CN112444983A - 头戴显示器 - Google Patents

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Abstract

提供头戴显示器，其能够确保外光的透视性并且使第3者难以看到观察者所观看的信息。本发明的头戴显示器的特征在于，该头戴显示器具有：图像光生成装置，其射出图像光；以及半反射镜，其使图像光反射并且使外光透过，图像光相对于半反射镜作为规定的偏振状态的光入射，针对规定的偏振状态的光，半反射镜对第1偏振光的反射率比对第2偏振光的反射率低。

Description

头戴显示器
技术领域
本发明涉及头戴显示器。
背景技术
作为使用了全息(holographic)元件等衍射元件的显示装置，提出了通过衍射元件使从图像光生成装置射出的图像光朝向观察者的眼睛偏转的显示装置。在衍射元件中，对干涉条纹进行最优化，以得到在特定波长下最优的衍射角度和衍射效率。但是，图像光以特定波长为中心具有规定的光谱宽度，因此偏离特定波长的周边波长的光成为使图像的分辨率降低的原因。因此，提出了通过反射型的第1衍射元件将从图像光生成装置射出的图像光向配置在前方的第2衍射元件射出，并通过第2衍射元件使从第1衍射元件射出的图像光向观察者的眼睛偏转的显示装置。根据该结构，能够通过第1衍射元件进行波长补偿，能够抑制由偏离特定波长的周边波长的光引起的图像的分辨率的降低(例如，参照下述专利文献1)。在上述技术中，在两个衍射元件之间设置有引导图像光的反射镜。
专利文献1：日本特开2018-087949号公报
在上述专利文献所公开的技术中，也可以考虑通过由半反射镜构成配置在两个衍射元件之间并引导图像光的反射镜来增加能够看到外界的范围。但是，入射到半反射镜的图像光可能因未被反射而透过从而被位于外界侧的第3者看到。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的第1方式的头戴显示器的特征在于，该头戴显示器具有：图像光生成装置，其射出图像光；以及半反射镜，其使所述图像光反射并且使外光透过，所述图像光相对于所述半反射镜作为规定的偏振状态的光入射，针对所述规定的偏振状态的光，所述半反射镜对第1偏振光的反射率比对第2偏振光的反射率低。
在上述第1方式中，也可以构成为，该头戴显示器具有偏振光转换部件，该偏振光转换部件设置在所述图像光生成装置与所述半反射镜之间的所述图像光的光路上，将所述图像光的偏振状态转换为所述第2偏振光。
在上述第1方式中，也可以构成为，所述偏振光转换部件是波长板、偏振薄膜以及偏振膜中的任意一种。
在上述第1方式中，也可以构成为，该头戴显示器具有偏振光吸收膜，该偏振光吸收膜设置在所述半反射镜的与反射面相反的一侧，吸收所述第1偏振光。
在上述第1方式中，也可以构成为，该头戴显示器沿着从所述图像光生成装置射出的图像光的光路具有：第1光学部，其具有正屈光力；第2光学部，其包含反射型的第1衍射元件并且具有正屈光力；第3光学部，其具有正屈光力；以及第4光学部，其包含反射型的第2衍射元件并且具有正屈光力，所述第3光学部包含所述半反射镜。
在上述第1方式中，也可以构成为，该头戴显示器具有支承所述半反射镜的框架，所述框架以使所述半反射镜位于观察所述图像光的观察者的静态视野内的方式支承所述半反射镜。
本发明的第2方式的头戴显示器的特征在于，该头戴显示器具有：图像光生成装置，其射出图像光；至少一个光学部件，其使所述图像光的行进方向偏转并且使外光透过；以及偏振光吸收膜，其设置在所述光学部件的与光入射面相反的一侧，吸收第1偏振光，所述图像光作为至少包含所述第1偏振光的规定的偏振状态的光入射到所述光学部件。
在上述第2方式中，也可以构成为，该头戴显示器沿着从图像光生成装置射出的图像光的光路具有：第1光学部，其具有正屈光力；第2光学部，其包含反射型的第1衍射元件并且具有正屈光力；第3光学部，其具有正屈光力；以及第4光学部，其包含反射型的第2衍射元件并且具有正屈光力，所述第3光学部和所述第4光学部中至少任意一个包含所述光学部件。
在上述第2方式中，也可以构成为，所述头戴显示器具有支承所述光学部件的框架，所述框架以使所述光学部件位于观察所述图像光的观察者的静态视野内的方式支承所述光学部件。
附图说明
图1是示出第1实施方式的显示装置的外观的一个方式的外观图。
图2是示出显示装置的另一外观的一个方式的外观图。
图3是示出显示装置的光学系统的一个方式的说明图。
图4A是衍射元件的干涉条纹的说明图。
图4B是衍射元件的干涉条纹的另一方式的说明图。
图5是构成第1衍射元件、第2衍射元件的体积全息元件的衍射特性的说明图。
图6是消除在第2衍射元件中产生的色像差的原理的说明图。
图7A是第1衍射元件和第2衍射元件具有共轭关系的情况下的说明图。
图7B是第1衍射元件和第2衍射元件不具有共轭关系的情况下的说明图。
图7C是第1衍射元件和第2衍射元件不具有共轭关系的情况下的说明图。
图8A是示出第1衍射元件、第2衍射元件偏离共轭关系的容许差的说明图。
图8B是示出第1衍射元件、第2衍射元件偏离共轭关系的容许差的另一方式的说明图。
图9是光学系统中的光线图。
图10是示出第3者想要观看透过了半反射镜的光线时的状况的图。
图11是示出第2实施方式的光学系统的结构的图。
图12是示出第3实施方式的光学系统的结构的图。
图13是示出第4实施方式的光学系统的主要部分结构的图。
图14是示出组合了第1实施方式和第4实施方式的结构的图。
图15是示出在罩部件设置偏振光吸收膜的结构的图。
图16是示出第5实施方式的光学系统的主要部分结构的图。
图17是示出在罩部件设置偏振光吸收膜的结构的图。
图18是第1变形例的光学系统的光线图。
图19是示出第2变形例的光学系统的主要部分结构的图。
图20是示出第2变形例的光学系统的主要部分结构的图。
标号说明
