CN100371744C

CN100371744C - 提供均匀光源的系统及方法

Info

Publication number: CN100371744C
Application number: CNB2004800139860A
Authority: CN
Inventors: 约翰·M.·费里; 卡尔·H.·杰恩思科
Original assignee: Flex Products Inc
Current assignee: Flex Products Inc; Viavi Solutions Inc
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2024-05-19
Also published as: WO2004106980A3; WO2004106980A2; JP2007502453A; US20040233679A1; TW200502602A; DE112004000868T5; TWI267609B; US6953275B2; CN1791818A

Abstract

用于提供均匀光源的系统。所述系统包括光导管，所述光导管具有用于接收来自光源的光的输入表面和用于传输光的输出表面。所述系统还包括光学元件，所述光学元件具有邻近着光导管输出表面安装的用于接收光的入口表面和用于传输光的出口表面。

Description

提供均匀光源的系统及方法

相关申请的参考

[0001]本申请以2003年5月21日申请的美国临时专利申请60/472,499为基础，并要求其优先权，在此通过参考将其全部内容结合入本发明中。

发明领域

[0002]本发明一般涉及用于投影显示设备的照明系统和方法，特别涉及用于提供均匀光源的系统和方法。

发明背景

[0003]投影显示设备一般包含光学元件以及为光学元件提供照明的均匀光源。然而，很多光源都没有足够的空间均匀性以照明投影显示设备。光导管通常就被用来提高由这些非均匀光源产生的光的均匀性，因而为投影显示设备的照明光学元件生成均匀光源。光导管通常有两种形式：(1)中空的通道，在其内的管道具有高反射的内壁(例如，内壁涂有高度反射的涂层)；(2)实心的物体，在其内的实心的玻璃杆含有光学透明介质。在形式(2)中，光导管靠全内反射(TIR，Total internal reflection)来容纳实心介质内部的光。光导管还可以是(3)复合光导管。复合光导管是一种在光导管的周围(端点除外)涂有薄薄的涂层或材料层(例如玻璃或塑料)的光导管。所述涂层或材料层相比所述光导管具有较低的折射率。

[0004]光导管可以具有被设计成用于接收光的输入端(或称输入表面)，所述光可以是来自非均匀光源，还具有用于发射光的输出端(或称输出表面)。输入和输出端还可以带有增透膜(anti-reflective coating)来提高光导管的传输效率。当光从输入端传输到输出端时，光导管可以被配置成允许光通过多次反射进行干涉或者混合。结果，离开光导管输出端的光可能实质上比进入光导管输入端的光在空间上更加均匀。因此，光导管实质上改善了光源所供的光的稳定性，最终得到一个高度均匀光源。在投影显示设备中，光导管的输出端通常成像到微型显示设备，所述微型显示设备然后由投影镜头再次成像到能够被观众看到的屏幕上。

[0005]采用实心光导管的缺点有，输出表面可能含有结构缺陷(例如：擦伤、边缘碎片或凹陷)、涂层缺陷(例如，变色)或表面污染(例如，灰尘、油、污垢、指纹等等)，所有这些都将改变屏幕上显示的图像。也就是说，边缘碎片将导致漏光、图像失真、出现伪像与晕影；而且灰尘将导致屏幕上出现黑暗区域。举例来说，由于光导管的输入和输出表面的高温，灰尘可能聚集并/或熔化在输出表面上，这些灰尘将会在光导管输出表面上产生黑暗区域，最后造成屏幕上出现黑暗区域，因而将会影响到观众观赏图像的质量效果。过去，通过为光导管的输入和输出表面创建不粘尘的环境，黑暗区域已经被减为最小。然而，这样的解决方案通常不方便，并可能给光导管、光学元件以及整个投影显示设备的外围装置增加较大费用与复杂性。

