JP5057390B2 - ２面コーナーリフレクタアレイ - Google Patents

Description

本発明は、ほぼ直交する２つの鏡面から構成される２面コーナーリフレクタを多数備えた結像光学素子となる２面コーナーリフレクタアレイの構造に関するものである。

従来より、３次元又は２次元の物体又は映像などを空間的に移動した位置に実像として結像するために使用される光学素子として、例えば凸レンズあるいは凹面鏡を用いた態様が知られている。しかしながら、適切な視野角を確保するという要請に応えるためには、巾寸法の大きな光学素子が必要であり、一方で、収差等の問題により短焦点距離の光学素子を用いることが困難であるため、光学系の奥行き寸法も長くなり、光学素子を利用したデバイスの巨大化、ひいては光学素子を適用したディスプレイ装置自体の大型化を招来するという問題があった。また、デバイスを大型化したとしても収差を完全に消すことは困難であり、視点を変化させると実像の空間的な位置は変化してしまい、３次元物体に対する像は歪んでしまう。

これまで本発明者は、ほぼ直交する２つの鏡面から構成される２面コーナーリフレクタを多数備えた結像光学素子として、２面コーナーリフレクタアレイを提案している（特許文献１参照）。この２面コーナーリフレクタアレイは、素子面の一方側に配置した被投影物（２次元又は３次元の実体のある物体や映像を含む）から発せられる光を、各２面コーナーリフレクタを構成する各鏡面で１回ずつ、合計２回反射させつつ素子面を透過させることで、素子面の他方側における空間に当該被投影物の鏡映像の実像（以下、必要に応じて「実鏡映像」という）を等倍で歪み無く結像させることができ、被投影物が２次元であれば２次元の実像を、被投影物が３次元であれば３次元の実像を観察することができるものである。
ＷＯ２００７／１１６６３９国際公開公報

ところで、上述のような２面コーナーリフレクタアレイでは、精緻な実鏡映像を結像させるためには、各２面コーナーリフレクタを構成する２つの鏡面を、それぞれ一辺が例えば１ｍｍ以下、望ましくは５０〜２００μｍという極めて微小なものとする必要がある上に、それら２つの鏡面同士をほぼ９０度の角度で向き合わせた状態に維持しなければならない。

このような２面コーナーリフレクタアレイを作製するためには、例えば各２面コーナーリフレクタに対応した凸形状又は凹形状を多数備えた金型を用いることも考えられるが、仕上がった２面コーナーリフレクタアレイの製品を金型から脱型するには、微小な２面コーナーリフレクタと金型の微小な凸形状又は凹形状とが強固に噛み合うため、金型をその都度溶融しなければならず、非常に高コストとなることが予想される。

斯かる問題に鑑みて本発明は、２面コーナーリフレクタアレイの大量生産や実用化に対応するべく、低コストで簡便な方法により作製することができ、しかも結像性能の低下を伴わないような構成の２面コーナーリフレクタアレイを提供しようとするものである。

すなわち本発明の２面コーナーリフレクタアレイは、ほぼ直交する２つの鏡面から構成される２面コーナーリフレクタを複数備えた２面コーナーリフレクタ形成部材と、複数の２面コーナーリフレクタ形成部材を取り付けるための取付部を形成した透明な材質からなるベースとを具備し、２面コーナーリフレクタ形成部材は、交互にほぼ直角をなして連続的に屈曲する波形部材であり、この波形部材においてほぼ直角に向き合う２つの面を前記鏡面とするとともに、これら２つの鏡面により２面コーナーリフレクタを構成してなるものであって、この取付部は、各鏡面の垂線が全て同一平面上に存在するように２面コーナーリフレクタ形成部材を支持するものであり、各鏡面の高さ方向中央部を通る共通平面を素子面として、当該素子面の一方側の空間に配置された被投影物から発した光が前記隣接する２面コーナーリフレクタ形成部材同士の間に形成される小領域を通過する際に、２面コーナーリフレクタの各鏡面で１回ずつ反射することにより、素子面に対する被投影物の面対称位置に鏡映像を結像させることを特徴としている。

ここで、「ほぼ直交する２つの鏡面」とは、９０度に交わる２つの鏡面も、概ね９０度と見なせる前後数度の角度範囲、例えば９０度±３分で交わる２つの鏡面も含まれる趣旨である。なお２つの鏡面同士の交叉部分がアール形状であっても構わない。また、「ほぼ垂直」とは、９０度はもちろんのこと、概ね９０度と見なせる前後数度の角度範囲、例えば９０度±３分も含まれる趣旨である。

このようなものであれば、取付部を利用して複数の２面コーナーリフレクタ形成部材をベースに取り付けることにより、多数の２面コーナーリフクレタを備えた２面コーナーリフレクタアレイを作製することができ、従来のように２面コーナーリフレクタアレイの製品を金型から脱型する必要がなく、低コストで簡便な方法により２面コーナーリフレクタアレイの作製が可能となる。しかも、ベースが透明な材質からなるものであるため、このベースによって２面コーナーリフレクタ形成部材の各２面コーナーリフレクタが光学的に蓋封されるはことなく、さらに、取付部が、ベースの取付面に対して各鏡面がほぼ垂直となるように２面コーナーリフレクタ形成部材を支持するものであるため、各２面コーナーリフレクタの結像性能の低下を伴わず、素子面の一方側の空間に配置した物体や映した映像からなる被投影物の光が素子面を透過する際に、各２面コーナーリフレクタの２つの鏡面で１回ずつ反射して素子面と平行な光の成分が再帰反射することによって、素子面の面対称位置に結像した実像を観察することが可能となる。さらに、２面コーナーリフレクタ形成部材の構造単純化を図りつつ、各２面コーナーリフレクタの結像性能の低下を伴わないようにすることができる。特に、２面コーナーリフレクタ形成部材が、板状部材を前記波形部材の形状にプレス加工したものであれば、２面コーナーリフレクタ形成部材を極めて簡単に作製することができ、２面コーナーリフレクタアレイの大量生産にも容易に対応可能となる。

