WO2024090542A1 - 光学素子および機器 - Google Patents

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WO2024090542A1
WO2024090542A1 PCT/JP2023/038828 JP2023038828W WO2024090542A1 WO 2024090542 A1 WO2024090542 A1 WO 2024090542A1 JP 2023038828 W JP2023038828 W JP 2023038828W WO 2024090542 A1 WO2024090542 A1 WO 2024090542A1
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mirror
optical element
light
mirror group
optical
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PCT/JP2023/038828
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淳史 高田
一宏 河内
優太 板橋
圭一郎 石原
亮 山本
貴史 知花
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キヤノン株式会社
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    • G02B5/20Filters
    • G02B5/26Reflecting filters

Definitions

  • the present invention relates to an optical element having a mirror array.
  • Patent Document 1 discloses a light guide for a virtual image display device that guides image light from an image display element and emits it to display a virtual image, and discloses the provision of a retroreflective section that reverses the direction of travel of the image light guided within the light guide member of the light guide.
  • Patent Document 2 discloses that a light guide device used in a display device has multiple half mirrors between a first light guide and a second light guide.
  • Patent Document 1 leaves room for improvement in terms of miniaturizing the light guide and improving its optical performance.
  • Patent Document 2 leaves room for improvement in terms of improving the optical performance of the light guide device. Therefore, the present invention aims to provide a technology that is advantageous for realizing an optical element that is small and has high optical performance.
  • the first means for solving the problem is A mirror array; an optical surface facing the mirror array;
  • An optical element having The mirror array includes: a first mirror group including a plurality of retrorefractive mirrors arranged in a first direction; a second mirror group including a plurality of retrorefractive mirrors arranged in the first direction; the first mirror group and the second mirror group are arranged side by side in a second direction intersecting the first direction, the plurality of retrorefractive mirrors of the first mirror group extend along a third direction that intersects the first direction and the second direction and is inclined with respect to the optical surface, the plurality of retrorefractive mirrors of the second mirror group extend along a fourth direction that intersects with the first direction and the second direction and is inclined with respect to the optical surface,
  • the first mirror group and the second mirror group partially overlap in a fifth direction perpendicular to the first direction and the third direction.
  • the second means for solving the problem is A mirror array; a first optical surface facing the mirror array; a second optical surface facing the mirror array;
  • An optical element having the mirror array is disposed between the first optical surface and the second optical surface and includes a mirror group including a plurality of retrorefractive mirrors arranged in a first direction;
  • the plurality of retrorefractive mirrors of the mirror group are characterized in that they extend along a second direction that intersects with the first direction and is inclined with respect to the first optical surface and the second optical surface.
  • the third means for solving the problem is A mirror array; an optical surface facing the mirror array;
  • An optical element having The mirror array includes: a first optically transmissive mirror; a second optically transmissive mirror; the first light-transmitting mirror extends along a first direction inclined with respect to the optical surface, the second light-transmitting mirror extends along a second direction inclined with respect to the optical surface, in a third direction intersecting the optical surface and the first direction, the first light-transmitting mirror is located between the second light-transmitting mirror and the optical surface, a first portion of the first light-transmitting mirror and a first portion of the second light-transmitting mirror overlap with each other, a second portion of the first light-transmitting mirror does not overlap with the second light-transmitting mirror, and the second portion of the second light-transmitting mirror does not overlap with the first light-transmitting mirror;
  • the mirror is characterized in that at least one of the following is satisfied: a reflectance of the first portion of the first light-transmitting
  • the present invention provides technology that is advantageous for realizing optical elements that are small and have high optical performance.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an optical element.
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  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a display device.
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  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an optical element.
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  • Fig. 1A is a cross-sectional view of the optical element 20 in the YZ plane
  • Fig. 1B is a plan view of the optical element 20 in the XY plane.
  • the optical element 20 has a mirror array 24 and an optical surface 211 facing the mirror array 24.
  • the optical surface 211 is an optical surface having optical transparency and/or optical reflectivity.
  • An optical surface having optical transparency can be called a translucent surface, and an optical surface having optical reflectivity can be called a reflective surface.
  • the mirror array 24 includes a mirror group 241 and a mirror group 242.
  • the mirror group 241 is made up of a plurality of reflective mirrors 25 arranged in the X direction.
  • three of the six reflective mirrors 25, 251, 252, and 253, are given different reference numerals, but the reflective mirrors 251, 252, and 253 are all examples of the reflective mirror 25.
  • FIG. 1B three of the six reflective mirrors 25, 251, 252, and 253, are given different reference numerals, but the reflective mirrors 251, 252, and 253 are all examples of the reflective mirror 25.
  • the mirror group 242 is made up of a plurality of reflective mirrors 25 arranged in the X direction.
  • three of the six reflective mirrors 25, 254, 255, and 256, are given different reference numerals, but the reflective mirrors 251, 252, and 253 are all examples of the reflective mirror 25.
  • the mirror group 241 and the mirror group 242 are arranged side by side in the Y direction that intersects with the X direction.
  • the Y direction is typically perpendicular to the X direction, but the Y direction may be inclined with respect to the X direction.
  • the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 241 extend along the W1 direction intersecting the X direction and the Y direction so as to be inclined with respect to the optical surface 211.
  • the W1 direction in which the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 241 extend is inclined with respect to the optical surface 211.
  • the W1 direction is typically perpendicular to the X direction, but the W1 direction may be inclined with respect to the X direction.
  • the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 242 extend along the W2 direction intersecting the X direction and the Y direction so as to be inclined with respect to the optical surface 211.
  • the W2 direction in which the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 242 extend is inclined with respect to the optical surface 211.
  • the W2 direction is typically perpendicular to the X direction, but the W2 direction may be inclined with respect to the X direction.
  • the W2 direction is typically parallel to the W1 direction, but the W2 direction may be inclined with respect to the W1 direction. Whether the W2 direction is parallel to the W1 direction or not, the W1 direction and the W2 direction can be collectively referred to as the W direction.
  • a virtual plane along the X direction in which the reflective mirrors 25 of the mirror group 241 are arranged and along the W1 direction in which the mirror group 241 extends is defined as a modeled reflective surface of the mirror group 241
  • the normal direction of this modeled reflective surface can be defined as the V1 direction perpendicular to the X direction and the W1 direction.
  • a virtual plane along the X direction in which the reflective mirrors 25 of the mirror group 242 are arranged and along the W2 direction in which the mirror group 242 extends is defined as a modeled reflective surface of the mirror group 242
  • the normal direction of this modeled reflective surface can be defined as the V2 direction perpendicular to the X direction and the W2 direction.
  • the V2 direction is typically parallel to the V1 direction, but the V2 direction may be inclined with respect to the V1 direction. Whether the V2 direction is parallel to the V1 direction or not, the V1 direction and the V2 direction can be collectively referred to as the V direction.
  • FIG. 1A shows an overlapping area A1 between mirror group 241 and mirror group 242 in the V1 direction and/or the V2 direction.
  • mirror group 241 and mirror group 242 partially overlap in the Z direction perpendicular to optical surface 211.
  • Figures 1A and 1B show an overlapping area A2 between mirror group 241 and mirror group 242 in the Z direction.
  • the Z direction is typically perpendicular to the X direction, but the Z direction may be inclined relative to the X direction.
  • the Z direction is typically perpendicular to the Y direction, but the Z direction may be inclined relative to the Y direction.
  • Optical surface 211 may be a curved surface, in which case the normal direction to the curved surface may be set to the Z direction, and the tangent direction tangent to the curved surface may be the X direction or Y direction.
  • the direction in which the reflective mirrors 25 are arranged can be referred to as the arrangement direction.
  • the direction in which the mirror groups 241, 242 are arranged side by side (Y direction) can be referred to as the arrangement direction.
  • the direction perpendicular to the optical surface 211 (Z direction) can be referred to as the vertical direction.
  • the direction in which the reflective mirrors 25 extend (W direction) can be referred to as the extension direction.
  • the direction perpendicular to the arrangement direction (X direction) and the extension direction (W direction) (V direction) can be referred to as the orthogonal direction.
  • mirror groups 241 and 242 are tilted with respect to optical surface 211, so that mirror group 24 can have a retroreflective function and a reflective function to optical surface 211, and optical element 20 can be made smaller in the Y direction.
  • Mirror groups 241 and 242 are aligned in the W direction and shifted in the Z direction. This increases the thickness of optical element 20 in the Z direction.
  • mirror group 241 and mirror group 242 are aligned in the Y direction, so the thickness of optical element 20 in the Z direction can be reduced compared to the embodiment of FIG. 2A.
  • stray light Lv in the V direction is more likely to occur, passing between mirror group 241 and mirror group 242.
  • FIG. 2C is a borderline example between an example in which mirror group 241 and mirror group 242 partially overlap in the V direction and an example in which mirror group 241 and mirror group 242 do not partially overlap in the V direction.
  • stray light Lv in the V direction as in FIG. 2B can be suppressed.
  • stray light Lz in the Z direction that slips between mirror group 241 and mirror group 242 is more likely to occur.
  • the configuration in FIG. 2D is a borderline example between an example in which mirror group 241 and mirror group 242 partially overlap in the Z direction and an example in which mirror group 241 and mirror group 242 do not partially overlap in the Z direction.
  • stray light Lz in the Z direction as in FIG. 2C can be suppressed.
  • FIG. 1C and 1D show examples of the shape of the mirror group 241 as viewed from the W1 direction or the mirror group 242 as viewed from the W2 direction.
  • the reflex mirror 25 will be described with reference to Figs. 1C and 1D.
  • ⁇ a is 10° or more, preferably 20° or more, more preferably 30° or more, and ⁇ a is 80° or less, preferably 70° or less, more preferably 60° or less.
  • the reflected light reflected by the reflex mirror 25 is reflected in the T direction (reflection direction) at an angle ⁇ b with respect to the V direction.
  • the angle ⁇ c between the S direction (incident direction) and the T direction (reflection direction) is smaller than 2 ⁇ a ( ⁇ c ⁇ 2 ⁇ a)
  • the reflex has reflexivity in the X direction.
  • the angle ⁇ c between the S direction (incident direction) and the T direction (reflecting direction) is preferably smaller than ⁇ a ( ⁇ c ⁇ a), and more preferably smaller than ⁇ b/2 ( ⁇ c ⁇ a/2).
  • the retroreflecting mirror 25 extends in the W direction, the retroreflecting mirror 25 has a weaker retroreflecting property in the W direction than in the X direction. Weak retroreflecting property in the X direction includes no retroreflecting property in the X direction.
  • the strength of the retroflexivity in the X and W directions can be evaluated by breaking down the above-mentioned S and T directions into X and W direction components and evaluating the magnitude of the angle between the incident direction and the reflected direction in the X direction component and the angle between the incident direction and the reflected direction in the W direction component.
  • the reflective mirror 25 includes a pair of reflective surfaces 25a, 25b that are non-parallel to each other and face each other in the X direction.
  • a reflective mirror 25 can be called a triangular mirror.
  • the angle between the pair of reflective surfaces 25a and 25b is, for example, 45° to 135°, and typically 90°.
  • a mirror in which the angle between the reflective surfaces 25a and 25b is 90° ⁇ 10° can be called a right-angle mirror.
  • the angle between the reflective surfaces 25a and 25b is not limited to a right angle, and may be an acute angle or an obtuse angle.
  • the reflective surfaces 25a, 25b are formed by a reflector 26.
  • the mirror group 241 includes a plurality of reflective mirrors 25 including such a pair of reflective surfaces 25a and 25b, which are arranged in the X direction.
  • the mirror group 242 includes a plurality of reflective mirrors 25 including such a pair of reflective surfaces 25a and 25b, which are arranged in the X direction.
  • FIG. 1B and FIG. 1C six retroreflective mirrors 25 are arranged in the X direction.
  • the boundaries between adjacent retroreflective mirrors 25 are ridgelines 301a and 301b.
  • the ridgelines 301a and 301b can be collectively referred to as ridgelines 301.
  • the boundary between reflecting surfaces 25a and 25b is valley ridgeline 42.
  • FIG. 1B and FIG. 1C six retroreflective mirrors 25 are arranged in the X direction.
  • the ridgelines 301a and 301b can be collectively referred to as ridgelines 301.
  • the boundary between reflecting surfaces 25a and 25b is valley ridgeline 42.
  • the ridgelines 301a and 301b are shown by dashed lines, and the valley ridgeline 42 is shown by a dotted line.
  • the reflecting surfaces 25a, 25b, the ridgelines 301a, 301b, and the valley ridgeline 42 extend along the W direction (W1 direction or W2 direction).
  • the reflective mirror 25 includes a semicircularly curved reflective surface 25c and a semicircularly curved refracting surface 25d.
  • a refracting body 28 is provided between the reflective surface 25c and the refracting surface 25d.
  • the reflective surface 25c is formed by a reflector 26, and the refracting surface 25d is formed by a refracting body 28.
  • a plurality of reflective mirrors 25 including such a pair of reflective surfaces 25c and refracting surfaces 25d are arranged in the X direction.
  • a plurality of reflective mirrors 25 including such a pair of reflective surfaces 25c and refracting surfaces 25d are arranged in the X direction.
  • FIG. 1D the reflective mirror 25 includes a semicircularly curved reflective surface 25c and a semicircularly curved refracting surface 25d.
  • a refracting body 28 is provided between the reflective surface 25c and the refracting surface 25d.
  • the reflective surface 25c is formed by a reflector
  • each reflective mirror 25 is arranged in the X direction.
  • the boundaries between adjacent reflective mirrors 25 are mountain ridges 301a and 301b.
  • the bottom of the reflective surface 25c is the valley ridge 42.
  • the reflecting surface 25c, the refracting surface 25d, the ridges 301a and 301b, and the valley ridge 42 extend along the W direction (W1 direction or W2 direction).
  • the refracting body 28 is cylindrical and extends in the W direction.
  • the reflector 26 may contain a metal material (including an alloy) and/or a dielectric material.
  • the reflector 26 may contain multiple types of metal material or dielectric material, and the reflector 26 may be a dielectric multilayer film in which low-refractive index dielectric materials and high-refractive index dielectric materials are alternately laminated.
  • low-refractive index dielectric materials include silicon oxide, magnesium fluoride, magnesium oxide, aluminum oxide, and aluminum fluoride.
  • high-refractive index dielectric materials include silicon nitride, titanium oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, and niobium oxide.
  • the reflective mirror 25 may be translucent.
  • the translucent reflective mirror 25 can transmit light of the same wavelength as the light reflected by the reflective mirror 25.
  • the reflector 26 of the reflective mirror 25 may reflect and transmit visible light.
  • the optical characteristics of the translucent reflective mirror 25 may be a reflectance of 5 to 95% and a transmittance of 5 to 95% for a specific wavelength. It is more preferable that the optical characteristics of the translucent reflective mirror 25 are a reflectance of 10 to 90% and a transmittance of 10 to 90% for a specific wavelength. It is more preferable that the optical characteristics of the translucent reflective mirror 25 are a reflectance of 25 to 75% and a transmittance of 25 to 75% for a specific wavelength.
  • the specific wavelength is typically the wavelength of visible light, and may be, for example, any of the wavelengths in the range of 555 ⁇ 100 nm, 555 ⁇ 50 nm, or 555 ⁇ 10 nm.
  • the translucent reflective mirror 25 can transmit light of a different wavelength from the light reflected by the reflective mirror 25.
  • the reflector 26 of the reflective mirror 25 can reflect visible light and transmit ultraviolet or infrared light.
  • the translucent reflective mirror 25 can be a magic mirror, a half mirror, a bandstop filter, a bandpass filter, a dichroic mirror, or the like.
  • a base 201 having an optical surface 211 supports the reflector 26 of the mirror array 24.
  • the base 201 is a component that constitutes the optical element 20.
  • the base 201 has a light-transmitting portion 27, which supports the reflector 26 of the mirror array 24.
  • Light that is incident on the retroreflective mirror 25 and is retroreflected propagates within the base 201 (light-transmitting portion 27). Therefore, the base 201 (light-transmitting portion 27) may contain a light-transmitting material.
  • the base 201 may have a portion located between the reflecting surface 25a and the reflecting surface 25b in the X direction.
  • the refractive index of the high refractive index dielectric material contained in the dielectric multilayer film of the reflector 26 is preferably higher than the refractive index of the light-transmitting portion 27, but may be lower than the refractive index of the light-transmitting portion 27, and the refractive index of the low refractive index dielectric material contained in the dielectric multilayer film of the reflector 26 is preferably lower than the refractive index of the light-transmitting portion 27, but may be higher than the refractive index of the light-transmitting portion 27.
  • the light-transmitting material constituting the base 201 (light-transmitting portion 27) can be resin or glass.
  • optical plastics such as acrylic resin, styrene resin, polyolefin resin, and polycarbonate can be used.
  • the refractive index of these resins is approximately 1.45 to 1.60.
  • Cycloolefin polymer is particularly suitable as the resin constituting the base 201. Cycloolefin polymer is suitable for improving the performance of the optical element 20, such as high transparency, light resistance, stability of the refractive index and Abbe number, low birefringence, low specific gravity, high heat resistance, and precision moldability.
  • the base 201 may contain a coating material that covers the light-transmitting material that constitutes the light-transmitting portion 27, in addition to the light-transmitting material that constitutes the light-transmitting portion 27.
  • the coating material may be a variety of materials for the purposes of protection (scratch prevention, anti-fouling), anti-reflection, or reflection promotion, and a light-transmitting material or a light-blocking material may be used as the coating material.
  • the coating material may be an inorganic material or an organic material.
  • the coating material may also constitute the optical surface 211 of the base 201.
  • the mirror array 24 is configured using the reflector 26, but the reflector 26 may be omitted and the mirror array 24 may be configured so that total reflection occurs on the inner surface of the base 201 (translucent portion 27).
  • the base 201 may function like a prism.
  • the cover 202 translucent portion 37
  • the angle (incident angle) of the incident direction of light ray L with respect to the normal direction (V1 direction) of the modeled reflecting surface of the mirror group 241 is approximately the same as the angle (exit angle) of the exit direction of light ray L with respect to the normal direction (V1 direction) of the modeled reflecting surface of the mirror group 241.
  • the angle between the incident direction of light ray L and the exit direction of light ray L is greater than the angle (incident angle) of the incident direction of light ray L with respect to the normal direction (V1 direction) of the modeled reflecting surface of the mirror group 241 and the angle (exit angle) of the exit direction of light ray L with respect to the normal direction (V1 direction) of the modeled reflecting surface of the mirror group 241. The same is true for the mirror group 242.
  • the mirror group 241 may have a non-facing surface (not shown) that does not face a pair of reflecting surfaces 25a, 25b of at least one of the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 241 in the X direction. In the V1 direction, it is preferable that the non-facing surface overlaps the mirror group 242. It is also preferable that the non-facing surface overlaps the mirror group 242 in the Z direction perpendicular to the optical surface 211.
  • the mirror group 242 may have a non-facing surface (not shown) that does not face a pair of reflecting surfaces 25a, 25b of at least one of the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 242 in the X direction. In the V2 direction, it is preferable that the non-facing surface overlaps the mirror group 241. It is also preferable that the non-facing surface overlaps the mirror group 241 in the Z direction perpendicular to the optical surface 211.
  • the W direction is indicated by a dotted line.
  • the angle ⁇ between the W direction indicated by the dotted line and the optical surface 211 is preferably greater than 15° ( ⁇ >15°), more preferably less than 60° ( ⁇ 60°), and even more preferably greater than 20° and less than 45° (20° ⁇ 45°).
  • FIG. 1A shows end 2412 of mirror group 241 on the side of mirror group 242 and end 2411 of mirror group 241 on the opposite side of mirror group 242.
  • FIG. 1A also shows end 2421 of mirror group 242 on the side of mirror group 241 and end 2422 of mirror group 242 on the opposite side of mirror group 241.
  • V direction V1 direction and/or V2 direction
  • end 2421 of mirror group 242 overlaps mirror group 241.
  • end 2412 of mirror group 241 overlaps mirror group 241.
  • end 2421 of mirror group 242 overlaps mirror group 241.
  • end 2412 of mirror group 241 overlaps mirror group 241. This allows the mirror array 24 to appropriately reflect light that is incident near the end 2412 or the end 2421.
  • 1A shows the U direction, which connects end 2412 of mirror group 241 on the mirror group 242 side and end 2421 of mirror group 242 on the mirror group 241 side perpendicular to the X direction, with a two-dot chain line.
  • the angle ⁇ that the U direction shown by the two-dot chain line makes with optical surface 211 is preferably greater than 45° and less than 135° (45° ⁇ 135°), and more preferably greater than 60° and less than 120° (60° ⁇ 120°).
  • angle ⁇ is preferably greater than 90° ( ⁇ >90°).
  • angle ⁇ is preferably greater than 90° and less than 135° (90° ⁇ 135°), and more preferably greater than 90° and less than 120° (90° ⁇ 120°).
  • angle ⁇ that the U direction indicated by the two-dot chain line makes with the W direction is preferably greater than 15° and smaller than 70° (15° ⁇ 70°).
  • the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 241 include a reflective mirror 251, a reflective mirror 252, and a reflective mirror 253 located between the reflective mirrors 251 and 252 in the X direction.
  • the width Na of the reflective mirror 251 in the X direction and the width Nb of the reflective mirror 252 in the X direction may be larger than the width Nc of the reflective mirror 253 in the X direction (Na>Nc and Nb>Nc).
  • the width Na of the reflective mirror 251 in the X direction and the width Nb of the reflective mirror 252 in the X direction may be smaller than the width Nc of the reflective mirror 253 in the X direction (Na ⁇ Nc and Nb ⁇ Nc).
  • the width Nc of the reflective mirror 253 in the X direction may be between the width Na of the reflective mirror 251 and the width Nb of the reflective mirror 252 in the X direction (Na ⁇ Nc ⁇ Nb or Na>Nc>Nb).
  • the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 242 include a reflective mirror 254, a reflective mirror 255, and a reflective mirror 256 located between the reflective mirrors 254 and 255 in the X direction.
  • the width of the reflective mirror 254 in the X direction, the width of the reflective mirror 255, and the width of the reflective mirror 255 in the X direction are equal to each other.
  • the width of the reflective mirror 254 and the width of the reflective mirror 255 in the X direction may be larger or smaller than the width of the reflective mirror 256 in the X direction.
  • the width of the reflective mirror 256 in the X direction may be between the width of the reflective mirror 254 and the width of the reflective mirror 255 in the X direction.
  • the width of the reflective mirror 25 in the X direction is, for example, 0.1 to 5.0 mm, for example, 0.5 to 2.5 mm.
  • the width Mb of the mirror group 242 in the X direction may be greater than the width Ma of the mirror group 241 in the X direction (Ma ⁇ Mb). By doing so, even if light traveling from the +Y direction to the -Y direction spreads in the X direction, it can be reflected over a wider range.
  • the width Mb of the mirror group 242 in the X direction may be smaller than the width Ma of the mirror group 241 in the X direction (Mb ⁇ Ma).
  • the number of reflective mirrors 25 arranged in each of mirror groups 241 and 242 is six in FIG. 1B, but may be, for example, 10 to 100, or may be, for example, 15 to 60.
  • the number of reflective mirrors 25 in mirror group 241 and the number of reflective mirrors 25 in mirror group 242 may be the same or different.
  • the number of reflective mirrors 25 in mirror group 242 may be greater or smaller than the number of reflective mirrors 25 in mirror group 241.
  • the length Ea of the mirror group 241 in the W1 direction and the length Eb of the mirror group 242 in the W2 direction correspond to the range in which the mirror group 241 and the mirror group 242 provide non-reflexivity (weak reflexivity) in the W direction.
  • the length Ea of the mirror group 241 in the W1 direction and the length Eb of the mirror group 242 in the W2 direction correspond to the lengths of the mountain ridge 301 and the valley ridge 42 of the reflex mirror 25.
  • the length Ea of the mirror group 241 in the W1 direction and the length Eb of the mirror group 242 in the W2 direction can also be said to be the extension distance of the reflex mirror 25.
  • the length Ea of the reflex mirror 25 of the mirror group 241 in the W1 direction is preferably at least 1 time the width N (Na, Nb, Nc) of the reflex mirror 25 of the mirror group 241 in the X direction, and is preferably greater than the width N (Na, Nb, Nc) of the reflex mirror 25 of the mirror group 241 in the X direction.
  • the length Ea of the reflective mirror 25 of the mirror group 241 in the W1 direction can be two or more times, or three or more times, the width N (e.g., widths Na, Nb, Nc) of the reflective mirror 25 of the mirror group 241 in the X direction.
  • the length Ea of the reflective mirror 25 of the mirror group 241 in the W1 direction can be ten or less times, nine or less times, or eight or less times, the width N (Na, Nb, Nc) of the reflective mirror 25 of the mirror group 241 in the X direction.
  • the length Ea of the reflective mirror 25 of the mirror group 241 in the W1 direction can be more than ten times the width N (e.g., widths Na, Nb, Nc) of the reflective mirror 25 of the mirror group 241 in the X direction, but is preferably ten or less times, since this leads to an increase in the size of the optical element 20.
  • the length Eb of the reflective mirror 25 of the mirror group 242 in the W2 direction is preferably at least one time the width N (Na, Nb, Nc) of the reflective mirror 25 of the mirror group 242 in the X direction, and is preferably greater than the width N of the reflective mirror 25 of the mirror group 242 in the X direction.
  • the length Eb of the reflective mirror 25 of the mirror group 242 in the W2 direction can be at least two times, or at least three times, the width N of the reflective mirror 25 of the mirror group 242 in the X direction.
  • the length Eb of the reflective mirror 25 of the mirror group 242 in the W2 direction may be 10 times or less, 9 times or less, or 8 times or less, the width N of the reflective mirror 25 of the mirror group 242 in the X direction.
  • the length Eb of the reflective mirror 25 of the mirror group 242 in the W2 direction may be more than 10 times the width N of the reflective mirror 25 of the mirror group 242 in the X direction, but since this leads to an increase in the size of the optical element 20, it is preferable that it is 10 times or less.
  • the length Eb of the mirror group 242 in the W2 direction may be equal to the length Ea of the mirror group 241 in the W1 direction, or may be smaller than the length of the mirror group 241 in the W1 direction, or may be larger than the length of the mirror group 241 in the W1 direction.
  • the length of the reflective mirror 25 in the W direction is, for example, 1 to 10 mm, for example, 2 to 8 mm.
  • the height difference of the reflective mirror 25 in the V direction (height difference between the mountain ridge line 301 and the valley ridge line 42) is, for example, 0.07 to 3.5 mm, for example, 0.35 to 1.75 mm.
  • mirror group 241 and the reflection area of mirror group 241 have a shape in which concave portions and convex portions are repeated in the X direction.
  • a part of the concave portion is valley ridge 42, and a part of the convex portion is mountain ridge 301 (mountain ridges 301a, 301b).
  • the boundary between the concave portion and the convex portion can be set at a height in the V direction where the height difference between the concave portion and the convex portion is half. In the example shown in FIG.
  • the convex portion of mirror group 241 and the convex portion of mirror group 242 overlap in the V1 and V2 directions, and the concave portion of mirror group 241 and the concave portion of mirror group 242 overlap.
  • the convex portion of mirror group 241 and the convex portion of mirror group 242 can be shifted in the X direction, and the concave portion of mirror group 241 and the concave portion of mirror group 242 can be shifted in the X direction.
  • the concave portions of mirror group 241 and the convex portions of mirror group 242 may overlap, and the convex portions of mirror group 241 and the concave portions of mirror group 242 may overlap.
  • Figure 3A is a cross-sectional view of the Y-Z plane of the optical element 20
  • Figure 3B is a plan view of the X-Z plane of the optical element 20
  • Figure 3C is a plan view of the X-Y plane of the optical element 20.
  • Optical element 20 has mirror array 24, optical surface 211 facing mirror array 24, and optical surface 213 facing mirror array 24.
  • Mirror array 24 is disposed between optical surface 211 and optical surface 213.
  • Optical surface 211 is an optical surface having optical transparency and/or optical reflectivity.
  • Optical surface 213 is an optical surface having optical transparency and/or optical reflectivity.
  • An optical surface having optical transparency can be referred to as a translucent surface, and an optical surface having optical reflectivity can be referred to as a reflective surface.
  • Mirror array 24 includes mirror group 241.
  • Mirror group 241 is disposed between optical surface 211 and optical surface 213. As shown in FIG. 1B, mirror group 241 is composed of a plurality of reflective mirrors 25 arranged in the X direction.
  • FIG. 1B mirror group 241 is composed of a plurality of reflective mirrors 25 arranged in the X direction.
  • FIG. 3B shows the width Nx of the reflective mirror 25 in the X direction.
  • the width Nx of the reflective mirror 25 in the X direction is the same as the width N (Na, Nb, Nc) of the reflective mirror 25 in the mirror group 241 in the X direction described in the first embodiment.
  • the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 241 extend along the W1 direction intersecting the X direction and the Y direction so as to be inclined with respect to the optical surface 211.
  • the W1 direction in which the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 241 extend is inclined with respect to the optical surface 211.
  • the W1 direction is typically perpendicular to the X direction, but the W1 direction may be inclined with respect to the X direction.
  • the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 241 extend along the W1 direction intersecting the X direction and the Y direction so as to be inclined with respect to the optical surface 213.
  • the W1 direction in which the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 241 extend is inclined with respect to the optical surface 213.
  • the W1 direction is typically perpendicular to the X direction, but the W1 direction may be inclined with respect to the X direction.
  • the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 241 extend along the W1 direction that intersects with the X direction and is inclined with respect to the optical surfaces 211 and 213.
  • the W1 direction is indicated by a dotted line.
  • the angle ⁇ between the W1 direction indicated by the dotted line and the optical surface 211 is preferably greater than 15° ( ⁇ >15°), more preferably greater than 20° ( ⁇ >20°), preferably less than 60° ( ⁇ 60°), and more preferably less than 45° ( ⁇ 45°).
  • the angle ⁇ between the W1 direction indicated by the dotted line and the optical surface 213 is preferably greater than 15° ( ⁇ >15°), more preferably greater than 20° ( ⁇ >20°), preferably less than 60° ( ⁇ 60°), and more preferably less than 45° ( ⁇ 45°).
  • the angle ⁇ between the W1 direction indicated by the dotted line and the optical surface 211 and the angle ⁇ between the W1 direction indicated by the dotted line and the optical surface 213 may be equal to or different from each other.
  • Optical surface 211 and optical surface 213 can be parallel, but optical surface 211 and optical surface 213 may also be non-parallel to each other.
  • a light-transmitting section 27 is provided between the mirror array 24 and the optical surface 211. This allows light to propagate through the light-transmitting section 27 between the optical surface 211 and the mirror array 24.
  • a light-transmitting section 37 is provided between the mirror array 24 and the optical surface 213. This allows light to propagate through the light-transmitting section 37 between the optical surface 211 and the mirror array 24.
  • the mirror array 24 By disposing the mirror array 24 between the optical surface 211 and the optical surface 213, it is possible to utilize the light propagation between the optical surface 211 and the mirror array 24 and the light propagation between the optical surface 213 and the mirror array 24. And, by tilting the mirror array 24 with respect to the optical surface 211 and the optical surface 213, it is possible to realize the light propagation between the optical surface 211 and the mirror array 24 and the light propagation between the optical surface 213 and the mirror array 24 in various directions while using the reflex mirror 25. This allows high optical performance to be realized. For example, as shown in FIG.
  • the light ray L that is incident on the mirror group 241 in the -Y direction from an oblique direction with respect to the optical surface 211 is reflected in the Z direction by the mirror group 241, enters the optical surface 211, passes through the optical surface 211, and is emitted outside the optical element 20.
  • the traveling direction of the light ray L may be opposite to that of the example of FIG. 3A, and the light ray incident on the optical surface 211 from outside the optical element 20 may be reflected by the mirror group 241.
