JP7092347B2

JP7092347B2 - 空中結像装置

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Publication number: JP7092347B2
Application number: JP2018153566A
Authority: JP
Inventors: 康司大西
Original assignee: OPTCERAMICS LIMITED
Current assignee: OPTCERAMICS LIMITED
Priority date: 2018-08-17
Filing date: 2018-08-17
Publication date: 2022-06-28
Anticipated expiration: 2038-08-17
Also published as: JP2020027228A

Description

本発明は、空中結像装置に関する。

近年、空中結像用の光学パネルを用いて、それに被写体（実際の物体）からの光が入射されると、被写体の立体映像を被写体とは違う位置の空中に結像させる空中結像装置が提案されている。このような空中結像装置は、デジタルサイネージなどの広告媒体システムや、タッチパネルの立体映像が空中に浮かび上がる空中タッチパネルなどの応用機器への展開が可能である。

図１８に、空中結像用の２枚の光学パネル（第１及び第２の光学パネル）１０２、１０２’を重ね合わせて構成される構造の空中結像装置１０１を示す。この空中結像装置１０１は、特許文献１及び２に記載されたものの１つと基本的に同様な構造のものである。第１の光学パネル１０２は、所定の厚さＴの第１透明平板１２１（例えば、ガラス製）の内部に、多数の薄い第１光反射部１２２（例えば、材質は金属膜）が、第１透明平板１２１の一方側の表面１２１ａから他方側の表面１２１ｂまで渡ってそれらに垂直に形成され、かつ、所定のピッチＰでストライプ状に並べて形成されている。第２の光学パネル１０２’も、第１の光学パネル１０２の第１透明平板１２１及び第１光反射部１２２と同様の第２透明平板１２１’ 及び第２光反射部１２２’を有する構造である。空中結像装置１０１は、第１及び第２の光学パネル１０２、１０２’ が、それぞれの第１及び第２光反射部１２２、１２２’が互いに垂直になるように重ね合わせて密着されている。この空中結像装置１０１は、被写体（実際の物体）Ｎからの光が第１の光学パネル１０２の一方側に第１透明平板１２１の屈折率に応じて屈折して入射され、第１光反射部１２２（図１８ではｒで示す点）で反射し、その反射光を第２の光学パネル１０２’の第２光反射部１２２’（図１８ではｒ’で示す点）で再度反射させ、第２の光学パネル１０２’の他方側に第２透明平板１２１’の屈折率に応じて屈折して出射し、立体映像Ｎ’を空中に結像させる。そして、結像した反射光が直進して他方側にいる人の目に入射することによって、空中の立体映像Ｎ’がその位置に被写体Ｎが有るように見る人に認識され得る。

図１９及び図２０に、空中結像用の１枚の光学パネル２０２により構成される構造の空中結像装置２０１を示す。この空中結像装置２０１は、特許文献３に記載されたものの１つと基本的に同様な構造のものである。光学パネル２０２は、所定の厚さＴの透明平板２２１（例えば、ガラス製）に、薄い第１及び第２光反射部２２２、２２３（例えば、材質は金属膜）が形成されている。第１光反射部２２２は、透明平板２２１の内部に、透明平板２２１の一方側の表面２２１ａから他方側の表面２２１ｂまで渡ってそれらに垂直に形成され、かつ、所定のピッチＰでストライプ状（上下方向（ｚ軸方向）に延びたストライプ状）に並べて多数形成されている。第２光反射部２２３は、透明平板２２１の他方側の表面２２１ｂに形成されている。

この空中結像装置２０１は、見る人の視線方向（奥行方向）に対してその左右方向（ｙ軸方向）左側又は右側（図２０では左側）を所定の角度φ（例えば、３０°～４５°）奥側（ｘ軸方向負側）に傾けることにより、被写体（実際の物体）Ｎからの光が光学パネル２０２の一方側に透明平板２２１の屈折率に応じて屈折して入射され、第１光反射部２２２か第２光反射部２２３のいずれか一方（図１９及び図２０ではｒで示す第１光反射部２２２の点）で反射し、その反射光を第１光反射部２２２か第２光反射部２２３のいずれか他方（図１９及び図２０ではｒ’で示す第２光反射部２２３の点で示す点）で再度反射させ、光学パネル２０２の一方側に透明平板２２１の屈折率に応じて屈折して出射し、立体映像Ｎ’を被写体Ｎとは違う上下位置の空中に結像させる。そして、結像した反射光が直進して人の目に入射することによって、空中の立体映像Ｎ’がその位置に被写体Ｎが有るように見る人に認識され得る。

図１９及び図２０に示したような１枚の光学パネルを用いるものは、図１８に示したような２枚の光学パネルを用いるものに比べ、部品点数を削減でき、コスト削減を図ることが可能である。

特開２０１１－１７５２９７号公報特開２０１３－２２０９８１号公報特開２０１７－１３４１５１号公報

しかしながら、図１９及び図２０に示したものでは、光学パネルを奥行方向に傾けているので、特に光学パネルが大きいものだと、奥行方向にかなりのスペースを要することに加えて、被写体から遠いところでは、第１光反射部と第２光反射部によって２回の反射をして立体映像を結像する光が少なくなり立体映像の鮮明さには不利である。

