JP2018097311A - 光学プレートの製造方法および空中映像表示デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】顕微鏡等を用いた高精度な計測を行うことなく、連結界面でのミラーの相対的な角度ズレが小さくなるように平板プレート同士を連結し、これによって観察映像の品位低下を回避し、デバイスの生産性向上を図る。【解決手段】光学プレート８０の製造方法は、複数の平板プレートの中から、連結対象となる平板プレートの組み合わせを選択する選択工程（Ｓ１４）と、選択された平板プレート同士を連結して、単層の光学プレートを製造する連結工程（Ｓ１５）とを含む。複数の平板プレートは、少なくとも透明部材およびミラーが該平板プレートの厚み方向に垂直な１方向または２方向に繰り返して位置する繰り返し構造を有する。選択工程では、複数の平板プレートの各々について予め求められた、映像に含まれるチャートラインの歪みから把握される結像位置のズレ量に基づいて、平板プレートの組み合わせを選択する。【選択図】図１０

Description

本発明は、空中映像表示デバイスに用いられる光学プレートの製造方法と、上記空中映像表示デバイスの製造方法とに関するものである。

従来から、物体の実像を空中に結像させる空中映像表示デバイスが種々提案されている。例えば、特許文献１では、片面に帯状の平面光反射部を有する複数の透明平板を、平面光反射部が一定のピッチで並ぶように積層した光制御パネルを２枚用い、各々の光制御パネルの平面光反射部が平面視で直交するように、２枚の光制御パネルを貼り合わせることにより、空中映像表示デバイスを形成している。平面視で直交する２枚の平面反射部で物体からの光を２回反射させ、空中映像表示デバイスに対して物体とは反対側の空中に導くことにより、観察者は、上記空中に結像される映像（物体の実像）を観察することができる。

このような空中映像表示デバイスは、観察者に映像を観察させる原理上、２枚の光制御パネルの各反射面が、平面視で（各光制御パネルの厚み方向に垂直な面内で）、映像の観察方向と４５°（または１３５°）で交差するように配置される。このとき、図２５に示すように、正方形状の一方の光制御パネル１０１と、正方形状の他方の光制御パネル１０２とを、各平面反射部１０１ａ・１０２ａが平面視で直交するように貼り合わせて空中映像表示デバイス１００を作製し、この空中映像表示デバイス１００を水平面内で４５°回転させただけでは、空中映像表示デバイス１００の外形が観察側から見て菱形形状となる。この場合、空中映像表示デバイス１００を用いて、例えば正方形状の映像を空中に表示させて観察者に観察させる際に、空中映像表示デバイス１００のうちで菱形の内側に含まれる小さい正方形状の領域１００Ｒしか空中映像の結像に利用されず、デバイス全体を有効利用することができない。また、空中映像表示デバイス１００を構成する光制御パネル１０１・１０２の製造の精度や製造難易度の高さ、扱いの困難性を考えると、現状で実現可能な光制御パネル１０１・１０２の一辺のサイズとしては、精々数百ｍｍ程度であり、光制御パネル１０１・１０２を１枚ずつ用いて空中映像表示デバイス１００を大型化するにも限界がある。

この対策として、図２６に示すように、観察者側から見て菱形の空中映像表示デバイス１００の右上、右下、左上、左下の４か所に、直角三角形状の別の空中映像表示デバイス２００を接合して連結し、全体として正方形状の空中映像表示デバイス３００を構成する手法が考えられる。この空中映像表示デバイス３００では、全体が正方形状であるため、正方形状の映像を観察させるにあたって、デバイス全体を有効利用することができる。しかも、映像表示に利用できる領域が菱形の空中映像表示デバイス１００の領域１００Ｒ（図２５参照）よりも大きいため、大きい映像を観察者に観察させることができる。また、複数の空中映像表示デバイス１００・２００を連結する構成とすることにより、個々の空中映像表示デバイス１００・２００のサイズを大型化することなく、大型の空中映像表示デバイス３００を実現することができる。

特許第５０８５７６７号公報（請求項１、段落〔０００７〕、〔００３５〕、図５等参照）

ところで、反射面による２回反射を利用して空中に映像を結像する空中映像表示デバイスでは、反射面の精度（例えば平面精度、平行精度）が空中映像の結像性能に大きな影響を与える。反射面の精度を落とす原因としては、特許文献１のように２枚の光学プレート（光制御パネル）を積層する積層型の空中映像表示デバイスでは、各光学プレートにおいて反射面（ミラー）が形成される透明部材の反りや加工精度、積層される透明部材間への異物混入等が考えられる。また、１枚の光学プレート中に平面視で直交する２枚の反射面を有する単層型の空中映像表示デバイスもあるが、このようなデバイスでは、光学プレートに対する微細構造の型の加工や転写の際の誤差等が、反射面の精度を落とす原因として考えられる。

ここで、反射面の精度が結像性能に与える影響について、簡単に考察すると以下の通りである。図２７に示すように、反射面の形状エラーによる面の傾きをθ（°）とすると、観察者までの距離Ｌ（ｍｍ）に対して、結像位置のズレ量Δｘ（ｍｍ）は、
Δｘ＝Ｌ×ｔａｎ（θ）
で計算される。例えば、反射面の傾きが数分オーダーであり、観察距離Ｌが１ｍである場合、ズレ量Δｘは最大で１ｍｍにもなり、物体にディスプレイ等を用いれば、数画素オーダーに相当する結像位置のズレが生じることになる。

上述のように、複数の空中映像表示デバイスを連結する構成において、連結の界面で、反射面の相対的な角度ズレが発生すると、空中に結像される映像において、デバイスの連結部分に対応する部分でズレが生じ（映像が滑らかに繋がらず）、観察映像の品位が著しく低下する。

このような映像品位の低下の問題は、複数の空中映像表示デバイス同士を連結する場合のみならず、例えば、反射面を有する単層のプレート同士を先に連結し、連結したプレートを２枚積層して積層型の空中映像表示デバイスを構成する場合でも、単層の各プレートの連結界面で、反射面の相対的な角度ズレが生じている場合には同様に起こり得る。

ここで、連結界面で反射面の相対的な角度ズレが小さくなるように、単層のプレート同士を連結する方法としては、例えば、連結時に連結部分を顕微鏡等で拡大観察しながら反射面の角度を高精度に計測し、角度ズレが小さくなるようにプレート同士の位置関係を規定して連結する方法が考えられる。しかし、この方法では、プレートの連結ごとに上記の作業が必要となって非常に手間がかかり、デバイスの生産性が低下するため、望ましくはない。

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、連結時に連結部分の顕微鏡等による観察や反射面の角度の高精度な計測を行うことなく、連結界面での反射面（ミラー）の相対的な角度ズレが小さくなるように、上記反射面を有するプレート同士を連結することができ、これによって、観察映像の品位低下を回避し、デバイスの生産性向上を図ることができる光学プレートの製造方法と、それを用いた空中映像表示デバイスの製造方法とを提供することにある。

本発明の一側面に係る光学プレートの製造方法は、空中映像表示デバイスに用いられる光学プレートを製造する光学プレートの製造方法であって、複数の平板プレートの中から、連結対象となる前記平板プレートの組み合わせを選択する選択工程と、選択された前記平板プレート同士を連結して、単層の前記光学プレートを製造する連結工程とを含み、前記複数の平板プレートは、少なくとも透明部材およびミラーが該平板プレートの厚み方向に垂直な１方向または２方向に繰り返して位置する繰り返し構造を有しており、前記選択工程では、前記繰り返し構造が露出する端面同士が連結されるような前記平板プレートの組み合わせを選択する際に、前記複数の平板プレートの各々について予め求められたズレ量であって、前記平板プレートを用いてチャートの映像を空中に表示させたときの、前記映像に含まれるチャートラインの歪みから把握される結像位置のズレ量に基づいて、前記平板プレートの組み合わせを選択する。

前記ズレ量は、前記チャートラインの端部の基準ラインからのズレ量であってもよい。

前記基準ラインは、前記チャートラインを直線で近似した近似直線であってもよい。

前記選択工程では、任意の２つの平板プレートを連結する際の連結ライン上の少なくとも１つの同じ位置を基準として得られる、一方の前記平板プレートについての前記ズレ量と他方の前記平板プレートについての前記ズレ量との差に相当するズレ幅と、閾値とに基づいて、連結対象となる前記２つの平板プレートの組み合わせを選択してもよい。

