CN113396355A - 图像显示装置和头戴式显示器 - Google Patents

Abstract

提供能够向用户呈现宽广视野区域的图像的图像显示装置以及具有该图像显示装置的头戴式显示器。根据本发明的图像显示装置具有透镜部和放大部。与多个相同图像分别对应的光束进入透镜部。已经通过透镜部的光束进入放大部。

Description

图像显示装置和头戴式显示器

技术领域

本技术涉及图像显示装置和包括图像显示装置的头戴式显示器。

背景技术

近年来，已经提出了将使用透镜阵列的图像显示装置应用于诸如头戴式显示器的眼镜(eyewear)的技术。例如，专利文献1公开了一种图像显示装置的光学系统，该光学系统包括：光源；透镜，其对来自光源的光进行成像；以及可移动镜，其对光执行光栅扫描以形成图像。在该光学系统中，多透镜阵列的微透镜阵列被布置在图像形成位置处以增大光线的视角，并且然后放大图像。这使得向佩戴眼镜的用户呈现具有大视场的图像。这里，具有大视场指的是用户能够识别图像的范围宽。

引用列表

专利文献

专利文献1：WO2013/175549

发明内容

技术问题

如上所述，需要使诸如头戴式显示器的眼镜能够向用户呈现具有大视场的图像的技术。

鉴于上述情况，本技术旨在提供例如图像显示装置和包括图像显示装置的头戴式显示器，该图像显示装置能够向用户呈现具有大视场的图像。

问题的解决方案

为了解决上述问题，根据本技术的实施方式的图像显示装置包括透镜部和放大部。

多份光进入透镜部，每份光与多个相同图像中的相应图像相对应。

通过透镜部的多份光进入放大部。

透镜部可以包括第一透镜组，该第一透镜组包括至少两个透镜，该至少两个透镜各自与多个相同图像中的相应图像相对应。

透镜部还可以包括：

第二透镜组，由第一透镜组折射的多份光进入该第二透镜组，以及

聚光器，其收集由第二透镜组折射的多份光。

图像显示装置还可以包括：

光源，其发射光，以及

空间光调制器，其调制由光源发射的光。

空间光调制器可以在第一像平面中对与多个相同图像中的相应图像相对应的每份光进行成像，该第一像平面与第一透镜组中包括的至少两个透镜中的相应透镜相对应。

空间光调制器能够沿光源的光轴的方向改变与多个相同图像中的相应图像相对应的每份光被成像的位置。

透镜部可以形成合成光，该合成光是通过将与多个相同图像中的相应图像各自相对应的多份光进行合成而获得的。

透镜部可以在透镜部与放大部之间的第二像平面中对合成光进行成像。

在第二像平面中合成光的最外光线角可以大于在第一像平面中光的最外光线角。

第一透镜组和第二透镜组可以各自具有被设置成使得在合成光中形成气隙的透镜间距和焦距，并且

聚光器和全息透镜可以各自具有被设置成使得在合成光中形成气隙的焦距。

放大部可以是对合成光进行准直以获得平行光的全息透镜。

图像显示装置还可以包括孔径(光阑)，该孔径位于第二透镜组与聚光器之间。

第一透镜组和第二透镜组可以是微透镜阵列。

为了解决上述问题，根据本技术的实施方式的头戴式显示器包括图像显示装置和显示部。

图像显示装置包括透镜部和放大部。

多份光进入透镜部，每份光与多个相同图像中的相应图像相对应。

通过透镜部的多份光进入放大部。

显示部在其上显示由放大部放大的图像。

附图说明

[图1]示意性示出根据本技术的第一实施方式的图像显示装置的光学系统的配置的示例。

[图2]示意性示出在平面视图中上述图像显示装置的光学系统的配置。

[图3]示出将真实图像投影到第一像平面上的示例和将虚拟图像投影到第二像平面上的示例。

[图4]示意性示出根据本技术的第二实施方式的图像显示装置的光学系统的配置的示例。

[图5]示意性示出根据本技术的修改的透镜的配置的示例。

具体实施方式

现在将参照附图在下面描述本技术的实施方式。

<第一实施方式>

[图像显示装置的结构]

