(57)【要約】【課題】  光学基材の接合面に塗布し、嵌合する際に接着剤のタレを遅くし、アセンブリ形成時に接合面での接着剤のムラを低減するホログラム素子内蔵レンズ及びその製造方法を提供することにある。【解決手段】  ホログラム素子が形成された光学基材L100aと、この光学基材L100aが嵌合可能な凹欠部が形成された光学基材L2aと、を含むホログラム素子内蔵レンズ200aにおいて、光学基材L100aの外形形状に形成される外周面102と光学基材L2aの凹欠部に形成される内周面105との接合面を粗面又は波目形状に形成することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム素子が形成された板状の第１光学基材と、
この第１光学基材が嵌合可能な凹欠部が形成された第２光学基材と、を含むホログラム素子内蔵レンズにおいて、
前記第１光学基材の外形形状に形成される外周面と前記第２光学基材の凹欠部に形成される内周面との接合面を粗面にすることを特徴とするホログラム素子内蔵レンズ。
【請求項２】
前記粗面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以上５００μｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のホログラム素子内蔵レンズ。
【請求項３】
ホログラム素子が形成された板状の第１光学基材と、
この第１光学基材が嵌合可能な凹欠部が形成された第２光学基材と、を含むホログラム素子内蔵レンズにおいて、
前記第１光学基材の外形形状に形成される外周面と前記第２光学基材の凹欠部に形成される内周面との接合面を厚み方向において波目形状に形成することを特徴とするホログラム素子内蔵レンズ。
【請求項４】
前記波目形状の値は、波目間隔が１μｍから５００μｍ、且つ、波目高さが１μｍから５００μｍであることを特徴とする請求項３に記載のホログラム素子内蔵レンズ。
【請求項５】
前記第２光学基材における前記凹欠部の内周面の何れかがこの第２光学基材の厚み方向において傾斜する傾斜面で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載のホログラム素子内蔵レンズ。
【請求項６】
ホログラム素子が形成された板状の第１光学基材と、この第１光学基材が嵌合可能な凹欠部が形成された板状の第２光学基材と、を含み、前記凹欠部の内周面の何れかが当該第２光学基材の厚み方向において傾斜する傾斜面で形成されているホログラム素子内蔵レンズ製造方法であって、
前記第２光学基材を前記傾斜面が鉛直方向上側に開く向きで水平方向に沿って配置し、
次いで、前記凹欠部の内周面に接着剤を塗布する前に前記配置した第２光学基材を一定範囲内に冷却した後に塗布することを特徴とするホログラム素子内蔵レンズ製造方法。
【請求項７】
ホログラム素子が形成された板状の第１光学基材と、この第１光学基材が嵌合可能な凹欠部が形成された板状の第２光学基材と、を含み、前記凹欠部の内周面の何れかが当該第２光学基材の厚み方向において傾斜する傾斜面で形成され、
前記第１光学基材の外形形状に形成される外周面と前記第２光学基材の凹欠部に形成される内周面との接合面を粗面又は波目形状に形成されているホログラム素子内蔵レンズ製造方法であって、
前記第２光学基材を前記傾斜面が鉛直方向上側に開く向きで水平方向に沿って配置し、
次いで、前記凹欠部の内周面に接着剤を塗布する前に前記配置した第２光学基材を一定範囲内に冷却した後に塗布することを特徴とするホログラム素子内蔵レンズ製造方法。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載のホログラム素子内蔵レンズ製造方法において、
前記一定範囲内は、接着剤粘度が常温より大きく２倍より小さくなることを特徴とするホログラム素子内蔵レンズ製造方法。
【請求項９】
前記請求項８に記載のホログラム素子内蔵レンズ製造方法において、
さらに、前記常温より大きく２倍より小さくなる接着剤粘度は、３５００ｃｐｓ以上７０００ｃｐｓ以下であることを特徴とするホログラム素子内蔵レンズ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム素子内臓レンズ及びその製造方法に関し、特に複数の光学基材を一体化したホログラム素子内蔵レンズ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハンドフリーによる作業性向上や、弱視者に対して補助等を目的とした眼鏡型ウエラブルディスプレイ（以下、ＷＤとする。）やヘッドマウント型ディスプレイ（以下、ＨＭＤとする。）等の開発が行われている。
【０００３】
ＷＤやＨＭＤには、煩雑な機器を用いずプリズムを利用するシースルー型がある。シースルー型ＷＤやＨＭＤに用いられるレンズとして、ホログラム素子を設けたプリズムである光学基材（以下、ホログラム素子を設ける光学基材を第１光学基材とする。ホログラム素子を設けた光学基材をホログラム光学基材とする。）と他方の光学基材（以下、第２光学基材とする。）とを一体化したホログラム素子内蔵レンズが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。これら光学基材の一体化は、少なくとも一方の光学基材の接合面に接着剤２０を塗布し、これらの光学基材を嵌合し、嵌合時に接合面からはみ出した接着剤２０を拭き取り、接着剤２０を硬化することによって行う。
【０００４】
図１及び図２に従来技術を示す。
図１は、従来技術である複数の光学基材を一体化することによりホログラム素子内蔵レンズ２００を形成するホログラム光学基材Ｌ１００及び光学基材Ｌ２の一例を示す。
