(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を表示するための映像表示素子と、
映像を拡大して観察者に映像を導くための少なくとも１つの偏芯自由曲面プリズムと、
上記映像表示素子と上記偏芯自由曲面プリズムとを保持する保持部材と、
を有し、
上記保持部材は、上記偏芯自由曲面プリズムの少なくとも１つの稜線或いは頂点を用いて、該偏芯自由曲面プリズムを位置決め或いは保持することを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
上記保持部材による上記偏芯自由曲面プリズムの位置決めは、該偏芯自由曲面プリズムの上記映像表示素子の映像表示面に対峙する面の周囲に設けられている稜線或いは頂点で行なわれることを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
【請求項３】
上記保持部材による上記偏芯自由曲面プリズムの位置決めは、該偏芯自由曲面プリズムを形成する際の金型の型割り方向と略平行或いは略直角に形成される稜線を用いて行なわれることを特徴とする請求項１或いは２記載の映像表示装置。
【請求項４】
上記偏芯自由曲面プリズムは、該偏芯自由曲面プリズムを内装する外装部材に設けられた観察窓に対峙する光学面の周囲の稜線を上記保持部材で保持することで上記外装部材に位置決め或いは保持されることを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
【請求項５】
上記保持部材は、上記偏芯自由曲面プリズムを内装する外装部材に形成されていることを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
【請求項６】
上記稜線は、上記偏芯自由曲面プリズムの有する略直線で且つ対称な位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
【請求項７】
上記映像表示素子と上記偏芯自由曲面プリズムとを内装する外装部材を有し、
上記保持部材は、
上記外装部材の内面に設けられ上記偏芯自由曲面プリズムの稜線を位置決め或いは保持する稜線保持部材と、
上記外装部材の内面に設けられ上記偏芯自由曲面プリズムの頂点を位置決め或いは保持する頂点保持部材と、
を有することを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏芯自由曲面プリズムをその稜線或いは頂点を基準に位置決め或いは保持するようにした映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にプリズム等の光学素子を用いた光学機器として良好な光学性能を得るには光学素子を筐体内や他の光学素子等に、高精度で正確に位置決めした状態で固定する必要がある。
【０００３】
この光学素子の代表として偏芯自由曲面プリズムがある。この偏芯自由曲面ブリズムは、映像表示装置に表示された画像を拡大して観察者の眼球へ導くもので、ヘッドマウントディスプレイ(ＨＭＤ)等に多く採用されている。この偏芯自由曲面プリズムは基準となる平面が少ないため、その固定方法に関しては従来から種々のものが提案されている。
【０００４】
例えば特開平９−７３００５号公報には、光学的に影響のない両側面に位置決め部を突設し、この位置決め部を基準として、偏芯自由曲面部リズムを他の部材或いは筐体内に固定する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、偏芯自由曲面プリズムに位置決め部を突設すると、偏芯自由曲面プリズム本来の光学性能以外に、この偏芯自由曲面プリズムを取り付けるための位置決め精度が要求されるため、１つの製品で多くの寸法精度が要求されてしまい、製造が煩雑化するばかりでなく、製品コストの高騰を招いてしまう。
【０００６】
