【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学系统，并且更特别地，本专利技术涉及采用波导的图像显示系统，在该系统中，照射束被倍增。
技术介绍
1、作为用于本专利技术的实现方式的示例性上下文，各种光学显示器采用用于将图像从与用户眼睛相对的图像投影仪朝向眼睛传达的光导光学元件(loe)(可以被互换地称为“波导”或者“基板”)，其中，图像通常通过部分反射器的布置或者通过衍射光学元件耦出。
2、为了实现所观察的图像的均匀性，波导应当被投影图像及其共轭图像均匀地“填充”。这对图像投影仪的大小和光学设计的各种其他方面施加了设计限制。
技术实现思路
1、本专利技术是一种光导光学系统，其具有光束倍增结构以对由图像投影仪造成的孔径填充不足进行补偿。
2、根据本专利技术的实施方式的教示，提供了一种用于向用户的眼睛显示图像的光学系统，包括：a)光导光学元件(loe)，其具有两个平坦的主外表面，这两个主外表面是平行的，以支持通过主外表面处的内反射在loe内进行图像照射的传播，loe在主外表面之间具有厚度h，loe具有耦入区域和传播区域；(b)耦出结构，该耦出结构与loe的传播区域相关联，并且被构造成用于将图像照射的至少一部分从loe朝向用户的眼睛耦出。(c)图像投影仪，该图像投影仪用于生成与准直图像对应的图像照射，图像投影仪光耦合至loe以将图像照射引入loe的耦入区域，从而通过内反射在loe的传播区域内传播；以及(d)光束倍增结构，该光束倍增结构与loe相关联，并且被构造成实现对被引入loe的耦入区域的图像
3、根据本专利技术实施方式的另一特征，透明板具有厚度h/2。
4、根据本专利技术实施方式的另一特征，光束倍增结构被构造成对由图像投影仪造成的耦入区域的1/2孔径填充进行补偿。
5、根据本专利技术实施方式的另一特征，包括耦入结构，该耦入结构与loe的耦入区域相关联，并且被构造成用于将来自图像投影仪的图像照射耦入到loe中，以通过内反射在loe内传播。
6、根据本专利技术实施方式的另一特征，耦入结构包括：位于图像投影仪与loe的耦入区域之间的楔形棱镜，或者处于图像投影仪与loe的耦入区域之间的loe的端部处的倾斜边缘。
7、根据本专利技术实施方式的另一特征，该系统包括第一光束倍增结构和第二光束倍增结构，第一光束倍增结构被构造成在loe的导向维上提供光束倍增，第二光束倍增结构被构造成在loe的非导向维上提供光束倍增。
8、根据本专利技术实施方式的另一特征，光束倍增结构包括m个部分反射相互平行表面，其中m为正整数，m个表面由m个透明板提供，光束倍增结构被构造成对1/(m+1)孔径填充进行补偿，每个板具有成对的主平行外表面，m个板在其相应的主平行表面处接合在一起，以形成接合至loe的主外表面的堆叠，反射器由第m个板的外表面提供，第m个板是距loe最远的板，m个板中的每一个板的厚度等于loe的厚度h的1/(m+1)。
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1.一种用于向用户的眼睛显示图像的光学系统，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m个部分反射器(28)沿着仅与所述耦入区域(34)相邻的所述LOE(10)的长度延伸。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，空气屏障包围所述传播区域，使得被引入所述传播区域的图像照射在所述主外表面(12，14)之间经历全内反射(TIR)。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，反射镜包围所述传播区域，使得被引入所述传播区域的图像照射在所述主外表面(12，14)之间经历全内反射(TIR)。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述m个部分反射器(28)部分地沿着与所述耦入区域(34)相邻的所述LOE的下主外表面(12)的长度延伸。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述m个部分反射器(28)的端点(32)是部分反射器的边缘(38)，所述边缘(38)邻近所述耦入区域(34)与所述传播区域(36)之间，并且在所述耦入区域(34)与所述传播区域(36)之间垂直，所述边缘(38)被构造成防止图像照射进入所述传
7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述m个部分反射器(28)由m个透明板提供，每个板具有成对的主平行外表面，所述m个板在其相应的主平行表面处接合在一起，以形成接合至所述LOE的主外表面的堆叠。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述反射器(30)由第m个透明板的外表面提供，所述第m个透明板是距所述LOE最远的透明板，所述外表面被构造成用于经由TIR的全反射。
9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述反射器(30)由镜提供。
10.根据权利要求7所述的光学系统，其中，所述m个板中的每一个板的厚度等于h的1/(m+1)。
11.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光束倍增结构被构造成对1/(m+1)孔径填充进行补偿。
12.根据权利要求1所述的光学系统，还包括图像投影仪(20)，所述图像投影仪用于生成与准直图像对应的图像照射，所述图像投影仪(20)光耦合至所述LOE(10)以将所述图像照射引入所述LOE(10)的所述耦入区域(34)，以通过内反射在所述LOE(10)的所述传播区域(36)内传播。
13.根据权利要求1所述的光学系统，还包括耦入结构，所述耦入结构与所述LOE(10)的所述耦入区域(34)相关联，并且被构造成用于将所述图像照射耦入到所述LOE(10)中，以通过内反射在所述LOE(10)内传播。
14.根据权利要求13所述的光学系统，其中，所述耦入结构包括位于图像投影仪(20)与所述LOE(10)的所述耦入区域(34)之间的楔形棱镜(22)。
15.根据权利要求13所述的光学系统，其中，所述耦入结构包括处于图像投影仪(20)与所述LOE(10)的所述耦入区域(34)之间在所述LOE(10)的一端处的倾斜边缘(40)。
16.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述耦出结构包括与所述LOE(10)的所述主外表面(12，14)成斜角的多个相互平行的小面(16)。
