状の面を反射性コーティングで研磨およびコーティングすることと、も提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第３のコーティングされた表面が、第３の波長範囲内の波長を有する光を反射させ、第１の波長範囲内または第２の波長範囲内の波長を有する光を透過させる。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、スライスを少なくとも１回切断することが、正確に１つのセグメントを含む単一のセクションを形成するように、スライスの２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの第１の平面に沿って、スライスを切断することと、少なくとも１つの基板を形成するように、スライスの少なくとも１つの第１の平面および２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの第２の平面に沿って、単一のセクションをスライスすることであって、少なくとも１つの基板のうちの各基板が、伸長方向を有し、伸長方向に対して平行である伝播方向を有する結合ビームを出力するように構成されている、スライスすることと、を含み、少なくとも１つの第１の平面において形成された表面に立方体構造を取り付けることであって、立方体構造が、少なくとも１つの平面において形成された表面に対して斜めの平面内に展開された反射性表面を有し、反射性表面が、結合ビームを、伸長方向に対して垂直であり、かつ主外部表面に対して平行である方向に偏向させるように構成されている、取り付けることも提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第３のコーティングされた表面が、第３の波長範囲内の波長を有する光を透過させ、第１の波長範囲内または第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させる。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、スライスを少なくとも１回切断することが、正確に１つのセグメントを含む単一のセクションを形成するように、スライスの２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの第１の平面に沿って、スライスを切断することと、少なくとも１つの基板を形成するように、スライスの少なくとも１つの第１の平面および２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの第２の平面に沿って、単一のセクションをスライスすることであって、少なくとも１つの基板のうちの各基板が、伸長方向を有し、伸長方向に対して平行である伝播方向を有する結合ビームを出力するように構成されている、スライスすることと、を含み、２つの主外部表面のうちの１つの一部分に立方体構造を取り付けることであって、立方体構造が、２つの主外部表面に対して斜めの平面内に展開された反射性表面を有し、反射性表面が、結合ビームを、伸長方向に対して垂直であり、かつ主外部表面に対して平行である方向に偏向させるように構成されている、取り付けることも提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第１のセグメントが、第１、第２、または第３の波長範囲内の波長を有する光を反射させる、第４のコーティングされた表面をさらに含む。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、スライスを少なくとも１回切断することが、正確に１つのセグメントを含む単一のセクションを形成するように、スライスの２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの第１の平面に沿って、スライスを切断することと、少なくとも１つの基板を形成するように、スライスの少なくとも１つの第１の平面および２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの第２の平面に沿って、単一のセクションをスライスすることであって、少なくとも１つの基板のうちの各基板が、伸長方向を有し、伸長方向に対して平行である伝播方向を有する結合ビームを出力するように構成されている、スライスすることと、を含み、２つの主外部表面のうちの１つの一部分に立方体構造を取り付けることであって、立方体構造が、２つの主外部表面に対して斜めの平面内に展開された反射性表面を有し、反射性表面が、結合ビームを、伸長方向に対して垂直であり、かつ主外部表面に対して平行である方向に偏向させるように構成されている、取り付けることも提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第１のプレートを、スライスの２つの主外部表面のうちの第１の主外部表面と位置合わせすることであって、第１のプレートが、レンズの二次元アレイを有し、レンズの二次元アレイが、各セグメントについて、第１のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、第２のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、第３のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように配置されている、位置合わせすることと、第２のプレートを、スライスの２つの主外部表面のうちの第２の主外部表面と位置合わせすることであって、第２のプレートが、レンズの二次元アレイを有し、レンズの二次元アレイが、各セグメントについて、第４のコーティングされた表面が第２のプレートのアレイの１つのレンズと関連付けられるように配置されている、位置合わせすることと、も提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第１のプレートを、スライスの２つの主外部表面のうちの第１の主外部表面と位置合わせすることであって、第１のプレートが、レンズの二次元アレイを有し、レンズの二次元アレイが、各セグメントについて、第１のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、第２のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、第３のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように配置されている、位置合わせすることも提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第２のプレートを、スライスの２つの主外部表面のうちの第２の主外部表面と位置合わせすることであって、第２のプレートが、検出器の二次元アレイを有し、検出器の二次元アレイが、各セグメントについて、第１のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第１の検出器と関連付けられ、第２のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第２の検出器と関連付けられ、第３のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第３の検出器と関連付けられるように配置されている、位置合わせすることも提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、少なくとも１つの遅延プレートを、スライスの２つの主外部表面のうちの第２の主外部表面に取り付けることと、第２のプレートを、遅延プレートと位置合わせすることであって、第２のプレートが、レンズの二次元アレイを有し、レンズの二次元アレイが、各セグメントについて、第１のコーティングされた表面が第２のプレートのアレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、第２のコーティングされた表面が第２のプレートのアレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、第３のコーティングされた表面が第２のプレートのアレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように配置されている、位置合わせすることと、も提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第３のプレートを、第２のプレートと位置合わせすることであって、第３のプレートが、検出器の二次元アレイを有し、検出器の二次元アレイが、各セグメントについて、第１のコーティングされた表面が検出器のアレイの少なくとも１つの第１の検出器と関連付けられ、第２のコーティングされた表面が検出器のアレイの少なくとも１つの第２の検出器と関連付けられ、第３のコーティングされた表面が検出器のアレイの少なくとも１つの第３の検出器と関連付けられるように配置されている、位置合わせすることも提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第１のセグメントが少なくとも１つの遅延プレートを含むように、積層体内に複数の遅延プレートを展開することも提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、プレートを、スライスの２つの主外部表面のうちの１つと位置合わせすることであって、プレートが、検出器の二次元アレイを有し、検出器の二次元アレイが、各セグメントについて、第１のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第１の検出器と関連付けられ、第２のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第２の検出器と関連付けられ、第３のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第３の検出器と関連付けられるように配置されている、位置合わせすることも提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、プレートは、プレート上の検出器を担持する導電性キャリアホイルをさらに含む。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、導電性表面をプレートに取り付けることであって、導電性表面が、複数の電気接点を含み、各接点が、検出器のそれぞれの１つに関連付けられる、取り付けることも提供される。
また、本発明の一実施形態の教示によれば、光学デバイスを製造するための方法も提供され、方法が、少なくとも１つのセグメントを有する積層体内に複数のコーティングされた表面を配置することであって、少なくとも１つのセグメントが、少なくとも１回繰り返される第１のセグメントを含み、複数のコーティングされた表面が、第１の波長範囲内の波長を有する少なくとも光を反射または透過させる少なくとも１つの第１のコーティングされた表面と、第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させ、第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させる少なくとも１つの第２のコーティングされた表面と、第３の波長範囲内の波長を有する光を反射または透過させ、第１の波長範囲または第２の波長範囲内の波長を有する光を透過または反射させる少なくとも１つの第３のコーティングされた表面と、第１の波長範囲、第２の波長範囲、もしくは第３の波長範囲内の波長を有する光を反射させる少なくとも１つの第４のコーティングされた表面と、を含み、第１のセグメントが、少なくとも１つの第１のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、少なくとも１つの第２のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、正確に１つの第３のコーティングされた表面、および少なくとも１つの第４のコーティングされた表面のうちの正確に１つを有している、配置することと、少なくとも２つの主外部表面と、２つの主外部表面の間に１つのセグメントのコーティングされた表面を有する少なくとも１つのセクションと、を有するスライスを形成するように、積層体をスライスすることと、少なくとも１つのセクションのうちの各セクションから少なくとも１つの基板を形成するように、スライスを少なくとも１回切断することであって、少なくとも１つの基板のうちの各基板が、少なくとも２つの主表面と、２つの主表面の間の単一のセグメントからのコーティングされた表面と、を有する、切断することと、を含む。
本発明の一実施形態の教示によれば、光学デバイスを製造するための方法も提供され、方法が、少なくとも１回繰り返される第１のセグメントを含む、少なくとも１つのセグメントを有する積層体内に複数のコーティングされた表面を配置することであって、複数のコーティングされた表面が、第１の偏光方向に偏光された第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させ、第２の偏光方向に偏光された第１の波長範囲内の波長を有する光を反射させる少なくとも１つの第１のコーティングされた表面と、第１の偏光方向に偏光された第２の波長範囲内の波長を有する光と、第２の偏光方向に偏光された第１の波長範囲内の波長を有する光とを透過させ、第２の偏光方向に偏光された第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させる少なくとも１つの第２のコーティングされた表面と、第１の偏光方向に偏光された第３の波長範囲内の波長を有する光と、第２の偏光方向に偏光された第１または第２の波長範囲内の波長を有する光とを透過させ、第２の偏光方向に偏光された第３の波長範囲内の波長を有する光を反射させる少なくとも１つの第３のコーティングと、を含み、第１のセグメントが、少なくとも１つの第１のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、少なくとも１つの第２のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、および少なくとも１つの第３のコーティングされた表面のうちの正確に１つを含む、配置することと、少なくとも２つの主外部表面と、２つの主外部表面の間の少なくとも１つのセグメントのうちの１つのセグメントからのコーティングされた表面を有する少なくとも１つのセクションと、を有するスライスを形成するように、積層体をスライスすることと、スライスの２つの主外部表面の１つに遅延プレートを取り付けることと、を含む。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、少なくとも１つのセクションのうちの各セクションから少なくとも１つの基板を形成するように、スライスを少なくとも１回切断することであって、少なくとも１つの基板のうちの各基板が、少なくとも２つの主表面と、２つの主表面の間の周期的形成の単一のセグメントからのコーティングされた表面と、を有する、切断することも提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第１のプレートを、遅延プレートと位置合わせすることであって、第１のプレートが、レンズの二次元アレイを有し、レンズの二次元アレイが、各セグメントについて、第１のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、第２のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、第３のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように配置されている、位置合わせすることと、第２のプレートを、スライスの２つの主外部表面のうちの他方と位置合わせすることであって、第２のプレートが、レンズの二次元アレイを有し、レンズの二次元アレイが、各セグメントについて、第１のコーティングされた表面が第２のプレートのアレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、第２のコーティングされた表面が第２のプレートのアレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、第３のコーティングされた表面が第２のプレートのアレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように配置されている、位置合わせすることと、も提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第３のプレートを、第１のプレートと位置合わせすることであって、第３のプレートが、検出器の二次元アレイを有し、検出器の二次元アレイが、各セグメントについて、第１のコーティングされた表面が検出器のアレイの少なくとも１つの第１の検出器と関連付けられ、第２のコーティングされた表面が検出器のアレイの少なくとも１つの第２の検出器と関連付けられ、第３のコーティングされた表面が検出器のアレイの少なくとも１つの第３の検出器と関連付けられるように配置されている、位置合わせすることも提供される。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、複数のコーティングされた表面が、偏光選択性である少なくとも１つの第４のコーティングされた表面をさらに含み、第１のセグメントが、正確に１つの第４のコーティングされた表面をさらに含む。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、少なくとも１つの第４のコーティングされた表面が、第１の偏光方向に偏光された光を透過させ、第２の偏光方向に偏光された光を反射させる。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、少なくとも１つの第４のコーティングされた表面が、第２の偏光方向に偏光された光を透過させ、第１の偏光方向に偏光された光を反射させる。
本発明の一実施形態の教示によれば、光学デバイスを製造するための方法も提供され、方法が、少なくとも１つのセグメントを有する積層体内に複数のコーティングされた表面を配置することであって、少なくとも１つのセグメントが、少なくとも１回繰り返される第１のセグメントを含み、複数のコーティングされた表面が、第１の波長範囲内の波長を有する少なくとも光を反射または透過させる少なくとも１つの第１のコーティングされた表面と、第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させ、第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させる少なくとも１つの第２のコーティングされた表面と、第３の波長範囲内の波長を有する光を反射または透過させ、第１の波長範囲または第２の波長範囲内の波長を有する光を透過または反射させる少なくとも１つの第３のコーティングされた表面と、を含み、第１のセグメントが、少なくとも１つの第１のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、少なくとも１つの第２のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、および少なくとも１つの第３のコーティングされた表面のうちの正確に１つを含む、配置することと、少なくとも２つの主外部表面と、２つの主外部表面の間の少なくとも１つのセグメントのうちの１つのセグメントからのコーティングされた表面を有する少なくとも１つのセクションと、を有するスライスを形成するように、積層体をスライスすることと、レンズの二次元アレイを有するプレートを、各セグメントについて、第１のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、第２のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、第３のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように、スライスの２つの主外部表面のうちの１つと位置合わせすることと、を含む。
本発明の一実施形態の教示によれば、光学デバイスを製造するための方法も提供され、方法が、複数の透明プレートを取得することと、少なくとも１つの第１のコーティングされた表面を形成するように、透明プレートと関連付けられた少なくとも１つの第１の表面に偏光選択性コーティングを適用することと、少なくとも１つの第２のコーティングされた表面を形成するように、透明プレートと関連付けられた少なくとも１つの第２の表面に第１の色分極選択性コーティングを適用することと、少なくとも１つの第３のコーティングされた表面を形成するように、透明プレートと関連付けられた少なくとも１つの第３の表面に第２の色分極選択性コーティングを適用することと、プレートを、少なくとも１つのセグメントを有する積層体内に配置することであって、少なくとも１つのセグメントが、少なくとも１回繰り返される第１のセグメントを含み、第１のセグメントが、少なくとも１つの第１のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、少なくとも１つの第２のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、および少なくとも１つの第３のコーティングされた表面のうちの正確に１つを含む、配置することと、少なくとも第１および第２の主外部表面と、主外部表面の間の少なくとも１つのセグメントのうちの１つのセグメントからのコーティングされた表面を有する少なくとも１つのセクションと、を有するスライスを形成するように、積層体をスライスすることと、第１のプレートを、第１または第２の主外部表面と位置合わせすることであって、第１のプレートが、第１の偏光方向に関連付けられ、各セグメントについて、第１のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、第２のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、第３のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように配置された第１の配向に配置されたレンズの二次元アレイを有している、位置合わせすることと、第２のプレートを、スライスの２つの主外部表面のうちの他方と位置合わせすることであって、第２のプレートが、第２の偏光方向に関連付けられ、各セグメントについて、第１のコーティングされた表面が第２のプレートのアレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、第２のコーティングされた表面が第２のプレートのアレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、第３のコーティングされた表面が第２のプレートのアレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように配置された第２の配向に配置されたレンズの二次元アレイを有し、第２の配向および第２の偏光方向が、それぞれ、第１の配向および第１の偏光方向に直交する、位置合わせすることと、を含む。
本発明の一実施形態の教示によれば、光学デバイスを製造するための方法も提供され、方法が、少なくとも１つのセグメントを有する積層体内に複数のコーティングされた表面を配置することであって、少なくとも１つのセグメントが、少なくとも１回繰り返される第１のセグメントを含み、複数のコーティングされた表面が、第１の波長範囲内の波長を有する少なくとも光を反射または透過させる少なくとも１つの第１のコーティングされた表面と、第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させ、第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させる少なくとも１つの第２のコーティングされた表面と、第３の波長範囲内の波長を有する光を反射または透過させ、第１の波長範囲または第２の波長範囲内の波長を有する光を透過または反射させる少なくとも１つの第３のコーティングされた表面と、を含み、第１のセグメントが、少なくとも１つの第１のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、少なくとも１つの第２のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、および少なくとも１つの第３のコーティングされた表面のうちの正確に１つを含む、配置することと、少なくとも２つの主外部表面と、２つの主外部表面の間の少なくとも１つのセグメントのうちの１つのセグメントからのコーティングされた表面を有する少なくとも１つのセクションと、を有するスライスを形成するように、積層体をスライスすることと、プレートを、スライスの２つの主外部表面のうちの１つと位置合わせすることであって、プレートが、検出器の二次元アレイを有し、検出器の二次元アレイが、各セグメントについて、第１のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第１の検出器と関連付けられ、第２のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第２の検出器と関連付けられ、第３のコーティングされた表面がアレイの少なくとも１つの第３の検出器と関連付けられるように配置されている、位置合わせすることと、を含む。
本発明の一実施形態の教示によれば、光学デバイスを製造するための方法も提供され、方法が、複数の透明プレートおよび少なくとも１つの遅延プレートを取得することと、少なくとも１つのセグメントを有する積層体内に複数のコーティングされた表面および少なくとも１つの遅延プレートを配置することであって、少なくとも１つのセグメントが、少なくとも１回繰り返される第１のセグメントを含み、複数のコーティングされた表面が、透明プレートと関連付けられた少なくとも１つの表面に偏光選択性コーティングを適用することによって形成された少なくとも１つの第１のコーティングされた表面と、透明プレートと関連付けられた少なくとも１つの表面に第１の色分極選択性コーティングを適用することによって形成された少なくとも１つの第２のコーティングされた表面と、透明プレートと関連付けられた少なくとも１つの表面に第２の色分極選択性コーティングを適用することによって形成された少なくとも１つの第３のコーティングされた表面と、を含み、第１のセグメントが、少なくとも１つの第１のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、少なくとも１つの第２のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、少なくとも１つの第３のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、および少なくとも１つの遅延プレートのうちの１つ以上の遅延プレートを含む、配置することと、少なくとも２つの主外部表面と、２つの主外部表面の間の少なくとも１つのセグメントのうちの１つのセグメントからのコーティングされた表面および少なくとも１つの遅延プレートを有する少なくとも１つのセクションと、を有するスライスを形成するように、積層体をスライスすることと、を含む。
