JP6357361B2

JP6357361B2 - 再帰性反射体及びこれを利用した立体像表示装置

Info

Publication number: JP6357361B2
Application number: JP2014125530A
Authority: JP
Inventors: 誠大坪
Original assignee: Asukanet Co Ltd
Current assignee: Asukanet Co Ltd
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2034-06-18
Also published as: JP2016004206A

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及び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、比較的製造を容易になし得る再帰性反射体及びこれを用い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、反射面が互いに直交する第１、第２のミラーが、長手方向が互いに平行で、かつ、幅方向において交互に配置されるように形成された第１の板状材と、隙間を有して立設配置された帯状の第３のミラーを複数有し、前記第１の板状材に当接して又は隙間を有して配置された第２の板状材とを備え、しかも、前記第３のミラーの反射面は前記第１、第２のミラーの反射面と直交配置されている。

第１の発明に係る再帰性反射体において、前記第１、第２のミラーによって形成される谷部は透明樹脂が充填され、前記第１の板状材は平板状となっているのが好ましい。

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を用いる立体像表示装置であって、前記再帰性反射体の上に、ハーフミラーを立設し、該ハーフミラーを通過した画像Ａからの光線を、前記再帰性反射体で同一方向に反射させ、前記ハーフミラーで反射して、画像Ｂを別位置に結像する。ハーフミラーの立設角度は、平面状の再帰性反射体に対して直角であるのが好ましいが、傾斜（例えば、９０度を除く５０〜１３０度、より好ましくは９０度を除く７０〜１１０度）しても、立体像を結像できる。

また、第２の発明に係る立体像表示装置において、前記第３のミラーは片面ミラーであって、該片面ミラーの裏側は非光反射面とすることもでき、これによって、ゴーストの少ないより鮮明な画像を得ることができる。

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、第１の板状材の表面（又は裏面）が三角波状となっているので、製造が容易である。例えば、透明又は不透明の板材を、１）多数の三角波が形成された型ロールに通過させて、２）金型によりプレス成形して、３）型を用いたインジェクション成形して、等で第１の板状材を製造できるので、従来の３面コーナーキューブに比較して極めて製造が容易となり、また精度も向上する。

そして、第１の発明に係る再帰性反射体は、第２の板状材の製造も、１）型ロールを通過させて、２）プレス成形で、３）多数枚の透明板（透明シート）と反射板（又は反射膜）とを積層し、鉛直方向に所定厚みでスライスして（例えば、特許第５０８５７６７号参照）、４）インジェクション成形で、５）リソグラフィー法を用いてできるので、製造が容易となる。従って、第１、第２の板状材を積層して形成される再帰性反射体も安価に製造できる。
なお、第１の板状材と第２の板状材を一体にして、成形（例えば、インジェクション成形、金型成形）することもできる。

（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る再帰性反射体の平面図、（Ｂ）は同側面図、（Ｃ）は同正面図、（Ｄ）は本発明の第２の実施の形態に係る再帰性反射体の側面図、（Ｅ）は同図（Ｄ）における矢視Ｋ−Ｋ断面図である。片側に三角波状の面を有する第１の板状材の説明図である。片側に平行側面を有する溝が形成された第２の板状材の説明図である。（Ａ）〜（Ｄ）は第２の板状材の製造方法の説明図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第２の板状材の別の製造方法の説明図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第２の板状材の別の製造方法を示す説明図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施の形態に係る再帰性反射体の製造方法を示す説明図である。同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の形態について説明する。
図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る再帰性反射体１０は幅方向端部が隣接して直交する第１、第２のミラー１１、１２が交互に平行に形成された第１の板状材１３と、隙間ｄを有して立設配置された帯状の第３のミラー１５を複数有し、第１の板状材１３に当接して又は隙間を有して配置された第２の板状材１６とを備えている。そして、この第３のミラー１５は、第１の板状材１３の上に載っているが、更に下方に延長した第３のミラー１５の反射面は、第１、第２のミラー１１、１２に対して直交している。第１のミラー１１と第２のミラー１２の片側端部（山部）は第３のミラー１５の一端に接して配置されていてもよいが、僅少の隙間ｃ（第２の板状材１６の厚みの０．１〜０．５倍程度）を有して配置されてもよい。以下、これらについて詳細に説明する。

