[發明專利]微鏡陣列、其制法以及用于該微鏡陣列的光學元件

有效

• 申請號: 201380036567.8
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN104428697B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 十二紀行
• 申請（專利權）人: 日東電工株式會社
• 主分類號: G02B5/08
• 分類號: G02B5/08
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

本發明涉及一種將被投影物的鏡像成像在空間內的微鏡陣列、其制法以及用于該微鏡陣列的光學元件。

背景技術

作為用于將三維或二維的物體、圖像等成像在空間內的成像光學元件，開發出一種在構成光學元件的元件面的基板(基盤)上配置多個“利用一個以上的鏡面進行光的反射的單位光學元件”而成的微鏡陣列。其中，將許多個凹狀單位光學元件或凸狀單位光學元件排列成陣列狀而成的微鏡陣列由于構造比較簡單且預計制造成本降低而在近年來備受注目，該凹狀單位光學元件或凸狀單位光學元件具有與該基板垂直或以接近于與該基板垂直的角度配置的“彼此正交的兩個鏡面”(角反射器)(參照專利文獻1)。

作為所述微鏡陣列的例子，能夠列舉出圖12、圖13中的微鏡陣列。

圖12所示的凹型微鏡陣列50(以下，有時也簡稱為“陣列”)是通過在由透明材料構成的平板狀的基板3(元件面P)的一面以相對于觀察者傾斜45°的棋盤格狀排列許多個貫通至另一面側的大致四方筒狀的微小孔51(單位光學元件，在該例中，縱、橫、深度之比大致為1：1：1)而構成的，各單位光學元件(微小孔51)的4個側面(內壁面)中的至少兩個面形成為鏡面(光反射性的壁面)。

另外，圖13所示的凸型微鏡陣列60是通過在由透明材料構成的基板4(元件面P)的一表面以相對于觀察者傾斜45°的棋盤格狀排列許多個透明的大致四棱柱狀的微小凸部61(單位光學元件，在該例中，寬度、進深、高度之比大致為1：1：1的正方體)而構成的。在所述陣列60的情況下，各單位光學元件(微小凸部61)的4個側面(壁面)中的至少兩個面形成為鏡面(光反射性的壁面)。

另外，如圖14所示，在從所述凹型或凸型等的微鏡陣列L的一面(表或背)側入射的光通過陣列L時，該光(雙點劃線)在各單位光學元件的夾著一個角K的兩個鏡面各反射一次(合計兩次)，該反射兩次后的光(通過光)將被投影物M的鏡像(點劃線所示的翻轉像M’)成像于所述各陣列L的另一面側的空間位置(相對于元件面P面對稱的位置)。

作為制作所述那樣的凹型微鏡陣列的方法，以往，采用了這樣的方法：使用預先在平坦的基座上形成有許多與各凹狀單位光學元件的形狀相對應的微小凸部的模具(成形模具)，通過納米壓印方法或電鑄方法來翻轉轉印所述單位光學元件的形狀(專利文獻1)。另外，作為制作凸型微鏡陣列的方法，提出了這樣的方法：使用具有許多與各凸狀單位光學元件的形狀相對應的微小模腔(凹部)的模具(壓模)，通過注塑成形或熱壓成形在基板上以規定間距形成許多微小棱柱(專利文獻2)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第WO2007/116639號

專利文獻2：日本特開2011－191404號公報

發明內容

發明要解決的問題

然而，在使用所述成形模具、壓模的微鏡陣列的制法中，在成形后，需要進行脫模(起模)工序。這樣的脫模工序的存在不僅導致制造過程繁雜，而且制作成的各單位光學元件與所述成形模具等粘連在一起，在脫模時，該單位光學元件的一部分發生剝離或缺損，而導致陣列產生缺陷，因此還容易成為無法得到清晰的映像這樣的問題的原因。因此，摸索一種代替這些結構的微鏡陣列的結構以及不使用成形模具的新制法。

本發明是鑒于這樣的情況而做成的，其目的在于提供一種能夠結成明亮且高亮度的圖像的微鏡陣列、用于該微鏡陣列的光學元件以及能夠在不經過脫模/起模的過程的情況下以低成本制造陣列的微鏡陣列的制法。

用于解決問題的方案

為了達到所述目的，本發明的第1技術方案是一種微鏡陣列，該微鏡陣列用于將配置在平板狀的光學元件的一面側的被投影物的鏡像成像于相對于該光學元件的元件面與該一面側呈面對稱的另一面側的空間位置，其中，將兩個在透明的平板狀基板的一面通過使用旋轉刀的切割加工以規定間隔形成有多個相互平行的直線狀槽的光學元件以各光學元件的直線狀槽的延伸方向在俯視時彼此正交的方式按下述(A)～(C)中任一形態重疊，在該狀態下，該兩個光學元件構成一組。

(A)一光學元件的形成有直線狀槽的表面與另一光學元件的沒有形成槽的背面抵接的形態。

(B)各光學元件的形成有直線狀槽的表面彼此抵接的形態。

(C)各光學元件的沒有形成槽的背面彼此抵接的形態。