JP2020177200A - ２面コーナーリフレクタアレイ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不所望な多重反射を抑制できる２面コーナーリフレクタアレイ、及び、それを比較的容易に製造できる製造方法を提供する。【解決手段】基体に形成されている複数の各貫通孔３の内壁面は、光反射膜で被覆されて反射面とされると共に、平面視で略直交する隣接する２つの内壁面からなる、２面コーナーリフレクタを構成する２つの反射面３ａ，３ｂ以外の他の反射面３ｃ，３ｄは、光吸収膜で被覆されている。この光吸収膜を、真空蒸着によって形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、直交する２つの反射面から構成される２面コーナーリフレクタを多数備えた２面コーナーリフレクタアレイ（DCRA:Dihedral Corner Reflector Array）及びその製造方法に関する。

２面コーナーリフレクタアレイは、映像を当該２面コーナーリフレクタアレイに対して面対称な位置にある空間に結像させることができる光学結像素子であり、空中に映像を表示する空中映像表示技術に利用されている。２面コーナーリフレクタアレイは、２つの直交する反射面を基本構成とする２面コーナーリフレクタの多数の集合として構成される。

かかる２面コーナーリフレクタアレイには、ガラス又は透光性の樹脂材料からなる基板に、多数の微細な四角の貫通孔を設け、各貫通孔の互いに直交する隣合う２つの内壁面を、２つの鏡面、すなわち、２つの反射面としたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８−４５０９８号公報

上記の特許文献１に記載の２面コーナーリフレクタアレイでは、その一方の側から入射した光を、前記２つの反射面に一回ずつ順に計２回反射させ、２面コーナーリフレクタアレイの他方の側の面対称な位置に結像させる。

このとき、入射した光が、前記２つの鏡面以外の鏡面で２回以上多重反射すると、多重反射による透過光が、前記面対称な位置に結像される空中像を阻害し、空中像の鮮明度が低下する、いわゆるゴーストが生じる。

本発明は、上記のような点に鑑みて為されたものであって、不所望な多重反射を抑制できる２面コーナーリフレクタアレイ、及び、それを比較的容易に製造できる製造方法を提供することを目的とする。

本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。

すなわち、本発明の２面コーナーリフレクタアレイは、複数の貫通孔が形成された基体を備え、前記複数の各貫通孔は、隣接する２つの内壁面が平面視で略直交する角部を少なくとも１つ有するものであり、前記各貫通孔の内壁面は、光反射膜で被覆されて反射面とされると共に、前記隣接する２つの内壁面からなる２つの反射面以外の他の反射面には、光吸収膜が被覆されている。

本発明の２面コーナーリフレクタアレイによれば、各貫通孔の内壁面は、光反射膜で被覆されて反射面とされ、各貫通孔内の平面視で略直交する２つの反射面によって２面コーナーリフレクタを構成する一方、２つ反射面以外の他の反射面は、光吸収膜で被覆されているので、当該２面コーナーリフレクタアレイに入射した光が、２つの反射面以外で多重反射するのを防止することができ、面対称な位置に結像される空中像の鮮明度が低下する、いわゆるゴーストの発生を抑制することができる。

本発明の２面コーナーリフレクタアレイの好ましい実施態様では、前記基体が、単一の異方性エッチング材料で構成されている。

この実施態様によれば、隣接する２つの内壁面が平面視で略直交する角部を少なくとも１つ有する貫通孔を、異方性エッチングによって形成することが可能である。

これによって、例えば、金型を使用して、微小な凹部や凸部を有している２面コーナーリフレクタアレイを成型する場合のように、製作に高い精度が要求される高価な金型を必要とすることなく、また、金型から離型するのが容易でないといった問題もない。

本発明の２面コーナーリフレクタアレイの他の実施態様では、前記角部は、前記隣接する２つの内壁面の仮想延長面が平面視で略直交する。

この実施態様によれば、角部の頂点付近の隣接する２つの内壁面が、例えば異方性エッチングの際のエッチング材料の結晶異方性によって、歪んで完全には直交しないような場合であっても、隣接する２つの内壁面の仮想延長面が平面視で略直交するので、前記角部の頂点付近を除く隣接する内壁面は略直交することになり、光反射膜で被覆された隣接する２つの反射面として、２面コーナーリフレクタを構成することができる。

本発明の２面コーナーリフレクタアレイの更に他の実施態様では、前記異方性エッチング材料が水晶のＺ板である。

この実施態様によれば、Ｚ板の水晶の結晶異方性を利用した異方性エッチングによって、隣接する２つの内壁面が平面視で略直交する角部を少なくとも１つ有する多数の貫通孔を形成し、隣接する内壁面を光反射膜で被覆して２つの反射面とすることができる。

本発明の２面コーナーリフレクタアレイの一実施態様では、前記基体が、硬化した感光性樹脂によって構成されている。

この実施態様によれば、感光性樹脂を、所要のパターンのマスクを介して露光、現像して、当該２面コーナーリフレクタアレイを製造することができる。

これによって、例えば、金型を使用して２面コーナーリフレクタアレイを成型する場合のように、製作に高い精度が要求される高価な金型を必要とすることなく、金型からの離型の問題もない。

