JP2008268873A - 接合光学部材、映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】光学部材の外表面の傷防止効果を従来よりも高め、特に、実使用時の光学面での光学性能の低下を回避する。
【解決手段】接合光学部材２１ａにおいて、表面コート層２６と接眼プリズム２２との密着力をＡ１、表面コート層２７と偏向プリズム２３との密着力をＡ２、表面コート層２６・２７と接着剤２５との密着力をＡ３、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３と接着剤２５との密着力をＡ４とすると、Ａ１（Ａ２）＞Ａ３、かつ、Ａ４＞Ａ３である。これにより、表面コート層２６・２７上の余分な接着剤２５ｂの除去が容易となり、その除去時の外表面の傷つきを防止できる。また、接着剤２５ｂを除去した後も、面２２ｅ・２３ｅ上に表面コート層２６・２７を保持させることができるので、実使用時における面２２ｅ・２３ｅの傷つきも防止でき、光学性能の低下を回避できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光学部材が接着剤で接合された接合光学部材と、その接合光学部材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（以下、ＨＭＤとも称する）とに関するものである。

２つの光学部材を接着剤で接合して接合光学部材を得る際、接合面からはみ出た接着剤を拭き取り除去する方法として、例えば特許文献１に開示された方法がある。この方法では、接着面の外縁よりも内側部分の接着剤を硬化させた後、接着面の外縁からはみ出している接着剤を未硬化の状態で除去している。このように不要な接着剤を未硬化の状態で拭き取ることにより、接着剤を容易にかつ完全に除去することができる。

しかし、未硬化の状態で接着剤を拭き取り除去すると、拭き取り時に未硬化の接着剤が過剰に除去され、接合線部（各光学部材を接合したときの境界線部分）が凹状に掘れた状態となる。この場合、例えばその接合線部を通して外界像を観察する際の光学性能が悪くなることが懸念される。

一方、例えば特許文献２には、２つの光学部材の外表面に被膜層を形成し、接着剤を硬化させた後、被膜層上にはみ出た接着剤を硬化状態で除去する方法が開示されている。このように不要な接着剤を硬化させてから除去することにより、過剰に接着剤が除去される事態を回避することができ、接合線部を通して外界像を観察する際の光学性能が悪くなるのを防ぐことができる。

特開平６−３０８３４９号公報 特開２００６−１９５０７３号公報

ところが、特許文献２の方法では、被膜層が接着剤の除去後に除去されるか、接着剤と同時に除去されるため、各光学部材の外表面における傷防止効果が弱い。つまり、接着剤の除去時には、光学部材の外表面と接着剤との間に被膜層が介在しているので、外表面の傷防止効果がある程度得られるものの、接合光学部材の実際の使用時には、外表面上の被膜層が既に除去されているため、外表面の傷防止効果は全くなく、その外表面を光学面として使用したときの光学性能が低下するおそれがある。

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、各光学部材の外表面の傷防止効果を従来よりも高めることができ、特に、実使用時の光学面での光学性能の低下を回避することができる接合光学部材と、その接合光学部材を備えた映像表示装置と、その映像表示装置を備えたＨＭＤとを提供することにある。

本発明の接合光学部材は、複数の光学部材が接着剤で接合された接合光学部材であって、接合前に、各光学部材における接合後に外表面となる面に表面コート層を形成し、その後、接合面に接着剤を塗布して各光学部材を接合し、接合面から表面コート層上にはみ出た接着剤を流動性が無くなる状態まで硬化させた後に拭き取り除去することにより作製されており、２者間の密着力の関係が、（表面コート層／光学部材）＞（表面コート層／接着剤）、かつ（光学部材／接着剤）＞（表面コート層／接着剤）であることを特徴としている。

上記の構成によれば、各光学部材における接合後に外表面となる面（例えば外光の入射面および射出面）には、表面コート層が形成されている。したがって、接合面に接着剤を塗布して各光学部材を接合したとき、余分な接着剤は表面コート層上にはみ出す。表面コート層上にはみ出た接着剤は、流動性が無くなる状態まで硬化した後に、つまり、完全硬化状態や半硬化状態で拭き取り除去されるので、接合面間の接着剤が凹状に掘られ、過剰に接着剤が除去される事態を回避することができ、接合線部を通して外界像を観察する際の光学性能が悪くなるのを防ぐことができる。

また、２者間の密着力の関係が、（表面コート層／光学部材）＞（表面コート層／接着剤）であるので、光学部材の外表面上に表面コート層を残したまま、表面コート層上の接着剤を容易に拭き取り除去することが可能となる（接着剤の除去時に表面コート層が光学部材表面から剥がれることがない）。したがって、接着剤の除去時に光学部材の外表面が傷つくのを防止することができる。このとき、２者間の密着力の関係が、（光学部材／接着剤）＞（表面コート層／接着剤）でもあるので、表面コート層上の接着剤の除去時に、各光学部材の接合部（各光学部材が接着剤で接合されている部分）が剥がれることはない。

また、２者間の密着力の関係が、（表面コート層／光学部材）＞（表面コート層／接着剤）であり、表面コート層と光学部材との密着力が高いので、表面コート層上の接着剤を除去した後も、引き続き、光学部材の外表面上に表面コート層を保持させることができる。これにより、接合光学部材の実使用時にその外表面を光学面（例えば光透過面、光反射面）として使用する場合でも、その光学面の傷つきを防止することができ、光学面における光学性能の低下を回避することができる。

つまり、上記構成によれば、接着剤の除去時のみならず、実使用時においても、各光学部材の外表面の傷つきを防止することができ、従来よりも傷防止効果を高めることができる。そして、特に、実使用時の光学面での光学性能の低下を回避することができる。

本発明の接合光学部材において、表面コート層の表面硬度は、各光学部材の表面硬度よりも高いことが望ましい。この場合、表面コート層によって各光学部材の外表面を確実に保護することができるので、接着剤の除去時および接合光学部材の実使用時において、各光学部材の外表面の傷つきを確実に防止することができる。

本発明の接合光学部材は、複数の光学部材が接着剤で接合された接合光学部材であって、接合前に、各光学部材における接合後に外表面となる面に表面コート層を形成し、その後、接合面に接着剤を塗布して各光学部材を接合し、接合面から表面コート層上にはみ出た接着剤を流動性が無くなる状態まで硬化させた後に拭き取り除去することにより作製されており、表面コート層の表面硬度は、各光学部材の表面硬度よりも高いことを特徴としている。

上記の構成によれば、各光学部材における接合後に外表面となる面（例えば外光の入射面および射出面）には、表面コート層が形成されている。したがって、接合面に接着剤を塗布して各光学部材を接合したとき、余分な接着剤は表面コート層上にはみ出す。表面コート層上にはみ出た接着剤は、流動性が無くなる状態まで硬化した後に、つまり、完全硬化状態や半硬化状態で拭き取り除去されるので、接合面間の接着剤が凹状に掘られ、過剰に接着剤が除去される事態を回避することができ、接合線部を通して外界像を観察する際の光学性能が悪くなるのを防ぐことができる。

