KR20230079446A - 공중상 결상 소자 및 공중상 결상 장치 - Google Patents

공중상 결상 소자 및 공중상 결상 장치 Download PDF

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Abstract

공중상(空中像) 결상 장치(30)에 사용되는 공중상 결상 소자(10a)가, 평판형의 투명 기재(11a)의 표면 및 이면(裏面)에 대하여 각각 수직으로 형성된 복수의 제1, 제2 광반사면(12, 14)을 가지고, 복수의 제1 광반사면(12)이, 평면에서 볼 때 투명 기재(11a)의 외부에 존재하는 기준점(X)을 중심으로 투명 기재(11a)의 표면 측에 방사형으로 배치되고, 복수의 제2 광반사면(14)이, 평면에서 볼 때 기준점(X)에 중첩되는 기준점(Y)을 중심으로 투명 기재(11a)의 이면 측에 동심원형으로 배치되어 있고, 외부로부터 입사하여 제1, 제2 광반사면(12, 14)에서 1회씩 반사하는 광을 공중에서 결상시킨다.

Description

공중상 결상 소자 및 공중상 결상 장치
본 발명은, 물체 표면(대상물)으로부터 발하는 광(산란광)을 사용하여 공중에 그 물체의 공중상(입체상(立體像))을 형성하는 공중상 결상 소자 및 공중상 결상 장치에 관한 것이다.
물체 표면으로부터 발하는 광(산란광)을 사용해서 공중에 그 물체의 공중상(입체상)을 형성하는 장치로서, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 입체상 결상 장치(광학 결상 장치)가 알려져 있다. 이 결상 장치는, 투명 평판의 한쪽 면에 수직인 복수의 밴드형의 금속 반사면(경면(鏡面))으로 이루어지는 평면 광반사부를 일정한 피치로 투명 평판의 내부에 나란히 형성한 제1, 제2 광제어 패널을 가지고, 그 제1, 제2 광제어 패널의 각각의 평면광 반사부끼리가 평면에서 볼 때 직교하도록, 제1, 제2 광제어 패널의 일면측끼리를 마주보게 해서 밀착시킨 것이다. 이 제1, 제2 광제어 패널의 제조 시에 있어서는, 금속 반사면이 일면 측에 형성된 일정 두께의 판형의 투명 합성 수지판이나 유리판(이하, 「투명판」이라고도 함)을, 금속 반사면이 한쪽에 배치되도록 복수 개 적층하여 적층체를 제작하고, 그 적층체로부터 각 금속 반사면에 대하여 수직한 절출면(切出面)이 형성되도록 잘라내고 있다.
그러나, 적층체의 제작에 시간이 걸리고 번거로울 뿐만 아니라, 적층체로부터 잘라내는 제1, 제2 광제어 패널은 극히 얇으며, 각각의 절출면(양면)의 연마 작업 등을 행할 필요도 있기 때문에, 작업 공정이 번잡하여 제조 효율이 좋지 못하였다. 또한, 투명판에 금속 증착에 의해 금속 반사면을 형성할 때, 대형의 증착로(蒸着爐)를 필요로 할뿐만 아니라, 1장 또는 소수 장의 투명판을 넣은 증착로를 탈기(脫氣)해서 고진공으로 만든 후, 증착 처리를 행하고, 증착로를 대기압에 개방하여 금속 증착된 투명판을 꺼내는 작업을 100회 이상 반복하지 않으면 안되어, 극히 번거럽고 시간이 걸리는 작업이 필요했다. 또한, 금속 반사면의 배치 간격(피치)이 투명판의 판 두께에 의해 제한되어, 입체상의 밝기나 선명함에 한계가 있었다. 또한, 제1, 제2 광제어 패널의 복수의 금속 반사면이 각각 직선형(평행)이며, 평면에서 볼 때 직교하도록 배치되어 있으므로, 시야각(결상 범위)도 한정되어, 많은 사람이 사용하기에는 적합하지 않았다.
이에 대하여, 특허문헌 2에는, 투명 평판재의 일측에 기준점(X)을 중심으로 하여 방사형으로 복수의 제1 수직 광 반사부를 설치하고, 투명 평판재의 타측에 평면에서 볼 때 기준점(X)에 중첩되는 기준점(Y)을 중심으로 하여 제1 수직 광 반사부와 교차하는 동심원형으로 복수의 제2 수직 광 반사부를 설치한 입체상 결상 장치(공중상 결상 장치)가 개시되어 있다. 이 입체상 결상 장치에서는, 기준점(X)을 중심으로 하여 방사형으로 설치되는 제1 수직 광 반사부(방사형 광 반사부)가 직선형으로 형성되는 데 대하여, 동심원형으로 설치되는 제2 수직 광 반사부(동심원형 광 반사부)는, 기준점(Y)을 중심으로 하는 동심원을 따라 만곡되어 있지만, 평면에서 볼 때 제1 수직 광 반사부와 제2 수직 광 반사부가 교차하는 점에서는, 양자(兩者)는 직교하고 있다. 따라서, 특허문헌 1의 입체상 결상 장치와 마찬가지로, 입체상을 결상시킬 수 있다. 그리고, 특허문헌 2의 제1, 제2 수직 광 반사부는, 투명 평판재의 일면 측에 형성되는 복수의 방사형의 홈의 수직면과, 투명 평판재의 타면 측에 형성되는 복수의 동심원형의 홈의 수직면을 이용하는 것이며, 각각의 홈은, 프레스 성형이나 인젝션 성형 등에 의해 용이하게 제조할 수 있고, 그 배치 간격(피치)을 미세하게 하여, 종래보다 밝고 선명한 입체상을 결상시킬 수 있다. 또한, 제1 수직 광 반사부가 방사형으로 설치되고, 제2 수직 광 반사부가 동심원형으로 설치되는 것에 의해, 외주(外周)의 다양한 방향으로부터 입체상을 관찰할 수 있고, 종래보다 시야각이 넓고, 고스트도 적기 때문에, 시인성(視認性)이 우수하고, 많은 사람이 관찰이 가능하다.
