[发明专利]增强现实显示器

权利要求书

1.一种用于沿观察方向向观察者的眼睛提供图像的显示器，所述显示器包括：

(a)图像投影仪，其沿投影方向投射准直图像照明；以及

(b)光学元件，其由具有第一主表面和第二主表面的至少部分透明的材料形成，所述光学元件包括多个部分反射表面，所述多个部分反射表面位于所述光学元件内部、是平面的、相互平行并且相对于所述投影方向至少部分地交叠，

所述图像投影仪被相对于所述光学元件设置使得所述投影方向入射在所述主表面中的一个主表面上，并且被定向成使得所述准直图像照明的每条光线进入所述光学元件并且被所述部分反射表面中的至少两个部分反射表面部分地反射，以便被重定向成沿所述观察方向离开所述第一主表面。

2.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述投影方向以超过50度的角度入射在所述主表面中的所述一个主表面上。

3.根据权利要求2所述的显示器，其中，所述图像投影仪包括色差补偿元件，所述色差补偿元件在所述图像照明到达所述主表面中的所述一个主表面之前修改所述图像照明。

4.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述投影仪包括用于投射图像的、具有加长有效孔径的光学孔径扩展布置，所述加长有效孔径的主要维度与所述光学元件内的所述部分反射表面的延伸方向平行。

5.根据权利要求4所述的显示器，其中，所述光学孔径扩展布置包括光导光学元件，所述光导光学元件包含多个部分反射内表面。

6.根据权利要求4所述的显示器，其中，所述投影仪包括具有输出方向的图像生成器，并且其中，所述光学孔径扩展布置包括由透明材料形成并且包括多个部分反射表面的光学扩展元件，所述多个部分反射表面位于所述光学扩展元件内部、是平面的、相互平行并且相对于所述图像生成器的输出方向至少部分地交叠，所述图像生成器被相对于所述光学扩展元件设置使得所述输出方向入射在所述光学扩展元件上，并且所述图像生成器被定向成使得所述准直图像照明的每条光线进入所述光学扩展元件并且被所述部分反射表面中的至少两个部分反射表面部分地反射，以便被重定向成沿所述投影方向离开所述光学扩展元件。

7.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述光学元件是平面板。

8.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述光学元件是非平面板。

9.根据权利要求8所述的显示器，其中，所述图像投影仪包括失真补偿元件，所述失真补偿元件在所述图像照明到达所述主表面中的所述一个主表面之前修改所述图像照明。

10.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述光学元件是具有折射光学功率的透镜。

11.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述投影方向入射的所述主表面中的所述一个主表面是所述图像照明沿所述观察方向离开的所述第一主表面。

12.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述投影方向入射的所述主表面中的所述一个主表面是所述第二主表面。

13.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述部分反射表面被实现为偏振选择性层。