【手続補正書】
【提出日】平成19年12月13日(2007.12.13)
【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】
照明光源と、前記照明光源からの照明光を反射して画像光を射出する反射型画像表示素子と、前記照明光源からの照明光を前記反射型画像表示素子に入射させる第１の光学素子と、前記反射型画像表示素子からの画像光を観察者の眼に投射する第２の光学素子とを有する画像表示装置であって、
前記照明光源と、前記第１の光学素子と、前記第２の光学素子とをあらかじめ定められた相対的な位置関係で保持する位置決め保持部材を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記第１の光学素子は、前記照明光源からの照明光を前記反射型画像表示素子に入射させるとともに、前記反射型画像表示素子からの画像光を前記第２の光学素子に入射させ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】
前記反射型画像表示素子を保持する表示素子保持部材が、前記位置決め保持部材に取り付けられており、
前記位置決め保持部材は、前記画像表示装置の組立ての際に、前記反射型画像表示素子の反射面を含む面内において、前記位置決め保持部材に対する前記表示素子保持部材の取り付け位置を調節するための基準面を有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】
前記表示素子保持部材と前記位置決め保持部材との間に、前記反射型画像表示素子及び前記第１の光学素子の間隔を調整するためのスペーサが配置されてい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】
照明光源と、前記照明光源からの照明光を反射して画像光を射出する反射型画像表示素子と、前記照明光源からの照明光を前記反射型画像表示素子に入射させる第１の光学素子と、前記反射型画像表示素子からの画像光を観察者の眼に投射する第２の光学素子とを有する画像表示装置であって、
前記照明光源および前記第１の光学素子を相対的に位置決めした状態で保持する第１の保持部材と、前記第２の光学素子を保持し、前記反射型画像表示素子が固定される第２の保持部材とを有し、
前記第１の光学素子は、前記反射型画像表示素子の反射面と直交する方向における厚さが、前記反射面と平行な方向において異なっており、
前記第１の保持部材および前記第２の保持部材は、前記画像表示装置の組立ての際に、前記反射型画像表示素子の反射面に平行な方向において、前記第２の保持部材に対する前記第１の保持部材の取り付け位置を調節可能とするための構造を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
前記照明光源からの照明光が、前記第１の光学素子を介して前記反射型画像表示素子に入射するとともに、前記反射型画像表示素子からの画像光が、前記第１の光学素子を介して前記第２の光学素子に入射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】
照明光源と、前記照明光源からの照明光を反射して画像光を射出する反射型画像表示素子と、前記照明光源からの照明光を前記反射型画像表示素子に入射させる第１の光学素子と、前記反射型画像表示素子からの画像光を観察者の眼に投射する第２の光学素子とを有する画像表示ユニットを左右に備えた画像表示装置であって、
前記左右の画像表示ユニットのうち一方の画像表示ユニットにおける前記照明光源、前記第１の光学素子および前記第２の光学素子を保持する保持部材と、前記反射型画像表示素子を保持する保持部材とに、これらの保持部材を前記画像表示装置の組立て時において固定するための構造を設け、
他方の画像表示ユニットにおける前記照明光源、前記第１の光学素子および前記第２の光学素子を保持する部材に、前記画像表示装置の組立て時において他方の画像表示ユニットにおける前記反射型画像表示素子を保持する部材の位置調節を行うための基準面を形成したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の画像表示装置と、当該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供給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】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
上記のような画像表示装置は、ヘッドマウントディスプレイ若しくは眼鏡型ディスプレイ等と称され、テレビ・ビデオ画像等を周囲の状況から遮断し、高い没入感が得ながら鑑賞するのに用いられており、特開平１１−１２５７９１号公報等において種々の画像表示装置が提案されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
画像表示素子７０２から射出した画像光は、まず観察プリズム７０５の第３の面７０８を透過し、第１の面７０６で全反射する。第１の面７０６で反射した画像光は、観察プリズム７０５の第２の面７０７で再び全反射し、その後、観察プリズム７０５の第１の面７０６を透過し、観察者の眼に画像光を導く。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
【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、本願第１の発明では、照明光源と、照明光源からの照明光を反射して画像光を射出する反射型画像表示素子と、照明光源からの照明光を反射型画像表示素子に入射させる第１の光学素子と、反射型画像表示素子からの画像光を観察者の眼に投射する第２の光学素子とを有する画像表示装置において、照明光源と、第１の光学素子と、第２の光学素子とをあらかじめ定められた相対的な位置関係で保持する位置決め保持部材を設けている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
