JP2019045562A - 立体像結像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易で明るく鮮明な立体像が得られる立体像結像装置の製造方法を提供する。【解決手段】それぞれ透明板材１６の一側に、傾斜面と垂直面１８とを有する断面三角形の複数の溝１９、及び隣り合う溝１９によって形成される断面三角形の複数の凸条がそれぞれ平行配置された第１、第２の光制御パネル１２の成型母材を、第１の透明樹脂からプレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１によって製造する第１工程と、各成型母材の溝１９の垂直面１８のみに選択的に鏡面を形成して、第１、第２の光制御パネル１２の中間母材を製造する第２工程と、各中間母材を金型内に設置し、溶融した第２の透明樹脂４２を各金型内に注入して溝１９内に第２の透明樹脂４２を充填し、各中間母材と第２の透明樹脂４２を一体化して第１、第２の光制御パネル１２を製造する第３工程とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、帯状の光反射面（鏡面）が平行に並べて配置された第１、第２の光制御パネル（又は第１、第２の光制御部）を、それぞれの光反射面が平面視して交差（直交）した状態で、隙間を有して又は隙間なく重ね合わせて（又は一体化して）形成する立体像結像装置の製造方法に関する。

物体表面から発する光（散乱光）を用いて立体像を形成する装置として、例えば、特許文献１に記載の立体像結像装置（光学結像装置）がある。
この結像装置は、２枚の透明平板の内部に、この透明平板の厚み方向に渡って垂直に多数かつ帯状で、金属反射面（鏡面）からなる光反射面を一定のピッチで並べて形成した第１、第２の光制御パネルを有し、この第１、第２の光制御パネルのそれぞれの光反射面が平面視して直交するように、第１、第２の光制御パネルの一面側を向い合わせて密着させたものである。

国際公開第２００９／１３１１２８号公報 国際公開第２０１５／０３３６４５号公報

上記した第１、第２の光制御パネルの製造に際しては、金属反射面が一面側に形成された一定厚みの板状の透明合成樹脂板やガラス板（以下、「透明板」ともいう）を、金属反射面が一方側に配置されるように多数枚積層して積層体を作製し、この積層体から各金属反射面に対して垂直な切り出し面が形成されるように切り出している。
このため、透明板に金属反射面を形成する作業において大型の蒸着炉を必要とし、しかも、１枚又は少数枚の透明板を蒸着炉に入れて脱気して高真空にした後、蒸着処理を行い、大気圧に開放して蒸着した透明板を取り出すという作業を百回以上繰り返す必要があり、極めて手間と時間のかかる作業であった。また、金属蒸着された透明板を積層して積層体を形成し、極めて薄い所定厚で切断する作業を行って、この積層体から第１、第２の光制御パネルを切り出し、更にこれら第１、第２の光制御パネルの切り出し面（両面）の研磨作業等を行う必要があるため、作業性や製造効率が悪かった。
更に、特許文献１には、断面直角三角形の溝を有する第１、第２の光制御パネルを透明樹脂から作り、第１、第２の光制御パネルをその反射面を直交させて向かい合わせて密着して光学結像装置を提供することも記載されているが、反射面として全反射を利用するので、溝のアスペクト比も小さく、明るい結像を得ることが困難であるという問題があった。

そこで、特許文献２のように、平行な土手によって形成される断面四角形の溝が一面に形成され、この溝の対向する平行な側面に光反射部が形成された凹凸板材を備えた光制御パネルを２つ用意し、この２つの光制御パネルを、それぞれの光反射部を直交又は交差させた状態で向い合わせる方法が提案されている。
しかしながら、インジェクション成型時に、凹凸板材の土手の高さを高くすると（即ち、溝の深さを深くすると）脱型が極めて困難となるという問題があった。更に、平行溝の側面のみを均一に鏡面化するのは難しく、製品にバラツキが多いという問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、製造が容易で、明るく鮮明な立体像を得ることが可能な立体像結像装置の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る立体像結像装置の製造方法は、それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された複数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御パネルを、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させ、重ね合わせて配置する立体像結像装置の製造方法であって、
それぞれ透明板材の一側に、傾斜面と垂直面とを有する断面三角形の複数の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の複数の凸条がそれぞれ平行配置された前記第１、第２の光制御パネルの成型母材を、第１の透明樹脂からプレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１によって製造する第１工程と、
前記各成型母材の前記溝の前記垂直面のみに選択的に鏡面（光反射面、例えば、金属反射面）を形成して、前記第１、第２の光制御パネルの中間母材を製造する第２工程と、
前記各中間母材を金型内に設置し、溶融した第２の透明樹脂を前記各金型内に注入して前記溝内に前記第２の透明樹脂を充填し、前記各中間母材と前記第２の透明樹脂を一体化（インサート成型）して前記第１、第２の光制御パネルを製造する第３工程とを有する。

また、前記目的に沿う第２の発明に係る立体像結像装置の製造方法は、それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された複数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御部を、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させて配置する立体像結像装置の製造方法であって、
それぞれ透明板材の一側に、傾斜面と垂直面とを有する断面三角形の複数の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の複数の凸条がそれぞれ平行配置された前記第１、第２の光制御部の成型母材を、第１の透明樹脂からプレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１によって製造する第１工程と、
前記各成型母材の前記溝の前記垂直面のみに選択的に鏡面（光反射面、例えば、金属反射面）を形成して、前記第１、第２の光制御部の中間母材を製造する第２工程と、
対となる前記中間母材を、前記溝の前記垂直面同士が平面視して直交するように向かい合わせた状態で金型内に設置し、溶融した第２の透明樹脂を前記金型内に注入して前記溝内に前記第２の透明樹脂を充填し、対となる前記中間母材と前記第２の透明樹脂を一体化（インサート成型）して前記第１、第２の光制御部を形成する第３工程とを有する。