[0006]使用传统光导管的另一个缺点是，当使用微型显示设备，例如：数字微反射镜设备(DMD)的时候运用了倾斜照明技术(举例来说，在数字光处理器(DLP)投影仪中就使用了一个德州仪器公司的DMD)。在这样的系统中，相对于射入的照明光以及照明系统的光轴，DMD平面是斜置的。实际上，这就意味着光导管输出表面的图像相对于DMD平面是斜置的，而且这两个平面的焦点共线。在理想情况下，这两个平面应该是重合的。由于这种斜置的照明系统以及非重合的焦点导致了不理想的效果，包括：灯箱边沿模糊、照明均匀性退化以及照明效率降低。

[0007]因此，需要提供一种用于提供均匀光源的系统和方法。本发明能够满足这一需求，同时还能够满足其它必要的要求。

发明概述

[0008]本发明的一个目的是提供一种消除实心光导管端部的灰尘以及解决其涂层缺陷问题的系统和方法。本发明的另一个目的是为有效地照明斜置或离轴显示装置或者为有效地照明倾斜角度的显示设备提供一种系统和方法。本发明的照明系统可以包括从光源到微型显示装置的所有光学元件。这些光学元件可以包括但不仅限于下列元件：微型显示器、光学继电器、滤光片、棱镜、反射镜、缓冲装置以及偏振组件。

[0009]本发明的一个实施例介绍了一种由一光源提供均匀光源的系统。所述光源产生至限定显示平面的微型显示装置的光束，本系统包括光导管，所述光导管用于改善所述光束的均匀性，所述光导管具有输入表面，所述输入表面限定从所述光源接收光的输入平面，和限定输出平面的输出表面，所述输出表面与所述显示平面共轭，从而所述输出表面成像到所述微型显示装置；和光学元件，所述光学元件具有与所述光导管输出表面相接触的入口表面，和限定出口平面的出口表面，从而所述光学元件避免了在所述光导管的输出表面上出现结构缺陷和涂层瑕疵；

其中，在所述光学元件的出口表面上出现的结构缺陷和涂层瑕疵在所述微型显示装置上将变得不清晰。

[0010]本发明的一个实施例介绍了一种照明系统，它包括光导管，所述光导管具有限定了第一平面并被设计成用来接收光的输入表面，和被设计成用于传播所述光的输出表面。所述照明系统还包括光学元件，所述光学元件具有连接到所述光导管的所述输出表面的入口表面，和限定了第二平面的出口表面，所述第二平面实质上平行于所述第一平面。

[0011]本发明的一个实施例介绍了一种光学系统，它包括用于产生光束的光源和光导管，所述光导管具有输入表面和输出表面，所述输入表面限定了用于接收来自所述光源的所述光束的输入平面，所述输出表面限定了输出平面。所述光学系统还包含光学装置，所述光学装置具有与所述光导管的所述输出表面相接触的入口表面，和限定了出口平面的出口表面，所述输出平面相对于所述出口平面是倾斜的。因此，所述输出平面与所述出口平面相交。

