CN106104661A

CN106104661A - 图像显示体

Info

Publication number: CN106104661A
Application number: CN201580014373.7A
Authority: CN
Inventors: 井泽崇宏
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2035-03-13
Also published as: WO2015141601A1; US20170082843A1; JP2015194732A; US20180003933A1; CN106104661B; EP3133580A4; US10126537B2; US10156709B2; EP3133580A1; JP6512868B2

Abstract

本发明的图像显示体(10)具有透镜板(11)和彩色板(12)。透镜板(11)具有由并列的多个柱面透镜(111)结合而成的结构，在其背面侧具有在光学上可区别开的毛面部(114)和平面部(113)。平面部(113)与柱面透镜(111)的每一个对应地配置。通过透明树脂的射出成型制作透镜板(11)。

Description

图像显示体

技术领域

本发明涉及图像显示体。

背景技术

在基于透镜和图案的组合的图像显示体中，已知具有柱状透镜和图像形成层的图像显示板。该柱状透镜具有多个柱面透镜并列而成的结构，该图像形成层构成与该柱面透镜的每一个对应的上述图案。若从柱面透镜的凸面部侧看该图像显示体，则观察到该图案的像根据看的位置而移动或变形。对于上述图像显示体，在增强现实感(AugmentedReality：AR)或机器人技术等领域中，作为用于对物体的位置或姿势等进行识别的标志器是有用的，对该用途中的上述图案的配置等进行了研究(例如，参照专利文献1和专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-025043号公报

专利文献2：日本特开2012-145559号公报

发明内容

发明要解决的问题

对于作为上述标志器使用的上述图像显示体，被观察的像的位置或形状等是重要的，因此上述图案需要形成于在上述柱面透镜的平面方向上距该透镜的顶点或棱线特定距离的位置。优选使该作为标志器使用的图像显示体小型化，但是上述图案的上述平面方向上的被允许的误差随着小型化而变小，例如数μm左右。

但是，在上述以往的图像显示体中，通过印刷、转印、粘接或粘合等方法形成该图像形成部的上述图案。利用这样的方法来制造上述图像显示体的方法在材料廉价的方面是有利的，但是随着上述的被允许的误差变得越小，越难以在所期望的位置配置上述图案。另外，在粘贴上述印刷物的情况下，对于上述图案的位置的上述被允许的误差，还包括印刷物的印刷位置的误差，所以有时更加难以将上述图案配置于所期望的位置。因此，上述图像显示体的制造的成品率较低，期望该成品率的提高。

本发明的目的在于提供廉价且能够以较高的成品率制造的图像显示体。

解决问题的方案

本发明提供一种图像显示体，该图像显示体具有表面侧为凸面部的凸透镜、和在所述凸透镜的背面与所述凸面部对应地形成的图案，其中，所述图案由可在光学上区别开的第一部分和第二部分构成，该第一部分和该第二部分由所述背面的表面形状形成。

发明效果

对于上述凸透镜，在该凸透镜的制造时，能够在该凸透镜的背面形成上述图案。因此，与通过与该凸透镜的制造不同的工序形成上述图案的以往的图像显示体的制造相比，能够在使用相同的廉价材料的同时，提高成品率。由此，本发明能够提供廉价且能够以较高的成品率制造的图像显示体。

