[发明专利]观察光学系统及使用了该系统的图象显示装置

权利要求书

1．一种观察光学系统，它备有反射型图像显示装置和目镜光学系统，上述反射型图像显示装置通过反射从形成观察用的图像的显示面的前侧入射的照明光束，显示图像，上述目镜光学系统将上述图像引导到应位于观察者的眼球的瞳孔位置，该观察光学系统的特征在于：

上述图像显示装置有：照明装置；以及照明光导光光学装置，引导照明光束以便能从上述显示面的前侧照射从上述照明装置射出的光束，

上述目镜光学系统备有棱镜构件，该棱镜构件有：使从上述反射型图像显示装置反射的显示光束通过上述照明光导光光学装置后入射到棱镜内的入射面；使光束在棱镜内反射的至少一个反射面；以及将光束射出到挠镜外的射出面，

上述棱镜构件的上述至少一个反射面相对于光轴偏心配置，形成旋转非对称的曲面形状，用来修正由于该偏心而发生的偏心像差，同时对光束提供放大能力，

上述棱镜构件的入射面和上述反射型图像显示装置的显示面之间的间隔满足下面的条件式，将上述图像引导到上述瞳孔位置。

0.6＜L/H＜3.1

式中，L是反射型图像显示装置的显示面与光轴相交的图像中心位置和棱镜构件的入射面与光轴相交的位置之间的间隔，H是反射型图像显示装置的像高(在显示面为四边形的情况下为对角线长度)。

2．根据权利要求1所述的观察光学系统，其特征在于：上述反射型图像显示装置由反射型液晶显示元件构成。

3．根据权利要求1或2所述的观察光学系统，其特征在于：上述棱镜构件的入射面一侧备有衍射光学元件。

4．根据权利要求1至3中的任意一项所述的观察光学系统，其特征在于：上述棱镜构件至少一面备有兼作折射面和反射面用的折射反射兼用面。

5．根据权利要求4所述的观察光学系统，其特征在于：上述棱镜构件有使从上述反射型图像显示装置反射的显示光束通过上述照明光导光光学装置后入射到棱镜内的入射面；使从上述入射面入射的光束反射的第一反射面；使在上述第一反射面上反射的光束反射的第二反射面；以及使在上述第二反射面上反射的光束向棱镜外射出光束的射出面，上述第一反射面和上述射出面成为折射反射兼用面。

6．根据权利要求4所述的观察光学系统，其特征在于：上述棱镜构件有使从上述反射型图像显示装置反射的显示光束通过上述照明光导光光学装置后入射到棱镜内的入射面；使从上述入射面入射的光束反射的第一反射面；使在上述第一反射面上反射的光束反射的第二反射面；使在上述第二反射面上反射的光束反射的第三反射面；以及使在上述第三反射面上反射的光束向棱镜外射出光束的射出面，上述第二反射面和上述射出面成为折射反射兼用面。

7．根据权利要求1至6中的任意一项所述的观察光学系统，其特征在于：上述照明光导光光学装置由透明构件构成，该透明构件备有使从上述照明装置射出的光束入射的第一面；使从上述第一面入射的光束全反射的第二面；以及使在上述第二面上全反射的光束反射的第三面，

上述第二面使在上述第三面上反射的光束透过，从前方对上述反射型图像显示装置的显示面进行照明，同时使从上述反射型图像显示装置的显示面反射的显示光束透过，上述第三面使透过了上述第二面的显示光束透过，如上构成光束分离面。

8．根据权利要求7所述的观察光学系统，其特征在于：在上述透明构件的上述第三面一侧配置偏移角补偿构件，用来补偿由上述透明构件引起的偏移角。

9．根据权利要求7所述的观察光学系统，其特征在于：在上述透明构件的上述第三面一侧没有配置补偿由上述透明构件引起的偏移角的任何偏移角补偿构件。

10．根据权利要求9所述的观察光学系统，其特征在于：当把入射到上述照明光导光光学装置的第二面、从第三面射出的轴上主光线的偏移角θ、与具有通过上述第二面与轴上主光线的交点的切平面和通过上述第三面与轴上主光线的交点的切平面构成的角度α的顶角的三角棱镜的最小偏移角θ_min之差、即θ-θ_min定义为Δθ时，满足条件式：

Δθ＜20°    …(3)

11．根据权利要求7所述的观察光学系统，其特征在于：上述透明构件的上述第三面作为偏振光光束分离面。