(57)【要約】【課題】光硬化型接着剤の硬化パランスの崩れに伴う接着不良を低減させ、複数の接合面により形成される光学素子の生産性を向上させること。【解決手段】  第１光学基材Ｌ１が第２光学基材Ｌ２と嵌合可能に形成され且つ第１、２光学素子Ｌ１、Ｌ２の厚み方向Ｚに傾斜された第１〜３接合面１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃが形成された接合すべき第１、２光学基材Ｌ１、Ｌ２に対して、第１〜３接合面１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに光硬化型接着剤ＡＤを塗布し、光源装置３からの照射光を第１〜３接合面１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに照射する際、第１〜３接合面１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ毎に、照射光を第１〜３接合面１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに対して垂直な方向から照射して光硬化型接着剤を硬化させて第１、２光学基材Ｌ１、Ｌ２を接合し一体化する一体化工程を含む光学素子の製造方法。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の光学基材が他方の光学基材と嵌合可能に形成され且つ前記光学素子の厚み方向に傾斜された複数の接合面が形成された接合すべき２つの前記光学基材に対して、前記複数の接合面に光硬化型接着剤を塗布し、光源からの照射光を当該複数の接合面に照射することにより当該光硬化型接着剤を硬化させて前記２つの光学基材を接合し一体化する一体化工程を含む光学素子の製造方法において、
前記一体化工程は、
前記接合面毎に、前記照射光を前記接合面に対して垂直な方向から照射すること、
を特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記光源は、
対応する前記接合面の長手方向に延在した光源であること、
を特徴とする請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記光源の長手方向に延在する幅方向の中心線と、対応する前記接合面の長手方向に延在する幅方向の中心線とは、相対位置にあること、
を特徴とする請求項２記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記光源は、
対応する前記接合面と平行な面光源であること、
を特徴とする請求項２又は３記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記光源は、複数の発光ダイオードであり、
前記照射光は、当該複数の発光ダイオードから照射される照射光であること、
を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記光源から照射された照射光を光学伝搬部材により導いて前記接合面に対して垂直な方向から照射すること、
を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記一体化工程は、
前記接合面と垂直な方向における前記光硬化型接着剤の硬化勾配を形成させる照射強度及び照射時間で前記照射光を照射して前記光硬化型接着剤と前記光学基材との界面の前記光硬化型接着剤を硬化させる第１工程と、
前記第１工程よりも高い照射強度、且つ、前記第１工程よりも短い照射時間で前記照射光を照射して前記光硬化型接着剤の硬化勾配を解消させる第２工程と、
を含むこと、
を特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の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、光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、頭部等の身体の一部に装着する映像表示装置（ウェアラブルディスプレイ：Wearable Display）が開発されており、ヘッドマウント型（頭部装着型）や眼鏡型等の各種方式が提案されている。この映像表示装置にはホログラム光学素子（ＨＯＥ：Holographic Optical Element）が設けられており、表示ユニットから照射された映像光がホログラム光学素子により回折・反射されることにより、装着者の瞳に映像光が入射されるようになっている。
【０００３】
図９に、ホログラム光学素子の一例を示す。
図９に示すように、ホログラム光学素子Ｌは、ホログラム素子２が形成された第１光学基材Ｌ１と第２光学基材Ｌ２とが接合されることで一体化され、ひとつのホログラム光学素子Ｌとして製造される。
【０００４】
