專利名稱：圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過使用反射透過(兼反射光及折射光)光學(xué)元件的虛像光學(xué)系統(tǒng)使在圖像顯示元件上顯示的二維圖像作為放大虛像被觀察者觀察到的圖像顯示裝置，具體來說涉及使用虛像光學(xué)系統(tǒng)的頭部佩戴型的圖像顯示裝置。
本申請以2004年3月8日在日本申請的日本專利申請?zhí)?004-064712為基礎(chǔ)要求享有優(yōu)先權(quán)，參照該申請并援引于本申請中。
背景技術(shù)：
以往提出有這樣的頭部佩戴型的圖像顯示裝置，即通過使用反射透過光學(xué)元件的虛像光學(xué)系統(tǒng)使在圖像顯示元件上顯示的二維圖像作為放大虛像被觀察者觀察到。此種圖像顯示裝置在美國專利第5886822號說明書中有記載。在該文獻(xiàn)中記載的圖像顯示裝置所具有的虛像光學(xué)系統(tǒng)被希望能具有下述優(yōu)點(diǎn)由于采用沿著人的臉部特別是人的眼睛位置的臉部形狀的光學(xué)配置而提高佩戴感、進(jìn)而對于視野方向的薄型化、以及盡可能地提高光的利用率等等。
在上述專利文件中公開了如圖1所示的虛像光學(xué)系統(tǒng)。在圖1所示的虛像光學(xué)系統(tǒng)中，使從圖像顯示元件320射出的S偏振光的圖像光通過透鏡360入射到棱鏡300內(nèi)。該圖像光在設(shè)置于棱鏡300內(nèi)的第1反射面200處發(fā)生反射，行進(jìn)方向被改變了90度。
該圖像光在同樣設(shè)置于棱鏡300內(nèi)的、主要反射S偏振光的第2反射透過面920處發(fā)生反射，行進(jìn)方向被改變了90度，并入射到4分之1波片930中。入射到4分之1波片930中的圖像光被變成圓偏振光并在凹面鏡900處發(fā)生反射。在凹面鏡900上反射的圖像光再次入射到4分之1波片930并轉(zhuǎn)換成P偏振光，透過第2反射透過面920入射到觀察者的瞳孔中。
由于圖1所示的虛像光學(xué)系統(tǒng)需要使射出圖像光的圖像顯示元件320的配置位置與最終使圖像光到達(dá)的光學(xué)瞳孔的配置位置位于棱鏡300的同側(cè)，因此采用沿著臉部形狀的光學(xué)配置非常困難。
此外，由于在第1反射面200上的圖像光不能達(dá)到100％反射，必定會大幅降低光的利用率。進(jìn)而，由于從圖像顯示元件320射出的圖像光在設(shè)置于棱鏡300內(nèi)的棱鏡的第1反射面200處被扭轉(zhuǎn)了90度并直接入射到第2反射透過面920，因此設(shè)置于棱鏡300內(nèi)的第2反射透過面920的傾角必定為45度，在觀察者的視野方向上棱鏡300變厚。
此外，在上述專利文獻(xiàn)中，還公開了如圖2所示的虛像光學(xué)系統(tǒng)。在圖2所示的虛像光學(xué)系統(tǒng)中，使從圖像顯示元件320射出的S偏振光的圖像光通過透鏡360入射到棱鏡300內(nèi)。該圖像光直接入射到設(shè)置于棱鏡300內(nèi)的反射面324。因此，在圖2所示的虛像光學(xué)系統(tǒng)中，入射到該棱鏡300內(nèi)的圖像光的反射次數(shù)減少了，可以抑制光的利用率的下降。
在圖2所示的虛像光學(xué)系統(tǒng)中，圖像顯示元件320、透鏡360和配置于長度方向的棱鏡300排列在一條直線上，與圖1所示的虛像光學(xué)系統(tǒng)相同，沿著臉部形狀進(jìn)行光學(xué)配置非常困難。此外，與圖1所示的虛像光學(xué)系統(tǒng)相同，在棱鏡300中配置的反射面324的傾角必定為45度，在觀察者的視野方向上棱鏡300變厚。
進(jìn)而，在上述專利文獻(xiàn)中，還公開了如圖3所示的虛像光學(xué)系統(tǒng)。在圖3所示的虛像光學(xué)系統(tǒng)中，使從圖像顯示元件320射出的S偏振光的圖像光通過透鏡360入射到棱鏡300內(nèi)。入射到棱鏡300內(nèi)的圖像光在配置成在棱鏡300內(nèi)傾斜成大于等于45度的第1反射面325處發(fā)生反射，在棱鏡300內(nèi)進(jìn)行內(nèi)部全反射后，在同樣配置成在棱鏡300內(nèi)傾斜成大于等于45度的第2反射面324處發(fā)生反射，并射出棱鏡300外。
這樣，由于第1反射面325、第2反射面324在棱鏡300內(nèi)的配置具有大于等于45度的傾斜，所以與圖1、圖2所示的虛像光學(xué)系統(tǒng)相比，可以在抑制觀察者的視野方向上棱鏡300變厚。
可是，這種結(jié)構(gòu)的虛像光學(xué)系統(tǒng)，由于需要使射出圖像光的圖像顯示元件320的配置位置與最終使圖像光到達(dá)的光學(xué)瞳孔的配置位置位于棱鏡300的同側(cè)，因此采用沿著臉部形狀的光學(xué)配置非常困難。
此外，在圖1所示的虛像光學(xué)系統(tǒng)中，作為反射光學(xué)元件的凹面鏡900被埋入棱鏡300內(nèi)。因此，在埋入凹面鏡900的棱鏡300的平面中，由于不能使用通過全反射對圖像光進(jìn)行導(dǎo)光的方法，因而必然需要棱鏡300具有一定的厚度。
此外，在成為如圖3所示的虛像光學(xué)系統(tǒng)那樣進(jìn)行內(nèi)部全反射的結(jié)構(gòu)的情況下，由于鄰接眼部的光學(xué)元件必須使用透鏡，所以因?yàn)榇送哥R會產(chǎn)生色差，或增加了厚度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述以往提出的技術(shù)所具有的問題而提出的，其目的在于提供一種頭部佩戴型的圖像顯示裝置，其具有以沿著使用者的臉部形狀的方式配置光學(xué)系統(tǒng)、進(jìn)而相對于觀察者視野方向薄型化并且實(shí)現(xiàn)了光的高利用率的虛像光學(xué)系統(tǒng)。
