JP2018151602A - 接合光学部材の製造方法、虚像表示装置の製造方法、導光装置及び虚像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの基材を接合して接合光学部材の製造をするに際して、接合箇所の表面を簡易かつ確実に良好な状態に形成できる接合光学部材の製造方法、接合光学部材を導光装置として備える虚像表示装置の製造方法、導光装置及び虚像表示装置を提供すること。【解決手段】第１基材１０ａと第２基材５０ａとの接合箇所の表面である接合表面ＢＳ上にハードコート層ＨＣを形成することで平滑化を図り、ハードコート層ＨＣの成膜前における平滑化の補助処理として、接合表面ＢＳまたは接合表面ＢＳに対応する箇所において研磨による基材表面の平坦化を行い、ハードコート層ＨＣの成膜による平滑化と、平滑化の補助処理としての研磨による平坦化処理との相乗効果により、十分な平滑化を図る。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば映像素子等によって形成された映像を観察者に提示する導光装置として利用可能な接合光学部材の製造方法、虚像表示装置の製造方法、導光装置及び虚像表示装置に関する。

例えば、観察者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤとも言う）等の虚像表示装置に適用可能な接合光学部材として、２つの光学部材を接着剤で接合して接合光学部材を得るものが知られている（例えば特許文献１等参照）。

上記特許文献１では、２つの光学部材の接合の際、接合面からはみ出た接着剤を拭き取り除去する方法として、接着剤による接合前に各光学部材に表面コート層を形成し、接合時に接合面から表面コート層上にはみ出た接着剤を、ある程度硬化させた後に拭き取り除去するものとすることで、例えば未硬化の状態で接着剤を拭き取る場合と比べると接着剤が過剰に除去されて凹状に掘れた箇所が形成されてしまうことが回避され、光学性能が悪くなるのを防ぐとされている。

しかしながら、例えば接合前に表面コート層を形成し、その後接着剤を塗布する場合、凹状に掘れた箇所が形成されることは回避できても、例えば２つの光学部材と接着剤が塗布された接合箇所との間において表面が十分に平滑化された良好な状態を確保できるとは限らず、良好なシースルー性を妨げる可能性がある。

特許５２５６４８８号公報

本発明は、２つの基材を接合して接合光学部材の製造をするに際して、接合箇所の表面を簡易かつ確実に良好な状態に形成できる接合光学部材の製造方法、接合光学部材を導光装置として備える虚像表示装置の製造方法、導光装置及び虚像表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る接合光学部材の製造方法は、第１基材と第２基材とを接合した接合光学部材の製造方法であって、第１基材の表面と第２基材の表面との位置合わせをしつつ接合し、接合において第１基材の表面と第２基材の表面との間に形成される接合部の接合表面上を、第１基材及び第２基材の表面のうち少なくとも接合において隣接する箇所の表面上とともに成膜して平滑化する平滑化成膜面を形成し、接合表面または接合表面に対応する箇所において平滑化の補助処理を施す。

上記接合光学部材の製造方法では、第１基材及び第２基材の表面のうち少なくとも接合において隣接する箇所の表面上とともに、第１基材と第２基材との接合箇所の表面である接合表面上に平滑化成膜面を形成することで平滑化を図り、この際、接合表面または接合表面に対応する箇所において平滑化の補助処理を施すものとなっている。これにより、平滑化成膜面による平滑化と平滑化の補助処理との相乗効果により十分な平滑化を図ることができ、接合箇所の表面を簡易かつ確実に良好な状態に形成された接合光学部材を製造できる。

本発明の具体的な側面では、平滑化成膜面は、ディップ処理により形成される面である。この場合、ディップ処理により所望の膜厚で平滑化成膜面を形成できる。

本発明の別の側面では、平滑化成膜面は、ハードコート層により形成される。この場合、露出部分の擦傷を抑制できる。

本発明のさらに別の側面では、平滑化の補助処理は、平滑化成膜面を形成した後において、平滑化成膜面をさらに成膜して補助成膜面を形成する処理である。この場合、補助成膜面を形成することで、平滑化成膜面による平滑化との相乗効果により十分な平滑化を図ることができる。

本発明のさらに別の側面では、補助成膜面は、ディップ処理により形成される面を含む。この場合、ディップ処理により所望の膜厚で補助成膜面を形成できる。

本発明のさらに別の側面では、補助成膜面は、相対的に屈折率の高い層と低い層とを交互に重ねた多層膜構造である。この場合、例えば補助成膜面を反射防止膜（ＡＲコート）として機能させることができる。

本発明のさらに別の側面では、平滑化の補助処理は、平滑化成膜面を形成する前において少なくとも接合表面となるべき箇所を含む表面部分を平坦化する処理である。この場合、平坦化する処理を予め行っておくことで、平滑化成膜面を形成することで、十分に平滑化できる。

本発明のさらに別の側面では、平滑化の補助処理は、砥粒または刃状の部材により研磨して平坦化する処理である。この場合、研磨により平坦化できる。

本発明のさらに別の側面では、平滑化成膜面は、研磨による加工痕を埋めて形成される。この場合、加工痕を埋めることで、十分に平滑化が図れる。

本発明のさらに別の側面では、第１基材は、映像光を導光する導光部材を構成し、第２基材は、導光部材に対向して設けられて外界光を透過させる光透過部材を構成し、第１基材と第２基材との接合面に映像光を反射する反射面が形成される。この場合、導光部材と光透過部材とによりシースルーの光学系を構成できる。

