【手続補正書】
【提出日】平成15年11月25日(2003.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示手段に表示する原画像からの光束を光学系を介して該光学系に対して予め決められた射出瞳に導光し、該射出瞳の位置に観察者の瞳を略位置させて該観察者に該原画像の拡大虚像を視認せしめる観察光学系において、
該観察光学系は少なくとも３つの光学作用面を有する光学素子と、前記表示手段と前記光学素子間にリレー光学系を有し、
前記リレー光学系は、前記表示手段の表示面の中心から射出して前記射出瞳の中心を通る光線を基準光線とした場合に、該基準光線に対して偏心して配置される曲面を有していることを特徴とする観察光学系。
【請求項２】
表示手段に表示する原画像からの光束を光学系を介して該光学系に対して予め決められた射出瞳に導光し、該射出瞳の位置に観察者の瞳を略位置させて該観察者に該原画像の拡大虚像を視認せしめる観察光学系において、
該観察光学系は少なくとも３つの光学作用面を有する光学素子と、前記表示手段と前記光学素子間にリレー光学系を有し、
前記光学素子は、前記表示手段の表示面の中心から射出して前記射出瞳の中心を通る光線を基準光線とした場合に、該基準光線が複数回反射される該基準光線に対して偏心した曲面を有することを特徴とする観察光学系。
【請求項３】
前記リレー光学系で前記基準光線に対して偏心して配置される曲面は透過面であることを特徴とする請求項１に記載の観察光学系。
【請求項４】
前記リレー光学系は、前記原画像からの光束を集光して前記光学素子に入射させることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の観察光学系。
【請求項５】
前記観察光学系内には前記原画像の中間像が実像として形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の観察光学系。
【請求項６】
前記中間像は前記光学素子の内部に形成されることを特徴とする請求項５に記載の観察光学系。
【請求項７】
前記中間像は、前記光学素子を構成する光学面から離れた位置に形成されることを特徴とする請求項６に記載の観察光学系。
【請求項８】
前記中間像は、前記光学素子を構成する光学面間で反射される光束上に形成され、且つ該中間像を形成した光束が前記光学素子を構成する光学面間で再度反射された後に該中間像を横切ることを特徴とする請求項６に記載の観察光学系。
【請求項９】
前記光学素子は屈折面として作用する第１の面Ａ、反射面として作用する第２の面Ｂ、全反射面及び屈折面として作用する第３の面Ｃの各面を含み、前記原画像からの光束は前記第１の面Ａを透過して前記光学素子へ入射し、次いで前記第２の面Ｂにより反射して前記第３の面Ｃへ向かい、該第３の面Ｃにより全反射して該第２の面Ｂへ向かい、該第２の面Ｂにより再度反射して該第３の面Ｃへ向かい、該第３の面Ｃを透過して該光学素子を出射して前記射出瞳に導光され、
αを前記基準光線が前記第３の面Ｃで屈折する際の入射点における面法線に対する該基準光線の傾き角、βを該基準光線が前記第２の面Ｂにおいて２回目の反射をする際の入射点における面法線に対する該基準光線の傾き角とした場合、
以下の条件式：
３０゜≦２β＋α≦９０゜
−１０゜≦α≦３０゜
を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項の観察光学系。
【請求項１０】
前記光学素子は屈折面として作用する第１の面Ａ、反射面として作用する第２の面Ｂ、全反射面及び屈折面として作用する第３の面Ｃの各面を含み、前記原画像からの光束は前記第１の面Ａを透過して前記光学素子へ入射し、次いで前記第２の面Ｂにより反射して前記第３の面Ｃへ向かい、該第３の面Ｃにより全反射して該第２の面Ｂへ向かい、該第２の面Ｂにより再度反射して該第３の面Ｃへ向かい、該第３の面Ｃを透過して該光学素子を出射して前記射出瞳に導光され、
ｒｃを前記基準光線が前記面Ｂにおいて１回目の反射をする際の入射点における前記面Ｂの垂直断面の曲率半径、ｒａを前記基準光線が前記面Ｂにおいて２回目の反射をする際の入射点における前記面Ｂの垂直断面の曲率半径として、以下の条件式：
０＜｜ｒａ／ｒｃ｜＜１．５
を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項の観察光学系。
【請求項１１】
前記曲面における１回目の反射部位と、２回目の反射部位との少なくても一部分が共通であることを特徴とする請求項２に記載の観察光学系。
【請求項１２】
請求項１乃至１１に記載の観察光学系と、該観察光学系を観察者の頭部に装着するための支持部を有する画像表示装置であって、該観察光学系のリレー光学系が該支持部の上方であって、該観察光学系の光学素子が該支持部の下方になるように観察者の頭部に装着されることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１１に記載の観察光学系を観察者の左右の眼に対応して夫々一つずつ配置したことを特徴とする画像表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の観察光学系は、表示手段に表示する原画像からの光束を光学系を介して該光学系に対して予め決められた射出瞳に導光し、該射出瞳の位置に観察者の瞳を略位置させて該観察者に該原画像の拡大虚像を視認せしめる観察光学系において、
