JP6505175B2 - 立体像結像装置 - Google Patents
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Description
本発明は、帯状の光反射面（鏡面）が平行に並べて配置された第１、第２の光制御パネル（平行光反射パネル）を、それぞれの光反射面が平面視して交差した状態で重合させた立体像結像装置に関する。
物体表面から発する光（散乱光）を用いて立体像を形成する装置として、例えば、特許文献１に記載の立体像結像装置（光学結像装置）がある。
この結像装置は、２枚の透明平板の内部に、この透明平板の厚み方向に渡って垂直に多数かつ帯状で、金属反射面からなる光反射面を一定のピッチで並べて形成した第１、第２の光制御パネルを有し、この第１、第２の光制御パネルのそれぞれの光反射面が直交するように、第１、第２の光制御パネルの一面側を向い合わせて密着させたものである。
この結像装置は、２枚の透明平板の内部に、この透明平板の厚み方向に渡って垂直に多数かつ帯状で、金属反射面からなる光反射面を一定のピッチで並べて形成した第１、第２の光制御パネルを有し、この第１、第２の光制御パネルのそれぞれの光反射面が直交するように、第１、第２の光制御パネルの一面側を向い合わせて密着させたものである。
上記した第１、第２の光制御パネルの製造に際しては、金属反射面が一面側に形成された一定厚みの板状の透明合成樹脂板やガラス板（以下、「透明板」ともいう）を、金属反射面が一方側に配置されるように多数枚積層して積層体を作製し、この積層体から各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している。
このため、透明板に金属反射面を形成する作業において大型の蒸着炉を必要とし、しかも、１枚又は少数枚の透明板を蒸着炉に入れて脱気して高真空にした後、蒸着処理を行い、大気圧に開放して蒸着した透明板を取り出すという作業を百回以上繰り返す必要があり、極めて手間と時間のかかる作業であった。また、金属蒸着された透明板を積層して積層体を形成し、極めて薄い所定厚で切断する作業を行って、この積層体から第１、第２の光制御パネルを切り出し、更にこれら第１、第２の光制御パネルの切り出し面（両面）の研磨作業等を行う必要があるため、作業性や製造効率が悪かった。
このため、透明板に金属反射面を形成する作業において大型の蒸着炉を必要とし、しかも、１枚又は少数枚の透明板を蒸着炉に入れて脱気して高真空にした後、蒸着処理を行い、大気圧に開放して蒸着した透明板を取り出すという作業を百回以上繰り返す必要があり、極めて手間と時間のかかる作業であった。また、金属蒸着された透明板を積層して積層体を形成し、極めて薄い所定厚で切断する作業を行って、この積層体から第１、第２の光制御パネルを切り出し、更にこれら第１、第２の光制御パネルの切り出し面（両面）の研磨作業等を行う必要があるため、作業性や製造効率が悪かった。
そこで、特許文献２のように、平行な土手によって形成される断面四角形の溝が一面に形成され、この溝の対向する平行な側面に光反射部が形成された凹凸板材を備えた光制御パネルを２つ用意し、この２つの光制御パネルを、それぞれの光反射部を直交又は交差させた状態で向い合わせる方法が提案されている。
しかしながら、インジェクション成型時に、凹凸板材の土手の高さを高くすると（即ち、溝の深さを深くすると）脱型が極めて困難となるという問題があった。更に、平行溝の側面を鏡面化するのは、特許文献２の技術を使用しても難しく、製品にバラツキが多いという問題があった。
しかしながら、インジェクション成型時に、凹凸板材の土手の高さを高くすると（即ち、溝の深さを深くすると）脱型が極めて困難となるという問題があった。更に、平行溝の側面を鏡面化するのは、特許文献２の技術を使用しても難しく、製品にバラツキが多いという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、第１、第２の光制御パネルの製造及びこれらを一体化した立体像結像装置本体の製造が容易でより鮮明な立体像を得ることが可能な立体像結像装置を提供することを目的とする。
前記目的に沿う第１の参考例に係る立体像結像装置の製造方法は、立設状態で隙間を有して平行配置された帯状光反射面群をそれぞれ備える第１、第２の光制御パネルを、前記帯状光反射面群を平面視して直交させて重ね合わせる立体像結像装置の製造方法において、
前記第１、第２の光制御パネルは、
透明板材の表側に、傾斜面と垂直面とを有する断面三角形の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の凸条がそれぞれ平行配置された第１の透明樹脂からなる成型母材をプレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１で製造する第１工程と、
前記溝の垂直面のみに選択的に鏡面を形成する第２工程とを有して形成され、
