JP2018194731A - 光学素子、反射型空中結像素子及びこれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】輸送性を向上して大型で高画質な空中映像を表示できる光学素子及び反射型空中結像素子を提供する。【解決手段】厚み方向に平行な反射面４を所定周期で平行に配した光学素子において、反射面４を有する平板状のパーツ部材３０を側端面で複数密着して形成され、厚み方向に垂直な方向で隣接するパーツ部材３０の突合せ面が蛇行する。【選択図】図１４

Description

本発明は、被投影物の実像を空中に結像させる反射型空中結像素子、反射型空中結像素子に用いられる光学素子及びこれらの製造方法に関する。

従来の反射型空中結像素子は特許文献１に開示されている。この反射型空中結像素子は２枚の平板状の光学素子を有する。光学素子は厚み方向に平行な反射面を有した複数の透明なガラス等の基材を反射面に垂直な方向に接着剤を介して並設される。反射面は基材上にアルミニウムや銀等の蒸着を行って形成される。２枚の光学素子を反射面が互いに直交するように上下に重ねて接着して反射型空中結像素子が形成される。

上記構成の反射型空中結像素子の下方に被投影物が配置され、被投影物に向けて光が照射される。被投影物で反射した光の一部は下方の光学素子に下面から入射し、下方の光学素子の反射面で反射した後に上方の光学素子に入射する。上方の光学素子の反射面で反射した光は反射型空中結像素子の上面から出射し、反射型空中結像素子に対して被投影物と面対称の位置の空中で被投影物の実像が結像される。これにより、被投影物の映像が空中に浮かんだ状態で表示される。すなわち、被投影物の空中映像が表示される。

特開２０１２−１２８４５６号公報（第５頁、第６頁、第１図〜第４図）

しかしながら、大型の空中映像を表示するために上記従来の反射型空中結像素子を大型にすると、反射型空中結像素子の設置場所までの輸送が困難になる問題があった。一方、上記従来の複数の反射型光学素子（小型の反射型空中結像素子）を側端面で密着させて大型の反射型空中結像素子を形成することが考えられる。しかしながら、厚み方向に垂直な垂直方向で隣接する小型の反射型空中結像素子の突合せ面は面一であるため、隣接する一方の小型の反射型空中結像素子の反射面と他方の小型の反射型空中結像素子の反射面とが厚み方向や反射面に垂直な方向で許容範囲を超えてずれる場合がある。この場合、被投影物で反射して上記垂直方向で隣接する小型の反射型空中結像素子の境界を通過する光線は所望の方向に反射されないため空中映像の結像に寄与できなくなる。したがって、空中映像に黒色のスジ等が発生して空中映像の画質が低下する問題があった。

本発明は、輸送性を向上して大型で高画質な空中映像を表示できる光学素子及び反射型空中結像素子を提供することを目的とする。また本発明は、輸送性を向上して大型で高画質な空中映像を表示できる光学素子及び反射型空中結像素子の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、厚み方向に平行な反射面を所定周期で平行に配した平板状の光学素子において、前記反射面を有する平板状のパーツ部材を側端面で複数密着して形成され、前記厚み方向に垂直な方向で隣接する前記パーツ部材の突合せ面が蛇行することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の光学素子において、前記パーツ部材は、前記反射面を有して平面形状が四角形の平板状の複数の第１小片部を側端面で互いに接着して形成され、複数の前記パーツ部材は互いに未接着であり、前記厚み方向から見て、前記突合せ面は前記平面形状の一辺に一致すると好ましい。

また本発明は、上記構成の光学素子において、前記パーツ部材は、前記反射面を有して平面形状が三角形の平板状の複数の第２小片部をさらに有し、前記第２小片部が前記第１小片部の周囲に接着されると好ましい。

また本発明は、上記構成の光学素子において、各前記パーツ部材は前記反射面を有する単一の平板状の小片部により形成され、複数の前記パーツ部材は互いに接着されると好ましい。

また本発明は、上記構成の光学素子において、前記厚み方向から見て、前記突合せ面は端辺に平行または垂直であると好ましい。

また本発明は、上記構成の光学素子において、前記厚み方向から見て、前記突合せ面は屈曲線または曲線に形成されると好ましい。

また本発明は、上記構成の光学素子において、前記パーツ部材の平面形状が互いに異なると好ましい。

本発明の反射型空中結像素子は、上記構成の一枚の光学素子を備え、前記光学素子は、前記厚み方向に平行であるとともに前記反射面に直交して所定周期で平行に配された別の反射面をさらに有することを特徴としている。

また本発明の反射型空中結像素子は、上記構成の一対の光学素子を前記反射面が互いに直交するように前記厚み方向に重ねて配置することを特徴としている。

また本発明の反射型空中結像素子は、上記構成の光学素子を一対備え、一対の前記光学素子を前記反射面が互いに直交するように前記厚み方向に重ねて配置し、前記厚み方向に垂直な方向から見て、前記突合せ面は屈曲線または曲線に形成されることを特徴としている。

また本発明は、厚み方向に平行な反射面を所定周期で平行に配した平板状の一対の光学素子を前記反射面が直交するように前記厚み方向に重ねて配置した反射型空中結像素子において、
前記反射面を有する平板状の一対の小片部を前記厚み方向に並設したパーツ部材を側端面で複数密着して形成され、
前記厚み方向の一端の前記小片部の前記反射面と他端の前記小片部の前記反射面とが直交し、
前記厚み方向に垂直な方向で隣接する前記パーツ部材の突合せ面が蛇行することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の反射型空中結像素子において、前記厚み方向に垂直な方向から見て、前記突合せ面は屈曲線または曲線に形成されると好ましい。

また本発明は、上記構成の反射型空中結像素子において、前記厚み方向の一端面または両端面に配された補強板を備えると好ましい。

また本発明は、厚み方向に平行な反射面を所定周期で平行に配した平板状の光学素子の製造方法において、
前記反射面を有する平板状のパーツ部材を複数形成するパーツ部材形成工程と、
複数の前記パーツ部材を側端面で密着させて組み立てる組立工程と、
を備え、前記組立工程において、隣接する前記パーツ部材の突合せ面が蛇行することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の光学素子の製造方法において、前記反射面を有する平板状の小片部を複数形成する小片部形成工程を備え、前記パーツ部材形成工程において、複数の前記小片部を側端面で接着して前記パーツ部材を形成することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の光学素子の製造方法において、前記厚み方向に垂直な方向で隣接する一方の前記パーツ部材の前記反射面と他方の前記パーツ部材の前記反射面との前記厚み方向及び前記反射面に垂直な方向におけるズレ量が所定範囲内になるように複数の前記パーツ部材を組み合わせるペアリング工程を備えると好ましい。

また本発明の反射型空中結像素子の製造方法は、上記構成の光学素子の製造方法により形成された一対の前記光学素子を前記反射面が直交するように前記厚み方向に重ねて配置する光学素子配置工程を備えたことを特徴としている。

本発明の光学素子及び反射型空中結像素子によると、厚み方向に平行な反射面を所定周期で平行に配した平板状のパーツ部材を側端面で複数密着して形成される。これにより、大型の光学素子及び反射型空中結像素子を設置場所までパーツ部材に分解して運搬し、設置場所でパーツ部材を密着させて光学素子及び反射型空中結像素子を組み立てることができる。また、厚み方向に垂直な方向で隣接するパーツ部材の突合せ面が蛇行する。これにより、パーツ部材を密着させた際に、厚み方向に垂直な方向で隣接する一方のパーツ部材の反射面と他方のパーツ部材の反射面との上記厚み方向や反射面に垂直な方向でのズレを防止することができる。したがって、光学素子及び反射型空中結像素子の輸送性を向上できるとともに大型で高画質な空中映像を表示することができる。

