WO2019021497A1 - 立体像結像装置及びその製造方法 - Google Patents

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WO2019021497A1
WO2019021497A1 PCT/JP2017/038033 JP2017038033W WO2019021497A1 WO 2019021497 A1 WO2019021497 A1 WO 2019021497A1 JP 2017038033 W JP2017038033 W JP 2017038033W WO 2019021497 A1 WO2019021497 A1 WO 2019021497A1
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image forming
dimensional image
forming apparatus
light
light control
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PCT/JP2017/038033
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English (en)
French (fr)
Inventor
誠 大坪
Original Assignee
株式会社アスカネット
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors

Definitions

  • the first and second light control panels in which strip-shaped light reflection surfaces (mirror surfaces) are arranged in parallel are orthogonal to each other in plan view of the respective light reflection surfaces.
  • the present invention relates to a disposed three-dimensional image forming apparatus and a method of manufacturing the same.
  • this three-dimensional image forming apparatus 70 is a triangular groove having a right-angled triangular cross section having inclined surfaces 72 and 73 and vertical surfaces 74 and 75 on one side of each of two synthetic resin transparent plate members.
  • the first and second light control panels 78 and 79 are manufactured by forming the first and second light control panels 78 and 79 at predetermined pitches (P), and the first and second light control panels 76 and 77 may be orthogonal to each other.
  • the second light control panels 78 and 79 are formed by close contact.
  • the air formed in the triangular grooves 76, 77 causes the vertical surfaces 74, 75 to transmit light between the triangular grooves 76, 77 and the back side thereof at a predetermined angle.
  • Form a total reflection surface In Patent Document 1, the height (width) w of the vertical surfaces 74 and 75 is described as 0.5 P or more and 3 Pp or less, and the angle ⁇ j with respect to the horizontal surface of the inclined surfaces 72 and 73 is shown in FIGS. Judging, it is in the range of 30 to 50 degrees.
  • Patent Document 2 as an apparatus for forming a three-dimensional image, a plurality of cylindrical bodies each having two orthogonal side surfaces are projected on a base made of a transparent material, and the two two sides having the orthogonal side surfaces as reflection surfaces.
  • a reflector array optical device is disclosed in which corner reflector array optical elements (i.e., light control panels) are arranged one above the other such that their orthogonal side faces lie in the same plane.
  • the three-dimensional image forming apparatus in Patent Document 1 described above has the following problems.
  • In order to form triangular grooves 76 and 77 having a right-angled triangular cross section on a transparent plate material it is necessary to use a mold having a large number of linear protrusions at which a vertical surface and an inclined surface intersect at a constant pitch. Since the tip of the part is in the form of a blade, it requires care in handling, and furthermore, the repetitive use causes the cutting edge to be squashed or crushed.
  • Patent Document 1 the thickness and the forming accuracy of the mold are secured by setting the tip angle of the linear protrusion to 40 to 60 degrees (90 degrees- ⁇ j), but as the triangular grooves 76 and 77 are wider, Since the area of the strip-like flat portion 80 formed between the triangular grooves 76 and 77 to form the light passage area is reduced, it is difficult to form a bright image. Furthermore, if the pitch P of the triangular grooves 76 and 77 is reduced, the ratio of the band-shaped flat portions 80 decreases and it becomes difficult to form a bright image, and if the pitch P of the triangular grooves 76 and 77 is increased, the distance between adjacent light reflecting surfaces is increased. There is a problem that the image becomes large and the pixels of the formed image become rough.
  • the aluminum or silver vapor deposition layer is formed on the surface of the transparent plate made of a glass plate or a transparent resin plate.
  • the work requires a large deposition furnace, and one or a few transparent plates are placed in the deposition furnace and deaerated to a high vacuum, then the deposition process is performed, and the deposition is performed by opening to atmospheric pressure.
  • the task of taking out the transparent plate had to be repeated one hundred times or more, which was extremely time-consuming and time-consuming.
  • 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 first and second light control panels (two sides) are provided on the base at a constant pitch with a large number of pyramidal cylinders having orthogonal side surfaces formed.
  • a corner reflector array optical element is prepared, and the first and second light control panels are formed to overlap each other with the cylindrical bodies facing each other.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is easy to manufacture the first and second light control panels and the three-dimensional image forming apparatus in which these are integrated and obtain a clearer three-dimensional image. It is an object of the present invention to provide a possible three-dimensional image forming apparatus and a method of manufacturing the same.
  • the first and second light control panels are arranged such that strip light reflecting surfaces in a standing state are arranged in parallel on one side of the transparent plate.
  • the first and second light control panels are arranged in parallel, 1) having an upper bottom and a lower bottom on one side of the transparent plate, and having an inclined surface and a vertical surface on the side and opening to the open side.
  • the vertical surfaces of the first and second light control panels form the light reflecting surfaces that totally reflect the incident light. This facilitates the manufacture of the first and second light control panels in the mold.
  • a translucent resin sheet is disposed on the bonding surface of the first and second light control panels.
  • the linear grooves are arranged to face each other, and the light transmitting resin sheet joins the first and second light control panels.
  • the pressure receiving portions pressed from both sides of the strip flat portions of the first and second light control panels are sheet-like transparent bodies, and at least one side of the other portions is a micro uneven surface. preferable.
  • non-translucent treatment is performed on the area where the linear grooves of the first and second light control panels intersect each other on the front surface or the back surface of the light transmitting resin sheet.
  • thermosetting resin, room temperature-hardenable resin, or ultraviolet curable resin to be apply
  • a three-dimensional image forming apparatus according to the second aspect of the present invention, the first, the second, and the third.
  • a three-dimensional image forming apparatus in which the two light control panels are formed in an orthogonal state in plan view of the respective light reflecting surfaces, A plurality of linear grooves having a trapezoidal cross section, each having an upper base and a lower base on both sides of the transparent plate and having an inclined surface and a vertical surface on the side and open to the open surface, The light reflecting surface is formed in parallel, and the light reflecting surface is formed of the vertical surface that totally reflects the light having passed through the band-shaped flat portion.
  • a translucent resin sheet covering the linear groove is disposed on both sides of the transparent plate material in which the linear groove is formed.
  • the translucent resin sheet in the region covering the linear groove is subjected to non-translucent treatment.
  • the height h of the vertical surface is 1.5 to 6 (more preferably 3 or more and 5 or less) of the pitch p of the adjacent vertical surfaces.
  • the aspect ratio (h / p) can be secured and a brighter image can be obtained.
  • the width a of the lower base in the range of 0.1 to 0.4 times the pitch p, the amount of light incident on the vertical surface can be increased.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surface with respect to the vertical surface in the range of 1 to 10 degrees, the draft of the mold can be secured.
  • the width b of the upper base is preferably in the range of 0.3 to 0.7 times the width a of the lower base.
  • the light scattering layer is preferably formed by blasting or matte treatment, and an opaque layer can also be formed by applying a pigment or the like on the surface thereof (coloring treatment).
  • a method of manufacturing a three-dimensional image forming apparatus wherein 1) upper and lower bases are provided on one side of the transparent plate, and the transparent plate is open
  • the first and second light control panels each having a plurality of straight grooves having a trapezoidal cross section arranged in parallel and opened on the surface side, and 2) band-like flat portions formed between the respective straight grooves are injection molded or Manufactured by press molding,
  • the vertical surfaces of the first and second light control panels are orthogonal to each other in plan view, and the first and second light control panels are joined via a light transmitting resin sheet.
  • the light transmitting resin sheet joins the first and second light control panels disposed in a state where the respective linear grooves face each other, and the first and second light control panels are provided.
  • the pressure receiving portion pressed from both sides of the belt-like flat surface portion is a sheet-like transparent body, and at least one side of the other portion is a micro uneven surface.
  • a manufacturing method of a three-dimensional image forming apparatus the belt-like vertical surface arranged parallel in parallel in a standing state on both sides (one side and the other side) of the transparent plate
  • a manufacturing method of a three-dimensional image forming apparatus having first and second light control panels which are orthogonal to each other,
  • the first and second light control panels 1) have upper and lower bottoms at the top and bottom, and have inclined surfaces at the sides and the vertical surfaces and open to the open surface side, and have a parallel-arranged trapezoidal cross section A plurality of straight grooves, and 2) band-like flat portions formed between the respective straight grooves,
  • the first and second light control panels integrally formed on both sides of the transparent plate are manufactured by injection molding or press molding.
