Оптический элемент для трансформации потока светового излучения и оптический преобразователь на его основе (варианты)

Оптический элемент для трансформации потока светового излучения и оптический преобразователь на его основе (варианты)

Реферат

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к классу оптических преобразователей. Оптический элемент (ОЭ) 1 для трансформации потока светового излучения включает трехслойный преобразующий модуль (ПМ) и отражатель 2 излучения. Профиля функциональных слоев (ФС) 4, 8 ПМ имеют форму клиньев с углами при одной из вершин их оснований 5, 10, близкими или равными 45 или 90^o. Промежуточный ФС 6 сопряжен с гранью 7 наружного ФС 4 и выполнен толщиной, соизмеримой с длиной волны трансформируемого излучения. Сопряжение ФС 8 с промежуточным ФС 6 осуществлено по грани 9. Отражатель 2 сформирован на грани 11 ФС 8. ФС пространственно ориентированы так, что сформированный ими трехслойный ПМ имеет форму четырехгранной призмы, основаниями которой являются основания 5 и 10 ФС 4 и 8. Параметры и пространственная ориентация структур отражателя 2 выбраны из условия обеспечения переотражения излучения по направлению к основанию 5 или 10, соответствующему ФС 4 или 8. Приводятся варианты выполнения оптических преобразователей на основе по меньшей мере двух ОЭ, идентичных вышеописанному ОЭ 1. Согласно этим вариантам все ПМ с расположенными на них отражателями 2 образуют общую сборку. Согласно первому варианту данная сборка формируется посредством параллельного сопряжения ПМ по граням так, что основания одноименных ФС 4, 8 расположены в одной плоскости и все ФС 6 параллельны один другому. В этом случае на гранях 17 ПМ сформировано покрытие из материала с показателями преломления, не превышающими показатель ФС 6. Согласно второму варианту сборка формируется последовательным сопряжением ПМ по основаниям разноименных ФС 4, 8 так, что ФС 6 смежных ПМ пространственно ориентированы один относительно другого под углом, близким или равным 90^o. В результате появляется возможность одновременно осуществлять как коллимацию рассеянного (диффузного) излучения и сведения этого излучения в ограниченный телесный угол, так и диффузию направленного светового пучка (а также в качестве средств поляризации светового потока). 3 с. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к классу оптических преобразователей, способных одновременно осуществлять как коллимацию рассеянного (диффузного) излучения и сведения этого излучения в ограниченный телесный угол, так и диффузию направленного светового пучка, и может быть преимущественно использовано в качестве основного функционального средства системы подсветки экранов (например, жидкокристаллических дисплеев, далее - ЖК-дисплеев) устройств визуального отображения информации, а также в иных областях техники.

В устройствах визуального отображения информации существует потребность в оптическом преобразователе, способном как к диффузии направленного светового пучка, так и концентрации рассеянного (диффузного) потока светового излучения в ограниченной зоне пространства, чтобы обеспечить повышение яркости наблюдаемого на экране изображения в ограниченной зоне наблюдения. Такой преобразователь с высокой степенью эффективности может быть использован, например, в оптических системах подсветки дисплеев с плоским экраном, типа ЖК-дисплеев.

С одной стороны, функция такого преобразователя состоит в трансформации структурированного (направленного) потока (пучка) светового излучения от источника концентрированного излучения (например, от лампы накаливания) в однородный диффузный поток излучения, падающий на экран дисплея. При этом обеспечиваются достаточно однородное (равномерное) освещение экрана дисплея и соответственно достаточные (для визуального восприятия изображения) яркость и контрастность в относительно широких пределах углов обзора.

С другой стороны, если (в связи со специфическим функциональным назначением конкретного оптического устройства) заранее предусматривается, что для визуального восприятия изображения или его части может быть использован более узкий диапазон углов обзора (например, в условиях слабой рассеянной подсветки всего экрана в сумеречном или даже ночном освещении), может оказаться более выгодным концентрировать естественный рассеянный (диффузный) поток светового излучения в заданный узкий диапазон выходных углов.

Так, в мобильных телефонах, электронных записных книжках, наручных часах и т. п. очень важно снизить уровень энергопотребления, а в ряде случаев и улучшить сохранность данных посредством концентрации потока светового излучения исключительно в зону зрения пользователя.

