JP6488870B2 - Manufacturing method of optical lens - Google Patents
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Description
本発明は、光学機能部材(例えばホログラム光学素子)を挟んで2つの光学部材を接合した光学レンズと、その光学レンズを備えた映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイと、例えば上記光学レンズの製造に用いられ、樹脂シートにホログラム感光材料を保持した光学シートと、その光学シートを用いた光学レンズの製造方法とに関するものである。 The present invention is used for manufacturing an optical lens in which two optical members are bonded with an optical functional member (for example, a hologram optical element) interposed therebetween, an image display device and a head mounted display including the optical lens, and the optical lens, for example. The present invention relates to an optical sheet in which a hologram photosensitive material is held on a resin sheet, and an optical lens manufacturing method using the optical sheet.
近年、情報伝達メディアの発達に伴う高度情報化社会の到来により、様々な情報を効率的に出力することが強く望まれてきている。様々な情報の中でも、画像情報が占める割合は極めて高く、その情報を使用する場所を選ばない、高い携帯性のあるウェアラブルデバイスが、高度な情報処理活動を行う上において重要な役割を果たしている。 In recent years, with the advent of advanced information society accompanying the development of information transmission media, it has been strongly desired to output various information efficiently. Among various information, image information occupies a very high ratio, and wearable devices with high portability that do not choose a place where the information is used play an important role in performing advanced information processing activities.
画像出力においては、ウェアラブルディスプレイへの期待が高まってきている。特に、アミューズメント分野から産業分野への広がりの中で、光学レンズを通して表示画像(虚像)を観察しながら背景(外界)を観察できる、いわゆる透過型ウェアラブルディスプレイへの期待が高まっている。透過型ウェアラブルディスプレイにおいては、光学レンズの透過性をより高めることで、背景と表示画像とを違和感無く観察でき、視覚ストレスを大きく低減できる。よって、光学レンズの透過性を高めることが重要となる。 In image output, expectations for wearable displays are increasing. In particular, in the expansion from the amusement field to the industrial field, there is an increasing expectation for a so-called transmissive wearable display that can observe the background (external world) while observing a display image (virtual image) through an optical lens. In the transmissive wearable display, by further increasing the transparency of the optical lens, the background and the display image can be observed without a sense of incongruity, and visual stress can be greatly reduced. Therefore, it is important to increase the transparency of the optical lens.
上記光学レンズは、例えば、2つの光学部材の一方の接合面にホログラム光学素子を形成した後、2つの光学部材を接合部材(接着剤)で接合することで構成される。ホログラム光学素子は、ホログラム感光材料を保持した光学シート(ホログラムシート)から所定の領域を切り出し、切り出した領域(以下、切出領域とも称する)を光学部材の接合面に貼り付け、切出領域のホログラム感光材料を露光することによって作製される。 The optical lens is configured, for example, by forming a hologram optical element on one joint surface of two optical members and then joining the two optical members with a joint member (adhesive). The hologram optical element cuts out a predetermined area from an optical sheet (hologram sheet) holding a hologram photosensitive material, and pastes the cut out area (hereinafter also referred to as a cut-out area) on the joint surface of the optical member. It is produced by exposing a hologram photosensitive material.
ここで、上記切出領域の形状は、長方形状とするのが一般的である。例えば特許文献1では、シートに長方形状に切り込みを入れて枠状ホログラムを切り出し、この枠状ホログラムをガラス等の板状部材に貼り付ける技術が開示されている。
Here, the shape of the cutout region is generally rectangular. For example,
また、例えば特許文献2では、ホログラム原版にホログラムシートを貼り付けて露光することにより、ホログラムシートにホログラムを複製する技術が開示されている。ホログラムシートにおけるホログラム複製領域の形状は、平面視で長方形状である。この技術を上記光学レンズの作製に応用する場合、長方形状のホログラム複製領域をその形状(長方形状)で切り出して、光学部材の接合面に貼り付けることになる。
Further, for example,
透過型ウェアラブルディスプレイにおいて、光学レンズの透過性を高めるにあたっては、光学レンズを構成する複数の光学部材(例えばプリズム)や、複数の光学部材を接合する接合部材(例えば接着剤)の透過性を高めることはもとより、光学レンズの組立工程で生じる接合面内の気泡の残量を低減することが重要となる。上記気泡は視覚に影響し、透過性劣化(視認性低下)につながるからである。 In the transmissive wearable display, when increasing the transparency of an optical lens, the transparency of a plurality of optical members (for example, prisms) constituting the optical lens and a bonding member (for example, an adhesive) that joins the plurality of optical members is increased. In addition to this, it is important to reduce the remaining amount of bubbles in the joint surface generated in the optical lens assembly process. This is because the bubbles affect vision and lead to deterioration of permeability (decrease in visibility).
光学レンズの組立工程(以下、レンズ組立工程とも称する)では、光学部材への光学シートの貼付時(貼付工程)と、2つの光学部材の接合時(接合工程)とで気泡が発生する。以下、各工程で気泡が発生するメカニズムについて説明する。 In the assembly process of the optical lens (hereinafter also referred to as the lens assembly process), bubbles are generated when the optical sheet is stuck to the optical member (sticking process) and when the two optical members are joined (joining process). Hereinafter, a mechanism for generating bubbles in each process will be described.
光学シートの貼付工程では、光学部材としてのプリズムに、ミラーまたはホログラムのような光学機能を発揮させるための光学シートを貼り付ける。例えば、図27のように、光学シート100が、ベース材101、接合部材102、ホログラム感光材料103の3層で構成される場合、ベース材101の厚みの半分まで、ホログラム感光材料103側から刃物で切り込みを入れ、ベース材101をホログラム感光材料103とは反対側に鋭角に屈曲させることで、切出領域(接合部材102およびホログラム感光材料103において切り込み内側の領域)を、ベース材101から剥離する。そして、剥離した上記切出領域を、接合部材102側からプリズムに貼り付ける。なお、光学シート100の接合部材102およびホログラム感光材料103における、切出領域以外の部分は、剥離時にベース材101側に残るが、図27ではその図示を省略している。プリズムに貼り付けられたホログラム感光材料103は、その後、露光されて光学機能部材103’(図29参照)となる。
In the optical sheet attaching step, an optical sheet for exhibiting an optical function such as a mirror or a hologram is attached to a prism as an optical member. For example, as shown in FIG. 27, when the
ここで、光学シート100の上記切出領域の形状が、従来のように長方形状である場合、切出領域のベース材101からの剥離は、切出領域の長辺方向の端部から行われることになる(短辺方向の端部から剥離するよりも剥離しやすいため)。このため、剥離時に、図28に示すように、切出領域(図ではホログラム感光材料103のみを図示)の上記端部全体に応力がかかる。つまり、剥離時の応力が、切出領域の短辺全体にかかる。その結果、剥離開始部分である短辺全体において、切出領域の接合部材102がベース材101側に引っ張られて、接合部材102がホログラム感光材料103と部分的に剥離しやすくなる。このように部分的に剥離した状態で切出領域をプリズムに貼り付けると、切出領域における接合部材102とホログラム感光材料103との部分的な剥離部分に気泡が巻き込まれる。
Here, when the shape of the cut region of the
なお、光学シート100が、ベース材、ホログラム光学材料、保護シートの3層で構成される場合でも、切出領域が長方形状である場合には、上記と同様に、切出領域のベース材からの剥離時に、ホログラム光学材料と保護シートとの間に部分的な剥離が生じ、切出領域の貼付時において、この剥離部分に気泡が巻き込まれる。
Even when the
一方、接合工程では、例えば、2つの光学部材の隙間に接着剤を注入して硬化させることで、2つの光学部材を接合する。ここで、図29は、上記長方形状の切出領域を一方の光学部材201の光学面に貼り付けて光学機能部材103’を形成し、その後、2つの光学部材間に接着剤を注入したときに、接着剤が広がる様子を模式的に示している。
On the other hand, in the joining step, for example, the two optical members are joined by injecting an adhesive into the gap between the two optical members and curing the adhesive. Here, in FIG. 29, when the rectangular cut-out region is pasted on the optical surface of one
接着剤が2つの光学部材の隙間を流れて広がる中で、長方形状の光学機能部材103’の外形部(短辺)に接着剤が衝突すると、短辺近傍では接着剤の流れが滞り、接着剤が一定方向に流れなくなる。また、短辺近傍で流れが滞った接着剤は、光学機能部材103’の周辺を流れる接着剤と衝突することになるが、この衝突時に周りの空気を巻き込むことになり、気泡Aが発生する。短辺近傍では、接着剤の流れが滞っているため、発生した気泡Aは短辺近傍で動かなくなり、残留することになる。
If the adhesive collides with the outer shape (short side) of the rectangular optical
このように、光学シート100の切出領域が長方形状であったり、光学機能部材103’が長方形状である場合には、レンズ組立工程において、透過性劣化につながる気泡が発生するため、そのような気泡の発生を抑えることが望まれる。
Thus, when the cut-out area of the
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、レンズ組立工程において気泡の発生を抑え、これによって透過性劣化を抑えることができる光学レンズと、その光学レンズを備えた映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイと、上記光学レンズの製造に用いる光学シートと、その光学シートを用いた光学レンズの製造方法とを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical lens capable of suppressing the generation of air bubbles in the lens assembly process and thereby suppressing the deterioration of permeability, and the optical lens. It is an object of the present invention to provide an image display device and a head mounted display, an optical sheet used for manufacturing the optical lens, and a method for manufacturing an optical lens using the optical sheet.
