[发明专利]成像光学系统及具有这样的成像光学系统的显示设备

说明书

提供了一种用于显示设备(1)的成像光学系统，所述成像光学系统能够安装在用户的头上，并且所述成像光学系统生成由多个像素构成的图像，光束(9)从所述多个像素出射，其中所述成像光学系统(7)包括光学元件(8)和眼镜片(3，4)，所述光学元件具有第一进入表面(F1)和弯曲的离开表面(F3)，眼镜片具有弯曲的第二进入表面(F4)和与弯曲的第二进入表面间隔开的耦合输出部(13)，其中弯曲的离开表面(F3)连接至弯曲的第二进入表面(F4)，成像光学系统(7)将所生成的图像成像为虚拟图像，其中光学元件(8)将经由所述第一进入表面(F1)馈送至光学元件(8)的光束(9)引导至弯曲的离开表面(F3)，将来自弯曲的离开表面的光束经由弯曲的第二进入表面(F4)耦合到眼镜片(3，4)中，在眼镜片中光束被引导至耦合输出部(13)并经由耦合输出部(13)被耦合输出以生成虚拟图像，结果是光学元件(8)用作第一成像元件，眼镜片(3，4)用作第二成像元件，并且其中，为减小虚拟图像的成像方面的横向色差，上述两种成像元件(3，4；8)由不同的材料制成；对于虚拟图像成像，两种成像元件(3，4；8)中的一个具有正折射能力，并且两种成像元件(3，4；8)中的另一种具有负折射能力。

技术领域

本发明涉及用于显示设备的成像光学系统及具有这样的成像光学系统的显示设备，该成像光学系统可安装在用户的头上，并且该成像光学系统由光束自其出射的多个像素生成图像。

背景技术

这样的成像光学系统通常包括具有弯曲后侧的眼镜片，图像的光束经由该弯曲后侧被耦合输出到眼镜片外用于为用户生成虚拟图像。该弯曲后侧处的此眼镜片-空气转变以不期望的方式导致横向色差。

发明内容

从这里出发，因此本发明的目的是开发一种在开头提及的类型的成像光学系统使得尽可能多地减小不期望的横向色差。

根据本发明，该目的通过一种用于显示设备的成像光学系统实现，所述成像光学系统可安装在用户的头上，并且所述成像光学系统生成由多个像素构成的图像，光束从所述多个像素出射，所述成像光学系统包括光学元件和眼镜片，所述光学元件具有第一进入表面和弯曲的离开表面，该眼镜片具有弯曲的第二进入表面、与该弯曲的第二进入表面间隔开的耦合输出部以及弯曲的后侧，其中该弯曲的离开表面连接至弯曲的第二进入表面，该成像光学系统将所生成的图像成像为虚拟图像，其中光学元件将经由第一进入表面馈送至光学元件的光束引导至弯曲的离开表面，将来自弯曲的离开表面的光束经由弯曲的第二进入表面耦合到眼镜片中，在眼镜片中光束被引导至耦合输出部并借助耦合输出部经由弯曲的后侧被耦合输出以生成虚拟图像，结果是光学元件用作第一成像元件，并且眼镜片用作第二成像元件，

并且其中，为减小虚拟图像的成像方面的横向色差，这两种成像元件由不同的材料制成；对于虚拟图像成像，这两种成像元件中的一种具有正折射能力，并且这两种成像元件中的另一种具有负折射能力。

由此，消色差系统通过两个成像元件的不同材料和导致横向色差的期望减小的、这两个成像元件经由弯曲的离开表面的连接来提供。

根据本发明的成像光学系统的有利改进在从属权利要求中表明。

眼镜片可以具有负折射能力，光学元件可以具有正折射能力，并且眼镜片可以具有比光学元件低的阿贝数。

此外，两个成像元件均可以由塑料材料制成。尤其，可使用适合注射成型的塑料。

光学元件可由聚碳酸酯制成，并且光学元件可由Zeonex制成，Zeonex是环烯烃聚合物的商品名。

两个成像元件的折射能力优选被选择为不同的，并且这两个成像元件的色散被选择为相反的，使得实现期望的横向色差校正。尤其，这两个成像元件的折射能力和材料被选择为使得满足条件f₁v₁＝-f₂v₂，其中f₁和f₂是两个成像元件的焦距，v₁和v₂是两个成像元件的阿贝数。