大型の反射型面対称結像素子の製造方法
【課題】大きな空間映像を表示可能な空間映像表示装置に必要な大型の反射型面対称結像素子を簡単かつ高精度に製造することができる。
【解決手段】大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法は、複数の反射型面対称結像素子それぞれを、所定の基準面上に隣接させて平面板方向に二次元状に並べる第一の工程と、透明カバー層により、二次元状に並べられた複数の反射型面対称結像素子である反射型面対称結像素子群を、平面板方向に垂直な方向から挟み込むとともに、反射型面対称結像素子群の周囲全体を覆う第二の工程と、透明カバー層内の気圧を下げる第三の工程と、を有する。
【解決手段】大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法は、複数の反射型面対称結像素子それぞれを、所定の基準面上に隣接させて平面板方向に二次元状に並べる第一の工程と、透明カバー層により、二次元状に並べられた複数の反射型面対称結像素子である反射型面対称結像素子群を、平面板方向に垂直な方向から挟み込むとともに、反射型面対称結像素子群の周囲全体を覆う第二の工程と、透明カバー層内の気圧を下げる第三の工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間中に映像を表示する空間映像表示装置に用いられる反射型面対称結像素子を大型化するための製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リアルな３次元空中映像を実現するために、様々な光学素子が開発されている。例えば、特許文献１には、反射型面対称結像素子を用いてその素子の一方側に置かれた被投影物である物体の像を素子の反対側の面対称となる位置に結像させる空間映像表示装置が開示されている。この空間映像表示装置で用いられる反射型面対称結像素子は、所定の基盤を厚み方向に貫通させた複数の穴を備え、各穴の内壁に直交する２つの鏡面要素から構成される単位光学素子を形成したものであって、その穴を通じて基盤の一方の面方向から他方の面方向へ光が透過する際に、２つの鏡面要素でそれぞれ１回ずつ反射させるものである。被投影物から発せられた光は反射型面対称結像素子の単位光学素子を通過する際に２つの鏡面要素の一方で反射した後、鏡面で反射して反射光となり、その反射光が更に単位光学素子の２つの鏡面要素の他方で反射して、被投影物を仮想鏡に映した位置に結像することになる。
【０００３】
しかしながら、上記の光学素子には非常に微細な加工技術が要求されるため、このような光学素子を用いた空間映像表示装置では製造コストがかかるという問題がある。そこで、本出願人は、製造コストがかからない反射型面対称結像素子を特許文献２において提案している。
【０００４】
図１〜図３は、特許文献２で提案された反射型面対称結像素子の構成を示す図である。図１は反射型面対称結像素子の外観図、図２は反射型面対称結像素子を構成する直方体材の外観図、図３は反射型面対称結像素子を形成する２つのミラーシートの組合せを示す外観図である。
【０００５】
反射型面対称結像素子２は、図１及び図３に示すように、各々が多数の棒状の直方体材２０を並列に密着させることにより形成された２つのミラーシート２１、２２を有する。
【０００６】
直方体材２０は、図２に示すように、長手部材であり、長手方向に垂直な方向、すなわち、短手方向の四角形の断面の一辺が数百μｍないし数ｃｍ前後の透明なアクリルに代表されるプラスチックまたはガラスの棒からなる。長さは投影する画像の大きさによって変化するが、数十ｍｍ〜数ｍ程度である。なお、長手方向に伸長した４面のうちの３面は光の透過または反射に使用する面であるため、滑らかな状態とする。直方体材２０はミラーシート２１、２２各々で１００本〜２００００本程度用いられる。
【０００７】
図２に示すように、直方体材２０の長手方向に伸長した１面には光反射膜２３が形成され、それにより光反射面２３となっている。光反射膜２３はアルミや銀の蒸着あるいはスパッタなどによって形成される。
【０００８】
このような複数の直方体材２０について、１つの直方体材２０の光反射面２３を形成した面とは反対側の対向面２４と別の直方体材２０の光反射面２３を密着させてミラーシート２１、２２が形成される。ミラーシート２１、２２は、図３に示すように、直方体材２０の並列方向が交差するようにいずれか一方を９０度回転させた状態で貼り合わせられ、それによって、反射型面対称結像素子２が形成される。ミラーシート２１の各直方体材２０とミラーシート２２の各直方体材２０とが交差する部分が微小ミラーユニット（単位光学素子）を構成し、各微小ミラーユニットのミラーシート２１の光反射面２３が第１光反射面となり、ミラーシート２２の光反射面２３が第２光反射面となる。
【０００９】
かかる反射型面対称結像素子２を用いた空間映像表示装置においては、図４に示すように、物体（ディスプレイ部）１が反射型面対称結像素子２の一方の面側に配置され、反射型面対称結像素子２には物体１からの光が斜めに入射するようになっている。反射型面対称結像素子２の他方の面側には観察者の目Ｅが位置し、反射型面対称結像素子２について物体１と面対称となる空間位置に実像３、すなわち空間映像３が形成される。なお、図４における反射型面対称結像素子２の両端部である下端Ａ、上端Ａ’は、図１の反射型面対称結像素子２の対向角Ａ、Ａ’に対応している。より詳しくは、図５に示すように、物体１からの光は矢印Ｙ１の方向でミラーシート２２の光反射面２３（第２光反射面）に反射し、その反射光は矢印Ｙ２の方向でミラーシート２１の光反射面２３（第１光反射面）に反射し、その反射光は矢印Ｙ３の方向で観察者に向けて進むので、反射型面対称結像素子２の各光反射面２３でそれぞれ１回、つまり２回反射して鏡映像を作り出すようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１５８１１４号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００９／１３６５７８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような空間映像３の大きさを大きくするには、反射型面対称結像素子２を大型化する必要がある。大型の反射型面対称結像素子４（以下、大型の反射型面対称結像素子を反射型面対称結像素子２と区別して４と称する）を製造する方法としては、例えば、基準面となる大型ガラス板の一方の面に透明な接着材を塗布した後、接着材を塗布した大型ガラス板の面上に、図１〜図３に示す方法にて作成した、小型の反射型面対称結像素子２を複数、隙間なく隣接して並べ、製造する方法がある。
【００１２】
しかしながら、この方法においては、基準面上に塗布された接着剤の厚みを複数の反射型面対称結像素子２全体、つまり反射型面対称結像素子４全体に亘って一定とすることは困難であり、それぞれの反射型面対称結像素子２の板面（光反射面２３に垂直な平面）が微妙に基準面に対して傾いてしまうという問題がある。すなわち、反射型面対称結像素子４の板面の平面性は、接着剤の厚みに依存してしまうので、反射型面対称結像素子４全体に亘って板面の平面性を維持するのは困難であるという問題がある。
【００１３】
また、板面の平面性を維持させようとしてそれぞれの反射型面対称結像素子２を基準面に押しつけると、押しつけられた接着剤が反射型面対称結像素子２の間に溢れ出し、反射型面対称結像素子２間に隙間が生じてしまうという問題もある。さらに、仮に接着時における接着剤の厚みを一定にできたとしても、接着剤の硬化収縮により板面の平面性が崩れたり、反射型面対称結像素子２と大型ガラス板との熱膨張係数の違いから平面性に差異が生じたりするので、完成時に、反射型面対称結像素子４全体に亘って板面の平面性を維持することは困難である。
【００１４】
この結果、小型の反射型面対称結像素子２を複数並べて大型の反射型面対称結像素子４を製造する場合には、複数の反射型面対称結像素子２それぞれの光反射面２３の精緻な位置関係が崩れやすく、光学的に良好な空間映像３を作り出せないという問題が想定される。
【００１５】
