JPWO2016190052A1 - 光学素子の製造方法及び反射型空中結像素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
製造工数を削減できるとともに歩留まりを向上できる光学素子の製造方法を提供することを目的とする。厚み方向に平行な反射面４を所定周期で配した光透過性の光学素子１の製造方法において、少なくとも一の面に反射面４を形成した透明な基材２を反射面４上に配したスペーサー１５を介して積み重ねて積層体１１を形成する積層工程と、積層体１１の反射面４に垂直な対向する二面から成る一対のシール面１１ａ上でスペーサー１５により基材２間に形成される隙間Ｇをシール部材３０によりシールするシール工程と、積層体１１の反射面４及びシール面１１ａに垂直な二面の一方面を液状の接着剤３に浸漬するとともに他方面側から空気を吸引して隙間Ｇに接着剤３を充填し、接着剤３の硬化により複数の基材２が固着された固着ブロック１２を形成する固着工程と、を備えた。
Description
本発明は、被投影物の実像を空中に結像させる反射型空中結像素子の製造方法及び反射型空中結像素子に用いられる光学素子の製造方法に関する。
従来の反射型空中結像素子は特許文献１、２に開示されている。この反射型空中結像素子は２枚の平板状の光学素子を上下に重ねて形成され、光学素子は透明な複数の基材を接着剤を介して接着して形成される。基材は接着剤との境界面上にアルミニウム等を蒸着して反射面が形成される。反射面は光学素子の厚み方向に平行に形成され、厚み方向に垂直な方向に所定周期で配されている。２枚の光学素子を反射面が互いに直交するように接着して反射型空中結像素子が形成される。
上記構成の反射型空中結像素子において、下方の光学素子よりも下方に配置された被投影物に向けて光が照射される。被投影物で反射した光の一部は下方の光学素子に下面の入射面から入射し、反射面で反射した後に上方の光学素子に入射する。上方の光学素子の反射面で反射した光は反射型空中結像素子の上面の出射面から出射し、反射型空中結像素子に対して被投影物と面対象の位置の空中で被投影物の実像が結像される。これにより、被投影物の映像が空中に浮かんだ状態で表示される。すなわち、被投影物の空中映像が表示される。
上記構成の光学素子の製造工程は、反射面形成工程、固着工程及び切断工程を備えている。反射面形成工程では、板状の透明な基材の一の面にアルミニウムの蒸着により反射面を形成する。固着工程では反射面の中央部上に接着剤を適量塗布した板状の透明な基材を反射面に垂直な方向に積み重ねて積層体を形成する。そして、接着剤が硬化することにより固着ブロックが形成される。切断工程では固着ブロックを反射面に垂直な方向に所定周期で切断する。これにより、光学素子が形成される。
しかしながら、上記特許文献１、２の光学素子の製造方法によると、接着材を塗布した板状の基材を積み重ねるため、積層体の基材間に接着剤が行き渡らずボイド（空洞）が発生するおそれがある。積層体の基材間にボイドが発生すると、切断工程時にボイド部分で欠けや割れが生じる。このため、光学素子の歩留まりが低下する問題があった。また、塗布した接着剤を隣接する基材間に均一に広げる工程が必要であり、光学素子の製造工数が大きくなる問題があった。さらに、接着剤が隣接する基材間に均一に広がらない場合は、積層される基材の反射面が互いに平行にならず、空中映像の画質が低下する問題もあった。
本発明は、製造工数を削減できるとともに歩留まりを向上でき、空中映像の画質の低下を抑制できる光学素子の製造方法及び反射型空中結像素子の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、厚み方向に平行な反射面を所定周期で平行に配した光透過性の光学素子の製造方法において、
少なくとも一の面に前記反射面を形成した透明な基材を前記反射面上に配したスペーサーを介して積み重ねて積層体を形成する積層工程と、
前記積層体の前記反射面に垂直な対向する二面から成る一対のシール面上で前記スペーサーにより前記基材間に形成される隙間をシール部材によりシールするシール工程と、
前記積層体の前記反射面及び前記シール面に垂直な二面の一方面を液状の接着剤に浸漬するとともに他方面側から空気を吸引して前記隙間に前記接着剤を充填し、前記接着剤の硬化により複数の前記基材が固着された固着ブロックを形成する固着工程と、
