CN106249394B - 光学元件和显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学元件和显示设备。光学元件是通过连接分别由多个反射光学元件构成的多个瓦片配置而成，并形成为具有平面的形状。构成光学元件的瓦片形成为：瓦片在所述平面上的外形具有至少两个不同的三角形形状，并且各瓦片的端面设有遮光部。

Description

光学元件和显示设备

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年6月10日在日本提交的专利申请No.2015-117555的优先权，该专利申请的全文通过引入并入本文。

技术领域

本发明涉及光学元件，更具体地涉及微镜阵列元件。本发明还涉及包括光学元件的显示设备。

背景技术

近年来，开发出的光学元件使用设置有大量的正交微镜阵列元件对的微镜阵列元件形成立体实像。

很久以来，龙虾等的眼睛长期已知为这样的龙虾光学系统，其相当于球面上配置有侧面为镜面的大量四棱柱形状的反射光学元件的成像装置。龙虾光学系统使用反射，因此在X射线、红外线等波长带域的区域中龙虾光学系统被主要进行研究和开发，该波长带域难以或者昂贵地获得具有期望的折射率的材料。

已经指出，将大量上述的反射光学元件配置在平面上而不是球面上来形成立体的实像。参照图1A和图1B对其进行说明。图1A和图1B是表示常规的反射光学元件的结构的示意图。图1A是反射光学元件的立体图，而图1B是反射光学元件的俯视图。在下面的说明中，将空间坐标轴称作XYZ轴。X轴、Y轴、Z轴相互正交。如图1A和图1B所示，分别具有四棱柱形状的多个反射光学元件1配置在XY平面上(在图1A和图1B中，三个反射光学元件)。各反射光学元件1的底面具有正方形，各反射光学元件1以使其底面的各边与X轴方向和Y轴方向一致的方式，配置在XY平面上。同时，各反射光学元件1的高度方向(轴向)与Z轴方向一致。各反射光学元件1的上表面A’及下表面(底面)A是透明的，因此光能够射入和射出。另一方面，各反射光学元件1的侧面B、B’、C、C’形成为至少两个相邻的侧面为能够反射光的镜面。

接下来，关于图1A和图1B所示的反射光学元件1，参照图2A、图2B说明在光线入射到底面的情况下入射光在反射光学元件1内的传输。图2A和图2B是表示常规的反射光学元件1的光线反射的示意图。图2A表示从X轴方向观察反射光学元件1时的光线的状态，而图2B表示从Z轴方向观察反射光学元件1时的光线的状态。在图2A和图2B所示的例子中，入射光线从下表面A上的点a入射，之后直线行进到达侧面C’上的点b，并在该点反射。在侧面C’上反射的光线进一步在侧面B上的点c处再次反射，并从上表面A’上的点d射出。从图2A中可以看出，以入射角θ1入射到反射光学元件1的光线以出射角θ1射出。另外，如图2B所示，入射光线在下表面A(XY平面)上的投影具有与出射光线在上表面A’(XY平面)上的投影相同的尺寸。即，在图2B中，入射光线在下表面A上的投影与出射光线在上表面A’上的投影处于反平行状态。

鉴于上述内容，参照图3A和图3B说明在配置有多个反射光学元件1的情况下形成图像的机构。图3A和图3B是表示在常规的反射光学元件1中的二次反射及图像形成的示意图。图3A表示从X轴方向观察时的反射光学元件1和2，而图3B表示从Z轴方向观察时的反射光学元件1和2。在图3A和图3B所示的例子中，来自点光源20的光线入射到反射光学元件1和2的下表面A。来自点光源20的光线以入射角θ1入射到反射光学元件1的下表面A。如已经说明的，该入射光线以出射角θ1从反射光学元件1的上表面A’射出。在此，如图3B所示，出射光线在上表面A’(XY平面)处与入射光线在下表面A(XY平面)处方向相反地行进。另外，来自点光源20的光线以入射角θ2入射到反射光学元件2的下表面A，并且光线也以出射角θ2从反射光学元件2的上表面A’射出。因此，来自两个反射光学元件1和2的出射光线再次相互相交。

如上所述，可以看出，来自点光源20的光线在经过反射光学元件1、2之后再次聚集，而形成二次反射图像21。如图3A所示，假设点光源20和反射光学元件1、2的排列面(下表面A)之间的距离为L，可知，距离L等于图像(在此，双反射图像21)与反射光学元件1和2的排列面(上表面A’)之间的距离L’，并且可知，图像的位置相对于反射光学元件1和2的排列面(具体而言，通过下表面A和上表面A’之间的中央的面)与点光源20对称。

