JP2011002489A - 立体画像形成方法及び立体画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンチキュラーレンズ又はマイクロレンズアレイを高精度に形成できる立体画像形成方法を提供する。
【解決手段】画像が形成された記録媒体上に光硬化型の透明樹脂を用いてシート層を形成する第一工程と、シート層に透明樹脂を完全に硬化させるには不十分な光を照射する第二工程と、シート層上に透明樹脂を用いてレンズを形成する第三工程と、レンズを完全に硬化させる光を照射する第四工程と、を含むことを特徴とする立体画像形成方法。
【選択図】図５

Description

本発明は立体画像形成方法及び立体画像形成装置に関し、特に媒体上にレンチキュラーレンズやマイクロレンズアレイを一体形成する立体画像形成方法及び立体画像形成装置に関する。また本発明は、カラーフィルターや３Ｄ構造体分野にも適用可能な技術である。

立体画像を形成する技術としては、複数の画像を分割して印刷した１枚の画像に、ストライプ状に複数の柱型非球面レンズが配列されたレンチキュラーレンズシートを重ねる方法がよく知られている。また、平面状にマイクロレンズを複数個並べるインテグラルフォトグラフィーと呼ばれる技術を用いる場合もある。
特に、レンチキュラー方式は比較的簡便に立体画像が得られるため、レンチキュラーレンズシートに画像が形成された媒体を貼り付ける方法で、小さなステッカーから大きな看板を作成することまで利用されている。
しかしながら、上記の方法では、レンチキュラーレンズシートと印刷された分割画像の位置を合わせて貼り合わせる必要があるため、高精細のレンズと画像を貼り合わせて立体画像を形成するには適さないという問題があった。
そこで、従来、レンチキュラーレンズシートの裏面にインクジェット方式で位置合わせをして直接画像を形成する方法（特許文献１）、また、画像が形成された媒体上に樹脂を吐出してレンチキュラーレンズ自体を形成する方法（特許文献２）が知られている。

上述したように画像が形成された媒体上に樹脂を吐出してレンチキュラーレンズ自体を形成して立体画像を形成する方法にあっては、レンチキュラーレンズシートの裏面に画像を形成する場合に必要な位置合わせの問題は解決されるものの、媒体上に樹脂を塗布するために、樹脂と媒体との濡れ性や紫外線による光硬化時間などの関係でレンチキュラーレンズの形状が不均一になるという問題がある。また、画像が形成された媒体上に直接かまぼこ型のレンズを形成するために、立体画像の効果が薄いという課題もある。さらに、レンズを形成する媒体表面が凹凸面であると、個々のレンズ形状もその影響を受けて、レンズが不揃いになるという課題もある。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、レンチキュラーレンズ又はマイクロレンズアレイを高精度に形成できるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、記録媒体上に連続的に立体画像を形成する方法であって、記録媒体上に分割画像を形成する第一工程と、前記分割画像が形成された記録媒体上に光硬化型の透明樹脂を用いてシート層を形成し、該シート層に前記透明樹脂を完全に硬化させるには不十分な光を照射する第二工程と、前記シート層上に前記透明樹脂を用いてレンズを形成する第三工程と、前記レンズを完全に硬化させる光を照射する第四工程と、を含む立体画像形成方法を特徴とする。
請求項２に記載の発明は、前記第三工程が、前記シート層上に所定の間隔で前記透明樹脂からなる第一のレンズ群を形成する工程と、前記第一のレンズ群を構成する前記透明樹脂を完全に硬化させるには不十分な光を照射する工程と、前記第一のレンズ群同士の間に前記透明樹脂からなる第二のレンズ群を形成する工程と、を含む請求項１に記載の立体画像形成方法を特徴とする。
請求項３に記載の発明は、前記シート層の濡れ性を低くした請求項１又は２に記載の立体画像形成方法を特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記レンズがレンチキュラーレンズである請求項１又は２に記載の立体画像形成方法を特徴とする。
請求項５に記載の発明は、記録媒体を搭載するステージと、該ステージをＹ軸方向に駆動するＹ軸駆動手段と、着色樹脂インクを吐出させる画像印刷用ヘッドと、透明樹脂インクを吐出させるレンズ形成用ヘッドと、前記着色樹脂インクを硬化するための着色樹脂インク硬化用光照射ランプと、前記透明樹脂インクを硬化するための透明樹脂インク硬化用光照射ランプと、前記画像印刷用ヘッド、レンズ形成用ヘッド、着色樹脂インク硬化用光照射ランプ及び透明樹脂インク硬化用光照射ランプを少なくとも搭載したヘッドベースと、該ヘッドベースをＸ軸、又は／及びＺ軸に駆動するＸ・Ｚ軸駆動手段と、装置全体を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、シート層及びレンズ形成中に前記透明樹脂インク硬化用光照射ランプが照射する紫外線照射量を可変するように制御する立体画像形成装置を特徴とする。