本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、１枚の光学パネルを用いて、光学パネルの奥行方向に要するスペースを小さくでき、かつ、鮮明な立体映像を得ることができる空中結像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の空中結像装置は、透明の多数の角ロッドと、該多数の角ロッドの各々の隣り合う２側面に付着された第１光反射部及び第２光反射部と、該第２光反射部が一方向に対して傾斜し、かつ、該第１光反射部が前記角ロッド間に挟まるようにして該一方向に並べられた前記多数の角ロッドを接着し封止する接着封止部と、を有する光学パネルを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の空中結像装置は、請求項１に記載の空中結像装置において、前記角ロッドの平面視長方形状の長辺の長さが前記一方向の位置で変化することを特徴とする。

請求項３に記載の空中結像装置は、請求項１に記載の空中結像装置において、前記第２光反射部の傾斜角度が前記一方向の位置で変化することを特徴とする。

請求項４に記載の空中結像装置は、請求項３に記載の空中結像装置において、前記第２光反射部の傾斜角度が何個かおきに前記一方向の位置で変化するものであり、傾斜角度が変化するまでに前記角ロッドの平面視長方形状の長辺の長さが変化することを特徴とする。

請求項５に記載の空中結像装置は、請求項１～４のいずれか１項に記載の空中結像装置において、前記多数の角ロッドは、前記第１光反射部の外面全体に光反射防止部が設けられていることを特徴とする。

本発明の空中結像装置によれば、１枚の光学パネルを用いて、光学パネルの奥行方向に要するスペースを小さくでき、かつ、鮮明な立体映像を得ることができる。

本発明の実施形態に係る空中結像装置の光学パネルの角ロッドと第１光反射部及び第２光反射部とを示すものであって、（ａ）が斜視図、（ｂ）が平面図、（ｃ）が角ロッドを並べた平面図である。同上の空中結像装置の光学パネルと被写体との関係を模式的に示す平面図である。同上の空中結像装置の光学パネルを示す平面図であって、（ａ）が入射してから第２光反射部で反射し第１光反射部で再反射する光を示すもの、（ｂ）が入射してから第１光反射部で反射し第２光反射部で再反射する光を示すものである。同上の空中結像装置の図３に示した光学パネルにパネルカバーを設けたものを示す平面図であって、（ａ）が入射してから第２光反射部で反射し第１光反射部で再反射する光を示すもの、（ｂ）が入射してから第１光反射部で反射し第２光反射部で再反射する光を示すものである。同上の空中結像用の光学パネルの平板製作工程の概略を示す説明図であって、（ａ）が透明基板に第１光反射層を付着させる前、（ｂ）が透明基板に第１光反射層を付着させた後を示すものである。同上の空中結像用の光学パネルの積層体形成工程の概略を示す説明図であって、（ａ）が積層体形成途中、（ｂ）が積層体形成完成後を示すものである。同上の空中結像用の光学パネルの切り出し工程の概略を示す説明図であって、（ａ）がパネル体を切り出す前、（ｂ）がパネル体を切り出した後を示すものである。同上の空中結像用の光学パネルの個別化前工程の概略を示す説明図であって、（ａ）がパネル体に第２光反射層を付着させる前、（ｂ）がパネル体に第２光反射層を付着させた後を示すものである。同上の空中結像用の光学パネルの個別化工程の概略を示す説明図であって、パネル体を各角ロッドに分離して個別化した後を示すものである。同上の空中結像用の光学パネルの接着封止工程の概略を示す説明図であって、各角ロッドを傾斜角度を付けて配置して接着して封止した後を示すものである。同上の空中結像装置の光学パネルを変形して角ロッドの平面視長方形状の長辺の長さが一方向（ｙ軸方向）の位置で変化するようにしたものを示す平面図であって、（ａ）が入射してから第２光反射部で反射し第１光反射部で再反射する光を示すもの、（ｂ）が入射してから第１光反射部で反射し第２光反射部で再反射する光を示すものである。同上の空中結像装置の光学パネルの並べた角ロッドの部分の全体を模式的に示す平面図であって、（ａ）が厚さが連続的に変化するもの、（ｂ）が厚さが階段状に変化するもの、（ｃ）が厚さがノコギリ波状に変化するものである。同上の空中結像装置の光学パネルを変形して第２光反射部の傾斜角度が一方向（ｙ軸方向）の位置で変化するようにしたものを示す平面図であって、（ａ）が入射してから第２光反射部で反射し第１光反射部で再反射する光を示すもの、（ｂ）が入射してから第１光反射部で反射し第２光反射部で再反射する光を示すものである。同上の空中結像装置の図１３で示した光学パネルにおいて何個かおきに第２光反射部の傾斜角度が一方向（ｙ軸方向）の位置で変化するようにしたものを示す平面図であって、（ａ）が入射してから第２光反射部で反射し第１光反射部で再反射する光を示すもの、（ｂ）が入射してから第１光反射部で反射し第２光反射部で再反射する光を示すものである。同上の空中結像装置の光学パネルを変形して、第２光反射部の傾斜角度が一方向（ｙ軸方向）の位置で何個かおきに変化し平面視長方形状の長辺の長さが一方向（ｙ軸方向）の位置で変化するようにしたものを示す平面図であって、（ａ）が入射してから第２光反射部で反射し第１光反射部で再反射する光を示すもの、（ｂ）が入射してから第１光反射部で反射し第２光反射部で再反射する光を示すものである。同上の空中結像装置の光学パネルを変形して第１光反射部の外面に光反射防止部を設けたものを示すための部分平面図であって、（ａ）が入射してから第２光反射部で反射し第１光反射部で再反射する光に加えて被写体以外の像から発した光を示すもの、（ｂ）が（ａ）の比較のために、第１光反射部の外面に光反射防止部を設けないものに、入射してから第２光反射部で反射し第１光反射部で再反射する光に加えて被写体以外の像から発した光を示すものである。同上の空中結像装置の図１６で示した光学パネルの光反射防止部を設ける工程の例の概略を示す説明図であって、（ａ）が平板製作工程において光反射防止層を付着させる場合を示すもの、（ｂ）が個別化工程において光反射防止部を付着させる場合を示すものである。従来の空中結像装置の一例における光の反射を説明するために一部を拡大して模式的に示す立体図である。従来の空中結像装置の他の例における光の反射を説明するために一部を拡大して模式的に示す立体図である。従来の空中結像装置の図１９に示した例における光の反射を説明するために一部を拡大して模式的に示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態に係る空中結像装置１は、光学パネル２を備えるものである。光学パネル２は、図１（ａ）、（ｂ）に示す角ロッド２１を多数有している。角ロッド２１は、透明であり、例えば、ガラス製とすることができる。角ロッド２１は、平面視長方形状（例えば、約１ｍｍ×約３ｍｍなど）（図１（ｂ）参照）であり、長い棒体（図１（ａ）参照）である。角ロッド２１は、４つの側面２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを有しており、平面視長方形状の長辺（例えば、約３ｍｍ）が側面２１ｂ、２１ｄであり、短辺（例えば、約１ｍｍ）が側面２１ａ、２１ｃである。また、角ロッド２１は、図１（ａ）においては、ｚ軸方向に延びており、その長さは、例えば５００ｍｍ以上とすることができる。

