传播光学系统、虚像显示装置以及头戴显示器的制作方法

1.本发明涉及传播光学系统、虚像显示装置以及头戴显示器。


背景技术：

2.虚像显示装置通过放大二维图像并将经过放大的虚像供观察者观察来进行显示图像。导光型虚像显示装置是这类虚像显示装置的一个例子。
3.导光型虚像显示装置构成为，通过传播光学系统将从图像显示元件的各像素射出的光(以下记为“图像光”。)传送到导光部件，通过导光部件对从传播光学系统传送的图像光进行导光，使受到导光的图像光朝着观察者射出，将所射出的图像光作为经过放大的虚像供观察者观察。
4.例如，专利文献1(jp特表2020-522024号公报)揭示了一种导光型虚像显示装置所具备的传播光学系统的具体构成，其中描述的传播光学系统具有改变来自图像显示元件的图像光的传播方向的棱镜。
5.为了确保大视角，可以比如考虑在导光型虚像显示装置中采用大直径构成的传播光学系统。但是，增大传播光学系统的直径会导致虚像显示装置大型化，因此并不理想的方案。尤其是头戴显示器等可穿戴设备，大型化会使佩戴者难以佩戴，或重量增加而加大佩戴者的负担。


技术实现要素：

6.本发明是鉴于上述问题而提出的技术方案，其目的在于提供一种能够构成为小型的传播光学系统、具备这种传播光学系统的虚像显示装置以及头戴显示器。
7.为了达到上述目的，本发明的一个实施方式提供一种传播光学系统，该传播光学系统用于将来自显示图像的图像显示元件的光传送到虚像显示装置的导光部件，其特征在于，从所述图像显示元件一方朝所述导光部件一方依次设置棱镜和具有正屈光度的透镜组，以来自所述图像显示元件的光所入射的所述棱镜的光学面为第一面，所述第一面具有负屈光度。
8.根据本发明的一个实施方式，提供可以构成为小型的传播光学系统、具备这种传播光学系统的虚像显示装置以及头戴显示器。
附图说明
9.图1是佩戴者佩戴状态下的本发明的一个实施方式所涉及的、作为一例虚像显示装置的头戴显示器的示意图。
10.图2a、图2b、图2c是佩戴者佩戴了本发明的一个实施方式涉及的头戴显示器的状态的示意图。
11.图3是本发明的一个实施方式(数值实施例1)涉及的传播光学系统的一例光学构成示意图。
12.图4是本发明的一个实施方式的导光部件的斜视图。
13.图5是本发明的数值实施例1涉及的传播光学系统的球面像差图、像散图以及畸变像差图。
14.图6是根发明的数值实施例1涉及的传播光学系统的横像差图。
15.图7是本发明的数值实施例2涉及的传播光学系统的光学结构示意图。
16.图8是本发明的数值实施例2涉及的传播光学系统的球面像差图、像散图以及畸变像差图。
17.图9是本发明的数值实施例2涉及的传播光学系统的横像差图。
18.图10是本发明的数值实施例3涉及的传播光学系统的光学结构示意图。
19.图11是本发明的数值实施例3涉及的传播光学系统的球面像差图、散光图以及畸变像差图。
20.图12是本发明的数值实施例3涉及的传播光学系统的横像差图。
21.图13是本发明的数值实施例4涉及的传播光学系统的光学结构示意图。
22.图14是本发明的数值实施例4涉及的传播光学系统的球面像差图、像散图以及畸变像差图。
23.图15是本发明的数值实施例4涉及的传播光学系统的横像差图。
具体实施方式
24.以下参考附图，说明本发明的一个实施方式的传播光学系统、虚像显示装置以及头戴显示器。在以下的说明中，对于共同或者彼此对应的要素，用相同或者类似的标记，适当地简略或者省略重复的说明。
25.图1是佩戴者佩戴状态下的作为一例虚像显示装置的头戴显示器1的示意图。图1中标记ey表示佩戴者的左眼。
26.如图1所示，头戴显示器1具备图像显示元件10、传播光学系统20以及导光部件30。来自图像显示元件10的图像光通过传播光学系统20传送，传送的图像光经过导光部件30导光后射出，用于虚像显示。即，图像显示元件10、传播光学系统20以及导光部件30构成导光型的虚像显示装置。
27.头戴显示器1被要求可提供佩戴者观察大视角的虚像。为了确保大视角，可以考虑以大直径构成传播光学系统20。但是，由于头戴显示器1供人佩戴，因而有尺寸上的制约，所以，用大直径构成传播光学系统20存在限制。例如，智能眼镜的传播光学系统20被内置于镜架的镜腿中，如果由于传播光学系统20的直径增大而使镜腿变粗，则佩戴者难以佩戴智能眼镜，或者因重量变重而增加佩戴者的负担。
28.对此，本实施方式涉及的传播光学系统20具有不仅确保大视角而且抑制传播光学系统20大型化的构成。换言之，传播光学系统20可以在确保大视角的同时形成为小型构成。
29.在以下的说明中，设图像显示元件10和传播光学系统20排列的第一水平方向为z方向，与z方向正交的第二水平方向为y方向，同时与y方向和z方向正交的垂直方向为x方向。彼此正交的x方向、y方向及z方向形成右手系统。另外，方向的称呼是为了方便说明构成要素的相对的位置关系而使用的称呼，不表示绝对方向。随着佩戴头戴显示器1的佩戴者的姿势不同，例如z方向不一定是水平方向，也可以是垂直方向。
