[发明专利]成像光学系统以及具有该成像光学系统的显示装置

说明书

提供一种用于显示装置的成像光学系统，所述显示装置可以装配在用户的头部上并且生成图像，所述成像光学系统具有包括入射表面(F1)的光学元件(8)和包括耦合输出区段(16)的眼镜片(3、4)，其中，成像光学系统(7)适合于经由光学元件(8)中的入射表面(F1)引导被进送到光学元件(8)的所生成图像，以用于将所生成图像从光学元件(8)耦合输入眼镜片(3、4)中，在眼镜片(3、4)中，所生成图像被引导到耦合输出区段(16)并且经由耦合输出区段(16)而耦合输出以生成虚拟图像，其中，除了入射表面(F1)，光学元件(8)还包括至少一个反射表面(F2)，所生成图像在所述至少一个反射表面(F2)上被反射以用于在光学元件(8)中引导，并且光学元件(8)和眼镜片(3、4)一起形成一体式光学部件。

技术领域

本发明涉及具有根据权利要求1的前序所述的特征的成像光学系统和具有该成像光学系统的显示装置。

背景技术

在该显示装置的情况下，可以装配到用户头部上的保持器经常形成如一副眼镜。如果，例如，显示装置的图像生成模块包括具有3.5mm×5mm的区域的成像系统，其中成像系统的所生成图像作为位于7°×10°的观察角度处、位于3000mm的距离处的虚拟图像对于眼镜的用户是可见的，则成像光学系统具有例如28.5mm的焦距。然而，该光学路径长度连同需要的光学构件(诸如，例如，透镜和棱镜)和成像系统的构造体积是大的，使得其几乎不能够被容纳在眼镜腿杆中。换句话说，成像系统的常规光学构件，例如透镜和棱镜，和这些构件的对应布置的使用导致实际上排除人体工程学上可接受的和美学上令人喜爱的显示装置的设计的构造体积。

发明内容

从此开始，因此，本发明的目的是形成开头提到的类型的成像光学系统，使得成像光学系统可以尽可能紧凑地形成。

根据本发明，目标在开头提到的类型的成像光学系统的情况下被实现，其中，除了入射表面，光学元件包括至少一个反射表面，所生成图像在所述至少一个反射表面上被反射以用于在光学元件中引导，并且其中光学元件和眼镜片一起形成为一体式光学部件。

眼镜片和光学元件之间的分离通过该设计而被移除，并且经由眼镜片的边界表面将所生成图像耦合输入眼镜片中不再是必要的，而这可以在眼镜片中导致非常应变的光学关系，这是因为在眼镜片的边界表面上的折射。因而，例如，光可以以接近全反射极限的角度碰撞眼镜片的前侧和/或后侧，这在眼镜片中引导光的过程中和在耦合输出眼镜片的过程中是不利的。

此外，在根据本发明的成像光学系统的情况下，有利地实现了杂散光或散射光的减少。

通过一体式设计此处特别表示，光学部件不包括空气间隙，并且因而不包括用于在光学部件中引导所生成图像的对应边界表面。因而，光学部件可以例如由分离的光学元件和分离的眼镜片形成，所述眼镜片与光学元件彼此接触使得没有空气间隙存在于光学部件中，在光学部件中引导的过程中，所生成图像将必须穿过光学部件。例如，光学部件可以被粘合或胶合到眼镜片。于是存在可以经常不分离的耐用连接件，而不会损害光学部件和/或眼镜片。

此外，光学部件还可以以相同方式生成在一个部件中。例如，注入成型是可以的。光学部件还可以借助于材料移除机加工过程而由固体材料生成。在该一体式生产的情况下，光学部件然后形成，所述光学部件也不包括在光学部件上引导的过程中所生成图像可以穿过的内粘合平面或内胶合平面。

在根据本发明的成像光学系统的情况下，如从上方看到的，光学部件可以具有L形状。特别地，光学元件可以从眼镜片的后侧突出。这可以导致所述的L形状。

所生成图像在光学元件中和在眼镜片中和因而在光学部件中的引导可以借助于反射和/或全内反射而发生。如果引导借助于反射而产生，则反射涂层或反射表面可以被提供。反射可以在光学部件的外边界表面(诸如，例如眼镜片的前侧和后侧)和/或内表面上产生。