JP5939560B2 - Reflector array optical device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、被観察物の実像(実鏡映像)を観察者側の空間に結像させる光学装置及びその作製方法に関する。 The present invention relates to an optical device that forms a real image (real mirror image) of an object to be observed in a space on an observer side and a method for manufacturing the same.
空中に被観察物の実像(実鏡映像)を結像させて、それを観察者が見ることができるようにした表示装置が提案されている(特許文献1、参照)。 There has been proposed a display device in which a real image (real mirror image) of an object to be observed is formed in the air so that an observer can see it (see Patent Document 1).
かかる表示装置は、被観察物の実像(実鏡映像)を観察者側の空間に結像させる実鏡映像結像光学系と、当該実鏡映像結像光学系の該観察者側とは反対側の空間に配置される該実像(実鏡映像)を形成するための被観察物とを備えている。かかる実鏡映像結像光学系は、被観察物の実像(実鏡映像)を当該実鏡映像結像光学系の対称面に対して対称位置に結像させることができる。 Such a display device has a real mirror image imaging optical system that forms a real image (real mirror image) of an object to be observed in a space on the viewer side, and is opposite to the observer side of the real mirror image imaging optical system. And an object to be observed for forming the real image (real mirror image) disposed in the side space. Such a real mirror image forming optical system can form a real image (real mirror image) of an object to be observed at a symmetrical position with respect to a symmetry plane of the real mirror image forming optical system.
特許文献1は、実鏡映像結像光学系又は光学素子として、各々が互いに直交する2つの微小な鏡面(反射面)からなる複数の単位光学素子(各々を2面コーナーリフレクタと称する)の平面的集合体を提案している。特許文献1は、複数の2面コーナーリフレクタを1つの平面上にアレイ状にすなわち碁盤目状に整列配置した2面コーナーリフレクタアレイ光学素子を開示している。2面コーナーリフレクタアレイ光学素子には、2面コーナーリフレクタとして、素子面を貫通する方向に想定される光学的な貫通穴の内壁を鏡面として利用するものや、透明基盤の表面から突出した透明な筒状体の内壁を鏡面として利用するものがある。なお、透明な筒状体は光学的な穴を筒状に突出させてその内部を透光材料で充填した角柱すなわちプリズムであるので、以下、透明な筒状体を単に突出部と称することとする。 Patent Document 1 discloses a plane of a plurality of unit optical elements (each referred to as a two-surface corner reflector) each composed of two minute mirror surfaces (reflection surfaces) orthogonal to each other as an actual mirror image forming optical system or optical element. Suggests a collective assembly. Patent Document 1 discloses a two-sided corner reflector array optical element in which a plurality of two-sided corner reflectors are arranged in an array on a single plane, that is, in a grid pattern. The two-sided corner reflector array optical element is a two-sided corner reflector that uses the inner wall of an optical through hole that is assumed to penetrate the element surface as a mirror surface, or a transparent surface that protrudes from the surface of the transparent substrate. Some use the inner wall of the cylindrical body as a mirror surface. In addition, since the transparent cylindrical body is a prism or prism in which an optical hole protrudes in a cylindrical shape and the inside is filled with a light-transmitting material, the transparent cylindrical body is hereinafter simply referred to as a protruding portion. To do.
2面コーナーリフレクタアレイ光学素子においては、複数の整列された2面コーナーリフレクタの各鏡面が素子面にほぼ垂直に直立配置されているので、該素子面の一方側に配置した被観察物からの光線は、該素子面を通過する際に2面コーナーリフレクタにて2回反射されて、光線が屈曲して素子面を通過して被観察物のない該素子面の他方の主面側の空間に実像として結像する。すなわち、2面コーナーリフレクタアレイ光学素子は、被観察物が2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の素子面(対称面とも称する)に対して対称位置に存在するように、その実像を結像させることができる。 In the two-surface corner reflector array optical element, each mirror surface of the plurality of aligned two-surface corner reflectors is arranged upright substantially perpendicular to the element surface, and therefore, from the object to be observed arranged on one side of the element surface. When the light beam passes through the element surface, it is reflected twice by the two-surface corner reflector, and the light beam is bent and passes through the element surface, and the space on the other principal surface side of the element surface without the object to be observed. To form a real image. That is, the two-surface corner reflector array optical element can form a real image so that the object to be observed exists at a symmetrical position with respect to the element surface (also referred to as a symmetry plane) of the two-surface corner reflector array optical element. it can.
特許文献1に記載された光学的な貫通穴の内壁を鏡面とした2面コーナーリフレクタ光学素子は電鋳工法を用いて作製される。また、突出部の内壁を鏡面として利用する2面コーナーリフレクタ光学素子は金型を作製して樹脂成型法を用いて作製される。何れの作製方法においても、金型に精密加工が必要であり、大きな面積の2面コーナーリフレクタ光学素子を作製することは非常に困難であり、せいぜい10cm□の大きさの板状の光学素子を作製することが限度である。 The two-surface corner reflector optical element having an inner wall of an optical through hole described in Patent Document 1 as a mirror surface is manufactured using an electroforming method. In addition, the two-surface corner reflector optical element that uses the inner wall of the protruding portion as a mirror surface is manufactured using a resin molding method by manufacturing a mold. In any of the manufacturing methods, it is necessary to precisely process the mold, and it is very difficult to manufacture a large-area two-sided corner reflector optical element, and a plate-like optical element having a size of 10 cm □ at most is used. The limit is to produce.
そこで、本発明は、2面コーナーリフレクタアレイ光学素子を用いた大型の実鏡映像結像光学系であるリフレクタアレイ光学装置及びその作製方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a reflector array optical apparatus which is a large real mirror image forming optical system using a dihedral corner reflector array optical element, and a manufacturing method thereof.
本発明による一方の主面側にある被観察物の実像を他方の主面側の空間に結像させるリフレクタアレイ光学装置は、同一平面上に並置された複数枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子を有する。前記複数枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の各々は、基盤と、各々が前記基盤の主面に垂直で且つ互いに直交する少なくとも2つの直交側面を有し且つ前記直交側面の内角の向きが揃うように前記基盤に一体的に形成された複数の2面コーナーリフレクタと、からなる。リフレクタアレイ光学装置において、前記複数枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子は、前記複数の2面コーナーリフレクタの前記直交側面の交線が前記基盤の法線に平行となるように、前記基盤の端面同士にて貼り合わされていることを特徴とする。すなわち、本発明のリフレクタアレイ光学装置は、タイリング(平面充填)された複数の2面コーナーリフレクタ光学素子からなる大面積の2面コーナーリフレクタ光学素子集合体である。 According to the present invention, a reflector array optical device for forming a real image of an object to be observed on one main surface side in a space on the other main surface side includes a plurality of two-surface corner reflector array optical elements juxtaposed on the same plane. Have Each of the plurality of two-surface corner reflector array optical elements has a base, and at least two orthogonal side surfaces that are perpendicular to the main surface of the base and orthogonal to each other, and the directions of the internal angles of the orthogonal side surfaces are aligned. And a plurality of two-surface corner reflectors integrally formed on the base. In the reflector array optical device, the plurality of two-surface corner reflector array optical elements may be arranged such that the intersecting line of the orthogonal side surfaces of the plurality of two-surface corner reflectors is parallel to the normal of the substrate. It is characterized by being bonded together. That is, the reflector array optical device of the present invention is a large-area two-surface corner reflector optical element assembly composed of a plurality of tiling (planar filling) two-surface corner reflector optical elements.
本発明のリフレクタアレイ光学装置においては、前記複数枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の隣り合うもの同士は、前記複数の2面コーナーリフレクタの前記直交側面の内角の向きが揃うように配置されていてもよい。 In the reflector array optical device of the present invention, adjacent ones of the plurality of two-surface corner reflector array optical elements are arranged so that the directions of the inner angles of the orthogonal side surfaces of the plurality of two-surface corner reflectors are aligned. May be.
本発明のリフレクタアレイ光学装置においては、前記複数の2面コーナーリフレクタが同一ピッチでマトリクス状に整列されており、前記複数枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の隣り合うもの同士は、前記複数の2面コーナーリフレクタの前記直交側面同士が平行に揃うように配置されていてもよい。 In the reflector array optical device of the present invention, the plurality of two-surface corner reflectors are arranged in a matrix at the same pitch, and adjacent ones of the plurality of two-surface corner reflector array optical elements are the plurality of the plurality of two-surface corner reflector array optical elements. You may arrange | position so that the said orthogonal side surfaces of a 2 surface corner reflector may align in parallel.
本発明のリフレクタアレイ光学装置においては、前記複数枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の各々は透明材料からなり、前記複数の2面コーナーリフレクタの各々は、前記基盤から突出する角柱形状を有する突出部であってもよい。 In the reflector array optical device of the present invention, each of the plurality of two-sided corner reflector array optical elements is made of a transparent material, and each of the plurality of two-sided corner reflectors has a prism shape protruding from the base. Part.
