(57)【要約】【課題】接合時の光学部材の局所的な変形に起因して接合面に歪みが生じるのを回避する。光学部材の個体バラツキの影響を受けることなく、接合線の幅を許容範囲内に収める。【解決手段】光学素子の製造方法は、以下の製造工程を含む。２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させて、両方の光学部材を接触させる（Ｓ２）。２つの光学部材が接触した位置から、２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させて、接合時に最低限確保すべき接合面同士の所定の隙間が形成される接合位置に２つの光学部材を配置する（Ｓ３）。２つの光学部材間に供給された接着剤を硬化させて、２つの光学部材を接合する（Ｓ４）。【選択図】図６
2016206300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの光学部材を接着剤で接合して光学素子を製造する光学素子の製造方法であって、
前記２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させて、両方の光学部材を接触させる接触工程と、
前記２つの光学部材が接触した位置から、前記２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させて、接合時に最低限確保すべき接合面同士の所定の隙間が形成される接合位置に前記２つの光学部材を配置する配置工程と、
前記２つの光学部材間に供給された接着剤を硬化させて、前記２つの光学部材を接合する接合工程と、を有していることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記配置工程は、
前記２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させて、前記接触工程で接触した各光学部材を第１の距離だけ離間させる離間工程と、
離間した前記２つの光学部材の少なくとも一方の前記接合面に、前記接着剤を塗布する塗布工程と、
前記隙間に対応する前記光学部材の移動方向の距離を第２の距離としたとき、前記第１の距離から前記第２の距離を差し引いた距離だけ、前記２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させて、両方の光学部材を近づけることにより、各光学部材を前記接合位置に配置する近接工程と、を有していることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記接合工程では、前記接合位置に配置された前記２つの光学部材の間に前記接着剤を注入し、前記接着剤を硬化させることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記２つの光学部材の少なくとも一方の前記接合面には、光学機能が付与されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記接触工程では、互いに対向する前記接合面同士が接触する位置まで、前記２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させることを特徴とする請求項４に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記接触工程では、互いに対向する前記接合面同士が離間した状態で、前記接合面以外で互いに対向する面同士が接触する位置まで、前記２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させることを特徴とする請求項４に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記光学機能は、ホログラム光学素子によって付与されていることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記光学機能は、光学薄膜によって付与されていることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記光学機能は、回折格子によって付与されていることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記２つの光学部材の互いに対向する前記接合面は、平面であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項１１】
前記２つの光学部材の互いに対向する前記接合面は、曲面であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項１２】
前記曲面は、球面であることを特徴とする請求項１１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１３】
前記接触工程では、前記２つの光学部材の接触を接触検知部によって検知するまで、前記２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項１４】
前記接触検知部は、前記２つの光学部材の接触時に、少なくとも一方の光学部材に加わる荷重の変化を検知することにより、接触を検知することを特徴とする請求項１３に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１５】
前記接触検知部は、前記２つの光学部材の接触時の音を検知することにより、接触を検知することを特徴とする請求項１３に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１６】