図２は、従来技術であるホログラム光学基材Ｌ１００と光学基材Ｌ２とを一体化することにより形成したホログラム素子内蔵レンズ２００を示す。
【０００５】
ここで、ホログラム素子内蔵レンズの面上のｘ方向、ｙ方向又はその組み合わせの方向を面方向といい、ｚ方向を厚み方向という。
また、第２光学基材を水平方向に沿って配置した固定台等に接するレンズ表面をレンズ表面３ａ（ウラ面ともいう）とし、その反対側をレンズ表面３ｂ(オモテ面ともいう）とする。このとき、厚み方向において各内周面とウラ面（レンズ表面３ａ）とがなす角度を傾斜角θという。
【０００６】
光学基材Ｌ１及び光学基材Ｌ２は、射出成形工程等により形成される。
光学基材Ｌ１の外周形状には、外周面２ａ，２ｂ，２ｃが形成されている。外周面２ａには、ホログラム素子１００を形成するホログラム素子面１０１が形成されている。このホログラム素子面１０１にホログラム素子１００が形成されることによりホログラム光学基材Ｌ１００が形成される。外周面２ｂ，２ｃは、下記に記載する光学基材Ｌ２の内周面５ｂ，５ｃに対応して形成されている。
光学基材Ｌ２には、中央付近に凹欠部が形成されている。この凹欠部には、光学基材Ｌ１の外周形状の外周面２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれに対応する内周面５ａ，５ｂ，５ｃが形成されている。このとき、厚み方向においてそれぞれの内周面５ｂ及び内周面５ｃとウラ面（レンズ表面３ａ）との傾斜角θ０は、略直角である。
【０００７】
ホログラム光学基材Ｌ１００の外周面２ａ，２ｂ，２ｃ及び／又は光学基材Ｌ２の内周面５ａ，５ｂ，５ｃに接着剤２０を塗布し、内周面と外周面とを接合し、未硬化状態のアセンブリ（以下、アセンブリとする。）を形成する。アセンブリの接合面に塗布されている未硬化状態の接着剤２０を硬化させることによってホログラム素子内蔵レンズ２００を形成する。
【特許文献１】特開２００４−２２６６１９号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の光学基材の接合面では、接着剤を塗布した際に接着剤が速くタレ落ち、アセンブリ形成時に接着剤のムラを生じるという問題がある。
【０００９】
本発明の課題は、光学基材の接合面に塗布し、嵌合する際に接着剤のタレを遅くし、アセンブリ形成時に接合面での接着剤のムラを低減するホログラム素子内蔵レンズ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ホログラム素子が形成された板状の第１光学基材と、記第１光学基材の外形形状に形成される外周面と前記第２光学基材の凹欠部に形成される内周面との接合面を粗面にすることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項３に記載のホログラム素子内蔵レンズにおいて、前記粗面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以上５００μｍ以下の範囲であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、ホログラム素子が形成された板状の第１光学基材と、ホログラム素子が形成された板状の第１光学基材と、この第１光学基材が嵌合可能な凹欠部が形成された第２光学基材と、を含むホログラム素子内蔵レンズにおいて、前記第１光学基材の外形形状に形成される外周面と前記第２光学基材の凹欠部に形成される内周面との接合面を厚み方向において波目形状に形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のホログラム素子内蔵レンズにおいて、前記波目形状の値は、波目間隔が１μｍから５００μｍ、且つ、波目高さが１μｍから５００μｍであることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４の何れか一項に記載のホログラム素子内蔵レンズにおいて、前記第２光学基材における前記凹欠部の内周面の何れかがこの第２光学基材の厚み方向において傾斜する傾斜面で形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、ホログラム素子が形成された板状の第１光学基材と、この第１光学基材が嵌合可能な凹欠部が形成された板状の第２光学基材と、を含み、前記凹欠部の内周面の何れかが当該第２光学基材の厚み方向において傾斜する傾斜面で形成されているホログラム素子内蔵レンズ製造方法であって、前記第２光学基材を前記傾斜面が鉛直方向上側に開く向きで水平方向に沿って配置し、次いで、前記凹欠部の内周面に接着剤を塗布する前に前記配置した第２光学基材を一定範囲内に冷却した後に塗布することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、ホログラム素子が形成された板状の第１光学基材と、この第１光学基材が嵌合可能な凹欠部が形成された板状の第２光学基材と、を含み、前記凹欠部の内周面の何れかが当該第２光学基材の厚み方向において傾斜する傾斜面で形成され、前記第１光学基材の外形形状に形成される外周面と前記第２光学基材の凹欠部に形成される内周面との接合面を粗面又は波目形状に形成されているホログラム素子内蔵レンズ製造方法であって、前記第２光学基材を前記傾斜面が鉛直方向上側に開く向きで水平方向に沿って配置し、次いで、前記凹欠部の内周面に接着剤を塗布する前に前記配置した第２光学基材を一定範囲内に冷却した後に塗布することを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は請求項７に記載のホログラム素子内蔵レンズ製造方法において、前記一定範囲内は、接着剤粘度が常温より大きく２倍より小さくなることを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、前記請求項８に記載のホログラム素子内蔵レンズ製造方法において、さらに、前記常温より大きく２倍より小さくなる接着剤粘度は、３５００ｃｐｓ以上７０００ｃｐｓ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１から請求項４に記載の発明は、第１光学基材の外周面と第２光学基材の内周面との接合面を粗面又は波目形状に形成することによって、塗布した接着剤との摩擦抵抗が上がるため内周面に塗布した接着剤のタレを遅くすることができるとともに接合面全面に接着剤が充填されやくすなり、接着強度を維持することができるという効果を奏する。