Из уровня техники известно, что концентрация рассеянного потока светового излучения может быть осуществлена различными методами посредством использования соответствующих конструктивных средств реализации этих методов.

Например, известно применение пленок, усиливающих яркость изображения, производимых компанией Minnesota Mining and Manufacturing Co. Излучающая поверхность этих известных пленок сформирована в виде объединенного общим основанием последовательного набора призматических структур (элементов) с параллельными друг другу ребрами, имеющими равные углы при вершинах (US N 5528720, G 02 B 6/26, 1996 г.).

При входе потока излучения (светового пучка) через основание такой призматической структуры и последующем преломлении на соответствующей боковой грани выходящие световые лучи отклоняются ближе в сторону нормали к основанию призматической структуры, вследствие чего и реализуется концентрирующая (входящий световой поток в ограниченный угол обзора) функция известной пленки. При этом потери, неизбежно возникающие вследствие отражения части входящего светового потока от боковых граней призматических структур, частично компенсируются за счет последовательного переотражения (рециклинга) отраженных лучей света внутри призматической структуры снова на ее соответствующую боковую грань.

Рассматриваемая известная пленка, однако, не способна реализовать диффундирующую функцию, т.е. трансформацию направленного потока светового излучения в диффузный поток. Для реализации такой функции известный оптический элемент (пленка) должен обязательно использоваться с отдельным диффузором, что в значительной мере ограничивает функциональные возможности и область промышленного использования такого оптического средства трансформации потока светового излучения.

Более современной альтернативой рассмотренного выше средства трансформации потока светового излучения является голограммный оптический элемент, записанный таким образом, что обеспечивается функция диффузии падающего на него направленного потока светового излучения (светового пучка) в ограниченный угол обзора. В частности, в патенте N 5418631 (US) приводится описание конструктивных особенностей такого рода трехмерной голограммы для использования в устройстве подсветки с освещенным краем, а в патенте N 5471327 (US) раскрыты конструктивные особенности средства трансформации потока светового излучения в виде голограммы, направленно диффундирующей поток излучения (световой пучок) из линейной светоизлучающей структуры.

Как и в предыдущем случае, рассматриваемые известные из уровня техники средства трансформации потока светового излучения в виде голограмм не способны одновременно реализовать как диффундирующую функцию (т.е. трансформацию направленного потока светового излучения в диффузный поток), так и обратную ей функцию, т.е. функцию концентрации диффузного потока излучения в концентрированный в пределах ограниченного пространства (угла обзора) световой пучок. А это в значительной мере ограничивает функциональные возможности и область промышленного использования таких оптических средств трансформации потока светового излучения.

Из уровня техники известны также оптические средства (пленки), способные к одновременному осуществлению как функции концентрации диффузного потока светового излучения, так и функции диффузии направленного потока излучения (светового пучка). В предпочтительном конструктивном исполнении такие оптические средства включают оптически прозрачный пленочный слой, имеющий плоскую (со стороны падающего на пленку потока диффузного излучения) входную поверхность и структурированную выходную поверхность в виде множества структур конусообразного профиля, ориентированных перпендикулярно выходной поверхности оптического средства (пленки). Поток излучения выходит из упомянутых профильных структур хотя и не коллимированным, но достаточно сконцентрированным вблизи нормали (US N 5861990, G 02 B 13/14, 1999 г.).

К недостаткам данного известного из уровня техники оптического средства для трансформации потока светового излучения можно отнести то, что коэффициент концентрации падающего потока излучения у него (как, впрочем, и у всех вышерассмотренных известных оптических средств) сравнительно мал, и выигрыш в яркости предназначенного для визуального восприятия изображения наблюдается лишь в сравнении с Ламбертовым диффузором при подсветке источником направленного света. Кроме того, такие оптические средства трансформации потока излучения устройства не дают рассматриваемого эффекта концентрации при работе с естественным рассеянным светом.