  • a light-transmitting resin sheet covering the linear grooves on both sides of the transparent plate material in which the linear grooves are formed.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surface with respect to the vertical surface is in the range of 1 to 10 degrees, and the height h of the vertical surface is adjacent
  • the width a of the lower base is preferably in the range of 0.1 to 0.4 times that of the pitch p.
  • the light scattering layer by performing a matte process or a blast process on the inclined surface, but it is preferable to use other methods for scattering light. It may be. And it is still more preferable to color-process on the said inclined surface in which the said matte finish process or the blast process was performed.
  • the resin forming the transparent plate material is preferably a thermoplastic resin, for example, acrylic resin, cellulose acetate, polycarbonate, polyethylene terephthalate, ethylene trifluoride chloride, polystyrene, polystyrene Resin, polyolefin resin, styrene / acrylonitrile copolymer, styrene / butadiene / acrylonitrile copolymer, ethylene vinyl acetate copolymer, polymethyl methacrylate, poly methyl methacrylate etc., among which the refractive index is, for example, It is preferable to use a resin in the range of 1.3 to 2 (if possible, the refractive index is 2 or more).
  • plate material may be a mixture of multiple types of transparent resin.
  • the resins forming the first and second light control panels may be different in type and refractive index.
  • the three-dimensional image forming apparatus and the method of manufacturing the same according to the present invention are easy to manufacture a mold because the linear groove has an upper base and a lower base and has a trapezoidal cross-section having inclined surfaces and vertical surfaces on the side. And the mold life can be kept long.
  • the transparent resin sheet is disposed on the joint surface of the first and second light control panels, and When a sheet-like transparent body is formed, and at least one side of the other part is a micro-relief surface, or when the area where the linear grooves on the front surface or the back surface of the light-transmitting resin sheet intersect is non-translucent treatment Light other than the light reflected by the light reflection surface can be blocked, and a clearer image can be obtained.
  • the height h of the vertical surface of the linear groove is 1.5 to 6 (more preferably 3 or more) of the pitch p of the adjacent vertical surfaces.
  • the aspect ratio (h / p) can be secured, and a brighter image can be obtained. Then, by setting the width a of the lower base in the range of 0.1 to 0.4 times the pitch p, the amount of light passing through the area between adjacent grooves and reflected on the vertical surface can be increased, which is bright You can get an image.
  • (A) and (B) are respectively a front sectional view and a side sectional view of a three-dimensional image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a perspective view of a part of mold of the three-dimensional image formation device.
  • (A), (B) is explanatory drawing of the metal mold
  • (C) is the elements on larger scale of the 2nd light-control panel of the same solid-state image formation apparatus. It is operation
  • (A) and (B) are respectively a front sectional view and a side sectional view of a stereoscopic image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • (A), (B) is explanatory drawing and the side sectional view of the state which planarly viewed the three-dimensional image imaging apparatus based on the 3rd Example of this invention, respectively. It is explanatory drawing of the state which planarly viewed the three-dimensional image imaging apparatus which concerns on the 4th Example of this invention.
  • (A), (B) is explanatory drawing and the side sectional view of the state which planarly viewed of the three-dimensional image imaging apparatus based on the 5th Example of this invention, respectively. It is explanatory drawing of the three-dimensional image imaging apparatus which concerns on a prior art example.
  • the stereoscopic image forming apparatus 10 As shown in FIGS. 1 (A), (B) and FIG. 4, the stereoscopic image forming apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention has straight lines on one side of the transparent plates 11 and 12 made of synthetic resin.
  • the grooves 13 and 14 have first and second light control panels 15 and 16 arranged in parallel at a predetermined pitch p. It is not an essential requirement that the pitches p of the linear grooves 13 and 14 be constant.
  • Transparent synthetic resins are acrylic resins, cellulose acetate, polycarbonate, polyethylene terephthalate, trifluorinated chlorinated ethylene, polystyrene, polystyrene resins, polyolefin resins, styrene / acrylonitrile copolymers, styrene / butadiene / acrylonitrile copolymers, ethylene acetate It is preferable to select a thermoplastic resin having good moldability among the vinyl copolymer and the polymethyl methacrylate route.
  • first and second light control panels 15 and 16 use the linear grooves 13 and 14 having the same shape and the same pitch p, the sectional shape of the linear grooves of the first and second light control panels The present invention is applicable even if the pitches are different.
  • the straight grooves 13 and 14 are trapezoidal in cross section, and are provided on the upper bottoms 17 and 18 and the lower bottoms 19 and 20, respectively, on the side, and connect inclined surfaces 21 and 22 connecting the upper bottoms 17 and 18 and the lower bottoms 19 and 20. And vertical surfaces 23 and 24 and gradually open toward the open surface side, and the linear grooves 13 and 14 of the first and second light control panels 15 and 16 are disposed in parallel, respectively.
  • the strip-shaped flat portion 25 whose surface is flat (flat) is formed between the adjacent linear grooves 14 and the linear grooves 14.
  • a flat strip portion 26 which is flat) is formed, and a strip-like light reflecting surface consisting of vertical surfaces 23 and 24 is erected on one side of each of the first and second light control panels 15 and 16 in parallel. It will be arranged side by side.
  • the first and second light control panels 15 and 16 have their straight grooves 13 and 14 facing each other, and the vertical surfaces 23 and 24 of the straight grooves 13 and 14 are orthogonal to each other in plan view (orthogonal state)
  • an optical transparent tape 27 or transparent adhesive
  • the thickness of the optical transparent tape 27 is, for example, about 2 mm or less (preferably, 1 mm or less).
  • an ultraviolet curable resin as this optical transparent tape 27, it is also possible to use a room temperature curable type, a two liquid curable type transparent resin tape, or a heat curable type.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surfaces 21 and 22 with respect to the vertical surfaces 23 and 24 is in the range of 1 to 10 degrees (more preferably 2 to 5 degrees), and the linear grooves 13 and 14 are on one side of the transparent plates 11 and 12
  • the height h of the vertical surfaces 23 and 24 of the linear grooves 13 and 14 is 1.5 to 6 times the pitch p of the adjacent vertical surfaces 23 and 24.
  • the aspect ratio (h / p) of the vertical surfaces 23 and 24 becomes 1.5 to 6 times, and a bright image can be formed.
  • the width a of the lower bases 19 and 20 of the cross-sectional trapezoidal shape of the linear grooves 13 and 14 is 0.1 to 0.4 times (more preferably 0.15 to 0.3 times) the pitch p of the vertical surfaces 23 and 24 In the range of As a result, the amount of light entering from the strip-like flat portions 25 and 26 between the linear grooves 13 and 14 can be secured, and can be totally reflected by the vertical surfaces 23 and 24.
  • the inclination angle of the inclined surface of the mold can be made 1 to 10 degrees, The life of the mold is extended and the manufacture is easy.
  • the width b of the upper bases 17 and 18 is preferably in the range of 0.3 to 0.7 of the width a of the lower bases 19 and 20. As a result, the width b of the upper bottoms 17 and 18 can be secured, the inclination angle ⁇ of the inclined surfaces 21 and 22 can be maintained more properly, and as a result, the manufacture of the mold becomes easy.
  • the inclined surfaces 21 and 22 are formed with a light scattering layer by, for example, a matte treatment (or blasting), and are further subjected to a textured (or blasted) treatment.
  • a matte treatment or blasting
  • a textured (or blasted) treatment Preferably, an opaque layer is formed on the inclined surfaces 21 and 22 by coloring treatment.
  • the inclined surfaces 21 and 22 are flat in this embodiment, they may be curved or uneven.
  • the inside of the linear grooves 13 and 14 may be completely sealed to fill the inside with vacuum or gas. By this, the vertical surfaces 23 and 24 can be made into a total reflection surface.