應(yīng)用了本發(fā)明的圖像顯示裝置具備圖像顯示元件，對圖像進(jìn)行顯示；中繼光學(xué)系統(tǒng)，對在圖像顯示元件上顯示的圖像的圖像光進(jìn)行中轉(zhuǎn)；棱鏡，至少具有第1光學(xué)平面；第2光學(xué)平面，大致平行于第1光學(xué)平面并配置于光學(xué)瞳孔一側(cè)；入射光學(xué)面，具有與第1光學(xué)平面或第2光學(xué)平面的法線所成的角大于等于30度小于90度的光軸，使被中繼光學(xué)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)的圖像光入射；以及反射透過面，相對于第1光學(xué)平面以及第2光學(xué)平面具有規(guī)定的傾角，使從入射光學(xué)面入射的圖像光反射或透過；反射光學(xué)元件，配置于棱鏡所具有的第1光學(xué)平面一側(cè)，進(jìn)行反射使得在反射透過面上反射并從第1光學(xué)平面射出的圖像光射向反射透過面而且大致呈平行光；以及相位差光學(xué)元件，轉(zhuǎn)換圖像光的偏振狀態(tài)，在棱鏡的第1光學(xué)平面與反射光學(xué)元件的光路中，配置成在其與第1光學(xué)平面或反射光學(xué)元件之間夾有空氣層。在該圖像顯示裝置中，棱鏡使從入射光學(xué)面入射到該棱鏡內(nèi)的圖像光在第1光學(xué)平面以及第2光學(xué)平面處發(fā)生內(nèi)部全反射，同時導(dǎo)光至反射透過面，在圖像光的導(dǎo)光過程中形成上述圖像的中間像。
應(yīng)用了本發(fā)明的其他圖像顯示裝置具備圖像顯示元件，對圖像進(jìn)行顯示；中繼光學(xué)系統(tǒng)，對在圖像顯示元件上顯示的圖像的圖像光進(jìn)行中轉(zhuǎn)；棱鏡，至少具有第1光學(xué)平面；第2光學(xué)平面，大致平行于第1光學(xué)平面并配置于光學(xué)瞳孔一側(cè)；入射光學(xué)面，具有與第1光學(xué)平面或第2光學(xué)平面的法線所成的角大于等于30度小于90度的光軸，使被中繼光學(xué)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)的圖像光入射；以及反射透過面，相對于第1光學(xué)平面以及第2光學(xué)平面具有規(guī)定的傾角，使從入射光學(xué)面入射的圖像光反射或透過；反射光學(xué)元件，配置于棱鏡所具有的第1光學(xué)平面一側(cè)，進(jìn)行反射使得在反射透過面上反射并從第1光學(xué)平面射出的圖像光射向反射透過面而且大致呈平行光；以及相位差光學(xué)元件，轉(zhuǎn)換圖像光的偏振狀態(tài)，在棱鏡的第1光學(xué)平面與反射光學(xué)元件的光路中，配置成在其與第1光學(xué)平面或反射光學(xué)元件之間夾有空氣層。在該圖像顯示裝置中，棱鏡使從入射光學(xué)面入射到該棱鏡內(nèi)的圖像光在第1光學(xué)平面處發(fā)生內(nèi)部全反射，同時導(dǎo)光至反射透過面。
應(yīng)用了本發(fā)明的另一其他圖像顯示裝置具備圖像顯示元件，對圖像進(jìn)行顯示；中繼光學(xué)系統(tǒng)，對在圖像顯示元件上顯示的圖像的圖像光進(jìn)行中轉(zhuǎn)；棱鏡，至少具有第1光學(xué)曲面；第2光學(xué)曲面，大致平行于第1光學(xué)曲面并配置于光學(xué)瞳孔一側(cè)；入射光學(xué)面，使被中繼光學(xué)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)的圖像光入射；以及反射透過面，相對于第1光學(xué)曲面以及第2光學(xué)曲面具有規(guī)定的傾角，使從入射光學(xué)面入射的圖像光反射或透過；反射光學(xué)元件，配置于棱鏡所具有的第1光學(xué)曲面一側(cè)，進(jìn)行反射使得在反射透過面上反射并從第1光學(xué)曲面射出的圖像光射向反射透過面而且大致呈平行光；以及相位差光學(xué)元件，轉(zhuǎn)換圖像光的偏振狀態(tài)，在棱鏡的第1光學(xué)曲面與反射光學(xué)元件的光路中，配置成在其與第1光學(xué)曲面或反射光學(xué)元件之間夾有空氣層。構(gòu)成該圖像顯示裝置的棱鏡使從入射光學(xué)面入射到該棱鏡內(nèi)的圖像光在第1光學(xué)曲面以及第2光學(xué)曲面處發(fā)生內(nèi)部全反射，同時導(dǎo)光至反射透過面，在圖像光的導(dǎo)光過程中形成圖像的中間像。
應(yīng)用了本發(fā)明的另一其他圖像顯示裝置具備圖像顯示元件，對圖像進(jìn)行顯示；中繼光學(xué)系統(tǒng)，對在圖像顯示元件上顯示的圖像的圖像光進(jìn)行中轉(zhuǎn)；棱鏡，至少具有第1光學(xué)曲面；第2光學(xué)曲面，大致平行于第1光學(xué)曲面并配置于光學(xué)瞳孔一側(cè)；入射光學(xué)面，使被中繼光學(xué)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)的圖像光入射；以及反射透過面，相對于第1光學(xué)曲面以及第2光學(xué)曲面具有規(guī)定的傾角，使從入射光學(xué)面入射的圖像光反射或透過；反射光學(xué)元件，配置于棱鏡所具有的第1光學(xué)曲面一側(cè)，進(jìn)行反射使得在反射透過面上反射并從第1光學(xué)曲面射出的圖像光射向反射透過面而且大致呈平行光；以及相位差光學(xué)元件，轉(zhuǎn)換圖像光的偏振狀態(tài)，在棱鏡的第1光學(xué)曲面與反射光學(xué)元件的光路中，配置成在其與第1光學(xué)曲面或反射光學(xué)元件之間夾有空氣層。在該圖像顯示裝置中，棱鏡使從入射光學(xué)面入射到該棱鏡內(nèi)的圖像光在第1光學(xué)曲面處發(fā)生內(nèi)部全反射，同時導(dǎo)光至反射透過面。
應(yīng)用了本發(fā)明的圖像顯示裝置通過將棱鏡的入射光學(xué)面的光軸與第1光學(xué)平面或第2光學(xué)平面的法線所成的角規(guī)定為大于等于30度小于90度，從而能夠使虛像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)配置不排列在一條直線上而是沿著觀察者的臉部形狀進(jìn)行配置。這樣，可以在減輕觀察者在佩戴該圖像顯示裝置時的不舒適感的同時提高該圖像顯示裝置的設(shè)計性。
