CN115685549A - 虚像显示装置 - Google Patents

Abstract

虚像显示装置。能够避免或抑制光学系统的大型化乃至装置整体的大型化。虚像显示装置(200)具备：射出图像光(ML)的显示元件(10)；入射来自显示元件(10)的图像光(ML)的棱镜(20)；反射来自棱镜(20)的图像光(ML)的第1反射镜(31)；反射由第1反射镜(31)反射后的图像光(ML)的第2反射镜(32)；将由第2反射镜(32)反射后的图像光(ML)引导到射出光瞳(PP)的位置的第3反射镜(33)，棱镜(20)具有入射来自显示元件(10)的图像光(ML)的入射部(21)，入射部(21)具有第1入射区域(21a)和第2入射区域(21b)，从第1入射区域(21a)到显示元件(10)的距离比从第2入射区域(21b)到显示元件(10)的距离长。

Description

虚像显示装置

技术领域

本发明涉及能够观察由图像光生成部等形成的虚像的虚像显示装置。

背景技术

已知有具有3面以上的反射面来引导光束的反射光学元件，该反射光学元件能够用作头戴式显示器(HMD)的观察光学系统(专利文献1)。

专利文献1：日本特开2003-5074号公报

但是，在上述技术中，例如，在要扩大视场角的情况下，可能需要使反射面大型化。

发明内容

本发明的一个方面的虚像显示装置具有：图像光生成部，其生成图像光；光学部件，其入射来自图像光生成部的图像光；第1反射镜，其反射来自光学部件的图像光；第2反射镜，其反射由第1反射镜反射后的图像光；以及第3反射镜，其使由第2反射镜反射后的图像光朝向出射光瞳的位置反射，光学部件具有入射来自图像光生成部的图像光的第1入射区域和第2入射区域，从第1入射区域到图像光生成部的距离比从第2入射区域到图像光生成部的距离长。

附图说明

图1是示出第1实施方式的虚像显示装置的概略的概念图。

图2是示出虚像显示装置中的图像光的光路的概念性的侧剖视图。

图3是用于说明构成虚像显示装置的光学系统的各部的侧剖视图。

图4是虚像显示装置的结构的图。

图5是示出虚像显示装置的结构的立体图。

图6是用于说明作为光学部件的棱镜的一个结构例的立体图。

图7是用于说明构成第2实施方式的虚像显示装置的第1反射镜的角度依赖性的曲线图。

图8是示出第3实施方式的虚像显示装置的概略的侧剖视图。

标号说明

10显示元件(图像光生成部)；10a光射出面；20棱镜(光学部件)；21入射部(入射面)；21a第1入射区域；21b第2入射区域；22射出部(射出面)；22a第1射出区域；22b第2射出区域；30反射光学元件；31第1反射镜；31a基材；32第2反射镜；33第3反射镜；100图像显示装置；100A第1显示装置；100B第2显示装置；102梁部；200虚像显示装置；200a主体；200b支承部件；A1光吸收膜；CH脸；CL中心成分；CN连接部；CO中心点；CS壳体；Da距离；Db距离；EA耳朵；EGa第1端部；EGb第2端部；EY眼睛；IM中间像；ML图像光；NS鼻子；OL外界光；PLa第1周边成分；PLb第2周边成分；PP出射光瞳；Q1曲线(折线)；R1反射膜(反射面)；THa、THb厚度；US佩戴者；α、β入射角。

具体实施方式

[第1实施方式]

以下，参照图1等，说明本发明的虚像显示装置的结构和动作等的一例。

图1是概念性地示出虚像显示装置200的图，第1区域AR1示出立体图，该立体图表示虚像显示装置200的外观的概略，第2区域AR2示出关于光学系统的内部构造的概要。

虚像显示装置200是头戴式显示器(以下也称为HMD。)，是使作为佩戴该装置的使用者的观察者或佩戴者US识别作为虚像的影像的图像显示装置。在图1等中，X、Y以及Z是正交坐标系，+X方向与佩戴虚像显示装置(或HMD)200的观察者或者佩戴者US的双眼EY排列的横向对应，+Y方向相当于对于佩戴者US而言的与双眼EY排列的横向正交的上方向，+Z方向相当于对于佩戴者US而言的前方向或者正面方向。±Y方向与铅垂轴或铅垂方向平行。以下，在设为上方向、下方向或者上方、下方的情况下，意味着+Y方向、-Y方向。