附图说明

[0012]根据以下描述并结合附图，本发明的本质以及发明目的和优点将变得显而易见，在所述附图中，相同的标号表示相同的元件，其中：

[0013]图1A是照明系统的侧视图，在本发明的一个实施例中，照明系统包括光导管、被连接到所述光导管上或者邻近所述光导管而安装的光板；

[0014]图1B是图1A所示的照明系统的端视图，在本发明的一个实施例中，图中所示为所述光导管的输出表面以及所述光板的出口表面；

[0015]图2A是照明系统的侧视图，在本发明的一个实施例中，照明系统包括光导管、被连接到所述光导管上或者邻近所述光导管而安装的棱镜；

[0016]图2B是图2A所示的照明系统的端视图，在本发明的一个实施例中，图中所示为所述光导管的输出表面以及所述棱镜的表面；

[0017]图3A是照明系统的侧视图，在本发明的一个实施例中，照明系统包括光导管、被连接到所述光导管上或者邻近所述光导管而安装的透镜；

[0018]图3B是图3A所示的照明系统的端视图，在本发明的一个实施例中，图中所示为所述光导管的输出表面以及所述透镜的出口表面；

[0019]图4A是照明系统的侧视图，在本发明的一个实施例中，照明系统包括光导管、被连接到所述光导管上或者邻近所述光导管而安装的光楔；

[0020]图4B是图4A所示的照明系统的端视图，在本发明的一个实施例中，图中所示为所述光导管的输出表面以及所述光楔的出口表面；

[0021]图5A是照明系统的侧视图，在本发明的一个实施例中，照明系统包括光导管、被连接到所述光导管上或者邻近所述光导管而安装的楔形透镜；

[0022]图5B是图5A所示的照明系统的端视图，在本发明的一个实施例中，图中所示为所述光导管的输出表面以及所述楔形透镜的出口表面；

[0023]图6所示为根据本发明的一个实施例的照明系统示例，所述照明系统可利用任一光导管和光学元件；

[0024]图7A是根据本发明的一个实施例的光导管的输出表面的剖面图；

[0025]图7B所示为根据本发明的一个实施例中，当光导管的输出表面是长方形时，微型显示装置平面上被照亮区域的形状，以及所述微型显示装置的有效显示区域(active area)；

[0026]图8A所示为根据本发明的一个实施例中，光导管的成一定角度的输出表面的剖面图；

[0027]图8B所示为根据本发明的一个实施例中，当光导管的输出表面成一定角度且是长方形时，微型显示装置平面上被照亮区域的形状，以及所述微型显示装置的有效显示区域；

[0028]图9A所示为根据本发明的一个实施例中，光导管的成一定角度的、多边形的输出表面的剖面图；和

[0029]图9B所示为根据本发明的一个实施例中，当光导管的输出面成一定角度且是多边形时，微型显示装置平面上被照亮区域的形状，以及所述微型显示装置的有效显示区域。

优选实施例的详细说明

[0030]下面将结合图示实例介绍本发明的优选实施例。结合优选实施例讲述本发明时，应当理解为本发明的范围不仅仅只限于这些实施例。相反，本发明的范围覆盖了可以被包括在由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范畴之内的替代物、改进物和等效物。在以下的详细描述中，为了加强对本发明的彻底理解，给出了很多的具体细节。然而，没有这些具体细节，本技术领域的熟练技术人员也可以理解本发明是可以被实现的。在其它示例中，没有详细描述广为人知的系统、元器件、实现方法和程序，以避免对本发明的重要方面引起不必要的误解。在此将描述并用图示意本发明的各种不同的实施例。

[0031]图1A是照明系统100的侧视图，包括光导管105和被连接到光导管105上或者邻近光导管105而安装的光板110。光导管105具有用于接收来自光源的光的输入表面115以及发射光的输出表面120。输入表面115限定了输入平面，光从输入表面115进入光导管105，通过多次内部反射在光导管105内部混合后，最后从输出表面120射出光导管105。光导管105可以由实心的光传导材料制成，比如玻璃、塑料或者其它具有全内反射(TIR)性能并有折射率的光学材料。光导管105的外形可以被做成多边形(举例来说，四边形)、梯形、平行四边形、六边形、正方形、矩形、圆桶形、椭圆形、圆形或者能够用来传输光的任何其它形状。

[0032]光板110具有用于接收来自光导管105的输出表面120的光的入口表面125，以及用于射出光的出口表面130。光导管105的输出表面120被成像到微型显示装置上。光板110的入口表面125邻近光导管105的输出表面120而安装，优选地，与光导管105的输出表面120光学接触。出口表面130限定了出口平面，它实际上是垂直于光轴，所述光轴由穿越所述光导管105的光所限定。输出表面120限定了输出平面。在有些实施例中，输出平面可能相对于输入平面和/或出口平面是倾斜或者平行放置的。在有些实施例中，输入平面可能相对于输出平面和/或出口平面是倾斜或者平行放置的。

