(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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、一の透明樹脂の屈折率に対し、他の透明樹脂の屈折率が０．９５〜１．０５倍の範囲にある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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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の０．９５〜１．０５倍の範囲にある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。
【請求項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。
【請求項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の０．９５〜１．０５倍の範囲にある屈折率を有する第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。
【請求項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の０．９５〜１．０５倍の範囲にある屈折率を有する第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の０．９５〜１．０５倍の範囲にある屈折率を有する第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。
【請求項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の０．９５〜１．０５倍の範囲にある屈折率を有する第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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００９／１３１１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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、一の透明樹脂の屈折率に対し、他の透明樹脂の屈折率が０．９５〜１．０５倍の範囲にある２種類以上の透明樹脂からなることが好ましい。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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の０．９５〜１．０５倍の範囲にある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。
【００１５】
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。
【００１６】
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の０．９５〜１．０５倍の範囲にある屈折率を有する第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。
【００１７】
ここで、第１、第２の透明樹脂の屈折率η１、η２は同一であるのが好ましい。
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。
【００１８】
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の０．９５〜１．０５倍の範囲にある屈折率を有する第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の０．９５〜１．０５倍の範囲にある屈折率を有する第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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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の０．９５〜１．０５倍の範囲にある屈折率を有する第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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【発明の効果】
【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（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。
【図２】（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。
【図３】（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。
【図４】（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。
【図５】（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。
【図６】（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。
【図７】（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。
【図８】（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。
【図９】（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。
【図１０】（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。
【図１１】（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。
【図１２】（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。
【図１３】（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。
【図１４】（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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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）。
【００２９】
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）。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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）。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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）。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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）。
【００４０】
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）。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
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。
【符号の説明】
【００５０】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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