CN1894617A - 用于头戴显示器的光学装置 - Google Patents

Abstract

公开一种利用单个可视显示器屏幕以传输图像到双眼的头戴显示器。聚焦这个显示器屏幕的图像是为了减小分割体积，该图像再被与图像焦点邻近的多个反射面分割。

Description

用于头戴显示器的光学装置

技术领域

[0002]本发明一般涉及可视显示器，具体涉及利用单个显示器的头戴系统光学装置。

背景技术

[0003]头戴显示器(HMD)是一种图像显示器装置，它可用于显示电视，数字通用盘(DVD)，计算机应用，游戏控制台，或其他类似应用的图像。HMD可以是单目镜(一个眼睛观看单个图像)，双目镜(两个眼睛观看单个图像)，或双筒望远镜(每个眼睛观看不同的图像)。此外，投影到眼睛上的图像可以被用户看成完整的图像，或叠加到用户视觉上的图像。HMD设计必须考虑这样一些参数，例如，图像分辨率，从眼睛到虚像的距离，虚像的大小(或虚像的视角)，虚像的畸变，用户左瞳孔与右瞳孔之间的距离(瞳孔间距IPD)，屈光度矫正，由于图像分割和传输造成的光损耗，功率消耗，重量，和价格。理想的是，单个HMD可以考虑到不同用户的这些参数，并能够显示图像，不管它是立体的双筒望远镜图像或简单的单象管图像。

[0004]若HMD内部显示器的图片分辨率是800×600像素，则HMD光学元件产生虚像的可接受尺寸在2米距离处约为1.5m(52”-56”)的虚像直径，它大致对应于36°视角。为了正确地适应人的头部和眼睛，IPD应当是在45mm与75mm之间可变。为了补偿近视和远视，至少需要±3屈光度矫。

[0005]在HMD中仅仅使用一个微显示器(而不是每个眼睛有一个微显示器)可以大大降低该装置的价格。通常，这种单元的装置是在用户的两个眼睛之间放置微显示器。然后，把产生的图像进行分割，放大，和分别传输到每个眼睛。在现有技术中，人们知道各种设计方案利用中心安装显示器分割单个显示器HMD中的光束，但他们并不知道这样的解决方案，它具有价格低，重量轻，尺寸小，并能够显示所有各种图像的装置。

发明内容

[0006]通过聚焦单个显示器屏幕产生的图像并分割在其焦点附近的那个图像，本发明的实施例可以减小头戴显示器的分割体积。然后，聚焦分开的子图像并传播通过多条子光程，从而传输图像到分开的位置。

[0007]一些实施例利用非对称的V型反射镜分束器，该分束器是由放置在图像焦点附近的部分反射面和全反射面构成。然后，包含图像信息的一部分光被部分反射面反射，并传输到一个眼睛，而其余部分的光被全分反射面反射，并传输到另一个眼睛。

[0008]一些实施例也可以利用漫射器，显示器的实像形成在该漫射器上。实像被小数值孔径的转换光学元件投影到漫射器上，而借助于较大数值孔径的光学元件传输到观察者的眼睛。

[0009]一些实施例也可以利用旋转反射器。通过反射从多个反射器分割的图像，可以按照这样的方式改变这些图像的光程，它允许这些实施例调节不同用户的瞳孔间距。其他的实施例利用多个光学元件块的同步运动以调节不同用户的瞳孔间距。

[0010]其他的实施例也可以利用光源照射显示器。一种可能的装置可以包括多个窄波长光的光源，这些光源排列成模拟单个宽带光源。

[0011]以上的内容相当广泛地说明本发明的特征和技术优点，为了可以更好地明白以下详细描述的本发明。以下还描述本发明的其他特征和优点，它们构成本发明权利要求书的主题。应当理解，可以利用此处公开的概念和具体实施例作为改变或设计其他结构的基础，这些结构用于实现本发明的相同目的。还应当理解，这种相当的结构没有偏离所附权利要求书限定的本发明范围。根据以下结合附图的描述，可以更好地明白本发明的新颖特征，即，本发明的组织和操作方法，以及其他的目的和优点。然而，应当明白，给出的每个附图仅仅是为了便于说明和描述本发明，而不应当看成是对本发明的限制。