本発明の２面コーナーリフレクタアレイの他の実施態様では、前記基体は、前記複数の貫通孔を区画形成する枠体である。

この実施態様によれば、枠体によって区画形成される複数の各貫通孔の、平面視で略直交する隣接する２つの反射面によって、２面コーナーリフレクタがそれぞれ構成される。

本発明の２面コーナーリフレクタアレイの更に他の実施態様では、前記感光性樹脂が、ネガ型レジストである。

この実施態様によれば、ネガ型レジストは、ポジ型レジストに比べて、厚膜化が容易であり、当該２面コーナーリフレクタアレイの貫通孔のアスペクト比を高めることができる。

本発明の２面コーナーリフレクタアレイの好ましい実施態様では、前記光吸収膜が、カーボン又は五酸化チタンの膜である。

この実施態様によれば、２面コーナーリフレクタを構成する２つ反射面以外の他の反射面は、カーボン又は五酸化チタンの光吸収膜で被覆されているので、当該２面コーナーリフレクタアレイに入射した光が、２つの反射面以外で多重反射するのを効果的に防止することができる。

本発明に係る２面コーナーリフレクタアレイの製造方法は、複数の貫通孔が形成された基体を予め準備する工程を備え、前記基体の前記複数の各貫通孔は、隣接する２つの内壁面が平面視で略直交する角部を少なくとも１つ有するものであり、前記基体の前記複数の貫通孔の内壁面に光反射膜を形成して反射面にする反射面形成工程と、前記隣接する２つの内壁面からなる２つの反射面以外の他の反射面に、光吸収膜を形成する光吸収膜形成工程とを備え、前記光吸収膜形成工程では、真空蒸着によって前記光吸収膜を形成する。

本発明の２面コーナーリフレクタアレイの製造方法によれば、複数の貫通孔を有する基体の前記複数の貫通孔の内壁面に光反射膜を形成して反射面とし、隣接する２つの反射面以外の他の反射面に、真空蒸着によって、光吸収膜を選択的に形成して当該２面コーナーリフレクタアレイを製造することができる。

本発明に係る２面コーナーリフレクタアレイの製造方法の好ましい実施態様では、前記光吸収膜形成工程では、前記基体は、前記複数の各貫通孔の前記他の反射面が、蒸着源に臨む側となるように傾斜配置されて蒸着される。

この実施態様によると、各貫通孔の隣接する２つの反射面以外の他の反射面が、蒸着源に臨むように、傾斜して配置されるので、蒸着源からの蒸着材料が、２面コーナーリフレクタを構成する、各貫通孔の隣接する２つの反射面以外の他の反射面に選択的に蒸着されて、光吸収膜を被覆することができる。

本発明に係る２面コーナーリフレクタアレイの製造方法の他の実施態様では、前記真空蒸着が、抵抗加熱蒸着またはＥＢ蒸着である。

この実施態様によると、指向性が良好な抵抗加熱蒸着またはＥＢ蒸着によって、蒸着源に臨むように配置される２つの反射面以外の他の反射面に、光吸収膜を選択的に蒸着することができる。

本発明によれば、基体の各貫通孔の内壁面は、光反射膜で被覆されて反射面とされ、各貫通孔内の平面視で略直交する２つの反射面によって２面コーナーリフレクタを構成する一方、２つ反射面以外の他の反射面は、光吸収膜で被覆されているので、当該２面コーナーリフレクタアレイに入射した光が、２つの反射面以外で多重反射するのを防止することができ、面対称な位置に結像される空中像の鮮明度が低下する、いわゆるゴーストの発生を抑制することができ、空中像の視認性を向上させることができる。

図１は本発明の一実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイの平面図である。 図２は図１の一部を拡大して示す平面図である。 図３は図１の一部を拡大して示す斜視図である。 図４は図１の２面コーナーリフレクタアレイによる結像様式を模式的に示す図である。 図５は図１の２面コーナーリフレクタアレイの製造工程を示す概略断面図である。 図６は真空蒸着装置の概略構成図である。 図７は真空チャンバにおける構造体の配置を説明するための図である。 図８は本発明の他の実施形態の２面コーナーリフレクタアレイの図２に対応する平面図である。 図９は本発明の更に他の実施形態の２面コーナーリフレクタアレイの図２に対応する平面図である。 図１０は図９の実施形態の真空チャンバにおける構造体の配置を説明するための図である。 図１１は本発明の更に他の実施形態の図３に対応する斜視図である。 図１２は本発明の他の実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイの平面図である。 図１３は図１２の一部を拡大して示す平面図である。 図１４は図１２の一部を拡大して示す斜視図である。 図１５は図１２の一つの貫通孔を代表的に示す拡大した平面図である。 図１６はＺカットの水晶板を示す切断方位図である。 図１７は図１２の２面コーナーリフレクタアレイの製造工程を示す概略断面図である。 図１８はエッチング工程のマスクパターンを示す平面図である。 図１９は図１８のマスクパターンの１つのパターンを代表的に示す拡大した平面図である。 図２０は貫通孔の角部における内壁面の歪を示す図１５に対応する平面図である。 図２１は本発明の他の実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイの平面図である。 図２２は図２１の一つの貫通孔を代表的に示す拡大した平面図である。 図２３はエッチング工程のマスクパターンを示す平面図である。 図２４は図２３のマスクパターンの１つのパターンを代表的に示す拡大した平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態の２面コーナーリフレクタアレイの平面図であり、図２は図１の一部を拡大して示す平面図であり、図３は、図１の一部を拡大して示す斜視図である。

