CN103293675A - 虚像显示装置 - Google Patents

虚像显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103293675A
CN103293675A CN2013100554436A CN201310055443A CN103293675A CN 103293675 A CN103293675 A CN 103293675A CN 2013100554436 A CN2013100554436 A CN 2013100554436A CN 201310055443 A CN201310055443 A CN 201310055443A CN 103293675 A CN103293675 A CN 103293675A
Authority
CN
China
Prior art keywords
prism
light
image
optical system
image display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013100554436A
Other languages
English (en)
Inventor
小松朗
户谷贵洋
武田高司
宫尾敏明
高木将行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2012270072A external-priority patent/JP6020113B2/ja
Priority claimed from JP2012270073A external-priority patent/JP6111636B2/ja
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN103293675A publication Critical patent/CN103293675A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/011—Head-up displays characterised by optical features comprising device for correcting geometrical aberrations, distortion
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B2027/0178—Eyeglass type

Abstract

本发明涉及虚像显示装置。因为在第1棱镜（10）的内部形成中间像，并且按第3面（S13）、第1面（S11）及第2面（S12）的顺序反射的图像光（GL）透射过第1面（S11）而到达观看者的眼睛（EY），所以能够使第1棱镜（10）等薄型而使光学系统整体小型且轻量，并以广视角实现高性能的显示。此外，关于外界光（HL），例如因为将通过第1面（S11）和第3面（S13）观看时的视度基本设为0，所以能够降低透视观看时的散焦和／或失真。此外，第1棱镜（10）的形状为沿着观看者的面部的形状，既重心接近面部，在设计上也优异。

