ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, СОДЕРЖАЩИЕ СВЕТОНАПРАВЛЯЮЩИЕ ОПТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ С ДВУМЕРНЫМ РАСШИРЕНИЕМ

1. Оптическая система для направления освещения изображения, инжектированного в зону введения, в выходной зрачок для просмотра глазом пользователя, при этом оптическая система содержит светонаправляющий оптический элемент (LOE), выполненный из прозрачного материала и содержащий:
(a) первую зону, содержащую первый набор плоских взаимно-параллельных частично отражающих поверхностей, имеющих первую ориентацию;
(b) вторую зону, содержащую второй набор плоских взаимно-параллельных частично отражающих поверхностей, имеющих вторую ориентацию, непараллельную указанной первой ориентации;
(c) набор взаимно-параллельных главных внешних поверхностей, причем указанные главные внешние поверхности проходят через указанные первую и вторую зоны таким образом, что как упомянутый первый набор частично отражающих поверхностей, так и упомянутый второй набор частично отражающих поверхностей расположены между указанными главными внешними поверхностями,
в которой упомянутый второй набор частично отражающих поверхностей расположен под косым углом к упомянутым главным внешним поверхностям, так что часть освещения изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях из упомянутой первой зоны во вторую зону, выводится из упомянутого LOE к выходному зрачку, и при этом упомянутый первый набор частично отражающих поверхностей ориентирован так, что часть освещения изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях из упомянутой зоны введения, отклонена в сторону упомянутой второй зоны,
причем каждая из упомянутых частично отражающих поверхностей упомянутого первого набора частично отражающих поверхностей содержит частично отражающее покрытие в плоскости раздела между двумя пластинами, образующими часть упомянутого LOE, и при этом упомянутое частично отражающее покрытие расположено над первой частью упомянутой плоскости раздела, и по меньшей мере одна из упомянутых частично отражающих поверхностей имеет вторую часть упомянутой плоскости раздела, присоединенную с установлением связи таким образом, чтобы образовать оптический континуум между упомянутыми двумя пластинами.
2. Оптическая система по п. 1, в которой диапазон траекторий лучей из зоны введения, распространяющихся по упомянутому LOE, отклоненных одной из упомянутых частично отражающих поверхностей первого набора и выведенных из упомянутых частично отражающих поверхностей второго набора в направлении, достигающем выходного зрачка, определяет область изображения упомянутой одной из частично отражающих поверхностей упомянутого первого набора, и в которой область упомянутой одной из частично отражающих поверхностей упомянутого первого набора, лежащая вне упомянутого диапазона, определяет область отсутствия изображения упомянутой одной из частично отражающих поверхностей упомянутого первого набора, при этом большая часть упомянутой области отсутствия изображения присоединена с установлением связи таким образом, чтобы образовать оптический континуум между упомянутыми двумя пластинами.
3. Оптическая система по п. 1, в которой упомянутый первый набор частично отражающих поверхностей имеет переменный интервал, так что интервал между смежными частично отражающими поверхностями, расположенными ближе к указанной зоне введения, меньше интервала между смежными частично отражающими поверхностями, расположенными дальше от указанной зоны введения.
4. Оптическая система по п. 1, причем оптическая система дополнительно содержит проектор изображения для проецирования коллимированного изображения, имеющего угловое поле обзора вокруг оптической оси, причем упомянутый проектор изображения оптически связан с упомянутым LOE таким образом, чтобы направлять коллимированное изображение в упомянутый LOE в упомянутой зоне введения в виде распространяющегося изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях, упомянутое распространяющееся изображение частично отражается упомянутым первым набором частично отражающих поверхностей с образованием отклоненного распространяющегося изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством  внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях, упомянутое отклоненное распространяющееся изображение частично отражается упомянутым вторым набором частично отражающих поверхностей с образованием выведенного изображения, направленного наружу от одной из упомянутых главных внешних поверхностей к выходному зрачку, и указанная оптическая ось упомянутого выведенного изображения наклонена относительно нормали к упомянутой главной внешней поверхности с ненулевой составляющей наклона вдоль плоскостного экстенсионального направления упомянутого второго набора частично отражающих поверхностей.