本発明の一実施形態の教示によれば、光学デバイスを製造するための方法も提供され、方法が、複数の透明プレートを取得することと、透明プレートに関連付けられた複数の表面に偏光選択性コーティングを適用し、第１の偏光方向に偏光されたコーティングされた表面に入射光を透過させ、第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向に偏光されたコーティングされた表面に入射光を反射させる複数のコーティングされた表面を形成することと、コーティングされた表面が相互に平行であるように、プレートを積層体内に配置することと、少なくとも第１および第２の主外部表面および複数の隣接するセクションを含むスライスを形成するように積層体をスライスすることであって、各セクションが、第１および第２の主外部表面の間に正確に２つのコーティングされた表面を含む、スライスすることと、各セクションについて、セクションの２つのコーティングされた表面のうちの第１のコーティングされた表面が第１のアレイの遅延プレートのうちの遅延プレートのそれぞれの１つに関連付けられるように、第１のアレイの遅延プレートを第１または第２の主外部表面に取り付けることと、各セクションについて、セクションの２つのコーティングされた表面のうちの第２のコーティングされた表面が第２のアレイの遅延のうちの遅延プレートのそれぞれの１つに関連付けられるように、第２のアレイの遅延プレートを第２または第１の主外部表面に取り付けることと、各セクションについて、セクションの２つのコーティングされた表面のうちの第１のコーティングされた表面が第１のアレイのレンズのうちのレンズのそれぞれの１つに関連付けられるように、第１の配向に展開された第１のアレイのレンズを第１のアレイの遅延プレートに取り付けることと、各セクションについて、セクションの２つのコーティングされた表面のうちの第２のコーティングされた表面が第２のアレイのレンズのうちのレンズのそれぞれの１つに関連付けられるように、第１の配向に直交する第２の配向に展開された第２のアレイのレンズを第２のアレイの遅延プレートに取り付けることと、を含む。
本発明の一実施形態の教示によれば、光学デバイスを製造するための方法も提供され、方法が、一連のセグメントを含む周期的形成を採るように、複数のコーティングされた表面を積層体内に配置することであって、一連のセグメントが、第１のセグメントを含み、周期的形成が、第１のセグメントを設定された回数繰り返すことによって形成され、第１のセグメントが、第１のコーティングされた表面と、第２のコーティングされた表面と、を含み、コーティングされた表面の各々が、特定の種類の光を透過させ、他の種類の光を反射させるように構成されている、配置することと、少なくとも２つの主外部表面および複数の隣接するセクションを有するスライスを形成するように、コーティングされた表面に対して斜めの角度に積層体をスライスすることであって、各セクションが、２つの主外部表面の間の周期的形成の１つのセグメントから２つの主外部表面に対して斜めにコーティングされた表面を有する、スライスすることと、各セクションから少なくとも１つの基板を形成するように、スライスを少なくとも１回切断することであって、少なくとも１つの基板のうちの各基板が、２つの主表面の間に埋め込まれた周期的形成の単一のセグメントから少なくとも２つの主表面およびコーティングされた表面を有し、コーティングされた表面および斜めの角度を生成するために使用されるコーティングにより、少なくとも１つの基板のうちの各基板について、コーティングされた表面によって透過および反射される光が、基板を通る非誘導光として伝播する、切断することと、を含む。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第１のコーティングされた表面が、第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させ、第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させるように構成され、第２のコーティングされた表面が、第１の波長範囲内の波長を有する光および第２の波長範囲内の光を透過させ、第３の波長範囲内の波長を有する光を反射させるように構成されている。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第１のコーティングされた表面が、第１のコーティングされた表面に対して第１の偏光方向に偏光を有する光を透過させ、第１のコーティングされた表面に対して第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向に偏光を有する光を反射させるように構成され、第２のコーティングされた表面が、第２のコーティングされた表面に対して第１の偏光方向に偏光を有する光を透過させ、第２のコーティングされた表面に対して第２の偏光方向に偏光を有する光を反射させるように構成されている。
本発明の一実施形態のさらなる特徴によれば、第１および第２のコーティングされた表面の両方が、第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させ、第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させるように構成されている。
本明細書で使用される場合、「色結合（ｃｏｌｏｒ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）」および「色結合（ｃｏｌｏｒ－ｃｏｍｂｉｎｅｄ）」という用語は、「色混合」、「混合色」、「色多重化」、および「波長混合」という用語と互換的に使用され得る。
本明細書で使用される場合、「基板」という用語は、任意の光波透過体、好ましくは固体を透過する光波を指しており、「光学基板」または「光波透過基板」とも称され得る。
本明細書で別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および／または科学用語は、本発明が関連する技術分野の当業者に概して理解される意味と同じ意味を有する。本発明の実施形態の実施または試験において、本明細書に記載されるものと類似または同等の方法および材料が使用され得るが、例示的な方法および／または材料が以下に記載される。矛盾する場合、定義を含む本特許明細書が優先する。さらに、材料、方法、および例は単に例示であり、必ずしも制限することが意図されない。
本発明の一部の実施形態は、単なる例として、添付の図面を参照して本明細書に記載される。詳細に図面を具体的に参照すると、図示される詳細は、例として、かつ本発明の実施形態の例示的な考察の目的のためであることが強調される。これに関して、図面と共に行われる説明は、本発明の実施形態がどのように実施され得るかを当業者に明らかにするものである。
ここで、図面に注目すると、同様の参照番号または文字は、対応するまたは同様の構成要素を示している。
従来技術のビームコンバイナの概略側面図である。 本発明の一実施形態により構築され、動作する光学デバイスの概略側面図であり、異なる光源によって放出されるビームを結合して色結合出力ビームを生成するための３つの埋め込みリフレクタを有する基板を備えたダイクロイックビームコンバイナを有する。 図２の光学デバイスと同様であるが、２つの埋め込みリフレクタを有する光学デバイスの概略側面図である。 図２のダイクロイックビームコンバイナを製造するプロセスのステップのうちの１つによる複数の透明プレートの概略側面図である。 図２のダイクロイックビームコンバイナを製造するプロセスの別のステップによる、図４Ａの透明プレートに関連付けられた３つのリフレクタに対応するコーティングされた表面の概略側面図である。 図２のダイクロイックビームコンバイナを製造するプロセスの別のステップによる、積層体内に配置されたコーティングされた表面の概略側面図である。 図２のダイクロイックビームコンバイナを製造するプロセスの別のステップによる、積層体からスライスを生成するために積層体上に一対の平行な切断面を重ねた、図４Ｃの積層体の概略側面図である。 図２のダイクロイックビームコンバイナを製造するプロセスの別のステップによる、図４Ｄの一対の切断面に沿ってスライスすることによって生成されたスライスと、スライスからセクションを生成するための別の一対の切断面との概略等角図である。 図２のダイクロイックビームコンバイナを製造するプロセスの別のステップによる、図４Ｅの一対の切断面に沿って切断することによって生成されたセクションと、セクションから基板を生成するための別の一対の切断面との概略等角図である。 図４Ｂに示すステップの代替としての透明薄型プレートのコーティングされた表面の概略側面図である。 図２の光学デバイスと同様に、本発明の別の実施形態に従って構築され、動作する光学デバイスの概略側面図であるが、リフレクタのうちの異なる１つは、色結合出力ビームの伝播方向を変更するために、図２のリフレクタとは異なる透過特性および反射特性を有する。 図２の光学デバイスと同様に、本発明の別の実施形態に従って構築され、動作する光学デバイスの概略側面図であるが、色結合出力ビームの伝播方向を変更するために、ダイクロイックビームコンバイナの基板に埋め込まれた第４のリフレクタを有する。 図７のダイクロイックビームコンバイナを製造するプロセスのステップによる、積層体内に配置された、４つの埋め込みリフレクタに対応するコーティングされた表面の概略側面図である。 図７のダイクロイックビームコンバイナを製造するプロセスの別のステップによる、積層体からスライスを生成するために積層体上に一対の平行な切断面が重ねた、図８Ａの積層体の概略側面図である。 図７のダイクロイックビームコンバイナを製造するプロセスの別のステップによる、図８Ｂの一対の切断面に沿ってスライスすることによって生成されたスライスと、スライスからセクションを生成するための別の一対の切断面との概略等角図である。 図７のダイクロイックビームコンバイナを製造するプロセスの別のステップによる、図８Ｃの一対の切断面に沿って切断することによって生成されたセクションと、セクションから基板を生成するための別の一対の切断面との概略等角図である。 図２のダイクロイックビームコンバイナの基板の概略等角図であり、基板が切断されて色結合出力ビームの伝播方向を変更することができる斜方切断面を示す。 図２の基板の概略等角図であり、図９Ａの斜方切断面に沿って切断された結果として生じる斜方平坦面を有する。 図９Ｂの基板の概略等角図であり、それぞれの光源から基板を通る光ビームの伝播を示す。 色結合出力ビームの伝播方向を変更するために、立方体の主表面に対して斜めの平面内に展開されたリフレクタを有する立方体の隣に置かれた図２のダイクロイックビームコンバイナの基板の概略等角図である。 第１の取り付け構成に従って互いに光学的に取り付けられた、図１０Ａの基板および立方体の概略等角図である。 図１０Ｂの取り付け基板および立方体の概略等角図であり、それぞれの光源から基板および立方体を通る光ビームの伝播を示す。 第２の取り付け構成に従って互いに光学的に取り付けられた、図１０Ａの基板および立方体の概略等角図である。 図１０Ｄの取り付け基板および立方体の概略等角図であり、それぞれの光源から基板および立方体を通る光ビームの伝播を示す。 色結合出力ビームの伝播方向を変更するために、立方体の主表面に対して斜めの平面内に展開されたリフレクタを有する立方体の隣に置かれた図７のダイクロイックビームコンバイナの基板の概略等角図である。 取り付け構成に従って互いに光学的に取り付けられた、図１１Ａの基板および立方体の概略等角図である。 図１１Ｂの取り付け基板および立方体の概略等角図であり、それぞれの光源から基板および立方体を通る光ビームの伝播を示す。 図１０Ａ～図１１Ｃの立方体を製造するプロセスのステップによる、コーティングされていない透明プレートおよびコーティングされた透明プレートの配置の概略側面図である。 図１０Ａ～図１１Ｃの立方体を製造するプロセスの別のステップによる、積層体内に配置された図１２Ａのコーティングされていない透明プレートおよびコーティングされた透明プレートの概略側面図である。 図１２Ｂの積層体の概略側面図であり、第１の対の平行な切断面と、第１の対の切断面に対して垂直である追加の切断面の対とが、図１０Ａ～図１１Ｃの立方体を生成するために重ねられている。 図７の光学デバイスの概略側面図であり、コリメート光学系およびリフレクタに関連付けられたパワー光学系を含むように修正されている。 図１３の光学デバイスを製造するプロセスのステップによる、図８Ｃのスライスに取り付けられるコリメート光学系およびパワー光学系をそれぞれ有するプレートの概略等角図である。 図１４Ａに対応する概略平面図であり、スライスの主表面との位置合わせ後の、コリメート光学系を有するプレートの上方から見た図である。 図１４Ａに対応する概略平面図であり、スライスの別の主表面との位置合わせ後の、パワー光学系を有するプレートの下方から見た図である。 図１４Ａ～図１４Ｃに対応する概略等角図であり、スライスに取り付けられたプレートと、スライスを切断するための切断面とを示す。 図７の光学デバイスの概略側面図であり、本発明の一実施形態による、ダイクロイックビームコンバイナの基板に取り付けられたコリメート光学系および検出器配置を含むように修正されている。 図１５の光学デバイスを製造するプロセスのステップによる、図８Ｃのスライスに取り付けられた検出器配置のコリメート光学系および構成要素をそれぞれ有するプレートの概略等角図である。 概略平面図であり、スライスの主表面との位置合わせ後、図１６Ａの検出器配置の検出器構成要素を有するプレートのうちの１つの上方から見た図である。 図１６Ａに対応する概略側面図であり、スライスに取り付けられた検出器配置のコリメート光学系および構成要素を示す。 図７の光学デバイスの概略側面図であり、本発明の別の実施形態による、ダイクロイックビームコンバイナの基板に取り付けられたコリメート光学系および検出器配置を含むように修正されている。 本発明の一実施形態により構築され、動作する光学デバイスの概略側面図であり、４つの埋め込み偏光選択リフレクタ、２組の直交配向円筒コリメート光学系、遅延プレート、および偏光選択のうちの３つに関連付けられた検出器配置を有する基板を備えたダイクロイックビームコンバイナを有する。 図１８の光学デバイスを製造するプロセスのステップによる、４つの埋め込み偏光選択リフレクタのセグメントを有するスライスに取り付けられる、円筒コリメート光学系、検出器配置の構成要素、および遅延プレートをそれぞれ有するプレートの概略等角図である。 本発明の一実施形態による、図１８の光学デバイスと同様の、基板の側面に取り付けられた追加の反射性表面および遅延プレートを有する光学デバイスの概略側面図である。 図１９と同様の概略等角図であるが、図１７の光学デバイスと同様の光学デバイスを製造するプロセスのステップによる、異なるセットの遅延プレートを有する。 図１８および図２０の光学デバイスと同様の光学デバイスの基板を製造するプロセスのステップによる、コーティングされていない透明プレート、コーティングされた透明プレート、およびコーティングされた遅延プレートの配置の概略側面図であるが、少なくとも１つの偏光選択リフレクタ対の間に遅延プレートが展開されている。 図２２Ａに示すステップの代替としての、コーティングされていない透明プレート、コーティングされた薄型プレート、およびコーティングされた遅延プレートの配置の概略側面図である。 基板を製造するプロセスの別のステップによる、積層体内に配置された図２２Ａまたは図２２Ｂの配置の概略側面図である。 基板を製造するプロセスの別のステップによる、積層体からスライスを生成するために積層体上に一対の平行な切断面を重ねた、図２２Ｃの積層体の概略側面図である。 図２２Ｄの一対の切断面に沿ってスライスすることによって生成されたスライスと、基板を生成するための一対の直交切断面との概略等角図である。 本発明の一実施形態によって構築され、動作する光学デバイスの概略側面図であり、第１の偏光方向に沿って光学パワーを印加するための水平円筒レンズ、第２の偏光方向に沿って光学パワーを印加するための垂直円筒レンズのセット、一対の偏光回転のための遅延プレート、およびパワー監視のための検出器のセットを有する、一対の埋め込み偏光選択ビームスプリッタ構成を備えた基板を有する。 図２３に対応する概略平面図である。 光学デバイスの後方から見た、図２３に対応する概略等角図である。 光学デバイスの前方から見た、図２３に対応する概略等角図である。 図２３～図２６の光学デバイスを製造するプロセスのステップによる、コーティングされた表面の配置の概略側面図であり、透明プレートに関連付けられた光学デバイスの偏光選択ビームスプリッタ構成に対応する。 図２７Ａに示すステップの代替としての透明薄型プレートのコーティングされた表面の配置の概略側面図である。 図２３～図２６の光学デバイスを製造するプロセスのステップによる、積層体内に配置された図２７Ａのコーティングされた表面の配置の概略側面図である。 図２３～図２６の光学デバイスを製造するプロセスの別のステップによる、積層体からスライスを生成するために積層体上に一対の平行な切断面を重ねた、図２７Ｃの積層体の概略側面図である。 図２７Ｄの一対の切断面に沿ってスライスすることによって生成されたスライスと、図２３～図２６の光学デバイスの基板を生成するための２対の直交切断面との概略等角図である。 図２３～図２６の光学デバイスを製造するプロセスの別のステップによる、図２７Ｅのスライスに取り付けられる水平円筒レンズ、垂直円筒レンズのセット、遅延プレート、および検出器のセットをそれぞれ有するプレートの概略等角図である。 本発明の一実施形態による、図２のダイクロイックビームコンバイナに結合された図２３～図２６の光学デバイスを含む光学系／デバイスの概略等角図である。 本発明の一実施形態による、画像プロジェクタデバイスおよび光波透過基板に結合された色結合出力ビームを生成した、光学デバイスを含む光学システムの概略平面図である。 それぞれ、本発明の一実施形態による、光を光導波路に投影するための光学配置に結合された色結合出力ビームを生成する、光学デバイスを含む光学システムの概略正面図および側面図である。 それぞれ、本発明の一実施形態による、光を光導波路に投影するための光学配置に結合された色結合出力ビームを生成する、光学デバイスを含む光学システムの概略正面図および側面図である。
本発明は、ダイクロイックビームコンバイナを有する光学デバイス、ダイクロイックビームコンバイナと共に使用することができる光ビームを放出する光学デバイス、およびこれらの光学デバイスを製造する方法である。
本発明による光学デバイスは、基板内に埋め込まれた（コーティングされた表面によって形成された）平行リフレクタのセットを有する光透過性材料（基板）を含む。埋め込まれた平行リフレクタの各々は、特定の種類の光を透過させ、他の種類の光を反射させるように構成される。一部の実施形態では、特定のリフレクタによってどの種類の光が透過され、どの種類の光が反射されるかの区別は、リフレクタに入射される光の波長に基づいており、他の実施形態では、その区別は、リフレクタに入射される光の偏光方向に基づいており、さらに他の実施形態では、その区別は、リフレクタに入射される光の偏光方向および波長の両方に基づいている。特定の実施形態ごとに、透過した光の種類と反射した光の種類とが明らかになる。しかしながら、特定の事例では、透過型および反射型の光の描写が提供される。
本発明による光学デバイスおよび方法の原理および動作は、説明に付随する図面を参照してより良く理解され得る。
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、以下の説明に記載され、かつ／または図面および／もしくは実施例に図示された構成要素および／または方法の詳細および配置に必ずしも限定されないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施形態、または種々の方法で実施または実行することができる。最初に、本明細書全体を通して、例えば、前方、後方、上方、下方などの方向が参照される。これらの方向の参照は、本発明およびその実施形態を例示するためにのみ例示的である。さらに、任意に標識された軸を有する座標系は、図の一部と共に提供される。これらの座標系は、本開示の光学デバイスの構成要素の配向を説明するための補助として使用されることが意図される。
ここで図面を参照すると、図２は、本開示の種々の態様に従って構築され、動作する、概して１００と指定された色結合機能を有する光学デバイスを示している。概して、光学デバイス１００は、ダイクロイックビームコンバイナ１０２、（それぞれの光ビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃを生成するように構成された）光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃ、ならびにそれぞれの光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃと関連付けられたコリメート光学系１６ａ、１６ｂ、および１６ｃを含む。概して、コリメートされたビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃの各々は、対応する光線によって単純に表されるが、各コリメートされたビームは、ビーム全体にわたって平行光線のセットを含むことに留意されたい。
ダイクロイックビームコンバイナ１０２は、基板１０３を含み、基板１０３は、ダイクロイックビームコンバイナ１０２の伸長方向を画定する伸長方向（本明細書では「ｘ軸」に対応するように任意に図示される）を有する、平行面スラブとして形成される。基板１０３は、（ｘｙ平面内の）長方形断面を形成する、一対の平行な主要な外側平坦面（面）１０６、１０８を有する。基板１０３は、一対の平行な外側平坦面１０９、１１０をさらに含み、表面１１０は、ダイクロイックビームコンバイナ１０２の出力（または光波出射）表面として機能し、表面１０９、１１０間の距離は、通常、表面１０６、１０８間の距離よりも一桁大きい。相互に平行な選択的反射性表面（以下、「リフレクタ」と称する）１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃは、主表面１０６、１０８の間の基板１０３内に、伸長方向に対して斜めの角度（すなわち、平行でも垂直でもない角度）αで（および表面１０６、１０８に対して同じ斜めの角度αで同等に）埋め込まれる。
リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃは、伸長方向に沿って重複しないことが好ましい。換言すれば、表面１０６の平面におけるリフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃの投影は、重複しない。
リフレクタ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃは、それぞれの光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃに関連付けられ、特定の好ましい実装形態では、これらは、レーザ光源（例えば、レーザダイオード）、発光ダイオード（ＬＥＤ）または超発光ダイオード（ＳＬＥＤ）として実装される。図１を参照して説明したように、光源１２ａは、第１の波長範囲内の波長を有する光を放出するように構成され、光源１２ｂは、第２の波長範囲内の波長を有する光を放出するように構成され、光源１２ｃは、第３の波長範囲内の波長を有する光を放出するように構成される。光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃは、ビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃの光波入射面として機能する表面１０６に関連付けられる。
リフレクタ１０４ａは、種々の方法で実装され得る。１つの非限定的な実装形態では、リフレクタ１０４ａは、少なくとも第１の波長範囲の光を含む、光の異なる波長を反射させるように構成される反射性表面（例えば、単純なミラー）である。別の非限定的な実装形態では、リフレクタ１０４ａは、第１の波長範囲内の波長を有する光のみを反射させ、他の波長範囲内の波長を有する光を透過させるように、ダイクロイック（色選択）特性を有する色選択リフレクタとして使用される。リフレクタ１０４ｂは、第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させ、第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させるダイクロイック特性を有する色選択リフレクタである。リフレクタ１０４ｃは、第３の波長範囲内の波長を有する光を反射させ、第１の波長範囲または第２の波長範囲内の波長を有する光を透過させるダイクロイック特性を有する色選択リフレクタである。
ここで、リフレクタ１０４ａによって反射される光の種類は、第１の波長範囲内の波長を有する光である。リフレクタ１０４ｂによって透過される光の種類は、第１の波長範囲内の波長を有する光であり、リフレクタ１０４ｂによって反射される光の種類は、第２の波長範囲内の波長を有する光である。リフレクタ１０４ｃによって透過される光の種類は、第１または第２の波長範囲内の波長を有する光であり、リフレクタ１０４ｃによって反射される光の種類は、第３の波長範囲内の波長を有する光である。
特定の好ましいが非限定的な実装形態では、上述の波長範囲は、可視光色の異なる色に対応する電磁スペクトル内の波長範囲である。特に、第１の波長範囲は、第１の波長を中心とする第１の可視色（例えば、およそ６３８ナノメートル（ｎｍ）を中心とする赤色光）に対応し、第２の波長範囲は、第２の波長を中心とする第２の可視色（例えば、およそ５３２ｎｍを中心とする緑色光）に対応し、第３の波長範囲は、第３の波長を中心とする第３の可視色（例えば、およそ４５６ｎｍを中心とする青色光）に対応する。したがって、多くの事例では、「波長範囲」および「色」という用語は同義に使用され、一般性を損なうことなく、本開示の実施形態は可視有色光の文脈内で説明され、それによって光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃは異なるそれぞれの色の光を放出し、リフレクタは特定の色の光を反射／透過させて色結合を実現するように構成される。しかしながら、当業者には明らかであるはずであるように、本開示の実施形態は、可視スペクトルの外側の波長範囲、および／または２つ（またはそれ以上）の光源が同じ「色」に対応する同じ波長領域内で光を放出し、リフレクタが波長領域内の波長範囲に応じて光を透過／反射するように構成される事例に適用可能であり得る。例えば、３つの光源はすべて、電磁スペクトルの「赤色」領域内にある光を放出するように構成され得、光源１２ａは、４５０ｎｍ～４６０ｎｍの第１の範囲の波長で光を放出し、光源１２ｂは、４６０ｎｍ～４７０ｎｍの第２の範囲の波長で光を放出し、光源１２ｃは、４７０ｎｍ～４８０ｎｍの第３の範囲の波長で光を放出する。したがって、リフレクタ１０４ｂは、４５０ｎｍ～４６０ｎｍの範囲の波長で光を透過させ、４６０ｎｍ～４７０ｎｍの範囲の波長で光を反射させるように構成され得、リフレクタ１０４ｃは、４５０ｎｍ～４７０ｎｍの範囲の波長で光を透過させ、４７０ｎｍ～４８０ｎｍの範囲の波長で光を反射させるように構成され得る。この概念は、赤外線（ＩＲ）および近赤外線（ＮＩＲ）領域を含む、電磁スペクトルの非可視領域にも外挿され得る。
上記を念頭に置いて、光学デバイス１００は、図１の光学デバイス１０と概ね同じ方法で色結合出力ビーム１１２を生成する。光源１２ａは、（光線１４ａとして概略的に表される）第１の色のビームを放出し、これは、表面１０６を介して基板１０３に入射し、リフレクタ１０４ａによって反射され、リフレクタ１０４ｂによって透過され、リフレクタ１０４ｃによって透過される。光源１２ｂは、（光線１４ｂとして概略的に表される）第２の色のビームを放出し、これは、表面１０６を介して基板１０３に入射し、リフレクタ１０４ｂによって反射され（ビーム１４ａと混合し）、リフレクタ１０４ｃによって透過される。光源１２ｃは、（光線１４ｃとして概略的に表される）色のビームを放出し、これは、表面１０６を介して基板１０３に入射し、リフレクタ１０４ｃによって反射され、反射ビーム１４ｃは、ビーム１４ａおよび１４ｂと結合し、色結合出力ビーム１１２として出力面１１０を介して基板１０３から出射する。図２に示されるダイクロイックビームコンバイナ１０２の特定の構成では、ビーム１４ａ、１４ｂおよび１４ｃは、基板１０３の伸長方向に概ね垂直である共通の伝播方向（投影方向）に沿って表面１０６に向かって伝播することによって、それぞれのリフレクタ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃを照射する。出力ビーム１１２は、基板１０３を出射し、伸長方向（すなわち、投影方向に垂直）に沿って伝播する。
