JP2009145620A - Bonded optical element, method for manufacturing bonded optical element, image display device, and head mount display - Google Patents

Bonded optical element, method for manufacturing bonded optical element, image display device, and head mount display Download PDF

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JP2009145620A JP2007322727A JP2007322727A JP2009145620A JP 2009145620 A JP2009145620 A JP 2009145620A JP 2007322727 A JP2007322727 A JP 2007322727A JP 2007322727 A JP2007322727 A JP 2007322727A JP 2009145620 A JP2009145620 A JP 2009145620A
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哲也 野田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bonded optical element having a fewer number of components, which reduces the number of process steps and prevents degradation of a hologram, and to provide an image display device including the bonded optical element, and a head mount display equipped with the image display device. <P>SOLUTION: An adhesive layer 23b bonding an ocular prism 21 and a deflection prism 22 of the bonded optical element is configured to record a hologram 24 by incorporating a base polymer, a polymerization initiator, a polymerizable monomer and a sensitized dye into the layer. By recording the hologram 24 in the adhesive layer 23b, the number of components of the bonded optical element is decreased, which decreases the number of process steps and prevents degradation in characteristics of the hologram 24 caused by permeation of the adhesive layer or shrinkage accompanying curing of the adhesive layer. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、隣り合う2つの透明光学部材を接着剤層で接合した接合光学素子と、その接合光学素子の製造方法と、その接合光学素子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に関するものである。   The present invention includes a bonded optical element obtained by bonding two adjacent transparent optical members with an adhesive layer, a method for manufacturing the bonded optical element, a video display apparatus including the bonded optical element, and a video display apparatus. The head-mounted display.

ホログラムを透明基板内に埋め込んで使用する接合光学素子は、透明基板内にホログラムを埋め込むことで湿度・酸素等の外部環境に影響を受けない光学素子として、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に非常に有用である。このような接合光学素子は、例えば、特許文献1に開示されている。
特開平7−234627号公報
Bonded optical elements that are used by embedding a hologram in a transparent substrate are very suitable for head-up displays and head-mounted displays as optical elements that are not affected by the external environment such as humidity and oxygen by embedding the hologram in the transparent substrate. Useful. Such a bonded optical element is disclosed in Patent Document 1, for example.
JP-A-7-234627

そこで、特許文献1に開示されているような従来の接合光学素子について、図11を用いながら説明する。   Therefore, a conventional bonded optical element as disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.

図11(a)に示すように、透明基板101が透明基板104(図11(d)参照)と接合される接合面101aに、ホログラム記録材料102を配置する。この際、ホログラム記録材料102には、例えば、シート状のフォトポリマー等が用いられる。そして、図11(b)に示すように、ホログラム記録材料102に対して両側から可干渉性の2光束のレーザ光を照射することで、干渉縞によりホログラムを記録したホログラム層103を作製する。作製したホログラム層103に、図11(c)で示すように紫外線を照射することにより、ホログラム層103を定着させる。その後、図11(d)で示すように、透明基板101のホログラム層103を含む接合面101aに、接着材料105を塗布して透明基板101と透明基板104とを接着させる。最後に、図11(e)で示すように、紫外線を照射することで、接着材料105を重合反応により硬化させて接合光学素子100が製造される。   As shown in FIG. 11A, the hologram recording material 102 is disposed on the bonding surface 101a where the transparent substrate 101 is bonded to the transparent substrate 104 (see FIG. 11D). At this time, for example, a sheet-like photopolymer is used for the hologram recording material 102. Then, as shown in FIG. 11B, the hologram recording material 102 is irradiated with two coherent laser beams from both sides, thereby producing a hologram layer 103 on which a hologram is recorded with interference fringes. The produced hologram layer 103 is fixed by irradiating with ultraviolet rays as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 11D, an adhesive material 105 is applied to the bonding surface 101a including the hologram layer 103 of the transparent substrate 101 to bond the transparent substrate 101 and the transparent substrate 104 together. Finally, as shown in FIG. 11E, the bonded optical element 100 is manufactured by curing the adhesive material 105 by a polymerization reaction by irradiating ultraviolet rays.

しかしながら、従来の接合光学素子100は、ホログラムを記録するためのホログラム記録材料102と透明基板同士を接合する接着材料105との2つの材料が必要であり、部品点数が多く、また、部品点数が増加するために、工程数が多くなるという問題が生じている。そして、ホログラム層103上に接着材料105を配置するために、接着材料105がホログラム層103に浸透したり、接着材料105が硬化する際に収縮したりすることで、ホログラム層103の特性が劣化してしまうという問題が生じている。   However, the conventional bonding optical element 100 requires two materials, namely, a hologram recording material 102 for recording a hologram and an adhesive material 105 for bonding the transparent substrates, and has a large number of components and a large number of components. The increase causes a problem that the number of processes increases. In order to dispose the adhesive material 105 on the hologram layer 103, the adhesive material 105 penetrates into the hologram layer 103 or contracts when the adhesive material 105 is cured, so that the characteristics of the hologram layer 103 deteriorate. The problem of doing so has arisen.

本発明は、上記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、部品点数が少なく、工程数を短縮化することができ、さらにホログラムの特性の劣化を防止することができる接合光学素子と、その接合光学素子の製造方法と、その接合光学素子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である。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to reduce the number of parts, to shorten the number of steps, and to further prevent deterioration of hologram characteristics. To provide a bonded optical element, a method for manufacturing the bonded optical element, an image display device including the bonded optical element, and a head-mounted display including the image display device.

上記目的を達成するために本発明は、複数の透明光学部材と、隣り合う2つの前記透明光学部材を接合する接着剤層とを備え、前記接着剤層中に、ホログラムが記録されていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, the present invention comprises a plurality of transparent optical members and an adhesive layer that joins two adjacent transparent optical members, and a hologram is recorded in the adhesive layer. It is characterized by.

上記構成によると、本発明の接合光学素子は、接着剤層中にホログラムが記録されている。従来では、ホログラムが記録されたホログラム層と、2つの透明光学部材を接合する接着剤層との2層により、接合光学素子を構成していた。しかし、本発明においては、接着剤層の層内にホログラムが記録されていることで、接着剤層の1層でホログラムの特性を備えた接合光学素子を構成することができる。そのため、接合光学素子の部品点数を減少させることができる。そして、部品点数を減少させることができるので、接合光学素子の製造工程を短縮することができる。また、従来では、ホログラム層と接着剤層とを別々の層に構成していたため、接着剤層のホログラム層への浸透や、接着剤層を硬化する際の収縮等によってホログラムの特性が劣化していた。しかし、本発明では、ホログラムと接着剤層は同一の層であるため、接着剤層の浸透や収縮によるホログラムの特性の劣化が生じることはない。   According to the above configuration, the bonded optical element of the present invention has a hologram recorded in the adhesive layer. Conventionally, a bonded optical element is constituted by two layers of a hologram layer on which a hologram is recorded and an adhesive layer that bonds two transparent optical members. However, in the present invention, since a hologram is recorded in the adhesive layer, a bonded optical element having hologram characteristics can be formed by one layer of the adhesive layer. Therefore, the number of parts of the bonded optical element can be reduced. And since the number of parts can be reduced, the manufacturing process of a joining optical element can be shortened. In addition, since the hologram layer and the adhesive layer are conventionally formed as separate layers, the characteristics of the hologram deteriorate due to penetration of the adhesive layer into the hologram layer, shrinkage when the adhesive layer is cured, or the like. It was. However, in the present invention, since the hologram and the adhesive layer are the same layer, the deterioration of the characteristics of the hologram due to penetration or shrinkage of the adhesive layer does not occur.

また、本発明は上記構成の接合光学素子において、前記接着剤層は、重合開始剤と、重合性モノマーと、ベースポリマーと、増感色素とを含んで構成されていることが好ましい。   In the bonded optical element having the above structure according to the present invention, it is preferable that the adhesive layer includes a polymerization initiator, a polymerizable monomer, a base polymer, and a sensitizing dye.

上記構成によると、本発明の接着剤層は、高分子化合物であるベースポリマー(マトリックスポリマー)に、重合開始剤と、重合性モノマーと、増感色素とを含有することで構成される。以下に本発明における接着剤層がホログラムを記録する原理について示す。ホログラムは、2光束を干渉させることによって生じる干渉縞の明部と暗部との屈折率差により、記録されるものである。そのため、本発明の接着剤層に可干渉性の2光束を照射すると、干渉縞の明部に位置する増感色素が光束のエネルギを吸収して重合開始剤にエネルギを与えることで重合反応が開始する。重合反応が開始されると、重合性モノマーが干渉縞の暗部から干渉縞の明部へと拡散して連続的に重合が行われる。そして、最終的には、重合性モノマーとベースポリマーとで構成される干渉縞の明部と、ベースポリマーで構成される干渉縞の暗部とが形成される。ここで、干渉縞の明部と干渉縞の暗部とでは、その屈折率差が大きくなるため、ホログラムを記録することができる。   According to the said structure, the adhesive bond layer of this invention is comprised by containing a polymerization initiator, a polymerizable monomer, and a sensitizing dye in the base polymer (matrix polymer) which is a high molecular compound. The principle of recording the hologram by the adhesive layer in the present invention will be described below. The hologram is recorded by the difference in refractive index between the bright and dark portions of the interference fringes generated by causing the two light beams to interfere. Therefore, when two coherent light beams are irradiated to the adhesive layer of the present invention, the sensitizing dye located in the bright part of the interference fringe absorbs the energy of the light beam and gives the polymerization initiator energy, thereby causing the polymerization reaction. Start. When the polymerization reaction is started, the polymerizable monomer diffuses from the dark part of the interference fringe to the bright part of the interference fringe, and polymerization is continuously performed. Finally, a bright part of interference fringes composed of a polymerizable monomer and a base polymer and a dark part of interference fringes composed of a base polymer are formed. Here, since the difference in refractive index between the bright part of the interference fringe and the dark part of the interference fringe becomes large, a hologram can be recorded.

また、本発明は上記構成の接合光学素子において、前記重合性モノマーは、N−ビニルカルバゾールを含むことが好ましい。   In the bonded optical element having the above structure according to the present invention, the polymerizable monomer preferably includes N-vinylcarbazole.

上記構成によると、高い回折効率を備えるホログラムを作製するためには、明部と暗部との屈折率差を大きくする必要がある。そこで、本発明の接合光学素子において、重合性モノマーが、高い屈折率を有する材料であるN−ビニルカルバゾールを含むことにより、干渉縞の明部と干渉縞の暗部との屈折率差をさらに広げることができ、高い回折効率を備えるホログラムを作製することができる。   According to the above configuration, in order to produce a hologram having high diffraction efficiency, it is necessary to increase the refractive index difference between the bright part and the dark part. Therefore, in the bonded optical element of the present invention, the polymerizable monomer contains N-vinylcarbazole which is a material having a high refractive index, thereby further widening the refractive index difference between the bright part of the interference fringe and the dark part of the interference fringe. And a hologram with high diffraction efficiency can be produced.

また、本発明は上記構成の接合光学素子において、前記増感色素は、1種類以上の色素から構成されて、赤、緑、青の波長域の光を吸収することが好ましい。   In the bonded optical element having the above-described configuration, the sensitizing dye preferably includes one or more kinds of dyes and absorbs light in the red, green, and blue wavelength regions.

上記構成によると、増感色素を、赤(R)、緑(G)、青(B)の波長域の光を吸収する色素で構成することによって、カラーで再生することのできるホログラムを作製することができる。この際、増感色素は、RGBの波長域の光をそれぞれ吸収する3種類の色素で構成されてもよいし、例えば、RGの波長域の光を吸収する色素とBの波長域の光を吸収する2種類の色素で構成されてもよい。または、RGBの波長域の光を吸収する1種類の色素を用いてもよい。   According to the above configuration, a hologram that can be reproduced in color is produced by configuring the sensitizing dye with a dye that absorbs light in the red (R), green (G), and blue (B) wavelength regions. be able to. In this case, the sensitizing dye may be composed of three kinds of dyes that absorb light in the RGB wavelength range, for example, a dye that absorbs light in the RG wavelength range and light in the B wavelength range. You may be comprised with two types of pigment | dye to absorb. Alternatively, one type of dye that absorbs light in the RGB wavelength range may be used.