Description

虚像显示装置
技术领域
本发明涉及将通过图像显示元件等形成的图像提供给观看者的虚像显示装置，尤其涉及适合于观看者的头部所配戴的头戴式显示器的虚像显示装置。
背景技术
作为组装于观看者的头部所配戴的头戴式显示器（以下，也称为HMD）等虚像显示装置的光学系统提出各种方案（参照专利文献1~4）。
关于HMD等虚像显示装置，期待使图像光广视角化和降低装置重量。尤其是，为了提升配戴感，重要的是使观看者的视轴方向的厚度变薄，并使重心接近观看者。
并且，若完全覆盖观看者的视场，成为仅能看到图像光的状态，则观看者不可判断外界的状态，会产生不安。进而，通过使外界和图像重叠来观看，可产生如虚拟现实的新的用途。因此，期待不妨碍外界的视场而重叠显示图像光的显示器。
进而，为了使观看者的配戴感提升，使外观的形状良好，一般期望接近眼镜，期望不将图像显示装置置于眼睛的上方，而配置于面部的侧面。
为了使图像显示装置离开观看者的眼睛的位置以便使光学系统小型化并且不会妨碍视场，可以使用使显示图像光暂时在光学系统之中成像而形成中间像，并使该中间像放大而观看的中继光学系统。
在专利文献1~4中，通过设为使用具有非对称的曲面（自由曲面）的2个棱镜而对偏心像差进行校正并形成中间像的中继光学系统，可得到小型且简单的结构的显示光学系统。
但是，现有的这种光学系统因为并非刻意使观看者观看到外界光而设计，所以眼睛前的棱镜小，得不到充分的外界视场。并且，因为使外界光透射的曲面形状不适合，所以对于外界的视度不为0，会产生模糊和／或失真。
另一方面，专利文献5的光学系统因为使外界光透射的面为平行平面，所以可得到几乎不存在失真的清晰的视场。但是，专利文献5的光学系统在半透射半反射镜面使用全息图，由此产生的像差和／或波长选择性对图像光会产生影响而使画质降低。
专利文献1：日本特开2000—66106号公报
专利文献2：日本特开2000—131614号公报
专利文献3：日本特开2000—299853号公报
专利文献4：日本特开2004—341411号公报
专利文献5：日本特开2008—158203号公报
发明内容
本发明的目的在于提供具有使外界光与图像光重叠显示的透视功能且广视角、高性能并且小型轻量的虚像显示装置。
本发明所涉及的虚像显示装置使图像光和外界光同时被观看，具备：产生图像光的图像元件；以及包括3个面以上的非轴对称的曲面的棱镜型像形成光学系统；其中，所述棱镜型像形成光学系统包括在光路上形成中间像的中继光学系统；在通过构成棱镜型像形成光学系统的多个面之中的第1面和第3面观看外界时，视度基本为0；第1面和第3面相对于观看侧呈凹面形状；来自图像元件的图像光在由第3面全反射、由第1面全反射、由第2面反射之后，透射过第1面而到达观看侧。
在上述虚像显示装置中，因为在棱镜型像形成光学系统的光路上形成中间像，并且在棱镜型像形成光学系统中，按第3面、第1面及第2面的顺序由2个面以上全反射的图像光透射过第1面而到达观看者，所以能够使棱镜型像形成光学系统的眼前的部分等薄型而使光学系统整体小型且轻量，并以广视角实现明亮的高性能的显示。进而，关于外界光，能够通过第1面和第3面观看，并将此时的视度基本设为0，所以能够降低透视观看外界光时的外界光的散焦和／或失真，可以确保宽阔的视野。此外，观看者的眼前的棱镜型像形成光学系统的形状为沿着观看者的面部的形状，既重心接近面部，在设计上也优异。
在本发明的具体的方面，在上述虚像显示装置中，棱镜型像形成光学系统具备包括2个面以上的非轴对称的曲面的第1棱镜和包括2个面以上的非轴对称的曲面的第2棱镜，以至少包括第2棱镜的光学系统作为中继光学系统，在从第1棱镜到第2棱镜的光路上形成中间像。在该情况下，在眼前的第1棱镜中，因为按第3面、第1面及第2面的顺序由2个以上的面全反射的图像光透射过第1面而到达观看者，所以能够使眼前的第1棱镜等薄型而使光学系统整体小型且轻量，并以广视角实现明亮的高性能的显示。
在本发明的另一方面，第1棱镜和具有多个面的第2棱镜以分体形成。
在本发明的又一方面，第2棱镜具有多个面，中间像通过图像元件、第2棱镜的多个面和第1棱镜的作为光入射面的第4面形成。
在本发明的又一方面，棱镜型像形成光学系统为包括3个面以上的非轴对称的曲面的1个棱镜，作为中继光学系统在棱镜的内部形成中间像。在该情况下，因为通过作为棱镜型像形成光学系统的1个棱镜在该棱镜的内部形成中间像，并且在棱镜中，按第3面、第1面及第2面的顺序反射的图像光透射过第1面而到达观看者，所以能够使观看者的眼前的棱镜薄型而使光学系统整体小型且轻量，并以广视角实现明亮的高性能的显示。
在本发明的又一方面，棱镜型像形成光学系统具有光射出侧的第1棱镜部分和光入射侧的第2棱镜部分，第1棱镜部分与第2棱镜部分一体形成，光射出侧的第1棱镜部分具有所述第1面、第2面和第3面。
在本发明的又一方面，第2棱镜部分具有第4面、第5面和第6面，中间像通过图像元件和第2棱镜部分的第4面、第5面、第6面形成。
在本发明的又一方面，在以构成棱镜型像形成光学系统的各面的原点为基准，将面形状的表达式关于从原点向切线方向延伸的正交坐标x及y进行了多项式展开时，将表示第k面的多项式的项xm·yn的系数设为Akm, n，满足下述（1）~（3）的条件：
－5×10-2＜A12,0＋A10,2＜－1×10-3及
－5×10-2＜A32,0＋A30,2＜－1×10-3…（1）
｜A32,0－A30,2｜＜1×10-2…（2）
｜A12,0－A32,0｜＜5×10-3及
｜A10,2－A30,2｜＜5×10-3…（3）。
另外，以上，各面的包括正交坐标x及y的局部坐标（x、y、z）以曲面上的某1点为原点，取z轴为面的法线方向，取x轴和y轴为面的切线方向。曲面的原点例如设为光束中心所通过的位置。
在本发明中，通过将不仅与图像光有关而且与外界光的观看有关的第1面和第3面设为自由曲面，并使两个面成为凹面状，成功地有效使用这些曲面形状的自由度，并得到高画质的光学系统。因为对第1面及第3面的作用赋予特征的是曲面的曲率，原点附近的曲率主要通过系数Ak2,0和Ak0,2（k＝1，3）的值确定，所以重要的是适当地设定系数Ak2,0和Ak0,2的值。
条件（1）规定原点附近的第1面的曲率和第3面的曲率的大小。它们的值A12,0、A10,2、A32,00、A30,2为负表示第1面或第3面相对于观看者为凹面状。若超过条件（1）的上限，则形状接近为平面，即使对外界光的观看不存在问题也不会在图像光的像差校正方面有效地起作用。此外，若超过条件（1）的下限，则曲率变得过强，难以进行像差校正，并且中继光学系统的棱镜的位置接近面部，损及配戴感。
条件（2）规定第3面的x轴方向的曲率和y轴方向的曲率之差。若超过条件（2）的上限，则在第3面产生的象散变得过大，难以进行像差校正。
条件（3）规定关于x轴方向及y轴方向的第1面的曲率和第3面的曲率之差，对棱镜相对于外光的视度产生影响。若将棱镜的厚度设为T、折射率设为N，则棱镜的光轴上的x轴方向的视度Dx及y轴方向的视度Dy以下式给出：
Dx＝2000（N－1）（A12,0－A32,0＋（2T（N－1）／N）×A12,0×A32.0）
Dy＝2000（N－1）（A10,2－A30,2＋（2T（N－1）／N）×A10,2×A30,2）。
一般地，因为若远方视度的误差超过±1D则会感到不愉快，所以优选：棱镜的视度抑制为±1D。但是，根据与外周部的视度和／或像差的平衡，有时也在设计上将光轴上的视度设定为±2D的范围。光轴上的视度如上式，因为与棱镜的厚度和／或折射率也有关系，所以仅以非球面系数的值确定不了，但是只要系数处于满足条件（3）的范围，便可以将光轴上的视度抑制为±2D的范围。
通过使第1面及第3面成为满足以上的条件（1）~（3）的形状，可良好地进行外界光和图像光双方的像差校正，能够得到优异的画质。
在本发明的又一方面，在第2面形成半透射半反射镜，将图像光提供给观看者，并在第2面的外侧一体地配置光透射部件，将对于外界光的视度基本设为0，将外界光和图像光重叠地提供给观看者。在该情况下，能够降低隔着第2面观看的外界光的散焦和／或失真。
在本发明的又一方面，光透射部件在观看者侧具有第1透射面和第2透射面并在外界侧具有第3透射面，棱镜型像形成光学系统的第2面和光透射部件的第2透射面具有基本相同的曲面形状，第2面与第2透射面一体化。在该情况下，能够使面彼此相接合而一体化，能够在第1面及第3面侧分别形成连续的表面。
在本发明的另一侧面，第1面、第2面和第3面夹持包含通过它们的光路的基准面而具有对称的形状。
在本发明的又一方面，第1面与第3面的间隔为5mm以上且15mm以下。在该情况下，通过为5mm以上，能够使覆盖眼前的棱镜型像形成光学系统的尺寸充分大；通过为15mm以下，能够抑制重量增加。
在本发明的又一方面，第2面相对于第1面的倾斜角为20°以上且40°以下。在该情况下，通过倾斜角处于上述范围，容易将图像光以适当的反射次数及反射角度引导至眼睛。
在本发明的又一方面，图像元件以与棱镜型像形成光学系统的图像光入射面相对的方式一体地固定于棱镜型像形成光学系统。在该情况下，能够节省空间地组装图像元件，能够使虚像显示装置小型化。
在本发明的又一方面，棱镜型像形成光学系统在配戴时覆盖观看者的眼前之中的一部分，使眼前存在不被覆盖的部分。
在本发明的又一方面，图像元件具有射出根据图像调制后的信号光的信号光形成部和通过使从信号光形成部入射的信号光进行扫描而作为扫描光射出的扫描光学系统。
附图说明
图1是对第1实施方式的第1虚像显示装置进行说明的立体图。
图2是对第1虚像显示装置的主体结构进行说明的立体图。
图3（A）是构成虚像显示装置的第1显示装置的主体部分的俯视的剖视图，（B）是主体部分的主视图。
图4是对第1显示装置中的棱镜中的光学面和／或光路进行说明的剖视图。
图5是对实施例1的光学系统进行说明的图。
图6（A）~（F）是对实施例1的光学系统的像差进行说明的图。
图7（A）~（F）是对实施例1的光学系统的像差进行说明的图。
图8是对实施例2的光学系统进行说明的图。
图9（A）~（F）是对实施例2的光学系统的像差进行说明的图。
图10（A）~（F）是对实施例2的光学系统的像差进行说明的图。
图11是对实施例3的光学系统进行说明的图。
图12（A）~（F）是对实施例3的光学系统的像差进行说明的图。
图13（A）~（F）是对实施例3的光学系统的像差进行说明的图。
图14是对实施例4的光学系统进行说明的图。
图15（A）~（F）是对实施例4的光学系统的像差进行说明的图。
图16（A）~（F）是对实施例4的光学系统的像差进行说明的图。
图17是对变形例的虚像显示装置进行说明的图。
图18是对另一变形例的虚像显示装置进行说明的图。
图19（A）是关于导光装置及采用其的虚像显示装置的其他的另一例进行说明的立体图，（B）为主视图。
图20是对第2虚像显示装置的主体结构进行说明的立体图。
图21（A）是构成第2虚像显示装置的第1显示装置的主体部分的俯视的剖视图，（B）是主体部分的主视图。
图22是对第1显示装置中的棱镜中的光学面和／或光路进行说明的剖视图。
图23是对实施例5的光学系统进行说明的图。
图24（A）~（F）是对实施例5的光学系统的像差进行说明的图。
图25（A）~（F）是对实施例5的光学系统的像差进行说明的图。
图26是对实施例6的光学系统进行说明的图。
图27（A）~（F）是对实施例6的光学系统的像差进行说明的图。
图28（A）~（F）是对实施例6的光学系统的像差进行说明的图。
图29是对实施例7的光学系统进行说明的图。
图30（A）~（F）是对实施例7的光学系统的像差进行说明的图。
图31（A）~（F）是对实施例7的光学系统的像差进行说明的图。
图32是对实施例8的光学系统进行说明的图。
图33（A）~（F）是对实施例8的光学系统的像差进行说明的图。
图34（A）~（F）是对实施例8的光学系统的像差进行说明的图。
图35是对变形例的虚像显示装置进行说明的图。
图36是对另一变形例的虚像显示装置进行说明的图。
图37（A）是关于导光装置及采用其的虚像显示装置的其他的又一例进行说明的立体图，（B）是主视图。
符号说明
AX1—AX5…光轴，AXI…入射侧光轴，AXO…射出侧光轴，EY…眼睛，GL…图像光，HL…外界光，II…中间像的像面，PA…部分区域，S11—S14…第1—第4面，S21—S24…第5—第8面，S51—S53…第1—第3透射面，SL…照明光，SR…基准面，PO…棱镜型像形成光学系统，10…第1棱镜，20…第2棱镜，10s、20s…主体部分，15…半透射半反射镜层，50…光透射部件，70…投影透视装置，80…图像显示装置，81…照明装置，82…图像显示元件（图像元件），84…驱动控制部，100…虚像显示装置，100A、100B…显示装置，103a、103b…光学部分，101…透视部件，102…框架，15…镜面，CC…粘接剂，S41—S46…第1—第6面，S46…图像光入射面，40…棱镜，40s…主体部分，41、42…棱镜部分，
具体实施方式
第1实施方式
以下，参照附图关于本发明所涉及的第1实施方式的第1虚像显示装置详细进行说明。
A．第1虚像显示装置的外观
图1所示的第1虚像显示装置100为具有眼镜那样的外观的头戴式显示器，对于配戴着该虚像显示装置100的观看者能够使其观看到对应于虚像的图像光，并且能够使观看者透视地识别或观看到外界像。虚像显示装置100具备覆盖观看者的眼前的透视部件101、支撑透视部件101的框架102和附加于框架102的从左右两端的罩部到后方的悬架部分（眼睛腿）的部分的第1及第2内置装置部105a、105b。在此，透视部件101为以覆盖观看者的眼前的厚度而弯曲的光学部件（透射眼罩），分为第1光学部分103a和第2光学部分103b。使附图中左侧的第1光学部分103a和第1内置装置部105a组合而成的第1显示装置100A为形成右眼用的虚像的部分，即使单独也可作为虚像显示装置而起作用。此外，使附图中右侧的第2光学部分103b和第2内置装置部105b组合而成的第2显示装置100B为形成左眼用的虚像的部分，即使单独也可作为虚像显示装置而起作用。
B．显示装置的结构
如图2、图3（A）、3（B）等所示，第1显示装置100A具备投影透视装置70和图像显示装置80。其中，投影透视装置70具备棱镜型像形成光学系统PO和光透射部件50。棱镜型像形成光学系统PO具备作为导光部件的第1棱镜10和第2棱镜20。第1棱镜10与光透射部件50接合而一体化，例如牢固地固定于框架61的下侧，使得第1棱镜10的上表面10e与框架61的下表面61e相接。第2棱镜20在与第1棱镜10分离的状态下介由未图示的支撑部件固定于第1棱镜10。投影透视装置70之中的第1棱镜10和光透射部件50相当于图1中的第1光学部分103a，并且投影透视装置70的第2棱镜20和图像显示装置80相当于图1中的第1内置装置部105a。另外，因为图1所示的第2显示装置100B具有与第1显示装置100A同样的结构而仅左右反转，所以第2显示装置100B的详细的说明省略。
构成投影透视装置70的棱镜型像形成光学系统PO之中，第1棱镜10为俯视沿着面部而弯曲的圆弧状的部件，第1棱镜10具有第1面S11、第2面S12、第3面S13和第4面S14作为具有光学功能的侧面。其中，在第1面S11与第3面S13之间且眼睛EY的正面侧配置第2面S12，在第1面S11与第3面S13之间且第2棱镜20侧配置第4面S14。此外，第1棱镜10具有与第1~第4面S11~S14相邻并相互相对的第1侧面10e和第2侧面10f。
在第1棱镜10中，第1面S11是以平行于Z轴的射出侧光轴AXO为中心轴或基准轴的自由曲面，第2面S12是以包含于与XZ面平行的基准面SR且相对于Z轴倾斜的光轴AX1为中心轴或基准轴的自由曲面，第3面S13是以射出侧光轴AXO为中心轴或基准轴的自由曲面。第4面S14是以包含于与XZ面平行的基准面SR且相对于Z轴倾斜的光轴AX3为中心轴或基准轴的自由曲面。另外，以上的第1~第4面S11~S14夹持水平（或横向）地延伸且平行于XZ面且光轴AX1～AX3等所通过的基准面SR，关于铅垂（或纵向）的Y轴方向具有对称的形状。
