JP2006276181A - ホログラム素子内蔵レンズ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本課題は、複数の光学基材における接合面に塗布された接着剤の接着強度を維持又は向上するホログラム素子内蔵レンズ及びその製造方法を提供することにある。
【解決手段】 ホログラム素子が形成された板状の光学基材L100aと、この光学基材L100aが嵌合可能な凹欠部が形成された板状の光学基材L2aと、を含むホログラム素子内蔵レンズ200aにおいて、凹欠部の内周面105の何れかが光学基材L2aの厚み方向において傾斜する傾斜面で形成されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ホログラム素子内臓レンズ及びその製造方法に関し、特に複数の光学基材を一体化したホログラム素子内蔵レンズ及びその製造方法に関する。

近年、ハンドフリーによる作業性向上や、弱視者に対して補助等を目的とした眼鏡型ウエラブルディスプレイ（以下、ＷＤとする。）やヘッドマウント型ディスプレイ（以下、ＨＭＤとする。）等の開発が行われている。

ＷＤやＨＭＤには、煩雑な機器を用いずプリズムを利用するシースルー型がある。シースルー型ＷＤやＨＭＤに用いられるレンズとして、ホログラム素子を設けたプリズムである光学基材（以下、ホログラム素子を設ける光学基材を第１光学基材とする。ホログラム素子を設けた光学基材をホログラム光学基材とする。）と他方の光学基材（以下、第２光学基材とする。）とを一体化したホログラム素子内蔵レンズが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。これら光学基材の一体化は、少なくとも一方の光学基材の接合面に接着剤２０を塗布し、これらの光学基材を嵌合し、嵌合時に接合面からはみ出した接着剤２０を拭き取り、接着剤２０を硬化することによって行う。

図１及び図２に従来技術を示す。
図１は、従来技術である複数の光学基材を一体化することによりホログラム素子内蔵レンズ２００を形成するホログラム光学基材Ｌ１００及び光学基材Ｌ２の一例を示す。
図２は、従来技術であるホログラム光学基材Ｌ１００と光学基材Ｌ２とを一体化することにより形成したホログラム素子内蔵レンズ２００を示す。

ここで、ホログラム素子内蔵レンズの面上のｘ方向、ｙ方向又はその組み合わせの方向を面方向といい、ｚ方向を厚み方向という。
また、第２光学基材を水平方向に沿って配置した固定台等に接するレンズ表面をレンズ表面３ａ（ウラ面ともいう）とし、その反対側をレンズ表面３ｂ（オモテ面ともいう）とする。このとき、厚み方向において各内周面とウラ面（レンズ表面３ｂ）とがなす角度を傾斜角θという。

光学基材Ｌ１及び光学基材Ｌ２は、射出成形工程等により形成される。
光学基材Ｌ１の外周形状には、外周面２ａ，２ｂ，２ｃが形成されている。外周面２ａには、ホログラム素子１００を形成するホログラム素子面１０１が形成されている。このホログラム素子面１０１にホログラム素子１００が形成されることによりホログラム光学基材Ｌ１００が形成される。外周面２ｂ，２ｃは、下記に記載する光学基材Ｌ２の内周面５ｂ，５ｃに対応して形成されている。
光学基材Ｌ２には、中央付近に凹欠部が形成されている。この凹欠部には、光学基材Ｌ１の外周形状の外周面２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれに対応する内周面５ａ，５ｂ，５ｃが形成されている。このとき、厚み方向においてそれぞれの内周面５ｂ及び内周面５ｃとウラ面（レンズ表面３ａ）との傾斜角θ０は、略直角である。

ホログラム光学基材Ｌ１００の外周面２ａ，２ｂ，２ｃ及び／又は光学基材Ｌ２の内周面５ａ，５ｂ，５ｃに接着剤２０を塗布し、内周面と外周面とを接合し、未硬化状態のアセンブリ（以下、アセンブリとする。）を形成する。アセンブリの接合面に塗布されている未硬化状態の接着剤２０を硬化させることによってホログラム素子内蔵レンズ２００を形成する。
特開２００４−２２６６１９号公報。

しかし、光学基材の接合面に塗る接着剤の塗布位置やその塗布量によっては、ホログラム素子内蔵レンズ製造後、光学基材の接合面同士間の接着強度が弱くなるという問題がある。

