WO2018220876A1 - 立体像結像装置の製造方法及び立体像結像装置 - Google Patents

Abstract

透明板材１６の一側に傾斜面１７と垂直面１８とを有する断面三角形の多数の溝１９及び隣り合う溝１９で形成される断面三角形の多数の凸条２０がそれぞれ平行配置された一対の成型母材２２を第１の透明樹脂から成型する第１工程と、各成型母材２２の垂直面１８に鏡面を形成し一対の中間母材２８を製造する第２工程と、一対の中間母材２８を垂直面１８同士が平面視して直交するように向かい合わせ、第１の透明樹脂より融点が低く第１の透明樹脂と屈折率が同一又は近似する第２の透明樹脂を溝１９に充填して接合し、一体化された第１、第２の光制御パネル１３、１４を製造する第３工程とを有し、各成型母材２２の傾斜面１７は、ａ）平面、又はｂ）前記平面より窪んだ凹面、凹凸面又は多角面からなる。

Description

立体像結像装置の製造方法及び立体像結像装置

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（又は第１、第２の光制御）を、それぞれの光反射面が平面視して直交した状態で、隙間を有して又は隙間なく重ね合わせて（又は一体化して）形成する立体像結像装置の製造方法及び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（鏡面）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平面視して直交するように、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。

国際公開第２００９／１３１１２８号公報 国際公開第２０１５／０３３６４５号公報

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。
更に、特許文献１には、断面直角三角形の溝を有する第１、第２の光制御パネルを透明樹脂から作り、第１、第２の光制御パネルをその反射面を直交させて向かい合わせて密着して光学結像装置を提供することも記載されているが、反射面として全反射を利用するので、溝のアスペクト比も小さく、明るい結像を得ることが困難であるという問題があった。

また、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、平行溝の側面のみを均一に鏡面化するのは難しく、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、製造が比較的容易で明るく鮮明な立体像を得ることが可能な立体像結像装置の製造方法及び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の発明に係る立体像結像装置の製造方法は、それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された多数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御パネルを、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させ、重ね合わせて配置する立体像結像装置の製造方法であって、
透明板材の一側に、傾斜面と垂直面とを有する断面三角形の多数の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の多数の凸条がそれぞれ平行配置された前記第１、第２の光制御パネルの成型母材を、第１の透明樹脂からプレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１によって製造する第１工程と、
前記各成型母材の前記溝の前記垂直面のみに選択的に鏡面を形成して、前記第１、第２の光制御パネルの中間母材を製造する第２工程と、
前記各中間母材を、前記溝の前記垂直面同士が平面視して直交するように向かい合わせた状態で、前記第１の透明樹脂より融点が低く、かつ前記第１の透明樹脂と屈折率が同一又は近似する第２の透明樹脂からなるシートを挟んで平行配置された平面で加熱押圧し、溶融した前記第２の透明樹脂を前記溝に充填して接合し、一体化する第３工程とを有し、
前記第１工程で製造される前記各成型母材の前記溝の前記傾斜面は、ａ）平面、又はｂ）前記平面より窪んだ凹面、凹凸面又は多角面からなる。

ここで、第２の透明樹脂の屈折率η２は、第１の透明樹脂の屈折率η１の０．８～１．２倍（より好ましくは、０．９～１．１倍、更に好ましくは、０．９６～１．０４倍）の範囲にあることが好ましい（後述する第２、第３の発明についても同様）。
また、第２の透明樹脂としては、シート状に形成されたものが用いられる。これを第１、第２の光制御パネルの中間母材の間に挟み、真空状態で対向する平面を備えた平面プレスで中間母材を加圧（押圧）、加熱することにより、第２の透明樹脂を溶解し、溝に第２の透明樹脂を充填して中間母材同士を接合する。この結果、第１、第２の光制御パネルが一体化された立体像結像装置が得られる。このとき、溝の深さをｄとすると、第２の透明樹脂のシートの厚みｔ１は、ｔ１＞ｄ（更に詳細には、２ｄ＞ｔ１＞ｄ）となっていることが好ましい。なお、平面プレスの押圧面に、ステンレス板、チタン板、銅板等の平板金属シートを配置するのが好ましい。これによって、熱伝導と押圧力の均一化、樹脂材表面の平坦化が図れる。