本発明に係る虚像表示装置の製造方法は、上記いずれかに記載の接合光学部材の製造方法により製造される接合光学部材を導光装置として備える虚像表示装置を製造する。この場合、接合光学部材を導光装置として備えることで、接合箇所が良好な状態にできるので、例えば良好なシースルーの状態の虚像表示装置が製造できる。

本発明に係る第１の導光装置は、第１基材と第２基材との間に形成される接合部の接合表面を研磨して平坦化された研磨面と、研磨面を平滑化しつつ成膜して形成された平滑化成膜面とを有する。

上記導光装置では、第１基材と第２基材との間に形成される接合部の接合表面が研磨により平坦化され、平坦化された面である研磨面を平滑化成膜面により平滑化することで、第１基材の表面から第２基材の表面にかけて間の接合表面を含めて平滑化し、簡易かつ確実に良好な状態にできる。

本発明に係る第２の導光装置は、第１基材の表面と第２基材の表面との間に形成された接合部の接合表面上を平滑化しつつ成膜して形成された平滑化成膜面としての第１成膜面と、第１成膜面を成膜して形成され、平滑化を補助する補助成膜面としての第２成膜面と、
を有する。

上記導光装置では、第１基材の表面と第２基材の表面と、その間に形成された接合部の接合表面とについて、第１成膜面と第２成膜面とによって協働して平滑化させることができる。

本発明に係る虚像表示装置は、上記いずれかに記載の導光装置を備える。この場合、導光装置の接合箇所が良好な状態にできるので、例えば良好なシースルーの状態にできる。

第１実施形態に係る接合光学部材としての導光装置を備える虚像表示装置の一例の外観を説明する斜視図である。 虚像表示装置における映像光の光路について概念的に説明する図である。 接合光学部材の製造工程について一例を説明するための図である。 ハードコートのためのディップ処理の様子を示す図である。 接合光学部材の製造工程について他の一例を説明するための図である。 第２実施形態に係る接合光学部材の製造工程について一例を説明するための図である。 接合光学部材としての導光装置の他の一例について説明するための図である。 接合光学部材の製造工程についてさらに他の一例を説明するための図である。 接合光学部材としての導光装置のさらに他の一例について概念的に示す図である。 接合光学部材としての導光装置のさらに別の一例について概念的に示す図である。 接合光学部材としての導光装置の他の一例について概念的に示す斜視図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る接合光学部材としての導光装置を備える虚像表示装置について、接合光学部材の製造方法を含め、詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態の虚像表示装置１００は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）であり、この虚像表示装置１００を装着した観察者又は使用者に対して虚像による画像光（映像光）を視認させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができる。虚像表示装置１００は、第１表示装置１００Ａと、第２表示装置１００Ｂと、フレーム部１０２とを備える。特に、本実施形態では、各表示装置１００Ａ，１００Ｂにおいて、映像光を導光する導光部材１０，１０をそれぞれ有するものとなっている。

第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂは、右眼用と左眼用の虚像をそれぞれ形成する部分であり、観察者の眼前を透視可能に覆う第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂと、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂとをそれぞれ備える。第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂについては、後述するが、表示装置（映像素子）や投射レンズ等の像形成のための光学系やこれらの光学系を収納する部材等でそれぞれ構成されている。なお、表示装置（映像素子）や投射レンズ等は、カバー状の外装部材（ケース部材）１０５ｄにより覆われることで、支持・収納されている。既述のように、各導光部材１０の一部も覆われている。第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂは、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂで形成される映像光を導光させるとともに外界光と映像光とを重複して視認させる導光部であり、導光部材を含む導光装置を構成している。以下、第１光学部材１０１ａまたは第２光学部材１０１ｂを導光装置２０ともする。なお、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂは、単独でも虚像表示装置として機能する。

フレーム部１０２は、平面視でＵ字状に折れ曲がった細長い部材であり、金属製の一体部品である。ここでは一例として、フレーム部１０２は、金属製の一体部品であるマグネシウムフレーム（マグネシウム合金）を本体部分１０２ｐとして構成されている。また、フレーム部１０２は、図示のように、第１光学部材１０１ａと第２光学部材１０１ｂ（一対の導光部である導光装置２０）との双方に接続して設けられる肉厚構造の中央部１０２ａと、中央部１０２ａから第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂに沿って延び、さらに、Ｕ字状に折れ曲がった箇所を形成する支持体１０２ｂとを有している。

なお、フレーム部１０２の左右両端から後方に延びるつる部分であるテンプル１０４が設けられており、観察者の耳やこめかみ等に当接させ支持するものとして用いることができる。

以下、図２を参照して、虚像表示装置１００のうち導光部材１０を含む導光装置２０による映像光の導光をするための構造等についての一例を概念的に説明する。図２は、第１表示装置１００Ａの一部を示す図であり、特に光学系の部分を抽出したものとなっている。なお、映像光の導光を行うための装置は、既述のように、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂ（図１等参照）であるが、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂとは、左右対称で同等の構造を有するため、第１表示装置１００Ａについてのみ説明し、第１表示装置１００Ａについては説明を省略する。図２及び図３に示すように、第２表示装置１００Ｂは、映像光を形成する画像表示装置８０と、鏡筒部に収納される結像用の投射レンズ３０と、画像表示装置８０及び投射レンズ３０を経た映像光を導光する導光装置２０（第２光学部材１０１ｂ）と、を備える。導光装置２０は、導光及び透視用の導光部材１０と、透視用の光透過部材５０とで構成されている。