附图说明

[0012]为了更完整地明白本发明的内容，现在参照以下结合附图的描述，其中：

[0013]图1表示按照本发明实施例头戴显示器的顶视图；

[0014]图2表示按照本发明实施例头戴显示器的透视图；

[0015]图3表示按照本发明实施例头戴显示器的透视图；

[0016]图4A和4B表示按照本发明实施例头戴显示器的透视图；

[0017]图5A和5B表示按照本发明实施例头戴显示器的透视图；

[0018]图6表示按照本发明实施例头戴显示器的部分顶视图；

[0019]图7表示按照本发明实施例头戴显示器的部分顶视图；

[0020]图8表示按照本发明实施例头戴显示器的部分顶视图；和

[0021]图9表示按照本发明实施例头戴显示器的部分顶视图。

具体实施方式

[0022]图1表示按照本发明实施例头戴装置100的顶视图。在装置100内的子图像建立部分101从单个图像源建立多个子图像进入多条子光程。显示器110可以是任何合适的设备或屏幕，用于显示数据的可视图像，例如，液晶显示器(LCD)屏幕。显示器110位于显示器轴111上，在所示的实施例中，显示器轴111与显示器110屏幕正交并垂直于用户的脸部平面170。显示器110设计成沿光程112投影显示器图像。在子图像建立部分101的装置中，光程112是在显示器轴111上。显示器透镜115是在光程112上并与它垂直，显示器透镜115有显示器透镜焦点124。显示器透镜焦点124是在光程112上，且子图像建立部分101是这样安排的，它使显示器透镜焦点124是在分束器120内。在分割显示器图像之前，通过聚焦显示器图像，可以大大减小子图像建立部分101的体积分割。小的分割体积允许该实施例使用体积小和重量轻的分割元件，并允许HMD的设计中包含有利的装置和附加的光学元件，可以提高图像的质量和增大用户观看的图像尺寸。图1的实施例是这样安排的，通过从显示器110发射(或反射)的近似准直光产生图像，因此，分束器120放置成与显示器透镜焦点124相邻。然而，本发明实施例不局限于这种安排，因为分束器120应当安排在最适合于聚焦图像的位置。例如，若显示器110发射，传输，或反射非准直的光，则显示器图像被聚焦到这样一个“点”，该点不是显示器透镜焦点124，因此，本发明实施例安排分束器120在与这个聚焦区相邻的位置。

[0023]在利用子图像建立部分101装置的实施例中，分束器120是非对称的V型反射镜，它是由部分反射面121和全反射面122构成。反射面121与反射面122的相邻程度取决于分束器120的大小和子图像建立部分101产生的分束器体积减小量。子图像建立部分101还可以这样安排，反射面121和反射面122分享共同的边缘，并围绕显示器轴111呈现非对称分布。因此，子图像建立部分101可以把显示器110的显示器图像分割成两个分开的显示器子图像。术语“子图像”用于描述本发明各个实施例建立的多个显示器图像。图1中的子图像包含显示器的所有信息，但不同的实施例可以利用仅包含部分图像的子图像。

[0024]在入射到部分反射面121上之后，部分的显示器图像是沿左眼子光程140反射，并变成左眼子图像。没有被部分反射面121反射的部分显示器图像传输通过并入射到全反射面122上，它变成右眼子图像，右眼子图像是在右眼子光程130上反射的。其结果是沿相反方向传播并包含相同图像信息的等同左眼子图像和右眼子图像。

[0025]左眼子图像沿着子光程140前进并传输到用户的左眼146。在子光程140上放置左眼反射器142，该反射器有全反射面，它可以改变左眼子光程140方向90°，并进入左目镜光学元件145。右眼子图像沿着子光程130前进并传输到用户的右眼136。在子光程130上放置右眼反射器132，该反射器有全反射面，它可以改变右眼子光程130方向90°，并进入右目镜光学元件135。右目镜光学元件135和左目镜光学元件145可以是单个透镜，或几个透镜的组合，它们设计成正确放大适合于用户右眼136观看的右眼子图像和适合于用户左眼146观看的左眼子图像。

[0026]目镜光学元件135和145是可调整的单透镜，但其他的实施例可以利用多个透镜或任何其他安排，它们适合于聚焦右眼136和左眼146分别观看的右眼子图像和左眼子图像。此外，虽然装置100的反射器142，132描述为反射镜，但是本发明实施例不局限于利用反射镜改变子光程的方向。相反地，棱镜，部分反射面，偏振光分束器，或任何其他可用于改变子光程方向的合适装置。