また、前記目的に沿う第２の発明に係る立体像結像装置の製造方法は、それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された多数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御パネルを、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させ、重ね合わせて接合する立体像結像装置の製造方法であって、
前記第１、第２の光制御パネルはそれぞれ、
透明板材の一側に、傾斜面と垂直面とを有する断面三角形の多数の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の多数の凸条がそれぞれ平行配置された前記第１、第２の光制御パネルの成型母材を、第１の透明樹脂からプレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１によって製造する第１工程と、
前記各成型母材の前記溝の前記垂直面のみに選択的に鏡面を形成して、前記第１、第２の光制御パネルの中間母材を形成する第２工程と、
前記第１の透明樹脂より融点が低く、かつ前記第１の透明樹脂と屈折率が同一又は近似する第２の透明樹脂からなるシートを平行配置された平面で加熱押圧し、前記各中間母材の前記溝に前記第２の透明樹脂を充填する第３工程とを有して製造され、
前記第１工程で製造される前記各成型母材の前記溝の前記傾斜面は、ａ）平面、又はｂ）前記平面より窪んだ凹面、凹凸面又は多角面からなる。
ここで、各中間母材の溝側にシート状の第２の透明樹脂を被せ、真空状態で平面プレスを用いて加圧、加熱することにより、第２の透明樹脂を溶解し、溝に第２の透明樹脂を充填して第１、第２の光制御パネルを得ることができる。このとき、溝の深さをｄとすると、第２の透明樹脂のシートの厚みｔ１は、２×ｔ１＞ｄ（更に詳細には、２ｄ＞２×ｔ１＞ｄとなっていることが好ましい。
なお、第１、第２の光制御パネルは、各中間母材の溝の垂直面同士が平面視して直交するように重ね合わせて接合される。この接合には、第１、第２の透明樹脂と屈折率が同一又は近似する第３の透明樹脂か、第１、第２の透明樹脂と屈折率が同一又は近似する透明接着剤が好適に用いられる。なお、透明な紫外線硬化樹脂を用いてよい。

第１、第２の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記各成型母材の前記溝の前記傾斜面の下端と前記垂直面の下端との間には水平面が形成されていることが好ましい。
また、第１、第２の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記第２工程での前記溝の前記垂直面への鏡面の選択形成は、前記溝の前記傾斜面が前記凸条の影になるように、斜め方向から前記垂直面に向けてスパッタリング、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ことが好ましい。

前記目的に沿う第３の発明に係る立体像結像装置の製造方法は、それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された多数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御部を、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させて配置する立体像結像装置の製造方法であって、
透明板材の両側に、傾斜面と垂直面を有する断面三角形の多数の第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多数の第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の溝の前記垂直面同士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の溝の前記垂直面のみに、選択的に鏡面を形成して中間母材を形成する第２工程と、
前記第１の透明樹脂より融点が低く、かつ前記第１の透明樹脂と屈折率が同一又は近似する第２の透明樹脂を前記中間母材の前記第１、第２の溝に充填して前記第１、第２の光制御部を形成する第３工程とを有し、
前記第１工程で製造される前記各成型母材の前記溝の前記傾斜面は、ａ）平面、又はｂ）前記平面より窪んだ凹面、凹凸面又は多角面からなり、
しかも、前記第３工程で使用する前記第２の透明樹脂はシート状であって、加熱押圧して溶融し、前記第１、第２の溝に充填される。
ここで、中間母材の表裏（溝）にシート状の第２の透明樹脂を被せ、真空状態で平面プレスを用いて加圧、加熱することにより、第２の透明樹脂を溶解し、第１、第２の溝に第２の透明樹脂を充填して、１枚の透明板材の表裏に第１、第２の光制御部が一体に形成された立体像結像装置を得ることができる。このとき、溝の深さをｄとすると、第２の透明樹脂のシートの厚みｔ１は、第２の発明と同様に、２×ｔ１＞ｄ（更に詳細には、２ｄ＞２×ｔ１＞ｄ）となっていることが好ましい。

第３の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記成型母材の前記第１、第２の溝の前記垂直面の下端と前記傾斜面の下端との間には水平面が形成されていることが好ましい。

第３の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記第２工程での前記第１、第２の溝の前記垂直面への鏡面の選択形成は、前記第１、第２の溝の前記傾斜面が前記第１、第２の凸条の影になるように、斜め方向から前記垂直面に向けてスパッタリング、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ことが好ましい。

前記目的に沿う第４の発明に係る立体像結像装置は、それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された多数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御パネルを、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させ、重ね合わせて接合した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、それぞれ第１の透明樹脂で形成された透明板材の一側に平行配置され傾斜面と垂直面を有する断面三角形の多数の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の多数の凸条と、前記溝の前記垂直面に形成された鏡面とを備え、前記第１、第２の光制御パネルは、前記溝の前記垂直面同士が平面視して直交するように向かい合わせて配置され、前記第１の透明樹脂と同一又は近似する屈折率を有して前記溝に充填された第２の透明樹脂で接合され一体化されており、前記溝の前記傾斜面は、ａ）平面、又はｂ）前記平面より窪んだ凹面、凹凸面又は多角面からなる。

前記目的に沿う第５の発明に係る立体像結像装置は、それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された多数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御パネルを、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させ、重ね合わせて配置した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、それぞれ第１の透明樹脂で形成された透明板材の一側に平行配置され傾斜面と垂直面を有する断面三角形の多数の溝及び、隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の多数の凸条と、前記溝の前記垂直面に形成された鏡面と、前記第１の透明樹脂と同一又は近似する屈折率を有して前記溝に充填された第２の透明樹脂とを備え、前記第１、第２の制御パネルは、前記溝の前記垂直面同士が平面視して直交するように重ね合わされて接合されており、前記溝の前記傾斜面は、ａ）平面、又はｂ）前記平面より窪んだ凹面、凹凸面又は多角面からなる。