また、本発明は上記構成の接合光学素子において、隣り合う2つの前記透明光学部材と、前記透明光学部材を接合する前記接着剤層とは、アクリル系あるいはシクロオレフィン系からなる材料を用いて構成されていることが好ましい。   Further, in the bonded optical element having the above-described configuration, the present invention is configured such that the two adjacent transparent optical members and the adhesive layer that bonds the transparent optical members are made of an acrylic or cycloolefin-based material. It is preferable that

上記構成によると、透明光学部材と接着剤層とが、アクリル系材料もしくはシクロオレフィン系材料という同系列の材料を用いて構成されていれば、互いの密着性が高まり、高い接合力を得ることができる。なお、これらの効果は、透明光学部材と接着剤層との主成分(例えば70重量%以上の成分)がアクリル系材料あるいはシクロオレフィン系材料であれば、確実に得ることができる。   According to the above configuration, if the transparent optical member and the adhesive layer are configured using the same series of materials such as an acrylic material or a cycloolefin material, the mutual adhesion is increased and a high bonding force is obtained. Can do. These effects can be reliably obtained if the main component (for example, 70% by weight or more) of the transparent optical member and the adhesive layer is an acrylic material or a cycloolefin material.

また、本発明は上記構成の接合光学素子において、前記ホログラムの、干渉縞の明部の屈折率をn1とし、干渉縞の暗部の屈折率をn2とすると、
0.01≦|n1−n2|≦0.05…(1)
を満たすことが好ましい。
Further, in the cemented optical element having the above-described configuration, the present invention may be configured such that the refractive index of the bright part of the interference fringe is n1 and the refractive index of the dark part of the interference fringe is n2.
0.01 ≦ | n1-n2 | ≦ 0.05 (1)
It is preferable to satisfy.

上記構成によると、条件式(1)を満たすことにより、ホログラムとして使用可能な高い回折効率と半値幅とを得ることができる。   According to the said structure, the high diffraction efficiency and half value width which can be used as a hologram can be obtained by satisfy | filling conditional expression (1).

また、本発明は上記構成の接合光学素子において、前記接着剤層は、層厚をtμmとすると、
10≦t≦300…(2)
を満たすことが好ましい。
In the bonded optical element having the above-described configuration, the adhesive layer may have a thickness of t μm.
10 ≦ t ≦ 300 (2)
It is preferable to satisfy.

上記構成によると、条件式(2)を満たことにより、ホログラムとして使用可能な高い回折効率と半値幅とを得ることができる。   According to the said structure, the high diffraction efficiency and half value width which can be used as a hologram can be obtained by satisfying conditional expression (2).

また、上記目的を達成するために本発明は、2つの透明光学部材の間に未硬化の接着剤層を配置する第1の工程と、前記接着剤層に可干渉性の2光束のレーザ光を照射して、前記接着剤層の一部の領域に干渉縞をホログラムとして記録すると同時に、ホログラムの記録時の重合反応による前記接着剤層の硬化により、2つの前記透明光学部材を接合する第2の工程とを含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a first step of disposing an uncured adhesive layer between two transparent optical members, and a coherent two-beam laser beam that is coherent with the adhesive layer. The interference fringes are recorded as a hologram in a partial region of the adhesive layer, and at the same time, the two transparent optical members are joined by curing the adhesive layer by a polymerization reaction during recording of the hologram. And 2 processes.

上記構成によると、接着剤層に可干渉性の2光束のレーザ光を照射することにより、ホログラムの記録と同時に、ホログラムを記録する際の接着剤層の重合反応による硬化によって、2つの透明光学部材の接合を行う。そのため、従来の製造方法において別工程として行われていたホログラムを記録する工程と、2つの透明光学部材を接合する工程とを、本発明の製造方法では1工程の中で行うことができる。これにより、製造工程の短縮化を図ることができる。また、接着剤層にホログラムを記録するので、別途ホログラム材料が不要となり、少ない部品点数で製造することができる。そして、接合工程とホログラム記録工程を同時に行うために、ホログラムの特性の劣化が生じることを抑えることができる。   According to the above configuration, by irradiating the adhesive layer with two coherent laser beams, simultaneously with recording of the hologram, the adhesive layer is cured by a polymerization reaction at the time of recording the hologram. Join the members. Therefore, the process of recording a hologram, which has been performed as a separate process in the conventional manufacturing method, and the process of bonding two transparent optical members can be performed in one process in the manufacturing method of the present invention. As a result, the manufacturing process can be shortened. Further, since the hologram is recorded on the adhesive layer, a separate hologram material is not required, and it can be manufactured with a small number of parts. Since the bonding process and the hologram recording process are performed simultaneously, it is possible to suppress the deterioration of the hologram characteristics.

また、本発明は上記構成の接合光学素子の製造方法において、前記第2の工程の後に、前記接着剤層の全面に紫外線を照射することにより、前記接着剤層に含まれる増感色素を分解すると同時に、ホログラム未記録領域のモノマーを重合硬化させて、2つの前記透明光学部材を接合する第3の工程を含むことが好ましい。   In the method for manufacturing a bonded optical element having the above-described configuration, the sensitizing dye contained in the adhesive layer is decomposed by irradiating the entire surface of the adhesive layer with ultraviolet rays after the second step. At the same time, it is preferable to include a third step of polymerizing and curing the monomer in the hologram non-recorded area to join the two transparent optical members.

上記構成によると、接着剤層にホログラムを記録すると同時に、接着剤層によって2つの透明光学部材を接合させる第2の工程においては、重合反応により硬化しているホログラム記録領域と、未重合のまま硬化していないホログラム未記録領域とが、接着剤層に混在している。また、ホログラムを記録するために接着剤層に含有される増感色素は、ホログラムを記録後も光束を吸収してしまい、さらに重合反応を起こして接着剤層を収縮させてしまう等の不都合を起こす。そこで、第2の工程の後、紫外線を接着剤層の全面に照射し、増感色素を分解することにより、接着剤層を定着させて安定した構成を有するとともに、増感色素の吸収のない透明性の高い接合光学素子を製造することができる。また、増感色素の分解と同時に、ホログラム未記録領域のモノマーを重合硬化させることにより、ホログラム未記録領域を光照射によって硬化させる工程を別工程として設ける必要がなく、簡便に接合光学素子を製造することができる。   According to the above configuration, at the same time that the hologram is recorded on the adhesive layer and at the same time the two transparent optical members are joined by the adhesive layer, the hologram recording area cured by the polymerization reaction and unpolymerized remain. Uncured hologram unrecorded areas are mixed in the adhesive layer. In addition, the sensitizing dye contained in the adhesive layer for recording the hologram absorbs the light flux after recording the hologram, and further causes a polymerization reaction to cause the adhesive layer to contract. Wake up. Thus, after the second step, the entire surface of the adhesive layer is irradiated with ultraviolet rays to decompose the sensitizing dye, thereby fixing the adhesive layer and having a stable structure, and no absorption of the sensitizing dye. A bonded optical element having high transparency can be manufactured. Simultaneously with the decomposition of the sensitizing dye, the monomer in the hologram unrecorded area is polymerized and cured, so that it is not necessary to provide a separate process for curing the hologram unrecorded area by light irradiation. can do.

また、本発明は上記構成の接合光学素子の製造方法において、前記接着剤層のホログラム未記録領域には、1光束のレーザ光、あるいは、2光束のインコヒーレントなレーザ光を照射して、重合反応により2つの前記透明光学部材を接合することが好ましい。   In the method for manufacturing a bonded optical element having the above-described configuration, the hologram unrecorded area of the adhesive layer is irradiated with one beam of laser light or two beams of incoherent laser light, and polymerization is performed. It is preferable to join the two transparent optical members by reaction.

上記構成によると、接着剤層のホログラム未記録領域に、例えば、所定の位置に遮光板を配置することで2光束のうちの一方のレーザ光を遮って他方のレーザ光を照射するか、あるいは、例えば、所定の位置に波長板を配置して一方のレーザ光の偏光方向を他方に対し直交方向になるように変えることにより、2光束のインコヒーレントなレーザ光を照射することで、干渉縞を生成せずに、重合反応による硬化を行い、2つの透明光学部材の接合を行う。これにより、ホログラム未記録領域には、干渉縞が生成されないために、ホログラムの記録が行われない。そのため、ホログラム記録領域以外の領域に不要な干渉縞が生成されることによるゴーストの発生を抑えることができる。また、ホログラム未記録領域には、干渉縞が生成されないことで、接着剤層の微小領域において大きな屈折率差が生じないので、接着剤層を均一に硬化することができる。   According to the above configuration, for example, by arranging a light-shielding plate at a predetermined position in the hologram non-recorded area of the adhesive layer, one of the two light beams is blocked and the other laser light is irradiated, or For example, by arranging a wave plate at a predetermined position and changing the polarization direction of one laser beam so as to be orthogonal to the other, irradiation with two light beams of incoherent laser light causes interference fringes. Without curing, curing by a polymerization reaction is performed, and the two transparent optical members are joined. Thereby, since no interference fringes are generated in the hologram non-recorded area, the hologram is not recorded. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of ghosts due to the generation of unnecessary interference fringes in areas other than the hologram recording area. Further, since no interference fringes are generated in the hologram non-recorded area, a large refractive index difference does not occur in the minute area of the adhesive layer, so that the adhesive layer can be uniformly cured.

また、本発明は上記構成の接合光学素子の製造方法において、前記接着剤層のホログラム未記録領域へのレーザの照射は、レーザ照射によるホログラムの記録と同時に行うことが好ましい。   In the method for manufacturing a bonded optical element according to the present invention, it is preferable that the laser irradiation of the hologram layer unrecorded area of the adhesive layer is performed simultaneously with the hologram recording by the laser irradiation.

上記構成によると、レーザ照射によってホログラム未記録領域を硬化させる工程を、ホログラムの記録と時間的にずらして行う場合に比べて(別工程で設ける場合に比べて)簡便に接合光学素子を製造することができる。   According to the above configuration, the bonded optical element is easily manufactured as compared with the case where the step of curing the hologram non-recorded region by laser irradiation is performed with a time shift from the time of recording the hologram (compared to the case where it is provided as a separate step) be able to.

また、本発明は上記構成の接合光学素子の製造方法において、レーザ照射によって前記接着剤層の一部の領域にホログラムを記録する前に、前記接着剤層のホログラムを記録する以外の領域に対して、重合反応により2つの前記透明光学部材を接合するための重合開始光を照射することが好ましい。   According to the present invention, in the method for manufacturing a bonded optical element having the above-described configuration, before the hologram is recorded in a partial region of the adhesive layer by laser irradiation, the region other than the hologram of the adhesive layer is recorded. Thus, it is preferable to irradiate the polymerization initiation light for joining the two transparent optical members by a polymerization reaction.

上記構成によると、ホログラム記録前に、予め2つの透明光学部材を接合し、一体化するのでズレ等の発生を防ぐことができ、作業性が容易になる。なお、重合開始光は、ホログラムを記録する際に用いるレーザ光、紫外線、または可視光等を用いることができる。   According to the above configuration, since the two transparent optical members are joined and integrated in advance before hologram recording, the occurrence of misalignment and the like can be prevented, and workability becomes easy. As the polymerization initiating light, laser light, ultraviolet light, visible light, or the like used for recording a hologram can be used.

また、本発明の接合光学素子は、上述した本発明の製造方法によって製造されてもよい。   Moreover, the bonded optical element of the present invention may be manufactured by the above-described manufacturing method of the present invention.

また、本発明は上記構成の接合光学素子において、前記ホログラムは、体積位相型の反射型のホログラムであることが好ましい。   In the cemented optical element having the above structure according to the present invention, it is preferable that the hologram is a volume phase reflection type hologram.

