УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ПРОСВЕЧИВАЮЩЕГО, УКРЕПЛЯЕМОГО НА ГОЛОВЕ ДИСПЛЕЯ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ВЗАИМНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ И УПРАВЛЕНИЯ НЕПРОЗРАЧНОСТЬЮ

1. Компактный оптический просвечивающий, укрепляемый на голове дисплей (200), выполненный с возможностью объединения просвечивающей траектории (207) с траекторией виртуального представления (205), так что непрозрачность просвечивающей траектории можно модулировать, и виртуальное представление перекрывает части просвечивающего представления, и наоборот, при этом дисплей содержит:
a. микродисплей (250) для формирования изображения, которое будет просматривать пользователь, причем микродисплей имеет ассоциированную с ним траекторию виртуального представления (205);
b. пространственный модулятор света (240) для изменения света от внешней сцены в реальном мире, чтобы блокировать части просвечивающего представления, которые нужно перекрыть, причем пространственный модулятор света имеет ассоциированную с ним просвечивающую траекторию (207);
c. оптику объектива (220), сконфигурированную для приема входящего света от внешней сцены и фокусирования света на пространственном модуляторе света (240);
d. светоделитель (230), сконфигурированный для объединения виртуального изображения от микродисплея (250) и модулированного просвечивающего изображения внешней сцены, поступающего от пространственного модулятора света, создавая комбинированное изображение;
e. окуляр (210), сконфигурированный для увеличения комбинированного изображения;
f. выходной зрачок (202), сконфигурированный обращенным к окуляру, после выходного зрачка пользователь наблюдает объединенное представление из виртуального и просвечивающего представлений, в котором виртуальное представление перекрывает части просвечивающего представления;
g. множество отражающих поверхностей, сконфигурированных для изламывания траектории виртуального представления (205) и просвечивающей траектории (207) на два уровня;
причем первая отражающая поверхность (M1) расположена на переднем уровне дисплея, ориентирована для отражения света от внешней сцены, причем оптика объектива (220) расположена на переднем уровне дисплея, причем вторая отражающая поверхность (M2) расположена на переднем уровне дисплея, ориентирована для отражения света на пространственный модулятор света, причем пространственный модулятор света (240) расположен на или возле плоскости промежуточного изображения просвечивающей траектории (207) в оптической связи с оптикой объектива (220) и окуляром (210) через светоделитель (230) по просвечивающей траектории (207), причем микродисплей (250) расположен в фокальной плоскости окуляра (210) по траектории виртуального представления (205) в оптической связи с окуляром (210) через светоделитель (230), причем светоделитель (230) расположен так, что просвечивающая траектория (207) объединяется с траекторией виртуального представления (205), и свет с просвечивающей траектории и траектории виртуального представления направляется в окуляр (210), причем окуляр (210) расположен на заднем уровне дисплея, причем третья отражающая поверхность (M3) расположена на заднем уровне дисплея, ориентирована для отражения света от окуляра в выходной зрачок (202);
после чего оптика объектива (220) принимает свет внешней сцены, после чего оптика объектива (220) фокусирует свет внешней сцены и формирует прозрачное изображение на пространственном модуляторе света (240), после чего пространственный модулятор света (240) изменяет прозрачное изображение для удаления частей изображения, которые нужно перекрыть, после чего микродисплей (250) проецирует виртуальное изображение на светоделитель (230), после чего пространственный модулятор света (240) передает модулированное прозрачное изображение в светоделитель (230), после чего светоделитель (230) объединяет два изображения, создавая комбинированное изображение, на котором виртуальное изображение перекрывает части просвечивающего изображения, после чего светоделитель (230) проецирует комбинированное изображение на окуляр (210), после чего окуляр проецирует комбинированное изображение на выходной зрачок (202), после чего пользователь наблюдает комбинированное изображение, на котором виртуальное изображение перекрывает части внешней сцены.
2. Дисплей по п.1, в котором пространственный модулятор света является проходным пространственным модулятором света, причем пространственный модулятор света располагается перед светоделителем, после чего свет из оптики объектива проходит через пространственный модулятор света перед достижением светоделителя, в котором непрозрачность пространственного модулятора света управляется, чтобы блокировать свет от частей внешней сцены.
3. Дисплей по п.1, в котором пространственный модулятор света является отражательным пространственным модулятором света, причем пространственный модулятор света располагается после светоделителя, после чего свет из оптики объектива проходит через светоделитель и отражается обратно от пространственного модулятора света к светоделителю, причем отражательная способность пространственного модулятора света управляется, чтобы отражать только свет от частей внешней сцены, которые не будут перекрыты.
4. Дисплей по п.1, в котором промежуточное изображение формируется в одной или нескольких точках на просвечивающей траектории, причем пространственный модулятор света располагается на или возле одной из плоскостей промежуточного изображения.