[0027]通过各个光学元件的同步运动，装置100也能够调节不同用户的变化IPD。当子图像建立部分101通过运动155发生位移时，右目镜光学元件135和左目镜光学元件145可以通过运动152和151分别建立IPD 150a和IPD 150b。当IPD距离150a改变成IPD 150b时，子图像建立部分101在运动155中同时向脸部平面170发生位移(在图1中是向下运动)。当IPD 150b改变成IPD 150a时，子图像建立部分101同时发生离开平面170的位移(在图1中是向上运动)。这些同步运动可以使装置100进行调整以适应IPD 150a与IPD 150b之间的整个范围，与此同时，在子光程130和140上分别保持反射面122，121与目镜光学元件135，145之间恒定的距离。通过附加调整左目镜光学元件145的运动153和右镜光学元件135的运动154，装置100也能够进行屈光度矫正。

[0028]图2表示按照本发明实施例头戴装置200的透视图。头戴装置200包括：图1中描述的子图像建立部分101，它的作用是把显示器110的显示器图像分割成沿左眼子光程140传输的左眼子图像和沿右眼子光程130传输的左眼子图像。在装置200中，左眼转换光学元件243是在左眼子光程140上，用于调整左眼反射器142反射到左眼漫射器244上的左眼子图像。左眼子图像入射到左眼漫射器244并在漫射器表面上产生显示器的实像。然后，左目镜复合光学元件245正确地放大提供给左眼146的这个实像。

[0029]我们利用漫射器描述图2所示的实施例，其中实像投射到该漫射器上以形成图像。有小数值孔径的转换光学元件投射实像到漫射器表面，而有大数值孔径的目镜光学元件传输该图像到用户的眼睛。或者，可以利用任何合适的装置，其中包括微透镜阵列，衍射光栅，或其他的衍射表面。在本发明中，应当明白，用于描述本发明实施例的“漫射器”是指所有这样的装置，它用于把入射角功率密度转换成合适的出射角功率密度。

[0030]在图2中，右眼子图像沿着右眼子光程130传输到右眼转换光学元件233。右眼转换光学元件233正确地调整右眼反射器132反射到右眼漫射器234上的右眼显示器子图像。右眼子图像入射到右眼漫射器234并产生一个实像。利用适合于右眼136的右目镜复合光学元件235调整这个实像。通过左眼复合光学元件245的运动253和右眼复合光学元件235的运动254，装置200能够进行屈光度矫正。

[0031]通过多个同步运动，装置200也能够进行IPD调节。借助于运动251使左眼复合光学元件234向右位移和运动252使右眼复合光学元件235向左位移，可以缩短IPD 150。在图2的实施例中，子光程140中的一段子光程240是在转换光学元件243与漫射器244之间，而子光程130中的一段子光程230是在转换光学元件233与漫射器234之间。因此，当复合光学元件235和245沿运动252和251的方向位移以缩短距离150时，中心部分201应当是发生离开脸部平面170的位移。图2的实施例描述一个导致IPD调节的同步运动组合，但是本发明的实施例不局限于图2所示的同步运动。

[0032]图3表示按照本发明实施例头戴装置300的透视图。头戴装置300包括：图1中描述的子图像建立部分101，它的作用是把显示器110的显示器图像分割成沿左眼子光程140传输的左眼子图像和沿右眼子光程130传输的右眼子图像。在图3所示的实施例中，左眼显示器子图像沿着左眼子光程140前进并传输通过左眼实像反射器342入射到左眼反射式漫射器343，从而产生一个实像。然后，这个实像被左眼实像反射器342反射到左目镜光学元件145。左目镜光学元件145正确地调整给左眼146提供的反射实像。右眼显示器子图像沿着右眼子光程130前进并传输通过右眼实像反射器332入射到右眼反射式漫射器333，从而产生一个实像。然后，这个实像被右眼实像反射器332反射到右目镜光学元件135，右目镜光学元件135正确地调整给右眼136提供的反射实像。

[0033]图3中所示的实施例描述成利用反射式漫射器，实像形成在该漫射器上。本发明不局限于使用任何一种类型的漫射器。相反地，本发明的实施例可以利用任何合适的漫射器，如以上所描述的，并可以具有任何合适的形状，例如，球面，平面，或非球面。