5. Оптическая система по п. 1, выполненная с возможностью проецирования изображения в выходной зрачок с главными осями, включающими ось X, соответствующую первой горизонтальной или вертикальной оси проецируемого изображения, и ось Y, соответствующую другой оси проецируемого изображения, и в которой упомянутый второй набор частично отражающих поверхностей имеет экстенсиональное направление, параллельное упомянутым главным внешним поверхностям, причем упомянутое экстенсиональное направление имеет угловое смещение относительно оси X.
6. Оптическая система по п. 1, выполненная с возможностью проецирования изображения в выходной зрачок с главными осями, включающими ось X, соответствующую первой горизонтальной или вертикальной оси проецируемого изображения, и ось Y, соответствующую другой оси проецируемого изображения, оптическая система дополнительно содержит проектор изображения для проецирования коллимированного изображения, имеющего угловое поле обзора вокруг оптической оси, упомянутый проектор изображения оптически связан с указанным LOE таким образом, чтобы направить коллимированное изображение в упомянутый LOE в упомянутой зоне введения в виде распространяющегося изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях, причем плоскостная составляющая упомянутой оптической оси упомянутого распространяющегося изображения наклонена относительно оси X к границе упомянутой второй зоны.
7. Оптическая система по п. 6, в которой плоскостная составляющая одной оконечности упомянутого поля обзора упомянутого распространяющегося изображения по существу параллельна оси X.
8. Оптическая система по п. 1, выполненная с возможностью проецирования изображения в выходной зрачок с главными осями, включающими ось X, соответствующую первой горизонтальной или вертикальной оси проецируемого изображения, и ось Y, соответствующую другой оси проецируемого изображения, оптическая система дополнительно содержит проектор изображения для проецирования коллимированного изображения, имеющего угловое поле обзора вокруг оптической оси, упомянутый проектор изображения оптически связан с упомянутым LOE таким образом, чтобы направить коллимированное изображение в упомянутый LOE в упомянутой зоне введения в виде распространяющегося изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения от упомянутых главных внешних поверхностей, причем упомянутое распространяющееся изображение частично отражается упомянутым первым набором частично отражающих поверхностей с образованием отклоненного распространяющегося изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях, причем плоскостная составляющая упомянутой оптической оси упомянутого отклоненного распространяющегося изображения наклонена относительно оси Y.
9. Оптическая система для проецирования изображения, инжектированного в зону введения для просмотра в выходном зрачке глазом пользователя, при этом изображение просматривается с главными осями, включающими ось X, соответствующую горизонтальной или вертикальной оси проецируемого изображения, и ось Y, соответствующую оси проецируемого изображения, перпендикулярной оси X, при этом оптическая система, содержит светонаправляющий оптический элемент (LOE), выполненный из прозрачного материала и содержащий:
(a) первую зону, содержащую первый набор плоских взаимно-параллельных частично отражающих поверхностей, имеющих первую ориентацию;
(b) вторую зону, содержащую второй набор плоских взаимно-параллельных частично отражающих поверхностей, имеющих вторую ориентацию, непараллельную упомянутой первой ориентации;
(c) набор взаимно-параллельных главных внешних поверхностей, причем упомянутые главные внешние поверхности проходят через упомянутые первую и вторую зоны таким образом, что как упомянутый первый набор частично отражающих поверхностей, так и упомянутый второй набор частично отражающих поверхностей расположены между упомянутыми главными внешними поверхностями,
в которой упомянутый второй набор частично отражающих поверхностей расположен под косым углом к упомянутым главным внешним поверхностям, так что часть освещения изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях из упомянутой первой зоны во вторую зону, выводится из упомянутого LOE к выходному зрачку, и при этом упомянутый первый набор частично отражающих поверхностей ориентирован так, что часть освещения изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях из упомянутой зоны введения, отклонена в сторону упомянутой второй зоны,
и в которой упомянутый второй набор частично отражающих поверхностей имеет экстенсиональное направление, параллельное упомянутым главным внешним поверхностям, причем упомянутое экстенсиональное направление имеет угловое смещение относительно оси X.