画像表示装置８０は、例えば有機ＥＬ等の自発光型の素子で構成される映像素子（映像表示素子）とすることができる。また、画像表示装置８０は、例えば透過型の空間光変調装置である映像表示素子（映像素子）のほか、映像表示素子へ照明光を射出するバックライトである照明装置（不図示）や動作を制御する駆動制御部（不図示）を有する構成としてもよい。

投射レンズ３０は、構成要素として、例えば入射側光軸ＡＸが延びる方向（光軸方向；ｚ方向）に沿って並ぶ複数（例えば３つ）の光学素子（レンズ）を備える投射光学系であり、これらの光学部品（光学素子あるいはレンズ）が、光学部品保持部材である鏡筒部によって収納・支持されている。詳細な説明は省略するが、鏡筒部は、外装部材１０５ｄ（図１参照）に収納・支持されている。なお、当該光学素子は、例えば非軸対称な非球面（非軸対称非球面）と軸対称な非球面（軸対称非球面）との双方を含む非球面レンズで構成することで、導光装置２０を構成する導光部材１０の一部と協働して導光部材１０の内部に表示像に対応する中間像を形成するものとすることができる。投射レンズ３０は、画像表示装置８０で形成された映像光を導光装置２０に向けて投射し入射させる。

導光装置２０は、既述のように、導光及び透視用の導光部材１０と、透視用の光透過部材５０とで構成されている。また、導光装置２０は、表面部分に保護層であるハードコート層２７が設けられていることによって本体部材が被覆され、保護されている。これらのうち、導光部材１０は、プリズム型の導光装置２０の一部であり、一体の部材であるが、光射出側の第１導光部分１１と光入射側の第２導光部分１２とに分けて捉えることができる。光透過部材５０は、導光部材１０の透視機能を補助する部材（補助光学ブロック）、すなわち光透過部であり、導光部材１０と一体的に固定され１つの導光装置２０となっている。導光装置２０は、例えば鏡筒部等の光学部品保持部材にネジ止めされることにより、投射レンズ３０に対して精度よく位置決め固定されている。

導光部材１０は、光学的な機能を有する側面として、第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５を有している。これらのうち、第１面Ｓ１１と第４面Ｓ１４とが連続的に隣接し、第３面Ｓ１３と第５面Ｓ１５とが連続的に隣接する。また、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３との間に第２面Ｓ１２が配置されている。第２面Ｓ１２の表面には、ハーフミラー層が付随して設けられている。このハーフミラー層は、光透過性を有する反射膜（すなわち半透過反射膜）であり、金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成され映像光に対する反射率が適宜設定されている。

光透過部材５０は、既述のように導光部材１０と一体的に固定され１つの導光装置２０となっており、導光部材１０の透視機能を補助する部材（補助光学ブロック）である。光透過部である光透過部材５０は、光学的な機能を有する側面として、第１透過面Ｓ５１と、第２透過面Ｓ５２と、第３透過面Ｓ５３とを有する。第２透過面Ｓ５２は、第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３との間に配置されている。第１透過面Ｓ５１は、導光部材１０の第１面Ｓ１１を延長した面上にあり、第２透過面Ｓ５２は、第２面Ｓ１２に対して接合され一体化されている曲面であり、第３透過面Ｓ５３は、導光部材１０の第３面Ｓ１３を延長した面上にある。言い換えると、第１面Ｓ１１と第１透過面Ｓ５１とが隣接し、同様に、第３面Ｓ１３と第３透過面Ｓ５３とが隣接しており、いずれも面一に位置合わせされた状態となった滑らかな面を形成している。

導光装置２０において、導光部材１０は、光透過部材５０と接着層ＣＣを介して接合されており、導光部材１０及び光透過部材５０の接合面１０ｊ，５０ｊと、接着層ＣＣとで構成される部分を、接合部ＣＮとする。

ハードコート層２７の成膜について詳しくは後述するが、ここでは、一例として、導光部材１０及び光透過部材５０となるべき基材が接合部ＣＮで接合された上で、接合された基材をディップ処理によってコーティングするものとする（図４参照）。つまり、導光部材１０のハードコート層２７は、光透過部材５０とともに導光装置２０全体に成膜位置によって膜厚が変化するように１層構成で設けられている。

導光部材１０のうち本体部材１０ｓは、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されており、例えば金型内に熱可塑性樹脂を注入・固化させることにより成形する。なお、本体部材１０ｓの材料としては、例えばシクロオレフィンポリマー等を用いることができる。光透過部材５０についても同様であり、本体部材５０ｓは、導光部材１０の本体部材１０ｓと同一の材料で形成されている。ハードコート層２７は、これらの本体部材１０ｓ，５０ｓが接合された状態でコート液を塗布し、成膜することで外層表面として形成され、表面部分（特に露出部分）の擦傷等を抑制する保護層として機能する。なお、本体部材１０ｓは、後述する第１基材１０ａに相当し、本体部材５０ｓは、後述する第２基材５０ａに相当する。

