【手続補正書】
【提出日】平成19年4月27日(2007.4.27)
【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】
照明光を発する光源と、
入射した照明光の内部反射により画像光を射出する反射型画像表示素子と、
この反射型画像表示素子から射出した画像光を観察者の眼に投写する投写光学素子と、
入射した照明光を前記反射型画像表示素子に入射させるように導くとともに、前記反射型画像表示素子から射出した画像光を前記投写光学素子に入射させる第１の導光素子と、
前記光源からの照明光を、この主光路を折り曲げるように反射する反射面を有し、この反射面で反射した照明光を前記第１の導光素子に入射させる第２の導光素子とを有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記光源が前記第２の導光素子における照明光の入射面に近接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記反射面は、前記光源からの照明光を用いて２次光源を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記反射面は、前記光源からの照明光を拡散させる作用を有することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第２の導光素子の射出面は、前記光源からの照明光を用いて２次光源を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記第２の導光素子の射出面は、前記光源からの照明光を拡散させる作用を有することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第２の導光素子の射出面には、前記２次光源を複数生成するためのレンズ群が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記第２の導光素子は、前記光源からの照明光のうち前記２次光源を生成する面に直接入射する成分以外の成分を、前記２次光源を生成する面に導く反射面を有することを特徴とする請求項３から７のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記第２の導光素子から射出して前記第１の導光素子に入射する照明光に対して指向性を与えるための指向性素子を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記第２の導光素子が、中空状の光学素子であることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記第２の導光素子が、内部の屈折率が１より大きな媒質で満たされたプリズム状の光学素子であることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記第１の導光素子は、入射した照明光を前記反射型画像表示素子に向けて反射させるとともに前記反射型画像表示素子からの画像光を前記投写光学素子に向けて透過させる反射透過面を有することを特徴とする画像表示装置１から１１のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記第１の導光素子は、照明光が入射する入射面と、照明光を前記反射型画像表示素子に向けて射出させるとともに前記反射型画像表示素子からの画像光を入射させる透過面と、前記入射面から入射した照明光を前記透過面に向けて反射させるとともに前記透過面から入射した画像光を前記投写光学素子に向けて透過させる反射透過面とを有することを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記第２の導光素子から射出した照明光を所定の偏光光として前記第１の導光素子に入射させるための第１の偏光板と、
前記第１の導光素子の前記反射透過面と前記投写光学素子との間に設けられ、前記反射型画像表示素子からの画像光の検光を行う第２の偏光板とを有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
観察者の眼側から前記投写光学素子に入射した外光の前記反射型画像表示素子上での強度に対して、前記外光の前記第１又は第２の偏光板上での強度が１／１０以下の関係を満足することを特徴とする請求項１４に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
前記投写光学素子は、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おり、これら光学作用面のうち少なくとも１つが回転非対称面であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１つに記載の画像表示装置と、この画像表示装置に対して前記反射型画像表示素子に表示させる画像情報を供給する画像情報出力装置とを有することを特徴とする画像表示システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
しかしながら、この表示装置においては、光源１０１からの照明光１０２を直接液晶ディスプレイ１０３に照射しているために、照明光１０２と液晶ディスプレイ１０３の法線とのなす角度θが大きくなる。このため、表示装置全体が大型化してしまい、さらに、液晶ディスプレイ１０３が表示光学素子１０４に対して大きく傾くので、液晶ディスプレイ１０３から表示光学素子１０４までの距離が場所によって異なり、光学性能が低下するという問題がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
しかしながら、このような表示装置の照明系では、照明光１０２が光学素子１０４の各面で反射し、液晶ディスプレイ１０３を照明しない光も眼１０５に入ってしまうため、不要なフレアが発生するという問題がある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明である画像表示装置は、照明光を発する光源と、入射した照明光の内部反射により画像光を射出する反射型画像表示素子と、この反射型画像表示素子から射出した画像光を観察者の眼に投写する投写光学素子と、入射した照明光を反射型画像表示素子に入射させるように導くとともに、反射型画像表示素子から射出した画像光を投写光学素子に入射させる第１の導光素子と、光源からの照明光を、この主光路を折り曲げるように反射する反射面を有し、この反射面で反射した照明光を第１の導光素子に入射させる第２の導光素子とを有する。
【手続補正８】
【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、本発明において、第１の導光素子として、入射した照明光を反射型画像表示素子に向けて反射させるとともに反射型画像表示素子からの画像光を前記投写光学素子に向けて透過させる反射透過面を有するものを用いれば、第１の導光素子において照明光が通る領域と画像光が通る領域との少なくとも一部が重なり、照明光学系の小型化を図ることが可能となる。
【手続補正９】
【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】
さらに、第２の導光素子から射出した照明光を所定の偏光光として第１の導光素子に入射させるための第１の偏光板を設けるとともに、第１の導光素子の反射透過面と投写光学素子との間に反射型画像表示素子からの画像光の検光を行う第２の偏光板を設ければ、反射型画像表示素子に対する照明光と反射型画像表示素子からの画像光の偏光状態を別々に制御し、より良質な画像を表示できるようにしてもよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
