[发明专利]投影显示器和用于投影整体图像的方法

说明书

一种投影显示器(100)，包括：成像器(110)，用于将子图像显示在成像器(110)的子区域(115)的二维分布中；以及投影光学单元布置(120)，具有投影光学单元(125)的二维分布(122)。投影光学单元布置(120)被配置为以成对的方式将子图像的投影(135)叠加到图像平面(140)内以形成整体图像(150)，这导致在图像平面(140)内的子图像的投影(135)的相互重叠区域(139)，对于所有的配对(137)，相互重叠区域在0.1与0.8之间。此处，投影显示器(100)被设计成使得整体图像(150)是虚整体图像。

技术领域

本发明的实施方式涉及投影显示器和用于投影整体图像的方法。本发明的进一步的实施方式涉及具有多通道光学件的虚像的投影显示器。

背景技术

通常，使用微显示器(诸如LCD(液晶显示器)、LCoS(硅基液晶)或者基于OLED(有机发光二极管)的微显示器)结合目镜光学件来实现头戴式显示器(HMD)，目镜光学件将微显示器映射到适合于不同的视觉距离与无穷大之间的可视化的距离。目镜f_Ok的焦距与微显示器的对角线D一起确定头戴式显示器的视场(field of view)(FOV)：

为了利用具有2/3典型对角线屏幕的可用微成像器获得在40°与60°之间的范围内的头戴式显示器的常见视场，需要在15与23之间的范围内的目镜焦距。此处，目镜的瞳孔直径D_pupil确定观察者的眼睛可移动的范围的大小(眼睛运动框，EMB)。从目镜的焦距f_Ok与焦距比数(f-number)f/#之比获得瞳孔大小或EMB。

对于在约f/2.8范围内的典型焦距比数，获得5至8mm大小量级的EMB。此处，出现了两个主要问题。一方面，比较大的必要的目镜焦距产生较大的系统尺寸，这使得头戴式显示器的佩戴舒适度下降。另一方面，较大的EMB所需的低焦距比数与较大的FOV共同使得对映射误差的校正变得更为困难，这甚至进一步增加了目镜光学件的复杂度(以及由此的大小和质量)。

为了减少具有给定焦距的光学件的尺寸，在现有技术中，例如，光学路径折叠若干次，诸如，使用(A.Takagi,S.Yamazaki,Y.Saito,和N.TaniguchiDevelopment of astereo video see-through HMD for AT systems,in Int.Symp.On AugmentedReality,Munich,Germany,Oct.5-6 2000)中的“Canon Video see-through”系统，或者诸如在(Ichiro Kasai Yasushi,Yasushi Tanijiri,Takeshi Endo,Hiroaki UedaAForgettable Near Eye Display,Proc.4th Int.Symp.on Wearable Computers,ISWC2000,Atlanta)中的目镜光学件在具有指导用于镜射到眼睛中的随后图像的侧件(sidepiece)方向上的位移。这些已知光学件配置的主要缺点在于所产生的比较大的系统尺寸和质量以及根据现有技术的像差校正所需的复杂自由形式光学件，诸如在(A.Takagi,S.Yamazaki,Y.Saito,和N.Taniguchi,Development of a stereo video see-throughHMD for AT systems,in Int.Symp.On Augmented Reality,Munich,Germany,Oct.5-62000)中，或者生产非常复杂的图像导向元件，诸如在(Ichiro Kasai Yasushi,YasushiTanijiri,Takeshi Endo,Hiroaki UedaA Forgettable Near Eye Display,Proc.4thInt.Symp.on Wearable Computers,ISWC 2000,Atlanta)中。