10. Оптическая система для проецирования изображения, инжектированного в зону введения для просмотра в выходном зрачке глазом пользователя, при этом изображение просматривается с главными осями, включающими ось X, соответствующую горизонтальной или вертикальной оси проецируемого изображения, и ось Y, соответствующую оси проецируемого изображения, перпендикулярной оси X, при этом оптическая система содержит светонаправляющий оптический элемент (LOE), выполненный из прозрачного материала и содержащий:
(a) первую зону, содержащую первый набор плоских взаимно-параллельных частично отражающих поверхностей, имеющих первую ориентацию;
(b) вторую зону, содержащую второй набор плоских взаимно-параллельных частично отражающих поверхностей, имеющих вторую ориентацию, непараллельную упомянутой первой ориентации;
(c) набор взаимно-параллельных главных внешних поверхностей, причем упомянутые главные внешние поверхности проходят через упомянутые первую и вторую зоны таким образом, что как упомянутый первый набор частично отражающих поверхностей, так и упомянутый второй набор частично отражающих поверхностей расположены между упомянутыми главными внешними поверхностями,
в которой упомянутый второй набор частично отражающих поверхностей расположен под косым углом к упомянутым главным внешним поверхностям, так что часть освещения изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях из упомянутой первой зоны во вторую зону, выводится из упомянутого LOE к выходному зрачку, и при этом упомянутый первый набор частично отражающих поверхностей ориентирован так, что часть освещения изображения, распространяющаяся по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях из упомянутой области введения, отклонена в сторону упомянутой второй зоны,
оптическая система дополнительно содержит проектор изображения для проецирования коллимированного изображения, имеющего угловое поле обзора вокруг оптической оси, причем упомянутый проектор изображения оптически связан с упомянутым LOE таким образом, чтобы направлять коллимированное изображение в упомянутый LOE в упомянутой зоне введения в виде распространяющегося изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях, причем плоскостная составляющая упомянутой оптической оси упомянутого распространяющегося изображения наклонена относительно оси X к границе упомянутой второй зоны.
11. Оптическая система по п. 10, в которой плоскостная составляющая одной оконечности упомянутого поля обзора упомянутого распространяющегося изображения по существу параллельна оси X.
12. Оптическая система для проецирования изображения, инжектированного в зону введения для просмотра в выходном зрачке глазом пользователя, при этом изображение просматривается с главными осями, включающими ось X, соответствующую горизонтальной или вертикальной оси проецируемого изображения, и ось Y, соответствующую оси проецируемого изображения, перпендикулярной оси X, при этом оптическая система содержит светонаправляющий оптический элемент (LOE), выполненный из прозрачного материала и содержащий:
(a) первую зону, содержащую первый набор плоских взаимно-параллельных частично отражающих поверхностей, имеющих первую ориентацию;
(b) вторую зону, содержащую второй набор плоских взаимно-параллельных частично отражающих поверхностей, имеющих вторую ориентацию, непараллельную упомянутой первой ориентации;
(c) набор взаимно-параллельных главных внешних поверхностей, причем упомянутые главные внешние поверхности проходят через упомянутые первую и вторую зоны таким образом, что как упомянутый первый набор частично отражающих поверхностей, так и упомянутый второй набор частично отражающих поверхностей расположены между упомянутыми главными внешними поверхностями,
в которой упомянутый второй набор частично отражающих поверхностей расположен под косым углом к упомянутым главным внешним поверхностям, так что часть освещения изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях из упомянутой первой зоны во вторую зону, выводится из упомянутого LOE к выходному зрачку, и в которой упомянутый первый набор частично отражающих поверхностей ориентирован так, что часть освещения изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях из упомянутой зоны введения, отклонена в сторону упомянутой второй зоны,
оптическая система дополнительно содержит проектор изображения для проецирования коллимированного изображения, имеющего угловое поле обзора вокруг оптической оси, причем упомянутый проектор изображения оптически связан с упомянутым LOE таким образом, чтобы направлять коллимированное изображение в упомянутый LOE в упомянутой зоне введения в виде распространяющегося изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях, упомянутое распространяющееся изображение частично отражается упомянутым первым набором частично отражающих поверхностей с образованием отклоненного распространяющегося изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях, причем плоскостная составляющая упомянутой оптической оси упомянутого отклоненного распространяющегося изображения наклонена относительно оси Y.
13. Оптическая система по любому из пп. 5-12, в которой выходной зрачок ограничен по меньшей мере одной прямой линией, параллельной оси X.
14. Оптическая система по любому из пп. 5-12, в которой проецируемое изображение представляет собой прямоугольное изображение, имеющее края, параллельные осям X и Y.