ホログラム光学素子Ｌの内部には、図示しない表示ユニットから投射された映像光を回折反射して使用者の眼に導くためのホログラム素子２が設けられている。このホログラム素子２は、当該映像光を使用者の眼に導くことができる傾斜角度で成形された第１光学基材Ｌ１と第２光学基材Ｌ２との間の第１接合面１１０ａ上に形成される。また、第１光学基材Ｌ１は、第２光学基材Ｌ２と嵌合可能に形成され、その嵌合する第２接合面１１０ｂ及び第３接合面１１０ｃは、ホログラム光学素子Ｌの厚み方向Ｚに対して傾斜して形成される。
【０００５】
この第１接合面１１０ａと第２、３接合面１１０ｂ、１１０ｃとは厚み方向Ｚにおける傾斜角度が異なっている場合が多く、傾斜角度が異なる複数の接合面（複合接合面）により形成されるホログラム光学素子の第１光学基材Ｌ１と嵌合する第２光学基材Ｌ２とを接合して一体化する工程（一体化工程）は、例えば、第１光学基材Ｌ１側の複合接合面に光硬化型接着剤を塗布し、第１光学基材Ｌ１と第２光学基材Ｌ２とを嵌合させて圧接し、複合接合面に光を照射して光硬化型接着剤を硬化して第１光学基材Ｌ１と第２光学基材Ｌ２とを一体化する。
【０００６】
一体化工程において用いられる光硬化型接着剤は、硬化するまでの間に収縮するという性質を有しているため、光硬化型接着剤を塗布した部位の形状や状態によっては、収縮バランスが崩れるという問題ある。
【０００７】
そこで光硬化型接着剤が硬化する際の収縮バランスを崩さないようにするために、例えば、光硬化型接着剤が半硬化するまで光硬化型接着剤に平均照射強度が低い条件で光を照射して低速で硬化させる第１工程と、第１工程で半硬化させた光硬化型接着剤を第１工程と比較して平均照射強度が高い条件で光を照射して高速で硬化させる第２工程を行う接着方法が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１８３５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のような従来の方法を、複合接合面により形成されるホログラム光学素子の一体化工程に適用した場合、厳密に第１工程と第２工程夫々の照射強度や照射時間等の照射条件を設定しないと、隣接する接合面が接合する辺の周辺付近の光硬化型接着剤が硬化バランスを崩し、光硬化型接着剤内部に空間が生じたり界面上に剥離が生じたりして、白く濁った泡状の跡が発生し接着不良となり、光学素子の生産性が低下するという問題を生じる。
【０００９】
この泡状の跡は、隣接する接合面相互間の傾斜角度が異なっていることにより、単位面積あたりに受ける照射光の光エネルギーに差が生じて光硬化型接着剤の収縮率に差が生じることに起因して、隣接する接合面相互間の硬化速度に差が発生し、硬化速度が遅い接合面の光硬化型接着剤が硬化速度が速い接合面の方に引っ張られることが原因であると考えられている。
【００１０】
従って、本発明の課題は上述した問題に鑑みて、光硬化型接着剤の硬化パランスの崩れに伴う界面剥離や泡状の跡の発生等の接着不良を低減させ、複数の接合面により形成される光学素子の生産性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、一方の光学基材が他方の光学基材と嵌合可能に形成され且つ前記光学素子の厚み方向に傾斜された複数の接合面が形成された接合すべき２つの前記光学基材に対して、前記複数の接合面に光硬化型接着剤を塗布し、光源からの照射光を当該複数の接合面に照射することにより当該光硬化型接着剤を硬化させて前記２つの光学基材を接合し一体化する一体化工程を含む光学素子の製造方法において、前記一体化工程は、前記接合面毎に、前記照射光を前記接合面に対して垂直な方向から照射する光学素子の製造方法であること、を特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光学素子の製造方法において、前記光源は、対応する前記接合面の長手方向に延在した光源であること、を特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の光学素子の製造方法において、前記光源の長手方向に延在する幅方向の中心線と、対応する前記接合面の長手方向に延在する幅方向の中心線とは、相対位置にあること、を特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３記載の光学素子の製造方法において、前記光源は、対応する前記接合面と平行な面光源であること、を特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法において、前記光源は、複数の発光ダイオードであり、前記照射光は、当該複数の発光ダイオードから照射される照射光であること、を特徴としている。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法において、前記光源から照射された照射光を光学伝搬部材により導いて前記接合面に対して垂直な方向から照射すること、を特徴としている。