此外，通過使圖像光在棱鏡內(nèi)通過內(nèi)部全反射進(jìn)行導(dǎo)光，從而也可以比使用反射鏡等進(jìn)行導(dǎo)光的虛像光學(xué)系統(tǒng)更提高光的利用率。
進(jìn)而，在使應(yīng)用了本發(fā)明的圖像顯示裝置的虛像光學(xué)系統(tǒng)成為共軸光學(xué)系統(tǒng)的情況下，當(dāng)入射光學(xué)面的光軸和第1光學(xué)平面或第2光學(xué)平面的法線所成的角為A、棱鏡所具有的反射透過面和第1光學(xué)平面所成的角為C時，在用A＝2C規(guī)定的角度范圍內(nèi)，對于觀察者的視野方向能夠?qū)崿F(xiàn)棱鏡的薄型化。
此外，本發(fā)明的圖像顯示裝置通過具備具有第1光學(xué)曲面和第2光學(xué)曲面的棱鏡，從而能夠使虛像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)配置不排列在一條直線上而是沿著觀察者的臉部形狀進(jìn)行配置。這樣，可以在減輕觀察者在佩戴該圖像顯示裝置時的不舒適感的同時提高該圖像顯示裝置的設(shè)計性。
本發(fā)明的進(jìn)一步其他的目的和通過本發(fā)明得到的具體優(yōu)點(diǎn)從以下參照


的實(shí)施方式中就能進(jìn)一步清楚了。

圖1是表示本發(fā)明以往的圖像顯示裝置所具備的第1虛像光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖2是表示本發(fā)明以往的圖像顯示裝置所具備的第2虛像光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖3是表示本發(fā)明以往的圖像顯示裝置所具備的第3虛像光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖4是表示與本發(fā)明相關(guān)的圖像顯示裝置的第1實(shí)施方式的平面圖。
圖5是表示圖像顯示裝置的使用方式的平面圖。
圖6是表示圖像光入射到圖像顯示裝置所具備的棱鏡上時的角度的光路圖。
圖7是表示使圖像光入射到圖像顯示裝置所具備的棱鏡上時的角度根據(jù)棱鏡的形狀進(jìn)一步被規(guī)定的情況的光路圖。
圖8是表示與本發(fā)明相關(guān)的圖像顯示裝置的第2實(shí)施方式的平面圖。
圖9是表示與本發(fā)明相關(guān)的圖像顯示裝置的第3實(shí)施方式的平面圖。
圖10是表示與本發(fā)明相關(guān)的圖像顯示裝置的第4實(shí)施方式的平面圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖就與本發(fā)明相關(guān)的圖像顯示裝置的發(fā)明的幾個實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
{第1實(shí)施方式}參照圖4說明與本發(fā)明相關(guān)的圖像顯示裝置的第1實(shí)施方式。圖4所示的圖像顯示裝置10具備顯示圖像的圖像顯示元件11、以及使在圖像顯示元件11顯示的圖像的圖像光入射并導(dǎo)入光學(xué)瞳孔19中的虛像光學(xué)系統(tǒng)。
圖像顯示元件11是例如有機(jī)EL(Electro Luminescence電致發(fā)光)顯示器、無機(jī)EL顯示器或液晶顯示器(LCDLiquid CrystalDisplay)等。
另外，在本實(shí)施方式中，圖像顯示元件11使用的是如液晶顯示器那樣射出直線偏振光的圖像光的顯示器，但是當(dāng)圖像顯示元件11使用射出非偏振光的圖像光的顯示器時，在圖像顯示元件11的后級就需要有從非偏振光提取直線偏振光的偏振片。
在本實(shí)施方式中，為了便于說明，將從圖像顯示元件11射出的圖像光作為S型的直線偏振光。
虛像光學(xué)系統(tǒng)具備中繼鏡12、13、14、在內(nèi)部具有偏振光束分光面16的棱鏡15、4分之1波片17和凹面鏡18。構(gòu)成虛像光學(xué)系統(tǒng)的上述光學(xué)元件如圖4所示在圖像顯示元件11和光學(xué)瞳孔19之間的光路上配有中繼鏡12、13、14、棱鏡15、棱鏡15內(nèi)的偏振光束分光面16、4分之1波片17和凹面鏡18。圖像顯示裝置10的虛像光學(xué)系統(tǒng)中的中繼鏡12、13、14、棱鏡15偏振光束分光面16、4分之1波片17、凹面鏡18的光學(xué)面的光軸全部一致，是光軸對稱結(jié)構(gòu)的共軸光學(xué)系統(tǒng)。
如圖5所示，當(dāng)自身的瞳孔101與光學(xué)瞳孔19的位置相一致時，觀察者100可以通過該虛像光學(xué)系統(tǒng)放大觀察在圖像顯示元件11上顯示的圖像光。如圖5所示，圖像顯示裝置10具備的圖像顯示元件11、中繼鏡12、13、14成為沿著觀察者100的頭部形狀那樣的形狀。
中繼鏡12、13、14將從圖像顯示元件11射出的作為S型的直線偏振光的圖像光中轉(zhuǎn)到后級的棱鏡15中。此外，在作為第1實(shí)施方式所示的圖像顯示裝置10中，中繼鏡12、13、14在后級的棱鏡15內(nèi)形成圖像光的中間像。
圖像顯示元件11和中繼鏡12、13、14與下述的棱鏡15的入射光學(xué)面15a相平行設(shè)置，即，各自的光軸相一致。棱鏡15使在圖像顯示元件11射出的、通過中繼鏡12、13、14入射的作為S型的直線偏振光的圖像光從入射光學(xué)面15a入射，在相互大致平行配置的第1光學(xué)平面15b進(jìn)行2次、在第2光學(xué)平面15c進(jìn)行1次內(nèi)部全反射。另外，本發(fā)明并不限定入射到棱鏡15內(nèi)的圖像光通過第1光學(xué)平面、第2光學(xué)平面的內(nèi)部全反射的次數(shù)。
將入射光學(xué)面15a設(shè)置于棱鏡15內(nèi)，使其光軸和第1光學(xué)平面15b的法線或第2光學(xué)平面15c的法線所成的角A在大于等于30度小于90度的范圍內(nèi)。以后會就此角A的角度范圍進(jìn)行詳細(xì)說明。