その他にも、本発明の２面コーナーリフレクタアレイは、ほぼ直交する２つの鏡面から構成される２面コーナーリフレクタを複数備えた２面コーナーリフレクタ形成部材と、複数の２面コーナーリフレクタ形成部材を取り付けるための取付部を形成した透明な材質からなるベースとを具備し、内角がほぼ直角をなす連続的な切り欠き部を形成した柱状部材であり、この柱状部材においてほぼ直角をなして向き合う各切り欠き部の２つの面を前記鏡面とするとともに、これら２つの鏡面により２面コーナーリフレクタを構成してなるものであって、この取付部は、各鏡面の垂線が全て同一平面上に存在するように２面コーナーリフレクタ形成部材を支持するものであり、各鏡面の高さ方向中央部を通る共通平面を素子面として、当該素子面の一方側の空間に配置された被投影物から発した光が前記隣接する２面コーナーリフレクタ形成部材同士の間に形成される小領域を通過する際に、２面コーナーリフレクタの各鏡面で１回ずつ反射することにより、素子面に対する被投影物の面対称位置に鏡映像を結像させることを特徴としている。このようなものであれば、前述した発明と同様に、取付部を利用して複数の２面コーナーリフレクタ形成部材をベースに取り付けることにより、多数の２面コーナーリフクレタを備えた２面コーナーリフレクタアレイを作製することができ、従来のように２面コーナーリフレクタアレイの製品を金型から脱型する必要がなく、低コストで簡便な方法により２面コーナーリフレクタアレイの作製が可能となる。しかも、ベースが透明な材質からなるものであるため、このベースによって２面コーナーリフレクタ形成部材の各２面コーナーリフレクタが光学的に蓋封されるはことなく、さらに、取付部が、ベースの取付面に対して各鏡面がほぼ垂直となるように２面コーナーリフレクタ形成部材を支持するものであるため、各２面コーナーリフレクタの結像性能の低下を伴わず、素子面の一方側の空間に配置した物体や映した映像からなる被投影物の光が素子面を透過する際に、各２面コーナーリフレクタの２つの鏡面で１回ずつ反射して素子面と平行な光の成分が再帰反射することによって、素子面の面対称位置に結像した実像を観察することが可能となる。さらに、２面コーナーリフレクタ形成部材の構造単純化を図りつつ、各２面コーナーリフレクタの結像性能の低下を伴わないようにすることができる。

また、ベースにおいて取付部を形成した取付面、換言すればベースにおいて取付部を形成した側の面と対向する位置に、透明な材質からなる保護部材をさらに具備したものとすれば、保護部材がベースと共に２面コーナーリフレクタ形成部材を保護する機能を発揮し、外部からの衝撃による２面コーナーリフレクタ形成部材の損傷を防止し、２面コーナーリフレクタアレイの長寿命化に資する。

この場合、ベースと保護部材との間に、取付面から保護部材までの距離を、取付面から２面コーナーリフレクタ形成部材の非取付側の端部までの距離以上に維持するスペーサをさらに具備したものであれば、スペーサの存在によって２面コーナーリフレクタ形成部材と保護部材との接触が規制された状態となり、２面コーナーリフレクタ形成部材が保護部材の重さによって変形することを防止できる。

個々の２面コーナーリフレクタが異なる方向を向く場合、光の結像素子透過率が減少するという不具合が生じる。そこで、このような不具合の発生を回避するためには、取付部が、全ての２面コーナーリフレクタが同一方向を向くように複数の前記２面コーナーリフレクタ形成部材を前記ベースに取り付けるものであればよい。

ベースに対する２面コーナーリフレクタ形成部材の取付作業を簡単且つスムーズに行うことができ、しかもベースに対する２面コーナーリフレクタ形成部材の良好な取付状態を実現するには、取付部を、ベースの取付面に開口させて形成した凹部とするとともに、２面コーナーリフレクタ形成部材の少なくとも一部に、当該凹部に挿入される凸部を形成するか、或いは、取付部をベースの取付面に開口させて形成した凹部とするとともに、２面コーナーリフレクタ形成部材と係合し且つ当該凹部に挿入される固定具を更に具備し、この固定具を凹部に挿入することにより２面コーナーリフレクタ形成部材を取付面上に固定するようにすればよい。

以上説明したように本発明によれば、低コストで簡便な方法により２面コーナーリフレクタアレイを作製することができ、大量生産や実用化に対応することが可能となり、しかも結像性能の低下を伴わない構成のものとすることができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。まず、本実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイ１は、ほぼ直交する２つの鏡面２１ａ，２１ｂから構成される２面コーナーリフレクタ２１を多数備えた２面コーナーリフレクタアレイ１である。図１及び図２は、この２面コーナーリフレクタアレイ１を模式的に示すものである。これら各図において、２面コーナーリフレクタ２１は２面コーナーリフレクタアレイ１の全体と比べて非常に微小であるので、２面コーナーリフレクタ２１の集合全体をグレーで表し、その内角の向きをＶ字形状で表してある。これら各図に示されるように、この２面コーナーリフレクタアレイ１は、素子面Ｓに対して一方側（図示例では下方側）の空間に配置した被投影物Ｐの鏡映像Ｐを実像として（以下、「実鏡映像Ｐ」という）、素子面Ｓに対する面対称位置に結像させるものである。図１では２次元の被投影物Ｏとして、例えば文字「Ａ」の上下を反転させたものを採用し、この被投影物Ｏの素子面Ｓに対する面対称位置に実鏡映像Ｐを、正しい上下姿勢の文字「Ａ」として結像させた状態を示している。また、図２では、３次元の被投影物Ｏとして、例えば円柱の外周面に文字「Ｆ」を上下反転させて表示したものを採用し、この被投影物Ｏの素子面Ｓに対する面対称位置に実鏡映像Ｐとして、円筒の内周面に正しい上下姿勢となった文字「Ｆ」が表示されたものを結像させた状態を示している。これらの実鏡映像Ｐは、素子面Ｓに対して被投影物Ｏとは反対側の空間における始点Ｖから観察することができる。このような２面コーナーリフレクタアレイ１による結像作用は、図３に模式的に示すように、各２面コーナーリフレクタ２１において、光が素子面Ｓの一方側から他方側へ透過する際に、被投影物Ｏから発した光が一方の鏡面２１ａ（又は２１ｂ）で反射し、さらに他方の鏡面２１ｂ（２１ａ）で反射することによって得られるものである。以下、本実施形態の具体例について詳述する。

