JP2020173448A - 画像表示体、その製造方法および光学部品 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易に製造可能であり、かつ鮮明な模様の像を観察可能な画像表示体を提供する。【解決手段】画像表示体１０は、透明樹脂の射出成形によって、凸面部１１２とその裏側の凹部１１３とを含む一体成形品（レンチキュラーレンズ部１１）として構成されている。凹部１１３には、流動性の塗料の塗布および固化による塗膜１１５が形成されている。凹部１１３は、それぞれ、凸面部１１２に対応して配置されており、塗膜１１５は、凸面部１１２側から光学的に区別可能に観察される。【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示体、その製造方法および光学部品に関する。

凸面部を有する凸レンズ部と模様との組み合わせによる画像表示体には、レンチキュラーレンズと着色層とを有する画像表示シートが知られている。当該レンチキュラーレンズは、複数のシリンドリカルレンズが並列した構成を有し、当該着色層は、当該シリンドリカルレンズのそれぞれに対応する像として観察され、これらの像が上記模様を構成する。

上記シリンドリカルレンズの凸面部側から上記画像表示体を見ると、見る位置に応じて当該模様の像が移動または変形して観察される。上記画像表示体は、拡張現実感（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ：ＡＲ）やロボティクスなどの分野において、物体の位置や姿勢などを認識するためのマーカーとして有用であり、当該用途における上記模様の配置などについては、従来より様々な検討がなされている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特開２０１３−０２５０４３号公報 特開２０１２−１４５５５９号公報

上記着色層を塗料の塗布（塗装）によって形成することは、当該着色層を簡易に作製する観点から有利である。しかしながら、当該着色層を形成する際の平面方向における許容される誤差は、一般に数μｍ程度と小さい。このため、上記着色層を所期の位置に塗装によって形成することは、上記許容される誤差が小さくなるほど難しい。

また、塗装によって形成された着色層（塗膜）の境界は、一見明瞭な線に見えるが、上記塗料は、塗布部の境界の至る所で局所的に滲むことがある。その結果、当該境界には、微視的には多数のうねりが存在していることがある。このため、上記凸面部を介して観察される上記像の一つ一つの境界が滲んで見えることがあり、また、上記模様の像の鮮明さが不十分となることがある。このように、画像表示体の上記模様を塗装によって形成する場合での、凸面部を介して観察される模様の像の鮮明さに改善の余地が残されている。

本発明は、簡易に製造可能であり、かつ鮮明な模様の像を観察可能な画像表示体を提供することを課題とする。

本発明は、表面側に凸面部を有し、裏面側に前記凸面部に対応する第１の部分およびそれ以外の第２の部分を有する透明樹脂製の凸レンズ部と、前記第１の部分および前記第２の部分の一方または両方に形成された塗膜と、を有し、前記第１の部分は、凹部または凸部であり、前記凸レンズ部の断面において、前記凹部は、対向する位置にある一対の壁を含み、前記凸部は、対向する位置にある一対の縁を含み、前記塗膜は、前記一対の壁間または前記一対の縁間にわたって前記凹部または前記凸部に形成されている画像表示体、を提供する。

また、本発明は、前記凸レンズ部を透明樹脂の射出成形で作製する工程と、前記第１の部分および第２の部分の一方または両方に塗料を塗布して前記塗膜を作製する工程と、を含む上記画像表示体の製造方法、を提供する。

また、本発明は、上記の凸レンズ部である光学部品、を提供する。

本発明によれば、画像表示体における塗膜の位置および境界が、射出成形による凹部の壁または凸部の縁によって規定される。このため、上記塗料を凹部または凸部に塗布したときの当該境界における塗料の滲みが生じず、その結果、塗膜の境界の形状の乱れが生じない。よって、本発明に係る画像表示体は、簡易に製造することができ、かつ鮮明な模様を観察することができる。

図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る画像表示体を模式的に示す平面図であり、図１Ｂは、当該画像表示体の断面を模式的に示す図である。 上記画像表示体におけるレンチキュラーレンズ部を射出成形により製造するための金型の断面を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る画像表示体の断面を模式的に示す図である。 図４Ａは、本発明の第３の実施の形態に係る画像表示体を模式的に示す平面図であり、図４Ｂは、当該画像表示体の断面を模式的に示す図であり、図４Ｃは、当該画像表示体の底面を模式的に示す図である。 図５Ａから図５Ｆは、いずれも、本発明の他の実施の形態に係る画像表示体における凹部の断面形状を模式的に示す図である。 図６Ａおよび図６Ｂは、いずれも、図１Ｂに示す凹部に塗膜が形成された状態を模式的に示す図であり、図６Ｃおよび図６Ｄは、いずれも、図５Ｆに示す凹部に塗膜が形成された状態を模式的に示す図である。 図７Ａから図７Ｆは、いずれも、本発明のさらなる実施の形態に係る画像表示体における凸部の断面形状を模式的に示す図である。

