本发明专利技术涉及虚像显示装置用光学系统、虚像显示装置以及头戴式显示器，其目的在于实现对图像光进行导光的导光部件的薄型化。虚像显示装置用光学系统包括对来自显示图像的图像显示元件的图像光进行导光的导光部件；让从第一侧出发在所述导光部件内受到导光的所述图像光透射，并反射从隔着所述部分反射部与所述第一侧不同的第二侧出发在所述导光部件内受到导光的所述图像光，使该图像光射往外部的部分反射部，所述第二侧隔着所述部分反射部位于与所述第一侧不同的一侧；反射部，位于所述第二侧，向着所述部分反射部反射透过所述部分反射部的所述图像光；以及在所述导光部件内形成所述图像光的中间像的中间像形成部。述图像光的中间像的中间像形成部。述图像光的中间像的中间像形成部。
【技术实现步骤摘要】
虚像显示装置用光学系统、虚像显示装置及头戴式显示器
[0001]本专利技术涉及虚像显示装置用光学系统、虚像显示装置以及头戴式显示器。
技术介绍
[0002]虚像显示装置用于放大二维图像以供观察者观察经过放大的虚像。例如US专利第10,353,203号公报作为专利文献1，公开了这种虚像显示装置的具体构成。
[0003]专利文献1公开的虚像显示装置是眼镜设备，图像显示元件埋设在镜框部。该虚像显示装置在透镜内对来自图像显示元件的各像素的光(以下记为“图像光”。)进行导光，使经过导光的图像光射往观察者，把射出的图像光作为经过放大的虚像供观察者观察。
[0004]在专利文献1公开的虚像显示装置中准直光在透镜内受到导光。这种构成对作为一例导光部件的透镜，难以减小其厚度。
技术实现思路
[0005]本专利技术是鉴于上述问题提出的方案，其目的在于提供能够实现对图像光进行导光的导光部件薄型化的虚像显示装置用光学系统、以及具备这种虚像显示装置用光学系统的虚像显示装置以及头戴式显示器。
[0006]本专利技术的一个实施方式的虚像显示装置用光学系统包括：导光部件，对来自显示图像的图像显示元件的图像光进行导光；部分反射部，让从第一侧出发在所述导光部件内受到导光的所述图像光透射，并反射从第二侧出发在所述导光部件内受到导光的所述图像光，使该图像光射往外部，所述第二侧隔着所述部分反射部位于与所述第一侧不同的一侧；反射部，位于所述第二侧，向着所述部分反射部反射透过所述部分反射部的所述图像光；以及中间像形成部，在所述导光部件内形成所述图像光的中间像。
[0007]本专利技术的一个实施方式的效果在于，提供能够使引导图像光的导光部件薄型化的虚像显示装置用光学系统、以及具备这种虚像显示装置用光学系统的虚像显示装置以及头戴式显示器。
附图说明
[0008]图1是具备本专利技术一实施方式涉及的虚像显示装置的头戴式显示器的示意图。
[0009]图2是本专利技术一实施方式涉及的虚像显示装置的构成的示意图。
[0010]图3是用来说明本专利技术一实施方式在导光部件内形成图像显示元件的图像光的中间像有助于实现导光部件薄型化的理由的示意图。
[0011]图4是本专利技术的数值实施例1涉及的虚像显示装置的光学构成的示意图。
[0012]图5是本专利技术的数值实施例1涉及的虚像显示装置的球面像差图、像散图及畸变像差图。
[0013]图6是本专利技术的数值实施例1涉及的虚像显示装置的横像差图。
[0014]图7是本专利技术的数值实施例2涉及的虚像显示装置的光学构成的示意图。
[0015]图8是本专利技术的数值实施例2涉及的虚像显示装置的球面像差图、像散图及畸变像差图。
[0016]图9是本专利技术的数值实施例2涉及的虚像显示装置的横像差图。
[0017]图10是本专利技术的数值实施例3涉及的虚像显示装置的光学构成的示意图。
[0018]图11是本专利技术的数值实施例3涉及的虚像显示装置的球面像差图、像散图及畸变图。
[0019]图12是本专利技术的数值实施例3涉及的虚像显示装置的横像差图。
[0020]图13是表示本专利技术的数值实施例4涉及的虚像显示装置的光学构成的示意图。
[0021]图14是本专利技术的数值实施例4涉及的虚像显示装置的球面像差图、像散图及畸变图。
[0022]图15是本专利技术的数值实施例4涉及的虚像显示装置的横像差图。
[0023]图16是本专利技术的数值实施例5涉及的虚像显示装置的光学构成的示意图。
[0024]图17是本专利技术的数值实施例5涉及的虚像显示装置的球面像差图、像散图及畸变图。
[0025]图18是本专利技术的数值实施例5涉及的虚像显示装置的横像差图。
[0026]图19是本专利技术的变形例涉及的虚像显示装置的构成的示意图。
具体实施方式
[0027]以下参考附图，说明本专利技术一实施方式涉及的虚像显示装置用光学系统、虚像显示装置以及头戴式显示器。在以下的说明中对相同或互相对应的元件，给予相同或类似的符号，适当简化或者省略重复说明。
[0028]图1是具备本专利技术一实施方式涉及的虚像显示装置的头戴式显示器1的示意图。在本实施方式中，头戴式显示器1是例如眼镜型可穿戴终端的智能眼镜。智能眼镜也可以称为眼镜设备或眼镜显示器。头戴式显示器1也可以是被称为虚拟现实(VR)眼镜、扩张现实(AR)眼镜、混合现实(MR)眼镜、延展现实(XR)眼镜等穿戴式终端。
