JP2006162793A - Optical device, image display apparatus and head-mounted display - Google Patents

Optical device, image display apparatus and head-mounted display Download PDF

Info

Publication number
JP2006162793A
JP2006162793A JP2004351676A JP2004351676A JP2006162793A JP 2006162793 A JP2006162793 A JP 2006162793A JP 2004351676 A JP2004351676 A JP 2004351676A JP 2004351676 A JP2004351676 A JP 2004351676A JP 2006162793 A JP2006162793 A JP 2006162793A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
adhesive
region
optical
optical element
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004351676A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Noda
哲也 野田
Yasushi Tanijiri
靖 谷尻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Photo Imaging Inc
Original Assignee
Konica Minolta Photo Imaging Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Photo Imaging Inc filed Critical Konica Minolta Photo Imaging Inc
Priority to JP2004351676A priority Critical patent/JP2006162793A/en
Publication of JP2006162793A publication Critical patent/JP2006162793A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To join transparent base materials 22 and 23 with high adhesion power, without making the characteristics of an optical element 24 deteriorated. <P>SOLUTION: One transparent base material 22 to which an optical element 24 is stuck, and the other transparent base material 23 are jointed with an adhesive 25 to interpose the optical element 24 to constitute an eyepiece optical system 21 as an optical device. The transparent base materials 22 and 23 are jointed with different adhesives 25a and 25b in a first area P, including the entire optical element 24 between the base materials 22 and 23 and a second area Q, excluding the first area P, respectively. For example, the adhesive 25b has higher adhesion power than the adhesive 25a; while the adhesive 25a has a lower contraction rate than the adhesive 25b. By using different adhesives 25a and 25b, the transparent base material 22 and 23 can be jointed with high adhesion power, while utilizing characteristics of the optical element 24 as much as possible. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光学素子を挟むように複数の透明基材を接着剤で接合した光学デバイスと、その光学デバイスを用いた映像表示装置と、その映像表示装置を用いたヘッドマウントディスプレイとに関するものである。   The present invention relates to an optical device in which a plurality of transparent base materials are bonded with an adhesive so as to sandwich an optical element, an image display device using the optical device, and a head-mounted display using the image display device. is there.

ホログラム、ハーフミラーコート、ビームスプリッタ層などの光学素子は、透明基材内に埋め込んで(2個の透明基材で挟み込んで)使用すれば、湿度や酸素などの外部環境の影響を受けることがないことから、例えばヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイなどのコンバイナとして非常に有用である。   Optical elements such as holograms, half mirror coats, and beam splitter layers can be affected by the external environment such as humidity and oxygen if they are embedded in a transparent substrate (sandwiched between two transparent substrates). For example, it is very useful as a combiner for a head-up display or a head-mounted display.

ここで、光学素子が挟み込まれる透明基材同士を接合する手段としては、一般的に粘着シートや接着剤が用いられている。例えば特許文献1では、ヘッドアップディスプレイの作製において、ホログラム光学素子を貼った基材ともう1つの基材とを粘着シートで接合するようにしている。また、例えば特許文献2では、複数のホログラム原版を貼った基材と他の基材とを接着剤で接着しており、特許文献3では、複数の膜厚の異なるホログラム原版の両面を各基材と接着剤で接着している。さらに、例えば特許文献4では、基材上に積層したエンボス型ホログラム表面を部分的に接着力の強い接着剤で透明保護フィルムと接着している。
特開平7−234627号公報 特開2002−40909号公報 特開2002−341731号公報 実用新案登録第2524092号公報
Here, as a means for joining the transparent base materials in which the optical element is sandwiched, a pressure-sensitive adhesive sheet or an adhesive is generally used. For example, in Patent Document 1, in manufacturing a head-up display, a base material on which a hologram optical element is pasted and another base material are joined with an adhesive sheet. Further, for example, in Patent Document 2, a base material on which a plurality of hologram masters is pasted and another base material are bonded with an adhesive, and in Patent Document 3, a plurality of hologram masters having different film thicknesses are bonded to each base. It is bonded to the material with an adhesive. Furthermore, for example, in Patent Document 4, the embossed hologram surface laminated on the substrate is partially bonded to the transparent protective film with an adhesive having a strong adhesive force.
JP-A-7-234627 JP 2002-40909 A JP 2002-341731 A Utility Model Registration No. 2524092

ところが、透明基材同士の接合に粘着シートを用いる手法では、ホログラム光学素子に厚さがあるために、ホログラム光学素子と粘着シートとの界面に気泡が入りやすい。上記界面に気泡が入ると、その箇所で屈折率が変化するため、透明基材を介してシースルーで外界像を観察する際の視認性が低下する。したがって、透明基材同士の接合には、気泡の混入を抑えることができる接着剤を用いるのが有効である。   However, in the method using an adhesive sheet for bonding between transparent substrates, since the hologram optical element has a thickness, air bubbles easily enter the interface between the hologram optical element and the adhesive sheet. When bubbles enter the interface, the refractive index changes at that location, so that the visibility when observing an external image through the transparent substrate is reduced. Therefore, it is effective to use an adhesive capable of suppressing the mixing of bubbles in joining the transparent substrates.

一方、ホログラム等の光学素子を、例えばヘッドマウントディスプレイのコンバイナとして用いる場合、その光学素子は2個の透明基材で挟まれた状態で観察者の眼前に配置される。このため、各透明基材の剥離による観察者への危険を回避すべく、透明基材同士の接合強度を高くする必要がある。つまり、光学素子をコンバイナとして用いる用途では、圧倒的に高い接合強度が必要となり、実使用上、接合強度不足とならないようにする必要がある。また、光学素子をコンバイナとして用いる用途では、接着剤には、上記のように「強い接着力」が要求されることに加えて、さらに「光学素子に悪影響を与えない」ことも要求される。   On the other hand, when an optical element such as a hologram is used as a combiner for a head-mounted display, for example, the optical element is disposed in front of the observer's eye while being sandwiched between two transparent substrates. For this reason, in order to avoid the danger to the observer by peeling of each transparent base material, it is necessary to raise the joint strength of transparent base materials. That is, in an application using the optical element as a combiner, an overwhelmingly high bonding strength is required, and it is necessary to prevent the bonding strength from being insufficient in actual use. In addition, in applications where the optical element is used as a combiner, the adhesive is required to “not adversely affect the optical element” in addition to the “strong adhesive strength” as described above.

しかし、1つの接着剤にこれらの両方の特性を充足させることは実際上難しく、強い接着力が必要な上記用途に用いることのできる接着剤はあまり存在しない。そのため、光学素子に悪影響を与えずに透明基材同士を高い接着力で接着することができない。   However, it is practically difficult to satisfy both of these characteristics in one adhesive, and there are not many adhesives that can be used for the above-mentioned applications that require strong adhesive strength. Therefore, the transparent substrates cannot be bonded with high adhesive force without adversely affecting the optical element.

また、特許文献4のように、ホログラム表面を部分的に接着剤で接着する手法では、結局、接着部分でホログラムの特性が若干劣化し、さらには接合部分の内部に存在する空気層がホログラムの光学特性に悪影響を及ぼす。   In addition, as in Patent Document 4, in the method in which the hologram surface is partially bonded with an adhesive, the properties of the hologram are slightly deteriorated at the bonded portion, and further, the air layer existing inside the bonded portion is Detrimental to optical properties.

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あって、その目的は、光学素子の特性を劣化させずに、複数の透明基材を強い接着力で接合することのできる光学デバイスと、その光学デバイスを備えた映像表示装置と、その映像表示装置を備えたヘッドマウントディスプレイとを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical device capable of bonding a plurality of transparent substrates with a strong adhesive force without deteriorating the characteristics of the optical element. An object is to provide a device, a video display device including the optical device, and a head-mounted display including the video display device.

本発明の光学デバイスは、光学素子を貼り付けた一方の透明基材(第1の透明基材とも称する)と他方の透明基材(第2の透明基材とも称する)とが、上記光学素子を挟むように接着剤で接合された光学デバイスであって、上記各透明基材間における上記光学素子上全体を含む領域を第1の領域とし、上記各透明基材間における上記第1の領域以外の領域を第2の領域とすると、上記各透明基材は、上記第1の領域と上記第2の領域とで異なる接着剤で接合されていることを特徴としている。   In the optical device of the present invention, one of the transparent base materials (also referred to as a first transparent base material) to which the optical element is attached and the other transparent base material (also referred to as a second transparent base material) are the above optical elements. An optical device bonded with an adhesive so as to sandwich the first optical region between the transparent substrates as a first region, and the first region between the transparent substrates. When the region other than is the second region, each of the transparent substrates is bonded to the first region and the second region with different adhesives.

上記の構成によれば、第1の透明基材と第2の透明基材とが光学素子(例えばホログラム)を挟むように接合される。このように第1の透明基材と第2の透明基材との接合面に光学素子が設けられていることにより、接合面を介してシースルーで外界像を観察しつつ、光学素子の機能も併せ持つ光学デバイスを実現することができる。   According to said structure, a 1st transparent base material and a 2nd transparent base material are joined so that an optical element (for example, hologram) may be pinched | interposed. As described above, since the optical element is provided on the joint surface between the first transparent substrate and the second transparent substrate, the function of the optical element is also observed while observing an external image through the joint surface. An optical device can be realized.

また、各透明基材は、第1の領域と第2の領域とで異なる接着剤で接合されている。ここで、第1の領域とは、各透明基材間における光学素子上全体を含む領域であり、光学素子上全体のみの領域であってもよいし、光学素子上全体よりも広い領域であってもよい。一方、第2の領域とは、各透明基材間における第1の領域以外の領域である。   Moreover, each transparent base material is joined with a different adhesive in the first region and the second region. Here, the first region is a region including the entire optical element between the transparent substrates, may be a region only on the entire optical element, or a region wider than the entire optical element. May be. On the other hand, the second region is a region other than the first region between the transparent substrates.

このように、各透明基材が第1の領域と第2の領域とで異なる接着剤で接合される構成とすることにより、例えば、光学素子上にある第1の領域に充填する接着剤として、光学素子の特性を劣化させない接着剤を選択して使用することができ、光学素子上にはない第2の領域の接着剤として、接着力の強い接着剤を選択して使用することができる。つまり、各透明基材間の接合に、光学素子の特性を最大限に発揮できる接着剤と、強い接着力で接合できる接着剤というように機能分離した接着剤を用いることができる。その結果、光学素子の特性を劣化させずに、各透明基材を強い接着力で接合することができる。   Thus, by setting each transparent base material to be bonded with different adhesives in the first region and the second region, for example, as an adhesive filling the first region on the optical element An adhesive that does not deteriorate the characteristics of the optical element can be selected and used, and an adhesive having a strong adhesive force can be selected and used as the adhesive in the second region that is not on the optical element. . That is, for bonding between the transparent substrates, an adhesive that is functionally separated such as an adhesive that can maximize the characteristics of the optical element and an adhesive that can be bonded with a strong adhesive force can be used. As a result, the transparent substrates can be bonded with a strong adhesive force without deteriorating the characteristics of the optical element.

