(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が透過する透過光学面を両面にそれぞれ有する２つの透明部材の間に、前記透明部材で導光された光に対して光学的に作用する光学機能部材が位置し、その光学機能部材を介して前記２つの透明部材が接着剤で接合された構造を有する接合型光学素子の製造方法であって、
前記２つの透明部材が、前記光学機能部材側の面を対向させ、かつ、前記透過光学面が両面とも連続的に位置するように、前記２つの透明部材を一定の間隔をあけて固定する工程と、
前記透過光学面の両面において、前記２つの透明部材の間にあいた隙間を封止する工程と、
前記透過光学面に対して垂直に位置し、かつ、前記透明部材で導光された光と前記透過光学面を透過した光が入射しない側面の両面において、前記２つの透明部材の間にあいた隙間を封止部材でそれぞれ封止する工程と、
前記側面を封止している一方の封止部材から前記２つの透明部材の間にあいた隙間の空気を吸い出す工程と、
前記側面を封止している他方の封止部材から前記２つの透明部材の間にあいた隙間に前記接着剤を注入する工程と、
前記隙間に注入された前記接着剤を硬化させて前記２つの透明部材を接合する工程と、
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記空気を吸い出す工程における空気の流速制御と前記接着剤を注入する工程における接着剤の流速制御のうちの少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記接着剤を注入する工程において前記接着剤を加圧することを特徴とする請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
前記接着剤が光硬化型接着剤であり、前記空気を吸い出す位置から前記接着剤を注入する位置まで、前記接着剤を硬化させる光の照射位置を移動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記２つの透明部材を固定する工程において、一方の透明部材に対する他方の透明部材の相対的な位置を調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記側面の両面において前記２つの透明部材の間にあいた隙間を封止部材でそれぞれ封止する工程において、前記２つの透明部材と前記側面を封止している封止部材との接続に、ホットメルト接着剤からなるシート部材を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記側面の両面において前記２つの透明部材の間にあいた隙間を封止部材でそれぞれ封止する工程において、前記２つの透明部材と前記側面を封止している封止部材との接続に、シリコーン系ゲル状ゴム材からなるシート部材を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記光学機能部材がホログラム部材であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記光学機能部材が、前記側面を封止している一方の封止部材が位置する側と前記側面を封止している他方の封止部材が位置する側でそれぞれ端部に近づくにつれて幅が狭くなる形状を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合型光学素子の製造方法に関するものであり、例えば、映像投影用のホログラム部材を２つのプリズムの間に有する接合プリズムの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学素子の１つであるホログラムは、光学シースルーディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：head mounted display），ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：head-up display）等）に搭載されるコンバイナとして非常に有用である。例えば、ホログラムを２つのプリズムの接合面に挟み込んで使用すれば、湿度や酸素等の外部環境の影響を受けにくい、というメリットが得られる。また、プリズム間の接合面にホログラムを挟み込むことにより、映像表示素子から提供される映像の光をプリズム内部で全反射させてホログラムに導き、ホログラムで観察者眼に投影することが可能になる。そして、ホログラム特性やプリズム形状等を最適化することにより、ホログラムの光学性能を維持しながら、映像を外界視野に重ねて表示するシースルー性を確保することが可能になる。
【０００３】
上記のように２つのプリズムを接合するには、通常接着剤が使用される（例えば、特許文献１参照。）。接着剤を用いた接合方法としては、一方のプリズムに接着剤を塗布した後、光学特性上必要な間隔があく位置まで他方のプリズムを近づけ、その動きの中で接着剤を濡れ広げていき、接合面全体にわたってプリズム間に接着剤を充填させるのが、一般的な方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−３８２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように接着剤を充填する方法では、プリズムの外周輪郭部分で接着剤を止めることができないため、映像光や外界光が透過するプリズム面（透過光学面）に接着剤が溢れ出すことになる。透過光学面に溢れ出した接着剤は除去しなければならないが、接着剤を除去する作業において透過光学面に傷を発生させてしまうことがある。また、溢れた接着剤を完全に除去できない場合、接着剤の残渣が透過光学面の平面度を落としてしまうため、像面性の低下を招くことになる。
