JP6446335B2

JP6446335B2 - 結像光学素子およびその製造方法

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Publication number: JP6446335B2
Application number: JP2015122093A
Authority: JP
Inventors: 藤代　一朗; 一朗藤代; 博久北野; 康司大西
Original assignee: MIKUNI SEIKYO CO., LTD.; OPTCERAMICS LIMITED; SENYO OPTICAL CO., LTD.; Konica Minolta Inc
Current assignee: MIKUNI SEIKYO CO., LTD.; OPTCERAMICS LIMITED; SENYO OPTICAL CO., LTD.; Konica Minolta Inc
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2018-12-26
Anticipated expiration: 2035-06-17
Also published as: JP2017009658A

Description

この発明は、結像光学素子およびその製造方法に関する。

従来の結像光学素子の製造方法に関して、たとえば、特開２０１１−１７５２９７号公報には、物体を見る観察者側の空中に立体像を簡便に形成することを目的とした、光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法が開示されている（特許文献１）。

特許文献１に開示された光制御パネルの製造方法では、金属反射面が一面に形成された一定厚みの透明合成樹脂板またはガラス板を、金属反射面が一方側に配置されるように多数枚積層することにより、積層体を作製する。その積層体を金属反射面に対して垂直な切り出し面が形成されるように切り出すことにより、複数枚の光制御パネルを得る。

また、特開２０１３−８８５５６号公報には、一方の主面側にある被観察物の実像を他方の主面側の空間に結像させ、空中像の明るさを向上させることを目的とした、大型のリフレクタアレイ光学装置が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示されたリフレクタアレイ光学装置は、同一平面上に並置され、互いに接合される複数枚の２面コーナーリフレクタアレイ光学素子を有する。

特開２０１１−１７５２９７号公報特開２０１３−８８５５６号公報

上述の特許文献に開示されるように、空中映像デバイスの実現手段として、一方の面側に配置される被投影物の鏡映像を他方の面側の空間位置に結像させる結像光学素子が知られている。結像光学素子は、平行配置された複数の光反射部を有し、これら光反射部によって被投影物からの光を反射するための反射面が形成されている。

一方、このような結像光学素子の製造方法において、大型の結像光学素子を得ることなどを目的に、複数の光学素子を接合（タイリング）する手法がある。この場合、光反射部および透明板材を繰り返し積層した積層ブロックから複数枚のプレートを切り出して、これらプレート同士を接合する方法があるが、工数の肥大化や品質のばらつきが問題となる。そこで、プレートを切り出す前の積層ブロック同士を接合する方法が採られる。

このような積層ブロック同士のタイリング時、光反射部の端部が露出する積層ブロックの一方の端面と、その反対側の他方の端面とを観察しながら、接合する積層ブロック間で対応する光反射部が同一平面に配置されるように積層ブロックの相互の位置調整を行なう。しかしながら、積層ブロックの両端面は、たとえば、数百ｍｍ程度と離れているため、積層ブロックの一方の端面と他方の端面との間で互いに異なる光反射部を指標として位置調整を行なうおそれがある。この場合、タイリングする積層ブロック間で必要となる光反射部の位置関係（平行関係）が得られず、鏡映像の品質が低下するおそれがある。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、高品質な鏡映像が得られる結像光学素子およびその製造方法を提供することがである。

この発明の１つの局面に従った結像光学素子の製造方法は、一方の面側に配置される被投影物の鏡映像を他方の面側の空間位置に結像させる結像光学素子の製造方法である。結像光学素子の製造方法は、平面形状を有する光反射部が透明板材を介して積層されてなり、複数の光反射部が互いに平行に配置される第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを準備する工程を備える。第１積層ブロックおよび第２積層ブロックの各々は、複数の光反射部の端部が露出し、表裏に配置される第１面および第２面を有する。結像光学素子の製造方法は、第１積層ブロックおよび第２積層ブロック間で対応する光反射部が同一平面に配置されるように、第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを相互に位置決めする工程と、相互に位置決めされた第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを互いに接合する工程とをさらに備える。第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを相互に位置決めする工程は、第１面側から電気信号または光を入力し、第２面側で電気信号または光を検出することによって、第１積層ブロックおよび第２積層ブロック内の特定の層を認識する工程と、特定の層を指標にして第１積層ブロックおよび第２積層ブロックの位置を調整する工程とを含む。

このように構成された結像光学素子の製造方法によれば、第１面側から電気信号または光を入力し、第２面側で電気信号または光を検出することによって、積層ブロックの位置調整時に指標とする特定の層を第１面側および第２面側で正確に認識することができる。これにより、第１積層ブロックおよび第２積層ブロック間で必要となる光反射部の位置関係を得て、高品質な鏡映像が得られる結像光学素子を製造することができる。