＜第１実施形態＞ 第１実施形態の２面コーナーリフレクタアレイ１Ａは、図４、図５及び図６に示すように、ほぼ直交する２つの鏡面２１ａ，２１ｂから構成される２面コーナーリフレクタ２１を複数連続的に備えた２面コーナーリフレクタ形成部材２Ａと、２面コーナーリフレクタ形成部材２Ａを取り付けるための取付部を有するベース３Ａと、２面コーナーリフレクタ形成部材２Ａを挟んでベース３Ａと対向する位置に配される保護部材４Ａ（図４では二点鎖線で示す）とを備え、各鏡面２１ａ，２１ｂの高さ方向中央部を共通して通り且つ各鏡面２１ａ，２１ｂに対してほぼ垂直な平面を素子面ＳＡ（図５に一点鎖線で示す）とし、素子面ＳＡに対する被投影物の面対称位置に被投影物である映像Ｏの実鏡映像Ｐを結像させるものである。

本実施形態では、２面コーナーリフレクタ形成部材２Ａとして、交互にほぼ直角をなして連続的に屈曲する波形部材（以下、符号２Ａ）を適用している。この波形部材２Ａにおいてほぼ直角に向き合う２つの面を鏡面２１ａ，２１ｂとして、これら２つの鏡面２１ａ，２１ｂにより２面コーナーリフレクタ２１Ａを構成している。すなわち、波形部材２Ａは、複数の２面コーナーリフレクタ２１Ａを長手方向に連続して有するものである。

具体的に、この波形部材２Ａは、図７に示すように、薄板状の板状部材２ＡＸを、向き合う２つの面の内角がほぼ直角となるように波形状にプレス加工したものである。ここで、「ほぼ直角」とは、９０度はもちろんのこと、概ね９０度と見なせる前後数度の角度範囲、例えば９０度±３分も含まれる趣旨である。なおこの波形部材２Ａは、向き合う２つの面の内角がほぼ直角であればよく、向き合う２つの面が交叉する部分や隣り合う２面コーナーリフクレタ２１Ａ同士が交叉する角の部分がアール形状であっても構わない。

板状部材２ＡＸをプレス加工することによって得られる波形部材２Ａは、プレス加工する前、あるいはプレス加工した後に、前面又は背面の何れか一方の面（本実施形態では前面）にのみ鏡面処理を施して２面コーナーリフレクタ２１Ａの反射面として機能する鏡面２１ａ，２１ｂを形成する一方で、他方の面（本実施形態では背面）には鏡面処理を施さず、当該面を反射不能な非鏡面としている。鏡面処理としては、アルミやニッケル等の金属を膜状に蒸着させる蒸着処理や、研磨処理が挙げられる。蒸着処理はプレス加工した後に施すことが好ましく、研磨処理はプレス加工する前に施すことが好ましい。

本実施形態では、波形部材２Ａに形成される各２面コーナーリフレクタ２１の各鏡面２１ａ，２１ｂの一辺及び高さをそれぞれ１ｍｍ以下、具体的には０．５ｍｍに設定している。

波形部材２Ａは、所定箇所（図示例では両端近傍部位）に、下方に突出させた凸部２２Ａを一体に有している。凸部２２Ａは、板状部材２ＡＸの段階で既に板状部材２ＡＸの他の部位よりも下方に突出したものとして一体に設けられている。本実施形態では、凸部２２Ａの巾寸法を、各鏡面２１ａ，２１ｂの一辺のほぼ半分の寸法に設定している。具体的に、波形部材２Ａのうち、両端に形成される２面コーナーリフレクタ２１Ａであって、且つ当該２面コーナーリフレクタ２１Ａの一対の鏡面２１ａ，２１ｂのうち、波形部材２Ａ全体から見て端部側の鏡面２１ａ（又は２１ｂ）に凸部２２Ａを一体に設けている。なお、凸部２２Ａの数や形成箇所、巾寸法等は、次に説明するベース３Ａの取付部（凹部３１）との関係で適宜変更しても構わない。

ベース３Ａは、例えばアクリル等の透明な材質からなる厚さ数ｍｍの薄板状のものである。本実施形態では、ベース３Ａとして、一辺がそれぞれ約５０ｃｍの平面視正方形状のものを適用しているが、ベース３Ａの厚さや平面寸法はこれらに限られることなく、要求される表示能力や用途等に対応して適宜設定することができる。このベース３Ａの上向面に、取付部として機能する凹部３１Ａを形成している。以下の説明において、凹部３１Ａが開口するベース３Ａの上向面を「取付面３２Ａ」と称す。

凹部３１Ａは、波形部材２Ａの凸部２２Ａが挿入可能なものであり、その深さを、凸部２２Ａの突出寸法とほぼ同一又は凸部２２Ａの突出寸法よりも若干大きく設定している。このような凹部３１Ａを、ベース３Ａの取付面３２Ａに多数形成し、この凹部３１Ａを利用して多数の波形部材２Ａをベース３Ａに取付可能に構成している。特に、本実施形態では、波形部材２Ａが、ベース３Ａの巾方向に沿って複数列並べた状態で前後方向に所定ピッチで取り付けられるように、凹部３１Ａをベース３Ａの巾方向及び前後方向にそれぞれ所定ピッチで形成している。