【０００６】
したがって、透過光学面にまで接着剤を溢れさせないようにすることができれば、上記透過光学面で生じる問題を解決することは可能である。しかし、透過光学面にまで接着剤を溢れさせないようにすると、別の問題が生じてしまう。例えば、接着剤を充填する動作の中で接着剤内に気泡が発生する場合があり、その気泡は外界像のシースルー性能を劣化させるとともに、接合面に発生した気泡に映像光が当たると映像の劣化を招いてしまう。接着剤内に発生した気泡を接合面から排出するには、接着剤を大量に溢れさせることが有効である。ただし、接着剤を大量に溢れさせたとしても、接合面に発生した気泡を完全に除去できない場合もある。また、特許文献１に記載されているように、接着剤が塗布されるプリズム面の形状を工夫しても気泡を完全に除去することは困難であり、プリズム面形状の複雑化が光学性能を低下させるおそれもある。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、接合型光学素子を製造する際に、接合面外に接着剤を溢れさせず、かつ、接合面に気泡が存在しないようにする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】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明の接合型光学素子の製造方法は、光が透過する透過光学面を両面にそれぞれ有する２つの透明部材の間に、前記透明部材で導光された光に対して光学的に作用する光学機能部材が位置し、その光学機能部材を介して前記２つの透明部材が接着剤で接合された構造を有する接合型光学素子の製造方法であって、
前記２つの透明部材が、前記光学機能部材側の面を対向させ、かつ、前記透過光学面が両面とも連続的に位置するように、前記２つの透明部材を一定の間隔をあけて固定する工程と、
前記透過光学面の両面において、前記２つの透明部材の間にあいた隙間を封止する工程と、
前記透過光学面に対して垂直に位置し、かつ、前記透明部材で導光された光と前記透過光学面を透過した光が入射しない側面の両面において、前記２つの透明部材の間にあいた隙間を封止部材でそれぞれ封止する工程と、
前記側面を封止している一方の封止部材から前記２つの透明部材の間にあいた隙間の空気を吸い出す工程と、
前記側面を封止している他方の封止部材から前記２つの透明部材の間にあいた隙間に前記接着剤を注入する工程と、
前記隙間に注入された前記接着剤を硬化させて前記２つの透明部材を接合する工程と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
第２の発明の接合型光学素子の製造方法は、上記第１の発明において、前記空気を吸い出す工程における空気の流速制御と前記接着剤を注入する工程における接着剤の流速制御のうちの少なくとも一方を行うことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明の接合型光学素子の製造方法は、上記第１又は第２の発明において、前記接着剤を注入する工程において前記接着剤を加圧することを特徴とする。
【００１１】
第４の発明の接合型光学素子の製造方法は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記接着剤が光硬化型接着剤であり、前記空気を吸い出す位置から前記接着剤を注入する位置まで、前記接着剤を硬化させる光の照射位置を移動させることを特徴とする。
【００１２】
第５の発明の接合型光学素子の製造方法は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記２つの透明部材を固定する工程において、一方の透明部材に対する他方の透明部材の相対的な位置を調整することを特徴とする。
【００１３】
第６の発明の接合型光学素子の製造方法は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記側面の両面において前記２つの透明部材の間にあいた隙間を封止部材でそれぞれ封止する工程において、前記２つの透明部材と前記側面を封止している封止部材との接続に、ホットメルト接着剤からなるシート部材を用いることを特徴とする。
【００１４】
第７の発明の接合型光学素子の製造方法は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記側面の両面において前記２つの透明部材の間にあいた隙間を封止部材でそれぞれ封止する工程において、前記２つの透明部材と前記側面を封止している封止部材との接続に、シリコーン系ゲル状ゴム材からなるシート部材を用いることを特徴とする。
【００１５】
第８の発明の接合型光学素子の製造方法は、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、前記光学機能部材がホログラム部材であることを特徴とする。
【００１６】