第１、第２の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記第２工程での前記垂直面への鏡面の選択形成は、前記傾斜面に沿った方向から該傾斜面に平行又は該傾斜面が影になるようにして、前記垂直面に向けてスパッタリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射をすることにより行うことが好ましい。

第１、第２の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記各成型母材の前記傾斜面の下端と前記垂直面の下端との間には微小平面部が形成されていることが好ましい。

第１、第２の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記各成型母材の前記傾斜面は、前記垂直面の下端と前記凸条の上端とを連結する平面より窪んだ位置にそれぞれ形成された凹面、凹凸面又は多角面を有することが好ましい。

前記目的に沿う第３の発明に係る立体像結像装置の製造方法は、それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された複数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御部を、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させて配置する立体像結像装置の製造方法であって、
透明板材の両側に、傾斜面と垂直面を有する断面三角形の複数の第１、第２の溝、及び隣り合う前記第１、第２の溝によって形成される断面三角形の複数の第１、第２の凸条がそれぞれ形成され、かつ前記透明板材の両側にそれぞれ形成された前記第１、第２の溝の前記垂直面同士が平面視して直交して配置される成型母材を、第１の透明樹脂からプレス成型、インジェクション成型、又はロール成型によって製造する第１工程と、
前記成型母材の両側にある前記第１、第２の溝の前記垂直面のみに選択的に鏡面（光反射面、例えば、金属反射面）を形成して、中間母材を形成する第２工程と、
前記中間母材を金型内に設置し、溶融した第２の透明樹脂を前記金型内に注入して前記溝内に前記第２の透明樹脂を充填し、前記中間母材と前記第２の透明樹脂を一体化（インサート成型）して前記第１、第２の光制御部を形成する第３工程とを有する。

第３の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記第２工程での前記垂直面への鏡面の選択形成は、前記傾斜面に沿った方向から該傾斜面に平行又は該傾斜面が影になるようにして、前記垂直面に向けてスパッタリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射をすることにより行うことが好ましい。

第３の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記第１、第２の溝の前記傾斜面の下端と前記垂直面の下端との間には微小平面部が形成されていることが好ましい。

第３の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記第１、第２の溝の前記傾斜面は、前記垂直面の下端と前記凸条の上端とを連結する平面より窪んだ位置にそれぞれ形成された凹面、凹凸面又は多角面を有することが好ましい。

第１〜第３の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記第２の透明樹脂の屈折率η２は、前記第１の透明樹脂の屈折率η１の０．８〜１．２倍（より好ましくは、０．９〜１．１倍、さらに好ましくは、０．９５〜１．０５倍）の範囲にあることが好ましい。

第１〜第３の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記第２の透明樹脂の融点は、前記第１の透明樹脂の融点より低いことが好ましい。

第１〜第３の発明に係る立体像結像装置の製造方法は、プレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１で製造された成型母材が使用され、成型母材には傾斜面と垂直面を有する複数の溝が平行に形成されている。この溝は開放側に広くなるので、押型又は脱型が容易となり、（溝の深さ）／（溝の幅）で定義されるアスペクト比の高い立体像結像装置を比較的安価に製造できる。
また、溶融した第２の透明樹脂を金型内で中間母材の溝内に充填することにより、溝内を第２の透明樹脂で簡単かつ確実に埋めて一体化（インサート成型）することができ、中間母材と第２の透明樹脂との密着性に優れる。
傾斜面に沿った方向から傾斜面に平行又は傾斜面が影になるようにして、垂直面に向けてスパッタリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射を行った場合、垂直面のみに金属被膜を形成して、選択的に鏡面化することができる。
また、溝の傾斜面の下端と垂直面の下端との間に微小平面部が形成されている場合や、溝の傾斜面が、垂直面の下端と凸条の上端とを連結する平面より窪んだ位置にそれぞれ形成された凹面、凹凸面又は多角面を有する場合は、垂直面への鏡面の選択形成として、スパッタリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射を行う際に、垂直面の下端まで確実に鏡面を形成できると共に、傾斜面に鏡面が形成されることを効果的に防ぐことができる。特に、傾斜面に微小な凹凸（例えば、梨地処理等の疵）が形成されている場合、第２の透明樹脂との密着性を高め、溝を第２の透明樹脂で隙間なく埋めることができる。この結果、傾斜面と第２の透明樹脂との界面における光の散乱を防止できる
第２の透明樹脂の屈折率η２が、第１の透明樹脂の屈折率η１の０．８〜１．２倍の範囲にある場合、界面での屈折の影響を小さくして、全反射や分光等の発生を防ぐことができ、歪みの少ない明るく鮮明な立体像が得られる高品質な立体像結像装置を製造できる。
第２の透明樹脂の融点が、第１の透明樹脂の融点より低い場合、第２の透明樹脂の充填時に、中間母材（第１の透明樹脂）の形状を保ったまま、溝を確実に埋めることができ、成型の安定性に優れる。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施の形態に係る立体像結像装置の製造方法によって製造された立体像結像装置の正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同製造方法の第１工程及び第２工程を示す正断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ同製造方法の第２工程の変形例を示す部分拡大説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同製造方法の第３工程を示す正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同製造方法によって製造された第１、第２の光制御パネルの正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施の形態に係る立体像結像装置の製造方法によって製造された立体像結像装置の正断面図及び側断面図である。 同製造方法の第３工程を示す平面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図７のＡ−Ａ線矢視断面図及びＢ−Ｂ線矢視断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第３の実施の形態に係る立体像結像装置の製造方法によって製造された立体像結像装置の正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同立体像結像装置の製造方法の第１工程を示す正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同立体像結像装置の製造方法の第２工程を示す正断面図及び側断面図である。 同製造方法の第３工程を示す正断面図である。 同製造方法の第３工程を示す側断面図である。

