三井化学のARグラス向けの光導波路に関する協業 光学樹脂基板とは何か？なぜARグラスに適しているのか？

この記事で分かること

三井化学のARグラス向けの光導波路に関する協業

　三井化学は、フィンランドのAR（拡張現実）グラス向け光導波路のリーディングカンパニーであるDispelix（ディスペリクス）社と、ARグラス向けの光導波路に関する協業を開始しました。

　https://jp.mitsuichemicals.com/jp/release/2025/2025_0603/index.htm

　この協業では、三井化学が開発したARグラス向け光学樹脂基板が活用されます

光学樹脂基板とは何か

　「光学樹脂基板」とは、光を透過させる特性を持つ樹脂を素材とした基板のことです。ガラス製の光学基板と比較して、以下のような特徴と用途があります。

特徴

• 軽量性: ガラスよりもはるかに軽いため、ARグラスのように装着する機器の軽量化に大きく貢献します。
• 耐衝撃性: 樹脂であるため、ガラスに比べて割れにくく、高い耐衝撃性を持ちます。これにより、機器の耐久性が向上します。
• 加工性: 樹脂は射出成形などの方法で複雑な形状に加工しやすいため、量産性にも優れます。
• 光学特性:
  • 高屈折率: 光を大きく曲げる性質があり、レンズや導波路の小型化・薄型化に寄与します。
  • 低複屈折: 光が素材中を通過する際に、偏光状態が変化しにくい性質です。これが低いほど、画像の歪みや色ずれが少なく、高品質な光学性能を実現できます。
  • 高い透明性: 光の透過率が高く、クリアな視界や映像を提供します。
  • 耐熱性: 用途によっては、高温に耐えうる樹脂材料が選ばれます。

主な材料

　光学樹脂基板には、様々な種類の樹脂が用いられます。

• ポリカーボネート (PC): 耐衝撃性や透明性に優れるため、レンズや保護カバーなどに広く使われます。
• アクリル樹脂 (PMMA): 透明性が高く、比較的安価で加工もしやすいため、一般的な光学部品に利用されます。
• シクロオレフィンポリマー (COP) / シクロオレフィンコポリマー (COC): 低吸湿性、低誘電率、高透明性、耐熱性などのバランスが良く、高機能な光学部品に用いられます。
• その他: 特殊な高屈折率樹脂、低複屈折樹脂などが、ARグラスやカメラレンズなどの高性能な光学デバイス向けに開発されています。三井化学の「Diffrar™」もその一つです。

主な用途

　光学樹脂基板は、その優れた特性から幅広い分野で活用されています。

• AR/VRグラス: 軽量化、耐衝撃性、高精細な画像表示のために、光導波路やレンズの基板として重要です。
• スマートフォン、デジタルカメラのレンズ: 小型化と高性能化に貢献します。
• 車載カメラレンズ: 耐熱性や耐久性が求められます。
• プロジェクター、精密測定機器などの各種光学機器レンズ材: 高精度な光学性能が求められる分野で使用されます。
• ディスプレイ: フレキシブルディスプレイの透明基板などにも活用されます。
• 光通信部品: 光導波路や光ファイバー関連部品など。
• センサーのカバー: 透明性を活かし、センサーの保護に使用されます。

　三井化学がDispelix社との協業で提供する「Diffrar™」は、特にARグラス向けに最適化された光学樹脂ウェハであり、その高屈折率と低複屈折の特性が、ARグラスの光導波路の性能向上に貢献すると期待されています。

光学樹脂基板は、光を透過させる樹脂製の基板です。ガラスより軽量で耐衝撃性に優れ、高屈折率・低複屈折といった優れた光学特性を持ちます。ARグラスの光導波路やカメラレンズなど、軽量化や高性能化が求められる光学機器に幅広く利用されます。

ARグラスとは何か

　「ARグラス」とは、「Augmented Reality（拡張現実）」の技術を搭載したメガネ型のウェアラブルデバイスです。

　簡単に言うと、現実世界を見ながら、その視界の中にデジタル情報（画像、テキスト、3Dモデルなど）を重ねて表示できるメガネのことです。

　VR（Virtual Reality：仮想現実）が完全に別の仮想空間に没入するのに対し、ARは現実世界をベースに、そこにデジタル情報を「拡張」して表示する点が特徴です。

ARグラスの主な機能とできること

1. 現実世界へのデジタル情報表示:
   • 最も基本的な機能で、ARグラスのレンズ部分に透明なディスプレイがあり、そこにデジタル映像が投影されます。これにより、現実の風景を見ながら、関連する情報や仮想のオブジェクトを同時に見ることができます。
   • 例：目の前に道案内が表示される、建物の前に歴史的情報がオーバーレイされる、家具の配置シミュレーションができるなど。
2. ハンズフリー操作:
   • メガネ型であるため、両手が自由に使える点が大きな利点です。音声コマンド、ジェスチャー認識、あるいは小型のコントローラーを使って操作します。
   • 例：工場での作業指示を視界で確認しながら手を動かす、医療現場で患者のデータを見ながら処置を行うなど。
3. 情報通知・コミュニケーション:
   • スマートフォンなどと連携し、着信通知、メッセージ、天気予報などの情報を視界に表示できます。
   • マイクやスピーカーが内蔵されているモデルも多く、通話や音声入力も可能です。骨伝導スピーカーを搭載し、周囲の音を聞きながら音声情報を得られるものもあります。
4. 写真・動画撮影:
   • 内蔵されたカメラで、視界に映る風景やAR映像を含めた写真・動画を撮影できるモデルもあります。
5. エンターテイメント:
   • ゲームや動画鑑賞にも利用できます。例えば、目の前に大画面の仮想スクリーンを投影して映画を楽しんだり、現実空間を舞台にしたARゲームをプレイしたりできます。