また、各光学部材の外表面には、各光学部材よりも表面硬度の高い表面コート層が形成されているので、接着剤の除去時のみならず、接合光学部材の実使用時においても、各光学部材の外表面を表面コート層によって保護することができ、外表面の傷つきを防止することができる。したがって、従来よりも傷防止効果を高めることができ、特に、実使用時の光学面での光学性能の低下を回避することができる。

本発明の接合光学部材において、上記接着剤は、有機材料で構成されており、上記表面コート層は、無機材料で構成されていてもよい。

有機材料と無機材料とは、互いの密着力が弱い場合が多い。したがって、接着剤を有機材料で構成し、表面コート層を無機材料で構成することにより、接着剤と表面コート層との密着力を弱くして、接着剤を容易に除去することが可能となる。また、無機材料は表面硬度が高いので、各光学部材よりも表面硬度の高い表面コート層を形成して、接着剤の除去時および接合光学部材の実使用時における各光学部材の外表面の傷つきを確実に防止することができる。

本発明の接合光学部材において、上記無機材料は、金属酸化物を含んでいることが望ましい。

金属酸化物は、有機材料の中の特定の材料（例えばアクリル系またはシクロオレフィン系の有機材料）に対しては密着力が高く、また、有機材料の中の特定の材料（例えば紫外線または可視光の照射により硬化する光硬化性材料であって、硬化状態または半硬化状態のもの）に対しては密着力が低い特性を持つ。したがって、表面コート層と光学部材との密着力を高くして、接着剤の拭き取り時に表面コート層が光学部材から剥がれるのを防止したり、接着剤と表面コート層との密着性を低くして、接着剤を容易に拭き取り除去することが可能となる。また、表面コート層の表面硬度を容易に高めることもでき、表面コート層の機械的強度を容易に高めることができる。

本発明の接合光学部材において、上記金属酸化物は、ＳｉＯ_x（１≦ｘ≦２）、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅またはこれらの混合物であることが望ましい。

この場合、真空蒸着やスパッタ等により、表面コート層を光学部材表面に容易に形成することが可能となる。また、これらの手法により、金属酸化物を光学部材（例えば有機材料からなる）に強く密着させることができる。

本発明の接合光学部材において、上記各光学部材および上記接着剤はともに、アクリル系またはシクロオレフィン系の有機材料で構成されていることが望ましい。

この場合、各光学部材と接着剤とが同じ系列の材料で構成されるので、これらの間の密着力を容易に高めることができる。つまり、各光学部材間の接合強度を容易に高めることができる。また、アクリル系またはシクロオレフィン系の有機材料は、透明性が高く、複屈折性が低いので、光学性能の良好な接合光学部材を実現することができる。さらに、各光学部材および接着剤を同じ有機材料で構成しつつも、各光学部材と表面コート層との密着性を高くする一方、表面コート層と接着剤との密着性を低くするなど、各光学部材と表面コート層との密着性、および接着剤と表面コート層との密着性を容易にコントロールすることができる。

例えば、各光学部材と表面コート層とを、真空蒸着やスパッタ等の手法を用いて強く密着させることが可能である。この場合、特に成膜手法の違いによってもその密着力を大きく異ならせることが可能である。一方、表面コート層と、紫外線照射により硬化した接着剤（硬化状態または半硬化状態のもの）との密着力は低くなるが、これは特に接着剤が半硬化状態のときに顕著である。

本発明の接合光学部材において、上記表面コート層は、各光学部材よりも低屈折率の材料で構成されていてもよい。この場合、接合光学部材の表面反射率を低減することができる。

本発明の接合光学部材において、上記表面コート層は、屈折率の異なる層を複数積層した多層膜で構成されていてもよい。

多層膜としては、例えば低屈折率層と高屈折率層とを適切な層厚で複数積層したものを想定することができる。このような多層膜で表面コート層を構成しても、接合光学部材の表面反射率を低減することができる。また、特定の波長域の光についてのみ、表面反射率の低減効果を得ることも可能となる。

本発明の接合光学部材において、上記各光学部材の接合面間には、光学素子が埋設されていてもよい。

この場合、例えば、光学部材内に入射した光を光学素子にて曲げて、所定の方向に出射することが可能となり、任意の光学特性を実現することができる。また、光学素子が外気に触れることがないので、安定した光学性能を保つことが可能となる。

本発明の接合光学部材において、上記光学素子は、体積位相型の反射型ホログラム光学素子であることが望ましい。

体積位相型の反射型ホログラム光学素子（以下、ＨＯＥとも称する）においては、反射波長域が狭く、外界像の光の透過率が高いので、外界像をシースルーで観察可能な映像表示装置に、上記光学素子を有する接合光学部材を適用したときに、観察者は外界像を明瞭に観察することができる。

本発明の接合光学部材において、各光学部材の接合後に外表面に露出して現れる接合線部の少なくとも一部が、光学面の有効領域の少なくとも一部に含まれていてもよい。

本発明によれば、表面コート層上の接着剤を容易に拭き取り除去することができるので、各光学部材間の接合線部を外表面に沿って円滑に形成することができる。したがって、接合線部の少なくとも一部が、光学面の有効領域の少なくとも一部に含まれている構成であっても、その接合線部において良好な光学性能を得ることができ、接合線部に入射する光を有効に利用することができる。

本発明の映像表示装置は、発光ダイオードからなる光源と、光源からの光を変調して映像を表示する映像表示素子と、上述した本発明の接合光学部材とを備え、上記接合光学部材は、各光学部材の接合面間に埋設される光学素子として体積位相型の反射型ホログラム光学素子を含んでおり、映像表示素子からの映像光を、光学部材の入射面より入射させ、内部で複数回全反射して上記ホログラム光学素子に導き、上記ホログラム光学素子にて映像光を拡大反射して上記光学部材の射出面より外部に射出して観察者の眼に虚像として導くと同時に、上記ホログラム光学素子を透過した外界像の光を観察者の眼に導くことを特徴としている。

上記の構成によれば、光源から出射される光（ＬＥＤ光）は、映像表示素子によって変調され、映像光として出射される。この映像光は、光学部材の入射面から入射し、内部で複数回全反射した後、ＨＯＥにて反射されて射出面から射出される。これにより、観察者は、上記映像を拡大虚像として観察することができる。また、ＨＯＥを透過した外界像の光は観察者の眼に導かれるので、観察者は上記虚像と外界像とを同時に観察することが可能となる。

このように、ＨＯＥを用いて装置を構成することにより、ＨＯＥが接眼光学系を兼ねるので、装置を小型軽量にできる。また、光源であるＬＥＤの発光波長とＨＯＥの回折波長とを合わせれば、明るい映像を観察者に提供できる。さらに、光学部材内での全反射を用いた構成なので、接合光学部材を小型軽量にできるとともに、外界像の光の透過率が高くなり、外界像を良好に観察することができる。また、映像表示素子を視野の周辺に配置することが可能となり、広い外界視野角を確保することができる。

特に、本発明の接合光学部材においては、表面コート層によって各光学部材の外表面の傷つきを防止できるので、例えば映像表示装置をＨＭＤに適用したときの実使用時には、その傷つき防止効果を有効に得ることができる。さらに、例えば表面コート層に反射防止機能を持たせたときには、ＨＯＥにて反射される映像光を光学面（射出面）から効率よく外部に取り出すことができ、また、外界像の光についても効率よく光学部材の光学面（入射面、射出面）を透過させることができる。したがって、いずれの光についても効率よく利用することができ、観察者は、映像および外界像の両者を明瞭に観察することが可能となる。