本発明の一側面に係る光学レンズは、第1の光学面を有する第1の光学部材と、第2の光学面を有する第2の光学部材と、前記第1の光学面または前記第2の光学面に形成され、光学機能を有する光学機能部材と、前記光学機能部材を介して、前記第1の光学面と前記第2の光学面とを接合する接合部材とを有する光学レンズであって、前記光学機能部材は、平面視で幅方向に垂直な方向の端部に近づくにつれて、幅が狭くなる狭幅部を有している。 An optical lens according to an aspect of the present invention includes a first optical member having a first optical surface, a second optical member having a second optical surface, and the first optical surface or the second optical surface. An optical lens having an optical function member formed on an optical surface and having an optical function, and a joining member that joins the first optical surface and the second optical surface via the optical function member. The optical functional member has a narrow width portion that becomes narrower as it approaches an end portion in a direction perpendicular to the width direction in plan view.
上記光学レンズにおいて、前記狭幅部の幅を規定する2辺のなす角度は、60°〜140°であることが望ましい。 In the optical lens, it is preferable that an angle formed by two sides defining the width of the narrow portion is 60 ° to 140 °.
上記光学レンズにおいて、前記狭幅部の幅を規定する2辺は、前記端部に位置する曲率半径0.5mm以上の曲線部を介して連結されていることが望ましい。 In the optical lens, it is preferable that two sides defining the width of the narrow portion are connected via a curved portion having a radius of curvature of 0.5 mm or more located at the end portion.
前記光学機能部材は、前記幅方向に垂直な方向の両端部に、前記狭幅部を有していてもよい。 The optical function member may have the narrow portion at both ends in a direction perpendicular to the width direction.
前記光学機能部材は、ホログラム感光材料を露光することによって作製されるホログラム光学素子であってもよい。 The optical function member may be a hologram optical element produced by exposing a hologram photosensitive material.
本発明の他の側面に係る映像表示装置は、映像を表示する表示素子と、前記表示素子からの映像光を観察者の瞳に導くための接眼光学系とを有する映像表示装置であって、前記接眼光学系は、上記の光学レンズで構成される。 An image display apparatus according to another aspect of the present invention is an image display apparatus having a display element for displaying an image and an eyepiece optical system for guiding image light from the display element to an observer's pupil, The eyepiece optical system includes the optical lens described above.
本発明のさらに他の側面に係るヘッドマウントディスプレイは、上記の映像表示装置と、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有している。 A head mounted display according to still another aspect of the present invention includes the above-described video display device and a support member that supports the video display device in front of an observer's eyes.
本発明のさらに他の側面に係る光学シートは、樹脂シートに、ホログラム感光材料を含む複数層が保持されている光学シートであって、該光学シートには、前記複数層の切出領域の外形を形成し、かつ、前記樹脂シートから前記切出領域を剥離するための切り込みが入っており、前記切出領域は、平面視で幅方向に垂直な方向の端部に近づくにつれて、幅が狭くなる狭幅部を有している。 An optical sheet according to still another aspect of the present invention is an optical sheet in which a plurality of layers containing a hologram photosensitive material are held on a resin sheet, and the optical sheet has an outer shape of a cut-out region of the plurality of layers. And a notch for separating the cut region from the resin sheet is included, and the cut region becomes narrower as it approaches an end in a direction perpendicular to the width direction in plan view. It has a narrow part.
上記光学シートにおいて、前記狭幅部の幅を規定する2辺のなす角度は、60°〜140°であることが望ましい。 In the optical sheet, it is preferable that an angle formed by two sides defining the width of the narrow portion is 60 ° to 140 °.
上記光学シートにおいて、前記狭幅部の幅を規定する2辺は、前記端部に位置する曲率半径0.5mm以上の曲線部を介して連結されていることが望ましい。 In the optical sheet, it is preferable that two sides defining the width of the narrow portion are connected via a curved portion having a radius of curvature of 0.5 mm or more located at the end portion.
前記切出領域は、前記幅方向に垂直な方向の両端部に、前記狭幅部を有していてもよい。 The cut region may have the narrow portion at both ends in a direction perpendicular to the width direction.
前記複数層は、前記樹脂シート側から、前記ホログラム感光材料と、保護シートとを含んでいてもよい。 The plurality of layers may include the hologram photosensitive material and a protective sheet from the resin sheet side.
前記樹脂シートを第1の樹脂シートとすると、前記複数層は、前記第1の樹脂シート側から、粘着シートと、前記ホログラム感光材料と、第2の樹脂シートとを含んでいてもよい。 When the resin sheet is a first resin sheet, the plurality of layers may include an adhesive sheet, the hologram photosensitive material, and a second resin sheet from the first resin sheet side.
本発明のさらに他の側面に係る光学レンズの製造方法は、上記の光学シートを用いて光学レンズを製造する、光学レンズの製造方法であって、前記光学シートの前記樹脂シートから、前記切出領域を前記狭幅部の前記端部を起点として剥離する工程と、剥離した前記切出領域を、2つの光学部材の一方の光学面に貼り付ける工程と、貼り付けた前記切出領域を露光して、ホログラム光学素子を作製する工程と、前記ホログラム光学素子を介して、前記2つの光学部材の各光学面を接合部材で接合する工程とを有している。 An optical lens manufacturing method according to still another aspect of the present invention is an optical lens manufacturing method in which an optical lens is manufactured using the above-described optical sheet, the cutting out from the resin sheet of the optical sheet. A step of peeling the region starting from the end of the narrow portion, a step of sticking the peeled cut region to one optical surface of two optical members, and exposing the sticked cut region Then, the method includes a step of manufacturing a hologram optical element and a step of bonding the optical surfaces of the two optical members with a bonding member via the hologram optical element.