又、最近では、装置自体の軽量化や低廉化を実現するために、プラスチック製の偏芯自由曲面プリズムが多く採用されているが、このような偏芯自由曲面プリズムに一体形成されている位置決め部を他の部材に対し、ねじ等を介して固定する場合、締付け過ぎると、偏芯自由曲面プリズムに必要以上の応力が加えられてしまい、光学特性が著しく損なわれてしまう不都合があり、組付けに際しても細心の注意が必要となり、製造組み立てが煩雑化し、生産性を向上させる上での障害となる。
【０００７】
更に、偏芯自由曲面プリズムに位置決め部を形成すると、この位置決め部を支持する受け部を他の部材、或いは筐体に形成する必要があり、製品全体が大型化してしまい、小型化を実現する上で支障を来してしまう不具合がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、偏芯自由曲面プリズムに対して寸法精度の要求する部位を減少させて、製品の低コスト化を実現すると共に、光学的特性に影響を及ぼすことなく比較的容易に組み立てることが出来て生産性の向上を図ることができるばかりでなく、製品の小型化を実現することの可能な映像表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による映像表示装置は、映像を表示するための映像表示素子と、映像を拡大して観察者に映像を導くための少なくとも１つの偏芯自由曲面プリズムと、上記映像表示素子と上記偏芯自由曲面プリズムとを保持する保持部材と、を有し、上記保持部材は、上記偏芯自由曲面プリズムの少なくとも１つの稜線或いは頂点を用いて、該偏芯自由曲面プリズムを位置決め或いは保持することを特徴とする。
【００１０】
この場合、好ましくは、１）上記保持部材による上記偏芯自由曲面プリズムの位置決めは、該偏芯自由曲面プリズムの上記映像表示素子の映像表示面に対峙する面の周囲に設けられている稜線或いは頂点で行なわれることを特徴とする。
【００１１】
２）上記保持部材による上記偏芯自由曲面プリズムの位置決めは、該偏芯自由曲面プリズムを形成する際の金型の型割り方向と略平行或いは略直角に形成される稜線を用いて行なわれることを特徴とする。
【００１２】
３）上記偏芯自由曲面プリズムは、該偏芯自由曲面プリズムを内装する外装部材に設けられた観察窓に対峙する光学面の周囲の稜線を上記保持部材で保持することで上記外装部材に位置決め或いは保持されることを特徴とする。
４）上記保持部材は、上記偏芯自由曲面プリズムを内装する外装部材に形成されていることを特徴とする。
５）上記稜線は、上記偏芯自由曲面プリズムの有する略直線で且つ対称な位置に形成されていることを特徴とする。
６）上記映像表示素子と上記偏芯自由曲面プリズムとを内装する外装部材を有し、
上記保持部材は、上記外装部材の内面に設けられ上記偏芯自由曲面プリズムの稜線を位置決め或いは保持する稜線保持部材と、上記外装部材の内面に設けられ上記偏芯自由曲面プリズムの頂点を位置決め或いは保持する頂点保持部材とを有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図１〜図６に本発明の第１実施の形態を示す。ここで、図１は映像表示装置の断面正面図、図２は図１のII-II断面図、図３は図１のIII-III断面図、図４は偏芯自由曲面プリズムの平面図、側面図、背面図、図５は偏芯自由曲面プリズムを用いた拡大画像を観察する際の説明図、図６は他の態様による偏芯自由曲面プリズムを用いた拡大画像を観察する際の説明図である。
【００１４】
図１〜図３の符号１は映像表示装置であり、本実施の形態では携帯端末機２に併設されている。尚、この携帯端末機２としては携帯電話機、モバイル機器等があるが、本実施の形態では携帯端末機２の一例として携帯電話機を示しているため、以下においては、携帯端末機２を携帯電話機２と読み替えて説明する。
【００１５】
携帯電話機２の底面に固設されている映像表示装置１の外装部材としての筐体３内には、画像を表示する映像表示素子４、映像表示素子４に表示された画像を拡大する偏芯自由曲面プリズム６等が内装されている。尚、映像表示素子４は、液晶表示素子以外に、ＥＬ(Electronic Luminescent）素子、プラズマディスプレイ、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)アレイなどであっても良いが、本実施の形態では、液晶表示素子を採用しているため、その背面に液晶表示素子に表示された画像を十分な明るさで観察させるための照明素子５が配設されている。更に、筐体３の前面に、映像表示素子４に表示され、偏芯自由曲面プリズム６で拡大された画像を出射する観察窓７が設けられている。