附图说明

图1A是实施方式1的图像显示体的俯视图，图1B是该图像显示体的主视图，图1C是放大表示图1B中的C部的图。

图2是通过射出成型制造实施方式1中的透镜板的过程中使用的模具的剖面图。

图3A是实施方式1的变形例的图像显示体的俯视图，图3B是沿图3A中的B-B线的该图像显示体的剖面图，图3C是该图像显示体的凸透镜组的仰视图。

图4A是实施方式2的图像显示体的主视图，图4B是柱面透镜的局部放大仰视图。

图5是实施方式2的变形例的凸透镜组的局部放大仰视图。

图6A是实施方式3的图像显示体的主视图，图6B是柱面透镜的局部放大仰视图。

图7是实施方式3的变形例的凸透镜组的局部放大仰视图。

图8A、图8B是用于说明反射防止膜的示意图。

附图标记说明

10、50、300、400 图像显示体

11、310、410 透镜板

12、52 彩色板

20 模具

21 上模

22 下模

51、351、451 凸透镜组

111、311、411 柱面透镜

112、511 凸面部

113、513 平面部

114、221、512 毛面部

211 凹面部

222 凹条部

322、352、422、452 反射部

324 凹条

324a 第一面

324b 第二面

324c 棱线

500 反射防止膜

510SiO₂ 膜

520TiO₂ 膜

具体实施方式

[实施方式1]

对本发明的实施方式1的图像显示体进行说明。对于本实施方式的图像显示体，除了上述图案的形成方法不同以外，可以构成为与上述的现有技术中记载的图像显示体或标志器相同。

(图像显示体的结构)

图1A是本发明的实施方式1的图像显示体10的俯视图，图1B是图像显示体10的主视图，图1C是放大表示图1B中的C部的图。图中，X方向是透镜板11的平面方向上的一个方向，Y方向是该平面方向上的、与X方向正交的方向，Z方向是与该平面方向正交的方向(厚度方向)。

如图1A、图1B以及图1C所示，图像显示体10具有透镜板11和彩色板12。

对于透镜板11，其俯视形状为矩形，例如由聚碳酸酯或丙烯酸树脂等透明树脂构成。透镜板11包括多个柱面透镜111，并将它们一体地构成。

柱面透镜111是在表面侧具有凸面部112的凸透镜，该凸面部112以沿着Y方向的棱线为顶部。多个柱面透镜111以彼此的棱线平行的方式在X方向上并列来构成透镜板11。各柱面透镜111的尺寸相同，一个柱面透镜111的宽度W1(X方向上的长度)例如是400μm，长度L(Y方向上的长度)例如是3mm。另外，柱面透镜111的光轴是沿着Z方向，通过棱线的直线。

柱面透镜111分别在背面具有平面部113和毛面部114。平面部113和毛面部114的俯视形状都是以Y方向为长度方向的矩形。

平面部113是柱面透镜111的背面中的、实质上可以产生镜面反射的程度的平滑部分，相对于一个柱面透镜111配置有一个平面部113。例如，全部的平面部113的长度L和宽度W2(X方向上的长度)都相同，宽度W2例如是50μm。

根据用途适当决定平面部113的X方向上的位置。例如，在图像显示体10的用途是上述的标志器的情况下，在从凸面部112侧在透镜板11的X方向上的中央观察图像显示体10时，在透镜板11的X方向上的中央部观察到平面部113的像的位置配置有平面部113。

例如，将透镜板11的X方向上的中央的柱面透镜111(图1B中的C部的柱面透镜111)的平面部113配置于其X方向上的中心与该柱面透镜111的光轴重叠的位置。相邻的柱面透镜111的光轴OA间的距离D_OA固定。但是，如图1B所示，与上述中央的柱面透镜111间隔n个柱面透镜111的位置处的柱面透镜111的平面部113的中心C_MS、和该间隔了n个柱面透镜111的位置处的柱面透镜111的光轴OA之间的距离G_n为5×nμm。这样，距上述中央的柱面透镜111更远的位置处的柱面透镜111的平面部113配置为比该柱面透镜111的光轴更靠外侧。

毛面部114是透镜板11的背面中的平面部113以外的部分。对于毛面部114，使其表面粗糙，使得产生与平面部113中的镜面反射能够在光学上明显区别开的程度的漫反射。例如，毛面部114的表面粗糙度Ra是3～30μm。