以下の段落では、ダイクロイックビームコンバイナ１０２を製造するためのステップを説明する。製造プロセスにおける種々のステップを示す図４Ａ～図４Ｆを参照されたい。最初に図４Ａを参照すると、製造プロセスの第１のステップが図示されており、複数の透明プレート１２０が取得される。各透明プレート１２０は、２つの平行な主表面１２２、１２４を有する。概して、すべての透明プレート１２０は、好ましくは、（「ｘ’軸」に沿って任意に図示されており、これは、ｘ軸からαで回転方向にオフセットされ、主表面１２２、１２４の長さに対応する）同一の長さ、および（紙面に対して垂直である軸に沿って測定される）同一の幅を有する。特定の実施形態では、透明プレート１２０のすべては、（本明細書では、「ｙ’軸」に沿って測定され、主表面１２２、１２４間の距離に対応するように任意に図示される）同一の厚さを有し、他の実施形態では、透明プレート１２０の大部分は、第１の厚さを有し、透明プレート１２０の残り（少数のセット）は、第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する（すなわち、少数のセット内の透明プレート１２０は、多数のセット内の透明プレート１２０よりも厚い）。
次のステップでは、コーティングは、透明プレート１２０に関連付けられた種々の表面に適用され、複数のコーティングされた表面を生成する。概して、第１のコーティングは、透明プレート１２０と関連付けられた表面の第１のセットに適用され、複数のコーティングされた表面１２６ａを形成する。第１のコーティングは、第１の色の少なくとも光に対して反射性である反射性コーティングであってもよく、第１の色の光に対してのみ反射性であるダイクロイックコーティングであってもよい。第２のコーティングは、透明プレート１２０と関連付けられた表面の第２のセットに適用され、複数のコーティングされた表面１２６ｂを形成する。第２のコーティングは、第２の色の光に対して反射性であり、第１の色の光に対して透過性であるダイクロイックコーティングであることが好ましい。第３のコーティングは、透明プレート１２０に関連付けられた表面の第３のセットに適用され、複数のコーティングされた表面１２６ｃを形成する。第３のコーティングは、第３の色の光に対して反射性であり、第１の色の光および第２の色の光に対して透過性であるダイクロイックコーティングであることが好ましい。３つのコーティングがそれぞれの表面のセットに適用され、（コーティングされた透明プレート１２０を含み得る）コーティングされた表面が配置され、同一のおよび重複していないセグメントのシーケンスからなる周期的形成が作製される。ここで、各セグメントは、正確に１つのコーティングされた表面１２６ａ、正確に１つのコーティングされた表面１２６ｂ、および正確に１つのコーティングされた表面１２６ｃを含む。コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃは、最終的に、それぞれのリフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃを形成する。セグメントは、各コーティングされた表面が１つの（かつ１つだけの）セグメントに属するという意味で、重複しない。周期的形成は、（セグメントのシーケンスの）第１のセグメントを設定された回数繰り返すことによって形成される。この設定された回数（「繰り返し係数」とも称される）は、原則として、任意の正の整数であってもよく、これは、繰り返し係数１の下限の場合を含み、単一のセグメントから構成されるセグメントのシーケンスをもたらす。本開示の実施形態は、好ましくは、２～３０（両端値を含む）の任意の位置の繰り返し係数で実装され、最も典型的には、少なくとも４の繰り返し係数、および一部の特に好ましい場合には、５～１０（両端値を含む）の範囲の繰り返し係数で実装される。
コーティングを表面に適用するステップは、種々の方法で実行され得る。図４Ｂは、（透明プレート１２０のサブセットを画定する）透明プレート１２０の他のすべてに、透明プレート１２０の各主表面１２２、１２４が（３つのコーティングから選択された）コーティングでコーティングされる、１つの非限定的な例を示している。換言すれば、コーティングは、透明プレート１２０の他のすべての主表面の両方に直接適用される。（サブセット内にない）残りの透明プレート１２０の表面１２２、１２４は、コーティングされていない。ここで、透明プレート１２０に関連付けられた表面は、実際には、透明プレート１２０の一部の主表面（１２２、１２４）である。なお、３つのコーティングが存在するため、すべてのセグメントが正確に３つのコーティングされた表面を有することを確実にするために、透明プレート１２０のうちの１つがその主表面のうちの１つにのみコーティングされる場合があり得る。これは、図４Ｂに示した場合である。この「両面」コーティング方法を使用する場合、透明プレート１２０のうちの１つの一方の表面のみをコーティングする必要なく、偶数のセグメントを達成することができる。概して、２ｋ個のセグメント（ここで、ｋは任意の正の整数である）を達成するために、６ｋ＋１個の透明プレート１２０が必要である。
図５は、複数の薄型透明プレート１２１が透明プレート１２０の間で交互に配置される、別の非限定的な例を示している。薄型透明プレート１２１は、「薄型プレート」と称され、通常、透明プレート１２０の厚さよりも１桁小さい厚さを有する。各薄型プレート１２１は、３つのコーティングから選択されるコーティングで（その主表面（図示せず）上に）コーティングされる。コーティングされた薄型プレート１２１および透明プレート１２０は、透明プレート１２０およびコーティングされた薄型プレート１２１を交互に順番に積層することによって、周期的形成を生じさせるように配置される。ここで、透明プレート１２０に関連付けられた表面は、薄型プレート１２１のコーティングされた表面である。
別の非限定的な例（図示せず）では、コーティングは、（コーティングされていない透明プレート１２０の１つを除いて）すべての透明プレート１２０の同じ側面（例えば、表面１２２または表面１２４）に適用される。ここで、図４Ｂと同様に、透明プレート１２０に関連付けられた表面は、実際には、透明プレート１２０の一部の主表面（１２２、１２４）である。特定の場合において、透明プレート１２０の各々の単一の側面をコーティングすることは、コーティングプロセス中に透明プレートに応力を与えることが見出されており、プレートに反りが生じる可能性があり、プレートの望ましくない湾曲をもたらし、色結合機能の有効性の低下をもたらすことに留意されたい。対照的に、「両面」コーティング方法（図４Ｂに図示）は、コーティングプロセス中に透明プレート上のコーティング応力を低減し、それによって反りの可能性を低減することが見出されている。
概して、プレート１２０および１２１は共に、３つの波長範囲のいずれかの波長を有する光波に対して透明である、ガラス（例えば、ＢＫ－７）などの光透過性材料から形成される透明な基板であることに留意されたい。各適用されたコーティングは、それ自体が複数の層のコーティングを含み得ることにさらに留意されたい。かかる（ダイクロイック）コーティングを提供するための一般的なアプローチは、基板（透明プレート１２０または薄型プレート１２１など）上に異なる屈折率を有する光学コーティングの交互の層を構築して、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの所望の反射特性および透過特性を達成することである。
コーティングが関連する表面に適用されて、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃが形成された後、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃが（コーティングされた透明プレート１２０または透明プレート１２０をコーティングされた薄型プレート１２１と適切に積層させることによって）配置され、少なくとも１つのセグメント、より好ましくは複数の同一のセグメントを有するセグメントのシーケンスからなる周期的形成が形成される。図４Ｃは、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの所望の配置を示しており、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃのすべてが互いに対して平行であり、各セグメントが正確に１つのコーティングされた表面１２６ａ、正確に１つのコーティングされた表面１２６ｂ、および正確に１つのコーティングされた表面１２６ｃから構成されるように、透明プレート１２０（またはコーティングされた薄型プレート１２１を有する透明プレート１２０）が積層体１３０内に配置されている。図面には図示されていないが、積層体は千鳥状積層体であってもよい。
積層体１３０のコーティングされた表面は、周期的形成を採り、周期的形成の各セグメントは同一であり、同じ順序の同じ数のコーティングを含む。色結合を達成するために、セグメント内のコーティングの順序は、ダイクロイックビームコンバイナのリフレクタの必要な順序に対応する必要がある。図４Ｃにおいて、破線の長方形は、一連のセグメントにおける第１のセグメント１２９を示している。第１のセグメント１２９は、合計３つのコーティングされた表面（１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃ）を含んでおり、これは、３回繰り返されて、３つのセグメントのシーケンスを形成する。各セグメントは、積層体１３０の底部から始まって、正確に１つのコーティングされた表面１２６ｃ、正確に１つのコーティングされた表面１２６ｂ、および正確に１つのコーティングされた表面１２６ａから構成される。第１のセグメント１２９に対するコーティングされた表面に対応する透明プレート１２０の表面は、図４Ａにおいて下から２番目の透明プレート１２０の表面１２４がコーティングされてコーティングされた表面１２６ｃを形成し、図４Ａにおいて下から２番目の透明プレート１２０の表面１２２がコーティングされてコーティングされた表面１２６ｂを形成し、図４Ａにおいて下から４番目の透明プレート１２０の表面１２４がコーティングされてコーティングされた表面１２６ａを形成するというように、それぞれ異なる表面である。図４Ｃにおいて、２つの追加のセグメントが示され、合計９つのコーティングされた表面（３つのコーティングされた表面１２６ａ、３つのコーティングされた表面１２６ｂ、および３つのコーティングされた表面１２６ｃ）となり、これらは、積層体１３０の底部から始まり、以下の順序、すなわち、［コーティングされた表面１２６ｃ、コーティングされた表面１２６ｂ、コーティングされた表面１２６ａ］、［コーティングされた表面１２６ｃ、コーティングされた表面１２６ｂ、コーティングされた表面１２６ａ］、［コーティングされた表面１２６ｃ、コーティングされた表面１２６ｂ、およびコーティングされた表面１２６ａ］（角括弧でセグメントを示す）の順序を有する。
積層体１３０のプレートは、例えば、積層体１３０の隣接する表面間に光学セメントを適用することによって、一緒に取り付けられる（すなわち、接着される）。リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃの間の高い平行度を得ることは、リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃを組み合わせることによって効率的なビームを達成するために重要であることに留意されたい。この高い平行度は、積層体１３０のプレートの取り付けの前に、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの間の対応する高い平行度を確保することによって得ることができる。コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの間の平行度は、種々の計測技術を使用することによって取得することができる。
次のステップでは、図４Ｄに示すように、積層体１３０は、１２８と指定された一対の平行な平面に沿ってスライス（切断）され、スライス１３２（または「ピース」）が生成される。図４Ｄは、単一のスライス１３２（または「ピース」）を生成するための単一の対の平行な平面１２８のみを示しているが、単一の対の平面１２８は、積層体１３０から複数のかかるスライス１３２を生成するために使用され得る複数の対の平行な平面であり得るものの代表的なサンプルである。平面１２８は、平面１２８が平面コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃのすべてと共通の斜め角度β（β＝１８０－α）で交差するように、積層体１３０の透明プレート１２０のすべての主表面に対して斜方である。
なお、多くの事例では、ダイクロイックコーティングによって提供される反射率および透過率は、入射光の波長と入射光の入射角（ＡＯＩ）との両方の関数である。例えば、コーティングされた表面１２６ｂを形成するダイクロイックコーティングは、第２の色の光のピーク反射率および第１の色の光のピーク透過率を、ＡＯＩの第１の特定の範囲において示し得る。同様に、コーティングされた表面１２６ｃを形成するダイクロイックコーティングは、第３の色の光のピーク反射率ならびに第１および第２の色の光のピーク透過率を、ＡＯＩの第２の特定の範囲において示し得る。したがって、一般的な斜めの角度が、これらの２つの入射角度の範囲内にある入射角度に対応するように、積層体１３０をスライスすることが望ましい。ビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃは、基板１０３に入射する前にコリメートされるため、ビームは、表面１０６にほぼ垂直に、したがって、（リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃに対する法線に対して測定される）αのＡＯＩで基板１０３に入射する。したがって、切断角度βおよびＡＯＩは補足的な角度であるため、ＡＯＩが、ダイクロイックコーティングが所望のピーク反射率および透過率を提供する範囲内に収まるように、切断角度βを選択することができる。
図４Ｄに戻ると、スライス１３２の端部は、スライス１３２が概して長方形のスラブを形成するように、平面１２８に対して９０度で切断することができる。積層体１３０は、積層体１３０の前面平坦面１２７（主表面１２２、１２４に直交する）に対して不偏角度（すなわち、直交）で平面１２８に沿ってスライスされることに留意されたい。隣接する平面１２８の間の間隔は、リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃの長さ（およびリフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃの活性エリアのサイズ）を決定し、それによって、間隔および長さは同じであることにさらに留意されたい。
図４Ｅは、主外部表面１０６、１０８の間に埋め込まれた周期的にコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃ（複数のセグメントに対応）を有するスライス１３２を示している。コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃは、積層体１３０の斜方切断により、主表面１０６、１０８に対して斜めである。（最終的なダイクロイックビームコンバイナ１０２製品の光波入射面として機能する）主表面１０６は、光学品質を向上させるために研磨されることが好ましい。透明プレート１２０は、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃが互いに重複しないように（すなわち、表面１０６の平面内のコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの投影が重複しないように）十分に厚いことが好ましい。
任意選択的に、遅延プレート、好ましくは半波長板を表面１０６に取り付けて、リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃに入射する光の偏光回転を実現し得る。かかる構成では、それぞれの光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃによって放出されるビーム１４ａ、１４ｂおよび１４ｃは、リフレクタ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃの反射性表面に対して第１の偏光方向（例えば、ｐ偏光）に偏光される。偏光ビームは、基板１０３に入射する前に（表面１０６を通って）遅延プレートを通過し、第２の偏光方向（第１の偏光方向と直交する、例えば、ｓ偏光）に偏光を回転させる。かかる実施形態では、光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃは、それ自体が偏光源であってもよく、または非偏光源と線形偏光子との組み合わせであってもよい。
次のステップでは、図４Ｅに示すように、スライス１３２は、１３４と指定された少なくとも１つの平面（好ましくは、平行な平面のセット）に沿って切断（スライス）され、スライス１３２は、複数の隣接するセクション１４０に分離される。平面１３４は、主平面１０６、１０８に直交し、セクション１４０の形成中に表面１２７から形成された前面平坦面と直交する。図４Ｅの任意にラベル付けされた座標系では、平面１３４はｙｚ平面上にあり、ｙ軸およびｚ軸に沿ってそれぞれ延在する１３５ａ、１３５ｂと称される直交する一対の線によって画定される。各セクション１４０は、周期的形成の正確に１つのセグメントに対応するコーティングされた表面を含む。換言すれば、各セクション１４０（「サブスライス」とも称される）は、正確に１つのコーティングされた表面１２６ａ、正確に１つのコーティングされた表面１２６ｂ、および正確に１つのコーティングされた表面１２６ｃを有する。明確であるはずであるように、コーティングされた表面の順序は、セクションごとに変化しない（すなわち、コーティングされた表面の順序は、各セクションにおいて同じである）。切断は、スライス１３２を正確に１つのセグメントを含むセクションに効果的に分離するように、隣接するセグメント間の領域内で行われる。２つの隣接するセグメントからのコーティングされた表面に関連付けられた透明プレート１２０は、隣接するセグメントのコーティングされた表面の間により大きな間隔を提供するように（例えば、図４Ｃ～図４Ｅにおいて、コーティングされた表面１２６ａと１２６ｃとの間により大きな間隔を提供するように）、他の透明プレート１２０よりもわずかに大きい厚さを有し得ることに留意されたい。
平面１３４に沿った切断もまた、好ましくは、不偏で行われる。平面１３４に沿った切断は、各セクション１４０上に（主表面１０６、１０８に対して垂直である）長方形表面１１０を形成する。最終的なダイクロイックビームコンバイナ１０２の出力面である表面１１０は、好ましくは、光学品質を向上させるために研磨される。
積層体１３０が単一のセグメントのみを含む状況では、スライス１３２は必然的に単一のセクション１４０のみを含み、したがって、平面１３４に沿った切断は必要とされないことに留意されたい。
次のステップでは、各セクション１４０は、１３６と指定された少なくとも１つの平面（好ましくは平行な平面のセット）に沿ってスライス（切断）され、セクション１４０は、複数の基板１０３に分離される。平面１３６は、主表面１０６、１０８に直交し、かつ平面１３４に直交する。図４Ｆの任意にラベル付けされた座標系では、平面１３６は、ｘｙ平面内にあり、ｘ軸およびｙ軸に沿ってそれぞれ延在する１３７ａ、１７５ｂと称される直交する対の線によって画定される。各基板１０３は、主表面１０６、１０８および基板１０３の伸長方向に対して斜めの角度で基板内に埋め込まれた（それぞれのコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂおよび１２６ｃから形成された）単一のリフレクタ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃのセットを含む。
透明プレート１２０の厚さは、ダイクロイックビームコンバイナ１０２の隣接するリフレクタ間の間隔がおよそ１ミリメートル（ｍｍ）のオーダーであり、基板１０３の全長が２～６ｍｍの範囲になるように選択されることに留意されたい。また、リフレクタ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃは、均等な間隔（すなわち、リフレクタ１０４ａと１０４ｂとの間の間隔は、リフレクタ１０４ｂと１０４ｃとの間の間隔と同じ（またはほぼ同じ）である）であることが好ましい。
図４Ａ～図４Ｆを参照して説明されるように、ダイクロイックビームコンバイナの製造方法は、ビームコンバイナの大量生産が所望される状況に特に好適であり、単一の積層体１３０から数１０～数１００の任意の場所でのダイクロイックビームコンバイナの生成を可能にする。例えば、積層体１３０は、（平面１２８に沿って切断することにより）積層体１３２からおよそ１０個のスライス１３２を生成することができ、各スライス１３２の周期的形成が、（平面１３４に沿って切断することによって）各スライス１３２から（それぞれが単一のセグメントを有する）４個のセクション１４０を生成するためにおよそ４個のセグメントを含むように、かつ各セクション１４０が（平面１３６に沿って）さらに切断されておよそ７個のビームコンバイナを形成することができるように、寸法決めおよびサイズ決めすることができる。したがって、この例では、積層体１３２は、１０＊４＊７＝２８０個のダイクロイックビームコンバイナを作製することができる。しかしながら、明らかであるはずであるように、積層体の寸法、特に（紙面に対して垂直である軸に沿って測定される）透明プレートの幅を増大させ、平面１３６に沿ってさらなる切断を可能にして、単一のセクション１４０から最大２０個のダイクロイックビームコンバイナを生成する（結果として、単一の積層体が１０＊４＊２０＝８００個のダイクロイックビームコンバイナを生成する）ことができる。
本開示のすべての光学デバイスについて、基板に入射し、基板内に埋め込みリフレクタによって反射／透過される光ビーム（例えば、ビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃ）は、非誘導光ビームとして基板内に伝播することに留意されたい。本開示の文脈内で使用される場合、「非誘導」という用語は、概して、誘導されていない光を指す。非誘導光は、光透過性材料内に捕捉されることなく、すなわち、光透過性材料の外部主表面の間の（全）内部反射によって捕捉されることなく、より好ましくは、光透過性材料の外部主表面からの任意の反射を受けることなく、光透過性材料（例えば、基板）を横断する。光ビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃが基板を通過する非誘導伝播は、（最終的にはリフレクタを形成する）コーティングされた表面および（リフレクタが展開される斜めの角度αを決定する）コーティングされた表面に対する切断面１２８の斜めの角度βを形成するために使用されるコーティング設計によって実現される。
図２に示すダイクロイックビームコンバイナ１０２は、表面１０６を介して基板１０３に入射するように、共通の投影方向に沿ってそれぞれのビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃを放出する３つの光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃを利用するものであるが、光源１２ａからのビーム１４ａがビーム１４ｂ、および１４ｃとは異なる投影方向を有し、表面１０６の代わりに表面１０９を介して基板１０３に入射する他の構成が可能である。かかる設計では、光源１２ａおよびコリメート光学系１６ａは、表面１０９に関連付けられ、第１のコーティングは、少なくとも第１の色の光に対して透過性であるように設計される（好ましくは、第１の色の光に対して透過性であり、他の色の光に対して反射性であるダイクロイックコーティングとして設計される）。かかる構成に従ってダイクロイックビームコンバイナを製造するために、（図４Ｅに示すように、平面１３４に沿って切断した後に作製される）表面１０９は、好ましくは、平面１３６に沿ってスライスする前に（表面１１０と共に）研磨される。
代替的に、ビーム結合機能は、リフレクタ１０４ａを使用せずに実現され得る。かかる構成は、図３に示されており、光源１２ａおよびコリメート光学系１６ａは、（ここでは光波入射面である）表面１０９に関連付けられている。図３のダイクロイックビームコンバイナは、ダイクロイックビームコンバイナ１０２と同様に製造され得、主な違いは、周期的形成の正確に１つのフルサイクルを含むセグメントが、正確に１つのコーティングされた表面１２６ｂおよび正確に１つのコーティングされた表面１２６ｃに限定されることである。また、光波入射面１０９の光学品質を向上させるために、セクション１４０のレベルで表面１０９を研磨する。この研磨ステップは、表面積が小さいため、表面１０６、１０８を研磨することに比較してより困難であり得るが、図３のダイクロイックビームコンバイナは、ダイクロイックビームコンバイナ１０２に勝る利点を提供し得、特に伸長方向に沿った長さの減少を提供し得、その結果、光学デバイスのフォームファクタが減少する。
再び図２を参照すると、それぞれの光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃによるリフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃの照明に応答して生成された出力ビーム１１２は、基板１０３の伸長方向に対して平行であり、コリメートされたビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃの投影方向に対して垂直である伝播方向に伝播する。特定の場合において、例えば、ＨＭＤまたはＮＥＤの一部としてである、光学基板を介して視認される画像を投影するために、ダイクロイックビームコンバイナを使用して空間光変調器（例えば、ＬＣｏＳ）を照射する際、出力ビームの伝播方向のための異なるオプションを提供することが有利であり得る。
出力ビームの異なる伝播方向を提供する１つの構成オプションを図６に示しており、これは、リフレクタ１０４ｃが第３の色の光を透過させ、第１の色の光および第２の色の光を反射させるように、リフレクタ１０４ｃを生成するために使用されるコーティング設計を修正することに依存している。かかる構成では、リフレクタ１０４ｂによってそれぞれ透過および反射されるビーム１４ａおよび１４ｂは、ビーム１４ａ、１４ｂを反射させ、ビーム１４ｃを透過させるリフレクタ１０４ｃに衝突し、色結合ビーム１１２が生成される。ビーム１１２は、表面１０８を通って基板１０３を出射し、投影方向に沿って、かつ伸長方向に垂直に伝播する。かかる構成では、スライス１３２の（光波出射面としての役割を果たす）主表面１０８は、光学品質を向上させるために研磨される。最も好ましくは、表面１０６、１０８は、「両面研磨」と称される技術を使用して、スライスレベル１３２で同時に研磨される。また、表面１１０は光波出射面として機能しないため、表面１１０は研磨を必要としない。通常、主表面１０６、１０８を両面研磨することは、表面１０６、１０８の表面積がより大きいために、側面１１０（および側面１０９）を研磨することよりも単純な研磨手順である。したがって、リフレクタ１０４ｃが第３の色の光を透過させて第１の色の光と第２の色の光とを反射させる構成は、リフレクタ１０４ｃが第３の色の光を反射させて第１の色の光と第２の色の光とを透過させる構成に比べて、製造プロセスにおいて利点をもたらし得る。
出力ビームの異なる伝播方向を提供する他の構成オプションは、基板１０３内に埋め込まれ、かつ／または基板１０３から別個の光学構造に埋め込まれた追加のリフレクタを使用することに依存している。以下の段落では、種々の構成オプションによる光学デバイスについて説明する。
図２を引き続き参照しながら、同様にラベル付けされた同等の要素を備えた、図２の光学デバイス１００とほぼ同様の光学デバイス１００Ａを示す図７も参照されたい。光学デバイス１００Ａは、基板１０３Ａを含むダイクロイックビームコンバイナ１０２Ａを含む。基板１０３Ａは、リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃに対して平行である反射性表面を含み、さらに、リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃに対して平行であり、リフレクタ１０４ｃの後に位置付けられ、出力ビームの方向を変更するように機能する第４の反射性表面（リフレクタ）１０４ｄを含む。ここで、リフレクタ１０４ｃからの色結合ビームは、リフレクタ１０４ｄに衝突し、リフレクタ１０４ｄは、投影方向に沿って伝播し、主表面１０８を介して基板１０３を出射するように、ビーム１１２を伸長方向に対して垂直に再配向させる。
