[发明专利]虚像显示装置

说明书

本发明提供的虚像显示装置，能够维持光学精度并且实现光学系统进一步的小型化，进而实现装置整体的小型化。在投射透镜(30)中，将在从作为图像显示装置(80)的光射出面的图像面(OI)中不同的角区域(IA、OA)的两点(P1、P2)分别射出的影像光的光束中应该到达观察者的眼睛的成分处于不相互交叉的位置的透镜面(33a)，设为非轴对称非球面，从而能够维持分辨率、视场角等各种光学精度，并且使光学系统进一步小型化，进而使装置整体小型化。

技术领域

本发明涉及将由图像显示装置(影像元件)形成的影像提示给观察者的虚像显示装置。

背景技术

作为组装于佩戴于观察者的头部的头戴式显示器(以下，也称为HMD)等的虚像显示装置的光学系统，提出有各种光学系统(例如，参照专利文献1)。

作为这样的虚像显示装置，例如公知有如下的装置：作为光学系统，应用包括传导影像光的两个以上的非轴对称的曲面，并且在内部形成中间像的导光部件，从而维持较高的精度，并且实现装置的小型化(参照专利文献1)。

在HMD等中，存在维持光学精度，并且进一步小型化的要求，针对构成光学系统的导光部件、投射光学系统，优选更加缩短关于导光部件的导光方向的长度、投射光学系统的全长。然而，例如在导光部件的影像光的导光用的全反射条件、抑制像差、确保视场角、确保出射光瞳直径之类各种设计上的条件来看，即使通过例如专利文献1那样的构成来实现光学系统的小型化也是有限的。

专利文献1：日本特开2015-72438号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够维持光学精度并且实现光学系统进一步的小型化，进而实现装置整体小型化的虚像显示装置。

本发明的虚像显示装置具备：影像元件，其产生影像光；导光部件，其通过在包括非轴对称的曲面在内的多个面的全反射，对来自所述影像元件的影像光进行导光，并且作为光学系统的一部分在内部形成有中间像；以及投射光学系统，其使来自所述影像元件的影像光入射于所述导光部件，所述投射光学系统至少包括一个非轴对称非球面，所述一个非轴对称非球面配置于从所述影像元件的光射出面中不同的角区域的两点分别射出的影像光的光束中应该到达观察者的眼睛的成分不相互交叉的位置。

在上述虚像显示装置中，投射光学系统在从影像元件的光射出面中不同的角区域的两点分别射出的影像光的光束中应该到达观察者的眼睛的成分不相互交叉的位置，至少包括一个非轴对称非球面，从而能够在导光部件的内部形成中间像，并且使导光的光学系统进一步小型化，进而使装置整体小型化。

在本发明的具体的方式中，所述影像元件从矩形状的区域产生影像光，在所述投射光学系统中，所述一个非轴对称非球面配置于从所述影像元件中所述矩形状的区域的四角分别射出的影像光的光束中应该到达观察者的眼睛的成分不相互交叉的位置。在该情况下，能够使通过影像光目视确认矩形状的图像的虚像显示装置实现小型化。

在本发明的其他方式中，所述导光部件包括两个以上的所述非轴对称的曲面，构成所述导光部件的多个面中的第一面和第三面以对置的方式配置，在通过所述第一面和所述第三面目视确认外界时，能见度大致成为0，来自所述影像元件的影像光在所述第三面被全反射，并在所述第一面被全反射且在第二面被反射后，透过所述第一面而到达观察侧。在该情况下，能够良好地维持在基于影像光的图像重叠并目视确认外界的透视的状态，并且实现装置的小型化。

在本发明的又一其他方式中，从所述影像元件射出的影像光的光束的射出角度相对于所述影像元件的中心为非对称。在该情况下，将影像光的光束的射出角度形成为非对称，从而能够调整为使光路更加缩短。