本発明のさらに他の側面に係る光学レンズの製造方法は、上記の光学シートを用いて光学レンズを製造する、光学レンズの製造方法であって、前記光学シートの前記ホログラム感光材料を露光して、前記切出領域にホログラム光学素子を作製する工程と、前記光学シートの前記第1の樹脂シートから、前記切出領域を前記狭幅部の前記端部を起点として剥離する工程と、剥離した前記切出領域を、2つの光学部材の一方の光学面に前記粘着シートを介して貼り付ける工程と、貼付した前記切出領域を介して、前記2つの光学部材の各光学面を接合部材で接合する工程とを有している。 An optical lens manufacturing method according to still another aspect of the present invention is an optical lens manufacturing method using the above optical sheet, wherein the hologram photosensitive material of the optical sheet is exposed to light. A step of producing a hologram optical element in the cut-out area, a step of peeling the cut-out area from the first resin sheet of the optical sheet, starting from the end of the narrow width part, and peeling The step of attaching the cut region to one optical surface of the two optical members via the adhesive sheet, and the respective optical surfaces of the two optical members with a bonding member through the attached cut region Joining.
前記接合部材で接合する工程では、前記2つの光学部材の間隙に前記接合部材を注入し、硬化させてもよい。 In the step of joining with the joining member, the joining member may be injected into a gap between the two optical members and cured.
前記接合部材で接合する工程では、前記2つの光学部材の一方の光学面上に前記接合部材を塗布し、前記2つの光学部材を所定の間隔に狭めて前記接合部材を前記光学面に沿って押し広げた後、前記接合部材を硬化させてもよい。 In the step of bonding with the bonding member, the bonding member is applied onto one optical surface of the two optical members, the two optical members are narrowed to a predetermined interval, and the bonding member is moved along the optical surface. After spreading, the joining member may be cured.
光学レンズの組立工程において気泡の発生を抑えることができ、これによって光学レンズの透過性劣化を抑えることができる。 The generation of bubbles can be suppressed in the assembly process of the optical lens, and this can suppress the deterioration of the transparency of the optical lens.
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本明細書において、数値範囲をa〜bと表記した場合、その数値範囲に下限aおよび上限bの値は含まれるものとする。また、本発明は、以下の内容に限定されるものではない。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in this specification, when a numerical range is described as ab, the value of the lower limit a and the upper limit b shall be included in the numerical range. The present invention is not limited to the following contents.
(光学レンズの構成)
図1は、本実施形態の光学レンズ1の概略の構成を示す斜視図であり、図2は、光学レンズ1の断面図である。なお、図2において、太い実線は、本実施形態の光学レンズ1を後述する映像表示装置51(図26参照)に適用したときの映像光の光路を示している。光学レンズ1は、光学部材2(第1の光学部材)と光学部材3(第2の光学部材)とを接合部材4で接合して構成されている。
(Configuration of optical lens)
FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the
光学部材2・3は、透明な樹脂またはガラスからなるプリズムである。光学部材2は、第1の光学面としての面2aを有している。光学部材3は、第2の光学面としての面3aを有している。面2aおよび面3aは、光学部材2・3の接合時に、互いに対向する位置関係にある。面2aおよび面3aは、例えば一方向にのみ曲率を有する曲面(凸面または凹面)でそれぞれ形成されているが、平面で形成されてもよい。接合部材4は、2部材を接着する接着剤であり、例えば紫外線の照射によって硬化する光硬化性樹脂や、熱硬化性樹脂で構成される。
The
面2aには、光学機能を有する光学機能部材5が形成されている。光学機能部材5としては、例えば入射光のうち、所定の波長域の光のみを回折反射する、体積位相型のホログラム光学素子5aを考えることができる。このようなホログラム光学素子5aは、例えば、ホログラム感光材料を樹脂シートに保持した光学シート(ホログラムシート)において、面2aに貼り付ける領域を所定の形状で切り出し、切り出した領域(切出領域)を樹脂シートから剥離して面2aに貼り付け、貼り付けた切出領域のホログラム感光材料を露光することによって作製される。このように面2aにホログラム光学素子5aを形成することにより、面2aに光学機能(回折反射機能)を付与することができる。なお、光学機能部材5(ホログラム光学素子5a)を面3aに形成して、面3aに光学機能を付与してもよい。
An optical
(光学機能部材の平面形状)
図3は、光学機能部材5の形状を模式的に示す平面図であり、図4は、図3の光学機能部材5の一部の平面図である。光学機能部材5は、等幅部11と、狭幅部12とを有している。本実施形態では、狭幅部12は、等幅部11を間に挟むようにその両側に設けられている。
(Planar shape of optical functional member)
FIG. 3 is a plan view schematically showing the shape of the
なお、以下での説明の便宜上、平面視で、光学機能部材5の幅方向をD1方向とし、その幅方向(D1方向)に垂直な方向をD2方向とする。なお、光学機能部材5がD2方向に長尺状である場合は、D2方向は長尺方向とも言うことができる。以下で述べる光学機能部材5の形状は、特に断らない限り、平面視での形状(D1方向およびD2方向を含む面内での形状)を指すものとする。
For convenience of explanation below, in plan view, the width direction of the
等幅部11は、D1方向の幅がD2方向に均一な部分であり、光学機能部材5の光学機能(ホログラム光学素子5aの場合は回折反射機能)を発揮する部分である。図3に示すように、等幅部11は、光学部材2の面2aの湾曲形状に応じて、D1方向およびD2方向を含む面内で湾曲しているが、このような湾曲形状であっても、D1方向の幅は、D2方向のどの位置でもW0で均一となっている。なお、光学部材2の面2aが平面である場合、等幅部11は、D1方向およびD2方向を含む面内で湾曲しない四角形状(例えば長方形状)であってもよい(図15参照)。
The
各狭幅部12は、等幅部11に対してD2方向の両側に、等幅部11と連続してそれぞれ設けられている。そして、いずれの狭幅部12も、D2方向の端部に近づくにつれてD1方向の幅が狭くなる形状で形成されている。例えば、一方の狭幅部12のD2方向の異なる位置での幅を、等幅部11側からW1、W2としたとき、W2<W1である。そして、狭幅部12と等幅部11との連結箇所では、狭幅部12の幅は、等幅部11の幅W0と一致する。また、各狭幅部12は、等幅部11のD2方向の中央を通り、D1方向に平行な軸に対して、線対称な形状および位置関係となっている。
Each