本発明の課題は、複数の光学基材における接合面に塗布された接着剤の接着強度を維持又は向上するホログラム素子内蔵レンズ及びその製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ホログラム素子内蔵レンズにおいて、ホログラム素子が形成された板状の第１光学基材と、この第１光学基材が嵌合可能な凹欠部が形成された板状の第２光学基材と、を含むホログラム素子内蔵レンズにおいて、前記凹欠部の内周面の何れかが当該第２光学基材の厚み方向において傾斜する傾斜面で形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のホログラム素子内蔵レンズにおいて、前記第２光学基材の外周端面における前記凹欠部の開口端部位置及び／又はこの開口端部位置に対応する前記第１光学基材の外周端面に、接着剤充填用の凹部が形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、ホログラム素子が形成された板状の第１光学基材と、この第１光学基材が嵌合可能な凹欠部が形成された板状の第２光学基材と、を含み、前記凹欠部の内周面の何れかが当該第２光学基材の厚み方向において傾斜する傾斜面で形成されているホログラム素子内蔵レンズ製造方法であって、前記第２光学基材を前記傾斜面が鉛直方向上側に開く向きで水平方向に沿って配置し、次いで、前記凹欠部の内周面に接着剤を塗布する際、前記傾斜面に対する接着剤の塗布を他の内周面より先に行う接着塗布工程を含むことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のホログラム素子内蔵レンズ製造方法において、前記傾斜面に対する接着剤の塗布位置は、前記傾斜面の傾斜方向であって中央より上側であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のホログラム素子内蔵レンズ製造方法において、前記傾斜面に対する接着剤の塗布位置は、前記傾斜面に対する接着剤の塗布位置は、傾斜面の傾斜角、光学基材厚み及び接着剤粘度をパラメータとした場合に下式の係数Ｃを満たすことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項３から請求項５の何れか一項に記載のホログラム素子内蔵レンズ製造方法において、前記接着剤塗布工程は、さらに、少なくとも何れか一方の前記内周面の端部に近づくにつれて前記接着剤の塗布を多くすることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項３から請求項６の何れか一つに記載のホログラム素子内蔵レンズ製造方法において、前記接着工程後さらに、前記第１光学基材と前記第２光学基材とを嵌合してアセンブリを形成し、接合された前記第１光学基材の外周面及び前記第２光学基材の内周面の接合面端部に接着剤を塗布することを特徴とする。

請求項１及び請求項３に記載の発明は、嵌合可能な凹欠部の内周面の何れか一面を厚み方向において傾斜させることによって、嵌合する際のウラ面への接着剤のタレを調節することができ、形成されたアセンブリの接合面全面に接着剤が充填されて接着剤のムラを低減し、ホログラム素子内蔵レンズの接合面の接着強度を維持又は向上させることができるという効果を奏する。

請求項４及び請求項５に記載の発明は、接着剤の塗布位置を傾斜面の傾斜方向であって中央より上側にすることによって、接着剤のウラ面へのタレを調整して遅くすることができるので、ホログラム素子内蔵レンズの接合面の接着強度を維持又は向上させることができるという効果を奏する。

請求項２、請求項６及び請求項７に記載の発明は、アセンブリにおける接合面同士の他に接合面の端部にまで接着剤を塗布することによって、ホログラム素子内蔵レンズの接合面の接着強度を維持又は向上させることができるという効果を奏する。

以下、図面を参照しながら、本発明におけるホログラム光学基材Ｌ１００ａ及び光学基材Ｌ２ａを嵌合し、一体化するホログラム素子内蔵レンズ２００ａ及びその製造方法について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。

まず、図３から図５を参照してホログラム素子内蔵レンズ２００ａについて説明する。
なお、ホログラム光学基材Ｌ１００ａは、第１光学基材の一例であるホログラム光学基材Ｌ１００ａにホログラム素子１００を形成したものである。光学基材Ｌ２ａは、第２光学基材の一例である。ホログラム素子内蔵レンズ２００ａは、ホログラム素子内蔵レンズ製造工程で製造されるホログラム素子内蔵レンズの一例である。
また、光学基材Ｌ１ａ及び光学基材Ｌ２ａは、後述する射出成形工程、圧縮成形工程、切削り工程、研磨工程等のうちから一つの工程又はこれらの組み合わせ工程等によって形成される。光学基材Ｌ１ａ及び光学基材Ｌ２ａの材質は、ガラス又はプラスチックが好ましい。

図３に、本発明におけるホログラム光学基材Ｌ１００ａ及び光学基材Ｌ２ａを示す。
図４（ａ）（ｂ）に、オモテ面(レンズ３表面ｂ）を斜め方向及び正面方向からみたアセンブリを示し、接着剤２０が硬化した際にはホログラム素子内蔵レンズ２００ａを示す。
ホログラム素子１００が形成された板状の第１光学基材であるホログラム光学基材Ｌ１００ａと、この第１光学基材であるホログラム光学基材Ｌ１００ａが嵌合可能な凹欠部が形成された板状の第２光学基材である光学基材Ｌ２ａとを含み、接着剤２０を塗布後嵌合してアセンブリが形成される。さらに接着剤２０を硬化してホログラム素子内蔵レンズ２００ａが形成される。

第１光学基材である光学基材Ｌ１ａについて説明する。
光学基材Ｌ１ａの外形形状には、外周面１０２が形成されており、ｙ方向の底面部には外周面１０２ａ、ｘ方向の両側には外周面１０２ｂ，１０２ｃが形成されている。外周面１０２は、後述する光学基材Ｌ２ａに形成されている凹欠部の内周面１０５に接着剤２０を介して接合する。

外周面１０２ａには、ホログラム素子１００を形成する、傾斜したホログラム素子面１０１が形成されている。このホログラム素子面１０１の反対方向の一端には、光源から照射された表示画像の光束を光学基材Ｌ１ａの光学基材内部に入射させる上端部９９が形成されている。入射した光束は、ホログラム光学基材Ｌ１００ａ内で反射し、さらにホログラム素子面１０１に形成されたホログラム素子１００に反射することによってホログラム映像を形成する。