ダイクロイックビームコンバイナ１０２Ａを製造するためのプロセスは、ダイクロイックビームコンバイナ１０２を製造するためのプロセスとほぼ同様であるが、第４のリフレクタ１０４ｄを生成するための追加のステップを有している。３つのコーティングが、複数のコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃを形成するために適用されることに加えて、第４のコーティングが、透明プレート１２０と関連付けられた第４のセットの表面に適用され、複数のコーティングされた表面１２６ｄを形成する。第４のコーティングは、３色すべての光に対して反射性であり、３色のいずれかの光がコーティングされた表面１２６ｄのいずれか１つに衝突すると、光がコーティングされた表面１２６ｄによって反射される。
コーティングは、例えば、図４Ｂおよび図５を参照して、上述したのと同様の方法でコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、および１２６ｄを形成するように表面に適用することができる。コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、および１２６ｄは、図８Ａに示されるように、積層体１３０Ａ内に配置される。積層体１３０Ａのプレートは、例えば、積層体１３０Ａの隣接する表面間に光学セメントを適用することによって、一緒に取り付けられる（すなわち、接着される）。
図４Ｃと同様に、各セグメントは、周期的形成の正確に１つの完全なサイクルを含む。しかしながら、図８Ａにおいて、全サイクルは、全サイクルが正確に１つのコーティングされた表面１２６ａ、正確に１つのコーティングされた表面１２６ｂ、正確に１つのコーティングされた表面１２６ｃ、および正確に１つのコーティングされた表面１２６ｄから構成されるように、コーティングされた表面１２６ｄをさらに含む。コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、および１２６ｄは、最終的に、それぞれのリフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、および１０４ｄを形成する。第４のコーティングと関連付けられた透明プレート１２０は、隣接するコーティングされた表面１２６ｃと１２６ｄとの間のより大きな間隔に影響を与えるように、他の透明プレートと比較して厚さが増加し得ることに留意されたい。
積層体１３０Ａのプレートが接着された後、図８Ｂに示すように、積層体１３０Ａは、１２８と指定された２つの平行な平面に沿ってスライス（切断）され、スライス１３２Ａが生成される。図８Ｃに示すスライス１３２Ａは、主表面１０６、１０８の間に埋め込まれた周期的にコーティングされた（複数のセグメントに対応する）表面１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃおよび１２６ｄを有する。（最終的なダイクロイックビームコンバイナ１０２Ａ製品の光波入射面として機能する）主表面１０６は、光学品質を向上させるために研磨されることが好ましい。さらに、（最終的なダイクロイックビームコンバイナ１０２Ａ製品の光波出射面として機能する）主表面１０８は、光学品質を向上させるために研磨されることが好ましい。最も好ましくは、表面１０６、１０８を研磨するために、両面研磨がスライス１３２Ａに適用される。任意選択的に、遅延プレート、好ましくは半波長板を表面１０６に取り付けて、リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃに入射する光の偏光回転を実現し得る。かかる構成では、それぞれの光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃによって放出されるビーム１４ａ、１４ｂおよび１４ｃは、第１の偏光方向（例えば、ｐ偏光）に偏光される。偏光ビームは、基板１０３Ａに入射する前に（表面１０６を通って）遅延プレートを通過し、第２の偏光方向（第１の偏光方向と直交する、例えば、ｓ偏光）に偏光を回転させる。かかる実施形態では、光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃは、それ自体が偏光源であってもよく、または非偏光源と直線偏光子との組み合わせであってもよい。
次のステップでは、図８Ｃに示すように、スライス１３２Ａは、少なくとも１つの平面１３４に沿って切断（スライス）され、スライス１３２Ａは複数のセクション１４０Ａに分離され、各セクション１４０Ａは、周期的形成の正確に１つのセグメントに対応するコーティングされた表面を含む。次のステップでは、図８Ｄに示されるように、各セクション１４０Ａは、少なくとも１つの平面１３６に沿ってスライス（切断）され、セクション１４０Ａは複数の基板１０３Ａに分離される。各基板１０３Ａは、主表面１０６、１０８および基板１０３Ａの伸長方向に対して斜めの角度で基板内に埋め込まれた（それぞれのコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃおよび１２６ｄから形成された）リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃおよび１０４ｄの単一のセットを含む。
出力ビームの伝播方向の追加のオプションを提供するために、ダイクロイックビームコンバイナの製造プロセスにおける追加のステップを提供することができる。例えば、ダイクロイックビームコンバイナ１０２は、製造中に修正されて、外側平坦面１１０を除去するために各基板１０３に斜方切断を提供することができる。第３のコーティングされた表面１２６ｃと関連付けられた透明プレート１２０は、第３のコーティングされた表面１２６ｃと外側平坦面１１０との間に追加の空間を提供するために、残りの透明プレートよりも厚くてもよい。
図９Ａは、図２に示したものと同様のダイクロイックビームコンバイナの基板の等角図であるが、リフレクタ１０４ｃと平面状の面１１０との間に追加の間隔を有する。斜方切断は、外側平坦面１０９、１１０に対して斜めであり、好ましくは外側平坦面１０９、１１０に対して４５度の角度である平面１４２に沿って行われる。
図９Ｂは、平面１４２に沿った切断の結果を示しており、平面１４２に沿った切断の結果として、外側平坦面１０９に対して斜めの平面状の表面１４４が形成される。基板１０３の出力（光波出射）表面１４４である表面１４４は、３色すべての光に対して反射するように研磨され、反射性コーティングでコーティングされている。図９Ｃは、図９Ｂのダイクロイックビームコンバイナを通る光の横断を示している。入射したコリメートビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃは、リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃの透過特性および反射特性に従って、リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃによって反射／透過される。リフレクタ１０４ｃからの色結合ビームは、表面１４４に衝突し、表面１４４は、平坦な外部主表面１１１を介して基板１０３を出射するように、伸長方向に対して垂直であるビーム１１２を再配向させる。表面１１１は、表面１０８および１０９に直交する。このように、表面１４４は、コリメートされたビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃの伸長方向および投影方向の両方に垂直な方向に伝播するように、「平面外（ｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ）」伝播のために出力ビームを再配向させる。
平面１４２に沿った切断および表面１４４の研磨は、特定の技術的課題を提示し得る。これらのステップを回避するために、図１０Ａ～図１１Ｃを参照して、出力ビームの「平面外」伝播を達成するための代替的な方法が提示される。これらの方法は、単一のダイクロイックビームコンバイナを形成するために、追加の光学構造をダイクロイックビームコンバイナ基板に取り付けることに依存している。
最初に図１０Ａを参照すると、図２の基板１０３ならびに立方体１５０の平行な表面１５４、１５６、１５８、および１６０のセットに対して、斜めの平面に反射性表面（リフレクタ）１５２を有する立方体１５０の等角図が示されている（例えば、この平面は、表面１５４に対してγの斜めの角度であり得る）。リフレクタ１５２は、３色すべての光に対して反射性である。平面外伝播を実現するために、立方体１５０は、基板１０３の主表面の１つで基板１０３に取り付けられる。図１０Ｂは、リフレクタ１５２が表面１１０に対して斜めの平面となるような、表面１１０および１６０における基板１０３への立方体１５０の取り付けを示している。この取り付けは、機械的取り付けであり得るが、好ましくは、立方体１５０および基板１０３が単一のダイクロイックビームコンバイナ構造１６２を形成するように、表面１１０および１６０を互いに光学的にセメント固定することによって作製される。好ましくは、立方体１５０と基板１０３との間の界面での不要な反射および／または屈折を最小限に抑えるために、立方体１５０および基板１０３は、同じ屈折率を有する材料から製造されることが好ましい。表面１１０と１６０との間の界面領域は、立方体１５０と基板１０３との間の研磨の必要性を低減するために、屈折率整合材料で充填され得る。
図１０Ｃは、ダイクロイックビームコンバイナ１６２を通る光の横断を示している。基板１０３を通る伝播は、図９Ｃを参照して説明したビーム伝播と同様であり、ここでは繰り返さない。色結合ビームは、表面１１０を介して基板１０３を出射し、表面１６０を介して立方体１５０に入射し、リフレクタ１５２に衝突し、リフレクタ１５２は、表面１５６を通して立方体１５０からのビームを反射させる。
図１０Ｄは、基板１０３に対する立方体１５０の代替的な取り付け場所を示している。ここで、立方体１５０と基板１０３との間の取り付け（セメント固定）は、単一のダイクロイックビームコンバイナ１６２を形成するために、表面１０８と１６０との間で行われる。この取り付けは、リフレクタ１５２が主表面１０６、１０８に対して斜めの平面となり、表面１５４および１１０が位置合わせされ、共平面になるように行われる。この構成において、リフレクタ１０４ｃは、図６を参照して説明した設計に従って、第３の色の光を透過させる。すなわち、リフレクタ１０４ｃは、第１の色の光および第２の色の光を反射させるコーティングで設計される。
図１０Ｄのダイクロイックビームコンバイナを通る光の横断を図１０Ｅに示している。図示されるように、ビーム１４ａおよび１４ｂは、リフレクタ１０４ｃによって反射され、ビーム１４ｃは、リフレクタ１０４ｃによって透過される。リフレクタ１０４ｃから、色結合ビームは、表面１０８を介して基板１０３を出射し、表面１６０を介して立方体１５０に入射し、リフレクタ１５２に衝突し、リフレクタ１５２は、表面１５６を通して立方体１５０からのビームを反射させる。
立方体１５０に取り付けられたダイクロイックビームコンバイナ基板の別の構成が、図１１Ａ～図１１Ｃを参照して示されており、立方体１５０が図７の基板１０３Ａに取り付けられている。最初に図１１Ａを参照すると、これは、基板１０３Ａ内に埋め込まれた立方体１５０、基板１０３Ａ、およびリフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、および１０４ｄの等角図を示している。図１１Ｂは、基板１０３Ａに取り付けられた立方体１５０を示している。立方体１５０と基板１０３Ａとの間の取り付けは、図１１Ｄを参照して説明したものと同様であり、ここで、取り付けは、単一のダイクロイックビームコンバイナ１６２Ａを形成するために、表面１０８と１６０との間で行われる。この取り付けは、リフレクタ１５２が主表面１０６、１０８に対して斜めの平面となり、表面１５４および１１０が位置合わせされ、共平面になるように行われる。ここでも、立方体１５０と基板１０３Ａとの間の界面での不要な反射および／または屈折を最小限に抑えるために、立方体１５０および基板１０３Ａは、同じ屈折率を有する材料から製造されることが好ましい。表面１０８と１６０との間の界面領域は、立方体１５０と基板１０３Ａとの間の研磨の必要性を低減するために、屈折率整合材料で充填され得る。
ダイクロイックビームコンバイナ１６２Ａを通る光の横断を図１１Ｃに示している。基板１０３Ａを通る光の横断は、図７を参照して説明したものと同様であり、ここでは繰り返さない。色結合ビームは、リフレクタ１０４ｄによって反射され、表面１０８を介して基板１０３Ａから出射した後、表面１６０を介して立方体１５０に入射し、リフレクタ１５２に衝突し、リフレクタ１５２は、表面１５６を通して立方体１５０からのビームを反射させる。
埋め込みリフレクタ１５２を有する立方体１５０は、ダイクロイックビームコンバイナ１０２および１０２Ａを製造するプロセスと同様のプロセスを使用して製造することができる。例えば、図１２Ａに示すように、（図４Ａを参照して説明したものと同様の寸法を有する）複数の透明プレート１２０を得ることができ、他のすべてのプレートの両側面（主表面）を（コーティングされた表面１２６ｄを生成するために使用される反射性コーティングと同様の）反射性コーティングでコーティングして、複数のコーティングされた表面１６４を生成することができる。次いで、コーティングされた表面１６４は、積層体１６６（図１２Ｂ）内に配置することができる。代替的に、図５を参照して説明されたように、複数の薄型プレートを反射性コーティングでコーティングし、透明プレートの間で交互に配置することができる。代替的に、すべての透明プレートの上側面（主表面）を反射性コーティングでコーティングすることができる。
図１２Ｃを参照すると、次いで、積層体１６６は、リフレクタ１５２を形成するコーティングされた表面が、立方体１５０の主表面１５４、１５６、１５８、および１６０に対して４５度の角度になるように、斜めの角度、好ましくは１３５度の角度で、２つの平行な平面１６８に沿って切断される（すなわち、γは、４５度である）。セクション１５１を形成するために、平面１６６に対して垂直である一対の平面１７０に沿った一連の切断が行われ、これは、平面１６８、１７０に直交する平面に沿ってさらに切断されて、立方体１５０を形成し得る。立方体１５０の幾何学的パラメータは、切断角度および一対の平面間の間隔を変化させることによって調節され得る。
特定の好ましい実施形態において、立方体１５０は、立方形として形成される（すなわち、立方体１５０の６つの主表面は正方形である）。かかる実施形態では、平面１６８間の間隔（および一対の平面１７０内の平面間の間隔）は、正方形の断面を有するセクション１５１を形成するように、好ましくは透明プレート１２０の厚さに等しい。かかる実施形態では、透明プレートの幅は、セクション１５１が（立方形として）立方体１５０を形成するように、透明プレートの厚さと同じであってもよい。代替的に、透明プレートの幅は、各セクション１５１を切断して、（立方形として）整数の立方体１５０を形成することができるように、透明プレートの厚さの整数倍であり得る。次いで、各立方体１５０の外部表面は、必要に応じて研磨され得る。
これまで説明したダイクロイックビームコンバイナは、外部表面１０６、１０８に対して斜めの角度で外部表面１０６、１０８の間の基板内に埋め込まれた２つの主外部表面１０６、１０８、およびリフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃ（および任意選択的に１０４ｄ）のセットを有する、概して長方形のスラブ型基板に関するものである。結合出力ビームの品質を向上させるために、入力ビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃは、基板に入射する前に、基板から分離されたコリメート光学系１６ａ、１６ｂ、および１６ｃによってコリメートされる。よりコンパクトなビームコンバイナデバイスを提供するために、ビームコンバイナデバイスの一部として組み込まれたコリメート光学系を含むことが特に有利であり得る。
ここで図１３を参照すると、図７の光学デバイス１００Ａとほぼ同様にラベル付けされた等価の要素を有する光学デバイス１００Ｂが示されている。光学デバイス１００Ｂは、光学系が埋め込まれたダイクロイックビームコンバイナ１０２Ｂを含む。光学系は、それぞれの光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃ、ならびにそれぞれのリフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃに関連付けられたコリメート光学系１８０ａ、１８０ｂ、および１８０ｃ（例えば、レンズまたはレンズのセット）を含む。光学系は、出力ビーム１１２に光学パワーを印加するためのリフレクタ１０４ｄに関連付けられたパワー光学系１８２（例えば、レンズ）をさらに含む。
光学系は、基板１０３Ｂの主表面１０６、１０８に光学的に取り付けられる。好ましくは、光学系の主表面１０６、１０８への取り付けは、平面１３４（図８Ｃ）に沿って切断を行う前のスライスレベルでの製造プロセス中に実行される。
図８Ｃを参照すると、光学系をスライス１３２Ｂの主表面１０６、１０８に取り付ける第１のステップを示す図１４Ａも参照されたい。スライス１３２Ｂの主表面１０８とほぼ同じサイズおよび寸法の透明プレート１８６は、複数の行および列を有する二次元アレイまたはグリッドに配置されたレンズ１８２からなるマイクロレンズアレイ１８７を担持する。プレート１８６は、それぞれのコーティングされた表面１２６ｄがアレイ１８７のそれぞれの列の１つ以上のレンズ１８２に関連付けられるように、主表面１０８と位置合わせされる。図１４Ｂは、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃおよび１２６ｄが仮想線で示されているプレート１８６の上から見た、レンズ１８２が主表面１０８と位置合わせされて接触しているプレート１８６の平面図を示している。通常、アレイ内の列の数は、スライス１３２Ｂ内のコーティングされた表面１２６ｄの数と１対１で対応する。図１４Ｂに示す例では、３つのコーティングされた表面１２６ｄに対応する３つの列が存在する。さらに、行の数（すなわち、各コーティングされた表面１２６ｄに関連付けられたレンズの数）は、平面１３６に沿って切断を実行した後に生成される基板の数と１対１で対応する。図１４Ｂに示す例では、２つの平面１３６に沿った切断部から形成された３つの基板に対応する３つのレンズ列が存在する。したがって、各コーティングされた表面１２６ｄは、同じ列からの３つのレンズ１８２に関連付けられる。
（スライス１３２Ｂの主表面１０６とほぼ同じサイズおよび寸法の）別の透明プレート１８４は、複数の行および列を有する二次元アレイまたはグリッドに配置されたレンズ１８０ａ、１８０ｂおよび１８０ｃからなるマイクロレンズアレイ１８８を担持する。プレート１８４は、それぞれのコーティングされた表面１２６ａがアレイ１８８のそれぞれの列の１つ以上のレンズ１８０ａに関連付けられ、それぞれのコーティングされた表面１２６ｂがアレイ１８８のそれぞれの列の１つ以上のレンズ１８０ｂに関連付けられ、それぞれのコーティングされた表面１２６ｃがアレイ１８８のそれぞれの列の１つ以上のレンズ１８０ｃに関連付けられるように、主表面１０６と位置合わせされる。図１４Ｃは、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃおよび１２６ｄが仮想線で示されているプレート１８４の下から見た、主表面１０６と位置合わせされて接触しているプレート１８４の平面図を示している。アレイ内の列の数は、スライス１３２Ｂ内のコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの総数と１対１で対応する。図１４Ｃに示す例では、３つのコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの３つのセットに対応する９つの列が存在する。さらに、行の数（すなわち、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの各々に関連付けられたレンズの数）は、平面１３６に沿って切断を実行した後に生成される基板の数と１対１で対応する。図１４Ｃに示す例では、２つの平面１３６に沿った切断部から形成された３つの基板に対応する３つのレンズ列が存在する。したがって、各コーティングされた表面１２６ａは、同じ列からの３つのレンズ１８０ａに関連付けられ、各コーティングされた表面１２６ｂは、同じ列からの３つのレンズ１８０ｂに関連付けられ、各コーティングされた表面１２６ｃは、同じ列からの３つのレンズ１８０ｃに関連付けられる。
レンズ１８０ａ、１８０ｂ、および１８０ｃは、好ましくは、それぞれのコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃに隣接するコーティングされた表面のいずれの投影とも重複することなく、表面１０６の平面内のそれぞれのコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの投影と位置合わせされるようにサイズ決めおよび寸法決めされる。加えて、レンズ１８２は、好ましくは、それぞれのコーティングされた表面１２６ｄに隣接するコーティングされた表面の投影のいずれとも重複することなく、表面１０８の平面内のそれぞれのコーティングされた表面１２６ｄの投影と位置合わせされるように、サイズ決めおよび寸法決めされる。
プレート１８４および１８６が表面１０６および１０８と適切に位置合わせされると、マイクロレンズアレイ１８８、１８７のレンズは、レンズをスライス１３２Ｂに結合するように、光学接着剤（すなわち、セメント）を介してそれぞれの表面１０６および１０８に光学的に取り付けられる。プレート１８４および１８６は、スライス１３２Ｂへのレンズの取り付け後に任意選択的に取り外され得る。代替的に、プレート１８４および１８６が（光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃによって放出される光に対して）光学的に透明である場合、プレート１８４および１８６自体は、光学接着剤を介してスライス１３２Ｂのそれぞれの表面１０６および１０８に接合することができる。
図１４Ｄに示すように、スライス１３２Ｂに取り付けられたレンズの後、スライス１３２Ｂは、図８Ｃを参照して説明したように、スライス１３２Ｂを複数のセクションに分離するために、少なくとも１つの平面１３４に沿って切断（スライス）される。次いで、図８Ｄを参照して説明したように、基板１０３Ｂを形成するように、各セクションは、少なくとも１つの平面１３６に沿って切断される。
概して、光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃの各々のパワー出力を連続的に監視して強度変動を識別し、それに応答して出力パワーを減衰させてかかる変動を補償することが望ましい。これは、光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃによって出力される強度を示す強度を測定するために、それぞれのリフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃと関連付けて検出器（パワー検出器または光検出器）を展開することによって達成され得る。さらに、実際には、リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃの（選択的）反射性表面は、理想的なリフレクタとして機能せず、各リフレクタに関連付けられた一部の光の漏れが存在する。図２のダイクロイックビームコンバイナ１０２の同じ例示の構成を用いると、リフレクタ１０４ａは、第１の色の入射光の強度のうちの小さな割合を透過させる。同様に、リフレクタ１０４ｂは、第２の色の入射光強度の小さな割合を透過させ、第１の色の入射光強度の小さな割合を反射させる。同様に、リフレクタ１０４ｃは、第３の色の入射光の強度の小さな割合を透過させ、第１および第２の色の入射光の強度の小さな割合を反射させる。
この漏れは、色結合出力ビームの全体的な強度を低減し、全体的なビーム品質に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、パワー／強度の監視を介して漏れを定量化することも望ましい場合がある。検出器に電気的に接続されたコンピュータプロセッサは、測定された強度に基づいて、光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃの各々のパワー出力を決定し、必要に応じて、リフレクタを通る漏れを考慮するアルゴリズムを実行するようにプログラムすることができる。
ここで図１５を参照すると、図１２の光学デバイス１００Ｂとほぼ同様にラベル付けされた等価の要素を有する光学デバイス１００Ｃが示されている。光学デバイス１００Ｃは、光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃの各々によって出力されるパワーを示す強度を測定するために、かつリフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃの各々によって漏れた光の強度を測定するために、それぞれのリフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃに関連付けられた検出器１９２ａ、１９２ｂ、および１９２ｃを有する検出器配置１９０を有するダイクロイックビームコンバイナ１０２Ｃを含む。リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃによって漏れた光は、開放矢印によって指定されている。光学デバイス１００Ｂとは異なり、図１５に示される光学デバイス１００Ｃは、リフレクタ１０４ｄによって反射される出力ビーム１１２に光学パワーを印加するためのパワー光学系１８２（例えば、レンズ）を含まないが、パワー光学系１８２が光学デバイス１００Ｃと共に含まれる実施形態が企図されることに留意されたい。
検出器配置１９０は、基板１０３Ｃの主表面１０６に光学的に取り付けられる。好ましくは、検出器配置１９０の主表面１０６への取り付けは、平面１３４に沿って（図８Ｃのように）切断を行う前のスライスレベルでの製造プロセス中に実行される。
図８Ｃ、図１４Ａおよび図１４Ｃを参照すると、検出器配置１９０および光学系をスライス１３２Ｃのそれぞれの主表面１０８および１０６に取り付ける第１のステップを示す図１６Ａも参照されたい。マイクロレンズアレイ１８８を有する透明プレート１８４は、図１４Ａおよび図１４Ｃを参照して説明されるように、位置合わせされ、主表面１０６に取り付けられる。
スライス１３２Ｃの主表面１０８とほぼ同じサイズおよび寸法の透明プレート１９４は、複数の行および列を有する二次元アレイまたはグリッドに配置された検出器１９２ａ、１９２ｂおよび１９２ｃを担持する。検出器１９２ａ、１９２ｂ、および１９２ｃは、キャリアホイル１９６を介して透明プレート１９４上の位置に保持される。特定の実施形態では、ホイル１９６は、検出器１９２ａ、１９２ｂ、および１９２ｃのための電気接点を提供する導電性要素を含み得る。図１５および図１６Ａに示される実施形態などの他の実施形態では、検出器１９２ａ、１９２ｂ、および１９２ｃのための電気接点を提供する導電性要素１９８ａ、１９８ｂ、および１９８ｃを有する導電性表面２００は、検出器１９２ａ、１９２ｂ、および１９２ｃに関連付けられて取り付けられ、プレート１９４が主表面１０８に取り付けられた後に、ホイル１９６が取り外される。
プレート１９４は、それぞれのコーティングされた表面１２６ａがそれぞれの列の１つ以上の検出器１９２ａに関連付けられ、それぞれのコーティングされた表面１２６ｂがそれぞれの列の１つ以上の検出器１９２ｂに関連付けられ、それぞれのコーティングされた表面１２６ｃがそれぞれの列の１つ以上の検出器１９２ｃに関連付けられるように、主表面１０８と位置合わせされる。図１６Ｂは、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃおよび１２６ｄが仮想線で示されているプレート１９４の上から見た、主表面１０８と位置合わせされて接触しているプレート１９４の平面図を示している。検出器のアレイ内の列の数は、スライス１３２Ｃ内のコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの総数と１対１で対応する。図１６Ａおよび図１６Ｂに示す例では、３つのコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの３つのセットに対応する９つの列が存在する。さらに、行の数（すなわち、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの各々に関連付けられた検出器の数）は、平面１３６に沿って切断を実行した後に生成される基板の数と１対１で対応する。図１６Ａおよび図１６Ｂに例示される例では、２つの平面１３６に沿った切断部から形成された３つの基板に対応する３つの検出器の列が存在する。したがって、各コーティングされた表面１２６ａは、同じ列からの３つの検出器１９２ａに関連付けられ、各コーティングされた表面１２６ｂは、同じ列からの３つの検出器１９２ｂに関連付けられ、各コーティングされた表面１２６ｃは、同じ列からの３つの検出器１９２ｃに関連付けられる。