本発明の映像表示装置において、上記ホログラム光学素子は、上記映像表示素子にて表示された映像を拡大する正の非軸対称な光学パワーを有しており、上記表示映像を観察者の眼に虚像として導く接眼光学系の少なくとも一部を構成していてもよい。

この場合、接眼光学系を小型にできるとともに、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。

本発明のヘッドマウントディスプレイは、上述した本発明の映像表示装置と、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している。

この構成では、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（虚像）を観察しながら、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。さらに、上記映像表示装置に適用される接合光学部材においては、表面コート層によって外表面の傷つきを防止できるので、ＨＭＤの実使用時には、その傷つき防止効果を有効に得ることができる。

本発明によれば、各光学部材における接合後に外表面となる面には、表面コート層が形成されており、各光学部材の接合時に表面コート層上にはみ出た接着剤は、流動性が無くなる状態まで硬化した後に（完全硬化状態や半硬化状態で）拭き取り除去されるので、接合面間の接着剤が凹状に掘られ、過剰に接着剤が除去される事態を回避することができる。これにより、接合線部を通して外界像を観察する際の光学性能が悪くなるのを防ぐことができる。

また、２者間の密着力の関係が（表面コート層／光学部材）＞（表面コート層／接着剤）、かつ、（光学部材／接着剤）＞（表面コート層／接着剤）であり、または、表面コート層の表面硬度が各光学部材の表面硬度よりも高いので、接着剤の除去時のみならず、実使用時においても、各光学部材の外表面の傷つきを防止することができ、従来よりも傷防止効果を高めることができる。そして、特に、実使用時の光学面での光学性能の低下を回避することができる。

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。
（１．ＨＭＤについて）
図２（ａ）は、本実施形態に係るＨＭＤ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。

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、後述する接眼プリズム２２および偏向プリズム２３（ともに図３参照）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。

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。

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。

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。

上記構成のＨＭＤにおいては、映像表示装置１が支持手段２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装置１での表示映像（虚像）を観察しながら、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。

なお、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）で示したＨＭＤは、映像表示装置１を１個だけ備えた構成であるが、左右の両眼に対応して映像表示装置１を２個備えた構成であっても勿論構わない。

（２．映像表示装置について）
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３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、映像表示部１１と、接眼光学系２１とで構成されている。映像表示部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。

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。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３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３の紙面に平行な方向）には、入射光を約０．２゜拡散させる。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光源１２からの光を変調することにより、映像を表示する映像表示素子である。なお、本実施形態では、ＬＣＤ１５は、透過型であるが、反射型で構成されていてもよい。この場合、光源１２などの他の光学素子の配置位置を工夫する必要がある。また、ＬＣＤ以外の光変調素子（例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device；米国テキサスインスツルメント社製））を映像表示素子として用いてもよい。

一方、接眼光学系２１は、接眼プリズム２２と偏向プリズム２３とを、光学素子２４を挟んで接合してなっている。また、接眼プリズム２２と偏向プリズム２３とは、その接合部で連続した面形状が形成されるように接合されている。なお、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の光学面、すなわち、映像光の反射面および射出面や外界像の光の透過面となる面には、表面コート層２６・２７が形成されているが、この点については後述する。

接眼プリズム２２および偏向プリズム２３は、例えばアクリル系樹脂（後述する）で構成されており、これらは接着剤で接合されている。接眼プリズム２２は、平行平板の下端部を楔状にし、その上端部を厚くした形状で構成されており、面２２ａ・２２ｂ・２２ｃを有している。面２２ａは、映像表示部１１からの映像光が入射する入射面であり、面２２ｂ・２２ｃは互いに対向する面である。このうち、面２２ｂは、全反射面兼射出面となっている。

偏向プリズム２３は、平行平板の上端部を接眼プリズム２２の下端部に沿った形状とすることによって、接眼プリズム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。接眼プリズム２２に偏向プリズム２３を接合させない場合、外界像の光が接眼プリズム２２の楔状の下端部を透過するときに屈折するので、接眼プリズム２２を介して観察される外界像に歪みが生じる。しかし、接眼プリズム２２に偏向プリズム２３を接合させて一体的な略平行平板を形成することで、外界像の光が接眼プリズム２２の楔状の下端部を透過するときの屈折を偏向プリズム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。

光学素子２４は、例えばハーフミラーで構成されてもよいが、ここでは、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光学素子（ＨＯＥ）で構成されている。光学素子２４は、接眼プリズム２２の下端部の傾斜面に貼り付けられており、この結果、接眼プリズム２２と偏向プリズム２３とで挟まれている。

このような映像表示装置１の構成により、映像表示部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。

ＬＣＤ１５からの映像光は、接眼光学系２１の接眼プリズム２２の内部にその上端面（面２２ａ）から入射し、対向する２つの面２２ｂ・２２ｃ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に入射した光はそこで反射され、面２２ｂを介して射出され、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。

一方、接眼プリズム２２、偏向プリズム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、映像表示部１１から提供される映像（映像光）と外界像（外光）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。

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、接眼プリズム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、通常の眼鏡レンズと同様に接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の厚さを３ｍｍ程度にすることができ、接眼光学系２１ひいては映像表示装置１を小型化、軽量化することができる。また、外界像の光の透過率が高くなり、外界像を良好に観察することができる。さらに、映像表示部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、光学素子２４としてＨＯＥを用いているので、ＬＥＤの発光波長とＨＯＥの回折波長とを合わせれば、明るい映像を観察者に提供することができる。

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体積位相型の反射型ホログラム光学素子で構成されているので、ＬＣＤ１５からの映像光が接眼プリズム２２、偏向プリズム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。つまり、体積位相型の反射型ホログラム光学素子は、波長選択性・角度選択性がともに高いことから、ある限られた波長域の光に対してのみ回折反射作用を及ぼすので、特定波長域の反射光とそれ以外の波長の透過光とを合成するコンバイナ素子としてＨＯＥを機能させることができる。それゆえ、観察者は、光学素子２４を介してＬＣＤ１５の表示映像の虚像を観察しながら、接眼プリズム２２、偏向プリズム２３および光学素子２４を介して外界像を通常通りかつ明瞭に観察することができる。

また、光学素子２４は、映像光と外光とを同時に観察者の瞳に導くコンバイナであるので、観察者は、ＬＣＤ１５から提供される映像を接眼光学系２１を介して観察することができるのと同時に、接眼光学系２１を介してシースルーで外界像を観察することができる。

また、光学素子２４を構成するホログラム光学素子は、ＬＣＤ１５にて表示された映像を拡大する正の非軸対称な光学パワーを有しており、上記表示映像を観察者の眼に虚像として導く接眼光学系２１の少なくとも一部を構成しているので、接眼光学系２１を小型にできるとともに、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。