各狭幅部12の外形(平面形状)は、2辺12a・12bと、これらの辺12a・12bを連結する曲線部12cとによって規定される。2辺12a・12bは、狭幅部12の幅を規定する辺であり、2辺12a・12bのなす角度は60°〜140°に設定されている。曲線部12cは、D2方向の端部に位置して2辺12a・12bを連結している。曲線部12cは、曲率半径が0.5mm以上であり、D2方向の外側(等幅部11とは反対側)に向かって凸となる形状で形成されている。
The outer shape (planar shape) of each
このような光学機能部材5は、以下に示す光学シートを用いて作製される。以下、この光学シートについて説明する。
Such an
(光学シートについて)
図5は、本実施形態の光学シート20の概略の構成を示す断面図である。光学シート20は、樹脂シート21に複数層を保持して構成されている。上記の複数層は、樹脂シート21側から、ホログラム感光材料22および保護シート23を含んでいる。
(About optical sheets)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the
樹脂シート21は、光学機能部材5を製作するための基材であり、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)のような樹脂からなる薄膜シートで構成されている。ホログラム感光材料22は、ホログラム光学素子5aを作製するための感光材料であり、例えばフォトポリマーで構成されている。ホログラム感光材料22は、ゲル状であり、粘着性を有している。保護シート23は、ホログラム感光材料22を覆う保護部材であり、例えばTAC(トリアセチルセルロース)のような樹脂からなる薄膜シートで構成されている。樹脂シート21側から数えて、2層目および3層目のホログラム感光材料22および保護シート23の所定の領域(後述する切出領域20R)は、上記した光学機能部材5の作製に用いられる。
The
光学シート20には、保護シート23側から樹脂シート21の途中まで、切り込み20Lが入っている。すなわち、樹脂シート21は、厚み方向に全カットではなく、ハーフカットされている。上記の切り込み20Lは、該光学シート20から切り出される切出領域20Rの外形を規定しており、切出領域20Rを所定の形状で樹脂シート21から剥離するために形成されている。切出領域20Rには、ホログラム感光材料22の切出領域22Rと、保護シート23の切出領域23Rとが含まれる。
The
図6は、光学シート20の平面図である。光学シート20の切出領域20Rは、等幅部20R1と、これに隣接する狭幅部20R2とを有している。本実施形態では、狭幅部20R2は、等幅部20R1を間に挟むようにその両側に設けられている。切出領域20Rは、上記の光学機能部材5に対応しており、切出領域20Rの平面形状は、光学機能部材5の平面形状と同じである。また、切出領域20Rの等幅部20R1および狭幅部20R2は、光学機能部材5の等幅部11および狭幅部12にそれぞれ対応している。等幅部20R1および狭幅部20R2の平面形状は、等幅部11および狭幅部12の平面形状と同じである。
FIG. 6 is a plan view of the
以下、切出領域20Rの等幅部20R1および狭幅部12の形状について、確認的に述べておく。なお、図6においても、面内の各方向について、図3と同様の定義を用いる。つまり、光学シート20の平面視で、切出領域20Rの幅方向をD1方向とし、その幅方向(D1方向)に垂直な方向をD2方向とする。
Hereinafter, the shapes of the
等幅部20R1は、D1方向の幅がD2方向に均一な部分である。図6では、等幅部20R1のD1方向の幅は、D2方向のどの位置でもW0で均一となっている。各狭幅部20R2は、等幅部20R1に対してD2方向の両側に、等幅部20R1と連続してそれぞれ設けられており、いずれも、D2方向の端部に近づくにつれてD1方向の幅が狭くなる形状で形成されている。等幅部20R1との連結箇所では、各狭幅部20R2の幅は、等幅部20R1の幅W0と一致している。また、各狭幅部20R2は、等幅部20R1のD2方向の中央を通り、D1方向に平行な軸に対して、線対称な形状および位置関係となっている。
The
各狭幅部20R2の外形(平面形状)は、2つの辺20a・20bと、これらの辺20a・20bを連結する曲線部20cとによって規定される。2辺20a・20bは、狭幅部20R2の幅を規定する辺であり、2辺20a・20bのなす角度は、60°〜140°に設定されている。曲線部20cは、D2方向の端部に位置して2辺12a・12bを連結している。曲線部20cは、曲率半径が0.5mm以上であり、D2方向の外側(等幅部20R1とは反対側)に向かって凸となる形状で形成されている。
The outer shape (planar shape) of each
(光学レンズの製造方法について)
次に、光学シート20を用いて光学レンズ1を製造する方法について、図7を参照しながら説明する。図7は、光学レンズ1の製造工程の流れを示すフローチャートである。
(About optical lens manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the
まず、図6で示したように、光学シート20に、切出領域20Rの外形を形成する切り込み20Lを入れる(S1;切断工程)。すなわち、3層目の保護シート23側から刃物を入れ、1層目の樹脂シート21の厚みの半分のところで刃物の進入(切断)を止めることで、光学シート20に切り込み20Lを入れる。
First, as shown in FIG. 6, the
続いて、光学シート20の1層目の樹脂シート21から、2層目および3層目の切出領域20R(切出領域22R、切出領域23R)を、切り込み20Lに沿って剥離する(S2;剥離工程)。より詳細には、図8に示すように、剥離用板31上で、樹脂シート21が剥離用板31側となるように光学シート20をD2方向に搬送し、光学シート20の切出領域20R以外の3層を、ローラ32と剥離用板31との間を通るように鋭角に曲げる。これにより、狭幅部20R2におけるD2方向の端部(曲線部20c側)を起点として、切出領域20Rが剥離される。
Subsequently, from the
このとき、図9に示すように、剥離開始時に切出領域20Rにかかる応力は、狭幅部20R2におけるD2方向の端部のほぼ1点に集中する。なお、切出領域の形状が長方形状である場合に比べて(短辺全体に剥離時の応力がかかる構成に比べて)、約5〜7倍の応力を狭幅部20R2の上記端部に集中させることができることが、シミュレーションによりわかっている。
At this time, as shown in FIG. 9, the stress applied to the
剥離開始時の応力が上記端部に集中することで、剥離開始時に、切出領域20Rの2層目(ホログラム感光材料22)が1層目(樹脂シート21)側に引っ張られる箇所も、D1方向全体ではなく、ほぼ1点(局所的)となる。このため、切出領域の形状が長方形状で、短辺全体に剥離時の応力がかかる構成に比べて、剥離開始時に2層目と3層目とが剥離しにくくなる。このように2層目と3層目との部分的な剥離を抑えたまま、切出領域20Rの剥離が上記端部からD2方向に徐々に進行し、全面の剥離が終了する。剥離された切出領域20Rは、例えば吸着部材(図示せず)によって保護シート23側を吸着しながら搬送される。
Since the stress at the start of peeling is concentrated on the end portion, when the peeling starts, the second layer (hologram photosensitive material 22) of the
次に、剥離した切出領域20Rを、上記吸着部材によって吸着、保持しながら、2つの光学部材2・3の一方の光学面(例えば面2a)の貼り付け位置まで搬送し、ローラ等で押し付けることにより、切出領域20Rをホログラム感光材料22側から上記光学面に貼り付ける(S3;貼付工程)。なお、ホログラム感光材料22は粘着性を有しているため、その粘着性によって切出領域20Rが光学面に貼り付けられる。
Next, the separated cut-out
そして、上記光学面に貼り付けた切出領域20Rを2光束で露光して、ホログラム感光材料22に干渉縞を形成し、光学機能部材5としてのホログラム光学素子5aを作製する(S4;HOE作成工程)。その後、ホログラム光学素子5aを介して、前記2つの光学部材2・3の各光学面を接合部材4(例えば接着剤)で接合する(S5;接合工程)。
Then, the
上記接合工程について、より詳細に説明する。図10は、2つの光学部材2・3の接合前の状態を示す斜視図であり、図11は、2つの光学部材2・3の各光学面間の間隙に対する接着剤の注入箇所を示している。
The said joining process is demonstrated in detail. FIG. 10 is a perspective view showing a state before the two
まず、光学部材2・3を一定の間隙を設けて固定する。このときの間隙量は、間隙の中に注入する接着剤の硬化収縮によって、光学機能部材5が変形しない厚み(例えば10〜100μm)に設定される。
First, the
次に、上記間隙に接着剤を注入する。このとき、間隙から外部に接着剤が漏れるのを防ぐため、図12に示すように、光学部材2・3を挟むように、撥水性の高い樹脂シート35・36を配置し、さらにその外側に、例えばガラスなどの平面性のある固定部材37・38を配置して、光学部材2・3を挟み込む。なお、上記間隙に対して接着剤を注入および排出する側には、樹脂シート35・36および固定部材37・38を配置しない。
