特許 6202546 光学結像装置の製造方法

(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】6202546

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】光学結像装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/22 20060101AFI20170914BHJP

   G02B 5/08 20060101ALI20170914BHJP

   G03B 35/18 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   G02B27/22

   G02B5/08 C

   G03B35/18

【請求項の数】6

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-52347(P2016-52347)

(22)【出願日】2016年3月16日

(65)【公開番号】特開2017-167326(P2017-167326A)

(43)【公開日】2017年9月21日

【審査請求日】2016年6月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】504083930

【氏名又は名称】和田 治郎

(74)【代理人】

【識別番号】100111257

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 栄二

(74)【代理人】

【識別番号】100110504

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 智裕

(72)【発明者】

【氏名】和田 治郎

(72)【発明者】

【氏名】西村 一晃

【審査官】 佐藤 洋允

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０９０３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０１４７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０２３８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０８３５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１２９４５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／１６７９０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１７２７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２７３４０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ２７／００−２７／６４

Ｇ０２Ｂ５／００−５／１３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光透過材料の内部に帯状の平面光反射部を一定のピッチで多数並べて形成した２枚の光制御パネルを作製し、この２枚の光制御パネルをそれぞれの平面光反射部が交差するように面同士を対向配置させる光学結像装置の製造方法であって、
光透過材料で構成された樹脂からなるフィルム基材の一面又は両面に光反射層を形成したものを多数枚積層して積層体を作製する積層体作製工程と、
前記積層体を光反射層に対して垂直方向に切断して該光反射層が前記平面光反射部となる前記光制御パネルを切出す切出し工程と、
前記切出した光制御パネルの切断面に透明化樹脂を均一に塗布して該切断面を平滑にする表面処理工程と、
前記表面処理した２枚の光制御パネルをそれぞれの平面光反射部が交差するように面同士を対向させる配置工程とを含み、
前記表面処理工程は、透明化樹脂の塗工面に対して平滑度５秒以上の透明なフィルム又はプラスチック板で形成する押圧部材を貼付して、光制御パネルの切断面に塗布した透明化樹脂の塗布表面を均一に押さえて表面平滑性を付与し、
前記配置工程は、前記表面処理工程における押圧部材を取り除かずに透明化樹脂上に貼付した状態に保持した２枚の光制御パネルを貼り合わせる光学結像装置の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の光学結像装置の製造方法において、
前記積層体作製工程は、ホットメルト接着剤層を予め形成した前記フィルム基材を多数枚積み重ねた後、これを加熱して各フィルム基材を一度に接着する光学結像装置の製造方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の光学結像装置の製造方法において、
前記表面処理工程で使用する前記透明化樹脂は、全光線透過率が７０％以上の樹脂からなる光学結像装置の製造方法。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学結像装置の製造方法において、
前記表面処理工程で使用する前記透明化樹脂は、屈折率が１．２５〜２．４０の範囲内にあり且つ前記フィルム基材の屈折率との差が±０．５である樹脂からなる光学結像装置の製造方法。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学結像装置の製造方法において、
前記表面処理工程は、光制御パネルの切断面に前記透明化樹脂を５〜１５０μｍの厚みに均一に塗布する光学結像装置の製造方法。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学結像装置の製造方法において、
前記積層体作製工程で使用する前記フィルム基材は、厚み０．０５〜１．０ｍｍの範囲内の樹脂からなる光学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、物体を見る観察者側の空中に立体像を形成する光学結像装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

空間に画像を表示する方法としては、昔から遊園地などで見かけるホログラムと称されている技法があるが、スケール感を出す事は難しく、ディスプレイ用途としては不向きであった。その後も様々な手法で表示をしようとしているが、その大半は水蒸気、霧や煙、または薄いプラスチック板にプロジェクター投影させる方法で疑似的に空中に浮いて見せる手法に留まっている。