前記接触検知部は、前記２つの光学部材の接触時の振動を検知することにより、接触を検知することを特徴とする請求項１３に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１７】
前記接触検知部は、前記２つの光学部材の接触時における少なくとも一方の光学部材の姿勢の変化を検知することにより、接触を検知することを特徴とする請求項１３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、２つの光学部材を接着剤で接合して光学素子を製造する、光学素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、２つの光学部材を接着剤で接合して光学素子を製造する方法として、例えば特許文献１に開示された方法がある。図１３は、特許文献１の製造方法を簡略化して示したものである。特許文献１では、一方の光学部材１０１の接合面１０１ａに接着剤（図示せず）を塗布した後、他方の光学部材１０２をスライドさせて光学部材１０１に接近させることにより、両者の間に接着剤を充填させ、その後、接着剤を硬化させて光学素子１００を得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１６４０２０号公報（請求項１〜３、段落〔０００８〕、〔００１０〕、〔００７３〕〜〔００７６〕、図４、図７等参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようにして製造された光学素子１００を眼前に配置して外界を観察する用途では、光学部材１０１・１０２のつなぎ目である接合線Ｌの幅（光学部材１０２のスライド方向における接合線Ｌの長さ）が広いと、視野を妨害したり、外観上の品位を損なうおそれがある。また、接合線Ｌの幅が広いと、すなわち接着剤厚が厚いと、接着剤の硬化収縮により光学部材（接合面）が変形し、光学性能が低下してしまう。このため、接合線Ｌの幅（接着剤の厚み）は狭いほうが望ましい。
【０００５】
しかし、接合線Ｌの幅を狭くするにあたって、光学部材１０１の接合面１０１ａと、光学部材１０２の接合面１０２ａとを当接させると、接合面１０１ａに光学機能部（例えばホログラム光学素子）を形成した場合に、その光学機能部が光学部材１０２の接合面１０２ａと接触した状態で接合されることになり、光学機能部の光学性能が大きく低下することが懸念される。このため、接合面１０１ａと接合面１０２ａとの間には、一定の隙間を設けつつ、接合線Ｌの幅を許容範囲内に収めることが望ましい。これを実現するための方法としては、例えば以下の２つの方法が考えられる。
【０００６】
第１の方法は、光学素子１０１において、接合面１０１ａ以外の部位に位置決め用のリブを設け、このリブが光学素子１０２の接合面１０２ａ以外の部位に当接したときに、接合面１０１ａ・１０２ａ間に所定の隙間が形成されるようにする方法である。また、第２の方法は、上記の位置決め用のリブを設けることなく、光学部材１０１・１０２の一方を所定距離だけスライドさせて、接合面１０１ａ・１０２ａ間に隙間を形成する方法である。具体的には、例えば図１３において、光学部材１０２の接合面１０２ａ以外の面であって、光学部材１０２のスライド方向に垂直な面１０２ｂの位置を基準とし、この基準位置からの面１０２ｂの移動距離Ｓを、接合面１０２ａが接合面１０１ａに当接するような移動距離よりも短い距離に設定し、その距離だけ光学部材１０２をスライドさせる方法である。
【０００７】
ところが、上記の第１の方法では、以下の問題が生ずる。すなわち、接合に用いる接着剤は、前述のように硬化時に収縮する。接着剤の硬化収縮が起こると、そのときの収縮力が位置決め用のリブと光学部材１０２との接触部に集中し、リブ自身が変形する。このため、上記のリブが光学部材１０１において接合面１０１ａに近接した位置に設けられている場合には、上記リブの変形によって、接合面１０１ａに歪みが生じる。その結果、接合面１０１ａに光学機能部を設けて所望の光学機能を発揮させることが困難となる（接合面１０１ａの歪みによって光学機能部の光学性能が低下するため）。
【０００８】
また、上記の第２の方法では、光学部材１０２のスライド方向の長さの公差（製造された光学部材１０２ごとの長さ誤差）によって、光学部材１０２のスライド後の接合線Ｌの幅にバラツキが生じる。このため、用いる光学部材１０２によっては、接合線Ｌの幅が許容範囲よりも広くなり、上述したように視野を妨害したり、外観上の品位を損なったり、接合面の歪みが発生したりするおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、２つの光学部材を接着剤で接合するにあたって、光学部材が局所的に変形するのを回避して、接合面に歪みが生じるのを回避できるとともに、光学部材の個体バラツキ（公差）の影響を受けることなく、接合線の幅を許容範囲内に収めることができる光学素子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】
本発明の一側面に係る光学素子の製造方法は、２つの光学部材を接着剤で接合して光学素子を製造する光学素子の製造方法であって、前記２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させて、両方の光学部材を接触させる接触工程と、前記２つの光学部材が接触した位置から、前記２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させて、接合時に最低限確保すべき接合面同士の所定の隙間が形成される接合位置に前記２つの光学部材を配置する配置工程と、前記２つの光学部材間に供給された接着剤を硬化させて、前記２つの光学部材を接合する接合工程と、を有している。
【００１１】