[0033]光板110可以由实心的光传导材料制成，比如玻璃、塑料或者其它具有全内反射(TIR)特性并具有折射率的光学材料。优选地，光板110所用材料与光导管105所用的材料相同。在一个实施例中，光板110的折射率实质上与光导管105的折射率相同。两种元件实质上相似的折射率会将光导管105与光板110之间接口处的菲涅耳(Fresnel)反射损失减至最小。光板110的形状可以被做成多边形(举例来说，四边形)、梯形、平行四边形、六边形、正方形、矩形、圆桶形、椭圆形、圆形或者能够用来传输光的其它任何形状。

[0034]采用具有热稳定和光透射特性的粘合剂135，可以将输出表面120与入口表面125粘合在一起。在一个实施例中，可以通过“光学接触”完成粘合。在一个实施例中，利用由康乃迪克州托林顿的的DYMAX公司制造的光透射性的粘合剂135，可以将入口表面125与输出表面120粘合起来。光透射性粘合剂135可以是一种透明的光学胶结剂，比如紫外线(UV)加工处理的光学胶结剂或者热处理加工的光学胶结剂。通常情况下，光透性粘胶135是一层薄薄的透明涂料，应用在输出表面120与入口表面125之间，光或者图像通过光透性粘胶135(也就是，从光导管105传到光板110)时能够不被阻断、损坏或者发生实质的改变。光透性粘胶135可以修复填充光导管105的输出表面120上出现的任何擦伤、边沿碎片或者凹陷。

[0035]正如观众所看到的，通过避免在光导管105的输出表面120上出现结构缺陷和涂层瑕疵，光板110有利的改善了图像的质量。例如，光板110实质上阻止灰尘聚集到光导管105的输出表面120上。因此，灰尘只可能聚集在光板110的出口表面130上，此出口表面不是微型显示装置或者屏幕的共轭平面。光或显示在输出表面120上的图像被成像到微型显示装置或者屏幕上。由于光板110的厚度很小(例如，最小厚度大约1.0毫米)，因此，光板110出口表面130上的任何结构缺陷和涂层瑕疵将变得不清晰，观众几乎分辨不出来。

[0036]除此之外，抗反射涂层可以从光导管105的输出表面120被移到光板110的出口表面130，因而最终图像上一部分或者全部的可见的不完美的伪像也可以被消除。这样，光板110可以考虑省去一个或者更多的抗反射涂层(例如，一个是输出表面120上的涂层和一个是入口表面125上的涂层)。光板110可以被连接到照明系统100的机械部分(图中未显示)，以便精确地放置光导管105，最终使得离开光导管105的输出表面120的光或图像能够在微型显示装置或屏幕上被正确成像。这消除了机械部分与光导管105的连接的需要，而机械部分与光导管105的连接会影响或者破坏光导管105的全内反射(TIR)性能。

[0037]图1B是图1A的照明系统100的端视图，示出了光导管105的输出表面120以及光板110的出口表面130。如图1B所示，输出表面120显示为矩形形状，出口表面130显示为椭圆形。输出表面120的形状可以与光导管105的形状完全一样或者完全不同，输出表面130的形状也可以与光板110的形状完全一样或者不同。举例来说，光导管105可以做成正方形，输出表面120可以做成矩形。同时，光导管105的形状也可以与光板110的形状一样。在一个实施例中。输出表面120的表面区域比出口表面130的表面区域要小。在一个实施例中，输出表面120的视野(perimeter)比出口表面130的视野要小。

[0038]图2A是照明系统200的侧视图，它包括光导管205以及棱镜210，棱镜210被用粘合剂235连接到光导管205上或者邻近光导管205而安装。棱镜210的许多特性、特征和功能与光板110相同或相似。由于受到机械或者几何学系统的限制而光必须折叠的情况下，可以使用棱镜210，它能够以f/l的f值或者甚至更低速度快速汇聚或者分散光束，这是使用其它方法例如放置在空气中的高反射率的镜子所不能达到的折叠效果。因此，棱镜210允许光被折叠而仍然能够保持本发明的优势。当光进入棱镜210时，它由表面240向出口表面230反射并穿过出口表面230。表面240涂有高反射性涂层，或者在有些情形下通过全内反射实现反射。图2B是图2A所示照明系统200的端视图，示出了光导管205的输出表面220以及棱镜210的表面240。

