【手続補正書】
【提出日】平成19年10月26日(2007.10.26)
【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】
画像を表示する画像表示素子と、この画像表示素子からの画像光が入射する第１屈折面，この第１屈折面から入射した画像光を反射する反射面およびこの反射面で反射した画像光を射出する第２屈折面を含む複数の光学作用面を有して構成され、画像光を観察者の眼に投射する投射光学素子とを有する画像観察装置において、
前記反射面又はこの反射面の近傍に、回折作用を有する回折光学素子を前記投射光学素子と一体的に設けたことを特徴とする画像観察装置。
【請求項２】
前記第２屈折面は、前記第１屈折面から前記投射光学素子内に入射した画像光を前記反射面に向けて反射するとともに、前記反射面で反射した画像光を前記投射光学素子外に射出する面であることを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。
【請求項３】
前記第２屈折面において、前記第１屈折面から前記投射光学素子内に入射した画像光を反射する領域と、前記反射面で反射した画像光を前記投射光学素子外に射出する領域とは、少なくとも一部が重複することを特徴とする請求項２に記載の画像観察装置。
【請求項４】
前記反射面は、前記複数の光学作用面のうち最も光学的パワーが大きい面であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の画像観察装置。
【請求項５】
前記投射光学素子が複数の反射面を有しており、これら反射面のうち最も光学的パワーが大きい反射面又はこの反射面の近傍に前記回折光学素子を設けたことを特徴とする請求項４に記載の画像観察装置。
【請求項６】
前記回折光学素子が、階段状の格子構造を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の画像観察装置。
【請求項７】
前記回折光学素子が設けられる前記反射面のベース形状が対称軸を持たない非対称形状に形成されており、
前記回折光学素子の形状が、前記反射面のベース形状に付加されるように形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の画像観察装置。
【請求項８】
前記複数の光学作用面がそれぞれ偏心面で構成されており、
前記回折光学素子の格子構造が対称軸を持たない非対称形状に形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の画像観察装置。
【請求項９】
前記反射面に、前記回折光学素子を構成する階段状の格子構造を直接形成し、この格子構造の階段状の面に反射層を設けたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の画像観察装置。
【請求項１０】
前記投射光学素子は、前記第１屈折面と前記第２屈折面を有する第１の物質の表面に前記回折光学素子を構成する回折格子構造を有するとともに、この回折光学素子の外側近傍に前記反射面を有し、これら回折光学素子と反射面との間は、前記第１の物質とは異なる第２の物質で満たされていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の画像観察装置。
【請求項１１】
前記第１の物質と前記第２の物質の屈折率が互いに異なることを特徴とする請求項１０に記載の画像観察装置。
【請求項１２】
前記第１の物質と前記第２の物質のアッベ数が互いに異なることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像観察装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一つに記載の画像観察装置と、この画像観察装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有して構成されることを特徴とする画像観察システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
図２４および図２５には、プリズム形状の投射光学素子Ｐで構成された従来の観察光学系を示している。これらの図において、Ｅは観察者の瞳、Ｉは画像表示素子を示している。また、図２４において、１０１は投射光学素子Ｐの第１の面、１０３（１０４）は第２の面、１０２は第３の面を示しており、１１２は回折光学素子を示している。一方、図２５において、１２１は投射光学素子Ｐの第１の面、１２２（１２４）は第２の面、１２３は第３の面を示しており、１２５は回折光学素子を示している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、投射光学素子の複数の光学作用面がそれぞれ偏心面で構成されている場合に、回折光学素子の格子構造を対称軸を持たない非対称形状に形成することにより、光学作用面を偏心した状態で使用する場合に発生する偏心収差と非対称な色ずれを効果的に補正することが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、上記第１屈折面と第２屈折面を有する第１の物質の表面に回折光学素子を構成する回折格子構造を有するとともに、この回折光学素子の外側近傍に上記反射面を有し、これら回折光学素子と反射面との間に、上記第１の物質とは異なる第２の物質を満たすようにして投射光学素子を構成してもよい。この場合、第１の物質と第２の物質の屈折率やアッベ数を異ならせるようにするとよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
この形状は図２７に示すように、式（２）で表されるｙｚ平面内の形状Ａを面の原点Ｏｉからｚ方向にｒｘ離れた位置Ｏ’ｉにおいてｙ軸と平行な軸ｙ’を中心として回転させた形状である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
なお、レンズデータ（以下に説明する数値実施例）は絶対座標原点Ｏを第１面とし、画像表示面を像面とするように設定し、実際の光の進行に対して逆追跡した光学系として定義している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
なお、本実施形態では、第１の面１１、第２の面１２は式（１）による非対称面で、第３の面１３の形状は式（２）によるトロイダル面である。また、回折光学素子１４は、３つの光学作用面のうち光学的パワーが最も強い第３の面１３上に式（３）で表される形状に形成されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
