特許第6076892号(P6076892)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特許6076892光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6076892
(24)【登録日】2017年1月20日
(45)【発行日】2017年2月8日
(54)【発明の名称】光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法
(51)【国際特許分類】
   G02B 5/08 20060101AFI20170130BHJP
   G02B 17/08 20060101ALI20170130BHJP
   G02B 27/22 20060101ALI20170130BHJP
   G02B 5/00 20060101ALI20170130BHJP
【FI】
   G02B5/08 C
   G02B17/08 Z
   G02B27/22
   G02B5/00 Z
   G02B5/08 Z
【請求項の数】8
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2013-258524(P2013-258524)
(22)【出願日】2013年12月13日
(65)【公開番号】特開2015-114622(P2015-114622A)
(43)【公開日】2015年6月22日
【審査請求日】2015年7月6日
(73)【特許権者】
【識別番号】598033848
【氏名又は名称】株式会社アスカネット
【住所又は居所】広島県広島市安佐南区祇園3丁目28番14号
(74)【代理人】
【識別番号】100090697
【弁理士】
【氏名又は名称】中前 富士男
(74)【代理人】
【識別番号】100176142
【弁理士】
【氏名又は名称】清井 洋平
(74)【代理人】
【識別番号】100127155
【弁理士】
【氏名又は名称】来田 義弘
(74)【代理人】
【識別番号】100159581
【弁理士】
【氏名又は名称】藤本 勝誠
(72)【発明者】
【氏名】大坪 誠
【住所又は居所】広島県広島市安佐南区祇園3丁目28番14号 株式会社アスカネット内
【審査官】 加藤 昌伸
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2013/146191(WO,A1)
【文献】 国際公開第2008/041616(WO,A1)
【文献】 特開2013−113902(JP,A)
【文献】 特開2008−298962(JP,A)
【文献】 国際公開第2008/142846(WO,A1)
【文献】 特開2011−191404(JP,A)
【文献】 特開平10−260638(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 5/00 − 5/136
G02B 9/00 − 17/08
G02B 27/00 − 27/64
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
帯状の光反射部が一面に対して一定角度で多数平行配置された2つの光制御パネルを用い、該2つの光制御パネルの、それぞれの前記光反射部が直交状態で当接又は一定の隙間を設けて配置して形成される光学結像装置に用いる光制御パネルの製造方法であって、
円周方向に平行な多数の平行溝が形成された横溝ロールと表面が滑らかな平ロールとを組み合わせた第1のロール群と、軸心方向に平行な多数の平行溝が形成された縦溝ロールと、表面が滑らかな平ロールとを組み合わせた第2のロール群を直列に配置する第1工程と、
押圧変形性を有する透明板材を、前記第1、第2のロール群に通過させ、前記透明板材の一面に多数の溝底が平坦な第1の平行溝を、前記透明板材の他面に前記第1の平行溝に直交する多数の溝底が平坦な第2の平行溝を形成する第2工程と、
前記第1、第2の平行溝の溝側面のみに光反射面を形成する鏡面処理を行って、前記光反射部をそれぞれ形成する第3工程とを有し、
前記第2工程で、先に形成された前記第1又は第2の平行溝に後工程で除去可能な材料を充填した後、残りの前記第1又は第2の平行溝の形成を行うことを特徴とする光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法。
【請求項2】
帯状の光反射部が一面に対して一定角度で多数平行配置された2つの光制御パネルを用い、該2つの光制御パネルの、それぞれの前記光反射部が直交状態で当接又は一定の隙間を設けて配置して形成される光学結像装置に用いる光制御パネルの製造方法であって、
円周方向に側面が平行な多数の平行溝が形成された溝ロールと表面が滑らかな平ロールとを組み合わせた第1のロール群を用いて、押圧変形性を有する透明板材の一面に多数の溝底が平坦な第1の平行溝を形成する第1工程と、