前記選択工程では、前記複数の平板プレートの各々について予め求められた前記ズレ量に基づいて、選択の判断に用いるパラメータを算出し、算出したパラメータに基づいて、前記平板プレートの組み合わせを選択してもよい。

前記パラメータは、任意の２つの平板プレートを連結する際の連結ライン上の複数の位置のそれぞれを基準として得られる、一方の前記平板プレートについての前記ズレ量と他方の前記平板プレートについての前記ズレ量との差に相当するズレ幅の最大値であり、前記選択工程では、前記最大値が閾値以下となるような、前記一方の平板プレートおよび前記他方の平板プレートを、前記連結対象として選択してもよい。

前記パラメータは、任意の２つの平板プレートを連結する際の連結ライン上の複数の位置のそれぞれを基準として得られる、一方の前記平板プレートについての前記ズレ量と他方の前記平板プレートについての前記ズレ量との差に相当するズレ幅の平均値であり、前記選択工程では、前記平均値が閾値以下となるような、前記一方の平板プレートおよび前記他方の平板プレートを、前記連結対象として選択してもよい。

物体から出射された光が、前記空中映像表示デバイスを介して映像の結像位置に導かれ、前記結像位置にて結像された前記映像を撮像装置によって撮像または観察者が観察するときに、前記撮像装置の絞りを介して画像センサに結像する光または観察者の虹彩を介して網膜上に結像する光が前記空中映像表示デバイスを通過する領域を像形成領域とし、前記像形成領域の幅をＤ（ｍｍ）とし、前記空中映像表示デバイスからの前記映像の飛び出し量をＬｆ（ｍｍ）とし、前記映像と前記撮像装置または観察者との距離をＬｖ（ｍｍ）とし、前記撮像装置の絞りまたは観察者の虹彩の径をφ（ｍｍ）とし、任意の２つの平板プレートを連結する際の連結ライン上の少なくとも１つの同じ位置を基準として得られる、一方の平板プレートについての前記ズレ量と他方の平板プレートについての前記ズレ量との差に相当するズレ幅をΔＷ（ｍｍ）としたとき、
ΔＷ≦Ｄ
Ｄ＝（Ｌｆ×φ）／Ｌｖ
であることが望ましい。

前記チャートは、前記映像の観察時の縦方向に対応する線状パターンを有する縦縞であってもよい。

前記チャートは、前記映像の観察時の縦方向および横方向に対応する線状パターンを有する格子状パターンであってもよい。

前記光学プレートの製造方法は、前記選択工程を行う前に、空中に表示される前記チャートの映像を撮像装置によって撮影して画像を取得し、取得した画像に対して画像処理を行うことにより、前記ズレ量を求める測定工程をさらに含んでいてもよい。

前記測定工程では、任意の前記平板プレートと、該平板プレートと同一構造の基準プレートとを、各プレートのミラーが平面視で交差するように積層して積層プレートを形成し、前記積層プレートの各ミラーにて、前記チャートからの光を２回反射させて空中に導くことにより、前記チャートの映像を空中に表示させて、前記ズレ量を求めてもよい。

本発明の他の側面に係る空中映像表示デバイスの製造方法は、上述した光学プレートの製造方法を用いた空中映像表示デバイスの製造方法であって、前記光学プレートを構成する複数の平板プレートの前記繰り返し構造は、少なくとも透明部材およびミラーが該平板プレートの厚み方向に垂直な１方向に繰り返して位置する構造であり、該製造方法は、２枚の前記光学プレートを、各光学プレートのミラーが平面視で交差するように貼り合わせる貼合工程を含む。

選択工程では、チャートの映像に含まれるチャートラインの歪みから把握される結像位置のズレ量に基づいて、連結対象となる平板プレートの組み合わせを選択するため、連結界面でのミラーの相対的な角度ズレが小さくなるような平板プレートの組み合わせを適切に選択することができる。したがって、連結工程では、選択工程にて選択された平板プレート同士を連結して光学プレートを作製することにより、ミラーの相対的な傾き誤差に起因する観察映像の品位の低下を回避することができる。また、選択工程にて、連結対象として適切な平板プレートの組み合わせを選択できるため、連結工程では、連結部分の顕微鏡等による観察や反射面の角度の高精度な計測を行うことなく、選択工程にて選択された平板プレート同士を連結して光学プレートを得ることができる。これにより、連結工程での連結作業がスムーズとなり、光学プレートひいては空中映像表示デバイスの生産性を向上させることができる。

本発明の実施の一形態に係る空中映像表示装置の側面図である。 上記空中映像表示装置が有する空中映像表示デバイスの概略の構成を模式的に示す斜視図である。 上記空中映像表示デバイスを構成する２枚の光学プレートのうち、一方の光学プレートの一構成例を示す断面図である。 上記２枚の光学プレートのうち、他方の光学プレートの一構成例を示す断面図である。 上記一方の光学プレートの他の構成例を示す断面図である。 上記他方の光学プレートの他の構成例を示す断面図である。 ２次元での実像の結像原理を示す説明図である。 ３次元空間での光線の反射を模式的に示す説明図である。 ３次元空間において、点光源から発せられた複数の光線が、別々の反射面を介して１点に集光する様子を模式的に示す説明図である。 上記空中映像表示デバイスの製造工程の流れを示すフローチャートである。 上記空中映像表示デバイスを作製する過程で得られる積層体の斜視図である。 図１１ＡのＡ部の断面を拡大して示す断面図である。 上記積層体を切断して得られる、平面視で正方形状の平板プレートの斜視図である。 図１２の平板プレートを切断して、平面視で直角二等辺三角形状の平板プレートを得る様子を模式的に示す説明図である。 図１２および図１３の各平板プレートを連結して、１枚の単層の光学プレートを作製する様子を模式的に示す説明図である。 上記各平板プレートの厚み方向に沿った断面図である。 参考例の空中映像表示デバイスの平面図である。 図１６Ａの空中映像表示デバイスによって格子状の模様を空中に表示させ、表示された映像をカメラで撮影したときの画像の一部を模式的に示す説明図である。 チャートの一例を示す平面図である。 図１７のチャートを用いて空中に表示される映像を模式的に示す説明図である。 平板プレートと基準プレートとを用いて積層プレートを形成する様子を模式的に示す説明図である。 ２つのチャートの映像を連結して示す説明図である。 上記チャートの他の例を示す平面図である。 図２１のチャートを用いて空中に表示される映像を模式的に示す説明図である。 上記空中映像表示装置が有する空中映像表示デバイス、映像および撮像装置の位置関係を模式的に示す説明図である。 上記空中映像表示デバイスの他の構成を模式的に示す平面図である。 平面視で菱形形状の空中映像表示デバイスの構成を模式的に示す説明図である。 図２５の菱形の空中映像表示デバイスを用いて作製される正方形状の空中映像表示デバイスの構成を模式的に示す説明図である。 反射面の傾き誤差によって結像位置のズレが発生する様子を模式的に示す説明図である。

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。

＜空中映像表示装置について＞
図１は、本実施形態の空中映像表示装置１０の側面図である。空中映像表示装置１０は、空中映像表示デバイス１と、物体ＯＢとを備え、物体ＯＢの実像Ｒを映像として空中に表示させるものである。すなわち、空中映像表示装置１０は、物体ＯＢからの光を空中映像表示デバイス１で反射させて、空中映像表示デバイス１に対して物体ＯＢとは反対側の空中に集めることにより、上記空中に物体ＯＢの実像Ｒを結像させる。ここで、上記の物体ＯＢは、２次元の画像または上記画像を表示する表示装置（例えば液晶表示装置）であってもよいし、３次元の物体であってもよい。また、物体ＯＢからの光とは、物体ＯＢそのものが発光する光であってもよいし、物体ＯＢに光が当たったときに周囲に散乱される光（散乱光）であってもよい。

図２は、空中映像表示デバイス１の概略の構成を模式的に示す斜視図である。空中映像表示デバイス１は、２枚の光学プレート２０・３０を貼り合わせて構成されている。ここで、図３は、一方の光学プレート２０の断面図であり、図４は、他方の光学プレート３０の断面図である。