（３．光学素子の作製方法について）
次に、上述した光学素子２４の作製方法について簡単に説明する。
光学素子２４を構成するＨＯＥは、例えば、光学フィルムである多層フィルムを接眼プリズム２２上に貼り付け、これをレーザ光で露光することによって作製される。上記の多層フィルムは、ベースフィルム、バリアフィルム、感光性フィルムおよびカバーフィルムがこの順で重なって構成されている。ベースフィルム、バリアフィルム、感光性フィルムおよびカバーフィルムの厚さは、それぞれ例えば５０μｍ、５μｍ、２０μｍ、５０μｍである。

また、感光性フィルムを構成する感光材料としては、フォトポリマー、銀塩材料、重クロム酸ゼラチンなどが挙げられるが、本実施形態では、光学素子２４としてのＨＯＥをドライプロセスで容易に製造可能なフォトポリマーを用いている。特に、感光性フィルムは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に対応した波長に感度を有する単層または３層のフォトポリマーで構成されている。

上記の多層フィルムを用いた光学素子２４の作製プロセスは、以下の通りである。まず、フィルム原版から多層フィルムを切り出す。このとき、同時に、多層フィルムにおいて、接眼プリズム２２への貼付が必要な領域と、その周囲に形成される領域であって貼付が不要な領域との境界にも切り目を入れる。そして、多層フィルムからカバーフィルムを剥離し、多層フィルムを接眼プリズム２２に対して位置決めした後、ゴムローラによる押し付けにより、接眼プリズム２２の接合面に多層フィルムを貼り付ける。このとき、多層フィルムの感光性フィルム側が接眼プリズム２２側となるようにする。そして、接眼プリズム２２の接合面に貼付必要領域のみが残るように、貼付不要領域を剥離するとともに、貼付必要領域のベースフィルムも剥離する。

最後に、可干渉性のレーザ光を感光性フィルムに２光束で照射し、その２光束の干渉によってＨＯＥを作製する。このとき、レーザ光としてＲＧＢの３色の光を射出するレーザ光源を用いることで、ＲＧＢの３色に対して機能するＨＯＥ、すなわち、ＲＧＢの光を回折反射させるＨＯＥを作製することができる。

（４．接眼光学系の詳細について）
次に、上述した接眼光学系２１の詳細な構成について説明する。
図４は、接眼光学系２１の概略の構成を示す断面図である。接眼光学系２１は、複数の光学部材としての接眼プリズム２２と偏向プリズム２３とが接着剤２５で接合された接合光学部材２１ａで構成されている。上述した光学素子２４は、接眼プリズム２２の接合面（面２２ｄ）と偏向プリズム２３の接合面（面２３ｄ）との間に埋設されている。

接眼プリズム２２および偏向プリズム２３における、これらの接合後に外表面となる面２２ｅ・２３ｅには、表面コート層２６・２７がそれぞれ形成されており、この表面コート層２６・２７で面２２ｅ・２３ｅが保護されている。表面コート層２６・２７は、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の接合前に、真空蒸着やスパッタ等によって接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の面２２ｅ・２３ｅに予め形成されている。なお、接眼プリズム２２の面２２ｅは、具体的には上述した面２２ｂ・２２ｃで構成される。

接合光学部材２１ａは、面２２ｄ・２３ｄの少なくとも一方に接着剤２５を塗布して接眼プリズム２２および偏向プリズム２３を接合し、面２２ｄ・２３ｄの間から表面コート層２６・２７上にはみ出た接着剤２５をその硬化後に拭き取って除去することにより作製されている。なお、面２２ｄ・２３ｄの間に位置する接着剤２５と、表面コート層２６・２７上にはみ出て硬化後に除去される接着剤２５とを特に区別するときは、前者を接着剤２５ａ、後者を接着剤２５ｂと称することとする。

本実施形態では、接合時に表面コート層２６・２７上にはみ出た、除去すべき余分な接着剤２５ｂは、硬化状態で拭き取り除去されるので、面２２ｄ・２３ｄの間の接着剤２５ａが凹状に掘られ、過剰に接着剤２５ａが除去される事態を回避することができ、接合線部２８（接合された接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の境界線部分）を通して外界像を観察する際の光学性能が悪くなるのを防ぐことができる。

なお、接着剤２５ｂは、完全硬化状態で拭き取り除去されてもよいし、半硬化状態で拭き取り除去されてもよい。ここで、完全硬化状態とは、重合によって接着剤２５ｂの流動性が完全に失われて完全に硬化した状態を指し、半硬化状態とは、重合によって接着剤２５ｂの流動性が失われた結果、接着剤２５ｂがゲル状またはグミ状（ゴム状）になった状態を指す。この半硬化状態では、接着剤２５ｂを傾斜させてもそれが自重で流れ出すことはない。

半硬化状態で接着剤２５ｂを拭き取り除去することにより、「拭き取り作業中に接合線部２８が剥がれることがない」、「完全硬化状態よりも基材（光学部材）との密着力が弱く、はみ出した接着剤２５ｂを拭き取りやすい」、「接合線部２８の接着剤２５ａが過剰に除去されることがない」等の効果を得ることができ、作業性が最もよくなる。なお、接着剤２５ｂを完全硬化状態で拭き取り除去する場合でも、後述する２者間の密着力の差によって接着剤２５ｂを容易に拭き取り除去することが可能である。

以上のことから、本実施形態では、接合面から表面コート層２６・２７上にはみ出た接着剤２５ｂは、完全硬化状態や半硬化状態等の流動性が無くなる状態（非流動状態）まで硬化した後に拭き取り除去されればよいと言える。

また、光学素子２４は、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の面２２ｄ・２３ｄの間に埋設されているので、接眼プリズム２２内に入射して内部を導光された光を光学素子２４で反射させて接眼プリズム２２の外部に取り出す光学ユニット（接合光学部材２１ａ）を形成することができる。また、光学素子２４が外気に触れることがないので、安定した光学性能を保つことが可能となる。

また、本実施形態では、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の接合によって接合線部２８が接合光学部材２１ａの外表面に露出して現れているが、その接合線部２８の少なくとも一部が、光学面（面２２ｅ・２３ｅ）の有効領域の少なくとも一部に含まれている。なお、光学面の有効領域とは、実使用時に光学的な領域（透過領域、反射領域）として機能する領域のことである。したがって、実使用時における接合光学部材２１ａの保持の仕方（例えば光学面の一部を保持するのか、光学面以外の部分を保持するのか）によっては、光学面の一部（保持部以外の部分）を有効領域とすることもできるし、光学面の全体を有効領域とすることもできる。

本実施形態では、後述する理由から、接合時に表面コート層２６・２７上にはみ出た接着剤２５ｂを容易に除去することが可能となるので、上記の接合線部２８を面２２ｅ・２３ｅに沿って円滑に形成することができる（面２２ｅ・２３ｅを接合線部２８を介して連続的な面として形成することができる）。したがって、接合線部２８においても光学性能よく光を透過または反射させることが可能となり、接合線部２８を介して得られる光を有効に利用することができる。そして、接合線部２８の少なくとも一部を光学面の有効領域の少なくとも一部として使用しても、接合線部２８を含む領域（光学面の有効領域）を通して外界像を光学性能よく観察することが可能となる。つまり、接合線部２８を通して外界像を観察する構成では、接合線部２８が凹状に掘れることなく、外表面に沿って接合線部２８を円滑に形成できることが非常に有効となる。