また、反射型面対称結像素子２自体の大きさを大きくして大型の反射型面対称結像素子４を製造するという方法もあるが、この場合には大きな反射型面対称結像素子２を作成するのに、手間がかかるという問題がある。例えば、図１〜図３に示した方法により、大型の反射型面対称結像素子２を作成する場合には、大型の反射型面対称結像素子４の板面の一辺を１ｍ×１ｍとすると、長手方向の長さ１ｍの直方体材２０を短手方向に数千本（短手方向の長さを０．５ｍｍとすると２０００本）均一に積層しなければならないので、手間がかかるとともに製作コストもかかってしまうという問題がある。
【００１６】
本発明は上記の事情を鑑みてなされたものであり、その課題の一例としては、大きな空間映像を表示可能な空間映像表示装置に必要な大型の反射型面対称結像素子を簡単かつ高精度に製造することができる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を達成するため、請求項１に係る発明は、実体部からの光を観察者に向けて反射する平面板状の反射型面対称結像素子を複数並べることにより、大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法であって、前記複数の反射型面対称結像素子は、それぞれ、長手方向に伸長した４つの面を有する透光の直方体からなり、前記４つの面のうちの１面を光反射面とする長手部材を、前記反射面が同一方向となるように、複数並べて形成した第１ミラーシート及び第２ミラーシートを備え、前記第１ミラーシート及び前記第２ミラーシートにおいて、１つの前記直方体の前記光反射面と、隣接する前記直方体の前記光反射面と対向する面が当接するように前記直方体は配列され、前記第１ミラーシートの第１の前記光反射面と前記第２ミラーシートの第２の前記光反射面は直交するように、前記第１ミラーシートと前記第２ミラーシートを、前記光反射面に平行な方向に重ね合わせ、前記実体部からの光を、前記第１ミラーシート及び前記第２ミラーシートの前記光反射面にそれぞれ１回ずつ反射させて実像を結像させるように構成されており、前記複数の反射型面対称結像素子それぞれを、所定の基準面上に隣接させて前記平面板方向に二次元状に並べる第一の工程と、透明カバー層により、二次元状に並べられた前記複数の反射型面対称結像素子である反射型面対称結像素子群を、前記平面板方向に垂直な方向から挟み込むとともに、前記反射型面対称結像素子群の周囲全体を覆う第二の工程と、前記透明カバー層内の気圧を下げる第三の工程と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】反射型面対称結像素子の外観図である。
【図２】図１の反射型面対称結像素子を構成する直方体材の外観図である。
【図３】図１の反射型面対称結像素子を形成する２つのミラーシートの組合せを示す図である。
【図４】図１の反射型面対称結像素子を用いた空間映像表示装置の光学系の概略図である。
【図５】図１の反射型面対称結像素子において光が２回反射する様子を示す概要図である。
【図６】図７とともに、本発明の実施の形態に係る大型反射型面対称結像素子の製造方法を示す図である。
【図７】図６とともに、本発明の実施の形態に係る大型反射型面対称結像素子の製造方法を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る大型反射型面対称結像素子の変形例の外観図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る大型反射型面対称結像素子の変形例の外観図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る大型反射型面対称結像素子の変形例の製造方法を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る大型反射型面対称結像素子の変形例の要部外観図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る大型反射型面対称結像素子の製造方法の変形例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２０】
図６及び図７は、本発明の実施の形態に係る大型の反射型面対称結像素子の製造方法を示す図である。本発明の実施の形態に係る大型の反射型面対称結像素子の製造方法は、同一平面上に複数の小型の反射型面対称結像素子２の板面を並べて、大型の反射型面対称結像素子４を製造する方法である。この方法では、接着剤を用いず、大気圧により大型の反射型面対称結像素子４を基準面に押圧するので、大型の反射型面対称結像素子４の板面の平面性を容易に維持できるようになっている。
【００２１】
本実施の形態の製造方法では、まず、図１〜図３に示した方法により小型の反射型面対称結像素子２（具体的には、約５０〜２００ｍｍ四方の板面を有する反射型面対称結像素子２）を製造する。なお、反射型面対称結像素子２を構成するミラーシート２１及びミラーシート２２は同一形状であり、かつ、ミラーシート２１及びミラーシート２２の厚さ（光反射面２３の短手方向の長さ）は均一となっている。
【００２２】
次に、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、基準面となる透明カバー板５の上に複数（図６及び図７においては、説明上４つにしているが、これに限定されない）の反射型面対称結像素子２のそれぞれの光反射面２３が並行となるように隙間なく載置する。より詳しくは、並べられた複数のミラーシート２１の光反射面２３（第１光反射面）はすべて同一方向を向き、また、並べられた複数のミラーシート２２の光反射面２３（第２光反射面）はすべて同一方向を向いており、ミラーシート２１の光反射面２３とミラーシート２２の光反射面２３は直交した状態で並べられている。なお、本実施の形態では、以下、透明カバー板５上に並べられた複数の反射型面対称結像素子２を反射型面対称結像素子群４ともいう。また、透明カバー板５は、ガラスまたは樹脂性の透明板であり、反射型面対称結像素子群４の板面と同等、または反射型面対称結像素子群４の板面よりもやや小さい大きさを有している。
【００２３】
なお、本実施の形態では、反射型面対称結像素子２を単位として、反射型面対称結像素子群４を形成する方法を述べたが、透明カバー板５上に反射型面対称結像素子群４を形成する方法はこれに限定されない。例えば、図１２に示すように、ミラーシート単位で、反射型面対称結像素子群４を形成してもよい。しかしながら、この場合も、並べられた複数のミラーシート２１の光反射面２３（第１光反射面）はすべて同一方向を向き、また、並べられた複数のミラーシート２２の光反射面２３（第２光反射面）はすべて同一方向を向き、ミラーシート２１の光反射面２３（第１光反射面）とミラーシート２２の光反射面２３（第２光反射面）は直交した状態で並べられているのは勿論である。
【００２４】
次に、図７（ａ）に示すように、反射型面対称結像素子群４の上に透明カバー板５を載置する。すなわち、反射型面対称結像素子群４は、光反射面２３に平行な方向である上下方向から２枚の透明カバー板５により挟み込まれる。
【００２５】
次に、２枚の透明カバー板５により挟み込まれた反射型面対称結像素子群４（以下、２枚の透明カバー板５と反射型面対称結像素子群４を合わせて反射型面対称結像素子群６という）を、図７（ｂ）に示すように、透明でガスバリア性の高いプラスチックフィルム製の袋７に入れた後、内部の空気を排気して、プラスチックフィルム袋７内部の気圧を下げる。この結果、プラスチックフィルム袋７外の大気圧とプラスチックフィルム袋７内部の圧力の差により、プラスチックフィルム袋７が反射型面対称結像素子群６の板面を一様に押圧するので、反射型面対称結像素子群４の板面の平面性は確保される。このように本実施の形態の製造方法で製造された反射型面対称結像素子群４は、プラスチックフィルム袋７内に収納された状態で用いられる。
【００２６】
