[发明专利]包括具有二维扩展的光导光学元件的光学系统

权利要求书

1.一种用于投射在耦入区域处注入的图像以供用户的眼睛在眼动箱处观看的光学系统，所述图像被利用主轴来观看，所述主轴包括与投射图像的水平或竖直轴对应的X轴，以及与所述投射图像的垂直于所述X轴的轴对应的Y轴，所述光学系统包括由透明材料形成的光导光学元件LOE，所述光导光学元件包括：

(a)第一区域，其包含具有第一取向的第一组平坦的相互平行的部分反射表面；

(b)第二区域，其包含具有与所述第一取向不平行的第二取向的第二组平坦的相互平行的部分反射表面；

(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均位于所述主外表面之间，

其中，所述第一区域与所述第二区域之间的边界是非反射的，

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光导光学元件内从所述第一区域传播到所述第二区域的图像照射的一部分被从所述光导光学元件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从所述耦入区域通过所述主外表面处的内反射在所述光导光学元件内传播的图像照射的一部分被朝向所述第二区域偏转，

并且其中，所述第二组部分反射表面具有平行于所述主外表面的延伸方向，所述延伸方向具有相对于X轴的角度偏移。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述眼动箱由平行于所述X轴的至少一个直线定界。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述投射图像是具有与所述X轴和所述Y轴平行的边缘的矩形图像。

4.根据权利要求1所述的光学系统，还包括支承装置，所述支承装置被配置用于相对于所述用户的头部支承所述光导光学元件，其中，所述主外表面之一面对所述用户的眼睛并且沿相对于所述用户的眼睛的使得所述X轴被水平定向的取向。

5.根据权利要求1所述光学系统，其中，所述第一区域和所述第二区域由平行于所述X轴延伸的边界分开。

6.一种用于投射在耦入区域处注入的图像以供用户的眼睛在眼动箱处观看的光学系统，所述图像被利用主轴来观看，所述主轴包括与投射图像的水平或竖直轴对应的X轴，以及与所述投射图像的垂直于所述X轴的轴对应的Y轴，所述光学系统包括由透明材料形成的光导光学元件LOE，所述光导光学元件包括：

(a)第一区域，其包含具有第一取向的第一组平坦的相互平行的部分反射表面；

(b)第二区域，其包含具有与所述第一取向不平行的第二取向的第二组平坦的相互平行的部分反射表面；

(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均位于所述主外表面之间，

其中，所述第一区域与所述第二区域之间的边界是非反射的，

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光导光学元件内从所述第一区域传播到所述第二区域的图像照射的一部分被从所述光导光学元件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从所述耦入区域通过所述主外表面处的内反射在所述光导光学元件内传播的图像照射的一部分被朝向所述第二区域偏转，

所述光学系统还包括图像投射仪，所述图像投射仪用于投射具有围绕光轴的角视场的准直图像，所述图像投射仪光学地耦合到所述光导光学元件，以在所述耦入区域处将所述准直图像引入所述光导光学元件，作为通过所述主外表面处的内反射在所述光导光学元件内传播的传播图像，所述传播图像的所述光轴的面内分量相对于所述X轴朝向所述第二区域的边界倾斜。

7.根据权利要求6所述的光学系统，其中，所述传播图像的所述视场的一个末端的面内分量基本上平行于所述X轴。

8.根据权利要求6所述的光学系统，其中，所述眼动箱由平行于所述X轴的至少一个直线定界。