[发明专利]传播光学系统和虚像显示装置以及头戴式显示器

权利要求书

1.一种用于虚像显示装置的传播光学系统，用来将来自显示图像的图像显示元件的光传送到导光部件，所述虚像显示装置通过将来自所述图像显示元件的光引导到所述导光部件，从该导光部件射往外部，以显示所述图像的虚像，所述传播光学系统中，

从所述图像显示元件一方向所述导光部件一方，依次设置第一光学系统、中间光学元件、第二光学系统，使得所述图像显示元件上显示的图像在所述第一光学系统和所述第二光学系统之间成像，形成中间像，

所述中间光学元件具有呈以光轴为中心的非旋转对称形状的非旋转对称曲面，在包括该非旋转对称曲面的所述光轴在内的截面之中正光焦度最强的截面即特定截面的截面形状为非圆弧形状。

2.根据权利要求1所述的传播光学系统，其中，所述特定截面的非圆弧形状是越远离光轴正光焦度越弱的形状。

3.根据权利要求2所述的传播光学系统，其中，所述特定截面的非圆弧形状和该非圆弧形状的旁轴曲率圆的圆弧之间下垂量之差的最大值Sag、离开光轴的有效光线高度H，满足以下条件式(1)，

0.02＜Sag/H＜0.25 (1)。

4.根据权利要求1或2所述的传播光学系统，其特征在于，所述中间光学元件的所述非旋转对称曲面是变形非球面。

5.根据权利要求4所述的传播光学系统，其中，所述变形非球面的截面之中，正光焦度最强的截面的旁轴曲率半径Rp、与正光焦度最强的截面正交的截面的旁轴曲率半径Rn，满足以下条件式(11)，

-0.9＜(Rp+Rn)/(Rp-Rn)＜-0.3 (11)。

6.根据权利要求4或5所述的传播光学系统，其特征在于，所述变形非球面的截面之中正光焦度最强的截面的形状为越远离光轴正光焦度越弱的形状。

7.根据权利要求6所述的传播光学系统，其中，所述变形非球面的截面之中正光焦度最强的截面的形状的下垂量的最大值Sagp、在相同光线高度下由该截面的旁轴曲率的圆所形成的截面的下垂量Sag_rp，满足以下条件式(12)，

0.6＜Sagp/Sag_rp＜1.0 (12)。

8.根据权利要求4至7中任意一项所述的传播光学系统，其中，所述变形非球面的截面之中与正光焦度最强的截面正交的截面的形状的下垂量的最大值Sagn、在相同光线高度下由该截面的旁轴曲率的圆所形成的截面的下垂量Sag_rn，满足以下条件式(13)，

0.6＜Sagn/Sag_rn＜1.0 (13)。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的传播光学系统，其中，所述第二光学系统中从所述中间光学元件一方向所述导光部件一方，依次设置负透镜和正透镜。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的传播光学系统，其中，所述第一光学系统中从所述图像显示元件一方向所述中间光学元件一方，依次设置均具有正光焦度的第一透镜前组和第一透镜后组，所述第一透镜前组和所述第一透镜后组之间的间隔在所述第一光学系统中为最大。

11.根据权利要求10所述的传播光学系统，其中，所述第一光学系统的厚度TLR、所述第一透镜前组与所述第一透镜后组之间间隔TLRa，满足以下条件式(2)，

0.4＜TLRa/TLR＜0.7 (2)。

12.根据权利要求10或11所述的传播光学系统，其中，所述第一透镜前组中，从所述图像显示元件一方向所述中间光学元件一方，依次设置正透镜、负透镜、正透镜的三片透镜。

13.根据权利要求10至12中任意一项所述的传播光学系统，其中，所述第一透镜后组中，从所述图像显示元件一方向所述中间光学元件一方，依次设置正透镜和负透镜的两片透镜。