前記第1の平行溝が形成された前記透明板材を90度向きを変えて、前記第1のロール群又は同一構成の第2のロール群に通して、前記透明板材の他面に前記第1の平行溝とは直交する多数の溝底が平坦な第2の平行溝を形成する第2工程と、
前記第1、第2の平行溝の溝側面のみに光反射面を形成して前記光反射部をそれぞれ形成する第3工程とを有し、
前記第3工程は、
前記透明板材の一方の片面側に形成された隣り合う平行溝を形成する土手部の表面、及び該平行溝の溝底を紫外線照射剥離樹脂で覆うA工程と、
前記紫外線照射剥離樹脂で前記土手部の表面及び前記溝底が覆われた前記透明板材の表面に前記光反射面を形成する金属蒸着を行うB工程と、
前記透明板材に他方の片面側から紫外線を照射して、前記透明板材の表面に付着している前記紫外線照射剥離樹脂を除去するC工程とを、前記第1、第2の平行溝に対して施工することを特徴とする光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法。
【請求項3】
帯状の光反射部が一面に対して一定角度で多数平行配置された2つの光制御パネルを用い、該2つの光制御パネルの、それぞれの前記光反射部が直交状態で当接又は一定の隙間を設けて配置して形成される光学結像装置に用いる光制御パネルの製造方法であって、
円周方向に平行な多数の平行溝が形成された横溝ロールと表面が滑らかな平ロールとを組み合わせた第1のロール群と、軸心方向に平行な多数の平行溝が形成された縦溝ロールと、表面が滑らかな平ロールとを組み合わせた第2のロール群を直列に配置する第1工程と、
押圧変形性を有する透明板材を、前記第1、第2のロール群に通過させ、前記透明板材の一面に多数の溝底が平坦な第1の平行溝を、前記透明板材の他面に前記第1の平行溝に直交する多数の溝底が平坦な第2の平行溝を形成する第2工程と、
前記第1、第2の平行溝の溝側面のみに光反射面を形成する鏡面処理を行って、前記光反射部をそれぞれ形成する第3工程とを有し、
前記第3工程は、
前記透明板材の一方の片面側に形成された隣り合う平行溝を形成する土手部の表面、及び該平行溝の溝底を紫外線照射剥離樹脂で覆うA工程と、
前記紫外線照射剥離樹脂で前記土手部の表面及び前記溝底が覆われた前記透明板材の表面に前記光反射面を形成する金属蒸着を行うB工程と、
前記透明板材に他方の片面側から紫外線を照射して、前記透明板材の表面に付着している前記紫外線照射剥離樹脂を除去するC工程とを、前記第1、第2の平行溝に対して施工することを特徴とする光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法。
【請求項4】
帯状の光反射部が一面に対して一定角度で多数平行配置された2つの光制御パネルを用い、該2つの光制御パネルの、それぞれの前記光反射部が直交状態で当接又は一定の隙間を設けて配置して形成される光学結像装置に用いる光制御パネルの製造方法であって、
それぞれの溝側面が平行な多数の縦溝が形成された第1の金型と、それぞれの溝側面が平行な多数の横溝が形成された第2の金型との間に、押圧変形性を有する透明板材を配置する第1工程と、
前記第1の金型及び前記第2の金型で前記透明板材を押圧して、該透明板材の一面に多数の第1の平行溝を、該透明板材の他面に溝底が平坦な前記第1の平行溝と直交する多数の溝底が平坦な第2の平行溝を形成する第2工程と、
前記第1、第2の平行溝の溝側面のみに光反射面を形成する鏡面処理を行って、前記光反射部をそれぞれ形成する第3工程とを有し、
前記第3工程は、
前記透明板材の一方の片面側に形成された隣り合う平行溝を形成する土手部の表面、及び該平行溝の溝底を紫外線照射剥離樹脂で覆うA工程と、
前記紫外線照射剥離樹脂で前記土手部の表面及び前記溝底が覆われた前記透明板材の表面に前記光反射面を形成する金属蒸着を行うB工程と、
前記透明板材に他方の片面側から紫外線を照射して、前記透明板材の表面に付着している前記紫外線照射剥離樹脂を除去するC工程とを、前記第1、第2の平行溝に対して施工することを特徴とする光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法。
【請求項5】
請求項2〜4のいずれか1記載の光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法において、前記A工程で前記紫外線照射剥離樹脂はインクジェットプリンター法によって、前記土手部の表面及び前記溝底のみに選択的に塗布されていることを特徴とする光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1記載の光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法において、前記第1、第2の平行溝の溝側面及び溝底及び土手部の表面は、表面粗度Raが50nm以下の超平面であることを特徴とする光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか1記載の光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