JP6848133B1

JP6848133B1 - 大型の光反射素子の製造方法及び光学結像装置の製造方法

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Publication number: JP6848133B1
Application number: JP2020562217A
Authority: JP
Inventors: 誠大坪
Original assignee: Asukanet Co Ltd
Current assignee: Asukanet Co Ltd
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2021-03-24
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Abstract

複数の単位光反射素子６１〜６４を、各光反射面６９が同一方向となるように、透明定盤６０の上に配置し、透明定盤６０の一側に透明定盤６０と一定の角度を有して配置されたディスプレイ６６に各単位光反射素子６１〜６４の各光反射面６９に平行な横線４２を有する検査基準画像３９を表示して、横線４２が各光反射面６９に１回反射して形成される鏡像の連続性を透明定盤６０の他側から観察し、隣り合う単位光反射素子６１〜６４の配置の良否を判定する工程Ａを含む大型の光反射素子の製造方法及び光学結像装置の製造方法。

Description

本発明は、それぞれが一側の面に垂直に所定間隔で平行配置された多数の光反射面を有する複数の単位光反射素子を平面状に並べて配置した大型の光反射素子の製品良否の判定方法を含む大型の光反射素子の製造方法及びその製造方法で製造された大型の光反射素子を用いた光学結像装置の製造方法に関する。

例えば、特許文献１には、大きな空間映像を表示可能な空間映像表示装置に必要な大型の光学結像装置を、簡単かつ高精度に製造することを目的とした光学結像装置の製造方法が開示されている。特許文献１に開示された光学結像装置の製造方法は、それぞれ多数の光反射面が平行に立設された２つミラーシート（光反射素子）を、ミラーシートの光反射面が互いに直交するように重ね合わせて単位光学結像素子を製造する工程と、複数の単位光学結像素子を、隣り合う単位光学結像素子のミラーシートの光反射面の方向を合わせた状態で所定の透明カバー板上に隣接させて二次元状に並べる工程と、上下の透明カバー板により、二次元状に並べられた単位光学結像素子群を、垂直な方向から挟み込むとともに、単位光学結像素子群の周囲を覆う工程と、内部の気圧を下げて上下の透明カバー板により単位光学結像素子群を平面状に固定する工程とを有する。

また、特許文献２には、図１４に示すように、厚み方向に直交する第１方向に沿って並ぶ複数の反射面をそれぞれ有する光反射素子（ミラープレート）を複数準備する工程と、複数の光反射素子の中から少なくとも２以上の光反射素子１０１、１０２を透光部１０３を有する平面体（基台部）１０４上に載置し、光反射素子１０１、１０２とは反射面が直交する光反射素子（参照ミラープレート）１０５を平面体１０４の透光部１０３の下部に配置し、互いに隣り合う光反射素子１０１、１０２の各々に含まれる複数の反射面の並び方に起因する被投影物（チャート）１０８の空中映像１０６、１０７のずれが小さくなる２つの反射素子の組合わせを選択する工程と、選択された組合わせに含まれる２つの光反射素子１０１、１０２を平面上で接合する工程とを備える結像素子の製造方法が開示されている。

そして、特許文献３には、図１５に示すように、複数枚の光反射素子（ミラープレート）１１０、１１１をその面方向に並ぶように配置する工程と、隣り合う光反射素子１１０、１１１に跨るように別の光反射素子（参照ミラープレート）１１２を配置しておき、複数枚の光反射素子１１０、１１１と光反射素子１１２により結像された被投影物１１４の鏡映像（実像）１１３を確認しながら、実像１１３が被投影物１１４の形状に対応するように複数枚の光反射素子１１０、１１１を相互に位置決めする工程と、相互に位置決めされた複数枚の光反射素子１１０、１１１の位置を固定する工程とを備えることが記載されている。なお、以上において、光反射素子１０１、１０２、１１０、１１１は単位反射素子を示す。

特開２０１３−１０１２３０号公報特開２０１７−２０３８０９号公報ＷＯ２０１６／１７８４２４号

しかしながら、特許文献１においては、２つの光反射素子（ミラーシートに同じ）を、光反射素子の光反射面が互いに直交するように重ね合わせることにより結像素子（単位光学結像素子に同じ）を製造し、複数の結像素子を、所定の透明平板（透明カバー板に同じ）上に隣接させて平面方向に二次元状に並べて、透明平板に押圧固定しているので、各結像素子の光反射面がずれていたり、多少変形したりしていると、形成される画像に歪が発生するという問題があった。そして、形成される画像に歪がある場合、上下の光反射素子が一体化された結像素子全体を交換する必要があった。

また、特許文献２、３の場合は、比較対象として検査する光反射素子（ミラープレート）Ａ、Ｂの他にこれらの光反射素子Ａ、Ｂに対して光反射面が直交する光反射素子Ｃ（参照ミラープレート）がなければ、空中映像や鏡映像は結像しないため、光反射素子Ｃが必須の構成となっている。そして、この光反射素子Ｃの精度が悪いと単位光反射素子Ａ、Ｂの正確な測定（選択、位置決め及び良否判定）はできない。

更には、検査の対象となる像は空中映像であるので、検査（製造）装置全体が大型化するという問題もある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、複数の単位光反射素子を平面状に並べて大型の光反射素子を製造するに当たり、光反射面の並びを確認（検査）するために、光反射面が直交する光反射素子を上下に対向して配置する必要がなく、空中映像や鏡映像の結像を必要としないで、平面状に並べた単位光反射素子の配置の良否を判定できる大型の光反射素子の製造方法及びその製造方法で製造された大型の光反射素子を用いた光学結像装置の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る大型の光反射素子の製造方法は、一方の面に垂直かつ所定間隔で平行配置された複数の光反射面を有する単位光反射素子が平面状に複数並べられて製造される大型の光反射素子の製造方法であって、
複数の前記単位光反射素子を、前記各光反射面が同一方向となるように、透明定盤の上に配置し、該透明定盤の一側に該透明定盤と一定の角度を有して配置されたディスプレイに前記各単位光反射素子の前記各光反射面に平行な横線を有する検査基準画像を表示して、該横線が前記各光反射面に１回反射して形成される鏡像の連続性を前記透明定盤の他側から観察し、隣り合う前記単位光反射素子の配置の良否を判定する工程Ａを含む。