【００１６】
図４に示すように、偏芯自由曲面プリズム６はプラスチック成型品であり、平面又は球面若しくは非球面等の曲面より成る光入射面としての第１の光学面６ａ、球面又はトーリック面より成る一部に全反射を利用した反射及び屈折面として作用する第２の光学面６ｂ、半透過又は鏡面反射のアジマス角度によって曲率の異なる回転非対称な非球面等、即ち１つの対称面に対してのみ面対称な面形状より成る第３の光学面６ｃの全体として光学的作用をする３つの光学面６ａ〜６ｃと、光学的作用（反射及び屈折作用）に寄与しない互いに対向する平行な一対の側面６ｄとを有している。更に、各光学面６ａ〜６ｃ、及び側面６ｄとで外形稜線Ｌ１，Ｌ１’，Ｌ２〜Ｌ４が形成されている。
【００１７】
そして、図５に示すように、偏芯自由曲面プリズム６の第１の光学面６ａから、映像表示素子４に表示された画像に基づく光線が素子内部に導入されると、第２の光学面６ｂで全反射された後、第３の光学面６ｃで反射集光して、第２の光学面６ｂを透過して、観察者の眼球Ｕｅｙに導光される。このとき、第２の光学面６ｂと第３の光学面６ｃとの曲率により、映像表示素子４に表示された画像を途中で結像させることなく、観察者の前方に拡大された虚像を表示させる。
【００１８】
この場合、他の態様として、図６に示す偏芯自由曲面プリズム６’のように、第１の光学面６ａから素子内部に導入された光線を第３の光学面６ｃへ導き、この第３の光学面６ｃで一旦全反射させた後、第２の光学面６ｂで全反射させ、更に、第３の光学面６ｃで反射集光させた後、第２の光学面６ｂから観察者の眼球Ｕｅｙに導光させるよう、すなわち、第３の光学面６ｃで光線を２度全反射させるようにしても良い。
【００１９】
ところで、偏芯自由曲面プリズム６は基準面となる平面が少なく、この偏芯自由曲面プリズム６を、筐体３に所定に位置決めした状態で固定することが困難であるが、本実施の形態では、偏芯自由曲面プリズム６の外形稜線或いは頂点を基準として位置決め、或いは保持することで、従来のような、偏芯自由曲面プリズム６に突設する位置決め部を廃止し、高精度な位置決めを可能にしている。
【００２０】
この場合、筐体３に対して偏芯自由曲面プリズム６の何れの外形稜線或いは頂点を位置決めするかは、この偏芯自由曲面プリズム６を成形する金型の構造に基づいて設定する。
【００２１】
すなわち、図４（ｂ）に示すように、本実施の形態で採用する偏芯自由曲面プリズム６は、矢印Ａ，Ｂ，Ｃの３つの方向に型割りされる金型を用いて形成されている。この中で、矢印Ａ，Ｂの型割り方向は、第１の光学面６ａと側面６ｄとで形成される外形稜線Ｌ３に沿った方向に設定されており、又、第１の光学面６ａは、矢印Ａ，Ｂに示す型割り方向に対して対称となるように設定されている。
【００２２】
第１の光学面６ａの両側に形成される外形稜線Ｌ３は略直線で且つ対称であるため、この両外形稜線Ｌ３は互いに略平行で、又、頂点Ｐ１，Ｐ２は各々高さ方向がほぼ一致している。従って、この外形稜線Ｌ３、或いはその頂点Ｐ１．Ｐ２を筐体３に対する位置決め部位として設定することで、筐体３に形成する保持部材の精度が出し易くなり、偏芯自由曲面プリズム６を高精度に位置決めすることが可能となる。
【００２３】
そのため、本実施の形態では、第１の光学面６ａの両側に形成されている外形稜線Ｌ３、及び、この両外形稜線Ｌ３の各頂点Ｐ１，Ｐ２を基準として、偏芯自由曲面プリズム６を筐体３に固設するようにしている。
【００２４】
具体的には、図１〜図３に示すように、筐体３が後ケース３ａと前ケース３ｂとに分割されており、後ケース３ａには、偏芯自由曲面プリズム６の外形稜線Ｌ３の頂点Ｐ１を位置決め、或いは保持する後側頂点保持部材１１が一体形成されている。一方、前ケース３ｂには、偏芯自由曲面プリズム６の外形稜線Ｌ３の頂点Ｐ２を位置決め、或いは保持する前側頂点保持部材１２ａが一体形成されている。