前記第２工程を行った後、前記溝内に第２の透明樹脂を充填し、前記第１、第２の光制御パネルの表側を合わせて重ね合わせる工程を有し、
前記第２工程での鏡面の形成は、前記傾斜面に沿った方向から該傾斜面が影になるようにして、前記垂直面に向けてスパッターリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射をすることにより行い、
更に、前記成型母材に用いた前記第１の透明樹脂の屈折率η１に対し、前記溝内に充填される前記第２の透明樹脂の屈折率η２が０．９５〜１．０５倍の範囲にある。
前記第１、第２の光制御パネルは、
透明板材の表側に、傾斜面と垂直面とを有する断面三角形の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の凸条がそれぞれ平行配置された第１の透明樹脂からなる成型母材をプレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１で製造する第１工程と、
前記溝の垂直面のみに選択的に鏡面を形成する第２工程とを有して形成され、
前記第２工程を行った後、前記溝内に第２の透明樹脂を充填し、前記第１、第２の光制御パネルの表側を合わせて重ね合わせる工程を有し、
前記第２工程での鏡面の形成は、前記傾斜面に沿った方向から該傾斜面が影になるようにして、前記垂直面に向けてスパッターリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射をすることにより行い、
更に、前記成型母材に用いた前記第１の透明樹脂の屈折率η１に対し、前記溝内に充填される前記第２の透明樹脂の屈折率η２が０．９５〜１．０５倍の範囲にある。
また、第２の参考例に係る立体像結像装置の製造方法は、立設状態で隙間を有して平行配置された帯状光反射面群をそれぞれ備える第１、第２の光制御パネルを、前記帯状光反射面群を平面視して直交させて重ね合わせる立体像結像装置の製造方法において、
前記第１、第２の光制御パネルは、
透明板材の表側に、傾斜面と垂直面とを有する断面三角形の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の凸条がそれぞれ平行配置された第１の透明樹脂からなる成型母材をプレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１で製造する第１工程と、
前記溝の垂直面のみに選択的に鏡面を形成する第２工程とを有して形成され、
前記第２工程を行った後、前記溝内に第２の透明樹脂を充填し、１）前記第１、第２の光制御パネルの表側と裏側を合わせて、又は２）前記第１、第２の光制御パネルの裏側を合わせて、前記第１、第２の光制御パネルの前記帯状光反射面群が直交するようにして重ね合わせ、
前記第２工程での鏡面の形成は、前記傾斜面に沿った方向から該傾斜面が影になるようにして、前記垂直面に向けてスパッターリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射をすることにより行い、
更に、前記成型母材に用いた前記第１の透明樹脂の屈折率η１に対し、前記溝内に充填される前記第２の透明樹脂の屈折率η２が０．９５〜１．０５倍の範囲にある。
第１、第２の参考例に係る立体像結像装置の製造方法は、前記第２工程での鏡面の形成が、前記傾斜面に沿った方向から該傾斜面が影になるようにして、前記垂直面に向けてスパッターリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射をすることにより行うので、溝の傾斜面に鏡面が形成されるのを極力防止し、溝の垂直面に選択的に鏡面を形成することが可能となる。
前記第１、第２の光制御パネルは、
透明板材の表側に、傾斜面と垂直面とを有する断面三角形の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の凸条がそれぞれ平行配置された第１の透明樹脂からなる成型母材をプレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１で製造する第１工程と、
前記溝の垂直面のみに選択的に鏡面を形成する第２工程とを有して形成され、
前記第２工程を行った後、前記溝内に第２の透明樹脂を充填し、１）前記第１、第２の光制御パネルの表側と裏側を合わせて、又は２）前記第１、第２の光制御パネルの裏側を合わせて、前記第１、第２の光制御パネルの前記帯状光反射面群が直交するようにして重ね合わせ、
前記第２工程での鏡面の形成は、前記傾斜面に沿った方向から該傾斜面が影になるようにして、前記垂直面に向けてスパッターリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射をすることにより行い、
更に、前記成型母材に用いた前記第１の透明樹脂の屈折率η１に対し、前記溝内に充填される前記第２の透明樹脂の屈折率η２が０．９５〜１．０５倍の範囲にある。
