(57)【要約】【課題】良好な画像品位を有し、高湿条件下であっても高い回折効率を長期に維持できる耐久性を有する光学素子を提供する。【解決手段】隣り合う２つの透明光学部材の一対の接合面の少なくとも一方が曲面を有しており、前記一対の接合面のうち曲面を有する接合面の少なくとも一部の領域にフォトポリマーを含む体積ホログラム記録層を含む層が配置され、前記曲面を有する接合面全体を覆うように放射線硬化性接着層を備えた光学素子において、前記体積ホログラム記録層がポリウレタンを含む、光学素子。【選択図】図３
2019124710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣り合う２つの透明光学部材の一対の接合面の少なくとも一方が曲面を有しており、前記一対の接合面のうち曲面を有する接合面の少なくとも一部の領域にフォトポリマーを含む体積ホログラム記録層を含む層が配置され、前記曲面を有する接合面全体を覆うように放射線硬化性接着層を備えた光学素子において、前記体積ホログラム記録層がポリウレタンを含む、光学素子。
【請求項２】
隣り合う２つの透明光学部材の一対の接合面の少なくとも一方が曲面を有しており、前記一対の接合面のうち曲面を有する接合面の少なくとも一部の領域にフォトポリマーを含む体積ホログラム記録層を含む層が配置され、前記曲面を有する接合面全体を覆うように放射線硬化性接着層を備えた光学素子において、前記体積ホログラム記録層がポリウレタンを含む、光学素子の製造方法であって、
一対の接合面のうち曲面を有する接合面の少なくとも一部の領域に体積ホログラム層を含む層を作製し、前記体積ホログラム記録層を含む層が配置された前記曲面を有する接合面全体を覆うように放射線硬化性接着剤を塗布した後、放射線を用いて前記放射線硬化性接着剤を硬化させて放射線硬化性接着層を形成することを含む、光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、体積位相型ホログラムを含むホログラフィック光学素子（ＨＯＥ；Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ、以下単に「ＨＯＥ」とも称する）を用い、表示素子からの映像光をＨＯＥで回折反射させて観察者の瞳に導き、観察者に映像（虚像）を観察させる映像表示装置が種々提案されている。例えば、特許文献１では、平面状のＨＯＥを接眼プリズムに貼り付け、表示素子から出射され接眼プリズム内部で導光された映像光をＨＯＥで回折反射させ、観察者の瞳に導く映像表示装置が開示されている。
【０００３】
一般に、ＨＯＥは波長依存性を有しており、波長に応じて回折される方向が変わる。このため、特許文献１に記載の技術のように、接眼プリズムにおけるＨＯＥ貼り付け面で映像光が反射する方向と、ＨＯＥで映像光が回折する方向とが、画面中心（映像観察時の画角中心）において略一致する構成では、平面状のＨＯＥを用いると、画面中心から放射状の方向に映像光の波長が分散される。この結果、画面中心以外の位置では、表示された点（画像）が画面中心から放射状に引き伸ばされて、画像品位が劣化するという問題が生じる。
【０００４】
この画像品位劣化の問題を解決する手段として、映像光を回折反射する体積位相型ホログラムが接する接眼プリズム面を曲面とし、画面中心以外の位置において、ＨＯＥの波長依存性によって点（画像）が伸びる方向を制限することが挙げられる。これにより、平面状のＨＯＥを用いた場合に比べて、ＨＯＥの画像品位の劣化を抑えることができる。
【０００５】
一方、湿度等の外部環境からの影響を受けにくいホログラム記録材料を用いた光学素子として、特許文献２は、２つの湾曲した透明プリズムの間にホログラム記録材料を配置し、２つの透明プリズムをポリビニルブチラール（ＰＶＢ）により接着させた積層構造物を開示している。この特許文献２に記載の積層構造物は、ヘッドアップディスプレイや自動車用の風防ガラスに好適に用いられると報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１２７９号公報
【特許文献２】特開平７−２３４６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の技術では、ホログラム記録材料の領域において所望の干渉縞が形成できず、画像品位の劣化を招く課題があった。
【０００８】
そこで本発明は、良好な画像品位を有し、高湿条件下であっても高い回折効率を長期に維持できる耐久性を有する光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは鋭意研究を行った。その結果、隣り合う２つの透明光学部材の一対の接合面の少なくとも一方が曲面を有しており、前記一対の接合面のうち曲面を有する接合面の少なくとも一部の領域に配置される体積ホログラム記録層に対して、ポリウレタンを含有させることにより、上記課題が解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、隣り合う２つの透明光学部材の一対の接合面の少なくとも一方が曲面を有しており、前記一対の接合面のうち曲面を有する接合面の少なくとも一部領域にフォトポリマーを含む体積ホログラム記録層を含む層が配置され、前記曲面を有する接合面全体を覆うように放射線硬化性接着層を備えた光学素子において、前記体積ホログラム記録層がポリウレタンを含む、光学素子である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、良好な画像品位を有し、高湿条件下であっても高い回折効率を長期に維持できる耐久性を有する光学素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ホログラフィ露光に用いる露光装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による光学素子の部分構造を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による光学素子を備える映像表示装置の断面構造を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による光学素子を備える映像表示装置のより詳細な断面構造を示す概略図である。
【図５】実施例で作製した透明光学部材１１−１および１１−２を示す概略図であり、（ａ）は透明光学部材の平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は透明光学部材の側面図である。
【図６】実施例で作製した透明光学部材１３−１および１３−２を示す概略図であり、（ａ）は透明光学部材の平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は透明光学部材の側面図である。
【図７】実施例で作製した曲面を有する接合面上に体積ホログラム記録層を積層した積層体を示す概略図であり、（ａ）は積層体の平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は積層体の側面図である。
【図８】鮮鋭性の評価に用いた虚像を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態である光学素子について説明する。
【００１４】
なお、以下においては、ホログラフィ露光（干渉露光）前の重合性モノマーを含む層を感光層と称し、感光層にホログラフィ露光を行って体積ホログラムが記録された層を体積ホログラム記録層と称する。また、重合性モノマー、光重合開始剤、マトリクス樹脂やその前駆体等を含む感光性組成物に光照射して重合反応させることにより得られたポリマーをフォトポリマーと称する。
【００１５】
本実施形態の光学素子は、隣り合う２つの透明光学部材の一対の接合面の少なくとも一方が曲面を有しており、前記一対の接合面のうち曲面を有する接合面の少なくとも一部の領域にフォトポリマーを含む体積ホログラム記録層を含む層が配置され、前記曲面を有する接合面全体を覆うように放射線硬化性接着層を備える。このような構成を有する本実施形態の光学素子は、良好な画像品位を有し、高湿条件下であっても高い回折効率を長期に維持できる耐久性を有する。
【００１６】
特許文献２に記載の積層構造物は、２つの湾曲した透明プリズムの間にホログラム記録材料を配置し、２つの透明プリズムをポリビニルブチラール（ＰＶＢ）により接着させることにより、湿度等の外部環境からの影響を受けにくいとされている。しかしながら、特許文献２に記載の積層構造物は、ホログラム記録材料を有する領域とホログラム記録材料がない領域とで、接着層の厚みが違うため、接着層を硬化する際の収縮率に差が生じてその結果内部応力が発生し、また、接合面が曲面を有するため、より顕著に内部応力が発生しやすい。そのため、ホログラム記録材料を有する領域において、所望の干渉縞が形成できなくなり、画像品位の劣化を招くという問題があった。
【００１７】
一方、本実施形態の光学素子は、体積ホログラム記録層がポリウレタンを含有する。これにより、接着剤の硬化収縮に伴う局所的な内部応力が発生しても、体積ホログラム記録層に含まれるポリウレタンが内部応力を分散させ、所望の干渉縞が維持され、良好な画像品位が得られると考えられる。また、ポリウレタンを内部に含有することにより、体積ホログラム記録層の高湿条件下での耐久性が向上すると考えられる。なお、上記メカニズムは推測に基づくものであり、その正誤が本実施形態の技術的範囲に影響を及ぼすものではない。
【００１８】
以下、好ましい実施形態をより詳細に説明するが、下記の実施形態のみには限定されない。
【００１９】
本明細書において、範囲を示す「Ｘ〜Ｙ」は「Ｘ以上Ｙ以下」を意味する。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温（２０〜２５℃）／相対湿度４０〜５０％ＲＨの条件で測定する。
【００２０】
［光学素子の構成］
＜透明光学部材＞
本実施形態に係る隣り合う２つの透明光学部材は、一対の接合面のうち少なくとも一方が曲面を有している。もう１つの接合面は、平面状であってもよいし曲面を有していてもよい。
【００２１】
曲面の形状の例としては、シリンドリカル形状（円柱状）、球面状、凸レンズ状、凹レンズ状等が挙げられ、特に制限されない。係る曲面の形状の曲率は、画像を表示する光学素子の瞳に対する設置位置によって適宜変更され、設置位置が近いほど曲率が大きくなる。光学素子と瞳との距離をＲとしたとき、曲率は１／Ｒと同等もしくはそれより小さいことが好ましい。また曲率は、透明光学部材の曲面に渡って一定であってもよく、変化していてもよい。変化する場合、透明光学部材の周端部に向かって、小さくなっていくことが好ましい。
【００２２】