30.图2a～图2c是佩戴者佩戴头戴显示器1的状态的示意图。图2a～图2c所示的头戴显示器1有时也称为智能眼镜。
31.图2a所示的头戴式显示器1是双眼型头戴式显示器，该头戴式显示器构成为将长度与佩戴者脸部宽度大小相当的单一导光部件30固定在框架100上。导光部件30在包含左右两眼的区域中形成眼箱。图像显示元件10及传播光学系统20比如内置于框架100的镜腿中。框架100除了形成在导光部件30的两端，也可以以覆盖导光部件30的上方边缘和下方边缘的形状形成。
32.图2b所示的头戴式显示器1也是双眼型头戴显示器，其中分别与左右眼对应的一对头戴式显示器固定在框架100上。与右眼对应的导光部件30在包含右眼的区域中形成眼箱。与左眼对应的导光部件30在包含左眼的区域中形成眼箱。
33.图2c所示的头戴式显示器1是单眼型头戴式显示器，其中，与右眼对应的单一头戴式显示器固定在框架100上。与左眼对应的单一头戴式显示器固定在框架100上的单眼型头戴式显示器也属于本发明的范畴。
34.本实施方式的传播光学系统20不限于头戴显示器，也可以适用于其他的虚像显示装置，例如仰视显示器。
35.以下详述头戴显示器1所具备的各构成要素。
36.图像显示元件10用来显示作为虚像的需要观察的图像，例如oled(organic light emitting diode)阵列、ld(laser diode)阵列、led(light emitting diode)阵列、mems(micro electro mechanical systems)、dmd(digital micromirror device)等。在图像显示元件10由oled阵列构成的情况下，例如，图像显示区域(有效像素区域)的尺寸为3mm
×
4mm，像素数量为1万像素左右。
37.来自图像显示元件10的图像光入射传播光学系统20。
38.图3是传播光学系统20的一例光学构成的示意图。如图3所示，传播光学系统20从图像显示元件10一方向导光部件30一方，依次设置棱镜p和透镜组lg。透镜组lg围绕光轴ax转动对称，具有正的屈光度。
39.在本实施方式中所谓“设置”的表述，不排除在本发明的技术构思范围内加入其他光学元件。作为不排除的例子，可以举出加入对传播光学系统20的光学性能没有实质性影响的平行平板，或在维持本实施方式的传播光学系统20的构成及效果的同时附设其他光学元件。也就是说，将这种光学元件加入由棱镜p和透镜组lg构成的传播光学系统20也属于本发明的范畴。
40.例如智能眼镜中图像显示元件和导光部件一体化的类型已为人所知。这种类型的智能眼镜，其重量大部分集中在镜片部分。因此，佩戴时佩戴者的鼻梁上被施加很大负荷，佩戴者很难长时间佩戴智能眼镜。
41.与此相对，导光型智能眼镜把传播光学系统设置在图像显示元件和导光部件之间(镜腿内)，从而形成图像显示元件和导光部件在位置上分离的构成。导光型智能眼镜中图像显示元件例如内置于镜腿(具体而言是太阳穴附近的位置)中。为此，把施加在佩戴者身上的负荷分散到鼻子和双耳的三个部位，从而便于佩戴者长时间佩戴智能眼镜。
42.传播光学系统需要在确保大视角的同时小型化，以便于内置于镜腿之中。另外还要求传播光学系统具有通过小型化来减轻重量用以减轻佩戴者负担的构成。
43.图像显示元件作为发热源，越设置在接近佩戴者的脸(例如太阳穴)，图像显示元件发热造成的影响而使佩戴者感到不快的可能性越大。为此，还要求传播光学系统将图像显示元件设置在离使用者的脸更远的位置上。
44.对此，本实施方式的传播光学系统20不仅使佩戴者的脸和图像显示元件离开一定距离，同时还具有良好的光学性能(视角大、像差受到良好补偿等)，并具有小型化构成。
45.具体而言，传播光学系统20所具备的棱镜p改变来自图像显示元件10的图像光的传播方向。通过设置棱镜p，可以将图像显示元件10设置到更远离佩戴者的脸的位置。而通过将图像显示元件10设置在远离佩戴者脸部的位置，图像显示元件10的热量难以传递给佩戴者。顺便提一下，将棱镜p设置在图像显示元件10一方(即透镜组lg的前段)，与将棱镜设置在导光部件30一方(即透镜组lg的后段)相比，可以使传播光学系统20更加小型化。
46.棱镜p的第一面p1形成为具有负屈光度的面(更具体地说是凹面)。第一面p1是供来自图像显示元件10的图像光入射的棱镜p的光学面。
47.通过将第一面p1设为具有负屈光度的面，不仅可以小型化传播光学系统20，而且可以捕捉大视角的光。来自图像显示元件10的图像光之中轴外光通过离开光轴ax的第一面p1上的位置。因此，通过考虑设于棱镜p的后段的透镜组lg中发生的离轴像差来决定具有负屈光度的面(即第一面p1)的形状，这样，可以把传播光学系统20整体上的离轴像差抑制得较小。