국제공개 제2009/131128호 일본특허 제6591127호 공보
그러나, 특허문헌 2의 입체상 결상 장치에서는, 제1 수직 광 반사부가 방사형으로 배치되어 있으므로, 평면에서 본 관찰자의 시선(視線)의 방향과, 제1 수직 광 반사부의 금속 반사면(경면)이, 거의 평행하게 되는 영역이 일부에 존재한다. 따라서, 입체상 결상 장치에 진입하는 광 중, 평면에서 볼 때 제1 수직 광 반사부의 금속 반사면과 거의 평행하게 진입하고, 제2 수직 광 반사부만에서 반사하고, 제1 수직 광 반사부에서 반사하지 않고 공중에 나오는 광은, 관찰자의 시선의 방향에 따라서는 고스트로서 관찰된다는 과제가 있었다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어 것이며, 제조가 용이하며 시인성이 우수한 공중상 결상 소자 및 공중상 결상 소자를 구비하고, 시야각의 확대를 도모할 수 있고 또한, 고스트의 발생이 방지되고, 선명한 공중상이 얻어지는 공중상 결상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적에 부합하는 제1 발명에 따른 공중상 결상 소자는, 평판형의 투명 기재(基材)의 표면 및 이면(裏面)에 대하여 각각 수직으로 형성된 복수의 제1, 제2 광반사면을 가지고, 외부로부터 입사하여 상기 제1, 제2 광반사면에서 1회씩 반사하는 광을 공중에서 결상시키는 공중상 결상 소자로서,
복수의 상기 제1 광반사면은, 평면에서 볼 때 상기 투명 기재의 외부에 존재하는 기준점(X)을 중심으로 상기 투명 기재의 표면 측에 방사형으로 배치되고, 복수의 상기 제2 광반사면은, 평면에서 볼 때 상기 기준점(X)에 중첩되는 기준점(Y)을 중심으로 상기 투명 기재의 이면 측에 동심원형으로 배치되어 있다.
여기서, 외부로부터 입사하는 광은 대상이 되는 물체 표면으로부터 발하는 광(산란광)이며, 결상에 의해, 공중에 그 물체의 공중상(입체상)이 형성된다. 공중상에는 평면 화상(2차원 상) 및 입체상(3차원 상)이 포함되고, 대상이 되는 물체가, 예를 들면 디스플레이 등의 화상 표시 수단에 표시된 화상이라면, 그 실상(實像)이 되는 평면 화상(2차원 상)이 공중상으로서 결상하고, 대상이 되는 물체가, 각종 입체라면, 그 실상이 되는 입체상(3차원 상)이 공중상으로서 결상한다(이상, 제2 발명에 있어서도 동일함).
제1 발명에 따른 공중상 결상 소자에 있어서, 상기 투명 기재는, 평면에서 볼 때 사각형상으로 형성되고, 상기 기준점(X) 및 상기 기준점(Y)은, 평면에서 본 상기 투명 기재의 외주의 각 변 중, 어느 1변의 연장선 상에 위치할 수 있다.
제1 발명에 따른 공중상 결상 소자에 있어서, 상기 투명 기재는, 평면에서 볼 때 정방형상으로 형성되고, 상기 기준점(X) 및 상기 기준점(Y)은, 평면에서 본 상기 투명 기재의 한쪽의 대각선의 연장선 상에 위치해도 된다.
제1 발명에 따른 공중상 결상 소자에 있어서, 상기 투명 기재는, 평면에서 볼 때 정방형상으로 형성되고, 상기 기준점(X) 및 상기 기준점(Y)은, 평면에서 본 상기 투명 기재의 2개의 대각선의 교점(Z)을 중심으로, 어느 한쪽의 대각선을 수평면 내에서 소정 각도 α만큼 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜 얻어지는 기준선의 연장선 상에 위치하는 것이 바람직하다.
제1 발명에 따른 공중상 결상 소자에 있어서, 상기 소정 각도 α의 회전 방향을 시계방향으로 하고, 평면에서 본 상기 투명 기재의 외주의 각 변 중, 상기 각각의 제2 광반사면을 시계방향으로 추적할 때의 시점 위치와 중첩되는 변이 관찰자와 대향하도록 배치되거나, 상기 소정 각도 α의 회전 방향을 반시계방향으로 하고, 평면에서 본 상기 투명 기재의 외주의 각 변 중, 상기 각각의 제2 광반사면을 시계방향으로 추적할 때의 종점 위치와 중첩되는 변이 관찰자와 대향하도록 배치되는 것이 더욱 바람직하다.
제1 발명에 따른 공중상 결상 소자에 있어서, 상기 소정 각도 α는 5∼15 도(보다 바람직하게는 10도)인 것이 바람직하다.
상기 목적에 부합하는 제2 발명에 따른 공중상 결상 장치는, 제1 발명에 따른 공중상 결상 소자를 구비하고 있다.
제2 발명에 따른 공중상 결상 장치에 있어서, 제1 발명에 따른 2개의 공중상 결상 소자가 평면에서 볼 때 좌우 대칭으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
제1 발명에 따른 공중상 결상 소자 및 제2 발명에 따른 공중상 결상 장치는, 사용 시에 있어서의 평면에서 본 관찰자의 시선의 방향과, 방사형으로 배치되는 제1 광반사면의 길이 방향이 일치하는 영역을 최대한 줄여서 고스트가 거의 발생하지 않는 선명한 공중상을 얻을 수 있고, 시야각(결상범위)을 대폭 넓혀, 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공중상 결상 소자를 나타낸 평면도이다.
도 2의 (A)는 도 1의 A-A부의 B-B 화살표 방향으로 바라 본 단면의 확대도, (B)는 도 1의 C-C부의 D-D 화살표 방향으로 바라 본 단면의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공중상 결상 소자를 나타낸 평면도이다.
도 4의 (A)는 도 3의 E-E부의 F-F 화살표 방향으로 바라 본 단면의 확대도, (B)는 도 3의 G-G부의 H-H 화살표 방향으로 바라 본 단면의 확대도이다.
도 5는 상기 공중상 결상 소자의 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 공중상 결상 장치를 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 공중상 결상 소자를 나타낸 평면도이다.
도 8은 상기 공중상 결상 소자를 구비한 공중상 결상 장치를 나타낸 평면도이다.
도 9는 상기 공중상 결상 장치의 변형예를 나타낸 평면도이다.
이어서, 본 발명의 실시예에 따른 공중상 결상 소자 및 공중상 결상 장치에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 따른 공중상 결상 소자(10)는, 평판형의 투명 기재(11)의 표면 및 이면에 대하여 각각 수직으로 형성된 복수의 제1, 제2 광반사면(12, 14)을 가지고, 외부로부터 입사하여 제1, 제2 광반사면(12, 14)에서 1회씩 반사하는 광을 공중에서 결상시키는 것이다. 따라서, 대상이 되는 물체 표면에서 발하는 광(산란광)이, 외부로부터 공중상 결상 소자(10)에 입사하여 결상함으로써, 공중에 그 물체의 공중상(입체상)을 형성할 수 있다.
투명 기재(11)는, 평면에서 볼 때 사각형상(여기서는 정방형상)으로 형성되고, 복수의 제1 광반사면(12)은, 평면에서 볼 때 투명 기재(11)의 외부에 존재하는 기준점(X)을 중심으로 투명 기재(11)의 표면 측(여기서는 상면 측)에 방사형으로 배치되고, 복수의 제2 광반사면(14)은, 평면에서 볼 때 기준점(X)에 중첩되는 기준점(Y)을 중심으로 투명 기재(11)의 이면 측(여기서는 하면 측)에 동심원형으로 배치되어 있다.