透明光学部材の材料は、光学的に透明であればよく、公知の材料を適宜選択することができる。なお、本明細書中、「透明」とは、可視光波長領域における全光線透過率が６０％以上であることをいう。材料の例としては、例えば、ガラス、シリコン、石英などの無機材料；アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフトエート、ポリエチレン、ポリプロピレン、アモルファスポリオレフィン、酢酸セルロース、水和セルロース、硝酸セルロース、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン、ポリエポキシド、ポリスルホン、セルロースアシレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール、ポリジシクロペンタジエンなどの有機材料；等が挙げられる。これら材料は、単独でもまたは２種以上組み合わせて用いてもよい。また、一対の透明光学部材の材料は、互いに同じでもよいし異なっていてもよい。
【００２３】
透明光学部材は、上記材料を、例えば金型を用いて公知の条件によって射出成形、押出成形等の成形を行うことで得ることができる。
【００２４】
透明光学部材の大きさとしては、特に制限はなく、用いる用途などに応じて適宜選択することができる。また、上記曲面を有する適当な大きさの透明光学部材は、公知の方法を用いて、またはこれを適宜改変して作製することができる。
【００２５】
＜隣接層＞
本実施形態の光学素子は、体積ホログラム記録層に接する樹脂を含む隣接層を有することが好ましい。隣接層は、体積ホログラム記録層を保護する役割および／または体積ホログラム記録層を安定的に保持する役割を有しうる。
【００２６】
上記の構成を有する隣接層は、体積ホログラム記録層の両面に接するように設けられてもよいし、片面にのみ接するように設けられてもよい。すなわち、本実施形態の光学素子は、樹脂を含む隣接層を少なくとも１つ有することが好ましい。体積ホログラム記録層の両面に隣接層が設けられる場合、それぞれの隣接層の構成材料および厚さは同じでもよいし、異なっていてもよい。
【００２７】
隣接層に含まれる樹脂としては、透明性を有する公知の樹脂が挙げられる。樹脂の具体的な例としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフトエート、ポリエチレン、ポリプロピレン、アモルファスポリオレフィン、酢酸セルロース、水和セルロース、硝酸セルロース、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン、ポリエポキシド、ポリスルホン、セルロースアシレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール、ポリジシクロペンタジエン等が挙げられる。これら樹脂は、単独でもまたは２種以上混合して用いてもよい。
【００２８】
これらの中でも、光学特性等の観点から、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマー、セルロースアシレート、ポリメチルメタクリレートが好ましく、セルロースアシレートがより好ましい。
【００２９】
該隣接層は、上記成分以外に、例えば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、劣化防止剤、光安定剤、熱安定剤、滑剤、帯電防止剤、難燃剤、充填剤、微粒子、光学特性調整剤等、他の成分を含んでもよい。他の成分の添加量（２種以上添加する場合はその合計）としては、隣接層の全質量に対して、０．１〜２９．５質量％が好ましい。
【００３０】
隣接層の厚さは、特に制限はされないが、１０〜１０００μｍが好ましく、５０〜２００μｍであることがより好ましい。
【００３１】
隣接層を形成する方法としては、特に制限されず、樹脂を溶融押出法、溶液キャスト法（溶液流延法）、カレンダー法、圧縮成形法等、従来公知の方法を用いて成形を行う方法が挙げられる。これらの方法のうち、溶融押出法、溶液キャスト法（溶液流延法）が好ましい。また、隣接層として、市販の樹脂フィルムを用いてもよい。
【００３２】
＜体積ホログラム記録層＞
体積ホログラム記録層は、重合性モノマー、光重合開始剤、ポリウレタンの前駆体であるポリイソシアネート化合物およびポリオール化合物、ならびに必要に応じて含まれるポリウレタン以外のマトリクス樹脂またはその前駆体を含有する感光性組成物を、例えば隣接層上に塗布し、乾燥することで得られる塗膜（感光層）に対して、少なくともホログラフィ露光を行うことにより作製されることが好ましい。このようにして、該感光層内に高屈折率領域と低屈折率領域とからなる回折格子が形成され、体積ホログラム記録層となる。
【００３３】
体積ホログラム記録層形成に用いられる感光性組成物は、好ましくはラジカル重合性モノマー、光重合開始剤、ならびにポリイソシアネート化合物およびポリオール化合物を含有するポリウレタンの前駆体を含み、必要に応じてポリウレタン以外のマトリクス樹脂またはその前駆体、増感剤、溶媒等を含みうる。以下、これらの成分について説明する。
【００３４】
≪ラジカル重合性モノマー≫
ラジカル重合性モノマーとしては、分子内に１つ以上のラジカル重合性のエチレン性不飽和結合を有するものであれば特に制限されないが、比較的高屈折率を呈するものが好ましい。具体的には、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、２，３−ジブロモプロピルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジブロモネオペンチルグリコールジアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、２−フェノキシメチルメタクリレート、フェノールエトキシレートモノアクリレート、２−（ｐ−クロロフェノキシ）エチルアクリレート、ｐ−クロロフェニルアクリレート、フェニルアクリレート、２−フェニルエチルアクリレート、２−（１−ナフチルオキシ）エチルアクリレート、ｏ−ビフェニルメタクリレート、ｏ−ビフェニルアクリレート、スチレン、メトキシスチレン、ベンジルアクリレート、フェニルアクリレート、２−フェニルエチルアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、２−フェノキシエチルメタクリレート、フェノールエトキシレートアクリレート、メチルフェノキシエチルアクリレート、ノニルフェノキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、１，４−ベンゼンジオールジメタクリレート、１，４−ジイソプロペニルベンゼン、１，３，５−トリイソプロペニルベンゼン、ベンゾキノンモノメタクリレート、２−（１−ナフチロキシ）エチルアクリレート、２，３−ナフタレンジカルボン酸（アクリロキシエチル）モノエステル、ジフェノール酸のジ（３−メタクリロキシ−２−ヒドロキシプロピル）エーテル、β−アクリロキシエチルハイドロゲンフタレート、２，２−ジ（ｐ−ヒドロキシフェニル）プロパンジアクリレート、２，３−ジ（ｐ−ヒドロキシフェニル）プロパンジメタクリレート、２，２−ジ（ｐ−ヒドロキシフェニル）プロパンジメタクリレート、ポリオキシエチレン−２，２−ジ（ｐ−ヒドロキシフェニル）プロパンジメタクリレート、ビスフェノール−Ａのジ（２−メタクリロキシエチル）エーテル、エトキシ化ビスフェノール−Ａジアクリレート、ビスフェノール−Ａのジ（３−アクリロキシ−２−ヒドロキシプロピル）エーテル、ビスフェノール−Ａのジ（２−アクリロキシエチル）エーテル、２，２−ビス（４−アクリロキシエトキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−メタクリロキシエトキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−アクリロキシジエトキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−メタクリロキシジエトキシフェニル）プロパン、ビス（４−アクリロキシジエトキシフェニル）メタン、ビス（４−メタクリロキシジエトキシフェニル）メタン、２−クロロスチレン、２−ブロモスチレン、２−（ｐ−クロロフェノキシ）エチルアクリレート、テトラクロロ−ビスフェノール−Ａのジ（３−アクリロキシ−２−ヒドロキシプロピル）エーテル、テトラクロロ−ビスフェノール−Ａのジ（２−メタクリロキシエチル）エーテル、テ���ラブロモ−ビスフェノール−Ａのジ（３−メタクリロキシ−２−ヒドロキシプロピル）エーテル、テトラブロモ−ビスフェノール−Ａのジ（２−メタクリロキシエチル）エーテル、ビス（４−アクリロキシエトキシ−３，５−ジプロモフェニル）メタン、ビス（４−メタクリロキシエトキシ−３，５−ジブロモフェニル）メタン、２，２−ビス（４−アクリロキシエトキシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−メタクリロキシエトキシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパン、ビス（４−アクリロキシエトキシフェニル）スルホン、ビス（４−メタクリロキシエトキシフェニル）スルホン、ビス（４−アクリロキシジエトキシフェニル）スルホン、ビス（４−メタクリロキシジエトキシフェニル）スルホン、ビス（４−アクリロキシプロポキシフェニル−ジブロモフェニル）スルホン、ビス（４−メタクリロキシプロポキシフェニル−ジブロモフェニル）スルホン、ジエチレンジチオグリコールジアクリレート、ジエチレンジチオグリコールジメタクリレート、トリフェニルメチルチオアクリレート、２−（トリシクロ［５，２，１０２，６］ジブロモデシルチオ）エチルアクリレート、Ｓ−（１−ナフチルメチル）チオアクリレート、特開平２−２４７２０５号公報や特開平２−２６１８０８号公報に記載の分子内に少なくともＳ原子を２個以上含むエチレン性不飽和結合含有化合物、Ｎ−ビニルカルバゾール、２−（９−カルバゾリル）エチルアクリレート、２−〔β−（Ｎ−カルバジル）プロピオニロキシ〕エチルアクリレート、２−ナフチルアクリレート、ペンタクロロフェニルアクリレート、２，４，６−トリブロモフェニルアクリレート、２−（２−ナフチルオキシ）エチルアクリレート、Ｎ−フェニルマレイミド、ｐ−ビフェニルメタクリレート、２−ビニルナフタレン、２−ナフチルメタクリレート、２，３−ナフタリンジカルボン酸（２−アクリロキシエチル）（３−アクリロキシプロピル−２−ヒドロキシ）ジエステル、Ｎ−フェニルメタクリルアミド、ｔ−ブチルフェニルメタクリレート、ジフェン酸（２−メタクリロキシエチル）モノエステル、ジフェン酸（２−アクリロキシエチル）（３−アクリロキシプロピル−２−ヒドロキシ）ジエステル、４，５−フェナントレンジカルボン酸（２−アクリロキシエチル）（３−アクリロキシプロピル−２−ヒドロキシ）ジエステル、２−｛｛［３−（メチルスルファニル）フェニル］カルバモイル｝オキシ｝エチルプロパ−２−エノエートなどが挙げられる。
