[发明专利]虚像显示装置

权利要求书

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x^m·yⁿ的系数设为Ak_m,n，满足下述（1）~（3）的条件：

－5×10^-2＜A1_2,0＋A1_0,2＜－1×10^-3及

－5×10^-2＜A3_2,0＋A3_0,2＜－1×10^-3…（1）

｜A3_2,0－A3_0,2｜＜1×10^-2…（2）

｜A1_2,0－A3_2,0｜＜5×10^-3及

｜A1_0,2－A3_0,2｜＜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。