JP6392102B2

JP6392102B2 - 空中結像用の光学パネルの製造方法

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Publication number: JP6392102B2
Application number: JP2014247492A
Authority: JP
Inventors: 康司大西
Original assignee: OPTCERAMICS LIMITED
Current assignee: OPTCERAMICS LIMITED
Priority date: 2014-12-06
Filing date: 2014-12-06
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2034-12-06
Also published as: JP2016109880A

Description

本発明は、空中結像用の光学パネルの製造方法に関する。

近年、被写体（実際の物体）からの光が一方側から入射されると、他方側に被写体の立体映像を空中に結像させる空中結像装置が提案されている。この空中結像装置は、空中結像用の光学パネルを用いており、この他方側にいる人達には、空中結像装置によって結像される立体映像の位置に被写体が有るように見える。このような空中結像装置は、デジタルサイネージなどの広告媒体や、タッチパネルの立体映像が空中に浮かび上がる空中タッチパネルなどの応用機器への展開が可能である。

図６に、簡便な構造の空中結像装置１を示す。この空中結像装置１は、特許文献１及び２に記載されたものの１つと基本的に同様な構造のものである。空中結像装置１は、２個の空中結像用の光学パネル２、２’を重ね合わせて構成されている。光学パネル２は、透明平板２１の内部に、多数の光反射部２２が、透明平板２１の一方側の表面２１ａから他方側の表面２１ｂまで渡ってそれらに垂直に形成され、かつ、所定のピッチでストライプ状に並べて形成されている。光学パネル２’も、光学パネル２の透明平板２１及び光反射部２２と同様の透明平板２１’及び光反射部２２’を有する構造である。空中結像装置１は、２個の光学パネル２、２’を、それぞれの光反射部２２、２２’が互いに垂直になるように重ね合わせて密着させている。この空中結像装置１は、光学パネル２の一方側に入射された被写体Ｎからの光を光反射部２２（図６ではａで示す点）で反射し、その反射光を光学パネル２’の光反射部２２’（図６ではａ’で示す点）で再度反射させ、他方側に立体映像Ｎ’を空中に結像させる。

このような光学パネル２の製造方法の概略は、次の通りである。すなわち、まず、透明基板３１の両面又は一面に金属蒸着などによって光反射層３２を付着させることにより、薄く（例えば、０．２〜３ｍｍ程度で）一定の厚みで所定のサイズ（例えば、２５〜１００ｃｍ四方程度）の平板３０を製作する。次に、平板３０を、図７（ａ）に示すように、多数枚（例えば、５００〜１５００枚程度）積層して接着する。そうすることにより、図７（ｂ）に示すように、積層体３を形成する。次に、図８（ａ）に示すこの積層体３を、図８（ｂ）に示すように、光反射層３２に対して垂直方向に切断し、複数の光学パネル２を切り出し、そして、光学パネル２が所定の均一な厚み（例えば、０．５〜１０ｍｍ程度）になるように、その切り出し面を研磨する。なお、光学パネル２’も同様である。

特開２０１１−１７５２９７号公報特開２０１３−２２０９８１号公報

ところで、空中結像装置１の光学パネル２（及び２’）における積層体３は、平板３０、３０同士を接着する接着層４の厚みを、非常に薄く（例えば、５μｍ程度に）し、かつ、積層体３の一端に位置する平板３０から他端に位置する平板３０まで、精度良く一定に保つようにする必要がある。そのための方式としては、先ず、積層体形成用容器の中に、平板３０、３０同士の間に間隔を置いて多数枚の平板３０を配列しておき、次に、流動する接着剤を積層体形成用容器に流入させて多数枚の平板３０を浸し、一端及び／又は他端に位置する平板３０の端面を徐々にプレスして余分な接着剤を排除し、所望の厚みにして接着剤を硬化させるものが考えられる。

