Устройство расширения оптической апертуры для наголовных дисплеев

1. Оптическое устройство, содержащее:
первый оптический волновод, имеющий направление удлинения, при этом упомянутый первый оптический волновод содержит первую и вторую пары параллельных граней, параллельных упомянутому направлению удлинения, образующих прямоугольное поперечное сечение для придания направления свету в результате четырехкратного внутреннего отражения от упомянутых первой и второй пар параллельных граней, при этом каждый луч, претерпевший внутреннее отражение, тем самым определяет группу из четырех сопряженных направлений распространения, причем по меньшей мере часть упомянутого первого оптического волновода ограничена первой и второй клинообразующими поверхностями,
упомянутая первая клинообразующая поверхность выполнена так, что лучи, соответствующие по меньшей мере части вводимого изображения, распространяющиеся внутри упомянутого первого оптического волновода в первом направлении из первой группы сопряженных направлений распространения, отклоняются в результате отражения от упомянутой первой клинообразующей поверхности так, чтобы распространяться во втором направлении из второй группы сопряженных направлений распространения, при этом упомянутое второе направление расположено под меньшим углом к упомянутому направлению удлинения, чем упомянутое первое направление,
и при этом упомянутая вторая клинообразующая поверхность параллельна упомянутой первой клинообразующей поверхности, чтобы отклонять изображение распространяющееся в по меньшей мере одном направлении из упомянутой второй группы сопряженных направлений, чтобы распространяться в по меньшей мере одном направлении из упомянутой первой группы сопряженных направлений, и выводить изображение, распространяющееся вдоль одного направления из упомянутой первой группы сопряженных направлений, чтобы выходить из упомянутого первого оптического волновода.
2. Оптическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутая первая клинообразующая поверхность является внешней поверхностью упомянутого первого оптического волновода.
3. Оптическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутая первая клинообразующая поверхность покрыта отражающим покрытием.
4. Оптическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутая первая клинообразующая поверхность покрыта частично отражающим покрытием.
5. Оптическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутая первая клинообразующая поверхность является прозрачной, и при этом по меньшей мере часть упомянутых параллельных граней, обращенных к упомянутой первой клинообразующей поверхности, покрыта отражающим покрытием.
6. Оптическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что вводимое изображение, введенное в упомянутый первый оптический волновод, отклоняется от направления введения в направлении из упомянутой первой группы сопряженных направлений в результате первого отражения от упомянутой первой клинообразующей поверхности, и затем отклоняется, после дополнительного отражения от по меньшей мере одной из упомянутых параллельных граней, от направления из упомянутой первой группы сопряженных направлений до направления из упомянутой второй группы сопряженных направлений в результате второго отражения от упомянутой первой клинообразующей поверхности.
7. Оптическое устройство по п. 1, также содержащее призму введения, примыкающую к области введения упомянутого первого волновода или смежную с ней, при этом упомянутая призма введения содержит по меньшей мере одну поверхность, которая образует продолжение соответствующей поверхности упомянутого первого волновода.
8. Оптическое устройство по п. 1, также содержащее световод, имеющий две основные параллельные поверхности, при этом упомянутый первый волновод развернут так, что изображение, выводимое из упомянутого первого волновода, входит в упомянутый световод для распространения внутри упомянутого световода в результате внутреннего отражения от упомянутых двух основных параллельных поверхностей, при этом упомянутый световод также содержит устройство выведения изображения, распространяющегося внутри упомянутого световода, чтобы направлять изображение в глаз пользователя.
9. Оптическое устройство по п. 1, также содержащее второй оптический волновод, имеющий первую и вторую пару параллельных граней, которые параллельны упомянутому направлению удлинения, образующих прямоугольное поперечное сечение для придания направления свету в результате четырехкратного внутреннего отражения от упомянутых первой и второй пар параллельных граней, при этом по меньшей мере часть упомянутого второго оптического волновода ограничена первой и второй клинообразующими поверхностями,
упомянутый первый и упомянутый второй оптические волноводы расположены в виде пакета и выполнены так, что проецируемое изображение с первым размером апертуры частично вводится в каждый из упомянутых первого и второго оптических волноводов, и так, что упомянутые вторые клинообразующие поверхности упомянутых первого и второго оптических волноводов, каждый из которых является частью конструкции выведения, при этом упомянутые конструкции выведения развернуты так, чтобы обеспечивать эффективную апертуру выведения, имеющую размер больше, чем упомянутый первый размер апертуры.