角ロッド２１は、その４つの側面２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのうちの側面２１ｂに第１光反射部２２、それに隣り合って垂直に交わる側面２１ｃに第２光反射部２３が付着されている。従って、第１光反射部２２と第２光反射部２３は、垂直に交わるようになっている。第１光反射部２２と第２光反射部２３は、例えば、数千オングストローム程度の金属膜である。

多数の角ロッド２１は、図１（ｃ）に示すように、第２光反射部２３が一方向（ｙ軸方向）に対して所定の傾斜角θで傾斜し、かつ、第１光反射部２２が角ロッド２１、２１間に挟まるようにして一方向（ｙ軸方向）に並べられている。多数の角ロッド２１は、第１光反射部２２と第２光反射部２３が付着されていない２つの側面２１ａ、２１ｄが互いに交わる角部が、平面視で一方向（ｙ軸方向）の一直線上にそろえて配置されるようにできる。

詳細には、角ロッド２１同士は、角ロッド２１の側面２１ｄと隣接する（図１（ｃ）においては下方の）角ロッド２１の側面２１ｂ、つまり第１光反射部２２とがずれて配置される。従って、角ロッド２１は、その側面２１ａの全部と側面２１ｄの一部が露出していることになる。この露出した部分において、光の入射及び出射が可能である。

接着封止部２４は、多数の角ロッド２１を接着し、封止する。一方側の封止表面２４ａは、光が入射及び出射する平面となる。つまり、接着封止部２４は、接着された多数の角ロッド２１において露出した部分（角ロッド２１の側面２１ａの全部と側面２１ｄの一部）が形成する多数の段差を埋める。また、他方側の封止裏面２４ｂは、光の入射及び出射と直接の関係はないが、通常は平面とする。

接着封止部２４は、屈折率（絶対屈折率）（例えば、約１．５～約１．６）が角ロッド２１と同じか又はそれに近い接着剤（例えば、シリコーン系樹脂など）を用いることができる。そうすると、角ロッド２１の内部と接着封止部２４の内部とで、ほぼ同様に光が通過し、また、それらの境でほぼ屈折が起こらないようにすることができる。