光学基材Ｌ１ａにホログラム素子１００を形成工程について説明する。
ホログラム感材をレーザ露光、現像したのち、切断してホログラム素子１００の小片を形成し、このホログラム素子１００の小片を光学基材Ｌ１ａのホログラム素子面１０１に貼り付けることによってホログラム光学基材Ｌ１００ａを形成する。又は、ホログラム感材を島状に切断し、切り出したホログラム感材の島状部を光学基材Ｌ１ａのホログラム素子面１０１に貼付け、レーザ露光、現像によってホログラム素子１００を形成し、ホログラム光学基材Ｌ１００ａを形成する。

第２光学基材である光学基材Ｌ２ａについて説明する。
光学基材Ｌ２ａには、上述した光学基材Ｌ１ａの外部形状に対応する凹欠部が形成されている。凹欠部には、光学基材Ｌ１ａの外部形状の外周面１０２に対応するように光学基材Ｌ２ａの内周面１０５が形成されている。凹欠部の内底面には、内周面１０５ａが形成されており、また凹欠部の両内側面には、内周面１０５ｂ，１０５ｃが形成されている。光学基材Ｌ２ａに凹欠部を形成した場合には、ピックアンドプレース等によってアセンブリを形成しやすいためである。なお、光学基材Ｌ２ａにおける凹欠部は、中央付近に限定されず、いずれの位置に形成されてもよい。

図５に、光学基材Ｌ２ａの厚み方向における断面図を示す。
第２光学基材である光学基材Ｌ２ａの凹欠部の内周面１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの何れかが光学基材Ｌ２ａの厚み方向において傾斜する傾斜面で形成されている。
ここで、厚み方向においてレンズ表面３ａ（ウラ面）と内周面１０５ｂとがなす角度は傾斜面の傾斜角θ１、厚み方向においてレンズ表面３ａ（ウラ面）と内周面１０５ｃがなす傾斜面の傾斜角θ２とし、傾斜面の傾斜角θは鋭角（０°＜θ＜９０°）であることが好ましい。

内周面１０５の何れかが傾斜する傾斜面で形成されることによって、他の内周面１０５の傾斜角が略直角である場合でも、先に傾斜した内周面１０５に接着剤２０を塗布することによって、傾斜した内周面１０５に塗布した接着剤２０のウラ面へのタレを遅くすることができる。さらに、アセンブリを形成した際に、ウラ面にはみ出す接着剤の量が少なくすることができる。また、傾斜した内周面１０５に塗布した接着剤２０のウラ面へのタレを調整することができるので、アセンブリを形成時に外周面１０２及び内周面１０５の接合面全面に接着剤が充填されやすくすることができる。また、アセンブリのウラ面にはみ出した接着剤２０を拭き取る際に光学基材Ｌ２ａの傾斜面の開く向きに力が加わることによってホログラム光学基材Ｌ１００ａが外れるのを軽減することができる。

さらに、後述するが、傾斜面の傾斜角θ１又はθ２は、３０°から６０°が好ましく、さらに４５°がより好ましい。塗布した接着剤２０のウラ面へのタレを遅くすることができ、接合面同士の位置決めが行いやすい。

さらに、傾斜面の傾斜角θ１及びθ２の両方が鋭角であることが好ましい。ピックアンドプレース等によってホログラム光学基材Ｌ１００ａと対応する光学基材Ｌ２ａの凹欠部とが嵌合した際に両光学基材の位置決めが行いやすく、ウラ面にはみ出した接着剤２０の拭き取りが容易である。

なお、光学基材Ｌ１ａの外周面１０２及び光学基材Ｌ２ａの内周面１０５の接合面は、平面状に限定されず、三角形状、多角形状、曲面状等のいずれの形状でもよい。

なお、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に、光学基材Ｌ１ａの外周面１０２と光学基材Ｌ２ａの内周面１０５とに、接着剤２０が塗布される間隙の一例を示す。
図６（ａ）に示すように、光学基材Ｌ１ａの外周面１０２及び光学基材Ｌ２ａの内周面１０５との間隙は、略平行に形成されており、オモテ面の間隙Ｓ１とウラ面の間隙Ｓ２とはほぼ同じ間隙で形成されている。さらに、図６（ｃ）に示すように、アセンブリ形成時塗布した接着剤２０のウラ面へのはみ出しを少なくするため、厚み方向においてウラ面からオモテ面に向かって徐々に拡開するようにオモテ面の間隙Ｓ５がウラ面の間隙Ｓ６よりも広く形成されていることが好ましい。アセンブリ形成時塗布した接着剤のウラ面へのはみ出しを少なくすることができるとともに、ウラ面にはみ出した接着剤を除去する際に厚み方向におけるウラ面から力を加えることによってホログラム光学基材Ｌ１００ａが外れるのを軽減することができる。