如上所述，通过在各个反射光学元件1和2内反射两次的光线(两次反射光线)形成图像。然而，也已知，通过在反射光学元件1、2内反射一次的光线(一次反射光线)形成一次反射图像。对此参照图4A和图4B进行说明。图4A和图4B是表示常规的反射光学元件1和2中的一次反射和图像形成的示意图。图4A表示从X轴方向观察时的反射光学元件1和2，图4B表示从Z轴方向观察时的反射光学元件1和2。在图4A和图4B所示的例子中，来自点光源20的光线分别入射到反射光学元件1和2的下表面A，在反射光学元件1和2的各个侧面C上的点P和Q处反射一次之后，从反射光学元件1和2的上表面A’射出，再次聚集而形成图像(一次反射图像22)。从上文可知，一次反射图像22当从与反射光源元件1和2的下表面A的边平行的方向(在图4A和图4B中，Y轴方向)观察时更加显著。

另一方面，从图2A至图3B的说明可知，二次反射图像21在反射光学元件1和2的下表面A的对角线方向上变强。因此，二次反射图像21及一次反射图像22具有在XY平面上不同的观察方向，由此，通过将观察方向设定为反射光学元件1和2的底面A的对角线方向，仅能够看到二次反射图像21。

二次反射图像21的分辨率由反射光学元件1和2的尺寸决定。因此，实际中期望采用底面A的一边分别等于或小于0.5mm的反射光学元件1和2。另外，可知，如果反射光学元件1和2的厚度(Z轴方向上的高度)较厚，则图像更明亮。因此，对于反射光学元件1和2，期望具有大纵横比的形状，即，较小的底面A和较大的厚度(高度)。另一方面，为了获得较大的立体图像，需要形成具有排列有大量反射光学元件1和2的大面积(尺寸)的反射光学元件的阵列。

然而，在制备包括大量分别具有大纵横比和微观形状的反射光学元件1和2的大面积的反射光学元件的阵列时的制造方法是困难的。因此，考虑制备多个分别具有较小面积的小片并在平面上将小片连接而形成具有大面积的反射光学元件的阵列的这种方法正在被研讨(例如，参考国际公布No.WO2013/061619)。这种方法称作铺瓦片，将各小片称作瓦片。

图5A至图6是表示常规的反射光学元件的铺瓦片结构的示意图。图5A是表示从X轴方向观察时的瓦片，图5B和图6表示从Z轴方向观察时的瓦片。国际公开No.WO2013/061619提出了：如图5A和图5B所示，制备在XY平面上配置有多个反射光学元件1的正方形的瓦片3，并在XY平面上配置多个瓦片3，从而获得具有较大面积的反射光学元件的阵列。在国际公开No.WO2013/061619中，也提出了：如图6所示，制备多个反射光学元件1配置成扇形的扇状瓦片4，并将多个扇状瓦片4组合在一起而获得反射光学元件的大致圆形阵列。在此，瓦片3和4的端部具有作为反射板的断裂的侧面，如果它们保持断裂，则产生引起非期望的噪声的反射光，并且光沿着与预期的反射方向不同的方向不规则地反射。为了防止该现象，国际公布No.2013/061619描述了通过对瓦片3和4的端部实施遮光处理来设置遮光部5以抑制不必要的反射。

然而，如上所述通过铺瓦片构成的反射光学元件的阵列产生反射图像的亮度变化的问题。参照图7A至图8B对此进行说明。图7A至图8B是表示常规的铺瓦片结构中的问题的示意图。图7A和图8A是反射光学元件的阵列的立体图，而图7B和图8B是从Z轴方向观察时反射光学元件的阵列的俯视图。图7A和图7B所示的反射光学元件阵列11a通过连接图5A和图5B所示的正方形的瓦片3形成，而图8A和图8B所示的反射光学元件阵列11b通过连接图6所示的扇状瓦片4而形成。在形成大面积(大尺寸)的立体图像的情况下，原物体可视作点光源20的集合。此时，需要考虑位于瓦片3(或瓦片4)之间的边界部分的正下方的点光源20。