この実施形態の２面コーナーリフレクタアレイ１は、平面視で矩形、この例では正方形の多数の貫通孔３を有する平板状の基体２を備えている。この２面コーナーリフレクタアレイ１の基体２は、各貫通孔３の内面を含む全面が、後述のように、光反射膜で被覆された反射面、すなわち、鏡面とされると共に、隣接する２つの反射面以外の他の反射面が、光吸収膜で被覆されている。

２面コーナーリフレクタアレイ１の基体２の上下の板面は、互いに平行に形成されており、各貫通孔３は、その内面が、基体２の前記板面に対して略垂直になるように貫通形成されている。

この実施形態の２面コーナーリフレクタアレイ１の基体２の高さ（厚さ）は、例えば、３００μｍ〜６００μｍである。また、平面視正方形の貫通孔３の正方形の各一辺の長さは、例えば、２００μｍ〜３００μｍであり、この例では、２５０μｍである。

平面視正方形の貫通孔３の４つの内壁面は、隣接する２つの内壁面が平面視でそれぞれ略直交している。この例では、図２及び図３に示すように、貫通孔３の上部の角部を構成する、隣接する２つの反射面３ａ，３ｂによって２面コーナーリフレクタ４が構成されている。

この隣接する２つの反射面３ａ，３ｂ以外の他の反射面は、後述のようにして、光吸収膜によって被覆された非反射面３ｃ，３ｄとなっている。

ここで、略直交するとは、直角（９０度）に交差する場合に限らず、９０±２度、好ましくは、９０±１度の角度範囲で交差する場合も含むものである。また、交差する角部の頂点付近の反射面３ａ，３ｂが、例えば、平面視で円弧状となって角部が丸味を帯びたような場合も含むものである。

このように各貫通孔３によって、２面コーナーリフレクタ４がそれぞれ構成され、各貫通孔３からなる微小な２面コーナーリフレクタ４を、格子状に多数並べた２面コーナーリフレクタアレイ１が構成される。

また、２面コーナーリフレクタアレイ１において、貫通孔３の単位面積当たりの形成数は、前記サイズの貫通孔３の場合、例えば、１ｍｍ^２当りでは約８個である。

２面コーナーリフレクタアレイ１の貫通孔３のサイズや形成数等は、２面コーナーリフレクタアレイ１の用途や要求される明度や解像度等に応じて適宜選択すればよい。

この実施形態の２面コーナーリフレクタアレイ１は、後述のようにして、硬化した感光性樹脂、具体的には、硬化したネガ型レジストによって構成されている。

ここで、図４を参照して、２面コーナーリフレクタアレイ１の光学結像作用について説明する。図４は、２面コーナーリフレクタアレイ１による結像様式を模式的に示す図であり、多数の各貫通孔３の略直交する反射面３ａ，３ｂをＶ字形状で簡略化して示している。

２面コーナーリフレクタアレイ１は、基体２の上下の板面に平行な素子面５に対して一方側（図４では下方側）の空間に配置した光源６の空中像７を実像として、素子面５に対する面対称位置に結像させるものである。

このような２面コーナーリフレクタアレイ１による結像作用は、各２面コーナーリフレクタ４において、光源６からの光が素子面５の一方側から他方側へ透過する際に、光源６から発した光が、貫通孔３の直交する２つの反射面３ａ，３ｂの一方の反射面３ａ（３ｂ）で反射し、更に他方の反射面３ｂ（３ａ）で反射することによって得られるものである。

このように２面コーナーリフレクタアレイ１では、素子面５の一方側の空間に配置された光源６から発した光が、２面コーナーリフレクタアレイ１を通過する際に、２面コーナーリフレクタ３の２つの反射面３ａ，３ｂで１回ずつ、合計２回反射する。これにより、素子面５に対する光源６の面対称位置に空中像７が結像し、それを素子面５に対して空中像７と同じ側の空間から観察することができる。

次に、この実施形態の２面コーナーリフレクタアレイ１の製造方法における反射面形成までの工程を、図５の概略断面図に基づいて説明する。なお、この図５では、分かり易いように光反射膜１１等の厚みを誇張して描いている。

先ず、図５（ａ）に示される洗浄したガラス、水晶や金属等からなる基板８、この例ではガラスからなる基板８の全面に、例えば、スパッタリングや蒸着などの手法を用いて金属層９を、図５（ｂ）に示すように形成する。

この金属層９は、次に形成されるネガ型レジスト層１０に対して親和性の低い金属、例えば、金（Ａｕ）層とするのが好ましい。

次に、感光性樹脂層を形成する工程では、図５（ｃ）に示されるようにスピンコートなどによって、感光性樹脂層としてのネガ型レジスト層１０を塗布形成する。このネガ型レジストとしては、加工終了後も除去されることなく残る、いわゆる、永久レジストとして、公知のネガ型レジストを使用することができる。

このネガ型レジスト層１０を、図５（ｄ）に示すように、多数の貫通孔３に対応するパターンの図示しないマスクを介して露光し、現像する。

この露光工程では、マスクを介してネガ型レジスト層１０を、所定のパターンである、上記図１に示される格子状の所定のパターンに露光する、すなわち、ネガ型レジスト層１０に所定のパターンを転写する。

この所定のパターンは、図１に示されるように、平面視で略直角な角部を有する正方形のパターンを単位パターンとし、この単位パターンを、縦横に繰り返し備えた格子状のパターンである。

