WO2019003730A1 - 立体像結像装置及び立体像結像装置の製造方法 - Google Patents

立体像結像装置及び立体像結像装置の製造方法 Download PDF

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grooves
image forming
transparent
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transparent resin
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誠 大坪
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株式会社アスカネット
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    • G02B5/122—Reflex reflectors cube corner, trihedral or triple reflector type
    • G02B5/124—Reflex reflectors cube corner, trihedral or triple reflector type plural reflecting elements forming part of a unitary plate or sheet

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional image forming apparatus for forming a three-dimensional image in air and a method of manufacturing a three-dimensional image forming apparatus.
  • a three-dimensional image imaging apparatus As an apparatus which forms a three-dimensional image using the light (scattered light) emitted from the object surface, there exists a three-dimensional image imaging apparatus (optical imaging apparatus) of patent document 1, for example.
  • This imaging device is formed by arranging a plurality of strip-like light reflecting surfaces perpendicular to each other in the thickness direction of the transparent flat plate inside the two transparent flat plates at a constant pitch.
  • One surface of the first and second light control panels such that the light reflecting surfaces of the first and second light control panels are orthogonal to each other in plan view. It is something which made the side face and adhere.
  • a plate-shaped transparent synthetic resin plate or glass plate (hereinafter, also referred to as "transparent plate") having a metal reflection surface formed on one side is used.
  • a plurality of sheets are laminated so that the metal reflection surface is disposed on one side, to prepare a laminate, and the laminate is cut out so as to form a cutout surface perpendicular to each metal reflection surface.
  • a large deposition furnace is required in the work of forming a metal reflective surface on a transparent plate, and moreover, one or a small number of transparent plates are put into the deposition furnace and degassed to make a high vacuum, and then the deposition process Do, It is necessary to repeat the operation of opening to atmospheric pressure and taking out the deposited transparent plate one hundred times or more. It was an extremely time-consuming and time-consuming task.
  • a metal-deposited transparent plate is laminated to form a laminate, and cutting is performed with an extremely thin predetermined thickness to cut out the first and second light control panels from the laminate, and further, the first light control panel Since it is necessary to carry out the polishing operation and the like of the cutout surface (both sides) of the second light control panel, the workability and the manufacturing efficiency are poor.
  • the plurality of metal reflection surfaces of the first and second light control panels are respectively arranged in a straight line (parallel) in plan view and orthogonal to each other, the arrangement interval (pitch) of the metal reflection surfaces is Due to limitations, the viewing angle (imaging range) is also limited, and the brightness and sharpness of the stereoscopic image are also limited.
  • the first and second light control panels having grooves with a right-angled triangular cross section are made of a transparent resin, and the first and second light control panels face each other with their light reflecting surfaces orthogonal to each other. It is also described to provide an optical imaging device in close contact with each other, but since total reflection is used as the light reflecting surface, the aspect ratio of the groove is also small, and it is difficult to obtain bright imaging. there were.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to obtain a bright and clear three-dimensional image having a wide viewing angle, few ghosts, and a three-dimensional image forming device and a three-dimensional image forming device relatively easy to manufacture.
  • the purpose is to provide a manufacturing method of
  • a three-dimensional image forming apparatus which meets the object is a three-dimensional image forming apparatus which is formed in a shape using an annular shape or a part of an annular shape in plan view.
  • a plurality of first vertical light reflecting portions are provided radially on one side of the transparent flat plate centering on the reference point X, and a reference point Y overlapping the reference point X in plan view on the other side of the transparent flat plate
  • a plurality of second vertical light reflecting portions are provided concentrically intersecting the first vertical light reflecting portion at the center.
  • the final shape of the three-dimensional image forming device may be an annular shape or a shape using a part of an annular shape in plan view, and the outer shape at the manufacturing stage may be an annular shape, a circular shape, or another shape.
  • a rectangular shape is also included in the shape using a part of an annular shape.
  • the vertical light reflecting portion (concentric light reflecting portion) is curved along a concentric circle centered on the reference point Y, but the first vertical light reflecting portion and the second vertical light reflecting portion are planarly viewed. At the intersection of the two, they are orthogonal. Therefore, when the light reflection surfaces of the first and second light control panels (or light control units) in which a plurality of linear belt-shaped light reflection surfaces are arranged in parallel as in the prior art are viewed orthogonal to each other, In the same way as a solid image imaging device with or without gaps (or integrated), it is possible to form a solid image.
  • first vertical light reflecting portion a plurality of grooves are formed radially at one side of the transparent flat plate at intervals, and the vertical surface of which is a mirror surface is preferably used.
  • second vertical light reflecting portion a plurality of grooves are formed concentrically at the other side of the transparent flat plate at intervals, and the vertical surface thereof is preferably used as a mirror surface.
  • These can be manufactured from transparent resin by press molding, injection molding, roll molding and the like.
  • the grooves in which the first and second vertical light reflecting portions are formed may be simultaneously molded on both sides (front and back) of one transparent flat plate, or one side of the two transparent flat plates (surface ) May be separately molded and bonded with a transparent adhesive.
  • a vertical surface can be easily obtained by forming the cross-sectional shape of the groove into a rectangular shape, a right triangle shape, a trapezoidal shape or the like.
  • the cross-sectional shape of the groove is formed in a right triangle or trapezoidal shape, the groove becomes wider on the open side, so that pressing or releasing becomes easy, and the productivity is excellent.
  • the cross-sectional shape of the groove is rectangular, the vertical surfaces on both sides can be made to be light reflecting portions (hereinafter, the first and second vertical light reflecting portions are collectively referred to as light reflecting portions).
  • two types of light reflection parts such as a radial light reflection part and a concentric light reflection part, may be overlapped on the upper and lower sides (one side and the other side) in the thickness direction of the transparent flat plate material.
  • the surface of the manufactured transparent flat plate also becomes the same mirror surface. Therefore, when using total reflection of light, the vertical surface of the groove can be used as it is as the light reflecting portion.
  • the width of the groove is increased, the area of the surface of the transparent flat plate material used for forming a three-dimensional image decreases and a bright three-dimensional image can not be obtained.
  • the cross section of the ridge formed between the grooves is trapezoidal.
  • metal vertical deposition may be selectively performed on the vertical surface of the groove to form a metal reflection surface (mirror surface), which may be used as a light reflection portion.
  • a metal reflection surface mirror surface
  • one or a plurality of grooves may be formed spirally.
  • the surface of the transparent flat plate material can be scraped to form the grooves.
  • each of the first and second vertical light reflecting portions is preferably a metal reflecting surface.
  • a metal reflection surface mirror surface
  • sputtering, metal evaporation, spraying of metal fine particles, irradiation of ion beam, coating of metal paste, etc. may be directly performed on the vertical surface of the groove.
  • a resin film having a reflective film formed by metal deposition or the like may be attached to the vertical surface of the groove.
  • the inclined surface of the groove is a flat surface and the concave surface is concave inward.
  • both surfaces of the three-dimensional image forming apparatus are flat and flat, and materials other than the first and second vertical light reflecting portions have a refractive index It is preferable to consist of 2 or more types of transparent resin which is the same or it approximates.
  • the refractive index of the other transparent resin is 0.8 to 1.2 times (more preferably 0.9 to 1.1 times, more preferably 0.95 times the refractive index of one transparent resin). Preferably, it is in the range of ⁇ 1.05 times).
  • each of the first and second vertical light reflecting portions is preferably a total reflection surface.
  • a gas layer or a vacuum be used for the first and second vertical light reflecting portions.
  • a plurality of first grooves having a triangular cross section having a vertical surface and an inclined surface centering on the reference point X on one side of the transparent flat plate material A plurality of first ridges of triangular cross section formed between the first grooves to be fitted are respectively arranged radially, and the other side of the transparent flat plate is inclined with a vertical plane centering on the reference point Y
  • a plurality of second grooves of a cross-sectional triangle having a face and a plurality of second ridges of a cross-sectional triangle formed between the adjacent second grooves are arranged concentrically, respectively;
  • the metal reflecting surface is formed on the vertical surface of the second groove, and the first and second grooves are filled with a transparent resin having a refractive index equal to or approximate to the refractive index of the transparent flat plate material. Is preferred.
  • a plurality of first ridges having a trapezoidal cross section having a vertical surface and an inclined surface centering on the reference point X on one side of the transparent flat plate material A plurality of first grooves having a triangular cross-section formed between the adjacent first ridges are radially arranged, and the other side of the transparent flat plate is an inclined surface with the reference point Y as a center, and A plurality of second ridges of trapezoidal cross section having vertical surfaces and a plurality of second grooves of triangular cross section formed between the adjacent second ridges are arranged concentrically; It is preferable that the vertical surfaces of the first and second ridges be a total reflection surface using the gas layer or a vacuum.
  • a method of manufacturing a three-dimensional image forming device wherein the three-dimensional image forming device is formed in a shape using an annulus
  • a plurality of grooves of a triangular cross section having a vertical surface and an inclined surface centering on the reference point X on one side of the transparent flat plate material and a plurality of convex stripes of a triangular cross section formed between adjacent grooves
  • the third step of manufacturing Filling the groove of the first and second intermediate base materials with a third transparent resin having a refractive index the same as or similar to the refractive index of the first and second transparent resins;
  • the first and second intermediate base materials are stacked and joined such that the reference points X and Y overlap each other in plan view in a state where the grooves of the two intermediate base materials face each other. And a process.
  • the refractive indices ⁇ 1 and ⁇ 2 of the first and second transparent resins are the same, and the refractive index ⁇ 3 of the third transparent resin is 0.8 of the refractive indices ⁇ 1 and ⁇ 2 of the first and second transparent resins. It is preferably in the range of ⁇ 1.2 times (more preferably 0.9 times to 1.1 times, more preferably 0.95 times to 1.05 times).
  • a sheet-like third transparent resin having a melting point lower than that of the first and second transparent resins is sandwiched between the first and second intermediate base materials, heated and pressed in a vacuum state.
  • the third transparent resin may be dissolved, filled in the grooves of the first and second intermediate base materials and solidified, or the transparent adhesive (the first and second intermediate base grooves) may be used.
  • the first and second intermediate base materials may be filled, and the first and second intermediate base materials may be butted to cure the transparent adhesive.
  • the transparent adhesive in addition to a photo-curing type curable by irradiation with ultraviolet rays etc., a thermosetting type or a two-component mixed type adhesive can be used, but in particular, the refractive index ⁇ 3 is set to the refractive index ⁇ 1, ⁇ 2.
  • the adhesive for optics etc. which consist of refractive index adjustment resin which adjusted refractive index are used suitably.
  • a method of manufacturing a three-dimensional image forming device according to a third aspect of the present invention wherein the three-dimensional image forming device is formed in an annular shape or a part of an annular shape.
  • a plurality of grooves of a triangular cross section having a vertical surface and an inclined surface centering on the reference point X on one side of the transparent flat plate material and a plurality of convex stripes of a triangular cross section formed between adjacent grooves A first step of manufacturing a radially arranged first molding base material from a first transparent resin by any one of press molding, injection molding and roll molding; A plurality of grooves of triangular cross section having a vertical surface and an inclined surface with reference point Y at one side of the transparent flat plate material, and a plurality of convex stripes of triangular cross section formed between adjacent grooves respectively
  • the first and second intermediate base materials are formed by selectively forming the metal reflecting surfaces to be the first and second vertical light reflecting portions only on the vertical surfaces of the grooves of the first and second molded base materials.
  • the third step of manufacturing The groove of the first intermediate base material is filled with a third transparent resin having a refractive index the same as or similar to the refractive index of the first transparent resin, and the surface is flattened to form a first light control member
  • a fourth step of forming The groove of the second intermediate base material is filled with a fourth transparent resin having a refractive index the same as or similar to the refractive index of the second transparent resin, and the surface is planarized to form a second light control member
  • a fifth step of forming And a sixth step of overlapping with or without a gap so that the reference points X and Y overlap each other in plan view of the first and second light control members.
  • the refractive index ⁇ 3 of the third transparent resin is 0.8 to 1.2 times (more preferably, 0.9 to 1.1 times, more preferably, the refractive index ⁇ 1 of the first transparent resin) Preferably, it is in the range of 0.95 to 1.05).
  • the refractive index ⁇ 4 of the fourth transparent resin is 0.8 to 1.2 times (more preferably 0.9 to 1.1 times, more preferably 0) the refractive index ⁇ 2 of the second transparent resin. Preferably, it is in the range of .95 to 1.05 times).
  • the first transparent resin and the second transparent resin, and the third transparent resin and the fourth transparent resin are preferably the same material, but may be different.
  • a sheet-like third transparent resin having a melting point lower than that of the first transparent resin is heated and pressed in a vacuum state to dissolve only the third transparent resin, thereby forming a first intermediate base material.
  • the grooves may be filled and solidified, or the grooves of the first intermediate base material may be filled with a transparent adhesive (made of a third transparent resin) and hardened.
  • the sheet-like fourth transparent resin having a melting point lower than that of the second transparent resin is heated and pressed in a vacuum state to dissolve only the fourth transparent resin, thereby forming a second intermediate base material
  • the groove of the second intermediate base material may be filled and solidified, or the groove of the second intermediate base material may be filled with a transparent adhesive (made of a fourth transparent resin) and hardened.
  • a transparent adhesive is used in the fourth and fifth steps, the same ones as in the second invention are preferably used.
  • the first and second light control members need to be flat and flat on both surfaces in order to form a sharp three-dimensional image
  • a transparent adhesive is used in the fourth and fifth steps.
  • the grooves of the first and second intermediate base materials may be filled with a transparent adhesive, and then a transparent resin plate having a flat surface may be laminated and bonded.
  • the material of the transparent resin plate is preferably the same as the first and second transparent resins, but the refractive index is 0 of the refractive indexes ⁇ 1 and ⁇ 2 of the first and second transparent resins. It is possible to use ones in the range of from 0.8 to 1.2 times (more preferably, 0.9 to 1.1 times, more preferably, 0.95 to 1.05 times).
