(57)【要約】【課題】簡単な方法でマトリックス硬化時の収縮を防止し、２光速露光により作成した干渉縞間隔のマトリックス硬化時における変化を防ぐ。【解決手段】下方基材２と上方基材３との間に、接着剤により下方基材２に接着させたギャップ材としてのガラスビーズ５を配置する。下方基材２と上方基材３との間には、体積ホログラム４を下方基材２と上方基材３に密着させるように取り付ける。体積ホログラム４には２光束露光により干渉縞を形成し、ＵＶ光または熱により体積ホログラム４を硬化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する第１基材と、
透光性を有する第２基材と、
前記第１基材と前記第２基材との間に配置されたギャップ材と、
前記第１基材と前記第２基材との間に配置されたホログラムと、を備え、
前記ホログラムは、前記第１基材と接する部分を有し、かつ、前記第２基材と接する部分を有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光学装置において、
前記ギャップ材は、ガラスビーズであることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
請求項１に記載の光学装置において、
前記ギャップ材は、樹脂ビーズであることを特徴とする光学素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光学装置において、
前記ギャップ材は、前記第１基材に垂直な方向から見た平面視において、前記第１基材の一辺と前記ホログラムとの間に配置されていることを特徴とする光学素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光学装置において、
前記ギャップ材は、光が入射しない領域に配置されていることを特徴とする光学装置。
【請求項６】
透光性を有する第１基材と、
透光性を有する第２基材と、
前記第１基材と前記第２基材との間に配置されたホログラムと、を備え、
前記ホログラムは、前記第１基材と接する部分を有し、かつ、前記第２基材と接する部分を有し、
前記第１基材は、前記ホログラムと接する側の面に凸部を有し、
前記凸部は、前記第２基材と接する部分を有することを特徴とする光学素子。
【請求項７】
透光性を有する第１基材の一方の面に、ギャップ材を配置する工程と、
前記第１基材の前記一方の面側に、前記ギャップ材を介して対向するように第２基材を配置する工程と、
前記第１の基材と前記第２の基材との間にホログラム材料を注入する工程と、
前記ホログラム材料を露光することにより前記ホログラムに干渉縞を形成する工程と、
前記干渉縞が形成された前記ホログラムを硬化する工程と、を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項８】
透光性を有する第１基材の一方の面に、ギャップ材を配置する工程と、
前記第１基材の前記一方の面に、ホログラム材料を配置する工程と、
前記第１基材の前記一方の面側に、前記ギャップ材及び前記ホログラム材料を介して対向するように第２基材を圧着する工程と、
前記ホログラム材料を露光することにより前記ホログラムに干渉縞を形成する工程と、
前記干渉縞が形成された前記ホログラムを硬化する工程と、を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光学素子を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラムを用いた光学素子、及びその製造方法、並びに画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のヘッドマウントディスプレイにおいては、レーザーにより眼鏡レンズ上にスキャンした画像を、レンズ上で反射（回折）させ、直接網膜に書き込むことにより超小型化を図っている。眼鏡レンズ上にミラーを用いると、眼鏡レンズの形状に制約を受けてしまい、ヘッドマウントディスプレイのデザインの自由度が低下する。また、ミラーを用いた場合には、キーストン補正が必要となり、解像度を下げる原因となってしまう。
【０００３】
そこで、眼鏡レンズ上に体積ホログラム素子を貼ることで、ホログラムにより任意の方向に光を回折させ、網膜に書き込む方式のヘッドマウントディスプレイが開発されている。体積ホログラム素子を用いることにより、眼鏡レンズの形状は制約を受けることがなくなるので、デザインの自由度が向上する。また、体積ホログラム素子を用いるので、キーストン補正は不要であり、解像度を上げることができる。
【０００４】