続いて、本発明の実施の形態に係る立体像結像装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る立体像結像装置の製造方法によって製造された立体像結像装置１０は、それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された複数の帯状光反射面１１を備える第１、第２の光制御パネル１２を、それぞれの帯状光反射面１１を平面視して直交（又は例えば、８５〜９５度、より好ましくは８８〜９２度の範囲で交差）させて、重ね合わせて形成されている。第１、第２の光制御パネル１２は当接、又は近接させて配置されるが、透明接着剤層１５を介して接合され、一体化されることが好ましい。なお、第１、第２の光制御パネル１２は上下対となっており、同一の構成を有しているので、同一の符号を付している。

この立体像結像装置１０の製造にあっては、まず、図２（Ａ）に示すように、それぞれ透明板材１６の表側（一側）に、傾斜面１７と垂直面１８とを有する断面三角形の複数の溝１９、及び隣り合う溝１９によって形成される断面三角形の複数の凸条２０がそれぞれ所定ピッチｗで平行配置された第１、第２の光制御パネル１２の成型母材２２を第１の透明樹脂を原料として、インジェクション成型（又はプレス成型若しくはロール成型）によって製造する。この第１の透明樹脂として、比較的融点の高い熱可塑性樹脂（例えば、ゼオネックス（ＺＥＯＮＥＸ：登録商標、ガラス転移温度：１２０〜１６０℃、屈折率η１：１．５３５、シクロオレフィンポリマー））を使用するのが好ましい。その他、透明樹脂としては、ポリメチルメタルクレート（アクリル系樹脂）、非晶質フッ素樹脂、ＰＭＭＡ、光学用ポリカーボネイト、フルオレン系ポリエステル、ポリエーテルスルホン等の熱可塑性樹脂を使用することができるが、特に融点、透明度の高いものを使用するのが好ましい。

各成型母材２２は、成型後、アニーリング処理を行って、残留応力等を除去するのが好ましい。また、図２（Ａ）に示すように、溝１９の傾斜面１７の下端と垂直面１８の下端との間、及び溝１９の傾斜面１７の上端と垂直面１８の上端との間には、それぞれ微小平面部２３、２４が形成されている。微小平面部２３、２４の幅は、例えば、凸条２０のピッチｗの０．０１〜０．１倍程度とするのがよい。このような微小平面部２３、２４を形成することにより、溝１９、及び凸条２０の形状安定性に優れ、寸法管理の信頼性にも優れる。
なお、溝１９の深さｄは、（０．８〜５）ｗとするのが好ましい。これによってアスペクト比（鏡面の高さｄ／鏡面のピッチｗ）が０．８〜５の光反射面が得られる（以上、第１工程）。

次に、図２（Ｂ）に示すように、各成型母材２２の溝１９の垂直面１８のみに選択的に鏡面（金属反射面２７）を形成して、傾斜面１７には鏡面を形成せず、透明の状態を保持する処理を行う。この垂直面１８への鏡面の選択形成は、傾斜面１７に沿った斜め方向から、傾斜面１７に平行又は傾斜面１７が影になるようにして、真空中又は低圧下で、垂直面１８に向けてスパッタリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射、その他の方法で金属粒子を照射することにより行う。この場合、金属粒子の照射方向２６（角度θ２）は、僅少の範囲で傾斜面１７の角度θ１より寝かせる（即ち、θ１＞θ２）ことが好ましい。このとき、溝１９の傾斜面１７の下端と垂直面１８の下端との間に微小平面部２３が形成されているので、傾斜面１７に金属粒子が付着することを減らし又は無くしながら、垂直面１８の下端まで斑なく金属粒子を照射することができる。
以上の処理によって、垂直面１８のみが鏡面化されて金属反射面２７（第１、第２の光制御パネル１２の帯状光反射面１１となる垂直光反射面）が形成され、第１、第２の光制御パネル１２の中間母材２８が製造される（以上、第２工程）。