虚像显示装置200具备以覆盖佩戴者US的眼前的方式配置的主体200a和支承主体200a的镜腿状的一对支承部件200b。主体200a具备右眼用的第1显示装置100A、左眼用的第2显示装置100B、以及设置在第1显示装置100A与第2显示装置100B之间并将它们连接的梁部102。另外，虽然省略详细的图示，但是，在主体200a上，除了这些之外，例如还设有鼻托(鼻托部)等，虚像显示装置200整体上具有眼镜状的形状，并且，可以像眼镜那样进行装卸。

在第2区域AR2中，以构成虚像显示装置200的左右对称的第1显示装置100A及第2显示装置100B中的第1显示装置100A为代表而示出。左眼用的第2显示装置100B具有与第1显示装置100A相同的结构，因此，省略详细的说明等。

如图所示，第1显示装置100A具备作为射出图像光ML的图像光生成部的显示元件10、作为来自显示元件10的图像光ML入射的光学部件的棱镜20、以及由对来自棱镜20的图像光ML进行反射的3个反射部件(第1反射镜31、第2反射镜32、第3反射镜33)构成的反射光学元件30，作为具有光学功能的部分。这些部件收纳在壳体CS中，并固定在规定位置。另外，壳体CS可以在不影响第1显示装置100A的光学功能的范围内由各种形状或材料构成。

虚像显示装置200在使用时，被支承于佩戴者US的耳EA、鼻NS等，从第1显示装置100A的显示元件10射出的图像光ML到达眼睛EY，从而看到作为虚像的图像。另外，透过第1显示装置100A的第3反射镜33，也一并看到外界光OL。即，该情况下，第3反射镜33作为反射图像光ML的一部分并透过外界光OL的一部分的半反射镜起作用。

以下，参照图2所示的概念性的侧剖视图，说明虚像显示装置200的图像光ML的光路(图像光ML的导光)的概要。另外，在图2中，代表性地示出从显示元件10射出的图像光ML中的中心光束(中心成分CL)。即，在此，关于图像光ML中的从显示元件10的中心(显示元件10的光射出面10a的中心点CO)射出的成分，追踪光路。

首先，图像光ML朝着在下方向(-Y方向)具有成分的方向投射，从棱镜20的入射部21入射并折射，在射出部22进一步折射而射出。经过了棱镜20的图像光ML首先被位于比棱镜20靠下方的位置而构成反射光学元件30的3个反射部件即第1反射镜31、第2反射镜32、第3反射镜33之中的位于最下方的第1反射镜31反射，朝向位于在上方向(+Y方向)具有成分的方向的第2反射镜32。即，第1反射镜31在安装时位于比棱镜20及第2反射镜32靠下方的位置，将从棱镜20向下方投射的图像光ML向上方反射。

经过了第1反射镜31的图像光ML被第2反射镜32反射，再次朝向下方，然后入射到第3反射镜33。第3反射镜33使来自第2反射镜32的图像光ML成为平行光束并朝向成为佩戴者US的眼睛EY的位置的出射光瞳PP弯折。关于第1反射镜31的配置，从出射光瞳PP的位置进行说明时，第1反射镜31与棱镜20及第2反射镜32相比，相对于出射光瞳PP的位置位于下方，并且第1反射镜31将从棱镜20投射的图像光ML向相对于出射光瞳PP的位置位于上方的上述第2反射镜反射。

并且，以上，如图所示，从棱镜20到第1反射镜31的图像光ML的光路与从第2反射镜32到第3反射镜33的图像光ML的光路交叉，并且与从第3反射镜33朝向射出光瞳PP的位置的图像光ML的光路交叉。换言之，棱镜20以与第2反射镜32向第3反射镜33反射的图像光ML的光路以及第3反射镜33向出射光瞳PP的位置反射的图像光ML的光路交叉的方式，向第1反射镜31投射图像光ML。由此，在反射光学元件30中，图像光ML的光路多次交叉地弯折，由此，具有某种程度的光路长度，并且光学系统整体实现了小型化。

另外，如上所述，作为光学的其它方面，作为光学部件的棱镜20以及第1反射镜31一起作为凸透镜发挥功能。并且，在图示的一例中，在第2反射镜32和第3反射镜33之间形成有中间像IM。