例如，通过射出成型制造透镜板11。能够通过使用图2所示那样的模具进行该射出成型。图2是通过射出成型制造透镜板11的过程中使用的模具20的剖面图。

模具20包括上模21和下模22。在上模21中的型腔的内表面形成有与凸面部112的表面形状对应的、多个并列的凹面部211。

下模22中的型腔的内表面包括：与毛面部114对应的毛面部221、和与平面部113对应的凹条部222。使毛面部221的表面粗糙至与毛面部114相同(例如Ra＝3～30μm)。凹条部222通过对毛面部221的切削来形成，其底面平滑。凹条部222的距毛面部221的深度与平面部113的距毛面部114的突出高度相同，例如是0～50μm。

彩色板12例如是呈黑色等颜色的树脂制的板。彩色板12既可以是经着色的树脂的板，也可以通过在树脂制的板上涂覆涂料而成。另外，也可以仅对彩色板12中的与柱面透镜111的平面部113对应的部分直接着色。作为着色方法的例子，包括：将与柱面透镜111的平面部113对应的部分以外进行遮蔽而对该部分进行蒸镀来着色的方法、或将规定颜色的涂料仅涂覆于与柱面透镜111的平面部113对应的部分的方法等。例如通过粘接剂的粘接、或者通过彩色板12的熔接，将彩色板12接合于平面部113。

(作用)

如图1C所示，对于入射至柱面透镜111的光中的、到达平面部113的光，由于彩色板12与平面部113接合而在平面部113镜面反射，或者被彩色板12吸收。另一方面，入射至柱面透镜111的光中的、到达毛面部114的光在毛面部114漫反射。

因此，在凸面部112观察到：与毛面部114对应的呈白色的部分；以及在该呈白色的部分之间的、与平面部113对应的呈与彩色板12相同的颜色的部分、即沿着Y方向的直线状的黑色的像。

而且，根据距图像显示体10的X方向上的中心的距离而适当地配置平面部113。因此，若从透镜板11的表面侧观察图像显示体10，则观察到平面部113的黑色的直线状的像集合而成的、暗部的像。

例如，在从透镜板11的X方向上的中央看图像显示体10时，在该X方向上的中央部观察到该暗部的像。若改变X方向上的、相对于柱面透镜111的上述光轴的角度来观察图像显示体10，则上述暗部的像的X方向上的位置根据该角度而变化。从而，根据在透镜板11的凸面部112侧观察的上述暗部的像的X方向上的位置，确定图像显示体10的观察位置的X方向上的角度，作为上述的标志器而发挥功能。

为了作为上述标志器而发挥功能，需要将平面部113的X方向上的位置的误差抑制在数μm的程度，平面部113和毛面部114在透镜板11的射出成型时被同时形成。因此，实际上不产生平面部113的X方向上的位置的误差。从而廉价且以较高的成品率地制造图像显示体10。

(变形例)

接着，对实施方式1的变形例的图像显示体进行说明。对于实施方式1的变形例的图像显示体，除了上述图案的形成方法不同以外，可以构成为与上述的现有技术中记载的图像显示体或标志器相同。

图3A是实施方式1的变形例的图像显示体50的俯视图，图3B是沿图3A中的B-B线的图像显示体50的剖面图，图3C是图像显示体50的凸透镜组的仰视图。图像显示体50具有凸透镜组51和彩色板52。彩色板52除了俯视形状为大致六边形以外，构成为与上述的彩色板12相同。

凸透镜组51由透明树脂的射出成型体构成。凸透镜组51的俯视形状为大致六边形。凸透镜组51形成为将俯视形状为圆形的多个凸透镜在平面上紧密地配置而成的形状。在凸透镜组51的表面形成有与该凸透镜对应的多个凸面部511。凸透镜组51的背面包括毛面部512、和从毛面部512突出的多个平面部513。

毛面部512具有与上述的毛面部114相同的表面粗糙度，形成为与毛面部114相同。平面部513是从凸透镜组51的背面突出的圆板部的顶面。平面部513的俯视形状为圆形。除此以外，平面部513形成为与上述的平面部113同样地平滑。如图3C所示，平面部513配置为，随着从凸透镜组51的平面方向上的中心的凸透镜远离，而以远离该中心的凸透镜的方式离开各凸透镜的光轴。此外，图3C中的黑点表示各凸透镜的光轴的位置。相邻的凸透镜的光轴间的距离是固定的。