前記目的に沿う第６の発明に係る立体像結像装置は、それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された多数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御部を、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させて配置した立体像結像装置であって、
前記第１の光制御部は、それぞれ第１の透明樹脂で形成された透明板材の一側に平行配置され傾斜面と垂直面を有する断面三角形の多数の第１の溝及び、隣り合う前記第１の溝によって形成される断面三角形の多数の第１の凸条と、前記第１の溝の前記垂直面に形成された鏡面と、前記第１の透明樹脂と同一又は近似する屈折率を有して前記第１の溝に充填された第２の透明樹脂とを有し、
前記第２の光制御部は、それぞれ前記透明板材の他側に平行配置され傾斜面と垂直面を有する断面三角形の多数の第２の溝及び、隣り合う前記第２の溝によって形成される断面三角形の多数の第２の凸条と、前記第２の溝の前記垂直面に形成された鏡面と、前記第１の透明樹脂と同一又は近似する屈折率を有して前記第２の溝に充填された第２の透明樹脂とを有する。
前記第１、第２の光制御部は、前記第１、第２の溝の前記垂直面同士が平面視して直交するように配置されており、前記第１、第２の溝の前記傾斜面は、ａ）平面、又はｂ）前記平面より窪んだ凹面、凹凸面又は多角面からなるのが好ましいが、前記傾斜面に多少の凸部があってもよい。

第４～第６の発明に係る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は、前記第１の透明樹脂の屈折率η１の０．８～１．２倍（より好ましくは、０．９～１．１倍、更に好ましくは、０．９６～１．０４倍）の範囲にあることが好ましい。

第１～第３の発明に係る立体像結像装置の製造方法は、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が使用され、成型母材には傾斜面と垂直面を有する多数の溝が平行に形成されている。この溝は開放側に広くなるので、押型又は脱型が容易となり、（溝の深さ）／（溝の幅）で定義されるアスペクト比の高い立体像結像装置を比較的安価に製造できる。
また、中間母材の溝に、第１の透明樹脂より融点が低い第２の透明樹脂を充填しているので、第１の透明樹脂の形状を保ったまま、溝を埋めることができる。
なお、溝の傾斜面が、ａ）平面、又はｂ）平面より窪んだ位置にそれぞれ形成された、凹面、凹凸（疵）面又は多角面からなるので、垂直面に鏡面からなる帯状光反射面を形成するのが容易となる。

そして、傾斜面に微小な凹凸（例えば、梨地処理）を形成する場合、第２の透明樹脂との密着性を高め、溝を第２の透明樹脂で隙間なく埋めることができる。この結果、傾斜面と第２の透明樹脂との界面における光の散乱を防止できると共に、第１の透明樹脂と第２の透明樹脂の屈折率が同一又は近似していることにより、界面での屈折の影響を極力小さくして、歪みの少ない明るく鮮明な立体像が得られる高品質な立体像結像装置を製造できる。
また、溝の傾斜面が、平面より窪んだ位置にそれぞれ形成された凹面、凹凸面又は多角面からなる場合や、溝の垂直面の下端と傾斜面の下端との間に水平面が形成されている場合は、垂直面への鏡面の選択形成として、スパッタリング、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う際に、傾斜面に鏡面が形成されることを効果的に防ぐことができる。

また、第４～第６の発明に係る立体像結像装置は、第１の透明樹脂で成型された成型母材の溝に第１の透明樹脂と屈折率が同一又は近似する第２の透明樹脂が充填されることにより、傾斜面での屈折の影響を低減して、鮮明な立体像を得ることができる。特に、第２の透明樹脂の屈折率η２が、第１の透明樹脂の屈折率η１の０．８～１．２倍の範囲にある場合、より歪みや虹の少ない立体像を再生することができる。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施例に係る立体像結像装置の製造方法によって製造された立体像結像装置の正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同製造方法を示す正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は同製造方法の変形例の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は本発明の第１の実施例に係る立体像結像装置の製造方法の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ同製造方法の変形例に係る中間母材の溝及び凸条の部分拡大側断面図である。 本発明の第２の実施例に係る立体像結像装置の製造方法の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同製造方法によって製造された第１、第２の光制御パネルの説明図である。 同製造方法を一部改良した変形例の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第３の実施例に係る立体像結像装置の製造方法の説明図である。

続いて、本発明の実施例に係る立体像結像装置の製造方法及びそれを用いた立体像結像装置について、図面を参照しながら説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の第１の実施例に係る立体像結像装置の製造方法によって製造された立体像結像装置１０は、それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された多数の帯状光反射面１１、１２を備える第１、第２の光制御パネル１３、１４を、それぞれの帯状光反射面１１、１２を平面視して直交させて、重ね合わせて形成されている。