5. Дисплей по п.1, в котором одна или несколько отражающих поверхностей (M1~M3) являются обособленными поверхностями с оптической силой для изламывания оптических траекторий и фокусирования света.
6. Дисплей по п.1, в котором одна или несколько отражающих поверхностей (M1~M3) являются произвольными поверхностями.
7. Дисплей по п.1, в котором первая и/или вторая отражающие поверхности на переднем уровне заключены в оптику объектива.
8. Дисплей по п.1, в котором отражающая поверхность (M3) на заднем уровне заключена в окуляр.
9. Дисплей по п.1, в котором оптика объектива является произвольной призмой, образованной множеством отражающих и преломляющих поверхностей для отображения внешней сцены в пространственный модулятор света.
10. Дисплей по п.1, в котором окуляр является произвольной призмой, образованной множеством отражающих и преломляющих поверхностей для увеличения виртуального изображения и модулированного просвечивающего изображения.
11. Дисплей по п.9, в котором первая и/или вторая отражающая поверхность (M1, M2) на переднем уровне заключена в оптику объектива.
12. Дисплей по п.10, в котором третья отражающая поверхность (M3) на заднем уровне заключена в окуляр.
13. Дисплей по п.1, в котором четное число промежуточных изображений формируется вдоль просвечивающей траектории для инвертирования просвечивающего представления, чтобы сохранить четность между внешней сценой и просвечивающим представлением, показанным зрителю.
14. Дисплей по п.1, в котором одна из отражающих поверхностей заменяется крышеобразным зеркалом, чтобы обратить просвечивающее представление, чтобы сохранить четность между внешней сценой и просвечивающим представлением, показанным зрителю.
15. Дисплей по п.1, в котором как окуляр, так и оптика объектива имеют идентичную оптическую структуру.
16. Дисплей по п.15, в котором как окуляр, так и оптика объектива являются произвольными призмами идентичной формы.
17. Дисплей по п.1, в котором светоделитель располагается на переднем уровне.
18. Дисплей по п.1, в котором одна или несколько пластин дифракционного оптического элемента (ДОЭ) размещаются на оптической траектории для коррекции хроматических аберраций.
19. Дисплей по п.1, или 3, или любому из пп. 6-12, или 14, в котором оптика объектива является призмой с однократным отражением, содержащей три оптические поверхности: преломляющую поверхность S4, отражающую поверхность S5 и преломляющую поверхность S6, где окуляр является призмой с однократным отражением, содержащей три оптические поверхности: преломляющую поверхность S1, отражающую поверхность S2 и преломляющую поверхность S3, где вторая отражающая поверхность (M2) заключена в оптику объектива, а третья отражающая поверхность (M3) заключена в окуляр, где крышеобразное зеркало заменяет первую отражающую поверхность (M1), чтобы инвертировать просвечивающее представление, а пространственный модулятор света отражательного типа используется для модулирования света от внешней сцены.
20. Дисплей по п.19, в котором входящий свет от внешней сцены, отраженный зеркалом (325), входит в оптику объектива (320) через преломляющую поверхность S4, затем отражается отражающей поверхностью S5 и выходит из оптики объектива (320) через преломляющую поверхность S6, и формирует промежуточное изображение в фокальной плоскости на пространственном модуляторе света (340), после чего пространственный модулятор света (340) модулирует свет на просвечивающей траектории, чтобы блокировать свет, который будет перекрыт, после чего пространственный модулятор света отражает модулированный свет в светоделитель (330), после чего свет от микродисплея (350) входит в светоделитель (330), после чего светоделитель (330) объединяет модулированный свет на просвечивающей траектории (307) со светом на траектории виртуального представления (305) и изламывает их к окуляру (310) для просмотра, после чего свет от светоделителя (330) входит в окуляр (310) через преломляющую поверхность S3, затем отражается отражающей поверхностью S2 и выходит из окуляра (310) через преломляющую поверхность S1, и достигает выходного зрачка (302), где глаз зрителя настроен увидеть объединенное представление из виртуального представления и модулированного просвечивающего представления.
21. Дисплей по п.1, или 3, или любому из пп.6-13, в котором оптика объектива является произвольной призмой с четырехкратным отражением, содержащей шесть оптических поверхностей: преломляющую поверхность S4, отражающие поверхности S5, S4’, S5’ и S6 и преломляющую поверхность S7, причем окуляр является призмой с двукратным отражением, содержащей четыре оптические поверхности: преломляющую поверхность S1, отражающую поверхность S2, отражающую поверхность S1’ и преломляющую поверхность S3, где первая отражающая поверхность (M1) и вторая отражающая поверхность (M2) заключены в оптику объектива, а третья отражающая поверхность (M3) заключена в окуляр, причем оптика объектива формирует промежуточное изображение (460) внутри оптики объектива, причем четное число промежуточных изображений формирует вдоль просвечивающей траектории для инвертирования просвечивающего представления, причем пространственный модулятор света отражательного типа используется для модулирования света от внешней сцены.