を備えることを特徴としている。
少なくとも一の面に前記反射面を形成した透明な基材を前記反射面上に配したスペーサーを介して積み重ねて積層体を形成する積層工程と、
前記積層体の前記反射面に垂直な対向する二面から成る一対のシール面上で前記スペーサーにより前記基材間に形成される隙間をシール部材によりシールするシール工程と、
前記積層体の前記反射面及び前記シール面に垂直な二面の一方面を液状の接着剤に浸漬するとともに他方面側から空気を吸引して前記隙間に前記接着剤を充填し、前記接着剤の硬化により複数の前記基材が固着された固着ブロックを形成する固着工程と、
を備えることを特徴としている。
また本発明は、上記構成の光学素子の製造方法において、前記固着工程において、前記積層体の前記他方面に被嵌される吸込ノズルを有し、前記積層体の外周面と前記吸込ノズルとの間を密封すると好ましい。
また本発明は、上記構成の光学素子の製造方法において、前記基板が板状に形成され、前記固着ブロックを前記反射面に垂直な方向に所定周期で切断する切断工程を備えると好ましい。
また本発明は、上記構成の光学素子の製造方法において、前記基板が断面矩形の角材状に形成されると好ましい。
また本発明は、上記構成の光学素子の製造方法において、前記スペーサーをワイヤー状部材により形成し、前記シール工程において、前記積層体の前記ワイヤー状部材が延びる方向に平行な二面に前記シール部材を設けると好ましい。
また本発明は、上記構成の光学素子の製造方法において、前記スペーサーを粒状に形成すると好ましい。
また本発明は、上記構成の光学素子の製造方法において、前記固着工程において、前記積層体の前記接着剤の充填方向の両端部の周面上に粘着剤を介して密着するとともに前記両端部からそれぞれ互いに離れる方向に延びて配される環状の延設部材を設けると好ましい。
また本発明は、厚み方向に平行な反射面を所定周期で平行に配した光透過性の光学素子を厚み方向に複数並設し、隣接する一対の前記光学素子の前記反射面が直交する反射型空中結像素子の製造方法において、
少なくとも一の面に前記反射面を形成した透明な基材を前記反射面上に配したスペーサーを介して積み重ねて積層体を形成する積層工程と、
前記積層体の前記反射面に垂直な対向する二面から成る一対のシール面上で前記スペーサーにより前記基材間に形成される隙間をシール部材によりシールするシール工程と、
前記積層体の前記反射面及び前記シール面に垂直な二面の一方面を液状の接着剤に浸漬するとともに他方面側から空気を吸引して前記隙間に前記接着剤を充填し、前記接着剤の硬化により複数の前記基材が固着された固着ブロックを形成する固着工程と、
を備えることを特徴としている。
少なくとも一の面に前記反射面を形成した透明な基材を前記反射面上に配したスペーサーを介して積み重ねて積層体を形成する積層工程と、
前記積層体の前記反射面に垂直な対向する二面から成る一対のシール面上で前記スペーサーにより前記基材間に形成される隙間をシール部材によりシールするシール工程と、
前記積層体の前記反射面及び前記シール面に垂直な二面の一方面を液状の接着剤に浸漬するとともに他方面側から空気を吸引して前記隙間に前記接着剤を充填し、前記接着剤の硬化により複数の前記基材が固着された固着ブロックを形成する固着工程と、
を備えることを特徴としている。
本発明によると、基材の反射面上に配したスぺーサーを介して基材を積み重ねて形成された積層体の反射面及びシール面に垂直な二面の一方面を液状の接着剤に浸漬するとともに他方面側から空気を吸引して基材間の隙間に接着剤を充填する。そして、接着剤の硬化により複数の基材が固着された固着ブロックを形成する。これにより、ボイド（空洞）を生じさせることなく基材間の隙間に接着剤を充填することができる。また、各基材に接着剤を逐一塗布する工程及び基材間に接着剤を広げる工程を省くことができる。したがって、光学素子及び反射型空中結像素子の製造工数を削減できるとともに光学素子及び反射型空中結像素子の歩留まりを向上させることができる。さらに、隣接する基材間の接着剤の膜厚を均一にすることができるため、反射面同士を容易に平行にすることができ、空中映像の画質低下を抑制することができる。