プレート１９４を主表面１０８と位置合わせした後、プレート１９４は、プレート１９４をスライス１３２Ｃに結合するように、光学接着剤（すなわち、セメント）を介して表面１０８に取り付けられる。続いて、ホイル１９６はプレート１９４から取り出され、導電性表面２００はプレート１９４と位置合わせされる。導電性要素１９８ａ、１９８ｂ、および１９８ｃは、導電性要素１９８ａ、１９８ｂ、および１９８ｃと、検出器１９２ａ、１９２ｂ、および１９２ｃとの間に１対１の対応が存在するように、検出器のアレイのグリッドサイズに対応する複数の行および列を有する二次元アレイまたはグリッドに配置される。導電性表面２００は、各検出器１９２ａ、１９２ｂ、および１９２ｃが１つのそれぞれの導電性要素１９８ａ、１９８ｂ、および１９８ｃに関連付けられる（すなわち、各要素１９８ａがそれぞれの検出器１９８ａに関連付けられ、各要素１９２ｂがそれぞれの検出器１９２ｂに関連付けられ、各要素１９８ｃがそれぞれの検出器１９２ｃに関連付けられる）ように、プレート１９４に位置合わせされる。位置合わせされると、導電性要素１９８ａ、１９８ｂ、および１９８ｃは、導電性接着剤を介して検出器１９２ａ、１９２ｂ、および１９２ｃに取り付けられる。結果として、各導電性要素は、図１６Ｃに示されるように、関連する検出器と導電性表面２００との間に挟持される。
光学系（プレート１８４を介して）および検出器配置１９０（プレート１９４および導電性表面２００、ならびに要素１９８ａ、１９８ｂおよび１９８ｃを介して）の取り付け後、スライス１３２Ｃは、図８Ｃを参照して説明したように、スライス１３２Ｃを複数のセクションに分離するために少なくとも１つの平面１３４に沿って切断（スライス）される。次いで、図８Ｄを参照して説明したように、基板１０３Ｃを形成するように、各セクションは、少なくとも１つの平面１３６に沿って切断される。代替的に、導電性要素１９８ａ、１９８ｂ、および１９８ｃを有する導電性表面２００は、スライスレベルではなく、基板レベルで検出器１９２ａ、１９２ｂ、および１９２ｃに取り付けられ得ることに留意されたい。
図１７は、ホイル１９６が、検出器１９２ａ、１９２ｂ、および１９２ｃに電気接点を提供する導電性要素を含む、光学デバイス１００Ｃの別の構成を示している。ここで、導電性表面２００、および導電性要素のアレイ１９８ａ、１９８ｂ、および１９８ｃは、必須ではない。
特定の種類の偏光源、例えば、線形偏光のビームを放出するレーザダイオードについては、放出されるビームは非対称ビームであってもよく、１つの軸（「高速軸」と称される）に沿って伝播する光は、直交軸（「低速軸」と称される）に沿って伝播する光よりも数回（通常は２回または３回）広く発散する。ビーム発散は、生成された出力ビームのパワー損失につながる。したがって、可能な限り多くのビーム出力パワーを利用するために、対称ビームを生成することによって発散を低減することが概して望ましい。対称ビームを生成するための１つのアプローチは、２つの直交して配向された円筒レンズを展開することに依存し、これらのレンズは、それぞれの軸に沿って伝播する光に別々に光パワーを印加する。
図１８は、対称ビームを生成するために、高速軸および低速軸に沿って伝播する光に光パワーを別々に適用するための円筒レンズのセットを備えたダイクロイックビームコンバイナ１０２Ｄを含む光学デバイス１００Ｄを示している。それぞれのリフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、および２０４ｃに関連付けられた円筒レンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃを有するレンズ配置２０６が、（図１３～図１７を参照して説明したものと同様に）主表面１０６に取り付けられる。レンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃは、高速軸および低速軸の両方に光学パワーを印加することができるが、レンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃは、主に高速軸で動作することが有益である。遅延プレート２０２、好ましくは１／４波長板は、主表面１０８に取り付けられる。それぞれのリフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、および２０４ｃと関連付けられ、円筒レンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃに直交して配向された円筒レンズ２１２ａ、２１２ｂ、および２１２ｃを有するレンズ配置２１０は、遅延プレート２０２がレンズ配置２１０と主表面１０８との間に挟持されるように、遅延プレート２０２に取り付けられる。レンズ２１２ａ、２１２ｂ、および２１２ｃは、高速軸および低速軸の両方に光学パワーを印加することができるが、レンズ２１２ａ、２１２ｂ、および２１２ｃは、主に低速軸で動作することが有益である。また、レンズ２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃは部分反射性コーティングによりコーティングされている。光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃの各々によって出力されるパワーを示す光の強度を測定するために、検出器配置１９０（図１５～図１７を参照して説明したものと同様）がレンズ配置２１０に取り付けられる。
リフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、および２０４ｄは、２つの例外を除いて、リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、および１０４ｄとほぼ同様である。まず、リフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄは偏光選択性である。これは、リフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃが偏光色選択リフレクタであり、２０４ｄが偏光選択リフレクタであることを意味する。リフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、および２０４ｃは、（コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃを形成するために）偏光および色選択特性の両方を示すコーティングを適用することによって、ダイクロイックビームコンバイナ１０２Ｄの製造プロセス中に偏光色選択性であるように作製され得る。同様に、リフレクタ２０４ｄは、（コーティングされた表面１２６ｄを形成するために）偏光選択特性を示すコーティングを適用することによって、ダイクロイックビームコンバイナ１０２Ｄの製造プロセス中に偏光選択性であるように作製され得る。具体的なコーティング要件は、本開示の後続のセクションで詳述される。
第２に、リフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、および２０４ｄは、リフレクタ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、および１０４ｄと比較して異なる配向を有し、それにより、リフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、および２０４ｄは、水平軸（基板１０３Ｄの伸長方向）の周りで（１８０度）反転する。この配向の変化は、平面１２８に直交する平面に沿ってスライスすることによって、製造中に達成される。
図１８に示す構成では、リフレクタ２０４ａは、リフレクタ２０４ａの表面に関して第１の偏光方向に偏光される第１の色の光（例えば、垂直偏光され、ｐ偏光と称される）を透過させ、第１の偏光方向に直交するリフレクタ２０４ａの表面に関して第２の偏光方向に偏光される第１の色の光（例えば、水平偏光され、ｓ偏光と称される）を反射させるように構成される。リフレクタ２０４ｂは、リフレクタ２０４ｂの表面に関して第１の偏光方向に偏光される（例えば、ｐ偏光される）第２の色の光を透過させ、リフレクタ２０４ｂの表面に関して第２の偏光方向に偏光される（例えば、ｓ偏光される）第１の色の光を透過させ、リフレクタ２０４ｂの表面に関して第２の偏光方向に偏光される（例えば、ｓ偏光される）第２の色の光を反射させるように構成される。リフレクタ２０４ｃは、リフレクタ２０４ｃの表面に関して第１の偏光方向に偏光される（例えば、ｐ偏光される）第３の色の光を透過させ、リフレクタ２０４ｃの表面に関して第２の偏光方向に偏光される（例えば、ｓ偏光される）第１および第２の色の光を透過させ、リフレクタ２０４ｃの表面に関して第２の偏光方向に偏光される（例えば、ｓ偏光される）第３の色の光を反射させるように構成される。リフレクタ２０４ｄは、第２の偏光方向に偏光される（例えば、ｓ偏光される）３色すべての光を反射させるように構成される。
レンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃは、光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃからの入射光波の偏光方向（すなわち、第１の偏光方向）に直交する第１の配向に配向され、これにより、ほとんどの場合、高速軸に沿って光学パワーを印加する（すなわち、この例では、レンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃは、ｘ軸に沿って水平方向に配向される）。レンズ２１２ａ、２１２ｂおよび２１２ｃは、第２の配向（レンズ２０８ａ、２０８ｂおよび２０８ｃの配向に直交し、第２の偏光方向に直交する）に配向され、これにより、ほとんどの場合、低速軸に沿って光学パワーを印加する（すなわち、この例では、レンズ２１２ａ、２１２ｂおよび２１２ｃは、ｚ軸に沿って垂直に配向される）。
以下の段落では、ダイクロイックビームコンバイナ１０２Ｄを通るビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃの伝播を説明する。ここで、それぞれの光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃが放出するビーム１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、例えば、リフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃの表面に対して線形偏光され、例えば、ｐ偏光される。偏光ビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃは、それぞれのレンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃによって高速軸にコリメートされ、それぞれのリフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、および２０４ｃに衝突する。
ｐ偏光コリメートビーム１４ａは、リフレクタ２０４ａによって透過され、偏光方向を円偏光に回転させる遅延プレート２０２を通過する。円偏光は、レンズ２１２ａに到達し、そこで光の一部（強度の一部分）がレンズ２１２ａを介して検出器１９２ａを透過し、光の一部（強度の大部分）が部分反射性コーティングによって反射され、レンズ２１２ａによって低速軸にコリメートされる。反射コリメート光は、光の偏光方向をｓ偏光に回転させる遅延プレート２０２を通過する。ここで、ｓ偏光は、リフレクタ２０４ａによって反射され、リフレクタ２０４ｂによって透過され、出力ビーム１１２の一部を形成するように、リフレクタ２０４ｃによって透過される。
ｐ偏光コリメートビーム１４ｂは、リフレクタ２０４ｂによって透過され、偏光方向を円偏光に回転させる遅延プレート２０２を通過する。円偏光はレンズ２１２ｂに到達し、そこで光の一部（強度の一部分）がレンズ２１２ｂを介して検出器１９２ｂを透過し、光の一部（強度の大部分）が部分反射性コーティングによって反射され、レンズ２１２ｂによって低速軸にコリメートされる。反射コリメート光は、光の偏光方向をｓ偏光に回転させる遅延プレート２０２を通過する。ここで、ｓ偏光は、リフレクタ２０４ｂによって反射され、出力ビーム１１２の一部を形成するようにリフレクタ２０４ｃによって透過される。
ｐ偏光コリメートビーム１４ｂは、リフレクタ２０４ｃによって透過され、偏光方向を円偏光に回転させる遅延プレート２０２を通過する。円偏光はレンズ２１２ｃに到達し、そこで光の一部（強度の一部分）がレンズ２１２ｃを介して検出器１９２ｃを透過し、光の一部（強度の大部分）が部分反射性コーティングによって反射され、レンズ２１２ｃによって低速軸にコリメートされる。反射コリメート光は、光の偏光方向をｓ偏光に回転させる遅延プレート２０２を通過する。ここで、ｓ偏光は、出力ビーム１１２の一部を形成するように、リフレクタ２０４ｃによって反射される。
３色すべてのｓ偏光成分からなる出力ビーム１１２は、ｓ偏光を反射させるリフレクタ２０４ｄに衝突し、それによって、主表面１０６を介して基板１０３Ｄを出射するように、（すなわち、投影方向に概ね反対の方向に、すなわち、光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃに戻る方向に）出力ビーム１１２を伸長方向に垂直に偏向させる（再配向させる）。
好ましくは、レンズ配置２０６、遅延プレート２０２、レンズ配置２１０、および検出器配置１９０の基板１０３Ｄへの取り付けは、平面１３４に沿って（図８Ｃ、図１４Ａおよび図１６Ａのように）切断を行う前に、スライスレベルで製造プロセス中に実行される。
図１９は、レンズ配置２０６、遅延プレート２０２、レンズ配置２１０、および検出器配置１９０のスライス１３２Ｄへの取り付けにおける第１のステップを示している。また、図８Ｃ、図１４Ａおよび図１６Ａを参照されたい。スライス１３２Ｄの主表面１０６とほぼ同じサイズおよび寸法の透明プレート２１６は、複数の行および列を有する二次元アレイまたはグリッドに配置された円筒レンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃのセットを含む。レンズは、所定の（本例では、基板１０３Ｄの伸長方向であるスライス１３２Ｄの伸長方向と一致する）第１の配向によって指示される伸長方向を有する。円筒レンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃの湾曲部分は、プレート２１６の下面（図面には図示せず）まで下向きに延在する。プレート２１６は、それぞれのコーティングされた表面１２６ａがアレイのそれぞれの列の１つ以上のレンズ２０８ａに関連付けられ、それぞれのコーティングされた表面１２６ｂがアレイのそれぞれの列の１つ以上のレンズ２０８ｂに関連付けられ、それぞれのコーティングされた表面１２６ｃがアレイのそれぞれの列の１つ以上のレンズ２０８ｃに関連付けられるように、主表面１０６と位置合わせされる。アレイ内の列の数は、通常、スライス１３２Ｄ内のコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの総数と１対１で対応する。図１９に示す例では、３つのコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの３つのセットに対応する９つの列が存在する。さらに、行の数（すなわち、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの各々に関連付けられたレンズの数）は、平面１３６に沿って切断を実行した後に生成される基板の数と１対１で対応する。図１９に示す例では、２つの平面１３６に沿った切断部から形成された３つの基板に対応する３つのレンズ列が存在する。したがって、各コーティングされた表面１２６ａは、同じ列からの３つのレンズ２０８ａに関連付けられ、各コーティングされた表面１２６ｂは、同じ列からの３つのレンズ２０８ｂに関連付けられ、各コーティングされた表面１２６ｃは、同じ列からの３つのレンズ２０８ｃに関連付けられる
プレート２１６が表面１０６と適切に位置合わせされると、レンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃは、レンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃをスライス１３２Ｄに結合するように、光学接着剤を介して表面１０６に光学的に取り付けられる。プレート２１６が取り外し可能である場合、プレート２１６は、レンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃの取り付け後に取り外すことができる。代替的に、プレート２１６が（光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃによって放出される光に対して）光学的に透明である場合、プレート２１６自体は、光学接着剤を介して表面１０６に接合することができる。
スライス１３２Ｄの主表面１０８とほぼ同じサイズおよび寸法の波長板２１８（好ましくは、１／４波長板）が、主表面１０８と位置合わせされる。スライスする（すなわち、平面１３４および１３６に沿って切断する）ステップの間、波長板２１８は個々のパーツに切断され、各パーツは遅延プレート２０２を形成する。波長板２１８が表面１０８と適切に位置合わせされると、波長板２１８は、光学接着剤（すなわち、セメント）を介して表面１０８に取り付けられ、波長板２１８がスライス１３２Ｄに結合される。
波長板２１８（およびスライス１３２Ｄの主表面１０８）とほぼ同じサイズおよび寸法の透明プレート２２０は、複数の行および列を有する二次元アレイまたはグリッドに配置された円筒レンズ２１２ａ、２１２ｂ、および２１２ｃのセットを含む。レンズは、レンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃの伸長方向に直交する、所定の第２の配向によって指示される伸長方向を有する。ここで、円筒レンズ２１２ａ、２１２ｂ、および２１２ｃの湾曲部分は、プレート２２０の上側から上方に延在する。プレート２２０は、各コーティングされた表面１２６ａが１つのそれぞれのレンズ２１２ａと関連付けられ、各コーティングされた表面１２６ｂが１つのそれぞれのレンズ２１２ｂと関連付けられ、各コーティングされた表面１２６ｃが１つのそれぞれのレンズ２１２ｃと関連付けられるように、波長板２１８および主表面１０８と位置合わせされる。アレイ内の列の数は、スライス１３２Ｄ内のコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの総数に対応する。図１９に示す例では、３つのコーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、および１２６ｃの３つのセットに対応する９つの列が存在する。概して、円筒レンズ２１２ａ、２１２ｂおよび２１２ｃは、単一の列を形成し、平面１３６に沿って切断することにより、各円筒レンズは複数の円筒レンズのセットに効果的に細分化され、各セットの円筒レンズは、各々の基板１０３Ｄと関連付けられる。
プレート２２０が波長板２１８（および主表面１０８）と適切に位置合わせされると、レンズ２１２ａ、２１２ｂ、および２１２ｃは、光学接着剤を介して波長板２１８に光学的に取り付けられ、レンズ２１２ａ、２１２ｂ、および２１２ｃをスライス１３２Ｄに結合する。プレート２２０が取り外し可能である場合、プレート２２０は、レンズ２１２ａ、２１２ｂ、および２１２ｃの取り付け後に取り外すことができる。代替的に、プレート２２０が（光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃによって放出される光に対して）光学的に透明である場合、プレート２２０自体は、光学接着剤を介して波長板２１８に接合することができる。
最後に、検出器１９２ａ、１９２ｂ、および１９２ｃを含む透明プレート１９４は、プレート２２０と位置合わせされ、プレート２２０に取り付けられる。透明プレート１９４の位置合わせおよび取り付けは、概して、図１６Ａを参照して説明したものと同様である。特に、透明プレート１９４は、各レンズ２１２ａが１つ以上のそれぞれの検出器１９２ａに関連付けられ、各レンズ２１２ｂが１つ以上のそれぞれの検出器１９２ｂに関連付けられ、各レンズ２１２ｃが１つ以上のそれぞれの検出器１９２ｃに関連付けられるように、プレート２２０と位置合わせされる。さらに、透明プレート１９４は、特定のレンズ２１２ａに関連付けられたコーティングされた表面１２６ａがまた、そのレンズ２１２ａに関連付けられた１つ以上のそれぞれの検出器１９２ａに関連付けられ、特定のレンズ２１２ｂに関連付けられたコーティングされた表面１２６ｂがまた、そのレンズ２１２ｂに関連付けられた１つ以上のそれぞれの検出器１９２ｂに関連付けられ、特定のレンズ２１２ｃに関連付けられたコーティングされた表面１２６ｃもまた、そのレンズ２１２ｃに関連付けられた１つ以上のそれぞれの検出器１９２ｃに関連付けられるように、プレート２２０に位置合わせされる。
図１９には示されていないが、導電性表面２００は、検出器１９２ａ、１９２ｂ、および１９２を（図１６Ａを参照して説明したものと同様の）導電性表面２００のそれぞれの導電性要素１９８ａ、１９８ｂ、および１９８ｃと関連付けるように、プレート１９４と位置合わせされ得る。代替的に、プレート１９４のホイル１９６は、（先で考察されるように）導電性であってもよい。
レンズ配置２０６（すなわち、プレート２１６）、遅延プレート２０２（すなわち、波長板２１８）、レンズ配置２１０（すなわち、プレート２２０）、および検出器配置１９０（すなわち、プレート１９４、および任意選択的に導電性表面２００）が（直接または間接的な取り付けを通じて）スライス１３２Ｄに結合された後、スライス１３２Ｄは、図８Ｃを参照して説明したものと同様に、少なくとも１つの平面１３４に沿って切断（スライス）され、スライス１３２Ｃを複数のセクションに分離する。次いで、図８Ｄを参照して説明したように、基板１０３Ｄを形成するように、各セクションは、少なくとも１つの平面１３６に沿って切断される。
（図１９に示されるように）レンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃが、伸長方向がｘ軸に沿った配向を有する場合などの特定の実施形態では、各セグメントについて、単一の列のレンズ２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃは、３つの別個の円筒レンズの代わりに、単一の細長い円筒レンズとして組み合わせることができることに留意されたい。これは、光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃからの入射光波の偏光方向が水平方向に偏光（すなわちｓ偏光）されている場合、これは、当てはまらない場合がある。かかるシナリオでは、レンズ２０８ａ、２０８ｂおよび２０８ｃならびにレンズ２１２ａ、２１２ｂおよび２１２ｃの配向が入れ替わる（すなわち、レンズ２０８ａ、２０８ｂおよび２０８ｃは垂直配向となり、レンズ２１２ａ、２１２ｂおよび２１２ｃは水平配向となる）。さらに、ｐ偏光およびｓ偏光に対するリフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、および２０４ｄの応答が、入れ替わる（すなわち、ｐ偏光の各記載は、ｓ偏光によって置き換えられ、その逆も同様である）。
図２０は、図１８の光学デバイス１００Ｄの変形例である光学デバイス１００Ｅを示している。光学デバイス１００Ｅは、外側平坦面２１０上に、遅延プレート（好ましくは半波長板）と共に反射性コーティングを含む、概して２１４と指定された表面を組み込んでいる。ここで、リフレクタ２０４ｄは、第２の偏光方向で偏光される（例えば、ｓ偏光される）３色すべての光を透過させ、第１の偏光方向で偏光される（例えば、ｐ偏光される）３色すべての光を反射させるように構成される。ｓ偏光出力ビーム１１２は、リフレクタ２０４ｃから出現すると、リフレクタ２０４ｄによって透過され、第２の偏光方向（例えば、ｐ偏光）に偏光を回転させる表面２１４によって反射される。ｐ偏光ビームは、ｐ偏光を反射させるリフレクタ２０４ｄに衝突し、それによって、主表面１０８を介して基板１０３Ｅを出射するように、伸長方向に対して垂直で、投影方向に沿って出力ビーム１１２を偏向（再配向）する。
表面２１４は、平面１３４に沿って切断を行った後、平面１３６に沿って切断を行う前に、セクションレベルで製造プロセス中に組み込むことができる。ここで、各セクションについて、遅延プレート（半波長板）と反射性表面とを有する表面２１４を、外側平坦面１１０に対応する平面状の面に光学的に（光学接着剤を介して）取り付けることができる。
リフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、および２０４ｄの異なるコーティング設計を使用して、ビームの結合の異なる色の順序、または成分有色ビームおよび／もしくは出力ビームの異なる偏光方向を課すことができることに留意されたい。偏光方向を変更する１つの例は、レンズ配置２０６と主表面１０６との間に、それぞれの光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃと関連付けて異なるそれぞれの遅延プレートを導入することである。かかる遅延プレートは、図１９を参照して波長板２１８を埋め込むために説明された同様の技術を使用して、光学デバイスの製造中にレンズ配置２０６と主表面１０６との間に導入することができる。波長板２１８が、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂおよび１２６ｃにそれぞれ関連付けられた（したがって、光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃにそれぞれ関連付けられた）波長板２１９ａ、２１９ｂおよび２１９ｃのセットによって置き換えられていることを除いて、図１９とほぼ同様である例が図２１に示されている。光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃのうちの１つによって放出されるビームに偏光回転が必要とされない状況では、その光源に関連付けられたコーティングされた表面に関連付けられた波長板を、ブランクの透明プレートに置き換えることができることに留意されたい。
偏光方向を変更する別の例は、リフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、および２０４ｄの一部に対して平行である主表面１０６、１０８の間、およびそれらの一部の間の基板１０３Ｄ内に１つ以上の遅延プレートを埋め込むことによるものである。ここで、埋め込まれた遅延プレート、ならびにリフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、および２０４ｄは、すべて、主表面１０６、１０８に対してαの斜めの角度にある。リフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、および２０４ｄのうちの一部の間に遅延プレートを埋め込むことにより、基板内での偏光回転が可能になり、それによってリフレクタに対する偏光および色選択性コーティング要件が緩和される。