48.入射第一面p1的图像光在棱镜p的反射面m1受到反射后发生偏转，从棱镜p的第二面p2射出。也就是说，第二面p2是入射第一面p1的来自图像显示元件10的图像光射出的棱镜p的光学面。从第二面p2射出的图像光透过透镜组lg，入射导光部件30。反射面m1既可以是平面，也可以是自由曲面。
49.图4是导光部件30的构成的斜视图。如图4所示，导光部件30具备第一导光部件31及第二导光部件32。
50.传播光学系统20传送的图像光入射第一导光部件31。为方便起见，图4中对从传播光学系统20入射的图像光标注记号l1。
51.在第一导光部件31的内部多个第一反射镜31a在y方向上并排设置。传播光学系统20传送的图像光l1入射位于多个第一反射镜31a之中y方向最负方的第一反射镜31a。在作为概略图的图4中，为方便起见，只显示六个第一反射镜31a，而实际上第一反射镜31a的数量更多。
52.第一反射镜31a是施加了具有特定的反射率及透过率的涂层的反射镜，在反射入射的图像光l1的一部分光的同时，让图像光l1的另一部分光透过。入射第一导光部件31内的图像光l1受到各第一反射镜31a反射和透射而将图像光l1分离。通过反复进行反射和透射而将图像光l1分离，图像光l1成为在y方向上扩展的光。
53.以下为方便起见，对在y方向扩展的图像光标注记号l2。在图4中，为方便起见，对图像光l2的各光线标注记号l3。
54.图像光l2入射第二到导光部件32内部。第二导光部件32的内部设有第二反射镜32a及多个第三反射镜32b。多个第三反射镜32b在x方向上并排设置。
55.第二反射镜32a向x方向负方反射从第一导光部件31入射的图像光l2(换言之各光线l3)。这样，图像光l2在第二导光部件32内受到导光而射往x方向负方，入射第三反射镜
32b。
56.第三反射镜32b也与第一反射镜31a一样，是施加了具有特定的反射率及透过率的涂层的反射镜，在反射入射的图像光l2的一部分光的同时，让图像光l2的另一部分光透过。受到第二反射镜32a反射的图像光l2在各个第三反射镜32b上通过反射和透射而分离。通过反复进行反射和透射而将图像光l2分离，图像光l2变成除了y方向上还在x方向上扩展的光，而后从第二导光部件32向外部(具体地说是朝佩戴者的眼睛ey)射出。在图4中为方便起见，只显示了五个第三反射镜32b，而实际上有更多的第三镜像32b。
57.以下为方便起见，对在x方向和y方向的二维方向上扩展的图像光标注记号l4。在图4中为方便起见，对图像光l4的各光线标注记号l5。为了使图清楚，只对一部分光线l5标注记号。
58.图像光l4入射眼睛ey后，在视网膜上作为虚像的共轭像成像。由此，佩戴者便可以看到显示在图像显示元件10上的图像的放大虚像。
59.这样，导光部件30成为在x方向和y方向的二维方向上扩展眼箱(视觉认知虚像的范围)的构成。
60.下面进一步说明本实施方式的传播光学系统20的具体构成。
61.棱镜p的第一面p1也可以是非球面。将第一面p1设为非球面，可以不仅可以确保更宽的视角，而且可以补偿离轴像差。
62.当设第一面p1上的有效光线高度(换言之有效光束半径)为h，第一面p1的有效光线高度h的垂驰量为sag时，传播光学系统20满足下式(1)。
[0063][0064]
在此，垂驰量sag在比第一面p1的顶点更靠近图像显示元件10一方时取负值。
[0065]
满足式(1)，可以同时确保更大的视角和传播光学系统20的小型化，还可以补偿离轴像差。
[0066]
从图像显示元件10中排列在有效像素区域的各像素向正面(画面垂直方向)射出的光的强度最高，相对于画面垂直方向射出角度越大的光，其强度越低。如果式(1)中的为下限值(即-0.4)以下，棱镜p尤其难以接受从有效像素区域内的周围部分的像素射出的光之中朝画面垂直方向射出的强度高的光。因此，难以确保周围的光量。而如果式(1)的达到上限值(即-0.05)以上，则由于第一面p1成为近似于平面的面形状，不仅难以同时确保大视角和传播光学系统20的小型化，而且难以补偿离轴像差。
[0067]
为了进一步不仅能同时确保大视角和使传播光学系统20的小型化，而且补偿轴外像差，传播光学系统20也可以满足下式(2)。
[0068][0069]
当设棱镜p的第一面p1与第二面p2之间光轴ax上的距离为dp，图像显示元件10的有效像素区域中最长的边的长度为ly时，传播光学系统20也可以满足式(3)。图像显示元件10的有效像素区域为矩形，垂直方向(x方向)上具有短边，水平方向(z方向)上具有长边。因此，长度ly表示有效像素区域的z方向的长度。
[0070][0071]