22. Дисплей по п.21, в котором входящий свет от внешней сцены входит в оптику объектива (420) через преломляющую поверхность S4, затем последовательно отражается отражающими поверхностями S5, S4’, S5’ и S6 и выходит из оптики объектива (420) через преломляющую поверхность S7, после чего входящий свет формирует промежуточное изображение в фокальной плоскости на пространственном модуляторе света (440), после чего пространственный модулятор света модулирует свет на просвечивающей траектории, чтобы блокировать свет, который будет перекрыт, после чего пространственный модулятор света отражает модулированный свет в светоделитель (430), после чего свет от микродисплея (450) входит в светоделитель (430), после чего светоделитель (430) объединяет модулированный свет на просвечивающей траектории (407) со светом на траектории виртуального представления (405) и изламывает их к окуляру (410) для просмотра, после чего свет от светоделителя входит в окуляр (410) через преломляющую поверхность S3, затем последовательно отражается отражающими поверхностями S1’ и S2 и выходит из окуляра (410) через преломляющую поверхность S1, и достигает выходного зрачка (402), причем глаз зрителя настроен увидеть объединенное представление из виртуального представления и модулированного просвечивающего представления.
23. Дисплей по п.21, в котором преломляющая поверхность S4 и отражающая поверхность S4’ являются одинаковыми физическими поверхностями и обладают одинаковым набором описаний поверхности.
24. Дисплей по п.1, или 3, или любому из пп.6-12, или 14, в котором оптика объектива является призмой с однократным отражением, содержащей три оптические поверхности: преломляющую поверхность S4, отражающую поверхность S5 и преломляющую поверхность S6, причем окуляр является призмой с двукратным отражением, содержащей четыре оптические поверхности: преломляющую поверхность S1, отражающую поверхность S2, отражающую поверхность S1’ и преломляющую поверхность S3, причем первая отражающая поверхность (M1) заключена в оптику объектива, а третья отражающая поверхность (M3) заключена в окуляр, причем крышеобразное зеркало (527) заменяет вторую отражающую поверхность (M2) для инвертирования просвечивающего представления, причем проходной пространственный модулятор света используется для модулирования света от внешней сцены.
25. Дисплей по п.24, в котором входящий свет от внешней сцены входит в оптику объектива (520) через преломляющую поверхность S4, затем отражается отражающей поверхностью S5 и выходит из оптики объектива (520) через преломляющую поверхность S6, изламывается зеркалом (527) к заднему уровню (517) и формирует промежуточное изображение в фокальной плоскости на пространственном модуляторе света (540), после чего пространственный модулятор света (540) модулирует свет на просвечивающей траектории, чтобы блокировать свет, который будет перекрыт, после чего пространственный модулятор света передает модулированный свет в светоделитель (530), после чего свет от микродисплея (550) входит в светоделитель (530), после чего светоделитель (530) объединяет модулированный свет на просвечивающей траектории (507) со светом на траектории виртуального представления (505) и изламывает их к окуляру (510) для просмотра, после чего свет от светоделителя входит в окуляр (510) через преломляющую поверхность S3, затем последовательно отражается отражающими поверхностями S1’ и S2 и выходит из окуляра (510) через преломляющую поверхность S1, и достигает выходного зрачка 502, причем глаз зрителя настроен увидеть объединенное представление из виртуального представления и модулированного просвечивающего представления.
26. Система по п.24, в которой поверхность S1 и отражающая поверхность S1’ являются одинаковыми физическими поверхностями и обладают одинаковым набором описаний поверхности.
27. Дисплей по п.1, или 2, или любому из пп.6-13, в котором оптика объектива является призмой с трехкратным отражением, содержащей пять оптических произвольных поверхностей: преломляющую поверхность S4, отражающую поверхность S5, S4’ и S6 и преломляющую поверхность S7, причем окуляр является призмой с двукратным отражением, содержащей четыре оптические поверхности: преломляющую поверхность S1, отражающую поверхность S2, отражающую поверхность S1’ и преломляющую поверхность S3, причем первая отражающая поверхность (M1) и вторая отражающая поверхность (M2) заключены в оптику объектива, а третья отражающая поверхность (M3) заключена в окуляр, причем оптика объектива формирует промежуточное изображение (660) внутри оптики объектива, причем четное число промежуточных изображений формируется по просвечивающей траектории для инвертирования просвечивающего представления, причем проходной пространственный модулятор света используется для модулирования света от внешней сцены.