  • a method of manufacturing a three-dimensional image forming device according to a fourth aspect of the present invention, wherein the three-dimensional image forming device is formed in an annular shape or a part of an annular shape in plan view.
  • a plurality of first convex stripes are respectively arranged radially, and a cross-sectional triangle having a vertical surface and an inclined surface centering on a reference point Y overlapping with the reference point X in plan view on the other side of the transparent flat plate material
  • the refractive index ⁇ 2 of the second transparent resin is 0.8 to 1.2 times (more preferably 0.9 to 1.1 times, more preferably the refractive index ⁇ 1 of the first transparent resin) Preferably, it is in the range of 0.95 to 1.05).
  • a sheet-like second transparent resin having a melting point lower than that of the first transparent resin is heated and pressed in a vacuum state to dissolve only the first transparent resin, thereby forming a first intermediate base material.
  • the second groove may be filled and solidified, or the first and second grooves of the intermediate base material may be filled with a transparent adhesive (made of a second transparent resin) and hardened.
  • a transparent adhesive is used in the third step, the same one as in the second invention is preferably used.
  • the three-dimensional image forming apparatus In order to form a sharp three-dimensional image, it is necessary for the three-dimensional image forming apparatus to be flat and flat on both surfaces, so when using a transparent adhesive in the third step, the resin surface after curing It is preferable to planarize by cutting, polishing or the like. Note that, instead of the planarizing treatment, the first and second grooves of the intermediate base material may be filled with a transparent adhesive, and then a transparent resin plate having a flat surface may be laminated and joined.
  • the material of the transparent resin plate is preferably the same as the first transparent resin, but its refractive index is 0.8 to 1.2 times the refractive index ⁇ 1 of the first transparent resin ( More preferably, those in the range of 0.9 to 1.1 times, more preferably 0.95 to 1.05 times) can be used.
  • a method of manufacturing a three-dimensional image forming device according to a fifth aspect of the present invention wherein the three-dimensional image forming device is formed in an annular shape or a part of an annular shape in plan view.
  • a plurality of first grooves having a triangular cross-section formed between the ridges are radially arranged, centering on a reference point Y overlapping the reference point X in plan view on the other side of the transparent flat plate material,
  • positioned concentrically by any one of press molding, injection molding, and roll molding from transparent resin is included.
  • the three-dimensional image forming apparatus has a plurality of radial light reflecting portions and a concentric light reflecting portion, so that the image forming range is wide and the arrangement intervals (pitch) of the light reflecting portions are made finer. It is possible to arrange the light reflecting portions of the light source closely and widen the viewing angle to obtain a bright and clear three-dimensional image with few ghosts.
  • the light reflecting portion is a metal reflecting surface, the incident angle of light is not limited, a large amount of reflected light can be obtained, and an image can be formed in a wide range to obtain a bright three-dimensional image.
  • the material other than the light reflecting portion is made of two or more types of transparent resin having the same or similar refractive index
  • refraction at the interface of the transparent resin The effect of is extremely small, and phenomena such as total reflection and spectroscopy do not occur, and a clear three-dimensional image with less distortion can be formed.
  • the light reflection portion is a total reflection surface, it is not necessary to form a metal reflection surface on the vertical surface of the groove, and the structure can be simplified.
  • the light reflection portion is a gas layer or a total reflection surface using a vacuum, it is not necessary to fill the inside of the groove with a transparent resin, and in the gas layer in particular, the number of manufacturing steps can be reduced and mass productivity is excellent.
  • a molding base material manufactured by any one of press molding, injection molding and roll molding is used, and a vertical surface is used as the molding base material A number of grooves having an inclined surface are formed. Since this groove widens on the open side, it becomes easy to press or release the mold, and a three-dimensional image forming apparatus having a high aspect ratio defined by (depth of groove) / (width of groove) can be manufactured relatively inexpensively .
  • a transparent resin having a refractive index the same as or similar to the refractive index of the transparent resin used for molding of the molding base material the influence of refraction on the inclined surface is minimized to minimize distortion.
  • the molded body manufactured by any one of press molding, injection molding and roll molding can be used as it is, and it is easy to press or release the mold, Not only the aspect ratio of the groove is high, but it is not necessary to form a metal reflection surface and it is not necessary to fill the groove with a transparent resin, and it is excellent in mass productivity which can obtain a bright and clear three-dimensional image with an extremely simple structure.
  • a three-dimensional image forming apparatus can be manufactured.
  • FIG. 1 and (B) are a front view and a plan view of a three-dimensional image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention, respectively
  • (C) is a view taken along the line AA 'in FIG. D) is a BB 'arrow view of FIG. 1 (A).
  • (A) is a cross-sectional view taken along the line C-C 'D-D' in FIG. 1 (B), and (B) is a cross-sectional view taken along the line E-E 'F-F' in FIG. 1 (B).
  • (A) is a front sectional view showing a first step of a method of manufacturing the same three-dimensional image forming device
  • (B) is a side cross-sectional view showing a second step of the method of manufacturing the same three-dimensional image forming device.
  • (A) and (B) are a front sectional view and a side sectional view showing a third step of the method of manufacturing the same three-dimensional image forming apparatus, respectively.
  • (A), (B) is the front sectional view and side sectional view which show the 4th process of the manufacturing method of the three-dimensional image imaging apparatus, respectively.
  • (A), (B) is the front sectional view and side sectional view which respectively show the modification of the 4th process of the manufacturing method of the three-dimensional image imaging apparatus.
  • (A), (B) is a front sectional view showing the 4th process of a manufacturing method of a solid image forming device concerning a 2nd example of the present invention, respectively.
  • (A), (B) is a sectional side view which shows the 5th process of the manufacturing method of the three-dimensional image imaging apparatus, respectively.
  • (A) and (B) are respectively a front sectional view and a side sectional view of the same three-dimensional image forming apparatus.
  • (A) and (B) are a front sectional view and a side sectional view of a three-dimensional image forming apparatus according to a third embodiment of the present invention, respectively.
  • (A) and (B) are a front sectional view and a side sectional view showing a first step of a method of manufacturing the same three-dimensional image forming apparatus, respectively.
  • (A), (B) is the front sectional view and side sectional view which respectively show the 2nd process of the manufacturing method of the same three-dimensional image forming apparatus.
  • (A), (B) is the front sectional view and side sectional view which respectively show the 3rd process of the manufacturing method of the three-dimensional image imaging apparatus.
  • (A) and (B) are respectively a front sectional view and a side sectional view of a three-dimensional image forming apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the three-dimensional image forming apparatus 10 has a plurality of radial light reflecting portions (the A plurality of concentric circles concentrically centering on the annular first light control member 13 in plan view and the reference point Y overlapping the reference point X in plan view in which the vertical light reflection portion 12 of 1) is provided And a second light control member 15 having an annular shape in plan view in which the second light reflection portion (second vertical light reflection portion) 14 is provided.
  • the radial light reflecting portion 12 and the concentric light reflecting portion 14 are orthogonal to each other at a point where the radial light reflecting portion 12 and the concentric light reflecting portion 14 cross each other in plan view.
  • the light from the object is reflected by the radial light reflecting portion 12 and the concentric light reflecting portion 14 to form a three-dimensional image of the object.
  • the radial light reflecting portions 12 and the concentric light reflecting portions 14 are disposed, for example, at a pitch of 200 to 1000 ⁇ m, preferably 200 to 300 ⁇ m, but in FIGS. 1 (C) and 1 (D) It shows.
  • the radial light reflecting portions 12 and the concentric light reflecting portions 14 are desirably arranged at equal pitches, but may be arranged at different pitches.
  • the radial light reflection portions 12 since they have a narrower pitch as they approach the reference point X, they may be partially thinned out as needed.
  • the three-dimensional image forming apparatus 10 is formed in an annular shape in plan view, but the area actually used for forming a three-dimensional image is a rectangular two-point shape in FIGS. 1C and 1D.
  • the manufacturing stage first, it can be formed into an annular shape as shown in FIGS. 1 (A) to (D), and then part of the annular can be cut out as a stereoscopic image forming device (The same applies to the following embodiments). Therefore, if the outer shape at the time of manufacture is enlarged, a plurality of three-dimensional image forming apparatuses can be cut out, and productivity can be improved. In addition, by increasing the diameter of the outer shape, the radius of curvature of the concentric light reflection portion also becomes large, and distortion of a solid image due to curvature can be reduced. At this time, the external shape of the three-dimensional image forming apparatus to be cut out can be appropriately selected, and may be rectangular or fan-shaped in addition to a part of an annular shape.
  • each concentric light reflecting portion 14 is curved along a concentric circle centered on the reference point Y, but since it can be regarded as linear in a minute range, in FIG. 2 (A), it is shown in FIG.
  • the CC ′ portion DD ′ arrow sectional view is enlarged and shown as a plane (straight line) positive sectional view.
  • the EE 'section FF' in FIG. 1 (B) along the radial light reflecting portion 12 is shown as a side sectional view rotated 90 degrees (hereinafter the same) ).
  • the reference point X see FIG.
  • the base material 21 is manufactured by injection molding (or press molding or roll molding) using the first transparent resin (refractive index ⁇ 1) as a raw material.
  • the first transparent resin a thermoplastic resin having a relatively high melting point (for example, ZEONEX (registered trademark, glass transition temperature: 120 to 160 ° C., refractive index ⁇ 1: 1.535, cycloolefin polymer)) is used. It is preferable to do.
  • thermoplastic resin such as polymethyl metal crate (acrylic resin), amorphous fluorine resin, PMMA, polycarbonate for optics, fluorene polyester, polyether sulfone can be used, but in particular, It is preferable to use one having a high melting point and transparency.
  • the first molding base material 21 is preferably subjected to an annealing process to remove residual stress and the like. Further, as shown in FIG. 3A, between the lower end of the vertical surface 17 of the groove 19 and the lower end of the inclined surface 18, and between the upper end of the vertical surface 17 of the groove 19 and the upper end of the inclined surface 18.
  • the minute flat portions 23 and 24 are formed, respectively.
  • the width of the minute flat portions 23 and 24 may be, for example, about 0.01 to 0.1 times the pitch w of the ridges 20.
  • the pitch w of the ridges 20 is the same as the pitch of the radial light reflecting portions 12 and is 200 to 1000 ⁇ m, preferably 200 to 300 ⁇ m.
  • the depth d of the groove 19 is preferably (0.8 to 5) w.
  • a light reflecting portion having an aspect ratio (height d of the mirror surface / pitch w of the mirror surface) of 0.8 to 5 is obtained (the first step).
  • a second molding base material 31 in which a plurality of grooves 29 having a triangular cross-section and a plurality of ridges 30 having a triangular cross-section formed between adjacent grooves 29 are arranged concentrically with each other as a second transparent resin It manufactures by injection molding (or press molding or roll molding) by using (refractive index ⁇ 2) as a raw material. As this second transparent resin, it is preferable to use the same one as the first transparent resin.
  • the second molding base material 31 is preferably subjected to an annealing process to remove residual stress and the like. 3B, between the lower end of the vertical surface 27 of the groove 29 and the lower end of the inclined surface 28, and between the upper end of the vertical surface 27 of the groove 29 and the upper end of the inclined surface 28.
  • the minute flat portions 33 and 34 are formed, respectively.
  • the width of the minute flat portions 33 and 34 may be, for example, about 0.01 to 0.1 times the pitch w of the ridges 30.
  • the pitch w of the ridges 30 is the same as the pitch of the concentric light reflecting portions 14 and is 200 to 1000 ⁇ m, preferably 200 to 300 ⁇ m.
  • the depth d of the groove 29 is preferably (0.8 to 5) w.
  • a light reflecting portion having an aspect ratio (height d of the mirror surface / pitch w of the mirror surface) of 0.8 to 5 is obtained (above, the second step).
  • the metal reflection surface (mirror surface) is selectively formed only on the vertical surfaces 17 and 27 of the grooves 19 and 29 of the first and second molding base materials 21 and 31, respectively.
  • 37 and 38 are formed, and the metal reflecting surface is not formed on the inclined surfaces 18 and 28, and a process of holding the transparent state is performed.
  • the selective formation of the metal reflecting surfaces 37, 38 on the vertical surfaces 17, 27 is carried out in the oblique direction along the inclined surfaces 18, 28, so that the inclined surfaces 18, 28 are parallel or inclined to the ridges 20, 30.
  • the metal particles by sputtering, metal deposition, spraying of metal microparticles, or ion beam irradiation, or otherwise, in vacuum or under low pressure, in the shadow of To do.
  • the irradiation directions 35 and 36 (angle ⁇ 2) of the metal particles be made smaller than the angle ⁇ 1 of the inclined surfaces 18 and 28 (ie, ⁇ 1> ⁇ 2) in a slight range.
  • the minute flat portions 23 and 33 are formed between the lower ends of the vertical surfaces 17 and 27 of the grooves 19 and 29, and the lower ends of the inclined surfaces 18 and 28, respectively, metal particles are formed on the inclined surfaces 18 and 28. It is possible to irradiate the metal particles without unevenness to the lower end of the vertical surfaces 17 and 27 while reducing or eliminating adhesion.
  • the first and second molding base materials 21 and 31 are respectively referred to as reference points. It is preferable to irradiate metal particles while rotating around X and Y (see FIG. 1 (C) and (D)).
  • the vertical surfaces 17 and 27 are mirror-finished, and the metallic light reflection portions 37 and 38 to be the radial light reflection portions 12 and the concentric light reflection portions 14 of the first and second light control members 13 and 15 are shown.
  • the first and second intermediate preforms 39 and 40 are manufactured. (As above, the third step).
  • the micro flat portions 24 and 34 become mirror surfaces. Therefore, the metal attached to the micro flat portions 24 and 34 may be removed or non-transparent to the micro flat portions 24 or 34 It is preferable to perform treatment or non-reflection treatment.