Известны устройства подсветки дисплеев, сформированные на основе пары конструктивно идентичных сопряженных по соответствующим наклонным граням клинообразных оптических элементов с входными (световоспринимающими) поверхностями, функцию которых выполняют поверхности оснований клинообразных элементов, и выходными (светоизлучающими) поверхностями, функцию которых выполняют соответствующие боковые грани упомянутых клинообразных элементов (US N 5202950, G 02 B 6/00, 1993 г.).

К недостаткам рассматриваемого известного из уровня техники технического решения следует отнести то, что площадь поперечного сечения светового пучка на выходе из фоклина увеличивается относительно входного зрачка по крайней мере во столько раз, во сколько уменьшается угол обзора, поэтому оно не может быть использовано для обеспечения повышения яркости визуально воспринимаемого пользователем, например, с экрана ЖК-дисплея изображения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленным объектам изобретения является оптический элемент (который функционально можно рассматривать и как преобразователь) для трансформации потока светового излучения, включающий трехслойный преобразующий модуль, каждый функциональный слой которого выполнен из оптически прозрачного для упомянутого излучения материала, а также отражатель излучения со структурированной поверхностью. Профиль первого наружного функционального слоя упомянутого модуля в плоскости распространения трансформируемого потока излучения имеет форму клина (в технике именуемого "фоклином" - фокальным клином). Промежуточный функциональный слой сопряжен с соответствующей наклоненной к основанию под меньшим углом боковой гранью первого наружного функционального слоя и выполнен толщиной, соизмеримой с длиной волны трансформируемого излучения. Второй наружный функциональный слой одной из своих боковых граней сопряжен с соответствующей поверхностью промежуточного функционального слоя. Отражатель со структурированной поверхностью сформирован на одной из граней второго наружного функционального слоя, которая расположена оппозитно промежуточному функциональному слою и не сопряжена с последним. При этом показатели преломления материалов упомянутых первого, второго и промежуточного функциональных слоев удовлетворяют следующему условию: n₂n₁>n₃, где n₂ - показатель преломления материала второго наружного функционального слоя; n₁ - показатель преломления материала первого наружного функционального слоя; n₃ - показатель преломления материала промежуточного функционального слоя.

В рассматриваемом техническом решении предусматривается также вариант выполнения оптического преобразователя, согласно которому последний формируется в виде сборки (пакета) сопряженных по соответствующим поверхностям и определенным образом ориентированных друг относительно друга одиночных оптических элементов (US N 5303322, фиг.2В, фиг.10, фиг.11, G 02 B 6/26, 1994 г.).

В данном известном техническом решении обеспечивается коллимация падающего на основание фоклина рассеянного (диффузного) излучения или цилиндрической световой волны от линейного источника излучения в относительно узкий диапазон углов обзора со стороны его соответствующей боковой поверхности (грани).

Лучи света распространяются в материале фоклина с показателем преломления n₁, последовательно отражаясь от поверхностей его боковых граней в направлении вершины профиля фоклина до тех пор, пока угол падения не становится равным или несколько меньшим угла полного внутреннего отражения, после чего проникает в пограничную с боковой поверхностью фоклина среду (т.е. в промежуточный и далее во второй функциональные слои). Коэффициент пропускания, однако, в этих условиях незначителен, и большая часть падающего светового потока продолжает переотражаться с постепенным уменьшением углов падения. Вследствие этого через боковую поверхность (грань) фоклина выходит уже целый спектр пространственных частот.

Для устранения этого недостатка в рассматриваемом прототипе промежуточная среда (т.е. промежуточный функциональный слой) с показателем n₃ преломления выполняется в виде слоя, толщина которого соизмерима с длиной волны трансформируемого (падающего) потока излучения, а показатель n₂ преломления материала второй среды (второго наружного функционального слоя), граничащей с промежуточной средой, берется равным или несколько большим показателя n₁ преломления материала первой среды (первого функционального наружного слоя). В этом случае уже более половины всей энергии входит во вторую среду уже при первом достижении световым лучом критического угла падения и практически большая часть световых лучей, входящих в фоклин через его основание, выходит через его соответствующую боковую поверхность (грань) в виде относительно узкого пучка лучей, ширина которого в плоскости, перпендикулярной ребру при вершине профиля фоклина, пропорциональна удвоенному значению угла j при упомянутой вершине профиля фоклина.