しかし、流動する接着剤を積層体形成用容器に流入させて多数枚の平板３０を浸すような方式は、接着剤が望まないところに付着し易いため、その対策を講じる必要がある。

本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、平板を多数枚積層して接着するときに、平板同士の間以外の接着剤の付着に対し実用的な対策を講じた空中結像用の光学パネルの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の空中結像用の光学パネルの製造方法は、透明基板の両面又は一面に光反射層を付着させて多数枚の平板を製作する平板製作工程と、前記多数枚の平板を積層し接着して積層体を形成する積層体形成工程と、該積層体を前記光反射層に対して垂直方向に切断して複数の光学パネルを切り出す切り出し工程と、前記光学パネルの切り出し面を所定の厚みになるよう研磨する研磨工程と、を含んでなり、前記積層体形成工程では、前記平板同士の間に間隔を置いて、積層体形成用容器の中に平板集合体を構成する配列した多数枚の前記平板を載置し、かつ、該平板集合体の両端には、その端面に密接して端面を保護する保護主板、該保護主板の周側面に接着された環状の保護主板枠材、該保護主板枠材と前記平板との間の空間を充填する環状の接着剤浸入阻止材、を有して構成される保護板体が設けられるようにし、流動する接着剤を前記積層体形成用容器に流入させて前記平板集合体を浸し、前記平板集合体の一端面又は両端面を前記保護板体を介してプレスし、前記接着剤を硬化させて前記平板集合体を前記積層体にし、前記保護主板枠材の位置で前記積層体の側面の表面近傍を切除することを特徴とする。

請求項２に記載の空中結像用の光学パネルの製造方法は、請求項１に記載の空中結像用の光学パネルの製造方法において、前記保護主板枠材は、前記平板の前記透明基板と同じ材質を用いることを特徴とする。

本発明の空中結像用の光学パネルの製造方法によれば、平板を多数枚積層して接着するときに、平板同士の間以外の接着剤の付着に対し実用的な対策を講じることができる。

本発明の実施形態に係る空中結像用の光学パネルの製造方法における積層体形成工程の様子を示す模式的な斜視図である。同上の積層体形成工程で用いる保護板体を示す外観図であって、（ａ）が平板に接する側（平板集合体の端面に接する側）から見たもの、（ｂ）が側面側から見たもの、（ｃ）が平板に接する側の反対側から見たものである。同上の積層体形成工程で用いる保護板体を示すＡ−Ａで切断した拡大断面図である。同上の積層体形成工程において接着剤が硬化した後の積層体の状態を示す模式的な拡大断面図である。同上の空中結像用の光学パネルが適用される空中結像装置と被写体と立体映像の全体の例を示す模式的な斜視図である。同上の空中結像用の光学パネルが適用される空中結像装置を示す立体的な拡大模式図である。同上の空中結像用の光学パネルの製造方法が適用される積層体形成工程の概略を示す説明図である。同上の空中結像用の光学パネルの製造方法が適用される切り出し工程の概略を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態に係る空中結像用の光学パネルの製造方法は、上述した空中結像用の光学パネル２、２’の製造方法であり、以下に図を参照しながら説明する平板製作工程、積層体形成工程、切り出し工程、研磨工程、を含んでなるものである。

平板製作工程は、透明基板３１の両面又は一面に光反射層３２を付着し一定厚みの平板３０を多数枚製作する工程である（前述した図７（ａ）参照）。透明基板３１は、通常は、透明のガラス板を用いる。場合によっては、透明のセラミック板なども可能である。透明基板３１は、例えば、２５〜１００ｃｍ四方程度のサイズで、０．２〜３ｍｍ程度の厚みのものを用いることができる。光反射層３２は、金属材（例えば、アルミニウム、銀、銅等）など光を良く反射する材質からなるものであり、スパッタリング、蒸着又はメッキ等により透明基板３１に付着させる。光反射層３２の厚みは、例えば、数千オングストローム程度にすることができる。

積層体形成工程は、前述した図７（ａ）、（ｂ）に示すように、多数枚の平板３０を積層し接着して積層体３を形成する工程である。例えば、積層する平板３０の数を５００〜１５００枚程度とし、高さを２５〜１００ｃｍ程度とすることができる。なお、透明基板３１に付着させる光反射層３２が一面のものならば、光反射層３２が一方側に位置するようにして多数枚の平板３０を積層することになる。

