JP6372630B2

JP6372630B2 - 結像素子およびその製造方法

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Description

本発明は、空中映像を表示可能にする空中映像表示装置に用いられる結像素子およびその製造方法に関し、より特定的には、一方の主面側の空間位置に配置された物体の実像を他方の主面側の空間位置において結像させる結像素子およびその製造方法に関する。

従来、空中映像表示装置に用いられる結像素子として、一般に２面コーナーリフレクタアレイ素子と称される素子が用いられている。２面コーナーリフレクタアレイ素子としては、複数の反射体が主面と直交する方向に透明体を介して積層されてなる平板状の反射素子を２つ使用し、これら２つの反射素子を互いの積層方向が直交するように厚み方向に重ね合わされてなるものが利用される場合がある。

この種の２面コーナーリフレクタアレイ素子においては、たとえば国際公開第２００９／１３１１２８号（特許文献１）や特開２０１２−１２８４５６号公報（特許文献２）等において開示されるように、２つの反射素子が透光性を有する接着剤を用いて接合されることが一般的である。

また、この種の２面コーナーリフレクタアレイ素子においては、一般にタイリングと称される技術を用いて２つの反射素子のそれぞれが大型化されることで大面積化される場合が多い。このタイリングとは、複数の小型の単位反射素子を面状に並べて配置し、これらの端部同士を相互に繋ぎ合わせることによって１つの大型の複合反射素子とする技術である。

当該タイリングの詳細が具体的に開示された文献としては、たとえば特開２０１１−９０１１７号公報（特許文献３）や特開２０１３−１０１２３０号公報（特許文献４）、特開２０１３−１６７６７０号公報（特許文献５）等がある。

国際公開第２００９／１３１１２８号特開２０１２−１２８４５６号公報特開２０１１−９０１１７号公報特開２０１３−１０１２３０号公報特開２０１３−１６７６７０号公報

しかしながら、上記タイリングを適用した場合においては、その製造上の制約から、複数の単位反射素子を相互に繋ぎ合わせることで形成された複合反射素子の一対の主面を共に理想的な平面とすることは非常に困難である。

たとえば、単位反射素子の製作の際に、当該単位反射面の一対の主面がより平坦になるように研磨加工が一般的に施されるが、当該研磨加工に伴って個々の単位反射素子の厚みは異なることとなってしまい、これが複合反射素子の一対の主面を共に理想的な平面とすることの妨げとなってしまう。

このように、厚みの異なる単位反射素子をタイリングによって繋ぎ合わせて複合反射素子とした場合には、隣り合う単位反射素子の継ぎ目部分において段差が発生することとなる。複合反射素子の主面にこのような段差が生じた場合には、当該段差部分が結像に際して不要な反射面として機能してしまうため、表示される空中映像にこれがスジ状の欠陥として現われてしまい、結果として表示品位の低下に繋がる問題を引き起こす。

また、上述した段差は、当該結像素子に割れや欠けが発生してしまう原因となるばかりでなく、ハンドリング時において手指を怪我してしまう原因ともなるため、破損防止や安全性の面においても問題を引き起こしてしまう。ここで、上述した段差の発生を抑制するために、単位反射素子の端面と主面とを結ぶ角部に面取り加工を施すことも可能ではあるが、そのように加工した場合には、映像の連続性が損なわれてしまうことになり、結果として表示品位の低下に繋がってしまう。

したがって、本発明は、上述した問題を解決すべくなされたものであり、高品位の空中映像を表示することができるとともに、破損し難くかつハンドリング時において怪我を誘発し難い結像素子およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に基づく結像素子は、厚み方向において相対して位置する第１主面および第２主面を有し、上記第１主面側の空間位置に配置される物体の実像を上記第２主面側の空間位置において結像させるものであって、上記第１主面側に配置された平板状の第１反射素子と、上記第２主面側に配置された平板状の第２反射素子とを備えている。上記第１反射素子は、上記厚み方向に直交する第１方向に沿って並ぶように互いに平行に配置された複数の第１反射体と、上記複数の第１反射体のうちの隣り合う第１反射体間を充填する複数の第１透明体とを含んでいる。上記第２反射素子は、上記厚み方向および上記第１方向の双方に直交する第２方向に沿って並ぶように互いに平行に配置された複数の第２反射体と、上記複数の第２反射体のうちの隣り合う第２反射体間を充填する複数の第２透明体とを含んでいる。上記第１反射素子は、上記第２反射素子に対向する内側主面と、当該内側主面と相対して位置しかつ上記第１主面を規定する外側主面とを有している。上記第２反射素子は、上記第１反射素子に対向する内側主面と、当該内側主面と相対して位置しかつ上記第２主面を規定する外側主面とを有している。上記第２反射素子は、面状に並べて配置された平板状の複数の単位反射素子と、当該複数の単位反射素子の端部同士を繋ぎ合わせる継ぎ目部とを含む複合反射素子にて構成されている。上記複合反射素子からなる上記第２反射素子の上記外側主面の平面度は、上記複合反射素子からなる上記第２反射素子の上記内側主面の平面度よりも高い。

なお、ここで言う「平面度」とは、いわゆる「最大傾斜式平面度」と称されるものを意味し、その面上の全ての点が面の代表平面に平行な２つの平面内にあるとともに、この２つの平面間の距離が最小となるときの当該２つの面間の距離を言う。この平面度の算出方法としては、指定された測定範囲内において全ての測定点から最小二乗平面を求め、その最小自乗平面に平行でかつ正負それぞれのピーク点を通る２つの平面間の長さを求める方法が挙げられる。また、平面度が高いとは、上記２つの面の間の距離が小さいことを言い、平面度が低いとは、上記２つの面の間の距離が大きいことを言う。

本発明の第１の局面に基づく結像素子の製造方法は、上述した本発明に基づく結像素子を製造するための製造方法であって、上記第１反射素子を形成する工程と、上記第２反射素子となる上記複数の単位反射素子を定盤上において面状に並べて配置した状態で当該複数の単位反射素子の端部同士を繋ぎ合わせることにより、上記第２反射素子を形成する工程と、上記第２反射素子を形成する工程において上記定盤に接触配置された側の主面が上記第２反射素子の上記外側主面となるように、上記第１反射素子と上記第２反射素子とを重ね合わせて固定する工程とを備える。

本発明の第２の局面に基づく結像素子の製造方法は、上述した本発明に基づく結像素子を製造するための製造方法であって、上記第１反射素子となる上記複数の単位反射素子を定盤上において面状に並べて配置した状態で当該複数の単位反射素子の端部同士を繋ぎ合わせることにより、上記第１反射素子を形成する工程と、上記第２反射素子となる上記複数の単位反射素子を定盤上において面状に並べて配置した状態で当該複数の単位反射素子の端部同士を繋ぎ合わせることにより、上記第２反射素子を形成する工程と、上記第１反射素子を形成する工程において上記定盤に接触配置された側の主面が上記第１反射素子の上記外側主面となるとともに、上記第２反射素子を形成する工程において上記定盤に接触配置された側の主面が上記第２反射素子の上記外側主面となるように、上記第１反射素子と上記第２反射素子とを重ね合わせて固定する工程とを備える。