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、第２光学基材に傾斜する傾斜面を形成することによって、より接着剤のタレを遅くすることができ、ウラ面への接着剤のタレを低減することができる。また、接着剤のタレを遅くすることによってアセンブリ形成時に接合面全面に接着剤が充填されやくなり、接着強度を維持又は向上することができるという効果を奏する。
【００２１】
請求項６から請求項９に記載の発明は、接着剤を塗布する第２光学基材を一定範囲内に冷却した後に塗布することによって、塗布した接着剤の接着剤粘度を調整でき、接着剤のタレを遅くすることができるとともにアセンブリ形成時に接合面全面に接着剤が充填されやすくなり、接着強度を維持又は向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
まず、図３から図５を参照してホログラム素子内蔵レンズ２００ａについて説明する。
なお、ホログラム光学基材Ｌ１００ａは、第１光学基材の一例であるホログラム光学基材Ｌ１００ａにホログラム素子１００を形成したものである。光学基材Ｌ２ａは、第２光学基材の一例である。ホログラム素子内蔵レンズ２００ａは、ホログラム素子内蔵レンズ製造工程で製造されるホログラム素子内蔵レンズの一例である。
また、光学基材Ｌ１ａ及び光学基材Ｌ２ａは、後述する射出成形工程、圧縮成形工程、切削り工程、研磨工程等のうちから一つの工程又はこれらの組み合わせ工程等によって形成される。光学基材Ｌ１ａ及び光学基材Ｌ２ａの材質は、ガラス又はプラスチックが好ましい。
【００２３】
図３に、本発明におけるホログラム光学基材Ｌ１００ａ及び光学基材Ｌ２ａを示す。
図４（ａ）（ｂ）に、オモテ面(レンズ表面３ｂ）を斜め方向及び正面方向からみたアセンブリを示し、接着剤２０が硬化した際にはホログラム素子内蔵レンズ２００ａを示す。
ホログラム素子１００が形成された板状の第１光学基材であるホログラム光学基材Ｌ１００ａと、この第１光学基材であるホログラム光学基材Ｌ１００ａが嵌合可能な凹欠部が形成された板状の第２光学基材である光学基材Ｌ２ａとを含み、接着剤２０を塗布後嵌合してアセンブリが形成される。さらに接着剤２０を硬化してホログラム素子内蔵レンズ２００ａが形成される。
【００２４】
第１光学基材である光学基材Ｌ１ａについて説明する。
光学基材Ｌ１ａの外形形状には、外周面１０２が形成されており、ｙ方向の底面部には外周面１０２ａ、ｘ方向の両側には外周面１０２ｂ，１０２ｃが形成されている。外周面１０２は、後述する光学基材Ｌ２ａに形成されている凹欠部の内周面１０５に接着剤２０を介して接合する。
【００２５】
外周面１０２ａには、ホログラム素子１００を形成する、傾斜したホログラム素子面１０１が形成されている。このホログラム素子面１０１の反対方向の一端には、光源から照射された表示画像の光束を光学基材Ｌ１ａの光学基材内部に入射させる上端部９９が形成されている。入射した光束は、ホログラム光学基材Ｌ１００ａ内で反射し、さらにホログラム素子面１０１に形成されたホログラム素子１００に反射することによってホログラム映像を形成する。
【００２６】
光学基材Ｌ１ａにホログラム素子１００を形成工程について説明する。
ホログラム感材をレーザ露光、現像したのち、切断してホログラム素子１００の小片を形成し、このホログラム素子１００の小片を光学基材Ｌ１ａのホログラム素子面１０１に貼り付けることによってホログラム光学基材Ｌ１００ａを形成する。又は、ホログラム感材を島状に切断し、切り出したホログラム感材の島状部を光学基材Ｌ１ａのホログラム素子面１０１に貼付け、レーザ露光、現像によってホログラム素子１００を形成し、ホログラム光学基材Ｌ１００ａを形成する。
【００２７】
第２光学基材である光学基材Ｌ２ａについて説明する。
光学基材Ｌ２ａには、上述した光学基材Ｌ１ａの外部形状に対応する凹欠部が形成されている。凹欠部には、光学基材Ｌ１ａの外部形状の外周面１０２に対応するように光学基材Ｌ２ａの内周面１０５が形成されている。凹欠部の内底面には、内周面１０５ａが形成されており、また凹欠部の両内側面には、内周面１０５ｂ，１０５ｃが形成されている。光学基材Ｌ２ａに凹欠部を形成した場合には、ピックアンドプレース等によってアセンブリを形成しやすいためである。なお、光学基材Ｌ２ａにおける凹欠部は、中央付近に限定されず、いずれの位置に形成されてもよい。
【００２８】
図５に、光学基材Ｌ２ａの厚み方向における断面図を示す。
第２光学基材である光学基材Ｌ２ａの凹欠部の内周面１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの何れかが光学基材Ｌ２ａの厚み方向において傾斜する傾斜面で形成されている。