また好ましくは、第１積層ブロックおよび第２積層ブロック内には、光反射部により複数の金属反射面が形成される。第１積層ブロックおよび第２積層ブロック内の特定の層を認識する工程は、第１面側の金属反射面から電気信号を入力し、第２面側の金属反射面で電気信号を検出することによって、複数の金属反射面のうちの特定の金属反射面を認識する工程を含む。

このように構成された結像光学素子の製造方法によれば、金属反射面に電気信号を流すことにより、特定の層としての特定の金属反射面を認識することができる。

また好ましくは、第１積層ブロックおよび第２積層ブロックの各々は、導電性を有し、透明板材同士を接合するための複数の接着剤層を含む。第１積層ブロックおよび第２積層ブロック内の特定の層を認識する工程は、第１面側の接着剤層から電気信号を入力し、第２面側の接着剤層で電気信号を検出することによって、複数の接着剤層のうちの特定の接着剤層を認識する工程を含む。

このように構成された結像光学素子の製造方法によれば、接着剤層に電気信号を流すことにより、特定の層としての特定の接着剤層を認識することができる。

この発明の別の局面に従った結像光学素子の製造方法は、一方の面側に配置される被投影物の鏡映像を他方の面側の空間位置に結像させる結像光学素子の製造方法である。結像光学素子の製造方法は、平面形状を有する光反射部が透明板材を介して積層されてなり、複数の光反射部が互いに平行に配置される第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを準備する工程を備える。第１積層ブロックおよび第２積層ブロックの各々は、複数の光反射部の端部が露出し、表裏に配置される第１面および第２面を有する。結像光学素子の製造方法は、第１積層ブロックおよび第２積層ブロック間で対応する光反射部が同一平面に配置されるように、第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを相互に位置決めする工程と、相互に位置決めされた第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを互いに接合する工程とをさらに備える。第１積層ブロックおよび第２積層ブロックの各々は、透明板材同士を接合するための複数の接着剤層を含む。第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを相互に位置決めする工程は、複数の接着剤層のうちから、色素を含有する特定の接着剤層を認識する工程と、特定の接着剤層を指標にして第１積層ブロックおよび第２積層ブロックの位置を調整する工程とを含む。

このように構成された結像光学素子の製造方法によれば、第１積層ブロックおよび第２積層ブロック内に色素を含有する接着剤層を設けることによって、積層ブロックの位置調整時に指標とする特定の接着剤層を第１面側および第２面側で正確に認識することができる。これにより、第１積層ブロックおよび第２積層ブロック間で必要となる光反射部の位置関係を得て、高品質な鏡映像が得られる結像光学素子を製造することができる。

また好ましくは、結像光学素子の製造方法は、第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを互いに接合する工程の後、第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを、第１面および第２面に平行な面で切断することにより、第１光学素子および第２光学素子を含む複数の光学素子を形成する工程と、第１光学素子に形成された光反射部と、第２光学素子に形成された光反射部とが直交するように、第１光学素子および第２光学素子を接合する工程とをさらに備える。

このように構成された結像光学素子の製造方法によれば、第１光学素子および第２光学素子を接合して得られる結像光学素子において、高品質な鏡映像を形成することができる。

この発明に従った結像光学素子は、一方の面側に配置される被投影物の鏡映像を他方の面側の空間位置に結像させる結像光学素子である。結像光学素子は、平面形状を有する光反射部が透明板材を介して積層されてなり、平板形状を有する光学素子を備える。光学素子は、対応する光反射部が同一平面に配置されるように相互に位置決めされ、光学素子の面方向において互いに接合される第１分割光学素子および第２分割光学素子を含む。第１分割光学素子および第２分割光学素子の各々は、透明板材同士を接合するための複数の接着剤層を含む。複数の接着剤層は、色素を含有する特定の接着剤層を含む。

このように構成された結像光学素子によれば、高品質な鏡映像を形成することができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、高品質な鏡映像が得られる結像光学素子およびその製造方法を提供することができる。