ここで、プラスチックフィルム袋７は、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ナイロン６などのプラスチックフィルム袋が好適である。また、プラスチックフィルム袋７の内外の気圧差により反射型面対称結像素子群６（反射型面対称結像素子群４）が押圧されればよいので、プラスチックフィルム袋７内部は必ずしも高真空である必要はなく、大気圧の１／１０程度あれば十分である。なお、プラスチックフィルム袋７内部の空気の安定性を保つため、プラスチックフィルム袋７の内部に脱酸素剤や吸水剤を入れてもよい。
【００２７】
このようにして製造された反射型面対称結像素子群４は、板状の透明カバー板５により上下方向から挟まれつつ、押圧されるので、反射型面対称結像素子群４の平面性は容易に確保される。すなわち、接着剤を用いた場合には、反射型面対称結像素子群４の板面の平面性が確保されず、反射型面対称結像素子群４を構成するそれぞれの反射型面対称結像素子２の板面が凹凸をなすことがあったが、このような不具合は発生しない。
【００２８】
また、反射型面対称結像素子群４は、常時、大気圧によって上下方向の両面から押圧されているため、経時による構造の悪化もない。また、接着剤を用いた固着の場合には、反射型面対称結像素子群４に気温変化による変形やひずみが発生し得るが、本実施の形態では、接着剤を用いていないため、気温変化による変形やひずみも減少させることができる。
【００２９】
なお、プラスチックフィルム袋７内に反射型面対称結像素子群６を真空包装した後、反射型面対称結像素子群４の一部に光学的な欠陥が発見された場合には、プラスチックフィルム袋７から欠陥を有する反射型面対称結像素子群６を取り出し、良品である反射型面対称結像素子群６をプラスチックフィルム袋７内に入れ、再度、真空包装すればよいので、容易な方法で大型反射型面対称結像素子の不良の発生を抑制することができる。
【００３０】
また、仮に反射型面対称結像素子群６の角部により、プラスチックフィルム袋７に穴が開いたとしても、当該反射型面対称結像素子群６を別のプラスチックフィルム袋７内に入れ、再度、真空包装すればよいので、この場合も容易な方法で大型反射型面対称結像素子の不良の発生を抑えることができる。
【００３１】
＜その他変形例＞
上記実施の形態では、反射型面対称結像素子群４と透明カバー板５の間に接着材を用いなかったが、接着材を用いて図６〜図７に示した製造方法を実行してもよい（変形例１）。従来では、上述したように接着剤を用いると反射型面対称結像素子４全体に亘って板面の平面性を維持するのは困難であるという問題があったが、本変形例では、大気圧により押下された状態で接着剤が硬化するので、反射型面対称結像素子群４の平面性が保てるとともに、接着材の硬化後には、プラスチックフィルム袋７から反射型面対称結像素子群６を取り出して使用することができる。すなわち、本変形例では、接着材の硬化後においては、プラスチックフィルム袋７を用いない状態であっても、反射型面対称結像素子群６を、板面の平面性が保たれた大型の反射型面対称結像素子として使用することができる。
【００３２】
また、反射型面対称結像素子群４と透明カバー板５の間に、反射型面対称結像素子群４や透明カバー板５と略同一の屈折率（１．４〜１．６）を有する揮発性の低いオプティカルカップリング剤（具体的には、液体アクリル樹脂、シリコンオイル、エチレングレコールなど）を塗布してもよい（変形例２）。上記実施の形態では、反射型面対称結像素子群４と透明カバー板５の間に微小な隙間が生じることがあり得るので、このような隙間を反射型面対称結像素子群４や透明カバー板５と同等の屈折率を有するオプティカルカップリング剤で埋めて、反射型面対称結像素子群４と透明カバー板５の間における不要な反射を防止するためである。
【００３３】
また、上記実施の形態では、２枚の透明カバー板５を用いて、反射型面対称結像素子群４を挟み込んだが、透明カバー板５は１枚だけもよい（変形例３）。図８は、１枚の透明カバー板５と、反射型面対称結像素子群４と、を備えた反射型面対称結像素子群６Ａの外観を示す図である。本変形例の製造方法においては、基準面となる透明カバー板５の上に複数の反射型面対称結像素子２で構成される反射型面対称結像素子群４を載置した後、反射型面対称結像素子群６Ａをプラスチックフィルム製の袋７に入れ、内部の空気を排気して、プラスチックフィルム袋７内部の気圧を下げる。本変形例では、透明カバー板５が１枚になったので、材料費及び作業工程数を減少させることができ、大型反射型面対称結像素子の製造コストを下げることが可能である。
【００３４】
さらには、透明カバー板５を用いなくてもよい（変形例４）。図９は、透明カバー板５を用いなかった場合の反射型面対称結像素子群６Ｂの外観を示す図である。本変形例では、透明カバー板５を使用しないので、材料費及び作業工程数をさらに減少させることができ、大型反射型面対称結像素子の製造コストをさらに下げることが可能である。
【００３５】
また、上記実施の形態では、透明カバー板５の板面の大きさを反射型面対称結像素子群４の板面の大きさと同一または反射型面対称結像素子群４の板面よりやや小さめの大きさとしたが、透明カバー板５の板面を反射型面対称結像素子群４の板面よりも大きくしてもよい（変形例５）。図１０は、反射型面対称結像素子群４の板面よりもやや大きめの透明カバー板５を用いて、大型反射型面対称結像素子を製造する場合の方法を示している。
【００３６】
本変形例では、まず、図１０（ａ）に示すように、基準面となる透明カバー板５の上に複数の反射型面対称結像素子２で構成された反射型面対称結像素子群４を載置する。
【００３７】
次に、図１０（ｂ）に示すように、反射型面対称結像素子群４の上に透明カバー板５を載置する。すなわち、反射型面対称結像素子群４は、光反射面２３に平行な方向である上下方向から２枚の透明カバー板５により挟み込まれる。
【００３８】
次に、図１０（ｃ）に示すように、反射型面対称結像素子群４の側面周囲の空隙（２枚の透明カバー板５に挟まれた内側の空間）を十分減圧した後、透明カバー板５の側面外周を真空シール可能な接着剤で接着する。なお、真空シール可能な接着剤とは、具体的には、シリコン樹脂やエポキシ接着剤が想定される。
【００３９】
本変形例の製造方法では、プラスチックフィルム袋７を用いないので、反射型面対称結像素子群６Ｃの周辺部に余分なプラスチックフィルム袋７がはみ出すことなく、反射型面対称結像素子群６Ｃを所定の装置に取り付ける際の操作性が容易となる。
【００４０】
また、上記実施の形態では、反射型面対称結像素子群６の最外周各辺のエッジ部分を面取りしなかったが、面取りを行ってもよい（変形例６）。図１１は、最外周のエッジ部分を面取りした反射型面対称結像素子群６Ｄの外観図である。本変形例では、最外周のエッジ部分を面取りしたことにより、プラスチックフィルム袋７に穴が開くことがなくなるので、気圧差による押圧力を長期に亘って維持することができる。すなわち、大型反射型面対称結像素子としての機能を長期に亘って維持することができる。
【００４１】
＜実施の形態の効果＞
以上に述べた実施の形態によれば、実体部１からの光を観察者に向けて反射する平面板状の反射型面対称結像素子２を複数並べることにより、大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群４を製造する方法であって、複数の反射型面対称結像素子２は、それぞれ、長手方向に伸長した４つの面を有する透光の直方体からなり、４つの面のうちの１面を光反射面とする長手部材（直方体材）２０を、反射面２３が同一方向となるように、複数並べて形成したミラーシート２１及びミラーシート２２を備え、ミラーシート２１及びミラーシート２２において、１つの直方体材２０の光反射面２３と、隣接する直方体材２０の光反射面２３と対向する面が当接するように直方体材２０は配列され、ミラーシート２１の光反射面２３とミラーシート２２の光反射面２３は直交するように、ミラーシート２１とミラーシート２２を、光反射面２３に平行な方向に重ね合わせ、実体部１からの光を、ミラーシート２１及びミラーシート２２の光反射面２３にそれぞれ１回ずつ反射させて実像３を結像させるように構成されており、複数の反射型面対称結像素子２それぞれを、所定の基準面上に隣接させて平面板方向に二次元状に並べる第一の工程（例えば、図６（ａ）〜（ｃ）、図１０（ａ）、図１２）と、透明カバー層（例えば、透明カバー板５、プラスチックフィルム袋７など）により、二次元状に並べられた複数の反射型面対称結像素子２である反射型面対称結像素子群４を、平面板方向に垂直な方向から挟み込むとともに、反射型面対称結像素子群４の周囲全体を覆う第二の工程（例えば、図６（ａ）〜（ｂ）、図８〜９、図１０（ｂ）〜（ｃ）など）と、透明カバー層内の気圧を下げる第三の工程（例えば、図６（ｂ）、図８〜９、図１０（ｃ）など）と、を有する。
