JP6118004B1

JP6118004B1 - 再帰性反射体

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Publication number: JP6118004B1
Application number: JP2016573633A
Authority: JP
Inventors: 誠大坪
Original assignee: Asukanet Co Ltd
Current assignee: Asukanet Co Ltd
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2016-07-15
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2036-07-15
Also published as: EP3355088A1; JP6719411B2; KR20180056744A; US20180267216A1; CN108139516A; EP3355088A4; US10690820B2; CN108139516B; EP3355088B1; JP2017107250A; KR102060161B1; WO2017051598A1; JPWO2017051598A1

Abstract

平板状ブロック１１の上側１２に、平行配置された光反射溝１１ａと、所定間隔で平行配置され、光反射溝１１ａに直交する仕切り壁１５とを有する再帰性反射体１０であって、光反射溝１１ａは、直交する第１、第２の光反射面１３、１４を備え、仕切り壁１５は上方に向かって幅狭となる抜き勾配が設けられ、一側に第１、第２の光反射面１３、１４とは直交する垂直光反射面１９を有する。

Description

本発明は、少なくとも３つの光反射面を有する再帰性反射体に係り、場合によっては対象物（ディスプレイ、実像、物体等）からの光を反射させて別の空間に集光させて結像する立体像表示装置にも使用できる再帰性反射体に関する。

特許文献１に、略９０度の二面角で接する一対のコーナー反射面とこのコーナー反射面に直交する仕切り壁に形成された垂直反射面とを組み合わせた反射素子（光反射ユニット）を並べて配置した再帰性反射体が提案されている。そして、特許文献２には、再帰性反射体に更にハーフミラーを組み合わせた立体像表示装置が提案されている。

また、特許文献３には、透明平板の内部に一方側の面に垂直に帯状の平面光反射部が並べて形成された第１、第２の光制御パネルを用い、第１、第２の光制御パネルの平面光反射部が直交するように第１、第２の光制御パネルを配置した光学結像装置が提案され、一方側にある対象物の像を実像として対称位置に形成できる。

特表２０１１−５１１３０３号公報特開２００９−２５７７６号公報特開２０１２−１４１９４号公報

しかしながら、特許文献１記載の再帰性反射体は、直交する第１、第２の反射面に対する第３の反射面を平行溝によって形成しているので、プレスや金型を用いた成形が困難であるとうい問題があった。
また、特許文献２記載の技術は、３つの面が直交する平面コーナーキューブを使用しており、精密な平面コーナーキューブの形成が困難であるという問題があった。
また、特許文献３記載の装置は、２枚の光制御パネルを必要とし、大型の光制御パネルの製造が困難であるので、全体として安価に製造できず、更に大型の光学結像装置の製造は困難であった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、平板状に形成可能、かつ大量生産が可能で、並べて配置すれば大型になり、場合によって立体像表示装置としても利用可能な再帰性反射体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、平板状ブロックの上側に、平行配置された光反射溝と、所定間隔で平行配置され、前記光反射溝に直交する仕切り壁とを有する再帰性反射体であって、
前記光反射溝は、直交する第１、第２の光反射面を備え、前記仕切り壁は上方に向かって幅狭となる抜き勾配が設けられ、一側に前記第１、第２の光反射面とは直交する垂直光反射面を有する。

また、第２の発明に係る再帰性反射体は、第１の発明に係る再帰性反射体において、前記仕切り壁の他側には、前記第１、第２の光反射面とは同一の角度で交差する傾斜光反射面が設けられ、前記第１、第２の光反射面及び前記傾斜光反射面を用いた立体像表示装置としても使用可能である。

第１、第２の発明に係る再帰性反射体において、前記仕切り壁の高さｈは、前記第１、第２の光反射面によって形成される断面直角三角形の高さａの０．９〜１．５倍の範囲にあるのが好ましい。

第１、第２の発明に係る再帰性反射体において、前記仕切り壁の最大厚さ部分の幅ｗ１は前記第１、第２の光反射面の交差線の長さｂの０．１〜１倍の範囲にあるのが好ましい。

第１、第２の発明に係る再帰性反射体を複数、同一平面状に並べて配置し、前記平板状ブロックの表側に形成されたより多くの前記第１、第２の光反射面及び前記垂直光反射面を用いてより大型の高効率（輝度、反射率の高い）の再帰性反射体とすることもできる。

