JP5085631B2 - 光学結像装置及びそれを用いた光学結像方法 - Google Patents

Description

本発明は、空中に実像を形成する光学結像装置及びそれを用いた光学結像方法に関する。

物体表面から発する光を用いて実像を形成するものとして、幅が数μないし数十μの複数本の両面反射帯を、隣接する反射面が互いに向き合うように微少なピッチで互いに平行に並べ、反射面で反射した反射光の収束領域を小さくした結像素子（例えば、特許文献１参照）や、入射角度と反射角度が等しくなるような光伝送路（ロッドレンズ）を光軸に対し平行に複数（例えば、放射同心状に）配置して、各光伝送路に入射し光伝送路内を通過して放出された光を収束させる複合レンズ（例えば、特許文献２参照）が提案されている。また、パネルに、パネルに直交する反射面を有する反射素子を多数配置し、物体からの光を各反射面で１回反射させ、得られた反射光を収束させて実像を形成する光学結像装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。更に、一つの平面を構成する素子面を光が透過する際に光線の屈曲を生じさせる光学素子として、素子面に垂直もしくはそれに近い角度で配置された１つ以上の鏡面による光の反射を行う単位光学素子を複数配置することにより結像素子を構成し、素子面の一方側に配置した被投影物から発せられる光を、素子面を透過する際に鏡面に反射させることで、素子面の他方側の物理的実体のない空間に実像として結像させ、またこのような結像素子を備えたディスプレイ装置を構成することが開示されている（例えば、特許文献４参照）。

特開昭５８−２１７０２号公報 特開昭６１−２５１０４号公報 特開平９−５５０３号公報 WO２００７／１１６６３９

しかしながら、特許文献１の結像素子には、物体からの光が、結像素子を通過した後は、必ずしも一点には収束せず、鮮明な実像が得られないという問題がある。更に、実像を観察する場合、観察位置によっては、実像に加えて結像素子の反射面で反射した反射光による鏡像が同時に観察され、実像の観察の妨げになるという問題も生じる。特許文献２の複合レンズでは、光通信等の分野では問題ないが、像を再生する場合では、レンズの収差、回折等の影響で、鮮明な実像が得られないという問題がある。また、特許文献３の光学結像装置では、物体からの光が反射面で反射しても、必ずしも一点には収束せず、鮮明な実像が得られないという問題がある。更に、実像を観察する場合、観察位置によっては、実像に加えて結像素子の反射面で反射した反射光による鏡像が同時に観察され、実像の観察の妨げになるという問題も生じる。更に、特許文献４の結像素子は、例えば、ナノ加工によって金属製の金型に整列した筒状体をまず作成し、相互に直交する第１及び第２内壁面に相当する側面に面粗さを５０ｎｍ以下とした平滑な鏡面形成を行うことにより形成するため、結像素子の製造が極めて困難になるという問題があると共に、結像素子のコストが高くなるという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、比較的製造が容易で、物体を見る観察者側の空中に鮮明な実像を簡便に形成することが可能な光学結像装置及びそれを用いた光学結像方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る光学結像装置は、物体からの光を、第１の反射面で反射し、更に該第１の反射面と対となって段違いに配置され、平面視して該第１の反射面と交差配置された第２の反射面で反射させて通過させる光反射素子を多数有する平板状の光制御パネルを備え、該光制御パネルを中心として、前記物体と面対称の位置に該物体の実像を結像する光学結像装置であって、
前記光制御パネルを平面視して、該光制御パネル内に配置された前記光反射素子の前記第１の反射面と前記第２の反射面との交差角度を二等分する二等分線は、前記光制御パネル上の一点で交わる。

第１の発明に係る光学結像装置において、前記二等分線が交わる前記一点を中心に前記光反射素子が配置されない平板状の遮光部が形成され、前記物体は、前記一点を通過し前記遮光部に垂直な垂線を中心軸とし断面を前記遮光部とする筒体内で該遮光部の一方側に配置されることが好ましい。

前記目的に沿う第２の発明に係る光学結像装置は、物体からの光を、第１の反射面で反射し、更に該第１の反射面と対となって段違いに配置され、平面視して該第１の反射面と交差配置された第２の反射面で反射させて通過させる光反射素子を多数有する平板状の光制御パネルを備え、該光制御パネルを中心として、前記物体と面対称の位置に該物体の実像を結像する光学結像装置であって、
前記光制御パネルは、含まれる前記第１の反射面と前記第２の反射面がそれぞれ平行となって分割された複数の分割光制御パネルを有し、平面視した前記各分割光制御パネルの中心線は、前記光制御パネル上の一点で交わり、しかも、平面視して前記中心線上にある前記光反射素子の前記第１の反射面と前記第２の反射面との交差角度を二等分する二等分線は、前記中心線に一致する。

第２の発明に係る光学結像装置において、前記分割光制御パネルに含まれる前記第１、第２の反射面は、それぞれ第１、第２の分割透明平板の内部に、該第１、第２の分割透明平板の一方側の面に垂直に多数かつ帯状に一定のピッチで並べて形成され、多数の前記光反射素子は、該第１及び第２の分割透明平板のそれぞれの一面側を、前記第１、第２の反射面を交差させて向かい合わせに配置することにより形成されることが好ましい。

第２の発明に係る光学結像装置において、前記各分割光制御パネルの中心線が交わる前記一点を中心に前記光反射素子が配置されない平板状の遮光部が形成され、前記物体は、前記一点を通過し前記遮光部に垂直な垂線を中心軸とし断面を前記遮光部とする筒体内で該遮光部の一方側に配置されることが好ましい。

前記目的に沿う第３の発明に係る光学結像方法は、物体からの光を、第１の反射面で反射し、更に該第１の反射面と対となって段違いに配置され、平面視して該第１の反射面と交差配置された第２の反射面で反射させて通過させる光反射素子を多数有する平板状の光制御パネルを用い、該光制御パネルを中心として、前記物体と面対称の位置に該物体の実像を結像する光学結像方法であって、
前記光制御パネルを平面視して、該光制御パネルに含まれる前記光反射素子の前記第１の反射面と前記第２の反射面との交差角度を二等分する二等分線を、前記光制御パネル上の一点で交わらせて、前記光反射素子を通過する光の中で、前記第１の反射面及び前記第２の反射面でそれぞれ１回ずつ反射して前記光反射素子を通過する光を増加させる。

第３の発明に係る光学結像方法において、前記二等分線が交わる前記一点を中心に前記光反射素子が配置されない平板状の遮光部を形成し、前記物体を、前記一点を通過し前記遮光部に垂直な垂線を中心軸とし断面を前記遮光部とする筒体内で該遮光部の一方側に配置することが好ましい。

前記目的に沿う第４の発明に係る光学結像方法は、物体からの光を、第１の反射面で反射し、更に該第１の反射面と対となって段違いに配置され、平面視して該第１の反射面と交差配置された第２の反射面で反射させて通過させる光反射素子を多数有する平板状の光制御パネルを用い、該光制御パネルを中心として、前記物体と面対称の位置に該物体の実像を結像する光学結像方法であって、
前記光制御パネルを、含まれる前記第１の反射面と前記第２の反射面がそれぞれ平行となる複数の分割光制御パネルに分割し、平面視した前記各分割光制御パネルの中心線を、前記光制御パネル上の一点で交わらせ、しかも、平面視して前記中心線上にある前記光反射素子の前記第１の反射面と前記第２の反射面との交差角度を二等分する二等分線を、前記中心線に一致させて、前記各分割光制御パネル内で、前記第１の反射面及び前記第２の反射面でそれぞれ１回ずつ反射させて光を通過させる前記光反射素子に対して、該第１の反射面又は該第２の反射面で１回反射して光を通過させる該光反射素子の割合を減少させる。

第４の発明に係る光学結像方法において、前記各分割光制御パネルの中心線が交わる前記一点を中心に前記光反射素子が配置されない平板状の遮光部を形成し、前記物体を、前記一点を通過し前記遮光部に垂直な垂線を中心軸とし断面を前記遮光部とする筒体内で該遮光部の一方側に配置することが好ましい。

第１の発明に係る光学結像装置においては、光制御パネル内の光反射素子に入射した物体からの光は、第１の反射面で反射し、更に第１の反射面と交差配置された第２の反射面で反射して通過するので、物体の一点から放射状に放出された光の中で、異なる光反射素子を通過した光を収束させることができ、実像を結像させることが可能になる。そして、光制御パネルを平面視して、光反射素子の第１の反射面と第２の反射面との交差角度を二等分する二等分線が、光制御パネル上の一点で交わるようにすることで、各光反射素子において、第１の反射面及び第２の反射面でそれぞれ１回ずつ反射して光反射素子を通過する光に対して、第１の反射面又は第２の反射面で１回のみ反射して光反射素子を通過する光（１回反射の透過光）の割合を大幅に減少させて、１回反射の透過光による物体の鏡像がゴースト又はノイズとして出現するのを大幅に抑制すると共に、明るい実像を得ることが可能な光制御パネルを実現できる。