結像光学素子を用いた空中映像表示装置を示す概略図である。図１中の結像光学素子の分解組み立て図である。図１中の結像光学素子を示す平面図である。比較のための結像光学素子を示す平面図である。図２中の結像光学素子を製造する前半の工程を示す図である。図２中の結像光学素子を製造する前半の工程を示す図である。図２中の結像光学素子を製造する前半の工程を示す図である。図２中の結像光学素子を製造する前半の工程を示す図である。図２中の結像光学素子を製造する前半の工程を示す図である。図２中の結像光学素子を製造する前半の工程を示す図である。図２中の結像光学素子を製造する前半の工程を示す図である。図２中の結像光学素子を製造する前半の工程を示す図である。図２中の結像光学素子を製造する前半の工程を示す図である。図２中の結像光学素子を製造する前半の工程を示す図である。直方体ブロックおよび第２三角形ブロックのタイリング工程を示す図である。図１５中のＸＶＩ−ＸＶＩ線上に沿った第２三角形ブロックの断面を示す図である。直方体ブロックおよび第２三角形ブロックのタイリング工程の変形例を示す図である。直方体ブロックおよび第２三角形ブロックのタイリング工程の変形例を示す図である。直方体ブロックおよび第２三角形ブロックのタイリング工程の別の変形例を示す図である。直方体ブロックおよび第２三角形ブロックのタイリング工程のさらに別の変形例を示す図である。図２中の結像光学素子を製造する後半の工程を示す図である。図２中の結像光学素子を製造する後半の工程を示す図である。図２中の結像光学素子を製造する後半の工程を示す図である。図２中の結像光学素子を製造する後半の工程を示す図である。図２中の結像光学素子を製造する後半の工程を示す図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、結像光学素子を用いた空中映像表示装置を示す概略図である。図１を参照して、空中映像表示装置は、結像光学素子（マイクロミラーアレイ）１０および表示部１３を有する。

表示部１３は、たとえば、液晶ディスプレイであり、被投影物となる画像を表示可能に構成されている。表示部１３に替わって、被投影物となる２次元または３次元の物体が配置されてもよい。結像光学素子１０は、被投影物の鏡映像１４を、結像光学素子１０に対して面対称となる空間位置に結像する。結像光学素子１０は、一方の面１０ａと、一方の面１０ａの裏側に配置される他方の面１０ｂとを有する平板（パネル）形状を有する。被投影物は、結像光学素子１０の一方の面１０ａ側に配置され、鏡映像１４は、結像光学素子１０の他方の面１０ｂ側に結像される。

図２は、図１中の結像光学素子の分解組み立て図である。図２を参照して、結像光学素子１０は、光学素子２１Ｐおよび光学素子２１Ｑと、透明基材２８とを有する。光学素子２１Ｐおよび光学素子２１Ｑは、互いに略同一の構成を有する（以下、光学素子２１Ｐおよび光学素子２１Ｑを特に区別しない場合には、光学素子２１という）。光学素子２１は、平板形状を有する。光学素子２１は、正方形の平面視を有する。

光学素子２１は、複数の透明板材６と、複数の光反射部７とを有する。透明板材６は、透明樹脂またはガラスにより形成されている。光反射部７は、反射面を形成する平面形状を有する。光反射部７は、たとえば、銀またはアルミニウム等の金属から形成されている。光反射部７は、透明板材６の互いに対向する２つの主面の少なくとも一方に形成されている。光学素子２１は、光反射部７が透明板材６を介して積層されることにより構成されている。

光反射部７は、光学素子２１の面内で一方向に延びている。複数の光反射部７は、互いに間隔を隔てて配置されている。複数の光反射部７は、等間隔に配置されている。複数の光反射部７は、光反射部７の積層方向に直交する方向において、互いに平行に延びている。

光学素子２１Ｐおよび光学素子２１Ｑは、光学素子２１の厚み方向に重ね合わされている。光学素子２１Ｐおよび光学素子２１Ｑは、光学素子２１Ｐに形成された光反射部７と、光学素子２１Ｑに形成された光反射部７とが互いに直交するように重ね合わされている。光学素子２１Ｐおよび光学素子２１Ｑは、接着剤により互いに接合されている。

透明基材２８は、平板形状を有する。透明基材２８は、たとえば、透明樹脂またはガラスにより形成されている。透明基材２８の主表面上には、接着剤を用いて、光学素子２１Ｐおよび光学素子２１Ｑが接合されている。

図３は、図１中の結像光学素子を示す平面図である。図中では、図２中の透明基材２８が省略されている。図２および図３を参照して、光学素子２１は、その平面視における正方形状の一辺をなす端辺２６を有する。光学素子２１は、端辺２６と、光学素子２１（光学素子２１Ｐおよび光学素子２１Ｑ）に形成された光反射部７とが、４５°の角度で交わるように構成されている。

図４は、比較のための結像光学素子を示す平面図である。図４を参照して、比較のための結像光学素子１１０は、図１中の光学素子２１Ｐおよび光学素子２１Ｑに替えて、光学素子１２１Ｐおよび光学素子１２１Ｑを有する（以下、光学素子１２１Ｐおよび光学素子１２１Ｑを特に区別しない場合には、光学素子１２１という）。光学素子１２１は、図１中の光学素子２１と同じ大きさの正方形の平面視を有する。光学素子１２１は、端辺２６と、光学素子１２１（光学素子１２１Ｐおよび光学素子１２１Ｑ）に形成された光反射部７とが、平行となるように構成されている。

結像光学素子においては、その光学特性上、被投影物からの光が光反射部７が形成する反射面に対して４５°の角度で入射した場合に、鏡映像の視認性が最も良好となる。このような光学特性を考慮して、被投影物からの光が反射面に対して４５°の角度で入射するように結像光学素子１１０を配置すると、結像光学素子１１０の四隅に不使用領域１１４が発生する。このような不使用領域１１４が発生すると、材料や製造工程での効率が低下する。