  • the light ray L may be, for example, a light ray (internal light ray) propagated inside the optical element 20. Also, for example, as shown in FIG.
  • the light ray R incident on the mirror group 241 from the Z direction with respect to the optical surface 213 may be reflected by the mirror group 241 in a diagonal direction to the optical surface 213 toward the ⁇ Y side.
  • the reflex mirror 25 has translucency, the light ray R traveling from the optical surface 213 to the mirror group 241 may pass through the reflex mirror 25 and reach the optical surface 211.
  • the light ray R is, for example, a light ray (external light ray) incident on the optical surface 213 from outside the optical element 20, the light ray R can be extracted from the optical surface 211. If both the light ray R and the light ray L are extracted from the optical surface 211, the light ray R and the light ray L can be superimposed.
  • the natural light is natural light and the internal light is artificial light such as image light
  • the natural light and the artificial light can be superimposed.
  • an image (natural light) in a virtual space can be superimposed on an image (artificial light) in a real space to realize XR technology such as augmented reality (AR), virtual reality (VR), mixed reality (MR), and substitute reality (SR).
  • AR augmented reality
  • VR virtual reality
  • MR mixed reality
  • SR substitute reality
  • the light ray L can be used for display
  • the light ray R can be used for imaging.
  • the mirror group 241 of the mirror array 24 faces the optical surface 211 and the optical surface 213, but the mirror groups 242 and 243 described in the first embodiment may also face the optical surface 211 and the optical surface 213 in the same manner.
  • Figure 4A is a cross-sectional view of the YZ plane (VW plane) of the optical element 20.
  • Figures 4B-1, 4B-2, 4C-1, and 4C-2 are cross-sectional views of the XV plane of the optical element 20.
  • the optical element 20 has a mirror array 24 and an optical surface 211 facing the mirror array 24.
  • the optical surface 211 is an optical surface that has optical transparency and/or optical reflectivity.
  • An optical surface that has optical transparency can be called a translucent surface, and an optical surface that has optical reflectivity can be called a reflective surface.
  • the optical element 20 further has a mirror array 24 and an optical surface 213 facing the mirror array 24, and the mirror array 24 is disposed between the optical surfaces 211 and 213, but the optical surface 213 does not necessarily have to be provided.
  • the mirror array 24 includes a light-transmitting mirror 257, a light-transmitting mirror 258, and a light-transmitting mirror 259.
  • the light-transmitting mirror 257 extends along a W1 direction that is inclined with respect to the optical surface 211.
  • the light-transmitting mirror 258 extends along a W2 direction that is inclined with respect to the optical surface 211.
  • the light-transmitting mirror 259 extends along a W3 direction that is inclined with respect to the optical surface 211.
  • the W1 direction, the W2 direction, and the W3 direction may be parallel to each other or may be non-parallel to each other.
  • the translucent mirrors 257, 258, and 259 of the mirror array 24 are composed of a reflector 26.
  • a translucent portion 27 of a base 201 having an optical surface 211 supports the reflector 26.
  • a translucent portion 37 of a cover 202 having an optical surface 213 covers the reflector 26.
  • the connection surface 43 shown by the dashed line in Figures 4A to 4C-2 is the connection surface (boundary surface) between the base 201 (translucent portion 27) and the cover 202 (translucent portion 37).
  • some of the light passing through the light-transmitting mirrors can be reflected by the adjacent light-transmitting mirrors and reach the optical surface 211, and even the observer located on the optical surface 211 side.
  • some of the light beams L incident on the mirror array 24 are reflected by the light-transmitting mirror 257 and reach the observer, while the remaining light passing through the light-transmitting mirror 257 is reflected by the light-transmitting mirror 258 and reaches the observer.
  • the reflector 26 is formed so that the reflectance is smaller in the overlapping area where the light-transmitting mirrors overlap as seen by the observer than in the area where the mirrors do not overlap. This makes it possible to suppress the local increase in the light intensity in the overlapping area where the light-transmitting mirrors overlap.
  • the portion where the reflectance is reduced is not limited to both ends of the tip end on the optical surface 211 side and the rear end on the optical surface 213 side in the W direction of the translucent mirror, but may be only one end.
  • the translucent mirror 257 has high reflection portions 2621, 2622 and low reflection portions 261, 263.
  • the reflectance of the low reflection portions 261, 263 of the translucent mirror 257 is lower than the reflectance of the high reflection portions 2621, 2622 of the translucent mirror 257.
  • the transmittance of the low reflection portions 261, 263 of the translucent mirror 257 is higher than the transmittance of the high reflection portions 2621, 2622 of the translucent mirror 257.
  • the high reflection portions 2621, 2622 are located between the low reflection portions 261 and 263.
  • the high reflection portion 2621 is located between the low reflection portion 261 and the high reflection portion 2622.
  • the high reflection portion 2622 is located between the low reflection portion 263 and the high reflection portion 2621.
  • the highly reflective portion 2621 is located in the center of the translucent mirror 257 in the W1 direction, and the low-reflective portions 261 and 263 are located at the ends of the translucent mirror 257 in the W1 direction.
  • the highly reflective portion 2622 is located in the middle between the center and the ends of the translucent mirror 257 in the W1 direction.
  • the translucent mirror 258 has highly reflective portions 2651, 2652, 2653 and low reflective portions 264, 266.
  • the reflectance of the low reflective portions 264, 266 of the translucent mirror 258 is lower than the reflectance of the high reflective portions 2651, 2652, 2653 of the translucent mirror 258.
  • the transmittance of the low reflective portions 264, 266 of the translucent mirror 258 is higher than the transmittance of the high reflective portions 2651, 2652, 2653 of the translucent mirror 258.
  • the highly reflective portions 2651, 2652, 2653 are located between the low reflective portion 264 and the low reflective portion 266.
  • the highly reflective portion 2651 is located between the low reflective portion 264 and the high reflective portion 2652.
  • the highly reflective portion 2653 is located between the low reflective portion 266 and the highly reflective portion 2652.
  • the highly reflective portion 2652 is located in the center of the translucent mirror 258 in the W2 direction, and the low reflective portions 264 and 266 are located at the ends of the translucent mirror 258 in the W2 direction.
  • the highly reflective portions 2651 and 2653 are located in the intermediate portion between the center and the ends of the translucent mirror 258 in the W2 direction.
  • the translucent mirror 259 has highly reflective portions 2681, 2682 and low reflective portions 267, 269.
  • the reflectance of the low reflective portions 267, 269 of the translucent mirror 259 is lower than the reflectance of the high reflective portions 2681, 2682 of the translucent mirror 259.
  • the transmittance of the low reflective portions 267, 269 of the translucent mirror 259 is higher than the transmittance of the high reflective portions 2681, 2682 of the translucent mirror 259.
  • the highly reflective portions 2681, 2682 are located between the low reflective portions 267 and 269.
  • the highly reflective portion 2681 is located between the low reflective portion 267 and the high reflective portion 2682.
  • the highly reflective portion 2682 is located between the low reflective portion 269 and the high reflective portion 2681.
  • the highly reflective portion 2682 is located in the center of the translucent mirror 259 in the W3 direction, and the low-reflective portions 267 and 269 are located at the ends of the translucent mirror 259 in the W3 direction.
  • the highly reflective portion 2681 is located in the middle between the center and the ends of the translucent mirror 259 in the W3 direction.
  • the reflectance and transmittance of the high reflection portions 2621, 2622, 2651, 2652, 2653, 2681, 2682 and the low reflection portions 261, 263, 264, 266, 267, 269 can be adjusted by varying the structure of the reflector 26 in the corresponding portions.
  • the thickness of the reflector 26 can be different.
  • the representative thickness Ta of the high reflection portions 2621, 2622, 2651, 2652, 2653, 2681, 2682 represented by the high reflection portion 2622 is smaller than the representative thickness Tb of the reflector 26 in the low reflection portions 261, 263, 264, 266, 267, 269 represented by the low reflection portion 263.
  • the reflectance and transmittance can also be adjusted by varying the refractive index of the reflector 26 and the layer structure of the reflector 26.
  • the translucent mirror 257 is positioned between the translucent mirror 258 and the optical surface 211 in the V1 direction intersecting the optical surface 211 and the W1 direction and/or in the V2 direction intersecting the optical surface 211 and the W2 direction.
  • the low-reflection portion 264 and the high-reflection portion 2622 overlap in an overlapping region Ab
  • the low-reflection portion 263 and the high-reflection portion 2651 overlap in an overlapping region Ac.
  • the low-reflection portion 261 and the high-reflection portion 2621 do not overlap the translucent mirror 258, and are shown as non-overlapping regions Aa.
  • the high-reflection portion 2652 does not overlap the translucent mirror 257, and are shown as non-overlapping regions Ad.
  • the translucent mirror 258 is positioned between the translucent mirror 259 and the optical surface 211 in the V2 direction intersecting the optical surface 211 and the W2 direction and/or in the V3 direction intersecting the optical surface 211 and the W3 direction.
  • the low-reflection portion 267 and the high-reflection portion 2653 overlap in an overlapping region Ae, and the low-reflection portion 266 and the high-reflection portion 2681 overlap in an overlapping region Af.
  • the low-reflection portion 269 and the high-reflection portion 2682 do not overlap the translucent mirror 257, and are shown as non-overlapping regions Ag.
  • the high-reflection portion 2652 does not overlap the translucent mirror 259, and are shown as non-overlapping regions Ad.
  • the low-reflection portion 263 and the low-reflection portion 264 overlap in an overlapping region Bb, and the low-reflection portion 266 and the low-reflection portion 267 overlap in an overlapping region Bd.
  • the low-reflection portion 261 and the high-reflection portions 2621 and 2622 do not overlap the translucent mirror 258, and are shown as non-overlapping regions Ba.
  • the high-reflection portions 2651, 2652, and 2653 do not overlap the translucent mirrors 257 and 258, and are shown as non-overlapping regions Bc.
  • Figure 4A shows a typical ray L of light incident on mirror array 24.
  • Ray L is reflected by mirror array 24, exits mirror array 24, and travels toward optical surface 211.
  • the angle that the incident direction of ray L makes with respect to the V direction is approximately equal to the angle that the exit direction of ray L makes with respect to the V direction.
  • the inclination angle of the W direction with respect to optical surface 211 is ⁇
  • the inclination angle of the incident direction of ray L with respect to optical surface 211 is ⁇
  • the exit direction of ray L is perpendicular to optical surface 211.
  • the low-reflection portion 263 and the low-reflection portion 264 overlap in the overlap region Bb, and the low-reflection portion 266 and the low-reflection portion 267 overlap in the overlap region Bd, which is advantageous in reducing unevenness in the amount of reflected light when the mirror array 24 is observed from the Z direction.
  • both of the reflective portions of translucent mirrors 257, 258, 259 that overlap in overlapping regions Ab, Ac, Ae, Af, Bb, Bd are highly reflective, the reflection at the two overlapping highly reflective portions will be greater than the reflection at a single highly reflective portion in non-overlapping regions Aa, Ad, Ag, Ba, Bc, Be.
  • translucent mirrors 257, 258, 258 are half mirrors with a reflectance of 50% and a transmittance of 50% at their reflective portions, and incident light of intensity P is incident on the two overlapping reflective portions. Of the two overlapping reflective portions, 50% of the reflected light (intensity P/2) is reflected by the first reflective portion.
  • the transmitted light intensity P/2
  • 50% (intensity P/4) reflected light at the second reflecting portion 50% of this transmitted light (intensity P/8) passes through the first reflecting portion and exits.
  • the exiting light is the sum of the reflected light with intensity P/2 and the transmitted light with intensity P/8, so the intensity of the exiting light is 5/8P light. Since the exiting light at the reflecting portion in the non-overlapping region is only 50% reflected light (intensity P/2) at one reflecting portion, the overlapping region produces 1.25 times the exiting light of the non-overlapping region. Therefore, by lowering the reflectance of at least one of the two overlapping reflecting portions, the difference in exiting light between the overlapping region and the non-overlapping region can be reduced.
  • At least one of the portions of the translucent mirrors 257, 258, 259 that overlap each other in the overlapping regions Ab, Ac, Ae, Af, Bb, Bd is a low-reflection portion. This makes it possible to prevent an extreme increase in reflection in the overlapping regions Ab, Ac, Ae, Af, Bb, Bd of the mirror array 24, and to reduce unevenness in the amount of light reflected by the mirror array 24.
  • Figures 4B-1 and 4B-2 show the case where the translucent mirrors 257, 258, and 259 are non-retroreflective mirrors.
  • Figure 4B-1 is an X-V cross-sectional view of the highly reflective portions 2621, 2622, 2651, 2652, 2653, 2681, and 2682
  • Figure 4B-2 is an X-V cross-sectional view of the low-reflective portions 261, 263, 264, 266, 267, and 269.
  • the reflective surfaces 25f of the translucent mirrors 257, 258, and 259 acting as non-retroreflective mirrors are flat.
  • the thickness Tb of the low-reflective portions 261, 263, 264, 266, 267, and 269 is smaller than the thickness Ta of the highly reflective portions 2621, 2622, 2651, 2652, 2653, 2681, and 2682.
  • the relationship between thickness Ta and thickness Tb controls the high and low reflectance and transmittance.
  • Figures 4C-1 and 4C-2 show the case where the translucent mirrors 257, 258, and 259 are retroreflective mirrors.
  • Figure 4C-1 is an X-V cross-sectional view of the highly reflective portions 2621, 2622, 2651, 2652, 2653, 2681, and 2682
  • Figure 4C-2 is an X-V cross-sectional view of the low-reflective portions 261, 263, 264, 266, 267, and 269.
  • the translucent mirrors 257, 258, and 259 serving as retroreflective mirrors have a pair of reflective surfaces 25a, 25b that are non-parallel to each other and face each other in the forward X direction.
  • the ends of the reflective surfaces 25a and 25b opposite the optical surface 211 form the valley ridge 42.
  • the thickness Tb of the low-reflection portions 261, 263, 264, 266, 267, and 269 is smaller than the thickness Ta of the high-reflection portions 2621, 2622, 2651, 2652, 2653, 2681, and 2682.
  • the relationship between the thickness Ta and the thickness Tb controls the high-low relationship between the reflectance and the transmittance.
  • the reflectance of the highly reflective portions 2621 and 2622 of the translucent mirror 257 may be the same as or different from the highly reflective portions 2651, 2652, and 2653 of the translucent mirror 258.
  • the reflectance of the highly reflective portions 2621 and 2622 of the translucent mirror 257 is lower than the reflectance of the highly reflective portions 2651, 2652, and 2653 of the translucent mirror 258, the amount of light that passes through the translucent mirror 257 and reaches the translucent mirror 258 can be increased.
  • the difference between the amount of light reflected by the translucent mirror 257 and the amount of light reflected by the translucent mirror 258 can be reduced.
  • the thickness of the highly reflective portions 2621 and 2622 of the translucent mirror 257 may be made smaller than the thickness of the highly reflective portions 2651, 2652, and 2653 of the translucent mirror 258.
  • the reflectance of the highly reflective portions 2651, 2652, and 2653 of the translucent mirror 258 may be the same as or different from the highly reflective portions 2681 and 2682 of the translucent mirror 259.
  • the reflectance of the highly reflective portions 2651, 2652, and 2653 of the translucent mirror 258 is lower than the reflectance of the highly reflective portions 2681 and 2682 of the translucent mirror 259, the amount of light that passes through the translucent mirror 258 and reaches the translucent mirror 259 can be increased.
  • the difference between the amount of light reflected by the translucent mirror 258 and the amount of light reflected by the translucent mirror 259 can be reduced.
  • the thickness of the highly reflective portions 2651, 2652, and 2653 of the translucent mirror 258 may be made smaller than the thickness of the highly reflective portions 2681 and 2682 of the translucent mirror 259.
  • the reflectance of the low-reflectance portions 261, 263 of the translucent mirror 257 may be the same as or different from the reflectance of the low-reflectance portions 264, 266 of the translucent mirror 258.
  • the reflectance of the low-reflectance portions 261, 263 of the translucent mirror 257 is lower than the reflectance of the low-reflectance portions 264, 266 of the translucent mirror 258, the amount of light that passes through the translucent mirror 257 and reaches the translucent mirror 258 can be increased.
  • the difference between the amount of light reflected by the translucent mirror 257 and the amount of light reflected by the translucent mirror 258 can be reduced.
  • the thickness of the low-reflectance portions 261, 263 of the translucent mirror 257 may be made smaller than the thickness of the low-reflectance portions 264, 266 of the translucent mirror 258.
  • the reflectance of the low-reflectance portions 264, 266 of the translucent mirror 258 may be the same as or different from the reflectance of the low-reflectance portions 267, 269 of the translucent mirror 259.
  • the reflectance of the low-reflectance portions 264, 266 of the translucent mirror 258 is lower than the reflectance of the low-reflectance portions 267, 269 of the translucent mirror 259, the amount of light that passes through the translucent mirror 258 and reaches the translucent mirror 259 can be increased.
  • the difference between the amount of light reflected by the translucent mirror 258 and the amount of light reflected by the translucent mirror 259 can be reduced.
  • the thickness of the low-reflectance portions 264, 266 of the translucent mirror 258 may be made smaller than the thickness of the low-reflectance portions 267, 269 of the translucent mirror 259.
  • each of the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 241 described in the first and second embodiments corresponds to the light-transmitting mirror 257 described in the third embodiment.
  • each of the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 242 described in the first embodiment corresponds to the light-transmitting mirror 258 described in the third embodiment.
  • FIGS. 5A to 5D show Y-Z cross-sectional views of the optical element 20, similar to FIG. 4A.
  • FIG. 5A shows an example in which a low-reflection portion is provided at the tip of the light-transmitting mirrors 257, 258, and 259, and a high-reflection portion is provided at the rear end. The reflectance of the high-reflection portion and the reflectance of the low-reflection portion increase in the order of the light-transmitting mirrors 257, 258, and 259.
  • FIG. 5B shows an example in which a low-reflection portion is provided at the rear end of the light-transmitting mirrors 257, 258, and 259, and a high-reflection portion is provided at the tip.
  • FIG. 5C shows an example in which a low-reflection portion is provided at the rear end of the light-transmitting mirrors 257, 258, and 259, and a low-reflection portion is provided at the tip.
  • the reflectance of the high-reflection portion and the reflectance of the low-reflection portion increase in the order of the light-transmitting mirrors 257, 258, and 259.
  • the reflector 26 is not formed on the connection surface 43, but the reflector 26 can be provided on the connection surface 43 along the connection surface 43.
  • the reflector 26 on the connection surface 43 also functions as the translucent mirror 278, 289.
  • the mirror array 24 can include the translucent mirrors 278, 289.
  • the translucent mirror 289 which is formed by the reflector 26 on the connection surface 43 connecting the tip of the translucent mirror 258 and the rear end of the translucent mirror 259, connects the translucent mirror 258 and the translucent mirror 259.
  • the reflectance of the reflector 26 on the connection surface 43 is preferably lower than the reflectance of the high reflection parts 2621, 2622, 2651, 2652, 2653, 2681, and 2682 described above. Furthermore, the reflectance of the reflector 26 on the connection surface 43 is preferably lower than the reflectance of the low reflection parts 261, 263, 264, 266, 267, and 269 described above.
  • the reflector 26 on the connection surface 43 can be made of a dielectric material selected from silicon oxide, magnesium fluoride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, or a mixture thereof.
  • the thickness Tc of the reflector 26 on the connection surface 43 is preferably smaller than the thickness Ta of the high reflection part and smaller than the thickness Tb of the low reflection part. It is preferable that the reflector 26 on the connection surface 43 farther from the light incident part has mirror characteristics with a higher reflectance and a lower transmittance. This reduces the chance of differences in brightness due to the angle of view of the displayed image.
  • three translucent mirrors 257, 258, and 259 are arranged side by side in the Y direction, but the number of translucent mirrors may be two or four or more as long as multiple translucent mirrors are arranged so as to overlap each other.
  • FIG. 6A is a schematic diagram of the display device 100.
  • the display device 100 is configured to include a projection unit 10 and an optical element 20.
  • the optical element 20 in the fourth embodiment can be the optical element 20 described in the first to third embodiments.
  • the direction connecting the left and right eyes of the observer is the X direction (arrangement direction)
  • the direction connecting the philtrum and glabella of the observer is the Y direction (juxtaposition direction)
  • the direction perpendicular to the X direction and the Y direction (the direction from the observer's eye (pupil) 30 to the optical element 20) is the Z direction.
  • the display device 100 can be used as AR (Augmented Reality) glasses.
  • the projection unit 10 has a display element 11 such as an OLED (Organic Light Emitting Diode) or an LCD (Liquid Crystal Display), and a projection optical system 12.
  • the projection optical system 12 has a free-form surface prism, and realizes a high acceptance angle and compactness.
  • this embodiment is not limited to this, and the projection optical system 12 may be configured using a general optical system instead of the free-form surface prism.
  • the optical element 20 is configured to form a pupil EP C conjugate with the exit pupil EP of the projection unit 10 (projection optical system 12) at the position of the observer's eye 30 in a one-dimensional direction (for example, the horizontal direction (X direction)).
  • the projection optical system 12 and the optical element 20 configure an observation optical system that guides light from the display element 11 to the observer's eye 30.
  • the light beam incident from the projection optical system 12 into the inside of the optical element 20 fills the entire thickness of the optical element in the thickness direction of the optical element, and in the width direction of the optical element, a light beam having a light beam width narrower than the width of the optical element travels while being internally reflected inside the optical element 20.
  • the light beam in the width direction of the optical element corresponds to the arrangement direction (X direction)
  • the light beam in the thickness direction of the optical element corresponds to the juxtaposition direction (Y direction).
  • the ratio of the angle of view of the display device 100 in the horizontal direction (X direction) and the vertical direction (Y direction) is 16:9. Since it is preferable to form a pupil EP C conjugate with the exit pupil EP in a direction with a wide angle of view, the optical element 20 forms a pupil EP C conjugate with the exit pupil EP in the horizontal direction. However, this embodiment is not limited to this, and the optical element 20 may be configured to form a pupil EP C conjugate with the exit pupil EP in the vertical direction (Y direction) instead of the horizontal direction.
  • the state in which a pupil EPC conjugate with the exit pupil EP of the projection unit 10 is formed in the eye 30 of the observer is called "pupil conjugate.”
  • the optical element 20 has a mirror array 24 described below, and thereby forms a pupil EP C conjugate with the exit pupil EP of the projection unit 10 in the one-dimensional direction (horizontal direction or vertical direction) in the eye 30 of the observer. This makes it possible to reduce wasted light that does not enter the eye 30 of the observer, and therefore to increase the ratio of light that reaches the eye 30 of the observer out of the light projected from the projection unit 10 (light utilization efficiency of the optical element 20).
  • a pupil conjugate configuration in one dimension it is preferable to configure the mirror array 24 so that light is incident at an angle other than perpendicular to the mirror array 24 and reflected in a different direction in a direction (vertical direction) that is not pupil conjugate to the mirror array 24. This allows the conjugate pupil EP C to be located at a different position from the exit pupil EP.
  • the optical element 20 includes a light guide section 21, an incident section 22, and a mirror array 24.
  • the image light from the projection section 10 shown in FIG. 6A is incident on the incident section 22.
  • the light guide section 21 has a function of guiding the image light from the incident section 22 to the mirror array 24, and includes a folding mirror 23 here.
  • the mirror array 24 is a reflecting section that retroreflects light from the projection optical system 12, and in this embodiment, includes a mirror group 241, a mirror group 242, and a mirror group 243.
  • Each of the multiple retroreflecting mirrors 25 of the mirror group 241 corresponds to the light-transmitting mirror 257 described in the third embodiment.
  • Each of the multiple retroreflecting mirrors 25 of the mirror group 242 corresponds to the light-transmitting mirror 258 described in the third embodiment.
  • Each of the multiple retroreflecting mirrors 25 of the mirror group 243 corresponds to the light-transmitting mirror 259 described in the third embodiment.
  • the exit pupil EP of the projection optical system 12 is formed inside the optical element 20 (at the root (tip) 22a of the entrance portion 22).
  • the light from the projection optical system 12 shown in FIG. 6A is reflected by the mirror array 24 of the optical element 20, so that a pupil EPC conjugate with the exit pupil EP of the projection portion 10 in the horizontal direction at all angles of view can be formed outside the optical element 20 (at the position of the observer's eye 30).
  • the optical surface 211 of the optical element 20 of the first embodiment can face the eye 30.
  • the light reflected by the mirror array 24 can pass through the optical surface 211 to form an image (virtual image) outside the optical element 20.
  • the optical element 20 is used, so that a thin display device 100 can be realized.
  • the optical element 20 has a high light utilization efficiency (the proportion of light that reaches the observer's eye out of the light projected from the display element). As a result, it is possible to realize brightness that can be used in bright environments such as outdoors, and to reduce the weight of the battery.
  • the configuration of the optical element 20 can reduce degradation and brightness distribution in the image of the display element that reaches the observer's eye, and a high-quality display device can be provided.
  • a reflex mirror 25 in the optical element 20 to make it pupil conjugate, the light utilization efficiency can be improved, and a bright display device 100 can be provided.
  • the mirror array 24 in which the reflex mirrors 25 e.g., right-angle mirrors
  • the mirror array 24 in which the reflex mirrors 25 has a three-dimensional structure
  • a good image can be displayed by using the optical element 20 described in the first embodiment. Therefore, a thin display device 100 with high light utilization efficiency and high image quality can be realized.
  • the optical element 20 according to the fifth embodiment can be the optical element 20 described in the first to fourth embodiments.
  • Fig. 7A is a perspective view of the optical element 20 mainly viewed from the front surface
  • Fig. 7B is a perspective view of the optical element 20 mainly viewed from the back surface.
  • Fig. 8A is a YZ cross-sectional view of the optical element 20 along line II in Fig. 7A.
  • Fig. 8B is an enlarged view of region II in Fig. 8A.
  • FIG. 9A is a perspective view of the base 201 constituting the optical element 20 mainly viewed from the back surface
  • Fig. 9B is a perspective view of the base 201 constituting the optical element 20 mainly viewed from the front surface
  • Fig. 10A is a perspective view of the cover 202 constituting the optical element 20 mainly viewed from the back surface
  • Fig. 10B is a perspective view of the cover 202 constituting the optical element 20 mainly viewed from the front surface.
  • the optical element 20 is mainly composed of a base 201 and a cover 202.
  • the base 201 has a surface including an optical surface 211, a back surface opposite to the surface, and a side surface connecting the surface and the back surface.
  • the base 201 has a light guide section 21, an incident section 22, a mirror array 24, and a peripheral section 29.
  • the mirror array 24 has a mirror group 241, a mirror group 242, and a mirror group 243.
  • this embodiment is not limited to this, and the number of mirror groups included in the mirror array 24 may be two, or may be four or more.
  • the reflecting surfaces 25a and 25b of the mirror array 24 are composed of a reflector 26.
  • the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) of the reflecting surfaces 25a and 25b is preferably 50 nm or less, more preferably 25 nm or less, and may be 1 nm or more, or may be 5 nm or more.
  • the light guiding unit 21 also has an optical surface 214 on a surface including an optical surface 211 facing the mirror array 24.
  • the light guiding unit 21 has an optical surface 212 on a back surface opposite to the surface on which the optical surface 214 is located.
  • the optical surfaces 214 and 212 can be reflective surfaces of the light guiding unit 21.
  • the optical surfaces 214 and 212 can be reflective surfaces that reflect light by total reflection inside the light guiding unit 21.
  • the optical surfaces 214 and 212 can also be light-transmitting surfaces. By having the optical surfaces 214 and 212 be light-transmitting surfaces, it is possible to allow light that has entered the optical surface 212 from the outside to exit from the optical surface 214.
  • the side surface of the base 201 also includes an optical surface 215 that constitutes the folding mirror 23.
  • the reflection at the folding mirror 23 may be a reflection by a reflector arranged on the optical surface 215, or may be a total reflection at the optical surface 215.
  • the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) of the optical surfaces 211-215 is preferably 50 nm or less, more preferably 10 nm or less, and even more preferably 5 nm or less.
  • the light guide section 21 and the peripheral section 29 around the mirror array 24 have marks 81 from the ejector pins of the mold used when molding the base 201 on the back surface opposite the front surface including the optical surface 211 facing the mirror array 24.
  • the optical surfaces 211, 214 on the front surface can be made wider.
  • the outer surface of the peripheral section 29 may be rougher than the optical surfaces 211-215, and the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) of the outer surface of the peripheral section 29 may be greater than 50 nm.
  • the cover 202 of the optical element 20 is a part that covers the mirror array 24 from the side opposite the optical surface 211 with respect to the mirror array 24.
  • the cover 202 has an optical surface 213 and a filling portion 84.
  • the optical surface 213 may be a light-transmitting surface.
  • the optical surface 213 also faces the mirror array 24, similar to the optical surface 211.
  • the distance dt between the optical surfaces 211 and 213 is, for example, 1 to 10 mm, and preferably 2 to 6 mm.
  • the distance from the optical surface 211 to the reflector 26 may be, for example, 0.1 to 1.0 mm, and preferably 0.25 to 0.75 mm.
  • the distance from the optical surface 213 to the reflector 26 can be, for example, 0.1 to 1.0 mm, preferably 0.25 to 0.75 mm.
  • the distance between the optical surface 212 and the optical surface 214 is, for example, 1 to 10 mm, and preferably 2 to 6 mm.
  • the distance between the optical surface 212 and the optical surface 214 can be 0.5 to 1.5 times, and preferably 0.75 to 1.25 times, the distance dt between the optical surface 211 and the optical surface 213.
  • the maximum thickness of the base 201 in the Z direction is, for example, 1.5 to 5.0 times, and preferably 1.5 to 3.0 times, the distance between the optical surface 212 and the optical surface 214.
  • the thickness of the base 201 in the Z direction can typically be maximum at the incident portion 22.
  • the minimum thickness of the base 201 in the Z direction is, for example, 0.01 to 0.5 times, and preferably 0.05 to 0.5 times, the distance between the optical surface 212 and the optical surface 214.
  • the thickness of the base 201 in the Z direction can be minimum at the light-transmitting portion 27.
  • the filling portion 84 is disposed so as to cover the mirror array 24, and the optical surface 213 is positioned alongside the optical surface 212.
  • the filling portion 84 has an uneven shape that is an inversion of the uneven shape of the light-transmitting portion 27 so as to fit into the uneven shape of the light-transmitting portion 27, and fills a part of the gap of the mirror array 24.
  • An adhesive 245 is provided between the reflector 26 of the mirror array 24 and the cover 202.
  • the cover 202 is fixed to the base 201 by this adhesive 245.
  • the adhesive 245 fills the gap between the filling portion 84 and the mirror array 24.
  • the loss of light between the base 201 and the cover 202 can be suppressed by using a light-transmitting material for the adhesive 245.
  • the thickness of the adhesive 245 is, for example, 1 ⁇ m or more, for example, 1 mm or less, for example, 10 to 100 ⁇ m.
  • FIG. 10B around the filling portion 84 of the cover 202, there are marks 82 from the ejector pins of the mold used to mold the cover 202. By providing the marks 82 on the surface opposite the optical surface 213, the optical surface 213 can be made wider.
  • the cover 202 may contain a light-transmitting material.
  • the filler 84 containing the light-transmitting material constitutes at least a part of the light-transmitting portion 37 shown in Figures 3A to 3C and 4A to 4C-2.
  • the filler 84 may have a portion located between the reflecting surface 25a and the reflecting surface 25b in the X direction.
  • the refractive index of the high-refractive index dielectric material contained in the dielectric multilayer film of the reflector 26 is preferably higher than the refractive index of the filler 84, but may be lower than the refractive index of the filler 84
  • the refractive index of the low-refractive index dielectric material contained in the dielectric multilayer film of the reflector 26 is preferably lower than the refractive index of the filler 84, but may be higher than the refractive index of the filler 84.