另外，第3反射镜33具有半透过性，使来自外界的外界光OL的一部分透过。另一方面，如上所述，第3反射镜33作为使第2反射镜32反射后的图像光ML的一部分朝向第2反射镜32折返(弯折)、使图像光ML的另一部分透过的半反射镜发挥作用。即，在虚像显示装置200中，构成重叠地看到图像光ML和外界光OL的透视型光学系统。

以下，参照图3等，更详细地说明上述各部的结构、图像光ML的光路引起的差异等。图3是用于说明构成虚像显示装置200的光学系统的各部的侧剖视图，在此，作为图像光ML中的中心光束的成分即中心成分CL之外的周边光束的成分，示出从光射出面10a中的接近配戴者US(眼睛EY)的一方射出的第1周边成分PLa和从远离配戴者US(眼睛EY)的一方射出的第2周边成分PLb。在图示中，用实线表示中心成分CL，用虚线表示周边成分中的第1周边成分PLa，用点划线表示第2周边成分PLb。图4是用于说明虚像显示装置200的光学系统的结构的概念性的图，第1区域BR1通过主视图示出光学系统的各部的配置，第2区域BR2通过俯视图示出光学系统的各部的配置。图5是示出虚像显示装置200的结构的立体图。另外，在图5中，以中心成分CL为代表而示出图像光ML。

如上所述，图3等所示的显示元件10是射出图像光ML的图像光生成部。显示元件(图像光生成部)10可以由各种元件构成，例如，显示元件10可以由自发光型的显示器件构成，在此情况下，为了产生图像光ML，显示元件10包括发光部。更具体而言，显示元件10例如由有机EL(有机电致发光，Organic Electro-Luminescence)显示器构成。在此，作为一例，显示元件10由有机EL显示器构成，从而将包含各种偏振方向的光(例如无偏振的光)作为图像光ML从光射出面10a射出，即在2维的光射出面10a形成彩色的静态图像或动态图像。但是，显示元件10不限于基于有机EL显示器的上述方式，可以置换为使用了微型LED显示器或无机EL、有机LED、激光器阵列、量子点发光型元件等的显示器件。进而，显示元件10不限于自发光型的图像光生成装置，也可以由LCD等光调制元件构成，通过由背光源那样的光源(发光部)照明该光调制元件而形成图像。作为显示元件10，也可以代替LCD而使用LCOS(Liquid crystal on silicon，LCoS为注册商标)、数字微镜器件等。

棱镜20是在图像光ML的光路上配置在显示元件10和第1反射镜31之间、使从显示元件10射出的图像光ML折射并通过而入射到第1反射镜31的光折射光学元件(透镜)。如图3～图5所示，光学系统非轴对称地配置，具有非轴对称的光学面，成为离轴光学系统，该光学面包含自由曲面。因此，图像光ML根据相对于棱镜20的入射位置，在入射时或出射时，每个位置的折射的程度(折射角)不同。特别是，在本实施方式中，如图3所示，在棱镜20中的图像光ML所入射的入射部21，设置有第1入射区域21a和第2入射区域21b。第1入射区域21a是入射部21中的靠近佩戴者US(眼睛EY)的一侧即-Z侧的区域，第2入射区域21b是入射部21中的远离佩戴者US(眼睛EY)的一侧即+Z侧的区域。在此，如图所示，从第1入射区域21a到显示元件(图像光生成部)10的距离Da比从第2入射区域21b到显示元件10的距离Db长。即，图像光ML的周边成分中的虚线所示的第1周边成分PLa向入射部21入射的入射位置比点划线所示的第2周边成分PLb向入射部21入射的入射位置远。在此，关于从各入射区域21a、21b到显示元件10的距离，可进行各种定义，例如，能够以连结形成显示元件10的光射出侧的表面的光射出面10a上的1点和各入射区域21a、21b上的1点的直线的距离中的最小值或者最大值进行定义。

另外，如图3中对棱镜20局部放大所示，图像光ML向入射部21入射的入射角在第1入射区域21a和第2入射区域21b中也不同，图像光ML向第1入射区域21a入射的入射角(第1周边成分PLa的入射角α)大于图像光ML向第2入射区域21b入射的入射角(第1周边成分PLa的入射角β)。即，α>β，入射到入射部21的图像光ML中的入射到第1入射区域21a的成分(第1周边成分PLa)比入射到第2入射区域21b的成分(第2周边成分PLb)更强地折射。即，第1入射区域21a使入射到第1入射区域21a的图像光ML的成分即第1周边成分PLa比入射到第2入射区域21b的图像光ML的成分即第2周边成分PLb更强地折射