本発明によれば、高品位の空中映像を表示することができるとともに、破損し難くかつハンドリング時において怪我を誘発し難い結像素子およびその製造方法を提供することが可能になる。

本発明の実施の形態における結像素子の模式平面図である。図１に示す結像素子の模式断面図である。図１に示す結像素子の模式断面図である。図１に示す結像素子を用いることで空中映像が表示される仕組みを示す概念図である。図１に示す結像素子の要部の拡大断面図である。図１に示す結像素子の要部の拡大断面図である。本発明の実施の形態における結像素子の第１反射素子の形成工程を示す模式的な斜視図および断面図である。本発明の実施の形態における結像素子の第２反射素子の形成工程を示す模式的な斜視図および断面図である。本発明の実施の形態における結像素子の第１反射素子と第２反射素子との接合工程を示す模式的な斜視図および断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態における結像素子の模式平面図である。図２は、図１に示す結像素子の図１中に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った模式断面図であり、図３は、図１に示す結像素子の図１中に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った模式断面図である。まず、これら図１ないし図３を参照して、本実施の形態における結像素子１の概略的な構成について説明する。

図１ないし図３に示すように、結像素子（一般に「２面コーナーリフレクタアレイ素子」または「マイクロミラーアレイ素子」と称される）１は、全体として略平板状の形状を有しており、第１反射素子１０と、第２反射素子２０と、透光性接着層３０とを備えている。

第１反射素子１０は、厚み方向において相対して位置する外側主面１０ａおよび内側主面１０ｂを有する平板状の部材からなり、厚み方向に沿って見た場合に正方形形状を有している。

第１反射素子１０は、複数の単位反射素子を繋ぎ合わせた複合反射素子にて構成されており、本実施の形態においては、厚みを除いて同一寸法の９つの単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉを含んでいる。単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの各々は、いずれも略平板状の形状を有しており、厚み方向に沿って見た場合に正方形形状を有している。なお、図２および図３においては、作図の都合上、単位反射素子１０Ａ〜１０Ｄ，１０Ｇの厚みを同等に記載している。

より具体的には、第１反射素子１０は、面状に３行３列に配置された上記９つの単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉと、これら９つの単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの間に位置する平面視格子状の継ぎ目部としての接着層１３とを有しており、９つの単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉのうちの隣り合う単位反射素子同士の端部が上記接着層１３によって接合されることにより、全体として大型化された複合反射素子として形成されている。

第１反射素子１０を構成する単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの各々は、複数の第１反射体１１と複数の第１透明体１２とによって構成されている。単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの各々を構成するこれら複数の第１反射体１１と複数の第１透明体１２とは、上記厚み方向に直交する第１方向（図１において左右方向）において交互に積層されている。

すなわち、単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉにおける複数の第１反射体１１と複数の第１透明体１２との積層方向は、第１反射素子１０において第１反射体１１および第１透明体１２が全体として連続性を有することとなるように、いずれも同一の方向を向くように配置されている。これにより、第１反射素子１０においては、その全域において、複数の第１反射体１１と複数の第１透明体１２とが、上記第１方向において交互に積層されて位置することになる。なお、図１においては、第１反射体１１を破線にて示している。

単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの各々の内部に位置する第１反射体１１は、一対の反射膜１１ａ（図５参照）と、これら一対の反射膜１１ａの間に位置する接着層１１ｂ（図５参照）とを含んでいる。一対の反射膜１１ａと接着層１１ｂとは、上記第１方向に沿って並んで配置されており、一対の反射膜１１ａは、接着層１１ｂの両側面に直接接することで接合されている。

一方、単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの継ぎ目部のうち、上記第１方向において単位反射素子によって挟み込まれた部分に位置する継ぎ目部においては、第１反射体１１が、一対の反射膜１１ａ（図５参照）と、これら一対の反射膜１１ａの間に位置する接着層１３（図５参照）とによって構成されることになる。一対の反射膜１１ａと接着層１３とは、上記第１方向に沿って並んで配置されており、一対の反射膜１１ａは、接着層１３の両側面に直接接することで接合されている。

複数の第１反射体１１は、互いに平行に配置されており、その各々は、上記厚み方向および上記第１方向の双方に直交する第２方向（図１において上下方向）に沿って延在している。複数の第１透明体１２は、隣り合う第１反射体１１間を充填するように互いに平行に配置されており、その各々は、上記第２方向に沿って延在している。

一対の反射膜１１ａは、たとえばアルミニウムまたは銀等の金属にて構成されており、接着層１１ｂおよび接着層１３は、たとえばエポキシ系の接着剤の硬化物にて構成されている。また、第１透明体１２は、たとえばガラスまたは透明樹脂にて構成されている。

個々の反射膜１１ａの上記第１方向における大きさである幅は、たとえば５０［ｎｍ］以上２００［ｎｍ］以下程度であり、個々の接着層１１ｂおよび個々の接着層１３の上記第１方向における大きさである幅は、たとえば５［μｍ］以上３０［μｍ］以下程度である。したがって、個々の第１反射体１１の上記第１方向における大きさである幅は、おおよそ個々の接着層１１ｂの幅および個々の接着層１３の幅と同じになる。また、個々の第１透明体１２の上記第１方向における大きさである幅は、たとえば３００［μｍ］以上２０００［μｍ］以下程度である。

ここで、複数の第１反射体１１の各々および複数の第１透明体１２の各々の延在方向（すなわち上記第２方向）に直交する断面形状は、矩形状である。これにより、複数の第１反射体１１および複数の第１透明体１２が、上記第１方向において互いに密着して配置されることにより、第１反射素子１０は、上述したような平板状の形状を有している。

なお、第１反射素子１０の厚みは、たとえば９００［μｍ］以上６０００［μｍ］以下程度である。また、単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの各々の厚み方向と直交する一辺の長さは、１０［ｃｍ］以上５０［ｃｍ］以下程度である。そのため、９つの単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉがタイリングされてなる本実施の形態における第１反射素子１０の厚み方向と直交する一辺の長さは、たとえば３０［ｃｍ］以上１５０［ｃｍ］以下程度である。

上記構成を有することにより、第１反射素子１０は、その内部に複数の反射面を有することになる。当該複数の反射面の各々は、隣接する第１透明体１２に面する部分の第１反射体１１の表面（すなわち、上述した反射膜１１ａの第１透明体１２に面する部分の表面）にて構成されており、これにより個々の第１反射体１１につき、互いに反対方向を向く２つの反射面が形成されることになる。