多数の波形部材２Ａを取付可能なベース３の取付面３２と対向する位置に設けられる保護部材４は、例えばアクリル等の透明な材質からなり、本実施形態では、ベース３とほぼ同一形状のものを適用している。この保護部材４にはベース３の凹部３１に相当するものは形成されておらず、波形部材２Ａを挟んでベース３の取付面３２と対向する下向面もほぼフラットになっている。

本実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイ１Ａは、ベース３Ａの取付面３２Ａから保護部材４Ａまでの距離を、ベース３Ａに波形部材２Ａを取り付けた状態で当該ベース３Ａの取付面３２Ａから波形部材２Ａの非取付側の端部までの距離と同等若しくはそれ以上に維持するスペーサ５Ａをさらに備えている。本実施形態では、スペーサ５Ａとして、ベース３Ａの四隅に設けられ上方に向かって、換言すれば保護部材４Ａに向かって突出させた部材を適用している。なお、スペーサ５Ａは円柱状や角柱状といった中実のもの、あるいは円筒状や角筒状といった中空状のもの何れであっても構わない。また、スペーサ５Ａとして、ベース３Ａの辺に沿って延びる長尺状のものを適用してもよい。さらに、スペーサ５Ａの数や形状は、保護部材４Ａの安定した支持状態や、この２面コーナーリフレクタアレイ１Ａによる結像作用を損なわない範囲で適宜変更しても構わない。

次に、このような各部材から構成される第１実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイ１Ａの作製手順について説明する。

先ず、長尺の板状部材２ＡＸを交互にほぼ直角をなして連続的に屈曲する波形状にプレス加工することにより、長手方向に沿って２面コーナーリフレクタ２１を多数備えた２面コーナーリフレクタ形成部材として機能する波形部材２Ａを成形する。なお、プレス加工の前後に、２面コーナーリフレクタ２１Ａの前面のみに鏡面処理を施すことによって、各２面コーナーリフレクタ２１Ａの鏡面２１ａ，２１ｂに反射面としての機能を付与する。波形部材２Ａに形成される全ての２面コーナーリフレクタ２１Ａは、ほぼ直角に向き合う鏡面２１ａ，２１ｂ同士がなす内角が全て同じ向きとなる。以下、この鏡面２１ａ，２１ｂの内角の向きを、２面コーナーリフレクタ２１Ａの向き（方向）、あるいは波形部材２Ａの向き（方向）と称することがある。

次いで、プレス加工を経て成形された多数の波形部材２Ａをベース３Ａに取り付ける。この取付作業は、各波形部材２Ａの凸部２２Ａを、ベース３Ａの取付面３２Ａに開口する凹部３１Ａに挿入することによって行う。このようにしてベース３に取り付けた波形部材２Ａは、凹部３１Ａによりベース３Ａの取付面３２Ａに対して各２面コーナーリフレクタ２１Ａの各鏡面２１ａ，２１ｂがほぼ垂直となる、換言すれば、凹部３１Ａによって全ての鏡面２１ａ，２１ｂの垂線が同一平面上に存在するように支持される。本実施形態では、波形部材２Ａをベース３Ａに数千個程度、具体的に本実施形態では１４００個を取付可能にし、ベース３Ａに取り付けた各波形部材２Ａが全て同一方向を向くように設定している。これにより、ベース３Ａ上の各２面コーナーリフレクタ２１Ａが全て同一方向を向く構成となる。

ベース３Ａ上における波形部材２Ａの配置例（レイアウト）としては、図６に示したように、多数の波形部材２Ａを、前後方向に隣り合う他の波形部材２Ａとの間に所定の間隙、具体的には波形部材２Ａの前後奥行き寸法に相当する間隙が形成されるようにベース３に取り付け、前後方向に隣り合う波形部材２Ａ同士の間に形成され且つ光が鏡面２１ａ，２１ｂで反射しながら通過可能な小領域ＫＡ（一点鎖線の円形で示す）が、ベース３上において想定される規則的な複数列状に並ぶようにするレイアウトや、図８に示すように、前後方向に隣り合う波形部材２Ａ同士を半ピッチずらし、前後方向に隣り合う波形部材２Ａ同士の間に平面視ほぼ正方形状の空間が形成されるようにし、前後方向に隣り合う波形部材２Ａ同士の間に形成され且つ光が鏡面２１ａ，２１ｂで反射しながら通過可能な小領域ＫＡが、ベース３Ａ上において想定される規則的な格子状に並ぶようにするレイアウトが挙げられる。特に、透過率を向上させて被投影物Ｏの実鏡映像Ｐの高輝度化を図るという観点からは、隣り合う波形部材２Ａ同士の離間寸法、つまり隣り合う小領域ＫＡ同士の離間寸法を極力小さく設定することが望ましく、後者（図８）のレイアウトのように小領域ＫＡが格子状に並ぶレイアウトが有効である。

そして、各波形部材２Ａの一方の面（前面）に鏡面処理を施して鏡面２１ａ，２１ｂを形成する一方、他方の面（背面）には鏡面処理を施さずに非鏡面に設定しているため、前後方向に隣り合う波形部材２Ａ同士の間に形成される各小領域ＫＡでは、相対的に後方側の波形部材２Ａにおける各２面コーナーリフレクタ２１Ａのほぼ直角に向かい合う一対の鏡面２１ａ，２１ｂのみが反射面として機能することになり、各小領域ＫＡを通過する光が３回以上反射する多重反射によって迷光することを防止している。

最後に、保護部材４Ａをベース３Ａと対向する位置に取り付ける。この保護部材４Ａは、スペーサ５Ａに支持され、２面コーナーリフレクタ形成部材２の非取付側の端部と接触しない状態で適宜の手段で取り付けられる。