图7B表示点光源20位于瓦片3之间的边界部分的正下方的状况。在图7A和图7B所示的例子中，来自点光源20的光线通过反射光学元件阵列11a，之后再次聚集而形成图像21。例如，来自点光源20的光线a、b、c入射到反射光学元件阵列11a的下表面，在反射光学元件阵列11a内的点Pa、Pb、Pc处反射，之后从反射光学元件阵列11a的上表面射出，并聚集而形成图像21。而且，在形成图像21之后，光线a、b、c相对于XY平面方向如图7B所示再次扩散。在这种反射光学元件阵列11a中，观察者当围绕Z轴沿图7B中的点A、B和C移动时，能够观察光线a、b、c。

在图7A和图7B所示的例子中，由于点光源20位于瓦片3之间的边界部分的正下方，可知，光线b是来自该边界部分的反射光线。如果瓦片3之间的边界部分是瓦片3与瓦片3之间的接合部，因此，此处的反射率比瓦片3(反射光学元件1)自身的正常的反射率低。即，在瓦片3之间的边界部分处切割反射光学元件1，因此，由于该切割面，导致光线沿着与预期方向不同的方向散射。另外，由于对瓦片3的端部(端面)实施遮光处理，因此反射率下降。因此，光线b的亮度比光线a和c暗。这引起观察者围绕Z轴移动的同时观察点光源20时产生图像21的亮度变化。

如图8A和图8B所示，在由扇状瓦片4构成的反射光学元件阵列11b中，来自点光源20的光线a、b、c也入射到反射光学元件阵列11b的下表面，并在点Pa、Pb、Pc处反射，之后从其上表面射出，并聚集而形成图像21。在这种反射光学元件阵列11b中，来自点光源20的光线b反射的点Pb也位于扇状瓦片4之间的边界部分，由此光线b的亮度下降。因此，在图8A和图8B所示的反射光学元件阵列11b中，也与图7A和图7B所示的反射光学元件阵列11a同样地，当观察者围绕Z轴移动的同时观察点光源20时也产生图像21的亮度变化。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做出的。本发明的目的是提供能够抑制由于通过铺瓦片构成的结构导致产生图像的亮度变化的光学元件及显示设备。

根据本发明的一个方面的光学元件包括多个瓦片，每个瓦片均由多个反射光学元件构成，并且光学元件具有平面。所述瓦片形成为所述瓦片在所述平面上的外形具有至少两个不同的三角形形状，所述瓦片在其端面分别设有遮光部。

根据本发明的一个方面，在通过铺瓦片构成的光学元件中，能够抑制当观察点移动时产生的图像亮度的变化。

本发明的上述的和进一步的目的和特征通过下面参照附图的详细说明而变得更明显。

应该理解的是，上面的概述和下面的详述均是示例性的和解释性的，而不旨在限制本发明。

附图说明

图1A和图1B是表示常规的反射光学元件的结构的示意图；

图2A和图2B是表示常规的反射光学元件的光线反射的示意图；

图3A和图3B是表示常规的反射光学元件中的二次反射及图像形成的示意图；

图4A和图4B是表示常规的反射光学元件中的一次反射及图像形成的示意图；

图5A和图5B是表示常规的反射光学元件的铺瓦片结构的示意图；

图6是表示常规的反射光学元件的铺瓦片结构的示意图；

图7A和图7B是表示常规的铺瓦片结构中的问题的示意图；

图8A和图8B是表示常规的铺瓦片结构中的问题的示意图；

图9是根据实施方式1的光学元件的立体图；

图10是根据实施方式1的光学元件的立体图；

图11A和图11B是表示根据实施方式1的光学元件的作用的示意图；

图12A至图12E是表示根据实施方式1的光学元件的制造工序的示意图；

图13是根据实施方式2的光学元件的立体图；

图14是根据实施方式2的光学元件的立体图；

图15A和图15B是表示根据实施方式2的光学元件的作用的示意图；

图16是根据实施方式3的瓦片的立体图；

图17A至图17E是表示根据实施方式3的光学元件的制造工序的示意图；

图18是根据实施方式4的瓦片的立体图；

图19是根据实施方式4的瓦片的立体图；以及

图20是根据实施方式5的显示设备的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图在下面详细说明本发明的实施方式。

(实施方式1)

对根据本发明的实施方式1的结构进行说明。图9和图10是根据实施方式1的光学元件的立体图。如图9和图10所示，根据实施方式1的反射光学元件阵列11形成为矩形平板状。在下面的描述中，将空间坐标轴称作XYZ轴，将沿反射光学元件阵列11的平面的方向称作XY平面方向，将反射光学元件阵列11的厚度方向称作Z轴方向。