进而，关于以上内容改变看法，在图示的一例中，从第1入射区域21a到第3反射镜33的距离比从第2入射区域21b到第3反射镜33的距离长。关于从各入射区域21a、21b到第3反射镜33的距离，可进行各种定义，例如能够以连结代表第3反射镜33的反射镜面上的1点和各入射区域21a、21b上的1点的距离中的最小值进行定义。

另外，棱镜20具有从第1入射区域21a延伸而在-Z侧形成侧面的第1端部EGa和从第2入射区域21b延伸而在+Z侧形成侧面的第2端部EGb，作为侧面部分。在图示中，第1端部EGa比第2端部EGb薄。即，如图所示，从包括第1反射镜31、第2反射镜32和棱镜20的关于图像光ML的光束中心的假想剖面的法线方向看，在对沿图像光ML的光束中心的方向(光射出面10a的法线方向)上的第1端部EGa的厚度THa和第2端部EGb的厚度THb进行比较的情况下，厚度THa的值比厚度THb的值小。

另外，在图示的情况下，从第1端部EGa到第3反射镜33的距离比从第2端部EGb到第3反射镜33的距离长。这里的距离也可以与上述的一例同样地定义。

进而，在棱镜20的射出从入射部21入射的图像光ML的射出部22中，设置有占据与第1端部EGa相连的一侧即-Z侧的第1射出区域22a、占据与第2端部EGb相连的一侧即+Z侧的第2射出区域22b。第1射出区域22a包含凹面，第2射出区域22b包含凸面。即，第1射出区域22a具有在沿着图像光ML的光束中心的方向(光射出面10a的法线方向)上朝内侧凹陷的面，第2射出区域22b具有在沿着图像光ML的光束中心的方向(光射出面10a的法线方向)上向外侧鼓起的面。

另外，在图示的情况下，从第1射出区域22a到第3反射镜33的距离比从第2射出区域22b到第3反射镜33的距离长。这里的距离也可以与上述的一例同样地定义。

棱镜20通过具有以上的非对称形状，作为入射来自显示元件(图像光生成部)10的图像光ML并将其朝向第1反射镜31射出的光学部件，可避免或抑制第1反射镜31的大型化。即，在本实施方式的情况下，在虚像显示装置200的棱镜20中，构成为抑制图像光ML的周边成分伴随图像的广角化而扩大。

如上所述，第1反射镜31配置在棱镜20的光射出侧，使从棱镜20射出的图像光ML反射(折返)。第1反射镜31利用反射镜反射，高效率地反射图像光ML，即100％或几乎100％地反射图像光ML。

在图3中，如对第1反射镜31局部放大示出的那样，第1反射镜31例如通过在树脂制的基材31a的表面利用反射镜蒸镀等形成反射膜R1而构成。在基材31a中的设置有反射膜R1的面的相反侧的面上，为了防止漏光，例如也可以设置光吸收膜A1。在该情况下，光吸收膜A1也可以作为用于在反射膜R1的成膜时维持基材31a的形状(不使形状变化)的反向膜发挥功能。或者，光吸收膜A1可考虑采用专门作为反向膜发挥功能的膜，不具有光吸收作用。通过设置反向膜，即使基材31a较薄(例如1mm左右)且作为形成基于自由曲面的反射面而具有某种程度的曲率，也能够以必要的精度维持反射面的形状。

并且，如图3～图5所示，第1反射镜31与棱镜20的入射部(入射面)21、射出部(射出面)22、或者其它反射部件(第2反射镜32、第3反射镜33)同样，具有自由曲面。进而，第1反射镜31具有自由曲面，并且与棱镜20一起作为凸透镜发挥功能，由此，使图像光ML的光束整体会聚，并且朝向第2反射镜32。由此，实现第2反射镜32的小型化。

如上所述，第2反射镜32配置于第1反射镜31的光射出侧，使由第1反射镜31弯折(反射)的图像光ML进一步反射(折返)，朝向第3反射镜33射出。在图示的一例的情况下，第2反射镜32设置于比第3反射镜33靠上方(+Y侧)的位置，图像光ML从第2反射镜32朝向第3反射镜33向斜下方投射。由此，第3反射镜33为半反射镜，即使图像光ML中的一部分的成分透过第3反射镜33，也能够避免或者减少该透射成分进入佩戴者以外的人的眼睛而看到图像的情况。