上記構成によると、反射型の体積位相型のホログラムは、波長選択性が高く、回折効率のピークの半値波長全幅が狭い。そのため、例えば、映像光と外界光とを同時に観察者の眼に導くコンバイナとして使用することが可能となる。また、そのようなコンバイナとしてホログラムを使用した場合、外界光の透過率が高くなり、外界像を明瞭に観察することが可能となる。   According to the above configuration, the reflection type volume phase hologram has high wavelength selectivity, and the full width at half maximum of the peak of diffraction efficiency is narrow. Therefore, for example, it can be used as a combiner that guides image light and external light simultaneously to the eyes of the observer. Further, when a hologram is used as such a combiner, the external light transmittance is increased, and the external image can be clearly observed.

また、上記目的を達成するために本発明は、照明光源と、前記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、上記の接合光学素子とを備え、前記映像表示素子からの映像光を、前記接合光学素子の入射面より入射させ、内部で複数回全反射して前記接合光学素子のホログラムへ導き、前記ホログラムにて映像光を拡大反射して前記接合光学素子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、前記ホログラム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。   In order to achieve the above object, the present invention comprises an illumination light source, a video display element that modulates light from the light source to display an image, and the above-described bonding optical element, The image light is incident from the incident surface of the bonding optical element, is internally totally reflected a plurality of times and guided to the hologram of the bonding optical element, and the image light is magnified and reflected by the hologram to be the exit surface of the bonding optical element. The light is emitted to the outside and guided to the observer's eye as a virtual image, and at the same time, the light of the external image transmitted through the hologram is guided to the observer's eye.

上記構成によると、光源から出射される光は、映像表示装置によって変調され、映像光として出射される。この映像光は、透明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、ホログラム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、映像を拡大虚像として観察することができる。また、ホログラム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。このように本発明の接合光学素子を用いて装置を構成することにより、ホログラム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、光源の発光波長とホログラム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、透明光学部材内での全反射を用いた構成なので、透明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、隣り合う透明光学部材を接合することで、外界光が一方の透明光学部材で屈折することを防ぎ、外界像を良好に観察できる。そして、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。   According to the above configuration, the light emitted from the light source is modulated by the video display device and emitted as video light. The image light is incident from the incident surface of the transparent optical member, totally reflected a plurality of times inside, then reflected by the hologram and emitted from the emission surface. Thereby, the observer can observe the video as an enlarged virtual image. Further, since the light of the external image transmitted through the hologram is guided to the eyes of the observer, the observer can observe the virtual image and the external image simultaneously. Thus, by constructing the apparatus using the cemented optical element of the present invention, since the hologram also serves as an eyepiece optical system, the apparatus can be reduced in size and weight. In addition, a bright image can be provided to the observer by combining the light emission wavelength of the light source and the diffraction wavelength of the hologram. Furthermore, since the configuration uses total reflection in the transparent optical member, the transparent optical member can be reduced in size and weight, the light transmittance of the external image can be increased, and the external image can be observed well. Further, by joining adjacent transparent optical members, it is possible to prevent external light from being refracted by one of the transparent optical members and to observe the external image satisfactorily. And it becomes possible to arrange | position an image display element to the periphery of a visual field, and can ensure a wide external field viewing angle.

また、本発明は上記構成の映像表示装置において、前記ホログラムは、前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、前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が好ましい。   Further, the present invention is the image display device having the above-described configuration, wherein the hologram has a positive non-axisymmetric optical power for enlarging the image displayed on the image display element, and the display image is viewed by an observer. It is preferable that at least a part of an eyepiece optical system that guides the eye as a virtual image is formed.

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させることができる。   In this case, the eyepiece optical system can be reduced in size, and an image with good aberration correction can be observed.

また、上記目的を達成するために本発明は、請求項15または請求項16に記載の映像表示装置と、前記映像表示装置を観察者の眼前で支持する支持部材とを備えていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, the present invention includes the video display device according to claim 15 or claim 16 and a support member that supports the video display device in front of an observer's eyes. It is said.

上記構成によると、映像表示装置が支持手段によって観察者の眼前で指示されるので、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。   According to the above configuration, since the video display device is instructed by the support means in front of the observer's eyes, the observer becomes hands-free and has a free hand while observing the external image and the display image on the video display element as a virtual image. The desired work can be performed. 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.

本発明によると、隣り合う2つの透明光学部材を接合する接着剤層中にホログラムが記録されていることにより、別途ホログラムを記録する材料を設ける必要がなく、接合光学素子の部品点数を減少させることができる。また、部品点数の減少に伴い、接合光学素子の製造工程を短縮化することができる。そして、接着剤層中にホログラムが記録されるため、接着剤層の浸透や、接着剤層の硬化に伴う収縮等によるホログラム層の特性の劣化を防ぐことができる。   According to the present invention, since the hologram is recorded in the adhesive layer that joins two adjacent transparent optical members, there is no need to provide a material for recording the hologram separately, and the number of parts of the joining optical element is reduced. be able to. Further, as the number of parts decreases, the manufacturing process of the bonded optical element can be shortened. Since the hologram is recorded in the adhesive layer, it is possible to prevent the deterioration of the characteristics of the hologram layer due to the penetration of the adhesive layer and the shrinkage accompanying the hardening of the adhesive layer.

以下に本発明の実施形態について、図面を用いながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1実施形態)
(ヘッドマウントディスプレイについて)
図2(a)は、本実施形態における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、図2(b)は、ヘッドマウントディスプレイの側面図であり、図2(c)は、ヘッドマウントディスプレイの正面図である。ヘッドマウントディスプレイ1は、映像表示装置2と、それを支持する支持手段3とを有しており、全体として、一般の眼鏡から一方のレンズ(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。
(First embodiment)
(About head mounted display)
2A is a plan view showing a schematic configuration of the head mounted display in the present embodiment, FIG. 2B is a side view of the head mounted display, and FIG. 2C is a head mounted display. It is a front view of a display. The head mounted display 1 includes an image display device 2 and a support means 3 that supports the image display device 2. As a whole, the head mounted display 1 has an appearance in which one lens (for example, for the left eye) is removed from general glasses. It has become.

映像表示装置2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2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21および偏向プリズム22(図3参照)の張り合わせによって構成されている。なお、映像表示装置2の詳細な構成については後述する。   The video display device 2 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 2 shown in FIG. 2C, the portion corresponding to the right eye lens of the spectacles is configured by bonding an eyepiece prism 21 and a deflection prism 22 (see FIG. 3) described later. The detailed configuration of the video display device 2 will be described later.

支持手段3は、映像表示装置2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4と、フレーム5と、テンプル6と、鼻当て7と、ケーブル8とを有している。なお、フレーム5、テンプル6および鼻当て7は、左右一体に設けられているが、これらを左右で区別する場合は、右フレーム5R、左フレーム5L、右テンプル6R、左テンプル6L、右鼻当て7R、左鼻当て7Lのように表現するものとする。   The support means 3 supports the video display device 2 in front of the observer's eyes (for example, in front of the right eye), and includes a bridge 4, a frame 5, a temple 6, a nose pad 7, and a cable 8. ing. The frame 5, the temple 6 and the nose pad 7 are integrally provided on the left and right sides. However, when these are distinguished from each other on the left and right, the right frame 5R, the left frame 5L, the right temple 6R, the left temple 6L, the right nose pad It shall be expressed as 7R, left nose pad 7L.

映像表示装置2の一端は、ブリッジ4に支持されている。このブリッジ4は、映像表示装置2のほかにも左フレーム5Lおよび鼻当て7を支持している。左フレーム5Lは、左テンプル6Lを回動可能に支持している。一方、映像表示装置2の他端は、右フレーム5Rに支持されている。右フレーム5Rにおいて、映像表示装置2の支持側と反対に位置する側端部は、右テンプル6Rを回動可能に支持している。ケーブル8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2に供給するための配線であり、右フレーム5Rおよび右テンプル6Rに沿って設けられている。   One end of the video display device 2 is supported by the bridge 4. The bridge 4 supports the left frame 5 </ b> L and the nose pad 7 in addition to the video display device 2. The left frame 5L supports the left temple 6L so as to be rotatable. On the other hand, the other end of the video display device 2 is supported by the right frame 5R. In the right frame 5R, the side end located opposite to the support side of the video display device 2 supports the right temple 6R in a rotatable manner. The cable 8 is a wiring for supplying an external signal (for example, a video signal, a control signal) and power to the video display device 2, and is provided along the right frame 5R and the right temple 6R.

観察者がヘッドマウントディスプレイ1を使用するときは、右テンプル6Rおよび左テンプル6L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7を観察者の鼻に当て、一般の眼鏡をかけるようにヘッドマウントディスプレイ1を観察者の頭部に装着する。この状態で、映像表示装置2にて映像を表示すると、観察者は、映像表示装置2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2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 head-mounted display 1, the right temple 6R and the left temple 6L are brought into contact with the right and left heads of the observer, and the nose pad 7 is placed on the nose of the observer, so that general glasses are used. The head mounted display 1 is attached to the observer's head so that When an image is displayed on the image display device 2 in this state, the observer can observe the image on the image display device 2 as a virtual image, and observes the outside image through the image display device 2 in a see-through manner. be able to.

上記構成のヘッドマウントディスプレイ1においては、映像表示装置2が支持手段3によって観察者の眼前で指示されるので、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。   In the head mounted display 1 having the above-described configuration, the video display device 2 is instructed by the support means 3 in front of the viewer's eyes. While observing, it is possible to perform a desired operation with a free 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.

なお、図2(a)(b)(c)で示したヘッドマウントディスプレイ1は、映像表示装置2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2を2個備えた構成であっても勿論かまわない。
(映像表示装置について)
次に、上述した映像表示装置の詳細について説明する。
The head mounted display 1 shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C has a configuration including only one video display device 2, but the video display device 2 is provided corresponding to the left and right eyes. Of course, it is possible to have a configuration with two.
(About video display device)
Next, details of the above-described video display device will be described.

図3は、映像表示装置の概略の構成を示す断面図である。映像表示装置2aは、光源(照明光源)11と、映像表示素子12と、接合光学素子(接眼光学系)20とで構成されている。映像表示素子12は、一方向拡散板13と、集光レンズ14と、LCD15とを有している。   FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the video display device. The video display device 2 a includes a light source (illumination light source) 11, a video display element 12, and a cemented optical element (eyepiece optical system) 20. The video display element 12 includes a unidirectional diffusion plate 13, a condenser lens 14, and an LCD 15.

光源11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11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、ヘッドマウントディスプレイ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、ヘッドマウントディスプレイ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。   The light source 11 is composed of an RGB-integrated LED that emits light in three wavelength bands whose center wavelengths are, for example, 465 nm, 520 nm, and 635 nm. The unidirectional diffuser plate 13 diffuses the illumination light from the light source 11, but the degree of diffusion differs depending on the direction. More specifically, the unidirectional diffuser plate 13 diffuses incident light by about 40 ° in a direction corresponding to the left and right direction when the head mounted display is worn by the observer (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 3). The incident light is diffused by about 0.2 ° in the vertical direction (direction parallel to the paper surface of FIG. 3) when the observer mounts the head mounted display. 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.

LCD15は、映像信号に基づいて光源11からの光を変調することにより、映像を表示する光変調素子である。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11などのほかの光学素子の配置位置を工夫する必要がある。また、LCD15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))を用いてもよい。   The LCD 15 is a light modulation element that displays an image by modulating light from the light source 11 based on the image signal. In this embodiment, the LCD 15 is a transmissive type, but may be a reflective type. In this case, it is necessary to devise the arrangement position of other optical elements such as the light source 11. Further, a light modulation element other than the LCD 15 (for example, DMD (Digital Micromirror Device; manufactured by Texas Instruments, USA)) may be used.

