[发明专利]虚像显示装置

说明书

提供虚像显示装置，能够使外观变得美观并且高分辨率且低畸变地看到较大的图像。本发明的虚像显示装置具有：图像显示元件，其射出图像光；中继光学系统，其生成从所述图像显示元件射出的所述图像光的中间像；以及目镜光学元件，其使所述中间像朝向被设想为观察者的眼睛的位置反射，从而生成放大后的虚像，所述中继光学系统包含棱镜，该棱镜具有：作为入射面的第1屈曲面，其由屈曲面构成；作为射出面的第2屈曲面，其由屈曲面构成；以及反射面，其使从所述第1屈曲面入射的所述图像光朝向所述第2屈曲面反射。

技术领域

本发明涉及虚像显示装置。

背景技术

作为向瞳孔的视网膜直接照射图像光并令使用者看到图像的显示装置，公知有头戴显示器(HMD)。

通常，头戴显示器具有：图像显示元件，其生成图像光；中继光学系统，其生成从图像显示元件射出的所述图像光的中间像；以及目镜光学元件，其使由中间像放大而得的虚像朝向被设想为观察者的眼睛的位置(即，视网膜)反射(偏转)。通过这样的头戴显示器，使用者例如能够同时看到外界的景色和所述图像光经由中继光学系统放大而生成的虚像的双方。

在这样的头戴显示器中，例如，图像显示元件配置在观察者的头部的侧面，目镜光学元件配置在眼睛(瞳孔)的前面，进而，中继光学系统配置在该图像显示元件与目镜光学元件之间(即，头部的侧面(侧头部)与眼睛的前面之间)。

因此，要求中继光学系统在头部的侧面与眼睛的前面之间沿着观察者的头部配置，抑制相对于头部的突出量而使头戴显示器在外观上美观，并且还能够高分辨率地生成放大后的虚像。

专利文献1：日本特开2012-208193号公报

在专利文献1中，提出了在中继光学系统中使用偏心棱镜的方案。在该偏心棱镜中，通过使光路弯折而实现光学系统的小型化，进而，提出了通过提高中继光学系统的中间像放大率来分担由背面镜构成的目镜光学元件的偏心像差的校正负担的方案。

但是，在专利文献1所记载的中继光学系统所使用的偏心棱镜中，实际上无法充分地抑制相对于头部的突出量，无法在外观上称为美观，而且，也不能说像差得到了充分校正。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而完成的，能够作为以下的应用例来实现。

本发明的应用例的虚像显示装置的特征在于，具有：图像显示元件，其射出图像光；中继光学系统，其生成从所述图像显示元件射出的所述图像光的中间像；以及目镜光学元件，其使所述中间像朝向被设想为观察者的眼睛的位置反射，从而生成放大后的虚像，所述中继光学系统包含棱镜，该棱镜具有：作为入射面的第1屈曲面，其由屈曲面构成；作为射出面的第2屈曲面，其由屈曲面构成；以及反射面，其使从所述第1屈曲面入射的所述图像光朝向所述第2屈曲面反射。

在本发明的应用例的虚像显示装置中，优选所述中继光学系统还包含至少1个透镜，所述棱镜在所述中继光学系统中最靠所述目镜光学元件侧。

在本发明的应用例的虚像显示装置中，优选所述图像显示元件配置在被设想为所述观察者的侧头部的位置，所述目镜光学元件配置在被设想为所述观察者的眼睛前面的位置，所述中继光学系统配置在所述图像显示元件与所述目镜光学元件之间，所述图像显示元件沿着被设想为所述侧头部的位置射出所述图像光并入射到所述中继光学系统。

在本发明的应用例的虚像显示装置中，优选所述反射面由平面构成。

在本发明的应用例的虚像显示装置中，优选所述棱镜在与所述反射面对置的位置处具有由平面构成的对置面。

在本发明的应用例的虚像显示装置中，优选所述棱镜在与所述反射面对置的位置处具有由两个平面构成的凹面来作为对置面。

在本发明的应用例的虚像显示装置中，优选所述棱镜在与所述反射面对置的位置处具有由弯曲凹面构成的对置面。