满足式(3)可以同时实现更大视角的确保和传播光学系统20的小型化。
[0072]
如果式(3)的为下限值(即1.0)以下时，由于棱镜p变得过小，难以接受从图像显示元件10的有效像素区域内周围部分的像素射出的光。因此，从有效像素区域内的周围部分的像素射出的光难以传送到导光部件30。而如果式(3)的达到上限值(即2.0)以上时，由于棱镜p变得过大，因此难以实现传播光学系统20小型化。
[0073]
当设透镜组lg所包括的透镜镜面之中光路上从最靠近图像显示元件10的透镜镜面lp1与最靠近导光部件30的透镜镜面lp2的光轴ax上距离为dl时，传播光学系统20也可以是满足下式(4)的构成。
[0074][0075]
满足式(4)将有利于各种像差的补偿。
[0076]
如果式(4)的为下限值(即0.5)以下，由于棱镜p的第一镜面p1与第二面p2之间光轴ax上的距离dp过短，难以将从图像显示元件10的有效像素区域内周围部分的像素射出的光向导光部件30传送。而如果式(4)的达到上限值(即2.0)以上，则由于透镜组lg的全长过短，各种像差的补偿变得困难。例如，在缩短透镜组lg的全长的情况下，需要缩短构成透镜组lg的各透镜之间的间隔。其结果，需要各透镜的透镜镜面负担的屈光度变大。随着各透镜镜面的屈光度变大，各透镜镜面上产生的各种像差也变大。因此，很难对整个透镜组lg产生的像差进行补偿。
[0077]
为了有利于进一步补偿各种像差，传播光学系统20也可以满足下式(5)。
[0078][0079]
透镜组lg可以构成为，从图像显示元件10一方向导光部件30一方依次设置具有正功率的第一正透镜l1
p
、具有至少一片透镜且具有负屈光度的负透镜组lgn、具有正屈光度的第二正透镜l2
p
。负透镜组lgn例如由一片透镜或两片透镜构成。
[0080]
通过从图像显示元件10一方向导光部件30一方依次设置具有正、负、正的屈光度的透镜(或透镜组)，可以良好地补偿各种像差。另外，通过用阿贝数比负透镜组lgn具有的负透镜大的材料形成第一正透镜l1
p
或第二正透镜l2
p
，可以更好地补偿色差。
[0081]
当设第一正透镜l1
p
的焦距为f1，负透镜组lgn的焦距为fn时，传播光学系统20可以满足下式(6)。
[0082][0083]
满足式(6)可以更好地补偿各种像差。
[0084]
如果式(6)的为下限值(即-2.0)以下时，由于负透镜组lgn的焦距fn过长，负透镜组lgn对第一正透镜l1p产生的像差的补偿不足，不能充分补偿各种像差。而如果式(6)
的达到上限值(即-0.3)以上，由于焦距fn过短，负透镜组lgn对第一正透镜l1p产生的像差的补偿过度，不能充分补偿各种像差。
[0085]
为了更好地补偿各种像差，传播光学系统20可以满足下式(7)。
[0086][0087]
当设第二正透镜l2
p
的焦距为f2时，传播光学系统20可以满足下式(8)。
[0088][0089]
满足式(8)可以更好地补偿各种像差。
[0090]
如果式(8)的为下限值(即-2.0)以下，由于负透镜组lgn的焦距fn过长，因此负透镜组lgn对第二正透镜l2
p
产生的像差的补偿不足，不能充分补偿各种像差。而如果式(6)的达到上限值(即-0.3)以上，焦距fn过短，负透镜组lgn对第二正透镜l2
p
产生的像差的补偿过度，不能充分补偿各种像差。
[0091]
为了更好地补偿各种像差，传播光学系统20也可以满足下式(9)。
[0092][0093]
当设棱镜p的第一面p1和第二面p2之间形成角度为θ时，传播光学系统20可以满足下式(10)。更具体地说，角度θ是位于光轴ax上的第一面p1的顶点的切面与第二面p2所构成的角度。第二面p2不是平面而是球面或非球面时，角度θ是位于光轴ax上的第一面p1的顶点的切面与位于光轴ax上的第二面p2的顶点的切面所构成的角度(参见后述的表示数值实施例4的图13)。
[0094]
70
°
《θ《110
°ꢀꢀꢀ
(10)
[0095]
满足式(10)可以进一步小型化传播光学系统20。
[0096]
如果角度θ为式(10)的下限值(70
°
)以下，为了使棱镜p的反射面m1中与图像显示元件10的距离最远的部分所偏转的光能够从第二面p2射出，需要将反射面m1及第二面p2向远离图像显示元件10的一方延伸。这样棱镜p就会变大，难以实现传播光学系统20的小型化。而如果角度θ为式(10)的上限值(110
°
)以上，为了使棱镜p的反射面m1中与图像显示元件10的距离最近的部分所偏转的光在不与第一面p1干涉的状况下从第二面p2射出，需要将反射面m1设置得远离图像显示元件10且将第二面p2向图像显示元件10一方延伸。这样棱镜p就会变大，难以实现传播光学系统20的小型化。
[0097]
接下来，显示传播光学系统20的具体的数值实施例1～4。数值实施例1～4的共同事项如下。