【００３５】
また、９，９−ジアリールフルオレン骨格を有し、分子中に少なくとも一つのエチレン性不飽和結合を有するものが挙げられる。具体的には下記構造を有する化合物である。
【００３６】
【化１】
2019124710.tif 000003
【００３７】
ここで、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、末端にアクリロイル基またはメタクリロイル基を含むラジカル重合性基である。好ましい形態としては、末端にアクリロイル基またはメタクリロイル基を有し、オキシエチレン鎖、オキシプロピレン鎖、ウレタン結合、アミド結合などを介して、上記化合物のベンゼン環と結合し得る基である。
【００３８】
また、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立して、水素原子または置換基である。置換基の具体例としては、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、アミノ基、ジアルキルアミノ基、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン基などが挙げられる。
【００３９】
また、フェニルイソシアネート化合物と、一分子中にヒドロキシ基およびアクリロイル基を有する化合物とによる縮合物からなるウレタンアクリレートも利用できる。具体的には、以下の構造を有する化合物である。
【００４０】
【化２】
2019124710.tif 000004
【００４１】
上記化学式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）中、Ｒは、それぞれ独立して、エチレン性不飽和結合を有する基であり、Ｘは、それぞれ独立して、単結合、または直鎖状、分枝状、もしくは環状の２価の脂肪族炭化水素基である。
【００４２】
また、下記化学式（ＩＶ）で表される構造を有する化合物も使用することができる。
【００４３】
【化３】
2019124710.tif 000005
【００４４】
上記化学式（ＩＶ）中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、トリフルオロメチル基、炭素数１〜６のアルキルチオ基、炭素数１〜６のアルキルセレノ基、炭素数１〜６のアルキルテルロ基、またはニトロ基であり、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数１〜６のアルキル基である。
【００４５】
Ａは、直鎖状もしくは分岐状の炭素数１〜６のアルキレン基、直鎖状もしくは分岐状の炭素数２〜６のアルケニレン基、または２〜６個のエチレンオキシド単位またはプロピレンオキシド単位を有するポリアルキレンオキシド基である。
【００４６】
これらのラジカル重合性モノマーの内、置換または未置換のフェニル基を有するモノマー、置換または未置換のナフチル基を有するモノマー、３個までの環を有する置換または未置換の複素環式芳香族部分を有するモノマー、塩素原子を有するモノマー、臭素原子を含有するモノマーは、その屈折率が比較的高いため、好ましい。
【００４７】
上記ラジカル重合性モノマーは、単独でもまたは２種以上組み合わせても用いることができる。
【００４８】
感光性組成物中のラジカル重合性モノマーの含有量は、１〜２５質量％であることが好ましく、５〜２０質量％であることがより好ましい。
【００４９】
≪光ラジカル重合開始剤≫
光ラジカル重合開始剤は、ホログラフィ露光における、特定波長のレーザー光またはコヒーレンス性の優れた光の照射によって、ラジカル重合性モノマーの光重合を開始させる剤である。光ラジカル重合開始剤として、例えば米国特許第４７６６０５５号明細書、同第４８６８０９２号明細書、同第４９６５１７１号明細書、特開昭５４−１５１０２４号公報、同５８−１５５０３号公報、同５８−２９８０３号公報、同５９−１８９３４０号公報、同６０−７６７３５号公報、特開平１−２８７１５号公報、特開平４−２３９５０５号公報および「プロシーディングス・オブ・コンフェレンス・オン・ラジエーション・キュアリング・エイジア（ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ  ＯＦ  ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ  ＯＮ  ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ  ＣＵＲＩＮＧ  ＡＳＩＡ）」（ｐｐ．４６１〜４７７、１９８８年）等に記載されている公知の重合開始剤が使用できるが、これらに制限されない。
【００５０】
光ラジカル重合開始剤の具体例として、例えば、ジアリールヨードニウム塩類、２，４，６−置換−１，３，５−トリアジン類（トリアジン系化合物）、アゾ化合物、アジド化合物、有機過酸化物、テトラブチルアンモニウムトリフェニルブチルボレート等の有機ホウ素酸塩、オニウム塩類、ハロゲン化炭化水素誘導体、チタノセン化合物、モノアシルホスフィンオキサイド、ビスアシルホスフィンオキサイド、ビスアシルホスフィンオキサイドとα−ヒドロキシケトンとの組み合わせなどが挙げられる。また、チオール化合物などの水素供与体とビスイミダゾール誘導体との併用による光ラジカル重合開始剤システムも利用できる。これら光ラジカル重合開始剤は、単独でもまたは２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５１】
光ラジカル重合開始剤の使用量は、ラジカル重合性モノマー１００質量部に対して好ましくは０．０５〜５０質量部、より好ましくは０．１〜３０質量部である。
【００５２】
≪増感剤≫
上記感光性組成物は、光ラジカル重合開始剤に対する増感機能を有する増感剤を含んでもよい。このような増感剤は４００〜８００ｎｍ、特に４５０〜７００ｎｍの範囲に吸収極大波長を有する。これらの増感剤が上記範囲の光を吸収し、これにより光ラジカル重合開始剤に対して増感作用が生じる。
【００５３】
このような増感剤としては、例えば、シアニン系色素、スチリル系色素等のポリメチン系化合物、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ピロニンＧＹ等のキサンテン系化合物、サフラニンＯ等のフェナジン系化合物、クレシルバイオレット、ブリリアントクレシルブルー等のフェノキサジン系化合物、メチレンブルー、ニューメチレンブルー等のフェノチアジン系化合物、オーラミン等のジアリールメタン系化合物、クリスタルバイオレット、ブリリアントグリーン、リサミングリーン等のトリアリールメタン系化合物、（チオ）ピリリウム塩系化合物、スクアリリウム系化合物、クマリン系色素、チオキサンテン系色素、アセン系色素、メロシアニン系色素、チアゾリウム系色素等が挙げられる。これら増感剤は、単独でもまたは２種以上組み合わせても用いることができる。
【００５４】
増感剤を用いる場合の使用量は、光ラジカル重合開始剤１００質量部に対して１〜２０００質量部が好ましく、２０〜１５００質量部がより好ましい。
【００５５】
≪連鎖移動剤≫
上記感光性組成物は、連鎖移動剤を含んでもよい。連鎖移動剤としては、特に限定されず、公知のラジカル連鎖移動剤を使用することができる。
【００５６】
連鎖移動剤としては、例えば、ｎ−ブチルメルカプタン、ｔ−ブチルメルカプタン、ｔ−ドデシルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、５−クロロ−２−メルカプトベンゾチアゾール、６−エトキシ−２−メルカプトベンゾチアゾールなどのメルカプタン類；テトラメチルチウラジウムジスルフィド、テトラエチルチウラジウムジスルフィドなどのジスルフィド類；四塩化炭素、四臭化炭素などのハロゲン化合物；２−メチル−１−ブテン、α−メチルスチレンダイマー等のオレフィン類；等が挙げられる。これら連鎖移動剤は、単独でもまたは２種以上組み合わせても用いることができる。
【００５７】
連鎖移動剤を用いる場合の使用量は、ラジカル重合性モノマー１００質量部に対して好ましくは０．０５〜５０質量部、より好ましくは０．１〜３０質量部である。
【００５８】
≪ポリウレタンの前駆体≫
本実施形態に係る感光性組成物は、ポリウレタンの前駆体であるポリイソシアネート化合物およびポリオール化合物を含むことが好ましい。これら化合物は、付加重合することによりポリウレタンとなり、体積ホログラム記録層がポリウレタンを含むことになる。すなわち、好ましい一実施形態によるポリウレタンは、ポリイソシアネート化合物由来の構成単位と、ポリオール化合物由来の構成単位と、を含む。
【００５９】
体積ホログラム記録層がポリウレタンを含むことにより、接着剤の硬化収縮に伴う局所的な内部応力が発生しても、ポリウレタンが内部応力を分散させ、体積ホログラム記録層に形成された所望の干渉縞が維持されて良好な画像品位が得られ、また、体積ホログラム記録層の高湿条件下での耐久性が向上すると考えられる。
【００６０】
また、ポリウレタンは、後述のマトリクス樹脂としての役割も果たし得る。
【００６１】
〔ポリイソシアネート化合物〕
ポリイソシアネート化合物は、１分子中に２つ以上のイソシアネート基を有する化合物であるが、その種類は特に制限されない。１分子中のイソシアネート基の数の上限は特に制限されないが、通常２０以下、好ましくは８以下、より好ましくは４以下である。
【００６２】
本実施形態で使用されるポリイソシアネート化合物の例としては、例えば、ブチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンメチルエステルジイソシアネート、２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート化合物；イソホロンジイソシアネート、４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）等の脂環族ポリイソシアネート化合物；トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレン−１，５’−ジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート化合物；およびこれらの多量体等が挙げられる。また、これらの他に、水、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の多価アルコール類とこれら上記のイソシアネートとの反応物等やヘキサメチレンジイソシアネートの多量体、またはその誘導体を挙げることができる。これらポリイソシアネート化合物は、単独でもまたは２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００６３】
〔ポリオール化合物〕
