[发明专利]紧凑型头戴式显示系统

权利要求书

1.一种光学装置，所述光学装置包括：

透光基片，所述透光基片具有至少两个平行的主要表面、边缘以及输出孔径；

至少一个反射元件，所述至少一个反射元件被定位在所述透光基片外部；

至少一个第一反射表面，所述第一反射表面具有位于所述透光基片的所述主要表面中的两个之间的至少一个有效侧以用于将光波耦合离开所述透光基片；

第二反射表面，所述第二反射表面是所述透光基片的倾斜边缘上所带有的且平行于所述第一反射表面，以用于将光波耦合到所述透光基片中以实现全内反射；

其中，被捕获在所述透光基片内部的光波通过所述输出孔径关于透光基片主要表面的法线倾斜地被耦合离开所述透光基片，且从所述反射元件被反射到观察者的眼睛中。

2.根据权利要求1所述的光学装置，其中，被捕获在所述透光基片内的光波是平面光波。

3.根据权利要求1所述的光学装置，其中，被所述反射元件反射的光波穿过所述透光基片。

4.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述反射元件是至少一个部分反射表面。

5.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述反射元件是彼此间隔开的反射表面的阵列。

6.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述反射元件被嵌入到具有至少两个外部表面的透明棱镜内部。

7.根据权利要求6所述的光学装置，其中，所述棱镜的外部表面中的一个被光学地附接到所述透光基片的主要表面中的一个从而限定界面平面；被所述第一反射表面耦合离开所述透光基片的光波穿过所述界面平面而没有反射；并且被耦合在所述透光基片内部的光波被所述界面平面反射而没有透射。

8.根据权利要求6所述的光学装置，其中，所述棱镜通过光学粘结剂被粘合到所述透光基片的主要表面中的一个，并且所述光学粘结剂的折射率小于所述透光基片的折射率。

9.根据权利要求7所述的光学装置，其中，所述棱镜的外部表面中的另一个被光学地附接到第一透镜。

10.根据权利要求9所述的光学装置，其中，所述透光基片的主要表面中的另一个被光学地附接到第二透镜。

11.根据权利要求1所述的光学装置，其中，角度敏感的反射涂层被施加到所述第一反射表面，对于被所述第一反射表面耦合离开所述透光基片的光波，所述第一反射表面是反射性的，并且对于被所述反射元件反射并穿过所述透光基片的光波，所述第一反射表面是透明的。

12.根据权利要求3所述的光学装置，其中，彼此间隔开地被所述第二反射表面耦合到所述透光基片中的来自单个平面光波的两条光线邻近于彼此地被所述第一反射表面耦合离开所述透光基片。

13.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述反射元件包括至少一个对偏振敏感的反射表面。

14.根据权利要求13所述的光学装置，其中，所述对偏振敏感的反射表面对一个偏振方向是反射性的并且对于正交偏振方向是透明的。

15.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述第一反射表面的一部分是非有效部分，所述反射元件被定位成使得通过所述第一反射表面的非有效部分从所述透光基片耦合离开的光波不被所述反射元件反射。