[发明专利]虚拟图像显示器光学架构

权利要求书

1.一种虚拟图像显示系统，其特征在于，所述虚拟图像显示系统包括：

光源，用于投射图像；

第一分束器，包括第一自由曲面；

第二分束器，包括面向所述第一分束器的所述第一自由曲面的第二自由曲面，其中，

所述第一自由曲面与所述第二分束器的所述第二自由曲面通过自由空间分开，

所述第一分束器和所述第二分束器用于将从所述光源发出的光重定向到用户，以形成虚拟图像。

2.根据权利要求1所述的虚拟图像显示系统，其特征在于，所述第二自由曲面用于接收从所述光源发出的光，并将从所述光源发出的光的一部分重定向到所述第一自由曲面作为第一重定向光；

所述第一分束器的所述第一自由曲面用于接收所述第一重定向光，并将所述第一重定向光的一部分重定向回所述第二自由曲面作为第二重定向光。

3.根据权利要求2所述的虚拟图像显示系统，其特征在于，所述第二分束器的所述第二自由曲面用于接收所述第二重定向光，并将所述第二重定向光的一部分重定向回所述第一自由曲面作为第三重定向光。

4.根据权利要求3所述的虚拟图像显示系统，其特征在于，所述第一分束器用于接收所述第三重定向光，并将所述第三重定向光传递到与所述用户的眼睛的位置对应的出射瞳孔平面。

5.根据权利要求4所述的虚拟图像显示系统，其特征在于，所述光从所述光源到所述出射瞳孔平面的光程长度小于两个焦距。

6.根据权利要求4所述的虚拟图像显示系统，其特征在于，所述第一分束器包括设置在所述第一分束器的与所述第一自由曲面相对但面向所述用户的一侧上的第三自由曲面。

7.根据权利要求4所述的虚拟图像显示系统，其特征在于，所述虚拟图像显示系统还包括用于校正一个或多个光学像差的视场校正器透镜。

8.根据权利要求7所述的虚拟图像显示系统，其特征在于，所述视场校正器透镜设置在所述光源的前面，并将从所述光源发出的光重定向到所述第二分束器。

9.根据权利要求7所述的虚拟图像显示系统，其特征在于，所述视场校正器透镜包括第二视场校正器自由曲面和面向所述光源的第一视场校正器自由曲面；从所述光源发出的光通过所述第一视场校正器自由曲面进入所述视场校正器透镜，并通过所述第二视场校正器自由曲面离开所述视场校正器透镜。

10.根据权利要求4所述的虚拟图像显示系统，其特征在于，所述第二分束器包括设置在所述第二分束器的与所述第二自由曲面相对的一侧上的第四自由曲面，所述第一分束器和所述第二分束器的设置使得入射在所述第四自由曲面上的光辐射穿过所述第二分束器和所述第一分束器到达所述出射瞳孔平面。

11.根据权利要求1所述的虚拟图像显示系统，其特征在于，所述虚拟图像显示系统是可穿戴的。

12.根据权利要求11所述的虚拟图像显示系统，其特征在于，所述虚拟图像显示系统是一对眼镜。

13.根据权利要求12所述的虚拟图像显示系统，其特征在于，所述眼镜包括第一框架，所述第一分束器和所述第二分束器设置在所述第一框架中。

14.根据权利要求13所述的虚拟图像显示系统，其特征在于，所述眼镜包括：

第二框架；

与所述第一分束器具有相同形状的第三分束器；

与所述第二分束器具有相同形状的第四分束器，其中，所述第三分束器与所述第四分束器通过自由空间分开，

所述第三分束器和所述第四分束器用于将从所述光源发出的光重定向到所述用户，以形成所述虚拟图像的一部分。