图1示意性示出了根据本技术的第一实施方式的图像显示装置的光学系统的配置的示例。如图1所示，图像显示装置100包括：光源10、聚光器20、空间光调制器(SLM)30、反射镜40、透镜阵列组50和全息透镜60。注意，图1所示的X轴、Y轴和Z轴分别表示三个轴的方向，三个轴的方向彼此正交。这同样适用于后续附图。

光源10通常是诸如激光的相干光源，但是不限于此。光源10可以是点光源或准直光源。离开光源10的光照射到聚光器20上。

聚光器20是用于收集光源10所照射的光的透镜。由聚光器20收集的光照射到SLM30上。聚光器20可以是单个透镜或组合透镜。聚光器20布置在SLM 30的光入射侧，以面向光源10。

SLM 30是在其上显示干涉图案(衍射图案)的装置，该干涉图案构成要向用户呈现的再现图像(全息图像)，并且能够通过对光的空间分布(例如，振幅、相位和偏振)进行电控制来调制来自光源10的光。

SLM 30衍射从聚光器20照射的入射光，使得衍射的光从SLM 30反射，以被引导至反射镜40。本实施方式的SLM 30通常是反射式空间光调制器，但是不限于此。SLM 30可以是例如透射式空间光调制器。

反射镜40是将从SLM 30反射出来的衍射光反射出去、以引导至透镜阵列组50的镜。从反射镜40反射出去的衍射光穿过透镜阵列组50。反射镜40布置在距SLM 30指定距离处，以面向SLM 30。例如，本实施方式的反射镜40包括以下功能：对显示在SLM 30上的干涉图案所衍射的衍射光的色散进行校正，以及对全息透镜60的色散进行校正。

如图1所示，透镜阵列组50包括第一微透镜阵列50a、第二微透镜阵列50b和凸透镜50c。透镜阵列组50是根据本技术的实施方式的“透镜部”的示例。

第一微透镜阵列50a包括多个凸透镜51a，该多个凸透镜51a沿单轴方向以指定间隔布置。有利地沿单轴方向和沿Z轴方向二维地布置本实施方式的凸透镜51a。凸透镜51a包括曲表面以及与该曲表面相对的平坦表面，该曲表面位于光源10一侧并且具有指定的曲率半径。第一微透镜阵列50a是根据本技术的实施方式的“第一透镜组”的示例。

如果凸透镜51a之间的间隔(凸透镜51a的透镜间距)相对于SLM 30而言相对太小，这将引起再现图像的分辨率降低。如果凸透镜51a之间的间隔相对于SLM 30而言相对太大，这将引起构成再现图像的光线之间的气隙增大，并且因此使得光线在尺寸上比用户眼睛的瞳孔大得多。因此，例如，凸透镜51a之间的间隔有利地不小于1mm并且不大于5mm，并且更有利地不小于0.8mm并且不大于3.4mm。这里，透镜间距指示相邻凸透镜51a之间的间隔。

凸透镜51a通常是平凸透镜，但是不限于此。凸透镜51a可以例如是双凸透镜或凸弯月形透镜(convex meniscus lens)。

凸透镜51a可以由诸如玻璃、塑料、石英或萤石制成，但是不限于这些材料。凸透镜51a的数目没有特别限制，只要凸透镜51a的数目不小于2即可。然而，如果透镜的数目小，这将使得构成再现图像的光线的数目少，并且因此难以确保大视场。如果透镜的数目太大，这将使得再现图像的分辨率降低。因此，例如，透镜的数目有利地不小于2并且不大于10。在这种情况下，在与凸透镜51a的布置方向正交的Z轴方向上布置的凸透镜51a的行数有利地不小于2并且不大于10。

凸透镜51a包括将从反射镜40反射出来的衍射光进行折射、并且将光引导至第二微透镜阵列50b的功能。第二微透镜阵列50b是根据本技术的实施方式的“第二透镜组”的示例。

如图1所示，第二微透镜阵列50b在与多个凸透镜51a的布置方向正交的方向上位于距第一微透镜阵列50a指定距离处，使得第二微透镜阵列50b面向第一微透镜阵列50a。

第二微透镜阵列50b包括多个凸透镜51b，该多个凸透镜51b沿与多个凸透镜51a的布置方向平行的方向以指定间隔布置。有利地，沿布置方向和沿Z轴方向二维地布置本实施方式的凸透镜51b。在这种情况下，多个凸透镜51b中的每一个通常面向多个凸透镜51a中相应的一个。凸透镜51b包括平坦表面和曲表面，该平坦表面位于光源10一侧，该曲表面与平坦表面相对并且具有指定曲率半径。