  • the light-transmitting material constituting the filler 84 may be resin or glass.
  • optical plastics such as acrylic resins, styrene resins, polyolefin resins, and polycarbonates can be used.
  • the refractive index of these resins is approximately 1.45 to 1.60.
  • Cycloolefin polymer is particularly suitable as a resin for forming the cover 202. Cycloolefin polymer is suitable for improving the performance of the optical element 20, such as high transparency, light resistance, stability of the refractive index and Abbe number, low birefringence, low specific gravity, high heat resistance, and precision moldability.
  • the cover 202 may be made of a light-shielding material.
  • the filler 84 is translucent in order to propagate the light transmitted through the reflector 26.
  • the cover 202 may also contain a coating material that covers the material constituting the filling portion 84.
  • the coating material may be an appropriate material for purposes such as protection (scratch prevention, dirt prevention, and anti-fogging), anti-reflection, reflection promotion, and light blocking, and a light-transmitting material or a light-blocking material may be used for the coating material.
  • the coating material may be an inorganic material or an organic material.
  • the coating material may also constitute the optical surface 213 of the cover 202.
  • Light (image light) from the projection optical system 12 enters the entrance unit 22 and travels while being totally reflected between the optical surface 214 and the optical surface 212.
  • the light from the projection optical system 12 changes its course at the optical surface 215 formed by the folding mirror 23, and travels toward the mirror array 24 while being totally reflected again between the optical surface 214 and the optical surface 212.
  • the light from the projection optical system 12 then changes its course at the mirror array 24, exits from the optical surface 211, and reaches the eye 30 of the observer on the optical surface 211 side.
  • the light from the projection optical system 12 reaches the eye 30 of the observer via the mirror array 24, so that a pupil EP C that is conjugate with the exit pupil EP of the projection unit 10 in the horizontal direction can be formed outside the optical element 20 (at the position of the eye 30 of the observer) at the full angle of view.
  • the mirror array 24 is arranged at an incline with respect to the optical surface 211 and the optical surface 213. That is, the valley ridge 42 formed by the reflecting surface 25a and the reflecting surface 25b is inclined with respect to the optical surface 211 and the optical surface 213.
  • three mirror groups 241, 242, and 243 are arranged along the Y direction (juxtaposition direction). The angles between the three mirror groups 241, 242, and 243 and the optical surface 211 are equal.
  • connection surfaces 43 that connect adjacent mirror arrays 24.
  • the connection surface 43 is formed by the base 201 (translucent portion 27). The connection surface 43 extends along the U direction described in the first embodiment.
  • connection surface 43 connects the end 2412 of the mirror group 241 on the side of the mirror group 242 and the end 2421 of the mirror group 242 on the side of the mirror group 241, perpendicular to the X direction.
  • connection surface 43 can also be covered with the reflector 26, but in this example, the connection surface 43 is not covered with the reflector 26 and is in contact with the adhesive 245. That is, the adhesive 245 is in contact with the base 201 at the connection surface 43 of the base 201.
  • the observation optical system of each embodiment has an optical element (pupil conjugate optical element) that forms a pupil at the position of the observer's eye that is conjugate with the exit pupil of the projection unit, making it possible to reduce the weight of the battery while achieving brightness that can be used in bright environments such as outdoors. Therefore, according to each embodiment, it is possible to provide a thin observation optical system, display device, and method for manufacturing an observation optical system that has high light utilization efficiency (the proportion of light that reaches the observer's eye out of the light projected by the projection unit).
  • the configuration of the mirror array 24 will be described using first to sixth examples.
  • the base 201 described in the fifth embodiment can be used. Therefore, for convenience, a case where the mirror array 24 is applied to the base 201 described in the fifth embodiment will be described as shown in FIG.
  • the optical element 20 to which the mirror array 24 of the sixth embodiment can be applied is not limited to the optical element 20 shown in the fifth embodiment.
  • Figures 12A to 12D are front views of the base 201.
  • Figure 12A is a YZ cross-sectional view of the base 201 along the juxtaposition direction.
  • Figure 12B is an XY cross-sectional view of the base 201 along line VV in Figure 12A.
  • Figure 12C is a front view of Figure 12A as seen from the Z direction.
  • Figure 12D is a front view showing only one retroreflective mirror 25 from Figure 12C.
  • the mirror array 24 is configured by arranging multiple sets of reflective mirrors 25, each consisting of a reflective surface 25a and a reflective surface 25b, in the arrangement direction (X direction).
  • the reflective surfaces 25a and 25b are arranged perpendicular to each other, and the reflective mirrors 25 form a right-angle mirror.
  • Three mirror groups 241, 242, and 243 are arranged along the juxtaposition direction (Y direction).
  • the mirror groups 241, 242, and 243 are arranged at an incline with respect to the optical surface 211.
  • the valley ridge 42 of the reflective mirror 25 formed by the reflective surfaces 25a and 25b is inclined with respect to the optical surface 211.
  • the valley ridge 42 of the three mirror groups 241, 242, and 243 forms the same angle with the optical surface 211.
  • the mountain ridge 301 formed by the reflective mirrors 25 adjacent to each other in the arrangement direction is also inclined with respect to the optical surface 211.
  • the angles between the ridge lines 301 of the three mirror groups 241, 242, and 243 and the optical surface 211 are equal, and the valley ridge lines 42 and the ridge lines 301 are parallel.
  • connection surfaces 43 that connect adjacent mirror arrays 24.
  • the ridge lines 301 are shown by dashed lines, and the valley ridge lines 42 are shown by dotted lines.
  • Light from the projection optical system 12 enters through the entrance 22 and travels while being totally reflected between the optical surfaces 211 and 212.
  • the light from the projection optical system 12 changes course at the return mirror 23 and travels toward the mirror array 24 while being totally reflected again between the optical surfaces 211 and 212.
  • the light ray L21 that travels near the mirror array 24 is reflected by the optical surface 211.
  • the light ray L22 reflected by the optical surface 211 is reflected back by the reflecting surfaces 25a and 25b as the light ray L23, changes course as the light ray L24, and reaches the eye 30 of the observer on the optical surface 211 side.
  • the light with different angles of view is reflected back by one of the reflex mirrors 25 of the mirror groups 241, 242, and 243, respectively, to form an image at the position of the eye 30 of the observer.
  • the reflex mirror 25 has a three-dimensional structure, there is an area A21 on the reflex mirror 25 that cannot be retroreflected. That is, when viewed from the observer's eye 30, an image cannot be displayed in area A21, and it is in a missing state.
  • the reason that light ray L24 is not emitted from area A21 is because there is no paired reflective surface 25a or reflective surface 25b at a position that reflects light ray L22 to light ray L23. Therefore, the mirror array 24 is arranged to overlap in the juxtaposition direction to cover area A21 that cannot be retroreflected. That is, mirror group 241 and mirror group 242, and mirror group 242 and mirror group 243 overlap in area A22 when viewed from the Z direction.
  • mirror group 241 and mirror group 242, and mirror group 242 and mirror group 243 overlap.
  • the mirror groups 241, 242, and 243 are arranged at an inclination of 30 degrees with respect to the optical surface 211.
  • the angles between the valley ridges 42 of the three mirror groups 241, 242, and 243 and the optical surface 211 are all equal and are within the range of more than 20 degrees and less than 45 degrees.
  • the angles between the mountain ridges 301 of the three mirror groups 241, 242, and 243 and the optical surface 211 are all equal and are within the range of more than 20 degrees and less than 45 degrees, and the valley ridges 42 and the mountain ridges 301 are parallel.
  • the connection surface 43 is inclined within the range of more than 0 degrees and less than 45 degrees with respect to the optical surface 211, and has an undercut shape.
  • the reflective mirrors 25 are arranged at a pitch of 0.5 to 3 mm in the arrangement direction and at a pitch of 3 to 10 mm in the juxtaposition direction.
  • the mirror groups 241 and 242, and the mirror groups 242 and 243 overlap within the range of 0.1 to 3 mm in the juxtaposition direction when viewed from the Z direction.
  • the distance dc from the optical surface 211 to the tip of ridge line 301 on the optical surface 211 side can be 0.1 to 1.0 mm.
  • the distance dc from the optical surface 211 to the tip of ridge line 301 on the optical surface 211 side can be the same (the difference is 0.1 mm or less).
  • a vector A is parallel to the perpendicular line of the optical surface 211 and points from the optical surface 211 to the reflex mirror 25.
  • a vector B is parallel to the valley ridge 42 of the reflex mirror 25 and points away from the optical surface 211.
  • the angle ⁇ AB between the vectors A and B satisfies 45° ⁇ AB ⁇ 70°. If the angle ⁇ AB is less than 45°, the light ray L22 reflected by the optical surface 211 will not reach the observer's eye 30 on the optical surface 211 side as in L24 after being retroreflected by the reflex mirror 25, and the number of optically invalid light rays may increase.
  • angle ⁇ AB is more than 70°, the light ray will not be totally reflected by the optical surface 211, and the number of optically invalid light rays may increase.
  • 45° ⁇ AB ⁇ 70° may mean the same as 20° ⁇ 45° shown in FIG. 1.
  • a vector C is parallel to the perpendicular line of the connection surface 43 and points away from the optical surface 211.
  • the angle ⁇ AC between the vectors A and C satisfies 45° ⁇ AC ⁇ 90°. If the angle ⁇ AC is less than 45 degrees, the undercut of the connection surface 43 is too strong, making it difficult to mold the resin with high precision in resin molding. On the other hand, if the angle ⁇ AC exceeds 90 degrees, the shape is no longer undercut, the area A22 where the retroreflecting mirror ray overlaps in the juxtaposition direction disappears, and the area A21 where the adjacent retroreflecting mirrors 25 cannot retroreflect cannot be covered. Note that 45° ⁇ AC ⁇ 90° can mean the same as 90° ⁇ 135° shown in FIG. 1.
  • the angle ⁇ AB between vectors B and C satisfies 105° ⁇ AB ⁇ 160°. If the angle ⁇ AB is less than 105°, the tip of the reflective mirror 25 in the juxtaposition direction becomes too acute, making it difficult to mold with high precision by resin molding. On the other hand, if the angle ⁇ AB exceeds 160°, the shape will no longer be an undercut shape, there will be no area A22 where the reflective mirror ray overlaps in the juxtaposition direction, and it will be impossible to cover the area A21 where the adjacent reflective mirrors 25 cannot retroreflect. Note that 105° ⁇ AB ⁇ 160° can mean the same as 15° ⁇ 70° shown in FIG. 1.
  • the light ray L24 that is reflected by the reflective mirror 25 and travels to the observer's eye 30 may be inclined, for example, in the range of 0° to 50° with respect to the Z direction perpendicular to the optical surface 211.
  • the light ray L24 may also be inclined in the range of 0° to 30° with respect to the Y direction.
  • the degree of inclination varies depending on the location on the mirror array 24, and the greater the inclination, the wider the viewing angle of the image that can be displayed.
  • Figure 13A is a YZ cross-sectional view of the base 201 along the juxtaposition direction.
  • Figure 13B is an XY cross-sectional view of the base 201 along line VI-VI in Figure 13A.
  • Figure 13C is a front view of Figure 13A as seen from the Z direction.
  • Figure 13D is a front view showing only one set of retroreflective mirrors 25 from Figure 13C. Explanation of points that may be the same as in the first example will be omitted, and the explanation will focus on the points that differ from the first example.
  • the non-retroreflective area A11 of the retroreflective mirror 25 does not overlap with the mirror group 241 in the Z direction. Therefore, when an observer observes from the Z direction, depending on the size of area A11, an image cannot be displayed on the screen and a missing area may be visible. To reduce the visibility of area A11, the angle of incidence on the mirror array 24 can be adjusted so that the light is reflected in a direction inclined from the Z direction.
  • Figure 14A is a YZ cross-sectional view of the base 201 along the juxtaposition direction.
  • Figure 14B is an XY cross-sectional view of the base 201 along line VII-VII in Figure 14A.
  • Figure 14C is a front view of Figure 14A as seen from the Z direction.
  • Figure 14D is a front view showing only one set of retroreflective mirrors 25 from Figure 14C. Explanation of points that may be the same as in the first embodiment will be omitted, and the explanation will focus on the points that differ from the first embodiment.
  • the end of the reflective mirror 25 in the juxtaposition direction is extended only in the direction of the optical surface 211.
  • the end of the reflective mirror 25 on the optical surface 211 side is cut, and a non-facing surface 302 is formed.
  • the non-facing surface 302 is on an extension of the ridge line 301.
  • the distance df of the non-facing surface 302 from the optical surface 211 can be 0.1 to 1.0 mm.
  • the non-facing surface 302 can be a surface along the X direction. Therefore, the non-facing surface 302 does not face in the X direction a pair of reflecting surfaces 25a, 25b of at least one of the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 242.
  • the non-facing surface 302 can be a surface along the Y direction, but the non-facing surface 302 may be inclined with respect to the Y direction. In the Z direction perpendicular to the optical surface 211, the non-facing surface 302 overlaps the mirror group 243.
  • the area of the reflective mirror 25 increases. This makes it possible to display images over a wider area with the same number of reflective mirrors 25, which is effective in expanding the viewing angle of the display device. Alternatively, it makes it possible to display images in the same area with a smaller number of reflective mirrors 25, which is effective in improving the brightness of the display device.
  • the mirror arrays 24 are arranged in a stacked manner in the juxtaposition direction so as to cover the area A41 where the retroreflective mirror 25 cannot be retroreflected. That is, the mirror groups 241 and 242, and the mirror groups 242 and 243 overlap in the area A42 when viewed from the Z direction.
  • a high-quality image without any defects can be formed at the position of the observer's eye 30.
  • the area of the reflective mirror 25 can be enlarged while facilitating processing when manufacturing it by resin molding.
  • Figure 15A is a YZ cross-sectional view of the base 201.
  • Figure 15B is an XY cross-sectional view of the base 201 along line VI-VI in Figure 15A.
  • Figure 15C is a front view of Figure 15A as seen from the Z direction.
  • Figure 15D is a front view showing only one set of retroreflective mirrors 25 from Figure 15C. Explanation of points that may be the same as in the third example will be omitted, and the explanation will focus on the points that differ from the third example.
  • the end of the reflective mirror 25 in the extension direction is extended to the opposite side to the optical surface 211.
  • the end of the reflective mirror 25 in the extension direction is cut so that the extended reflective mirror 25 does not come too close to the optical surface 211 or the optical surface 213 (not shown).
  • a non-facing surface 302 is formed at the end of the mirror group 242 close to the optical surface 211 (the end on the mirror group 243 side).
  • a non-facing surface 302 is formed at the end of the mirror group 242 opposite the optical surface 211 (the end on the mirror group 241 side).
  • the non-facing surfaces 302 and 303 are on the extension of the mountain ridge 301.
  • the non-facing surface 303 can be a surface along the X direction. Therefore, the non-facing surface 303 does not face a pair of reflecting surfaces 25a and 25b of at least one of the multiple reflective mirrors 25 of the mirror group 242 in the X direction.
  • the non-facing surface 303 can be a surface along the Y direction, but the non-facing surface 303 may also be inclined with respect to the Y direction. In the Z direction perpendicular to the optical surface 211, the non-facing surface 303 overlaps the mirror group 241.
  • the area of the reflective mirror 25 increases. This makes it possible to display images over a wider area with the same number of reflective mirrors 25, which is effective in expanding the viewing angle of the display device. Alternatively, it makes it possible to display images in the same area with a smaller number of reflective mirrors 25, which is effective in improving the brightness of the display device.
  • the mirror arrays 24 are arranged in a stacked manner in the juxtaposition direction so as to cover the area A31 where the retroreflective mirror 25 cannot be retroreflected. That is, the mirror groups 241 and 242, and the mirror groups 242 and 243 overlap in the area A32 when viewed from the Z direction.
  • a high-quality image with reduced defects can be formed at the position of the observer's eye 30.
  • Figure 16A is a YZ cross-sectional view of the base 201.
  • Figure 16B is an XY cross-sectional view of the base 201 along line VI-VI in Figure 16A.
  • Figure 16C is a front view of Figure 16A as seen from the Z direction.
  • Figure 16D is a front view showing only one set of retroreflective mirrors 25 from Figure 16C. Explanation of points that may be the same as in the fourth example will be omitted, and the explanation will focus on the points that differ from the fourth example.
  • Mirror group 241 and mirror group 242, and mirror group 242 and mirror group 243 are arranged with a phase shift.
  • the concave portion of mirror group 241 overlaps with the convex portion of mirror group 242, and the convex portion of mirror group 241 overlaps with the concave portion of mirror group 242.
  • the concave portion of mirror group 242 overlaps with the convex portion of mirror group 243, and the convex portion of mirror group 242 overlaps with the concave portion of mirror group 243. This makes it possible to cover area A31 where retroreflection is not possible more efficiently.
  • Placing the non-retroreflective areas described in the first to fifth examples in the overlapping areas Ab, Ac, Ae, Af, Bb, and Bd described in the third embodiment is effective in reducing the visibility of the non-retroreflective areas.
  • placing the low-reflection portions described in the third embodiment in the non-retroreflective areas is effective in reducing the visibility of the non-retroreflective areas.
  • Figure 17A is a YZ cross-sectional view of the base 201, and also a VW cross-sectional view.
  • Figure 17B is a perspective view of the base 201 with the cover 202 removed, observed from the direction of the arrow in Figure 17A. Points A to G in Figure 17A correspond to the boundaries A to G in Figure 7B.
  • Figure 17C is an XV cross-sectional view perpendicular to the W direction.
  • the structure shown in Figures 17A and 17B may be that of the third example of the sixth embodiment shown in Figures 14A to 14D, and so a detailed description will be omitted.
  • the mirror array 24 is viewed from the back side, so the peaks and valleys appear reversed from those described above. That is, in Figure 17A, the parts that appear to be valleys concave toward the back of the page are the mountain ridges 301a and 301b when the mirror array 24 is viewed from the optical surface 211. Also, the parts that appear to be peaks toward the front of the page are the valley ridges 42 when the mirror array 24 is viewed from the optical surface 211.
  • the width of mirror group 242 in the X direction is greater than the width of mirror group 241 in the X direction. Furthermore, the width of mirror group 243 in the X direction is greater than the width of mirror group 242 in the X direction. This allows for appropriate reflection of the spread of light from the front stage (mirror group 241) to the rear stage (mirror group 243).
  • reflective mirrors 25 are arranged in mirror group 241
  • 29 reflective mirrors 25 are arranged in mirror group 242
  • 31 reflective mirrors 25 are arranged in mirror group 242.
  • the length of mirror group 242 in the W direction is greater than the length of mirror group 241 in the W direction. Furthermore, the length of mirror group 243 in the W direction is greater than the length of mirror group 242 in the W direction.
  • the length of mirror group 242 in the Y direction is greater than the length of mirror group 241 in the Y direction. Furthermore, the length of mirror group 243 in the Y direction is greater than the length of mirror group 242 in the Y direction. This allows appropriate reflection to be achieved in response to the spread of light from the front stage (mirror group 241) to the rear stage (mirror group 243).
  • the lengths of mirror groups 241, 242, and 243 in the W direction may be distributed in the range of 4 to 8 mm, for example.
  • the mirror array 24 is configured by arranging multiple pairs of reflective mirrors 25, each consisting of a reflective surface 25a and a reflective surface 25b, in the X direction.
  • the central axis M of the mirror array 24 in the X direction which is the arrangement direction, is shown.
  • the mirror array 24 can be symmetrical in the X direction with the central axis M as an axis of symmetry.
  • the reflective surfaces 25a and 25b are arranged perpendicular to each other, and the reflective mirror 25 forms a right-angle mirror.
  • the reflective surface 25a is the reflective surface of the reflective mirror 25 on the side of the central axis M.
  • the reflective surface 25b is the reflective surface of the reflective mirror 25 on the opposite side to the central axis M.
  • the phase of the concaves and convexities in mirror group 241 is shifted from the phase of the concaves and convexities in mirror group 242.
  • the phase of the concaves and convexities in mirror group 242 is shifted from the phase of the concaves and convexities in mirror group 242. That is, for example, on the central axis M, the valley ridge 42 of mirror group 241, the mountain ridge 301 of mirror group 242, and the valley ridge 42 of mirror group 243 are aligned. Also, in the Y direction, the concaves of mirror group 241, the convexities of mirror group 242, and the concaves of mirror group 243 are aligned.
  • the concaves of mirror group 241 and the convexities of mirror group 242 overlap, and the convexities of mirror group 242 and the concaves of mirror group 243 overlap.
  • the convexities of mirror group 241, the concaves of mirror group 242, and the convexities of mirror group 243 are aligned.
  • the convex portions of mirror group 241 overlap with the concave portions of mirror group 242, and the concave portions of mirror group 242 overlap with the convex portions of mirror group 243.
  • the widths of the multiple reflex mirrors 25 constituting the mirror group 241 are not uniform. Specifically, the further the reflex mirror 25 is from the central axis M in the X direction, the wider the reflex mirror 25 is. Therefore, the width of the reflex mirrors 25 at both ends in the X direction is greater than the width of the reflex mirrors 25 near the central axis M in the X direction. This allows for appropriate reflection of the spread of light in the X direction from the central axis M toward both ends.
  • the width of the reflex mirrors 25 in the X direction may be distributed within a range of 0.5 to 1.5 mm, for example.
  • the distances from the optical surface 211 to the valley ridges 42 of the multiple reflex mirrors 25 that make up the mirror group 241 are non-uniform. Specifically, the farther the reflex mirror 25 is from the central axis M in the X direction, the greater the distance of the valley ridge 42 from the optical surface 211. For example, the distance he from the optical surface 211 to the valley ridge 42 farther from the central axis M is greater than the distance hd from the optical surface 211 to the valley ridge 42 closer to the central axis M. The same is true for the mirror groups 242 and 243.
  • the ridgelines 301 of the multiple reflective mirrors 25 that make up mirror group 241 can have the same distance ha from optical surface 211 (e.g., the difference is 0.1 mm or less).
  • Figure 17C shows that ridgelines 301 are aligned along a straight line (distances ha are the same). The same is true for mirror groups 242 and 243.
  • Distance ha can be, for example, 0.25 to 0.75 mm.
  • the retroreflective mirror 25 is configured so that the difference in height between the ridge lines 301 and valley ridge lines 42 increases as it approaches the outside from the central axis M. This allows appropriate retroreflection to be achieved in relation to the spread of light. It is also possible to make the distance of the valley ridge lines 42 from the optical surface 211 uniform, while making the distance of the ridge lines 301 from the optical surface 211 non-uniform. However, making the distance of the ridge lines 301 closer to the optical surface 211 uniform is advantageous in terms of compactness and molding accuracy.
  • the reflective mirror 25 includes a reflective surface 25e that is inclined and connected to the reflective surface 25b.
  • the reflective surface 25e is arranged perpendicular to the arrangement direction (X direction) of the reflective mirrors 25, in other words, along the V direction.
  • the normal direction of the reflective surface 25e is parallel to the arrangement direction (X direction) of the reflective mirrors 25.
  • the reflective surfaces 25a and 25e are non-parallel to each other and face each other in the X direction. In this way, by providing the reflective surface 25e, the gap in the light beam reflected by the mirror array 24 can be reduced.
  • the reflective surfaces 25e of the multiple reflex mirrors 25 that make up the mirror group 241 have non-uniform lengths in the V direction. Specifically, the farther the reflex mirror 25 is from the central axis M in the X direction, the greater the length of the reflective surface 25e in the V direction. For example, the V direction length ha-hc of the reflective surface 25e farther from the central axis M is greater than the V direction length ha-hb of the reflective surface 25e closer to the central axis M. The same is true for the mirror groups 242 and 243. By making the V direction length of the reflective surface 25e non-uniform in this way, the gaps in the light beams reflected by the mirror array 24 can be made smaller. This reduces the shading of the displayed image, allowing for high-quality images to be displayed.
  • a base 201 having a light-guiding section 21, an incident section 22, and a light-transmitting section 27 is formed by injection molding.
  • an ejector pin mark 81 is formed as shown in Figure 9A.
  • a cover 202 having a filling portion 84 of a similar shape to the mirror array 24 is formed by injection molding.
  • ejector pin marks 82 are formed as shown in Figure 10B.
  • the material for the cover 202 is preferably a thermoplastic optical resin such as PMMA, polycarbonate, or cycloolefin polymer (cyclic olefin resin).
  • the reflector 26 (see FIG. 8B) is formed on the light-transmitting portion 27 of the base 201 formed in the first formation step by an appropriate method such as a physical vapor deposition method such as deposition or sputtering, a chemical vapor deposition method, or a liquid phase deposition method such as plating.
  • a physical vapor deposition method such as deposition or sputtering
  • a chemical vapor deposition method such as plating.
  • the characteristics (transmittance characteristics and reflectance characteristics) of the reflector 26 can be made different for each retroreflective mirror in order to adjust the brightness according to the angle of view of the displayed image (so that the brightness of the displayed image seen by the observer is constant).
  • the reflectance of the reflector 26 formed in the rear mirror group can be made higher than the reflectance of the reflector 26 in the front mirror group.
  • the transmittance of the reflector 26 formed in the rear mirror group can be made lower than the transmittance of the reflector 26 in the front mirror group.
  • the reflectance of the reflector 26 of the mirror group 243 can be higher than the reflectance of the reflector 26 of the mirror group 241, and the transmittance of the reflector 26 of the mirror group 243 can be lower than the transmittance of the reflector 26 of the mirror group 241.
  • the base 201 formed in the third formation step and the cover formed in the second formation step are bonded with an adhesive such as an ultraviolet-curable resin to form the optical element 20.
  • an adhesive such as an ultraviolet-curable resin
  • the mirror array 24 and the filling portion 84 are bonded to form the optical element 20 as shown in Figures 7A and 7B.
  • the ultraviolet-curable resin becomes the adhesive 245 (see Figure 8B) described above.
  • the optical element 20 is manufactured by bonding two molded products (the base 201 and the cover 202), so that it is possible to achieve both mass productivity and optical performance of the optical element 20.
  • the second formation step may be performed before the first formation step, or after the third formation step as long as it is before the fourth formation step, or may be performed simultaneously with the first formation step or the third formation step.
  • the reflector 26 may be formed on the cover 202 formed in the second step.
  • the cover 202 can be considered as a part (base) that supports the reflector 26, and the base 201 as a part (cover) that covers the reflector 26 (mirror array 24). If the cover 202, which has smaller dimensions than the base 201, is used as the base for forming the reflector 26, it becomes easier to mold the cover 202 with high precision, and it becomes possible to form a large number of films at once.
  • the cover 202 has fewer optical surfaces than the base 201, and therefore the reflector 26 is easier to form in that there are fewer areas (optical surfaces) where the reflector 26 should not be formed, which are protected when the reflector 26 is formed.
  • insert molding may be performed in which one of the base 201 and the cover 202 is placed in a mold as an insert item, and the other of the base 201 and the cover 202 is injection molded into the mold.
  • the adhesive 245 can be omitted, and one of the first and second formation steps can be integrated into the fourth formation step.
  • FIG. 18A shows the state after the third formation step described above.
  • the material of the base 201 is preferably a thermoplastic optical resin such as PMMA, polycarbonate, or cycloolefin polymer (cyclic olefin resin).
  • the reflector 26 is formed on the light-transmitting portion 27 of the base 201 by vapor deposition or sputtering.
  • the material of the light-transmitting portion 27 is preferably a thermoplastic optical resin such as PMMA, polycarbonate, or cycloolefin polymer (cyclic olefin resin).
  • the reflector 26 can be a total reflection mirror or a half mirror.
  • the material constituting the reflector 26 is silicon oxide, magnesium fluoride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, or a mixture thereof, and the reflectance is controlled by the film thickness and film composition.
  • FIG. 18B illustrates the next step after FIG. 18A, in which adhesive 244 is applied onto reflector 26.
  • Energy ray curable resin is used as adhesive 244, and for example, ultraviolet curable resin is applied. It is preferable to use an acrylic resin, an epoxy resin, or a mixture of these as the ultraviolet curable resin.
  • Adhesive 244 is also applied to connection surface 43.
  • FIG. 18C illustrates the next step after FIG. 18B, in which the cover 202 is placed on the adhesive 244.
  • the cover 202 is preferably molded from the same material (same material) as the base 201 in order to suppress refraction of transmitted light. Even if the base 201 and the cover 202 are made of different materials, it is preferable that the difference between the refractive index of the base 201 (translucent portion 27) and the refractive index of the cover 202 (translucent portion 37, filling portion 84) is less than 0.01.
  • the cover 202 and the reflector 26 are combined via the adhesive 244, if there is a gap between the cover 202 and the reflector 26, refraction or scattering of the reflected light or transmitted light occurs in the gap, which may affect the optical performance. Therefore, it is desirable to fill the gap between the reflector 26 and the cover 202 with the adhesive 244. At this time, if an ultraviolet curing resin is used for the adhesive 244, the cover 202 and the reflector 26 of the base 201 are sealed with the adhesive 244. The cover 202 is then cured by irradiating it with ultraviolet light from the optical surface 213.
  • FIG. 18D shows the state in which the adhesive 244 has hardened and the adhesive 245 has been formed.
  • the adhesive 245 is made of a material different from that of the base 201 (translucent portion 27) and the cover 202 (translucent portion 37)
  • the refraction of the light transmitted from the translucent portion 37 through the translucent reflector 26 and the adhesive 245 will be large if the difference in refractive index between the translucent portion 27 and the translucent portion 37 is large. Therefore, the thickness of the adhesive 245 may be 1 ⁇ m or more, but is preferably 1 mm or less.
  • the thickness of the adhesive 245 can be set to 10 to 100 ⁇ m, for example 50 ⁇ m, taking into consideration the ease of application of the adhesive 244.
  • the difference in refractive index between the adhesive 245 and the base 201 (translucent portion 27) is preferably less than 0.25, and more preferably 0.01 or less.
  • the difference in refractive index between the adhesive 245 and the cover 202 (translucent portion 37) is preferably less than 0.25, and more preferably 0.01 or less. This reduces the effect of refraction caused by sealing with adhesive 245.
  • a reflector 26 is formed on the light-transmitting portion 27 of the substrate 201 by vapor deposition or sputtering.
  • a flowable resin 248 is placed on the reflector 26 by a method such as coating.
  • the flowable resin 248 is typically an uncured photocurable resin, but may also be a molten thermoplastic resin or an uncured thermosetting resin.
  • a mold 300 manufactured to the surface shape of optical surface 213 is brought into contact with resin 248, and the surface shape of mold 300 is transferred to resin 248.
  • FIG. 19D shows the process in which the mold 300 has been released after the resin 248 has hardened.
  • the process of applying and curing the resin 248 may be carried out in multiple steps, taking into consideration dimensional changes and internal stresses that may occur due to curing shrinkage.
  • Figures 20A and 20B are diagrams showing light rays propagating inside the light-transmitting portion 27 of the base 201 by the reflecting surfaces 25a and 25b of the retroreflective mirror 25.
  • the light rays passing through the inner surface of the light-transmitting portion 27 reach the reflecting surface 25a of the base 201, the light rays are reflected by the reflector 26 on the surface of the light-transmitting portion 27.
  • the reflected light is also reflected by the reflecting surface 25b and is emitted towards the optical surface 211 (not shown).
  • the light arrives after being reflected once by the reflecting surfaces 25a and 25b, so the perpendicularity of the reflecting surfaces 25a and 25b must be formed with high precision.
  • the reflected light can be reflected without being affected by the film thickness distribution that occurs in the reflector 26 and adhesive 245 or the refractive index of each. Since the right-angled retroreflective shape of the retroreflective mirror 25 can be created using a mold, the right-angle is highly accurate and there is little variation in manufacturing. Therefore, by adopting the configuration of this embodiment, an optical element 20 with high optical performance can be obtained.