【００２５】
更に、この前ケース３ｂには、偏芯自由曲面プリズム６の第２の光学面６ｂの両側で、この第２の光学面６ｂと側面６ｄとが交差する外形稜線Ｌ２(図４参照)を保持する前側稜線保持部材１２ｂが前側頂点保持部材１２ａに連続して形成されていると共に、偏芯自由曲面プリズム６の第２の光学面６ｂと第３の光学面６ｃとの収束する先端部を嵌合する凹部を有する先端側保持部材１３が一体形成されている。
【００２６】
このような構成では、筐体３の前ケース３ｂに形成されている前側稜線保持部材１２ｂと前側頂点保持部材１２ａとに偏芯自由曲面プリズム６の第２の光学面６ｂの両側に形成された外形稜線Ｌ２と、第１の光学面６ａの両側に形成された外形稜線Ｌ３の両端部に形成されている頂点Ｐ２を装着すると共に、先端側保持部材１３に形成されている凹部に、第２の光学面６ｂと第３の光学面６ｃとの収束する先端部を係合させる。尚、このとき接着剤などを用いて偏芯自由曲面プリズム６を各保持部材１２ａ，１２ｂ．１３に仮止めするようにしても良い。
【００２７】
その後、前ケース３ｂとケース３ａとを嵌着させると、偏芯自由曲面プリズム６の外形稜線Ｌ３の他端に形成されている頂点Ｐ１が、後ケース３ａに一体形成されている後側頂点保持部材１１に嵌着されて位置決め、或いは保持される。
【００２８】
その結果、後側頂点保持部材１１と前側頂点保持部材１２ａとで、偏芯自由曲面プリズム６の第１の光学面６ａが位置決めされ、更に、外形稜線Ｌ２が前側頂点保持部材１２ｂに押し付けられて固定される。
【００２９】
このように、本実施の形態によれば、偏芯自由曲面プリズム６の高精度に加工された第１の光学面６ａの外形稜線Ｌ３を筐体３に対する位置決め部とし、しかも、この外形稜線Ｌ３を金型の型割り方向へ沿って略直線状に形成すると共に左右対称形状としたので、この両外形稜線Ｌ３の各頂点Ｐ１，Ｐ２の高さ方向が一致されるため、この両頂点Ｐ１，Ｐ２を位置決め、或いは保持する後側頂点保持部材１１と前側頂点保持部材１２ａとを高い寸法精度で形成することが可能となり、従って、偏芯自由曲面プリズム６を筐体３に対し高精度に位置決めさせることができる。
【００３０】
又、偏芯自由曲面プリズム６の第１の光学面６ａの両側に形成されている外形稜線Ｌ３の頂点Ｐ１，Ｐ２を、筐体３の各頂点保持部材１１，１２ａで位置決め、或いは保持すると共に、先端を先端側保持部材１３で保持するようにしたので、前ケース３ｂを後ケース３ａに装着することで、偏芯自由曲面プリズム６が筐体３内で位置決めされるようになるため、組み立てが容易となり、組立て工数を削減することが出来る。
【００３１】
更に、偏芯自由曲面プリズム６に従来のような位置決め部を突設する必要が無いため、偏芯自由曲面プリズム６の製造を簡略化することができると共に軽量化が実現できる。
【００３２】
更に、組立てにおいては、ねじ等を用いて偏芯自由曲面プリズム６を固設する必要がないため、この偏芯自由曲面プリズム６に必要以上の応力が加えられてしまうことが無く、光学特性が損なわれることがなく、組立て品質が向上し、製品の信頼性が向上するばかりか、ねじ等が不要となり、部品点数の削減が図れ、更に装置全体の小型化、軽量化を実現することができる。
【００３３】
又、図７〜図９に本発明の第２実施の形態を示す。ここで、図７は観察装置の前ケースを外した状態の正面図、図８は図７のVIII−VIII断面図、図９は図７のIX-IX断面図である。
【００３４】
本実施の形態では、後ケース３ａの内面に、第１実施の形態で示した偏芯自由曲面プリズム６（図４参照）の第１の光学面６ａの両側に形成した外形稜線Ｌ３の頂点Ｐ１を受ける後側頂点保持部材１１を一体形成し、一方、前ケース３ｂの内面に、外形稜線Ｌ３の他方の頂点Ｐ２を受ける前側保持部材１４を一体形成すると共に、両保持部材１１，１４を、後ケース３ａと前ケース３ｂとの接合面まで延出させたものである。
【００３５】
すなわち、組立てに際しては、後ケース３ａに形成されている後側頂点保持部材１１と、前ケース３ｂに形成されている前側保持部材１４との一方に、偏芯自由曲面プリズム６の頂点Ｐ１或いはＰ２を取付けると共に、両頂点Ｐ１，Ｐ２間を結ぶ外形稜線Ｌ３を当接させ、接着剤などを用いて位置決め、或いは保持する。