[0034]图3中的实施例也能够通过左目镜光学元件145的运动153和右目镜光学元件135的运动154进行屈光度矫正。左眼实像反射器342与左目镜光学元件145一起构成左目镜360。右眼实像反射器332与右目镜光学元件135一起构成右目镜361。

[0035]装置300能够通过多个同时运动进行IPD调节。图3中所示的实施例通过运动351和352分别同时移动左目镜360和右目镜361以设定正确的IPD。与此同时，左目镜光学元件145的运动153和右目镜光学元件135的运动154保持目镜光学元件145，135与反射式漫射器343，333之间的光程长。

[0036]在装置300中，左眼实像反射器342和右眼实像反射器332具有部分反射面，但是本发明的实施例不局限于此处描述的安排。相反地，本发明的实施例可以容易地适合于任何的安排，例如，利用棱镜，或偏振光分束器，它们分别正确地反射光进入目镜光学元件135和145，并传输来自光程130，140的光到反射式漫射器333，343。

[0037]图4A和4B表示按照本发明实施例头戴装置400的透视图。头戴装置400利用右角子图像建立部分401从单个图像源建立多个显示器子图像。类似于图1-3中描述的子图像建立部分101，子图像建立部分401把显示器110的显示器图像分割成沿左眼子光程140传播的左眼子图像和沿右眼子光程130传播的右眼子图像。在子图像建立部分401中，显示器110和显示器光学元件115从图1-3所示的子图像建立部分401旋转90°。显示器110沿显示器光学元件115聚焦的光程112投影显示器图像。然后，显示器图像入射到显示反射器416，该反射器改变光程112的方向90°。反射器416使聚焦的显示器图像改变方向进入分束器120。利用反射器416改变光程的方向，可以减小子图像建立部分401的总体积。通过添加其他类似的反射器，可以进一步减小这个体积。在子图像建立部分401中，分束器120是这样安排的，部分反射面121和全反射面122平行于显示器轴111，而显示器光学元件115的反射焦点424是在分束器120内。部分反射面121反射部分的显示器图像作为沿着左眼子光程140前进的左眼显示器子图像，并使它入射到左眼反射器142。没有被部分反射面121反射的部分显示器图像被全反射面122反射作为沿右眼子光程130的右眼子图像，并使右眼子图像入射到右眼反射器132。

[0038]装置400按照类似于图2所示装置200的方式利用“实”像。在装置400中，左眼显示器子图像被反射到产生实像的左眼漫射器243。然后，这个实像被左目镜光学元件145传输到左眼146，光学元件145设计成正确聚焦给左眼146观看的左眼子图像。右眼显示器子图像被反射到产生实像的右眼漫射器234。这个实像被右目镜光学元件135传输到右眼136，光学元件135设计成正确聚焦给右眼136观看的右眼子图像。通过左目镜光学元件145的运动153和右目镜光学元件135的运动154，装置400能够进行屈光度矫正。

[0039]图4B说明装置400的IPD矫正能力。在这个实施例中，全反射面122和部分反射面121是围绕分束器轴423和相互之间可旋转的。当全反射面122围绕轴423按顺时针方向和部分反射面121按逆时针方向旋转时，右眼子光程130和左眼子光程140就偏离开平面，它们之间不再相交180°。当右眼子光程130和左眼子光程140分别偏转某个角度(θ)和(θ′)时，其结果是，装置400有调节的IPD 450。在反射面121，122旋转时，目镜460和461就同时向内旋转。目镜460按逆时针方向旋转以跟随子光程140的向下偏转，而目镜461按顺时针方向旋转以跟随子光程130的向下偏转。这些同时的旋转导致调节的IPD 450。

[0040]图5A和5B表示按照本发明实施例头戴显示器500的透视图。在头戴显示器500中，子图像建立部分101再次用于把显示器110的显示器图像分割成沿左眼子光程140传输的左眼子图像和沿右眼子光程130传输的右眼子图像。在显示器500中，左眼显示器子图像入射到左眼反射器142，从而使左眼子光程140改变方向90°。然后，左眼显示器子图像入射到第二左眼反射器543，它也使左眼子光程140改变方向90°。左眼反射器142和第二左眼反射器543安排成沿共同的左眼反射器轴541。一旦左眼显示器子图像被第二左眼反射器543反射，则它被第三左眼反射器544反射，并改变方向到左眼漫射器243。