また、図７（ａ）（ｂ）に、光学基材Ｌ１ｂ及び光学基材Ｌ２ｂを示す。
第２光学基材である光学基材Ｌ２ｂは、光学基材Ｌ２ｂの外周端面における凹欠部の開口端部位置に接着剤充填用の凹部７ａが形成されている。また、第１光学基材であるホログラム光学基材Ｌ１００ｂは、光学基材Ｌ２ｂにおける開口端部位置に対応するホログラム光学基材Ｌ１００ａの外周端面に接着剤充填用の凹部７ａが形成されている。
さらに、ホログラム光学基材Ｌ１００ｂと光学基材Ｌ２ｂとを嵌合させてアセンブリを形成した際に、両光学基材に形成された凹部７ａ及び凹部７ｂが対応して凹部８が形成されることが好ましい。
アセンブリにおける接合面１０２，１０５同士の他に接合面１０２，１０５の端部に接着剤２０を塗布することができるので、ホログラム素子内蔵レンズの接合面の接着強度を維持又は向上させることができる。
なお、ホログラム光学基材Ｌ１００ａ及び光学基材Ｌ２ｂを嵌合させて、又は、ホログラム光学基材Ｌ１００ｂ及び光学基材Ｌ２ａを嵌合させて、アセンブリ形成後ホログラム素子内蔵レンズを形成してもよい。

本発明におけるホログラム素子内蔵レンズの一例であるホログラム素子内蔵レンズ２００ａの製造工程である接着剤塗布工程について説明する。
ホログラム素子内蔵レンズ製造工程は、ホログラム光学基材を形成するホログラム光学基材形成工程と、ホログラム光学基材を第２光学基材に一体化する一体化工程と、を含み、さらに、一体化工程は、接着剤塗布工程、嵌合工程、及び接着剤硬化工程を含む。

図８に、接着剤塗布装置３０を示す。接着剤塗布装置３０についての詳細な説明は後述する。
第２光学基材である光学基材Ｌ２ａを内周面１０５の傾斜面が鉛直方向上側に開く向きで水平方向に沿って配置し、レンズ表面３ａ(ウラ面）を薄膜３７に接してレンズ固定台３８に固定する。このとき、内周面１０５の何れかが傾斜面の傾斜角θ１及びθ２は鋭角（０°＜θ１＜９０°、０°＜θ２＜９０°）が好ましい。
接着剤塗布装置３０の制御手段６０は、光学基材Ｌ２ａの内周面１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃを位置センサー３３により内周面の位置、傾斜面の傾斜角θ等を認識する。

制御手段６０は、接着剤２０を塗布する内周面１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの接着剤の塗布位置及び塗布範囲を位置センサー３３によって認識する。さらに制御手段６０は、シリンジ３１を制御して所定の接着剤の塗布位置及び塗布範囲で光学基材Ｌ２ａにおける凹欠部の内周面１０５の長手方向に沿って略帯状に接着剤２０を塗布する。

このとき、制御手段６０は、凹欠部の内周面１０５ａ，１０２ｂ，１０２ｃに接着剤を塗布する際、この内周面１０５の何れかが光学基材Ｌ２ａの厚み方向において傾斜する傾斜面で形成されている場合、傾斜面に対する接着剤２０の塗布を他の内周面より先に行う。

さらに、制御手段６０は、光学基材Ｌ２ａの内周面１０５の何れかが傾斜面である場合には、傾斜面に対する接着剤２０の塗布位置が、傾斜面の傾斜方向であって中央より上側となるようにシリンジ３１を制御することが好ましい。傾斜面の傾斜方向上側に接着剤２０を塗布することによって、接着剤のウラ面までのタレを遅くすることができるので、ウラ面への接着剤のはみ出しが少なくなる。

また、制御手段６０は、少なくとも何れか一方の内周面１０５ｂ，１０５ｃの端部に近づくにつれて塗布する接着剤２０を多くするようにシリンジ３１を制御することが好ましい。アセンブリ形成時アセンブリの外周面９８であってホログラム光学基材Ｌ１００ａの外周端面及び光学基材Ｌ２ａの外周端面における凹欠部の開口端部の接合面端部付近に接着剤２０がはみ出し、はみ出した接着剤によって接合面端部の接着強度を向上することができる。

ここで、接着剤の塗布位置とは、光学基材Ｌ２ａの内周面の傾斜面が鉛直方向上側に開く向きで水平方向に沿って配置した光学基材Ｌ２ａにおける接着剤２０を内周面１０５の長手方向に沿って略帯状に塗布する高さ（ｈ）をいう。接着剤の塗布位置の最大の高さ（Ｈ）とは、光学基材Ｌ２ａの厚みをいう。

さらに、制御手段６０には、ＲＯＭ等に予め接着剤の塗布位置（ｈ）を算出する下式１が記憶されている。制御手段６０は、下式１に所定のパラメータを設定することにより算出された結果に基づいて接着剤２０の接着剤の塗布位置（ｈ）を判断し、シリンジ３１等を制御し、光学基材Ｌ２ａの内周面１０５上に接着剤２０を塗布する。所定のパラメータは予めユーザによって設定してもよく、また位置センサー３３や接着剤粘度測定器等によって各パラメータを検出してもよい。