[0098]
《数值实施例1～4的共同事项》
[0099]
·
图像显示元件10的有效像素区域
[0100]
短边(x方向)3mm、长边(z方向)5mm的矩形
[0101]
·
出瞳距离
[0102]
15mm
[0103]
·
像差图
[0104]
以焦距17mm的理想透镜成像时来计算
[0105]
·
虚像的对角视角
[0106]
40.4度
[0107]
[数值实施例1]
[0108]
图3显示本发明的数值实施例1涉及的传播光学系统20的光学构成。如图3所示，数值实施例1涉及的传播光学系统20包括从图像显示元件10一方开始依次设置的棱镜p和透镜组lg。透镜组lg从图像显示元件10一方开始依次设有第一正透镜l1
p
、具有负屈光度的负透镜组lgn、具有正屈光度的第二正透镜l2
p
。在数值实施例1中，负透镜组lgn由两个透镜组成。
[0109]
数值实施例1的传播光学系统20的具体数值构成如表1所示。表1的编号是从图像显示元件10一方开始依次在图像显示元件10、传播光学系统20、导光部件30的各镜面上标注的编号。在此补充两点，表中编号0表示图像显示元件10的图像显示面(像素排列面)，编号1～2表示图像显示元件10所具备的盖玻片。盖玻片是覆盖图像显示元件10的图像显示面的玻璃制件。各数值实施例的光学构成图中用标记10表示的要素表示盖玻片。表中编号3～6表示棱镜p，编号7～14表示透镜组lg，编号15～17表示导光部件30。表1中，r(单位：mm)表示光学元件各镜面的曲率半径，d(单位：mm)表示光轴ax上的光学元件厚度或光学元件间隔，nd表示d线(波长587.56nm)的折射率，vd表示d线的阿贝数。在阿贝数的右栏中记录光学元件材料的商品名及制造商。
[0110]
[表1]
[0111] rdndvd
ꢀꢀ
0 0.00
ꢀꢀꢀꢀ
1∞0.701.5163364.14 s-bsl7(ohara)2∞0.79
ꢀꢀꢀꢀ
3*-7.9500.071.5310056 e48r(zeon)4∞3.331.5310056 e48r(zeon)5∞-3.331.5310056反射面e48r(zeon)6∞-0.20
ꢀꢀꢀꢀ
7*-3.678-1.741.5310056 e48r(zeon)8*-27.848-0.20
ꢀꢀꢀꢀ
9*-27.603-0.901.6320023 okp4ht(osaka gas chemicals)10*-17.545-0.33
ꢀꢀꢀꢀ
11*9.074-0.901.6320023 okp4ht(osaka gas chemicals)12*-49.247-0.34
ꢀꢀꢀꢀ
13*-9.048-1.531.5310056 e48r(zeon)14*8.255-1.75
ꢀꢀꢀꢀ
15∞-2.501.5310056 e48r(zeon)16∞40.001.5310056反射面e48r(zeon)17∞
ꢀꢀꢀꢀꢀ
[0112]
表1中，标有“*”记号的镜面为非球面。表2表示各非球面的数据。表2中标记e表示
以10为基数、以e右边的数字为指数的幂。非球面元件的弯曲半径r表示光轴ax上的弯曲半径(旁轴弯曲半径)。设垂驰量为z、近轴曲度(1/r)为c、距离光轴的高度为h(mm)、锥形系数为k、4次方以上的偶数次方的非球面系数为a4、a6……
时，非球面形状由下式表示。
[0113][0114]
在以下的数值实施例2～4中表的记载形式与上述相同。
[0115]
[表2]
[0116] ka4a6a8a1030.000-7.22500e-031.63236e-03-1.85308e-049.70352e-067-0.4792.33318e-03-1.08187e-042.17992e-057.36575e-0780.0002.70653e-03-6.79792e-046.85191e-05-1.06734e-0690.0003.38326e-031.94830e-06-8.91793e-065.97533e-07100.000-9.36359e-045.63706e-04-2.51339e-051.75457e-07110.000-1.49864e-026.59726e-04-3.44970e-07-5.65301e-07120.000-1.59372e-028.35961e-04-1.59072e-05-3.70907e-07130.000-4.23719e-036.42318e-04-3.48749e-051.58446e-06142.414-1.32590e-031.09229e-04-2.87377e-053.03172e-06
[0117]