  • the inclined surfaces 18 and 28 of the grooves 19 and 29 of the first and second molded base members 21 and 31 are flat, the vertical surfaces 17 and 27 are within a small range. Metal particles may also adhere to the inclined surfaces 18 and 28 during mirror formation. Therefore, it may be an inclined surface having a polygonal surface or an arc-shaped concave surface at a position recessed from a plane connecting the lower ends of the vertical surfaces 17 and 27 and the upper ends of the ridges 20 and 30. Moreover, it can also be set as the inclined surface which has the uneven surface which consists of many micro wrinkles and unevenness.
  • the uneven surface which consists of many minute unevenness performs a shot blasting treatment, a matte finish etc. beforehand to the surface of the mold part which forms an inclined surface at the time of manufacture of a mold used for molding of a forming base material. It can be easily formed by forming a large number of minute bumps in advance and transferring it to the surfaces of the first and second transparent resins that become the first and second molding base materials at the time of molding.
  • corrugation is not restricted to spherical shape and polygonal surface shape, It can select suitably.
  • the asperities may be formed regularly or irregularly, but an irregular one can further enhance the anchor effect.
  • the depth of the concave and convex portions can be appropriately selected, but it is about 5 to 50 ⁇ m, preferably about 10 to 30 ⁇ m.
  • corrugation can be combined and formed not only on the surface of a planar inclined surface but on the surface of the inclined surface which has a polygonal surface and a concave surface.
  • the inclined surface having the polygonal surface, the concave surface, and the uneven surface described above can be similarly adopted in the other embodiments. Therefore, in the following drawings, even in the inclined surface described as a flat surface, a polygonal surface other than the flat surface, a concave surface, and an uneven surface are included.
  • the transparent adhesive 41 is filled as a third transparent resin having a refractive index ⁇ 3 that is the same as or similar to the refractive index ⁇ 1 and ⁇ 2 of the transparent resin, and the grooves 19 of the first and second intermediate base materials 39 and 40,
  • the first and second intermediate base materials 39 and 40 are laminated so that the reference point X and the reference point Y overlap each other in plan view in a state where the two 29 face each other (see FIGS. 1C and 1D). Bond and unite.
  • first and second intermediate base materials 39 and 40 are annularly formed in a plan view, alignment can be easily performed centering on the reference points X and Y.
  • minute flat portions 23 and 33 are provided at the bottoms of the grooves 19 and 29, air bubbles are easily released, and the transparent adhesive 41 can be filled up to every corner of the grooves 19 and 29.
  • minute flat portions 24 and 34 at the tops of the ridges 20 and 30, chipping and deformation of the tops can be prevented, and the ridges 20 and 30 can be brought into contact with each other to be reliably pressed and adhered. it can.
  • the refractive index ⁇ 3 of the transparent adhesive (third transparent resin) 41 is 0.8 to 1.2 times (more preferably 0.9) the refractive index ⁇ 1 and ⁇ 2 of the first and second transparent resins. Preferably, it is in the range of ⁇ 1.1 times, more preferably 0.95 to 1.05 times).
  • the transparent adhesive 41 in addition to a photo-curing type that cures by irradiation with ultraviolet rays or the like, a thermosetting type or a two-component mixed type adhesive can be used, but in particular, the refractive index ⁇ 3 has a refractive index In order to approach ⁇ 1 and ⁇ 2, an optical adhesive or the like made of a refractive index adjustment resin whose refractive index is adjusted is preferably used.
  • channel has a polygonal surface, a concave surface, and an uneven surface, it is excellent in the adhesiveness of the inclined surface and the transparent adhesive (3rd transparent resin) with which a groove
  • the adhesion can be enhanced by the anchor effect.
  • the inside of the groove can be filled with the transparent adhesive (third transparent resin) without gaps, and the unevenness can be eliminated.
  • light can be allowed to pass without generating irregular reflection (scattering) at the interface between the inclined surface and the third transparent resin, and refraction can also be minimized, and a bright and clear three-dimensional image can be obtained. (As above, the fourth step).
  • the transparent adhesive 41 is used as the third transparent resin in the fourth step
  • a sheet-like transparent resin may be used instead of the transparent adhesive 41. That is, as shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B), the first and second intermediate base members are in a state in which the ridges 20 and 30 of the first and second intermediate base members 39 and 40 face each other.
  • the transparent resin 43) is placed between the flat press 44 having a heating mechanism, and is pressed while the surroundings are vacuumed and heated (specifically, put in a vacuum heating furnace).
  • the transparent resin sheet 43 is melted and filled in the grooves 19 and 29 of the first and second intermediate base materials 39 and 40, and solidified to integrate the first and second intermediate base materials 39 and 40.
  • the transparent resin sheet (third transparent resin) 43 for example, ZEONOR (ZEONOR (registered trademark), glass transition temperature: 100 to 102 ° C., refractive index ⁇ 3: 1.53, cycloolefin polymer) is used
  • ZEONOR ZEONOR (registered trademark)
  • glass transition temperature 100 to 102 ° C.
  • refractive index ⁇ 3 1.53, cycloolefin polymer
  • other transparent resins having a melting point lower than that of the first and second transparent resins and high transparency, and having a refractive index ⁇ 3 of 0.8 to 0.8 of the refractive indices ⁇ 1 and ⁇ 2 of the first and second transparent resins A range of 1.2 times (more preferably 0.9 to 1.1 times, more preferably 0.95 to 1.05 times) can be substituted.
  • the thickness t1 of the transparent resin sheet 43 may be selected so that the volume of the transparent resin sheet 43 after melting is equal to or greater than the volume of the space of the grooves 19 and 29.
  • the thickness t1> d more specifically, 2d>t1> d
  • the grooves 19 and 29 are made of the third transparent resin. It can be completely filled.
  • FIGS. 3A, 3B, 4A, and 4B Similar to the method of manufacturing the three-dimensional image forming apparatus according to the first embodiment, the first to third steps shown in FIGS. 3A, 3B, 4A, and 4B are performed. , First and second intermediate base materials 39, 40 are manufactured. Thereafter, as shown in FIG. 7A, as the third transparent resin having a refractive index ⁇ 3 identical to or approximate to the refractive index ⁇ 1 of the first transparent resin in the groove 19 of the first intermediate base material 39, A transparent adhesive 45 is filled, and a transparent resin plate 46 having a flat surface is laminated.
  • the transparent adhesive 45 is cured, and the first intermediate base material 39 and the transparent resin plate 46 are joined to obtain the first light control member 47 shown in FIG. 7 (B). Process).
  • the fourth transparent resin having a refractive index ⁇ 4 identical to or approximate to the refractive index ⁇ 2 of the second transparent resin in the groove 29 of the second intermediate base material 40, A transparent adhesive 48 is filled, and a transparent resin plate 49 having a flat surface is laminated. Then, the transparent adhesive 48 is cured, and the second intermediate base material 40 and the transparent resin plate 49 are joined to obtain the second light control member 50 shown in FIG. Process).
  • the refractive indexes ⁇ 3 and ⁇ 4 of the transparent adhesives (third and fourth transparent resins) 45 and 48 are 0.8 of the refractive indexes ⁇ 1 and ⁇ 2 of the first and second transparent resins. It is preferably in the range of ⁇ 1.2 times (more preferably 0.9 times to 1.1 times, more preferably 0.95 times to 1.05 times).
  • the transparent adhesives (third and fourth transparent resins) 45 and 48 the same ones as the transparent adhesive 41 in the first embodiment are suitably used.
  • the transparent resin plates 46 and 49 are laminated on the first and second intermediate base materials 39 and 40 to form the surfaces of the first and second light control members 47 and 50.
  • the plates 46, 49 can be omitted.
  • the material of the transparent resin plates 46 and 49 is preferably the same as the first and second transparent resins, but the refractive index is the same as that of the first and second transparent resins. Any one in the range of 0.8 to 1.2 times (more preferably 0.9 to 1.1 times, more preferably 0.95 to 1.05 times) can be used.
  • the respective reference points X and Y overlap.
  • the three-dimensional image forming apparatus 51 according to the second embodiment shown in FIGS. 9A and 9B is completed by stacking and bonding using a transparent adhesive or the like (for example, in a vacuum state). Similar to the first embodiment, the three-dimensional image forming apparatus 51 includes the radial light reflection portion 12 formed of the metal reflection surface 37 and the concentric light reflection portion 14 formed of the metal reflection surface 38 (as described above, Sixth step). The operation of the three-dimensional image forming apparatus 51 obtained as described above will be described.
  • Light L2 from an object enters the second light control member 50 from P21 and is concentrically formed of the metal reflection surface 38.
  • the light is reflected at P22 of the light reflecting portion 14.
  • the light reflected by P22 enters the first light control member 47, is reflected by P23 of the radial light reflecting portion 12 formed of the metal reflection surface 37, and exits the air from the first light control member 47 at the position of P24. Go and image.
  • the transparent adhesive layer 52 is also present between the first and second light control members 47 and 50, in the same manner as the transparent adhesives 45 and 48, the refractive index ⁇ 1 of the first and second transparent resins
  • the effect of refraction when passing through the transparent adhesive layer 52 is extremely small by using a transparent adhesive having a refractive index substantially the same as that of .eta.2, and having a small thickness (5 to 50 .mu.m). It does not happen.
  • refraction occurs at the positions of P21 and P24, the refraction of P21 and P24 cancels out.
  • the radial light reflecting portion 12 and the concentric light reflecting portion 14 function as light reflecting portions on both the front and back sides (left and right in FIGS. 9A and 9B).
  • the back sides of the first and second light control members 47 and 50 are overlapped and joined so as to contact each other.
  • the front sides may be overlapped and joined, or the front and back sides may be overlapped and joined.
  • the radial light reflecting portion is disposed on one side of the completed three-dimensional image forming apparatus and the concentric light reflecting portion is disposed on the other side, there is no difference in operation, and a three-dimensional image is formed. Can.
  • the three-dimensional image forming apparatus 60 according to the third embodiment shown in FIGS. 10A and 10B has a plurality of radial light reflecting portions (first side) on one side (front side) of one transparent flat plate 61.
  • a control unit 65 is provided.
  • one side (front side) of the transparent flat plate 61 is centered on the reference point X (not shown).
  • a plurality of first grooves 68 of a triangular cross-section having a vertical surface 66 and an inclined surface 67 are radially disposed, and overlap the reference point X in plan view on the other side (rear side) of the transparent flat plate 61
  • a plurality of second grooves 71 of triangular cross section having a vertical surface 69 and an inclined surface 70 are concentrically arranged around a reference point Y (not shown).
  • a plurality of first ridges 72 having a triangular cross section are formed between adjacent first grooves 68, and a plurality of second ridges 73 having a triangular cross section are formed between adjacent second grooves 71. Is formed. Further, as shown in FIGS.
  • a second groove is formed between the lower end of the inclined surface 67 of the first groove 68 and the lower end of the vertical surface 66 (bottom of the first groove 68),
  • a minute flat surface 75 is formed between the lower end of the inclined surface 70 of 71 and the lower end of the vertical surface 69 (the bottom of the second groove 71), and the upper surface of the inclined surface 67 of the first groove 68 and the vertical surface are formed.
  • a minute flat portion 76 is formed between the upper end of the inclined surface 70 of the second groove 71 and the upper end of the vertical surface 69 (the top of the second ridge 73).
  • the widths of the micro flat portions 75 and 76 are the same as those of the micro flat portions 23 and 24 in the first embodiment.
  • this three-dimensional image forming apparatus 60 When manufacturing this three-dimensional image forming apparatus 60, first, molding is performed by injection molding (or press molding or roll molding) using the first transparent resin (refractive index ⁇ 1) as a raw material to manufacture a molding base material 74. Do. At this time, the same first transparent resin as the raw material as the first and second transparent resins of the first embodiment is suitably used. After molding, as in the first embodiment, it is preferable to carry out an annealing process to remove residual stress and the like. (As above, the first step).
  • a metal reflecting surface (mirror surface) 79 is selectively formed on the vertical surfaces 66 and 69 of the first and second grooves 68 and 71 of the molding base material 74, Form 80.
  • a method of irradiating metal particles by sputtering or the like is preferably used to form the metal reflective surfaces 79 and 80.
  • the relationship between the angle ⁇ 1 of the inclined surfaces 67 and 70 and the irradiation directions 77 and 78 (angle ⁇ 2) of the metal particles at this time is the same as that in the first embodiment.
  • the metal reflecting surfaces 79 and 80 to be the concentric light reflecting portions 64 are formed. And the intermediate base material 81 is manufactured.
  • the irradiation directions 77 and 78 of metal particles on the first light control unit 63 side and the second light control unit 65 side are different, so the first light control unit 63 side and the second light control unit 65 side. It is desirable to irradiate the metal particles separately. (As above, the second step).
  • the first and second grooves 68 and 71 of the intermediate base material 81 respectively have the same or similar refraction as the refractive index ⁇ 1 of the first transparent resin.
  • a transparent adhesive 82 is filled as a second transparent resin having a rate ⁇ 2, and a transparent resin plate 83 having a flat surface is laminated on both surfaces of the intermediate base material 81. Then, the transparent adhesive 82 is cured, and the intermediate base material 81 and the transparent resin plate 83 on both sides are joined, thereby obtaining the three-dimensional image forming apparatus 60 shown in FIGS. 10A and 10B (the above , The third step).
  • the refractive index ⁇ 2 of the transparent adhesive (second transparent resin) 82 is 0.8 to 1.2 times (more preferably 0.9 to 1) the refractive index ⁇ 1 of the first transparent resin. 1), more preferably 0.95 to 1.05).
  • the transparent adhesive (second transparent resin) 82 one similar to the transparent adhesive 41 in the first embodiment is suitably used.
