[发明专利]用于虚拟现实和混合现实的交叉配置的紧凑型光学器件

权利要求书

1.一种显示设备，包括：

一个或多个显示器，能够操作以生成包括多个物体像素的实像；以及

光学系统，包括多个通道，被布置为通过每个通道将来自物体像素的光投射到相应的瞳孔范围而从实像生成沉浸式虚像，沉浸式虚像包括多个图像像素；

其中，瞳孔范围包括直径为21到27毫米的假想球体的表面上的区域，瞳孔范围包括在球体的中心处对着15度全角的圆；

其中，物体像素被分组为群集，每个群集与一通道相关联，使得该通道从物体像素产生包括图像像素的部分虚像，并且部分虚像组合以形成所述沉浸式虚像；

其中，通过给定通道落在所述瞳孔范围上的成像光线来自相关联的群集的像素，并且从给定群集的物体像素落在所述瞳孔范围上的所述成像光线通过相关联的通道；

其中，从相关联的群集的单个物体像素生成所述成像光线，所述成像光线从给定通道朝着瞳孔范围出射并且虚拟地来自沉浸式虚像的任何一个图像像素；

其中，至少两个通道的群集基本上包含在由假想球体中心通过的平面所定义的相对的半空间中；

其中，所述两个通道中的每个通道包括一个表面，形成部分虚像的成像光线在到达瞳孔范围之前在该表面上经受最后反射；

其中，所述两个通道的每个表面基本上包含在包括它们相应的群集的相对的半空间中；

其中，每个所述最后反射的表面的一部分也允许成像光线的透射；

其中，所述部分的透射和反射是通过滤光器实现的；以及

其中，所述滤光器是反射型偏振器、二向色滤光器或角度选择性透明滤光器。

2.如权利要求1所述的显示设备，其中，所有物体像素属于单个显示器。

3.如权利要求1所述的显示设备，其中，至少一个显示器表面的形状是部分圆柱形的。

4.如权利要求1所述的显示设备，其中，至少一个显示器表面是弯曲的。

5.如权利要求1所述的显示设备，其中，所有物体像素属于两个平坦显示器。

6.如权利要求1所述的显示设备，其中，至少一个表面被配置为透射所述两个通道中的一个通道的光线并反射所述两个通道中的另一个通道的光线。

7.如权利要求1所述的显示设备，还包括公共光学表面，两个通道的所有成像光线都在该公共光学表面上折射。

8.如权利要求7所述的显示设备，其中，两个通道的所有成像光线也都在所述公共光学表面上反射。

9.如权利要求8所述的显示设备，其中，所述反射是全内部的。

10.如权利要求8所述的显示设备，其中，所述反射是通过滤光器实现的。

11.如权利要求10所述的显示设备，其中，所述滤光器是平坦的。

12.如权利要求10所述的显示设备，其中，所述滤光器是反射型偏振器、二向色滤光器、角度选择性透明滤光器或半透明反射镜。

13.如权利要求6所述的显示设备，其中，所述两个通道的最后反射表面以及它们的公共光学表面是固体介电材料块的三个面。

14.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述两个通道中的至少每个通道的最后反射表面是材料薄板的表面。

15.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述两个通道的最后反射表面是半透明的，以允许看穿可视化。

16.如权利要求1所述的显示设备，其中，吸收或反射表面被添加以消除伪像的创建。

17.如权利要求13所述的显示设备，其中，折射校正器元件被添加以用于看穿可视化。