根据实施方式1的反射光学元件阵列(光学元件)11通过将多个瓦片6、7、8、9、10排列在XY平面上来构成。各瓦片6～10形成为具有相同厚度的平板状。另外，各瓦片6至10的外形在XY平面上形成为三角形，而瓦片6～10形成为至少两个不同类型的三角形的形状。另外，通过对各瓦片6至10的端面实施遮光处理而在端面(侧面)上形成遮光部5，遮光部5分割瓦片6至10中的相邻的瓦片。另外，各瓦片6至10由多个反射光学元件1构成。各反射光学元件1具有底面(下表面)为正方形的四棱柱形状，并以底面配置在XY平面上并且其轴(高度方向)与Z轴方向相对应的方式排列。另外，反射光学元件1的四个侧面中的至少两个相邻的侧面用作反射面。反射光学元件1的侧面可在XY平面上的任何方向上取向。例如，如图9所示，在瓦片6至10中的同一瓦片内，所有的反射光学元件1可在相同的方向上取向。另一方面，如图10所示，反射光学元件1可以在瓦片6至10中的同一瓦片内在XY平面上以不同的方向取向。这是因为在一个反射光学元件1内通过二次反射的光线产生二次反射图像。瓦片6至10的外形例如可基于德洛内三角算法来决定。在XY平面上随机地配置多个点并将这些点连接而将XY平面分割成多个三角形的技术已知为德洛内三角算法。通过该步骤，可将XY平面分割成多个三角形瓦片6至10。

图11A和图11B是表示根据实施方式1的光学元件的作用的示意图。图11A是反射光学元件阵列11的立体图，而图11B是从Z轴方向观察时反射光学元件阵列11的俯视图。图11A和图11B所示的反射光学元件阵列11由XY平面上的外形分别是德洛内三角形形状的多个瓦片构成。由于基于随机的点分割成多个瓦片，因此瓦片具有相互不同的三角形形状。另外，在瓦片之间的边界部分存在有实施了遮光处理的遮光部5。由于瓦片具有不规则的三角形状，因此各遮光部5也不规则地被排列。因此，在反射光学元件阵列11的各点Pa、Pb、Pc处反射的来自点光源20的光线a、b、c同等地被遮光部5影响。因此，遮光部5的作用被平均化，即使观察点围绕Z轴沿点A、B、C移动，也不会引起图像21的亮度变化。由于图11A和图11B所示的反射光学元件阵列11中包括的瓦片全部具有不同的形状，因此需要预先设计不同的形状来制备所有类型的瓦片。

接下来，说明根据实施方式1的反射光学元件阵列11的制造方法。图12A至图12E是表示根据实施方式1的光学元件的制造工序的示意图。图12A至图12E表示在制造工序中执行的各步骤中的反射光学元件阵列11的状态，各图在左侧表示各步骤中的剖面结构，在右侧表示各步骤中的外观。在实施方式1中，使用LIGA(Lithographie GalvanoformungAbformung：光刻，电镀和、模塑)工艺形成反射光学元件阵列11。LIGA工艺是将包括X射线曝光的光刻、电铸、模塑组合在一起的复杂的工艺，并已知为用于制造具有大纵横比的微观结构的工艺。

首先，制备将重金属图案用作掩膜的X射线曝光用掩膜。然后，对基板19的一面涂覆的X射线光致抗蚀剂29经由X射线曝光用掩膜照射X射线，以形成图12A所示的图案。对X射线光致抗蚀剂29例如使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，并将X射线光致抗蚀剂29的厚度设为约几百微米。通过曝光于X射线来形成图案，由此能够形成大纵横比的抗蚀剂图案。

接下来，对形成有图12A所示的图案的X射线光致抗蚀剂29的表面实施电铸，由此形成图12B所示的电铸金属模具23。对于电铸金属模具23的金属材料，可以使用镍等。

接下来，实施热压工艺从而在加热树脂表面的同时加压电铸金属模具23，由此制作如图12C所示的成型树脂24。作为树脂，例如，可以使用热塑性树脂、环氧树脂等。

接下来，如图12D所示，在成型树脂24的表面上形成高反射金属层25。作为高反射金属层25，可以使用铝、银等。例如，可通过喷溅法或真空蒸镀法在成型树脂24的表面上涂覆高反射金属层25。