ここで、厚み方向におけるレンズ表面３ａ（ウラ面）と内周面１０５ｂとがなす角度は傾斜面の傾斜角θ１、厚み方向におけるレンズ表面３ａ（ウラ面）と内周面１０５ｃがなす傾斜面の傾斜角θ２とし、傾斜面の傾斜角θは鋭角（０°＜θ＜９０°）であることが好ましい。
【００２９】
内周面１０５の何れかが傾斜する傾斜面で形成されることによって、他の内周面１０５の傾斜角が略直角である場合でも、先に傾斜した内周面１０５に接着剤２０を塗布することによって、傾斜した内周面１０５に塗布した接着剤２０のウラ面へのタレを遅くすることができる。さらに、アセンブリを形成した際に、ウラ面にはみ出す接着剤の量が少なくすることができる。また、傾斜した内周面１０５に塗布した接着剤２０のウラ面へのタレを調整することができるので、アセンブリを形成時に外周面１０２及び内周面１０５の接合面全面に接着剤が充填されやすくすることができる。また、アセンブリのウラ面にはみ出した接着剤２０を拭き取る際に光学基材Ｌ２ａの傾斜面の開く向きに力が加わることによってホログラム光学基材Ｌ１００ａが外れるのを軽減することができる。
【００３０】
さらに、後述するが、傾斜面の傾斜角θ１又はθ２は、３０°から６０°が好ましく、さらに４５°がより好ましい。塗布した接着剤２０のウラ面へのタレを遅くすることができ、接合面同士の位置決めが行いやすい。
【００３１】
さらに、傾斜面の傾斜角θ１及びθ２の両方が鋭角であることが好ましい。ピックアンドプレース等によってホログラム光学基材Ｌ１００ａと対応する光学基材Ｌ２ａの凹欠部とが嵌合した際に両光学基材の位置決めが行いやすく、ウラ面にはみ出した接着剤２０の拭き取りが容易である。
【００３２】
なお、光学基材Ｌ１ａの外周面１０２及び光学基材Ｌ２ａの内周面１０５の接合面は、平面状に限定されず、三角形状、多角形状、曲面状等のいずれの形状でもよい。
【００３３】
第２光学基材の傾斜面の傾斜角θ１，θ２は、略直角（θ１，θ２＝９０°）及び／又は鋭角（０°＜θ１，θ２＜９０°）である。凹欠部の内周面１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの何れかが第２光学基材の厚み方向において傾斜する傾斜面が形成されていることが好ましい。ホログラム光学基材Ｌ１００ａ及び光学基材Ｌ２ａに示すように、第１光学基材の外周面１０２及び第２光学基材の内周面１０５の接合する傾斜面の表面は、それぞれ滑面である。
【００３４】
図６に、ホログラム光学基材Ｌ１００ｂと光学基材Ｌ２ｂとが嵌合したアセンブリの接合面１０２，１０５の厚み方向における断面図の拡大図を示す。
さらに、ホログラム光学基材Ｌ１００ｂ（又は光学基材Ｌ１ｂ）及び光学基材Ｌ２ｂに示すように、第１光学基材の外周面１０２及び第２光学基材の内周面１０５の接合する傾斜面の表面は、粗面又は波目形状に形成されていることが好ましい。さらに波目形状は厚み方向において形成されることが好ましい。接合面を粗面又は波目形状に形成することによって、塗布した接着剤との摩擦抵抗が上がるため接着剤のタレが遅くなり、ウラ面（レンズ表面３ａ）への接着剤のタレを少なくすることができる。
【００３５】
波目形状は、波目間隔（ＷＬ）は１μｍから５００μｍ、且つ、波目高さ（ＷＨ）は１μｍから５００μｍが好ましい。また、粗面は、算術平均の粗さ（Ｒａ）において１μｍ以上５００μ以下が好ましい。特に内周面１０５の面形状を波目形状や粗面にすることによって、接着剤２０を塗布した後のウラ面への接着剤２０のタレを軽減することができる。さらに、ウラ面への接着剤２０のタレを低減することによって、内周面１０５と外周面１０２に接合した際に塗布した接着剤２０が効率よく接着剤２０が接合面全面に充填することができ、ムラを軽減することができる。
【００３６】
接着剤２０の接着剤粘度ρは、３５００ｃｐｓ以上７０００ｃｐｓ以下であることが好ましい。また、接着剤２０の温度を１５℃から２５℃の範囲になるように光学基材Ｌ２ａを冷却することが好ましい。接着剤粘度ρが小さすぎる場合には、内周面１０５に塗布した接着剤２０がウラ面へ接着剤２０がタレ落ちてウラ面にはみ出した接着剤２０の除去の手間がかかり、また、アセンブリ形成時に接合面全面を充填させるために必要な接着剤２０の量が保持できず、接合面１０２，１０５にムラ等が生じやすくなる。一方、接着剤粘度ρが大きすぎる場合には、内周面１０５に塗布している接着剤２０自体が硬くなりホログラム光学基材Ｌ１００ａを嵌合した場合に接合面に広がりが悪くなり接合面全面に充填されず、ムラ等を生じやすくなる。
【００３７】
本発明におけるホログラム素子内蔵レンズの一例であるホログラム素子内蔵レンズ２００ａの製造工程である接着剤塗布工程について説明する。光学基材の一例として、光学基材Ｌ２ａを用いて説明する。
ホログラム素子内蔵レンズ製造工程は、ホログラム光学基材を形成するホログラム光学基材形成工程と、ホログラム光学基材を第２光学基材に一体化する一体化工程と、を含み、さらに、一体化工程は、接着剤塗布工程、嵌合工程、及び接着剤硬化工程を含む。
【００３８】
図７に、接着剤塗布装置３０を示す。接着剤塗布装置３０についての詳細な説明は後述する。
第２光学基材である光学基材Ｌ２ａを内周面１０５の傾斜面が鉛直方向上側に開く向きで水平方向に沿って配置し、レンズ表面３ａ(ウラ面）を薄膜３７に接してレンズ固定台２８に固定する。このとき、内周面１０５の何れかが傾斜面の傾斜角θ１及びθ２は鋭角（０°＜θ１＜９０°、０°＜θ２＜９０°）が好ましい。
接着剤塗布装置３０の制御手段６０は、光学基材Ｌ２ａの内周面１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃを位置センサー３３により内周面の位置、傾斜面の傾斜角θ等を認識する。
【００３９】