前記配置工程は、前記２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させて、前記接触工程で接触した各光学部材を第１の距離だけ離間させる離間工程と、離間した前記２つの光学部材の少なくとも一方の前記接合面に、前記接着剤を塗布する塗布工程と、前記隙間に対応する前記光学部材の移動方向の距離を第２の距離としたとき、前記第１の距離から前記第２の距離を差し引いた距離だけ、前記２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させて、両方の光学部材を近づけることにより、各光学部材を前記接合位置に配置する近接工程と、を有していてもよい。
【００１２】
前記接合工程では、前記接合位置に配置された前記２つの光学部材の間に前記接着剤を注入し、前記接着剤を硬化させてもよい。
【００１３】
前記２つの光学部材の少なくとも一方の前記接合面には、光学機能が付与されていてもよい。
【００１４】
前記接触工程では、互いに対向する前記接合面同士が接触する位置まで、前記２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させることが望ましい。
【００１５】
前記接触工程では、互いに対向する前記接合面同士が離間した状態で、前記接合面以外で互いに対向する面同士が接触する位置まで、前記２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させてもよい。
【００１６】
前記光学機能は、ホログラム光学素子によって付与されていてもよい。
【００１７】
前記光学機能は、光学薄膜によって付与されていてもよい。
【００１８】
前記光学機能は、回折格子によって付与されていてもよい。
【００１９】
前記２つの光学部材の互いに対向する前記接合面は、平面であってもよい。
【００２０】
前記２つの光学部材の互いに対向する前記接合面は、曲面であってもよい。
【００２１】
前記曲面は、球面であってもよい。
【００２２】
前記接触工程では、前記２つの光学部材の接触を接触検知部によって検知するまで、前記２つの光学部材の一方を他方に対して相対的に移動させてもよい。
【００２３】
前記接触検知部は、前記２つの光学部材の接触時に、少なくとも一方の光学部材に加わる荷重の変化を検知することにより、接触を検知してもよい。
【００２４】
前記接触検知部は、前記２つの光学部材の接触時の音を検知することにより、接触を検知してもよい。
【００２５】
前記接触検知部は、前記２つの光学部材の接触時の振動を検知することにより、接触を検知してもよい。
【００２６】
前記接触検知部は、前記２つの光学部材の接触時における少なくとも一方の光学部材の姿勢の変化を検知することにより、接触を検知してもよい。
【発明の効果】
【００２７】
上記の製造方法によれば、２つの光学部材は、最終的に、接合時に最低限確保すべき接合面同士の隙間だけ離れた状態で（直接接触せずに）、接着剤によって接合される。このように、２つの光学部材が互いに非接触となる状態で接着剤を介して接合されるため、接着剤の硬化時の収縮力が２つの光学部材が接触する接触部に集中し、上記接触部において光学部材が局所的に変形するといったことはなくなる。これにより、光学部材の局所的な変形に起因して、接合面に歪みが生じるのを回避することができる。
【００２８】
また、２つの光学部材の接触位置を基準にして、２つの光学部材の間隔を決めるため、上記間隔が、用いる光学部材の個体バラツキ（公差）によって変動するのを確実に低減できる。このため、２つの光学部材の接合によって形成される接合線の幅が、用いる光学部材ごとにばらつくのを低減でき、用いる光学部材によらずに、上記接合線の幅を許容範囲内に収めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の一形態に係る光学素子の一構成例を示すとともに、その製造方法を簡略化して示す説明図である。
【図２】上記光学素子の他の構成例を示すとともに、その製造方法を簡略化して示す説明図である。
【図３】上記光学素子のさらに他の構成例を示すとともに、その製造方法を簡略化して示す説明図である。
【図４】上記光学素子のさらに他の構成例を示すとともに、その製造方法を簡略化して示す説明図である。
【図５】上記光学素子の製造装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図６】上記光学素子を製造する際の動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図７】上記光学素子の製造工程を示す断面図である。
【図８】他の光学素子の製造工程を示す断面図である。
【図９】上記動作の流れの他の例を示すフローチャートである。
【図１０Ａ】上記光学素子が適用されるＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）の上面図である。
【図１０Ｂ】上記ＨＭＤの正面図である。
【図１０Ｃ】上記ＨＭＤの下面図である。
【図１１】上記ＨＭＤの正面側からの斜視図である。
【図１２】上記ＨＭＤの光学ユニットの断面図である。
【図１３】従来の光学素子の製造方法を簡略化して示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本明細書において、数値範囲をａ〜ｂと表記した場合、その数値範囲に下限ａおよび上限ｂの値は含まれるものとする。また、本発明は、以下の内容に限定されるものではない。
【００３１】
（光学素子の構成）
図１は、本実施形態の光学素子１０の一構成例を示すとともに、その製造方法を簡略化して示す説明図である。光学素子１０は、光学プリズム１（第１の光学部材）と、光学プリズム２（第２の光学部材）とを、接着剤３で接合して構成されている。光学プリズム１・２は、ガラスまたは樹脂からなる透明基材である。接着剤３は、紫外線硬化型樹脂などの光硬化性樹脂、または熱硬化性樹脂で構成されている。