光学パネル２は、例えば、約１ｍｍ×約３ｍｍの平面視長方形状でｚ軸方向に５００ｍｍ以上延びている角ロッド２１を一方向（ｙ軸方向）に５００個以上並べて接着封止部２４で接着することで、５００ｍｍ×５００ｍｍ以上の大きさのものを得ることができる。このような光学パネル２は、被写体（実際の物体）Ｎからの光が光学パネル２の一方側（一方側の封止表面２４ａ）に入射して接着封止部２４の屈折率に応じて屈折し、第１光反射部２２か第２光反射部２３のいずれか一方で反射し、その反射光を第１光反射部２２か第２光反射部２３のいずれか他方で再度反射し、接着封止部２４の屈折率に応じて屈折して光学パネル２の一方側に、出射角を入射角と同じくして出射する。その出射した光は、上記の従来の空中結像装置２０１と同様に、立体映像Ｎ’を被写体Ｎとは違う上下位置の空中に結像させる。そして、結像した反射光が直進して人の目に入射することによって、空中の立体映像Ｎ’がその位置に被写体Ｎが有るように見る人に認識され得る。

例えば、図２に示すように、光学パネル２からｘ軸方向に距離Ｄだけ離れて位置する被写体（実際の物体）Ｎからの光は、ｙ軸上の０の位置（ｙ＝０の位置）では垂直に光学パネル２に入射し、ｙ軸上の正の値の位置（ｙ＝＋ｄの位置）又は負の値の位置（ｙ＝－ｄの位置）では所定の入射角αで光学パネル２に入射する。例えば、距離Ｄを２ｍ（２０００ｍｍ）とすると、±ｄが±ｄ_１（±２５０ｍｍ）の位置では、入射角αはα_１（約７．１°）となる。

この場合、例えば、角ロッド２１が約１ｍｍ×約３ｍｍの平面視長方形状の場合、傾斜角度θをθ_１（例えば、約９°）とすることができる。そうすると、図３（ａ）、（ｂ）の中央部に示すように、ｙ＝０近傍では、垂直に光学パネル２に入射する光ａ、ａ’は、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図３（ａ）の光ａは第２光反射部２３、図３（ｂ）の光ａ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図３（ａ）の光ａは第１光反射部２２、図３（ｂ）の光ａ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

また、図３（ａ）、（ｂ）の上部及び下部に示すように、ｙ＝±ｄ_１の近傍では、入射角α_１で光学パネル２に入射する光は、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図３（ａ）の光ｂ又はｃは第２光反射部２３、図３（ｂ）の光ｂ’又はｃ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図３（ａ）の光ｂ又はｃは第１光反射部２２、図３（ｂ）の光ｂ’又はｃ’は第２光反射部２３）で再反射して、略半分が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

なお、ｙ＝０からｙ＝±ｄ_１の中間の位置では、図示及び説明は省略するが、入射した光は、略全部から略半分の間の量が出射角を入射角αと同じくして出射され、立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

また、光学パネル２は、図４に示すように、一方側の封止表面２４ａに透明なパネルカバー２５（例えば、ガラス製）を設けることができる。パネルカバー２５は、接着封止部２４となる接着剤が乾かないうちに一方側の封止表面２４ａに接着させることができる。このパネルカバー２５付きの光学パネル２は、パネルカバー２５の屈折率を接着封止部２４（及び角ロッド２１）と同じか又はそれに近いものとして、パネルカバー２５付きでない光学パネル２と同様の特性を得ることができ、また、機械的強度を増加させることができる。

このように、空中結像装置１では、奥行方向（ｘ軸方向）に要するスペースは、光学パネル２の厚さだけなので、小さくできる。また、光学パネル２を奥行方向に傾けてはいないので、被写体Ｎから入射した光の多くを反射して立体映像Ｎ’を結像させ、鮮明な立体映像Ｎ’を得ることができる。

このような光学パネル２は、以下に説明する平板製作工程、積層体形成工程、切り出し工程、個別化前工程、個別化工程、接着封止工程を用いて製造することができる。

平板製作工程は、平板３を多数枚製作する工程である。平板３は、図５（ａ）に示すような薄く（例えば、約１ｍｍ）一定の厚さで所定のサイズ（例えば、一辺が約５００ｍｍ以上の四角形）の透明基板３１を製作した後、図５（ｂ）に示すように、透明基板３１の一面に第１光反射層３２を付着させることにより製作する。透明基板３１は、通常は、透明のガラス板を用いる。場合によっては、透明のセラミック板なども可能である。第１光反射層３２は、金属材（例えば、アルミニウム、銀、銅等）など光を良く反射する材質からなるものであり、スパッタリング、蒸着又はメッキ等により透明基板３１に付着させる。第１光反射層３２の厚さは、例えば、数千オングストローム程度にすることができる。なお、図５（ｂ）においては、付着させる第１光反射層３２は、容易に理解できるように灰色で示している。

積層体形成工程は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１光反射層３２が一方側に位置するようにして多数枚の平板３を積層し、接着剤で接着して積層体４を形成する工程である。例えば、積層する平板３の数を約５００以上とし、高さを約５００ｍｍ以上とすることができる。また、この接着剤は、エポキシ系接着剤を用いることができる。