【0003】

そこで、物体を見る観察者側の空中にその物体の立体像を簡便に形成することが可能な光学結像装置が提案されている（特許文献１）。この光学結像装置は、透明平板の内部に、該透明平板の平面に対して垂直に帯状の平面光反射部を一定のピッチで多数並べて形成した２枚の光制御パネルを用い、２枚の光制御パネルをそれぞれの平面光反射部を直交させて重ね合わせたものであり、物体から入射した光が直交した各平面光反射部で連続して反射し、光学結像装置を挟んで物体と対称位置にその物体の立体像を空中に結像させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１５５３４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前記光学結像装置の製造方法は、概ね以下のとおりである。すなわち、光反射層が形成された透明平板を一枚ずつ接着し多数枚積層して積層体を作製し、次に、この積層体を前記光反射層に対して垂直方向に切断して多数の平面光反射部を有する光制御パネルを切り出し、次に、切り出した光制御パネルの切断面を精密研磨して表面平滑性を出し、そして、２枚の前記光制御パネルをそれぞれの平面光反射部を直交させるようにして貼り合わせることで前記光学結像装置が製造される。

【0006】

このように、従来の光学結像装置の製造方法では、光制御パネルの視認性を確保するために、積層体の切断後、光制御パネルの表裏の切断面を精密研磨して表面平滑性を出すようにしていた。この研磨には相当な時間を要し、なおかつ研磨時に応力によって光制御パネルに割れが発生しやすく、特に透明平板間の積層部分から簡単に割れてしまうという問題があった。また、透明平板を一枚ずつ接着して積層体を作製していたため、所定の大きさの積層体とするのに多くの時間と労力を要し、かつコスト的にも高く付いていた。

【0007】

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、前記研磨を要せずに生産中の光制御パネルの割れを防止するとともに光制御パネルに良好な視認性を持たせることができる光学結像装置の製造方法を提供することを目的とする。
また、多数の基板から積層体とする工程の加工効率を向上することも可能な光学結像装置の製造方法を提供することも目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る光学結像装置の製造方法は、
光透過材料の内部に帯状の平面光反射部を一定のピッチで多数並べて形成した２枚の光制御パネルを作製し、この２枚の光制御パネルをそれぞれの平面光反射部が交差するように面同士を対向配置させる光学結像装置の製造方法であって、
光透過材料で構成されたフィルム基材の一面又は両面に光反射層を形成したものを多数枚積層して積層体を作製する積層体作製工程と、
前記積層体を光反射層に対して垂直方向に切断して該光反射層が前記平面光反射部となる前記光制御パネルを切出す切出し工程と、
前記切出した光制御パネルの切断面に透明化樹脂を均一に塗布して該切断面を平滑にする表面処理工程と、
前記表面処理した２枚の光制御パネルをそれぞれの平面光反射部が交差するように面同士を対向させる配置工程とを含むものである。

【0009】

前記積層体作製工程は、ホットメルト接着剤層を予め形成した前記フィルム基材を多数枚積み重ねた後、これを加熱して各フィルム基材を一度に接着することにより、前記積層体を作製することができる。

【0010】

前記表面処理工程で使用する前記透明化樹脂は、全光線透過率が７０％以上の樹脂からなることが好ましく、また、屈折率が１．２５〜２．４０の範囲内にあり且つ前記フィルム基材の屈折率との差が±０．５である樹脂からなることが好ましい。

【0011】

前記表面処理工程は、光制御パネルの切断面に前記透明化樹脂を５〜１５０μｍの厚みに均一に塗布することが好ましく、また、平滑度５秒以上のフィルム又はプラスチック板により、光制御パネルの切断面に塗布した透明化樹脂の塗布表面を均一に押さえて表面平滑性を付与するようにしてもよい。