【００４２】
この方法によれば、常時、大気圧によって反射型面対称結像素子群４を一様に押圧するため、大きな空間映像を表示可能な空間映像表示装置に必要な大型の反射型面対称結像素子を簡単かつ高精度に製造することができる。
【００４３】
ここで、上記第二の工程は、第１の透明カバー層としての透明カバー板５により、二次元状に並べられた複数の反射型面対称結像素子２である反射型面対称結像素子群４を、平面板方向に垂直な方向から押圧する工程（例えば、図７（ａ）、図８など）と、第１の透明カバー層とは異なる第２の透明カバー層としてのプラスチックフィルム袋７により、透明カバー板５及び透明カバー板５に押圧された反射型面対称結像素子群４の周囲全体を、覆う（例えば、図７（ｂ）、図８など）工程と、を有し、第三の工程は、プラスチックフィルム袋７内の気圧を下げるようにしてもよい。
【００４４】
この場合には、板状の透明カバー板５を介して反射型面対称結像素子群４は押圧されるので、反射型面対称結像素子群４の平面性は確保される。
【００４５】
また、上記第１の透明カバー層としての透明カバー板５は、所定の基準面となる樹脂製又はガラス製の透明板であり、反射型面対称結像素子群４の片側の平面に設けられてもよいし、また、両側の平面に設けられてもよく、第２の透明カバー層としてのプラスチックフィルム袋７は、透明なプラスチックフィルムであることが好適である。
【００４６】
透明カバー板５が２枚の場合には、反射型面対称結像素子群４の上下方向の両面から押圧されているため、反射型面対称結像素子群４の板面の平面性は容易に確保される。また、透明カバー板５が１枚の場合には、材料費及び作業工程数を減少させることができ、大型反射型面対称結像素子の製造コストを下げることができる。
【００４７】
なお、透明カバー板５と反射型面対称結像素子群４の間は、透明接着剤によって固着されるようにしてもよい。
【００４８】
この場合には、プラスチックフィルム袋７から反射型面対称結像素子群４を取り出して使用することができる。
【００４９】
すなわち、透明カバー板５と反射型面対称結像素子群４を透明接着剤によって固着した後、透明カバー板５と反射型面対称結像素子群４を覆っているプラスチックフィルム袋７を除去する工程をさらに有してもよい。
【００５０】
一方、透明接着剤に代えて、透明カバー板５と反射型面対称結像素子群４の間は、透明カバー板５及び反射型面対称結像素子群４と略同一の屈折率を有するオプティカルカップリング剤が塗布されるようにしてもよい。
【００５１】
この場合には、反射型面対称結像素子群４と透明カバー板５の間に微小な隙間が生じることがあり得るので、このような隙間をオプティカルカップリング剤で埋め合わせて、反射型面対称結像素子群４と透明カバー板５の間における不要な反射を防止することができる。
【００５２】
また、反射型面対称結像素子群４の最外周のエッジ部を面取り加工する工程（例えば、図１１など）をさらに有してもよい。
【００５３】
この場合には、最外周のエッジ部分を面取りしたことにより、プラスチックフィルム袋７に穴が開くことがなくなるので、気圧差による押圧力を長期に亘って維持することができる。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、本発明の実施の形態に対して種々の変形や変更を施すことができ、そのような変形や変更を伴うものもまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５５】
１ 物体（ディスプレイ部）
２ 反射型面対称結像素子
３ 空間映像（実像）
４，６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ 反射型面対称結像素子群（大型の反射型面対称結像素子）
５ 透明カバー板
７ プラスチックフィルム袋
２０ 直方体材
２１，２２ ミラーシート
２３ 光反射面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間中に映像を表示する空間映像表示装置に用いられる反射型面対称結像素子を大型化するための製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リアルな３次元空中映像を実現するために、様々な光学素子が開発されている。例えば、特許文献１には、反射型面対称結像素子を用いてその素子の一方側に置かれた被投影物である物体の像を素子の反対側の面対称となる位置に結像させる空間映像表示装置が開示されている。この空間映像表示装置で用いられる反射型面対称結像素子は、所定の基盤を厚み方向に貫通させた複数の穴を備え、各穴の内壁に直交する２つの鏡面要素から構成される単位光学素子を形成したものであって、その穴を通じて基盤の一方の面方向から他方の面方向へ光が透過する際に、２つの鏡面要素でそれぞれ１回ずつ反射させるものである。被投影物から発せられた光は反射型面対称結像素子の単位光学素子を通過する際に２つの鏡面要素の一方で反射した後、鏡面で反射して反射光となり、その反射光が更に単位光学素子の２つの鏡面要素の他方で反射して、被投影物を仮想鏡に映した位置に結像することになる。
【０００３】
しかしながら、上記の光学素子には非常に微細な加工技術が要求されるため、このような光学素子を用いた空間映像表示装置では製造コストがかかるという問題がある。そこで、本出願人は、製造コストがかからない反射型面対称結像素子を特許文献２において提案している。
【０００４】
図１〜図３は、特許文献２で提案された反射型面対称結像素子の構成を示す図である。図１は反射型面対称結像素子の外観図、図２は反射型面対称結像素子を構成する直方体材の外観図、図３は反射型面対称結像素子を形成する２つのミラーシートの組合せを示す外観図である。
【０００５】
反射型面対称結像素子２は、図１及び図３に示すように、各々が多数の棒状の直方体材２０を並列に密着させることにより形成された２つのミラーシート２１、２２を有する。
【０００６】
直方体材２０は、図２に示すように、長手部材であり、長手方向に垂直な方向、すなわち、短手方向の四角形の断面の一辺が数百μｍないし数ｃｍ前後の透明なアクリルに代表されるプラスチックまたはガラスの棒からなる。長さは投影する画像の大きさによって変化するが、数十ｍｍ〜数ｍ程度である。なお、長手方向に伸長した４面のうちの３面は光の透過または反射に使用する面であるため、滑らかな状態とする。直方体材２０はミラーシート２１、２２各々で１００本〜２００００本程度用いられる。
【０００７】
図２に示すように、直方体材２０の長手方向に伸長した１面には光反射膜２３が形成され、それにより光反射面２３となっている。光反射膜２３はアルミや銀の蒸着あるいはスパッタなどによって形成される。
【０００８】
このような複数の直方体材２０について、１つの直方体材２０の光反射面２３を形成した面とは反対側の対向面２４と別の直方体材２０の光反射面２３を密着させてミラーシート２１、２２が形成される。ミラーシート２１、２２は、図３に示すように、直方体材２０の並列方向が交差するようにいずれか一方を９０度回転させた状態で貼り合わせられ、それによって、反射型面対称結像素子２が形成される。ミラーシート２１の各直方体材２０とミラーシート２２の各直方体材２０とが交差する部分が微小ミラーユニット（単位光学素子）を構成し、各微小ミラーユニットのミラーシート２１の光反射面２３が第１光反射面となり、ミラーシート２２の光反射面２３が第２光反射面となる。
【０００９】