この実施形態では、この所定のパターンの正方形の領域外の基体２に対応する領域を露光し、この基体２に対応する領域のネガ型レジスト層１０を硬化させる。

現像工程は、例えば、現像液中に浸漬するディップ現像によって行われる。この現像によって、正方形の領域内のネガ型レジスト層１０が除去され、正方形の多数の貫通孔３が形成された基体２に対応する構造体２ａが形成される。

露光に際しては、基体２の上下の板面に対して、貫通孔３が垂直に形成されるように、焦点距離等の露光条件が設定される。

次に、図５（ｅ）に示すように、現像後の構造体２ａを基板８から分離する分離工程を行う。基板８には、上記のように、ネガ型レジストに対して親和性の低い金からなる金属層９が形成されているので、構造体２ａを、基板８から容易に分離することができる。

なお、基板８自体が、ネガ型レジストに対して親和性の低い金属である場合には、現像後の構造体２ａを基板８から容易に分離することができるので、金属層９の形成を省略してもよい。

次に、図示しない加熱工程において、構造体２ａを、例えば、熱板上で２００℃程度に加熱して、ネガ型レジストに残存する溶剤等を除去する。

その後、図５（ｆ）に示すように、構造体２ａの全面を、光反射膜１１で被覆して反射面を形成する。

具体的には、多数の貫通孔３が形成された構造体２ａに、貫通孔３の内面を含む露出面の全面に、例えば、スパッタリングや蒸着などの手法を用いて金属膜からなる光反射膜１１を形成して反射面、すなわち、鏡面とする。

この光反射膜１１を構成する金属膜として、例えば、銀、ニッケル、アルミニウムなどの金属を用いることができ、この実施形態では、銀合金（例えばＡｇ−Ｐｄ-Ｃｕ合金）を用いている。

上記のようにして全面に反射膜１１が形成された構造体２ａに対して、各貫通孔３内の上記の隣接する２つの反射面３ａ，３ｂ以外の他の反射面に、真空蒸着法によって、光吸収膜を被覆して非反射面３ｃ，３ｄとする。

この実施形態では、電子銃（ＥＢ）蒸着法によって、光吸収膜を貫通孔３の他の反射面に被覆するようにしている。なお、真空蒸着を行う際の加熱蒸着源は、電子銃（ＥＢ）に限らず、抵抗加熱や誘導加熱等であってもよい。

図６は、真空蒸着装置の概略構成を示す模式図である。

この真空蒸着装置１５は、真空チャンバ１６と、ＥＢ（電子ビーム）を出射する図示しない電子銃と、ルツボ１７と、ルツボ１７に保持された蒸着源１８とを備えている。真空蒸着装置１５では、蒸着源１８で生成された蒸着材料の蒸気を、真空チャンバ１６に設置された上記の構造体２ａの貫通孔３内の他の反射面に蒸着させて光吸収膜を形成する。

光吸収膜としては、例えば、カーボン又は五酸化チタンの膜であるのが好ましいが、他の光吸収材料であってもよい。

真空チャンバ１６内では、構造体２ａの貫通孔３の隣接する２つの反射面３ａ，３ｂが、下方側に位置すると共に、２つの反射面３ａ，３ｂに対向する２つの他の反射面が、上方側に位置して蒸着源１８に臨むように、構造体２ａを傾斜させた状態で配置する。

図７は、蒸着の前後の構造体２ａを、側方及び正面方向から見た模式的な図であり、同図（ａ）は蒸着前を、同図（ｂ）は蒸着後をそれぞれ示している。また、同図（ｂ）では、図６に示される蒸着源１８からの蒸着材料の蒸気の方向を矢符で示し、貫通孔３内の蒸着された光吸収膜１９の領域に斜線を施して示している。

構造体２ａは、貫通孔３の隣接する２つの反射面３ａ，３ｂが、下方側に位置すると共に、２つの反射面３ａ，３ｂに対向する２つの他の反射面が、上方側に位置して蒸着源１８に臨むように、傾斜した状態で配置される。

これによって、蒸着源１８からの蒸着材料の蒸気は、構造体２ａの一方の面の貫通孔３の開口から矢符で示されるように貫通孔３内に進入し、下方側に位置する隣接する２つの反射面３ａ，３ｂには、蒸着材料が殆ど付着することなく、上方側に位置する前記反射面３ａ，３ｂに対向する他の反射面に付着し、図７（ｂ）に示すように、光吸収膜１９が被覆された非反射面３ｃ，３ｄとなる。

これによって、図１に示される２面コーナーリフレクタアレイ１が得られる。

上記のように本実施形態の２面コーナーリフレクタアレイ１は、各貫通孔３の内壁面は、光反射膜１１で被覆されて反射面とされ、平面視で略直交する２つの反射面３ａ，３ｂによって２面コーナーリフレクタ４を構成する一方、２つ反射面３ａ，３ｂ以外の他の反射面は、光吸収膜１９で被覆されて非反射面３ｃ，３ｄとされているので、２面コーナーリフレクタアレイ１に入射した光が、２つの反射面３ａ，３ｂ以外で多重反射するのを防止することができる。

これによって、面対称な位置に結像される空中像が認識されにくくなったり、複数の像が重複して観察されるといった空中像の鮮明度が低下する、いわゆるゴーストの発生を抑制することができ、空中像の視認性が向上する。