体積ホログラムを製造する方法としては、フィルム状のホログラムを基材に接着させ、さらにホログラムをカバー層により保護した上で、２光束のレーザー光を照射することにより、体積ホログラム層に屈折率差による干渉縞を生じさせる方法がある（例えば、特許文献１）。この方法では、その後にＵＶ光を照射して加熱することにより、マトリックス部分の材料が硬化して干渉縞が定着されて、ホログラム素子が完成する。
【０００５】
マトリックスのＵＶ硬化は、マトリックスの収縮を伴うため、レーザーの２光束露光により作成した干渉縞間隔は、マトリックスの収縮に伴って狭くなる。そこで、特許文献１においては、この収縮量を見込んで、回折したい波長よりも少し長い波長のレーザーを使って２光束露光したり、２光束の角度を変えて、所望の干渉縞間隔を得る方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２０８７７２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、マトリックスの硬化収縮量はばらつきがあるため、特許文献１の方法では干渉縞間隔のばらつきを抑えることは難しい。また、収縮の仕方も一様ではなく、基材に接触している面と、接触していない面では収縮量に違いがある。さらに、マトリックスの硬化収縮量は、硬化に使用するＵＶ光の強度、時間、加熱温度などの工程条件によって変わり、基材の弾力性や厚みによっても変わる。そのため、実際に何度かの露光実験によって硬化収縮量や、回折波長、回折角度を調べ、干渉縞間隔を計算によって予測し、ここから２光束露光のレーザー波長と角度をフィードバックする必要があり、非常に煩雑である。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した事情を考慮して、簡単な方法でマトリックス硬化時の収縮を防止し、２光束露光により作成した干渉縞間隔の変化が防止された光学素子及び光学素子の製造方法並びに画像表示装置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】
本発明に係る光学素子の一態様は、透光性を有する第１基材と、透光性を有する第２基材と、前記第１基材と前記第２基材との間に配置されたギャップ材と、前記第１基材と前記第２基材の間に配置されたホログラムと、を備え、前記ホログラムは、前記第１基材と接する部分を有し、かつ、前記第２基材と接する部分を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る光学素子の一態様によれば、第１基材と第２基材の間にギャップ材が配置されているので、ホログラムのマトリックス硬化時において、ホログラムが収縮しようとしても、第１基材と第２基材の間の高さ方向において収縮できない。また、ホログラムは、第１基材と接する部分を有し、かつ、第２基材と接する部分を有しているため、マトリックス硬化時において、ホログラムが第１基材と第２基材の面方向にも収縮できない。したがって、２光束露光時に作成した干渉縞間隔がマトリックス硬化時に変化することがないので、硬化処理後の煩雑な調整作業等を行う必要がなくなる。
【００１１】
上述した本発明に係る光学素子の一態様において、前記ギャップ材は、ガラスビーズであってもよい。この場合には、ガラスビーズによって、ホログラムのマトリックス硬化時において、ホログラムが収縮しようとしても、第１基材と第２基材の間の高さ方向における収縮を防止することができる。また、ガラスビーズの透光性により、ホログラムの干渉縞による回折に影響を与えることがない。
【００１２】
上述した本発明に係る光学素子の一態様において、前記ギャップ材は、樹脂ビーズであってもよい。この場合には、樹脂ビーズによって、ホログラムのマトリックス硬化時において、ホログラムが収縮しようとしても、第１基材と第２基材の間の高さ方向における収縮を防止することができる。また、樹脂ビーズの透光性により、ホログラムの干渉縞による回折に影響を与えることがない。
【００１３】
上述した本発明に係る光学素子の一態様において、前記ギャップ材は、前記第１基材に垂直な方向から見た平面視において、前記第１基材の一辺と前記ホログラムとの間に配置するようにしてもよい。このようにすれば、前記ギャップ材が、ホログラムの干渉縞による回折に影響を与えることがない。
【００１４】
上述した本発明に係る光学素子の一態様において、前記ギャップ材は、光が入射しない領域に配置するようにしてもよい。このようにすれば、前記ギャップ材が、ホログラムの干渉縞による回折に影響を与えることがない。
【００１５】