以上の手順を経ることにより、ベース３Ａと保護部材４Ａとの間に２面コーナーリフレクタ形成部材として機能する複数の波形部材２Ａを全て同一方向に向かって介在させた２面コーナーリフレクタアレイ１Ａを作製することができる。なお、ベース３Ａ及び保護部材４Ａが透明な材質からなるものであるため、これらベース３Ａ及び保護部材４Ａによって波形部材２Ａの各２面コーナーリフレクタ２１Ａの働きが阻害されないようにしていることはいうまでもない。

このようにして作製される２面コーナーリフレクタアレイ１Ａは、各鏡面２１ａ，２１ｂの高さ方向中央部を通る共通平面を素子面ＳＡとし、当該素子面ＳＡの一方側の空間に配置された被投影物から発した光が隣接する波形部材２Ａ同士の間に形成される小領域ＫＡを通過する際に、図３に模式的に示したすように、２面コーナーリフレクタ２１Ａ（同図では符号２１）の各鏡面２１ａ，２１ｂで１回ずつ、合計２回反射することにより、被投影物Ｏの素子面ＳＡに対する面対称位置に実鏡映像Ｐが結像し、図１及び図２に示したように、この実鏡映像Ｐを始点Ｖから観察することができる。

このように第１実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイ１Ａは、複数の２面コーナーリフクレタ２１Ａを備えた２面コーナーリフレクタ形成部材たる波形部材２Ａを、取付部（凹部３１Ａ）を利用してベース３Ａに複数取り付けることにより作製することができ、従来のように２面コーナーリフレクタアレイ１Ａを作製するための専用の金型を作製する必要がなく、これにより金型から脱型する手間も当然省くことができ、低コスト化を実現し、簡便な方法で２面コーナーリフレクタアレイ１Ａを作製することができる。さらに、透明で平坦なベース３Ａの存在は各２面コーナーリフレクタ２１Ａの働きを阻害するものではないので、ベース３Ａを２面コーナーリフレクタ２１Ａの支持部材・保護部材として用いることが可能であり、このようなベース３Ａの材質と、取付部（凹部３１Ａ）が、ベース３Ａの取付面３２Ａに対して各鏡面２１ａ，２１ｂがほぼ垂直となるように２面コーナーリフレクタ形成部材を支持するものであることとが相俟って、各２面コーナーリフレクタ２１Ａの結像性能の低下を伴わない構成の２面コーナーリフレクタアレイ１Ａとすることができる。

特に、波形部材２Ａを挟んでベース３Ａの取付面３２Ａと対向する位置に、透明な材質からなる保護部材４Ａをさらに備えた２面コーナーリフレクタアレイ１Ａとすることにより、保護部材４Ａがベース３Ａと共に波形部材２Ａを保護する機能を発揮して、外部からの衝撃による波形部材２Ａの損傷を抑制し、使用者は各２面コーナーリフレクタ２１Ａの良好な結像性能を長期に渡って享受することができる。また、波形部材２Ａをベース３Ａと保護部材４Ａとの間に介在させることにより、ベース３Ａ上において隣り合う波形部材２Ａに観察者が手を触れたり、波板部材２Ａ同士の間に意図しない異物の侵入を防止することができる。

加えて、スペーサ５Ａによってベース３Ａの取付面３２Ａから保護部材４Ａまでの距離を、取付面３２Ａから波形部材２Ａの非取付側の端部までの距離以上に維持しているため、波形部材２Ａと保護部材４Ａとの接触が規制された状態となり、波形部材２Ａが保護部材４Ａの自重によって変形することを防止できるとともに、保護部材４Ａに外力が作用した場合であっても当該外力が直接波形部材２Ａに作用することを回避し、各鏡面２１ａ，２１ｂがベース３Ａの取付面３２Ａに対して垂直とならない角度に変形することを防止することができる。

さらに、２面コーナーリフレクタ形成部として、板状部材２ＡＸを交互にほぼ直角をなして連続的に屈曲する波形状にプレス加工してなる波形部材２Ａを適用し、この波形部材２Ａにおいてほぼ直角に向き合う２つの面を鏡面２１ａ，２１ｂとするとともに、これら２つの鏡面２１ａ，２１ｂにより２面コーナーリフレクタ２１Ａを構成しているため、２面コーナーリフレクタ形成部材を極めて簡単に作製することができ、大量生産や実用化にも対応することができる。

また、波板部材２Ａを固定するための取付部を、ベース３Ａの取付面３２Ａに開口させて形成した凹部３１Ａとするとともに、波形部材２Ａの少なくとも一部に、凹部３１Ａに挿入される凸部２２Ａを形成しているため、ベース３Ａに波形部材２Ａを取り付ける作業を容易に行うことができ、ベース３Ａに対する波形部材２Ａの取付状態も良好なものとなる。

〈第２実施形態〉 第２実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイ１Ｂは、第１実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイ１Ａの場合と同じ原理で（図１、図２、図３参照）、素子面Ｓを対称面として、面対称位置に被投影物の実鏡映像を結像させるものであるが、図９、図１０及び図１１に示すように、２面コーナーリフレクタ２１Ｂを多数備えた２面コーナーリフレクタ形成部材として、内角がほぼ直角をなす連続的な切り欠き部２Ｂ１を形成した柱状部材２Ｂを適用している点で第１実施形態とは異なる。また、本実施形態の２面コーナーリフレクタアレイ１Ｂでも、第１実施形態におけるベース３Ａと保護部材４Ａと同様に、それぞれ透明部材からなるベース３Ｂと保護部材４Ｂとを備えている。なお、本実施形態において、２つの鏡面については、第１実施形態と同一の符号２１ａ，２１ｂを用いることとする。

柱状部材２Ｂは、不透明な材質からなり、ほぼ直角をなして向き合う各切り欠き部２Ｂ１の２つの面を鏡面２１ａ，２１ｂとするとともに、これら２つの鏡面２１ａ，２１ｂにより２面コーナーリフレクタ２１Ｂを構成している。