（４−１．各構成部材の密着力の関係について）
次に、接合光学部材２１ａの特性となる各構成部材の密着力の関係について説明する。なお、このような密着力の関係を実現し得る各構成部材の具体的な材料については後述する。

本実施形態では、接合光学部材２１ａにおける２者間の密着力の関係が、（表面コート層／光学部材）＞（表面コート層／接着剤）、かつ、（光学部材／接着剤）＞（表面コート層／接着剤）となっている。より詳しくは、表面コート層２６と接眼プリズム２２との密着力をＡ１、表面コート層２７と偏向プリズム２３との密着力をＡ２、表面コート層２６・２７と接着剤２５との密着力をＡ３、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３と接着剤２５との密着力をＡ４とすると、Ａ１＞Ａ３、かつ、Ａ４＞Ａ３であり、Ａ２＞Ａ３、かつ、Ａ４＞Ａ３である。

ここで、図１（ａ）は、表面コート層が外表面である面２２ｅ・２３ｅ上に形成されていない接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の接合部付近の断面図であり、図１（ｂ）は、上記関係を満足する表面コート層２６・２７が外表面（面２２ｅ・２３ｅ）上に形成された接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の接合部付近の断面図である。

接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の接合部に接着剤２５を塗布してこれらを貼り合わせた後、接着剤２５を硬化させて接合光学部材２１ａを作製する際、図１（ａ）のように、外表面上に表面コート層が無い場合には、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の接合時にその接合部から外側にはみ出た、除去すべき接着剤２５ｂは、接合後にこれらのプリズムの外表面上に直接存在する。接着剤２５は、元々２つの光学部材を接合するための材料であるので、当然、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の両者に対して密着性が高い。このため、各光学部材の外表面上に表面コート層が無い場合には、除去すべき接着剤２５ｂを拭き取り除去することは困難となる。たとえ、接着剤２５の硬化度を低下させた半硬化状態で拭き取ったとしても、２つの光学部材を接合する密着力と、除去すべき接着剤２５ｂと光学部材との密着力が同程度なので、接着剤２５ｂの除去は困難であり、拭き取り時に接合部が剥がれたり、各光学部材の外表面に傷がつきやすくなる。

これに対して、図１（ｂ）のように、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の接合前に、２者間の密着力の関係が、（表面コート層／光学部材）＞（表面コート層／接着剤）となる表面コート層２６・２７を接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の外表面上に形成することにより、表面コート層２６・２７と接着剤２５との密着力が低いので、表面コート層２６・２７上の除去すべき接着剤２５ｂを容易に拭き取り除去することが可能となる。その結果、接着剤２５ｂの拭き取り時間を短縮することができ、作業性が容易になる。

しかも、表面コート層２６・２７と接眼プリズム２２および偏向プリズム２３との密着力が高いので、表面コート層２６・２７を残したまま、接着剤２５ｂを拭き取り除去することが可能となる。つまり、接着剤２５ｂの除去時に表面コート層２６・２７が接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の外表面からそれぞれ剥がれることがない。したがって、接着剤２５ｂの除去時に接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の外表面が傷つくのを防止することができる。このとき、２者間の密着力の関係が、（光学部材／接着剤）＞（表面コート層／接着剤）でもあり、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３と接着剤２５（特に接着剤２５ａ）との密着力が高いので、表面コート層２６・２７上の接着剤２５ｂの除去時に、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の接合部、つまり、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の接着剤２５ａでの接合部分が剥がれることはない。

また、表面コート層２６・２７と接眼プリズム２２および偏向プリズム２３との密着力が高いので、表面コート層２６・２７上の接着剤２５ｂを除去した後も、引き続き、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の外表面上に表面コート層２６・２７を保持させることができる。これにより、接合光学部材２１ａの実使用時にその外表面を光学面として使用する場合でも、その光学面の傷つきを防止することができ、光学面における光学性能の低下を回避することができる。

つまり、本実施形態の接合光学部材２１ａの構成によれば、少なくとも、接着剤２５ｂの除去時のみならず、実使用時においても、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の外表面の傷つきを防止することができ、従来よりも傷防止効果を高めることができると言える。特に、実使用時の光学面での光学性能の低下を回避することができる。

なお、２者間の密着力の関係（密着力の差）は、以下の方法で簡単に評価することが可能である。図８（ａ）は、密着力の関係を評価する対象となる試料（サンプル）の概略の構成を示す断面図である。この試料は、光学部材８１上に、コート層８２、接着剤８３、光学部材８４を順次積層して構成されている。なお、光学部材８１、コート層８２、接着剤８３、光学部材８４は、それぞれ、接眼プリズム２２、表面コート層２６（２７）、接着剤２５、偏向プリズム２３に相当するものと考えてよい。また、各層は、同一表面積（同一接合面積）で平行に積層されているものとする。

同図（ａ）の状態から、各光学部材８１・８４に対して、接合面に垂直方向であって互いに反対方向に引っ張り応力（負荷）を加えると、同図（ｂ）に示すように、最も密着力の弱い層間で剥離が起こる。つまり、同図（ｂ）では、コート層８２と接着剤８３との接合面で剥離が起こっており、これらの２者間の密着力が最も弱いことを示している。したがって、この試料における２者間の密着力の関係は、（コート層８２／光学部材８１）＞（コート層８２／接着剤８３）、かつ、（光学部材８４／接着剤８３）＞（コート層８２／接着剤８３）となり、２者間の密着力の相対的な大小関係が容易にわかる。なお、各光学部材８１・８４に対して引っ張り応力を加えたときの瞬間の力を測定すれば、各層の密着力の差の大きさを数値評価（絶対評価）することも可能となる。

（４−２．各構成部材の材料について）
次に、上記した関係を満足し得る、接合光学部材２１ａの各構成部材の具体的な材料について説明する。

光学部材である接眼プリズム２２および偏向プリズム２３は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＭＭＡ（メタクリル酸メチル）等のアクリル系樹脂、あるいはＺＥＯＮＥＸ（登録商標）、アペル（登録商標）等のシクロオレフィン系樹脂で構成されている。これらの有機材料は、透明性が高く、低複屈折であるので、光学部材を構成したときに良好な光学性能（例えば透過特性）を得ることができる。

接着剤２５は、例えば、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の材料と同じ系列であるアクリル系あるいはシクロオレフィン系の有機材料で構成されている。これは、同系列の材料同士は密着力が高いからである。また、これらの有機材料は、「透明性が高い」、「紫外線・可視光照射により非常に短時間で容易に硬化が可能である」、「同系列なので屈折率が光学部材と似通っており、接合後、接合線部が目立ちにくい」、などの多くの利点を兼ね備えており、光学部材の接合に用いる接着剤２５として非常に望ましい。このような接着剤２５としては、例えばＬＣＲ６２９Ｂ（東亞合成株式会社製）やＮＯＡ７６（ノーランドプロダクツ社製）等を用いることができる。

また、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３と接着剤２５とを同じ系列の有機材料で構成することにより、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３と後述する無機材料からなる表面コート層２６・２７との密着性を高めつつ、接着剤２５と表面コート層２６・２７との密着性を低くするなど、２者間の密着性を容易にコントロールすることが可能となる。