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法において、前記一体化工程は、前記接合面と垂直な方向における前記光硬化型接着剤の硬化勾配を形成させる照射強度及び照射時間で前記照射光を照射して前記光硬化型接着剤と前記光学基材との界面の前記光硬化型接着剤を硬化させる第１工程と、前記第１工程よりも高い照射強度、且つ、前記第１工程よりも短い照射時間で前記照射光を照射して前記光硬化型接着剤の硬化勾配を解消させる第２工程と、を含むこと、を特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、接合面毎に照射光を垂直な方向から照射するため、各接合面の単位面積当たりに受ける照射光の光エネルギーが等しくなり、接着材の収縮率に差が生じることなくなり隣接する接合面相互間の硬化速度の差がなくなる。従って、隣接する接合面が接合する辺の周辺付近の接着剤の硬化バランスが崩れず、接着剤内部に空間が生じたり界面上に剥離が生たり、白く濁った泡状の跡が発生したりする等の接着不良を低減することができ、光学素子の生産性を向上させることができる。
【００１９】
請求項２から４に記載の発明によれば、請求項１と同様の効果を得られるのは勿論のこと、照射光を接合面毎に均一に照射することができるため、接着材の硬化バランスの崩れを低減させることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか一項と同様の効果を得られるのは勿論のこと、複数の発光ダイオードから照射させる照射光により接着剤を硬化させることができるため、省エネルギー化を図ることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか一項と同様の効果を得られるのは勿論のこと、光源から照射された照射光を光学伝搬部材により導いて接合面に対して垂直な方向から照射することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１から６のいずれか一項と同様の効果を得られるのは勿論のこと、各接合面と垂直な方向における接着剤に硬化勾配を形成させ、一方の光学基材及び他方の光学基材との界面から接着剤内部の方向に向かって接着材を硬化させて、界面の接着材を硬化させた後、接着剤の硬化勾配を解消させて接着剤を硬化させることができるため、最初から照射強度が高い条件で照射して硬化させた場合と比較して、接着剤の収縮バランスが崩れにくくなり、接着剤内部に空間が生じたり界面上に剥離が生じたりして、白く濁った泡状の跡が発生し接着不良となることを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明の実施の形態は、本発明の光学素子の製造方法をホログラム素子が形成されたホログラム光学素子の製造方法に適用した例について説明するが、発明の範囲は図示例に限定されないものとする。
【００２４】
まず、図１を参照して、ホログラム光学素子の製造工程について説明する。なお、本実施の形態では、眼鏡型の映像表示装置に適用可能なホログラム光学素子を製造する例を示す。図１に示すように、ホログラム光学素子は、第１光学基材及び第２光学基材を所定の形状に形成し、第１光学基材の一端に傾斜面を形成する光学基材加工工程（Ａ）と、第１光学基材の一端に形成された傾斜面にホログラム素子を形成する光学基材形成工程（Ｂ）と、第１光学基材と第２光学基材とを一体化させる一体化工程（Ｃ）と、を経て製造される。
【００２５】
以下、各工程について詳細に説明する。
尚、説明の簡便上、ホログラム光学素子を眼鏡フレームに装着し、眼鏡フレームをヒトが装着した際の眼がある方向を背面方向、ヒトが見える像がある方向を正面方向と定義する。また、ホログラム光学素子の上下方向をＹ方向、左右方向をＸ方向、厚み方向をＺ方向と定義する。
【００２６】
Ａ．光学基材加工工程
光学基材加工工程は、射出成形金型工程、射出圧縮成形工程、切削工程、研磨工程などから構成されている。光学基材加工工程は、第１光学基材及び第２光学基材を所定の形状に形成する。このとき、第１光学基材の一端に、ホログラム感材を貼付けてホログラム素子に形成する傾斜面を形成する。また、第２光学基材の形状を第１光学基材の外形形状に対応して形成する。
【００２７】
図２に第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２の外観形状の一例を示し、図３及び図４に、第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２の断面図の一例を示す。
【００２８】
第１光学基材Ｌ１の外部形状の下方向及び両側面方向の面には、第２光学基材Ｌ２の凹欠部１０６に嵌合する際に接合する接合外周面が形成されている。この外部形状の接合外周面は、ホログラム感材２０が貼り付けられる傾斜面（第１外周面１０２ａ）と、第２光学基材Ｌ２の第２、３内周面１０５ｂ、１０５ｃと嵌合される第２、３外周面１０２ｂ、１０２ｃとにより形成されている。