本発明に係る光学素子の一態様は、透光性を有する第１基材と、透光性を有する第２基材と、前記第１基材と前記第２基材との間に配置されたホログラムとを備え、前記ホログラムは、前記第１基材と接する部分を有し、かつ、前記第２基材と接する部分を有し、前記第１基材は、前記ホログラムと接する側の面に凸部を有し、前記凸部は、前記第２基材と接する部分を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る光学素子の一態様によれば、ホログラムは、第１基材と接する部分を有し、かつ、第２基材と接する部分を有し、第１基材は、ホログラムと接する側の面に凸部を有し、凸部は、第２基材と接する部分を有するので、ホログラムのマトリックス硬化時において、ホログラムが収縮しようとしても、第１基材と第２基材の間の高さ方向において収縮できない。また、ホログラムは、第１基材と第２基材に密着しているため、マトリックス硬化時において、ホログラムが第１基材と第２基材の面方向にも収縮できない。したがって、２光束露光時に作成した干渉縞間隔がマトリックス硬化時に変化することがないので、硬化処理後の煩雑な調整作業等を行う必要がなくなる。
【００１７】
本発明に係る光学素子の製造方法の一態様は、透光性を有する第１基材の一方の面に、ギャップ材を配置する工程と、前記第１基材の前記一方の面側に、前記ギャップ材を介して対向するように第２基材を配置する工程と、前記第１基材と前記第２基材との間にホログラム材料を注入する工程と、前記ホログラム材料を露光することにより前記ホログラムに干渉縞を形成する工程と、前記干渉縞が形成された前記ホログラムを硬化する工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光学素子の製造方法の一態様によれば、第１基材と第２基材の間にギャップ材が配置されているので、ホログラムのマトリックス硬化時において、ホログラムが収縮しようとしても、第１基材と第２基材の間の高さ方向において収縮できない。また、ホログラムは、注入処理により第１基材と第２基材に密着しているため、マトリックス硬化時において、ホログラムが第１基材と第２基材の面方向にも収縮できない。したがって、２光束露光時に作成した干渉縞間隔がマトリックス硬化時に変化することがないので、硬化処理後の煩雑な調整作業等を行う必要がなくなる。
【００１９】
本発明に係る光学素子の製造方法の一態様は、透光性を有する第１基材の一方の面に、ギャップ材を配置する工程と、前記第１基材上の前記一方の面に、ホログラム材料を配置する工程と、前記第１基材の前記一方の面側に、前記ギャップ材及び前記ホログラム材料を介して対向するように第２基材を圧着する工程と、前記ホログラム材料を露光することにより前記ホログラムに干渉縞を形成する工程と、前記干渉縞が形成された前記ホログラムを硬化する工程と、を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る光学素子の製造方法の一態様によれば、第１基材と第２基材の間にギャップ材が配置されているので、ホログラムのマトリックス硬化時において、ホログラムが収縮しようとしても、第１基材と第２基材の間の高さ方向において収縮できない。また、ホログラムは、注入処理により第１基材と第２基材に圧着しているため、マトリックス硬化時において、ホログラムが第１基材と第２基材の面方向にも収縮できない。したがって、２光束露光時に作成した干渉縞間隔がマトリックス硬化時に変化することがないので、硬化処理後の煩雑な調整作業等を行う必要がなくなる。
【００２１】
次に、本発明に係る画像表示装置の一態様は、上述した本発明に係る光学素子を備える。そのような画像表示装置は、液晶ディスプレイ等の画像形成部やコリメート光学系を備えてもよく、ヘッドマウントディスプレイ等のように観察者の頭部に装着する形態に適合させることができる。 
【００２２】
このように、本発明によれば、ヘッドマウントディスプレイ等のように観察者の頭部に装着する形態の画像表示装置においても、簡易な方法で好適に製造可能な光学素子を用いることにより、製造コストの低廉化を図りつつ、観察者の顔に対するフィッティング性を向上させるとともに、広い画角を得ることができる光学デバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る光学素子の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る光学素子の平面図である。
【図３】第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明する図である。
【図４】第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明する図である。
