【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学系统，并且特别地涉及用于将与来自图像投影仪的图像对应的光束朝向用户引导以供观看的光学系统。
技术介绍
1、许多近眼显示系统包括放置在用户的眼睛之前的透明光导(light guide，lg)或“波导”，这样的透明光导或“波导”通过内反射传送图像，并且然后通过合适的耦出构造将图像朝向用户的眼睛耦出。耦出构造可以基于嵌入的部分反射器或“小平面”，或者可以采用衍射图案。在这两种情况下，耦出构造将组成图像的光束逐渐耦出，从而实现光学孔径在一个方向上的扩展。
2、为了允许使用微型图像投影仪，一些近眼显示系统提供来自图像投影仪的光学孔径的二维扩展。在第10133070号美国专利中描述了这样的解决方案的一个子集，其中，使用具有嵌入的部分反射器的矩形截面波导来实现第一维度的孔径扩展。
技术实现思路
1、本专利技术是一种用于将与来自图像投影仪的图像对应的光束朝向用户引导以供观看的光学系统。
2、根据本专利技术的实施方式的教导，提供了一种用于将与来自图像投影仪的图像对应的光束朝向用户引导以供观看的光学系统，该光学系统包括以下部件，使得来自图像投影仪的通过四重内反射在prlg内传播的光束通过部分反射涂层从prlg逐渐发出并进入第二光导部，通过在一组部分反射表面处的反射而被重定向以在第三光导部内传播，并且通过耦出构造从第三光引导部朝向用户耦出：(a)部分内反射矩形光导(partial-internal-reflection rectangular light gui
3、根据本专利技术的实施方式的另一特征，该prlg具有沿同第一主表面与第三主表面之间的相交线平行的方向的长度，并且其中，光束在从prlg发出直到被一组部分反射表面中的一个部分反射表面重定向的光路的最大长度长于prlg的长度。
4、根据本专利技术的实施方式的另一特征，该prlg具有沿同第一主表面与第三主表面之间的相交线平行的方向的长度，并且其中，光束在从prlg发出直到被一组部分反射表面中的一个部分反射表面重定向的光路的最大长度短于prlg的长度。
5、根据本专利技术的实施方式的另一特征，第二光导部具有与该对相互平行的主表面垂直的第二对相互平行的主表面，使得第二光导部通过四重内反射来传送光束，该组部分反射表面将光束从第二光导部耦出并耦入到第三光导部中。
6、根据本专利技术的实施方式的另一特征，prlg的第一主表面和第二主表面与第二光导部的一对相互平行的主表面平行或共面。
7、根据本专利技术的实施方式的另一特征，第二光导部和第三光导部是单个光导的部分，使得所述一对相互平行的主表面跨第二光导部和第三光导部连续地延伸。
8、根据本专利技术的实施方式的另一特征，耦出构造包括布置在第三光导部内的第二组相互平行的部分反射内表面。
9、根据本专利技术的实施方式的另一特征，耦出构造包括与第三光导部相关联的衍射光学元件。
10、根据本专利技术的实施方式的另一特征，prlg不具有内反射器。
11、根据本专利技术的实施方式的另一特征，prlg的长度的大部分没有内反射器。
12、根据本专利技术的实施方式的另一特征，prlg包括与第二光导部的一组部分反射表面平行的至少一个部分反射内表面。
13、根据本专利技术的实施方式的另一特征，至少一个部分反射内表面包括对于至少一个入射角范围具有大于10％的反射率的表面，该表面位于远离耦入布置的prlg的长度的三分之一中。
14、根据本专利技术的实施方式的另一特征，至少一个部分反射内表面包括对于至少一个入射角范围具有小于10％的反射率的表面，该表面位于靠近耦入布置的prlg的长度的三分之一中。
15、根据本专利技术的实施方式的另一特征，prlg的第三主表面涂覆有反射涂层，以支持以透明材料在空气中的临界角以下的入射角进行的反射。
16、根据本专利技术的实施方式的教导，还提供了一种用于将与来自图像投影仪的图像对应的光束朝向用户引导以供观看的光学系统，该光学系统包括以下部件，使得来自图像投影仪的通过四重内反射在prlg内传播的光束通过部分反射涂层从prlg逐渐发出并进入第二光导部，通过衍射光学元件重定向以在第三光导部内传播，并且通过耦出构造从第三光引导部朝向用户耦出：(a)部分内反射矩形光导(prlg)，其由透明材料形成并且具有相互平行的第一主表面和第二主表面、与第一主表面和第二主表面垂直的第三主表面以及与第三主表面平行的第四主表面，第一主表面、第二主表面和第三主表面支持入射角范围内的内反射，第四主表面的至少一部分设置有非衍射的部分反射涂层；(b)第二光导部，其具有用于通过内反射传送光束的一对相互平行的主表面，第二光导部光学耦合到部分反射涂层的区域的至少一部分，第二光导部设置有衍射光学元件，该衍射光学元件被布置成使在第二光导部内传播的光束偏转；(c)第三光导部，其形成为第二光导部的延续部分或与第二光导部相邻，第三光导部包括耦出构造，该耦出构造被布置成用于将通过内反射在第三光导部内传播的光束耦出，以朝向用户引导光束；以及(d)耦入布置，其用于将与来自图像投影仪的准直图像对应的光束耦入到prlg中，以通过在第一主表面、第二主表面、第三主表面和第四主表面处的四重内反射在prlg内传播。
17、根据本专利技术的实施方式的教导，还提供了一种用于将与来自图像投影仪的图像对应的光束朝向用户引导以供观看的光学系统，该光学系统包括以下部件，使得来自图像投影仪的通过四重内反射在prlg内传播的光束以大于临界角的入射角入射到第四主表面上，通过部分反射涂层从prlg逐渐发出并进入第二光导，通过在一组部分反射表面处的反射而被重定向，以便以小于临界角的入射角入射到第四主表面上，横过prlg并穿过第三主表面以进入第三光导，通过内反射在第三光导内传播，并通过耦出构造从第三光导朝向用户耦出：(a)部分内反射矩形光导(prlg)，其由透明材料形成并且具有相互平行的第一主表面和第二主表面、与第一主表面和第二主表面垂直的第三主表面以及与第三主表面平行的第四主表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于将与来自图像投影仪的图像对应的光束朝向用户引导以供观看的光学系统，所述光学系统包括：