また、第1の領域に接着剤が充填されれば、光学素子上全体に接着剤が充填されることになるので、光学素子上には、その表面上に部分的に接着剤層を形成する従来のような空気層が形成されない。したがって、その空気層が光学素子の光学特性に悪影響を及ぼすといった事態は生じない。   If the first region is filled with the adhesive, the entire optical element is filled with the adhesive. Therefore, an adhesive layer is partially formed on the surface of the optical element. A conventional air layer is not formed. Therefore, the air layer does not adversely affect the optical characteristics of the optical element.

ここで、上記光学素子は、ホログラムであってもよい。この場合、ホログラムが波長選択性を有していることにより、回折特性と透過特性とを併せ持つ光学デバイスを実現することができる。   Here, the optical element may be a hologram. In this case, since the hologram has wavelength selectivity, an optical device having both diffraction characteristics and transmission characteristics can be realized.

また、上記光学素子は、ハーフミラーコートであってもよい。この場合、ハーフミラーによる反射特性と透過特性とを併せ持つ光学デバイスを実現することができる。   The optical element may be a half mirror coat. In this case, an optical device having both reflection characteristics and transmission characteristics by a half mirror can be realized.

また、第2の領域の接着剤は、第1の領域の接着剤よりも接着力が高いことが望ましい。この場合、第1の領域にて、接着剤によって光学素子に負荷が加わるのを極力低減しながら、第2の領域にて、すなわち、光学素子以外の部分で、各透明基材間の接着力を高くして高い接合強度を確保することができる。   Moreover, it is desirable that the adhesive in the second region has a higher adhesive force than the adhesive in the first region. In this case, in the first region, the adhesive force between the transparent substrates is reduced in the second region, that is, in a portion other than the optical device, while reducing the load applied to the optical device by the adhesive as much as possible. And a high bonding strength can be ensured.

また、第1の領域の接着剤は、第2の領域の接着剤よりも収縮率が小さいことが望ましい。この場合、第1の領域の接着剤による光学素子への影響(変形等)を小さくして、光学特性の劣化を防止することができる。   Further, it is desirable that the adhesive in the first region has a smaller shrinkage rate than the adhesive in the second region. In this case, the influence (deformation, etc.) on the optical element by the adhesive in the first region can be reduced to prevent the optical characteristics from deteriorating.

また、第1の領域の接着剤は、粘度が2Pa・s以上13Pa・s以下であることが望ましい。粘度が上記の下限値未満であると、粘度の低い接着剤は流動性が高いために、接着剤が光学素子に浸透し、光学素子の特性が劣化する場合がある。逆に、粘度が上記の上限値を越えると、粘度が高すぎる(流動性が低すぎる)ために、その取り扱いが不便である。したがって、第1の領域の接着剤の粘度が上記範囲であることにより、接着剤の光学素子への浸透による光学特性の劣化を回避できるとともに、その取り扱いを容易にすることができる。   The adhesive in the first region preferably has a viscosity of 2 Pa · s to 13 Pa · s. If the viscosity is less than the above lower limit value, the adhesive having a low viscosity has high fluidity, so that the adhesive may permeate the optical element and the characteristics of the optical element may be deteriorated. On the other hand, when the viscosity exceeds the above upper limit, the viscosity is too high (fluidity is too low), so that the handling is inconvenient. Therefore, when the viscosity of the adhesive in the first region is in the above range, it is possible to avoid the deterioration of the optical characteristics due to the penetration of the adhesive into the optical element and to facilitate the handling thereof.

また、第1の領域の接着剤は、紫外線硬化型接着剤または熱硬化型接着剤であることが望ましい。これらの接着剤は、溶媒を含有しないタイプであるので、溶媒による光学素子への悪影響を無くすことができる。   Further, the adhesive in the first region is desirably an ultraviolet curable adhesive or a thermosetting adhesive. Since these adhesives are of a type that does not contain a solvent, the adverse effect of the solvent on the optical element can be eliminated.

中でも特に、第1の領域の接着剤は、紫外線硬化型接着剤であることが望ましい。紫外線硬化型接着剤は収縮率が小さいので、透明基材や光学素子の変形やそれらへのダメージを極力抑えることができる。また、熱硬化型接着剤のように硬化時に熱を必要としないので、透明基材が例えばプラスチックからなる場合には特に有利である(熱による基材の変形を抑制できる)。   In particular, the adhesive in the first region is preferably an ultraviolet curable adhesive. Since the ultraviolet curable adhesive has a small shrinkage rate, the deformation of the transparent substrate and the optical element and the damage to them can be suppressed as much as possible. Moreover, since heat is not required at the time of curing unlike a thermosetting adhesive, it is particularly advantageous when the transparent base material is made of, for example, plastic (deformation of the base material due to heat can be suppressed).

なお、一般的に、紫外線硬化型接着剤以外の接着剤(例えば熱硬化型接着剤や溶媒を含有する接着剤)は、紫外線硬化型接着剤よりも接着力が強いものが多い。したがって、光学素子上にはない第2の領域の接着剤としては、接着力を重視して、紫外線硬化型接着剤以外の接着剤を用いてもよい。   In general, many adhesives other than the ultraviolet curable adhesive (for example, a thermosetting adhesive or an adhesive containing a solvent) have stronger adhesive strength than the ultraviolet curable adhesive. Therefore, as the adhesive in the second region that is not on the optical element, an adhesive other than the ultraviolet curable adhesive may be used in consideration of the adhesive force.

第1の領域の接着剤が紫外線硬化型接着剤である場合、第2の領域の接着剤も紫外線硬化型接着剤であることが望ましい。この場合、第1の領域の接着剤および第2の領域の接着剤に対して紫外線を同時に照射することによって各透明基材を接合することができるので、作業効率がよい。   When the adhesive in the first region is an ultraviolet curable adhesive, it is desirable that the adhesive in the second region is also an ultraviolet curable adhesive. In this case, since each transparent base material can be joined by simultaneously irradiating the adhesive of the first region and the adhesive of the second region with ultraviolet rays, the working efficiency is good.

また、第1の領域の接着剤の屈折率と第2の領域の接着剤の屈折率との差は、0.02以下であることが望ましい。この場合、2種の接着剤の屈折率差がほとんどないので、これらの界面を目立ちにくくすることができる。   Further, the difference between the refractive index of the adhesive in the first region and the refractive index of the adhesive in the second region is preferably 0.02 or less. In this case, since there is almost no difference in refractive index between the two adhesives, these interfaces can be made inconspicuous.

また、各透明基材の屈折率と、第1の領域および第2の領域の接着剤の屈折率との差は、0.02以下であることが望ましい。この場合、各透明基材と各接着剤との界面における屈折率差がほとんどなくなるので、各透明基材の接合面を介してシースルーで観察される外界像に歪みが生じるのを極力低減することができる。   The difference between the refractive index of each transparent substrate and the refractive index of the adhesive in the first region and the second region is preferably 0.02 or less. In this case, since there is almost no difference in refractive index at the interface between each transparent substrate and each adhesive, the occurrence of distortion in the external image observed through the see-through through the bonding surface of each transparent substrate should be reduced as much as possible. Can do.

また、上記各透明基材、上記光学素子および上記接着剤が全て、アクリル系材料で構成されていることが望ましい。この構成の場合、各透明基材、光学素子および接着剤の密着性を高めることができる。   In addition, it is desirable that each of the transparent substrates, the optical element, and the adhesive is made of an acrylic material. In the case of this structure, the adhesiveness of each transparent base material, an optical element, and an adhesive agent can be improved.

また、上記光学素子は、上記第1の領域の接着剤と直接接触していることが望ましい。通常、光学素子への他物質のアタックを防ぐために、光学素子上にバリア層を設け、その上に接着剤を塗布して各透明基材を接合することも可能である。しかし、光学素子とバリア層との密着力が比較的弱いため、光学素子およびバリア層がその界面にて剥離する可能性がある。そこで、本発明のように、光学素子が第1の領域の接着剤とバリア層を介さずに直接接触する構成とすることにより、そのような剥離の問題を無くすことができる。   The optical element is preferably in direct contact with the adhesive in the first region. Usually, in order to prevent an attack of other substances on the optical element, it is also possible to provide a barrier layer on the optical element and apply an adhesive thereon to bond the transparent substrates. However, since the adhesive force between the optical element and the barrier layer is relatively weak, the optical element and the barrier layer may be peeled off at the interface. Therefore, as in the present invention, such a peeling problem can be eliminated by adopting a configuration in which the optical element is in direct contact with the adhesive in the first region without passing through the barrier layer.

なお、光学素子上にバリア層を設けないことによって、接着剤による光学素子への悪影響(光学特性の劣化)が懸念される。しかし、この問題は、第1の領域の接着剤として、上述したように光学素子に悪影響を与えない接着剤を選択することで解決することができる。   In addition, by not providing a barrier layer on the optical element, there is a concern that the adhesive may adversely affect the optical element (deterioration of optical characteristics). However, this problem can be solved by selecting an adhesive that does not adversely affect the optical element as described above as the adhesive in the first region.

本発明の映像表示装置は、上述した本発明の光学デバイスと、映像を表示して上記光学デバイスに提供する映像表示素子とを備えていることを特徴としている。この構成により、観察者は、映像表示素子から提供される映像を光学デバイスを介して観察することができるのと同時に、光学デバイスを介してシースルーで外界像を観察することもできる。   An image display apparatus according to the present invention includes the above-described optical device according to the present invention and an image display element that displays an image and provides the image to the optical device. With this configuration, the observer can observe the image provided from the image display element through the optical device, and at the same time, can also observe the outside world image through the optical device.

このとき、上記光学デバイスの光学素子は、体積位相型の反射型ホログラムであることが望ましい。この場合、映像表示素子から提供される映像光を上記ホログラムにて観察者の方向に反射させることにより、観察者に虚像を観察させることができる。しかも、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、観察者は外界像を明瞭に観察することができる。   At this time, it is desirable that the optical element of the optical device is a volume phase type reflection hologram. In this case, by reflecting the image light provided from the image display element in the direction of the observer with the hologram, the observer can observe a virtual image. Moreover, since the volume phase reflection hologram has a high light transmittance of the external image, the observer can clearly observe the external image.

また、上記光学デバイスの光学素子は、上記映像表示素子から提供される映像と外界像とを同時に観察者の目に導くコンバイナであってもよい。この場合、観察者は、上記光学素子を介して、映像表示素子から提供される映像と外界像とを同時に観察することができる。   Further, the optical element of the optical device may be a combiner that simultaneously guides an image provided from the image display element and an external image to the eyes of an observer. In this case, the observer can simultaneously observe the image provided from the image display element and the external image via the optical element.