また、本発明の光学素子及び反射型空中結像素子の製造方法によると、反射面を有する平板状のパーツ部材を複数形成するパーツ部材形成工程と、複数のパーツ部材を側端面で密着させて組み立てる組立工程とを備え、組立工程において、隣接するパーツ部材の突合せ面が蛇行する。これにより、輸送性を向上して大型で高画質な空中映像を表示できる光学素子及び反射型空中結像素子を容易に形成することができる。

本発明の第１実施形態の反射型空中結像素子を備えた空中映像表示装置を示す斜視図 図１の要部を拡大した斜視図 本発明の第１実施形態の反射型空中結像素子の分解斜視図 本発明の第１実施形態の反射型空中結像素子を示す平面図 本発明の第１実施形態の反射型空中結像素子を示す側面図 本発明の第１実施形態の反射型空中結像素子の光学素子の基材間の接着部分を拡大した側面断面図 本発明の第１実施形態の反射型空中結像素子の製造工程を示す図 本発明の第１実施形態の反射型空中結像素子の反射面形成工程を示す斜視図 本発明の第１実施形態の反射型空中結像素子のスペーサー形成工程を示す側面図 本発明の第１実施形態の反射型空中結像素子のスペーサー形成工程完了時の基板を示す斜視図 本発明の第１実施形態の反射型空中結像素子の積層固着工程を示す斜視図 本発明の第１実施形態の反射型空中結像素子の積層固着工程完了時の固着ブロックを示す斜視図 本発明の第１実施形態の反射型空中結像素子の研磨工程後の小片部の素材を示す平面図 本発明の第１実施形態の光学素子の組立工程を示す平面図 本発明の第１実施形態の変形例の組立工程を示す平面図 本発明の第２実施形態の反射型空中結像素子を示す平面図 図１６のＡ矢視図 本発明の第２実施形態の反射型空中結像素子の組立工程を示す平面図 本発明の第２実施形態の反射型空中結像素子の組立工程を示す側面図 本発明の第２実施形態の変形例の反射型空中結像素子の組立工程を示す斜視図 本発明の第３実施形態の反射型空中結像素子を備えた空中映像表示装置を示す斜視図 本発明の第３実施形態の反射型空中結像素子を示す平面図 本発明の第３実施形態の反射型空中結像素子の光学素子を示す平面図 本発明の第３実施形態の反射型空中結像素子の組立工程を示す平面図 本発明の第３実施形態の第１変形例の反射型空中結像素子の組立工程を示す平面図 本発明の第３実施形態の第２変形例の反射型空中結像素子の組立工程を示す平面図 本発明の第４実施形態の反射型空中結像素子を示す平面図 本発明の第４実施形態の反射型空中結像素子の光学素子を示す平面図 本発明の第４実施形態の反射型空中結像素子の製造工程を示す図 本発明の第４実施形態の反射型空中結像素子の反射面形成工程を示す斜視図 本発明の第４実施形態の反射型空中結像素子の積層固着工程を示す斜視図 本発明の第４実施形態の反射型空中結像素子の原ブロック材切断工程完了時の第１積層ブロックを示す斜視図 本発明の第４実施形態の反射型空中結像素子の第２積層ブロック形成工程完了時の第２積層ブロックを示す斜視図 本発明の第４実施形態の反射型空中結像素子の接合ブロック形成工程を示す平面図 本発明の第４実施形態の反射型空中結像素子の接合ブロック形成工程完了時の接合ブロックを示す斜視図 本発明の第４実施形態の反射型空中結像素子の組立工程を示す平面図

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は第１実施形態の反射型空中結像素子を備えた空中映像表示装置の斜視図を示している。図２は図１の要部を拡大した斜視図を示している。図３〜図５は反射型空中結像素子の分解斜視図、平面図及び側面図をそれぞれ示している。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向はそれぞれ反射型空中結像素子１０の幅方向、奥行方向及び厚み方向を示している。なお、図２及び図４では補強板５の図示を省略している。また、図２において矢印Ｑは光路を示している。

空中映像表示装置１００は光源２０及び反射型空中結像素子１０を有する。大型の反射型空中結像素子１０は２枚の平板状の大型の光学素子１を有し、反射型空中結像素子１０の下端面には１枚の平板状の補強板５が配される。

光学素子１の平面形状は一辺の長さが例えば約１７００ｍｍの正方形に形成される。光学素子１はアクリル樹脂等の透明な樹脂やガラスの光透過性材料により形成される。なお、以下の説明において、「正方形」は略正方形も含む。

光学素子１は、複数（本実施形態では４枚）の平板状のパーツ部材３０（図１４も参照）を密着して形成される。すなわち、光学素子１では複数のパーツ部材３０を側端面で密着させた状態である。この時、隣接するパーツ部材３０間には接着剤は塗布されておらず、隣接するパーツ部材３０は互いに非接着になっている。光学素子１は周縁部を支持する一の額縁部材（不図示）に嵌め込まれている。これにより、パーツ部材３０を容易に互いに密着させることができる。

また、パーツ部材３０の突合せ面３０ａ（図４参照）は蛇行している。これにより、厚み方向（Ｚ方向）から見て、パーツ部材３０の突合せ面３０ａは屈曲線（ジグザグ）に形成される。すなわち、突合せ面３０ａは厚み方向に垂直な断面において屈曲線に形成される。パーツ部材３０は平面視凸字状に形成され、４枚のパーツ部材３０の平面形状は同じになっている。

なお、光学素子１を透明な樹脂フィルムから成る袋状部材（不図示）に収納し、その後に袋状部材を真空引きしてもよい。この場合でも接着剤を用いずにパーツ部材３０を互いに密着させることができる。

また、各パーツ部材３０はそれぞれ４枚の平板状の小片部３１（第１小片部）により形成される。小片部３１の平面形状は正方形の四角形であり、隣接する小片部３１の側端面には接着剤（例えば二液混合型の接着剤）が塗布されている。なお、小片部３１の平面形状は長方形または平行四辺形等でもよい。厚み方向から見て、パーツ部材３０の突合せ面３０ａは四角形の小辺部３１の一辺に一致している。また、厚み方向から見て、突合せ面３０ａは光学素子１の端辺に平行または垂直になっている。

小片部３１はアクリル樹脂等の透明な樹脂やガラスの光透過性材料により形成され、厚み方向（Ｚ方向）に平行な反射面４が所定の周期Ｄｒ（例えば、０．５２ｍｍ）で平行に配される。

小片部３１は、対向する両面に反射面４を形成した複数の透明な基材２５を反射面４上に配した接着剤３（図６参照）により接着して形成される。すなわち、小片部３１は、厚み方向（Ｚ方向）に平行な反射面４を有した複数の透明な基材２５を反射面４に垂直な方向に接着剤３を介して並設される。

基材２５はアクリル樹脂等の透明な樹脂やガラスにより形成される。接着剤３は例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂等から成る主剤と例えばポリアミド樹脂等から成る硬化剤とを混合した二液混合型の接着剤から成る。反射面４は基材２５上に例えばアルミニウムや銀等のスパッタや蒸着を行って形成される。

図６は隣接する基材２５間の接着部分を拡大した側面断面図を示している。隣接する基材２５間には反射面４上にドット状の複数のスペーサー１７が平面視でマトリクス状に配置されている。スペーサー１７は例えば紫外線硬化性樹脂から成り、高さＨ（反射面４に垂直な方向の突出量）が例えば２０μｍ±１μｍの範囲内で形成され、直交する二方向に所定のピッチＥ（本実施形態では１ｍｍ）で配置される。これにより、各接着剤３の層の膜厚を容易に揃えることができ、複数の反射面４を互いに平行に維持することができる。