【００３６】
次いで、両ケース３ａ，３ｂを閉じると、両ケース３ａ，３ｂの内面に形成されている保持部材１１，１４間に、偏芯自由曲面プリズム６に設けられている第１の光学面６ａの４カ所の頂点Ｐ１．Ｐ２が挟持され、更に、外形稜線Ｌ３にて位置決め、或いは保持される。
【００３７】
このように、本実施の形態によれば、後ケース３ａと前ケース３ｂとを閉じるだけで、偏芯自由曲面プリズム６の第１の光学面６ａの４カ所の頂点Ｐ１．Ｐ２が後ケース３ａと前ケース３ｂとの内面に突設した保持部材１１，１４に挟まれて固定されると共に、この頂点Ｐ１．Ｐ２間を結ぶ外形稜線Ｌ３が保持部材１１，１４の内面に当接して位置決め、或いは保持されるため、第１実施の形態に比し構造がより簡素化されると共に、製造組み立てがより一層容易になる。
【００３８】
更に、偏芯自由曲面プリズム６の外形稜線Ｌ３は、略直線状で且つ対称に形成されているため、筐体３に形成された保持部材１１，１４に対して高精度に位置決めさせることができる。
【００３９】
又、図１０〜図１２に本発明の第３実施の形態を示す。ここで、図１０は観察装置の図１２のXIII-XIII断面に相当する正面図、図１１は図１０のXI-XI断面図、図１２は図１０のX-X断面図である。
【００４０】
本実施の形態では、偏芯自由曲面プリズム６の外形稜線Ｌ２と頂点Ｐ２とを、前ケース３ｂに形成した前側稜線保持部材１２ｂ、及びこの前側稜線保持部材１２ｂに連続する前側頂点保持部材１２ａで位置決め、或いは保持した状態で、前ケース３ｂに固着するようにしたものである。
【００４１】
すなわち、前ケース３ｂの内面に、偏芯自由曲面プリズム６の外形稜線Ｌ２を位置決め、或いは保持すると共に頂点Ｐ２を位置決め、或いは保持する前側稜線保持部材１２ｂ及び前側頂点保持部材１２ａを一体形成する。
【００４２】
そして、組立てに際しては、偏芯自由曲面プリズム６の外形稜線Ｌ２を前ケース３ｂの内面に形成した前側稜線保持部材１２ｂに装着すると共に、頂点Ｐ１を前側頂点保持部材１２ａに当接させて、図１０の紙面上下及び左右方向を位置決め、或いは保持し、接着剤などを用いて固定する。
【００４３】
このように、本実施の形態では、前ケース３ｂに形成した前側稜線保持部材１２ｂ及び前側頂点保持部材１２ａに偏芯自由曲面プリズム６を接着させて位置決め、或いは保持するようにしたので、製造が容易となり、組立て性がより一層向上する。
【００４４】
又、図１３〜図１５に本発明の第４実施の形態を示す。ここで、図１３は観察装置の図１５のXIII-XIII断面に相当する正面図、図１４は図１３のXIV-XIV断面図、図１５は図１３のXV-XV断面図である。
【００４５】
本実施の形態では、後ケース３ａと前ケース３ｂの内面に、偏芯自由曲面プリズム６の側面６ｄに当接して、この偏芯自由曲面プリズム６の側面６ｄを位置決め、或いは保持する保持部材１５，１６を各々突設させ、更に、この各保持部材１５，１６の対向面に、外形稜線Ｌ３の両端に形成された頂点Ｐ１，Ｐ２を保持する後側頂点保持部材１５ａと前側頂点保持部材１６ａとを突設すると共に、各保持部材１５，１６から内方へ、偏芯自由曲面プリズム６の第３の光学面６ｃと側面６ｄとが交差して形成されて外形稜線Ｌ４に当接するフランジ部１５ｂと、第２の光学面６ｂと側面６ｄとが交差して形成されて外形稜線Ｌ２に当接するフランジ部１６ｂとを突設したものである。
【００４６】
後ケース３ａと前ケース３ｂとを閉じると、この両ケース３ａ，３ｂに形成されている保持部材１５，１６、各頂点保持部材１５ａ，１６ａ、及びフランジ部１５ｂ，１６ｂにより、偏芯自由曲面プリズム６の側面６ｄと外形稜線Ｌ３の両端に形成された頂点Ｐ１，Ｐ２と、各外形稜線Ｌ２，Ｌ４が位置決め、或いは保持され、更に、第２の光学面６ｂと第３の光学面６ｃとの収束する先端が先端側保持部材１３に当接して位置決め、或いは保持される。
【００４７】