【００２９】
第２光学基材Ｌ２の中央部には、第１光学基材Ｌ１の外形形状の接合外周面に対応する凹欠部１０６が形成されている。この凹欠部１０６は、第１外周面１０２ａ、第２外周面１０２ｂ及び第３外周面１０２ｃとそれぞれ接合できるように対応する第１内周面１０５ａ、第２内周面１０５ｂ及び第３内周面１０５ｃからなる。
【００３０】
図３（ａ）に、第１光学基材Ｌ１の上下方向Ｙの断面図（図２のｙ１−ｙ１断面図）の一例を示す。図３（ａ）に示すように、第１光学基材Ｌ１の第１外周面１０２ａは、上面１０２ｄ側から投射された表示ユニットからの映像光を後述するホログラム素子を介して使用者の眼に導くことができるよう予め設定された傾斜角度で傾斜する傾斜面として形成される。
【００３１】
図３（ｂ）に、第２光学基材Ｌ２の上下方向Ｙの断面図（図２のｙ２−ｙ２断面図）の一例を示す。図３（ｂ）に示すように、第２光学基材Ｌ２の正面１０５ｆと第１内周面１０５ａとがなす角の傾斜角（第１傾斜角θ１）は、ホログラム素子を介して使用者の眼に導くことができるよう予め設定された傾斜角度で傾斜する傾斜面として形成される。
【００３２】
図４（ａ）に、第１光学基材Ｌ１の左右方向Ｘの断面図（図２のｘ１−ｘ１断面図）の一例を示す。図４（ａ）に示すように、第１光学基材Ｌ１の両側面の第２外周面１０２ｂと第３外周面１０２ｃとが、背面方向に向かって開いて傾斜する傾斜面で形成される。
【００３３】
図４（ｂ）に、第２光学基材Ｌ２の左右方向Ｘの断面図（図２のｘ２−ｘ２断面図）の一例を示す。図４（ｂ）に示すように、第２光学基材Ｌ２の正面１０５ｆと第２内周面１０５ｂとがなす角の傾斜角（第２傾斜角θ２）、当該正面１０５ｆと第３内周面１０５ｃとがなす角の傾斜角（第３傾斜角θ３）、それぞれが鋭角（０°＜θ＜９０°）をなし、背面方向に向かって開くように傾斜して形成される。
【００３４】
尚、第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２の左右方向Ｘの面（第２外周面１０２ｂと第２内周面１０５ｂが接合する面、第３外周面１０２ｃ第３内周面１０５ｃが接合する面）がそれぞれ第２斜角θ２、第３傾斜角θ３で傾斜することとしたが、何れか一方が傾斜していればよく、他方の面の傾斜角が略直角であってもよい。従って、第１傾斜角θ１、第２傾斜角θ２、第３傾斜角θ３すべてが異なる傾斜角であってもよい。
【００３５】
なお、第２、３外周面１０２ｂ、１０２ｃ及び第２、３内周面１０５ｂ、１０５ｃの各面は、第１光学基材Ｌ１の接合外周面が第２光学基材Ｌ２の凹欠部１０６に嵌合することができれば、平面状、曲面状等のいずれの形状でもよい。
【００３６】
また、凹欠部１０６の形状は特に限定されないが、多角及び／又は半円形状であることが好ましい。このことによって、第１光学基材Ｌ１と第２光学基材Ｌ２との接着力を強化することができる。
【００３７】
第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２には、光透過性のガラスや樹脂等を使用する。
ガラスとしては、その材質に制限ないが、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス、超高純度ガラス、クリスタルガラス等を挙げることが出来、これらは好ましく用いることができる。
【００３８】
また、樹脂の材質としては、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートプロピオネートまたはセルロースアセテートブチレートのようなセルロースエステル、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートのようなポリエステル、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコールコポリマー、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネイト、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ポリメチルアクリレート、アクリレートコポリマー等を挙げることができる。
【００３９】
Ｂ．光学基材形成工程
次に、光学基材形成工程（Ｂ）について説明する。光学基材形成工程は、図１に示したように、積層シート形成工程（Ｂ−１）、切断工程（Ｂ−２）、貼付工程（Ｂ−３）、露光工程（Ｂ−４）、加熱工程（Ｂ−５）を含み、第１光学基材Ｌ１の第１外周面１０２ａに貼り付けたホログラム感材２０をホログラム素子２に形成する。
【００４０】
Ｂ−１．積層シート形成工程