一方の光学プレート２０は、光学プレート２０・３０の積層方向（例えばＺ方向）に垂直な面内で互いに垂直な２方向のうちの一方向（例えばＸ方向）に、接着層２２を介して複数のミラー素子２１を並べることによって形成されている。ミラー素子２１は、透明部材２１ａを有している。透明部材２１ａは、例えばガラスからなる直方体状の透明基板（透明体）であり、Ｙ方向に延びている。そして、透明部材２１ａにおいて、対向する２面（例えばＹＺ面に沿った２面）のうちの一方の面に、反射膜の蒸着によってミラー２１ｂが形成されている。

他方の光学プレート３０は、上記２方向のうちの他の方向（例えばＹ方向）に、接着層３２を介して複数のミラー素子３１を並べることによって形成されている。ミラー素子３１は、透明部材３１ａを有している。透明部材３１ａは、例えばガラスからなる直方体状の透明基板（透明体）であり、Ｘ方向に延びている。そして、透明部材３１ａにおいて、対向する２面（例えばＺＸ面に沿った２面）のうちの一方の面に、反射膜の蒸着によってミラー３１ｂが形成されている。

上記のようにＸ方向に複数のミラー素子２１を並べて配置した光学プレート２０と、上記のようにＹ方向に複数のミラー素子３１を並べて配置した光学プレート３０とをＺ方向に積層することにより、光学プレート２０のミラー２１ｂと光学プレート３０のミラー３１ｂとは、平面視で（Ｚ軸方向から見て）互いに直交する位置関係となる。

なお、ミラー２１ｂは、図５に示すように、透明部材２１ａの対向する２面の両面に形成されていてもよい。同様に、ミラー３１ｂは、図６に示すように、透明部材３１ａの対向する２面の両面に形成されていてもよい。また、ミラー２１ｂ・３１ｂは、例えばアルミニウムなどの金属膜で構成されるが、他の金属材料の膜で構成されてもよい。

また、各ミラー素子２１・３１には、接着層２２・３２の厚みを均一にするためのスペーサが一体的に形成されていてもよい。また、接着層２２・３２を構成する接着剤自体に、上記スペーサが含まれていてもよい。さらに、上記スペーサを用いずにミラー素子２１・２１同士またはミラー素子３１・３１同士を接着剤で接着してもよい。

上記構成の空中映像表示デバイス１を用いることにより、空中に映像を結像させることができる。以下、その結像原理について説明する。

図７は、２次元（ＺＸ平面内）での実像の結像原理を示している。点光源Ｐから発せられた複数の光線は、Ｚ軸に平行な反射面（ミラー２１ｂ）でそれぞれ反射され、Ｘ軸に対して点光源Ｐとは反対側の位置Ｐ’（点光源ＰとＸ軸に対して対称な位置）に集光する。これにより、位置Ｐ’にて、点光源Ｐの実像が結像される。

図８は、３次元空間（ＸＹＺ座標系）での光線の反射を模式的に示している。３次元空間では、点光源Ｏから発せられた光線Ａを、ＺＸ平面内の光線ａ１と、ＹＺ平面内の光線ａ２とに分解し、図７に倣って、それぞれの光線ａ１・ａ２のＺＸ平面内またはＹＺ平面内での反射を考えることで、光線ＡのＺ軸との交点を求めることができる。つまり、ＺＸ平面内の光線ａ１は、ＹＺ面に平行な反射面（ミラー２１ｂ）で反射された後、Ｚ軸に向かい、ＹＺ平面内の光線ａ２は、ＺＸ面に平行な反射面（ミラー３１ｂ）で反射された後、Ｚ軸に向かう。これらの光線ａ１・ａ２は、Ｚ軸上の１点、つまり、点Ｏ’で交わる。したがって、光線ａ１・ａ２の合成からなる光線Ａは、ミラー２１ｂおよびミラー３１ｂにて計２回反射した後、Ｚ軸上の点Ｏ’に向かうことになる。

図９は、３次元空間において、点光源Ｏから発せられた複数の光線が、別々の反射面を介して１点に集光する様子を模式的に示している。点光源Ｏから発せられた複数の光線は、図８と同様にして、ＹＺ面に平行な反射面（ミラー２１ｂ）およびＺＸ面に平行な反射面（ミラー３１ｂ）で反射され、Ｚ軸上の同じ点Ｏ’に集光する。これにより、点Ｏ’にて、点光源Ｏの実像が結像される。

なお、実際には、各反射面の高さ方向（Ｚ軸方向）における光線の入射位置のずれや、各反射面の配置精度などにより、集光状態にずれが生じるが、このずれは実像の観察において無視できるほど小さいものとする。また、光線の中には、各反射面で３回以上反射するような複雑な経路を辿る光線も存在するが、そのような光線も無視できるものとする。

なお、以上では、２枚の光学プレート２０・３０を、各反射面（ミラー２１ｂ・３１ｂ）が平面視で直交するように貼り合わせているが、直交（９０°）からずれた角度で交差していてもよい。この場合は、９０°からずれた角度分だけ、実像の結像位置が、物体ＯＢと空中映像表示デバイス１を介して対称となる位置から水平方向にずれることになる。

なお、平面視で交差するように配置される各反射面での計２回反射を利用して空中に映像を結像させる方式のことを、コーナーミラー方式と呼ぶことがある。本実施形態の空中映像表示デバイスもコーナーミラー方式を採用しているが、コーナーミラー方式の空中映像表示デバイスは、一方の面側に配置される物体の実像を他方の面側の空間位置に結像させる結像素子等（マイクロミラーアレイ、リフレクタアレイ、光学結像装置、反射型面対称結像素子群などを含む）と言い換えることも可能である。

＜空中映像表示デバイスの製造方法＞
次に、本実施形態の空中映像表示デバイス１の製造方法について説明する。図１０は、空中映像表示デバイス１の製造工程の流れを示すフローチャートである。空中映像表示デバイス１は、光学プレート製造工程（Ｓ１）と、貼合工程（Ｓ２）とを含む。Ｓ１の光学プレート製造工程は、本実施形態の光学プレートの製造方法が採用される工程であり、積層体形成工程（Ｓ１１）と、平板プレート作製工程（Ｓ１２）と、測定工程（Ｓ１３）と、選択工程（Ｓ１４）と、連結工程（Ｓ１５）とを含む。以下、各工程の詳細について説明するが、Ｓ１３およびＳ１４の詳細については後述する。

〔Ｓ１；光学プレート製造工程〕
（Ｓ１１；積層体形成工程）
まず、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、少なくとも片面にミラー５２が形成された複数枚の透明部材５１（例えば厚さ０．５ｍｍのガラス板）を、接着層５３を介して積層し、積層体６０を得る。なお、図１１Ｂは、図１１ＡのＡ部の断面を拡大して示したものである。

接着層５３は、接着剤の硬化によって形成される。例えば、接着剤として２液エポキシ系接着剤を用いれば、積層体６０を積層方向の両側からプレス板（図示せず）で加圧し、加圧状態で所定時間（例えば４８時間）放置するだけで接着剤が硬化し、接着層５３が得られる。接着剤硬化後の積層体６０は、ここでは立方体形状とする。

（Ｓ１２；平板プレート作製工程）
次に、上記の積層体６０を、図１２に示すように、積層方向に沿った断面で所定のピッチで切断する。これにより、個々の切断片を、平面視で（切断面に垂直な方向から見て）正方形状の平板プレート７０Ａとして取得する。その後、得られた複数の平板プレート７０Ａの一部を、図１３に示すように対角線に沿ってプレートの厚み方向に切断する。これにより、平面視で直角二等辺三角形状の複数の平板プレート７０Ｂ（７０Ｂ₁〜７０Ｂ₄）を取得する。