［第１の実施の形態］
図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る画像表示体１０を模式的に示す平面図であり、図１Ｂは、画像表示体１０の断面を模式的に示す図である。画像表示体１０は、図１Ａおよび１Ｂに示されるように、レンチキュラーレンズ部１１を含む。なお、以下の図中、Ｘは、画像表示体の平面方向における一方向を表し、Ｙは、当該平面方向においてＸ方向と直交する方向を表し、Ｚは、Ｘ方向およびＹ方向の両方に直交する方向（画像表示体の厚さ方向）を表す。

レンチキュラーレンズ部１１は、並列する複数のシリンドリカルレンズ部１１１の一体的成形品であり、その平面形状は矩形である。レンチキュラーレンズ部１１は、例えば、ポリカーボネートやアクリル樹脂などの透明樹脂で構成されている光学部品である。

シリンドリカルレンズ部１１１は、表面側に、Ｙ方向に沿う稜線を頂部とする、シリンドリカル面である凸面部１１２を有する凸レンズ部である。複数のシリンドリカルレンズ部１１１は、互いの稜線が平行となるようにＸ方向に並列している。

各シリンドリカルレンズ部１１１のサイズは同じである。たとえば、一つのシリンドリカルレンズ部１１１の幅Ｗ１（Ｘ方向における長さ）は、３７０μｍであり、長さＬ（Ｙ方向における長さ）は、３ｍｍであり、シリンドリカルレンズ部１１１のピッチＰ_ＣＬは、３７０μｍである。当該ピッチは、隣り合うシリンドリカルレンズ部１１１のＸ方向における稜線（あるいは光軸ＯＡ）間の距離であり、シリンドリカルレンズ部１１１のＸ方向における長さでもある。シリンドリカルレンズ部１１１の光軸ＯＡは、Ｚ方向に沿い、稜線を通る直線である。

凸面部１１２のＸＺ平面による断面の形状は、球面でもよいし、非球面でもよい。当該非球面とは、球面以外の曲面であり、例えば、曲率半径が異なる球面が連結してなる曲面である。上記非球面は、シリンドリカルレンズ部１１１の光軸ＯＡから離れるに連れて曲率半径が大きくなる曲面であることが好ましい。すなわち、シリンドリカルレンズ部１１１の光軸ＯＡはＸＺ方向に拡がる平面となることから、上記非球面は、Ｘ方向において光軸ＯＡから離れるに連れて曲率半径が大きくなる曲面であることが好ましい。

シリンドリカルレンズ部１１１は、その裏面側に、凸面部１１２に対応する凹部１１３を有している。シリンドリカルレンズ部１１１の裏面における凹部１１３以外の部分は、平らであり、凹部１１３に対しては凸部となっている。凹部１１３は第１の部分に対応し、上記凸部は第２の部分に対応している。

凹部１１３のＸ方向における断面形状は矩形である。より詳しくは、凹部１１３は、Ｘ方向に沿う断面において対向する位置にある一対の壁１１４、１１４を含んでいる。壁１１４の壁面は、シリンドリカルレンズ部１１１の裏面（上記第２の部分）に対して垂直である。

なお、上記凸部は、対向する位置にある一対の縁を含んでいる。上記凸部のＸ方向における断面形状も、矩形である。

凹部１１３の平面視形状は、Ｙ方向を長手方向とする矩形である。たとえば、凹部１１３のＹ方向における長さは、シリンドリカルレンズ部１１１のＹ方向における長さと同じである。また、凹部１１３の（第２の部分からの）深さは、塗料の塗装の容易さおよび所期の機能（像の表示）の実現の観点から、１０〜１００μｍの範囲から決めることができ、例えば１０μｍである。