Next, an adhesive is injected into the gap. At this time, in order to prevent the adhesive from leaking to the outside through the gap, as shown in FIG. 12,
なお、光学部材2・3の表面の段差(プリズム厚みの誤差)を吸収して、封止性をより高めるため、図12のように、必要に応じて、樹脂シート36と固定部材38との間に、ゴムなどの弾性部材39を配置してもよい。また、一方の平面板(例えば固定部材37)を透明材にしてもよい。これにより、接着剤として紫外線硬化型接着剤を用いたときに、その平面板を介して硬化用の紫外線を接着剤に照射し、接着剤を硬化させることができる。
In addition, in order to absorb the level | step difference (error of prism thickness) of the
次に、光学機能部材5(ホログラム光学素子5a)の狭幅部12側から、光学部材2・3の間隙に接着剤を注入し、硬化させる。より具体的には、光学部材2・3の間隙の側方に、封止性が高く、中央に小径の穴を設けた部材を押し当て、その穴より接着剤を上記間隙に注入する。そして、上記間隙全体に接着剤が広がった時点で、接着剤の注入を停止する。その後、紫外線照射により、接着剤を硬化させる。これにより、光学部材2・3が接着剤で接合される。なお、光学部材2・3の上記間隙に対して接着剤の注入側とは反対側から、余剰の接着剤を排出し、取り除くようにしてもよい。
Next, an adhesive is injected into the gap between the
以上のように、本実施形態の光学レンズ1を構成する光学機能部材5は、平面視で幅方向(D1方向)に垂直な方向(D2方向)の端部に近づくにつれて、幅が狭くなる狭幅部12を有している。このような光学機能部材5は、上述した光学シート20を用いることによって作製することができる。すなわち、光学シート20には、切出領域20Rの外形を形成し、かつ、樹脂シート21から切出領域20Rを剥離するための切り込み20Lが入っている。上記の切出領域20Rは、平面視で幅方向(D1方向)に垂直な方向(D2方向)の端部に近づくにつれて、幅が狭くなる狭幅部20R2を有している。これにより、以下の効果を得ることができる。
As described above, the optical
切出領域20Rが狭幅部20R2を有していることにより、光学シート20から切出領域20Rを剥離する際に、上述したように、剥離開始時の応力を狭幅部20R2のD2方向の端部に集中させて、切出領域20Rの複数層を構成するホログラム感光材料22と保護シート23とが部分的に剥離するのを抑えることができる。これにより、剥離した切出領域20Rの光学面(例えば面2a)への貼付時に、ホログラム感光材料22と保護シート23との間に気泡が入るのを低減することができる。また、剥離開始時の応力を上記端部に集中させることにより、切出領域20Rの剥離もスムーズに行われ、剥離性も向上する。
By
また、切出領域20Rが狭幅部20R2を有し、この切出領域20Rを用いて作製される光学機能部材5が狭幅部12を有していることにより、接合工程での接着剤の注入時に気泡が発生するのも低減できる。つまり、図13に示すように、注入される接着剤は、狭幅部12の端部に当たっても、そこで幅方向にスムーズに分離され、狭幅部12の辺12a・12bに沿って流れる。このため、辺12a・12bの近傍とその周囲とで接着剤同士が激しく衝突して、周りの空気を巻き込むのを低減でき、その結果、気泡の発生を低減できる。しかも、辺12a・12b近傍の接着剤は、その辺12a・12bに沿って流れるため、仮に、辺12a・12b近傍で何らかの原因で気泡Aが発生したとしても、その気泡Aは接着剤の流れに乗って下流側に運ばれ、不要な接着剤とともに排出される。このため、気泡Aが光学部材2・3の間隙内で滞留することもない。また、光学部材2・3の間隙にゴミが混入したとしても、上記のような接着剤の流れによって排出することが可能である。
In addition, the
このように、光学レンズ1の組立工程(貼付工程、接合工程を含む)において、気泡の発生を抑え、ゴミの混入も回避することができるため、光学レンズ1の透過性劣化を抑えることができる。その結果、高いシースルー性を持つ情報出力デバイスとしての光学レンズ1を製造することができる。
As described above, in the assembly process (including the pasting process and the joining process) of the
また、狭幅部12の幅を規定する2辺12a・12bのなす角度は、60°〜140°である。この構成は、狭幅部20R2の2辺20a・20bのなす角度を60°〜140°に設定した光学シート20を用いて光学機能部材5を作製することで容易に実現することができる。
The angle formed by the two
上記角度を140°以下とすることにより、狭幅部12のD2方向の端部が先鋭に近づくため、注入時に狭幅部12の上記端部に衝突した接着剤を、D1方向に確実に分離し、周りの空気を巻き込まずに辺12a・12bに沿って接着剤を流すことができる。その結果、接合時の気泡の発生および残留を確実に低減することができる。また、上記角度を60°以上にすることで、等幅部11のD2方向の長さおよび面積を大きくして、光学機能を発揮できる領域(有効領域)を大きく確保することができる(光学機能部材5のD2方向の長さを一定としたとき、上記角度が60°未満であると、狭幅部12がD2方向に長くなるため、等幅部11のD2方向の長さおよび面積が小さくなる)。
By setting the angle to 140 ° or less, the end of the
また、狭幅部12の幅を規定する2辺12a・12bは、D2方向の端部に位置する曲率半径0.5mm以上の曲線部12cを介して連結されている。この構成は、光学シート20において、狭幅部20R2の2辺20a・20bを、D2方向の端部に位置する曲率半径0.5mm以上の曲線部20cを介して連結し、この光学シート20を用いて光学機能部材5を作製することで容易に実現することができる。
Further, the two
このように、狭幅部12のD2方向の端部に曲率を持たせることにより、上記端部の強度を確保することができ、レンズ組立工程における上記端部の折れ曲がりや破損を低減することができる。
Thus, by giving curvature to the end portion of the
また、本実施形態では、光学機能部材5は、D2方向の両端部に狭幅部12を有している。この構成は、切出領域20RがD2方向の両端部に狭幅部20R2を有する光学シート20を用いて光学機能部材5を作製することによって容易に実現することができる。
Moreover, in this embodiment, the
光学機能部材5が両端に狭幅部12を有していることにより、接合工程では、図13で示したように、一方の狭幅部12の側から接着剤を注入し、他方の狭幅部12の側から接着剤を排出させることができる。このとき、接着剤の排出側でも、狭幅部12のD1方向の幅がD2方向の端部(注入側とは反対側)に向かうにつれて徐々に狭くなることで、接着剤が辺12a・12bに沿ってスムーズに流れて排出され、接着剤の流れが滞ることがない。また、仮に何らかの原因で気泡が発生したとしても、上記接着剤の流れに乗せて気泡を排出することができる。よって、光学部材2・3の間隙に気泡が残留するのを確実に低減することができる。
Since the optical
また、光学機能部材5は、ホログラム感光材料22を露光することによって作製されるホログラム光学素子5aである。ホログラム光学素子5aは、波長選択性を有しており、入射光のうち、所定の波長域の光のみを回折反射させ、残りの光を透過させる光学機能を有している。したがって、本実施形態の光学レンズ1を、映像と外界とを同時に観察させる透過型ウェアラブルディスプレイに適用することが可能となる。つまり、ホログラム光学素子5aにて、映像光を回折反射させて観察者の瞳に導く一方、外界の光を透過させることができるため、透過型ウェアラブルディスプレイに好適な光学レンズ1を実現することができる。
The
また、光学シート20の樹脂シート21上の複数層は、樹脂シート21側から、ホログラム感光材料22と、保護シート23とを含んでおり、光学シート20は全体で3層構造となっている。このような3層構造の光学シート20において、上述のように切出領域20Rの外形を規定することにより、切出領域20Rの剥離時に、複数層の間(ホログラム感光材料22と保護シート23との間)で部分的な剥離が生じ、貼付時にその剥離部分に気泡が巻き込まれる事態を低減することができる。
The plurality of layers on the
また、光学レンズ1の製造方法は、光学シート20の樹脂シート21から、狭幅部20R2のD2方向の端部を起点として切出領域20Rを剥離する工程(S2)と、剥離した切出領域20Rを、2つの光学部材2・3の一方の光学面(例えば面2a)に貼り付ける工程(S3)と、貼り付けた切出領域20Rを露光して、ホログラム光学素子5aを作製する工程(S4)と、ホログラム光学素子5aを介して、2つの光学部材2・3の各光学面を接合部材4で接合する工程(S5)とを有している。このような工程を経て光学レンズ1を製造することにより、レンズ組立工程での気泡の発生を抑えることができる。