[0039]图3A是照明系统300的侧视图，它包括光导管305和用粘合剂335连接到光导管305上或者邻近光导管305而安装的透镜310。透镜310的许多特性、特征和功能与光板110相同或相似。透镜310的一个优点是，它组合了光板110的功能与中继透镜的光学元件的功能并形成一个单一的部件。这就可以考虑在照明系统300中省去一个或者更多的抗反射涂层，因而提高了系统的效率并降低了成本。图3B是图3A所示照明系统300的端视图，示出了光导管305的输出表面320、透镜310的出口表面330。

[0040]图4A是照明系统400的侧视图，它包括光导管405、被连接到光导管405上或者邻近光导管405而安装的光楔410。如图4A所示的一个示范实施例，光导管405的输出表面420被劈开、相对于光轴按一定角度或者倾斜放置，光轴由穿越光导管405的光所限定。为了能够最佳成像到斜置的或者倾斜的、被照亮的影像面板上，斜置的输出表面420可以充当倾斜的目标平面。光楔410的入口表面425被劈开、实质上以相同的角度与光导管405的输出表面420成一定的角度或者斜置。也就是说，设计光楔410，使得光楔410的入口表面425以光导管405的输出表面420同样的角度倾斜。这个倾斜角大约在0到90度之间，对于德州仪器公司的Mustang HD-2数字光处理器(DLP)微型显示器而言，最佳倾斜角是在3到8度之间。如果输出表面420不倾斜，那么入口表面425也相似的且实质上不倾斜。光导管405可以用粘合剂435粘合到光楔410上。

[0041]光楔410的出口表面430可以是不倾斜的，而且可以保持实质上垂直于穿过光导管405的光的光轴。换句话说，输入表面415定义为第一平面，出口表面430定义为第二平面，而第一平面实质上与第二平面是平行的。出口表面430被涂上一层抗反射涂料或材料，该出口表面可涂有二向色滤光涂层、偏振物质或增透膜。光楔410的许多特性、特征和功能与光板110相同或相似。光导管405的输出表面420被成像到微型显示器上。倾斜的输出表面420允许图像与微型显示器的平面重合。光楔410的一个优点是，它为照明系统400提供了恰普斯基(Scheimpflug)修正。图4B是图4A所示照明系统400的侧视图，示出了光导管405的输出表面420以及光楔410的出口表面430。如图4B所示，输出表面420是多边形，这对优化微型显示平面的照明区域非常有利。

[0042]输入表面415可能会被涂上一种抗反射的涂层以减少光损失。因此，通过全内反射(TIR)，光被限制沿着光导管405传输，并经过这样的全内反射，光被混合或变均匀，或者使得光在空间上比在输入表面415进入光导管405的时候实质上更均匀。因此，在光发射时，在被劈开的输出表面420上，离开光导管405的光变得更加均匀，输出表面420的形状是多边形。在一个实施例中，光导管405的输出表面420可以不用涂层覆盖。在一个实施例中，光导管405的横截面是多边形，此多边形有一个或者多个边以某个角度倾斜，以使得光导管405的输出表面420的图像平行于微型显示装置的边。斜置的输出表面420有利地为在倾斜的成像平面上成像提供了一个最佳的且改进的环境，比如在使用和不使用全内反射棱镜的DLP投影仪上的情况。