凹部１１３の幅（Ｘ方向における長さ）Ｗ２は、例えば４５μｍである。凹部１１３の幅Ｗ２は、Ｐ_ＣＬに対して小さくすると、後述するレンチキュラーレンズ部１１の凸面部側１１２で観察される像のコントラストが大きくなり、Ｐ_ＣＬに対して大きくすると、凹部１１３および後述の塗膜１１５の作製が容易となる傾向がある。凹部１１３の幅Ｗ２とピッチＰ_ＣＬに対する凹部１１３の幅Ｗ２の比（Ｗ２／Ｐ_ＣＬ）は、十分に明確な上記像を得る観点から１／１００〜１／５であることが好ましい。なお、上記ピッチは、隣り合う凹部１１３のＸ方向における中心間距離である。

凹部１１３は、それぞれのシリンドリカルレンズ部１１１において、凸面部１１２側からレンチキュラーレンズ部１１のＸ方向における中央で画像表示体１０を観察したときに、凹部１１３による像がレンチキュラーレンズ部１１のＸ方向の中央部に観察されるべき位置に配置されている。

たとえば、Ｘ方向において、レンチキュラーレンズ部１１の中央に位置するシリンドリカルレンズ部１１１（図１Ｂにおけるｎ＝０のシリンドリカルレンズ部１１１）の凹部１１３は、その中心Ｃ_０がｎ＝０のシリンドリカルレンズ部１１１の光軸ＯＡと重なる位置に配置される。

Ｘ方向における隣り合うシリンドリカルレンズ部１１１の凹部１１３の中心間の距離（｜Ｃ_ｎ−Ｃ_ｎ−１｜）は、Ｐ_ＣＬ＋ｎＧμｍで表される。Ｐ_ＣＬは、前述したように、隣り合うシリンドリカルレンズ部１１１のＸ方向における稜線間の距離であり、Ｇは、上記像の所期の光学的効果を発現させるための、Ｘ方向における上記Ｐ_ＣＬからの所定の間隔（例えば８μｍ）であり、ｎは、中心のシリンドリカルレンズ部１１１を０番としたときのＸ方向におけるｎ番目のシリンドリカルレンズ部１１１であることを示す。

このように、中心（ｎ＝０）のシリンドリカルレンズ部１１１からより離れた位置にあるシリンドリカルレンズ部１１１の凹部１１３は、そのシリンドリカルレンズ部１１１の光軸ＯＡよりもＸ方向におけるより外側に配置されている。

凹部１１３には、塗膜１１５が形成されている。塗膜１１５は、凹部１１３の一対の壁１１４間にわたって凹部１１３に形成されている。塗膜１１５は、例えば、黒色の液体塗料の固化物である。

塗膜１１５は、塗料の塗布および固化により作製された膜である。上記塗料は、流動性を有し、例えば液状の組成物であり、あるいは粉体である。塗料を塗布、固化する方法は、公知の方法の中から塗料に応じて適宜に決めることができる。たとえば、塗料の塗布方法の例には、スプレー塗布およびスクリーン印刷が含まれる。塗料の固化方法の例には、液状の塗料の乾燥、当該塗料中の硬化成分（ラジカル重合性化合物など）の硬化、および、粉体の焼き付け、が含まれる。

塗膜１１５は、光学的に区別可能な部分を形成する。光学的に区別可能とは、その塗膜１１５とそれ以外の部分とが光学的な特性で明らかな差を有することを意味する。当該光学的な特性とは、例えば、明度、彩度、色相などの色合いであり、あるいは、輝度などの光の強さである。上記の差は、画像表示体の用途に応じて適宜に決めることができ、例えば、目視で確認可能な差であってもよいし、光学的な検出装置で確認可能な差であってもよい。また、上記の差は、塗膜１１５から直接検出可能な差であってもよいし、例えば塗膜１１５が蛍光を発する透明な膜である場合のように、ＵＶランプの照射などのさらなる操作を伴って検出可能な差であってもよい。

画像表示体１０は、以下の方法によって製造される。図２は、画像表示体１０におけるレンチキュラーレンズ部１１を射出成形により製造するための金型の断面を模式的に示す図である。

まず、レンチキュラーレンズ部１１を透明樹脂の射出成形で作製する。レンチキュラーレンズ部１１の射出成形品は、図２に示されるような金型５０を用いて作製される。金型５０は、上型５１と下型５２とによって構成されている。上型５１は、凸面部の形状に対応する凹条５１１を有する。下型５２は、凸部１１３に対応する突条５２１を有する。この工程により、表面側に凸面部１１２を有し、裏面側に上記の凹部１１３を有するレンチキュラーレンズ部１１が、透明樹脂の一体成形品として得られる。