帯状に長い第１、第２のミラー１１、１２の反射面の幅ｗは、０．１〜５ｍｍ程度であり、一つの平面に例えば１００〜１０００本程度の谷部（凹凸）１４を有する。但し、本発明は、これらの寸法、及び谷部の本数に限定されず、用途に応じて上限値より多い場合、下限値より少ない場合もある。ここで、水平面に対して４５度傾斜した第１、第２のミラー１１、１２の反射面の幅ｗは、第２の板状材１６の第３のミラー１５の間隔ｄの０．５〜３程度が好ましいが、本発明はこの数値に限定されない。

第１の板状材１３の基材１３ａは、透明又は不透明のプラスチック、ガラス等からなって、表面には第１、第２のミラー１１、１２の素地面１８、１９が形成され、素地面１８、１９の上に銀、アルミニウム、チタン等の光反射性を有する金属が蒸着されて、第１、第２のミラー１１、１２を形成している。なお、素地面１８、１９の粗度Ｒは例えば、１０〜５００ｎｍ程度が好ましいが、面粗度がこの数値より大きい場合であっても小さい場合であっても、光線の７０％以上が等角反射されれば適用可能である。

第１の板状材１３の基材１３ａは、図２に示すような、平面ローラ２０と三角波状の凹凸面付きローラ２１との間に板材（又はシート材）２２を通過させることによって製造する。この場合、凹凸面付きローラ２１の溝は、凹凸面付きローラ２１の軸心に平行であってもよいが、円周面上にリング状に当ピッチで並べて形成されているのが好ましい。
この実施の形態では、谷部１４の両側面を形成する隣り合う素地面１８、１９は幅方向端部が連結され、角度が直角の断面三角波状となっているが、隣り合う素地面１８、１９との間に隙間があってもよい。また、図２において、平面ローラ２０と凹凸面付きローラ２１の軸は図示されていない。

素地面１８、１９で形成される谷部１４には、第１、第２のミラー１１、１２の形成後、透明の樹脂２４が充填されて第１の板状材１３を平板状とするのが好ましく、この場合、第１、第２のミラー１１、１２を有する第１の板状材１３が、第２の板状材１６に向き合う面（正面側という）は平滑面とし、光線が乱反射しないようにしておく。第１、第２のミラー１１、１２の裏面側は、光は通過しないので、不透明の樹脂であっても透明の樹脂であってもよい。

なお、図１（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、第１、第２のミラー１１、１２を、透明な樹脂又はガラス等からなる板材２５の裏面側に形成した三角波状の素地面２６、２７の表面を鏡面にして（ミラー面形成加工）、形成してもよい。２８は第１の板状材を示す。この場合、素地面２６、２７によって形成される谷部２９には樹脂を充填するのが好ましい。
また、第１の板状材は、平板状の金型（又はその他の成形型）を用い、ガラス又は透明プラスチックからなる平板材をプレス成形によって直交する素地面を有する基材を製造して形成することもできる。

更に、図１（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、第１の板状材２８と第２の板状材１６を同一の基材（ガラス、透明プラスチック等）によって一体として構成し、所定の金型内にインジェクション成形、又はプレス成形を行って製造することができる。
この場合、土手部３６の片側のみ（例えば、側面３３、３４のいずれか一方のみ）を鏡面加工（蒸着）して第３のミラーを形成することもできるし、土手部３６の両側をミラー面とすることもできる。更に、土手部３６で形成される凹部（溝）には透明樹脂、ガラスを充填するのが好ましい。また、いずれの場合も、ミラー面とする基材の表面は１０〜５０ｎｍ又は１０ｎｍ以下の表面粗度とするのがよい。

次に第２の板状材１６について説明する。
第２の板状材１６を構成する基材１６ａは、図３に示すように、透明な板材（シート材）３０を平面ローラ３１と凹凸面付きローラ３２で押圧して、両側面３３、３４が平行な断面矩形の溝３５を所定ピッチで形成する。この場合の溝３５のピッチは、例えば０．１〜５ｍｍで、溝３５の高さ（ｈ１）／幅（ｗ１）の割合は１〜４程度である。凹凸面付きローラ３２の溝は円周方向に環状に多数列形成されているのが好ましいが、凹凸面付きローラ３２の軸心に沿って平行に設けられていてもよい。
また、平面型と片面に凹凸溝を形成した金型（又はセラミック、ガラス製の成形型）を用い、透明板の表面に凹凸溝をプレスによって形成してもよい。この場合の基材１６ａは熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチック、ガラス等がある。