여기서, 제1 광반사면(이하, 방사형 광반사면이라고도 함)(12) 및 제2 광반사면(이하, 동심원형 광반사면이라고도 함)(14)은, 예를 들면, 모두 200∼1000 μm, 바람직하게는 200∼300 μm의 피치로 배치되지만, 도 1에서는 일부만을 (피치를 개략적으로) 나타내고 있다. 또한, 방사형 광반사면은 원주 방향으로 등각도(等角度) 간격으로 배치되고, 동심원형 광반사면은 반경 방향으로 등간격으로 배치되는 것이 바람직하지만, 장소에 따라 간격이 상이해도 되며, 부분적으로 상이한 간격으로 배치되어 있어도 된다. 예를 들면, 방사형 광반사면에 대해서는, 등각도 간격으로 배치되어 있어도 기준점(X)에 근접할수록, 이웃하는 방사형 광반사면끼리의 간격이 좁아지므로, 필요에 따라 부분적으로 간격을 더 두고 배치되어도 된다.
도 1에 있어서, 평면에서 볼 때 각각의 방사형 광반사면(12)과 각각의 동심원형 광반사면(14)이 교차하는 각각의 점에서는, 방사형 광반사면(12)과 동심원형 광반사면(14)이 직교하게 된다. 즉, 각각의 방사형 광반사면(12)은 기준점(X)을 중심으로 하는 방사형으로 배치되고, 각각의 동심원형 광반사면(14)은 기준점(Y)을 중심으로 하는 동심원을 따라 만곡하고 있지만, 미소(微小) 범위에서는, 이웃하는 방사형 광반사면(12)은 평행하게 배치되고, 각각의 동심원형 광반사면(14)은 직선형(평면)이며 각각의 방사형 광반사면(12)과 직교 배치되어 있는 것으로 간주된다. 따라서, 도 1의 A-A부의 B-B 화살표 방향으로 바라 본 단면의 확대도를 나타낸 도 2의 (A)에서는, 방사형 광반사면(12)이 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 도 2의 (B)에서는, 도 2의 (A)와 대비하기 위하여, 도 1의 C-C부의 D-D 화살표 방향으로 바라 본 단면의 확대도를 90도 회전시켜서 나타내고 있다.
도 2의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이, 방사형 광반사면(12)은, 수직면(17)과 경사면(18)을 가지는 단면이 대략 삼각형상의 홈(19)의 수직면(17)을 이용하여 형성되며, 동심원형 광반사면(14)은, 수직면(20)과 경사면(21)을 가지는 단면이 대략 삼각형상의 홈(22)의 수직면(20)을 이용하여 형성된다. 예를 들면, 투명 수지를 원료로 하는 성형(인젝션 성형, 프레스 성형 또는 롤 성형 등)에 의해, 표면 측에 복수의 홈(19)이 방사형으로 형성되고, 이면 측에 복수의 홈(22)이 동심원형으로 형성된 성형체(24)가 제조되고, 각각의 홈(19, 22)의 수직면(17, 20)이 선택적으로 금속 반사 재료(25)로 덮히는 것에 의해, 경면인 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)이 형성된다. 그리고, 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)이 형성된 성형체(24)의 홈(19, 22)의 내부에 투명 접착제(26)가 충전되어, 성형체(24)의 표면 및 이면에 수지제 또는 유리제의 투명판(27)이 접합되는 것에 의해, 평판형의 투명 기재(11)의 표면 측 및 이면 측에 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)이 형성된 공중상 결상 소자(10)가 얻어진다.
여기서, 성형체(24)의 성형에는, 비교적 융점이 높고, 투명도가 높은 열가소성 수지가 바람직하게 사용된다. 구체적으로는, 예를 들면, 제오넥스(ZEONEX: 등록상표, 유리전이온도 Tg=100∼160 ℃, 굴절율 η1=1.535의 시클로올레핀 폴리머)가 사용되지만, 이 외에, 예를 들면 폴리메틸메타크릴레이트(아크릴계 수지), 비정질(非晶質) 불소 수지, PMMA, 광학용 폴리카보네이트, 플루오렌계 폴리에스테르, 폴리에테르술폰 등의 열가소성 수지가 사용 가능하다
금속 반사 재료(25)는, 광을 정반사(경면반사)하는 것이며, 알루미늄 등의 금속을 원료로 하고, 스퍼터링, 금속 증착, 금속 미소 입자의 분사, 이온 빔의 조사, 금속 페이스트의 도포 또는 도금 등의 방법에 의해 홈(19, 22)의 수직면(17, 20)을 덮을 수 있다.
투명 접착제(26) 및 투명판(27)의 굴절율은, 성형체(24)의 성형에 사용되는 투명 수지의 굴절율 η1과 동일하거나 또는 ±5%의 범위에서 근사(近似)하는 것이 바람직하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 투명 접착제(26)로서는, 자외선 등을 조사함으로써 경화하는 광경화형 외에, 열경화형, 상온(常溫)경화형, 2액혼합형 등의 접착제 또는 굴절율이 조정된 굴절율 조정 수지로 이루어지는 광학용접착제 등이 사용된다. 그리고, 투명 접착제(26) 대신에, 동일하거나 또는 근시의 굴절율을 가지는 반용융 상태의 투명 수지가 충전되어 투명판과 접합(일체화)되어도 된다. 또한, 투명판을 생략하고, 홈에 충전되어 고화(固化)한 투명 수지의 표면을 절삭이나 연마 등에 의해 평면(평탄)화해도 된다.
이상과 같이 구성된 공중상 결상 소자(10)의 동작을, 도 2의 (A), (B)를 참조하여 설명하면, 도시하지 않은 대상물로부터 발하는 광 중에서, 광(L1)은, 투명 기재(11)의 이면 측(여기서는 하면 측)의 표면 상의 P11로부터 공중상 결상 소자(10)의 내부에 입사하고, 제2 광반사면(14) 상의 P12에서 반사하여 투명 기재(11)(성형체(24))의 내부를 진행하고, 제1 광반사면(12) 상의 P13에서 반사하여, 투명 기재(11)의 표면 측(여기서는 상면 측)의 표면 상의 P14로부터 공중으로 나간다.
여기서, 광(L1)은, 도 2의 (B)의 Q11에서 투명판(27)으로부터 투명 접착제(26)에, Q12에서 투명 접착제(26)로부터 성형체(24)에, 도 2의 (A)의 Q13에서 성형체(24)로부터 투명 접착제(26)에, Q14에서 투명 접착제(26)로부터 투명판(27)에 진입하지만, 공중상 결상 소자(10)의 투명 기재(11)를 구성하는 성형체(24), 투명 접착제(26) 및 표면 및 이면의 투명판(27)의 굴절율이 모두 동등(동일하거나 또는 근사)하므로, 각각의 계면에서의 굴절의 영향은 극히 작고, 전반사나 분광 등의 현상은 일어나지 않는다.