從入射光學(xué)面15a入射的圖像光在第1光學(xué)平面15b的區(qū)域15b1上，進(jìn)行第1次全反射，在第2光學(xué)平面15c的區(qū)域15c1上進(jìn)行第2次的全反射，再在第1光學(xué)平面15b的區(qū)域15b2上進(jìn)行第3次全反射。在區(qū)域15b2上全反射的圖像光在棱鏡15內(nèi)入射到作為反射透過面而形成的偏振光束分光面16上。入射到棱鏡15內(nèi)的圖像光在第2光學(xué)平面15c的區(qū)域15c1上的全反射后，在該棱鏡15內(nèi)形成中間像。當(dāng)在該棱鏡15內(nèi)形成中間像時，即使焦距很短也可以使放大觀察的虛像的尺寸變大。也就是說，在形成中間像的虛像光學(xué)系統(tǒng)中，可以節(jié)省焦距。
偏振光束分光面16是根據(jù)入射的圖像光的偏振光的不同而進(jìn)行反射或透過的反射透過面。偏振光束分光面16可以使S型的直線偏振光反射，使在與S型的直線偏振光的振動面垂直的振動面上振動的P型的直線偏振光透過。因此，在第1光學(xué)平面15b的區(qū)域15b2上進(jìn)行第2次全反射的圖像光入射到此偏振光束分光面16上，并被反射。由于被偏振光束分光面16反射后的圖像光對第1光學(xué)平面15b的區(qū)域15b2在臨界角以內(nèi)即不滿足全反射條件的角度時入射，所以被射出到棱鏡15之外。射出到棱鏡15之外的圖像光入射到4分之1波片17上。
雖然使在棱鏡15內(nèi)形成的反射透過面成為根據(jù)直線偏振光的振動方向的不同而進(jìn)行反射或透過的偏振光束分光面16，但是本實(shí)施方式并不限于此，反射透過面也可以使用例如根據(jù)圖像光的入射角度而改變反射透過特性的電介質(zhì)多層膜、全息層等。
4分之1波片17是改變?nèi)肷涞膱D像光的偏振狀態(tài)的相位差光學(xué)元件，將入射的直線偏振光轉(zhuǎn)換成圓偏振光，將入射的圓偏振光轉(zhuǎn)換成直線偏振光。具體來說，將從棱鏡15射出的作為S型的直線偏振光的圖像光變換成左旋的圓偏振光。此外，1/4波片17將在后級的凹面鏡18上反射成為右旋的圓偏振光的圖像光變換成P型的直線偏振光。
1/4波片17被安裝于在棱鏡15的第1光學(xué)平面15b的區(qū)域15b2的附近配置的凹面鏡18上。配置有1/4波片17的凹面鏡18配置成在其與第1光學(xué)平面15b之間設(shè)有規(guī)定間隔的空氣層Air。為了使入射到棱鏡15內(nèi)的圖像光進(jìn)行第2次的全反射，在區(qū)域15b2處設(shè)置了此空氣層Air。
盡管圖示中沒有顯示，1/4波片17可以直接粘貼在第1光學(xué)平面15b的區(qū)域15b2上。這種情況下，變?yōu)樵?/4波片17和凹面鏡18之間設(shè)置空氣層Air。
凹面鏡18對于從1/4波片17射出的作為左旋的圓偏振光的圖像光，給與虛像成像用的正的光學(xué)能量，作為大致平行光進(jìn)行反射，再次使其入射到1/4波片17。
入射到1/4波片17的作為左旋的圓偏振光的圖像光被轉(zhuǎn)換成P型的直線偏振光，并入射到棱鏡15內(nèi)。于是，此圖像光透過偏振光束分光面16，再次射出到棱鏡15，到達(dá)光學(xué)瞳孔19。
這里，就入射光學(xué)面15a的光軸和第1光學(xué)平面15b或第2光學(xué)平面15c的法線所成的角A的角度范圍進(jìn)行說明。如上所述，此角A在大于等于30度小于90度的范圍內(nèi)，在圖像顯示裝置10中，配置成圖像顯示元件11、中繼鏡12、13、14的光軸與入射光學(xué)面15a的光軸相一致。
首先，就角A的上限90度進(jìn)行說明。當(dāng)角A為90度時，棱鏡15的入射光學(xué)面15a的光軸為與第1光學(xué)平面15b或第2光學(xué)平面15c的法線相對垂直的狀態(tài)。即，以角A為90度的方式?jīng)Q定棱鏡15的入射光學(xué)面15a在棱鏡15上的位置，當(dāng)圖像顯示元件11、中繼鏡12、13、14與之相對應(yīng)配置時，成為了完全無視于觀察者的臉部形狀的光學(xué)配置，也使頭部佩戴該圖像顯示裝置10的不舒適感達(dá)到了最大。因此，角A為小于90度。
接下來，就角A的下限值30度進(jìn)行說明。角A的下限值是由從圖像顯示元件11射出的圖像光的中心視角的主光線在棱鏡15內(nèi)進(jìn)行全反射的條件所決定的?，F(xiàn)在，以具有最大的折射率的光學(xué)材料做成棱鏡15時，角A的值最小。
具體來說，如圖6所示，從圖像顯示元件11射出的圖像光的中心視角的主光線L，在棱鏡15內(nèi)從光入射面15a入射，根據(jù)在第1光學(xué)平面15b上發(fā)生內(nèi)部全反射的條件，可以求得角A(臨界角)。
也就是說，如果棱鏡15的折射率n＝2、空氣的折射率n′＝1，應(yīng)用折射的法則使得角A成為臨界角時，由于2·sinA＝1·sin90＝1，所以sinA＝1/2，故A＝30度。
這樣，角A的角度范圍可以定為大于等于30度小于90度。
如上所述，圖像顯示裝置10的虛像光學(xué)系統(tǒng)是中繼鏡12、13、14、棱鏡15、偏振光束分光面16、1/4波片17和凹面鏡18的光學(xué)面的光軸全部一致的、光軸對稱結(jié)構(gòu)的共軸光學(xué)系統(tǒng)。
在作為這樣的共軸光學(xué)系統(tǒng)的圖像顯示裝置10的虛像光學(xué)系統(tǒng)中，可以將上述角A用如圖6所示的、在棱鏡15內(nèi)配置的偏振光束分光面16和第1光學(xué)平面15b所成的角即角C做進(jìn)一步的規(guī)定。因?yàn)榻荂是偏振光束分光面16和第1光學(xué)平面15b所成的角，所以角C的值越小，越能夠使棱鏡15的第1光學(xué)平面15b和第2光學(xué)平面15c之間的間隔變窄，也就能夠?qū)崿F(xiàn)棱鏡15的薄型化。但是，角C不是能夠無限變小的，佩戴在觀察者的頭部上，在想要保持充分的視角和合適的眼睛間隙時，角C需要保持某一程度的角度。
