[发明专利]利用同轴眼睛成像的近眼显示装置及方法

权利要求书

1.一种利用同轴眼睛成像的近眼显示装置，供装设在一使用者的一眼睛的视野中，其包括：

一显示单元，用以显示一显示影像；

一观看单元，用于：(i)基于接收自所述显示单元的偏振可见光而对所述眼睛呈现所述显示影像，及(ii)将来自一周围场景的环境光传送向所述眼睛；以及

一眼睛成像单元，包含：

一照明模块，用以产生红外光；

一第一偏振光束分光器界面，其设置于所述显示单元与所述观看单元之间，用于：(i)将所述红外光的一偏振红外光分量与所述偏振可见光合并，及(ii)将所述偏振红外光分量的经眼睛反射的一部分与所述偏振可见光分离；及

一摄影机，用以基于所述偏振红外光分量的所述一部分形成所述眼睛的一影像，其中所述观看单元包括：

一成像物镜，用以聚集所述偏振可见光以对所述眼睛呈现所述显示影像；

一第二偏振光束分光器界面，是经配置以用于：(i)透射所述接收自所述显示单元的偏振可见光，及(ii)将所述接收自所述第一偏振光束分光器界面的偏振红外光分量反射向所述周围场景；

一红外光波段反射镜，其设置在所述第二偏振光束分光器界面与所述周围场景之间，用以逆向反射通过所述第二偏振光束分光器界面反射向所述周围场景的偏振红外光分量；以及

一红外光波段四分之一波片，用以旋转所述偏振红外光分量的偏振，以协同所述红外光波段反射镜，形成垂直偏振红外光以通过所述第二偏振光束分光器界面传送向所述眼睛。

2.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其中所述第一偏振光束分光器界面是经配置以透射所述偏振可见光及反射所述偏振红外光分量。

3.根据权利要求2所述的近眼显示装置，其中所述显示单元是经配置以放射出所述偏振可见光以作为p-偏振可见光，所述第一偏振光束分光器界面是经配置以通过反射而产生所述偏振红外光分量以作为s-偏振红外光。

4.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其中

所述成像物镜为一反射式成像物镜；且

所述观看单元进一步包含：

一可见光波段四分之一波片，其设置在所述第二偏振光束分光器界面与所述成像物镜之间，用以旋转所述偏振可见光的偏振，以协同所述成像物镜，形成垂直偏振可见光以通过所述第二偏振光束分光器界面反射向所述眼睛。

5.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其包括：

一第一光束分光器立方体，其实施所述第一偏振光束分光器界面，且具有一面向所述观看单元的第一面；

一第二光束分光器立方体，其实施所述第二偏振光束分光器界面，且具有一面向所述第一面的第二面；以及

一立体光通道，其具有：(i)一结合至所述第一面的第一平坦表面，及(ii)一结合至所述第二面的第二平坦表面。

6.根据权利要求5所述的近眼显示装置，其中所述显示单元包括：

一显示器；以及

一第三光束分光器立方体，其具有：

一第三偏振光束分光器界面，用以将来自所述显示器的偏振可见光传送向所述观看单元，及

一第三面，其结合至所述第一光束分光器立方体的一第四面上，所述第四面是与所述第一面相对。

7.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其中所述显示单元包括：

一硅基液晶显示器，用以通过从偏振可见照明光产生所述偏振可见光而显示所述显示影像；

一照明模块，用以产生含有所述偏振照明光的可见照明光；以及

一第三偏振光束分光器界面，其用于：(i)只将来自所述可见照明光的所述偏振可见照明光反射向所述硅基液晶显示器，及(ii)透射来自所述硅基液晶显示器的偏振可见光。

8.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其中所述成像单元进一步包括一控制模块，其以通信方式耦接所述照明模块，用以将所述照明模块启动一段有限持续时间，进而在所述有限持续时间的期间内以所述红外光的至少一部分照射所述眼睛。