이상과 같이 하여, 대상물로부터 발하여, 공중상 결상 소자(10)의 제2 광반사면(14) 및 제1 광반사면(12)에서 1회씩 반사하는 무수한 광이 공중에서 결상함으로써, 공중상 결상 소자(10)를 협지하여 대상물과 대칭이 되는 위치에, 대상물의 실상(實像)이 되는 공중상(도시하지 않음)이 얻어진다. 그리고, 광(L1)은, 투명 기재(11)의 이면 측의 투명판(27) 상의 P11 및 표면 측의 투명판(27) 상의 P14에서 굴절하고 있지만, 2장의 투명판(27)은 균질하여 굴절율이 동등하며, 공중상의 결상에 관여하는 모든 광이, 입사 위치 및 출사 위치와 관계없이, 광(L1)과 마찬가지로, 투명 기재(11)의 표면 및 이면에서 일정(동일)한 각도로 굴절하므로, 이러한 굴절이 결상에 영향을 주지 않는다.
본 실시예에서는, 광이 투명 기재(11)의 이면 측(동심원형 광반사면(14) 측)으로부터 진입하는 경우에 대하여 설명하였으나, 공중상 결상 소자(10)의 표면 및 이면(도 2의 (A), (B)의 상하)를 순서를 바꾸어서, 광이 투명 기재(11)의 표면 측(방사형 광반사면(12) 측)으로부터 진입하도록 해도, 공중상이 결상된다. 그리고, 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)은 표면 및 이면(도 2의 (A), (B)에서는 좌우)의 어느 측도 광반사면으로서 기능한다.
본 실시예에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기준점(X) 및 기준점(Y)은, 평면에서 본 투명 기재(11)의 한쪽 대각선의 연장선 상에 위치하고 있다. 따라서, 공중상 결상 소자(10)를 사용할 때, 평면에서 본 투명 기재(11)의 외주의 각 변(a1∼a4) 중에서, 어느 1변과 대향하는 위치로부터 관찰자가 관찰(공중상 결상 소자(10)를 공중상 결상 장치에 장착할 때, 투명 기재(11)의 외주의 각 변(a1∼a4) 중에서, 어느 1변이 공중상 결상 장치의 정면과 평행해지게 설치)하는 것에 의해, 관찰자의 시선의 방향이 방사형 광반사면(12)과 평행하게 되지 않아, 고스트의 발생을 방지할 수 있다.
그리고, 공중상 결상 소자(10)를 제조하는 경우, 처음부터, 투명 기재(11)의 형상과, 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)의 배치에 맞추어서 금형을 제작하고, 투명 기재(11)에 대응하는 성형체(24)를 1개씩 성형해도 되지만, 예를 들면, 외형이 도넛형이며, 도 1에 나타낸 기준점(X, Y)을 중심으로 하는 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)이, 표면 및 이면의 전체면에(전체 주위에 걸쳐) 형성되는 대형 성형체(28)(도 1의 가상선은 외형이 도넛형인 대형 성형체(28)의 일부를 나타내고 있음)에 대응한 금형을 제작하면, 성형된 1개의 도넛형의 대형 성형체(28) 중에서, 외형이 정사각형인 복수의 성형체(24)를 잘라내어 복수의 투명 기재(11)를 얻을 수 있다.
다음으로, 도 3에 나타낸 본 발명의 제2 실시예에 따른 공중상 결상 소자(10a) 및 이것을 사용한 공중상 결상 장치(30)에 대하여 설명한다. 그리고, 제1 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
공중상 결상 소자(10a)가 공중상 결상 소자(10)와 상이한 점은, 복수의 방사형 광반사면(12)의 기준점(X) 및 복수의 동심원형 광반사면(14)의 기준점(Y)이, 평면에서 본 투명 기재(11a)의 2개의 대각선의 교점(Z)을 중심으로 수평면 내에서 소정 각도 α만큼 시계방향으로 회전시킨 한쪽 대각선(엄밀하게는, 한쪽 대각선을 회전시켜 얻어지는 기준선(S), 이하 동일함)의 연장선 상에 위치하는 점이다. 이로써, 공중상 결상 소자(10a)의 투명 기재(11a)에 있어서의 각각의 방사형 광반사면(12) 및 각각의 동심원형 광반사면(14)의 배치는, 공중상 결상 소자(10)의 투명 기재(11)에서의 각각의 방사형 광반사면(12) 및 각각의 동심원형 광반사면(14)을, 2개의 대각선의 교점(Z)을 중심으로 수평면 내에서 소정 각도 α만큼 시계방향으로 회전시킨 배치가 되어 있지만, 각각의 방사형 광반사면(12)과 각각의 동심원형 광반사면(14)의 위치 관계에 대해서는, 공중상 결상 소자(10a)와 공중상 결상 소자(10)의 사이에 차이가 없다. 따라서, 도 3의 E-E부의 F-F 화살표 방향으로 바라 본 단면의 확대도 및 도 3의 G-G부 H-H 화살표 방향으로 바라 본 단면의 확대도는 도 4의 (A), (B)와 같이 된다.
여기서, 도 2의 (A), (B)와 도 4 (A), (B)를 비교하면, 공중상 결상 소자(10)에서는, 투명 기재(11)를 구성하는 1장의 성형체(24)의 표면 측에 복수의 방사형 광반사면(12)이 형성되고, 이면 측에 복수의 동심원형 광반사면(14)이 형성되어 있는 것에 비해, 공중상 결상 소자(10a)에서는, 투명 기재(11a)를 구성하는 제1, 제2 성형체(24a, 24b)에 복수의 방사형 광반사면(12) 및 복수의 동심원형 광반사면(14)이 각각 형성되어 있다.
즉, 공중상 결상 소자(10a)에서는, 표면(한쪽 면) 측에 복수의 홈(19)이 방사형으로 형성된 제1 성형체(24a)와, 표면(한쪽 면) 측에 복수의 홈(22)이 동심원형으로 형성된 제2 성형체(24b)가 따로따로 제조되고, 각각의 홈(19, 22)의 수직면(17, 20)이 선택적으로 금속 반사 재료(25)에 의해 덮히는 것에 의해, 제1, 제2 성형체(24a, 24b)에 각각 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)이 형성되어 있다. 그리고, 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)이 각각 형성된 제1, 제2 성형체(24a, 24b)가 적층되고, 홈(19, 22)에 충전된 투명 접착제(26)로 접합되어 일체화되는 것에 의해, 투명 기재(11a)의 표면 측에 방사형 광반사면(12)이 배치되고, 이면 측에 동심원형 광반사면(14)이 배치된 공중상 결상 소자(10a)가 얻어진다.
이상과 같이 구성된 공중상 결상 소자(10a)의 동작을, 도 4 (A), (B)를 참조하여 설명하면, 도시하지 않은 대상물로부터 발하는 광 중에서, 광(L2)은, 투명 기재(11a)의 이면 측(여기서는 제2 성형체(24b)의 하면 측)의 표면 상의 P21로부터 공중상 결상 소자(10a)의 내부에 입사하고, 제2 광반사면(14) 상의 P22에서 반사하여 투명 기재(11a)의 내부를 진행하고, 제1 광반사면(12) 상의 P23에서 반사하여, 투명 기재(11a)의 표면 측(여기서는 제1 성형체(24a)의 상면 측)의 표면 상의 P24로부터 공중에 나간다.