＜第１実施形態＞
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の反射型空中結像素子を備えた空中映像表示装置の斜視図を示している。図２は図１の要部を拡大した斜視図を示している。図３は反射型空中結像素子の平面図を示している。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向はそれぞれ反射型空中結像素子１０の幅方向、厚み方向及び奥行方向を示している。また、図２において矢印Ｐは光路を示している。
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の反射型空中結像素子を備えた空中映像表示装置の斜視図を示している。図２は図１の要部を拡大した斜視図を示している。図３は反射型空中結像素子の平面図を示している。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向はそれぞれ反射型空中結像素子１０の幅方向、厚み方向及び奥行方向を示している。また、図２において矢印Ｐは光路を示している。
空中映像表示装置１００は光源２０及び反射型空中結像素子１０を有する。反射型空中結像素子１０は２枚の平板状の光学素子１を厚み方向（Ｙ方向）に並設して形成される。光学素子１の平面形状は一辺の長さが約３５０ｍｍの略正方形に形成される。光学素子１は光透過性材料により形成され、厚み方向（Ｙ方向）に平行な反射面４が所定周期Ｔ（例えば、０．５ｍｍ）で平行に配される。
光源２０は下方の光学素子１側（図１において、補強板５よりも下方）に配される。光源２０は例えばＬＥＤから成り、白色の照明光Ｌを出射する。光源２０は被投影物ＯＢの反射光が約４５°の入射角で入射面１８に入射するように被投影物ＯＢに対して照明光Ｌを出射する。なお、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）により光源２０を形成してもよい。
図４は光学素子１の斜視図を示している。光学素子１は両面に反射面４を形成した透明な複数の基材２を反射面４上に配した接着剤３（図５参照）により接着して形成される。基材２はガラスやアクリル樹脂等の透明な樹脂により形成される。接着剤３は例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂等から成る主剤と例えばポリアミド樹脂等から成る硬化剤とを混合した二液混合型の接着剤から成る。
反射面４は基材２上に例えばアルミニウムや銀等のスパッタや蒸着を行って形成される。
図５は隣接する基材２の接着部分の拡大図を示している。隣接する基材２間には線径が４０μｍのステンレスのワイヤー状部材から成るスペーサー１５が配されている。これにより、複数の反射面４を互いに平行に維持して各接着剤３の膜厚を揃えることができる。その結果、各反射面４の平行度を良好に確保することができる。
反射型空中結像素子１０は下方の光学素子１の反射面４が延びる方向と上方の光学素子１の反射面４が延びる方向とが互いに直交するように２枚の光学素子１を厚み方向（Ｙ方向）に重ねて形成される。下方の光学素子１の下面は光が入射する入射面１８（図１、図２参照）から成るとともに、上方の光学素子１の上面は光が出射する出射面１９（図１、図２参照）から成る。
光学素子１の並設方向（Ｙ方向）の一端面（図１において下端面）には光学素子１を覆う透明な補強板５（図１参照）が設けられる。補強板５は基材２と同じ材質のガラス等により形成される。補強板５により反射型空中結像素子１０の強度を向上させることができる。なお、補強板５を光学素子１の並設方向の両端面（図１において上端面及び下端面）に設けてもよい。また、反射型空中結像素子１０から補強板５を省いてもよい。
上記構成の空中映像表示装置１００において、下方の光学素子１側（図１において、補強板５よりも下方）に２次元画像の被投影物ＯＢ（図１、図２参照）を配置し、光源２０を点灯する。光源２０から出射された照明光Ｌは被投影物ＯＢで反射し、矢印Ｐ（図２参照）で示すように、反射した光の一部は下方の光学素子１に下面の入射面１８から入射し、下方の光学素子１の反射面４で反射した後に上方の光学素子１に入射する。