以下、図２を参照して映像光（ここでは映像光ＧＬとする。）の光路について概略説明する。導光部材１０は、投射レンズ３０から映像光ＧＬを入射させるとともに第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５での反射等により観察者の眼に向けて導光する。具体的には、投射レンズ３０からの映像光ＧＬは、まず、第４面Ｓ１４に入射して第５面Ｓ１５で反射され、第４面Ｓ１４に内側から再度入射して全反射され、第３面Ｓ１３に入射して全反射され、第１面Ｓ１１に入射して全反射される。第１面Ｓ１１で全反射された映像光ＧＬは、第２面Ｓ１２に入射し、第２面Ｓ１２に設けたハーフミラー層を部分的に透過しつつも部分的に反射されて第１面Ｓ１１に再度入射して通過する。第１面Ｓ１１を通過した映像光ＧＬは、観察者の眼又はその等価位置に略平行光束として入射する。つまり、観察者は、虚像としての映像光により画像を観察することになる。

導光装置２０は、上述したように導光部材１０により観察者に映像光を視認させるとともに、導光部材１０と光透過部材５０との協働により観察者に歪みの少ない外界像を観察させるものとなっている。この際、第３面Ｓ１３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面（視度略０）となっていることで、外界光について、収差等をほとんど生じない。また、同様に、第３透過面Ｓ５３と第１透過面Ｓ５１とが互いに略平行な平面となっている。さらに、第３透過面Ｓ５３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面となっていることで、収差等をほとんど生じない。以上により、観察者は、光透過部材５０越しに歪みのない外界像を観察することになる。なお、導光部材１０における映像光ＧＬの光線束全体の導光方向ＤＤ１は、図示のように導光部材１０の延びる方向（あるいは導光装置２０において導光部材１０と光透過部材５０とが並ぶ方向）とする。

上記のような構成は、第２表示装置１００Ｂ（図１等参照）においても同様となっている。これにより、左右の眼にそれぞれ対応した画像をそれぞれ形成することが可能となっている。

以上のように、本実施形態では、導光部材１０の内部において、画像表示装置８０からの映像光を、既述のように、少なくとも２回の全反射を含む第１面Ｓ１１から第５面Ｓ１５までにおける５回の反射によって導光している。これにより、映像光の表示と外界光を視認させるシースルーとを両立させ、かつ、映像光ＧＬの収差の補正を行うことが可能になる。

また、上記各光学面のうち、第２面Ｓ１２及びを第５面Ｓ１５除く各面Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１４及びこれらを繋ぐ領域の面は、導光部材１０となるべき本体部材１０ｓによって形成される外形の表面を、ハードコート層２７によって形状を維持しつつ覆うことにより形成される。言い換えると、導光部材１０の各面の面形状については、最終的な面形状はハードコート処理によって形成されるものの、その形状を定める主体的要素は、導光部材１０となるべき本体部材１０ｓの形状で定まる。なお、ハードコート層２７は、導光部材１０の複数の光学面のうち少なくとも一部を形成している。

以上のようなシースルー型の構成を有する虚像表示装置１００において導光装置２０を構成する導光部材１０や光透過部材５０の各面のうち外界光を通過させる箇所の表面全体においてシースルーを良好な状態に保つためには、特に、導光部材１０や光透過部材５０の表面であって外界光を通過させる面と、これらを繋ぐ接合部ＣＮ（あるいは接着層ＣＣ）の接合表面とが面一に位置合わせされた状態となっていることが重要である。

本実施形態においては、導光装置２０となるべき接合光学部材の作製について、導光部材１０や光透過部材５０となるべき基材の接合に際して、接合箇所の表面である接合表面の平滑化を図っている。特に、本実施形態では、ハードコート層２７を設けて平滑化成膜面を形成することで平滑化を図るだけでなく、さらに、平滑化成膜面を形成する前に、砥粒により接合表面を含む箇所を研磨して平坦化する処理を、平滑化の補助処理として行っている。以上により、導光部材１０や光透過部材５０の表面であって外界光を通過させる面のうち隣接するものと、これらを繋ぐ接合部ＣＮの接合表面とが面一に位置合わせされた状態を確保でき、良好なシースルー性を維持している。

以下、図３を参照して、上記導光装置２０としても利用可能な接合光学部材の製造方法について一例を説明する。なお、図３は、導光装置２０となるべき接合光学部材ＪＰの作製工程のうち、特に導光部材１０となるべき基材であって接合光学部材ＪＰを構成する第１基材１０ａと、光透過部材５０となるべき基材であって接合光学部材ＪＰを構成する第２基材５０ａとの接合に関する各工程を示している。

まず、図中において、工程αで示すように、第１基材１０ａと、第２基材５０ａとについて隣り合う各表面が面一で揃うように位置合わせをさせつつ接合する（接合工程）。この際、例えば各基材１０ａ，５０ａの接合面１０ｊ，５０ｊの全体に接着剤ＡＤが十分行き渡るようにするために十分な量の接着剤ＡＤが塗布され、一部余剰となる接着剤ＡＤが接合面１０ｊ，５０ｊからはみ出す。このため、図示のように、位置合わせされた状態の各基材１０ａ，５０ａの表面からはみ出したはみ出し部ＯＨが形成される。ここでは、接着剤ＡＤを固化させて接合部ＣＮを形成する際に、はみ出し部ＯＨもそのまま硬化させる（硬化工程）。この状態では、はみ出し部ＯＨが接合表面ＢＳを形成することになる。