第２反射素子２０は、厚み方向において相対して位置する外側主面２０ａおよび内側主面２０ｂを有する平板状の部材からなり、第１反射素子１０とほぼ同じ厚みでかつ厚み方向に沿って見た場合に第１反射素子１０と同じ大きさの正方形形状を有している。

第２反射素子２０は、複数の単位反射素子を繋ぎ合わせた複合反射素子にて構成されており、本実施の形態においては、厚みを除いて同一寸法の９つの単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉを含んでいる。単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの各々は、いずれも略平板状の形状を有しており、厚み方向に沿って見た場合に上述した単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉと同じ大きさの正方形形状を有している。なお、図２および図３においては、作図の都合上、単位反射素子２０Ａ〜２０Ｄ，２０Ｇの厚みを同等に記載している。

より具体的には、第２反射素子２０は、面状に３行３列に配置された上記９つの単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉと、これら９つの単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの間に位置する平面視格子状の継ぎ目部としての接着層２３とを有しており、９つの単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉのうちの隣り合う単位反射素子同士の端部が上記接着層２３によって接合されることにより、全体として大型化された複合反射素子として形成されている。

第２反射素子２０を構成する単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの各々は、複数の第２反射体２１と複数の第２透明体２２とによって構成されている。単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの各々を構成するこれら複数の第２反射体２１と複数の第２透明体２２とは、上記第２方向（図１において上下方向）において交互に積層されている。

すなわち、単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉにおける複数の第２反射体２１と複数の第２透明体２２との積層方向は、第２反射素子２０において第２反射体２１および第２透明体２２が全体として連続性を有することとなるように、いずれも同一の方向を向くように配置されている。これにより、第２反射素子２０においては、その全域において、複数の第２反射体２１と複数の第２透明体２２とが、上記第２方向において交互に積層されて位置することになる。

単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの各々の内部に位置する第２反射体２１は、一対の反射膜２１ａ（図６参照）と、これら一対の反射膜２１ａの間に位置する接着層２１ｂ（図６参照）とを含んでいる。一対の反射膜２１ａと接着層２１ｂとは、上記第２方向に沿って並んで配置されており、一対の反射膜２１ａは、接着層２１ｂの両側面に直接接することで接合されている。

一方、単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの継ぎ目部のうち、上記第２方向（図１において上下方向）において単位反射素子によって挟み込まれた部分に位置する継ぎ目部においては、第２反射体２１が、一対の反射膜２１ａ（図６参照）と、これら一対の反射膜２１ａの間に位置する接着層２３（図６参照）とによって構成されることになる。一対の反射膜２１ａと接着層２３とは、上記第２方向に沿って並んで配置されており、一対の反射膜２１ａは、接着層２３の両側面に直接接することで接合されている。

複数の第２反射体２１は、互いに平行に配置されており、その各々は、上記第１方向に沿って延在している。複数の第２透明体２２は、隣り合う第２反射体２１間を充填するように互いに平行に配置されており、その各々は、上記第１方向に沿って延在している。

一対の反射膜２１ａは、たとえばアルミニウムまたは銀等の金属にて構成されており、接着層２１ｂおよび接着層２３は、たとえばエポキシ系の接着剤の硬化物にて構成されている。また、第２透明体２２は、たとえばガラスまたは透明樹脂にて構成されている。

個々の反射膜２１ａの上記第２方向における大きさである幅は、たとえば５０［ｎｍ］以上２００［ｎｍ］以下程度であり、個々の接着層２１ｂおよび個々の接着層２３の上記第２方向における大きさである幅は、たとえば５［μｍ］以上３０［μｍ］以下程度である。したがって、個々の第２反射体２１の上記第２方向における大きさである幅は、おおよそ個々の接着層２１ｂの幅および個々の接着層２３の幅と同じになる。また、個々の第２透明体２２の上記第２方向における大きさである幅は、たとえば３００［μｍ］以上２０００［μｍ］以下程度である。

ここで、複数の第２反射体２１の各々および複数の第２透明体２２の各々の延在方向（すなわち上記第１方向）に直交する断面形状は、矩形状である。これにより、複数の第２反射体２１および複数の第２透明体２２が、上記第２方向において互いに密着して配置されることにより、第２反射素子２０は、上述したような平板状の形状を有している。

上記構成を有することにより、第２反射素子２０は、その内部に複数の反射面を有することになる。当該複数の反射面の各々は、隣接する第２透明体２２に面する部分の第２反射体２１の表面（すなわち、上述した反射膜２１ａの第２透明体２２に面する部分の表面）にて構成されており、これにより個々の第２反射体２１につき、互いに反対方向を向く２つの反射面が形成されることになる。

以上において説明した構成の複合反射素子からなる第１反射素子１０および第２反射素子２０は、たとえば以下の方法によって形成することができる。

まず、平板状の透明部材が複数準備され、それらの両主面にコーティング層が形成される。ここで、透明部材は、上述した第１透明体１２または第２透明体２２となるものであり、たとえばガラスまたは透明樹脂が好適に利用できる。また、コーティング層は、上述した第１反射体１１の一対の反射膜１１ａまたは第２反射体２１の一対の反射膜２１ａとなるものであり、たとえばアルミニウム膜または銀膜等にて構成される。当該コーティング膜は、たとえばスパッタリング等によって成膜可能である。

次に、コーティング層によって両主面が覆われてなる透明部材の一方の露出表面（すなわち一方のコーティング層の表面）にたとえばエポキシ系の接着剤が塗布され、当該接着剤が塗布された透明部材に他の透明部材が重ね合わされて接着剤が硬化させられる。これにより、重ね合わされた２枚の透明部材が、貼り合わされることになる。ここで、硬化後の接着剤は、上述した第１反射体１１の接着層１１ｂまたは第２反射体２１の接着層２１ｂとなるものである。

この貼り合わせ作業が必要回数分だけ繰り返されることにより、コーティング層によって両主面が覆われた複数の透明部材が接着剤を介して積層されてなる積層体ブロックが形成されることになる。

次に、積層体ブロックが、透明部材の積層方向と直交する方向に沿って複数回にわたって順次切断される。その際、積層体ブロックから切り出される部材の外形が平板状となるように薄く切断される。なお、積層体ブロックの切断には、たとえばワイヤーカットが利用できる。

次に、切断後において切り出された各部材の切断面が研磨される。これにより、研磨後の各部材が、単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉ，２０Ａ〜２０Ｉとなる。

ここで、この研磨作業においては、研磨後の単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉ，２０Ａ〜２０Ｉの表面が可能な限り高い平面度を有することとなるように個々の部材の切断面の状況に応じた研磨がなされる。そのため、単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉ，２０Ａ〜２０Ｉは、それぞれ異なる厚みを有することになる。