Moreover, the manufacturing method of the
また、S5の接合工程では、2つの光学部材2・3の間隙に接合部材4を注入し、硬化させる。このように、接合部材4の注入、硬化によって、2つの光学部材2・3を接合する場合において、気泡の発生を抑える本実施形態の効果を得ることができる。
Further, in the joining step of S5, the joining
ところで、S5の接合工程での接合は、上記間隙への接合部材4の注入、硬化による接合に限定されるわけではない。例えば、図14に示すように、2つの光学部材2・3の一方の光学面(例えば面2a)に接合部材4を塗布し、2つの光学部材2・3を所定の間隔(接着剤注入時の上記間隙と同じ間隔)に狭めて、接合部材4を光学面に沿って押し広げた後、接合部材4を硬化させるようにしてもよい。
By the way, the joining in the joining step of S5 is not limited to the joining by the injection and curing of the joining
例えば、光学部材2の面2aにおいて、光学機能部材5の一方の狭幅部12のD2方向端部の近傍外側に接合部材4を塗布すると、その接合部材4は、光学部材2・3の間隔を狭めることによって、光学面に沿って濡れ広がる。この場合でも、接合部材4は、図13の場合と同様に、一方の狭幅部12の辺12a・12bに沿って、周囲の接合部材4と衝突することなく(空気を巻き込むことなく)流れるため、気泡が発生するのを低減できる。また、他方の狭幅部12の近傍では、狭幅部12の幅が端部に向かって徐々に狭くなることで、接合部材4が排出側に向かってスムーズに広がる。このため、接合工程においてたとえ何らかの原因で気泡が発生したとしても、その気泡を接合部材4の流れに乗せてレンズ外に排出することができる。よって、上記のように、接合部材4を光学面に塗布して光学部材2・3を接合する場合でも、接合工程において光学部材2・3の間に気泡が残留するのを低減することができる。
For example, when the
なお、光学シート20は、樹脂シート、接合部材、反射部材の3層がこの順で積層された構成であってもよい。上記の反射部材は、例えば金属薄膜(多層膜を含む)の蒸着によって形成することができる。この場合は、光学機能部材5を、全反射ミラーやハーフミラーとして機能させることができる。このような光学シート20の構成であっても、本実施形態のように切出領域20Rの形状を設定することにより、レンズ組立工程における気泡の発生を低減することができる。
The
(光学機能部材および切出領域の他の形状)
図15および図16は、光学機能部材5および切出領域20Rの他の形状を示す平面図である。図15に示すように、光学機能部材5の等幅部11は、平面視で、長辺方向がD2方向となるような長方形状であってもよい。また、図16に示すように、光学シート20の切出領域20Rの等幅部20R1についても、平面視で、長辺方向がD2方向となるような長方形状であってもよい。
(Optical function members and other shapes of the cutout area)
15 and 16 are plan views showing other shapes of the
図17および図18は、光学機能部材5および切出領域20Rのさらに他の形状を示す平面図である。図17に示すように、光学機能部材5の狭幅部12の外形は、平面視で、第1の曲線部12d、第2の曲線部12eおよび第3の曲線部12fで規定されていてもよい。第1の曲線部12dおよび第2の曲線部12eは、幅方向であるD1方向に向かい合い、かつ、光学機能部材5の内側に窪んだ凹形状となっている。第3の曲線部12fは、第1の曲線部12dおよび第2の曲線部12eを、D2方向の端部の位置で連結する曲線部であり、光学機能部材5の外側に膨らんだ凸形状となっている。
17 and 18 are plan views showing still other shapes of the
図18に示すように、光学シート20の切出領域20Rの狭幅部20R2の外形は、平面視で、第1の曲線部20d、第2の曲線部20eおよび第3の曲線部20fで規定されていてもよい。第1の曲線部20dおよび第2の曲線部20eは、幅方向であるD1方向に向かい合い、かつ、切出領域20Rの内側に窪んだ凹形状となっている。第3の曲線部20fは、第1の曲線部20dおよび第2の曲線部20eを、D2方向の端部の位置で連結する曲線部であり、切出領域20Rの外側に膨らんだ凸形状となっている。
As shown in FIG. 18, the narrow
図19および図20は、光学機能部材5および切出領域20Rのさらに他の形状を示す平面図である。図19に示すように、光学機能部材5の狭幅部12の外形は、平面視で、第1の曲線部12g、第2の曲線部12hおよび第3の曲線部12iで規定されていてもよい。第1の曲線部12gおよび第2の曲線部12hは、幅方向であるD1方向に向かい合い、かつ、光学機能部材5の外側に膨らんだ凸形状となっている。第3の曲線部12iは、第1の曲線部12gおよび第2の曲線部12hを、D2方向の端部の位置で連結する曲線部であり、光学機能部材5の外側に膨らんだ凸形状となっている。
19 and 20 are plan views showing still other shapes of the
図20に示すように、光学シート20の切出領域20Rの狭幅部20R2の外形は、平面視で、第1の曲線部20g、第2の曲線部20hおよび第3の曲線部20iで規定されていてもよい。第1の曲線部20gおよび第2の曲線部20hは、幅方向であるD1方向に向かい合い、かつ、切出領域20Rの外側に膨らんだ凸形状となっている。第3の曲線部20iは、第1の曲線部20gおよび第2の曲線部20hを、D2方向の端部の位置で連結する曲線部であり、切出領域20Rの外側に膨らんだ凸形状となっている。
As shown in FIG. 20, the narrow
光学機能部材5および切出領域20Rの外形が、図15〜図20で示した形状であっても、光学機能部材5の狭幅部12および切出領域20Rの狭幅部20R2が、平面視でD2方向の端部に近づくにつれて幅が狭くなる形状であるため、レンズ組立工程における気泡の発生を低減して、光学レンズ1の透過性劣化を抑えることができる。
The outer shape of the optical
なお、以上では、光学機能部材5の狭幅部12のD2方向の端部、および切出領域20Rの狭幅部20R2のD2方向の端部が、幅方向の中央の位置にある場合について説明したが、幅方向の中央よりもD1方向にずれて位置していてもよい。
In the above, the direction D2 of the end portion of the
また、以上では、光学シート20に形成する切出領域20Rの個数を1つとしたが、光学シート20を長尺状に形成して、その長尺方向に切出領域20Rを所定間隔空けて複数並べて形成してもよい。
In the above description, the number of
(他の光学シートの構成)
図21は、光学機能部材5の作製に用いることが可能な、他の光学シート40の構成を示す断面図である。光学シート40は、第1の樹脂シート41上に、OCA(Optical Clear Adhesive)とも呼ばれる光学粘着シート42と、ゲル状のホログラム感光材料43と、第2の樹脂シート44とを積層して構成されている。
(Configuration of other optical sheets)
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a configuration of another
光学シート40には、第2の樹脂シート44側から第1の樹脂シート41の途中まで、切り込み40Lが入っている。すなわち、樹脂シート41は、厚み方向に全カットではなく、ハーフカットされている。上記の切り込み40Lは、該光学シート40から切り出される切出領域40Rの外形を規定しており、切出領域40Rを所定の形状で樹脂シート41から剥離するために形成されている。切出領域40Rには、光学粘着シート42の切出領域42Rと、ホログラム感光材料43の切出領域43Rと、第2の樹脂シート44の切出領域44Rとが含まれる。
The
図22は、光学シート40の平面図である。光学シート40の切出領域40Rの平面視での形状は、上述した光学シート20の切出領域20Rの形状と同様である。すなわち、光学シート40の切出領域40Rは、等幅部40R1と、狭幅部40R2とを有している。切出領域40Rは、上記の光学機能部材5に対応しており、切出領域40Rの平面形状は、光学機能部材5の平面形状と同じである。切出領域40Rの等幅部40R1および狭幅部40R2は、光学機能部材5の等幅部11および狭幅部12にそれぞれ対応しており、等幅部40R1および狭幅部40R2の平面形状は、等幅部11および狭幅部12の平面形状と同じである。
FIG. 22 is a plan view of the
等幅部40R1は、D1方向の幅がD2方向に均一な部分である。狭幅部40R2は、等幅部40R1に対してD2方向の両側に、等幅部40R1と連続して設けられている。各狭幅部40R2は、D2方向の端部に近づくにつれてD1方向の幅が狭くなる形状で形成されている。等幅部40R1との連結箇所では、各狭幅部40R2の幅は、等幅部20R1の幅と一致している。また、各狭幅部40R2は、等幅部40R1のD2方向の中央を通り、D1方向に平行な軸に対して、線対称な形状および位置関係となっている。