以下，就角A和角C的關(guān)系進(jìn)行說明。首先，角C與入射光學(xué)面15a和第1光學(xué)平面15b所成的角即角B之間，具有第1式所示的關(guān)系。
B-2C＝0...(1)此第1式是為了將從入射光學(xué)面15a入射到棱鏡15內(nèi)的、在內(nèi)部全反射的同時到達(dá)偏振光束分光面16的圖像光能反射成與光學(xué)平面15b垂直、并射出到棱鏡15外而必要的關(guān)系式。
此外，由于角B和角A在幾何圖形上是B＝A的關(guān)系，所以第2式中表示的關(guān)系成立。
A-2C＝0...(2)由此，可以使用角C如第3式所示來規(guī)定角A。
A＝2C...(3)例如將圖像顯示裝置10設(shè)計成視角為15度左右、瞳孔直徑為4mm左右、眼睛間隙為20mm左右時，角度C至少需要20度左右。因此，從第3式可得角A需要為大于等于40度的角度。這樣，以大于等于30度小于90度的范圍所規(guī)定的角度A根據(jù)角度C即棱鏡15的形狀進(jìn)一步做了規(guī)定。
接下來，在圖像顯示裝置10具有的虛像光學(xué)系統(tǒng)中，就到達(dá)觀察者的圖像光的光路進(jìn)行說明。首先圖像顯示元件11顯示并射出的圖像光通過中繼鏡12、13、14從入射光學(xué)面15a入射到棱鏡15中。
入射到棱鏡15內(nèi)的圖像光在第1光學(xué)平面15b上進(jìn)行第1次的內(nèi)部全反射，接下來，在第2光學(xué)平面15c上進(jìn)行第2次的內(nèi)部全反射，再在第1光學(xué)平面15b上進(jìn)行第3次的內(nèi)部全反射，然后入射到偏振光束分光面16上。
偏振光束分光面16將作為S型的直線偏振光的圖像光反射到第1光學(xué)平面15b的方向上。不符合全反射條件的圖像光被射出到棱鏡15外，入射到1/4波片17上，S型的直線偏振光被轉(zhuǎn)換成左旋的圓偏振光。轉(zhuǎn)換成左旋的圓偏振光的圖像光被凹面鏡18反射，成為右旋的圓偏振光，再次入射到1/4波片17。作為右旋的圓偏振光的圖像光在1/4波片17處被變換成P型的直線偏振光，入射到棱鏡15，透過偏振光束分光面16到達(dá)配置有觀察者的瞳孔的光學(xué)瞳孔19。
這樣構(gòu)成的圖像顯示裝置10中，通過將棱鏡15的入射光學(xué)面15a的光軸與第1光學(xué)平面15b或第2光學(xué)平面15c的法線所成的角A規(guī)定為大于等于30度小于90度，從而能夠使虛像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)配置不排列在一條直線上而是沿著觀察者的臉部形狀進(jìn)行配置。
此外，通過在棱鏡15內(nèi)利用內(nèi)部全反射對圖像光進(jìn)行導(dǎo)光，從而比使用反射鏡等進(jìn)行導(dǎo)光的虛像光學(xué)系統(tǒng)更能夠提高光的利用率。
{第2實(shí)施方式}接下來，參照圖8說明與本發(fā)明相關(guān)的圖像顯示裝置的第2實(shí)施方式。圖像顯示裝置20具有將使用圖6說明的圖像顯示裝置10的棱鏡15取代為棱鏡21的構(gòu)成。另外，由于圖像顯示裝置20除了將圖像顯示裝置10的棱鏡15取代為棱鏡21之外，所有的構(gòu)成都相同，所以在同一地方使用同一符號，并省略詳細(xì)說明。
棱鏡21比棱鏡15在長度方向變短，從圖像顯示元件11射出、經(jīng)過中繼鏡12、13、14并通過入射光學(xué)面21a入射的圖像光并不在該棱鏡21內(nèi)形成中間像，也不在第2光學(xué)平面21c上進(jìn)行內(nèi)部全反射，而是通過第1光學(xué)平面21b僅進(jìn)行1次內(nèi)部全反射，并入射到偏振光束分光面16上。
在上述的實(shí)施方式的圖像顯示裝置10中規(guī)定的大于等于30度小于90度的角A的角度范圍也可以保持原樣應(yīng)用到圖像顯示裝置20上。此外，由于圖像顯示裝置20的虛像光學(xué)系統(tǒng)也是共軸光學(xué)系統(tǒng)，所以在第3式所示的角A和角C的關(guān)系也同樣可以適用于圖像顯示裝置20的偏振光束分光面16和第1光學(xué)平面21b所成的角C上。
接著，在圖像顯示裝置20具有的虛像光學(xué)系統(tǒng)中，就到達(dá)觀察者的圖像光的光路進(jìn)行說明。在圖像顯示元件11上顯示并射出的圖像光首先通過中繼鏡12、13、14從入射光學(xué)面21a入射到棱鏡21。
入射到棱鏡21內(nèi)的圖像光在第1光學(xué)平面21b上僅進(jìn)行一次內(nèi)部全反射后入射到偏振光束分光面16上。
偏振光束分光面16將作為S型的直線偏振光的圖像光反射到第1光學(xué)平面21b的方向上。不符合全反射條件的圖像光射出到棱鏡21外，入射到1/4波片17上，S型的直線偏振光被變換成左旋的圓偏振光。變換成左旋的圓偏振光的圖像光被凹面鏡18反射，成為右旋的圓偏振光，再次入射到1/4波片17上。右旋的圓偏振光的圖像光在1/4波片17上被變換成P型的直線偏振光，入射到棱鏡15，透過偏振光束分光面16到達(dá)配置有觀察者的瞳孔的光學(xué)瞳孔22。
這種結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置20通過將棱鏡21的入射光學(xué)面21a的光軸與第1光學(xué)平面21b或第2光學(xué)平面21c的法線所成的角A規(guī)定為大于等于30度小于90度，從而能夠使虛像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)配置不排列在一條直線上而是沿著觀察者的臉部形狀進(jìn)行配置。
此外，通過使圖像光在棱鏡21內(nèi)通過內(nèi)部全反射進(jìn)行導(dǎo)光，從而比使用反射鏡等進(jìn)行導(dǎo)光的虛像光學(xué)系統(tǒng)更能提高光的利用率。
進(jìn)而，圖像顯示裝置20中，通過在棱鏡21內(nèi)進(jìn)行1次全反射、對圖像光進(jìn)行導(dǎo)光使得不形成中間像，從而與圖像顯示裝置10相比，可以變得小型、輕量化。