К недостаткам рассматриваемого известного из уровня техники технического решения следует отнести то, что площадь поперечного сечения светового пучка на выходе из фоклина увеличивается относительно входного зрачка по крайней мере во столько раз, во сколько уменьшается угол обзора, поэтому оно не может быть использовано для обеспечения повышения яркости визуально воспринимаемого пользователем, например, с экрана ЖК-дисплея изображения.

В основу заявленных объектов изобретения была положена задача создания такого унифицированного оптического элемента для обратимой трансформации потока светового излучения, а также оптических преобразователей на его основе, в которых для улучшения визуального восприятия пользователем генерируемого на экране изображения (в частности, для повышения яркости и контрастности этого изображения) обеспечивалась возможность использования как направленного потока светового излучения путем его трансформации в диффузный поток подсветки, так и диффузного потока излучения (преимущественно естественного света) путем его концентрации в заданном, функционально ограниченном диапазоне углов обзора воспринимаемого пользователем изображения.

Решение поставленной задачи обеспечивается посредством того, что - в отношении объекта изобретения "Оптический элемент для трансформации потока светового излучения": в оптическом элементе для трансформации потока светового излучения, включающем трехслойный преобразующий модуль, каждый функциональный слой которого выполнен из оптически прозрачного для упомянутого излучения материала, а также отражатель излучения со структурированной поверхностью, в котором профиль первого наружного функционального слоя упомянутого модуля в плоскости распространения трансформируемого потока излучения имеет форму клина (например, с углом при одной из вершин его основания, близким или равным 45^o или 90^o); промежуточный функциональный слой сопряжен с одной из наклоненных к основанию упомянутого клинового профиля боковых граней первого наружного функционального слоя и выполнен толщиной, соизмеримой с длиной волны трансформируемого излучения; второй наружный функциональный слой одной из своих боковых граней сопряжен с поверхностью промежуточного функционального слоя; отражатель со структурированной поверхностью сформирован на одной из граней второго наружного функционального слоя, которая расположена оппозитно промежуточному функциональному слою и не сопряжена с последним, при этом показатели преломления материалов упомянутых первого, второго и промежуточного функциональных слоев удовлетворяют следующему условию: n₂n₁>n₃, где n₂ - показатель преломления материала второго наружного функционального слоя; n₁ - показатель преломления материала первого наружного функционального слоя; n₃ - показатель преломления материала промежуточного функционального слоя, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ соответствующий профиль второго наружного функционального слоя в упомянутой плоскости распространения трансформируемого потока излучения выполнен близким или идентичным по форме ранее упомянутому профилю первого наружного функционального слоя; сопряжение второго наружного функционального слоя с поверхностью промежуточного функционального слоя осуществлено по грани, наклоненной к основанию упомянутого второго функционального слоя; функциональные слои пространственно ориентированы один относительно другого таким образом, что сформированный ими трехслойный преобразующий модуль имеет форму четырехгранной призмы, основаниями которой являются основания наружных функциональных слоев, а параметры и пространственная ориентация функциональных элементов структурированной поверхности отражателя выбраны из условия обеспечения переотражения потока излучения, падающего на нее со стороны основания одного из наружных функциональных слоев, по направлению к основанию соответственно другого наружного функционального слоя.

В ряде случаев целесообразно функциональные элементы структурированной поверхности отражателя выполнять в виде последовательности параллельных призматических структур треугольного профиля, плоскости оснований которых ориентированы вдоль плоскости распространения трансформируемого потока излучения перпендикулярно, по меньшей мере, одному из оснований сформированного функциональными слоями трехслойного преобразующего модуля.