（Ｓ１５；連結工程）
そして、図１４に示すように、１枚の平板プレート７０Ａと、４枚の平板プレート７０Ｂ（７０Ｂ₁〜７０Ｂ₄）とを用い、平板プレート７０Ａの厚み方向に沿った各端面（側面）７０Ａ₁〜７０Ａ₄と、平面視で直角二等辺三角形の斜辺に相当する、各平板プレート７０Ｂの厚み方向に沿った各端面７０Ｂ_1S〜７０Ｂ_4Sとを接着剤を介して接合し、これらを連結する。このとき、各平板プレート７０Ａ・７０Ｂの各ミラー５２が一方向に沿って並ぶように、各平板プレート７０Ａ・７０Ｂを連結する。すなわち、図１４の例では、平板プレート７０Ａの端面７０Ａ₁と平板プレート７０Ｂ₁の端面７０Ｂ_1S、平板プレート７０Ａの端面７０Ａ₂と平板プレート７０Ｂ₂の端面７０Ｂ_2S、平板プレート７０Ａの端面７０Ａ₃と平板プレート７０Ｂ₃の端面７０Ｂ_3S、平板プレート７０Ａの端面７０Ａ₄と平板プレート７０Ｂ₄の端面７０Ｂ_4Sとを接合して、各平板プレート７０Ａ・７０Ｂを連結する。これにより、１枚の単層の光学プレート８０が製造される。

〔Ｓ２；貼合工程〕
続いて、上記のようにして単層の光学プレート８０を２枚作製し、これらの２枚の光学プレート８０を、各光学プレート８０のミラー５２が平面視で交差（例えば直交）するように接着剤を介して貼り合わせる。これにより、図２と同様の構成の空中映像表示デバイス１が得られる。なお、光学プレート８０における透明部材５１は、図３等で示したミラー素子２１の透明部材２１ａまたはミラー素子３１の透明部材３１ａに対応し、ミラー５２は、ミラー素子２１のミラー２１ｂまたはミラー素子３１のミラー３１ｂに対応し、接着層５３は、接着層２２に対応する。

なお、本実施形態では、平板プレート７０Ａ・７０Ｂを連結して単層の光学プレート８０を作製した後、そのような光学プレート８０を２枚貼り合わせて空中映像表示デバイス１を得るようにしているが、先に平板プレート７０Ａ・７０Ａを互いのミラー５２が平面視で交差するように貼り合わせるとともに、平板プレート７０Ｂ・７０Ｂを互いのミラー５２が平面視で交差するように貼り合わせ、最後に、２層構造のプレート同士を連結して空中映像表示デバイス１を作製することも可能である。ただし、２層同士の連結よりも１層同士の連結のほうが、精度の高い連結がしやすい。このため、本実施形態では、上述のように、先に１層同士の連結を行って単層の光学プレート８０を２枚取得し、その後、２枚の光学プレート８０を貼り合わせて２層構造の空中映像表示デバイス１を取得するようにしている。

＜課題についての補足＞
次に、上記したＳ１３およびＳ１４の詳細について説明する前に、連結界面での反射面（ミラー）の角度ズレによる表示映像の品位の低下について、説明を補足しておく。

図１５は、平板プレート７０Ａ・７０Ｂの、厚み方向に沿い、かつ、各ミラー５２に垂直な面内での断面図である。平板プレート７０Ａは、図１０Ｂで示したように、透明部材５１、ミラー５２および接着層５３を積層方向に繰り返して積層した積層体６０を積層方向に沿って切断して得られるが、このときの積層体６０における積層方向は、切断された平板プレート７０Ａにおいては、プレートの厚み方向に垂直な方向に対応する。したがって、平板プレート７０Ａは、透明部材５１、ミラー５２および接着層５３が、該平板プレート７０Ａの厚み方向に垂直な方向に積層されて繰り返して位置する繰り返し構造Ｇを有していると言える。

また、平板プレート７０Ｂは、平板プレート７０Ａを厚み方向に切断して得られるため、厚み方向に垂直な方向における透明部材５１、ミラー５２および接着層５３の積層構造は、平板プレート７０Ａと全く同じである。つまり、平板プレート７０Ｂにおいても、透明部材５１、ミラー５２および接着層５３が、該平板プレート７０Ｂの厚み方向に垂直な方向に積層されて繰り返して位置する繰り返し構造Ｇを有していると言える。

ここで、平板プレート７０Ａと平板プレート７０Ｂとの連結に際して、上記の繰り返し構造Ｇが露出しない端面同士の連結（例えば図１４では、端面７０Ａ₂と端面７０Ｂ_2Sとの連結、端面７０Ａ₄と端面７０Ｂ_4Sとの連結）では、平板プレート７０Ａのミラー５２と平板プレート７０Ｂのミラー５２とが連結界面を介して繋がることがない。したがって、この場合、連結界面で各ミラー５２が折れ曲がって繋がるような、各ミラー５２の相対的な角度ズレが生じることはない。

これに対して、平板プレート７０Ａと平板プレート７０Ｂとの連結に際して、繰り返し構造Ｇが露出する端面同士の連結（例えば図１４では、端面７０Ａ₁と端面７０Ｂ_1Sとの連結、端面７０Ａ₃と端面７０Ｂ_3Sとの連結）では、平板プレート７０Ａのミラー５２と平板プレート７０Ｂのミラー５２とが連結界面で折れ曲がって繋がるような、各ミラー５２の相対的な角度ズレが生じる可能性がある。このような角度ズレが生じると、図２７で示したように、空中に結像される映像において、上記角度ズレに相当する結像位置のズレが生じる。その結果、観察映像の品位が低下する。

ここで、図１６Ａは、参考例の空中映像表示デバイス１’の平面図を示している。この空中映像表示デバイス１’は、平面視で正方形状の２枚の平板プレート７０Ｃと、平面視で直角二等辺三角形状の２枚の平板プレート７０Ｄと、平面視で直角二等辺三角形状で、平板プレート７０Ｄよりも大きいサイズの４枚の平板プレート７０Ｅとを連結して１枚の正方形状の光学プレートを構成し、この光学プレートを２枚貼り合わせることによって構成されている。なお、各平板プレート７０Ｃ〜７０Ｅの基本的な構造は、図１５で示した平板プレート７０Ａ（７０Ｂ）と同じであり、また、２枚の各光学プレート間で、互いのミラー５２は平面視で直交しているものとする。

図１６Ｂは、図１６Ａの空中映像表示デバイス１’によって格子状の模様を空中に表示させ、表示された映像をカメラで撮影したときの画像の一部（図１６ＡのＦ部を介して結像される映像を撮影した画像）を模式的に示している。各単層の光学プレートにおいて、図１６Ａの連結界面Ｈ１を介して隣り合う各ミラー５２、および連結界面Ｈ２を介して隣り合う各ミラー５２に相対的な角度ズレが生じていると、図１６Ｂのように、連結界面Ｈ１・Ｈ２と表示映像（撮像画像）で対応する連結ラインＨ１’・Ｈ２’で映像が滑らかに繋がらず、映像の品位が低下する。

このとき、単層のプレート同士を高精度に連結すべく、連結部分を顕微鏡等で拡大観察しながらミラー５２の角度を高精度に計測して連結する方法では、プレートの連結ごとに上記の作業が必要となって、空中映像表示デバイスの生産性低下を招く。このため、顕微鏡等による高精度な観察および計測を行うことなく、簡単な方法でプレートを連結することが望まれる。そこで、本実施形態では、図１０で示したように、Ｓ１５の連結工程の前に、Ｓ１３の測定工程およびＳ１４の選択工程を行い、その後、Ｓ１４で選択された平板プレート同士を連結することにより、単層の光学プレートを製造するようにしている。

＜光学プレートの製造方法の詳細について＞
以下、本実施形態の光学プレート８０の製造方法における上記したＳ１３およびＳ１４の各工程の詳細について説明する。なお、以下では、図１５のように、複数の平板プレート７０Ａ・７０Ｂは、少なくとも透明部材５１およびミラー５２が該平板プレート７０Ａ・７０Ｂの厚み方向に垂直な１方向に繰り返して位置する繰り返し構造Ｇを有しており、このような平板プレート７０Ａ・７０Ｂを用いた連結を前提として説明する。

（Ｓ１３；測定工程）
Ｓ１３では、平板プレートを用いてチャートの映像を空中に表示させたときの、上記映像に含まれるチャートラインの歪みから把握される結像位置のズレ量を、複数の平板プレートの各々について求める。