また、上記光学デバイスは、上記映像表示素子に表示される映像を拡大して観察者の目に虚像として導く接眼光学系を構成していてもよい。この場合、観察者は、映像表示素子に表示される映像を虚像として十分に視認することができる。また、接眼光学系は、映像表示素子の表示映像を拡大虚像として観察者に提供するので、接眼光学系を構成する光学デバイスの小型化、軽量化が可能となり、映像表示装置の小型化、軽量化が可能となる。   The optical device may constitute an eyepiece optical system that enlarges an image displayed on the image display element and guides the image as a virtual image to an observer. In this case, the observer can sufficiently visually recognize the video displayed on the video display element as a virtual image. In addition, the eyepiece optical system provides the viewer with the display image of the image display element as an enlarged virtual image, so the optical device constituting the eyepiece optical system can be made smaller and lighter, and the image display device can be made smaller and lighter. Can be realized.

また、上記接眼光学系は、非軸対称な(正の)光学パワーを有していることが望ましい。この場合、接眼光学系を小型にしても、良好に収差補正された映像を観察者に提供することができる。   The eyepiece optical system preferably has non-axisymmetric (positive) optical power. In this case, even if the eyepiece optical system is downsized, it is possible to provide an observer with an image that has been favorably corrected for aberrations.

また、上記光学デバイスの透明基材は、上記映像表示素子から提供される映像の光を内部で全反射させて上記光学素子に導く構成が望ましい。この構成によれば、映像表示素子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、映像表示素子を光学デバイス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。   The transparent base material of the optical device preferably has a configuration in which video light provided from the video display element is totally reflected inside and guided to the optical element. According to this configuration, it is possible to provide a bright image to the observer by using the image light provided from the image display element without waste. In addition, it is possible to dispose the image display element at a position away from the optical device, and a wide field of view of the observer with respect to the outside world can be secured.

また、上記光学デバイスの光学素子の透過率は、10%以上であることが望ましい。この場合、観察者は、光学素子を介しても外界像をシースルーで十分に観察することができる。   The transmittance of the optical element of the optical device is preferably 10% or more. In this case, the observer can sufficiently observe the external image through the see-through even through the optical element.

本発明のヘッドマウントディスプレイは、上述した映像表示装置と、上記映像表示装置を観察者の眼前で支持する支持手段とを備えていることを特徴としている。この構成によれば、映像表示装置が支持手段によって観察者の眼前で支持されるので、観察者は、ハンズフリーとなり、外界像および映像表示素子での表示映像を虚像として観察しながら、空いた手で所望の作業を行うことができる。また、観察者の観察方向が一方向に定まるので、観察者は暗環境でも表示映像を探しやすいという利点もある。   A head-mounted display according to the present invention includes the above-described video display device and support means for supporting the video display device in front of an observer's eyes. According to this configuration, since the video display device is supported in front of the observer's eyes by the support means, the observer becomes hands-free and vacant while observing the external image and the display image on the video display element as a virtual image. A desired operation can be performed by hand. In addition, since the observation direction of the observer is determined in one direction, there is an advantage that the observer can easily search for a display image even in a dark environment.

本発明によれば、各透明基材が第1の領域と第2の領域とで異なる接着剤で接合されるので、光学素子上にある第1の領域に充填する接着剤として、光学素子の特性を劣化させない接着剤を選択して使用することができ、光学素子上にはない第2の領域の接着剤として、接着力の強い接着剤を選択して使用することができる。したがって、光学素子を挟んで各透明基材を接合する場合でも、光学素子の特性を劣化させずに、各透明基材の接着力を高くすることができる。また、光学素子上全体に接着剤が充填され、光学素子上には従来のような空気層が形成されないので、その空気層による光学素子の特性劣化は無い。   According to the present invention, since each transparent substrate is bonded with a different adhesive in the first region and the second region, the adhesive of the optical element can be used as an adhesive filling the first region on the optical element. An adhesive that does not deteriorate the characteristics can be selected and used, and an adhesive having a strong adhesive force can be selected and used as the adhesive in the second region that is not on the optical element. Therefore, even when each transparent substrate is bonded with the optical element interposed therebetween, the adhesive force of each transparent substrate can be increased without degrading the characteristics of the optical element. In addition, since the entire optical element is filled with an adhesive and an air layer is not formed on the optical element as in the prior art, there is no deterioration in the characteristics of the optical element due to the air layer.

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。
図2(a)は、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ(以下、HMDと略称する)の概略の構成を示す平面図であり、図2(b)は、HMDの側面図であり、図2(c)は、HMDの正面図である。HMDは、映像表示装置1と、それを支持する支持手段2とを有しており、全体として、一般の眼鏡から一方(例えば左目用)のレンズを取り除いたような外観となっている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
2A is a plan view showing a schematic configuration of a head mounted display (hereinafter abbreviated as HMD) according to the present embodiment, and FIG. 2B is a side view of the HMD. (C) is a front view of HMD. The HMD has an image display device 1 and support means 2 that supports the image display device 1, and as a whole has an appearance in which one lens (for example, for the left eye) is removed from general glasses.

映像表示装置1は、観察者に外界像をシースルーで観察させるとともに、映像を表示して観察者にそれを虚像として提供するものである。図2(c)で示す映像表示装置1において、眼鏡の右目用レンズに相当する部分は、後述する2つの透明基材22・23(図4参照)の貼り合わせによって構成されている。なお、映像表示装置1の詳細な構成については後述する。   The video display device 1 allows an observer to observe an outside world image with see-through, displays an image, and provides it to the observer as a virtual image. In the video display device 1 shown in FIG. 2C, the portion corresponding to the right eye lens of the glasses is configured by bonding two transparent base materials 22 and 23 (see FIG. 4) described later. The detailed configuration of the video display device 1 will be described later.

支持手段2は、映像表示装置1を観察者の眼前(例えば右目の前)で支持するものであり、ブリッジ3と、フレーム4と、テンプル5と、鼻当て6と、ケーブル7とを有している。なお、フレーム4、テンプル5および鼻当て6は、左右一対設けられているが、これらを左右で区別する場合は、右フレーム4R、左フレーム4L、右テンプル5R、左テンプル5L、右鼻当て6R、左鼻当て6Lのように表現するものとする。   The support unit 2 supports the video display device 1 in front of the observer's eyes (for example, in front of the right eye), and includes a bridge 3, a frame 4, a temple 5, a nose pad 6, and a cable 7. ing. The frame 4, the temple 5 and the nose pad 6 are provided as a pair on the left and right sides. However, when these are distinguished from each other, the right frame 4R, the left frame 4L, the right temple 5R, the left temple 5L, and the right nose pad 6R. The left nose pad 6L is expressed.

映像表示装置1の一端は、ブリッジ3に支持されている。このブリッジ3は、映像表示装置1のほかにも左フレーム4Lおよび鼻当て6を支持している。左フレーム4Lは、左テンプル5Lを回動可能に支持している。一方、映像表示装置1の他端は、右フレーム4Rに支持されている。右フレーム4Rにおいて映像表示装置1の支持側とは反対側端部は、右テンプル5Rを回動可能に支持している。ケーブル7は、外部信号(例えば映像信号、制御信号)や電力を映像表示装置1に供給するための配線であり、右フレーム4Rおよび右テンプル5Rに沿って設けられている。   One end of the video display device 1 is supported by the bridge 3. The bridge 3 supports the left frame 4 </ b> L and the nose pad 6 in addition to the video display device 1. The left frame 4L supports the left temple 5L so as to be rotatable. On the other hand, the other end of the video display device 1 is supported by the right frame 4R. An end of the right frame 4R opposite to the support side of the video display device 1 supports the right temple 5R so as to be rotatable. The cable 7 is a wiring for supplying an external signal (for example, a video signal and a control signal) and power to the video display device 1 and is provided along the right frame 4R and the right temple 5R.

観察者がHMDを使用するときは、右テンプル5Rおよび左テンプル5Lを観察者の右側頭部および左側頭部に接触させるとともに、鼻当て6を観察者の鼻に当て、一般の眼鏡をかけるようにHMDを観察者の頭部に装着する。この状態で、映像表示装置1にて映像を表示すると、観察者は、映像表示装置1の映像を虚像として観察することができるとともに、この映像表示装置1を介して外界像をシースルーで観察することができる。   When the observer uses the HMD, the right temple 5R and the left temple 5L are brought into contact with the right and left heads of the observer, and the nose pad 6 is put on the nose of the observer so as to wear general glasses. The HMD is attached to the observer's head. In this state, when an image is displayed on the image display device 1, the observer can observe the image on the image display device 1 as a virtual image, and also observes the outside world image through the image display device 1 in a see-through manner. be able to.

なお、HMDは、映像表示装置1を1個だけ備えたものには限られない。例えば、図3(a)は、HMDの他の構成を示す平面図であり、図3(b)は、上記HMDの側面図であり、図3(c)は、上記HMDの正面図である。これらの図に示すように、HMDは、観察者の両目の前に配置される2個の映像表示装置1を備えた構成であってもよい。この場合、左目の前に配置される映像表示装置1は、ブリッジ3と左フレーム4Lとによってその間で支持される。また、ケーブル7は、両方の映像表示装置1と接続され、ケーブル7を介して外部信号等が両方の映像表示装置1に供給される。   The HMD is not limited to the one provided with only one video display device 1. For example, FIG. 3A is a plan view showing another configuration of the HMD, FIG. 3B is a side view of the HMD, and FIG. 3C is a front view of the HMD. . As shown in these drawings, the HMD may be configured to include two video display devices 1 arranged in front of both eyes of the observer. In this case, the video display device 1 arranged in front of the left eye is supported between the bridge 3 and the left frame 4L. The cable 7 is connected to both the video display apparatuses 1, and an external signal or the like is supplied to both the video display apparatuses 1 through the cable 7.

次に、上述した映像表示装置1の詳細について説明する。
図4は、映像表示装置1の概略の構成を示す断面図である。映像表示装置1は、映像表示素子11と、接眼光学系21とで構成されている。
Next, details of the above-described video display device 1 will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the video display device 1. The video display device 1 includes a video display element 11 and an eyepiece optical system 21.

映像表示素子11は、光源12と、一方向拡散板13と、集光レンズ14と、LCD15とを有している。なお、光源12と、一方向拡散板13と、集光レンズ14とで、LCD15を照明する照明光学系が構成されている。   The video display element 11 includes a light source 12, a unidirectional diffuser plate 13, a condenser lens 14, and an LCD 15. The light source 12, the unidirectional diffuser plate 13, and the condenser lens 14 constitute an illumination optical system that illuminates the LCD 15.

光源12は、中心波長が例えば465nm、520nm、635nm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。なお、光源12は、白色光を発する白色光源であっても構わない。   The light source 12 is composed of an RGB-integrated LED that emits light in three wavelength bands whose central wavelengths are, for example, 465 nm, 520 nm, and 635 nm. The light source 12 may be a white light source that emits white light.