여기서, 광(L2)은, 도 4의 (B)의 Q21에서 제2 성형체(24b)로부터 투명 접착제(26)에, 도 4 (A)의 Q22에서 투명 접착제(26)로부터 제1 성형체(24a)에 진입하지만, 공중상 결상 소자(10a)의 투명 기재(11a)를 구성하는 제1, 제2 성형체(24a, 24b) 및 투명 접착제(26)의 굴절율이 모두 동등(동일하거나 또는 근사)하므로, 각각의 계면에서의 굴절의 영향은 극히 작고, 전반사나 분광 등의 현상은 일어나지 않는다.
이상과 같이 하여, 대상물로부터 발하여, 공중상 결상 소자(10a)의 제2 광반사면(14) 및 제1 광반사면(12)에서 1회씩 반사하는 무수한 광이 공중에서 결상함으로써, 공중상 결상 소자(10a)를 협지하여 대상물과 대칭이 되는 위치에, 대상물의 실상이 되는 공중상(도시하지 않음)이 얻어진다. 그리고, 광(L2)은, 투명 기재(11a)의 이면 측의 표면 상의 P21 및 표면 측의 표면 상의 P24에서 굴절하고 있지만, 제1, 제2 성형체(24a, 24b)는 균질하여 굴절율이 동등하며, 공중상의 결상에 관여하는 모든 광이, 입사 위치 및 출사 위치와 관계없이, 광(L2)과 마찬가지로, 투명 기재(11a)의 표면 및 이면에서 일정(동일)한 각도로 굴절하므로, 이러한 굴절이 결상에 영향을 주지 않는다.
또한, 공중상 결상 소자(10a)에서는, 전술한 바와 같이, 각각의 방사형 광반사면(12)의 기준점(X) 및 각각의 동심원형 광반사면(14)의 기준점(Y)이, 교점(Z)을 중심으로 수평면 내에서 시계방향으로 각도 α만큼 회전시킨 대각선의 연장선 상에 위치하고 있으므로, 도 3에 나타낸 공중상 결상 장치(30)와 같이, 평면에서 본 관찰자(M)의 시선의 방향과, 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)의 방향이 일치하는 영역을 최대한 감소시킬 수 있다. 그 결과, 공중상 결상 소자(10) 및 이것을 사용한 공중상 결상 장치와 비교하여 고스트를 더욱 발생하기 어렵게 하여, 시인성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 소정 각도 α는 5∼15 도(보다 바람직하게는 10도)인 것이 바람직하지만, 이것으로 한정되지 않고, 적절하게 선택된다.
그리고, 본 실시예에서는, 광이 투명 기재(11a)의 이면 측(제2 성형체(24b) 측)으로부터 진입하는 경우에 대하여 설명하였으나, 공중상 결상 소자(10a)의 표면 및 이면(도 4 (A), (B)의 상하)를 순서를 바꾸어서, 광이 투명 기재(11a)의 표면 측(제1 성형체(24a) 측)으로부터 진입하도록 해도, 공중상이 결상된다.
또한, 본 실시예와 같이, 평면에서 본 투명 기재(11a)의 각 변(a1∼a4) 중에서, 각각의 동심원형 광반사면(14)을 시계방향으로 추적할 때의 시점 위치와 중첩되는 변(a1)이 관찰자(M)와 대향하도록, 공중상 결상 소자(10a)가, 가상선으로 나타낸 공중상 결상 장치(30)의 하우징 내에 배치됨으로써, 가장 높은 고스트 삭감 효과가 얻어지지만, 공중상 결상 소자(10a)의 배치는 이것으로 한정되지 않고, 변(a1∼a4) 중의 어느 1변이 관찰자(M)와 대향하도록 배치되어도 되며, 최적의 배치는 소정 각도 α의 크기에 따라서도 상이하게 된다. 그리고, 공중상 결상 소자(10a)를 공중상 결상 장치(30)의 하우징 내에 설치할 때는, 수평면에 대하여 소정 각도 경사지게 하는 것이 바람직하지만, 공중상 결상 소자(10a)를 경사지게 하는 대신, 공중상 결상 장치(30)를 경사지게 하여 사용해도 된다.
공중상 결상 소자(10a)를 제조하는 경우, 처음부터, 도 3에 나타낸 투명 기재(11a)의 형상과, 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)의 각각의 배치에 맞추어서, 제1, 제2 성형체(24a, 24b)에 대응하는 금형을 제작해도 되지만, 예를 들면, 외형이 도넛형이며, 기준점(X, Y)을 중심으로 하는 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)이 각각 전체면에(전체 주위에 걸쳐) 형성되는 제1, 제2 대형 성형체에 대응한 금형을 제작하면, 성형되는 도넛형의 제1, 제2 대형 성형체 중에서, 외형이 정사각형의 복수의 제1, 제2 성형체(24a, 24b)를 각각 잘라낼 수 있다. 즉, 도넛형의 제1, 제2 대형 성형체로부터 정사각형의 투명 기재(11a)에 대응하는 제1, 제2 성형체(24a, 24b)를 잘라낼 때, 도 3에 나타낸 바와 같이, 정사각형의 투명 기재(11a)에 대하여, 각각의 방사형 광반사면(12) 및 각각의 동심원형 광반사면(14)이, 교점(Z)을 중심으로 수평면 내에서 각도 α만큼 회전한 상태가 되도록, 잘라내는 위치와 각도(범위)를 선택하면 되므로, 금형의 제작이 용이하게 되어, 생산성이 향상한다.
그리고, 본 실시예에서는, 방사형 광반사면(12)이 형성된 제1 성형체(24a)의 홈(19)과, 동심원형 광반사면(14)이 형성된 제2 성형체(24b)의 홈(22)을 마주보게 하여 배치한 상태에서, 각각의 홈(19, 22)에 투명 접착제(26)를 충전하여 접합함으로써 공중상 결상 소자(10a)를 제조하였으나, 방사형 광반사면(12)이 형성된 제1 성형체(24a)의 홈(19)과, 동심원형 광반사면(14)이 형성된 제2 성형체(24b)의 홈(22)에, 각각 제1, 제2 성형체(24a, 24b)의 굴절율과 동등한 굴절율을 가지는 반용융 상태의 투명 수지를 충전하여 따로따로 고화시키고 평판화한 후에 적층하고, 투명 접착제로 접합(일체화)하여 공중상 결상 소자를 제조할 수도 있다. 이 경우에, 표면(홈에 투명 수지가 충전된 면)끼리 또는 이면끼리 마주보도록 하여 접합해도 되고, 한쪽 표면과 다른 쪽 이면이 마주보도록 하여 접합해도 된다. 어느쪽의 경우도, 완성된 공중상 결상 소자(투명 기재)의 표면 측에 방사형 광반사면을 배치하고, 이면 측에 동심원형 광반사면을 배치할 수 있으므로, 동작에 차이는 없으며, 공중상을 형성할 수 있다. 그리고, 홈에 충전된 투명 수지의 표면을 절삭이나 연마 등에 의해 평면(평탄)화하는 것이 바람직하지만, 투명 수지 대신 투명 접착제를 홈에 충전하고, 표면에 투명판을 접합해도 된다.