これにより、設計時に光線有効径の余裕代を見込む必要がほとんどなくなり、ミニマムの設計ができるため、画像表示装置全体の小型化を図ることが可能となる。また、反射型画像表示素子の反射面と第２の光学素子との間のバックフォーカスを短縮させたり、第１および第２の光学素子の位置ずれ、回転ずれを抑制したりすることが可能となり、光学性能の向上に有効である。しかも、組み立て時に第１および第２の光学素子の位置調節の必要がないので、組立性の向上を図ることが可能となる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
なお、第１の光学素子として、照明光源からの照明光を反射型画像表示素子に入射させるとともに、反射型画像表示素子からの画像光を第２の光学素子に入射させるものを用いてもよい。これにより、第１の光学素子内に照明光の光路と画像光の光路とを形成する（例えば、両光路を互いに重なるように形成する）ことができ、画像表示装置のより小型化を図ることが可能となる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、反射型画像表示素子を保持する表示素子保持部材を設け、位置決め保持部材に、画像表示装置の組み立ての際に、反射型画像表示素子の反射面を含む面内において、位置決め保持部材に対する表示素子保持部材の取り付け位置を調節するための基準面を形成することができる。さらに、位置決め保持部材と表示素子保持部材との間に、反射型画像表示素子及び第１の光学素子の間隔を調整するためのスペーサを介在させるようにしたりしてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
これにより、画像表示装置の組み立て時において観察者が見る画像の位置や画像の視度を簡単に調節することが可能となり、観察者に見易い観察画像を提供す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】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、本願第２の発明では、照明光源と、照明光源からの照明光を反射して画像光を射出する反射型画像表示素子と、照明光源からの照明光を反射型画像表示素子に入射させる第１の光学素子と、反射型画像表示素子からの画像光を観察者の眼に投射する第２の光学素子とを有する画像表示装置において、照明光源および第１の光学素子を相対的に位置決めした状態で保持する第１の保持部材と、第２の光学素子を保持し、反射型画像表示素子が固定される第２の保持部材とを設け、第１の光学素子のうち反射型画像表示素子の反射面と直交する方向における厚さが、反射面と平行な方向において異なっており、第１の保持部材および第２の保持部材に、画像表示装置の組立ての際に、反射型画像表示素子の反射面に平行な方向において、第２の保持部材に対する第１の保持部材の取り付け位置を調節可能とするための構造を設けている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
なお、照明光源からの照明光を、第１の光学素子を介して反射型画像表示素子に入射させるとともに、反射型画像表示素子からの画像光を、第１の光学素子を介して第２の光学素子に入射させる構成とすることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
さらに、本願第３の発明では、照明光源と、照明光源からの照明光を反射して画像光を射出する反射型画像表示素子と、前記照明光源からの照明光を前記反射型画像表示素子に入射させる第１の光学素子と、前記反射型画像表示素子からの画像光を観察者の眼に投射する第２の光学素子とを有する画像表示ユニットを左右に備えた画像表示装置において、左右の画像表示ユニットのうち一方の画像表示ユニットにおける照明光源、第１の光学素子および第２の光学素子を保持する保持部材と反射型画像表示素子を保持する保持部材とに、これらの保持部材を画像表示装置の組み立て時において固定するための構造を設け、他方の画像表示ユニットにおける照明光源、第１の光学素子および第２の光学素子を保持する部材に、画像表示装置の組み立て時において他方の画像表示ユニットにおける反射型画像表示素子を保持する部材の位置調節を行うための基準面を形成している。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
これにより、一方の画像表示ユニットにおける反射型画像表示素子の位置（つまりは画像の表示光軸）を基準として他方の画像表示ユニットにおける反射型画像表示素子の位置を調節することで、左右の画像表示ユニットの表示光軸を簡単に高い精度で一致させることが可能である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
次に、画像表示ユニット１０Ｌ，１０Ｒの構成について図２を併せ用いて説明する。図２は、画像表示ユニット１０Ｒ，１０Ｌを光軸に垂直な面で切断した縦断面を示している。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
１１は反射型画像表示素子（以下、「反射型ＬＣＤ」とする。）であり、本実施形態では、液晶表示素子（ＬＣＤ）を用いている。この反射型ＬＣＤ１１は、テレビ、ビデオ、パーソナルコンピュータおよびＤＶＤプレーヤー等の画像供給装置から画像情報が供給された不図示の駆動回路によって、その供給画像情報に対応した画像を表示するよう駆動される。そして、後述する照明光源からの照明光が入射すると、この照明光を変調反射することで観察可能な画像を表示する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
このように構成された画像表示ユニットにおいて、照明光源（ＬＥＤ）１２より射出された照明光（図には、照明光源（ＬＥＤ）１２から射出された照明光の中心光軸を一点鎖線１４で示している）は、偏光板１５を通過し、直線偏光に変換される。そして、凸レンズ１６を通過して略平行光線として照明プリズム１３に導かれる。
【手続補正１６】
【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】
また、観察プリズム１７には、本体ホルダー１８に対する位置決めのための突起部２６が形成されており、本体ホルダー１８にもこの突起部２６を嵌合保持して観察プリズム１７を上記照明光源１２や照明プリズム１３等に対する位置決めを行うための穴部が形成されている。観察プリズム１７は、本体ホルダー１８の穴部に突起部２６を嵌合させた状態で本体ホルダー１８に接着等により固定される。