【図５】第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明する図である。
【図６】第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明する図である。
【図７】第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明する図である。
【図８】第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明する図である。
【図９】第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明する図である。
【図１０】第１実施形態に係る光学素子の製造過程における２光束露光の方法を説明する図である。
【図１１】第１実施形態に係る光学素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図１２】第２実施形態に係る光学素子に用いられるホログラムシートを示す図である。
【図１３】第２実施形態に係る光学素子の製造方法を説明する図である。
【図１４】第２実施形態に係る光学素子の製造方法を説明する図である。
【図１５】第２実施形態に係る光学素子の製造方法を説明する図である。
【図１６】第２実施形態に係る光学素子の製造方法を説明する図である。
【図１７】第２実施形態に係る光学素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図１８】変形例に係る光学素子の構成を示す図である。
【図１９】応用例に係るヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。
【図２０】応用例に係るヘッドマウントディスプレイの内部構造を示す図である。
【図２１】比較例に係る光学素子の構成を示す図である。
【図２２】比較例に係る光学素子の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。
【００２５】
＜Ａ：第１実施形態＞
＜光学素子＞
図１は、本実施形態の光学素子の構成の一例を示す図である。図１に示すように、光学素子１は、ガラス等で形成された下方基材２と、下方基材２と同じ材質で形成された上方基材３と、体積ホログラム４と、接着剤６により下方基材２に取り付けられたギャップ材としてのガラスビーズ５とを備えている。
【００２６】
下方基材２及び上方基材３には、厚さが５００〜３０００μｍのものを用いた。ガラスビーズ５には直径が１０〜５０μｍを用いた。したがって、光学素子１の体積ホログラム４の厚さは、１０〜５０μｍとなっている。一般的に広く用いられているガラスビーズ５は直径が１５〜２０μｍのものなので、このようなガラスビーズ５を使用した場合には、体積ホログラム４の厚さは、１５〜２０μｍとなる。
【００２７】
下方基材２及び上方基材３は、ガラスのように透明で剛性の高い材料が好ましい。また、下方基材２と上方基材３とで、同じ材質のものを使用することも、後述するマトリックス硬化時の干渉縞の変化を防止する上で好ましい。
【００２８】
体積ホログラムの材料としては、例えば、バインダーポリマーと、高屈折率の光重合性モノマーと、可塑剤と、光重合開始剤とを備え、屈折率変調を向上させるために、光重合性モノマーに塩素、臭素等の高屈折率に寄与する原子を含ませて構成される組成物が用いられる。
【００２９】
光学素子１を図１に示す矢印Ａの方向から見た場合の平面図を図２に示す。図２に示すように、ガラスビーズ５は、体積ホログラム４が配置された領域の外側において、分散されて配置されている。体積ホログラム４が配置された領域は、例えば、光学素子１をヘッドマウントディスプレイにおける回折素子として用いた場合には、光が入射される光入射領域として用いられる。つまり、ガラスビーズ５は、体積ホログラム４の光入射領域外に配置されている。但し、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、ガラスビーズ５を、体積ホログラム４の光入射領域内に配置するようにしてもよい。なお、図２において、封止部材７は、体積ホログラムの注入口を封口する部材である。
【００３０】
光学素子１の干渉縞は、後述する２光束露光によって形成されるが、本実施形態の光学素子１は、ギャップ材としてのガラスビーズ５が、下方基材２と上方基材３との間に配置されているため、２光束露光後のＵＶ光等によるマトリックス硬化時において、体積ホログラム４が図１の縦方向において収縮できない。また、体積ホログラム４は、下方基材２と上方基材３に密着しているため、マトリックス硬化時において、体積ホログラム４が図１の横方向にも収縮できない。したがって、２光束露光時に作成した干渉縞間隔がマトリックス硬化時に変化することがなく、２光束露光時のレーザー光波長と角度の調整などの煩雑なフィードバック作業を必要としない。