図１７は、上記チャートの一例であるチャートＣＰ１の平面図である。チャートＣＰ１は、映像の観察時の縦方向に対応する線状パターンを有する縦縞である。また、図１８は、平面視で正方形状の平板プレート（例えば図１４の平板プレート７０Ａ）を用い、空中に表示されるチャートＣＰ１の映像Ｍを模式的に示している。なお、平板プレート７０Ａは、ミラー５２を含む繰り返し構造Ｇが１方向に形成されたものであり（図１５参照）、平面視で直交するミラーを有していないため、平板プレート７０Ａ単独では空中に映像を結像させることができない。このため、ここでは、図１９に示すように、平板プレート７０Ａと、該平板プレート７０Ａと同一構造の基準プレート７１とを、各プレートのミラー５２が平面視で交差するように積層して積層プレート７２（擬似的な空中映像表示デバイス）を形成し、積層プレート７２の各ミラー５２にて、チャートＣＰ１からの光を２回反射させて空中に導くことにより、チャートＣＰ１の映像を空中に表示させるようにしている。また、ここでは、物体の位置に配置される液晶表示装置にチャートＣＰ１を表示することで、積層プレート７２に対して物体とは反対側の空中にチャートＣＰ１の映像を表示（結像）させているが、物体の位置に縦縞の模様を印刷した用紙をチャートＣＰ１として配置し、必要に応じて用紙に照明を当てることにより、空中にチャートＣＰ１の映像を表示（結像）させてもよい。

図１８の映像Ｍには、物体としてのチャートＣＰ１の線に対応する複数のチャートラインＣＬが含まれている。このとき、平板プレート７０Ａのミラー５２に製造誤差等による傾きが生じていると、チャートラインＣＬは、直線状の基準ラインＲＬから歪む。図１８では、平板プレート７０Ａのミラー５２の傾きにより、映像Ｍにおいて、チャートラインＣＬの端部ＣＬ₁の結像位置が、基準ラインＲＬからずれている状態を示している。すなわち、映像Ｍにおいて、チャートラインＣＬと、平板プレート７０Ａのエッジに相当するエッジラインＥＬとが交差する任意の位置Ｎにおいて、チャートラインＣＬの端部ＣＬ₁が基準ラインＲＬからズレ量Ｗｎだけずれている。このズレ量Ｗｎを、少なくとも１つのチャートラインＣＬについて求めるとともに、複数の平板プレート（平板プレート７０Ｂを含む）の各々について求める。

ここで、上記のズレ量Ｗｎは、例えば、空中に表示されるチャートＣＰ１の映像Ｍを撮像装置（例えば図２３の撮像装置９０）によって撮影して画像を取得し、取得した画像に対して画像処理を行うことにより求めることができる。例えば、画像処理により、チャートラインＣＬを最小二乗法等によって直線近似（直線フィッティング）して基準ラインＲＬを求め、この基準ラインＲＬからの端部ＣＬ₁のズレ量Ｗｎ（距離）が撮像装置の受光素子（撮像素子）の何画素分に相当するかを求める。これにより、ズレ量Ｗｎを画素基準（画素数の単位）で把握することができる。また、受光素子の１画素の大きさが分かっていれば、（得られた画素数）×（１画素の大きさ）の演算により、実際のズレ量（具体的な長さ）を求めることもできる。

なお、チャート、平板プレート、観察位置などの互いの距離や大きさ、光学系等が決まっていることから、これらに基づく関係式（理論値）から算出されるラインを基準ラインＲＬとして用いてもよい。

なお、複数の平板プレートの各々について、上記の手法で求めたズレ量Ｗｎの情報を、記憶部（例えばハードディスク、不揮発性メモリ）に記憶させておいてもよい。この場合、記憶部から情報を読み出すことでズレ量Ｗｎを把握できるため、平板プレートの連結ごとにズレ量Ｗｎを測定する必要がない。すなわち、Ｓ１１〜Ｓ１２によって作製された平板プレートの全てについて一度ズレ量Ｗｎを求めれば、新たに平板プレートを作製しない限り、ズレ量Ｗｎの測定（Ｓ１３の測定工程）は行わなくてよい（測定工程を省略できる）。

（Ｓ１４；選択工程）
次に、複数の平板プレートの各々について求めた上記のズレ量Ｗｎに基づき、複数の平板プレートの中から、連結対象となる平板プレートの組み合わせを選択する。

図２０は、第１の平板プレートを用いてチャートＣＰ１の映像Ｍ１を空中に表示させたときの上記映像Ｍ１と、第２の平板プレートを用いてチャートＣＰ１の映像Ｍ２を空中に表示させたときの上記映像Ｍ２とを、第１および第２の平板プレートの連結界面に対応する連結ラインＨ’で連結して示したものである。なお、第１および第２の平板プレートの基本構造は、図１５の平板プレート７０Ａ（７０Ｂ）と同様であり、これらは繰り返し構造Ｇが露出する端面同士が連結される平板プレートとする。

映像Ｍ１・Ｍ２において、連結ラインＨ’を介して隣り合うチャートラインＣＬの端部ＣＬ₁の結像位置のズレ量を、それぞれＷＡ１・ＷＢ１とする。すなわち、映像Ｍ１において、連結ラインＨ’上の任意の位置Ｐを通る基準ラインＲＬからの、チャートラインＣＬ_Aの端部ＣＬ_1Aの結像位置のズレ量をＷＡ１（＞０）とする。また、映像Ｍ２において、連結ラインＨ’上の同じ位置Ｐを通る基準ラインＲＬからの、チャートラインＣＬ_Bの端部ＣＬ_1Bの結像位置のズレ量をＷＢ１（＜０）とする。このとき、連結による結像位置のズレ幅ΔＷ_Pは、ΔＷ_P＝ＷＡ１−ＷＢ１で表される。

Ｓ１４では、ズレ幅ΔＷ_Pに対して閾値を定め、ズレ幅ΔＷ_Pが閾値以下に収まる第１および第２の平板プレートを複数の平板プレートの中から選択する。

例えば、チャートラインＣＬの幅を、１ラインあたり１０画素（ピクセル基準で１０ｐｉｘ／ｌｉｎｅ）に相当するとし、ＷＡ１＝＋１ｐｉｘ、ＷＢ１＝−３ｐｉｘとした場合（「ｐｉｘ」は画素数を示す）、ΔＷ_P＝１−（−３）＝４ｐｉｘとなる。ライン幅の半分までをズレ幅の許容範囲とすると（閾値＝５ｐｉｘ）、上記のズレ幅ΔＷ_Pは閾値以下であるため、許容される。したがって、このような第１および第２の平板プレートの組み合わせが連結対象として選択される。一方、ズレ幅ΔＷ_Pが６ｐｉｘ以上となる場合、閾値を超えて許容範囲外となるため、このような第１および第２の平板プレートは連結対象から除外される（連結対象として選択されない）。このようなＳ１４での選択は、例えば、上記記憶部を備えたパーソナルコンピュータの演算部（例えば中央演算処理装置）により、ズレ幅ΔＷ_Pと閾値とを比較することによって行われる。上述したＳ１５の連結工程では、Ｓ１４で連結対象として選択された、第１および第２の平板プレートを用いてこれらを連結することにより、光学プレートが製造されることになる。

以上のように、Ｓ１４の選択工程では、複数の平板プレートの中から、繰り返し構造Ｇが露出する端面同士が連結されるような平板プレートの組み合わせ（第１および第２の平板プレート）を選択する際に、複数の平板プレートの各々について予め求められたズレ量であって、平板プレートを用いてチャートＣＰ１の映像を空中に表示させたときの、上記映像に含まれるチャートラインＣＬの歪みから把握される結像位置のズレ量（ＷＡ１、ＷＢ１）に基づいて、連結対象となる平板プレートの組み合わせを選択する。

平板プレートを用いて空中に表示されるチャートＣＰ１の映像（チャートラインＣＬ）は、平板プレートのミラーの傾き誤差の影響を反映しており、ミラーの傾き誤差が大きくなるほど、上記チャートラインＣＬの歪み、すなわち、結像位置のズレ量（ＷＡ１、ＷＢ１）も大きくなる。したがって、上記ズレ量に基づいて、連結対象となる平板プレートの組み合わせを選択することにより、連結界面でのミラーの相対的な角度ズレの小さい、最適な平板プレートの組み合わせを選択することが可能となる。よって、選択された平板プレート同士を、その後の連結工程にて連結することにより、映像観察時に、平板プレートの連結界面に対応する映像中の連結ラインＨ’で映像を滑らかに繋げることが可能となり、観察映像の品位を向上させることが可能となる。また、チャートＣＰ１の映像を空中に表示させてズレ量ＷＡ１、ＷＢ１を検出するという簡単な方法により、連結界面でのミラーの相対的な角度ズレを、広範囲にわたって高精度（高感度）で検出することができる。