補強板５の平面形状は一辺の長さが例えば約２０００ｍｍの正方形に形成される。補強板５はアクリル樹脂等の透明な樹脂やガラス等の光透過性材料により形成される。下方の光学素子１は補強板５上に接着剤（例えばシリコーン接着剤）を介して接着される。なお、上方の光学素子１の上面２ａ上にも補強板５を接着してもよい。

一対の光学素子１は上下に重ねて接着剤（例えばシリコーン接着剤）を介して接着される。この時、下方の光学素子１の反射面４と上方の光学素子１の反射面４とが直交するように一対の光学素子１は接着される。これにより、一対の光学素子１は厚み方向（Ｚ方向）に並設されるとともに補強板５上に配され、補強板５は一対の光学素子１を覆う。補強板５により一対の光学素子１を補強することができる。なお、一対の光学素子１を接着する接着剤、及び光学素子１と補強板５とを接着する接着剤はシリコーン接着剤に限定されず、例えば接着剤３と同様の二液硬化型の接着剤でもよく、互いに異なる材質の接着剤でもよい。

補強板５の下面は光が入射する入射面１８（図１、図３参照）を形成し、上方の光学素子１の上面２ａは光が出射する出射面１９（図１、図３参照）を形成する。

補強板５の表面には反射防止処理を施した反射防止部（不図示）が設けられる。反射防止処理として例えばフッ化マグネシウム等のコーティング（光学薄膜処理）や、凹凸の平均周期が可視光波長以下であるミクロの凹凸構造の配置等が挙げられる。

なお、補強板５及び一対の光学素子１を一の額縁部材でまとめて挟持してもよい。また、補強板５及び一対の光学素子１をまとめて袋状部材に収納し、その後に袋状部材を真空引きしてもよい。これらの場合に、一対の光学素子１を互いに接着する接着剤、及び下方の光学素子１と補強板５とを接着する接着剤を省いてもよい。

光源２０は下方の光学素子１側（図１において、補強板５よりも下方）に配される。光源２０は例えばＬＥＤから成り、白色の照明光Ｌを出射する。光源２０は被投影物ＯＢの反射光が約４５°の入射角で補強板５の入射面１８に入射するように被投影物ＯＢに対して照明光Ｌを出射する。なお、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）により光源２０を形成してもよい。

上記構成の空中映像表示装置１００において、下方の光学素子１側（図１において、補強板５よりも下方）に２次元画像の被投影物ＯＢ（図１、図２参照）を配置し、光源２０を点灯する。光源２０から出射された照明光Ｌは被投影物ＯＢで反射する。被投影物ＯＢの反射光の一部は補強板５の入射面１８から補強板５の内部に入射する。

この時、補強板５の表面に反射防止部が設けられるため入射面１８上の入射光の反射を防止でき、補強板５の内部に入射する光量の減少を防止することができる。すなわち、入射面１８での反射による光損失を低減することができる。

入射面１８から補強板５に入射した光は補強板５の内部を透過した後に矢印Ｑ（図２参照）で示すように、下方の光学素子１の下面１ｂ（図３参照）から下方の光学素子１に入射し、下方の光学素子１の反射面４で反射した後に下面２ｂ（図３参照）から上方の光学素子１に入射する。

上方の光学素子１の反射面４で反射した光は上方の光学素子１の上面２ａ（出射面１９、図２、図３参照）から上方へ出射される。これにより、反射型空中結像素子１０に対して被投影物ＯＢと面対称の位置の空中で被投影物ＯＢの実像（空中映像ＦＩ）が結像される。すなわち、被投影物ＯＢの空中映像ＦＩが空中に浮かんだ状態で表示される。

この時、図４に示すように、光学素子１の下面１ｂに平行な面に投影して使用者の視線方向ＥＬに対して光学素子１の反射面４が４５゜傾斜すると、空中映像ＦＩの視認性を最良にできる。

また、被投影物ＯＢが例えば商品等に関する情報であれば、空中映像ＦＩにより商品等の広告宣伝を行うことができる。また、医療現場や工事現場等で使用される機器のタッチパネル等を空中映像ＦＩとして表示してもよい。これにより、機器の汚染等を防止することができる。また、反射型空中結像素子１０をゲーム機等に搭載してもよい。

なお、被投影物ＯＢは２次元画像に限定されず、立体物でもよい。また、被投影物ＯＢは液晶パネル等の表示装置に表示された画像でもよい。この時、光源２０を省いて表示装置に内蔵された光源を用いることができる。

図７は反射型空中結像素子１０の製造工程を示す図である。反射型空中結像素子１０の製造工程は小片部形成工程、ペアリング工程、パーツ部材形成工程、組立工程、光学素子配置工程、及び補強板取付工程を備えている。小片部形成工程は、反射面形成工程、スペーサー形成工程、積層固着工程、切断工程及び研磨工程を有する。

反射面形成工程では図８に示すように、平面形状が正方形の基板２１の両面にアルミニウムや銀等のスパッタや蒸着等によって反射面４を形成する。基板２１は薄板状のガラス板から成る。ガラス板の材質に特に限定はないが、例えばホウケイ酸ガラス（屈折率１．５２）を用いることができる。なお、基板２１の材質は青板ガラス（ソーダライムガラス）でもよい。本実施形態では反射面４は厚み（膜厚）が１００ｎｍのアルミニウムにより形成される。なお、基板２１の片面のみに反射面４を形成してもよい。また、アクリル樹脂等の薄板状の透明樹脂板により基板２１を形成してもよい。

本実施形態の基板２１は４２４ｍｍ×４２４ｍｍの正方形で、板厚が０．５０ｍｍになっている。なお、基板２１の板厚は０．６ｍｍ以下であると好ましい。これにより、良好な空中映像ＦＩを得ることができる。

基板２１の製造方法に特に限定はないが、例えばフュージョン法を用いることができる。フュージョン法は、上面を開口して断面形状が下端を絞るハート形状の樋に溶けたガラス（溶融ガラス）を入れ、樋の上面から溢れ出たガラスが下方へ流れ出て樋の下方で一体になる方法である。これにより、ガラス面は空気以外には非接触で表面張力のみによって形成されるため、平滑な面を得ることができる。

図９はスペーサー形成工程を示す側面図である。スペーサー形成工程は基板２１の反射面４に略平行な二方向（一方を矢印Ｆで示す）に移動するスペーサー形成部７０により行われる。スペーサー形成部７０はインクジェットヘッド７１、紫外線光源７２及び測距センサ７３を有する。

測距センサ７３は反射面４までの距離を測定する。インクジェットヘッド７１は紫外線硬化性樹脂から成るインク７１ａを基板２１に向けて吐出する。インクジェットヘッド７１の吐出前に、測距センサ７３によって測定開始位置（例えば、基板２１の端部）で反射面４までの距離を測定し、この距離を基準距離とする。そして、反射面４上のインク７１ａの滴下予定位置と測距センサ７３との距離と基準距離とを比較し、インクジェットヘッド７１のインク７１ａの吐出量を可変する。これにより、スペーサー１７の高さを均一にすることができる。

紫外線光源７２は反射面４上に滴下されたインク７１ａに向けて紫外線ＵＶを照射し、インク７１ａを硬化させる。これにより、図１０に示すように基板２１の反射面４上に所定の高さ（本実施形態では２０μｍ）のドット状のスペーサー１７がピッチＥ（本実施形態では１ｍｍ）のマトリクス状に基板２１に固着して形成される。スペーサー１７をインクジェット印刷によりドット状に形成しているため、スペーサー１７を反射面４上に容易に配置することができる。