一方、接合光学素子20は、接眼プリズム21と、偏向プリズム22と、接眼プリズム21と偏向プリズム22とを接合する接着剤層23とから構成されている。また接眼プリズム21と偏向プリズム22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。   On the other hand, the cemented optical element 20 includes an eyepiece prism 21, a deflection prism 22, and an adhesive layer 23 that joins the eyepiece prism 21 and the deflection prism 22. The eyepiece prism 21 and the deflecting prism 22 are joined so that a continuous surface shape is formed at the joint.

接眼プリズム21および偏向プリズム22は、例えば、アクリル系樹脂(後述する)で構成されている。接眼プリズム21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21a、21b、21cを有している。面21aは、映像表示素子12からの映像光が入射する入射面であり、面21b、21cは互いに対向する面である。このうち、面21bは、全反射面兼射出面となっている。   The eyepiece prism 21 and the deflection prism 22 are made of, for example, an acrylic resin (described later). The eyepiece prism 21 is formed in a shape in which a lower end portion of a parallel plate is wedge-shaped and an upper end portion thereof is thickened, and has surfaces 21a, 21b, and 21c. The surface 21a is an incident surface on which the image light from the image display element 12 is incident, and the surfaces 21b and 21c are surfaces facing each other. Among these, the surface 21b is a total reflection surface and an emission surface.

偏向プリズム22は、平行平板の上端部を接眼プリズム21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21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21に偏向プリズム22を接合させない場合、外界像の光が接眼プリズム21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21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21に偏向プリズム22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21の楔状の下端部を透過するときの屈折を偏向プリズム22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。   The deflection prism 22 is configured to be a substantially parallel flat plate integrated with the eyepiece prism 21 by forming the upper end portion of the parallel plate along the lower end portion of the eyepiece prism 21. When the deflecting prism 22 is not joined to the eyepiece prism 21, the external image light is refracted when passing through the wedge-shaped lower end portion of the eyepiece prism 21, so that the external field image observed through the eyepiece prism 21 is distorted. However, the deflecting prism 22 is joined to the eyepiece prism 21 to form an integral substantially parallel plate, so that the refraction when the light of the external image is transmitted through the wedge-shaped lower end of the eyepiece prism 21 is canceled by the deflecting prism 22. can do. As a result, it is possible to prevent distortion in the external image observed through the see-through.

接着剤層23は、接眼プリズム21と偏向プリズム22とを接合するとともに、特定の入射角で入射する例えば、465nm±10nm、520nm±10nm、635nm±10nmの3つの波長帯域の光を回折させる体積位相型のホログラム24(図1(b)参照)を記録している。なお、この構成については後述する。   The adhesive layer 23 joins the eyepiece prism 21 and the deflecting prism 22 and diffracts light of three wavelength bands, for example, 465 nm ± 10 nm, 520 nm ± 10 nm, and 635 nm ± 10 nm, which are incident at a specific incident angle. A phase hologram 24 (see FIG. 1B) is recorded. This configuration will be described later.

このような映像表示装置2aの構成により光源11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へ入射する。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。   The light emitted from the light source 11 by the configuration of the video display device 2a is diffused by the one-way diffusion plate 13, condensed by the condenser lens 14, and incident on 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、接合光学素子20の接眼プリズム21の上端部(面21a)から接眼プリズム21の内部に入射し、対向する2つの面21b、21cで複数回全反射されて、接着剤層23に入射する。接着剤層23に入射した光は、そこで反射されて面21b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。   The image light from the LCD 15 is incident on the inside of the eyepiece prism 21 from the upper end (surface 21a) of the eyepiece prism 21 of the cemented optical element 20, and is totally reflected a plurality of times by the two opposite surfaces 21b and 21c. Incident on the layer 23. The light incident on the adhesive layer 23 is reflected there and emitted through the surface 21b 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、接眼プリズム21、偏向プリズム22および接着剤層23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。   On the other hand, the eyepiece prism 21, the deflecting prism 22, and the adhesive layer 23 transmit almost all the light from the outside, so that 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.

以上のように、映像表示装置2aでは、LCD15から出射される映像光を接眼プリズム21内での全反射によって光学瞳Eに導く構成としたので、通常の眼鏡レンズと同様に接眼プリズム21および偏向プリズム22の厚さを3mm程度にすることができ、接合光学素子20ひいては映像表示装置2a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。さらに映像表示素子12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、接着剤層23中にホログラム24を記録しているので、光源11の回折波長とホログラム24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。   As described above, in the video display device 2a, the video light emitted from the LCD 15 is guided to the optical pupil E by total reflection in the eyepiece prism 21, so that the eyepiece prism 21 and the deflector are deflected in the same manner as a normal spectacle lens. The thickness of the prism 22 can be set to about 3 mm, and the bonded optical element 20 and thus the video display device 2a can be reduced in size and weight. Further, the light transmittance of the external image becomes high, and the external image can be observed well. Furthermore, the video display element 12 can be arranged at a position far away from immediately before the eyes of the observer, and a wide field of view for the outside world of the observer can be secured. In addition, since the hologram 24 is recorded in the adhesive layer 23, a bright image can be provided to the observer by combining the diffraction wavelength of the light source 11 and the diffraction wavelength of the hologram 24.

また、接着剤層23中に記録されたホログラム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のホログラムで構成されているので、LCD15からの映像光が接眼プリズム21、偏向プリズム22および接着剤層23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のホログラムは、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として機能させることができる。それゆえ、観察者は、ホログラム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21、偏向プリズム22および接着剤層23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。   The hologram 24 recorded in the adhesive layer 23 is composed of a volume phase type reflection hologram that diffracts only light of a specific wavelength at a specific incident angle as described above. The light does not affect the light of the external image that passes through the eyepiece prism 21, the deflecting prism 22, and the adhesive layer 23. In other words, volume phase type reflection holograms are both highly wavelength selective and angle selective, and therefore have a diffractive reflection effect only on light in a limited wavelength range. And a combiner that synthesizes transmitted light of other wavelengths. Therefore, an observer observes a virtual image of the display image of the LCD 15 through the hologram 24 and observes the outside world image clearly and normally through the eyepiece prism 21, the deflection prism 22 and the adhesive layer 23. Can do.

また、接着剤層23に記録されるホログラム24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合光学素子20の少なくとも一部を構成しているので、接合光学素子20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。   The hologram 24 recorded on the adhesive layer 23 has a positive non-axisymmetric optical power for enlarging the image displayed on the LCD 15, and guides the display image to the observer's eye as a virtual image. Since at least a part of the cemented optical element 20 is configured, the cemented optical element 20 can be reduced in size, and an image that has been favorably corrected for aberrations can be provided to an observer.

なお、ホログラム24が接眼プリズム21と偏向プリズム22との接合部における接着剤層23中に記録されていることで、ホログラム24が外部環境に影響を受けることを防ぐことができ、安定した性能を保つことができる。   Since the hologram 24 is recorded in the adhesive layer 23 at the joint between the eyepiece prism 21 and the deflection prism 22, the hologram 24 can be prevented from being affected by the external environment, and stable performance can be achieved. Can keep.

(接合光学素子について)
次に、上述した接合光学素子の詳細について説明する。
(About bonded optical elements)
Next, details of the above-described bonded optical element will be described.

接合光学素子20は、複数の透明光学部材としての接眼プリズム21および偏向プリズム22と、接眼プリズム21と偏向プリズム22とを接合するとともに、ホログラム24を記録する接着剤層23とから構成されている。図4(a)に接眼プリズムの平面図を示し、図4(b)に接眼プリズムの側面図を示す。また、図5(a)に偏向プリズムの平面図を示し、図5(b)に偏向プリズムの側面図を示す。図6は、本発明の接合光学素子の平面図である。   The cemented optical element 20 includes an eyepiece prism 21 and a deflecting prism 22 as a plurality of transparent optical members, and an adhesive layer 23 that joins the eyepiece prism 21 and the deflecting prism 22 and records a hologram 24. . FIG. 4A shows a plan view of the eyepiece prism, and FIG. 4B shows a side view of the eyepiece prism. FIG. 5A shows a plan view of the deflection prism, and FIG. 5B shows a side view of the deflection prism. FIG. 6 is a plan view of the bonded optical element of the present invention.

接眼プリズム21は、全体として略4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4(a)において、上面を中心として反時計回りに配置される面21d、21e、21f、21gで構成されている。これらの面21d、21e、21f、21gはそれぞれ法線方向が異なっている。また、面21dには、上記上面よりも上方に突出する突出部が形成されている。   The eyepiece prism 21 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 constituted by surfaces 21d, 21e, 21f, and 21g arranged counterclockwise with the upper surface as the center in FIG. 4A. These surfaces 21d, 21e, 21f, and 21g have different normal directions. The surface 21d is formed with a protruding portion that protrudes upward from the upper surface.

偏向プリズム22は、図5(a)に示すように、接眼プリズム21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、偏向プリズム22は、平行平板から接眼プリズム21の形状をくりぬいた形状を有している。ここで、偏向プリズム22において、接眼プリズム21と接合したときに、接眼プリズム21の面21e、21f、21gと対向する面をそれぞれ面22a、22b、22cとする。これらの面22a、22b、22cの法線方向も互いに異なっている。   As shown in FIG. 5A, the deflection prism 22 has a shape such that a parallel plate is formed by joining the eyepiece prism 21. That is, the deflection prism 22 has a shape obtained by hollowing out the shape of the eyepiece prism 21 from a parallel plate. Here, in the deflecting prism 22, when the eyepiece prism 21 is joined, surfaces facing the surfaces 21e, 21f, and 21g of the eyepiece prism 21 are surfaces 22a, 22b, and 22c, respectively. The normal directions of these surfaces 22a, 22b, and 22c are also different from each other.

接着剤層23は、接眼プリズム21の面21e、21f、21gと偏向プリズム22の面22a、22b、22cとの間に配置して接眼プリズム21と偏向プリズム22とを上記3面で接合する。接着剤層23は、図6に示すように、接眼プリズム21の面21e、21f、21gと、偏向プリズム22の面22a、22b、22cとを接合する接着剤層23a、23b、23cを有している。そして、図4(b)または図5(b)に示す、接眼プリズム21の面21fと、偏向プリズム22の面22bとを接合する接着剤層23bにおいては、面同士を接合すると同時にホログラム24(図6参照)を記録する。そこで、接着剤層による接合の原理とホログラムを記録する原理とについて以下に示す。   The adhesive layer 23 is disposed between the surfaces 21e, 21f, and 21g of the eyepiece prism 21 and the surfaces 22a, 22b, and 22c of the deflection prism 22, and joins the eyepiece prism 21 and the deflection prism 22 with the three surfaces. As shown in FIG. 6, the adhesive layer 23 has adhesive layers 23a, 23b, and 23c that join the surfaces 21e, 21f, and 21g of the eyepiece prism 21 and the surfaces 22a, 22b, and 22c of the deflection prism 22. ing. Then, in the adhesive layer 23b that joins the surface 21f of the eyepiece prism 21 and the surface 22b of the deflection prism 22 shown in FIG. 4B or 5B, the hologram 24 ( (See FIG. 6). Therefore, the principle of bonding with the adhesive layer and the principle of recording the hologram will be described below.

接着剤層23は、高分子化合物で構成されて低分子を維持する働きを有するベースポリマー(マトリックスポリマー)の中に、重合開始剤、重合性モノマー、および増感色素を含んで構成されている。そのため、光を照射することによって重合開始剤に光のエネルギが吸収されることにより、重合反応が開始されて、重合性モノマーよって連続的に重合反応が行われる。そして、接着剤層23は、重合反応に伴う硬化によって接着剤として機能することができる。   The adhesive layer 23 is configured by including a polymerization initiator, a polymerizable monomer, and a sensitizing dye in a base polymer (matrix polymer) that is composed of a high molecular compound and has a function of maintaining a low molecule. . For this reason, when the light is absorbed by the polymerization initiator by irradiating light, the polymerization reaction is started, and the polymerization reaction is continuously performed by the polymerizable monomer. And the adhesive bond layer 23 can function as an adhesive agent by the hardening accompanying a polymerization reaction.