第１の発明に係る光学結像装置において、二等分線が交わる一点を中心に光反射素子が配置されない平板状の遮光部が形成され、物体が、この一点を通過し遮光部に垂直な垂線を中心軸とし断面を遮光部とする筒体内で遮光部の一方側に配置される場合、物体からの光の中で、第１の反射面及び第２の反射面で反射せずにそのまま透過する光（無反射の透過光）を遮断することができると共に、物体からの光の中で１回反射の透過光を効率的に遮断することができる。

第２の発明に係る光学結像装置においては、光制御パネル内の光反射素子に入射した物体からの光は、第１の反射面で反射し、更に第１の反射面と交差配置された第２の反射面で反射して通過するので、物体の一点から放射状に放出された光の中で、異なる光反射素子を通過した光を収束させることができ、実像を結像させることが可能になる。そして、光制御パネルは、含まれる第１の反射面と第２の反射面がそれぞれ平行となって分割された複数の分割光制御パネルを有し、平面視した各分割光制御パネルの中心線は、光制御パネル上の一点で交わり、しかも、平面視して中心線上にある光反射素子の第１の反射面と第２の反射面との交差角度を二等分する二等分線を、中心線に一致させることで、各分割光制御パネルにおいて、第１の反射面及び第２の反射面でそれぞれ１回ずつ反射して光反射素子を通過する光に対して、第１の反射面又は第２の反射面で１回のみ反射して光が通過する光反射素子の割合を減少させて、１回反射の透過光による物体の鏡像がゴースト又はノイズとして出現するのを抑制すると共に、明るい実像を結像することが可能な光制御パネルを簡便に実現することができる。

第２の発明に係る光学結像装置において、分割光制御パネルに含まれる第１、第２の反射面を、それぞれ第１、第２の分割透明平板の内部に、第１、第２の分割透明平板の一方側の面に垂直に多数かつ帯状に一定のピッチで並べて形成し、多数の光反射素子を、第１及び第２の分割透明平板のそれぞれの一面側を、第１、第２の反射面を交差させて向かい合わせに配置することにより形成する場合、多数の光反射素子を容易かつ安価に製造することができる。

第２の発明に係る光学結像装置において、各分割光制御パネルの中心線が交わる一点を中心に光反射素子が配置されない平板状の遮光部が形成され、物体は、一点を通過し遮光部に垂直な垂線を中心軸とし断面を遮光部とする筒体内で遮光部の一方側に配置される場合、物体からの光の中で、第１の反射面及び第２の反射面で反射せずに透過する光（無反射の透過光）を遮断することができると共に、物体からの光の中で１回反射の透過光を効率的に遮断することができる。

第３の発明に係る光学結像方法においては、光制御パネル内の光反射素子に入射した物体からの光は、第１の反射面で反射し、更に第１の反射面と交差配置された第２の反射面で反射して通過するので、物体の一点から放射状に放出された光の中で、異なる光反射素子を通過した光を収束させることができ、実像を結像させることが可能になる。そして、光制御パネルを平面視して、光制御パネルに含まれる光反射素子の第１の反射面と第２の反射面との交差角度を二等分する二等分線を、光制御パネル上の一点で交わらせて、光反射素子を通過する光の中で、第１の反射面及び第２の反射面でそれぞれ１回ずつ反射して光反射素子を通過する光に対して、第１の反射面又は第２の反射面で１回反射して光反射素子を通過する光（１回反射の透過光）の割合を減少させるので、１回反射の透過光による物体の鏡像が実像に重なり合って出現するのを大幅に抑制することができ、ゴースト又はノイズが大幅に低減された状態の明るい実像を得ることができる。

第３の発明に係る光学結像方法において、二等分線が交わる一点を中心に光反射素子が配置されない平板状の遮光部を形成し、物体を、一点を通過し遮光部に垂直な垂線を中心軸とし断面を遮光部とする筒体内で遮光部の一方側に配置する場合、物体からの光の中で、第１の反射面及び第２の反射面で反射せずにそのまま透過する光（無反射の透過光）を遮断することができると共に、物体からの光の中で１回反射の透過光を効率的に遮断することができる。

第４の発明に係る光学結像方法においては、光制御パネル内の光反射素子に入射した物体からの光は、第１の反射面で反射し、更に第１の反射面と交差配置された第２の反射面で反射して通過するので、物体の一点から放射状に放出された光の中で、異なる光反射素子を通過した光を収束させることができ、実像を結像させることが可能になる。そして、光制御パネルを、含まれる第１の反射面と第２の反射面がそれぞれ平行となる複数の分割光制御パネルに分割し、平面視した各分割光制御パネルの中心線を、光制御パネル上の一点で交わらせ、しかも、平面視して中心線上にある光反射素子の第１の反射面と第２の反射面との交差角度を二等分する二等分線を、中心線に一致させて、各分割光制御パネル内で、第１の反射面及び第２の反射面でそれぞれ１回ずつ反射させて光を通過させる光反射素子に対して、第１の反射面又は第２の反射面で１回反射して光を通過させる光反射素子の割合を減少させるので、１回反射の透過光による物体の鏡像がゴースト又はノイズとして出現するのを抑制すると共に、明るい実像を結像することが可能となる。

第４の発明に係る光学結像方法において、各分割光制御パネルの中心線が交わる一点を中心に光反射素子が配置されない平板状の遮光部を形成し、物体を、一点を通過し遮光部に垂直な垂線を中心軸とし断面を遮光部とする筒体内で遮光部の一方側に配置する場合、物体からの光の中で、第１の反射面及び第２の反射面で反射せずにそのまま透過する光（無反射の透過光）を遮断することができると共に、物体からの光の中で１回反射の透過光を効率的に遮断することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る光学結像装置の光制御パネルに設けられた光反射素子の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は同光学結像装置の平面図、側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は分割光制御パネルの断面図、平面図である。 複合パネルの説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は同光学分割光制御パネルの作製方法の説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は同光学分割光制御パネルの作製方法の説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光学結像装置の光制御パネルに設けられた光反射素子の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図７のＸ矢視断面図、Ｙ矢視断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係る光学結像装置の平面図、側断面図である。 同光学結像装置の光制御パネルに設けられた光反射素子の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は本発明の第４の実施の形態に係る光学結像装置の平面図、側断面図である。 同光学結像装置の光制御パネルに設けられた光反射素子の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は本発明の第５の実施の形態に係る光学結像装置の平面図、側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は同光学分割光制御パネルの作製方法の説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は分割光制御パネルの作製方法の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る光学結像装置１０は、物体１１からの光を、第１の反射面１２でそれぞれ反射し、更に第１の反射面１２と対となって段違いに配置され、平面視して第１の反射面１２と交差配置、例えば直交配置された第２の反射面１３で反射させて通過させる光反射素子１４を多数有する平板状の光制御パネル１５を備え、光制御パネル１５を中心として、物体１１と面対称の位置に物体１１の実像１６を結像するものである。ここで、隣り合う光反射素子１４は密接し、各光反射素子１４の第１、第２の反射面１２、１３はそれぞれ平行である。このため、各第１、第２の反射面１２、１３は、それぞれ密接し一体となっている。なお、図１では、光反射素子１４を明示すため、光反射素子１４に対応する第１の反射面１２のみを示している。以下、詳細に説明する。

光制御パネル１５は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、含まれる第１の反射面１２と第２の反射面１３がそれぞれ平行となって分割された複数の、例えば、Ｎ枚の同一サイズの台形状の分割光制御パネル１７を有し、平面視した各分割光制御パネル１７の中心線Ｐは、光制御パネル１５上の一点で交わり、しかも、平面視して中心線Ｐ上にある光反射素子１４の第１の反射面１２と第２の反射面１３との交差角度を二等分する二等分線は、中心線Ｐに一致している。ここで、分割光制御パネル１７の形状が同一サイズの台形である場合、分割光制御パネル１７の中心線Pが１点で交わるように分割光制御パネル１７を並べて形成される光制御パネル１５は、平面視して正Ｎ角形となる。

また、各分割光制御パネル１７の中心線Pが交わる一点を中心に光反射素子１４が配置されない平板状の遮光部１８が形成され、物体１１は、この一点を通過し遮光部１８に垂直な垂線を中心軸とし断面を遮光部１８とする筒体１９内で遮光部１８の一方側（図２（Ｂ）では遮光部１８の下方）に配置される。ここで、分割光制御パネル１７の形状が台形の場合、平面視した遮光部１８は、例えば、平面視した物体１１の外接円に外接する正Ｎ角形となる。遮光部１８を設けることで、物体１１からの光の中で、第１の反射面１２及び第２の反射面１３で反射せずに光反射素子１４を通過する光（無反射の通過光）を遮断することができる。また、物体１１からの光の中で、光制御パネル１５に小さな入射角度で入射して第１の反射面１２又は第２の反射面１３で１回だけ反射して光反射素子１４を通過する光も効率的に遮断することができる。これによって、第１の反射面１２又は第２の反射面１３での１回反射による物体１１の鏡像が、実像１６に対してゴースト又はノイズとして出現するのを抑制することができる。