図１１は積層固着工程を示す斜視図である。次に、積層固着工程ではスペーサー１７が形成された複数（本実施形態では８１６枚）の基板２１を反射面４に垂直な方向（基板２１の板厚方向）に積み重ねて挟持部材（不図示）により挟持する。これにより、隣接する基板２１間に隙間Ｇを有する積層体１１が形成される。

次に、積層方向ＬＭから所定の加圧力を積層体１１に加えて積層体１１を加圧する。これにより、積層体１１の各基板２１の反りが矯正される。

そして、積層体１１への加圧を継続した状態で積層体１１を貯留槽（不図示）内の液状の接着剤３に浸漬する。これにより、隙間Ｇ内に接着剤３が進入して充填される。積層体１１の接着剤３への浸漬を所定時間（例えば１時間）行った後に積層体１１を貯留槽から引き上げて接着剤３を硬化させる。これにより、積層体１１が固着され、図１２に示す固着ブロック１２が形成される。固着ブロック１２の反射面４に垂直な方向の長さ（積層方向ＬＭの長さ）は約４２４ｍｍになっている。

また、隣接する基板２１間に隙間Ｇを確保するスペーサー１７が配されるため、基板２１間の接着剤３の膜厚を揃えて各反射面４の平行を容易に維持することができる。隙間Ｇが大きくなると光学素子１の接着剤３の膜厚が大きくなるため、空中映像ＦＩが粗くなる。このため、隙間Ｇを５０μｍ以下にすると望ましい。一方、隙間Ｇを小さくすると、空中映像ＦＩを良好に結像させることができるが、液状の接着剤３の充填が困難になる。このため、隙間Ｇを１０μｍ以上にすると望ましい。

なお、スペーサー形成工程を省き、反射面４上に接着剤３を逐一塗布した複数の基板２１を積み重ねて積層体１１を形成してもよい。この場合、積層体１１を貯留槽に浸漬することなく、積層体１１への加圧を継続した状態で接着剤３を硬化させる。また、シート状の接着剤３を基板２１間に挟み、積層体１１を形成してもよい。

次に、切断工程では、図１２の切断線ＫＴで示すように、固着ブロック１２を反射面４に平行な方向に所定周期（例えば２．０ｍｍ）で反射面４に垂直な方向に切断する。これにより、図１３に示すように、分断された基板２１から成る基材２５を並設した小片部３１（図４参照）の素材３１´が複数形成される。素材３１´は平板状に形成される。固着ブロック１２の切断にはワイヤーソーが好適に用いられるが、スライサーを用いてもよい。

研磨工程では小片部３１の素材３１´の厚み方向の両面をラッピング装置により所定の厚さ（例えば、１．５ｍｍ）まで研磨する。その後、ポリッシング装置により小片部３１の素材３１´の両面を鏡面仕上げする。この時、素材３１´の厚みは約１．３４ｍｍになっている。

次に、ペアリング工程では平板（不図示）上に複数の小片部３１を光学素子１の形状になるように並べ、厚み方向に垂直な方向で隣接する一方の小片部３１の反射面４と他方の小片部３１の反射面４とが略連続する組合せで小片部３１をペアリングする。具体的には、厚み方向に垂直な方向で隣接する一方の小片部３１の反射面４と他方の小片部３１の反射面４との厚み方向（Ｚ方向）及び反射面４に垂直な方向におけるズレ量が所定の許容範囲（公差範囲）内に収まる組合せで小片部３１をペアリングする。ペアリング工程では、光学素子１を形成する全ての小片部３１についてペアリングを行う。

ペアリング工程において、ズレ量の測定は隣接する小片部３１の境界付近をカメラ等（撮像装置）によって撮像した画像に基づいて行われる。ズレ量が許容範囲内に収まっている場合には空中映像ＦＩに黒いスジ等の画質不良は生じない。なお、ペアリング工程において、複数の小片部３１を仮固定した状態の光学素子１を用いて、プロジェクター（不図示）から正方形の格子のチャート画像（不図示）をこの光学素子１の入射面１８に対して斜め方向に射出し、反射面４上で反射してスクリーン（不図示）上に投影された映像を目視してズレ量を測定してもよい。

パーツ部材形成工程ではペアリング済の複数の小片部３１を接着剤を介して側端面で接着させる。本実施形態では、図１４に示すように４枚の小片部３１により平面視凸字状の平板状のパーツ部材３０が１枚形成される。本実施形態では４枚のパーツ部材３０が形成され、４枚のパーツ部材３０の平面形状は互いに同じになっている。また、光学素子１を形成する全ての小片部３１はペアリング済のため、パーツ部材３０についても同様にペアリング済になっている。

パーツ部材３０は雄部３５及び雌部３６を有する。平面視略三角形の雄部３５はパーツ部材３０の側端部に配されて厚み方向に垂直な方向に突出する。平面視略三角形の雌部３６はパーツ部材３０の側端部に配され、雌部３６には雄部３５が嵌合する。雄部３５及び雌部３６の一辺は小片部３１の一辺と一致している。

図１４は反射型空中結像素子１０の組立工程の平面図を示している。組立工程では、矢印ＰＡに示すように、ペアリング済の一方のパーツ部材３０の雄部３５を他方のパーツ部材３０の雌部３６に嵌合させてペアリング済のパーツ部材３０同士を側端面で密着させる。これにより、図４に示す光学素子１が形成される。この時、光学素子１は一の額縁部材に嵌め込まれる。なお、光学素子１を透明な樹脂フィルムから成る袋状部材（不図示）に収納し、その後に袋状部材を真空引きしてもよい。これにより、パーツ部材３０の側端面に接着剤を塗布せずにパーツ部材３０同士を容易に密着させることができる。

次に、光学素子配置工程では、一方の光学素子１の反射面４と他方の光学素子１の反射面４とが互いに直交するように一対の光学素子１を厚み方向（Ｚ方向）に重ねて配置し、接着剤（例えばシリコーン接着剤）を介して一対の光学素子１を接着する。これにより、一対の光学素子１は厚み方向（Ｚ方向）に重ねて配置される。

補強板取付工程では、光学素子１の下面１ｂ（図３参照）に接着剤を介して補強板５を接着する。すなわち、一対の光学素子１の並設方向（Ｚ方向）の片面（下面１ｂ）に補強板５を接着剤で接着する。以上により、図１に示す反射型空中結像素子１０が形成される。

なお、ペアリング工程で用いる平板として補強板５を使用し、光学素子配置工程及び補強板取付工程において、補強板５上に重ねた２枚の光学素子１を透明な樹脂フィルムから成る袋状部材に収納し、その後に袋状部材を真空引きしてもよい。また、１枚の補強板５及び２枚の光学素子１を一の額縁部材に嵌め込んで重ねて配置してもよい。これにより、接着剤を用いずにパーツ部材３０を互いに密着させ、補強板５上に２枚の光学素子を重ねた状態で固定することができる。

また、ペアリング済の複数のパーツ部材３０を反射型空中結像素子１０を設置する場所（設置場所）まで運搬し、設置場所において組立工程、光学素子配置工程及び補強板取付工程を行うことができる。これにより、複数のパーツ部材３０により形成される大型の反射型空中結像素子１０を複数のパーツ部材３０に分解した状態で設置場所まで容易に運搬することができる。なお、ペアリング済のパーツ部材３０同士を接着剤を介して接着してもよいが、パーツ部材３０同士を非接着にすることにより設置場所での使用終了後に反射型空中結像素子１０をパーツ部材３０単位に容易に分解することができる。したがって、反射型空中結像素子１０を設置場所から容易に撤去することができる。また、パーツ部材３０同士を非接着にすることにより、反射型空中結像素子１０を大型にした場合でも反射型空中結像素子１０の撓みを低減することができる。