典型地，凸透镜51b之间的间隔(凸透镜51b的透镜间距)类似于凸透镜51a之间的间隔，但是不限于此。凸透镜51b之间的间隔可以不同于凸透镜51a之间的间隔。此外，图1所示的凸透镜51b是平凸透镜，但是不限于此。凸透镜51b可以是例如双凸透镜或凸弯月形透镜。

凸透镜51b可以由诸如玻璃、塑料、石英或萤石制成，但是不限于这些材料。凸透镜51b包括将凸透镜51a折射的衍射光进一步折射、并且将光引导至凸透镜50c的功能。

凸透镜50c是用于收集由凸透镜51b折射的衍射光的聚光器。凸透镜50c包括曲表面和平坦表面，该曲表面位于光源10一侧，并且具有指定曲率半径，该平坦表面与曲表面相对。凸透镜50c是根据本技术的实施方式的“聚光器”的示例。

凸透镜50c通常是平凸透镜，但是不限于此。凸透镜51a可以是例如双凸透镜或凸弯月形透镜。凸透镜50c可以由诸如玻璃、塑料、石英或萤石制成，但是不限于这些材料。

凸透镜50c进一步折射由凸透镜51b折射的衍射光，以在凸透镜50c与全息透镜60之间对衍射光成像。凸透镜50c布置在第二微透镜阵列50b的出光侧，以面向所有的多个凸透镜51b。凸透镜50c有利地布置为靠近第二微透镜阵列50b以不遮挡用户的视野。

全息透镜60包括平坦表面和曲表面，该平坦表面在光源10一侧，该曲表面与平坦表面相对(参照图2)。由透镜阵列组50折射的衍射光进入全息透镜60。全息透镜60可以由诸如玻璃、塑料、石英或萤石制成，但是不限于这些材料。全息透镜60是根据本技术的实施方式的“放大部”的示例。

如图1所示，全息透镜60布置在距用户的眼睛指定距离处，以面对用户的眼睛。例如，全息透镜60与用户的眼睛之间的距离不小于约20mm并且不大于约50mm。

全息透镜60是能够自由地确定所收集的光的焦点位置和形式的经处理的透镜。本实施方式的全息透镜60对在透镜阵列组50与全息透镜60之间成像的衍射光进行准直，以获得平行光，并且将平行光传递至用户的眼睛。因此，用户识别虚拟图像。

本实施方式的全息透镜60通常是反射式全息透镜，但是不限于此。全息透镜60可以是透射式全息透镜。注意，全息透镜60是偏心透镜，这意味着全息透镜60的中心轴(穿过全息透镜60的纵向中心的轴)相对于进入全息透镜60的参考光和对象光中的一者或两者倾斜。

以上已经描述了图像显示装置100的光学系统的配置的示例。可以使用通用构件或使用专用于上述结构元件的功能的构件来配置上述结构元件中的每一个。可以根据每次实践本技术所必需的技术水平来适当地改变这样的配置。

[图像显示装置的操作]

图2示意性示出在平面视图中图像显示装置的光学系统的配置，并且示出跟踪光学系统中的光线的结果。下面根据需要参照图2描述图像显示装置100的操作。

首先，光源10照射的光被聚光器20收集，并且收集的光被照射到SLM 30上。照射到SLM 30上的光被干涉图案衍射，并且直接朝向反射镜40行进，该干涉图案的一部分显示在SLM 30上。由SLM 30衍射的衍射光被反射镜40反射，以被引导至透镜阵列组50。

这里，在本实施方式中，如图2所示，由于SLM 30提供的空间调制效果，从反射镜40反射出去的衍射光在像平面S1(第一像平面)中成像，该像平面S1位于多个凸透镜51a中的每一个的光源侧表面附近，并且与每个凸透镜51a对应的真实图像被投影到像平面S1上。本实施方式的SLM30能够沿光源10的光轴方向改变真实图像所投影到的在空间中的成像位置，即，在空间中像平面S1的位置。