Для дальнейшего повышения яркости генерируемого на экране изображения (посредством осуществления подсветки экрана коллимированным в процессе трансформации потоком излучения) целесообразно оптический элемент снабжать дополнительным оптически прозрачным функциональным слоем, который выполнен в виде последовательности параллельных призматических структур с углом при наиболее удаленных от соответствующего основания преобразующего модуля вершинах, равным удвоенному, минимальному по величине, углу при соответствующей вершине профиля второго функционального слоя, пространство между которыми заполнено диэлектрическим материалом; упомянутый дополнительный функциональный слой в этом случае должен быть расположен на выходной поверхности коллимированного в процессе трансформации потока излучения, функцию которой выполняет поверхность основания второго, сопряженного с отражателем, функционального слоя, при этом показатели преломления материалов дополнительного функционального слоя и диэлектрического материала заполнителя, а также углы при упомянутых вершинах второго функционального слоя и призматических структур должны быть связаны следующим соотношением: n₄ cos(2j) = n₅ cosj, где n₄ - показатель преломления материала дополнительного функционального слоя; (2j) - угол при упомянутых вершинах призматических структур дополнительного функционального слоя; n₅ - показатель преломления диэлектрического материала заполнителя; j - угол при упомянутой вершине профиля второго функционального слоя.

Для дальнейшего расширения функциональных возможностей посредством использования патентуемого оптического элемента и в качестве поляризатора потока светового излучения промежуточный функциональный слой должен быть выполнен в виде поляризационного светоделительного покрытия, пропускающего при углах, близких к критическому, P-поляризованную составляющую трансформируемого потока излучения, а на расположенной оппозитно упомянутому функциональному слою грани первого функционального слоя необходимо сформировать четвертьволновой фазосдвигающий слой, функционально являющийся средством преобразования отраженной от поляризационного светоделительного покрытия S-поляризованной составляющей трансформируемого потока излучения в P-поляризованную составляющую.

В отношении объекта изобретения "Оптический преобразователь потока светового излучения" (вариант 1 по п.5 формулы изобретения): в оптическом преобразователе потока светового излучения, включающем, по меньшей мере, два оптических элемента, один из которых сформирован в виде трехслойного преобразующего модуля, функциональные слои которого выполнены из оптически прозрачного для упомянутого излучения материала, а также отражатель излучения со структурированной поверхностью, в котором профиль первого наружного функционального слоя упомянутого модуля в плоскости распространения трансформируемого потока излучения имеет форму клина (преимущественно с углом при одной из вершин его основания, близким или равным 45^o или 90^o); промежуточный функциональный слой сопряжен с одной из наклоненных к основанию упомянутого клинового профиля боковых граней первого наружного функционального слоя и выполнен толщиной, соизмеримой с длиной волны трансформируемого излучения; второй наружный функциональный слой одной из своих боковых граней сопряжен с поверхностью промежуточного функционального слоя; отражатель со структурированной поверхностью сформирован на одной из граней второго наружного функционального слоя, которая расположена оппозитно промежуточному функциональному слою и не сопряжена с последним, при этом показатели преломления материалов упомянутых первого, второго и промежуточного функциональных слоев удовлетворяют следующему условию: n₂ n₁ > n₃, где n₂ - показатель преломления материала второго наружного функционального слоя; n₁ - показатель преломления материала первого наружного функционального слоя; n₃ - показатель преломления материала промежуточного функционального слоя, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ все оптические элементы выполнены конструктивно идентичными, соответствующий профиль второго наружного функционального слоя каждого преобразующего модуля в плоскости распространения трансформируемого потока излучения выполнен близким или идентичным по форме ранее упомянутому профилю первого наружного функционального слоя; сопряжение второго наружного функционального слоя с поверхностью промежуточного функционального слоя в каждом преобразующем модуле осуществлено по грани, наклоненной к основанию упомянутого второго функционального слоя; функциональные слои в упомянутых модулях пространственно ориентированы один относительно другого таким образом, что сформированный ими трехслойный преобразующий модуль имеет форму четырехгранной призмы, основаниями которой являются основания наружных функциональных слоев; параметры и пространственная ориентация функциональных элементов структурированной поверхности отражателя в каждом оптическом элементе выбраны из условия обеспечения переотражения потока излучения, падающего на эту поверхность со стороны основания одного из наружных функциональных слоев, по направлению к основанию соответственно другого наружного функционального слоя этого же преобразующего модуля; все преобразующие модули с расположенными на их соответствующих гранях отражателями образуют общую сборку посредством параллельного сопряжения этих модулей по боковым граням таким образом, что основания одноименных наружных функциональных слоев расположены а одной плоскости и все промежуточные функциональные слои параллельны один другому, при этом на тех гранях преобразующих модулей, которые сопряжены со структурированными поверхностями отражателей смежных преобразующих модулей, сформировано покрытие из материала с показателем преломления, не превышающим показатель преломления материала промежуточного функционального слоя.