図１５は本実施形態の変形例の組立工程の平面図を示している。同図に示すように、パーツ部材３０は２枚の小片部３１を厚み方向に重ねて形成してもよい。すなわち、本変形例では８枚の小片部３１により１個のパーツ部材３０が形成されている。この時、パーツ部材３０において、厚み方向の一端の小片部３１の反射面４と他端の小片部３１の反射面４とは直交している。また、厚み方向の一端の小片部３１と他端の小片部３１とは接着剤を介して接着される。本変形例では組立工程の完了時に反射型空中結像素子１０が形成されるため、光学素子配置工程を省くことができる。

なお、光学素子１の基材２５間の接着剤３（図６参照）に例えば４５°の入射角で入射した光源２０の照明光Ｌは反射面４で数十回反射した後に接着剤３から出射される。これにより、接着剤３に入射した光は大きく減衰して出射されるため、空中映像ＦＩの結像には殆ど寄与しない。したがって、光学素子１の基材２５間の接着剤３にスペーサー１７を配置しても空中映像ＦＩの表示に大きな支障はない。

本実施形態によると、厚み方向に平行な反射面４を所定周期で平行に配した平板状の光学素子１は、反射面４を有する平板状のパーツ部材３０を側端面で複数密着して形成される。これにより、光学素子１をパーツ部材３０に分解して設置場所まで運搬し、設置場所においてパーツ部材３０を密着させて光学素子１を組み立てることができる。また、厚み方向に垂直な方向で隣接するパーツ部材３０の突合せ面３０ａが蛇行する。これにより、パーツ部材３０の位置決めが容易になり、パーツ部材３０同士を密着させた際に、隣接する一方のパーツ部材３０の反射面４と他方のパーツ部材３０の反射面４との反射面４に垂直な方向におけるズレを防止することができる。したがって、光学素子１及び反射型空中結像素子１０の輸送性を向上できるとともに反射型空中結像素子１０により大型で高画質な空中映像ＦＩを表示することができる。

また、パーツ部材３０は、反射面４を有して平面形状が正方形の平板状の複数の小片部３１（第１小片部）を側端面で互いに接着して形成される。そして、厚み方向から見て、パーツ部材３０の突合せ面３０ａは小片部３１の一辺に一致する。これにより、パーツ部材３０を簡単に形成することができ、反射型空中結像素子１０の製造工数を削減することができる。また、複数のパーツ部材３０は互いに未接着であるため、光学素子１及び反射型空中結像素子１０を大型にした場合でも光学素子１及び反射型空中結像素子１０の撓みを低減することができる。

なお、本実施形態では平面視凸字状のパーツ部材３０は、平面形状が正方形の４枚の小片部３１により形成されているが、平面視凸字状の１枚の小片部３１により形成されてもよい。これにより、パーツ部材形成工程において、複数の小片部３１を互いに接着する手間を省くことができる。この時、複数のパーツ部材３０は互いに接着されてもよい。

また、厚み方向から見て、突合せ面３０ａは光学素子１の端辺に平行または垂直である。これにより、小片部形成工程後に光学素子１の周縁部を加工することなく、パーツ部材３０の突合せ面３０ａ以外の端面を光学素子１の端面に一致させることができる。したがって、光学素子１及び反射型空中結像素子１０の形成時の作業性を向上させることができる。

また、厚み方向から見て、突合せ面３０ａは屈曲線に形成される。これにより、パーツ部材３０同士を密着させた際に、厚み方向に垂直な方向で隣接する一方のパーツ部材３０の反射面４と他方のパーツ部材３０の反射面４との反射面４に垂直な方向でのズレをより防止することができる。なお、厚み方向から見て、突合せ面３０ａは曲線に形成されてもよい。

また、反射型空中結像素子１０の厚み方向の一端面に配された補強板５を備えるため、反射型空中結像素子１０を容易に補強することができる。なお、反射型空中結像素子１０の厚み方向の両端面に補強板５を配してもよい。

また、パーツ部材３０を複数形成するパーツ部材形成工程と、複数のパーツ部材３０を側端面で密着させて組み立てる組立工程とを備える。これにより、輸送性を向上して大型で高画質な空中映像ＦＩを表示できる光学素子１及び反射型空中結像素子１０を容易に形成することができる。

また、反射面４を有する平板状の小片部３１を複数形成する小片部形成工程を備え、パーツ部材形成工程において、複数の小片部３１を側端面で接着してパーツ部材３０を形成している。これにより、突合せ面３０ａが蛇行するパーツ部材３０を容易に形成することができる。

また、厚み方向に垂直な方向で隣接する一方のパーツ部材３０の反射面４と他方のパーツ部材３０の反射面４との厚み方向及び反射面４に垂直な方向におけるズレ量が所定範囲内になるように複数のパーツ部材３０を組み合わせるペアリング工程を備える。これにより、隣接する一方のパーツ部材３０の反射面４と他方のパーツ部材３０の反射面４とを高精度に連続させることができる。したがって、より高画質な空中映像ＦＩを表示できる光学素子１及び反射型空中結像素子１０を容易に形成することができる。

なお、単一の小片部３１により大型の光学素子１や反射型空中結像素子１を形成後にレーザー照射等により複数のパーツ部材３０に分断してもよい。これにより、パーツ部材３０の設計の自由度を高めることができる。

＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態について説明する。図１６は本実施形態の反射型空中結像素子１０の平面図を示している。図１７は図１６のＡ矢視図を示している。図１８及び図１９は本実施形態の反射型空中結像素子１０の組立工程の平面図及び側面図をそれぞれ示している。説明の便宜上、図１〜図１５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では反射型空中結像素子１０及びパーツ部材３０の形状が第１実施形態とは異なる。その他の部分は第１実施形態と同様である。

反射型空中結像素子１０は第１実施形態と同様に一対の光学素子１を厚み方向（Ｚ方向）に重ねて配置される。光学素子１の平面形状は正方形であり、厚み方向の一端（上方）の光学素子１と他端（下方）の光学素子１とは正方形の一の対角線上で所定距離ずれている。

また、反射型空中結像素子１０は複数（本実施形態では４個）のパーツ部材３０（図１８も参照）により形成される。各パーツ部材３０は平面視正方形の２枚の小片部３１を厚み方向に重ねて形成され、厚み方向の一端の小片部３１の反射面４と他端の小片部３１の反射面４とは直交している。この時、厚み方向の一端及び他端の小片部３１は正方形の一の対角線上で所定距離ずれている。これにより、図１８及び図１９に示すように、パーツ部材３０には雄部３５及び雌部３６が形成される。

雄部３５はパーツ部材３０の側端部に形成され、厚み方向に垂直な方向に突出している。雌部３６はパーツ部材３０の側端部に形成され、雄部３５が嵌合する。

パーツ部材３０の突合せ面３０ａは蛇行し、図１７に示すように、厚み方向に垂直な方向から見て、パーツ部材３０の突合せ面３０ａは屈曲線に形成される。なお、厚み方向に垂直な方向から見て、パーツ部材３０の突合せ面３０ａは曲線に形成されてもよい。

小片部形成工程（図７参照）は第１実施形態と同様に行われる。ペアリング工程では、平板（不図示）上において厚み方向に重ねた複数の小片部３１を反射型空中結像素子１０の形状になるように並べ、厚み方向に垂直な方向で隣接する一方の小片部３１の反射面４と他方の小片部３１の反射面４とが略連続する組合せで小片部３１をペアリングする。

