JP5820955B1 - 再帰性反射体並びにこれを利用した立体像表示装置 - Google Patents

Abstract

一面には直交する第１、第２の傾斜面１１、１２が断面三角波状に並べて形成された第１の光学パネル１６と、第１、第２の傾斜面１１、１２と直交する垂直面１９を有して外側に拡幅する断面鋸歯状の縦溝１４が複数形成された第２の光学パネル１７を有する再帰性反射体１０であって、第１、第２の傾斜面１１、１２に、第１、第２の傾斜反射面２４、２５を、垂直面１９に垂直反射面２７を形成した。立体像表示装置５０は、この再帰性反射体１０にハーフミラー５１を交差配置した。

Description

本発明は入射光と反射光が略同一の経路を通過する再帰性反射体並びにこれを利用した立体像（平面像も含む）表示装置に関する。

透明球体や３面コーナーキューブを用いた再帰性反射体は、入射光と反射光の方向が略一致するので、交通標識や画像投影装置（特許文献１参照）等に応用されている。そして、透明球体を用いる場合より、３面コーナーキューブを用いた再帰性反射体の方がより強い反射光を得ることが知られている。
また、特許文献２には、この再帰性反射体（例えば、３面コーナーキューブ）を用いた立体像表示装置が提案されている。

特開２０１０−７２５０４号公報 特許第５４６６７９３号公報

しかしながら、３面コーナーキューブは立方体の角を切り出した形状をしているので、微小の３面コーナーキューブを多数均一に並べて再帰性反射体を形成することは難しいという問題があった。これは、特許文献１、２に対して共通の課題であった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、製造を比較的容易になし得る再帰性反射体並びにこれを利用した立体像表示装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る再帰性反射体は、第１の傾斜反射面及び第２の傾斜反射面が直交して断面三角波状となって一側に並べて形成された第１の光学パネルと、複数の帯状の垂直反射面が透明平板の一方の面に垂直に、かつそれぞれ平行配置して形成された第２の光学パネルとを備え、前記垂直反射面が前記第１の傾斜反射面及び前記第２の傾斜反射面に直交するように、前記第１の光学パネルの他側に前記第２の光学パネルを、１）当接して、又は２）平行に離間して配置した。

第１の発明に係る再帰性反射体において、前記第１の傾斜反射面及び前記第２の傾斜反射面は、断面直角二等辺三角形の傾斜面に金属蒸着して形成されているのが好ましい。

そして、第２の発明に係る立体像表示装置は、第１の発明に係る再帰性反射体と、該再帰性反射体に対して直交又は傾斜して配置したハーフミラーとを有する。なお、前記再帰性反射体と前記ハーフミラーとの交差角は例えば、３０〜１５０度の範囲にあるのが好ましく、これによって、対象物の実像の結像位置を変えることができる。

第１の発明に係る再帰性反射体及び第２の発明に係る立体像表示装置は、直交する第１及び第２の傾斜反射面が断面三角波状に並べて形成された第１の光学パネルと、第１及び第２の傾斜反射面と直交して平行配置された垂直反射面が複数形成された第２の光学パネルを、１）当接して、又は２）平行に離間して配置しているので、製造が容易となり、安価に大量生産ができる。

第２の発明に係る立体像表示装置は、製作が容易で大量生産可能な再帰性反射体と、ハーフミラーを用いているので、立体像表示装置が安価に製造できる。

本発明の第１の実施例に係る再帰性反射体の正面図である。 同平面図である。 同側面図である。 本発明の第２の実施例に係る再帰性反射体の正面図である。 本発明の第３の実施例に係る再帰性反射体の斜視図である。 同再帰性反射体の平面図である。 再帰性反射体を用いた立体像表示装置の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施例について説明する。
図１〜図３に示すように、本発明の第１の実施例に係る再帰性反射体１０は、一面（この実施例では裏面）に、幅方向に隣接して直交する第１、第２の傾斜面１１、１２を備える傾斜溝（横溝）１３が平行に形成され、他面（この例では表面）には、縦溝１４が隙間（ピッチ）ｐ１を有して複数（立設）配置された板状の透明ブロック体（即ち、透明平板）１５を基材として使用している。

この透明ブロック体１５の材料としては、ガラス、熱可塑性又は熱硬化性の透明プラスチックを用いるのが好ましい。断面三角波状（より詳細には、断面直角二等辺三角形）に並べられた第１、第２の傾斜面１１、１２、及び鋭角αの角度を有して外側（上側）に拡幅して断面鋸歯状となった縦溝１４は、プレスや型ローラを用いて成形できるが、熱可塑性の透明プラスチックを用いて、インジェクション成形するのが好ましい。その他の成形法としては、リソグラフ等を用いた印刷法、紫外線硬化樹脂等を用いた露光印刷法等の周知の技術を適用してもよい。複数の溝及び複数の凹凸がそれぞれ一方向に形成されているので、機械加工によって形成してもよい。なお、拡幅した縦溝１４の最大幅ｐ２は縦溝１４のピッチｐ１の例えば０．１〜０．５倍とするのが好ましい。

