[发明专利]减少波导的闪烁和重影的用于图像的二维扩展的光学系统

权利要求书

1.一种用于将在耦入区域处射入的图像照射引导至眼动箱以供用户的眼睛观看的光学系统，所述光学系统包括由透明材料形成的光导光学元件LOE，所述LOE包括：

(a)第一区域，其包含具有第一取向的平面的、相互平行的第一组部分反射表面；

(b)第二区域，其包含具有第二取向的平面的、相互平行的第二组部分反射表面，所述第二取向不平行于所述第一取向；

(c)一组相互平行的主外表面，所述主外表面跨所述第一区域和所述第二区域延伸，使得所述第一组部分反射表面和所述第二组部分反射表面二者位于所述主外表面之间，

其中，所述第二组部分反射表面与所述主外表面成斜角，使得通过所述主外表面处的内反射在所述LOE内从所述第一区域传播到所述第二区域中的图像照射的一部分从所述LOE朝向所述眼动箱耦出，并且其中，所述第一组部分反射表面被定向成使得来自所述耦入区域的、通过所述主外表面处的内反射在所述LOE内传播的图像照射的一部分朝向所述第二区域偏转，

其中，所述第一组部分反射表面包括：第一部分反射表面，其靠近所述耦入区域，以贡献于所述用户在所述眼动箱处观看到的视场的第一部分；第三部分反射表面，其在所述耦入区域远侧，以贡献于所述用户在所述眼动箱处观看到的视场的第三部分；以及第二部分反射表面，其位于所述第一部分反射表面与所述第三部分反射表面之间的中间平面中，以贡献于所述用户在所述眼动箱处观看到的视场的第二部分，

其中，所述第二部分反射表面被部署在所述中间平面的子区域中，使得从所述耦入区域传播到所述第三部分反射表面、并且贡献于所述用户在所述眼动箱处观看到的视场的第三部分的图像照射穿过所述中间平面，而不穿过所述第二部分反射表面。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述耦入区域包括耦入棱镜，所述耦入棱镜具有作为所述第一区域中的所述主外表面之一的延续的第一平面表面，所述耦入棱镜具有垂直于所述主外表面测量的、大于所述LOE的厚度的厚度尺寸。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其中，所述耦入棱镜呈现耦入表面和所述耦入棱镜之间的过渡线作为所述LOE，所述耦入表面在平行于所述主外表面的维度上限定所述耦入棱镜的光学孔径，并且所述过渡线在垂直于所述主外表面的维度上限定所述耦入棱镜的光学孔径。

4.根据权利要求2所述的光学系统，其中，所述第一组部分反射表面还包括位于所述耦入棱镜的体积内的至少一个部分反射表面。

5.一种用于将在耦入区域处射入的图像照射引导至眼动箱以供用户的眼睛观看的光学系统，所述光学系统包括由透明材料形成的光导光学元件LOE，所述LOE包括：

(a)第一区域，其包含具有第一取向的平面的、相互平行的第一组部分反射表面；

(b)第二区域，其包含具有第二取向的平面的、相互平行的第二组部分反射表面，所述第二取向不平行于所述第一取向；

(c)一组相互平行的主外表面，所述主外表面跨所述第一区域和所述第二区域延伸，使得所述第一组部分反射表面和所述第二组部分反射表面二者位于所述主外表面之间，

其中，所述第二组部分反射表面与所述主外表面成斜角，使得通过所述主外表面处的内反射在所述LOE内从所述第一区域传播到所述第二区域中的图像照射的一部分从所述LOE朝向所述眼动箱耦出，并且其中，所述第一组部分反射表面被定向成使得来自所述耦入区域的、通过所述主外表面处的内反射在所述LOE内传播的图像照射的一部分朝向所述第二区域偏转，

其中，所述耦入区域包括耦入棱镜，所述耦入棱镜具有作为所述第一区域中的所述主外表面之一的延续的第一平面表面，所述耦入棱镜具有垂直于所述主外表面测量的、大于所述LOE的厚度的厚度尺寸，

并且其中，所述耦入棱镜呈现耦入表面和所述耦入棱镜之间的过渡线作为所述LOE，所述耦入表面在平行于所述主外表面的维度上限定所述耦入棱镜的光学孔径，并且所述过渡线在垂直于所述主外表面的维度上限定所述耦入棱镜的光学孔径。

6.根据权利要求5所述的光学系统，其中，所述第一组部分反射表面还包括位于所述耦入棱镜的体积内的至少一个部分反射表面。