第１、第２の参考例に係る立体像結像装置の製造方法は、前記第２工程での鏡面の形成が、前記傾斜面に沿った方向から該傾斜面が影になるようにして、前記垂直面に向けてスパッターリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射をすることにより行うので、溝の傾斜面に鏡面が形成されるのを極力防止し、溝の垂直面に選択的に鏡面を形成することが可能となる。
第３の参考例に係る立体像結像装置の製造方法は、第１、第２の参考例に係る立体像結像装置の製造方法において、前記傾斜面は平面又は内側に窪む凹面である。これによって、溝の傾斜面に鏡面が形成されるのを更に防止し、溝の垂直面に選択的に鏡面を形成することが可能となる。
第４の参考例に係る立体像結像装置の製造方法は、第１〜第３の参考例に係る立体像結像装置の製造方法において、前記溝の断面三角形の角部及び前記凸条の断面三角形の角部には、それぞれ微小平面部が形成されている。これによって、金型成型の寸法精度が向上し、製造過程での疵の発生を防止できる。
第１の参考例に係る立体像結像装置の製造方法は、第１、第２の光制御パネルを、鏡面が形成された側が向かい合うようにして重ね合わさっているので、第１、第２の光制御パネルの帯状光反射面群（鏡面）が近づき、対象物からの光の集光度合いが向上し、より鮮明な画像を得ることができる。
第１、第２の参考例に係る立体像結像装置の製造方法において、前記第１の透明樹脂の屈折率η１に対し、前記溝内に充填される第２の透明樹脂の屈折率η２が、η１＝η２であるのがよい。
第５の参考例に係る立体像結像装置の製造方法は、透明板材の両側（即ち、一側及び他側）に垂直面と傾斜面を有する断面三角形の第１、第２の溝、及び隣り合う前記第１、第２の溝によって形成される断面三角形の第１、第２の凸条がそれぞれ形成され、かつ前記透明板材の両側にそれぞれ形成された前記第１、第２の溝が平面視して直交して配置される第１の透明樹脂からなる成型母材を、プレス成型、インジェクション成型、又はロール成型によって製造する第１工程と、
前記成型母材の両側にある前記第１、第２の溝の前記垂直面に、選択的に鏡面を形成する第２工程と（これによって立体像結像装置本体を造る）、
前記第２工程を行った後、前記第１、第２の溝に第２の透明樹脂を充填する第３工程とを有し、
前記第２工程での鏡面の形成は、前記傾斜面に沿った方向から前記傾斜面が影になるようにして、前記垂直面に向けてスパッターリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射をすることにより行い、
かつ前記第２の透明樹脂の屈折率η２は、前記第１の透明樹脂の屈折率η１の０．９５〜１．０５倍の範囲にある。
前記成型母材の両側にある前記第１、第２の溝の前記垂直面に、選択的に鏡面を形成する第２工程と（これによって立体像結像装置本体を造る）、
前記第２工程を行った後、前記第１、第２の溝に第２の透明樹脂を充填する第３工程とを有し、
前記第２工程での鏡面の形成は、前記傾斜面に沿った方向から前記傾斜面が影になるようにして、前記垂直面に向けてスパッターリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射をすることにより行い、
かつ前記第２の透明樹脂の屈折率η２は、前記第１の透明樹脂の屈折率η１の０．９５〜１．０５倍の範囲にある。
第５の参考例に係る立体像結像装置の製造方法は、前記第２工程での鏡面の形成が、前記傾斜面に沿った方向から前記傾斜面が影になるようにして、前記垂直面に向けてスパッターリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射をすることにより行われるので、溝の傾斜面に鏡面が形成されるのを極力防止し、溝の垂直面に選択的に鏡面を形成することが可能となる。
第６の参考例に係る立体像結像装置の製造方法は、第５の参考例に係る立体像結像装置の製造方法において、前記傾斜面は平面又は内側に窪む凹面である。これによって、溝の傾斜面に鏡面が形成されるのを更に防止し、溝の垂直面に選択的に鏡面を形成することが可能となる。
第７の参考例に係る立体像結像装置の製造方法は、第５、第６の参考例に係る立体像結像装置の製造方法において、前記第１、第２の溝の断面三角形の角部及び前記第１、第２の凸条の断面三角形の角部には、それぞれ微小平面部が形成されている。これによって、金型成型の寸法精度が向上し、製造過程での疵の発生を防止できる。
第８の参考例に係る立体像結像装置の製造方法は、第１〜第７の参考例に係る立体像結像装置の製造方法において、前記成型母材は、成型後、残留応力を除去するためのアニーリング処理が行われている。これによって、より変形の少ない立体像結像装置を製造できる。
