【手続補正書】
【提出日】平成19年8月2日(2007.8.2)
【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】
光源からの照明光をプリズムシートを通して画像表示素子に照射し、この画像表示素子に画像表示を行わせる画像表示系において、前記プリズムシートは、前記光源とは反対側の面にプリズム列が形成されたものであり、
前記プリズムシートから射出した照明光が前記画像表示素子に照射されるまでの光路の空気換算長をｓとし、前記プリズムシートへの照明光の入射角をθとし、前記プリズム列の頂角をαとし、前記プリズムシートからの照明光の射出角をθ′とし、前記プリズムシートの屈折率をｎp とし、前記画像表示素子の辺の長さをＬとしたとき、
４０°以上５０°以下のθについて、
｜ｓ・tan θ′｜ ＜１．７５Ｌ／２
但し、θ′≡Δ− sin-1［ｎp ・sin ｛Δ−sin-1 （sin θ／ｎp ）｝］
Δ≡π／２−α／２
を満足することを特徴とする画像表示系。
【請求項２】
４０°以上５０°以下のθについて、
｜ｓ・tan θ′｜ ＜Ｌ／２
を満足することを特徴とする請求項１に記載の画像表示系。
【請求項３】
前記光源から前記プリズムシートに入射する照明光のうち、前記プリズムシートへの入射角θが４０°以上５０°以下の光線の分布が最も多くなるように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示系。
【請求項４】
前記光源からの照明光を反射を利用して均一化する均一化素子を有し、この均一化素子から射出する照明光を前記プリズムシートを通して前記画像表示素子に照射することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像表示系。
【請求項５】
前記均一化素子が、所定角度で組み合わされた複数の反射板を有して構成されていることを特徴とする請求項４に記載の画像表示系。
【請求項６】
前記所定角度が、１５°以上６０°以下であることを特徴とする請求項５に記載の画像表示系。
【請求項７】
前記複数の反射板の組み合わせ箇所の近傍に前記光源が配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像表示系。
【請求項８】
前記複数の反射板と前記プリズムシートとにより囲まれた空間に、内面反射により照明光の均一化効果を高めるための導光素子を配置したことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の画像表示系。
【請求項９】
前記複数の反射板が完全反射面を有することを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の画像表示系。
【請求項１０】
前記複数の反射板のうち少なくとも１つに光拡散反射面を形成したことを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の画像表示系。
【請求項１１】
前記画像表示素子が、入射した照明光を反射して画像を表示する反射型画像表示素子であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の画像表示系。
【請求項１２】
前記プリズムシートと前記反射型画像表示素子との間に、前記プリズムシートから射出した照明光が入射する第１の面と、照明光を前記反射型画像表示素子に向けて射出する第２の面と、前記第１の面から入射した照明光を前記第２の面に向けて反射する第３の面とを有する照明光学素子が配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の画像表示系。
【請求項１３】
前記反射型画像表示素子から射出した画像光が、前記第２の面から前記照明光学素子に入射し、前記第３の面から射出することを特徴とする請求項１２に記載の画像表示系。
【請求項１４】
前記画像表示素子が、入射した照明光を透過させて画像を表示する透過型画像表示素子であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の画像表示系。
【請求項１５】
前記画像表示素子から射出した画像光を観察者の眼に導く観察光学系を有することを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の画像表示系。
【請求項１６】
前記観察光学系が、少なくとも１つの反射面を含む複数の光学作用面を有して構成され、これら光学作用面のうち少なくとも１つは回転非対称面であることを特徴とする請求項１５に記載の画像表示系。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれかに記載の画像表示系を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の画像表示装置と、この画像表示装置に画像情報を供給する画像情報供給装置とを有して構成されることを特徴とする画像表示システム。
【請求項１９】
前記画像情報供給装置が、パーソナルコンピュータ又はＤＶＤプレーヤーであることを特徴とする請求項１８に記載の画像表示システム。
【請求項２０】
請求項１から１６のいずれかに記載の画像表示系を備えたことを特徴とする機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、光源からの照明光をプリズムシートを通して画像表示素子に照射し、この画像表示素子に画像表示を行わせる画像表示系において、プリズムシートを、光源とは反対側の面にプリズム列が形成されたものとし、このプリズムシートから射出した照明光が画像表示素子に照射されるまでの光路の空気換算長をｓとし、プリズムシートへの照明光の入射角をθとし、プリズム列の頂角をαとし、プリズムシートからの照明光の射出角をθ′とし、プリズムシートの屈折率をｎp とし、画像表示素子の辺の長さをＬとしたとき、
４０°以上５０°以下のθについて、
｜ｓ・tan θ′｜ ＜１．７５Ｌ／２ …（１）
但し、θ′≡Δ− sin-1［ｎp ・sin ｛Δ−sin-1 （sin θ／ｎp ）｝］
Δ≡π／２−α／２
を満足するようにしている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