次に、パーツ部材形成工程では、厚み方向に重ねた一対の小片部３１を接着剤を介して接着することにより、１個のパーツ部材３０が形成される。本実施形態では４個のパーツ部材３０が形成される。次に、厚み方向に垂直な方向で隣接する一方のパーツ部材３０の雄部３５を他方のパーツ部材３０の雌部３６に嵌合させて組立工程を行う。これにより、図１６に示す反射型空中結像素子１０が形成される。

図２０は本実施形態の変形例の組立工程の斜視図を示している。図中、左端のパーツ部材３０は右側端部にのみ雄部３５及び雌部３６が形成され、前端面、後端面及び左側端面は面一になっている。図中、右端のパーツ部材３０は左端部にのみ雄部３５及び雌部３６が形成され、前端面、後端面及び右側端面は面一になっている。図中、左右端のパーツ部材３０に挟まれる２個のパーツ部材３０は左右側端部に雄部３５及び雌部３６が形成され、前端面及び後端面は面一になっている。組立工程において、パーツ部材３０を矢印ＰＡ方向に移動させ、反射型空中結像素子１０を形成すると、反射型空中結像素子１０の端面は面一になる。これにより、反射型空中結像素子１０の端部に段差が形成されないため、空中映像ＦＩの結像に寄与しない無駄な領域を省くことができる。

なお、図２０において、中央部の２個のパーツ部材３０を省き、左端のパーツ部材３０の雄部３５を右端のパーツ部材３０の雌部３６に嵌合させるとともに右端のパーツ部材３０の雄部３５を左端のパーツ部材３０の雌部３６に嵌合させ、左右端のパーツ部材３０を密着させてもよい。また、図２０の左右端のパーツ部材３０を省き、中央部の２個のパーツ部材３０の一方の雄部３５を他方の雌部３６に嵌合させ、中央部の２個のパーツ部材３０を密着させてもよい。その他、図２０のパーツ部材３０を適宜組み合わせて密着させてもよい。

本実施形態でも第１実施形態と同様に反射型空中結像素子１０の輸送性を向上させることができる。また、反射型空中結像素子１０は、平板状の一対の小片部３１を厚み方向（Ｚ方向）に並設したパーツ部材３０を側端面で複数密着して形成され、厚み方向の一端の小片部３１の反射面４と他端の小片部３１の反射面４とが直交する。そして、厚み方向に垂直な方向で隣接するパーツ部材３０の突合せ面３０ａが蛇行する。これにより、パーツ部材３０同士を密着させた際に、隣接する一方のパーツ部材３０の反射面４と他方のパーツ部材３０の反射面４との厚み方向（Ｚ方向）におけるズレを防止することができる。したがって、反射型空中結像素子１０により大型で高画質な空中映像ＦＩを表示することができる。

また、厚み方向に垂直な方向から見て、パーツ部材３０の突合せ面３０ａは屈曲線に形成される。これにより、パーツ部材３０同士を密着させた際に、隣接する一方のパーツ部材３０の反射面４と他方のパーツ部材３０の反射面４との厚み方向（Ｚ方向）におけるズレをより防止することができる。なお、厚み方向に垂直な方向から見て、パーツ部材３０の突合せ面３０ａが曲線に形成されても同様の効果が得られる。

＜第３実施形態＞
次に本発明の第３実施形態について説明する。図２１は本実施形態の反射型空中結像素子１０を備えた空中映像表示装置１００の斜視図を示している。図２２及び図２３は本実施形態の反射型空中結像素子１０及び光学素子１の平面図をそれぞれ示している。説明の便宜上、図１〜図１５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では反射型空中結像素子１０及びパーツ部材３０の構成が第１実施形態とは異なる。その他の部分は第１実施形態と同様である。

光学素子１及び反射型空中結像素子１０の平面形状は一辺の長さが約２４００ｍｍの正方形に形成される。光学素子１のパーツ部材３０は小片部３１（第１小片部）及び小片部３２（第２小片部）を有する。小片部３１の平面形状は正方形であり、小片部３２の平面形状は直角二等辺三角形である。小片部３２は光学素子１の周縁部に配置される。小片部３２の一の等辺は小片部３１の一辺に接着され、光学素子１の四隅にそれぞれ配される２個の小片部３２は等辺同士で接着される。また、小片部３２の底辺は光学素子１の端辺を形成している。第１実施形態の光学素子１の反射面４は光学素子１の一端辺に垂直であるのに対し（図４参照）、本実施形態の平面視正方形の光学素子１の反射面４は光学素子１の一端辺に対して４５°傾斜している。なお、小片部３２の平面形状は直角二等辺三角形以外の三角形でもよい。

第１実施形態の反射型空中結像素子１０（図４参照）のように、視線方向ＥＬに対して反射面４が傾斜して配置されると、空中映像ＦＩの形成領域が狭くなる。すなわち、被投影物ＯＢは使用者に一辺が面した矩形に形成される場合が多い。この時、反射面４が視線方向ＥＬに対して傾斜すると、反射型空中結像素子１０内の使用者に一辺が面した矩形領域８０（図４において、一点鎖線で示す）が被投影物ＯＢの実像の結像に使用される。このため、被投影物ＯＢの実像の結像に使用されない無駄な無効領域９０（図４参照）が矩形領域８０の外側に形成される。

本実施形態では、平面視正方形の光学素子１の反射面４は光学素子１の一端辺に対して４５°傾斜しているため、被投影物ＯＢの実像の結像に使用されない無駄な領域を小さくして光学素子１及び反射型空中結像素子１０を大型化することができる。

小片部形成工程は第１実施形態と同様に行われる。小片部形成工程において形成された小片部３１を一の対角線上で切断することにより小片部３２を得ることができる。

図２４は反射型空中結像素子１０の組立工程の平面図を示している。ペアリング工程は第１実施形態と同様に行われ、パーツ部材形成工程では小片部３１、３２を用いてパーツ部材３０を形成する。図２４において、右下のパーツ部材３０の平面形状と左上のパーツ部材３０の平面形状とは同じであり、右上のパーツ部材３０の平面形状と左下のパーツ部材３０の平面形状とは異なっている。組立工程により図２３に示す光学素子１が形成され、光学素子配置工程により図２２に示す反射型空中結像素子１０が形成される。

図２５は本実施形態の第１変形例の組立工程の平面図を示している。同図に示すように、複数のパーツ部材３０の平面形状は互いに異なってもよい。これにより、組立工程において、パーツ部材３０の取り違えを容易に防止することができる。

図２６は本実施形態の第２変形例の組立工程の平面図を示している。同図に示すように、パーツ部材３０は小片部３１、３２をそれぞれ厚み方向に重ねて形成してもよい。この時、パーツ部材３０において、厚み方向の一端の小片部３１の反射面４と他端の小片部３１の反射面４とは直交し、厚み方向の一端の小片部３２の反射面４と他端の小片部３２の反射面４とは直交している。また、厚み方向の一端の小片部３１と他端の小片部３１とは接着剤を介して接着され、厚み方向の一端の小片部３２と他端の小片部３２とは接着剤を介して接着される。本変形例によると、組立工程の完了時に反射型空中結像素子１０が形成されるため、光学素子配置工程を省くことができる。

本実施形態でも第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、平面視正方形の光学素子１及び反射型空中結像素子１０の一端辺に対して反射面４が４５°傾斜しているため、被投影物ＯＢの実像の結像に使用されない無駄な領域を小さくして光学素子１及び反射型空中結像素子１０を大型化することができる。

＜第４実施形態＞
次に本発明の第４実施形態について説明する。図２７及び図２８は本実施形態の反射型空中結像素子１０及び接合体３３の平面図をそれぞれ示している。説明の便宜上、図２１〜図２６に示す第３実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では反射型空中結像素子１０及びパーツ部材３０の構成が第３実施形態とは異なる。その他の部分は第３実施形態と同様である。