  • the transparent resin plate 83 by laminating the transparent resin plate 83 on both surfaces of the intermediate base material 81, both surfaces of the three-dimensional image forming apparatus 60 can be easily flattened (planarized), but after curing When the surface of the transparent adhesive (second transparent resin) 82 can be planarized by cutting, polishing or the like, the transparent resin plate 83 can be omitted.
  • the material of the transparent resin plate 83 is preferably the same as that of the first transparent resin, but its refractive index is 0.8 to 1.2 times the refractive index ⁇ 1 of the first transparent resin ( More preferably, those in the range of 0.9 to 1.1 times, more preferably 0.95 to 1.05 times) can be used.
  • the operation of the three-dimensional image forming apparatus 60 obtained as described above will be described with reference to FIGS. 10A and 10B.
  • the light L3 from the not-shown object is controlled from P31 to the second light control.
  • the light enters the portion 65 and is reflected by P 32 of the concentric light reflecting portion 64 formed of the metal reflecting surface 80.
  • the light reflected by P32 enters the first light control unit 63, is reflected by P33 of the radial light reflection unit 62 formed of the metal reflection surface 79, and exits the air from the first light control unit 63 at the position of P34. Go and image.
  • the radial light reflecting portion 62 and the concentric light reflecting portion 64 function as light reflecting portions on both the front and back sides (left and right in FIGS. 10A and 10B).
  • the three-dimensional image forming apparatus 84 according to the fourth embodiment shown in FIGS. 14 (A) and 14 (B) has a plurality of radial light reflecting portions (not shown) on one side of the transparent flat plate 85 as in the third embodiment.
  • a plurality of first ridges 92 having a trapezoidal cross section having a vertical surface 90 serving as a radial light reflecting portion 86 and an inclined surface 91 are reference points X (not shown).
  • Light concentrically arranged around a reference point Y (not shown) overlapping the reference point X in plan view on the other side (back side) of the transparent flat plate material 85.
  • a plurality of second ridges 95 having a trapezoidal cross section having a vertical surface 93 to be a reflective portion 88 and an inclined surface 94 are arranged concentrically.
  • first grooves 96 having a triangular cross section are formed between the adjacent first ridges 92, and a plurality of second grooves 97 having a triangular cross section between the adjacent second ridges 95. Is formed.
  • a micro flat portion 98 is formed between the lower end (the bottom of the second groove 97). The width of the micro flat portion 98 is the same as that of the micro flat portions 23 and 33 in the first embodiment.
  • the metal reflecting surfaces 79 and 80 are formed on the vertical surfaces 66 and 69 of the first and second grooves 68 and 71, and function as the radial light reflecting portion 62 and the concentric light reflecting portion 64.
  • the air layer an example of a gas layer
  • the vertical surfaces 90 and 93 of the first and second ridges 92 and 95 can be By making it a total reflection surface, it is made to function as the radial light reflection part 86 and the concentric light reflection part 88 as it is.
  • the transparent flat plate 85 used for forming a three-dimensional image A decrease in surface area can be prevented, and a bright stereoscopic image can be obtained.
  • this three-dimensional image forming apparatus 84 When manufacturing this three-dimensional image forming apparatus 84, as in the third embodiment, molding is performed by injection molding (or press molding or roll molding) using a transparent resin as a raw material. At this time, the same transparent resin as the first and second transparent resins of the first embodiment is suitably used as the raw material, but since total reflection is used, the material is not particularly limited. After molding, as in the first embodiment, it is preferable to carry out an annealing process to remove residual stress and the like. In the three-dimensional image forming apparatus 84, the vertical surfaces 90, 93 of the first and second ridges 92, 95 to be the radial light reflecting portion 86 and the concentric light reflecting portion 88 are total reflection surfaces using an air layer.
  • the inclined surfaces 91 and 94 do not need to have a polygonal surface, a concave surface, an uneven surface, etc., and may be flat. Further, in this three-dimensional image forming apparatus 84, since the first and second light control parts 87 and 89 can be simultaneously molded on the front and back of one transparent flat plate 85, the radial light reflection part 86 and concentric circles Alignment of the light reflecting portion 88 is also easy and excellent in productivity.
  • the operation of the three-dimensional image forming apparatus 84 obtained as described above will be described with reference to FIGS. 14A and 14B.
  • the light control section 89 enters the second light control section 89 from P41 on the front surface horizontal section 99.
  • air is present in the second groove 97 (outside region of the vertical surface 93), and the refractive index ⁇ 1 of the transparent flat plate 85 (in the second ridge 95) is outside the vertical surface 93. It is larger than the refractive index ⁇ a of the region, that is, the air layer.
  • the inside of 93 is a total reflection surface, which functions as a concentric light reflection portion 88, and total reflection of light occurs at P42.
  • the light reflected by P42 travels in the transparent flat plate 85 and enters the first light control unit 87 (in the first ridge 92).
  • the inner side of the vertical surface 90 becomes a total reflection surface similarly to the above and functions as a radial light reflecting portion 86. Total reflection of light occurs.
  • the light reflected by P43 is emitted from the first light control unit 87 into the air at the position P44 on the surface horizontal portion 99 of the first ridge 92 and forms an image.
  • the amount of light passing through the minute flat portion 98 provided at the bottom of the first and second grooves 96 and 97 is small, and a large amount of light passes through the inside of the first and second ridges 92 and 95 Therefore, the amount of light totally reflected by the radial light reflecting portion 86 and the concentric light reflecting portion 88 can be increased, and a bright and clear three-dimensional image can be formed.
  • refraction occurs at the positions of P41 and P44, the refraction of P41 and P44 cancels out.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention is also applied to the case where a three-dimensional image forming apparatus is manufactured by combining the three-dimensional image forming apparatus manufacturing methods according to the respective embodiments.
  • a three-dimensional image forming apparatus having a radial light reflecting portion and a concentric light reflecting portion as the first and second vertical light reflecting portions and a method of manufacturing the same have been described.
  • each of the plurality of vertical light reflection surfaces (strip light reflection surfaces) of the first and second light control panels (or light control sections) are linear (parallel) as in the prior art.
  • the present invention can also be applied to a three-dimensional image forming apparatus arranged to be orthogonal to one another.
  • a technique for forming irregularities on the surface of the mold portion forming the inclined surface of each groove in advance by shot blasting, matte finishing, etc., and transferring the asperity of the metal mold to the inclined surface of each groove In addition to facilitating mold removal from the mold, it is an object of the present invention to improve the adhesion between the inclined surface of each groove and the transparent resin filled in each groove. Therefore, this technique is useful in filling a transparent resin into the inside of a groove in the manufacture of a three-dimensional image forming apparatus, and the shape and arrangement of the groove at that time are not limited.