此外，第2反射镜32与第1反射镜31同样，具有自由曲面，并且通过反射镜反射，高效率地反射图像光ML，即100％或几乎100％地反射图像光ML。关于结构，也与第1反射镜31同样，例如可考虑在树脂制的基材31a的表面通过反射镜蒸镀等形成反射膜，进而设置光吸收膜等(省略图示)。

如上所述，第3反射镜33是具有半透射性的半反射镜，配置于第2反射镜32的光射出侧。经过了第2反射镜32的图像光ML的一部分被第3反射镜33反射。在此，第3反射镜33反射后的图像光ML朝向成为眼睛EY的假想位置(出射光瞳的位置)的出射光瞳PP。例如，与图像光ML中的中心成分CL有关的第3反射镜33中的反射成分朝向-Z方向，到达出射光瞳PP。作为中心成分CL以外的反射成分的第1周边成分PLa和第2周边成分PLb也同样到达出射光瞳PP。另外，出射光瞳PP成为来自光射出面10a上的各点的图像光ML以规定的发散状态从与光射出面10a上的各点的位置对应的角度方向重叠地入射的位置。

另外，关于作为半反射镜的第3反射镜33的反射透射率，可考虑各种设定，例如可考虑以反射率约50％、透射率约50％的方式形成半反射膜等。在本实施方式的情况下，关于第3反射镜33以外的第1反射镜31以及第2反射镜32，采用高效率反射的反射镜，第3反射镜33中的图像光ML的通过也仅为1次，所以，与例如多次经过半反射镜等的Birdbath型的光学系统相比，能够较高地维持作为光学系统整体的图像光ML的利用效率。

图6是用于说明作为光学部件的棱镜20的一结构例的图，第1区域CR1～第4区域CR4是从不同角度观察棱镜20的立体图。如图所示，如上所述，棱镜20在入射部(入射面)21和射出部(射出面)22具有自由曲面。例如，在射出部(射出面)22，凹面包含于第1射出区域22a中，凸面包含于第2射出区域22b中。通过具有如此的形状，对图像光ML的光路范围进行调整，维持位于光路后级的第1反射镜31等的光学系统的小型化。另外，如图1所示，第1反射镜31等在佩戴时成为接近佩戴者US的鼻子NS或脸CH的部位。因此，为了不与它们干扰，对形状、配置的限制变得严格。与此相对，在本实施方式中，通过在第1反射镜31的前级设置上述的棱镜20，进行适当的光路调整，避免该干扰的问题。

如上所述，本实施例的虚像显示装置200具有：显示元件10，其是生成图像光ML的图像光生成部；棱镜20，其是入射来自显示元件(图像光生成部)10的图像光ML的光学部件；第1反射镜31，其反射来自棱镜(光学部件)20的图像光ML；第2反射镜32，其反射由第1反射镜31反射后的图像光ML；以及第3反射镜33，其使由第2反射镜32反射后的图像光ML朝向出射光瞳PP的位置反射，棱镜20具有入射来自显示元件10的图像光ML的第1入射区域21a和第2入射区域21b，从第1入射区域21a到显示元件10的距离比从第2入射区域21b到显示元件10的距离长。在上述虚像显示装置200中，在入射来自显示元件10的图像光ML的棱镜20中，从第1入射区域21a和第2入射区域21b中的第1入射区域21a到显示元件10的距离比从第2入射区域21b到显示元件10的距离长，从而能够避免或抑制设置在棱镜20的光路后级的作为反射面的多个反射镜(第1反射镜31等)的大型化特别是第1反射镜31的大型化乃至装置整体的大型化。

并且，在上述方式的情况下，通过采用自由曲面作为各光学系统中的折射面及反射面，在广角化时，将各光学系统维持小型化，并抑制图像失真(畸变像差)的发生。另外，也能够良好地维持分辨率。

[第2实施方式]

以下，参照图7说明作为第2实施方式的虚像显示装置的虚像显示装置。作为本实施方式的虚像显示装置的一例的虚像显示装置，对第1实施方式的虚像显示装置200进行部分变更，除了第1反射镜31具有角度依存性之外的其它结构与第1实施方式的情况相同，所以，关于整体结构等，省略详细的图示、说明，根据需要而适当引用参照其它附图说明的事项。