  • a reflector 26 is formed on the filling portion 84, and is then bonded to the base 201 with adhesive 245.
  • the surfaces of the reflecting surfaces 25a and 25b are defined by the surface of the reflector 26 at the time of film formation, not by the mold. Microscopic irregularities may occur on the film-formed surface of the reflector 26, and if such irregularities exist on the reflecting surfaces 25a and 25b, the reflection accuracy at the reflecting surfaces 25a and 25b may be inferior to that of the example in FIG. 20A.
  • the thickness of the adhesive 245 and the attachment error between the base 201 and the cover 202 (and the reflector 26) may have an effect.
  • FIG. 20A the structure and manufacturing method of FIG. 20A are preferable to those of FIG. 20B.
  • an apparatus EQP including an optical element 20 will be described with reference to Figs. 8A and 8B.
  • an example of an apparatus EQP including a display device DSPL is shown as shown in Fig. 21A.
  • the display device 100 of the fourth embodiment described above can be applied to the display device DSPL.
  • the optical system OPT included in the display device DSPL is an observation optical system that guides light from the display element 11 to the observer's eye 30, and can include the projection optical system 12 described in the fourth embodiment in addition to the optical element 20.
  • the optical element 20 described in the first to seventh embodiments can be applied to this embodiment.
  • the optical system of the device EQP has a projection optical system 12 that projects light from a display element 11, and an optical element 20 that guides the light from the projection optical system 12 to the observer's eye, and the optical element 20 can be configured to form a pupil outside the optical element 20 that is conjugate with the exit pupil of the projection optical system 12.
  • the equipment EQP may include at least one of a control device CTRL, a communication device IF, an imaging device IS, and an audio device AUDIO.
  • the control device CTRL controls the display device DSPL. may be a DSP or an ASIC.
  • the control device CTRL may include a processing unit, which may be configured to perform computing using artificial intelligence.
  • the control device CTRL may also include a power supply unit, and may supply power to the display device DSPL and the imaging device IS.
  • the communication device IF communicates (transmits/receives) signals including information to be displayed in the display area of the display element 11.
  • the communication device IF has a wireless communication function and/or a wired communication function.
  • the communication device IF may have only a receiving function without a transmitting function.
  • the optical system OPT projects the image displayed on the display element 11 onto a screen or a retina.
  • the optical system OPT may include a lens, a prism, and a mirror.
  • the equipment EQP including the display device DSPL may be equipped with an imaging device IS.
  • an image captured by the imaging device IS can be displayed on the display device DSPL.
  • the device EQP equipped with the imaging device IS may be a camera or an information device equipped with a camera.
  • the imaging device IS captures an image.
  • the image captured by the imaging device IS can be displayed in the display area of the display element 11.
  • the imaging device IS can be a CMOS image sensor that photoelectrically converts light captured from outside the equipment EQP.
  • the audio device AUDIO can include a microphone that inputs sound from outside the equipment EQP and/or a speaker that outputs sound.
  • the imaging device IS and audio device AUDIO can be omitted as appropriate depending on the specifications of the equipment EQP and the user's requests.
  • the device EQP is also suitable for electronic devices such as information terminals with display functions (e.g., smartphones and wearable devices) and cameras (e.g., interchangeable lens cameras, compact cameras, video cameras, and surveillance cameras).
  • the device EQP may also be transportation equipment such as vehicles, ships, and aircraft.
  • the device EQP may be medical equipment such as ophthalmic equipment, measuring equipment such as distance sensors, or office equipment such as copiers.
  • the device EQP including the display device DSPL may be a mobile device such as a smartphone, a mobile PC, or a tablet.
  • the device EQP including the display device DSPL may be a wearable device.
  • a wearable device is a type of mobile device.
  • the optical element 20 can be applied to wearable devices such as smart glasses, HMDs (Head Mounted Displays), and goggle-type displays.
  • FIG. 21B shows an example of a head mounted display HMD as an example of the device EQP.
  • the head mounted display HMD has a wearing means WR for using the device EQP as a head mounted display.
  • the wearing means WR is a band, a strap, or the like.
  • the optical element 20 can be worn on the user's head by the wearing means WR.
  • the head mounted display HMD is provided with a plurality of display devices DSPL so that the user can observe images with both eyes.
  • the head mounted display HMD is also provided with a plurality of imaging devices IS so that distance information can be obtained.
  • the display devices DSPL and the imaging devices IS are stored in a housing HS.
  • the microphone of the audio device AUDIO By positioning the microphone of the audio device AUDIO near the user's mouth, sound emitted from the user's mouth can be input to the microphone. By positioning the speakers of the audio device AUDIO near the user's ears, sound directed toward the user's ears can be output from the speakers.
  • FIG. 21C shows a schematic diagram for explaining a glasses-type head mounted display HMD as an example of equipment EQP, which is a wearable device.
  • the head mounted display HMD is a glasses-type device and has a glasses-type frame FR.
  • the head mounted display HMD can include, for example, the projection unit 10 described in the fourth embodiment, and an optical element 20 having an entrance unit where light from the projection unit 10 is incident.
  • the frame FR includes a rim or bridge that holds the optical element 20, temples that are placed on the ears, and nose pads.
  • the optical element 20 can be attached to the user's head by attachment means WR such as temples or nose pads.
  • the imaging device IS may include a photographing lens for forming an image on an imaging element.
  • the imaging device IS is provided on the outer surface of the temple of the eyeglasses. The image is displayed via the optical element 20.
  • the head mounted display HMD may have a communication unit (not shown), and the head mounted display HMD and other devices may perform wired and/or wireless communication via the communication unit.
  • the head mounted display HMD may have two display devices DSPL, one for the left eye and one for the right eye.
  • the head mounted display HMD may have two image capture devices IS, one for the left eye and one for the right eye.
  • the timing of image capture and display can be set arbitrarily for each of the image capture devices IS and display devices DSPL for the left eye and the right eye. Specifically, the operation is to capture images at the same time and display them at different times, or to capture images at different times and display them at the same time.
  • the image capture device IS and the display device DSPL may be provided at different positions, or the image capture device IS and the display device DSPL may be provided so as to overlap in the line of sight.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above, and many variations are possible within the technical concept of the present invention. Furthermore, the effects described in the embodiments are merely a list of the most favorable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments.
  • the description e to f means e or more and/or f or less.
  • the combination of the lower limit and the upper limit is not limited to the combination of i and j or the combination of m and n.
  • the combination of the lower limit and the upper limit of multiple combinations may be considered.
  • the range i to j and m to n may be considered, or the range m to j may be considered, as long as no contradiction occurs.
  • being e or more means e or larger than e (exceeding e), and a value larger than e may be adopted without adopting e.
  • being f or less means f or smaller than f (less than f), and a value smaller than f may be adopted without adopting f.
  • An optical element having The mirror array includes: a first mirror group including a plurality of retrorefractive mirrors arranged in a first direction; a second mirror group including a plurality of retrorefractive mirrors arranged in the first direction; the first mirror group and the second mirror group are arranged side by side in a second direction intersecting the first direction, the plurality of retrorefractive mirrors of the first mirror group extend along a third direction that intersects the first direction and the second direction and is inclined with respect to the optical surface, the plurality of retrorefractive mirrors of the second mirror group extend along a fourth direction that intersects with the first direction and the second direction and is inclined with respect to the optical surface, an optical element, wherein the first mirror group and the second mirror group partially overlap in a fifth direction perpendicular to the first direction and the third direction;
  • each of the plurality of retroreflective mirrors of the first mirror group and the plurality of retroreflective mirrors of the second mirror group includes a pair of reflective surfaces that are non-parallel to each other and face each other in the first direction.
  • the first mirror group has non-opposing surfaces that do not face the pair of reflecting surfaces of at least one of the plurality of retroreflective mirrors of the first mirror group in the first direction,
  • the optical element according to item A3 wherein the non-opposing surface overlaps the second mirror group in a direction perpendicular to the optical surface.
  • the plurality of retroreflective mirrors of the first mirror group include a first retroreflective mirror, a second retroreflective mirror, and a third retroreflective mirror located between the first retroreflective mirror and the second retroreflective mirror in the first direction,
  • the optical element according to any one of items A1 to A7, wherein a width of the first retroreflective mirror and a width of the second retroreflective mirror in the first direction are greater than a width of the third retroreflective mirror in the first direction.
  • a reflection region of the first mirror group has a shape in which concave portions and convex portions are repeated in the first direction
  • the second mirror group has a shape in which concave portions and convex portions are repeated in the first direction
  • An apparatus comprising: the optical element according to any one of items A1 to A22; and a display element that displays an image that is the light that is incident on the optical element.
  • An apparatus comprising: an optical element according to any one of items A1 to A22; and a mounting means for mounting the optical element on a user's head.
  • a mirror array; a first optical surface facing the mirror array; a second optical surface facing the mirror array; and An optical element having the mirror array is disposed between the first optical surface and the second optical surface and includes a mirror group including a plurality of retrorefractive mirrors arranged in a first direction; An optical element, characterized in that the multiple retrorefractive mirrors of the mirror group extend along a second direction that intersects with the first direction and is inclined with respect to the first optical surface and the second optical surface.
  • the thickness of the adhesive is 1 ⁇ m or more and 1 mm or less, and/or The optical element according to item B8 or B9, wherein the difference between the refractive index of the adhesive and the refractive index of the component is less than 0.25.
  • the substrate and the component are made of the same material; and/or The difference between the refractive index of the substrate and the refractive index of the component is less than 0.01;
  • each of the plurality of retrorefractive mirrors of the mirror group includes a pair of reflective surfaces that are non-parallel to each other and face each other in the first direction.
  • an angle between the second direction and the first optical surface is greater than 15° and smaller than 45°;
  • the mirror group is a first mirror group, the mirror array includes a second mirror group that is disposed between the first optical surface and the second optical surface and includes a plurality of retrorefractive mirrors that are arranged in the first direction; the plurality of retrorefractive mirrors of the second mirror group extend along a third direction that intersects with the first direction and is inclined with respect to the first optical surface and the second optical surface;
  • the optical element according to any one of items B1 to B17, wherein the first mirror group and the second mirror group are arranged side by side in a fourth direction intersecting the first direction.
  • An apparatus comprising: the optical element according to any one of items B1 to B22; and a display element that displays an image that is the light that is incident on the optical element.
  • An apparatus comprising the optical element according to any one of items B1 to B22 and a mounting means for mounting the optical element on a user's head.
  • An optical element having The mirror array includes: a first optically transmissive mirror; a second optically transmissive mirror; the first light-transmitting mirror extends along a first direction inclined with respect to the optical surface, the second light-transmitting mirror extends along a second direction inclined with respect to the optical surface, in a third direction intersecting the optical surface and the first direction, the first light-transmitting mirror is located between the second light-transmitting mirror and the optical surface, a first portion of the first light-transmitting mirror and a first portion of the second light-transmitting mirror overlap with each other, a second portion of the first light-transmitting mirror does not overlap with the second light-transmitting mirror, and the second portion of the second light-transmitting mirror does not overlap with the first light-transmitting mirror; an optical element satisfying at least one of the following: a reflectance of the first portion of the first light-transmitting mirror is lower than a reflectance of the second portion
  • each of the first light-transmitting mirror and the second light-transmitting mirror includes a pair of reflective surfaces that are non-parallel to each other and face each other in the first direction.
  • the first light-transmitting mirror has non-opposing surfaces that do not face the pair of reflecting surfaces of the first light-transmitting mirror in the first direction,
  • the optical element according to item C5 wherein the non-opposing surface overlaps the second light-transmitting mirror in a direction perpendicular to the optical surface.
  • the mirror array includes: a first mirror group including a plurality of retrorefractive mirrors arranged in a fourth direction intersecting the first direction; a second mirror group including a plurality of retrorefractive mirrors arranged in the fourth direction; the first mirror group and the second mirror group are arranged side by side in a fifth direction intersecting the fourth direction, the plurality of retrorefractive mirrors of the first mirror group extend along the first direction, the plurality of retrorefractive mirrors of the second mirror group extend along the second direction, at least one of the plurality of retrorefractive mirrors in the first mirror group is the first translucent mirror,
  • the optical element according to any one of items C1 to C6, wherein at least one of the plurality of retrorefractive mirrors of the second mirror group is the second translucent mirror.
  • the plurality of retroreflective mirrors of the first mirror group include a first retroreflective mirror, a second retroreflective mirror, and a third retroreflective mirror located between the first retroreflective mirror and the second retroreflective mirror in the fourth direction,
  • a reflection region of the first mirror group has a shape in which concave portions and convex portions are repeated in the fourth direction
  • the second mirror group has a shape in which concave portions and convex portions are repeated in the fourth direction
  • An apparatus comprising: the optical element according to any one of items C1 to C22; and a display element that displays an image that is the light that is incident on the optical element.
  • An apparatus comprising the optical element according to any one of items C1 to C22 and a mounting means for mounting the optical element on a user's head.
  • An optical element having The mirror array includes: a first mirror group including a plurality of retrorefractive mirrors arranged in a first direction; a second mirror group including a plurality of retrorefractive mirrors arranged in the first direction; the first mirror group and the second mirror group are arranged side by side in a second direction intersecting the first direction, the plurality of retrorefractive mirrors of the first mirror group extend along a third direction that intersects the first direction and the second direction and is inclined with respect to the first optical surface, the plurality of retrorefractive mirrors of the second mirror group extend along a fourth direction that intersects the first direction and the second direction and is inclined with respect to the first optical surface, an optical element, wherein the first mirror group and the second mirror group partially overlap in a fifth direction perpendicular to the first direction and the third direction;
  • each of the plurality of retroreflective mirrors of the first mirror group and the plurality of retroreflective mirrors of the second mirror group includes a pair of reflective surfaces that are non-parallel to each other and face each other in the first direction.
  • the first mirror group has non-opposing surfaces that do not face the pair of reflecting surfaces of at least one of the plurality of retroreflective mirrors of the first mirror group in the first direction,
  • the optical element according to item D3 wherein the non-opposing surface overlaps the second mirror group in a direction perpendicular to the first optical surface.
  • the plurality of retroreflective mirrors of the first mirror group include a first retroreflective mirror, a second retroreflective mirror, and a third retroreflective mirror located between the first retroreflective mirror and the second retroreflective mirror in the first direction,
  • the optical element according to any one of items D1 to D7, wherein a width of the first retroreflective mirror and a width of the second retroreflective mirror in the first direction are greater than a width of the third retroreflective mirror in the first direction.