一方向拡散板13は、光源12からの照明光を拡散させるものであるが、その拡散度は、方向によって異なっている。より詳細には、一方向拡散板13は、HMDを観察者が装着したときの左右方向に対応する方向(図4の紙面に垂直な方向)には、入射光を約40゜拡散させ、HMDを観察者が装着したときの上下方向(図4の紙面に平行な方向)には、入射光を約2゜拡散させる。   The unidirectional diffuser plate 13 diffuses the illumination light from the light source 12, but the degree of diffusion differs depending on the direction. More specifically, the unidirectional diffuser plate 13 diffuses incident light by about 40 ° in the direction corresponding to the left and right direction when the HMD is worn by the observer (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 4). Is diffused by about 2 ° in the up-and-down direction (direction parallel to the paper surface of FIG. 4) when the observer wears.

集光レンズ14は、一方向拡散板13にて拡散された光を集光するものである。集光レンズ14は、上記拡散光が効率よく光学瞳Eを形成するように配置されている。LCD15は、映像信号に基づいて入射光を変調することにより、映像を表示する表示手段である。   The condensing lens 14 condenses the light diffused by the unidirectional diffusion plate 13. The condenser lens 14 is disposed so that the diffused light efficiently forms the optical pupil E. The LCD 15 is display means for displaying an image by modulating incident light based on the image signal.

一方、接眼光学系21は、2つの透明基材22・23と、光学素子24とを有している。この接眼光学系21は、透明基材22・23の接合面を介して外界像がシースルーで観察される光学デバイスを構成しているとともに、映像表示素子11に表示される映像を拡大して観察者の目に虚像として導く光学デバイスを構成している。また、接眼光学系21は、非軸対称な正の光学パワーを有しており、内部に入射した映像光が良好に収差補正される。   On the other hand, the eyepiece optical system 21 has two transparent base materials 22 and 23 and an optical element 24. This eyepiece optical system 21 constitutes an optical device in which an external image is observed through through the joint surfaces of the transparent base materials 22 and 23, and enlarges and observes an image displayed on the image display element 11. This constitutes an optical device that guides the person's eyes as a virtual image. Further, the eyepiece optical system 21 has a non-axisymmetric positive optical power, and the image light incident on the inside is favorably corrected for aberration.

透明基材22・23は、例えばアクリル系樹脂で構成されており、これらは接着剤25(図1(a)(b)参照)で接合されている。このときの透明基材22は、平行平板の下端部を下端に近くなるほど薄くして楔状にし、その上端部を上端に近くなるほど厚くした形状で構成されている。透明基材23は、平行平板の上端部を透明基材22の下端部に沿った形状とすることによって、透明基材22と一体となって略平行平板となるように構成されている。   The transparent base materials 22 and 23 are made of, for example, an acrylic resin, and these are bonded with an adhesive 25 (see FIGS. 1A and 1B). The transparent base material 22 at this time is formed in a shape in which the lower end portion of the parallel plate is thinned toward the lower end so as to be wedge-shaped, and the upper end portion thereof is thickened toward the upper end. The transparent base material 23 is configured to be a substantially parallel flat plate integrated with the transparent base material 22 by forming the upper end portion of the parallel flat plate along the lower end portion of the transparent base material 22.

例えば、透明基材22に透明基材23を接合させない場合、外界像の光が透明基材22の楔状の下端部を透過するときに屈折するので、透明基材22を介して観察される外界像に歪みが生じる。しかし、透明基材22に透明基材23を接合させて一体的な略平行平板を形成することで、外界像の光が透明基材22の楔状の下端部を透過するときの屈折を透明基材23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。   For example, when the transparent base material 23 is not bonded to the transparent base material 22, the external world image is refracted when passing through the wedge-shaped lower end portion of the transparent base material 22, so that the external environment observed through the transparent base material 22 is used. The image is distorted. However, by joining the transparent base material 23 to the transparent base material 22 to form an integral substantially parallel flat plate, the refraction when the light of the external image passes through the wedge-shaped lower end portion of the transparent base material 22 is reduced. The material 23 can be canceled. As a result, it is possible to prevent distortion in the external image observed through the see-through.

光学素子24は、特定の入射角で入射する例えば465±10nm、520±10nm、635±10nmの3つの波長帯域の光を回折させる体積位相型の反射型ホログラムで構成されている。光学素子24は、透明基材22の下端部の傾斜面に貼り付けられており、この結果、透明基材22・23で挟まれている。この光学素子24の透過率は、10%以上に設定されている。   The optical element 24 is configured by a volume phase type reflection hologram that diffracts light in three wavelength bands, for example, 465 ± 10 nm, 520 ± 10 nm, and 635 ± 10 nm, which are incident at a specific incident angle. The optical element 24 is affixed to the inclined surface at the lower end of the transparent base material 22, and as a result, is sandwiched between the transparent base materials 22 and 23. The transmittance of the optical element 24 is set to 10% or more.

ここで、体積位相型の反射型ホログラムは、例えば、フォトポリマーのような感光材料を透明基材22上に貼り付ける工程、これをレーザー光で露光する工程、紫外線照射による定着工程、ベイク処理工程、紫外線照射による接合工程などを経て形成される。なお、光学素子24としては、反射透過特性を有する光学フィルムを透明基材22に貼付したものであってもよいし、透明基材22の接合面に蒸着などにより無機材料をコートしたハーフミラーコートなどであってもよい。   Here, the volume phase type reflection hologram includes, for example, a process of attaching a photosensitive material such as a photopolymer on the transparent substrate 22, a process of exposing the photosensitive material with a laser beam, a fixing process by ultraviolet irradiation, and a baking process. It is formed through a bonding process by ultraviolet irradiation. In addition, as the optical element 24, an optical film having reflection / transmission characteristics may be pasted on the transparent substrate 22, or a half mirror coat in which an inorganic material is coated on the bonding surface of the transparent substrate 22 by vapor deposition or the like. It may be.

このような映像表示装置1の構成により、映像表示素子11の光源12から出射された光は、一方向拡散板13にて拡散され、集光レンズ14にて集光されてLCD15に入射する。LCD15に入射した光は、映像信号に基づいて変調され、映像光として出射される。このとき、LCD15には、その映像自体が表示される。   With such a configuration of the video display device 1, the light emitted from the light source 12 of the video display element 11 is diffused by the unidirectional diffusion plate 13, condensed by the condenser lens 14, and enters the LCD 15. The light incident on the LCD 15 is modulated based on the video signal and emitted as video light. At this time, the image itself is displayed on the LCD 15.

LCD15からの映像光は、接眼光学系21の透明基材22の内部にその上端面から入射し、対向する2つの面で複数回全反射されて、光学素子24に入射する。光学素子24に入射した光は、反射されて光学瞳Eに達する。光学瞳Eの位置では、観察者は、LCD15に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。光学瞳Eから虚像までの距離は数m程度であり、また、虚像の大きさはLCD15に表示された映像の10倍以上である。   The image light from the LCD 15 enters the inside of the transparent base material 22 of the eyepiece optical system 21 from its upper end surface, is totally reflected a plurality of times by two opposing surfaces, and enters the optical element 24. The light incident on the optical element 24 is reflected and reaches the optical pupil E. At the position of the optical pupil E, the observer can observe an enlarged virtual image of the image displayed on the LCD 15. The distance from the optical pupil E to the virtual image is about several meters, and the size of the virtual image is 10 times or more that of the image displayed on the LCD 15.

一方、透明基材22・23および光学素子24は、外界からの光をほとんど全て透過させるので、観察者は外界像を観察することができる。したがって、LCD15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。以上のことから、光学素子24は、映像表示素子11から提供される映像と外界像とを同時に観察者の目に導くコンバイナとして機能していると言える。   On the other hand, since the transparent base materials 22 and 23 and the optical element 24 transmit almost all the light from the outside, the observer can observe the outside world image. Therefore, the virtual image of the image displayed on the LCD 15 is observed while overlapping with a part of the external image. From the above, it can be said that the optical element 24 functions as a combiner that simultaneously guides the image provided from the image display element 11 and the external image to the eyes of the observer.

以上のように、映像表示装置1では、LCD15から出射される映像光を、透明基材22内での全反射によって光学素子24に導く構成としている。これにより、映像表示素子11を観察者の眼の直前から大きく離れた位置に配置することができ、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。また、通常の眼鏡レンズと同様に透明基板22・23の厚さを3mm程度にすることができ、映像表示装置1を小型化、軽量化することができる。   As described above, the video display device 1 is configured to guide the video light emitted from the LCD 15 to the optical element 24 by total reflection in the transparent substrate 22. Thereby, the video display element 11 can be disposed at a position far away from immediately before the eyes of the observer, and a wide field of view for the outside of the observer can be secured. Moreover, the thickness of the transparent substrates 22 and 23 can be set to about 3 mm as in the case of a normal spectacle lens, and the video display device 1 can be reduced in size and weight.

また、光学素子24は、上述したように特定入射角の特定波長の光のみを回折させるので、透明基材22・23および光学素子24を透過する外界像の光に影響を与えることがない。それゆえ、観察者は、透明基材22・23および光学素子24を介して外界像を通常通り観察することができる。また、光学素子24の透過率は、10%以上に設定されているので、観察者は透明基材22・23および光学素子24を介して外界像を十分に観察することができる。   Further, since the optical element 24 diffracts only the light having the specific incident angle and the specific wavelength as described above, the optical element 24 does not affect the light of the external image transmitted through the transparent base materials 22 and 23 and the optical element 24. Therefore, the observer can observe the external image as usual through the transparent base materials 22 and 23 and the optical element 24. Further, since the transmittance of the optical element 24 is set to 10% or more, the observer can sufficiently observe the external field image through the transparent base materials 22 and 23 and the optical element 24.

次に、透明基材22・23の接合部について説明する。
図5(a)は、透明基材22(第1の透明基材)の平面図を示し、図5(b)は、透明基材22の正面図を示している。また、図5(c)は、透明基材23(第2の透明基材)の平面図を示し、図5(d)は、透明基材23の正面図を示している。さらに、図5(e)は、透明基材22・23を接合させた接眼光学系21の平面図を示している。
Next, the joint part of the transparent base materials 22 and 23 will be described.
FIG. 5A shows a plan view of the transparent substrate 22 (first transparent substrate), and FIG. 5B shows a front view of the transparent substrate 22. FIG. 5C shows a plan view of the transparent base material 23 (second transparent base material), and FIG. 5D shows a front view of the transparent base material 23. Furthermore, FIG.5 (e) has shown the top view of the eyepiece optical system 21 to which the transparent base materials 22 * 23 were joined.

