[发明专利]具有非瞳孔成形光路的头戴式显示器

权利要求书

1.一种头戴式显示装置，包括：

结构框架，所述结构框架大体沿着X轴和Y轴布置，以沿着Z轴观察时，所述X轴、所述Y轴和所述Z轴相互垂直；

微显示器，所述微显示器与所述结构框架耦接，并配置为沿着所述Z轴远离用户在基本上向前的方向上投射视觉内容；

具有反射光学表面的一个或多个光学元件的一个组，这些光学元件与所述结构框架耦接并分别定位在所述微显示器的前侧上，以将非瞳孔成形的光路上的光线束从所述微显示器反射性地引导至用户的眼睛，以对所述用户的眼睛提供图像，使得进入所述用户的眼睛的所述光线束的光线是基本上平行的，以当所述用户的瞳孔处于不同位置时所述图像对于所述用户都是可见的；以及

对齐机构，所述对齐机构配置为沿着所述Z轴和所述X轴适应用户的瞳孔的位置，所述Z轴大体沿着用户的位置线，且对应于光路的焦距，所述X轴是水平的且横向于所述位置线，且对应于所述用户的瞳孔间距离。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其中，所述光路没有光圈，使得在从所述微显示器到所述用户的眼睛的光路上没有所述光线束的光线会聚且翻转的位置。

3.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其中，所述光路将所述用户的眼睛用作光圈。

4.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其中，所述光路在所述微显示器和所述用户的眼睛之间交替地分散和会聚。

5.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其中，所述光学元件的所述一个组的反射光学表面交替地是凹的和凸的。

6.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其中，所述光学元件的所述一个组包括：

第一镜子，具有沿着所述Z轴面向基本上向后的方向的反射光学表面；

第二镜子，具有沿着所述Z轴面向基本上向前的方向的反射光学表面；以及

第三镜子，具有沿着所述Z轴面向基本上向后的方向的反射光学表面。

7.根据权利要求6所述的头戴式显示装置，其中，所述第一镜子和所述第三镜子的反射光学表面是凹的反射光学表面，所述第二镜子的反射光学表面是凸的反射光学表面。

8.根据权利要求6所述的头戴式显示装置，其中，所述第一镜子和所述第三镜子形成在复合光学元件中。

9.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，包括：

第二微显示器，所述第二微显示器与所述结构框架耦接，并配置为沿着所述Z轴远离所述用户在基本上向前的方向上投射视觉内容；以及

具有反射光学表面的一个或多个光学元件的第二组，这些光学元件与所述结构框架耦接，并分别定位在所述第二微显示器的前侧上，以将非瞳孔成形的第二光路上的第二光线束从所述第二微显示器反射性地引导至所述用户的第二只眼睛，以对所述用户的第二只眼睛提供第二图像，使得进入所述用户的第二眼睛的所述第二光线束的光线是基本上平行的，以当所述用户的第二瞳孔处于不同位置时所述第二图像对于所述用户都是可见的。

10.根据权利要求9所述的头戴式显示装置，其中，所述头戴式显示装置配置为，对于所述图像和所述第二图像的全重叠提供大于40度的视野，并对于所述图像和所述第二图像的零重叠提供大于80度的视野。

11.根据权利要求9所述的头戴式显示装置，其中，所述头戴式显示装置配置为，对于所述图像和所述第二图像的全重叠提供大于50度的视野，并对于所述图像和所述第二图像的零重叠提供大于100度的视野。

12.根据权利要求9所述的头戴式显示装置，其中，所述头戴式显示装置配置为，对于所述图像和所述第二图像的全重叠提供直至60度的视野，并对于所述图像和所述第二图像的零重叠提供直至120度的视野。