Оптические системы, содержащие световодный оптический элемент с трехэтапным расширением

1. Оптическая система для направления света изображения, передаваемого в область ввода, по направлению к пользователю для просмотра, содержащая световодный оптический элемент (СОЭ), выполненный из прозрачного материала и содержащий:
(a) первую область, содержащую первый набор плоских, взаимно параллельных, частично отражающих поверхностей, имеющих первую ориентацию;
(b) вторую область, содержащую второй набор плоских, взаимно параллельных, частично отражающих поверхностей, имеющих вторую ориентацию, не параллельную указанной первой ориентации;
(c) набор взаимно параллельных основных наружных поверхностей, причем указанные основные наружные поверхности проходят через указанные первую и вторую области таким образом, что как указанный первый набор частично отражающих поверхностей, так и указанный второй набор частично отражающих поверхностей расположены между указанными основными наружными поверхностями,
причем указанный второй набор частично отражающих поверхностей находится под непрямым углом к указанным основным наружным поверхностям, так что часть света изображения, распространяющегося в указанном СОЭ за счет внутреннего отражения на указанных основных наружных поверхностях из указанной первой области в указанную вторую область, выводится из указанного СОЭ по направлению к пользователю, и при этом указанный первый набор частично отражающих поверхностей ориентирован так, что часть света изображения, распространяющегося внутри указанного СОЭ за счет внутреннего отражения на указанных основных наружных поверхностях от указанной области ввода, отклоняется по направлению к указанной второй области,
причем оптическая система дополнительно содержит третий набор плоских, взаимно параллельных, по меньшей мере частично отражающих поверхностей, развернутых в указанной области ввода, причем указанный третий набор по меньшей мере частично отражающих поверхностей развернут для приема света изображения, передаваемого от проектора с оптической апертурой, имеющей первую ширину, измеренную параллельно указанным основным наружным поверхностям, и для направления света изображения за счет отражения по меньшей мере части света изображения на указанном третьем наборе по меньшей мере частично отражающих граней по направлению к указанному первому набору частично отражающих граней с эффективной оптической апертурой, имеющей вторую ширину, измеренную параллельно указанным основным наружным поверхностям, причем указанная вторая ширина больше указанной первой ширины.
2. Оптическая система по п. 1, в которой указанный третий набор по меньшей мере частично отражающих поверхностей имеет первую последовательность коэффициентов отражения, постепенно увеличивающихся в том порядке, в котором их достигает свет изображения, причем отражающие поверхности из указанного первого набора частично отражающих поверхностей имеют вторую последовательность коэффициентов отражения, постепенно увеличивающихся в том порядке, в котором их достигает свет изображения, при этом указанная вторая последовательность начинается с коэффициента отражения, который меньше последнего коэффициента отражения указанной первой последовательности.
3. Оптическая система по п. 2, в которой последний коэффициент отражения из указанной первой последовательности постепенно увеличивающихся коэффициентов отражения составляет более 90%.
4. Оптическая система по п. 1, в которой большая часть света изображения, направленного к указанному первому набору частично отражающих поверхностей, отражается только один раз от указанного третьего набора по меньшей мере частично отражающих поверхностей.
5. Оптическая система по п. 1, в которой большая часть света изображения, направленного к указанному первому набору частично отражающих поверхностей, отражается два раза от указанного третьего набора по меньшей мере частично отражающих поверхностей.
6. Оптическая система по п. 1, в которой указанный третий набор по меньшей мере частично отражающих поверхностей выполнен в виде части указанного СОЭ и расположен между указанными основными наружными поверхностями.
7. Оптическая система по п. 6, в которой указанный третий набор по меньшей мере частично отражающих поверхностей параллелен указанному первому набору частично отражающих поверхностей.
8. Оптическая система по п. 6, в которой указанный третий набор по меньшей мере частично отражающих поверхностей не параллелен указанному первому набору частично отражающих поверхностей.
9. Оптическая система по п. 1, в которой расстояние между поверхностями указанного третьего набора по меньшей мере частично отражающих поверхностей меньше, чем расстояние между поверхностями указанного первого набора частично отражающих поверхностей.
10. Оптическая система по п. 1, в которой площадь поверхности каждой по меньшей мере частично отражающей поверхности из указанного третьего набора по меньшей мере частично отражающих поверхностей меньше площади каждой частично отражающей поверхности из указанного первого набора частично отражающих поверхностей.
11. Оптическая система по п. 1, в которой указанная первая область и указанная вторая область не перекрываются.
12. Оптическая система по п. 1, дополнительно содержащая проектор изображения для проецирования коллимированного изображения, имеющего угловое поле обзора вокруг оптической оси,
причем указанный проектор изображения оптически связан с указанным СОЭ с возможностью ввода коллимированного изображения в указанный СОЭ через указанный третий набор по меньшей мере частично отражающих поверхностей в указанной области ввода в виде распространяющегося изображения, которое распространяется в пределах указанного СОЭ за счет внутреннего отражения на указанных основных наружных поверхностях,
причем указанное распространяющееся изображение частично отражается указанным первым набором частично отражающих поверхностей с созданием отклоненного распространяющегося изображения, которое распространяется в пределах указанного СОЭ за счет внутреннего отражения на указанных основных наружных поверхностях,
при этом указанное отклоненное распространяющееся изображение частично отражается указанным вторым набором частично отражающих поверхностей с созданием выводимого изображения, направляемого наружу от одной из указанных основных наружных поверхностей по направлению к пользователю.