Целесообразно функциональные элементы структурированной поверхности отражателей выполнять в виде последовательности параллельных призматических структур треугольного профиля, плоскости оснований которых ориентированы вдоль плоскости распространения трансформируемого потока излучения перпендикулярно, по меньшей мере, одному из оснований сформированного соответствующими функциональными слоями трехслойного преобразующего модуля.

Для дальнейшего повышения яркости генерируемого на экране изображения (посредством осуществления подсветки экрана коллимированным в процессе трансформации потоком излучения) целесообразно каждый оптический элемент преобразователя снабжать дополнительным оптически прозрачным функциональным слоем, который может быть выполнен в виде последовательности параллельных призматических структур с углом при наиболее удаленных от основания соответствующего преобразующего модуля вершинах, равным удвоенному, минимальному по величине, углу при вершине профиля второго функционального слоя этого модуля, пространство между которыми заполнено диэлектрическим материалом, в этом случав упомянутый дополнительный функциональный слой располагают на выходной поверхности коллимированного в процессе трансформации потока излучения, функцию которой выполняет поверхность основания второго, сопряженного с отражателем, функционального слоя, при этом показатели преломления материалов дополнительного функционального слоя и диэлектрического материала заполнителя, а также углы при упомянутых вершинах второго функционального слоя и призматических структур связаны следующим соотношением: n₄ cos(2j) = n₅ cosj, где n₄ - показатель преломления материала дополнительного функционального слоя; (2j) - угол при упомянутых вершинах призматических структур дополнительного функционального слоя; n₅ - показатель преломления диэлектрического материала заполнителя; j - угол при упомянутой вершине профиля второго функционального слоя.

Для дальнейшего расширения функциональных возможностей посредством использования патентуемого оптического преобразователя и в качестве поляризатора потока светового излучения промежуточный функциональный слой каждого преобразующего модуля должен быть выполнен в виде поляризационного светоделительного покрытия, пропускающего при углах, близких к критическому, P-поляризованную составляющую трансформируемого потока излучения, а на расположенной оппозитно упомянутому функциональному слою грани первого функционального слоя каждого преобразующего модуля должен быть сформирован четверть-волновой фазосдвигающий слой, функционально являющийся средством преобразования отраженной от поляризационного светоделительного покрытия S-поляриэованной составляющей трансформируемого потока излучения в P-поляризованную составляющую.

В отношении объекта изобретения "Оптический преобразователь потока светового излучения" (вариант 2 по п.9 формулы изобретения): в оптическом преобразователе потока светового излучения, включающем, по меньшей мере, два оптических элемента, один из которых сформирован в виде трехслойного преобразующего модуля, функциональные слои которого выполнены из оптически прозрачного для упомянутого излучения материала, а также отражатель излучения со структурированной поверхностью, в котором профиль первого наружного функционального слоя упомянутого модуля в плоскости распространения трансформируемого потока излучения имеет форму клина (преимущественно с углом при одной из вершин его основания, близким или равным 45^o или 90^o); промежуточный функциональный слой сопряжен с одной из наклоненных к основанию упомянутого клинового профиля боковых граней первого наружного функционального слоя и выполнен толщиной, соизмеримой с длиной волны трансформируемого излучения; второй наружный функциональный слой одной из своих боковых граней сопряжен с поверхностью промежуточного функционального слоя; отражатель со структурированной поверхностью сформирован на одной из граней второго наружного функционального слоя, которая расположена оппозитно промежуточному функциональному слою и не сопряжена с последним, при этом показатели преломления материалов упомянутых первого, второго и промежуточного функциональных слоев удовлетворяют следующему условию: n₂ n₁ > n₃, где n₂ - показатель преломления материала второго наружного функционального слоя; n₁ - показатель преломления материала первого наружного функционального слоя; n₃ - показатель преломления материала промежуточного функционального слоя, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ все оптические элементы выполнены конструктивно идентичными, соответствующий профиль второго наружного функционального слоя каждого преобразующего модуля в упомянутой плоскости распространения трансформируемого потока излучения выполнен близким или идентичным по форме ранее упомянутому профилю первого наружного функционального слоя; сопряжение второго наружного функционального слоя с поверхностью промежуточного функционального слоя в каждом преобразующем модуле осуществлено по грани, наклоненной к основанию упомянутого второго функционального слоя; функциональные слои пространственно ориентированы один относительно другого таким образом, что сформированный ими трехслойный преобразующий модуль имеет форму четырехгранной призмы, основаниями которой являются основания наружных функциональных слоев; параметры и пространственная ориентация функциональных элементов структурированной поверхности отражателя в каждом оптическом элементе выбраны из условия обеспечения переотражения потока излучения, падающего на эту поверхность со стороны основания одного из наружных функциональных слоев, по направлению к основанию соответственно другого наружного функционального слоя этого же преобразующего модуля; все преобразующие модули с расположенными на их соответствующих гранях отражателями образуют общую сборку посредством последовательного сопряжения этих модулей по основаниям разноименных наружных функциональных слоев таким образом, что промежуточные функциональные слои смежных модулей пространственно ориентированы один относительно другого под углом, близким или равным 90^o.