法において、前記第1、第2の平行溝は、溝深さが溝幅の0.2〜5倍の範囲にあって、前記第1、第2の平行溝のピッチは溝幅の1.2〜4倍の範囲にあることを特徴とする光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか1記載の光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法において、前記透明板材は、加熱されたガラス又は加熱された透明プラスチックによって形成されることを特徴とする光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、帯状の光反射部(鏡面要素)を一定ピッチで並べて形成した2つの光制御パネルを用い、この2つの光制御パネルを光反射部が交差するようにして対向配置した光学結像装置に関し、特に、前記した2つの光制御パネルを安価に製造する方法に関する。
【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光学結像装置として、相互に直交する2つの鏡面要素を備えた単位光学素子を複数平面上に形成した反射型面対称結像素子からなる光線屈曲面と、この光線屈曲面に向けて配置された鏡面とを具備し、光線屈曲面を挟んで、鏡面とは反対側である観察側に配置した像を、被投影物から発せられる光が光線屈曲面を透過して鏡面に反射し、更に光線屈曲面を透過することによって、鏡面の光線屈曲面に対する面対称位置に移動させた実体のない仮想鏡に映した位置に結像させる光学システムが提案されている(特許文献1参照)。
【0003】
ところが、特許文献1記載の光学システムにおいては、反射型面対称結像素子からなる光線屈曲面の製造が極めて難しく、実用化に障害があった。
そこで、本発明者は、特許文献2に記載のような光学結像方法(装置)を完成した。この光学結像装置100を図8図9に示すが、この光学結像装置100は透明平板101、102の内部に、透明平板101、102の一方側の面に垂直に多数かつ帯状の平面光反射部103、104を並べて形成した第1及び第2の光制御パネル105、106を用い、第1及び第2の光制御パネル105、106のそれぞれの一面側を、それぞれの平面光反射部103、104を直交させた状態で向かい合わせて構成されている。
【0004】
そして、第1の光制御パネル105の平面光反射部103に物体Nからの光h1、h2を入射させ、この平面光反射部103で反射した反射光k1、k2を第2の光制御パネル106の平面光反射部104で再度反射させた反射光j1、j2によって、物体Nの像をこの光学結像装置100の反対側に実像N’として結像させることができる。
【0005】
そして、この第1(第2)の光制御パネル105(106)の製造方法においては、平面光反射部103(104)となる金属反射面が一面に形成された一定厚みの平板を、金属反射面が一方側に配置されるようにして、多数枚積層して積層体を作製し、この積層体を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製造されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2008−158114号公報
【特許文献2】特許第5085767号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、第1、第2の光制御パネル105、106の切り出し幅にバラツキが生じ易く、これによって、形成された実像N’が歪む場合があるという問題があった。
また、積層体をスライスして製造するので、切断面を再度研磨する必要があり、細かいピッチで交差する2つの鏡面素子(平面光反射部)を有する光制御パネルを大量に製造することは困難であった。
【0008】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、透明板材内に一定間隔で平行配置された(平面)光反射部を形成するのに最適に用いられる光学結像装置に使用する光制御パネルの製造方法(以下、単に「光制御パネルの製造方法」とも称する)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】
【0009】
前記目的に沿う第1の発明に係る光制御パネルの製造方法は、帯状の光反射部が一面に対して一定角度で多数平行配置された2つの光制御パネルを用い、該2つの光制御パネルの、それぞれの前記光反射部が直交状態で当接又は一定の隙間を設けて配置して形成される光学結像装置に用いる光制御パネルの製造方法であって、
円周方向に平行な多数の平行溝が形成された溝ロールと表面が滑らかな平ロールとを組み合わせた第1のロール群と、軸心方向に平行な多数の平行溝が形成された縦溝ロールと、表面が滑らかな平ロールとを組み合わせた第2のロール群を直列に配置する第1工程と、
押圧変形性を有する透明板材を、前記第1、第2のロール群に通過させ、前記透明板材の一面に多数の溝底が平坦な第1の平行溝を、前記透明板材の他面に前記第1の平行溝に直交する多数の溝底が平坦な第2の平行溝を形成する第2工程と、