次に、上記の工程を経て製作された単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉが、所定のルールに従って平面状に並べて配置され、さらにこれらの端部同士が繋ぎ合わされる。より具体的には、平面状に並べて配置された単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの端部同士が、たとえばエポキシ系の接着剤によって接合される。ここで、硬化後の接着剤は、上述した接着層１３となるものである。

また、上記の工程を経て製作された単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉが、所定のルールに従って平面状に並べて配置され、さらにこれらの端部同士が繋ぎ合わされる。より具体的には、平面状に並べて配置された単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの端部同士が、たとえばエポキシ系の接着剤によって接合される。ここで、硬化後の接着剤は、上述した接着層２３となるものである。

なお、本実施の形態における結像素子１の製造に際しては、これら単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉ，２０Ａ〜２０Ｉの繋ぎ合わせ工程において、第１反射素子１０の外側主面１０ａおよび第２反射素子２０の外側主面２０ａに可能な限り段差が形成されることがないよう、その平面度を高めるための工夫が施されることになるが、その詳細については後述することとする。

以上により、上述した構成の複合反射素子からなる第１反射素子１０および第２反射素子２０が形成されることになる。なお、第１反射素子１０と第２反射素子２０とは、結像素子１として組付けられた後において向きこそ違うものの、その構造自体は同じである。

図２および図３に示すように、第１反射素子１０および第２反射素子２０は、互いの内側主面１０ｂ，２０ｂが対向するように配置されており、これによって厚み方向において重ね合わされている。その結果、第１反射素子１０の外側主面１０ａによって結像素子１の第１主面１ａが構成されるとともに、第２反射素子２０の外側主面２０ａによって結像素子１の第２主面１ｂが構成されることになる。

ここで、第１反射素子１０と第２反射素子２０とは、各々に含まれる第１反射体１１と第２反射体２１とが互いに直交するように重ね合わされて対向配置されている。これにより、結像素子１の内部において、多数の微小なコーナーリフレクタがアレイ状に配置されることになる。

第１反射素子１０と第２反射素子２０とは、厚み方向において距離をもって配置されており、これら第１反射素子１０と第２反射素子２０との間の空間は、透光性接着層３０によって充填されている。この透光性接着層３０は、上述した空間を充填することにより、第１反射素子１０と第２反射素子２０とを接合することで固定している。

ここで、透光性接着層３０としては、透光性を有するものであればどのような種類の接着剤を用いることもできるが、たとえばエポキシ系の接着剤を利用することができる。好ましくは、透光性接着層３０としては、第１反射素子１０を構成する第１透明体１２の屈折率および第２反射素子２０を構成する第２透明体２２の屈折率との間の屈折率差が０．０２以下となる接着剤を用いる。このようにすれば、透光性接着層３０と第１透明体１２および第２透明体２２との界面において、不要な反射や屈折、散乱等が生じることを抑制することができる。

また、上述した単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉ，２０Ａ〜２０Ｉの繋ぎ合わせ工程において使用する接着剤としては、その硬化後の屈折率が、透光性接着層３０の屈折率との間で０．０２以下の差となるものを用いることが好ましい。このようにすれば、単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉ，２０Ａ〜２０Ｉの継ぎ目部を構成する接着層１３，２３と、透光性接着層３０との界面において、不要な反射や屈折、散乱等が生じることが抑制できる。そのため、特に接着層１３，２３の幅を接着層１１ｂ，２１ｂよりも大きく構成する場合等において、当該接着層１３，２３を通過する光に対する光の乱れを効果的に抑制できることになる。

図４は、図１に示す結像素子を用いることで空中映像が表示される仕組みを示す概念図である。次に、この図４を参照して、本実施の形態における結像素子１を用いることで空中映像が表示可能になる仕組みについて説明する。

図４に示すように、本実施の形態における結像素子１を用いて空中映像を表示させるためには、結像素子１の第１主面１ａ側の空間位置に被投影物としての物体１００が配置される。

物体１００から異なる方向に出た光は、結像素子１の第１主面１ａ（第１反射素子１０の外側主面１０ａ）を介して第１反射素子１０の内部に侵入し、当該光の進行方向に位置する第１反射体１１の反射面によって反射され、第１反射素子１０の内側主面１０ｂを介して透光性接着層３０に達する。

透光性接着層３０を通過した光は、第２反射素子２０の内側主面２０ｂを介して第２反射素子２０の内部に侵入し、当該光の進行方向に位置する第２反射体２１の反射面によって反射され、結像素子１の第２主面１ｂ（第２反射素子２０の外側主面２０ａ）を介して結像素子１の外部へと至る。

結像素子１の外部へと出た光は、上述した第１反射素子１０および第２反射素子２０における再帰反射により、結像素子１が配置された平面を基準とした物体１００の対称位置に集光することになり、これによって物体１００の実像２００が、結像素子１の第２主面１ｂ側の空間位置において結像されることになる。

なお、物体１００としてたとえば液晶ディスプレイを配置した場合には、当該液晶ディスプレイに表示される画像が、空中映像として表示されることになる。物体１００としては、液晶ディスプレイに当然に限られるものではなく、２次元および３次元の種別を問わず、どのようなものが配置されてもよい。

図５は、図１に示す結像素子の図２中に示す領域Ｖの拡大断面図であり、図６は、図１に示す結像素子の図３中に示す領域ＶＩの拡大断面図である。次に、これら図５および図６を参照して、本実施の形態における結像素子１の第１反射素子１０および第２反射素子２０の継ぎ目部近傍の形状について詳細に説明する。

第１反射素子１０においては、上述した単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの厚みの相違に基づき、これら単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの継ぎ目部において段差が生じている。たとえば、図５に示すように、単位反射素子１０Ａと単位反射素子１０Ｂとの継ぎ目部においては、単位反射素子１０Ａの厚みＴ_１０Ａと、単位反射素子１０Ｂの厚みＴ_１０Ｂとが異なることにより、当該部分において段差が生じている。

この段差は、第１反射素子１０の外側主面１０ａ側において、厚み方向における単位反射素子１０Ａの外側主面と単位反射素子１０Ｂの外側主面との位置差Ｇ_１０ａとなって現われるとともに、第１反射素子１０の内側主面１０ｂ側において、厚み方向における単位反射素子１０Ａの内側主面と単位反射素子１０Ｂの内側主面との位置差Ｇ_１０ｂとなって現われる。

なお、ここでは、その図示は省略するが、第１反射素子１０に含まれる他の継ぎ目部においても、隣り合う単位反射素子の外側主面同士および内側主面同士に上述した厚み方向における位置差が現われている。そのため、第１反射素子１０の外側主面１０ａおよび内側主面１０ｂは、微視的に見た場合に完全な平面とは言えず、微小な凹凸を有することになる。