透明基材22は、全体として略四角錐台の形状をしており、その上面および下面は、4つの側面で連結されている。この4つの側面は、図5(a)の平面図において、上面を中心として反時計回りに配置される面22a・22b・22c・22dで構成されている。これらの面22a・22b・22c・22dは、その法線方向が互いに異なっている。また、これらのうちの一側面(例えば面22d)には、上記上面よりも上方に突出する突出部22eが形成されている。また、光学素子24は、透明基材22の例えば面22bに貼り付けられている。   The transparent base material 22 has a substantially quadrangular pyramid shape as a whole, and its upper surface and lower surface are connected by four side surfaces. These four side surfaces are configured by surfaces 22a, 22b, 22c, and 22d arranged counterclockwise around the upper surface in the plan view of FIG. These surfaces 22a, 22b, 22c, and 22d have mutually different normal directions. Further, a protruding portion 22e protruding upward from the upper surface is formed on one side surface (for example, the surface 22d) of these. The optical element 24 is attached to, for example, the surface 22b of the transparent substrate 22.

一方、透明基材23は、透明基材22が接合することで平行平板が形成されるような形状となっている。つまり、透明基材23は、平行平板から透明基材22の形状をくり抜いた形状をしている。ここで、透明基材23において、透明基材22と接合したときに、透明基材22の面22a・22b・22cと対向する面を、それぞれ23a・23b・23cと称することにする。これらの面23a・23b・23cは、その法線方向が互いに異なっている。   On the other hand, the transparent base material 23 has such a shape that a parallel flat plate is formed by joining the transparent base material 22. That is, the transparent base material 23 has a shape obtained by cutting out the shape of the transparent base material 22 from a parallel plate. Here, in the transparent base material 23, the surfaces facing the surfaces 22a, 22b, and 22c of the transparent base material 22 when bonded to the transparent base material 22 are referred to as 23a, 23b, and 23c, respectively. The normal directions of these surfaces 23a, 23b, and 23c are different from each other.

このように光学素子24を貼り付けた一方の透明基材22に他方の透明基材23を、光学素子24を挟むように接着剤25(図1(a)(b)参照)を介して接合することにより、図5(e)に示すように、接眼光学系21が形成される。この接眼光学系21は、平面視で眼鏡のレンズのような形状をしている。この接眼光学系21を用いることにより、透明基材22・23の接合面(面22a・22b・22c、面23a・23b・23c)を介して、シースルーで外界像を観察することが可能となる。   In this way, the other transparent base material 23 is bonded to one transparent base material 22 to which the optical element 24 is attached via an adhesive 25 (see FIGS. 1A and 1B) so as to sandwich the optical element 24. As a result, an eyepiece optical system 21 is formed as shown in FIG. The eyepiece optical system 21 is shaped like a spectacle lens in plan view. By using this eyepiece optical system 21, it is possible to observe an external image through the see-through through the joint surfaces (surfaces 22a, 22b, and 22c, surfaces 23a, 23b, and 23c) of the transparent base materials 22 and 23. .

ここで、図1(a)は、接眼光学系21の一部の断面図であり、図1(b)は、接眼光学系21の他の部分の断面図である。透明基材22・23間における光学素子24上全体を含む領域を第1の領域Pとし、透明基材22・23間における第1の領域P以外の領域を第2の領域Qとすると、本実施形態では、透明基材22・23は、第1の領域Pと第2の領域Qとで特性の異なる接着剤25で接合されている。より詳細には、第1の領域Pにおいては、透明基材22・23は、接着剤25aで接合されており、第2の領域Qにおいては、透明基材22・23は、接着剤25bで接合されている。   Here, FIG. 1A is a cross-sectional view of a part of the eyepiece optical system 21, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the other part of the eyepiece optical system 21. When the area including the entire optical element 24 between the transparent base materials 22 and 23 is defined as a first area P, and the area other than the first area P between the transparent base materials 22 and 23 is defined as a second area Q, In the embodiment, the transparent base materials 22 and 23 are joined by the adhesive 25 having different characteristics in the first region P and the second region Q. More specifically, in the first region P, the transparent base materials 22 and 23 are bonded with an adhesive 25a, and in the second region Q, the transparent base materials 22 and 23 are bonded with an adhesive 25b. It is joined.

なお、第1の領域Pとしては、透明基材22・23間のうち、面22bと面23bとの間の領域を想定することができ、第2の領域Qとしては、透明基材22・23間のうち、面22aと面23aとの間の領域および面22cと面23cとの間の領域を想定することができる。このとき、第1の領域Pとして、透明基材22・23間のうち、面22bと面23bとの間の領域を含み、かつ、面22aと面23aとの間の領域の一部や面22cと面23cとの間の領域の一部にまたがる領域を想定してもよい。   In addition, as the 1st area | region P, the area | region between the surface 22b and the surface 23b can be assumed among the transparent base materials 22 * 23, and as the 2nd area | region Q, transparent base material 22 * A region between the surface 22a and the surface 23a and a region between the surface 22c and the surface 23c can be assumed. At this time, the first region P includes a region between the surface 22b and the surface 23b among the transparent base materials 22 and 23, and a part of the region or the surface between the surface 22a and the surface 23a. An area extending over a part of the area between 22c and the surface 23c may be assumed.

第1の領域Pに充填される接着剤25a、第2の領域Qに充填される接着剤25bとしては、接着力や収縮率の観点から、以下のようなものを用いることが望ましい。   As the adhesive 25a filled in the first region P and the adhesive 25b filled in the second region Q, it is desirable to use the following from the viewpoint of adhesive strength and shrinkage rate.

接着剤25bとしては、接着剤25aよりも接着力が高いものを用いることが望ましい。例えば、接着剤25aとして、電気化学工業社製のハードロックOP-1050やNorland Optical社製のNOA61のような紫外線硬化型接着剤を用いる場合、接着剤25bとしては、東亞合成社製のアロンアルファのような溶剤系の瞬間接着剤や、東亞合成社製のラックストラックシリーズのような光硬化型接着剤、エポキシ系の2液性接着剤などを用いることができる。   As the adhesive 25b, it is desirable to use an adhesive having a higher adhesive strength than the adhesive 25a. For example, when an ultraviolet curable adhesive such as Hard Rock OP-1050 manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. or NOA61 manufactured by Norland Optical Co. is used as the adhesive 25a, the adhesive 25b includes Aron Alpha manufactured by Toagosei Co., Ltd. Such solvent-based instant adhesives, photo-curing adhesives such as the Lux Track series manufactured by Toagosei Co., Ltd., epoxy two-component adhesives, and the like can be used.

このような接着剤25a・25bを用いて透明基材22・23を接合すると、透明基材22・23間の接着力は、接着剤25aで接合した部分よりも接着剤25bで接合した部分のほうが強くなる。したがって、接眼光学系21において、透明基材22・23の接合強度を光学素子24以外の部分で確保することができ、光学素子24に衝撃や荷重の負荷が加わるのを低減することができる。   When the transparent base materials 22 and 23 are joined using such adhesives 25a and 25b, the adhesive force between the transparent base materials 22 and 23 is higher than the part joined with the adhesive 25a than the part joined with the adhesive 25a. Is stronger. Therefore, in the eyepiece optical system 21, the bonding strength of the transparent base materials 22 and 23 can be ensured at portions other than the optical element 24, and it is possible to reduce the impact of the impact and load on the optical element 24.

また、接着剤25aとしては、接着剤25bよりも収縮率が小さいものを用いることが望ましい。ここで、収縮率とは、(収縮後の体積/収縮前の体積)を百分率で示したものである。接着剤25aの収縮率の目安としては、5%以下が望ましく、3%以下がより望ましい。収縮率が5%以下の接着剤25aとしては、例えば、東亞合成社のLCR0629BやNorland Optical社製のNOA68、NOA76などがある。一般的に、接着力の強い瞬間接着剤や熱硬化性接着剤などには収縮率の大きいものが多いが、光学素子24上に充填される接着剤25aには、収縮率の小さい、紫外線硬化型などの光硬化型の接着剤を用いることが望ましい。   Moreover, as the adhesive 25a, it is desirable to use an adhesive having a smaller shrinkage rate than the adhesive 25b. Here, the shrinkage rate is expressed as a percentage of (volume after shrinkage / volume before shrinkage). As a standard of the shrinkage rate of the adhesive 25a, 5% or less is desirable and 3% or less is more desirable. Examples of the adhesive 25a having a shrinkage rate of 5% or less include LCR0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd. and NOA68 and NOA76 manufactured by Norland Optical. In general, there are many instantaneous adhesives and thermosetting adhesives with strong adhesive force, which have a large shrinkage rate, but the adhesive 25a filled on the optical element 24 has a low shrinkage rate, an ultraviolet curing. It is desirable to use a photocurable adhesive such as a mold.

光学素子24上に充填されるに接着剤25aの収縮率が接着剤25bの収縮率よりも小さいことにより、硬化時に接着剤25aの収縮によって光学素子24に加わる引っ張り力を小さくすることができる。これにより、光学素子24の変形等による光学特性の劣化を防止することができる。   Since the shrinkage rate of the adhesive 25a is smaller than the shrinkage rate of the adhesive 25b when filling the optical element 24, the tensile force applied to the optical element 24 due to the shrinkage of the adhesive 25a at the time of curing can be reduced. Thereby, it is possible to prevent deterioration of optical characteristics due to deformation of the optical element 24 or the like.

以上のように、本実施形態の光学デバイス21では、透明基材22・23は、透明基材22・23間の第1の領域Pと第2の領域Qとで特性の異なる接着剤25a・25bで接合される。このように第1の領域Pと第2の領域Qとに用いる接着剤を分けることにより、光学素子24上に充填される接着剤25aとして、光学素子24の特性を劣化させない接着剤を選択して使用することができ、光学素子24上以外の領域に充填される接着剤25bとして、接着力の強い接着剤を選択して使用することができる。その結果、光学素子24を挟んで透明基材22・23を接合する場合でも、光学素子24の特性を劣化させずに、透明基材22・23の接着力を高くすることができる。また、接着剤25の機能を接着剤25aと接着剤25bとに分離することで、用いる接着剤25a・25bの材料選択の幅を広げることもできる。   As described above, in the optical device 21 according to the present embodiment, the transparent base materials 22 and 23 include the adhesives 25a and 25a having different characteristics in the first region P and the second region Q between the transparent base materials 22 and 23, respectively. Joined at 25b. By separating the adhesive used for the first region P and the second region Q in this way, an adhesive that does not deteriorate the characteristics of the optical element 24 is selected as the adhesive 25a to be filled on the optical element 24. An adhesive having a strong adhesive force can be selected and used as the adhesive 25b filled in the region other than on the optical element 24. As a result, even when the transparent base materials 22 and 23 are bonded with the optical element 24 interposed therebetween, the adhesive strength of the transparent base materials 22 and 23 can be increased without deteriorating the characteristics of the optical element 24. Further, by separating the function of the adhesive 25 into the adhesive 25a and the adhesive 25b, the range of material selection for the adhesives 25a and 25b to be used can be expanded.