之后，将涂覆有高反射金属层25的成型树脂24分割成预先通过切削加工所设计的分别具有德洛内三角形形状的部分，从而制作具有不同的三角形形状的瓦片6至10。在制造图11A和图11B所示的反射光学元件阵列11的情况下，需要制备11种不同的三角形的瓦片。另外，在所制作的各瓦片6至10中，对成型树脂24的背面实施切削加工或抛光加工，因此能够从背面侧观察高反射金属层25。因此，如图12E所示，排列有多个反射光学元件1的瓦片6至10完成。图12E仅表示瓦片6。

另外，对瓦片6至10的各侧面涂覆黑色涂料来进行遮光处理，以形成遮光部5。例如，通过对瓦片的前面和背面(上表面和下表面)进行遮掩的状态下利用黑色涂料涂覆瓦片来进行遮光处理。

例如，按照图11A和图11B所示的布局将如上所述制备的瓦片6至10组合，来完成反射光学元件阵列11。由此，在通过铺瓦片构成的光学元件中，能够获得具有大面积(尺寸)并且视点移动时产生的图像的亮度的变化小的反射光学元件阵列11。

(实施方式2)

现在对根据本发明的实施方式2的结构进行说明。图13和图14是根据实施方式2的光学元件的立体图，图15A和图15B是表示根据实施方式2的光学元件的作用的示意图。图15A是根据实施方式2的反射光学元件阵列11的立体图，而图15B是当从Z轴方向观察时根据实施方式2的反射光学元件阵列11的俯视图。在根据实施方式2的反射光学元件阵列11中，各瓦片6至10的形状与根据实施方式1的反射光学元件阵列11中的瓦片6至10的形状不同。其他的部件与上述的实施方式1中的部件相同，因此用相同的附图标记表示相同的部件，在此不再说明。

在根据实施方式2的反射光学元件阵列11中，瓦片6至10形成为瓦片6至10的XY平面上的外形包括两种或更多种的几何形状的形状。例如，图13和图14中所示的各反射光学元件阵列11由矩形的瓦片6和三角形的瓦片7至10构成。已知，在将平面分割成两个或更多类型的几何形状的情况下，如果选择多个几何形状的组合，则平面可分割成以非周期方式配置的几何形状。因此，图15A和图15B所示的反射光学元件阵列11称作彭罗斯拼图，其能够分割为具有称作“飞镖”和“风筝”的两种几何形状的基本单元17和18。即，图15A和图15B所示的反射光学元件阵列11通过以非周期方式配置形成为基本单元17和18的形状的多个瓦片来构成。除图15A和图15B所示的配置以外，还已知通过以非周期方式配置多个几何形状来构成平面的大量不同的配置。

在根据实施方式2的反射光学元件阵列11中，各瓦片6至10也由多个反射光学元件1构成。另外，反射光学元件1可如图13所示，在瓦片6至10中的同一瓦片内在同一方向上取向，或者可如图14所示在瓦片6至10中的同一瓦片内在XY平面上的不同方向上取向。另外，各瓦片6至10的端面(侧面)设有遮光部5。

图15A和图15B中所示的反射光学元件阵列11通过以非周期方式配置多个瓦片来构成，其中，XY平面上的外形具有两种不同的几何形状(基本单元17和18)。瓦片以非周期方式配置，由此使瓦片之间的边界部分的轮廓变复杂，导致位于瓦片之间的边界部分上的遮光部5的不规则的配置。因此，与实施方式1同样，在根据实施方式2的反射光学元件阵列11中，来自点光源20的分别在点Pa、Pb、Pc反射的光线a、b、c均同等地被遮光部5影响。因此，遮光部5的影响被平均化，由此抑制当观察点围绕Z轴沿点A、B、C移动时产生的光线a、b、c的亮度变化。另外，可使用较少种类的瓦片构成根据实施方式2的反射光学元件阵列11，因可以减少要制备的瓦片的种类数。例如，对于图15A和图15B所示的反射光学元件阵列11，具有两种几何形状的瓦片是足够的。因此，在实施方式2中，通过更简单的设计，能够抑制在观察点围绕Z轴移动的情况下产生的图像21的亮度变化。

接下来，对根据实施方式2的反射光学元件阵列11的制造方法进行说明。根据实施方式2的反射光学元件阵列11可与上述的实施方式1同样地通过LIGA工艺制备。然而，在实施方式1中，在制作图11A和图11B所示的反射光学元件阵列11的情况下，需要制备11种瓦片。另一方面，根据实施方式2，在制作图15A和图15B所示的反射光学元件阵列11的情况下仅需制备具有基本单元17和18的形状的两种瓦片。即，根据实施方式2，将如图12D所示在表面上形成有高反射金属层25的成型树脂24切割成具有基本单元17和18的形状的部分来制备具有这些形状的两种瓦片。对于所制备的瓦片，对成型树脂24的背面侧实施切削加工或抛光加工，然后在各瓦片的侧面上形成遮光部5。