また、連結前に、最適な平板プレートの組み合わせを選択しておくことにより、その後の連結時に、連結部分の顕微鏡等による直接の観察や反射面の角度の高精度な計測を行うことなく、連結作業をスムーズに行うことができる。これにより、単層の光学プレートひいては空中映像表示デバイスの生産性を向上させることができる。

また、上記した結像位置のズレ量は、チャートＣＰ１の映像に含まれるチャートラインＣＬの端部ＣＬ₁の基準ラインＲＬからのズレ量（ＷＡ１、ＷＢ１）である。上述のように、ズレ量（ＷＡ１、ＷＢ１）は、平板プレートのミラーの傾き誤差が大きくなるほど大きくなるため、平板プレートのミラーの傾きによる結像位置のズレ量を確実に把握することができる。

また、上記した基準ラインＲＬは、映像Ｍに含まれるチャートラインＣＬを直線で近似した近似直線である。この場合、映像Ｍに複数のチャートラインＣＬが含まれている場合でも、個々のチャートラインＣＬごとに基準ラインＲＬが存在することになり、個々のチャートラインＣＬごとに上記ズレ量を算出することが可能となる。

また、Ｓ１４の選択工程では、任意の２つの平板プレート（第１および第２の平板プレート）を連結する際の連結ラインＨ’上の同じ位置Ｐを基準として得られる、一方の平板プレートについてのズレ量ＷＡ１と他方の平板プレートについてのズレ量ＷＢ１との差に相当するズレ幅ΔＷ_Pと、閾値とに基づいて、連結対象となる２つの平板プレートの組み合わせを選択している。これにより、連結によるズレ幅ΔＷ_Pが閾値以下、すなわち、許容範囲内となるような２つの平板プレートを連結対象として適切に選択することが可能となる。

また、上述した光学プレート製造工程Ｓ１は、Ｓ１３の測定工程を含む。測定工程では、Ｓ１４の選択工程を行う前に、空中に表示されるチャートの映像を撮像装置によって撮影して画像を取得し、取得した画像に対して画像処理を行うことにより、上記のズレ量を求める。例えば、Ｓ１２での平板プレートの作製直後は、複数の平板プレートの各々について、上記のズレ量が分かっていないため、上記の方法でズレ量を求めることにより、その後のＳ１４の選択工程にて、求めたズレ量に基づいて適切な平板プレートの組み合わせを選択することが可能となる。

また、上記測定工程では、図１９で示したように、任意の平板プレート（例えば平板プレート７０Ａとする）と、該平板プレート７０Ａと同一構造の基準プレート７１とを、各プレートのミラー５２が平面視で交差するように積層して積層プレート７２を形成し、積層プレート７２の各ミラーにて、チャートからの光を２回反射させて空中に導くことにより、チャートの映像を空中に表示させて、上記のズレ量を求める。繰り返し構造Ｇが１方向に形成された平板プレート７０Ａ単独では、前述のコーナーミラー方式によって空中に映像を表示させることができないため、基準プレート７１を併用して積層プレート７２を形成し、この積層プレート７２を用いてチャートの空中映像を表示させることで、表示映像から得られるズレ量に基づいて、平板プレート７０Ａにおけるミラーの傾きを評価することが可能となる。

ところで、平板プレートにおいて、平面視で（平板プレートを上方から見たときに）、連結界面でミラーが折れ曲がって繋がるような、ミラーの傾き誤差が発生していると、デバイスを構成する２層の光学プレートの一部の領域（ミラーの傾き誤差が発生している領域）で、ミラーの位置関係が平面視で直交する位置関係から崩れる。このため、映像を観察側から見ると、上記領域を介して空中に表示される映像の結像位置が、本来の結像位置から左右方向にずれる。

映像の観察時の縦方向（ミラーに対して４５°または１３５°の方向に対応）に対応する線状パターンを有する縦縞のチャートＣＰ１を用いると、その縦縞の映像を、平板プレート（ミラー）を介して空中に表示させたときに、上記した左右方向の結像位置のズレは、観察側から見て線状パターンの左右方向の歪み（図１８のＷｎ、図２０のＷＡ１、ＷＢ１に相当）となって現れる。したがって、縦縞のチャートＣＰ１を用いることにより、連結界面でミラーが折れ曲がって繋がるような、ミラーの傾きの有無を精度よく検出することができる。その結果、Ｓ１４の選択工程において、映像の左右方向のズレ量Ｗｎに基づいて、連結界面で隣り合うミラーの相対的な角度ズレの小さい平板プレートの組み合わせを適切に選択することが可能となる。

また、チャートＣＰ１の代わりに、図２１に示すチャートＣＰ２を用いてもよい。チャートＣＰ２は、映像の観察時の縦方向および横方向に対応する線状パターンを有する格子状パターンである。図２２は、チャートＣＰ２を用いて空中に表示される映像Ｍ’を模式的に示している。例えば、連結界面を挟んで位置する各ミラーがねじれの状態にあると、光学プレート（空中映像表示デバイス）を介して物体と対称の位置に結像されるべき映像は、観察者側から見て本来の結像位置（上記物体と対称の位置）から上下方向にずれて観察される。格子状パターンのチャートＣＰ２を用い、その映像を、平板プレート（ミラー）を介して空中に表示させると、上記した上下方向の結像位置のズレは、観察側から見て横方向の線状パターンの上下方向の歪みＷｍとして検出される。

したがって、チャートＣＰ２を用いることにより、連結界面でミラーが折れ曲がって繋がるような傾きだけでなく、ミラーのねじれの有無についても、同時に検出することができる。よって、Ｓ１４の選択工程にて、映像の左右方向のズレ量Ｗｎ（図１８参照）および上下方向のズレ量Ｗｍに基づいて、連結対象となる平板プレートの組み合わせを選択することにより、連結界面で隣り合うミラーの相対的な角度ズレのみならず、各ミラーのねじれ度合いの小さい平板プレートの組み合わせを選択することができる。その結果、選択された平板プレート同士を連結して光学プレートを作製し、空中映像表示デバイスに適用したときに、結像位置の左右方向および上下方向のズレの小さい、品位のより良好な観察映像を観察者に観察させることが可能となる。

また、図１５で示したように、光学プレート８０を構成する複数の平板プレート７０Ａ（７０Ｂ）の繰り返し構造Ｇが、少なくとも透明部材５１およびミラー５２が該平板プレートの厚み方向に垂直な１方向に繰り返して位置する構造であるとき、本実施形態の空中映像表示デバイス１の製造方法は、上述した光学プレート８０の製造工程（Ｓ１）と、貼合工程（Ｓ２）とを含む。上記貼合工程では、Ｓ１で取得した２枚の光学プレート８０・８０を、各光学プレート８０・８０のミラー５２が平面視で交差するように貼り合わされる（図２〜図４等参照）。本実施形態の方法で連結対象となる平板プレートの組み合わせを選択して連結し、得られる光学プレートを２枚積層することにより、各平板プレートの連結界面に対応する連結ラインで滑らかに繋がるような空中映像を表示する空中映像表示デバイス１を実現することができる。

＜選択工程で用いるパラメータについて＞
以上では、連結ラインＨ’を介して隣り合う１組のチャートラインＣＬの端部ＣＬ₁のズレ量ＷＡ１、ＷＢ１に基づいて、連結に最適な平板プレート（第１および第２の平板プレート）の組み合わせを選択する例について説明したが、２組以上のチャートラインＣＬについてのズレ量に基づいて、第１および第２の平板プレートの組み合わせを選択してもよい。例えば、図２０の映像Ｍ１において、連結ラインＨ’上の別の点Ｑを通る基準ラインＲＬからの、チャートラインＣＬ_Aの端部ＣＬ_1Aのズレ量をＷＡ２（＞０）とする。また、映像Ｍ２において、連結ラインＨ’上の同じ位置Ｑを通る基準ラインＲＬからの、チャートラインＣＬ_Bの端部ＣＬ_1Bのズレ量をＷＢ２（＜０）とする。このとき、連結による結像位置のズレ幅ΔＷ_Qは、ΔＷ_Q＝ＷＡ２−ＷＢ２で表される。