前記第1、第2の平行溝の溝側面のみに光反射面を形成する鏡面処理を行って、前記光反射部をそれぞれ形成する第3工程とを有し、
前記第2工程で、先に形成された前記第1又は第2の平行溝に後工程で除去可能な材料を充填した後、残りの前記第1又は第2の平行溝の形成を行う。
【0010】
【0011】
前記目的に沿う第2の発明に係る光制御パネルの製造方法は、帯状の光反射部が一面に対して一定角度で多数平行配置された2つの光制御パネルを用い、該2つの光制御パネルの、それぞれの前記光反射部が直交状態で当接又は一定の隙間を設けて配置して形成される光学結像装置に用いる光制御パネルの製造方法であって、
円周方向に側面が平行な多数の平行溝が形成された溝ロールと表面が滑らかな平ロールとを組み合わせた第1のロール群を用いて、押圧変形性を有する透明板材の一面に多数の溝底が平坦な第1の平行溝を形成する第1工程と、
前記第1の平行溝が形成された前記透明板材を90度向きを変えて、前記第1のロール群又は同一構成の第2のロール群に通して、前記透明板材の他面に前記第1の平行溝とは直交する多数の溝底が平坦な第2の平行溝を形成する第2工程と、
前記第1、第2の平行溝の溝側面のみに光反射面を形成して前記光反射部をそれぞれ形成する第3工程とを有し、
前記第3工程は、
前記透明板材の一方の片面側に形成された隣り合う平行溝を形成する土手部の表面、及び該平行溝の溝底を紫外線照射剥離樹脂で覆うA工程と、
前記紫外線照射剥離樹脂で前記土手部の表面及び前記溝底が覆われた前記透明板材の表面に前記光反射面を形成する金属蒸着を行うB工程と、
前記透明板材に他方の片面側から紫外線を照射して、前記透明板材の表面に付着している前記紫外線照射剥離樹脂を除去するC工程とを、前記第1、第2の平行溝に対して施工する。
【0012】
前記目的に沿う第3の発明に係る光制御パネルの製造方法は、帯状の光反射部が一面に対して一定角度で多数平行配置された2つの光制御パネルを用い、該2つの光制御パネルの、それぞれの前記光反射部が直交状態で当接又は一定の隙間を設けて配置して形成される光学結像装置に用いる光制御パネルの製造方法であって、
円周方向に平行な多数の平行溝が形成された横溝ロールと表面が滑らかな平ロールとを組み合わせた第1のロール群と、軸心方向に平行な多数の平行溝が形成された縦溝ロールと、表面が滑らかな平ロールとを組み合わせた第2のロール群を直列に配置する第1工程と、
押圧変形性を有する透明板材を、前記第1、第2のロール群に通過させ、前記透明板材の一面に多数の溝底が平坦な第1の平行溝を、前記透明板材の他面に前記第1の平行溝に直交する多数の溝底が平坦な第2の平行溝を形成する第2工程と、
前記第1、第2の平行溝の溝側面のみに光反射面を形成する鏡面処理を行って、前記光反射部をそれぞれ形成する第3工程とを有し、
前記第3工程は、
前記透明板材の一方の片面側に形成された隣り合う平行溝を形成する土手部の表面、及び該平行溝の溝底を紫外線照射剥離樹脂で覆うA工程と、
前記紫外線照射剥離樹脂で前記土手部の表面及び前記溝底が覆われた前記透明板材の表面に前記光反射面を形成する金属蒸着を行うB工程と、
前記透明板材に他方の片面側から紫外線を照射して、前記透明板材の表面に付着している前記紫外線照射剥離樹脂を除去するC工程とを、前記第1、第2の平行溝に対して施工する。
【0013】
第3の発明に係る光制御パネルの製造方法において、前記第2工程で、先に形成された前記第1又は第2の平行溝に後工程で除去可能な材料を充填した後、残りの前記第1又は第2の平行溝の形成を行うのが好ましい。
【0014】
前記目的に沿う第4の発明に係る光制御パネルの製造方法は、帯状の光反射部が一面に対して一定角度で多数平行配置された2つの光制御パネルを用い、該2つの光制御パネルの、それぞれの前記光反射部が直交状態で当接又は一定の隙間を設けて配置して形成される光学結像装置に用いる光制御パネルの製造方法であって、
それぞれの溝側面が平行な多数の縦溝が形成された第1の金型と、それぞれの溝側面が平行な多数の横溝が形成された第2の金型との間に、押圧変形性を有する透明板材を配置する第1工程と、
前記第1の金型及び前記第2の金型で前記透明板材を押圧して、該透明板材の一面に多数の第1の平行溝を、該透明板材の他面に溝底が平坦な前記第1の平行溝と直交する多数の溝底が平坦な第2の平行溝を形成する第2工程と、
前記第1、第2の平行溝の溝側面のみに光反射面を形成する鏡面処理を行って、前記光反射部をそれぞれ形成する第3工程とを有し、
前記第3工程は、
前記透明板材の一方の片面側に形成された隣り合う平行溝を形成する土手部の表面、及び該平行溝の溝底を紫外線照射剥離樹脂で覆うA工程と、
前記紫外線照射剥離樹脂で前記土手部の表面及び前記溝底が覆われた前記透明板材の表面に前記光反射面を形成する金属蒸着を行うB工程と、
前記透明板材に他方の片面側から紫外線を照射して、前記透明板材の表面に付着している前記紫外線照射剥離樹脂を除去するC工程とを、前記第1、第2の平行溝に対して施工する。