本発明のリフレクタアレイ光学装置においては、前記角柱形状は、前記直交側面の交線に対向する側に前記基盤の法線から傾斜する側面を有し、前記基盤と一体となる底面と前記底面の面積より小なる面積の上面を有する角錐台形状を含むこととすることができる。すなわち、2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の各々は、透明材料から一体成形された基盤の表面から突出した角錐台を複数有し、それぞれの該角錐台の4つある側面のうちの直交する2面が基盤と垂直な平面(2面コーナーリフレクタ)として形成され、且つ、前記2面以外の面が、角錐台の基盤面側の平面(底面)より、基盤側とは反対側の平面(上面)の方が小さくなるような傾斜をつけた平面として形成された構造を有する。このリフレクタアレイ光学装置においては、前記基盤の法線から傾斜する側面の傾斜角度が5度以上25度以下であることが好ましい。この傾斜角度は5度以上であれば、いわゆる「抜きテーパー」として働くため、金型からの2面コーナーリフレクタ光学素子成形品の取り外しを容易にすることができる。スタンパからの2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の取り外しを考えると、この傾斜角度は大きい方が良いが、大き過ぎると2面コーナーリフレクタで反射した光の出射面である上記角錐台の上面の面積が小さくなることにより被観察物の実像(実鏡映像)が暗くなってしまう。また、上記上面面積を確保した場合には上記角錐台の底面の面積が大きくなり単位面積当りの2面コーナーリフレクタの数が減少してしまうため、やはり被観察物の実像(実鏡映像)が暗くなってしまう。これら相反する現象に対して様々な傾斜角度のスタンパを用いて成型実験を行った結果、上記傾斜角度は5度以上25度以下にすることが好適である。上記角錐台において、2面コーナーリフレクタを形成する2面以外の側面(上面と底面除く)は2面存在することになり、その両面に上記傾斜を付けることになるが、それら両面の傾斜角度は等しくても良いし、等しくなくても良い。前記2面コーナーリフレクタアレイ光学素子は樹脂成型法により作製されていることが好ましい。 In the reflector array optical device of the present invention, the prismatic shape has a side surface inclined from the normal line of the base on the side facing the intersecting line of the orthogonal side surfaces, and a bottom surface integrated with the base and the bottom surface A truncated pyramid shape having an upper surface with an area smaller than the area can be included. That is, each of the two-surface corner reflector array optical elements has a plurality of truncated pyramids projecting from the surface of the substrate integrally formed from a transparent material, and two orthogonal surfaces of the four side surfaces of the respective truncated pyramids. Is formed as a plane perpendicular to the base (two-sided corner reflector), and the plane other than the two planes is a plane (top) opposite to the base from the plane (bottom) on the base side of the truncated pyramid. It has a structure formed as a flat surface with an inclination that becomes smaller. In this reflector array optical device, it is preferable that the inclination angle of the side surface inclined from the normal line of the substrate is 5 degrees or more and 25 degrees or less. If this inclination angle is 5 degrees or more, it functions as a so-called “drawer taper”, so that the two-sided corner reflector optical element molded product can be easily removed from the mold. Considering the removal of the two-surface corner reflector array optical element from the stamper, it is better that this inclination angle is large, but if it is too large, the area of the upper surface of the truncated pyramid that is the light exit surface reflected by the two-surface corner reflector is large. As the image becomes smaller, the real image (real mirror image) of the object to be observed becomes dark. In addition, when the upper surface area is secured, the area of the bottom surface of the truncated pyramid is increased and the number of two-surface corner reflectors per unit area is reduced, so that a real image (real mirror image) of the object to be observed is also obtained. It will be dark. As a result of molding experiments using stampers with various inclination angles for these contradictory phenomena, it is preferable that the inclination angle is 5 degrees or more and 25 degrees or less. In the truncated pyramid, there are two side surfaces (excluding the top surface and the bottom surface) other than the two surfaces forming the two-surface corner reflector, and the both surfaces are inclined as described above. It may or may not be equal. The dihedral corner reflector array optical element is preferably produced by a resin molding method.
本発明のリフレクタアレイ光学装置においては、前記複数の2面コーナーリフレクタの各々は、前記直交側面として内壁の一部が鏡面とされた前記基盤を貫通する角柱形状の穴としても形成できる。 In the reflector array optical device of the present invention, each of the plurality of two-sided corner reflectors can be formed as a prismatic hole penetrating the base having a part of the inner wall as a mirror surface as the orthogonal side surface.
本発明のリフレクタアレイ光学装置においては、前記基盤は前記直交側面の一方の側面に平行な端面を有することとすることができる。 In the reflector array optical device of the present invention, the base may have an end surface parallel to one side surface of the orthogonal side surfaces.
本発明のリフレクタアレイ光学装置においては、前記基盤は前記直交側面の一方の側面に対して零度を超え45度未満の角度で交差する平坦な端面を有することとすることができる。 In the reflector array optical device of the present invention, the base may have a flat end surface that intersects one of the orthogonal side surfaces at an angle of more than zero and less than 45 degrees.
本発明のリフレクタアレイ光学装置においては、前記基盤は前記直交側面の一方の側面に対して45度の角度で交差する平坦な端面を有することとすることができる。 In the reflector array optical device of the present invention, the base may have a flat end surface that intersects one side surface of the orthogonal side surfaces at an angle of 45 degrees.
本発明のリフレクタアレイ光学装置においては、前記基盤の端面が鏡面状に磨かれている。 In the reflector array optical device of the present invention, the end face of the base is polished into a mirror shape.
本発明のリフレクタアレイ光学装置においては、前記基盤の端面同士の間にのみ光学接着剤が充填されている。 In the reflector array optical device of the present invention, the optical adhesive is filled only between the end faces of the base.
本発明のリフレクタアレイ光学装置においては、前記複数の2面コーナーリフレクタの反対側の前記基盤の主面に重ねられた透明平板を有することとすることができる。 In the reflector array optical device of the present invention, the reflector array optical device may have a transparent flat plate superimposed on the main surface of the base on the opposite side of the plurality of two-sided corner reflectors.
本発明の一方の主面側にある被観察物の実像を他方の主面側の空間に結像させるリフレクタアレイ光学装置の作製方法は、基盤と、各々が前記基盤の主面に垂直で且つ互いに直交する少なくとも2つの直交側面を有し且つ前記直交側面の内角の向きが揃うように前記基盤に一体的に形成された複数の2面コーナーリフレクタと、からなる2面コーナーリフレクタアレイ光学素子を少なくとも2枚形成する工程と、前記2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の各々の接着すべき前記基盤の端面に隣接する前記基盤の主面部分の前記複数の2面コーナーリフレクタをマスキング材で被覆する工程と、前記接着すべき前記基盤の端面同士の間に光学接着剤を供給して、前記光学接着剤の一部分を前記基盤の端面同士の間から前記マスキング材の表面に押し出しながら前記2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子を貼り合わせる工程と、前記光学接着剤の一部分とともに前記マスキング材を前記基盤の主面の前記複数の2面コーナーリフレクタから除去する工程と、を含むことを特徴とする。前記マスキング材は、突出した複数の突出部(2面コーナーリフレクタ)を配置した部分に前記光学接着剤が入り込むことを防止する。前記光学接着剤が複数の突出部の間に残存すると、作製後の突出部内部を伝搬する光が突出部表面で反射する条件が変化してしまうことになるので、前記マスキング材と後にマスキング材を除去することは斯かる反射条件変化を防ぐ効果がある。 According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a reflector array optical device that forms a real image of an object to be observed on one main surface side in a space on the other main surface side, and a substrate, each of which is perpendicular to the main surface of the substrate and A two-surface corner reflector array optical element comprising a plurality of two-surface corner reflectors integrally formed on the base so as to have at least two orthogonal side surfaces orthogonal to each other and the orientations of the inner angles of the orthogonal side surfaces are aligned. A step of forming at least two sheets, and a masking material for the plurality of two-surface corner reflectors of a main surface portion of the substrate adjacent to an end surface of the substrate to be bonded to each of the two two-surface corner reflector array optical elements. A step of coating and supplying an optical adhesive between the end faces of the bases to be bonded, and part of the optical adhesive is masked from between the end faces of the bases. Bonding the two two-sided corner reflector array optical elements while extruding to the surface of the substrate, and removing the masking material together with a part of the optical adhesive from the plurality of two-sided corner reflectors on the main surface of the base It is characterized by including these. The masking material prevents the optical adhesive from entering a portion where a plurality of protruding portions (two-surface corner reflectors) are arranged. If the optical adhesive remains between the plurality of protrusions, the condition for reflecting the light propagating inside the protrusions after fabrication on the surface of the protrusions changes, so the masking material and the masking material later Removing this has the effect of preventing such a change in reflection conditions.
本発明のリフレクタアレイ光学装置の作製方法において、前記貼り合わせる工程は、前記基盤の端面同士の間に光学接着剤を供給する前に前記2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の前記接着すべき前記基盤の端面同士を接触させ、前記接着した前記基盤の端面間を掛け渡す位置関係で粘着テープを前記基盤の主面部分に貼付して繋げる工程を含み、前記2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子を貼り合わせる前に前記粘着テープで繋げられた部分を支点(回転中心)として、隣り合う前記基盤の該端面同士を開いた状態となし、該端面同士の間に前記光学接着剤を供給した後、前記基盤の該端面同士を閉じて貼り合わせることとすることができる。前記2面コーナーリフレクタ光学素子の2面コーナーリフレクタ部分が当該素子の端面近傍まで形成されていることは、継ぎ目が目立たなくなるので好ましい。 In the method of manufacturing a reflector array optical device according to the present invention, the bonding step should be performed by bonding the two two-sided corner reflector array optical elements before supplying the optical adhesive between the end faces of the base. Including the step of bringing the end faces of the bases into contact with each other and attaching and bonding an adhesive tape to the main surface portion of the base in a positional relationship spanning between the end faces of the bonded bases. Before bonding the optical elements, the end surfaces of the adjacent bases are opened with the portion connected by the adhesive tape as a fulcrum (rotation center), and the optical adhesive is supplied between the end surfaces. Then, the end surfaces of the base can be closed and bonded together. It is preferable that the dihedral corner reflector portion of the dihedral corner reflector optical element is formed up to the vicinity of the end face of the element because the seam becomes inconspicuous.
本発明のリフレクタアレイ光学装置の作製方法において、前記貼り合わせる工程は、前記基盤の端面同士の間に光学接着剤を供給する前に、平板の同一平面上に前記2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子をそれらの前記接着すべき前記基盤の端面同士が向かい合うように配置して、前記接着すべき前記基盤の端面同士の間に前記光学接着剤を供給した後、前記基盤の該端面同士を互いに向けて突き合わせて貼り合わせることとすることができる。 In the method of manufacturing a reflector array optical device according to the present invention, the bonding step may be performed by supplying the two two-sided corner reflector arrays on the same plane of a flat plate before supplying an optical adhesive between the end faces of the base. The optical elements are arranged so that the end surfaces of the bases to be bonded face each other, and the optical adhesive is supplied between the end surfaces of the bases to be bonded, and then the end surfaces of the bases are It is possible to abut each other toward each other.
本発明のリフレクタアレイ光学装置の作製方法において、前記貼り合わせる工程は、透明平板の同一平面上に光学接着剤を供給して、前記光学接着剤が供給された前記透明平板上に前記2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子をそれらの前記接着すべき前記基盤の端面同士が向かい合うように配置して、前記接着すべき前記基盤の端面同士の間に前記光学接着剤を供給して、前記基盤の該端面同士を互いに向けて突き合わせて、前記透明平板と前記2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子を貼り合わせることとすることができる。 In the manufacturing method of the reflector array optical device of the present invention, the bonding step includes supplying an optical adhesive on the same plane of the transparent flat plate, and the two sheets on the transparent flat plate supplied with the optical adhesive. The two-surface corner reflector array optical elements are arranged so that the end surfaces of the bases to be bonded face each other, and the optical adhesive is supplied between the end surfaces of the bases to be bonded. The two end surfaces of the two-sided corner reflector array optical element can be bonded together by abutting the end faces of each other toward each other.
前記粘着テープ又は前記平板若しくは前記透明平板を用いた前記貼り合わせ工程によれば、隣り合う2面コーナーリフレクタ光学素子の基盤の突出部側と反対側の主面がそれぞれ揃うような(段差が生じないような)位置関係で貼り合わせることができる。隣り合う基盤の主面に段差が生じる場合、貼り合わせ部分で実鏡映像に歪が生じるけれども、前記貼り合わせ工程によれば斯かる実鏡映像歪が防止できる。 According to the bonding step using the adhesive tape, the flat plate, or the transparent flat plate, the main surfaces on the opposite side to the protruding portion side of the bases of adjacent two-sided corner reflector optical elements are aligned (a step is generated. Can be attached in a positional relationship. When a step is generated on the main surface of the adjacent base, distortion occurs in the real mirror image at the bonded portion. However, according to the bonding step, such real mirror image distortion can be prevented.
