[發明專利]二面角反射器陣列光學元件及其制造方法和顯示設備

無效

• 申請號: 201110250591.4
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN102385080A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 杉山貴;北村雄樹;青木靖浩
• 申請（專利權）人: 斯坦雷電氣株式會社
• 主分類號: G02B5/08
• 分類號: G02B5/08;G02B5/09;B29D11/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術領域

本發明涉及在觀察者側的空間中形成被觀察物的實像(實鏡像)的反射式實鏡像形成元件，更具體地涉及二面角反射器陣列光學元件及其制造方法，以及利用了該二面角反射器陣列光學元件的顯示設備。

背景技術

已經提出了使得觀察者能夠在空中看到被觀察物的實像(實鏡像)的顯示設備(參見WO2007-116639)。

具體地，這種顯示設備包括：在觀察者側的空間中形成被觀察物的實像(實鏡像)的反射式實鏡像形成元件；和相對于反射式實鏡像形成元件布置在與觀察者側相反的空間中的被觀察物。

文獻WO2007-116639公開了一種反射式實鏡像形成元件(所謂的二面角反射器陣列光學元件)，其中多個單位光學元件(稱為二面角反射器)規則地排列在元件面的一個面上，其中各個單位光學元件具有彼此垂直的兩個正交鏡面。WO2007-116639公開的二面角反射器陣列光學元件具體地利用了貫穿元件面而在基板中形成的正方形孔的內壁作為二面角反射器。更進一步地如圖1所示，還公開了一種包括多個透明的立方體形狀筒狀體5的二面角反射器陣列光學元件，其中各個筒狀體從由透明材料制成的基板60的表面(XY面)在厚度方向(Z)上垂直地突出，其中透明的立方體形狀筒狀體5的內壁面(鏡面61a和61b)用于二面角反射器61，其中筒狀體布置成格子狀。

在二面角反射器陣列光學元件的多個排列的二面角反射器中，由于各個鏡面垂直于元件面布置，所以光(從存在于元件面一側的被觀察物發出的)在通過二面角反射器時被其兩次反射，然后由通過了該元件的所有光在元件面另一側的沒有被觀察物的空間中形成實像。即，二面角反射器陣列光學元件按照物體的實像關于二面角反射器陣列光學元件的元件面(稱為對稱面)與被觀察物對稱的方式進行實像的成像。

在制造現有技術的具有立方體形狀筒狀體(其內壁用于二面角反射器)的二面角反射器陣列光學元件的方法中，可以采用樹脂注射成型。在這種注射成型中，使用了具有如圖1所示的多個立方體形狀筒狀體的反轉形狀的壓模(成型模具)，然后把熔化的樹脂注入該成型模具的型腔中，將成型后的二面角反射器陣列光學元件從成型模具分離。但是，由于光學元件的多個筒狀體粘模，很難從壓模分離開成型后的光學元件。例如，光學元件粘接在壓模上。此外，當強制地使光學元件脫離壓模時，脫離后的壓模會成為變形的二面角反射器陣列光學元件，造成該光學元件成像的實像發生變形或破壞，在嚴重的情況下，導致無法形成實像(見不到)的問題。

發明內容

因此，本發明所要實現的目標是提供一種包括基板和多個棱柱體的二面角反射器陣列光學元件，該多個棱柱體規則地排列在基板的底面上并且各個棱柱體從基板的底面突出，其中棱柱體和基板由透明材料一體地形成，各個棱柱體包括彼此垂直而形成二面角反射器的兩個正交平面側面，其中當被觀察物存在于基板的一面側時，二面角反射器陣列光學元件在基板的另一面側形成物體的清晰的實像，特別地，提供一種能夠方便地將二面角反射器陣列光學元件與成型模具分離開的制造該二面角反射器陣列光學元件的方法，以及使用該光學元件的顯示設備。

發明人關注于如何實現二面形狀的精密成型，并且致力于使用丙烯酸樹脂等透明樹脂的注射成型而制造包括從基板突出的棱柱體的側壁(內壁)作為二面角反射器的二面角反射器陣列光學元件。結果，發現了二面角反射器的表面精度和形成在二面和頂面(端面)之間的棱柱體的頂點(頂邊)的形狀精度影響實像成像的性能。由于注射成型，在二面角反射器陣列光學元件因為轉印性差而導致棱柱體的頂點形狀銳度不夠的情況下，發明人發現二面角反射器陣列光學元件會產生實像的變形或破壞，在嚴重的情況下，無法形成實像(觀察不到)。發明人克服了該問題而完成了本發明。本發明主要鑒于在注射成型時提高轉印性，使棱柱體的形狀更加合適，以解決因為二面角反射器陣列光學元件的各個棱柱體的頂點形狀劣化(銳度差)而導致的實像成像性能的下降。

根據本發明的方法是用于制造包括基板和多個棱柱體的二面角反射器陣列光學元件的方法，該多個棱柱體規則地排列在基板的底面上并且各個棱柱體從基板的底面突出，其中棱柱體和基板由透明材料一體地形成，各個棱柱體包括相互垂直而成為二面角反射器的兩個正交平面側面，其中當被觀察物存在于基板的一面側時，二面角反射器陣列光學元件在基板的另一面側形成被觀察物的實像，該方法包括：