該観察光学系は少なくとも３つの光学作用面を有する光学素子と、前記表示手段と前記光学素子間にリレー光学系を有し、
前記リレー光学系は、前記表示手段の表示面の中心から射出して前記射出瞳の中心を通る光線を基準光線とした場合に、該基準光線に対して偏心して配置される曲面を有していることを特徴としている。
請求項２の発明の観察光学系は、表示手段に表示する原画像からの光束を光学系を介して該光学系に対して予め決められた射出瞳に導光し、該射出瞳の位置に観察者の瞳を略位置させて該観察者に該原画像の拡大虚像を視認せしめる観察光学系において、
該観察光学系は少なくとも３つの光学作用面を有する光学素子と、前記表示手段と前記光学素子間にリレー光学系を有し、
前記光学素子は、前記表示手段の表示面の中心から射出して前記射出瞳の中心を通る光線を基準光線とした場合に、該基準光線が複数回反射される該基準光線に対して偏心した曲面を有することを特徴としている。
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記リレー光学系で前記基準光線に対して偏心して配置される曲面は透過面であることを特徴としている。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の発明において、前記リレー光学系は、前記原画像からの光束を集光して前記光学素子に入射させることを特徴としている。
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項の発明において、前記観察光学系内には前記原画像の中間像が実像として形成されることを特徴としている。
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記中間像は前記光学素子の内部に形成されることを特徴としている。
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記中間像は、前記光学素子を構成する光学面から離れた位置に形成されることを特徴としている。
請求項８の発明は、請求項６の発明において、前記中間像は、前記光学素子を構成する光学面間で反射される光束上に形成され、且つ該中間像を形成した光束が前記光学素子を構成する光学面間で再度反射された後に該中間像を横切ることを特徴としている。
請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項の発明において、前記光学素子は屈折面として作用する第１の面Ａ、反射面として作用する第２の面Ｂ、全反射面及び屈折面として作用する第３の面Ｃの各面を含み、前記原画像からの光束は前記第１の面Ａを透過して前記光学素子へ入射し、次いで前記第２の面Ｂにより反射して前記第３の面Ｃへ向かい、該第３の面Ｃにより全反射して該第２の面Ｂへ向かい、該第２の面Ｂにより再度反射して該第３の面Ｃへ向かい、該第３の面Ｃを透過して該光学素子を出射して前記射出瞳に導光され、
αを前記基準光線が前記第３の面Ｃで屈折する際の入射点における面法線に対する該基準光線の傾き角、βを該基準光線が前記第２の面Ｂにおいて２回目の反射をする際の入射点における面法線に対する該基準光線の傾き角とした場合、
以下の条件式：
３０゜≦２β＋α≦９０゜
−１０゜≦α≦３０゜
を満足することを特徴としている。
請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれか１項の発明において、前記光学素子は屈折面として作用する第１の面Ａ、反射面として作用する第２の面Ｂ、全反射面及び屈折面として作用する第３の面Ｃの各面を含み、前記原画像からの光束は前記第１の面Ａを透過して前記光学素子へ入射し、次いで前記第２の面Ｂにより反射して前記第３の面Ｃへ向かい、該第３の面Ｃにより全反射して該第２の面Ｂへ向かい、該第２の面Ｂにより再度反射して該第３の面Ｃへ向かい、該第３の面Ｃを透過して該光学素子を出射して前記射出瞳に導光され、
ｒｃを前記基準光線が前記面Ｂにおいて１回目の反射をする際の入射点における前記面Ｂの垂直断面の曲率半径、ｒａを前記基準光線が前記面Ｂにおいて２回目の反射をする際の入射点における前記面Ｂの垂直断面の曲率半径として、以下の条件式：
０＜｜ｒａ／ｒｃ｜＜１．５
を満足することを特徴としている。
請求項１１の発明は、請求項２の発明において、前記曲面における１回目の反射部位と、２回目の反射部位との少なくても一部分が共通であることを特徴としている。
請求項１２の発明の画像表示装置は、請求項１乃至１１に記載の観察光学系と、該観察光学系を観察者の頭部に装着するための支持部を有する画像表示装置であって、該観察光学系のリレー光学系が該支持部の上方であって、該観察光学系の光学素子が該支持部の下方になるように観察者の頭部に装着されることを特徴としている。
請求項１３の発明の画像表示装置は、請求項１乃至１１に記載の観察光学系を観察者の左右の眼に対応して夫々一つずつ配置したことを特徴としている。