下式１に基づき、傾斜面に対する接着剤の塗布位置ｈ（ｍｍ）は、傾斜面の傾斜角θ（°）、光学基材の厚みＨ（ｍｍ）及び接着剤粘度ρ（ｃｐｓ）をパラメータとした場合に、下式１の係数Ｃが１００から２００００までの範囲を満たすことが好ましい。より好ましい係数Ｃは６００から８０００であり、なお好ましい係数Ｃは１３００から６０００である。

また、高さ比率（ｈ／Ｈ）は０．５から１の範囲であり、より好ましい高さ比率は０．５４から０．９６であり、なお好ましい高さ比率は０．６から０．９であり、最も好ましい高さ比率は０．７から０．８である。傾斜面の傾斜角θ＝３０°から６０°の範囲においても接合面の全面に接着剤２０が充填され、ウラ面のはみ出しを少なくすることができる。

内周面１０５における所定の接着剤の塗布位置に接着剤２０を塗布後、ホログラム光学基材Ｌ１００ａを光学基材Ｌ２ａに嵌合し、アセンブリを形成する。
アセンブリを形成後、さらに、レンズ表面３ａ，３ｂにはみ出した接着剤２０を拭き取る。拭き取り後、接合面１０２，１０５に充填している接着剤２０を硬化させて、ホログラム光学基材Ｌ１００aと光学基材Ｌ２aとを一体化し、ホログラム素子内蔵レンズ２００aを形成する。光硬化型接着剤の場合には、レンズ表面３ａ，３ｂに一定時間紫外線ランプ等を照射することによって光硬化型接着剤を硬化させる。

また、アセンブリのレンズ表面３ａ，３ｂにはみ出した接着剤２０を直接拭き取る作業に変えて、レンズ表面３ａ，３ｂを界面活性剤溶液やアルコール等の有機溶剤等で洗浄し、はみ出した接着剤２０を除去してもよく、拭き取り後界面活性剤等で洗浄してもよい。

以上のことより、嵌合する際のウラ面への接着剤のタレを調節することができ、形成されたアセンブリの接合面全面に接着剤が充填されて接着剤のムラを低減し、ホログラム素子内蔵レンズの接合面の接着強度を維持又は向上させることができる。さらに、ホログラム素子内蔵レンズの接合面における接着剤の未充填による不良品を軽減することができ、生産性を向上することができる。

さらに、ホログラム映像の精度やホログラム生産性の向上したホログラム素子内蔵レンズ２００ａを、眼鏡フレーム、ＬＣＤ表示部、コントローラ部を備えることによってＷＤやＨＭＤとして使用する。精度の高いＷＤやＨＭＤの生産性も向上することができる。

表１から表３に、上記数式１に基づいた、接着剤２０の接着剤粘度ρ（ｃｐｓ）、内周面１０５の傾斜面の傾斜角θ（°）、高さ比率（ｈ／Ｈ）におけるウラ面（レンズ表面３ａ）への接着剤のはみ出し状態、接合面の接着剤充填状態、及びこれらの総合評価について述べる。このとき、光学基材Ｌ１ａ及び光学基材Ｌ２ａを用いてアセンブリを形成した。

表１は、θ＝３０°、Ｈ＝５ｍｍのとき、接着剤粘度ρ（ｃｐｓ）及び高さ比率（ｈ／Ｈ）によるウラ面への接着剤はみ出し状態、接合面の接着剤充填状態及びこれらの総合評価を示す。
評価１のウラ面への接着剤はみ出し状態は、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．５４から１の範囲でウラ面にはみ出した接着剤の拭き取りが容易である。評価２の接着剤充填状態は、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．５から０．９６の範囲で気泡が生じず接着剤が接合面全面に充填されている。総合評価としては、θ＝３０°のとき、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．５２から０．９６の範囲であり、係数Ｃは１６０から１８４００の範囲である。さらに好ましくは、接着剤粘度ρ＝３０００ｃｐｓから５０００ｃｐｓであって、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．６から０．９の範囲であり、このときの係数Ｃは、１２００から８０００を示す。さらに、より好ましくは接着剤粘度ρ＝３０００ｃｐｓから５０００ｃｐｓであって、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．７から０．８の範囲であり、このときの係数Ｃは、２４００から６０００を示す。

表２は、θ＝４５°、Ｈ＝５ｍｍのとき、接着剤粘度ρ（ｃｐｓ）及び高さ比率（ｈ／Ｈ）によるウラ面への接着剤はみ出し状態、接合面の接着剤充填状態、及びこれらの総合評価を示す。
評価１のウラ面への接着剤はみ出し状態は、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．５４から１の範囲で裏側にはみ出した接着剤の拭き取りが容易である。評価２の接着剤充填状態は、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．５から０．９６の範囲で気泡が生じず接着剤が接合面全面に充填されている。総合評価としては、θ＝４５°のとき、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．５４から０．９６の範囲であり、係数Ｃは１１３から１３０１１の範囲である。さらに好ましくは、接着剤粘度ρ＝３０００ｃｐｓから５０００ｃｐｓであって、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．６から０．９の範囲であり、このときの係数Ｃは、８４９から５６５７を示す。さらに、より好ましくは接着剤粘度ρ＝３０００ｃｐｓから５０００ｃｐｓであって、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．７から０．８の範囲であり、このときの係数Ｃは、１６９７から４２４３を示す。