制御手段６０は、接着剤２０を塗布する内周面１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの接着剤の塗布位置及び塗布範囲を位置センサー３３によって認識する。さらに制御手段６０は、シリンジ３１を制御して所定の接着剤の塗布位置及び塗布範囲で光学基材Ｌ２ａにおける凹欠部の内周面１０５の長手方向に沿って略帯状に接着剤２０を塗布する。
【００４０】
このとき、制御手段６０は、凹欠部の内周面１０５ａ，１０２ｂ，１０２ｃに接着剤を塗布する際、この内周面１０５の何れかが光学基材Ｌ２ａの厚み方向において傾斜する傾斜面で形成されている場合、傾斜面に対する接着剤２０の塗布を他の内周面より先に行う。
【００４１】
さらに、制御手段６０は、光学基材Ｌ２ａの内周面１０５の何れかが傾斜面である場合には、傾斜面に対する接着剤２０の塗布位置が、傾斜面の傾斜方向上側となるようにシリンジ３１を制御することが好ましい。傾斜面の傾斜方向上側に接着剤２０を塗布することによって、接着剤のウラ面までのタレを遅くすることができるので、ウラ面への接着剤のはみ出しが少なくなる。
【００４２】
また、制御手段６０は、少なくとも何れか一方の内周面１０５ｂ，１０５ｃの端部に近づくにつれて塗布する接着剤２０を多くするようにシリンジ３１を制御することが好ましい。アセンブリ形成時アセンブリの外周面９８であってホログラム光学基材Ｌ１００ａの外周端面及び光学基材Ｌ２ａの外周端面における凹欠部の開口端部の接合面端部付近に接着剤２０がはみ出し、はみ出した接着剤によって接合面端部の接着強度を向上することができる。
【００４３】
ここで、接着剤の塗布位置とは、光学基材Ｌ２ａの内周面の傾斜面が鉛直方向上側に開く向きで水平方向に沿って配置した光学基材Ｌ２ａにおける接着剤２０を内周面１０５の長手方向に沿って略帯状に塗布する高さ（ｈ）をいう。接着剤の塗布位置の最大の高さ（Ｈ）とは、光学基材Ｌ２ａの厚みをいう。
【００４４】
さらに、制御手段６０には、ＲＯＭ等に予め接着剤の塗布位置（ｈ）を算出する下式１が記憶されている。制御手段６０は、下式１に所定のパラメータを設定することにより算出された結果に基づいて接着剤２０の接着剤の塗布位置（ｈ）を判断し、シリンジ３１等を制御し、光学基材Ｌ２ａの内周面１０５上に接着剤２０を塗布する。所定のパラメータは予めユーザによって設定してもよく、また位置センサー３３や接着剤粘度測定器等によって各パラメータを検出してもよい。
【００４５】
また、制御手段６０は、冷却手段を介して冷却板３６の温度を調節して配置された光学基材の温度を調整する。特に内周面１０５の温度を１５℃から２５℃に調整するように制御することによって、内周面１０５に塗布した接着剤２０のウラ面へのタレを遅くしつつ、アセンブリ形成時に接合面１０２，１０５全面に接着剤２０の充填を容易にすることができる。
【００４６】
下式１に基づき、傾斜面に対する接着剤の塗布位置（ｈ）は、傾斜面の傾斜角θ（°）、光学基材の厚みＨ（ｃｍ）及び接着剤粘度ρ（ｃｓ）をパラメータとした場合に、下式１の係数Ｃが１００から２００００までの範囲を満たすことが好ましい。より好ましい係数Ｃは６００から８０００であり、なお好ましい係数Ｃは１３００から６０００である。
【００４７】
また、高さ比率（ｈ／Ｈ）は０．５から１の範囲であり、より好ましい高さ比率は０．５４から０．９６であり、なお好ましい高さ比率は０．６から０．９であり、最も好ましい高さ比率は０．７から０．８である。傾斜面の傾斜角θ＝３０°から６０°の範囲においても接合面の全面に接着剤２０が充填され、ウラ面へのはみ出しを少なくすることができる。
【００４８】
【数１】
2006276165.tif 000003
【００４９】
また、高さ比率（ｈ／Ｈ）は０．５から１の範囲であり、より好ましい高さ比率は０．５４から０．９６であり、なお好ましい高さ比率は０．６から０．９であり、最も好ましい高さ比率は０．７から０．８である。傾斜面の傾斜角θ＝３０°から６０°の範囲においても接合面の全面に接着剤２０が充填され、ウラ面への接着剤２０のはみ出しを少なくすることができるためである。
【００５０】
制御手段６０は、光学基材Ｌ２ａの凹欠部における内周面１０５の長手方向に沿って略帯状に接着剤２０を塗布する際、凹欠部の内底面の稜角に接着剤２０を塗布しない領域を形成するようにノズル３２を制御する。さらに、光学基材Ｌ２ａの内周面１０５の長手方向に沿って略帯状に塗布する領域であるＡ２ａ，Ｂ２ｃ，Ｃ２ｃは、内周面１０５の長手方向における長さＡ１，Ｂ１，Ｃ１の０．７５から０．９５の範囲が好ましい。さらに、接着剤２０を塗布しない領域の長手方向の長さは、光学基材Ｌ２ａの凹欠部の内底面（内周面１０５ａ）の稜角部をなす内周面１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの長手方向における稜角部からのそれぞれの長さを同じにする（Ａ２ｃ＝Ｃ２ａ，Ａ２ｂ＝Ｂ２ａ又はＡ２ｃ＝Ｃ２ａ＝Ａ２ｂ＝Ｂ２ａ）ことが好ましい。
【００５１】
内周面１０５における所定の接着剤の塗布位置に接着剤２０を塗布後、ホログラム光学基材Ｌ１００ａを光学基材Ｌ２ａに嵌合し、アセンブリを形成する。
アセンブリを形成後、さらに、レンズ表面３ａ，３ｂにはみ出した接着剤２０を拭き取る。拭き取り後、接合面１０２，１０５に充填している接着剤２０を硬化させて、ホログラム光学基材Ｌ１００ａと光学基材Ｌ２ａとを一体化し、ホログラム素子内蔵レンズ２００ａを形成する。光硬化型接着剤の場合には、レンズ表面３ａ，３ｂに一定時間紫外線ランプ等を照射することによって光硬化型接着剤を硬化させる。
【００５２】
また、アセンブリのレンズ表面３ａ，３ｂにはみ出した接着剤２０を直接拭き取る作業に変えて、レンズ表面３ａ，３ｂを界面活性剤溶液やアルコール等の有機溶剤等で洗浄し、はみ出した接着剤２０を除去してもよく、拭き取り後界面活性剤等で洗浄してもよい。