图5是数值实施例1涉及的传播光学系统20的各种像差图(球面像差、像散及畸变像差)。图5的球面像差图表示d线、g线(435.84nm)的球面像差。实线表示d线的球面像差，虚线表示g线的球面像差。图5的象散图表示d线的象散(即弧矢像面和子午像面的差)。实线表示弧矢方向上的像差，虚线表示子午方向上的像差。球面像差图及像散图的纵轴表示像高，横轴表示像差量。图5的畸变像差图的纵轴表示像高，横轴表示d线的畸变率。
[0118]
图6是根据数值实施例1的传播光学系统20的横像差图。横像差图表示各像高的d线、g线的横像差。实线表示d线的横像差，虚线表示g线的横像差。在x和y方向上测量横像差。图6左图(上栏注有“y-fan”的图)表示y方向上的横像差，图6右图(上栏注有“x-fan”的图)表示x方向上的横像差。
[0119]
如下所示，数值实施例1全部满足上述式(1)～(10)。
[0120]-0.21(参见式(1)和式(2))
[0121]
1.35(参见式(3))
[0122]
1.13(参见式(4)和(5))
[0123]-1.35(参见式(6)和(7))
[0124]-1.25(参见式(8)和(9))
[0125]
θ：90
°
(参见式(10))
[0126]
数值实施例1的传播光学系统20不仅良好地补偿了各种像差(参见图5和图6)，而且确保了大视角(对角线方向上超过40度的视角)，实现良好的像性能。另外，数值实施例1
的传播光学系统20因满足上述式(1)～(10)而可以发挥各种效果。
[0127]
[数值实施例2]
[0128]
图7是本发明的数值实施例2涉及的传播光学系统20的光学构成示意图。如图7所示，数值实施例2涉及的传播光学系统20的光学构成与与数值实施例1涉及的传播光学系统20的光学构成相同。
[0129]
数值实施例2的传播光学系统20的具体数值如表3所示。在此补充说明，表中编号0表示图像显示元件10的图像显示面(像素排列面)，编号1～2表示图像显示元件10所具备的盖玻片，编号3～6表示棱镜p，编号7～14表示透镜组lg，编号15～17表示导光部件30。数值实施例2的各非球面的数据如表4所示。
[0130]
[表3]
[0131] rdndvd
ꢀꢀ
0 0.00
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1∞0.701.5163364.14 s-bsl7(ohara)2∞0.74
ꢀꢀꢀꢀ
3*-9.0760.201.5310056 e48r(zeon)4∞3.301.5310056 e48r(zeon)5∞-3.301.5310056反射面e48r(zeon)6∞-0.20
ꢀꢀꢀꢀ
7*-3.401-1.971.5310056 e48r(zeon)8*-10.308-0.20
ꢀꢀꢀꢀ
9*-9.181-0.901.6320023 okp4ht(osaka gas chemicals)10*-8.112-0.49
ꢀꢀꢀꢀ
11*8.185-0.901.6320023 okp4ht(osaka gas chemicals)12*-45.685-0.31
ꢀꢀꢀꢀ
13*-5.744-1.871.5310056 e48r(zeon)14*10.493-2.41
ꢀꢀꢀꢀ
15∞-2.501.5310056 e48r(zeon)16∞40.001.5310056反射面e48r(zeon)17∞
ꢀꢀꢀꢀꢀ
[0132]
[表4]
[0133] ka4a6a8a1030.000-7.22500e-031.63236e-03-1.85308e-049.70352e-067-0.4322.06120e-03-9.47981e-051.66334e-054.75536e-0780.0002.83483e-03-6.88240e-046.71537e-05-1.30766e-0690.0003.10423e-035.10299e-06-8.36927e-067.17060e-07100.000-8.41433e-045.49936e-04-2.54690e-053.48044e-07110.000-1.53100e-026.47798e-04-1.24491e-06-7.39231e-07120.000-1.65665e-027.39132e-04-1.66701e-05-2.03975e-07130.000-3.21299e-036.83154e-04-4.19542e-051.34518e-06
142.559-1.12778e-031.64630e-04-2.38108e-051.50396e-06
[0134]
图8是数值实施例2涉及的传播光学系统20的各种像差图(球面像差、像散及畸变像差)。图9是数值实施例2的传播光学系统20的横像差图。
[0135]
如下所示，数值实施例2也全部满足上述式(1)～(10)。