  • a reflection region of the first mirror group has a shape in which concave portions and convex portions are repeated in the first direction
  • the second mirror group has a shape in which concave portions and convex portions are repeated in the first direction
  • a mirror array a first optical surface facing the mirror array; a second optical surface facing the mirror array;
  • An optical element having the mirror array is disposed between the first optical surface and the second optical surface and includes a mirror group including a plurality of retrorefractive mirrors arranged in a first direction;
  • the substrate and the component are made of the same material; and/or The optical element according to item D16, wherein the difference between the refractive index of the substrate and the refractive index of the component is 0.01 or less.
  • each of the plurality of retrorefractive mirrors of the mirror group includes a pair of reflective surfaces that are non-parallel to each other and face each other in the first direction.
  • an angle between the second direction and the first optical surface is greater than 15° and smaller than 45°;
  • the mirror group is a first mirror group, the mirror array includes a second mirror group that is disposed between the first optical surface and the second optical surface and includes a plurality of retrorefractive mirrors that are arranged in the first direction; the plurality of retrorefractive mirrors of the second mirror group extend along a third direction that intersects with the first direction and is inclined with respect to the first optical surface and the second optical surface;
  • the optical element according to any one of items D11 to D14, wherein the first mirror group and the second mirror group are arranged side by side in a fourth direction intersecting the first direction.
  • An optical element having The mirror array includes: a first optically transmissive mirror; a second optically transmissive mirror; the first light-transmitting mirror extends along a first direction inclined with respect to the first optical surface, the second light-transmitting mirror extends along a second direction inclined with respect to the first optical surface, in a third direction intersecting the first optical surface and the first direction, the first light-transmitting mirror is located between the second light-transmitting mirror and the first optical surface, a first portion of the first light-transmitting mirror and a first portion of the second light-transmitting mirror overlap with each other, a second portion of the first light-transmitting mirror does not overlap with the second light-transmitting mirror, and the second portion of the second light-transmitting mirror does not overlap with the first light-transmitting mirror; an optical element satisfying at least one of the following: a reflectance of the first portion of the first light-transmitting mirror is lower than a
  • each of the first light-transmitting mirror and the second light-transmitting mirror includes a pair of reflective surfaces that are non-parallel to each other and face each other in the first direction.
  • the first light-transmitting mirror has non-opposing surfaces that do not face the pair of reflecting surfaces of the first light-transmitting mirror in the first direction,
  • the mirror array includes: a first mirror group including a plurality of retrorefractive mirrors arranged in a fourth direction intersecting the first direction; a second mirror group including a plurality of retrorefractive mirrors arranged in the fourth direction; the first mirror group and the second mirror group are arranged side by side in a fifth direction intersecting the fourth direction, the plurality of retrorefractive mirrors of the first mirror group extend along the first direction, the plurality of retrorefractive mirrors of the second mirror group extend along the second direction, at least one of the plurality of retrorefractive mirrors in the first mirror group is the first translucent mirror,
  • the optical element according to any one of items D21 to D27, wherein at least one of the plurality of retrorefractive mirrors of the second mirror group is the second translucent mirror.
  • the substrate is made of at least a cycloolefin polymer
  • the adhesive has a thickness of 1 ⁇ m or more and 1 mm or less, and/or The optical element of claim D38, wherein the difference between the refractive index of the adhesive and the refractive index of the component is less than 0.25.
  • An apparatus comprising the optical element according to any one of items D1 to D42 and a display element that displays an image that is the light that is incident on the optical element.
  • An apparatus comprising an optical element according to any one of items D1 to D42 and a mounting means for mounting the optical element on a user's head.

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Abstract

ミラーアレイ24と、ミラーアレイ24に対向する光学面211と、を有する光学素子20であって、ミラーアレイ24は、X方向において配列された複数の再帰性ミラー25からなるミラー群241と、X方向において配列された複数の再帰性ミラー25からなるミラー群242と、を含み、ミラー群241とミラー群242とは、Y方向に並んで配置されており、ミラー群241の複数の再帰性ミラー25は、光学面211に対して傾斜するW1方向に沿って、延在しており、ミラー群242の複数の再帰性ミラー25は、光学面211に対して傾斜するW2方向に沿って、延在しており、V1方向において、ミラー群241とミラー群242とが部分的に重なっている。

Description

光学素子および機器
 本発明は、ミラーアレイを有する光学素子に関する。
 反射光学系を有する光学素子を用いて光を制御することで、表示や撮像を行うことができる。特許文献1には、画像表示素子からの画像光を導光して虚像を表示するために射出する虚像表示装置用のライトガイドに関し、ライトガイドの導光部材内を導光する画像光の進行方向を反転させる再帰反射部を設けることが開示されている。また、特許文献2には、表示装置に用いた導光装置が、第1導光体と、第2導光体との間に複数のハーフミラーを有していることが開示されている。
特開2018-132602号公報 特開2019-066813号公報
 特許文献1の技術ではライトガイドの小型化や光学性能の向上において、改善の余地がある。特許文献2の技術では導光装置の光学性能の向上において、改善の余地がある。そこで本発明は、小型で高い光学性能を有する光学素子の実現に有利な技術を提供することを目的とする。
 課題を解決するための第1の手段は、
 ミラーアレイと、
 前記ミラーアレイに対向する光学面と、
 を有する光学素子であって、
 前記ミラーアレイは、
 第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第1ミラー群と、
 前記第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第2ミラー群と、を含み、
 前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とは、前記第1方向に交差する第2方向に並んで配置されており、
 前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向および前記第2方向に交差し前記光学面に対して傾斜する第3方向に沿って、延在しており、
 前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向および前記第2方向に交差し前記光学面に対して傾斜する第4方向に沿って、延在しており、
 前記第1方向および第3方向に直交する第5方向において、前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とが部分的に重なっていることを特徴とする。
 課題を解決するための第2の手段は、
 ミラーアレイと、
 前記ミラーアレイに対向する第1光学面と、
 前記ミラーアレイに対向する第2光学面と、
 を有する光学素子であって、
 前記ミラーアレイは、前記第1光学面と前記第2光学面との間に配置され、第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなるミラー群を含み、
 前記ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向に交差し前記第1光学面および前記第2光学面に対して傾斜する第2方向に沿って、延在していることを特徴とする。
 課題を解決するための第3の手段は、
 ミラーアレイと、
 前記ミラーアレイに対向する光学面と、
 を有する光学素子であって、
 前記ミラーアレイは、
 第1透光性ミラーと、
 第2透光性ミラーと、を含み、
 前記第1透光性ミラーは、前記光学面に対して傾斜する第1方向に沿って、延在しており、
 前記第2透光性ミラーは、前記光学面に対して傾斜する第2方向に沿って、延在しており、
 前記光学面および前記第1方向に交差する第3方向において、前記第1透光性ミラーが前記第2透光性ミラーと前記光学面の間に位置し、前記第1透光性ミラーの第1部分と前記第2透光性ミラーの第1部分とが重なっており、前記第1透光性ミラーの第2部分が前記第2透光性ミラーと重なっておらず、前記第2透光性ミラーの第2部分が前記第1透光性ミラーと重なっておらず、
 前記第1透光性ミラーの前記第1部分の反射率が、前記第1透光性ミラーの前記第2部分の反射率よりも低いことと、前記第2透光性ミラーの前記第1部分の反射率が、前記第2透光性ミラーの前記第2部分の反射率よりも低いことと、の少なくともいずれかを満たすことを特徴とする。
 本発明によれば、小型で高い光学性能を有する光学素子の実現に有利な技術を提供することができる。
光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 表示装置を説明する模式図。 表示装置を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 光学素子を説明する模式図。 機器を説明する模式図。 機器を説明する模式図。 機器を説明する模式図。
 以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。同じ名称で別々の構成については、それぞれ、第1の構成、第2の構成という風に、「第〇」を付けて区別することができる。
 <第1実施形態>
 図1A~図1Dを用いて第1実施形態に係る光学素子20を説明する。図1Aは、光学素子20のY-Z面の断面図、図1Bは、光学素子20のX-Y面の平面図である。
 光学素子20はミラーアレイ24と、ミラーアレイ24に対向する光学面211と、を有する。光学面211は、光透過性および/または光反射性を有する光学面である。光透過性を有する光学面を透光面、光反射性を有する光学面を反射面と称することができる。ミラーアレイ24は、ミラー群241と、ミラー群242とを含む。図1Bに示すように、ミラー群241は、X方向において配列された複数の再帰性ミラー25からなる。図1Bには、6つの再帰性ミラー25のうち、3つの再帰性ミラー251、252、253については、別々の符号を付しているが、再帰性ミラー251、252、253は、いずれも再帰性ミラー25の一例である。図1Bに示すように、ミラー群242は、X方向において配列された複数の再帰性ミラー25からなる。図1Bには、6つの再帰性ミラー25のうち、3つの再帰性ミラー254、255、256については、別々の符号を付しているが、再帰性ミラー251、252、253は、いずれも再帰性ミラー25の一例である。ミラー群241とミラー群242とは、X方向に交差するY方向に並んで配置されている。Y方向は典型的にはX方向に直交するが、Y方向はX方向に対して傾斜していてもよい。
 図1Bに示すように、ミラー群241の複数の再帰性ミラー25は、X方向およびY方向に交差するW1方向に沿って、光学面211に対して傾斜するように延在している。換言すると、ミラー群241の複数の再帰性ミラー25が延在するW1方向が、光学面211に対して傾斜している。W1方向は典型的にはX方向に直交するが、W1方向はX方向に対して傾斜していてもよい。ミラー群242の複数の再帰性ミラー25は、X方向およびY方向に交差するW2方向に沿って、光学面211に対して傾斜するように延在している。換言すると、ミラー群242の複数の再帰性ミラー25が延在するW2方向が、光学面211に対して傾斜している。W2方向は典型的にはX方向に直交するが、W2方向はX方向に対して傾斜していてもよい。W2方向は典型的にはW1方向に平行であるが、W2方向がW1方向に対して傾斜していてもよい。W2方向がW1方向に平行である場合でも非平行である場合でも、W1方向およびW2方向をW方向と総称することができる。
 ミラー群241の再帰性ミラー25が配列されたX方向と、ミラー群241が延在するW1方向と、に沿った仮想的な平面を、ミラー群241のモデル化反射面とすると、このモデル化反射面の法線方向が、X方向およびW1方向に直交するV1方向として定義できる。ミラー群242の再帰性ミラー25が配列されたX方向と、ミラー群242が延在するW2方向と、に沿った仮想的な平面を、ミラー群242のモデル化反射面とすると、このモデル化反射面の法線方向が、X方向およびW2方向に直交するV2方向として定義できる。V2方向は典型的にはV1方向に平行であるが、V2方向がV1方向に対して傾斜していてもよい。V2方向がV1方向に平行である場合でも非平行である場合でも、V1方向およびV2方向をV方向と総称することができる。
 X方向およびW1方向に直交するV1方向において、ミラー群241とミラー群242とが部分的に重なっている。X方向およびW2方向に直交するV2方向において、ミラー群241とミラー群242とが部分的に重なっている。図1Aには、V1方向および/またはV2方向における、ミラー群241とミラー群242との重なり領域A1を示している。
 光学面211に垂直なZ方向において、ミラー群241とミラー群242とが部分的に重なっていることが好ましい。図1A、図1Bには、Z方向におけるミラー群241とミラー群242との重なり領域A2を示している。Z方向は典型的にはX方向に直交するが、Z方向はX方向に対して傾斜していてもよい。Z方向が典型的にはY方向に直交するが、Z方向はY方向に対して傾斜していてもよい。光学面211は曲面でもよく、その場合には、曲面に対する法線方向を、Z方向に設定すればよく、曲面に接する接線方向をX方向、Y方向としてもよい。
 再帰性ミラー25が配列された方向(X方向)を配列方向と称することができる。ミラー群241、242が並置された方向(Y方向)を並置方向と称することができる。光学面211に垂直な方向(Z方向)を垂直方向と称することができる。再帰性ミラー25が延在する方向(W方向)を延在方向と称することができる。配列方向(X方向)および延在方向(W方向)に直交する方向(V方向)を直交方向と称することができる。
 上述したミラーアレイ24の利点を図2A~図2Dを用いて説明する。
 図2Aの形態では、ミラー群241、242を光学面211に対して傾斜させたため、ミラー群24に、再帰性反射の機能と、光学面211への反射機能を持たせることができ、光学素子20をY方向に小型化することができる。ミラー群241とミラー群242が、W方向に並んでいて、Z方向にずれている。そのため、Z方向における光学素子20の厚みが増大する。
 図2Bの形態では、ミラー群241とミラー群242がY方向に並んでいるため、図2Aの形態に比べて、Z方向における光学素子20の厚みを低減できる。しかしながら、ミラー群241とミラー群242との間をすり抜けるV方向の迷光Lvが生じやすくなる。
 図2Cの形態は、V方向においてミラー群241とミラー群242とが部分的に重なる例と、V方向においてミラー群241とミラー群242とが部分的に重ならない例の境界例である。図2Cの形態では、図2BのようなV方向の迷光Lvを抑制できる。しかしながら、図2Dの形態では、ミラー群241とミラー群242との間をすり抜けるZ方向の迷光Lzが生じやすくなる。
 図2Dの形態は、Z方向においてミラー群241とミラー群242とが部分的に重なる例と、Z方向においてミラー群241とミラー群242とが部分的に重ならない例の境界例である。図2Dの形態では、図2CのようなZ方向の迷光Lzを抑制できる。
 図1C、図1Dには、W1方向から見たミラー群241あるいはW2方向から見たミラー群242の形状の例を示している。図1Cと図1Dを参照して、再帰性ミラー25について説明する。ここでは、W方向が直交するX方向およびV方向に注目する。V方向に対して斜めのS方向(入射方向)で入射した入射光の入射角をθaとする。θaは10°以上、好ましくは20°以上、より好ましくは30°以上であり、θaは80°以下、好ましくは70°以下、より好ましくは60°以下である。その入射光が再帰性ミラー25で反射した反射光がV方向に対して角度θbのT方向(反射方向)に反射するものとする。入射光と反射光のX方向成分について、S方向(入射方向)とT方向(反射方向)のなす角度θcが、2×θaよりも小さければ(θc<2×θa)、X方向において再帰性を有すると云える。平面ミラーなどの非再帰性ミラーでは、S方向(入射方向)とT方向(反射方向)のなす角度θcは、θc=θa+θbであり、θa=θbであり、その結果、θc=2×θa=2×θbとなる。再帰性ミラー25においてS方向(入射方向)とT向(反射方向)のなす角度θcは、θaよりも小さいこと(θc<θa)が好ましく、θb/2より小さいこと(θc<θa/2)がより好ましい。図1Cと図1Dの例では、θa=θbであるため、θc=0°であるので、θcを図示していない。再帰性ミラー25はW方向に延在しているために、再帰性ミラー25のW方向における再帰性は、X方向における再帰性よりも弱い。X方向における再帰性が弱いとは、X方向における再帰性がないことを含む。X方向およびW方向における再帰性の強弱は、上述したS方向、T方向を、X方向成分およびW方向成分に分解して、X方向成分における入射方向と反射方向が成す角度と、W方向成分における入射方向と反射方向が成す角度との大小を評価すればよい。方向成分にける入射方向と反射方向が成す角度とが成す角度が小さいほど、再帰性が強いと評価できる。
 図1Cの例では、再帰性ミラー25が、互いに非平行でX方向において互いに対向する一対の反射面25a、25bを含む。このような再帰性ミラー25を三角ミラーと称することができる。一対の反射面25aと反射面25bが成す角度は、例えば45°~135°であり、典型的には90°である。反射面25aと反射面25bが成す角度が90°±10°であるものを、直角ミラーと称することができる。反射面25aと反射面25bが成す角度は直角に限らず、鋭角または鈍角であってもよい。反射面25a、25bは、反射体26で構成される。ミラー群241は、このような一対の反射面25aと反射面25bを含む再帰性ミラー25の複数が、X方向に配列されている。同様に、ミラー群242は、このような一対の反射面25aと反射面25bを含む再帰性ミラー25の複数が、X方向に配列されている。図1B、図1Cでは、X方向に6つの再帰性ミラー25が配列されている。Z方向あるいはV方向から視て、互いに隣り合う再帰性ミラー25の境界が、山稜線301a、301bである。山稜線301aと山稜線301bを山稜線301と総称することができる。反射面25aと反射面25bの境界が、谷稜線42である。図1Bにおいて、山稜線301a、301bを1点鎖線で示し、谷稜線42を点線で示ししている。反射面25a、25b、山稜線301a、301bおよび谷稜線42が、W方向(W1方向あるいはW2方向)に沿って延在している。
 図1Dの例では、再帰性ミラー25が、半円状に湾曲した反射面25cと、半円状に湾曲した屈折面25dと、を含む。反射面25cと屈折面25dとの間には屈折体28が設けられている。反射面25cは反射体26で構成され、屈折面25dは屈折体28で構成される。ミラー群241は、このような一対の反射面25cと屈折面25dを含む再帰性ミラー25の複数が、X方向に配列されている。同様に、ミラー群242は、このような一対の反射面25cと屈折面25dを含む再帰性ミラー25の複数が、X方向に配列されている。図1B、図1Dでは、X方向に6つの再帰性ミラー25が配列されている。Z方向あるいはV方向から視て、互いに隣り合う再帰性ミラー25の境界が、山稜線301a、301bである。反射面25cの底が、谷稜線42である。反射面25c、屈折面25d、山稜線301a、301bおよび谷稜線42が、W方向(W1方向あるいはW2方向)に沿って延在している。屈折体28は円柱状であり、W方向に延在する。
 図1Cあるいは図1Dの再帰性ミラー25において、反射体26は、金属材料(合金を含む)および/または誘電体材料を含みうる。反射体26が含む金属材料や誘電体材料は、複数種であってもよく、反射体26は、低屈折率誘電体材料と高屈折率誘電体材料とを交互に積層した誘電体多層膜であってもよい。低屈折率誘電体材料は、例えば酸化シリコン、弗化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、弗化アルミニウムなどである。高屈折率誘電体材料は、窒化シリコン、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ニオブなどである。
 再帰性ミラー25は、透光性を有していてもよい。透光性を有する再帰性ミラー25は再帰性ミラー25で反射する光と同じ波長の光を透過することができる。例えば再帰性ミラー25の反射体26は、可視光を反射および透過してもよい。透光性を有する再帰性ミラー25の光学特性は、特定の波長に対して、反射率が5~95%かつ透過率が5~95%でありうる。透光性を有する再帰性ミラー25の光学特性は、特定の波長に対して、反射率が10~90%かつ透過率が10~90%であることがより好ましい。透光性を有する再帰性ミラー25の光学特性は、特定の波長に対して、反射率が25~75%かつ透過率が25~75%であることがより好ましい。特定の波長とは、典型的には可視光の波長であり、例えば555±100nmの範囲、555±50nmの範囲あるいは555±10nmの範囲のいずれかの波長でありうる。透光性を有する再帰性ミラー25は再帰性ミラー25で反射する光と異なる波長の光を透過することができる。例えば再帰性ミラー25の反射体26は、可視光を反射し、紫外光あるいは赤外光を透過することもできる。透光性を有する再帰性ミラー25の実現においては、反射体26の光透過率と光反射率を調整すればよく、反射体26を構成する材料やその厚さを調整すればよい。透光性を有する再帰性ミラー25は、マジックミラーやハーフミラー、バンドストップフィルター、バンドパスフィルター、ダイクロイックミラーなどでありうる。
 図1A、図1Bに示すように、光学面211を有する基体201が、ミラーアレイ24の反射体26を支持する。基体201は光学素子20を構成する部品である。基体201は透光部27を有しており、この透光部27が、ミラーアレイ24の反射体26を支持する。再帰性ミラー25に入射し、再帰性反射される光はこの基体201(透光部27)内を伝搬する。そのため、基体201(透光部27)は透光材料を含みうる。基体201はX方向において、反射面25aと反射面25bとの間に位置する部分を有し得る。反射体26が誘電体多層膜である場合、反射体26の誘電体多層膜が含む高屈折率誘電体材料の屈折率は透光部27の屈折率より高いことが好ましいが、透光部27の屈折率より低くてもよく、反射体26の誘電体多層膜が含む低屈折率誘電体材料の屈折率は透光部27の屈折率より低いことが好ましいが、透光部27の屈折率より高くてもよい。基体201(透光部27)を構成する透光材料は樹脂やガラスでありうる。透光材料としての樹脂としては、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネートなどの光学プラスチックを用いることができる。これらの樹脂の屈折率はおおむね1.45~1.60である。基体201を構成する樹脂としては、とりわけシクロオレフィンポリマーが好適である。シクロオレフィンポリマーは、高透明性、耐光性、屈折率・アッベ数などの安定性、低複屈折性、低比重、高耐熱性、精密成形性など、光学素子20の性能を向上するうえで好適である。
 基体201は、透光部27を構成する透光材料の他に、透光部27を構成する透光材料を覆う、コーティング材料を含んでいてもよい。コーティング材料は、保護(防傷、防汚)や反射防止、反射促進を目的とした種々の材料を採用することができ、コーティング材料には透光材料あるいは遮光材料を用いることができる。コーティング材料は、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよい。コーティング材料が、基体201の光学面211を構成することもできる。
 ここでは、反射体26を用いてミラーアレイ24を構成するようにしたが、反射体26を省略して、基体201(透光部27)の内面で全反射が生じるようにミラーアレイ24を構成してもよい。その場合、基体201(透光部27)はプリズムのように機能し得る。後述する、カバー202(透光部37)についても同様でありうる。
 図1A、図1Bにおいて、一対の反射面25aと反射面25bを含む1つの再帰性ミラー25に対する光線Lの挙動を説明する。ミラー群241に例えばW1方向成分を有して入射した光線Lは、図1A、図1Bの白丸の位置にて、反射面25bでX方向成分を有して反射する。この光線Lは、反射面25aと反射面25bの間を伝搬して、図1A、図1Bの黒丸の位置にて、反射面25aに入射する。光線LはW1方向成分を有しているため、白丸の位置と黒丸の位置はW1方向においてずれている。図1A、図1Bの黒丸の位置にて反射面25aで反射されたW1方向成分を有して反射する。ミラー群242についても同様である。
 ミラー群241がW1方向において再帰性を有していない場合、ミラー群241のモデル化反射面の法線方向(V1方向)に対して光線Lの入射方向が成す角度(入射角)は、ミラー群241のモデル化反射面の法線方向(V1方向)に対して光線Lの出射方向が成す角度(出射角)は同程度となる。光線Lの入射方向と、光線Lの出射方向と、が成す角度は、ミラー群241のモデル化反射面の法線方向(V1方向)に対して光線Lの入射方向が成す角度(入射角)およびミラー群241のモデル化反射面の法線方向(V1方向)に対して光線Lの出射方向が成す角度(出射角)よりも大きい。ミラー群242についても同様である。
 ここでは、典型的な光線Lとして、反射面25aでZ方向に反射される例を示しているが、これは、光線Lが光学面211に垂直に入射する場合を代表例として設定することが光学素子20の設計および評価において有用であるためである。しかしながら、光学素子20を実際に使用するにあたって、光線Lが光学面211に垂直に入射することは必須ではない。
 ミラー群241は、ミラー群241の複数の再帰性ミラー25の少なくとも1つの再帰性ミラーにおける一対の反射面25a、25bにX方向において対向しない非対向面(不図示)を有していてもよい。そしてV1方向において、非対向面がミラー群242に重なっていることが好ましい。また、光学面211に垂直なZ方向において、非対向面がミラー群242に重なっていることが好ましい。
 ミラー群242は、ミラー群242の複数の再帰性ミラー25の少なくとも1つの再帰性ミラーにおける一対の反射面25a、25bにX方向において対向しない非対向面(不図示)を有していてもよい。そしてV2方向において、非対向面がミラー群241に重なっていることが好ましい。また、光学面211に垂直なZ方向において、非対向面がミラー群241に重なっていることが好ましい。
 図1Aには、W方向を点線で示している。点線で示したW方向と光学面211とが成す角度αが、15°より大きいこと(α>15°)が好ましく、60°より小さいこと(α<60°)も好ましく、20°より大きく45°より小さいこと(20°<α<45°)がより好ましい。
 図1Aには、ミラー群241のミラー群242の側の端部2412と、ミラー群241のミラー群242とは反対側の端部2411と、を示している。また、図1Aには、ミラー群242のミラー群241の側の端部2421と、ミラー群242のミラー群241とは反対側の端部2422と、を示している。V方向(V1方向および/またはV2方向)において、ミラー群242の端部2421が、ミラー群241に重なることが好ましい。V方向(V1方向および/またはV2方向)において、ミラー群241の端部2412が、ミラー群241に重なることが好ましい。Z方向において、ミラー群242の端部2421が、ミラー群241に重なることが好ましい。Z方向において、ミラー群241の端部2412が、ミラー群241に重なることが好ましい。このようにすることで、端部2412や端部2421の近傍に入射する光を適切にミラーアレイ24が反射することができる。
 図1Aには、ミラー群241のミラー群242の側の端部2412とミラー群242のミラー群241の側の端部2421とをX方向に直交して結ぶU方向を2点鎖線で示している。この2点鎖線で示したU方向が、光学面211に対してなす角度βは、45°より大きく135°より小さいこと(45°<β<135°)が好ましく、60°より大きく120°より小さいこと(60°<β<120°)がより好ましい。Z方向においてミラー群241とミラー群242とが重なるためには、角度βは、90°より大きいことが好ましい(β>90°)。したがって、角度βは、90°より大きく135°より小さいこと(90°<β<135°)が好ましく、90°より大きく120°より小さいこと(90°<β<120°)より好ましい。また、この2点鎖線で示したU方向が、W方向に対してなす角度γは、15°より大きく70°より小さいこと(15°<γ<70°)が好ましい。図1Aから理解されるように、角度α、β、γは1つの三角形の角を構成するので、α+β+γ=180°である。α<βとα<γとγ<βとの少なくとも1つ、好ましくは2つ、より好ましくは3つを満たすことが好ましい。例えば、α=30°、β=105°、γ=45°とすることができる。
 図1Bに示すように、ミラー群241の複数の再帰性ミラー25は、再帰性ミラー251と、再帰性ミラー252と、X方向において、再帰性ミラー251と再帰性ミラー252との間に位置する再帰性ミラー253と、を含む。図1BではX方向における再帰性ミラー251の幅Naと、再帰性ミラー252の幅Nbと、X方向における再帰性ミラー253の幅Ncと、が互いに等しい(Na=Nb=Nc)。しかしながら、X方向における再帰性ミラー251の幅Naおよび再帰性ミラー252の幅Nbが、X方向における再帰性ミラー253の幅Ncよりも大きくてもよい(Na>NcかつNb>Nc)。あるいは、X方向における再帰性ミラー251の幅Naおよび再帰性ミラー252の幅Nbが、X方向における再帰性ミラー253の幅Ncよりも小さくてよい(Na<NcかつNb<Nc)。あるいは、X方向における再帰性ミラー253の幅Ncが、X方向における再帰性ミラー251の幅Naと再帰性ミラー252の幅Nbとの間の大きさであってもよい(Na<Nc<NbあるいはNa>Nc>Nb)。
 ミラー群242の複数の再帰性ミラー25についても同様である。ミラー群242の複数の再帰性ミラー25は、再帰性ミラー254と、再帰性ミラー255と、X方向において、再帰性ミラー254と再帰性ミラー255との間に位置する再帰性ミラー256と、を含む。図1BではX方向における再帰性ミラー254の幅と、再帰性ミラー255の幅と、X方向における再帰性ミラー255の幅と、が互いに等しい。しかしながら、X方向における再帰性ミラー254の幅および再帰性ミラー255の幅が、X方向における再帰性ミラー256の幅よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。あるいは、X方向における再帰性ミラー256の幅が、X方向における再帰性ミラー254の幅と再帰性ミラー255の幅との間の大きさであってもよい。再帰性ミラー25のX方向における幅は、例えば0.1~5.0mmであり、例えば0.5~2.5mmである。
 図1Bに示すように、X方向におけるミラー群242の幅Mbが、X方向におけるミラー群241の幅Maよりも大きくてもよい(Ma<Mb)。このようにすることで、+Y方向から-Y方向に向かう光がX方向に広がっても、より広い範囲で反射することが可能となる。X方向におけるミラー群242の幅Mbが、X方向におけるミラー群241の幅Maよりも小さくてもよい(Mb<Ma)。X方向におけるミラー群242の幅Mbが、X方向におけるミラー群241の幅Maと等しくてもよい(Ma=Mb)。
 ミラー群241、242においてそれぞれ配列される再帰性ミラー25の数は、図1Bでは6個であるが、例えば10~100個でもよく、例えば、15~60個でもよい。ミラー群241における再帰性ミラー25の数と、ミラー群242における再帰性ミラー25の数は、等しくてもよいし、異なっていてもよい。ミラー群242における再帰性ミラー25の数が、ミラー群241における再帰性ミラー25の数よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。
 W1方向におけるミラー群241の長さEaおよびW2方向におけるミラー群242の長さEbは、ミラー群241およびミラー群242のW方向における非再帰性(弱再帰性)を提供する範囲に相当する。W1方向におけるミラー群241の長さEaおよびW2方向におけるミラー群242の長さEbは、再帰性ミラー25の山稜線301や谷稜線42の長さに相当する。W1方向におけるミラー群241の長さEaおよびW2方向におけるミラー群242の長さEbは、再帰性ミラー25の延在距離と言うこともできる。W1方向におけるミラー群241の再帰性ミラー25の長さEaは、X方向におけるミラー群241における再帰性ミラー25の幅N(Na、Nb、Nc)の1倍以上であることが好ましく、X方向におけるミラー群241における再帰性ミラー25の幅N(Na、Nb、Nc)より大きいことが好ましい。W1方向におけるミラー群241の再帰性ミラー25の長さEaは、X方向におけるミラー群241における再帰性ミラー25の幅N(例えば幅Na、Nb、Nc)の2倍以上、3倍以上でありうる。W1方向におけるミラー群241の再帰性ミラー25の長さEaは、X方向におけるミラー群241における再帰性ミラー25の幅N(Na、Nb、Nc)の10倍以下であってもよく、9倍以下、8倍以下でありうる。W1方向におけるミラー群241の再帰性ミラー25の長さEaは、X方向におけるミラー群241における再帰性ミラー25の幅N(例えば幅Na、Nb、Nc)の10倍超であってもよいが、光学素子20の大型化につながるため、10倍以下がよい。
 W2方向におけるミラー群242の再帰性ミラー25の長さEbは、X方向におけるミラー群242における再帰性ミラー25の幅N(Na、Nb、Nc)の1倍以上であることが好ましく、X方向におけるミラー群242における再帰性ミラー25の幅Nより大きいことが好ましい。W2方向におけるミラー群242の再帰性ミラー25の長さEbは、X方向におけるミラー群242における再帰性ミラー25の幅Nの2倍以上、3倍以上でありうる。W2方向におけるミラー群242の再帰性ミラー25の長さEbは、X方向におけるミラー群242における再帰性ミラー25の幅Nの10倍以下であってもよく、9倍以下、8倍以下でありうる。W2方向におけるミラー群242の再帰性ミラー25の長さEbは、X方向におけるミラー群242における再帰性ミラー25の幅Nの10倍超であってもよいが、光学素子20の大型化につながるため、10倍以下がよい。
 W2方向におけるミラー群242の長さEbは、W1方向におけるミラー群241の長さEaと等しくてもよいし、W1方向におけるミラー群241の長さよりも小さくてもよいし、W1方向におけるミラー群241の長さよりも大きくてもよい。再帰性ミラー25のW方向における長さは、例えば1~10mmであり、例えば2~8mmである。再帰性ミラー25のV方向における高低差(山稜線301と谷稜線42の高低差)は、例えば0.07~3.5mmであり、例えば0.35~1.75mmである。
 図1C、図1Dにて説明したように、ミラー群241、ミラー群241の反射領域は、X方向において凹部と凸部が繰り返された形状を有する。この凹部の一部が谷稜線42であり、凸部の一部が山稜線301(山稜線301a、301b)である。凹部と凸部の境界は、V方向において、凹部と凸部による高低差が半分となる高さに設定することができる。図1Bに示す例では、V1、V2方向において、ミラー群241の凸部とミラー群242の凸部とが重なっており、ミラー群241の凹部とミラー群242の凹部とが重なっている。しかしながら、ミラー群241の凸部とミラー群242の凸部とをX方向においてずらすこともでき、ミラー群241の凹部とミラー群242の凹部とをX方向においてずらすこともできる。その結果、V1、V2方向において、ミラー群241の凹部とミラー群242の凸部とが重なっており、ミラー群241の凸部とミラー群242の凹部とが重なっていてもよい。
 <第2実施形態>
 図3A~図3Cを用いて第2実施形態に係る光学素子20を説明する。図3Aは、光学素子20のY-Z面の断面図、図3Bは、光学素子20のX-Z面の平面図、図3Cは、光学素子20のX-Y面の平面図である。