なお、本実施の形態においては、成型母材２２の溝１９の傾斜面１７が平面であるため、僅少の範囲ではあるが、垂直面１８の鏡面化中に傾斜面１７にも金属粒子が付着することがある。そこで、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、垂直面１８の下端と凸条２０の上端とを連結する平面（図３（Ａ）、（Ｂ）中の二点鎖線）より窪んだ位置に形成された多角面や円弧状の凹面を有する傾斜面２９、３０とすることもできる。また、図３（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、複数の微小な凹凸（疵）からなる凹凸面を有する傾斜面３１、３２とすることもできる。この場合も、凹凸面は垂直面１８の下端と凸条２０の上端とを連結する平面より窪んで形成される。このように凸条２０の内側に窪む多角面、凹面、凹凸面を有する傾斜面２９、３０、３１、３２の成型及び脱型は容易であり、垂直面１８の鏡面化中に傾斜面２９、３０、３１、３２に金属粒子が付着することを効果的に防止できる。なお、複数の微小な凹凸からなる凹凸面は、成型母材２２の成型に用いられる金型の製造時に、傾斜面３１、３２を形成する金型部分の表面に、予めショットブラスト処理や梨地処理等を行って複数の微小な凸凹を形成しておき、成型時にそれを成型母材２２となる第１の透明樹脂の表面に転写することにより、簡単に形成することができる。凹凸の凹部の形状は、図３（Ｃ）、（Ｄ）に示したような多角面状や球面状に限らず、適宜、選択することができる。なお、凹凸（疵）は規則的に形成しても不規則に形成してもよい。また、凹凸の凹部の大きさや粗さは、適宜、選択することができるが、５〜５０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍ程度である。なお、この凹凸は平面状の傾斜面の表面だけでなく、図３（Ａ）、（Ｂ）に示した多角面や凹面を有する傾斜面２９、３０の表面にも組み合わせて形成することができる。
以上説明した多角面、凹面、凹凸面を有する傾斜面は、他の実施の形態においても同様に採用することができる。なお、以下の図面上で、平面として記載した傾斜面においても、平面以外の多角面、凹面、凹凸面を含むものとする。

次に、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、各中間母材２８を溝１９が形成された面を上向きにして金型３５内に設置する。金型３５は下型３６と上型３７に分かれており、下型３６には中間母材２８が収容される凹部３８が形成されている。また、上型３７には中間母材２８の上面（溝１９が形成された面）を隙間を空けて覆う凹部３９が形成され、上型３７の上壁４０には凹部３９（溝１９）と連通する樹脂注入孔４１が設けられている。
下型３６の凹部３８に中間母材２８を収容し、上型３７で蓋をして型締めした後、樹脂注入孔４１から溶融した第２の透明樹脂４２を各金型３５内に注入し、溝１９内に第２の透明樹脂４２を充填して硬化させる。これにより、各中間母材２８と第２の透明樹脂４２を一体化して、図５（Ａ）、（Ｂ）に示す第１、第２の光制御パネル１２が得られる（以上、第３工程）。このとき、図４（Ａ）、（Ｂ）に示したように、中間母材２８の上面が凹部３９で覆われているので、第２の透明樹脂４２は溝１９から溢れるように充填され、図５（Ａ）、（Ｂ）に示したように、凸部２０の微小平面部２４も第２の透明樹脂４２で覆われる。これにより、第１、第２の光制御パネル１２の表面４３に段差や凹凸が発生することを防ぎ、表面４３を平面化することができるが、必要に応じて、切削や研磨等により、表面４３を平面化処理することが好ましい。なお、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）で説明したように、溝の傾斜面が多角面、凹面、又は凹凸面を有する場合、その傾斜面と、溝に充填される第２の透明樹脂との密着性を高め、溝を第２の透明樹脂で隙間なく埋めることができる。特に、傾斜面に複数の凹凸が形成されたものはアンカー効果を高めることができる。

第２の透明樹脂４２としては、例えば、ゼオノア（ＺＥＯＮＯＲ：登録商標、ガラス転移温度：１００〜１０２℃のもの、屈折率η２：１．５３、シクロオレフィンポリマー）を使用するのが好ましいが、その他の透明樹脂で、融点が第１の透明樹脂の融点より低く、透明度が高く、屈折率が第１の透明樹脂と同一又は近似するものであれば代替可能である。例えば、第２の透明樹脂４２の屈折率η２は、第１の透明樹脂の屈折率η１の０．８〜１．２倍（より好ましくは、０．９〜１．１倍、さらに好ましくは、０．９５〜１．０５倍）の範囲にあることが好ましいが、これに限定されるものではない（以下の実施の形態においても同様）。
また、金型は、中間母材２８の溝１９に第２の透明樹脂４２を充填でできるものであればよく、下型と上型の構造や分割位置は、本実施の形態に限られるものではない。本実施の形態では、樹脂注入孔４１を上型３７の上壁４０に設けたが、樹脂注入孔の形状、大きさ、数、配置等は、適宜、選択することができる。例えば、溝１９の長手方向の端部から第２の透明樹脂４２を充填できるように、下型の周壁に樹脂注入孔を設けてもよい。なお、下型又は上型には、第２の透明樹脂４２がスムーズに充填できるように、図示しないエアーベントやガスベントが適宜、設けられる。

以上のようにして形成された第１、第２の光制御パネル１２の帯状光反射面１１となる金属反射面（垂直光反射面）２７同士が直交するようにして（つまり、各中間母材２８の溝１９の垂直面１８同士が平面視して直交するように）、第１、第２の光制御パネル１２を重ね合わせ、透明樹脂等を用いて密封（例えば、真空状態で）接合することにより、透明接着剤層１５を介して一体化された図１（Ａ）、（Ｂ）の立体像結像装置１０が完成する。
第１、第２の光制御パネル１２の接合には、第１、第２の透明樹脂より融点が低く、かつ第１、第２の透明樹脂と屈折率が同一又は近似する第３の透明樹脂か、第１、第２の透明樹脂と屈折率が同一又は近似する透明接着剤が好適に用いられる。第３の透明樹脂、或いは透明接着剤の屈折率η３は、例えば、第１の透明樹脂の屈折率η１の０．８〜１．２倍（より好ましくは、０．９〜１．１倍、さらに好ましくは、０．９５〜１．０５倍）の範囲にあることことが好ましいが、これに限定されるものではない。