ここで本実施形態では、プリズムシート１８から射出した照明光がディスプレイパネル５（画像表示素子）に照射されるまでの光路（すなわち、プリズムシート１８から射出した照明光が照明プリズム４の第１の面９に入射し、第３の面１０で反射し、第２の面から射出してディスプレイパネル５に入射するまでの光路）の空気換算長をｓとし、プリズムシート１８への照明光の入射角をθとし、プリズム列の頂角をαとし、プリズムシート１８からの照明光の射出角をθ′とし、プリズムシート１８の屈折率をｎp とし、ディスプレイパネル５の辺の長さをＬとしたとき、４０°以上５０°以下のθについて、上記式（１）を満足している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
光源１からの照明光を効率的に用いるためには、ｓが小さい場合には、上記式（２）を満足すれば、全照明光線をディスプレイパネル５に導くことも可能と考えられるが、本実施形態のように、照明プリズム４内での反射を介するためにｓがある程度の大きさとなるような場合には、プリズムシート１８に入射する様々な入射角を有する全ての光線に対して上記（２）式を満足させることは不可能である。そこで、本実施形態では、ディスプレイパネル５を照明するのに有効な光線が上記（１）式を満足するようにして、比較的、効率良く光源１からの照明光をディスプレイパネル５に導けるようにしている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
本実施形態では、照明ユニットの内部、すなわち第１および第２の反射板１６，１７およびプリズムシート１８によって囲まれる空間内に導光板２１（導光素子）を配置している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
本実施形態においては、図８に示すように、光源１から発せられた光線はまず導光板２１に入射する。導光板２１に入射した光線のうち一部の光線は導光板２１をそのまま透過してプリズムシート１８に入射し、プリズムシート１８から所定の角度で射出される。一方、他の光線は導光板２１の中を多重反射しながら進んだ後、導光板２１から射出して第１の反射板１６又は第２の反射板１７で反射し、再び導光板２１に入射する。そして、導光板２１内での多重反射および第１、第２の反射板１６，１７での反射を繰り返して面２４から射出し、プリズムシート１８に入射した光線は、プリズムシート１８から所定の角度で射出する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
そして、本実施形態でも、プリズムシート１８から射出した照明光が画像表示素子に照射されるまでの光路（すなわち、プリズムシート１８から射出した照明光が照明プリズム４の第１の面９に入射し、第３の面１０で反射し、第２の面から射出してディスプレイパネル５に入射するまでの光路）の空気換算長をｓとし、プリズムシート１８への照明光の入射角をθとし、プリズム列の頂角をαとし、プリズムシート１８からの照明光の射出角をθ′とし、プリズムシート１８の屈折率をｎp とし、ディスプレイパネル５の辺の長さをＬとしたとき、４０°以上５０°以下のθについて、上記式（１）を満足している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
さらに、本実施形態において、光源１から射出された照明光線のプリズムシート１８への入射角分布は、図４（Ｂ）に示した分布とほぼ同様になる。このため本実施形態においても、プリズムシート１８への入射角θが４０°以上５０°以下の光線について式（１）を満足するように構成し、上記式（１）を満足する中で最も効率良くディスプレイパネル５を照明できるようにしている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
そして、本実施形態でも、プリズムシート１８から射出した照明光が画像表示素子に照射されるまでの光路（すなわち、プリズムシート１８から射出した照明光が照明プリズム４の第１の面９に入射し、第３の面１０で反射し、第２の面から射出してディスプレイパネル５に入射するまでの光路）の空気換算長をｓとし、プリズムシート１８への照明光の入射角をθとし、プリズム列の頂角をαとし、プリズムシート１８からの照明光の射出角をθ′とし、プリズムシート１８の屈折率をｎp とし、ディスプレイパネル５の辺の長さをＬとしたとき、４０°以上５０°以下のθについて、上記式（１）を満足している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
さらに、本実施形態において、光源１から射出された照明光線のプリズムシート１８への入射角分布は、図４（Ｂ）に示した分布とほぼ同様になる。このため本実施形態においても、プリズムシート１８への入射角θが４０°以上５０°以下の光線について式（１）を満足するように構成し、上記式（１）を満足する中で最も効率良くディスプレイパネル５を照明できるようにしている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
なお、図１４に示すように、照明プリズム４の第３の面１０での照明光の反射角φ１〜φ３が第３の面１０上の位置により異なる場合には、最小の入射角φ１の光線の反射率が、
Ｒ≧０．５ …（４）
を満足するように構成すればよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
なお、照明プリズム４を安価に製造するために、この照明プリズム４にレンズ作用を持たせるときは、成形による製作が望ましい。そしてこの場合（特に、複屈折性が残存する場合）、照明プリズム４に入射した偏光光がプリズムレンズ７を射出した後、あるいは第２の偏光板６を射出した後において、ディスプレイパネル５が白を表示したときと黒を表示したときの光の強度比が５０：１以上になっていれば実用上問題はない。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２９】
ここで本実施形態では、プリズムシート５８から射出した照明光がディスプレイパネル５５に照射されるまでの光路の空気換算長をｓとし、プリズムシート１８への照明光の入射角をθとし、プリズム列の頂角をαとし、プリズムシート１８からの照明光の射出角をθ′とし、プリズムシート１８の屈折率をｎp とし、ディスプレイパネルの辺の長さをＬとしたとき、４０°以上５０°以下のθについて、上記式（１）を満足している。