[0043]图5A是照明系统500的侧视图，它包括光导管505，和被连接到光导管505上或者邻近光导管505而安装的楔形透镜510。在一个实施例中，一种具有光功率的元件(例如，棱镜210、透镜310或者楔形透镜510)可以邻近光导管505的输出表面520而安装或者与光导管505的输出表面520连接在一起，作为一种替代选择，也可以使用不具光功率的元件(如，光板110)。将光功率元件邻近光导管505的输出表面520安装或者与光导管505的输出表面520连接在一起，这非常有利地将光板110、透镜310以及光楔410的优点结合到一个单一的元件中，并且使得照明光的传输变得简单化和/或短程化，而且还能够提高图像质量。本技术领域的熟练技术人员可以将下列一项或几项进行组合：光板110、棱镜210、透镜310、光楔410以及楔形透镜510。图5B是图5A所示照明系统500的端视图，图示说明了光导管505的输出表面520以及楔形透镜510的出口表面530。

[0044]图6举例说明了照明系统600的一个示范例，它能够利用本发明这里所介绍的所有光导管和光学元件。照明系统600包括了从光源605到投影屏幕640的所有元件，这些元件包含但不仅限于下列组件：光源605、光导管405、光楔410、中继透镜610和620、光栏(optical stop)615、棱镜625(例如全内反射TIR棱镜)、被称作微型显示面板的微型显示器630(例如数字微反射镜器DMD)、投影镜头635以及投影屏幕640，照明系统600中还可以使用其它元件，如光学继电器、滤光片、反射镜、缓冲装置以及偏振组件。

[0045]图7A是光导管105的输出表面120的剖面图。如图所示，输出表面120的形状是矩形。图7B举例说明了：在光导管105的输出表面120的形状为矩形的情况下，微型显示面板700上被照亮区域710的形状以及微型显示器630的有效显示区域705的形状，微型显示器630的有效显示区域705的形状通常也是矩形。当输出表面120是矩形时，微型显示器面板700上显示的图像710是不规则的形状，图像710的外围部分是模糊不清的。不规则的形状和焦点问题是由于微型显示器630的倾斜照明而导致的。因此，图像有效显示(也就是，焦点对准)区域705的光强度由于在图像710的外围部分有损失而被降低。

[0046]图8A是光导管505的输出表面520的剖面图。如图所示，输出表面520成一定角度放置且形状为矩形。图8B举例说明了当光导管505的输出表面520以一定角度放置且形状为矩形时，微型显示器面板800上被照亮的区域810以及微型显示器630的有效显示区域805的形状。微型显示器630的有效显示区域805的形状一般是长方形。当输出表面520以一定的角度放置，微型显示器面板800上所显示的图像810形状是不规则的但是实质上保持的非常清晰。以一定角度放置输出表面520非常有利地减少了图像810在微型显示器面板800上的溢出。因此，由于模糊不清的部分而导致的光损失减少了，结果就得到了对比度更高的图像。

[0047]图9A是光导管405输出表面420的剖视图。如图所示，输出表面420以一定的角度放置且外形为多边形，此多边形有一个或者多个边以某个角度倾斜。图9B举例说明了当光导管405的输出表面420以一定角度放置且形状为多边形时，微型显示器面板900上被照亮的区域910以及微型显示器630的有效显示区域905的形状。微型显示器630的有效显示区域905的形状一般是长方形。当输出表面420以一定的角度放置且剖面形状为多边形时，微型显示器面板900上所显示的图像910形状是矩形且实质上非常清晰。以一定角度放置的、多边形输出表面420非常有利地提供了矩形外观的图像，并有效地减少了微型显示器面板900上所显示的图像的溢出。因此，因以一定的角度放置且外形为多边形的输出表面420而出现图像模糊不清部分而导致的光损失减少了，结果就得到更加均匀、更有效率、而且对比更强烈的照明系统。