かかる反射型面対称結像素子２を用いた空間映像表示装置においては、図４に示すように、物体（ディスプレイ部）１が反射型面対称結像素子２の一方の面側に配置され、反射型面対称結像素子２には物体１からの光が斜めに入射するようになっている。反射型面対称結像素子２の他方の面側には観察者の目Ｅが位置し、反射型面対称結像素子２について物体１と面対称となる空間位置に実像３、すなわち空間映像３が形成される。なお、図４における反射型面対称結像素子２の両端部である下端Ａ、上端Ａ’は、図１の反射型面対称結像素子２の対向角Ａ、Ａ’に対応している。より詳しくは、図５に示すように、物体１からの光は矢印Ｙ１の方向でミラーシート２２の光反射面２３（第２光反射面）に反射し、その反射光は矢印Ｙ２の方向でミラーシート２１の光反射面２３（第１光反射面）に反射し、その反射光は矢印Ｙ３の方向で観察者に向けて進むので、反射型面対称結像素子２の各光反射面２３でそれぞれ１回、つまり２回反射して鏡映像を作り出すようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１５８１１４号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００９／１３６５７８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような空間映像３の大きさを大きくするには、反射型面対称結像素子２を大型化する必要がある。大型の反射型面対称結像素子４（以下、大型の反射型面対称結像素子を反射型面対称結像素子２と区別して４と称する）を製造する方法としては、例えば、基準面となる大型ガラス板の一方の面に透明な接着材を塗布した後、接着材を塗布した大型ガラス板の面上に、図１〜図３に示す方法にて作成した、小型の反射型面対称結像素子２を複数、隙間なく隣接して並べ、製造する方法がある。
【００１２】
しかしながら、この方法においては、基準面上に塗布された接着剤の厚みを複数の反射型面対称結像素子２全体、つまり反射型面対称結像素子４全体に亘って一定とすることは困難であり、それぞれの反射型面対称結像素子２の板面（光反射面２３に垂直な平面）が微妙に基準面に対して傾いてしまうという問題がある。すなわち、反射型面対称結像素子４の板面の平面性は、接着剤の厚みに依存してしまうので、反射型面対称結像素子４全体に亘って板面の平面性を維持するのは困難であるという問題がある。
【００１３】
また、板面の平面性を維持させようとしてそれぞれの反射型面対称結像素子２を基準面に押しつけると、押しつけられた接着剤が反射型面対称結像素子２の間に溢れ出し、反射型面対称結像素子２間に隙間が生じてしまうという問題もある。さらに、仮に接着時における接着剤の厚みを一定にできたとしても、接着剤の硬化収縮により板面の平面性が崩れたり、反射型面対称結像素子２と大型ガラス板との熱膨張係数の違いから平面性に差異が生じたりするので、完成時に、反射型面対称結像素子４全体に亘って板面の平面性を維持することは困難である。
【００１４】
この結果、小型の反射型面対称結像素子２を複数並べて大型の反射型面対称結像素子４を製造する場合には、複数の反射型面対称結像素子２それぞれの光反射面２３の精緻な位置関係が崩れやすく、光学的に良好な空間映像３を作り出せないという問題が想定される。
【００１５】
また、反射型面対称結像素子２自体の大きさを大きくして大型の反射型面対称結像素子４を製造するという方法もあるが、この場合には大きな反射型面対称結像素子２を作成するのに、手間がかかるという問題がある。例えば、図１〜図３に示した方法により、大型の反射型面対称結像素子２を作成する場合には、大型の反射型面対称結像素子４の板面の一辺を１ｍ×１ｍとすると、長手方向の長さ１ｍの直方体材２０を短手方向に数千本（短手方向の長さを０．５ｍｍとすると２０００本）均一に積層しなければならないので、手間がかかるとともに製作コストもかかってしまうという問題がある。
【００１６】
本発明は上記の事情を鑑みてなされたものであり、その課題の一例としては、大きな空間映像を表示可能な空間映像表示装置に必要な大型の反射型面対称結像素子を簡単かつ高精度に製造することができる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を達成するため、請求項１に係る発明は、実体部からの光を観察者に向けて反射する平面板状の反射型面対称結像素子を複数並べることにより、大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法であって、前記複数の反射型面対称結像素子は、それぞれ、長手方向に伸長した４つの面を有する透光の直方体からなり、前記４つの面のうちの１面を光反射面とする長手部材を、前記反射面が同一方向となるように、複数並べて形成した第１ミラーシート及び第２ミラーシートを備え、前記第１ミラーシート及び前記第２ミラーシートにおいて、１つの前記直方体の前記光反射面と、隣接する前記直方体の前記光反射面と対向する面が当接するように前記直方体は配列され、前記第１ミラーシートの第１の前記光反射面と前記第２ミラーシートの第２の前記光反射面は直交するように、前記第１ミラーシートと前記第２ミラーシートを、前記光反射面に平行な方向に重ね合わせ、前記実体部からの光を、前記第１ミラーシート及び前記第２ミラーシートの前記光反射面にそれぞれ１回ずつ反射させて実像を結像させるように構成されており、前記複数の反射型面対称結像素子それぞれを、所定の基準面上に隣接させて前記平面板方向に二次元状に並べる第一の工程と、透明カバー層により、二次元状に並べられた前記複数の反射型面対称結像素子である反射型面対称結像素子群を、前記平面板方向に垂直な方向から挟み込むとともに、前記反射型面対称結像素子群の周囲全体を覆う第二の工程と、前記透明カバー層内の気圧を下げる第三の工程と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】反射型面対称結像素子の外観図である。
【図２】図１の反射型面対称結像素子を構成する直方体材の外観図である。
【図３】図１の反射型面対称結像素子を形成する２つのミラーシートの組合せを示す図である。
【図４】図１の反射型面対称結像素子を用いた空間映像表示装置の光学系の概略図である。
【図５】図１の反射型面対称結像素子において光が２回反射する様子を示す概要図である。
【図６】図７とともに、本発明の実施の形態に係る大型反射型面対称結像素子の製造方法を示す図である。
【図７】図６とともに、本発明の実施の形態に係る大型反射型面対称結像素子の製造方法を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る大型反射型面対称結像素子の変形例の外観図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る大型反射型面対称結像素子の変形例の外観図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る大型反射型面対称結像素子の変形例の製造方法を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る大型反射型面対称結像素子の変形例の要部外観図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る大型反射型面対称結像素子の製造方法の変形例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２０】
図６及び図７は、本発明の実施の形態に係る大型の反射型面対称結像素子の製造方法を示す図である。本発明の実施の形態に係る大型の反射型面対称結像素子の製造方法は、同一平面上に複数の小型の反射型面対称結像素子２の板面を並べて、大型の反射型面対称結像素子４を製造する方法である。この方法では、接着剤を用いず、大気圧により大型の反射型面対称結像素子４を基準面に押圧するので、大型の反射型面対称結像素子４の板面の平面性を容易に維持できるようになっている。
【００２１】
本実施の形態の製造方法では、まず、図１〜図３に示した方法により小型の反射型面対称結像素子２（具体的には、約５０〜２００ｍｍ四方の板面を有する反射型面対称結像素子２）を製造する。なお、反射型面対称結像素子２を構成するミラーシート２１及びミラーシート２２は同一形状であり、かつ、ミラーシート２１及びミラーシート２２の厚さ（光反射面２３の短手方向の長さ）は均一となっている。
【００２２】