第1棱镜10由在可见光范围呈现高的光透射性的树脂材料形成。第1棱镜10具有例如通过注塑成型一体地成型的块状部件作为主体部分10s，可以进行图像光GL的导波及射出，并可以进行外界光HL的透视。另外，主体部分10s例如通过使热可塑性的树脂材料注塑于成型模具内并固化而形成。
在第1棱镜10中，第1面S11作为使图像光GL射出到第1棱镜10外的折射面而起作用，并作为使图像光GL在内面侧全反射的全反射面而起作用。第1面S11配置于眼睛EY的正面，相对于观看者呈凹面形状。另外，第1面S11以防止表面的损伤并防止图像的分辨率下降为目的，也能够由硬涂层覆盖主体部分10s。该硬涂层通过在主体部分10s的基底面上通过浸渍处理和／或喷涂处理进行包括树脂等的涂敷剂的成膜而形成。
第2面S12具有半透射半反射镜层15。该半透射半反射镜层15为具有光透射性的反射膜（即半透射半反射膜）。半透射半反射镜层（半透射半反射膜）15并非形成于第2面S12的整体，而是形成于其部分区域PA上。也就是说，半透射半反射镜层15形成于使第2面S12所展开的整体区域QA主要关于铅垂方向变窄而成的部分区域PA上。更详细地，该部分区域PA配置于关于铅垂的Y轴方向的中央侧，关于沿着水平的基准面SR的方向基本配置于整体。半透射半反射镜层15通过在主体部分10s的基底面之中的部分区域PA上进行金属反射膜和／或电介质多层膜的成膜而形成。基于容易进行通过透视实现的外界光HL的观看的观点，半透射半反射镜层15对于图像光GL的反射率在假想的图像光GL的入射角范围内设为10％以上且50％以下。具体的实施例的半透射半反射镜层15对于图像光GL的反射率例如设定为20％，对于图像光GL的透射率例如设定为80％。
第3面S13作为使图像光GL在内面侧全反射的全反射面而起作用。另外，第3面S13以防止表面的损伤并防止图像的分辨率下降为目的，也能够由硬涂层覆盖主体部分10s。第3面S13配置于眼睛EY的正面，与第1面S11同样地相对于观看者呈凹面形状，当通过第1面S11和第3面S13观看到外界光HL时，视度基本为0。
第4面S14作为使图像光GL入射于第1棱镜10内的折射面（光入射面）而起作用。另外，第4面S14以防止表面的损伤并防止图像的分辨率下降为目的，也能够由硬涂层覆盖主体部分10s。进而，以通过防止反射而抑制重影为目的，也能够由多层膜覆盖主体部分10s。
构成投影透视装置70的棱镜型像形成光学系统PO之中的第2棱镜20为使光路曲折的部件，第2棱镜20具有第5面S21、第6面S22、第7面S23和第8面S24作为具有光学功能的侧面。其中，第5面S21和第6面S12基本相对，并且第7面S23和第8面S24基本相对。此外，第2棱镜20具有与第5~第8面S21~S24相邻并相互相对的第1侧面20e和第2侧面20f。以上之中，第5面S21与相邻的第1棱镜10的第4面S14相对。
在第2棱镜20中，第5面S21是以包含于与XZ面平行的基准面SR且相对于Z轴倾斜的光轴AX4为中心轴或基准轴的自由曲面。第6面S22是以包含于与XZ面平行的基准面SR且相对于Z轴倾斜的2个光轴AX4、AX5的2等分线为中心轴或基准轴的自由曲面，第7面S23是以包含于与XZ面平行的基准面SR且相对于Z轴倾斜的2个光轴AX5、AX6的2等分线为中心轴或基准轴的自由曲面，第8面S24是以包含于与XZ面平行的基准面SR且相对于Z轴倾斜的光轴AX6为中心轴或基准轴的自由曲面。在此，光轴AX4与第1棱镜10的光轴AX3相一致，并且光轴AX6与来自图像显示装置80的入射侧光轴AXI相一致。另外，以上的第5~第8面S21~S24夹持水平（或横向）地延伸且平行于XZ面且光轴AX4～AX6等所通过的基准面SR，关于铅垂（或纵向）的Y轴方向具有对称的形状。
第2棱镜20与第1棱镜10同样地，由在可见光范围呈现高的光透射性的树脂材料形成。第2棱镜20具有例如通过注塑成型一体地成型的块状部件作为主体部分20s，可以进行图像光GL的入射及导波以及向第1棱镜10的传递。另外，主体部分20s例如通过使热可塑性的树脂材料注塑于成型模具内并固化而形成。
在第2棱镜20中，第5面S21作为使图像光GL射出到第2棱镜20外的折射面而起作用。另外，第5面S21以防止表面的损伤并防止图像的分辨率下降为目的，也能够由硬涂层覆盖主体部分20s。进而，以通过防止反射而抑制重影为目的，也能够由多层膜覆盖主体部分20s。
第6面S22和第7面S23由非透射性的反射涂层即镜层27覆盖，作为使图像光GL在内面侧基本全部反射的反射面（广义的全反射面）而起作用。另外，通过对主体部分20s的折射率、或者在第6或第7面S22、S23的反射角度进行调整，也能够使这些面S22、S23作为使图像光GL在内面侧全反射的全反射面（狭义的全反射面）而起作用。
第8面S24作为使图像光GL入射于第2棱镜20内的折射面而起作用。另外，第8面S24以通过防止反射而抑制重影为目的，能够通过由多层膜覆盖主体部分20s而形成之。
第2棱镜20用于使从图像显示装置80沿着入射侧光轴AXI射出的图像光GL再成像，使来自图像显示装置80的图像光GL在第2棱镜20适宜会聚并介由第1棱镜10的第4面S14入射于第1棱镜10内。也就是说，第2棱镜20为用于使从图像显示元件82的像面（显示位置）OI上的各点射出的图像光在第1棱镜10内再成像的中继光学系统。该情况下，第1棱镜10的第4面S14也通过与第2棱镜20协作而作为中继光学系统的一部分起作用。
光透射部件50在可见光范围呈现高的光透射性，并由具有与第1棱镜10基本相同的折射率的树脂材料形成，作为辅助棱镜与第1棱镜10一体地固定。光透射部件（辅助棱镜）50为辅助第1棱镜10的透视功能的部件，具有第1透射面S51、第2透射面S52和第3透射面S53作为具有光学功能的侧面。在此，在第1透射面S51与第3透射面S53之间配置有第2透射面S52。第1透射面S51处于使第1棱镜10的第1面S11延长了的曲面上；第2透射面S52为相对于第1棱镜10的第2面S12通过粘接剂CC接合而一体化的曲面；第3透射面S53处于使第1棱镜10的第3面S13延长了的曲面上。
第1棱镜10连接于后述的第2棱镜20，对第2棱镜20进行支撑。第2棱镜20连接于后述的图像显示装置80，对图像显示装置80进行支撑。第1棱镜10的光入射侧与第2棱镜20等一起被遮光部件63覆盖。第1棱镜10的上端部及下端部也被遮光部件63覆盖。在第1及第2棱镜10、20的周边，能够设置防止外光入射的增加的遮光部。遮光部例如能够由遮光性的涂层和／或光散射层构成。
图像显示装置80具有自发光型的显示装置即图像显示元件82和对图像显示元件82的工作进行控制的驱动控制部84。
图像显示元件82是例如由有机EL（Organic Electro-Luminescence，有机电致发光）或OLED（Organic light-emitting diode，有机发光二极管）形成的图像元件，形成应当成为运动图像等显示对象的图像光。驱动控制部84通过对于图像显示元件82输出图像信号或驱动信号，形成作为运动图像和／或静止图像的基础的彩色的图像光作为透射率图案。另外，图像显示装置80的图像显示元件（图像元件）82一体地固定于第2棱镜20，使得与第2棱镜20的作为图像光入射面的第8面S24相对。
C.图像光等的光路
以下，关于虚像显示装置100中的图像光GL等的光路进行说明。
从图像显示元件（图像元件）82射出的图像光GL通过第2棱镜20会聚并改变方向，入射于在第1棱镜10设置的具有比较强的负的折射力的第4面S14。
通过了第1棱镜10的第4面S14的图像光GL边会聚边行进，入射于具有比较弱的正的折射力的第3面S13而全反射，并入射于具有比较弱的负的折射力的第1面S11而全反射。另外，图像光GL通过包括第2棱镜20和第1棱镜10的第4面S14的中继光学系统20、S14，在通过第3面S13的前后，在棱镜10中形成中间像。该中间像的像面II对应于图像显示元件82的像面（显示位置）OI，但是在第3面S13折返。
由第1面S11全反射的图像光GL入射于第2面S12，但是尤其是入射于半透射半反射镜层15的图像光GL边部分性地透射过该半透射半反射镜层15边也部分性地反射而再次入射于第1面S11并通过。另外，半透射半反射镜层15作为对于在此反射的图像光GL具有比较强的正的折射力的部件而起作用。此外，第1面S11作为对于通过其的图像光GL具有负的折射力的部件而起作用。
通过了第1面S11的图像光GL作为基本平行光束入射于观看者的眼EY的瞳孔。也就是说，观看者通过作为虚像的图像光GL，观看形成于图像显示元件82上的图像。
另一方面，外界光HL之中，入射于比第1棱镜10的第2面S12靠＋X侧的光通过第3面S13和第1面S11，但是此时，正负的折射力抵消并且像差得到校正。也就是说，观看者隔着第1棱镜10看到失真少的外界像。同样地，外界光HL之中，入射于比第1棱镜10的第2面S12靠－X侧也就是说入射于光透射部件50的光在通过设置于此的第3透射面S53和第1透射面S51时，正负的折射力抵消并且像差得到校正。也就是说，观看者隔着光透射部件50看到失真少的外界像。进而，外界光HL之中，入射到与第1棱镜10的第2面S12对应的光透射部件50的光在通过第3透射面S53和第1面S11时，正负的折射力抵消并且像差得到校正。也就是说，观看者隔着光透射部件50看到失真少的外界像。另外，第1棱镜10的第2面S12和光透射部件50的第2透射面S52都具有基本相同的曲面形状，都具有基本相同的折射率，并且两者的间隙由基本相同的折射率的粘接层（粘接剂）CC填充。也就是说，第1棱镜10的第2面S12和／或光透射部件50的第2透射面S52对于外界光HL并不作为折射面起作用。
但是，入射于半透射半反射镜层15的外界光HL因为边部分性地透射过该半透射半反射镜层15边也部分性地反射，所以透射率降低。因为图像光GL从图像显示元件82侧入射，所以观看者在半透射半反射镜层15的方向与形成于图像显示元件82上的图像一起看到外界像。
在第1棱镜10内传输并入射于第2面S12的图像光GL之中，未由半透射半反射镜层15反射的光入射于光透射部件50内，但是通过设置于光透射部件50的未图示的反射防止部被防止返回到第1棱镜10。也就是说，可防止通过了第2面S12的图像光GL返回到光路上而成为杂散光。此外，从光透射部件50侧入射并由半透射半反射镜层15反射的外界光HL返回到光透射部件50，但是通过设置于光透射部件50的上述的未图示的反射防止部被防止射出到第1棱镜10。也就是说，可防止由半透射半反射镜层15反射的外界光HL返回到光路上而成为杂散光。
D．光学面和／或光路的规定方法
图4是对第1棱镜10中的光轴AX1～AX3和／或局部坐标进行说明的图。在以下的说明中，考虑光学系统的评价和／或表达的方便，关于从观看者的眼睛EY朝向图像显示装置80反向行进方向，来规定光学面和／或光路。在实际的光学系统中，从图像显示元件82发出的光依次通过第2棱镜20和第1棱镜10而到达眼睛EY，但是在该状态下难以进行光学系统的评价。因此，设通过处于眼睛EY的位置的光圈而来自无限远的光源的光进入第1棱镜10，并通过第2棱镜20而在图像显示元件82成像，来进行评价、设计，以下详述的光学系统的数据也按该顺序表示。另外，关于与棱镜10接合而作为一体使用的光透射部件50，是使第1棱镜10的形状延长而得到的部件，并省略说明。
在图示的棱镜10中，第1面S11的光轴与射出侧光轴AXO一致，第1面S11的局部坐标（x、y、z）与整体坐标（X、Y、Z）为平移（並進）关系，在第1面S11上具有原点。也就是说，局部坐标的z方向处于射出侧光轴AXO上而成为行进方向（光线的逆向行进方向），局部坐标的y方向与整体坐标的Y方向平行。在以后的各面中，局部坐标的y方向也与整体坐标的Y方向平行。
第2面S12的光轴相对于射出侧光轴AXO适宜倾斜，第2面S12的局部坐标相对于整体坐标绕Y轴适宜旋转且平移，在第2面S12上具有原点。第2面S12的局部坐标的z方向为射出侧光轴AXO与从第2面S12朝向第1面S11的光束中心的光轴AX1的中间方向。
第3面S13的光轴与射出侧光轴AXO一致，第3面S13的局部坐标与整体坐标为平移关系，在第3面S13的延长面即第3透射面S53上具有原点。
通过以上，从第2面S12朝向第1面S11的光束中心的光轴AX1与从第1面S11朝向第3面S13的光束中心的光轴AX2的中间方向，与第1面S11上的光束中心（光轴AX1、AX2的交点）处的第1面S11的法线方向一致。此外，从第1面S11朝向第3面S13的光束中心的光轴AX2与从第3面S13朝向第4面S14的光束中心的光轴AX3的中间方向，与第3面S13上的光束中心（光轴AX2、AX3的交点）处的第3面S13的法线方向一致。
在从第3面S13朝向接着的第4面S14的光路中，其局部坐标对应于行进方向（光线的逆向行进方向）。也就是说，从第3面S13到第4面S14的局部坐标的z方向与光束中心的光轴AX3一致，该局部坐标的y方向与整体坐标的Y方向平行。
第4面S14的局部坐标的原点省略图示，处于该第4面S14上。此外，第4面S14的局部坐标的z方向即第4面S14的光轴与上述光轴AX3一致。
在第2棱镜20中，详细的图示省略，但是第5面S21的局部坐标的原点处于该第5面S21上，局部坐标的z方向与第5面S21的光轴AX4平行。此外，第6面S22的局部坐标的原点处于光轴AX4与AX5的交点，z方向为AX4与AX5的2等分线。同样地，第7面S23的局部坐标的原点处于光轴AX5与AX6的交点，z方向为AX5与AX6的2等分线。
E．光学面的优选特征
棱镜10的第1面S11的形状利用第1面S11的局部坐标（x、y、z）以下式表示：
z＝Σ｛A1m,n·（xm·yn）｝…（4）。
在此，A1m,n为多项式展开后的第m·n项的系数，m、n为0以上的整数。
棱镜10的第2面S12的形状利用第2面S12的局部坐标（x、y、z）以下式表示：
z＝Σ｛A2m,n·（xm·yn）｝…（5）。
在此，A2m,n为多项式展开后的第m·n项的系数。
棱镜10的第3面S13的形状利用第3面S13的局部坐标（x、y、z）以下式表示：
z＝Σ｛A3m,n·（xm·yn）｝…（6）
在此，A3m,n为多项式展开后的第m·n项的系数。
在本实施方式中，棱镜10的第1~第3面S11~S13满足以下的3个条件：
－5×10-2＜A12,0＋A10,2＜－1×10-3以及
－5×10-2＜A32,0＋A30,2＜－1×10-3…（1）
｜A32,0－A30,2｜＜1×10-2…（2）
｜A12,0－A32,0｜＜5×10-3以及
｜A10,2－A30,2｜＜5×10-3…（3）。
通过设定第1~第3面S11~S13的形状以便满足这3个条件，可良好地进行外界光HL和图像光GL双方的像差校正，能够得到优异的画质。
棱镜10的第1面S11与第3面S13的间隔为5mm以上且15mm以下。此外，第2面S12相对于第1面S11的倾斜角为20°以上且40°以下。
另外，关于第2棱镜20的第5面S21~第8面S28，是为了光路的调整和／或像差的更加精密的校正而设置的。
在第1实施方式的第1虚像显示装置100中，因为在从第1棱镜10到第2棱镜20的光路上形成中间像，并且在第1棱镜10中，按第3面S13、第1面S11及第2面S12的顺序由2个面以上全反射的图像光GL透射过第1面S11而到达观看者的眼睛EY，所以能够使第1棱镜10等薄型而使光学系统整体小型且轻量，并以广视角实现明亮的高性能的显示。进而，关于外界光HL，例如能够通过第1面S11和第3面S13进行观看，因为将此时的视度基本设为0，所以能够降低透视观看外界光HL时的外界光HL的散焦和／或失真，可以确保宽阔的视野。此外，眼前的第1棱镜10的形状为沿着观看者的面部的形状，既重心接近面部，在设计上也优异。
第1实施方式的实施例
以下，关于组入于本发明所涉及的第1虚像显示装置的投影透视装置的实施例进行说明。将在各实施例中使用的符号归纳为以下。
SPH：瞳孔
FFSk：自由曲面（棱镜中的k＝面编号）
SPH：球面或平面（保护玻璃表面）
R曲率半径