ズレ幅ΔＷ_PおよびΔＷ_Qのうちで最大となるほう（最大値）が、許容範囲内（例えば閾値としての５ｐｉｘ以下）に入っていれば、ズレ幅ΔＷ_PおよびΔＷ_Qの両方が許容されることになる。したがって、複数のズレ幅（ΔＷ_P、ΔＷ_Q）の最大値に基づいて、第１および第２の平板プレートを選択することにより、より精度の高い選択が可能となり、規格外品（ズレ幅が規格外となるデバイス）が発生するのを確実に防ぐことが可能となる。

また、複数のズレ幅（ΔＷ_P、ΔＷ_Q）に基づいて、第１および第２の平板プレートを選択する際に、複数のズレ幅の平均値（例えば（ΔＷ_P＋ΔＷ_Q）／２）が許容範囲内に入っているかどうか（閾値以下であるかどうか）を判断して、第１および第２の平板プレートを選択してもよい。

上記のように複数のズレ幅（ΔＷ_P、ΔＷ_Q）の最大値に基づいて、連結対象を選択する手法では、例えば、一部のズレ幅（例えばΔＷ_P）については許容されるが（閾値以下であるが）、残りのズレ幅（例えばΔＷ_Q）については許容されない場合に、そのような平板プレートの組み合わせは、選択対象から除外されることになる。選択肢として存在する平板プレートを有効活用する点では、選択されずに残る平板プレートの数を減らすことが望ましい場合もある。また、一部のズレ幅が許容範囲内にあれば、残りのズレ幅が許容範囲外であったとしても、ミラーの傾き誤差に起因する映像品位の劣化は、全体として目立ち難くなるとも考えられる。

そこで、複数のズレ幅の平均値に基づいて、第１および第２の平板プレートを選択することにより、観察映像の品位の劣化を回避しながら、平板プレートを有効活用して光学プレートひいては空中映像表示デバイスの生産性向上に寄与することができる。このとき、標準偏差（平均値からのばらつき）もさらに考慮して、第１および第２の平板プレートを選択するようにすれば、ミラーの傾き誤差に起因する映像品位の劣化のより目立ち難い映像を空中に結像させることも可能となる。

上記した複数のズレ幅（ΔＷ_P、ΔＷ_Q）の最大値および平均値は、Ｓ１４の選択工程にて、連結対象となる平板プレートの組み合わせを選択する際の判断に用いるパラメータとなる。したがって、Ｓ１４の選択工程では、複数の平板プレートの各々について予め求められたズレ量（例えばＷＡ１、ＷＢ１、ＷＡ２、ＷＢ２）に基づいて、選択の判断に用いるパラメータ（ズレ幅の最大値または平均値）を算出し、算出したパラメータに基づいて、平板プレートの組み合わせを選択してもよいと言える。

そして、上記のパラメータが、任意の２つの平板プレートを連結する際の連結ライン上の複数の位置のそれぞれを基準として得られる、一方の平板プレートについてのズレ量（ＷＡ１、ＷＡ２）と他方の平板プレートについてのズレ量（ＷＢ１、ＷＢ２）との差に相当するズレ幅（例えばΔＷ_P、ΔＷ_Q）の最大値である場合、Ｓ１４の選択工程では、上記最大値が閾値以下となるような、一方の平板プレートおよび他方の平板プレートを、連結対象として選択してもよいと言える。

同様に、上記のパラメータが、任意の２つの平板プレートを連結する際の連結ライン上の複数の位置のそれぞれを基準として得られる、一方の平板プレートについてのズレ量（ＷＡ１、ＷＡ２）と他方の平板プレートについてのズレ量（ＷＢ１、ＷＢ２）との差に相当するズレ幅（例えばΔＷ_P、ΔＷ_Q）の平均値である場合、Ｓ１４の選択工程では、上記平均値が閾値以下となるような、一方の平板プレートおよび他方の平板プレートを、連結対象として選択してもよいと言える。

なお、以上では、連結ライン上の２か所の位置を基準として得られるズレ幅（例えばΔＷ_P、ΔＷ_Q）を例として説明したが、連結ライン上の３か所以上の位置を基準としてズレ幅を算出した場合でも、上記と同様に、ズレ幅の最大値や平均値と閾値との比較によって連結対象となる平板プレートの組み合わせを適切に選択することができる。

＜ズレ幅の許容範囲について＞
次に、上記したズレ幅（例えばΔＷ_p、ΔＷ_Q）の許容範囲の設定例について説明する。なお、以下では、上記のズレ幅ΔＷ_p、ΔＷ_Qに対応するズレ幅ΔＷを以下のように定義して説明する。すなわち、ズレ幅ΔＷ（ｍｍ）は、任意の２つの平板プレートを連結する際の連結ライン上の少なくとも１つの同じ位置を基準として得られる、一方の平板プレートについてのズレ量（例えばＷＡ１）と他方の平板プレートについての上記ズレ量（例えばＷＢ１）との差に相当するズレ幅（例えばΔＷ_p）である。

図２３は、空中映像表示デバイス１、映像Ｍｃおよび撮像装置９０の位置関係を模式的に示している。物体から出射された光が、空中映像表示デバイス１を介して映像Ｍｃの結像位置に導かれ、上記結像位置にて結像された映像Ｍｃを撮像装置９０によって撮像するときに、撮像装置９０の絞りを介して画像センサに結像する光が空中映像表示デバイス１を通過する領域を像形成領域ＩＲとし、その像形成領域ＩＲの幅をＤ（ｍｍ）とする。また、空中映像表示デバイス１からの映像Ｍｃの飛び出し量をＬｆ（ｍｍ）とし、映像Ｍｃと撮像装置９０との距離をＬｖ（ｍｍ）とし、撮像装置９０の絞りの径をφ（ｍｍ）とする。映像Ｍｃの中心の像（点像）をＭｏとすると、同図に示すように、点像Ｍｏに対するＤ、Ｌｆ、φ、Ｌｖの幾何学的関係（三角形の相似の関係）から、像形成領域の幅Ｄは、以下のように表される。
Ｄ＝（Ｌｆ×φ）／Ｌｖ
例えば、Ｌｆ＝３００ｍｍ、φ＝６ｍｍ、Ｌｖ＝１０００ｍｍとしたとき、上式より、Ｄ＝（３００×６）／１０００＝１．８ｍｍとなる。

ΔＷ≦Ｄであれば、２つの平板プレートの連結部分で結像位置にズレがあっても、そのズレは１つの点像Ｍｏの形成範囲内でのズレであり、非常に小さいため、撮像装置９０で撮像された画像上では、その結像位置のズレが目立ち難くなる。一方、ΔＷ＞Ｄでは、結像位置のズレが点像Ｍｏを含む複数の点像の形成範囲にまたがって起こるため、撮像装置９０で撮像された画像上では、その結像位置のズレが目立ちやすくなる。

また、撮像装置９０の位置に観察者が位置し、観察者が映像Ｍｃを観察する場合においても、観察者の虹彩を介して網膜に結像する光が、空中映像表示デバイス１を通過する領域を像形成領域ＩＲとし、その像形成領域ＩＲの幅をＤ（ｍｍ）とし、観察者の虹彩の径をφ（ｍｍ）としたとき、図２１と同様に、
Ｄ＝（Ｌｆ×φ）／Ｌｖ
の関係が成り立つ。そして、ΔＷ≦Ｄであれば、２つの平板プレートの連結部分で結像位置にズレがあっても、そのズレは１つの点像Ｍｏの形成範囲内でのズレであるため、結像位置のズレが目立ち難く、観察者が結像位置のズレを視認しにくくなる。