この場合、溝３５の両側面３３、３４は表面粗度Ｒａが５０ｎｍ以下（例えば１０〜４０ｎｍ）の超平面とするのが好ましい。そして、溝３５の両側面３３、３４の例えば、双方には、第３のミラー１５が形成される必要があり、形成方法の一例について以下に説明する。なお、溝３５の幅ｗ１と土手部（凸部）３６の幅ｗ２は任意に変えることができるが通常は、ｗ２／ｗ１が０．２〜５程度である。

次に、図４（Ａ）に示すように、基材１６ａの溝３５の底面３８、土手部３６の表面３９に紫外線照射剥離樹脂４０、４１を塗布する。この場合、インクジェットがＮＣ制御されるインクジェットプリンター法を用いて両者の塗装（表面印刷）を行うのが好ましい。なお、溝３５の側面３３、３４にはインク（紫外線照射剥離樹脂）が付着しないようにする。

この後、図４（Ｂ）に示すように、基材１６ａの上面側の凹凸部４３に金属蒸着処理（鏡面処理）を行って鏡面とする。４４は金属が蒸着された蒸着層を示す。
これによって、この溝３５の側面３３、３４、紫外線照射剥離樹脂４０で覆われた底面３８、隣り合う溝３５を形成する土手部３６の紫外線照射剥離樹脂４１で覆われた表面３９に蒸着層４４が形成される。
次に、基材１６ａの裏面から紫外線を照射し、紫外線照射剥離樹脂４０、４１をその上に形成された蒸着層４４と同時に除去する。この状態を、図４（Ｃ）に示す。

図４（Ｃ）に示す基材１６ａにおいては、溝３５の側面３３、３４に蒸着によって形成された第３のミラー１５を構成する金属反射面（鏡面）が残る。

更に、溝３５の部分は空間となっているので、必要な場合は、図４（Ｄ）に示すように、内部に基材１６ａと同一又は近似した屈折率を有する透明樹脂４６を充填する。なお、充填した透明樹脂４６の露出面（最上面）に凹凸がある場合には、表面切削及び研磨を行うのが好ましい。
また、基材１６ａの溝３５の底部においては、第３のミラー１５が粗面である箇所が発生する可能性があるので、基材１６ａの底部も切削研磨して、底面の粗度が５０ｎｍ以下の超平面を形成するのがよい。

以上の方法によって、平行に立設配置された第３のミラー１５を有する第２の板状材１６が完成する。この実施の形態においては、基材１６ａの土手部３６が透明体であるので、第３のミラー１５は蒸着層４４の表裏面に形成され、それぞれ光を反射する。

続いて、上記した第２の板状材１６を製造する別の方法を、図５（Ａ）、図６（Ａ）を参照しながら説明する。図５（Ａ）に示すように、両面反射板の一例である金属シート４８とガラス又は透明プラスチックからなる透明シート４９とを透明な接着材を用いて交互に積層して一つの積層体５０を形成する。この場合の積層体５０の金属シート４８及び透明シート４９の枚数は例えば、１００〜１０００枚程度である。

次にこの積層体５０を図５に一点鎖線で示すように、一定幅ｗ３で切り出す。この後、切断面を研磨し粗度Ｒａを１０〜５０ｎｍとする。これによって、第３のミラー１５が両面反射である第２の板状材５２が完成する。第３のミラー１５が両面反射である場合、第１、第２のミラー１１、１２に入光した光線の多くを第３のミラー１５が反射するので、より明るい再帰光を得ることができる。