T轴上表面间隔
Nd光学材料的对于d线的折射率
Vd光学材料的关于d线的色散系数
TLY：特定面的横截面（XZ截面）上的光轴的倾斜角度（°）（关于TLY，有时在特定面的前后会变化）
DCX：特定面的横截面（XZ截面）上的X轴方向的光轴的偏离量
实施例1
将构成实施例1的投影透视装置之中第1及第2棱镜的光学面的数据示于以下的表1。另外，例如FFS1指第1面S11，FFS2指第2面S12，FFS3指第3面S13。
（表1）
关于构成实施例1的棱镜中的光学面，将其横截面中的光轴倾斜角度（倾角）TLY和光轴偏离量（偏轴量）DCX示于以下的表2。
（表2）
Figure BDA00002847509600191
关于构成实施例1的棱镜中的各光学面，将自由曲面的多项式展开后的系数Akm,n示于以下的表3。另外，在表3中，符号m、n指系数Akm,n中的变量或阶数。另外，符号FFSk（k＝1~8）指作为自由曲面的第1~第8面S11~S14、S21~S24之中的第k面。另外，系数Akm,n指构成表示作为对象的第k面的多项式的各项xm·yn的系数。
（表3）
Figure BDA00002847509600192
Figure BDA00002847509600193
Figure BDA00002847509600201
在以上的表3及以下的表中，数值的E以后部分指10进制的指数部分，例如所谓“-6.511E-03”指-6.511×10-03。
图5是实施例1的投影透视装置70的剖视图。但是，关于光束，不仅表示基准面SR上的光束，而且也表示从基准面SR向Y方向偏离的光束。投影透视装置70之中的第1棱镜10具有：具有弱的负的折射力的第1面S11；具有比较强的正的折射力的第2面S12；具有比较弱的正的折射力的第3面S13；和具有比较强的正的折射力的第4面S14。第2棱镜20具有：具有比较强的正的折射力的第5面S21；具有比较弱的正的折射力的第6面S22；具有比较强的正的折射力的第7面S23；和具有比较强的负的折射力的第8面S24。若关于实施例1的光学系统的具体的规格进行说明，则水平视角为20.1°，垂直视角为11.4°，图像显示元件的显示区域的大小为9.22×5.18mm，瞳径为5mm，焦点距离约为26mm。
图6（A）~6（F）及图7（A）~7（F）表示实施例1的像差。在各像差图中，横轴表示瞳孔的位置，纵轴表示像差量。具体地，图6（A）及6（B）以微米为单位表示在X方向为10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图6（C）及6（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图6（E）及6（F）表示在X方向为-10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差。图7（A）及7（B）表示在X方向为10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图7（C）及7（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图7（E）及7（F）表示在X方向为-10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差。另外，图示的像差量为了方便为使光线逆向行进的情况下的图像显示元件的像面上的像差量。
实施例2
将构成实施例2的投影透视装置之中的第1及第2棱镜的光学面的数据示于以下的表4。
（表4）
Figure BDA00002847509600211
关于构成实施例2的棱镜中的光学面，将其横截面中的光轴倾斜角度（倾角）TLY和光轴偏离量（偏轴量）DCX示于以下的表5。
（表5）
面的倾角和偏轴量
Figure BDA00002847509600212
Figure BDA00002847509600221
关于构成实施例2的棱镜中的各光学面，将自由曲面的多项式展开后的系数示于以下的表6。另外，在表6中，符号m、n指系数Akm,n中的变量或阶数。此外，符号FFSk（k＝1~8）指作为自由曲面的第1~第8面S11~S14、S21~S24之中的第k面。
（表6）
Figure BDA00002847509600222
Figure BDA00002847509600223
图8为实施例2的投影透视装置70的剖视图。投影透视装置70之中的第1棱镜10具有：具有弱的负的折射力的第1面S11；具有比较强的正的折射力的第2面S12；具有比较弱的正的折射力的第3面S13；和具有比较强的负的折射力的第4面S14。第2棱镜20具有：具有比较强的正的折射力的第5面S21；具有比较弱的正的折射力的第6面S22；具有比较弱的正的折射力的第7面S23；和具有比较弱的正的折射力的第8面S24。若关于实施例2的光学系统的具体的规格进行说明，则水平视角为20.1°，垂直视角为11.4°，图像显示元件的显示区域的大小为9.22×5.18mm，瞳径为5mm，焦点距离约为26mm。
图9（A）~9（F）及图10（A）~10（F）表示实施例2的像差。具体地，图9（A）及9（B）表示在X方向为10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图9（C）及9（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图9（E）及9（F）表示在X方向为-10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差。图10（A）及10（B）表示在X方向为10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图10（C）及10（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图10（E）及10（F）表示在X方向为-10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差。
实施例3
将构成实施例3的投影透视装置之中的第1及第2棱镜的光学面的数据示于以下的表7。
（表7）
关于构成实施例3的棱镜中的光学面，将其横截面中的光轴倾斜角度（倾角）TLY和光轴偏离量（偏轴量）DCX示于以下的表8。
（表8）
Figure BDA00002847509600242
关于构成实施例3的棱镜中的各光学面，将自由曲面的多项式展开后的系数示于以下的表9。另外，在表9中，符号m、n指系数Akm,n中的变量或阶数。此外，符号FFSk（k＝1~8）指作为自由曲面的第1~第8面S11~S14、S21~S24之中的第k面。
（表9）
Figure BDA00002847509600243
Figure BDA00002847509600251
Figure BDA00002847509600252
图11为实施例3的投影透视装置70的剖视图。投影透视装置70之中的第1棱镜10具有：具有弱的负的折射力的第1面S11；具有比较强的正的折射力的第2面S12；具有比较弱的正的折射力的第3面S13；和具有比较强的正的折射力的第4面S14。第2棱镜20具有：具有比较强的正的折射力的第5面S21；具有比较弱的正的折射力的第6面S22；具有比较弱的正的折射力的第7面S23；和具有比较弱的负的折射力的第8面S24。若关于实施例3的光学系统的具体的规格进行说明，则水平视角为20.1°，垂直视角为11.4°，图像显示元件的显示区域的大小为9.22×5.18mm，瞳径为5mm，焦点距离约为26mm。
图12（A）~12（F）及图13（A）~13（F）表示实施例3的像差。具体地，图12（A）及12（B）表示在X方向为10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图12（C）及12（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图12（E）及12（F）表示在X方向为-10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差。图13（A）及13（B）表示在X方向为10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图13（C）及13（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图13（E）及13（F）表示在X方向为-10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差。
（实施例4）
将构成实施例4的投影透视装置之中的第1及第2棱镜的光学面的数据示于以下的表10。
（表10）
Figure BDA00002847509600261
关于构成实施例4的棱镜中的光学面，将其横截面中的光轴倾斜角度（倾角）TLY和光轴偏离量（偏轴量）DCX示于以下的表11。
（表11）
Figure BDA00002847509600262
Figure BDA00002847509600271
关于构成实施例4的棱镜中的各光学面，将自由曲面的多项式展开后的系数示于以下的表12。另外，在表12中，符号m、n指系数Akm,n中的变量或阶数。此外，符号FFSk（k＝1~8）指作为自由曲面的第1~第8面S11~S14、S21~S24之中的第k面。
（表12）
Figure BDA00002847509600272
Figure BDA00002847509600273
图14为实施例4的投影透视装置70的剖视图。投影透视装置70之中的第1棱镜10具有：具有弱的负的折射力的第1面S11；具有比较强的正的折射力的第2面S12；具有比较弱的正的折射力的第3面S13；和具有比较弱的负的折射力的第4面S14。第2棱镜20具有：具有比较强的正的折射力的第5面S21；具有比较弱的正的折射力的第6面S22；具有比较弱的正的折射力的第7面S23；和具有比较弱的负的折射力的第8面S24。若关于实施例4的光学系统的具体的规格进行说明，则水平视角为20.1°，垂直视角为11.4°，图像显示元件的显示区域的大小为9.22×5.18mm，瞳径为5mm，焦点距离约为26mm。
图15（A）~15（F）及图16（A）~16（F）表示实施例4的像差。具体地，图15（A）及15（B）表示在X方向为10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图15（C）及15（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图15（E）及15（F）表示在X方向为-10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差。图16（A）及16（B）表示在X方向为10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图16（C）及16（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图16（E）及16（F）表示在X方向为-10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差。
在以下的表13，关于各实施例1~4，归纳关于条件式（1）~（3）的数值数据。
表（13）
Figure BDA00002847509600291
此外，在以下的表14，关于各实施例1~4，归纳关于第1面S11与第3面S13的间隔及第2面S12相对于第1面S11的倾斜角的数值数据。
（表14）
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
S11和S13的间隔（mm） 9.00 9.00 9.00 9.00
S12相对于S11的倾斜角（°） 28 27 28 28
此外，条件式（3）对棱镜相对于外光的视度产生影响，若将棱镜的厚度设为T，将折射率设为N，则棱镜的光轴上的x轴方向的视度Dx及y轴方向的视度Dy由下式给出：
Dx＝2000（N－1）（A12,0－A32,0＋（2T（N－1）／N）×A12,0×A32.0）
Dy＝2000（N－1）（A10,2－A30,2＋（2T（N－1）／N）×A10,2×A30,2）。
基于上式，在以下的表15，归纳关于各实施例1~4的与视度有关的数值数据。
（表15）
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
视度Dx（D：视度） 0.30 0.12 0.04 0.05
视度Dy（D：视度） －0.19 －0.31 －0.01 0.02
棱镜的厚度T（mm） 9 9 9 9
折射率N 1.525 1.525 1.525 1.525
在上述实施方式中，使用包括自发光型的显示装置等的图像显示装置80，但是也能够代替之而使用扫描型的图像显示装置。
具体地，如图17所示，作为虚像显示装置的第1显示装置100A具备相当于投影透视装置70的导光部330和图像显示装置380。图像显示装置380为形成强度调制后的信号光并使该信号光作为扫描光TL射出的装置，具有信号光形成部381和扫描光学系统382。
信号光形成部381具备光源，射出基于来自未图示的控制电路的控制信号进行调制而形成的信号光LL。扫描光学系统382使经过了信号光形成部381的信号光LL边扫描边射出。在此，扫描光学系统382由MEMS镜等构成，进行如下的2维扫描：与由信号光形成部381进行的信号光LL的调制同步地使姿势变化而对信号光LL的光路进行调整，由此使光线（扫描光TL）的射出角度纵横地变化。通过以上，图像显示装置380使应该成为图像光GL的扫描光TL入射于导光部330并对于第2面S12之中的形成半透射半反射镜层15的部分区域的整体进行扫描。
若关于图示的第1显示装置100A的工作进行说明，则图像显示装置380如上所述，将信号光LL作为扫描光TL而朝向导光部330的第8面S24射出。导光部330使通过了第8面S24的扫描光TL通过全反射等在内部导光，到达半透射半反射镜层15。此时，将扫描光TL在半透射半反射镜层15的表面上进行扫描，由此通过作为扫描光TL的轨迹的图像光GL形成虚像，配戴者用眼睛EY捕捉该虚像，由此识别图像。另外，在图示的情况下，导光部330之中的作为光入射面的第8面S24为相对于扫描光TL的光轴垂直的平面。
此外，如图18所示，在第2棱镜20与图像显示装置80之间也可以进一步具有校正透镜CL。校正透镜CL实质上为不具有放大率的透镜，例如能够用于像差的抑制等。
此外，在上述实施方式中构成为，作为导光部件的第1棱镜10和作为辅助棱镜的光透射部件50覆盖配戴者的眼睛EY的前方整体，但是并不限于此，例如也可以如图19（A）及19（B）所示，为以下的小型的结构：包括作为具有半透射半反射镜层15的曲面形状的第2面S12的部分仅覆盖眼睛EY的一部分，即覆盖眼前的一部分，还存在未覆盖的部分。此外，在该情况下，通过使第1棱镜10及光透射部件50充分小，即使为不透视地代替半透射半反射镜层15而配置进行全反射的镜体的结构，配戴者也能够从第1棱镜10及光透射部件50的周围观看外界。另外，在图示的情况下，在第2面S12的整体或基本整体形成有半透射半反射镜层15，但是也可以仅在第2面S12的一部分形成有半透射半反射镜层15。此外，在图19（B）的例子中，在眼睛EY的基本正面配置半透射半反射镜层15，但是也可以偏离正面地配置半透射半反射镜层15，并通过移动视线而可以识别图像。例如，也可以稍微降低眼睛EY的位置（稍微提高第1棱镜10及光透射部件50的位置）。在该情况下，例如成为可从第1棱镜10及光透射部件50的下方看到眼睛EY的下半部分的状态。
第2实施方式
以下，参照附图关于本发明所涉及的第2实施方式的第2虚像显示装置详细地进行说明。