ポリオール化合物は、１分子中に２つ以上のヒドロキシ基を有する化合物であるが、その種類は特に制限されない。ポリオール化合物は、好ましくは１．５〜６．０の平均ヒドロキシ官能価および１０００〜１８５００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量、より好ましくは１．８〜４．０の平均ヒドロキシ官能価および１０００〜８５００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量、さらに好ましくは１．９〜３．１の平均ヒドロキシ官能価および１０００〜６５００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量を有する。
【００６４】
ポリオール化合物の例としては、例えば、ポリプロピレンポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、デカメチレングリコール、トリメチロールプロパン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。これらポリオール化合物は、単独でもまたは２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００６５】
ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを付加重合（硬化）させる触媒を感光性組成物中に配合することができる。触媒を使うことにより室温（２０〜２５℃）で硬化させることができるが、加熱して硬化させてもよい。加熱硬化する場合の温度としては４０〜９０℃の範囲が好ましく、加熱硬化時間は１〜２４時間の範囲が好ましい。
【００６６】
上記触媒の例としては、通常のウレタン化反応触媒、例えば、ジラウリン酸ジブチルスズ、ジラウリン酸ジオクチルスズ、ジオクタン酸ジブチルスズ等のスズ化合物、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン等の三級アミン化合物が挙げられる。これらのうちスズ化合物は溶解性や媒体としての性能がよく、特に、ジラウリン酸ジブチルスズが好ましい。
【００６７】
触媒の使用量は、ポリイソシアネート化合物およびポリオール化合物の合計量に対して、０．０００１質量％以上が好ましく、０．００１質量％以上がより好ましく、また、１０質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましい。なお、これら触媒を用いる場合は、感光層塗膜の均一性確保の観点から、触媒を添加してから１０分以内に感光性組成物を塗布することが好ましい。
【００６８】
１分子に３つ以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物および／または１分子中に３つ以上のヒドロキシ基を有するポリオール化合物を用いることにより、付加重合後に架橋構造を有するポリウレタンを得ることができる。体積ホログラム記録層が架橋構造を有するポリウレタンを含有させることにより、強度の高い体積ホログラム記録層を得ることができる。
【００６９】
感光性組成物中のポリイソシアネート化合物の含有量は、０．０２〜０．５質量％であることが好ましく、０．０５〜０．３質量％であることがより好ましい。また、感光性組成物中のポリオール化合物の含有量は、５〜３５質量％であることが好ましく、１０〜３０質量％であることがより好ましい。
【００７０】
体積ホログラム記録層がポリウレタンを含むことは、体積ホログラム記録層の有機溶媒に溶解しない成分をフーリエ変換赤外分光光度計（Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ：  ＦＴ−ＩＲ）により分析し、イソシアネート基由来の２２７０ｃｍ−１の吸収、ならびにアミド基由来の１６９０ｃｍ−１および１４７０ｃｍ−１の吸収の存在により確認することができる。
【００７１】
＜マトリクス樹脂またはその前駆体＞
マトリクス樹脂は、体積ホログラム記録層の膜厚の均一性、耐熱性、機械的物性等を向上させ、ホログラフィ露光により形成されるホログラムを安定化させる働きを有する。また、体積ホログラム記録層形成時には、重合性モノマーやフォトポリマーの拡散移動現象を阻害しない、または効率よく発現させる機能を有し得る。なお、上記ポリウレタンは、本項で説明するマトリクス樹脂としての役割を果たし得る。
【００７２】
ポリウレタン以外のマトリクス樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、活性エネルギー線硬化性樹脂等、いずれも制限なく使用することができる。また、これら樹脂にポリシロキサン鎖やパーフルオロアルキレン鎖で修飾したものなども使用することができる。マトリクス樹脂は、単独でもまたは２種以上組み合わせても用いることができる。
【００７３】
熱可塑性樹脂の例としては、例えば、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラート、ポリビニルホルマール、ポリビニルカルバゾール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリメタクリロニトリル、ポリエチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ−１，２−ジクロロエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、シンジオタクチック型ポリメチルメタクリレート、ポリ−α−ビニルナフタレート、ポリカーボネート、セルロースアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチラート、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、ポリ−ｏ−メチルスチレン、ポリ−ｐ−メチルスチレン、ポリ−ｐ−フェニルスチレン、ポリ−２，５−ジクロロスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリ−２，５−ジクロロスチレン、ポリアリーレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリビニルピロリドン、ポリ塩化ビニリデン、水素化スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレンやヘキサフルオロエチレンとビニルアルコール、ビニルエステル、ビニルエーテル、ビニルアセタール、ビニルブチラールなどとの共重合体、（メタ）アクリル酸環状脂肪族エステルとメチル（メタ）アクリレートとの共重合体、ポリ酢酸ビニル、メチルメタクリレート−エチルアクリレート−アクリル酸共重合体等が挙げられる。
【００７４】
熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、アクリルウレタン樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂、エポキシ変性不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
【００７５】
活性エネルギー線硬化性樹脂としては、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、アクリル変性ポリエステル等が挙げられる。これらの活性エネルギー線硬化性樹脂に、架橋構造、粘度の調整等を目的として、下記のようなその他の単官能または多官能モノマー、オリゴマー等を包含させることができる。例えば、単官能ではテトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ビニルピロリドン、（メタ）アクリロイルオキシエチルサクシネート、（メタ）アクリロイルオキシエチルフタレート等のモノ（メタ）アクリレート、多官能では骨格構造で分類するとポリオール（メタ）アクリレート（エポキシ変性ポリオール（メタ）アクリレート、ラクトン変性ポリオール（メタ）アクリレート等）、ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、その他ポリブタジエン系、イソシアヌール酸系、ヒダントイン系、メラミン系、リン酸系、イミド系、ホスファゼン系等の骨格を有するポリ（メタ）アクリレートであり、紫外線、電子線硬化性である様々なモノマー、オリゴマー、ポリマーが利用できる。
【００７６】
上記の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、または活性エネルギー線硬化性樹脂を用いる場合は、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸亜鉛等の金属石鹸、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド等の有機過酸化物、ベンゾフェノン、アセトフェノン、アントラキノン、ナフトキノン、アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルスルフィド等の熱または活性エネルギー線硬化剤を、感光性組成物に含有させることができる。
【００７７】
熱硬化性樹脂や活性エネルギー線硬化性樹脂を用いる場合には、感光層を形成した後、加熱または活性エネルギー線照射により硬化を行うことができる。硬化は、ホログラフィ露光の前に行ってもよいし後に行ってもよい。
【００７８】
また、マトリクス樹脂の別の前駆体として、カチオン重合性モノマーを用いてもよい。カチオン重合性モノマーによるマトリクス樹脂は、膜強度に優れた体積ホログラム記録層の作製を可能とする。
【００７９】