反射型空中結像素子１０は一対の光学素子１を厚み方向（Ｚ方向）に重ねて配置される。光学素子１の平面形状は正方形であり、厚み方向の一端（上方）の光学素子１と他端（下方）の光学素子１とは正方形の一の対角線上で所定距離ずれている。また、厚み方向の一端及び他端の光学素子１の反射面４は互いに直交している。本実施形態において、光学素子１の一辺の長さは約１２００ｍｍに形成される。

反射型空中結像素子１０は４個のパーツ部材３０（図３６も参照）により形成される。パーツ部材３０は平面視正方形の２枚の平板状の接合体３３を厚み方向（Ｚ方向）に重ねて形成される。厚み方向の一端の接合体３３の反射面４と他端の接合体３３の反射面４とは直交している。この時、厚み方向の一端及び他端の接合体３３は正方形の一の対角線上で所定距離ずれている。これにより、パーツ部材３０には雄部３５（図３６参照）及び雌部３６（図３６参照）が形成される。第２実施形態と同様に、厚み方向に垂直な方向から見て、パーツ部材３０の突合せ面３０ａは屈曲線に形成される。

接合体３３は、図２８に示すように、１枚の小片部３１（第１小片部）及び４枚の小片部３２（第２小片部）から成る。小片部３１は正方形の平面形状に形成されるとともに反射面４が一辺３１ａに平行になっている。小片部３２は直角二等辺三角形の平面形状に形成され、直交する二辺３２ａ、３２ｂに対して反射面４が傾斜するとともに接合体３３の四隅に配される。小片部３１の反射面４と小片部３２の反射面４とが略連続するように、小片部３１の反射面４に垂直な辺３１ａ及び反射面４に平行な辺３１ａに小片部３２の斜辺３２ｃが接合されている。小片部３２の斜辺３２ｃは小片部３１の一辺３１ａと同じ長さに形成される。なお、本明細書において、接合体３３を「小片部」という場合がある。

また、小片部３２の直交する二辺３２ａ、３２ｂに対して反射面４は４５°傾斜している。一方の接合体３３の反射面４と他方の接合体３３の反射面４とが互いに直交するように一対の接合体３３を厚み方向に重ねてパーツ部材３０が形成される。

図２９は本実施形態の反射型空中結像素子１０の製造工程を示す図である。小片部形成工程は第１積層ブロック形成工程、第２積層ブロック形成工程、接合ブロック形成工程、接合ブロック切断工程及び研磨工程を備えている。また、第１積層ブロック形成工程は反射面形成工程、スペーサー形成工程、積層固着工程及び原ブロック材切断工程を有している。

反射面形成工程では図３０に示すように、平面形状が略長方形の基板２１の両面にアルミニウムや銀等のスパッタや蒸着等によって反射面４を形成する。

本実施形態では基板２１の短手方向の長さ、長手方向の長さ及び厚みはそれぞれ４２４ｍｍ、８４８ｍｍ及び０．５０ｍｍになっている。

スペーサー形成工程の後に８１６枚の基板２１を積層方向ＬＭに積層し、隙間Ｇに接着剤３を進入させて固着させることにより、図３１に示す直方体形状の原ブロック材１３（固着ブロック１２）が形成される。この時、原ブロック材１３の反射面４に垂直な方向の長さ（積層方向ＬＭの長さ）は約４２４ｍｍに形成される。原ブロック材１３の積層方向ＬＭの長さＤ１と基板２１の長辺の長さＤ２との比は１：２になっている。

原ブロック材切断工程では、例えばワイヤーソー（不図示）またはスライサー（不図示）等を用いて原ブロック材１３を切断線Ｃ１（図３１参照）に沿って切断する。切断線Ｃ１は基板２１の長辺の中央を通るように形成される。これにより、基板２１の長辺の中央で積層方向ＬＭに沿って原ブロック材１３が切断され、図３２に示すように、２個の立方体形状の第１積層ブロック１４が形成される。

この時、原ブロック材１３の切断面から成る第１積層ブロック１４の周面１４ａは正方形になっており、反射面４及び周面１４ａに垂直な周面１４ｂも正方形になっている。下面１ｂ（図３参照）及び出射面１９（図３参照）は周面１４ａまたは周面１４ｂに平行に形成される。下面１ｂ及び出射面１９が周面１４ａに平行に形成される場合には周面１４ｂが長方形でもよく、周面１４ｂに平行に形成される場合には周面１４ａが長方形でもよい。

また、原ブロック材１３の長さＤ１、Ｄ２（図３１参照）の比は１：２に形成されるため、原ブロック材切断工程によって周面１４ｂが正方形の第１積層ブロック１４を複数同時に形成することができる。

第２積層ブロック形成工程では、一方の第１積層ブロック１４を反射面４に垂直な周面１４ｂの両方の対角線に沿った切断線Ｃ２で切断する。第１積層ブロック１４の切断にはワイヤーソーやスライサー等が用いられる。これにより、図３３に示すように底面１５ｃが直角二等辺三角形で三角柱形状の複数の第２積層ブロック１５ａ、１５ｂが形成される。ここでは、切断線Ｃ２が第１積層ブロック１４の周面１４ｂの対角線から成るが周面１４ａの対角線であってもよい。

一対の第２積層ブロック１５ａは斜面１５１ｃと反射面４とが垂直であり、一対の第２積層ブロック１５ｂは斜面１５１ｃと反射面４とが平行である。なお、以下の説明において、第２積層ブロック１５ａ、１５ｂを総称して「第２積層ブロック１５」という場合がある。

接合ブロック形成工程では、図３４、図３５に示すように、第１積層ブロック１４の反射面４に平行な対向する二面上に第２積層ブロック１５ｂの斜面１５１ｃが接着剤３により接合される。また、第１積層ブロック１４の反射面４に垂直な対向する二面（周面１４ａ）上に第２積層ブロック１５ａの斜面１５１ｃが接着剤３により接合される。これにより、第１積層ブロック１４の反射面４と第２積層ブロック１５の反射面４とが互いに平行であるとともに底面が正方形の四角柱形状の接合ブロック１６が形成される。

この時、第１積層ブロック１４の反射面４と第２積層ブロック１５ａの反射面４とが略連続するように第１積層ブロック１４及び第２積層ブロック１５ａが接合される。また、第１積層ブロック１４及び第２積層ブロック１５ａの積層方向ＬＭの一方の端部が原ブロック材１３（図３１参照）上で積層方向ＬＭの同じ端部に配される。

これにより、第１積層ブロック１４及び第２積層ブロック１５ａは同じ基板２１が接合される。このため、基板２１の厚みばらつきが生じても、第１積層ブロック１４の反射面４と第２積層ブロック１５ａの反射面４とを高精度に連続させることができる。

なお、第１積層ブロック１４と第２積層ブロック１５との接合には接着剤３とは異なる材質の接着剤を用いてもよい。

本実施形態では、一の原ブロック材１３から第１積層ブロック１４及び第２積層ブロック１５を形成するため、第１積層ブロック１４の反射面４の配置周期と第２積層ブロック１５の反射面４の配置周期とが略同じになる。このため、接合ブロック１６の形成時に、第２積層ブロック１５ａと第１積層ブロック１４との接合箇所において、第２積層ブロック１５ａの反射面４と第１積層ブロック１４の反射面４との積層方向ＬＭでのズレを低減することができる。したがって、反射面４の接合箇所で段差等が生じにくくなり、接合ブロック１６から切り出した接合体３３を使用した場合に空中映像ＦＩの歪みやスジを防止することができる。