そして、第２の発明に係る再帰性反射体を複数、同一平面状に並べて配置し、前記平板状ブロックの表側に形成されたより多くの前記第１、第２の光反射面及び前記傾斜光反射面を用いてより大型の高効率の立体像表示装置を形成することもできる。

第１の発明に係る再帰性反射体においては、光反射溝が、直交する第１、第２の光反射面を備え、一側に第１、第２の光反射面と直交する垂直光反射面が形成された仕切り壁には上方に向かって幅狭となる抜き勾配が設けられているので、金型やプレスを用いた成形が極めて容易となる。特に、再帰性反射体を熱可塑性樹脂を用いてモールド成形を行って形成する場合は、製造が極めて容易となり、安価に製造できる。
なお、各光反射面の形成は、例えば、アルミニウム等の反射率の高い金属を蒸着又はスパッタリングの鏡面処理によって形成するが、平板状ブロックの表側にのみ鏡面処理を行えばよい。

そして、第１、第２の光反射面及び垂直光反射面で、コーナーキューブと同一作用を有する再帰性反射体を形成する。ここで、平板状ブロック（例えば、直方体状）の表側（上側）から光を入射させる場合は、透過する物質がないので、物質透過による光の減衰がなく、より輝度の高い再帰性反射性能を得ることができる。

そして、更にこの再帰性反射体を複数並べて配置すると、より大型の再帰性反射体を得ることができ、並べて配置された再帰性反射体に対してハーフミラーを立設すると、大型の立体像表示装置となる。

また、第２の発明に係る再帰性反射体においては、以上の再帰性反射体としての機能を果たす他、直交する第１、第２の光反射面に対して傾斜光反射面を設けており、第１、第２の光反射面及び傾斜光反射面を反射する光方向と入射光の方向が一致しないため（即ち、この場合は、再帰性反射とはならない）、立体像表示装置としての機能も有する。即ち、第１、第２の光反射面及び傾斜光反射面が、それぞれの光反射面の姿勢（角度）を一定に保ちながら多数配置されるので、第１、第２の光反射面及び傾斜光反射面で反射する光は結像する。これによって、対象物（ディスプレイ、実像、物体等）からの光を、対象物とは別位置に結像させることができる。

本発明の一実施例に係る再帰性反射体の一部を省略した平面図である。図１における矢視Ａ−Ａ’断面図である。図１における矢視Ｂ−Ｂ’断面図である。同再帰性反射体の斜視図である。同再帰性反射体の動作状態の説明図である。同再帰性反射体の動作状態の説明図である。同再帰性反射体を立体像表示装置として動作させる場合の説明図である。同再帰性反射体を立体像表示装置として動作させる場合の説明図である。同再帰性反射体を用いた大型再帰性反射体の概略平面図である。同再帰性反射体を用いた大型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４に示すように、本発明の一実施例に係る再帰性反射体１０は、例えば、不透明又は透明な樹脂（例えば、メタクリル樹脂ポリカーボネイト、オレフイン樹脂、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂、又はその他の熱硬化性樹脂）からなる平板状ブロック１１の上側１２に、断面が直角二等辺三角形の平行配置された光反射溝１１ａと、所定ピッチで平行配置され、この光反射溝１１ａを横切る（直交する）仕切り壁１５とを有している。光反射溝１１ａはそれぞれ平行かつ交互に並べて直角配置された第１、第２の光反射面１３、１４を有している。仕切り壁１５は、並べて配置された第１、第２の光反射面１３、１４を所定ピッチで分断している。以下、これらについて詳しく説明する。

仕切り壁１５の一側に第１、第２の光反射面１３、１４と直交する垂直光反射面（第４の光反射面）１９が、他側に第１、第２の光反射面１３、１４に対して非直交状態で傾斜して配置され、第１、第２の光反射面１３、１４と同一角度で交差する傾斜光反射面（第３の光反射面）１６が形成されている。ここで、非直交状態とは、第１、第２の光反射面１３、１４又は、第１、第２の光反射面１３、１４が交差する交差線（谷底線）１７に対して傾斜光反射面１６が直交していないことを言い、広くは図２に示すように、傾斜光反射面１６の傾斜角度θ１が、例えば、第１、第２の光反射面１３、１４の交差線１７に対して、５０〜８９度（より好ましくは７０〜８８度）の範囲にあることを言う。