図２および図３を参照して、これに対して、結像光学素子１０においては、光学素子２１が、端辺２６と光反射部７とが４５°の角度で交わるように構成されている。このような構成によれば、被投影物からの光が反射面に対して４５°の角度で入射するように結像光学素子１０を配置した場合に図４中の不使用領域１１４が生じないため、光学素子１２１上のより広い領域を結像に寄与させることが可能となる。

端辺２６と光反射部７とが４５°の角度で交わる構成を実現するために、光学素子２１は、第１分割光学素子２２と、２つの第２分割光学素子２３と、２つの第３分割光学素子２４とが組み合わさって構成されている。

第１分割光学素子２２は、正方形の平面視を有し、その一辺が延びる方向と、光反射部７の積層方向とが平行となるように構成されている。第２分割光学素子２３は、直角二等辺三角形の平面視を有し、その斜辺が延びる方向と、光反射部７の積層方向とが平行となるように構成されている。第３分割光学素子２４は、直角二等辺三角形の平面視を有し、その斜辺が延びる方向と、光反射部７の積層方向とが直交するように構成されている。

続いて、本実施の形態における結像光学素子の製造方法について説明する。以下では、代表的な例として、本発明における結像光学素子の製造方法を図１中の結像光学素子１０の製造に適用した場合について説明する。

図５から図１４は、図２中の結像光学素子を製造する前半の工程を示す図である。図５を参照して、まず、両面にスパッタリングによるＡｌ（アルミニウム）コーティングが施されたガラス板３１を準備する。最終的に、ガラス板３１は、図２中の透明板材６を構成し、ガラス板３１の両面に設けられたＡｌコーティング膜は、図２中の光反射部７を構成する。一例として、ガラス板３１は、縦２００ｍｍ×横４００ｍｍ×厚み０．５ｍｍのサイズを有する。Ａｌコーティング膜は、１００ｎｍの厚みを有する。

図６を参照して、次に、ガラス板３１の表面にビーズを混合した接着剤３２を塗布する。接着剤３２としては、エポキシ系の接着剤を用いることができる。一例として、接着剤３２の厚みは、１０μｍである。

図７を参照して、次に、接着剤３２が塗布されたガラス板３１に対して別のガラス板３１を重ね合わせることによって、２枚のガラス板３１を接合する。

図８を参照して、さらに図６および図７に示す工程を繰り返すことによって、複数枚のガラス板３１が積層された第１積層体ブロック３４を作製する。この際、ガラス板３１の積層方向における第１積層体ブロック３４の高さを、ガラス板３１の縦の長さと等しくする。たとえば、ガラス板３１の縦の長さが２００ｍｍである場合、ガラス板３１の積層方向における第１積層体ブロック３４の高さを、２００ｍｍとする。

図９および図１０を参照して、次に、第１積層体ブロック３４を、ガラス板３１の横方向における中心線１０２に沿って切断する。これにより、第１積層体ブロック３４を、直方体ブロック３６と、直方体ブロック４１とに分割する。

図１１および図１２を参照して、次に、直方体ブロック３６を、前工程における切断面の対角線１０３に沿って切断する。これにより、直方体ブロック３６を、２つの第２三角形ブロック６１と、２つの第１三角形ブロック５１とに分割する。

図１３および図１４を参照して、次に、接着剤を用いて、直方体ブロック４１と、２つの第２三角形ブロック６１と、２つの第１三角形ブロック５１とを組み合わせることによって、直方体形状の第２積層体ブロック３７を作製する（以下、本工程を「タイリング工程」ともいう）。

ここで、直方体ブロック４１は、第１面４１ａを有する。第１面４１ａには、光反射部７（Ａｌコーティング膜）の端部が露出する。第１面４１ａは、正方形の平面視を有する。第１面４１ａの平面視において正方形の一辺が延びる方向と、光反射部７の積層方向（図１３中の矢印１０６に示す方向）とが平行となる。第１面４１ａの互いに直交する二辺は、図８中の第１積層体ブロック３４の高さ方向に延びる一辺と、第１積層体ブロック３４の、ガラス板３１の縦方向に延びる一辺とに対応する。