【００３２】
光学プリズム１は、面１１〜面１６を有している。面１１・１２は、光学プリズム１の厚み方向に垂直な面であり、互いに平行に位置している。面１３〜面１５は、接合時に接着剤３を介して光学プリズム２と接合される面であり、いずれも平面で形成されている。このうち、面１３は、光学プリズム１の厚み方向に対して傾斜するように位置している。面１４・１５は、光学プリズム１の厚み方向に平行に位置している。そして、面１４は、面１３と面１１とを連結し、面１５は、面１３と面１２とを連結している。面１６は、光学プリズム１において、光学プリズム２との接合側とは反対側の面である。面１６は、光学プリズム１の厚み方向の一端側で面１１と連結されており、他端側で面１２と連結されている。面１１〜面１６は、いずれも光学プリズム１の外形を規定する面であるが、そのうち、面１４・１５以外の面は、光を透過または反射させる光学面としても機能する。
【００３３】
光学プリズム２は、面２１〜面２６を有している。面２１・２２は、光学プリズム２の厚み方向に垂直な面であり、互いに平行に位置している。光学プリズム１・２の接合時には、光学プリズム２の面２１は、光学プリズム１の面１１と同一面上となるように位置し、光学プリズム２の面２２は、光学プリズム１の面１２と同一面上となるように位置する。
【００３４】
面２３〜面２５は、接合時に接着剤３を介して光学プリズム２と接合される面であり、いずれも平面で形成されている。このうち、面２３は、光学プリズム２の厚み方向に対して傾斜するように位置している。面２４・２５は、光学プリズム２の厚み方向に平行に位置している。そして、面２４は、面２３と面２１とを連結し、面２５は、面２３と面２２とを連結している。また、面２３と面１３、面２４と面１４、面２５と面１５とは、光学プリズム１・２の接合時に互いに対向する位置関係となっている。
【００３５】
面２６は、光学プリズム２において、光学プリズム１との接合側とは反対側の面である。面２６は、光学プリズム２の厚み方向の一端側で面２１と連結されており、他端側で面２２と連結されている。面２１〜面２６は、いずれも光学プリズム２の外形を規定する面であるが、そのうち、面２４・２５以外の面は、光を透過または反射させる光学面としても機能する。
【００３６】
上記した光学プリズム１の面１３には、光学機能部１７によって光学機能が付与されている。光学機能部１７としては、例えばホログラム光学素子、光学薄膜、回折格子を用いることができる。光学機能部１７がホログラム光学素子である場合、このホログラム光学素子によって入射光を例えば回折反射させる光学機能を面１３に付与することができる。また、光学機能部１７が金属または酸化物誘電体を用いた単層または多層の光学薄膜である場合、この光学薄膜によって入射光の少なくとも一部を反射させる光学機能を面１３に付与することができる。さらに、光学機能部１７が回折格子（例えば凹凸を形成したグレーティング型の回折格子）である場合、上記回折格子によって入射光を回折させる光学機能を面１３に付与することができる。なお、面１３に直接凹凸を形成することにより、回折格子からなる光学機能部１７を実現してもよい。
【００３７】
このように、面１３に光学機能が付与されることにより、その光学機能を発揮する光学素子１０を実現することができる。特に、ホログラム光学素子、光学薄膜、回折格子のいずれかを光学機能部１７として用いることにより、上述した種々の光学機能を発揮する光学素子１０を実現することができる。
【００３８】
図１では、光学プリズム１の面１３にのみ、光学機能部１７によって光学機能が付与されているが、光学プリズム２の面２３にのみ、光学機能部を設けて光学機能を付与してもよいし、光学プリズム１・２の両方の面１３・２３に、光学機能部を設けて光学機能を付与してもよい。例えば、光学プリズム１の面１３には、光学薄膜のコーティングによって所定の波長域のみ光を透過させる光学機能を持たせ、光学プリズム２の面２３には、光学薄膜のコーティングによって乱反射を防止する光学機能を持たせるようにすることも可能である。
【００３９】
以下での説明において、接着剤３で接合される面（面１３〜面１５、面２３〜面２５）のうち、特に、光学機能が付与された面、および光学機能が付与されていなくても、光学機能が付与された面と接合時に対向する面のことを、「接合面」と呼ぶ。すなわち、図１の構成では、接合面とは、光学機能が付与された面１３、およびその面１３と対向する面２３を指す。
【００４０】
本実施形態では、光学プリズム１・２の接合面（面１３・２３）が、接合時に最低限確保すべき隙間ｔ（接着剤３の必要な厚み分）だけ離れるように、光学プリズム１・２が配置されて、接着剤３によって接合されている。これにより、光学プリズム１・２は、面１１・２１に沿った方向（後述する接合時の光学プリズムの移動方向）において、上記隙間ｔに対応する距離Ｂだけ離れた状態で（直接接触しない非接触状態で）、接着剤３によって接合される。なお、上記隙間ｔが決まると、その隙間ｔと、面１３・２３のプリズム厚み方向に対する傾きとに基づいて、上記距離Ｂは自ずと決まる。このような光学プリズム１・２の接合方法については後述する。
【００４１】
図２は、光学素子１０の他の構成例を示すとともに、その製造方法を簡略化して示す説明図である。同図のように、光学プリズム１の接合面である面１３は、面１４・１５を介さずに、面１１・１２と直接連結されていてもよい。同様に、光学プリズム２の接合面である面２３は、面２４・２５を介さずに、面２１・２２と直接連結されていてもよい。
【００４２】
図３は、光学素子１０のさらに他の構成例を示すとともに、その製造方法を簡略化して示す説明図である。同図のように、面１３は、プリズム厚み方向の一端側で連結面（例えば面１４）を介して面１１と連結され、他端側では連結面（例えば面１５）を介さずに、面１２と直接連結されていてもよい。同様に、面２３は、プリズム厚み方向の一端側で連結面（例えば面２４）を介して面２１と連結され、他端側では連結面（例えば面２５）を介さずに、面２２と直接連結されていてもよい。