  • the critical angle is ⁇ m and the refractive indices of the media A and B are Na and Nb
  • the medium A is air
  • the refractive index of the transparent resin is usually about 1.4 to 1.6, but it is preferable to use an optical material having a higher refractive index.
  • a resin having a refractive index lower than that of the transparent resin can be filled in the linear grooves 13 and 14.
  • the light X entering the first light control panel 15 from the object (or display) not shown is totally reflected by the vertical surface 23, and the second light control is performed.
  • the light enters the panel 16 is totally reflected by the vertical surface 24, and is imaged to the outside.
  • FIGS. 1 to 3 a method of manufacturing the three-dimensional image forming apparatus 10 will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 3 (A), (B) and (C) strip-like protruding portions (parallel to one side) are arranged
  • a mold 29 having a linear projection 28 and a mold 31 provided with a flat surface 30 on the other side are used by being disposed opposite to each other.
  • the height h, the pitch p, the width b of the upper base, the width a of the lower base, and the angle ⁇ of the inclined surface in this case are the same as the straight grooves 13 and 14 described above.
  • the strip-shaped projecting portion 28 is provided on the base 32, since the upper bottom 33 which is a flat surface is provided on the upper end of the strip-shaped projecting portion 28, the strip-shaped projecting portion 28 It will not be a knife. Furthermore, since the cross-section of the strip-shaped protrusion 28 is a trapezoidal cross-section that widens downward, the strip-shaped protrusion 28 can be formed with higher accuracy and better shape retention.
  • the molds 29 and 31 are provided to constitute a mold apparatus.
  • the molds 29 and 31 are formed into a combined shape having the shapes of the first and second light control panels 15 and 16 on the inside,
  • the mold apparatus has one or more resin injection ports.
  • the transparent resin to be injected is described above, it is preferable that the volume is increased to a slight extent by curing. It is also possible to perform press molding using the molds 29 and 31.
  • the transparent resin is an ultraviolet-curable resin, a resin which solidifies due to temperature drop, or a two-component curable resin or a room temperature curable resin.
  • the first and second light control panels 15 and 16 manufactured as described above being orthogonal to each other in plan view, the first and second light control panels 15 and 16 can be obtained.
  • the three-dimensional image forming apparatus 10 planarly views the first and second light control panels 15 and 16 in which the linear grooves 13 and 14 having a trapezoidal cross section are provided on one side of the transparent plates 11 and 12. Since the straight grooves 13 and 14 are arranged so as to be orthogonal to each other and arranged or joined, the vertical surfaces 23 and 24 of the straight grooves 13 and 14 become light reflecting surfaces to form a three-dimensional image.
  • the light X from the object A is reflected (totally reflected) by the strip-like light reflecting surface (vertical surface 23) of the first light control panel 15, and the strip-like light reflecting surface of the second light control panel 16
  • the light is re-reflected (totally reflected) by the vertical surface 24) to form an image B.
  • the thickness t 1 of the transparent plates 11 and 12 is preferably about 2 to 5 times the height h of the vertical surfaces 23 and 24.
  • the strip-like light reflection surfaces orthogonal to each other are formed by the total reflection surface
  • a metallic light reflecting surface can also be formed.
  • this metal light reflection surface is not a total reflection surface, there is no critical angle.
  • metal deposition of aluminum, silver or the like is performed inside the linear grooves 13 and 14 having a trapezoidal cross section.
  • the other side of the transparent plates 11 and 12 is coated with a peelable resin or the like.
  • FIGS. 5A and 5B in the three-dimensional image forming apparatus 40, linear grooves 42 and 43 arranged in parallel on both sides of the transparent plate 41 are provided in an orthogonal state in plan view. There is.
  • the linear grooves 42 and 43 have upper and lower bottoms 17 and 18 and lower bottoms 19 and 20 respectively, and trapezoidal linear cross-sections 42 having inclined surfaces 21 and 22 and vertical surfaces 23 and 24 on the side, respectively.
  • the lower bases 19 and 20 are openings of the linear grooves 42 and 43, and the linear grooves 42 and 43 gradually open toward the open surface side.
  • the configuration of the linear grooves 42 and 43, the height h of the vertical surfaces 23 and 24, the inclination angle ⁇ , the dimension, the pitch p and the like are the same as those of the three-dimensional image forming apparatus 10 according to the first embodiment. Is not limited to these numbers.
  • the thickness t2 of the transparent plate 41 is preferably 2.5 to 5 times the height h of the vertical surfaces 23 and 24 of the linear grooves 42 and 43.
  • the upper side than the intermediate position m of the transparent plate 41 constitutes the first light control panel 46, and the lower side than the intermediate position m of the transparent plate 41 constitutes the second light control panel 47. In this embodiment,
  • the second light control panels 46, 47 are integrated.
  • the light Y incident on the first light control panel 46 through the strip flat portion 44 is totally reflected by the vertical surface 23 of the first light control panel 46, and the second light The light is reflected on the vertical surface 24 of the light control panel 47 to form an image.
  • metal can be vapor-deposited in the linear grooves 42 and 43, and both surfaces of the transparent plate 41 can be polished to remove the vapor deposition layer, so that the vertical surfaces 23 and 24 can be mirror surfaces.
  • the first and second light control panels 46 and 47 integrally formed on both sides of the transparent plate 41 are press-molded or injection-molded by a mold apparatus. Manufacture. When the three-dimensional image forming apparatus 40 is manufactured by press molding or injection molding, it is preferable to perform an annealing process to remove the residual stress generated at the time of molding (molding).
  • FIG. 6A the hidden line is also shown as a solid line for the convenience of description.
  • the three-dimensional image forming apparatus 50 shown in FIGS. 6A and 6B has first and second linear grooves 13 and 14 disposed in parallel on one side of each of the transparent plate members 11 and 12 made of synthetic resin. It has light control panels 15 and 16.
  • the first and second light control panels 15 and 16 are overlapped so that the vertical surfaces 23 and 24 of the linear grooves 13 and 14 are orthogonal to each other in plan view, respectively.
  • 16 is joined by an OCA tape (functional film) 51 which is an example of a double-sided cemented translucent resin sheet disposed on the joint surface.
  • the OCA tape 51 exerts an adhesive function in which a thermosetting resin, a room temperature curable resin, or an ultraviolet curable resin is applied to the front and back surfaces of the OCA tape 51.
  • a thermosetting resin, a room temperature curable resin, or an ultraviolet curable resin is applied to the front and back surfaces of the OCA tape 51.
  • acrylic resin, silicon resin, urethane resin The thickness is, for example, about 2 mm or less (preferably, 1 mm or less and 0.1 mm or more).
  • a liquid OCR adheresive / adhesive agent
  • it is also possible to use a liquid OCR (adhesive / adhesive agent), and when the OCR is cured,
  • the pressure receiving portions pressed from both sides by the strip flat portions 25 and 26 of the first and second light control panels 15 and 16 become sheet-like transparent bodies by pressing, and other portions, ie, There is a region where the linear grooves 13 and 14 of the first and second light control panels 15 and 16 intersect each other (solid line hatching region in FIG. 6A) and the linear grooves 13 or the linear grooves 14 in plan view.
  • both sides are micro uneven surfaces without being pressed.
  • the height of the micro uneven surface is, for example, about 1 mm or less and about 0.001 mm or more.
  • first and second light control panels 15 in plan view are similar to the three-dimensional image forming apparatus (the basic configuration is the same as the three-dimensional image forming apparatus 10) 55 according to the fourth embodiment shown in FIG.
  • the following process can also be performed on the area (solid hatched area in FIG. 7) in which the respective straight grooves 13 and 14 exist.
  • the same components as those of the three-dimensional image forming apparatus 50 are denoted by the same reference numerals.
  • the light scattering layer is formed on the inclined surfaces 21 and 22, for example, by the matte processing (or blasting), and further, directly on the inclined surfaces 21 and 22 on which the matte processing (or blasting) is performed, or directly
  • an opaque layer is formed on the inclined surfaces 21 and 22 by coloring treatment (the same applies to the upper bottoms 17 and 18).