表面コート層２６・２７は、例えば無機材料で構成されている。一般的に、有機材料と無機材料とは密着力が弱い場合が多いので、接着剤２５を上述の有機材料で構成し、表面コート層２６・２７を無機材料で構成したときに、表面コート層２６・２７上の接着剤２５を容易に除去することが可能となる。また、後述するように、無機材料からなる表面コート層２６・２７は表面硬度が高いので、表面コート層２６・２７によって接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の外表面（面２２ｅ・２３ｅ）を傷つきから保護することも可能となる。

特に、表面コート層２６・２７は、無機材料の中でも、金属酸化物を主成分とする材料で構成されることが望ましい。つまり、上記無機材料は、金属酸化物を含んでいることが望ましい。これは以下の理由による。

有機材料と無機材料とは密着力が弱い場合が多いが、アクリル系やシクロオレフィン系の成形された樹脂材料と金属酸化物とは密着力が高く、紫外線・可視光照射によって硬化する接着剤と金属酸化物とは密着力が低いということが、種々の考察から新たに分かった。特に、光学部材である接眼プリズム２２および偏向プリズム２３と接着剤２５とをそれぞれアクリル系樹脂で構成した場合、金属酸化物を主成分とする表面コート層２６・２７は、成形された接眼プリズム２２および偏向プリズム２３とは密着力が高いが、硬化あるいは半硬化状態の接着剤２５とは密着力が低いことが分かった。特に、金属酸化物を主成分とする表面コート層２６・２７は、紫外線照射により硬化した接着剤２５との密着力は低くなるが、この現象は接着剤２５が特に半硬化状態のときに顕著である。なお、主成分の金属酸化物は、重量比で９０％以下であるのが望ましい。なぜなら、金属酸化物を主成分とする表面コート層２６・２７は、上述のように接眼プリズム２２および偏向プリズム２３との密着力が非常に高いためである。

このような、金属酸化物を含む無機材料の特性により、除去すべき接着剤２５ｂは表面コート層２６・２７上から容易に除去可能となる。また、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３と表面コート層２６・２７との密着性は高いため、接着剤２５ｂの拭き取り除去時に、表面コート層２６・２７が剥がれてしまうこともない。勿論、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３と接着剤２５ａの密着力は高いので、接合部が剥がれることもない。

ここで、上記金属酸化物としては、例えば、ＳｉＯ_x（１≦ｘ≦２）、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅またはこれらの混合物を用いることができる。例えば、ＳｉＯ_x（１≦ｘ≦２）は、ＳｉＯを酸素存在下で蒸着・スパッタ等の手法により光学部材上に堆積させることで形成され、表面コート層２６・２７の形成時の酸素存在量や、表面コート層２６・２７の形成後の放置環境により、膜内に酸素原子Ｏを取り込んで、ＳｉＯ_x（１≦ｘ≦２）の組成となる。

このように、上記金属酸化物として、上述の材料を用いることにより、真空蒸着やスパッタ等により、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３との密着力が強い表面コート層２６・２７を容易に形成することが可能となる。また、この場合、特に成膜手法の違いによっても、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３と表面コート層２６・２７との密着力を大きく異ならせることが可能である。

また、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３と接着剤２５とが同系列の材料であるにもかかわらず、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３と表面コート層２６・２７との密着力のほうが、表面コート層２６・２７と接着剤２５との密着力よりも強いのは、表面コート層２６・２７は、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３に対して真空蒸着やスパッタといった手法で強い密着力で形成（成膜）できるのに対し、接着剤２５は表面コート層２６・２７上で硬化するだけで、表面コート層２６・２７に対して強い密着力は生じないからである。

つまり、単純に、形成された表面コート層２６・２７の組成のみを考えると、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３と接着剤２５とは同系列の材料なので、表面コート層２６・２７はどちらに対しても同程度の密着力を持つように思われる。しかし、実際には、真空蒸着やスパッタ等では、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３上に順次堆積したコート材料が接眼プリズム２２および偏向プリズム２３上にて互いに結びつき、膜を形成する。このようにコート膜形成が接眼プリズム２２および偏向プリズム２３上で起こるため、表面コート層２６・２７は硬いコート膜を形成する過程で同時に接眼プリズム２２および偏向プリズム２３と強く密着する。これに対して、接着剤２５は、すでに成膜された表面コート層２６・２７上で硬化するが、すでに形成されている表面コート層２６・２７は無機材料なので、有機材料である接着剤２５と表面コート層２６・２７との密着力は弱くなる。

ところで、図５（ａ）（ｂ）は、接眼プリズム２２または偏向プリズム２３の外表面上に形成される表面コート層２６・２７の層構成を模式的に示す断面図であり、図５（ａ）は、表面コート層２６・２７が単層で構成される場合を、図５（ｂ）は、表面コート層２６・２７が複数層（多層膜）で構成される場合を示すものである。これらの図に示すように、表面コート層２６・２７は、単層で構成されてもよく、多層膜で構成されてもよい。

また、図５（ａ）のように、表面コート層２６・２７が単層で構成される場合、表面コート層２６・２７は、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３よりも低屈折率材料で構成されてもよい。例えば、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３がＰＭＭＡで構成される場合には、低屈折材料であるＳｉＯ_x（１≦ｘ≦２）、Ａｌ₂Ｏ₃や、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃との混合物などの金属酸化物を含む無機材料で表面コート層２６・２７が構成されてもよい。このように、表面コート層２６・２７を接眼プリズム２２および偏向プリズム２３よりも低屈折率の材料で構成することで、接合光学部材２１ａの表面反射率を低減可能であるという副次的効果を併せて得ることができる。

また、図５（ｂ）に示すように、表面コート層２６・２７が多層膜で構成される場合には、多層膜として、屈折率の異なる層を複数積層したものを用いることができる。より具体的には、低屈折率層と高屈折率層とを適切な層厚で複数積層した多層膜を用いることができる。図５（ｂ）の例では、表面コート層２６・２７は、低屈折率層３１、高屈折率層３２、高屈折率層３３および低屈折率層３４をこの順で、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の外表面上に積層した多層膜で構成されている。なお、低屈折率層３１・３４の構成材料としては、例えば、上述したＳｉＯ_x（１≦ｘ≦２）、Ａｌ₂Ｏ₃や、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃との混合物などを用いることができ、高屈折率層３２・３３の構成材料としては、例えば、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＣａＯ₂などを用いることができる。

このような多層膜で表面コート層２６・２７を構成することにより、より大きな表面反射率低減効果（例えば、特定波長での表面反射率がより低い、あるいはより広い波長範囲で表面反射率が低い）を得ることが可能となる。

上記のように表面コート層２６・２７に反射防止機能を持たせた場合には、接合光学部材２１ａの実使用時に、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３間に埋設された光学素子２４にて反射して外部に取り出される光（映像光）をより効率よく取り出すことが可能となる。また、接眼プリズム２２、偏向プリズム２３および光学素子２４を透過する光（外光）についても、より高い透過率で透過させることができる。したがって、映像光および外光のいずれの光についても、高い光利用効率で利用することが可能となり、観察者は映像および外界像の両者を明瞭に観察することが可能となる。