图7是用于说明构成本实施例的虚像显示装置200的第1反射镜31或第1反射镜31的反射面即反射膜R1的角度依赖性的曲线图。曲线图的横轴表示第1反射镜31的光的入射角度(单位：°)，纵轴表示与光的入射角度相对的第1反射镜31的反射率(单位：％)。如曲线(或折线)Q1所示，第1反射镜31(反射膜R1)具有这样的特征作为角度依赖性：对于以入射角度为45°以下的角度入射的光呈现高反射性(反射率)，另一方面，对于以大于45°的角度入射的光呈现非常低的反射性(反射率)。即，在第1反射镜31(反射膜R1)中，以45°以下的角度入射的光的反射率比以大于45°的角度入射的光的反射率高。关于具有上述角度依赖性的反射膜R1的成形，例如可考虑由电介质多层膜构成。

在图3等所示的第1反射镜31的情况下，入射到第1反射镜31的图像光ML的入射角度都比较小，即使在图像光ML形成大到某种程度的视场角的图像的情况下，也可认为图像光ML相对于第1反射镜31的最大入射角度为30°左右。因此，在第1反射镜31中，如果至少在30°左右的范围内更优选在45°左右的范围内维持较高的反射性，则可认为足以确保图像光ML的反射。

另一方面，如图3等所示，第1反射镜31的反射膜R1配置在眼睛EY的附近且朝上，即配置为向+Y方向反射光。因此，例如，当太阳光等不期望的光被第1反射镜31反射时，可能朝向眼睛EY而对观察带来不良影响。与此相对，在本实施方式中，通过对第1反射镜31(反射膜R1)设置上述的角度依赖性，能够避免或抑制该情况。

在本实施方式中，也能够避免或抑制第1反射镜31等的大型化，进而避免或抑制装置整体的大型化。此外，在本实施方式中，第1反射镜31在反射面(反射膜R1)具有使以45°以下的角度入射的光的反射率比以大于45°的角度入射的光的反射率高的角度依赖性，由此，对于图像光ML能够维持高的反射性，并且能够避免或抑制不期望的光朝向眼睛EY。

[第3实施方式]

以下，参照图8说明作为第3实施方式的虚像显示装置的虚像显示装置。作为本实施方式的虚像显示装置的一例的虚像显示装置，对第1实施方式的虚像显示装置200进行部分变更，除了第1反射镜31和第3反射镜33一体化之外的其它结构与第1实施方式等的情况相同，所以，关于整体结构等，省略详细的图示和说明，相应于需要，根据需要而适当引用参照其它附图说明的事项。

图8是示出本实施方式的虚像显示装置200的概略的侧剖视图，是对应于图2的图。即，在图8中，代表性地示出从显示元件10射出的图像光ML中的中心光束(中心成分CL)。在此情况下，通过使第1反射镜31和第3反射镜33一体化，可容易维持组装精度，并且能够减少光学部件的数量。另外，能够抑制尘埃等从第1反射镜31与第3反射镜33的间隙进入。

关于第1反射镜31与第3反射镜33的连接部CN，通过设置为图像光ML不通过的部分，能够在图像光ML的导光时不产生影响。

在本实施方式中，也能够避免或抑制第1反射镜31等的大型化，进而避免或抑制装置整体的大型化。另外，在本实施方式中，能够实现组装精度的维持的简化等。

[变形例及其他]

以上按照各实施方式说明了本发明，但本发明不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式实施，例如也能够进行如下的变形。

首先，在上述内容中，例示了在光路上的一处设置中间像的结构，但不限于此，也可以构成在多处(2处)形成中间像的系统。

另外，在上述内容中，关于壳体CS，在不损害上述光学功能的范围内可采用各种方式，例如，如上所述，可以采用这样的结构：除了设置用于将各光学系统固定在规定位置的安装用部件以外，还具有防尘功能。

在上述内容中，虚像显示装置200采用识别作为虚像的影像并且确认或观察外界像的透视型结构，但是在不伴随外界像确认的结构(所谓的封闭型)中也能够应用。

在上述内容中，采用了双眼用的虚像显示装置200，但是关于虚像显示装置200，能够省略右眼用或左眼用的部分中的一方。也就是说，能够仅由右眼用的第1显示装置100A或左眼用的第2显示装置100B形成虚像显示装置200的光学系统，在该情况下，成为单眼型的头戴式显示器。