31：图像光生成装置；35：波长板；35：波长板(偏振光转换部件)；36：偏振薄膜(偏振光转换部件)；40：反射镜；50：第1衍射元件；51、71、170a：入射面；62、134、162：半反射镜；70、170：第2衍射元件；91、92：框架；135：衍射元件；162：半反射镜(光学部件)；163、263：偏振光吸收膜；170：第2衍射元件(光学部件)；A：位置；L0、L0a、L0b：图像光；L1、L2、L3：光；L10：第1光学部；L20：第2光学部；L30：第3光学部；L40：第4光学部；OL：外光；SA：静态视野；MC：观察者。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的各图中，为了使各层、各部件成为能够识别的程度的大小，而使各层、各部件的尺度、角度与实际情况不同。
图1是示出本实施方式的显示装置100的外观的一个方式的外观图。图1所示的显示装置100是头部佩戴型的头戴显示器。图2是示出显示装置100的另一外观的一个方式的外观图。图3是示出图1所示的显示装置100的光学系统10的一个方式的说明图。另外，在图1至图3中，将相对于佩戴有显示装置的观察者的前后方向作为沿着Z轴的方向，作为前后方向的一侧，将佩戴了显示装置的观察者的前方作为前侧Z1，作为前后方向的另一侧，将佩戴了显示装置的观察者的后方作为后侧Z2。另外，将相对于佩戴有显示装置的观察者的左右方向作为沿着X轴的方向，作为左右方向的一侧，将佩戴有显示装置的观察者的右方作为右侧X1，作为左右方向的另一侧，将佩戴有显示装置的观察者的左方作为左侧X2。另外，将相对于佩戴有显示装置的观察者的上下方向作为沿着Y轴方向的方向，作为上下方向的一侧，将佩戴有显示装置的观察者的上方作为上侧Y1，作为上下方向的另一侧，将佩戴有显示装置的观察者的下方作为下侧Y2。
图1所示的显示装置100具有使图像光L0a入射到右眼Ea的右眼用光学系统10a和使图像光L0b入射到左眼Eb的左眼用光学系统10b。显示装置100例如形成为眼镜那样的形状。具体而言，显示装置100还具有保持右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b的框体90。显示装置100通过框体90佩戴在观察者的头部。
显示装置100包含框架91、设置在框架91的右侧并与观察者的右耳卡定的镜腿92a以及设置在框架91的左侧并与观察者的左耳卡定的镜腿92b作为框体90。框架91在两侧部具有收纳空间91s，在收纳空间91s内收纳有构成后述光学系统10的图像光投射装置等各部件。镜腿92a、92b通过铰链95相对于框架91可折叠地连结。
右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b的基本结构相同。因此，在以下的说明中，不区别右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b而作为光学系统10进行说明。
另外，在图1所示的显示装置100中，使图像光L0在沿着X轴的左右方向上行进，但如图2所示，有时也构成为使图像光L0从上侧Y1向下侧Y2行进而向观察者的眼睛E射出、或者构成为在从头顶部到眼睛E之前的范围内配置光学系统10。
参照图3说明显示装置100的光学系统10的基本结构。图3是示出图1所示的显示装置100的光学系统10的一个方式的说明图。
如图3所示，在光学系统10中，沿着从图像光生成装置31射出的图像光L0的光路方向配置有具有正屈光力的第1光学部L10、具有正屈光力的第2光学部L20、具有正屈光力的第3光学部L30、以及具有正屈光力的第4光学部L40。
在该光学系统10中，若着眼于图像光L0的行进方向，则图像光生成装置31朝向投射光学系统32射出图像光L0，投射光学系统32将入射的图像光L0朝向反射镜40射出。反射镜40具有反射面40a，将图像光L0向第1衍射元件50反射。由反射镜40的反射面40a反射的图像光L0入射到第1衍射元件50。由第1衍射元件50衍射的图像光L0朝向导光系统60射出。导光系统60将入射的图像光L0向第2衍射元件70射出，第2衍射元件70将入射的图像光L0向观察者的眼睛E射出。
在本实施方式中，图像光生成装置31生成图像光L0。
图像光生成装置31包含利用液晶显示元件对从未图示的背光源射出的光进行调制的显示面板310。显示面板310在光射出侧具有偏振片。因此，从显示面板310射出的图像光L0成为规定的偏振状态。具体而言，从显示面板310射出的图像光L0是线偏振光。
投射光学系统32是投射图像光生成装置31生成的图像光L0的光学系统，由第1透镜301、第2透镜302以及第3透镜303构成。第1透镜301、第2透镜302以及第3透镜303由自由曲面透镜、旋转对称的透镜构成。另外，投射光学系统32也可以是偏心光学系统。在图3中，列举投射光学系统32中的透镜的数量为3个的情况为例，但透镜的个数并不限定于此，投射光学系统32也可以具有4个以上的透镜。另外，各透镜也可以贴合而构成投射光学系统32。
导光系统60由具有中央比周边部凹陷的反射面62a的半反射镜62构成，具有正屈光力。另外，反射面62a由球面、非球面或自由曲面构成。在本实施方式中，半反射镜62是具有由自由曲面构成的反射面62a的反射镜。构成导光系统60的半反射镜62以位于观察者MC的静态视野SA内的方式支承于框架91(参照图1)。这里，静态视野SA相当于观察正前方的状态下的视野角，如图3所示，单眼(右眼Ea)的静态视野SA中的角度范围为100度。在本实施方式的光学系统10中，由于由半反射镜62构成位于静态视野SA内的导光系统60，因此能够确保可看到外光的范围较宽。
接着，对第1衍射元件50和第2衍射元件70的结构进行说明。
在本实施方式中，第1衍射元件50和第2衍射元件70的基本结构相同。以下，列举第2衍射元件70的结构为例进行说明。
图4A是图3所示的第2衍射元件70的干涉条纹751的说明图。如图4A所示，第2衍射元件70具有反射型体积全息元件75，反射型体积全息元件75是部分反射型衍射光学元件。因此，第2衍射元件70构成部分透过反射性的合成器。因此，由于外光也经由第2衍射元件70入射到眼睛E，因此观察者能够识别由图像光生成装置31形成的图像光L0和外光(背景)重叠的图像。