係るカチオン重合性モノマーの具体例としては、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、１，４−ビス（２，３−エポキシプロポキシパーフルオロイソプロピル）シクロヘキサン、ソルビトールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、パラ−ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、オルソフタル酸ジグリシジルエステル、ジブロモフェニルグリシジルエーテル、ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，２，７，８−ジエポキシオクタン、１，６−ジメチロールパーフルオロヘキサンジグリシジルエーテル、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシパーフルオロイソプロピル）ジフェニルエーテル、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、３，４−エポキシシクロヘキシルオキシラン、１，２，５，６−ジエポキシ−４，７−メタノペルヒドロインデン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−３’，４’−エポキシ−１，３−ジオキサン−５−スピロシクロヘキサン、１，２−エチレンジオキシ−ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメタン）、４’，５’−エポキシ−２’−メチルシクロヘキシルメチル−４，５−エポキシ−２−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、エチレングリコール−ビス（３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート）、ビス−（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート、ジ−２，３−エポキシシクロペンチルエーテル、ビニル−２−クロロエチルエーテル、ビニル−ｎ−ブチルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、１，４−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリメチロールエタントリビニルエーテル、ビニルグリシジルエーテル等が挙げられる。これらカチオン重合性モノマーは、単独でもまたは２種以上組み合わせても用いることができる。
【００８０】
上記カチオン重合性モノマーを用いる場合は、光カチオン重合開始剤、熱カチオン重合開始剤を感光性組成物中に添加してもよい。
【００８１】
光カチオン重合開始剤の具体例としては、例えばヨードニウム塩類、トリアリールスルホニウム塩類などが挙げられる。ヨードニウム塩類として具体的には、ヨードニウムのテトラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアルセネート、ヘキサフルオロアンチモネート、トリフルオロメタンスルホネート、９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホネート等が挙げられる。トリアリールスルホニウム塩類として具体的には、トリアリールスルホニウム、トリフェニルスルホニウム、４−ｔ−ブチルトリフェニルスルホニウム、トリス（４−メチルフェニル）スルホニウム、トリス（４−メトキシフェニル）スルホニウム、４−チオフェニルトリフェニルスルホニウム等スルホニウムのテトラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアルセネート、ヘキサフルオロアンチモネート、トリフルオロメタンスルホネート、９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホネート等が挙げられる。これら光カチオン性重合開始剤は、単独でもまたは２種以上組み合わせても用いることができる。
【００８２】
熱カチオン重合開始剤の具体例としては、例えばトリフル酸塩、三弗化硼素エーテル錯化合物、三弗化硼素等のようなカチオン系またはプロトン酸触媒が挙げられ、好ましい熱カチオン重合開始剤としては、トリフル酸塩である。具体例としては、３Ｍ社から「ＦＣ−５２０」として入手できるトリフル酸ジエチルアンモニウム、トリフル酸トリエチルアンモニウム、トリフル酸ジイソプロピルアンモニウム、トリフル酸エチルジイソプロピルアンモニウム等（これらの多くはＲ．Ｒ．Ａｌｍによって１９８０年１０月発行のモダン・コーティングス（Ｍｏｄｅｒｎ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ）に記載されている）がある。また、活性エネルギー線カチオン重合開始剤としても用いられる芳香族オニウム塩のうち、熱によりカチオン種を発生するものがあり、これらも熱カチオン重合開始剤として用いることができる。市販品の例としては、「サンエイド（登録商標）ＳＩ−６０Ｌ」、「サンエイド（登録商標）ＳＩ−８０Ｌ」および「サンエイド（登録商標）ＳＩ−１００Ｌ」（以上三新化学工業株式会社製）がある。マトリクス樹脂としてカチオン重合性モノマーを用いる場合、光カチオン重合開始剤または熱カチオン重合開始剤の使用量は、カチオン重合性モノマー１００質量部に対して０．０５〜５０質量部が好ましく、０．１〜３０質量部がより好ましい。
【００８３】
ポリウレタン以外のマトリクス樹脂またはその前駆体の含有量は、感光性組成物中１〜３０質量％であることが好ましく、１〜２８質量％であることがより好ましく、５〜２５質量％であることがさらに好ましい。
【００８４】
＜溶媒＞
感光性組成物には、塗工する際に必要に応じて溶媒を添加してもよい。ただし、感光性組成物に、常温で液状である成分が含まれている場合は、溶媒は添加しなくてもよい。
【００８５】
溶媒としては、例えば、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂肪族系溶媒；メチルエチルケトン（２−ブタノン）、アセトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒；ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、アニソール、フェネトールなどのエーテル系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールジアセテートなどのエステル系溶媒；トルエン、キシレンなどの芳香族系溶媒；メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどのセロソルブ系溶媒；メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶媒；テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶媒；ジクロロメタン、クロロホルムなどのハロゲン系溶媒；アセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル系溶媒；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−エチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等の極性溶媒などが挙げられる。これら溶媒は、単独でもまたは２種以上を組み合わせても用いることができる。
【００８６】
＜添加剤＞
感光性組成物は、上記効果を損なわない限り、必要に応じて、可塑剤、相溶化剤、重合抑制剤、界面活性剤、シランカップリング剤、消泡剤、剥離剤、安定化剤、酸化防止剤、難燃剤、光学増白剤、紫外線吸収剤等の添加剤をさらに含んでもよい。
【００８７】
〔感光性組成物の調製方法〕
感光性組成物は、上記した各成分を一括または順次混合することにより得ることができる。混合の際用いる装置としては、例えば、マグネチックスターラー、ホモディスパー、クイックホモミキサー、プラネタリーミキサーなどの攪拌または混合装置が挙げられる。得られた感光性組成物は、必要に応じて、濾過してから用いてもよい。
【００８８】
［放射線硬化性接着層］
放射線硬化性接着層は、放射線硬化性接着剤を塗布した後、可視光、紫外線、電子線等の放射線で硬化させることにより得られる層、すなわち放射線硬化性接着剤の硬化物を含む層である。放射線硬化性接着剤の材料の例としては、例えば、（メタ）アクリルモノマー、光重合開始剤、光増感剤、添加剤などが挙げられる。
【００８９】
（メタ）アクリルモノマーとしては、例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシシクロヘキシル（メタ）アクリレート、５−ヒドロキシシクロオクチル（メタ）アクリレート、１，３−ブタンジオール（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオール（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、３−メチルペンタンジオール（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−イソシアネートエチル（メタ）アクリレート、１，１−ビス（アクリロイルオキシメチル）エチルイソシアネート等などが挙げられる。これらは単独でも、または２種以上組み合わせても用いることができる。
【００９０】
光重合開始剤としては、ベンゾイン化合物、アセトフェノン化合物、アシルフォスフィンオキサイド化合物、チタノセン化合物、チオキサントン化合物、オキシムエステル化合物等が挙げられ、光増感剤としてはアミン化合物やキノン化合物等が挙げられる。
【００９１】
その他の添加剤として、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤や、イソプレン重合物の無水マレイン酸付加物と２−ヒドロキシエチルメタクリレートとのエステル化物などのオリゴマー等が挙げられる。
【００９２】
体積ホログラム記録層が存在する領域の放射線硬化性接着層の厚さは、特に制限されないが、５〜５０μｍであることが好ましく、１０〜４０μｍであることがより好ましい。
【００９３】
放射線硬化性接着層の形成方法としては、特に制限されず、例えば体積ホログラム記録層が設けられた曲面を有する接合面を覆うように放射線硬化性接着剤を塗布した後、放射線を照射し接着剤を硬化させる方法が挙げられる。
【００９４】
放射線硬化性接着剤を塗布する方法としては、従来公知の方法を使用することができ、具体例としては、スプレー法、スピンコート法、ワイヤーバー法、ディップコート法、エアーナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロールコート法などが挙げられる。
【００９５】
放射線の照射で用いられる光源は、例えば、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、カーボンアークランプ、キセノンアークランプ、メタルハライドランプ等の紫外線を発する光源が挙げられる。紫外線照射を行う場合の照射エネルギー量としては、１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ２が好ましい。
【００９６】
［光学素子の製造方法］
光学素子の製造方法は、特に制限されないが、一対の接合面のうち曲面を有する接合面の少なくとも一部の領域に体積ホログラム層を含む層を作製し、前記体積ホログラム記録層を含む層が配置された前記曲面を有する接合面全体を覆うように放射線硬化性接着剤を塗布した後、放射線を用いて前記放射線硬化性接着剤を硬化させて放射線硬化性接着層を形成することを含むことが好ましい。
【００９７】
当該製造方法は、具体的には、
（１）隣接層上に感光層を形成する工程
