虚像显示装置用光学系统、虚像显示装置及头戴式显示器的制作方法

本发明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。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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

1、本发明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。

2、本发明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。

3、本发明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。

技术特征：

1.一种虚像显示装置用光学系统，其特征在于包括

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

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

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部反射，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图像显示元件射出的图像光所入射的所述导光部件的入射面到所述反射面的距离为tla时，满足下式

9.一种虚像显示装置用光学系统，其特征在于包括

10.根据权利要求9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。

11.根据权利要求1至10中任意一项所述的虚像显示装置用光学系统，其特征在于，所述部分反射部由形成在平面上的部分反射面构成。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的虚像显示装置用光学系统，其特征在于，当设定所述中间像的倍率设为β时，满足下式

13.根据权利要求1至12中任意一项所述的虚像显示装置用光学系统，其特征在于，进一步包括传播光学系统，该传播光学系统将来自所述图像显示元件的图像光传播到所述导光部件。

14.根据权利要求13所述的虚像显示装置用光学系统，其特征在于，在所述传播光学系统和所述导光部件之间的所述图像光的光路上设置光圈。

15.根据权利要求13或14所述的虚像显示装置用光学系统，其特征在于，所述传播光学系统构成所述中间像形成部。

16.根据权利要求1至15中任意一项所述的虚像显示装置用光学系统，其特征在于，所述导光部件的第一面是来自所述图像显示元件的图像光入射的入射面，构成所述中间像形成部。

17.一种虚像显示装置，其特征在于，包括所述图像显示元件和权利要求1至16中任意一项所述的虚像显示装置用光学系统。

18.一种头戴式显示器，其特征在于，具备权利要求17所述的虚像显示装置。

技术总结
本发明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。

技术研发人员：须藤芳文
受保护的技术使用者：株式会社理光
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14