第2衍射元件70与观察者的眼睛E对置，供图像光L0入射的第2衍射元件70的入射面71成为向远离眼睛E的方向凹陷的凹曲面。换言之，入射面71在图像光L0的入射方向上成为中央部相对于周边部凹陷而弯曲的形状。因此，能够使图像光L0向观察者的眼睛E高效地聚光。
第2衍射元件70包含具有与特定波长对应的间距的干涉条纹751。干涉条纹751作为折射率等的差而记录于全息感光层，干涉条纹751以与特定的入射角度对应的方式相对于第2衍射元件70的入射面71向一个方向倾斜。因此，第2衍射元件70使图像光L0向规定的方向衍射并偏转。特定波长和特定的入射角度对应于图像光L0的波长和入射角度。该结构的干涉条纹751可以通过使用参照光Lr和物体光Ls对全息感光层进行干涉曝光而形成。
在本实施方式中，图像光L0用于彩色显示。因此，第2衍射元件70具有以与特定波长对应的间距形成的干涉条纹751R、751G、751B。例如，干涉条纹751R以与580nm至700nm的波长范围中的例如波长615nm的红色图像光LR对应的间距形成。干涉条纹751G以与500nm至580nm的波长范围中的例如波长535nm的绿色图像光LG对应的间距形成。干涉条纹751B以与400nm至500nm的波长范围中的例如波长460nm的蓝色图像光LB3对应的间距形成。该结构可以通过在形成具有与各波长对应的灵敏度的全息感光层的状态下，使用各波长的参照光LrR、LrG、LrB以及物体光LsR、LsG、LsB对全息感光层进行干涉曝光来形成。
另外，也可以预先使具有与各波长对应的灵敏度的感光材料分散在全息感光层中，并使用各波长的参照光LrR、LrG、LrB以及物体光LsR、LsG、LsB对全息感光层进行干涉曝光，由此，如图4B所示，形成了在一个层中重叠有干涉条纹751R、751G、751B的干涉条纹751。另外，也可以使用球面波的光作为参照光LrR、LrG、LrB以及物体光LsR、LsG、LsB。
基本结构与第2衍射元件70相同的第1衍射元件50具有反射型体积全息元件55。在第1衍射元件50中，供图像光L0入射的入射面51成为凹陷的凹曲面。换言之，入射面51成为在图像光L0的入射方向上中央部相对于周边部凹陷而弯曲的形状。因此，能够使图像光L0向导光系统60高效地偏转。
图5是示出图3所示的第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射特性的说明图。图5示出光线入射到体积全息元件上的一点时的特定波长与周边波长的衍射角之差。在图5中，当将特定波长设为531nm时，用实线L526表示波长为526nm的周边波长的光的衍射角度的偏差，用虚线L536表示波长为536nm的周边波长的光的衍射角度的偏差。如图5所示，即使在光线入射到记录在全息元件中的相同干涉条纹的情况下，波长越长的光线，越较大地衍射，波长越短的光线，越难以衍射。因此，在如本实施方式那样使用2个衍射元件、即第1衍射元件50和第2衍射元件70时，如果不分别考虑相对于特定波长的长波长的光和短波长的光中的光线角度地使其入射，则无法适当地进行波长补偿。即，不能消除在第2衍射元件70中产生的色像差。另外，由于衍射角根据干涉条纹的条数而不同，因此需要考虑干涉条纹。
在图3所示的光学系统10中，如日本特开2017-167181号公报所记载的那样，对应于第1衍射元件50与第2衍射元件70之间的中间像的形成次数和半反射镜62的反射次数之和是奇数还是偶数，使向第2衍射元件70入射的入射方向等适当化，因此能够进行波长补偿、即消除色像差。
图6是对消除在第2衍射元件70中产生的色像差的原理进行说明的图。另外，在图6中，除了图像光L0的特定波长的光L1(实线)之外，还图示了长波长侧的光L2(单点划线)以及相对于特定波长为短波长侧的光L3(虚线)。
具体而言，如图6所示，入射到第1衍射元件50的图像光L0通过被第1衍射元件50衍射而偏转。此时，相对于特定波长为长波长侧的光L2的衍射角度θ2比特定波长的光L1的衍射角度θ1大。另外，相对于特定波长为短波长侧的光L3的衍射角度θ3比特定波长的光L1的衍射角度θ1小。因此，从第1衍射元件50射出的图像光L0按照每个波长偏转而分散。
从第1衍射元件50射出的图像光L0经由导光系统60入射到第2衍射元件70，并被第2衍射元件70衍射从而偏转。此时，在从第1衍射元件50到第2衍射元件70的光路中，进行一次中间像的形成，并且进行一次半反射镜62的反射。因此，若将图像光L0与第2衍射元件70的入射面法线之间的角度作为入射角，则相对于特定波长为长波长侧的光L2成为比特定波长的光L1的入射角θ11大的入射角θ12，相对于特定波长为短波长侧的光L3成为比特定波长的光L1的入射角θ11小的入射角θ13。另外，如上所述，相对于特定波长为长波长侧的光L2的衍射角度θ2比特定波长的光L1的衍射角度θ1大，相对于特定波长为短波长侧的光L3的衍射角度θ3比特定波长的光L1的衍射角度θ1小。
因此，相对于特定波长为长波长侧的光L2以比特定波长的光L1大的入射角入射到第1衍射元件50，但相对于特定波长为长波长侧的光L2的衍射角度比特定波长的光L1的衍射角度大，因此，结果为，在从第2衍射元件70射出时，相对于特定波长为长波长侧的光L2和特定波长的光L1成为大致平行的光。与此相对，相对于特定波长为短波长侧的光L3以比特定波长的光L1小的入射角入射到第1衍射元件50，但相对于特定波长为短波长侧的光L3的衍射角度比特定波长的光L1的衍射角度小，因此，结果为，在从第2衍射元件70射出时，相对于特定波长为短波长侧的光L3和特定波长的光L1成为大致平行的光。这样，如图6所示，从第2衍射元件70射出的图像光L0作为大致平行的光入射到观察者的眼睛E，因此抑制了每个波长在视网膜E0上的成像位置偏离。因此，能够消除在第2衍射元件70中产生的色像差。
接下来，说明第1衍射元件50和第2衍射元件70的共轭关系。