したがって、以上のことから、次のことが言える。すなわち、物体から出射された光が、空中映像表示デバイス１を介して映像Ｍｃの結像位置に導かれ、上記結像位置にて結像された映像Ｍｃを撮像装置９０によって撮像または観察者が観察するときに、撮像装置９０の絞りを介して画像センサに結像する光または観察者の虹彩を介して網膜上に結像する光が空中映像表示デバイス１を通過する領域を像形成領域ＩＲとし、その像形成領域ＩＲの幅をＤ（ｍｍ）とし、空中映像表示デバイス１からの映像Ｍｃの飛び出し量をＬｆ（ｍｍ）とし、映像Ｍｃと撮像装置９０または観察者との距離をＬｖ（ｍｍ）とし、撮像装置９０の絞りまたは観察者の虹彩の径をφ（ｍｍ）とし、任意の２つの平板プレートを連結する際の連結ライン上の少なくとも１つの同じ位置を基準として得られる、一方の平板プレートについての上記ズレ量と他方の平板プレートについての上記ズレ量との差に相当するズレ幅をΔＷ（ｍｍ）としたとき、連結ラインでの映像の結像位置のズレを視認しにくくする観点では、
ΔＷ≦Ｄ
Ｄ＝（Ｌｆ×φ）／Ｌｖ
であることが望ましいと言える。

＜その他＞
図２４は、本実施形態の空中映像表示デバイス１Ａの他の構成を模式的に示す平面図である。空中映像表示デバイス１Ａは、複数の平板プレート７０Ｌ・７０Ｍを連結した単層の光学プレートで構成されている。各平板プレート７０Ｌ・７０Ｍは、少なくとも透明部材５１およびミラー５２が該平板プレート７０Ｌ・７０Ｍの厚み方向に垂直な２方向（図２４では、紙面に平行な面内で互いに垂直な２方向）に繰り返して位置する繰り返し構造を有している。つまり、各平板プレート７０Ｌ・７０Ｍは、１枚の単層プレート中に、平面視で直交するミラー５２を有する。本実施形態で説明した光学プレートの製造方法（選択工程および連結工程を含む）は、このように単層プレート中に平面視で直交するミラー５２を有する平板プレート７０Ｌ・７０Ｍの連結にも適用することができ、これによって、本実施形態と同様の効果が得られる。

本発明の光学プレートの製造方法は、空中に物体の実像を表示する空中映像表示装置に用いられる空中映像表示デバイスの製造に利用可能である。

１ 空中映像表示デバイス
１Ａ 空中映像表示デバイス
５１ 透明部材
５２ ミラー
７０Ａ 平板プレート
７０Ｂ 平板プレート
８０ 光学プレート
９０ 撮像装置
ＣＬ、ＣＬ_A、ＣＬ_B チャートライン
ＣＬ₁、ＣＬ_1A、ＣＬ_1B 端部
Ｇ 繰り返し構造
Ｈ１、Ｈ２ 連結界面
Ｈ’、Ｈ１’、Ｈ２’ 連結ライン
ＩＲ 像形成領域
Ｍｃ 映像
ＯＢ 物体
ＲＬ 基準ライン
Ｗｎ、ＷＡ１、ＷＡ２、ＷＢ１、ＷＢ２、Ｗｍ ズレ量
ΔＷ、ΔＷ_p、ΔＷ_Q ズレ幅

Claims (13)

1. 空中映像表示デバイスに用いられる光学プレートを製造する光学プレートの製造方法であって、
   複数の平板プレートの中から、連結対象となる前記平板プレートの組み合わせを選択する選択工程と、
   選択された前記平板プレート同士を連結して、単層の前記光学プレートを製造する連結工程とを含み、
   前記複数の平板プレートは、少なくとも透明部材およびミラーが該平板プレートの厚み方向に垂直な１方向または２方向に繰り返して位置する繰り返し構造を有しており、
   前記選択工程では、前記繰り返し構造が露出する端面同士が連結されるような前記平板プレートの組み合わせを選択する際に、前記複数の平板プレートの各々について予め求められたズレ量であって、前記平板プレートを用いてチャートの映像を空中に表示させたときの、前記映像に含まれるチャートラインの歪みから把握される結像位置のズレ量に基づいて、前記平板プレートの組み合わせを選択することを特徴とする光学プレートの製造方法。
2. 前記ズレ量は、前記チャートラインの端部の基準ラインからのズレ量であることを特徴とする請求項１に記載の光学プレートの製造方法。
3. 前記基準ラインは、前記チャートラインを直線で近似した近似直線であることを特徴とする請求項２に記載の光学プレートの製造方法。
4. 前記選択工程では、任意の２つの平板プレートを連結する際の連結ライン上の少なくとも１つの同じ位置を基準として得られる、一方の前記平板プレートについての前記ズレ量と他方の前記平板プレートについての前記ズレ量との差に相当するズレ幅と、閾値とに基づいて、連結対象となる前記２つの平板プレートの組み合わせを選択することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学プレートの製造方法。
5. 前記選択工程では、前記複数の平板プレートの各々について予め求められた前記ズレ量に基づいて、選択の判断に用いるパラメータを算出し、算出したパラメータに基づいて、前記平板プレートの組み合わせを選択することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学プレートの製造方法。
6. 前記パラメータは、任意の２つの平板プレートを連結する際の連結ライン上の複数の位置のそれぞれを基準として得られる、一方の前記平板プレートについての前記ズレ量と他方の前記平板プレートについての前記ズレ量との差に相当するズレ幅の最大値であり、
   前記選択工程では、前記最大値が閾値以下となるような、前記一方の平板プレートおよび前記他方の平板プレートを、前記連結対象として選択することを特徴とする請求項５に記載の光学プレートの製造方法。
7. 前記パラメータは、任意の２つの平板プレートを連結する際の連結ライン上の複数の位置のそれぞれを基準として得られる、一方の前記平板プレートについての前記ズレ量と他方の前記平板プレートについての前記ズレ量との差に相当するズレ幅の平均値であり、
   前記選択工程では、前記平均値が閾値以下となるような、前記一方の平板プレートおよび前記他方の平板プレートを、前記連結対象として選択することを特徴とする請求項５に記載の光学プレートの製造方法。
8. 物体から出射された光が、前記空中映像表示デバイスを介して映像の結像位置に導かれ、前記結像位置にて結像された前記映像を撮像装置によって撮像または観察者が観察するときに、前記撮像装置の絞りを介して画像センサに結像する光または観察者の虹彩を介して網膜上に結像する光が前記空中映像表示デバイスを通過する領域を像形成領域とし、前記像形成領域の幅をＤ（ｍｍ）とし、前記空中映像表示デバイスからの前記映像の飛び出し量をＬｆ（ｍｍ）とし、前記映像と前記撮像装置または観察者との距離をＬｖ（ｍｍ）とし、前記撮像装置の絞りまたは観察者の虹彩の径をφ（ｍｍ）とし、任意の２つの平板プレートを連結する際の連結ライン上の少なくとも１つの同じ位置を基準として得られる、一方の平板プレートについての前記ズレ量と他方の平板プレートについての前記ズレ量との差に相当するズレ幅をΔＷ（ｍｍ）としたとき、
   ΔＷ≦Ｄ
   Ｄ＝（Ｌｆ×φ）／Ｌｖ
   であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光学プレートの製造方法。
9. 前記チャートは、前記映像の観察時の縦方向に対応する線状パターンを有する縦縞であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光学プレートの製造方法。
10. 前記チャートは、前記映像の観察時の縦方向および横方向に対応する線状パターンを有する格子状パターンであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光学プレートの製造方法。
11. 前記選択工程を行う前に、空中に表示される前記チャートの映像を撮像装置によって撮影して画像を取得し、取得した画像に対して画像処理を行うことにより、前記ズレ量を求める測定工程をさらに含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の光学プレートの製造方法。
12. 前記測定工程では、任意の前記平板プレートと、該平板プレートと同一構造の基準プレートとを、各プレートのミラーが平面視で交差するように積層して積層プレートを形成し、前記積層プレートの各ミラーにて、前記チャートからの光を２回反射させて空中に導くことにより、前記チャートの映像を空中に表示させて、前記ズレ量を求めることを特徴とする請求項１１に記載の光学プレートの製造方法。
13. 請求項１から１２のいずれかに記載の光学プレートの製造方法を用いた空中映像表示デバイスの製造方法であって、
    前記光学プレートを構成する複数の平板プレートの前記繰り返し構造は、少なくとも透明部材およびミラーが該平板プレートの厚み方向に垂直な１方向に繰り返して位置する構造であり、
    該製造方法は、２枚の前記光学プレートを、各光学プレートのミラーが平面視で交差するように貼り合わせる貼合工程を含むことを特徴とする空中映像表示デバイスの製造方法。

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