  • the metal particles are irradiated to the vertical surface of each groove by a method such as sputtering to form a metal reflection surface (mirror surface).
  • metal paste is applied, etc.
  • a metal reflective surface may be formed.
  • the sixth step of the second embodiment the case where the first and second light control members are joined using a transparent adhesive or the like has been described, but the first and second light control members have a gap. It can be used as a three-dimensional image forming apparatus by overlapping or by overlapping without gaps.
  • the first and second light control sections were simultaneously molded on both sides (front and back) of a single transparent flat plate material, but the first and second transparent flat plate materials are separately manufactured separately.
  • the second light control member and join it with a transparent adhesive or the like.
  • the first and second grooves are opened on both sides of the three-dimensional image forming apparatus, and foreign substances such as dust easily enter and accumulate, so the refractive index is the same as that of the transparent flat plate material.
  • the first and second grooves may be covered by bonding a transparent plate having an approximate refractive index to both sides of the three-dimensional image forming apparatus, or the like, and an air layer may be formed inside each groove.
  • the first and second light control members are separately formed on two transparent flat plates and joined with a transparent adhesive or the like, the first and second grooves face each other to seal them, It is also possible to form an air layer inside the Note that, instead of air, a gas such as nitrogen may be enclosed in the first and second grooves to form a gas layer, or the inside of the first and second grooves may be evacuated.
  • the concentric light reflecting portion of the present invention is not limited to a complete circle, but includes those formed in a polygonal shape, each surface of which is orthogonal to the radial light reflecting portion.
  • the imaging range is wide by including the plurality of radial light reflecting portions and the plurality of concentric light reflecting portions. Since the arrangement intervals can be made finer and many light reflecting parts can be arranged densely, the viewing angle can be expanded to form a bright and clear three-dimensional image with few ghosts, and a three-dimensional display device, a game machine, a game It can be applied to devices, advertising towers, etc. Furthermore, since the structure is simple, it is possible to manufacture a low-cost, three-dimensional image forming apparatus excellent in mass productivity.
  • 10 solid image forming device 12: radial light reflecting portion (first vertical light reflecting portion) 13: first light control member 14: concentric light reflecting portion (second vertical light reflecting portion) 15: second light control member, 16: transparent flat plate, 17: vertical surface, 18: inclined surface, 19: groove, 20: convex, 21: first molded base material, 23, 24: micro flat surface , 26: transparent flat plate, 27: vertical surface, 28: inclined surface, 29: groove, 30: convex, 31, second molded base material, 33, 34: micro flat portion, 35, 36: irradiation direction, 37, 38: metal reflective surface, 39: first intermediate base material, 40: second intermediate base material, 41: transparent adhesive (third transparent resin), 43: transparent resin sheet (third transparent resin) ), 44: flat press, 45: transparent adhesive (third transparent resin), 46: transparent resin plate, 47: first light control member, 48: transparent adhesive Fourth transparent resin), 49: transparent resin plate, 50: second light control member, 51: solid image forming device, 52: transparent adhesive layer, 60: solid image forming device

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Abstract

平面視して環状又は環状の一部を用いた形状に形成される立体像結像装置及びその製造方法であって、透明平板材１６の一側に基準点Ｘを中心にして、垂直面１７と傾斜面１８とを有する断面三角形の複数の溝１９、及び隣り合う溝１９の間に形成される断面三角形の複数の凸条２０がそれぞれ放射状に配置され、透明平板材２６の一側に基準点Ｙを中心にして、垂直面２７と傾斜面２８を有する断面三角形の複数の溝２９、及び隣り合う溝２９の間に形成される断面三角形の複数の凸条３０がそれぞれ同心円状に配置されており、各溝１９、２９の垂直面１７、２７には金属反射面３７、３８が形成され、各溝１９、２９には、透明平板材１６、２６の屈折率と同一又は近似の屈折率を有する透明樹脂が充填され、溝１９、２９が向かい合った状態で透明平板材１６、２６が積層され接合されている。

Description

立体像結像装置及び立体像結像装置の製造方法
本発明は、空中に立体像を結像する立体像結像装置及び立体像結像装置の製造方法に関する。
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複数かつ帯状で、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
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複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。
また、第１、第２の光制御パネルの複数の金属反射面がそれぞれ直線状（平行）で、平面視して直交するように配置されているため、金属反射面の配置間隔（ピッチ）に制限を受け、視野角（結像範囲）も限られ、立体像の明るさや鮮明さにも限界があった。
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光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、光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。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、視野角が広く、ゴーストの少ない明るく鮮明な立体像を得ることが可能で、製造も比較的容易な立体像結像装置及び立体像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の発明に係る立体像結像装置は、平面視して環状又は環状の一部を用いた形状に形成される立体像結像装置であって、
透明平板材の一側に基準点Ｘを中心にして放射状に複数の第１の垂直光反射部を設け、前記透明平板材の他側に平面視して前記基準点Ｘに重なる基準点Ｙを中心にして前記第１の垂直光反射部と交差する同心円状に複数の第２の垂直光反射部を設けたものである。
ここで、立体像結像装置は最終形状が平面視して環状又は環状の一部を用いた形状であればよく、製造段階の外形形状は環状、円形状或いはその他の形状でもよい。なお、環状の一部を用いた形状には扇形の他、矩形状も含む。
この立体像結像装置では、基準点Ｘを中心にして放射状に設けられる第１の垂直光反射部（放射状光反射部）が直線状に形成されるのに対し、同心円状に設けられる第２の垂直光反射部（同心円状光反射部）は、基準点Ｙを中心とする同心円に沿って湾曲しているが、平面視して第１の垂直光反射部と第２の垂直光反射部が交差する点では、両者は直交している。よって、従来のように複数の直線状の帯状光反射面を平行に配置した第１、第２の光制御パネル（又は光制御部）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た（又は一体化した）立体像結像装置と同様に、立体像を結像させることができる。
第１の垂直光反射部は、透明平板材の一側に複数の溝を間隔を開けて放射状に形成し、その垂直面を鏡面としたものが好適に用いられる。また、第２の垂直光反射部は、透明平板材の他側に複数の溝を間隔を開けて同心円状に形成し、その垂直面を鏡面としたものが好適に用いられる。これらは、透明樹脂からプレス成型、インジェクション成型、ロール成型等によって製造することができる。なお、第１、第２の垂直光反射部が形成される溝は、１枚の透明平板材の両側（表裏）に同時に成型してもよいし、２枚の透明平板材の一側（表面）に別々に成型して透明接着剤で接合してもよい。このとき、溝の断面形状を矩形状、直角三角形状、台形状等に形成することにより、簡単に垂直面を得ることができる。
特に、溝の断面形状を直角三角形状や台形状に形成した場合、溝が開放側に広くなるので、押型又は脱型が容易となり、生産性に優れる。また、溝の断面形状が矩形状の場合、両側の垂直面を光反射部（以下、第１、第２の垂直光反射部をまとめて光反射部ともいう）とすることができる。
なお、放射状光反射部と同心円状光反射部の２種類の光反射部は、透明平板材の板厚方向の上下（一側と他側）に重ね合わされて配置されていればよい。
また、成型に用いる金型の表面を光が乱反射しない程度に鏡面研磨することにより、製造される透明平板材の表面も同様の鏡面となる。よって、光の全反射を利用する場合は、溝の垂直面をそのまま光反射部として使用することができる。但し、その場合、溝の幅を広くすると立体像の形成に使用される透明平板材表面の面積が減少して明るい立体像が得られなくなるので、溝の断面を直角三角形状に形成して、溝と溝の間に形成される凸条の断面を台形状とすることが望ましい。また、金型による成型後に、溝の垂直面に選択的に金属蒸着等を行って金属反射面（鏡面）を形成し、光反射部として使用することもできる。なお、第２の垂直光反射部は同心円状に形成する代わりに、１条若しくは複数条の溝を渦巻状に形成してもよい。また、成型によって透明平板材の表面に溝を形成する代わりに、透明平板材の表面を削って溝を形成することもできる。
第１の発明に係る立体像結像装置において、前記第１、第２の垂直光反射部は、それぞれ金属反射面であることが好ましい。
ここで、金属反射面（鏡面）を形成する方法として、溝の垂直面に直接、スパッタリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、イオンビームの照射、金属ペーストの塗布等を行う以外に、スパッタリングや金属蒸着等で反射膜を形成した樹脂フィルムを溝の垂直面に貼り付けてもよい。なお、特に、断面三角形の溝の垂直面に直接、スパッタリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、イオンビームの照射等を行う場合、溝の傾斜面は平面の他、断面が内側に窪む凹面、多角面（多角形の一部からなる）を含むことが好ましい。これにより、溝の傾斜面に金属反射面が形成されるのを極力防止できる。
第１の発明に係る立体像結像装置において、該立体像結像装置は両表面が平坦な平板状となって、前記第１、第２の垂直光反射部以外の素材は、屈折率が同一又は近似する２種類以上の透明樹脂からなることが好ましい。
ここで、一の透明樹脂の屈折率に対し、他の透明樹脂の屈折率は０．８～１．２倍（より好ましくは、０．９～１．１倍、さらに好ましくは、０．９５～１．０５倍）の範囲にあることが好ましい。
第１の発明に係る立体像結像装置において、前記第１、第２の垂直光反射部は、それぞれ全反射面であることが好ましい。
第１の発明に係る立体像結像装置において、前記第１、第２の垂直光反射部には気体層又は真空が使用されていることが好ましい。
第１の発明に係る立体像結像装置において、前記透明平板材の一側に前記基準点Ｘを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面三角形の複数の第１の溝、及び隣り合う前記第１の溝の間に形成される断面三角形の複数の第１の凸条がそれぞれ放射状に配置され、前記透明平板材の他側に前記基準点Ｙを中心にして、垂直面と傾斜面を有する断面三角形の複数の第２の溝、及び隣り合う前記第２の溝の間に形成される断面三角形の複数の第２の凸条がそれぞれ同心円状に配置されており、前記第１、第２の溝の前記垂直面には前記金属反射面が形成され、前記第１、第２の溝には、前記透明平板材の屈折率と同一又は近似の屈折率を有する透明樹脂が充填されていることが好ましい。
第１の発明に係る立体像結像装置において、前記透明平板材の一側に前記基準点Ｘを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面台形の複数の第１の凸条、及び隣り合う前記第１の凸条の間に形成される断面三角形の複数の第１の溝がそれぞれ放射状に配置され、前記透明平板材の他側に前記基準点Ｙを中心にして、傾斜面と垂直面とを有する断面台形の複数の第２の凸条、及び隣り合う前記第２の凸条の間に形成される断面三角形の複数の第２の溝がそれぞれ同心円状に配置されており、前記第１、第２の凸条の前記垂直面は、前記気体層又は真空を使用した全反射面であることが好ましい。
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、平面視して環状又は環状の一部を用いた形状に形成される立体像結像装置の製造方法であって、
透明平板材の一側に基準点Ｘを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面三角形の複数の溝、及び隣り合う前記溝の間に形成される断面三角形の複数の凸条がそれぞれ放射状に配置された第１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、
透明平板材の一側に基準点Ｙを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面三角形の複数の溝、及び隣り合う前記溝の間に形成される断面三角形の複数の凸条がそれぞれ同心円状に配置された第２の成型母材を、第２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２工程と、
前記第１、第２の成型母材の前記溝の垂直面のみに第１、第２の垂直光反射部となる金属反射面を選択的に形成して、第１、第２の中間母材を製造する第３工程と、
前記第１、第２の中間母材の前記溝に、前記第１、第２の透明樹脂の屈折率と同一若しくは近似の屈折率を有する第３の透明樹脂を充填し、前記第１、第２の中間母材の前記溝同士を向かい合わせた状態で、平面視してそれぞれの前記基準点Ｘ、Ｙが重なるように前記第１、第２の中間母材を積層して接合する第４工程とを有する。