具体的に、この柱状部材２Ｂは、図１２に示すように、長尺な概略四角柱状をなす成型品又はアルミや銅等からなる長尺な金属製四角柱のうち、所定の一面（本実施形態では前面）にのみ内角がほぼ直角をなす連続的な切り欠き部２Ｂ１を切削加工によって形成したものである。ここで、「ほぼ直角」とは、第１実施形態と同様に、９０度はもちろんのこと、概ね９０度と見なせる前後数度の角度範囲、例えば９０度±３分も含まれる趣旨である。柱状部材２Ｂは、向き合う２つの面の内角がほぼ直角であればよく、向き合う２つの面が交叉する角の部分や隣り合う２面コーナーリフクレタ２１Ｂ同士が交叉する部分がアール形状であっても構わない。

柱状部材２Ｂのうち、各切り欠き部２Ｂ１には鏡面処理を施して２面コーナーリフレクタ２１Ｂの反射面として機能する鏡面２１ａ，２１ｂを形成する一方で、切り欠き部２Ｂ１を形成した面以外の面、具体的には背面、上向面、下向面には鏡面処理を施さず、これら各面を反射不能な非鏡面としている。鏡面処理としては、第１実施形態と同様に、アルミやニッケル等の金属を膜状に蒸着させる蒸着処理や、研磨処理が挙げられる。

本実施形態では、柱状部材２Ｂに形成される各２面コーナーリフレクタ２１Ｂの各鏡面２１ａ，２１ｂの一辺及び高さをそれぞれ１ｍｍ以下、具体的には０．５ｍｍに設定している。また、柱状部材２Ｂのうち、切り欠き部２Ｂ１の最も窪んだ部分から背面までの前後奥行き寸法を０．５ｍｍ以下、具体的には０．２ｍｍに設定している。この奥行き寸法は小さければ小さいほどより多数の柱状部材２Ｂを配置できることから、各鏡面２１ａ，２１ｂがベース３Ｂに対して垂直となるように柱状部材２Ｂを配置できる限り、解像度の向上のためには有利となる。

柱状部材２Ｂの所定箇所（図示例では両端近傍部位）には、高さ方向に貫通させた貫通孔２２Ｂを形成している。この貫通孔２２Ｂには、例えば情報からピン２３Ｂが挿入され、それに対してベース３Ｂには、柱状部材２Ｂの取付部として、ピン２３Ｂの下端部を挿入させる凹部３１Ｂを形成している。なお、貫通孔２２Ｂの数や形成箇所等は、第１実施形態と同様に、ベース３Ｂの取付部（凹部３１Ｂ）との関係で適宜変更しても構わない。

このような柱状部材２Ｂを一度に大量生産する方法としては、以下の２つの方法が挙げられる。

第１の方法は、図１３（上段）に示すように、先ず、例えば厚さ０．５ｍｍ程度の平板部材２ＢＸを用意し、この平板部材２ＢＸのうち、所定の一面（本実施形態では前面）に、内角がほぼ直角をなす連続的な切り欠き部２Ｂ１Ｘを切削加工によって形成する。この際、各切り欠き部２Ｂ１Ｘの内角がほぼ直角をなすようにさえ切削加工すればよく、各切り欠き部２Ｂ１Ｘの深さやピッチに多少の誤差があっても構わない。次いで、同図中段に示すように、連続的な切り欠き部２Ｂ１Ｘを形成した平板部材２ＢＸを、各切り欠き部２Ｂ１Ｘが延びる方向と直交する方向に所定ピッチ、具体的には０．５ｍｍ程度の間隔で切断し、切り欠き部２Ｂ１Ｘを形成した面に鏡面処理を施す。さらに、平板部材２ＢＸの両側縁近傍部位には切り欠き部２Ｂ１Ｘを形成しない場合には、同図下段に示すように、この切り欠き部２Ｂ１Ｘが存在しない部分を最後に切断するようにしている（同図下段）。これにより、ほぼ直角をなして向き合う各切り欠き部２Ｂ１Ｘの２つの面を鏡面２１ａ，２１ｂとし、これら２つの鏡面２１ａ，２１ｂにより２面コーナーリフレクタ２１Ｂを構成するほぼ同一形状の柱状部材２Ｂが多数成形される。平板部材２ＢＸを切断する際、その切断角度は９０度±３分を満足することが望ましい。

また、第２の方法は、図１４（上段）に示すように、例えば１辺が０．５ｍｍ程度の横断面正方形状をなす長尺の四角柱状部材２ＢＹを、その長手方向と直交する方向に複数段並べて、この状態で、同図中段に示すように、各四角柱状部材２ＢＹの所定の一面（本実施形態では前面）に、内角がほぼ直角をなす連続的な切り欠き部２Ｂ１Ｙを切削加工によって同時に形成し、切り欠き部２Ｂ１Ｙを形成した面に鏡面処理を施す。さらに、第１の方法と同様に、四角柱状部材２ＢＹの両側縁近傍部位に切り欠き部２Ｂ１ｙを形成しない場合には、同図下段に示すように、この切り欠き部２Ｂ１Ｙが存在しない部分を最後に切断する。これにより、ほぼ直角をなして向き合う各切り欠き部２Ｂ１の２つの面を鏡面２１ａ，２１ｂとし、これら２つの鏡面２１ａ，２１ｂにより２面コーナーリフレクタ２１Ｂを構成するほぼ同一形状の柱状部材２Ｂが多数成形される。なお、切削加工を好適に行えるようにするには、複数段に並べた四角柱状部材２ＢＹを一対の当て木Ｔで挟み込んだ状態で切削加工を行うようにすればよい。このような方法においても、各切り欠き部２Ｂ１Ｙの内角がほぼ直角をなすようにさえ切削加工すればよく、各切り欠き部２Ｂ１ｙの深さやピッチに多少の誤差があっても構わない。各四角柱状部材２ＢＹは、隣り合う面同士の垂直度が９０度±３分を満足していることが望ましい。