１つ以上の遅延プレートを基板内に埋め込むためのプロセスを、図２２Ａ～図２２Ｅを参照して説明する。最初に図２２Ａを参照すると、これは、透明プレート１２０および複数の遅延プレート２２２に関連付けられた表面のコーティングを示している。この構成では、透明プレート１２０の他のすべての主表面１２２、１２４の両方がコーティングされている（図４Ｂおよび図８Ａを参照して説明したものと同様である）。この特定の例では、コーティングされた透明プレート１２０および遅延プレート２２２は、遅延プレート２２２がコーティングされていない透明プレート１２０と、コーティングされた表面１２６ｂを生成するためにコーティングされる、コーティングされた透明プレート１２０の表面との間に位置付けられるように配置される。図２２Ａに示す配置の底部から始まって、透明プレートおよび遅延プレートは、コーティングされていない透明プレート１２０、その底面上にコーティングされてコーティングされた表面１２６ｄを形成し、その上面上にコーティングされてコーティングされた表面１２６ｃを形成する透明プレート１２０、コーティングされていない透明プレート１２０、遅延プレート２２２、その底面上にコーティングされてコーティングされた表面１２６ｂを形成し、その上面上にコーティングされてコーティングされた表面１２６ａを形成する透明プレート１２０、コーティングされていない透明プレート１２０として配置される。この周期的パターンは、必要に応じて繰り返すことができる。
図２２Ｂは、透明プレート１２０、コーティングされた薄型プレート１２１、および遅延プレート２２２を利用する代替的なコーティング方法を示している。ここで、すべての透明プレート１２０はコーティングされていない。図２２Ａに例示される配置の底部から始まり、プレートの周期的な順序は、コーティングされていない透明プレート１２０、コーティングされた表面１２６ｄを形成するためにその上面がコーティングされた薄型プレート１２１、コーティングされていない透明プレート１２０、コーティングされた表面１２６ｃを形成するためにその上面がコーティングされた薄型プレート１２１、コーティングされていない透明プレート１２０、コーティングされた表面１２６ｂを形成するためにその上面がコーティングされた位相差プレート２２２、コーティングされていない透明プレート１２０、コーティングされた表面１２６ａを形成するためにその上面がコーティングされた薄型プレート１２１、コーティングされていない透明プレート１２０のようになる。ここでも、この周期的なパターンを必要に応じて繰り返すことができる。
図２２Ｃは、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、および１２６ｄ、ならびに複数の同一のセグメントから構成される周期的形成を生成するように積層体２３０内に配置された遅延プレート２２２を示しており、各セグメントは、周期的形成の正確に１つのフルサイクルを含む。この例示的な例では、各セグメントは、正確に１つのコーティングされた表面１２６ａ、正確に１つのコーティングされた表面１２６ｂ、正確に１つの遅延プレート２２２、正確に１つのコーティングされた表面１２６ｃ、および正確に１つのコーティングされた表面１２６ｄを含む。積層体２３０内のプレートは、例えば、積層体２３０の隣接する表面間に光学セメントを適用することによって、一緒に取り付けられる（すなわち、接着される）。
次のステップでは、図２２Ｄに示すように、積層体２３０は、２２８と指定された２つの平行な平面に沿ってスライス（切断）され、スライス２３２（または「ピース」）が生成される。このステップは、図４Ｄを参照して説明されるように、スライス１３２を生成するためのステップと同様であり、それに類似して理解されるべきである。このステップの結果として、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、および１２６ｄ、ならびに遅延プレート２２２は、周期的形成に従って周期的にスライス２３２内に埋め込まれる。図２２Ｅは、コーティングされた表面１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、および１２６ｄ、ならびに主表面１０６、１０８の間に埋め込まれた遅延プレート２２２を有するスライス２３２の図を示している。図２２Ｅには、平面１３４および１３６の例も示されており、（例えば、図４Ｅおよび図４Ｆを参照して、本開示全体を通して以前に説明されたものと同様に）これらに沿ってスライス２３２を後で切断して個々のセクションおよび基板を生成することができる。
なお、さらなる遅延プレートは、図２２Ａ～図２２Ｅに図示されたものと同様の技術を使用して、コーティングされた表面間、例えば、コーティングされた表面１２６ａとコーティングされた表面１２６ｂとの間、および／またはコーティングされた表面１２６ｃとコーティングされた表面１２６ｄとの間に導入され得る。また、１つ以上の遅延プレートを基板内に埋め込むためのプロセス（図２２Ａ～図２２Ｅ）と、（図２１を参照して説明される）レンズ配置２０６と主表面１０６との間に異なるそれぞれの遅延プレートを導入するためのプロセスは、互いに排他的ではなく、組み合わせて使用することができることに留意されたい。実際、レンズ配置２０６、２１０、検出器配置１９０、ならびに波長板２１８または２１９ａ、２１９ｂ、および２１９ｃは、光学系、検出器、および波長板を埋め込んだコンパクトな光学デバイスを生成するために、前述の技術を使用してスライス２３２に接合することができる。
これらのコンパクトな光学デバイス、ならびに図１８および図２０に示すコンパクトな光学デバイスは、色結合を行うことに加えて、光学系２０６および２１０を介した対称ビーム生成（すなわち、高速および遅い軸の発散の低減）およびビームコリメーション、ならびに（検出器配置１９０を介した）光源パワー監視の機能も実行する。かかる光学デバイスによって放出される出力ビームが、後続の光学デバイスへの入力として使用される特定の場合、かかる光学デバイスによって放出される出力ビームは、後続の光学デバイスによって直接使用されるために過度にコリメートされ得る。これは、例えば、かかる光学デバイスが放出する出力ビームを、光を光導波路に投影する走査装置で使用する場合である。その結果、出力ビームをコリメート解除し、再コリメートするために、光学デバイスと光導波路との間の光路にリレー光学系が必要とされ得る。後続の光学デバイスによる出力ビームの直接的な使用を可能にするために、色結合および対称ビーム生成およびコリメーションの機能を分離すこれらの機能が２つの別個の光学デバイスによって実行されるようにすることが望ましい場合がある。
図２３～図２６は、対称ビーム生成およびビームコリメーション機能、ならびにパワー監視機能を提供する、本開示の別の態様に従って構築され、動作する、概して３００と指定された光学デバイスの種々の図を示している。光学デバイス３００の構成要素の一部は、図２３～図２６の一部では可視であるが、図２３～図２６の他の構成要素には示されていないことに留意されたい。例えば、パワー監視および偏光回転構成要素は、図２３および２４では可視であるが、図２５および図２６には示されていない。
概して言えば、光学デバイス３００は、平行面スラブとして形成され、（本明細書では任意に「ｙ軸」に対応するものとして図示される）第１の伸長方向、および第１の伸長方向に直交する（本明細書では任意に「ｚ軸」に対応するものとして図示される）第２の伸長方向を有する基板３０２を含む。基板３０２は、（ｘｙ平面内の）長方形断面を形成する、第１の一対の平行な主要な外側平坦面（面）３０６、３０８を有する。主表面３０６および３０８は、それぞれ、光波入射面および光波出射面として主に機能する。基板３０２は、第２の対の平行な外側平坦面３１０、３１２および第３の対の平行な外側平坦面３２６、３２８をさらに含み、表面３１０、３１２間の距離は、通常、表面３０６、３０８間の距離よりも大きい桁であり、表面３２６、３２８間の距離は、表面３０６、３０８間の距離にほぼ等しい。
相互に平行である多色偏光選択ビームスプリッタ構成（「ＰＢＳ」と称され得る）３１４および３１６は、主表面３０６、３０８の間の基板３０２内に、好ましくは、４５度の角度で、第１の伸長方向に対して斜めの角度φで（および表面３０６、３０８に対して同じ斜めの角度で同等に）埋め込まれる。好ましくは、ＰＢＳ３１４および３１６を形成する平面状の面は、表面３０６の平面内のＰＢＳ３１４および３１６の投影が重複しないような寸法である。
ＰＢＳ３１４は、ＰＢＳ３１４の表面に対して第１の偏光方向に偏光された入射光を透過させ、ＰＢＳ３１４の表面に対して第２の偏光方向（第１の偏光方向に直交）に偏光された入射光を反射させるように構成される。ＰＢＳ３１６は、ＰＢＳ３１４と同じ透過および反射特性を有し、具体的には、ＰＢＳ３１６は、ＰＢＳ３１６の表面に対して第１の偏光方向に偏光された入射光を透過させ、ＰＢＳ３１６の表面に対して第２の偏光方向に偏光された入射光を反射させるように構成される。したがって、ＰＢＳ３１４、３１６が透過させる光の種類は、第１の偏光方向に偏光された光であり、ＰＢＳ３１４、３１６が反射させる光の種類は、第２の偏光方向に偏光された光である。
光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃは、主表面３０６およびＰＢＳ３１４に関連付けられる。光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃは、表面３２６、３２８の間で（第２の伸長方向に沿って）横方向に延在するアレイに配置される。遅延プレート３１８、好ましくは１／４波長板は、ＰＢＳ３１４に関連付けられ、主表面３０８で基板３０２に光学的に取り付けられている。部分反射円筒レンズ３２０は、ＰＢＳ３１４に関連付けられ、遅延プレート３１８に光学的に取り付けられている。円筒レンズ３２０は、光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃによって放出される光の線形偏光方向に直交する第１の配向に展開される（すなわち、光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃが第１の偏光方向に偏光される光を放出する場合、円筒レンズ３２０は、第２の偏光方向に対応する方向に配向される）。適切に配向されると、円筒レンズ３２０は、第１の偏光方向に対応する方向に沿って光学パワーを印加する。この配向では、円筒レンズ３２０は、基板３０２の第２の伸長方向と平行な伸長方向を有し、円筒レンズ３２０は、基板３０２の第２の伸長方向に沿って表面３２６、３２８の間で横方向に延在する。
遅延プレート３２４、好ましくは１／４波長板は、ＰＢＳ３１６に関連付けられ、主表面３０６で基板３０２に光学的に取り付けられている。第１の配向に直交する第２の配向に展開された部分反射円筒レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃのセットは、ＰＢＳ３１６と関連付けられ、遅延プレート３２４に光学的に取り付けられる。第２の配向は、光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃによって放出される光の線形偏光方向と同じ方向に沿っている（すなわち、光源１２ａ、１２ｂおよび１２ｃが第１の偏光方向に偏光される光を放出する場合、円筒レンズ３２２ａ、３２２ｂおよび３２２ｃは、第１の偏光方向に対応する方向に配向される）。適切に配向されると、円筒レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃは、第２の偏光方向に対応する方向に沿って光学パワーを印加する。この配向では、円筒レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃは、基板３０２の第１の伸長方向に対して平行である伸長方向を有する。円筒レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃは、表面３２６、３２８の間に横方向に延在するアレイ内に並んで配置される。
検出器３２６ａ、３２６ｂ、および３２６ｃは、それぞれの光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃに関連付けられ、円筒レンズ３２０に取り付けられる。検出器３２６ａ、３２６ｂ、および３２６ｃは、光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃと同様に、表面３２６、３２８の間に横方向に延在するアレイに配置される。代替的に、検出器３２６ａ、３２６ｂ、および３２６ｃは、それぞれの円筒レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃに取り付けられ得る。
光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃは、線形偏光ビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃを放出するように構成される。ビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃは、ＰＢＳ３１４、３１６の表面に対して第１の偏光方向に偏光される。本非限定的な例では、第１の偏光方向は、垂直偏光（両側矢印として示され、ｐ偏光と称される）であり、ビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃの高速軸が垂直に拡張する。
以下の段落では、基板３０２を通るビーム１４ｃの伝播経路を説明する。図２３～図２６を参照されたい。ｐ偏光ビーム１４ｃは、表面３０６を通じて基板３０２に入射し、ＰＢＳ３１４によって透過され、表面３０８を通じて基板３０２から出射する。ビーム１４ｃは、ビーム１４ｃの偏光方向を円偏光に回転させる遅延プレート３１８を通過し、（水平配向を有する）円筒レンズ３２０に衝突する。円筒レンズ３２０に衝突する光の一部（強度の小さな割合）は、レンズ３２０を通して検出器３２６ｃへと透過され、検出器３２６ｃは、（光源１２ｃの出力パワーを示す）光の強度を測定する。光の他方の部分（強度の大部分）は、レンズ３２０によって反射され、レンズ３２０は、ビーム１４ｃの垂直に発散する高速軸をコリメートするように垂直光学パワーを印加する（ビーム１４ｃが高速軸に沿って拡張するのを防止する）。反射ビーム１４ｃは、ビーム１４ｃの偏光方向を第２の偏光方向に回転させる遅延プレート３１８を通って戻り、この場合、水平偏光（ドットとして示され、ｓ偏光と称される）である。
ここで、ｓ偏光ビーム１４ｃは、表面３０８を通じて基板３０２に再び入射し、ＰＢＳ３１４によって反射され、ＰＢＳ３１６によって反射され、表面３０６を通じて基板から出射する。ビーム１４ｃは、ビーム１４ｃの偏光方向を円偏光に回転させる遅延プレート３２４を通過し、（垂直配向を有する）円筒レンズ３２２ｃに衝突する。ビーム１４ｃは、円筒レンズ３２２ｃによって反射され、円筒レンズ３２２ｃは、水平方向に発散するビーム１４ｃの低速軸とコリメートするように水平方向の光学パワーを印加する（ビーム１４ｃが低速軸に沿って拡張するのを防止する）。反射ビーム１４ｃは、ビーム１４ｃの偏光方向を第１の偏光方向（ｐ偏光）に回転させる遅延プレート３２４を通過する。ｐ偏光ビーム１４ｃは、表面３０６を通じて基板３０２に再び入射し、ＰＢＳ３１６によって透過され、ほぼ円形（対称）ビーム１５ｃとして表面３０８を通じて基板を出射する。
ビーム１４ａおよび１４ｂは、それぞれ、ほぼ円形のビーム１５ａおよび１５ｂを生成するために、ビーム１４ｃと同様の伝播経路を辿る。理解されるはずであるように、ビーム１４ａおよび１４ｂが伝播するにつれて、円筒レンズ３２０に衝突する光の一部がレンズ３２０を通して、それぞれ（光源１２ａおよび１２ｂの出力パワーを示す）光の強度を測定する検出器３２６ａおよび３２６ｂへと透過される。さらに、（偏光を円偏光に回転させた後の）ビーム１４ａ、１４ｂは、（垂直配向を有する）円筒レンズ３２２ａ、３２２ｂにそれぞれ衝突する。ビーム１４ａおよび１４ｂは、ビーム１４ａおよび１４ｂの水平方向に発散する低速軸をコリメートするように水平光学パワーを印加する円筒レンズ３２２ａおよび３２２によってそれぞれ反射される。反射ビーム１４ａ、１４ｂは、ビーム１４ａ、１４ｂの偏光方向を第１の偏光方向（ｐ偏光）に回転させる遅延プレート３２４を通って戻る。ここで、ｐ偏光ビーム１４ａおよび１４ｂは、表面３０６を通じて基板３０２に再び入射し、ＰＢＳ３１６によって透過され、ほぼ円形（対称）ビーム１５ａおよび１５ｂとして表面３０８を通じて基板を出射する。
以下の段落では、光学デバイス３００を製造するためのステップについて説明する。製造プロセスにおける種々のステップを示す図２７Ａ～図２７Ｆを参照されたい。また、図２３～図２６、ならびに図４Ａ、図４Ｅ、図４Ｆ、図１６Ａ～図１６Ｃおよび図１９を参照されたい。
製造プロセスの第１のステップでは、図４Ａを参照して説明したものと同様に、複数の透明プレート１２０が取得される。次のステップでは、コーティングは、透明プレート１２０に関連付けられた種々の表面に適用され、複数のコーティングされた表面を生成する。図２７Ａは、コーティングがどのように適用されるかの１つの非限定的な例を示しているが、概して、コーティングは、複数のコーティングされた表面３２９を形成するために、透明プレート１２０に関連付けられた第１のセットの表面に適用される。コーティングは、多色偏光選択ビームスプリッタ構成３１４および３１６を形成する多色偏光選択コーティングである。そのため、各コーティングされた表面３２９は、表面３２９に対して第１の偏光方向に偏光された入射光を透過させ、表面３２９に対して第２の偏光方向（第１の偏光方向に直交）に偏光された入射光を反射させる。
図２７Ａの非限定的な例では、（透明プレート１２０のサブセットを画定する）透明プレート１２０の他方の面の両方の主表面１２２、１２４は、多色偏光選択性コーティングでコーティングされる。（サブセット内にない）残りの透明プレート１２０の表面１２２、１２４は、コーティングされていない。ここで、透明プレート１２０に関連付けられた表面は、実際には、透明プレート１２０の一部の主表面（１２２、１２４）である。コーティングされた透明プレート１２０およびコーティングされていない透明プレート１２０は、透明プレート１２０とコーティングされた透明プレート１２０との間で交互に配置されるように配置されている。換言すれば、プレートは、コーティングされていない透明プレート１２０、両面コーティングされた透明プレート１２０、コーティングされていない透明プレート１２０、両面コーティングされた透明プレート１２０、コーティングされていない透明プレート１２０などの交互の順序で配置される。
図２７Ｂは、コーティングを適用するための別の非限定的な例を示している。ここで、複数の薄型透明プレート１２１が、透明プレート１２０の間で交互に配置されている。各薄型プレート１２１は、多色偏光選択性コーティングで（図示せずに、その主表面上で）コーティングされる。コーティングされた薄型プレート１２１および透明プレート１２０は、透明プレート１２０とコーティングされた薄型プレート１２１との間で交互になるように配置される。換言すれば、プレートは、透明プレート１２１、コーティングされた薄型プレート１２１、透明プレート１２０、コーティングされた薄型プレート１２１、透明プレート１２０などの交互の順序で配置される。ここで、透明プレート１２０に関連付けられた表面は、薄型プレート１２１のコーティングされた表面である。
別の非限定的な例（図示せず）では、多色偏光選択性コーティングは、（コーティングされていない透明プレート１２０の１つを除いて）すべての透明プレート１２０の同じ側面（例えば、表面１２２または表面１２４）に適用される。ここで、図２７Ａと同様に、透明プレート１２０に関連付けられた表面は、実際には、透明プレート１２０の一部の主表面（１２２、１２４）である。
上述のように、多色偏光選択性コーティングが関連する表面に適用されてコーティングされた表面３２９を形成すると、コーティングされた表面３２９が（コーティングされた透明プレート１２０、またはコーティングされた薄型プレート１２１で透明プレート１２０を適切に積層することによって）配置される。この配置は、図２７Ｃに示すように、すべてのコーティングされた表面３２９が互いに対して平行である積層体３３０の形態を採る。積層体３３０内のコーティングされた表面３２９は、複数の同一で重複していないセグメントから構成される周期的形成を有し、各セグメントは、周期的形成の正確に１つの完全なサイクルを含み、完全なサイクルは、正確に２つ（すなわち、一対）のコーティングされた表面３２９のから構成される。セグメントは、各コーティングされた表面が１つの（かつ１つだけの）セグメントに属するという意味で、重複しない。類推により、周期的形成は、正確に２つ（すなわち、一対）のコーティングされた表面３２９を含む第１のセグメントを設定された回数繰り返すことによって形成される。
表面３２９が積層体３３０内に配置された後、積層体３３０のプレートは、例えば、積層体３３０の隣接する表面間（例えば、透明プレート１２０のコーティングされていない表面）に光学セメントを適用することによって一緒に取り付けられる（すなわち、接着される）。
次のステップでは、図２７Ｄに示すように、積層体３３０は、３３１と指定された２つの平行な平面に沿ってスライス（切断）され、スライス３３２（または「ピース」）が生成される。このステップは、図４Ｄおよび図８Ｂを参照して説明されたスライスするステップとほぼ同様である。平面３３１は、平面３３１が平面コーティングされた表面３２９のすべてと共通の斜めの角度で交差するように、積層体３３０の透明プレート１２０のすべての主表面に対して斜方である。ＰＢＳ３１４、３１６が基板３０２内に展開されるスライス角度（すなわち共通の斜めの角度）と斜めの角度φとは、補完的な角度である。したがって、スライス角度は、好ましくは、多色偏光選択コーティングが所望のピーク反射率および透過率特性を提供する範囲内に収まるＡＯＩに対応する角度φを生成するように選択される。
図２７Ｅは、第１の伸長方向（本明細書において「ｙ軸」に対応し、基板３０２の第１の伸長方向に対応するように任意に図示される）を有し、第２の伸長方向（本明細書において「ｚ軸」に対応し、基板３０２の第２の伸長方向に対応するように任意に図示される）を有する単一のスライス３３２を示している。複数のスライスは、複数の対の平行な平面３３１に沿って積層体３３０をスライスすることによって生成され得ることを理解されたい。スライス３３２は、主表面３０６、３０８の間に埋め込まれた周期的にコーティングされた表面３２９（複数のセグメントに対応）を有する。コーティングされた表面３２９は、積層体３３０の斜方切断により、主表面３０６、３０８に対して斜めの角度φにある。図から分かるように、（一対のコーティングされた表面３２９を含む）各セグメントについて、コーティングされた表面３２９の第１の面は、ＰＢＳ３１４を形成し、コーティングされた表面３２９の第２の面は、ＰＢＳ３１６を形成する。（基板３０２の光波出入射面および出射面として機能する）主表面３０６、３０８は、光学品質を向上させるために研磨されることが好ましい。
図２７Ｅには、平面１３４および１３６の例も示されており、（例えば、図４Ｅおよび図４Ｆを参照して、本開示全体を通して以前に説明されたものと同様に）これらに沿ってスライス３３２を後で切断（スライス）して個々のセクション３４０および基板３０２を生成することができる。隣接するセグメントの間にある透明プレート１２０は、好ましくは、切断面１３４によって分離される隣接するセグメントからのコーティングされた表面３２９の間に追加の空間を提供するために、（他の透明プレート１２０と比較して）増加した厚さを有することに留意されたい。
（遅延プレート３１８、３２４に対応する）波長板、（円筒レンズ３２０、３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃに対応する）光学系、および（検出器３２６ａ、３２６ｂ、および３２６ｃに対応する）検出器配置を適用するためのステップは、好ましくは、図１９を参照して説明したものと同様に、スライスレベルで実行される。
図２７Ｆは、それぞれ、検出器３２６ａ、３２６ｂ、３２６ｃ、円筒レンズ３２０、遅延プレート３１８、遅延プレート３２４、および円筒レンズ３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃを担持（すなわち、保持）する（光学的に）透明および／または取り外し可能なプレート３５０、３６０、３７０、３８０、および３９０の配置を示している。
遅延プレート３１８（好ましくは、１／４波長板）を担持するプレート３７０は、各々の遅延プレート３１８がＰＢＳ３１４を形成するコーティングされた表面３２９のそれぞれの１つに関連付けられるように、スライス３３２の主表面３０８と位置合わせされる。遅延プレート３１８とＰＢＳ３１４を形成するコーティングされた表面３２９との間に１対１の対応が存在する。位置合わせした後、遅延プレート３１８は、遅延プレート３１８をスライス３３２に結合するように、光学接着剤（すなわち、セメント）を介して表面３０８に光学的に取り付けられる。プレート３７０が取り外し可能である場合、プレート３７０は、遅延プレート３１８の取り付け後に取り外すことができる。代替的に、プレート３７０が（光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃによって放出される光に対して）光学的に透明である場合、プレート３７０自体は、光学接着剤を介してスライス３３２に接合することができる。
次に、円筒レンズ３２０を担持するプレート３６０は、各々のレンズ３２０が遅延プレート３１８のそれぞれの１つに関連付けられるように、遅延プレート３１８と位置合わせされる。レンズ３２０と遅延プレート３１８との間に１対１の対応が存在する。レンズ３２０の伸長方向がスライス３３２の第２の伸長方向と一致するようにレンズ３２０が展開される。位置合わせした後、レンズ３２０は、スライス３３２にレンズ３２０を結合するように、光学接着剤（すなわち、セメント）を介して遅延プレート３１８に光学的に取り付けられる。プレート３６０が取り外し可能である場合、プレート３６０は、レンズ３２０の取り付け後に取り外すことができる。代替的に、プレート３６０が（光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃによって放出される光に対して）光学的に透明である場合、プレート３６０自体は、光学接着剤を介して遅延プレート３１８またはプレート３７０に接合することができる。
次に、検出器３２６ａ、３２６ｂ、３２６ｃを担持するプレート３５０は、レンズ３２０と位置合わせされる。検出器３２６ａ、３２６ｂ、および３２６ｃは、複数の行および列を有する二次元アレイまたはグリッドでプレート３５０上に配置される。行は、スライス３３２の第１の伸長方向に任意に対応し、列は、スライス３３２の第２の伸長方向に任意に対応する。各々のレンズ３２０がそれぞれの列に関連付けられるように、列とレンズ３２０との間に１対１の対応が存在する。アレイの各列は、検出器のＮ＋１グループを含み、各グループは、検出器３２６ａのうちの１つ、検出器３２６ｂのうちの１つ、および検出器３２６ｃのうちの１つからなり、Ｎは、平面１３６の数を表す整数である（すなわち、Ｎ＋１は、各セクション３４０から生成される基板３０２の数である）。各グループ内の検出器３２６ａ、３２６ｂ、および３２６ｃの順序は、グループ間で一貫している。
プレート３５０は、各列の検出器３２６ａ、３２６ｂ、および３２６ｃがレンズ３２０のそれぞれの１つに関連付けられるように、レンズ３２０と位置合わせされる。位置合わせした後、検出器３２６ａ、３２６ｂ、および３２６ｃは、例えば、接着剤（例えば、光学セメント）を介してレンズ３２０に結合される。図１６Ａ～図１６Ｃおよび図１９を参照して前述したのと同様に、プレート３５０は、検出器３２６ａ、３２６ｂ、および３２６ｃのための導電性接触点を提供する導電性キャリアホイルを含んでよい。代替的に、ホイルは、検出器３２６ａ、３２６ｂ、および３２６ｃの一時的なホルダーとして機能し得、検出器３２６ａ、３２６ｂ、および３２６ｃがレンズ３２０に取り付けられた後に取り外され得る。かかる場合、導電性要素を有する導電性表面は、検出器３２６ａ、３２６ｂおよび３２６ｃの各々に取り付けられ得る。
遅延プレート３２４（好ましくは、１／４波長板）を担持するプレート３８０は、各々の遅延プレート３２４がＰＢＳ３１６を形成するコーティングされた表面３２９のそれぞれの１つに関連付けられるように、スライス３３２の主表面３０６と位置合わせされる。遅延プレート３２４とＰＢＳ３１６を形成するコーティングされた表面３２９との間に１対１の対応が存在する。位置合わせした後、遅延プレート３２４は、遅延プレート３２４をスライス３３２に結合するように、光学接着剤（すなわち、セメント）を介して表面３０６に光学的に取り付けられる。プレート３８０が取り外し可能である場合、プレート３８０は、遅延プレート３２４の取り付け後に取り外すことができる。代替的に、プレート３８０が（光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃによって放出される光に対して）光学的に透明である場合、プレート３８０自体は、光学接着剤を介してスライス３３２に接合することができる。