この場合において、照明光が、第１の偏光板を透過し、第１の導光素子の入射面に入射して反射透過面で反射した後に反射型画像表示素子の近傍の透過面から射出し、反射型画像表示素子で変調されて反射して上記透過面から第１の導光素子に入射し、第２の偏光板を透過して投写光学素子に入射するようになっているときには、第１の偏光板を透過した光の偏光方向が上記反射透過面に対して所定の偏光方向（Ｐ偏光又はＳ偏光）であり、第２の偏光板を透過した光の偏光方向が上記所定の偏光方向に対してほぼ直交する方向であるように構成することにより、上記反射透過面において偏光光の偏光状態が崩れることを防ぎ、コントラストの低下を防止することが可能となる。なお、上記反射透過面に入射する照明光をＳ偏光とすると、反射透過面での照明光の反射率が増大するので、明るい画像表示を行うことが可能である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
さらに、カラー画像を表示する場合には、光源に白色光源を用いて反射型画像表示素子の画素に対してカラーフィルターを設けてもよいが、光源としてそれぞれ異なる色の照明光を発する複数の発光部を設け、これら複数の発光部からの発光を異なるタイミングで順次切り替えるとともに、反射型画像表示素子に、上記複数の発光部の発光切替タイミングに同期して、照明光の色に応じた画像の表示を順次行わせるようにしてカラー画像を表示させてもよい。このようなフィールドシーケンシャル制御によるカラー画像表示を行わせるようにすれば、色による画素ずれのない高精細な画像表示を行うことが可能となる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、照明プリズム４は、プリズムレンズ７とディスプレイパネル５との間に配置され、照明プリズム４におけるプリズムレンズ７側の面（反射透過面）４２とディスプレイパネル５側の面（透過面）４３が所定の角度に構成されている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
さらに、第１の偏光板３は、照明プリズム４の面４１に、ディスプレイパネル５は照明プリズム４の面４３に接着剤により接合されている。また、第２の偏光板６は保持部材（図示せず）を介して照明プリズム４の面４２に固定されている。しかも、光源１と反射ケース２と照明プリズム４とが不図示の保持部材を介して一体で固着されている。これにより、プリズムレンズ７に対する照明光学系（光源１、反射ケース２及び照明プリズム４を含む）およびディスプレイパネル５の位置調整を一体で行うことができる。
【手続補正１４】
【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】
ところで、本実施形態では偏光板３，６が用いられているが、観察者の眼８側から外光（例えば、太陽光）が入射して、プリズムレンズ７の光学作用により偏光板３，６の近傍に集光点ができるのを防止するため、偏光板３，６をディスプレイパネル５から離した位置（例えば、ディスプレイパネル５上の外光の強度に対して偏光板３，６上の外光の強度が１／１０以下になる位置）に配置するとよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
さらに、上記反射ケース２に代えて、図４に示すように複数の拡散面Ｋ１，Ｋ２で構成された導光素子（第２の導光素子）を設けてもよい。この場合、各拡散面に曲率を付けて、光源１からの光を効率良く利用できるようにしてもよい。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
なお、本実施形態では、第１の偏光板３を透過した照明光がＳ偏光光であり、ディスプレイパネル５で変調された画像光がＰ偏光光である場合について説明したが、第１の偏光板３を透過する照明光がＰ偏光光であってもよく、またパネル５で変調された画像光は特にＰ，Ｓ偏光光である必要はなく、任意の方向の偏光光でよい。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
なお、反射面Ｊ１は、入射角度が全反射角より小さい光を透過し、全反射角以上の光を反射する特性を有する。これにより、拡散プリズム１２を小型化している。
【手続補正１９】
【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】
導光プリズム２２は、円錐台形状に形成されており、上端には光源１が近傍に配置される入射面Ｉが形成されているとともに、下端には光源１の照明光を拡散させて射出する拡散射出面Ｋが形成されている。また、導光プリズム２２の内側面は、入射面Ｉから入射した照明光の一部を拡散射出面Ｋに向けて反射させる反射面Ｊとなっている。
【手続補正２０】
【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】
また、本実施形態では、拡散プリズム板３２と第１の偏光板３との間において、射出面が鋸歯状若しくは凹凸状となっているプリズム板（指向性素子）ＰＳ１，ＰＳ２を９０度向きを変えて重ねて配置している。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
また、上記各実施形態では、ＲＧＢ３色の発光部を有する光源を用いた場合について説明したが、光源に白色光源を用い、ディスプレイパネルの画素に対してＲＧＢのカラーフィルターを設けてもよい。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
本発明によれば、照明光の主光路を第２の導光素子の反射面により折り曲げて第１の導光素子に導くようにしているので、光源からの照明光の主光路を折り曲げず、光源と第１の導光素子との間に照明光を平行光化ないし集光するためのレンズ系を配置するような場合に比べて照明光学系さらには装置全体の小型化を図ったり、光源の配置自由度を高めたりすることができる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
また、本発明において、第１の導光素子として、入射した照明光を反射型画像表示素子に向けて反射させるとともに反射型画像表示素子からの画像光を前記投写光学素子に向けて透過させる反射透過面を有するものを用いれば、第１の導光素子において照明光が通る領域と画像光が通る領域との少なくとも一部が重なり、照明光学系の小型化を図ることができる。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
さらに、第２の導光素子から射出した照明光を所定の偏光光として第１の導光素子に入射させるための第１の偏光板を設けるとともに、第１の導光素子の反射透過面と投写光学素子との間に反射型画像表示素子からの画像光の検光を行う第２の偏光板を設ければ、反射型画像表示素子に対する照明光と反射型画像表示素子からの画像光の偏光状態を別々に制御し、より良質な画像を表示できる。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
さらに、カラー画像を表示する場合に、光源としてそれぞれ異なる色の照明光を発する複数の発光部を設け、これら複数の発光部からの発光を異なるタイミングで順次切り替えるとともに、反射型画像表示素子に、上記複数の発光部の発光切替タイミングに同期して、照明光の色に応じた画像の表示を順次行わせるようにすれば、色による画素ずれのない高精細な画像表示を行うことができる。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2001311907.tif 000001
【手続補正２９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2001311907.tif 000002
【手続補正３０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2001311907.tif 000003