【００５３】
以上のことより、嵌合する際のウラ面への接着剤のタレを調整することができ、形成されたアセンブリの接合面全面に接着剤が充填されて接着剤のムラを低減し、ホログラム素子内蔵レンズの接合面の接着強度を維持又は向上させることができる。さらに、ホログラム素子内蔵レンズの接合面における接着剤の未充填による不良品を軽減することができ、生産性を向上することができる。
【００５４】
なお、光学基材Ｌ２ｂの内周面１０５に上述と同様に接着剤２０を塗布後、光学基材Ｌ１００ｂと嵌合してアセンブリを形成し、さらに接着剤２０を硬化させてホログラム素子内蔵レンズ２００ｂを形成することが好ましい。
内周面１０５及び外周面１０２の傾斜面表面の形状を粗面又は波目形状にすることによって、嵌合する際のウラ面への接着剤のタレを傾斜面表面が滑面のときよりも遅く調整することができ、形成されたアセンブリの接合面全面に接着剤が充填されて接着剤のムラを低減することができる。
さらに、内周面１０５及び外周面１０２の傾斜面表面の形状を粗面又は波目形状に形成した光学基材を冷却後、接着剤２０を塗布することによって、嵌合する際のウラ面への接着剤のタレをさらに調整することができるのでより好ましい。
【００５５】
さらに、ホログラム映像の精度やホログラム生産性の向上したホログラム素子内蔵レンズ２００ａを、眼鏡フレーム、ＬＣＤ表示部、コントローラ部を備えることによってＷＤやＨＭＤとして使用する。精度の高いＷＤやＨＭＤの生産性も向上することができる。
【００５６】
表１及び表２に光学基材Ｌ２ａの内周面１０５（θ１及びθ２＝４５°）を粗面又は厚さ方向において波目形状に形成した光学基材Ｌ２ｂの場合に適した条件の結果及び接着剤粘度ρの適した条件の結果を後述する。
【００５７】
【表１】
2006276165.tif 000004
【００５８】
表１に、内周面１０５の傾斜面表面の算術粗さ（Ｒａ）を形成した場合、ウラ面の接着剤２０のはみ出し量及び接着強度からの総合評価による適した条件を示す。
【００５９】
表１に示すように、傾斜面表面の算術粗さ（Ｒａ）１μｍから１０００μｍの範囲で、ウラ面への接着剤２０のはみ出しが少ない。また、傾斜面表面の算術粗さ（Ｒａ）０．１から５００μｍの範囲で、気泡が生じにくく接着強度が良好である。従って、評価１及び評価２から傾斜面表面の算術粗さ（Ｒａ）は１μｍから５００μｍが適していると考えられる。
【００６０】
【表２】
2006276165.tif 000005
【００６１】
表２に、厚さ方向における内周面１０５の傾斜面を波目の高さ２００μｍで形成した場合の各波目間隔（μｍ）における及び厚さ方向における傾斜面を波目間隔２３０μｍで形成した場合の各波目高さ（μｍ）における、ウラ面への接着剤２０のはみ出し量及び接着強度からの総合評価による適した条件を示す。
表２に示すように、厚さ方向における内周面１０５の傾斜面を波目高さ２００μｍで形成した場合には、波目間隔１μｍから１０００μｍの範囲でウラ面への接着剤２０のはみ出しが少ない。また、波目間隔０．１から５００μｍの範囲で気泡が生じにくく接着強度が良好である。従って、評価１及び評価２から波目間隔は１μｍから５００μｍの範囲が適していると考えられる。
【００６２】
また、厚さ方向における内周面１０５の傾斜面を波目間隔２３０μｍで形成した場合には、波目高さ１μｍから１０００μｍの範囲で、ウラ面への接着剤２０のはみ出しが少ない。また、波目高さ０．１から５００μｍの範囲で、気泡が生じにくく接着強度が良好である。従って、評価１及び評価２から波目高さは１μｍから５００μｍが適していると考えられる。
従って、波目形状において波目間隔が１μｍから５００μｍ、且つ、波目高さが１μｍから５００μｍの範囲が適していると考えられる。
【００６３】
また、光学基材Ｌ２ａを用いて、冷却手段により光学基材を各温度に設定し、内周面１０５に接着剤２０を塗布し、塗布した接着剤２０の接着剤粘度を測定した。
図７に、温度（℃）と接着剤粘度ρ（ｃｐｓ）との関係を示す。各温度は２０℃、２２℃、２４℃、２６℃、２８℃の際の測定結果である。温度は２４℃から１６℃までの場合には接着剤粘度は３５００ｃｐｓから７０００ｃｐｓであった。温度が常温（２４℃）より高い場合には、接着剤粘度ρが小さくなるため、内周面１０５に塗布した接着剤２０のタレが速い。また、温度が１６℃より低い場合には、接着剤粘度ρが大きくるため接着剤２０の広がりが悪くなり、接合面１０２，１０５の接着剤２０の充填が十分にできない。このため、接着剤粘度ρは常温より大きく２倍より小さくなる値をとることが好ましい。
従って、制御手段６０には、ＲＯＭ等に予め光学基材の内周面１０５の設定温度として１５℃から２５℃が記憶されており、制御手段６０はこの設定範囲内になるように冷却手段を制御することが好ましい。
【００６４】
また、制御手段６０には、ＲＯＭ等に予め塗布位置高さを算出するため上述した式１が記憶されている。制御手段６０は上述した式１に所定のパラメータを設定することによりこの算出された結果に基づいて塗布位置高さを判断し、シリンジ等を制御し、光学基材Ｌ２ａの内周面１０５上に接着剤を塗布する。所定のパラメータは予めユーザによって設定してもよく、また位置センサーや接着剤粘度測定器等によって各パラメータを算出してもよい。
【００６５】
【表３】
2006276165.tif 000006
【００６６】
表３は、光学基材Ｌ２ａを用い、θ＝４５°、Ｈ＝５ｃｍのとき、接着剤粘度ρ（ｃｐｓ）及び高さ比率（ｈ／Ｈ）によるウラ面への接着剤はみ出し状態、接合面の接着剤充填状態、及びこれらの総合評価を示す。