上方の光学素子１の反射面４で反射した光は反射型空中結像素子１０の上面の出射面１９から上方へ出射され、反射型空中結像素子１０に対して被投影物ＯＢと面対象の位置の空中で被投影物ＯＢの実像（空中映像ＦＩ）が結像される。これにより、被投影物ＯＢの空中映像ＦＩが空中に浮かんだ状態で表示される。
この時、図３に示すように、入射面１８に平行な面に投影して使用者の視線方向ＥＬに対して光学素子１の反射面４が４５゜傾斜すると、空中映像ＦＩの視認性を最良にできる。
また、被投影物ＯＢが例えば商品等に関する情報であれば、空中映像ＦＩにより商品等の広告宣伝を行うことができる。また、医療現場や工事現場等で使用される機器のタッチパネル等を空中映像ＦＩとして表示してもよい。これにより、機器の汚染等を防止することができる。また、反射型空中結像素子１０をゲーム機等に搭載してもよい。
なお、被投影物ＯＢは２次元画像に限定されず、立体物でもよい。また、被投影物ＯＢは液晶パネル等の表示装置に表示された画像でもよい。この時、光源２０を省いて表示装置に内蔵された光源を用いることができる。
図６は反射型空中結像素子１０の製造工程を示す図である。反射型空中結像素子１０の製造工程は反射面形成工程、積層工程、シール工程、固着工程、切断工程、研磨工程、組立工程及び補強板取付工程を備えている。
反射面形成工程では図７に示すように、平面形状が矩形のガラスから成る板状の基材２の両面にアルミニウムや銀等のスパッタや蒸着等によって反射面４を形成する。本実施形態では反射面４は厚みが１００ｎｍのアルミニウムにより形成される。なお、板状の基材２の片面にのみ反射面４を形成してもよい。
板状の基材２の製造方法に特に限定はないが、例えばフュージョン法を用いることができる。フュージョン法は、上面を開口して断面形状が下端を絞るハート形状の樋に溶けたガラスを入れ、樋の上面から溢れ出たガラスが下方へ流れ出て樋の下方で一体になる方法である。これにより、ガラス面は空気以外には非接触で表面張力のみによって形成されるため、平滑な面を得ることができる。
本実施形態では板状の基材２の短手方向の長さ、長手方向の長さ及び厚みはそれぞれ２００ｍｍ、３５０ｍｍ及び０．５ｍｍになっている。板状の基材２の厚みは０．５ｍｍ以下であると好ましい。これにより、良好な空中映像ＦＩを得ることができる。なお、ガラスに替えて、例えばアクリル樹脂等の透明な樹脂により板状の基材２を形成してもよい。
積層工程では、図８に示すように、板状の基材２の反射面４上に線径が４０μｍのステンレスのワイヤー状部材から成るスペーサー１５を互いに略平行になるように複数配置する。本実施形態ではスペーサー１５を２０ｍｍ間隔で互いに略平行になるように配置している。そして、図９に示すように、複数（本実施形態では７００枚）の板状の基材２をスペーサー１５を介して反射面４に垂直な方向に積み重ねて挟持部材（不図示）により挟持する。これにより、スペーサー１５によって隣接する板状の基材２間に約４０μｍの隙間Ｇが形成された積層体１１が形成される。
シール工程では、図１０の上面図及び図１１の側面図に示すように、積層体１１の反射面４に垂直な四面のうちスペーサー１５が延びる方向に平行な対向する二面から成る一対のシール面１１ａ上に粘着剤を有したシール部材３０を貼着する。これにより、シール面１１ａ上で隙間Ｇがシール部材３０により封止される。
図１２は固着工程を説明するための積層体１１の側面断面図を示している。図１２において白抜き矢印は吸引する空気の流れを示している。固着工程では、積層体１１の反射面４及びシール面１１ａ（図１０、図１１参照）に垂直な二面を上下に配置して下端面１１ｃを貯留槽４０内の液状の接着剤３に浸漬する。本実施形態では、硬化時間が約１時間で粘度が２００ｍＰａ・ｓのエポキシ系の接着剤３を用いている。この時、スペーサー１５は上下方向に延びるように配置される。
そして、積層体１１の上端面１１ｄに吸込ノズル５０を被嵌し、積層体１１の外周面と吸込ノズル５０との間をパッキン５０ａにより密封する。その後に、真空ポンプ（不図示）により積層体１１の上端面１１ｄ側から空気を吸引する。これにより、約３０分間で接着剤３が上端面１１ｄに到達する。そして、接着剤３が硬化するまで真空ポンプによる空気の吸引を継続する。この時、上端面１１ｄは接着剤３で覆われた状態になる。これにより、隙間Ｇに接着剤３を確実に充填することができる。接着剤３が硬化すると、下端面１１ｃ、上端面１１ｄ及び上下の端部の周面に付着した接着剤３が取り除かれる。これにより、図１３に示すように複数の基材２が固着された固着ブロック１２が形成される。