表３は、θ＝６０°、Ｈ＝５ｍｍのとき、接着剤粘度ρ（ｃｐｓ）及び高さ比率（ｈ／Ｈ）によるウラ面への接着剤はみ出し状態、接合面の接着剤充填状態、及びこれらの総合評価を示す。
評価１のウラ面への接着剤はみ出し状態は、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．５４から１の範囲でウラ面にはみ出した接着剤の拭き取りが容易である。評価２の接着剤充填状態は、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．５から０．９６の範囲で気泡が生じず接着剤が接合面全面に充填されている。総合評価としては、θ＝６０°のとき、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．５４から０．９６の範囲であり、係数Ｃは９２から１０６２３の範囲である。さらに好ましくは、接着剤粘度ρ＝３０００ｃｐｓから５０００ｃｐｓであって、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．６から０．９の範囲であり、このときの係数Ｃは、６９３から４６１９を示す。さらに、より好ましくは接着剤粘度ρ＝３０００ｃｐｓから５０００ｃｐｓであって、高さ比率ｈ／Ｈ＝０．７から０．８の範囲であり、このときの係数Ｃは、１３８６から３４６４を示す。

上記表１から表３までの結果より、傾斜面の傾斜角θ＝３０°から６０°で良好な総合評価を得ることができる接着剤粘度ρは３０００ｃｐｓから５０００ｃｐｓが好ましい。
また、係数Ｃが１００から２００００範囲で良好な総合評価を得ることができ、さらに係数Ｃが６００から８０００の範囲でより良好な、係数Ｃが１３００から６０００の範囲でさらにより良好な総合評価を得ることができる。

従って、数式１に各パラメータが設定された場合に係数Ｃが所定の範囲内になるように制御手段６０が判断することによって、傾斜面の傾斜角θや接着剤粘度ρが変化しても総合評価を満たす接着剤塗布位置であるかどうかを判断し、内周面１０５の所定の接着剤塗布位置に接着剤を塗布することができる。

図９（ａ）（ｂ）にアセンブリの外周面９８に接着剤２０を塗布する一例を示す。
ホログラム光学基材Ｌ１００ａ及び光学基材Ｌ２ａの接着剤塗布工程後、さらに、ホログラム光学基材Ｌ１００ａと光学基材Ｌ２ａとを嵌合してアセンブリを形成し、アセンブリの外周面９８であって嵌合されたホログラム光学基材Ｌ１００ａの外周面１０２及び光学基材Ｌ２ａの内周面１０５の接合面端部に接着剤２０を塗布する。

また、図７に示したホログラム光学基材Ｌ１００ｂ及び／又は光学基材Ｌ２ｂを含む第１光学基材と第２光学基材とを組み合わせてアセンブリを形成した場合にアセンブリの外周面９８に形成された凹部７，凹部７ａ，凹部８に接着剤２０を塗布する。
アセンブリの接合された面端部付近に接着剤が塗布されることによって、接合面端部の接着強度を向上することができる。

上記光学基材の光学基材形成工程について説明する。
光学基材形成工程は、射出成形工程、圧縮成形工程、切削り工程、研磨工程等のうちから一つの工程又はこれらの組み合わせ工程から構成されている。
射出成形工程は、原材料を溶解しながら射出ユニットの先端部から加圧した成形金型の空洞部のキャビティに注入し、冷却して、所定の形状の光学基材を成形する。圧縮成形工程は、ガラス又はプラスッチックの母型にモールド等を周囲に形成し、圧縮成形し、所定の形状の光学基材に成形する。切削り工程は、射出成形工程によって形成した光学基材を、ボールエンドミル、回転式カッター、レーザ光線、ウォータジェット等によって所定の形状の光学基材に形成する。また、研磨工程は、射出成形工程によって形成した光学基材を、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Planarization）等によって研磨し、所定の形状の光学基材に形成する。第１光学基材及び第２光学基材の材質は、プラスチック又はガラスである。

図８に上記接着工程に用いた接着剤塗布装置３０を示し、この接着剤塗布装置３０について説明する。
接着剤塗布装置３０は、接着剤２０を光学基材に塗布するシリンジ３１及びノズル３２、光学基材の位置を認識する位置センサー３３、光学基材を冷却する冷却手段（図示せず）、光学基材の位置及びシリンジ３１の位置等を調整するｘ軸アクチュエータ４３、ｙ軸アクチュエータ４１、ｚ軸アクチュエータ４５が設けられている。さらに、ｘｙｚ軸アクチュエータ４１，４３，４５、位置センサー３３及び冷却手段を制御する制御手段６０が設けられている。