因此，也可以沿光轴方向改变稍后描述的在空间中的像平面S2(第二像平面)的位置。这使得能够表示投影到像平面S2上并且由全息透镜60放大的虚拟图像的深度。这使得能够获得虚拟图像的三维图像。这使得可以解决所谓的“视觉辐辏调节冲突(vergence-accommodation conflict)”，其指的是在辐辏与调节之间眼睛功能的不平衡。注意，由SLM30提供的上述空间调制效果指示了：通过将高相干光施加到SLM 30上所显示的干涉图案(衍射图案)来将再现图像投影到空间中。SLM 30是能够表示再现图像的三维深度的装置。

图3示出了投影到像平面S1上的真实图像的示例和投影到像平面S2上的虚拟图像的示例。例如，如图3的(a)所示的真实图像被投影到像平面S1上。在本实施方式中，如图3的(a)所示的基本相同的真实图像或相同的真实图像被投影到与多个凸透镜51a中的每一个对应的每个像平面S1上。这些真实图像是根据本技术的实施方式的“多个相同图像”的示例。

如图2所示，形成真实图像后的多份衍射光进入透镜阵列组50，以被第一微透镜阵列50a、第二微透镜阵列50b和凸透镜50c折射，并且在凸透镜50c与全息透镜60之间被合成。这使得形成具有比像平面S1更大的视角的像平面S2，并且因此通过多个划分的真实图像被合成以被放大来获得虚拟图像。

更具体地，当与图3的(a)所示的真实图像中的星星G1对应的光是衍射光L1时，与真实图像中的星星G2对应的光是衍射光L2，并且与真实图像中的星星G3对应的光是衍射光L3，在形成真实图像之后的衍射光L1、衍射光L2和衍射光L3被凸透镜51a折射，以被凸透镜51b收集。在这种情况下，被凸透镜51b折射的衍射光L1、衍射光L2和衍射光L3对于各个图像(例如，图3的(a)中的星星G1、G2和G3)具有不同的光线角，并且衍射光L1(衍射光L2、衍射光L3)穿过多个凸透镜51b中的每一个，以变成平行光。然后，多份衍射光L1(多份衍射光L2、多份衍射光L3)中的多份平行光进入凸透镜50c，以在像平面S2中成像(在凸透镜50c的焦点位置处)。换言之，在像平面S1中划分的真实图像在像平面S2中被份。

在本实施方式中，将虚拟图像投影到空间中的像平面S2上。与包括将图像投影到透镜上并且放大图像的常规方法相比，这使得防止用户识别到由于透镜图案或制造透镜时的误差所引起的不必要图案。注意，例如，当如图3的(a)所示的真实图像被投影到像平面S1上时，在像平面S2中再次形成如图3的(b)所示的真实图像，其是通过反转如图3的(a)所示的真实图像而获得的图像。

这里，在本实施方式中，当合成光具有比最外光线角α大的视角β时，凸透镜51a和凸透镜51b的透镜间距，以及凸透镜51a、凸透镜51b和凸透镜50c以及全息透镜60的焦距被设置成使得在合成光(例如，与图3的(b)所示的每个星星对应的平行光)中产生间隔D(气隙)，该合成光是通过在像平面S2中执行成像而获得的。因此，在合成光中的光线之间产生间隔D(气隙)，并且间隔D呈现用于确保用户的视场的最佳值。

当用户的视场为E、最外光线角为α，通过一维地划分凸透镜组50a而获得的部分的数目为n，并且全息透镜60的焦距为f₆₀时，使用例如下面示出的公式(1)来计算间隔D。

E＝f₆₀·tanα+D(n-1)···(1)

此外，当SLM 30的像素间距为P₃₀并且光源10的光源波长为λ₁₀时，使用例如下面示出的公式(2)来计算在像平面S1中成像的衍射光的最外光线角α(SLM 30的视角)。

2·P₃₀·sin(α/2)＝λ₁₀···(2)

具体地，凸透镜51a和凸透镜51b的透镜间距，以及凸透镜51a、凸透镜51b和凸透镜50c以及全息透镜60的焦距被设置成使得间隔D例如不小于0.2mm并且不大于1.0mm。

这导致了更大的机会使用户的眼睛以其瞳孔大小捕获合成光中所包括的光线，即，导致了在用户眼睛的旋转移动的范围中捕获的光线的数目的增加。这提供了使视场(用户能够识别图像的范围)更大的效果。因此，当图像显示装置100应用于诸如头戴式显示器(下文中称为“HMD”)的眼镜时，减少了由于眼镜移位而引起的用户的不舒服感觉。这使得能够提供适合于更多用户的眼镜。