第９の発明の接合型光学素子の製造方法は、上記第１〜第８のいずれか１つの発明において、前記光学機能部材が、前記側面を封止している一方の封止部材が位置する側と前記側面を封止している他方の封止部材が位置する側でそれぞれ端部に近づくにつれて幅が狭くなる形状を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の製造方法によれば、接合型光学素子を製造する際に、接合面外に接着剤を溢れさせず、かつ、接合面に気泡が存在しないようにすることができる。映像光や外界光が透過する透過光学面に接着剤が溢れ出すことがないので、接着剤の残渣により像面性が低下することはない。透過光学面に溢れ出した接着剤を除去する作業が不要になるので、接着剤を除去する作業において透過光学面に傷を発生させてしまうこともない。また、接着剤を充填する動作の中で接着剤内に気泡が発生するのを防止することができるので、気泡による外界像のシースルー性能の劣化や映像の劣化を抑制することができ、プリズム面形状を複雑化する必要も無い。したがって、光学特性劣化の無い接合型光学素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】接合プリズムの一例を示す斜視図。
【図２】図１の接合プリズムを構成する２つのプリズムをそれぞれ接合用光学面側から見た状態で示す斜視図。
【図３】図１の接合プリズムを有する映像表示装置の一例を模式的に示す概略断面図。
【図４】接合プリズムの製造方法の一実施の形態に用いるプリズム接合装置の概略構成例を模式的に示す断面図。
【図５】図４のプリズム接合装置に用いるプリズム位置調整機構を示す斜視図。
【図６】図４のプリズム接合装置に用いる上封止部，下封止部及び側面封止部を示す斜視図。
【図７】プリズムと側面封止部材とのシート部材による接続状態を示す斜視図。
【図８】図６の側面封止部を構成する流量調整機構の動作を示す斜視図。
【図９】図６の側面封止部を構成する流量調整機構の他の具体例を示す概略断面図。
【図１０】接着剤加圧システムを搭載したプリズム接合装置の概略構成例を模式的に示す断面図。
【図１１】プリズム間に注入された接着剤が流れ広がる様子を模式的に示す平面図。
【図１２】ＵＶ光源移動システムを搭載したプリズム接合装置の概略構成例を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る接合型光学素子の製造方法等を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【００２０】
図１に、本発明に係る方法により製造される接合型光学素子の一例として、レンズ機能を有する接合プリズム１を示し、図２（Ａ），（Ｂ）に、その接合プリズム１を構成する２つのプリズム２，３をそれぞれ接合用光学面２ｅ，３ｅ側から見た状態で示す。接合プリズム１は、透明な樹脂又は硝子からなるプリズム２，３（透明部材）；ホログラム部材５（光学機能部材）等で構成されており、プリズム２とプリズム３との間にホログラム部材５を有する構造になっている。
【００２１】
ホログラム部材５はプリズム２の接合用光学面２ｅに貼り付けられており、プリズム２，３間に設けられた接着剤４で、プリズム２とプリズム３とがホログラム部材５を挟むようにして接合されている。つまり、プリズム２及びホログラム部材５とプリズム３との間に設けられた接着剤４で、プリズム２とプリズム３とが接合され、接合用光学面２ｅ，３ｅが接着剤４で貼り合わされることにより接合面が構成された構造になっている。なお、ホログラム部材５をプリズム３の接合用光学面３ｅに貼り付けて、プリズム２とホログラム部材５及びプリズム３との間に設けられた接着剤４で、プリズム２とプリズム３とでホログラム部材５を挟むようにして接合してもよい。
【００２２】
図３に、接合プリズム１と表示素子９とを備えた映像表示装置１０の概略縦断面構造を示す。表示素子９としては、例えば、反射型又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９を照明するための照明装置を配置してもよく、その照明装置としては、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。
【００２３】
接合プリズム１を構成しているホログラム部材５は、例えば、ホログラム記録媒体に対する２方向からのレーザー光照射でホログラム露光（物体光と参照光との２光束露光）を行うことにより、干渉縞がホログラム記録されたものである。そのホログラム部材５を２つのプリズム２，３間で挟むようにして、プリズム２とプリズム３とを接着剤４で接合すると、ホログラム再生の可能な状態の接合プリズム１が得られる。ホログラム再生では、映像光（再生照明光）Ｌ１がホログラム部材５に入射すると、映像光Ｌ１のうちの特定波長の光が再生映像光Ｌ２として波長選択的に回折反射される。その再生映像光Ｌ２は、ホログラム部材５を透過した外界光Ｌ３と共に、観察者眼ＥＹに入射することになる。したがって、観察者は高品質の映像を接合プリズム１を介して観察することが可能になると同時に、接合プリズム１を介してシースルーで外界像（外景）も観察することが可能になる。
【００２４】
接合プリズム１を構成しているプリズム２，３のうち、プリズム２は、透過光学面２ａ，２ｂと側面２ｃ，２ｄと接合用光学面２ｅを有しており、プリズム３は、透過光学面３ａ，３ｂと側面３ｃ，３ｄと接合用光学面３ｅを有している。プリズム２の両面を構成する透過光学面２ａ，２ｂと、プリズム３の両面を構成する透過光学面３ａ，３ｂは、外界光Ｌ３が透過する平面であり、それぞれ互いに平行に位置している。側面２ｃ，２ｄ；３ｃ，３ｄは、透過光学面２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂに対してそれぞれ垂直に位置し、かつ、映像光Ｌ１及び外界光Ｌ３が入射しない面である。プリズム２のホログラム部材５側の面は接合用光学面２ｅであり、プリズム３のホログラム部材５側の面は接合用光学面３ｅである。接合用光学面２ｅ，３ｅは、一方向にのみ曲率を有する凸面と凹面でそれぞれ形成されているが、その面形状は曲面形状に限らず、必要に応じた形状、例えば平面形状でもよい。