積層シート形成工程では、一対の保護シートの間にホログラム感材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を生成する。なお、予め目的に応じた積層シートがある場合には、積層シート形成工程を省略してもよい。
【００４１】
本実施の形態に用いられる積層シートは４層構造であり、下から順に第１保護シートであるカバーシート、ホログラム感材、第３保護シートであるバリアシート及び第２保護シートであるベースシートからなる。これらのシート間には、シート間を密着させると共に剥離可能な粘着剤が塗布されている。
【００４２】
Ｂ−２．切断工程
切断工程では、積層シートに切断機構（図示省略）を用いて島状部の切り込みを入れる。島状部の切り込み輪郭線は半切断部及び切断部により構成されている。以下、各島状部周辺の積層シートを梯子状部という。なお、島状部の形状は多角形状、楕円形状等としてもよいが、第１光学基材Ｌ１の第１外周面１０２ａに対応する形状が好ましく、このような形状とすることによりホログラム素子がズレのない映像を形成することができる。
【００４３】
カバーシート、バリアシート、ベースシートの素材としては、例えば、プラスチック、ガラス、金属等が挙げられる。状況に応じてロール状や平坦状にすることができる可撓性があり、内部のホログラム感材に傷を与えにくい強度をもつ、紙又はプラスチックがよい。ここで、プラスチックとしては、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリガーボネイト、ポリエーテルスルフォン、ポリイミド、ポリシクロペンタジエン、ポリノルボルネン、ナイロン、セルロースアセテート等が挙げられる。
【００４４】
Ｂ−３．貼付工程
貼付工程は、まず、積層シートのカバーシートが剥離されると、貼付機構によりホログラム感材の島状部を他方の保護シートであるベースシートに付着させた状態で第１光学基材Ｌ１の第１外周面１０２ａに貼り付けるために加圧される。貼付機構は、貼り付けローラ、貼り付けローラを支持する支持部材、貼り付けローラの加圧を調整する弾性部材、ローラ軸等により構成される。貼り付けローラの中心には、貼り付けローラを回転させるためのローラ軸が設けられている。このローラ軸の両側には、貼り付けローラを支持する支持部材が設けられ、この支持部材の中央部には、弾性部材が設けられている。この弾性部材により、ベースシートを介してホログラム感材の島状部を上方から加圧する際にこの加圧を調整することが可能となっている。
【００４５】
貼り付けの際は、ホログラム感材の島状部のみが第１光学基材Ｌ１の第１外周面１０２ａに貼り付く位置に配置し、ベースシートの上方にある貼り付けローラによりベースシートの方向からホログラム感材の島状部及び第１光学基材Ｌ１の第１外周面１０２ａを密着させるように加圧しながら順逆に転動させる。このことにより、ホログラム感材の島状部と第１光学基材Ｌ１の第１外周面１０２ａとが密着する。そして、第１光学基材Ｌ１の第１外周面１０２ａにホログラム感材の島状部を残し、保護シートであるベースシート及びホログラム感材の梯子状部が剥離される。
【００４６】
Ｂ−４．露光工程
露光工程は、第１光学基材Ｌ１の第１外周面１０２ａに貼付されたホログラム感材の島状部に対してレーザ発信器から射出した参照光及び物体光によってレーザ露光を行う。レーザ発信器から射出したレーザ光を可変ビームスプリッタにより参照光と物体光とに分光し、各種ミラーによってホログラム感材の島状部の主面に入射する。このことにより、ホログラム感材の島状部上における所定の位置に参照光と物体光との干渉によって生じる干渉縞がホログラム感材の島状部の感光層に屈折率の変化として記録されホログラム素子が形成される。
【００４７】
露光工程で用いる露光機構は、レーザ光を照射するレーザ露光部等により構成される。レーザ露光部には、ホログラム感材の島状部の表裏に干渉縞を露光するＲＧＢのレーザ発信器及びレーザ発信器からのレーザをホログラム感材の島状部の所定位置にレーザ光で露光するための反射鏡、シャッター、ビームスプリッタ等が備えられている。
【００４８】
Ｂ―５．加熱工程
露光工程が終了すると、次にホログラム素子による屈折率変調を大幅に高める工程、すなわち加熱工程に移行する。この加熱工程では、恒温器によりホログラム素子が形成された第１光学基材Ｌ１を、１００℃前後の温度で１時間〜２時間程度加熱を行う。このように、干渉縞が記録されたホログラム素子を加熱することにより、この干渉縞による回折効率を向上させることができ、反射（回折）される映像の鮮鋭度の向上や高画質化を実現することができる。ここで、加熱温度は、第１光学基材Ｌ１及びホログラム素子の組成に変化が生じない温度であることが好ましく、第１光学基材Ｌ１のガラス転移温度以下、又は、第１光学基材Ｌ１及びホログラム素子のガラス転移温度のうち最も低い温度以下であることが好ましい。なお、本実施の形態における加熱工程では、後者の第１光学基材Ｌ１及びホログラム感材のガラス転移温度のうち最も低い温度以下で加熱するものとする。
【００４９】