这样的凸透镜组51也与上述的透镜板11相同地，能够通过射出成型来非常精密地进行制造。对于图像显示体50，如现有技术文献2中记载的那样，在从凸面部511侧观察时，观察到平面部513的黑点集合而成的暗部的像，上述暗部的像的位置根据从凸面部511侧看的角度而变化。由此，作为旋转角度尺度标志器而被使用，该旋转角度尺度标志器的像根据观察角度在平面方向上移动。

(效果)

根据以上说明可知，实施方式1的图像显示体具有：表面侧为凸面部的凸透镜、和在该凸透镜的背面与上述凸面部对应地形成的图案，其中，上述图案由可在光学上区别开的第一部分和第二部分构成，该第一部分和第二部分由上述背面的表面形状形成，因此能够一体地制造上述凸透镜和上述图案，因此能够提供廉价且以较高的成品率进行制造的图像显示体。

另外，上述凸透镜是柱面透镜，上述图案包括形成为沿着该柱面透镜的棱线方向的直线状的上述第一部分或上述第二部分，上述第一部分是毛面部，上述第二部分是平面部，这从提供能够廉价且以较高的成品率制造可适用于一个方向(例如X方向)的标志器的图像显示体的观点来看，是较有效的，上述凸透镜为柱状透镜，这从上述的观点来看是更有效的。

另外，上述凸透镜是透明树脂的射出成型件，这从廉价且以较高的成品率制造图像显示体的观点来看，是更有效的。

另外，还具有在上述背面上配置的着色层，这从使在凸面部侧观察到的像清楚的观点来看，是更有效的。

此外，在上述任意一个实施方式中，只要能够从凸面部侧观察上述像，也可以不具有彩色板。例如，可以使平面部113、513更轻微地粗糙化并使毛面部114、512更大幅地粗糙化，也可以使平面部113、513粗糙化为在X方向上具有方向性并使毛面部114、512粗糙化为在Y方向上具有方向性。即，对于平面部113、513、和毛面部114、512，只要构成由透镜板11或凸透镜组51的背面的表面形状形成的、在从凸面部侧观察时可在光学上区别开的图案即可。

[实施方式2]

接下来，对实施方式2的图像显示体300进行说明。实施方式2的图像显示体300的透镜板310的背面的形状与实施方式1的图像显示体10不同。因此，对与实施方式1的图像显示体10相同的结构，标以相同符号并省略其说明。图4A是图像显示体300的主视图，图4B是柱面透镜311的局部放大仰视图。此外，图4A相当于图1C。

如图4A和4B所示，图像显示体300具有透镜板310和彩色板12。

透镜板310具有多个柱面透镜311。另外，柱面透镜311具有在表侧配置的凸面部112、以及在背面侧配置的平面部113和反射部322。

反射部322包括多个凹条324或多个凸条。在本实施方式中，对具有多个凹条324的反射部322进行说明。反射部322使由凸面部112入射的光中的一部分的光至少反射两次，并朝向凸面部112(逆反射)。对于凹条324的形状，只要具有至少一对的倾斜面且能够发挥上述的功能，不特别地进行限定。作为凹条324的形状的例子，包括V槽、对谷部进行了倒角的大致V槽。此外，在本实施方式中，凹条324的形状是V槽。另外，在凹条324的形状是对谷部进行了倒角的大致V槽的情况下，凹条324的形状无法实现完整的逆反射也可以。