在形成虚拟图像之后的衍射光(合成光)被全息透镜60进行准直以获得平行光，并且该平行光被传递至用户的眼睛。因此，在用户的视网膜上形成通过对投射到像平面S2上的虚拟图像进行放大而获得的图像，并且虚拟图像不会变得更小。因此，当图像显示装置100应用于诸如HMD的眼镜时，通过HMD的显示部(未示出)向用户呈现比真实图像具有更大视角的图像(虚拟图像)。

注意，上述显示部例如是显示装置，诸如液晶显示器(LCD)或有机电致发光(EL)显示器。除了诸如图像的视频和文本之外，显示装置还可以输出诸如语音或噪声或振动的声音。

<第二实施方式>

图4示意性示出了根据本技术的第二实施方式的图像显示装置200的光学系统的配置的示例。在下文中，与第一实施方式中的结构元件和功能类似的结构元件和功能由与第一实施方式中的结构元件和功能类似的附图标记来表示，并且省略对其的描述。

第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于，图像显示装置200包括分束器70并且不包括反射镜40，并且采用透镜阵列组80来代替透镜阵列组50。

分束器70设置在透镜阵列组80与SLM 30之间，并且光源10照射的光的一部分从分束器70反射出去，以被引导至SLM 30。来自光源10的光被分束器70大致垂直于SLM 30反射出去。光被SLM 30衍射并且调制，并且衍射光透过分束器70以进入透镜阵列组80。

如图4所示，透镜阵列组80包括凸透镜组80a和凸透镜80b。凸透镜组80a包括多个凸透镜81a，多个凸透镜81a沿单轴方向以指定间隔布置。有利的是，从获得图像显示装置200所应用到的装置的较小配置的观点出发，凸透镜组80被布置成靠近分束器70的一端。

凸透镜81a包括两个曲表面，分别位于分束器70一侧和凸透镜80b一侧，两个曲表面各自具有指定曲率半径。凸透镜81a通常是双凸透镜，但是不限于此。凸透镜81a可以是例如平凸透镜或凸弯月形透镜。

凸透镜81a的数目没有特别限制，只要凸透镜81a的数目不小于2。例如，凸透镜81a的数目有利地不小于2并且不大于10。在这种情况下，在与凸透镜81a的布置方向正交的Z轴方向上布置的凸透镜81a的行数有利地不小于2并且不大于10。

凸透镜81a包括将由SLM 30上所显示的干涉图案衍射的衍射光进行折射、并且将光引导至凸透镜80b的功能。

如图4所示，凸透镜80b在与多个凸透镜81a的布置方向正交的方向上位于距凸透镜组80a指定距离处，使得凸透镜80b面向凸透镜组80a。凸透镜80b有利地布置为靠近凸透镜组80a，以不遮挡用户的视野。注意，在第二实施方式中，可以在凸透镜组80a与凸透镜80b之间提供孔径(光阑)。

凸透镜80b是用于使用凸透镜81a再次形成再现图像(真实图像)的聚光器，再现图像(真实图像)以与凸透镜81a基本相同的尺寸投影到位于凸透镜81a附近的区域上。凸透镜80b包括两个曲表面，分别位于凸透镜组80a一侧和全息透镜60一侧，两个曲表面各自具有指定曲率半径。

凸透镜80b通常是双凸透镜，但是不限于此。凸透镜80b可以是例如平凸透镜或凸弯月形透镜。凸透镜80b可以由诸如玻璃、塑料、石英或萤石制成，但是不限于这些材料。

凸透镜80b进一步折射由凸透镜81a折射的衍射光，以在凸透镜80b与全息透镜60之间对衍射光成像。

第二实施方式的图像显示装置200与第一实施方式的图像显示装置100的操作类似。因此，提供了与上述第一实施方式提供的效果类似的效果。

<修改>

尽管上面已经描述了本技术的实施方式，但是本技术不限于上面描述的实施方式，并且当然可以对其进行各种修改。

例如，上述第一实施方式的图像显示装置100的光学系统不限于图1所示的配置，并且可以在第二微透镜阵列50b与凸透镜50c之间设置孔径(光阑)。这使得防止不必要的光进入用户的眼睛，并且因此防止在由SLM30再现的再现图像(全息图像)中出现伪像。