The
各狭幅部40R2の形状は、2つの辺40a・40bと、これらの辺40a・40bをD2方向の端部の位置で連結する曲線部40cとによって規定される。2辺40a・40bのなす角度は、60°〜140°に設定されている。曲線部40cは、曲率半径が0.5mm以上で、D2方向の外側(等幅部40R1とは反対側)に向かって凸となる形状で形成されている。
The shape of the
次に、光学シート40を用いて光学レンズ1を製造する方法について、図23を参照しながら説明する。図23は、光学レンズ1の他の製造工程の流れを示すフローチャートである。
Next, a method for manufacturing the
まず、光学シート40に、切出領域40Rの外形を形成する切り込み40Lを入れる(S11;切断工程)。すなわち、4層目の第2の樹脂シート44側から刃物を入れ、1層目の第1の樹脂シート41の厚みの半分のところで刃物の進入(切断)を止めることで、光学シート40に切り込み40Lを入れる。
First, the
次に、光学シート40のホログラム感光材料43を露光して、切出領域40Rにホログラム光学素子5を作製する(S12;HOE作成工程)。そして、光学シート40の第1の樹脂シート41から、切り込み40Lに沿って、ホログラム光学素子5が形成された切出領域40Rを剥離する(S13;剥離工程)。このとき、切出領域40Rの狭幅部40R2の端部(曲線部40c側)を起点として、第1の樹脂シート41から切出領域40Rを剥離する。
Next, the hologram
続いて、S13にて剥離した切出領域40Rを、2つの光学部材2・3の一方の光学面(例えば面2a)に光学粘着シート42を介して貼り付ける(S14;貼付工程)。その後、切出領域40Rを介して、2つの光学部材2・3の各光学面を接合部材4で接合する(S15;接合工程)。
Subsequently, the
このように、光学シート40の第1の樹脂シート41上の複数層は、第1の樹脂シート41側から、光学粘着シート42と、ホログラム感光材料43と、第2の樹脂シートとを含んでおり、光学シート40は全体で4層構造となっている。このような4層構造の光学シート40を用いた場合でも、切出領域40Rの外形形状を光学シート20の切出領域20Rと同様に規定することにより、切出領域40Rの剥離時において、複数層の間(例えば光学粘着シート42とホログラム感光材料43との間)での部分的な剥離を抑えることができる。その結果、剥離した切出領域40Rの光学面への貼付時に、複数層の間に気泡が巻き込まれる事態を低減することができる。
Thus, the multiple layers on the
また、上記したS11〜S15の各工程を経て光学レンズ1を製造することにより、レンズ組立工程(貼付工程、接合工程を含む)での気泡の発生を抑えることができる。
Moreover, by producing the
(光学レンズの応用例)
次に、本実施形態の光学レンズ1の応用例について説明する。上記した光学レンズ1は、例えば観察者に映像(虚像)を観察させるとともに、外界をシースルーで観察させるヘッドマウントディスプレイ(HMD)に適用可能である。以下、このHMDについて説明する。
(Application examples of optical lenses)
Next, an application example of the
図24A、図24Bおよび図24Cは、本実施形態のHMD50の上面図、正面図、下面図であり、図25は、HMD50の正面側からの斜視図である。なお、図24A等では、必要に応じて、直交する3軸XYZの各方向を示す。XYZの各方向は、観察者の眼幅方向(左右方向)、前後方向、上下方向にそれぞれ対応している。
24A, 24B, and 24C are a top view, a front view, and a bottom view of the
HMD50は、映像表示装置51と、フレーム52と、レンズ53と、鼻当て54と、位置調整機構55とを有している。上述した本実施形態の光学レンズ1は、映像表示装置51の観察光学系70(図26参照)に適用されているが、映像表示装置51の詳細については後述する。
The
フレーム52は、眼鏡のフレームに相当するものであり、観察者の頭部に装着され、映像表示装置51を支持する支持部材である。このフレーム52は、観察者の左右の側頭部に当接するテンプルを含んでいる。
The
レンズ53は、観察者の右眼および左眼の眼前に配置される右眼用レンズ53Rおよび左眼用レンズ53Lを含んでいる。右眼用レンズ53Rおよび左眼用レンズ53Lは、右連結部56Rおよび左連結部56Lを介して、位置調整機構55と連結されている。右眼用レンズ53Rおよび左眼用レンズ53Lは、視力矯正用のレンズであってもよいし、視力矯正を行わない単なるダミーレンズであってもよい。
The
鼻当て54は、観察者の鼻と当接する右鼻当て54Rおよび左鼻当て54Lを含んでいる。右鼻当て54Rおよび左鼻当て54Lは、右連結部57Rおよび左連結部57Lを介して、位置調整機構55と連結されている。
The
位置調整機構55は、フレーム52に対して鼻当て54を観察者の眼幅方向に垂直な上下方向に相対的に移動させることにより、フレーム52で支持された映像表示装置51の上下方向の位置を調整する機構である。なお、位置調整機構55を設けることなく、レンズ53および鼻当て54をフレーム52に直接固定した構成としてもよい。
The
図26は、映像表示装置51の断面図である。映像表示装置51は、観察者に虚像を観察させるためのユニットであり、画像を生成する画像生成部60と、観察光学系70とを有している。画像生成部60は、筐体51a(図24A等参照)内に、光源61、一方向拡散板62、集光レンズ63および表示素子64を有している。
FIG. 26 is a cross-sectional view of the
光源61は、表示素子64を照明するものであり、例えば、光強度のピーク波長および光強度半値の波長幅で462±12nm(B光)、525±17nm(G光)、635±11nm(R光)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62は、入射光をX方向に拡散する一方、X方向と垂直な方向には拡散しない拡散板である。集光レンズ63は、入射光をYZ平面内で集光する光学系である。表示素子64は、光源61からの出射光を画像データに応じて変調して画像を表示するものであり、光が透過する領域となる各画素をマトリクス状に有する透過型の液晶表示素子(LCD)で構成されている。なお、表示素子64は、反射型の表示素子であってもよい。光源61および表示素子64への電源供給や、表示素子64への画像データの伝送は、図示しないケーブルを介して行われる。
The light source 61 illuminates the
観察光学系70は、上記した光学レンズ1で構成されており、接眼プリズムとしての光学部材2と、偏向プリズムとしての光学部材3と、光学機能部材5とを有している。光学機能部材5は、光学部材2の面2aに形成されている。光学部材2・3は、接合部材4(図2参照)で接合されている。
The observation
例えば、光学部材2に光学部材3を接合せずに観察光学系70を構成した場合、外界からの光(外光)は、光学部材2の下端部の面2aを透過するときに屈折するので、光学部材2を介して観察される外界像に歪みが生じる。しかし、光学部材2に光学部材3を接合させて一体的な略平行平板を形成することにより、外光が面2aを透過するときの屈折を光学部材3でキャンセルすることができる。その結果、シースルーで観察される外界像に歪みが生じるのを防止することができる。
For example, when the observation
光学機能部材5は、例えばホログラム光学素子5aで形成されている。ホログラム光学素子は、表示素子64から出射される映像光(3原色に対応した波長の光)を回折反射して光学瞳Pに導く体積位相型で反射型のホログラムであり、例えば、回折効率のピーク波長および回折効率半値の波長幅で465±5nm(B光)、521±5nm(G光)、634±5nm(R光)の3つの波長域の光を回折(反射)させるように作製されている。
The
反射型のホログラム光学素子は、高い波長選択性を有しており、上記波長域(露光波長近辺)の波長の光しか回折反射しないので、回折反射される波長以外の波長を含む外光はホログラム光学素子を透過することになり、高い外光透過率を実現することができる。 The reflection type hologram optical element has high wavelength selectivity, and only diffracts and reflects light having a wavelength in the above-mentioned wavelength range (near the exposure wavelength). Therefore, external light including wavelengths other than the wavelength to be diffracted and reflected is a hologram. The light is transmitted through the optical element, and a high external light transmittance can be realized.