{第3實(shí)施方式}接下來，參照圖9說明與本發(fā)明相關(guān)的圖像顯示裝置的第3實(shí)施方式。圖像顯示裝置30具有將使用上述圖6說明的圖像顯示裝置10的棱鏡15取代為棱鏡31的構(gòu)成。另外，由于圖像顯示裝置30除了將圖像顯示裝置10的棱鏡15取代為棱鏡31之外，所有的構(gòu)成都相同，所以在同一地方使用同一符號，并省略詳細(xì)說明。
棱鏡31不是如棱鏡15上的第1光學(xué)平面15b和第2光學(xué)平面15c那樣的平行的平面，而是利用作為平行的曲面的第1光學(xué)曲面31b和第2光學(xué)曲面31c、使通過入射光學(xué)面31a入射的圖像光一邊進(jìn)行內(nèi)部全反射一邊進(jìn)行導(dǎo)光的棱鏡。在棱鏡31中，與棱鏡15相同，中間像形成于該棱鏡31內(nèi)。
具有這樣的棱鏡31的圖像顯示裝置30的虛像光學(xué)系統(tǒng)并不是如圖像顯示裝置10一樣的全部光軸相一致的共軸光學(xué)系統(tǒng)，而是具有偏光軸的偏心光學(xué)系統(tǒng)。由于在虛像光學(xué)系統(tǒng)上，使用了具有第1光學(xué)曲面31b、第2光學(xué)曲面31c的棱鏡31，因此圖像顯示裝置30實(shí)現(xiàn)了沿著觀察者的臉部形狀的光學(xué)配置。
接下來，在圖像顯示裝置30具有的虛像光學(xué)系統(tǒng)中，就到達(dá)觀察者的圖像光的光路進(jìn)行說明。首先圖像顯示元件11顯示并射出的圖像光通過中繼鏡12、13、14從入射光學(xué)面31a入射到棱鏡31。
入射到棱鏡31內(nèi)的圖像光在第1光學(xué)平面31b上進(jìn)行第1次的內(nèi)部全反射，接下來，在第2光學(xué)平面31c上進(jìn)行第2次的內(nèi)部全反射，再在第1光學(xué)平面31b上進(jìn)行第3次的內(nèi)部全反射，然后入射到偏振光束分光面16上。
偏振光束分光面16將作為S型的直線偏振光的圖像光反射到第1光學(xué)曲面31b的方向上。不符合全反射條件的圖像光被射出到棱鏡31外，入射到1/4波片17，S型的直線偏振光被變換成左旋的圓偏振光。變換成左旋的圓偏振光的圖像光被凹面鏡18反射，成為右旋的圓偏振光，再次入射到1/4波片17。作為右旋的圓偏振光的圖像光在1/4波片17被變換成P型的直線偏振光，入射到棱鏡31，透過偏振光束分光面16到達(dá)配置有觀察者的瞳孔的光學(xué)瞳孔32。
這樣構(gòu)成的圖像顯示裝置30中，通過具備具有第1光學(xué)曲面31b、第2光學(xué)曲面32b的棱鏡31，從而能夠使虛像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)配置不排列在一條直線上而是沿著觀察者的臉部形狀進(jìn)行配置。
此外，通過使圖像光在棱鏡31內(nèi)通過內(nèi)部全反射進(jìn)行導(dǎo)光，從而比使用反射鏡等進(jìn)行導(dǎo)光的虛像光學(xué)系統(tǒng)更能夠提高光的利用率。
接下來，參照圖10說明與本發(fā)明相關(guān)的圖像顯示裝置的第4實(shí)施方式。圖像顯示裝置40具有將參照上述圖9說明的圖像顯示裝置30的棱鏡31取代為棱鏡41的構(gòu)成。另外，由于圖10所示的圖像顯示裝置40除了將圖像顯示裝置30的棱鏡31取代為棱鏡41之外，所有的構(gòu)成都相同，所以在同一地方使用同一符號，并省略詳細(xì)說明。
棱鏡41比棱鏡31在長度方向變短，從圖像顯示元件11射出、經(jīng)過中繼鏡12、13、14并通過入射光學(xué)面41a入射的圖像光并不在該棱鏡41內(nèi)形成中間像，也不在第2光學(xué)平面41c上進(jìn)行內(nèi)部全反射，而是通過第1光學(xué)平面41b僅進(jìn)行1次內(nèi)部全反射，并入射到偏振光束分光面16上。
具有這樣的棱鏡41的圖像顯示裝置40的虛像光學(xué)系統(tǒng)與圖像顯示裝置30一樣是具有偏光軸的偏心光學(xué)系統(tǒng)。由于在虛像光學(xué)系統(tǒng)上，使用了具有第1光學(xué)曲面41b、第2光學(xué)曲面41c的棱鏡41，因此圖像顯示裝置40實(shí)現(xiàn)了沿著觀察者的臉部形狀的光學(xué)配置。
接下來，在圖像顯示裝置40具有的虛像光學(xué)系統(tǒng)中，就到達(dá)觀察者的圖像光的光路進(jìn)行說明。在圖像顯示元件11上顯示并射出的圖像光首先通過中繼鏡12、13、14從入射光學(xué)面41a入射到棱鏡41。
入射到棱鏡41內(nèi)的圖像光在第1光學(xué)平面41b上僅進(jìn)行1次內(nèi)部全反射，就入射到偏振光束分光面16上。
偏振光束分光面16將作為S型的直線偏振光的圖像光反射到第1光學(xué)平面41b的方向上。不符合全反射條件的圖像光被射出到棱鏡41外，入射到1/4波片17上，S型的直線偏振光被變換成左旋的圓偏振光。變換成左旋的圓偏振光的圖像光被凹面鏡18反射，成為右旋的圓偏振光，再次入射到1/4波片17。作為右旋的圓偏振光的圖像光在1/4波片17上被變換成P型的直線偏振光，入射到棱鏡41，透過偏振光束分光面16到達(dá)配置有觀察者的瞳孔的光學(xué)瞳孔42。
這種結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置40通過具備具有第1光學(xué)曲面41b、第2光學(xué)曲面42b的棱鏡41，從而能夠使虛像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)配置不排列在一條直線上而是沿著觀察者的臉部形狀進(jìn)行配置。
此外，通過使圖像光在棱鏡41內(nèi)通過內(nèi)部全反射進(jìn)行導(dǎo)光，從而比使用反射鏡等進(jìn)行導(dǎo)光的虛像光學(xué)系統(tǒng)更能夠提高光的利用率。
另外，雖然記載了第1至第4實(shí)施方式表示的圖像顯示裝置10、20、30、40各自具備的棱鏡15、21、31、41的入射光學(xué)面15a、21a、31a、41a是平面，但是通過將其非球面化，也可以成為提高象差特性的結(jié)構(gòu)。