ここで、第１、第２の透明樹脂の屈折率η１、η２は同一で、第３の透明樹脂の屈折率η３は、第１、第２の透明樹脂の屈折率η１、η２の０．８～１．２倍（より好ましくは、０．９～１．１倍、さらに好ましくは、０．９５～１．０５倍）の範囲にあることが好ましい。
なお、第４工程では、第１、第２の透明樹脂より融点が低いシート状の第３の透明樹脂を第１、第２の中間母材の間に挟み込み、真空状態で加熱、押圧して、第３の透明樹脂のみを溶解し、第１、第２の中間母材の溝に充填して固化させてもよいし、第１、第２の中間母材の溝に透明接着剤（第３の透明樹脂からなる）を充填し、第１、第２の中間母材の凸条を向かい合わせて第１、第２の中間母材を突き合わせ、透明接着剤を硬化させてもよい。透明接着剤としては紫外線等を照射することにより硬化する光硬化型の他、熱硬化型や二液混合型の接着剤を用いることができるが、特に、屈折率η３を屈折率η１、η２に近づけるために、屈折率を調整した屈折率調整樹脂からなる光学用接着剤等が好適に用いられる。
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、平面視して環状又は環状の一部を用いた形状に形成される立体像結像装置の製造方法であって、
透明平板材の一側に基準点Ｘを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面三角形の複数の溝、及び隣り合う前記溝の間に形成される断面三角形の複数の凸条がそれぞれ放射状に配置された第１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、
透明平板材の一側に基準点Ｙを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面三角形の複数の溝、及び隣り合う前記溝の間に形成される断面三角形の複数の凸条がそれぞれ同心円状に配置された第２の成型母材を、第２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２工程と、
前記第１、第２の成型母材の前記溝の垂直面のみに第１、第２の垂直光反射部となる金属反射面を選択的に形成して、第１、第２の中間母材を製造する第３工程と、
前記第１の中間母材の前記溝に、前記第１の透明樹脂の屈折率と同一若しくは近似の屈折率を有する第３の透明樹脂を充填し、表面を平面化して第１の光制御部材を形成する第４工程と、
前記第２の中間母材の前記溝に、前記第２の透明樹脂の屈折率と同一若しくは近似の屈折率を有する第４の透明樹脂を充填し、表面を平面化して第２の光制御部材を形成する第５工程と、
前記第１、第２の光制御部材を平面視してそれぞれの前記基準点Ｘ、Ｙが重なるように隙間を有して又は隙間なく重ね合わせる第６工程とを有する。
ここで、第３の透明樹脂の屈折率η３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、さらに好ましくは、０．９５～１．０５倍）の範囲にあることが好ましい。また、第４の透明樹脂の屈折率η４は、第２の透明樹脂の屈折率η２の０．８～１．２倍（より好ましくは、０．９～１．１倍、さらに好ましくは、０．９５～１．０５倍）の範囲にあることが好ましい。なお、第１の透明樹脂と第２の透明樹脂、第３の透明樹脂と第４の透明樹脂はそれぞれ同一の素材であることが好ましいが、異なっていてもよい。
なお、第４工程では、第１の透明樹脂より融点が低いシート状の第３の透明樹脂を真空状態で加熱、押圧して、第３の透明樹脂のみを溶解し、第１の中間母材の溝に充填して固化させてもよいし、第１の中間母材の溝に透明接着剤（第３の透明樹脂からなる）を充填して硬化させてもよい。また、第５工程では、第２の透明樹脂より融点が低いシート状の第４の透明樹脂を真空状態で加熱、押圧して、第４の透明樹脂のみを溶解し、第２の中間母材の溝に充填して固化させてもよいし、第２の中間母材の溝に透明接着剤（第４の透明樹脂からなる）を充填して硬化させてもよい。第４工程、第５工程で透明接着剤を用いる場合は、第２の発明と同様のものが好適に用いられる。
第１、第２の光制御部材は、鮮明な立体像を形成するために、両表面が平坦な平板状となっている必要があるので、第４工程、第５工程で透明接着剤を用いる場合は、硬化後の樹脂表面を切削や研磨等により平面化処理することが好ましい。なお、平面化処理の代わりに、第１、第２の中間母材の溝に透明接着剤を充填した上から、表面が平坦な透明樹脂板を積層し、接合してもよい。このとき、透明樹脂板の材質は、第１、第２の透明樹脂と同一のものが好適に用いられるが、その屈折率が、第１、第２の透明樹脂の屈折率η１、η２の０．８～１．２倍（より好ましくは、０．９～１．１倍、さらに好ましくは、０．９５～１．０５倍）の範囲にあるものであれば使用可能である。
前記目的に沿う第４の発明に係る立体像結像装置の製造方法は、平面視して環状又は環状の一部を用いた形状に形成される立体像結像装置の製造方法であって、
透明平板材の一側に基準点Ｘを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面三角形の複数の第１の溝、及び隣り合う前記第１の溝の間に形成される断面三角形の複数の第１の凸条がそれぞれ放射状に配置され、前記透明平板材の他側に平面視して前記基準点Ｘに重なる基準点Ｙを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面三角形の複数の第２の溝、及び隣り合う前記第２の溝の間に形成される断面三角形の複数の第２の凸条がそれぞれ同心円状に配置された成型母材を、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、
前記成型母材の前記第１、第２の溝の垂直面のみに第１、第２の垂直光反射部となる金属反射面を選択的に形成して中間母材を製造する第２工程と、
前記中間母材の前記第１、第２の溝に、前記第１の透明樹脂の屈折率と同一若しくは近似の屈折率を有する第２の透明樹脂を充填し、表面を平面化する第３工程とを有する。
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、さらに好ましくは、０．９５～１．０５倍）の範囲にあることが好ましい。
なお、第３工程では、第１の透明樹脂より融点が低いシート状の第２の透明樹脂を真空状態で加熱、押圧して、第１の透明樹脂のみを溶解し、中間母材の第１、第２の溝に充填して固化させてもよいし、中間母材の第１、第２の溝に透明接着剤（第２の透明樹脂からなる）を充填して硬化させてもよい。第３工程で透明接着剤を用いる場合は、第２の発明と同様のものが好適に用いられる。
立体像結像装置は、鮮明な立体像を形成するために、両表面が平坦な平板状となっている必要があるので、第３工程で透明接着剤を用いる場合は、硬化後の樹脂表面を切削や研磨等により平面化処理することが好ましい。なお、平面化処理の代わりに、中間母材の第１、第２の溝に透明接着剤を充填した上から、表面が平坦な透明樹脂板を積層し、接合してもよい。このとき、透明樹脂板の材質は、第１の透明樹脂と同一のものが好適に用いられるが、その屈折率が、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、さらに好ましくは、０．９５～１．０５倍）の範囲にあるものであれば使用可能である。
前記目的に沿う第５の発明に係る立体像結像装置の製造方法は、平面視して環状又は環状の一部を用いた形状に形成される立体像結像装置の製造方法であって、
透明平板材の一側に基準点Ｘを中心にして、第１の垂直光反射部となる垂直面と傾斜面とを有する断面台形の複数の第１の凸条、及び隣り合う前記第１の凸条の間に形成される断面三角形の複数の第１の溝がそれぞれ放射状に配置され、前記透明平板材の他側に平面視して前記基準点Ｘに重なる基準点Ｙを中心にして、第２の垂直光反射部となる垂直面と傾斜面とを有する断面台形の複数の第２の凸条、及び隣り合う前記第２の凸条の間に形成される断面三角形の複数の第２の溝がそれぞれ同心円状に配置された成型体を、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によって製造する工程を有する。
第１の発明に係る立体像結像装置は、複数の放射状光反射部と同心円状光反射部を有することにより、結像範囲が広く、光反射部の配置間隔（ピッチ）を細かくして多くの光反射部を密に配置することができ、視野角を広げて、ゴーストの少ない明るく鮮明な立体像を得ることができる。
光反射部が金属反射面である場合、光の入射角に制限がなく、多くの反射光が得られ、広範囲で結像させて明るい立体像を得ることができる。
また、立体像結像装置の両表面が平坦な平板状となって、光反射部以外の素材が、屈折率が同一又は近似する２種類以上の透明樹脂からなる場合、透明樹脂の界面における屈折の影響は極めて小さく、全反射や分光等の現象が起こらず、歪みの少ない鮮明な立体像を形成することができる。
光反射部が全反射面である場合、溝の垂直面に金属反射面を形成する必要がなく、構造を簡素化することができる。
光反射部が気体層又は真空を使用した全反射面である場合、溝の内部に透明樹脂を充填する必要がなく、特に気体層では製造工数を削減することができ、量産性に優れる。
第２～第４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、成型母材には垂直面と傾斜面とを有する多数の溝が形成されている。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、成型母材の成型に用いる透明樹脂の屈折率と同一若しくは近似の屈折率を有する透明樹脂が溝に充填されることにより、傾斜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。
第５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で製造された成型体をそのまま使用することができ、押型又は脱型が容易で、溝のアスペクト比が高いだけでなく、金属反射面を形成する必要や溝に透明樹脂を充填する必要がなく、極めて簡素な構造で、明るく鮮明な立体像を得ることができる量産性に優れた立体像結像装置を製造できる。
（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正面図及び平面図、（Ｃ）は図１（Ａ）のＡ－Ａ’矢視図、（Ｄ）は図１（Ａ）のＢ－Ｂ’矢視図である。 （Ａ）は図１（Ｂ）のＣ－Ｃ’部Ｄ－Ｄ’矢視断面図、（Ｂ）は図１（Ｂ）のＥ－Ｅ’部Ｆ－Ｆ’矢視断面図である。 （Ａ）は同立体像結像装置の製造方法の第１工程を示す正断面図であり、（Ｂ）は同立体像結像装置の製造方法の第２工程を示す側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同立体像結像装置の製造方法の第３工程を示す正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同立体像結像装置の製造方法の第４工程を示す正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同立体像結像装置の製造方法の第４工程の変形例を示す正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施例に係る立体像結像装置の製造方法の第４工程を示す正断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同立体像結像装置の製造方法の第５工程を示す側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同立体像結像装置の正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第３の実施例に係る立体像結像装置の正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同立体像結像装置の製造方法の第１工程を示す正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同立体像結像装置の製造方法の第２工程を示す正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同立体像結像装置の製造方法の第３工程を示す正断面図及び側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第４の実施例に係る立体像結像装置の正断面図及び側断面図である。
続いて、本発明の実施例に係る立体像結像装置及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１（Ａ）～（Ｄ）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１０は、基準点Ｘを中心にして、放射状に複数の放射状光反射部（第１の垂直光反射部）１２が設けられた平面視して環状の第１の光制御部材１３と、平面視して基準点Ｘに重なる基準点Ｙを中心にして、同心円状に複数の同心円状光反射部（第２の垂直光反射部）１４が設けられた平面視して環状の第２の光制御部材１５とを有している。この立体像結像装置１０は、平面視して放射状光反射部１２と同心円状光反射部１４がそれぞれ交差する点で、放射状光反射部１２と同心円状光反射部１４が直交していることにより、物体からの光を放射状光反射部１２と同心円状光反射部１４で反射させて、物体の立体像を結像させるものである。
この放射状光反射部１２及び同心円状光反射部１４は、例えば、いずれも２００～１０００μｍ、好ましくは２００～３００μｍのピッチで配置されるが、図１（Ｃ）、（Ｄ）では一部のみを示している。放射状光反射部１２及び同心円状光反射部１４は等ピッチで配置することが望ましいが、異なるピッチで配置することも可能である。このとき、放射状光反射部１２の長さｒは円形に形成された外形の半径Ｒに対し、ｒ＝（０．２～０．８）Ｒの範囲であることが好ましい。また、放射状光反射部１２は基準点Ｘに近づくほどピッチが狭くなるので、必要に応じて部分的に間引いて配置してもよい。
なお、立体像結像装置１０は平面視して環状に形成されているが、実際に立体像の結像に使用する領域は、図１（Ｃ）、（Ｄ）中の矩形状の二点鎖線で囲んだ部分であるので、製造段階では、まず、図１（Ａ）～（Ｄ）に示すように環状に形成してから、環状の一部を立体像結像装置として切り出すことができる（以下の実施例においても同じ）。よって、製造時の外形を大型化すれば複数の立体像結像装置を切り出すことができ、生産性を向上できる。また、外形の直径を大きくすることにより、同心円状光反射部の曲率半径も大きくなり、湾曲による立体像の歪みを低減することができる。このとき、切り出される立体像結像装置の外形形状は適宜、選択することができ、環状の一部の他、矩形状でも扇形でもよい。
次に、立体像結像装置１０の詳細について説明する。
ここで、各同心円状光反射部１４は基準点Ｙを中心とする同心円に沿って湾曲しているが、微小範囲では直線状とみなせるため、図２（Ａ）では、図１（Ｂ）のＣ－Ｃ’部Ｄ－Ｄ’矢視断面図を拡大して平面（直線）状の正断面図として示す。また、図２（Ｂ）では、放射状光反射部１２に沿う図１（Ｂ）のＥ－Ｅ’部Ｆ－Ｆ’矢視断面図を９０度回転して側断面図として示す（以下、同じ）。
この立体像結像装置１０の製造にあっては、図３（Ａ）に示すように、透明平板材１６の表側（一側）に、基準点Ｘ（図１（Ｃ）参照）を中心にして、垂直面１７と傾斜面１８とを有する断面三角形の複数の溝１９と、隣り合う溝１９の間に形成される断面三角形の複数の凸条２０がそれぞれ放射状に配置された第１の成型母材２１を、第１の透明樹脂（屈折率η１）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））を使用することが好ましい。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ことが好ましい。
第１の成型母材２１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３（Ａ）に示すように、溝１９の垂直面１７の下端と傾斜面１８の下端との間、及び溝１９の垂直面１７の上端と傾斜面１８の上端との間には、それぞれ微小平面部２３、２４が形成されている。微小平面部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。このとき、凸条２０のピッチｗは放射状光反射部１２のピッチと同一であり、２００～１０００μｍ、好ましくは２００～３００μｍである。なお、このような微小平面部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。
また、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の光反射部が得られる（以上、第１工程）。
次に、図３（Ｂ）に示すように、透明平板材２６の表側（一側）に、基準点Ｙ（図１（Ｄ）参照）を中心にして、垂直面２７と傾斜面２８とを有する断面三角形の複数の溝２９と、隣り合う溝２９の間に形成される断面三角形の複数の凸条３０がそれぞれ同心円状に配置された第２の成型母材３１を、第２の透明樹脂（屈折率η２）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２の透明樹脂として、第１の透明樹脂と同一のものを使用することが好ましい。
第２の成型母材３１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３（Ｂ）に示すように、溝２９の垂直面２７の下端と傾斜面２８の下端との間、及び溝２９の垂直面２７の上端と傾斜面２８の上端との間には、それぞれ微小平面部３３、３４が形成されている。微小平面部３３、３４の幅は、例えば、凸条３０のピッチｗの０．０１～０．１倍程度とするのがよい。このとき、凸条３０のピッチｗは同心円状光反射部１４のピッチと同一であり、２００～１０００μｍ、好ましくは２００～３００μｍである。なお、このような微小平面部３３、３４を形成することにより、溝２９、及び凸条３０の形状安定性に優れ、寸法管理の信頼性にも優れる。
また、溝２９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の光反射部が得られる（以上、第２工程）。