前記目的に沿う第２の発明に係る大型の光反射素子の製造方法は、一方の面に垂直かつ所定間隔で平行配置された複数の光反射面を有する平面視して正方形の単位光反射素子が平面状に複数並べられて製造される平面視して正方形の大型の光反射素子の製造方法であって、
複数の前記単位光反射素子を、前記各光反射面が同一方向となるように、透明定盤の上に配置し、該透明定盤の一側に該透明定盤と一定の角度を有して配置されたディスプレイに前記各単位光反射素子の前記各光反射面に平行な横線を有する検査基準画像を表示して、該横線が前記各光反射面に１回反射して形成される鏡像の連続性を前記透明定盤の他側から観察し、隣り合う前記単位光反射素子の配置の良否を判定する工程Ａを含む。

第２の発明に係る大型の光反射素子の製造方法において、前記単位光反射素子は一辺が９０〜２００ｍｍの正方形であるのが好ましいが、この発明はこの数字に限定されるものではない。

第３の発明に係る大型の光反射素子の製造方法は、第１、第２の発明において、前記透明定盤と前記ディスプレイのなす角度が４０〜５０度の範囲にあるのが好ましい。
そして、第４の発明に係る大型の光反射素子の製造方法は、第１〜第３の発明において、前記検査基準画像は、複数の前記横線と該各横線と直交する複数の縦線を有して格子状となっているのが好ましい。

また、第１〜第４の発明に係る大型の光反射素子の製造方法において、前記工程Ａで不良と判定された単位光反射素子を、別の単位光反射素子と交換して前記工程Ａを再度実施することもできる。
そして、第１〜第４の発明に係る大型の光反射素子の製造方法において、前記検査基準画像は、コンピュータを用いて合成された画像であるのが好ましい。
更に、以上の大型の光反射素子の製造方法において、前記単位光反射素子の前記透明定盤への仮固定は、真空吸引によって行われるのが好ましい。

参考例１に係る大型の光反射素子の製造方法は、第１〜第４の発明において、
前記単位光反射素子が、
複数の透明板材を光反射材及び接着剤を介して積層し、高さがｈで周囲に側面Ｐ〜Ｓを有する四角柱状のブロック材を製造する第１工程と、
前記ブロック材の対向する前記側面Ｑ、Ｓを研磨して前記側面Ｑから前記側面Ｓまでの距離ｗを前記高さｈと同一にし、前記側面Ｐ、Ｒを正方形状にする第２工程と、
前記第２工程で加工された前記ブロック材を前記側面Ｐ又は前記側面Ｒに平行に切断して同一厚みの光反射基材を複数製造する第３工程と、
切断された前記各光反射基材の両端面を研磨する第４工程とにより製造されたものである。

参考例１に係る大型の光反射素子の製造方法において、前記第２工程で前記側面Ｑ、Ｓを研磨する前に前記側面Ｑから前記側面Ｓまでの距離を粗調整する切断加工を行うのがよい。
また、参考例１に係る大型の光反射素子の製造方法において、前記第２工程で研磨した前記側面Ｑ、Ｓ及び前記第４工程で研磨した前記単位光反射素子の前記両端面の粗度は３０ｎｍ以下であるのが好ましいが、本発明はこの数値に限定されない。
参考例１に係る大型の光反射素子の製造方法において、前記光反射材は前記透明板材の少なくとも片面に形成された金属蒸着膜であるのが好ましいが、メタルフィルムであってもよい。

第５の発明に係る光学結像装置の製造方法は、第１〜第４の発明に係る大型の光反射素子の製造方法で製造された大型の光反射素子を用いて製造される光学結像装置の製造方法であって、
平面視して外形が正方形となるように前記大型の光反射素子の角部を斜めに切断し、前記各光反射面が前記正方形の各辺に対して４５度傾斜した中型の光反射素子を形成する工程ａと、
２枚の前記中型の光反射素子をそれぞれの前記光反射面が直交するようにして重ね合わせる工程ｂとを有する。

第６の発明に係る光学結像装置の製造方法は、第５の発明において、前記工程ａで切り取った直角二等辺三角形状の前記角部を４枚合わせて該各角部の前記各光反射面が同一方向を向いた中型の光反射素子を２枚用意し、該２枚の光反射素子をそれぞれの前記光反射面が直交するようにして重ね合わせる。

第１〜第４の発明に係る大型の光反射素子の製造方法は、光反射面の並びを確認（検査）するのに光反射面で直接反射する表示装置の検査基準画像（鏡像）を使用しているので、特許文献２、３に開示されている空中映像や鏡映像より鮮明となり、参照光反射素子も使用しないので、装置自身も簡略化することができ、更には、参照光反射素子の精度が測定精度に影響を与える特許文献２、３に比べて信頼性に優れる。

特に、単位光反射素子が、複数の透明板材を光反射材及び接着剤を介して積層し、高さがｈで周囲に側面Ｐ〜Ｓを有する四角柱状のブロック材を製造する第１工程と、ブロック材の対向する側面Ｑ、Ｓを研磨して側面Ｑから側面Ｓまでの距離ｗを高さｈと同一にし、側面Ｐ、Ｒを正方形状にする第２工程と、第２工程で加工されたブロック材を側面Ｐ又は側面Ｒに平行に切断して同一厚みの光反射基材を複数製造する第３工程と、切断された
各光反射基材の両端面を研磨する第４工程とにより製造されたものである場合には、同一寸法の単位光反射素子をより効率的に製造できる。