28. Дисплей по п.27, в котором входящий свет от внешней сцены входит в оптику объектива (620) через преломляющую поверхность S4, последовательно отражается отражающими поверхностями S5, S4’ и S6 и выходит из оптики объектива (620) через преломляющую поверхность S7, после чего входящий свет формирует промежуточное изображение в фокальной плоскости на пространственном модуляторе света (640), после чего пространственный модулятор света модулирует свет на просвечивающей траектории, чтобы блокировать свет, который будет перекрыт, после чего пространственный модулятор света передает модулированный свет в светоделитель (630), после чего свет от микродисплея (650) входит в светоделитель (630), после чего светоделитель (630) объединяет модулированный свет на просвечивающей траектории (607) со светом на траектории виртуального представления (605) и изламывает их к окуляру (610) для просмотра, после чего свет от светоделителя входит в окуляр (610) через преломляющую поверхность S3, затем последовательно отражается отражающими поверхностями S1’ и S2 и выходит из окуляра (610) через преломляющую поверхность S1, и достигает выходного зрачка (602), причем глаз зрителя настроен увидеть объединенное представление из виртуального представления и модулированного просвечивающего представления.
29. Система по п.27, в которой преломляющая поверхность S1 и отражающая поверхность S1’ могут быть одинаковыми физическими поверхностями и обладать одинаковым набором описаний поверхности.
30. Система по п.27, в которой преломляющая поверхность S4 и отражающая поверхность S4’ являются одинаковыми физическими поверхностями и обладают одинаковым набором описаний поверхности.
31. Дисплей по п.1, или 3, или любому из пп.6-13, в котором оптика объектива является призмой с двукратным отражением, содержащей четыре оптические произвольные поверхности: преломляющую поверхность S4, отражающую поверхность S5, отражающую поверхность S4’ и преломляющую поверхность S6, причем окуляр является призмой с двукратным отражением, содержащей четыре оптические поверхности: преломляющую поверхность S1, отражающую поверхность S2, отражающую поверхность S1’ и преломляющую поверхность S3, причем первая отражающая поверхность (M1) заключена в оптику объектива, а третья отражающая поверхность (M3) заключена в окуляр, причем вторая отражающая поверхность (M1) в качестве зеркала (790) вместе с первым светоделителем (780) и перебрасывающей линзой (770) конфигурируется для изламывания просвечивающей траектории и создания вспомогательного промежуточного изображения, причем четное число промежуточных изображений формируется по просвечивающей траектории для инвертирования просвечивающего представления, причем пространственный модулятор света отражательного типа используется для модулирования света от внешней сцены.
32. Дисплей по п.31, в котором входящий свет от внешней сцены входит в оптику объектива (720) через преломляющую поверхность S4, последовательно отражается отражающими поверхностями S5, S4’ и выходит из оптики объектива (720) через преломляющую поверхность S6, после чего входящий свет отражается первым светоделителем (780) на зеркало (790), причем он формирует промежуточное изображение, после чего зеркало (790) отражает свет от переднего уровня на перебрасывающую линзу (770), после чего перебрасывающая линза (770) формирует другое промежуточное изображение на пространственном модуляторе света (740), после чего пространственный модулятор света модулирует свет на просвечивающей траектории, чтобы блокировать свет, подлежащий перекрытию, после чего пространственный модулятор света отражает модулированный свет во второй светоделитель (730), после чего свет от микродисплея (750) входит во второй светоделитель (730), после чего второй светоделитель (730) объединяет модулированный свет на просвечивающей траектории (707) со светом на траектории виртуального представления (705) и изламывает их к окуляру (710) для просмотра, после чего свет от светоделителя входит в окуляр (710) через преломляющую поверхность S3, затем последовательно отражается отражающими поверхностями S1’ и S2 и выходит из окуляра (710) через преломляющую поверхность S1, и достигает выходного зрачка (702), причем глаз зрителя настроен увидеть объединенное представление из виртуального представления и модулированного просвечивающего представления.
33. Дисплей по п.31, в котором положения зеркала (790) и пространственного модулятора света (740) являются взаимозаменяемыми.
34. Дисплей по п. 32, в котором одна или несколько оптических поверхностей оптики объектива являются асферической поверхностью с осевой симметрией или без таковой.
35. Дисплей по п. 32, в котором одна или несколько оптических поверхностей окулярной призмы являются асферической поверхностью с осевой симметрией или без таковой.
36. Дисплей по п.1, в котором светоделитель (130) имеет форму куба или пластины и мог бы быть неполяризованным светоделителем или поляризованным светоделителем.