次に、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１、第２の成型母材２１、３１の溝１９、２９の垂直面１７、２７のみに選択的に金属反射面（鏡面）３７、３８を形成して、傾斜面１８、２８には金属反射面を形成せず、透明の状態を保持する処理を行う。この垂直面１７、２７への金属反射面３７、３８の選択形成は、傾斜面１８、２８に沿った斜め方向から、傾斜面１８、２８に平行又は傾斜面１８、２８が凸条２０、３０の影になるようにして、真空中又は低圧下で、垂直面１７、２７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３５、３６（角度θ２）は、僅少の範囲で傾斜面１８、２８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、２９の垂直面１７、２７の下端と傾斜面１８、２８の下端との間にそれぞれ微小平面部２３、３３が形成されているので、傾斜面１８、２８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１７、２７の下端まで斑なく金属粒子を照射することができる。
なお、実際には、溝１９の垂直面１７は放射状に配置され、溝２９の垂直面２７は同心円状に配置されているので、第１、第２の成型母材２１、３１をそれぞれ基準点Ｘ、Ｙ（図１（Ｃ）、（Ｄ）参照）を中心に回転させながら金属粒子の照射を行うことが好ましい。
以上の処理によって、垂直面１７、２７のみが鏡面化されて第１、第２の光制御部材１３、１５の放射状光反射部１２、同心円状光反射部１４となる金属反射面３７、３８が形成され、第１、第２の中間母材３９、４０が製造される。（以上、第３工程）。
また、微小平面部２４、３４に金属粒子が付着すると微小平面部２４、３４が鏡面となるので、微小平面部２４、３４に付着した金属を除去するか、微小平面部２４、３４に非透明処理又は非反射処理をするのが好ましい。
なお、この実施例においては、第１、第２の成型母材２１、３１の溝１９、２９の傾斜面１８、２８が平面であるため、僅少の範囲ではあるが、垂直面１７、２７の鏡面化中に傾斜面１８、２８にも金属粒子が付着することがある。そこで、垂直面１７、２７の下端と凸条２０、３０の上端とを連結する平面より窪んだ位置に多角面や円弧状の凹面を有する傾斜面とすることもできる。また、多数の微小な疵や凹凸からなる凹凸面を有する傾斜面とすることもできる。このように凸条の内側に窪む多角面、凹面、凹凸面を有する傾斜面の成型及び脱型は容易であり、垂直面の鏡面化中に傾斜面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、成型母材の成型に用いられる金型の製造時に、傾斜面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、成型時にそれを第１、第２の成型母材となる第１、第２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。なお、凹凸（疵）の凹部の形状は球面状や多角面状に限らず、適宜、選択することができる。この凹凸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、凹凸の凹部の深さは、適宜、選択することができるが、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、多角面や凹面を有する傾斜面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。よって、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、第１、第２の中間母材３９、４０が形成されるので、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、それぞれの溝１９、２９に、第１、第２の透明樹脂の屈折率η１、η２と同一若しくは近似の屈折率η３を有する第３の透明樹脂として、透明接着剤４１を充填し、第１、第２の中間母材３９、４０の溝１９、２９同士を向かい合わせた状態で、平面視して基準点Ｘと基準点Ｙが重なるように（図１（Ｃ）、（Ｄ）参照）第１、第２の中間母材３９、４０を積層して接合し、一体化する。このとき、第１、第２の中間母材３９、４０が平面視して環状に形成されているので、基準点Ｘ、Ｙを中心にして容易に位置合わせを行うことができる。なお、溝１９、２９の底部に微小平面部２３、３３を有するので、気泡が抜け易く、透明接着剤４１を溝１９、２９の隅々まで充填することができる。また、凸条２０、３０の頂部に微小平面部２４、３４を有することにより、頂部の欠けや変形を防止し、凸条２０、３０同士を当接させて確実に加圧し、密着させることができる。このとき、透明接着剤（第３の透明樹脂）４１の屈折率η３は第１、第２の透明樹脂の屈折率η１、η２の０．８～１．２倍（より好ましくは、０．９～１．１倍、さらに好ましくは、０．９５～１．０５倍）の範囲にあることが好ましい。なお、透明接着剤４１としては、紫外線等を照射することにより硬化する光硬化型の他、熱硬化型や二液混合型の接着剤を用いることができるが、特に、屈折率η３を屈折率η１、η２に近づけるために、屈折率を調整した屈折率調整樹脂からなる光学用接着剤等が好適に用いられる。
なお、各溝の傾斜面が多角面、凹面、凹凸面を有する場合、その傾斜面と、溝に充填される透明接着剤（第３の透明樹脂）との密着性に優れる。特に、傾斜面に多数の凹凸が形成されている場合、アンカー効果によって密着性を高めることができる。これにより、溝内を透明接着剤（第３の透明樹脂）で隙間なく埋めて凹凸を解消することができる。その結果、傾斜面と第３の透明樹脂との界面で乱反射（散乱）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て、明るく鮮明な立体像を得ることができる（以上、第４工程）。
上記第４工程では、第３の透明樹脂として透明接着剤４１を用いたが、透明接着剤４１の代わりに、シート状の透明樹脂を用いてもよい。
つまり、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１、第２の中間母材３９、４０の凸条２０、３０を向かい合わせた状態で、第１、第２の中間母材３９、４０の間に第１、第２の透明樹脂より融点が低く、かつ第１、第２の透明樹脂の屈折率η１、η２と同一若しくは近似の屈折率η３を有する透明樹脂シート（第３の透明樹脂）４３を挟み込み、加熱機構を有する平面プレス４４の間に配置して、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。これにより、透明樹脂シート４３のみを溶融して第１、第２の中間母材３９、４０の溝１９、２９に充填し、固化させて第１、第２の中間母材３９、４０を一体化することができる。
透明樹脂シート（第３の透明樹脂）４３としては、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η３：１．５３、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、第２の透明樹脂より低く、透明度が高く、屈折率η３が第１、第２の透明樹脂の屈折率η１、η２の０．８～１．２倍（より好ましくは、０．９～１．１倍、さらに好ましくは、０．９５～１．０５倍）の範囲のものであれば代替可能である。
なお、溝１９、２９内の樹脂の量が不足すると、空間が形成されるので、溶融後の透明樹脂が溝１９、２９から溢れる程度に透明樹脂シート４３の厚みｔ１を設定することが好ましい。よって、透明樹脂シート４３の溶融後の体積が、溝１９、２９の空間の体積と同等以上となるように透明樹脂シート４３の厚みｔ１を選択すればよい。例えば、溝１９、２９の深さｄに対し、透明樹脂シート４３の厚みｔ１＞ｄ（更に詳細には、２ｄ＞ｔ１＞ｄ）とすることによって、溝１９、２９を第３の透明樹脂によって完全に埋めることができる。
この立体像結像装置１０の動作を、図２（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Ｐ１１から第２の光制御部材１５に進入し、金属反射面３８からなる同心円状光反射部１４のＰ１２で反射する。Ｐ１２で反射した光は第１の光制御部材１３に進入し、金属反射面３７からなる放射状光反射部１２のＰ１３で反射し、Ｐ１４の位置で第１の光制御部材１３から空中に出て行き結像する。
ここで、図２（Ｂ）のＱ１１で第２の透明樹脂（透明平板材２６）から第３の透明樹脂（透明接着剤４１）に、Ｑ１２で第３の透明樹脂（透明接着剤４１）から第１の透明樹脂（透明平板材１６）に、図２（Ａ）のＳ１１で第２の透明樹脂（透明平板材２６）から第３の透明樹脂（透明接着剤４１）に、Ｓ１２で第３の透明樹脂（透明接着剤４１）から第１の透明樹脂（透明平板材１６）に入光するが、第１、第２の透明樹脂の屈折率η１、η２と第３の透明樹脂の屈折率η３が略同じであるので、全反射や分光等の現象は起こらず、屈折の影響も極めて小さい。なお、Ｐ１１、Ｐ１４の位置でも屈折を起こすが、Ｐ１１、Ｐ１４の屈折は相殺する。また、放射状光反射部１２及び同心円状光反射部１４は表裏（図２（Ａ）、（Ｂ）では左右）いずれの側も光反射部として機能する。
続いて、本発明の第２の実施例に係る立体像結像装置及びその製造方法を説明する。
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３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ａ）、（Ｂ）に示した第１工程～第３工程を経て、第１、第２の中間母材３９、４０を製造する。その後、図７（Ａ）に示すように、第１の中間母材３９の溝１９に、第１の透明樹脂の屈折率η１と同一若しくは近似の屈折率η３を有する第３の透明樹脂として、透明接着剤４５を充填し、表面が平坦な透明樹脂板４６を積層する。そして、透明接着剤４５を硬化させ、第１の中間母材３９と透明樹脂板４６を接合することにより、図７（Ｂ）に示す第１の光制御部材４７が得られる（以上、第４工程）。
また、図８（Ａ）に示すように、第２の中間母材４０の溝２９に、第２の透明樹脂の屈折率η２と同一若しくは近似の屈折率η４を有する第４の透明樹脂として、透明接着剤４８を充填し、表面が平坦な透明樹脂板４９を積層する。そして、透明接着剤４８を硬化させ、第２の中間母材４０と透明樹脂板４９を接合することにより、図８（Ｂ）に示す第２の光制御部材５０が得られる（以上、第５工程）。
上記第４、第５工程において、透明接着剤（第３、第４の透明樹脂）４５、４８の屈折率η３、η４は第１、第２の透明樹脂の屈折率η１、η２の０．８～１．２倍（より好ましくは、０．９～１．１倍、さらに好ましくは、０．９５～１．０５倍）の範囲にあることが好ましい。なお、透明接着剤（第３、第４の透明樹脂）４５、４８は、第１の実施例における透明接着剤４１と同様のものが好適に用いられる。
また、上記第４、第５工程において、第１、第２の中間母材３９、４０に透明樹脂板４６、４９を積層することにより、第１、第２の光制御部材４７、５０の表面を容易に平坦（平面）化することができるが、硬化後の透明接着剤（第３、第４の透明樹脂）４５、４８の表面を切削や研磨等により平面化処理できる場合は、透明樹脂板４６、４９を省略できる。なお、透明樹脂板４６、４９の材質は、第１、第２の透明樹脂と同一のものが好適に用いられるが、その屈折率が、第１、第２の透明樹脂の屈折率η１、η２の０．８～１．２倍（より好ましくは、０．９～１．１倍、さらに好ましくは、０．９５～１．０５倍）の範囲にあるものであれば使用可能である。
第４、第５工程で得られた第１、第２の光制御部材４７、５０を平面視してそれぞれの基準点Ｘ、Ｙ（図１（Ｃ）、（Ｄ）参照）が重なるように積層して透明接着剤等を用いて（例えば、真空状態で）接合することにより、図９（Ａ）、（Ｂ）に示す第２の実施例に係る立体像結像装置５１が完成する。この立体像結像装置５１は、第１の実施例と同様に、金属反射面３７からなる放射状光反射部１２及び金属反射面３８からなる同心円状光反射部１４を有している（以上、第６工程）。
以上のようにして得られた立体像結像装置５１の動作を説明すると、図示しない対象物からの光Ｌ２はＰ２１から第２の光制御部材５０に進入し、金属反射面３８からなる同心円状光反射部１４のＰ２２で反射する。Ｐ２２で反射した光は第１の光制御部材４７に進入し、金属反射面３７からなる放射状光反射部１２のＰ２３で反射し、Ｐ２４の位置で第１の光制御部材４７から空中に出て行き結像する。
ここで、図９（Ｂ）のＱ２１で透明樹脂板４９から第４の透明樹脂（透明接着剤４８）に、Ｑ２２で第４の透明樹脂（透明接着剤４８）から第２の透明樹脂（透明平板材２６）に、図９（Ａ）のＳ２１で第１の透明樹脂（透明平板材１６）から第３の透明樹脂（透明接着剤４５）に、Ｑ２３で第３の透明樹脂（透明接着剤４５）から透明樹脂板４６に入光するが、第１～第４の透明樹脂の屈折率η１～η４及び透明樹脂板４６、４９の屈折率が略同じであるので、全反射や分光等の現象は起こらず、屈折の影響も極めて小さい。また、第１、第２の光制御部材４７、５０の間にも透明接着剤層５２が存在するが、透明接着剤４５、４８と同様に、第１、第２の透明樹脂の屈折率η１、η２と略同じ屈折率を有する透明接着剤を用い、厚さも薄く（５～５０μｍ）することにより、透明接着剤層５２を通過する際の屈折の影響は極めて小さく、全反射等の現象は起こらない。なお、Ｐ２１、Ｐ２４の位置でも屈折を起こすが、Ｐ２１、Ｐ２４の屈折は相殺する。また、放射状光反射部１２及び同心円状光反射部１４は表裏（図９（Ａ）、（Ｂ）では左右）いずれの側も光反射部として機能する。
なお、図９（Ａ）、（Ｂ）では、第１、第２の光制御部材４７、５０の裏側（溝１９、２９が形成されていない面）同士が接するように重ねて接合したが、表側同士を重ねて接合してもよいし、表側と裏側が接するように重ねて接合してもよい。いずれの場合も、完成した立体像結像装置の一側に放射状光反射部が配置され、他側に同心円状光反射部が配置されるので、動作に違いはなく、立体像を形成することができる。
続いて、本発明の第３の実施例に係る立体像結像装置及びその製造方法を説明する。
図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す第３の実施例に係る立体像結像装置６０は、１枚の透明平板材６１の一側（表側）に複数の放射状光反射部（第１の垂直光反射部）６２を備えた第１の光制御部６３を有し、他側（裏側）に複数の同心円状光反射部（第２の垂直光反射部）６４を備えた第２の光制御部６５を有している。
図１０（Ａ）、（Ｂ）、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この透明平板材６１の一側（表側）には、基準点Ｘ（図示せず）を中心にして、垂直面６６と傾斜面６７を有する断面三角形の複数の第１の溝６８が放射状に配置されており、透明平板材６１の他側（裏側）には、平面視して基準点Ｘに重なる基準点Ｙ（図示せず）を中心にして、垂直面６９と傾斜面７０を有する断面三角形の複数の第２の溝７１が同心円状に配置されている。そして、隣り合う第１の溝６８の間には断面三角形の複数の第１の凸条７２が形成され、隣り合う第２の溝７１の間には断面三角形の複数の第２の凸条７３が形成されている。
また、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１の溝６８の傾斜面６７の下端と垂直面６６の下端との間（第１の溝６８の底部）、第２の溝７１の傾斜面７０の下端と垂直面６９の下端との間（第２の溝７１の底部）にはそれぞれ微小平面部７５が形成され、第１の溝６８の傾斜面６７の上端と垂直面６６の上端との間（第１の凸条７２の頂部）、第２の溝７１の傾斜面７０の上端と垂直面６９の上端との間（第２の凸条７３の頂部）にはそれぞれ微小平面部７６が形成されている。この微小平面部７５、７６の幅は、第１の実施例における微小平面部２３、２４と同様である。
この立体像結像装置６０を製造する際は、まず、第１の透明樹脂（屈折率η１）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）によって成型を行い、成型母材７４を製造する。このとき原料となる第１の透明樹脂は第１の実施例の第１、第２の透明樹脂と同様のものが好適に用いられる。また、成型後は、第１の実施例と同様に、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。（以上、第１工程）。
次に、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、成型母材７４の第１、第２の溝６８、７１の垂直面６６、６９に選択的に金属反射面（鏡面）７９、８０を形成する。金属反射面７９、８０の形成は、第１の実施例と同様に、スパッタリング等により金属粒子を照射する方法が好適に用いられる。このときの傾斜面６７、７０の角度θ１と、金属粒子の照射方向７７、７８（角度θ２）との関係も第１の実施例と同様である。これにより、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示した第１、第２の光制御部６３、６５の放射状光反射部６２、同心円状光反射部６４となる金属反射面７９、８０が形成され、中間母材８１が製造される。なお、第１の光制御部６３側と第２の光制御部６５側では金属粒子の照射方向７７、７８が異なるので、第１の光制御部６３側と第２の光制御部６５側で別々に金属粒子の照射を行うことが望ましい。（以上、第２工程）。
次に、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、中間母材８１の第１、第２の溝６８、７１に、それぞれ第１の透明樹脂の屈折率η１と同一若しくは近似の屈折率η２を有する第２の透明樹脂として、透明接着剤８２を充填し、中間母材８１の両面に表面が平坦な透明樹脂板８３を積層する。そして、透明接着剤８２を硬化させ、中間母材８１と両面の透明樹脂板８３を接合することにより、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示した立体像結像装置６０が得られる（以上、第３工程）。
上記第３工程において、透明接着剤（第２の透明樹脂）８２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、さらに好ましくは、０．９５～１．０５倍）の範囲にあることが好ましい。なお、透明接着剤（第２の透明樹脂）８２は、第１の実施例における透明接着剤４１と同様のものが好適に用いられる。
また、上記第３工程において、中間母材８１の両面に透明樹脂板８３を積層することにより、立体像結像装置６０の両面を容易に平坦（平面）化することができるが、硬化後の透明接着剤（第２の透明樹脂）８２の表面を切削や研磨等により平面化処理できる場合は、透明樹脂板８３を省略できる。なお、透明樹脂板８３の材質は、第１の透明樹脂と同一のものが好適に用いられるが、その屈折率が、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、さらに好ましくは、０．９５～１．０５倍）の範囲にあるものであれば使用可能である。
以上のようにして得られた立体像結像装置６０の動作を、図１０（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明すると、図示しない対象物からの光Ｌ３はＰ３１から第２の光制御部６５に進入し、金属反射面８０からなる同心円状光反射部６４のＰ３２で反射する。Ｐ３２で反射した光は第１の光制御部６３に進入し、金属反射面７９からなる放射状光反射部６２のＰ３３で反射し、Ｐ３４の位置で第１の光制御部６３から空中に出て行き結像する。