  • non-translucent treatment for example, black treatment
  • non-translucent treatment is performed on the area on the front surface or the back surface of the OCA tape joining the first and second light control panels 15 and 16 where the above-mentioned straight grooves 13 and 14 exist. It can also be done. As a result, the releasability of the mold is improved, and the light striking the inclined surfaces 21 and 22 is irregularly reflected, so that a clearer image can be obtained.
  • a three-dimensional image forming apparatus 60 according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the same components as those of the three-dimensional image forming apparatus 40 are indicated by the same reference numerals.
  • FIGS. 8A and 8B in the three-dimensional image forming apparatus 60, linear grooves 42 and 43 arranged in parallel on both sides of the transparent plate 41 are provided in an orthogonal state in plan view.
  • Plate-like translucent resin sheets 61 and 62 covering the linear grooves 42 and 43 are disposed on both sides of the transparent plate 41.
  • the light-transmissive resin sheets 61 and 62 exhibit an adhesive action in which a thermosetting resin, a room temperature curable resin, or an ultraviolet curable resin is applied to one side of the resin sheet.
  • acrylic resin, silicone resin There is a urethane type, and the thickness is, for example, about 5 mm or less (preferably, 2 mm or less).
  • non-light transmitting Processing (for example, black processing) is performed.
  • This non-light transmitting treatment may be performed on the entire region covering the straight grooves 42 and 43 (see the hatching region by the solid line and the two-dot chain line in FIG. 8A).
  • the linear grooves 42 and 43 may be filled with a resin having a refractive index lower than that of the transparent resin constituting the transparent plate 41.
  • the three-dimensional image forming apparatus and the method of manufacturing the same according to the present invention can easily and inexpensively manufacture a three-dimensional image forming apparatus having a relatively high aspect ratio.
  • the three-dimensional image forming apparatus can be effectively used in an apparatus (for example, a medical apparatus, a home electric appliance, an automobile, an aircraft, a ship, etc.) which requires an image.

Abstract

本発明は、製造が容易で、より鮮明な立体像を得ることが可能な立体像結像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。透明板材（１１、１２）の片側に立設状態の帯状の光反射面が平行配置された第１、第２の光制御パネル（１５、１６）が、それぞれの光反射面を平面視で直交状態にして重ね合わされた立体像結像装置（１０）において、透明板材（１１、１２）の片側に、上底（１７、１８）及び下底（１９、２０）を有し側部に傾斜面（２１、２２）及び垂直面（２３、２４）を有して開放面側に開き、平行配置された断面台形の直線溝（１３、１４）と、各直線溝（１３、１４）の間に形成される帯状平面部（２５、２６）を有し、垂直面（２３）に入射した光を全反射する光反射面を形成する。立体像結像装置（１０）は、インジェクション成形又はプレス成形によって形成した第１、第２の光制御パネル（１５、１６）の垂直面（２３、２４）を、平面視で直交状態にして、第１、第２の光制御パネル（１５、１６）を透光樹脂シート（２７）を介して接合して製造する。

Description

立体像結像装置及びその製造方法
　本発明は、帯状の光反射面（鏡面）が平行に並べて配置された第１、第２の光制御パネル（平行光反射パネル）を、それぞれの光反射面が平面視して直交した状態で配置させた立体像結像装置及びそ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。
　この立体像結像装置７０は、図９に示すように、２枚の合成樹脂製の透明板材のそれぞれ片側に、傾斜面７２、７３と垂直面７４、７５を有する断面直角三角形の三角溝（直線溝でもあり得る）７６、７７を所定ピッチ（Ｐ）で形成して第１、第２の光制御パネル７８、７９を製造し、三角溝７６、７７が直交するようにして、第１、第２の光制御パネル７８、７９を密着接合して形成する。
この立体像結像装置７０においては、三角溝７６、７７の中に形成される空気によって垂直面７４、７５が、三角溝７６、７７の間及びその背面側を所定角度で通過する光に対して全反射面を形成する。なお、特許文献１には、垂直面７４、７５の高さ（幅）ｗは、０．５Ｐ以上３Ｐｐ以下と記載され、傾斜面７２、７３の水平面に対する角度θjは、図１、図３から判断すると、３０～５０度の範囲にある。
　一方、特許文献２には、立体像を形成する装置として、透明材料からなる基盤にそれぞれ２つの直交側面を有する複数の筒状体を突出させ、前記直交側面を反射面とした２つの２面コーナーリフレクタアレイ光学素子（即ち、光制御パネル）を、各直交側面が同一平面上にあるようにして、上下に配置したリフレクタアレイ光学装置が開示されている。
国際公開第２００９／１３１１２８号公報 特開２０１２－２４７４５９号公報
　上記した特許文献１における立体像結像装置においては以下のような問題があった。
　透明板材に、断面直角三角形の三角溝７６、７７を形成するには、垂直面と傾斜面が交差する線状突出部を一定ピッチで多数有する金型を使用する必要があるが、線状突出部の先端は、刃物状となっているので、取り扱いに注意を必要とし、更に、繰り返し使用によって、刃先にへたりや潰れが生じる。従って、特許文献１においては、線状突出部の先端角度を４０～６０度(９０度－θj)として、金型の厚み及び成形精度を確保しているが、三角溝７６、７７が広い程、各三角溝７６、７７の間に形成されて光通過領域を形成する帯状平面部８０の面積が減って、明るい像の形成は困難であった。
　更に、三角溝７６、７７のピッチＰを小さくすると、帯状平面部８０の割合が減って明るい像の形成が困難となり、三角溝７６、７７のピッチＰを大きくすると隣り合う光反射面の距離が大きくなって、形成される像の画素が粗くなるという問題があった。