[0041]类似地，右眼显示器子图像入射到右眼反射器132，从而使右眼子光程130改变方向90°。然后，右眼显示器子图像入射到第二右眼反射器533，该反射器也使右眼子光程130改变方向90°。右眼反射器132和第二右眼反射器533安排成沿共同的右眼反射器轴531。一旦右眼显示器子图像被第二右眼反射器533反射，它就被第三右眼反射器534反射，并改变方向到右眼漫射器233。

[0042]在左眼漫射器243上建立的实像被左目镜光学元件145传输到左眼146。左目镜560是由第二左眼反射器543，第三左眼反射器544，左眼漫射器243，和左目镜光学元件145的组合构成。在右眼漫射器233上建立的实像被右目镜光学元件135传输右眼136。右目镜561是由第二右眼反射器533，第三右眼反射器534，右眼漫射器233，和右目镜光学元件135的组合构成。通过左目镜光学元件145的运动153和右目镜光学元件135的运动154，装置500能够进行屈光度矫正。

[0043]装置500可以调节IPD 150，如图5B所示。在装置500中，左目镜560可以相对于左眼反射器142围绕轴541旋转。当左目镜560围绕左眼反射器轴541按逆时针方向旋转时，子光程140偏离它以前的光程某个角度()。类似地，右目镜561可以相对于右眼反射器132围绕轴531旋转。当右目镜561围绕右眼反射器轴531按顺时针方向旋转时，子光程130偏离它以前的光程某个角度(′)。这些偏转导致左目镜560和右目镜561在用户脸部平面内旋转到调节的IPD550。

[0044]图6表示按照本发明实施例头戴装置的部分顶视图。图1-5已描述利用子图像建立部分101和401的实施例。然而，本发明的实施例不局限于这种安排。在图6中，子图像建立部分600包括：与显示器轴垂直的显示器110。显示器110沿光程112投影显示器图像。然后，显示器图像被有透镜焦点124的显示器透镜115聚焦。分束器620是对称的V型反射镜分束器，它是由右全反射面622和左全反射面621构成，这两个反射面分享共同的边缘并围绕显示器轴111对称地排列。图6的说明和描述是利用全反射面，但这种安排可以容易地适应于利用偏振光分束器或部分反射面。子图像建立部分601的安排导致显示器110投影的显示器图像，该图像被显示器透镜115聚焦并被分割成两个显示器子图像，其中一个反射的子图像是沿右眼子光程130传输，而另一个子图像是沿左眼子光程140传输。

[0045]利用准直光(或近似准直光)可以进一步优化本发明的各个实施例。产生，反射，或被准直光照射的显示器可以提高图像的质量和简化装置的安排。产生和提供准直光给不同特征的HMD可以有各种方法，但本发明的实施例不局限于任何一种方法。

[0046]图7表示按照本发明实施例头戴装置的部分顶视图。在子图像建立部分700中，显示器110安排成与显示器轴111垂直。显示器透镜115插入在显示器110与分束器620之间。分束器620是对称的V型反射镜分束器，该分束器有全反射面621和全反射面722。透镜115的焦点124与分束器620相邻。显示器110被光源708和709照射，这两个光源被源反射器707反射，源反射器707可以是偏振分束器，或部分反射式反射镜，或其他合适的反射器。光源708和709安排成与显示器轴111相邻，并在与反射的焦点124R同一平面内。光源708和显示器110产生的子图像被透镜115聚焦，并入射到分束器620的反射面722上。当显示器110被光源709照射时，产生分开的显示器子图像并被透镜115聚焦。因为光源709放置在反射的焦点124R以下，光源709和显示器110产生的子图像被透镜115聚焦，并入射到分束器620的反射面621上。

[0047]在图7的实施例中，产生两个完整和独立的显示器110图像(再次称之为子图像)，每个子图像是显示器110的完全图像。在图7的实施例中，分束器620不分割图像以产生子图像，而是分割显示器反射的角空间，从而允许独立地产生图像并沿分开的光程传输。

[0048]图8表示按照本发明实施例利用子图像建立部分101的头戴装置800部分顶视图。蓝光源801是沿光源光程806安排，最好是在显示器光学元件115的反射焦点124R上或其附近。蓝光源801可以是能够产生蓝光的任何光源，例如，Nichia NSCx100系列发光二极管(LED)。蓝光源801的光传输通过光程上以合适角度安排的第一彩色滤波器804，为的是透射蓝光和反射绿光。绿光源802放置成与光源光程806相邻，并安排成反射来自第一彩色滤波器804光，它模拟放置绿光源802在与蓝光源801相同的位置。蓝光和反射的绿光沿着光源光程806的方向前进并传输通过第二彩色滤波器804，该滤波器以合适的角度安排在光源光程806上。

