[发明专利]用非远心成像防止重影图像的显示设备系统

权利要求书

1.一种透视混合现实显示系统，包括：

光学波导，所述光学波导包括输入耦合器和输出耦合器；

显示引擎，所述显示引擎包括图像形成器、光源和透镜组；

所述图像形成器包括反射表面，所述反射表面具有到所述反射表面的表面法线；并且

所述光源和所述透镜组被配置为：朝着所述图像形成器的所述反射表面发射光，使得由所述光源和所述透镜组朝着所述图像形成器的所述反射表面发射的所述光的主光线与到所述图像形成器的所述反射表面的所述表面法线偏移锐角；

其中所述显示引擎被配置为：将反射出所述图像形成器的所述反射表面的、与图像相对应的光朝着所述光学波导的所述输入耦合器引导，使得与所述图像相对应的所述光的至少一部分被所述输入耦合器耦合到所述光学波导中，并且至少部分地通过全内反射(TIR)的方式行进到所述输出耦合器，在所述输出耦合器处，与所述图像相对应的所述光的所述至少一部分从所述光学波导被耦合出来。

2.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述图像形成器、所述光源和所述光学波导共同地提供非远心成像显示系统。

3.根据权利要求1所述的显示系统，其中：

由所述光源和所述透镜组发射的所述光在第一次反射出所述图像形成器的所述反射表面之后，朝着所述光学波导的所述输入耦合器行进第一路径集合；

所述显示引擎和所述光学波导相对于彼此被定位，使得由所述显示引擎朝着所述光学波导的所述输入耦合器引导的、与所述图像相对应的所述光的一部分由于菲涅耳反射而朝着所述显示引擎被反射回，并且第二次反射出所述图像形成器的所述反射表面；

所述第二次反射出所述图像形成器的所述反射表面的、与所述图像相对应的所述光在所述第二次被反射之后，行进第二路径集合朝着所述光学波导返回；并且

由于由所述光源和所述透镜组朝着所述图像形成器的所述反射表面发射的所述光的所述主光线与到所述图像形成器的所述反射表面的所述表面法线偏移所述锐角，因此所述第二路径集合与所述第一路径集合不同。

4.根据权利要求3所述的显示系统，其中所述显示引擎还包括孔径光阑，所述孔径光阑阻挡所述第二次反射出所述图像形成器的所述反射表面的、并且在所述第二次被反射之后行进所述第二路径集合朝着所述光学波导返回的、与所述图像相对应的所述光入射在所述光学波导的所述输入耦合器上，从而防止被反射回的所述光导致重影图像。

5.根据权利要求4所述的显示系统，其中：

所述显示引擎具有与所述光学波导的所述输入耦合器相邻的出射光瞳；并且

所述孔径光阑阻挡所述显示引擎的所述出射光瞳的一部分。

6.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述显示引擎还包括一个或多个第二透镜组和/或一个或多个其他光学元件，所述一个或多个第二透镜组和/或所述一个或多个其他光学元件被配置为：使由所述光源和所述透镜组朝着所述图像形成器的所述反射表面发射的所述光的所述主光线与到所述图像形成器的所述反射表面的所述表面法线偏移所述锐角。

7.根据权利要求1所述的显示系统，还包括：

偏振光束分光器(PBS)，所述偏振光束分光器被定位在所述光源和所述图像形成器之间；以及

一个或多个第二透镜组，所述一个或多个第二透镜组在所述偏振光束分光器 和所述显示引擎的出射光瞳之间。

8.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述显示系统内的所有透镜组共享与所述显示系统的视场中心正交的公共光轴。

9.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述显示系统内的一个或多个透镜组相对于与所述显示系统的视场中心正交的光轴至少是偏心的或倾斜的中的一个。

10.根据权利要求1所述的显示系统，其中：

所述图像形成器包括硅上液晶(LCoS)微显示器；并且

所述图像形成器的所述反射表面包括多个像素，所述多个像素能够各自被选择地和单独地开启或关闭。