【0012】

前記積層体作製工程で使用する前記フィルム基材は、厚み０．０５〜１．０ｍｍの範囲内の樹脂又はガラスからなることが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、積層体から切出した光制御パネルに対して従来はその切断面を研磨していたが、この研磨工程に代えて、光制御パネルの切断面に透明化樹脂を均一に塗布する表面処理工程を行う。これにより、研磨を要せずに光制御パネルに良好な視認性を付与することができ且つ光制御パネルに優れた強度を持たせて割れを防ぐことができる。従って、光制御パネルの生産の歩留まりが大幅に向上する。

【0014】

また、積層体作製工程では、ホットメルト接着剤層により積み重ねた多数のフィルム基材を加熱して一度に接着させることにより、積層体を作製する生産効率を著しく向上することができる。従って、全体として光学結像装置の生産性を大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態による光学結像装置の構成を示す斜視図である。

【図2】光学結像装置により空中結像する作用を説明するための模式図である。

【図3】光学結像装置を製造するためのフィルム基材の構成を示す断面図である。

【図4】光学結像装置の製造工程の概略を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
まず、光学結像装置１について説明する。
図１に示すように、光学結像装置１は、２枚の光制御パネル２により構成されている。光制御パネル２は、光透過材料の内部に厚み方向にわたって形成された帯状の平面光反射部３を一定のピッチで多数並べて形成されている。そして、光学結像装置１は、この２枚の光制御パネル２をそれぞれの平面光反射部３が交差（例えば、９０度位置に直交）するように互いの面側を向かい合わせに重ね合わせて構成されている。また、この光学結像装置１は、２枚の光制御パネル２を貼り合わせた貼り合わせ物の表裏面にそれぞれ保護板４が貼り付けられている。この保護板４は、透明な樹脂又はガラスからなり、全光線透過率が９０％以上であり、ヘイズが２以下のものが好ましく使用される。この保護板４の材料として、例えば、透明な樹脂であり、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル、ポリプロピレン、塩化ビニル、ポリスチレン、酢酸セルロース、ポリウレタン、アリルエステル、ポリイミド、ポリアミド、及びこれらの複合材料等が例示される。

【0017】

図２に示すように、光学結像装置１は、物体Ｎのａからの光線が、第１の光制御パネル２の平面光反射部３のｃ点で正反射し、次に、第２の光制御パネル２の平面光反射部３のｃ’点で反射してａ’点に集まる。また、物体Ｎのｂからの光線は、第１の光制御パネル２の平面光反射部３のｄ点で反射し、その光は更に第２の光制御パネル２の平面光反射部３のｄ’点で反射してｂ’点に集まる。従って、この光学結像装置１によれば、物体Ｎは、光学結像装置１を中心としてその対称位置に立体像Ｎ’を結像することになる。

【0018】

次に、光学結像装置１の製造方法について説明する。
（１）まず、図３に示すような、フィルム基材５に光反射層６と接着剤層７を形成したものを必要枚数用意する。
フィルム基材５は、光（可視光）を透過する材料であり、全光線透過率は８０％以上、好ましくは９０％以上の樹脂又はガラスが使用される。また、フィルム基材５は、光制御パネル２の良好な視認性を得るために、屈折率が１．４〜１．８の範囲内のものが使用される。このフィルム基材５の光透過材料として、例えば、透明な樹脂であり、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル、ポリプロピレン、塩化ビニル、ポリスチレン、酢酸セルロース、ポリウレタン、アリルエステル、ポリイミド、ポリアミド、及びこれらの複合材料等が例示される。

【0019】

フィルム基材５は、その厚みにより光制御パネル２の視認部を構成するものであり、光制御パネル２にあっては、フィルム基材５の部分は、そのフィルム面側からの視認性ではなく、フィルム端面からの視認性が求められる。すなわち、フィルム基材５の厚みは、光制御パネル２の視認性領域を形成する。これより、フィルム基材５の厚みが厚い場合は、光学結像装置１の視認性が高くなるが、物体の結像自体が大きくなるためディスプレイ等の用途では画像の鮮明性が低下する。逆に、フィルム基材５の厚みが薄い場合は、光学結像装置１による物体の詳細な結像が可能となるが、フィルム基材５の取扱いが悪く製造時の作業性が低下するとともに光学結像装置１での全体的な視認性が低くなる傾向となり、また、製造時（積層体５０からの切出し時等）に割れが生じやすく、また光制御パネル２としたときのフィルム基材５間の積層面での接着面積が非常に狭くなるため十分な接着力が保てない。