本発明のリフレクタアレイ光学装置の作製方法において、前記マスキング材が水溶性のマスキング材からなる。本発明のリフレクタアレイ光学装置の作製方法において、前記マスキング材を除去する工程において水中の超音波洗浄を施す。超音波洗浄はマスキング材の除去に優れ好適である。 In the method for manufacturing a reflector array optical device according to the present invention, the masking material is made of a water-soluble masking material. In the method for manufacturing the reflector array optical device of the present invention, ultrasonic cleaning in water is performed in the step of removing the masking material. Ultrasonic cleaning is excellent and suitable for removing the masking material.
本発明のリフレクタアレイ光学装置によれば、被観察物の明るい実像(実鏡映像)を観察者側の空間に結像させる大型の実鏡映像結像光学系を実現できる。 According to the reflector array optical apparatus of the present invention, it is possible to realize a large real mirror image forming optical system that forms a bright real image (real mirror image) of an object to be observed in a space on the viewer side.
以下に、本発明の実施例のリフレクタアレイ光学装置について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, a reflector array optical apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、実施例のリフレクタアレイ光学装置3の構成を模式的に示す斜視図である。このリフレクタアレイ光学装置3は、同一の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6,7,8,9(4枚の小型パネル)が一平面上に互いに接して並行配置されそれらの端面同士が接合されて、全体で1枚の大型パネルとして構成されている。また、4枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6,7,8,9の各々には、複数の2面コーナーリフレクタ61が同一平面上に存在するように並設されている。2面コーナーリフレクタ61の各々は2つの相互に直交する鏡面61a,61bから構成されている。多数の2面コーナーリフレクタ61はアレイ状にすなわち碁盤目状に整列配置されている。2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6,7,8,9は複数の2面コーナーリフレクタ61の集合アレイ領域を形成するように貼り合わされている。図1に示すように、4枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6,7,8,9は、すべての2面コーナーリフレクタ61の鏡面61a,61bの交線CLがすべての2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の主面の法線に平行となるように、2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6,7,8,9の基盤の端面60a同士にて貼り合わされている。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of the reflector array optical device 3 of the embodiment. In this reflector array optical device 3, the same two-surface corner reflector array optical elements 6, 7, 8, and 9 (four small panels) are arranged in parallel on one plane and their end faces are joined together. The whole is configured as one large panel. Further, each of the four two-sided corner reflector array optical elements 6, 7, 8, and 9 is arranged in parallel so that a plurality of two-sided corner reflectors 61 exist on the same plane. Each of the two-surface corner reflector 61 is composed of two mutually orthogonal mirror surfaces 61a and 61b. A large number of two-surface corner reflectors 61 are arranged in an array, that is, in a grid pattern. The two-surface corner reflector array optical elements 6, 7, 8, and 9 are bonded to form a collective array region of the plurality of two-surface corner reflectors 61. As shown in FIG. 1, four double-sided corner reflector array optical elements 6, 7, 8, and 9 have all the double-sided corner reflector arrays in which the intersection line CL of the mirror surfaces 61a and 61b of all the double-sided corner reflectors 61 is all. The end faces 60a of the bases of the two-surface corner reflector array optical elements 6, 7, 8, 9 are bonded to each other so as to be parallel to the normal line of the main surface of the optical element.
図2に示すように、リフレクタアレイ光学装置3は、その一方の主面側に被観察物4が配置された場合、被観察物の実像5(実鏡映像)を装置の他方側の空間に結像させる。すなわち、リフレクタアレイ光学装置3は、その素子面6Sを対称面とする面対称位置に被観察物4の実鏡映像5を結像させることができる。リフレクタアレイ光学装置3の素子面6Sは2面コーナーリフレクタ61を構成するそれぞれ2つの鏡面61a,61bに対してほぼ垂直な仮想的な平面である。なお、2面コーナーリフレクタ61はリフレクタアレイ光学装置3の全体の大きさ(数十cm〜数mオーダ)と比べて非常に微小(μmオーダ)であるので、図1及び図2では2面コーナーリフレクタ61の集合全体をグレーで表し、その内角の向きをV字形状で概念的に表してある。 As shown in FIG. 2, the reflector array optical device 3 has a real image 5 (real mirror image) of the observation object in a space on the other side of the device when the observation object 4 is arranged on one main surface side. Make an image. That is, the reflector array optical device 3 can form the real mirror image 5 of the object 4 to be observed at a plane-symmetric position with the element surface 6S as a symmetry plane. The element surface 6S of the reflector array optical device 3 is a virtual plane that is substantially perpendicular to the two mirror surfaces 61a and 61b that constitute the two-surface corner reflector 61, respectively. Since the two-surface corner reflector 61 is very small (μm order) compared to the overall size (several tens of centimeters to several meters) of the reflector array optical apparatus 3, the two-surface corner is shown in FIGS. The entire set of reflectors 61 is represented in gray, and the direction of the inner corner is conceptually represented in a V shape.
図3は4枚の小型パネルの1つの例の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の一部を具体的に示す部分平面図である。2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6は、碁盤目状に配置された複数の直方体の突出部40とこれら突出部を保持する基盤60とからなり、突出部40と基盤60とは透明材料から一体的に成型されて構成されている。この2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の表面には、それぞれが同一な角柱形状の複数の直方体の突出部40が整列されて設けられている。2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の裏面は平坦面である。 FIG. 3 is a partial plan view specifically showing a part of a dihedral corner reflector array optical element of one example of four small panels. The two-sided corner reflector array optical element 6 includes a plurality of rectangular parallelepiped protrusions 40 arranged in a grid pattern and a base 60 that holds the protrusions, and the protrusions 40 and the base 60 are made of a transparent material. It is molded and configured. On the surface of the dihedral corner reflector array optical element 6, a plurality of rectangular parallelepiped protrusions 40 each having the same prismatic shape are arranged and arranged. The back surface of the dihedral corner reflector array optical element 6 is a flat surface.
図4は図3の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の一部(4×4の直方体の突出部40)の斜視図を示す。突出した突出部40の4つの側面が基盤60の主面に対して垂直面となっている。直方体の突出部40各々の隣接する2つの直交側面の内壁面61a,61bが2面コーナーリフレクタ61である。基盤60の側から入射し直方体の突出部40の内壁面61a,61bへ向かう光線は内壁面61a,61b(鏡面)で2回反射され、直方体の突出部40の上面から射出される。 FIG. 4 shows a perspective view of a part of the two-surface corner reflector array optical element 6 of FIG. 3 (4 × 4 cuboid protrusion 40). The four side surfaces of the protruding protrusion 40 are perpendicular to the main surface of the base 60. The inner wall surfaces 61 a and 61 b of two adjacent orthogonal side surfaces of each of the rectangular parallelepiped protrusions 40 are the two-surface corner reflector 61. Light rays that enter from the base 60 side and travel toward the inner wall surfaces 61a and 61b of the cuboid protrusion 40 are reflected twice by the inner wall surfaces 61a and 61b (mirror surfaces) and are emitted from the upper surface of the cuboid protrusion 40.
2面コーナーリフレクタ光学素子の作製方法としては、金型を用いたアクリル等の樹脂の射出成型法及び熱プレス成型法がある。スタンパなどの金型はナノ加工により金属製マスター板に突出部(直方体、立方体)に対応した形状を作製してから電鋳反転工法により作製できる。他の2面コーナーリフレクタ光学素子の作製方法として、例えば、直接X線リソグラフィ法などを用いることにより、透明樹脂基盤に直接、4面垂直側壁を持った直方体や立方体の複数を作製することができる。 As a method for producing a two-sided corner reflector optical element, there are an injection molding method and a hot press molding method of a resin such as acrylic using a mold. A mold such as a stamper can be manufactured by electroforming reversal after forming a shape corresponding to the protruding portion (cuboid, cube) on a metal master plate by nano-processing. As another method for manufacturing the two-surface corner reflector optical element, for example, by using a direct X-ray lithography method or the like, a plurality of rectangular parallelepipeds and cubes having four-surface vertical sidewalls can be directly manufactured on the transparent resin substrate. .
また、2面コーナーリフレクタ61として、透明基盤の表面から突出した透明直方体の突出部の内壁を鏡面として利用するものの他に、基盤を貫通する立方体形状の貫通穴50の内壁を利用することができる。 Further, as the two-sided corner reflector 61, the inner wall of the cube-shaped through hole 50 penetrating the base can be used in addition to the inner wall of the protruding portion of the transparent rectangular parallelepiped protruding from the surface of the transparent base as a mirror surface. .
図5は他の実施例のリフレクタアレイ光学装置を構成できる小型パネルの1つの2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の一部の平面図を示す。2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の表面には、それぞれが同一な複数の立方体形状の貫通穴50が整列されて設けられている。図6は図5の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の一部(4×4の立方体形状の貫通穴50)の斜視図を示す。立方体形状の貫通穴50の4つの内側面が基盤60の主面に対して垂直面となっている。立方体形状の貫通穴50の隣接する2つの直交側面の内壁面61a,61bが2面コーナーリフレクタ61である。2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6は、透明材料からなる基盤60とこれに穿孔され碁盤目状に配置された複数の立方体形状の貫通穴50とからなる。図6に示すように、基盤60の一方側から入射し立方体形状の貫通穴50の内壁面61a,61bへ向かう光線は内壁面61a,61bで2回反射され、立方体形状の貫通穴50の他方側から射出される。 FIG. 5 shows a plan view of a part of one two-sided corner reflector array optical element 6 of a small panel that can constitute the reflector array optical apparatus of another embodiment. The surface of the dihedral corner reflector array optical element 6 is provided with a plurality of cube-shaped through holes 50 that are identical to each other. FIG. 6 is a perspective view of a part (4 × 4 cube-shaped through hole 50) of the two-surface corner reflector array optical element 6 of FIG. Four inner side surfaces of the cube-shaped through hole 50 are perpendicular to the main surface of the base 60. The inner wall surfaces 61 a and 61 b on two orthogonal side surfaces adjacent to each other of the cube-shaped through hole 50 are the two-surface corner reflector 61. The dihedral corner reflector array optical element 6 includes a base 60 made of a transparent material, and a plurality of cube-shaped through holes 50 which are perforated on the base 60 and arranged in a grid pattern. As shown in FIG. 6, light rays that enter from one side of the base 60 and go to the inner wall surfaces 61 a and 61 b of the cube-shaped through hole 50 are reflected twice by the inner wall surfaces 61 a and 61 b, and the other of the cube-shaped through holes 50 It is injected from the side.