[0049]选取的第二彩色滤波器805透射蓝光和绿光，但反射红光。红光源803放置成与光源光程806相邻，并安排成反射第二彩色滤波器805的光，它模拟放置红光源803在与蓝光源801相同的位置。然后，蓝光，反射的绿光，和反射的红光沿着光源光程806前进，并被光源反射器807反射。在描述的实施例中，光源反射器807可以是在显示器轴111附近和沿光程112安排的偏振反射器。组合的蓝光，绿光和红光是偏振光，并从光源反射器807反射通过显示器光学元件115。在描述的实施例中，显示器光学元件115是有焦点124(和反射焦点124R)的透镜。在传输通过显示器光学元件115之后，组合的蓝光，绿光和红光被准直，并照射显示器110。图8描述显示器110的照射是来自单个方向，但本发明的实施例不局限于单个方向。相反地，图8的照射系统可以容易地适应于多方向照射，如图7所示。

[0050]本发明的实施例不局限于这样的安排，其中图像分割器是在聚焦光学元件的焦点附近。相反地，放置图像分割器适合于分割在小区域聚焦的显示器图像，本发明的实施例能够减小各种应用中分割体积。

[0051]图9表示本发明实施例产生的减小分割体积。在图9中，显示器110被照射而产生显示器图像。该显示器图像沿显示器轴111的光程112传播。有显示器透镜焦点124a的显示器透镜115聚焦显示器图像，为的是形成减小的分割体积。分割体积是最小的点与照射显示器的光有关。

[0052]在利用放置在反射式显示器透镜焦点924a的光源908a照射显示器110时，显示器透镜115可以准直从光源反射器707反射的光。这导致显示器透镜115聚焦的显示器图像大致是在显示器透镜焦点124a上。当显示器110是被放置在与显示器轴111接近的点924b上光源908b照射时，从光源反射器707反射的光在入射到显示器110上时是发散光。因此，显示器图像聚焦在点124c的附近。当显示器110是被放置在与显示器轴111远离的点924c上光源908c照射时，从光源反射器707反射的光在入射到显示器110上时是会聚光。因此，显示器图像聚焦在点124b的附近。因此，本发明的实施例可以安排在最合适的点分割显示器图像。

[0053]虽然我们已详细描述本发明及其优点，但是应当明白，在不偏离所附权利要求书限定的本发明范围内，可以有各种变化，替换和改动。此外，本发明的范围不局限于在说明书中描述的具体实施例过程，机器，制造，物质成分，装置，方法或步骤。从此处公开的内容中能够理解，可以利用现有或以后发展的过程，机器，制造，物质成分，装置，方法或步骤，它们基本上完成与对应实施例中描述的相同功能或实现基本相同结果。因此，所附的权利要求书在其范围内应当包括这些过程，机器，制造，物质成分，装置，方法或步骤。

Claims (61)