【００３１】
＜光学素子の製造方法＞
図３乃至図１１を参照して、光学素子１の製造方法について説明する。図１１は、光学素子１の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。まず、図３に示すように、接着剤６を用いて、ガラスビーズ５を下方基材２上に取り付ける（図１１：ステップＳ１）。
【００３２】
次に、図４に示すように、上方基材３をガラスビーズ５上に取り付け、上方基材３により下方基材２を覆うようにする（図１１：ステップＳ２）。そして、図５に示すように、注入口から体積ホログラム材料４を注入する（図１１：ステップＳ３）。図８は、図５に示す矢印Ａ方向から見た平面図である。図８に示すように、下方基材２上には、接着剤６が塗布されていない部分があり、その部分が封入口８として形成されている。本実施形態では、この封入口８から図８に示す矢印Ｂ方向に体積ホログラム材料を注入する。このように、体積ホログラム材料を注入する方式を用いることにより、体積ホログラム材料を下方基材２と上方基材３に密着させることができる。
【００３３】
図６に示すように、体積ホログラム材料の注入が終了すると、封入口８を封止部材７により封口する（図１１：ステップＳ５）。図９は、図６に示す矢印Ａ方向から見た平面図である。図９に示すように、封入口８は封止部材７により封口される。なお、封止部材７としては、アクリル系ＵＶ硬化接着剤が用いられる。
【００３４】
次に、図７に示すように、上方基材３側及び下方基材２側から、所望の角度でレーザー光を照射して、２光束露光を行う（図１１：ステップＳ６）。図１０は、本実施形態における２光束露光の方法を説明する図である。図１０に示すように、レーザー光源５０から、所定波長のレーザー光を照射し、このレーザー光をビームスプリッター５１で分光する。次に、分光したレーザー光のそれぞれをミラー５２，５３，５４により角度を変えて、一方を対物レンズ５５、コリメータレンズ５７を用いて平行光(参照光)とする。他方も対物レンズ５６、コリメータレンズ５８を用いて平行光(物体光)とする。その後、再びこれらの光を合成して干渉させ、体積ホログラム４に干渉縞を形成する。
【００３５】
特定の入射角度からの光源の波長に合うように、干渉縞を形成時のレーザー光の入射角度を意図的に変えておくことにより、再生時の反射光ピークを目的の波長に合わせることが可能である。この関係はブラッグの条件、２ｄｓｉｎθ＝λを利用したものである。ここでｄは干渉縞の間隔、θは再生入射光と再生光のなす角度の半分、λは波長であり、入射光の方向と干渉縞の間隔が決まれば、特定波長の光だけを取り出すことが可能となる。
【００３６】
以上のようにして２光束露光が終了した後には、ＵＶ光または熱による硬化処理を行う（図１１：ステップＳ７）。ＵＶ光または熱による硬化処理を行うと、体積ホログラム４のマトリックスが硬化し、このマトリックス硬化時に体積ホログラム４が収縮しようとする。しかしながら、本実施形態においては、ギャップ材としてのガラスビーズ５を、下方基材２と上方基材３との間に配置しているため、ＵＶ光等によるマトリックス硬化時において、体積ホログラム４が図７の縦方向において収縮できない。また、体積ホログラム４は、下方基材２と上方基材３に密着しているため、マトリックス硬化時において、体積ホログラム４が図７の横方向にも収縮できない。したがって、２光束露光時に作成した干渉縞間隔がマトリックス硬化時に変化することがないので、硬化処理後に硬化収縮量や回折波長、あるいは回折角度を調べて、干渉縞間隔を計算によって予測し、ここから２光束露光時のレーザー光波長と角度をフィードバックする等の煩雑な作業が不要となる。
【００３７】
＜比較例＞
図２１及び図２２を参照して、比較例について説明する。図２１は比較例の光学素子の一例を示す図である。図２１に示すように、比較例の光学素子は、ガラス等で形成された基材６０上に、体積ホログラム６１が配置され、体積ホログラム６１上には、ＰＥＴ等で形成された保護層６２が配置されている。基材６０の厚さは１ｍｍ、体積ホログラム６１の厚さは２０μｍ、保護層６２の厚さは５０〜１００μｍとなっている。
【００３８】
このような構造の比較例の光学素子に対して上述したような２光束露光を行って体積ホログラムに干渉縞を形成し、その後ＵＶ光等により硬化処理を行うと、体積ホログラムのマトリックスは、硬化して図２２に示す横方向及び縦方向に収縮する。比較例の光学素子では、基材がガラスで、保護層がＰＥＴ等で剛性が互いに異なるため、図２２のように基材側よりも保護層側で収縮が進む。その結果、体積ホログラムの干渉縞の間隔は、２光束露光により作成した干渉縞の間隔よりも狭くなってしまう。