또한, 제1, 제2 대형 성형체로부터 공중상 결상 소자(10a)를 제조하는 경우, 제1, 제2 대형 성형체로부터 제1, 제2 성형체(24a, 24b)를 잘라내고, 각각의 홈(19, 22)의 수직면(17, 20)을 선택적으로 금속 반사 재료(25)로 덮고, 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)을 형성한 후에 적층, 접합하는 대신, 제1, 제2 대형 성형체의 각각의 홈의 수직면을 먼저 금속 반사 재료로 덮고, 제1, 제2 대형 성형체 전체에 방사형 광반사면 및 동심원형 광반사면을 형성하고, 양자를 적층, 접합한 후에, 복수의 공중상 결상 소자를 잘라낼 수도 있다.
그리고, 제1, 제2 성형체(24a, 24b)의 성형에는, 성형체(24)의 성형에 사용되는 투명 수지와 동일한 투명 수지가 사용된다. 이 때, 제1, 제2 성형체(24a, 24b)는, 동일한 투명 수지로 성형되는 것이 바람직하지만, 굴절율이 동일하거나 또는 ±5%의 범위에서 근사하는 것이면, 상이한 투명 수지가 사용할 수 있어도 된다. 또한, 제1 실시예와 마찬가지로, 투명 접착제(26) 대신, 반용융 상태의 투명 수지가 사용되어도 된다.
다음으로, 도 5에 나타낸 변형예의 공중상 결상 소자(10a')에 대하여 설명한다. 그리고, 제1, 제2 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
공중상 결상 소자(10a')가 공중상 결상 소자(10a)와 상이한 점은, 기준점(X) 및 기준점(Y)의 회전 방향(이동 방향)이 반시계방향으로 되어 있고, 평면에서 본 투명 기재(11a')의 각 변(a1'∼a4') 중에서, 각각의 동심원형 광반사면(14)을 시계방향으로 추적할 때의 종점 위치와 중첩되는 변(a1')이 관찰자(M)와 대향하도록 배치되어 있는 점이다. 따라서, 공중상 결상 소자(10a')는, 평면에서 볼 때 공중상 결상 소자(10a)와 좌우 대칭의 구조이며, 투명 기재(11a')를 구성하는 제1, 제2 성형체(24a', 24b')의 재질은 투명 기재(11a)를 구성하는 제1, 제2 성형체(24a, 24b)의 재질과 동일하며, 공중상 결상 소자(10a')의 동작 및 작용, 효과는, 공중상 결상 소자(10a)의 동작 및 작용, 효과와 동일하므로, 설명을 생략한다. 그리고, 공중상 결상 소자(10a)의 투명 기재(11a)를 구성하는 제1, 제2 성형체(24a, 24b)와, 공중상 결상 소자(10a')의 투명 기재(11a')를 구성하는 제1, 제2 성형체(24a', 24b')는, 평면에서 본 각각의 형상이 좌우 대칭(소정 각도 α의 회전 방향이 반대)이 되어 있을 뿐이므로, 앞서 설명한 도넛형의 제1, 제2 대형 성형체에 대한 잘라낸 위치와 각도를 선택하는 것만으로, 제1, 제2 성형체(24a, 24b)도 제1, 제2 성형체(24a', 24b')도 제조할 수 있다. 따라서, 공중상 결상 소자(10a) 및 공중상 결상 소자(10a')의 제조에 필요한 금형을 공통화할 수 있다.
다음으로, 도 6에 나타낸 본 발명의 제3 실시예의 공중상 결상 장치(30a)에 대하여 설명한다. 그리고, 제1, 제2 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
공중상 결상 장치(30a)가 공중상 결상 장치(30)와 상이한 점은, 앞서 설명한 공중상 결상 소자(10a)와 공중상 결상 소자(10a')가, 가상선으로 나타낸 하우징 내에 평면에서 볼 때 우측과 좌측에 나란히 배치되어 있는 점이다. 여기서, 공중상 결상 소자(10a')와 공중상 결상 소자(10a)의 구조는 평면에서 볼 때 좌우 대칭으로 되어 있고, 평면에서 본 공중상 결상 소자(10a)(투명 기재(11a))의 각 변(a1∼a4) 중에서, 공중상 결상 소자(10a)의 각각의 동심원형 광반사면(14)을 시계방향으로 추적할 때의 종점 위치와 중첩되는 변(a2)과, 평면에서 본 공중상 결상 소자(10a')(투명 기재(11a'))의 각 변(a1'∼a4') 중에서, 공중상 결상 소자(10a')의 각각의 동심원형 광반사면(14)을 시계방향으로 추적할 때의 시점 위치와 중첩되는 변(a2')이 접합되어, 공중상 결상 소자(10a)와 공중상 결상 소자(10a')가 일체로 되어 있다. 이로써, 공중상 결상 소자(10a)의 각각의 동심원형 광반사면(14)의 종점 위치와 공중상 결상 소자(10a')의 각각의 동심원형 광반사면(14)의 시점 위치가 일치하고, 공중상 결상 소자(10a)의 각각의 동심원형 광반사면(14)과 공중상 결상 소자(10a')의 각각의 동심원형 광반사면(14)이 연속적으로 형성된다.
따라서, 공중상 결상 장치(30a)는, 공중상 결상 장치(30)와 동일한 동작에 의해 공중상을 결상시킬 수 있고, 공중상 결상 장치(30)의 약 2배의 시야각을 가진다. 그리고, 본 실시예에서는, 공중상 결상 소자(10a)의 변(a1)과 공중상 결상 소자(10a')의 변(a1')이 관찰자(M)와 대향하도록 하우징 내에 배치되어 있지만, 공중상 결상 소자(10a)의 변(a3)과 공중상 결상 소자(10a')의 변(a3')이 관찰자(M)와 대향하도록 하우징 내에 배치되어도 된다. 또한, 본 실시예에서는, 공중상 결상 소자(10a)의 변(a2)과 공중상 결상 소자(10a')의 변(a2')이 중첩되도록 배치되어 있지만, 2개의 공중상 결상 소자를 평면에서 볼 때 우측과 좌측에 나란히 배치하는 경우, 2개의 공중상 결상 소자가 평면에서 볼 때 좌우 대칭으로 배치되고 있으면 되고, 2개의 공중상 결상 소자의 외주의 4변 중에서, 어느 변이 중첩되도록 배치되어도 된다.
그리고, 2개의 공중상 결상 소자를 따로따로 제작해서 조합하는(좌우 대칭으로 배치하는) 대신, 처음부터, 2개의 공중상 결상 소자가 좌우 대칭으로 배치되고 일체화된 구조의 공중상 결상 소자를 제조하여, 위치 결정 작업 및 접합 작업을 불필요하게 하여, 제조 공정을 간소화할 수도 있다.