A.第2虚像显示装置的外观
本实施方式的第2虚像显示装置为图1所示的第1实施方式的第1虚像显示装置100的变形例，关于其外观，因为具有与第1实施方式的情况相同的眼镜那样的外观，所以将图示及说明省略。
B．显示装置的结构
以下，关于第1显示装置100A的结构进行说明。如图20、图21（A）、21（B）等所示，第1显示装置100A具备投影透视装置70和图像显示装置80。其中，投影透视装置70为棱镜型像形成光学系统PO，具备作为导光部件的棱镜40和光透射部件50。棱镜40与光透射部件50通过接合而一体化，例如牢固地固定于框架61的下侧，使得例如棱镜40的上表面40e与框架61的下表面61e相接。棱镜40和光透射部件50相当于图1中的第1光学部分103a，并且图像显示装置80相当于图1中的第1内置装置部105a。另外，因为图1所示的第2显示装置100B具有与第1显示装置100A同样的结构而仅左右反转，所以第2显示装置100B的详细的说明省略。
投影透视装置70之中，作为棱镜型像形成光学系统PO的棱镜40能够考虑分为在靠近鼻子的中央侧配置且俯视沿着面部弯曲的圆弧状的第1棱镜部分41和在离开鼻子的周边侧配置的块状的第2棱镜部分42。第1棱镜部分41配置于光射出侧，具有第1面S41、第2面S42和第3面S43作为具有光学功能的侧面；第2棱镜部分42配置于光入射侧，具有第4面S44、第5面S45和第6面S46作为具有光学功能的侧面。其中，在第1面S41和第3面S43之间配置第2面S42，第1面S41和第5面S45形成预定的角度且配置得比较近，第4面S44与第6面S46相邻，第5面S45夹置棱镜材料与第4面S44和第6面S46相对地配置。此外，棱镜40具有与第1~第3面S41~S43相邻并且相互相对的第1侧面40e和第2侧面40f。
在棱镜40中，第1面S41是以平行于Z轴的射出侧光轴AXO为中心轴或基准轴的自由曲面，第2面S42是以包含于与XZ面平行的基准面SR且相对于Z轴倾斜的光轴AX1为中心轴或基准轴的自由曲面，第3面S43是以射出侧光轴AXO为中心轴或基准轴的自由曲面。第4面S44是以包含于与XZ面平行的基准面SR且相对于Z轴倾斜的光轴AX3、AX4的2等分线为中心轴或基准轴的自由曲面，第5面S45是以包含于与XZ面平行的基准面SR且相对于Z轴倾斜的一对光轴AX4、AX5的2等分线为中心轴或基准轴的自由曲面，第6面S46是以包含于与XZ面平行的基准面SR且相对于Z轴倾斜的光轴AX5为中心轴或基准轴的自由曲面。另外，以上的第1~第6面S41~S46夹持水平（或横向）地延伸且平行于XZ面且光轴AX1～AX4等所通过的基准面SR，关于铅垂（或纵向）的Y轴方向具有对称的形状。
棱镜40由在可见光范围呈现高的光透射性的树脂材料形成。棱镜40具有例如通过注塑成型一体地成型的块状部件作为主体部分40s，主体部分40s（块状部件）40s例如通过使热可塑性的树脂材料注塑于成型模具内并固化而形成。这样，主体部分40s虽然为一体成型品，但是能够考虑分为如上所述的第1棱镜部分41和第2棱镜部分42。第1棱镜部分41可以进行图像光GL的导波及射出，并可以进行外界光HL的透视。第2棱镜部分42可以进行图像光GL的入射及导波。
在第1棱镜部分41中，第1面S41作为使图像光GL射出到第1棱镜部分41外的折射面而起作用，并作为使图像光GL在内面侧全反射的全反射面而起作用。第1面S41配置于眼睛EY的正面，相对于观看者呈凹面形状。另外，第1面S41以防止表面的损伤并防止图像的分辨率下降为目的，也能够通过由硬涂层覆盖主体部分40s而形成之。该硬涂层通过在主体部分40s的基底面上通过浸渍处理和／或喷涂处理进行包括树脂等的涂敷剂的成膜而形成。
第2面S42具有半透射半反射镜层15。该半透射半反射镜层15为具有光透射性的反射膜（即半透射半反射膜）。半透射半反射镜层（半透射半反射膜）15并非形成于第2面S42的整体，而是形成于其部分区域PA上。具体地，半透射半反射镜层15形成于使第2面S42所展开的整体区域QA主要关于铅垂方向变窄而成的部分区域PA上。该部分区域PA配置于关于铅垂的Y轴方向的中央侧，关于沿着水平的基准面SR的方向基本配置于整体。半透射半反射镜层15通过在主体部分40s的基底面之中的部分区域PA上进行金属反射膜和／或电介质多层膜的成膜而形成。基于容易进行通过透视实现的外界光HL的观看的观点，半透射半反射镜层15对于图像光GL的反射率在假想的图像光GL的入射角范围内设为10％以上且50％以下。具体的实施例的半透射半反射镜层15对于图像光GL的反射率例如设定为20％，对于图像光GL的透射率例如设定为80％。
第3面S43作为利用折射率差使图像光GL在内面侧全反射的全反射面而起作用。另外，第3面S43以防止表面的损伤并防止图像的分辨率下降为目的，也能够通过由硬涂层覆盖主体部分40s而形成。第3面S43配置于眼睛EY的正面，与第1面S41同样地相对于观看者呈凹面形状，当通过第1面S41和第3面S43观看外界光HL时，视度基本为0。
第2棱镜部分42是用于使从图像显示元件82的像面（显示位置）OI上的各点射出的图像光在棱镜40内再成像的中继光学系统。在第2棱镜部分42中，第4面S44及第5面S45由作为非透射性的反射涂层的镜层27覆盖，作为使图像光GL在内面侧基本全部反射的反射面（广义的全反射面）而起作用。另外，通过对主体部分40s的折射率、或者在第4或第5面S44、S45的反射角度进行调整，也能够使这些面S44、S45作为使图像光GL在内面侧全反射的全反射面（狭义的全反射面）而起作用。
第6面S46作为使图像光GL入射于第2棱镜部分42内的折射面而起作用。另外，第6面S46以防止表面损伤并防止图像的分辨率下降为目的，也能够通过由硬涂层覆盖主体部分40s而形成之，但是以通过防止反射而抑制重影为目的，也能够通过由多层膜覆盖主体部分40s而形成之。
光透射构件50在可见光范围呈现高的光透射性，并由具有与棱镜40的主体部分40s基本相同的折射率的树脂材料形成，与棱镜40一体地固定。光透射部件50为辅助棱镜40的透视功能的辅助棱镜，具有第1透射面S51、第2透射面S52和第3透射面S53作为具有光学功能的侧面。在此，在第1透射面S51与第3透射面S53之间配置有第2透射面S52。第1透射面S51处于使棱镜40的第1面S41延长了的曲面上；第2透射面S52为沿着棱镜40的第2面S42延伸且相对于该第2面S42通过粘接剂CC接合而一体化的曲面；第3透射面S53处于使棱镜40的第3面S43延长了的曲面上。
棱镜40的第2棱镜部分42连接于后述的图像显示装置80，对图像显示装置80进行支撑。第2棱镜部分42被遮光部件63覆盖。棱镜40的第1棱镜部分41的上端部及下端部也被遮光部件63覆盖。在棱镜40的周边，能够设置防止外光入射的增加的遮光部。遮光部例如能够由遮光性的涂层和／或光散射层构成。
图像显示装置80具有射出2维的照明光SL的照明装置81、作为透射型的空间光调制装置的图像显示元件82和对照明装置81及图像显示元件82的工作进行控制的驱动控制部84。
图像显示装置80的照明装置81具有产生包括红、绿、蓝3色的光的光源81a和使来自光源81a的光扩散而成为矩形截面的光束的背光导光部81b。图像显示元件82例如为由液晶显示器件形成的图像元件，对来自照明装置81的照明光SL空间性地进行调制而形成应该成为运动图像等显示对象的图像光。驱动控制部84具备光源驱动电路84a和液晶驱动电路84b。光源驱动电路84a对照明装置81的光源81a供给电功率而使稳定的辉度的照明光SL射出。液晶驱动电路84b通过对于图像显示元件82输出图像信号或驱动信号，而形成作为运动图像和／或静止图像的基础的彩色的图像光作为透射率图案。另外，能够使液晶驱动电路84b具有图像处理功能，但是也能够使外附的控制电路具有图像处理功能。另外，图像显示装置80与棱镜40的作为图像光入射面的第6面S46相对而一体地固定于棱镜40。也就是说，图像显示元件（图像元件）82也与第6面（图像光入射面）S46相对而一体地固定于棱镜40。
C.图像光等的光路
以下，关于虚像显示装置100中的图像光GL等的光路进行说明。
从图像显示元件（图像元件）82射出的图像光GL入射于在棱镜40设置的具有比较强的正的折射力的第6面S46。
通过了棱镜40的第6面S46的图像光GL边会聚边行进，在通过第2棱镜部分42时，由具有比较弱的正的折射力的第5面S45反射，并由具有比较弱的正的折射力的第4面S44反射。
由第2棱镜部分42的第4面S44反射了的图像光GL边会聚边行进，在第1棱镜部分41中，入射于具有比较弱的正的折射力的第3面S43而全反射，并入射于具有比较弱的负的折射力的第1面S41而全反射。另外，图像光GL在通过第3面S43之前，通过作为第2棱镜部分42的中继光学系统42，在棱镜40中形成弯曲的中间像。该中间像的像面II对应于图像显示元件82的像面（显示位置）OI。
由第1面S41全反射的图像光GL入射于第2面S42，但是尤其是入射于半透射半反射镜层15的图像光GL边部分性地透射过该半透射半反射镜层15边也部分性地反射而再次入射于第1面S41并通过。另外，半透射半反射镜层15作为对于在此反射的图像光GL具有比较强的正的折射力的部件而起作用。此外，第1面S41作为对于通过其的图像光GL具有负的折射力的部件而起作用。
通过了第1面S41的图像光GL作为基本平行光束入射于观看者的眼EY的瞳孔。也就是说，观看者通过作为虚像的图像光GL，观看形成于图像显示元件82上的图像。
另一方面，与第1实施方式的情况同样地，在外界光HL通过棱镜40和／或光透射部件50时，正负的折射力抵消并且像差得到校正。也就是说，观看者隔着棱镜40和／或光透射部件50看到失真少的外界像。另外，棱镜40的第2面S42和光透射部件50的第2透射面S52都具有基本相同的曲面形状，都具有基本相同的折射率，并且两者的间隙由基本相同的折射率的粘接层（粘接剂）CC填充。也就是说，棱镜40的第2面S42和／或光透射部件50的第2透射面S52对于外界光HL并不作为折射面起作用。
但是，观看者在半透射半反射镜层15的方向与形成于图像显示元件82上的图像一起看到外界像。
通过设置于光透射部件50的未图示的反射防止部，可防止通过了第2面S42的图像光GL返回到光路上而成为杂散光，此外，可防止由半透射半反射镜层15反射的外界光HL返回到光路上而成为杂散光。
D．光学面和／或光路的规定方法
图22是对棱镜40中的光轴AX1～AX5和／或局部坐标进行说明的图。在以下的说明中，考虑光学系统的评价和／或表达的方便，关于从观看者的眼睛EY朝向图像显示装置80反向行进方向，来规定光学面和／或光路。在实际的光学系统中，从图像显示元件82发出的光依次通过棱镜40的第1棱镜部分41和第2棱镜部分42而到达眼睛EY，但是在该状态下难以进行光学系统的评价。因此，设通过处于眼睛EY的位置的光圈而来自无限远的光源的光进入棱镜40的第1棱镜部分41，并经过第2棱镜部分42而在图像显示元件82成像，来进行评价、设计，以下详述的光学系统的数据也按该顺序表示。另外，关于与棱镜40接合而作为一体使用的光透射部件50，是使棱镜40的形状延长而得到的部件，并省略说明。
在图示的棱镜40中，第1面S41的光轴与射出侧光轴AXO一致，第1面S41的局部坐标（x、y、z）与整体坐标（X、Y、Z）为平移关系，在第1面S41上具有原点。也就是说，局部坐标的z方向处于射出侧光轴AXO上而成为行进方向（光线的逆向行进方向），局部坐标的y方向与整体坐标的Y方向平行。在以后的各面中，局部坐标的y方向为与整体坐标的Y方向平行。
第2面S42的光轴相对于射出侧光轴AXO适宜倾斜，第2面S42的局部坐标相对于整体坐标绕Y轴适宜旋转且平移，在第2面S42上具有原点。第2面S42的局部坐标的z方向为射出侧光轴AXO与从第2面S42朝向第1面S41的光束中心的光轴AX1的中间方向。
第3面S43的光轴与射出侧光轴AXO一致，第3面S43的局部坐标与整体坐标为平移关系，在第3面S43的延长面即第3透射面S53上具有原点。
通过以上，从第2面S42朝向第1面S41的光束中心的光轴AX1与从第1面S41朝向第3面S43的光束中心的光轴AX2的中间方向，与第1面S41上的光束中心（光轴AX1、AX2的交点）处的第1面S41的法线方向一致。此外，从第1面S41朝向第3面S43的光束中心的光轴AX2与从第3面S43朝向第4面S44的光束中心的光轴AX3的中间方向，与第3面S43上的光束中心（光轴AX2、AX3的交点）处的第3面S43的法线方向一致。
在从第3面S43朝向接着的第4面S44的光路中，其局部坐标对应于行进方向（光线的逆向行进方向）。也就是说，从第3面S43到第4面S44的局部坐标的z方向与光束中心的光轴AX3一致，该局部坐标的y方向与整体坐标的Y方向平行。
此外，第4及第5面S44、S45的局部坐标的z方向在反射的前后对应于行进方向（光线的逆向行进方向）而沿着光轴AX3、AX4、AX5，在第4及第5面S44、S45的位置平行于各面的光轴（光轴AX3、AX4的2等分线或光轴AX4、AX5的2等分线）。第6面S46的局部坐标的原点处于该第6面S46上，局部坐标的z方向与第6面S46的光轴AX5平行。
另外，作为第6面S46的光轴的光轴AX5与从图像显示装置80延伸的入射侧光轴AXI一致。
E．光学面的优选特征
棱镜40的第1面S41的形状利用第1面S41的局部坐标（x、y、z）以下式表示：
z＝Σ｛A1m,n·（xm·yn）｝…（4）。
在此，A1m,n为多项式展开后的第m·n项的系数，m、n为0以上的整数。
棱镜40的第2面S42的形状利用第2面S42的局部坐标（x、y、z）以下式表示：
z＝Σ｛A2m,n·（xm·yn）｝…（5）。
在此，A2m,n为多项式展开后的第m·n项的系数。
棱镜40的第3面S43的形状利用第3面S43的局部坐标（x、y、z）以下式表示：
z＝Σ｛A3m,n·（xm·yn）｝…（6）。
在此，A3m,n为多项式展开后的第m·n项的系数。
在本实施方式中，棱镜40的第1~第3面S41~S43满足以下的3个条件：
－5×10-2＜A12,0＋A10,2＜－1×10-3以及
－5×10-2＜A32,0＋A30,2＜－1×10-3…（1）
｜A32,0－A30,2｜＜1×10-2…（2）
｜A12,0－A32,0｜＜5×10-3以及
｜A10,2－A30,2｜＜5×10-3…（3）。
通过设定第1~第3面S41~S43的形状以便满足这3个条件，可良好地进行外界光HL和图像光GL双方的像差校正，能够得到优异的画质。
棱镜40的第1面S41与第3面S43的间隔为5mm以上且15mm以下。此外，第2面S42相对于第1面S41的倾斜角为20°以上且40°以下。
另外，关于棱镜40的第4面S44或第5面S45，是为了光路的调整和／或像差的更加精密的校正而设置的，能够考虑投影透视装置70的规格等而省略。
在第2实施方式的第2虚像显示装置100中，因为通过棱镜40在棱镜40的内部形成中间像，并且在棱镜中，按第3面S43、第1面S41及第2面S42的顺序由2个面以上全反射的图像光GL透射过第1面S41而到达观看者的眼睛EY，所以能够使眼睛前的棱镜40薄型而使光学系统整体小型且轻量，并以广视角实现明亮的高性能的显示。此外，关于外界光HL，例如能够通过第1面S41和第3面S43进行观看，因为将此时的视度基本设为0，所以能够降低通过透视观看外界光HL时的外界光HL的散焦和／或失真。此外，棱镜40的形状为沿着观看者的面部的形状，既重心接近面部，在设计上也优异。
第2实施方式的实施例
以下，关于组入于本发明所涉及的第2虚像显示装置的投影透视装置的实施例进行说明。将在各实施例中使用的符号归纳为以下。
SPH：瞳孔
FFSk：自由曲面（棱镜中的k＝面编号）
SPH：球面或平面（保护玻璃表面）
R曲率半径
T轴上表面间隔
Nd光学材料的对于d线的折射率
Vd光学材料的关于d线的色散系数
TLY：特定面的横截面（XZ截面）上的光轴的倾斜角度（°）（关于TLY，有时在特定面的前后会变化）