スマートグラスとの違い

　「スマートグラス」はメガネ型のウェアラブルデバイス全般を指す広範な言葉です。

　ARグラスはスマートグラスの一種であり、特に「拡張現実（AR）」の機能に特化したものを指します。

• スマートグラス: 一般的に、通知の表示、写真・動画撮影、通話、音楽再生、モニター代わりといったデジタル情報の表示や通信機能を備えたもの。必ずしも現実空間にデジタル情報を重ねて表示する「AR」に特化しているわけではない。
• ARグラス: 現実世界を認識し、そこに仮想的なデジタル情報（画像、テキスト、3Dモデルなど）を重ねて表示し、インタラクティブな体験を提供するもの。現実空間を分析するためのセンサーやカメラが搭載されていることが多い。

ARグラスの仕組み（一例）

　ARグラスが現実世界にデジタル情報を投影する主な仕組みの一つとして、「光導波路（ウェーブガイド）」が用いられます。

1. マイクロプロジェクター: 小型プロジェクターが、非常に小さなデジタル映像（AR情報）を生成します。
2. 光導波路: 生成された映像光は、メガネのレンズ部分にあたる透明な「光導波路」に入射します。
3. 内部全反射: 光導波路の内部で、光が繰り返し全反射を繰り返しながら、レンズの端から端へと伝播します。
4. 出射: 特定の角度や構造を持つ部分（回折格子など）に光が到達すると、そこで光が外部に導波路から出射され、ユーザーの網膜に投影されます。

　この仕組みにより、ユーザーは現実の視界を妨げられることなく、目の前にデジタル情報が浮かんでいるかのように見ることができます。

　三井化学の光学樹脂基板「Diffrar™」は、この光導波路の基板として使用され、ARグラスの性能向上に貢献しています。

ARグラスは、エンターテイメントだけでなく、医療、教育、製造業、観光など、様々な分野での活用が期待されている次世代のデバイスです。

ARグラスは、現実世界にデジタル情報を重ねて表示するメガネ型デバイスです。視界に道案内や通知、3Dモデルなどを映し出し、ハンズフリーで情報へアクセスできます。現実と仮想を融合させ、様々な分野での活用が期待されています。

なぜARグラスに光学樹脂基板が適しているのか

　光学樹脂基板がAR（拡張現実）グラスに適している主な理由は、以下のように、その特性がARグラスに求められる重要な要件を満たすためです。

軽量性

• ARグラスは長時間装着されることが想定されるため、その重量はユーザー体験に大きく影響します。ガラス基板と比較して、樹脂基板は格段に軽量です。これにより、ユーザーの首や鼻への負担が軽減され、快適な装着感が得られます。

耐衝撃性・耐久性

• 日常的に使用されるARグラスは、落下や衝撃にさらされる可能性があります。ガラスは割れやすいという欠点がありますが、樹脂は高い耐衝撃性を持つため、破損のリスクを低減し、製品寿命を延ばします。これは、特にモバイルデバイスとしてのARグラスにとって非常に重要な要素です。

デザインの自由度・加工性

• 樹脂は射出成形などの技術により、複雑な形状や薄型化されたデザインを実現しやすいという特徴があります。ARグラスの光導波路は、内部で光を効率的に伝播させるために高度な微細構造や特定の形状が要求されますが、樹脂であればこれを高精度に加工することが可能です。これにより、よりスリムでスタイリッシュなARグラスの開発が可能になります。

優れた光学特性

• 高屈折率: ARグラスの光導波路では、光を効率的に伝播させるために高屈折率の材料が求められます。高屈折率の樹脂は、光をより小さな角度で内部全反射させることができ、導波路の小型化・薄型化に貢献します。これにより、視野角を広げつつ、レンズ部分の厚みを抑えることができます。
• 低複屈折: ARグラスでは、外界の光とAR映像の光が透過するため、素材の複屈折が高いと、AR映像に色ずれや歪みが生じる可能性があります。低複屈折の樹脂を使用することで、これらの光学的な課題を最小限に抑え、クリアで自然なAR体験を提供できます。
• 高透明性: ARグラスは外界を視認する目的があるため、高い透明度が不可欠です。樹脂は高い透明性を維持しつつ、上記の特性を付与できるため、AR映像と現実世界との融合をスムーズにします。

量産性・コスト効率:

• 射出成形などの樹脂加工技術は、大量生産に適しており、ガラスの研磨や加工に比べて生産コストを抑えられる可能性があります。ARグラスが普及するためには、ある程度の価格競争力が必要となるため、量産性とコスト効率は重要な要素です。

　三井化学の「Diffrar™」のようなARグラス向け光学樹脂ウェハは、これらの要件を満たすために特別に開発されており、高屈折率と低複屈折というARグラスの光導波路に不可欠な特性を高いレベルで両立させています。

　これにより、高性能かつ実用的なARグラスの実現に大きく貢献することが期待されています。

光学樹脂基板は、軽量性・耐衝撃性でARグラスの装着感を高めます。また、高屈折率と低複屈折により、薄型化とクリアなAR表示を実現し、加工性も高く複雑な光導波路に適しているため、ARグラスに最適です。