[发明专利]使用光导的显示器光学器件

权利要求书

1.一种用于向观看者的眼睛提供光线的显示系统，所述显示系统包括：

显示装置；

一个或多个透镜构成的组，所述透镜被配置为接收来自所述显示装置的光线；

光管；

输入耦合光学元件，所述输入耦合光学元件被配置为接收来自所述一个或多个透镜构成的组的光线并将光提供到所述光管中，所述光管具有三个以上的侧面并且所述光管的所述侧面的至少一部分表面通过涂层或全内反射进行反射；

输出耦合光导；和

一个或多个反射镜，所述反射镜被配置为将来自所述光管的出口部分的光线反射到所述输出耦合光导中；其中

所述一个或多个反射镜至少包括第一菲涅耳反射器，所述第一菲涅耳反射器包括多个锯齿形的光栅元件，所述光栅元件被配置为将光线反射到所述输出耦合光导中，并且所述输出耦合光导包括第二菲涅耳反射器，所述第二菲涅耳反射器包括多个锯齿形的光栅元件。

2.根据权利要求1所述的显示系统，其中：

所述输入耦合光学元件包括棱镜，并且所述一个或多个透镜构成的组是远心的，其中从所述显示装置的像素发射的主光线基本上垂直于所述显示装置的表面，并且所述主光线在所述棱镜内或附近彼此交叉。

3.根据权利要求1所述的显示系统，其中：

所述输入耦合光学元件包括棱镜，所述棱镜具有反射面，所述反射面被配置为接收来自所述一个或多个透镜构成的组的光线并将所述光线反射到所述光管中，并且所述反射面的法向量相对于所述一个或多个透镜构成的组的光轴为15度至45度。

4.根据权利要求1所述的显示系统，其中：

所述输入耦合光学元件包括棱镜，所述棱镜具有反射面，所述反射面被配置为接收来自所述一个或多个透镜构成的组的光线并将所述光线反射到所述光管中，并且所述反射面的法向量被配置为旋转以相对于所述光管的长边形成介于30度和60度之间的角度。

5.根据权利要求1所述的显示系统，其中：

所述输入耦合光学元件包括棱镜，所述棱镜的折射率大于1.4，所述光管的折射率大于1.4。

6.根据权利要求1所述的显示系统，其中：

所述出口部分的尺寸至少部分地基于所述出口部分沿着所述光管的长边的位置而变化。

7.根据权利要求1所述的显示系统，其中：

所述第一菲涅耳反射器的所述光栅元件在锯齿形的三角棱镜的表面上弯曲，并且所述表面相对于所述光管的顶表面倾斜15度至45度，设置所述第一菲涅耳反射器的法向量使得平行于所述一个或多个透镜构成的组的光轴的光线基本上平行于所述光管的顶表面的法向量。

8.根据权利要求1所述的显示系统，其中：

所述输入耦合光学元件包括棱镜，所述棱镜的折射率大于1.3，所述输出耦合光导的折射率大于1.3，所述棱镜的折射率基本上等于所述光导的折射率。

9.根据权利要求1所述的显示系统，其中：

所述输出耦合光导具有形成棱镜的倾斜面，光线能够进入其中，并且所述倾斜面的法向量相对于所述光导管的顶表面在15度和45度之间，以使得来自一个或多个反射镜的光线被反射到所述输出耦合光导中。

10.根据权利要求1所述的显示系统，其中：

所述输出耦合光导具有形成棱镜的倾斜面，光线进入其中，并且所述倾斜面的法向量相对于所述光管的顶表面在15度和45度之间，以使得来自所述一个或多个反射镜的光线反射到所述输出耦合光导中。