その結果、本実施の形態では、接着剤などを用いることなく、後ケース３ａと前ケース３ｂとを閉じるだけで、偏芯自由曲面プリズム６を位置決め、或いは保持することができるため、組立て性が著しく向上する。勿論、組立てに際しては接着剤を用いて偏芯自由曲面プリズム６を一方のケース３ａ或いは３ｂに仮固定するようにしても良い。
【００４８】
又、図１６〜図１８に本発明の第５実施の形態を示す。ここで、図１６は映像表示装置の図１７のXVI-XVI断面に相当する正面図、図１７は図１６のXVII-XVII断面図、図１８は図１６のXVIII-XVIII断面図である。
【００４９】
本実施の形態では、筐体３を袋状に一体形成し、内部に、偏芯自由曲面プリズム６の第１の光学面６ａの４カ所の頂点Ｐ１，Ｐ２、及び外形稜線Ｌ１を受ける壁面部１７ａと、偏芯自由曲面プリズム６の側面６ｄに当接して、この側面６ｄを位置決め、或いは保持する側壁１７ｂとを有する保持部材１７を一体形成することで、筐体３にプリズム収容室３ｃを形成し、更に、このプリズム収容室３ｃの側面を筐体３に開口し、この開口部を蓋体１７ｃで閉塞したものである。
【００５０】
組立てに際しては、プリズム収容室３ｃに対して、筐体３の側面に開口されている開口部から偏芯自由曲面プリズム６を装着する。すると、この偏芯自由曲面プリズム６の側面６ｄが側壁１７ｂに位置規制された状態でガイドされ、最深部まで挿入すると、第１の光学面６ａに形成されている４カ所の頂点Ｐ１，Ｐ２、及び外形稜線Ｌ１が、後方の壁面１７ａに当接されて位置決め、或いは保持される。従って、この４カ所の頂点Ｐ１，Ｐ２、及び外形稜線Ｌ１を壁面１７ａに接着することで、偏芯自由曲面プリズム６を位置決め、或いは保持することができる。
【００５１】
そして、プリズム収容室３ｃに偏芯自由曲面プリズム６を所定に位置決め、或いは保持した後、筐体３の側面に開口されている開口部を蓋体１７ｃにて閉塞すると共に、接着剤等を用いて固着する。
【００５２】
このように、本実施の形態によれば、筐体３が袋状に一体形成されており、外部からの取り付けが困難な場合であっても、偏芯自由曲面プリズム６を外部から簡単で、しかも高精度に取付けることができる。そのため、例えば防水構造を要求される製品に対しても簡単に取付けることが可能となり、製品の適用範囲を拡大させることができる。
【００５３】
又、図１９〜図２１に本発明の第６実施の形態を示す。ここで、図１９は映像表示装置の前ケースを取り外した状態の正面図、図２０は図１９のXX-XX断面図、図２１は図１９のXXI-XXI断面図である。
【００５４】
本実施の形態では、保持部材１９を枠状に形成し、枠状に形成した保持部材(以下「枠体」と称する)１９に偏芯自由曲面プリズム６を収納し、この枠体１９を筐体３に収容するものである。枠体１９は、偏芯自由曲面プリズム６の第１の光学面６ａに対向する面が開口されており、又、側壁１９ａの内面が偏芯自由曲面プリズム６の側面６ｄを位置決め、或いは保持すると共に、この側壁１９ａから内方へ、第３の光学面６ｃと側面６ｄとが交差して形成される外形稜線Ｌ４と、第２の光学面６ｂと側面６ｄとが交差して形成される外形稜線Ｌ２とを位置決め、或いは保持するフランジ部１９ｂ，１９ｃが各々形成されている。
【００５５】
偏芯自由曲面プリズム６を枠体１９に形成されている開口部から挿入すると、外形稜線Ｌ４，Ｌ２がフランジ部１９ｂ，１９ｃに挟持されて位置決め、或いは保持されると共に、側壁１９ａにより側面６ｄが位置決め、或いは保持され、更に先端部が枠体１９の内面に当接して位置決め、或いは保持される。
【００５６】
その結果、偏芯自由曲面プリズム６を枠体１９に装着するだけで、自動的に位置が固定される。
【００５７】
そして、偏芯自由曲面プリズム６を枠体１９に所定に装着した後、この枠体１９の開口部を蓋体１７ｃで閉塞し、接着剤などを用いて固着すると、偏芯自由曲面プリズム６の第１の光学面６ａの４カ所の頂点Ｐ１，Ｐ２、及び外形稜線Ｌ１が位置決め、或いは保持される。
【００５８】
この枠体１９の側壁１９ａの前ケース３ｂと後ケース３ａとの内面に各々当接する端縁には、外方へ突出する取付け部１９ｅが対向一対形成されており、この各取付け部１９ｅに取付け孔１９ｆが穿設されている。
【００５９】