一方、ホログラム24は、2光束を干渉させることによって生じる干渉縞の明部と暗部との屈折率差により、記録されるものである。そのため、接着剤層23bの一部の領域に、可干渉性の2光束を照射すると、干渉縞の明部に位置する増感色素が光束のエネルギを吸収して重合開始剤にエネルギを与えることで重合反応が開始する。重合反応が開始されると、重合性モノマーが干渉縞の暗部から干渉縞の明部へと拡散して連続的に重合が行われる。そして、最終的には、主に重合性モノマーとベースポリマーとで構成される干渉縞の明部と、主にベースポリマーで構成される干渉縞の暗部とが形成される。ここで、ホログラム24記録時に照射するレーザ光を吸収する波長特性を有する増感色素を加えることで、干渉縞の濃淡に対応して重合性モノマーを硬化することができる。そして、干渉縞の明部と干渉縞の暗部とでは、その屈折率差が大きくなるため、ホログラム24を記録することができる。なお、さらに可塑剤を添加すると、重合性モノマーの拡散がより容易になり、大きな屈折率差を持たせることが容易になる。   On the other hand, the hologram 24 is recorded by the difference in refractive index between the bright part and the dark part of the interference fringes generated by causing the two light beams to interfere. Therefore, when two coherent light beams are irradiated to a part of the adhesive layer 23b, the sensitizing dye located in the bright part of the interference fringe absorbs the energy of the light beam and gives the polymerization initiator energy. The polymerization reaction starts. When the polymerization reaction is started, the polymerizable monomer diffuses from the dark part of the interference fringe to the bright part of the interference fringe, and polymerization is continuously performed. Finally, a bright part of interference fringes mainly composed of a polymerizable monomer and a base polymer and a dark part of interference fringes mainly composed of a base polymer are formed. Here, by adding a sensitizing dye having a wavelength characteristic for absorbing the laser light irradiated during recording of the hologram 24, the polymerizable monomer can be cured in accordance with the shading of the interference fringes. Since the difference in refractive index between the bright part of the interference fringe and the dark part of the interference fringe becomes large, the hologram 24 can be recorded. If a plasticizer is further added, the diffusion of the polymerizable monomer becomes easier and it becomes easy to have a large refractive index difference.

このように、ホログラム24を記録する際の重合反応に伴う硬化によって接眼プリズム21の面21fと、偏向プリズム22の面22bとを接合することができるため、接着剤層23bでは、ホログラム24の記録と、接眼プリズム21と偏向プリズム22との接合とを同時に行うことができる。   In this way, the surface 21f of the eyepiece prism 21 and the surface 22b of the deflecting prism 22 can be joined by curing accompanying the polymerization reaction when recording the hologram 24, so that the adhesive layer 23b records the hologram 24. The eyepiece prism 21 and the deflecting prism 22 can be joined at the same time.

また、高い回折効率を有するホログラム24を記録するために、重合性モノマーとしては、重合性・屈折率・硬化特性等を考慮して、複数種類を同時に用いるとよい。その中で、重合性モノマーの1つとしてN−ビニルカルバゾールを用いるのが非常によい。N−ビニルカルバゾールは、代表的な高屈折の重合性モノマーであり、明部と暗部の屈折率差を大きくするのに有効に働く。   Further, in order to record the hologram 24 having high diffraction efficiency, it is preferable to use a plurality of types of polymerizable monomers at the same time in consideration of polymerizability, refractive index, curing characteristics, and the like. Among them, it is very good to use N-vinylcarbazole as one of the polymerizable monomers. N-vinyl carbazole is a typical highly refractive polymerizable monomer, and effectively works to increase the difference in refractive index between the bright part and the dark part.

また、増感色素は、1種類以上の色素から構成され、赤(R)、緑(G)、青(B)の波長域の光を吸収する。レーザ光を吸収する増感色素として、RGB3色の波長域の光を吸収する色素を含むことで、RGB3波長のレーザ光を用いて、カラーで再生できるホログラム24を記録することが可能となる。増感色素は、RGBの波長域の光を吸収する1種類の色素を用いてもよいし、例えば、Rの波長域の光を吸収する色素と、GおよびBの波長域の光を吸収する色素との2種類の色素を用いてもよい。また、あるいはRGBのそれぞれの波長域の光を吸収する3種類の色素を用いてもよい。   The sensitizing dye is composed of one or more kinds of dyes, and absorbs light in the red (R), green (G), and blue (B) wavelength regions. By including a dye that absorbs light in the RGB three-color wavelength range as a sensitizing dye that absorbs laser light, it is possible to record a hologram 24 that can be reproduced in color using RGB three-wavelength laser light. As the sensitizing dye, one type of dye that absorbs light in the RGB wavelength range may be used. For example, a dye that absorbs light in the R wavelength range and light in the G and B wavelength ranges are absorbed. You may use two types of pigment | dyes with a pigment | dye. Alternatively, three types of dyes that absorb light in each of the RGB wavelength ranges may be used.

なお、後述するが、増感色素はホログラム記録後において、さらに不要な干渉縞が記録されないように、ホログラム定着工程により分解されることが望ましく、光あるいは熱により分解される性質を有することが望ましい。このような色素の一例として、Rの波長域の光を吸収する色素としては、シアニン系色素やスクワリリウム色素が挙げられ、Gの波長域の光やBの波長域の光を吸収する色素としては、クマリン系色素が挙げられる。   As will be described later, the sensitizing dye is desirably decomposed by the hologram fixing step so that unnecessary interference fringes are not recorded after hologram recording, and desirably has a property of being decomposed by light or heat. . Examples of such dyes include cyanine dyes and squarylium dyes that absorb light in the R wavelength region, and examples of dyes that absorb light in the G wavelength region and B wavelength region. And coumarin dyes.

上述した構成により記録されたホログラム24は、干渉縞の明部をn1、干渉縞の暗部をn2とすると、
0.01≦|n1−n2|≦0.05…(1)
の条件式を満たす。
また、記録されたホログラム24を有する接着剤層23の厚さをt(μm)とすると、接着剤層23の厚さは、
10≦t≦300…(2)
の条件式を満たす。
In the hologram 24 recorded with the above-described configuration, the bright part of the interference fringe is n1, and the dark part of the interference fringe is n2.
0.01 ≦ | n1-n2 | ≦ 0.05 (1)
Is satisfied.
Further, when the thickness of the adhesive layer 23 having the recorded hologram 24 is t (μm), the thickness of the adhesive layer 23 is
10 ≦ t ≦ 300 (2)
Is satisfied.

ホログラム24の特性は、屈折率差や膜厚のパラメータに依存する。ホログラムは、屈折率差が大きいほど、回折効率が上がる。また、膜厚が厚いほど、回折効率が上がる。しかしながら、必要以上に膜厚が厚くなると、回折効率の半値波長全幅が狭くなってしまうので、光学瞳に入射する光量が減少して輝度が暗くなってしまう。一方、輝度を明るくするために半値波長全幅を広くすると、多くの波長域の光を回折してしまうために、ホログラム24の波長選択性が悪くなり、ホログラムを24透過して観察される外界光が暗くなってしまう。そこで、上述した条件式(1)、(2)を満たすようにホログラム24を構成することで、接着剤層23中に記録したホログラム24が、ホログラム24として使用可能な回折効率の半値波長全幅や回折効率を有することができる。なお、特にホログラム24の屈折率差は0.02≦|n1−n2|≦0.05程度、接着剤層23の厚さtは、20μm≦t≦100μmが好ましい。   The characteristics of the hologram 24 depend on the refractive index difference and film thickness parameters. The diffraction efficiency of the hologram increases as the refractive index difference increases. Also, the thicker the film, the higher the diffraction efficiency. However, if the film thickness is increased more than necessary, the full width at half maximum wavelength of the diffraction efficiency becomes narrow, so that the amount of light incident on the optical pupil decreases and the brightness becomes dark. On the other hand, if the full width at half maximum wavelength is increased in order to increase the luminance, light in many wavelength ranges is diffracted, so that the wavelength selectivity of the hologram 24 is deteriorated, and external light that is observed through the hologram 24 is observed. Becomes darker. Therefore, by configuring the hologram 24 so as to satisfy the conditional expressions (1) and (2) described above, the hologram 24 recorded in the adhesive layer 23 can be used as the hologram 24 at the full width at half maximum wavelength of diffraction efficiency or It can have diffraction efficiency. In particular, the refractive index difference of the hologram 24 is preferably about 0.02 ≦ | n1−n2 | ≦ 0.05, and the thickness t of the adhesive layer 23 is preferably 20 μm ≦ t ≦ 100 μm.

透明光学部材である接眼プリズム21と偏向プリズム22とは、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、もしくは、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を用いて構成されている。これらの有機材料は、透明性が高く、低複屈折率であるので、透明光学部材を構成した際に、良好な光学特性(例えば透過特性)を得ることができる。また、接着剤層23は、アクリル系樹脂、もしくは、シクロオレフィン系樹脂を用いて構成されており、例えば、接着剤層23を構成するアクリル系重合性モノマーとしては、アクリレート誘導体(2−フェノキシエチルアクリレート、酢酸ビニル等)があり、マトリックスポリマーとしては、ポリメチルメタクリレート(PMMA)およびその共重合体、ポリビニルアセテート等がある。このように、接眼プリズム21と偏向プリズム22と接着剤層23とを同じアクリル系材料、もしくは、シクロオレフィン系材料という同系列の有機材料で構成することにより、密着性が高まり、高い接合力を得ることができる。なお、これらの効果は、接眼プリズム21と、偏向プリズム22と、接着剤層23とにおいて主成分(例えば70重量%以上の成分)がアクリル系材料もしくはシクロオレフィン系材料であれば、確実に得ることができる。   The eyepiece prism 21 and the deflecting prism 22 which are transparent optical members include, for example, acrylic resins such as PMMA (polymethyl methacrylate) and MMA (methyl methacrylate), ZEONEX (registered trademark), and Apel (registered trademark). It is comprised using cycloolefin type resins, such as. Since these organic materials have high transparency and low birefringence, good optical characteristics (for example, transmission characteristics) can be obtained when a transparent optical member is formed. The adhesive layer 23 is made of an acrylic resin or a cycloolefin resin. For example, an acrylic polymerizable monomer constituting the adhesive layer 23 is an acrylate derivative (2-phenoxyethyl). Acrylate, vinyl acetate and the like), and examples of the matrix polymer include polymethyl methacrylate (PMMA) and a copolymer thereof, and polyvinyl acetate. As described above, the eyepiece prism 21, the deflecting prism 22, and the adhesive layer 23 are made of the same acrylic material or the same series of organic materials such as cycloolefin materials, so that the adhesion is improved and a high bonding force is obtained. Obtainable. These effects can be reliably obtained if the main component (for example, 70% by weight or more) of the eyepiece prism 21, the deflection prism 22, and the adhesive layer 23 is an acrylic material or a cycloolefin material. be able to.

なお、シクロオレフィン系材料は、アクリル系材料の耐熱性を向上した材料であり、その性質が非常に似ているため、例えば、透明光学部材にシクロオレフィン系材料を用いて、接着剤層23にアクリル系材料を用いた場合であっても、上述したような効果を得ることができる。   The cycloolefin-based material is a material that improves the heat resistance of the acrylic-based material, and its properties are very similar. For example, a cycloolefin-based material is used for the transparent optical member to form the adhesive layer 23. Even when an acrylic material is used, the above-described effects can be obtained.

上記した構成によって、接着剤層23は、接眼プリズム21と偏向プリズム22とを接合すると同時に、接着剤層23の一部にホログラム24を記録することができる。そのため、従来のように、ホログラム記録材料と接着材料との2種類の材料を用いずに接合光学素子20を構成することができるので、接合光学素子20の部品点数を減少させることができる。そして、部品点数を減少させることができるので、接合光学素子20の製造工程を短縮することができる。また、ホログラム24と接着剤層23は同一材料で構成しているため、接着剤層23の浸透や収縮によるホログラム24の劣化を防ぐことができる。   With the above configuration, the adhesive layer 23 can record the hologram 24 on a part of the adhesive layer 23 at the same time as the eyepiece prism 21 and the deflecting prism 22 are joined. For this reason, since the bonded optical element 20 can be configured without using two kinds of materials, ie, a hologram recording material and an adhesive material, as in the prior art, the number of parts of the bonded optical element 20 can be reduced. And since the number of parts can be reduced, the manufacturing process of the joining optical element 20 can be shortened. Moreover, since the hologram 24 and the adhesive layer 23 are made of the same material, the deterioration of the hologram 24 due to the penetration and shrinkage of the adhesive layer 23 can be prevented.