37. Компактный оптический просвечивающий, укрепляемый на голове дисплей (300), допускающий объединение просвечивающей траектории (307) с траекторией виртуального представления (305), так что непрозрачность просвечивающей траектории можно модулировать, и виртуальное представление перекрывает части просвечивающего представления, и наоборот, при этом дисплей содержит:
a. микродисплей (350) для формирования изображения, которое будет просматривать пользователь, причем микродисплей имеет ассоциированную с ним траекторию виртуального представления (305);
b. пространственный модулятор света (340) отражательного типа для изменения света от внешней сцены в реальном мире, чтобы блокировать части просвечивающего представления, которые нужно перекрыть, причем пространственный модулятор света имеет ассоциированную с ним просвечивающую траекторию (307);
c. оптику объектива (320), обращенную к внешней сцене, сконфигурированную для приема входящего света от внешней сцены и фокусирования света на пространственном модуляторе света (340), причем оптика объектива является произвольной призмой с однократным отражением, содержащей три оптические произвольные поверхности: преломляющую поверхность S4, отражающую поверхность S5 и преломляющую поверхность S6;
d. светоделитель (330), сконфигурированный для объединения сформированного в цифровой форме виртуального изображения от микродисплея (350) и модулированного просвечивающего изображения внешней сцены, поступающего от пространственного модулятора света, создавая комбинированное изображение;
e. окуляр (310), сконфигурированный для увеличения комбинированного изображения, причем окуляр является произвольной призмой с однократным отражением, содержащей три оптические произвольные поверхности: преломляющую поверхность S1, отражающую поверхность S2 и преломляющую поверхность S3;
f. выходной зрачок (302), сконфигурированный обращенным к окуляру, причем после выходного зрачка пользователь наблюдает объединенное представление из виртуального и просвечивающего представлений, в котором виртуальное представление перекрывает части просвечивающего представления;
g. крышеобразное зеркало (325), сконфигурированное для отражения света от внешней сцены в оптику объектива, причем крышеобразное зеркало добавляет дополнительное отражение для обращения просвечивающего представления, чтобы сохранить четность между внешней сценой и просвечивающим представлением, показанным зрителю;
причем зеркало (325) располагается на переднем уровне (315) дисплея, причем оптика объектива (320) располагается на переднем уровне (315) дисплея, причем пространственный модулятор света (340) располагается на заднем уровне (317) дисплея, на или возле плоскости промежуточного изображения просвечивающей траектории, обращенный к стороне светоделителя (330), причем микродисплей (350) располагается на заднем уровне (317) дисплея, обращенный к другой стороне светоделителя (330), причем светоделитель (330) располагается так, что просвечивающая траектория (307) объединяется с траекторией виртуального представления (305), и свет с объединенной траектории направляется в окуляр (310), причем окуляр (210) располагается на заднем уровне (317) дисплея, после чего входящий свет от внешней сцены, отраженный зеркалом (325), входит в оптику объектива (320) через преломляющую поверхность S4, затем отражается отражающей поверхностью S5 и выходит из объективной призмы (320) через преломляющую поверхность S6, и формирует промежуточное изображение в фокальной плоскости на пространственном модуляторе света (340), после чего пространственный модулятор света (340) модулирует свет на просвечивающей траектории, чтобы перекрыть части просвечивающего представления, после чего пространственный модулятор света отражает модулированный свет в светоделитель (330), после чего свет от микродисплея (350) входит в светоделитель (330), после чего светоделитель (330) объединяет модулированный свет на просвечивающей траектории (307) со светом на траектории виртуального представления (305) и изламывает их к окуляру (310) для просмотра, после чего свет от светоделителя входит в окуляр (310) через преломляющую поверхность S3, затем отражается отражающей поверхностью S2 и выходит из окуляра (310) через преломляющую поверхность S1, и достигает выходного зрачка (302), причем глаз зрителя настроен увидеть объединенное представление из виртуального представления и модулированного просвечивающего представления.
38. Компактный оптический просвечивающий, укрепляемый на голове дисплей (400), допускающий объединение просвечивающей траектории (407) с траекторией виртуального представления (405), так что непрозрачность просвечивающей траектории можно модулировать, и виртуальное представление перекрывает части просвечивающего представления, и наоборот, при этом дисплей содержит:
a. микродисплей (450) для формирования изображения, которое будет просматривать пользователь, причем микродисплей имеет ассоциированную с ним траекторию виртуального представления (405);
b. пространственный модулятор света (440) отражательного типа для изменения света от внешней сцены, чтобы блокировать части просвечивающего представления, которые нужно перекрыть, причем пространственный модулятор света имеет ассоциированную с ним просвечивающую траекторию (407);
c. оптику объектива (420), обращенную к внешней сцене, сконфигурированную для приема входящего света от внешней сцены и фокусирования света на пространственном модуляторе света (440), причем оптика объектива (420) является произвольной призмой с четырехкратным отражением, содержащей шесть оптических произвольных поверхностей: преломляющую поверхность S4, отражающие поверхности S5, S4’, S5’ и S6 и преломляющую поверхность S7, причем оптика объектива конфигурируется для образования промежуточного изображения внутри оптики объектива;
d. светоделитель (430), сконфигурированный для объединения сформированного в цифровой форме виртуального изображения от микродисплея (450) и модулированного просвечивающего изображения внешней сцены, поступающего от пространственного модулятора света (440), создавая комбинированное изображение;
e. окуляр (410), сконфигурированный для увеличения комбинированного изображения, причем окуляр (410) является произвольной призмой с двукратным отражением, содержащей четыре оптические произвольные поверхности, преломляющую поверхность S1, отражающую поверхность S2, отражающую поверхность S1’ и преломляющую поверхность S3;
f. выходной зрачок (402), сконфигурированный обращенным к окуляру, после которого (зрачка) пользователь наблюдает объединенное представление из виртуального и просвечивающего представлений, в котором виртуальное представление перекрывает части просвечивающего представления;