次に、凹部１１３に塗料を塗布して塗膜１１５を作製する。この工程により、凹部１１３全体にまたは凹部１１３の一定の深さまで塗料が充填され、固化され、その結果、塗料の充填深さと同じ厚さの、そして凹部１１３の底面を覆う塗膜１１５が凹部１１３に作製される。

画像表示体１０を白色の物体上に載置した場合、個々のシリンドリカルレンズ部１１１に入射した光のうち、凹部１１３に到達した光は、塗膜１１５に吸収され、それ以外の部分（第２の部分、上記の凸部）に到達した光は、概ね上記物体の表面で反射する。このため、凸面部１１２には、白色の背景上に塗膜１１５の色（黒色）の線の像が投影される。

そして、凹部１１３は、画像表示体１０のＸ方向における中心からの距離に応じて適宜に配置されているため、レンチキュラーレンズ部１１の表面側から画像表示体１０を観察すると、レンチキュラーレンズ部１１全体では、上記の黒色の線の像が集合した黒色の集合像が観察される。

当該黒色の集合像は、例えば、レンチキュラーレンズ部１１のＸ方向における中央から画像表示体１０を見たときには、当該Ｘ方向における中央部に観察される。画像表示体１０を、ＸＺ平面における角度を変えて観察すると、上記集合像は、当該角度に応じて、Ｘ方向における異なる位置に観察される。したがって、上記集合像のＸ方向における位置から、画像表示体１０の観察位置のＸＺ平面における角度が決まる。このように、画像表示体１０は、前述したマーカーとして機能する。

画像表示体１０では、凹部１１３は、レンチキュラーレンズ部１１の射出成形によって、凸面部１１２と同時に形成される。このように、凹部１１３の凸面部１１２に対する位置および凹部１１３の形状は、いずれも、射出成形に用いる金型によって正確に決められている。

そして、塗膜１１５は、凹部１１３に十分量の塗料を充填して形成されている。よって、塗膜１１５は、凹部１１３の一対の壁１１４間にわたって凹部１１３に形成され、塗膜１１５（第１の部分）とその他の部分（第２の部分）との境界は、凹部１１３の壁１１４面によって規定される。したがって、塗膜１１５をＺ方向に沿って見たときに、塗膜１１５の境界は、Ｚ方向に沿って見た上記壁１１４面の形状の通りとなる。

このように、当該境界では、Ｘ方向における塗料の滲みが生じないので、上記塗膜の境界が塗料の滲みなどによる微視的な不規則形状を含む場合に比べて、個々のシリンドリカルレンズ部１１１で観察される黒色の線の像は、より細く、そしてより濃くになり、レンチキュラーレンズ部１１で観察される上記集合像も、より密に集合し、そしてより濃くなり、よって、より鮮明になる。

［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る画像表示体２０の断面を模式的に示す図である。画像表示部２０は、図３に示されるように、上記第１の部分を凸部２１３に、上記第２の部分を上記第１の部分に対する凹部にする以外は、画像表示部１０と同様に構成されている。

すなわち、画像表示部２０において、レンチキュラーレンズ部２１は、複数の並列するシリンドリカルレンズ部２１１の一体成形品である。凸部２１３の断面形状および平面形状は、凹部１１３のそれらと同じである。凸部２１３は、その突端面のＸ方向における対向する位置に、一対の縁２１４、２１４を含んでいる。

凸部２１３の突端面には、塗膜２１５が、一対の縁２１４間にわたって形成されている。凸部２１３の縁２１４は、例えば、液体を上記突端面に留めておくのに十分な表面張力を生じさせる、上記突端面と凸部２１３の側壁面との境界部である。凸部２１３の（第２の部分からの）高さは、塗料の塗装の容易さおよび所期の機能（像の表示）の実現の観点から、１０〜１００μｍの範囲から決めることでき、例えば１０μｍである。画像表示体２０も、凸面部２１２および凸部２１３を含む一体成形品を、適当な金型を用いて射出成形により作製し、当該一体成形品の凸部２１３の突端面を塗料で塗装し、上記突端面上に塗膜２１５を作製することによって製造される。