图5示意性示出了根据本技术的修改的透镜的配置的示例。在上述第一实施方式的图像显示装置100的光学系统中，凸透镜51a和凸透镜51b彼此分离，但是不限于此，凸透镜51a和凸透镜51b可以是一体的。在这种情况下，如图5所示，可以与凸透镜51a和凸透镜51b一起或者代替于凸透镜51a和凸透镜51b而包括透镜，该透镜包括曲凸部，该曲凸部在透镜的纵向方向上以指定间隔设置，每个曲凸部沿与纵向方向正交的方向突出。

此外，在上述第二实施方式的图像显示装置200的光学系统中，凸透镜80b是单透镜，但是不限于此。可以采用凸透镜组来代替凸透镜80b。在这种情况下，凸透镜组可以包括倾斜组件，以便高效地形成虚拟图像平面或减少由SLM 30执行的校正量。这使得当由SLM30产生再现图像时不需要校正光学系统的像差。

此外，在上述第一实施方式的图像显示装置100和第二实施方式的图像显示装置200的光学系统中，可以将具有深度的真实图像投影到像平面S1上。这使得将具有深度的虚拟图像投影到像平面S2上。在这种情况下，分别投影到多个像平面S1上的真实图像不完全相同。预先执行调整，使得各个真实图像在像平面S2中相互叠加，并且这使得防止图像质量的劣化。

另外，在上述第一实施方式的图像显示装置100和第二实施方式的图像显示装置200的光学系统中采用了SLM 30，但是配置不限于此。例如，可以采用微镜来代替SLM 30。替选地，例如，可以采用微显示器来代替光源10和SLM 30。

<其他>

本技术的图像显示装置100和200通常应用于诸如HMD的眼镜，但是应用不限于此。本技术的图像显示装置100和200可以应用于能够显示图像的各种装置。

此外，本文中描述的效果不是限制性的，而仅是描述性或说明性的。换言之，除了上述效果之外，或代替于上述效果，本技术可以提供根据本文中的描述对于本领域技术人员明显的其他效果。

上面已经参照附图详细描述了本技术的有利实施方式。然而，本技术不限于这些示例。清楚的是，在本技术的技术领域中具有公知常识的人员可以在根据本技术实施方式的技术构思的范围内设想各种替选或修改。应当理解的是，这样的替选或修改当然也落入本技术的技术范围内。