なお、Ｎは、例えば、４〜１００の範囲の整数である。そして、Nが大きいほど、光制御パネル１５に含まれる光反射素子１４に対する中心線Ｐ上にある光反射素子１４の割合が向上する。中心線Ｐ上にある光反射素子１４の割合が向上することによって、第１の反射面１２及び第２の反射面１３でそれぞれ１回だけ反射して光反射素子１４を通過する光の割合を相対的に増加させる（第１の反射面１２又は第２の反射面１３で１回だけ反射して光反射素子１４を通過する光の割合を相対的に減少させる）ことができ、実像１６を明るくすることができると共に、物体１１の鏡像の出現を抑制することができる。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、分割光制御パネル１７に含まれる第１、第２の反射面１２、１３は、それぞれ第１、第２の分割透明平板２０、２１の内部に、第１、第２の分割透明平板２０、２１の一方側の面に垂直に多数かつ帯状に一定のピッチ（例えば、０．１〜１ｍｍ）で並べて形成されている。そして、多数の光反射素子１４は、第１及び第２の分割透明平板２０、２１のそれぞれの一面側を、第１、第２の反射面１２、１３を直交させて向かい合わせに密着させて配置することにより形成されている。これによって、多数の光反射素子１４を容易かつ安価に製造することができる。

なお、台形状の分割光制御パネル１７は、例えば、以下のようにして作製することができる。
先ず、例えば、アルミニウム又は銀等の金属蒸着層（又はめっき層）からなる金属反射面（従って、両面反射面となる）が、一面側に形成された一定厚みの板状の透明合成樹脂板（例えば、アクリル樹脂板又はガラス板）を、金属反射面が一方側に配置されるように、又は金属反射面同士が互いに密接されるように多数枚積層して積層体を作製する。次いで、図４に示すように、この積層体から各金属反射面に対して垂直な切り出し面が形成されるように切り出すことにより第１、第２のパネル２２、２３を作製する。そして、第１のパネル２２に形成されている金属反射面２４に対して、第２のパネル２３に形成されている金属反射面２５が直交するように向かい合わせに密着し、例えば、透明な接着剤で固定して複合パネル２６を形成する。なお、透明合成樹脂板又はガラス板の厚みが金属反射面のピッチに相当し、積層体から切り出す際の厚みで第１、第２のパネルの厚みが決定される。

次いで、図５（Ａ）に示すように、複合パネル２６を水平に配置し、平面視した複合パネル２６内の第１のパネル２２に形成された金属反射面２４と第２のパネル２３に形成された金属反射面２５との交差角度（９０度）を二等分する各二等分線の方向が、左右方向に対して直交するように複合パネル２６をその中心周りで回転する。そして、図５（Ｂ）に示すように、台形の上底及び下底が左右方向に平行となって、台形の中心線が二等分線の中の１つと一致するように分割光制御パネル１７を複合パネル２６から切り出す。ここで、平面視した物体１１の外接円の半径Ｒ_Ｉ、平面視して正Ｎ角形の光制御パネル１５の中心と各頂点との距離をＲ_Oとすると、上底の長さＬ_Ｕは２Ｒ_Ｉsin（１８０／N）、下底の長さＬ_Ｄは２Ｒ_Osin（１８０／N）である。これによって、例えば、第１のパネル２２により第１の分割透明平板２０が形成され、第１のパネル２２に形成されている金属反射面２４が第１の反射面１２となる。また、第２のパネル２３により第２の分割透明平板２１が形成され、第２のパネル２３に形成されている金属反射面２５が第２の反射面１３となる。また、分割光制御パネル１７の全側面は遮光処理して、隣り合う分割光制御パネル１７間において、分割光制御パネル１７の側面を介して光が入射するのを防止する。

なお、切り出した台形状の分割光制御パネル１７を、各分割光制御パネル１７の中心線Pが一点で交わるように連接させて並べ、中央部に正Ｎ角形の孔が形成された正Ｎ角形を作製し、正Ｎ角形の孔に不透明性部材で形成された正Ｎ角形の遮光部１８を装入することにより、光制御パネル１５が作製される。ここで、第１及び第２のパネル２２、２３にそれぞれ形成されている金属反射面２４、２５は平行で、第１のパネル２２により第１の分割透明平板２０が、第２のパネル２３により第２の分割透明平板２１がそれぞれ形成されるので、第１及び第２の分割透明平板２０、２１で分割光制御パネル１７が形成される場合、分割光制御パネル１７に含まれる第１の反射面１２（第１のパネル２２の金属反射面２４）、第２の反射面１３（第２のパネル２３の金属反射面２５）はそれそれ平行となる。

更に、台形状の分割光制御パネル１７は、例えば、以下のようにしても作製することができる。
先ず、複合パネル２６を水平に配置し、平面視した複合パネル２６内の第１のパネル２２に形成された金属反射面２４と第２のパネル２３に形成された金属反射面２５との交差角度（９０度）を二等分する各二等分線の方向が、左右方向に対して直交するように複合パネル２６をその中心の周りで回転する。そして、図６（Ａ）に示すように、複合パネル２６から、例えば、一方の辺が金属反射面２４と金属反射面２５との交差角度を二等分する二等分線に平行で、一方の辺に直交する他方の辺が二等分線に直交する矩形状の基材パネル２７を切り出す。次いで、図６（Ｂ）に示すように、基材パネル２７から高さが基材パネル２７の一方の辺の長さに等しく、各頂点が対向する他方の辺上にそれぞれ存在し、中心線が金属反射面２４と金属反射面２５との交差角度を二等分する二等分線の１つと一致するように二等辺三角形状のパネル片２８を切り出し、図６（Ｃ）に示すように、二等辺三角形状のパネル片２８を台形状に組合わせて分割光制御パネル１７を形成する。ここで、分割光制御パネル１７を形成した際に、中央部に配置される二等辺三角形状の各パネル片２８の中心線は連続して直線状になって、台形状の分割光制御パネル１７の中心線と一致するようにする。これによって、例えば、第１のパネル２２により第１の分割透明平板２０が形成され、第１のパネルに形成されている金属反射面２４が第１の反射面１２となり、第２のパネル２３により第２の分割透明平板２１が形成され、第２のパネル２３に形成されている金属反射面２５が第２の反射面１３となる。また、各パネル片２８の全側面は遮光処理して、隣り合う各パネル片２８間において、パネル片２８の側面を介して光が入射するのを防止する。

ここで、二等辺三角形状のパネル片２８の底辺に対向する頂点の角度θを小さくする程、分割光制御パネル１７の組合せで形成される正Ｎ角形の光制御パネル１５においてＮを大きくでき、光制御パネル１５に含まれる光反射素子１４に対する中心線Ｐ上にある光反射素子１４の割合を向上することができる。これによって、第１の反射面１２及び第２の反射面１３でそれぞれ１回だけ反射して光反射素子１４を通過する光の割合を相対的に増加させることができ、実像を明るくできると共に、物体１１の鏡像の出現を抑制することができる。

ここで、第１、第２の分割透明平板２０、２１の厚みを決定する第１、第２のパネル２２、２３の厚みは、分割光制御パネル１７の強度やサイズに応じて調整する必要があるが、例えば、０．５〜１０ｍｍである。また、第１、第２の反射面１２、１３の幅は、第１、第２の反射面１２、１３のピッチｑに対して、例えば、０．５ｑ以上３ｑ以下（好ましくは０．９ｑ〜１．１ｑ、より好ましくはｑ）である。第１、第２の反射面１２、１３の幅が３ｑを超えると、第１、第２の反射面１２、１３で反射した光が隣の第１、第２の反射面１２、１３で反射され、再び第１、第２の反射面１２、１３で反射することが繰返され鮮明な像が得られない。一方、第１、第２の反射面１２、１３の幅が０．５ｑ未満の場合、第１、第２の反射面１２、１３で反射される光が少なくなって鮮明な像が得られない。

物体１１の実像１６は、光制御パネル１５を中心として、物体１１と面対称の位置に形成されるので、光制御パネル１５のサイズは、平面視した物体１１のサイズ、物体１１と光制御パネル１５との距離を考慮して決定する。なお、光制御パネル１５のサイズが決まると、第１、第２の反射面１２、１３のピッチｑは、光制御パネル１５のサイズに応じて調整することが望ましく、光制御パネル１５のサイズが小さい場合は第１、第２の反射面１２、１３のピッチｑを小さく、光制御パネル１５のサイズが大きい場合は第１、第２の反射面１２、１３のピッチｑを大きく設定する。例えば、光制御パネル１５のサイズが１辺１００ｍｍの正方形の場合、０．３〜０．４ｍｍ、光制御パネル１５のサイズが１辺４００ｍｍの正方形の場合、０．６〜０．８ｍｍ程度である。