图7A是第1衍射元件50和第2衍射元件70具有共轭关系的情况下的说明图。图7B和图7C是第1衍射元件50和第2衍射元件70不具有共轭关系的情况下的说明图。图8A和图8B是示出图7B和图7C所示的第1衍射元件50和第2衍射元件70的相对于共轭关系的偏离的容许差的说明图。在图8A和图8B中，用实线Le表示特定波长的光，用单点划线Lf表示波长为特定波长-10nm的光，用双点划线Lg表示波长为特定波长+10nm的光。另外，在图7A至图7C、图8A以及图8B中，为了容易理解光的行进，将第1衍射元件50、第2衍射元件70以及导光系统60表示为透过型，用箭头表示第1衍射元件50、第2衍射元件70以及导光系统60。
如图7A所示，在使第1衍射元件50和第2衍射元件70为共轭关系的情况下，从第1衍射元件50的A点(第1位置)射出的发散光被具有正屈光力的导光系统60聚光，而入射到第2衍射元件70的B点(与第1位置对应的第2位置)。因此，能够在A点补偿在B点产生的衍射所引起的色像差。
与此相对，如图7B和图7C所示，在第1衍射元件50和第2衍射元件70不具有共轭关系的情况下，从第1衍射元件50的A点射出的发散光被中央的具有正屈光力的导光系统60聚光，但在比第2衍射元件70上的B点远的位置或比B点近的位置处相交地入射。因此，A点和B点不是1对1的关系。在此，在区域内的干涉条纹均匀的情况下，补偿效果提高，因此，在第1衍射元件50和第2衍射元件70不具有共轭关系的情况下，补偿效果变弱。另一方面，难以通过第1衍射元件50补偿第2衍射元件70的投影区域整体。因此，在图7B以及图7C所示的方式的情况下，由于不能进行充分的波长补偿，因此发生分辨率的劣化。
另外，对于相对于特定波长±10nm的波长的光，相对于特定波长的光所到达的B点，存在±0.4mm左右的误差，但分辨率的降低不明显。研究了该容许范围的结果为，如图8A所示，在比特定波长的光所到达的理想的第2衍射元件70上的B点靠近前的位置相交而入射到±0.8mm的范围内的情况下，分辨率的降低不明显。另外，如图8B所示，在比特定波长的光所到达的理想的第2衍射元件70上的B点靠后方的位置相交而入射到±0.8mm的范围内的情况下，分辨率的降低不明显。因此，在第1衍射元件50和第2衍射元件70中，当就算不是完全的共轭关系，也是大致共轭关系，而到达相对于理想的B点在±0.8mm的范围内的情况下，能够容许分辨率的降低。即，在本实施方式中，第1衍射元件50和第2衍射元件70具有共轭关系是指特定波长的光的入射位置相对于理想的入射点收敛在±0.8mm的误差范围内。
图9是本实施方式的光学系统10中的光线图。在图9中，用粗箭头表示沿着光轴配置的各光学部。另外，用实线La表示从图像光生成装置31的1个像素射出的光线，用单点划线Lb表示从图像光生成装置31的端部射出的主光线，用长虚线Lc表示与第1衍射元件50具有共轭关系的位置。在此，“中间像”是指从1个像素射出的光线(实线La)所汇集的部位，“光瞳”是指各视场角的主光线(单点划线Lb)所汇集的部位。另外，图9示出从图像光生成装置31射出的光的行进。另外，在图9中，为了简化附图，将所有的光学部图示为透过型。
如图9所示，在本实施方式的光学系统10中，沿着从图像光生成装置31射出的图像光的光路设置有具有正屈光力的第1光学部L10、具有第1衍射元件50并且具有正屈光力的第2光学部L20、具有正屈光力的第3光学部L30、以及具有第2衍射元件70并且具有正屈光力的第4光学部L40。
第1光学部L10的焦距为L/2，第2光学部L20、第3光学部L30以及第4光学部L40的焦距均为L。因此，从第2光学部L20到第3光学部L30的光学距离与从第3光学部L30到第4光学部L40的光学距离相等。
在该光学系统10中，在第1光学部L10与第3光学部L30之间形成图像光的第1中间像P1，在第2光学部L20与第4光学部L40之间形成光瞳R1，在第3光学部L30与第4光学部L40之间形成图像光的第2中间像P2，第4光学部L40使图像光平行光化而形成射出光瞳R2。此时，第3光学部L30将从第2光学部L20射出的图像光自如地控制为发散光或会聚光或平行光而入射到第4光学部L40。第2光学部L20使从第1光学部L10射出的图像光作为会聚光入射到第3光学部L30。在本实施方式的光学系统10中，光瞳R1形成在第2光学部L20和第4光学部L40之间的第3光学部L30的附近。第3光学部L30的附近是指第2光学部L20与第3光学部L30之间的比第2光学部L20靠近第3光学部L30的位置、或者第3光学部L30与第4光学部L40之间的比第4光学部L40靠近第3光学部L30的位置。
另外，对于来自图像光生成装置31的1点的图像光，第3光学部L30使被第1衍射元件50偏转而偏离特定波长的周边波长的光入射到第2衍射元件70的规定范围。即，第1衍射元件50和第2衍射元件70具有共轭或大致共轭的关系。在此，第1衍射元件50借助第3光学部L30而在第2衍射元件70上形成的投影的倍率的绝对值为0.5倍至10倍，该倍率的绝对值优选为1倍至5倍。
因此，根据本实施方式的光学系统10，在投射光学系统32和导光系统60之间形成图像光的第1中间像P1，在导光系统60的附近形成光瞳R1，在导光系统60和第2衍射元件70之间形成图像光的第2中间像P2，第2衍射元件70使图像光平行光化而形成射出光瞳R2。
在本实施方式的光学系统10中，第1中间像P1形成在第1光学部L10(投射光学系统32)与第2光学部L20(第1衍射元件50)之间。
在此，如上所述，在本实施方式的光学系统10中，通过使用具有透光性的半反射镜作为构成导光系统60的半反射镜62，确保了能够看到外光的范围较宽。但是，实现一边使外光透过一边将从第2光学部L20入射的光全部向第4光学部L40反射的半反射镜62是非常困难的。因此，由于图像光L0的一部分透过半反射镜62，因此观察者正在观看的影像有可能被第3者看到。
图10是示出第3者想要观看透过半反射镜62的光线时的状况的图。在图10中，用粗箭头表示沿着光轴配置的各光学部。另外，在图10中，将观察者MC的眼睛E实际看到的影像表示为标号V。
如图10所示，从图像光生成装置31(显示面板310)射出的图像光在通过第2光学部L20后成为大致平行光，因此，可以认为只要是从半反射镜62漏出的光线进入第3者OP的眼睛OP1的位置，就处于能够确认影像的状态。