【0015】
〜第4の発明に係る光制御パネルの製造方法において、前記第1、第2の平行溝の側面及び溝底及び土手部の表面は、表面粗度Raが50nm以下(より好ましくは30nm以下)の超平面であるのが好ましい。これによって、側面に鏡面処理(金属蒸着)をした場合に、可視光のより効率的な全反射が可能となる。
【0016】
【0017】
第2〜第4の発明に係る光制御パネルの製造方法において、前記第A工程で前記紫外線照射剥離樹脂はインクジェットプリンター法によって、前記土手部の表面及び前記溝底のみに選択的に塗布されているのが好ましい。
【0018】
そして、第〜第4の発明に係る光制御パネルの製造方法において、前記第1、第2の平行溝は、溝深さが溝幅の0.2〜5倍の範囲にあって、前記第1、第2の平行溝のピッチは溝幅の1.2〜4倍の範囲にあるのが好ましい。
【0019】
第1〜第4の発明に係る光制御パネルの製造方法において、前記透明板材は、加熱されたガラス又は加熱された透明プラスチックによって形成されるのが好ましい。なお、押圧成形可能な透明部材であれば、他の材質でもよい。
【発明の効果】
【0020】
第1〜第4の発明に係る光制御パネルの製造方法は、透明板材の表面に溝ロール又は金型を用いて平行溝を形成し、その側面に鏡面処理を行っているので、光制御パネルの製造が極めて容易となり、光学結像装置をより安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1】(A)、(B)は本発明の第1の実施の形態に係る光制御パネルの製造方法の説明図、(C)は(A)における矢視A−A断面図である。
図2】(A)、(B)は本発明の第2の実施の形態に係る光制御パネルの製造方法の説明図、(C)は同光制御パネルの製造方法の変形例の説明図である。
図3】(A)は本発明の第3の実施の形態に係る光制御パネルの製造方法の説明図、(B)は同光制御パネルの製造方法の変形例の説明図である。
図4】本発明の第4の実施の形態に係る光制御パネルの製造方法の説明図である。
図5】(A)〜(D)は本発明の第1の実施の形態に係る方法によって製造される光制御パネルにおいて、対向する溝側面にのみ鏡面処理を行う方法の説明図である。
図6】変形例に係る第1、第2の光制御パネルの配置方法の説明図である。
図7】(A)〜(F)は本発明の第2〜第4の実施の形態に係る方法によって製造された両面加工光学材に光反射部を形成する方法の説明図である。
図8】従来例に係る光学結像装置の説明図である。
図9】従来例に係る光学結像装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
図5(D)に示すように、本発明の第1〜第4の実施の形態に係る光制御パネルの製造方法によって最終的に製造された光学結像装置10は、帯状の光反射部(帯状光反射部とも称する)12、13が一面(接合面)14に対して一定角度(通常90度であるが、例えば、90度未満80度以上の範囲で傾斜する場合もある)で多数平行に立設された2つの(第1、第2の)光制御パネル15、16を用いる(特許第4865088参照)。以下、まず、この光制御パネル15、16の透明板材(例えば、加熱されたガラス板、加熱された又は常温の透明プラスチック板)に直線状の平行溝を形成する方法について、第1〜第4の実施の形態について説明し、次にこの平行溝の溝側面にのみ光反射面を形成する鏡面処理をして光反射部12、13とする方法について説明する。
ここで、直線状の平行溝が形成された透明板材を加工光学材と称する。この加工光学材は一面のみに平行溝が形成された片面加工光学材と、一面及び他面に直交する平行溝が形成された両面加工光学材がある。
【0023】
図1(A)〜(C)を参照しながら、光制御パネル15(16も同じ)を製造する本発明の第1の実施の形態に係る光学結像装置に用いる光制御パネルの製造方法(以下、単に「光制御パネルの製造方法」と称する場合もある)について説明する。
円周方向に所定のピッチで多数の平行溝17が形成された溝ロール18と円周面19が滑らかな平ロール20とを用意する。平行配置される溝ロール18と平ロール20は両端を強固な軸受で回転可能に支持され、それぞれ図示しない回転駆動源に連結されて、外周面速度を合わせて一定方向(例えば、溝ロール18が時計回り、平ロール20が反時計回り)に回転駆動される。
【0024】
溝ロール18と平ロール20の外周面の間隔sは、形成しようとする光制御パネル15、16の基部22の厚みt(図1(C)参照)と同一とするのが好ましい。溝ロール18に予め形成された各平行溝17は断面矩形となって溝側面、溝底面24及び突出部25の外周面27(露出面全部)も表面粗度Raが50nm以下、より好ましくは30nm以下、更に好ましくは20nm以下の精度で光が乱反射しない程度に鏡面研磨(以下、「超平面」という)されている(以下の実施の形態でも同じ)。なお、成形過程で溝内面が超平面であれば、鏡面研磨の必要はない(以下、同じ)。また、これによって、透明板材28に形成される溝側面、溝底面、土手部25aの表面も同一の超平面となる。