다음으로, 도 7에 나타낸 본 발명의 제4 실시예의 공중상 결상 소자(40)에 대하여 설명한다. 그리고, 제1∼제3 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
공중상 결상 소자(40)가 공중상 결상 소자(10)와 상이한 점은, 공중상 결상 소자(10)에서는, 기준점(X) 및 기준점(Y)이, 평면에서 본 투명 기재(11)의 한쪽 대각선의 연장선 상에 위치(도 1 참조)하는 것에 비해, 공중상 결상 소자(40)에서는, 기준점(X) 및 기준점(Y)이, 평면에서 본 투명 기재(41)의 외주의 각 변(b1∼b4) 중에서, 변(b1)의 연장선 상(여기서는 우측 연장선 상)에 위치하는 점이다. 이와 같이 공중상 결상 소자(40)와 공중상 결상 소자(10)에서 기준점(X) 및 기준점(Y)의 위치가 상이한 것에 의해, 공중상 결상 소자(40)의 투명 기재(41)와 공중상 결상 소자(10)의 투명 기재(11)에서는, 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)이 형성되는 위치와 범위가 상이하게 되지만, 각각의 방사형 광반사면(12)과 각각의 동심원형 광반사면(14)의 위치 관계 및 결상 동작에 대해서는, 공중상 결상 소자(40)와 공중상 결상 소자(10)의 사이에 차이가 없다.
이 공중상 결상 소자(40)에서는, 기준점(X, Y)이 변(b1)의 연장선 상에 위치함으로써, 평면에서 본 투명 기재(41)의 내부에 있어서의 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)의 배치가 불균일(비대칭)하게 되고, 각 변(b1∼b4) 중에서, 어느 변과 대향하는 위치로부터 관찰자가 관찰해도(공중상 결상 소자(40)를 공중상 결상 장치에 장착할 때, 투명 기재(41)의 외주의 각 변(b1∼b4) 중, 어느 변이 공중상 결상 장치의 정면과 평행하게 되도록 설치해도), 관찰자의 시선의 방향이, 방사형 광반사면(12) 또는 동심원형 광반사면(14)과 평행에 근접한 영역을 감소시켜, 고스트의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 공중상 결상 소자(40)에서는, 기준점(X, Y)이, 평면에서 본 투명 기재(41)의 변(b1)의 우측 연장선 상에 존재하고 있지만, 도 7에 나타낸 또 하나의 공중상 결상 소자(40a)에서는, 기준점(X, Y)이, 평면에서 본 투명 기재(41a)의 변(b1)의 좌측 연장선 상에 존재하고 있다. 이 공중상 결상 소자(40a)는, 평면에서 볼 때 공중상 결상 소자(40)와 좌우 대칭의 구조이며, 공중상 결상 소자(40a)의 동작 및 작용, 효과는, 공중상 결상 소자(40)의 동작 및 작용, 효과와 동일하다.
공중상 결상 소자(40, 40a)와 같이 투명 기재가 평면에서 볼 때 정방형상으로 형성되어 있는 경우에는, 외주의 4개의 변(b1∼b4) 중의 어느 변의 연장선 상에 기준점(X, Y)이 존재하도록 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)을 형성해도, 투명 기재의 치수 및 기준점(X, Y)으로부터 투명 기재까지의 거리(d)가 동일한 한, 투명 기재의 내부에서의 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)의 배치는, 공중상 결상 소자(40, 40a) 중 어느 하나와 동일하다. 또한, 표면 및 이면에 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)이 형성된 외형이 도넛형의 대형 성형체(28)로부터 공중상 결상 소자(40, 40a)(투명 기재(41, 41a))를 잘라내는 경우, 잘라내는 위치(각도)를 기준점(X, Y)을 중심으로 원주 방향으로 회전시켜도, 공중상 결상 소자(투명 기재) 전체가 회전하는 것만으로, 내부의 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)의 배치는 공중상 결상 소자(40, 40a) 중 어느 한쪽과 동일하게 되므로, 1개의 대형 성형체(28)로부터 복수의 공중상 결상 소자(40, 40a)를 제조할 수 있다.
그리고, 투명 기재는 평면에서 볼 때 나서 직사각형상으로 형성되어도 되고, 그 가로세로비는 적절하게 선택되지만, 가로세로의 변의 길이가 상이하므로, 외주의 4개의 변 중에서, 어느 변의 연장선 상에 기준점(X, Y)이 존재하도록 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)을 형성할 것인지에 따라, 평면에서 본 투명 기재의 내부에 있어서의 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)의 배치가 변화한다.
또한, 투명 기재의 내부에는, 부분적으로 방사형 광반사면(12) 및 동심원형 광반사면(14)이 형성되어 있지 않은 영역이 존재해도 된다.
이어서, 도 8에 나타낸 공중상 결상 소자(40, 40a)를 사용한 공중상 결상 장치(42)로 설명한다.
공중상 결상 장치(42)에서는, 2개의 공중상 결상 소자(40, 40a)가 평면에서 볼 때 좌우 대칭으로 배치되어 있다. 공중상 결상 소자(40)와 공중상 결상 소자(40a)의 구조는, 앞서 설명한 바와 같이, 평면에서 볼 때 좌우 대칭으로 되어 있고, 평면에서 본 공중상 결상 소자(40)(투명 기재(41))의 변(b2)과, 평면에서 본 공중상 결상 소자(40a)(투명 기재(41a))의 변(b2)이 접합되어, 공중상 결상 소자(40)와 공중상 결상 소자(40a)가 일체로 되어 있다.
따라서, 공중상 결상 장치(42)는, 공중상 결상 장치(30a)와 동일한 동작에 의해 공중상을 결상시킬 수 있고, 공중상 결상 장치(30a)와 동일하게, 공중상 결상 장치(30)의 약 2배의 시야각을 가진다. 이로써, 관찰자(M)는, 공중상 결상 소자(40)의 변(b1) 및 공중상 결상 소자(40a)의 변(b1)과 대향하는 위치 또는 공중상 결상 소자(40)의 변(b3) 및 공중상 결상 소자(40a)의 변(b3)과 대향하는 위치로부터, 고스트가 적은 선명한 공중상을 관찰할 수 있다.
이어서, 도 9에 나타낸 변형 예의 공중상 결상 장치(42a)에 대하여 설명한다.
공중상 결상 장치(42a)가 공중상 결상 장치(42)와 상이한 점은, 2개의 공중상 결상 소자(40, 40a)가 180도 회전되어, 평면에서 본 공중상 결상 소자(40)(투명 기재(41))의 변(b4)과, 평면에서 본 공중상 결상 소자(40a)(투명 기재(41a))의 변(b4)이 접합되어, 공중상 결상 소자(40)와 공중상 결상 소자(40a)가 일체로 되어 있는 점이다. 이 공중상 결상 장치(42a)는, 공중상 결상 장치(42)와 동일한 동작 및 작용, 효과를 실현할 수 있다.