図１〜図３に示すように、縦溝１４は垂直面１９と溝傾斜面２０とを有し、垂直面１９は平行配置され、第１、第２の傾斜面１１、１２に対して平面視して直交している。そして、縦溝１４の深さｈ１は、第１、第２の傾斜面１１、１２によって形成される谷部２１の深さｈ３の例えば１〜４倍ある。縦溝１４の底部２２と谷部２１との距離ｈ２は、谷部２１の深さｈ３の０．１〜１倍程度となっている。なお、谷部２１及び縦溝１４の数は、一つの透明ブロック体１５に対して１００以上２０００以内の範囲にあるのが好ましい。
第１、第２の傾斜面１１、１２の幅ｗ１は、縦溝１４のピッチｐ１の０．５〜３倍程度とするのが好ましい。

また、第１、第２の傾斜面１１、１２の表面粗度は、例えば、１０〜５０ｎｍ程度となって、その表面には、アルミニウム、銀、チタン等の金属２３が蒸着されている。これによって、第１、第２の傾斜面１１、１２は、直交して断面三角波状の第１、第２の傾斜反射面（ミラー面）２４、２５を連続形成する。

一方、縦溝１４内に形成される垂直面１９は、第１、第２の傾斜反射面２４、２５（第１、第２の傾斜面１１、１２）に直交しているが、第１、第２の傾斜反射面２４、２５からの光を全反射する別の反射面（垂直反射面）を形成することもできる。ここで、垂直面１９に金属を蒸着処理して、垂直反射面２７とすることもできる。垂直反射面２７と対向する溝傾斜面２０は、非反射面処理（例えば、梨地処理）をして、反射面として作用しないようにしておくのが好ましい。

なお、再帰性反射体１０は、図１に一点鎖線ｋで示すように、上下に二分割して、下側を第１、第２の傾斜反射面２４、２５が並べて形成された第１の光学パネル１６、上側を垂直反射面２７が複数形成された第２の光学パネル１７としているが、第１、第２の光学パネル１６、１７を別々に製造することもでき、この場合は２枚の透明平板の片面のみを成形すればよいので、製造が容易となる。第１、第２の光学パネル１６、１７は、第１の実施例に係る再帰性反射体１０のように一つの透明ブロック体１５から一体化して製造してもよいし、第１、第２の光学パネル１６、１７を別々に製造して、これらを当接して又は平行に離間して配置してもよい。なお、一つの材料から透明ブロック体１５を製造する場合は、熱可塑性樹脂を原料としてインジェクション成形を行うのが好ましい。

従って、図１において、対象物（又は光源）Ａからの光線は、第１、第２の傾斜反射面２４、２５のＲ、Ｓで反射し、垂直反射面２７のＴで反射して、再帰性反射を行う。この再帰性反射体１０を使用する場合は、対象物Ａからの再帰性反射体１０の距離は、第１、第２の傾斜反射面２４、２５の幅ｗ１、縦溝１４のピッチｐ１に比較して十分大きいので、再帰性反射体１０への入射光と再帰性反射体１０からの反射光は、殆ど一致する。なお、２８は第１、第２の傾斜反射面２４、２５の交差部（即ち、谷底部）を示す。また、透明ブロック体１５の表面は、対象物Ａからの光線又は結像しようとする光線（反射光線）を通過させるので、例えば、粗度１０〜２００ｎｍ程度に平滑にするのが好ましい（以下の実施例においても同じ）。

続いて、図４に示す本発明の第２の実施例に係る再帰性反射体３０について説明する。なお、第１の実施例に係る再帰性反射体１０と同一の構成要素は同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
再帰性反射体１０において断面鋸歯状の縦溝１４が使用されていたが、この再帰性反射体３０においては、平行又は略平行な側面３１、３２を有する断面縦長長方形又は断面Ｕ字の縦溝３３を使用することができる。この場合、側面３１、３２をそのまま全反射面とするか、縦溝３３内に金属蒸着をして、垂直反射面（ミラー面）３４、３５とする。縦溝３３の幅ｗ２は縦溝３３の形成ピッチｐ１の０．０５〜０．３倍とするのが好ましいが、本発明はこの数値に限定されない。なお、型抜きをするため、縦溝３３に僅少のテーパを設けてもよい。

垂直反射面３４、３５は光の方向によって適宜選択でき、縦溝３３内を金属蒸着する場合は、内部に透明又は不透明の樹脂を充填することが好ましい。なお、縦溝３３の底部は鏡面を形成しないように、粗面処理又は非透光処理（例えば、塗料を塗る）をすることもできる。
これによって、第１、第２の傾斜反射面２４、２５と、垂直反射面３４又は３５とがそれぞれ直交する多数のコーナーキューブとして、再帰性反射体３０を形成することができる。