直方体ブロック４１は、第２面４１ｂをさらに有する。第２面４１ｂは、第１面４１ａの裏側に配置されている。第２面４１ｂは、第１面４１ａと同様の形態で設けられている。

直方体ブロック４１は、第３面４１ｃおよび第４面４１ｄをさらに有する。第３面４１ｃおよび第４面４１ｄは、光反射部７の積層方向（図１３中の矢印１０６に示す方向）に直交する面である。第３面４１ｃおよび第４面４１ｄは、互いに表裏となるように配置されている。第３面４１ｃおよび第４面４１ｄは、平面的に延在する光反射部７により構成されている。直方体ブロック４１は、第５面４１ｅおよび第６面４１ｆをさらに有する。第５面４１ｅおよび第６面４１ｆは、光反射部７の積層方向（図１３中の矢印１０６に示す方向）に平行であり、かつ、第１面４１ａに直交する面内で延在する面である。第５面４１ｅおよび第６面４１ｆは、互いに表裏となるように配置されている。第５面４１ｅおよび第６面４１ｆには、光反射部７の端部が露出する。

第２三角形ブロック６１および第１三角形ブロック５１は、それぞれ、第１面６１ａおよび第１面５１ａを有する。第１面６１ａおよび第１面５１ａには、光反射部７の端部が露出する。第１面６１ａおよび第１面５１ａは、直角二等辺三角形の平面視を有する。第２三角形ブロック６１においては、第１面６１ａの平面視において直角二等辺三角形の斜辺が延びる方向と、光反射部７の積層方向（図１３中の矢印１０６に示す方向）とが平行となる。第１三角形ブロック５１においては、第１面５１ａの平面視において直角二等辺三角形の斜辺が延びる方向と、光反射部７の積層方向（図１３中の矢印１０６に示す方向）とが直交する。

第１面６１ａおよび第１面５１ａの平面視における直角二等辺三角形の斜辺の長さと、第１面４１ａの平面視における正方形の一辺の長さとは、等しい。

第２三角形ブロック６１および第１三角形ブロック５１は、それぞれ、第２面６１ｂおよび第２面５１ｂをさらに有する。第２面６１ｂおよび第２面５１ｂは、それぞれ、第１面６１ａおよび第１面５１ａの裏側に配置されている。第２面６１ｂおよび第２面５１ｂは、それぞれ、第１面６１ａおよび第１面５１ａと同様の形態で設けられている。

第２三角形ブロック６１は、第７面６１ｇを有する。第７面６１ｇは、光反射部７の積層方向（図１３中の矢印１０６に示す方向）に平行であり、かつ、第１面６１ａに直交する面内で延在する面である。第７面６１ｇには、光反射部７の端部が露出する。第１三角形ブロック５１は、第８面５１ｈを有する。第８面５１ｈは、光反射部７の積層方向（図１３中の矢印１０６に示す方向）に直交する面である。第８面５１ｈは、平面的に延在する光反射部７により構成されている。

なお、図１３中において高さ方向となる直方体ブロック４１、第２三角形ブロック６１および第１三角形ブロック５１の長さは、特に制約がなく、たとえば、直方体ブロック４１の第１面４１ａの一辺と等しい長さであってもよいし、直方体ブロック４１の第１面４１ａの一辺よりも大きい長さまたは小さい長さであってもよい。

タイリング工程時、第１面４１ａ、第１面５１ａおよび第１面６１ａが面一となり、第２面４１ｂ、第２面５１ｂおよび第２面６１ｂが面一となるように、直方体ブロック４１と、２つの第２三角形ブロック６１と、２つの第１三角形ブロック５１とを組み合わせる。また、第５面４１ｅおよび第６面４１ｆと、第７面６１ｇとが対向するように、直方体ブロック４１と、２つの第２三角形ブロック６１とを組み合わせる。また、第３面４１ｃおよび第４面４１ｄと、第８面５１ｈとが対向するように、直方体ブロック４１と、２つの第１三角形ブロック５１とを組み合わせる。

以上に説明したタイリング工程により作製される第２積層体ブロック３７は、第１面４１ａ、第１面５１ａおよび第１面６１ａの平面視方向において、正方形を有する。第２積層体ブロック３７は、その正方形の一辺が延びる方向と、光反射部７とが４５°の角度で交わるように構成される。

続いて、直方体ブロック４１（第１積層ブロック）および第２三角形ブロック６１（第２積層ブロック）のタイリング工程についてより詳細に説明する。

図１５は、直方体ブロックおよび第２三角形ブロックのタイリング工程を示す図である。図中では、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１の接合面付近が拡大して示されている。図１６は、図１５中のＸＶＩ−ＸＶＩ線上に沿った第２三角形ブロックの断面を示す図である。

図１５および図１６を参照して、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１のタイリング工程時、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１間で第１面４１ａおよび第１面６１ａ同士および第２面４１ｂおよび第２面６１ｂ同士が面一となるように、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１を並べて配置するとともに、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１間で対応する光反射部７が同一平面に配置されるように、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１を相互に位置決めする。

この際、第１面４１ａおよび第１面６１ａ側から光を入力し、第２面４１ｂおよび第２面６１ｂ側で光を検出することによって、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１内の特定の透明板材６Ｓを認識する。その特定の透明板材６Ｓを指標にして直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１の位置を調整する。