第８の参考例に係る立体像結像装置の製造方法は、第１〜第７の参考例に係る立体像結像装置の製造方法において、前記成型母材は、成型後、残留応力を除去するためのアニーリング処理が行われている。これによって、より変形の少ない立体像結像装置を製造できる。
ここで、前記第２工程を行った後、前記第１、第２の溝には第２の透明樹脂が充填され、更にその表面の平板化処理が行われるのが好ましい。
以上の製造方法によって製造された立体像結像装置は、透明板材の一側及び他側（即ち、両側）にそれぞれ、垂直面と傾斜面を有する断面三角形の第１、第２の溝と、該第１、第２の溝によって形成される第１、第２の凸条を有する第１の透明樹脂からなる成型母材と、
前記成型母材の前記第１、第２の溝の垂直面に形成された垂直光反射面と、
前記第１、第２の溝内に充填された第２の透明樹脂とを有し、
前記第１の溝に形成された前記垂直光反射面と、前記第２の溝に形成された前記垂直光反射面とは平面視して直交し、かつ前記第２の透明樹脂の露出面は平面となっており、 かつ、前記第２の透明樹脂の屈折率η２は、前記第１の透明樹脂の屈折率η１の０．８〜１．２（より好ましくは、０．９５〜１．０５）倍の範囲である。
前記成型母材の前記第１、第２の溝の垂直面に形成された垂直光反射面と、
前記第１、第２の溝内に充填された第２の透明樹脂とを有し、
前記第１の溝に形成された前記垂直光反射面と、前記第２の溝に形成された前記垂直光反射面とは平面視して直交し、かつ前記第２の透明樹脂の露出面は平面となっており、 かつ、前記第２の透明樹脂の屈折率η２は、前記第１の透明樹脂の屈折率η１の０．８〜１．２（より好ましくは、０．９５〜１．０５）倍の範囲である。
この立体像結像装置において、前記傾斜面は平面又は内側に窪む凹面であることが好ましい。
特に、この立体像結像装置において、前記第２の透明樹脂の屈折率η２と、前記第１の透明樹脂の屈折率η１は、η１＝η２であるのがよい。
本発明に係る立体像結像装置は、プレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１で製造された成型母材を有し、平行に多数形成された溝が傾斜面と垂直面を有し、溝の開放側に広くなるので、押型又は脱型が容易となり、（溝の高さ）／（溝の幅）で定義されるアスペクト比の比較的高い立体像結像装置を比較的安価に製造できる。
ここで、スパッターリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射を行って、垂直面に選択的に金属被膜を形成できる。
更に、傾斜面を平面、更に内側に窪む凹面にすることで、溝の傾斜面に鏡面が形成されるのを極力防止できる。
更に、傾斜面を平面、更に内側に窪む凹面にすることで、溝の傾斜面に鏡面が形成されるのを極力防止できる。
続いて、本発明の実施例に係る立体像結像装置及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、それぞれ本発明の第１の実施例に係る立体像結像装置１０は、上下対となる第１、第２の光制御パネル（平行光反射パネル）１１を有している。なお、第１、第２の光制御パネル１１は同一の構成を有しているので、同一の番号を付与する。
図１、図２に示すように、第１、第２の光制御パネル１１は、透明板材１２の片側（表側）に（第１の光制御パネル１１では下部に、第２の光制御パネル１１では上部に）、垂直光反射面１３（鏡面）及び傾斜面（非光反射面であって光透過面とするのが好ましい）１４を有する断面三角形の溝１５及び溝１５間に形成される断面三角形の凸条１６を備えている。第１、第２の光制御パネル１１の溝１５及び凸条１６はそれぞれ一定のピッチで平行に多数設けられている。従って、第１、第２の光制御パネル１１はそれぞれ、立設状態で隙間を有して平行配置された帯状光反射面群を有している。
図１（Ａ）、（Ｂ）、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、それぞれ本発明の第１の実施例に係る立体像結像装置１０は、上下対となる第１、第２の光制御パネル（平行光反射パネル）１１を有している。なお、第１、第２の光制御パネル１１は同一の構成を有しているので、同一の番号を付与する。
図１、図２に示すように、第１、第２の光制御パネル１１は、透明板材１２の片側（表側）に（第１の光制御パネル１１では下部に、第２の光制御パネル１１では上部に）、垂直光反射面１３（鏡面）及び傾斜面（非光反射面であって光透過面とするのが好ましい）１４を有する断面三角形の溝１５及び溝１５間に形成される断面三角形の凸条１６を備えている。第１、第２の光制御パネル１１の溝１５及び凸条１６はそれぞれ一定のピッチで平行に多数設けられている。従って、第１、第２の光制御パネル１１はそれぞれ、立設状態で隙間を有して平行配置された帯状光反射面群を有している。