この立体像結像装置１０の製造にあっては、図４（Ａ）に示すように、透明板材１６の表側（一側）に、傾斜面１７と垂直面１８とを有する断面三角形の多数の溝１９、及び隣り合う溝１９によって形成される断面三角形の多数の凸条２０がそれぞれ所定ピッチｗで平行配置された第１、第２の光制御パネル１３、１４の成型母材２２を第１の透明樹脂を原料として、インジェクション成型（又はプレス成型若しくはロール成型）によって製造する。この第１の透明樹脂として、比較的融点の高い熱可塑性樹脂（例えば、ゼオネックス（ＺＥＯＮＥＸ：登録商標、ガラス転移温度：１２０～１６０℃、屈折率η１：１．５３５、シクロオレフィンポリマー））を使用するのが好ましい。その他、透明樹脂としては、ポリメチルメタルクレート（アクリル系樹脂）、非晶質フッ素樹脂、ＰＭＭＡ、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ことができるが、特に融点、透明度の高いものを使用するのが好ましい。

成型母材２２は、成型後、アニーリング処理を行って、残留応力等を除去するのが好ましい。また、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、溝１９の傾斜面１７の下端と垂直面１８の下端との間、及び溝１９の傾斜面１７の上端と垂直面１８の上端との間には、それぞれ水平面２３、２４が形成されている。水平面２３、２４の幅は、例えば、凸条２０のピッチｗの０．０１～０．１倍程度とするのがよい。このような水平面２３、２４を形成することにより、溝１９、及び凸条２０の形状安定性に優れ、寸法管理の信頼性にも優れる（以下の実施例においても同じ）。
なお、溝１９の深さｄは、（０．８～５）ｗとするのが好ましい。これによってアスペクト比（鏡面の高さｄ／鏡面のピッチｗ）が０．８～５の光反射面が得られる（以上、第１工程）。

次に、図４（Ｂ）に示すように、成型母材２２の溝１９の垂直面１８のみに選択的に鏡面を形成して、傾斜面１７には鏡面を形成せず、透明の状態を保持する処理を行う。この垂直面１８への鏡面の選択形成は、傾斜面１７に沿った斜め方向から、傾斜面１７に平行又は傾斜面１７が凸条２０の影になるようにして、真空中又は低圧下で、垂直面１８に向けてスパッタリング、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、その他の方法で金属粒子を照射することにより行う。この場合、金属粒子の照射方向２６（角度θ２）は、僅少の範囲（例えば０．２～５度）で傾斜面１７の角度θ１より寝かせる（即ち、θ１＞θ２）ことが好ましい。このとき、溝１９の傾斜面１７の下端と垂直面１８の下端との間に微小幅（例えば、ｗの０．０５～０．２倍）の水平面２３が形成されているので、傾斜面１７に金属粒子が付着することを減らし又は無くしながら、垂直面１８の下端まで斑なく金属粒子を照射することができる。
以上の処理によって、垂直面１８のみが鏡面化されて垂直光反射面２７（第１、第２の光制御パネル１３、１４の帯状光反射面１１、１２となる）が形成され、第１、第２の光制御パネル１３、１４の中間母材２８が製造される（以上、第２工程）。なお、この選択的鏡面の形成は他の実施例においても同じである。

この実施例においては、成型母材２２の溝１９の傾斜面１７が平面であるため、僅少の範囲ではあるが、垂直面１８の鏡面化中に傾斜面１７にも金属粒子が付着することがある。そこで、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、平面より窪んだ位置に形成された多角面や円弧状の凹面を有する傾斜面２９、３０とすることもできる。また、図５（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、多数の微小な凹凸（疵）からなる凹凸面を有する傾斜面３１、３２とすることもできる。この場合も、凹凸面は平面より窪んで形成される。このように凸条２０の内側に窪む多角面、凹面、凹凸面を有する傾斜面２９、３０、３１、３２の成型及び脱型は容易であり、垂直面１８の鏡面化中に傾斜面２９、３０、３１、３２に金属粒子が付着することを効果的に防止できる。なお、多数の微小な凹凸からなる凹凸面は、成型母材２２の成型に用いられる金型の製造時に、傾斜面３１、３２を形成する金型部分の表面に、予めショットブラスト処理や梨地処理等を行って多数の微小な凸凹を形成しておき、成型時にそれを成型母材２２となる第１の透明樹脂の表面に転写することにより、簡単に形成することができる。凹凸の凹部の形状は図５（Ｃ）、（Ｄ）に示したような多角面状や球面状に限らず、適宜、選択することができる。なお、凹凸（疵）は規則的に形成しても不規則に形成してもよいが、不規則な方がアンカー効果をさらに高めることができる。また、凹凸の凹部の大きさや粗さは、適宜、選択することができるが、その深さは５～５０μｍ、好ましくは１０～３０μｍ程度である。なお、この凹凸は平面状の傾斜面の表面だけでなく、図５（Ａ）、（Ｂ）に示した多角面や凹面を有する傾斜面２９、３０の表面にも組み合わせて形成することができる。
以上説明した多角面、凹面、凹凸面を有する傾斜面は、他の実施例においても同様に採用することができる。なお、以下の図面上で、平面として記載した傾斜面においても、平面以外の多角面、凹面、凹凸面を含むものとする。