切り出し工程は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、積層体４を、多数の第１光反射層３２に対して垂直方向に切断してパネル体５を切り出す工程である。切断方法としては、外周刃切断、内周刃切断、ブレードソー切断、ワイヤーソー切断などを採用することが可能である。外周刃切断は、高速回転する薄肉砥石を切断部材とし、その外周で切断する方法である。内周刃切断は、高速回転するドーナッツ状の薄肉砥石を切断部材とし、その内周で切断する方法である。ブレードソー切断は、強く張った薄板（ブレード）を切断部材とし、それを往復運動させながら切断する方法である。ワイヤーソー切断は、ワイヤーを切断部材とし、それを往復運動させながら切断する方法である。

個別化前工程は、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、上記の切り出し工程によるパネル体５の切り出し面を研磨した後、第２光反射層３３を付着させる工程である。切り出し面の研磨は、パネル体５が所定の均一な厚さを有するようにすることができる。なお、図８（ｂ）においては、付着させる第２光反射層３３は、容易に理解できるように灰色で示している。

個別化工程は、図９に示すように、積層体形成工程において平板３同士を接着した接着剤を剥離剤（例えば、エポキシ系接着剤の剥離剤など）を用いて剥離することによって、パネル体５を個別化する工程である。それにより、上記透明基板３１が個別化されて角ロッド２１に、上記第１光反射層３２が個別化されて第１光反射部２２に、上記第２光反射層３３が個別化されて第２光反射部２３となる。

接着封止工程は、図１０に示すように、多数の角ロッド２１を第２光反射部２３が一方向に対して所定の傾斜角θで傾斜させ、かつ、第１光反射部２２が角ロッド２１、２１間に挟まるようにして一方向に並べ、接着封止部２４で接着し封止する工程である。なお、図１０では、接着封止部２４を省略している。

次に、立体映像Ｎ’を結像する光の量を増加させることによって立体映像Ｎ’を、より鮮明にできる光学パネル２の変形例２Ａ、２Ｂ、２Ｃについて説明する。図３で示した光学パネル２は、角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さと第２光反射部２３の傾斜角度θが光学パネル２上の全域において同じになるように配置され接着されたものであるが、この角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さと第２光反射部２３の傾斜角度θのいずれか又は両方を一方向（ｙ軸方向）の位置で変化するようにすることができる。

図１１（ａ）、（ｂ）に示す光学パネル２Ａは、角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さ（換言すれば、第１光反射部２２の長さ）が一方向（ｙ軸方向）の位置で変化するようにしたものである。例えば、ｙ＝０の位置で角ロッド２１の平面視長方形の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さ約３ｍｍ、とし、傾斜角度θをθ_１（例えば、約９°）として変えずに、ｙ＝＋ｄ_１の位置で約２ｍｍとし、ｙ＝－ｄ_１の位置で約６ｍｍとすることができる。そうすると、図１１（ａ）、（ｂ）の中央部に示すように、ｙ＝０近傍では、垂直に光学パネル２Ａに入射する光ａ、ａ’は、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１１（ａ）の光ａは第２光反射部２３、図１１（ｂ）の光ａ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１１（ａ）の光ａは第１光反射部２２、図１１（ｂ）の光ａ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

また、図１１（ａ）、（ｂ）の上部及び下部に示すように、ｙ＝±ｄ_１の近傍では、入射角α_１で光学パネル２Ａに入射する光は、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１１（ａ）の光ｂ又はｃは第２光反射部２３、図１１（ｂ）の光ｂ’又はｃ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１１（ａ）の光ｂ又はｃは第１光反射部２２、図１１（ｂ）の光ｂ’又はｃ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

光学パネル２Ａの厚さは、全体として、図３に示した光学パネル２よりも増加する。また、ｙ＝＋ｄ_１位置の角ロッド２１は、その平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さがｙ＝０でのものよりも短くなり、角ロッド２１としての強度が低下し易くなるので、サイズが大きい光学パネル２Ａの場合は、ｙ＝０の位置での角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さを長くして光学パネル２Ａの厚さを、全体として、更に増加させてもよい。

角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さは、一方向（ｙ軸方向）の位置で連続的に変化するようにすることができる（図１２（ａ）参照）。そうすると、光学パネル２Ａ上の全域にわたって略全部に近い量が出射角を入射角αと同じくして出射され、立体映像Ｎ’を結像させることができる。また、角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さは、一方向（ｙ軸方向）の位置で何個かおきに変化、つまり階段状に変化するようにすることも場合によっては可能である（図１２（ｂ）参照）。この場合、結像する光の量は、一方向（ｙ軸方向）の位置で連続的に変化するようにしたものよりも減少する。なお、図１２（ａ）、（ｂ）（及び後述する図１２（ｃ））において、線ｆは角ロッド２１の側面２１ａをつなげたおおよその平面視形状、線ｇは角ロッド２１の側面２１ｃをつなげたおおよその平面視形状である。

角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さを変化させるには、上記個別化前工程において、片面に所定の傾斜を設けるように研磨することによって行うことができる。この場合、第２光反射層３３は、それが第１光反射層３２に直交するように、所定の傾斜を設けないもう一方の片面に付着させることになる。