複数の貫通穴を有する2面コーナーリフレクタ光学素子は、ナノ加工により金属製マスター板に光学的な穴の反転形状を作製し電鋳工法によりアルミニウムやニッケル等の金属の反転転写を行い、最後に金属マスター板を除去して作製できる。 A two-sided corner reflector optical element with a plurality of through-holes is produced by reversing the shape of an optical hole on a metal master plate by nano-processing, and reversing and transferring a metal such as aluminum or nickel by an electroforming method. It can be produced by removing the metal master plate.
さらにまた、図7は更なる他の実施例の4枚の小型パネルの1つの2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の一部の平面図を示す。図8は図7の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の一部(4×4の角錐台の突出部51)の斜視図を示す。2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6は、透明材料からなる基盤60とその上に一体的に碁盤目状に成型された複数の角錐台の突出部51とからなる。2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の表面には、それぞれが同一な角柱形状の複数の角錐台の突出部51が整列されて設けられている。角錐台の突出部51の4つの内側面の内の2つが基盤60の主面に対して垂直面となり、他の2面が基盤60の法線に対して傾斜したテーパー面となっている。角錐台の突出部51のうち隣接して直交する2つの内壁面61a,61bが2面コーナーリフレクタ61である。成形品表面に作製する凸形状突出部にテーパー面いわゆる「抜きテーパー」を付けることにより、スタンパなどの金型から成形品である2面コーナーリフレクタアレイ光学素子を取り外し易くすることができる。 Furthermore, FIG. 7 shows a plan view of a part of one two-sided corner reflector array optical element 6 of four small panels of still another embodiment. FIG. 8 shows a perspective view of a part of the dihedral corner reflector array optical element 6 of FIG. 7 (projection 51 of a 4 × 4 pyramid). The double-sided corner reflector array optical element 6 includes a base 60 made of a transparent material and a plurality of truncated pyramid protrusions 51 integrally formed on the base 60 in a grid pattern. On the surface of the dihedral corner reflector array optical element 6, a plurality of pyramidal frustum projections 51 each having the same prismatic shape are arranged and arranged. Two of the four inner surfaces of the projecting portion 51 of the truncated pyramid are perpendicular to the main surface of the base 60, and the other two are tapered surfaces inclined with respect to the normal of the base 60. Two inner wall surfaces 61 a and 61 b which are adjacent and orthogonal to each other in the projecting portion 51 of the truncated pyramid are two-surface corner reflectors 61. By attaching a so-called “drawer taper” to the convex protrusions produced on the surface of the molded product, the two-surface corner reflector array optical element that is the molded product can be easily removed from the mold such as a stamper.
図8に示すように、基盤60の側から入射し角錐台の突出部51の内壁面61a,61bへ向かう光線は内壁面61a,61bで2回反射され、角錐台の突出部51の上面から射出される。 As shown in FIG. 8, light rays that enter from the base 60 side and travel toward the inner wall surfaces 61 a and 61 b of the truncated pyramid projection 51 are reflected twice by the inner wall surfaces 61 a and 61 b, and from the upper surface of the truncated pyramid projection 51. It is injected.
角錐台形状の突出部51を有する一方の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6について詳述する。図9に図8のA−A断面及びB−B断面における拡大部分断面図を示す。図10は2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の1つの角錐台の突出部51を模式的に示す斜視図を示す。 One dihedral corner reflector array optical element 6 having the truncated pyramid shaped protrusion 51 will be described in detail. FIG. 9 shows enlarged partial sectional views of the AA cross section and the BB cross section of FIG. FIG. 10 is a perspective view schematically showing the protrusion 51 of one truncated pyramid of the dihedral corner reflector array optical element.
図8に示す角錐台の突出部51の各々には2面コーナーリフレクタ61として2つの直交する側面(鏡面61a,61b)が形成され、2面コーナーリフレクタを形成する上面と底面を除く2鏡面以外の側面62a,62bが基盤60の主面の法線から一定の角度(傾斜面)を持っている。図8において側面62aは角錐台の突出部51の奥側で見えていない。図9に記載した角錐台の突出部51の寸法H、L、D及び角度θの値は、高さH=170μm、正方形上面一辺L=150μm、間隔D=10μm、テーパー角度θ=108°である。角錐台の突出部51は樹脂成型時の抜きテーパーを考慮した傾斜面(基盤に垂直な面からの角度18度)を持つが、これは代表値であり、本発明はこれに限定されるものではない。 Each of the projections 51 of the truncated pyramid shown in FIG. 8 has two orthogonal side surfaces (mirror surfaces 61a and 61b) as the two-surface corner reflector 61, and other than the two mirror surfaces except the top surface and the bottom surface forming the two-surface corner reflector. The side surfaces 62 a and 62 b have a certain angle (inclined surface) from the normal line of the main surface of the base 60. In FIG. 8, the side surface 62a is not visible on the back side of the projection 51 of the truncated pyramid. The dimensions H, L, D and angle θ of the truncated pyramid protrusion 51 shown in FIG. 9 are as follows: height H = 170 μm, square top side L = 150 μm, spacing D = 10 μm, taper angle θ = 108 °. is there. The projecting portion 51 of the truncated pyramid has an inclined surface (an angle of 18 degrees from the surface perpendicular to the base) in consideration of a taper taper during resin molding, but this is a representative value, and the present invention is limited to this. is not.
図10に示すように、角錐台の突出部51は基盤60と一体となる底面52とその面積より小なる面積の上面53を有する。角錐台の突出部51は2面コーナーリフレクタの直交側面61a,61bを含む立方体形状部Cと、立方体形状部Cと一体となった2面コーナーリフレクタ以外の側面62a,62bを平面として含むテーパー部Tと、からなる。角錐台突出部51は、その4つある側面61a,61b,62a,62bのうちの直交する2面61a,61bが基盤60と垂直な平面(2面コーナーリフレクタ61)として形成され、且つ、当該2面以外の側面62a,62bが、角錐台突出部51の基盤60の側の平面(底面)から基盤側とは反対側の平面(上面)の方が小さくなるような傾斜をつけた平面として形成された構造を有する。樹脂成型法又は熱プレス成型によれば、薄い平板状の基盤60の上に、平面視でほぼ角錐台(例えば正方形底面)の突出部51(一辺が例えば50〜200μm)の多数を離型性よく形成できる。基盤60の法線から傾斜する側面62a,62bの傾斜角度が5度以上25度以下であることが好ましい。この傾斜角度は5度以上であれば、樹脂成型法のいわゆる「抜きテーパー」として働くため、金型からの2面コーナーリフレクタ光学素子6の成形品の取り外しを容易にすることができる。スタンパからの2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の取り外しを考えると、この傾斜角度は大きい方が良いが、大き過ぎると2面コーナーリフレクタ61で反射した光の出射面である角錐台突出部51の上面の面積が小さくなることにより被観察物の実像(実鏡映像)が暗くなってしまう。また、上記上面面積を確保した場合には角錐台突出部51の底面の面積が大きくなり単位面積当りの2面コーナーリフレクタ61の数が減少してしまうため、やはり被観察物の実像(実鏡映像)が暗くなってしまう。これら相反する現象に対して様々な傾斜角度のスタンパを用いて成型実験を行った結果、上記傾斜角度は5度以上25度以下にすることが好適である。角錐台突出部51において、2面コーナーリフレクタ61を形成する2面以外の側面(上面と底面除く)は2面存在することになり、その両面に上記傾斜を付けることになるが、それら両面の傾斜角度は等しくても良いし、等しくなくても良い。 As shown in FIG. 10, the projection 51 of the truncated pyramid has a bottom surface 52 that is integral with the base 60 and a top surface 53 that has an area smaller than the bottom surface 52. The projecting portion 51 of the truncated pyramid includes a cube-shaped portion C including orthogonal side surfaces 61a and 61b of a two-sided corner reflector, and a tapered portion including side surfaces 62a and 62b other than the two-sided corner reflector integrated with the cube-shaped portion C as a plane. T. The truncated pyramidal protrusion 51 is formed as a plane (two-surface corner reflector 61) in which two orthogonal surfaces 61a, 61b of the four side surfaces 61a, 61b, 62a, 62b are perpendicular to the base 60, and Side surfaces 62a and 62b other than the two surfaces are inclined planes such that the plane (bottom surface) on the base 60 side of the truncated pyramid projection 51 is smaller on the plane opposite to the base side (upper surface). It has a formed structure. According to the resin molding method or hot press molding, a large number of protrusions 51 (one side is, for example, 50 to 200 μm) of a truncated pyramid (for example, a square bottom surface) are formed on a thin flat substrate 60 in plan view. Can be well formed. It is preferable that the inclination angle of the side surfaces 62a and 62b inclined from the normal line of the base 60 is not less than 5 degrees and not more than 25 degrees. If this inclination angle is 5 degrees or more, it acts as a so-called “drawing taper” of the resin molding method, and therefore, it is possible to easily remove the molded product of the two-surface corner reflector optical element 6 from the mold. Considering the removal of the two-surface corner reflector array optical element 6 from the stamper, it is preferable that the inclination angle is large. However, if the inclination angle is too large, the angle of the truncated pyramid projection 51 that is the light exit surface reflected by the two-surface corner reflector 61 is increased. As the area of the upper surface becomes smaller, the real image (real mirror image) of the object to be observed becomes darker. In addition, when the upper surface area is secured, the area of the bottom surface of the truncated pyramid protrusion 51 is increased and the number of the two-surface corner reflectors 61 per unit area is reduced. (Image) becomes dark. As a result of molding experiments using stampers with various inclination angles for these contradictory phenomena, it is preferable that the inclination angle is 5 degrees or more and 25 degrees or less. In the truncated pyramid projection 51, there are two side surfaces (excluding the top surface and the bottom surface) other than the two surfaces forming the two-surface corner reflector 61, and the both surfaces are inclined as described above. The inclination angles may or may not be equal.
図4、図6及び図8に示すように、2面コーナーリフレクタ光学素子6のいずれにおいても、各2面コーナーリフレクタ61の2つの直交側面61a,61bの交線CLは基盤60の主面に直交する。各2面コーナーリフレクタ61は、基盤60の上において直交側面61a,61bがなす内角が全て同じ向きとなるように、規則的な格子点上に整列させて形成されている。すなわち、2面コーナーリフレクタ61のすべては、基盤60の主面に垂直で且つ直交側面61a,61bの内角の向きが一定方向に揃うように、同一ピッチでマトリクス状に整列されて基盤60に一体的に形成されている。例えば、矩形の基盤60に同一の複数の矩形の2面コーナーリフレクタ61が矩形となるように配列されている。2面コーナーリフレクタ61は光学的には必ずしも規則的に整列させる必要はないが、2面コーナーリフレクタ光学素子を作製する上では規則的に配列させた方が好ましい。 As shown in FIGS. 4, 6, and 8, in any of the two-surface corner reflector optical elements 6, the intersection line CL of the two orthogonal side surfaces 61 a and 61 b of each two-surface corner reflector 61 is on the main surface of the base 60. Orthogonal. Each of the two-sided corner reflectors 61 is formed on a regular grid point so that the inner angles formed by the orthogonal side surfaces 61a and 61b are all in the same direction on the base 60. In other words, all of the two-surface corner reflectors 61 are aligned in a matrix at the same pitch so as to be integrated with the substrate 60 so that the directions of the inner angles of the orthogonal side surfaces 61a and 61b are aligned in a certain direction perpendicular to the main surface of the substrate 60. Is formed. For example, the same plurality of rectangular two-surface corner reflectors 61 are arranged on the rectangular base 60 so as to be rectangular. The dihedral corner reflectors 61 do not necessarily need to be regularly aligned optically, but it is preferable to arrange them regularly in order to fabricate the dihedral corner reflector optical elements.