続いて、本発明の第１の実施の形態に係る光学結像装置１０による光学結像方法について説明する。
図２（Ｂ）に示すように、筒体１９内で遮光部１８の一方側に配置された物体１１からの光が、光反射素子１４を多数有する平板状の光制御パネル１５に入射する場合、光制御パネル１５に対する入射角度が小さな光は遮光部１８で遮られ、光制御パネル１５に対して入射角度の大きな（斜めに入射する）光は分割光制御パネル１７に入射する。分割光制御パネル１７に入射した光は、図３に示すように、分割光制御パネル１７内の光反射素子１４内に進入し第１の反射面１２で反射される。そして、第１の反射面１２で反射された反射光は、光反射素子１４内を更に進行する。ここで、第１の反射面１２のａ_１点、ａ_２点、ａ_３点でそれぞれ反射された反射光は第２の反射面１３のｂ_１点、ｂ_２点、ｂ_３点で反射されて光反射素子１４内を進行し、光反射素子１４から外部に放出される。また、第１の反射面１２で反射された反射光の一部は、第２の反射面１３で反射されずに光反射素子１４内を進行し外部に放出される。

ここで、第１、第２の反射面１２、１３は、直交させて向かい合わせた状態で配置されているため、第１の反射面１２のａ_１点、ａ_２点、ａ_３点で１回目の反射をして、その反射光が第２の反射面１３のｂ_１点、ｂ_２点、ｂ_３点で２回目の反射を起こすと、図３（Ｂ）に示すように、２回目の反射光は第１の反射面１２に入射した入射光と平面視して平行になる。このため物体１１から光学結像装置１０に入射した光の中で、第１、第２の反射面１２、１３で連続して反射した反射光は、光制御パネル１５を挟んで物体１１と対称位置に収束し、光制御パネル１５を挟んで物体１１と面対称位置に物体１１の実像１６が形成される。

一方、光反射素子１４内の第１の反射面１２で反射されて光反射素子１４内を進行し、そのまま光反射素子１４内を進行して外部に放出される光、光反射素子１４内に進入し第２の反射面１３で反射され、そのまま光反射素子１４内から外部に放出された光は、いずれも光反射素子１４に入射する入射光とは平面視して平行でない。このため、光反射素子１４から外部に放出される光は交わることがなく、像は形成されない。なお、光学結像装置１０では、第１、第２の反射面１２、１３が金属反射面なので、第１、第２の反射面１２、１３で反射する光の入射角度に制限がなく光の反射角が任意となる。このため、広範囲の角度で結像できる。

ここで、光制御パネル１５は、含まれる第１の反射面１２と第２の反射面１３がそれぞれ平行となる複数の分割光制御パネル１７に分割され、平面視した各分割光制御パネル１７の中心線Pを、一点（光制御パネル１５の中心）で交わらせ、しかも、平面視して中心線Ｐ上にある光反射素子１４の第１の反射面１２と第２の反射面１３との交差角度を二等分する二等分線の１つを中心線Ｐに一致させている。これによって、光制御パネル１５に含まれる光反射素子１４に対する中心線Ｐ上にある光反射素子１４の割合が向上する。中心線Ｐ上にある光反射素子１４の割合が向上することによって、第１の反射面１２及び第２の反射面１３でそれぞれ１回だけ反射して光反射素子１４を通過する光の割合を相対的に増加させることができ、実像１６を明るくできると共に、物体１１の鏡像の出現を抑制することができる。

また、物体１１を、各分割光制御パネル１７の中心線Pが交わる一点を通過し遮光部１８に垂直な垂線を中心軸とし断面を遮光部１８とする筒体１９内で遮光部１８の一方側（図２（Ｂ）では遮光部１８の下方）に配置することで、物体１１からの光の中で、光反射素子１４の第１の反射面１２及び第２の反射面１３で反射せずにそのまま光反射素子１４を通過する光を遮断することができる。これにより、実像１６が形成される領域の背景が不用意に明るくなるのを防止できる。更に、光制御パネル１５に小さな入射角度で入射し、第１の反射面１２又は第２の反射面１３で１回反射して光反射素子１４を通過する光を効率的に遮断することができる。これにより、１回反射の透過光による物体１１の鏡像が実像１６に重なり合って出現するのを大幅に抑制することができる。

本発明の第２の実施の形態に係る光学結像装置２９は、図７、図８に示すように、第１の実施の形態に係る光学結像装置１０と比較して、分割光制御パネル３０の構成が異なっていることが特徴となっている。このため、分割光制御パネル３０について詳細に説明し、光学結像装置１０と同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

分割光制御パネル３０に含まれる第１、第２の反射面３１、３２は、それぞれ厚みが０．５〜１０ｍｍの第１、第２の分割透明平板３３、３４（例えば、アクリル樹脂板）の内部に、第１、第２の分割透明平板３３、３４の一方側の面に垂直に多数かつ帯状に一定のピッチ（例えば、０．１〜１ｍｍ）で並べて形成されている。そして、多数の光反射素子３５は、第１及び第２の分割透明平板３３、３４のそれぞれの一面側を、第１、第２の反射面３１、３２を直交させて向かい合わせに密着させて配置する（交差配置の一例）ことにより形成されている。これによって、多数の光反射素子３５を容易かつ安価に製造することができる。なお、図７では、光の進行経路を明確に示すために、第１、第２の分割透明平板３３、３４を分離して示している。

図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１、第２の分割透明平板３３、３４には、それぞれ透明合成樹脂板の一方側の面から厚み方向に伸びる垂直面を有する断面直角三角形の溝３６、３７が、第１、第２の反射面３１、３２のピッチと同一の所定ピッチで形成されている。なお、溝３６、３７の垂直面が、第１、第２の分割透明平板３３、３４内に斜めに入射する光を反射する第１、第２の反射面３１、３２となっている。溝３６間及び溝３７間にはそれぞれ、第１、第２の反射面３１、３２から反射された反射光を通過させる光通過面を構成する光透過部３８、３９が形成されている。なお、溝３６、３７の垂直面は金属（例えば、銀）めっき層又は金属蒸着層（金属反射面を構成する）が形成されていてもよい。

第１、第２の分割透明平板３３、３４は、金型を用いるプレス成形によって製造することも可能であるが、所定形状の金型内に透明合成樹脂を注入し固化することで製造するのが好ましい。溝３６、３７は、予め金型にその基形状が形成されていて、第１、第２の分割透明平板３３、３４の製造時に、この第１、第２の分割透明平板３３、３４の一方側の面に形成される。溝３６、３７の斜面４０、４１を形成する金型部分の表面に、例えば、３〜５０μｍの凹凸部を形成するショットブラスト処理又は梨地処理することにより、溝３６、３７の斜面４０、４１には金型の凹凸部が転写された凸凹部が形成されて散乱光処理が施される。なお、この実施の形態において、第１の分割透明平板３３の第１の反射面３１の端部と、第２の分割透明平板３４の第２の反射面３２の端部とは当接させて配置した。

ここで、図７に示すように、帯状の第１、第２の反射面３１、３２の幅ｗは、第１、第２の反射面３１、３２（溝３６、３７）のピッチｐに対して、例えば、０．５ｐ以上３ｐ以下（好ましくは０．９ｐ〜１．１ｐ、より好ましくはｐ）としている。第１、第２の反射面３１、３２の幅が３ｐを超えると、第１、第２の反射面３１、３２で反射した光が斜面４０、４１で散乱され散乱光の一部が再び第１、第２の反射面３１、３２で反射することが繰返され鮮明な像が得られない。一方、第１、第２の反射面３１、３２の幅が０．５ｐ未満の場合、第１、第２の反射面３１、３２で反射される光が少なくなって鮮明な像が得られない。

続いて、図２、図７を用いて、第２の実施の形態に係る光学結像装置２９による光学結像方法について説明する。
図２に示すように、遮光部１８の中心を通過する垂線の一方側に配置された物体１１からの光が、光反射素子３５を多数有する平板状の光制御パネル１５に入射する場合、光制御パネル１５に対する入射角度が小さな光は遮光部１８で遮られ、光制御パネル１５に対して入射角度の大きな（斜めに入射する）光は、図７に示す分割光制御パネル３０に入射する。分割光制御パネル３０に入射した光は、光反射素子３５の第１の分割透明平板３３内に入射点イから進入し進行する。ここで、断面直角三角形の溝３６、３７内（垂直面の外側領域）には空気が存在しているので、分割光制御パネル３０内（垂直面の内側領域）の光屈折率ｎ_ｍは、垂直面の外側領域、すなわち空気の光屈折率ｎ_ａより大きい。このため、光反射素子３５内を進行した光が垂直面に入射角θで入射する際に、入射角θがｓｉｎθ_ｃ＝ｎ_ｍ／ｎ_ａの関係を満たす角度θ_ｃを超える角度で垂直面内に入射する場合、垂直面で光の全反射が起こり、このとき垂直面は第１の反射面３１となる。