通过将如此制备的两种瓦片例如按照图15A和图15B的布局组合，能够获得具有大面积(尺寸)并且视点移动时产生的图像的亮度变化小的反射光学元件阵列11。

(实施方式3)

现在说明根据本发明的实施方式3的结构。实施方式3是实施方式1的变型例，其中各瓦片的结构与实施方式1的结构不同。其他的部件与实施方式1的部件相同，用相同的附图标记表示相同的部件，并且在此不再进行描述。

与实施方式1同样，根据实施方式3的反射光学元件阵列11由多个瓦片构成，其中，瓦片在XY平面上的外形为三角形，并在各瓦片的端面(侧面)形成遮光部5。

图16是根据实施方式3的瓦片的立体图。在根据实施方式3的反射光学元件阵列11中，各瓦片由在Z轴方向上层叠的上瓦片12及下瓦片13构成。在图16中，在左侧表示瓦片6，而在右侧表示上瓦片12和下瓦片13相互分离的状态。在图16所示的瓦片6中，上瓦片12包括在X轴方向上延伸的多个反射镜(反射光学元件)14，而下瓦片13包括在Y轴方向上延伸的多个反射镜(反射光学元件)14。上瓦片12的反射镜14与X轴平行地配置，它们各自的反射面与XY平面正交地取向。下瓦片13的反射镜14与Y轴平行地配置，它们各自的反射面与XY平面正交地取向。在此，上瓦片12中的反射镜14的延伸方向和下瓦片13中的反射镜14的延伸方向可以任意地选择为任何延伸方向，只要它们相互正交。

由于在根据实施方式3的瓦片6中上瓦片12及下瓦片13沿Z轴方向层叠，因此来自点光源的从瓦片6的下表面入射的光线在下瓦片13中的反射镜14的反射面上反射一次，之后在上瓦片12的反射镜14的反射面上进一步反射。这使得根据实施方式3的瓦片6也能够获得参照图3A和图3B说明的二次反射图像21。

另外，与实施方式1同样地，实施方式3中的瓦片形成为其在XY平面上的外形是基于德洛内三角形的三角形形状，因此位于瓦片之间的边界部分的遮光部5也不规则地排列。因此，与实施方式1同样地，能够抑制观察点围绕Z轴移动时产生的图像的亮度的变化。

接下来，说明根据实施方式3的反射光学元件阵列11的制造方法。图17A至图17E是表示根据实施方式3的光学元件的制造工序的示意图。图17A至图17E表示制造工序的各步骤中的反射光学元件阵列11的外观。在实施方式3中，首先，在透明基板26上形成高反射金属层25，制备多个透明基板26，各透明基板26在一面上形成有高反射金属层25。然后，将分别形成有高反射金属层25的多个透明基板26相互粘接，使得其上的高反射金属层25面向同一方向，由此形成图17A所示的层叠体27。

接下来，例如，沿图17A中虚线所示的切割线X－X’及Y－Y’切割层叠体27而生成层叠体27的薄片，并将生成的薄片的其中一个切割面抛光。

接下来，将透明基板26粘接到薄片的抛光后的切割面，并将薄片的另一个切割面抛光。由此，能够获得图17B所示的薄片化层叠体28。

接下来，准备两片薄片化层叠体28，在各个高反射金属层25的延伸方向(纵向)相互正交的状态下将两片薄片化层叠体28的高反射金属层25相互粘接。此时，两个薄片化层叠体28可使用光硬化粘接剂等粘接。以这种方式，能够获得图17C所示的结构。应注意，两个薄片化层叠体28中的一者形成上瓦片12，两个薄片化层叠体28中的另一者形成下瓦片13。

在下面，将相互粘接的薄片化层叠体28通过切削加工分割成分别具有预先设计的德洛内三角形的形状的部分，从而制备具有各三角形形状的瓦片6至10。例如，在制造图11A和图11B所示的反射光学元件阵列11的情况下，制备11种不同的三角形瓦片。图17D仅表示瓦片6。在所制备的各瓦片6至10中，上瓦片12和下瓦片13(薄片化层叠体28)中的高反射金属层25用作图16所示的上瓦片12及下瓦片13中的反射镜14。