ここで、図１０（Ｂ）のＱ３１で透明樹脂板８３から第２の透明樹脂（透明接着剤８２）に、Ｑ３２で第２の透明樹脂（透明接着剤８２）から第１の透明樹脂（透明平板材６１）に、図１０（Ａ）のＳ３１で第１の透明樹脂（透明平板材６１）から第２の透明樹脂（透明接着剤８２）、Ｑ３３で第２の透明樹脂（透明接着剤８２）から透明樹脂板８３に入光するが、第１、第２の透明樹脂の屈折率η１、η２及び透明樹脂板８３の屈折率が略同じであるので、全反射や分光等の現象は起こらず、屈折の影響も極めて小さい。なお、Ｐ３１、Ｐ３４の位置でも屈折を起こすが、Ｐ３１、Ｐ３４の屈折は相殺する。また、放射状光反射部６２及び同心円状光反射部６４は表裏（図１０（Ａ）、（Ｂ）では左右）いずれの側も光反射部として機能する。
続いて、本発明の第４の実施例に係る立体像結像装置及びその製造方法を説明する。
図１４（Ａ）、（Ｂ）に示す第４の実施例に係る立体像結像装置８４は、第３の実施例と同様に、透明平板材８５の一側に複数の放射状光反射部（第１の垂直光反射部）８６を備えた第１の光制御部８７を有し、透明平板材８５の他側に複数の同心円状光反射部（第２の垂直光反射部）８８を備えた第２の光制御部８９を有している。この透明平板材８５の一側（表側）には、放射状光反射部８６となる垂直面９０と傾斜面９１を有する断面台形の複数の第１の凸条９２が、基準点Ｘ（図示せず）を中心にして、放射状に配置されており、透明平板材８５の他側（裏側）には、平面視した基準点Ｘに重なる基準点Ｙ（図示せず）を中心にして、同心円状光反射部８８となる垂直面９３と傾斜面９４を有する断面台形の複数の第２の凸条９５が同心円状に配置されている。そして、隣り合う第１の凸条９２の間には断面三角形の複数の第１の溝９６が形成され、隣り合う第２の凸条９５の間には断面三角形の複数の第２の溝９７が形成されている。なお、第１の凸条９２の傾斜面９１の下端と垂直面９０の下端との間（第１の溝９６の底部）、第２の凸条９５の傾斜面９４の下端と垂直面９３の下端との間（第２の溝９７の底部）にはそれぞれ微小平面部９８が形成されている。この微小平面部９８の幅は、第１の実施例における微小平面部２３、３３と同様である。
第３の実施例では、第１、第２の溝６８、７１の垂直面６６、６９に金属反射面７９、８０を形成し、放射状光反射部６２及び同心円状光反射部６４として機能させたが、本実施例では、第１、第２の溝９６、９７内の空気層（気体層の一例）を使用して、第１、第２の凸条９２、９５の垂直面９０、９３を全反射面とすることにより、そのまま放射状光反射部８６及び同心円状光反射部８８として機能させている。このとき、第１、第２の凸条９２、９５が断面台形に形成されることにより、それぞれ幅広の表面水平部９９を有しているので、立体像の形成に使用される透明平板材８５表面の面積が減少することを防ぎ、明るい立体像を得ることができる。
この立体像結像装置８４を製造する際は、第３の実施例と同様に、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）によって成型を行う。このとき原料となる透明樹脂は第１の実施例の第１、第２の透明樹脂と同様のものが好適に用いられるが、全反射を利用するので、材質は特に限定されない。なお、成型後は、第１の実施例と同様に、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。
立体像結像装置８４では、放射状光反射部８６及び同心円状光反射部８８となる第１、第２の凸条９２、９５の垂直面９０、９３が、空気層を使用した全反射面であるので、垂直面９０、９３に金属反射面を形成する必要や第１、第２の溝９６、９７に透明樹脂を充填する必要がなく、インジェクション成型等によって成型された成型体をそのまま立体像結像装置８４として使用することができる。従って、傾斜面９１、９４は多角面、凹面、凹凸面等を有する必要はなく、平面でよい。
また、この立体像結像装置８４では、第１、第２の光制御部８７、８９を１枚の透明平板材８５の表裏に同時に成型することができるので、放射状光反射部８６と同心円状光反射部８８の位置合わせも容易で生産性に優れる。
以上のようにして得られた立体像結像装置８４の動作を、図１４（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明すると、図示しない対象物からの光Ｌ４は、第２の凸条９５における表面水平部９９上のＰ４１から第２の光制御部８９に進入する。ここで、第２の溝９７内（垂直面９３の外側領域）には空気が存在しており、透明平板材８５（第２の凸条９５内）の屈折率η１は、垂直面９３の外側領域、すなわち空気層の屈折率ηａより大きい。このため、第２の凸条９５内を進行した光が垂直面９３上のＰ４２に入射する際に、その入射角θｉ１がｓｉｎθｃ＝η１／ηａの関係を満たす臨界角θｃを超える場合、垂直面９３の内側が全反射面となり、同心円状光反射部８８として機能し、Ｐ４２で光の全反射が起こる。Ｐ４２で反射した光は透明平板材８５内を進行し、第１の光制御部８７（第１の凸条９２内）に進入する。そして、垂直面９０上のＰ４３に達した光の入射角θｉ２が臨界角θｃを超える場合、前述と同様に垂直面９０の内側が全反射面となり、放射状光反射部８６として機能し、Ｐ４３で光の全反射が起こる。Ｐ４３で反射した光は、第１の凸条９２における表面水平部９９上のＰ４４の位置で第１の光制御部８７から空中に出て行き結像する。
このとき、第１、第２の溝９６、９７の底部に設けられた微小平面部９８を通過する光は少なく、多くの光が第１、第２の凸条９２、９５の内部を通過するので、放射状光反射部８６及び同心円状光反射部８８で全反射する光の量を増加させることができ、明るく鮮明な立体像を形成することができる。なお、Ｐ４１、Ｐ４４の位置でも屈折を起こすが、Ｐ４１、Ｐ４４の屈折は相殺する。
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製造方法を組み合わせて、立体像結像装置を製造する場合も本発明は適用される。
本発明では、第１、第２の垂直光反射部として、放射状光反射部及び同心円状光反射部を有する立体像結像装置及びその製造方法について説明したが、第１～第４の実施例における各製造工程は、例えば従来のように第１、第２の光制御パネル（又は光制御部）の複数の垂直光反射面（帯状光反射面）がそれぞれ直線状（平行）で、平面視して直交するように配置される立体像結像装置に対しても適用することができる。
特に、各溝の傾斜面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により凸凹を形成し、各溝の傾斜面に金型の凸凹を転写して凹凸を形成する技術は、金型からの脱型を容易にすることに加え、各溝の傾斜面と、各溝に充填される透明樹脂との密着性を高めることを目的としている。したがって、この技術は立体像結像装置の製造において、溝の内部に透明樹脂を充填する際に有用であり、その際の溝の形状や配置は問わない。
第１～第３の実施例では、各溝の垂直面にスパッタリング等の方法で金属粒子の照射を行って金属反射面（鏡面）を形成したが、その他に、金属ペーストを塗布する等して金属反射面を形成してもよい。
第２の実施例の第６工程では、第１、第２の光制御部材を透明接着剤等を用いて接合する場合について説明したが、第１、第２の光制御部材は、隙間を有して又は隙間なく重ね合わせることにより、立体像結像装置として使用することができる。
第４の実施例では、１枚の透明平板材の両面（表裏）に第１、第２の光制御部を同時に成型したものについて説明したが、２枚の透明平板材に別々に第１、第２の光制御部材を成型して透明接着剤等で接合することも可能である。なお、第４の実施例では、第１、第２の溝が立体像結像装置の両面に開口しており、ゴミ等の異物が進入して溜まり易いので、透明平板材の屈折率と同一若しくは近似の屈折率を有する透明板を立体像結像装置の両面に接合する等して第１、第２の溝に蓋をし、各溝の内部に空気層を形成してもよい。また、２枚の透明平板材に別々に第１、第２の光制御部材を成型して透明接着剤等で接合する際に、第１、第２の溝を向かい合わせて密封し、各溝の内部に空気層を形成することもできる。なお、第１、第２の溝に、空気の代わりに窒素等の気体を封入して気体層を形成してもよいし、第１、第２の溝の内部を真空にしてもよい。
なお、本発明の同心円状光反射部は、完全な円形だけでなく、多角形状に形成し、その各面が放射状光反射部と直交するようにしたものも含む。
本発明に係る立体像結像装置及び立体像結像装置の製造方法においては、複数の放射状光反射部と複数の同心円状光反射部を有することにより、結像範囲が広く、光反射部の配置間隔を細かくして多くの光反射部を密に配置することができるので、視野角を広げて、ゴーストの少ない明るく鮮明な立体像を形成することができ、立体表示機器、ゲーム機、遊戯機器、広告塔等に応用できる。更に、構造も簡単であるので、安価で量産性に優れた立体像結像装置を製造できる。
１０：立体像結像装置、１２：放射状光反射部（第１の垂直光反射部）、１３：第１の光制御部材、１４：同心円状光反射部（第２の垂直光反射部）、１５：第２の光制御部材、１６：透明平板材、１７：垂直面、１８：傾斜面、１９：溝、２０：凸条、２１：第１の成型母材、２３、２４：微小平面部、２６：透明平板材、２７：垂直面、２８：傾斜面、２９：溝、３０：凸条、３１、第２の成型母材、３３、３４：微小平面部、３５、３６：照射方向、３７、３８：金属反射面、３９：第１の中間母材、４０：第２の中間母材、４１：透明接着剤（第３の透明樹脂）、４３：透明樹脂シート（第３の透明樹脂）、４４：平面プレス、４５：透明接着剤（第３の透明樹脂）、４６：透明樹脂板、４７：第１の光制御部材、４８：透明接着剤（第４の透明樹脂）、４９：透明樹脂板、５０：第２の光制御部材、５１：立体像結像装置、５２：透明接着剤層、６０：立体像結像装置、６１：透明平板材、６２：放射状光反射部（第１の垂直光反射部）、６３：第１の光制御部、６４：同心円状光反射部（第２の垂直光反射部）、６５：第２の光制御部、６６：垂直面、６７：傾斜面、６８：第１の溝、６９：垂直面、７０：傾斜面、７１：第２の溝、７２：第１の凸条、７３：第２の凸条、７４：成型母材、７５、７６：微小平面部、７７、７８：照射方向、７９、８０：金属反射面、８１：中間母材、８２：透明接着剤（第２の透明樹脂）、８３：透明樹脂板、８４：立体像結像装置、８５：透明平板材、８６：放射状光反射部（第１の垂直光反射部）、８７：第１の光制御部、８８：同心円状光反射部（第２の垂直光反射部）、８９：第２の光制御部、９０：垂直面、９１：傾斜面、９２：第１の凸条、９３：垂直面、９４：傾斜面、９５：第２の凸条、９６：第１の溝、９７：第２の溝、９８：微小平面部、９９：表面水平部

Claims (11)

  1. 平面視して環状又は環状の一部を用いた形状に形成される立体像結像装置であって、
    透明平板材の一側に基準点Ｘを中心にして放射状に複数の第１の垂直光反射部を設け、前記透明平板材の他側に平面視して前記基準点Ｘに重なる基準点Ｙを中心にして前記第１の垂直光反射部と交差する同心円状に複数の第２の垂直光反射部を設けたことを特徴とする立体像結像装置。
  2. 請求項１記載の立体像結像装置において、前記第１、第２の垂直光反射部は、それぞれ金属反射面であることを特徴とする立体像結像装置。
  3. 請求項２記載の立体像結像装置において、該立体像結像装置は両表面が平坦な平板状となって、前記第１、第２の垂直光反射部以外の素材は、屈折率が同一又は近似する２種類以上の透明樹脂からなることを特徴とする立体像結像装置。
  4. 請求項１記載の立体像結像装置において、前記第１、第２の垂直光反射部は、それぞれ全反射面であることを特徴とする立体像結像装置。
  5. 請求項４記載の立体像結像装置において、前記第１、第２の垂直光反射部には気体層又は真空が使用されていることを特徴とする立体像結像装置。
  6. 請求項３記載の立体像結像装置において、前記透明平板材の一側に前記基準点Ｘを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面三角形の複数の第１の溝、及び隣り合う前記第１の溝の間に形成される断面三角形の複数の第１の凸条がそれぞれ放射状に配置され、前記透明平板材の他側に前記基準点Ｙを中心にして、垂直面と傾斜面を有する断面三角形の複数の第２の溝、及び隣り合う前記第２の溝の間に形成される断面三角形の複数の第２の凸条がそれぞれ同心円状に配置されており、前記第１、第２の溝の前記垂直面には前記金属反射面が形成され、前記第１、第２の溝には、前記透明平板材の屈折率と同一又は近似の屈折率を有する透明樹脂が充填されていることを特徴とする立体像結像装置。
  7. 請求項５記載の立体像結像装置において、前記透明平板材の一側に前記基準点Ｘを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面台形の複数の第１の凸条、及び隣り合う前記第１の凸条の間に形成される断面三角形の複数の第１の溝がそれぞれ放射状に配置され、前記透明平板材の他側に前記基準点Ｙを中心にして、傾斜面と垂直面とを有する断面台形の複数の第２の凸条、及び隣り合う前記第２の凸条の間に形成される断面三角形の複数の第２の溝がそれぞれ同心円状に配置されており、前記第１、第２の凸条の前記垂直面は、前記気体層又は真空を使用した全反射面であることを特徴とする立体像結像装置。
  8. 平面視して環状又は環状の一部を用いた形状に形成される立体像結像装置の製造方法であって、
    透明平板材の一側に基準点Ｘを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面三角形の複数の溝、及び隣り合う前記溝の間に形成される断面三角形の複数の凸条がそれぞれ放射状に配置された第１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、
    透明平板材の一側に基準点Ｙを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面三角形の複数の溝、及び隣り合う前記溝の間に形成される断面三角形の複数の凸条がそれぞれ同心円状に配置された第２の成型母材を、第２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２工程と、
    前記第１、第２の成型母材の前記溝の垂直面のみに第１、第２の垂直光反射部となる金属反射面を選択的に形成して、第１、第２の中間母材を製造する第３工程と、
    前記第１、第２の中間母材の前記溝に、前記第１、第２の透明樹脂の屈折率と同一若しくは近似の屈折率を有する第３の透明樹脂を充填し、前記第１、第２の中間母材の前記溝同士を向かい合わせた状態で、平面視してそれぞれの前記基準点Ｘ、Ｙが重なるように前記第１、第２の中間母材を積層して接合する第４工程とを有することを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
  9. 平面視して環状又は環状の一部を用いた形状に形成される立体像結像装置の製造方法であって、
    透明平板材の一側に基準点Ｘを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面三角形の複数の溝、及び隣り合う前記溝の間に形成される断面三角形の複数の凸条がそれぞれ放射状に配置された第１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、
    透明平板材の一側に基準点Ｙを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面三角形の複数の溝、及び隣り合う前記溝の間に形成される断面三角形の複数の凸条がそれぞれ同心円状に配置された第２の成型母材を、第２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２工程と、
    前記第１、第２の成型母材の前記溝の垂直面のみに第１、第２の垂直光反射部となる金属反射面を選択的に形成して、第１、第２の中間母材を製造する第３工程と、
    前記第１の中間母材の前記溝に、前記第１の透明樹脂の屈折率と同一若しくは近似の屈折率を有する第３の透明樹脂を充填し、表面を平面化して第１の光制御部材を形成する第４工程と、
    前記第２の中間母材の前記溝に、前記第２の透明樹脂の屈折率と同一若しくは近似の屈折率を有する第４の透明樹脂を充填し、表面を平面化して第２の光制御部材を形成する第５工程と、
    前記第１、第２の光制御部材を平面視してそれぞれの前記基準点Ｘ、Ｙが重なるように隙間を有して又は隙間なく重ね合わせる第６工程とを有することを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
  10. 平面視して環状又は環状の一部を用いた形状に形成される立体像結像装置の製造方法であって、
    透明平板材の一側に基準点Ｘを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面三角形の複数の第１の溝、及び隣り合う前記第１の溝の間に形成される断面三角形の複数の第１の凸条がそれぞれ放射状に配置され、前記透明平板材の他側に平面視して前記基準点Ｘに重なる基準点Ｙを中心にして、垂直面と傾斜面とを有する断面三角形の複数の第２の溝、及び隣り合う前記第２の溝の間に形成される断面三角形の複数の第２の凸条がそれぞれ同心円状に配置された成型母材を、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、
    前記成型母材の前記第１、第２の溝の垂直面のみに第１、第２の垂直光反射部となる金属反射面を選択的に形成して中間母材を製造する第２工程と、
    前記中間母材の前記第１、第２の溝に、前記第１の透明樹脂の屈折率と同一若しくは近似の屈折率を有する第２の透明樹脂を充填し、表面を平面化する第３工程とを有することを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
  11. 平面視して環状又は環状の一部を用いた形状に形成される立体像結像装置の製造方法であって、
    透明平板材の一側に基準点Ｘを中心にして、第１の垂直光反射部となる垂直面と傾斜面とを有する断面台形の複数の第１の凸条、及び隣り合う前記第１の凸条の間に形成される断面三角形の複数の第１の溝がそれぞれ放射状に配置され、前記透明平板材の他側に平面視して前記基準点Ｘに重なる基準点Ｙを中心にして、第２の垂直光反射部となる垂直面と傾斜面とを有する断面台形の複数の第２の凸条、及び隣り合う前記第２の凸条の間に形成される断面三角形の複数の第２の溝がそれぞれ同心円状に配置された成型体を、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によって製造する工程を有することを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
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