そして、第１の反射面３１の、例えば、反射点ロで全反射した光は光透過部３８に到達し出光点ハから出光する。ここで、第１の分割透明平板３３と第２の分割透明平板３４は密着しているので、出光点ハから出光した光は光通過部３９の入光点ニ（出光点ハと密着）から第２の分割透明平板３４内に進入しする。なお、互いに当接している光通過部３８、３９を介して第１の反射面３１で全反射した光の一部は第２の分割透明平板３４内に進入し、残部は散乱光処理された斜面４０で散乱して減衰する。第２の分割透明平板３４内に進入した光は、第２の分割透明平板３４内を進行し断面直角三角形の溝３７の垂直面に到達する。そして、溝３７の垂直面に到達した光のなかで全反射を起こす入射角度で垂直面、例えば、反射点ホに入射した光に対してのみ垂直面は第２の反射面３２として作用し、全反射した光は第２の分割透明平板３４内を更に進行し、第２の分割透明平板３４内の他方側（第２の反射面３２が形成されていない側）の面内の出光点ヘから外部に放出される。

なお、第１の分割透明平板３３の垂直面に入射角がθ_ｃ未満で入射した光は垂直面で屈折して溝３６内に進入し、一部の光は散乱光処理がなされた斜面４０で散乱して減衰し、残部は第２の分割透明平板３４の光透過部３９を通過して第２の分割透明平板３４に進入する。そして、第２の分割透明平板３４に進入した光のなかで、溝３７の垂直面で全反射された光、第２の分割透明平板３４内をそのまま進行する光は、第２の分割透明平板３４の他方側まで進行し他方側の面から外部に放出される。また、第１の分割透明平板３３の溝３６の垂直面に入射角がθ_ｃで入射した光は、溝３６の垂直面で反射してこの垂直面に沿った光となって第２の分割透明平板３４の光透過部３９から第２の分割透明平板３４内に進入する。そして、第２の分割透明平板３４内に進入した光の中で、一部は散乱光処理がなされた溝３７の斜面４１で散乱して減衰し、残部は第２の分割透明平板３４の他方側の面から外部に放出される。更に、光通過部３８、３９を介して第１の分割透明平板３３から第２の分割透明平板３４内に直接進入し、第２の分割透明平板３４内を進行して第２の分割透明平板３４の他方側の面から外部に放出される光も存在する。

ここで、第１、第２の反射面３１、３２は、直交させて向かい合わせた状態で配置されているため、第２の分割透明平板３４内を進行して第２の分割透明平板３４の他方側の面から外部に放出される光のなかで、第１の反射面３１に入射した入射光が第１の反射面３１で１回目の反射をしてその反射光が第２の反射面３２で２回目の反射を起こすと、２回目の反射光は、第１の反射面３１に入射した入射光の入射角度と同一の角度で放射される。このため、物体１１から光制御パネル１５に入射した光のなかで、第１、第２の反射面３１、３２で連続して反射した反射光は、光制御パネル１５を挟んで物体１１と対称位置に収束し、光制御パネル１５を挟んで物体１１と面対称位置に物体１１の実像１６が生成する。

一方、第１の分割透明平板３３の溝３６内を通過してから第２の分割透明平板３４内に進入し第２の分割透明平板３４の他方側まで進行し他方側の面から外部に放出された光、第１の分割透明平板３３の溝３６の垂直面に入射角θ_ｃで入射し、溝３６の垂直面に沿った光となって第２の分割透明平板３４内に進入し第２の分割透明平板３４の他方側まで進行し他方側の面から外部に放出された光、及び第１の分割透明平板３３から第２の分割透明平板３４内に直接進入し、第２の分割透明平板３４内を進行して第２の分割透明平板３４の他方側の面から外部に放出される光は、いずれも第１の分割透明平板３３に入射する入射光とは同一角度で反射しない。このため、第２の分割透明平板３４の他方側の面から外部に放出される光は交わることがなく、像は形成されない。

ここで、光制御パネル１５は、図２、図７に示すように、含まれる第１の反射面３１と第２の反射面３２がそれぞれ平行となる複数の分割光制御パネル３０に分割され、平面視した各分割光制御パネル３０の中心線Pを、光制御パネルの中心で交わらせ、しかも、平面視して中心線Ｐ上にある光反射素子３５の第１の反射面３１と第２の反射面３２との交差角度を二等分する二等分線を、中心線Ｐに一致させている。これによって、光制御パネルに含まれる光反射素子３５に対する中心線Ｐ上にある光反射素子３５の割合が向上する。中心線Ｐ上にある光反射素子３５の割合が向上することによって、第１の反射面３１及び第２の反射面３２でそれぞれ１回だけ反射して光反射素子３５を通過する光の割合を相対的に増加させることができ、実像１６を明るくできると共に、物体１１の鏡像の出現を抑制することができる。

また、物体１１を、各分割光制御パネル３０の中心線Pが交わる一点を通過し遮光部１８に垂直な垂線を中心軸とする筒体１９内で遮光部１８の一方側（図２（Ｂ）では遮光部１８の下方）に配置することで、物体１１からの光の中で、光反射素子３５の第１の反射面３１又は第２の反射面３２で反射せずにそのまま光反射素子３５を通過する光、第１の反射面３１又は第２の反射面３２で１回反射して光反射素子３５を通過する光を効率的に遮断することができる。これにより、１回反射の透過光による物体の鏡像が実像１６に重なり合って出現するのを大幅に抑制することができる。

本発明の第３の実施の形態に係る光学結像装置４２は、図９（Ａ)、（Ｂ）、図１０に示すように、物体１１からの光を、第１の反射面４３で反射し、更に第１の反射面４３と対となって段違いに配置され、平面視して第１の反射面４３と交差配置の一例である直交配置された第２の反射面４４で反射させて通過させる光反射素子４５を多数有する平板状の光制御パネル４６を備え、光制御パネル４６を中心として、物体１１と面対称の位置に物体１１の実像１６を結像するものである。

ここで、光制御パネル４６を平面視して、光制御パネル４６内に配置された光反射素子４５の第１の反射面４３と第２の反射面４４との交差角度を二等分する二等分線は、光制御パネル４６上の一点で交わっている。また、二等分線が交わる光制御パネル４６上の一点を中心に光反射素子４５が配置されない平板状の遮光部４７が形成され、物体１１は、一点を通過し遮光部４７に垂直な垂線を中心軸とし断面を遮光部４７とする筒体４８内で遮光部４７の一方側（図９（Ｂ）では下方）に配置される。以下、詳細に説明する。

光制御パネル４６は、例えば、円形の透明平板で形成された第１、第２の光制御パネル４９、５０を有している。第１、第２の光制御パネル４９、５０には、第１、第２の光制御パネル４９、５０の中心と同心状に平面視した物体１１の外接円と同一の面積を有する円形の領域に不透明部材を配置して遮光領域５１、５２を形成している。また、第１、第２の光制御パネル４９、５０において、遮光領域５１、５２の外側領域には、第１、第２の光制御パネル４９、５０の厚み方向に垂直に多数の断面長方形の孔５３、５４が並べて形成されている。そして、断面長方形の孔５３、５４の中心を一致させて、孔５３、５４が直交交差するように第１、第２の光制御パネル４９、５０を重ねた際に第１、第２の光制御パネル４９、５０の厚み方向に形成される各貫通孔の1つの対角線Ｑは、第１の光制御パネル４９の中心でそれぞれ交差し、平面視した第２の光制御パネル５０では、各孔５４の1つの対角線Sは、第２の光制御パネル５０の中心でそれぞれ交差している。

ここで、第１の光制御パネル４９に形成されている孔５３では、対角線Ｑの両側に配置され、第１の光制御パネル４９の中心に対向する側面には、例えば、アルミニウム又は銀等の金属蒸着層（又はめっき層）からなる金属反射面（従って、両面反射面となる）が形成されている。また、第２の光制御パネル５０に形成されている孔５４では、対角線Sを挟んで両側に配置され、第２の光制御パネル５０の中心に対向する側面には、例えば、アルミニウム又は銀等の金属蒸着層（又はめっき層）からなる金属反射面（従って、両面反射面となる）が形成されている。そして、第１、第２の光制御パネル４９、５０は、第１の光制御パネル４９の中心と第２の光制御パネル５０の中心の位置を合わせると共に、第１、第２の光制御パネル４９、５０に形成されている各孔５３、５４の中心位置が一致するように第１、第２の光制御パネル４９、５０の位置決めを行って密着されている。

これによって、第１の光制御パネル４９に形成された金属反射面が第1の反射面４３、第２の光制御パネル５０に形成された金属反射面が第２の反射面４４となって、第１の反射面４３と第１の反射面４３と対となって段違いに配置された第２の反射面４４を有する光反射素子４５を多数光制御パネル４６内に形成することができる。また、平面視した第１、第2の光制御パネル４９、５０の孔の対角線Ｑ、Sが、光制御パネル４６を平面視した際の光反射素子４５の第１の反射面４３と第２の反射面４４との交差角度を二等分する二等分線と一致するため、二等分線は、光制御パネル４６上の一点（すなわち中心）で交わっている。更に、遮光領域５１、５２が重なり合って、遮光部４７が形成されている。
なお、第１、第２の光制御パネルは不透明な部材で形成することもできる。この場合、第１、第２の光制御パネルの中心と同心状に平面視した物体１１の外接円と同一の面積を有する円形の領域がそのまま遮光領域となる。