【手続補正１７】
【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】
特に、反射型ＬＣＤ１１を用いたヘッドマウントディスプレイ１においては、光学性能を良くしようとして、反射型ＬＣＤ１１の画像表示面（照明光の反射面）と観察プリズム１７との距離、すなわちバックフォーカスを短くする傾向にあるが、本実施形態によれば、観察プリズム１７と照明プリズム１３とを本体ホルダー１８により一体的に保持することで、両者のクリアランスを最小に抑えてバックフォーカスを短くし、光学性能の向上を図ることができる。
【手続補正１８】
【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】
１９は反射型ＬＣＤ１１を固定保持するＬＣＤホルダー（表示素子保持部材，第２の保持部材）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】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
左右の本体ホルダー１８Ｌ，１８Ｒ′にはそれぞれ、観察プリズム１７Ｌ，１７Ｒおよび照明プリズム１３Ｌ，１３Ｒと、不図示の照明光源１２、偏光板１５および凸レンズ１６が互いの相対位置関係が決められた状態で固定されている。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
また、左右の本体ホルダー１８Ｌ，１８Ｒ′は眼幅調節スライドバー２１に嵌合することによってヘッドマウントディスプレイの本体部３に対して保持される。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
そして、右側の画像表示ユニット１０Ｒ′の光軸を基準位置とし、左側の画像表示ユニット１０ＬにおいてＬＣＤホルダー１９Ｌを本体ホルダー１８Ｌに対して位置調節して両画像表示ユニット１０Ｌ，１０Ｒ′の光軸合わせを行うようにすることで、簡単に、すなわち少ない調節工程で両画像表示ユニット１０Ｌ，１０Ｒ′の光軸合わせを行うことができ、ヘッドマウントディスプレイ１′の組立工程を削減することが可能となる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
照明光源１２（図５には示していない）より射出された照明光は、照明プリズム１３に入射して射出し、反射面１１ａで反射した後、再び照明プリズム１３を通過する。Ｌ１は、照明プリズム１３がある位置（ここでは第１の位置という）に配置されたときの反射面１１ａでの反射光の照明プリズム１３を通過する長さである。
【手続補正２３】
【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】
Ｌ１を空気中の長さＬＩAに換算すると、照明プリズム１３の屈折率をｎとしたときは、
ＬＩA ＝Ｌ１／ｎ …（１）
となる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
照明プリズム１３が方向２３に移動し、点線にて示された位置（第２の位置）まで移動したとすると、そのときに反射面１１ａの反射光が照明プリズム１３内を通過する長さは短くなり、その長さをＬ２としたときの長さＬ１の空気換算長ＬＩA'は、
ＬＩA'＝Ｌ２／ｎ＋（Ｌ１−Ｌ２） …（２）
となる。
【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】
【発明の効果】
以上説明したように、本願第１の発明によれば、照明光源、第１の光学素子および第２の光学素子を位置決め保持部材によって相対的に位置決めした状態で保持するようにしているので、設計時に光線有効径の余裕代を見込む必要がほとんどなくなり、ミニマムの設計ができるため、画像表示装置全体の小型化を図ることができる。また、反射型画像表示素子の反射面と第２の光学素子との間のバックフォーカスの短縮化や第１および第２の光学素子の位置ずれ回転ずれの抑制を図ることができるため、光学性能を向上させることができる。しかも、組み立て時に第１及び第２の光学素子の位置調節の必要がないので、組立性の向上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】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
また、反射型画像表示素子を保持する表示素子保持部材を設け、位置決め保持部材に、画像表示装置の組み立て時における表示素子保持部材の位置調節のための基準面を形成したり、位置決め保持部材と表示素子保持部材との間にスペーサを介在させるようにしたりすれば、画像表示装置の組み立て時において観察者が見る画像の位置や画像の視度を簡単に調節することが可能となり、観察者に見易い観察画像を提供することができる。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
また、本願第２の発明によれば、反射型画像表示素子の反射面と平行な方向において、第１の保持部材の第２保持部材に対する位置調節によって光学性能に影響を及ぼさずに視度調節を行うことができる。特に、視度を連続的に変化させることで視度の徴調節を行うこともでき、高品位な画像の観察を行える画像表示装置を提供することができる。
【手続補正２８】
【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、本願第３の発明によれば、一方の画像表示ユニットにおける反射型画像表示素子の位置（つまりは画像の表示光軸）を基準として他方の画像表示ユニットにおける反射型画像表示素子の位置を調節することで、左右の画像表示ユニットの表示光軸を簡単に高い精度で一致させることができる。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2002182149.tif 000001
【手続補正３０】
【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】
2002182149.tif 000002