固着ブロック１２の反射面４に垂直な方向の長さ（積層方向ＬＭの長さ）は約３７８ｍｍに形成される。また、光学素子１の入射面１８及び光学素子１の出射面１９は反射面４に交差する面に形成される。
この時、隣接する基材２間に隙間Ｇを確保するスペーサー１５が配されるため、各反射面４の平行を維持しながら基材２間の接着剤３の膜厚を揃えることができる。
吸引により接着剤３を充填する固着工程により、ボイドを発生させることなく基材２間の隙間Ｇに接着剤３を充填することができる。また、各基材２に接着剤３を逐一塗布する工程及び塗布した接着剤３を広げるための積層体１１を加圧する工程を省くことができる。したがって、光学素子１及び反射型空中結像素子１０の製造工数を削減できるとともに光学素子１及び反射型空中結像素子１０の歩留まりを向上させることができる。
また、シール面１１ａ上の隙間Ｇをシール部材３０でシールするため、隙間Ｇからシール面１１ａ上への接着剤３の漏出を防止できる。したがって、接着剤３によるシール面１１ａの汚染を防止し、光学素子１及び反射型空中結像素子１０の製造工数の増大を防ぎ歩留りを向上させることができる。また、固着工程において、シール面１１ａ上の隙間Ｇからの空気の流入を防止できるため、接着剤３を隙間Ｇに確実に充填することができる。
なお、液状の接着剤３の粘度は１０００ｍＰａ・ｓ以下であると好ましく、２００ｍＰａ・ｓ以下であるとより好ましい。これにより、隙間Ｇに円滑に接着剤３を充填することができる。
また、固着工程において、真空ポンプによる隙間Ｇ内の真空度が０．０５ＭＰａ以下であると好ましく、０．０１ＭＰａ以下であるとより好ましい。これにより、隙間Ｇに接着剤３を一層円滑に充填することができる。
隙間Ｇが大きくなると、光学素子１の接着剤３の膜厚が大きくなるため、空中映像ＦＩの像が粗くなる。このため、隙間Ｇを５０μｍ以下にすると望ましい。一方、隙間Ｇを小さくすると、空中映像ＦＩを良好に結像させることができるが、液状の接着剤３の充填が困難になる。このため、隙間Ｇを１０μｍ以上にすると望ましい。
なお、固着工程において、貯留槽４０内の液状の接着剤３を冷却して接着剤３の硬化を遅延させてもよい。これにより、接着剤３の隙間Ｇへの充填途中での硬化を確実に防止できる。
切断工程では、固着ブロック１２を複数の切断線Ｃ１（図１３参照）に沿って例えばワイヤーソー（不図示）を用いて切断する。切断線Ｃ１は反射面４に対して垂直な方向に形成される。これにより、固着ブロック１２は反射面４に垂直な方向に沿って所定周期（例えば１．８ｍｍ）で切断され、光学素子１（図４参照）の素材１’が複数形成される。なお、ワイヤーソーに替えて、スライサー等を用いて固着ブロック１２を切断してもよい。
研磨工程では光学素子１の素材１’の両面をラッピング装置により所定の厚さ（例えば、１．２ｍｍ）まで研磨する。その後、ポリッシング装置により光学素子１の素材１’の両面を鏡面仕上げする。これにより、図４に示す光学素子１が得られる。
固着ブロック１２において隙間Ｇに充填された接着剤３にはボイドが生じないため、切断工程後の光学素子１にはボイド部分に起因する欠けや割れが生じない。また、研磨工程で使用される研磨液等のボイド部分への浸透による反射面４の腐食や基材２からの剥離を防止することができる。
組立工程では、隣接する２枚の光学素子１の反射面４が延びる方向が互いに直交するように２枚の光学素子１を重ねて組み立てる。この時、接着剤３を用いて２枚の光学素子１を接着する。これにより、２枚の光学素子１は厚み方向（Ｙ方向）に並設される。なお、接着剤３とは異なる材質の接着剤を用いて２枚の光学素子１を接着してもよい。
補強板取付工程では、光学素子１の並設方向の一端面に補強板５を接着剤で接着する。この時、接着剤３と同じ材質の接着剤を用いる。なお、接着剤３とは異なる材質の接着剤を用いてもよい。以上により、図１に示す反射型空中結像素子１０が製造される。
なお、補強板取付工程において、２枚の光学素子１の並設方向の両端面に補強板５を接合してもよい。これにより、反射型空中結像素子１０の強度を一層向上させることができる。また、補強板取付工程を省いてもよい。