また、第５の発明に係る光学結像装置の製造方法は、第１〜第４の発明に係る大型の光反射素子の製造方法で製造された大型の光反射素子を用いることにより、歪みの少ない大きな空間画像を表示可能な光学結像装置を歩留り良く製造することができる。

（Ａ）は単位光反射素子の説明図であり、（Ｂ）は同単位光反射素子を用いて製造された従来の光学結像装置の説明図であり、（Ｃ）は同光学結像装置を用いて製造された従来の大型の光学結像装置の説明図であり、（Ｄ）は同大型の光学結像装置から切り出された従来の他の光学結像装置の平面図である。（Ａ）は本発明の一実施例に係る大型の光反射素子の製造方法に用いられる単位光反射素子の製造に使用するブロック材の斜視図、（Ｂ）は同ブロック材の加工状態を示す平面図である。（Ａ）は同ブロック体の切断箇所を示す平面図、（Ｂ）は同側面図、（Ｃ）は同正面図である（（Ｂ）において切断ピッチは極めて粗く記載されているが、ブロック体には例えば５００〜３０００枚の光反射基材がある）。（Ａ）は同ブロック体から切り出された状態の光反射基材の側面図、（Ｂ）は同正面図である。（Ａ）は研磨された単位光反射素子の側面図、（Ｂ）同斜視図である。同単位光反射素子を載せた透明定盤の平面図である。（Ａ）は本発明の一実施例に係る大型の光反射素子の製造方法に用いる単位光反射素子の個別検査（良否判定）の説明図であり、（Ｂ）は表示装置に表示する検査基準画像（格子画像）であり、（Ｃ）は撮像装置で撮像された基準画像又は検査画像である。撮像装置で撮像された検査画像の分析図である。本発明の一実施例に係る大型の光反射素子の製造方法の説明図である。（Ａ）、（Ｂ）は大型の光反射素子の良否判定方法の説明図である。（Ａ）は撮像装置で撮像された検査画像、（Ｂ）はその詳細説明図である。（Ａ）は撮像装置で撮像された他の検査画像、（Ｂ）はその詳細説明図である。本発明の他の実施例に係る光学結像装置の製造方法の説明図である。従来例に係る光学結像装置の製造方法の説明図である。従来例に係る光学結像装置の製造方法の説明図である。

続いて、添付する図面を参照しながら、本発明の一実施例に係る大型の光反射素子の製造方法及び光学結像装置の製造方法について説明する。
本発明の大型の光反射素子の製造方法及び光学結像装置の製造方法について説明する前に、まず、従来の光学結像装置の製造方法について説明する。
図１（Ａ）に平面視して正方形（一辺が９０〜２００ｍｍ）の単位光反射素子１０を示す。単位光反射素子１０は、透明平板１１の内部に透明平板１１の表面（又は裏面、即ち、一方の面）に対して垂直なアルミニウム等の金属蒸着膜（金属蒸着層）で形成された光反射材１２が一定のピッチで多数平行配置されて構成されたものである。そして、符号１１ａは単位光反射素子１０の光透過部を示し、各光反射材１２の表面が光反射面１２ａとして機能する。２枚の単位光反射素子１０を平面視して光反射面１２ａが直交するようにして重ね合わせることにより、図１（Ｂ）に示す光学結像装置１３を形成することができるが、この構成では、一辺が２０ｃｍを超える光学結像装置を製造することは難しい。

そこで、現状では複数の小型の光学結像装置１３を平面状に（縦横に）並べて貼り合わせることにより、図１（Ｃ）に示す大型の光学結像装置１５を製造している。このとき、２以上の自然数ｎの二乗個の光学結像装置を縦横にｎ個ずつ配置することにより、平面視して正方形の大型の光学結像装置を製造することができるが、大型の光学結像装置は必ずしも平面視して正方形である必要はなく、大型の光学結像装置の大きさ及び形状に応じて、貼り合わせる小型の光学結像装置の数及び配置を適宜、選択することができる。
但し、図１（Ｃ）に示した光学結像装置１５のように、正方形の一辺に直交する方向に並ぶ光反射面１２ａを観察者に対して垂直又は水平に向けて使用すると、対象物からの光が上下いずれか一方の単位光反射素子１０の光反射面１２ａのみで反射し、結像しないという問題がある。そこで、実際には、図１（Ｃ）に仮想線で示したように、大型の光学結像装置１５の角部１６を斜めに切断し、図１（Ｄ）に示すように、平面視した外形が正方形となって各光反射面１２ａが正方形の各辺に対して４５度傾斜した光学結像装置１７を製造して使用している。

しかし、図１（Ｂ）に示した光学結像装置１３は、上下１枚ずつの単位光反射素子１０を１セットとしたものであるため、各単位光反射素子１０に多少の歪等が存在しても正常に結像するのに対し、複数の光学結像装置１３を組み合わせて製造される図１（Ｃ）の大型の光学結像装置１５及び光学結像装置１５から切り出して製造される図１（Ｄ）の光学結像装置１７では、各光学結像装置１３（各単位光反射素子１０）の各光反射面１２ａの微小なずれ、歪み、曲がり等が組み合わされることにより結像が歪む場合があった。つまり、一辺が９〜２０ｃｍの単位光反射素子１０を製造する過程で、微妙な外的要因により、光反射材１２（光反射面１２ａ）が歪んだり、曲がったりすると、結果的に大型の光学結像装置１５に光学的歪が発生し、折角組み上げた大型の光学結像装置１５が使用できなくなるという問題が発生するので、単位光反射素子１０の良否を組立段階で個々に判断することが望まれていた。