Целесообразно функциональные элементы структурированной поверхности отражателей выполнять в виде последовательности параллельных призматических структур треугольного профиля, плоскости оснований которых ориентированы вдоль плоскости распространения трансформируемого потока излучения перпендикулярно, по меньшей мере, одному из оснований сформированного соответствующими функциональными слоями трехслойного преобразующего модуля.

Для дальнейшего повышения яркости генерируемого на экране изображения (посредством осуществления подсветки экрана коллимированным в процессе трансформации потоком излучения) целесообразно каждый оптический элемент преобразователя снабжать дополнительным оптически прозрачным функциональным слоем, который может быть выполнен в виде последовательности параллельных призматических структур с углом при наиболее удаленных от основания соответствующего преобразующего модуля вершинах, равным удвоенному, минимальному по величине, углу при вершине профиля второго функционального слоя этого модуля, пространство между которыми заполнено диэлектрическим материалом. В этом случае упомянутый дополнительный функциональный слой располагают на выходной поверхности коллимированного в процессе трансформации потока излучения, функцию которой выполняет поверхность основания второго, сопряженного с отражателем, функционального слоя. При этом показатели преломления материалов дополнительного функционального слоя и диэлектрического материала заполнителя, а также углы при упомянутых вершинах второго функционального слоя и призматических структур связаны следующим соотношением: n₄ cos(2j) = n₅ cosj, где n₄ - показатель преломления материала дополнительного функционального слоя; (2j) - угол при упомянутых вершинах призматических структур дополнительного функционального слоя; n₅ - показатель преломления диэлектрического материала заполнителя; j - угол при упомянутой вершине профиля второго функционального слоя.

Для дальнейшего расширения функциональных возможностей посредством использования патентуемого оптического преобразователя и в качестве поляризатора потока светового излучения промежуточный функциональный слой каждого преобразующего модуля должен быть выполнен в виде поляризационного светоделительного покрытия, пропускающего при углах, близких к критическому, P-поляризованную составляющую трансформируемого потока излучения, а на расположенной оппозитно упомянутому функциональному слою грани первого функционального слоя каждого преобразующего модуля должен быть сформирован четверть-волновой фазосдвигающий слой, функционально являющийся средством преобразования отраженной от поляризационного светоделительного покрытия S-поляризованной составляющей трансформируемого потока излучения в P-поляризованную составляющую.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленных объектов изобретения, а выбранный из перечня выявленных аналогов прототип, как наиболее близкий по совокупности существенных признаков аналог, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков заявленных объектов, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленные объекты изобретения соответствуют критерию патентоспособности НОВИЗНА по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленных объектов изобретения требованию критерия патентоспособности ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ заявитель провел дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленных объектов изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение усматриваемого заявителем технического результата.

В частности, в заявленных объектах изобретения не предусматриваются следующие преобразования известного объекта-прототипа: - дополнение известного объект