本実施形態の２面コーナーリフレクタアレイ１は、ネガ型レジスト層１０を形成し、マスクを介して所定のパターンに露光し、現像して得られる構造体２ａに光反射膜１１を被覆し、更に光吸収膜１９を被覆したものであり、いわゆる、感光性永久レジストからなる構造体である。

このように本実施形態の２面コーナーリフレクタアレイ１は、感光性永久レジストから構成されるので、金型を使用して２面コーナーリフレクタアレイを成型する場合のように、製作に高い精度が要求される高価な金型を必要とすることなく、金型からの離型の問題もない。

また、露光の際のマスクの所定のパターン等を選択することによって、形状の異なる２面コーナーリフレクタアレイを容易に製造することが可能となり、形状の選択の自由度が高まる。

なお、空中映像を表示する表示画面に応じて、２面コーナーリフレクタアレイ１を大型化する場合には、例えば、透明なガラス基板等に、２面コーナーリフレクタアレイ１を、縦横に多数並べて接合すればよい。

上記実施形態では、図２に示すように、各貫通孔２は、平面視正方形であって、各角部は、直角であったが、必ずしも直角でなくてもよい。例えば、図８の平面図に示すように、２面コーナーリフレクタアレイ１_１の各貫通孔３_１の各角部が直角でなく、丸味を帯びていてもよい。この場合にも、１つの角部を構成する、隣接する２つの反射面３ａ_１，３ｂ_１によって、２面コーナーリフレクタ４_１が構成される。隣接する２つの反射面３ａ_１，３ｂ_１以外の他の反射面は、光吸収膜が被覆されて非反射面３ｃ_１，３ｄ_１とされる。

また、各貫通孔は、図９の平面図に示すように、少なくとも１つの角部が、略直交するすものであればよく、この１つの角部を構成する、隣接する２つの反射面３ａ_２，３ｂ_２によって、２面コーナーリフレクタ４_２を構成することができる。

このように１つの角部を構成する隣接する２つの反射面３ａ_２，３ｂ_２以外の湾曲した他の反射面に対して、上記図７に対応する図１０に示すように、真空チャンバ１６内で、貫通孔３_２の隣接する２つの反射面３ａ_２，３ｂ_２が、下方側に位置すると共に、２つの反射面３ａ_２，３ｂ_２に対向する２つの他の反射面が、上方側に位置して蒸着源１８に臨むように、傾斜させた状態で配置し、光吸収膜１９を被覆して非反射面３ｃ_２，３ｄ_２とする。

また、２面コーナーリフレクタアレイは、上記のように平板状の基体２に、２面コーナーリフレクタを構成する多数の貫通孔を形成した板状体に限らず、例えば、図１１の斜視図に示されるように、各貫通孔３_３の周囲を囲むように形成された枠状の基体２_３であってもよい。この枠状の基体２_３を、上記実施形態と同様に、硬化した感光性樹脂によって構成する。

図１２は、本発明の他の実施形態の２面コーナーリフレクタアレイの平面図であり、図１３は図１２の一部を拡大して示す平面図であり、図１４は、図１２の一部を拡大して示す斜視図である。

上記実施形態では、２面コーナーリフレクタアレイの基体は、硬化した感光性樹脂によって構成されているが、この実施形態の基体１０２は、異方性エッチング材料で構成されている。

すなわち、この実施形態の２面コーナーリフレクタアレイ１０１は、平面視矩形、この例では平面視正方形の、異方性エッチング材料からなる平板状の単一の基体１０２を備えている。

この基体１０２は、正方形の各一辺の長さが、例えば、約５０ｍｍであり、厚みが、例えば、０．０８ｍｍ〜０．３ｍｍである。平板状の基体１０２には、その上下の板面に対して垂直に貫通する多数の貫通孔１０３が形成されている。この基体１０２は、後述のように、各貫通孔１０３の内壁面を含む全面が、光反射膜で被覆された反射面とされていると共に、隣接する２つの反射面以外の他の反射面が光吸収膜によって被覆された非反射面となっている。

図１５は、図１２ないし図１４の一つの貫通孔１０３を代表的に拡大して示す平面図である。

この貫通孔１０３は、隣接する内壁面が光反射膜で被覆された反射面１０３ａ，１０３ｂを有し、両反射面１０３ａ，１０３ｂが平面視で略直交する角部１１２を１つ有する六角形状となっている。すなわち、角部１１２を構成する両反射面１０３ａ，１０３ｂのなす角θは、略９０度である。

ここで、略直交するとは、直角（９０度）に交差する場合に限らず、９０±２度、好ましくは、９０±１度の角度範囲で交差する場合も含むものである。また、交差する角部１１２の頂点１１２ａ付近の反射面１０３ａ，１０３ｂが、例えば、曲面状に歪んでいるような場合も含むものである。

貫通孔１０３のサイズは、各反射面１０３ａ，１０３ｂにそれぞれ隣接して、互いに対向する非反射面１０３ｅ，１０３ｆ間の距離Ｌ１が、例えば、０．３３ｍｍであり、前記角部１１２の頂点１１２ａと、この角部１１２に対向する角部１１３の頂点との距離Ｌ２が、例えば、０．３３ｍｍである。