17.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述耦出结构包括衍射元件(18)。
18.一种用于向用户的眼睛显示图像的光学系统，包括：
19.根据权利要求18所述的光学系统，其中，所述透明板沿着仅与所述耦入区域(34)相邻的所述LOE(10)的长度延伸。
20.根据权利要求18所述的光学系统，其中，空气屏障包围所述传播区域，使得被引入所述传播区域的图像照射在所述主外表面(12，14)之间经历全内反射(TIR)。
21.根据权利要求18所述的光学系统，其中，反射镜包围所述传播区域，使得被引入所述传播区域的图像照射在所述主外表面(12，14)之间经历全内反射(TIR)。
22.根据权利要求18所述的光学系统，其中，所述透明板部分地沿着与所述耦入区域(34)相邻的所述LOE的下主外表面(12)的长度延伸。
23.根据权利要求18所述的光学系统，其中，所述透明板的端点(32)是边缘(38)，所述边缘邻近所述耦入区域(34)与所述传播区域(36)之间，并且在所述耦入区域(34)与所述传播区域(36)之间垂直，所述边缘(38)被构造成防止图像照射进入所述传播区域(36)。
24.根据权利要求18所述的光学系统，其中，所述透明板具有厚度h/2。
25.根据权利要求18所述的光学系统，其中，所述光束倍增结构被构造成对所述耦入区域的1/2孔径填充...
【技术特征摘要】
1.一种用于向用户的眼睛显示图像的光学系统，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m个部分反射器(28)沿着仅与所述耦入区域(34)相邻的所述loe(10)的长度延伸。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，空气屏障包围所述传播区域，使得被引入所述传播区域的图像照射在所述主外表面(12，14)之间经历全内反射(tir)。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，反射镜包围所述传播区域，使得被引入所述传播区域的图像照射在所述主外表面(12，14)之间经历全内反射(tir)。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述m个部分反射器(28)部分地沿着与所述耦入区域(34)相邻的所述loe的下主外表面(12)的长度延伸。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述m个部分反射器(28)的端点(32)是部分反射器的边缘(38)，所述边缘(38)邻近所述耦入区域(34)与所述传播区域(36)之间，并且在所述耦入区域(34)与所述传播区域(36)之间垂直，所述边缘(38)被构造成防止图像照射进入所述传播区域(36)。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述m个部分反射器(28)由m个透明板提供，每个板具有成对的主平行外表面，所述m个板在其相应的主平行表面处接合在一起，以形成接合至所述loe的主外表面的堆叠。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述反射器(30)由第m个透明板的外表面提供，所述第m个透明板是距所述loe最远的透明板，所述外表面被构造成用于经由tir的全反射。
9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述反射器(30)由镜提供。
10.根据权利要求7所述的光学系统，其中，所述m个板中的每一个板的厚度等于h的1/(m+1)。
11.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光束倍增结构被构造成对1/(m+1)孔径填充进行补偿。
12.根据权利要求1所述的光学系统，还包括图像投影仪(20)，所述图像投影仪用于生成与准直图像对应的图像照射，所述图像投影仪(20)光耦合至所述loe(10)以将所述图像照射引入所述loe(10)的所述耦入区域(34)，以通过内反射在所述loe(10)的所述传播区域(36)内传播。
13.根据权利要求1所述的光学系统，还包括耦入结构，所述耦入结构与所述loe(10)的所述耦入区域(34)相关联，并且被构造成用于将所述图像照射耦入到所述loe(10)中，以通过内反射在所述loe(10)内传播。
14.根据权利要求13所述的光学系统，其中，所述耦入结构包括位于图像投影仪(20)与所述loe(10)的所述耦入区域(34)之间的楔形棱镜(22)。
15.根据权利要求13所述的光学系统，其中，所述耦入结构包括处于图像投影仪(20)与所述loe(10)的所述耦入区域(34)之间在所述loe(10)的一端处的倾斜边缘(40)。
16.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述耦出结构包括与所述loe(10)的所述主外表面(12，14)成斜角的多个相互平行的小面(16)。
17.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述耦出结构包括衍射元件(18)。
18.一种用于向用户的眼睛显示图像的光学系统，包括：
19.根据权利要求18所述的光学系统，其中，所述透明板沿着仅与所述耦入区域(34)相邻的所述loe(10)的长度延伸。
20.根据权利要求18所述的光学系统，其中，空气屏障包围所述传播区域，使得被引入所述传播区域的图像照射在所述主外表面(12，14)之间经历全内反射(tir)。
21.根据权利要求18所述的光学系统，其中，反射镜包围所述传播区域，使得被引入所述传播区域的图像照射在所述主外表面(12，14)之间经历全内反射(tir)。
22.根据权利要求18所述的光学系统，其中，所述透明板部分地沿着与所述耦入区域(34)相邻的所述loe的下主外表面(12)的长度延伸。
23.根据权利要求18所述的光学系统，其中，所述透明板的端点(32)是边...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐翁·艾森菲尔德，罗宁·切里基，
申请(专利权)人：鲁姆斯有限公司，
类型：发明
国别省市：
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