本接着剤塗布装置３０は支持台３５を設けており、この支持台３５には、ｙ軸アクチュエータ４１が設けられている。このｙ軸アクチュエータ４１によって支持台３５上に設けたｙ軸ベース４２をy軸方向に駆動することができる。ｙ軸ベース４２の上部には、冷却板３６が設けられており、この冷却板３６はペリチェ式等の冷却手段に接続され、光学基材を冷却することができる。冷却板３６の上には、薄膜３７が設けられている。この薄膜３７の素材には、シリコン、合成ゴム、プラスチック、繊維、不凍液等の光学基材のレンズ表面を傷つけない素材が用いられている。薄膜の上には、光学基材を固定するレンズ固定台３８が設けられている。

支持台３５の両側に設けられている支持体５１ａ，５１ｂの上部には、ｘ軸フレーム４４が設けられている。ｘ軸アクチュエータ４３によってｘ軸フレーム４４に設けたｘ軸ベース４７をｘ軸方向に駆動することができる。
また、ｚ軸フレーム４６には、ｚ軸アクチュエータ４５、例えばパルスモータ等が設けられている。このパルスモータによって、ｚ軸ベース（図示せず）、さらにｚ軸フレーム４６に設けているシリンジ３１及びノズル３２をｚ軸方向に駆動することができる。なお、ｘｙｚ軸アクチュエータ４１，４３，４５の設置場所は、特に限定されず何れの場所に配置してもよい。

位置センサー３３は、シリンジ３１の外周部に設けられている。この位置センサー３３によって、光学基材の位置、光学基材の接着剤２０の塗布位置及びノズル３２の先端と光学基材との位置等を計測し、計測結果を制御手段６０に送信する。
制御手段６０は、ｘｙｚ軸アクチュエータ４１，４３，４５、冷却手段、位置センサー３３に接続されており、これらを制御する。制御手段６０は、位置センサー３３からの測定結果に基づき、ｘｙｚ軸アクチュエータ４１，４３，４５及び接着剤２０の塗布量や塗布速度を制御する。制御手段６０によって制御されたｘｙｚ軸アクチュエータ４１，４３，４５によって光学基材の所定の位置に接着剤２０を塗布する。また制御手段６０によって、冷却手段を制御し、光学基材を冷却するとともに塗布した接着剤２０が光学基材のレンズ表面と接する部分、例えば内周面１０５の温度を制御する。また、制御手段６０によって、ノズル３２から光学基材に塗布される接着剤２０の塗布量や塗布速度、及び接着剤チューブ３９を経由して充填するシリンジ３１内の接着剤２０の充填量を制御する。

上記接着剤２０について説明する。
接着剤２０は、用いられる光学基材の光屈折率と近い屈折率を示すものであればよい。この中で光硬化型接着剤、特に紫外線硬化型接着剤が好ましい。紫外線等の特定波長の光を照射することによって硬化するとともに、光学基材の光屈折率の範囲のものを選択することができるためである。また、紫外線硬化型接着剤は、光学基材Ｌ１及び光学基材Ｌ２のレンズ表面を侵食しにくいため好ましい。特に、アクリル系のＰＭＭＡ、ポリカーボネイトのＰＣがホログラム素子内蔵レンズに用いられる光学基材の屈折率の範囲に含まれるため好ましい。例えば、Norland社製品NOAシリーズ又はEMI社製品OPTOCAST3400シリーズ等が挙げられる。

紫外線硬化型接着剤としては、重合性モノマーとして、ビニル系、アクリル系、又はメタクリル系等で分子内に少なくとも１つ以上二重結合を有するものである。具体的には単官能モノマーとしてアクリル酸、メタクリル酸の他にアクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアルキルアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル若しくはそれらのヒドロキシ化合物等も含むアルキルメタクリル酸エステル類、又はスチレンモノマー、アクリルニトリルモノマー等である。

また、多官能モノマーとしてエチレングリコールジメタクリレート等のアクリル系やジアリルフタレート等のアリル系等である。これらの多官能モノマーは重合硬化過程で架橋構造が得られ接着部の耐久性や熱安定性を改良することができるものである。
光硬化型接着剤を硬化させる光源としては、用いた接着剤２０を硬化させることができる特定波長の光を照射する装置であれば良く、低／高圧水銀ランプ、紫外線ランプ、ダイオード、ブラックライト等が挙げられる。

上記ホログラム素子に用いるホログラム感材について説明する。
ホログラム感材は、一対の保護シートの間にホログラム感材シートが互いに剥離可能に接着されて断面サンドイッチ状に形成された積層シート５に形成されている。
保護シートの材質として、例えば、アルミ、ステンレス等が挙げられる。プラスチックとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネイト、ポリエーテルスルホン、ポリイミド等が挙げられる。

ホログラム感材は、ホログラム感光性組成物、色素組成物、発熱吸熱組成物等の化学組成物等とバインダーとを含んだものをゲル状シートに形成したものである。ホログラム感光性組成物は、感光性ハロゲン化銀、非感光性有機銀塩、光重合剤及び還元剤等を含むものからなる。ホログラム感材シートには、ホログラム感光性組成物及びバインダー等を含む。