接合ブロック切断工程では、接合ブロック１６を複数の切断線Ｃ３（図３５参照）に沿って例えばワイヤーソーまたはスライサー等を用いて切断する。切断線Ｃ３は反射面４に対して垂直な方向に形成される。これにより、接合ブロック１６は反射面４に垂直な方向に沿って所定周期（例えば１．８ｍｍ周期）で切断され、研磨工程を経て平面視正方形の接合体３３（図２８参照）が複数形成される。すなわち、小片部形成工程により、小片部３１、３２から成る接合体３３が形成される。

ペアリング工程では、一対の接合体３３（図３６参照）を上下に重ねて正方形の一の対角線上で所定距離ずらし、四対の接合体３３についてペアリングを行う。次に、パーツ部材形成工程では、上下の接合体３３を接着剤で接着する。これにより、本実施形態では一対の接合体３３が上下に重ねて接着されたパーツ部材３０が４個形成される。そして、図３６に示す組立工程により、図２７に示す反射型空中結像素子１０が形成される。

本実施形態でも第３実施形態と同様な効果を得ることができる。また、反射面４が一端辺に対して４５°傾斜する一対の接合体３３によりパーツ部材３０を形成している。これにより、光学素子配置工程を省きながら、被投影物ＯＢの実像の結像に使用されない無駄な領域を小さくすることができる。

また、本実施形態では、第２実施形態と同様に、厚み方向に垂直な方向から見て、パーツ部材３０の突合せ面３０ａは屈曲線に形成される。これにより、パーツ部材３０同士を密着させた際に、隣接する一方のパーツ部材３０の反射面４と他方のパーツ部材３０の反射面４との厚み方向（Ｚ方向）におけるズレをより防止することができる。

なお、第１実施形態〜第４実施形態において、厚み方向及び厚み方向に垂直な方向から見て、パーツ部材３０の突合せ面３０ａは屈曲線または曲線に形成されてもよい。また、１枚の光学素子１において、厚み方向に垂直な方向から見て、パーツ部材３０の突合せ面３０ａは屈曲線または曲線に形成されてもよい。

また、第１実施形態〜第４実施形態において、直交する二側面にそれぞれ反射面４及び反射面４と同様な別の反射面（不図示）を形成した複数の四角柱を透明な基板上にマトリクス状に配置して光学素子１と同様の光学素子を形成してもよい。また、透明な基板に断面矩形の複数の貫通孔（不図示）をマトリクス状に設け、貫通孔の直交する二側面にそれぞれ反射面４及び反射面４と同様の別の反射面を形成することにより光学素子１と同様の光学素子を形成してもよい。すなわち、光学素子は、厚み方向に平行であるとともに反射面４に直交して所定周期で平行に配された別の反射面をさらに有してもよい。これらの場合、１枚の光学素子により空中映像ＦＩを結像できる反射型空中結像素子を構成する。

本発明は、空中に被投影物の実像を結像させる反射型空中結像素子及び反射型空中結像素子に用いられる光学素子に利用することができる。

１ 光学素子
３ 接着剤
４ 反射面
５ 補強板
１０ 反射型空中結像素子
１１ 積層体
１２ 固着ブロック
１３ 原ブロック材
１４ 第１積層ブロック
１５ 第２積層ブロック
１６ 接合ブロック
１７ スペーサー
１８ 入射面
１９ 出射面
２０ 光源
２１ 基板
２５ 基材
３０ パーツ部材
３０ａ 突合せ面
３１ 小片部（第１小片部）
３１´ 素材
３２ 小片部（第２小片部）
３３ 接合体
１００ 空中映像表示装置
Ｇ 隙間
ＯＢ 被投影物
ＦＩ 空中映像
Ｌ 照明光
ＬＭ 積層方向

Claims (17)

1. 厚み方向に平行な反射面を所定周期で平行に配した平板状の光学素子において、
   前記反射面を有する平板状のパーツ部材を側端面で複数密着して形成され、
   前記厚み方向に垂直な方向で隣接する前記パーツ部材の突合せ面が蛇行することを特徴とする光学素子。
2. 前記パーツ部材は、前記反射面を有して平面形状が四角形の平板状の複数の第１小片部を側端面で互いに接着して形成され、
   複数の前記パーツ部材は互いに未接着であり、
   前記厚み方向から見て、前記突合せ面は前記平面形状の一辺に一致することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 前記パーツ部材は、前記反射面を有して平面形状が三角形の平板状の複数の第２小片部をさらに有し、
   前記第２小片部が前記第１小片部の周囲に接着されることを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
4. 各前記パーツ部材は前記反射面を有する単一の平板状の小片部により形成され、
   複数の前記パーツ部材は互いに接着されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
5. 前記厚み方向から見て、前記突合せ面は端辺に平行または垂直であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光学素子。
6. 前記厚み方向から見て、前記突合せ面は屈曲線または曲線に形成されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光学素子。
7. 前記パーツ部材の平面形状が互いに異なることを特徴とする請求項６に記載の光学素子。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の一枚の光学素子を備え、
   前記光学素子は、前記厚み方向に平行であるとともに前記反射面に直交して所定周期で平行に配された別の反射面をさらに有することを特徴とする反射型空中結像素子。
9. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の一対の光学素子を前記反射面が互いに直交するように前記厚み方向に重ねて配置したことを特徴とする反射型空中結像素子。
10. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の光学素子を一対備え、
    一対の前記光学素子を前記反射面が互いに直交するように前記厚み方向に重ねて配置し、
    前記厚み方向に垂直な方向から見て、前記突合せ面は屈曲線または曲線に形成されることを特徴とする反射型空中結像素子。
11. 厚み方向に平行な反射面を所定周期で平行に配した平板状の一対の光学素子を前記反射面が直交するように前記厚み方向に重ねて配置した反射型空中結像素子において、
    前記反射面を有する平板状の一対の小片部を前記厚み方向に並設したパーツ部材を側端面で複数密着して形成され、
    前記厚み方向の一端の前記小片部の前記反射面と他端の前記小片部の前記反射面とが直交し、
    前記厚み方向に垂直な方向で隣接する前記パーツ部材の突合せ面が蛇行することを特徴とする反射型空中結像素子。
12. 前記厚み方向に垂直な方向から見て、前記突合せ面は屈曲線または曲線に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の反射型空中結像素子。
13. 前記厚み方向の一端面または両端面に配された補強板を備えたことを特徴とする請求項８〜請求項１２のいずれかに記載の反射型空中結像素子。
14. 厚み方向に平行な反射面を所定周期で平行に配した平板状の光学素子の製造方法において、
    前記反射面を有する平板状のパーツ部材を複数形成するパーツ部材形成工程と、
    複数の前記パーツ部材を側端面で密着させて組み立てる組立工程と、
    を備え、前記組立工程において、隣接する前記パーツ部材の突合せ面が蛇行することを特徴とする光学素子の製造方法。
15. 前記反射面を有する平板状の小片部を複数形成する小片部形成工程を備え、
    前記パーツ部材形成工程において、複数の前記小片部を側端面で接着して前記パーツ部材を形成することを特徴とする請求項１４に記載の光学素子の製造方法。
16. 前記厚み方向に垂直な方向で隣接する一方の前記パーツ部材の前記反射面と他方の前記パーツ部材の前記反射面との前記厚み方向及び前記反射面に垂直な方向におけるズレ量が所定範囲内になるように複数の前記パーツ部材を組み合わせるペアリング工程を備えることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の光学素子の製造方法。
17. 請求項１４〜請求項１６のいずれかに記載の光学素子の製造方法により形成された一対の光学素子を前記反射面が直交するように前記厚み方向に重ねて配置する光学素子配置工程を備えたことを特徴とする反射型空中結像素子の製造方法。

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