【００２５】
プリズム２，３は、接合用光学面２ｅと接合用光学面３ｅとが対向し、かつ、透過光学面２ａと透過光学面３ａ、透過光学面２ｂと透過光学面３ｂが、両面とも連続的に位置するように、接着剤４とホログラム部材５を介して一定の間隔をあけて固定されている。つまり、透過光学面２ａと接着剤４と透過光学面３ａで一平面を構成しており、透過光学面２ｂと接着剤４と透過光学面３ｂで一平面を構成している。このように構成すると、外界光Ｌ３がプリズム２，３を透過する際に影響を受けにくくなるので、外界像を良好に観察することが可能になる。なお、側面２ｃ，２ｄ；３ｃ，３ｄについても同様に、側面２ｃと接着剤４と側面３ｃで一平面を構成しており、側面２ｄと接着剤４と側面３ｄで一平面を構成しているが、この構成は、例えば不要光の発生を抑制するのに有効である。
【００２６】
ホログラム部材５は、プリズム２内部で導光された映像光Ｌ１に対して光学的に作用する（つまり、映像光Ｌ１のうち所定の波長域の光のみを正パワーで回折反射する）光学機能部材として、映像投影用のレンズ機能を有しており、プリズム２，３の間（つまり、接合用光学面２ｅと接合用光学面３ｅとの間）に位置している。プリズム２，３は、そのホログラム部材５を介して、一定の波長の光で硬化する接着剤４（光硬化性接着剤）で接合されている。なお、ここでは接着剤４として、紫外線（ＵＶ：ultraviolet rays）照射によって硬化する紫外線硬化型接着剤を想定している。
【００２７】
接合プリズム１は、上記のように、接合されたプリズム２，３間のホログラム部材５を介して表示素子９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）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、ホログラム部材５は体積位相型の反射型ホログラムであることが望ましい。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、ホログラム部材５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。
【００２８】
また、ホログラム部材５は、例えば、ホログラム感光材料が樹脂シートに保持されたホログラムシートにおいて、接合用光学面２ｅに貼り付ける領域を所定の形状で切り出し、切り出した領域（切出領域）を樹脂シートから剥離して接合用光学面２ｅに貼り付け、貼り付けた切出領域のホログラム感光材料を露光することによって作製される。このようにして接合用光学面２ｅ上に作製されたホログラム部材５により、接合用光学面２ｅ，３ｅからなる接合面にホログラフィック光学機能（正パワーの回折反射機能）を付与することができる。
【００２９】
図１等に示すように、ホログラム部材５はプリズム２，３内に埋め込まれた状態（つまり、２つのプリズム２，３で挟み込まれた状態）で使用されるので、湿度や酸素等の外部環境の影響を受けることがない（環境による劣化の防止）。また、プリズム２，３内に埋め込まれた構成により、表示素子９から提供される映像光Ｌ１をプリズム２内部で全反射させてホログラム部材５に導くことができるので、映像光Ｌ１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９を接合プリズム１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。そして、プリズム２，３の形状やホログラム部材５の形状等を最適化することにより、ホログラム部材５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。
【００３０】
次に、上述した接合プリズム１の製造方法を説明する。この製造方法の特徴は、接着剤４を用いた２つのプリズム２，３の接合方法にある。その接合方法に用いるプリズム接合装置Ｕ１の概略断面構成を、図４に模式的に示す。図４（Ａ）はプリズム接合装置Ｕ１を正面側から示しており、図４（Ｂ）はプリズム接合装置Ｕ１を側面側から示している。
【００３１】
プリズム接合装置Ｕ１は、２つのプリズム２，３を位置決めし固定するプリズム取り付け部１１と、プリズム２，３の隙間４ｖを透過光学面２ｂ，３ｂ側から封止する上封止部１２と、プリズム２，３の隙間４ｖを透過光学面２ａ，３ａ側から封止する下封止部１３と、プリズム２，３の隙間４ｖを側面２ｃ，３ｃ側から封止する側面封止部１４と、プリズム２，３の隙間４ｖを側面２ｄ，３ｄ側から封止する側面封止部１５と、側面封止部１４に繋がる空気吸引部１６と、側面封止部１５に繋がる接着剤注入部１７と、接着剤４を硬化させる光源部１８と、を有する構成になっている。
【００３２】
プリズム接合装置Ｕ１を用いた接合プリズム１の製造方法は、プリズム２，３の位置を調整して固定する固定工程と、透過光学面２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂの封止工程と、側面２ｃ，２ｄ；３ｃ，３ｄの封止工程と、プリズム２，３の隙間４ｖから空気７を吸い出す工程と、プリズム２，３の隙間４ｖに接着剤４を注入する工程と、接着剤４を硬化する工程と、を有するものである。
【００３３】
