JP2006162793A - Optical device, image display apparatus and head-mounted display - Google Patents
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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。
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
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
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
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
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
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
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
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
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
FIG. 5A shows a plan view of the transparent substrate 22 (first transparent substrate), and FIG. 5B shows a front view of the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
DESCRIPTION OF
Claims (21)
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.
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.
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Cited By (3)
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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 |
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Cited By (5)
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 |
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