[发明专利]紧凑式眼睛跟踪头戴式显示器

权利要求书

1.一种眼睛跟踪头戴式显示器，包括：

微型显示器，用于生成将被用户观看的图像，该微型显示器具有显示光学路径和与之相关联的出射光瞳；

位于微型显示器处的第一平面和位于出射光瞳处的第二平面；

图像传感器，被配置成从第二平面接收被从定位在那里的用户的眼睛反射的反射光学辐射，该图像传感器具有与之相关联的传感器光学路径；以及

显示光学件，设置成沿着显示光学路径与微型显示器进行光学通信且沿着传感器光学路径与图像传感器进行光学通信，该显示光学件具有最接近于微型显示器和图像传感器的所选表面，显示光学件相对于微型显示器和图像传感器定位，使得显示光学路径和传感器光学路径撞击在所选表面的不同相应部分上，

其中，所述显示光学路径和传感器光学路径分别地在显示光学件和图像传感器处包括相应的光轴，并且其中，光轴在第二平面处相对于彼此倾斜。

2.根据权利要求1所述的眼睛跟踪头戴式显示器，其中，所述显示光学路径和传感器光学路径在所选表面处部分地重叠。

3.根据权利要求1所述的眼睛跟踪头戴式显示器，其中，所述显示光学件被配置成在第二平面处创建微型显示器的虚拟图像以用于观看。

4.根据权利要求1所述的眼睛跟踪头戴式显示器，其中，所述显示光学路径包括光轴，并且其中，所述图像传感器离开显示光学路径的光轴定位。

5.根据权利要求1所述的眼睛跟踪头戴式显示器，其中，所述显示光学路径包括光轴，并且其中，所述微型显示器位于显示光学路径的光轴上。

6.根据权利要求1所述的眼睛跟踪头戴式显示器，包括在第一平面处的光阑，该光阑具有在其中设置在沿着传感器光学路径的位置处的至少一个孔径。

7.根据权利要求1所述的眼睛跟踪头戴式显示器，包括光阑，该光阑具有在其中设置在沿着图像传感器与所选表面之间的传感器光学路径的位置处的至少一个孔径。

8.根据权利要求6所述的眼睛跟踪头戴式显示器，其中，所述至少一个孔径包括销孔。

9.根据权利要求1所述的眼睛跟踪头戴式显示器，其中，所述显示光学件包括自由形式光学元件。

10.根据权利要求1所述的眼睛跟踪头戴式显示器，其中，所述显示光学件包括旋转对称光学元件。

11.根据权利要求1所述的眼睛跟踪头戴式显示器，其中，所述显示光学件包括自由形式光学棱镜。

12.根据权利要求11所述的眼睛跟踪头戴式显示器，其中，所述棱镜包括楔形棱镜。

13.根据权利要求11所述的眼睛跟踪头戴式显示器，其中，所述棱镜包括非球面表面。

14.根据权利要求11所述的眼睛跟踪头戴式显示器，其中，所述棱镜在显示空间中是远心的。

15.根据权利要求11所述的眼睛跟踪头戴式显示器，其中，所述棱镜在显示空间中是非远心的。

16.根据权利要求11所述的眼睛跟踪头戴式显示器，其中，所述棱镜包括被定向为从微型显示器接收光并进行全内反射的TIR（全内反射）表面。

17.根据权利要求11所述的眼睛跟踪头戴式显示器，其中，所述棱镜包括被定向为将光全内反射到图像传感器的TIR（全内反射）表面。

18.根据权利要求11所述的眼睛跟踪头戴式显示器，包括与棱镜进行光学通信的自由形式修正透镜。