另外，使用黑色树脂涂覆所制备的各瓦片的侧面，从而形成遮光部5。例如，遮光处理通过在遮掩瓦片的上表面及下表面的状态下使用黑色涂料涂覆瓦片来进行。因此，能够获得图17E所示的瓦片6。

将如上所述制备的瓦片6至10例如按照图11A和图11B所示的布局组合在一起，能够获得具有大面积(尺寸)的反射光学元件阵列11。另外，所获得的反射光学元件阵列11伴随着观察点的移动具有较小的亮度变化。因此，在通过铺瓦片构成的光学元件中，能够抑制使观察点移动时产生的图像的亮度的变化。

(实施方式4)

对根据本发明的实施方式4的结构进行说明。实施方式4是实施方式2的变型例，其中，各瓦片的结构与实施方式2的结构不同，但与实施方式3相似。其他的部件与实施方式2的部件相似，这些部件使用相同的附图标记表示，并在此不再进行说明。图18及图19是根据实施方式4的瓦片的立体图，在左侧分别表示瓦片6，在右侧表示上瓦片12和下瓦片13相互分离的状态。

与实施方式2相同，根据实施方式4的各瓦片6至10形成为在XY平面上的外形为两种或更多种几何形状(基本单元17和18)的形状。例如，图18所示的瓦片6形成为图15A和图15B所示的基本单元17的形状，而图19所示的瓦片6形成为图15A和图15B所示的基本单元18的形状。另外，与实施方式2同样地，根据实施方式4的反射光学元件阵列11通过以非周期的方式配置各瓦片6至10来构成。与实施方式3同样地，根据实施方式4的各瓦片6至10具有在Z轴方向上层叠的上瓦片12及下瓦片13，上瓦片12及下瓦片13分别包括在X轴方向和Y轴方向上延伸的多个反射镜14。在实施方式4中，上瓦片12的反射镜14的延伸方向和下瓦片13的反射镜14的延伸方向可以适当地选择，只要它们相互正交。

根据如上所述的结构，在实施方式4的各瓦片6至10中，也能够获得与参照图3A和图3B所说明的二次反射图像21。

在实施方式4中，由于各瓦片6至10以非周期方式配置，因此，与实施方式2同样地，位于瓦片6至10之间的边界部分的遮光部5也不规则地排列。因此，能够抑制在观察点围绕Z轴移动时产生的图像的亮度变化。在根据实施方式4的反射光学元件阵列11中也能够实现具有较少种类数的瓦片的结构，由此能够减少要制备的瓦片的种类数。

接下来，说明根据实施方式4的反射光学元件阵列11的制造方法。实施方式4中的反射光学元件阵列11可通过与上述的实施方式3相同的制造工序来制备。然而，在实施方式4中，将如图17C所示的相互粘接的两个薄片化层叠体28切割成基本单元17和18的形状，从而制备具有各形状的两种瓦片。因此，在实施方式4中，具有基本单元17和18的形状的仅两种瓦片是足够的。此外，在所制备的各瓦片的侧面上形成遮光部5。

通过例如按照图15A和图15B的布局组合如此制备的两种瓦片，能够获得具有大面积(尺寸)的反射光学元件阵列11。另外，所获得的反射光学元件阵列11伴随着观察点的移动具有较少的亮度变化。因此，在通过铺瓦片构成的光学元件中，能够抑制当观察点移动时产生的图像的亮度变化。

(实施方式5)

对根据本发明的实施方式5的结构进行说明。在实施方式5中，对根据本发明的显示设备进行说明。图20是根据实施方式5的显示设备的立体图。根据实施方式5的显示设备包括根据上述实施方式1至4中任一者所述的反射光学元件阵列11、以及显示装置15。在图20所示的显示设备中，在反射光学元件阵列11的下方配置显示装置15。作为显示装置15，可采用液晶显示面板、有机电致发光(EL)面板等。

如图20所示，从显示装置15中的各点发出的光线在反射光学元件阵列11处反射，之后形成显示装置图像16。通过改变在显示装置15上显示的内容，可改变显示装置图像16的内容。

由于在根据各实施方式1至4的反射光学元件阵列11中，伴随着以Z轴为中心的观察点的移动的亮度变化较小，如果在反射光学元件阵列11的下方配置显示装置15的同时观察显示装置图像16，即使观察点移动时，也观察不到显示装置图像16的亮度变化。