続いて、第３の実施の形態に係る光学結像装置４２による光学結像方法について説明する。
図９（Ｂ）に示すように、筒体４８内で遮光部４７の一方側に配置された物体１１からの光が、光反射素子４５を多数有する平板状の光制御パネル４６に入射する場合、光制御パネル４６に対する入射角度が小さな光は遮光部４７で遮られ、光制御パネル４６に対して入射角度の大きな（斜めに入射する）光は第１の光制御パネル４９に入射する。第１の光制御パネル４９に入射した光は、第１の光制御パネル４９内に進入し第１の反射面４３で反射される。そして、第１の反射面４３で反射された反射光の一部は、第１の光制御パネル４９から第２の光制御パネル５０内に進入し、第２の光制御パネル５０の第２の反射面４４で反射されて第２の光制御パネル５０から外部に放出される。

ここで、第１、第２の反射面４３、４４は、直交させて向かい合わせた状態で配置されているため、第１の反射面４３で１回目の反射をしてその反射光が第２の反射面４４で２回目の反射を起こすと、２回目の反射光は第１の反射面４３に入射した入射光と平面視して平行になる。このため、物体１１から光学結像装置４２に入射した光の中で、第１、第２の反射面４３、４４で連続して反射した反射光は、光制御パネル４６を挟んで物体１１と対称位置に収束し、光制御パネル４６を挟んで物体１１と面対称位置に物体１１の実像１６が形成される。

一方、第１の光制御パネル４９の第１の反射面４３で反射されて第１の光制御パネル４９内を進行し、そのまま第２の光制御パネル５０内に進入し第２の光制御パネル５０内を進行して外部に放出される光、第１の光制御パネル４９を通過して第２の光制御パネル５０内に進入し第２の反射面４４で反射され第２の光制御パネル５０内から外部に放出された光は、いずれも第１の光制御パネル４９に入射する入射光とは平面視して平行でない。このため、第２の光制御パネル５０から外部に放出される光は交わることがなく、像は形成されない。

光制御パネル４６では、平面視して各光反射素子４５の第１の反射面４３と第２の反射面４４との交差角度を二等分する二等分線は、光制御パネル４６の中心で交わっている。これによって、第１の反射面４３及び第２の反射面４４でそれぞれ１回だけ反射して光反射素子４５を通過する光の割合が相対的に増加し、実像１６を明るくできると共に、物体１１の鏡像の出現を抑制することができる。そして、物体１１を、光制御パネル４６の中心を通過し遮光部４７に垂直な垂線を中心軸とし断面を遮光部４７とする筒体４８内で遮光部４７の一方側（図９（Ｂ）では遮光部４７の下方）に配置することで、物体１１からの光の中で、光反射素子４５の第１の反射面４３又は第２の反射面４４で反射せずにそのまま光反射素子４５を通過する光、光制御パネル４６に対する入射角度が小さく第１の反射面４３又は第２の反射面４４で１回反射して光反射素子４５を通過する光を効率的に遮断することができる。これにより、１回反射の透過光による物体１１の鏡像が実像１６に重なり合って出現するのを大幅に抑制することができる。

本発明の第４の実施の形態に係る光学結像装置５５は、図１１（Ａ）、（Ｂ）、図１２に示すように、物体１１からの光を、第１の反射面５６で反射し、更に第１の反射面５６と交差配置、例えば直交配置された第２の反射面５７で反射させて通過させる光反射素子５８を多数有する平板状の光制御パネル５９を備え、光制御パネル５９を中心として、物体１１と面対称の位置に物体１１の実像１６を結像するものである。ここで、光制御パネル５９を平面視して、光制御パネル５９内に配置された各光反射素子５８の第１の反射面５６と第２の反射面５７との交差角度を二等分する二等分線は、光制御パネル５９上の一点で交わっている。また、二等分線が交わる光制御パネル５９上の一点を中心として、平面視した物体１１の外接円と同一の半径を有する円形領域には光反射素子５８が配置されない平板状の遮光部６０が形成されている。そして、物体１１は、遮光部６０の中心を通過する垂線を中心軸とし断面を遮光部６０とする筒体６１内で遮光部６０の一方側（図１１（Ｂ）では下方）に配置される。以下、詳細に説明する。

光制御パネル５９は、例えば円板状であって、遮光部６０の外側領域には、光制御パネル５９の厚み方向に垂直に多数の断面正方形の孔６２が形成されている。また、断面正方形の孔６２を平面視した際に、２組の対角線の中で、一方の対角線Ｔは、光制御パネル５９の半径方向で、他方の対角線は光制御パネル５９の半径方向と直交している。ここで、各孔６２において、対角線Ｔを挟んで両側に配置され、光制御パネル５９の中心に対向する側面には、例えば、アルミニウム又は銀等の金属蒸着層（又はめっき層）からなる金属反射面（従って、両面反射面となる）がそれぞれ形成されている。

これによって、光制御パネル５９に形成された各孔６２において、対角線Ｔを挟んで一方側の側面に形成された金属反射面を第1の反射面５６、対角線Ｔに対して他方側の側面に形成された金属反射面を第２の反射面５７とすることができ、第１の反射面５６と第１の反射面５６に直交配置された第２の反射面５７を有する光反射素子５８を光制御パネル５９内に多数形成することができる。また、光制御パネル５９に形成された孔６２を平面視した際に、孔６２の対角線Ｔが、平面視した光反射素子５８の第１の反射面５６と第２の反射面５７との交差角度を二等分する二等分線と一致する。

続いて、第４の実施の形態に係る光学結像装置５５による光学結像方法について説明する。
図１１（Ｂ）に示すように、筒体６１内で遮光部６０の一方側に配置された物体１１からの光が、光反射素子５８を多数有する平板状の光制御パネル５９に入射する場合、光制御パネル５９に対する入射角度が小さな光は遮光部６０で遮られ、光制御パネル５９に対して入射角度の大きな（斜めに入射する）光は光制御パネル５９に入射する。光制御パネル５９に入射した光は、光制御パネル５９の光反射素子５８内に進入する。そして、一部の光は、第１の反射面５６で反射され、その反射光は、更に第２の反射面５７で反射され光反射素子５８内を更に進行して外部に放出される。ここで、第１の反射面５６で反射された反射光の中で、一部の光は光反射素子５８内を進行し、光制御パネル５９から外部に放出される。一方、光反射素子５８内に入射し、第１の反射面５６で反射されない光の一部は、第２の反射面５７で反射され光反射素子５８内を進行し外部に放出される。また、第１の反射面５６で反射されない光の残部は、第２の反射面５７で反射されずに光反射素子５８内を進行し光制御パネル５９から外部に放出される。

ここで、第１、第２の反射面５６、５７は、直交させて向かい合わせた状態で配置されているため、光反射素子５８内を進行して第１の反射面５６に入射した入射光が第１の反射面５６で１回目の反射をしてその反射光が第２の反射面５７で２回目の反射を起こすと、２回目の反射光は第１の反射面５６に入射した入射光と平面視して平行になる。このため、物体１１から光学結像装置５５に入射した光の中で、第１、第２の反射面５６、５７で連続して反射した反射光は、光制御パネル５９を挟んで物体１１と対称位置に収束し、光制御パネル５９を挟んで物体１１と面対称位置に物体１１の実像１６が形成される。

一方、光反射素子５８の第１の反射面５６で反射されて光反射素子５８内を進行し、そのまま光反射素子５８（光制御パネル５９）から外部に放出される光、光反射素子５８の第１の反射面５６で反射せず第２の反射面５７で反射され、そのまま光反射素子５８（光制御パネル５９）から外部に放出された光は、いずれも第１の反射面５６に入射する入射光とは平面視して平行でない。このため、光制御パネル５９から外部に放出される光は交わることがなく、像は形成されない。

ここで、光制御パネル５９では、平面視して各光反射素子５８の第１の反射面５６と第２の反射面５７との交差角度を二等分する二等分線は、光制御パネル５９の中心で交わる。これによって、第１の反射面５６及び第２の反射面５７でそれぞれ１回だけ反射して光反射素子５８を通過する光の割合が相対的に増加し、実像１６を明るくできると共に、第１の反射面５６又は第２の反射面５７で１回だけ反射して光反射素子５８を通過する光による物体１１の鏡像の出現を抑制することができる。また、筒体６１内で遮光部６０の一方側に配置された物体１１からの光の中で、光反射素子５８の第１の反射面５６又は第２の反射面５７で反射せずにそのまま光反射素子５８を通過する光、第１の反射面５６又は第２の反射面５７で１回反射して光反射素子５８を通過する光を効率的に遮断することができる。これにより、１回反射の透過光による物体の鏡像が実像１６に重なり合って出現するのを大幅に抑制することができる。