(接合光学素子の製造方法について)
次に、上述した接合光学素子の製造方法の詳細について説明する。図1(a)〜(c)は、本発明の接合光学素子の製造方法を示す断面図である。なお、説明のため、以下に示す製造方法の断面図は、ホログラムを記録すると同時に接合を行う接着剤層23bの断面図を示すものとする。図1(a)で示される第1の製造工程において、接眼プリズム21と偏向プリズム22とが接着剤層23bを介して配置されている。
(About manufacturing method of bonded optical element)
Next, the detail of the manufacturing method of the junction optical element mentioned above is demonstrated. 1A to 1C are cross-sectional views showing a method for manufacturing a bonded optical element of the present invention. For the sake of explanation, the cross-sectional view of the manufacturing method shown below is a cross-sectional view of the adhesive layer 23b that is bonded at the same time as recording a hologram. In the first manufacturing process shown in FIG. 1A, the eyepiece prism 21 and the deflecting prism 22 are arranged via an adhesive layer 23b.

次に、図1(b)で示すように、第1の製造工程の後、接着剤層23bの一部の領域に可干渉性の2光束のレーザ光を照射する第2の製造工程を行う。本実施形態においては、接着剤層23bに、体積位相型の反射型のホログラムを記録するために、2光束のレーザ光を、接眼プリズム21側と偏向プリズム22側とから照射する。この際、偏向プリズム22側から照射される光は、マッチングオイルで偏向プリズム22に密着される光導入プリズム25を用いることで、偏向プリズム22で全反射されることなく、接着剤層23bに照射される。このような2光束の照射により、接着剤層23bの一部の領域において干渉縞を作製して、上述したホログラム記録の原理に従ってホログラム24を記録すると同時に重合反応による硬化によって、接眼プリズム21と偏向プリズム22とを接合する。この接着剤層23bのホログラム24が記録される領域をホログラム記録領域28とする。   Next, as shown in FIG. 1B, after the first manufacturing process, a second manufacturing process is performed in which a part of the adhesive layer 23b is irradiated with a coherent two-beam laser beam. . In the present embodiment, in order to record a volume phase type reflection hologram on the adhesive layer 23b, two beams of laser light are irradiated from the eyepiece prism 21 side and the deflection prism 22 side. At this time, the light irradiated from the deflecting prism 22 side is irradiated to the adhesive layer 23b without being totally reflected by the deflecting prism 22 by using the light introducing prism 25 which is closely attached to the deflecting prism 22 with matching oil. Is done. By such irradiation of two light beams, interference fringes are produced in a part of the adhesive layer 23b, and the hologram 24 is recorded in accordance with the above-mentioned principle of hologram recording. The prism 22 is joined. An area of the adhesive layer 23b where the hologram 24 is recorded is referred to as a hologram recording area 28.

このとき、RGBの波長帯域の光を照射するレーザ光源を用いて接着剤層23bを露光することで、RGBの3色に対応して機能するホログラム24とすることができる。すなわち、RGBの光を回折反射するホログラム24を記録することができる。そして、第2の製造工程の後、図1(c)で示すように、ホログラム記録領域28を含む接着剤層23に紫外線を照射する第3の製造工程を行う。   At this time, by exposing the adhesive layer 23b using a laser light source that emits light in the RGB wavelength band, the hologram 24 that functions in correspondence with the three colors of RGB can be obtained. That is, the hologram 24 that diffracts and reflects RGB light can be recorded. Then, after the second manufacturing process, as shown in FIG. 1C, a third manufacturing process of irradiating the adhesive layer 23 including the hologram recording region 28 with ultraviolet rays is performed.

以上のように、本発明の接合光学素子の製造方法においては、接着剤層23に可干渉性の2光束のレーザ光を照射することにより、ホログラム24の記録と同時に、ホログラム24を記録する際の接着剤層23の重合反応による硬化によって、接眼プリズム21と偏向プリズム22との接合を行う。そのため、従来の製造方法において別工程として行われていたホログラムを記録する工程と、2つの透明光学部材を接合する工程とを、本発明の製造方法では1工程の中で行うことができる。これにより、製造工程の短縮化を図ることができる。また、接着剤層23にホログラム24を記録するので、別途ホログラム材料が不要となり、少ない部品点数で製造することができる。そして、接合工程とホログラム記録工程を同時に行うために、ホログラム24の劣化が生じることを抑えることができる。   As described above, in the method for manufacturing a bonded optical element of the present invention, when the hologram 24 is recorded simultaneously with the recording of the hologram 24 by irradiating the adhesive layer 23 with the coherent two-beam laser beam. The eyepiece prism 21 and the deflecting prism 22 are bonded together by curing the adhesive layer 23 by the polymerization reaction. Therefore, the process of recording a hologram, which has been performed as a separate process in the conventional manufacturing method, and the process of bonding two transparent optical members can be performed in one process in the manufacturing method of the present invention. As a result, the manufacturing process can be shortened. Further, since the hologram 24 is recorded on the adhesive layer 23, a separate hologram material is not required, and it can be manufactured with a small number of parts. Further, since the bonding process and the hologram recording process are performed simultaneously, it is possible to suppress the deterioration of the hologram 24.

また、第2の製造工程の後、接着剤層23には、ホログラム記録のためのレーザ光の照射によって重合反応が起こり、接眼プリズム21と偏向プリズム22との接合が行われているホログラム記録領域28と、未重合のまま、接眼プリズム21と偏向プリズム22との接合が行われていないホログラム未記録領域29とが混在している。なお、ホログラム未記録領域29は、接着剤層23a、23cにおけるホログラム未記録領域29も含む。また、接着剤層23中に含まれる増感色素は、ホログラム24を記録後も光束を吸収してしまい、さらに重合反応を起こして接着剤層23を収縮させてしまう等の不都合を起こす。そこで、第3の工程において、紫外線を接着剤層23の全面に照射し、増感色素を分解することにより、接着剤層23を定着させて安定した構成を有するとともに、増感色素の吸収のない透明性の高い接合光学素子20を製造することができる。また、増感色素の分解と同時に、ホログラム未記録領域29のモノマーを重合硬化させることにより、ホログラム未記録領域29を光照射によって硬化させる工程を別工程として設ける必要がなく、簡便に接合光学素子20を製造することができる。   In addition, after the second manufacturing process, the adhesive recording layer 23 undergoes a polymerization reaction by irradiation with laser light for hologram recording, and the hologram recording area in which the eyepiece prism 21 and the deflection prism 22 are joined. 28 and a hologram unrecorded area 29 in which the eyepiece prism 21 and the deflecting prism 22 are not joined together are left unmixed. The hologram non-recorded area 29 also includes the hologram non-recorded area 29 in the adhesive layers 23a and 23c. Further, the sensitizing dye contained in the adhesive layer 23 absorbs the light flux after recording the hologram 24, and further causes a disadvantage such as causing a polymerization reaction to shrink the adhesive layer 23. Therefore, in the third step, the entire surface of the adhesive layer 23 is irradiated with ultraviolet rays to decompose the sensitizing dye, so that the adhesive layer 23 is fixed and has a stable structure, and the sensitizing dye is absorbed. It is possible to manufacture a bonded optical element 20 with high transparency. Further, simultaneously with the decomposition of the sensitizing dye, the monomer in the hologram unrecorded area 29 is polymerized and cured, so that it is not necessary to provide a process for curing the hologram unrecorded area 29 by light irradiation as a separate process. 20 can be manufactured.

また、本発明の接合光学素子20の製造方法では、上述した接合光学素子20の製造方法に加えて、ホログラム未記録領域29に1光束の光、あるいは、2光束のインコヒーレントな光を照射することで接眼プリズム21と偏向プリズム22とを接合することもできる。これにより、ホログラム未記録領域29には干渉縞が生成されないために、ホログラム24の記録が行われない。そのため、ホログラム記録領域28以外の領域に不要な干渉縞が生成されることによるゴーストの発生を抑えることができる。また、ホログラム未記録領域29には、干渉縞が生成されないことで、接着剤層23の微小領域において大きな屈折率差が生じないので接着剤層23を均一に硬化することができる。   Further, in the method for manufacturing the bonded optical element 20 of the present invention, in addition to the method for manufacturing the bonded optical element 20 described above, the hologram unrecorded area 29 is irradiated with one light beam or two light beams incoherent light. Thus, the eyepiece prism 21 and the deflecting prism 22 can be joined. As a result, no interference fringes are generated in the hologram non-recorded area 29, so that the hologram 24 is not recorded. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of ghosts due to the generation of unnecessary interference fringes in areas other than the hologram recording area 28. Further, since no interference fringes are generated in the hologram non-recorded area 29, a large difference in refractive index does not occur in the minute area of the adhesive layer 23, so that the adhesive layer 23 can be uniformly cured.

この際、本発明の接合光学素子の製造方法に加えて、以下の2パターンの工程のいずれかを付加することにより、上述したホログラム未記録領域29への露光を実現できる。   At this time, in addition to the method for manufacturing a cemented optical element of the present invention, exposure to the hologram unrecorded area 29 described above can be realized by adding one of the following two pattern processes.

(付加工程1)
接合光学素子20を製造する第2の工程の前に、上述したホログラム未記録領域29への光の照射を行うことを付加工程1とする。図7(a)は、本発明における接合光学素子の付加工程1を示す断面図である。図7(b)は、本発明における接合光学素子の付加工程1の別工程を示す断面図である。なお、以下に示す製造方法の断面図は、ホログラムを記録すると同時に接合を行う接着剤層23bの断面図を示すものとし、上述した接合光学素子の製造方法と同一の部分については説明を省略する。
(Additional process 1)
Before the second step of manufacturing the cemented optical element 20, irradiation of light to the hologram unrecorded area 29 described above is an additional step 1. Fig.7 (a) is sectional drawing which shows the addition process 1 of the joining optical element in this invention. FIG.7 (b) is sectional drawing which shows another process of the addition process 1 of the joining optical element in this invention. The following cross-sectional view of the manufacturing method is a cross-sectional view of the adhesive layer 23b that is bonded at the same time as recording the hologram, and the description of the same parts as those of the above-described manufacturing method of the bonded optical element is omitted. .

図7(a)で示すように、重合反応により接眼プリズム21と偏向プリズム22とを接合するための重合開始光の光源を、接着剤層23を挟むように2つ配置する。そして、ホログラム記録領域28に重合開始光が照射されないように遮光板26a、26bを配置する。この状態で重合開始光を照射すると、2つの光源から照射される重合開始光によって、ホログラム未記録領域29に重合反応による硬化が起こる。ここで、重合開始光がレーザ光のようなコヒーレントな光の場合、さらに波長板27aを追加配置することにより、互いの偏光方向が直交するようにしてホログラム未記録領域29へ照射される。2つの光源から出射される重合開始光は、ホログラム未記録領域29へ照射されても干渉縞を生成しないで接眼プリズム21と偏向プリズム22とを接合することができる。   As shown in FIG. 7A, two light sources of polymerization start light for bonding the eyepiece prism 21 and the deflecting prism 22 by a polymerization reaction are arranged so as to sandwich the adhesive layer 23 therebetween. Then, the light shielding plates 26 a and 26 b are arranged so that the hologram recording area 28 is not irradiated with the polymerization start light. When the polymerization start light is irradiated in this state, the hologram unrecorded area 29 is cured by a polymerization reaction by the polymerization start light irradiated from the two light sources. Here, when the polymerization initiating light is coherent light such as laser light, the hologram unrecorded region 29 is irradiated so that the polarization directions thereof are orthogonal to each other by additionally arranging a wave plate 27a. The polymerization initiating light emitted from the two light sources can join the eyepiece prism 21 and the deflecting prism 22 without generating interference fringes even when irradiated to the hologram non-recorded area 29.