画像表示体２０の凸部２１３の凸面部２１２に対する位置および凸部２１３の形状のいずれも、射出成形に用いる金型によって正確に決められている。このため、塗膜２１５をＺ方向に沿って見たときに、塗膜２１５と上記第２の部分との境界は、Ｚ方向に沿って見た縁２１４の形状の通りとなる。よって、画像表示体２０においても、画像表示体１０と同様に、塗膜の境界が微視的な不規則形状を含む場合に比べて、個々のシリンドリカルレンズ部２１１で観察される黒色の線の像は、より細く、そしてより濃くなり、レンチキュラーレンズ部２１で観察される上記集合像も、より密に集合し、そしてより濃くなり、よって、より鮮明になる。

［第３の実施の形態］
図４Ａは、本発明の第３の実施の形態に係る画像表示体３０を模式的に示す平面図であり、図４Ｂは、画像表示体３０の断面を模式的に示す図であり、図４Ｃは、画像表示体３０の底面を模式的に示す図である。画像表示体３０は、凸レンズ群３１を有する。

凸レンズ群３１は、透明樹脂の射出成形体で構成されている光学部品である。凸レンズ群３１は、複数の凸レンズ部３１１の集合体であり、一体成形品であり、その平面形状は矩形である。凸レンズ群３１は、平面方向において、Ｘ方向に４７個、Ｙ方向に８個、計３７６個の凸レンズ部３１１を含んでいる。

凸レンズ部３１１は、その表面側に凸面部３１２を有する。凸面部３１２の平面形状は円形であり、いずれも同じ大きさである。たとえば、凸面部３１２の平面形状の直径は、３５０μｍであり、凸面部３１２のピッチＰ_ＣＬは、Ｘ方向およびＹ方向のいずれも３７０μｍである。凸面部３１２のピッチＰ_ＣＬは、隣り合う凸面部３１２の中心間距離である。

凸面部３１２の断面の形状もまた、球面でもよいし、非球面でもよく、当該非球面は、凸レンズ部３１１の光軸ＯＡから離れるに連れて曲率半径が大きくなる曲面であることが好ましい。すなわち、凸レンズ部３１１の光軸ＯＡはＺ方向に平行な直線であることから、上記非球面は、ＸＹ平面に沿う方向において 凸レンズ部３１１の光軸ＯＡから離れるに連れて曲率半径が大きくなる曲面であることが好ましい。

また、凸レンズ部３１１は、その裏面側に、凸面部３１２のそれぞれに対応する位置に配置された凹部３１３を有している。たとえば、凹部３１３の平面形状は円形であり、その直径は４５μｍであり、その深さは１０μｍである。また、凹部３１３のＸおよびＹ方向における断面形状は、いずれも矩形である。

Ｘ方向において隣り合う凹部３１３間の中心間距離（｜Ｃ_ｎ−Ｃ_ｎ−１｜）は、Ｐ_ＣＬ＋ｎＧμｍであり、Ｙ方向において隣り合う凹部３１３間の中心間距離（｜Ｃ_ｍ−Ｃ_ｍ−１｜）は、Ｐ_ＣＬ＋ｍＧμｍである。ｎは、前述したように、ある凸面部３１２を０番としたときのＸ方向におけるｎ番目の凸面部３１２であることを示す。ｍは、ある凸面部３１２を０番としたときのＹ方向におけるｍ番目の凸面部３１２であることを示す。

凹部３１３のそれぞれには、塗膜３１５が収容されている。塗膜３１５は、凹部３１３の底面を覆うように形成されている。このように、塗膜３１５は、凹部３１３の壁間にわたって凹部３１３に形成されている。

画像表示体３０では、凸面部３１２側から観察したときに、各凸面部３１２に投影された塗膜３１５による黒色の点の像が集合した集合像が観察される。この集合像の位置は、凸面部３１２側から見る角度に応じて変化する。よって、画像表示体３０は、見る角度に応じて平面方向に像が移動する、回転角度用のマーカーとして用いられる。

凹部３１３の凸面部３１２に対する位置および凹部３１３の形状のいずれも、前述したレンチキュラーレンズ部１１と同様に、射出成形に用いる金型によって正確に決められている。このため、塗膜３１５をＺ方向に沿って見たときに、塗膜３１５とそれ以外の部分（第２の部分）との境界は、Ｚ方向に沿って見た凹部３１３の壁面の形状の通りとなる。よって、画像表示体３０においても、画像表示体１０、２０と同様に、塗膜の境界が微視的な不規則形状を含む場合に比べて、個々の凸面部３１２で観察される黒色の点の像は、より小さく、そしてより濃くなり、凸レンズ群３１で観察される上記集合像も、より密に集合し、そしてより濃くなり、よって、より鮮明になる。