причем оптика объектива (420) располагается на переднем уровне (415) дисплея, причем пространственный модулятор света (440) располагается на заднем уровне (417) дисплея, на или возле плоскости промежуточного изображения просвечивающей траектории, обращенный к стороне светоделителя (430), причем микродисплей (450) располагается на заднем уровне (415) дисплея, обращенный к другой стороне светоделителя (430), причем светоделитель (430) располагается так, что просвечивающая траектория (407) объединяется с траекторией виртуального представления (405), и свет с объединенной траектории направляется в окуляр (410), причем окуляр (410) располагается на заднем уровне (417) дисплея, после чего входящий свет от внешней сцены входит в оптику объектива (420) через преломляющую поверхность S4, затем последовательно отражается отражающими поверхностями S5, S4’, S5’ и S6 и выходит из объективной призмы (420) через преломляющую поверхность S7, после чего входящий свет формирует промежуточное изображение в фокальной плоскости на пространственном модуляторе света (440), после чего пространственный модулятор света модулирует свет на просвечивающей траектории, чтобы перекрыть части просвечивающего представления, после чего пространственный модулятор света отражает модулированный свет в светоделитель (430), после чего свет от микродисплея (450) входит в светоделитель (430), после чего светоделитель (430) объединяет модулированный свет на просвечивающей траектории (407) со светом на траектории виртуального представления (405) и изламывает их к окуляру (410) для просмотра, после чего свет от светоделителя входит в окуляр (410) через преломляющую поверхность S3, затем последовательно отражается отражающими поверхностями S1’ и S2 и выходит из окуляра (410) через преломляющую поверхность S1, и достигает выходного зрачка (402), причем глаз зрителя настроен увидеть объединенное представление из виртуального представления и модулированного просвечивающего представления.
39. Система по п.38, в которой преломляющая поверхность S4 и отражающая поверхность S4’ являются одинаковыми физическими поверхностями и обладают одинаковым набором описаний поверхности.
40. Компактный оптический просвечивающий, укрепляемый на голове дисплей (500), допускающий объединение просвечивающей траектории (507) с траекторией виртуального представления (505), так что непрозрачность просвечивающей траектории можно модулировать, и виртуальное представление перекрывает части просвечивающего представления, и наоборот, при этом дисплей содержит:
a. микродисплей (550) для формирования изображения, которое будет просматривать пользователь, причем микродисплей имеет ассоциированную с ним траекторию виртуального представления (505);
b. проходной пространственный модулятор света (540) для изменения света от внешней сцены, чтобы блокировать части просвечивающего представления, которые нужно перекрыть, причем пространственный модулятор света имеет ассоциированную с ним просвечивающую траекторию (507);
c. оптику объектива (520), обращенную к внешней сцене, сконфигурированную для приема входящего света от внешней сцены и фокусирования света на пространственном модуляторе света (540), причем оптика объектива является произвольной призмой с однократным отражением, содержащей три оптические произвольные поверхности: преломляющую поверхность S4, отражающую поверхность S5 и преломляющую поверхность S6;
d. светоделитель (530), сконфигурированный для объединения сформированного в цифровой форме виртуального изображения от микродисплея (550) и модулированного просвечивающего изображения внешней сцены, поступающего от пространственного модулятора света, создавая комбинированное изображение;
e. окуляр (510), сконфигурированный для увеличения комбинированного изображения, причем окуляр является произвольной призмой с двукратным отражением, содержащей три оптические произвольные поверхности: преломляющую поверхность S1, отражающую поверхность S2, отражающую поверхность S1’ и преломляющую поверхность S3;
f. выходной зрачок (502), сконфигурированный обращенным к окуляру, после которого (зрачка) пользователь наблюдает объединенное представление из виртуального и просвечивающего представлений, в котором виртуальное представление перекрывает части просвечивающего представления;
g. крышеобразное зеркало (527), сконфигурированное для отражения света от оптики объектива на пространственный модулятор света, причем крышеобразное зеркало добавляет дополнительное отражение к просвечивающей траектории для обращения просвечивающего представления, чтобы сохранить четность между внешней сценой и просвечивающим представлением, показанным зрителю;
причем оптика объектива (520) располагается на переднем уровне (515) дисплея, причем зеркало (525) располагается на переднем уровне (515) дисплея, причем пространственный модулятор света (540) располагается на заднем уровне (517) дисплея, на или возле плоскости промежуточного изображения просвечивающей траектории, между зеркалом (527) и светоделителем (530), причем микродисплей (550) располагается на заднем уровне дисплея, обращенный к другой стороне светоделителя (530), причем светоделитель (530) располагается так, что просвечивающая траектория (507) объединяется с траекторией виртуального представления (505), и свет с объединенной траектории направляется в окуляр (510), причем окуляр (510) располагается на заднем уровне дисплея, после чего входящий свет от внешней сцены входит в оптику объектива (520) через преломляющую поверхность S4, затем отражается отражающей поверхностью S5 и выходит из оптики объектива (520) через преломляющую поверхность S6, изламывается зеркалом (527) к заднему уровню (517) и формирует промежуточное изображение в фокальной плоскости на пространственном модуляторе света (540), после чего пространственный модулятор света (540) модулирует свет на просвечивающей траектории, чтобы перекрыть части просвечивающего представления, после чего пространственный модулятор света передает модулированный свет в светоделитель (530), после чего свет от микродисплея (550) входит в светоделитель (530), после чего светоделитель (530) объединяет модулированный свет на просвечивающей траектории (507) со светом на траектории виртуального представления (505) и изламывает их к окуляру (310) для просмотра, после чего свет от светоделителя входит в окуляр (510) через преломляющую поверхность S3, затем последовательно отражается отражающими поверхностями S1’ и S2 и выходит из окуляра (510) через преломляющую поверхность S1, и достигает выходного зрачка 502, причем глаз зрителя настроен увидеть объединенное представление из виртуального представления и модулированного просвечивающего представления.