溝１５の内部には、透明樹脂１７が充填され、充填面１８はそれぞれ第１、第２の光制御パネル１１（例えば透明板材１２）の裏側の表面１９と平行となっている。第１、第２の光制御パネル１１は、それぞれの垂直光反射面１３を平面視して直交（又は例えば、８５〜９５度、より好ましくは８８〜９２度の範囲で交差）させた状態で、第１、第２の光制御パネル１１の表側の表面３１（図４参照）を当接、又は近接させて配置しておく。第１、第２の光制御パネル１１は、例えば、透明な接着剤（樹脂）を介して接合され、一体化されている。
この実施例においては、第１、第２の光制御パネル１１の形状を構成する透明樹脂と溝１５に充填する透明樹脂１７は同一の樹脂であることが好ましいが、異なる種類の透明樹脂であってもよい。なお、異なる種類の透明樹脂を使用する場合は、屈折率（η）が同一又は近似しているのが好ましい。即ち、異なる屈折率の透明樹脂を使用する場合は、第１、第２の光制御パネル１１の形状（透明板材１２）を構成する透明樹脂の屈折率（η１）と同一又は略等しい屈折率（η２、例えば±２０％の範囲、即ち（０．８〜１．２）×η１の範囲、より好ましくは（０．９５〜１．０５）×η１）のものを、溝に充填する透明樹脂として使用するのが好ましい（以下の実施例においても同じ）。
なお、図１（Ａ）、（Ｂ）において第１、第２の光制御パネル１１は、例えば、ｈ２／ｈ１は０．５〜５であるのが好ましい。ここで、ｈ１を透明板材１２の厚み、ｈ２を凸条１６（即ち、垂直光反射面１３）の高さとすると、（ｈ１＋ｈ２）は０．５〜５ｍｍの範囲、でｈ１は例えば０．０３ｍｍ以上であるのが実用的であるが、本発明はこの数値に限定されない。また、垂直光反射面１３と傾斜面１４との角度θ１は１５〜６０度の範囲が好ましいが、ｈ１、ｈ２に応じて変えることができる。なお、溝１５の幅（ピッチ）ｗと垂直光反射面１３の高さｈ２の比であるアスペクト比（ｈ２／ｗ）は０．８〜５（より好ましくは２〜３．５）程度とするのが好ましく、これによってより高さの大きい垂直光反射面１３を得ることができる。
また、断面三角形の鋭角をなす溝１５の角部（底部）、及び断面三角形の鋭角をなす凸条１６の角部（頂部）には微小平面部２０、２１が設けられている。この微小平面部２０、２１の幅は、前記した断面三角形の溝１５、凸条１６の底辺の幅（ｗ）の０．０２〜０．２倍程度が好ましい。また、各微小平面部２０、２１の幅は同一であっても異なってもよい。微小平面部２０、２１を設けることによって、製品に疵が付き難くなり、更に製品の精度が上がる。なお、この実施例においては、微小平面部２０、２１の幅は小さいので無視して、溝１５及び凸条１６の断面を断面三角形として説明する（以下の実施例においても同じ）。
更に、垂直光反射面１３は、透明樹脂で形成される成型母材（後述する）２２の垂直面２３に選択的に鏡面処理を行って形成する（図３（Ａ）参照）。鏡面処理は一般的には、金属蒸着、スパッターリング、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームを当てること（以下、これらを「スパッターリング等」と称する場合もある）によって選択的に行う。傾斜面１４は透明な成型母材２２のままでよく、図３（Ａ）に示すように、光透過性のよい均一な平面を有している。
このように、傾斜面１４は平面であるが、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、断面が内側に窪む凹面２４、２５、並びに、断面が多角形の一部を用いた凹面であっても、本発明の傾斜面に含まれる。本発明においては、断面が直線、又はこの直線より内側にあって、凸条の頂部から溝の底部までが平均的に下り勾配となる面を傾斜面としている（以下の実施例においても同じ）。
このように、傾斜面１４は平面であるが、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、断面が内側に窪む凹面２４、２５、並びに、断面が多角形の一部を用いた凹面であっても、本発明の傾斜面に含まれる。本発明においては、断面が直線、又はこの直線より内側にあって、凸条の頂部から溝の底部までが平均的に下り勾配となる面を傾斜面としている（以下の実施例においても同じ）。
図３（Ｂ）に示す凹面２４は、２つの平面２６、２７で構成され、２つの平面２６と平面２７とのなす角θ２が、１８０度未満（例えば、１２０〜１７５度、好ましくは、下限が１５０度、上限が１７０度）となるように、構成されている。なお、ここでは、凹面２４を２つの平面２６、２７で構成したが、３つ以上の複数の平面で構成することもでき、この場合、隣接する平面のなす角は、同一でもよいが異なってもよい。
図３（Ｃ）に示す凹面２５は、断面湾曲又は円弧状の曲面で構成されている。
なお、凹面は、上記した形状に限定されるものではなく、平面と曲面を組み合わせて構成することもできる。
これにより、図３（Ａ）に示すように平面状の傾斜面１４の断面傾斜角度θ１と、同一角度、又は、角度θ１を超える角度（例えば１〜１０度）で、傾斜面１４に沿って、垂直面２３にスパッターリング等することで、凹面２４、２５に鏡面が形成されるのを防止できる。このため、凹面２４、２５の傾斜面１４に対する窪み量は、スパッターリング等の条件に応じて種々変更できる。