以上の工程によって、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１、第２の光制御パネル１３、１４の中間母材２８が形成されるので、対となる中間母材２８の垂直面１８同士が平面視して直交するように凸条２０を向かい合わせた状態で、第１の透明樹脂より融点が低く、かつ第１の透明樹脂と屈折率が同一又は近似する第２の透明樹脂（以下の実施例においても同様）のシート３３を挟み込み、真空状態で平行配置された平面を備える平面プレスで加熱かつ押圧して、第２の透明樹脂のみを溶解し、対向する中間母材２８のそれぞれの溝１９を第２の透明樹脂によって充填して中間母材２８を接合し、一体化する（以上、第３工程）。
このとき、溝１９の底部に水平面２３を有するので、気泡が抜け易く、溶解した第２の透明樹脂を溝１９の隅々まで充填することができる。また、凸条２０の頂部に水平面２４を有することにより、頂部の欠けや変形を防止し、水平面２４に第２の透明樹脂のシート３３を当接させて確実に加圧し、水平面２４に対して第２の透明樹脂を密着させることができる。

なお、ここで、溝１９の深さをｄとすると、第２の透明樹脂のシート３３の厚みｔ１は、ｔ１＞ｄ（更に詳細には、２ｄ＞ｔ１＞ｄ）となっている。シート３３を所定値より厚くすることによって、溝１９を第２の透明樹脂によって完全に埋めることができる。このとき、溝１９の傾斜面が凹面、凹凸面又は多角面を有する場合、その傾斜面と、溝１９に充填される第２の透明樹脂との密着性を高め、溝１９を第２の透明樹脂で隙間なく埋めることができる。特に、傾斜面に多数の凹凸が形成されたものはアンカー効果を高めることができる。そして、第２の透明樹脂が第１の透明樹脂と同一又は近似する屈折率を有していることにより、傾斜面が凹面、凹凸面又は多角面を有していても、第２の透明樹脂との界面で乱反射を発生させることなく、光を通過させることができ、屈折も最小限に抑えることができる。なお、溝１９内の樹脂の量が不足すると、空間が形成されるので、第２の透明樹脂が溝１９から溢れる程度にシート３３の厚みｔ１を設定することが好ましい。

ここで、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、平面プレス（金型）５８、５９と中間母材２８との間に、ステンレス板、銅板、チタン板等からなる平面金属シート６０、６１を配置するのが好ましい。これによって、中間母材２８の表面に疵を付けることがなく、熱伝導も均一になる。更に、平面プレス５８、５９の表面に多少の疵があってもよいので、装置全体の寿命を高めることができる。平面金属シート６０、６１の厚みは例えば、０．５～５ｍｍ程度である。

以上の処理によって、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１、第２の光制御パネル１３、１４の凸条２０が向かい合った立体像結像装置１０が完成する。なお、第１、第２の光制御パネル１３、１４のベース部（即ち、成型母材２２）は、第１の透明樹脂からなって、その露出面３４、３５は完全平面となっている。
また、第２の透明樹脂は、例えば、ゼオノア（ＺＥＯＮＯＲ：登録商標、ガラス転移温度：１００～１０２℃のもの、屈折率η２：１．５３、シクロオレフィンポリマー）を使用するのが好ましいが、その他の透明樹脂で、融点が第１の透明樹脂より低く、透明度が高く、屈折率が第１の透明樹脂と同一又は近似するものであれば代替可能である。

この立体像結像装置１０の動作を、図１（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明すると、図示しない対象物からの光Ｌ１はＰ１で第２の光制御パネル１４に入光し、第２の光制御パネル１４の（垂直光反射面２７からなる）帯状光反射面１２にＰ２で反射し、第１の光制御パネル１３に入光し、第１の光制御パネル１３の（垂直光反射面２７からなる）帯状光反射面１１のＰ３で反射し、Ｐ４の位置で第１の光制御パネル１３から空中に出て行き結像する。ここで図１（Ａ）のＱ１で第１の透明樹脂から第２の透明樹脂に、Ｑ２で第２の透明樹脂から第１の透明樹脂に入光するが、第１、第２の透明樹脂の屈折率が略同じであるので、全反射等の現象は起こらない。また、図１（Ｂ）のＳ１、Ｓ２でも、異なる物質間を通過するが、屈折率が似ているので、全反射等は起こらない。
なお、Ｐ１、Ｐ４の位置でも屈折を起こすが、Ｐ１、Ｐ４の屈折は相殺する。