なお、θ１が鋭角である場合には、上方に向かって仕切り壁１５の幅は狭くなる（即ち、抜き勾配を有する）ので、樹脂成形時の型抜き成形が容易となるという利点を有する。また、傾斜光反射面１６が傾くことによって、結像される実像の位置が変わるので、結像できる範囲で適宜その傾斜角度を決めることになる。
図１〜図４に示すように、仕切り壁１５の高さｈと、第１、第２の光反射面１３、１４で形成される断面直角二等辺三角形の高さａはこれらを区別するために、高さｈ＞高さａのように示しているが、図５〜図８に示すように、高さｈ＝高さａとするのが好ましく、製造が極めて容易となる。また、仕切り壁１５の上端には平面部を設けるのが好ましく、これによって、仕切り壁１５が丈夫になり欠け難く、寸法精度が向上する。

第１、第２の光反射面１３、１４、傾斜光反射面１６、垂直光反射面１９の製造方法は、熱可塑性樹脂を用いて、上側１２に第１、第２の光反射面１３、１４に対応する直角三角形断面を有する光反射溝１１ａと、傾斜光反射面１６及び垂直光反射面１９を有する仕切り壁１５を形成して平板状ブロック１１を形成する。そして、その上にアルミニウム、錫、チタン、クロム、ニッケル、銀の金属を蒸着して光反射面を形成する。
この場合、この透明な平板状ブロック１１の上側１２は全面的に金属蒸着されているので、光反射溝１１ａの直角三角形断面だけでなく仕切り壁１５の表面にも金属蒸着されて鏡面が形成されている。

これによって、第１、第２の光反射面１３、１４、傾斜光反射面１６、垂直光反射面１９が形成されると共に、仕切り壁１５の上面にも光反射面２０が形成される。なお、図１〜図８に示すように、仕切り壁１５の高さｈは変えることも可能で、高さｈは第１、第２の光反射面１３、１４で形成される断面直角（二等辺）三角形の高さａの０．９〜１．５倍となって、第１、第２の光反射面１３、１４の仕切り壁１５によって挟まれた長さｂ（最小幅、即ち交差線１７の長さ）は高さａの１〜２．５倍（より好ましくは、１．１〜２．２倍、更に好ましくは１．２〜１．８倍）とすることも可能である。光反射面２０はできる限り小さいのが好ましく、これにより第１、第２の光反射面１３、１４を有効に利用できる。

また、仕切り壁１５の最大厚み部分の幅ｗ１は、例えば（０．１〜１）ｂの範囲にあり、薄い部分の厚みｗ２は傾斜光反射面１６の傾斜角度（θ１）で決定される。従って、仕切り壁１５のピッチＰはｂ＋ｗ１となる。また、平板状ブロック１１の厚みｔは特に限定はないが、例えば、高さｈの３〜２０倍の範囲にあるのが好ましい。平板状ブロック１１の厚みｔは、第１、第２の光反射面１３、１４の数によって決定される。厚くすると全体的に強度が増加し、薄くすると収納がコンパクトになるが、強度が不足する場合がある。なお、本発明はこれらの数字に限定されず、必要に応じて異なる比率で構成される。

続いて、再帰性反射体１０の動作を図５、図６を参照しながら説明する。まず、対象物Ａからの光（入射光ａ）は、第１、第２の光反射面１３、１４及び垂直光反射面１９に当たる。この場合、垂直光反射面１９を入射光ａが当たるように、例えば、図５においては、右斜め方向から光が差し込むように、光の発生源と再帰性反射体１０の位置を調整する。即ち、傾斜光反射面１６が入射光ａに対して影になるようにする。第１、第２の光反射面１３、１４及び垂直光反射面１９はそれぞれの面が直交配置されているので、キュービックコーナーとして働き、ｐ１、ｑ１、ｒ１点で３回反射を行い、入射光ａと同じ方向に出光する再帰性反射を行う。
この実施例では、第１、第２の光反射面１３、１４及び垂直光反射面１９に当たる光は、空気以外の媒質を通過しないので、光の減衰がなく明るい再帰性反射光を得ることができる。