2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述PRLG具有沿同所述第一主表面与所述第三主表面之间的相交线平行的方向的长度，并且其中，所述光束在从所述PRLG发出直到被所述一组部分反射表面中的一个部分反射表面重定向的光路的最大长度长于所述PRLG的所述长度。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述PRLG具有沿同所述第一主表面与所述第三主表面之间的相交线平行的方向的长度，并且其中，所述光束在从所述PRLG发出直到被所述一组部分反射表面中的一个部分反射表面重定向的光路的最大长度短于所述PRLG的所述长度。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第二光导部具有与所述一对相互平行的主表面垂直的第二对相互平行的主表面，使得所述第二光导部通过四重内反射来传送所述光束，所述一组部分反射表面将所述光束从所述第二光导部耦出并耦入到所述第三光导部中。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述PRLG的所述第一主表面和所述第二主表面与所述第二光
6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第二光导部和所述第三光导部是单个光导的部分，以使得所述一对相互平行的主表面跨所述第二光导部和所述第三光导部连续地延伸。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述耦出构造包括布置在所述第三光导部内的第二组相互平行的部分反射内表面。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述耦出构造包括与所述第三光导部相关联的衍射光学元件。
9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述PRLG不具有内反射器。
10.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述PRLG的长度的大部分没有内反射器。
11.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述PRLG包括与所述第二光导部的所述一组部分反射表面平行的至少一个部分反射内表面。
12.根据权利要求11所述的光学系统，其中，所述至少一个部分反射内表面包括对于至少一个入射角范围具有大于10％的反射率的表面，所述表面位于所述PRLG的长度的远离所述耦入布置的三分之一中。
13.根据权利要求11所述的光学系统，其中，所述至少一个部分反射内表面包括对于至少一个入射角范围具有小于10％的反射率的表面，所述表面位于所述PRLG的长度的靠近所述耦入布置的三分之一中。
14.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述PRLG的所述第三主表面涂覆有反射涂层，以支持以所述透明材料在空气中的临界角以下的入射角进行的反射。
15.一种用于将与来自图像投影仪的图像对应的光束朝向用户引导以供观看的光学系统，所述光学系统包括：
16.一种用于将与来自图像投影仪的图像对应的光束朝向用户引导以供观看的光学系统，所述光学系统包括：
17.根据权利要求16所述的光学系统，其中，所述第二光导的所述一对主表面垂直于所述PRLG的所述第四主表面。
18.根据权利要求17所述的光学系统，其中，所述第二光导还包括与所述第四主表面平行的附加主表面，所述附加主表面支持所述光束以大于所述临界角的入射角进行的内反射。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于将与来自图像投影仪的图像对应的光束朝向用户引导以供观看的光学系统，所述光学系统包括：
2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述prlg具有沿同所述第一主表面与所述第三主表面之间的相交线平行的方向的长度，并且其中，所述光束在从所述prlg发出直到被所述一组部分反射表面中的一个部分反射表面重定向的光路的最大长度长于所述prlg的所述长度。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述prlg具有沿同所述第一主表面与所述第三主表面之间的相交线平行的方向的长度，并且其中，所述光束在从所述prlg发出直到被所述一组部分反射表面中的一个部分反射表面重定向的光路的最大长度短于所述prlg的所述长度。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第二光导部具有与所述一对相互平行的主表面垂直的第二对相互平行的主表面，使得所述第二光导部通过四重内反射来传送所述光束，所述一组部分反射表面将所述光束从所述第二光导部耦出并耦入到所述第三光导部中。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述prlg的所述第一主表面和所述第二主表面与所述第二光导部的所述一对相互平行的主表面平行或共面。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第二光导部和所述第三光导部是单个光导的部分，以使得所述一对相互平行的主表面跨所述第二光导部和所述第三光导部连续地延伸。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述耦出构造包括布置在所述第三光导部内的第二组相互平行的部分反射内表面。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述耦出构造包括与所述第三光导部...
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