DCX：特定面的横截面（XZ截面）上的X轴方向的光轴的偏离量
实施例5
将实施例5的投影透视装置之中构成棱镜的光学面的数据示于以下的表16。另外，例如FFS1指第1面S41，FFS2指第2面S42，FFS3指第3面S43。
（表16）
Figure BDA00002847509600391
Figure BDA00002847509600401
关于构成实施例5的棱镜中的光学面，将其横截面中的光轴倾斜角度（倾角）TLY和光轴偏离量（偏轴量）DCX示于以下的表17。
（表17）
Figure BDA00002847509600402
关于构成实施例5的棱镜中的各光学面，将自由曲面的多项式展开后的系数Akm,n示于以下的表18。另外，在表18中，符号m、n指系数Akm, n中的变量或阶数。此外，符号FFSk（k＝1~6）指作为自由曲面的第1~第6面S41~S46之中的第k面。另外，系数Akm,n指构成表示作为对象的第k面的多项式的各项xm·yn的系数。
（表18）
Figure BDA00002847509600403
Figure BDA00002847509600411
图23为实施例5的投影透视装置70的剖视图。但是，关于光束，不仅表示基准面SR上的光束，而且也表示从基准面SR向Y方向偏离的光束。投影透视装置70之中的棱镜40具有：具有弱的负的折射力的第1面S41；具有比较强的正的折射力的第2面S42；具有比较弱的正的折射力的第3面S43；具有比较弱的正的折射力的第4面S44；具有比较弱的正的折射力的第5面S45；和具有比较强的正的折射力的第6面S46。若关于实施例5的光学系统的具体的规格进行说明，则水平视角为20.1°，垂直视角为11.4°，图像显示元件的显示区域的大小为9.22×5.18mm，瞳径为5mm，焦点距离约为26mm。
图24（A）~24（F）及图25（A）~25（F）表示实施例5的像差。在各像差图中，横轴表示瞳孔的位置，纵轴以微米为单位表示像差量。具体地，图24（A）及24（B）表示在X方向为10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图24（C）及24（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图24（E）及24（F）表示在X方向为-10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差。图25（A）及25（B）表示在X方向为10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图25（C）及25（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图25（E）及25（F）表示在X方向为-10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差。另外，图示的像差量为了方便为使光线逆向行进的情况下的图像显示元件的像面上的像差量。
实施例6
将构成实施例6的投影透视装置之中的棱镜的光学面的数据示于以下的表19。
（表19）
Figure BDA00002847509600412
关于构成实施例6的棱镜中的光学面，将其横截面中的光轴倾斜角度（倾角）TLY和光轴偏离量（偏轴量）DCX示于以下的表20。
（表20）
Figure BDA00002847509600422
关于构成实施例6的棱镜中的各光学面，将自由曲面的多项式展开后的系数示于以下的表21。另外，在表21中，符号m、n指系数Akm,n中的变量或阶数。此外，符号FFSk（k＝1~6）指作为自由曲面的第1~第6面S41~S46之中的第k面。
（表21）
Figure BDA00002847509600423
Figure BDA00002847509600431
图26为实施例6的投影透视装置70的剖视图。投影透视装置70之中的棱镜40具有：具有弱的负的折射力的第1面S41；具有比较强的正的折射力的第2面S42；具有比较弱的正的折射力的第3面S43；具有比较弱的正的折射力的第4面S44；具有比较弱的正的折射力的第5面S45；和具有比较弱的负的折射力的第6面S46。若关于实施例6的光学系统的具体规格进行说明，则水平视角为20.1°，垂直视角为11.4°，图像显示元件的显示区域的大小为9.22×5.18mm，瞳径为5mm，焦点距离约为26mm。
图27（A）~27（F）及图28（A）~28（F）表示实施例6的像差。具体地，图27（A）及27（B）表示在X方向为10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图27（C）及27（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图27（E）及27（F）表示在X方向为－10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差。图28（A）及28（B）表示在X方向为10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图28（C）及28（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图28（E）及28（F）表示在X方向为－10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差。
实施例7
将构成实施例7的投影透视装置之中的棱镜的光学面的数据示于以下的表22。
（表22）
Figure BDA00002847509600432
Figure BDA00002847509600441
关于构成实施例7的棱镜中的光学面，将其横截面中的光轴倾斜角度（倾角）TLY和光轴偏离量（偏轴量）DCX示于以下的表23。
（表23）
Figure BDA00002847509600442
关于构成实施例7的棱镜中的各光学面，将自由曲面的多项式展开后的系数示于以下的表24。另外，在表24中，符号m、n指系数Akm,n中的变量或阶数。此外，符号FFSk（k＝1~6）指作为自由曲面的第1~第6面S41~S46之中的第k面。
（表24）
Figure BDA00002847509600443
Figure BDA00002847509600451
图29为实施例7的投影透视装置70的剖视图。投影透视装置70之中的棱镜40具有：具有弱的负的折射力的第1面S41；具有比较强的正的折射力的第2面S42；具有比较弱的正的折射力的第3面S43；具有比较弱的正的折射力的第4面S44；具有比较弱的正的折射力的第5面S45；和具有比较弱的负的折射力的第6面S46。若关于实施例7的光学系统的具体规格进行说明，则水平视角为20.1°，垂直视角为11.4°，图像显示元件的显示区域的大小为9.22×5.18mm，瞳径为5mm，焦点距离约为26mm。
图30（A）~30（F）及图31（A）~31（F）表示实施例7的像差。具体地，图30（A）及30（B）表示在X方向为10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图30（C）及30（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图30（E）及30（F）表示在X方向为－10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差。图31（A）及31（B）表示在X方向为10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图31（C）及31（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图31（E）及31（F）表示在X方向为－10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差。
实施例8
将构成实施例8的投影透视装置之中的棱镜的光学面的数据示于以下的表25。
（表25）
Figure BDA00002847509600452
Figure BDA00002847509600461
关于构成实施例8的棱镜中的光学面，将其横截面中的光轴倾斜角度（倾角）TLY和光轴偏离量（偏轴量）DCX示于以下的表26。
（表26）
Figure BDA00002847509600462
关于构成实施例8的棱镜中的各光学面，将自由曲面的多项式展开后的系数示于以下的表27。另外，在表27中，符号m、n指系数Akm,n中的变量或阶数。此外，符号FFSk（k＝1~5）指作为自由曲面的第1~第5面S41~S45之中的第k面。
（表27）
Figure BDA00002847509600463
Figure BDA00002847509600471
图32为实施例8的投影透视装置70的剖视图。投影透视装置70之中的棱镜40具有：具有弱的负的折射力的第1面S41；具有比较强的正的折射力的第2面S42；具有比较弱的正的折射力的第3面S43；具有比较弱的正的折射力的第4面S44；具有比较弱的正的折射力的第5面S45；和具有比较弱的负的折射力的第6面S46。若关于实施例8的光学系统的具体规格进行说明，则水平视角为20.1°，垂直视角为11.4°，图像显示元件的显示区域的大小为9.22×5.18mm，瞳径为5mm，焦点距离约为26mm。
图33（A）~33（F）及图34（A）~34（F）表示实施例8的像差。具体地，图33（A）及33（B）表示在X方向为10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图33（C）及33（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差，图33（E）及33（F）表示在X方向为－10°、在Y方向为5.7°的方位处的X及Y方向的像差。图34（A）及34（B）表示在X方向为10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图34（C）及34（D）表示在X方向为0.0°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差，图34（E）及34（F）表示在X方向为－10°、在Y方向为0.0°的方位处的X及Y方向的像差。
在以下的表28，关于各实施例5~8，归纳关于条件式（1）~（3）的数值数据。
表（28）
Figure BDA00002847509600472
Figure BDA00002847509600481
此外，在以下的表29，关于各实施例5~8，归纳关于第1面S41与第3面S43的间隔及第2面S42相对于第1面S41的倾斜角的数值数据。
（表29）
实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
S41与S43的间隔（mm） 8.50 9.00 9.00 9.00
S42相对于S41的倾斜角（°） 26 26 27 29
此外，条件式（3）对棱镜相对于外光的视度产生影响，若将棱镜的厚度设为T，将折射率设为N，则棱镜的光轴上的x轴方向的视度Dx及y轴方向的视度Dy由下式给出：
Dx＝2000（N－1）（A12,0－A32,0＋（2T（N－1）／N）×A12,0×A32.0）
Dy＝2000（N－1）（A10,2－A30,2＋（2T（N－1）／N）×A10,2×A30,2）。
基于上式，在以下的表30，归纳关于各实施例5~8的与视度有关的数值数据。
（表30）
实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
视度Dx（D：视度） 0.02 0.07 0.05 0.06
视度Dy（D：视度） 0.02 0.08 0.01 0.02
棱镜的厚度T（mm） 8.5 9 9 9.5
折射率N 1.525 1.525 1.525 1.525
在上述实施方式中，使用包括透射型的液晶显示器件等的图像显示装置80，但是也能够代之，与第1实施方式的情况（参照图17）同样地，使用图35所示的扫描型的图像显示装置。
此外，如图36所示，在棱镜40与图像显示装置80之间也可以进一步具有校正透镜CL。校正透镜CL实质上为不具有放大率的透镜，例如能够用于像差的抑制等。
此外，在上述第2实施方式中构成为，作为导光部件的棱镜40和作为辅助棱镜的光透射部件50覆盖配戴者的眼睛EY的前方整体，但是并不限于此，也可以与第1实施方式的情况（参照图18）同样地，例如如图37（A）及37（B）所示，为以下的小型的结构：包括作为具有半透射半反射镜层15的曲面形状的第2面S42的部分仅覆盖眼睛EY的一部分，即覆盖眼前的一部分，还存在未覆盖的部分。
（其他）
以上就各实施方式说明了本发明，但是本发明并不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内可以在各种方式下实施，例如也可以为如下的变形。
在上述的说明中，半透射半反射镜层（半透射半反射膜）15形成为横长的矩形区域，但是半透射半反射镜层15的轮廓能够根据用途及其他的使用而适宜变更。此外，半透射半反射镜层15的透射率和／或反射率也能够根据用途及其他的使用而变更。
在上述的说明中，并未对图像显示元件82中的显示辉度的分布特别进行调整，但是在依位置产生辉度差等的情况下，能够对显示辉度的分布不均等地进行调整。
在上述的第1实施方式的说明中，作为图像显示装置80，使用包括作为自发光型的显示装置的有机EL或OLED等的图像显示元件82，但是作为图像显示装置80，并不限于有机EL而能够使用LED阵列。此外，并不限于包括自发光型的显示装置的图像显示元件82，而可以利用各种元件。例如，既可以为使用了透射型的液晶显示器件和／或反射型的液晶显示器件的结构，也能够代替包括液晶显示器件等的图像显示元件82而使用数字微镜器件等。相反，在第2实施方式中，使用包括透射型的液晶显示器件等的图像显示元件82，但是也能够使用自发光型的显示装置。
在上述的说明中，关于具备一对显示装置100A、100B的虚像显示装置100进行了说明，但是也能够成为单个的显示装置。也就是说，也可以构成为：并非对应于右眼及左眼的双方，按每组设置投影透视装置70及图像显示装置80，而仅对于右眼或左眼的某一方设置投影透视装置70及图像显示装置80，单眼观看图像。
在上述的说明中，关于一对显示装置100A、100B的X方向的间隔并未进行说明，但是两显示装置100A、100B的间隔并不限于固定，而可以通过机械机构等进行间隔的调整。也就是说，两显示装置100A、100B的X方向的间隔能够根据配戴者的眼宽等进行调整。
在上述的说明中，半透射半反射镜层15仅为半透射性的膜（例如金属反射膜和／或电介质多层膜），但是半透射半反射镜层15能够置换为平面或曲面的全息元件。
在上述的说明中，虚像显示装置100作为头戴式显示器进行了具体的说明，但是虚像显示装置100也能够改变为平视显示器。
在上述的说明中，在棱镜10的第1面S11及第3面S13，在表面上不施加镜和／或半透射半反射镜等而通过与空气的界面使图像光全反射来进行引导，但是关于本发明的虚像显示装置100中的全反射，也包括在第1面S11或第3面S13上的整体或一部分形成镜涂层和／或半透射半反射镜膜而进行的反射。例如，也包括以下情况：在图像光的入射角度满足全反射条件的基础上，在上述第1面S11或第3面S13的整体或一部分施加镜涂层等，实质上将全部的图像光反射。此外，只要能够得到足够的亮度的图像光，也可以通过稍微具有透射性的镜体涂敷第1面S11或第3面S13的整体或一部分。
在上述的说明中，棱镜10等沿着眼睛EY的排列的横向方向延伸，但是也能够使棱镜10在纵方向延伸而配置。在该情况下，光学部件110具有并非串联而是并列地平行配置的结构。