この枠体１９を筐体３に組み付けるに際しては、先ず、後ケース３ａと前ケース３ｂとの一方の内面に突設されている突起部３ｄに、枠体１９の一方の取付け部１９ｅに穿設されている取付け孔１９ｆを嵌入させて位置決め、或いは保持する。次いで、後ケース３ａと前ケース３ｂとを閉じると、他方のケース３ａ或いは３ｂの内面に突設されている突起部３ｄが、他方の取付け部１９ｅに穿設されている取付け孔１９ｆに嵌入されて位置決め、或いは保持される。
【００６０】
このように、本実施の形態では、偏芯自由曲面プリズム６を枠体１９を介して筐体３に固定するようにしたので、偏芯自由曲面プリズム６を直接触れることなく組立てることができる。又、偏芯自由曲面プリズム６を予め枠体１９に収納させておくことで、部品搬送等の際に偏芯自由曲面プリズム６を傷、欠損等から有効に保護することができ、取扱性が良くなる。特に、第３の光学面６ｃは全反射させるために反射コーティング処理が施されているため、この反射面を傷等から有効に保護することができ、製品の不良率を低減させることができる。
【００６１】
又、図２２〜図２４に本発明の第７実施の形態を示す。ここで、図２２は映像表示装置の前ケースを取り外した状態の正面図、図２３は図２２のXXIII-XXIII断面図、図２４は図２２のXXIV-XXIV断面図である。
【００６２】
本実施の形態では、偏芯自由曲面プリズム６を両面から三点支持するようにしたものである。
【００６３】
すなわち、後ケース３ａと前ケース３ｂとの内面に、偏芯自由曲面プリズム６の第１の光学面６ａに平行で、且つ偏芯自由曲面プリズム６の中心に対して線対称な位置に一対の突部２０ａ，２０ｂが突設され、又、偏芯自由曲面プリズム６の先端部の中央に他の突部２０ｂが突設されている。
【００６４】
後ケース３ａと前ケース３ｂとを閉じると、両ケース３ａ，３ｂに突設されている突部２０ａ，２０ｂが偏芯自由曲面プリズム６の第３の光学面６ｃと第２の光学面６ｂとに点接触し、この両光学面６ｃ，６ｂを三点支持する。この場合、この両光学面６ｃ，６ｂの突部２０ａ，２０ｂに対応する位置に凹部を形成することで、より高精度な位置決めを行なうことができる。
【００６５】
以上、各実施の形態において説明したように、本実施の形態においては、偏芯自由曲面プリズム６の外形稜線、及びその頂点を利用して筐体に位置決め、或いは保持するようにしたので、取付け方法を多様化させることができ、あらゆる筐体に対して最適な取付け方を選択することが可能となり、設計の自由度が増すばかりでなく、筐体内のスペースを有効利用することができる。
【００６６】
又、図２５に本発明の第８実施の形態による頭部装着型映像表示装置(ＨＭＤ)の要部斜視図を示す。
【００６７】
頭部装着型映像表示装置に内蔵されている光学系保持部材２１は、光学系保持部２１ａが左右一対設けられており、この両光学系保持部２１ａが連結部２１ｂを介して連結されている。
【００６８】
この光学系保持部２１ａに装着される偏芯自由曲面プリズム６の第１の光学面６ａの側面６ｄ側には、段部６ｅが形成されている。この段部６ｅは、金型の型型割り方向に沿って略直線状に形成されており、各光学系保持部２１ａには、この段部６ｅ間を嵌着すると共に位置決め、或いは保持する凹部２２が形成されている。更に、この凹部２２の下端に、外方へ突出するフランジ部２１ｃが曲げ形成されている。
【００６９】
偏芯自由曲面プリズム６は、第１の光学面６ａを各光学系保持部２１ａに形成された凹部２２に嵌着し、略直線状に形成されている段部６ｅをフランジ部２１ｃに当接させることで位置決め、或いは保持され、この状態で接着剤等を用いて固着する。
【００７０】
このように、本実施の形態では、偏芯自由曲面プリズム６を光学系保持部２１ａに対し、ねじ等を用いることなく固着するようにしたので、ねじを取付けるためのスペースが不要となり、相対的に、光学系保持部材２１の幅Ｗを縮小することができる。
【００７１】