[0136]-0.18(参见式(1)和(2))
[0137]
1.36(参见式(3))
[0138]
1.02(参见式(4)和(5))
[0139]-1.22(参见式(6)和(7))
[0140]-1.45(参见式(8)和(9))
[0141]
θ：100
°
(参见式(10))
[0142]
数值实施例2的传播光学系统20不仅良好地补偿了各种像差(参见图8和图9)，而且确保大视角(对角线方向上超过40度的视角)，实现了良好的像性能。另外，数值实施例2的传播光学系统20也因满足上述式(1)～(10)而可以发挥各种效果。
[0143]
[数值实施例3]
[0144]
图10是本发明的数值实施例3涉及的传播光学系统20的光学构成示意图。如图10所示，数值实施例3的传播光学系统20的光学构成除了负透镜组lgn由一个透镜构成以外，其他与数值实施例l的传播光学系统20的光学构成相同。
[0145]
数值实施例3涉及的传播光学系统20的具体数值构成如表5所示。在此补充说明，表中编号0表示图像显示元件10的图像显示面(像素排列面)，编号1～2表示图像显示元件10所具备的盖玻片，数字3～6表示棱镜p，编号7～12表示透镜组lg，编号13～15表示导光部件30。数值实施例3的各非球面的数据如表6所示。
[0146]
[表5]
[0147] rdndvd
ꢀꢀ
0 0.00
ꢀꢀꢀꢀ
1∞0.701.5163364.14 s-bsl7(ohara)2∞0.69
ꢀꢀꢀꢀ
3*-12.1670.071.5310056 e48r(zeon)4∞3.911.5310056 e48r(zeon)5∞-3.911.5310056反射面e48r(zeon)6∞-0.20
ꢀꢀꢀꢀ
7*-3.633-1.821.5310056 e48r(zeon)8*10.186-0.21
ꢀꢀꢀꢀ
9*-14.687-0.901.6320023 okp4ht(osaka gas chemicals)10*-2.748-1.36
ꢀꢀꢀꢀ
11*-7.922-1.321.5310056 e48r(zeon)12*11.014-0.20
ꢀꢀꢀꢀ
13∞-2.501.5310056 e48r(zeon)14∞40.001.5310056反射面e48r(zeon)15∞
ꢀꢀꢀꢀꢀ
[0148]
[表6]
[0149] ka4a6a8a1030.000-1.33122e-023.27756e-03-3.81150e-041.79355e-0570.0003.93806e-034.65968e-04-7.54827e-054.48743e-0680.000-7.41240e-034.06446e-04-6.89203e-054.20058e-0690.000-1.00229e-023.09027e-041.24355e-059.67164e-07100.000-5.96071e-039.89743e-049.20465e-051.40364e-05110.000-7.93110e-03-2.23266e-04-2.32526e-05-7.01616e-06120.000-4.21422e-03-2.14825e-04-8.60067e-05-1.27931e-05
[0150]
图11是数值实施例3涉及的传播光学系统20的各种像差图(球面像差、像散及畸变像差)。图12是数值实施例3涉及的传播光学系统20的横像差图。
[0151]
如下所示，数值实施例3也全部满足上述式(1)～(10)。
[0152]-0.17(参见式(1)和(2))
[0153]
1.58(参见式(3))
[0154]
1.40(参见式(4)和(5))
[0155]-1.04(参见式(6)和(7))
[0156]-0.62(参见式(8)和(9))
[0157]
θθ：80
°
(参见式(10))
[0158]
数值实施例3的传播光学系统20不仅良好地补偿了各种像差(参见图11和图12)，而且确保大视角(对角线方向上超过40度的视角)，实现了良好的像性能。另外，数值实施例3的传播光学系统20也因满足上述式(1)～(10)而可以发挥各种效果。
[0159]
[数值实施例4]
[0160]
图13是本发明的数值实施例4涉及的传播光学系统20的光学构成示意图。如图13所示，数值涉及例4涉及的传播光学系统20的光学构成除了负透镜组lgn由一个透镜构成这一点以外，其他与数值实施例1的传播光学系统20的光学构成相同。
[0161]
数值实施例4的传播光学系统20的具体数值构成如表7所示。在此补充说明，表中编号0表示图像显示元件10的图像显示面(像素排列面)，编号1～2表示图像显示元件10所具备的盖玻片，数字3～7表示棱镜p，编号8～13表示透镜组lg，编号14～16表示导光部件30。数值实施例4的各非球面的数据如表8所示。