このような何れかの方法により成形された柱状部材２Ｂにおける全ての２面コーナーリフレクタ２１Ｂは、ほぼ直角に向き合う鏡面２１ａ，２１ｂ同士がなす内角が全て同じ向きとなる。

なお、前記貫通孔２２Ｂを形成するタイミングは、第１の方法であれば、平板部材２ＢＸを各切り欠き部２Ｂ１Ｘが延びる方向と直交する方向に所定ピッチで切断する前の段階が好ましく、また、第２の方法であれば、四角柱状部材２ＢＹを複数段に並べた段階が好ましい。もちろん、作業効率性では劣るものの、各柱状部材２Ｂにそれぞれ個別に貫通孔２２Ｂを形成する態様であっても構わない。

このような方法によって得られた柱状部材２Ｂを備えた第２実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイ１Ｂの作製手順は、第１実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイ１Ａの作製手順とほぼ同じであり、ベース３Ｂに対する柱状部材２Ｂの取付手順のみが異なる。つまり、２面コーナーリフレクタ形成部材として機能する各柱状部材２Ｂの所定箇所には、前述したように高さ方向に貫通する貫通孔２２Ｂが形成されており、各貫通孔２２Ｂに固定具としてピン２３Ｂを挿入し、このピン２３Ｂをベース３Ｂの取付面３２Ｂに形成した凹部３１Ｂに挿入することによって、柱状部材２Ｂをベース３Ｂに取り付けている。なお、柱状部材２Ｂとして、貫通孔２２Ｂを有さないものを適用することも可能であり、この場合には、図１５に示すように、複数のピン２４Ｂ等の固定具を用いて柱状部材２Ｂを前後方向から挟む込むことによって柱状部材２Ｂをベース３Ｂに取り付けるようにすればよい。

ベース３Ｂに取り付けた柱状部材２Ｂは、凹部３１Ｂによってベース３Ｂの取付面３２Ｂに対して各２面コーナーリフレクタ２１Ｂの各鏡面２１ａ，２１ｂがほぼ垂直となる。換言すれば、前記各鏡面２１ａ，２１ｂの垂線が全て同一平面上に存在するように支持される。本実施形態では、柱状部材２Ｂをベース３Ｂに数千個程度取付可能にし、ベース３Ｂに取り付けた各柱状部材２Ａ’が全て同一方向を向くように設定している。

ベース３Ｂ上における柱状部材２Ｂの配置例（レイアウト）としては、図１１に示したように、多数の柱状部材２Ｂを、前後方向に隣り合う他の柱状部材２Ｂとの間に所定の間隙が形成されるようにベース３Ｂに取り付け、前後方向に隣り合う柱状部材２Ｂ同士の間に形成され光が鏡面２１ａ，２１ｂで反射しながら通過可能な小領域ＫＢが、ベース３Ｂ上において想定される規則的な複数列状に並ぶようにするレイアウトが挙げられる。

そして、各柱状部材２Ｂの所定の一面（前面）にのみ鏡面処理を施して鏡面２１ａ，２１ｂを形成する一方、他の面（背面、上向面、下向面）には鏡面処理を施さずに非鏡面に設定しているため、前後方向に隣り合う柱状部材２Ａ同士の間に形成される各小領域ＫＢでは、相対的に後方側の柱状部材２Ｂにおける各２面コーナーリフレクタ２１Ｂのほぼ直角に向かい合う一対の鏡面２１ａ，２１ｂのみが反射面として機能することになり、各小領域ＫＢを通過する光が３回以上反射する多重反射によって迷光することを防止している。

特に、柱状部材２Ｂのうち、切り欠き部２Ｂ１を形成した面と反対側の面（背面）を、例えば図１６に示すように、例えば素子面ＳＢと４５°をなす面２５Ｂを切削加工などにより形成し、素子面ＳＢに対して垂直とならないように角度を付けることにより、各小領域ＫＢを広げて通過する光量を多くし、観察される実鏡映像Ｐの明るさの向上を図ることができる。その他、並列される柱状部材２Ｂ同士の間隔を若干空けることによっても、各小領域ＫＢを通過する光量を多くすることができる。

このようにして作製された２面コーナーリフレクタアレイ１Ｂであっても、第１実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイ１Ａとほぼ同様に、各鏡面２１ａ，２１ｂの高さ方向中央部を通る共通平面を素子面ＳＢとし、当該素子面ＳＢの一方側の空間に配置された被投影物Ｏから発した光が隣接する板状部材２Ｂ同士の間に形成される小領域ＫＢを通過する際に、２面コーナーリフレクタ２１Ｂの各鏡面２１ａ，２１ｂで１回ずつ、合計２回反射することにより、素子面ＳＢに対する被投影物Ｏの面対称位置に実鏡映像Ｐが結像し、この実鏡映像Ｐを始点Ｖから観察することができる。

このように第２実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイ１Ｂは、第１実施形態に係るものとほぼ同様の作用効果を得ることができ、さらに、２面コーナーリフレクタ形成部材として、内角がほぼ直角をなす連続的な切り欠き部２Ｂ１を形成した柱状部材２Ｂを適用している点においても、２面コーナーリフレクタ形成部材を極めて簡単に作製することができ、大量生産や実用化にも対応することができるという点で第１実施形態に係るものとほぼ同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、前記各実施形態では、２面コーナーリフレクタ形成部材（波形部材２Ａ、柱状部材２Ｂ）を、長手方向がベースの巾方向と平行となるようにベースに取り付けた態様を示したが、これに限らず、２面コーナーリフレクタ形成部材（波形部材２Ａ、柱状部材２Ｂ）を、長手方向がベースの前後奥行き方向と平行となるようにベースに取り付ける態様や、長手方向がベースの巾方向及び前後奥行き方向の何れに平行ではない所定角度、例えばベースの巾方向及び前後奥行き方向に対して４５度となるようにベースに取り付ける態様であっても構わない。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイによる結像様式の一例を模式的に示す図。 本発明の実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイによる結像様式の一例を模式的に示す図。 同２面コーナーリフレクタアレイにおける一面コーナーリフレクタによる光線の反射の状態を模式的に示す図。 第１実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイを模式的に示す斜視図。 同２面コーナーリフレクタアレイを模式的に示す正面図。 同２面コーナーリフレクタアレイを模式的に示す平面図。 同２面コーナーリフレクタアレイにおける波形部材の作製工程の一例を示す図。 同２面コーナーリフレクタアレイにおける波形部材の配置例を示す図。 第２実施形態に係る２面コーナーリフレクタアレイを模式的に示す斜視図。 同２面コーナーリフレクタアレイを模式的に示す正面図。 同２面コーナーリフレクタアレイを模式的に示す平面図。 同２面コーナーリフレクタアレイにおける板状部材を拡大して示す斜視図。 同２面コーナーリフレクタアレイにおける板状部材の作製工程の一例を示す図。 同２面コーナーリフレクタアレイにおける板状部材の作製工程の他の例を示す図。 同２面コーナーリフレクタアレイにおける板状部材の取付例を示す模式的な平面図。 同２面コーナーリフレクタアレイにおいて他の態様の同板状部材を適用した状態を示す模式的な側面図。