続いて、図６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の製造方法を説明する。
まず、第１の実施例に係る立体像結像装置の製造方法と同様に、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す第１工程、第２工程を経て、第１の光制御パネル１３の中間母材２８を製造する。そして、図６に示すように、この中間母材２８と第２の透明樹脂からなるシート３６を重ねて、加熱機構を有する平面プレス３７の平面の間に配置する。この場合、中間母材２８の凸条２０がシート３６に接するようにする。シート３６の厚みｔ１は溶解した場合、溝１９ａ内を完全に埋める量が必要であるが、このシート３６の厚みｔ１については後述する。

次に、真空状態にして、第２の透明樹脂が溶解し第１の透明樹脂が溶解しない温度に加熱かつ押圧して、第２の透明樹脂で溝１９ａを完全に埋めた後、冷却して図７（Ａ）に示す第１の光制御パネル１３が得られる。また、同一方法で図７（Ｂ）に示す第２の制御パネル１４を製造する（以上、第３工程）。そして、第１の光制御パネル１３の帯状光反射面１１を形成する垂直光反射面２７と、第２の光制御パネル１４の帯状光反射面１２を形成する垂直光反射面２７が平面視して直交（８８～９２度の範囲）するようにして、第１、第２の光制御パネル１３、１４を重ね合わせて、透明樹脂（例えば紫外線硬化樹脂）等を用いて密封（例えば、真空状態で）接合する。
第１、第２の光制御パネル１３、１４を接合する際は、凸条２０が形成された表側同士が接するようにして重ねる場合、第１、第２の光制御パネル１３、１４の表側と裏側が接するようにして重ねる場合、第１、第２の光制御パネル１３、１４の裏側同士が接するようにして重ねる場合がある。

また、図８に示すように、下の平面プレス３７と中間母材２８との間、及び上の平面プレス３７と第２の透明樹脂からなるシート３６との間に、ステンレス板、銅板、チタン板等からなる平面金属シート６０、６１を配置して、第１及び第２の光制御パネル１３、１４を製造するのが好ましい。これによって、中間母材２８の表面に疵を付けることがなく、熱伝導も均一になる。更に、平面プレス３７の表面に多少の疵があってもよいので、装置全体の寿命を高めることができる。

図７、図８に示す方法では、第１、第２の光制御パネル１３、１４を別々に製造したが、第１、第２の制御パネル１３、１４の溝１９ａの上にそれぞれ所定厚の第２の透明樹脂のシート３６を重ねた状態で、平板プレス３７に載せて、真空状態で加熱かつ押圧することもできる。

図９（Ａ）、（Ｂ）に示す本発明の第３の実施例に係る立体像結像装置の製造方法を示す。まず、第１の透明樹脂からなる透明板材４０の両側に傾斜面４１、４２と垂直面４３、４４を有する断面三角形の多数の第１、第２の溝４５、４６、及び隣り合う第１、第２の溝４５、４６によって形成される断面三角形の多数の第１、第２の凸条４７、４８がそれぞれ形成され、かつ透明板材４０の両側にそれぞれ形成された第１、第２の溝４５、４６の垂直面４３、４４が平面視して直交（交差）して配置される成型母材５０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（以上、第１工程）。なお、この実施例では第１、第２の溝４５、４６の傾斜面４１、４２は第１、第２の凸条４７、４８の内側に円弧状に窪んだ凹面を有する形状としているが、第１の実施例で説明したように、平面でもよいし、多角面や凹凸面を有する形状であってもよい。

次に、垂直面４３、４４に対してのみ、第１の実施例に係る立体像結像装置の製造方法に記載した手順と同一の方法で鏡面処理を行う（図４（Ｂ）参照）。これによって、第１、第２の光制御部の帯状光反射面として機能する垂直光反射面５１、５２が形成されて、中間母材５３となる（以上、第２工程）。
そして、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この中間母材５３の上下に第２の透明樹脂からなるシート５４、５５を配置し、平面プレス５６の間に挟み、周囲を真空にして加熱しながら（具体的には真空加熱炉に入れて）、押圧する。これによって、第１の透明樹脂は溶けないが第２の透明樹脂は溶けて液体化し、第１、第２の溝４５、４６を埋めつくして、第１、第２の光制御部が形成される（以上、第３工程）。
この結果、上下面が完全平面となって、それぞれの帯状光反射面が平面視して直交する第１、第２の光制御部を表裏に有して一体となった立体像結像装置が完成する。なお、第１の透明樹脂、第２の透明樹脂の素材は、第１の実施例に係る立体像結像装置の製造方法と同様である。
また、この実施例において、上の平面プレス５６とシート５４との間、下の平面プレス５６とシート５５との間に、前記した平面金属シートを配置し、光制御パネルの品質をより高めることもできる。