なお、凸面部３１２の平面形状は、前述した円形の他、矩形でもよく、凸レンズとして機能し得る形状の範囲で適宜に決めることが可能である。また、凹部３１３は、凸部に置き換えることも可能である。さらに、凹部３１３の平面形状もまた、前述した円形以外の形であってもよく、例えば矩形であってもよい。

［変形例］
図５Ａから図５Ｆは、いずれも、本発明の他の実施の形態に係る画像表示体における凹部の断面形状を模式的に示す図である。また、図６Ａおよび図６Ｂは、図１Ｂに示す凹部に塗膜が形成された状態を模式的に示す図であり、図６Ｃおよび図６Ｄは、図５Ｆに示す凹部に塗膜が形成された状態を模式的に示す図である。

第１の部分となる凹部の断面形状は、前述した矩形以外にも、図５Ａに示されるように、凸レンズ部の裏面に対して垂直な壁面と、凹部の開口部に対して窪む凹曲面の底面とを有する形状であってもよいし、図５Ｂに示されるように、凸レンズ部の裏面に対して垂直な壁面と、凹部の開口部に対して突出する凸曲面の底面とを有する形状であってもよいし、図５Ｃに示されるように、凸レンズ部の裏面に対して垂直な壁面と、凹部の底面の中心に向けて凹部の開口部から離間する向きに傾斜するテーパ状の底面とを有する形状であってもよい。

これらの断面形状の凹部では、図６Ａまたは図６Ｂに示されるように、対向する壁間にわたる塗膜を形成することにより、画像表示体としてより鮮明な像を表示することが可能である。また、凹部の深さ方向（Ｚ方向）における塗膜の表面の位置が垂直な壁の部分にある場合、塗膜の平面方向の大きさ（例えばＷ２）は、一定である。よって、塗膜の厚さに関わらず、Ｚ方向から見たときの塗膜の幅が一定になり、凸面部に投影される線の像の幅が一定となる。さらに、図６Ａに示されるように、上記凹部の開口部まで塗料を充填し、乾燥、固化させると、塗膜をより厚く、一定に形成することが可能となる。よって、画像表示体としてより濃い鮮明な像を表示する観点から有利である。

また、第１の部分となる凹部の断面形状は、図５Ｄに示されるように、凸レンズ部の裏面に対して斜めに真っ直ぐに傾斜している壁面と、平らな底面とを有する形状であってもよいし、図５Ｅに示されるように、凸レンズ部の裏面に対して斜めに傾斜し、かつ湾曲している曲壁面と、平らな底面とを有する形状であってもよい。さらに、第１の部分となる凹部１１３の断面形状は、図５Ｆに示されるように、凸レンズ部の裏面に対して斜めに直線状に傾斜しているテーパ状の壁面のみからなる形状であってもよい。

これらの断面形状の凹部であっても、凹部に塗料を充填し塗膜を形成すると、対向する壁間にわたって塗膜が形成され、鮮明な像を表示することが可能となる。たとえば、図６Ｃに示されるように、図５Ｆの凹部の全部に塗膜を形成すると、塗膜の境界は、当該凹部の開口部の縁によって規定される。また、図６Ｄに示されるように、図５Ｆの凹部の途中までの塗膜を形成する場合では、塗膜の境界は、凹部内での塗料のレベリングにより凹部の壁面（斜面）と塗料の液面とによって規定される。この場合、当該壁面が斜面であることから、塗料が壁面を上って滲むことが実質的に発生しない。よって、画像表示体として十分に鮮明な像が表示される。このように、凹部の壁は、斜面であってもよく、また、凹部は、壁のみ構成されていてもよい。

図７Ａから図７Ｆは、いずれも、本発明のさらなる実施の形態に係る画像表示体における凸部の断面形状を模式的に示す図である。第１の部分となる凸部の断面形状は、前述した矩形以外にも、図７Ａに示されるように、凸レンズ部の裏面から垂直に起立する壁面と、裏面と平行な、粗された頂面とを有する形状であってもよいし、図７Ｂに示されるように、凸レンズ部の裏面から垂直に起立する壁面と、中心に向けて窪む凹曲面の頂面とを有する形状であってもよいし、図７Ｃに示されるように、凸レンズ部の裏面から垂直に起立する壁面と、中心に向けて傾斜して窪むテーパ状の頂面とを有する形状であってもよいし、図７Ｄに示されるように、凸レンズ部の裏面から垂直に起立する壁面と、当該壁面から凸部の中心に向けて湾曲しながら窪む周壁と、当該周壁に囲まれた平らな面とを有する形状であってもよい。