ここで、本実施の形態における結像素子１においては、複合反射素子からなる第１反射素子１０の外側主面１０ａの平面度が、内側主面１０ｂの平面度よりも高くなっている。すなわち、第１反射素子１０を構成する単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの外側主面同士の上述した厚み方向における位置差が、内側主面同士の上述した厚み方向における位置差よりも小さくなっている。

これは、上述した単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの厚みの違いを第１反射素子１０の内側主面１０ｂ側において主として吸収することによって実現できるものである。その結果、第１反射素子１０の外側主面１０ａの平面度をより高くすることが可能になり、これによって結像素子１の第１主面１ａに大きな段差が生じなくなる。また、場合によっては、理想的に当該段差がなくなることもあり得る。

一方、第２反射素子２０においても、上述した単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの厚みの相違に基づき、これら単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの継ぎ目部において段差が生じている。たとえば、図６に示すように、単位反射素子２０Ａと単位反射素子２０Ｄとの継ぎ目部においては、単位反射素子２０Ａの厚みＴ_２０Ａと、単位反射素子２０Ｄの厚みＴ_２０Ｄとが異なることにより、当該部分において段差が生じている。

この段差は、第２反射素子２０の外側主面２０ａ側において、厚み方向における単位反射素子２０Ａの外側主面と単位反射素子２０Ｄの外側主面との位置差Ｇ_２０ａとなって現われるとともに、第２反射素子２０の内側主面２０ｂ側において、厚み方向における単位反射素子２０Ａの内側主面と単位反射素子２０Ｂの内側主面との位置差Ｇ_２０ｂとなって現われる。

なお、ここでは、その図示は省略するが、第２反射素子２０に含まれる他の継ぎ目部においても、隣り合う単位反射素子の外側主面同士および内側主面同士に上述した厚み方向における位置差が現われている。そのため、第２反射素子２０の外側主面２０ａおよび内側主面２０ｂは、微視的に見た場合に完全な平面とは言えず、微小な凹凸を有することになる。

ここで、本実施の形態における結像素子１においては、複合反射素子からなる第２反射素子２０の外側主面２０ａの平面度が、内側主面２０ｂの平面度よりも高くなっている。すなわち、第２反射素子２０を構成する単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの外側主面同士の上述した厚み方向における位置差が、内側主面同士の上述した厚み方向における位置差よりも小さくなっている。

これは、上述した単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの厚みの違いを第２反射素子２０の内側主面２０ｂ側において主として吸収することによって実現できるものである。その結果、第２反射素子２０の外側主面２０ａの平面度をより高くすることが可能になり、これによって結像素子１の第２主面１ｂに大きな段差が生じなくなる。また、場合によっては、理想的に当該段差がなくなることもあり得る。

このように、本実施の形態における結像素子１においては、透光性接着層３０が位置する第１反射素子１０の内側主面１０ｂ側および第２反射素子２０の内側主面２０ｂ側において、単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの厚みの違いおよび単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの厚みの違いを吸収することで、結像素子１の第１主面１ａおよび第２主面１ｂの平滑化が図られているため、当該第１主面１ａおよび第２主面１ｂに大きな段差が生じていない。

そのため、上記構成を採用することにより、表示される空中映像にスジ状の欠陥が生じることが抑制または防止することが可能になり、高品位の空中映像を表示することができる結像素子とすることができる。

加えて、上記構成を採用することにより、上述した段差部に起因した割れや欠けの発生を抑制または防止することができるとともに、ハンドリング時における手指の怪我も防止することができる。したがって、破損防止や安全性の面においても優れた結像素子とすることができる。

なお、結像素子１の第１主面１ａおよび第２主面１ｂ（すなわち第１反射素子１０の外側主面１０ａおよび第２反射素子２０の外側主面２０ａ）に段差が生じている場合であっても、当該段差の大きさ（すなわち、隣り合う単位反射素子の外側主面の厚み方向における位置差）は、５［μｍ］以下とされていることが好ましい。この範囲の段差であれば、表示される空中映像に大きな劣化は生じず、また破損防止の観点や安全性の観点からも許容できるものとなる。

一方で、結果的に第１反射素子１０の内側主面１０ｂおよび第２反射素子の内側主面２０ｂに生じる段差は、総じて第１反射素子１０の外側主面１０ａおよび第２反射素子２０の外側主面２０ａに生じる段差よりも大きいことにはなるが、上述したようにこれら段差を覆うように透光性接着層３０が位置することにより、当該段差において不要な反射や屈折、散乱等が生じることが抑制できるため、表示される空中映像に大きな劣化は生じない。

なお、好ましくは、第１反射素子１０の内側主面１０ｂおよび第２反射素子２０の内側主面２０ｂに生じる段差の大きさ（すなわち、隣り合う単位反射素子の内側主面の厚み方向における位置差）は、３０［μｍ］以下とされる。これは、通常、透光性接着層３０の厚みが１００［μｍ］程度とされるためであり、上記段差の大きさが３０［μｍ］を超えた場合には、第１反射素子１０と第２反射素子２０との間の距離を十分に小さくするための障害となるためである。

図７ないし図９は、本実施の形態における結像素子１の製造方法を説明するための図である。図７（Ａ）は、第１反射素子の形成工程を示す模式的な斜視図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）中に示すＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿った模式断面図である。図８（Ａ）は、第２反射素子の形成工程を示す模式的な斜視図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）中に示すＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線に沿った模式断面図である。また、図９（Ａ）は、第１反射素子と第２反射素子との接合工程を示す模式的な斜視図であり、図９（Ｂ）は、接合後の模式断面図である。次に、これら図７ないし図９を参照して、本実施の形態における結像素子１の製造方法について説明する。なお、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）および図９（Ｂ）においては、理解を容易とするために、単位反射素子の厚みの違いを大幅に誇張して図示している。

図７に示すように、本実施の形態における結像素子１を製造するに際しては、上述した単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉを繋ぎ合せて第１反射素子１０を形成する工程において、定盤１０００が用いられる。定盤１０００は、高い平面度を有する基準平面１００１を有している。

まず、９つの単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉが、定盤１０００の基準平面１００１上に３行３列にわたって並べて配置される。その際、単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの各々の複数の第１反射体１１と複数の第１透明体１２との積層方向がいずれも同一方向を向くように、これら単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉが配置されるとともに、隣り合う単位反射素子間に所定の間隔の隙間が設けられるようにする。

次に、この状態を維持しつつ、隣り合う単位反射素子間に上述した隙間（図７（Ｂ）において矢印Ｐ１にて示す隙間）に沿ってたとえばエポキシ系の接着剤が流し込まれ、その後当該接着剤が硬化される。これにより、隣り合う単位反射素子間には、平面視格子状の継ぎ目部としての接着層１３が形成されることになり、これによって隣り合う単位反射素子の端部同士が接合される。以上により、９つの単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉが一体化されて複合反射素子としての単一の第１反射素子１０が形成される。