図１３（ａ）、（ｂ）に示す光学パネル２Ｂは、第２光反射部２３の傾斜角度θが一方向（ｙ軸方向）の位置で変化するようにしたものである。例えば、角ロッド２１の平面視長方形状を約１ｍｍ×約３ｍｍとし、ｙ＝０の位置で傾斜角度θ_１（例えば、約９°）とし、ｙ＝ｄ_１で傾斜角度θ_２（例えば、約５°）とし、ｙ＝－ｄ_１で傾斜角度θ_３（例えば、約１３°）とすることができる。そうすると、図１３（ａ）、（ｂ）の中央部に示すように、ｙ＝０近傍では、垂直に光学パネル２Ｂに入射する光ａ、ａ’は、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１３（ａ）の光ａは第２光反射部２３、図１３（ｂ）の光ａ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１３（ａ）の光ａは第１光反射部２２、図１３（ｂ）の光ａ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

また、図１３（ａ）、（ｂ）の上部及び下部に示すように、ｙ＝±ｄ_１の近傍では、入射角α_１で光学パネル２Ｂに入射する光は、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１３（ａ）の光ｂ又はｃは第２光反射部２３、図１３（ｂ）の光ｂ’又はｃ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１３（ａ）の光ｂ又はｃは第１光反射部２２、図１３（ｂ）の光ｂ’又はｃ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

光学パネル２Ｂの厚さは、図３で示した光学パネル２とほとんど変わらなくすることができる。

第２光反射部２３の傾斜角度θは、一方向（ｙ軸方向）の位置で連続的に変化するようにすると、光学パネル２Ｂ上の全域にわたって略全部に近い量が出射角を入射角αと同じくして出射され、立体映像Ｎ’を結像させることができるが、製造上、細かな角度を調整して配置することは難しい。従って、何個かおきに第２光反射部２３の傾斜角度θを調整して配置することが製造上、比較的容易である。

例えば、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、ｙ＝－ｄ_１までの位置で傾斜角度θ_３とし、－ｄ_１から－ｄ_２（－６０ｍｍ）までの位置で傾斜角度θ_４（例えば、約１１°）とし、－ｄ_２から＋ｄ_２（＋６０ｍｍ）までの位置で傾斜角度θ_１とし、＋ｄ_２から＋ｄ_１までの位置で傾斜角度θ_５（例えば、約７°）とし、＋ｄ_１からの位置で傾斜角度θ_２とすることができる。そうすると、図１４（ａ）、（ｂ）の上部に示すように、ｙ＝＋ｄ_１の近傍では、入射角α_１で光学パネル２Ｂに入射する光は、傾斜角度θ_２の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１４（ａ）の光ｂは第２光反射部２３、図１４（ｂ）の光ｂ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１４（ａ）の光ｂは第１光反射部２２、図１４（ｂ）の光ｂ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。一方、入射角α_１で光学パネル２Ｂに入射する光が傾斜角度θ_５の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１４（ａ）の光ｄａは第２光反射部２３、図１４（ｂ）の光ｄａ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１４（ａ）の光ｄａは第１光反射部２２、図１４（ｂ）の光ｄａ’は第２光反射部２３）で再反射して、略半分よりも多い量が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

また、図１４（ａ）、（ｂ）の上中部に示すように、ｙ＝＋ｄ_２の近傍では、入射角α_２（約１．７°）で光学パネル２Ｂに入射する光は、傾斜角度θ_５の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１４（ａ）の光ｄは第２光反射部２３、図１４（ｂ）の光ｄ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１４（ａ）の光ｄは第１光反射部２２、図１４（ｂ）の光ｄ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。一方、入射角α_２で光学パネル２Ｂに入射する光が傾斜角度θ_１の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１４（ａ）の光ａａは第２光反射部２３、図１４（ｂ）の光ａａ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１４（ａ）の光ａａは第１光反射部２２、図１４（ｂ）の光ａａ’は第２光反射部２３）で再反射して、略半分よりも多い量が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

また、また、図１４（ａ）、（ｂ）の中央部に示すように、ｙ＝０の近傍では、垂直に光学パネル２Ｂに入射する光ａ、ａ’は、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１４（ａ）の光ａは第２光反射部２３、図１４（ｂ）の光ａ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１４（ａ）の光ａは第１光反射部２２、図１４（ｂ）の光ａ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

また、図１４（ａ）、（ｂ）の下中部に示すように、ｙ＝－ｄ_２の近傍では、入射角α_２で光学パネル２Ｂに入射する光は、傾斜角度θ_４の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１４（ａ）の光ｅは第２光反射部２３、図１４（ｂ）の光ｅ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１４（ａ）の光ｅは第１光反射部２２、図１４（ｂ）の光ｅ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。一方、入射角α_２で光学パネル２Ｂに入射する光が傾斜角度θ_１の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１４（ａ）の光ａｂは第２光反射部２３、図１４（ｂ）の光ａｂ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１４（ａ）の光ａｂは第１光反射部２２、図１４（ｂ）の光ａｂ’は第２光反射部２３）で再反射して、略半分よりも多い量が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

