[发明专利]具有窄角背光的头戴式显示器

权利要求书

1.一种头戴式显示器，其包括：

显示组件，其包括：

背光组件，所述背光组件用于对像素化显示面板进行照明；以及

所述像素化显示面板，所述像素化显示面板定位在所述背光组件的前方并且被配置为生成具有对应的第一光锥的图像；以及

透镜组件，所述透镜组件被配置为将具有来自所述像素化显示面板的所述第一光锥的光引导并聚焦到所述头戴式显示器的用户的一只或两只眼睛，其中所述透镜组件能够以显著大于所述第一光锥的最大角度的角度引导光并使其聚焦，并且其中所述第一光锥的所述最大角度和与所述第一光锥相关联的主光线的方向对应于限定的适眼区范围，

其中所述背光组件包括：

背光，所述背光用于发射具有第二光锥的光；以及

角度限制层，所述角度限制层在所述像素化显示面板与所述背光之间，其中所述角度限制层包括单独进行以下操作的光导体的阵列：

至少部分地基于具有所述第二光锥的所述光照在所述光导体上的角度来使具有所述第二光锥的所述光衰减；以及

将具有所述第一光锥的光传递到所述像素化显示面板。

2.如权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述光导体中的每个包括暴露于具有所述第二光锥的所述光的基本上非反射的表面。

3.如权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述光导体中的每个具有大于约10微米的宽度。

4.如权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述光导体中的各个光导体是中空的。

5.如权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述光导体中的各个光导体是锥形的。

6.如权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述光导体中的各个光导体由实心透光材料制成。

7.如权利要求1所述的头戴式显示器，其中所述第一光锥的所述最大角度是第一最大角度，其中所述背光包括发射具有第二最大角度的第二光锥的光源，并且其中所述第二光锥的所述第二最大角度与所述第一光锥的所述第一最大角度大致相同。

8.如权利要求7所述的头戴式显示器，其中所述光源包括准直透镜组件。

9.如权利要求7所述的头戴式显示器，其中所述光源包括产生相干光的至少一个激光器。

10.如权利要求1所述的头戴式显示器，其中由所述背光组件发射的光的主光线的方向基本上匹配与所述第一光锥相关联的所述主光线的所述方向。

11.如权利要求7所述的头戴式显示器，其中所述背光组件包括维持所述第二光锥的角度的保角波导。

12.一种光学系统，其包括：

背光组件，所述背光组件用于对像素化显示面板进行照明；

所述像素化显示面板，所述像素化显示面板定位在所述背光组件的前方并且被配置为生成具有对应的第一光锥的图像；以及

光学子系统，所述光学子系统被配置为将来自所述像素化显示面板的所述第一光锥引导并聚焦到所述光学系统的用户的一只或两只眼睛，其中所述光学子系统能够以显著大于所述第一光锥的最大角度的角度引导光并使其聚焦，并且其中所述第一光锥的所述最大角度和与所述第一光锥相关联的主光线的方向对应于限定的适眼区范围，并且其中所述背光组件包括：

背光，所述背光用于发射具有第二光锥的光；以及

角度限制层，所述角度限制层在所述像素化显示面板与所述背光之间，其中所述角度限制层包括单独进行以下操作的光导体的阵列：

至少部分地基于具有所述第二光锥的所述光照在所述光导体上的角度来使具有所述第二光锥的所述光衰减；以及

将具有所述第一光锥的光传递到所述像素化显示面板。

13.如权利要求12所述的光学系统，其中所述光导体中的各个光导体包括暴露于具有所述第二光锥的所述光的基本上非反射的表面。