本発明に係る立体画像形成方法によれば、第二工程においてシート層に透明樹脂を完全に硬化させるには不十分な光を照射して、シート層表面のぬれ性を親水および撥水の程度が制御されている状態とする。第三工程においてシート層上に透明樹脂を用いてレンズを形成し、レンズを均一かつ高精度に形成でき、立体画像を滑らかに再現できる。
また、分割画像を印刷した後に連続して立体画像シートが形成されるので画像とシートの位置合わせが容易になり、大きな立体画像の形成にも対応可能である。またレンズシートをオンデマンドで作成するため、画像のピッチに合わせてレンズシートも形成可能であるため、分割画像の大きさに合わせたレンズシートを保管する手間が省ける。

レンチキュラーレンズの断面を示す模式図である。 マイクロレンズアレイの断面を示す模式図である。 本発明の立体画像形成装置の全体を示した斜視図である。 本発明の立体画像形成方法の工程を説明する図である。 本発明の第一の実施形態における図４の工程（ｃ）終了後のシート層の表面の模式図である。 本発明の第一の実施形態における図４の工程（ｄ）終了後のシート層の表面の模式図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の要旨を説明するためのものであり、特に限定がない限り本発明を限定するものではない。
本発明に係る立体画像形成方法によって形成する立体画像シートの例について図１及び図２を参照して説明する。
図１はレンチキュラーレンズの断面を示す模式図である。この立体画像シートは、レンチキュラーレンズを利用したものであり、記録媒体であるメディア１００上に分割画像１０１を構成する左画像１０２と右画像１０３が形成され、この分割画像１０１が形成されたメディア１００上にレンチキュラーレンズ１１０を形成している。レンチキュラーレンズ１１０は、メディア１００に形成したシート層１１１と、このシート層１１１上に左画像１０２及び右画像１０３に対して１本ずつ形成された複数のレンズ部１１２とで構成されている。
なお、ここでは、左右の２画像で説明しているが、よりスムーズに立体感を出すために複数個の画像を配置することもできる。このような構成にすることで、視点あるいは画像を左右に動かすことで立体画像が得られる。

図２はマイクロレンズアレイの断面を示す模式図である。この立体画像シートは、マイクロレンズアレイを利用したものであり、メディア１００上に分割画像１０４が形成され、この分割画像１０４が形成されたメディア１００上にマイクロレンズアレイ１２０を形成している。マイクロレンズアレイ１２０は、メディア１００上に形成したシート層１１１と、このシート層１１１上に分割画像１０４に対して１つずつ形成された複数のマイクロレンズ部１２２とで構成されている。レンチキュラーレンズの場合は１方向のみの立体画像が得られるのに対し、マイクロレンズアレイを用いたインテグラルフォトグラフィーの場合は、上下左右などの全方向からの立体画像が得られる。

図３は本実施形態において使用する立体画像形成装置の一例を説明するための斜視図である。図３において架台２００の上に、Ｙ軸駆動手段２０１が設置してありその上にメディア２０２（記録媒体）を搭載するステージ２０３がＹ軸方向に駆動できるように設置されている。なおステージ２０３には図示されていない真空、静電気などの吸着手段が付随しておりメディア２０２が固定されている。
またＸ軸支持部材２０４にはＸ軸駆動手段２０５が取り付けられており、これにＺ軸駆動手段２１１上に搭載されたヘッドベース２０６が取り付けられており、Ｘ軸方向に移動できるようになっている。ヘッドベース２０６の上には着色樹脂インクを吐出させる画像印刷用ＩＪヘッド（インクジェットヘッド）２０７と透明樹脂インクを吐出させるレンズ形成用ＩＪヘッド２０８が搭載されている。このＩＪヘッドには図示されていない各インクタンクから各々着色樹脂インク供給用パイプ２０９、透明樹脂インク供給パイプ２１０からインクが供給される。さらにヘッドベース２０６上には、着色樹脂インクを硬化するための硬化用光照射ランプ２１２と透明樹脂インクを硬化するための硬化用光照射ランプ２１３が搭載されている。
なお、図示していないが、上記立体画像形成装置には装置全体を制御する制御部が備えられている。