また、表面コート層２６・２７を、金属酸化物を主成分とする無機材料で構成することにより、表面コート層２６・２７の表面硬度を容易に高めることも可能となり、表面コート層２６・２７の機械的強度を容易に高めることが可能となる。例えば、ＳｉＯ_x（１≦ｘ≦２）は、上述したようにアクリル系樹脂やシクロオレフィン系樹脂に対して密着力が高い特性だけでなく、これらの材料よりも表面硬度が高い特性を有する。より具体的には、ＰＭＭＡの表面硬度は、鉛筆硬度でＨに相当し、ＳｉＯ_x（１≦ｘ≦２）の表面硬度は、同じく鉛筆硬度で４Ｈに相当する。なお、鉛筆硬度とは、６Ｂ（最も軟らかい）から９Ｈ（最も硬い）までの１７段階で、どの段階の硬度の鉛筆で引っかいたときに傷がつくかを表すＪＩＳ規格であり、鉛筆の芯の硬さのレベルを示すものである。

したがって、表面コート層２６・２７を上記の材料で構成し、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の外表面（面２２ｅ・２３ｅ）上に、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３よりも表面硬度の高い表面コート層２６・２７を形成することにより、接着剤２５ｂの除去時および接合光学部材２１ａの実使用時の両者において、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の外表面の傷つきを防止することができる。したがって、このように表面硬度の高い表面コート層２６・２７を形成することによっても、上述した２者間の密着力の大小に関係なく、従来よりも傷防止効果を高めることができる。特に、上述した２者間の密着力の関係を満たしながら、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３よりも表面硬度の高い表面コート層２６・２７を形成すれば、傷防止効果を高める効果を確実に得ることができる。また、表面コート層２６・２７の表面硬度が高いので、それ自体の傷つきも防止できる。

（５．映像表示装置の他の構成について）
図６（ａ）は、映像表示装置１の他の構成例を示す断面図である。この映像表示装置１は、接眼光学系２１に接合光学部材２１ｂを適用した以外は、図３の映像表示装置１と同様の構成である。なお、図６（ａ）では、ＬＣＤ１５よりも前段の構成の図示を省略している。

図１（ａ）（ｂ）等に示した接合光学部材２１ａでは、接眼プリズム２２の少なくとも面２２ｄ・２２ｅや、偏向プリズム２３の少なくとも面２３ｄ・２３ｅを平面で構成しているが、接合光学部材２１ｂでは、これらの面を曲面で構成している。図６（ｂ）は、接合光学部材２１ｂにおける接眼プリズム２２と偏向プリズム２３との接合部を拡大して示す断面図である。接合光学部材２１ｂにおける面２２ｄ・２２ｅや面２３ｄ・２３ｅは、例えば非球面や自由曲面の形状で構成されている。

また、接合光学部材２１ｂでは、接眼プリズム２２と偏向プリズム２３との間に埋設される光学素子２４が、ＨＯＥではなく、ハーフミラーで構成されている。このハーフミラーの光学薄膜は、例えばクロムからなる金属反射膜や、無機材料の多層膜で構成されている。光学薄膜の膜厚や層構成を制御することにより、透過光量と反射光量との比が１対１（ハーフ）のみならず、任意の比となる光学素子２４を形成することが可能である。

なお、接合光学部材２１ｂにおいて、接眼プリズム２２および偏向プリズム２３の接合後に外表面となる面２２ｅ・２３ｅに表面コート層２６・２７が予め形成され、かつ、２者間の密着力の関係や表面コート層２６・２７の表面硬度を適切に設定することによって、接着剤２５による接合時にはみ出した接着剤２５ｂが容易に除去されている点は、接合光学部材２１ａと同様である。

上記のように、接眼プリズム２２の少なくとも面２２ｄ・２２ｅや、偏向プリズム２３の少なくとも面２３ｄ・２３ｅを曲面形状とすることにより、接合光学部材２１ｂ（接眼プリズム２２）に任意の光学的パワーを持たせることができる。したがって、このような構成によっても、ＬＣＤ１５の表示映像を良好に収差補正された虚像として観察者に拡大観察させることができるとともに、接眼プリズム２２、偏向プリズム２３および光学素子２４を通して外界像を良好に観察することが可能である。また、接合光学部材２１ｂを用いた接眼光学系２１に矯正眼鏡レンズとしての機能を持たせることも可能となる。

（６．映像表示装置のさらに他の構成について）
図７は、映像表示装置１のさらに他の構成例を示す断面図である。この映像表示装置１は、図示しない光源および導光板と、ＬＣＤ１５と、接眼光学系２１とを有している。接眼光学系２１は、接眼レンズ２１ｃと、接合光学部材２１ｄとで構成されている。接眼レンズ２１ｃは、ＬＣＤ１５から出射される映像光を平行光にして接合光学部材２１ｄに導く光学系を構成している。

接合光学部材２１ｄは、複数の光学部材であるプリズム４１〜４５が接着剤で接合されたものであり、板状の平行平板を構成している。プリズム４１・４２の間には、透過光量と反射光量とが所定の比率となるように入射光を分離する光学素子５１が埋設されている。同様に、プリズム４２・４３の間、プリズム４３・４４の間、プリズム４４・４５の間には、透過光量と反射光量とが所定の比率となるように入射光を分離する光学素子５２・５３・５４がそれぞれ埋設されている。ただし、光学素子５１は、入射光を全反射させる反射ミラーとなっている。なお、光学素子５４も、入射光を全反射させる反射ミラーであってもよいが、外界像を観察するシースルー型においてはハーフミラーのようなものが用いられる。また、各プリズム４１〜４５における接合後に外表面となる面には、表面コート層６１〜６５がそれぞれ接合前に形成されている。

各プリズム４１〜４５、これらを接合する接着剤、表面コート層６１〜６５は、上述した接眼プリズム２２および偏向プリズム２３、接着剤２５、表面コート層２６・２７と同じ材料でそれぞれ構成されている。なお、接合光学部材２１ｄにおいて、２者間の密着力の関係や表面コート層６１〜６５の表面硬度を適切に設定することによって、接合時にはみ出した接着剤が容易に除去されている点は、接合光学部材２１ａ・２１ｂと同様である。

図７の映像表示装置１の構成では、光源からの光が導光板に入射し、面光源としてＬＣＤ１５を照明する。ＬＣＤ１５からの映像光は、接眼プリズム２１ｃにて平行光となり、接合光学部材２１ｄに入射する。接合光学部材２１ｄに入射した光は、光学素子５１にて反射され、プリズム４２内を導光されて光学素子５２に入射する。光学素子５２に入射した光は、一部はそこを透過し、残りは反射されて外部（第１の光学瞳）に導かれる。光学素子５２を透過した光は、プリズム４３内を導光されて光学素子５３に入射し、一部はそこを透過し、残りは反射されて外部（第２の光学瞳）に導かれる。光学素子５３を透過した光は、プリズム４４内を導光されて光学素子５４に入射し、そこで一部または全部が反射されて外部（第３の光学瞳）に導かれる。これにより、観察者は、各光学素子５２〜５４に対応する光学瞳のいずれの位置でも、映像を観察することが可能となる。