図３（Ｃ）に示す凹面２５は、断面湾曲又は円弧状の曲面で構成されている。
なお、凹面は、上記した形状に限定されるものではなく、平面と曲面を組み合わせて構成することもできる。
これにより、図３（Ａ）に示すように平面状の傾斜面１４の断面傾斜角度θ１と、同一角度、又は、角度θ１を超える角度（例えば１〜１０度）で、傾斜面１４に沿って、垂直面２３にスパッターリング等することで、凹面２４、２５に鏡面が形成されるのを防止できる。このため、凹面２４、２５の傾斜面１４に対する窪み量は、スパッターリング等の条件に応じて種々変更できる。
これによって、図１（Ａ）、（Ｂ）において、立体像結像装置１０の左下側から斜めに入光した対象物からの光Ｌ１、Ｌ２は、下側の垂直光反射面１３のＰ１、Ｐ２で反射し、更に上側の垂直光反射面１３のＱ１、Ｑ２で反射して、立体像結像装置１０の一側（上側）に立体像を形成する。なお、この実施例においては、鏡面処理によって垂直面２３に形成された金属反射膜（金属被膜）２８の表側（図１では左側）を第１、第２の光制御パネル１１の垂直光反射面１３として使用したが、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、金属反射膜２８の裏側（図２では右側）を垂直光反射面１３として使用することもできる。
即ち、図２に示すように、立体像結像装置１０の右斜め下から入光した対象物からの光Ｌ３、Ｌ４は、Ｒ１、Ｓ１で透明板材１２に入光し、下側の垂直光反射面１３のＲ２、Ｓ２で反射し、更に上側の垂直光反射面１３のＲ３、Ｓ３で反射して、透明板材１２のＲ４、Ｓ４から出光して立体像結像装置１０の上側（一側）に立体像を形成する。
また、この立体像結像装置１０の動作において、空気中から透明板材１２へ入光する場合、及び透明板材１２から空気中に出光する場合に光の屈折現象、場合によって全反射現象を起こすので、これらを考慮してこの立体像結像装置１０を使用する必要がある（以下の実施例においても同じ）。なお、傾斜面１４はそのまま光通過面となる。
また、この立体像結像装置１０の動作において、空気中から透明板材１２へ入光する場合、及び透明板材１２から空気中に出光する場合に光の屈折現象、場合によって全反射現象を起こすので、これらを考慮してこの立体像結像装置１０を使用する必要がある（以下の実施例においても同じ）。なお、傾斜面１４はそのまま光通過面となる。
以上の立体像結像装置１０において、凸条及びその間の溝を断面矩形とすることも可能であるが、縦横（縦／横）の比が１．５以上になると製造（特に脱型）が困難となる。この実施例においては、凸条１６の間に形成される溝１５が奥側に幅狭となる断面三角形状となっているので、射出成型で成型母材２２を製造することが容易となる。
続いて、この立体像結像装置１０の製造方法について、図４（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら説明するが、第２の光制御パネル１１の製造方法と、第１の光制御パネル１１の製造方法は同一であるので、第１の光制御パネル１１の製造方法を主として説明する。
図４（Ａ）に示すように、透明板材１２の一側（表側）に、垂直面２３と傾斜面１４を有する断面三角形の溝１５、及び隣り合う溝１５によって形成される断面三角形の凸条１６がそれぞれ平行配置された成型母材２２をプレス成型、インジェクション成型、及び、ロール成型のいずれか１によって製造する。
図４（Ａ）に示すように、透明板材１２の一側（表側）に、垂直面２３と傾斜面１４を有する断面三角形の溝１５、及び隣り合う溝１５によって形成される断面三角形の凸条１６がそれぞれ平行配置された成型母材２２をプレス成型、インジェクション成型、及び、ロール成型のいずれか１によって製造する。
この場合、成型母材２２の材質としては、ポリメチルメタクレート（アクリル系樹脂）、非晶質フッ素樹脂、ＰＭＭＡ、ＣＯＰ、光学用ポリカーボネイト、フルオレン系ポリエステル、ポリエーテルスルホン等の熱可塑性樹脂を使用するのが好ましい。成型母材２２の寸法については光制御パネル１１の寸法と略同じであるが、前述の通り、溝１５の部分が外広がりのテーパーになっているので、脱型性はよく、長尺の垂直面を容易に得ることができる。なお、成型母材２２は成型時に発生した残留応力を除去するためのアニーリング処理を行う。アニーリング処理は、例えば成型母材２２を電気炉や熱風乾燥器又は熱水槽（加熱溶媒）に所定時間入れることによって行う（以下の実施例においても同じ。以上、第１工程）。