因みに、図２６に従来の取付け方法を採用する頭部装着型映像表示装置(ＨＭＤ)の要部斜視図を示す。同図に示すように、偏芯自由曲面プリズム６には、ねじ２３を挿通する孔部６ｇを確保するために段部６ｅから外方へフランジ部が突設されており、一方、光学系保持部材２１のフランジ部２１ｃは、段部６ｅから突出されたフランジ部を受けるために外方へ長く突出させなければならず、その分、光学系保持部材２１の幅Ｗ’が大きくなり、形状の大型化が助長される。
【００７２】
更に、このフランジ部２１ｃには、ねじを螺入させるための受け部２１ｃを突設したり、一方偏芯自由曲面プリズム６の段部６ｅには位置決め用の突起６ｆを形成するなど、形状、構造が複雑で、製造組み立てが煩雑化するばかりでなく、装置全体の重量が増加する不都合があった。
【００７３】
尚、本発明は、上述した各実施の形態に限るものではなく、例えば偏芯自由曲面プリズム６の第３の光学面６ｃの表面にゴム塗装処理を施して、この第３の光学面６ｃの反射コーティング層を保護するようにしても良く、或いは反射コート面の周辺をゴム塗装することで保護するようにしても良い。
【００７４】
更に、偏芯自由曲面プリズム６の外形稜線と、この外形稜線を保持する保持部材との間に傷防止部材を介装するようにしても良い。この場合、この傷防止部材として、保持部材に貼付する緩衝材、或いは保持部材に塗布する塗料を用いるようにしても良い。
【００７５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、偏芯自由曲面プリズムに対し寸法精度の要求される部位を減少させて、製品の低コスト化を実現することができると共に、光学的特性に影響を及ぼすことなく比較的容易に組み立てることが可能となり、生産性の向上を図ることができるばかりでなく、製品の小型化、軽量化を実現するができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態による映像表示装置の断面正面図
【図２】同、図１のII-II断面図
【図３】同、図１のIII-III断面図
【図４】同、偏芯自由曲面プリズムの(ａ)平面図、(ｂ)側面図、(ｃ)背面図
【図５】同、偏芯自由曲面プリズムを用いた拡大画像を観察する際の説明図
【図６】同、他の態様による偏芯自由曲面プリズムを用いた拡大画像を観察する際の説明図
【図７】第２実施の形態による観察装置の前ケースを外した状態の正面図
【図８】同、図７のVIII−VIII断面図
【図９】同、図７のIX-IX断面図
【図１０】第３実施の形態による観察装置の図１２のXIII-XIII断面に相当する正面図
【図１１】同、図１０のXI-XI断面図
【図１２】同、図１０のX-X断面図
【図１３】第４実施の形態による観察装置の図１５のXIII-XIII断面に相当する正面図
【図１４】同、図１３のXIV-XIV断面図
【図１５】同、図１５は図１３のXV-XV断面図
【図１６】第５実施の形態による映像表示装置の図１７のXVI-XVI断面に相当する正面図
【図１７】同、図１６のXVII-XVII断面図
【図１８】同、図１６のXVIII-XVIII断面図
【図１９】第６実施の形態による映像表示装置の前ケースを取り外した状態の正面図
【図２０】同、図１９のXX-XX断面図
【図２１】同、図１９のXXI-XXI断面図
【図２２】第７実施の形態による映像表示装置の前ケースを取り外した状態の正面図
【図２３】同、図２２のXXIII-XXIII断面図
【図２４】同、図２２のXXIV-XXIV断面図
【図２５】第８実施の形態による頭部装着型映像表示装置の要部斜視図
【図２６】従来の頭部装着型映像表示装置の要部斜視図
【符号の説明】
３  筐体（外装部材）
４  映像表示素子
６，６’  偏芯自由曲面プリズム
６ａ  第１の光学面
６ｂ  第２の光学面
６ｃ  第３の光学面
１１，１２ａ，１２ｂ，１３，１４，１５，１６，１７，１９，２１  保持部材
Ｌ１，Ｌ１’，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４  外形稜線
Ｐ１，Ｐ２  頂点
Ｕｅｙ  眼球
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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