 光学素子20は、ミラーアレイ24と、ミラーアレイ24に対向する光学面211と、ミラーアレイ24に対向する光学面213と、を有する。ミラーアレイ24は、光学面211と光学面213との間に配置されている。光学面211は、光透過性および/または光反射性を有する光学面である。光学面213は、光透過性および/または光反射性を有する光学面である。光透過性を有する光学面を透光面、光反射性を有する光学面を反射面と称することができる。ミラーアレイ24は、ミラー群241を含む。ミラー群241は、光学面211と光学面213との間に配置されている。図1Bに示すように、ミラー群241は、X方向において配列された複数の再帰性ミラー25からなる。図1Bには、6つの再帰性ミラー25のうち、3つの再帰性ミラー251、252、253については、別々の符号を付しているが、再帰性ミラー251、252、253は、いずれも再帰性ミラー25の一例である。光学面211と光学面213は、X方向およびX方向に交差するY方向に沿っている。Y方向は典型的にはX方向に直交するが、Y方向はX方向に対して傾斜していてもよい。図3Bでは、X方向における再帰性ミラー25の幅Nxを示している。X方向における再帰性ミラー25の幅Nxは、第1実施形態で説明したX方向におけるミラー群241における再帰性ミラー25の幅N(Na、Nb、Nc)と同様である。
 図3Aに示すように、ミラー群241の複数の再帰性ミラー25は、X方向およびY方向に交差するW1方向に沿って、光学面211に対して傾斜するように延在している。換言すると、ミラー群241の複数の再帰性ミラー25が延在するW1方向が、光学面211に対して傾斜している。W1方向は典型的にはX方向に直交するが、W1方向はX方向に対して傾斜していてもよい。また、図3Aに示すように、ミラー群241の複数の再帰性ミラー25は、X方向およびY方向に交差するW1方向に沿って、光学面213に対して傾斜するように延在している。換言すると、ミラー群241の複数の再帰性ミラー25が延在するW1方向が、光学面213に対して傾斜している。W1方向は典型的にはX方向に直交するが、W1方向はX方向に対して傾斜していてもよい。このように、ミラー群241の複数の再帰性ミラー25は、X方向に交差し光学面211および光学面213に対して傾斜するW1方向に沿って、延在している。
 図3Aには、W1方向を点線で示している。点線で示したW1方向と光学面211とが成す角度φが、15°より大きいこと(φ>15°)が好ましく、20°より大きいこと(φ>20°)がより好ましく、60°より小さいこと(φ<60°)が好ましく、45°より小さいこと(φ<45°)がより好ましい。点線で示したW1方向と光学面213とが成す角度ψが、15°より大きいこと(ψ>15°)が好ましく、20°より大きいこと(ψ>20°)がより好ましく、60°より小さいこと(ψ<60°)が好ましく、45°より小さいこと(ψ<45°)がより好ましい。点線で示したW1方向と光学面211とが成す角度φと、点線で示したW1方向と光学面213とが成す角度ψは等しくてもよいし、異なっていてもよい。光学面211と光学面213は平行でありうるが、光学面211と光学面213は互いに非平行であってもよい。
 ミラーアレイ24と光学面211との間には透光部27が設けられている。これにより、光学面211とミラーアレイ24との間で、光が透光部27を伝搬する。ミラーアレイ24と光学面213との間には透光部37が設けられている。これにより、光学面211とミラーアレイ24との間で、光が透光部37を伝搬する。
 ミラーアレイ24を、光学面211と光学面213との間に配置することで、光学面211とミラーアレイ24との間の光の伝搬と、光学面213とミラーアレイ24との間の光の伝搬と、を利用することができる。そして、ミラーアレイ24が、光学面211および光学面213に対して傾斜していることで、再帰性ミラー25を用いつつも、光学面211とミラーアレイ24との間の光の伝搬と、光学面213とミラーアレイ24との間の光の伝搬と、を様々な方向で実現することができる。これにより高い光学性能を実現できる。例えば、図3Aに示すように、光学面211に対して斜めの方向から-Y向きにミラー群241に入射した光線Lは、ミラー群241でZ方向に反射され、光学面211に入射し、光学面211を透過して、光学素子20の外に出射する。光線Lの進行方向が図3Aの例とは逆であってもよく、光学素子20の外から光学面211に入射した光線がミラー群241で反射されてもよい。光線Lは例えば光学素子20の内部を伝搬した光線(内光線)でありうる。また、例えば、図3Aに示すように、光学面213に対してZ方向からミラー群241に入射した光線Rは、ミラー群241で光学面213に対して斜めの方向に-Y側に反射されうる。再帰性ミラー25が透光性を有する場合には、光学面213からミラー群241へ向かう光線Rが、再帰性ミラー25を透過して、光学面211に達し得る。光線Rが例えば光学素子20の外から光学面213に入射した光線(外光線)であれば、光線Rを光学面211から取り出すことができる。光線Rと光線Lの両方を光学面211から取り出せば、光線Rと光線Lを重畳することができる。例えば、外光線が自然光であり、内光線が画像光などの人工光であれば、自然項と人工光を重畳させることができる。例えば現実空間の画像(自然光)に仮想空間の画像(人工光)を重畳させて、拡張現実(AR)、仮想現実(VR)、複合現実(MR)、代替現実(SR)などの、XR技術を実現できる。あるいは、光線Lを表示に用いて、光線Rを撮像に用いることもできる。ここでは、ミラーアレイ24のミラー群241が光学面211および光学面213に対向する例を示したが、第1実施形態で説明したミラー群242、243についても同様に、光学面211および光学面213に対向してもよい。
 <第3実施形態>
 図4A~図4C-2を用いて第3実施形態に係る光学素子20を説明する。図4Aは、光学素子20のY-Z面(V-W面)の断面図である。図4B-1、図4B-2、図4C-1、図4C-2は、光学素子20のX-V面の断面図である。
 光学素子20はミラーアレイ24と、ミラーアレイ24に対向する光学面211と、を有する。光学面211は、光透過性および/または光反射性を有する光学面である。光透過性を有する光学面を透光面、光反射性を有する光学面を反射面と称することができる。図4Aの例では、光学素子20はミラーアレイ24と、ミラーアレイ24に対向する光学面213をさらに有し、光学面211と光学面213との間にミラーアレイ24が配置されているが、光学面213を設けなくてもよい。
 ミラーアレイ24は、透光性ミラー257と、透光性ミラー258と、透光性ミラー259と、を含む。透光性ミラー257は光学面211に対して傾斜するW1方向に沿って、延在している。透光性ミラー258は光学面211に対して傾斜するW2方向に沿って、延在している。透光性ミラー259は光学面211に対して傾斜するW3方向に沿って、延在している。W1方向とW2方向とW3方向は互いに平行であってもよいし、非平行であってもよい。
 ミラーアレイ24の透光性ミラー257、258、259は反射体26で構成されている。光学面211を有する基体201の透光部27が反射体26を支持している。光学面213を有するカバー202の透光部37が反射体26を覆っている。図4A~図4C-2において破線で示した接続面43は、基体201(透光部27)とカバー202(透光部37)との接続面(境界面)である。
 複数の透光性ミラーを有する構成では、透光性ミラーを透過した一部の光は、隣接する透光性ミラーで反射して光学面211さらには光学面211側に位置する観察者に届きうる。たとえば、ミラーアレイ24に入射した光線Lの一部の光は透光性ミラー257で反射して観察者に届く一方で、透光性ミラー257を透過した残りの光は透光性ミラー258で反射して観察者に届く。このため、観察者から見て隣接する透光性ミラーが重なっている重複領域での光の強度が、観察者から見て隣接する透光性ミラーが重なっていない非重複領域での光の強度よりも大きくなる。その結果、光学面211に到達する光に分布が生じる。そこで、観察者から見て透光性ミラーが重なっている重複領域において、ミラーが重なっていない領域よりも反射率が小さくなるように反射体26を形成する。これにより透光性ミラーが重なっている重複領域において光の強度が局所的に大きくなることを抑制できる。反射率を低くする部分は、透光性ミラーのW方向における、光学面211側の先端部と、光学面213側の後端部の両端に限らず片端でもよい。
 透光性ミラー257は、高反射部分2621、2622と低反射部分261、263とを有する。透光性ミラー257の低反射部分261、263の反射率が、透光性ミラー257の高反射部分2621、2622の反射率よりも低い。透光性ミラー257の低反射部分261、263の透過率が、透光性ミラー257の高反射部分2621、2622の透過率よりも高い。W1方向において、高反射部分2621、2622が、低反射部分261と低反射部分263との間に位置する。W1方向において、高反射部分2621が、低反射部分261と高反射部分2622との間に位置する。W1方向において、高反射部分2622が、低反射部分263と高反射部分2621との間に位置する。高反射部分2621はW1方向における透光性ミラー257の中央部に位置し、低反射部分261、263はW1方向における透光性ミラー257の端部に位置する。高反射部分2622はW1方向における透光性ミラー257の中央部と端部の間の中間部に位置する。
 透光性ミラー258は、高反射部分2651、2652、2653と低反射部分264、266とを有する。透光性ミラー258の低反射部分264、266の反射率が、透光性ミラー258の高反射部分2651、2652、2653の反射率よりも低い。透光性ミラー258の低反射部分264、266の透過率が、透光性ミラー258の高反射部分2651、2652、2653の透過率よりも高い。W2方向において、高反射部分2651、2652、2653が、低反射部分264と低反射部分266との間に位置する。W2方向において、高反射部分2651が、低反射部分264と高反射部分2652との間に位置する。W2方向において、高反射部分2653が、低反射部分266と高反射部分2652との間に位置する。高反射部分2652はW2方向における透光性ミラー258の中央部に位置し、低反射部分264、266はW2方向における透光性ミラー258の端部に位置する。高反射部分2651、2653はW2方向における透光性ミラー258の中央部と端部の間の中間部に位置する。
 透光性ミラー259は、高反射部分2681、2682と低反射部分267、269とを有する。透光性ミラー259の低反射部分267、269の反射率が、透光性ミラー259の高反射部分2681、2682の反射率よりも低い。透光性ミラー259の低反射部分267、269の透過率が、透光性ミラー259の高反射部分2681、2682の透過率よりも高い。W3方向において、高反射部分2681、2682が、低反射部分267と低反射部分269との間に位置する。W3方向において、高反射部分2681が、低反射部分267と高反射部分2682との間に位置する。W3方向において、高反射部分2682が、低反射部分269と高反射部分2681との間に位置する。高反射部分2682はW3方向における透光性ミラー259の中央部に位置し、低反射部分267、269はW3方向における透光性ミラー259の端部に位置する。高反射部分2681はW3方向における透光性ミラー259の中央部と端部の間の中間部に位置する。
 高反射部分2621、2622、2651、2652、2653、2681、2682と、低反射部分261、263、264、266、267、269と、の反射率や透過率の調整は、当該部分における反射体26の構造を異ならせることで実現できる。典型的には、反射体26の厚さが異なりうる。例えば、高反射部分2622に代表される高反射部分2621、2622、2651、2652、2653、2681、2682の代表的な厚さTaは、低反射部分263に代表される低反射部分261、263、264、266、267、269における反射体26の代表的な厚さTbよりも小さい。厚さTa,Tbの他に、反射体26の屈折率や、反射体26の層構成を異ならせることでも実現可能である。
 光学面211およびW1方向に交差するV1方向および/または光学面211およびW2方向に交差するV2方向において、透光性ミラー257が透光性ミラー258と光学面211との間に位置する。
 V1方向および/またはV2方向において、低反射部分264と高反射部分2622とが、重複領域Abで重なっており、低反射部分263と高反射部分2651とが、重複領域Acで重なっている。V1方向および/またはV2方向において、低反射部分261および高反射部分2621は透光性ミラー258に重なっておらず、非重複領域Aaとして示している。V1方向および/またはV2方向において、高反射部分2652は透光性ミラー257に重なっておらず、非重複領域Adとして示している。
 光学面211およびW2方向に交差するV2方向および/または光学面211およびW3方向に交差するV3方向において、透光性ミラー258が透光性ミラー259と光学面211との間に位置する。
 V2方向および/またはV3方向において、低反射部分267と高反射部分2653とが、重複領域Aeで重なっており、低反射部分266と高反射部分2681とが重複領域Afで重なっている。V2方向および/またはV3方向において、低反射部分269および高反射部分2682は透光性ミラー257に重なっておらず、非重複領域Agとして示している。V2方向および/またはV3方向において、高反射部分2652は透光性ミラー259に重なっておらず、非重複領域Adとして示している。
 図4Aでは、V1、V2、V3方向における重複領域Ab、Ac、Ae、Afや非重複領域Aa、Ad、Agを一点鎖線で区切って示している。
 光学面211に垂直なZ方向において、低反射部分263と低反射部分264とが、重複領域Bbで重なっており、低反射部分266と低反射部分267とが、重複領域Bdで重なっている。Z方向において、低反射部分261および高反射部分2621、2622は透光性ミラー258に重なっておらず、非重複領域Baとして示している。Z方向において、高反射部分2651、2652、2653は透光性ミラー257、258に重なっておらず、非重複領域Bcとして示している。
 図4Aには、ミラーアレイ24に対する典型的な入射光の光線Lを示している。光線Lはミラーアレイ24で反射されてミラーアレイ24から出射し、光学面211に向かう。例えば光線Lの入射方向がV方向に対してなす角度と、光線Lの出射方向がV方向に対してなす角度はおおむね等しい。W方向の光学面211に対する傾斜角をφ、光線Lの入射方向の光学面211に対する傾斜角をθとして、φ=θとすれば、光線Lの入射方向がV方向に対してなす角度および光線Lの出射方向がV方向に対してなす角度は、傾斜角φおよび傾斜角θとおおむね等しくなる。そして、光線Lの出射方向は、光学面211に対して垂直になる。光学面211に対して垂直なZ方向において、低反射部分263と低反射部分264が重複領域Bbで重なったり、低反射部分266と低反射部分267が重複領域Bdで重なったりすることは、Z方向からミラーアレイ24を観察した際の、反射光量のムラを低減する上で有利である。
 仮に、重複領域Ab、Ac、Ae、Af、Bb、Bdで互いに重なる透光性ミラー257、258、259の反射部分の両方が高反射部分であったなら、互いに重なる2つの高反射部分での反射は、非重複領域Aa、Ad、Ag、Ba、Bc、Beでの1つの高反射部分での反射よりも、大きくなる。例えば、透光性ミラー257、258、258が、反射部分の反射率が50%、透過率が50%のハーフミラーで、互いに重なる2つの反射部分に強さPの入射光が入射したとする。互いに重なる2つの反射部分のうち、1つ目の反射部分で50%の反射光(強度P/2)が反射する。また、1つ目の反射部分を透過した50%の透過光(強度P/2)が、2つ目の反射部分で50%(強度P/4)の反射光を生じ、さらにその50%の透過光(強度P/8)が、1つ目の反射部分を透過して出射する。出射光は、強度P/2の反射光と強度P/8の透過光の和であるから、出射光の強度は5/8P光となる。非重複領域での反射部分での出射光は、1つの反射部分で50%の反射光(強度P/2)のみであるから、重複領域では、非重複領域の1.25倍の出射光が生じることになる。そこで、互いに重なる2つの反射部分のうちの少なくとも一方の反射部分の反射率を低くすることで、重複領域と非重複領域での出射光の差を小さくできる。
 このように、重複領域Ab、Ac、Ae、Af、Bb、Bdで互いに重なる透光性ミラー257、258、259の部分の少なくとも一方が、低反射部分となっている。これにより、ミラーアレイ24の重複領域Ab、Ac、Ae、Af、Bb、Bdにおける反射が極端に増加することを抑制でき、ミラーアレイ24で反射される光の光量ムラを低減できる。
 図4B-1および図4B-2は、透光性ミラー257、258、259が非再帰性ミラーである場合を示している。図4B-1は、高反射部分2621、2622、2651、2652、2653、2681、2682のX-V断面図であり、図4B-2は、低反射部分261、263、264、266、267、269のX-V断面図である。非再帰性ミラーとしての透光性ミラー257、258、259の反射面25fは平面である。低反射部分261、263、264、266、267、269の厚さTbが、高反射部分2621、2622、2651、2652、2653、2681、2682の厚さTaよりも小さくなっている。厚さTaと厚さTbの関係により、反射率および透過率の高低関係が制御されている。
 図4C-1および図4C-2は、透光性ミラー257、258、259が再帰性ミラーである場合を示している。図4C-1は、高反射部分2621、2622、2651、2652、2653、2681、2682のX-V断面図であり、図4C-2は、低反射部分261、263、264、266、267、269のX-V断面図である。再帰性ミラーとしての透光性ミラー257、258、259は、互いに非平行で前X方向において互いに対向する一対の反射面25a、25bを有する。反射面25a、25bの光学面211とは反対側の端が谷稜線42を形成する。再帰性については、第4実施形態において詳細に説明する。低反射部分261、263、264、266、267、269の厚さTbが、高反射部分2621、2622、2651、2652、2653、2681、2682の厚さTaよりも小さくなっている。厚さTaと厚さTbの関係により、反射率および透過率の高低関係が制御されている。
 透光性ミラー257の高反射部分2621、2622の反射率は、透光性ミラー258の高反射部分2651、2652、2653の反射率と同じであってもよいが、異なっていてもよい。特に、透光性ミラー257の高反射部分2621、2622の反射率が、透光性ミラー258の高反射部分2651、2652、2653の反射率よりも低ければ、透光性ミラー257を透過して、透光性ミラー258に達する光を増加させることができる。その結果、透光性ミラー257での反射光量と、透光性ミラー258での反射光量の差を低減できる。例えば、透光性ミラー257の高反射部分2621、2622の厚さを、透光性ミラー258の高反射部分2651、2652、2653の厚さよりも小さくすればよい。
 透光性ミラー258の高反射部分2651、2652、2653の反射率は、透光性ミラー259の高反射部分2681、2682の反射率と同じであってもよいが、異なっていてもよい。特に、透光性ミラー258の高反射部分2651、2652、2653の反射率は、透光性ミラー259の高反射部分2681、2682の反射率よりも低ければ、透光性ミラー258を透過して、透光性ミラー259に達する光を増加させることができる。その結果、透光性ミラー258での反射光量と、透光性ミラー259での反射光量の差を低減できる。例えば、透光性ミラー258の高反射部分2651、2652、2653の厚さを、透光性ミラー259の高反射部分2681、2682の厚さよりも小さくすればよい。
 透光性ミラー257の低反射部分261、263の反射率は、透光性ミラー258の低反射部分264、266の反射率と同じであってもよいが、異なっていてもよい。特に、透光性ミラー257の低反射部分261、263の反射率が、透光性ミラー258の低反射部分264、266の反射率よりも低ければ、透光性ミラー257を透過して、透光性ミラー258に達する光を増加させることができる。その結果、透光性ミラー257での反射光量と、透光性ミラー258での反射光量の差を低減できる。例えば、透光性ミラー257の低反射部分261、263の厚さを、透光性ミラー258の低反射部分264、266の厚さよりも小さくすればよい。
 透光性ミラー258の低反射部分264、266の反射率は、透光性ミラー259の低反射部分267、269の反射率と同じであってもよいが、異なっていてもよい。特に、透光性ミラー258の低反射部分264、266の反射率が、透光性ミラー259の低反射部分267、269の反射率よりも低ければ、透光性ミラー258を透過して、透光性ミラー259に達する光を増加させることができる。その結果、透光性ミラー258での反射光量と、透光性ミラー259での反射光量の差を低減できる。例えば、透光性ミラー258の低反射部分264、266の厚さを、透光性ミラー259の低反射部分267、269の厚さよりも小さくすればよい。
 第1実施形態および/または第2実施形態を第3実施形態と合体した実施形態において、第1実施形態および第2実施形態で説明したミラー群241の複数の再帰性ミラー25の各々は、第3実施形態で説明した透光性ミラー257に相当する。第1実施形態と第3実施形態を合体した実施形態において、第1実施形態で説明したミラー群242の複数の再帰性ミラー25の各々は、第3実施形態で説明した透光性ミラー258に相当する。
 図5A~図5Dには、図4Aと同様に、光学素子20のY-Z断面図を示している。図5Aには、透光性ミラー257、258、259の先端部に低反射部分を設け、後端部に高反射部分を設けた例を示している。透光性ミラー257、258、259の順に高反射部分の反射率および低反射部分の反射率が大きくなっている。図5Bには、透光性ミラー257、258、259の後端部に低反射部分を設け、先端部に高反射部分を設けた例を示している。透光性ミラー257、258、259の順に高反射部分の反射率および低反射部分の反射率が大きくなっている。図5Cには、透光性ミラー257、258、259の後端部に低反射部分を設け、先端部に低反射部分を設けた例を示している。透光性ミラー257、258、259の順に高反射部分の反射率および低反射部分の反射率が大きくなっている。
 図4Aに示した形態では、接続面43上には反射体26が形成されていないが、接続面43上に、接続面43に沿って反射体26を設けることもできる。図5Dに示すように、接続面43上の反射体26もまた、透光性ミラー278、289として機能する。ミラーアレイ24はこの透光性ミラー278、289を含みうる。透光性ミラー257の先端部と透光性ミラー258の後端部とを接続する接続面43上の反射体26で構成される透光性ミラー278は、透光性ミラー257と透光性ミラー258とを接続する。透光性ミラー258の先端部と透光性ミラー259の後端部とを接続する接続面43上の反射体26で構成される透光性ミラー289は、透光性ミラー258と透光性ミラー259とを接続する。Y方向における透光性ミラー257と透光性ミラー258の間の光の伝搬を抑制しないように、接続面43上の反射体26の反射率は、上述した高反射部分2621、2622、2651、2652、2653、2681、2682の反射率よりも低いことが好ましい。さらに、接続面43上の反射体26の反射率は、上述した低反射部分261、263、264、266、267、269の反射率よりも低いことが好ましい。接続面43上の反射体26は酸化シリコン、フッ化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブまたはそれらの混合物から選定される誘電体材料で構成できる。接続面43上の反射体26の厚さTcは、高反射部分の厚さTaよりも小さく、低反射部分の厚さTbよりも小さいことが好ましい。光入射部から遠い接続面43上の反射体26ほど反射率が高く、透過率が低いミラー特性とすることが好ましい。これにより表示像の画角による明るさの差が生じにくくなる。
 ここでは、Y方向に3つの透光性ミラー257、258、259が並置された例を示したが、複数の透光性ミラーが重なるように配置されていれば、透光性ミラーの数は2つでもよいし、4つ以上でもよい。
 <第4実施形態>
 図6Aと図6Bを参照して、第4実施形態に係る表示装置100について説明する。図6Aは、表示装置100の概略図である。表示装置100は、投射部10および光学素子20を備えて構成される。第4実施形態における光学素子20は、第1~3実施形態にて説明した光学素子20を適用可能である。例えば、観察者の左眼と右眼とを結ぶ方向をX方向(配列方向)、観察者の人中と眉間を結ぶ方向をY方向(並置方向)、X方向およびY方向に直交する方向(観察者の眼(瞳孔)30から光学素子20へ向かう方向)をZ方向として説明する。表示装置100はAR(Augmented Reality)グラスとして利用可能である。
 投射部10は、OLED(Organic Light Emitting Diode)やLCD(Liquid Crystal Display)などの表示素子11、および投射光学系12を有する。投射光学系12は、自由曲面プリズムを有し、高取込角および小型化を実現している。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、自由曲面プリズムに代えて、一般的な光学系を用いて投射光学系12を構成してもよい。光学素子20は、1次元方向(例えば水平方向(X方向))において、観察者の眼30の位置に投射部10(投射光学系12)の射出瞳EPと共役な瞳EPを形成するように構成されている。本実施形態において、投射光学系12および光学素子20により、表示素子11からの光を観察者の眼30へ導光する観察光学系が構成される。投射光学系12から光学素子20の内部へ入射した光束は、光学素子の厚み方向においては光学素子の厚みいっぱいに光束が埋められ、光学素子の幅方向においては、光学素子の幅よりも狭い光束幅を有した光束が光学素子20内を内面反射しながら進んでいる。光学素子を射出した光束において、光学素子の幅方向の光束が配列方向(X方向)、光学素子の厚み方向の光束が並置方向(Y方向)を担う。
 本実施形態において、表示装置100の水平方向(X方向)および垂直方向(Y方向)における画角の比率は16:9である。画角が広い方向に射出瞳EPと共役な瞳EPを形成することが好ましいため、光学素子20は、水平方向に射出瞳EPと共役な瞳EPを形成する。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、水平方向に代えて、垂直方向(Y方向)に、射出瞳EPと共役な瞳EPを形成するように構成してもよい。
 本実施形態において、投射部10の射出瞳EPと共役な瞳EPCが観察者の眼30に形成される状態を「瞳共役」と呼ぶ。光学素子20は、後述のミラーアレイ24を有することにより、1次元方向(水平方向または垂直方向)において、投射部10の射出瞳EPと共役な瞳EPを観察者の眼30に形成する。これにより、観察者の眼30に入らない無駄な光を低減することができるため、投射部10から投射された光のうち観察者の眼30に届く光の割合(光学素子20の光利用効率)を高めることが可能である。
 なお、1次元方向(水平方向)における瞳共役構成の場合、ミラーアレイ24の瞳共役にしない方向(垂直方向)においては、ミラーアレイ24に垂直以外の角度で光を入射させて異なる方向に反射させるように構成することが好ましい。これにより、共役な瞳EPを、射出瞳EPと異なる場所に配置することができる。
 図6Bに示すように、光学素子20は、導光部21、入射部22およびミラーアレイ24を備える。入射部22には、図6Aに示した投射部10からの画像光が入射する。導光部21は、入射部22からミラーアレイ24へ画像光を導光する機能を有しており、ここでは、折り返しミラー23を含んでいる。ミラーアレイ24は、投射光学系12からの光を再帰性反射する反射部であり、本実施形態において、ミラー群241、ミラー群242、ミラー群243を有する。ミラー群241の複数の再帰性ミラー25の各々は、第3実施形態で説明した透光性ミラー257に相当する。ミラー群242の複数の再帰性ミラー25の各々は、第3実施形態で説明した透光性ミラー258に相当する。ミラー群243の複数の再帰性ミラー25の各々は、第3実施形態で説明した透光性ミラー259に相当する。投射光学系12の射出瞳EPは、光学素子20の内部(入射部22の付根(先端部)22aの位置)に形成される。図6Aに示した投射光学系12からの光は、光学素子20のミラーアレイ24で反射されることにより、全画角において、水平方向において、投射部10の射出瞳EPと共役な瞳EPCを、光学素子20の外部(観察者の眼30の位置)に形成することができる。この時、第1実施形態の光学素子20における光学面211は眼30に対向しうる。ミラーアレイ24で反射した光は、光学面211を透過して、光学素子20の外部に画像(虚像)を形成することができる。
 本実施形態の表示装置100では、光学素子20が用いられているため、薄型の表示装置100を実現することができる。そして、光学素子20の光利用効率(表示素子から投射された光のうち観察者の眼に届く光の割合)が高い。その結果、屋外等の明るい環境下で使用可能な明るさを実現することや、バッテリーを軽量化することができる。また光学素子20の構成によって、観察者の眼に届く表示素子の映像に劣化や明るさの分布が低減できて、高画質な表示装置を提供することができる。特に、光学素子20に再帰性ミラー25を配置して瞳共役とすることで光利用効率を改善し、明るい表示装置100を提供できる。再帰性ミラー25(例えば直角ミラー)を並べたミラーアレイ24は立体的な構造であるが、第1実施形態で説明した光学素子20を用いることで、良好な画像を表示できる。したがって、光利用効率が高く高画質な薄型の表示装置100を実現できる。
 <第5実施形態>
 次に、図7A~図10Bを参照して、第5実施形態に係る光学素子20の構成について説明する。第5実施形態における光学素子20は、第1~4実施形態にて説明した光学素子20を適用可能である。図7Aは、光学素子20を主に表面から視た斜視図であり、図7Bは、光学素子20を主に裏面から見た斜視図である。図8Aは、図7AのI-I線に沿う光学素子20のY-Z断面図である。図8Bは、図8Aの領域IIの拡大図である。図9Aは光学素子20を構成する基体201を主に裏面から視た斜視図であり、図9Bは、光学素子20を構成する基体201を主に表面から視た斜視図である。図10Aは、光学素子20を構成するカバー202を主に裏面から視た斜視図であり、図10Bは、光学素子20を構成するカバー202を主に表面から視た斜視図である。
 光学素子20は、主に基体201とカバー202から構成される。基体201は、光学面211を含む表面と、表面とは反対側の裏面と、表面と裏面とを接続する側面と、を有する。基体201は、導光部21、入射部22、ミラーアレイ24および周辺部29を有する。ミラーアレイ24は、ミラー群241、ミラー群242、及びミラー群243を有する。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、ミラーアレイ24に含まれるミラー群の数は2つでもよく、4つ以上であってもよい。第1実施形態として説明したように、ミラーアレイ24の反射面25a、25bは、反射体26で構成されている。反射面25a、25bの表面粗さRa(算術平均粗さ)は50nm以下であることが好ましく、25nm以下であることがより好ましく、1nm以上であってもよく、5nm以上であってもよい。
 また、導光部21は、ミラーアレイ24に対向する光学面211を含む表面に光学面214を有する。導光部21は、光学面214がある表面とは反対側の裏面に、光学面212を有する。光学面214および光学面212は導光部21の反射面でありうる。光学面214および光学面212は、導光部21内部での全反射によって光を反射する反射面でありうる。その場合、光学面214および光学面212は透光面でもありうる。光学面214および光学面212が透光面であることで、外部から光学面212に入射した光を光学面214から出射させることができる。また、基体201の側面は、折り返しミラー23を構成する光学面215を含む。折り返しミラー23における反射は、光学面215上に配置された反射体による反射でもよいし、光学面215での全反射でもよい。光学面211~215の表面粗さRa(算術平均粗さ)は50nm以下であることが好ましく、10nm以下であることがより好ましく、5nm以下であることがより好ましい。
 図7Aおよび図9Aに示すように、導光部21や、ミラーアレイ24の周辺にある周辺部29には、ミラーアレイ24に対向する光学面211を含む表面とは反対側の裏面に、基体201を成形した時に用いた金型のエジェクタピンの痕81がある。痕81を裏面に設けることで、表面の光学面211、214を広くすることができる。周辺部29の外面は、光学面211~215よりも粗い粗面であってもよく、周辺部29の外面の表面粗さRa(算術平均粗さ)は50nmよりも大きくてもよい。
 図8Aに示すように、光学素子20が備えるカバー202は、ミラーアレイ24に対して光学面211とは反対側からミラーアレイ24を覆う部品である。図8Bに示すように、カバー202は、光学面213と、補填部84を有する。光学面213は透光面でありうる。光学面213もまた、光学面211と同様にミラーアレイ24に対向する。図8Bに示すように、光学面211と光学面213との間の距離dtは、例えば1~10mmであり、好ましくは、2~6mmである。ミラーアレイ24を配置する際に、再帰性ミラー25の延在方向(W)を光学面211、213に傾斜させて、ミラー群241、242、243をY方向に並置することは、距離dtを小さくするうえで有利である。光学面211から反射体26までの距離は、例えば0.1~1.0mm、好ましくは、0.25~0.75mmでありうる。光学面213から反射体26までの距離は、例えば0.1~1.0mm、好ましくは、0.25~0.75mmでありうる。
 光学面212と光学面214との間の距離は、例えば1~10mmであり、好ましくは、2~6mmである。光学面212と光学面214との間の距離は、光学面211と光学面213との間の距離dtの0.5~1.5倍、好ましくは0.75~1.25倍でありうる。Z方向における基体201の最大厚みは、光学面212と光学面214との間の距離の、例えば1.5~5.0倍であり、好ましくは1.5~3.0倍である。Z方向における基体201の厚みは、典型的には、入射部22で最大となりうる。Z方向における基体201の最小厚みは、光学面212と光学面214との間の距離の、例えば0.01~0.5倍であり、好ましくは0.05~0.5倍である。例えば、Z方向における基体201の厚みは、透光部27で最小となりうる。
 光学素子20の構成において、補填部84はミラーアレイ24を覆うように配置されており、光学面213は光学面212と並んで位置している。補填部84は透光部27の凹凸形状に嵌合するように、透光部27の凹凸形状を反転したような凹凸形状を有し、ミラーアレイ24の隙間の一部を埋めている。ミラーアレイ24の反射体26とカバー202の間との間に接着材245が設けられている。この接着材245によってカバー202が基体201に固定されている。接着材245が補填部84とミラーアレイ24のとの間の隙間を充填している。反射体26が透光性を有する場合には、接着材245に透光材料を用いることにより、基体201とカバー202との間の光の損失を抑制することができる。接着材245の厚さは、例えば1μm以上であり、例えば1mm以下であり、例えば10~100μmである。図10Bに示すように、カバー202の補填部84の周囲にはカバー202を成形した時に用いた金型のエジェクタピンの痕82がある。痕82を光学面213とは反対側の面に設けることで、光学面213を広くすることができる。
 カバー202(補填部84)は透光材料を含みうる。透光材料を含む補填部84は、図3A~図3Cや図4A~図4C-2で示した透光部37の少なくとも一部を構成する。補填部84はX方向において、反射面25aと反射面25bとの間に位置する部分を有し得る。反射体26が誘電体多層膜である場合、反射体26の誘電体多層膜が含む高屈折率誘電体材料の屈折率は補填部84の屈折率より高いことが好ましいが、補填部84の屈折率より低くてもよく、反射体26の誘電体多層膜が含む低屈折率誘電体材料の屈折率は補填部84の屈折率より低いことが好ましいが、補填部84の屈折率より高くてもよい。補填部84構成する透光材料は樹脂やガラスでありうる。透光材料としての樹脂としては、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネートなどの光学プラスチックを用いることができる。これらの樹脂の屈折率はおおむね1.45~1.60である。カバー202を構成する樹脂としては、とりわけシクロオレフィンポリマーが好適である。シクロオレフィンポリマーは、高透明性、耐光性、屈折率・アッベ数などの安定性、低複屈折性、低比重、高耐熱性、精密成形性など、光学素子20の性能を向上するうえで好適である。
 光学面213とミラーアレイ24との間を光が伝搬することは必須ではなく、カバー202(補填部84)は遮光材料で構成されていてもよい。反射体26が透光性を有する場合には、反射体26での透過光を伝搬するために、補填部84は透光性を有することが好ましい。補填部84が透光性を有することで、例えば、透光性の補填部84から、透光性の反射体26を介して透光性の透光部27へ光を伝搬させることができる。
 カバー202は、補填部84を構成する材料(例えば透光材料)の他に、補填部84を構成する材料を覆う、コーティング材料を含んでいてもよい。コーティング材料は、保護(防傷、防汚、防曇)や反射防止、反射促進、遮光などを目的とした適切な材料を採用することができ、コーティング材料には透光材料あるいは遮光材料を用いることができる。コーティング材料は、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよい。コーティング材料が、カバー202の光学面213を構成することもできる。
 投射光学系12からの光(画像光)は、入射部22から入射し、光学面214と光学面212の間を全反射しながら進む。投射光学系12からの光は、折り返しミラー23で構成された光学面215で進路を変えて、再び光学面214と光学面212の間を全反射しながらミラーアレイ24に向かう。そして投射光学系12からの光はミラーアレイ24で進路を変えて、光学面211から出射し、光学面211側にある観察者の眼30に届く。投射光学系12からの光は、ミラーアレイ24を介して観察者の眼30に届くことにより、全画角において、水平方向において、投射部10の射出瞳EPと共役な瞳EPを、光学素子20の外部(観察者の眼30の位置)に形成することができる。
 ミラーアレイ24は、光学面211及び光学面213に対して傾斜して配置される。すなわち、反射面25aと反射面25bで形成される谷稜線42は、光学面211及び光学面213に対して傾いている。本実施形態において、Y方向(並置方向)に沿って、3つのミラー群241、242、243が配置されている。3つのミラー群241、242、243と、光学面211のなす角は等しい。ミラー群241とミラー群242との間及びミラー群242とミラー群243の間には、隣り合うミラーアレイ24をつなぐ接続面43がある。接続面43は、基体201(透光部27)が構成している。接続面43は、第1実施形態で説明したU方向に沿って延在する。接続面43と光学面211とがなす角度が、第1実施形態で説明した角度βに相当する。接続面43は、図1(a)における、ミラー群241のミラー群242の側の端部2412とミラー群242のミラー群241の側の端部2421とをX方向に直交して結ぶ。なお、接続面43を反射体26で覆うこともできるが、本例では、接続面43は、反射体26で覆われておらず、接続面43は接着材245に接している。すなわち、接着材245は基体201の接続面43において、基体201に接している。
 各実施形態の観察光学系は、観察者の眼の位置に投射部の射出瞳と共役な瞳を観察者の眼の位置に形成する光学素子(瞳共役の光学素子)を有するため、屋外などの明るい環境下で使用可能な明るさを実現しつつバッテリーを軽量化することができる。このため各実施形態によれば、光利用効率(投射部により投射された光のうち観察者の眼に届く光の割合)が高い薄型の観察光学系、表示装置、および観察光学系の製造方法を提供することが可能である。
 <第6実施形態>
 第6実施形態として、ミラーアレイ24の構成を第1~6実施例を用いて説明する。第6実施形態におけるミラーアレイ24を備える光学素子20については、例えば、第5実施形態で説明した基体201を用いることができる。そのため、便宜的に、図11に示すように、第5実施形態で説明した基体201に適用した場合について、説明する。しかしながら、第6実施形態のミラーアレイ24を適用な可能な光学素子20は第5実施形態にて示した光学素子20に限ったものでない。
 [第1実施例]
 図12A~図12Dを参照して、第6実施形態の第1実施例について説明する。図12A~図12Dは、基体201の正面図である。図12Aは、並置方向に沿う基体201のY-Z断面図である。図12Bは、図12AのV-V線に沿う基体201のX-Y断面図である。図12Cは、図12AをZ方向から見た正面図である。図12Dは、図12Cから1つの再帰性ミラー25のみを表示した正面図である。
 ミラーアレイ24は、配列方向(X方向)において、反射面25aと反射面25bからなる1組の再帰性ミラー25を複数配列して構成されている。反射面25aと反射面25bは互いに直交して配置されており、再帰性ミラー25は直角ミラーを形成する。また並置方向(Y方向)に沿って、3つのミラー群241、242、243が配置されている。ミラー群241、242、243は、光学面211に対して傾斜して配置される。すなわち、反射面25aと反射面25bで形成される再帰性ミラー25の谷稜線42は、光学面211に対して傾斜している。3つのミラー群241、242、243の谷稜線42と、光学面211のなす角は等しい。また配列方向に隣り合う再帰性ミラー25同士で形成される山稜線301も、光学面211に対して傾斜している。3つのミラー群241、242、243の山稜線301と、光学面211のなす角は等しく、谷稜線42と山稜線301は平行である。ミラー群241とミラー群242、及びミラー群242とミラー群243の間には、隣り合うミラーアレイ24をつなぐ接続面43がある。なお、図12A~図12Dにおいて、山稜線301を1点鎖線で示し、谷稜線42を点線で示している。
 投射光学系12からの光は、入射部22から入射し、光学面211と光学面212の間を全反射しながら進む。投射光学系12からの光は、折り返しミラー23で進路を変えて、再び光学面211と光学面212の間を全反射しながらミラーアレイ24に向かう。ミラーアレイ24近傍まで進んだ光線L21は、光学面211で反射する。光学面211で反射した光線L22は、反射面25aと反射面25bで光線L23のように再帰反射し、光線L24のように進路を変えて、光学面211側にある観察者の眼30に届く。画角の異なる光は、それぞれミラー群241、242、243のいずれかの再帰性ミラー25で再帰反射して、観察者の眼30の位置に像を形成する。
 再帰性ミラー25は立体的な構造をしているため、再帰性ミラー25には再帰反射できない領域A21が存在する。すなわち観察者の眼30から見て、領域A21には画像を表示できず、欠損した状態となる。領域A21から光線L24が発せられないのは、光線L22を光線L23に反射する位置に、対となる反射面25aまたは反射面25bがないためである。そこで再帰反射できない領域A21をカバーするように、並置方向にはミラーアレイ24を重ねて配置する。すなわちミラー群241とミラー群242、及びミラー群242とミラー群243はZ方向から見て領域A22で重なっている。