ここで、当該接合に際しては、定盤１０００の基準平面１００１に９つの単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの下面が接触した状態が維持されることから、９つの単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉの下面が、この基準平面１００１に倣って高い平面度を有するように維持された状態のまま、これら９つの単位反射素子１０Ａ〜１０Ｉが接合される。これにより、定盤１０００に接する第１反射素子１０の下面の平面度が、定盤１０００に接しない当該第１反射素子１０の上面の平面度よりも高くなる。

一方、図８に示すように、単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉを繋ぎ合せて第２反射素子２０を形成する工程においても、定盤１０００が用いられる。

具体的には、９つの単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉが、定盤１０００の基準平面１００１上に３行３列にわたって並べて配置される。その際、単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの各々の複数の第２反射体２１と複数の第２透明体２２との積層方向がいずれも同一方向を向くように、これら単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉが配置されるとともに、隣り合う単位反射素子間に所定の間隔の隙間が設けられるようにする。

次に、この状態を維持しつつ、隣り合う単位反射素子間に上述した隙間（図８（Ｂ）において矢印Ｐ２にて示す隙間）に沿ってたとえばエポキシ系の接着剤が流し込まれ、その後当該接着剤が硬化される。これにより、隣り合う単位反射素子間には、平面視格子状の継ぎ目部としての接着層２３が形成されることになり、これによって隣り合う単位反射素子の端部同士が接合される。以上により、９つの単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉが一体化されて複合反射素子としての単一の第２反射素子２０が形成される。

ここで、当該接合に際しては、定盤１０００の基準平面１００１に９つの単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの下面が接触した状態が維持されることから、９つの単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉの下面が、この基準平面１００１に倣って高い平面度を有するように維持された状態のまま、これら９つの単位反射素子２０Ａ〜２０Ｉが接合される。これにより、定盤１０００に接する第２反射素子２０の下面の平面度が、定盤１０００に接しない当該第２反射素子２０の上面の平面度よりも高くなる。

次に、図９（Ａ）に示すように、第２反射素子２０の上下が反転され、反転後の第２反射素子２０の下面（すなわち、上述した接合時において定盤１０００に接していなかった方の面）が、第１反射素子１０の上面（すなわち、上述した接合時において定盤１０００に接していなかった方の面）に対向するとともに、これら反転後の第２反射素子２０の下面と第１反射素子１０の上面との間に所定の大きさの隙間が形成された状態とし、この状態を維持しつつ、上記隙間にたとえばエポキシ系の接着剤を流し込んでこれを硬化させることで、第１反射素子１０と第２反射素子２０とを接合する。ここで、硬化後の当該接着剤は、透光性接着層３０となる。

すなわち、本実施の形態における結像素子１の製造方法においては、第１反射素子１０を形成する工程において定盤１０００に接触配置された側の主面が第１反射素子１０の外側主面１０ａとなるとともに、第２反射素子２０を形成する工程において定盤１０００に接触配置された側の主面が第２反射素子２０の外側主面２０ａとなるように、第１反射素子１０と第２反射素子２０とが重ね合わされて固定される。

以上により、図９（Ｂ）に示すように、第１反射素子１０の外側主面１０ａにて構成される第１主面１ａおよび第２反射素子２０の外側主面２０ａにて構成される第２主面１ｂが、いずれも高い平面度を有するように構成された結像素子１が製造されることになる。

ここで、本発明者らは、上述した製造方法に従って結像素子を製造した場合に、製造後の結像素子において第１主面および第２主面にそれぞれどの程度の段差が生じるかを、実際に試作を行なうことによって確認した。

当該製造に際しては、第１透明体および第２透明体としてホウケイ酸ガラス（屈折率１．５２）を用い、第１反射体および第２反射体を構成する反射膜としてアルミニウム膜を用いた。単位反射素子としては、厚みの狙い値が１．５［ｍｍ］で、大きさが１５０［ｍｍ］角のものを製作することとし、反射面のピッチは、狙い値で５００［μｍ］とした。なお、反射膜の幅は、おおよそ１００［ｎｍ］程度である。また、単位反射素子同士を接合する継ぎ目部としての接着層の幅は、２０［μｍ］とした。

反射膜同士を接合する接着剤、単位反射素子同士を接合する接着剤、および、第１反射素子と第２反射素子とを接合する接着剤には、エポキシ系の接着剤（屈折率１．５１）を用いた。なお、第１反射素子と第２反射素子とを接合する接着剤の厚み（すなわち、透光性接着層の厚み）は、その狙い値が１００［μｍ］である。

上記条件に基づいて、第１反射素子を構成することとなる９つの単位反射素子を製作し、その各々の中心部での厚みを測定したところ、最大のものでその厚みが１．５２２［ｍｍ］であり、最小のものでその厚みが１．４９１［ｍｍ］であった。一方で、第２反射素子を構成することとなる９つの単位反射素子を製作し、その各々の中心部での厚みを測定したところ、最大のものでその厚みが１．５１９［ｍｍ］であり、最小のものでその厚みが１．４８９［ｍｍ］であった。

これらを用いて、上述した定盤を使用しての第１反射素子の形成および第２反射素子の形成を行ない、その後、当該第１反射素子と第２反射素子の接合をさらに行なった。

このようにして製造された結像素子の第１主面（すなわち、第１反射素子の外側主面）に形成された段差の最大部分の大きさ（高さ）を測定したところ、結像素子の厚み方向において、これが１［μｍ］であった。一方、このようにして製造された結像素子の第２主面（すなわち、第２反射素子の外側主面）に形成された段差の最大部分の大きさ（高さ）を測定したところ、結像素子の厚み方向において、これが３［μｍ］であった。

なお、これら結像素子の第１主面および第２主面に僅かに段差が生じている理由は、研磨後の単位結像素子において、僅かに反りが発生していることが影響しているものと考察される。

以上の結果より、上述した本実施の形態における結像素子１の製造方法を適用することにより、結像素子１の第１主面１ａおよび第２主面１ｂを非常に高い平面度とすることができることが、実験的にも確認されたと言える。