41. Система по п.40, причем преломляющая поверхность S1 и отражающая поверхность S1’ являются одинаковыми физическими поверхностями и обладают одинаковым набором описаний поверхности.
42. Компактный оптический просвечивающий, укрепляемый на голове дисплей (600), допускающий объединение просвечивающей траектории (607) с траекторией виртуального представления (605), так что непрозрачность просвечивающей траектории можно модулировать, и виртуальное представление перекрывает части просвечивающего представления, и наоборот, при этом дисплей содержит:
a. микродисплей (650) для формирования изображения, которое будет просматривать пользователь, причем микродисплей имеет ассоциированную с ним траекторию виртуального представления (605);
b. проходной пространственный модулятор света (640) для изменения света от внешней сцены, чтобы блокировать части просвечивающего представления, которые нужно перекрыть, причем пространственный модулятор света имеет ассоциированную с ним просвечивающую траекторию (607);
c. оптику объектива (620), обращенную к внешней сцене, сконфигурированную для приема входящего света от внешней сцены и фокусирования света на пространственном модуляторе света (640), причем оптика объектива (620) является произвольной призмой с трехкратным отражением, содержащей пять оптических произвольных поверхностей: преломляющую поверхность S4, отражающую поверхность S5, S4’ и S6 и преломляющую поверхность S7, причем оптика объектива конфигурируется для образования промежуточного изображения внутри оптики объектива;
d. светоделитель (630), сконфигурированный для объединения сформированного в цифровой форме виртуального изображения от микродисплея (650) и модулированного просвечивающего изображения внешней сцены, поступающего от пространственного модулятора света (640), создавая комбинированное изображение;
e. окуляр (610), сконфигурированный для увеличения комбинированного изображения, причем окуляр (610) является произвольной призмой с двукратным отражением, содержащей четыре оптические произвольные поверхности: преломляющую поверхность S1, отражающую поверхность S2, отражающую поверхность S1’ и преломляющую поверхность S3;
f. выходной зрачок (602), сконфигурированный обращенным к окуляру, причем после входного зрачка пользователь наблюдает объединенное представление из виртуального и просвечивающего представлений, в котором виртуальное представление перекрывает части просвечивающего представления;
причем оптика объектива (620) располагается на переднем уровне (615) дисплея, причем пространственный модулятор света (640) располагается на заднем уровне (617) дисплея, на или возле плоскости промежуточного изображения просвечивающей траектории, обращенный к стороне светоделителя (630), причем микродисплей (650) располагается на заднем уровне дисплея, обращенный к другой стороне светоделителя (630), причем светоделитель (630) располагается так, что просвечивающая траектория (607) объединяется с траекторией виртуального представления (605), и свет с объединенной траектории направляется в окуляр (610), причем окуляр (610) располагается на заднем уровне дисплея, после чего входящий свет от внешней сцены входит в оптику объектива (620) через преломляющую поверхность S4, последовательно отражается отражающими поверхностями S5, S4’ и S6 и выходит из оптики объектива (620) через преломляющую поверхность S7, после чего входящий свет формирует промежуточное изображение в фокальной плоскости на пространственном модуляторе света (640), после чего пространственный модулятор света модулирует свет на просвечивающей траектории, чтобы перекрыть части просвечивающего представления, после чего пространственный модулятор света передает модулированный свет в светоделитель (630), после чего свет от микродисплея (650) входит в светоделитель (630), после чего светоделитель (630) объединяет модулированный свет на просвечивающей траектории (607) со светом на траектории виртуального представления (605) и изламывает их к окуляру (610) для просмотра, после чего свет от светоделителя входит в окуляр (610) через преломляющую поверхность S3, затем последовательно отражается отражающими поверхностями S1’ и S2 и выходит из окуляра (610) через преломляющую поверхность S1, и достигает выходного зрачка (602), причем глаз зрителя настроен увидеть объединенное представление из виртуального представления и модулированного просвечивающего представления.
