[发明专利]反射器阵列光学装置及使用其的显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及在观众侧的空间中形成被观察物的实像（实镜像）的反射式实镜像形成元件，以及使用其的显示装置和使用其的光学装置。

背景技术

已经提出了通过使用反射式实镜像形成元件来使得观众看到被观察物在空中的实像（实镜像）的显示装置（参见以下的参考文件1）。

具体地，这种使用反射式实镜像形成元件的显示装置包括在观众侧的空间中的反射式实镜像形成光学装置；以及相对于反射式实镜像形成光学装置设置在与观众侧相对的空间中的被观察物，其中反射式实镜像形成光学装置在关于其对称面的对称位置进行被观察物的实像（实镜像）的形成。

参考文件1说明了单位光学元件（各个称为二面角反射器）作为反射式实镜像形成光学装置，其中各个单位光学元件具有彼此垂直的两个正交镜面（反射面）。参考文件1公开了一种反射式实镜像图像形成元件（各个称为二面角反射器阵列光学元件），其中多个二面角反射器规则地排列在元件面的一个面上。二面角反射器阵列光学元件具体地利用了在基板中形成并且贯穿元件面的正方形孔的各个内壁，作为以格栅图案布局的二面角反射器。另外，该二面角反射器阵列光学元件利用由透明材料制成的、分别从基板的表面垂直突出的多个透明立方体形状的管状体，其中二面角反射器使用各个透明管状体或者棱柱体的内壁面。

在二面角反射器阵列光学元件的多个排列的二面角反射器中，由于各个镜面垂直于元件面设置，所以光（从存在于元件面一侧的被观察物发出的）在通过该二面角反射器时被二面角反射器反射两次，接着由通过该元件的所有光在元件面另一侧的没有被观察物的空间中形成实像。即，二面角反射器阵列光学元件按照被观察物的实像关于二面角反射器阵列光学元件的元件面（所谓的对称面）与被观察物对称地存在的方式进行实像的成像。

参考文件1：WO 2007-116639

通过使用具有正方形孔以及另选地具有由诸如丙烯酸树脂的透明材料制成的立方棱柱体的二面角反射器阵列光学元件，因为透明材料的折射率与空气不同，所以为了获得观察到的最亮的空中像，观察条件存在多种差异。

在现有技术中，存在的问题是如果在二面角反射器阵列光学元件上形成高度低的棱柱体，则很难形成亮度足以与背景亮度区分开来的空中像。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够提高空中像亮度的反射器阵列光学装置及使用其的显示装置。

根据本发明的反射器阵列光学装置把存在于反射器阵列光学装置的一个主面侧的物体的实像形成于反射器阵列光学装置的另一个主面侧，并且包括两个二面角反射器阵列光学元件。二面角反射器阵列光学元件各包括基板以及多个棱柱体，该多个棱柱体规则地排列在所述基板的一个主面上并且分别从所述一个主面突出，其中，所述棱柱体和所述基板由透明材料一体形成。各个棱柱体包括彼此垂直以构成垂直于基板的一个主面的二面角反射器的两个正交平面侧面。所述两个二面角反射器阵列光学元件被粘贴在一起，使得棱柱体的顶面分别直接面对，以在两个二面角反射器阵列光学元件的基板之间形成两个共面平面，其中所述两个正交平面侧面分别存在于所述两个共面平面内。通过使用特定的反射器阵列光学装置，获得高的棱柱体以提高空中像的亮度。与在单个二面角反射器阵列光学元件上构建更高的棱柱体相比，彼此叠置的两个二面角反射器阵列光学元件有效地形成高的棱柱体。

此外，根据本发明的一个方面的反射器阵列光学装置，各棱柱体具有截锥体形状，该截锥体形状包括：彼此垂直并且与基板的一个主面正交的两个正交平面；锥面侧面；以及在基板上面积大于顶面侧的面积的基面。换句话说，本发明的反射器阵列光学装置是反射式实镜像形成光学装置，其在观察者侧的空间中形成被观察物的实像（即，实镜像）并且具有彼此叠置的两个二面角反射器阵列光学元件的构造，二面角反射器阵列光学元件各包括多个相同的截锥体（包括二面角反射器），其中两组截锥体分别在顶面处粘接在一起，使得精确一致的正交平面（二面角反射器）在叠置时在它们之间形成形成连续平面。在两个二面角反射器阵列光学元件的每个中，基板和从基板突出的截锥体由透明材料一体地形成为一件。在截锥体的四个侧面中，两个正交侧面形成为垂直于基板的二面角反射器，而除这两个正交侧面之外的两个侧面形成为以截锥体的顶面的面积小于在基板侧上的基面（底面）的面积的方式倾斜。根据装置的这种构造，使用可以通过注射成型制造的二面角反射器阵列光学元件的反射器阵列光学装置，形成更亮的空中像。