また、光学素子24上全体に接着剤25aが充填されるので、光学素子24上には空気層は形成されず、それゆえ、その空気層によって光学素子24の光学特性が劣化することは皆無である。   Moreover, since the adhesive 25a is filled on the entire optical element 24, an air layer is not formed on the optical element 24. Therefore, the optical characteristics of the optical element 24 are not deteriorated by the air layer. is there.

ところで、第1の領域Pに充填される接着剤25aとしては、粘度が2Pa・s以上13Pa・s以下のものを用いることが望ましい。このような粘度範囲の接着剤25aとしては、例えば、東亞合成社のLCR0628AやNorland Optical社製のNOA68を用いることができる。   By the way, as the adhesive 25a filled in the first region P, it is desirable to use an adhesive having a viscosity of 2 Pa · s to 13 Pa · s. As the adhesive 25a having such a viscosity range, for example, LCR0628A manufactured by Toagosei Co., Ltd. or NOA68 manufactured by Norland Optical Co. can be used.

接着剤25aの粘度が上記の下限値未満であると、接着剤25aの流動性が高すぎるために、接着剤25aが光学素子24に浸透し、光学素子24の特性が劣化する場合がある。逆に、接着剤25aの粘度が上記の上限値を越えると、接着剤25aの流動性が低すぎるために、その取り扱いが不便となり、また、透明性も悪くなるので光学素子24上に充填する接着剤としては望ましくない。したがって、粘度が上記範囲の接着剤25aを用いることにより、接着剤25aの光学素子24への浸透による光学特性の劣化を回避することができるとともに、その取り扱いを容易にすることができる。   If the viscosity of the adhesive 25a is less than the above lower limit value, the fluidity of the adhesive 25a is too high, so that the adhesive 25a penetrates into the optical element 24 and the characteristics of the optical element 24 may deteriorate. On the contrary, if the viscosity of the adhesive 25a exceeds the above upper limit value, the fluidity of the adhesive 25a is too low, so that the handling becomes inconvenient and the transparency is deteriorated. It is not desirable as an adhesive. Therefore, by using the adhesive 25a having a viscosity in the above range, it is possible to avoid the deterioration of the optical characteristics due to the penetration of the adhesive 25a into the optical element 24 and to facilitate the handling thereof.

なお、接着剤25bの粘度については、特に制限はない。しかし、取り扱いの容易さ等の観点から、接着剤25bの粘度は、接着剤25aの粘度と同程度とするのがよい。   In addition, there is no restriction | limiting in particular about the viscosity of the adhesive agent 25b. However, from the viewpoint of ease of handling and the like, the viscosity of the adhesive 25b is preferably approximately the same as the viscosity of the adhesive 25a.

また、第1の領域Pの接着剤25aは、紫外線硬化型接着剤または熱硬化型接着剤であることが望ましい。つまり、接着剤25aは、溶媒を含まない接着剤であることが望ましい。このような接着剤25aとしては、例えば、東亞合成社のLCR0628AやNorland Optical社製のNOA61、NOA71などがある。   The adhesive 25a in the first region P is preferably an ultraviolet curable adhesive or a thermosetting adhesive. That is, the adhesive 25a is desirably an adhesive that does not contain a solvent. Examples of such an adhesive 25a include LCR0628A manufactured by Toagosei Co., Ltd. and NOA61 and NOA71 manufactured by Norland Optical.

一般に、接着力の強い接着剤には溶媒を含有しているタイプが多い。しかし、光学素子24が本実施形態のようにホログラムで構成される場合に、溶媒を含む接着剤を使用すると、接着剤に含まれる溶媒がホログラム層に浸透するため光学特性が劣化する。また、溶媒含有タイプの接着剤は、硬化時に溶媒分子が揮発するので、収縮率の大きいものが多く、光学素子24に悪影響を与える。したがって、これらの不都合を回避するために、接着剤25aは、溶媒を含有しないタイプの接着剤である紫外線硬化型接着剤または熱硬化型接着剤であることが望ましい。   In general, many adhesives with strong adhesive strength contain a solvent. However, when the optical element 24 is composed of a hologram as in the present embodiment, if an adhesive containing a solvent is used, the solvent contained in the adhesive penetrates into the hologram layer, so that the optical characteristics deteriorate. Moreover, since solvent molecules volatilize during curing, many solvent-containing adhesives have a large shrinkage rate, which adversely affects the optical element 24. Therefore, in order to avoid these inconveniences, it is desirable that the adhesive 25a be an ultraviolet curable adhesive or a thermosetting adhesive that is an adhesive that does not contain a solvent.

このとき、接着剤25aは、特に紫外線硬化型接着剤であることが望ましい。紫外線硬化型接着剤は収縮率が小さいので、透明基材22・23や光学素子24の変形、それらへのダメージを極力抑えることができる。また、熱硬化型接着剤のように硬化時に熱を必要としないので、透明基材22・23を例えばアクリル系樹脂で構成しても、透明基材22・23が熱で変形するのを抑制することができる。   At this time, the adhesive 25a is preferably an ultraviolet curable adhesive. Since the ultraviolet curable adhesive has a small shrinkage rate, deformation of the transparent base materials 22 and 23 and the optical element 24 and damage to them can be suppressed as much as possible. Moreover, since heat is not required at the time of curing unlike a thermosetting adhesive, even if the transparent base materials 22 and 23 are made of, for example, an acrylic resin, the transparent base materials 22 and 23 are prevented from being deformed by heat. can do.

このように、第1の領域Pに充填される接着剤25aとして、紫外線硬化型接着剤を用いる場合、第2の領域Qに充填される接着剤25bとしても、紫外線硬化型接着剤を用いるようしてもよい。例えば、接着剤25aとして、Norland Optical社製のNOA68を用いる場合、接着剤25bとして、東亞合成社のLCR0628Aを用いることができる。この場合、接着剤25a・25bをそれぞれ硬化させるときに、一度の紫外線照射の工程のみで硬化させ、透明基材22・23同士を接合することができるので、簡便で生産効率がよい。   As described above, when the ultraviolet curable adhesive is used as the adhesive 25a filled in the first region P, the ultraviolet curable adhesive is used also as the adhesive 25b filled in the second region Q. May be. For example, when NOA68 manufactured by Norland Optical is used as the adhesive 25a, LCR0628A manufactured by Toagosei Co., Ltd. can be used as the adhesive 25b. In this case, when each of the adhesives 25a and 25b is cured, the transparent base materials 22 and 23 can be bonded to each other by only one ultraviolet irradiation step, so that the production efficiency is simple.

また、一般的に、紫外線硬化型接着剤には、ホログラムのような光学素子24に悪影響を与えないものが多い。しかし、紫外線硬化型接着剤には接着強度の高いものが少ない。そこで、光学素子24上の接着剤25aには紫外線硬化型接着剤を用い、接着剤25bには紫外線硬化型接着剤以外の接着剤(例えば、溶剤系の瞬間接着剤や熱硬化型接着剤)を用いるようにしてもよい。例えば接着剤25aとして、Norland Optical社製のNOA68を用い、接着剤25bとして、スリーボンド社の1521を用いてもよい。このようにすることで、光学素子24にダメージを与えずに、かつ、透明基材22・23同士を強く接合することができる。   In general, many UV-curable adhesives do not adversely affect the optical element 24 such as a hologram. However, few UV curable adhesives have high adhesive strength. Therefore, an ultraviolet curable adhesive is used as the adhesive 25a on the optical element 24, and an adhesive other than the ultraviolet curable adhesive (for example, a solvent-based instantaneous adhesive or a thermosetting adhesive) is used as the adhesive 25b. May be used. For example, NOA68 manufactured by Norland Optical may be used as the adhesive 25a, and 1521 manufactured by ThreeBond may be used as the adhesive 25b. By doing in this way, the transparent base materials 22 and 23 can be joined strongly, without damaging the optical element 24. FIG.

また、接着剤25aの屈折率と接着剤25bの屈折率との差は、0.02以下であることが望ましい。例えば、接着剤25aとして、Norland Optical社製のNOA76を用い、接着剤25bとして、東亞合成社のLCR0631を用いれば、屈折率差0.02以下を容易に実現することができる。この場合、2種類の接着剤25a・25bの界面の境界線を目立たなくすることができ、外観品質を向上させることができる。   Further, the difference between the refractive index of the adhesive 25a and the refractive index of the adhesive 25b is preferably 0.02 or less. For example, if NOA76 manufactured by Norland Optical is used as the adhesive 25a and LCR0631 manufactured by Toagosei Co., Ltd. is used as the adhesive 25b, a refractive index difference of 0.02 or less can be easily realized. In this case, the boundary line between the two types of adhesives 25a and 25b can be made inconspicuous, and the appearance quality can be improved.

このように、2種類の接着剤25a・25bの屈折率が異なるときには、その界面付近において2種類の接着剤25a・25bを混合し、屈折率差が段階的に変化するようにしてもよい。この場合、界面の境界線をより目立たなくすることができる。   As described above, when the refractive indexes of the two types of adhesives 25a and 25b are different, the two types of adhesives 25a and 25b may be mixed in the vicinity of the interface so that the refractive index difference changes stepwise. In this case, the boundary line of the interface can be made less noticeable.

また、透明基材22・23の屈折率と、接着剤25a・25bの屈折率との差についても、0.02以下であることが望ましい。例えば、透明基材22・23として、三菱レイヨン製のアクリペットを用い、接着剤25aとして、Norland Optical社製のNOA76を用い、接着剤25bとして、東亞合成社のLCR0631を用いれば、上記の屈折率差0.02以下を容易に実現することができる。この場合、透明基材22・23と接着剤25a・25bとの界面を目立たなくすることができ、外観品質を向上させることができる。また、透明基材22・23と接着剤25a・25bとの界面での光の屈折・散乱も少なくなるので、観察者は上記接合部を通して外界像を問題なく(歪みなく)視認することができる。   The difference between the refractive index of the transparent base materials 22 and 23 and the refractive index of the adhesives 25a and 25b is preferably 0.02 or less. For example, if the acrypet manufactured by Mitsubishi Rayon is used as the transparent base material 22 or 23, NOA76 manufactured by Norland Optical is used as the adhesive 25a, and LCR0631 manufactured by Toagosei is used as the adhesive 25b, the above refraction A rate difference of 0.02 or less can be easily realized. In this case, the interface between the transparent base materials 22 and 23 and the adhesives 25a and 25b can be made inconspicuous, and the appearance quality can be improved. In addition, since light refraction and scattering at the interface between the transparent base materials 22 and 23 and the adhesives 25a and 25b is reduced, the observer can visually recognize the external image without any problem (without distortion) through the joint. .