プリズム２，３の固定工程では、プリズム２，３が、ホログラム部材５側に位置する接合用光学面２ｅ，３ｅを対向させ、かつ、透過光学面２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂが両面とも連続的に位置するように、プリズム２，３を一定の間隔（隙間４ｖ）をあけて固定する。そのための位置調整には、図５に示すプリズム位置調整機構１９が用いられる。プリズム位置調整機構１９はプリズム取り付け部１１に組み込まれており、クランプ１９ａ；マイクロヘッド１９ｂ；位置決め部材ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｙ１，ｙ２，ｙ３等を備えている。
【００３４】
図２（Ａ）に示すように、プリズム２には３点の基準面Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３が設けられており、図２（Ｂ）に示すように、プリズム３には３点の基準面Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が設けられている。一方、位置決め部材ｙ１，ｙ２，ｙ３には、プリズム２の基準面Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３をそれぞれ当てて位置を決める壁が形成されており、位置決め部材ｘ１，ｘ２，ｘ３には、プリズム３の基準面Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３をそれぞれ当てて位置を決める壁が形成されている。プリズム３はクランプ１９ａで挟まれた状態で固定されており、プリズム２の位置を固定のまま、プリズム３の位置決め部材ｘ１，ｘ２がマイクロヘッド１９ｂ等で可動（図５中の矢印ｍｐ）になっている。
【００３５】
プリズム２，３間の隙間４ｖの大きさは接着剤４の硬化収縮量の影響を受け、その硬化収縮がプリズム２，３を変形させる原因となる。光学特性劣化を発生させない隙間４ｖの大きさには２０μｍ程度の精度が求められる。そのため、プリズム２，３を固定する工程においてプリズム位置調整機構１９を用いれば、プリズム２に対するプリズム３の相対的な位置を微細に調整することが可能となり、プリズム製作精度等のバラツキに対して位置補正が可能となる。したがって、像面性劣化の少ない接合プリズム１を製造することができる。なお、プリズム２，３は、位置決め部材ｙ１，ｙ２，ｙ３；ｘ１，ｘ２，ｘ３の壁に当てられた状態で、プリズム２，３の下面（すなわち、透過光学面２ａ，３ａ）側からエアー吸引（図４（Ｂ）中の矢印ｍａ）されて固定される。
【００３６】
透過光学面２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂの封止工程では、透過光学面２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂの両面において、プリズム２，３の間にあいたスリット状の隙間４ｖを封止する（図４（Ｂ）等）。その封止には、図６（Ａ）に示す上封止部１２と、図６（Ｂ）に示す下封止部１３と、が用いられる。上封止部１２には上封止部材１２ａが設けられており、下封止部１３には下封止部材１３ａが設けられている。上下封止部材１２ａ，１３ａは、ショアＡ４０（硬度）以下のゴム材料からなるものが望ましい。また、接着剤４との接触があるため、材質は撥水性のあるものが望ましい。なお、接着剤４を硬化させるための光照射が後述する工程で必要になるため、上封止部１２（図６（Ａ））は上封止部材１２ａも含めて透明材料（例えば、透明な樹脂又は硝子）からなっている。
【００３７】
上封止部１２と下封止部１３をプリズム２，３に近づけて、それぞれの上下封止部材１２ａ，１３ａをプリズム２，３に密着させる（図４）。その密着による封止には、バネ１２ｂ，１３ｂの付勢力が用いられる。封止のための加圧量は、接着剤４の注入に必要な力となる。つまり、接着剤４を注入したときの接着剤４の加圧力に対して封止できる力が、バネ１２ｂ，１３ｂの付勢力として必要になる。このように透過光学面２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂに対する封止を行うことにより、接合用光学面２ｅ，３ｅから透過光学面２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂへと接着剤４が溢れ出すことを確実に防止することができる。
【００３８】
側面２ｃ，２ｄ；３ｃ，３ｄの封止工程では、透過光学面２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂに対して垂直に位置し、かつ、映像光Ｌ１及び外界光Ｌ３が入射しない側面２ｃ，２ｄ；３ｃ，３ｄの両面（透過光学面２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂに隣接する両側面）において、プリズム２，３の間にあいたスリット状の隙間４ｖを封止する（図４（Ｂ）等）。その封止には、図６（Ｃ）に断面構造を示す側面封止部１４，１５が用いられる。つまり、側面封止部１４，１５をプリズム２，３に近づけて、それぞれの側面封止部材１４ａ，１５ａをプリズム２，３に密着させることにより（図４）、プリズム２，３の間にあいたスリット状の隙間４ｖを封止する。
【００３９】
側面封止部１４，１５は両方とも同じ構成を有しており、同じ構成の側面封止部材１４ａ，１５ａと、同じ構成のシャッター（弁）１４ｂ，１５ｂと、を備えており、側面封止部材１４ａ，１５ａには開口１４ｈ，１５ｈがそれぞれ形成されている。側面封止部材１４ａ，１５ａは、ショアＡ４０（硬度）以下のゴム材料からなるものが望ましい。なお、側面封止部材１４ａ，１５ａをゴム材料で構成した場合、側面封止部材１４ａ，１５ａに開口１４ｈ，１５ｈを予め形成しておかなくても、側面封止部材１４ａ，１５ａにチューブ又はパイプを刺すことことにより、ゴム材料の弾性を利用して封止状態を保持しながら接続することも可能である。