【００３９】
したがって、比較例の光学素子をヘッドマウントディスプレイ等に使用し、特定波長の光だけを取り出すように２光束露光による作成する干渉縞の間隔を決定したとしても、完成した比較例の光学素子では、干渉縞の間隔が変化してしまっているため、前記特定波長の光を取り出せなくなってしまう。
【００４０】
比較例の光学素子では、このような不具合を解消するために、収縮量を見込んで、回折したい波長よりも少し長い波長のレーザーを使用して２光束露光したり、硬化処理後に硬化収縮量や回折波長、あるいは回折角度を調べて、干渉縞間隔を計算によって予測し、ここから２光束露光時のレーザー光波長と角度をフィードバックする等の煩雑な作業が必要となってしまう。図２２に示すように、体積ホログラム６１は基材６０側と保護層６２側とで収縮量が異なるため、完全なフィードバックをすることは煩雑である。
【００４１】
これに対し、本実施形態の光学素子１は、下方基材２と上方基材３との間にギャップ材としてのガラスビーズ５を設け、体積ホログラム４を剛性の高い下方基材２と上方基材３に密着させたので、マトリックス硬化の際にも、干渉縞が変化することがない。
【００４２】
＜Ｂ：第２実施形態＞
図１２乃至図１７を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態では、図１２に示すようなホログラムフィルムを用いる。図１２に示すように、本実施形態のホログラムフィルムは、フィルム状の体積ホログラム４の上方には、ＰＥＴ等のカバーフィルム９が貼り付けられ、体積ホログラム４の下方には、ＰＥＴ等の剥離フィルム１０が貼り付けられている。
【００４３】
カバーフィルム９の厚さは、５０〜２００μｍ、フィルム状の体積ホログラム４の厚さは、１０〜５０μｍ、好ましくは１５〜２０μｍ、剥離フィルム１０の厚さは、５０〜２００μｍである。
【００４４】
以下、このホログラムフィルムを用いて、本実施形態の光学素子１を製造する方法について説明する。図１７は、本実施形態の光学素子１の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【００４５】
まず、図１３に示すように、接着剤６を用いて、ガラスビーズ５を下方基材２上に取り付ける（図１７：ステップＳ１０）。次に、ホログラムフィルムから剥離フィルム１０を剥がし、図１４に示すように体積ホログラム４を下方基材２に貼り付ける（図１７：ステップＳ１１）。そして、図１４に示すようにカバーフィルム９を剥がす（図１７：ステップＳ１２）。この状態では、図１４に示すように、ガラスビーズ５の直径よりも、体積ホログラム４の厚さの方が大きくなっている。これは、体積ホログラム４に上方基材３を密着させるためである。
【００４６】
次に、図１５に示すように、上方基材３を体積ホログラム４に圧着させ、上方基材３によって下方基材２を覆うようにする（図１７：ステップＳ１３）。図１６は、図１５に示す矢印Ａ方向から見た平面図である。図１６に示すように、下方基材２及び上方基材３は、広い範囲で体積ホログラム４と密着することになる。
【００４７】
その後、第１実施形態と同様に、上方基材３側及び下方基材２側から、それぞれ異なる角度でレーザー光を照射して、２光束露光を行って体積ホログラム４に干渉縞を形成する。（図１７：ステップＳ１４）。
【００４８】
以上のようにして２光束露光が終了した後には、ＵＶ光または熱による硬化処理を行う（図１７：ステップＳ１５）。ＵＶ光または熱による硬化処理を行うと、体積ホログラム４のマトリックスが硬化し、このマトリックス硬化時に体積ホログラム４が収縮しようとする。しかしながら、本実施形態においても、ギャップ材としてのガラスビーズ５を、下方基材２と上方基材３との間に配置しているため、ＵＶ光等によるマトリックス硬化時において、体積ホログラム４が図１５の縦方向において収縮できない。また、体積ホログラム４は、下方基材２と上方基材３に密着しているため、マトリックス硬化時において、体積ホログラム４が図１５の横方向にも収縮できない。したがって、２光束露光時に作成した干渉縞間隔がマトリックス硬化時に変化することがないので、硬化処理後に硬化収縮量や回折波長、あるいは回折角度を調べて、干渉縞間隔を計算によって予測し、ここから２光束露光時のレーザー光波長と角度をフィードバックする等の煩雑な作業が不要となる。
【００４９】