本発明の第５の実施の形態に係る光学結像装置６３は、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、物体１１からの光を、第１の反射面６４で反射し、更に第１の反射面６４と交差配置、例えば直交配置された第２の反射面６５で反射させて通過させる光反射素子６６を多数有する平板状の光制御パネル６７を備え、光制御パネル６７を中心として、物体１１と面対称の位置に物体１１の実像１６を結像するものである。ここで、光制御パネル６７は、含まれる第１の反射面６４と第２の反射面６５がそれぞれ平行となって分割された複数の分割光制御パネル６８を有し、平面視した各分割光制御パネル６８の中心線Ｖは、光制御パネル６７上の一点で交わり、しかも、平面視して中心線Ｖ上にある光反射素子６６の第１の反射面６４と第２の反射面６５との交差角度を二等分する二等分線は、中心線Ｖに一致する。ここで、分割光制御パネル６８の形状が同一サイズの台形である場合、分割光制御パネル６８の中心線Ｖが１点で交わるように分割光制御パネル６８を隙間なく並べて形成される光制御パネル６７は、平面視して正Ｍ角形となる。

また、光制御パネル６７において、各分割光制御パネル６８の中心線Ｖが交わる一点を中心に光反射素子６６が配置されない平板状の遮光部６９が形成され、物体１１は、この一点を通過し遮光部６９に垂直な垂線を中心軸とし断面を遮光部６９とする筒体７０内で遮光部６９の一方側（図１３（Ｂ）では下方）に配置される。ここで、分割光制御パネル６８の形状が台形の場合、平面視した遮光部６９は、例えば、平面視した物体１１の外接円に外接する正Ｍ角形となる。遮光部６９を設けることで、物体１１からの光の中で、第１の反射面６４及び第２の反射面６５で反射せずに光反射素子６６を通過する光（無反射の通過光）を遮断することができる。また、物体１１からの光の中で、光制御パネル６７に対する入射角度が小さく第１の反射面６４又は第２の反射面６５で１回だけ反射して光反射素子６６を通過する光も効率的に遮断することができる。これによって、第１の反射面６４又は第２の反射面６５での１回反射による物体１１の鏡像が、実像１６に対してゴースト又はノイズとして出現するのを抑制することができる。

なお、Ｍは、例えば、４〜１００の範囲の整数である。そして、Ｍが大きいほど、光制御パネル６７に含まれる光反射素子６６に対する中心線Ｖ上にある光反射素子６６の割合が向上する。中心線Ｖ上にある光反射素子６６の割合が向上することによって、第１の反射面６４及び第２の反射面６５でそれぞれ１回だけ反射して光反射素子６６を通過する光の割合を相対的に増加させる（第１の反射面６４又は第２の反射面６５で１回だけ反射して光反射素子６６を通過する光の割合を相対的に減少させる）ことができ、実像を明るくすることができると共に、物体１１の鏡像の出現を抑制することができる。

ここで、台形状の分割光制御パネル６８は、例えば、以下のようにして作製することができる。
先ず、図１４（Ａ）に示すように、原パネル７１に、その厚み方向に垂直に多数の断面正方形の孔７２を一定の間隔を設けて平行に並べて形成する。そして、断面正方形の孔７２を平面視した際に、各孔７２の２組の対角線の中で、一方の対角線Ｇを挟んで両側に配置される２組の側面の内の一方の組の側面に、例えば、アルミニウム又は銀等の金属蒸着層（又はめっき層）からなる金属反射面７３、７４（従って、両面反射面となる）をそれぞれ形成する。次いで、原パネル７１を水平に配置し、平面視した原パネル７１内の孔７２に形成した金属反射面７３と金属反射面７４との交差角度（９０度）を二等分する各二等分線（対角線Ｇ）の方向が、左右方向に対して直交するように原パネル７１をその中心周りで回転する。そして、図１４（Ｂ）に示すように、台形の上底及び下底が左右方向に平行となって、台形の中心線が二等分線（対角線Ｇ）の中の１つと一致するように分割光制御パネル６８を原パネル７１から切り出す。ここで、平面視した物体１１の外接円の半径Ｒ_Ｉ、平面視して正Ｍ角形の光制御パネル１５の中心と各頂点との距離をＲ_Oとすると、上底の長さＬ_Ｕは２Ｒ_Ｉsin（１８０／Ｍ）、下底の長さＬ_Ｄは２Ｒ_Osin（１８０／Ｍ）である。これによって、例えば、金属反射面７３が第１の反射面６４、金属反射面７４が第２の反射面６５となる。

なお、切り出した台形状の分割光制御パネル６８を、各分割光制御パネル６８の中心線Ｖが一点で交わるように連接させて並べ、中央部に正Ｍ角形の孔が形成された正Ｍ角形を作製し、正Ｍ角形の孔に不透明性部材で形成された正Ｍ角形の遮光部６９を装入することにより、光制御パネル６７が作製される。ここで、各孔７２に形成された金属反射面７３、７４はそれぞれ平行なので、分割光制御パネル６８に含まれる第１の反射面６４（原パネル７１の金属反射面７３）、第２の反射面６５（原パネル７１の金属反射面７４）はそれそれ平行となる。

更に、台形状の分割光制御パネル６８は、例えば、以下のようにしても作製することができる。
先ず、原パネル７１を水平に配置し、平面視した原パネル７１内の金属反射面７３と金属反射面７４との交差角度（９０度）を二等分する各二等分線の方向が、左右方向に対して直交するように原パネル７１をその中心の周りで回転する。そして、図１５（Ａ）に示すように、原パネル７１から、例えば、一方の辺が金属反射面７３と金属反射面７４との交差角度を二等分する二等分線に平行で、一方の辺に直交する他方の辺が二等分線に直交する矩形状の基パネル７５を切り出す。次いで、図１５（Ｂ）に示すように、基パネル７５から高さが基パネル７５の一方の辺の長さに等しく、各頂点が対向する他方の辺上にそれぞれ存在し、中心線が金属反射面７３と金属反射面７４との交差角度を二等分する二等分線の１つと一致するように二等辺三角形状のパネル片７６を切り出し、図１５（Ｃ）に示すように、二等辺三角形状のパネル片７６を台形状に組合わせて分割光制御パネル６８を形成する。ここで、分割光制御パネル６８を形成した際に、中央部に配置される二等辺三角形状の各パネル片７６の中心線は連続して直線状になって、台形状の分割光制御パネル６８の中心線と一致するようにする。これによって、例えば、各孔７２に形成した金属反射面７３が第１の反射面６４となり、金属反射面７４が第２の反射面６５となる。また、パネル片７６の全側面は遮光処理して、隣り合うパネル片７６間において、パネル片７６の側面を介して光が入射するのを防止する。

ここで、二等辺三角形状のパネル片７６の底辺に対向する頂点の角度φを小さくする程、分割光制御パネル６８の組合せで形成される正Ｍ角形の光制御パネル６７においてＭを大きくでき、光制御パネル６７に含まれる光反射素子６６に対する中心線Ｖ上にある光反射素子６６の割合を向上することができる。これによって、第１の反射面６４及び第２の反射面６５でそれぞれ１回だけ反射して光反射素子６６を通過する光の割合を相対的に増加させることができ、実像を明るくできると共に、物体１１の鏡像の出現を抑制することができる。

続いて、第５の実施の形態に係る光学結像装置６３による光学結像方法について説明する。
図１３（Ｂ）に示すように、筒体７０内で遮光部６９の一方側に配置された物体１１からの光が、光反射素子６６を多数有する平板状の光制御パネル６７に入射する場合、光制御パネル６７に対する入射角度が小さな光は遮光部６９で遮られ、光制御パネル６７に対して入射角度の大きな（斜めに入射する）光は光制御パネル６７に入射する。光制御パネル６７に入射した光は、光制御パネル６７の光反射素子６６内に進入する。そして、一部の光は、第１の反射面６４で反射され、その反射光は、更に第２の反射面６５で反射され光反射素子６６内を更に進行して外部に放出される。ここで、第１の反射面６４で反射された反射光の中で、一部の光は光反射素子６６内を進行し、光制御パネル６７から外部に放出される。一方、光反射素子６６内に入射し、第１の反射面６４で反射されない光の一部は、第２の反射面６５で反射され光反射素子６６内を進行し外部に放出される。また、第１の反射面６４で反射されない光の残部は、第２の反射面６５で反射されずに光反射素子６６内を進行し光制御パネル６７から外部に放出される。

ここで、光制御パネル６７は、含まれる第１の反射面６４と第２の反射面６５がそれぞれ平行となる複数の分割光制御パネル６８に分割され、平面視した各分割光制御パネル６８の中心線Ｖを、光制御パネル６７の中心で交わらせ、しかも、平面視して中心線Ｖ上にある光反射素子６６の第１の反射面６４と第２の反射面６５との交差角度を二等分する二等分線を、中心線Ｖに一致させている。これによって、光制御パネル６７に含まれる光反射素子６６に対する中心線Ｖ上にある光反射素子６６の割合が向上する。中心線Ｖ上にある光反射素子６６の割合が向上することによって、第１の反射面６４及び第２の反射面６５でそれぞれ１回だけ反射して光反射素子６６を通過する光の割合を相対的に増加させることができ、実像１６を明るくできると共に、物体１１の鏡像の出現を抑制することができる。