評価１のウラ面への接着剤はみ出し状態は、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．５４から１の範囲で裏側にはみ出した接着剤の拭き取りが容易である。評価２の接着剤充填状態は、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．５から０．９６の範囲で気泡が生じず接着剤が接合面全面に充填されている。総合評価としては、θ＝４５°のとき、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．５４から０．９６の範囲であり、係数Ｃは１１３から１３０１１の範囲である。さらに好ましくは、接着剤粘度ρ＝３０００ｃｐｓから５０００ｃｐｓであって、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．６から０．９の範囲であり、このときの係数Ｃは、８４９から５６５７を示す。さらに、より好ましくは接着剤粘度ρ＝３０００ｃｐｓから５０００ｃｐｓであって、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．７から０．８の範囲であり、このときの係数Ｃは、１６９７から４２４３を示す。
【００６７】
上記表３の結果より、傾斜面の傾斜角θ＝４５°において、良好な総合評価を得ることができる接着剤粘度ρは３０００ｃｐｓから５０００ｃｐｓが好ましい。
また、係数Ｃが１００から２００００範囲で良好な総合評価を得ることができ、さらに係数Ｃが６００から８０００の範囲でより良好な、係数Ｃが１３００から６０００の範囲でさらにより良好な総合評価を得ることができる。
【００６８】
従って、上式１に各パラメータが設定された場合に係数Ｃが所定の範囲内になるように制御手段６０が判断することによって、傾斜面の傾斜角θや接着剤粘度ρが変化しても総合評価を満たす接着剤塗布位置及び／又は接着剤塗布領域であるかどうかを判断し、内周面１０５の所定の接着剤塗布位置及び／又は接着剤塗布領域に接着剤を塗布することができる。
【００６９】
上記光学基材の光学基材形成工程について説明する。
光学基材形成工程は、射出成形工程、圧縮成形工程、切削り工程、研磨工程等のうちから一つの工程又はこれらの組み合わせ工程から構成されている。
射出成形工程は、原材料を溶解しながら射出ユニットの先端部から加圧した成形金型の空洞部のキャビティに注入し、冷却して、所定の形状の光学基材を成形する。圧縮成形工程は、ガラス又はプラスッチックの母型にモールド等を周囲に形成し、圧縮成形し、所定の形状の光学基材に成形する。切削り工程は、射出成形工程によって形成した光学基材を、ボールエンドミル、回転式カッター、レーザ光線、ウォータジェット等によって所定の形状の光学基材に形成する。また、研磨工程は、射出成形工程によって形成した光学基材を、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Planarization）等によって研磨し、所定の形状の光学基材に形成する。第１光学基材及び第２光学基材の材質は、プラスチック又はガラスである。
【００７０】
図７に上記接着工程に用いた接着剤塗布装置３０を示し、この接着剤塗布装置３０について説明する。
接着剤塗布装置３０は、接着剤２０を光学基材に塗布するシリンジ３１及びノズル３２、光学基材の位置を認識する位置センサー３３、光学基材を冷却する冷却手段（図示せず）、光学基材の位置及びシリンジ３１の位置等を調整するｘ軸アクチュエータ４３、ｙ軸アクチュエータ４１、ｚ軸アクチュエータ４５が設けられている。さらに、ｘｙｚ軸アクチュエータ４１，４３，４５、位置センサー３３及び冷却手段を制御する制御手段６０が設けられている。
【００７１】
本接着剤塗布装置３０は支持台３５を設けており、この支持台３５には、ｙ軸アクチュエータ４１が設けられている。このｙ軸アクチュエータ４１によって支持台３５上に設けたｙ軸ベース４２をy軸方向に駆動することができる。ｙ軸ベース４２の上部には、冷却板３６が設けられており、この冷却板３６はペリチェ式等の冷却手段に接続され、光学基材を冷却することができる。冷却板３６の上には、薄膜３７が設けられている。この薄膜３７の素材には、シリコン、合成ゴム、プラスチック、繊維、不凍液等の光学基材のレンズ表面を傷つけない素材が用いられている。薄膜の上には、光学基材を固定するレンズ固定台３８が設けられている。
【００７２】
支持台３５の両側に設けられている支持体５１ａ，５１ｂの上部には、ｘ軸フレーム４４が設けられている。ｘ軸アクチュエータ４３によってｘ軸フレーム４４に設けたｘ軸ベース４７をｘ軸方向に駆動することができる。
また、ｚ軸フレーム４６には、ｚ軸アクチュエータ４５、例えばパルスモータ等が設けられている。このパルスモータによって、ｚ軸ベース（図示せず）、さらにｚ軸フレーム４６に設けているシリンジ３１及びノズル３２をｚ軸方向に駆動することができる。なお、ｘｙｚ軸アクチュエータ４１，４３，４５の設置場所は、特に限定されず何れの場所に配置してもよい。
【００７３】
位置センサー３３は、シリンジ３１の外周部に設けられている。この位置センサー３３によって、光学基材の位置、光学基材の接着剤２０の塗布位置及びノズル３２の先端と光学基材との位置等を計測し、計測結果を制御手段６０に送信する。
制御手段６０は、ｘｙｚ軸アクチュエータ４１，４３，４５、冷却手段、位置センサー３３に接続されており、これらを制御する。制御手段６０は、位置センサー３３からの測定結果に基づき、ｘｙｚ軸アクチュエータ４１，４３，４５及び接着剤２０の塗布量や塗布速度を制御する。制御手段６０によって制御されたｘｙｚ軸アクチュエータ４１，４３，４５によって光学基材の所定の位置に接着剤２０を塗布する。また制御手段６０によって、冷却手段を制御し、光学基材を冷却するとともに塗布した接着剤２０が光学基材のレンズ表面と接する部分、例えば内周面１０５の温度を制御する。また、制御手段６０によって、ノズル３２から光学基材に塗布される接着剤２０の塗布量や塗布速度、及び接着剤チューブ３９を経由して充填するシリンジ３１内の接着剤２０の充填量を制御する。