この実施例においても、一つの板状の透明ブロック体（透明平板）３７の表面と裏面にそれぞれ垂直反射面３４、３５と、第１、第２の傾斜反射面２４、２５を形成したが、図４に一点鎖線ｋで示すように、透明ブロック体３７を２分割し、それぞれ第１、第２の傾斜反射面２４、２５と、垂直反射面３４、３５とを有する第１、第２の光学パネル３８、３９とすることもできる。第１、第２の光学パネル３８、３９は、接合して一体化、当接又は僅少の隙間を設けて離間する。

次に、図５、図６を参照して、本発明の第３の実施例に係る再帰性反射体４０について説明する。この再帰性反射体４０は直交する第１、第２の傾斜反射面２４、２５が断面三角波状に並べて形成された第１の光学パネル４２と、第１、第２の傾斜反射面２４、２５と直交して平行配置された垂直反射面４３が複数形成された第２の光学パネル４５を有している。

第２の光学パネル４５は、透明平板４６の一方側の面に垂直に、帯状の垂直反射面４３を一定ピッチで並べて形成される。この第２の光学パネル４５の製造方法については、例えば、特許第５０８５６３１号に詳細に記載されている。
第１の光学パネル４２と第２の光学パネル４５との隙間ｈ４は、０である（当接している）のが好ましいが、用途に応じて変えてもよい。隙間ｈ４を大きくすると、キュービックコーナーを形成する第１、第２の傾斜反射面２４、２５と垂直反射面４３とを通過する光が減少するので、好ましくない。

続いて、図７を参照しながら、再帰性反射体１０（３０、４０も同じ）を用いた立体像表示装置５０及び立体像の表示方法について説明する。平面状の再帰性反射体１０を用意し、その上に３０〜１５０度（この実施例では９０度であるが、８０〜１００度の範囲が好ましい）の交差角度を設けてハーフミラー５１を立設（交差配置、即ち、直交又は傾斜して配置）する。

これによって、画像（対象物）Ａから発した光線はハーフミラー５１を通過し、再帰性反射体１０で再帰性反射を行い、ハーフミラー５１で反射して、画像（実像）Ｂを形成する。
この立体像表示装置５０は再帰性反射体１０（又は３０、４０）の製造が容易であるので、全体的なコストが低下する。

本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。
例えば、各反射面を形成する粗度は、入射光の８０％以上の光を正反射するものであれば、１０〜５０ｎｍより大きくても小さくてもよい。
また、第１、第２の傾斜面１１、１２で形成される谷部２１には透明又は不透明の樹脂を充填することもでき、場合によっては、縦溝に不透明の樹脂等を充填することもある。

更に、図７に示す立体像表示装置５０において、ハーフミラー５１の左側に対象物（例えば、Ｂ）を配置し、ハーフミラー５１で反射し、その光線を再帰性反射体１０で再帰反射し、ハーフミラー５１を通過させて、ハーフミラー５１の右側に結像（例えば、実像Ａ）させることもできる。

従来から原理が知られていたが製造が困難なコーナーキューブを用いる再帰性反射体の構成を簡略化し、安価な再帰性反射体並びにこれを用いた立体像表示装置を提供できる。

１０：再帰性反射体、１１：第１の傾斜面、１２：第２の傾斜面、１３：傾斜溝、１４：縦溝、１５：透明ブロック体、１６：第１の光学パネル、１７：第２の光学パネル、１９：垂直面、２０：溝傾斜面、２１：谷部、２２：底部、２３：金属、２４、２５：第１、第２の傾斜反射面、２７：垂直反射面、２８：交差部、３０：再帰性反射体、３１、３２：側面、３３：縦溝、３４、３５：垂直反射面、３７：透明ブロック体、３８、３９：第１、第２の光学パネル、４０：再帰性反射体、４２：第１の光学パネル、４３：垂直反射面、４５：第２の光学パネル、４６：透明平板、５０：立体像表示装置、５１：ハーフミラー

Claims (3)

1. 第１の傾斜反射面及び第２の傾斜反射面が直交して断面三角波状となって一側に並べて形成された第１の光学パネルと、複数の帯状の垂直反射面が透明平板の一方の面に垂直に、かつそれぞれ平行配置して形成された第２の光学パネルとを備え、前記垂直反射面が前記第１の傾斜反射面及び前記第２の傾斜反射面に直交するように、前記第１の光学パネルの他側に前記第２の光学パネルを、１）当接して、又は２）平行に離間して配置したことを特徴とする再帰性反射体。
2. 請求項１記載の再帰性反射体において、前記第１の傾斜反射面及び前記第２の傾斜反射面は、断面直角二等辺三角形の傾斜面に金属蒸着して形成されていることを特徴とする再帰性反射体。
3. 請求項１又は２記載の再帰性反射体と、該再帰性反射体に対して直交又は傾斜して配置したハーフミラーとを有することを特徴とする立体像表示装置。

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