【００４０】
透過光学面２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂと側面２ｃ，２ｄ；３ｃ，３ｄとの角部の完全な封止と、接合後の側面封止部材１４ａ，１５ａの剥離と、を考慮した場合、側面封止部材１４ａ，１５ａによる封止にホットメルト接着剤やシリコーン系ゲル状ゴム材等のシート部材を使用するのが効果的である。つまり、側面２ｃ，２ｄ；３ｃ，３ｄの封止工程において、上記のようにプリズム２，３と側面封止部材１４ａ，１５ａとの接続に、シート状のホットメルト接着剤又はシート状のシリコーン系ゲル状ゴム材を用いることが好ましい。そのホットメルト接着剤又はシリコーン系ゲル状ゴム材からなるシート部材２２による接続状態の一例を、図７に示す。
【００４１】
図７に示すように、側面２ｃ，３ｃ間のスリット状の隙間４ｖに開口２２ｈが位置するようにシート部材２２を設け、開口２２ｈに開口１４ｈの位置を合わせ、シート部材２２を介して側面封止部材１４ａを側面２ｃ，３ｃに貼り付ける。シート部材２２を介して側面封止部材１５ａを側面２ｄ，３ｄに貼り付ける場合も同様である。側面２ｃ，２ｄ；３ｃ，３ｄの封止には、流体である空気７や接着剤４を流す機構（後述する流量調整機構２０等）を設ける必要があることから、流体を通過させる形状を有するものが必要になり、また、接合後に側面封止部材１４ａ，１５ａを除去する必要があることから、剥離性も必要な機能となる。これらの観点から、ホットメルト接着剤やシリコーン系ゲル状ゴム材等を材料とするシート部材２２は好適であり、シート部材２２を用いることにより、側面封止部材１４ａによる封止及びその剥離を適正に行うことが可能になる。そして、接着剤４の剥離性が良く、外観品位を劣化させない、という効果が得られる。
【００４２】
プリズム２，３の隙間４ｖから空気７を吸い出す工程では、側面２ｃ，３ｃを封止している側面封止部材１４ａからプリズム２，３の間にあいた隙間４ｖの空気７を吸い出す（図４）。側面封止部材１４ａの開口１４ｈにはチューブ又はパイプが繋がっており、側面封止部１４と空気吸引部１６とを接続している。空気吸引部１６は、吸引ポンプ（真空ポンプ）１６ａ，圧力計１６ｂ（８０ｋＰａ）等で構成されており、プリズム２，３の間にあいた隙間４ｖの空気７を吸引ポンプ１６ａで吸い出すことが可能になっている。なお、空気７以外の物体（接着剤４，ゴミ等）は適宜トラップされる。
【００４３】
プリズム２，３の間にあいた隙間４ｖから吸引ポンプ１６ａまでの流路における空気７の流量制御には、図８に示す流量調整機構２０が用いられる。流量調整機構２０は側面封止部１４に組み込まれており、搭載されているシャッター１４ｂの移動により、空気７の流量をＯＮ／ＯＦＦで制御することができる。図８（Ａ）はシャッター全開状態（ＯＮ）を示しており、図８（Ｃ）はシャッター全閉状態（ＯＦＦ）を示している。なお、吸引ポンプ１６ａでプリズム２，３間の空気７の吸引を行う際、シャッター１４ｂは全開状態（ＯＮ）とするが、シャッター１５ｂの開閉状態は後述するように適宜変更可能である。
【００４４】
プリズム２，３の隙間４ｖに接着剤４を注入する工程では、側面２ｄ，３ｄを封止している側面封止部材１５ａからプリズム２，３の間にあいた隙間４ｖに接着剤４を注入する（図４）。側面封止部材１５ａの開口１５ｈにはチューブ又はパイプが繋がっており、側面封止部１５と接着剤注入部１７とを接続している。接着剤注入部１７は、接着剤４が蓄えられたシリンジ１７ａ等で構成されており、プリズム２，３の間にあいた隙間４ｖに接着剤４を注入することが可能になっている。空気７を吸い出す工程でプリズム２，３間の隙間４ｖが予め負圧状態になっているため、接着剤４を注入したときの気泡の発生を効果的に無くすことが可能になる。
【００４５】
プリズム２，３の間にあいた隙間４ｖからシリンジ１７ａまでの流路における接着剤４の流量制御には、図８に示す流量調整機構２０が用いられる。流量調整機構２０は側面封止部１５に組み込まれており、搭載されているシャッター１５ｂの移動により、接着剤４の流量を０〜最大量で制御することができる。図８（Ａ）ではシャッター全開状態で接着剤４の流量が最大量となり、図８（Ｃ）ではシャッター全閉状態で接着剤４の流量が０となり、図８（Ｂ）ではその間の流量で接着剤４の流量調整が可能である。
【００４６】
接着剤４を注入する工程では、上記のように流量調整機構２０で接着剤４の流量を制御することによって、接着剤４の流速を制御することができる。接着剤４の流速は、用いる接着剤４の粘度の影響を受けるので、例えば、粘度が高くなると流速が遅くなることから、接着剤４を引っ張る力が接着剤４の内部応力を発生させることになる。したがって、流体（空気７，接着剤４）の流量を制御する流量調整機構２０を設けることにより、プリズム２，３の間にあいた隙間４ｖの負圧状態を変えることが可能となり、接着剤４の粘度等の流速が変化する因子に対して最適な条件に設定することが可能となる。なお、空気７を吸い出す工程においても流量調整機構２０で空気７の流速制御を行うようにしてもよい。
【００４７】