以上の実施例に係る立体像結像装置の製造方法において、溝１９ａ、４５、４６の深さをｄとすると、第２の透明樹脂のシート３６、５４、５５の厚みｔ１は、２×ｔ１＞ｄ（更に詳細には、２ｄ＞２×ｔ１＞ｄ）となっていることが好ましい。これによって、加熱されて液体化した第２の透明樹脂で溝１９ａ、４５、４６を確実に埋めることができる。

そして、第１～第３の実施例に係る立体像結像装置の製造方法において、第２の透明樹脂の屈折率η２は、第１の透明樹脂の屈折率η１の０．８～１．２倍（より好ましくは、０．９～１．１倍）の範囲にあることが好ましいが、本発明はこの屈折率には限定されない。
なお、第２の実施例で、第１の実施例と同様に、第１、第２の光制御パネル１３、１４の成型母材を屈折率η１が同一の第１の透明樹脂で成型し、それぞれの溝１９ａに第１の透明樹脂と近似する屈折率η２を有する第２の透明樹脂を充填して、第１、第２の光制御パネル１３、１４を形成したが、第１、第２の光制御パネル１３、１４の成型母材の製造に用いる第１の透明樹脂及びそれぞれの溝１９ａに充填される第２の透明樹脂は必ずしも同一である必要はない。例えば、第１の光制御パネル１３の成型母材を屈折率η１の第１の透明樹脂で製造し、その溝１９ａに第１の透明樹脂と近似する屈折率η２を有する第２の透明樹脂を充填する場合、第２の光制御パネル１４を屈折率η３の第１の透明樹脂で製造し、その溝１９ａに第１の透明樹脂の屈折率η３と近似する屈折率η４を有する第２の透明樹脂を充填することもできる。このときも、屈折率η３は、屈折率η１の０．８～１．２倍（より好ましくは、０．９～１．１倍）の範囲にあり、屈折率η４は、屈折率η３の０．８～１．２倍（より好ましくは、０．９～１．１倍）の範囲にあることが好ましいが、これらの屈折率に限定されるものではなく、立体像を結像できる範囲で適宜、選択し、組み合わせて使用することができる。

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、又は製造方法を組み合わせて、立体像結像装置を構成する場合、又は製造する場合も本発明は適用される。なお、以上の実施例では、帯状光反射面となる垂直光反射面（鏡面）は溝の垂直面に鏡面処理によって形成される金属被膜の両側に形成される。
以上の発明において、光の入光面及び出光面は完全平面又は略完全平面にする必要があり、その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。

第１、第２の光制御パネルを組み合わせた立体像結像装置又は両側に第１、第２の光制御部を有する立体像結像装置が比較的安価に製造可能となり、映像の分野での立体像の鑑賞を更に広めることができる。

１０：立体像結像装置、１１、１２：帯状光反射面、１３：第１の光制御パネル、１４：第２の光制御パネル、１６：透明板材、１７：傾斜面、１８：垂直面、１９、１９ａ：溝、２０：凸条、２２：成型母材、２３、２４：水平面、２６：照射方向、２７：垂直光反射面（帯状光反射面）、２８：中間母材、２９、３０、３１、３２：傾斜面、３３：シート、３４、３５：露出面、３６：シート、３７：平面プレス、４０：透明板材、４１、４２：傾斜面、４３、４４：垂直面、４５、４６：溝、４７、４８：凸条、５０：成型母材、５１、５２：垂直光反射面（帯状光反射面）、５３：中間母材、５４、５５：シート、５６：平面プレス、５８、５９：平面プレス、６０、６１：平板金属シート

Claims (10)

1. それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された多数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御パネルを、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させ、重ね合わせて配置する立体像結像装置の製造方法であって、
   透明板材の一側に、傾斜面と垂直面とを有する断面三角形の多数の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の多数の凸条がそれぞれ平行配置された前記第１、第２の光制御パネルの成型母材を、第１の透明樹脂からプレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１によって製造する第１工程と、
   前記各成型母材の前記溝の前記垂直面のみに選択的に鏡面を形成して、前記第１、第２の光制御パネルの中間母材を製造する第２工程と、
   前記各中間母材を、前記溝の前記垂直面同士が平面視して直交するように向かい合わせた状態で、前記第１の透明樹脂より融点が低く、かつ前記第１の透明樹脂と屈折率が同一又は近似する第２の透明樹脂からなるシートを挟んで平行配置された平面で加熱押圧し、溶融した前記第２の透明樹脂を前記溝に充填して接合し、一体化する第３工程とを有し、
   前記第１工程で製造される前記各成型母材の前記溝の前記傾斜面は、ａ）平面、又はｂ）前記平面より窪んだ凹面、凹凸面又は多角面からなることを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
2. それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された多数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御パネルを、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させ、重ね合わせて接合する立体像結像装置の製造方法であって、
   前記第１、第２の光制御パネルはそれぞれ、
   透明板材の一側に、傾斜面と垂直面とを有する断面三角形の多数の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の多数の凸条がそれぞれ平行配置された前記第１、第２の光制御パネルの成型母材を、第１の透明樹脂からプレス成型、インジェクション成型及びロール成型のいずれか１によって製造する第１工程と、
   前記各成型母材の前記溝の前記垂直面のみに選択的に鏡面を形成して、前記第１、第２の光制御パネルの中間母材を形成する第２工程と、
   前記第１の透明樹脂より融点が低く、かつ前記第１の透明樹脂と屈折率が同一又は近似する第２の透明樹脂からなるシートを平行配置された平面で加熱押圧し、前記各中間母材の前記溝に前記第２の透明樹脂を充填する第３工程とを有して製造され、
   前記第１工程で製造される前記各成型母材の前記溝の前記傾斜面は、ａ）平面、又はｂ）前記平面より窪んだ凹面、凹凸面又は多角面からなることを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
3. 請求項１又は２記載の立体像結像装置の製造方法において、前記各成型母材の前記溝の前記傾斜面の下端と前記垂直面の下端との間には水平面が形成されていることを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
4. 請求項１～３のいずれか１記載の立体像結像装置の製造方法において、前記第２工程での前記溝の前記垂直面への鏡面の選択形成は、前記溝の前記傾斜面が前記凸条の影になるように、斜め方向から前記垂直面に向けてスパッタリング、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ことを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
5. それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された多数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御部を、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させて配置する立体像結像装置の製造方法であって、
   透明板材の両側に、傾斜面と垂直面を有する断面三角形の多数の第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多数の第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の溝の前記垂直面同士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の溝の前記垂直面のみに、選択的に鏡面を形成して中間母材を形成する第２工程と、
   前記第１の透明樹脂より融点が低く、かつ前記第１の透明樹脂と屈折率が同一又は近似する第２の透明樹脂を前記中間母材の前記第１、第２の溝に充填して前記第１、第２の光制御部を形成する第３工程とを有し、
   前記第１工程で製造される前記各成型母材の前記溝の前記傾斜面は、ａ）平面、又はｂ）前記平面より窪んだ凹面、凹凸面又は多角面からなり、
   しかも、前記第３工程で使用する前記第２の透明樹脂はシート状であって、加熱押圧して溶融し、前記第１、第２の溝に充填されることを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
6. 請求項５記載の立体像結像装置の製造方法において、前記成型母材の前記第１、第２の溝の前記垂直面の下端と前記傾斜面の下端との間には水平面が形成されていることを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
7. 請求項５又は６記載の立体像結像装置の製造方法において、前記第２工程での前記第１、第２の溝の前記垂直面への鏡面の選択形成は、前記第１、第２の溝の前記傾斜面が前記第１、第２の凸条の影になるように、斜め方向から前記垂直面に向けてスパッタリング、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ことを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
8. それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された多数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御パネルを、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させ、重ね合わせて接合した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、それぞれ第１の透明樹脂で形成された透明板材の一側に平行配置され傾斜面と垂直面を有する断面三角形の多数の溝、及び隣り合う前記溝によって形成される断面三角形の多数の凸条と、前記溝の前記垂直面に形成された鏡面とを備え、前記第１、第２の光制御パネルは、前記溝の前記垂直面同士が平面視して直交するように向かい合わせて配置され、前記第１の透明樹脂と同一又は近似する屈折率を有して前記溝に充填された第２の透明樹脂で接合され一体化されており、前記溝の前記傾斜面は、ａ）平面、又はｂ）前記平面より窪んだ凹面、凹凸面又は多角面からなることを特徴とする立体像結像装置。
9. それぞれ立設状態で隙間を有して平行配置された多数の帯状光反射面を備える第１、第２の光制御部を、それぞれの前記帯状光反射面を平面視して直交させて配置した立体像結像装置であって、
   前記第１の光制御部は、それぞれ第１の透明樹脂で形成された透明板材の一側に平行配置され傾斜面と垂直面を有する断面三角形の多数の第１の溝及び、隣り合う前記第１の溝によって形成される断面三角形の多数の第１の凸条と、前記第１の溝の前記垂直面に形成された鏡面と、前記第１の透明樹脂と同一又は近似する屈折率を有して前記第１の溝に充填された第２の透明樹脂とを有し、
   前記第２の光制御部は、それぞれ前記透明板材の他側に平行配置され傾斜面と垂直面を有する断面三角形の多数の第２の溝及び、隣り合う前記第２の溝によって形成される断面三角形の多数の第２の凸条と、前記第２の溝の前記垂直面に形成された鏡面と、前記第１の透明樹脂と同一又は近似する屈折率を有して前記第２の溝に充填された第２の透明樹脂とを有することを特徴とする立体像結像装置。
10. 請求項８又は９記載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は、前記第１の透明樹脂の屈折率η１の０．８～１．２倍の範囲にあることを特徴とする立体像結像装置。

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