次に、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、基準面となる透明カバー板５の上に複数（図６及び図７においては、説明上４つにしているが、これに限定されない）の反射型面対称結像素子２のそれぞれの光反射面２３が並行となるように隙間なく載置する。より詳しくは、並べられた複数のミラーシート２１の光反射面２３（第１光反射面）はすべて同一方向を向き、また、並べられた複数のミラーシート２２の光反射面２３（第２光反射面）はすべて同一方向を向いており、ミラーシート２１の光反射面２３とミラーシート２２の光反射面２３は直交した状態で並べられている。なお、本実施の形態では、以下、透明カバー板５上に並べられた複数の反射型面対称結像素子２を反射型面対称結像素子群４ともいう。また、透明カバー板５は、ガラスまたは樹脂性の透明板であり、反射型面対称結像素子群４の板面と同等、または反射型面対称結像素子群４の板面よりもやや小さい大きさを有している。
【００２３】
なお、本実施の形態では、反射型面対称結像素子２を単位として、反射型面対称結像素子群４を形成する方法を述べたが、透明カバー板５上に反射型面対称結像素子群４を形成する方法はこれに限定されない。例えば、図１２に示すように、ミラーシート単位で、反射型面対称結像素子群４を形成してもよい。しかしながら、この場合も、並べられた複数のミラーシート２１の光反射面２３（第１光反射面）はすべて同一方向を向き、また、並べられた複数のミラーシート２２の光反射面２３（第２光反射面）はすべて同一方向を向き、ミラーシート２１の光反射面２３（第１光反射面）とミラーシート２２の光反射面２３（第２光反射面）は直交した状態で並べられているのは勿論である。
【００２４】
次に、図７（ａ）に示すように、反射型面対称結像素子群４の上に透明カバー板５を載置する。すなわち、反射型面対称結像素子群４は、光反射面２３に平行な方向である上下方向から２枚の透明カバー板５により挟み込まれる。
【００２５】
次に、２枚の透明カバー板５により挟み込まれた反射型面対称結像素子群４（以下、２枚の透明カバー板５と反射型面対称結像素子群４を合わせて反射型面対称結像素子群６という）を、図７（ｂ）に示すように、透明でガスバリア性の高いプラスチックフィルム製の袋７に入れた後、内部の空気を排気して、プラスチックフィルム袋７内部の気圧を下げる。この結果、プラスチックフィルム袋７外の大気圧とプラスチックフィルム袋７内部の圧力の差により、プラスチックフィルム袋７が反射型面対称結像素子群６の板面を一様に押圧するので、反射型面対称結像素子群４の板面の平面性は確保される。このように本実施の形態の製造方法で製造された反射型面対称結像素子群４は、プラスチックフィルム袋７内に収納された状態で用いられる。
【００２６】
ここで、プラスチックフィルム袋７は、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ナイロン６などのプラスチックフィルム袋が好適である。また、プラスチックフィルム袋７の内外の気圧差により反射型面対称結像素子群６（反射型面対称結像素子群４）が押圧されればよいので、プラスチックフィルム袋７内部は必ずしも高真空である必要はなく、大気圧の１／１０程度あれば十分である。なお、プラスチックフィルム袋７内部の空気の安定性を保つため、プラスチックフィルム袋７の内部に脱酸素剤や吸水剤を入れてもよい。
【００２７】
このようにして製造された反射型面対称結像素子群４は、板状の透明カバー板５により上下方向から挟まれつつ、押圧されるので、反射型面対称結像素子群４の平面性は容易に確保される。すなわち、接着剤を用いた場合には、反射型面対称結像素子群４の板面の平面性が確保されず、反射型面対称結像素子群４を構成するそれぞれの反射型面対称結像素子２の板面が凹凸をなすことがあったが、このような不具合は発生しない。
【００２８】
また、反射型面対称結像素子群４は、常時、大気圧によって上下方向の両面から押圧されているため、経時による構造の悪化もない。また、接着剤を用いた固着の場合には、反射型面対称結像素子群４に気温変化による変形やひずみが発生し得るが、本実施の形態では、接着剤を用いていないため、気温変化による変形やひずみも減少させることができる。
【００２９】
なお、プラスチックフィルム袋７内に反射型面対称結像素子群６を真空包装した後、反射型面対称結像素子群４の一部に光学的な欠陥が発見された場合には、プラスチックフィルム袋７から欠陥を有する反射型面対称結像素子群６を取り出し、良品である反射型面対称結像素子群６をプラスチックフィルム袋７内に入れ、再度、真空包装すればよいので、容易な方法で大型反射型面対称結像素子の不良の発生を抑制することができる。
【００３０】
また、仮に反射型面対称結像素子群６の角部により、プラスチックフィルム袋７に穴が開いたとしても、当該反射型面対称結像素子群６を別のプラスチックフィルム袋７内に入れ、再度、真空包装すればよいので、この場合も容易な方法で大型反射型面対称結像素子の不良の発生を抑えることができる。
【００３１】
＜その他変形例＞
上記実施の形態では、反射型面対称結像素子群４と透明カバー板５の間に接着材を用いなかったが、接着材を用いて図６〜図７に示した製造方法を実行してもよい（変形例１）。従来では、上述したように接着剤を用いると反射型面対称結像素子４全体に亘って板面の平面性を維持するのは困難であるという問題があったが、本変形例では、大気圧により押下された状態で接着剤が硬化するので、反射型面対称結像素子群４の平面性が保てるとともに、接着材の硬化後には、プラスチックフィルム袋７から反射型面対称結像素子群６を取り出して使用することができる。すなわち、本変形例では、接着材の硬化後においては、プラスチックフィルム袋７を用いない状態であっても、反射型面対称結像素子群６を、板面の平面性が保たれた大型の反射型面対称結像素子として使用することができる。
【００３２】
また、反射型面対称結像素子群４と透明カバー板５の間に、反射型面対称結像素子群４や透明カバー板５と略同一の屈折率（１．４〜１．６）を有する揮発性の低いオプティカルカップリング剤（具体的には、液体アクリル樹脂、シリコンオイル、エチレングレコールなど）を塗布してもよい（変形例２）。上記実施の形態では、反射型面対称結像素子群４と透明カバー板５の間に微小な隙間が生じることがあり得るので、このような隙間を反射型面対称結像素子群４や透明カバー板５と同等の屈折率を有するオプティカルカップリング剤で埋めて、反射型面対称結像素子群４と透明カバー板５の間における不要な反射を防止するためである。
【００３３】
また、上記実施の形態では、２枚の透明カバー板５を用いて、反射型面対称結像素子群４を挟み込んだが、透明カバー板５は１枚だけもよい（変形例３）。図８は、１枚の透明カバー板５と、反射型面対称結像素子群４と、を備えた反射型面対称結像素子群６Ａの外観を示す図である。本変形例の製造方法においては、基準面となる透明カバー板５の上に複数の反射型面対称結像素子２で構成される反射型面対称結像素子群４を載置した後、反射型面対称結像素子群６Ａをプラスチックフィルム製の袋７に入れ、内部の空気を排気して、プラスチックフィルム袋７内部の気圧を下げる。本変形例では、透明カバー板５が１枚になったので、材料費及び作業工程数を減少させることができ、大型反射型面対称結像素子の製造コストを下げることが可能である。
【００３４】
さらには、透明カバー板５を用いなくてもよい（変形例４）。図９は、透明カバー板５を用いなかった場合の反射型面対称結像素子群６Ｂの外観を示す図である。本変形例では、透明カバー板５を使用しないので、材料費及び作業工程数をさらに減少させることができ、大型反射型面対称結像素子の製造コストをさらに下げることが可能である。
【００３５】
また、上記実施の形態では、透明カバー板５の板面の大きさを反射型面対称結像素子群４の板面の大きさと同一または反射型面対称結像素子群４の板面よりやや小さめの大きさとしたが、透明カバー板５の板面を反射型面対称結像素子群４の板面よりも大きくしてもよい（変形例５）。図１０は、反射型面対称結像素子群４の板面よりもやや大きめの透明カバー板５を用いて、大型反射型面対称結像素子を製造する場合の方法を示している。
【００３６】
本変形例では、まず、図１０（ａ）に示すように、基準面となる透明カバー板５の上に複数の反射型面対称結像素子２で構成された反射型面対称結像素子群４を載置する。