なお、光学素子１の基材２間の接着剤３に例えば４５°の入射角で入射した光源２０の照明光Ｌは反射面４で数十回反射した後に接着剤３から出射される。これにより、接着剤３に入射した光は大きく減衰して出射されるため、空中映像ＦＩの結像には殆ど寄与しない。したがって、光学素子１の基材２間の接着剤３にスペーサー１５を配置しても大きな支障はない。
本実施形態によると、積層体１１の反射面４及びシール面１１ａに垂直な二面を上下に配置して下端面１１ｃを液状の接着剤３に浸漬するとともに上端面１１ｄ側から空気を吸引して基材２間の隙間Ｇに接着剤３を充填する。そして、接着剤３の硬化により複数の基材２が固着された固着ブロック１２を形成する。これにより、ボイドを発生させることなく隣接する基材２間の隙間Ｇに接着剤３を充填することができる。また、各基材２に接着剤３を逐一塗布する工程及び隣接する基材２間に接着剤３を広げる工程を省くことができる。したがって、光学素子１及び反射型空中結像素子１０の製造工数を削減できるとともに光学素子１及び反射型空中結像素子１０の歩留まりを向上させることができる。さらに、隣接する基材２間の接着剤３の膜厚を均一にすることができるため、反射面４同士を容易に平行にすることができ、空中映像ＦＩの画質低下を抑制することができる。
また、固着工程において、積層体１１の外周面と吸込ノズル５０との間を密封する。これにより、隙間Ｇ内に円滑に接着剤３を充填することができる。
また、基板２が板状に形成され、固着ブロック１２を反射面４に垂直な方向に所定周期で切断する切断工程を備える。これにより、光学素子１を容易に大量生産することができる。
また、シール工程において、積層体１１のスペーサー１５が延びる方向に平行な二面にシール部材３０を設けている。これにより、固着工程において、接着剤３を隙間Ｇに円滑かつ確実に充填することができる。
また、ワイヤー状部材から成るスペーサー１５が固着工程で上下方向に延びるように配置される。これにより、積層ブロック１１の下端面１１ｃから上端面１１ｄに向けて吸引される接着剤３がスペーサー１５により遮られず、隙間Ｇに接着剤３を確実に充填することができる。
なお、スペーサー１５を粒状に形成してもよい。また、スペーサー１５を樹脂から成るフィルム状部材やテープ状部材により形成してもよい。すなわち、固着工程において、隣接する基材２間に接着剤３を充填できる隙間Ｇをスペーサー１５により形成できればよい。
なお、本実施形態では積層工程においてワイヤー状部材から成るスペーサー１５を板状の基材２の短手方向に略平行になるように配置しているが、長手方向に略平行になるように配置してもよい。この場合において、固着工程において積層体１１の上下方向は板状の基材２の長手方向と平行になる。
＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態について説明する。図１４は第２実施形態の固着工程を説明するための積層体の側面断面図を示している。説明の便宜上、図１〜図１３に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では固着工程において積層体１１に延設部材６０を設けた点で第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
次に本発明の第２実施形態について説明する。図１４は第２実施形態の固着工程を説明するための積層体の側面断面図を示している。説明の便宜上、図１〜図１３に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では固着工程において積層体１１に延設部材６０を設けた点で第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
固着工程において、積層体１１の上下の端部の周面上には環状の延設部材６０が設けられている。本実施形態では厚みが５ｍｍのアクリル樹脂により延設部材６０が形成されている。延設部材６０は積層体１１の上下面からそれぞれ上方または下方に延びて配され、粘着剤７０を介して積層体１１に密着している。そして、積層体１１に延設部材６０を介して吸込ノズル５０を被嵌し、延設部材６０の外周面と吸込ノズル５０との間にパッキン５０ａが配される。これにより、積層体１１の外周面と吸込ノズル５０との間が延設部材６０及び粘着剤７０を介して密封される。