凹条324具有第一面324a(倾斜面)、和与第一面324a(倾斜面)成对形成的第二面324b。在第一面324a与第二面324b的边界成型有棱线324c。在背面上，凹条324在第一方向上延伸，且在与第一方向垂直的第二方向上排列。在此，第一方向可以是俯视时沿着柱面透镜311的棱线的方向，也可以是与柱面透镜311的棱线交叉的方向。在本实施方式中，第一方向(凹条324的延伸方向)是俯视时沿着柱面透镜311的棱线的方向(Y方向)。

由柱面透镜311的凸面部112入射的光的一部分由第一面324a反射。而且，由第一面324a反射的光由第二面324b向凸面部112反射。

(效果)

根据以上说明可知，实施方式2的图像显示装置具有表面侧为凸面部的凸透镜、和在该凸透镜的背面与上述凸面部对应地形成的图案，其中，上述图案由上述背面的表面形状形成，凸透镜是柱面透镜，上述图案由形成为沿着上述柱面透镜的棱线方向的直线状的第一部分或第二部分构成。而且，上述第一部分是将多个凹条或多个凸条在第一方向上排列而成的反射部，该多个凹条或多个凸条具有将由上述凸面部入射的光的一部分反射的第一面、和将由上述第一面反射的光向上述凸面部反射的第二面，上述第二部分是平面部，这除了实施方式1的图像显示装置的效果以外，从能够通过使由凸面部入射的光向凸面部逆反射来提高对比度的观点来看，是更有效的。

另外，上述凸透镜是透明树脂的射出成型件，这从廉价且以较高的成品率制造图像显示体的观点来看，是更有效的。并且，还具有在上述背面上配置的着色层，这从使在凸面部侧观察到的像清楚的观点来看，是更有效的。

(变形例)

接着，对实施方式2的变形例的图像显示体进行说明。对于实施方式2的变形例的图像显示体，仅凸透镜组351的结构与实施方式1的变形例的图像显示体50不同。因此，对与实施方式1的变形例的图像显示体50相同的结构，标以相同符号并省略其说明。

图5是凸透镜组351的局部放大仰视图。实施方式2的变形例的图像显示体具有凸透镜组351和彩色板。

凸透镜组351由透明树脂的射出成型体构成。凸透镜组351的表面形成有与该凸透镜对应的多个凸面部。凸透镜组351的背面包括反射部352、和从反射部352突出的多个平面部513。反射部352形成为与上述的反射部322相同。

[实施方式3]

接下来，对实施方式3的图像显示体400进行说明。对于实施方式3的图像显示体400，透镜板410的背面的形状与实施方式1、2的图像显示体10、300不同。因此，对与实施方式1、2的图像显示体10、300相同的结构，标以相同符号并省略其说明。图6A是图像显示体400的主视图，图6B是柱面透镜411的局部放大仰视图。此外，图6A相对于图1C。

如图6A和6B所示，图像显示体400具有透镜板410和彩色板12。

透镜板410具有多个柱面透镜411。另外，柱面透镜411具有在表侧配置的凸面部112、以及在背面侧配置的平面部113和反射部422。

反射部422包括多个凹条324或多个凸条。在本实施方式中，对具有多个凹条324的反射部422进行说明。凹条324在第一方向上延伸且在与第一方向垂直的第二方向上排列，并且在第二方向延伸且在第一方向上排列。即，反射部422以彼此正交的方式排列有多个凹条324。

(效果)

根据以上说明可知，实施方式3的图像显示装置具有表面侧为凸面部的凸透镜、和在该凸透镜的背面与上述凸面部对应地形成的图案，其中，上述图案由上述背面的表面形状形成，凸透镜是柱面透镜，上述图案由形成为沿着上述柱面透镜的棱线方向的直线状的第一部分或第二部分构成。而且，上述第一部分是将多个凹条或多个凸条在第一方向上和与第一方向正交的第二方向上排列而成的反射部，该多个凹条或多个凸条具有将由上述凸面部入射的光的一部分反射的第一面、和将由上述第一面反射的光向上述凸面部反射的第二面，上述第二部分是平面部，这除了实施方式1的图像显示装置的效果以外，从能够通过使由凸面部入射的光的大部分进一步向凸面部逆反射来提高对比度的观点来看，是更有效的。