次に図４を用いて画像とレンチキュラーレンズの連続形成プロセスについて説明する。図４の（ａ）乃至（ｅ）は本発明の画像とレンチキュラーレンズを連続して形成するプロセスの一例を示したものである。以下に各工程の説明を行う。
工程（ａ）はメディア上に画像を印刷しインクを硬化するプロセスである（第一工程）。メディア１００に画像印刷用ＩＪヘッド２０７から着色樹脂インク３０１を用いて分割画像１０１を印刷する。本実施例ではメディアとして厚さ０．５ｍｍのポリカーボネートシートを用いたが、その他のフィルム材料や紙を使用してもよい。またインクは本実施形態ではアクリレート樹脂系のＵＶインク（紫外線硬化型インク）を用いたが、材料は特に限定されない。また硬化用光照射ランプ２１２としては高圧水銀ランプを使用した。また分割画像は左右の目の位置から撮影したデジタル画像ファイルをコンピュータで処理して１枚の分割画像に変換した。

工程（ｂ）はメディア上にシート層を塗布するプロセスである（第二工程）。
（ａ）で画像を印刷したメディア１００上にレンズ形成用ＩＪヘッド２０８を用いて透明樹脂インク３０２を重複吐出し、ある一定時間置換（膜のレベリングを実施）する。その後、硬化用光照射ランプ２１３により塗布された透明樹脂インク３０２に低紫外線照射量の光を照射してシート層を硬化し、均一な厚さを有するシート層１１１を形成する。なお、本明細書における低紫外線照射量の光とは、完全硬化のために照射する紫外線の量を１００％とすると、それに比べて低い照射量の光を意味する。言い換えれば、透明樹脂インク３０２を完全に硬化させるには不十分な光を意味する。
低紫外線照射量にすることで、シート層表面とレンズを形成する透明樹脂の静的接触角を３０〜９０度とする接触角制御を行う。本実施形態においては、シート層１１１の濡れ性を変化させることで、静的接触角を制御している。なお、静的接触角が３０〜９０度とは、立体画像を良好に実現するためにレンズに要求される条件である。
シート層の厚さは透明樹脂の屈折率とレンズ部の曲率半径である程度決められるが本実施例では０．３６ｍｍとした。
透明樹脂は着色樹脂と同様に、アクリレート系のＵＶ硬化型インクを使用した。
工程（ｃ）は、レンチキュラーレンズ部となる透明樹脂を塗布し、１ライン目のレンズ（第一のレンズ群）を形成するプロセスである（第三工程）。
レンズ形成用ＩＪヘッド２０８を用いて、透明樹脂インク３０２を塗布し、連続して硬化用光照射ランプ２１３で低紫外線照射量の光を照射してレンズ１１２ａを形成する。透明樹脂インク３０２は移動するメディア１００に対して一定間隔で塗布される。

図５に形成されたレンズを模式的に示す。（ａ）に示すように、シート層１１１の濡れ性が低い場合は、紫外線の強度を低紫外線照射量に制御することにより、透明樹脂インク３０２インクの広がりを押さえるように制御された状態で硬化する。これにより、レンズ１１２ａのエッジラインの直線性がよく、均一なかまぼこ状のレンズ１１２ａが形成される。一方、（ｂ）に示すように、シート層１１１表面の濡れ性が高い場合には、塗布された透明樹脂インク３０２は広がろうとするため、エッジラインが蛇行してしまい、均一なレンズが形成されない。
本発明では、はじめにレンズ１１２ａが形成されるシート層１１１表面の濡れ性を低くすることで、レンズ１１２ａを均一かつ広がりを押さえた最終形状にて硬化することが可能となり、均一なレンズの形成が可能となる。また、形成されるレンズ１１２ａの曲率半径は、予め透明樹脂インク３０２の塗布間隔を所望の曲率半径に合わせて変えることで調節することが可能である。

工程（ｄ）では、レンズが形成されていないシート層部分及びレンズ１１２ａの部分に対して、硬化用光照射ランプ２１３から低紫外線照射量の紫外線を照射することにより、濡れ性の低い状態を維持している。
工程（ｅ）は、残りのシート層にレンチキュラーレンズ部となる透明樹脂を塗布し、２ライン目のレンズ（第二のレンズ群）を形成するプロセスである。
レンズ１１２ａの形成されていない部分（レンズ１１２ａとレンズ１１２ａとの間）のシート層１１１表面にレンズ形成用ＩＪヘッド２０８を用いて、工程（ｃ）と同条件で透明樹脂インク３０２を塗布し、連続して硬化用光照射ランプ２１３でレンズ１１２ｂを形成する。
この後、完全硬化用として硬化用光照射ランプ２１３により紫外線照射度１００％光量で硬化させる（第四工程）。