注意，本技术还可以采取以下配置。

(1)一种图像显示装置，包括：

透镜部，其中多份光进入所述透镜部，每份光与多个相同图像中的相应图像相对应；以及

放大部，其中通过所述透镜部的所述多份光进入所述放大部。

(2)根据(1)所述的图像显示装置，其中

所述透镜部包括第一透镜组，所述第一透镜组包括至少两个透镜，所述至少两个透镜各自与所述多个相同图像中的相应图像相对应。

(3)根据(2)所述的图像显示装置，其中

所述透镜部还包括：

第二透镜组，由所述第一透镜组折射的所述多份光进入所述第二透镜组，以及

聚光器，其收集由所述第二透镜组折射的所述多份光。

(4)根据(3)所述的图像显示装置，还包括：

光源，其发射光；以及

空间光调制器，其调制由所述光源发射的光。

(5)根据(4)所述的图像显示装置，其中

所述空间光调制器在第一像平面中对与所述多个相同图像中的相应图像相对应的每份光进行成像，所述第一像平面与所述第一透镜组中包括的所述至少两个透镜中的相应透镜相对应。

(6)根据(4)或(5)所述的图像显示装置，其中，

所述空间光调制器能够沿所述光源的光轴的方向改变与所述多个相同图像中的相应图像相对应的每份光被成像的位置。

(7)根据(5)或(6)所述的图像显示装置，其中，

所述透镜部形成合成光，所述合成光是通过将与所述多个相同图像中的相应图像各自相对应的所述多份光进行合成而获得的。

(8)根据(7)所述的图像显示装置，其中

所述透镜部在所述透镜部与所述放大部之间的第二像平面中对所述合成光进行成像。

(9)根据(8)所述的图像显示装置，其中

在所述第二像平面中所述合成光的最外光线角大于在所述第一像平面中光的最外光线角。

(10)根据(7)至(9)中任一项所述的图像显示装置，其中，

所述第一透镜组和所述第二透镜组各自具有被设置成使得在所述合成光中形成气隙的透镜间距和焦距，并且

所述聚光器和所述全息透镜各自具有被设置成使得在所述合成光中形成所述气隙的焦距。

(11)根据(7)至(10)中任一项所述的图像显示装置，其中，

所述放大部是对所述合成光进行准直以获得平行光的全息透镜。

(12)根据(3)至(11)中任一项所述的图像显示装置，还包括：

孔径(光阑)，其位于所述第二透镜组与所述聚光器之间。

(13)根据(3)至(12)中任一项所述的图像显示装置，其中，

所述第一透镜组和所述第二透镜组是微透镜阵列。

(14)一种头戴式显示器，包括：

图像显示装置，其包括：

透镜部，其中多份光进入所述透镜部，每份光与多个相同图像中的相应图像相对应；以及

放大部，其中通过所述透镜部的所述多份光进入所述放大部；以及

显示部，在所述显示部上显示由所述放大部放大的图像。

附图标记列表

10 光源

20 聚光器

30 空间光调制器(SLM)

40 反射镜

50 透镜阵列组(透镜部)

50a 第一微透镜阵列(第一透镜组)

50b 第二微透镜阵列(第二透镜组)

51a，51b，50c 凸透镜(聚光器)

60 全息透镜(放大部)

100，200 图像显示装置

Claims (14)

1.一种图像显示装置，包括：

透镜部，其中多份光进入所述透镜部，每份光与多个相同图像中的相应图像相对应；以及

放大部，其中通过所述透镜部的所述多份光进入所述放大部。

2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中，

所述透镜部包括第一透镜组，所述第一透镜组包括至少两个透镜，所述至少两个透镜各自与所述多个相同图像中的相应图像相对应。

3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中，

所述透镜部还包括：

第二透镜组，由所述第一透镜组折射的所述多份光进入所述第二透镜组，以及

聚光器，其收集由所述第二透镜组折射的所述多份光。

4.根据权利要求3所述的图像显示装置，还包括：

光源，其发射光；以及

空间光调制器，其调制由所述光源发射的光。

5.根据权利要求4所述的图像显示装置，其中

所述空间光调制器在第一像平面中对与所述多个相同图像中的相应图像相对应的每份光进行成像，所述第一像平面与所述第一透镜组中包括的所述至少两个透镜中的相应透镜相对应。

6.根据权利要求4所述的图像显示装置，其中，

所述空间光调制器能够沿所述光源的光轴的方向改变与所述多个相同图像中的相应图像相对应的每份光被成像的位置。

7.根据权利要求5所述的图像显示装置，其中，

所述透镜部形成合成光，所述合成光是通过将与所述多个相同图像中的相应图像各自相对应的所述多份光进行合成而获得的。

8.根据权利要求7所述的图像显示装置，其中

所述透镜部在所述透镜部与所述放大部之间的第二像平面中对所述合成光进行成像。

9.根据权利要求8所述的图像显示装置，其中

在所述第二像平面中所述合成光的最外光线角大于在所述第一像平面中光的最外光线角。

10.根据权利要求7所述的图像显示装置，其中，

所述第一透镜组和所述第二透镜组各自具有被设置成使得在所述合成光中形成气隙的透镜间距和焦距，并且

所述聚光器和所述全息透镜各自具有被设置成使得在所述合成光中形成所述气隙的焦距。

11.根据权利要求7所述的图像显示装置，其中，

所述放大部是对所述合成光进行准直以获得平行光的全息透镜。

12.根据权利要求3所述的图像显示装置，还包括：

孔径(光阑)，其位于所述第二透镜组与所述聚光器之间。

13.根据权利要求3所述的图像显示装置，其中，

所述第一透镜组和所述第二透镜组是微透镜阵列。

14.一种头戴式显示器，包括：

图像显示装置，其包括：

透镜部，其中多份光进入所述透镜部，每份光与多个相同图像中的相应图像相对应；以及

放大部，其中通过所述透镜部的所述多份光进入所述放大部；以及

显示部，在所述显示部上显示由所述放大部放大的图像。

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