次に、円筒レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃを担持するプレート３９０は、遅延プレート３２４と位置合わせされる。レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃは、レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃの伸長方向がスライス３３２の第１の伸長方向と一致するように展開される（すなわち、レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃ、およびレンズ３２０は直交して配向される）。レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃは、複数の行および列を有する二次元アレイまたはグリッドでプレート３５０上に配置される。検出器３２６ａ、３２６ｂ、および３２６ｃのアレイと同様に、行は、スライス３３２の第１の伸長方向に任意に対応し、列は、スライス３３２の第２の伸長方向に任意に対応する。各々の遅延プレート３２４がそれぞれの列に関連付けられるように、列と遅延プレート３２４との間に１対１の対応が存在する。検出器３２６ａ、３２６ｂ、および３２６ｃのアレイと同様に、アレイの各列は、レンズのＮ＋１のグループを含み、各グループは、円筒レンズ３２２ａのうちの１つ、円筒レンズ３２２ｂのうちの１つ、および円筒レンズ３２２ｃのうちの１つからなる。各グループ内の円筒レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃの順序は、グループ間で一貫している。プレート３９０は、各列の円筒レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃが、遅延プレート３２４のそれぞれ１つに関連付けられるように、遅延プレート３２４と位置合わせされる。位置合わせした後、円筒レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃは、円筒レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃをスライス３３２に結合するように、光学接着剤（すなわち、セメント）を介して遅延プレート３２４に光学的に取り付けられる。プレート３９０が取り外し可能である場合、プレート３９０は、円筒レンズ３２２ａ、３２２ｂ、および３２２ｃの取り付け後に取り外すことができる。代替的に、プレート３９０が（光源１２ａ、１２ｂ、および１２ｃによって放出される光に対して）光学的に透明である場合、プレート３９０自体は、光学接着剤を介して遅延プレート３２４またはプレート３８０に接合することができる。
図２７Ｆを参照して説明される位置合わせおよび取り付けステップは、円筒レンズ、遅延プレート、ＰＢＳ、および検出器のセット間の全体的な位置合わせおよび関連付けが維持されている限り、概して任意の順序で実行され得ることに留意されたい。プレート３５０、３６０、３７０、３８０および３９０によって担持される構成要素がスライス３３２に（直接的に、またはプレートによって担持される他の構成要素を介して間接的に）取り付けられた後、スライス３３２は、平面１３４（図２７Ｅ）に沿って切断されて複数のセクション３４０を生成することができ、各セクションは、一対のコーティングされた表面３２９からなる。次に、セクション３４０の各々は、平面１３６に沿って切断して基板３０２を生成することができ、各々は、図２３～図２６に関して図示および説明したように、取り付けられた構成要素を有する。
考察されるように、光学デバイス３００は、偏光ビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃからの照明に応答して、ほぼ円形（対称）のコリメートされた偏光出力ビーム１５ａ、１５ｂ、および１５ｃを提供する。出力ビーム１５ａ、１５ｂ、および１５ｃを結合するために、光学デバイス３００は、ダイクロイックビームコンバイナと組み合わされて、色結合出力ビームを生成することができる。光学デバイス３００がパワー監視、コリメーション、およびビーム発散低減（すなわち、対称ビーム生成）のための機能を提供するため、光学デバイス３００は、例えば、図２、図６、図７、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１０Ｄ、および図１１Ｂに示されるダイクロイックビームコンバイナなど、色結合機能に限定されるダイクロイックビームコンバイナで動作するのに特に好適である。
図２８は、光学デバイス３００およびダイクロイックビームコンバイナを含む光学システム／デバイス４００を示している（この例では、図２に示されるダイクロイックビームコンバイナ１０２として実装される）。光学デバイス３００およびダイクロイックビームコンバイナ１０２は、２つのデバイス間の界面領域（界面平面）を画定する表面３０８および１０６において互いに光学的に結合される。光学結合は、表面３０８と１０６との間の空気間隙、または屈折率整合材料で充填された表面３０８と１０６との間の間隙を有する機械的結合として実装され得る。代替的に、光学デバイス３００およびダイクロイックビームコンバイナ１０２は、表面３０８と１０６との間の光学接着剤の層を介して結合され得る。明らかであるはずであるように当然のことながら、光学デバイス３００およびダイクロイックビームコンバイナ１０２を製造するために使用されるプレート１２０（またはプレート１２０および１２１）は、光学デバイス３００とダイクロイックビームコンバイナ１０２との間の界面領域におけるビーム１５ａ、１５ｂ、および１５ｃの望ましくない屈折を最小限に抑えるために、同じ屈折率であるべきである。
これまで説明した光学デバイスは、小型のカラーコンバイナが必要とされる幅広い用途に使用することができる。好適な用途の例としては、種々の撮像用途、例えば、近眼ディスプレイ（ＮＥＤ）、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、および画像をＮＥＤ、ＨＭＤ、およびＨＵＤの構成要素に投影する画像プロジェクタを利用するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、携帯電話、コンパクトディスプレイ、３Ｄディスプレイ、コンパクトビームエクスパンダ、ならびにフラットパネルインジケータおよびスキャナなどの非撮像用途が挙げられるが、これらに限定されない。本実施形態の光学デバイスは、画像ピクセルを生成するために偏光による照明を必要とするＳＬＭマイクロディスプレイを採用する、かかる画像プロジェクタの照明構成要素として使用されるときに、特に価値があり得る。ＮＥＤ、ＨＭＤ、およびＨＵＤ用途に好適な様々な種類の画像プロジェクタは、Ｌｕｍｕｓ Ｌｔｄ．（イスラエル）から市販されている。これらの画像プロジェクタは、反射型ディスプレイデバイス（例えば、ＬＣｏＳ）と共に、照明、プリズム、およびコリメーティングプリズムを含む種々のプリズムアセンブリを用い得る。本実施形態の光学デバイスはまた、複数の非可視レーザ光源が必要とされるＬＩＤＡＲ型システムに特定の適用可能性を有する非可視レーザダイオードなどの非可視光源と共に使用され得る。かかるＬＩＤＡＲ型システムは、本明細書に記載の光学デバイスと組み合わせて使用することができ、例えば、車両のダッシュボードまたはフロントガラスに設置された車両ＨＵＤ環境に展開することができる。
特に好ましいが非限定的な用途の１つのサブセットの例示として、図２９は、色結合出力ビームを生成する光学デバイス５００を、コリメートされた画像を生成する画像プロジェクタデバイス５０２と、画像プロジェクタデバイス５０２からの注入画像を受ける導光基板５１４と組み合わせて、光学系を構成したものである。光学デバイス５００は、構造上、図２、図６、図７、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１０Ｄ、図１１Ｂ、図１３、図１５、図１７、図１８、図２０、および図２８に関して説明される光学デバイスおよび対応する構成要素のいずれかに対応し得る。
ここで、画像プロジェクタデバイス５０２および基板５１４の一般的な構造が説明されるが、画像プロジェクタデバイス５０２および基板５１４のより詳細な説明は、以下のＰＣＴ特許公開公報、すなわちＷＯ２０１８／１００５８２、ＷＯ０１／９５０２７、およびＷＯ２００８／０２３３６７に見出され得、それらの開示は、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。本明細書に記載される画像プロジェクタデバイス５０２および基板５１４は、光学デバイス１００を利用し得る画像投影デバイスおよび導光光学要素の単なる例であることに留意されたい。
画像プロジェクタデバイス５０２は、画像コリメーティングプリズムを形成する２つの構成プリズム５０４、５０６を含む。偏光選択ビームスプリッタ構成５１０（ＰＢＳ５１０）は、画像コリメーティングプリズム内に展開される。光デバイス５００から出力される光波１１２は、好ましくはｓ偏光光波としてプリズム５０４に入射する。所望のｓ偏光を達成するために、１つ以上の遅延プレートが光学デバイス５００と画像プロジェクタデバイス５０２との間に展開され得る。ｓ偏光光波は、ＰＢＳ５１０によって、（好ましくはＬＣｏＳとして実装される）反射型ディスプレイデバイス５２２上に衝突する画像表示面に向かって反射される。画像の明領域に対応するピクセルは、変調された回転偏光で反射されて、光波をｓ偏光からｐ偏光に変換し、その結果、明るいピクセルからの放射は、ＰＢＳ５１０を通って透過され、遅延プレートの少なくとも一部の上にある少なくとも１つの光波コリメーティング構成要素５０８に入射する前に、少なくとも１つの遅延プレート（図示せず）、好ましくは１／４波長板を通過し、１／４波長板を通って反射されて、光波をｓ偏光に変換する。次に、ｓ偏光光波がＰＢＳ５１０によってプリズム５０６から反射され、基板５１４に入射する。
基板５１４は、通常、互いに対して平行である少なくとも２つの主表面５１６および５１８、１つ以上の部分的反射性表面５２０、ならびに光を基板５１４に結合するための光学ウェッジ要素５１２を含む。画像プロジェクタデバイス５０２からの出力光波１１２は、光学ウェッジ要素５１２を介して基板５１４に入射する。（基板５１４に対して）入射した光波は、図２９に示すように、全内部反射（ＴＩＲ）によって基板５１４内に捕捉される。基板５１４からの捕捉された光波のアウトカップリングは、部分的反射性表面５２０、または回折要素、または任意の他の好適なアウトカップリング配置によって適用され得る。光学ウェッジ要素５１２は、１つの非限定的な光学結合構成の単なる例示であり、他の要素および構成が画像プロジェクタデバイス５０２からの光を基板５１４に結合するために使用され得る。
図３０Ａおよび図３０Ｂは、本開示のダイクロイックビームコンバイナが特定の用途に使用され得る用途の別の非限定的なサブセットを示している。ここで、色結合出力ビームを生成する光学デバイス６００は、光を光導波路に投影するための光学配置と組み合わされて、光学システム（レーザ走査システム）を形成する。光学デバイス６００は、構造上、図２、図６、図７、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１０Ｄ、図１１Ｂ、図１３、図１５、図１７、図１８、図２０、および図２８に関して説明される光学デバイスおよび対応する構成要素のいずれかに対応し得る。
光源１２ａは、ダイクロイックビームコンバイナ６０２のリフレクタの１つに衝突する前に、（図１３のようにレンズ１８０ａであり得る）マイクロレンズ６０４によってコリメートされる有色光ビーム１４ａを放出する。ダイクロイックビームコンバイナ６０２の他のダイクロイックリフレクタに衝突する他の光源からのコリメートされた光ビーム１４ｂおよび１４ｃは、矢印としてのみ表されている。ダイクロイックビームコンバイナ６０２は、（本開示を通して詳細に考察されるように）光ビーム１４ａ、１４ｂ、および１４ｃを結合して、色結合出力ビームを生成し、出力ビームをリレー光学系６０６に向けて反射し、これは、（出力ビームが過度にコリメートされる場合に）ビームをコリメート解除し、ビームを再コリメートするように作用する。一対の走査ミラー６０８は、出力ビームの角度を走査して照射野を生成する。走査ミラー６０８からの照射野は、レンズ６１０によって（図３０Ｂに示す）射出瞳６１８に撮像される。一部の場合には、出力ビームの開口数は、マイクロレンズアレイ６１２によって拡大される。図３０Ｂは、レーザ走査システムの底部セクションの側面図を示し、出力ビームは、ＰＢＳ６１４によって反射レンズ６１６上に反射され、反射レンズ６１６は、出力ビームをコリメートし、コリメートされたビームを射出瞳６１８に透過し、射出瞳６１８は、図２９の基板５２４などの光導波路に光学的に結合することができる。
なお、図２８の光学デバイス４００がレーザ走査システムと共に使用されて色結合出力ビームを生成する場合、個々の有色ビームは結合される前にコリメートされ対称的であるため、マイクロレンズ６０４およびリレー光学系６０６は必要なく、それによって出力ビームをコリメート解除し、再コリメートする必要性を回避する。
本明細書で説明される事例で特定の偏光光波経路が辿られた各例では、偏光は交換可能であり、それによって種々の選択的反射性表面（例えば、リフレクタ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、および２０４ｄ、表面２１４、ＰＢＳ３１４、ＰＢＳ３１６など）の偏光選択特性を交互にする際に、ｐ偏光の各記載がｓ偏光によって置き換えられ得、逆もまた同様であることに留意されたい。
本明細書全体を通して、特定の色の光、具体的には赤色光、緑色光、および青色光が参照されている。かかる光をまとめて「有色光」と称する。考察されるように、これらの特定の色の各々の光は、可視スペクトルの特定の対応するスペクトル領域内にある中心波長を有し、それにより、赤色光は、概して、６３８ナノメートル（ｎｍ）～またはおよそ６３８ｎｍの中心波長を有し、緑色光は概して、５３２ｎｍ～またはおよそ５３２ｎｍの中心波長を有し、青色光は概して、４５６ｎｍ～またはおよそ４５６ｎｍの中心波長を有する。しかしながら、これらの特定の波長は、例示的なものに過ぎず、異なる種類の有色光の特定の波長は、可視スペクトルの関連するスペクトル領域の任意の場所から選択することができ、これは、青色光の場合、およそ４５０ｎｍ～４８５ｎｍの範囲内にあり（ただし、特定の事例ではこの範囲外に拡張され得る）、緑色光の場合、およそ５００ｎｍ～５６５ｎｍの範囲内にある（ただし、特定の事例ではこの範囲外に拡張され得る）、赤色光の場合、およそ６２５ｎｍ～７４０ｎｍの範囲内にある（ただし、特定の事例ではこの範囲外に拡張され得る）。本開示のビームコンバイナのリフレクタのコーティングは、対応する有色光に対して特定の中心波長および波長範囲のいずれかが選択された場合、所望の反射率および透過率を達成するように設計されるべきである。
加えて、本開示の実施形態は、可視光、特に赤色光、緑色光、および青色光を結合する文脈において説明したが、本開示のビームコンバイナによって可能にされるビーム結合機能は、可視スペクトル内の他の色のセットの光、または例えば赤外線（ＩＲ）領域、近赤外線（ＮＩＲ）領域などを含む電磁スペクトルの他の領域からの光を結合することに同様に適用することができる。
本開示の種々の実施形態の説明は、例示の目的のために提示されているが、網羅的であることを意図せず、または開示される実施形態に限定されない。多くの修正例および変形例は、記載される実施形態の範囲および趣旨から逸脱することなく当業者に明らかであろう。本明細書で使用される用語は、実施形態の原理、市場で見出される技術に対する実用的な応用または技術的な改善を最もよく説明するために、または当業者が本明細書に開示される実施形態を理解することを可能にするために選択された。
本明細書で使用される場合、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」という単数形は、文脈が明確に別様に示さない限り、複数の参照を含む。
「例示的な」という用語は、本明細書において、「例、事例、または例示としての役割を果たす」を意味するように使用される。「例示的」として記載される任意の実施形態は、必ずしも、他の実施形態よりも好ましいもしくは有利であると解釈されず、かつ／または他の実施形態から特徴の組み込みを除外しない。
明確にするために、別個の実施形態の文脈で説明される本発明の特定の特徴もまた、単一の実施形態において組み合わせて提供され得ることが理解される。逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で説明される本発明の種々の特徴は、別々に、または任意の好適なサブコンビネーションで、または本発明の任意の他の記載された実施形態で好適に提供され得る。種々の実施形態の文脈において説明される特定の特徴は、実施形態がそれらの要素なしで動作不能である場合を除き、それらの実施形態の本質的な特徴とみなされるべきではない。
添付の特許請求の範囲が複数の従属性なしに起草されている限りにおいて、これは、かかる複数の従属性を許容しない法域における形式的要件に対応するためにのみ行われている。特許請求の範囲を多重従属にすることによって示唆される特徴のすべての可能な組み合わせが明示的に想定され、本発明の一部とみなされるべきであることに留意されたい。
本発明は、その特定の実施形態と併せて説明されてきたが、多くの代替物、修正例、および変形例が、当業者に明らかであろうことは明らかである。したがって、添付の特許請求の範囲の精神および広範な範囲内であるすべてのかかる代替物、修正例、および変形例を包含することが意図される。

Claims (41)

  1. 光学デバイスを製造するための方法であって、前記方法が、
    一連のセグメントを含む周期的形成を採るように、複数のコーティングされた表面を積層体内に配置することであって、前記一連のセグメントが、第１のセグメントを含み、前記周期的形成が、前記第１のセグメントを設定された回数繰り返すことによって形成され、前記第１のセグメントが、
    第１の波長範囲内の波長を有する光を反射または透過させる、第１のコーティングされた表面と、
    第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させ、前記第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させる、第２のコーティングされた表面と、
    第３の波長範囲内の波長を有する光を反射または透過させ、前記第１の波長範囲または前記第２の波長範囲内の波長を有する光を透過または反射させる、第３のコーティングされた表面と、
    を含む、配置することと、
    少なくとも２つの平行な主外部表面および複数の隣接するセクションを有するスライスを形成するように、前記積層体をスライスすることであって、各セクションが、前記２つの主外部表面の間の前記周期的形成の１つのセグメントからのコーティングされた表面を有する、スライスすることと、
    各セクションから少なくとも１つの基板を形成するように、前記スライスを少なくとも１回切断することであって、前記少なくとも１つの基板のうちの各基板が、少なくとも２つの平行な主表面と、前記２つの主表面の間の前記周期的形成の単一のセグメントからのコーティングされた表面と、を有する、切断することと、
    を含む、方法。
  2. 前記第１のコーティングされた表面が、少なくとも１つの透明プレートと関連付けられた表面に、反射性コーティングを適用することによって形成される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第２のコーティングされた表面が、少なくとも１つの透明プレートと関連付けられた表面に、第１のダイクロイックコーティングを適用することによって形成され、前記第３のコーティングされた表面が、少なくとも１つの透明プレートと関連付けられた表面に、第２のダイクロイックコーティングを適用することによって形成される、請求項１に記載の方法。
  4. 前記スライスの前記２つの主外部表面を同時に研磨することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記少なくとも１つの基板のうちの各基板が、伸長方向を有し、前記伸長方向に対して平行である伝播方向を有する結合ビームを出力するように構成されている、請求項１に記載の方法。
  6. 前記スライスを少なくとも１回切断することが、正確に１つのセグメントを含む単一のセクションを形成するように、前記スライスの前記２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの平面に沿って、前記スライスを切断すること
    を含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記少なくとも１つの平面に沿って前記スライスをスライスすることによって形成される少なくとも１つの表面を研磨すること
    をさらに含む、請求項６に記載の方法。
  8. 前記スライスを少なくとも１回切断することが、前記少なくとも１つの基板を形成するように、前記スライスの前記少なくとも１つの平面および前記２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの第２の平面に沿って、前記単一のセクションをスライスすること
    をさらに含む、請求項６に記載の方法。
  9. 平面状の面を形成するように、前記少なくとも１つの平面に対して斜めの平面に沿って前記少なくとも１つの基板のうちのある基板をスライスすることと、
    前記基板が、前記基板の伸長方向に対して垂直であり、かつ前記基板の前記２つの主表面に対して平行である、伝播方向を有する結合ビームを出力するように構成されるように、前記第１、第２、または第３の波長範囲内の波長を有する光に対して反射性であるように、前記平面状の面を反射性コーティングで研磨およびコーティングすることと、
    をさらに含む、請求項６に記載の方法。
  10. 前記第３のコーティングされた表面が、前記第３の波長範囲内の波長を有する光を反射させ、前記第１の波長範囲内または前記第２の波長範囲内の波長を有する光を透過させる、請求項１に記載の方法。
  11. 前記スライスを少なくとも１回切断することが、正確に１つのセグメントを含む単一のセクションを形成するように、前記スライスの前記２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの第１の平面に沿って、前記スライスを切断することと、
    前記少なくとも１つの基板を形成するように、前記スライスの前記少なくとも１つの第１の平面および前記２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの第２の平面に沿って、前記単一のセクションをスライスすることであって、前記少なくとも１つの基板のうちの各基板が、伸長方向を有し、前記伸長方向に対して平行である伝播方向を有する結合ビームを出力するように構成されている、スライスすることと、
    を含み、
    前記方法が、
    前記少なくとも１つの第１の平面において形成された表面に立方体構造を取り付けることであって、前記立方体構造が、前記少なくとも１つの平面において形成された前記表面に対して斜めの平面内に展開された反射性表面を有し、前記反射性表面が、前記結合ビームを、前記伸長方向に対して垂直であり、かつ前記主外部表面に対して平行である方向に偏向させるように構成されている、取り付けることをさらに含む、
    請求項１０に記載の方法。
  12. 前記第３のコーティングされた表面が、前記第３の波長範囲内の波長を有する光を透過させ、前記第１の波長範囲内または前記第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させる、請求項１に記載の方法。
  13. 前記スライスを少なくとも１回切断することが、正確に１つのセグメントを含む単一のセクションを形成するように、前記スライスの前記２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの第１の平面に沿って、前記スライスを切断することと、
    前記少なくとも１つの基板を形成するように、前記スライスの前記少なくとも１つの第１の平面および前記２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの第２の平面に沿って、前記単一のセクションをスライスすることであって、前記少なくとも１つの基板のうちの各基板が、伸長方向を有し、前記伸長方向に対して平行である伝播方向を有する結合ビームを出力するように構成されている、スライスすることと、
    を含み、
    前記方法が、
    前記２つの主外部表面のうちの１つの一部分に立方体構造を取り付けることであって、前記立方体構造が、前記２つの主外部表面に対して斜めの平面内に展開された反射性表面を有し、前記反射性表面が、前記結合ビームを、前記伸長方向に対して垂直であり、かつ前記主外部表面に対して平行である方向に偏向させるように構成されている、取り付けることをさらに含む、
    請求項１２に記載の方法。
  14. 前記第１のセグメントが、前記第１、第２、または第３の波長範囲内の波長を有する光を反射させる、第４のコーティングされた表面をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  15. 前記スライスを少なくとも１回切断することが、正確に１つのセグメントを含む単一のセクションを形成するように、前記スライスの前記２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの第１の平面に沿って、前記スライスを切断することと、
    前記少なくとも１つの基板を形成するように、前記スライスの前記少なくとも１つの第１の平面および前記２つの主外部表面に対して垂直である少なくとも１つの第２の平面に沿って、前記単一のセクションをスライスすることであって、前記少なくとも１つの基板のうちの各基板が、伸長方向を有し、前記伸長方向に対して平行である伝播方向を有する結合ビームを出力するように構成されている、スライスすることと、
    を含み、
    前記方法が、
    前記２つの主外部表面のうちの１つの一部分に立方体構造を取り付けることであって、前記立方体構造が、前記２つの主外部表面に対して斜めの平面内に展開された反射性表面を有し、前記反射性表面が、前記結合ビームを、前記伸長方向に対して垂直であり、かつ前記主外部表面に対して平行である方向に偏向させるように構成されている、取り付けることをさらに含む、
    請求項１４に記載の方法。
  16. 第１のプレートを、前記スライスの前記２つの主外部表面のうちの第１の主外部表面と位置合わせすることであって、前記第１のプレートが、レンズの二次元アレイを有し、前記レンズの二次元アレイが、各セグメントについて、前記第１のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、前記第２のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、前記第３のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように配置されている、位置合わせすることと、
    第２のプレートを、前記スライスの前記２つの主外部表面のうちの第２の主外部表面と位置合わせすることであって、前記第２のプレートが、レンズの二次元アレイを有し、前記レンズの二次元アレイが、各セグメントについて、前記第４のコーティングされた表面が前記第２のプレートの前記アレイの１つのレンズと関連付けられるように配置されている、位置合わせすることと、