15. Оптическая система по любому из пп. 5-12, дополнительно содержащая поддерживающее устройство, выполненное с возможностью удержания упомянутого LOE относительно головы пользователя c обращенной в направлении глаза пользователя одной из упомянутых главных внешних поверхностей, и в такой ориентации относительно глаза пользователя, что упомянутая ось X ориентирована горизонтально.
16. Оптическая система по любому из пп. 5-12, в которой упомянутая первая зона и упомянутая вторая зона разделены границей, проходящей параллельно оси X.
17. Оптическая система для направления освещения изображения, инжектированного в зоне введения, в выходной зрачок для просмотра глазом пользователя, причем оптическая система содержит светонаправляющий оптический элемент (LOE), выполненный из прозрачного материала и содержащий:
(a) первую зону, содержащую первый набор плоских взаимно-параллельных частично отражающих поверхностей, имеющих первую ориентацию;
(b) вторую зону, содержащую второй набор плоских взаимно-параллельных частично отражающих поверхностей, имеющих вторую ориентацию, непараллельную упомянутой первой ориентации;
(c) набор взаимно-параллельных главных внешних поверхностей, причем упомянутые главные внешние поверхности проходят через упомянутые первую и вторую зоны таким образом, что как упомянутый первый набор частично отражающих поверхностей, так и упомянутый второй набор частично отражающих поверхностей расположены между упомянутыми главными внешними поверхностями,
в которой упомянутый второй набор частично отражающих поверхностей расположен под косым углом к упомянутым главным внешним поверхностям, так что часть освещения изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях из упомянутой первой зоны во вторую зону, выводится из упомянутого LOE к выходному зрачку, и в которой упомянутый первый набор частично отражающих поверхностей ориентирован так, что часть освещения изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях из упомянутой зоны введения, отклонена в сторону упомянутой второй зоны,
причем первый набор частично отражающих поверхностей имеет переменный интервал, так что интервал между смежными частично отражающими поверхностями, расположенными ближе к указанной зоне введения, меньше интервала между смежными частично отражающими поверхностями, расположенными дальше от указанной зоны введения.
18. Оптическая система для направления освещения изображения, инжектированного в зоне введения в выходной зрачок для просмотра глазом пользователя, причем оптическая система содержит светонаправляющий оптический элемент (LOE), выполненный из прозрачного материала и содержащий:
(a) первую зону, содержащую первый набор плоских взаимно-параллельных частично отражающих поверхностей, имеющих первую ориентацию;
(b) вторую зону, содержащую второй набор плоских взаимно-параллельных частично отражающих поверхностей, имеющих вторую ориентацию, непараллельную упомянутой первой ориентации;
(c) набор взаимно-параллельных главных внешних поверхностей, причем упомянутые главные внешние поверхности проходят через упомянутые первую и вторую зоны таким образом, что как упомянутый первый набор частично отражающих поверхностей, так и упомянутый второй набор частично отражающих поверхностей расположены между упомянутыми главными внешними поверхностями,
в которой упомянутый второй набор частично отражающих поверхностей расположен под косым углом к упомянутым главным внешним поверхностям, так что часть освещения изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражением на упомянутых главных внешних поверхностях из упомянутой первой зоны во вторую зону, выводится из упомянутого LOE к выходному зрачку, и в которой упомянутый первый набор частично отражающих поверхностей ориентирован так, что часть освещения изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях из упомянутой зоны выведения, отклонена в сторону упомянутой второй зоны,
оптическая система дополнительно содержит проектор изображения для проецирования коллимированного изображения, имеющего угловое поле обзора вокруг оптической оси, причем упомянутый проектор изображения оптически связан с упомянутым LOE таким образом, чтобы направлять коллимированное изображение в упомянутый LOE в упомянутой зоне введения в виде распространяющегося изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях, упомянутое распространяющееся изображение частично отражается упомянутым первым набором частично отражающих поверхностей с образованием отклоненного распространяющегося изображения, распространяющегося по упомянутому LOE посредством внутреннего отражения на упомянутых главных внешних поверхностях, упомянутое отклоненное распространяющееся изображение частично отражается упомянутым вторым набором частично отражающих поверхностей с образованием выведенного изображения, направленного наружу от одной из упомянутых главных внешних поверхностей к выходному зрачку, упомянутая оптическая ось упомянутого сопряженного изображения наклонена относительно нормали к упомянутой главной внешней поверхности с ненулевой составляющей наклона вдоль плоскостного экстенсионального направления упомянутого второго набора частично отражающих поверхностей.