次に、工程βで示すように、砥粒ＡＧにより表層を研磨して表面を平坦化する処理を行う（研磨工程、平坦化工程）。この場合、接合表面ＢＳであるはみ出し部ＯＨの表面を研磨するのに伴って例えば接合表面に隣接する第１基材１０ａや第２基材５０ａの表面の一部も研磨され、例えば状態γに示すような研磨面（研磨された面）が形成され、接合表面ＢＳも研磨面の一部となる。研磨面は、図示のように、加工痕ＰＭを有することがある。すなわち、接着剤ＡＤのはみ出し部ＯＨを含む第１基材１０ａの表面から第２基材５０ａの表面にかけての範囲を研磨し、研磨による細かな加工痕ＰＭが表面にできている。ただし、図示においては、見易さの観点から加工痕ＰＭを大きく誇張して描いているが、加工痕ＰＭによる研磨面上の溝の深さは、例えば研磨する前のはみ出し部ＯＨの高さ等よりはずっと小さなものである。すなわち凹凸と見た場合には非常に細かくて小さくまた薄い（高低差が小さい）ものである。言い換えると、凹凸或いは段差を小さくして、接合表面ＢＳを含めた第１基材１０ａから第２基材５０ａへかけての表面を面一に揃え易い状態にしている。

次に、状態γに示すような加工痕ＰＭが研磨面上にある場合に対して、工程δで示すように、接合された状態の基材１０ａ，５０ａを例えばディップ処理によってコーティングし、ハードコート層ＨＣ（ハードコート層２７に相当）を成膜する（ハードコート工程）。すなわち、平滑化成膜面として機能する面がハードコート層ＨＣにより形成される。この場合、ハードコート層ＨＣの形成に伴い、研磨による加工痕ＰＭは埋められて基材１０ａ，５０ａの表面すなわち接合光学部材ＪＰ（導光装置２０に相当）の表面が平滑化される。

なお、以上において、研磨による基材表面の平坦化の処理は、平滑化成膜面であるハードコート層ＨＣによる面を形成する前になされる処理であって、かつ、接合表面ＢＳまたは接合表面ＢＳに対応する箇所においてなされる処理であり、ハードコートの成膜による平滑化を補助する平滑化の補助処理とみることができる。

以下、図４等を参照して、上記のうち、接合された状態の基材１０ａ，５０ａにハードコート層ＨＣを成膜するハードコート工程に相当するものの一例として、導光装置２０の作製におけるハードコート層２７を形成するための成膜工程について具体的一例を示す。ここでは、コート液を塗布してハードコート層２７を形成させるディップ処理の工程について例示して説明する。なお、図４は、製法の過程を示す図であり、光学面等の表面部分が形成される前の状態を示すものであるが、説明の都合上、例えば導光装置２０となるべき基材やハードコート層２７となるべきコート液等に代えて導光装置２０やハードコート層２７等をそのまま記載する場合があるものとする。

図４において、基材ＢＴは、ハードコートがなされることで導光装置２０となるべき部材であり、導光部材１０となるべき第１基材１０ａと、光透過部材５０となるべき第２基材５０ａとを接合部ＣＮで接合した部材である。なお、第１基材１０ａには、併せて第５面Ｓ１５の光反射膜ＲＭに相当する光反射膜が形成されているものとする。図示のように、この基材ＢＴを、例えば光入射側にある取付け位置で治具（図示省略）に固定されて吊るした状態とするとともに、コート液ＣＬを満たした処理槽ＤＴを準備する。基材ＢＴは、治具によって固定され吊るされた状態となって、矢印Ｄ１に示す方向（重力方向Ｇに沿った方向）について上下に移動することで、ハードコート層２７の成膜を施されることになる。なお、矢印Ｄ１に示す両方向のうち、重力方向Ｇに反対向きとなる方向を引き上げ方向ＤＸ１と呼ぶ。基材ＢＴは、矢印Ｄ１に示す方向について、まず、重力方向Ｇに引き下げられ、コート液ＣＬの入った処理槽ＤＴに浸された状態となった後に、引き上げ方向すなわち重力方向Ｇと反対方向に引き上げられ、表面部分にコート液ＣＬが塗布された状態となる（コート液塗布工程）。

上記コート液塗布工程によって基材ＢＴの表面に塗布されたコート液ＣＬは、基材ＢＴの表面上を重力やコート液ＣＬの粘性力、表面張力等に従って流動することで、基材ＢＴの表面部分を覆い、表面を覆ったコート液ＣＬを乾燥させることで、ハードコート層２７の成膜がなされる（成膜工程）。

なお、図示の例では、重力方向Ｇや引き上げ方向ＤＸ１に対して導光装置２０の導光方向ＤＤ１が傾けられているが、導光装置２０の形状や必要なハードコート層２７の厚み等に応じて傾斜を調整してもよく、また、引き上げる速度を調整してもよい。

以上のように、本実施形態に係る接合光学部材ＪＰの製造方法では、第１基材１０ａと第２基材５０ａとの表面のうち少なくとも接合において隣接する表面上とこれを繋ぐ接合箇所の表面である接合表面ＢＳ上に平滑化成膜面としてハードコート層ＨＣにより形成される面を設けることで平滑化を図り、この際、ハードコート層ＨＣの成膜前の処理として、接合表面ＢＳまたは接合表面ＢＳに対応する箇所において研磨による基材表面の平坦化を行うことで、平滑化の補助処理を施すものとなっている。以上のように、平滑化成膜面の形成としてのハードコート層ＨＣの成膜による平滑化と、平滑化の補助処理としての研磨による平坦化処理との相乗効果により、十分な平滑化を図ることができ、第１基材１０ａと第２基材５０ａとの接合箇所の表面を簡易かつ確実に良好な状態に形成された接合光学部材ＪＰを製造できる。また、接合光学部材ＪＰを、虚像表示装置１００を構成する導光装置２０として用いることで、接合箇所におけるシースルー性を良好なものにできる。