[0048]本发明的一些优点包括：(1)当倾斜照明成像仪时，获得了更高程度的图像质量；(2)照明中转所需斜置的和偏心的光学元件减少了，简化了设计，同时也降低了成本；(3)灰尘人工抑制；(4)抗反射涂层的数量减少；(5)光板是安装光导管的很好的表面；(6)避免了涂层瑕疵传递到成像仪上；(7)离开光导管的光仍然保持远心；(8)适用于带有或者不带有全内反射(TIR)棱镜的DLP投影系统；(9)增加DLP投影系统的流明输出。因此，本发明能够让使用者更加有效地照亮斜置的成像仪或者倾斜地照亮成像仪，同时将由传统光导管引起的照明失真减至最小。本发明可以应用于利用计算机演示的正面投影系统，而且还可以应用于包括带有和不带有TIR棱镜的DLP投影仪在内的背投监视器以及电视产品中。本发明还被应用于高亮度的投影系统，例如应用于数字影院。因此，本发明改善了所得到的显示系统的质量。除此之外，对于正面投影和背投应用，本发明为DLP及其它倾斜照亮的微型显示器提供了一种远心且均匀的光源。本发明通过提供照明光学来保持同轴，也简化了照明中继光学机械的设计。对于倾斜的图像来说，当倾斜或离轴照明元件减至最小时，使用光导管方案是最佳的选择，这不仅能提高流明效率，而且能减低照明光学的成本。对于本技术领域的熟练技术人员来说，本发明的其它的优点是很明显的。

[0049]虽然已经介绍并描述了本发明的示范实施例，但是除了有前面章节所提及的方案，许多其它的更改、组合、删除、改进及替代方案也可以由本技术领域的技术人员在不违背本发明的精神和范围的情况下实现。因此，本发明不是被这些优选实施例所限定，而是通过参考将其限定到附加的权利要求中。

Claims

1.一种由一光源提供均匀光源的系统，所述光源产生至限定显示平面的微型显示装置的光束，所述系统包括：

光导管，所述光导管用于改善所述光束的均匀性，所述光导管具有输入表面，所述输入表面限定从所述光源接收光的输入平面，和限定输出平面的输出表面，所述输出表面与所述显示平面共轭，从而所述输出表面成像到所述微型显示装置；和

光学元件，所述光学元件具有与所述光导管输出表面相接触的入口表面，和限定出口平面的出口表面，从而所述光学元件避免了在所述光导管的输出表面上出现结构缺陷和涂层瑕疵；

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光导管具有第一折射率，所述光学元件具有第二折射率，所述第二折射率与所述第一折射率相同。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述出口表面定义了垂直于光轴的平面，所述光轴由穿越所述光导管的光所限定。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学元件可从由光板、棱镜、透镜、光楔和楔形透镜所组成的一组元件中选择。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述出口表面具有二向色滤光涂层。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输出表面有第一表面区域，所述出口表面有比所述第一表面区域更大的第二表面区域。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输出表面有第一视野，所述出口表面有比所述第一视野更大的第二视野。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光导管的所述输出表面限定了相对于所述出口平面倾斜0°-90°角度的平面。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述出口平面与光轴所成的角度为3°-8°，所述光轴由穿过所述光导管的光限定。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，利用光透性粘胶将所述光学元件的所述入口表面与所述光导管的所述输出表面连接，所述光透性粘胶修复填充光导管的输出表面上出现的任何擦伤、边沿碎片或者凹陷。

11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学元件具有光功率以将所述输出表面成像到所述微显示装置上。

12.如权利要求1所述的光学系统，还包括限定所述显示平面的微型显示装置，所述显示平面与所述输出表面共轭。

13.如权利要求12所述的光学系统，还包括放置在所述光学装置与所述微型显示装置之间、用来将所述输出表面成像到所述微型显示装置上的光学中继器。

14.如权利要求12所述的光学系统，其特征在于，所述输出表面的形状是多边形，所述多边形具有一个或多个与其他边倾斜的边，以使得显示在所述微型显示装置上的所述输出表面的图像的形状为长方形。

15.如权利要求12所述的光学系统，还包括邻近所述微型显示装置安装的棱镜。

16.如权利要求15所述的光学系统，其特征在于，所述棱镜是全内反射棱镜。

17.如在权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述输入平面平行于所述出口平面。