在第3者OP相对于观察者位于比较近的位置A的情况下，从图像光生成装置31(显示面板310)的角部射出的光线不入射到第3者OP的眼睛OP1，但从图像光生成装置31(显示面板310)的中央部分射出的光线入射到眼睛OP1，因此第3者OP看到画面的角部缺失的影像V1。
另外，在第3者OP相对于观察者位于比较远的区域B的情况下，从图像光生成装置31(显示面板310)的中央部分射出的光线也不会入射到眼睛OP1，因此第3者OP仅看到画面的中心附近的影像V2。例如，即使在第3者OP相对于半反射镜62离开60cm的情况下，也成为观察者所看到的影像中的在横宽方向上的7％的量被第3者OP看到的状态。在这种情况下，当第3者OP使头部或眼睛OP1向上下左右移动时，入射到眼睛OP1的光线位置发生变化，因此第3者OP能够推测观察者所看的影像，从而能够判断观察者MC的眼睛E在观察什么。
上述状况成为向第3者OP无意地传达信息或有意地传达信息的情况，因此，观察者MC应隐匿的内容会传达给第3者OP，在安全上也是不希望的。
如图3所示，本实施方式的光学系统10在半反射镜62的反射面62a上设置有偏振依赖膜63。偏振依赖膜63根据入射到半反射镜62的反射面62a的光的偏振方向而具有不同的反射率。偏振依赖膜63例如具有使S偏振光在反射面62a的反射率为100％、使P偏振光在反射面62a的反射率为85％的光学特性。
在此，由于本实施方式的光学系统10显示彩色图像，因此图像光L0包含红色、绿色以及蓝色的波段。因此，本实施方式的偏振依赖膜63被设计成仅对图像光L0或考虑了图像光L0以及衍射元件的波段具有偏振光依赖性。因此，偏振依赖膜63对于不包含在图像光L0中的波段的光不具有偏振光依赖性，因此偏振依赖膜63使外光中的与图像光L0不同波段的光良好地透过，从而不损害外光的透视性。本实施方式的偏振依赖膜63中的外光的透过率例如被设定为约30％。
如上所述，本实施方式的图像光生成装置31射出线偏振光作为图像光L0。具体而言，图像光生成装置31将相对于半反射镜62的S偏振光作为图像光L0射出。
在此，图像光L0作为S偏振光射出，但在入射到半反射镜62之前经由第1光学部L10以及第2光学部L20，因此在该过程中偏振状态稍微紊乱。图像光L0由于上述偏振状态的紊乱而包含其他偏振光成分，但作为以S偏振光为主的偏振状态的光(规定的偏振状态的光)入射到半反射镜62。
如上所述，设置于半反射镜62的反射面62a的偏振依赖膜63使P偏振光(第1偏振光)的反射率85％比S偏振光(第2偏振光)的反射率100％低。即，半反射镜62对图像光L0中主要包含的S偏振光的反射率为100％，因此图像光L0大致不透过半反射镜62而向第4光学部L40反射。
因此，根据本实施方式的光学系统10，能够将透过半反射镜62的图像光L0的比例抑制在例如10％以下。因此，根据本实施方式的光学系统10，能够使第3者OP难以看到观察者所观看的信息。
另外，根据本实施方式的光学系统10，满足以下所示的4个条件(条件1、2、3、4)。
条件1：从图像光生成装置31的一个点射出的光线在视网膜E0上成像为一个点。
条件2：光学系统的入射光瞳与眼球的瞳孔共轭。
条件3：适当地配置第1衍射元件50和第2衍射元件70，以对周边波长进行补偿。
条件4：第1衍射元件50和第2衍射元件70具有共轭或大致共轭的关系。
更具体而言，由图9所示的实线La可知，从图像光生成装置31的1个点射出的光线满足在视网膜E0上成像为1个点这样的条件1，因此观察者能够看到1个像素。另外，由图9所示的实线La可知，由于满足光学系统10的入射光瞳与眼睛E的瞳孔E1具有共轭(光瞳的共轭)的关系这样的条件2，因此能够看到由图像光生成装置31生成的图像的整个区域。另外，由于满足适当地配置第1衍射元件50和第2衍射元件70以对周边波长进行补偿这样的条件3，因此，通过进行波长补偿，能够消除在第2衍射元件70中产生的色像差。另外，由图9所示的长虚线Lc可知，由于满足第1衍射元件50和第2衍射元件70具有共轭或大致共轭的关系这样的条件4，因此在第1衍射元件50和第2衍射元件70中，能够使光线入射到干涉条纹相同的部位，能够适当地进行波长补偿。因此，能够抑制图像光的分辨率的劣化。
如上所述，根据本实施方式的光学系统10，通过使图像光L0作为线偏振光(S偏振光)射出，并且在半反射镜62的反射面62a设置偏振依赖膜63，能够降低透过半反射镜62的图像光L0的光量。由此，通过使用半反射镜62，能够确保外光的透视性，并且使第3者OP难以看到观察者所观看的信息。
另外，在本实施方式中，列举了使与相对于半反射镜62的S偏振光相当的线偏振光从图像光生成装置31作为图像光L0射出，并且在半反射镜62的反射面62a设置使S偏振光的反射率比P偏振光的反射率高的偏振依赖膜63的情况为例，但本发明不限于此。即，也可以使用使与相对于半反射镜62的P偏振光相当的线偏振光从图像光生成装置31作为图像光L0射出，并且使P偏振光的反射率比S偏振光的反射率高的偏振依赖膜63。
(第2实施方式)
接着，对第2实施方式的光学系统进行说明。本实施方式与上述实施方式的不同之处在于在图像光的光路上配置波长板的结构，除此之外的结构相同。因此，对与上述实施方式相同的部件标注相同的标号，并省略其详细说明。
图11是示出本实施方式的光学系统的结构的图。
如图11所示，本实施方式的光学系统11具有图像光生成装置31、具有正屈光力的第1光学部L10、具有正屈光力的第2光学部L20、具有正屈光力的第3光学部L30、具有正屈光力的第4光学部L40以及波长板(偏振光转换部件)35。
波长板35设置在图像光生成装置31和半反射镜62之间的图像光L0的光路上。在本实施方式中，波长板35设置在图像光生成装置31与第1光学部L10之间。波长板35由1/2波长板构成。
本实施方式的图像光生成装置31将相对于半反射镜62的P偏振光作为图像光L0射出。从图像光生成装置31射出的图像光L0的偏振状态通过透过波长板35而被转换为相对于半反射镜62的S偏振光(第2偏振光)。