[0162]
[表7]
[0163] rdndvd
ꢀꢀ
0 0.00
ꢀꢀꢀꢀ
1∞0.701.5163364.14 s-bsl7(ohara)2∞0.66
ꢀꢀꢀꢀ
3*-12.9130.071.5310056 e48r(zeon)4∞3.421.5310056 e48r(zeon)5∞-3.421.5310056反射面e48r(zeon)6∞-1.071.5310056 e48r(zeon)7*12.028-0.20
ꢀꢀꢀꢀ
8*-4.238-1.781.5310056 e48r(zeon)9*10.358-0.51
ꢀꢀꢀꢀ
10*-21.120-0.901.6320023 okp4ht(osaka gas chemicals)11*-2.547-1.93
ꢀꢀꢀꢀ
12*-6.717-1.241.5310056 e48r(zeon)13*15.362-0.20
ꢀꢀꢀꢀ
14∞-2.501.5310056 e48r(zeon)15∞40.001.5310056反射面e48r(zeon)16∞
ꢀꢀꢀꢀꢀ
[0164]
[表8]
[0165] ka4a6a8a1030.000-1.33122e-023.27756e-03-3.81150e-041.79355e-0570.0003.93806e-034.65968e-04-7.54827e-054.48743e-0680.000-7.41240e-034.06446e-04-6.89203e-054.20058e-0690.000-1.00229e-023.09027e-041.24355e-059.67164e-07100.000-5.96071e-039.89743e-049.20465e-051.40364e-05110.000-7.93110e-03-2.23266e-04-2.32526e-05-7.01616e-06120.000-4.21422e-03-2.14825e-04-8.60067e-05-1.27931e-05
[0166]
图14是数值实施例4的传播光学系统20的各种像差图(球面像差、像散及畸变像差)。图15是数值实施例4的传播光学系统20的横像差图。
[0167]
如下所示，数值实施例4也全部满足上述式(1)～(10)。
[0168]-0.16(参见式(1)和(2))
[0169]
1.60(参见式(3))
[0170]
1.26(参见式(4)和(5))
[0171]-0.79(参见式(6)和(7))
[0172]-0.52(参见式(8)和(9))
[0173]
θ：90
°
(参见式(10))
[0174]
数值实施例4的传播光学系统20不仅良好地补偿了各种像差(参见图14和图15)，而且确保了大视角(对角线方向上超过40度的视角)，实现良好的像性能。另外，数值实施例
4的传播光学系统20因满足上述式(1)～(10)而可以发挥各种效果。
[0175]
以上是本发明的例示实施方式的说明。本发明的实施方式不限于上述说明，在本发明的技术构思范围内可以有各种各样的变形。例如将说明书中例示的实施方式等或显而易见的实施方式等结合起来的内容也属于在本发明的实施方式。
[0176]
附图标记说明
[0177]
1：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
头戴显示器
[0178]
10：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
图像显示元件
[0179]
20：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
传播光学系统
[0180]
30：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
导光部件
[0181]
31：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一导光部件
[0182]
31a：
ꢀꢀꢀꢀ
第一反射镜
[0183]
32：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二导光部件
[0184]
32a：
ꢀꢀꢀꢀ
第二反射镜
[0185]
32b：
ꢀꢀꢀꢀ
第3反射镜
[0186]
100：
ꢀꢀꢀꢀ
框架
[0187]
lg：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
透镜组
[0188]
p：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
棱镜