また、本実施形態では、第３の面１３のベース形状が対称軸を持たない非対称形状に形成されており、回折光学素子１４の形状が、この第３の面１３のベース形状に付加されるように形成されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
面Ｓ２から面Ｓ５がプリズムレンズＰの光学作用面を表し、プリズムレンズＰの媒質の屈折率は、1.57、アッベ数は38である。プリズムレンズＰにおいては面Ｓ３，面Ｓ４が反射面であり、面Ｓ２と面Ｓ４は同一の面（第２の面１２）である。
2002131695.tif 000001
この数値実施例の位相関数は、回折格子の＋１次の回折光を利用するためのものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
〈数値実施例２〉
ωx = 11.2 ° , ωy = 15.0 °
面Ｓ２から面Ｓ５がプリズムレンズＰの光学作用面を表し、プリズムレンズＰの媒質の屈折率は1.57、アッベ数は38である。プリズムレンズＰにおいては面Ｓ３，面Ｓ４が反射面であり、面Ｓ２と面Ｓ４は同一の面（第２の面１２）である。
2002131695.tif 000002
この数値実施例の位相関数は、回折格子の−１次の回折光を利用するためのものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
〈数値実施例３〉
ωx = 11.2 ° , ωy = 15.0 °
面Ｓ２から面Ｓ５がプリズムレンズＰの光学作用面を表し、プリズムレンズＰの媒質の屈折率は1.57、アッベ数は38である。プリズムレンズＰにおいては面Ｓ３，面Ｓ４が反射面であり、面Ｓ２と面Ｓ４は同一の面（第２の面１２）である。
【手続補正１２】
【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】
〈数値実施例４〉
ωx = 15.0 ° , ωy = 11.2 °
面Ｓ２から面Ｓ５がプリズムレンズＰの光学作用面を表し、プリズムレンズＰの媒質の屈折率は1.57、アッベ数は38である。プリズムレンズＰにおいては面Ｓ３，面Ｓ４が反射面であり、面Ｓ２と面Ｓ４は同一の面（第２の面１２）である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
本実施形態のプリズムレンズＰは、４つの面から構成されており、プリズムレンズＰの第１の面（第１屈折面）２１に入射した光（画像光）は、第２の面（反射面）２２で反射し、臨界角以上の角度で第３の面（第２屈折面）２３に入射し、この第３の面２３で全反射した後に、第４の面（反射面）２４で反射し、さらに第３の面２３を透過した後、観察者の眼Ｅに至る。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
また、本実施形態では、第４の面２４のベース形状が対称軸を持たない非対称形状に形成されており、回折光学素子２５の形状が、この第４の面２４のベース形状に付加されるように形成されている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
〈数値実施例５〉
wx = 8.2 deg , wy = 11.0
ωx = 15.0 ° , ωy = 11.2 °
面Ｓ２から面Ｓ６がプリズムレンズＰの光学作用面を表し、プリズムレンズＰの媒質の屈折率は1.55、アッベ数は55である。プリズムレンズＰにおいては面Ｓ３，面Ｓ４，面Ｓ５が反射面であり、面Ｓ２と面Ｓ４は同一の面（第３の面２３）である。
2002131695.tif 000003
この数値実施例の位相関数は、回折格子の＋１次の回折光を利用するためのものである。
【手続補正１６】
【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】
第１のプリズムレンズＰ１の第１の面（第１屈折面）３１に入射した画像表示素子Ｉからの光（画像光）は、第２の面（反射面）３２で反射した後、臨界角以上の角度で第３の面（反射面）３３に入射し、この第３の面３３で全反射した後、第４の面（第２屈折面）３４を透過して、第２のプリズムレンズＰ２の第１の面４１に入射する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
なお、本実施形態では、第１のプリズムレンズＰ１の第１の面３１，第３の面３３，第４の面３４、第２のプリズムレンズＰ２の第１の面４１，第２の面４２および第３の面４３は式（１）による非対称面であり、第１のプリズムレンズＰ１の第２の面３２の形状は式（２）によるトロイダル面であり、第１のプリズムレンズＰ１の４つの光学作用面のうち光学的パワーが最も強い第２の面３２上に回折光学素子３５が形成されている。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
〈数値実施例６〉
ωx = 15.0 ° , ωy = 20 °
面Ｓ２から面Ｓ５が第２のプリズムレンズＰ２の光学作用面を、面Ｓ６から面Ｓ９が第１のプリズムレンズＰ１の光学作用面を表し、それぞれのプリズムレンズの媒質の屈折率は 1.571、アッベ数は33.8である。プリズムレンズＰ１，Ｐ２においては面Ｓ３，面Ｓ４，面Ｓ７，面Ｓ８が反射面であり、面Ｓ２と面Ｓ４は同一の面（第２のプリズムレンズＰ２の第２の面４２）である。
2002131695.tif 000004
この数値実施例の位相関数は、回折格子の＋１次の回折光を利用するためのものである。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
また、投射光学素子の複数の光学作用面がそれぞれ偏心面で構成されている場合に、回折光学素子の格子構造を対称軸を持たない非対称形状に形成すれば、光学作用面を偏心した状態で使用する場合に発生する偏心収差と非対称な色ずれを効果的に補正することができる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
また、第１および第２の屈折面を有する第１の物質の表面に回折光学素子を構成する回折格子構造を有するとともに、この回折光学素子の外側近傍に上記反射面を有し、これら回折光学素子と反射面との間を第１の物質とは異なる物質で満たすことにより投射光学素子を構成して、上記第１および第２の物質の屈折率やアッベ数を異ならせることにより、回折光学素子の前後の媒質の光学的分散値が異なるようになり、回折光学素子における回折効率を、使用する波長領域で均一に近づけつつ全体として高めることができる。