Ｃ．一体化工程
次に、第１光学基材Ｌ１と第２光学基材Ｌ２とを一体化させる一体化工程について説明する。一体化工程は、図１に示したように、接合外周面又は／及び凹欠部１０６に光硬化型接着剤を塗布する接着剤塗布工程（Ｃ−１）、第１光学基材Ｌ１の接合外周面を第２光学基材Ｌ２の凹欠部１０６に嵌合させた状態で接合する接合工程（Ｃ−２）、第１光学基材Ｌ１と第２光学基材Ｌ２との接合面にはみ出した光硬化型接着剤を除去する接着剤除去工程（Ｃ−３）、第１光学基材Ｌ１と第２光学基材Ｌ２との接合面に光を照射し光硬化型接着剤を硬化させる硬化工程（Ｃ−４）等を含んでいる。以下、一体化工程の各工程について説明する。
【００５０】
Ｃ−１．接着剤塗布工程
接着剤塗布工程は、第１光学基材Ｌ１の接合外周面又は／及び第２光学基材Ｌ２の凹欠部１０６に光硬化型接着剤を塗布する。このときの光硬化型接着剤の塗布量は、第１光学基材Ｌ１と第２光学基材Ｌ２とを圧接した際に、接合面からはみ出る量の十分な量とする。
【００５１】
光硬化型接着剤としては、硬化したときに第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２の屈折率と同程度の屈折率を有するものが好ましい。特に紫外線硬化型接着剤が好ましい。
【００５２】
紫外線硬化型接着剤は、紫外線などの光エネルギーを照射することによって硬化するとともに、第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２の光屈折率の範囲のものを選択することができるため好ましく、更に、第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２の表面を侵食しにくいため好ましい。
【００５３】
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を用いることができる。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を用いることができる。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があり、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を用いることが好ましい。
【００５４】
紫外線硬化型接着剤に添加される光重合剤としては、通常の紫外線によってラジカル重合できるものであればよく、アセトフェノン系、ネンゾフェニル系、ベンゾイン系、チオキサンソン系、アジルフォスフィンオキサイド系の化合物が挙げられる。
【００５５】
紫外線硬化型接着剤の具体例としては、第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２の屈折率の範囲に含まれるNorland社製品NOAシリーズ又はEMI社製品OPTOCAST3400シリーズなどを挙げることができる。
【００５６】
Ｃ−２．接合工程
接合工程は、第１光学基材Ｌ１又は第２光学基材Ｌ２の少なくとも一方を正面方向又は背面方向に移動させ、第１光学基材Ｌ１の接合外周面と第２光学基材Ｌ２の凹欠部１０６とを組み合わせて嵌合させ接合させる。この接合時において、接合外周面と凹欠部１０６とが密着するように圧接させ、余剰な光硬化型接着剤をはみ出させる。
【００５７】
以下、第１光学基材Ｌ１の第１外周面１０２ａと第２光学基材Ｌ２の第１内周面１０５ａとが接合された面を第１接合面１１０ａ、第１光学基材Ｌ１の第２外周面１０２ｂと第２光学基材Ｌ２の第２内周面１０５ｂとが接合された面を第２接合面１１０ｂ、第１光学基材Ｌ１の第３外周面１０２ｃと第２光学基材Ｌ２の第３内周面１０５ｃとが接合された面を第３接合面１１０ｃとする。
【００５８】
Ｃ−３．接着剤除去工程
接着剤除去工程は、第１光学基材Ｌ１と第２光学基材Ｌ２との接合面からはみ出した光硬化型接着剤を除去する。なお、光硬化型接着剤の除去方法としては、光硬化型接着剤の特性に応じた公知の技術を用いることとする。
【００５９】
Ｃ−４．硬化工程
硬化工程は、第１光学基材Ｌ１と第２光学基材Ｌ２との接合面に光を照射することにより光硬化型接着剤を硬化させ、第１光学基材Ｌ１と第２光学基材Ｌ２とを一体化する。
【００６０】
図５に、接合工程を経た第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２と、光源装置３との位置関係を示す概略外観図を示す。図５に示すように、光源装置３は、第１〜３接合面１１０ａ〜１１０ｃの上方に配置されており、光源と、光源の照射時間、照射量、照射強度、加温時間、温度範囲などを制御する制御部（不図示）と、第１〜３接合面にそれぞれ対応する位置に設けられて第１〜３接合面に対してそれぞれ照射光を垂直な方向から照射する第１〜３面光源とを備える。
【００６１】
光源装置３の光源としては、光硬化型接着剤を硬化可能な特定波長の光を照射する低／高圧水銀ランプ、紫外線ランプ、ブラックライト、発光ダイオード等を用いることができる。