因此，根据本实施方式的光学系统11，即使在从图像光生成装置31射出的图像光L0是与偏振依赖膜63的反射率相对较高的S偏振光不同的P偏振光的情况下，也能够通过波长板35将图像光L0转换为S偏振光而入射到半反射镜62。因此，与第1实施方式的光学系统10同样，能够确保外光的透视性，并且使第3者OP难以看到观察者所观看的信息。
另外，在本实施方式中，从图像光生成装置31射出的图像光L0也可以是P偏振光以外的线偏振光，在该情况下，通过适当地设定波长板35的光学轴相对于图像光L0的朝向，也能够将图像光L0转换为S偏振光。
(第3实施方式)
接着，对第3实施方式的光学系统进行说明。本实施方式与上述实施方式的不同之处在于在图像光的光路上配置偏振薄膜(polarizing film)的结构，除此之外的结构相同。因此，对与上述实施方式相同的部件标注相同的标号，并省略其详细说明。
图12是示出本实施方式的光学系统的结构的图。
如图12所示，本实施方式的光学系统12具有图像光生成装置31、具有正屈光力的第1光学部L10、具有正屈光力的第2光学部L20、具有正屈光力的第3光学部L30、具有正屈光力的第4光学部L40以及偏振薄膜(偏振光转换部件)36。
偏振薄膜36设置在图像光生成装置31与半反射镜62之间的图像光L0的光路上。在本实施方式中，偏振薄膜36设置在图像光生成装置31与第1光学部L10之间。偏振薄膜36是仅使在规定方向上振动的光通过的薄膜，具有与偏振片同样的功能。具体而言，偏振薄膜36仅使相对于半反射镜62的S偏振光(第2偏振光)透过，并吸收除此以外的偏振方向的光。
本实施方式的图像光生成装置31的显示面板310由有机电致发光显示元件构成。根据该结构，能够提供小型且能够进行高画质的图像显示的图像光生成装置31。
在此，从由有机电致发光显示元件构成的显示面板310射出的图像光L0是非偏振光。从图像光生成装置31射出的图像光L0的偏振状态通过透过偏振薄膜36而被转换为相对于半反射镜62的S偏振光(第2偏振光)。
因此，根据本实施方式的光学系统12，即使在从图像光生成装置31射出的图像光L0为非偏振光的情况下，也能够通过偏振薄膜36将图像光L0转换为S偏振光而入射到半反射镜62。因此，与第1实施方式的光学系统10同样，能够确保外光的透视性，并且使第3者OP难以看到观察者所观看的信息。
另外，在本实施方式中，从图像光生成装置31射出的图像光L0的偏振状态除了非偏振光以外，也可以是圆偏振光、椭圆偏振光、线偏振光中的任意一种。即，根据本实施方式的光学系统12，无论从图像光生成装置31射出的图像光L0的偏振状态如何，都能够通过偏振薄膜36将图像光L0转换为S偏振光。
另外，在本实施方式中，在图像光生成装置31的正后方配置有偏振薄膜36，但偏振薄膜36也可以设置在构成第1光学部L10的投射光学系统32的各透镜301～303或反射镜40的表面。
另外，即使在如第1实施方式那样从图像光生成装置31射出作为线偏振光的图像光L0的情况下，由于在经由第1光学部L10以及第2光学部L20的过程中图像光L0的偏振方向旋转，因此也有可能在偏振状态中产生紊乱。在这种情况下，通过将偏振薄膜36设置在第2光学部L20和第3光学部L30之间，能够使S偏振光的图像光L0入射到半反射镜62。
另外，也可以将本实施方式的偏振薄膜36和第2实施方式的波长板35组合配置。
(第4实施方式)
接下来，说明第4实施方式的光学系统。本实施方式与上述实施方式的不同之处在于半反射镜的结构，除此之外的结构相同。因此，对与上述实施方式相同的部件标注相同的标号，并省略其详细说明。
图13是示出本实施方式的光学系统的主要部分结构的图。
如图13所示，本实施方式的光学系统13具有图像光生成装置31、具有正屈光力的第1光学部L10、具有正屈光力的第2光学部L20、包含具有正屈光力的半反射镜(光学部件)162的第3光学部L30以及具有正屈光力的第4光学部L40。在本实施方式的光学系统13中，半反射镜162以位于观察者的静态视野内的方式被未图示的框架部件支承。
在本实施方式中，半反射镜(光学部件)162具有中央比周边部凹陷的反射面162a。反射面162a构成使图像光L0的一部分反射并且使该图像光L0的剩余的一部分透过的半透过反射镜面。
在本实施方式中，图像光生成装置31将相对于半反射镜162的S偏振光作为图像光L0射出。图像光L0在入射到半反射镜162之前的过程中偏振状态紊乱，但图像光L0作为主要包含S偏振光的偏振状态的光入射到半反射镜162。即，图像光L0作为至少包含S偏振光(第1偏振光)的偏振状态的光(规定的偏振状态的光)入射到半反射镜162。
本实施方式的半反射镜162在位于与反射面162a相反侧的外表面162b设置有偏振光吸收膜163。偏振光吸收膜163由吸收S偏振光(第1偏振光)的膜构成。
在本实施方式的光学系统13中，图像光L0在半反射镜162的反射面162a以规定的反射率反射，但透过反射面162a的图像光L0的一部分入射到外表面162b。在本实施方式中，图像光L0是以S偏振光为主的偏振状态的光，因此到达外表面162b的图像光L0的一部分也是以S偏振光为主的偏振状态的光。设置于外表面162b的偏振光吸收膜163如上述那样具有吸收S偏振光的特性，因此到达外表面162b的图像光L0大致被偏振光吸收膜163吸收。
因此，根据本实施方式的光学系统13，通过使以S偏振光为主要成分的规定的偏振状态的图像光L0入射到半反射镜162并且在半反射镜162的外表面126b设置吸收S偏振光的偏振光吸收膜163，能够降低透过半反射镜162向外部射出的图像光L0的光量。由此，通过使用半反射镜162，能够确保外光的透视性，并且使第3者OP难以看到观察者所观看的信息。
另外，也可以将本实施方式的结构与上述第1实施方式的半反射镜62组合。即，如图14所示，也可以在上述第1实施方式的半反射镜62的与反射面62a相反的外表面62b设置偏振光吸收膜263。在该情况下，偏振光吸收膜263具有吸收在偏振依赖膜63中的反射率相对较低的P偏振光(第1偏振光)的特性。图像光L0中包含的S偏振光被偏振依赖膜63反射，但有时图像光L0中包含的P偏振光成分透过偏振依赖膜63到达外表面62b。透过偏振依赖膜63的P偏振光的图像光L0被偏振光吸收膜263吸收，因此不从半反射镜62的外表面62b向外部射出。