そこで、光学結像装置１３を製造する前の単位光反射素子１０（図１（Ａ）参照）の段階で、各単位光反射素子１０の構成に異常や欠陥が無いことを確認し、異常等のない単位光反射素子１０を使用して、まず、大型の光反射素子を作り、この２枚の大型の光反射素子を平面視して光反射面が直交するように重ね合わせることにより、大型の光学結像装置が製造できることを確認して本発明を成し得た。平面視して正方形の単位光反射素子を４枚（又は、９枚、１６枚、即ち、２以上の自然数ｎの二乗枚）組み合わせることにより、平面視して正方形の大型の光反射素子を製造することができる。なお、大型の光反射素子が平面視して正方形であればよく、単位光反射素子は必ずしも平面視して正方形である必要はなく、大型の光反射素子を構成する単位光反射素子の形状、数及び配置は、適宜、選択することができる。

大型の光反射素子及び大型の光学結像装置を製造するに当たり、まず、図２〜図５を参照しながら、本発明の一実施例に係る大型の光反射素子の製造方法に用いられる単位光反射素子２８（単位光反射素子２８は単位光反射素子１０と同様の構造を有する）を安価にかつ精度よく製造する新しい方法について説明する。図２（Ａ）にその一部を示すように、光透過率が高く、厚みのバラツキが極めて小さく（例えば、厚みの誤差が５％以下、より好ましくは１％以下）、厚みが例えば０．２〜２ｍｍの板ガラス又は硬質の透明樹脂板からなる複数の透明板材２０を用意する。透明板材２０の寸法は９０〜２５０ｍｍの矩形（正方形も含む）とするのがよく、面粗度（Ｒａ）が１００ｎｍ以下（好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以下）のものを使用するのがよいが、これらに限定されるものではない。なお、図面において▽▽▽は鏡面研磨を示す。

この透明板材２０を真空炉に入れて、その片面（又は両面に）アルミニウム等（白色系金属でもよい）の金属蒸着を行う。なお、この金属蒸着層（金属蒸着膜）が光反射材２１を構成する。光反射材２１によって、最終的に図３（Ｂ）の拡大図に示すように、透明板材２０の片面（又は両面に）に光反射面２２が形成される。また、ここで、光反射材として金属蒸着層の代わりに金属製反射シート（例えば、ミラーシート）を使用することもできるが、この場合は透明板材２０の片面のみに形成（配置）するのがよい。

次に、この光反射面２２が形成された透明板材２０を複数枚（例えば、５００〜１５００枚）、透明な接着剤を介して押圧積層する。ここで、接着剤には、熱硬化型、紫外線硬化型、常温硬化型、２液混合型等を適用できる。これによって図２（Ａ）に示すように、６面が矩形状の四角柱状（立方体、又は直方体）のブロック材２３が得られる。ここで、各透明板材２０が下から上に積み上げられているとして、ブロック材２３の周囲の側面をＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓとし、天井面及び底面をＴ、Ｕとする。

ブロック材２３の天井面Ｔ及び底面Ｕは透明板材２０の表面又は光反射材２１（金属蒸着面）であるので、研磨しなくても１００ｎｍ以下（例えば、１０ｎｍ）の表面粗度に保持されている。なお、基準面となる天井面Ｔ及び底面Ｕが±０．０５度、好ましくは±０．０２度以内の範囲内で平行であること、及び天井面Ｔから底面Ｕまでの距離（間隔）、即ち、ブロック材２３の高さｈは正確である必要があるので、必要に応じて、真空中で平面プレス等で押さえ込んで高さ調整する（高さ調整は接着剤が固まる前か、途中に行うのがよい）。また、天井面Ｔと底面Ｕの平行度、寸法（誤差１μｍ以内が好ましい）は、三次元測定器、又は高さ測定器等で測定し、確認するのが好ましい（以上、第１工程）。

次に、ブロック材２３を正面視して（側面Ｐから見て）、その幅方向の両端部を、対向する側面Ｑ、Ｓと略平行に切断して幅調整（粗調整）する切断加工を行う。これは図２（Ｂ）、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように水平配置された定盤２４の上にブロック材２３を仮置して、定盤２４に設けられた複数の真空吸着口２７によってブロック材２３を吸引保持し、バンドソー（又は、その他の切断手段）によって切断することによって行う。そして、切断加工された両側面（両切断面）を研磨することにより、２つの側面Ｑ１、Ｓ１が新たに形成される。これらの側面Ｑ１、Ｓ１は、天井面Ｔ又は底面Ｕに対して垂直であり、側面Ｑ１から側面Ｓ１までの距離（幅）ｗは高さｈと等しくなっている。これによって、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、幅が短縮された（幅ｗを有する）新たな天井面Ｔ１と底面Ｕ１及び、幅ｗと等しい高さｈを有する新たな側面Ｑ１、Ｓ１で囲まれる新たな側面Ｐ１、Ｒ１が完全な正方形となったブロック体２５（寸法精度が例えば０．５μｍ以内）が形成される（以上、第２工程）。なお、切断加工後の両側面（両切断面）の距離は、研磨代を考慮して高さｈよりもやや大きくなるように（研磨後の幅ｗ＋研磨代となるように）切断することにより、研磨後に所望の寸法が得られる。