（２）感光層と接合面が曲面を有する一の透明光学部材とを貼り合わせ、曲面を有する接合面の少なくとも一部の領域に感光層を含む層を作製する工程
（３）該感光層に対してホログラフィ露光を行い、体積ホログラム記録層を含む層を作製する工程
（４）体積ホログラム記録層が配置された曲面を有する接合面全体を覆うように放射線硬化性接着剤を塗布し、他の透明光学部材を貼り合わせる工程
（５）放射線硬化性接着剤を、放射線を用いて硬化させ、放射線硬化性接着層を形成する工程
を含む。
【００９８】
以下、かような製造方法について説明する。
【００９９】
（１）隣接層上に感光層を形成する工程
隣接層上に感光層を形成する方法としては、特に制限されず、例えば、隣接層上に、上記で説明した感光性組成物を直接塗布し乾燥する方法が挙げられる。
【０１００】
隣接層の材料、製造方法等は上記で説明したとおりであるため、ここでは説明を省略する。
【０１０１】
隣接層上に感光性組成物を塗布する方法としては、従来公知の方法を使用することができ、具体例としては、スプレー法、スピンコート法、ワイヤーバー法、ディップコート法、エアーナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロールコート法などが挙げられる。
【０１０２】
乾燥は、ホットプレート、オーブン、ベルト炉等を用いた従来公知の種々の方法を採用することができる。乾燥温度は前述の感光性組成物の感光性が損なわれない範囲で選択でき、例えば１０〜８０℃の範囲であり、また乾燥時間も特に制限されず、例えば１〜６０分の範囲である。
【０１０３】
また、感光性組成物が、ポリウレタンの前駆体であるポリイソシアネート化合物およびポリオール化合物を含む場合は、本工程においてこれら化合物の付加重合（硬化）を行う。硬化の際に用いられる触媒、硬化条件等は、上記したとおりである。
【０１０４】
感光層の厚さは、後述の体積ホログラム記録層の好ましい厚さの範囲となるよう、適宜設定すればよい。
【０１０５】
（２）感光層と接合面が曲面を有する一の透明光学部材とを貼り合わせ、曲面を有する接合面の少なくとも一部の領域に感光層を含む層を作製する工程
本工程では、感光層と接合面が曲面を有する一の透明光学部材とを貼り合わせる。貼り合わせる方法としては、例えばラミネーターを用いる方法が挙げられる。
【０１０６】
（３）該感光層に対してホログラフィ露光を行い、体積ホログラム記録層を含む層を作製する工程
感光層に対してホログラフィ露光を行うことによって、感光層中の重合性モノマーの重合反応が進み、重合反応により生成する光硬化されたフォトポリマーの領域と他成分の領域とが、ホログラフィ露光で照射された干渉波と同一のパターンとして形成される。
【０１０７】
〔記録方法〕
感光層にホログラフィ露光を行い、体積ホログラムを記録（書き込み）し体積ホログラム記録層とする方法、および体積ホログラムを再生（読み出し）する方法としては、特に制限されないが、例えば、下記の方法が挙げられる。
【０１０８】
まず、情報の記録時には、重合性モノマーの化学変化、すなわち、その重合および濃度変化を生じさせることが可能な光を、記録光（物体光とも呼ばれる）として用いる。
【０１０９】
例えば、情報を体積ホログラムとして記録する場合には、物体光を参照光と共に感光層に対して照射し、感光層において物体光と参照光とを干渉させるようにする。これによってその干渉光が、感光層内の重合性モノマーの重合および濃度変化を生じさせ、その結果、干渉縞が感光層内に屈折率差を生じさせ、感光層内に記録された干渉縞により体積ホログラムとして記録され、体積ホログラム記録層となる。
【０１１０】
体積ホログラムの記録に用いられる記録光（カッコ内は波長を示す）としては、コヒーレンス性に優れる可視光レーザーを用いることが好ましく、例えばアルゴンイオンレーザー（４５８ｎｍ、４８８ｎｍ、５１４ｎｍ）、クリプトンイオンレーザー（６４７．１ｎｍ）、ヘリウム−ネオンレーザー（６３３ｎｍ）、ＹＡＧレーザー（５３２ｎｍ）等を使用することができる。
【０１１１】
ホログラム記録時の照射エネルギー量（露光量）としては、特に制限されないが、１０〜２５０ｍＪ／ｃｍ２の範囲であることが好ましい。
【０１１２】
また、ホログラム記録方式としては、偏光コリニアホログラム記録方式、参照光入射角多重型ホログラム記録方式等があるが、いずれの記録方式でも良好な記録品質を提供することが可能である。
【０１１３】
露光装置としては、特に制限されないが、例えば、概略構成が図１に示すようなタイプの露光装置を用いることができる。図１に示す露光装置においては、レーザー光源２０１から出射された光線（記録光）は、２対のミラーよりなるビームステアラー２０２ａ、２０２ｂによって露光系の適した位置に光線を誘導する。２０３はシャッターであり、光線（記録光）のＯＮ／ＯＦＦを制御する。２０４はビームエキスパンダーであり、感光層の露光面積に応じて、光束径を広げ、開口率（ＮＡ）を変化させる機能を有する。
【０１１４】
ビームエキスパンダー２０４を通った光線（記録光）は、ビームスプリッター２０５で二光束に分けられる。分けられた光線（記録光）は、それぞれミラー２０６、２０７、およびミラー２０９、２０８によってスペイシャルフィルター２１１、２１２に誘導される。スペイシャルフィルター２１１、２１２はレンズとピンホールとから構成され、該レンズで光線（記録光）を集光し、ピンホールを介して製造光学系２１３に光線（記録光）を誘導する。
【０１１５】
製造光学系２１３は、光学素子の光線の反射角を制御できるように、体積ホログラム記録層となる感光層を具備したガラスプリズム等のサンプルを好適な位置に設置および固定することができる。
【０１１６】
製造光学系２１３に固定されたプリズムなどに具備された感光層は、二光束に分けられ、各々スペイシャルフィルター２１１、２１３を介して誘導された光線（記録光）によってホログラフィ露光（干渉露光）される。
【０１１７】
製造光学系２１３に固定された感光層に対するホログラフィ露光（干渉露光）の一例を図２に示す。図２に示す例では、第１の透明光学部材１１と感光層（体積ホログラム記録層）１２との積層体１５に対して、２方向からのレーザー光照射により、感光層へのホログラフィ露光が行われる。２方向からのレーザー光のうち、一方が物体光３１であり、他方が参照光３２である。
【０１１８】
なお、図１に示す光源は１つのみであるが、異なる波長を有する複数のレーザー光源を用いてホログラフィ露光する場合には、シャッター２０３手前の光路にグロイックミラーを挿入し、複数の光源から発せられるレーザー光線を段階的に合成させてもよい。
【０１１９】
体積ホログラムを記録した後、屈折率変調の促進や重合反応完結（定着）のために、体積ホログラム記録層に対して、さらに紫外線による全面露光や加熱等の処理を適宜行うことができる。全面露光で用いられる光源としては、例えば、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、カーボンアークランプ、キセノンアークランプ、メタルハライドランプ等の紫外線を発する光源を用いることができる。紫外線による全面露光を行う場合の照射エネルギー量としては、５０〜２００Ｊ／ｃｍ２が好ましい。また、加熱処理を行う際の温度は５０〜１５０℃が好ましく、処理時間は３０分間〜３時間が好ましい。
【０１２０】
全面露光と加熱処理とを共に行う場合、その順序は特に制限されず、全面露光を先に行ってもよいし、加熱処理を先に行ってもよい。
【０１２１】
本実施形態において、体積ホログラム記録層の厚さは、耐久性の観点から、５〜１００μｍであることが好ましく、５〜４０μｍであることがより好ましい。
【０１２２】
（４）体積ホログラム記録層が配置された曲面を有する接合面全体を覆うように放射線硬化性接着剤を塗布し、他の透明光学部材を貼り合わせる工程
本工程では、上記（３）で作製した体積ホログラム記録層が配置されている曲面を有する接合面全体を覆うように放射線硬化性接着剤を塗布し、他の透明光学部材を貼り合わせる。
【０１２３】
隣接層を設置しない場合は、放射線硬化性接着剤を塗布する前に、隣接層を体積ホログラム記録層から剥離し、体積ホログラム記録層上に直接放射線硬化性接着剤を塗布する。隣接層を設置する場合は、隣接層上に放射線硬化性接着剤を塗布する。
【０１２４】
放射線硬化性接着剤の塗布方法、塗布厚さ等は、上記で説明したとおりである。
【０１２５】
（５）放射線硬化性接着剤を、放射線を用いて硬化させ、放射線硬化性接着層を形成する工程
本工程では、放射線を用いて放射線硬化性接着剤を硬化させ、放射線硬化性接着層を形成する。放射線照射に用いる光源、照射条件等は、上記で説明したとおりである。
【０１２６】
［他の層］
本実施形態の光学素子は、上記以外に、保護層、反射層、反射防止膜、紫外線吸収層等、他の層を有していてもよい。
【０１２７】
保護層は、体積ホログラム記録層の保存安定性の劣化等の影響を防止するための層である。保護層の具体的構成に制限は無く、公知のものを任意に適用することが可能である。例えば、水溶性ポリマー、有機／無機材料等からなる層を保護層として形成することができる。保護層の形成位置は、特に制限はなく、例えば体積ホログラム記録層と放射線硬化性接着層との間、隣接層と放射線硬化性接着層との間、体積ホログラム記録層と透明光学部材との間などが挙げられる。
【０１２８】
反射層は、光学素子を反射型に構成する際に形成される。反射型の光学素子の場合、反射層は通常、隣接層の外側面に形成される。反射層としては、従来公知のものを適宜参照して適用することができ、例えば金属の薄膜等を用いることができる。
【０１２９】
さらに、透過型および反射型のいずれの光学素子においても、物体光および再生光が入射および／または出射する側に、反射防止膜を設けてもよい。反射防止膜は、光の利用効率を向上させ、かつゴースト像の発生を抑制する働きをする。反射防止膜の材料および形状は、従来公知のものを適宜参照して適用することができる。
【０１３０】
なお、体積ホログラム記録層に記録された体積ホログラムを再生する場合は、所定の再生光（通常は参照光）を体積ホログラム記録層に照射する。照射された再生光は前記の干渉縞に応じて回折を生じる。この回折光は、体積ホログラム記録層と同様の情報を含むものであるので、前記の回折光を適当な検出手段によって読み取ることにより、体積ホログラム記録層に記録された情報の再生を行なうことができる。なお、物体光、再生光および参照光の波長領域はそれぞれの用途に応じて任意であり、可視光領域でも紫外光領域でも構わない。
【０１３１】
［映像表示装置］
本実施形態の光学素子は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、光学シースルーディスプレイ等の映像表示装置に好適に用いられる。以下では、光学素子を備える映像表示装置の一例について説明する