これらの断面形状の凸部では、その頂面を囲む縁が形成され、当該頂面に塗料を塗布することによって、形成される塗膜の境界は、上記縁によって規定される。よって、画像表示体としてより鮮明な像を表示することが可能である。図７Ａの凸部は、凸部への塗膜の密着性を高める観点から好ましい。図７Ｂから図７Ｄの凸部のように、頂面に凹部が形成されている場合では、塗膜の厚さをより厚くすることが可能となることから、画像表示体としてより濃い鮮明な像を表示する観点から有利である。

また、第１の部分となる凸部の断面形状は、図７Ｅに示されるように、凸レンズ部の裏面から斜めに起立する壁面と、裏面に平行な頂面とを有する形状であってもよいし、図７Ｆに示されるように、凸レンズ部の裏面から斜めに起立する壁面と、中心に向けて傾斜して窪むテーパ状の頂面とを有する形状であってもよい。

これらの断面形状の凸部でも、その頂面を囲む縁が形成され、当該頂面に形成される塗膜の境界は、上記縁によって規定される。よって、画像表示体としてより鮮明な像を表示することが可能である。

また、前述したように、第１の部分（凹部または凸部）にのみ塗膜を形成してもよいし、上記第２の部分にも、第１の部分の塗膜と光学的に区別可能なさらなる塗膜を形成してもよい。第２の部分に塗膜をさらに形成することは、画像表示体で観察される集合像のコントラストを高める観点で有利である。また、複数の画像表示体を並べて使用する場合には、観察される集合像およびその背景から画像表示体を識別することが可能である。第２の部分にさらなる塗膜を有する画像表示体は、例えば、第１の部分を第１の塗料で塗装したのち、第２の部分または凸レンズ部の裏面全体を第２の塗料で塗装することにより作製される。

また、上記画像表示体では、第１の部分は、凸面部の裏側に形成された凹部または凸部としたが、これらの凹部または凸部以外の部分、すなわち、先の実施の形態における第２の部分を第１の部分とし、そこにのみ塗膜を形成してもよい。この場合、画像表示体の集合像は、例えば、上記塗膜の色の領域に囲まれた、画像表示体の背景の色として検出される。

また、図７Ａに示した凸部の形態に限らず、上記第１の部分および上記第２の部分のうちの、塗膜が形成される方の表面が粗されていることは、第１の部分および第２の部分のうちの一方または両方に対する塗料の塗布性および塗膜の密着性を高める観点からより一層効果的である。当該表面の粗面化は、ブラスト処理などの通常の粗面化処理によって行うことが可能であり、粗面度は、上記の観点から、例えば算術平均粗さＲａで１〜１０μｍであることが好ましい。

［効果］
以上の説明から明らかなように、本実施の形態に係る画像表示体は、表面側に凸面部を有し、裏面側に上記凸面部に対応する第１の部分およびそれ以外の第２の部分を有する透明樹脂製の凸レンズ部と、上記第１の部分および上記第２の部分の一方または両方に形成された塗膜とを有する。そして、上記第１の部分は、凹部または凸部であり、上記凸レンズ部の断面において、上記凹部は、対向する位置にある一対の壁を含み、上記凸部は、対向する位置にある一対の縁を含む。さらに、上記塗膜は、上記一対の壁間または上記一対の縁間にわたって上記凹部または上記凸部に形成されている。

また、当該画像表示体は、上記凸レンズ部を透明樹脂の射出成形で作製する工程と、上記第１の部分および第２の部分の一方または両方に塗料を塗布して上記塗膜を作製する工程とを含む製造方法によって製造される。

上記凸レンズ部（光学部品）の表面側の形状および裏面側の形状は、射出成形における金型によって一体に形成されることから、上記凸面部と上記第１の部分および上記第２の部分との両方の形状および位置が高精度で決められる。また、このような高精度で決められた部位を有する同一の凸レンズ部が射出成形によって製作される。さらに、上記非球面のような繊細な形状変化を伴う形状の凸面部を有する凸レンズ部であっても、それに対応する金型を用意することにより、大量に、かつ正確に製作することができる。よって、簡易に製造可能であり、かつ鮮明な模様の像を観察可能な画像表示体を提供することができる。