図５は、接合光学部材の製造工程について他の一例を説明するための図であり、図３に対応するものである。図３に示した例では、砥粒によって基材の表層を研磨することで表面の平坦化を行っていたが、これに限らず、例えば図５に示すように、刃状の部材ＢＰにより研磨あるいは切削によって平坦化を図るものとしてもよい。すなわち、まず、工程αで示すように、第１基材１０ａと第２基材５０ａとを接合した際に生じたはみ出し部ＯＨの表面を、工程βで示すように、刃状の部材ＢＰにより研磨あるいは切削して平坦化する。この場合も、状態γに示すような加工痕ＰＭが研磨面上に形成される可能性があるが、工程δで示すように、例えばディップ処理によってハードコート層ＨＣを形成することで、加工痕ＰＭは埋められて基材表面すなわち接合光学部材ＪＰの表面が平滑化される。

〔第２実施形態〕
以下、図６を参照して、第２実施形態に係る頭部搭載型表示装置に用いる導光装置として適用可能な接合光学部材の製造方法について説明する。図６は、本実施形態に係る接合光学部材の製造工程について一例を説明するための図である。

本実施形態では、平滑化の補助処理として、砥粒等による研磨に代えて、平滑化成膜面をハードコート層ＨＣにより形成した後に、ハードコート層ＨＣ上にさらに成膜して補助成膜面を形成する処理を施すことによって表面が平滑化された接合光学部材ＪＰを製造する点において第１実施形態と異なっている。言い換えると、本実施形態では、基材上にハードコート層ＨＣを含めた二層以上の構造を有した多層膜を形成することで、これらの相乗効果によって平滑化を図っている。すなわち、平滑化成膜面をハードコート層ＨＣにより形成して平滑化を図る点において第１実施形態と共通するが、平滑化の補助処理の内容が異なっている。

以下、図６を参照して、接合光学部材の製造工程について説明する。まず、図中において、工程αで示すように、第１基材１０ａと、第２基材５０ａとについて隣り合う各表面が面一で揃うように位置合わせをさせつつ接合する（接合工程）。この際、接着剤ＡＤの一部が接合面１０ｊ，５０ｊからはみ出し、はみ出し部ＯＨが形成される。

ここで、工程αにおいて示されていたはみ出し部ＯＨを除去することについて考察する。除去の方法としては、第１実施形態と同じく固化した後でもよいが、例えばはみ出し部ＯＨが固化する前の未硬化の状態で拭き取ることも考えられる。このような場合、例えば、状態β及びその一部拡大図である状態γに示すように、接着剤ＡＤが過剰に除去されて凹状に掘れた窪み部ＤＰが形成されてしまう可能性がある。

次に、工程δに示すように、接合された状態の基材１０ａ，５０ａを例えばディップ処理によってコーティングし、ハードコート層ＨＣを成膜する（ハードコート工程）。すなわち、平滑化成膜面として機能する面がハードコート層ＨＣにより形成される。この場合、窪み部ＤＰが大きいと、ハードコート層ＨＣの成膜による平滑化だけでは十分に窪み部ＤＰを埋めることができず、わずかな窪み部ＤＰ１が、接合表面ＢＳまたは接合表面ＢＳに対応する箇所において残存する可能性がある。

ここで、さらに、工程εに示すように、平滑化成膜面をハードコート層ＨＣにより形成した後において、ハードコート層ＨＣ（第１成膜面）をさらに成膜するように、補助成膜面ＡＳ（第２成膜面）を形成する。補助成膜面ＡＳを例えばハードコート層ＨＣの成膜の場合と同様にディップ処理によって所望の膜厚でコーティングすることで、わずかな窪み部ＤＰ１を埋めて平滑化させることができる。

なお、補助成膜面ＡＳについては、ハードコート層ＨＣの上にさらに成膜可能な材料とする必要があり、例えばハードコート層ＨＣに適用するものとは性質が異なるものとすることが考えられる。掛かる材料としては、例えば、反射防止膜の材料や反射防止膜の下地層としての材料を適用することが考えられる。さらに、工程ζに示すように、必要によって、多数の成膜をさらに行うことで、例えば補助成膜面ＡＳを、相対的に屈折率の高い層と低い層とを交互に重ねた多層膜構造とするＡＲコート層としてもよい。以上のように、ハードコート層ＨＣによる平滑化を図る上で、さらに、ディップ処理により形成される面を含む多層膜構造の補助成膜面ＡＳを形成することにより、基材１０ａ，５０ａの表面すなわち接合光学部材ＪＰの表面が平滑化される。

なお、以上において、補助成膜面ＡＳを形成する処理は、平滑化成膜面をハードコート層ＨＣにより形成した後になされる処理であって、かつ、接合表面ＢＳまたは接合表面ＢＳに対応する箇所においてなされる処理であり、ハードコートの成膜による平滑化を補助する平滑化の補助処理とみることができる。

また、上記の説明では、補助成膜面ＡＳを、多層膜構造のＡＲコート層により形成するものとしているが、これに限らず、例えば、紫外線カットやブルーライトカットのためのコート層、あるいは、平滑化成膜面を形成するハードコート層ＨＣとは別の第２のハードコート層等により補助成膜面を形成してもよい。