また、物体１１を、各分割光制御パネル６８の中心線Ｖが交わる一点を通過し遮光部６９に垂直な垂線を中心軸とし断面を遮光部６９とする筒体７０内で遮光部６９の一方側（図１３（Ｂ）では遮光部６９の下方）に配置することで、物体１１からの光の中で、光反射素子６６の第１の反射面６４又は第２の反射面６５で反射せずにそのまま光反射素子６６を通過する光、第１の反射面６４又は第２の反射面６５で１回反射して光反射素子６６を通過する光を効率的に遮断することができる。これにより、１回反射の透過光による物体１１の鏡像が実像１６に重なり合って出現するのを大幅に抑制することができる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、第１〜第３の実施の形態では、第1の反射面の端部と第2の反射面の端部を密着させたが、第1の反射面の端部と第2の反射面の間にギャップが形成されてもよい。ここで、ギャップの幅は、例えば、第1、第2の反射面の幅の１００倍以下とすることができる。
また、第１の実施の形態で、透明合成樹脂板の一面側に金属反射面を形成したが、透明合成樹脂板又はガラス板の両側面に金属反射面を形成してもよい。そして、両側面に金属反射面が形成された透明合成樹脂板又はガラス板を多数枚積層して積層体を作製し、この積層体から各金属反射面に対して垂直な切出し面が形成されるように切り出して第１及び第２の分割透明平板を形成することもできる。
更に、第１、第2の実施の形態で、第１、第2の反射面のピッチを同一としたが、第１、第2の反射面のピッチは異なっていてもよい。

第１、第2、第５の実施の形態では、同一サイズの分割光制御パネルを分割光制御パネルの中心線が交わる一点の周りに隙間なく並べて正Ｎ角形、正Ｍ角形の光制御パネルをそれぞれ形成したが、同一サイズの分割光制御パネルを分割光制御パネルの中心線が交わる一点の周りに９０°〜１８０°の角度範囲で隙間なく並べて扇形状の光制御パネルを形成してもよい。
また、分割光制御パネルの中心線が一点で交わるように隙間なく並べるのであれば、分割光制御パネルのサイズは異なっていてもよい。
なお、本発明の光学結像装置で再生した物体の実像では、凹凸が逆になる。このため、物体から放射される光の進行方向に本発明の光学結像装置を２つ並べて配置し、１番目の（物体側に配置した）光学結像装置で再生された実像の凹凸を、２番目の光学結像装置で再度反転させることで、実像の凹凸を正常にできる。

１０：光学結像装置、１１：物体、１２：第１の反射面、１３：第２の反射面、１４：光反射素子、１５：光制御パネル、１６：実像、１７：分割光制御パネル、１８：遮光部、１９：筒体、２０：第１の分割透明平板、２１：第２の分割透明平板、２２：第１のパネル、２３：第２のパネル、２４、２５：金属反射面、２６：複合パネル、２７：基材パネル、２８：パネル片、２９：光学結像装置、３０：分割光制御パネル、３１：第１の反射面、３２：第２の反射面、３３：第１の分割透明平板、３４：第２の分割透明平板、３５：光反射素子、３６、３７：溝、３８、３９：光透過部、４０、４１：斜面、４２：光学結像装置、４３：第１の反射面、４４：第２の反射面、４５：光反射素子、４６：光制御パネル、４７：遮光部、４８：筒体、４９：第１の光制御パネル、５０：第２の光制御パネル、５１、５２：遮光領域、５３、５４：孔、５５：光学結像装置、５６：第１の反射面、５７：第２の反射面、５８：光反射素子、５９：光制御パネル、６０：遮光部、６１：筒体、６２：孔、６３：光学結像装置、６４：第１の反射面、６５：第２の反射面、６６：光反射素子、６７：光制御パネル、６８：分割光制御パネル、６９：遮光部、７０：筒体、７１：原パネル、７２：孔、７３、７４：金属反射面、７５：基パネル、７６：パネル片

Claims (9)

1. 物体からの光を、第１の反射面で反射し、更に該第１の反射面と対となって段違いに配置され、平面視して該第１の反射面と交差配置された第２の反射面で反射させて通過させる光反射素子を多数有する平板状の光制御パネルを備え、該光制御パネルを中心として、前記物体と面対称の位置に該物体の実像を結像する光学結像装置であって、
   前記光制御パネルを平面視して、該光制御パネル内に配置された前記光反射素子の前記第１の反射面と前記第２の反射面との交差角度を二等分する二等分線は、前記光制御パネル上の一点で交わることを特徴とする光学結像装置。
2. 請求項１記載の光学結像装置において、前記二等分線が交わる前記一点を中心に前記光反射素子が配置されない平板状の遮光部が形成され、前記物体は、前記一点を通過し前記遮光部に垂直な垂線を中心軸とし断面を前記遮光部とする筒体内で該遮光部の一方側に配置されることを特徴とする光学結像装置。
3. 物体からの光を、第１の反射面で反射し、更に該第１の反射面と対となって段違いに配置され、平面視して該第１の反射面と交差配置された第２の反射面で反射させて通過させる光反射素子を多数有する平板状の光制御パネルを備え、該光制御パネルを中心として、前記物体と面対称の位置に該物体の実像を結像する光学結像装置であって、
   前記光制御パネルは、含まれる前記第１の反射面と前記第２の反射面がそれぞれ平行となって分割された複数の分割光制御パネルを有し、平面視した前記各分割光制御パネルの中心線は、前記光制御パネル上の一点で交わり、しかも、平面視して前記中心線上にある前記光反射素子の前記第１の反射面と前記第２の反射面との交差角度を二等分する二等分線は、前記中心線に一致することを特徴とする光学結像装置。
4. 請求項３記載の光学結像装置において、前記分割光制御パネルに含まれる前記第１、第２の反射面は、それぞれ第１、第２の分割透明平板の内部に、該第１、第２の分割透明平板の一方側の面に垂直に多数かつ帯状に一定のピッチで並べて形成され、多数の前記光反射素子は、該第１及び第２の分割透明平板のそれぞれの一面側を、前記第１、第２の反射面を交差させて向かい合わせに配置することにより形成されることを特徴とする光学結像装置。
5. 請求項３又は４記載の光学結像装置において、前記各分割光制御パネルの中心線が交わる前記一点を中心に前記光反射素子が配置されない平板状の遮光部が形成され、前記物体は、前記一点を通過し前記遮光部に垂直な垂線を中心軸とし断面を前記遮光部とする筒体内で該遮光部の一方側に配置されることを特徴とする光学結像装置。
6. 物体からの光を、第１の反射面で反射し、更に該第１の反射面と対となって段違いに配置され、平面視して該第１の反射面と交差配置された第２の反射面で反射させて通過させる光反射素子を多数有する平板状の光制御パネルを用い、該光制御パネルを中心として、前記物体と面対称の位置に該物体の実像を結像する光学結像方法であって、
   前記光制御パネルを平面視して、該光制御パネルに含まれる前記光反射素子の前記第１の反射面と前記第２の反射面との交差角度を二等分する二等分線を、前記光制御パネル上の一点で交わらせて、前記光反射素子を通過する光の中で、前記第１の反射面及び前記第２の反射面でそれぞれ１回ずつ反射して前記光反射素子を通過する光を増加させることを特徴とする光学結像方法。
7. 請求項６記載の光学結像方法において、前記二等分線が交わる前記一点を中心に前記光反射素子が配置されない平板状の遮光部を形成し、前記物体を、前記一点を通過し前記遮光部に垂直な垂線を中心軸とし断面を前記遮光部とする筒体内で該遮光部の一方側に配置することを特徴とする光学結像方法。
8. 物体からの光を、第１の反射面で反射し、更に該第１の反射面と対となって段違いに配置され、平面視して該第１の反射面と交差配置された第２の反射面で反射させて通過させる光反射素子を多数有する平板状の光制御パネルを用い、該光制御パネルを中心として、前記物体と面対称の位置に該物体の実像を結像する光学結像方法であって、
   前記光制御パネルを、含まれる前記第１の反射面と前記第２の反射面がそれぞれ平行となる複数の分割光制御パネルに分割し、平面視した前記各分割光制御パネルの中心線を、前記光制御パネル上の一点で交わらせ、しかも、平面視して前記中心線上にある前記光反射素子の前記第１の反射面と前記第２の反射面との交差角度を二等分する二等分線を、前記中心線に一致させて、前記各分割光制御パネル内で、前記第１の反射面及び前記第２の反射面でそれぞれ１回ずつ反射させて光を通過させる前記光反射素子に対して、該第１の反射面又は該第２の反射面で１回反射して光を通過させる該光反射素子の割合を減少させることを特徴とする光学結像方法。
9. 請求項８記載の光学結像方法において、前記各分割光制御パネルの中心線が交わる前記一点を中心に前記光反射素子が配置されない平板状の遮光部を形成し、前記物体を、前記一点を通過し前記遮光部に垂直な垂線を中心軸とし断面を前記遮光部とする筒体内で該遮光部の一方側に配置することを特徴とする光学結像方法。

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