Claims (16)

1.一种虚像显示装置，其使图像光和外界光同时被观看，具备：
产生图像光的图像元件；以及
包括3个面以上的非轴对称的曲面的棱镜型像形成光学系统；
其中，所述棱镜型像形成光学系统包括在光路上形成中间像的中继光学系统；
在通过构成所述棱镜型像形成光学系统的多个面之中的第1面和第3面观看外界时，视度基本为0；
所述第1面和所述第3面相对于观看侧呈凹面形状；
来自所述图像元件的图像光在由所述第3面全反射、由所述第1面全反射、由第2面反射之后，透射过所述第1面而到达观看侧。
2.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中：
所述棱镜型像形成光学系统具备包括2个面以上的非轴对称的曲面的第1棱镜和包括2个面以上的非轴对称的曲面的第2棱镜，以至少包括所述第2棱镜的光学系统作为所述中继光学系统，在从所述第1棱镜到所述第2棱镜的光路上形成中间像。
3.根据权利要求2所述的虚像显示装置，其中：
所述第1棱镜和具有多个面的所述第2棱镜以分体形成。
4.根据权利要求2所述的虚像显示装置，其中：
所述第2棱镜具有多个面，中间像通过所述图像元件、所述第2棱镜的所述多个面和所述第1棱镜的作为光入射面的第4面形成。
5.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中：
所述棱镜型像形成光学系统为包括3个面以上的非轴对称的曲面的1个棱镜，作为所述中继光学系统在所述棱镜的内部形成中间像。
6.根据权利要求4所述的虚像显示装置，其中：
所述棱镜型像形成光学系统具有光射出侧的第1棱镜部分和光入射侧的第2棱镜部分，所述第1棱镜部分与所述第2棱镜部分一体形成，所述光射出侧的第1棱镜部分具有所述第1面、所述第2面和所述第3面。
7.根据权利要求6所述的虚像显示装置，其中：
所述第2棱镜部分具有第4面、第5面和第6面，中间像通过所述图像元件和所述第2棱镜部分的所述第4面、第5面、第6面形成。
8.根据权利要求1~7中的任一项所述的虚像显示装置，其中：
在以构成所述棱镜型像形成光学系统的各面的原点为基准，将面形状的表达式关于从原点向切线方向延伸的正交坐标x及y进行了多项式展开时，将表示第k面的多项式的项xm·yn的系数设为Akm,n，满足下述（1）~（3）的条件：
－5×10-2＜A12,0＋A10,2＜－1×10-3及
－5×10-2＜A32,0＋A30,2＜－1×10-3…（1）
｜A32,0－A30,2｜＜1×10-2…（2）
｜A12,0－A32,0｜＜5×10-3及
｜A10,2－A30,2｜＜5×10-3…（3）。
9.根据权利要求1~8中的任一项所述的虚像显示装置，其中：
在所述第2面形成半透射半反射镜，将图像光提供给观看者，并在所述第2面的外侧一体地配置光透射部件，将对于外界光的视度基本设为0，将外界光和图像光重叠地提供给观看者。
10.根据权利要求9所述的虚像显示装置，其中：
所述光透射部件在观看者侧具有第1透射面和第2透射面并在外界侧具有第3透射面，所述棱镜型像形成光学系统的第2面与所述光透射部件的第2透射面具有基本相同的曲面形状，所述第2面与所述第2透射面一体化。
11.根据权利要求1~10中的任一项所述的虚像显示装置，其中：
所述第1面、所述第2面和所述第3面夹持包含通过它们的光路的基准面而具有对称的形状。
12.根据权利要求1~11中的任一项所述的虚像显示装置，其中：
所述第1面与所述第3面的间隔为5mm以上且15mm以下。
13.根据权利要求1~12中的任一项所述的虚像显示装置，其中：
所述第2面相对于所述第1面的倾斜角为20°以上且40°以下。
14.根据权利要求1~13中的任一项所述的虚像显示装置，其中：
所述图像元件以与所述棱镜型像形成光学系统的图像光入射面相对的方式一体地固定于所述棱镜型像形成光学系统。
15.根据权利要求1~14中的任一项所述的虚像显示装置，其中：
所述棱镜型像形成光学系统在配戴时覆盖观看者的眼前之中的一部分，使眼前存在不被覆盖的部分。
16.根据权利要求1~15中的任一项所述的虚像显示装置，其中：
所述图像元件具有射出根据图像调制后的信号光的信号光形成部和通过使从所述信号光形成部入射的信号光进行扫描而作为扫描光射出的扫描光学系统。
CN2013100554436A 2012-02-24 2013-02-21 虚像显示装置 Pending CN103293675A (zh)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012038384 2012-02-24
JP038383/2012 2012-02-24
JP2012038383 2012-02-24
JP038384/2012 2012-02-24
JP2012270072A JP6020113B2 (ja) 2012-02-24 2012-12-11 虚像表示装置
JP270072/2012 2012-12-11
JP270073/2012 2012-12-11
JP2012270073A JP6111636B2 (ja) 2012-02-24 2012-12-11 虚像表示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103293675A true CN103293675A (zh) 2013-09-11