図1に示すように、4枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6,7,8,9は、すべての2面コーナーリフレクタ61の直交側面61a,61bの交線CL(図4、図6及び図8)が基盤60の法線に平行となるように、基盤60の端面60a同士にて貼り合わされている。2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の隣り合うもの同士は、複数の2面コーナーリフレクタ61の直交側面61a同士と直交側面61b同士がそれぞれ平行に揃うように配置され、貼り合わされている。複数枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の隣り合うもの同士は、複数の2面コーナーリフレクタ61の直交側面61a,61bの内角の向きが揃うように配置されているので、明るい被観察物の実像を映す大型のリフレクタアレイ光学装置3が得られる。 As shown in FIG. 1, the four dihedral corner reflector array optical elements 6, 7, 8, and 9 have intersection lines CL (see FIGS. 4, 6, and 6) of the orthogonal side surfaces 61 a and 61 b of all the dihedral corner reflectors 61. The end surfaces 60 a of the base 60 are bonded to each other so that FIG. 8) is parallel to the normal line of the base 60. Adjacent ones of the two-surface corner reflector array optical elements 6 are arranged and bonded so that the orthogonal side surfaces 61a and the orthogonal side surfaces 61b of the plurality of two-surface corner reflectors 61 are aligned in parallel. Adjacent ones of the plurality of two-surface corner reflector array optical elements are arranged so that the directions of the inner angles of the orthogonal side surfaces 61a and 61b of the plurality of two-surface corner reflectors 61 are aligned. Large reflector array optical device 3 can be obtained.
[第1のリフレクタアレイ光学装置作製方法]
まず、貼り合わせる前の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の予備処理について説明する。
[First Reflector Array Optical Device Manufacturing Method]
First, the pretreatment of the two-surface corner reflector array optical element before bonding will be described.
図11に2面コーナーリフレクタアレイ光学素子用の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子成型品を示す。樹脂成型法の製造過程で金型から抜き取る目的で、2面コーナーリフレクタアレイ光学素子成形品Mは、基盤60の主面に複数の2面コーナーリフレクタ61が一体成型された2面コーナーリフレクタ61のアレイ領域Maの周辺に縁部PRが設けられてある。縁部PRは貼り合わせに不要なのでアクリルカッターなどの切断手段を用いて周囲の縁部PRをアレイ領域Ma境界近傍を境に切断(破線が切断線を示す)してアレイ領域Maから矩形形状の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6を得る(図12)。この2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6は、図12に示すように、2面コーナーリフレクタ61の直交側面61a,61bに平行な端面60aを有する。 FIG. 11 shows a two-sided corner reflector array optical element molded product for a two-sided corner reflector array optical element. For the purpose of extracting from the mold in the manufacturing process of the resin molding method, the two-sided corner reflector array optical element molded product M is a two-sided corner reflector 61 in which a plurality of two-sided corner reflectors 61 are integrally formed on the main surface of the base 60. An edge PR is provided around the array region Ma. Since the edge PR is not necessary for bonding, the surrounding edge PR is cut at the boundary of the array area Ma using a cutting means such as an acrylic cutter (a broken line indicates a cutting line) to form a rectangular shape from the array area Ma. A dihedral corner reflector array optical element 6 is obtained (FIG. 12). The two-surface corner reflector array optical element 6 has an end surface 60a parallel to the orthogonal side surfaces 61a and 61b of the two-surface corner reflector 61, as shown in FIG.
また、図13に示すように、所望の形状の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6を得るために周囲の縁部PRとアレイ領域Maの一部を切断する(破線が切断線を示す)こともできる。例えば、2面コーナーリフレクタ61内角の二等分線(45°)と二等分線に垂直な線で切断してアレイ領域Maから矩形形状の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6を得る((図14))。得られた矩形の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の基盤60は、図14に示すように、直交側面61a,61bに対して45度の角度で交差する平坦な端面60aを有する。 In addition, as shown in FIG. 13, in order to obtain a two-sided corner reflector array optical element 6 having a desired shape, the peripheral edge PR and a part of the array region Ma may be cut (a broken line indicates a cutting line). it can. For example, the rectangular dihedral corner reflector array optical element 6 is obtained from the array region Ma by cutting along the bisector (45 °) of the inner angle of the dihedral corner reflector 61 and a line perpendicular to the bisector (see FIG. 14)). As shown in FIG. 14, the base 60 of the obtained rectangular two-surface corner reflector array optical element 6 has a flat end surface 60a that intersects the orthogonal side surfaces 61a and 61b at an angle of 45 degrees.
またさらに、一体成型された2面コーナーリフレクタアレイ光学素子成形品からは、図15に示すように、基盤60において直交側面61a,61bの一方の側面に対して零度を超え45度未満の角度φで交差する平坦な端面60aを有する矩形形状の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6を切り出すこともできる。なお、図11乃至図15では2面コーナーリフレクタ61の集合全体をグレーで表し、2面コーナーリフレクタ61の内角の向きをV字形状で概念的に表してある。 Furthermore, as shown in FIG. 15, from the integrally molded two-surface corner reflector array optical element molded product, an angle φ of more than zero and less than 45 degrees with respect to one of the orthogonal side surfaces 61a and 61b in the substrate 60. It is also possible to cut out the rectangular dihedral corner reflector array optical element 6 having flat end surfaces 60a intersecting each other. 11 to 15, the entire set of the two-surface corner reflector 61 is represented in gray, and the direction of the inner angle of the two-surface corner reflector 61 is conceptually represented in a V shape.
ここで、縁部PR等を切断したままでは2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の周縁の切断面が粗面として残る。この粗面の切断面を研磨剤で磨き、鏡面としておく必要がある。また、2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の周縁の切断面が波打った曲面にならないように平面となるように研磨剤で研磨することが好ましい。研磨剤としては市販のプラスチッククリーナー(例えば、株式会社ソフト99コーポーレーション製)を用いることができる。研磨剤を布又はベンコットに含ませてしばらく研磨し、最後に2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の断面を水洗する。さらに2面コーナーリフレクタ61のアレイ領域Maに研磨剤が入り込んでしまった場合には超音波洗浄器により2面コーナーリフレクタ61のアレイ領域Maに付着した研磨剤を除去する。 Here, the cut surface at the periphery of the dihedral corner reflector array optical element 6 remains as a rough surface with the edge PR and the like being cut. It is necessary to polish this rough cut surface to a mirror surface by polishing with an abrasive. Further, it is preferable to polish with a polishing agent so that the cut surface at the periphery of the dihedral corner reflector array optical element 6 is a flat surface so as not to be a wavy curved surface. As the polishing agent, a commercially available plastic cleaner (for example, manufactured by Soft99 Corporation) can be used. A polishing agent is included in a cloth or a becot and polished for a while, and finally, the cross section of the two-surface corner reflector array optical element 6 is washed with water. Further, when the abrasive has entered the array area Ma of the double-sided corner reflector 61, the abrasive adhered to the array area Ma of the double-sided corner reflector 61 is removed by an ultrasonic cleaner.
次に、図16を参照して、図12に示す2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6を貼り合わせてリフレクタアレイ光学装置を作製する手順を説明する。なお、図16において2面コーナーリフレクタの方向を示唆するために2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の4×4の角錐台の突出部51を強調して概念的に描いているもので、その数や大きさを正確に示すものではない。 Next, with reference to FIG. 16, a procedure for manufacturing a reflector array optical device by bonding the two two-sided corner reflector array optical elements 6 shown in FIG. 12 will be described. In FIG. 16, in order to suggest the direction of the dihedral corner reflector, the protrusion 51 of the 4 × 4 pyramid of the dihedral corner reflector array optical element 6 is emphasized and conceptually drawn. It is not an accurate indication of size.
次に、図16(a)に示すように、2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の各々の接着すべき基盤60の端面60aに隣接する基盤60の主面部分の複数の角錐台状突出部51(2面コーナーリフレクタ61)を水溶性のマスキング材63で被覆する。 Next, as shown in FIG. 16 (a), a plurality of truncated pyramid shapes of the main surface portion of the base 60 adjacent to the end face 60a of the base 60 to be bonded to each of the two dihedral corner reflector array optical elements 6 are provided. The protrusion 51 (two-sided corner reflector 61) is covered with a water-soluble masking material 63.
マスキング材63により角錐台状突出部51の配置部分全体に渡って覆って設けてもよいし、端面60a近傍の一部(例えば基盤断面付近から2cm程度)のみを覆って設けてもよい。角錐台状突出部51同士の間隙部分に光学接着剤が入り込んで残存した場合、作製されたリフレクタアレイ光学装置の角錐台状突出部51内部を伝搬する光が角錐台状突出部51表面で反射する際に、反射条件が変化してしまう。これをマスキング材63は防ぐ効果がある。 The masking material 63 may be provided so as to cover the entire arrangement portion of the truncated pyramidal protrusion 51, or may be provided so as to cover only a part of the vicinity of the end face 60a (for example, about 2 cm from the vicinity of the base section). When the optical adhesive enters and remains in the gap portion between the truncated pyramidal protrusions 51, the light propagating through the truncated pyramidal protrusion 51 of the manufactured reflector array optical device is reflected on the surface of the truncated pyramid protrusion 51. The reflection conditions will change. The masking material 63 has an effect of preventing this.