空気７の吸引工程と接着剤４の注入工程におけるシャッター１４ｂ，１５ｂの開閉動作として、以下の３つのタイプを挙げることができる。第１のタイプの開閉動作では、シャッター１４ｂが全開状態（図８（Ａ））、シャッター１５ｂが全開状態（図８（Ａ））又は流量調整状態（図８（Ｂ））で、空気７を吸引しながら接着剤４の注入を行う。流量調整状態（図８（Ｂ））は、接着剤４の粘度の大きさに応じて適正に（例えば流速が一定になるように）設定される。プリズム２，３の間にあいた隙間４ｖの真空度を上げて、気泡の発生を抑制するとともに発生した気泡をより効果的に除去したり、接着剤４の流れを良くしたりするためには、以下の第２，第３のタイプの開閉動作を行うことが好ましい。
【００４８】
第２のタイプの開閉動作では、シャッター１４ｂが全開状態（図８（Ａ））、シャッター１５ｂが全閉状態（図８（Ｃ））で空気７を吸引し、吸引完了後、シャッター１４ｂを全閉状態（図８（Ｃ））とし、シャッター１５ｂを全開状態（図８（Ａ））又は流量調整状態（図８（Ｂ））にすることにより、接着剤４の注入を行う。流量調整状態（図８（Ｂ））は、接着剤４の粘度の大きさに応じて適正に（例えば流速が一定になるように）設定される。
【００４９】
第３のタイプの開閉動作では、シャッター１４ｂが全開状態（図８（Ａ））、シャッター１５ｂが全閉状態（図８（Ｃ））で空気７を吸引し、吸引完了後、シャッター１４ｂを全開状態（図８（Ａ））のまま、シャッター１５ｂを全開状態（図８（Ａ））又は流量調整状態（図８（Ｂ））にすることにより、接着剤４の注入を行う。流量調整状態（図８（Ｂ））は、接着剤４の粘度の大きさに応じて適正に（例えば流速が一定になるように）設定される。
【００５０】
側面封止部１４，１５（図６（Ｃ））には、上述した流量調整機構２０（図８）の代わりに、図９に示す流量調整機構２１を用いてもよい。流量調整機構２０が板状のシャッター１４ｂ，１５ｂの移動により流路の開閉調整を行うものであるのに対し、流量調整機構２１は棒状の弁２１ａの移動（矢印ｍｖ）により流路の開閉調整を行うものである。なお、図９に示す流量調整機構２１は側面封止部１５に搭載されて接着剤４の流量調整を行うのに適した構造になっているが、側面封止部１４に搭載されて空気７の流量調整を行うことも同様に可能である。
【００５１】
接着剤４の粘度の大きさに応じた適正な注入を可能とするため、シリンジ１７ａ（図４（Ａ））を加圧して接着剤４を押し出すように接着剤注入部１７を構成してもよい。その加圧用にディスペンサー等からなる加圧システム１７ｂを搭載したプリズム接合装置Ｕ２の概略断面構成を、図１０に模式的に示す。図１０（Ａ）はプリズム接合装置Ｕ２を正面側から示しており、図１０（Ｂ）はプリズム接合装置Ｕ２を側面側から示している。プリズム接合装置Ｕ１では、空気７を排出する力だけで流速を制御しているため、接着剤４の粘度によって流速の上限が決まってしまう。それに対し、プリズム接合装置Ｕ２では接着剤４を空気圧で押し出す加圧システム１７ｂを搭載しているため、接着剤４を注入する工程において接着剤４を加圧することにより、接着剤４の流速を高めるとともに接着剤４の内部応力を緩和することが可能となる。
【００５２】
プリズム２，３間の隙間４ｖには、光学機能部材であるホログラム部材５が位置している。ホログラム部材５は、側面封止部１４側（空気吸い出し側）と側面封止部１５側（接着剤注入側）でそれぞれ端部に近づくにつれて幅が狭くなる形状（つまり図１に示すように、先端が緩やかに尖った形状）を有している。そのため、隙間４ｖに流入した接着剤４は、その注入側の開口１５ｈから空気吸い出し側の開口１４ｈへとスムーズに流れて、その流れは滞ることがない。プリズム２，３間に注入された接着剤４が流れ広がる様子を、図１１に模式的に示す。
【００５３】
図１１に示すように、ホログラム部材５は、中央の等幅部５ａと、その両端の狭幅部５ｂと、を有しており、狭幅部５ｂはそれぞれ端部に近づくにつれて幅が狭くなる形状を有している。そのため、隙間４ｖに接着剤４が流入しても、ホログラム部材５にかかる負荷は小さく、接着剤４が受ける抵抗も小さい。注入された接着剤４は、狭幅部５ｂの端部に当たっても、そこで幅方向にスムーズに分離され、狭幅部５ｂに沿って流れる。このため、狭幅部５ｂの近傍とその周囲とで接着剤４同士が激しく衝突して、周りの空気７を巻き込むのを低減することができ、その結果、気泡８の発生は抑制される。しかも、狭幅部５ｂ近傍の接着剤４は、狭幅部５ｂに沿って流れるため、もし狭幅部５ｂ近傍において何らかの原因で気泡８が発生したとしても、図１１に示すように気泡８は接着剤４の流れに乗って下流側に運ばれ、不要な接着剤４とともに排出される。このため、気泡８がプリズム２，３間の隙間４ｖ内で滞留することはなく、気泡８が残留するのを確実に低減することができる。また、プリズム２，３間の隙間４ｖにゴミが混入したとしても、上記のような接着剤４の流れによって排出することが可能である。
【００５４】
接着剤４の注入完了後、側面封止部１４，１５をプリズム２，３から離す。そして、接着剤４を硬化する工程において、接着剤４を硬化させてプリズム２，３を接合する。接着剤４の硬化には光源部１８が用いられ（図４（Ｂ），図１０（Ｂ））、光源部１８で一定の波長の光を接合用光学面２ｅ，３ｅ間の接着剤４に照射して硬化させる。ここでは、接着剤４として紫外線硬化型接着剤を想定しているので、光源部１８には紫外線照射を行うＵＶ光源を用いる。接着剤４の硬化（ＵＶ硬化）の完了後、上封止部１２と下封止部１３をプリズム２，３から離し、プリズム取り付け部１１からプリズム２，３を取り外す。
【００５５】