【００４３】
図４は、光学素子１０のさらに他の構成例を示すとともに、その製造方法を簡略化して示す説明図である。同図のように、面１３および面２３は、球面からなる曲面で形成されてもよいし、図示はしないが、非球面からなる曲面（例えば自由曲面）で形成されてもよい。
【００４４】
（光学素子の製造装置について）
次に、本実施形態の光学素子１０の製造方法について説明する前に、光学素子１０の製造に用いる製造装置について先に説明しておく。図５は、上述した光学素子１０の製造装置３０の概略の構成を示すブロック図である。製造装置３０は、可動ステージ３１と、駆動部３２と、接触検知部３３と、記憶部３４と、制御部３５とを有している。
【００４５】
可動ステージ３１は、光学プリズム１が設置されて、水平方向に光学プリズム１を移動させる可動ステージ３１ａと、光学プリズム２が設置されて、水平方向に光学プリズム２を移動させる可動ステージ３１ｂとを有している。駆動部３２は、可動ステージ３１（３１ａ・３１ｂ）を移動させるための駆動機構であり、モータ、ギア、シャフト等を有して構成されている。
【００４６】
接触検知部３３は、可動ステージ３１の移動による光学プリズム１・２の接触を検知するものである。このような接触検知部３３は、例えばロードセル、音センサ、振動センサ、レーザ変位計などで構成することができる。ロードセルは、光学プリズム１・２の接触時に、少なくとも一方の光学プリズムに加わる荷重の変化を検知することで接触を検知する。音センサおよび振動センサは、光学プリズム１・２の接触時の音および振動をそれぞれ検知することにより、接触を検知する。レーザ変位計は、光学プリズム１・２の接触時における少なくとも一方の光学プリズムの姿勢の変化を検知することにより、接触を検知する。なお、レーザ変位計の代わりに、例えばカメラなどの撮像装置を用い、撮像装置にて光学プリズムを撮影しながらその姿勢の変化を検知することにより、接触を検知するようにしてもよい。
【００４７】
記憶部３４は、可動ステージ３１の移動によって光学プリズム１・２が接触したときに、その接触位置（光学プリズム１・２の位置）を記憶するものである。また、記憶部３４は、制御部３５を動作させるためのプログラムも記憶する。このような記憶部３４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ、ハードディスクなどで構成することが可能である。
【００４８】
制御部３５は、上記各部の動作を制御するものであり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成されており、記憶部３４に記憶されている動作プログラムを実行する。
【００４９】
（光学素子の製造方法について）
次に、本実施形態の光学素子１０の製造方法について説明する。図６は、光学素子１０を製造する際の動作の流れの一例を示すフローチャートであり、図７は、光学素子１０の製造工程を示す断面図である。ここでは、例として、図１で示した構成の光学プリズム１・２を接合する場合について説明する。
【００５０】
まず、ワークを可動ステージ３１にセットする（Ｓ１）。すなわち、光学プリズム１を製造装置３０の可動ステージ３１ａにセットし、光学プリズム２を可動ステージ３１ｂにセットする。
【００５１】
続いて、駆動部３２によって可動ステージ３１ａのみを駆動し、光学プリズム２に対して光学プリズム１を移動させて、光学プリズム１・２を接触させる（Ｓ２；接触工程）。この接触工程では、光学プリズム１・２の接触（特に接合面同士の接触）を接触検知部３３によって検知するまで、光学プリズム１を移動させる。光学プリズム２に接触したときの光学プリズム１の位置は、記憶部３４に記憶される。なお、面１３に形成された光学機能部１７が厚みを有する場合、上記した接合面同士の接触には、面１３・２３が光学機能部１７を介して接触することも含まれるものとする。また、光学機能部１７の厚みが薄く、面１３とほぼ同一視できる場合には、面１３と面２３とが接触するのと同時に、面１４と面２４、面１５と面２５とが接触すると考えることができる。
【００５２】
上記のＳ２において光学プリズム１を移動させる際に、途中までは、つまり、接触の検知を開始するスキャン位置までは、光学プリズム１を高速で移動させ、上記スキャン位置に到達後は、光学プリズム１を低速で移動させて光学プリズム２と接触させることが望ましい。この場合、光学プリズム１の移動開始から接触までを迅速に行うとともに、光学プリズム１が光学プリズム２に接触したときに、両方の光学プリズム１・２にかかる荷重を低減することができ、特に面１３に形成された光学機能部１７が面２３との接触によって損傷し、光学機能が低下するのを回避することができる。
【００５３】
次に、駆動部３２によって可動ステージ３１ａのみを駆動し、光学プリズム２に対して光学プリズム１を、Ｓ２での移動方向とは逆方向に移動させて、Ｓ２で接触した光学プリズム１・２を、上記接触した位置を基準にして所定の距離Ａ（第１の距離）だけ離間させる（Ｓ３−１；離間工程）。なお、上記距離Ａは、後述する距離Ｂ（第２の距離）よりも大きい距離とする。その後、光学プリズム２の面２３に、接着剤を塗布する（Ｓ３−２；塗布工程）。上記接着剤としては、例えば紫外線硬化型の接着剤を用いることができる。
【００５４】
続いて、距離Ａから距離Ｂを差し引いた距離（Ａ−Ｂ）だけ、光学プリズム１を移動させて、光学プリズム１・２を近づけることにより、光学プリズム１・２を接合位置に配置する（Ｓ３−３；近接工程）。上記距離Ｂは、光学プリズム１・２の接合時に最低限確保すべき面１３・２３同士の所定の隙間ｔに対応するプリズム移動方向の距離である。光学プリズム１・２が近づくことで、面２３に塗布された接着剤３は、光学プリズム１・２間の隙間において、プリズムの厚み方向に広がる。
