[发明专利]具有全内反射的显示设备

权利要求书

1.一种显示设备，包括：

显示器，能够操作以生成实像；以及

光学系统，包括一个或多个小透镜，被布置成通过每个小透镜将来自显示器的光投射到眼睛位置而从显示器上的相应部分实像生成虚拟子图像；

其中各子图像组合，以形成从所述眼睛位置可见的虚像；

其中至少一个小透镜是RXIR小透镜，所述RXIR小透镜使得光线从显示器到眼睛位置通过按以下次序被顺序地偏转至少四次：折射(R)、第一反射(X)、第二反射(I)以及折射(R)；其中，所述第二反射(I)是全内或金属反射，以及发生第一反射(X)的表面是反射的且不透射的表面。

2.如权利要求1所述的显示设备，还包括显示驱动器，所述显示驱动器可操作以接收输入图像，并生成相应的部分实像，使得所得的各虚拟子图像对准，以形成所述输入图像的虚像作为所述可见的虚像。

3.如权利要求1所述的显示设备，其中第一次折射(R)和第二反射(I)由具有非重合的交叠通光孔径的同一表面执行。

4.如权利要求1所述的显示设备，其中所述一个或多个小透镜包括至少两个所述RXIR小透镜。

5.如权利要求1所述的显示设备，其中所述一个或多个小透镜包括至少一个所述RXIR小透镜和作为非RXIR小透镜的至少一个小透镜。

6.如权利要求5所述的显示设备，其中所述至少一个RXIR小透镜在可见虚像的中心部分处生成其虚拟子图像，并且所述至少一个非RXIR小透镜在虚像的更接近可见虚像的外周的部分处生成其虚拟子图像。

7.如权利要求1所述的显示设备，其中至少两个小透镜是不可叠加的。

8.如权利要求6所述的显示设备，被布置成产生部分虚像，所述部分虚像包含在眼睛的瞳孔在瞳孔范围内的情况下当所述眼睛处于所述眼睛位置处的假想球体的位置处时要由所述眼睛投射到所述眼睛的1.5mm视网膜中央凹上的视网膜中央凹部分，所述视网膜中央凹部分的分辨率比所述可见虚像的外周部分的分辨率高。

9.如权利要求1所述的显示设备，其中光学器件被放置在到处于眼睛位置处的眼球在5和40mm之间的距离的位置处，所述至少一个小透镜形成对着从眼球的最近点起的包含具有40度全角的锥体的立体角的阵列，其中显示器位于光学器件的远离眼球的一侧，与光学器件的距离不大于80mm。

10.如权利要求1所述的显示设备，其中显示器上的相应部分实像包括在显示器的同一部分上交叠并且在不同时段期间被激活的至少两个部分实像，并且其中不同的小透镜将显示器的所述同一部分成像到虚像的不同位置处的不同子图像。

11.如权利要求1所述的显示设备，还包括去除对虚拟子图像无贡献的光的杂散光控制系统。

12.如权利要求11所述的显示设备，其中杂散光控制系统包括在显示设备的一部分中的光吸收材料，所述部分不被对虚拟子图像有贡献的光线穿过。

13.如权利要求11所述的显示设备，其中杂散光控制系统包括被布置成吸收朝显示器被往回反射的光的偏振器和半波旋转器。

14.如权利要求1所述的显示设备，还包括使用相机的眼睛跟踪系统。

15.一种头戴装置，包括根据权利要求1的显示设备，具有用于将显示设备定位在人的头部上的安装座，其中显示设备的眼睛位置与人的眼睛重合。

16.如权利要求15所述的头戴装置，还包括根据权利要求1的第二显示设备，安装成第二显示设备的眼睛位置与人的第二只眼睛重合。