図１２に、ＵＶ光源移動システム１８ａを搭載したプリズム接合装置Ｕ３の概略断面構成を模式的に示す。図１２（Ａ）はプリズム接合装置Ｕ３を正面側から示しており、図１２（Ｂ）はプリズム接合装置Ｕ３を側面側から示している。このＵＶ光源移動システム１８ａは接着剤４の硬化方向を制御するためのものである。ＵＶ光源移動システム１８ａを構成する１軸のスライダー１８ｂ上には光源部１８が配置されており、光源部１８が側面封止部１４側（空気吸い出し側）から側面封止部１５側（接着剤注入側）へ移動（図１２（Ａ）中の矢印ｍｕ）できるように構成されている。つまり、空気７を吸い出す位置から接着剤４を注入する位置まで、接着剤４を硬化させる光の照射位置を移動させる構成になっている。
【００５６】
光硬化型の接着剤４を光照射により硬化させる場合、接着剤４の硬化時の収縮によって、プリズム２，３間の隙間４ｖに充填されている接着剤４の体積が減少する。その減少分だけ新たに接着剤４を供給する必要があるが、接着剤４の供給は接着剤４を蓄えている接着剤注入部１７側から行う方が、接着剤４を引っ張る力によって生じる内部応力を緩和する上で好ましい。側面封止部１４側から側面封止部１５側へ光源部１８が移動しながら紫外線照射を行うと、接着剤４も側面封止部１４側から側面封止部１５側へと硬化することになり、接着剤４は硬化収縮による不足分を補いながら硬化を進行させていく。したがって、接着剤注入部１７からの接着剤４の供給を接着剤４の硬化収縮に対応させて適正に行うことが可能となり、接着剤４の硬化エリアの移動と内部応力の緩和を適正に行うことが可能となる。
【００５７】
以上説明した製造方法によれば、プリズム２，３間の隙間４ｖを透過光学面２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂ側と側面２ｃ，２ｄ；３ｃ，３ｄ側で封止し、その隙間４ｖの空気７を吸い出して負圧状態にし接着剤４を注入する構成になっているため、接合プリズム１を製造する際に、接合用光学面２ｅ，３ｅ外に接着剤４を溢れさせず、かつ、接合用光学面２ｅ，３ｅ間の接着剤４内に気泡８が存在しないようにすることができる。
【００５８】
隙間４ｖに対する封止により、再生映像光Ｌ２や外界光Ｌ３が透過する透過光学面２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂに接着剤４が溢れ出すことがないので、接着剤４の残渣により像面性が低下することはない。透過光学面２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂに溢れ出した接着剤４を除去する作業が不要になるので、接着剤４を除去する作業において透過光学面２ａ，２ｂ；３ａ，３ｂに傷を発生させてしまうこともない。また、接着剤４を充填する動作の中で接着剤４内に気泡８が発生するのを防止することができるので、気泡８による外界像のシースルー性能の劣化や映像の劣化を抑制することができ、プリズム面形状を複雑化する必要も無い。したがって、光学特性劣化の無い接合プリズム１を製造することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１    接合プリズム（接合型光学素子）
２    プリズム（透明部材）
２ａ，２ｂ    透過光学面
２ｃ，２ｄ    側面
２ｅ    接合用光学面
３    プリズム（透明部材）
３ａ，３ｂ    透過光学面
３ｃ，３ｄ    側面
３ｅ    接合用光学面
４    接着剤
４ｖ    隙間
５    ホログラム部材（光学機能部材）
５ａ    等幅部
５ｂ    狭幅部
７    空気
８    気泡
９    表示素子
１０    映像表示装置
１１    プリズム取り付け部
１２    上封止部
１２ａ    上封止部材
１２ｂ    バネ
１３    下封止部
１３ａ    下封止部材
１３ｂ    バネ
１４    側面封止部
１４ａ    側面封止部材
１４ｂ    シャッター
１４ｈ    開口
１５    側面封止部
１５ａ    側面封止部材
１５ｂ    シャッター
１５ｈ    開口
１６    空気吸引部
１６ａ    吸引ポンプ
１６ｂ    圧力計
１７    接着剤注入部
１７ａ    シリンジ
１７ｂ    加圧システム
１８    光源部
１８ａ    ＵＶ光源移動システム
１８ｂ    スライダー
１９    プリズム位置調整機構
１９ａ    クランプ
１９ｂ    マイクロヘッド
２０    流量調整機構
２１    流量調整機構
２１ａ    弁
２２    シート部材
２２ｈ    開口
ｘ１〜ｘ３，ｙ１〜ｙ３    位置決め部材
Ｘ１〜Ｘ３，Ｙ１〜Ｙ３    基準面
Ｕ１〜Ｕ３    プリズム接合装置
Ｌ１    映像光
Ｌ２    再生映像光
Ｌ３    外界光
ＥＹ    観察者眼
【図１】
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【図２】
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【図３】
0006582852.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0006582852.tif 000007
【図７】
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【図８】
0006582852.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006582852.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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