因此，通过对上述第1实施方式的半反射镜62组合偏振光吸收膜263，能够进一步减少向半反射镜62的外部射出的图像光L0。
另外，在本实施方式的光学系统13中，也可以设置至少覆盖第3光学部L30的罩部件。在该情况下，如图15所示，也可以将偏振光吸收膜163设置在罩部件270的内表面270a中的与半反射镜162的外表面162b对置的位置。这样，从半反射镜162的外表面162b射出的图像光L0所包含的S偏振光能够被设置于罩部件270的内表面270a的偏振光吸收膜163吸收，因此与本实施方式的光学系统13同样，能够降低向外部射出的图像光L0的光量。
(第5实施方式)
接下来，说明第5实施方式的光学系统。
在上述实施方式中，图像光L0未作为平行光而入射到构成第4光学部L40的第2衍射元件70，因此与构成第3光学部L30的半反射镜62相比，难以从外部看到图像光L0。但是，例如，在第3者有意识地观看图像的情况下，入射到第2衍射元件70的图像光L0也有可能被第3者看到。
本实施方式涉及抑制第4光学部L40的第2衍射元件70中的图像光L0向外部射出的结构。另外，对与上述实施方式相同的部件标注相同的标号，并省略其详细说明。
图16是示出本实施方式的光学系统的主要部分结构的图。
如图16所示，本实施方式的光学系统14具有图像光生成装置31、具有正屈光力的第1光学部L10、具有正屈光力的第2光学部L20、具有正屈光力的第3光学部L30以及包含反射型的第2衍射元件170并且具有正屈光力的第4光学部L40。
在本实施方式中，图像光生成装置31将相对于第2衍射元件170的入射面170a的S偏振光作为图像光L0射出。图像光L0在入射到第2衍射元件170之前的过程中，偏振状态稍微产生紊乱，但图像光L0作为以S偏振光为主成分的偏振状态的光入射到第2衍射元件170。即，图像光L0作为至少包含S偏振光(第1偏振光)的偏振状态的光(规定的偏振状态的光)入射到第2衍射元件170。
本实施方式的第2衍射元件(光学部件)170具有在第1透光性基材171和第2透光性基材172之间夹持反射型体积全息层175的结构。第2衍射元件170在设置于与形成凹面的入射面170a相反的一侧的第2透光性基材172的表面172a上设置有偏振光吸收膜263。偏振光吸收膜263由吸收S偏振光(第1偏振光)的膜构成。
在本实施方式的光学系统14中，图像光L0被第2衍射元件170的反射型体积全息层175衍射而行进方向偏转，但有时图像光L0的一部分透过反射型体积全息层175而入射到第2透光性基材172。
在本实施方式中，图像光L0是以S偏振光为主的偏振状态的光，因此到达第2透光性基材172的表面172a的图像光L0的一部分也是以S偏振光为主的偏振状态的光。设置在第2透光性基材172的表面172a的偏振光吸收膜263如上述那样具有吸收S偏振光的特性，因此到达第2透光性基材172的表面172a的图像光L0被偏振光吸收膜263大致吸收。
因此，根据本实施方式的光学系统14，使以S偏振光为主要成分的规定的偏振状态的图像光L0入射到第2衍射元件170，并且在第2衍射元件170的与入射面170a相反的一侧的第2透光性基材172的表面172a上设置吸收S偏振光的偏振光吸收膜263，由此，能够使透过第2衍射元件170而向外部射出的图像光L0的光量减少。由此，在确保第2衍射元件170中的外光的透视性的同时，减少图像光L0从第2衍射元件170向外部的漏出，由此，能够使第3者OP难以看到观察者所观看的信息。
另外，在本实施方式的光学系统14中，也可以设置至少覆盖第4光学部L40的罩部件。在该情况下，如图17所示，也可以将偏振光吸收膜263设置在罩部件280的内表面280a中的与构成第2衍射元件170的外表面的第2透光性基材172的表面172a对置的位置。这样，从第2衍射元件170射出的图像光L0中包含的S偏振光被设置在罩部件280的内表面280a的偏振光吸收膜263吸收，因此能够降低向外部射出的图像光L0的光量。
(第1变形例)
图18是第1变形例的光学系统10A的光线图。在图18中，用粗箭头表示沿着光轴配置的各光学部。
如图18所示，在本变形例的光学系统10A中，与参照图9说明的第1实施方式的结构相同，设置有具有正屈光力的第1光学部L10(投射光学系统32)、第2光学部L20、第3光学部L30(导光系统60)以及第4光学部L40。本变形例的图像光生成装置31具有激光光源316、准直透镜317和微镜器件318，通过驱动微镜器件318来扫描从激光光源316射出的S偏振光的激光，从而能够生成图像光L0。
在本变形例的光学系统10A中，通过在构成导光系统60的半反射镜62设置偏振依赖膜63，也能够确保外光的透视性并且使第3者难以看到观察者所观看的信息。
另外，也可以组合其他实施方式和本变形例的光学系统10A的结构。
(第2变形例)
图19是示出第2变形例的光学系统10B的主要部分结构的图。
如图19所示，本变形例的光学系统10B具有图像光生成装置31、投射光学系统32、第1半反射镜37以及第2半反射镜38。
在本变形例的光学系统10B中，从图像光生成装置31射出的图像光L0被第1半反射镜37反射而入射到第2半反射镜38，并被第2半反射镜38反射，然后透过第1半反射镜37而入射到观察者的眼睛E。另外，由于配置在观察者的眼睛E之前的第1半反射镜37和第2半反射镜38具有透光性，因此外光OL透过第1半反射镜37和第2半反射镜38而被引导到观察者MC的眼睛E。在本实施方式的光学系统10B中，第2半反射镜38以位于观察者的静态视野内的方式被未图示的框架部件支承。
在本实施方式的光学系统10B中，从图像光生成装置31(显示面板310)射出的图像光L0透过第2半反射镜38向外部射出，从而有可能被第3者看到。本变形例的光学系统10B通过在第2半反射镜38的形成凹面的反射面38a设置偏振依赖膜63，能够起到与上述第1实施方式的光学系统10同样的效果。