次に、図３、図４に示すように、側面Ｓ１、底面Ｕ１、側面Ｑ１、天井面Ｔ１で囲まれ、側面Ｐ１側から見て正方形のブロック体２５を定盤２４の上に置いて固定し、側面Ｐ１（又は側面Ｒ１）に平行に順次又は同時に複数個所切断して、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、厚みが規格厚み（０．５〜２ｍｍ）＋研磨代の光反射基材２６を製造する（以上、第３工程）。
次に、切断された光反射基材２６の端面（切断面）を鏡面研磨して、光学端面Ｐ２、Ｒ２とし、規格寸法厚の単位光反射素子２８を製造する。
隣り合う積層端面Ｑ２、Ｔ２、Ｓ２、Ｕ２が直交する所定厚みの単位光反射素子２８を図５（Ａ）、（Ｂ）に示すが、この実施例では透明板材２０で形成された光透過部２０ａの片面にしか光反射材２１を形成していない（図４（Ａ）の拡大図参照）ので、単位光反射素子２８の底面（積層端面Ｕ２）には、図５（Ａ）に示すように、光透過部２０ａが露出する。これに対し、光透過部２０ａの両面に光反射材２１を形成した場合は、上下両面（積層端面Ｔ２、Ｕ２）に光反射材２１を有する単位光反射素子２９（図６参照）が形成される。研磨された光学端面Ｐ２、Ｒ２及び研磨された積層端面Ｑ２、Ｓ２の粗度は３０ｎｍ（又はそれ以下、例えば、１０ｎｍ以下）とするのがよい（以上、第４工程）。

以下、本発明の一実施例に係る大型の光反射素子の製造方法について説明する。
単位光反射素子２８を用いて大型の光反射素子を製造する場合、光透過部２０ａ及び光反射材２１の積層方向に隣り合う単位光反射素子２８は、一方の単位光反射素子２８の上面（積層端面Ｔ２）と、他方の単位光反射素子２８の下面（積層端面Ｕ２）を向かい合わせて貼り合わせることにより、光透過部２０ａと光反射材２１が交互に配置される。これに対し、上下両面（積層端面Ｔ２、Ｕ２）に光反射材２１を有する単位光反射素子２９を用いて大型の光反射素子を製造する場合、光透過部２０ａ及び光反射材２１の積層方向に隣り合う単位光反射素子２９は、光反射材２１同士を接着することになるが、金属蒸着膜及び接着層の厚さが薄いので、あまり問題とはならない。

次に、単位光反射素子２９（単位光反射素子２８も同様、以下単位光反射素子２９で代表）が正常（標準仕様）に製造されているか否かについて検査する手段及び方法について説明する。初めから大面積の透明板材及び光反射材を積層して大型の光反射素子（ミラープレート）を製造しようとすると、大型の製造装置が必要となり、寸法（平面度）の管理が難しくなるが、小型（この実施例では１５０ｍｍ角）の単位光反射素子２９を複数枚製造し、敷き詰めて大型の光反射素子を製造することができる。まず、最初に各単位光反射素子２９について個別に検査する装置及び方法について説明する。

図６、図７（Ａ）に示すように、単位光反射素子の検査装置３０は、固定配置された透明定盤３１と、平面視して正方形の単位光反射素子２９が所定位置に配置された透明定盤３１の下方（一側）に、透明定盤３１に対して４０〜５０度傾けて配置された表示装置（ディスプレイ）３２と、単位光反射素子２９の上側（他側）から単位光反射素子２９を介して表示装置３２の画像の鏡像を撮影する撮像装置３３とを有している。

ガラス板で形成された透明定盤３１の周囲には図示しない枠体が配置されており、透明定盤３１全体が、図７（Ａ）に示すように、水平方向（ｘ軸方向及びｙ軸方向）、垂直方向（ｚ軸方向）に動き、傾動（ｘ軸回り及びｙ軸回り）及びその場旋回（ｚ軸回りの回転θ）も可能で、透明定盤３１に載せた単位光反射素子２９を任意の位置に配置することができる。そして、図６に示すように、透明定盤３１のｘ軸方向基部、ｙ軸方向基部には、互いに直交するｘガイド３４とｙガイド３５が設けられており、透明定盤３１の上に載せた単位光反射素子２９を光反射面２２が同一方向となるように位置決めする（仮固定する）ことができる。また、透明定盤３１には載置した単位光反射素子２９を真空吸引してその場に保持（仮固定）する複数の吸着機構を設けることも可能であるが、測定の障害になるので、押圧機構２９ａ、２９ｂを設けて、側方から単位光反射素子２９を押圧クランプするのがより好ましい。透明定盤３１の上方には、図７（Ａ）に示すように、単位光反射素子２９の搬送を行う吸着搬送手段３７が設けられている。

図７（Ｂ）に示すように、表示装置３２には検査基準画像の一例である全体が正方形の格子画像３９が表示される。ここで、格子画像３９は、ｘ軸方向に垂直（ｙ軸方向と平行）な複数の縦線４１と、ｘ軸方向に平行な複数の横線４２がそれぞれ所定ピッチ（一定間隔）で配置されたものである。この格子画像３９を各光反射面２２に曲がりや歪の無い正規（基準）の単位光反射素子２９ｄを介して撮像装置３３で撮像すると図７（Ｃ）に示すような基準画像４０ｄが得られるので、基準画像データとして保存する。ここで、単位光反射素子２９ｄには沢山の光反射面２２が等ピッチで並んでいるので、一枚のミラーを介して格子画像３９を見る場合の画像とは異なり、平行配置された複数の光反射面２２を介して格子画像３９を見ることになり、図７（Ｃ）に示すように、基準画像４０ｄは格子画像３９の縦線４１、横線４２が、それぞれ基準縦線４１ｄ、基準横線４２ｄに変形した台形状に見える。なお、基準となる単位光反射素子２９ｄのサイズ（仕様）は検査を行おうとする単位光反射素子２９と一致させることが好ましい。また、格子画像はコンピュータを用いて合成された画像であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、縦線と横線が正確に一定間隔で描かれていればよい。