また、基体１０２に形成されている貫通孔１０３の単位面積あたりの形成数は、前記サイズの貫通孔１０３の場合、例えば、１ｍｍ^２あたりでは約８個である。

基体１０２の貫通孔１０３のサイズや数等は、２面コーナーリフレクタアレイ１０１の用途や要求される明度や解像度等に応じて適宜選択すればよい。

基体１０２は、特定の結晶面がエッチングされ易い、異方性エッチング材料である水晶ウェハで構成されている。貫通孔１０１３の内壁面は、後述の異方性エッチングによって、平板状の基体１０２の上下の板面に対して略垂直に形成されている。ここで、略垂直とは、垂直である９０度だけでなく、９０±３度、好ましくは、９０±２度、更に好ましくは、９０±１度を含むものである。

貫通孔１０３の平面視で略直角の角部１１２の成す角度を二等分する仮想二等分線ＶＬ１は、水晶ウェハのＸ軸に沿って延びている。更に、この仮想二等分線ＶＬ１の角部１１２の頂点１１２ａに向かう方向が、−Ｘ軸方向となっている。

異方性エッチングによって、多数の貫通孔１０３が形成された水晶ウェハは、その全面が、貫通孔１０３の内壁面を含めて光反射膜で被覆された反射面、すなわち、鏡面とされると共に、上記実施形態と同様に、貫通孔１０３内の隣接する２つの反射面１０３ａ，１０３ｂ以外の他の反射面には、光吸収膜が被覆され、非反射面１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆとされて基体１０２が構成されている。

この基体１０２の各貫通孔１０３において、隣接する反射面１０３ａ，１０３ｂは、平面視で略直交しており、この２つの反射面１０３ａ，１０３ｂによって、２面コーナーリフレクタ１０４が構成され、各貫通孔１０３からなる微小な２面コーナーリフレクタ１０４を、縦横に多数並べた２面コーナーリフレクタアレイ１０１が構成される。

この２面コーナーリフレクタアレイ１０１の光学結像作用は、上記実施形態と同様であるので、その説明は省略する。

次に、この実施形態の２面コーナーリフレクタアレイ１０１の製造方法について説明する。

この実施形態の製造方法では、先ず、異方性エッチング材料である水晶ウェハに、フォトリソグラフィを用いた異方性エッチングを行う。

この実施形態では、水晶ウェハとして、水晶のＺ板を用いている。Ｚ板１１０は、図１６の切断方位図に示すように、Ｚ軸に対して９０°の角度で切り出されたＺカットの水晶基板であり、主面（Ｘ−Ｙ平面）がＺ軸に直交する。

図１７は、このＺ板１１０に対して、フォトリソグラフィを用いた異方性エッチングを行い、更に、光反射膜で被覆して構造体１０２ａを作製するまでの工程を示す概略断面図である。

この図１７においては、矩形板状のＺ板１１０のＸ軸方向が左方向、Ｚ軸方向が上方向となる。

このＺ板１１０の両主面は、研磨加工によって、平坦平滑面（鏡面加工面）となっている。

先ず、図１７（ａ）に示される洗浄したＺ板１１０に、例えば、スパッタリングや蒸着などの手法を用いて耐フッ酸膜である金属膜１０５を、図１７（ｂ）に示すように形成する。この金属膜１０５は、例えばクロム（Ｃｒ）の下地層に金（Ａｕ）を積層したものである。

次に、図１７（ｃ）に示されるようにスピンコートなどによって、フォトレジスト１０６を塗布する。

このフォトレジスト１０６を、図１７（ｄ）に示すように、多数の貫通孔１０３に対応するパターンとなるように露光及び現像する。

次に、図１７（ｅ）に示すように、フォトレジスト１０６をマスクにして金属膜１０５のウェットエッチングを行い、フォトレジスト１０６に覆われていない金属膜１０５の部分を除去する。これによって、Ｚ板１１０の表裏面を露出させて貫通孔形成用のマスクパターン１０７を形成する。

図１８は、このマスクパターン１０７を示す平面図である。この実施形態のマスクパターン１０７は、平面視で正方形の多数のパターン１０８を備えている。各パターン１０８が、上記各貫通孔１０３を形成するための開口したパターンである。

図１９は、図１８の一つのパターン１０８を代表的に拡大して示す平面図である。このパターン１０８は、平面視で直角な４つの角部１０９_１〜１０９_４を有する正方形である。

このパターン１０８は、正方形のパターンの一辺を、Ｚ板１１０のＹ軸に対してθ_１＝４５度時計回りに回転させたパターンとなっている。

これによって、パターン１４の４つの角部１０９_１〜１０９_４の内の１つの角部１０９_１の成す角度を二等分する仮想二等分線ＶＬ２は、Ｚ板１１０のＸ軸に沿って延びる。更に、この仮想二等分線ＶＬ２の角部１０９_１の頂点１０９_１ａに向かう方向が、Ｚ板１１０の−Ｘ軸方向となっている。

このようにＺ板１１０の−Ｘ軸を基準にして、平面視正方形のパターン１０８の１つの角部１０９_１を位置させたマスクパターン１０７をマスクとして異方性エッチングを行うことで、Ｚ板１１０の結晶異方性を利用して、上記図１５に示すように、隣接する内壁面が平面視で略直交する角部１１２を少なくとも１つ有する貫通孔１０３を形成することができる。