また、図１４（ａ）、（ｂ）の下部に示すように、ｙ＝－ｄ_１の近傍では、入射角α_１で光学パネル２Ｂに入射する光は、傾斜角度θ_３の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１４（ａ）の光ｃは第２光反射部２３、図１４（ｂ）の光ｃ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１４（ａ）の光ｃは第１光反射部２２、図１４（ｂ）の光ｃ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。一方、入射角α_１で光学パネル２Ｂに入射する光が傾斜角度θ_４の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１４（ａ）の光ｅａは第２光反射部２３、図１４（ｂ）の光ｅａ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１４（ａ）の光ｅａは第１光反射部２２、図１４（ｂ）の光ｅａ’は第２光反射部２３）で再反射して、略半分よりも多い量が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

このように、何個かおきに第２光反射部２３の傾斜角度θを調整して配置した光学パネル２Ｂは、結像する光の量が、傾斜角度θを連続的に変化するようにしたものよりも減少するが、図３に示した光学パネル２よりも増加させることができる。

図１５（ａ）、（ｂ）に示す光学パネル２Ｃは、第２光反射部２３の傾斜角度θが一方向（ｙ軸方向）の位置で何個かおきに変化するようにし、かつ、傾斜角度θが変化するまでに角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さが一方向（ｙ軸方向）の位置で変化（ノコギリ波状に変化）するようにしたものである（図１２（ｃ）参照）。例えば、ｙ＝－ｄ_１までの位置で傾斜角度θ_３として角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さを連続的に変化させ、－ｄ_１から－ｄ_２までの位置で傾斜角度θ_４として角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さを連続的に変化させ、－ｄ_２から＋ｄ_２までの位置で傾斜角度θ_１として角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さを連続的に変化させ、＋ｄ_２から＋ｄ_１までの位置で傾斜角度θ_５として角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さを連続的に変化させ、＋ｄ_１からの位置で傾斜角度θ_２として角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さを連続的に変化させることができる。

そうすると、図１５（ａ）、（ｂ）の上部に示すように、ｙ＝＋ｄ_１の近傍では、入射角α_１で光学パネル２Ｃに入射する光は、傾斜角度θ_２の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合でも傾斜角度θ_５の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合でも、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１５（ａ）の光ｂ、ｄａは第２光反射部２３、図１５（ｂ）の光ｂ’、ｄａ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１５（ａ）の光ｂ、ｄａは第１光反射部２２、図１５（ｂ）の光ｂ’、ｄａ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

また、図１５（ａ）、（ｂ）の上中部に示すように、ｙ＝＋ｄ_２の近傍では、入射角α_２で光学パネル２Ｃに入射する光は、傾斜角度θ_５の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合でも傾斜角度θ_１の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合でも、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１５（ａ）の光ｄ、ａａは第２光反射部２３、図１５（ｂ）の光ｄ’、ａａ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１５（ａ）の光ｄ、ａａは第１光反射部２２、図１５（ｂ）の光ｄ’、ａａ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

また、また、図１５（ａ）、（ｂ）の中央部に示すように、ｙ＝０の近傍では、垂直に光学パネル２Ｃに入射する光ａ、ａ’は、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１５（ａ）の光ａは第２光反射部２３、図１５（ｂ）の光ａ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１５（ａ）の光ａは第１光反射部２２、図１５（ｂ）の光ａ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

また、図１５（ａ）、（ｂ）の下中部に示すように、ｙ＝－ｄ_２の近傍では、入射角α_２で光学パネル２Ｃに入射する光は、傾斜角度θ_４の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合でも傾斜角度θ_１の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合でも、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１５（ａ）の光ｅ、ａｂは第２光反射部２３、図１５（ｂ）の光ｅ’、ａｂ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１５（ａ）の光ｅ、ａｂは第１光反射部２２、図１５（ｂ）の光ｅ’、ａｂ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

また、図１５（ａ）、（ｂ）の下部に示すように、ｙ＝－ｄ_１の近傍では、入射角α_１で光学パネル２Ｃに入射する光は、傾斜角度θ_３の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合でも傾斜角度θ_４の第２光反射部２３が付着する角ロッド２１に入射した場合でも、第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか一方（図１５（ａ）の光ｃ、ｅａは第２光反射部２３、図１５（ｂ）の光ｃ’、ｅａ’は第１光反射部２２）で反射し、その反射光を第１光反射部２２と第２光反射部２３のいずれか他方（図１５（ａ）の光ｃ、ｅａは第１光反射部２２、図１５（ｂ）の光ｃ’、ｅａ’は第２光反射部２３）で再反射して、略全部が立体映像Ｎ’を結像するようにできる。

このように、光学パネル２Ｃは、入射された被写体Ｎからの光が光学パネル２Ｃ上の全域にわたって略全部に近い量が出射角を入射角αと同じくして出射され、立体映像Ｎ’を結像させることができる。また、角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さの変化量は、図１１に示した光学パネル２Ａよりも小さくなり、その結果、光学パネル２Ｃの厚さを、全体として、光学パネル２Ａよりも小さくすることができる。