　一方、特許文献１の第２の実施例に係る立体像結像装置においては、ガラス板又は透明樹脂板からなる透明板の表面に１枚毎アルミニウム又は銀の蒸着層を形成しているので、その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。
　特許文献２に開示された光学装置においては、直交する側面が形成された多数の角錘台状の筒状体を一定ピッチで基盤上に設けた第１、第２の光制御パネル（２面コーナーリフレクターアレイ光学素子）を用意し、筒状体を対向させて第１、第２の光制御パネルを重ねて形成している。これによって、直交する側面（反射面）の上下方向の長さは長くなるが、対向する第１、第２の光制御パネルの筒状体の位置を合わせて重ねることは、極めて困難である。
　本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、第１、第２の光制御パネルの製造及びこれらを一体化した立体像結像装置の製造が容易で、より鮮明な立体像を得ることが可能な立体像結像装置及びそ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、それぞれ透明板材の片側に、立設状態の帯状の光反射面が平行に並べて配置された第１、第２の光制御パネルが、それぞれの前記光反射面を平面視して直交状態にして重ね合わされた立体像結像装置において、
　前記第１、第２の光制御パネルは、それぞれ前記透明板材の片側に、１）上底及び下底を有し側部に傾斜面及び垂直面を有して開放面側に開く、平行配置された断面台形の複数の直線溝と、２）該各直線溝の間に形成される帯状平面部とを有し、
　前記第１、第２の光制御パネルの前記垂直面が、それぞれ入射した光を全反射する前記光反射面を形成する。これによって、第１、第２の光制御パネルの金型での製造が容易となる。
　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の光制御パネルの接合面には透光樹脂シートが配置されているのが好ましい。これによって、第１、第２の光制御パネルを接合することになるが、流動性を有する樹脂（例えば、接着剤）で接合する場合に比較して、接合部周囲の樹脂滲みが無くなる。
　ここで、前記第１、第２の光制御パネルは、それぞれの前記直線溝が対向して配置され、前記透光樹脂シートは前記第１、第２の光制御パネルを接合するものであって、該第１、第２の光制御パネルの前記帯状平面部で両側から押圧される受圧部は、シート状透明体となって、他の部分は少なくとも片側が微小凹凸面となっているのが好ましい。
　また、前記透光樹脂シートの表面又は裏面の、前記第１、第２の光制御パネルのそれぞれの前記直線溝が交差する領域には、非透光処理がなされているのが好ましい。
　なお、前記透光樹脂シートの表裏面には、熱硬化性、常温硬化性、又は紫外線硬化性の樹脂が塗布されているのがよい。
　前記目的に沿う第２の発明に係る立体像結像装置は、透明板材の両側（一側及び他側）に、立設状態の帯状の光反射面が平行に並べて配置された第１、第２の光制御パネルが、それぞれの前記光反射面を平面視して直交状態にして形成された立体像結像装置において、
　前記透明板材の両側に、それぞれ上底及び下底を有し側部に傾斜面及び垂直面を有して開放面側に開く、断面台形の複数の直線溝が、帯状平面部を介して複数平行に形成され、前記光反射面が前記帯状平面部を通過した光を全反射させる前記垂直面からなる。
　第２の発明に係る立体像結像装置において、前記直線溝が形成された前記透明板材の両側に、前記直線溝を覆う透光樹脂シートが配置されているのが好ましい。
　ここで、前記直線溝を覆う領域にある前記透光樹脂シートには、非透光処理がなされているのが好ましい。
　第１、第２の発明に係る立体像結像装置において、前記垂直面の高さｈを、隣り合う該垂直面のピッチｐの１．５～６（より好ましくは、３を超え５以下）倍の範囲にすることによって、アスペクト比（ｈ／ｐ）を確保できて、より明るい像を得ることができる。また、前記下底の幅ａを、前記ピッチｐの０．１～０．４倍の範囲にすることによって、垂直面に入射する光の量を多くできる。
　更に、前記垂直面に対する前記傾斜面の傾斜角度θを、１～１０度の範囲にすることによって、金型の抜き勾配を確保できる。
　第１、第２の発明に係る立体像結像装置において、前記上底の幅ｂは、前記下底の幅ａの０．３～０．７倍の範囲にあるのが好ましい。
　また、第１、第２の発明に係る立体像結像装置において、前記傾斜面には光散乱層又は不透光層が形成されているのが好ましい。この場合、光散乱層は、ブラスト処理又は梨地処理によって形成されるのが好ましく、更にその表面に顔料等を塗布する（着色処理）ことによって、不透光層を形成することもできる。
　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、それぞれ透明板材の片側に、１）上底及び下底を有し側部に傾斜面及び垂直面を有して開放面側に開く、平行配置された断面台形の複数の直線溝と、２）該各直線溝の間に形成される帯状平面部とを有する第１、第２の光制御パネルを、インジェクション成型又はプレス成形によって製造し、
　前記第１、第２の光制御パネルの前記垂直面を、平面視して直交状態にして、前記第１、第２の光制御パネルを透光樹脂シートを介して接合する。
　ここで、前記透光樹脂シートはそれぞれの前記直線溝が対向した状態で配置された前記第１、第２の光制御パネルを接合するものであって、前記第１、第２の光制御パネルの前記帯状平面部で両側から押圧される受圧部は、シート状透明体となって、他の部分は少なくとも片側が微小凹凸面となっているのが好ましい。
　また、前記透光樹脂シートの表面又は裏面の、前記第１、第２の光制御パネルのそれぞれの前記直線溝が交差する領域に、非透光処理を行うのが好ましい。
　なお、前記透光樹脂シートの表裏面に、熱硬化性、常温硬化性、又は紫外線硬化性の樹脂を塗布して、接着作用を発揮させるのがよい。
　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、透明板材の両側（一側及び他側）に、それぞれ立設状態で平行に並べて配置された帯状の垂直面が平面視して直交状態にある第１、第２の光制御パネルを有する立体像結像装置の製造方法であって、
　前記第１、第２の光制御パネルは、１）上下に上底及び下底を有し側部に傾斜面及び前記垂直面を有して開放面側に開く、平行配置された断面台形の複数の直線溝と、２）該各直線溝の間に形成される帯状平面部とを有し、
　前記透明板材の両側に一体となって形成される前記第１、第２の光制御パネルを、インジェクション成型又はプレス成形によって製造する。
　第４の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記直線溝が形成された前記透明板材の両側に、前記直線溝を覆う透光樹脂シートを配置するのが好ましい。
　ここで、前記直線溝を覆う領域にある前記透光樹脂シートに、非透光処理を行うのが好ましい。
　第３、第４の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記垂直面に対する前記傾斜面の傾斜角度θは１～１０度の範囲にあり、前記垂直面の高さｈは、隣り合う該垂直面のピッチｐの１．５～６倍の範囲にあり、前記下底の幅ａは、前記ピッチｐの０．１～０．４倍の範囲にあるのが好ましい。
　第３、第４の発明に係る立体像結像装置の製造方法において、前記傾斜面に梨地処理又はブラスト処理を行って光散乱層を形成するのが好ましいが、光を散乱させる他の方法であってもよい。
　そして、前記梨地処理又はブラスト処理が行われた前記傾斜面に着色処理を行うのが更に好ましい。
　なお、以上の第１～第４の発明において、透明板材を形成する樹脂は、熱可塑性樹脂が好ましく、例えば、アクリル系樹脂、酢酸セルローズ、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、三フッ化塩化エチレン、ポリスチレン、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリルート、ポリメタクリル酸メチル等があり、このうち、屈折率が例えば１．３～２の範囲（可能であれば、屈折率が２以上）の樹脂を使用するのが好ましい。なお、透明板材を形成する樹脂は複数種の透明樹脂の混合体であってもよい。また、第１、第２の光制御パネルを形成する樹脂は、その種類や屈折率が異なるものであってもよい。
　本発明に係る立体像結像装置及びその製造方法は、直線溝が上底及び下底を有し側部に傾斜面及び垂直面を有する断面台形となっているので、金型の製造が容易となり、かつ金型の寿命を長く保持できる。
　更に、本発明に係る立体像結像装置及びその製造方法において、第１、第２の光制御パネルの接合面に透光樹脂シートを配置し、帯状平面部で両側から押圧される受圧部がシート状透明体となって、他の部分が少なくとも片側が微小凹凸面となった場合、又は、透光樹脂シートの表面又は裏面の直線溝が交差する領域に非透光処理がなされた場合は、光反射面で反射する光以外の光を遮ることができ、より鮮明な像を得ることができる。