この立体像結像装置１０の動作を、図１（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明すると、図示しない対象物からの光Ｌ１はＰ１１から第２の光制御パネル１２に進入し、金属反射面２７からなる帯状光反射面１１のＰ１２で反射する。Ｐ１２で反射した光は第１の光制御パネル１２に進入し、金属反射面２７からなる帯状光反射面１１のＰ１３で反射し、Ｐ１４の位置で第１の光制御パネル１２から空中に出て行き結像する。ここで、図１（Ｂ）のＱ１１で第２の透明樹脂４２から第１の透明樹脂に、図１（Ａ）のＳ１１で第１の透明樹脂から第２の透明樹脂４２に入光するが、第１、第２の透明樹脂の屈折率が略同じであるので、全反射や分光等の現象は起こらず、屈折の影響も極めて小さい。また、第１、第２の光制御パネル１２の間にも透明接着剤層１５が存在するが、第１、第２の透明樹脂の屈折率η１、η２と略同じ屈折率を有し、厚さも薄い（５〜５０μｍ）ことにより、透明接着剤層１５を通過する際の屈折の影響は極めて小さく、全反射等の現象は起こらない。なお、Ｐ１１、Ｐ１４の位置でも屈折を起こすが、Ｐ１１、Ｐ１４の屈折は相殺する。また、図１（Ａ）、（Ｂ）では、垂直面１８に形成された金属被膜の表面（図１では左）が金属反射面２７（帯状光反射面１１）として機能する場合について説明したが、金属被膜の裏面（図１では右）も光反射面として機能するので、金属被膜の裏側（図１では右）から進入する光によっても、同様に結像する。
なお、図１（Ａ）、（Ｂ）では、第１、第２の光制御パネル１２の裏側（溝１９が形成されていない面）同士が接するように重ねて接合したが、表側（表面４３）同士を重ねて接合してもよいし、表側と裏側が接するように重ねて接合してもよい。いずれの場合も、完成した立体像結像装置によって立体像を形成することができる。

続いて、本発明の第２の実施の形態に係る立体像結像装置の製造方法を説明する。
図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る立体像結像装置の製造方法によって製造された立体像結像装置４５は、それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された複数の帯状光反射面１１を備える第１、第２の光制御部４６、４７を、それぞれの帯状光反射面１１を平面視して直交させて配置して形成されている。
まず、第１の実施の形態に係る立体像結像装置の製造方法と同様に、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す第１工程、第２工程を経て、第１、第２の光制御部４６、４７の中間母材２８を製造する。
次に、図７、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、対となる中間母材２８を、帯状光反射面１１となる金属反射面２７（溝１９の垂直面１８）同士が平面視して直交するように向かい合わせて積層した状態で金型５０内に設置する。金型５０は下型５１と上型５２に分かれており、下型５１には下側の中間母材２８と、上側の中間母材２８の一部（例えば、下半分）が収容される凹部５３が形成されている。また、上型５２には上側の中間母材２８の残りの部分（例えば、上半分）を覆う凹部５４が形成されている。このように、下型５１の凹部５３に上側の中間母材２８の一部が収容される構造とすることにより、積層された状態の上下の中間母材２８が位置ずれすることなく、下型５１に保持される。その後、上型５２で蓋をして型締めすることにより、上下の中間母材２８全体が金型５０で覆われる。
下型５１の周壁５５には、下側及び上側の中間母材２８の溝１９の長手方向の端部と連通するように樹脂注入孔５６、５７が設けられており、各樹脂注入孔５６、５７から溶融した第２の透明樹脂５８を金型５０内に注入し、溝１９内に第２の透明樹脂５８を充填して硬化させることにより、対となる中間母材２８と第２の透明樹脂５８を一体化して、図６（Ａ）、（Ｂ）に示したように、第１、第２の光制御部４６、４７が一体化された立体像結像装置４５が完成する（以上、第３工程）。

なお、第１の透明樹脂、第２の透明樹脂の素材は、第１の実施の形態に係る立体像結像装置の製造方法と同様である。
また、金型は、各中間母材２８の溝１９に第２の透明樹脂５８を充填でできるものであればよく、下型と上型の構造や分割位置、樹脂注入孔の形状、大きさ、数、配置等は、適宜、選択することができる。特に、溝１９同士は互いに交差する位置で連通しているので、各溝１９に対して樹脂注入孔を設ける必要はない。例えば、樹脂注入孔５６、５７のいずれか一方を省略してもよいし、本実施の形態のように、溝１９の長手方向の両端側に樹脂注入孔５６、５７を設ける代わりに、一端側のみに樹脂注入孔を設けてもよい。また、下型と上型の分割位置によっては、下側の中間母材２８の溝１９に連通する樹脂注入孔のみを下型に設け、上側の中間母材２８の溝１９に連通する樹脂注入孔を上型に設けてもよい。なお、下型又は上型には、第２の透明樹脂５８がスムーズに充填できるように、図示しないエアーベントやガスベントが適宜、設けられる。