〔その他〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。

まず、上記の説明では、２つの基材を接合する場合について説明したが、これに限らず、３つ以上の基材を接合する場合において本願を適用してもよい。例えば図７に示すように、映像光を入射させるとともに入射した映像光を導く導光本体部２２と、導光本体部２２に入射した映像光の光路について角度の変換をする角度変換部２３とを備える導光装置３２０において、角度変換部２３は、斜面を有する多数の光透過性の部材２３ｇを有しているものが考えられる。この場合、特に一部拡大してしめすように、角度変換部２３において、各部材２３ｇの間に多数の反射面２３ｒを挟持した状態で有する平板状の部材となっている。このような場合において、例えば多数の反射面２３ｒを多数の部材２３ｇで挟持して接合することによって製造する際に、本願発明を適用することができる。

また、上記の説明では、ディップ処理によってハードコート層等を成膜するものとしているが、ハードコート層等として機能し、かつ、平滑化を図るために必要な成膜が行えるのであれば、スピンコートやスプレー等によって平滑化成膜面や補助成膜面を形成してもよい。

また、上記では、ディップ処理による成膜工程において、コート液を乾燥させることで、ハードコート層の成膜がなされるものとしているが、乾燥による方法以外に、例えば紫外線硬化等、他の方法によって成膜するものとしてもよい。

さらに、上記の説明では、ディップ処理によってハードコート層を基材の全面を成膜するものとしているが、ハードコート層は、必ずしも全面を成膜する必要はない。例えば、光学的な機能を有する側面である各面Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１４のうち、例えばケースすなわち外装部材１０５ｄに入っていて露出しない面については、ハードコートをしない構成としてもよい。すなわち、平滑化成膜面の形成において、第１基材１０ａと第２基材５０ａの表面のうち少なくとも接合において隣接する箇所の表面上を、これらを繋ぐ接合表面ＢＳ状とともにハードコート層の成膜がなされることで平滑化を図ることができればよく、必ずしも表面全体について平滑化成膜面の形成がなされる必要はない。無論、上記ディップ処理に例示したように、表面全体について平滑化成膜面の形成がなされてもよい。なお、平滑化の補助処理を施す範囲についても同様である。

また、例えば図８に示すように、接着剤により第１基材１０ａと第２基材５０ａとを接合させる際に、例えばガラス平板等で構成される押圧部材ＰＰにより押圧しつつ硬化させて接合光学部材ＪＰを製造するものとしてもよい。この場合において、例えば基材１０ａ，５０ａの接合面だけでなく、表面側にも接着剤を塗布してもよい。

また、例えば図９Ａに示すように、導光部材１０となるべき第１基材１０ａの接合面１０ｊのうち面Ｓ１１，Ｓ１３となるべき表面側の端部の双方またはいずれか一方に接着剤を受ける溝部ＤＩを設けてもよい。接合部ＣＮを形成するための接着剤の種類や接合面１０ｊの形状等に応じて、種々の形状の溝部ＤＩを設けることで、接着剤が凸状になりにくくしたり、接着剤を拭き取った後にできる接着部の凹部の度合いを減らしたりすることが可能になると考えられる。これにより、例えば、第１実施形態のように研磨を行うに際しては、研磨によって削る量を減らすことができ、第２実施形態のように複数の層を成膜して平坦化する場合には、形成される窪み部を小さくできる。なお、図示のように、溝部ＤＩの形状等に関しては、例えば接合方向について接合部ＣＮの幅に関して、通常の幅Ｗ１よりも表面側における幅Ｗ２を大きくさせるようなものとすることが考えられる。また、導光部材１０の接合面１０ｊに限らず、例えば図９Ｂに示すように、第２基材５０ａの接合面５０ｊに同様の溝部ＤＩを設けてもよい。なお、眼に近い側である面Ｓ１３あるいは面Ｓ５１側に溝部ＤＩを設けた場合、ぼけて視認され難いようになると考えられる。

また、上述した隣接する面Ｓ１１から面Ｓ５１にかけての範囲や、面Ｓ１３から面Ｓ５３１にかけての範囲に限らず、これら以外の箇所であって接着剤を介して隣接する面についても、平滑化の処理が施されていてもよい。例えば、図１０に概念的に示す導光装置２０あるいは導光装置２０となるべき接合光学部材ＪＰのように、導光部材１０のうち映像光の導光には寄与しない上下の面、すなわち上端部の表面である上端面Ｓ１０ｔや、下端部の表面である下端面Ｓ１０ｂとその周辺において、面Ｓ１１等の施した場合と同様の平滑化の処理を施すことが考えられる。具体的には、導光部材１０の上端面Ｓ１０ｔ及び下端面Ｓ１０ｂにそれぞれ隣接する光透過部材５０の上下の面である上端面Ｓ５０ｔ及び下端面Ｓ５０ｂを、接着剤を介して隣接させるに際して、上端面Ｓ１０ｔから上端面Ｓ５０ｔにかけての範囲や、下端面Ｓ１０ｂから下端面Ｓ５０ｂにかけての範囲を平滑化してもよい。言い換えると、導光装置２０は、一対の全反射面である面Ｓ１１，Ｓ１３の間に形成される側面であって上方や下方に位置する面についても、併せて平滑化して面一に位置合わせされた状態となった滑らかな面として形成していてもよい。

また、上記実施形態では、導光装置２０が装着者の眼前の全体を覆うような構成となっているが、これに限らず、例えば瞳サイズよりも射出開口が小さい導光光学系を用いる瞳分割方式等の光学系のように、眼前の一部を覆い、覆わない部分も存在する小型の構成としてもよい。また、光入射側や射出側にホログラムを配置したものに適用することも考えられる。