ここで、上述した本発明の実施の形態において開示した特徴的な構成を要約すると、以下のとおりとなる。

結像素子は、厚み方向において相対して位置する第１主面および第２主面を有し、上記第１主面側の空間位置に配置される物体の実像を上記第２主面側の空間位置において結像させるものであって、上記第１主面側に配置された平板状の第１反射素子と、上記第２主面側に配置された平板状の第２反射素子とを備えている。上記第１反射素子は、上記厚み方向に直交する第１方向に沿って並ぶように互いに平行に配置された複数の第１反射体と、上記複数の第１反射体のうちの隣り合う第１反射体間を充填する複数の第１透明体とを含んでいる。上記第２反射素子は、上記厚み方向および上記第１方向の双方に直交する第２方向に沿って並ぶように互いに平行に配置された複数の第２反射体と、上記複数の第２反射体のうちの隣り合う第２反射体間を充填する複数の第２透明体とを含んでいる。上記第１反射素子は、上記第２反射素子に対向する内側主面と、当該内側主面と相対して位置しかつ上記第１主面を規定する外側主面とを有している。上記第２反射素子は、上記第１反射素子に対向する内側主面と、当該内側主面と相対して位置しかつ上記第２主面を規定する外側主面とを有している。上記第２反射素子は、面状に並べて配置された平板状の複数の単位反射素子と、当該複数の単位反射素子の端部同士を繋ぎ合わせる継ぎ目部とを含む複合反射素子にて構成されている。上記複合反射素子からなる上記第２反射素子の上記外側主面の平面度は、上記複合反射素子からなる上記第２反射素子の上記内側主面の平面度よりも高い。

上記結像素子にあっては、上記第２反射素子に含まれる上記複数の単位反射素子のうち、隣り合う単位反射素子の上記継ぎ目部における上記厚み方向に沿った段差の大きさが、上記第２反射素子の上記外側主面側において５［μｍ］以下であることが好ましい。

上記結像素子にあっては、上記第２反射素子に含まれる上記複数の単位反射素子のうち、隣り合う単位反射素子の上記継ぎ目部における上記厚み方向に沿った段差の大きさが、上記第２反射素子の上記内側主面側において３０［μｍ］以下であることが好ましい。

上記結像素子にあっては、上記第１反射素子と上記第２反射素子とが、透光性の接着層を介して接合されていることが好ましい。

上記結像素子にあっては、上記第１反射素子と上記第２反射素子とを接合する上記接着層の屈折率と、上記第２透明体の屈折率との差が、０．０２以下であることが好ましい。

上記結像素子にあっては、上記第２反射素子に含まれる上記継ぎ目部が、透光性の接着層にて構成されていてもよく、その場合には、上記第１反射素子と上記第２反射素子とを接合する上記接着層の屈折率と、上記第２反射素子に含まれる上記継ぎ目部を構成する上記接着層の屈折率との差が、０．０２以下であることが好ましい。

上記結像素子にあっては、上記第１反射素子が、面状に並べて配置された平板状の複数の単位反射素子と、当該複数の単位反射素子の端部同士を繋ぎ合わせる継ぎ目部とを含む複合反射素子にて構成されていてもよく、その場合には、上記複合反射素子からなる上記第１反射素子の上記外側主面の平面度が、上記複合反射素子からなる上記第１反射素子の上記内側主面の平面度よりも高いことが好ましい。

上記結像素子において、上記第２反射素子に加えて上記第１反射素子が複合反射素子にて構成されている場合には、上記第１反射素子に含まれる上記複数の単位反射素子のうち、隣り合う単位反射素子の上記継ぎ目部における上記厚み方向に沿った段差の大きさが、上記第１反射素子の上記外側主面側において５［μｍ］以下であることが好ましい。

上記結像素子において、上記第２反射素子に加えて上記第１反射素子が複合反射素子にて構成されている場合には、上記第１反射素子に含まれる上記複数の単位反射素子のうち、隣り合う単位反射素子の上記継ぎ目部における上記厚み方向に沿った段差の大きさが、上記第１反射素子の上記内側主面側において３０［μｍ］以下であることが好ましい。

上記結像素子において、上記第２反射素子に加えて上記第１反射素子が複合反射素子にて構成されている場合には、上記第１反射素子と上記第２反射素子とが、透光性の接着層を介して接合されていることが好ましい。

上記結像素子において、上記第２反射素子に加えて上記第１反射素子が複合反射素子にて構成されている場合には、上記第１反射素子と上記第２反射素子とを接合する上記接着層の屈折率と、上記第１透明体の屈折率との差が、０．０２以下であるとともに、上記第１反射素子と上記第２反射素子とを接合する上記接着層の屈折率と、上記第２透明体の屈折率との差が、０．０２以下であることが好ましい。

上記結像素子において、上記第２反射素子に加えて上記第１反射素子が複合反射素子にて構成されている場合には、上記第１反射素子に含まれる上記継ぎ目部および上記第２反射素子に含まれる上記継ぎ目部が、いずれも透光性の接着層にて構成されていてもよく、その場合には、上記第１反射素子と上記第２反射素子とを接合する上記接着層の屈折率と、上記第１反射素子に含まれる上記継ぎ目部を構成する上記接着層の屈折率との差が、０．０２以下であるとともに、上記第１反射素子と上記第２反射素子とを接合する上記接着層の屈折率と、上記第２反射素子に含まれる上記継ぎ目部を構成する上記接着層の屈折率との差が、０．０２以下であることが好ましい。

第１の局面に基づく結像素子の製造方法は、上述した結像素子を製造するための製造方法であって、上記第１反射素子を形成する工程と、上記第２反射素子となる上記複数の単位反射素子を定盤上において面状に並べて配置した状態で当該複数の単位反射素子の端部同士を繋ぎ合わせることにより、上記第２反射素子を形成する工程と、上記第２反射素子を形成する工程において上記定盤に接触配置された側の主面が上記第２反射素子の上記外側主面となるように、上記第１反射素子と上記第２反射素子とを重ね合わせて固定する工程とを備える。

第２の局面に基づく結像素子の製造方法は、上述した結像素子を製造するための製造方法であって、上記第１反射素子となる上記複数の単位反射素子を定盤上において面状に並べて配置した状態で当該複数の単位反射素子の端部同士を繋ぎ合わせることにより、上記第１反射素子を形成する工程と、上記第２反射素子となる上記複数の単位反射素子を定盤上において面状に並べて配置した状態で当該複数の単位反射素子の端部同士を繋ぎ合わせることにより、上記第２反射素子を形成する工程と、上記第１反射素子を形成する工程において上記定盤に接触配置された側の主面が上記第１反射素子の上記外側主面となるとともに、上記第２反射素子を形成する工程において上記定盤に接触配置された側の主面が上記第２反射素子の上記外側主面となるように、上記第１反射素子と上記第２反射素子とを重ね合わせて固定する工程とを備える。

なお、上述した本発明の実施の形態においては、被投影物としての物体が配置される側の主面である第１主面と、当該物体の実像が結像される側の主面である第２主面との双方が、高い平面度を有するように構成されてなる結像素子を例示して説明を行なったが、必ずしもこのように構成する必要はなく、少なくともこのうちの第２主面が高い平面度を有するように構成されていればよい。このように構成すれば、表示される空中映像にスジ状の欠陥が生じることが抑制または防止可能になり、高品位の空中映像を表示することができる結像素子とできる。

このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって画定され、また請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１結像素子、１ａ第１主面、１ｂ第２主面、１０第１反射素子、１０Ａ〜１０Ｉ単位反射素子、１０ａ外側主面、１０ｂ内側主面、１１第１反射体、１１ａ反射膜、１１ｂ接着層、１２第１透明体、１３接着層、２０第２反射素子、２０Ａ〜２０Ｉ単位反射素子、２０ａ外側主面、２０ｂ内側主面、２１第２反射体、２１ａ反射膜、２１ｂ接着層、２２第２透明体、２３接着層、３０透光性接着層、１００物体、２００実像、１０００定盤、１００１基準平面。

Claims

厚み方向において相対して位置する第１主面および第２主面を有し、前記第１主面側の空間位置に配置される物体の実像を前記第２主面側の空間位置において結像させる結像素子であって、
前記第１主面側に配置された平板状の第１反射素子と、
前記第２主面側に配置された平板状の第２反射素子とを備え、
前記第１反射素子は、前記厚み方向に直交する第１方向に沿って並ぶように互いに平行に配置された複数の第１反射体と、前記複数の第１反射体のうちの隣り合う第１反射体間を充填する複数の第１透明体とを含み、
前記第２反射素子は、前記厚み方向および前記第１方向の双方に直交する第２方向に沿って並ぶように互いに平行に配置された複数の第２反射体と、前記複数の第２反射体のうちの隣り合う第２反射体間を充填する複数の第２透明体とを含み、
前記第１反射素子は、前記第２反射素子に対向する内側主面と、当該内側主面と相対して位置しかつ前記第１主面を規定する外側主面とを有し、
前記第２反射素子は、前記第１反射素子に対向する内側主面と、当該内側主面と相対して位置しかつ前記第２主面を規定する外側主面とを有し、
前記第２反射素子が、面状に並べて配置された平板状の複数の単位反射素子と、当該複数の単位反射素子の端部同士を繋ぎ合わせる継ぎ目部とを含む複合反射素子からなり、
前記複合反射素子からなる前記第２反射素子の前記外側主面の平面度が、前記複合反射素子からなる前記第２反射素子の前記内側主面の平面度よりも高い、結像素子。
前記第２反射素子に含まれる前記複数の単位反射素子のうち、隣り合う単位反射素子の前記継ぎ目部における前記厚み方向に沿った段差の大きさが、前記第２反射素子の前記外側主面側において５［μｍ］以下である、請求項１に記載の結像素子。
前記第２反射素子に含まれる前記複数の単位反射素子のうち、隣り合う単位反射素子の前記継ぎ目部における前記厚み方向に沿った段差の大きさが、前記第２反射素子の前記内側主面側において３０［μｍ］以下である、請求項１または２に記載の結像素子。
前記第１反射素子と前記第２反射素子とが、透光性の接着層を介して接合されている、請求項１から３のいずれかに記載の結像素子。
前記第１反射素子と前記第２反射素子とを接合する前記接着層の屈折率と、前記第２透明体の屈折率との差が、０．０２以下である、請求項４に記載の結像素子。
前記第２反射素子に含まれる前記継ぎ目部が、透光性の接着層にて構成され、
前記第１反射素子と前記第２反射素子とを接合する前記接着層の屈折率と、前記第２反射素子に含まれる前記継ぎ目部を構成する前記接着層の屈折率との差が、０．０２以下である、請求項５に記載の結像素子。
前記第１反射素子が、面状に並べて配置された平板状の複数の単位反射素子と、当該複数の単位反射素子の端部同士を繋ぎ合わせる継ぎ目部とを含む複合反射素子からなり、
前記複合反射素子からなる前記第１反射素子の前記外側主面の平面度が、前記複合反射素子からなる前記第１反射素子の前記内側主面の平面度よりも高い、請求項１から３のいずれかに記載の結像素子。
前記第１反射素子に含まれる前記複数の単位反射素子のうち、隣り合う単位反射素子の前記継ぎ目部における前記厚み方向に沿った段差の大きさが、前記第１反射素子の前記外側主面側において５［μｍ］以下である、請求項７に記載の結像素子。
前記第１反射素子に含まれる前記複数の単位反射素子のうち、隣り合う単位反射素子の前記継ぎ目部における前記厚み方向に沿った段差の大きさが、前記第１反射素子の前記内側主面側において３０［μｍ］以下である、請求項７または８に記載の結像素子。
前記第１反射素子と前記第２反射素子とが、透光性の接着層を介して接合されている、請求項７から９のいずれかに記載の結像素子。
前記第１反射素子と前記第２反射素子とを接合する前記接着層の屈折率と、前記第１透明体の屈折率との差が、０．０２以下であり、
前記第１反射素子と前記第２反射素子とを接合する前記接着層の屈折率と、前記第２透明体の屈折率との差が、０．０２以下である、請求項１０に記載の結像素子。
前記第１反射素子に含まれる前記継ぎ目部および前記第２反射素子に含まれる前記継ぎ目部が、いずれも透光性の接着層にて構成され、
前記第１反射素子と前記第２反射素子とを接合する前記接着層の屈折率と、前記第１反射素子に含まれる前記継ぎ目部を構成する前記接着層の屈折率との差が、０．０２以下であり、
前記第１反射素子と前記第２反射素子とを接合する前記接着層の屈折率と、前記第２反射素子に含まれる前記継ぎ目部を構成する前記接着層の屈折率との差が、０．０２以下である、請求項１１に記載の結像素子。
請求項１から６のいずれかに記載の結像素子を製造するための製造方法であって、
前記第１反射素子を形成する工程と、
前記第２反射素子となる前記複数の単位反射素子を定盤上において面状に並べて配置した状態で当該複数の単位反射素子の端部同士を繋ぎ合わせることにより、前記第２反射素子を形成する工程と、
前記第２反射素子を形成する工程において前記定盤に接触配置された側の主面が前記第２反射素子の前記外側主面となるように、前記第１反射素子と前記第２反射素子とを重ね合わせて固定する工程とを備えた、結像素子の製造方法。
請求項７から１２のいずれかに記載の結像素子を製造するための製造方法であって、
前記第１反射素子となる前記複数の単位反射素子を定盤上において面状に並べて配置した状態で当該複数の単位反射素子の端部同士を繋ぎ合わせることにより、前記第１反射素子を形成する工程と、
前記第２反射素子となる前記複数の単位反射素子を定盤上において面状に並べて配置した状態で当該複数の単位反射素子の端部同士を繋ぎ合わせることにより、前記第２反射素子を形成する工程と、
前記第１反射素子を形成する工程において前記定盤に接触配置された側の主面が前記第１反射素子の前記外側主面となるとともに、前記第２反射素子を形成する工程において前記定盤に接触配置された側の主面が前記第２反射素子の前記外側主面となるように、前記第１反射素子と前記第２反射素子とを重ね合わせて固定する工程とを備えた、結像素子の製造方法。