[发明专利]包括具有三阶段扩展的LOE的光学系统

权利要求书

1.一种用于将在耦入区域处注入的图像照明朝向用户引导以供观看的光学系统，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第一组平面型的相互平行的部分反射表面；

(b)第二区域，其包含具有第二取向的第二组平面型的相互平行的部分反射表面，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均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部分图像照明被从所述LOE朝向所述用户耦出，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LOE内传播的部分图像照明被朝向所述第二区域偏转，

其中，所述光学系统还包括第三组平面型的相互平行的至少部分反射表面，所述第三组至少部分反射表面被集成为所述LOE的一部分并且位于所述耦入区域处在所述主外表面之间，所述第三组至少部分反射表面被部署成接收从投影仪注入到所述LOE中而经由所述主外表面处的内反射进行传播的图像照明，所述投影仪利用具有平行于所述主外表面测量的第一宽度的光学孔径注入所述图像照明，所述第三组至少部分反射小平面经由所述图像照明的至少一部分在所述第三组至少部分反射小平面处的反射，将所述图像照明重定向为利用有效光学孔径、经由所述主外表面处的内反射朝向所述第一组部分反射小平面传播，所述有效光学孔径具有平行于所述主外表面测量的第二宽度，所述第二宽度大于所述第一宽度。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第三组至少部分反射表面具有按照所述图像照明到达所述第三组至少部分反射表面的顺序相继增大的反射率的第一序列，并且其中，所述第一组部分反射表面具有按照所述图像照明到达所述第一组部分反射表面的顺序相继增大的反射率的第二序列，所述第二序列以小于所述第一序列的最后反射率的反射率开始。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其中，相继增大的反射率的所述第一序列的最后反射率大于90％。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，被朝向所述第一组部分反射表面引导的所述图像照明的大部分恰好经历来自所述第三组至少部分反射表面的一次反射。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，被朝向所述第一组部分反射表面引导的所述图像照明的大部分经历来自所述第三组至少部分反射表面的两次反射。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第三组至少部分反射表面平行于所述第一组部分反射表面。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第三组至少部分反射表面不平行于所述第一组部分反射表面。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第三组至少部分反射表面的表面间间距小于所述第一组部分反射表面的表面间间距。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第三组至少部分反射表面中的每个至少部分反射表面的表面积小于所述第一组部分反射表面中的每个部分反射表面的表面积。

10.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一区域和所述第二区域不交叠。