また、上記において、画像表示装置８０としては、種々のものを利用可能であり、例えば、反射型の液晶表示デバイスを用いた構成も可能であり、液晶表示デバイス等からなる映像表示素子に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。

また、上記の説明では、第２面Ｓ１２のハーフミラー層を例えば金属反射膜や誘電体多層膜としたが、平面又は曲面のホログラム素子に置き換えることができる。また、第５面Ｓ１５についても、ミラー反射面とする場合のほか、ホログラム素子で構成することも可能である。

上記の説明では、導光部材１０等が眼の並ぶ横方向に延びているが、導光部材１０を縦方向に延びるように配置することもできる。この場合、導光部材１０は、直列的ではなく並列的に平行配置された構造を有することになる。

また、上記の説明では、一対の表示装置を備える両眼視の虚像表示装置について説明しているが、単一の表示装置とできる。つまり、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ画像表示装置等を設け、画像を片眼視する構成にしてもよい。

ＡＤ…接着剤、ＡＧ…砥粒、ＡＳ…補助成膜面、ＡＸ…入射側光軸、ＢＰ…刃状の部材、ＢＳ…接合表面、ＢＴ…基材、ＣＣ…接着層、ＣＬ…コート液、ＣＮ…接合部、Ｄ１…矢印、ＤＤ１…導光方向、ＤＰ…窪み部、ＤＰ１…窪み部、ＤＴ…処理槽、ＤＸ１…方向、Ｇ…重力方向、ＧＬ…映像光、ＨＣ…ハードコート層、ＪＰ…接合光学部材、ＯＨ…はみ出し部、ＰＭ…加工痕、ＰＰ…押圧部材、ＲＭ…光反射膜、Ｓ１１-Ｓ１５…面、Ｓ５１-Ｓ５３…透過面、１０…導光部材、１０ａ…第1基材、１０ｊ，５０ｊ…接合面、１０ｓ，５０ｓ…本体部材、１１，１２…導光部分、２０…導光装置、２２…導光本体部、２３…角度変換部、２３ｇ…部材、２３ｒ…反射面、２７…ハードコート層、３０…投射レンズ、５０…光透過部材、５０ａ…第２基材、８０…画像表示装置、１００…虚像表示装置、１００Ａ…第１表示装置、１００Ｂ…第２表示装置、１０１ａ…光学部材、１０１ａ，１０１ｂ…光学部材、１０２…フレーム部、１０２ａ…中央部、１０２ｂ…支持体、１０２ｐ…本体部分、１０４…テンプル、１０５ａ，１０５ｂ…像形成本体部、１０５ｄ…外装部材、３２０…導光装置

Claims (14)

1. 第１基材と第２基材とを接合した接合光学部材の製造方法であって、
   前記第１基材の表面と前記第２基材の表面との位置合わせをしつつ接合し、
   接合において前記第１基材の表面と前記第２基材の表面との間に形成される接合部の接合表面上を、前記第１基材及び前記第２基材の表面のうち少なくとも接合において隣接する箇所の表面上とともに成膜して平滑化する平滑化成膜面を形成し、
   前記接合表面または前記接合表面に対応する箇所において平滑化の補助処理を施す、
   接合光学部材の製造方法。
2. 前記平滑化成膜面は、ディップ処理により形成される面である、請求項１に記載の接合光学部材の製造方法。
3. 前記平滑化成膜面は、ハードコート層により形成される、請求項１及び２のいずれか一項に記載の接合光学部材の製造方法。
4. 前記平滑化の補助処理は、前記平滑化成膜面を形成した後において、前記平滑化成膜面をさらに成膜して補助成膜面を形成する処理である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接合光学部材の製造方法。
5. 前記補助成膜面は、ディップ処理により形成される面を含む、請求項４に記載の接合光学部材の製造方法。
6. 前記補助成膜面は、相対的に屈折率の高い層と低い層とを交互に重ねた多層膜構造である、請求項４及び５のいずれか一項に記載の接合光学部材の製造方法。
7. 前記平滑化の補助処理は、前記平滑化成膜面を形成する前において少なくとも前記接合表面となるべき箇所を含む表面部分を平坦化する処理である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接合光学部材の製造方法。
8. 前記平滑化の補助処理は、砥粒または刃状の部材により研磨して平坦化する処理である、請求項７に記載の接合光学部材の製造方法。
9. 前記平滑化成膜面は、研磨による加工痕を埋めて形成される、請求項８に記載の接合光学部材の製造方法。
10. 前記第１基材は、映像光を導光する導光部材を構成し、
    前記第２基材は、前記導光部材に対向して設けられて外界光を透過させる光透過部材を構成し、
    前記第１基材と前記第２基材との接合面に映像光を反射する反射面が形成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の接合光学部材の製造方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の接合光学部材の製造方法により製造される接合光学部材を導光装置として備える虚像表示装置の製造方法。
12. 第１基材と第２基材との間に形成される接合部の接合表面を研磨して平坦化された研磨面と、
    前記研磨面を平滑化しつつ成膜して形成された平滑化成膜面と
    を有する、導光装置。
13. 第１基材の表面と第２基材の表面との間に形成された接合部の接合表面上を平滑化しつつ成膜して形成された平滑化成膜面としての第１成膜面と、
    前記第１成膜面を成膜して形成され、平滑化を補助する補助成膜面としての第２成膜面と、
    を有する、導光装置。
14. 請求項１２及び１３のいずれか一項に記載の導光装置を備える、虚像表示装置。

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