Family

ID=49002612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013100554436A Pending CN103293675A (zh) 2012-02-24 2013-02-21 虚像显示装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9977238B2 (zh)
CN (1) CN103293675A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104749781A (zh) * 2013-12-25 2015-07-01 精工爱普生株式会社 虚像显示装置
CN105765443A (zh) * 2013-11-22 2016-07-13 卡尔蔡司斯马特光学有限公司 成像光学系统以及具有该成像光学系统的显示装置
CN105874375A (zh) * 2013-11-22 2016-08-17 卡尔蔡司斯马特光学有限公司 成像光学系统以及具有该成像光学系统的显示装置
CN107490860A (zh) * 2016-06-10 2017-12-19 谷歌公司 使用单个微显示器的具有平铺视场的头戴式显示器
CN112255789A (zh) * 2020-10-21 2021-01-22 京东方科技集团股份有限公司 虚拟现实显示光学系统及虚拟现实设备

Families Citing this family (73)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9952664B2 (en) 2014-01-21 2018-04-24 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9965681B2 (en) 2008-12-16 2018-05-08 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9715112B2 (en) 2014-01-21 2017-07-25 Osterhout Group, Inc. Suppression of stray light in head worn computing
US9298007B2 (en) 2014-01-21 2016-03-29 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9229233B2 (en) 2014-02-11 2016-01-05 Osterhout Group, Inc. Micro Doppler presentations in head worn computing
US9366867B2 (en) 2014-07-08 2016-06-14 Osterhout Group, Inc. Optical systems for see-through displays
US9400390B2 (en) 2014-01-24 2016-07-26 Osterhout Group, Inc. Peripheral lighting for head worn computing
JP6111635B2 (ja) * 2012-02-24 2017-04-12 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
US9977238B2 (en) 2012-02-24 2018-05-22 Seiko Epson Corporation Virtual image display apparatus
US9729767B2 (en) 2013-03-22 2017-08-08 Seiko Epson Corporation Infrared video display eyewear
CN107203045B (zh) * 2013-11-27 2023-10-20 奇跃公司 虚拟和增强现实系统与方法
US9626899B2 (en) 2013-12-24 2017-04-18 Seiko Epson Corporation Electro-optical apparatus and electronic apparatus
US9810906B2 (en) 2014-06-17 2017-11-07 Osterhout Group, Inc. External user interface for head worn computing
US10254856B2 (en) 2014-01-17 2019-04-09 Osterhout Group, Inc. External user interface for head worn computing
US9671613B2 (en) 2014-09-26 2017-06-06 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US10684687B2 (en) 2014-12-03 2020-06-16 Mentor Acquisition One, Llc See-through computer display systems
US9366868B2 (en) 2014-09-26 2016-06-14 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US11227294B2 (en) 2014-04-03 2022-01-18 Mentor Acquisition One, Llc Sight information collection in head worn computing
US9299194B2 (en) 2014-02-14 2016-03-29 Osterhout Group, Inc. Secure sharing in head worn computing
US9594246B2 (en) 2014-01-21 2017-03-14 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US20160019715A1 (en) 2014-07-15 2016-01-21 Osterhout Group, Inc. Content presentation in head worn computing
US10649220B2 (en) 2014-06-09 2020-05-12 Mentor Acquisition One, Llc Content presentation in head worn computing
US9841599B2 (en) 2014-06-05 2017-12-12 Osterhout Group, Inc. Optical configurations for head-worn see-through displays
US9575321B2 (en) 2014-06-09 2017-02-21 Osterhout Group, Inc. Content presentation in head worn computing
US9939934B2 (en) 2014-01-17 2018-04-10 Osterhout Group, Inc. External user interface for head worn computing
US9746686B2 (en) 2014-05-19 2017-08-29 Osterhout Group, Inc. Content position calibration in head worn computing
US11103122B2 (en) 2014-07-15 2021-08-31 Mentor Acquisition One, Llc Content presentation in head worn computing
US9829707B2 (en) 2014-08-12 2017-11-28 Osterhout Group, Inc. Measuring content brightness in head worn computing
US9529195B2 (en) 2014-01-21 2016-12-27 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US10191279B2 (en) 2014-03-17 2019-01-29 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9836122B2 (en) 2014-01-21 2017-12-05 Osterhout Group, Inc. Eye glint imaging in see-through computer display systems
US20150205135A1 (en) 2014-01-21 2015-07-23 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9532715B2 (en) 2014-01-21 2017-01-03 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9766463B2 (en) 2014-01-21 2017-09-19 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9651788B2 (en) 2014-01-21 2017-05-16 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9651784B2 (en) 2014-01-21 2017-05-16 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US11487110B2 (en) 2014-01-21 2022-11-01 Mentor Acquisition One, Llc Eye imaging in head worn computing
US9753288B2 (en) 2014-01-21 2017-09-05 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US11892644B2 (en) 2014-01-21 2024-02-06 Mentor Acquisition One, Llc See-through computer display systems
US11737666B2 (en) 2014-01-21 2023-08-29 Mentor Acquisition One, Llc Eye imaging in head worn computing
US9494800B2 (en) 2014-01-21 2016-11-15 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9740280B2 (en) 2014-01-21 2017-08-22 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US11669163B2 (en) 2014-01-21 2023-06-06 Mentor Acquisition One, Llc Eye glint imaging in see-through computer display systems
US9846308B2 (en) 2014-01-24 2017-12-19 Osterhout Group, Inc. Haptic systems for head-worn computers
US20150241964A1 (en) 2014-02-11 2015-08-27 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9401540B2 (en) 2014-02-11 2016-07-26 Osterhout Group, Inc. Spatial location presentation in head worn computing
JP6317960B2 (ja) * 2014-03-10 2018-04-25 オリンパス株式会社 頭部装着型表示装置
US20160187651A1 (en) 2014-03-28 2016-06-30 Osterhout Group, Inc. Safety for a vehicle operator with an hmd
US9672210B2 (en) 2014-04-25 2017-06-06 Osterhout Group, Inc. Language translation with head-worn computing
US10853589B2 (en) 2014-04-25 2020-12-01 Mentor Acquisition One, Llc Language translation with head-worn computing
US9651787B2 (en) 2014-04-25 2017-05-16 Osterhout Group, Inc. Speaker assembly for headworn computer
US10663740B2 (en) 2014-06-09 2020-05-26 Mentor Acquisition One, Llc Content presentation in head worn computing
JP6368579B2 (ja) 2014-08-05 2018-08-01 株式会社日立エルジーデータストレージ 映像投射装置及びこれを用いたヘッドマウントディスプレイ
US9684172B2 (en) 2014-12-03 2017-06-20 Osterhout Group, Inc. Head worn computer display systems
USD751552S1 (en) 2014-12-31 2016-03-15 Osterhout Group, Inc. Computer glasses
USD753114S1 (en) 2015-01-05 2016-04-05 Osterhout Group, Inc. Air mouse
US20160239985A1 (en) 2015-02-17 2016-08-18 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9910284B1 (en) 2016-09-08 2018-03-06 Osterhout Group, Inc. Optical systems for head-worn computers
US10684478B2 (en) 2016-05-09 2020-06-16 Mentor Acquisition One, Llc User interface systems for head-worn computers
US10824253B2 (en) 2016-05-09 2020-11-03 Mentor Acquisition One, Llc User interface systems for head-worn computers
US10466491B2 (en) 2016-06-01 2019-11-05 Mentor Acquisition One, Llc Modular systems for head-worn computers
US10509153B2 (en) * 2016-11-29 2019-12-17 Akonia Holographics Llc Input coupling
US10578869B2 (en) 2017-07-24 2020-03-03 Mentor Acquisition One, Llc See-through computer display systems with adjustable zoom cameras
US11409105B2 (en) 2017-07-24 2022-08-09 Mentor Acquisition One, Llc See-through computer display systems
US10422995B2 (en) 2017-07-24 2019-09-24 Mentor Acquisition One, Llc See-through computer display systems with stray light management
US10969584B2 (en) 2017-08-04 2021-04-06 Mentor Acquisition One, Llc Image expansion optic for head-worn computer
JP2019144515A (ja) * 2018-02-23 2019-08-29 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
US10488667B1 (en) * 2018-05-21 2019-11-26 Flipper, Inc. Systems and methods for minimally intrusive displays
JP2021071557A (ja) * 2019-10-30 2021-05-06 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置及び導光部材
JP2021121825A (ja) * 2020-01-31 2021-08-26 セイコーエプソン株式会社 表示モジュールおよび表示装置
JP2022072057A (ja) * 2020-10-29 2022-05-17 セイコーエプソン株式会社 表示装置及び光学ユニット
CN115480400A (zh) * 2021-06-15 2022-12-16 中强光电股份有限公司 头戴式显示设备
US20220413207A1 (en) * 2021-06-29 2022-12-29 Infineon Technologies Ag Cascaded eyebox expansion in extended reality image projection devices

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4592636A (en) * 1984-05-07 1986-06-03 Canon Kabushiki Kaisha View finder optical system
US20020034016A1 (en) * 1999-03-04 2002-03-21 Kazutaka Inoguchi Image display apparatus
CN1231787C (zh) * 2001-11-14 2005-12-14 佳能株式会社 图象显示装置
CN1771454A (zh) * 2004-03-08 2006-05-10 索尼株式会社 图像显示装置
US8116006B2 (en) * 2005-05-30 2012-02-14 Konica Minolta Holdings, Inc. Image display apparatus and head mount display

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0365406B1 (fr) 1988-10-21 1993-09-29 Thomson-Csf Système optique de collimation notamment pour visuel de casque
US5546227A (en) 1993-02-24 1996-08-13 Olympus Optical Co., Ltd. Image display apparatus
US6522475B2 (en) 1996-02-15 2003-02-18 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens
JP3787399B2 (ja) 1996-11-25 2006-06-21 キヤノン株式会社 観察光学系
JP2000066106A (ja) 1998-08-21 2000-03-03 Olympus Optical Co Ltd 結像光学系及び観察光学系
JP2000105338A (ja) 1998-09-30 2000-04-11 Olympus Optical Co Ltd 光学系
JP2000131614A (ja) 1998-10-26 2000-05-12 Olympus Optical Co Ltd 結像光学系及び観察光学系
JP2000199853A (ja) 1998-10-26 2000-07-18 Olympus Optical Co Ltd 結像光学系及び観察光学系
US7145726B2 (en) 2002-08-12 2006-12-05 Richard Geist Head-mounted virtual display apparatus for mobile activities
JP2004341411A (ja) 2003-05-19 2004-12-02 Canon Inc 光学系および画像表示装置
JP2005202060A (ja) 2004-01-14 2005-07-28 Olympus Corp 観察光学系
US7483225B2 (en) * 2005-03-18 2009-01-27 Konica Minolta Opto, Inc. Taking optical system
JP4819532B2 (ja) 2006-03-01 2011-11-24 キヤノン株式会社 画像表示装置
JP5483796B2 (ja) 2006-08-31 2014-05-07 キヤノン株式会社 画像表示装置および画像表示システム
JP2008158203A (ja) 2006-12-22 2008-07-10 Konica Minolta Holdings Inc 観察光学系およびそれを用いた映像表示装置
JP5307474B2 (ja) 2008-08-19 2013-10-02 オリンパス株式会社 顕微鏡対物レンズおよび拡大撮像装置
JP2011002514A (ja) 2009-06-16 2011-01-06 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 位相差顕微鏡
KR101890328B1 (ko) 2010-12-24 2018-08-21 매직 립, 인코포레이티드 인체공학적 머리 장착식 디스플레이 장치 및 광학 시스템
JP6111635B2 (ja) 2012-02-24 2017-04-12 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
US9977238B2 (en) 2012-02-24 2018-05-22 Seiko Epson Corporation Virtual image display apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4592636A (en) * 1984-05-07 1986-06-03 Canon Kabushiki Kaisha View finder optical system
US20020034016A1 (en) * 1999-03-04 2002-03-21 Kazutaka Inoguchi Image display apparatus
CN1231787C (zh) * 2001-11-14 2005-12-14 佳能株式会社 图象显示装置
CN1771454A (zh) * 2004-03-08 2006-05-10 索尼株式会社 图像显示装置
US8116006B2 (en) * 2005-05-30 2012-02-14 Konica Minolta Holdings, Inc. Image display apparatus and head mount display

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105765443A (zh) * 2013-11-22 2016-07-13 卡尔蔡司斯马特光学有限公司 成像光学系统以及具有该成像光学系统的显示装置
CN105874375A (zh) * 2013-11-22 2016-08-17 卡尔蔡司斯马特光学有限公司 成像光学系统以及具有该成像光学系统的显示装置
CN105765443B (zh) * 2013-11-22 2019-03-01 图茨技术股份有限公司 成像光学系统以及具有该成像光学系统的显示装置
CN104749781A (zh) * 2013-12-25 2015-07-01 精工爱普生株式会社 虚像显示装置
CN107490860A (zh) * 2016-06-10 2017-12-19 谷歌公司 使用单个微显示器的具有平铺视场的头戴式显示器
CN107490860B (zh) * 2016-06-10 2019-06-04 谷歌公司 使用单个微显示器的具有平铺视场的头戴式显示器
CN112255789A (zh) * 2020-10-21 2021-01-22 京东方科技集团股份有限公司 虚拟现实显示光学系统及虚拟现实设备
CN112255789B (zh) * 2020-10-21 2022-04-22 京东方科技集团股份有限公司 虚拟现实显示光学系统及虚拟现实设备

Also Published As

Publication number Publication date
US9977238B2 (en) 2018-05-22
US20130222919A1 (en) 2013-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103293675A (zh) 虚像显示装置
CN103293674B (zh) 虚像显示装置
CN103984099B (zh) 虚像显示装置
CN103984098B (zh) 虚像显示装置
EP3042231B1 (en) Virtual image display apparatus
JP6369017B2 (ja) 虚像表示装置
US10162180B2 (en) Efficient thin curved eyepiece for see-through head wearable display
JP6221732B2 (ja) 虚像表示装置
JP6221731B2 (ja) 虚像表示装置
JP6111636B2 (ja) 虚像表示装置
US10228567B2 (en) Virtual image display apparatus
CN103592763A (zh) 虚像显示装置
JP6020113B2 (ja) 虚像表示装置
US10609364B2 (en) Pupil swim corrected lens for head mounted display
US20140327602A1 (en) Virtual image display apparatus
US10634915B2 (en) Image display device
KR20220054245A (ko) 안과 교정을 통합하는 광학적 투시(ost) 근안용 디스플레이(ned) 시스템
US10261322B2 (en) Virtual image display apparatus
JP2015106012A (ja) 虚像表示装置
US10394028B2 (en) Virtual image display apparatus
US20220137406A1 (en) Virtual image display device and optical unit

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130911

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication