CN106896501A - 虚像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的虚像显示装置，能够维持光学精度并且实现光学系统进一步的小型化，进而实现装置整体的小型化。在投射透镜(30)中，将在从作为图像显示装置(80)的光射出面的图像面(OI)中不同的角区域(IA、OA)的两点(P1、P2)分别射出的影像光的光束中应该到达观察者的眼睛的成分处于不相互交叉的位置的透镜面(33a)，设为非轴对称非球面，从而能够维持分辨率、视场角等各种光学精度，并且使光学系统进一步小型化，进而使装置整体小型化。

Description

虚像显示装置
技术领域
本发明涉及将由图像显示装置(影像元件)形成的影像提示给观察者的虚像显示装置。
背景技术
作为组装于佩戴于观察者的头部的头戴式显示器(以下，也称为HMD)等的虚像显示装置的光学系统，提出有各种光学系统(例如，参照专利文献1)。
作为这样的虚像显示装置，例如公知有如下的装置：作为光学系统，应用包括传导影像光的两个以上的非轴对称的曲面，并且在内部形成中间像的导光部件，从而维持较高的精度，并且实现装置的小型化(参照专利文献1)。
在HMD等中，存在维持光学精度，并且进一步小型化的要求，针对构成光学系统的导光部件、投射光学系统，优选更加缩短关于导光部件的导光方向的长度、投射光学系统的全长。然而，例如在导光部件的影像光的导光用的全反射条件、抑制像差、确保视场角、确保出射光瞳直径之类各种设计上的条件来看，即使通过例如专利文献1那样的构成来实现光学系统的小型化也是有限的。
专利文献1：日本特开2015-72438号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够维持光学精度并且实现光学系统进一步的小型化，进而实现装置整体小型化的虚像显示装置。
本发明的虚像显示装置具备：影像元件，其产生影像光；导光部件，其通过在包括非轴对称的曲面在内的多个面的全反射，对来自所述影像元件的影像光进行导光，并且作为光学系统的一部分在内部形成有中间像；以及投射光学系统，其使来自所述影像元件的影像光入射于所述导光部件，所述投射光学系统至少包括一个非轴对称非球面，所述一个非轴对称非球面配置于从所述影像元件的光射出面中不同的角区域的两点分别射出的影像光的光束中应该到达观察者的眼睛的成分不相互交叉的位置。
在上述虚像显示装置中，投射光学系统在从影像元件的光射出面中不同的角区域的两点分别射出的影像光的光束中应该到达观察者的眼睛的成分不相互交叉的位置，至少包括一个非轴对称非球面，从而能够在导光部件的内部形成中间像，并且使导光的光学系统进一步小型化，进而使装置整体小型化。
在本发明的具体的方式中，所述影像元件从矩形状的区域产生影像光，在所述投射光学系统中，所述一个非轴对称非球面配置于从所述影像元件中所述矩形状的区域的四角分别射出的影像光的光束中应该到达观察者的眼睛的成分不相互交叉的位置。在该情况下，能够使通过影像光目视确认矩形状的图像的虚像显示装置实现小型化。
在本发明的其他方式中，所述导光部件包括两个以上的所述非轴对称的曲面，构成所述导光部件的多个面中的第一面和第三面以对置的方式配置，在通过所述第一面和所述第三面目视确认外界时，能见度大致成为0，来自所述影像元件的影像光在所述第三面被全反射，并在所述第一面被全反射且在第二面被反射后，透过所述第一面而到达观察侧。在该情况下，能够良好地维持在基于影像光的图像重叠并目视确认外界的透视的状态，并且实现装置的小型化。
在本发明的又一其他方式中，从所述影像元件射出的影像光的光束的射出角度相对于所述影像元件的中心为非对称。在该情况下，将影像光的光束的射出角度形成为非对称，从而能够调整为使光路更加缩短。
在本发明的又一其他方式中，在将相对于所述影像元件的光射出面的法线方向垂直并且与所述导光部件的导光方向对应的方向设为第一方向，将相对于所述法线方向和所述第一方向垂直的方向设为第二方向的情况下，从所述影像元件中沿着所述第一方向排列的各像素分别射出的光束在所述第二方向上的射出角度分别不同。在该情况下，关于从各像素分别射出的光束，通过改变第二方向上的射出角度，从而作为光束整体能够调整为光路更加缩短。
在本发明的又一其他方式中，所述投射光学系统具有光阑，所述光阑相对于通过所述影像元件的中心且与所述法线方向平行的透镜光轴垂直地配置，并且形成：相对于与所述第一方向平行地延伸并与所述透镜光轴交叉的第一轴为线对称且相对于与所述第二方向平行地延伸并与所述透镜光轴交叉的第二轴非线对称的开口部，或者相对于所述透镜光轴非垂直地配置的开口部。在该情况下，即使来自影像元件的各像素的各光束在第二方向上以分别不同的角度射出，也能够使该光阑适当地进行光的调整。
在本发明的又一其他方式中，所述影像元件的像素构造具有与所述第一方向相比在所述第二方向更大地扩展的开口构造。在该情况下，能够抑制亮度不均的产生。
在本发明的又一其他方式中，构成所述投射光学系统的所述一个非轴对称非球面中供从所述影像元件射出的光束通过的每个通过位置的曲率，对应于构成所述导光部件的所述非轴对称的曲面中供从所述影像元件射出的光束入射的入射角度而变化。
在本发明的又一其他方式中，从所述影像元件射出的光束中亮度最高的光线方向，因所述影像元件的像素的位置的不同而不同。在该情况下，亮度因影像元件的像素的位置的不同而不同，即通过在影像光的产生侧预先进行调整，从而能够成为在作为影像到达眼睛的时刻抑制亮度不均的产生的状态。
在本发明的又一其他方式中，所述影像元件包括液晶面板，所述影像元件包括液晶面板，在具有TFT像素构造和黑矩阵构造的对置基板像素构造中各自间距不同。在该情况下，能够在与TFT像素构造、黑矩阵构造之间，调整通过的光的范围、角度，并且在各像素中抑制亮度不均、颜色不均，从而形成高品质的图像。
在本发明的又一其他方式中，所述影像元件包括有机EL面板，并具有发光层和滤色层，并且所述发光层与所述滤色层的间距不同。在该情况下，通过应用有机EL面板，从而实现装置的小型化以及轻型化，并且高效率地进行高精细的图像形成，另外，在该情况下，在发光层与滤色层之间，例如调整滤色层的排列，由此对每个像素控制光，从而能够调整通过的光的范围、角度，抑制亮度不均、颜色不均，形成高品质的图像。
在本发明的又一其他方式中，在所述影像元件的配置于光射出侧的光射出部，配置使光的角度偏转的偏转部件。在该情况下，通过偏转部件使光的角度偏转，从而能够抑制亮度不均、颜色不均，形成高品质的图像。
在本发明的又一其他方式中，所述导光部件的非轴对称的曲面至少设置于在光入射侧配置的光入射部和在光射出侧配置的光射出部。在该情况下，能够实现导光部件的小型化。
在本发明的又一其他方式中，在所述导光部件中，从配置于光入射侧的光入射部与所述投射光学系统的透镜光轴的交点到配置于光射出侧的光射出部与假定为观察者的视线的基准的视线轴的交点的距离为48mm以下。在该情况下，在作为HMD应用时，从长时间使用、外观设计性等观点来看，能够实现装置充分的小型化。
在本发明的又一其他方式中，所述导光部件具有对来自所述影像元件的影像光与外界光进行部分反射以及使其透过的半透过反射部，所述导光部件夹着所述半透过反射部而与透光部件连接。在该情况下，导光部件与透光部件协作构成夹着半透过反射部的构造，从而能够目视确认影像光，并且能够使观察者以透视的方式目视确认或者观察外界像。
在本发明的又一其他方式中，所述导光部件由左右一对构成，左右一对所述导光部件与所述透光部件通过左右一对所述导光部件夹着所述透光部件而连接，从而成为一体的光学部件。在该情况下，能够进行基于两眼观察的图像的识别，并且能够通过透光部件简单且正确地进行用于两眼观察的对位。
附图说明
图1是对实施方式的虚像显示装置的一个例子的外观进行简单地说明的立体图。
图2是表示构成虚像显示装置的主体部分的光路的俯视图。
图3是表示构成虚像显示装置的主体部分的光路的侧视图。
图4是表示投射光学系统的光路的立体图。
图5(A)是表示投射光学系统的构成的剖视图，(B)是投射光学系统的镜筒的主视图。
图6(A)是示意地表示影像元件与投射光学系统的光阑的配置关系的一个例子的图，(B)是示意地表示影像元件与投射光学系统的光阑的配置关系的一个变形例的图。
图7(A)是表示图像显示装置的一个构成例的装置的周边侧的样子的示意图，(B)是表示装置的中心侧的样子的示意图。
图8是用于对图像显示装置的一个变形例进行说明的概念图。
图9是用于对图像显示装置的其他一个变形例进行说明的概念图。
图10(A)是用于对导光装置的一个变形例进行说明的示意地表示的俯视图，(B)是主视图。
图11(A)是示意地表示虚像显示装置的其他一个例子的图，(B)是示意地表示虚像显示装置的又一其他一个例子的图。
图12是表示虚像显示装置的又一其他一个例子的主体部分的光路的俯视图。
图13(A)是表示一个变形例的投射光学系统的构成的剖视图，(B)是一个变形例的投射光学系统的镜筒的主视图。
具体实施方式
以下，参照图1等，对本发明的一个实施方式的虚像显示装置进行详细地说明。
如图1所示，本实施方式的虚像显示装置100是具有眼镜那样的外观的头戴式显示器，且是能够使佩戴了该虚像显示装置100的观察者或者使用者目视确认基于虚像的图像光(影像光)，并且能够使观察者以透视的方式目视确认或者观察外界像的虚像显示装置。虚像显示装置100具备：第一光学部件101a以及第二光学部件101b，它们以能够透视的方式对观察者的眼前进行覆盖；框部102，其支承两个光学部件101a、101b；第一像形成主体部105a以及第二像形成主体部105b，它们附加于从框部102的左右两端至后方的镜腿部分(脚丝)104的部分。在此，将附图上的左侧的第一光学部件101a与第一像形成主体部105a组合而成的第一显示装置100A，是形成右眼用的虚像的部分，即使是单独的，也能够作为虚像显示装置发挥功能。另外，将附图上的右侧的第二光学部件101b与第二像形成主体部105b组合而成的第二显示装置100B，是形成左眼用的虚像的部分，即使是单独的，也能够作为虚像显示装置发挥功能。另外，将图2与图1进行比较，可知例如第一像形成主体部105a以及第二像形成主体部105b由作为投射光学系统的投射透镜30、包括图像生成部81的图像显示装置80(影像元件)分别构成。图2是对左眼用的显示装置进行图示的图，虽省略右眼用的显示装置，但右眼用的显示装置也具有相同的构造。另外，除了上述之外，还设置有鼻托部40，该鼻托部40具有通过与观察者的鼻子抵接，由此支承框部102的作用的。
如图2所示，显示装置100B能够视为具备：作为投影用的光学系统的投射透视装置70、和形成影像光的图像显示装置80。投射透视装置70具备：第二光学部件101b或导光装置20、和成像用的投射透镜30，并具有将由图像显示装置80形成的图像作为虚像投射至观察者的眼睛的作用。换言之，投射透视装置70是对来自形成于图像显示装置80的射出图像光(影像光)的面亦即图像面OI的光进行导光，并使观察者目视确认虚像的虚像光学系统，也是在观察者的视网膜再次成像的成像光学系统。第二光学部件101b或者导光装置20由导光以及透视用的导光部件10和透视用的透光部件50构成。另外，第二像形成主体部105b由图像显示装置80和投射透镜30构成。另外，图像面OI也是表示构成图像显示装置80的面板的面板位置的面板面。此外，在图像显示装置80为自发光型的照明的情况下，图像面OI也称为是发光面。
在此，对上述光学系统的光轴基准，如以下方式决定。首先，将投射透镜30的中心光轴设为透镜光轴LX。并且，将沿着导光部件10的导光方向延伸的中心轴设为导光轴DX。导光轴DX是在平板状的导光部件10中通过中心且沿着平板形状延伸的轴。此外，在导光部件10的光射出侧，将假定为观察者的视线的基准的中心轴设为视线轴SX。视线轴SX是从假定为眼睛的位置的眼睛假定位置EY(以下，实际上也包括眼睛位于眼睛假定位置EY的情况，因此也简记为眼睛EY。)的中心位置，朝向导光部件10的光射出范围的中心延伸的轴。此外，在导光部件10中，将配置在光入射侧的光入射部(后述的第二导光部分12)与投射透镜30的透镜光轴LX的交点设为交点C1，将配置在导光部件10的光射出侧的光射出部(后述的第一导光部分11)与视线轴SX的交点设为交点C2。在此，图中双向箭头表示的从交点C1到交点C2的距离(间隔)成为48mm以下。另外，视线轴SX相对于透镜光轴LX倾斜大约7°(更加准确地是6.7°)。另外，视线轴SX从相对于导光轴DX垂直的状态倾斜大约10°。即，视线轴SX与导光轴DX以形成大约80°的反射角的方式交叉。另外在上述情况下，透镜光轴LX与导光轴DX以形成大约106.7°的反射角的方式交叉。
另外，在图像显示装置80中，图像面OI是相对于透镜光轴LX垂直的面，透镜光轴LX通过图像面OI的中心。在此，将与图像面OI平行的面的作为水平方向的x方向(与X方向对应的方向)设为第一方向DD1，将作为垂直方向的y方向(与Y方向对应的方向)设为第二方向DD2。另外，z方向是图像面OI的法线方向且是透镜光轴LX延伸的方向。在本实施方式中，如图2～图4所示，从图像面OI射出的影像光的光束的射出角度相对于图像面OI的中心线(透镜光轴LX)左右(x方向)非对称。相对于图像面OI的中心在上下方向(y方向)成为对称(参照图3)。
返回图2，图像显示装置80除了通过将作为光源包括有机EL(有机EL面板)的自发光型的照明，形成由矩阵状的像素构成的图像面OI的图像生成部81、配置于图像生成部81的最后段并对从图像生成部81的图像面OI射出的影像光GL的各成分进行配光控制的配光控制部82之外，还具有控制图像生成部81等的动作的驱动控制部(省略图示)。另外，虽详细后述(参照图7等)，但在此，配置于图像生成部81的最后段的滤色层CF作为配光控制部82发挥功能，从而能够对影像光GL调整从图像面OI的周边侧射出的成分光的射出角度。例如，在影像光GL的部分光束中从相对地接近人体(观察者)的内侧处射出的部分光束GLa和从相对地远离人体的外侧处射出的部分光束GLb的射出角度不同。另外，在此部分光束GLa、GLb意味着构成影像光GL的光束中应该到达观察者的眼睛的成分。
投射透镜30是使从图像显示装置80射出的影像光GL朝向导光装置20投射的投射光学系统。在本实施方式中，特别地将具有非轴对称的非球面(非轴对称非球面或者自由曲面)的透镜配置于接近图像显示装置80的一侧，从而能够实现光学系统整体的小型化。
如已经叙述的那样，导光装置20由导光以及透视用的导光部件10和透视用的透光部件50构成。导光部件10是棱镜型的导光装置20的一部分，且是一体的部件，但能够划分为光射出侧的第一导光部分11(光射出部)、和光入射侧的第二导光部分12(光入射部)。透光部件50是辅助导光部件10的透视功能的部件(辅助光学组块)，与导光部件10固定为一体而成为一个导光装置20。
以下，参照图2，对作为虚像光学系统的投射透视装置70的作用，即对导光装置20和投射透镜30进行详细地说明。
投射透镜30是供来自图像显示装置80的影像光GL入射并进行投射的光学系统，且是作为构成要素而沿着透镜光轴LX具备三个光学元件(第一～第三透镜)31～33的投射光学系统。光学元件31～33由包括非轴对称的非球面(非轴对称非球面)和轴对称的非球面(轴对称非球面)双方的非球面透镜构成，与导光部件10的一部分协作在导光部件10的内部形成与图像生成部81的显示像对应的中间像。在本实施方式中，特别地不仅配置在光射出侧的第一透镜31的各透镜面中光射出侧的透镜面31a，而且配置在光入射侧的第三透镜33的各透镜面中光射出侧的透镜面33a也成为非轴对称非球面。另外，构成投射透镜30的第一～第三透镜31～33，例如由镜筒(参照图5)收纳、支承于第二像形成主体部105b内。
如上所述，导光装置20由导光部件10和透光部件50构成。其中，在俯视观察时，导光部件10接近鼻子的中央侧(眼前侧)的部分以直线状延伸。导光部件10中接近鼻子的中央侧即配置在光射出侧的第一导光部分11，作为具有光学功能的侧面而具有第一面S11、第二面S12以及第三面S13，远离鼻子的周边侧即配置在光入射侧的第二导光部分12，作为具有光学的功能的侧面而具有第四面S14和第五面S15。其中，第一面S11与第四面S14连续地邻接，第三面S13与第五面S15连续地邻接。另外，在第一面S11与第三面S13之间配置有第二面S12，第四面S14与第五面S15以形成较大的角度的方式邻接。此外，在此成为对置的配置的第一面S11与第三面S13成为相互大致平行的平面形状。另一方面，具有光学的功能的其他面，即第二面S12、第四面S14以及第五面S15成为非轴对称的曲面(自由曲面)。
如已叙述的那样，透光部件50是与导光部件10一体地固定而成为一个导光装置20并辅助导光部件10的透视功能的部件(辅助光学组块)。透光部件50作为具有光学的功能的侧面而具有第一透过面S51、第二透过面S52以及第三透过面S53。在此，在第一透过面S51与第三透过面S53之间配置有第二透过面S52。第一透过面S51处于使导光部件10的第一面S11延长的面上，第二透过面S52是通过粘接层CC接合于该第二面S12而一体化的曲面，第三透过面S53处于使导光部件10的第三面S13延长的面上。其中，第二透过面S52与导光部件10的第二面S12通过经由较薄的粘接层CC的接合而一体化，因此具有大致相同的曲率的形状。
另外，对于构成导光部件10的多个面中从第一面S11至第三面S13的面以外的面S14、S15，对至少一个自由曲面至少包括一个曲率的附图标记因方向的不同而不同的点。由此能够精密地控制影像光的导光，并且使导光部件10小型化。
导光部件10中的主体10s，表示可视范围内较高的透光性，虽成为一体形成品，但如已经说明的那样，导光部件10能够考虑功能性地划分为第一导光部分11和第二导光部分12。第一导光部分11能够进行影像光GL的导波以及射出，并且能够进行外界光HL的透视。第二导光部分12能够进行影像光GL的入射以及导波。
在第一导光部分11中，第一面S11作为使影像光GL向第一导光部分11外射出的折射面发挥功能，并且作为使影像光GL在内面侧全反射的全反射面发挥功能。第一面S11配置于眼睛假定位置EY(眼睛EY)的正面，如已叙述的那样，形成平面形状。另外，第一面S11是由在主体10s的表面实施的硬涂层27形成的面。
第二面S12作为在主体10s的表面附着有半透半反镜层15，从而反射影像光GL并且使外界光HL通过的半透过反射面(半透过反射部)发挥功能。
第三面S13作为使影像光GL在内面侧全反射的全反射面发挥功能。第三面S13配置于眼睛EY的大致正面，与第一面S11同样，形成平面形状，并且第一面S11与第三面S13是相互平行的面，由此在通过第一面S11与第三面S13观察外界光HL时，能见度成为0，特别是也不产生可变倍率。另外，第三面S13是由在主体10s的表面实施的硬涂层27形成的面。
在第二导光部分12中，第四面S14作为使影像光GL在内面侧全反射的全反射面发挥功能。第四面S14也作为使影像光GL向第二导光部分12内入射的折射面发挥功能。即，第四面S14兼作作为使影像光GL从外部入射至导光部件10的光入射面和使影像光GL在导光部件10的内部传播的反射面的功能。另外，第四面S14是由在主体10s的表面实施的硬涂层27形成的面。
在第二导光部分12中，第五面S15通过将由无机材料形成的光反射膜RM在主体10s的表面上成膜而形成，作为反射面发挥功能。
透光部件50表示可视范围内较高的透光性，透光部件50的主体部分由具有与导光部件10的主体10s大致相同的折射率的材料形成。另外，透光部件50在将主体部分接合于导光部件10的主体10s后，在接合的状态下与主体10s一起进行基于硬涂层的成膜而形成。即，透光部件50与导光部件10相同，在主体部分的表面实施硬涂层27。第一透过面S51与第三透过面S53是由在主体部分的表面实施的硬涂层27形成的面。
另外，导光装置20在应该成为导光部件10以及透光部件50的基材接合的基础上，通过浸渍处理对接合后的基材进行表面涂敷而形成。即，导光部件10的硬涂层27与透光部件50一起设置于导光装置20的整体。
如以上那样，在导光部件10的内部，通过至少包括两次全反射的从第一面S11至第五面S15的五次反射，对来自图像生成部81的影像光进行导光。由此能够兼顾影像光GL的显示和目视确认外界光HL的透视，并且进行影像光GL的像差的修正。
以下，对虚像显示装置100中的影像光GL等的光路进行说明。从图像显示装置80射出的影像光GL，通过构成投射透镜30的各透镜31～33，由此被收敛并且入射至被给予预期的像散并设置于导光部件10的具有正的折射力的第四面S14。另外，该像散在经过导光部件10的各面的期间被抵消，最终能够在预期的状态下朝向观察者的眼睛射出影像光。
入射于导光部件10的第四面S14并通过该第四面S14的影像光GL，一边收敛、一边行进，在经由第二导光部分12时，在具有比较弱的正的折射力的第五面S15被反射，并从内侧再次入射至第四面S14并被反射。
在第二导光部分12的第四面S14被反射的影像光GL，在第一导光部分11内入射至实际上不具有折射力的第三面S13并被全反射，且入射至实际上不具有折射力的第一面S11并被全反射。
在此，影像光GL在经由第三面S13的前后，在导光部件10中形成中间像。该中间像的像面与图像生成部81的图像面OI对应。
在第一面S11被全反射的影像光GL入射至第二面S12，但特别是入射至半透半反镜层15的影像光GL，也一部分透过该半透半反镜层15，并且一部分被反射，而再次入射至第一面S11并通过。另外，半透半反镜层15在此作为相对于被反射的影像光GL具有比较强的正的折射力的部件发挥作用。另外，第一面S11作为相对于通过其的影像光GL不具有折射力的部件发挥作用。
通过第一面S11后的影像光GL作为大致平行光束入射至观察者的眼睛EY的瞳孔或者与其等同的位置。即，观察者通过作为虚像的影像光GL，观察形成于图像生成部81上的图像。
另一方面，外界光HL中入射至比导光部件10的第二面S12靠+X侧的光，通过第一导光部分11的第三面S13和第一面S11，但此时第三面S13与第一面S11成为相互大致平行的平面，从而几乎不产生像差等。即，观察者隔着导光部件10观察无变形的外界像。相同地，外界光HL中入射至比导光部件10的第二面S12靠-X侧的光，即入射至透光部件50的光，在通过设置于此的第三透过面S53和第一透过面S51时，第三透过面S53与第一透过面S51成为相互大致平行的平面，从而不产生像差等。即，观察者隔着透光部件50观察无变形的外界像。另外，外界光HL中入射至与导光部件10的第二面S12对应的透光部件50的光，在通过第三透过面S53和第一面S11时，第三透过面S53与第一面S11成为相互大致平行的平面，从而几乎不产生像差等。即，观察者隔着透光部件50观察变形较少的外界像。另外，导光部件10的第二面S12和透光部件50的第二透过面S52均具有大致相同的曲面形状，均具有大致相同的折射率，两者的间隙利用大致相同的折射率的粘接层CC填充。即，导光部件10的第二面S12、透光部件50的第二透过面S52不相对于外界光HL作为折射面发挥作用。
如以上那样，在形成中间像并且利用导光部件中的全反射进行导光的结构的光学系统中，一直以来，为了实现装置的小型化并且较高地维持精度，也在导光部件等中使用自由曲面，从而一边抑制像差、一边进行光路的调整。例如在专利文献1(日本特开2015-72438号公报)中，除了导光部件之外，即使在投射透镜的一部分(光射出侧的透镜面)，也设置自由曲面，从而一边进行像差的修正、一边响应小型化的要求。然而，例如从在导光部件中为了导光而需要维持全反射条件等的制约来看，在小型化方面存在设计上的极限。具体而言，例如在欲缩小图2所示的导光装置20的从交点C1至交点C2的距离，即欲缩短导光装置20的导光方向的长度的情况下，影像光的全反射条件容易成为问题。在该情况下，假设若如本申请那样不由非轴对称非球面构成透镜面33a，则有可能使作为图像显示装置80中从接近人体的内侧射出的成分的一部分光束GLa，以在各面S11、S13、S14上满足全反射条件的方式进行控制变得特别困难。例如考虑以一部分光束GLa满足全反射条件的方式特别是调整全反射条件严酷的成分通过的面S12中接近面S13的一侧的形状。然而，在进行这样的调整的情况下，不仅接近面S13的一侧，而且也需要对面S12中作为供一部分光束GLa通过的整个范围的从接近面S13的一侧至中央侧的部分整体地进行调整。此时，调整的部分中的一部分(面S12中靠近中央的部分)也在作为图像显示装置80中从远离人体的外侧射出的成分的部分光束GLb通过的范围内，因此对于面S12的形状调整存在各种制约，从而作为光学系统整体难以进行像差修正。另外，作为其他调整位置的候补，例如，也考虑是非轴对称非球面，对部分光束GLa与部分光束GLb在相互分离的区域反射的面S14进行调整。但是面S14是不仅进行使影像光GL反射，也进行使其透过的位置，例如部分光束GLa的反射区域与部分光束GLb的透过区域重叠。因此在对面S14进行调整的情况下也存在各种制约。
与此相对，在本实施方式中，特别是不仅将在光射出侧配置的第一透镜31的透镜面31a，也将在光入射侧配置的第三透镜33的光射出侧的透镜面33a设为非轴对称非球面。如已经叙述的那样，透镜面33a是位于投射透镜30中比较接近图像显示装置80的一侧的透镜面。因此，例如如图示的那样，图像面OI的周边侧的区域(称为角区域)中从内侧与外侧不同的角区域IA、OA的两点P1、P2分别射出的部分光束GLa、GLb，在相互交叉前通过透镜面33a。即，在上述情况下，作为非轴对称非球面的透镜面33a配置于从作为图像显示装置80的光射出面的图像面OI中不同的角区域的两点P1、P2分别射出的影像光的光束中、作为应该到达观察者的眼睛的成分的部分光束GLa、GLb不相互交叉的位置。通过将处于这样的位置的透镜面33a设为非轴对称非球面(自由曲面)，从而透镜面33a对图像面OI中从接近人体的内侧的区域射出的部分光束GLa和图像面OI中从远离人体的外侧的区域射出的部分光束GLb带来不同的作用。即，例如能够单独地进行对部分光束GLa的像差修正和对部分光束GLb的像差修正。
作为比较，例如若观察透镜面31a，则在该位置部分光束GLa的通过范围与部分光束GLb的通过范围已经重叠，无法使部分光束GLa与部分光束GLb分离来单独地进行像差修正，而仅能够进行作为光束整体的像差修正。在本实施方式中，在影像光的光束中应该到达观察者的眼睛的成分(部分光束GLa、GLb)不相互交叉的位置，配置非轴对称非球面(透镜面33a)，从而能够维持例如与专利文献1(日本特开2015-72438号公报)所公开的虚像显示装置的情况同等的分辨率、视场角等各种光学精度，并且使光学系统进一步小型化，进而使装置整体小型化。具体而言，如上述那样在导光装置20中，例如能够将从交点C1到交点C2的距离(间隔)设为48mm以下。
此外，在该情况下，与以往相比能够缩短投射透镜30的全长，并且减薄各透镜31～33的透镜厚。由此能够实现进一步的小型化，从而在外观设计上也能够实现更时尚的外观。
另外，在本实施方式中，如已叙述的那样，使视线轴SX相对于透镜光轴LX倾斜6.7°，从相对于导光轴DX垂直的状态倾斜大约10°，由此也使外观形状更加时尚。
另外，在本实施方式中，如上述那样，关于投射透镜30的结构，是复杂的离轴光学系统，并且成为更加集中的透镜配置。与此对应，进一步对来自图像显示装置80的射出光进行调整。即，使从作为图像显示装置80的光射出面的图像面OI射出的各部分光束，相对于射出角度表示图像显示装置80的中心的透镜光轴LX成为非对称。
以下，参照图3以及图4对构成影像光GL的部分光束的射出角度进行更具体地说明。首先，如图所示，可知图像显示装置80中矩形状的区域中从右下(内侧)、右上(内侧)、左下(外侧)、左上(外侧)的四角(角区域IA1、IA2、OA1、OA2)分别射出的部分光束GLa1、GLa2、GLb1、GLb2中，从外侧射出的部分光束GLb1、GLb2的射出角度比从内侧射出的部分光束GLa1、GLa2大(左右非对称)。由此，即便在由上述那样的复杂形状的光学系统构成投射透镜30等的情况下，也能够抑制目视确认的影像的亮度不均等。另一方面可知在内侧彼此或者外侧彼此，射出角度相等(上下对称)。另外，部分光束GLa1、GLa2、GLb1、GLb2在透镜面33a内不相互交叉。
以上，若以第一方向DD1以及第二方向DD2进行说明，则关于构成影像光GL的各部分光束，在与图像显示装置80的图像面OI平行的面(xy面)内，从沿着作为x方向(水平方向)的第一方向DD1排列的各像素分别射出的光束的y方向(垂直方向)亦即第二方向DD2的射出角度各自不同。此外，在本实施方式中，使投射透镜30的透镜面33a的曲率与从图像显示装置80射出的每个部分光束的通过位置对应地变化。此外使透镜面33a的曲率与导光部件10的面S12的部分光束(例如，图2的部分光束GLa与部分光束GLb)的入射角度对应地变化。
以下，参照图5、图6等，对设置于投射透镜30的光阑ST的构造来进行例示说明。图5(A)是对投射透镜30的一个构成例表示的剖视图，图5(B)是表示构成投射透镜30的镜筒39的一个例子的主视图。另外，图6(A)是在图5表示的一个例子中示意地表示图像显示装置80与投射透镜30的光阑ST的配置关系的图。另外，图6(B)是示意地表示图像显示装置80与投射透镜30的光阑ST的配置关系的一个变形例的图，详见后述。在此，如图示那样，作为镜筒39的一部分设置有光阑ST。如图5(A)所示，光阑ST在第二透镜32与第三透镜33之间相对于透镜光轴LX垂直地配置，以在影像内外不产生额外的光(叠影光)的方式遮挡不必要的光。如图5(B)所示，在正面观察时，光阑ST成为梯形形状。由此能够在上述的非对称的状态下，与从图像面OI射出的各部分光束对应，适当地进行不必要的光的遮挡。
以下，对光阑ST的形状、构造进行更详细地说明。首先，如图5(A)以及图5(B)所示，在此与上述同样，将x方向设为第一方向DD1，将y方向设为第二方向DD2。换言之，将与图像面OI的法线方向(图2的透镜光轴LX延伸的Z方向)垂直且与导光部件10的导光方向(图2的导光轴DX延伸的方向)对应的方向(在图2中与导光方向相同在XZ面内延伸的方向)设为第一方向DD1，将与图像面OI的法线方向和第一方向DD1垂直的方向设为第二方向DD2。此外，在此如图5(B)以及图6(A)所示，在光阑ST中，将与通过图像面OI的中心的透镜光轴LX交叉并且与第一方向DD1平行的轴设为第一轴XX1，将与透镜光轴LX交叉且与第二方向DD2平行的轴设为第二轴XX2。在该情况下，与构成影像光GL的各部分光束的第一方向DD1的非对称性和第二方向DD2的对称性对应，由光阑ST形成的开口部OP相对于第一轴XX1为线对称，相对于第二轴XX2成为非线对称的形状。特别是在图示的情况下，成为以第一轴XX1为对称轴且从外侧朝向内侧扩大的等腰梯形状。
另外，图5以及图6(A)所示的光阑ST的形状为一个例子，也考虑形成为其他形状。例如在与图6(A)对应的图6(B)中示意地表示的那样，使光阑ST相对于透镜光轴LX倾斜地配置，即非垂直地配置，从而即使预先将开口部例如不形成为梯形形状而是形成为矩形状(长方形)，也能够形成为在正面观察时看成为梯形形状的形状。另外，通过使光阑ST相对于透镜光轴LX的倾斜程度与射出角度的变化对应，从而能够更严格地除去不必要的光。另外在该情况下，除了沿着非垂直的平面形成光阑ST的情况之外，也可以沿着曲面(非平面)形成光阑ST。
在此，从图像显示装置80射出的光具有角度亮度特性，并且角度亮度特性较大地依赖于像素开口形状。通常，开口形状越大，则角度亮度特性的全值半角越大，即，即便在相对于面板法线更大的角度方向也以较高的亮度射出，并且开口形状越小，则全值半角越小，从而成为峰值。特别是在本实施方式的虚像显示装置100等HMD所使用的超小型的显示器件中，存在一个像素的开口形状小于10μm的情况，在该情况下，例如在相对于图像面OI的法线方向倾斜20°左右的方向上的亮度，相对于法线方向低于50％。由此存在产生影像的亮度不均的情况。特别是如本实施方式那样，在为光束的状态因面板位置的不同而不同的光学系统的情况下，亮度不均可能成为较大的课题。因此在本实施方式中，以像素的开口随着射出角度的进一步增大而增大的方式，调整像素布局，由此抑制亮度不均的产生。在本实施方式的情况下，以能够进行在第二方向DD2(y方向)上射出角度因第一方向DD1(x方向)上的位置不同而不同的调整的方式，例如形成第二方向DD2比第一方向DD1更大地扩展的开口构造，从而只要根据第一方向DD1的每个位置来改变各像素的开口的大小即可。另外，也能够通过面板的基板构造使相对于面板法线方向具有某倾斜的角度的亮度最高。即，从图像显示装置80射出的光束中亮度最高的光线方向，能够因图像显示装置80的像素的位置的不同而不同。
以下，参照图7关于虚像显示装置100中的图像显示装置80，对光学结构的更具体的一个例子进行详细地说明。
首先，如上述那样，图像显示装置80是自发光型的图像显示装置，即：作为图像生成部81、配光控制部82除了配置于图像生成部81的最后段的滤色层CF之外，还具有对图像生成部81的动作进行控制的驱动控制部(省略图示)。若参照图7(A)以及图7(B)对图像显示装置80的一个构成例进行更具体地说明，则图像显示装置80中的图像生成部81具备：作为像素电极的多个透明电极(阳极)71a、对置电极(阴极)72a、配置于透明电极71a与对置电极72a之间的作为发光功能层(发光层)的有机EL层73a、以及保护层74a。作为配光控制部82的滤色层CF形成于保护层74a上。滤色层CF由红色、绿色以及蓝色用滤色部CFr、CFg、CFb构成，各色用滤色部CFr、CFg、CFb分别与作为像素电极的多个透明电极(阳极)71a对应地以矩阵状排列。根据以上的结构，图像显示装置80使电极71a、72a适当地动作，使有机EL层73a发光，从而图像生成部81从图像面OI射出影像光GL。即，图像显示装置80作为光源包括有机EL，从而对构成图像面OI的每个像素发出影像光GL。另外，作为影像光GL，由图像生成部81发出的光通过滤色层CF，从而能够从图像显示装置80射出彩色的影像光(图像光)GL。在此在本实施方式中，在作为配光控制部82的滤色层CF中，以各色用滤色部CFr、CFg、CFb的间距相对于构成图像面OI的矩阵状的像素的间距即呈矩阵状配置的多个透明电极71a、71a、71a的间距不同的方式排列。由此如图7(A)所示，在从作为图像显示装置80的中心光轴的透镜光轴LX分离的周边侧，各色用滤色部CFr、CFg、CFb的位置相对于对应的各电极71a、71a、71a偏移(在图示的情况下，各色用滤色部CFr、CFg、CFb的位置向右侧偏移或者外缘的位置偏移)，从而经由滤色层CF射出的成分光的配光状态向倾斜方向(图示的情况下为向右倾斜方向)倾斜，该成分光以接近透镜光轴LX侧的方式射出。另一方面，如图7(B)所示，在图像显示装置80的透镜光轴LX的附近即中心侧，不产生上述那样的偏移或即使产生也为微量，从而射出的成分光的配光状态不倾斜，该成分光垂直或者大致垂直地射出。对每个位置或者以一定程度的区域单位来调整这样射出的光的倾斜程度，从而能够构成所希望的射出状态(非对称的状态)。
归纳以上内容，换言之，在图像显示装置80中，图像生成部81是通过作为像素电极的多个透明电极71a而使像素以矩阵状配置于图像面OI而形成的像素矩阵，作为配光控制部82的滤色层CF，以相对于从中心侧朝向周边侧构成图像面OI的矩阵状的像素的间距(透明电极71a的间距)的偏移增大的方式，具有针对每个图像面OI的位置不同的形状。由此以光的配光状态适合每个图像面OI的位置的方式进行控制。即，在各位置射出的光的应该成为主光线的角度的光最强，结果，作为配光控制部82的滤色层CF以在从图像面OI的各位置射出的成分的主光线的轴向上最强的强度分布射出光的方式进行控制。如以上那样，在本实施方式中，滤色层CF作为对作为射出光的影像光GL的配光进行控制的配光控制部82发挥功能。
如以上那样，在本实施方式的虚像显示装置100中，在投射透镜30中，将从作为图像显示装置80的光射出面的图像面OI中不同的角区域IA、OA的两点P1、P2分别射出的影像光的光束中应该到达观察者的眼睛的成分处于不相互交叉的位置的透镜面33a，设为非轴对称非球面，从而能够维持分辨率、视场角等各种光学精度，并且使光学系统进一步小型化，进而使装置整体小型化。
图8是用于对图像显示装置80的一个变形例进行说明的概念图，且是与图7(A)对应的图。在图8表示的一个变形例中，在滤色层CF上配置有微透镜阵列MLA。在本变形例中，该微透镜阵列MLA或者微透镜阵列MLA与滤色层CF协作而作为配光控制部82发挥功能。具体而言，构成微透镜阵列MLA的多个要素透镜EL与构成滤色层CF的各色用滤色部CFr、CFg、CFb对应地以矩阵状配置，各要素透镜EL的形状根据各色用滤色部CFr、CFg、CFb的配置的位置，即构成图像面OI的矩阵状的像素的位置(电极71a的位置)，相对于像素的排列以不一样的方式配置。具体而言，例如外形形状不同、对应的各要素透镜EL的位置相对于各像素偏移地配置、或者与像素间距相比缩窄间距地排列微透镜阵列MLA。由此微透镜阵列MLA单独或与滤色层CF协作，作为进行构成影像光GL的各成分光的调整的配光控制部82发挥功能。换言之，作为使微透镜阵列MLA射出的光的角度偏转的偏振光部件发挥功能。
其他
以上，结合各实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够在各种方式下实施。例如，以上对透视的虚像显示装置进行了说明，但即使在不是透视的类型的虚像显示装置中，也能够应用本实施方式表示的构造。
在上述的说明中，作为图像显示装置(影像元件)80，使用包括OLED(有机EL)的图像生成部81，但不限定于此，作为图像显示装置80，也能够利用由透射式的液晶显示器件和背光灯构成的装置等各种装置。
图9是用于对图像显示装置的其他一个变形例进行说明的概念图。在图9表示的一个变形例的图像显示装置180中，使用透射式的液晶显示器件，图像生成部181由液晶面板构成，具有TFT像素构造和黑矩阵构造。即，由一对透明电极171a、171b和一对取向膜172a、172b夹着液晶层173a，并且设置滤色层CF，调制从作为光源光的背光灯BL照射的光。在此，在构成滤色层CF的各色用滤色部CFr、CFg、CFb之间设置黑矩阵BM。在本变形例中，使该黑矩阵BM的形状根据各色用滤色部CFr、CFg、CFb的配置的位置，即构成图像面OI的矩阵状的像素的位置(电极171a的位置)而变化，从而作为进行构成影像光GL的各成分光的调整的配光控制部82发挥功能。另外，对于以上的构造，换言之，在具有TFT像素构造与黑矩阵构造的对置基板像素构造中，各自间距不同。
另外，例如也能够是使用反射型的液晶显示器件的构成，代替由液晶显示器件等构成的图像生成部81，也能够使用数字微镜器件等。另外，作为自发光型元件，也能够使用LED阵列等。
另外，在上述实施方式中，使用包括OLED(有机EL)的面板型的图像显示装置80，但也能够代替其而使用扫描式的图像显示装置。具体而言，例如在图像面OI配置光扩散元件，通过扫描式的照明光学系统使光在图像面OI的位置扫描而形成图像，并且通过该光扩散元件的扩散作用使影像光射出，从而能够应用与上述相同的构成。
另外，在上述实施方式中，分别单独地制造左右的导光装置20，但不限定于此，例如也能够形成共享透光部件的构成。图10(A)以及10(B)是用于对导光装置的一个变形例进行说明的概念图。在该例中，左右一对导光部件10、10与透光部件150，作为通过左右一对导光部件10、10夹着一个透光部件150进行连接而成为一体的光学部件且左右一体化的导光装置20发挥功能。在该情况下，能够通过透光部件150简单并且准确地进行两眼观察用的对位。例如图10(A)所示，预先使透光部件150的中心部CE适当地弯曲，从而也能够规定左右的角度。另外，例如图10(B)所示，在中心部CE，预先在上下的端部设置凹部CVa、CVb，从而能够将凹部CVa、CVb在制造工序中用于导光部件10、10相对于透光部件150的粘接固定用的定位(位置固定)、或作为用于设置鼻托部的位置使用。
在上述的说明中，对于导光装置20而言，从光入射部(第二导光部分12)至光射出部(第一导光部分11)是由一个部件构成的，但除了这样的构成以外，例如图11(A)所示，也可以不经由由光反射膜RM(参照图2)构成的光反射面，而使影像光GL直接入射至基于全反射的导光部分、如图11(B)所示，成为分离成由棱镜等构成导光装置20的导光部件10的光入射部10p和导光部10q的结构。另外，对于全反射，也可以如图11(A)以及11(B)所示，成为仅利用在导光部中对置地延伸的面中的一方的面进行全反射，在另一方的面不进行全反射而将其取出的结构。
在上述的说明中，作为投射光学系统，采用由多个透镜构成的投射透镜30，但不限定于此，例如图12所示，也可以由作为棱镜状的部件的投射棱镜光学系统230构成投射光学系统。即使在该情况下，例如，将投射棱镜光学系统230中有助于光路变更的各面231a～233a中，从图像显示装置80分别射出的影像光的光束中作为应该到达观察者的眼睛的成分的部分光束GLa、GLb，配置于不相互交叉的位置的光入射面233a设为非轴对称非球面(自由曲面)，从而能够进行适当的像差修正。另外，对于作为光入射面233a以外的面的反射面232a、光射出面231a也可以形成为非轴对称非球面(自由曲面)。此外在图示中，作为投射光学系统的投射棱镜光学系统230与导光装置20(导光部件10)不连接，而成为分体，但也能够形成将它们连接而成为一体的结构。
另外，例如在图13(A)以及13(B)中作为一个变形例表示的那样，在镜筒39中，也可以将光阑ST的形状形成为长方形(在X方向较长的长方形)。例如根据导光部件10(参照图2等)的长度、形状等，而与参照图5(B)说明的情况不同，即使不将光阑ST形成为梯形形状，也能够例如与各部分光束对应地适当进行不必要的光的遮挡。
在上述说明中，半透半反镜层(半透过反射膜)15形成于横长的矩形区域，但半透半反镜层15的轮廓能够根据用途以外的规格而适当地变更。另外，半透半反镜层15的透过率、反射率也能够根据用途以外的规格进行变更。
在上述说明中，对具备一对显示装置100A、100B的虚像显示装置100进行了说明，但能够为单一的显示装置。即，也可以成为不与右眼以及左眼双方对应地一组一组地设置投射透视装置70以及图像显示装置80，而是仅对右眼或者左眼的任一方设置投射透视装置70以及图像显示装置80来单眼观察图像的结构。
在上述说明中，半透半反镜层15仅为半透过性的膜(电介质多层膜)，但半透半反镜层15能够置换成平面或者曲面的全息元件。另外，除此以外，也能够代替半透半反镜层15，而在曲面上排列多个微小的反射面、或使用菲涅尔反射镜、或使用其他衍射元件。
在上述的说明中，导光部件10等沿眼睛EY并排的横向延伸，但也能够使导光部件10以沿纵向延伸的方式配置。在该情况下，导光部件10具有不串联而并联地平行配置的构造。
