[发明专利]用于近眼显示器的具有细分光学孔径的投影仪配置和相应的光学系统

权利要求书

1.一种用于向观看者显示投影图像的光学系统，所述光学系统包括：

(a)光导光学元件(10)，所述光导光学元件具有两个主要平行表面并且被配置用于通过所述主要平行表面处的内反射将与准直到无限远的投影图像相对应的照明从耦入区域(16)引导到耦出区域(14)，在所述耦出区域中，至少部分所述照明朝向所述观看者的眼睛被耦出，其中所述光导光学元件(10)包括所述耦入区域(16)和所述耦出区域(14)；以及

(b)投影仪配置，所述投影仪配置与所述光导光学元件(10)的所述耦入区域(16)相关联，所述投影仪配置包括多个相邻光学布置，每个光学布置包括被布置用于投影来自相应的空间光调制器部件(28)的所述照明的子集的准直光学器件，所述相邻光学布置协作以向所述耦出区域(14)提供整个所述投影图像；

其特征在于，

所述多个光学布置包括各自的光束偏转光学元件(36)，所述光束偏转光学元件(36)被布置成偏转每个相应的空间光调制器部件(28)的照明路径，使得所有的所述光学布置被布置有平行的光轴。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光学布置中的每一个还包括空间光调制器部件(28)，所述空间光调制器部件生成与所述图像的一部分相对应的部分图像。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其中，所述多个相邻光学布置的所述空间光调制器部件(28)由共享空间光调制器装置的相应区域提供。

4.根据任一前述权利要求所述的光学系统，其中，所述多个光学布置中的每一个的所述准直光学器件包括至少第一透镜和至少第二透镜，并且其中，用于所述多个光学布置的所述第一透镜一体地形成为第一透镜阵列(24)并且用于所述多个光学布置的所述第二透镜一体地形成为第二透镜阵列(26)。

5.根据权利要求4所述的光学系统，其中，所述投影仪配置还包括形成有多个不透明挡板的挡板布置(32)，所述挡板布置介于所述第一透镜阵列(24)与所述第二透镜阵列(26)之间，以减少所述多个光学布置的所述准直光学器件之间的串扰。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光束偏转光学元件包括多个光束偏转棱镜。

7.根据任一前述权利要求所述的光学系统，其中，所有所述多个光学布置的所述准直光学器件都是相同的。

8.根据任一前述权利要求所述的光学系统，其中，所述多个光学布置中的每一个具有至少为2的f数。

9.根据任一前述权利要求所述的光学系统，其中，所述多个光学布置中的每一个具有至少为4的f数。

10.根据任一前述权利要求所述的光学系统，其中，所述光学系统被结合到头戴式支承结构中，所述头戴式支承结构被配置成以与所述观看者的眼睛间隔开的关系支承所述光学系统，使得眼睛从限定眼动框的位置范围观看所述光导光学元件(10)，并且其中，所述耦出区域(14)被配置成在所述眼动框内的所有位置处向所述观看者的眼睛传送视场，并且其中，所述光学布置中的相邻光学布置对所述视场的交叠但不相同的部分进行投影。

11.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述照明的子集对应于从所述耦入区域(16)的子区域投影的整个所述图像。

12.根据权利要求1所述的光学系统，其中，用于所述光学布置中的至少一个的所述照明的子集仅对应于所述图像的一部分。

13.根据任一前述权利要求所述的光学系统，其中，所述耦出区域(14)包括与所述主要平行表面成倾斜角度布置的多个部分反射表面。

14.根据任一前述权利要求所述的光学系统，其中，所述耦出区域(14)包括与所述主要平行表面中的一个相关联的至少一个衍射光学元件。