より具体的には、レンズ７１を第２三角形ブロック６１の第１面６１ａに対向する位置に配置し、光検出器７２を第２三角形ブロック６１の第２面６１ｂに対向する位置に配置する。これにより、レンズ７１を通じて、レーザ光を複数の透明板材６のうちの１つの透明板材６に集光する。レーザ光は、第１面６１ａ側から透明板材６内を導光して第２面６１ｂ側に達する。光検出器７２により第２面６１ｂ側から出射するレーザ光を検出することによって、レーザ光を導光させた透明板材６を、第１面６１ａ側と第２面６１ｂ側とにおいて特定の透明板材６Ｓとして認識する。直方体ブロック４１においても、同様の工程により、第１面４１ａ側と第２面４１ｂ側とで特定の透明板材６Ｓを認識する。

第１面４１ａ側と第２面６１ｂ側とで認識された特定の透明板材６Ｓを指標にして、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１間で対応する光反射部７が同一平面に配置されるように直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１の位置を調整する。この際、カメラや顕微鏡などの拡大観察装置を用いて、直方体ブロック４１の第１面４１ａおよび第２面４１ｂと、第２三角形ブロック６１の第１面６１ａおよび第２面６１ｂとを拡大観察してもよい。直方体ブロック４１および／または第２三角形ブロック６１を、光反射部７によって形成される反射面の直交方向にシフトさせたり、光反射部７によって形成される反射面の傾きが変化するようにチルトさせることにより、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１間で対応する光反射部７を同一平面に配置する。

なお、レーザ光を導入する手段としては、上記のレンズ７１に限られず、たとえば、光ファイバの先端を第１面６１ａ，４１ａの直上に配置することにより、光ファイバからのレーザ光を透明板材６内に導入する方法が挙げられる。また、レーザ光を検出する光検出器７２としては、フォトダイオード（１次元）、ラインセンサ（１次元）またはイメージセンサ（２次元）などを利用することができる。

直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１を相互に位置決めした後、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１を互いに接合する。これにより、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１のタイリング工程が完了する。

図１７および図１８は、直方体ブロックおよび第２三角形ブロックのタイリング工程の変形例を示す図である。図１７中には、顕微鏡による直方体ブロック４１の第１面４１ａおよび第２三角形ブロック６１の第１面６１ａの拡大観察像が示されている。図１８には、図１６に対応する第２三角形ブロック６１の断面が示されている。

図１７および図１８を参照して、本変形例では、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１を相互に位置決めする際、第１面４１ａおよび第１面６１ａ側から電気信号を入力し、第２面４１ｂおよび第２面６１ｂ側で電気信号を検出することによって、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１内の特定の光反射部７Ｓを認識する。その特定の光反射部７を指標にして直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１の位置を調整する。

より具体的には、プローブ７３およびプローブ７５を有する電気検出器７４を準備する。プローブ７３を通じて、第２三角形ブロック６１の第１面６１ａ側から複数の光反射部７のうちの１つの光反射部７に電気信号を入力する。プローブ７５により第２三角形ブロック６１の第２面側でその電気信号を検出することによって、通電させた光反射部７を、第１面６１ａ側と第２面６１ｂ側とにおいて特定の光反射部７Ｓとして認識する。直方体ブロック４１においても、同様の工程により、第１面４１ａ側と第２面４１ｂ側とで特定の光反射部７Ｓを認識する。

第１面４１ａ側と第２面６１ｂ側とで認識された特定の光反射部７Ｓを指標にして、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１間で対応する光反射部７が同一平面に配置されるように直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１の位置を調整する。

電気検出器７４としては、たとえば、直流電流を測定することが可能なテスターを利用することができる。

図１９は、直方体ブロックおよび第２三角形ブロックのタイリング工程の別の変形例を示す図である。

図１９を参照して、直方体ブロック４１は、透明板材６同士を接合するための複数の接着剤層８を有する。第２三角形ブロック６１は、同様に複数の接着剤層８を有する。本変形例では、接着剤層８が導電性を有する。図１７および図１８の光反射部７に替えて、接着剤層８に通電することにより、通電させた接着剤層８を特定の接着剤層８Ｓとして認識する。

図２０は、直方体ブロックおよび第２三角形ブロックのタイリング工程のさらに別の変形例を示す図である。

図２０を参照して、直方体ブロック４１は、透明板材６同士を接合するための複数の接着剤層８を有する。本変形例では、複数の接着剤層８が、色素を含有する特定の接着剤層８Ｔを有する。色素とは、物体に色を与える成分を意味し、その種類は特に限定されるものではない。特定の接着剤層８Ｔは、色素を含有することにより、他の接着剤層８との間に視覚的な違いが生じる。たとえば、接着剤に黒色のグラファイトやインク等を混ぜることにより、特定の接着剤層８Ｔと他の接着剤層８との間にコントラストの違いが生じたり、接着剤に赤色や銀色等の顔料を混ぜることにより、特定の接着剤層８Ｔと他の接着剤層８との間に色や光反射性の違いが生じたりする。