1.一种用于从单个视频显示器传输图像到用户双眼的方法，所述方法包括：

聚焦所述显示器的图像以减小分割体积；和

在所述减小的分割体积中分割所述图像。

2.按照权利要求1的方法，其中透镜聚焦所述显示器的所述图像。

3.按照权利要求2的方法，其中所述透镜是由玻璃制成。

4.按照权利要求2的方法，其中所述透镜是与所述显示器相邻。

5.一种头戴装置，用于传输单个视频显示器的图像到用户的双眼，所述装置包括：

光学元件，用于把所述显示器的所述图像聚焦成减小的分割体积；和

分割装置，用于在所述减小的体积中分割所述聚焦图像。

6.按照权利要求5的装置，其中所述光学元件是透镜。

7.按照权利要求5的装置，其中所述分割装置包括：部分反射面和全反射面。

8.按照权利要求5的装置，其中所述分割装置包括：

第一全反射面和第二全反射面，它们被安排成对称的V型反射镜。

9.按照权利要求5的装置，其中所述光学元件是与所述显示器相邻的透镜。

10.按照权利要求9的装置，其中所述透镜被安排用于准直照射所述显示器的光。

11.一种传输显示的图像的方法，所述方法包括：

沿光程投影所述显示的图像；

放置透镜用于聚焦显示的图像成光程上的一个点；和

分割与所述点相邻的显示器图像成多个子图像，每个子图像是沿着多条子光程上的一条子光程前进。

12.按照权利要求11的方法，其中所述点是所述透镜的焦点。

13.按照权利要求11的方法，还包括：

沿光程至少放置一个反射器，可以减小所述显示器透镜与所述点之间的距离。

14.按照权利要求11的方法，还包括：

利用围绕显示器轴排列的多个反射面分割显示器图像。

15.按照权利要求14的方法，其中旋转所述反射面可用于调节瞳孔间距。

16.按照权利要求11的方法，还包括：

沿多条子光程上的至少一条子光程形成实像到漫射器上。

17.按照权利要求16的方法，其中所述漫射器的运动可用于调节瞳孔间距。

18.按照权利要求11的方法，还包括：

利用沿多条子光程上至少一条子光程的第一反射器改变该子光程的方向。

19.按照权利要求18的方法，其中所述第一反射器的运动可用于调节瞳孔间距。

20.按照权利要求18的方法，其中利用第二反射器改变所述子光程的方向，其中所述第二反射器是可旋转的，且其中所述旋转可用于调节瞳孔间距。

21.按照权利要求11的方法，还包括：

利用宽带辐射源照射显示器。

22.按照权利要求21的方法，其中宽带辐射源是由多个窄带辐射源构成，这些窄带辐射源是沿共同的辐射源路径投影辐射。

23.按照权利要求22的方法，还包括：

利用彩色滤波器模拟源的位置。

24.按照权利要求21的方法，其中所述透镜准直所述照射。

25.一种用于传输显示的图像的装置，所述装置包括：

用于沿光程投影图像的装置；

用于聚焦所述图像的装置；

与所述图像的焦点相邻的用于把所述图像分割成多个显示器子图像的装置，每个所述子图像沿着多条子光程上的一条子光程前进；和

其中所述聚焦装置插入在所述投影装置与所述分割装置之间。

26.按照权利要求25的装置，其中所述分割装置包括：用于反射图像的多个装置。

27.按照权利要求25的装置，其中分割装置包括：

用于部分反射图像的装置；

和用于全反射图像的装置。

28.按照权利要求26的装置，其中用于部分反射图像的装置和用于全反射图像的装置是互相垂直的。

29.按照权利要求27的装置，其中用于部分反射图像的装置和用于全反射图像的装置是围绕显示器轴呈非对称排列的。

30.按照权利要求26的装置，其中用于部分反射图像的装置和用于全反射图像的装置是可旋转的，且其中所述旋转可用于调节瞳孔间距。

31.一种用于传输显示的图像的方法，所述方法包括：

沿光程投影显示器的图像；

把所述图像分割成多个显示器子图像，每个子图像是沿着多条子光程上的一条子光程前进；和

利用聚焦元件聚焦所述图像，其中所述投影的图像被聚焦到与分割所述图像的点处相邻的位置。

32.按照权利要求31的方法，其中主要借助于准直光投影所述图像，而所述位置大致是所述聚焦元件的焦点。

33.按照权利要求31的方法，其中主要借助于会聚光投影所述图像，而所述位置是在所述显示器与所述聚焦元件的焦点之间。

34.按照权利要求31的方法，其中主要借助于发散光投影所述图像，而所述聚焦元件的焦点是在所述显示器与所述位置之间。

35.按照权利要求31的方法，其中在利用所述透镜准直的光照射所述显示器时，所述投影图像是所述显示器的反射图像。

36.一种用于传输显示的图像的系统，所述系统包括：

显示器，沿光程投影图像；

聚焦该图像的透镜；