次に、図４（Ｂ）に示す方法、例えばスパッターリングによって垂直面２３のみを選択的に鏡面（垂直光反射面１３）にする。ここで、スパッターリングとは、真空中で不活性ガス（主にアルゴン）を導入し、ターゲットにマイナスの電圧を印加してグロー放電を起こさせ、不活性ガス原子をイオン化し、（又はイオン化しない原子状態で）、高速でターゲットの表面にガスイオンを衝突させ、ターゲットを構成する成膜材料（例えば、アルミニウム、銀、ニッケル等）の金属粒子を弾き出し、勢いよく基材（この場合は、垂直面２３）に付着、堆積させる技術である。ガスの流れ２９を傾斜面１４に沿って、かつ傾斜面１４が影になるようにして、垂直面２３に向けてスパッターリング（金属粒噴射も含む）を行うと、傾斜面１４には成膜材料が付着し難く、垂直面２３にのみ付着する。傾斜面１４の角度θ１が小さい程、また、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示した凹面２４、２５を採用する程、選択的付着効率がよい。これによって、垂直面２３の表面に金属反射膜（金属被膜）２８が形成され、垂直光反射面１３となり、中間母材３０となる。なお、凹面を有する凸条の形成は容易である。
垂直面２３に選択的に鏡面形成をする他の方法として、全ての傾斜面１４をマスクで覆い、垂直面２３のみに金属蒸着（ＰＶＤ又はＣＶＤ）する方法、金属蒸着において金属粒子を磁場で加速する方法がある。また、傾斜面１４のみに後工程で除去可能な塗膜処理を行い、垂直面１４及び塗膜面に金属蒸着、スパッターリング、金属微小粒子の吹き付け、又はイオンビームの照射を行い、塗膜面を除去して、透明な傾斜面１４を露出させる方法もある。なお、塗膜面としては、１）薬剤（溶剤）によって除去可能、２）紫外線を背面から照射することによって除去可能、３）成型母材が変形しない温度に加熱することによって除去可能なものを選択することができる（以上、第２工程）。
そして、図４（Ｃ）に示すように、真空状態で透明樹脂１７を中間母材３０の溝１５内に充填し、充填面１８を平面化処理して表面（上面）３１を形成する。この場合の溝１５内に投入する透明樹脂１７は成型母材２２の材質と同じ、又は屈折率が近いものを使用するのが好ましい。表面３１の位置は微小平面部２１に合わせてもよい。これによって、第１の光制御パネル１１が完成する。なお、第２の光制御パネル１１も第１の光制御パネル１１と同一の構成又は工程となる。
この後、図４（Ｄ）に示すように、第１、第２の光制御パネル１１を凸条１６が形成されている側（一側、表側）が向かい合って当接又は近接するようにし、かつ第１、第２の光制御パネル１１の垂直光反射面１３が平面視して直交又は交差（例えば８８〜９２度の範囲で）するようにして、両者の表面３１を真空中で接合する。第１、第２の光制御パネル１１の凸条１６の微小平面部２１の間隔Ｃは、例えば、０を超え５ｍｍ以下程度である。これによって、立体像結像装置１０が完成する。なお、この実施例において、第１、第２の光制御パネル１１の凸条１６側を当接又は近接させるようにして第１、第２の光制御パネル１１を接合したが、双方の透明板材１２（裏側）を当接させるようにしてもよく、また、第１の光制御パネル１１の凸条１６側と第２の光制御パネル１１の透明板材１２（逆でもよい）を当接させるようにして、立体像結像装置を構成することもできる（以上、第３工程）。
次に、図５（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、本発明の第２の実施例に係る立体像結像装置４０及びその製造方法について説明する。第１の実施例に係る立体像結像装置１０においては、第１、第２の光制御パネル１１を別々に製造して、これらを重ね合わせて形成した。しかしながら、この立体像結像装置４０は透明板材４１の表裏面（両側面）に形成される溝４２、４３及び凸条４４、４５を、金型によって一体成型している。
この立体像結像装置４０は、中央に位置する透明板材（厚みｈ３）４１の一側に、垂直面４６と傾斜面４７を有する断面三角形の溝４２（第１の溝）及び隣り合う溝４２によって形成される断面三角形の凸条４４（第１の凸条）がそれぞれ平行配置されている。そして、透明板材４１の他側に、垂直面４８と傾斜面４９を有する断面三角形の溝４３（第２の溝）及び隣り合う溝４３によって形成される断面三角形の凸条４５（第２の凸条）がそれぞれ平行配置されている。そして、透明板材４１の一側に形成された溝４２と透明板材４１の他側に形成された溝４３が平面視して直交、又は例えば８５〜９５度、好ましくは８８〜９２度の角度で交差した成型母材５０をプレス成型、インジェクション成型、及び、ロール成型のいずれか１によって製造する。この成型母材５０は第１の実施例に係る成型母材２２と同様、透明樹脂（第１の透明樹脂）によって形成されている。
断面三角形の溝４２、４３の底部（角部）及び凸条４４、４５の頂部（角部）には前記した立体像結像装置１０と同様、微小平面部（図示せず）を有する。また、成型母材５０の材質や製法及び仕様（寸法ｈ２、θ１）については、立体像結像装置１０と同様である。但し、この実施例において、透明板材４１の厚み（ｈ３）は透明板材１２の厚み（ｈ１）の２倍となる（以上、第１工程）。