直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１を相互に位置決めする際、複数の接着剤層８のうちから特定の接着剤層８Ｔを認識する。より具体的には、カメラや顕微鏡などの拡大観察装置７７を用いて、直方体ブロック４１の第１面４１ａおよび第２面４１ｂと、第２三角形ブロック６１の第１面６１ａおよび第２面６１ｂとを拡大観察する。これにより、他の接着剤層８と視覚的に異なる特定の接着剤層８Ｔを認識する。次に、特定の接着剤層８Ｔを指標にして直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１の位置を調整する。

以上に説明したように、本実施の形態では、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１の第１面４１ａ，６１ａ側と第２面４１ｂ，６１ｂ側とで同一の特定層を検出し、その同一の特定層を指標として直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１の位置を調整する。これにより、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１間で必要となる光反射部７の平行関係を高精度に得ることができる。

第１面４１ａ，６１ａ側と第２面４１ｂ，６１ｂ側とで同一の特定層を検出する方法としては、ブロック側面からの距離を測定したり、層の数を数える等の方法がある。しかしながら、これらの方法では、ブロックの加工精度のばらつきにより寸法誤差が生じたり、層と層との間隔が狭いことによって（たとえば、０．５ｍｍ）数え間違いが生じたりするため、異なる層が同一の層と認識されたり、同一の層の検出に多大な手間を要したりする課題がある。一方、本実施の形態では、光または電気信号の導入や、接着剤層８の視覚的な違いを利用するため、第１面４１ａ，６１ａ側と第２面４１ｂ，６１ｂ側とで同一の層を、非破壊で正確に検出することができる。

図２１から図２５は、図２中の結像光学素子を製造する後半の工程を示す図である。図２１および図２２を参照して、先のタイリング工程で得られた第２積層体ブロック３７を、第１面４１ａ、第１面６１ａおよび第１面５１ａに平行な平面１０４により切断する。これにより、第２積層体ブロック３７を、複数枚の光学素子２１に分割する。第２積層体ブロック３７における直方体ブロック４１が、光学素子２１における第１分割光学素子２２を構成し、第２積層体ブロック３７における第２三角形ブロック６１が、光学素子２１における第２分割光学素子２３を構成し、第２積層体ブロック３７における第１三角形ブロック５１が、光学素子２１における第３分割光学素子２４を構成する。

図２３を参照して、次に、光学素子２１の両面２１ａ，２１ｂを研磨する。図２４を参照して、複数枚の光学素子２１のうちの２枚を光学素子２１Ｐおよび光学素子２１Ｑとする。次に、光学素子２１Ｐおよび光学素子２１Ｑを、光学素子２１Ｐに形成された光反射部７と、光学素子２１Ｑに形成された光反射部７とが互いに直交するように重ね合わせるとともに、これらを接合する。

図２５を参照して、互いに接合した光学素子２１Ｐおよび光学素子２１Ｑを、透明基材２８の主表面に接合する。以上の工程により、図２中の結像光学素子１０が完成する。

図２０中に示すタイリング工程により製造された結像光学素子１０は、平面形状を有する光反射部７が透明板材６を介して積層されてなり、平板形状を有する光学素子２１を備える。光学素子２１は、対応する光反射部７が同一平面に配置されるように相互に位置決めされ、光学素子２１の面方向において互いに接合される第１分割光学素子２２および第２分割光学素子２３を含む。第１分割光学素子２２および第２分割光学素子２３の各々は、透明板材６同士を接合するための複数の接着剤層８を含む。複数の接着剤層８は、色素を含有する特定の接着剤層８Ｔを含む。

このように構成された、この発明の実施の形態における結像光学素子１０の製造方法によれば、簡便な方法により、直方体ブロック４１および第２三角形ブロック６１間で必要となる光反射部７の平行関係を高精度に得ることができる。これにより、工数削減（コストダウン）を図りつつ、高品質な鏡映像が得られる結像光学素子１０を実現することができる。

なお、以上においては、本発明における結像光学素子の製造方法を、光学素子２１の端辺２６と光反射部７とが４５°の角度で交わる結像光学素子１０の製造に適用した場合について説明したが、これに限られるものではない。たとえば、図４中の比較のための結像光学素子１１０において、光学素子１２１がタイリングにより大判化された構造を有する場合には、結像光学素子１１０の製造に本発明における結像光学素子の製造方法を適用することが可能である。

今回開示された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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、主に、空中映像表示装置の製造に適用される。