【００７４】
上記接着剤２０について説明する。
接着剤２０は、用いられる光学基材の光屈折率と近い屈折率を示すものであればよい。この中で光硬化型接着剤、特に紫外線硬化型接着剤が好ましい。紫外線等の特定波長の光を照射することによって硬化するとともに、光学基材の光屈折率の範囲のものを選択することができるためである。また、紫外線硬化型接着剤は、光学基材Ｌ１及び光学基材Ｌ２のレンズ表面を侵食しにくいため好ましい。特に、アクリル系のＰＭＭＡ、ポリカーボネイトのＰＣがホログラム素子内蔵レンズに用いられる光学基材の屈折率の範囲に含まれるため好ましい。例えば、Norland社製品NOAシリーズ又はEMI社製品OPTOCAST3400シリーズ等が挙げられる。
【００７５】
紫外線硬化型接着剤としては、重合性モノマーとして、ビニル系、アクリル系、又はメタクリル系等で分子内に少なくとも１つ以上二重結合を有するものである。具体的には単官能モノマーとしてアクリル酸、メタクリル酸の他にアクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアルキルアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル若しくはそれらのヒドロキシ化合物等も含むアルキルメタクリル酸エステル類、又はスチレンモノマー、アクリルニトリルモノマー等である。
【００７６】
また、多官能モノマーとしてエチレングリコールジメタクリレート等のアクリル系やジアリルフタレート等のアリル系等である。これらの多官能モノマーは重合硬化過程で架橋構造が得られ接着部の耐久性や熱安定性を改良することができるものである。
光硬化型接着剤を硬化させる光源としては、用いた接着剤２０を硬化させることができる特定波長の光を照射する装置であれば良く、低／高圧水銀ランプ、紫外線ランプ、ダイオード、ブラックライト等が挙げられる。
【００７７】
上記ホログラム素子に用いるホログラム感材について説明する。
ホログラム感材は、一対の保護シートの間にホログラム感材シートが互いに剥離可能に接着されて断面サンドイッチ状に形成された積層シート５に形成されている。
保護シートの材質として、例えば、アルミ、ステンレス等が挙げられる。プラスチックとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネイト、ポリエーテルスルホン、ポリイミド等が挙げられる。
【００７８】
ホログラム感材は、ホログラム感光性組成物、色素組成物、発熱吸熱組成物等の化学組成物等とバインダーとを含んだものをゲル状シートに形成したものである。ホログラム感光性組成物は、感光性ハロゲン化銀、非感光性有機銀塩、光重合剤及び還元剤等を含むものからなる。ホログラム感材シートには、ホログラム感光性組成物及びバインダー等を含む。
【００７９】
このバインダーとして、天然ポリマー、合成ポリマー及びコポリマー、その他シートを形成する媒体等が挙げられる。例えば、ポリエステル類、ポリウレタン類、フェノイキシ樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリエポキシド類、ポリカーボネ−ト類、ポリビニルアセテート類、セルロースエステル類、ポリアミド等がある。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】従来技術であるホログラム光学基材Ｌ１００及び光学基材Ｌ２の図を示す。
【図２】従来技術であるホログラム素子内蔵レンズ２００の図を示す。
【図３】本発明におけるホログラム光学基材Ｌ１００ａ及び光学基材Ｌ２ａを示す。
【図４】ホログラム光学基材Ｌ１００ａと光学基材Ｌ２ａとが嵌合し、形成されたアセンブリを示す。接着剤が硬化した際にはホログラム素子内蔵レンズ２００ａを示す。（ａ）オモテ面を斜め方向からみたアセンブリを示す。（ｂ）オモテ面を正面方向からみたアセンブリを示す。
【図５】本発明における光学基材Ｌ２ａの厚さ方向における断面図を示す。
【図６】本発明における、ホログラム光学基材Ｌ１００ｂと光学基材Ｌ２ｂとが嵌合し、形成されたアセンブリの接合面１０２，１０５の厚み方向における断面図の一部を拡大した図を示す。接合面１０２，１０５における傾斜面の表面は、粗面又は波目形状に形成されており、一例として波目形状を示す。
【図７】接着剤塗布装置３０を示す。
【図８】光学基材Ｌ２ａの内周面１０５に塗布した接着剤２０の温度（℃）と接着剤粘度ρ（ｃｐｓ）との関係を示す。
【符号の説明】
【００８１】
Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ  光学基材
３ａ  レンズ表面（ウラ面）
３ｂ  レンズ表面（オモテ面）
３０  接着剤塗布装置
６０  制御手段
１００  ホログラム素子
１０１  ホログラム素子面
１０２  外周面
１０５  内周面
【図１】
2006276165.tif 000007
【図２】
2006276165.tif 000008
【図３】
2006276165.tif 000009
【図４】
2006276165.tif 000010
【図５】
2006276165.tif 000011
【図６】
2006276165.tif 000012
【図７】
2006276165.tif 000013
【図８】
2006276165.tif 000014