与所述图像焦点相邻的用于产生多个显示器子图像的分束器，每个所述子图像沿着多条子光程上的一条子光程前进；和

沿多条所述子光程上的至少一条子光程形成实像的装置。

37.按照权利要求36的系统，其中所述形成装置的运动可用于调节瞳孔间距。

38.按照权利要求36的系统，其中所述形成装置是球面漫射器。

39.按照权利要求36的系统，其中所述形成装置是衍射光栅。

40.按照权利要求36的系统，其中所述形成装置是微透镜阵列。

41.一种用于传输显示的图像的系统，所述系统包括：

显示器，沿光程投影图像；

聚焦该图像的透镜；

与所述图像焦点相邻的用于产生多个显示器子图像的分束器，每个所述子图像沿着多条子光程上的一条子光程前进；和

用于改变所述多条子光程上至少一条子光程方向的装置。

42.按照权利要求41的系统，其中所述改变方向的装置是反射镜。

43.按照权利要求41的系统，其中所述第一改变方向装置的运动可用于调节瞳孔间距。

44.按照权利要求43的系统，其中第二改变方向装置是围绕第一和第二改变方向装置共同的轴可旋转，且其中所述旋转可用于调节瞳孔间距。

45.一种头戴显示器，所述头戴显示器包括：

显示器屏幕，可操作以产生沿光程的显示器图像；

与所述显示器屏幕相邻的显示器光学元件，其中所述光学元件聚焦所述图像成一个点；和

与所述点相邻的用于分割显示器图像成多个显示器子图像的分束器，每个子图像是沿多条子光程上的一条子光程传输。

46.按照权利要求45的头戴显示器，其中部分反射面和全反射面被排列成非对称的V型反射镜分束器。

47.按照权利要求45的头戴显示器，还包括：

漫射器，用于沿多条子光程上的至少一条子光程形成实像。

48.按照权利要求47的头戴显示器，其中所述漫射器是球面的。

49.按照权利要求45的头戴显示器，其中所述显示器屏幕，所述光学元件，和所述分束器被安排成一个固定部分，它与至少一个目镜的同步运动可以调节用户的瞳孔间距。

50.一种头戴显示器，所述头戴显示器包括：

显示器屏幕，可操作以产生沿光程的显示图像；

与所述显示器屏幕相邻的显示器光学元件，其中所述光学元件聚焦所述图像成一个点；

与所述点相邻的用于分割显示器图像成多个显示器子图像的分束器，每个子图像是沿多条子光程上的一条子光程传输；和

沿多条子光程上至少一条子光程安排的反射器。

51.按照权利要求50的头戴显示器，还包括：

插入在反射器与目镜光学元件之间的漫射器。

52.按照权利要求50的头戴显示器，其中所述漫射器是可移动的。

53.按照权利要求50的头戴显示器，还包括：

沿多条子光程上所述至少一条子光程安排的第二反射器，用于改变多条子光程上该至少一条子光程的方向。

54.按照权利要求53的头戴显示器，其中第二反射器是围绕第一和第二反射器共同的轴可旋转，且其中所述旋转可以调节用户的瞳孔间距。

55.一种用于传输显示的图像的系统，所述系统包括：

显示器，可操作以沿光程产生显示器图像；

与所述显示器相邻的显示器光学元件，所述显示器光学元件有焦点；

投影辐射到所述显示器上的宽带源；和

与焦点相邻的分束器，所述分束器可操作用于把显示器图像分割成多个显示器子图像，每个子图像是沿多条子光程上的一条子光程传输。

56.按照权利要求55的系统，其中宽带投影仪是由多个窄带源构成，它们被排列成模拟单个宽带投影仪。

57.按照权利要求55的系统，其中所述宽带源包括：

第一滤波器和第二滤波器；

第一，第二，和第三窄带投影仪；

其中所述第一窄带投影仪放置成通过所述第一滤波装置并沿共同的辐射源路径投影辐射；

其中所述第二窄带投影仪放置成投影辐射到所述第一滤波器，且其中所述第一滤波器放置成从所述第二窄带投影仪反射所述辐射通过所述第二滤波装置并到达所述共同辐射源路径；和

其中所述第三窄带投影仪放置成投影辐射到所述第二滤波装置，且所述第二滤波器放置成从所述第三投影仪反射辐射到所述共同辐射源路径。

58.按照权利要求57的系统，其中所述第一，第二，和第三窄带投影仪投影投影对应于红光，绿光或蓝光的可见光波长。

59.一种用于传输显示的图像的系统，所述系统包括：

子图像建立部分，其中显示器的图像被聚焦并用于至少产生两个子图像，每个子图像是沿两条子光程上的一条子光程定向；

插入在每条所述子光程上的至少一个目镜部分；和

其中所述子图像建立部分和所述目镜部分通过同步运动可以调节瞳孔间距。

60.按照权利要求59的系统，其中所述同步运动保持每条子光程有恒定的长度。

61.按照权利要求59的系统，其中所述目镜部分的运动是在垂直于所述子图像建立部分运动的方向上。

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