【００５５】
なお、上記したＳ３−１〜Ｓ３−３の工程は、Ｓ２の接触工程にて２つの光学プリズム１・２が接触した位置から、光学プリズム１を移動させて、接合時に最低限確保すべき接合面同士の所定の隙間ｔが形成される接合位置に光学プリズム１を配置する配置工程に対応する。
【００５６】
最後に、２つの光学プリズム１・２間に供給された接着剤を硬化させて、２つの光学プリズム１・２を接合する（Ｓ４；接合工程）。より詳しくは、Ｓ３−３の接合位置に光学プリズム１・２を配置した状態で、Ｓ３−２で塗布した接着剤３を紫外線の照射によって硬化させ、光学プリズム１・２を接合する。これにより、光学プリズム１・２が接着剤３で接合された光学素子１０が完成する。
【００５７】
上記した製造方法によれば、２つの光学プリズム１・２は、最終的に、接合時に最低確保すべき接合面同士の隙間ｔに対応する距離Ｂだけ離れた位置で、接着剤３によって接合されるので、接着剤３の硬化時の収縮力が、２つの光学プリズム１・２が直接接触する接触部に集中し、上記接触部において光学プリズム１が局所的に変形するといったことはなくなる。これにより、光学プリズム１の局所的な変形に起因して、面１３に歪みが生じるのを回避することができる。
【００５８】
また、光学プリズム１・２の接触位置を基準にして、光学プリズム１を離間させるときの移動量（距離Ａ）を決め、さらに、その離間した位置から光学プリズム２に近づけるときの光学プリズム１の移動量（距離（Ａ−Ｂ））を決めている。したがって、光学プリズム１・２間の接合時の間隔（距離Ｂ）は、光学プリズム１・２の接触位置を基準にして設定されることになり、用いる光学プリズム１・２の個体バラツキ（特にプリズム移動方向の長さの誤差）の影響を受けることなく設定できる。
【００５９】
これにより、光学プリズム１・２の接合によって形成される接合線Ｌの幅が、用いる光学プリズムごとにばらつくのを低減でき、用いる光学プリズムによらずに、接合線Ｌの幅を許容範囲内に収めることが可能となる。その結果、製造された光学素子１０を眼前に配置して外界を観察する用途では、接合線Ｌによる観察者の視野の妨害を低減でき、また、接合線Ｌが表に現れることによって外観上の品位が低下するのも低減できる。さらに、接合線Ｌの幅（接着剤厚）が増大すると、接合面が接着剤の硬化収縮の影響を受けて歪みやすくなるが、接合線Ｌの幅を許容範囲内に収めることにより、そのような接合面の歪みも低減できる。
【００６０】
また、光学プリズム１の接合面である面１３には、光学機能部１７によって光学機能が付与されている。上記の製造方法によれば、光学プリズム１の局所的な変形に起因して、面１３に歪みが生じるのを回避することができるため、面１３に付与された光学機能が、面１３の歪みによって低下するのを回避することができる。その結果、良好な光学機能を発揮する光学素子１０を実現することができる。
【００６１】
また、Ｓ２の接触工程では、光学プリズム１・２の接合面（面１３・２３）が接触する位置まで、光学プリズム１を移動させているので、その後の光学プリズム１の移動量を、接合面の接触位置を基準にして決めることができる。これにより、光学プリズム１の移動により、接合面同士の最終的な隙間を、接合時に最低限確保すべき隙間ｔに確実に調整することができる。
【００６２】
また、Ｓ２の接触工程では、光学プリズム１・２の接触を接触検知部３３によって検知するまで、光学プリズム１を移動させている。接触検知部３３を用いて接触を検知するため、光学プリズム１・２の接触位置を基準とする光学プリズム１の移動制御を確実に行うことができる。
【００６３】
このとき、接触検知部３３は、光学プリズム１・２の接触時に、少なくとも一方の光学プリズムに加わる荷重の変化を検知したり、接触時の音や振動を検知したり、接触時における少なくとも一方の光学プリズムの姿勢の変化を検知して、接触を検知するため、その接触を確実に検知できる。
【００６４】
以上では、光学プリズム２に対して光学プリズム１を移動させて、両者を接合する例について説明したが、光学プリズム１に対して光学プリズム２を移動させて、両者を接合してもよいし、両方の光学プリズム１・２を同時に移動させて、両者を接合してもよい。つまり、２つの光学プリズム１・２の一方を他方に対して相対的に移動させて、両方の光学プリズム１・２を接合すればよい。
【００６５】
また、以上では、Ｓ３−２の塗布工程において、接着剤３を光学プリズム２の接合面（面２３）に塗布しているが、光学プリズム１の接合面（面１３）に塗布してもよいし、両方の接合面に塗布してもよい。
【００６６】
以上では、図１の構成の光学素子１０の製造方法について説明したが、この製造方法は、図２〜図４の構成の光学素子１０の製造にも勿論適用可能である。したがって、例えば、光学素子１０の製造に用いる光学プリズム１・２は、面１３・２３が平面のものであってもよいし、曲面のものであってもよいし、球面のものであってもよいと言える。そのような面形状を持つ光学プリズム１・２を用いて光学素子１０を製造する場合においても、上述した本実施形態の製造方法を適用することにより、上述した本実施形態の効果を得ることができる。
【００６７】
ところで、図８は、他の光学素子１０’の製造工程を示す断面図である。光学素子１０’は、上述したＳ２の接触工程において光学プリズム１・２を接触させたときに、互いの接合面である面１３・２３同士が隙間ｔ’だけ離間した状態で、面１３・２３以外で互いに対向する面１４・２４同士および面１５・２５同士が接触する形状でそれぞれ形成されている。なお、上記の隙間ｔ’は、接合時に確保すべき隙間ｔよりも小さいものとする。このような形状の光学プリズム１・２を用いた場合でも、図６および図７と同様の工程を経て光学素子１０’を製造することができる。
【００６８】