図６に塗布されたレンズ部を模式的に示す。図６（ａ）に示すようにレンズ１１２ｂのピッチはレンズ１１２ａのエッジにより決められているため同一の幅を持つレンチキュラーレンズの形成が可能となる。また、レンズ１１２ａ形成後に、低紫外線照射量の紫外線を照射しているので、シート層１１１表面の濡れ性が低く制御され、図６（ｂ）のようにレンズ１１２ｂのエッジラインが蛇行せず、均一なレンズ１１２ｂを形成できる。
本実施例の立体画像とレンチキュラーレンズの連続形成によりピッチ及び形状が均一なレンチキュラーレンズが形成でき、より高精細なレンチキュラーレンズの形成が安易に可能となる。

以上、本発明の立体画像形成方法は、図２に示すマイクロレンズアレイにも適用可能である。この場合、図３に示した工程（ａ）（ｂ）において、レンチキュラーレンズの場合と同様にシート層１１１を形成する。工程（ｃ）において千鳥状にマイクロレンズ部１２２ａ（第一のレンズ群）を形成し、工程（ｄ）において低紫外線照射量の光を照射する。工程（ｅ）において第一のレンズ群の形成されていない部分のシート層上に透明樹脂インクを塗布して新たな千鳥状のマイクロレンズ部１２２ｂ（第二のレンズ群）を形成する。最終的にはマイクロレンズ部１２２が格子状に配置されたマイクロレンズアレイ１２０を作成することができる。レンチキュラーレンズの場合と同様の効果に、マイクロレンズ部１２２のエッジラインが蛇行せず、均一なレンズを得ることができる。

１００…メディア、１０１…分割画像、１０２…左画像、１０３…右画像、１０４…分割画像、１１０…レンチキュラーレンズ、１１１…シート層、１１２…レンズ部、１１２ａ、１１２ｂ…レンズ、１２０…マイクロレンズアレイ、１２２…マイクロレンズ部、２００…架台、２０１…Ｙ軸駆動手段、２０２…メディア、２０３…ステージ、２０４…Ｘ軸支持部材、２０５…Ｘ軸駆動手段、２０６…ヘッドベース、２０７…画像印刷用ＩＪヘッド、２０８…レンズ形成用ＩＪヘッド、２０９…着色樹脂インク供給用パイプ、２１０…透明樹脂インク供給パイプ、２１１…Ｚ軸駆動手段、２１２…硬化用光照射ランプ、２１３…硬化用光照射ランプ、３０１…着色樹脂インク、３０２…透明樹脂インク

特開平７−２８１３２７号公報 特開２００１−２５５６０６公報

Claims (5)

1. 記録媒体上に連続的に立体画像を形成する方法であって、
   記録媒体上に分割画像を形成する第一工程と、
   前記分割画像が形成された記録媒体上に光硬化型の透明樹脂を用いてシート層を形成し、該シート層に前記透明樹脂を完全に硬化させるには不十分な光を照射する第二工程と、
   前記シート層上に前記透明樹脂を用いてレンズを形成する第三工程と、
   前記レンズを完全に硬化させる光を照射する第四工程と、
   を含むことを特徴とする立体画像形成方法。
2. 前記第三工程が、
   前記シート層上に所定の間隔で前記透明樹脂からなる第一のレンズ群を形成する工程と、
   前記第一のレンズ群を構成する前記透明樹脂を完全に硬化させるには不十分な光を照射する工程と、
   前記第一のレンズ群同士の間に前記透明樹脂からなる第二のレンズ群を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の立体画像形成方法。
3. 前記シート層の濡れ性を低くしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の立体画像形成方法。
4. 前記レンズがレンチキュラーレンズであることを特徴とする請求項１又は２に記載の立体画像形成方法。
5. 記録媒体を搭載するステージと、該ステージをＹ軸方向に駆動するＹ軸駆動手段と、着色樹脂インクを吐出させる画像印刷用ヘッドと、透明樹脂インクを吐出させるレンズ形成用ヘッドと、前記着色樹脂インクを硬化するための着色樹脂インク硬化用光照射ランプと、前記透明樹脂インクを硬化するための透明樹脂インク硬化用光照射ランプと、前記画像印刷用ヘッド、レンズ形成用ヘッド、着色樹脂インク硬化用光照射ランプ及び透明樹脂インク硬化用光照射ランプを少なくとも搭載したヘッドベースと、該ヘッドベースをＸ軸、又は／及びＺ軸に駆動するＸ・Ｚ軸駆動手段と、装置全体を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、シート層及びレンズ形成中に前記透明樹脂インク硬化用光照射ランプが照射する紫外線照射量を可変するように制御することを特徴とする立体画像形成装置。