上記の構成において、光源61から出射されたRGBの各光は、一方向拡散板62にてX方向にのみ拡散され、集光レンズ63にて集光された後、表示素子64に入射する。表示素子64では、入射光が画像データに応じて変調され、映像光となって観察光学系70に入射する。
In the above configuration, each RGB light emitted from the light source 61 is diffused only in the X direction by the
観察光学系70では、表示素子64からの映像光が入射面2bを介して光学部材2の内部に入射する。そして、互いに対向する面2c・2dで映像光が少なくとも1回全反射されて内部を導光され、面2aの光学機能部材5に入射してそこで回折反射された後、面2cを介して光学瞳Pの方向に向かう。したがって、光学瞳Pの位置に観察者の瞳を合わせると、観察者は、表示素子64に表示された画像の拡大虚像を前方に観察することができる。
In the observation
一方、光学部材2・3および光学機能部材5は、外光をほとんど全て透過させるので、観察者は外界像をシースルーで観察することができる。したがって、表示素子64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, since the
以上で説明したHMD50は、映像表示装置51の観察光学系70(光学レンズ1)を、レンズ53と別体で構成しているが、光学レンズ1をレンズ53の形状にして、レンズ53として用いることも可能である。つまり、観察光学系70をレンズ53と一体化した構成とすることも可能である。また、上記したHMD50は、片眼で映像(虚像)を観察するタイプであるが、映像表示装置51を両眼の眼前に配置して、観察者に両眼で映像(虚像)を観察させることも可能である。
In the
本発明は、例えばヘッドマウントディスプレイの観察光学系に適用される光学レンズの製造に利用可能である。 The present invention can be used for manufacturing an optical lens applied to an observation optical system of a head mounted display, for example.
1 光学レンズ
2 光学部材(第1の光学部材)
2a 面(光学面、第1の光学面)
3 光学部材(第2の光学部材)
3a 面(光学面、第2の光学面)
4 接合部材
5 光学機能部材
5a ホログラム光学素子
11 等幅部
12 狭幅部
12a 辺
12b 辺
12c 曲線部
12d 第1の曲線部
12e 第2の曲線部
12f 第3の曲線部
12g 第1の曲線部
12h 第2の曲線部
12i 第3の曲線部
20 光学シート
20a 辺
20b 辺
20c 曲線部
20d 第1の曲線部
20e 第2の曲線部
20f 第3の曲線部
20g 第1の曲線部
20h 第2の曲線部
20i 第3の曲線部
20L 切り込み
20R 切出領域
20R1 等幅部
20R2 狭幅部
21 樹脂シート
22 ホログラム感光材料
23 保護シート
40 光学シート
40a 辺
40b 辺
40c 曲線部
40L 切り込み
40R 切出領域
40R1 等幅部
40R2 狭幅部
41 第1の樹脂シート
42 光学粘着シート(粘着シート)
43 ホログラム感光材料
44 第2の樹脂シート
50 HMD(ヘッドマウントディスプレイ)
51 映像表示装置
52 フレーム(支持部材)
DESCRIPTION OF
2a surface (optical surface, first optical surface)
3 Optical member (second optical member)
3a surface (optical surface, second optical surface)
4 Joining
43 Holographic
51
Claims (10)
該光学シートには、前記複数層の切出領域の外形を形成し、かつ、前記樹脂シートから前記切出領域を剥離するための切り込みが入っており、The optical sheet forms an outer shape of the plurality of cut-out regions, and includes a cut for peeling the cut-out region from the resin sheet,
前記切出領域は、平面視で幅方向に垂直な方向の端部に近づくにつれて、幅が狭くなる狭幅部を有しており、The cutout region has a narrow width portion that becomes narrower as it approaches an end portion in a direction perpendicular to the width direction in plan view,
前記狭幅部の幅を規定する2辺は、前記端部に位置する曲率半径0.5mm以上の曲線部を介して連結されており、The two sides defining the width of the narrow portion are connected via a curved portion having a radius of curvature of 0.5 mm or more located at the end portion,
前記狭幅部の前記端部に位置する前記曲線部は、前記幅方向の中央の位置にあり、The curved portion located at the end of the narrow portion is at the center position in the width direction,
該製造方法は、The manufacturing method is as follows:
前記光学シートの前記樹脂シートから、前記切出領域を前記狭幅部の前記端部を起点として剥離する工程と、From the resin sheet of the optical sheet, the step of peeling the cut region from the end of the narrow part,
剥離した前記切出領域を、2つの光学部材の一方の光学面に貼り付ける工程と、A process of attaching the cut-out region that has been peeled off to one optical surface of two optical members;
前記2つの光学部材の各光学面を接合部材で接合する工程とを有していることを特徴とする光学レンズの製造方法。And a step of bonding the optical surfaces of the two optical members with a bonding member.
該製造方法は、The manufacturing method is as follows:
貼り付けた前記切出領域を露光して、ホログラム光学素子を作製する工程をさらに含み、Further comprising the step of exposing the cut out region pasted to produce a hologram optical element;
前記接合部材で接合する工程では、前記ホログラム光学素子を介して、前記2つの光学部材の各光学面を前記接合部材で接合することを特徴とする請求項1に記載の光学レンズの製造方法。2. The method of manufacturing an optical lens according to claim 1, wherein in the step of bonding with the bonding member, the optical surfaces of the two optical members are bonded with the bonding member via the hologram optical element.
前記複数層は、前記第1の樹脂シート側から、粘着シートと、ホログラム感光材料と、第2の樹脂シートとを含み、The plurality of layers include, from the first resin sheet side, an adhesive sheet, a hologram photosensitive material, and a second resin sheet,
該製造方法は、The manufacturing method is as follows:
前記光学シートの前記ホログラム感光材料を露光して、前記切出領域にホログラム光学素子を作製する工程をさらに含み、Further comprising exposing the hologram photosensitive material of the optical sheet to produce a hologram optical element in the cutout region,
前記切出領域を剥離する工程では、前記ホログラム光学素子が形成された前記切出領域を前記第1の樹脂シートから剥離し、In the step of peeling the cut region, the cut region where the hologram optical element is formed is peeled from the first resin sheet,
前記切出領域を貼り付ける工程では、剥離した前記切出領域を、前記2つの光学部材の一方の光学面に前記粘着シートを介して貼り付け、In the step of attaching the cut region, the peeled cut region is attached to one optical surface of the two optical members via the adhesive sheet,
前記接合部材で接合する工程では、貼付した前記切出領域を介して、前記2つの光学部材の各光学面を前記接合部材で接合することを特徴とする請求項1に記載の光学レンズの製造方法。2. The optical lens manufacturing method according to claim 1, wherein, in the step of joining with the joining member, the optical surfaces of the two optical members are joined with the joining member via the cut-out region pasted. Method.
前記狭幅部は、前記等幅部との連結箇所で前記等幅部の幅と一致しており、The narrow width portion is coincident with the width of the equal width portion at a connection point with the equal width portion,
前記狭幅部の前記曲線部は、前記等幅部とは反対側に向かって凸となる形状であることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の光学レンズの製造方法。The method of manufacturing an optical lens according to claim 1, wherein the curved portion of the narrow width portion has a shape that is convex toward the opposite side to the equal width portion.
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