　また、本発明に係る立体像結像装置及びその製造方法において、直線溝の垂直面の高さｈを、隣り合う垂直面のピッチｐの１．５～６（より好ましくは、３を超え５以下）倍の範囲にすることによって、アスペクト比（ｈ／ｐ）を確保できて、より明るい像を得ることができる。
　そして、下底の幅ａを、ピッチｐの０．１～０．４倍の範囲とすることによって、隣り合う溝の間領域を通過して垂直面で反射する光の量を多くでき、明るい像を得ることができる。
（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施例に係る立体像結像装置の正断面図及び側断面図である。 同立体像結像装置の金型の一部の斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は同立体像結像装置の金型の説明図、（Ｃ）は同立体像結像装置の第２の光制御パネルの部分拡大側面図である。 同立体像結像装置の動作説明図である。 （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平面視した状態の説明図及び側断面図である。 本発明の第４の実施例に係る立体像結像装置の平面視した状態の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第５の実施例に係る立体像結像装置の平面視した状態の説明図及び側断面図である。 従来例に係る立体像結像装置の説明図である。
　続いて、本発明の実施例に係る立体像結像装置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）、（Ｂ）、図４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、合成樹脂製の透明板材１１、１２の片側にそれぞれ、直線溝１３、１４が所定ピッチｐで平行に配置された第１、第２の光制御パネル１５、１６を有している。なお、直線溝１３、１４のピッチｐがそれぞれ一定であることは必須の要件ではない。透明合成樹脂はアクリル系樹脂、酢酸セルローズ、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、三フッ化塩化エチレン、ポリスチレン、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリルートのうち、熱可塑性で、成形性がよい樹脂を選択するのが好ましい。
　この実施例において、第１、第２の光制御パネル１５、１６は同一形状、同一ピッチｐの直線溝１３、１４を用いたが、第１、第２の光制御パネルの直線溝の断面形状、及びピッチが異なるものであっても本発明は適用される。
　直線溝１３、１４は断面台形で、それぞれ上底１７、１８及び下底１９、２０と、側部に設けられ、上底１７、１８と下底１９、２０とを連結する傾斜面２１、２２及び垂直面２３、２４を有し、開放面側に向けて徐々に開き、第１、第２の光制御パネル１５、１６の各直線溝１３、１４はそれぞれ平行に配置されている。
　これにより、隣り合う直線溝１３と直線溝１３との間に、表面が平面（平坦）となった帯状平面部２５が、隣り合う直線溝１４と直線溝１４との間に、表面が平面（平坦）となった帯状平面部２６が、それぞれ形成され、第１、第２の光制御パネル１５、１６それぞれの片側に、垂直面２３、２４からなる帯状の光反射面が立設状態で平行に並べて配置されることになる。
　そして、第１、第２の光制御パネル１５、１６はそれぞれの直線溝１３、１４を対向させ、各直線溝１３、１４の垂直面２３、２４が平面視して直交するよう（直交状態）にして重ね合わされて、第１、第２の光制御パネル１５、１６は、その接合面に配置された両面接合型の透光樹脂シートの一例である光学透明テープ２７（又は透明接着剤）によって接合されている。この光学透明テープ２７の厚みは、例えば、２ｍｍ以下（好ましくは、１ｍｍ以下）程度である。
　なお、この光学透明テープ２７には紫外線硬化型樹脂を用いるのが好ましいが、常温硬化型、二液硬化型の透明樹脂テープ、あるいは加熱硬化型のものを用いることもできる。また、光学透明テープ２７の代わりに、表裏面に、熱硬化性、常温硬化性、又は紫外線硬化性の樹脂が塗布された透光樹脂シートを用いることもできる。
　垂直面２３、２４に対する傾斜面２１、２２の傾斜角度θは、１～１０度（より好ましくは２～５度）の範囲にあって、直線溝１３、１４は透明板材１１、１２の片側にピッチｐで形成され、直線溝１３、１４の垂直面２３、２４の高さｈは、隣り合う垂直面２３、２４のピッチｐの１．５～６倍の範囲にある。これによって、垂直面２３、２４のアスペクト比（ｈ／ｐ）は、１．５～６倍となって、明るい像を形成できる。
　直線溝１３、１４の断面台形の下底１９、２０の幅ａは、垂直面２３、２４のピッチｐの０．１～０．４倍（より好ましくは、０．１５～０．３倍）の範囲にある。これによって、各直線溝１３、１４の間にある帯状平面部２５、２６から入る光の量を確保でき、垂直面２３、２４で全反射させることができる。
　この立体像結像装置１０によって、断面台形の直線溝１３、１４を形成する金型の先部が平坦となるので、金型の傾斜面の傾斜角も１～１０度とすることができ、金型の寿命が伸び、製造も容易となる。
　また、この立体像結像装置１０において、上底１７、１８の幅ｂは、下底１９、２０の幅ａの０．３～０．７の範囲にあるようにするのが好ましい。これによって、上底１７、１８の幅ｂを確保でき、傾斜面２１、２２の傾斜角度θをより適正に維持でき、結果として金型の製造が容易となる。
　立体像結像装置１０において、傾斜面２１、２２には、例えば梨地処理（又はブラスト処理）によって光散乱層が形成され、更には梨地処理（又はブラスト処理）が行われた傾斜面２１、２２に、又は直接傾斜面２１、２２に着色処理によって不透光層が形成されているのが好ましい。これによって、金型の脱型性が向上すると共に、傾斜面２１、２２に当たった光が乱反射するので、より鮮明な像が得られる。
　なお、この実施例では傾斜面２１、２２は平面であったが、湾曲面、凹凸面であってもよい。また、直線溝１３、１４の周囲を完全に封じて内部を真空、又はガスを充填することもできる。これによって、垂直面２３、２４を全反射面とすることができる。
　全反射の条件は、スネルの法則より、臨界角をθｍ、媒質Ａ、Ｂの屈折率をＮａ、Ｎｂとすると、ｓｉｎθｍ＝Ｎａ／Ｎｂ、Ｎｂ＞Ｎａとなる。
　ここで、媒質Ａが空気の場合、屈折率Ｎａ≒１、媒質Ｂとして透明樹脂で屈折率Ｎｂ＝２程度のものを使用すると、入射角θｉが３０度を超えた範囲で全反射が起こる。
　透明樹脂の屈折率は通常約１．４～１．６程度であるが、より屈折率の高い光学材料を使用するのが好ましい。また、直線溝１３、１４内には、透明樹脂よりも屈折率の低い樹脂を充填することもできる。
　従って、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、図示しない物体（又はディスプレイ）から第１の光制御パネル１５に入った光Ｘは垂直面２３で全反射し、第２の光制御パネル１６に入り、垂直面２４で全反射し、外部に結像する。なお、空気中から第１の光制御パネル１５に光が入る場合、及び第２の光制御パネル１６から空気中に光が出る場合、屈折するが、屈折する方向が相殺する。
　続いて、この立体像結像装置１０の製造方法について、図１～図３を参照しながら説明する。
　第１、第２の光制御パネル１５、１６を製造するに当たって、図２、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、一方に平行に並べて配置された帯状突出部（線状突起）２８を有する金型２９と、他方に平面３０が設けられた金型３１を対向配置して使用する。この場合の帯状突出部２８の高さｈ、ピッチｐ、上底の幅ｂ、下底の幅ａ、傾斜面の角度θは、前記した直線溝１３、１４と同一である。なお、金型２９においては、基台３２の上に帯状突出部２８が設けられているが、帯状突出部２８の上端に平面となる上底３３が設けられているので、帯状突出部２８は刃物とはならない。更に、帯状突出部２８の断面は下方に拡幅する断面台形となっているので、より精度が高く、形状保持性のよい帯状突出部２８を形成できる。
　なお、金型２９、３１を有して金型装置を構成する。
　このような金型２９、３１を用いて射出成型（インジェクション成型）をする場合は、金型２９、３１を第１、第２の光制御パネル１５、１６の形状を内側に有する合わせ形状とし、金型装置は１又は複数箇所の樹脂注入口を有する。注入する透明樹脂は前述したが、硬化することによって、体積が僅少の範囲で増加するのが好ましい。
　この金型２９、３１を用いてプレス成形を行うこともできるが、この場合の透明樹脂は紫外線硬化型、温度降下によって固化する樹脂、２液硬化型、常温硬化型の樹脂を用いる。　　　
以上のようにして製造された第１、第２の光制御パネル１５、１６の垂直面２３、２４を、平面視して直交状態にして、第１、第２の光制御パネル１５、１６を透光樹脂シートの一例である光学透明テープ２７を介して接合する
　続いて、図４を参照しながら、この立体像結像装置１０の動作について説明する。立体像結像装置１０は以上のように、透明板材１１、１２の片側に、断面台形の直線溝１３、１４が設けられた第１、第２の光制御パネル１５、１６を、平面視して直線溝１３、１４が直交するようにして重ねて配置又は接合されているので、直線溝１３、１４の垂直面２３、２４が光反射面となり、立体像を形成する。