積層体形成工程は、詳細には、図１に示すように、積層体形成用容器５の中に、平板３０、３０同士の間に間隔を置いて配列した多数枚の平板３０を載置する。配列した多数枚の平板３０は、平板集合体３’を構成することになる。

ここで、平板集合体３’の両端に位置する各々の平板３０には、保護板体５０（例えば、厚みが１〜５ｃｍ程度）が設けられている。保護板体５０は、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び図３に示すように、保護主板５０Ａ（例えば、アルミナなどのセラミック製）と保護主板枠材５０Ｂと接着剤浸入阻止材５０Ｃとを有して構成されている。

保護主板５０Ａは、平板３０の端面（平板集合体３’の端面）に密接してその端面を保護するものである。保護主板５０Ａは、平板３０よりも、厚みが厚く、サイズ（厚さ方向と直交する方向のサイズ）が少し小さい（図４参照）。保護主板５０Ａの周囲には、その周側面に接着された環状の保護主板枠材５０Ｂが設けられている。保護主板枠材５０Ｂは、平板３０の透明基板３１と同じ材質を用いるのが好ましい。保護主板枠材５０Ｂは、厚みが保護主板５０Ａの厚みよりも少し薄くなっており、サイズ（厚さ方向と直交する方向のサイズ）が平板３０のサイズと同じくらいになっている。

保護主板枠材５０Ｂには、平板３０との間の空間を充填するための環状の接着剤浸入阻止材５０Ｃが設けられている。平板３０と保護主板５０Ａとは、密接、すなわち接触して合わさっているだけであるが、平板３０と接着剤浸入阻止材５０Ｃとは、接着されている。接着剤浸入阻止材５０Ｃは、シリコン接着材を塗布したものなどを用いることができる。

そして、平板集合体３’を形成した後は、流動する接着剤４ａを積層体形成用容器５に流入させて平板集合体３’を浸す。このとき、平板３０に接着されている接着剤浸入阻止材５０Ｃにより、平板３０と保護主板５０Ａの密接面への接着剤４ａの浸入は阻止される。

次に、平板集合体３’の一端面又は両端面を保護板体５０を介して徐々にプレスし、平板３０、３０同士の間を所望の非常に薄い厚みにする。それにより、平板集合体３’からは余分な接着剤４ａが排除される。

そして、接着剤４ａを硬化させる。この場合、通常は、平板集合体３’の両側の保護板体５０、５０のいずれかを下にして（図４参照）、長時間（例えば、２０〜２４時間程度）放置することを行う。それにより、接着剤４ａは接着層４となり、平板集合体３’は積層体３となる。

接着剤４ａが硬化した後は、積層された積層体３の側面の表面近傍を僅かに切除する処理を行う。それにより、図４に示すような積層体３の側面に付着し硬化した接着剤４ｂが切除される。このとき、保護主板枠材５０Ｂの位置（図４中のＢで示す位置）で切除するようにする。つまり、切断刃を、積層体３の上側の保護主板枠材５０Ｂ、上側の接着剤浸入阻止材５０Ｃ、積層体３の側面の表面近傍、下側の接着剤浸入阻止材５０Ｃ、下側の保護主板枠材５０Ｂを通過させる。これを積層体３の全ての側面について行う。そして、僅かに残った上側と下側の接着剤浸入阻止材５０Ｃ、５０Ｃをカッター等で取り除くことにより、保護主板５０Ａ、５０Ａを取り外す。

こうして、積層体３は、全ての面について付着し硬化した接着剤４ｂをなくことができる。それとともに、高価な保護主板５０Ａ、５０Ａを再利用可能にできる。また、保護主板枠材５０Ｂを平板３０の透明基板３１と同じ材質にすれば、正確な切断がし易くなる。

切り出し工程は、前述した図８（ａ）、（ｂ）に示すように、積層体３を、多数の光反射層３２に対して垂直方向に切断して光学パネル２（又は２’）を切り出す工程である。切断方法としては、外周刃切断、内周刃切断、ブレードソー切断、ワイヤーソー切断などを採用することが可能である。外周刃切断は、高速回転する薄肉砥石を切断部材とし、その外周で切断する方法である。内周刃切断は、高速回転するドーナッツ状の薄肉砥石を切断部材とし、その内周で切断する方法である。ブレードソー切断は、強く張った薄板（ブレード）を切断部材とし、それを往復運動させながら切断する方法である。ワイヤーソー切断は、ワイヤーを切断部材とし、それを往復運動させながら切断する方法である。