そして、透明板材４１の両側にある溝４２、４３の垂直面４６、４８にのみ、前述のように、金属蒸着、スパッターリング、場合によって金属微小粒子の吹き付け、イオンビームの照射によって鏡面処理を行い鏡面である垂直光反射面５１、５２を選択的に形成する（中間母材。以上、第２工程）。この中間母材の溝４２、４３には透明樹脂５３、５４（第２の透明樹脂）を充填し、その表面の平面化処理を行って、露出面が平面となった第１、第２の光制御パネルが表裏に形成された平面板状の立体像結像装置４０とする（以上、第３工程）。
溝４２、４３の垂直面４６、４８にのみ鏡面を形成する処理は、前記した実施例と同様、成型母材５０の表裏面に順次又は同時に金属蒸着又はスパッターリングを行う等の方法がある。
溝４２、４３の垂直面４６、４８にのみ鏡面を形成する処理は、前記した実施例と同様、成型母材５０の表裏面に順次又は同時に金属蒸着又はスパッターリングを行う等の方法がある。
図６は平面視した立体像結像装置１０（立体像結像装置４０も同様）を示すが、垂直光反射面１３が平面視して矩形の外枠５５に対して４０〜５０度の角度を有して配置されている。これによって、立体像は、平面視して直交又は交差して配置された上下の垂直光反射面１３を経由して形成されるので、小型の立体像結像装置を有効に利用して、より大きな立体像を結像することができる。
本発明は以上の実施例に限定されるものではなく、それぞれの実施例に係る立体像結像装置の要素を組み合わせて、立体像結像装置を構成する場合も本発明は適用される。なお、以上の実施例では、垂直光反射面（鏡面）は金属被膜の両側に形成される。
以上の発明において、平面化処理はプレス等で押す場合、金型で成型する場合の他、切削又は研磨により形成する場合も含む。
以上の発明において、平面化処理はプレス等で押す場合、金型で成型する場合の他、切削又は研磨により形成する場合も含む。
本発明に係る立体像結像装置は、アスペクト比の比較的高い立体像結像装置を容易にかつ安価に製造できる。これによって、立体像結像装置を、映像を必要とする機器（例えば、医療機器、家庭電気製品、自動車、航空機、船舶等）で有効に利用できる。
１０：立体像結像装置、１１：第１、第２の光制御パネル、１２：透明板材、１３：垂直光反射面、１４：傾斜面、１５：溝、１６：凸条、１７：透明樹脂、１８：充填面、１９：表面、２０、２１：微小平面部、２２：成型母材、２３：垂直面、２４、２５：凹面（傾斜面）、２６、２７：平面、２８：金属反射膜、２９：ガスの流れ、３０：中間母材、３１：表面、４０：立体像結像装置、４１：透明板材、４２、４３：溝、４４、４５：凸条、４６：垂直面、４７：傾斜面、４８：垂直面、４９：傾斜面、５０：成型母材、５１、５２：垂直光反射面、５３、５４：透明樹脂、５５：外枠
Claims (3)
- 立設状態で隙間を有して平行配置された帯状光反射面群をそれぞれ備える第１、第２の光制御パネルを、前記帯状光反射面群を平面視して直交させて重ね合わせる立体像結像装置であって、
前記第１、第２の光制御パネルはそれぞれ、
透明板材の表側に、傾斜面と垂直面とを有する断面三角形の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の凸条がそれぞれ平行配置された第１の透明樹脂からなる成型母材と、
前記溝の垂直面のみに形成され、前記帯状光反射面群を構成する、金属反射膜による垂直光反射面と、
前記溝内に充填された第2の透明樹脂とを有し、
前記第１の透明樹脂の屈折率η１に対し、前記第２の透明樹脂の屈折率η２が０．９５〜１．０５倍の範囲にあり、
前記第１の光制御パネルに該立体像結像装置の一側から斜めに入射した対象物からの光は、前記第１の光制御パネルの前記垂直光反射面で反射し、更に前記第２の光制御パネルに形成された前記垂直光反射面で反射して、該立体像結像装置の他側に立体像を形成することを特徴とする立体像結像装置。 - 請求項１記載の立体像結像装置において、前記溝の傾斜面は平面又は内側に窪む凹面であることを特徴とする立体像結像装置。
- 透明板材の両側に垂直面と傾斜面を有する断面三角形の第１、第２の溝、及び隣り合う前記第１、第２の溝によって形成される断面三角形の第１、第２の凸条がそれぞれ形成され、前記透明板材の両側にある前記第１、第２の溝にそれぞれ形成された垂直面が平面視して直交する第１の透明樹脂からなる成型母材と、
前記成型母材の両側にある前記第１、第２の溝の垂直面のみにそれぞれ形成された金属反射膜による垂直光反射面と、
前記第１、第２の溝に充填され表面は平坦となった第２の透明樹脂とを有する立体像結像装置であって、
前記第２の透明樹脂の屈折率η２は、前記第１の透明樹脂の屈折率η１の０．９５〜１．０５倍の範囲にあって、
該立体像結像装置に一側から斜めに入射した対象物からの光は、前記第１の溝の垂直面に形成された前記垂直光反射面で反射し、更に前記第２の溝の垂直面に形成された前記垂直光反射面で反射し、該立体像結像装置の他側に立体像を形成することを特徴とする立体像結像装置。
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