図３に、光学素子１０と表示素子２０とを備えた映像表示装置１の概略的な断面構造を示す。図３の光学素子１０は、曲面を有する第１の透明光学部材１１と、第１の透明光学部材１１と対となる第２の透明光学部材１３とが、体積ホログラム記録層１２を挟むようにして接合された構造を有している。
【０１３２】
ホログラフィ（干渉）露光により得られた体積ホログラム記録層１２を２つの透明光学部材１１および１３の間で挟むようにして、曲面を有する第１の透明光学部材１１と、第１の透明光学部材１１と対となる第２の透明光学部材１３とを接着剤１４で接合すると、ホログラム再生可能な状態の光学デバイス１０が得られる。ホログラム再生では、図３に示すように、映像光（再生照明光）４１が光学素子１０に入射すると、再生像光４２が回折反射される。その再生像光４２は、光学素子１０を透過した外界像光４３と共に、観察者眼ＥＹに入射することになる。したがって、観察者は表示映像と共に外界像も観察することができる。
【０１３３】
体積ホログラム記録層１２は、曲面を有する第１の透明光学部材１１に貼り付けられており、第１の透明光学部材１１と対となる第２の透明光学部材１３との間に設けられた放射線硬化性接着層１４で、第１透明光学部材１１と第２の透明光学部材１３とが体積ホログラム記録層１２を挟むようにして接合されている。曲面を有する第１の透明光学部材１１と第２の透明光学部材１３との接合面上に体積ホログラム記録層１２が設けられているため、接合面を介した外界像のシースルー性が確保される。
【０１３４】
映像表示装置１は、図３に示すように、光学素子１０の他に、映像を表示する表示素子２０を備えている。表示素子２０としては、例えば、反射型または透過型の液晶表示素子（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ）、有機ＥＬ（ｏｒｇａｎｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏ−ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等が挙げられる。さらに、表示素子２０を照明するための照明装置を配置してもよい。照明装置としては、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）等の光源、集光用光学素子（レンズ、ミラー等）で構成された照明装置等を備えたものが挙げられる。
【０１３５】
図３に示す映像表示装置１のさらに詳細な構成を、図４に示す。図４では、照明装置等を備えた映像表示装置１における光源２１から光学瞳ＥＰまでの光路を示している。この映像表示装置１は、照明装置の他に、偏光板２４と、偏光ビームスプリッター２５と、表示素子２０と、接眼光学系として機能する光学素子１０と、を有している。
【０１３６】
照明装置は、表示素子２０を照明するものであり、光源２１と、照明ミラー２２と、拡散板２３と、を有している。光源２１は、中心波長が例えば５２０ｎｍの波長帯域の光を発するＬＥＤで構成されている。なお、図４に示す光源２１は１つのみの波長であるが、体積ホログラム記録層が異なる複数の波長を回折する場合は、異なる複数の波長帯域の光を発する一体型のＬＥＤで構成されてもよい。照明ミラー２２は、光源２１から出射した光（照明光）を拡散板２３に向けて反射させるとともに、光学瞳ＥＰと光源２１とが略共役となるように、照明光を曲げる光学素子（例えば、自由曲面ミラー）である。拡散板２３は、光源２１からの照明光を拡散させるものであり、その拡散度は方向によって異なっている（例えば、横方向にのみ拡散作用を有する一方向拡散板である）。
【０１３７】
偏光板２４は、その表面に拡散板２３が貼り合わせ保持されており、拡散板２３を介して入射する光のうち、所定の偏光方向の光を透過させて偏光ビームスプリッター２５に導く。偏光板２４を透過した偏光が偏光ビームスプリッター２５で反射されるように、偏光ビームスプリッター２５の方向は揃えてある。偏光ビームスプリッター２５は、偏光板２４を透過した光を反射型の表示素子２０の方向に反射させる一方、表示素子２０で反射された光のうち、画像信号オンに対応する光（偏光板２４を透過した光とは偏光方向が直交する光）を透過させる平板状の偏光分離素子であり、第１の曲面を有している透明光学部材１１の面１１ｃに貼り付けられている。
【０１３８】
表示素子２０は、照明装置からの光（つまり、偏光ビームスプリッター２５で反射された光）を変調して映像ＩＭを表示する表示素子であり、この映像表示装置１では反射型の液晶表示素子を想定している。なお、異なる複数の波長領域を表現する場合、表示素子２０はカラーフィルターを有する構成であってもよいし、異なる波長領域ごとに時分割で駆動される構成であってもよい。
【０１３９】
表示素子２０は、偏光ビームスプリッター２５からほぼ垂直に入射する光がほぼ垂直に反射されて、偏光ビームスプリッター２５に向かうように配置されている。これにより、反射型の表示素子に対して大きな入射角で光を入射させる構成に比べて、解像度を増大させるような光学設計が容易になる。また、表示素子２０は、照明ミラー２２から偏光ビームスプリッター２５に向かう光路に対して光源２１と同じ側に配置されている。これにより、照明装置から表示素子２０までの光学系全体をコンパクトに構成することができる。なお、表示素子２０は、光源２１と同一の基板で支持されていてもよいし、別々の基板で支持されていてもよい。
【０１４０】
光学素子１０は、曲面を有する第１の透明光学部材１１、第１の透明光学部材１１と対となる第２の透明光学部材１３、および体積ホログラム記録層１２を有しており、透明光学部材１１、１３は、例えばプラスチック（より具体的には、アクリル系樹脂，ポリカーボネート，シクロオレフィン樹脂等）で構成されている。光学素子１０は、非軸対称（非回転対称）な正の光学的パワーを有しており、それにより表示素子２０からの映像光を光学瞳ＥＰに導くための接眼光学系として機能する。透明光学部材１１は、表示素子２０から偏光ビームスプリッター２５を介して入射してくる映像光を内部で導光する一方、外界像の光（外光）を透過させるものであり、平行平板の上端部を上端に向かうほど厚くし、下端部を下端に向かうほど薄くした形状で構成されている。
【０１４１】
曲面を有する第１の透明光学部材１１において、偏光ビームスプリッター２５が貼り付けられている面１１ｃは、表示素子２０からの映像光が最初に入射する光学面である。また、光学瞳ＥＰとほぼ平行に位置して互いに対向する２つの面１１ａ、１１ｂは、映像光を全反射によって導光する全反射面となっている。そのうち、光学瞳ＥＰ側の面１１ａは、体積ホログラム記録層１２で回折反射される映像光の出射面を兼ねている。
【０１４２】
曲面を有する第１の透明光学部材１１は、その下端部に配置される体積ホログラム記録層１２を挟むように、接着剤１４で第１の透明光学部材１１と対となる第２の透明光学部材１３と接合されて、略平行平板を形成している。第２の透明光学部材１３を第１の透明光学部材１１と貼り合わせることで、外光が第１の透明光学部材１１の楔状の下端部を透過するときの屈折を第２の透明光学部材１３でキャンセルすることができ、観察される外界像に歪みが生じるのを防止することができる。体積ホログラム記録層１２は、第１の透明光学部材１１の面１１ｄに接して設けられており、第１の透明光学部材１１内部で導光された映像光を回折反射する体積位相型であり反射型である光学素子である。そして、体積ホログラム記録層１２の回折波長は、映像光の波長（光源２１の発光波長）とほぼ対応している。
【０１４３】
上記の構成において、照明装置の光源２１から出射された光は、照明ミラー２２で反射され、拡散板２３にて一方向にのみ拡散された後、所定の偏光方向の光のみが偏光板２４を透過する。そして、偏光板２４を透過した光は、偏光ビームスプリッター２５で反射され、表示素子２０に入射する。表示素子２０では、入射光が画像信号に応じて変調される。このとき、画像信号オンに対応する映像光は、表示素子２０にて入射光とは偏光方向が直交する光に変換されて出射されるため、偏光ビームスプリッター２５を透過して第１の透明光学部材面１１ｃから第１の透明光学部材１１の内部に入射する。一方、画像信号オフに対応する映像光は、表示素子２０にて偏光方向が変換されずに出射されるため、偏光ビームスプリッター２５で遮断されて、第１の透明光学部材１１の内部に入射しない。
【０１４４】
第１の透明光学部材１１では、入射した映像光が第１の透明光学部材１１の対向する２つの面１１ａ、１１ｂでそれぞれ１回ずつ全反射された後、体積ホログラム記録層１２に入射する。体積ホログラム記録層１２では、特定の波長の光のみが回折反射されて面１１ａから出射し、光学瞳ＥＰに達する。したがって、観察者は、光学瞳ＥＰの位置で表示素子２０に表示された映像ＩＭを虚像として観察することができる。一方、第１の透明光学部材１１、第２の透明光学部材１３、および体積ホログラム記録層１２は、外光をほとんど全て透過させるので、観察者は外界像をシースルーで観察することができる。したがって、表示素子２０に表示された映像ＩＭの虚像は、外界像の一部に重なって観察されることになる。
【０１４５】
光学素子１０は、上記のように、接合された第１の透明光学部材１１と第２の透明光学部材１３との間の体積ホログラム記録層１２を介して、表示素子２０の映像が外界像に重なるように、その表示映像を虚像として観察者眼ＥＹ（図３参照）にシースルーで投影表示する接眼光学系として機能する。そのため、体積ホログラム記録層１２は、体積位相型の反射型ホログラムであることが好ましい。体積位相型の反射型ホログラムは外界像の光の透過率が高いので、体積ホログラム記録層１２として体積位相型の反射型ホログラムを用いれば、観察者は表示映像と共に外界像も明瞭に観察することが可能になる。
【０１４６】
図３および図４に示すように、体積ホログラム記録層１２は、曲面を有する第１の透明光学部材１１および第２の透明光学部材１３で挟持された状態で使用されるため、湿度や酸素等の外部環境の影響を受けることがほとんどない。また、透明光学部材１１、１３内に埋め込まれた構成により、表示素子２０から提供される映像光を透明光学部材１１内部で全反射させて体積ホログラム記録層１２に導く接眼光学系として、光学素子１０を採用することが可能になる。そして、透明光学部材１１、１３の形状と体積ホログラム記録層１２の形状とを最適化することにより、体積ホログラム記録層１２の光学性能を維持しながら外界像のシースルー性（コンバイナ機能）を確保することができる。
【０１４７】
図３および図４に示す映像表示装置１は、前述したように、光学素子１０と、映像を表示する表示素子２０と、を有し、体積ホログラム記録層１２が表示素子２０からの映像光のうちの特定波長の光を回折させるものであることが好ましい。このような構成により、外界像に高品質の映像が重ねられたシースルー表示が可能になる。したがって、光学素子１０から提供される高品質の映像を、光学素子１０を介して観察することが可能になると同時に、光学素子１０を介してシースルーで外界像を観察することも可能になる。
【０１４８】