研磨工程は、光学パネル２（又は２’）が所定の均一な厚み（例えば、０．５〜１０ｍｍ程度）になるように、その切り出し面を研磨する工程である。また、研磨工程後、必要に応じ、光学パネル２（又は２’）の外形を整える等の加工を行うことも可能である。

製造された光学パネル２は、上述した図６に示すように、透明平板２１の内部に、多数の光反射部２２が、透明平板２１の一方側の表面２１ａから他方側の表面２１ｂまで渡ってそれらに垂直に形成され、かつ、所定のピッチでストライプ状に並べて形成されたものとなる。製造に用いた多数の透明基板３１の断片が光学パネル２の透明平板２１を構成し、光反射層３２の断片のそれぞれが光反射部２２となる。平板３０の厚みが、光反射部２２同士間の所定のピッチとなる。光学パネル２と同様にして製造された光学パネル２’の透明平板２１’、光反射部２２’についても同様である。

上述した空中結像装置１は、２個の光学パネル２、２’を、それぞれの光反射部２２、２２’が互いに垂直になるように重ね合わせて密着させることにより構成される。光学パネル２と光学パネル２’は、光学用接着剤などにより固定される。その後、カットして、さまざまな平面的形状にすることも可能である。

この空中結像装置１は、上述した図６に示すように、光学パネル２の一方側に入射された被写体Ｎからの光を光反射部２２で反射し、その反射光を光学パネル２’の光反射部２２’で再度反射させ、他方側に立体映像Ｎ’を空中に結像させる（図５参照）。

上述したようにして平板３０、３０同士の間以外の接着剤４ａの付着に対し実用的な対策を講じることにより、結像の特性の劣化や物理的強度の経時劣化などを抑止することができる。

以上、本発明の実施形態に係る空中結像用の光学パネルの製造方法について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、平板３０のサイズ、厚み、積層する枚数などは、応用機器に合わせて適宜決めることが可能である。

１空中結像装置
２光学パネル
２１透明平板
２２光反射部
３積層体
３’ 平板集合体
３０平板
３１透明基板
３２光反射層
４接着層
４ａ接着剤
５積層体形成用容器
５０保護板体
５０Ａ保護主板
５０Ｂ保護主板枠材
５０Ｃ接着剤浸入阻止材
５１プレス用板

Claims

透明基板の両面又は一面に光反射層を付着させて多数枚の平板を製作する平板製作工程と、
前記多数枚の平板を積層し接着して積層体を形成する積層体形成工程と、
該積層体を前記光反射層に対して垂直方向に切断して複数の光学パネルを切り出す切り出し工程と、
前記光学パネルの切り出し面を所定の厚みになるよう研磨する研磨工程と、を含んでなり、
前記積層体形成工程では、
前記平板同士の間に間隔を置いて、積層体形成用容器の中に平板集合体を構成する配列した多数枚の前記平板を載置し、かつ、該平板集合体の両端には、その端面に密接して端面を保護する保護主板、該保護主板の周側面に接着された環状の保護主板枠材、該保護主板枠材と前記平板との間の空間を充填する環状の接着剤浸入阻止材、を有して構成される保護板体が設けられるようにし、
流動する接着剤を前記積層体形成用容器に流入させて前記平板集合体を浸し、
前記平板集合体の一端面又は両端面を前記保護板体を介してプレスし、
前記接着剤を硬化させて前記平板集合体を前記積層体にし、
前記保護主板枠材の位置で前記積層体の側面の表面近傍を切除することを特徴とする空中結像用の光学パネルの製造方法。
請求項１に記載の空中結像用の光学パネルの製造方法において、
前記保護主板枠材は、前記平板の前記透明基板と同じ材質を用いることを特徴とする空中結像用の光学パネルの製造方法。