次に、単位光反射素子２９の良否を判断する場合は、検査しようとする単位光反射素子２９を透明定盤３１の上に載置して位置決めを行う。そして、単位光反射素子２９ｄと同様の手順で、表示手段３２に表示された格子画像３９の鏡像を単位光反射素子２９を介して撮像装置３３で撮像し、検査画像４０ａを得る。そして、検査画像４０ａに基準画像４０ｄを重ねて表示することにより検査を行うが、検査画像４０ａも基準画像４０ｄとほぼ同様の画像となるので、基準画像４０ｄ又は検査画像４０ａを移動、拡縮して両者の輪郭を合わせる（重ねる）ことにより、検査画像４０ａと基準画像４０ｄとの類似性（相似性）から容易に比較（検査）を行うことができる。
単位光反射素子２９の光反射面２２に異常がある場合は、例えば検査画像４０ａの検査横線４２ａが基準画像４０ｄの基準横線４２ｄよりずれるので、その検査横線４２ａの歪み（位置ずれ）から単位光反射素子２９の良否を判断することができる。なお、検査画像４０ａと基準画像４０ｄを完全に重ねる（表示倍率を一致させる）代わりに、例えば、検査画像４０ａの大きさを基準画像４０ｄに対して縦横０．９〜０．９８倍の範囲で小さくしてもよい。

以上の良否の判定は、目視で行ってもよいが、良、不良の境界が明確でない場合があるので、コンピュータを用いて演算処理（画像処理）を行うことが好ましい。
以下に、コンピュータによる基準画像４０ｄと検査画像４０ａの類似性の判断（良否判定）の一例を以下に説明する。ここで、図８に示すように、基準画像４０ｄの外枠４３ｄ内の各基準縦線４１ｄにｘ１、ｘ２・・・ｘｎ・・、各基準横線４２ｄにｙ１、ｙ２・・・ｙｎ・・を付す。ｎは例えば５〜５０程度でよい。なお、基準画像４０ｄと検査画像４０ａを比較する際、それぞれの外枠４３ｄ、４３ａをできるだけ一致させるのがよい。但し、目視で比較する場合は、検査横線４２ａの歪みを観察すればよいので、外枠４３ｄ、４３ａの一致は必須の要件ではない。

検査をしようとする単位光反射素子２９に異常がある場合、検査横線４２ａの位置が基準画像４０ｄの基準横線４２ｄから上又は下方向にずれるので、各基準縦線４１ｄ（ｘ１、ｘ２・・・ｘｎ・・、）と各検査横線４２ａが交わる位置で、各検査横線４２ａの上方向のずれＡｎを測定してその最大値（又は平均値）を算出し、その値Ｋｕが基準値より大きい場合（ケース１）、又は、各検査横線４２ａの下方向のずれＡｍ（図示せず）を測定してその最大値（又は平均値）を算出し、その値Ｋｓが基準値より大きい場合（ケース２）は、単位光反射素子２９に異常があると判断され、不良となる。測定した値Ｋｕ、Ｋｓは画素の単位で計測した値の大きい方を採用するのが好ましい。基準値は実験により求める。なお、単位光反射素子２９の光反射面２２は検査画像４０ａの検査横線４２ａに沿っているので、単位光反射素子２９を正しく置いた場合は、通常は検査縦線４１ａの歪みは観測されない。
前記方法では、個々に測定した各検査横線４２ａのずれＡｎの最大値（又は平均値）を算出したが、全てのずれＡｎの二乗平均値（ＲｏｏｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅＶａｌｕｅ）を計算し、予め測定して得られた基準値と比較してその合否（類似度合い）を求めることもできる。

このようにして、正方形の単位光反射素子２９の良否を判断し、４枚（又は９枚或いは１６枚）の良品の単位光反射素子２９を各光反射面２２が同一方向となるように平面状に並べて貼り合せることにより、大型の光反射素子５１を最低２枚製造する。そして、図９に示すように、２枚の大型の光反射素子５１をそれぞれの光反射面２２が直交するように大型の透明定盤５２の上で重ね合わせ、互いに直交するｘガイド５３、ｙガイド５４、可動ガイド５５、５６によって位置決めして接着剤で接合し、大型の光学結像装置を形成することができる。
ここで、図７に示した検査装置３０と同一構造の大型のものを用意すると共に大型の表示装置３２も用意して、前述のように一枚の単位光反射素子２９を検査するのと同様な方法で大型の光反射素子５１を検査することもできるが、個々の単位光反射素子２９を厳格に検査し、良品のみを必要枚数用意して、これらを並べて接合することにより、大型の光反射素子５１を製造するのが好ましい。
なお、複数の単位光反射素子を並べて接合する際には、複数の単位光反射素子を透明板の上に並べて、隣り合う単位光反射素子同士を接合すると同時に、透明板に対して各単位光反射素子を接合することにより、複数の単位光反射素子を確実に一体化することができ、大型の光反射素子の取扱い性及び形態の安定性に優れる。

また、以上の実施例においては、単位光反射素子２９の全体について、光反射面２２の歪みについて検査したが、歪が発生するのは部分的であることが多いので、単位光反射素子２９の一部についてのみ合否の検査を行う場合も本発明は適用される。
上記実施例においては、検査基準画像の撮像や検査画像の検査等が一カ所から行われているが、対象となる光反射素子が大型となる場合は、検査基準画像も大型となるので、複数個所から同時に撮像や検査を行ってもよいし、撮像装置３３を移動させながら大型の光反射素子の一部を順次撮像して部分毎に検査画像（鏡像）と基準画像を比較してもよい。なお、目視で観察する場合も複数個所から行うことができるが、基準画像はあってもなくてもよい。