＜Ｃ：変形例＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に述べる各種の変形が可能である。また、各変形例及び実施形態は、適宜、組み合わせてもよいことは勿論である。
＜変形例１＞
上述した各実施形態では、ギャップ材としてガラスビーズを用いた例について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、ガラスビーズの代わりに、樹脂ビーズを用いてもよい。
【００５０】
＜変形例２＞
また、ギャップ材には、ガラスビーズや樹脂ビーズだけでなく、図１８に示すような下方基材２または上方基材３に形成された柱状あるいは壁状の凸部であるギャップ層１１を用いることも可能である。例えば、ＳｉＮやＳｉＯ２等のギャップ層を、フォトリソグラフにより形成するようにしてもよい。
【００５１】
＜変形例３＞
上述した各実施形態では、体積ホログラム４と下方基材２及び上方基材３とを密着または圧着する例について説明したが、体積ホログラム４と下方基材２及び上方基材３との密着性が弱い場合には、接着剤を用いて体積ホログラム４を下方基材２及び上方基材３に接着するようにしてもよい。
【００５２】
＜Ｄ：応用例＞
本発明に係る光学素子は様々な画像表示装置等に適用可能である。以下、代表的な応用例について説明する。
図１９及び図２０は、本発明の光学素子１を、ＭＥＭＳスキャン型ヘッドマウントディスプレイ１００に応用した例である。図１９は、ＭＥＭＳスキャン型ヘッドマウントディスプレイ１００の全体像を示す斜視図である。図１９に示すように、応用例に係るＭＥＭＳスキャン型ヘッドマウントディスプレイ１００は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、このヘッドマウントディスプレイ１００を装着した観察者に対して虚像による画像光を認識させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させることができる。
【００５３】
具体的にＭＥＭＳスキャン型ヘッドマウントディスプレイ１００は、導光体２０と、導光体２０を支持する左右一対のテンプル１０１，１０２と、テンプル１０１，１０２に付加された一対の画像形成装置１１１，１１２とを備える。ここで、図面上において、導光体２０の左側と画像形成装置１１１とを組み合わせた第１表示装置１００Ａは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも画像表示装置として機能する。また、図面上において、導光体２０で右側と画像形成装置１１２とを組み合わせた第２表示装置１００Ｂは、左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも画像表示装置として機能する。
【００５４】
このようなＭＥＭＳスキャン型ヘッドマウントディスプレイ１００の内部構造及び導光体について説明する。図２０は、本実施形態に係るＭＥＭＳスキャン型ヘッドマウントディスプレイの内部構造及び導光体を模式的に示す要部断面図である。図２０に示すように、第１表示装置１００Bは、画像形成部７０と、導光体２０と、導光体２０に配置された体積ホログラムを含む光学素子１を備える。
【００５５】
画像形成部７０は、光源７１と、平行化レンズ７２と、ＭＥＭＳミラー７３と、補正レンズ７４とを有する。光源７１から赤、緑、青の３色を含む光を発生させ、光源７１からの光を平行化レンズ７２により、ＭＥＭＳミラー７３に向けて出射する。そして、ＭＥＭＳミラー７３により反射させた光を補正レンズ７４により補正し、光学素子１に入射させる。
【００５６】
導光体２０は、光透過性の樹脂材料等により形成された板状の部材であり、光入射面を通じて外部の光が入射され、観察者の眼に導光する。
【００５７】
この応用例において、光学素子１は、本発明の反射型体積ホログラムを有する光学素子が用いられている。光学素子１は、光源７１から出射され、平行化レンズ７２、ＭＥＭＳミラー７３、補正レンズ７４を介して入射した画像光を反射して観察者の網膜に結像させる。したがって、観察者は外部の様子を認識しながら、映像光等の画像光を認識することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１…光学素子、２…下方基材、３…上方基材、４…体積ホログラム、５…ガラスビーズ、６…接着剤、７…封止部材、８…封入口、９…カバーフィルム、１０…剥離フィルム、１１…ギャップ層、１００…ヘッドマウントディスプレイ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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