【0020】

以上より、フィルム基材５の厚みは、０．０５〜１．０ｍｍの範囲内とするのが適しており、好ましくは０．１〜０．５ｍｍの範囲内とする。

【0021】

光反射層６は、アルミニウム、銀、チタン、錫、クロム、インジウム等のような光反射性を有する金属蒸着膜により形成される。この光反射層６は、光制御パネル２の平面光反射部３となる。光反射層６は、フィルム基材５の一面側にだけ形成するようにしてもよいが、フィルム基材５の両面に形成するのが好ましく、フィルム基材５の両面に形成することで接着剤層７の影響を受け難くなり、光学結像装置１においてはより鮮明な結像を得ることができる。

【0022】

接着剤層７は、フィルム基材５の一面側に形成される。この接着剤層７は、透明なホットメルト接着剤が使用される。ホットメルト接着剤は、好ましくは、ガラス転移点が−１０〜１５０℃のものが使用され、例えば、ポリエステル系樹脂、エチレン酢酸ビニル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、これらの共重合体等が例示される。

【0023】

（２）そして、図４（ａ）に示すように、用意したフィルム基材５を多数枚積み重ね、フィルム基材５同士を接着剤層７により接着させて積層体５０を作製する。
この場合、フィルム基材５は、その一面側に形成する接着剤層７を同一方向に向けて多数枚のフィルム基材５を積層させる。また、フィルム基材５において光反射層６が一面側にだけ形成するものである場合は、光反射層６を同一方向に向けて多数枚のフィルム基材５を積層させる。フィルム基材５同士の接着は、必要枚数のフィルム基材５を積み重ねた後、この積み重ね状態で全体を加熱する。これにより、フィルム基材５に形成した接着剤層７であるホットメルト接着剤により、すべてのフィルム基材５同士を一度に接着させることができ、従来のように一枚ずつ接着させていた場合と比べて手間なく簡易に且つ短時間に、また低コストに積層体５０を作製することができる。

【0024】

（３）次に、図４（ｂ）に示すように、積層体５０を切断手段により光反射層６に対して垂直方向に切断することにより光制御パネル２として切出す。
この光制御パネル２は、光透過材料からなるフィルム基材５が視認部となり、光反射層６が平面光反射部３となり、光透過材料の内部に帯状の平面光反射部３が一定のピッチ（フィルム基材５の厚み相当）で多数並んだ構成となる。切断手段による切断幅は、光制御パネル２の帯状の平面光反射部３の帯幅を規定することとなり、また、フィルム基材５の厚みが平面光反射部３間のピッチに相当する。従って、この切断幅としては、光制御パネル２における反射効率からしてフィルム基材５の厚み（０．０５〜１．０ｍｍ）の３倍程度（０．１５〜３．０ｍｍ）とするのが好ましく、フィルム基材５の厚みの３倍よりも厚くなると光制御パネル２での反射回数が多くなり光学結像装置１による画像の鮮明性が劣化するおそれがあり、また、フィルム基材５の厚みの３倍よりも薄くなると光制御パネル２での反射が広角となり光学結像装置１による結像画像が見え難い状態となるおそれがある。

【0025】

（４）次に、図４（ｃ）に示すように、積層体５０から切出した光制御パネル２の切断面の表面処理として、光制御パネル２の表裏両面の切断面に透明化樹脂８を均一に塗布する。これにより、光制御パネル２の切断面は、透明化樹脂８により切断による表面の凹凸が埋められて平滑となって良好な視認性が付与される。