因此，在根据实施方式5的显示设备中，能够获得抑制了亮度变化的显示装置图像16。

在不脱离本发明的主要特征的精神的情况下能够以各种形式实施本发明，因此本实施方式是示例性的而非限制性的，由于本发明的范围由所附权利要求而不是其之前的说明书限定，因此落在权利要求的边界和界限、或者这些边界和界限的等效物内的所有的变更旨在被权利要求书涵盖。

需要注意的是，如本文和所附权利要求中使用的，除非明确表明并非如此，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数指代。

附图标记说明

1 反射光学元件

5 遮光部

6～10 瓦片

11 反射光学元件阵列(光学元件)

12 上瓦片

13 下瓦片

14 反射镜

15 显示装置

Claims (5)

1.一种光学元件，所述光学元件通过排列多个瓦片而构成，所述多个瓦片中的各瓦片均形成为平板状并且各自的一个表面配置在同一平面上，其中，

所述多个瓦片中的各瓦片通过排列多个分别具有正方形底面的四棱柱形状的反射光学元件而构成，所述反射光学元件的轴线配置在所述多个瓦片的厚度方向上，

所述反射光学元件具有至少两个相邻的侧面作为反射面，

所述多个瓦片的所述一个表面上的外形具有三角形形状，并且所述多个瓦片上的所述外形的三角形形状包括至少两个不同的三角形形状，并且

所述多个瓦片中的各瓦片的端面设有遮光部。

2.一种光学元件，所述光学元件通过排列多个瓦片而构成，所述多个瓦片中的各瓦片均形成为平板状并且各自的一个表面配置在同一平面上，其中，

所述多个瓦片中的各瓦片包括在所述多个瓦片的厚度方向上层叠的上瓦片和下瓦片，

所述上瓦片通过排列多个由反射镜构成的反射光学元件而构成，所述反射光学元件的反射面配置在所述多个瓦片的厚度方向上，所述反射光学元件与垂直于所述厚度方向的一个方向平行地排列，

所述下瓦片通过排列多个由反射镜构成的反射光学元件而构成，所述下瓦片的所述反射光学元件的反射面配置在所述多个瓦片的厚度方向上，所述下瓦片的所述反射光学元件与垂直于所述厚度方向和所述一个方向的方向平行地排列，

所述多个瓦片的所述一个表面上的外形具有三角形形状，并且所述多个瓦片上的所述外形的三角形形状包括至少两个不同的三角形形状，并且

所述多个瓦片中的各瓦片的端面设有遮光部。

3.一种光学元件，所述光学元件通过排列多个瓦片而构成，所述多个瓦片中的各瓦片均形成为平板状并且各自的一个表面配置在同一平面上，其中，

所述多个瓦片中的各瓦片通过排列多个分别具有正方形底面的四棱柱形状的反射光学元件而构成，所述反射光学元件的轴线配置在所述多个瓦片的厚度方向上，

所述反射光学元件具有至少两个相邻的侧面作为反射面，

所述多个瓦片的所述一个表面上的外形具有至少两个不同的几何形状，并且所述多个瓦片通过各自的一个表面配置在同一平面上而以非周期的方式排列，以及

所述多个瓦片中的各瓦片的端面设有遮光部。

4.一种光学元件，所述光学元件通过排列多个瓦片而构成，所述多个瓦片中的各瓦片均形成为平板状并且各自的一个表面配置在同一平面上，其中，

所述多个瓦片中的各瓦片均包括在所述多个瓦片的厚度方向上层叠的上瓦片和下瓦片，

所述上瓦片通过排列多个由反射镜构成的反射光学元件而构成，所述反射光学元件的反射面配置在所述多个瓦片的厚度方向上，所述反射光学元件与垂直于所述厚度方向的一个方向平行地排列，

所述下瓦片通过排列多个由反射镜构成的反射光学元件而构成，所述下瓦片的所述反射光学元件的反射面配置在所述多个瓦片的厚度方向上，所述下瓦片的所述反射光学元件与垂直于所述厚度方向和所述一个方向的方向平行地排列，

所述多个瓦片的所述一个表面上的外形具有至少两个不同的几何形状，并且所述多个瓦片通过各自的一个表面配置在同一平面上而以非周期的方式排列，以及

所述多个瓦片中的各瓦片的端面设有遮光部。

5.一种显示设备，包括：

根据权利要求1至4中任一项所述的光学元件；以及

显示装置。

Images