 また再帰性ミラー25の谷稜線42に垂直でかつ配列方向に垂直なベクトルD上から見て、ミラー群241とミラー群242、及びミラー群242とミラー群243は重なっている。
 ミラーアレイ24を重ねて配置し、下記反射できない領域A21をカバーすることで、欠損のない高品質な像を観察者の眼30の位置に形成することができる。これにより、接続面43はアンダーカットとなる。
 ミラー群241、242、243は、光学面211に対して30度傾斜して配置される。3つのミラー群241、242、243の谷稜線42と、光学面211のなす角はいずれも等しく、20度超45度未満の範囲内である。3つのミラー群241、242、243の山稜線301と、光学面211のなす角はいずれも等しく、20度超45度未満の範囲内であり、谷稜線42と山稜線301は平行である。接続面43は光学面211に対して0度超45度未満の範囲内で傾斜しており、アンダーカット形状となっている。再帰性ミラー25は配列方向にピッチ0.5~3mm、並置方向にピッチ3~10mmで配置されている。ミラー群241とミラー群242、及びミラー群242とミラー群243はZ方向から見て並置方向に0.1~3mmの範囲で重なっている。
 ミラー群241、242、243について、山稜線301の光学面211側の先端の、光学面211からの距離dcは、0.1~1.0mmでありうる。ミラー群241、242、243について、山稜線301の光学面211側の先端の、光学面211からの距離dcは同等(違いが0.1mm以下)であってもよい。
 光学面211の垂線と平行で、光学面211から再帰性ミラー25に向かう向きをベクトルAとする。再帰性ミラー25の谷稜線42に平行で、光学面211から離れる向きをベクトルBとする。このとき、ベクトルAとベクトルBのなす角θABは、45゜<θAB<70゜を満たすことが望ましい。角θABが45°を下回ると、光学面211で反射した光線L22が、再帰性ミラー25で再帰反射したあとL24のように光学面211側にある観察者の眼30に届かなくなり、光学的に成り立たない光線が増加しうる。一方、角θABが70度を上回ると、光学面211で光線が全反射しなくなり、光学的に成り立たない光線が増加しうる。なお、45゜<θAB<70゜は図1を用いて示した20°<α<45°と同じことを意味しうる。
 接続面43の垂線と平行で、光学面211から離れる向きをベクトルCとする。このとき、ベクトルAとベクトルCのなす角θACは、45゜<θAC<90゜を満たすことが望ましい。角θACが45度を下回ると、接続面43のアンダーカットが強すぎて、樹脂成形において樹脂成形で高精度に成形することが困難になる。一方、角θACが90度を上回ると、アンダーカット形状ではなくなり、並置方向に再帰性ミラーレイを重ねる領域A22がなくなり、隣り合う再帰性ミラー25で再帰反射できない領域A21をカバーすることができなくなる。なお、45゜<θAC<90゜は、図1を用いて示した90°<β<135°と同じことを意味しうる。
 またベクトルBとベクトルCのなす角θABは、105゜<θAB<160゜を満たすことが望ましい。角θABが105度を下回ると、再帰性ミラー25の並置方向先端が鋭角になりすぎて、樹脂成形で高精度に成形することが困難になる。一方、角θABが160度を上回ると、アンダーカット形状ではなくなり、並置方向に再帰性ミラーレイを重ねる領域A22がなくなり、隣り合う再帰性ミラー25で再帰反射できない領域A21をカバーすることができなくなる。なお、105゜<θAB<160゜は、図1を用いて示した15°<γ<70°にと同じことを意味しうる。
 再帰性ミラー25で再帰反射して観察者の眼30に進む光線L24は、光学面211に垂直なZ方向に対して、例えば0°以上50°以下の範囲で傾斜していてもよい。また、光線L24は、Y方向に対して0°以上30°以下の範囲で傾斜してもよい。傾斜の大きさはミラーアレイ24の場所によって異なり、傾斜が大きいほど視野角の広い画像を表示することができる。
 [第2実施例]
 図13A~図13Dを参照して、第6実施形態の第2実施例について説明する。図13Aは、並置方向に沿う基体201のYZ断面図である。図13Bは、図13AのVI-VI線に沿う基体201のXY断面図である。図13Cは、図13AをZ方向から見た正面図である。図13Dは、図13Cから1組の再帰性ミラー25のみを表示した正面図である。第1実施例と同じであってもよい点については説明を省略し、第1実施例との相違点を中心に説明する。
 アンダーカットは樹脂成形品にとって製作しにくい形状であるため、一般的にはアンダーカット形状を配置しない構成が好適である。そのような場合の比較例として、Z方向にミラーアレイ24は重ねず、ミラー群241とミラー群242、ミラー群242とミラー群243とが、Z方向から見て接するように配置した例について説明する。このとき、接続面43は光学面211に対して垂直である。
 このような配置の場合、再帰性ミラー25の再帰反射できない領域A11がZ方向においてミラー群241に重ならない。そのため、観察者がZ方向から観察すると、領域A11の大きさによっては、画面中に画像を表示できず欠損した領域を視認できる場合がある。領域A11の視認性を低減するには、Z方向から傾斜した方向に光を反射するようにミラーアレイ24への入射角を調整すればよい。
 [第3実施例]
 図14A~図14Dを参照して、第3実施例について説明する。図14Aは、並置方向に沿う基体201のYZ断面図である。図14Bは、図14AのVII-VII線に沿う基体201のXY断面図である。図14Cは、図14AをZ方向から見た正面図である。図14Dは、図14Cから1組の再帰性ミラー25のみを表示した正面図である。第1実施例と同じであってもよい点については説明を省略し、第1実施例との相違点を中心に説明する。
 第1実施例に対して、再帰性ミラー25の並置方向における端部が、光学面211の方向にのみ延長されている。延長した再帰性ミラー25が光学面211に極端に近接しないよう、再帰性ミラー25の光学面211側の端部はカットされており、非対向面302が形成されている。非対向面302は、山稜線301上の延長上にある。非対向面302の、光学面211からの距離dfは、0.1~1.0mmでありうる。非対向面302は、X方向に沿った面でありうる。したがって、非対向面302は、ミラー群242の複数の再帰性ミラー25の少なくとも1つの再帰性ミラーにおける一対の反射面25a、25bにX方向において対向しない。ここでは非対向面302がY方向に沿った面でありうるが、非対向面302はY方向に対して傾斜していてもよい。光学面211に垂直なZ方向において、非対向面302がミラー群243に重なっている。
 再帰性ミラー25を延長したことで、再帰性ミラー25の面積が増える。これにより、同一枚数の再帰性ミラー25でより広い領域で画像を表示することが可能になり、表示装置の視野角拡大に有効である。または同一領域を少ない再帰性ミラー25の枚数で画像を表示することが可能になり、表示装置の明るさ向上に有効である。
 第1実施例と同様に、再帰性ミラー25の再帰反射できない領域A41をカバーするように、並置方向にミラーアレイ24を重ねて配置する。すなわちミラー群241とミラー群242、及びミラー群242とミラー群243はZ方向から見て領域A42で重なっている。ミラーアレイ24を重ねて配置し、再帰反射できない領域A41をカバーすることで、欠損のない高品質な像を観察者の眼30の位置に形成することができる。
 また再帰性ミラー25の並置方向における端部を、光学面211の方向に延長したことで、再帰性ミラー25の面積を拡大しつつ、樹脂成形で製作する際の加工を容易にすることができる。
 [第4実施例]
 図15A~図15Dを参照して、第6実施形態の第4実施例について説明する。図15Aは、基体201のYZ断面図である。図15Bは、図15AのVI-VI線に沿う基体201のXY断面図である。図15Cは、図15AをZ方向から見た正面図である。図15Dは、図15Cから1組の再帰性ミラー25のみを表示した正面図である。第3実施例と同じであってもよい点については説明を省略し、第3実施例との相違点を中心に説明する。
 第3実施例に対して、再帰性ミラー25の延在方向における端部が、光学面211とは反対側に延長されている。延長した再帰性ミラー25が光学面211や、図示しない光学面213に極端に近接しないよう、再帰性ミラー25の延在方向における端部はカットされている。第4実施例と同様に、ミラー群242の光学面211に近い端部(ミラー群243側の端部)には非対向面302が形成されている。また、ミラー群242の光学面211とは反対側の端部(ミラー群241側の端部)には、非対向面302が形成されている。非対向面302、303は、山稜線301上の延長上にある。非対向面303は、X方向に沿った面でありうる。したがって、非対向面303は、ミラー群242の複数の再帰性ミラー25の少なくとも1つの再帰性ミラーにおける一対の反射面25a、25bにX方向において対向しない。ここでは非対向面303がY方向に沿った面でありうるが、非対向面303はY方向に対して傾斜していてもよい。光学面211に垂直なZ方向において、非対向面303がミラー群241に重なっている。
 再帰性ミラー25を延長したことで、再帰性ミラー25の面積が増える。これにより、同一枚数の再帰性ミラー25でより広い領域で画像を表示することが可能になり、表示装置の視野角拡大に有効である。または同一領域を少ない再帰性ミラー25の枚数で画像を表示することが可能になり、表示装置の明るさ向上に有効である。
 第1実施例と同様に、再帰性ミラー25の再帰反射できない領域A31をカバーするように、並置方向にミラーアレイ24を重ねて配置する。すなわちミラー群241とミラー群242、及びミラー群242とミラー群243はZ方向から見て領域A32で重なっている。ミラーアレイ24を重ねて配置し、再帰反射できない領域A31をカバーすることで、欠損が低減された高品質な像を観察者の眼30の位置に形成することができる。
 [第5実施例]
 図16A~図16Dを参照して、第6実施形態の第5実施例について説明する。図16Aは、基体201のYZ断面図である。図16Bは、図16AのVI-VI線に沿う基体201のXY断面図である。図16Cは、図16AをZ方向から見た正面図である。図16Dは、図16Cから1組の再帰性ミラー25のみを表示した正面図である。第4実施例と同じであってもよい点については説明を省略し、第4実施例との相違点を中心に説明する。
 ミラー群241とミラー群242、ミラー群242とミラー群243は位相をずらして配置されている。その結果、ミラー群241の凹部とミラー群242の凸部とが重なっており、ミラー群241の凸部とミラー群242の凹部とが重なっている。ミラー群242の凹部とミラー群243の凸部とが重なっており、ミラー群242の凸部とミラー群243の凹部とが重なっている。これにより、再帰反射できない領域A31より効率的にカバーすることができる。
 第1~5実施例にて説明した再帰反射できない領域を、第3実施形態で説明した重複領域Ab、Ac、Ae、Af、Bb、Bdに配置することが、再帰反射できない領域の視認性を低下させるうえで有効である。また、再帰反射できない領域に、第3実施形態で説明した低反射部分を配置することが、再帰反射できない領域の視認性を低下させるうえで有効である。
 [第6実施例]
 図17A~図17Cを参照して、第6実施形態の第6実施例について説明する。図17Aは基体201のY-Z断面図であり、V-W断面図でもある。図17Bは、図17Aの矢印の方向から、カバー202を外した状態の基体201を観察した斜視図である。図17AのA~Gの各点が、図7BのA~Gの各境界に対応する。図17Cは、W方向に垂直なX-V断面図である。
 図17A、図17Bに示した構造は、図14A~図14Dに示した第6実施形態の第3実施例を採用したものであってよいので、詳細な説明を省略する。なお、図17Aでは、ミラーアレイ24を裏面側から視たものであるため、これまでの説明とは山と谷が逆のように見える。すなわち、図17Aにおいて、紙面の奥方向に向かって凹になる谷のように見える部分が、ミラーアレイ24を光学面211から見た際の山稜線301a、301bである。また、紙面の手前方向に向かってになる山のように見える部分が、ミラーアレイ24を光学面211から見た際の谷稜線42である。
 図17Bに示すように、X方向におけるミラー群242の幅が、X方向におけるミラー群241の幅よりも大きい。さらに、X方向におけるミラー群243の幅が、X方向におけるミラー群242の幅よりも大きい。これにより、前段(ミラー群241)から後段(ミラー群243)に向かっての光の広がりに対して、適切な反射を実現できる。
 ミラー群241には27個の再帰性ミラー25が配列され、ミラー群242には29個の再帰性ミラー25が配列され、ミラー群242には31個の再帰性ミラー25が配列されている。
 図17Bに示すように、W方向におけるミラー群242の長さが、W方向におけるミラー群241の長さよりも大きい。さらに、W方向におけるミラー群243の長さが、W方向におけるミラー群242の長さよりも大きい。Y方向におけるミラー群242の長さが、Y方向におけるミラー群241の長さよりも大きい。さらに、Y方向におけるミラー群243の長さが、Y方向におけるミラー群242の長さよりも大きい。これにより、前段(ミラー群241)から後段(ミラー群243)に向かって光の広がりに対して、適切な反射を実現できる。W方向におけるミラー群241、242、243の長さは、例えば4~8mmの範囲で分布していてもよい。
 図17B、図17Cに示すように、ミラーアレイ24は、X方向において、反射面25aと反射面25bからなる1組の再帰性ミラー25を複数配列して構成されている。配列方向であるX方向におけるミラーアレイ24の中央軸Mを示している。ミラーアレイ24は中央軸Mを対称軸として、X方向に対称でありうる。反射面25aと反射面25bは互いに直交して配置されており、再帰性ミラー25は直角ミラーを形成する。反射面25aは、再帰性ミラー25のうち、中央軸M側の反射面である。反射面25bは、再帰性ミラー25のうち、中央軸Mとは反対側の反射面である。
 図17Bに示すように、ミラー群241における凹部と凸部の位相が、ミラー群242における凹部と凸部の位相とずれている。同様に、ミラー群242における凹部と凸部の位相が、ミラー群242における凹部と凸部の位相がずれている。すなわち、例えば、中央軸M上においては、ミラー群241の谷稜線42と、ミラー群242の山稜線301と、ミラー群243の谷稜線42とが並んでいる。また、Y方向において、ミラー群241の凹部と、ミラー群242の凸部と、ミラー群243の凹部と、が並んでいる。これにより、V方向やZ方向においては、ミラー群241の凹部とミラー群242の凸部とが重なっており、ミラー群242の凸部とミラー群243の凹部とが重なっている。また、Y方向において、ミラー群241の凸部と、ミラー群242の凹部と、ミラー群243の凸部と、が並んでいる。これにより、V方向やZ方向においては、ミラー群241の凸部とミラー群242の凹部とが重なっており、ミラー群242の凹部とミラー群243の凸部とが重なっている。このようにすることで、後段のミラー群のY方向の前段側の端部にある再帰反射できない領域と、前段のミラー群のY方向の後段側の端部と、が重なる領域の面積を大きくすることができる。
 ミラー群241について、図17B、図17Cに示すように、ミラー群241を構成する複数の再帰性ミラー25の幅(山稜線301aと山稜線301bの間隔)が不均一である。具体的には、X方向において中央軸Mから遠い再帰性ミラー25ほど、再帰性ミラー25の幅が大きくなる。したがって、X方向における両端側の再帰性ミラー25の幅が、X方向における中央軸M近傍の再帰性ミラー25の幅よりも大きくなっている。これにより、中央軸Mから両端側に向かってのX方向の光の広がりに対して、適切な反射を実現できる。X方向における再帰性ミラー25の幅は、例えば0.5~1.5mmの範囲内で分布していてもよい。
 ミラー群241について、図17Cに示すV-X断面図では、ミラー群241を構成する複数の再帰性ミラー25の谷稜線42について、光学面211からの距離が不均一である。具体的には、X方向において中央軸Mから遠い再帰性ミラー25ほど、谷稜線42の光学面211からの距離は大きくなる。例えば、中央軸Mに近い谷稜線42の光学面211からの距離hdに比べて、中央軸Mから遠い谷稜線42の光学面211からの距離heは大きい。ミラー群242、243についても同様である。
 ミラー群241について、図17Cに示すV-X断面図では、ミラー群241を構成する複数の再帰性ミラー25の山稜線301について、光学面211からの距離haが同等(例えば、違いが0.1mm以下)でありうる。図17Cには、山稜線301が直線に沿って並ぶ(距離haが同等)であることを示している。ミラー群242、243についても同様である。距離haは、例えば0.25~0.75mmでありうる。
 このように、中央軸Mから外側へ近づくにつれて再帰性ミラー25の山稜線301と谷稜線42の高低差が大きくなるように構成されている。これにより、光の広がりに対して、適切な再帰反射を実現できる。なお、谷稜線42の光学面211からの距離を均一にして、山稜線301の光学面211からの距離を不均一にすることもできる。しかしながら、光学面211に近い山稜線301の光学面211からの距離を均一にした方が、小型化や成形精度の面で有利である。
 図17Cに示すように、再帰性ミラー25は、反射面25bに対して傾斜して接続する反射面25eを含んでいる。本例の反射面25eは、再帰性ミラー25の配列方向(X方向)に対して垂直に、換言すれば、V方向に沿って配置されている。反射面25eの法線方向は、再帰性ミラー25の配列方向(X方向)と平行である。反射面25aと反射面25eは、互いに非平行でX方向において互いに対向する。このように、反射面25eを設けることで、ミラーアレイ24で反射される光束の隙間を小さくすることができる。
 ミラー群241について、図17Cに示すV-X断面図では、ミラー群241を構成する複数の再帰性ミラー25の反射面25eについて、V方向の長さが不均一である。具体的には、X方向において中央軸Mから遠い再帰性ミラー25ほど、反射面25eのV方向の長さは大きくなる。例えば、中央軸Mに近い反射面25eのV方向の長さha~hbに比べて、中央軸Mから遠い反射面25eのV方向の長さha~hcは大きい。ミラー群242、243についても同様である。このように反射面25eのV方向の長さを不均一にすることで、ミラーアレイ24で反射される光束の隙間をより小さくすることができる。これによって発生する表示画像の濃淡が小さくなり、高画質な映像を表示することができる。
 <第7実施形態>
 第7実施形態として、図7A~10を参照して光学素子20の製造方法を説明する。
 第1形成ステップでは、図9Aと図9Bに示すような、導光部21と入射部22と透光部27とを有する基体201を射出成形にて形成する。射出成形時に、図9Aに示したように、エジェクタピンの痕81が形成される。
 第2形成ステップでは、図10Aと図10Bに示すような、ミラーアレイ24と類似形状の補填部84を有するカバー202を射出成形にて形成する。射出成形時に、図10Bに示したように、エジェクタピンの痕82が形成される。カバー202の素材は、PMMA、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー(環状オレフィン系樹脂)に代表される熱可塑性光学樹脂が望ましい。
 第3形成ステップでは、第1形成ステップで形成した基体201の透光部27上に、反射体26(図8B参照)を蒸着やスパッタなどの物理気相成長法、化学気相成長法、メッキなどの液相成長法など適当な方法にて形成する。基体201が複数の再帰性ミラーを有する場合には、表示像の画角に応じた明るさを調整するため(観察者から見える表示像の明るさが一定となるように)、反射体26の特性(透過率特性および反射率特性)を再帰性ミラーごとに異ならせることができる。例えば、後段のミラー群に形成される反射体26の反射率を、前段のミラー群の反射体26の反射率よりも高くできる。また、後段のミラー群に形成される反射体26の透過率を、前段のミラー群の反射体26の透過率よりも低くできる。例えば、ミラー群243の反射体26の反射率はミラー群241の反射体26の反射率よりも高く、ミラー群243の反射体26の透過率はミラー群241の反射体26の透過率よりも低くできる。
 第4形成ステップでは、第3形成ステップで形成された基体201と、第2形成ステップにて形成されたカバーとを紫外線硬化性樹脂などの接着剤で接合して、光学素子20を形成する。このとき、ミラーアレイ24と補填部84とを接合して、図7Aと図7Bに示すような光学素子20を形成する。紫外線硬化性樹脂が上述した接着材245(図8B参照)となる。本実施形態によれば、2つの成形品(基体201とカバー202)を貼り合わせることで光学素子20を製造するため、光学素子20の量産性および光学性能を両立させることができる。
 なお、第2形成ステップは、第1形成ステップの前に行ってもよいし、第4形成ステップの前であれば、第3形成ステップの後に行ってもよいし、第1形成ステップあるいは第3形成ステップと同時に行ってもよい。
 また、光学素子20の他の製造方法としては、第3形成ステップの代わりに、第2ステップで形成されたカバー202に反射体26を形成してもよい。カバー202が反射体26を支持する部品(基体)であって、基体201が反射体26(ミラーアレイ24)を覆う部品(カバー)と考えることもできる。基体201に比べて寸法が小さいカバー202を反射体26の形成の下地にすれば、カバー202の高精度の成形が容易となるし、一度に多くの成膜が可能であったりする。また、基体201に比べて光学面が少ないカバー202は、反射体26の形成時に保護される、反射体26が形成されるべきでない領域(光学面)が少ないという点でも、反射体26の形成が容易である。
 また、光学素子20の他の製造方法としては、基体201およびカバー202の一方をインサート品として金型内に配置して、基体201およびカバー202の他方を金型内に射出成形する、インサート成形を行ってもよい。その場合には、接着材245は省略可能であるし、第1形成ステップと第2形成ステップの一方を、第4形成ステップに統合できる。
 図18A~図18Dを用いて、上述した第4形成ステップの具体例を説明する。
 図18Aは、上述した第3形成ステップ後の状態である。基体201の素材は、PMMA、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー(環状オレフィン系樹脂)に代表される熱可塑性光学樹脂が望ましい。基体201の透光部27に反射体26を蒸着またはスパッタにて形成する。透光部27の材質はPMMA、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー(環状オレフィン系樹脂)に代表される熱可塑性光学樹脂が望ましい。反射体26は、全反射ミラーあるいはハーフミラーを選択可能である。反射体26を構成する材質は、シリコン酸化物、フッ化マグネシウム、マグネシウム酸化物、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、ニオブ酸化物またはそれらの混合物により構成されており、膜厚および膜構成で反射率が制御されている。
 図18Bは図18Aの次の工程を説明しており、反射体26上に接着剤244を塗布している。接着剤244はエネルギー線硬化樹脂が用いられ、例えば紫外線硬化樹脂を塗布する。紫外線硬化樹脂はアクリル樹脂系、エポキシ樹脂系またはそれらの混合物を用いることが望ましい。接着剤244は接続面43にも塗布される。
 図18Cは図18Bの次の工程を説明しており、接着剤244の上にカバー202を設置している。カバー202は、透過光の屈折を抑制するために、基体201と同じ材料(同一の材質)で成形されていることが好ましい。基体201とカバー202の材料が異なる場合であっても、基体201(透光部27)の屈折率とカバー202(透光部37、補填部84)の屈折率との差が0.01未満であることが好ましい。カバー202と反射体26において、接着剤244を介して組み合わせる際、カバー202と反射体26の間に空隙があると、空隙で反射光や透過光に屈折や散乱が発生し、光学性能に影響を与えうる。そのため、反射体26とカバー202の間を接着剤244で満たすことが望ましい。このとき、接着剤244において、紫外線硬化樹脂を使用する場合は、カバー202と基体201の反射体26を接着剤244で封止する。そして、カバー202の光学面213から紫外線を照射することで硬化させる。
 図18Dは、接着剤244が硬化して接着材245が形成されている状態を示している。接着材245が基体201(透光部27)およびカバー202(透光部37)と異なる材料である場合、透光部27と透光部37の屈折率の差が大きいと、透光部37から透光性の反射体26および接着材245を透過した光線の屈折が大きくなる。そこで、接着材245の厚さは1μm以上であってもよいが、1mm以下であることが望ましい。例えば、接着剤244の塗布作業性等を考慮して、接着材245の厚さを10~100μm例えば、50μmとすることができる。また、接着材245と基体201(透光部27)との屈折率の差は0.25未満であることが好ましく、0.01以下であることがより好ましい。また、接着材245とカバー202(透光部37)の屈折率の差は0.25未満であることが好ましく、0.01以下であることがより好ましい。これにより、接着材245が封止されていることで生じる屈折の影響を小さくすることができる。
 他の製造方法として、図19A~図19Dに示すように、接着材245を用いずに、カバー202を形成したとき光学素子20の構成を示すものである。
 図19Aに示す工程では、図18Aと同様に、基体201の透光部27に反射体26を蒸着またはスパッタにて形成する。
 図19Bに示す工程では、反射体26上に流動性のある樹脂248を、塗布などの方法で配置する。流動性のある樹脂248は、典型的には未硬化の光硬化性樹脂であるが、溶融した熱可塑性樹脂や、未硬化の熱硬化性樹脂でもよい。
 図19Cに示す工程では、樹脂248の表面に光学面213を形成するために、光学面213の面形状で製造された型300を樹脂248に当接させて、型300の面形状を樹脂248に転写する。
 図19Dに示す工程では、樹脂248を硬化させるために、エネルギー線(光)を樹脂248に照射する。このとき、型300が不透明体である場合は、硬化のためのエネルギー線を、光学面211側から透光部27を透過させて、樹脂248に照射させる。樹脂248の硬化によって、補填部84、透光部37および光学面213を有するカバー202が形成される。図19Dは、樹脂248の硬化後に型300を離型した状態を示している。
 なお、樹脂248の塗布および硬化工程においては、硬化収縮による寸法変化や内部応力の発生を考慮し、複数回に分けて処理を行ってもよい。
 図20A、図20Bは再帰性ミラー25の反射面25aおよび反射面25bにより基体201の透光部27の内部を伝搬する光線を示した図である。透光部27の内面を透過する光線が基体201の反射面25aに到達した際に、透光部27の表層の反射体26で光線が反射する。また、反射光は反射面25bで反射され、不図示の光学面211へ向けて出射する。このとき、反射面25aおよび反射面25bで1回ずつ反射された光が届くため、反射面25aと反射面25bの直角度を高精度に形成する必要がある。
 図20Aに示す例では、透光部27の内面を反射する構成とすれば、反射光は反射体26や接着材245に生じる膜厚分布の影響やそれぞれの屈折率に影響をされずに光線が反射できる。再帰性ミラー25は金型で直角の再帰形状を作りこめるため、直角度が高精度であり、製造上のバラツキも小さくなる。そのため、本実施形態における構成をとることで高い光学性能をもつ光学素子20が得られる。
 これに対して、図20Bに示す例では、補填部84の上に反射体26を形成し、それを接着材245で基体201に接合している。反射面25a、25bの表面は、金型ではなくて、成膜時の反射体26の表面で定義される。反射体26の成膜表面には微小な凹凸が生じる場合があり、その凹凸が反射面25a、25bに存在すると、反射面25a、25bでの反射精度が図20Aの例に比べて劣る場合がある。また、接着材245の厚さの影響や、基体201とカバー202(および反射体26)との取り付け誤差の影響も生じ得る。
 よって、高精度な光学素子20を得るには、図20Bに比べて図20Aの構造および製造方法が好ましいと云える。
 <第8実施形態>
 第8実施形態として、光学素子20を備えた機器EQPを、図8Aと図8Bを用いて説明する。本実施形態では、図21Aに示すように表示装置DSPLを備える機器EQPの例を示している。表示装置DSPLには上述した第4実施形態の表示装置100を適用可能である。表示装置DSPLが含む光学系OPTは、表示素子11からの光を観察者の眼30へ導光する観察光学系であり、光学素子20の他、第4実施形態で説明した投射光学系12を含みうる。本実施形態には第1~7実施形態で説明した光学素子20を適用可能である。
 機器EQPの光学系は、表示素子11からの光を投射する投射光学系12と、投射光学系12からの光を観察者の眼に導光する光学素子20と、を有し、光学素子20は、光学素子20の外部に投射光学系12の射出瞳と共役な瞳を形成するように構成されうる。
 機器EQPは、制御装置CTRLと、通信装置IFと、撮像装置ISと、音響装置AUDIOと、の少なくともいずれかを備えることができる。制御装置CTRLは表示装置DSPLを制御する。はDSPやASICでありうる。なお、制御装置CTRLは、処理部を含むことができ、当該処理部は、人工知能によるコンピューティングを行うように構成されていてもよい。制御装置CTRLは、電源部を含むこともでき、表示装置DSPLや撮像装置ISへ電力を供給してもよい。通信装置IFは、表示素子11の表示領域に表示される情報を含む信号を通信(送信/受信)する。通信装置IFは無線通信機能および/または有線通信機能を有している。通信装置IFは送信機能を持たずに受信機能のみを持っていてもよい。光学系OPTは表示素子11に表示された画像をスクリーンや網膜に投影する。光学系OPTは、レンズやプリズム、ミラーを含みうる。表示装置DSPLを含む機器EQPは、撮像装置ISを備えていてもよい。機器EQPにおいて撮像装置ISで撮影した画像を表示装置DSPLで表示することができる。撮像装置ISを備える機器EQPはカメラやカメラ付きの情報機器であってもよい。
 撮像装置ISは画像を撮影する。撮像装置ISが撮像した画像は、表示素子11の表示領域に表示されうる。撮像装置ISは機器EQPの外部から取り込まれた光を光電変換するCMOSイメージセンサでありうる。音響装置AUDIOは機器EQPの外部から音が入力されるマイクおよび/または音が出力されるスピーカーを含みうる。とりわけ撮像装置ISや音響装置AUDIOは、機器EQPの仕様やユーザーの要望に応じて適宜省略することができる。
 また、機器EQPは表示機能を有する情報端末(例えばスマートフォンやウエアラブル端末)やカメラ(例えばレンズ交換式カメラ、コンパクトカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ)などの電子機器に適する。また、機器EQPは、車両や船舶、飛行体などの輸送機器であり得る。あるいは、機器EQPは眼科用などの医療機器や、測距センサなどの計測機器、複写機などの事務機器であってもよい。
 表示装置DSPLを含む機器EQPは、スマートフォンやモバイルPC、タブレットなどのモバイル機器であってもよい。表示装置DSPLを含む機器EQPは、ウェアラブル機器であってもよい。ウェアラブル機器はモバイル機器の一種である。光学素子20は、例えばスマートグラス、HMD(Head Mounted Display)、ゴーグル型ディスプレイのようなウェアラブル機器に適用できる。
 図21Bには機器EQPの一例としてのヘッドマウントディスプレイHMDの例を示ししている。ヘッドマウントディスプレイHMDは、機器EQPをヘッドマウントディスプレイとして用いるための装着手段WRを備える。装着手段WRはバンドやストラップなどである。装着手段WRによって、光学素子20を、ユーザーの頭部に装着することができる。ヘッドマウントディスプレイHMDはユーザーが両眼で画像を観察できるように、複数の表示装置DSPLが設けられている。また、ヘッドマウントディスプレイHMDには距離情報を取得できるように、複数の撮像装置ISが設けられている。表示装置DSPLや撮像装置ISは筐体HSに格納されている。音響装置AUDIOのマイクがユーザーの口の近くに位置することで、ユーザーの口から発せられる音がマイクへ入力されうる。音響装置AUDIOのスピーカーがユーザーの耳の近くに位置することで、ユーザーの耳へ向かう音がスピーカーから出力されうる。
 図21Cにはウェアラブル機器である機器EQPの一例としての眼鏡型のヘッドマウントディスプレイHMDを説明するための模式図を示している。ヘッドマウントディスプレイHMDは、眼鏡型の機器であり眼鏡型のフレームFRを有する。ヘッドマウントディスプレイHMDは、例えば、第4実施形態にて説明した投射部10と、投射部10からの光が入射する入射部を有する光学素子20を備ええうる。フレームFRは光学素子20を保持するリムやブリッジ、耳にかけるテンプルや鼻パッドを含む。テンプルや鼻パッドなどの装着手段WRによって光学素子20を、ユーザーの頭部に装着することができる。
 撮像装置ISは、撮像素子に像を形成生するための撮影レンズを含みうる。撮像装置ISは眼鏡のテンプルの外側面に設けられている。光学素子20を介して画像が表示される。
 ヘッドマウントディスプレイHMDは不図示の通信部を有することができ、ヘッドマウントディスプレイHMDと別の機器は、通信部を介して有線通信および/または無線通信を行うこともできる。ヘッドマウントディスプレイHMDは、ヘッドマウントディスプレイHMDは、左目用と右目用の2個の表示装置DSPLを有していてもよい。ヘッドマウントディスプレイHMDは、左目用と右目用の2個の撮像装置ISを有していてもよい。左目用と右目用の撮像装置ISおよび表示装置DSPLのそれぞれに、撮像および表示のタイミングを任意に設定することもできる。具体的には、同時刻に撮像し、別時刻に表示する動作や、別時刻に撮像して同時刻に表示する動作である。また、撮像装置ISと表示装置DSPLとが別の位置に設けられていてもよいが、撮像装置ISと表示装置DSPLとが視線上において重なるように設けられていてもよい。
 本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されない。
 以上、説明した実施形態は、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。たとえば複数の実施形態を組み合わせることができる。また、少なくとも1つの実施形態の一部の事項の削除あるいは置換を行うことができる。
 また、少なくとも1つの実施形態に新たな事項の追加を行うことができる。なお、本明細書の開示内容は、本明細書に明示的に記載したことのみならず、本明細書および本明細書に添付した図面から把握可能な全ての事項を含む。
 なお、本明細書で例示した具体的な数値範囲について、e~fという記載(e、fは数字)は、e以上および/またはf以下という意味である。また、例示した具体的な数値範囲について、i~jという範囲およびm~nという範囲が併記(i、j、m、nは数字))してある場合には、下限と上限の組は、iとjの組またはmとnの組に限定されるものではない。例えば、複数の組の下限と上限を組み合わせて検討もよい。すなわち、i~jという範囲およびm~nという範囲が併記してある場合には、矛盾が生じない範囲において、i~nという範囲で検討を行ってもよいし、m~jという範囲で検討を行ってもよいものである。また、e以上であることは、eであるかeよりも大きい(eを超える)ことを意味し、eを採用せずにeよりも大きい値を採用してもよい。また、f以下であることは、fであるかfよりも小さい(f未満)ことを意味し、fを採用せずにfよりも小さい値を採用してもよい。
 また、本明細書の開示内容は以下の事項を含む。
 [事項A1]
 ミラーアレイと、
 前記ミラーアレイに対向する光学面と、
 を有する光学素子であって、
 前記ミラーアレイは、
 第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第1ミラー群と、
 前記第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第2ミラー群と、を含み、
 前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とは、前記第1方向に交差する第2方向に並んで配置されており、
 前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向および前記第2方向に交差し前記光学面に対して傾斜する第3方向に沿って、延在しており、
 前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向および前記第2方向に交差し前記光学面に対して傾斜する第4方向に沿って、延在しており、
 前記第1方向および第3方向に直交する第5方向において、前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とが部分的に重なっていることを特徴とする光学素子。
 [事項A2]
 前記光学面に垂直な方向において、前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とが部分的に重なっている、事項A1に記載の光学素子。
 [事項A3]
 前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーおよび前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの各々は、互いに非平行で前記第1方向において互いに対向する一対の反射面を含む、事項A1またはA2に記載の光学素子。
 [事項A4]
 前記第1ミラー群は、前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの少なくとも1つの再帰性ミラーにおける前記一対の反射面に前記第1方向において対向しない非対向面を有し、
 前記光学面に垂直な方向において、前記非対向面が前記第2ミラー群に重なっている、事項A3に記載の光学素子。
 [事項A5]
 前記第3方向と前記光学面とが成す角度が、20°より大きく45°より小さい、事項A1乃至A4のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項A6]
 前記第1ミラー群の前記第2ミラー群の側の端部と前記第2ミラー群の前記第1ミラー群の側の端部とを前記第1方向に直交して結ぶ方向が、前記光学面に対してなす角度は、90°より大きく135°より小さい、事項A1乃至A5のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項A7]
 前記第1ミラー群の前記第2ミラー群の側の端部と前記第2ミラー群の前記第1ミラー群の側の端部とを前記第1方向に直交して結ぶ方向が、第3方向に対してなす角度は15°より大きく70°より小さい、事項A1乃至A6のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項A8]
 前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、第1再帰性ミラーと、第2再帰性ミラーと、前記第1方向において、前記第1再帰性ミラーと前記第2再帰性ミラーとの間に位置する第3再帰性ミラーと、を含み、
 前記第1方向における前記第1再帰性ミラーの幅および前記第2再帰性ミラーの幅が、前記第1方向における前記第3再帰性ミラーの幅よりも大きい、事項A1乃至A7のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項A9]
 前記第1方向における前記第2ミラー群の幅が、前記第1方向における前記第1ミラー群の幅よりも大きい、事項A1乃至A8のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項A10]
 前記第1ミラー群の反射領域は、前記第1方向において凹部と凸部が繰り返された形状を有し、前記第2ミラー群は前記第1方向において凹部と凸部が繰り返された形状を有し、
 前記第5方向において、前記第1ミラー群の前記凹部と前記第2ミラー群の前記凸部とが重なっており、前記第1ミラー群の前記凸部と前記第2ミラー群の前記凹部とが重なっている、事項A1乃至A9のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項A11]
 前記光学面を有する基体が、前記ミラーアレイの反射体を支持している、事項A1乃至A10のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項A12]
 前記基体は少なくとも樹脂で構成されている、事項A11に記載の光学素子。
 [事項A13]
 前記樹脂はシクロオレフィンポリマーである、事項A12に記載の光学素子。
 [事項A14]
 前記基体は、前記光学面を含む表面と、前記表面とは反対側の裏面と、前記表面と前記裏面とを接続する側面と、を有し、前記裏面には、金型のエジェクタピンの痕がある、事項A11乃至A13のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項A15]
 前記基体は、前記光学面を含む表面と、前記表面とは反対側の裏面と、前記表面と前記裏面とを接続する側面と、を有し、前記側面は光学面を含む、事項A11乃至A14のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項A16]
 前記反射体は誘電体材料を含む、事項A11乃至A15のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項A17]
 前記反射体は透光性を有する、事項A11乃至A16のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項A18]
 前記ミラーアレイに対して前記光学面とは反対側から前記ミラーアレイを覆う部品、を備える、事項A11乃至A17のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項A19]
 前記反射体と前記部品との間に接着材が設けられている、事項A18に記載の光学素子。
 [事項A20]
 前記基体が有する前記光学面を第1光学面として、前記部品は前記ミラーアレイに対向する第2光学面を有する、事項A18またはA19に記載の光学素子。
 [事項A21]
 光が入射する入射部と、前記入射部から前記ミラーアレイへ前記光を導光する導光部と、を備える、事項A1乃至A20のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項A22]
 前記導光部は、全反射によって前記光を反射する反射面を含む、事項A21に記載の光学素子。
 [事項A23]
 事項A1乃至A22のいずれか1項に記載の光学素子と、前記光学素子に入射させる光となる画像を表示する表示素子と、を備える機器。
 [事項A24]
 事項A1乃至A22のいずれか1項に記載の光学素子と、前記光学素子を、ユーザーの頭部に装着するための装着手段と、を備える機器。
 [事項A25]
 前記表示素子に表示させる画像を撮像する撮像素子を備える、事項A23またはA24に記載の機器。
 [事項B1]
 ミラーアレイと、
 前記ミラーアレイに対向する第1光学面と、
 前記ミラーアレイに対向する第2光学面と、
 を有する光学素子であって、
 前記ミラーアレイは、前記第1光学面と前記第2光学面との間に配置され、第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなるミラー群を含み、