上記のように接合光学部材２１ｄを複数のプリズム４１〜４５を接合して構成した場合、観察者の眼前には接合光学部材２１ｄの複数の接合線部７１〜７３が存在し、観察者はその接合線部７１〜７３を含む領域を通して外界像を観察することになる。しかし、本発明によれば、接合時に表面コート層６１〜６５上にはみ出た接着剤を容易に除去することができ、これによって接合線部７１〜７３を容易に円滑な面にすることができる。したがって、観察者が外界像を観察する際に、複数の接合線部７１〜７３を光学面の有効領域の一部として使用しても、光学性能の劣化が少なく、明瞭に映像を観察することが可能となる。

なお、各プリズム４２〜４４内で導光される光は、上述のように各プリズム４２〜４４の対向する２面で全反射されずに導光されてもよいし、図３のように対向する２面で全反射されて導光されてもよい。また、接合光学部材２１ｄを構成するプリズムの数は、ここでは５つとしたが、３つ以上であれば接合光学部材２１ｄを構成することが可能である。さらに、以上では、４つの光学素子のそれぞれを隣接するプリズム間に埋設するようにしたが、用いる光学素子の数は４つには限定されない。つまり、光学素子が２つ以上であれば、それぞれの光学素子を隣接するプリズム間に埋設して接合光学部材２１ｄを構成することが可能である。

また、用いる光学素子の数が複数の場合、ＬＣＤ１５に光学的に近い位置にある光学素子ほど反射率が低くなるように設定すれば、それぞれの光学素子で反射される映像光の明るさを互いに近づけて、明るさムラの少ない良好な映像を観察者に観察させることが可能となる。また、複数の光学素子で映像光を反射する構成とすることにより、接合光学部材２１ｄを薄型化できることに加えて、光学瞳の形成範囲を全体として広げることも可能となる。これにより、観察者の瞳の位置がずれた場合でも、対応する光学瞳の位置にて良好な映像を観察者に観察させることが可能となる。

なお、上述した各構成や手法を適宜組み合わせて接合光学部材や映像表示装置ひいてはＨＭＤを構成することも勿論可能である。

本発明の接合光学部材は、例えばＨＭＤを構成する映像表示装置の接眼光学系に利用可能である。

（ａ）は、本発明の実施の一形態に係るＨＭＤの映像表示装置の接眼光学系において、表面コート層が外表面上に形成されていない接眼プリズムおよび偏向プリズムの接合部付近の断面図であり、（ｂ）は、表面コート層が外表面上に形成された接眼プリズムおよび偏向プリズムの接合部付近の断面図である。 （ａ）は、ＨＭＤの概略の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、ＨＭＤの側面図であり、（ｃ）は、ＨＭＤの正面図である。 上記映像表示装置の概略の構成を示す断面図である。 上記接眼光学系の概略の構成を示す断面図である。 （ａ）は、表面コート層の層構成の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、表面コート層の層構成の他の例を示す断面図である。 （ａ）は、上記映像表示装置の他の構成例を示す断面図であり、（ｂ）は、上記映像表示装置の接眼光学系に適用される接合光学部材における接眼プリズムと偏向プリズムとの接合部を拡大して示す断面図である。 上記映像表示装置のさらに他の構成例を示す断面図である。 （ａ）は、２者間の密着力の関係を評価する対象となる試料の概略の構成を示す断面図であり、（ｂ）は、引っ張り応力を加えた後の試料を示す断面図である。

符号の説明

１ 映像表示装置
２ 支持手段
１２ 光源
１５ ＬＣＤ（映像表示素子）
２１ 接眼光学系
２１ａ 接合光学部材
２１ｂ 接合光学部材
２１ｄ 接合光学部材
２２ 接眼プリズム（光学部材）
２２ｄ 面（接合面）
２２ｅ 面（外表面）
２３ 偏向プリズム（光学部材）
２３ｄ 面（接合面）
２３ｅ 面（外表面）
２４ 光学素子
２５ 接着剤
２６ 表面コート層
２７ 表面コート層
２８ 接合線部

Claims (15)

1. 複数の光学部材が接着剤で接合された接合光学部材であって、
   接合前に、各光学部材における接合後に外表面となる面に表面コート層を形成し、その後、接合面に接着剤を塗布して各光学部材を接合し、接合面から表面コート層上にはみ出た接着剤を流動性が無くなる状態まで硬化させた後に拭き取り除去することにより作製されており、
   ２者間の密着力の関係が、（表面コート層／光学部材）＞（表面コート層／接着剤）、かつ、（光学部材／接着剤）＞（表面コート層／接着剤）であることを特徴とする接合光学部材。
2. 表面コート層の表面硬度は、各光学部材の表面硬度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の接合光学部材。
3. 複数の光学部材が接着剤で接合された接合光学部材であって、
   接合前に、各光学部材における接合後に外表面となる面に表面コート層を形成し、その後、接合面に接着剤を塗布して各光学部材を接合し、接合面から表面コート層上にはみ出た接着剤を流動性が無くなる状態まで硬化させた後に拭き取り除去することにより作製されており、
   表面コート層の表面硬度は、各光学部材の表面硬度よりも高いことを特徴とする接合光学部材。
4. 上記接着剤は、有機材料で構成されており、
   上記表面コート層は、無機材料で構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の接合光学部材。
5. 上記無機材料は、金属酸化物を含んでいることを特徴とする請求項４に記載の接合光学部材。
6. 上記金属酸化物は、ＳｉＯ_x（１≦ｘ≦２）、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項５に記載の接合光学部材。
7. 上記各光学部材および上記接着剤はともに、アクリル系またはシクロオレフィン系の有機材料で構成されていることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の接合光学部材。
8. 上記表面コート層は、各光学部材よりも低屈折率の材料で構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の接合光学部材。
9. 上記表面コート層は、屈折率の異なる層を複数積層した多層膜で構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の接合光学部材。
10. 上記各光学部材の接合面間には、光学素子が埋設されてい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接合光学部材。
11. 上記光学素子は、体積位相型の反射型ホログラム光学素子であることを特徴とする請求項１０に記載の接合光学部材。
12. 各光学部材の接合後に外表面に露出して現れる接合線部の少なくとも一部が、光学面の有効領域の少なくとも一部に含まれていることを特徴とする請求項１、２、４から１１のいずれかに記載の接合光学部材。
13. 発光ダイオードからなる光源と、
    光源からの光を変調して映像を表示する映像表示素子と、
    請求項１から１２のいずれかに記載の接合光学部材とを備え、
    上記接合光学部材は、各光学部材の接合面間に埋設される光学素子として体積位相型の反射型ホログラム光学素子を含んでおり、映像表示素子からの映像光を、光学部材の入射面より入射させ、内部で複数回全反射して上記ホログラム光学素子に導き、上記ホログラム光学素子にて映像光を拡大反射して上記光学部材の射出面より外部に射出して観察者の眼に虚像として導くと同時に、上記ホログラム光学素子を透過した外界像の光を観察者の眼に導くことを特徴とする映像表示装置。
14. 上記ホログラム光学素子は、上記映像表示素子にて表示された映像を拡大する正の非軸対称な光学パワーを有しており、上記表示映像を観察者の眼に虚像として導く接眼光学系の少なくとも一部を構成していることを特徴とする請求項１３に記載の映像表示装置。
15. 請求項１３または１４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。

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