具体方式中的第1虚像显示装置具有：图像光生成部，其生成图像光；光学部件，其入射来自图像光生成部的图像光；第1反射镜，其反射来自光学部件的图像光；第2反射镜，其反射由第1反射镜反射后的图像光；以及第3反射镜，其使由第2反射镜反射后的图像光朝向出射光瞳的位置反射，光学部件具有入射来自图像光生成部的图像光的第1入射区域和第2入射区域，从第1入射区域到图像光生成部的距离比从第2入射区域到图像光生成部的距离长。

在上述虚像显示装置中，在入射来自图像光生成部的图像光的光学部件中，通过使从第1入射区域和第2入射区域中的第1入射区域到图像光生成部的距离比从第2入射区域到图像光生成部的距离长，能够避免或抑制关于设置于光学部件的光路后级的作为反射面的多个反射镜的大型化(特别是第1反射镜的大型化)乃至装置整体的大型化。

在具体的方面中，从第1入射区域到第3反射镜的距离比从第2入射区域到第3反射镜的距离长。在该情况下，第1入射区域位于比第2入射区域远离第3反射镜的位置，从而能够避免或抑制多个反射镜的大型化(尤其是第1反射镜的大型化)乃至装置整体的大型化。

在具体的方面中，第1入射区域使所入射的图像光比入射到第2入射区域的图像光更强地折射。在此情况下，能够对入射到第1入射区域的图像光的成分进行适当的光路调整。

在具体的方面中，光学部件具有从第1入射区域延伸而形成侧面的第1端部和从第2入射区域延伸而形成侧面的第2端部，从第1端部到第3反射镜的距离比从第2端部到第3反射镜的距离长。在该情况下，第1端部位于比第2端部远离第3反射镜的位置，从而能够避免或抑制多个反射镜的大型化(特别是第1反射镜的大型化)乃至装置整体的大型化。

在具体的方面中，在包含第1反射镜、第2反射镜、第3反射镜和光学部件的剖视图中，光学部件的第1端部的长度比光学部件的第2端部的长度短。在此情况下，利用体现于第1端部与第2端部的差异的光学部件的形状差异，能够进行适当的光路调整。

在具体的方面中，光学部件具有射出从第1入射区域入射的图像光并包含凹面的第1射出区域、以及射出从第2入射区域入射的图像光并包含凸面的第2射出区域。在该情况下，利用体现于射出部的光学部件的形状差异，能够进行适当的光路调整。

在具体的方面中，从第1射出区域到第3反射镜的距离比从第2射出区域到第3反射镜的距离长。在该情况下，第1射出区域位于比第2射出区域远离第3反射镜的位置，从而能够避免或抑制多个反射镜的大型化(尤其是第1反射镜的大型化)乃至装置整体的大型化。

在具体的方面中，第1反射镜具有角度依赖性的反射率。在该情况下，对于图像光，能够在维持高反射性的同时，避免或抑制例如不期望的光朝向佩戴者。

在具体的方面中，在第1反射镜中，以45°以下的角度入射的光的反射率比以大于45°的角度入射的光的反射率高。在该情况下，即使图像光成为广视场角的光，也能够维持高的反射性，并且避免或抑制不期望的光朝向佩戴者。

在具体的方面中，第1反射镜与光学部件以及第2反射镜相比，相对于出射光瞳的位置位于下方，第1反射镜将从光学部件投射的图像光向相对于出射光瞳的位置位于上方的第2反射镜反射。在该情况下，能够将光源配置于在佩戴时不易妨碍佩戴者的位置，并且使光路弯折，确保光学系统的光路，并且使光学系统成为紧凑的结构。

在具体的方面中，光学部件以与第2反射镜朝向第3反射镜反射的图像光的光路以及第3反射镜朝向出射光瞳的位置反射的图像光的光路交叉的方式，朝向第1反射镜投射图像光。在该情况下，能够多次弯折图像光的光路，确保光学系统的光路，并且使光学系统更小型。