 前記ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向に交差し前記第1光学面および前記第2光学面に対して傾斜する第2方向に沿って、延在していることを特徴とする光学素子。
 [事項B2]
 前記ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの各々の前記第2方向における長さが、前記複数の再帰性ミラーの各々の前記第1方向における幅の2倍以上である、事項B1に記載の光学素子。
 [事項B3]
 前記ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの各々の前記第2方向における長さが、前記複数の再帰性ミラーの各々の前記第1方向における幅の10倍以下である、事項B1またはB2に記載の光学素子。
 [事項B4]
 前記複数の再帰性ミラーが透光性を有する、事項B1乃至B3のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項B5]
 前記第1光学面と前記第2光学面との間の距離は1mm以上10mm以下である、事項B1乃至B4のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項B6]
 前記第1光学面を有する基体が、前記ミラーアレイの反射体を支持している、事項B1乃至B5のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項B7]
 前記第2光学面を有する部品が、前記ミラーアレイに対して前記第1光学面とは反対側から前記ミラーアレイを覆う、事項B6に記載の光学素子。
 [事項B8]
 前記反射体と前記部品との間に接着材が設けられている、事項B7に記載の光学素子。
 [事項B9]
 前記接着材は前記基体に接している、事項B7またはB8に記載の光学素子。
 [事項B10]
 前記接着材の厚さは1μm以上1mm以下であること、および/または、
 前記接着材の屈折率と前記部品の屈折率との差が0.25未満である、事項B8またはB9に記載の光学素子。
 [事項B11]
 前記基体と前記部品は同じ材料で構成されている、および/または、
 前記基体の屈折率と前記部品の屈折率との差が0.01未満である、
 事項B7乃至B10のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項B12]
 前記基体は少なくとも樹脂で構成されている、事項B6乃至B11のいずれか1に記載の光学素子。
 [事項B13]
 前記反射体は無機材料を含み、前記無機材料が前記樹脂に接する事項B12に記載の光学素子。
 [事項B14]
 前記樹脂はシクロオレフィンポリマーである、事項B12またはB13に記載の光学素子。
 [事項B15]
 前記第2光学面を有する部品が、前記ミラーアレイに対して前記第1光学面とは反対側から前記ミラーアレイを覆い、前記部品は少なくともシクロオレフィンポリマーで構成されている、事項B6乃至B14のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項B16]
 前記ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの各々は、互いに非平行で前記第1方向において互いに対向する一対の反射面を含む、事項B1乃至B15のいずれか1に記載の光学素子。
 [事項B17]
 前記第2方向と前記第1光学面とが成す角度が、15°より大きく45°より小さく、
 前記第2方向と前記第2光学面とが成す角度が、15°より大きく45°より小さい、事項B1乃至B16のいずれか1に記載の光学素子。
 [事項B18]
 前記ミラー群を第1ミラー群として、
 前記ミラーアレイは、前記第1光学面と前記第2光学面との間に配置され、前記第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第2ミラー群を含み、
 前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向に交差し前記第1光学面および前記第2光学面に対して傾斜する第3方向に沿って、延在している、
 前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とは、前記第1方向に交差する第4方向に並んで配置されている、事項B1乃至B17のいずれか1に記載の光学素子。
 [事項B19]
 前記基体は、前記第1光学面を含む表面と、前記表面とは反対側の裏面と、前記表面と前記裏面とを接続する側面と、を有し、前記裏面には、金型のエジェクタピンの痕がある、事項B6乃至B15のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項B20]
 前記基体は、前記第1光学面を含む表面と、前記表面とは反対側の裏面と、前記表面と前記裏面とを接続する側面と、を有し、前記側面は光学面を含む、事項B6乃至B16のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項B21]
 光が入射する入射部と、前記入射部から前記ミラーアレイへ前記光を導光する導光部と、を備える、事項B1乃至B20のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項B22]
 前記導光部は、全反射によって前記光を反射する反射面を含む、事項B21に記載の光学素子。
 [事項B23]
 事項B1乃至B22のいずれか1項に記載の光学素子と、前記光学素子に入射させる光となる画像を表示する表示素子と、を備える機器。
 [事項B24]
 事項B1乃至B22のいずれか1項に記載の光学素子と、前記光学素子を、ユーザーの頭部に装着するための装着手段と、を備える機器。
 [事項B25]
 前記表示素子に表示させる画像を撮像する撮像素子を備える、事項B23またはB24に記載の機器。
 [事項C1]
 ミラーアレイと、
 前記ミラーアレイに対向する光学面と、
 を有する光学素子であって、
 前記ミラーアレイは、
 第1透光性ミラーと、
 第2透光性ミラーと、を含み、
 前記第1透光性ミラーは、前記光学面に対して傾斜する第1方向に沿って、延在しており、
 前記第2透光性ミラーは、前記光学面に対して傾斜する第2方向に沿って、延在しており、
 前記光学面および前記第1方向に交差する第3方向において、前記第1透光性ミラーが前記第2透光性ミラーと前記光学面の間に位置し、前記第1透光性ミラーの第1部分と前記第2透光性ミラーの第1部分とが重なっており、前記第1透光性ミラーの第2部分が前記第2透光性ミラーと重なっておらず、前記第2透光性ミラーの第2部分が前記第1透光性ミラーと重なっておらず、
 前記第1透光性ミラーの前記第1部分の反射率が、前記第1透光性ミラーの前記第2部分の反射率よりも低いことと、前記第2透光性ミラーの前記第1部分の反射率が、前記第2透光性ミラーの前記第2部分の反射率よりも低いことと、の少なくともいずれかを満たすことを特徴とする光学素子。
 [事項C2]
 前記光学面に垂直な方向において、前記第1透光性ミラーの前記第1部分と前記第2透光性ミラーの前記第1部分とが重なっている、事項C1に記載の光学素子。
 [事項C3]
 前記第2透光性ミラーの前記第2部分の反射率が、前記第1透光性ミラーの前記第2部分の反射率よりも高い、事項C1またはC2に記載の光学素子。
 [事項C4]
 前記第1透光性ミラーおよび前記第2透光性ミラーは、再帰性ミラーである、事項1C乃至C3のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項C5]
 前記第1透光性ミラーおよび前記第2透光性ミラーの各々は、互いに非平行で前記第1方向において互いに対向する一対の反射面を含む、事項C1乃至C4のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項C6]
 前記第1透光性ミラーは、前記第1透光性ミラーの前記一対の反射面に前記第1方向において対向しない非対向面を有し、
 前記光学面に垂直な方向において、前記非対向面が前記第2透光性ミラーに重なっている、事項C5に記載の光学素子。
 [事項C7]
 前記ミラーアレイは、
 前記第1方向に交差する第4方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第1ミラー群と、
 前記第4方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第2ミラー群と、を含み、
 前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とは、前記第4方向に交差する第5方向に並んで配置されており、
 前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向に沿って、延在しており、
 前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第2方向に沿って、延在しており、
 前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの少なくともいずれかが前記第1透光性ミラーであり、
 前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの少なくともいずれかが前記第2透光性ミラーである、事項C1乃至C6のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項C8]
 前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、第1再帰性ミラーと、第2再帰性ミラーと、前記第4方向において、前記第1再帰性ミラーと前記第2再帰性ミラーとの間に位置する第3再帰性ミラーと、を含み、
 前記第4方向における前記第1再帰性ミラーの幅および前記第2再帰性ミラーの幅が、前記第4方向における前記第3再帰性ミラーの幅よりも大きい、事項C7に記載の光学素子。
 [事項C9]
 前記第4方向における前記第2ミラー群の幅が、前記第4方向における前記第1ミラー群の幅よりも大きい、事項C7またはC8に記載の光学素子。
 [事項C10]
 前記第1ミラー群の反射領域は、前記第4方向において凹部と凸部が繰り返された形状を有し、前記第2ミラー群は前記第4方向において凹部と凸部が繰り返された形状を有し、
 前記第3方向において、前記第1ミラー群の前記凹部と前記第2ミラー群の前記凸部とが重なっており、前記第1ミラー群の前記凸部と前記第2ミラー群の前記凹部とが重なっている、事項C7乃至C9のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項C11]
 前記光学面を有する基体が、前記ミラーアレイの反射体を支持している、事項C1乃至C10のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項C12]
 前記基体は少なくとも樹脂で構成されている、事項C11に記載の光学素子。
 [事項C13]
 前記樹脂はシクロオレフィンポリマーである、事項C12に記載の光学素子。
 [事項C14]
 前記基体は、前記光学面を含む表面と、前記表面とは反対側の裏面と、前記表面と前記裏面とを接続する側面と、を有し、前記裏面には、金型のエジェクタピンの痕がある、事項C11乃至C13のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項C15]
 前記基体は、前記光学面を含む表面と、前記表面とは反対側の裏面と、前記表面と前記裏面とを接続する側面と、を有し、前記側面は光学面を含む、事項C11乃至C14のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項C16]
 前記反射体は誘電体材料を含む、事項C11乃至C15のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項C17]
 前記ミラーアレイは、前記第1透光性ミラーと前記第2透光性ミラーとを接続する透光性ミラーを含む、事項C1乃至C16のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項C18]
 前記ミラーアレイに対して前記光学面とは反対側から前記ミラーアレイを覆う部品、を備える、事項C11乃至C17のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項C19]
 前記反射体と前記部品との間に接着材が設けられている、事項18に記載の光学素子。
 [事項C20]
 前記基体が有する前記光学面を第1光学面として、前記部品は前記ミラーアレイに対向する第2光学面を有する、事項C18またはC19に記載の光学素子。
 [事項C21]
 光が入射する入射部と、前記入射部から前記ミラーアレイへ前記光を導光する導光部と、を備える、事項C1乃至C20のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項C22]
 前記導光部は、全反射によって前記光を反射する反射面を含む、事項C21に記載の光学素子。
 [事項C23]
 事項C1乃至C22のいずれか1項に記載の光学素子と、前記光学素子に入射させる光となる画像を表示する表示素子と、を備える機器。
 [事項C24]
 事項C1乃至C22のいずれか1項に記載の光学素子と、前記光学素子を、ユーザーの頭部に装着するための装着手段と、を備える機器。
 [事項C25]
 前記表示素子に表示させる画像を撮像する撮像素子を備える、事項C23またはC24に記載の機器。
 [事項D1]
 ミラーアレイと、
 前記ミラーアレイに対向する第1光学面と、
 を有する光学素子であって、
 前記ミラーアレイは、
 第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第1ミラー群と、
 前記第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第2ミラー群と、を含み、
 前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とは、前記第1方向に交差する第2方向に並んで配置されており、
 前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向および前記第2方向に交差し前記第1光学面に対して傾斜する第3方向に沿って、延在しており、
 前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向および前記第2方向に交差し前記第1光学面に対して傾斜する第4方向に沿って、延在しており、
 前記第1方向および第3方向に直交する第5方向において、前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とが部分的に重なっていることを特徴とする光学素子。
 [事項D2]
 前記第1光学面に垂直な方向において、前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とが部分的に重なっている、事項D1に記載の光学素子。
 [事項D3]
 前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーおよび前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの各々は、互いに非平行で前記第1方向において互いに対向する一対の反射面を含む、事項D1またはD2に記載の光学素子。
 [事項D4]
 前記第1ミラー群は、前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの少なくとも1つの再帰性ミラーにおける前記一対の反射面に前記第1方向において対向しない非対向面を有し、
 前記第1光学面に垂直な方向において、前記非対向面が前記第2ミラー群に重なっている、事項D3に記載の光学素子。
 [事項D5]
 前記第3方向と前記第1光学面とが成す角度が、20°より大きく45°より小さい、事項D1乃至D5のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D6]
 前記第1ミラー群の前記第2ミラー群の側の端部と前記第2ミラー群の前記第1ミラー群の側の端部とを前記第1方向に直交して結ぶ方向が、前記第1光学面に対してなす角度は、90°より大きく135°より小さい、事項D1乃至D5のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D7]
 前記第1ミラー群の前記第2ミラー群の側の端部と前記第2ミラー群の前記第1ミラー群の側の端部とを前記第1方向に直交して結ぶ方向が、第3方向に対してなす角度は15°より大きく70°より小さい、事項D1乃至D6のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D8]
 前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、第1再帰性ミラーと、第2再帰性ミラーと、前記第1方向において、前記第1再帰性ミラーと前記第2再帰性ミラーとの間に位置する第3再帰性ミラーと、を含み、
 前記第1方向における前記第1再帰性ミラーの幅および前記第2再帰性ミラーの幅が、前記第1方向における前記第3再帰性ミラーの幅よりも大きい、事項D1乃至D7のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D9]
 前記第1方向における前記第2ミラー群の幅が、前記第1方向における前記第1ミラー群の幅よりも大きい、事項D1乃至D8のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D10]
 前記第1ミラー群の反射領域は、前記第1方向において凹部と凸部が繰り返された形状を有し、前記第2ミラー群は前記第1方向において凹部と凸部が繰り返された形状を有し、
 前記第5方向において、前記第1ミラー群の前記凹部と前記第2ミラー群の前記凸部とが重なっており、前記第1ミラー群の前記凸部と前記第2ミラー群の前記凹部とが重なっている、事項D1乃至D9のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D11]
 ミラーアレイと、
 前記ミラーアレイに対向する第1光学面と、
 前記ミラーアレイに対向する第2光学面と、
 を有する光学素子であって、
 前記ミラーアレイは、前記第1光学面と前記第2光学面との間に配置され、第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなるミラー群を含み、
 前記ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向に交差し前記第1光学面および前記第2光学面に対して傾斜する第2方向に沿って、延在していることを特徴とする光学素子。
 [事項D12]
 前記ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの各々の前記第2方向における長さが、前記複数の再帰性ミラーの各々の前記第1方向における幅の2倍以上である、事項D11に記載の光学素子。
 [事項D13]
 前記ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの各々の前記第2方向における長さが、前記複数の再帰性ミラーの各々の前記第1方向における幅の10倍以下である、事項D11またはD12に記載の光学素子。
 [事項D14]
 前記複数の再帰性ミラーが透光性を有する、事項D1乃至D13のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D15]
 前記第1光学面と前記第2光学面との間の距離は1mm以上10mm以下である、事項D11乃至D14のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D16]
 前記第1光学面を有する基体が、前記ミラーアレイの反射体を支持しており、
 前記第2光学面を有する部品が、前記ミラーアレイに対して前記第1光学面とは反対側から前記ミラーアレイを覆う、事項D11乃至D14のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D17]
 前記基体と前記部品は同じ材料で構成されている、および/または、
 前記基体の屈折率と前記部品の屈折率との差が0.01以下である、事項D16に記載の光学素子。
 [事項D18]
 前記ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの各々は、互いに非平行で前記第1方向において互いに対向する一対の反射面を含む、事項D11乃至D14のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D19]
 前記第2方向と前記第1光学面とが成す角度が、15°より大きく45°より小さく、
 前記第2方向と前記第2光学面とが成す角度が、15°より大きく45°より小さい、事項D11乃至D14のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D20]
 前記ミラー群を第1ミラー群として、
 前記ミラーアレイは、前記第1光学面と前記第2光学面との間に配置され、前記第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第2ミラー群を含み、
 前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向に交差し前記第1光学面および前記第2光学面に対して傾斜する第3方向に沿って、延在している、
 前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とは、前記第1方向に交差する第4方向に並んで配置されている、事項D11乃至D14のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D21]
 ミラーアレイと、
 前記ミラーアレイに対向する第1光学面と、
 を有する光学素子であって、
 前記ミラーアレイは、
 第1透光性ミラーと、
 第2透光性ミラーと、を含み、
 前記第1透光性ミラーは、前記第1光学面に対して傾斜する第1方向に沿って、延在しており、
 前記第2透光性ミラーは、前記第1光学面に対して傾斜する第2方向に沿って、延在しており、
 前記第1光学面および前記第1方向に交差する第3方向において、前記第1透光性ミラーが前記第2透光性ミラーと前記第1光学面の間に位置し、前記第1透光性ミラーの第1部分と前記第2透光性ミラーの第1部分とが重なっており、前記第1透光性ミラーの第2部分が前記第2透光性ミラーと重なっておらず、前記第2透光性ミラーの第2部分が前記第1透光性ミラーと重なっておらず、
 前記第1透光性ミラーの前記第1部分の反射率が、前記第1透光性ミラーの前記第2部分の反射率よりも低いことと、前記第2透光性ミラーの前記第1部分の反射率が、前記第2透光性ミラーの前記第2部分の反射率よりも低いことと、の少なくともいずれかを満たすことを特徴とする光学素子。
 [事項D22]
 前記第1光学面に垂直な方向において、前記第1透光性ミラーの前記第1部分と前記第2透光性ミラーの前記第1部分とが重なっている、事項D21に記載の光学素子。
 [事項D23]
 前記第2透光性ミラーの前記第2部分の反射率が、前記第1透光性ミラーの前記第2部分の反射率よりも高い、事項D21またはD22に記載の光学素子。
 [事項D24]
 前記第1透光性ミラーおよび前記第2透光性ミラーは、再帰性ミラーである、事項D21乃至D23のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D25]
 前記第1透光性ミラーおよび前記第2透光性ミラーの各々は、互いに非平行で前記第1方向において互いに対向する一対の反射面を含む、事項D21乃至D24のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D26]
 前記第1透光性ミラーは、前記第1透光性ミラーの前記一対の反射面に前記第1方向において対向しない非対向面を有し、
 前記第1光学面に垂直な方向において、前記非対向面が前記第2透光性ミラーに重なっている、事項D25に記載の光学素子。
 [事項D27]
 前記ミラーアレイは、
 前記第1方向に交差する第4方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第1ミラー群と、
 前記第4方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第2ミラー群と、を含み、
 前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とは、前記第4方向に交差する第5方向に並んで配置されており、
 前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向に沿って、延在しており、
 前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第2方向に沿って、延在しており、
 前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの少なくともいずれかが前記第1透光性ミラーであり、
 前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの少なくともいずれかが前記第2透光性ミラーである、事項D21乃至D27のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D28]
 前記第1光学面を有する基体が、前記ミラーアレイの反射体を支持している、事項D1乃至D27のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D29]
 前記基体は少なくとも樹脂で構成されている、事項D28に記載の光学素子。
 [事項D30]
 前記樹脂はシクロオレフィンポリマーである、事項D29に記載の光学素子。
 [事項D31]
 前記反射体は無機材料を含み、前記無機材料が前記樹脂に接する、事項D29またはD30に記載の光学素子。
 [事項D32]
 前記基体は、前記第1光学面を含む表面と、前記表面とは反対側の裏面と、前記表面と前記裏面とを接続する側面と、を有し、前記裏面には、金型のエジェクタピンの痕がある、事項D28乃至D31のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D33]
 前記基体は、前記第1光学面を含む表面と、前記表面とは反対側の裏面と、前記表面と前記裏面とを接続する側面と、を有し、前記側面は光学面を含む、事項D28乃至D32のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D34]
 前記反射体は誘電体材料を含む、事項D28乃至D33のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D35]
 前記ミラーアレイは、前記第1透光性ミラーと前記第2透光性ミラーとを接続する透光性ミラーを含む、事項D21乃至D27のいずれか1項記載の光学素子。
 [事項D36]
 前記ミラーアレイに対して前記第1光学面とは反対側から前記ミラーアレイを覆う部品を備える、事項D28乃至D36のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D37]
 前記基体は少なくともシクロオレフィンポリマーで構成されており、
 前記部品は少なくともシクロオレフィンポリマーで構成されている、事項D36に記載の光学素子。
 [事項D38]
 前記反射体と前記部品との間に接着材が設けられている、事項D36に記載の光学素子。
 [事項D39]
 前記接着材の厚さは1μm以上かつ1mm以下であること、および/または、
 前記接着材の屈折率と前記部品の屈折率との差が0.25未満である、事項D38に記載の光学素子。
 [事項D40]
 前記部品は前記ミラーアレイに対向する第2光学面を有する、事項D36乃至D39のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D41]
 光が入射する入射部と、前記入射部から前記ミラーアレイへ前記光を導光する導光部と、を備える、事項D1乃至D40のいずれか1項に記載の光学素子。
 [事項D42]
 前記導光部は、全反射によって前記光を反射する反射面を含む、事項D41に記載の光学素子。
 [事項D43]
 事項D1乃至D42のいずれか1項に記載の光学素子と、前記光学素子に入射させる光となる画像を表示する表示素子と、を備える機器。
 [事項D44]
 事項D1乃至D42のいずれか1項に記載の光学素子と、前記光学素子を、ユーザーの頭部に装着するための装着手段と、を備える機器。
 [事項D45]
 前記表示素子に表示させる画像を撮像する撮像素子を備える、事項D43またはD44に記載の機器。
 また、本明細書の開示内容は、本明細書に記載した個別の概念の補集合を含んでいる。すなわち、本明細書に例えば「AはBである」旨の記載があれば、たとえ「AはBでない」旨の記載を省略していたとしても、本明細書は「AはBでない」旨を開示していると云える。なぜなら、「AはBである」旨を記載している場合には、「AはBでない」場合を考慮していることが前提だからである。
 本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
 本願は、2022年10月28日提出の日本国特許出願特願2022-173225、2023年6月23日提出の日本国特許出願特願2023-103414、2023年6月30日提出の日本国特許出願特願2023-107672と2023年7月5日提出の日本国特許出願特願2023-110813を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
 24 ミラーアレイ
 211 光学面
 213 光学面
 20 光学素子
 25 再帰性ミラー
 241 ミラー群
 242 ミラー群
 257 透光性ミラー
 258 透光性ミラー
 259 透光性ミラー

Claims (45)

  1.  ミラーアレイと、
     前記ミラーアレイに対向する第1光学面と、
     を有する光学素子であって、
     前記ミラーアレイは、
     第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第1ミラー群と、
     前記第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第2ミラー群と、を含み、
     前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とは、前記第1方向に交差する第2方向に並んで配置されており、
     前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向および前記第2方向に交差し前記第1光学面に対して傾斜する第3方向に沿って、延在しており、
     前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向および前記第2方向に交差し前記第1光学面に対して傾斜する第4方向に沿って、延在しており、
     前記第1方向および第3方向に直交する第5方向において、前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とが部分的に重なっていることを特徴とする光学素子。
  2.  前記第1光学面に垂直な方向において、前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とが部分的に重なっている、請求項1に記載の光学素子。
  3.  前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーおよび前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの各々は、互いに非平行で前記第1方向において互いに対向する一対の反射面を含む、請求項1に記載の光学素子。
  4.  前記第1ミラー群は、前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの少なくとも1つの再帰性ミラーにおける前記一対の反射面に前記第1方向において対向しない非対向面を有し、
     前記第1光学面に垂直な方向において、前記非対向面が前記第2ミラー群に重なっている、請求項3に記載の光学素子。
  5.  前記第3方向と前記第1光学面とが成す角度が、20°より大きく45°より小さい、請求項1に記載の光学素子。
  6.  前記第1ミラー群の前記第2ミラー群の側の端部と前記第2ミラー群の前記第1ミラー群の側の端部とを前記第1方向に直交して結ぶ方向が、前記第1光学面に対してなす角度は、90°より大きく135°より小さい、請求項2に記載の光学素子。
  7.  前記第1ミラー群の前記第2ミラー群の側の端部と前記第2ミラー群の前記第1ミラー群の側の端部とを前記第1方向に直交して結ぶ方向が、第3方向に対してなす角度は15°より大きく70°より小さい、請求項2に記載の光学素子。
  8.  前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、第1再帰性ミラーと、第2再帰性ミラーと、前記第1方向において、前記第1再帰性ミラーと前記第2再帰性ミラーとの間に位置する第3再帰性ミラーと、を含み、
     前記第1方向における前記第1再帰性ミラーの幅および前記第2再帰性ミラーの幅が、前記第1方向における前記第3再帰性ミラーの幅よりも大きい、請求項2に記載の光学素子。
  9.  前記第1方向における前記第2ミラー群の幅が、前記第1方向における前記第1ミラー群の幅よりも大きい、請求項1に記載の光学素子。
  10.  前記第1ミラー群の反射領域は、前記第1方向において凹部と凸部が繰り返された形状を有し、前記第2ミラー群は前記第1方向において凹部と凸部が繰り返された形状を有し、
     前記第5方向において、前記第1ミラー群の前記凹部と前記第2ミラー群の前記凸部とが重なっており、前記第1ミラー群の前記凸部と前記第2ミラー群の前記凹部とが重なっている、請求項1に記載の光学素子。
  11.  ミラーアレイと、
     前記ミラーアレイに対向する第1光学面と、
     前記ミラーアレイに対向する第2光学面と、
     を有する光学素子であって、
     前記ミラーアレイは、前記第1光学面と前記第2光学面との間に配置され、第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなるミラー群を含み、
     前記ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向に交差し前記第1光学面および前記第2光学面に対して傾斜する第2方向に沿って、延在していることを特徴とする光学素子。
  12.  前記ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの各々の前記第2方向における長さが、前記複数の再帰性ミラーの各々の前記第1方向における幅の2倍以上である、請求項11に記載の光学素子。
  13.  前記ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの各々の前記第2方向における長さが、前記複数の再帰性ミラーの各々の前記第1方向における幅の10倍以下である、請求項12に記載の光学素子。
  14.  前記複数の再帰性ミラーが透光性を有する、請求項1または11に記載の光学素子。
  15.  前記第1光学面と前記第2光学面との間の距離は1mm以上10mm以下である、請求項11に記載の光学素子。
  16.  前記第1光学面を有する基体が、前記ミラーアレイの反射体を支持しており、
     前記第2光学面を有する部品が、前記ミラーアレイに対して前記第1光学面とは反対側から前記ミラーアレイを覆う、請求項11に記載の光学素子。
  17.  前記基体と前記部品は同じ材料で構成されている、および/または、
     前記基体の屈折率と前記部品の屈折率との差が0.01以下である、請求項16に記載の光学素子。
  18.  前記ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの各々は、互いに非平行で前記第1方向において互いに対向する一対の反射面を含む、請求項11に記載の光学素子。
  19.  前記第2方向と前記第1光学面とが成す角度が、15°より大きく45°より小さく、
     前記第2方向と前記第2光学面とが成す角度が、15°より大きく45°より小さい、請求項11に記載の光学素子。
  20.  前記ミラー群を第1ミラー群として、
     前記ミラーアレイは、前記第1光学面と前記第2光学面との間に配置され、前記第1方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第2ミラー群を含み、
     前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向に交差し前記第1光学面および前記第2光学面に対して傾斜する第3方向に沿って、延在している、
     前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とは、前記第1方向に交差する第4方向に並んで配置されている、請求項11に記載の光学素子。
  21.  ミラーアレイと、
     前記ミラーアレイに対向する第1光学面と、
     を有する光学素子であって、
     前記ミラーアレイは、
     第1透光性ミラーと、
     第2透光性ミラーと、を含み、
     前記第1透光性ミラーは、前記第1光学面に対して傾斜する第1方向に沿って、延在しており、
     前記第2透光性ミラーは、前記第1光学面に対して傾斜する第2方向に沿って、延在しており、
     前記第1光学面および前記第1方向に交差する第3方向において、前記第1透光性ミラーが前記第2透光性ミラーと前記第1光学面の間に位置し、前記第1透光性ミラーの第1部分と前記第2透光性ミラーの第1部分とが重なっており、前記第1透光性ミラーの第2部分が前記第2透光性ミラーと重なっておらず、前記第2透光性ミラーの第2部分が前記第1透光性ミラーと重なっておらず、
     前記第1透光性ミラーの前記第1部分の反射率が、前記第1透光性ミラーの前記第2部分の反射率よりも低いことと、前記第2透光性ミラーの前記第1部分の反射率が、前記第2透光性ミラーの前記第2部分の反射率よりも低いことと、の少なくともいずれかを満たすことを特徴とする光学素子。
  22.  前記第1光学面に垂直な方向において、前記第1透光性ミラーの前記第1部分と前記第2透光性ミラーの前記第1部分とが重なっている、請求項21に記載の光学素子。
  23.  前記第2透光性ミラーの前記第2部分の反射率が、前記第1透光性ミラーの前記第2部分の反射率よりも高い、請求項21に記載の光学素子。
  24.  前記第1透光性ミラーおよび前記第2透光性ミラーは、再帰性ミラーである、請求項21に記載の光学素子。
  25.  前記第1透光性ミラーおよび前記第2透光性ミラーの各々は、互いに非平行で前記第1方向において互いに対向する一対の反射面を含む、請求項21に記載の光学素子。
  26.  前記第1透光性ミラーは、前記第1透光性ミラーの前記一対の反射面に前記第1方向において対向しない非対向面を有し、
     前記第1光学面に垂直な方向において、前記非対向面が前記第2透光性ミラーに重なっている、請求項25に記載の光学素子。
  27.  前記ミラーアレイは、
     前記第1方向に交差する第4方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第1ミラー群と、
     前記第4方向において配列された複数の再帰性ミラーからなる第2ミラー群と、を含み、
     前記第1ミラー群と前記第2ミラー群とは、前記第4方向に交差する第5方向に並んで配置されており、
     前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第1方向に沿って、延在しており、
     前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーは、前記第2方向に沿って、延在しており、
     前記第1ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの少なくともいずれかが前記第1透光性ミラーであり、
     前記第2ミラー群の前記複数の再帰性ミラーの少なくともいずれかが前記第2透光性ミラーである、請求項21に記載の光学素子。
  28.  前記第1光学面を有する基体が、前記ミラーアレイの反射体を支持している、請求項1、11または21に記載の光学素子。
  29.  前記基体は少なくとも樹脂で構成されている、請求項28に記載の光学素子。
  30.  前記樹脂はシクロオレフィンポリマーである、請求項29に記載の光学素子。
  31.  前記反射体は無機材料を含み、前記無機材料が前記樹脂に接する、請求項29に記載の光学素子。
  32.  前記基体は、前記第1光学面を含む表面と、前記表面とは反対側の裏面と、前記表面と前記裏面とを接続する側面と、を有し、前記裏面には、金型のエジェクタピンの痕がある、請求項28に記載の光学素子。
  33.  前記基体は、前記第1光学面を含む表面と、前記表面とは反対側の裏面と、前記表面と前記裏面とを接続する側面と、を有し、前記側面は光学面を含む、請求項28に記載の光学素子。
  34.  前記反射体は誘電体材料を含む、請求項28に記載の光学素子。
  35.  前記ミラーアレイは、前記第1透光性ミラーと前記第2透光性ミラーとを接続する透光性ミラーを含む、請求項21に記載の光学素子。
  36.  前記ミラーアレイに対して前記第1光学面とは反対側から前記ミラーアレイを覆う部品を備える、請求項28に記載の光学素子。
  37.  前記基体は少なくともシクロオレフィンポリマーで構成されており、
     前記部品は少なくともシクロオレフィンポリマーで構成されている、請求項36に記載の光学素子。
  38.  前記反射体と前記部品との間に接着材が設けられている、請求項36に記載の光学素子。
  39.  前記接着材の厚さは1μm以上かつ1mm以下であること、および/または、
     前記接着材の屈折率と前記部品の屈折率との差が0.25未満である、請求項38に記載の光学素子。
  40.  前記部品は前記ミラーアレイに対向する第2光学面を有する、請求項36に記載の光学素子。
  41.  光が入射する入射部と、前記入射部から前記ミラーアレイへ前記光を導光する導光部と、を備える、請求項1、11または21に記載の光学素子。
  42.  前記導光部は、全反射によって前記光を反射する反射面を含む、請求項41に記載の光学素子。
  43.  請求項1、11または21に記載の光学素子と、前記光学素子に入射させる光となる画像を表示する表示素子と、を備える機器。
  44.  請求項1、11または21に記載の光学素子と、前記光学素子を、ユーザーの頭部に装着するための装着手段と、を備える機器。
  45.  前記表示素子に表示させる画像を撮像する撮像素子を備える、請求項43に記載の機器。
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