あるいは、図7(b)で示すように、一方の光源を配置して、重合開始光を照射することでホログラム未記録領域29に干渉をおこさせずに、重合反応による硬化により、接眼プリズム21と偏向プリズム22とを接合することができる。この場合も、ホログラム記録領域28に重合開始光が照射されないように、遮光板26bを配置する。   Alternatively, as shown in FIG. 7B, by placing one light source and irradiating the polymerization initiation light, the hologram unrecorded area 29 is not interfered, and the eyepiece prism 21 is cured by polymerization reaction. And the deflection prism 22 can be joined. Also in this case, the light shielding plate 26b is disposed so that the hologram recording area 28 is not irradiated with the polymerization start light.

なお、重合開始光は重合を開始させる光であればよく、例えば、ホログラム24を記録する際に用いるレーザ光、紫外線、または可視光等を用いることができる。また、波長板27も重合開始光の偏光方向を互いに直交する方向にかえるものであればよく、1/2波長板や1/4波長板を用いることができる。   The polymerization initiation light may be any light that initiates polymerization. For example, laser light, ultraviolet light, or visible light used when recording the hologram 24 can be used. The wavelength plate 27 may be any plate that changes the polarization direction of the polymerization initiating light in directions orthogonal to each other, and a half-wave plate or a quarter-wave plate can be used.

付加工程1においては、ホログラム24を記録する前にホログラム未記録領域29を重合硬化させて接眼プリズム21と偏向プリズム22とを接合して一体化することで、接着剤層23のズレの発生を防ぐことができる。そのため、ホログラム24を記録する際の作業性を容易にすることができる。   In the additional step 1, the hologram non-recorded area 29 is polymerized and cured before the hologram 24 is recorded, and the eyepiece prism 21 and the deflecting prism 22 are joined and integrated, thereby generating a deviation of the adhesive layer 23. Can be prevented. Therefore, the workability when recording the hologram 24 can be facilitated.

(付加工程2)
接合光学素子20を製造する第2の工程と同時に、上述したホログラム未記録領域29への光の照射を行うことを付加工程2とする。図8(a)は、本発明における接合光学素子の付加工程2を示す断面図である。図8(b)は、本発明における接合光学素子の付加工程2の別工程を示す断面図である。
(Additional process 2)
Simultaneously with the second step of manufacturing the cemented optical element 20, the light irradiation to the hologram unrecorded area 29 described above is performed as an additional step 2. FIG. 8A is a cross-sectional view showing the bonding optical element adding step 2 in the present invention. FIG.8 (b) is sectional drawing which shows another process of the addition process 2 of the joining optical element in this invention.

図8(a)に示すように、一方の光源から出射される可干渉性のレーザ光が照射されるホログラム未記録領域29に対応して波長板27b、27cを配置する。そして、第2の工程と同様に、ホログラム記録領域28に可干渉性の2光束のレーザ光を照射する。すると、ホログラム未記録領域29においては、波長板27b、27cが配置されているのでレーザ光の偏光方向が他方に対して直交する方向に変えられた光が照射されるので、干渉縞を生成せずに重合反応による硬化により接眼プリズム21と偏向プリズム22とを接合することができる。   As shown in FIG. 8A, the wave plates 27b and 27c are arranged corresponding to the hologram non-recorded area 29 irradiated with the coherent laser light emitted from one light source. Then, similarly to the second step, the hologram recording area 28 is irradiated with a coherent two-beam laser beam. Then, in the hologram non-recorded area 29, since the wave plates 27b and 27c are arranged, the laser beam is irradiated with light whose polarization direction is changed in a direction orthogonal to the other, so that an interference fringe is generated. Instead, the eyepiece prism 21 and the deflecting prism 22 can be joined by curing by a polymerization reaction.

あるいは、図8(b)に示すように、ホログラム記録領域28に照射する可干渉性の2光束のレーザ光を照射する際に、一方の光源から出射されるレーザ光が照射されるホログラム未記録領域29に対応して遮光板26c、26dを配置する。これにより、ホログラム未記録領域29には、1光束のレーザ光しか照射されないので干渉縞が作製されずに重合硬化により、接眼プリズム21と偏向プリズム22とが接合することができる。   Alternatively, as shown in FIG. 8B, when irradiating the coherent two-beam laser beam irradiating the hologram recording area 28, the hologram unrecorded is irradiated with the laser beam emitted from one light source. The light shielding plates 26 c and 26 d are arranged corresponding to the region 29. Accordingly, since only one beam of laser light is irradiated to the hologram non-recorded area 29, the eyepiece prism 21 and the deflection prism 22 can be joined by polymerization hardening without producing interference fringes.

このように、ホログラム未記録領域29にレーザ光を照射する別工程を設ける場合に比べて簡便に接合光学素子20を製造することができる。   As described above, the bonded optical element 20 can be easily manufactured as compared with the case where another process of irradiating the hologram unrecorded area 29 with the laser beam is provided.

(第2実施形態)
図9は、映像表示装置の他の構成例を示した断面図である。この映像表示装置2bは、接合光学素子30の構成以外は、図3に示す映像表示装置2aと同様の構成を有する。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing another configuration example of the video display device. The video display device 2b has the same configuration as the video display device 2a shown in FIG. 3 except for the configuration of the cemented optical element 30.

本実施形態の映像表示装置2bは、光変調素子からなるLCD34と接合光学素子30とを有している。LCD34は、第1実施形態の映像表示装置2aにおけるLCD15と同様の構成を有する。接合光学素子30は、接眼プリズム31および偏向プリズム32を構成する面が、非球面や自由曲面等の曲面形状を有している。そして、接眼プリズム31と偏向プリズム32とを接合する接着剤層33は、上述したホログラム24を記録する接着剤層23により構成されている。   The video display device 2b of the present embodiment includes an LCD 34 composed of a light modulation element and a bonding optical element 30. The LCD 34 has the same configuration as the LCD 15 in the video display device 2a of the first embodiment. In the cemented optical element 30, the surfaces constituting the eyepiece prism 31 and the deflection prism 32 have a curved surface shape such as an aspherical surface or a free-form surface. The adhesive layer 33 that joins the eyepiece prism 31 and the deflecting prism 32 includes the adhesive layer 23 that records the hologram 24 described above.

これにより、接眼プリズム31と偏向プリズム32の面を曲面形状で構成することによって、接合光学素子30に任意の光学的パワーをも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LCD34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31、偏向プリズム32および接着剤層23を介して外界像を良好に観察することが可能である。また、接合光学素子30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。   Thus, by forming the surfaces of the eyepiece prism 31 and the deflecting prism 32 in a curved surface shape, the cemented optical element 30 can have an arbitrary optical power. Therefore, even with such a configuration, it is possible to allow the observer to enlarge and observe the display image on the LCD 34 as a well-corrected aberration-corrected virtual image and to display an external image via the eyepiece prism 31, the deflection prism 32, and the adhesive layer 23. It is possible to observe well. In addition, the cemented optical element 30 can be provided with a function as a correction eyeglass lens.

(第3実施形態)
図10は、映像表示装置のさらに他の構成例を示した断面図である。この映像表示装置2cは、図示しない光源および導光板と、LCD40と、接眼レンズ41と、接合光学素子42とで構成されている。接眼レンズ41は、LCD40から出射される映像光を平行光にして接合光学素子42に導く光学系を構成している。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a sectional view showing still another configuration example of the video display device. The video display device 2c includes a light source and a light guide plate (not shown), an LCD 40, an eyepiece lens 41, and a cemented optical element 42. The eyepiece lens 41 constitutes an optical system that guides the image light emitted from the LCD 40 to the cemented optical element 42 as parallel light.

接合光学素子42は、複数の透明光学部材であるプリズム43〜47が反射ミラー48および接着剤層54〜56を介してそれぞれ接合されたものであり、板状の平行平板を構成している。反射ミラー48は、接眼レンズ41から入射してくる入射光を全反射させるミラーである。プリズム44とプリズム45との間、プリズム45とプリズム46との間、プリズム46とプリズム47との間には、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ホログラム51〜53がそれぞれ接着剤層54〜56に記録されている。   In the bonded optical element 42, a plurality of prisms 43 to 47, which are transparent optical members, are bonded via a reflection mirror 48 and adhesive layers 54 to 56, respectively, and constitute a plate-like parallel plate. The reflection mirror 48 is a mirror that totally reflects incident light incident from the eyepiece lens 41. A hologram 51 that separates incident light between the prism 44 and the prism 45, between the prism 45 and the prism 46, and between the prism 46 and the prism 47 so that the transmitted light amount and the reflected light amount become a predetermined ratio. To 53 are recorded in the adhesive layers 54 to 56, respectively.

上述したプリズム43〜47、接着剤層54〜56は、前述した接眼プリズム21や偏向プリズム22、接着剤層23と同じ材料で構成されている。   The prisms 43 to 47 and the adhesive layers 54 to 56 described above are made of the same material as the eyepiece prism 21, the deflection prism 22, and the adhesive layer 23 described above.

図10の映像表示装置の構成2cでは、光源からの光が導光板に入射し、面光源としてLCD40を照明する。LCD40からの映像光は、接眼レンズ41にて平行光となり、接合光学素子42に入射する。接合光学素子42に入射した光は、反射ミラー48にて反射され、プリズム44内を導光されてホログラム51が記録されている接着剤層54に入射する。接着剤層54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E1)に導かれる。接着剤層54を透過した光は、プリズム45内を導光されてホログラム52が記録された接着剤層55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E2)に導かれる。接着剤層55を透過した光は、プリズム46内を導光されてホログラム53が記録された接着剤層56へ入射し、そこで一部または全部が反射されて外部(第3の光学瞳E3)に導かれる。これにより、観察者は、各ホログラム51〜53を記録する接着剤層54〜56に対応する光学瞳E1〜E3のいずれの位置でも、映像を観察することが可能となる。   In the configuration 2c of the video display device in FIG. 10, light from the light source enters the light guide plate and illuminates the LCD 40 as a surface light source. The image light from the LCD 40 becomes parallel light by the eyepiece lens 41 and enters the cemented optical element 42. The light incident on the cemented optical element 42 is reflected by the reflecting mirror 48, guided through the prism 44, and incident on the adhesive layer 54 on which the hologram 51 is recorded. A part of the light incident on the adhesive layer 54 is transmitted therethrough, and the remaining light is reflected and guided to the outside (first optical pupil E1). The light transmitted through the adhesive layer 54 is guided through the prism 45 and enters the adhesive layer 55 on which the hologram 52 is recorded. A part of the light is transmitted therethrough, and the rest is reflected to the outside (second Guided to the optical pupil E2). The light transmitted through the adhesive layer 55 is guided through the prism 46 and is incident on the adhesive layer 56 on which the hologram 53 is recorded, and a part or all of the light is reflected to the outside (third optical pupil E3). Led to. Thereby, the observer can observe an image at any position of the optical pupils E1 to E3 corresponding to the adhesive layers 54 to 56 on which the holograms 51 to 53 are recorded.

そして、本発明の映像表示装置2cは、接着剤層54〜56にホログラム51〜53を記録することにより、接合光学素子42の部品点数を減少することができ、ひいては映像表示装置2cを製造する際の工程を短縮することができる。   And the video display apparatus 2c of this invention can reduce the number of parts of the joining optical element 42 by recording the holograms 51-53 on the adhesive bond layers 54-56, and manufactures the video display apparatus 2c by extension. The process can be shortened.

なお、各プリズム43〜47内で導光される光は、上述のように各プリズム43〜47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、映像表示装置2cは、上述した構成に限られず、さらに複数のプリズムや複数のホログラムを記録する接着剤層で構成されてもかまわない。   The light guided in each of the prisms 43 to 47 may be guided without being totally reflected by the two opposing surfaces of each of the prisms 43 to 47 as described above, or opposed to each other as shown in FIG. The two surfaces may be totally reflected and guided. Further, the video display device 2c is not limited to the above-described configuration, and may be configured with an adhesive layer that records a plurality of prisms and a plurality of holograms.