符号の説明

１、１Ａ，１Ｂ…２面コーナーリフレクタアレイ
２、２Ａ、２Ｂ…２面コーナーリフレクタ形成部材（波形部材、柱状部材）
２１、２１Ａ、２１Ｂ…２面コーナーリフレクタ
２１ａ，２１ｂ…鏡面
２２Ａ…凸部
２ＡＸ…板状部材
２Ａ１…切り欠き部
３Ａ、３Ｂ…ベース
３１Ａ、３１Ｂ…凹部
３２Ａ、３２Ｂ…取付面
４Ａ、４Ｂ…保護部材
５Ａ…スペーサ
Ｓ、ＳＡ、ＳＢ…素子面
ＫＡ、ＫＢ…小領域

Claims (8)

1. ほぼ直交する２つの鏡面から構成される２面コーナーリフレクタを複数備えた２面コーナーリフレクタ形成部材と、
   複数の前記２面コーナーリフレクタ形成部材を取り付けるための取付部を形成した透明な材質からなるベースとを具備し、
   前記２面コーナーリフレクタ形成部材は、交互にほぼ直角をなして連続的に屈曲する波形部材であり、当該波形部材においてほぼ直角に向き合う２つの面を前記鏡面とするとともに、これら２つの鏡面により前記２面コーナーリフレクタを構成してなるものであり、
   前記取付部は、前記各鏡面の垂線が全て同一平面上に存在するように前記２面コーナーリフレクタ形成部材を支持するものであり、
   前記各鏡面の高さ方向中央部を通る共通平面を素子面とし、当該素子面の一方側の空間に配置された被投影物から発した光が前記隣接する２面コーナーリフレクタ形成部材同士の間に形成される小領域を通過する際に、前記２面コーナーリフレクタの各鏡面で１回ずつ反射することにより、前記素子面に対する前記被投影物の面対称位置に鏡映像を結像させることを特徴とする２面コーナーリフレクタアレイ。
2. 前記２面コーナーリフレクタ形成部材は、板状部材を前記波形部材の形状にプレス加工したものである請求項１に記載の２面コーナーリフレクタアレイ。
3. ほぼ直交する２つの鏡面から構成される２面コーナーリフレクタを複数備えた２面コーナーリフレクタ形成部材と、
   複数の前記２面コーナーリフレクタ形成部材を取り付けるための取付部を形成した透明な材質からなるベースとを具備し、
   前記２面コーナーリフレクタ形成部材は、内角がほぼ直角をなす連続的な切り欠き部を形成した柱状部材であり、当該柱状部材においてほぼ直角をなして向き合う各切り欠き部の２つの面を前記鏡面とするとともに、これら２つの鏡面により前記２面コーナーリフレクタを構成してなるものであり、
   前記取付部は、前記各鏡面の垂線が全て同一平面上に存在するように前記２面コーナーリフレクタ形成部材を支持するものであり、
   前記各鏡面の高さ方向中央部を通る共通平面を素子面とし、当該素子面の一方側の空間に配置された被投影物から発した光が前記隣接する２面コーナーリフレクタ形成部材同士の間に形成される小領域を通過する際に、前記２面コーナーリフレクタの各鏡面で１回ずつ反射することにより、前記素子面に対する前記被投影物の面対称位置に鏡映像を結像させることを特徴とする２面コーナーリフレクタアレイ。
4. 前記ベースにおいて前記取付部を形成した取付面と対向する位置に、透明な材質からなる保護部材をさらに具備している請求項１乃至３の何れかに記載の２面コーナーリフレクタアレイ。
5. 前記ベースと前記保護部材との間に、前記取付面から当該保護部材までの距離を、前記取付面から２面コーナーリフレクタ形成部材の非取付側の端部までの距離以上に維持するスペーサをさらに具備している請求項４に記載の２面コーナーリフレクタアレイ。
6. 前記取付部は、前記全ての２面コーナーリフレクタが同一方向を向くように複数の前記２面コーナーリフレクタ形成部材を前記ベースに取り付けるものである請求項１乃至５の何れかに記載の２面コーナーリフレクタアレイ。
7. 前記取付部を、前記ベースの取付面に開口させて形成した凹部とするとともに、前記２面コーナーリフレクタ形成部材の少なくとも一部に、当該凹部に挿入される凸部を形成している請求項１乃至６の何れかに記載の２面コーナーリフレクタアレイ。
8. 前記取付部を前記ベースの取付面に開口させて形成した凹部とするとともに、前記２面コーナーリフレクタ形成部材と係合し且つ当該凹部に挿入される固定具を更に具備し、当該固定具を前記凹部に挿入することにより前記２面コーナーリフレクタ形成部材を前記取付面上に固定している請求項１乃至６の何れかに記載の２面コーナーリフレクタアレイ。

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