つまり、Ｓ２の接触工程では、面１４・２４同士および面１５・２５同士が接触する位置まで光学プリズム１を移動させ、Ｓ３−１の離間工程では、上記接触位置を基準として、光学プリズム１を上記とは逆方向に移動させて、光学プリズム１・２を所定の距離Ａだけ離間させる。そして、Ｓ３−２の塗布工程で接着剤３を面２３に塗布した後、Ｓ３−３の近接工程にて、距離（Ａ−Ｂ）だけ光学プリズム１を光学プリズム２に近づく方向に移動させる。そして、Ｓ４の接合工程にて接着剤３を硬化させ、光学プリズム１・２を接合する。
【００６９】
上記のように、接触工程では、光学プリズム１・２は、接合面としての面１３・２３同士は接触せず、それ以外の面、すなわち、連結面としての面１４・２４同士および面１５・２５同士が接触する。このように接合面以外で互いに対向する面同士が接触する場合でも、それらの面の接触位置を基準として、光学プリズム１の移動量（光学プリズム１・２間の間隔）を決めることができる。これにより、互いに対向する接合面間に適切な隙間を確保した状態で、光学プリズム１・２を接合することができる。
【００７０】
（光学素子の他の製造方法について）
本実施形態の光学素子は、以下の製造方法によって製造することもできる。図９は、本実施形態の光学素子１０を製造する際の動作の流れの他の例を示すフローチャートである。なお、図９で示した動作の流れは、基本的に図６と同様であるが、Ｓ３の配置工程およびＳ４の接合工程が図６とは若干異なっている。以下、図６と異なる部分についてのみ説明する。
【００７１】
Ｓ２の接触工程にて、光学プリズム１・２を接触させた後、Ｓ３では、光学プリズム１・２の接合時に最低限確保すべき接合面同士の所定の隙間ｔを形成する位置に、２つの光学プリズム１・２の少なくとも一方を相対的に移動させる。つまり、図７で言えば、光学プリズム１を光学プリズム２に対して接触位置から第１の距離Ａだけ離間させるのではなく、所定の隙間ｔに対応する距離Ｂだけ離間させ、光学プリズム１を接合位置に直接移動させる（配置工程）。
【００７２】
その後、接合位置に配置された光学プリズム１・２の接合面間に、プリズムの側方から接着剤を注入し（Ｓ４−１；注入工程）、上記接着剤を例えば紫外線照射によって硬化させる（Ｓ４−２；硬化工程）。なお、Ｓ４−１〜Ｓ４−２は、２つの光学プリズム１・２間に供給された接着剤を硬化させて、２つの光学プリズム１・２を接合する接合工程に対応する。
【００７３】
以上のように、２つの光学プリズム１・２の接触後に、これらを接合位置に直接配置して、その隙間に接着剤を注入し、接着剤を硬化させて両者を接合する場合でも、両者が非接触で（隙間ｔに対応する距離Ｂだけ離間して）接合されることに変わりはない。また、光学プリズム１・２の接触位置を基準にして、光学プリズム１・２間の間隔を決めているため、用いる光学プリズム１・２の個体バラツキの影響を受けることなく上記間隔を設定できる。よって、光学プリズム１の局所的な変形に起因して接合面に歪みが生じるのを回避できる、用いる光学プリズム１・２によらずに接合線Ｌの幅を許容範囲内に収めることができるなど、図６の製造方法の場合と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
（光学素子の応用例）
次に、上記した製造方法によって製造される光学素子１０の応用例について説明する。上記光学素子１０は、例えば観察者に映像（虚像）を観察させるとともに、外界をシースルーで観察させるヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤと略称する）に適用可能である。以下、このＨＭＤについて説明する。
【００７５】
図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃは、本実施形態のＨＭＤ４０の上面図、正面図、下面図であり、図１１は、ＨＭＤ４０の正面側からの斜視図である。なお、図１０Ａ等では、必要に応じて、直交する３軸ＸＹＺの各方向を示す。ＸＹＺの各方向は、観察者の眼幅方向（左右方向）、前後方向、上下方向にそれぞれ対応している。
【００７６】
ＨＭＤ４０は、光学ユニット４１と、フレーム４２と、レンズ４３と、鼻当て４４と、位置調整機構４５とを有している。上述した本実施形態の光学素子１０は、光学ユニット４１の観察光学系６０（図１２参照）に適用されているが、光学ユニット４１の詳細については後述する。
【００７７】
フレーム４２は、眼鏡のフレームに相当するものであり、観察者の頭部に装着され、光学ユニット４１を支持する。このフレーム４２は、観察者の左右の側頭部に当接するテンプルを含んでいる。
【００７８】
レンズ４３は、観察者の右眼および左眼の眼前に配置される右眼用レンズ４３Ｒおよび左眼用レンズ４３Ｌを含んでいる。右眼用レンズ４３Ｒおよび左眼用レンズ４３Ｌは、右連結部４６Ｒおよび左連結部４６Ｌを介して、位置調整機構４５と連結されている。右眼用レンズ４３Ｒおよび左眼用レンズ４３Ｌは、視力矯正用のレンズであってもよいし、視力矯正を行わない単なるダミーレンズであってもよい。
【００７９】
鼻当て４４は、観察者の鼻と当接する右鼻当て４４Ｒおよび左鼻当て４４Ｌを含んでいる。右鼻当て４４Ｒおよび左鼻当て４４Ｌは、右連結部４７Ｒおよび左連結部４７Ｌを介して、位置調整機構４５と連結されている。
【００８０】
位置調整機構４５は、フレーム４２に対して鼻当て４４を観察者の眼幅方向に垂直な上下方向に相対的に移動させることにより、フレーム４２で支持された光学ユニット４１の上下方向の位置を調整する機構である。なお、位置調整機構４５を設けることなく、レンズ４３および鼻当て４４をフレーム４２に直接固定した構成としてもよい。
【００８１】
図１２は、光学ユニット４１の断面図である。光学ユニット１０は、観察者に虚像を観察させるためのユニットであり、画像を生成する画像生成部５０と、観察光学系６０とを有している。画像生成部５０は、筐体４１ａ（図１０Ａ等参照）内に、光源５１、一方向拡散板５２、集光レンズ５３および表示素子５４を有している。