　従って、物体Ａからの光Ｘは、第１の光制御パネル１５の帯状の光反射面（垂直面２３）で反射（全反射）し、第２の光制御パネル１６の帯状の光反射面（垂直面２４）によって、再反射（全反射）し、像Ｂを形成する。
なお、透明板材１１、１２の厚みｔ１は、垂直面２３、２４の高さｈの２～５倍程度が好ましい。　
　以上の実施例に示す立体像結像装置１０においては、直交する帯状の光反射面を全反射面によって形成したが、透明板材１１、１２のそれぞれの一側に形成した垂直面２３、２４に金属光反射面を形成することもできる。なお、この金属光反射面は全反射面ではないが、臨界角が存在しない。
　この金属反射面の形成にあっては、断面台形の直線溝１３、１４の内部にアルミニウム、銀等の金属蒸着を行う。この場合、透明板材１１、１２の他側は、剥離可能な樹脂等でコーティングしておく。また、透明板材１１、１２の一側から金属蒸着を行うと、透明板材１１、１２の一側全面が金属蒸着されるので、金属蒸着後、透明板材１１、１２の一側（表面）を研磨して、直線溝１３、１４が形成されていない平面領域から蒸着金属を除くと共に、平面領域を平面とする。これによって、垂直面２３、２４が金属光反射面となり、金属光反射面の反射効率は多少落ちるが、入射角度の制限がないので、総合的な反射効率が上昇する。
　また、金属蒸着を行って光反射面を形成することは、以下の実施例（立体像結像装置及びその製造方法）にも適用可能である。
　続いて、図５を参照しながら、本発明の第２の実施例に係る立体像結像装置４０について説明する。なお、立体像結像装置１０と同一の構成要素には同一の符号を付記する。
　図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この立体像結像装置４０においては、透明板材４１の両側に平行配置された直線溝４２、４３が平面視して直交状態で設けられている。
　直線溝４２、４３は、それぞれ上下に上底１７、１８、下底１９、２０を、側部に傾斜面２１、２２、垂直面２３、２４を有する断面台形となって、隣り合う直線溝４２と直線溝４２との間に、表面が平面（平坦）となった帯状平面部４４が、隣り合う直線溝４３と直線溝４３との間に、表面が平面（平坦）となった帯状平面部４５が、それぞれ形成され、垂直面２３、２４が平面視して直交状態にある立設状態で帯状の光反射面を形成している。なお、下底１９、２０は直線溝４２、４３の開口部となって、直線溝４２、４３が開放面側に向けて徐々に開いている。
　直線溝４２、４３の構成、垂直面２３、２４の高さｈ、傾斜角度θ、寸法、ピッチｐ等は、第１の実施例に係る立体像結像装置１０と同一であるが、本発明はこれらの数値に限定されるものではない。
　また、透明板材４１の厚みｔ２は直線溝４２、４３の垂直面２３、２４の高さｈの２．５～５倍とするのがよい。透明板材４１の中間位置ｍより上側が第１の光制御パネル４６を構成し、透明板材４１の中間位置ｍより下側が第２の光制御パネル４７を構成し、この実施例では、第１、第２の光制御パネル４６、４７が一体化している。
　以上の構成となっているので、帯状平面部４４を介して第１の光制御パネル４６に入光した光Ｙは、第１の光制御パネル４６の垂直面２３で全反射し、第２の光制御パネル４７の垂直面２４で全反射して結像する。
　なお、この実施例においても、直線溝４２、４３内を金属蒸着して、透明板材４１の両面を磨いて蒸着層を除去して、垂直面２３、２４を鏡面とすることもできる。
　この立体像結像装置４０の製造方法は、透明板材４１の両側に一体となって形成される第１、第２の光制御パネル４６、４７を、金型装置によって、プレス成形又はインジェクション成型で製造する。
　立体像結像装置４０をプレス成形又はインジェクション成型によって製造する場合は、成型（成形）時に発生する残留応力を除くため、アニーリング処理を行うのが好ましい。
　次に、図６を参照しながら、本発明の第３の実施例に係る立体像結像装置５０について説明する。なお、立体像結像装置１０と同一の構成要素には同一の符号を付記する。また、図６（Ａ）においては、説明の便宜上、隠れ線も実線にして記載している。
　図６（Ａ）、（Ｂ）に示す立体像結像装置５０は、合成樹脂製の透明板材１１、１２の片側にそれぞれ、直線溝１３、１４が平行に配置された第１、第２の光制御パネル１５、１６を有している。
　第１、第２の光制御パネル１５、１６は各直線溝１３、１４の垂直面２３、２４が平面視して直交するようにして重ね合わされて、第１、第２の光制御パネル１５、１６は、その接合面に配置された両面接合型の透光樹脂シートの一例であるＯＣＡテープ（機能性フィルム）５１によって接合されている。このＯＣＡテープ５１は、その表裏面に、熱硬化性、常温硬化性、又は紫外線硬化性の樹脂がそれぞれ塗布された接着作用を発揮するものであり、例えば、アクリル系、シリコン系、ウレタン系のものがあり、厚みは、例えば、２ｍｍ以下（好ましくは、１ｍｍ以下０．１ｍｍ以上）程度である。
　なお、ＯＣＡテープの代わりに、液状のＯＣＲ（粘接着剤）を用いることもでき、このＯＣＲが硬化することで透光樹脂シートとなる。このＯＣＲには、アクリル系やシリコン系のものがある。
　ＯＣＡテープ５１のうち、第１、第２の光制御パネル１５、１６の帯状平面部２５、２６で両側から押圧される受圧部は、押圧によりシート状透明体となって、他の部分、即ち、平面視して第１、第２の光制御パネル１５、１６のそれぞれの直線溝１３、１４が交差する領域（図６（Ａ）の実線ハッチング領域）と直線溝１３又は直線溝１４がある領域（図６（Ａ）に２点鎖線のハッチングで示す領域）は、押圧されずに両側（少なくとも片側）が微小凹凸面となっている。この微小凹凸面の高さは、例えば、１ｍｍ以下０．００１ｍｍ以上程度である。
　なお、ＯＣＡテープ５１の表面又は裏面の、第１、第２の光制御パネル１５、１６のそれぞれの直線溝１３、１４が交差する領域（図６（Ａ）の実線ハッチング領域）に、非透光処理（例えば、黒色処理、黒色インクの印刷）をなすこともできる。また、ＯＣＡテープ５１の代わりに、押圧される領域が透明体となり、押圧されない領域が非透光となるテープ（感圧着色テープ）を用いることもできる。
　これにより、光反射面（垂直面２３、２４）で反射する光以外の光を遮ることができ、より鮮明な像を得ることができる。
　なお、図７に示す第４の実施例に係る立体像結像装置（基本構成は立体像結像装置１０と同じ）５５のように、平面視して第１、第２の光制御パネル１５、１６のそれぞれの直線溝１３、１４が存在する領域（図７の実線ハッチング領域）に、以下の処理を行うこともできる。なお、立体像結像装置５０と同一の構成要素には同一の符号を付記する。
　具体的には、傾斜面２１、２２に、例えば梨地処理（又はブラスト処理）によって光散乱層が形成され、更には梨地処理（又はブラスト処理）が行われた傾斜面２１、２２に、又は直接傾斜面２１、２２に、着色処理によって不透光層が形成されているのが好ましい（上底１７、１８についても同様）。また、第１、第２の光制御パネル１５、１６を接合するＯＣＡテープの表面又は裏面の、上記した直線溝１３、１４が存在する領域に、非透光処理（例えば、黒色処理）をなすこともできる。
　これによって、金型の脱型性が向上すると共に、傾斜面２１、２２に当たった光が乱反射するので、より鮮明な像が得られる。
　図８を参照しながら、本発明の第５の実施例に係る立体像結像装置６０について説明する。なお、立体像結像装置４０と同一の構成要素には同一の符号を付記する。
　図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この立体像結像装置６０においては、透明板材４１の両側に平行配置された直線溝４２、４３が平面視して直交状態で設けられている。
　透明板材４１の両側には、直線溝４２、４３を覆う板状の透光樹脂シート６１、６２が配置されている。この透光樹脂シート６１、６２は、その片面に、熱硬化性、常温硬化性、又は紫外線硬化性の樹脂がそれぞれ塗布された接着作用を発揮するものであり、例えば、アクリル系、シリコン系、ウレタン系のものがあり、厚みは、例えば、５ｍｍ以下（好ましくは、２ｍｍ以下）程度である。
　透光樹脂シート６１、６２の、第１、第２の光制御パネル４６、４７のそれぞれの直線溝４２、４３が交差する領域（図８（Ａ）の実線ハッチング領域）には、非透光処理（例えば、黒色処理）がなされている。この非透光処理は、直線溝４２、４３を覆う領域全体に行ってもよい（図８（Ａ）実線及び２点鎖線によるハッチング領域参照）。
　なお、透明板材４１の両側表面に透光樹脂シート６１、６２を貼り付けるに際しては、直線溝４２、４３内に、透明板材４１を構成する透明樹脂よりも屈折率の低い樹脂を充填することができるが、直線溝４２、４３の周囲を完全に封じて内部を真空、又はガスを充填することもできる。
また、以上の実施の形態において、直線溝内に銀ペーストを充填することもできるが、この場合、垂直面での全反射は無くなり、鏡面反射となる。また、直線溝内に透明樹脂を充填する代わりに、色付き（特に、黒色）の樹脂を充填することも可能であるが、垂直面での光反射は悪くなると考えられる。