【0025】
平行溝17の溝間隔(溝幅w)は例えば10μm〜1mmで、隣り合う平行溝17の中間に形成される突出部(土手部)25の幅は、溝幅wの0.2〜5倍程度とするのが好ましい。また、平行溝17の溝深さhは、例えば、溝幅wの0.5〜5倍の範囲(好ましくは、2〜3.5倍)となっている。この平行溝17は、ガラス又は透明プラスチックからなる押圧変形性を有する透明板材28を溝ロール18と平ロール20との間に通すことによって、透明板材28の片面に平行溝17aとして転写される。平行溝17は、各溝のピッチpが溝幅wの1.1〜2倍となっているのが好ましい。平行溝17aの溝幅w1は、土手部25aの幅の0.5〜5倍、平行溝17aの深さh1は土手部25aの幅の0.5〜5倍となる。なお、平行溝17aのピッチpは溝幅w1の1.2〜4倍の範囲にあるのがより好ましい。更には、溝深さhは溝幅w1の0.2〜5倍とするのが更に好ましい。
平ロール20の表面も超平面(表面粗度Raが50nm以下、以下の実施の形態においても同じ)に研磨されているのがよい。
【0026】
なお、透明板材28の一面に対向する溝側面が平行で溝底が平坦な多数の平行溝17a(以下の実施の形態においても同じ)を形成する処理は、透明板材28を加熱すると共に、溝ロール18及び平ロール20も加熱して行うのがよく、これらを一定温度範囲に合わせておくことによって、熱膨張差に起因する歪や割れをなくすことができる。
透明板材28として合成樹脂を使用することもできるが、この場合、合成樹脂と溝ロール18及び平ロール20の温度を一定範囲に合わせておくのがよい。
【0027】
溝ロール18及び平ロール20の直径は溝深さhの例えば、100〜2000倍程度が現実的と思われるが、本発明はこれらの数字に限定されるものではない。
また、溝ロール18及び平ロール20の材質はステンレス、鉄、その他の鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金等とするのが安価で済むが、熱膨張係数の小さいアンバー等を使用するのが好ましい。また、溝ロール18の内部に熱媒を入れて一定温度に保持することも好ましい。以上の処理によって、片面加工光学材16aが形成される。
【0028】
次に、図2(A)、(B)に示す本発明の第2の実施の形態に係る光制御パネルの製造方法について説明する。ガラス又は透明プラスチックからなって押圧変形性を有する透明板材30を使用する。
この透明板材30に平行溝31を形成する手段として、第1の実施の形態に使用した溝ロール18と平ロール20(組み合わせて第1のロール群とする)を同一の条件で使用する。但し、溝ロール18の外周面27と平ロール20の外周面(円周面19)の間隔は、基部32の厚みをtとし平行溝31の深さをhとした場合、h+tとする。勿論、透明板材30はこの要件に合うものを使用するが、溝ロール18と平ロール20とで透明板材30を挟むと、平行溝17の部分だけ材料(透明板材)が逃げるので、材料逃げを考慮して透明板材30の厚みを決定するのが好ましい。
【0029】
図2(A)に示すように、透明板材30を以上の条件で設定された溝ロール18と平ロール20の間を通過させると、一面に溝底が平坦な多数の平行溝(第1の平行溝)31が形成され、他面は平面が形成される。
この状態で、平行溝31が形成された透明板材30を90度向きを変え、かつ反転して、再度溝ロール18と平ロール20(第1のロール群と同一構成の第2のロール群)との間を通過させ、平行溝31とは直交し、溝底が平坦な多数の平行溝34(第2の平行溝)を透明板材30の他面に形成する。
透明板材30をガラスとして高温で再度透明板材30を溝ロール18と平ロール20の間に通すと一面に形成された平行溝31が変形することがあるので、先に形成された平行溝31内に後工程で取外し可能な充填材(即ち、材料、例えば、断面矩形の超平面処理された金属ロッド)を入れて、平行溝34の形成を行うのが好ましい(以下の実施の形態においても同様)。
【0030】
透明板材30として合成樹脂を使用する場合は、一面に平行溝31を形成した後、紫外線照射剥離樹脂(材料の一例)等を平行溝31内に充填して、他面に平行溝34の形成を行うのがよい。
両面に直交する平行溝31、34を形成した後、透明板材30に紫外線を照射して紫外線照射剥離樹脂の剥離を行う。これによって、一面に縦方向に平行溝31が他面に横方向に平行溝34が形成された両面加工光学材30aが形成される。
【0031】
なお、第2の実施の形態に係る光制御パネル(両面加工光学材30a)の製造方法の変形例を図2(C)に示すが、一面側に平行溝31が形成された透明板材30を90度回転させて、反転することなく、下配置された溝ロール18と上配置された平ロール20との間を通過させて、裏側に平行溝34を形成することもできる。
【0032】
図3(A)を参照しながら、本発明の第3の実施の形態に係る光制御パネルの製造方法について説明する。