이상, 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예의 구성으로 전혀 한정되지 않으며, 청구의 범위에 기재되어 있는 사항의 범위 내에서 고려할 수 있는 그 외의 실시예나 변형예도 포함하는 것이다.
제1, 제4 실시예에서는, 1개의 성형체의 표면 및 이면에 방사형 광반사면 및 동심원형 광반사면이 각각 형성되는 일체형의 공중상 결상 소자에 대하여 설명하였고, 제2, 제3 실시예에서는, 표면(한쪽 면)에 방사형 광반사면이 형성된 제1 성형체와, 표면(한쪽 면)에 동심원형 광반사면이 형성된 제2 성형체가 적층되고, 접합되는 적층형의 공중상 결상 소자에 대하여 설명하였으나, 제1, 제4 실시예의 공중상 결상 소자를 제조할 때 적층형을 채용하고, 제2, 제3 실시예의 공중상 결상 소자를 제조할 때 일체형을 채용해도 된다.
상기 실시예에서는, 단면이 대략 삼각형상의 홈의 수직면을 금속 반사 재료로 덮고, 방사형 광반사면 및 동심원형 광반사면으로서 기능시켰지만, 성형에 사용하는 금형의 표면을 광이 난반사하지 않을 정도로 경면 연마하면, 성형에 의해 얻어지는 성형체의 표면(홈의 내면)도 금형와 마찬가지로 경면이 되고, 광의 전반사를 이용하여, 각각의 홈의 수직면을 그대로 방사형 광반사면 및 동심원형 광반사면으로서 기능시킬 수 있으므로, 그러한 경우에는, 홈의 수직면을 금속 반사 재료로 덮을 필요가 없다. 또한, 광의 전반사에서는, 홈 내의 공기를 사용하므로, 성형체의 홈의 내부에 투명 수지 또는 투명 접착제를 충전하지 않고, 공중상 결상 소자(투명 기재)를 제조할 수 있다. 그리고, 1개의 성형체의 표면에 복수의 홈이 방사형으로 형성되고, 이면에 복수의 홈이 동심원형으로 형성되는 경우, 각각의 홈이 대기에 개방된 상태에서는, 홈 내에 티끌 등의 이물질이 머무르기 쉬우므로, 성형체의 양면(표면 및 이면)에, 성형체의 굴절율과 동등한 굴절율을 가지는 투명판을 접합하는 등에 의해 홈에 뚜껑을 형성하고, 각 홈의 내부에 공기층을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 각 홈의 내부에 공기층을 형성하는 대신, 각 홈의 내부에 질소 등의 기체를 봉입(封入)하여 기체층을 형성해도 되고, 각 홈의 내부를 진공으로 해도 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 투명 수지를 성형하여 얻어지는 홈부가 된 성형체를 사용하여 공중상 결상 소자를 제조하였으나, 투명 평판의 표면이 레이저 또는 에칭 등으로 가공된 홈이 형성된 투명판을 사용하여 공중상 결상 소자를 제조할 수도 있다.
제조가 용이하며 시인성이 우수한 공중상 결상 소자를 사용하여, 공중상 결상 장치의 시야각을 확대하고, 고스트의 발생을 방지하여, 공중상의 선명화를 실현함으로써, 공중상 결상 장치의 대형화, 양산화를 촉진하고, 용도의 확대를 도모한다.
10, 10a, 10a', 40, 40a: 공중상 결상 소자
11, 11a, 11a', 41, 41a: 투명 기재
12: 제1 광반사면(방사형 광반사면)
14: 제2 광반사면(동심원형 광반사면)
17: 수직면
18: 경사면
19: 홈
20: 수직면
21: 경사면
22: 홈
24: 성형체
24a, 24a': 제1 성형체
24b, 24b': 제2 성형체
25: 금속 반사 재료
26: 투명 접착제
27: 투명판
28: 대형 성형체
30, 30a, 42, 42a: 공중상 결상 장치

Claims (10)

  1. 평판형의 투명 기재(基材)의 표면 및 이면(裏面)에 대하여 각각 수직으로 형성된 복수의 제1, 제2 광반사면을 가지고, 외부로부터 입사하여 상기 제1, 제2 광반사면에서 1회씩 반사하는 광을 공중(空中)에서 결상(結像)시키는 공중상 결상 소자로서,
    복수의 상기 제1 광반사면은, 평면에서 볼 때 상기 투명 기재의 외부에 존재하는 기준점(X)을 중심으로 상기 투명 기재의 표면 측에 방사형으로 배치되고, 복수의 상기 제2 광반사면은, 평면에서 볼 때 상기 기준점(X)에 중첩되는 기준점(Y)을 중심으로 상기 투명 기재의 이면 측에 동심원형으로 배치된, 공중상 결상 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기재는, 평면에서 볼 때 사각형상으로 형성되고, 상기 기준점(X) 및 상기 기준점(Y)은, 평면에서 본 상기 투명 기재의 외주(外周)의 각 변 중, 어느 1변의 연장선 상에 위치하는, 공중상 결상 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기재는, 평면에서 볼 때 정방형상으로 형성되고, 상기 기준점(X) 및 상기 기준점(Y)은, 평면에서 본 상기 투명 기재의 한쪽 대각선의 연장선 상에 위치하는, 공중상 결상 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기재는, 평면에서 볼 때 정방형상으로 형성되고, 상기 기준점(X) 및 상기 기준점(Y)은, 평면에서 본 상기 투명 기재의 2개의 대각선의 교점(Z)을 중심으로, 어느 한쪽의 상기 대각선을 수평면 내에서 소정 각도 α만큼 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜서 얻어지는 기준선의 연장선 상에 위치하는, 공중상 결상 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소정 각도 α의 회전 방향을 시계방향으로 하고, 평면에서 본 상기 투명 기재의 외주의 각 변 중, 각각의 상기 제2 광반사면을 시계방향으로 추적할 때의 시점(始点) 위치와 중첩되는 변이 관찰자와 대향하도록 배치되는, 공중상 결상 소자.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 소정 각도 α의 회전 방향을 반시계방향으로 하고, 평면에서 본 상기 투명 기재의 외주의 각 변 중, 각각의 상기 제2 광반사면을 시계방향으로 추적할 때의 종점 위치와 중첩되는 변이 관찰자와 대향하도록 배치되는, 공중상 결상 소자.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정 각도 α는 5∼15 도인, 공중상 결상 소자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 공중상 결상 소자를 포함하는, 공중상 결상 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 2개의 공중상 결상 소자가 평면에서 볼 때 좌우 대칭으로 배치되어 있는, 공중상 결상 장치.
  10. 제5항에 기재된 공중상 결상 소자와 제6항에 기재된 공중상 결상 소자가 평면에서 볼 때 우측과 좌측에 나란히 배치되어 있는, 공중상 결상 장치.
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