このようにして、図１７（ｆ）に示すように、Ｚ板１１０の表裏の板面に対して垂直な内壁面を有する多数の貫通孔１０３を形成する。

次に、図１７（ｇ）に示すように、フォトレジスト１０６及び金属膜１０５を除去し、多数の貫通孔１０３が形成されたＺ板１１０を得る。

その後、このＺ板１１０の全面を、光反射膜１１１で被覆して反射面を形成する反射面形成工程を行う。

具体的には、図１７（ｇ）に示される多数の貫通孔１０３が形成されたＺ板１１０に、貫通孔１０３の内壁面を含む露出面の全面に、図１７（ｈ）に示されるように、例えば、スパッタリングや蒸着などの手法を用いて金属膜からなる光反射膜１１１を形成して反射面、すなわち、鏡面とする反射膜形成工程を行い、全面が反射面とされた構造体１０２ａを得る。

この光反射性膜１６を構成する金属膜として、例えば、銀、ニッケル、アルミニウムなどの金属を用いることができ、この実施形態では、銀合金（例えばＡｇ−Ｐｄ-Ｃｕ合金）を用いている。

次に、上記実施形態と同様に、構造体１０２ａの各貫通孔１０３の隣接する２つの反射面１０３ａ，１０３ｂ以外の他の反射面を、真空蒸着法によって、光吸収膜を形成して非反射面１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆとする。

このとき、上記の真空チャンバ１６内で、構造体１０２ａの貫通孔１０３の隣接する２つの反射面１０３ａ，１０３ｂが、下方側に位置すると共に、２つの反射面１０３ａ，１０３ｂに対向する他の反射面が、上方側に位置して蒸着源１８に臨むように、構造体１０２ａ傾斜させた状態で配置する。

この真空蒸着を行って、図１２に示される基体１０２となり、２面コーナーリフレクタアレイ１０１が得られる。

以上のように本実施形態によれば、単一の基体１０２の多数の貫通孔１０３は、隣接する２つの反射面１０３ａ，１０３ｂが平面視で略直交する角部１１２を少なくとも１つ有するので、各貫通孔１０３の反射面１０３ａ，１０３ｂによって２面コーナーリフレクタ１０４がそれぞれ構成され、多数の貫通孔１０３によって、多数の２面コーナーリフレクタ１０４を有する２面コーナーリフレクタアレイ１０１１が構成されると共に、前記２つの反射面１０３ａ，１０３ｂ以外の他の反射面は、光吸収膜１９で被覆されて非反射面１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆとされているので、２面コーナーリフレクタアレイ１に入射した光が、２つの反射面１０３ａ，１０３ｂ以外で多重反射するのを防止することができ、面対称な位置に結像される空中像がずれて見える、いわゆるゴーストの発生を抑制することができ、空中像の視認性が向上する。

また、基体１０２は、単一の異方性エッチング材料であるＺ板１１０で構成されているので、隣接する内壁面が平面視で略直交する角部１１２を有する貫通孔１０３を、異方性エッチングによって容易に形成することが可能である。

したがって、金型を使用して２面コーナーリフレクタアレイを成型する場合のように、製作に高い精度が要求される高価な金型を必要とすることなく、金型からの離型の問題もない。

上記のようにＺ板１１０のウェットエッチングによって、上記図１５に示すように、平面視で略直交する反射面１０３ａ，１０３ｂからなる２面コーナーリフレクタ１０４を構成する多数の貫通孔１０３を形成するが、ウェットエッチングの条件等によっては、Ｚ板１１０の結晶異方性に起因して、両反射面１０３ａ，１０３ｂが交差する角部１１２の頂点１１２ａ付近では、各反射面１０３ａ，１０３ｂが、例えば、図２０に示すように、曲面状に歪む場合がある。かかる場合には、曲面状の部分は、２面コーナーリフレクタ１０４を構成することができない。

この２面コーナーリフレクタ１０４を構成できない角部１１２の頂点１１２ａ付近の歪みを抑制するために、次の実施形態のようにしてもよい。

図２１及び図２２は、本発明の他の実施形態の２面コーナーリフレクタアレイ１０１_１の上記図１２及び図１５に対応する平面図である。

この実施形態の２面コーナーリフレクタアレイ１０１_１では、各貫通孔１０３_１において、平面視で略直交する２つの各反射面１０３_１ａ，１０３_１ｂによって２面コーナーリフレクタ１０４_１が構成され、各貫通孔１０３_１からなる微小な２面コーナーリフレクタ１０４_１を、縦横に多数並べた２面コーナーリフレクタアレイ１０１_１が構成される。

この実施形態では、平面視で、隣接する反射面１０３_１ａ，１０３_１ｂの仮想延長面ＶＳ１，ＶＳ２が、略直交しており、その仮想角部１１２_１の先端は、Ｚ板１１０の−Ｘ軸方向へ突出した突出部１１７となっている。

図１５に示される上記実施形態と同様に、貫通孔１０３_１の平面視で略直角の仮想角部１１２_１の成す角度を二等分する仮想二等分線ＶＬ３は、Ｚ板１１０のＸ軸に沿って延び、更に、この仮想二等分線ＶＬ３の仮想角部１１２_１の仮想頂点１１２_１ａに向かう方向が、Ｚ板１１０の−Ｘ軸方向となっている。

このように隣接する反射面１０３_１ａ，１０３_１ｂの仮想延長面ＶＳ１，ＶＳ２が、略直交する仮想角部１１２_１を、Ｚ板１１０の−Ｘ軸方向へ突出させることによって、図２０に示される反射面１０３ａ，１０３ｂの角部１１２付近の曲面状に歪んだ部分が無くなり、その分、平面状の反射面１０３_１ａ，１０３_１ｂの占める部分、すなわち、２面コーナーリフレクタ１０４_１を構成する部分を増やすことができる。