光学素子１０を構成する曲面を有する第１の透明光学部材１１は、図３および図４に示すように、表示素子２０からの映像光を内部で全反射させて体積ホログラム記録層１２に導く構成を有することが好ましい。このような構成により、表示素子２０から提供される映像光を無駄なく利用して、観察者に明るい映像を提供することができる。また、表示素子２０を光学素子１０から離れた位置に配置することも可能となり、観察者の外界に対する視野を広く確保することができる。
【実施例】
【０１４９】
以下、具体的な実施例および比較例について説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。また、下記操作において、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温（２０〜２５℃）／相対湿度４０〜５０％ＲＨの条件で行った。
【０１５０】
接合面が曲面を有する透明光学部材１１−１および１１−２を作製した。その形状の概略を図５に示す。図５において、（ａ）は透明光学部材の平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は透明光学部材の側面図である。図５に示すように、透明光学部材１１−１は、その曲面がシリンドリカル形状（円柱状）の凸面であり、透明光学部材１１−２は、その曲面が凸レンズ状（凸状の球面）である。
【０１５１】
また、接合面が透明光学部材１１−１の接合面とは逆の曲面を有する透明光学部材１３−１、および接合面が透明光学部材１１−２の接合面とは逆の曲面を有する透明光学部材１３−２も作製した（図６参照）。
【０１５２】
透明光学部材１１−１、１１−２、１３−１および１３−２は、射出成形機を用い、２２０℃に加熱したポリメタクリル酸メチル樹脂のペレット（製品名；アクリペット（登録商標）ＶＨ；三菱レイヨン株式会社製）を、１００℃に維持された専用金型に注入し、５０ｔｏｎの荷重で型締めし、次いで金型から成形品を取り出し２５℃に冷却して作製した。
【０１５３】
（実施例１：光学素子１の作製）
＜体積ホログラム記録層作製用感光性組成物１＞
暗室下で下記成分を容器に投入し、３０分間室温（２５℃）で攪拌し溶液を得た。得られた溶液をメッシュで濾過し、混合物１を得た。
【０１５４】
ヘキサメチレンジイソシアネート                      ０．１質量部
ポリプロピレングリコール                          １０．０質量部
（分子量４０００、ヒドロキシ価２５．３ｍｇＫＯＨ／ｇ）
２−｛｛［３−（メチルスルファニル）フェニル］カルバモイル｝オキシ｝エチルプロパ−２−エノエート                                    ３．０質量部
テトラブチルアンモニウムトリフェニルブチルボレート
（有機ホウ素酸塩重合開始剤、昭和電工株式会社製）
０．０１質量部
サフラニンＯ（増感色素、東京化成工業株式会社製）
０．１質量部
Ｎ−エチル−２−ピロリドン                          ０．５質量部
酢酸エチル                                        ２５．０質量部
得られた混合物１に対して、ジラウリン酸ジブチルスズ  ０．０１質量部を添加し体積ホログラム記録層作製用感光性組成物１を得てから、その５分後に、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（隣接層）の片面上に上記の体積ホログラム記録層作製用感光性組成物１を、ブレードコーターを用いて塗布した。その後、２０℃、５０％ＲＨの環境下で３０分間乾燥させ、さらに６０℃で２時間の熱処理をおこない、厚さ２５μｍの感光層を得た。この感光層が塗設されたＰＥＴフィルムをカットし、感光層と透明光学部材１１−１とを相対させて、図７に示すようにしてラミネート（貼着）した。
【０１５５】
感光層に対して、図１と同様の基本構造を備える露光装置（光源：アルゴンレーザー、露光波長５１４ｎｍ）を用いて、１ｍ先に画角２５°の虚像が出るように調整し、感光層面における照射エネルギー量が２４ｍＪ／ｃｍ２となるようにホログラフィ露光を行った。
【０１５６】
ホログラフィ露光を行った後、高圧水銀ランプ（照度１００Ｗ）から１５ｃｍの位置で６０分間静置して紫外線による全面露光を行い、体積ホログラム記録層を得た。
【０１５７】
その後、体積ホログラム記録層が配置された曲面を有する接合面の全体を覆うようにジシクロペンテニルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、およびγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを含むアクリレート系接着剤（放射線硬化性接着剤）を、ディスペンサーを用いて、体積ホログラム記録層がある部分は厚さ１５μｍで、体積ホログラムが無い部分は体積ホログラム記録層および隣接層の厚さを加えた厚さ８０μｍで、それぞれ塗布した。さらに、塗布した接着剤の上から第２の透明光学部材１３−１を貼り合わせ、高圧水銀ランプ（照度１００Ｗ／ｃｍ２）から紫外線を照射し（照射量：２００ｍＪ／ｃｍ２）、接着剤を硬化させて光学素子ＫＯ−１を得た。
【０１５８】
（実施例２）
透明光学部材１１−１を図５に示すような透明光学部材１１−２に、透明光学部材１３−１を透明光学部材１３−２に、それぞれ変更したこと以外は、実施例１と同様にして、光学素子ＫＯ−２を得た。
【０１５９】
（比較例１）
下記の体積ホログラム記録層作製用感光性組成物２を用いて、下記のようにして感光層を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、光学素子ＫＯ−２１を得た。
【０１６０】
＜体積ホログラム記録層作製用感光性組成物２＞
イソシアン酸ヘキシル                                ０．１質量部
ポリプロピレングリコール                          １０．０質量部
（分子量４０００、ヒドロキシ価２５．３ｍｇＫＯＨ／ｇ）
２−｛｛［３−（メチルスルファニル）フェニル］カルバモイル｝オキシ｝エチルプロパ−２−エノエート                                    ３．０質量部
テトラブチルアンモニウムトリフェニルブチルボレート
（有機ホウ素酸塩重合開始剤、昭和電工株式会社製）
０．０１質量部
サフラニンＯ（増感色素、東京化成工業株式会社製）
０．１質量部
Ｎ−エチル−２−ピロリドン                          ０．５質量部
酢酸エチル                                        ２５．０質量部
得られた体積ホログラム記録層作製用感光性組成物２を、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に、ブレードコーターを用いて塗布し、２０℃、５０％ＲＨの環境下で３０分間乾燥させ、厚さ２０μｍの感光層を得た。得られた感光層を、２０℃、５０％ＲＨの環境下で５日間静置した。静置後、この感光層が塗設されたＰＥＴのフィルムをカットし、感光層と透明光学部材１１−１とを相対させて、図７に示すようにラミネート（貼着）した。
【０１６１】
（比較例２）
透明光学部材１１−１を図５に示すような透明光学部材１１−２に、透明光学部材１３−１を透明光学部材１３−２に、それぞれ変更したこと以外は、比較例１と同様にして、光学素子ＫＯ−２２を得た。
【０１６２】
（比較例３）
実施例１の体積ホログラム記録層を得た後、第２の透明光学部材１３−１をラミネートしなかったこと以外は、実施例１と同様にして、光学素子ＫＯ−２３を得た。
【０１６３】
得られた光学素子ＫＯ−１、ＫＯ−２、ＫＯ−２１〜２３の初期の虚像の鮮鋭性、初期および耐湿試験後の回折効率を、以下の方法で測定した。
【０１６４】
（虚像の鮮鋭性）
図４に示すような映像表示装置に、凹状の曲面が瞳側に相対するように上記で作製した光学素子を配置し、表示素子２０に表示した映像ＩＭの虚像を観察者が観察した。具体的には、図８に示したような映像の９点の位置について観察し、以下の基準に従って１０人の観察者が評点を行い、その平均値を算出した。評点の平均値を表１に示す：
５：全面に渡って、虚像が鮮明に視認できる
４：１〜２点、視認は可能だが若干、虚像の鮮明性が低下している
３：３〜５点、視認は可能だが若干、虚像の鮮明性が低下している
２：１〜２点、虚像が不鮮明で、視認できない部分がある
１：３点以上、虚像が不鮮明で視認できない部分がある。
【０１６５】
（評価）
＜回折効率＞
得られた光学素子について、分光光度計Ｕ−３９００（株式会社日立製作所製）を用い、以下の条件で透過率を測定した。
【０１６６】
スキャン範囲          ８００ｎｍ〜４００ｎｍ
スキャンスピード      ６００ｎｍ／ｍｉｎ
得られた透過率データの波長６００ｎｍ〜４６０ｎｍの透過率よりベースラインを算出し、波長５２１ｎｍにおける透過率Ｔとベースライン透過率Ｂとの値から、回折効率を以下の式により算出した：
回折効率＝[（Ｂ−Ｔ）／Ｔ］×１００（％）。
【０１６７】
＜耐湿試験後の回折効率の測定＞
得られた光学素子を３０℃、８０％ＲＨ環境下で５００時間暴露した後、シリカゲルが入った低湿条件下（３０℃、４．７％ＲＨ）で２４時間放置し、その後上記と同様にして回折効率を算出した。
【０１６８】
実施例１〜２および比較例１〜３の評価結果を下記表１に示す。
【０１６９】
【表１】
2019124710.tif 000006
【０１７０】
上記表１から明らかなように、実施例の光学素子は、虚像の鮮鋭性（画像品位）が良好であり、高湿条件下であっても高い回折効率を長期に維持できる耐久性を有することがわかった。
【符号の説明】
【０１７１】
１    映像表示素子、
１０    光学素子、
１１    第１の透明光学部材、
１２    体積ホログラム記録層、
１３    第２の透明光学部材、
１４    放射線硬化性接着層、
１５    積層体、
２０    表示素子、
２１    光源、
２２    照明ミラー、
２３    拡散板、
２４    偏光板、
２５    偏光ビームスプリッター、
３１    物体光、
３２    参照光、
４１    映像光、
４２    再生像光、
４３    外界像光、
２０１    レーザー光源、
２０２    ビームステアラー、
２０３    シャッター、
２０４    ビームエキスパンダー、
２０５    ビームスプリッター、
２０６、２０７、２０８、２０９、２１０    ミラー、
２１１、２１２    スペイシャルフィルター、
ＥＰ    光学瞳、
ＥＹ    観察者眼、
ＩＭ    映像。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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