　更に、以上の第１～第５の実施例に係る立体像結像装置及びその製造方法の一部の構成要素を、他の実施例に係る立体像結像装置及びその製造方法に適用する場合も本発明は適用される。
　そして、本発明に係る立体像結像装置において、第１、第２の光制御パネルの重ねる場合、直線溝を当接又は対向させて配置したが、直線溝の一方又は双方を背向かいに配置することもできる。
　本発明に係る立体像結像装置及びその製造方法は、アスペクト比の比較的高い立体像結像装置を容易にかつ安価に製造できる。これによって、立体像結像装置を、映像を必要とする機器（例えば、医療機器、家庭電気製品、自動車、航空機、船舶等）で有効に利用できる。
１０：立体像結像装置、１１、１２：透明板材、１３、１４：直線溝、１５：第１の光制御パネル、１６：第２の光制御パネル、１７、１８：上底、１９、２０：下底、２１、２２：傾斜面、２３、２４：垂直面、２５、２６：帯状平面部、２７：光学透明テープ（透光樹脂シート）、２８：帯状突出部、２９：金型、３０：平面、３１：金型、３２：基台、３３：上底、４０：立体像結像装置、４１：透明板材、４２、４３：直線溝、４４、４５：帯状平面部、４６：第１の光制御パネル、４７：第２の光制御パネル、５０：立体像結像装置、５１：ＯＣＡテープ（透光樹脂シート）、５５：立体像結像装置、６０：立体像結像装置、６１、６２：透光樹脂シート、７０：立体像結像装置、７２、７３：傾斜面、７４、７５：垂直面、７６、７７：三角溝、７８：第１の光制御パネル、７９：第２の光制御パネル、８０：帯状平面部

Claims (21)

  1. 　それぞれ透明板材の片側に、立設状態の帯状の光反射面が平行に並べて配置された第１、第２の光制御パネルが、それぞれの前記光反射面を平面視して直交状態にして重ね合わされた立体像結像装置において、
    　前記第１、第２の光制御パネルは、それぞれ前記透明板材の片側に、１）上底及び下底を有し側部に傾斜面及び垂直面を有して開放面側に開く、平行配置された断面台形の複数の直線溝と、２）該各直線溝の間に形成される帯状平面部とを有し、
    　前記第１、第２の光制御パネルの前記垂直面が、それぞれ入射した光を全反射する前記光反射面を形成する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の光制御パネルの接合面には透光樹脂シートが配置されてい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、前記第１、第２の光制御パネルは、それぞれの前記直線溝が対向して配置され、前記透光樹脂シートは前記第１、第２の光制御パネルを接合するものであって、該第１、第２の光制御パネルの前記帯状平面部で両側から押圧される受圧部は、シート状透明体となって、他の部分は少なくとも片側が微小凹凸面となっていることを特徴とする立体像結像装置。
  4. 　請求項２記載の立体像結像装置において、前記透光樹脂シートの表面又は裏面の、前記第１、第２の光制御パネルのそれぞれの前記直線溝が交差する領域には、非透光処理がなされていることを特徴とする立体像結像装置。
  5. 　請求項２～４のいずれか１項に記載の立体像結像装置において、前記透光樹脂シートの表裏面には、熱硬化性、常温硬化性、又は紫外線硬化性の樹脂が塗布されていることを特徴とする立体像結像装置。
  6. 　透明板材の両側に、立設状態の帯状の光反射面が平行に並べて配置された第１、第２の光制御パネルが、それぞれの前記光反射面を平面視して直交状態にして形成された立体像結像装置において、
    　前記透明板材の両側に、それぞれ上底及び下底を有し側部に傾斜面及び垂直面を有して開放面側に開く、断面台形の複数の直線溝が、帯状平面部を介して複数平行に形成され、前記光反射面が前記帯状平面部を通過した光を全反射させる前記垂直面からなることを特徴とする立体像結像装置。
  7. 　請求項６記載の立体像結像装置において、前記直線溝が形成された前記透明板材の両側に、前記直線溝を覆う透光樹脂シートが配置されていることを特徴とする立体像結像装置。
  8. 　請求項７記載の立体像結像装置において、前記直線溝を覆う領域にある前記透光樹脂シートには、非透光処理がなされていることを特徴とする立体像結像装置。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の立体像結像装置において、前記垂直面に対する前記傾斜面の傾斜角度θは１～１０度の範囲にあり、前記垂直面の高さｈは、隣り合う該垂直面のピッチｐの１．５～６倍の範囲にあり、前記下底の幅ａは、前記ピッチｐの０．１～０．４倍の範囲にあることを特徴とする特徴とする立体像結像装置。
  10. 　請求項９記載の立体像結像装置において、前記上底の幅ｂは、前記下底の幅ａの０．３～０．７倍の範囲にあることを特徴とする立体像結像装置。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載の立体像結像装置において、前記傾斜面には光散乱層又は不透光層が形成されていることを特徴とする立体像結像装置。
  12. 　それぞれ透明板材の片側に、１）上底及び下底を有し側部に傾斜面及び垂直面を有して開放面側に開く、平行配置された断面台形の複数の直線溝と、２）該各直線溝の間に形成される帯状平面部とを有する第１、第２の光制御パネルを、インジェクション成型又はプレス成形によって製造し、
    　前記第１、第２の光制御パネルの前記垂直面を、平面視して直交状態にして、前記第１、第２の光制御パネルを透光樹脂シートを介して接合することを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
  13. 　請求項１２記載の立体像結像装置の製造方法において、前記透光樹脂シートはそれぞれの前記直線溝が対向した状態で配置された前記第１、第２の光制御パネルを接合するものであって、前記第１、第２の光制御パネルの前記帯状平面部で両側から押圧される受圧部は、シート状透明体となって、他の部分は少なくとも片側が微小凹凸面となっていることを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
  14. 　請求項１２記載の立体像結像装置の製造方法において、前記透光樹脂シートの表面又は裏面の、前記第１、第２の光制御パネルのそれぞれの前記直線溝が交差する領域に、非透光処理を行うことを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
  15. 　請求項１２～１４のいずれか１項に記載の立体像結像装置の製造方法において、前記透光樹脂シートの表裏面に、熱硬化性、常温硬化性、又は紫外線硬化性の樹脂を塗布して、接着作用を発揮させることを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
  16. 　透明板材の両側に、それぞれ立設状態で平行に並べて配置された帯状の垂直面が平面視して直交状態にある第１、第２の光制御パネルを有する立体像結像装置の製造方法であって、
    　前記第１、第２の光制御パネルは、１）上下に上底及び下底を有し側部に傾斜面及び前記垂直面を有して開放面側に開く、平行配置された断面台形の複数の直線溝と、２）該各直線溝の間に形成される帯状平面部とを有し、
    　前記透明板材の両側に一体となって形成される前記第１、第２の光制御パネルを、インジェクション成型又はプレス成形によって製造することを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
  17. 　請求項１６記載の立体像結像装置の製造方法において、前記直線溝が形成された前記透明板材の両側に、前記直線溝を覆う透光樹脂シートを配置することを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
  18. 　請求項１７記載の立体像結像装置の製造方法において、前記直線溝を覆う領域にある前記透光樹脂シートに、非透光処理を行うことを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
  19. 　請求項１２～１８のいずれか１項に記載の立体像結像装置の製造方法において、前記垂直面に対する前記傾斜面の傾斜角度θは１～１０度の範囲にあり、前記垂直面の高さｈは、隣り合う該垂直面のピッチｐの１．５～６倍の範囲にあり、前記下底の幅ａは、前記ピッチｐの０．１～０．４倍の範囲にあることを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
  20. 　請求項１２～１９のいずれか１項に記載の立体像結像装置の製造方法において、前記傾斜面に梨地処理又はブラスト処理を行って光散乱層を形成することを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
  21. 　請求項２０記載の立体像結像装置の製造方法において、前記梨地処理又はブラスト処理が行われた前記傾斜面に着色処理を行うことを特徴とする立体像結像装置の製造方法。
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