【００８２】
光源５１は、表示素子５４を照明するものであり、例えば、光強度のピーク波長および光強度半値の波長幅で４６２±１２ｎｍ（Ｂ光）、５２５±１７ｎｍ（Ｇ光）、６３５±１１ｎｍ（Ｒ光）となる３つの波長帯域の光を発するＲＧＢ一体型のＬＥＤで構成されている。一方向拡散板５２は、入射光をＸ方向に拡散する一方、Ｘ方向と垂直な方向には拡散しない拡散板である。集光レンズ５３は、入射光をＹＺ平面内で集光する光学系である。表示素子５４は、光源５１からの出射光を画像データに応じて変調して画像を表示するものであり、光が透過する領域となる各画素をマトリクス状に有する透過型の液晶表示素子（ＬＣＤ）で構成されている。なお、表示素子５４は、反射型の表示素子であってもよい。光源５１および表示素子５４への電源供給や、表示素子５４への画像データの伝送は、図示しないケーブルを介して行われる。
【００８３】
観察光学系６０は、上記した光学素子１０で構成されており、接眼プリズムとしての光学プリズム１と、偏向プリズムとしての光学プリズム２と、光学機能部１７とを有している。光学機能部１７は、光学プリズム１の面１３に形成されている。
【００８４】
例えば、光学プリズム１に光学プリズム２を接合せずに観察光学系６０を構成した場合、外界からの光（外光）は、光学プリズム１の下端部の面１３を透過するときに屈折するので、光学プリズム１を介して観察される外界像に歪みが生じる。しかし、光学プリズム１に相補的な面２３を有する光学プリズム２を接合させて一体的な略平行平板を形成することにより、外光が面１３を透過するときの屈折を光学プリズム２でキャンセルすることができる。その結果、シースルーで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。
【００８５】
光学機能部１７は、例えばホログラム光学素子で形成されている。ホログラム光学素子は、表示素子５４から出射される映像光（３原色に対応した波長の光）を回折反射して光学瞳Ｐに導く体積位相型で反射型のホログラムであり、例えば、回折効率のピーク波長および回折効率半値の波長幅で４６５±５ｎｍ（Ｂ光）、５２１±５ｎｍ（Ｇ光）、６３４±５ｎｍ（Ｒ光）の３つの波長域の光を回折（反射）させるように作製されている。
【００８６】
反射型のホログラム光学素子は、高い波長選択性を有しており、上記波長域（露光波長近辺）の波長の光しか回折反射しないので、回折反射される波長以外の波長を含む外光はホログラム光学素子を透過することになり、高い外光透過率を実現することができる。
【００８７】
上記の構成において、光源５１から出射されたＲＧＢの各光は、一方向拡散板５２にてＸ方向にのみ拡散され、集光レンズ５３にて集光された後、表示素子５４に入射する。表示素子５４では、入射光が画像データに応じて変調され、映像光となって観察光学系６０に入射する。
【００８８】
観察光学系６０では、表示素子５４からの映像光が面１６を介して光学プリズム１の内部に入射する。そして、互いに対向する面１１・１２で映像光が少なくとも１回全反射されて内部を導光され、面１３の光学機能部１７に入射してそこで回折反射された後、面１１を介して光学瞳Ｐの方向に向かう。したがって、光学瞳Ｐの位置に観察者の瞳を合わせると、観察者は、表示素子５４に表示された画像の拡大虚像を前方に観察することができる。
【００８９】
一方、光学プリズム１・２および光学機能部１７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５４に表示された映像の虚像は、外界像の一部に重なって観察されることになる。
【００９０】
以上で説明したＨＭＤ４０は、光学ユニット４１の観察光学系６０（光学素子１０）を、レンズ４３と別体で構成しているが、光学素子１０をレンズ４３の形状にして、レンズ４３として用いることも可能である。つまり、観察光学系６０をレンズ４３と一体化した構成とすることも可能である。また、上記したＨＭＤ４０は、片眼で映像（虚像）を観察するタイプであるが、光学ユニット４１を両眼の眼前に配置して、観察者に両眼で映像（虚像）を観察させることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、例えばＨＭＤの観察光学系に適用される光学素子の製造に利用可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１      光学プリズム（光学部材）
２      光学プリズム（光学部材）
３      接着剤
１０      光学素子
１０’    光学素子
１３      面（接合面）
１７      光学機能部
２３      面（接合面）
３３      接触検知部
Ａ      距離（第１の距離）
Ｂ      距離（第２の距離）
ｔ      隙間
【図１】
2016206300.tif 000003
【図２】
2016206300.tif 000004
【図３】
2016206300.tif 000005
【図４】
2016206300.tif 000006
【図５】
2016206300.tif 000007
【図６】
2016206300.tif 000008
【図７】
2016206300.tif 000009
【図８】
2016206300.tif 000010
【図９】
2016206300.tif 000011
【図１０Ａ】
2016206300.tif 000012
【図１０Ｂ】
2016206300.tif 000013
【図１０Ｃ】
2016206300.tif 000014
【図１１】
2016206300.tif 000015
【図１２】
2016206300.tif 000016
【図１３】
2016206300.tif 000017