続いて、第３のミラー１５が片面ミラーである第２の板状材５３の製造方法の一例について、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）を参照しながら説明する。
ガラス又はプラスチックからなる透明シート４９の上に不透光性の薄いシート５４を介して、表面がミラー面を形成可能な金属シート４８を接着剤を介して多数枚積層する。この後、一点鎖線で示す位置で一定幅ｗ３で切断（スライス）し、切断面を研磨し、図６（Ｂ）に示すように、片側反射の第２の板状材５３が形成される。金属シート４８の片面が第３のミラー１５の反射面となる。従って、第３のミラー１５の裏側は非光反射面となる。

再帰性反射体１０の製造にあっては、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第２の板状材１６を、第１の板状材１３の上に当接又は僅少の隙間を有して搭載する。この場合、第２の板状材１６の第３のミラー１５が、第１の板状材１３の第１、第２のミラー１１、１２に直交するようにする。なお、以上に説明する僅少の隙間には図７（Ｂ）に示すように、透明樹脂５５があるのが好ましい。
これによって、第２の板状材１６を通過した、又は第３のミラー１５で反射した光線は、第１の板状材１３の第１、第２のミラー１１、１２のＰ点、Ｑ点で反射され、更に第２の板状材１６を通過（第３のミラー１５のＲ点で反射する場合も含む）して再帰性反射を行う（図１（Ｂ）の拡大図参照）。

次に、図８を参照しながら、再帰性反射体１０を用いた立体像表示装置５７について説明する。平面状の再帰性反射体１０を用意し、その上にハーフミラー５８を立設（直交又は斜交）する。
これによって、画像Ａから発した光線はハーフミラー５８を通過し、再帰性反射体１０で再帰性反射を行い（同一方向に反射）、ハーフミラー５８で反射して、画像Ｂを別位置に形成（結像）する。

ここで、再帰性反射体１０に、図６（Ｂ）に示すように、片面反射の第３のミラー１５を使用した場合には、第２の板状材１６では光線の複数回反射を起こさないので、鮮明な画像Ｂが得られる。この場合、ハーフミラー５８と再帰性反射体１０との角度θは直角の必要はなく、任意の角度（例えば４５〜１３５度）とすることができ、画像Ｂの位置もハーフミラー５８の角度θに応じて異なる位置に結像する。
なお、ハーフミラー５８は片面のみ鏡面処理が行われてもよいが、両面に鏡面処理を行ってもよい。

本発明は前記した実施の形態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、本発明は以上の実施の形態に説明した各構成要素を組み合わせて再帰性反射体又は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：第１のミラー、１２：第２のミラー、１３：第１の板状材、１３ａ：基材、１４：谷部、１５：第３のミラー、１６：第２の板状材、１６ａ：基材、１８、１９：素地面、２０：平面ローラ、２１：凹凸面付きローラ、２２：板材、２４：樹脂、２５：板材、２６、２７：素地面、２８：第１の板状材、２９：谷部、３０：板材、３１：平面ローラ、３２：凹凸面付きローラ、３３、３４：側面、３５：溝、３６：土手部、３８：底面、３９：表面、４０、４１：紫外線照射剥離樹脂、４３：凹凸部、４４：蒸着層、４６：透明樹脂、４８：金属シート、４９：透明シート、５０：積層体、５２：第２の板状材、５３：第２の板状材、５４：シート、５５：透明樹脂、５７：立体像表示装置、５８：ハーフミラー

Claims

反射面が互いに直交する第１、第２のミラーが、長手方向が互いに平行で、かつ、幅方向において交互に配置されるように形成された第１の板状材と、隙間を有して立設配置された帯状の第３のミラーを複数有し、前記第１の板状材に当接して又は隙間を有して配置された第２の板状材とを備え、しかも、前記第３のミラーの反射面は前記第１、第２のミラーの反射面と直交配置されてい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、前記第１、第２のミラーによって形成される谷部は透明樹脂が充填され、前記第１の板状材は平板状となってい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を用いる立体像表示装置であって、前記再帰性反射体の上に、ハーフミラーを立設し、該ハーフミラーを通過した画像Ａからの光線を、前記再帰性反射体で同一方向に反射させ、前記ハーフミラーで反射して、画像Ｂを別位置に結像することを特徴とする立体像表示装置。
請求項３記載の立体像表示装置において、前記第３のミラーは片面ミラーであって、該片面ミラーの裏側は非光反射面となっていることを特徴とする立体像表示装置。