【００６２】
光源として発光ダイオードを用いる場合には、複数の発光ダイオードを対応する接合面の長手方向に延在して配列させ、対応する接合面と平行な面光源を形成し、当該複数の発光ダイオードにより形成された面光源から対応する接合面に対して垂直な方向から照射光を照射する。
【００６３】
このように光源として発光ダイオードを用いる場合には、複数の発光ダイオードから照射させる照射光により光硬化型接着剤を硬化させることができるため、省エネルギー化を図ることができる。
【００６４】
光源として低／高圧水銀ランプ、紫外線ランプ、ブラックライトを用いる場合には、これらの光源から照射された照射光をミラーや光ファイバ等の光学伝搬部材により導いて対応する接合面の長手方向に延在した面光源を形成し、対応する各接合面に対して垂直な方向から照射光を照射する。
【００６５】
このように光源として低／高圧水銀ランプ、紫外線ランプ、ブラックライトを用いる場合であっても、光源から照射された照射光を光学伝搬部材により導いて接合面に対して垂直な方向から照射することができる。
【００６６】
図６に、光源として発光ダイオードを用いた光源装置３のＸＹ平面図の例を示す。
図６に示す光源装置３は、第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２から光源装置３を見たＸＹ平面図の例である。
【００６７】
図６に示すように、光源装置３は、第１接合面１１０ａを照射する第１面光源３ａ、第２接合面１１０ｂを照射する第２面光源３ｂ、第３接合面１１０ｃを照射する第３面光源３ｃを有している。第１〜３面光源３ａ、３ｂ、３ｃは、対応する接合面の長手方向に延在した光源であり、複数の発光ダイオード３１が対応する接合面と平行に配列されることにより面光源を形成している。また、第１〜３面光源３ａ、３ｂ、３ｃには、それぞれ発光ダイオード３１を覆うように光透過性の拡散板３２ａ、３２ｂ、３２ｃが設けられており、発光ダイオード３１から照射される光を拡散させて対応する接合面に均一に光を照射する。
【００６８】
図７に、硬化工程のホログラム光学素子Ｌ及び光源装置３の断面図の例を示す。
図７（ａ）に、硬化工程におけるホログラム光学素子Ｌ及び光源装置３の上下方向Ｙの断面図（図５のｙ３−ｙ３断面図）を示し、図７（ｂ）に、硬化工程におけるホログラム光学素子Ｌ及び光源装置３の左右方向Ｘの断面図（図５のｘ３−ｘ３断面図）を示す。
【００６９】
図７（ａ）に示すように、光源装置３の第１面光源３ａは、第１接合面１１０ａと平行、且つ、第１面光源３ａの長手方向に延在する幅方向の中心線と第１接合面１１０ａの手方向に延在する幅方向の中心線とが相対位置となる位置に配置されており、第１面光源３ａから第１接合面１１０ａに対して垂直な方向に光を照射する。
【００７０】
図７（ｂ）に示すように、光源装置３の第２面光源３ｂは、第２接合面１１０ｂと平行、且つ、第２面光源３ｂの長手方向に延在する幅方向の中心線と第２接合面１１０ｂの長手方向に延在する幅方向の中心線とが相対位置となる位置に配置されており、第２面光源３ｂから第２接合面１１０ｂに対して垂直な方向に光を照射する。また、光源装置３の第３面光源３ｃは、第３接合面１１０ｃと平行、且つ、第３面光源３ｃの長手方向に延在する幅方向の中心線と第３接合面１１０ｃの長手方向に延在する幅方向の中心線とが相対位置となる位置に配置されており、第３面光源３ｃから第３接合面１１０ｃに対して垂直な方向に光を照射する。
【００７１】
従って、照射光を接合面毎に均一に照射することができ、各面光源から対応する接合面に照射される光は、各接合面が受ける単位当りの光エネルギーが等しくなる照射強度となるため、光硬化型接着剤ＡＤの硬化バランスの崩れを低減させることができる。
【００７２】
更に、各面光源から対応する接合面に光を照射する際、各接合面と垂直な方向における光硬化型接着剤ＡＤの硬化勾配を形成させる照射強度及び照射時間で光を照射して第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２との界面の光硬化型接着剤ＡＤを硬化させる第１工程と、第１工程よりも高い照射強度、且つ、第１工程よりも短い照射時間で照射光を照射して光硬化型接着剤ＡＤの硬化勾配を解消させる第２工程とを経て、光硬化型接着剤ＡＤを硬化させ、第１光学基材Ｌ１と第２光学基材Ｌ２とを一体化させる。
【００７３】
図８に、本実施の形態における照射強度と照射時間の関係を示すグラフの一例を示す。