図２３は、かかる貫通孔１０３_１を有するＺ板１１０を、異方性エッチングによって形成するためのマスクパターン１０７_１を示す図１８に対応する平面図であり、図２４は、図２３の一つのパターン１０８_１を代表的に拡大して示す図１９に対応する平面図である。

このパターン１０８_１は、平面視で略直角な仮想角部１１８を１つ有する多角形状であって、パターン１０８_１の仮想角部１１８を構成する各辺１１９_１，１１９_２にそれぞれ対向する各対向辺１１９_３，１１９_４は、円弧状の曲線となっている。

このパターン１０８_１では、仮想角部１１８の先端が、Ｚ板１１０の−Ｘ軸方向へ突出した突出部１２０となっている。このようにマスクパターン１０７_１のパターン１０８_１の直角な仮想角部１１８を、Ｚ板１１０の−Ｘ軸側へ突出させることによって、図２２に示すように、貫通孔１０３_１における仮想角部１１２_１付近の曲面状に歪んだ部分を無くすことができる。

なお、図１９に示される上記実施形態と同様に、このパターン１０８_１は、図２４に示すように、略直角をなす仮想角部１１８を構成する一辺１１９_１が、Ｚ板１１０のＹ軸に対してθ_１＝４５度時計回りに回転したパターンとなっている。

また、平面視で略直角の仮想角部１１８の成す角度を二等分する仮想二等分線ＶＬ４は、Ｚ板１１０のＸ軸に沿って延び、この仮想二等分線ＶＬ４の仮想角部１１８の仮想頂点１１８ａに向かう方向が、Ｚ板１１０の−Ｘ軸方向となっている。

このようにＺ板１１０の−Ｘ軸を基準にして、多角形状のパターン１０８_１の直角な仮想角部１１８を位置させたマスクパターン１０７_１をマスクとして異方性エッチングを行うことで、Ｚ板１１０の結晶異方性を利用して、図２２に示すように、隣接する内壁面が平面視で略直交する仮想角部１１２_１を少なくとも１つ有する貫通孔１０３_１を形成することができる。

その他の構成は、図１２に示される上記実施形態と同様である。

マスクパターンは、上記各実施形態に限らず、種々のパターンを用いることができ、平面視で略直角の角部を少なくとも１つ有するパターンを多数有するものであればよい。

上記各実施形態では、異方性エッチング材料として水晶を使用したが、シリコン単結晶などの他の異方性エッチング材料を使用してもよい。

１，１_１，１_２，１_３，１０１，１０１_１ ２面コーナーリフレクタアレイ
２，２_１，１０２，１０２_１ 基体
３，３_１，３_２，３_３，１０３，１０３_１ 貫通孔
１６ 光反射膜
１９ 光吸収膜

Claims (11)

1. 複数の貫通孔が形成された基体を備え、
   前記複数の各貫通孔は、隣接する２つの内壁面が平面視で略直交する角部を少なくとも１つ有するものであり、
   前記各貫通孔の内壁面は、光反射膜で被覆されて反射面とされると共に、前記隣接する２つの内壁面からなる２つの反射面以外の他の反射面には、光吸収膜が被覆されている、
   ことを特徴とする２面コーナーリフレクタアレイ。
2. 前記基体が、単一の異方性エッチング材料で構成されている、
   請求項１に記載の２面コーナーリフレクタアレイ。
3. 前記角部は、前記隣接する２つの内壁面の仮想延長面が平面視で略直交する、
   請求項２に記載の２面コーナーリフレクタアレイ。
4. 前記異方性エッチング材料が水晶のＺ板である、
   請求項２または３に記載の２面コーナーリフレクタアレイ。
5. 前記基体が、硬化した感光性樹脂によって構成されている、
   請求項１に記載の２面コーナーリフレクタアレイ。
6. 前記基体は、前記複数の貫通孔を区画形成する枠体である、
   請求項５に記載の２面コーナーリフレクタアレイ。
7. 前記感光性樹脂が、ネガ型レジストである、
   請求項５または６に記載の２面コーナーリフレクタアレイ。
8. 前記光吸収膜が、カーボン又は五酸化チタンの膜である、
   請求項１ないし７のいずれか一項に記載の２面コーナーリフレクタアレイ。
9. 複数の貫通孔が形成された基体を予め準備する工程を備え、
   前記基体の前記複数の各貫通孔は、隣接する２つの内壁面が平面視で略直交する角部を少なくとも１つ有するものであり、
   前記基体の前記複数の貫通孔の内壁面に光反射膜を形成して反射面にする反射面形成工程と、
   前記隣接する２つの内壁面からなる２つの反射面以外の他の反射面に、光吸収膜を形成する光吸収膜形成工程とを備え、
   前記光吸収膜形成工程では、真空蒸着によって前記光吸収膜を形成する、
   ことを特徴とする２面コーナーリフレクタアレイの製造方法。
10. 前記光吸収膜形成工程では、前記基体は、前記複数の各貫通孔の前記他の反射面が、蒸着源に臨む側となるように傾斜配置されて蒸着される、
    請求項９に記載の２面コーナーリフレクタアレイの製造方法。
11. 前記真空蒸着が、抵抗加熱蒸着またはＥＢ蒸着である、
    請求項９または１０に記載の２面コーナーリフレクタアレイの製造方法。

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