その後に、接着剤３が硬化するまで真空ポンプによる空気の吸引を継続する。この時、上方の延設部材６０により積層体１１の上端面１１ｄ上には接着剤３が溜まる。接着剤３が硬化した後に、延設部材６０を取り外すとともに上端面１１ｄ及び下端面１１ｃに付着した接着剤３を除去する。これにより、積層体１１の上端面１１ｄ及び下端面１１ｃ以外の面の接着剤３による汚染を防止することができる。
本実施形態でも第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、積層体１１の上下の端部の周面上に粘着剤７０を介して密着するとともに積層体１１の上下面からそれぞれ上方または下方に延びて配される環状の延設部材６０を設けている。これにより、積層体１１の上端面１１ｄ及び下端面１１ｃ以外の面の接着剤３による汚染を防止することができる。したがって、光学素子１及び反射型空中結像素子１０の製造工数をより削減できるとともに歩留まりを一層向上させることができる。
＜第３実施形態＞
次に本発明の第３実施形態について説明する。図１５は第３実施形態の反射型空中結像素子１０の製造工程で使用される角材状の基材２の斜視図を示している。説明の便宜上、図１〜図１３に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では積層工程に使用される基材２の構成が第１実施形態とは異なるとともに、第１実施形態に対して切断工程を省いている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
次に本発明の第３実施形態について説明する。図１５は第３実施形態の反射型空中結像素子１０の製造工程で使用される角材状の基材２の斜視図を示している。説明の便宜上、図１〜図１３に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では積層工程に使用される基材２の構成が第１実施形態とは異なるとともに、第１実施形態に対して切断工程を省いている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
本実施形態の反射面形成工程では、断面矩形の角材状の透明な基材２の対向する一対の面に反射面４を形成する。なお、基材２の一の面にのみ反射面４を形成してもよい。積層工程では、角材状の基材２の反射面４上に配したワイヤー状部材から成るスペーサー１５を介して基材２を一方向に並設する。その後、シール工程を経て固着工程により固着ブロック１２から成る光学素子１の素材１’が形成される。固着工程の後に研磨工程に移行する。なお、研磨工程以降は第１実施形態と同様である。
本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、対向する一対の面に反射面４を形成した断面矩形の角材状の透明な複数の基材２を用いるため、第１実施形態の切断工程を省くことができる。
以上説明した第１〜第３実施形態では、積層体１１のシールされていない下端面１１ｃを貯留槽４０内の液状の接着剤３に浸漬し、積層体１１のシールされていない上端面１１ｄ側から真空ポンプにより隙間Ｇ内の空気を吸引しているが、接着剤３の充填方向は下から上への方向に限られない。
例えば、固着工程において、積層体１１の上端面１１ｄの上方に貯留槽４０を配置し、上端面１１ｄを液状の接着剤３に浸漬し、下端面１１ｃ側から隙間Ｇ内の空気を吸引してもよい。すなわち、接着剤３の充填方向を上から下への方向にしてもよい。この場合、貯留槽４０の底部に開口部を設け、積層体１１の上端部を該開口部に挿入することにより積層体１１の外周面と該開口部の周縁とを密封して該開口部の周縁からの接着剤３の漏出を防止することができる。また、積層体１１のシールされていない２つの端面を横方向に配置し（水平方向に並ぶように配置し）、横方向（水平方向）に接着剤３を充填してもよい。この場合、延設部材６０は積層体１１の接着剤３の充填方向の両端部の周面上に粘着剤７０を介して密着するとともに該両端部からそれぞれ互いに離れる方向に延びて配されるとよい。