この立体像結像装置４５の動作を、図６（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明すると、図示しない対象物からの光Ｌ２はＰ２１から第２の光制御部４７に進入し、金属反射面２７からなる帯状光反射面１１のＰ２２で反射する。Ｐ２２で反射した光は第１の光制御部４６に進入し、金属反射面２７からなる帯状光反射面１１のＰ２３で反射し、Ｐ２４の位置で第１の光制御部４６から空中に出て行き結像する。ここで、図６（Ｂ）のＱ２１で第１の透明樹脂から第２の透明樹脂５８に、Ｑ２２で第２の透明樹脂５８から第１の透明樹脂に、図６（Ａ）のＳ２１で第１の透明樹脂から第２の透明樹脂５８に、Ｓ２２で第２の透明樹脂５８から第１の透明樹脂に入光するが、第１、第２の透明樹脂の屈折率が略同じであるので、全反射や分光等の現象は起こらず、屈折の影響も極めて小さい。なお、Ｐ２１、Ｐ２４の位置でも屈折を起こすが、Ｐ２１、Ｐ２４の屈折は相殺する。また、図６（Ａ）、（Ｂ）では、垂直面１８に形成された金属被膜の裏面（図６では左）が金属反射面２７として機能する場合について説明したが、金属被膜の表面（図６では右）も光反射面として機能するので、金属被膜の表側（図６では右）から進入する光によっても、同様に結像する。

続いて、本発明の第３の実施の形態に係る立体像結像装置の製造方法を説明する。
図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る立体像結像装置の製造方法によって製造された立体像結像装置６０は、１枚の透明板材６１の一側（表側）に立設状態で隙間を有して平行配置された複数の帯状光反射面６２を備えた第１の光制御部６３を有し、他側（裏側）に立設状態で隙間を有して平行配置された複数の帯状光反射面６４を備えた第２の光制御部６５を有しており、第１、第２の光制御部６３、６５の帯状光反射面６２、６４を平面視して直交させて配置して形成されている。

この立体像結像装置６０を製造する際は、まず、第１の透明樹脂（屈折率η１）を原料として、インジェクション成型（又はプレス成型若しくはロール成型）によって成型を行い、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示した成型母材７４を製造する。図９（Ａ）、（Ｂ）、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、成型母材７４は、透明板材６１の一側（表側）に、傾斜面６６と垂直面６７を有する断面三角形の複数の第１の溝６８が所定ピッチで平行配置され、透明板材６１の他側（裏側）に、傾斜面６９と垂直面７０を有する断面三角形の複数の第２の溝７１が所定ピッチで平行配置されている。そして、隣り合う第１の溝６８の間には断面三角形の複数の第１の凸条７２が形成され、隣り合う第２の溝７１の間には断面三角形の複数の第２の凸条７３が形成されている。更に、第１、第２の溝６８、７１の垂直面６７、７０同士が平面視して直交して配置されている。なお、第１、第２の溝６８、７１の深さ、及び第１、第２の凸条７２、７３のピッチは、それぞれ第１の実施の形態の溝１９の深さ、及び凸条２０のピッチと同様である。また、成型母材７４の原料となる第１の透明樹脂は第１の実施の形態の第１の透明樹脂と同様のものが好適に用いられる。そして、成型後は、第１の実施の形態と同様に、アニーリング処理を行って、残留応力等を除去するのが好ましい（以上、第１工程）。

なお、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１の溝６８の傾斜面６６の下端と垂直面６７の下端との間（第１の溝６８の底部）、第２の溝７１の傾斜面６９の下端と垂直面７０の下端との間（第２の溝７１の底部）にはそれぞれ微小平面部７５が形成され、第１の溝６８の傾斜面６６の上端と垂直面６７の上端との間（第１の凸条７２の頂部）、第２の溝７１の傾斜面６９の上端と垂直面７０の上端との間（第２の凸条７３の頂部）にはそれぞれ微小平面部７６が形成されている。この微小平面部７５、７６の幅は、第１の実施の形態における微小平面部２３、２４と同様である。

次に、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、成型母材７４の第１、第２の溝６８、７１の垂直面６７、７０に選択的に鏡面（金属反射面７９、８０）を形成する。鏡面の形成は、第１の実施の形態と同様に、スパッタリング等により金属粒子を照射する方法が好適に用いられる。このときの傾斜面６６、６９の角度θ１と、金属粒子の照射方向７７、７８（角度θ２）との関係も第１の実施の形態と同様である。これにより、図９（Ａ）、（Ｂ）に示した第１、第２の光制御部６３、６５の帯状光反射面６２、６４となる金属反射面７９、８０が形成され、中間母材８１が製造される（以上、第２工程）。