次に、図７、図８を参照しながら、この再帰性反射体１０を立体像表示装置として使用する場合について説明する。この場合は、対象となる対象物Ａからの光が、第１、第２の光反射面１３、１４の他に、傾斜光反射面１６にも照射し、垂直光反射面１９に当たらないようにする。
例えば、対象物Ａからの光は、第２の光反射面１４の（ｐ１、ｐ２）、第１の反射面１３（ｑ１、ｑ２）で反射され、傾斜光反射面１６（ｒ１、ｒ２）で反射する。ここで、仮に傾斜光反射面１６が第１、第２の光反射面１３、１４に対して垂直であれば、再帰性反射体として作用し、入射光の方向と反射光の方向が同一となって、対象物Ａの部分に集光し、像としては見えない。しかしながら、傾斜光反射面１６は、第１、第２の光反射面１３、１４に対して傾いているので別位置に実像Ｂを形成する。なお、以上の光路は図７、図８に実線で示すが、模式的に示すので、第１、第２の光反射面１３、１４、傾斜光反射面１６の反射光の角度は正確に示していない（以下の例でも同じ）。

次に、対象物Ａからの光が、傾斜光反射面１６に入光し、反射して第１、第２の光反射面１３、１４で反射した場合の、光路を、図７、図８に二点鎖線で示す。即ち、対象物Ａからの光は傾斜光反射面１６（ｘ１、ｘ２）で反射し、第２の光反射面１４（ｙ１、ｙ２）で反射し、第１の光反射面１３（ｚ１、ｚ２）で反射し、実像Ｃを結像する。対象物Ａからの光は、第１の光反射面１３（ｑ１、ｑ２）、第２の光反射面１４（ｐ１、ｐ２）、傾斜光反射面１６（ｒ１、ｒ２）を反射して実像Ｂを結像する場合もあり得る。実像Ｃは実像Ｂとは異なる位置に結像する場合もあるが、対象物Ａと再帰性反射体１０の位置、角度を選択することによって、又は対象物Ａと再帰性反射体１０との間に遮蔽物を設けることによって、一つの実像Ｂ（又はＣ）とすることもできる（以下、実像Ｂのみ結像させるようにした場合について説明する）。

この再帰性反射体１０においては、傾斜光反射面１６が第１、第２の光反射面１３、１４に対して傾斜しているので、再帰性反射は行われず、第１、第２の光反射面１３、１４、傾斜光反射面１６からの反射光は、対象物Ａの位置から外れる。そして、このような第１、第２の光反射面１３、１４、傾斜光反射面１６を有する光反射ユニット２２（小ブロック、図４参照）が、第１、第２の光反射面１３、１４、傾斜光反射面１６の角度位置を保ったまま（即ち、同一姿勢で）平面状に多数並べられているので、これらの光が同一位置に集まる。従って、対象物Ａからの光が複数の光反射ユニット２２によって反射し、実像Ｂを形成する。

この実施例の場合、対象物Ａが各光反射ユニット２２の傾斜光反射面１６に向かって光を発する側（例えば、図７において［Ｇ］側）にある場合は、実像Ｂを結像するが、図７において［Ｋ］側に対象物Ａがある場合は、Ａからの光（光線）は垂直光反射面１９、第１、第２の光反射面１３、１４を通って反射するので、再帰性反射を行い結像しない。また、反射面２０で反射した光も結像しない。

次に、図９に示す再帰性反射体３０について説明する。再帰性反射体３０は、平面視して正方形又は長方形の再帰性反射体１０を複数用意し、同一平面状に並べて形成されより大型で高効率な装置となっている。この場合、並べて形成された大型の再帰性反射体３０は矩形であることが好ましいが、本発明はその形状には限定されない。
再帰性反射体１０において、仕切り壁１５が同一方向を向いているのが好ましい。再帰性反射体１０の第１、第２の光反射面１３、１４の方向は合わせるのが好ましいが、同一直線上に並ぶ必要はない。なお、第１、第２の光反射面１３、１４及び傾斜光反射面１６を用いて立体像表示装置を形成する場合も同様である。