【００３７】
次に、図１０（ｂ）に示すように、反射型面対称結像素子群４の上に透明カバー板５を載置する。すなわち、反射型面対称結像素子群４は、光反射面２３に平行な方向である上下方向から２枚の透明カバー板５により挟み込まれる。
【００３８】
次に、図１０（ｃ）に示すように、反射型面対称結像素子群４の側面周囲の空隙（２枚の透明カバー板５に挟まれた内側の空間）を十分減圧した後、透明カバー板５の側面外周を真空シール可能な接着剤で接着する。なお、真空シール可能な接着剤とは、具体的には、シリコン樹脂やエポキシ接着剤が想定される。
【００３９】
本変形例の製造方法では、プラスチックフィルム袋７を用いないので、反射型面対称結像素子群６Ｃの周辺部に余分なプラスチックフィルム袋７がはみ出すことなく、反射型面対称結像素子群６Ｃを所定の装置に取り付ける際の操作性が容易となる。
【００４０】
また、上記実施の形態では、反射型面対称結像素子群６の最外周各辺のエッジ部分を面取りしなかったが、面取りを行ってもよい（変形例６）。図１１は、最外周のエッジ部分を面取りした反射型面対称結像素子群６Ｄの外観図である。本変形例では、最外周のエッジ部分を面取りしたことにより、プラスチックフィルム袋７に穴が開くことがなくなるので、気圧差による押圧力を長期に亘って維持することができる。すなわち、大型反射型面対称結像素子としての機能を長期に亘って維持することができる。
【００４１】
＜実施の形態の効果＞
以上に述べた実施の形態によれば、実体部１からの光を観察者に向けて反射する平面板状の反射型面対称結像素子２を複数並べることにより、大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群４を製造する方法であって、複数の反射型面対称結像素子２は、それぞれ、長手方向に伸長した４つの面を有する透光の直方体からなり、４つの面のうちの１面を光反射面とする長手部材（直方体材）２０を、反射面２３が同一方向となるように、複数並べて形成したミラーシート２１及びミラーシート２２を備え、ミラーシート２１及びミラーシート２２において、１つの直方体材２０の光反射面２３と、隣接する直方体材２０の光反射面２３と対向する面が当接するように直方体材２０は配列され、ミラーシート２１の光反射面２３とミラーシート２２の光反射面２３は直交するように、ミラーシート２１とミラーシート２２を、光反射面２３に平行な方向に重ね合わせ、実体部１からの光を、ミラーシート２１及びミラーシート２２の光反射面２３にそれぞれ１回ずつ反射させて実像３を結像させるように構成されており、複数の反射型面対称結像素子２それぞれを、所定の基準面上に隣接させて平面板方向に二次元状に並べる第一の工程（例えば、図６（ａ）〜（ｃ）、図１０（ａ）、図１２）と、透明カバー層（例えば、透明カバー板５、プラスチックフィルム袋７など）により、二次元状に並べられた複数の反射型面対称結像素子２である反射型面対称結像素子群４を、平面板方向に垂直な方向から挟み込むとともに、反射型面対称結像素子群４の周囲全体を覆う第二の工程（例えば、図６（ａ）〜（ｂ）、図８〜９、図１０（ｂ）〜（ｃ）など）と、透明カバー層内の気圧を下げる第三の工程（例えば、図６（ｂ）、図８〜９、図１０（ｃ）など）と、を有する。
【００４２】
この方法によれば、常時、大気圧によって反射型面対称結像素子群４を一様に押圧するため、大きな空間映像を表示可能な空間映像表示装置に必要な大型の反射型面対称結像素子を簡単かつ高精度に製造することができる。
【００４３】
ここで、上記第二の工程は、第１の透明カバー層としての透明カバー板５により、二次元状に並べられた複数の反射型面対称結像素子２である反射型面対称結像素子群４を、平面板方向に垂直な方向から押圧する工程（例えば、図７（ａ）、図８など）と、第１の透明カバー層とは異なる第２の透明カバー層としてのプラスチックフィルム袋７により、透明カバー板５及び透明カバー板５に押圧された反射型面対称結像素子群４の周囲全体を、覆う（例えば、図７（ｂ）、図８など）工程と、を有し、第三の工程は、プラスチックフィルム袋７内の気圧を下げるようにしてもよい。
【００４４】
この場合には、板状の透明カバー板５を介して反射型面対称結像素子群４は押圧されるので、反射型面対称結像素子群４の平面性は確保される。
【００４５】
また、上記第１の透明カバー層としての透明カバー板５は、所定の基準面となる樹脂製又はガラス製の透明板であり、反射型面対称結像素子群４の片側の平面に設けられてもよいし、また、両側の平面に設けられてもよく、第２の透明カバー層としてのプラスチックフィルム袋７は、透明なプラスチックフィルムであることが好適である。
【００４６】
透明カバー板５が２枚の場合には、反射型面対称結像素子群４の上下方向の両面から押圧されているため、反射型面対称結像素子群４の板面の平面性は容易に確保される。また、透明カバー板５が１枚の場合には、材料費及び作業工程数を減少させることができ、大型反射型面対称結像素子の製造コストを下げることができる。
【００４７】
なお、透明カバー板５と反射型面対称結像素子群４の間は、透明接着剤によって固着されるようにしてもよい。
【００４８】
この場合には、プラスチックフィルム袋７から反射型面対称結像素子群４を取り出して使用することができる。
【００４９】
すなわち、透明カバー板５と反射型面対称結像素子群４を透明接着剤によって固着した後、透明カバー板５と反射型面対称結像素子群４を覆っているプラスチックフィルム袋７を除去する工程をさらに有してもよい。
【００５０】
一方、透明接着剤に代えて、透明カバー板５と反射型面対称結像素子群４の間は、透明カバー板５及び反射型面対称結像素子群４と略同一の屈折率を有するオプティカルカップリング剤が塗布されるようにしてもよい。
【００５１】
この場合には、反射型面対称結像素子群４と透明カバー板５の間に微小な隙間が生じることがあり得るので、このような隙間をオプティカルカップリング剤で埋め合わせて、反射型面対称結像素子群４と透明カバー板５の間における不要な反射を防止することができる。
【００５２】
また、反射型面対称結像素子群４の最外周のエッジ部を面取り加工する工程（例えば、図１１など）をさらに有してもよい。
【００５３】
この場合には、最外周のエッジ部分を面取りしたことにより、プラスチックフィルム袋７に穴が開くことがなくなるので、気圧差による押圧力を長期に亘って維持することができる。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、本発明の実施の形態に対して種々の変形や変更を施すことができ、そのような変形や変更を伴うものもまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５５】
１ 物体（ディスプレイ部）
２ 反射型面対称結像素子
３ 空間映像（実像）
４，６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ 反射型面対称結像素子群（大型の反射型面対称結像素子）
５ 透明カバー板
７ プラスチックフィルム袋
２０ 直方体材
２１，２２ ミラーシート
２３ 光反射面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実体部からの光を観察者に向けて反射する平面板状の反射型面対称結像素子を複数並べることにより、大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法であって、
前記複数の反射型面対称結像素子は、それぞれ、
長手方向に伸長した４つの面を有する透光の直方体からなり、前記４つの面のうちの１面を光反射面とする長手部材を、前記反射面が同一方向となるように、複数並べて形成した第１ミラーシート及び第２ミラーシートを備え、
前記第１ミラーシート及び前記第２ミラーシートにおいて、１つの前記直方体の前記光反射面と、隣接する前記直方体の前記光反射面と対向する面が当接するように前記直方体は配列され、
前記第１ミラーシートの第１の前記光反射面と前記第２ミラーシートの第２の前記光反射面は直交するように、前記第１ミラーシートと前記第２ミラーシートを、前記光反射面に平行な方向に重ね合わせ、