透明板材36の一面及び他面への成形手段として、直列配置された第1のロール群37と第2のロール群38を用いる。第1のロール群37として、円周方向に溝側面が平行な多数の平行溝39が形成された溝ロール(横溝ロール)40と表面が滑らかな平ロール41とを組み合わせる。溝ロール40と平ロール41の外周面の距離は、基部22の厚みtと溝の深さhを合計した距離としておく。
【0033】
第2のロール群38として、軸心方向(稜線方向)に沿って多数の平行溝43が形成された溝ロール(縦溝ロール)44と表面が滑らかな平ロール45とを組み合わせる。溝ロール44と平ロール45の外周面の距離は、基部22の厚みtと溝の深さhを合計した距離としておく。なお、第1のロール群37の溝ロール40と第2のロール群38の溝ロール44は透明板材36を中央にして一側と他側に配置されている。
透明板材36、第1、第2のロール群37、38を所定温度に加熱し、透明板材36を第1、第2のロール群37、38を通過させることによって一面及び他面に直交する第1、第2の平行溝が転写された両面加工光学材47が形成される。
【0034】
図3(B)には以上の光制御パネルの製造方法の変形例を示すが、透明板材36の一方側に、円周方向に溝側面が平行な多数の平行溝39が形成された溝ロール(横溝ロール)40を、他方側に軸心方向に沿って多数の平行溝43が形成された溝ロール44(縦溝ロール)を向かい合わせて配置し、同一時間に透明板材36の一面と他面に直交する第1、第2の平行溝を形成し、両面加工光学材40aとなる。この場合、透明板材36の一面と他面が同時に加圧されるので、一方側の押圧により他方側の平行溝が加工中に変形しにくいという利点がある。なお、その他の条件については、第1〜第3の実施の形態と同様である。
【0035】
続いて、図4を参照しながら、本発明の第4の実施の形態に係る光制御パネルの製造方法について説明する。
この実施の形態では、ロールは使用せず、それぞれの溝側面が平行な多数の縦溝50が形成された第1の金型51と、それぞれの溝側面が平行な多数の横溝52が形成された第2の金型53を用意する。なお、縦溝50及び横溝52は原則直交し、同一幅、同一ピッチ、同一深さの溝を有している(以下の実施の形態においても原則同様)。
【0036】
第1の金型51と第2の金型53との間に透明板材55を配置し、透明板材55を所定の温度(例えば、軟化温度)に加熱すると共に、第1、第2の金型51、53も所定温度に加熱して、第1の金型51と第2の金型53とで透明板材55を押圧して、透明板材55の一面及び他面に、溝底面、溝側面、各溝を仕切る土手部の表面を超平面とした、直交する第1、第2の平行溝57、58をそれぞれ形成する。これによって、両面加工光学材55aが製造される。この場合、抜き勾配がないと第1、第2の金型51、53が透明板材55から抜けない場合があるので、僅少の抜き勾配を設けることもできる。
【0037】
なお、以上の実施の形態において、溝ロールに形成する平行溝、第1、第2の金型に形成する縦溝及び横溝は、機械加工によって行うのが好ましいが、エッチング加工等を一部使用することもできる。
【0038】
続いて、以上の方法によって形成された断面矩形又は正方形の平行溝の溝側面にのみ鏡面処理を行う技術について説明する。
まず、第1の実施の形態に係る光制御パネルの製造方法によって製造された片面加工光学材(単に加工光学材ともいう)16aを使用した光学結像装置10を製造する場合について説明する。
【0039】
図5(A)に示すように、加工光学材16aに形成されている平行溝17aである角溝60の溝底面61、角溝60の境界を形成する断面矩形の土手部(突出部)62の表面63に紫外線照射剥離樹脂65、66を塗布する。この場合、インクジェットの吐出口がNC制御されるインクジェットプリンター法を用いて両者の塗装(表面印刷)を行うのが好ましい。なお、角溝60の溝側面67、68にはインク(紫外線照射剥離樹脂)が付着しないようにする。
【0040】
この後、図5(B)に示すように、加工光学材16aの凹凸部70に金属蒸着処理(鏡面処理、場合によってはスパッターリング処理でもよい)を行って鏡面(金属光沢面、即ち、光反射面)とする。これによって、この角溝60の溝側面67、68、紫外線照射剥離樹脂65で覆われた溝底面61、隣り合う各角溝60を形成する土手部62の紫外線照射剥離樹脂66で覆われた表面63に金属蒸着層72が形成される。
【0041】
次に、加工光学材16aの裏面から紫外線を照射し、紫外線照射剥離樹脂65、66をその上に形成された金属蒸着層72と同時に除去する。
図5(C)に示す加工光学材16aにおいては、角溝60の 溝側面67、68に蒸着によって形成された金属反射面(鏡面、即ち光反射面)73、74が残る。角溝60の部分は空間となっているので、必要な場合は、内部に加工光学材16aと同一又は近似した屈折率を有する透明樹脂76(透明物質の一例)を充填する。この場合、充填した透明樹脂76の露出面に凹凸がある場合には、再度表面の研磨加工を行ってもよい。