[0029]在图1的示例中，头戴式显示器1是双眼类型的头戴式显示器。其他实施方式中头戴式显示器1也可以是对应于左右眼其中一方的单眼类型的头戴式显示器。
[0030]如图1所示，头戴式显示器1包括镜框部2和镜片部3。镜片部3嵌入镜框部2。一对镜片部3分别对应佩戴者的左右眼。
[0031]图像显示元件10显示图像，内置于镜框部2中。在图1的例子中，镜框部2内覆盖镜片部3上侧边缘的部分中埋设图像显示元件10。图像显示元件10的设置位置不限于图1所示的位置。例如，可以在镜框部2内覆盖镜片部3下侧边缘的部分中埋设图像显示元件10。
[0032]图像显示元件10显示被作为虚像需要观察的图像，示例性地包括OLED(有机电致二极管)阵列、LD(激光二极管)阵列、LED(光发射二极管)阵列、MEMS(微电机械系统)、DMD(数字微镜器件)等。
[0033]在以下的说明中，图1中，以从镜片部3向佩戴者的眼睛的第一水平方向为z方向，与z方向正交的第二水平方向为x方向，与x方向和z方向两者同时正交的铅直方向为y方向。相互正交的x方向和y方向以及z方向构成左手系。方向的称呼是为了便于说明构成元件的相对位置关系而使用的称呼，并不表示绝对方向。按照佩戴头戴式显示器1的佩戴者的姿
势，例如z方向不一定是水平方向，也可以是垂直方向。
[0034]从图像显示元件10的各像素射出的光(即图像光)从图像显示元件10向y方向负方射出，入射到镜片部3内，在镜片部3内受到导光，朝着z方向正方(换言之，朝向佩戴者的各眼睛)射出，用于虚像显示。即左右一对镜片部3分别在包括与眼睛对应的区域形成眼罩。
[0035]图2是本专利技术一实施方式涉及的虚像显示装置1A的基本构成的示意图。虚像显示装置1A搭载在一例头戴式显示器1上。
[0036]本实施方式的虚像显示装置1A不限于头戴式显示器，也可以搭载在其他形态的装置上。比如也可以搭载在仰视显示器上。
[0037]虚像显示装置1A具备图像显示元件10和至少包括导光部件30的虚像显示装置用光学系统。在图2的例子中，虚像显示装置1A具备图像显示元件10和作为一例虚像显示装置用光学系统的导光部件30。图2中，符号EY表示佩戴者左右其中一方的眼睛。
[0038]虚像显示装置用光学系统可以进一步包括与传播光学系统、光圈a以及与导光部件30不同的另外的光学部件，对此将在后面详细叙述。
[0039]导光部件30是对来自图像显示元件本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种虚像显示装置用光学系统，其特征在于包括导光部件，对来自显示图像的图像显示元件的图像光进行导光；部分反射部，让从第一侧出发在所述导光部件内受到导光的所述图像光透射，并反射从第二侧出发在所述导光部件内受到导光的所述图像光，使该图像光射往外部，所述第二侧隔着所述部分反射部位于与所述第一侧不同的一侧；反射部，位于所述第二侧，向着所述部分反射部反射透过所述部分反射部的所述图像光；以及中间像形成部，在所述导光部件内形成所述图像光的中间像。2.根据权利要求1所述的虚像显示装置用光学系统，其特征在于，设置多个所述部分反射部。3.根据权利要求2所述的虚像显示装置用光学系统，其特征在于，所述多个部分反射部在所述虚像显示装置用光学系统的光轴方向上以间隔d并排设置，所述间隔d满足下式0.5mm＜d＜3.0mm。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的虚像显示装置用光学系统，其特征在于，所述反射部包括反射面，该反射面具有正功屈光度，将透射所述部分反射部的所述图像光向着所述部分反射部反射。5.根据权利要求4所述的虚像显示装置用光学系统，其特征在于，所述导光部件的第一面是供来自所述图像显示元件的图像光入射的入射面，所述导光部件的第二面是所述反射面，隔着所述部分反射部与所述第一面对置。6.根据权利要求4所述的虚像显示装置用光学系统，其特征在于，所述反射部由包括所述反射面，且由不同于所述导光部件的其他光学部件构成，透过所述部分反射部后从所述导光部件射出的所述图像光入射所述反射面后，受到该反射面反射，射往所述部分反射部。7.根据权利要求4至6中任意一项所述的虚像显示装置用光学系统，其特征在于，当设在所述虚像显示装置用光学系统的光轴方向上从所述中间像到所述反射面的距离为DA，所述反射面的旁轴曲率半径为R时，满足下式
‑
0.8＜DA/R＜
‑
0.2。8.根据权利要求1至7中任意一项所述的虚像显示装置用光学系统，其特征在于，所述反射部包括反射面，该反射面将透射所述部分反射部的所述图像光向着所述部分反射...
【专利技术属性】
技术研发人员：须藤芳文，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：
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