前記実体部からの光を、前記第１ミラーシート及び前記第２ミラーシートの前記光反射面にそれぞれ１回ずつ反射させて実像を結像させるように構成されており、
前記複数の反射型面対称結像素子それぞれを、所定の基準面上に隣接させて前記平面板方向に二次元状に並べる第一の工程と、
透明カバー層により、二次元状に並べられた前記複数の反射型面対称結像素子である反射型面対称結像素子群を、前記平面板方向に垂直な方向から挟み込むとともに、前記反射型面対称結像素子群の周囲全体を覆う第二の工程と、
前記透明カバー層内の気圧を下げる第三の工程と、
を有することを特徴とする大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項２】
前記第二の工程は、
第１の透明カバー層により、二次元状に並べられた前記複数の反射型面対称結像素子である反射型面対称結像素子群を、前記平面板方向に垂直な方向から押圧する工程と、
前記第１の透明カバー層とは異なる第２の透明カバー層により、前記第１の透明カバー層及び前記第１の透明カバー層に押圧された反射型面対称結像素子群の周囲全体を、覆う工程と、
を有し、
前記第三の工程は、
前記第２の透明カバー層内の気圧を下げることを特徴とする請求項１記載の大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項３】
前記第１の透明カバー層は、
前記所定の基準面となる樹脂製又はガラス製の透明板であり、
前記反射型面対称結像素子群の片側の平面に設けられ、
前記第２の透明カバー層は、
透明なプラスチックフィルムであることを特徴とする請求項２記載の大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項４】
前記第１の透明カバー層は、
前記所定の基準面となる樹脂製又はガラス製の透明板であり、
前記反射型面対称結像素子群の両側の平面に設けられ、
前記第２の透明カバー層は、
透明なプラスチックフィルムであることを特徴とする請求項２記載の大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項５】
前記透明板と前記反射型面対称結像素子群の間は、透明接着剤によって固着されていることを特徴とする請求項３又は４記載の大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項６】
前記透明板と前記反射型面対称結像素子群の間は、前記透明板及び前記反射型面対称結像素子群と略同一の屈折率を有するオプティカルカップリング剤が塗布されていることを特徴とする請求項３又は４記載の大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項７】
前記透明板と前記反射型面対称結像素子群を前記透明接着剤によって固着した後、前記透明板と前記反射型面対称結像素子群を覆っている前記プラスチックフィルムを除去する工程をさらに有することを特徴とする請求項５記載の大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項８】
前記反射型面対称結像素子群の最外周のエッジ部を面取り加工する工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項１】
実体部からの光を観察者に向けて反射する平面板状の反射型面対称結像素子を複数並べることにより、大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法であって、
前記複数の反射型面対称結像素子は、それぞれ、
長手方向に伸長した４つの面を有する透光の直方体からなり、前記４つの面のうちの１面を光反射面とする長手部材を、前記反射面が同一方向となるように、複数並べて形成した第１ミラーシート及び第２ミラーシートを備え、
前記第１ミラーシート及び前記第２ミラーシートにおいて、１つの前記直方体の前記光反射面と、隣接する前記直方体の前記光反射面と対向する面が当接するように前記直方体は配列され、
前記第１ミラーシートの第１の前記光反射面と前記第２ミラーシートの第２の前記光反射面は直交するように、前記第１ミラーシートと前記第２ミラーシートを、前記光反射面に平行な方向に重ね合わせ、
前記実体部からの光を、前記第１ミラーシート及び前記第２ミラーシートの前記光反射面にそれぞれ１回ずつ反射させて実像を結像させるように構成されており、
前記複数の反射型面対称結像素子それぞれを、所定の基準面上に隣接させて前記平面板方向に二次元状に並べる第一の工程と、
透明カバー層により、二次元状に並べられた前記複数の反射型面対称結像素子である反射型面対称結像素子群を、前記平面板方向に垂直な方向から挟み込むとともに、前記反射型面対称結像素子群の周囲全体を覆う第二の工程と、
前記透明カバー層内の気圧を下げる第三の工程と、
を有することを特徴とする大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項２】
前記第二の工程は、
第１の透明カバー層により、二次元状に並べられた前記複数の反射型面対称結像素子である反射型面対称結像素子群を、前記平面板方向に垂直な方向から押圧する工程と、
前記第１の透明カバー層とは異なる第２の透明カバー層により、前記第１の透明カバー層及び前記第１の透明カバー層に押圧された反射型面対称結像素子群の周囲全体を、覆う工程と、
を有し、
前記第三の工程は、
前記第２の透明カバー層内の気圧を下げることを特徴とする請求項１記載の大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項３】
前記第１の透明カバー層は、
前記所定の基準面となる樹脂製又はガラス製の透明板であり、
前記反射型面対称結像素子群の片側の平面に設けられ、
前記第２の透明カバー層は、
透明なプラスチックフィルムであることを特徴とする請求項２記載の大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項４】
前記第１の透明カバー層は、
前記所定の基準面となる樹脂製又はガラス製の透明板であり、
前記反射型面対称結像素子群の両側の平面に設けられ、
前記第２の透明カバー層は、
透明なプラスチックフィルムであることを特徴とする請求項２記載の大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項５】
前記透明板と前記反射型面対称結像素子群の間は、透明接着剤によって固着されていることを特徴とする請求項３又は４記載の大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項６】
前記透明板と前記反射型面対称結像素子群の間は、前記透明板及び前記反射型面対称結像素子群と略同一の屈折率を有するオプティカルカップリング剤が塗布されていることを特徴とする請求項３又は４記載の大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項７】
前記透明板と前記反射型面対称結像素子群を前記透明接着剤によって固着した後、前記透明板と前記反射型面対称結像素子群を覆っている前記プラスチックフィルムを除去する工程をさらに有することを特徴とする請求項５記載の大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【請求項８】
前記反射型面対称結像素子群の最外周のエッジ部を面取り加工する工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の大型の平面板状を有する反射型面対称結像素子群を製造する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１０１２３０（Ｐ２０１３−１０１２３０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４５０３４（Ｐ２０１１−２４５０３４）
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【Ｆターム（参考）】
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