另外，本發(fā)明并不限于參照

的上述實(shí)施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以清楚的認(rèn)識到在不脫離一同附上的權(quán)利要求的范圍以及其主旨的前提下可以進(jìn)行各種各樣的變更、置換或與其同等的行為。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示裝置，其特征在于，具有圖像顯示元件，對圖像進(jìn)行顯示；中繼光學(xué)系統(tǒng)，對在上述圖像顯示元件上顯示的上述圖像的圖像光進(jìn)行中轉(zhuǎn)；棱鏡，至少具有第1光學(xué)平面；第2光學(xué)平面，大致平行于上述第1光學(xué)平面并配置于光學(xué)瞳孔一側(cè)；入射光學(xué)面，具有與上述第1光學(xué)平面或上述第2光學(xué)平面的法線所成的角大于等于30度小于90度的光軸，使被上述中繼光學(xué)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)的上述圖像光入射；以及反射透過面，相對于上述第1光學(xué)平面以及上述第2光學(xué)平面具有規(guī)定的傾角，使從上述入射光學(xué)面入射的上述圖像光反射或透過；反射光學(xué)元件，配置于上述棱鏡所具有的上述第1光學(xué)平面一側(cè)，進(jìn)行反射使得在上述反射透過面上反射并從上述第1光學(xué)平面射出的上述圖像光射向上述反射透過面而且大致呈平行光；以及相位差光學(xué)元件，轉(zhuǎn)換上述圖像光的偏振狀態(tài)，在上述棱鏡的上述第1光學(xué)平面與上述反射光學(xué)元件的光路中，配置成在其與上述第1光學(xué)平面或上述反射光學(xué)元件之間夾有空氣層，上述棱鏡使從上述入射光學(xué)面入射到該棱鏡內(nèi)的上述圖像光在上述第1光學(xué)平面以及上述第2光學(xué)平面處發(fā)生內(nèi)部全反射，同時導(dǎo)光至上述反射透過面，在上述圖像光的導(dǎo)光過程中形成上述圖像的中間像。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于包含上述棱鏡、上述棱鏡所具有的上述反射透過面、上述反射型光學(xué)元件、上述相位差光學(xué)元件的該圖像顯示裝置的虛像光學(xué)系統(tǒng)是所有光學(xué)面的光軸一致的共軸光學(xué)系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像顯示裝置，其特征在于當(dāng)上述入射光學(xué)面的上述光軸和上述第1光學(xué)平面或上述第2光學(xué)平面的上述法線所成的角為A、上述棱鏡所具有的上述反射透過面和上述第1光學(xué)平面所成的角為C時，上述角A及上述角C滿足下面所示的第1式A＝2C...(1)。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反射光學(xué)元件是配置于上述第1光學(xué)平面一側(cè)使得凹面形狀的反射面面向上述光學(xué)瞳孔一側(cè)的凹面鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反射光學(xué)元件是配置于上述第1光學(xué)平面一側(cè)使得全息面面向上述光學(xué)瞳孔一側(cè)的反射型全息光學(xué)元件。
6.一種圖像顯示裝置，其特征在于，具有圖像顯示元件，對圖像進(jìn)行顯示；中繼光學(xué)系統(tǒng)，對在上述圖像顯示元件上顯示的上述圖像的圖像光進(jìn)行中轉(zhuǎn)；棱鏡，至少具有第1光學(xué)平面；第2光學(xué)平面，大致平行于上述第1光學(xué)平面并配置于光學(xué)瞳孔一側(cè)；入射光學(xué)面，具有與上述第1光學(xué)平面或上述第2光學(xué)平面的法線所成的角大于等于30度小于90度的光軸，使被上述中繼光學(xué)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)的上述圖像光入射；以及反射透過面，相對于上述第1光學(xué)平面以及上述第2光學(xué)平面具有規(guī)定的傾角，使從上述入射光學(xué)面入射的上述圖像光反射或透過；反射光學(xué)元件，配置于上述棱鏡所具有的上述第1光學(xué)平面一側(cè)，進(jìn)行反射使得在上述反射透過面上反射并從上述第1光學(xué)平面射出的上述圖像光射向上述反射透過面而且大致呈平行光；以及相位差光學(xué)元件，轉(zhuǎn)換上述圖像光的偏振狀態(tài)，在上述棱鏡的上述第1光學(xué)平面與上述反射光學(xué)元件的光路中，配置成在其與上述第1光學(xué)平面或上述反射光學(xué)元件之間夾有空氣層，上述棱鏡使從上述入射光學(xué)面入射到該棱鏡內(nèi)的上述圖像光在上述第1光學(xué)平面處發(fā)生內(nèi)部全反射，同時導(dǎo)光至上述反射透過面。
7.如權(quán)利要求6所述的圖像顯示裝置，其特征在于包含上述棱鏡、上述棱鏡所具有的上述反射透過面、上述反射型光學(xué)元件、上述相位差光學(xué)元件的該圖像顯示裝置的虛像光學(xué)系統(tǒng)是所有光學(xué)面的光軸一致的共軸光學(xué)系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求7所述的圖像顯示裝置，其特征在于當(dāng)上述入射光學(xué)面的上述光軸和上述第1光學(xué)平面或上述第2光學(xué)平面的上述法線所成的角為A、上述棱鏡所具有的上述反射透過面和上述第1光學(xué)平面所成的角為C時，上述角A及上述角C滿足下面所示的第1式A＝2C...(1)。
9.如權(quán)利要求6所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反射光學(xué)元件是配置于上述第1光學(xué)平面一側(cè)使得凹面形狀的反射面面向上述光學(xué)瞳孔一側(cè)的凹面鏡。