このバインダーとして、天然ポリマー、合成ポリマー及びコポリマー、その他シートを形成する媒体等が挙げられる。例えば、ポリエステル類、ポリウレタン類、フェノイキシ樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリエポキシド類、ポリカーボネ−ト類、ポリビニルアセテート類、セルロースエステル類、ポリアミド等がある。

従来技術であるホログラム光学基材Ｌ１００及び光学基材Ｌ２の図を示す。 従来技術であるホログラム素子内蔵レンズ２００の図を示す。 本発明におけるホログラム光学基材Ｌ１００ａ及び光学基材Ｌ２ａを示す。 ホログラム光学基材Ｌ１００ａと光学基材Ｌ２ａとが嵌合し、形成されたアセンブリ及び接着剤が硬化した際にはホログラム素子内蔵レンズ２００ａを示す。（ａ）オモテ面を斜め方向からみたアセンブリを示す。（ｂ）オモテ面を正面方向からみたアセンブリを示す。 本発明における光学基材Ｌ２ａの断面図を示す。 アセンブリ形成時に光学基材Ｌ１ａの外周面１０２と光学基材Ｌ２ａの内周面１０５とに形成され、接着剤２０を塗布する間隙の一例の断面図を示す。（ａ）オモテ面の間隙Ｓ１とウラ面の間隙Ｓ２が略等しいアセンブリ。（ｂ）オモテ面の間隙Ｓ３よりウラ面の間隙Ｓ４が大きいアセンブリ。（ｃ）オモテ面の間隙Ｓ５よりウラ面の間隙Ｓ６が小さいアセンブリ。 凹部を設けたホログラム光学基材Ｌ１００ｂ及び光学基材Ｌ２ｂを嵌合したアセンブリを示し、アセンブリの外周面であって端部に接着剤２０を塗布した状態を示す。（ａ）オモテ面からみたアセンブリを示す。（ｂ）上面からみたアセンブリを示す。接着剤硬化後、ホログラム素子内蔵レンズ２００ｂとなる。 接着剤塗布装置３０を示す。 アセンブリの外周面であって端部に接着剤２０を塗布した状態のアセンブリを示す。（ａ）オモテ面をからみたアセンブリを示す。（ｂ）上面からみたアセンブリを示す。接着剤硬化後、ホログラム素子内蔵レンズ２００ａとなる。

符号の説明

Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ 光学基材
３ａ レンズ表面（ウラ面）
３ｂ レンズ表面（オモテ面）
３０ 接着剤塗布装置
６０ 制御手段
１００ ホログラム素子
１０１ ホログラム素子面
１０２ 外周面
１０５ 内周面

Claims (7)

1. ホログラム素子が形成された板状の第１光学基材と、この第１光学基材が嵌合可能な凹欠部が形成された板状の第２光学基材と、を含むホログラム素子内蔵レンズにおいて、
   前記凹欠部の内周面の何れかが当該第２光学基材の厚み方向において傾斜する傾斜面で形成されていることを特徴とするホログラム素子内蔵レンズ。
2. 前記第２光学基材の外周端面における前記凹欠部の開口端部位置及び／又はこの開口端部位置に対応する前記第１光学基材の外周端面に、接着剤充填用の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のホログラム素子内蔵レンズ。
3. ホログラム素子が形成された板状の第１光学基材と、この第１光学基材が嵌合可能な凹欠部が形成された板状の第２光学基材と、を含み、前記凹欠部の内周面の何れかが当該第２光学基材の厚み方向において傾斜する傾斜面で形成されているホログラム素子内蔵レンズ製造方法であって、
   前記第２光学基材を前記傾斜面が鉛直方向上側に開く向きで水平方向に沿って配置し、
   次いで、前記凹欠部の内周面に接着剤を塗布する際、前記傾斜面に対する接着剤の塗布を他の内周面より先に行う接着塗布工程を含むことを特徴とするホログラム素子内蔵レンズ製造方法。
4. 請求項３に記載のホログラム素子内蔵レンズ製造方法において、
   前記傾斜面に対する接着剤の塗布位置は、前記傾斜面の傾斜方向であって中央より上側であることを特徴とするホログラム素子内蔵レンズ製造方法。
5. 請求項３に記載のホログラム素子内蔵レンズ製造方法において、
   前記傾斜面に対する接着剤の塗布位置は、傾斜面の傾斜角、光学基材厚み及び接着剤粘度をパラメータとした場合に下式の係数Ｃを満たすことを特徴とするホログラム素子内蔵レンズ製造方法。
   

   
6. 請求項３から請求項５の何れか一項に記載のホログラム素子内蔵レンズ製造方法において、
   前記接着剤塗布工程は、
   さらに、少なくとも何れか一方の前記内周面の端部に近づくにつれて前記接着剤の塗布を多くすることを特徴とするホログラム素子内蔵レンズ製造方法。
7. 請求項３から請求項６の何れか一つに記載のホログラム素子内蔵レンズ製造方法において、
   前記接着工程後さらに、前記第１光学基材と前記第２光学基材とを嵌合してアセンブリを形成し、
   接合された前記第１光学基材の外周面及び前記第２光学基材の内周面の接合面端部に接着剤を塗布することを特徴とするホログラム素子内蔵レンズ製造方法。

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