ところで、透明基材22・23としては、透明性・成型性に優れたアクリル系の材料を用い、ホログラムからなる光学素子24としては、優れた屈折率変化を示すアクリル系材料(アクリレート誘導体)からなるフォトポリマーを用いることが望ましい。そこで、このような材料で透明基材22・23および光学素子24を構成して光学デバイスを作製する場合、透明基材22・23を接合する接着剤25a・25bには、アクリル系の材料(アクリレート誘導体)を用いることが望ましい。   By the way, as the transparent base materials 22 and 23, an acrylic material excellent in transparency and moldability is used, and as the optical element 24 made of a hologram, an acrylic material (acrylate derivative) showing an excellent refractive index change is used. It is desirable to use a photopolymer. Therefore, when the transparent base materials 22 and 23 and the optical element 24 are made of such a material to produce an optical device, the adhesives 25a and 25b for joining the transparent base materials 22 and 23 include acrylic materials ( It is desirable to use an acrylate derivative).

より具体的には、透明基材22・23の材料としては、例えばメタクリル樹脂を含むもの(例えば三菱レイヨン製のアクリペット、旭化成社のデルペット)を用いることができる。また、光学素子24の材料(感光材料)としては、例えばポリメチルメタクリレート、フェノキシエチルアクリレート、クロロフェニルアクリレートを含むもの(例えばDuPont社のOmniDex)を用いることができる。この場合、接着剤25aとしては、例えばアクリル変性オリゴマーを含むもの(例えば東亞合成社のLCR0628A)を用い、接着剤25bとしては、テトラヒドロフルヒルメタクリレートを含むもの(例えばNorland Optical社のNOA68)を用いることができる。   More specifically, as the material of the transparent base materials 22 and 23, for example, a material containing a methacrylic resin (for example, an acrypet manufactured by Mitsubishi Rayon, a Delpet manufactured by Asahi Kasei Corporation) can be used. As the material (photosensitive material) of the optical element 24, for example, a material containing polymethyl methacrylate, phenoxyethyl acrylate, or chlorophenyl acrylate (for example, OmniDex manufactured by DuPont) can be used. In this case, as the adhesive 25a, for example, an adhesive containing an acrylic modified oligomer (for example, LCR0628A manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is used, and as the adhesive 25b, an adhesive including tetrahydrofuruyl methacrylate (for example, NOA68 of Norland Optical) is used. be able to.

一般的に、材料の密着性(接着力)は、異種材料同士よりも同種の材料同士のほうが強い。したがって、光学素子24(感光材料)および透明基材22・23ともにアクリル系の材料を用いる場合には、接着剤25a・25bもアクリル系の材料を用いる方が、必然的にこれらをより強力に接合することが可能となる。   Generally, the same kind of material is stronger than the dissimilar material in terms of adhesion (adhesive force) of the material. Therefore, when acrylic materials are used for both the optical element 24 (photosensitive material) and the transparent base materials 22 and 23, it is inevitably more powerful that the adhesives 25a and 25b are also made of acrylic materials. It becomes possible to join.

ところで、本実施形態のように、光学素子24が例えばホログラムである場合、ホログラムはフィルムであるため、接着剤25aが例えば収縮すると、光学素子24が接着剤25aに引っ張られ、これによって光学素子24の膜厚が変化し、光学素子24の光学特性が劣化する場合がある。したがって、通常であれば、図6(a)に示すように、光学素子24と接着剤25aとの間にバリア層26を設けて、その接着剤25aによる光学素子24への悪影響を低減する措置が講じられる。しかし、このようなバリア層26を設けても、光学素子24とバリア層26との界面の接着状態はあまり強くなく、バリア層26が光学素子24から剥離する場合がある。   By the way, when the optical element 24 is a hologram, for example, as in the present embodiment, the hologram is a film. Therefore, when the adhesive 25a contracts, for example, the optical element 24 is pulled by the adhesive 25a. In some cases, the optical characteristics of the optical element 24 deteriorate. Therefore, normally, as shown in FIG. 6A, a barrier layer 26 is provided between the optical element 24 and the adhesive 25a to reduce the adverse effect of the adhesive 25a on the optical element 24. Is taken. However, even if such a barrier layer 26 is provided, the adhesion state at the interface between the optical element 24 and the barrier layer 26 is not so strong, and the barrier layer 26 may peel off from the optical element 24 in some cases.

そこで、本実施形態では、図6(b)に示すように、光学素子24が接着剤25aとバリア層26を介さずに直接接触する構成としている。これにより、このような剥離の問題を無くすことができる。なお、このとき、接着剤25aが光学素子24と直接接触することによって、接着剤25aが光学素子24の光学特性を劣化させることも懸念されるが、この問題は、接着剤25aとして、光学素子24に悪影響を及ぼさない接着剤を選択することで解決することができる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 6B, the optical element 24 is in direct contact with the adhesive 25a and not through the barrier layer 26. Thereby, such a peeling problem can be eliminated. At this time, there is a concern that the adhesive 25a directly deteriorates the optical characteristics of the optical element 24 due to the adhesive 25a being in direct contact with the optical element 24. This can be solved by selecting an adhesive that does not adversely affect 24.

ところで、本実施形態では、各透明基材22・23の接合面が法線方向の異なる複数の面(面22a・22b・22c、面23a・23b・23c)を含んでいる構成について説明したが、上記接合面は1面のみであってもよい。   By the way, in this embodiment, although the joint surface of each transparent base material 22 and 23 demonstrated the structure containing several surface (surface 22a * 22b * 22c, surface 23a * 23b * 23c) from which a normal line direction differs. The bonding surface may be only one surface.

例えば、図7(a)は、透明基材22の他の構成例を示す平面図であり、図7(b)は、透明基材23の他の構成例を示す平面図であり、図7(c)は、透明基材22・23を接合させた接眼光学系21の他の構成例を示す平面図である。透明基材22の接合面は、面22fの1面だけであり、透明基材23の接合面は、面23fの1面だけである。そして、透明基材22・23は、面22fと面23fとが対向するように接着剤を介して接合され、これによって接眼光学系21が構成されている。   For example, FIG. 7A is a plan view showing another configuration example of the transparent base material 22, and FIG. 7B is a plan view showing another configuration example of the transparent base material 23. (C) is a top view which shows the other structural example of the eyepiece optical system 21 to which the transparent base materials 22 and 23 were joined. The bonding surface of the transparent substrate 22 is only one surface 22f, and the bonding surface of the transparent substrate 23 is only one surface 23f. And the transparent base materials 22 and 23 are joined via an adhesive so that the surface 22f and the surface 23f face each other, and thereby the eyepiece optical system 21 is configured.

このように接合面が透明基材22・23のそれぞれにおいて1つのみとする構成であっても、図7(a)(b)に示すように、透明基材22・23間における、光学素子24上全体を含む第1の領域Pと、第1の領域P以外の第2の領域Qとに、それぞれ、本実施形態で説明した接着剤25a・25bを充填し、透明基材22・23同士を接合することで、本実施形態と同様の効果を得ることができる。   As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the optical element between the transparent base materials 22 and 23, even if the joining surface is only one in each of the transparent base materials 22 and 23 as described above. 24, the first region P including the entire upper surface and the second region Q other than the first region P are filled with the adhesives 25a and 25b described in the present embodiment, respectively, and the transparent base materials 22 and 23 are filled. The effect similar to this embodiment can be acquired by joining each other.

以上、本実施形態では、接着剤25a・25bについて様々な条件を示したが、可能な限り多くの条件を満たす接着剤25a・25bを用いることで、優れた光学特性を有する接合光学デバイスを作製することが可能となる。   As described above, in this embodiment, various conditions are shown for the adhesives 25a and 25b, but by using the adhesives 25a and 25b that satisfy as many conditions as possible, a bonded optical device having excellent optical characteristics is manufactured. It becomes possible to do.

また、本実施形態では、接着剤25として、接着剤25a・25bの2種類を用いた場合について説明したが、必要であれば、機能に応じて3種、4種あるいはそれ以上の接着剤を用いて透明基材22・23を接合することも可能である。   In the present embodiment, the case where two types of adhesives 25a and 25b are used as the adhesive 25 has been described. However, if necessary, three, four or more adhesives may be used depending on the function. It is also possible to join the transparent base materials 22 and 23 by using them.

なお、本実施形態では、透明基材22・23の接合面は、平面である場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、例えば曲面であってもよい。   In addition, although this embodiment demonstrated the case where the joint surface of transparent base materials 22 and 23 was a plane, it is not necessarily limited to this, For example, a curved surface may be sufficient.

なお、本実施形態では、映像表示装置1をHMDに適用した例について説明したが、例えばヘッドアップディスプレイに適用することも可能である。   In the present embodiment, the example in which the video display device 1 is applied to the HMD has been described. However, for example, the video display device 1 may be applied to a head-up display.

なお、本実施形態では、透明基材22・23として、平板上のものを用いているが、曲率を有するものであってもよい。この場合、接眼光学系21に矯正眼鏡レンズとしての機能を持たせることもできる。   In the present embodiment, as the transparent base materials 22 and 23, those on a flat plate are used, but they may have a curvature. In this case, the eyepiece optical system 21 can have a function as a correction spectacle lens.

(a)は、本発明の実施の一形態に係るヘッドマウントディスプレイに用いられる映像表示装置の接眼光学系の一部の断面図であり、(b)は、上記接眼光学系の他の部分の断面図である。(A) is sectional drawing of a part of eyepiece optical system of the video display apparatus used for the head mounted display which concerns on one Embodiment of this invention, (b) is another part of the said eyepiece optical system. It is sectional drawing. (a)は、上記ヘッドマウントディスプレイの概略の構成を示す平面図であり、(b)は、上記ヘッドマウントディスプレイの側面図であり、(c)は、上記ヘッドマウントディスプレイの正面図である。(A) is a top view which shows the schematic structure of the said head mounted display, (b) is a side view of the said head mounted display, (c) is a front view of the said head mounted display. (a)は、上記ヘッドマウントディスプレイの他の構成を示す平面図であり、(b)は、上記ヘッドマウントディスプレイの側面図であり、(c)は、上記ヘッドマウントディスプレイの正面図である。(A) is a top view which shows the other structure of the said head mounted display, (b) is a side view of the said head mounted display, (c) is a front view of the said head mounted display. 上記映像表示装置の概略の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the said video display apparatus. (a)は、上記接眼光学系を構成する2種の透明基材のうちの一方の概略の構成を示す平面図であり、(b)は、上記透明基材の正面図であり、(c)は、他方の透明基材の概略の構成を示す平面図であり、(d)は、上記透明基材の正面図であり、(e)は、上記接眼光学系の平面図である。(A) is a top view which shows one schematic structure of the two types of transparent base materials which comprise the said eyepiece optical system, (b) is a front view of the said transparent base material, (c) ) Is a plan view showing a schematic configuration of the other transparent substrate, (d) is a front view of the transparent substrate, and (e) is a plan view of the eyepiece optical system. (a)は、光学素子上にバリア層を設けた接眼光学系の構成を示す断面図であり、(b)は、そのバリア層を省略した接眼光学系の構成を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the structure of the eyepiece optical system which provided the barrier layer on the optical element, (b) is sectional drawing which shows the structure of the eyepiece optical system which abbreviate | omitted the barrier layer. (a)は、上記接眼光学系を構成する2種の透明基材のうちの一方の透明基材の他の構成例を示す平面図であり、(b)は、上記他方の透明基材の他の構成例を示す平面図であり、(c)は、上記接眼光学系の他の構成例を示す平面図である。(A) is a top view which shows the other structural example of one transparent base material of the 2 types of transparent base materials which comprise the said eyepiece optical system, (b) is said other transparent base material. It is a top view which shows the other structural example, (c) is a top view which shows the other structural example of the said eyepiece optical system.