10.如權(quán)利要求6所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反射光學(xué)元件是配置于上述第1光學(xué)平面一側(cè)使得全息面面向上述光學(xué)瞳孔一側(cè)的反射型全息光學(xué)元件。
11.一種圖像顯示裝置，其特征在于，具有圖像顯示元件，對圖像進(jìn)行顯示；中繼光學(xué)系統(tǒng)，對在上述圖像顯示元件上顯示的上述圖像的圖像光進(jìn)行中轉(zhuǎn)；棱鏡，至少具有第1光學(xué)曲面；第2光學(xué)曲面，大致平行于上述第1光學(xué)曲面并配置于光學(xué)瞳孔一側(cè)；入射光學(xué)面，使被上述中繼光學(xué)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)的上述圖像光入射；以及反射透過面，相對于上述第1光學(xué)曲面以及上述第2光學(xué)曲面具有規(guī)定的傾角，使從上述入射光學(xué)面入射的上述圖像光反射或透過；反射光學(xué)元件，配置于上述棱鏡所具有的上述第1光學(xué)曲面一側(cè)，進(jìn)行反射使得在上述反射透過面上反射并從上述第1光學(xué)曲面射出的上述圖像光射向上述反射透過面而且大致呈平行光；以及相位差光學(xué)元件，轉(zhuǎn)換上述圖像光的偏振狀態(tài)，在上述棱鏡的上述第1光學(xué)曲面與上述反射光學(xué)元件的光路中，配置成在其與上述第1光學(xué)曲面或上述反射光學(xué)元件之間夾有空氣層，上述棱鏡使從上述入射光學(xué)面入射到該棱鏡內(nèi)的上述圖像光在上述第1光學(xué)曲面以及上述第2光學(xué)曲面處發(fā)生內(nèi)部全反射，同時導(dǎo)光至上述反射透過面，在上述圖像光的導(dǎo)光過程中形成上述圖像的中間像。
12.如權(quán)利要求11所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反射光學(xué)元件是配置于上述第1光學(xué)曲面一側(cè)使得凹面形狀的反射面面向上述光學(xué)瞳孔一側(cè)的凹面鏡。
13.如權(quán)利要求11所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反射光學(xué)元件是配置于上述第1光學(xué)曲面一側(cè)使得全息面面向上述光學(xué)瞳孔一側(cè)的反射型全息光學(xué)元件。
14.一種圖像顯示裝置，其特征在于，具有圖像顯示元件，對圖像進(jìn)行顯示；中繼光學(xué)系統(tǒng)，對在上述圖像顯示元件上顯示的上述圖像的圖像光進(jìn)行中轉(zhuǎn)；棱鏡，至少具有第1光學(xué)曲面；第2光學(xué)曲面，大致平行于上述第1光學(xué)曲面并配置于光學(xué)瞳孔一側(cè)；入射光學(xué)面，使被上述中繼光學(xué)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)的上述圖像光入射；以及反射透過面，相對于上述第1光學(xué)曲面以及上述第2光學(xué)曲面具有規(guī)定的傾角，使從上述入射光學(xué)面入射的上述圖像光反射或透過；反射光學(xué)元件，配置于上述棱鏡所具有的上述第1光學(xué)曲面一側(cè)，進(jìn)行反射使得在上述反射透過面上反射并從上述第1光學(xué)曲面射出的上述圖像光射向上述反射透過面而且大致呈平行光；以及相位差光學(xué)元件，轉(zhuǎn)換上述圖像光的偏振狀態(tài)，在上述棱鏡的上述第1光學(xué)曲面與上述反射光學(xué)元件的光路中，配置成在其與上述第1光學(xué)曲面或上述反射光學(xué)元件之間夾有空氣層，上述棱鏡使從上述入射光學(xué)面入射到該棱鏡內(nèi)的上述圖像光在上述第1光學(xué)曲面處發(fā)生內(nèi)部全反射，同時導(dǎo)光至上述反射透過面。
15.如權(quán)利要求14所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反射光學(xué)元件是配置于上述第1光學(xué)曲面一側(cè)使得凹面形狀的反射面面向上述光學(xué)瞳孔一側(cè)的凹面鏡。
16.如權(quán)利要求14所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反射光學(xué)元件是配置于上述第1光學(xué)曲面一側(cè)使得全息面面向上述光學(xué)瞳孔一側(cè)的反射型全息光學(xué)元件。
全文摘要
本發(fā)明是通過虛像光學(xué)系統(tǒng)使在圖像顯示元件上顯示的二維圖像作為放大虛像被觀察者觀察到的圖像顯示裝置，具備棱鏡(15)，具有與第1光學(xué)平面(15b)平行并且配置于光學(xué)瞳孔(19)一側(cè)的第2光學(xué)平面(15c)、以及具有與第1光學(xué)平面或第2光學(xué)平面的法線所成的角大于等于30度小于90度的光軸的反射透過面(16)，該反射透過面使從入射光學(xué)面(15a)入射的圖像光反射或透過，該入射光學(xué)面使在圖像顯示元件(11)所示的、被中繼光學(xué)系統(tǒng)(12)中轉(zhuǎn)的圖像光入射；反射光學(xué)元件(18)，進(jìn)行反射使得在反射透過面反射的、從第1光學(xué)平面射出的圖像光射向反射透過面而且成為平行光；以及相位差光學(xué)元件(17)，配置在第1光學(xué)平面與反射光學(xué)元件間的光路中，轉(zhuǎn)換圖像光的偏振狀態(tài)。
文檔編號H04N5/74GK1771454SQ20058000023
公開日2006年5月10日 申請日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月8日
發(fā)明者武川洋, 菅野靖之 申請人:索尼株式會社