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  17. 第１のプレートを、前記スライスの前記２つの主外部表面のうちの第１の主外部表面と位置合わせすることであって、前記第１のプレートが、レンズの二次元アレイを有し、前記レンズの二次元アレイが、各セグメントについて、前記第１のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、前記第２のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、前記第３のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように配置されている、位置合わせすること
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  18. 第２のプレートを、前記スライスの前記２つの主外部表面のうちの第２の主外部表面と位置合わせすることであって、前記第２のプレートが、検出器の二次元アレイを有し、前記検出器の二次元アレイが、各セグメントについて、前記第１のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第１の検出器と関連付けられ、前記第２のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第２の検出器と関連付けられ、前記第３のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第３の検出器と関連付けられるように配置されている、位置合わせすること
    をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
  19. 少なくとも１つの遅延プレートを、前記スライスの前記２つの主外部表面のうちの第２の主外部表面に取り付けることと、
    第２のプレートを、前記遅延プレートと位置合わせすることであって、前記第２のプレートが、レンズの二次元アレイを有し、前記レンズの二次元アレイが、各セグメントについて、前記第１のコーティングされた表面が前記第２のプレートの前記アレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、前記第２のコーティングされた表面が前記第２のプレートの前記アレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、前記第３のコーティングされた表面が前記第２のプレートの前記アレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように配置されている、位置合わせすることと、
    をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
  20. 第３のプレートを、前記第２のプレートと位置合わせすることであって、前記第３のプレートが、検出器の二次元アレイを有し、前記検出器の二次元アレイが、各セグメントについて、前記第１のコーティングされた表面が前記検出器のアレイの少なくとも１つの第１の検出器と関連付けられ、前記第２のコーティングされた表面が前記検出器のアレイの少なくとも１つの第２の検出器と関連付けられ、前記第３のコーティングされた表面が前記検出器のアレイの少なくとも１つの第３の検出器と関連付けられるように配置されている、位置合わせすること
    をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記第１のセグメントが少なくとも１つの遅延プレートを含むように、前記積層体内に複数の遅延プレートを展開すること
    をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
  22. プレートを、前記スライスの前記２つの主外部表面のうちの１つと位置合わせすることであって、前記プレートが、検出器の二次元アレイを有し、前記検出器の二次元アレイが、各セグメントについて、前記第１のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第１の検出器と関連付けられ、前記第２のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第２の検出器と関連付けられ、前記第３のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第３の検出器と関連付けられるように配置されている、位置合わせすること
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  23. 前記プレートが、前記プレート上の前記検出器を担持する導電性キャリアホイルをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
  24. 導電性表面を前記プレートに取り付けることであって、前記導電性表面が、複数の電気接点を含み、各接点が、前記検出器のそれぞれの１つに関連付けられる、取り付けること
    をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
  25. 光学デバイスを製造するための方法であって、前記方法が、
    少なくとも１つのセグメントを有する積層体内に複数のコーティングされた表面を配置することであって、前記少なくとも１つのセグメントが、少なくとも１回繰り返される第１のセグメントを含み、前記複数のコーティングされた表面が、
    第１の波長範囲内の波長を有する少なくとも光を反射または透過させる少なくとも１つの第１のコーティングされた表面と、
    第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させ、前記第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させる少なくとも１つの第２のコーティングされた表面と、
    第３の波長範囲内の波長を有する光を反射または透過させ、前記第１の波長範囲または前記第２の波長範囲内の波長を有する光を透過または反射させる少なくとも１つの第３のコーティングされた表面と、
    前記第１の波長範囲、前記第２の波長範囲、もしくは前記第３の波長範囲内の波長を有する光を反射させる少なくとも１つの第４のコーティングされた表面と、
    を含み、
    前記第１のセグメントが、前記少なくとも１つの第１のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、前記少なくとも１つの第２のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、正確に１つの第３のコーティングされた表面、および前記少なくとも１つの第４のコーティングされた表面のうちの正確に１つを有している、配置することと、
    少なくとも２つの主外部表面と、前記２つの主外部表面の間に１つのセグメントのコーティングされた表面を有する少なくとも１つのセクションと、を有するスライスを形成するように、前記積層体をスライスすることと、
    前記少なくとも１つのセクションのうちの各セクションから少なくとも１つの基板を形成するように、前記スライスを少なくとも１回切断することであって、前記少なくとも１つの基板のうちの各基板が、少なくとも２つの主表面と、前記２つの主表面の間の単一のセグメントからのコーティングされた表面と、を有する、切断することと、
    を含む、方法。
  26. 光学デバイスを製造するための方法であって、前記方法が、
    少なくとも１回繰り返される第１のセグメントを含む、少なくとも１つのセグメントを有する積層体内に複数のコーティングされた表面を配置することであって、前記複数のコーティングされた表面が、
    第１の偏光方向に偏光された第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させ、第２の偏光方向に偏光された前記第１の波長範囲内の波長を有する光を反射させる少なくとも１つの第１のコーティングされた表面と、
    前記第１の偏光方向に偏光された第２の波長範囲内の波長を有する光と、前記第２の偏光方向に偏光された前記第１の波長範囲内の波長を有する光とを透過させ、前記第２の偏光方向に偏光された前記第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させる少なくとも１つの第２のコーティングされた表面と、
    前記第１の偏光方向に偏光された第３の波長範囲内の波長を有する光と、前記第２の偏光方向に偏光された前記第１または第２の波長範囲内の波長を有する光とを透過させ、前記第２の偏光方向に偏光された前記第３の波長範囲内の波長を有する光を反射させる少なくとも１つの第３のコーティングと、
    を含み、
    前記第１のセグメントが、前記少なくとも１つの第１のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、前記少なくとも１つの第２のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、および前記少なくとも１つの第３のコーティングされた表面のうちの正確に１つを含む、配置することと、
    少なくとも２つの主外部表面と、前記２つの主外部表面の間の前記少なくとも１つのセグメントのうちの１つのセグメントからのコーティングされた表面を有する少なくとも１つのセクションと、を有するスライスを形成するように、前記積層体をスライスすることと、
    前記スライスの前記２つの主外部表面の１つに遅延プレートを取り付けることと、
    を含む、方法。
  27. 前記少なくとも１つのセクションのうちの各セクションから少なくとも１つの基板を形成するように、前記スライスを少なくとも１回切断することであって、前記少なくとも１つの基板のうちの各基板が、少なくとも２つの主表面と、前記２つの主表面の間の周期的形成の単一のセグメントからのコーティングされた表面と、を有する、切断すること
    をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
  28. 第１のプレートを、前記遅延プレートと位置合わせすることであって、前記第１のプレートが、レンズの二次元アレイを有し、前記レンズの二次元アレイが、各セグメントについて、前記第１のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、前記第２のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、前記第３のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように配置されている、位置合わせすることと、
    第２のプレートを、前記スライスの前記２つの主外部表面のうちの他方と位置合わせすることであって、前記第２のプレートが、レンズの二次元アレイを有し、前記レンズの二次元アレイが、各セグメントについて、前記第１のコーティングされた表面が前記第２のプレートの前記アレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、前記第２のコーティングされた表面が前記第２のプレートの前記アレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、前記第３のコーティングされた表面が前記第２のプレートの前記アレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように配置されている、位置合わせすることと、
    をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
  29. 第３のプレートを、前記第１のプレートと位置合わせすることであって、前記第３のプレートが、検出器の二次元アレイを有し、前記検出器の二次元アレイが、各セグメントについて、前記第１のコーティングされた表面が前記検出器のアレイの少なくとも１つの第１の検出器と関連付けられ、前記第２のコーティングされた表面が前記検出器のアレイの少なくとも１つの第２の検出器と関連付けられ、前記第３のコーティングされた表面が前記検出器のアレイの少なくとも１つの第３の検出器と関連付けられるように配置されている、位置合わせすること
    をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
  30. 前記複数のコーティングされた表面が、偏光選択性である少なくとも１つの第４のコーティングされた表面をさらに含み、前記第１のセグメントが、正確に１つの第４のコーティングされた表面をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
  31. 前記少なくとも１つの第４のコーティングされた表面が、前記第１の偏光方向に偏光された光を透過させ、前記第２の偏光方向に偏光された光を反射させる、請求項３０に記載の方法。
  32. 前記少なくとも１つの第４のコーティングされた表面が、前記第２の偏光方向に偏光された光を透過させ、前記第１の偏光方向に偏光された光を反射させる、請求項３０に記載の方法。
  33. 光学デバイスを製造するための方法であって、前記方法が、
    少なくとも１つのセグメントを有する積層体内に複数のコーティングされた表面を配置することであって、前記少なくとも１つのセグメントが、少なくとも１回繰り返される第１のセグメントを含み、前記複数のコーティングされた表面が、
    第１の波長範囲内の波長を有する少なくとも光を反射または透過させる少なくとも１つの第１のコーティングされた表面と、
    第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させ、前記第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させる少なくとも１つの第２のコーティングされた表面と、
    第３の波長範囲内の波長を有する光を反射または透過させ、前記第１の波長範囲または前記第２の波長範囲内の波長を有する光を透過または反射させる少なくとも１つの第３のコーティングされた表面と、
    を含み、
    前記第１のセグメントが、前記少なくとも１つの第１のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、前記少なくとも１つの第２のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、および前記少なくとも１つの第３のコーティングされた表面のうちの正確に１つを含む、配置することと、
    少なくとも２つの主外部表面と、前記２つの主外部表面の間の前記少なくとも１つのセグメントのうちの１つのセグメントからのコーティングされた表面を有する少なくとも１つのセクションと、を有するスライスを形成するように、前記積層体をスライスすることと、
    レンズの二次元アレイを有するプレートを、各セグメントについて、前記第１のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、前記第２のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、前記第３のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように、前記スライスの前記２つの主外部表面のうちの１つと位置合わせすることと、
    を含む、方法。
  34. 光学デバイスを製造するための方法であって、前記方法が、
    複数の透明プレートを取得することと、
    少なくとも１つの第１のコーティングされた表面を形成するように、前記透明プレートと関連付けられた少なくとも１つの第１の表面に偏光選択性コーティングを適用することと、
    少なくとも１つの第２のコーティングされた表面を形成するように、前記透明プレートと関連付けられた少なくとも１つの第２の表面に第１の色分極選択性コーティングを適用することと、
    少なくとも１つの第３のコーティングされた表面を形成するように、前記透明プレートと関連付けられた少なくとも１つの第３の表面に第２の色分極選択性コーティングを適用することと、
    前記プレートを、少なくとも１つのセグメントを有する積層体内に配置することであって、前記少なくとも１つのセグメントが、少なくとも１回繰り返される第１のセグメントを含み、前記第１のセグメントが、前記少なくとも１つの第１のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、前記少なくとも１つの第２のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、および前記少なくとも１つの第３のコーティングされた表面のうちの正確に１つを含む、配置することと、
    少なくとも第１および第２の主外部表面と、前記主外部表面の間の前記少なくとも１つのセグメントのうちの１つのセグメントからのコーティングされた表面を有する少なくとも１つのセクションと、を有するスライスを形成するように、前記積層体をスライスすることと、
    第１のプレートを、前記第１または第２の主外部表面と位置合わせすることであって、前記第１のプレートが、第１の偏光方向に関連付けられ、各セグメントについて、前記第１のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、前記第２のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、前記第３のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように配置された第１の配向に配置されたレンズの二次元アレイを有している、位置合わせすることと、
    第２のプレートを、前記スライスの前記２つの主外部表面のうちの他方と位置合わせすることであって、前記第２のプレートが、第２の偏光方向に関連付けられ、各セグメントについて、前記第１のコーティングされた表面が前記第２のプレートの前記アレイの少なくとも１つの第１のレンズと関連付けられ、前記第２のコーティングされた表面が前記第２のプレートの前記アレイの少なくとも１つの第２のレンズと関連付けられ、前記第３のコーティングされた表面が前記第２のプレートの前記アレイの少なくとも１つの第３のレンズと関連付けられるように配置された第２の配向に配置されたレンズの二次元アレイを有し、前記第２の配向および前記第２の偏光方向が、それぞれ、前記第１の配向および前記第１の偏光方向に直交する、位置合わせすることと、
    を含む、方法。
  35. 光学デバイスを製造するための方法であって、前記方法が、
    少なくとも１つのセグメントを有する積層体内に複数のコーティングされた表面を配置することであって、前記少なくとも１つのセグメントが、少なくとも１回繰り返される第１のセグメントを含み、前記複数のコーティングされた表面が、
    第１の波長範囲内の波長を有する少なくとも光を反射または透過させる少なくとも１つの第１のコーティングされた表面と、
    第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させ、前記第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させる少なくとも１つの第２のコーティングされた表面と、
    第３の波長範囲内の波長を有する光を反射または透過させ、前記第１の波長範囲または前記第２の波長範囲内の波長を有する光を透過または反射させる少なくとも１つの第３のコーティングされた表面と、
    を含み、
    前記第１のセグメントが、前記少なくとも１つの第１のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、前記少なくとも１つの第２のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、および前記少なくとも１つの第３のコーティングされた表面のうちの正確に１つを含む、配置することと、
    少なくとも２つの主外部表面と、前記２つの主外部表面の間の前記少なくとも１つのセグメントのうちの１つのセグメントからのコーティングされた表面を有する少なくとも１つのセクションと、を有するスライスを形成するように、前記積層体をスライスすることと、
    プレートを、前記スライスの前記２つの主外部表面のうちの１つと位置合わせすることであって、前記プレートが、検出器の二次元アレイを有し、前記検出器の二次元アレイが、各セグメントについて、前記第１のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第１の検出器と関連付けられ、前記第２のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第２の検出器と関連付けられ、前記第３のコーティングされた表面が前記アレイの少なくとも１つの第３の検出器と関連付けられるように配置されている、位置合わせすることと、
    を含む、方法。
  36. 光学デバイスを製造するための方法であって、前記方法が、
    複数の透明プレートおよび少なくとも１つの遅延プレートを取得することと、
    少なくとも１つのセグメントを有する積層体内に複数のコーティングされた表面および前記少なくとも１つの遅延プレートを配置することであって、前記少なくとも１つのセグメントが、少なくとも１回繰り返される第１のセグメントを含み、前記複数のコーティングされた表面が、
    前記透明プレートと関連付けられた少なくとも１つの表面に偏光選択性コーティングを適用することによって形成された少なくとも１つの第１のコーティングされた表面と、
    前記透明プレートと関連付けられた少なくとも１つの表面に第１の色分極選択性コーティングを適用することによって形成された少なくとも１つの第２のコーティングされた表面と、
    前記透明プレートと関連付けられた少なくとも１つの表面に第２の色分極選択性コーティングを適用することによって形成された少なくとも１つの第３のコーティングされた表面と、
    を含み、
    前記第１のセグメントが、前記少なくとも１つの第１のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、前記少なくとも１つの第２のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、前記少なくとも１つの第３のコーティングされた表面のうちの正確に１つ、および前記少なくとも１つの遅延プレートのうちの１つ以上の遅延プレートを含む、配置することと、
    少なくとも２つの主外部表面と、前記２つの主外部表面の間の前記少なくとも１つのセグメントのうちの１つのセグメントからのコーティングされた表面および少なくとも１つの遅延プレートを有する少なくとも１つのセクションと、を有するスライスを形成するように、前記積層体をスライスすることと、
    を含む、方法。
  37. 光学デバイスを製造するための方法であって、前記方法が、
    複数の透明プレートを取得することと、
    前記透明プレートに関連付けられた複数の表面に偏光選択性コーティングを適用し、第１の偏光方向に偏光された前記コーティングされた表面に入射光を透過させ、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向に偏光された前記コーティングされた表面に入射光を反射させる複数のコーティングされた表面を形成することと、
    前記コーティングされた表面が相互に対して平行であるように、前記プレートを積層体内に配置することと、
    少なくとも第１および第２の主外部表面および複数の隣接するセクションを含むスライスを形成するように前記積層体をスライスすることであって、各セクションが、前記第１および第２の主外部表面の間に正確に２つの前記コーティングされた表面を含む、スライスすることと、
    各セクションについて、前記セクションの前記２つのコーティングされた表面のうちの第１のコーティングされた表面が第１のアレイの遅延プレートのうちの前記遅延プレートのそれぞれの１つに関連付けられるように、前記第１のアレイの遅延プレートを前記第１または第２の主外部表面に取り付けることと、
    各セクションについて、前記セクションの前記２つのコーティングされた表面のうちの第２のコーティングされた表面が第２のアレイの遅延のうちの前記遅延プレートのそれぞれの１つに関連付けられるように、前記第２のアレイの遅延プレートを前記第２または第１の主外部表面に取り付けることと、
    各セクションについて、前記セクションの前記２つのコーティングされた表面のうちの前記第１のコーティングされた表面が第１のアレイのレンズのうちの前記レンズのそれぞれの１つに関連付けられるように、第１の配向に展開された前記第１のアレイのレンズを前記第１のアレイの遅延プレートに取り付けることと、
    各セクションについて、前記セクションの前記２つのコーティングされた表面のうちの前記第２のコーティングされた表面が第２のアレイのレンズのうちの前記レンズのそれぞれの１つに関連付けられるように、前記第１の配向に直交する第２の配向に展開された前記第２のアレイのレンズを前記第２のアレイの遅延プレートに取り付けることと、
    を含む、方法。
  38. 光学デバイスを製造するための方法であって、前記方法が、
    一連のセグメントを含む周期的形成を採るように、複数のコーティングされた表面を積層体内に配置することであって、前記一連のセグメントが、第１のセグメントを含み、前記周期的形成が、前記第１のセグメントを設定された回数繰り返すことによって形成され、前記第１のセグメントが、第１のコーティングされた表面と、第２のコーティングされた表面と、を含み、前記コーティングされた表面の各々が、特定の種類の光を透過させ、他の種類の光を反射させるように構成されている、配置することと、
    少なくとも２つの主外部表面および複数の隣接するセクションを有するスライスを形成するように、前記コーティングされた表面に対して斜めの角度に前記積層体をスライスすることであって、各セクションが、前記２つの主外部表面の間の前記周期的形成の１つのセグメントから前記２つの主外部表面に対して斜めにコーティングされた表面を有する、スライスすることと、
    各セクションから少なくとも１つの基板を形成するように、前記スライスを少なくとも１回切断することであって、前記少なくとも１つの基板のうちの各基板が、前記２つの主表面の間に埋め込まれた前記周期的形成の単一のセグメントから少なくとも２つの主表面およびコーティングされた表面を有し、前記コーティングされた表面および前記斜めの角度を生成するために使用されるコーティングにより、前記少なくとも１つの基板のうちの各基板について、前記コーティングされた表面によって透過および反射される光が、前記基板を通る非誘導光として伝播する、切断することと、
    を含む、方法。
  39. 前記第１のコーティングされた表面が、第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させ、第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させるように構成され、前記第２のコーティングされた表面が、前記第１の波長範囲内の波長を有する光および前記第２の波長範囲内の光を透過させ、第３の波長範囲内の波長を有する光を反射させるように構成されている、請求項３８に記載の方法。
  40. 前記第１のコーティングされた表面が、前記第１のコーティングされた表面に対して第１の偏光方向に偏光を有する光を透過させ、前記第１のコーティングされた表面に対して前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向に偏光を有する光を反射させるように構成され、前記第２のコーティングされた表面が、前記第２のコーティングされた表面に対して前記第１の偏光方向に偏光を有する光を透過させ、前記第２のコーティングされた表面に対して前記第２の偏光方向に偏光を有する光を反射させるように構成されている、請求項３８に記載の方法。
  41. 前記第１および第２のコーティングされた表面の両方が、第１の波長範囲内の波長を有する光を透過させ、第２の波長範囲内の波長を有する光を反射させるように構成されている、請求項３８に記載の方法。
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