次に、図１２、図１３に示すように、中間母材８１を金型８３内に設置する。金型８３は下型８４と上型８５に分かれており、それぞれに中間母材８１が収容される凹部８６、８７が形成されている。なお、中間母材８１の裏面（下面）、及び表面（上面）は、それぞれ隙間を空けて各凹部８６、８７で覆われており、下型８４の周壁８８には、中間母材８１の第２の溝７１の長手方向の端部と連通するように樹脂注入孔８９が設けられ、上型８５の上壁９０には凹部８７（第１の溝６８）と連通する樹脂注入孔９１が設けられている。
下型８４の凹部８６に中間母材８１を収容し、上型８５で蓋をして型締めした後、樹脂注入孔８９、９１から溶融した第２の透明樹脂９２を金型８３内に注入し、第１、第２の溝６８、７１内に第２の透明樹脂９２を充填して硬化させることにより、中間母材８１と第２の透明樹脂９２を一体化して、図９（Ａ）、（Ｂ）に示したように、第１、第２の光制御部６３、６５が一体化された立体像結像装置６０が完成する（以上、第３工程）。このとき、図１２、図１３に示したように、中間母材８１の裏面（下面）、及び表面（上面）と、各凹部８６、８７との間に隙間が設けられているので、第２の透明樹脂９２は第１、第２の溝６８、７１から溢れるように充填され、図９に示したように、第１、第２の凸部７２、７３の微小平面部７６も第２の透明樹脂９２で覆われる。これにより、第１、第２の光制御部６３、６５の表面９３、９４に段差や凹凸が発生することを防ぎ、表面９３、９４を平面化することができるが、必要に応じて、切削や研磨等により、表面９３、９４を平面化処理することが好ましい。

なお、本実施の形態では、図１２に示したように、中間母材８１の両側に支持突起９５を設けておき、これを下型８４の周壁８８の上端部に形成した支持凹部９６で支持することにより、中間母材８１の裏面（下面）と凹部８６との間に隙間を形成したが、支持突起９５及び支持凹部９６の形状、数、配置等は適宜、選択することができる。
また、金型は、中間母材８１の第１、第２の溝６８、７１に第２の透明樹脂９２を充填できるものであればよく、下型と上型の構造や分割位置、樹脂注入孔の形状、大きさ、数、配置等は、適宜、選択することができる。例えば、本実施の形態では、樹脂注入孔９１を上型８５の上壁９０に設けたが、上型の周壁に、中間母材８１の第１の溝６８の長手方向の端部と連通するように樹脂注入孔を設けてもよい。なお、下型又は上型には、第２の透明樹脂９２がスムーズに充填できるように、図示しないエアーベントやガスベントが適宜、設けられる。

この立体像結像装置６０の動作を、図９（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明すると、図示しない対象物からの光Ｌ３はＰ３１から第２の光制御部６５に進入し、金属反射面８０からなる帯状光反射面６４のＰ３２で反射する。Ｐ３２で反射した光は第１の光制御部６３に進入し、金属反射面７９からなる帯状光反射面６２のＰ３３で反射し、Ｐ３４の位置で第１の光制御部６３から空中に出て行き結像する。ここで、図９（Ｂ）のＱ３１で第２の透明樹脂９２から第１の透明樹脂に、図９（Ａ）のＳ３１で第１の透明樹脂から第２の透明樹脂９２に入光するが、第１、第２の透明樹脂の屈折率が略同じであるので、全反射や分光等の現象は起こらず、屈折の影響も極めて小さい。なお、Ｐ３１、Ｐ３４の位置でも屈折を起こすが、Ｐ３１、Ｐ３４の屈折は相殺する。また、図９（Ａ）、（Ｂ）では、第１、第２の溝６８、７１の垂直面６７、７０に形成された金属被膜の表面（図９では左）が金属反射面７９、８０として機能する場合について説明したが、金属被膜の裏面（図９では右）も光反射面として機能するので、金属被膜の裏側（図９では右）から進入する光によっても、同様に結像する。

本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
上記実施の形態では、中間母材の溝が形成された面のみを覆うように第２の透明樹脂を充填したが、溝が形成されていない中間母材の外周まで第２の透明樹脂を充填してもよい。これにより、中間母材を全体的に第２の透明樹脂で覆うことができ、中間母材と第２の透明樹脂との接触面積を増加させて、確実に一体化することができる。
また、本発明では、第１、第２の光制御パネル（又は第１、第２の光制御部）の複数の帯状光反射面がそれぞれ直線状（平行）で、平面視して直交するように配置される立体像結像装置の製造方法について説明したが、第１、第２の光制御パネル（又は第１、第２の光制御部）の帯状光反射面として、基準点Ｘを中心にして放射状に配置された放射状光反射面と、平面視して基準点Ｘに重なる基準点Ｙを中心にして同心円状に配置された同心円状光反射面を有する立体像結像装置の製造に対しても適用することができる。この場合、放射状光反射面が、直線状に形成されるのに対し、同心円状光反射面は、基準点Ｙを中心とする同心円に沿って湾曲しているが、平面視して光反射面同士が交差する点では、両者は直交している。よって、上記実施の形態と同様に、立体像を結像させることができる。

１０：立体像結像装置、１１：帯状光反射面、１２：第１、第２の光制御パネル、１５：透明接着剤層、１６：透明板材、１７：傾斜面、１８：垂直面、１９：溝、２０：凸条、２２：成型母材、２３、２４：微小平面部、２６：照射方向、２７：金属反射面（垂直光反射面）、２８：中間母材、２９、３０、３１、３２：傾斜面、３５：金型、３６：下型、３７：上型、３８、３９：凹部、４０：上壁、４１：樹脂注入孔、４２：第２の透明樹脂、４３：表面、４５：立体像結像装置、４６：第１の光制御部、４７：第２の光制御部、５０：金型、５１：下型、５２：上型、５３、５４：凹部、５５：周壁、５６、５７：樹脂注入孔、５８：第２の透明樹脂、６０：立体像結像装置、６１：透明板材、６２：帯状光反射面、６３：第１の光制御部、６４：帯状光反射面、６５：第２の光制御部、６６：傾斜面、６７：垂直面、６８：第１の溝、６９：傾斜面、７０：垂直面、７１：第２の溝、７２：第１の凸条、７３：第２の凸条、７４：成型母材、７５、７６：微小平面部、７７、７８：照射方向、７９、８０：金属反射面、８１：中間母材、８３：金型、８４：下型、８５：上型、８６、８７：凹部、８８：周壁、８９：樹脂注入孔、９０：上壁、９１：樹脂注入孔、９２：第２の透明樹脂、９３、９４：表面、９５：支持突起、９６：支持凹部