符号の説明Explanation of symbols

1 映像表示装置
2 支持手段
11 映像表示素子
21 接眼光学系(光学デバイス)
22 透明基材
23 透明基材
24 光学素子
25 接着剤
25a 接着剤
25b 接着剤
P 第1の領域
Q 第2の領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image display apparatus 2 Support means 11 Image display element 21 Eyepiece optical system (optical device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 Transparent base material 23 Transparent base material 24 Optical element 25 Adhesive agent 25a Adhesive agent 25b Adhesive agent P 1st area | region Q 2nd area | region

Claims (21)

光学素子を貼り付けた一方の透明基材と他方の透明基材とが、上記光学素子を挟むように接着剤で接合された光学デバイスであって、
上記各透明基材間における上記光学素子上全体を含む領域を第1の領域とし、上記各透明基材間における上記第1の領域以外の領域を第2の領域とすると、
上記各透明基材は、上記第1の領域と上記第2の領域とで異なる接着剤で接合されていることを特徴とする光学デバイス。
An optical device in which an optical element is bonded to one transparent base material and the other transparent base material are bonded with an adhesive so as to sandwich the optical element,
When a region including the entire optical element between the transparent substrates is a first region, and a region other than the first region between the transparent substrates is a second region,
Each said transparent base material is joined by the different adhesive agent in the said 1st area | region and the said 2nd area | region, The optical device characterized by the above-mentioned.
上記光学素子は、ホログラムであることを特徴とする請求項1に記載の光学デバイス。   The optical device according to claim 1, wherein the optical element is a hologram. 上記光学素子は、ハーフミラーコートであることを特徴とする請求項1に記載の光学デバイス。   The optical device according to claim 1, wherein the optical element is a half mirror coat. 上記第2の領域の接着剤は、上記第1の領域の接着剤よりも接着力が高い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デバイス。   4. The optical device according to claim 1, wherein the adhesive in the second region has a higher adhesive force than the adhesive in the first region. 5. 上記第1の領域の接着剤は、上記第2の領域の接着剤よりも収縮率が小さいことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の光学デバイス。   The optical device according to any one of claims 1 to 4, wherein the adhesive in the first region has a smaller shrinkage rate than the adhesive in the second region. 上記第1の領域の接着剤は、粘度が2Pa・s以上13Pa・s以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の光学デバイス。   The optical device according to claim 1, wherein the adhesive in the first region has a viscosity of 2 Pa · s to 13 Pa · s. 上記第1の領域の接着剤は、紫外線硬化型接着剤または熱硬化型接着剤であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の光学デバイス。   The optical device according to claim 1, wherein the adhesive in the first region is an ultraviolet curable adhesive or a thermosetting adhesive. 上記第1の領域の接着剤は、紫外線硬化型接着剤であることを特徴とする請求項7に記載の光学デバイス。   The optical device according to claim 7, wherein the adhesive in the first region is an ultraviolet curable adhesive. 上記第2の領域の接着剤は、紫外線硬化型接着剤であることを特徴とする請求項8に記載の光学デバイス。   The optical device according to claim 8, wherein the adhesive in the second region is an ultraviolet curable adhesive. 上記第1の領域の接着剤の屈折率と上記第2の領域の接着剤の屈折率との差が、0.02以下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デバイス。   The difference between the refractive index of the adhesive in the first region and the refractive index of the adhesive in the second region is 0.02 or less, according to any one of claims 1 to 9, Optical device. 上記各透明基材の屈折率と、上記第1の領域および上記第2の領域の接着剤の屈折率との差が、0.02以下であることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の光学デバイス。   The difference between the refractive index of each of the transparent substrates and the refractive index of the adhesive in the first region and the second region is 0.02 or less. An optical device according to claim 1. 上記各透明基材、上記光学素子および上記接着剤が全て、アクリル系材料で構成されていることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の光学デバイス。   The optical device according to claim 1, wherein each of the transparent base material, the optical element, and the adhesive is made of an acrylic material. 上記光学素子は、上記第1の領域の接着剤と直接接触してい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デバイス。   The optical device according to claim 1, wherein the optical element is in direct contact with the adhesive in the first region. 請求項1から13のいずれかに記載の光学デバイスと、
映像を表示して上記光学デバイスに提供する映像表示素子とを備えていることを特徴とする映像表示装置。
An optical device according to any one of claims 1 to 13,
An image display device comprising: an image display element for displaying an image and providing the image to the optical device.
上記光学デバイスの光学素子は、体積位相型の反射型ホログラムであることを特徴とする請求項14に記載の映像表示装置。   15. The video display device according to claim 14, wherein the optical element of the optical device is a volume phase type reflection hologram. 上記光学デバイスの光学素子は、上記映像表示素子から提供される映像と外界像とを同時に観察者の目に導くコンバイナであることを特徴とする請求項14または15に記載の映像表示装置。   16. The video display device according to claim 14, wherein the optical element of the optical device is a combiner that simultaneously guides an image provided from the video display element and an external image to the eyes of an observer. 上記光学デバイスは、上記映像表示素子に表示される映像を拡大して観察者の目に虚像として導く接眼光学系を構成していることを特徴とする請求項14から16のいずれかに記載の映像表示装置。   17. The eyepiece optical system according to claim 14, wherein the optical device constitutes an eyepiece optical system that enlarges an image displayed on the image display element and guides the image as a virtual image to an observer's eye. Video display device. 上記接眼光学系は、非軸対称な光学パワーを有していることを特徴とする請求項17に記載の映像表示装置。   The video display device according to claim 17, wherein the eyepiece optical system has non-axisymmetric optical power. 上記光学デバイスの透明基材は、上記映像表示素子から提供される映像の光を内部で全反射させて上記光学素子に導くことを特徴とする請求項14から18のいずれかに記載の映像表示装置。   19. The video display according to claim 14, wherein the transparent base material of the optical device totally reflects the image light provided from the video display element and guides the light to the optical element. apparatus. 上記光学デバイスの光学素子の透過率は、10%以上であることを特徴とする請求項14から19のいずれかに記載の映像表示装置。   20. The image display device according to claim 14, wherein the transmittance of the optical element of the optical device is 10% or more. 請求項14から20のいずれかに記載の映像表示装置と、
上記映像表示装置を観察者の眼前で支持する支持手段とを備えていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
The video display device according to any one of claims 14 to 20,
A head-mounted display comprising: support means for supporting the video display device in front of an observer's eyes.
JP2004351676A 2004-12-03 2004-12-03 Optical device, image display apparatus and head-mounted display Pending JP2006162793A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004351676A JP2006162793A (en) 2004-12-03 2004-12-03 Optical device, image display apparatus and head-mounted display

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004351676A JP2006162793A (en) 2004-12-03 2004-12-03 Optical device, image display apparatus and head-mounted display

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006162793A true JP2006162793A (en) 2006-06-22

Family

ID=36664914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004351676A Pending JP2006162793A (en) 2004-12-03 2004-12-03 Optical device, image display apparatus and head-mounted display

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006162793A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013098727A (en) * 2011-10-31 2013-05-20 Canon Finetech Inc Image reading apparatus
JP2015111281A (en) * 2015-01-19 2015-06-18 セイコーエプソン株式会社 Image relay optical system and virtual display device including the same
KR20170063576A (en) * 2014-09-30 2017-06-08 칼 자이스 스마트 옵틱스 게엠베하 Spectacle lens for a display device which can be placed on the head of a user and which generates an image, and display device comprising such a pectacle lens

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013098727A (en) * 2011-10-31 2013-05-20 Canon Finetech Inc Image reading apparatus
KR20170063576A (en) * 2014-09-30 2017-06-08 칼 자이스 스마트 옵틱스 게엠베하 Spectacle lens for a display device which can be placed on the head of a user and which generates an image, and display device comprising such a pectacle lens
JP2017531823A (en) * 2014-09-30 2017-10-26 カール・ツァイス・スマート・オプティクス・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングCarl Zeiss Smart Optics GmbH Spectacle lens for a display device that can be placed on a user's head and generates an image, and a display device including such a spectacle lens
KR102571473B1 (en) * 2014-09-30 2023-08-25 투즈 테크놀로지스 게임베하 Spectacle lens for a display device which can be placed on the head of a user and which generates an image, and display device comprising such a pectacle lens
JP2015111281A (en) * 2015-01-19 2015-06-18 セイコーエプソン株式会社 Image relay optical system and virtual display device including the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5256488B2 (en) Method for manufacturing bonded optical member
US7826113B2 (en) Joined optical member, image display apparatus, and head-mounted display
JP7400003B2 (en) Spectacle lenses for optical imagers and augmented reality glasses
JP7127049B2 (en) Optical device for head-mounted display and head-mounted device incorporating it for augmented reality
EP3458898B1 (en) Head-mounted imaging device
JP6119091B2 (en) Virtual image display device
US8848289B2 (en) Near-to-eye display with diffractive lens
JP5157133B2 (en) Joint prism, video display device, head mounted display, and video imaging device
JP2006162798A (en) Optical device, image display device, and head-mounted display
JP2014085425A (en) Optical device, image display device, and manufacturing method for optical device
JP2018165740A (en) Display device
JP2018041096A (en) Optical device, image display device, and manufacturing method for optical device
JP5998738B2 (en) Light guide device, virtual image display device, and method of manufacturing light guide device
JP2008165016A (en) Optical prism, manufacturing method of optical prism, cemented prism, video display apparatus, head mounted display, and video imaging apparatus
JP2018165741A (en) Display device
JP2013080039A (en) Virtual image display device and method for manufacturing the same
JP4491609B2 (en) Optical device, video display device, and head mounted display
JP2009145620A (en) Bonded optical element, method for manufacturing bonded optical element, image display device, and head mount display
WO2017033975A1 (en) Hologram recording structure, optical device, and manufacturing method
JP2006162792A (en) Optical device, image display device, and head-mounted display device
JP2020024246A (en) Virtual image display device and magnifying optical system
JP2013061594A (en) Virtual image display device and method for manufacturing virtual image display device
JP2009151043A (en) Video display apparatus and head mounted display
JP2006162793A (en) Optical device, image display apparatus and head-mounted display
JP2008287049A (en) Image display apparatus and head-mounted display