マスキング材63として酢酸ビニル樹脂を水に乳化させた接着剤を使うと密着性が強すぎて、角錐台状突出部51同士の間に浸透したマスキング材自体が除去できなくなる恐れがある。逆に密着力が弱すぎるゴム系マスキング材では被覆が上手くいかず端面60a同士の接着に入る前にゴム系マスキング材が基盤の端から剥がれる恐れがある。また、アクリル樹脂は耐薬品性が弱いのでエタノールなどで洗浄した場合、アクリル樹脂製の基盤と角錐台状突出部にクラックが入ることがある。そこで、本実施例ではマスキング材63として基盤への密着性がある水溶性薬剤、GSIクレオス製マスキングゾル(登録商標)を使用している。これにより、2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の端面60a同士を接着後、水につけて超音波洗浄すればマスキング材を容易に剥すことができる。マスキング材63は、光学接着剤に対しての耐溶剤性と2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6に対しての非溶解性とを有する成膜型剥離性塗料である。 If an adhesive obtained by emulsifying a vinyl acetate resin in water is used as the masking material 63, the adhesiveness is too strong, and the masking material permeated between the truncated pyramidal protrusions 51 may not be removed. On the other hand, if the rubber-based masking material has too weak adhesion, the coating does not work well and the rubber-based masking material may peel off from the edge of the substrate before joining the end surfaces 60a. In addition, since acrylic resin has low chemical resistance, when it is washed with ethanol or the like, cracks may occur in the base made of acrylic resin and the truncated pyramidal projection. Therefore, in this embodiment, the masking material 63 is a masking sol (registered trademark) manufactured by GSI Creos, which is a water-soluble drug that has adhesiveness to the substrate. Thus, the masking material can be easily peeled off by adhering the end faces 60a of the two-sided corner reflector array optical element 6 to each other and then ultrasonically washing them with water. The masking material 63 is a film-type peelable paint having solvent resistance to the optical adhesive and non-solubility to the two-sided corner reflector array optical element 6.
次に、図16(b)に示すように、2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の接着すべき基盤の端面60a同士を接触させ、接着した基盤の端面60a間を掛け渡す位置関係で粘着テープ64を基盤60の主面部分に貼付して繋げる。ここで、2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の2面コーナーリフレクタ61のすべては、基盤60の主面に垂直で且つ直交側面61a,61bの内角の向きが一定方向に揃う。 Next, as shown in FIG. 16B, the end surfaces 60a of the bases to be bonded of the two two-sided corner reflector array optical elements 6 are brought into contact with each other, and the end surfaces 60a of the bonded bases are spanned. Adhesive tape 64 is attached to the main surface portion of base 60 and connected. Here, all of the two-surface corner reflectors 61 of the two two-surface corner reflector array optical elements 6 are perpendicular to the main surface of the substrate 60, and the directions of the inner angles of the orthogonal side surfaces 61a and 61b are aligned in a certain direction.
粘着テープ64(例えばセロテープ(登録商標))を角錐台状突出部51のない基盤平面側に貼る。この粘着テープ64で2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6(基盤)の厚み方向の段差を無くすことが継ぎ目を目立たなくする上で非常に重要である。粘着テープ64は、しわになったり、粘着テープ64中に気泡が入らないように貼る。この粘着テープ64は基盤平面側に液状の光学接着剤が浸透していくことを防ぐ効果がある。 Adhesive tape 64 (for example, cello tape (registered trademark)) is pasted on the base plane side without the truncated pyramidal projection 51. It is very important to eliminate the step in the thickness direction of the two-sided corner reflector array optical element 6 (substrate) with this adhesive tape 64 in order to make the joint inconspicuous. The adhesive tape 64 is stuck so as not to be wrinkled or to have air bubbles in the adhesive tape 64. The adhesive tape 64 has an effect of preventing the liquid optical adhesive from penetrating into the base plane side.
次に、図16(c)に示すように、2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6を貼り合わせる前に粘着テープ64で繋げられた部分を支点(回転中心)として、隣り合う基盤の端面60a同士を開いた状態となし、該端面60a同士の間に液体状態の光学接着剤70を供給する。ここでは、粘着テープ64を貼った方と反対側の角錐台状突出部51が形成された側をVの字のように開き、その間に、先細ノズル等で何点かに分け液状の光学接着剤70を供給する。光学接着剤70は基盤60を構成するアクリルなどの樹脂の屈折率に略等しい屈折率を有する紫外線硬化樹脂などを使用する。これにより、貼り合わせ後の接着層を通過する光の量を確保でき、さらに接着層の境界面での光の反射を防止できて、継ぎ目を目立たなくする効果が得られる。 Next, as shown in FIG. 16 (c), the end surfaces of the adjacent bases with the portion connected by the adhesive tape 64 before the two two-sided corner reflector array optical elements 6 are bonded together as a fulcrum (rotation center). The optical adhesive 70 in a liquid state is supplied between the end surfaces 60a. Here, the side on which the truncated pyramid-shaped protrusion 51 on the side opposite to the side where the adhesive tape 64 is applied is opened like a V-shape, and in the meantime, it is divided into several points with a tapered nozzle or the like, and liquid optical adhesion Agent 70 is supplied. As the optical adhesive 70, an ultraviolet curable resin having a refractive index substantially equal to the refractive index of a resin such as acrylic constituting the substrate 60 is used. As a result, the amount of light passing through the adhesive layer after bonding can be secured, and reflection of light at the boundary surface of the adhesive layer can be prevented, and the effect of making the seam inconspicuous can be obtained.
図16(d)に示すように、光学接着剤70の一部分を、基盤の端面60aとスキング材63同士の間隙からマスキング材63の表面に押し出しながら2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6を貼り合わせる。ここで、粘着テープ64で予め保持されているので、貼り合わせる2面コーナーリフレクタ光学素子6の基盤60の突出部側と反対側の主面が揃い、段差が生じないような位置関係で貼り合わせることが出来る。2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の両側から互いに向けて強く押し込み、そのままの状態で紫外線を照射し光学接着剤70を硬化させる。不要な光学接着剤70は基盤60の角錐台状突出部51側にはみ出してくるがマスキング材63で角錐台状突出部51を保護してあるため問題にはならない。 As shown in FIG. 16 (d), a portion of the optical adhesive 70 is pushed out from the gap between the end surface 60a of the base and the skating material 63 onto the surface of the masking material 63, and the two two-sided corner reflector array optical elements 6 are moved. to paste together. Here, since it is held in advance by the adhesive tape 64, the main surfaces on the opposite side to the protruding portion side of the base 60 of the double-sided corner reflector optical element 6 to be bonded are aligned and bonded in such a positional relationship that no step is generated. I can do it. The two-sided corner reflector array optical elements 6 are pressed firmly from both sides toward each other, and the optical adhesive 70 is cured by irradiating ultraviolet rays as it is. Unnecessary optical adhesive 70 protrudes toward the truncated pyramidal protrusion 51 side of the base 60, but the masking material 63 protects the truncated pyramid protrusion 51, so that there is no problem.
次に、貼り合わされた2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6から粘着テープ64を剥がし、光学接着剤70の一部分とともにマスキング材63を基盤60の主面から除去する(図16(e))。これにより、直交側面61a,61bの内角の向きが一定方向に揃った複数の角錐台突出部51を有する同一の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の2枚が一平面上に互いに接して並行配置され接合したリフレクタアレイ光学装置3が得られる。 Next, the adhesive tape 64 is peeled off from the bonded two-surface corner reflector array optical element 6, and the masking material 63 together with a part of the optical adhesive 70 is removed from the main surface of the substrate 60 (FIG. 16E). As a result, two identical two-surface corner reflector array optical elements 6 having a plurality of truncated pyramid protrusions 51 in which the directions of the internal angles of the orthogonal side surfaces 61a and 61b are aligned in a certain direction are arranged in parallel on one plane. The joined reflector array optical device 3 is obtained.
図16(d)に示すように、光学接着剤70を接着に必要な量よりやや多めに塗ることにより、2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6をそれらの両側から押し込んだときにマスキング材63の上に光学接着剤70が盛り上がる。これにより、超音波洗浄の際にマスキング材63が溶けて硬化した光学接着剤70がやや浮き上がるので、余分な硬化した光学接着剤70を剥がすことが容易になり、基盤の端面同士の間にのみ光学接着剤が充填される。このようにマスキング材の上に光学接着剤70の接着部を盛り上げておいた方が不要な接着剤を剥がす上で有利である。また、余分な硬化接着剤樹脂が除去されるので、当該余分な硬化接着剤樹脂のレンズ効果による実鏡映像の精鋭度低下を防止できて好ましい。また、2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の接着面は出来る限り平坦な鏡面状に磨いた方が良いということが判った。端面60aに凹凸があるままだと屈折率マッチングする紫外線接着剤を用いても接着断面に白い濁りが見えて奇麗にはならない。 As shown in FIG. 16 (d), the masking material is applied when the two double-sided corner reflector array optical elements 6 are pushed in from both sides by applying the optical adhesive 70 slightly more than the amount necessary for bonding. The optical adhesive 70 swells on 63. As a result, the optical adhesive 70 cured by melting the masking material 63 at the time of ultrasonic cleaning is slightly lifted, so that it becomes easy to peel off the excess cured optical adhesive 70, and only between the end faces of the substrate. Filled with optical adhesive. In this way, it is more advantageous to peel off the unnecessary adhesive when the bonding portion of the optical adhesive 70 is raised on the masking material. Further, since the excess cured adhesive resin is removed, it is preferable that the sharpness reduction of the real mirror image due to the lens effect of the excess cured adhesive resin can be prevented. Further, it has been found that the adhesive surface of the dihedral corner reflector array optical element 6 should be polished as flat as possible. Even if an end face 60a is uneven, an ultraviolet adhesive that matches the refractive index is used.
図16に示す工程を繰り返し、貼り合わせた2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の組を複数作製して、貼り合わせた組の2つ同士を図16に示す工程を繰り返すことで、図17(a)に示すように、複数の角錐台突出部51を有する同一の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6,7,8,9(4枚の小型パネル)が一平面上に隙間なく互いに接して並行配置され接合したリフレクタアレイ光学装置3が得られる。同様に、図3に示すような2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6を用いて、図16に示す工程を繰り返し、貼り合わせた2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の組を複数作製して、貼り合わせた組の2つ同士を図16に示す工程を繰り返すことで、図17(b)に示すように、複数の直方体突出部40を有する同一の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6,7,8,9(4枚の小型パネル)が一平面上に互いに接して並行配置され接合したリフレクタアレイ光学装置3が得られる。同様に、図5に示すような2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6を用いて、図16に示す工程を繰り返し、貼り合わせた2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の組を複数作製して、貼り合わせた組の2つ同士を図16に示す工程を繰り返すことで、図17(c)に示すように、複数の直方体突出部40を有する同一の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6,7,8,9(4枚の小型パネル)が一平面上に互いに接して並行配置され接合したリフレクタアレイ光学装置3が得られる。 The process shown in FIG. 16 is repeated to produce a plurality of bonded two-face corner reflector array optical element 6 pairs, and the process shown in FIG. ), The same two-surface corner reflector array optical elements 6, 7, 8, 9 (four small panels) having a plurality of truncated pyramid protrusions 51 are arranged in parallel and in contact with each other on a single plane. The joined reflector array optical device 3 is obtained. Similarly, using the two-surface corner reflector array optical element 6 as shown in FIG. 3, the process shown in FIG. 16 is repeated to produce a plurality of bonded two-surface corner reflector array optical elements 6 and bonded together. By repeating the process shown in FIG. 16 between the two pairs, the same two-surface corner reflector array optical elements 6, 7, 8, having a plurality of rectangular parallelepiped protrusions 40, as shown in FIG. The reflector array optical device 3 in which 9 (four small panels) are arranged in parallel and in contact with each other on one plane is obtained. Similarly, by using the two-surface corner reflector array optical element 6 as shown in FIG. 5, the process shown in FIG. 16 is repeated to produce a plurality of bonded two-surface corner reflector array optical elements 6 and bonded together. By repeating the process shown in FIG. 16 between the two pairs, the same two-surface corner reflector array optical elements 6, 7, 8, having a plurality of rectangular parallelepiped protrusions 40, as shown in FIG. The reflector array optical device 3 in which 9 (four small panels) are arranged in parallel and in contact with each other on one plane is obtained.