また、上記一対の壁のそれぞれの壁面が上記裏面に対して垂直であることは、観察される像の鮮明さを高める観点からより一層効果的である。

また、上記凸レンズ部がシリンドリカルレンズ部であり、上記第１の部分が上記シリンドリカルレンズ部の稜線方向に沿って直線状に形成されていることは、像を明確に表示する観点からより効果的であり、複数の並列する上記シリンドリカルレンズ部によってレンチキュラーレンズ部が構成されていることは、一方向用のマーカーとしてより一層好適である。

また、上記凸面部が、上記凸レンズ部の光軸から離れるに連れてその曲率半径が大きくなる非球面の部分であることは、光軸に対する、模様の像が観察される角度をより大きくする観点からより一層効果的である。

また、上記凸レンズ部の光軸に直交する方向における上記凸レンズ部の断面の、上記凸レンズ部の長さに対する上記第１の部分の長さの比は、１／１００〜１／５であることは、十分に鮮明かつ高精細な模様の像を上記凸面部に投影させる観点からより一層効果的である。

本発明に係る画像表示体は、物体の位置や姿勢などを認識するためのマーカーとして有用である。また、本発明は、上記マーカーの技術分野のさらなる発展のみならず、上記凸レンズに高い精度で模様を付することを要する種々の技術分野のさらなる発展にも寄与することが期待される。

１０、２０、３０ 画像表示体
１１、２１ レンチキュラーレンズ部
３１ 凸レンズ群
５０ 金型
５１ 上型
５２ 下型
１１１、２１１、３１１ シリンドリカルレンズ部
１１２、２１２、３１２ 凸面部
１１３、３１３ 凹部
１１４ 壁
１１５、２１５、３１５ 塗膜
２１３ 凸部
２１４ 縁
５１１ 凹条
５２１ 突条

Claims (8)

1. 表面側に凸面部を有し、裏面側に前記凸面部に対応する第１の部分およびそれ以外の第２の部分のそれぞれを有する透明樹脂製の複数の凸レンズ部と、
   複数の前記第１の部分に形成された複数の第１の塗膜と、
   複数の前記第２の部分に形成され、前記第１の塗膜と光学的に区別される複数の第２の塗膜とを有し、
   下記要件（１）または（２）を満たす、
   画像表示体。
   （１）前記第１の部分は、凹部であり、かつ前記第２の部分は、凸部であり、
   前記第１の塗膜は、前記凹部の底面に形成され、かつ前記第２の塗膜は、前記凸部の頂面に形成されている。
   （２）前記第１の部分は、凸部であり、かつ前記第２の部分は、凹部であり、
   前記第１の塗膜は、前記凸部の頂面に形成され、かつ前記第２の塗膜は前記凹部の底面に形成されている。
2. 前記凹部は、前記底面を挟む一対の壁をさらに有し、
   前記一対の壁のそれぞれの壁面は、前記裏面に対して垂直である、
   請求項１に記載の画像表示体。
3. 前記凸レンズ部は、シリンドリカルレンズ部であり、
   前記第１の部分は、前記シリンドリカルレンズ部の稜線方向に沿って直線状に形成されている、
   請求項１または２に記載の画像表示体。
4. 前記凸レンズ部は、複数の並列する前記シリンドリカルレンズ部によって構成されているレンチキュラーレンズ部である、
   請求項３に記載の画像表示体。
5. 前記凸面部は、前記凸レンズ部の光軸から離れるに連れて前記凸面部の曲率半径が大きくなる非球面の部分である、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示体。
6. 前記複数の凸レンズ部が並ぶ方向に沿った方向における、前記凸レンズ部の長さに対する前記第１の部分の長さの比は、１／１００〜１／５である、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像表示体。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像表示体を製造する方法であって、
   前記凸レンズ部を透明樹脂の射出成形で作製する工程と、
   前記第１の部分に第１の塗料を塗布し、前記第２の部分に第２の塗料を塗布して、前記第１の塗膜および前記第２の塗膜を作製する工程と、
   を含む、画像表示体の製造方法。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の前記凸レンズ部である、
   光学部品。