在具体的方面中，光学部件以及第1反射镜一并作为凸透镜发挥功能。此时，通过抑制光束整体的扩散，即使形成广视场角的图像也能够避免或抑制光学系统大型化。

在具体的方面中，第3反射镜使图像光的一部分折返，使外界光的一部分透过。在该情况下，能够进行所谓的透视的观察。

在具体的方面中，虚像显示装置具有连接第1反射镜和第3反射镜的连接部。在该情况下，能够实现组装精度的维持的简化等。

具体方式中的第2虚像显示装置具有：图像光生成部，其生成图像光；光学部件，其入射来自图像光生成部的图像光；第1反射镜，其使来自光学部件的图像光反射；第2反射镜，其使由第1反射镜反射后的图像光反射；以及第3反射镜，其使由第2反射镜反射后的图像光朝向出射光瞳的位置反射，光学部件具有入射来自图像光生成部的图像光的第1入射区域和第2入射区域，图像光向第1入射区域的入射角比图像光向第2入射区域的入射角大。

在上述虚像显示装置中，在入射来自图像光生成部的图像光的光学部件中，通过使图像光向第1入射区域和第2入射区域中的第1入射区域的入射角比图像光向第2入射区域的入射角大，能够避免或抑制在光学部件的光路后级设置的作为反射面的多个反射镜的大型化(特别是第1反射镜的大型化)乃至装置整体的大型化。

Claims (15)

1.一种虚像显示装置，其具有：

图像光生成部，其生成图像光；

光学部件，其入射来自所述图像光生成部的所述图像光；

第1反射镜，其反射来自所述光学部件的所述图像光；

第2反射镜，其反射由所述第1反射镜反射后的所述图像光；以及

第3反射镜，其使由所述第2反射镜反射后的所述图像光朝向出射光瞳的位置反射，

所述光学部件具有入射来自所述图像光生成部的所述图像光的第1入射区域和第2入射区域，

从所述第1入射区域到所述图像光生成部的距离比从所述第2入射区域到所述图像光生成部的距离长。

2.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，

从所述第1入射区域到所述第3反射镜的距离比从所述第2入射区域到所述第3反射镜的距离长。

3.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

所述第1入射区域使所入射的所述图像光比入射到所述第2入射区域的所述图像光更强地折射。

4.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

所述光学部件具有从所述第1入射区域延伸而形成侧面的第1端部和从所述第2入射区域延伸而形成侧面的第2端部，

从所述第1端部到所述第3反射镜的距离比从所述第2端部到所述第3反射镜的距离长。

5.根据权利要求4所述的虚像显示装置，其中，

在包含所述第1反射镜、所述第2反射镜、所述第3反射镜和所述光学部件的剖视图中，所述光学部件的所述第1端部的长度比所述光学部件的所述第2端部的长度短。

6.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

所述光学部件具有射出从所述第1入射区域入射的所述图像光并包含凹面的第1射出区域、以及射出从所述第2入射区域入射的所述图像光并包含凸面的第2射出区域。

7.根据权利要求6所述的虚像显示装置，其中，

从所述第1射出区域到所述第3反射镜的距离比从所述第2射出区域到所述第3反射镜的距离长。

8.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

所述第1反射镜具有角度依赖性的反射率。

9.根据权利要求8所述的虚像显示装置，其中，

在所述第1反射镜中，以45°以下的角度入射的光的反射率比以大于45°的角度入射的光的反射率高。

10.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

所述第1反射镜与所述光学部件以及所述第2反射镜相比，相对于所述出射光瞳的位置位于下方，

所述第1反射镜将从所述光学部件投射的所述图像光向相对于所述出射光瞳的位置位于上方的所述第2反射镜反射。

11.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

所述光学部件以与所述第2反射镜朝向所述第3反射镜反射的所述图像光的光路以及所述第3反射镜朝向所述出射光瞳的位置反射的所述图像光的光路交叉的方式，朝向所述第1反射镜投射所述图像光。

12.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

所述光学部件以及所述第1反射镜一并作为凸透镜发挥功能。

13.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

所述第3反射镜使所述图像光的一部分折返，使外界光的一部分透过。

14.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，

所述虚像显示装置具有连接所述第1反射镜和所述第3反射镜的连接部。

15.一种虚像显示装置，其具有：

图像光生成部，其生成图像光；

光学部件，其入射来自所述图像光生成部的所述图像光；

第1反射镜，其使来自所述光学部件的所述图像光反射；

第2反射镜，其使由所述第1反射镜反射后的所述图像光反射；以及

第3反射镜，其使由所述第2反射镜反射后的所述图像光朝向出射光瞳的位置反射，

所述光学部件具有入射来自所述图像光生成部的所述图像光的第1入射区域和第2入射区域，

所述图像光向所述第1入射区域的入射角比所述图像光向所述第2入射区域的入射角大。

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