即，根据本变形例的光学系统10B，通过使图像光L0作为线偏振光射出，并且在第2半反射镜38的反射面38a设置偏振依赖膜63，能够降低透过第2半反射镜38的图像光L0的光量。由此，能够确保第2半反射镜38的外光OL的透视性，并且抑制第3者经由第2半反射镜38看到观察者所观看的信息。
(第3变形例)
图20是示出第3变形例的光学系统10C的主要部分结构的图。
如图20所示，本变形例的光学系统10C具有图像光生成装置31、投射光学系统132、导光体133以及半反射镜134。
投射光学系统132包含第1透镜132a和第2透镜132b，使从图像光生成装置31射出的图像光L0平行化而入射到导光体133。导光体133包含设置于光入射部133a的衍射元件135和设置于光射出部133b的光扩散部136。半反射镜134将从导光体133射出的图像光L0反射到观察者的眼睛E。
在本变形例的光学系统10C中，从图像光生成装置31射出的图像光L0被设置于导光体133的光入射部133a的衍射元件135衍射而入射到导光体133内。图像光L0在导光体133内通过全反射来传播，从设置于光射出部133b的光扩散部136向外部射出。从光射出部133b向外部射出的图像光L0被半反射镜134反射，而透过导光体133聚光并入射到观察者MC的眼睛E。
另外，由于配置在观察者的眼睛E之前的导光体133以及半反射镜134具有透光性，因此外光OL透过半反射镜134以及导光体133而被引导至观察者的眼睛E。在本实施方式的光学系统10C中，半反射镜134以位于观察者MC的静态视野内的方式被未图示的框架部件支承。
在本实施方式的光学系统10C中，从图像光生成装置31(显示面板310)射出的图像光L0透过半反射镜134而向外部射出，从而有可能被第3者看到。本变形例的光学系统10C通过在半反射镜134的构成凹面的反射面134a设置偏振依赖膜63，能够起到与上述第1实施方式的光学系统10同样的效果。即，根据本变形例的光学系统10C，通过使图像光L0作为线偏振光射出，并且在半反射镜134的反射面134a设置偏振依赖膜63，能够降低透过半反射镜134的图像光L0的光量。由此，能够确保半反射镜134中的外光OL的透视性，并且抑制第3者经由半反射镜134看到观察者所观看的信息。
另外，在上述实施方式中，作为偏振光转换部件，列举了波长板35或偏振薄膜36为例，但也可以由偏振膜构成偏振光转换部件。
另外，在上述第1实施方式中，列举框架91(参照图1)支承半反射镜62的结构为例，但半反射镜62和框架91也可以一体地形成。在这种情况下，在半反射镜设置保持镜腿92a、92b(参照图1)的保持结构。另外，框架91、镜腿92a、92b以及半反射镜62也可以由一个透明部件一体地形成。
另外，也可以组合第3实施方式的结构和第4实施方式的结构。即，可以采用如下光学系统，该光学系统包含：第3光学部L30，其包含具有正屈光力的半反射镜162；以及第4光学部L40，其包含反射型的第2衍射元件170并且具有正屈光力。
本发明的光学系统也可以应用于如下结构：对于配置在观察者的眼前的由衍射元件或半反射镜构成的光学部件，通过如图18所示那样扫描从激光光源射出的激光来生成图像光。在这种情况下，通过在衍射元件或半反射镜设置偏振依赖膜63，能够确保外光的透视性，并且使第3者难以看到观察者所观看的图像光的信息。
(针对其他显示装置的应用)
在上述实施方式中，例示了头部佩戴型的显示装置100，但也可以将本发明应用于平视显示器、手持显示器、投影仪用光学系统等。

Claims (9)

1.一种头戴显示器，其特征在于，该头戴显示器具有：
图像光生成装置，其射出图像光；以及
半反射镜，其使所述图像光反射并且使外光透过，
所述图像光相对于所述半反射镜作为规定的偏振状态的光入射，
针对所述规定的偏振状态的光，所述半反射镜对第1偏振光的反射率比对第2偏振光的反射率低。
2.根据权利要求1所述的头戴显示器，其特征在于，
该头戴显示器具有偏振光转换部件，该偏振光转换部件设置在所述图像光生成装置与所述半反射镜之间的所述图像光的光路上，将所述图像光的偏振状态转换为所述第2偏振光。
3.根据权利要求1或2所述的头戴显示器，其特征在于，
所述偏振光转换部件是波长板、偏振薄膜以及偏振膜中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的头戴显示器，其特征在于，
该头戴显示器具有偏振光吸收膜，该偏振光吸收膜设置在所述半反射镜的与反射面相反的一侧，吸收所述第1偏振光。
5.根据权利要求1所述的头戴显示器，其特征在于，
该头戴显示器沿着从所述图像光生成装置射出的图像光的光路具有：
第1光学部，其具有正屈光力；
第2光学部，其包含反射型的第1衍射元件并且具有正屈光力；
第3光学部，其具有正屈光力；以及
第4光学部，其包含反射型的第2衍射元件并且具有正屈光力，
所述第3光学部包含所述半反射镜。
6.根据权利要求1所述的头戴显示器，其特征在于，
该头戴显示器具有支承所述半反射镜的框架，
所述框架以使所述半反射镜位于观察所述图像光的观察者的静态视野内的方式支承所述半反射镜。
7.一种头戴显示器，其特征在于，该头戴显示器具有：
图像光生成装置，其射出图像光；
至少一个光学部件，其使所述图像光的行进方向偏转并且使外光透过；以及
偏振光吸收膜，其设置在所述光学部件的与光入射面相反的一侧，吸收第1偏振光，
所述图像光作为至少包含所述第1偏振光的规定的偏振状态的光入射到所述光学部件。
8.根据权利要求7所述的头戴显示器，其特征在于，
该头戴显示器沿着从图像光生成装置射出的图像光的光路具有：
第1光学部，其具有正屈光力；
第2光学部，其包含反射型的第1衍射元件并且具有正屈光力；
第3光学部，其具有正屈光力；以及
第4光学部，其包含反射型的第2衍射元件并且具有正屈光力，
所述第3光学部和所述第4光学部中的至少任意一个包含所述光学部件。
9.根据权利要求7或8所述的头戴显示器，其特征在于，
所述头戴显示器具有支承所述光学部件的框架，
所述框架以使所述光学部件位于观察所述图像光的观察者的静态视野内的方式支承所述光学部件。
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