これによって図5(D)に示すような第1、第2の光制御パネル15、16が形成できる。この第1、第2の光制御パネル15、16は直交する光反射部12、13を有しているので、光学結像装置10が形成され、物体の立体像が再生できる。
【0042】
図5(D)に示した光学結像装置10においては、第1、第2の光制御パネル15、16の基部22を貼り合わせている(即ち、光反射部12、13が一定の隙間を有して配置されている)が、図6に示すように、第1、第2の光制御パネル15、16の平行溝17aを当接させて、光学結像装置75を製造することもできる。この場合、基部22をできる限り薄くするため、研削や研磨をしてもよい。
【0043】
この場合、平行溝17a内には透明な充填材(透明物質)が充填され、基部22の表面は研磨されているのが好ましい。なお、基部22を除去することもできる。
また、2つの透明板材(加工光学材)を重ね合わせる工程の後に、溝側面に光反射面を形成する鏡面処理(例えば、蒸着)を行ってもよい。
【0044】
続いて、図7を参照しながら、第2〜第4の実施の形態に係る光制御パネルの製造方法によって製造した両面加工光学材30a(47、55a)に形成された平行溝31、34(他の実施の形態に係る平行溝も同様)の断面矩形の角溝で、対向する溝側面77、78、94、95に金属反射面(光反射部)を形成する方法について説明する。
【0045】
図7(A)、(B)に示すように、平行溝31を形成する土手部79の表面80と溝底81に、紫外線照射剥離樹脂83、84を塗布する。この場合、インクジェットの噴射口(吐出口)がNC制御されるインクジェットプリンター法を用いて両者の塗装(表面印刷)を行うのが好ましい。なお、角溝の溝側面77、78にはインク(紫外線照射剥離樹脂)が付着しないようにする。
【0046】
この後、図7(C)に示すように、両面加工光学材30aの片側(一方)の凹凸部85に金属蒸着処理(鏡面処理、場合によってはスパッターリング処理でもよい)を行って鏡面(金属光沢面、即ち、光反射面)とする。これによって、凹凸部85は完全に金属層86で覆われることになる。
次に、図7(C)に示すように、両面加工光学材30aの他方から紫外線を照射する。両面加工光学材30aは透明であるので、土手部79の表面80と溝底81に塗布した紫外線照射剥離樹脂83、84は剥がれる。
図7(D)に示すように、溝側面77、78に形成された金属層86のみ残り、これが光反射部12となる。
【0047】
次に、図7(E)、(F)に示すように、半完成の両面加工光学材30aを裏返し、上側にある凹凸部87に対して、図7(A)〜(C)に行った処理を行う。即ち、1)紫外線照射剥離樹脂88を平行溝34を形成する土手部89の表面90、及び溝底91に塗布し、2)凹凸部87の全体に対して金属蒸着処理を行い、表面に金属層93を形成し、3)裏面側から紫外線を照射して、土手部89の表面90、溝底91にある紫外線照射剥離樹脂88をその上にある金属層93と共に除去する処理を行う。なお、図7(E)、(F)は凹凸部87が容易に視認できるように、90度回転した状態を示す。
【0048】
この場合、半完成の両面加工光学材30aの裏側の溝側面94、95には反射層が形成されているが、その他の部分は透明であるので、支障なく凹凸部87の溝底91及び土手部89の表面90には紫外線が届く。
以上の処理によって、両面加工光学材30aの両面に直交する光反射部12、13を形成することができ、そのまま光学結像装置として使用できる。
【0049】
前記実施の形態において、平行溝内には透明物質からなる充填材を入れるのが好ましい。
なお、板状光学材(透明板材)はモールド型によって加工できる固形状又はゲル状物であってもよい。
【符号の説明】
【0050】
10:光学結像装置、12、13:光反射部、14:一面(接合面)、15、16:光制御パネル、16a:片面加工光学材、17、17a:平行溝、18:溝ロール、19:円周面、20:平ロール、22:基部、24:溝底面、25:突出部、25a:土手部、27:外周面、28:透明板材、30:透明板材、30a:両面加工光学材、31:平行溝、32:基部、34:平行溝、36:透明板材、37:第1のロール群、38:第2のロール群、39:平行溝、40:溝ロール、40a:両面加工光学材、41:平ロール、43:平行溝、44:溝ロール、45:平ロール、47:両面加工光学材、50:縦溝、51:第1の金型、52:横溝、53:第2の金型、55:透明板材、55a:両面加工光学材、57:第1の平行溝、58:第2の平行溝、60:角溝、61:溝底面、62:土手部、63:表面、65、66:紫外線照射剥離樹脂、67、68:溝側面、70:凹凸部、72:金属蒸着層、73、74:金属反射面、75:光学結像装置、76:透明樹脂、77、78:溝側面、79:土手部、80:表面、81:溝底、83、84:紫外線照射剥離樹脂、85:凹凸部、86:金属層、87:凹凸部、88:紫外線照射剥離樹脂、89:土手部、90:表面、91:溝底、93:金属層、94、95:溝側面
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9