[第2のリフレクタアレイ光学装置作製方法]
まず、上記の第1の作製方法と同様な基盤60の端面60aが鏡面状に磨かれた2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6を用意する。そして、図18(a)に示すように、上記第1の作製方法と同様に2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の各々の接着すべき基盤60の端面60aに隣接する基盤60の主面部分の複数の2面コーナーリフレクタ61をマスキング材63で被覆する。さらに、基盤60の反対側の平面裏面をマスキング材63aで被覆する。
[Second Reflector Array Optical Device Manufacturing Method]
First, a dihedral corner reflector array optical element 6 is prepared in which the end surface 60a of the substrate 60 is polished in a mirror shape similar to the first manufacturing method. Then, as shown in FIG. 18 (a), the main substrate 60 adjacent to the end surface 60a of the substrate 60 to be bonded in each of the two two-sided corner reflector array optical elements 6 as in the first manufacturing method. A plurality of two-surface corner reflectors 61 in the surface portion are covered with a masking material 63. Further, the plane rear surface opposite to the base 60 is covered with a masking material 63a.
次に、定盤となる平坦な平板65と、平板65に対して滑り易く同一の厚さを有する平行平板からなるスライダ板Sと、を用意する。そして、図18(b)に示すように、平板65の同一平面上に、それぞれスライダ板Sを介して2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6がそれらの接着すべき基盤の端面60a同士が向かい合い、スライダ板Sの端面からの端面60a同士が突き出るように、2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6を配置する。かかる配置の前又は後において、接着すべき基盤の端面60aに光学接着剤70を供給し付着させて置く。 Next, a flat flat plate 65 serving as a surface plate and a slider plate S formed of parallel flat plates having the same thickness that are easy to slide with respect to the flat plate 65 are prepared. Then, as shown in FIG. 18B, on the same plane of the flat plate 65, the two end face reflectors 60a to which the two dihedral corner reflector array optical elements 6 are bonded via the slider plate S are arranged. The two-surface corner reflector array optical elements 6 are arranged so as to face each other and end surfaces 60a from the end surfaces of the slider plate S protrude. Before or after such arrangement, the optical adhesive 70 is supplied and attached to the end face 60a of the base to be bonded.
次に、図18(c)に示すように、基盤の端面60a同士を互いに向けて突き合わせて貼り合わせる。スライダ板Sの端面同士は接触させず、間隙を保つようにする。ここで、貼り合わせる2面コーナーリフレクタ光学素子6の基盤60の突出部側と反対側の主面が揃うような(段差が生じないような)位置関係で貼り合わせ、2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の両側から互いに向けて強く押し込み、そのままの状態で紫外線を照射し光学接着剤70を硬化させる。不要な光学接着剤70は基盤60の両面側にはみ出してくるがマスキング材63で角錐台状突出部51を保護して基盤60の反対側の平面裏面をもマスキング材63aで被覆してあるため問題にはならない。 Next, as shown in FIG. 18 (c), the end surfaces 60a of the bases face each other and are bonded together. The end surfaces of the slider plate S are not brought into contact with each other, and a gap is maintained. Here, the two double-sided corner reflectors are bonded together in such a positional relationship that the main surface opposite to the protruding portion side of the base 60 of the base 60 of the optical element 6 to be bonded is aligned (a step is not generated). The optical adhesive 70 is hardened by irradiating with ultraviolet rays in the state as it is pushed in from both sides of the array optical element 6 strongly. Unnecessary optical adhesive 70 protrudes on both sides of the base 60, but the masking material 63 protects the truncated pyramid-shaped projection 51 and the back surface opposite to the base 60 is covered with the masking material 63a. It doesn't matter.
次に、平板65上のスライダ板Sから貼り合わされた2面コーナーリフレクタ光学素子6を取り上げ、上記第1の作製方法と同様に、貼り合わせた2面コーナーリフレクタアレイ光学素子を水につけて超音波洗浄して、光学接着剤70の一部分とともにマスキング材63,63aを基盤60の主面の複数の2面コーナーリフレクタ61から除去する(図18(d))。これにより複数の角錐台突出部51を有する同一の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の2枚が一平面上に互いに接して並行配置され接合したリフレクタアレイ光学装置3が得られる。 Next, the two-surface corner reflector optical element 6 bonded from the slider plate S on the flat plate 65 is taken up, and the bonded two-surface corner reflector array optical element is immersed in water in the same manner as in the first manufacturing method. Cleaning is performed to remove the masking materials 63 and 63a together with a part of the optical adhesive 70 from the plurality of two-sided corner reflectors 61 on the main surface of the base 60 (FIG. 18D). Thus, the reflector array optical device 3 is obtained in which two identical two-surface corner reflector array optical elements 6 having a plurality of truncated pyramidal protrusions 51 are arranged in parallel and in contact with each other on one plane.
[第3のリフレクタアレイ光学装置作製方法]
まず、上記第1の作製方法と同様な基盤60の端面60aが鏡面状に磨かれた2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6を用意する。そして、図19(a)に示すように、上記の第1の作製方法と同様に2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の各々の接着すべき基盤60の端面60aに隣接する基盤60の主面部分の複数の2面コーナーリフレクタ61をマスキング材63で被覆する。
[Third Reflector Array Optical Device Manufacturing Method]
First, the two-surface corner reflector array optical element 6 in which the end surface 60a of the base 60 similar to the first manufacturing method is polished into a mirror surface is prepared. Then, as shown in FIG. 19A, the base plate 60 adjacent to the end surface 60a of each base plate 60 to be bonded of each of the two dihedral corner reflector array optical elements 6 as in the first manufacturing method described above. A plurality of two-surface corner reflectors 61 in the main surface portion are covered with a masking material 63.
次に、図19(b)に示すように、アクリルなど透明樹脂材料からなる透明な平行平板66を用意して、透明平板66の同一平面上に光学接着剤70を供給する。透明平板66上に光学接着剤70は、バーコーターなどを用いて薄く広げることができる。 Next, as shown in FIG. 19B, a transparent parallel plate 66 made of a transparent resin material such as acrylic is prepared, and an optical adhesive 70 is supplied on the same plane of the transparent plate 66. The optical adhesive 70 can be thinly spread on the transparent flat plate 66 using a bar coater or the like.
次に、図19(c)に示すように、光学接着剤70が供給された透明平板66上に2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6をそれらの接着すべき基盤の端面60a同士が向かい合うように配置して、接着すべき基盤の端面60a同士の間に光学接着剤70を供給する。2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6は光学接着剤70の中に気泡が入らないように透明平板66上に配置される。 Next, as shown in FIG. 19 (c), the two end face reflector array optical elements 6 on the transparent flat plate 66 supplied with the optical adhesive 70 are faced to each other. The optical adhesive 70 is supplied between the end surfaces 60a of the substrates to be bonded. The dihedral corner reflector array optical element 6 is disposed on the transparent flat plate 66 so that bubbles do not enter the optical adhesive 70.
次に、図19(d)に示すように、透明平板66上の光学接着剤70上にて基盤の端面60a同士を互いに向けて突き合わせて、透明平板66と2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6を貼り合わせる。ここで、貼り合わせる2面コーナーリフレクタ光学素子6の基盤60の突出部側と反対側の主面が揃うような(段差が生じないような)位置関係で貼り合わせ、2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の両側から互いに向けて強く押し込み、そのままの状態で紫外線を照射し光学接着剤70を硬化させる。 Next, as shown in FIG. 19 (d), the end surfaces 60 a of the bases are butted against each other on the optical adhesive 70 on the transparent flat plate 66, so that the transparent flat plate 66 and the two two-sided corner reflector array optics. The element 6 is bonded. Here, the two double-sided corner reflectors are bonded together in such a positional relationship that the main surface opposite to the protruding portion side of the base 60 of the base 60 of the optical element 6 to be bonded is aligned (a step is not generated). The optical adhesive 70 is hardened by irradiating with ultraviolet rays in the state as it is pushed in from both sides of the array optical element 6 strongly.
次に、上記第1の作製方法と同様に、透明平板と貼り合わせた2面コーナーリフレクタアレイ光学素子を水につけて超音波洗浄して、光学接着剤70の一部分とともにマスキング材63を基盤60の主面の複数の2面コーナーリフレクタ61から除去する(図19(e))。 Next, in the same manner as in the first manufacturing method, the two-surface corner reflector array optical element bonded to the transparent flat plate is immersed in water and subjected to ultrasonic cleaning, and the masking material 63 together with a part of the optical adhesive 70 is applied to the base 60. The main surface is removed from the plurality of two-surface corner reflectors 61 (FIG. 19E).
次に、図示しないが、透明平板を貼り合わせた2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の外縁に沿って切断(トリミング)すれば、2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の2枚が一平面上に互いに接して並行配置され接合したリフレクタアレイ光学装置が得られる。 Next, although not shown, if cutting (trimming) is performed along the outer edge of the two-sided corner reflector array optical element to which the transparent flat plate is bonded, the two two-sided corner reflector array optical elements are in contact with each other on one plane. A reflector array optical device arranged in parallel and joined is obtained.
さらに、例えば、図20に示すような、複数の角錐台突出部51を有する4枚の同一の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6,7,8,9を合わせて、その2面コーナーリフレクタ61の反対側の基盤60の主面に接合して重ねられた透明平板66を有するリフレクタアレイ光学装置が、図19に示す作製方法と同様にして形成され得る。この場合、4枚の同一の矩形2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6,7,8,9を合わせた面積より大なる透明平板66を用意して、それらを各素子の基盤の角部同士と端面同士が向かい合うように配置して、角部同士と端面同士すべて突き合うように接着する。 Furthermore, for example, as shown in FIG. 20, four identical two-surface corner reflector array optical elements 6, 7, 8, and 9 having a plurality of truncated pyramidal protrusions 51 are combined to form the two-surface corner reflector 61. A reflector array optical device having a transparent flat plate 66 bonded and superposed on the main surface of the opposite base 60 can be formed in the same manner as the manufacturing method shown in FIG. In this case, a transparent flat plate 66 having an area larger than the total area of the four identical rectangular two-surface corner reflector array optical elements 6, 7, 8, and 9 is prepared, and the corners and end faces of the bases of each element are prepared. It arrange | positions so that it may face each other, and it adhere | attaches so that all corners and end surfaces may face each other.