続いて、図１０（Ａ）、（Ｂ）、図１１（Ａ）、（Ｂ）、図１２（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、本発明の一実施例に係る大型の光反射素子の良否判定方法について説明する。図１０（Ａ）に示すように、透明定盤６０の上に平面視して正方形の単位光反射素子６１〜６４（それぞれ一辺が９０〜２００ｍｍ）を各光反射面６９が同一方向となるように４枚密着させて並べる。これら４枚の単位光反射素子６１〜６４を接合することにより、大型の光反射素子６５が得られるが、この時点では単位光反射素子６１〜６４は接合されていない（例えば、真空吸引によって透明定盤６０に仮固定されている）。透明定盤６０の下方には、平面状のディスプレイ６６が透明定盤６０と一定の角度（４０〜５０度）をなすように傾斜して配置されている。ディスプレイ６６には図７（Ｂ）に示したような格子画像（検査基準画像の一例）３９が表示されている。この格子画像の縦線及び単位光反射素子６１〜６４の各光反射面６９に平行な横線の本数と配置（ピッチ）は大型の光反射素子６５の光反射面６９の数と配置に応じて自由に設定できる。

この状態でディスプレイ６６に格子画像３９（縦線４１、横線４２）を表示させて、大型の光反射素子６５の中央基部の直上位置にカメラ６８を置いて、大型の光反射素子６５を観察すると、図１１（Ａ）に示すように、検査画像が視認される。この場合、大型の光反射素子６５の一つの光反射面６９に反射してカメラ６８に入る横線４２の画像（鏡像）は、光反射面６９の高さに応じて一本又は少数本となる。ここで、隣り合う単位光反射素子６１〜６４の光反射面６９の位置がずれている場合は、図１１（Ｂ）に示すように、検査縦線４１ａ又は検査横線４２ａの繋ぎ部分にずれや段違いが生じるので、この鏡像の連続性から各単位光反射素子６１〜６４の配置の良不良を判定できる。なお、ディスプレイ６６の角度等を調整して検査画像（検査縦線４１ａ又は検査横線４２ａ）に最大のずれが発生するようにするのがよい（工程Ａ）。

図１２（Ａ）、（Ｂ）は、カメラ６８で撮像された他の検査画像を示しているが、検査縦線４１ａに不連続部７１が見られ、検査横線４２ａに段違い７２が見られ、これにより大型の光反射素子６５の良否を判定できる。
なお、複数枚（２以上の自然数ｎの二乗枚）の単位光反射素子を並べて配置する大型の光反射素子を検査する場合は、最初に２枚の単位光反射素子を並べて検査を行い、次に１枚の単位光反射素子を足して検査をする工程Ａを順次繰り返すこともできる。これによって同時に多数の光反射素子を並べて検査するより、不良の単位光反射素子の特定が容易となる。各光反射素子の移動、取り換えは吸着搬送手段にて行い、工程Ａで不良と判定された単位光反射素子を、別の単位光反射素子と交換して工程Ａを再度実施することにより、最終的に良品と判断された単位光反射素子のみを接着剤で固定（接合）して大型の光反射素子６５が得られる。

以上の実施例においては、一つの単位光反射素子に対しては１方向からの検査しか行われていないが、単位光反射素子を平面内で１８０度回転させて、光反射面２２の方向を揃えて再検査（工程Ａの確認検査）を行うことができる。これにより良品判定の精度が向上する。更に、検査対象となる単位光反射素子を裏返して、検査を行うこともできる。なお、本実施例に係る大型の光反射素子の良否判定を行う場合は、先に説明した各単位光反射素子の個別検査を省略してもよい。

続いて本発明の一実施例に係る光学結像装置の製造方法について説明する。
まず、平面視して外形が正方形となるように、前述の大型の光反射素子６５の角部を斜めに切断し、各光反射面６９が正方形の各辺に対して４５度傾斜した中型の光反射素子（図示せず）を形成する（工程ａ）。そして、２枚の中型の光反射素子をそれぞれの光反射面６９が直交するようにして重ね合わせることにより、（中型の）光学結像装置を製造することができる（工程ｂ）。こうして得られる光学結像装置は、図１（Ｄ）に示した光学結像装置１７と同様の構造であるが、それを構成する各単位光反射素子６１〜６４及び大型の光反射素子６５について良否判定が行われていることにより、従来の大型の光学結像装置よりも高品質となっている。なお、本実施例では、大型の光反射素子６５の角部を斜めに切断して中型の光反射素子を形成した後、２枚の中型の光反射素子をそれぞれの光反射面６９が直交するようにして重ね合わせて（接合して）光学結像装置を製造したが、２枚の大型の光反射素子６５をそれぞれの光反射面６９が直交するようにして重ね合わせて接合した後、角部を斜めに切断してもよい。

次に本発明の他の実施例に係る光学結像装置の製造方法について説明する。
図１３に示すように、上記の工程ａで切り取った直角二等辺三角形状の角部（光反射素子の一部）５７を４枚合わせて各角部５７の各光反射面６９が同一方向を向いた中型の光反射素子５８を２枚用意し、２枚の光反射素子５８をそれぞれの光反射面６９が直交するように大型の透明定盤５２の上で重ね合わせることにより、上記の工程ａで切断した角部５７を有効利用して、上記の工程ｂで製造された光学結像装置と同等の光学結像装置を製造することができ、省資源性に優れる。なお、４枚の角部５７を接合して中型の光反射素子５８を製造する際には、４枚の角部５７を透明板の上に並べ、隣り合う角部５７同士を接合すると同時に、透明板に対して各角部５７を接合することにより、４枚の角部５７を確実に一体化することができ、中型の光反射素子５８の取扱い性及び形態の安定性に優れる。但し、前述のように、２枚の大型の光反射素子６５を接合した後に、角部（光学結像装置の一部）を斜めに切断した場合は、切断した４つの角部を透明板の上に並べ、隣り合う角部同士を接合すると同時に、透明板に対して各角部を接合するだけで光学結像装置が得られる。