図８に示すように、第１工程における照射強度を１．０[ｍＷ／ｃｍ2]、照射時間を１０[ｓｅｃ]で光を照射して、各接合面と垂直な方向における光硬化型接着剤ＡＤに硬化勾配を形成させ、即ち、第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２との界面から光硬化型接着剤ＡＤの内部の方向に向かって硬化させて、第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２との界面の光硬化型接着剤ＡＤを硬化させた後、第２工程における照射強度を３０[ｍＷ／ｃｍ2]、照射時間を１．０[ｓｅｃ]で光を照射して、光硬化型接着剤ＡＤの硬化勾配を解消させて光硬化型接着剤ＡＤを硬化させ、第１光学基材Ｌ１と第２光学基材Ｌ２とを一体化させる。
【００７４】
なお、照射強度を第１工程の照射強度から第２工程の照射強度に替える際、光源自体の光量を変更したり、調光用フィルタを用いたり、光源装置３と第１光学基材及び第２光学基材との相対的な距離を変更したりするなどして、第１工程と第２工程の照射強度を変更する。
【００７５】
このような各種工程により、嵌合された第１光学基材Ｌ１の接合外周面及び第２光学基材Ｌ２の凹欠部１０６が光硬化型接着剤ＡＤを介して接着され、図９に示すようなホログラム光学素子Ｌが形成される。
【００７６】
なお、本実施の形態においては、光源として、対応する接合面の長手方向に延在し、且つ、平行な面光源を挙げて説明したが、対応する接合面の長手方向に延在する円筒状や多角柱状の光源であってもよく、このような形状の光源の場合には、光源の長手方向に延在する幅方向の中心線（中心軸）と、対応する前記接合面の長手方向に延在する幅方向の中心線とが相対位置にあることが好ましい。
【００７７】
以上のように、本実施の形態によれば、接合面毎に照射光を垂直な方向から照射するため、各接合面の単位面積当たりにうける照射光の光エネルギーが等しくなり、光硬化型接着剤の収縮率に差が生じることなくなり隣接する接合面相互間の硬化速度の差がなくなる。従って、隣接する接合面が接合する辺の周辺付近の光硬化型接着剤の硬化バランスが崩れず、光硬化型接着剤の内部に空間が生じたり界面上に剥離が生たり、白く濁った泡状の跡が発生したりする等の接着不良を低減することができ、光学素子の生産性を向上させることができる。
【００７８】
更に、各接合面と垂直な方向における光硬化型接着剤に硬化勾配を形成させ、一方の光学基材及び他方の光学基材との界面から光硬化型接着剤内部の方向に向かって光硬化型接着剤を硬化させて、界面の光硬化型接着剤を硬化させた後、光硬化型接着剤の硬化勾配を解消させて光硬化型接着剤を硬化させることができるため、最初から照射強度が高い条件で照射して硬化させた場合と比較して、光硬化型接着剤の収縮バランスが崩れにくくなり、光硬化型接着剤内部に空間が生じたり界面上に剥離が生じたりして、白く濁った泡状の跡が発生し接着不良となることを低減することができる。
【００７９】
また、本発明は、上記実施の形態の内容に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】ホログラム光学素子の製造工程を示すフローチャートである。
【図２】第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２の外観形状の一例である。
【図３】第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２の断面図の一例である。
【図４】第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２の断面図の一例である。
【図５】接合工程を経た第１光学基材Ｌ１及び第２光学基材Ｌ２と、光源装置３との位置関係を示す概略外観図である。
【図６】光源として発光ダイオードを用いた光源装置３のＸＹ平面図である。
【図７】硬化工程のホログラム光学素子Ｌ及び光源装置３の断面図の例である。
【図８】照射強度と照射時間の関係を示すグラフの一例である。
【図９】ホログラム光学素子の外観の一例である。
【符号の説明】
【００８１】
２  ホログラム素子
３  光源装置
３ａ  第１面光源
３ｂ  第２面光源
３ｃ  第３面光源
２０  ホログラム感材
３１  発光ダイオード
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ  拡散板
１０２ａ  第１外周面
１０２ｂ  第２外周面
１０２ｃ  第３外周面
１０２ｄ  上面
１０５ａ  第１内周面
１０５ｂ  第２内周面
１０５ｃ  第３内周面
１０２ｆ、１０５ｆ  正面
１０２ｅ、１０５ｆ  背面
１０６  凹欠部
１１０ａ  第１接合面
１１０ｂ  第２接合面
１１０ｃ  第３接合面
ＡＤ  光硬化型接着剤
Ｌ  ホログラム光学素子
Ｌ１  第１光学基材
Ｌ２  第２光学基材
Ｘ  左右方向
Ｙ  上下方向
Ｚ  厚み方向
θ１  第１傾斜角
θ２  第２傾斜角
θ３  第３傾斜角
【図１】
2007264359.tif 000003
【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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