同様に、図3に示すような2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6を用いて、図20(b)に示すように、複数の直方体突出部40を有する同一の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6,7,8,9(4枚の小型パネル)が透明平板66上の一平面上に互いに接して並行配置され接合したリフレクタアレイ光学装置3が得られる。 Similarly, using the two-surface corner reflector array optical element 6 as shown in FIG. 3, as shown in FIG. 20B, the same two-surface corner reflector array optical element 6 having a plurality of rectangular parallelepiped protrusions 40, The reflector array optical device 3 is obtained in which 7, 8, 9 (four small panels) are arranged in parallel and joined to each other on one plane on the transparent flat plate 66.
上記のような実施例においては2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6同士を接着させる端面60aは、2面コーナーリフレクタが設けられている主面に対し垂直な面として形成されていたが、当該端面はこれに限らず、傾斜して形成されていてもよい。図21(a)(b)は、2面コーナーリフレクタが設けられている主面に対し端面60aaが相補的に傾斜した状態で2面コーナーリフレクタアレイ光学素子同士を接着させた以外、図17(a)に示す実施例と同様なリフレクタアレイ光学装置3を示す。あらかじめ2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6,7,8,9には、接着した状態では2面コーナーリフレクタが設けられている主面が連続した面となるように、端面60aaが逆向きの同一角度の傾斜面としてそれぞれ設けられ、上記第1から第3のいずれの作製方法によって接着される。このように設けた2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6は接着させた基盤端面が垂直ではなく、傾斜角度がついているので継ぎ目が見難くなる。例えば基盤のみが厚さ3mm以上であるような厚い場合は特に効果的である。 In the embodiment as described above, the end surface 60a for bonding the two-surface corner reflector array optical elements 6 to each other is formed as a surface perpendicular to the main surface on which the two-surface corner reflector is provided. However, the present invention is not limited to this, and it may be inclined. FIGS. 21A and 21B are the same as FIG. 17B except that the two-surface corner reflector array optical elements are bonded together in a state where the end surface 60aa is inclined in a complementary manner with respect to the main surface on which the two-surface corner reflector is provided. A reflector array optical device 3 similar to the embodiment shown in a) is shown. The dihedral corner reflector array optical elements 6, 7, 8, and 9 are preliminarily bonded to each other so that the main surface provided with the dihedral corner reflector is a continuous surface, and the end surface 60 aa has the same angle in the reverse direction. And are bonded by any one of the first to third manufacturing methods. The two-surface corner reflector array optical element 6 provided in this way is difficult to see the joint because the bonded end face of the substrate is not vertical and has an inclination angle. For example, it is particularly effective when only the base is thick such that the thickness is 3 mm or more.
また、2面コーナーリフレクタが突出部によって設けられているタイプで基盤の厚みが3mm以上であるような厚い場合、接着端面を目立たせないようにするため基盤接合後に平面裏面を研磨して薄くすることも有効である。さらに、研磨することで接合時に接合断面よりはみ出た接着剤を除去できるために、はみ出た接着剤のレンズ効果による像の乱れを排除することができる。 Also, if the thickness of the base is 3 mm or more with the two-sided corner reflector provided by the protruding portion, the back surface of the flat surface is polished and thinned so that the adhesion end face is not conspicuous. It is also effective. Further, since the adhesive protruding from the bonded cross section at the time of bonding can be removed by polishing, image disturbance due to the lens effect of the protruding adhesive can be eliminated.
上記の第1〜第3のリフレクタアレイ光学装置の作製方法における粘着テープ64又は平板65若しくは透明平板66を用いた貼り合わせる工程によれば、隣り合う2面コーナーリフレクタ光学素子6の基盤60の突出部側と反対側の主面が揃うような(段差が生じないような)位置関係で貼り合わせることができる。隣り合う基盤60の主面に段差が生じる場合、貼り合わせ部分で実鏡映像に歪が生じるけれども、上記の貼り合わせ工程によれば斯かる実鏡映像歪が防止できる。 According to the bonding process using the adhesive tape 64 or the flat plate 65 or the transparent flat plate 66 in the manufacturing method of the first to third reflector array optical devices described above, the protrusions of the bases 60 of the adjacent two-surface corner reflector optical elements 6 are projected. Bonding can be performed in such a positional relationship that the principal surfaces on the opposite side to the part side are aligned (so that no step is generated). When a step is generated on the main surface of the adjacent base 60, the actual mirror image is distorted at the bonded portion. However, according to the above-described bonding process, the actual mirror image distortion can be prevented.
図22は、実際に作製した本発明の実施例のリフレクタアレイ光学装置の顕微鏡写真である。これは、図14に示す直交側面61a,61bに対して45度の角度で交差する平坦な端面60aを有する矩形のアクリル製の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子6の2枚を、2面コーナーリフレクタの側面が揃うように、図16にて説明した第1の実施例の方法で接着して得られたリフレクタアレイ光学装置の正面の一部を撮影したものである。このリフレクタアレイ光学装置により、被観察物の明るい実像(実鏡映像)を観察者側の空間に結像させる大型の実鏡映像結像光学系が実現できた。 FIG. 22 is a photomicrograph of the reflector array optical device actually produced according to the example of the present invention. This is because a rectangular acrylic two-surface corner reflector array optical element 6 having a flat end surface 60a intersecting at an angle of 45 degrees with respect to the orthogonal side surfaces 61a and 61b shown in FIG. 16 is a photograph of a part of the front surface of the reflector array optical device obtained by bonding using the method of the first embodiment described with reference to FIG. With this reflector array optical device, a large real mirror image forming optical system that forms a bright real image (real mirror image) of the object to be observed in the space on the viewer side can be realized.
6 2面コーナーリフレクタアレイ光学素子
6S 素子面
40 直方体突出部
50 貫通穴
51 角錐台
52 底面
53 上面
60 基盤
61 2面コーナーリフレクタ
61a,61b 直交側面(鏡面)
62a,62b 2面コーナーリフレクタ以外の側面(テーパー面)
63 マスキング材
64 粘着テープ
65 平板
66 透明平板
70 光学接着剤
CL 鏡面の交線
C 立方体形状部
T テーパー部
6 2-sided corner reflector array optical element 6S element surface 40 cuboid protrusion 50 through-hole 51 pyramid 52 bottom surface 53 top surface 60 base 61 2-sided corner reflector 61a, 61b orthogonal side surface (mirror surface)
62a, 62b Side surfaces other than the two-sided corner reflector (tapered surface)
63 Masking material 64 Adhesive tape 65 Flat plate 66 Transparent flat plate 70 Optical adhesive CL Intersecting line of mirror surface C Cube-shaped part T Taper part
Claims (2)
基盤と、各々が前記基盤の主面に垂直で且つ互いに直交する少なくとも2つの直交側面を有し且つ前記直交側面の内角の向きが揃うように前記基盤に一体的に形成された複数の2面コーナーリフレクタと、からなる2面コーナーリフレクタアレイ光学素子を少なくとも2枚形成する工程と、
前記2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の各々の接着すべき前記基盤の端面に隣接する前記基盤の主面部分の前記複数の2面コーナーリフレクタをマスキング材で被覆する工程と、
前記接着すべき前記基盤の端面同士の間に光学接着剤を供給して、前記光学接着剤の一部分を前記基盤の端面同士の間から前記マスキング材の表面に押し出しながら前記2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子を貼り合わせる工程と、
前記光学接着剤の一部分とともに前記マスキング材を前記基盤の主面の前記複数の2面コーナーリフレクタから除去する工程と、を含み、
前記貼り合わせる工程は、前記基盤の端面同士の間に光学接着剤を供給する前に前記2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子の前記接着すべき前記基盤の端面同士を接触させ、前記接着した前記基盤の端面間を掛け渡す位置関係で粘着テープを前記基盤の主面部分に貼付して繋げる工程を含み、
前記2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子を貼り合わせる前に前記粘着テープで繋げられた部分を支点として、隣り合う前記基盤の該端面同士を開いた状態となし、該端面同士の間に前記光学接着剤を供給した後、前記基盤の該端面同士を閉じて貼り合わせることを特徴とする作製方法。 A method of manufacturing a reflector array optical device that forms a real image of an observation object on one main surface side in a space on the other main surface side,
A plurality of two surfaces integrally formed on the substrate so that the substrate has at least two orthogonal side surfaces that are perpendicular to the main surface of the substrate and perpendicular to each other, and the directions of the internal angles of the orthogonal surfaces are aligned. Forming at least two two-sided corner reflector array optical elements comprising a corner reflector;
Coating the plurality of two-sided corner reflectors of the main surface portion of the base adjacent to the end face of the base to be bonded to each of the two two-sided corner reflector array optical elements with a masking material;
An optical adhesive is supplied between the end faces of the bases to be bonded, and a portion of the optical adhesive is pushed between the end faces of the bases to the surface of the masking material while the two two-side corners Bonding the reflector array optical element;
Removing the masking material from the plurality of two-sided corner reflectors of the main surface of the base together with a portion of the optical adhesive,
In the bonding step, before supplying an optical adhesive between the end faces of the bases, the end faces of the bases to be bonded of the two two-sided corner reflector array optical elements are brought into contact with each other and bonded. Including a step of attaching and connecting an adhesive tape to the main surface portion of the base in a positional relationship across the end faces of the base;
Before the two two-sided corner reflector array optical elements are bonded together, the end surfaces of the adjacent bases are opened with the portion connected by the adhesive tape as a fulcrum, and the end surfaces are between the end surfaces. After supplying an optical adhesive, the end surfaces of the base are closed and bonded together.
透明平板の同一平面上に光学接着剤を供給して、前記光学接着剤が供給された前記透明平板上に前記2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子をそれらの前記接着すべき前記基盤の端面同士が向かい合うように配置して、前記接着すべき前記基盤の端面同士の間に前記光学接着剤を供給して、前記基盤の該端面同士を互いに向けて突き合わせて、前記透明平板と前記2枚の2面コーナーリフレクタアレイ光学素子を貼り合わせることを特徴とする請求項1に記載の作製方法。 The bonding step includes
An optical adhesive is supplied on the same plane of the transparent flat plate, and the two two-sided corner reflector array optical elements are bonded on the transparent flat plate supplied with the optical adhesive to the end face of the base to be bonded. Arranged so as to face each other, the optical adhesive is supplied between the end faces of the bases to be bonded, the end faces of the bases are butted toward each other, and the transparent flat plate and the two sheets The manufacturing method according to claim 1 , wherein the two-surface corner reflector array optical element is bonded.
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