図１０に示すように、再帰性反射体１０を構成する複数の平板状ブロック１１を同一平面状に並べて大型再帰性反射体３２を構成し、この大型再帰性反射体３２の一側又は中央にハーフミラー３３を直交状態で立設して立体像表示装置３１を形成する。

この立体像表示装置３１において、対象物Ｄからの光はハーフミラー３３を通過し、更に一部は反射して大型再帰性反射体３２に入射される。大型再帰性反射体３２では、入射された光はそのまま反射し、再度ハーフミラー３３に反射及び透過し、実像Ｅを結像する。
この場合、大型再帰性反射体３２は小型の再帰性反射体１０を構成する平板状ブロック１１を並べて形成したものであるので、大型のものができ、かつ各再帰性反射体１０の第１、第２の光反射面１３、１４及び垂直光反射面１９は露出しているので、光の減衰が生じ難く、より明るい実像Ｅを形成できる。
なお、この実施例では、大型再帰性反射体３２の中央にハーフミラー３３を立設したが、例えば、図１０にＪ−Ｊ’で示すように、大型再帰性反射体３２の半分のみを使用することもできる。

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。
また、前記実施例においては、第１、第２の光反射面１３、１４によって形成される断面直角二等辺三角形の溝は空間であったが、透明の樹脂を詰めることもできる。この場合、光の通過効率は下がるが、埃等が堆積することがなく、容易に表面の掃除ができる。
更には、上記実施例では、平板状ブロックの上側にある金属蒸着面を使用したが、平板状ブロックを透明材料で形成し、上記実施例とは上下を逆にして金属蒸着面を下にして使用することもできる。この場合、透明物質を光が通過するので、輝度が下がるがより平面性の良い光反射面を得ることができる。

本発明に係る再帰性反射体は、大型再帰性反射体の単位となる再帰性反射体を例えば熱可塑性樹脂等を用いて精密かつ安価に製造できるので、ハーフミラー等と組み合わせて大型のより輝度の高い立体像表示装置を形成することが可能となる。
また、この再帰性反射体をそのまま利用して立体像表示装置を形成することもできる。

１０：再帰性反射体、１１：平板状ブロック、１１ａ：光反射溝、１２：上側、１３：第１の光反射面、１４：第２の光反射面、１５：仕切り壁、１６：傾斜光反射面、１７：交差線、１９：垂直光反射面、２０：光反射面、２２：光反射ユニット、３０：再帰性反射体、３１：立体像表示装置、３２：大型再帰性反射体、３３：ハーフミラー

Claims

平板状ブロックの上側に、平行配置された光反射溝と、所定間隔で平行配置され、前記光反射溝に直交する仕切り壁とを有する再帰性反射体であって、
前記光反射溝は、直交する第１、第２の光反射面を備え、前記仕切り壁は上方に向かって幅狭となる抜き勾配が設けられ、一側に前記第１、第２の光反射面とは直交する垂直光反射面を有することを特徴とする再帰性反射体。
請求項１記載の再帰性反射体において、前記仕切り壁の他側には、前記第１、第２の光反射面とは同一の角度で交差する傾斜光反射面が設けられ、前記第１、第２の光反射面及び前記傾斜光反射面を用いた立体像表示装置としても使用可能であることを特徴とする再帰性反射体。
請求項１又は２記載の再帰性反射体において、前記仕切り壁の高さｈは、前記第１、第２の光反射面によって形成される断面直角三角形の高さａの０．９〜１．５倍の範囲にあることを特徴とする再帰性反射体。
請求項１〜３のいずれか１記載の再帰性反射体において、前記仕切り壁の最大厚さ部分の幅ｗ１は前記第１、第２の光反射面の交差線の長さｂの０．１〜１倍の範囲にあることを特徴とする再帰性反射体。
請求項１〜４のいずれか１記載の再帰性反射体を複数、同一平面状に並べて配置したことを特徴とする再帰性反射体。
請求項２記載の再帰性反射体を複数、同一平面状に並べて配置し、立体像表示装置として使用することを特徴とする再帰性反射体。