また、ホログラムを記録する接着剤層の数が複数ある場合、LCD40に光学的に近い側にある接着剤層(図10においては接着剤層54)に記録されるホログラム(図10においてはホログラム51)ほど反射率(回折効率)が低くなるように設定すれば、それぞれのホログラムで反射される映像光の明るさを互いに近づけて、輝度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、複数のホログラムで映像光を反射する構成とすることにより、接合光学素子42を薄型化することに加えて、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。   When there are a plurality of adhesive layers on which holograms are recorded, a hologram (hologram 51 in FIG. 10) is recorded on the adhesive layer (adhesive layer 54 in FIG. 10) on the optically close side to the LCD 40. ) If the reflectance (diffraction efficiency) is set to be lower, the brightness of the image light reflected by each hologram can be made closer to each other, and an observer can observe a good image with little luminance unevenness. It becomes. Further, by adopting a configuration in which image light is reflected by a plurality of holograms, in addition to making the cemented optical element 42 thinner, it is possible to broaden the entire optical pupil formation range. Thereby, even when the position of the observer's pupil is shifted, it is possible to cause the observer to observe a good image at the position of the corresponding optical pupil.

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素子や映像表示装置ひいてはヘッドマウントディスプレイを構成することも勿論可能である。   Of course, it is possible to configure the bonding optical element, the image display device, and thus the head mounted display by appropriately combining the above-described configurations and methods.

本発明の接合光学素子は、例えばヘッドマウントディスプレイ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。   The cemented optical element of the present invention can be used, for example, in an eyepiece optical system of an image display device that constitutes a head mounted display.

(a)〜(c)は、本発明の接合光学素子の製造方法の製造工程を示す断面図である。(A)-(c) is sectional drawing which shows the manufacturing process of the manufacturing method of the joining optical element of this invention. (a)は、本発明のヘッドマウントディスプレイを示す平面図である。(b)は、本発明のヘッドマウントディスプレイを示す側面図である。(c)は、本発明のヘッドマウントディスプレイを示す正面図である。(A) is a top view which shows the head mounted display of this invention. (B) is a side view which shows the head mounted display of this invention. (C) is a front view which shows the head mounted display of this invention. 本発明の映像表示装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the video display apparatus of this invention. (a)は、本発明の接合光学素子の接眼プリズムを示す平面図である。(b)は、本発明の接合光学素子の接眼プリズムを示す側面図である。(A) is a top view which shows the eyepiece prism of the junction optical element of this invention. (B) is a side view showing an eyepiece prism of the cemented optical element of the present invention. (a)は、本発明の接合光学素子の偏向プリズムを示す平面図である。(b)は、本発明の接合光学素子の偏向プリズムを示す側面図である。(A) is a top view which shows the deflection | deviation prism of the joining optical element of this invention. (B) is a side view showing a deflection prism of the cemented optical element of the present invention. 本発明の接合光学素子を示す平面図である。It is a top view which shows the joining optical element of this invention. (a)は、本発明の接合光学素子の付加工程1を示す断面図である。(b)は、本発明の接合光学素子の付加工程1の別工程を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the addition process 1 of the joining optical element of this invention. (B) is sectional drawing which shows another process of the addition process 1 of the joining optical element of this invention. (a)は、本発明の接合光学素子の付加工程2を示す断面図である。(b)は、本発明の接合光学素子の付加工程2の別工程を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the addition process 2 of the joining optical element of this invention. (B) is sectional drawing which shows another process of the addition process 2 of the joining optical element of this invention. 本発明の映像表示装置の他の構成例を表した断面図である。It is sectional drawing showing the other structural example of the video display apparatus of this invention. 本発明の映像表示装置のさらに他の構成例を表した断面図である。It is sectional drawing showing the further another structural example of the video display apparatus of this invention. (a)〜(e)は、従来の接合光学素子の製造方法を示す断面図である。(A)-(e) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional joining optical element.

符号の説明Explanation of symbols

1 ヘッドマウントディスプレイ
2 映像表示装置
3 支持部材
11 光源(照明光源)
12 映像表示素子
15、34、40 LCD
20、30、42 接合光学素子(接眼光学系)
21、31 接眼プリズム(透明光学部材)
22、32 偏向プリズム(透明光学部材)
23、33、54〜56 接着剤層
24、51〜53 ホログラム
28 ホログラム記録領域
29 ホログラム未記録領域
43〜47 プリズム(透明光学部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Head mounted display 2 Video display apparatus 3 Support member 11 Light source (illumination light source)
12 Video display element 15, 34, 40 LCD
20, 30, 42 Bonding optical element (eyepiece optical system)
21, 31 Eyepiece prism (transparent optical member)
22, 32 Deflection prism (transparent optical member)
23, 33, 54 to 56 Adhesive layer 24, 51 to 53 Hologram 28 Hologram recording area 29 Hologram unrecorded area 43 to 47 Prism (transparent optical member)

Claims (17)

複数の透明光学部材と、
隣り合う2つの前記透明光学部材を接合する接着剤層とを備え、
前記接着剤層中に、ホログラムが記録されていることを特徴とする接合光学素子。
A plurality of transparent optical members;
An adhesive layer that joins two adjacent transparent optical members,
A bonded optical element, wherein a hologram is recorded in the adhesive layer.
前記接着剤層は、重合開始剤と、重合性モノマーと、ベースポリマーと、増感色素とを含んで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の接合光学素子。   The bonded optical element according to claim 1, wherein the adhesive layer includes a polymerization initiator, a polymerizable monomer, a base polymer, and a sensitizing dye. 前記重合性モノマーは、N−ビニルカルバゾールを含むことを特徴とする請求項2に記載の接合光学素子。   The bonding optical element according to claim 2, wherein the polymerizable monomer includes N-vinylcarbazole. 前記増感色素は、1種類以上の色素から構成されて、赤、緑、青の波長域の光を吸収することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の接合光学素子。   4. The bonded optical element according to claim 2, wherein the sensitizing dye is composed of one or more kinds of dyes and absorbs light in a wavelength region of red, green, and blue. 5. 隣り合う2つの前記透明光学部材と、前記透明光学部材を接合する前記接着剤層とは、アクリル系あるいはシクロオレフィン系からなる材料を用いて構成されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の接合光学素子。   The adjacent two said transparent optical members and the said adhesive bond layer which joins the said transparent optical member are comprised using the material which consists of an acryl-type or a cycloolefin type, The Claims 1- Claim characterized by the above-mentioned. Item 5. The bonded optical element according to any one of Items 4 to 5. 前記ホログラムの、
干渉縞の明部の屈折率をn1とし、干渉縞の暗部の屈折率をn2とすると、
0.01≦|n1−n2|≦0.05…(1)
を満たすことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の接合光学素子。
Of the hologram,
When the refractive index of the bright part of the interference fringe is n1, and the refractive index of the dark part of the interference fringe is n2,
0.01 ≦ | n1-n2 | ≦ 0.05 (1)
The cemented optical element according to claim 1, wherein:
前記接着剤層は、層厚をtμmとすると、
10≦t≦300…(2)
を満たすことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の接合光学素子。
The adhesive layer has a layer thickness of t μm.
10 ≦ t ≦ 300 (2)
The cemented optical element according to claim 1, wherein:
2つの透明光学部材の間に未硬化の接着剤層を配置する第1の工程と、
前記接着剤層に可干渉性の2光束のレーザ光を照射して、前記接着剤層の一部の領域に干渉縞をホログラムとして記録すると同時に、ホログラムの記録時の重合反応による前記接着剤層の硬化により、2つの前記透明光学部材を接合する第2の工程とを含むことを特徴とする接合光学素子の製造方法。
A first step of disposing an uncured adhesive layer between two transparent optical members;
The adhesive layer is irradiated with a coherent two-beam laser beam to record interference fringes as a hologram in a partial region of the adhesive layer, and at the same time, the adhesive layer is formed by a polymerization reaction during recording of the hologram. And a second step of bonding the two transparent optical members by curing the bonding optical element.
前記第2の工程の後に、
前記接着剤層の全面に紫外線を照射することにより、前記接着剤層に含まれる増感色素を分解すると同時に、ホログラム未記録領域のモノマーを重合硬化させて、2つの前記透明光学部材を接合する第3の工程を含むことを特徴とする請求項8に記載の接合光学素子の製造方法。
After the second step,
By irradiating the entire surface of the adhesive layer with ultraviolet rays, the sensitizing dye contained in the adhesive layer is decomposed, and at the same time, the monomer in the hologram non-recorded region is polymerized and cured to join the two transparent optical members. The method according to claim 8, further comprising a third step.
前記接着剤層のホログラム未記録領域には、1光束のレーザ光、あるいは、2光束のインコヒーレントなレーザ光を照射して、重合反応により2つの前記透明光学部材を接合することを特徴とする請求項8に記載の接合光学素子の製造方法。   The hologram unrecorded area of the adhesive layer is irradiated with one light beam of laser light or two light beams of incoherent laser light, and the two transparent optical members are bonded by a polymerization reaction. A method for manufacturing a bonded optical element according to claim 8. 前記接着剤層のホログラム未記録領域へのレーザの照射は、レーザ照射によるホログラムの記録と同時に行うことを特徴とする請求項10に記載の接合光学素子の製造方法。   11. The method for manufacturing a bonded optical element according to claim 10, wherein the irradiation of the hologram layer in the adhesive layer with the laser is performed simultaneously with the recording of the hologram by the laser irradiation. レーザ照射によって前記接着剤層の一部の領域にホログラムを記録する前に、
前記接着剤層のホログラムを記録する領域以外の領域に対して、重合反応により2つの前記透明光学部材を接合するための重合開始光を照射することを特徴とする請求項8に記載の接合光学素子の製造方法。
Before recording a hologram in a partial area of the adhesive layer by laser irradiation,
9. The joining optical system according to claim 8, wherein a region other than a region where the hologram of the adhesive layer is recorded is irradiated with a polymerization initiating light for joining the two transparent optical members by a polymerization reaction. Device manufacturing method.
請求項8〜請求項12のいずれかに記載の製造方法によって製造されることを特徴とする接合光学素子。   A cemented optical element manufactured by the manufacturing method according to claim 8. 前記ホログラムは、体積位相型の反射型のホログラムであることを特徴とする請求項1〜請求項7、請求項13のいずれかに記載の接合光学素子。   The bonded optical element according to claim 1, wherein the hologram is a volume phase type reflection hologram. 照明光源と、
前記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14に記載の接合光学素子とを備え、
前記映像表示素子からの映像光を、前記接合光学素子の入射面より入射させ、内部で複数回全反射して前記接合光学素子のホログラムへ導き、前記ホログラムにて映像光を拡大反射して前記接合光学素子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、前記ホログラム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。
An illumination light source;
An image display element that displays light by modulating light from the light source;
A bonding optical element according to claim 14,
The image light from the image display element is incident from the incident surface of the bonding optical element, and is internally totally reflected a plurality of times to be guided to the hologram of the bonding optical element, and the image light is magnified and reflected by the hologram. An image display device characterized in that it emits light from the exit surface of the cemented optical element to the outside and guides it to the observer's eye as a virtual image, and simultaneously guides the light of the external image transmitted through the hologram to the eye of the observer.
前記ホログラムは、前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、前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15に記載の映像表示装置。   The hologram has a positive non-axisymmetric optical power for enlarging an image displayed by the image display element, and at least a part of an eyepiece optical system that guides the display image to a viewer's eye as a virtual image The video display device according to claim 15, comprising: 請求項15または請求項16に記載の映像表示装置と、
前記映像表示装置を観察者の眼前で支持する支持部材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 claim 15 or 16,
A head-mounted display, comprising: a support member that supports the video display device in front of an observer's eyes.
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