６透明板材、６Ｓ特定の透明板材、７光反射部、７Ｓ特定の光反射部、８接着剤層、８Ｓ，８Ｔ特定の接着剤層、１０，１１０結像光学素子、１０ａ一方の面、１０ｂ他方の面、１３表示部、１４鏡映像、２１，２１Ｐ，２１Ｑ，１２１，１２１Ｐ，１２１Ｑ光学素子、２１ａ，２１ｂ両面、２２第１分割光学素子、２３第２分割光学素子、２４第３分割光学素子、２６端辺、２８透明基材、３１ガラス板、３２接着剤、３４第１積層体ブロック、３６，４１直方体ブロック、３７第２積層体ブロック、４１ａ，５１ａ，６１ａ第１面、４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ第２面、４１ｃ第３面、４１ｄ第４面、４１ｅ第５面、４１ｆ第６面、５１第１三角形ブロック、５１ｈ第８面、６１第２三角形ブロック、６１ｇ第７面、７１レンズ、７２光検出器、７３，７５プローブ、７４電気検出器、７７拡大観察装置、１０２中心線、１０３対角線、１０４平面、１１４不使用領域。

Claims

一方の面側に配置される被投影物の鏡映像を他方の面側の空間位置に結像させる結像光学素子の製造方法であって、
平面形状を有する光反射部が透明板材を介して積層されてなり、複数の前記光反射部が互いに平行に配置される第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを準備する工程を備え、
前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロックの各々は、複数の前記光反射部の端部が露出し、表裏に配置される第１面および第２面を有し、さらに、
前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロック間で対応する前記光反射部が同一平面に配置されるように、前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロックを相互に位置決めする工程と、
相互に位置決めされた前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロックを互いに接合する工程とを備え、
前記第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを相互に位置決めする工程は、
前記第１面側から電気信号または光を入力し、前記第２面側で電気信号または光を検出することによって、前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロック内の特定の層を認識する工程と、
前記特定の層を指標にして前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロックの位置を調整する工程とを含む、結像光学素子の製造方法。
前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロック内には、前記光反射部により複数の金属反射面が形成され、
前記第１積層ブロックおよび第２積層ブロック内の特定の層を認識する工程は、前記第１面側の前記金属反射面から電気信号を入力し、前記第２面側の前記金属反射面で電気信号を検出することによって、複数の前記金属反射面のうちの特定の前記金属反射面を認識する工程を含む、請求項１に記載の結像光学素子の製造方法。
前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロックの各々は、導電性を有し、前記透明板材同士を接合するための複数の接着剤層を含み、
前記第１積層ブロックおよび第２積層ブロック内の特定の層を認識する工程は、前記第１面側の前記接着剤層から電気信号を入力し、前記第２面側の前記接着剤層で電気信号を検出することによって、複数の前記接着剤層のうちの特定の前記接着剤層を認識する工程を含む、請求項１または２に記載の結像光学素子の製造方法。
一方の面側に配置される被投影物の鏡映像を他方の面側の空間位置に結像させる結像光学素子の製造方法であって、
平面形状を有する光反射部が透明板材を介して積層されてなり、複数の前記光反射部が互いに平行に配置される第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを準備する工程を備え、
前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロックの各々は、複数の前記光反射部の端部が露出し、表裏に配置される第１面および第２面を有し、さらに、
前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロック間で対応する前記光反射部が同一平面に配置されるように、前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロックを相互に位置決めする工程と、
相互に位置決めされた前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロックを互いに接合する工程とを備え、
前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロックの各々は、前記透明板材同士を接合するための複数の接着剤層を含み、
前記第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを相互に位置決めする工程は、
複数の前記接着剤層のうちから、色素を含有する特定の前記接着剤層を認識する工程と、
特定の前記接着剤層を指標にして前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロックの位置を調整する工程とを含む、結像光学素子の製造方法。
前記第１積層ブロックおよび第２積層ブロックを互いに接合する工程の後、前記第１積層ブロックおよび前記第２積層ブロックを、前記第１面および前記第２面に平行な面で切断することにより、第１光学素子および第２光学素子を含む複数の光学素子を形成する工程と、
前記第１光学素子に形成された前記光反射部と、前記第２光学素子に形成された前記光反射部とが直交するように、前記第１光学素子および前記第２光学素子を接合する工程とをさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の結像光学素子の製造方法。
一方の面側に配置される被投影物の鏡映像を他方の面側の空間位置に結像させる結像光学素子であって、
平面形状を有する光反射部が透明板材を介して積層されてなり、平板形状を有する光学素子を備え、
前記光学素子は、対応する前記光反射部が同一平面に配置されるように相互に位置決めされ、前記光学素子の面方向において互いに接合される第１分割光学素子および第２分割光学素子を含み、
前記第１分割光学素子および前記第２分割光学素子の各々は、前記透明板材同士を接合するための複数の接着剤層を含み、
前記複数の接着剤層は、色素を含有する特定の接着剤層を含む、結像光学素子。