10. Оптическое устройство по п. 9, отличающееся тем, что в каждом из упомянутых первого и второго оптических волноводов упомянутая первая клинообразующая поверхность и часть одной из упомянутых параллельных граней, обращенных к упомянутой первой клинообразующей поверхности, образуют конструкцию введения, при этом упомянутое оптическое устройство также содержит согласующую призму, занимающую значительную часть клиновидного зазора между упомянутыми конструкциями введения.
11. Оптическое устройство по п. 10, отличающееся тем, что упомянутая первая клинообразующая поверхность упомянутого второго оптического волновода покрыта частично отражающим покрытием, тем самым обеспечивая введение части упомянутого проецируемого изображения и позволяя части упомянутого проецируемого изображения достигать упомянутой первой конструкции введения.
12. Оптическое устройство по п. 10, отличающееся тем, что упомянутая часть одной из упомянутых параллельных граней, обращенных к упомянутой первой клинообразующей поверхности упомянутого первого оптического волновода покрыта частично отражающим покрытием, тем самым обеспечивая введение части упомянутого проецируемого изображения и позволяя части упомянутого проецируемого изображения достигать упомянутой второй конструкции введения.
13. Оптическое устройство по п. 9, отличающееся тем, что упомянутые первый и второй оптические волноводы являются частью пакета из по меньшей мере трех оптических волноводов.
14. Оптическое устройство по п. 9, отличающееся тем, что упомянутое изображение, выводимое из упомянутого второго оптического волновода, распространяется по упомянутому первому оптическому волноводу.
15. Оптическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутые первая и вторая клинообразующие поверхности упомянутого первого оптического волновода наклонены под острым углом к упомянутой первой паре параллельных граней и являются перпендикулярными к упомянутой второй паре параллельных граней.
16. Оптическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутые первая и вторая клинообразующие поверхности упомянутого первого оптического волновода наклонены под острым углом как к упомянутой первой паре параллельных граней, так и к упомянутой второй паре параллельных граней.
17. Оптическое устройство, содержащее:
часть первого оптического волновода, имеющую по меньшей мере первую пару параллельных граней для придания направления свету в результате внутреннего отражения, при этом упомянутый первый оптический волновод содержит множество взаимно-параллельных частично отражающих поверхностей, ориентированных непараллельно упомянутой паре параллельных граней,
клиновидную конструкцию, образованную между первой клинообразующей поверхностью и одной из упомянутых параллельных поверхностей, при этом упомянутая клиновидная конструкция выполнена так, что лучи, соответствующие по меньшей мере части вводимого изображения, распространяющиеся внутри упомянутой части первого оптического волновода в первом направлении, отклоняются в результате отражения от упомянутой первой клиновидной поверхности так, чтобы распространяться во втором направлении под меньшим углом к направлению удлинения упомянутой части первого оптического волновода, чем упомянутое первое направление, при этом лучи в упомянутом первом и упомянутом втором направлениях отклоняются упомянутыми частично отражающими поверхностями в первом направлении отклонения и во втором направлении отклонения, соответственно, для выведения из упомянутой части первого оптического волновода,
часть второго оптического волновода, имеющую вторую пару параллельных граней для придания направления свету в результате внутреннего отражения, при этом упомянутая часть второго оптического волновода развернута для получения части упомянутого вводимого изображения, распространяющегося в упомянутом первом направлении отклонения и упомянутом втором направлении отклонения,
упомянутая часть второго оптического волновода содержит клиновидную конструкцию выведения, образованную между второй клинообразующей поверхностью и одной из упомянутых вторых пар параллельных граней, при этом упомянутая клиновидная конструкция выведения развернута для выведения по меньшей мере части упомянутого изображения, распространяющегося в упомянутом первом направлении отклонения в результате однократного отражения от упомянутой клинообразующей поверхности, и в упомянутом втором направлении отклонения в результате двукратного отражения от упомянутой клинообразующей поверхности.