附图标记说明：BM…黑矩阵；C1、C2…交点；CC…粘接层；CE…中心部；CF…滤色层；CFr、CFg、CFb…滤色部；CVa、CVb…凹部；DD1…第一方向；DD2…第二方向；DX…导光轴；EL…要素透镜；EY…眼睛假定位置(眼睛)；GL…影像光；GLa、GLb、GLa1、GLa2、GLb1、GLb2…部分光束；HL…外界光；IA、OA、IA1、IA2、OA1、OA2…角区域；LX…透镜光轴；MLA…微透镜阵列(偏振光部件)；OI…图像面；OP…开口部；P1、P2…点；RM…光反射膜；S11-S15…面；S51-S53…透过面；SX…视线轴；XX1…第一轴；XX2…第二轴；31-33…透镜(光学元件)；10…导光部件；10s…主体；11…第一导光部分(光射出部)；12…第二导光部分(光入射部)；15…半透半反镜层(半透过反射部)；20…导光装置；27…硬涂层；30…投射透镜(投射光学系统)；31a…透镜面；33a…透镜面(非轴对称非球面)；39…镜筒；40…鼻托部；50…透光部件；70…投射透视装置；71a…透明电极；72a…对置电极；73a…有机EL层(发光层)；74a…保护层；80…图像显示装置(影像元件)；81…图像生成部；82…配光控制部；100…虚像显示装置；100A、100B…显示装置；101a、101b…光学部件；102…框部；105a、105b…像形成主体部；150…透光部件；171a、171b…透明电极；172a、172b…取向膜；173a…液晶层；180…图像显示装置；181…图像生成部；230…投射棱镜光学系统(投射光学系统)。

Claims (16)

1.一种虚像显示装置，其特征在于，具备：
影像元件，其产生影像光；
导光部件，其通过在包括非轴对称的曲面在内的多个面的全反射，对来自所述影像元件的影像光进行导光，并且作为光学系统的一部分在内部形成有中间像；以及
投射光学系统，其使来自所述影像元件的影像光入射于所述导光部件，
所述投射光学系统至少包括一个非轴对称非球面，所述一个非轴对称非球面配置于从所述影像元件的光射出面中不同的角区域的两点分别射出的影像光的光束中应该到达观察者的眼睛的成分不相互交叉的位置。
2.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于，
所述影像元件从矩形状的区域产生影像光，
在所述投射光学系统中，所述一个非轴对称非球面配置于从所述影像元件中所述矩形状的区域的四角分别射出的影像光的光束中应该到达观察者的眼睛的成分不相互交叉的位置。
3.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其特征在于，
所述导光部件包括两个以上的所述非轴对称的曲面，
构成所述导光部件的多个面中的第一面和第三面以对置的方式配置，在通过所述第一面和所述第三面目视确认外界时，能见度大致成为0，
来自所述影像元件的影像光在所述第三面被全反射，并在所述第一面被全反射且在第二面被反射后，透过所述第一面而到达观察侧。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的虚像显示装置，其特征在于，
从所述影像元件射出的影像光的光束的射出角度相对于所述影像元件的中心为非对称。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的虚像显示装置，其特征在于，
在将相对于所述影像元件的光射出面的法线方向垂直并且与所述导光部件的导光方向对应的方向设为第一方向，将相对于所述法线方向和所述第一方向垂直的方向设为第二方向的情况下，从所述影像元件中沿着所述第一方向排列的各像素分别射出的光束在所述第二方向上的射出角度分别不同。
6.根据权利要求5所述的虚像显示装置，其特征在于，
所述投射光学系统具有光阑，所述光阑相对于通过所述影像元件的中心且与所述法线方向平行的透镜光轴垂直地配置，并且形成：相对于与所述第一方向平行地延伸并与所述透镜光轴交叉的第一轴为线对称且相对于与所述第二方向平行地延伸并与所述透镜光轴交叉的第二轴非线对称的开口部，或者相对于所述透镜光轴非垂直地配置的开口部。
7.根据权利要求5或6所述的虚像显示装置，其特征在于，
所述影像元件的像素构造具有与所述第一方向相比在所述第二方向更大地扩展的开口构造。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的虚像显示装置，其特征在于，
构成所述投射光学系统的所述一个非轴对称非球面中供从所述影像元件射出的光束通过的每个通过位置的曲率，对应于构成所述导光部件的所述非轴对称的曲面中供从所述影像元件射出的光束入射的入射角度而变化。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的虚像显示装置，其特征在于，
从所述影像元件射出的光束中亮度最高的光线方向，因所述影像元件的像素的位置的不同而不同。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的虚像显示装置，其特征在于，
所述影像元件包括液晶面板，在具有TFT像素构造和黑矩阵构造的对置基板像素构造中各自间距不同。
11.根据权利要求1～9中的任一项所述的虚像显示装置，其特征在于，
所述影像元件包括有机EL面板，并具有发光层和滤色层，并且所述发光层与所述滤色层的间距不同。
12.根据权利要求1～11中的任一项所述的虚像显示装置，其特征在于，
在所述影像元件的配置于光射出侧的光射出部，配置使光的角度偏转的偏转部件。
13.根据权利要求1～12中的任一项所述的虚像显示装置，其特征在于，
所述导光部件的非轴对称的曲面至少设置于在光入射侧配置的光入射部和在光射出侧配置的光射出部。
14.根据权利要求1～13中的任一项所述的虚像显示装置，其特征在于，
在所述导光部件中，从配置于光入射侧的光入射部与所述投射光学系统的透镜光轴的交点到配置于光射出侧的光射出部与假定为观察者的视线的基准的视线轴的交点的距离为48mm以下。
15.根据权利要求1～14中的任一项所述的虚像显示装置，其特征在于，
所述导光部件具有对来自所述影像元件的影像光与外界光进行部分反射以及使其透过的半透过反射部，所述导光部件夹着所述半透过反射部而与透光部件连接。
16.根据权利要求15所述的虚像显示装置，其特征在于，
所述导光部件由左右一对构成，
左右一对所述导光部件与所述透光部件通过左右一对所述导光部件夹着所述透光部件而连接，从而成为一体的光学部件。
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