43. Система по п.42, причем преломляющая поверхность S1 и отражающая поверхность S1’ могут быть одинаковыми физическими поверхностями и обладать одинаковым набором описаний поверхности.
44. Система по п.42, причем преломляющая поверхность S4 и отражающая поверхность S4’ являются одинаковыми физическими поверхностями и обладают одинаковым набором описаний поверхности.
45. Компактный оптический просвечивающий, укрепляемый на голове дисплей (700), допускающий объединение просвечивающей траектории (707) с траекторией виртуального представления (705), так что непрозрачность просвечивающей траектории можно модулировать, и виртуальное представление перекрывает части просвечивающего представления, и наоборот, при этом дисплей содержит:
a. микродисплей (750) для формирования изображения, которое будет просматривать пользователь, причем микродисплей имеет ассоциированную с ним траекторию виртуального представления (705);
b. пространственный модулятор света (740) отражательного типа для изменения света от внешней сцены, чтобы блокировать части просвечивающего представления, которые нужно перекрыть, причем пространственный модулятор света имеет ассоциированную с ним просвечивающую траекторию (707);
c. оптику объектива (720), обращенную к внешней сцене, сконфигурированную для приема входящего света от внешней сцены и фокусирования света на пространственном модуляторе света (740), причем оптика объектива (720) является произвольной призмой с двукратным отражением, содержащей четыре оптические произвольные поверхности: преломляющую поверхность S4, отражающую поверхность S5, S4’ и преломляющую поверхность S6;
d. первый светоделитель (780), сконфигурированный для отражения просвечивающей траектории на зеркало (790);
e. перебрасывающую линзу (770), сконфигурированную для формирования другого промежуточного изображения на пространственном модуляторе света (740),
f. второй светоделитель (730), сконфигурированный для объединения виртуального изображения от микродисплея (750) и модулированного просвечивающего изображения внешней сцены, поступающего от пространственного модулятора света (740), создавая комбинированное изображение;
g. окуляр (710), сконфигурированный для увеличения комбинированного изображения, причем окуляр (710) является произвольной призмой с двукратным отражением, содержащей четыре оптические произвольные поверхности: преломляющую поверхность S1, отражающую поверхность S2, отражающую поверхность S1’ и преломляющую поверхность S3;
h. выходной зрачок (702), сконфигурированный обращенным к окуляру, после которого (зрачка) пользователь наблюдает объединенное представление из виртуального и просвечивающего представлений, в котором виртуальное представление перекрывает части просвечивающего представления;
i. зеркало (790) для изламывания просвечивающей траектории;
причем оптика объектива (720) располагается на переднем уровне (715) дисплея, причем первый светоделитель (780) располагается на переднем уровне дисплея, причем зеркало (790) располагается на переднем уровне дисплея в фокальной плоскости оптики объектива (720), обращенное к пространственному модулятору света, причем пространственный модулятор света (740) располагается на заднем уровне (717) дисплея, обращенный ко второму светоделителю (730), причем перебрасывающая линза располагается между первым и вторым светоделителями, причем микродисплей (750) располагается на заднем уровне дисплея, обращенный ко второму светоделителю (730), причем второй светоделитель (730) располагается так, что направление пропускания света от светоделителя обращено к окуляру (710), причем окуляр (710) располагается на заднем уровне дисплея,
после чего входящий свет от внешней сцены входит в объективную призму (720) через преломляющую поверхность S4, последовательно отражается отражающими поверхностями S5, S4’ и выходит из объективной призмы (720) через преломляющую поверхность S6, после чего входящий свет отражается первым светоделителем (780) на зеркало (790), причем он формирует промежуточное изображение, после чего зеркало отражает свет от переднего уровня на перебрасывающую линзу (770), после чего перебрасывающая линза (770) формирует другое промежуточное изображение на пространственном модуляторе света (740), после чего пространственный модулятор света модулирует свет на просвечивающей траектории, чтобы устранить свет, который будет перекрыт, после чего пространственный модулятор света отражает модулированный свет во второй светоделитель (730), после чего свет от микродисплея (750) входит во второй светоделитель (730), после чего второй светоделитель (730) объединяет модулированный свет на просвечивающей траектории (707) со светом на траектории виртуального представления (705) и изламывает их к окуляру (710) для просмотра, после чего свет от светоделителя входит в окуляр (710) через преломляющую поверхность S3, затем последовательно отражается отражающими поверхностями S1’ и S2 и выходит из окуляра (710) через преломляющую поверхность S1, и достигает выходного зрачка (702), причем глаз зрителя настроен увидеть объединенное представление из виртуального представления и модулированного просвечивающего представления.