本発明は、空中に被投影物の実像を結像させる反射型空中結像素子及び反射型空中結像素子に用いられる光学素子に利用することができる。
１ 光学素子
２ 基材
３ 接着剤
４ 反射面
５ 補強板
１０ 反射型空中結像素子
１１ 積層体
１１ａ シール面
１２ 固着ブロック
１５ スペーサー
１８ 入射面
１９ 出射面
２０ 光源
３０ シール部材
４０ 貯留槽
５０ 吸込ノズル
６０ 延設部材
７０ 粘着剤
１００ 空中映像表示装置
Ｇ 隙間
ＯＢ 被投影物
ＦＩ 空中映像
Ｃ１ 切断線
Ｌ 照明光
ＬＭ 積層方向
２ 基材
３ 接着剤
４ 反射面
５ 補強板
１０ 反射型空中結像素子
１１ 積層体
１１ａ シール面
１２ 固着ブロック
１５ スペーサー
１８ 入射面
１９ 出射面
２０ 光源
３０ シール部材
４０ 貯留槽
５０ 吸込ノズル
６０ 延設部材
７０ 粘着剤
１００ 空中映像表示装置
Ｇ 隙間
ＯＢ 被投影物
ＦＩ 空中映像
Ｃ１ 切断線
Ｌ 照明光
ＬＭ 積層方向
Claims (8)
- 厚み方向に平行な反射面を所定周期で平行に配した光透過性の光学素子の製造方法において、
少なくとも一の面に前記反射面を形成した透明な基材を前記反射面上に配したスペーサーを介して積み重ねて積層体を形成する積層工程と、
前記積層体の前記反射面に垂直な対向する二面から成る一対のシール面上で前記スペーサーにより前記基材間に形成される隙間をシール部材によりシールするシール工程と、
前記積層体の前記反射面及び前記シール面に垂直な二面の一方面を液状の接着剤に浸漬するとともに他方面側から空気を吸引して前記隙間に前記接着剤を充填し、前記接着剤の硬化により複数の前記基材が固着された固着ブロックを形成する固着工程と、
を備えたことを特徴とする光学素子の製造方法。 - 前記固着工程において、前記積層体の前記他方面に被嵌される吸込ノズルを有し、前記積層体の外周面と前記吸込ノズルとの間を密封することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
- 前記基板が板状に形成され、前記固着ブロックを前記反射面に垂直な方向に所定周期で切断する切断工程を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子の製造方法。
- 前記基板が断面矩形の角材状に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子の製造方法。
- 前記スペーサーをワイヤー状部材により形成し、前記シール工程において、前記積層体の前記ワイヤー状部材が延びる方向に平行な二面に前記シール部材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
- 前記スペーサーを粒状に形成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
- 前記固着工程において、前記積層体の前記接着剤の充填方向の両端部の周面上に粘着剤を介して密着するとともに前記両端部からそれぞれ互いに離れる方向に延びて配される環状の延設部材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
- 厚み方向に平行な反射面を所定周期で平行に配した光透過性の光学素子を厚み方向に複数並設し、隣接する一対の前記光学素子の前記反射面が直交する反射型空中結像素子の製造方法において、
少なくとも一の面に前記反射面を形成した透明な基材を前記反射面上に配したスペーサーを介して積み重ねて積層体を形成する積層工程と、
前記積層体の前記反射面に垂直な対向する二面から成る一対のシール面上で前記スペーサーにより前記基材間に形成される隙間をシール部材によりシールするシール工程と、
前記積層体の前記反射面及び前記シール面に垂直な二面の一方面を液状の接着剤に浸漬するとともに他方面側から空気を吸引して前記隙間に前記接着剤を充填し、前記接着剤の硬化により複数の前記基材が固着された固着ブロックを形成する固着工程と、
を備えることを特徴とする反射型空中結像素子の製造方法。
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