【0026】

従来の方法では、この光制御パネル２の切断面を精密研磨して平滑化し視認性を付与していたため、研磨に相当な時間を要し、また厚みが薄く且つ主面の延在方向に積層構造を持つ光制御パネル２が研磨時の応力により簡単に割れる等の問題があった。これに対して、本方法によれば、研磨を行わず、光制御パネル２の切断面に透明化樹脂８を均一に塗布することで切断面の表面平滑性を確保し、光制御パネル２において良好な視認性を簡単に付与することができ、且つ透明化樹脂８により強度を持たせて割れを確実に防止することができる。従って、高品質で、歩留まりも高く生産性を大幅に向上することができ、生産コストも低減することが可能となる。

【0027】

透明化樹脂８は、光制御パネル２の良好な視認性を得るために、屈折率が１．２５〜２．４０の範囲内の樹脂が選ばれる。すなわち、透明化樹脂８は、屈折率がフィルム基材５の屈折率と大きく異なると光制御パネル２において鮮明な視認性が得られないおそれがあるので、上記屈折率の範囲内で使用されるフィルム基材５と屈折率が近い樹脂、例えば、フィルム基材５との屈折率の差が±０．５以内、より好ましくは±０．２以内の樹脂が選定される。

【0028】

また、透明化樹脂８は、全光線透過率が７０％より低いと光制御パネル２の視認性を低下させるおそれがあるので、全光線透過率は７０％以上、好ましくは９０％以上のものが適当である。この透明化樹脂８として、例えば、透明な樹脂であり、アクリレートモノマー、ビニルエーテルモノマー、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、アクリルアクリレート、ビニルエーテルオリゴマー、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエーテルエポキシ等の樹脂が例示される。

【0029】

また、光制御パネル２の切断面に対する透明化樹脂８の塗工厚みは、５〜１５０μｍ、好ましくは２０〜１００μｍの厚みに塗布する。すなわち、透明化樹脂８の塗工厚みが５μｍより薄くなると切断面の粗さを補えず光制御パネル２の十分な透過性が得られないおそれがあり、一方、塗工厚みが１５０μｍより厚くなると透過した画像にゆがみが発生するおそれがあり、さらには塗工量も増えてコスト高となる。

【0030】

また、光制御パネル２の切断面に透明化樹脂８を塗布すると、この透明化樹脂８の塗工面に対して、平滑度５秒以上のフィルム又はプラスチック板で表面を均一に押圧する。これにより、塗布した透明化樹脂８の厚みを均一に施すことができ、視認性の良好な光制御パネル２を得ることができる。この場合、押圧部材として用いたフィルム又はプラスチック板は、剥離して取り除くが、透明なフィルム又はプラスチック板であれば取り除かずに透明化樹脂８上に貼付した状態に保持して使用してもよい。

【0031】

（５）次に、図４（ｄ）に示すように、表面処理後の２枚の光制御パネル２をそれぞれの平面光反射部３が直交する９０度位置に配置させ、互いのパネル平面同士を対向させて透明接着剤で貼り合わせる。そして、この貼り合わせ物の表裏面にそれぞれ透明な樹脂又はガラスからなる保護板４を貼り付けると、図１に示す光学結像装置１が完成する。なお、２枚の光制御パネル２の貼り合わせ位置は、それぞれの平面光反射部３が直交する９０度位置に限らず、９０度よりも大きく又は小さく交差する位置に配置して貼り合わせるようにしてもよく、この交差角度を調整することにより光学結像装置１による画像の結像位置を調整することができる。

【0032】

以上のとおり、実施形態による光学結像装置１の製造方法を説明したが、本発明は、上述の実施形態に限られず、特許請求の範囲から導き出される技術思想の範囲内で様々な変更を施すことが可能である。

【符号の説明】

【0033】

１ 光学結像装置
２ 光制御パネル
３ 平面光反射部
４ 保護板
５ フィルム基材
６ 光反射層
７ 接着剤層
８ 透明化樹脂
５０ 積層体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】