(变形例)

接着，对实施方式3的变形例的图像显示体进行说明。对于实施方式3的变形例的图像显示体，仅凸透镜组451的结构与实施方式1、2的变形例的图像显示体50、300不同。因此，对与实施方式1、3的变形例的图像显示体50、300相同的结构，标以相同符号并省略其说明。

图7是凸透镜组451的仰视图。图像显示体具有凸透镜组451和彩色板。

凸透镜组451由透明树脂的射出成型体构成。凸透镜组451的表面形成有与该凸透镜对应的多个凸面部。凸透镜组451的背面包括反射部452、和从毛面部512突出的多个平面部513。反射部452形成为与上述的反射部422相同。

此外，在上述的任意一个实施方式的变形例中，对于由凸面部112、511构成的各个凸透镜的俯视形状，除了上述的圆形以外，也可以是矩形，可以在能够作为凸透镜发挥功能的形状的范围内适当地决定。

另外，上述的任意一个实施方式中，凸面部112、511也可以由平面、球面、非球面、自由曲面等构成。

另外，上述的任意一个实施方式中，彩色板也可以是涂料的涂膜等着色层。另外，彩色板也可以在俯视形状中仅与平面部接合，不配置在毛面部上。

另外，上述的任意一个实施方式中，虽然对从凸面部112、511侧观察时能观察到像的部分(平面部)进行了着色，但是例如也可以将平面部113、513设为毛面部或反射部，将毛面部114、221、512或反射部322、352、422、452设为平面部。在该情况下，在黑色的背景中观察到白色的像。

另外，在上述的实施方式2、3中，反射部322、352、422、452也可以包括多个凸条来代替多个凹条。在该情况下，凸条的宽度方向上的剖面形状可以是三角形，也可以是对顶部进行了倒角的大致三角形。

另外，如图8A、图8B所示，在毛面部114、512或反射部322、352、422、452也可以形成有反射防止膜500。作为反射防止膜500的例子，包括将SiO₂膜510和TiO₂膜520交替层叠而成的层叠膜。

本申请主张基于2014年3月18日提出的日本专利申请特愿2014-055129号和2015年3月5日提出的日本专利申请特愿2015-043620号的优先权。该申请的说明书和附图中记载的内容全部引用于本申请说明书。

工业实用性

本发明的图像显示体作为用于对物体的位置或姿势等进行识别的标志器是有用的。另外，可期待本发明不仅有助于上述标志器的技术领域的进一步发展，还有助于需要以较高的精度将图案赋予上述凸透镜的各种技术领域的进一步发展。

Claims

1.一种图像显示体，具有表面侧为凸面部的凸透镜、和在所述凸透镜的背面与所述凸面部对应地形成的图案，其中，

所述图案由可在光学上区别开的第一部分和第二部分构成，该第一部分和该第二部分由所述背面的表面形状形成。

2.如权利要求1所述的图像显示体，其中，

所述凸透镜是柱面透镜，

所述图案包括形成为沿着所述柱面透镜的棱线方向的直线状的所述第一部分或所述第二部分，

所述第一部分是毛面部，

所述第二部分是平面部。

3.如权利要求1所述的图像显示体，其中，

所述凸透镜是柱面透镜，

所述第一部分是将多个凹条或多个凸条规则地排列而成的反射部，该多个凹条或多个凸条分别具有将由所述凸面部入射的光的一部分反射的第一面、和使由所述第一面反射的光向所述凸面部反射的第二面，

所述第二部分是平面部。

4.如权利要求1～3中任意一项所述的图像显示体，其中，

所述凸透镜是柱状透镜。

5.如权利要求1～4中任意一项所述的图像显示体，其中，

所述凸透镜是透明树脂的射出成型件。

6.如权利要求1～5中任意一项所述的图像显示体，其中，

还具有在所述背面上配置的着色层。