小型の単位光反射素子を用いて大型の光反射素子を製造するに際し、各単位光反射素子及び大型の光反射素子を簡便に検査することができ、高品質な大型の光反射素子及び光学結像装置を安価に製造できる。

１０：単位光反射素子、１１：透明平板、１１ａ：光透過部、１２：光反射材、１２ａ：光反射面、１３：光学結像装置、１５：大型の光学結像装置、１６：角部、１７：光学結像装置、２０：透明板材、２０ａ：光透過部、２１：光反射材、２２：光反射面、２３：ブロック材、２４：定盤、２５：ブロック体、２６：光反射基材、２７：真空吸着口、２８、２９：単位光反射素子、２９ａ、２９ｂ：押圧機構、２９ｄ：正規の光反射素子、３０：検査装置、３１：透明定盤、３２：表示手段（ディスプレイ）、３３：撮像装置、３４：ｘガイド、３５：ｙガイド、３７：吸着搬送手段、３９：格子画像（検査基準画像）、４０ａ：検査画像、４０ｄ：基準画像、４１：縦線、４１ａ：検査縦線、４１ｄ：基準縦線、４２：横線、４２ａ：検査横線、４２ｄ：基準横線、４３ａ、４３ｄ：外枠、５１：大型の光反射素子、５２：透明定盤、５３：ｘガイド、５４：ｙガイド、５５、５６：可動ガイド、５７：角部、５８：中型の光反射素子、６０：透明定盤、６１〜６４：単位光反射素子、６５：大型の光反射素子、６６：ディスプレイ、６８：カメラ、６９：光反射面、７１：不連続部、７２：段違い

Claims

一方の面に垂直かつ所定間隔で平行配置された複数の光反射面を有する単位光反射素子が平面状に複数並べられて製造される大型の光反射素子の製造方法であって、
複数の前記単位光反射素子を、前記各光反射面が同一方向となるように、透明定盤の上に配置し、該透明定盤の一側に該透明定盤と一定の角度を有して配置されたディスプレイに前記各単位光反射素子の前記各光反射面に平行な横線を有する検査基準画像を表示して、該横線が前記各光反射面に１回反射して形成される鏡像の連続性を前記透明定盤の他側から観察し、隣り合う前記単位光反射素子の配置の良否を判定する工程Ａを含むことを特徴とする大型の光反射素子の製造方法。
一方の面に垂直かつ所定間隔で平行配置された複数の光反射面を有する平面視して正方形の単位光反射素子が平面状に複数並べられて製造される平面視して正方形の大型の光反射素子の製造方法であって、
複数の前記単位光反射素子を、前記各光反射面が同一方向となるように、透明定盤の上に配置し、該透明定盤の一側に該透明定盤と一定の角度を有して配置されたディスプレイに前記各単位光反射素子の前記各光反射面に平行な横線を有する検査基準画像を表示して、該横線が前記各光反射面に１回反射して形成される鏡像の連続性を前記透明定盤の他側から観察し、隣り合う前記単位光反射素子の配置の良否を判定する工程Ａを含むことを特徴とする大型の光反射素子の製造方法。
請求項２記載の大型の光反射素子の製造方法において、前記単位光反射素子は一辺が９０〜２００ｍｍの正方形であることを特徴とする大型の光反射素子の製造方法。
請求項１〜３のいずれか１記載の大型の光反射素子の製造方法において、前記透明定盤と前記ディスプレイのなす角度は４０〜５０度の範囲にあることを特徴とする大型の光反射素子の製造方法。
請求項１〜４のいずれか１記載の大型の光反射素子の製造方法において、前記検査基準画像は、複数の前記横線と該各横線と直交する複数の縦線を有して格子状となっていることを特徴とする大型の光反射素子の製造方法。
請求項１〜５のいずれか１記載の大型の光反射素子の製造方法において、前記工程Ａで不良と判定された単位光反射素子を、別の単位光反射素子と交換して前記工程Ａを再度実施することを特徴とする大型の光反射素子の製造方法。
請求項１〜６のいずれか１記載の大型の光反射素子の製造方法において、前記検査基準画像は、コンピュータを用いて合成された画像であることを特徴とする大型の光反射素子の製造方法。
請求項１〜７のいずれか１記載の大型の光反射素子の製造方法において、前記単位光反射素子の前記透明定盤への仮固定は、真空吸引によって行われることを特徴とする大型の光反射素子の製造方法。
請求項１〜８のいずれか１記載の大型の光反射素子の製造方法で製造された前記大型の光反射素子を用いて製造される光学結像装置の製造方法であって、
平面視して外形が正方形となるように前記大型の光反射素子の角部を斜めに切断し、前記各光反射面が前記正方形の各辺に対して４５度傾斜した中型の光反射素子を形成する工程ａと、
２枚の前記中型の光反射素子をそれぞれの前記光反射面が直交するようにして重ね合わせる工程ｂとを有することを特徴とする光学結像装置の製造方法。
請求項９記載の光学結像装置の製造方法において、前記工程ａで切り取った直角二等辺三角形状の前記角部を４枚合わせて該各角部の前記各光反射面が同一方向を向いた中型の光反射素子を２枚用意し、該２枚の光反射素子をそれぞれの前記光反射面が直交するようにして重ね合わせることを特徴とする光学結像装置の製造方法。