以上説明したように、角ロッド２１の平面視長方形状の長辺（２ｂ、２ｄ）の長さ、又は第２光反射部２３の傾斜角度θ、或いはそれら両方を一方向（ｙ軸方向）の位置で変化するようにすると、立体映像Ｎ’を結像する光の量を増加させることができ、その結果、立体映像Ｎ’を、より鮮明にできる。

次に、立体映像Ｎ’の結像に被写体Ｎ以外の像の混入を防ぐことによって立体映像Ｎ’を、より鮮明にできる光学パネル２の変形例について説明する。この光学パネル２は、第１光反射部２２の外面全体に光反射防止部２６を設けたものである。

図１６（ａ）に示す光学パネル２’は、図３（ａ）上部で示した光学パネル２の第１光反射部２２の外面全体に光反射防止部２６を設けたものである。一方、図１６（ｂ）に示すのは、図１６（ａ）の比較とするものであり、図３（ａ）上部で示した光学パネル２と同じものである。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示す光学パネル２’、２では、被写体Ｎからの光の多くは、図３を用いた上記説明のように、第１光反射部２２と第２光反射部２３によって２回反射して立体映像Ｎ’を結像させる。

図１６（ａ）に示す光学パネル２’では、被写体Ｎ以外の像から発した光（図中、符号ｓで示す）が入射した場合で、第１光反射部２２と対向する角ロッド２１の側面２１ｄを通過した場合、隣接する（図では下側に表示される）角ロッド２１の光反射防止部２６に到達すると吸収される。

一方、図１６（ｂ）に示す光学パネル２では、被写体Ｎ以外の像から発した光ｓが入射した場合で、第１光反射部２２と対向する角ロッド２１の側面２１ｄを通過した場合、隣接する（図では下側に表示される）角ロッド２１の第１光反射部２２の外面で反射し、その反射光が第２光反射部２３で再反射し、その反射光が第１光反射部２２で再々反射して出射され、立体映像Ｎ’に入ってその中の一部に混入し得る。

このように、第１光反射部２２の外面全体に光反射防止部２６を設けた光学パネル２’は、被写体Ｎ以外の像の混入を防ぐことによって立体映像Ｎ’を、より鮮明にできる。このことは、上記の光学パネル２Ａ、２Ｂ、２Ｃについても同様である。

光反射防止部２６は、カーボンブラックなどの黒色粒子を添加した樹脂などを用いることができる。光反射防止部２６は、例えば、上記平板製作工程において、図５（ｂ）で示した第１光反射層３２に重ねて、図１７（ａ）に示すように、後の工程で光反射防止部２６となる光反射防止層３６を付着させることによって行うことができる。又は、例えば、個別化工程において、図９で示した第１光反射部２２に重ねて、図１７（ｂ）に示すように、光反射防止部２６を付着させることによって行うことができる。或いは、接着封止部２４に上記の黒色粒子を添加して角ロッド２１を接着し封止することにより、接着封止部２４において第１光反射部２２の外面に付着した部分を光反射防止部２６とすることができる。この場合、接着封止部２４の一方側（封止表面２４ａ側）（光が入射及び出射する側）は、一旦付着した黒色の接着封止部２４を剥離してから、透明の接着封止部２４を部分的に付着することになる。なお、図１７（ａ）、（ｂ）においては、付着させる光反射防止層３６又は光反射防止部２６は、容易に理解できるように濃い灰色で示している。

以上、本発明の実施形態に係る空中結像装置について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。

１空中結像装置
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２’ 光学パネル
２１角ロッド
２２第１光反射部
２３第２光反射部
２４接着封止部
２５パネルカバー
２６光反射防止部
３平板
３１透明基板
３２第１光反射層
３３第２光反射層
３６光反射防止層
４積層体
５パネル体

Claims

透明の多数の角ロッドと、
該多数の角ロッドの各々の隣り合う２側面に付着された第１光反射部及び第２光反射部と、
該第２光反射部が一方向に対して傾斜し、かつ、該第１光反射部が前記角ロッド間に挟まるようにして該一方向に並べられた前記多数の角ロッドを接着し封止する接着封止部と、
を有する光学パネルを備えることを特徴とする空中結像装置。
請求項１に記載の空中結像装置において、
前記角ロッドの平面視長方形状の長辺の長さが前記一方向の位置で変化することを特徴とする空中結像装置。
請求項１に記載の空中結像装置において、
前記第２光反射部の傾斜角度が前記一方向の位置で変化することを特徴とする空中結像装置。
請求項３に記載の空中結像装置において、
前記第２光反射部の傾斜角度が何個かおきに前記一方向の位置で変化するものであり、傾斜角度が変化するまでに前記角ロッドの平面視長方形状の長辺の長さが変化することを特徴とする空中結像装置。
請求項１～４のいずれか１項に記載の空中結像装置において、
前記多数の角ロッドは、前記第１光反射部の外面全体に光反射防止部が設けられていることを特徴とする空中結像装置。