Claims (11)

1. それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された複数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御パネルを、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させ、重ね合わせて配置する立体像結像装置の製造方法であって、
   それぞれ透明板材の一側に、傾斜面と垂直面とを有する断面三角形の複数の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の複数の凸条がそれぞれ平行配置された前記第１、第２の光制御パネルの成型母材を、第１の透明樹脂からプレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１によって製造する第１工程と、
   前記各成型母材の前記溝の前記垂直面のみに選択的に鏡面を形成して、前記第１、第２の光制御パネルの中間母材を製造する第２工程と、
   前記各中間母材を金型内に設置し、溶融した第２の透明樹脂を前記各金型内に注入して前記溝内に前記第２の透明樹脂を充填し、前記各中間母材と前記第２の透明樹脂を一体化して前記第１、第２の光制御パネルを製造する第３工程とを有することを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
2. それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された複数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御部を、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させて配置する立体像結像装置の製造方法であって、
   それぞれ透明板材の一側に、傾斜面と垂直面とを有する断面三角形の複数の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の複数の凸条がそれぞれ平行配置された前記第１、第２の光制御部の成型母材を、第１の透明樹脂からプレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１によって製造する第１工程と、
   前記各成型母材の前記溝の前記垂直面のみに選択的に鏡面を形成して、前記第１、第２の光制御部の中間母材を製造する第２工程と、
   対となる前記中間母材を、前記溝の前記垂直面同士が平面視して直交するように向かい合わせた状態で金型内に設置し、溶融した第２の透明樹脂を前記金型内に注入して前記溝内に前記第２の透明樹脂を充填し、対となる前記中間母材と前記第２の透明樹脂を一体化して前記第１、第２の光制御部を形成する第３工程とを有することを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
3. 請求項１又は２記載の立体像結像装置の製造方法において、前記第２工程での前記垂直面への鏡面の選択形成は、前記傾斜面に沿った方向から該傾斜面に平行又は該傾斜面が影になるようにして、前記垂直面に向けてスパッタリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射をすることにより行うことを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１記載の立体像結像装置の製造方法において、前記各成型母材の前記傾斜面の下端と前記垂直面の下端との間には微小平面部が形成されていることを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１記載の立体像結像装置の製造方法において、前記各成型母材の前記傾斜面は、前記垂直面の下端と前記凸条の上端とを連結する平面より窪んだ位置にそれぞれ形成された凹面、凹凸面又は多角面を有することを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
6. それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された複数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御部を、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させて配置する立体像結像装置の製造方法であって、
   透明板材の両側に、傾斜面と垂直面を有する断面三角形の複数の第１、第２の溝、及び隣り合う前記第１、第２の溝によって形成される断面三角形の複数の第１、第２の凸条がそれぞれ形成され、かつ前記透明板材の両側にそれぞれ形成された前記第１、第２の溝の前記垂直面同士が平面視して直交して配置される成型母材を、第１の透明樹脂からプレス成型、インジェクション成型、又はロール成型によって製造する第１工程と、
   前記成型母材の両側にある前記第１、第２の溝の前記垂直面のみに選択的に鏡面を形成して、中間母材を形成する第２工程と、
   前記中間母材を金型内に設置し、溶融した第２の透明樹脂を前記金型内に注入して前記溝内に前記第２の透明樹脂を充填し、前記中間母材と前記第２の透明樹脂を一体化して前記第１、第２の光制御部を形成する第３工程とを有することを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
7. 請求項６記載の立体像結像装置の製造方法において、前記第２工程での前記垂直面への鏡面の選択形成は、前記傾斜面に沿った方向から該傾斜面に平行又は該傾斜面が影になるようにして、前記垂直面に向けてスパッタリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射をすることにより行うことを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
8. 請求項６又は７記載の立体像結像装置の製造方法において、前記第１、第２の溝の前記傾斜面の下端と前記垂直面の下端との間には微小平面部が形成されていることを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
9. 請求項６〜８のいずれか１記載の立体像結像装置の製造方法において、前記第１、第２の溝の前記傾斜面は、前記垂直面の下端と前記凸条の上端とを連結する平面より窪んだ位置にそれぞれ形成された凹面、凹凸面又は多角面を有することを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
10. 請求項１〜９のいずれか１記載の立体像結像装置の製造方法において、前記第２の透明樹脂の屈折率η２は、前記第１の透明樹脂の屈折率η１の０．８〜１．２倍の範囲にあることを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか１記載の立体像結像装置の製造方法において、前記第２の透明樹脂の融点は、前記第１の透明樹脂の融点より低いことを特徴とする立体像結像装置の製造方法。

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