光反射构件、光束扩展装置、图像显示装置和光学装置的制作方法

文档序号:11780061阅读:来源:国知局
光反射构件、光束扩展装置、图像显示装置和光学装置的制作方法

技术特征:
1.一种图像显示装置,包括:(A)图像生成装置;(B)导光单元,来自图像生成装置的光入射在该导光单元上并在该导光单元中被引导,然后朝着观察者的瞳孔出射,该导光单元包括:(B-1)导光板,入射光在该导光板的内部通过全反射传播,然后从该导光板出射,(B-2)第一偏转部,该第一偏转部被部署在导光板处,并使入射在导光板上的光偏转以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射,以及(B-3)第二偏转部,该第二偏转部被部署在导光板处,并使在导光板的内部通过全反射传播的光多次偏转以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射;以及(C)光束扩展装置,当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时,该光束扩展装置沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光束,然后将该光束出射到导光单元,其中,光束扩展装置包括:第一反射镜,来自图像生成装置的光入射在该第一反射镜上;第二反射镜,来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上,并且该第二反射镜将光出射到导光单元,第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面,以及锯齿状的截面形状,第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸,在一对第一A斜面和第一B斜面中,由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度,并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度,第一A斜面的高度是恒定的,当在第一反射镜上光的入射角被设定为η1度,第一A斜面的倾斜角被设定为ζ1度,并且以第一A斜面的顶边为基准朝着第一A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时,满足关系2ζ1-η1=90±10,第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面,以及锯齿状的截面形状,第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸,在一对第二A斜面和第二B斜面中,由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度,并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度,第二A斜面的高度是恒定的,并且当在第二反射镜上光的入射角被设定为η2度,第二A斜面的倾斜角被设定为ζ2度,并且以第二A斜面的顶边为基准朝着第二A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时,满足关系2ζ2-η2=90±10。2.根据权利要求1所述的图像显示装置,其中,至少一个平面反射构件被设在图像生成装置和第一反射镜之间,至少一个平面反射构件被设在第一反射镜和第二反射镜之间,并且设在图像生成装置和第一反射镜之间的一个平面反射构件兼作设在第一反射镜和第二反射镜之间的一个平面反射构件。3.一种图像显示装置,包括:(A)图像生成装置;(B)导光单元,来自图像生成装置的光入射在该导光单元上并在该导光单元中被引导,然后朝着观察者的瞳孔出射,该导光单元包括:(B-1)导光板,入射光在该导光板的内部通过全反射传播,然后从该导光板出射,(B-2)第一偏转部,该第一偏转部被部署在导光板处,并使入射在导光板上的光偏转以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射,以及(B-3)第二偏转部,该第二偏转部被部署在导光板处,并使在导光板的内部通过全反射传播的光多次偏转以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射;以及(C)光束扩展装置,当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时,该光束扩展装置沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光束,然后将该光束出射到导光单元,其中,光束扩展装置包括:第一反射镜,来自图像生成装置的光入射在该第一反射镜上;第二反射镜,来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上,并且该第二反射镜将光出射到导光单元,第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面,以及锯齿状的截面形状,第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸,在一对第一A斜面和第一B斜面中,由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度,并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度,第一A斜面的高度是恒定的,在第一反射镜的中央处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值和在第一反射镜的端部处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值相互不同,第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面,以及锯齿状的截面形状,第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸,在一对第二A斜面和第二B斜面中,由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度,并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度,第二A斜面的高度是恒定的,并且在第二反射镜的中央处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值和在第二反射镜的端部处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值相互不同。4.根据权利要求1或3所述的图像显示装置,其中,当在第一A虚拟平面上执行投影时,从图像生成装置入射在第一反射镜上的光的轨迹和从第一反射镜出射的光的轨迹是平行的,其中,第一A虚拟平面是与Z方向正交的虚拟平面,当在第一B虚拟平面上执行投影时,从图像生成装置入射在第一反射镜上的光的轨迹和从第一反射镜出射的光的轨迹是关于第一A虚拟平面对称的,其中,第一B虚拟平面是与第一反射镜的法线正交的虚拟平面,当在第二A虚拟平面上执行投影时,从第一反射镜入射在第二反射镜上的光的轨迹和从第二反射镜出射的光的轨迹是平行的,其中,第二A虚拟平面是与Y方向正交的虚拟平面,并且当在第二B虚拟平面上执行投影时,从第一反射镜入射在第二反射镜上的光的轨迹和从第二反射镜出射的光的轨迹是关于第二A虚拟平面对称的,其中,第二B虚拟平面是与第二反射镜的法线正交的虚拟平面。5.根据权利要求4所述的图像显示装置,其中,从图像生成装置的中心出射并入射在第一反射镜上的光的光路长度和从图像生成装置的中心出射并从第一反射镜出射、入射在第二反射镜上、从第二反射镜出射并且入射在导光单元上的光的光路长度是相等的。6.根据权利要求5所述的图像显示装置,其中,从图像生成装置出射的光束沿着Y方向的大小等于入射在导光单元上的光束沿着Y方向的大小。7.根据权利要求4所述的图像显示装置,其中,入射在导光单元上的光束沿着Z方向的大小大于从图像生成装置出射的光束沿着Z方向的大小。8.根据权利要求7所述的图像显示装置,其中,从导光单元出射的光束沿着Z方向的大小等于从图像生成装置出射的光束沿着Z方向的大小。9.根据权利要求1或3所述的图像显示装置,其中,图像生成装置包括:(A-1)图像形成装置,该图像形成装置具有以二维矩阵的形式布置的多个像素,以及(A-2)准直光学系统,该准直光学系统将从图像形成装置的每个像素出射的光变成准直光,并且来自准直光学系统的光入射在第一反射镜上。10.根据权利要求1或3所述的图像显示装置,其中,图像生成装置包括:(A-1)光源,(A-2)准直光学系统,该准直光学系统将从光源出射的光变成准直光,(A-3)扫描单元,该扫描单元扫描从准直光学系统出射的准直光,以及(A-4)中继光学系统,该中继光学系统中继从扫描单元照射的准直光,并且来自中继光学系统的光入射在第一反射镜上。11.一种图像显示装置,包括:(A)图像生成装置;(B)导光单元,来自图像生成装置的光入射在该导光单元上并在该导光单元中被引导,然后朝着观察者的瞳孔出射,该导光单元包括:(B-1)导光板,入射光在该导光板的内部通过全反射传播,然后从该导光板出射,(B-2)第一偏转部,该第一偏转部被部署在导光板处,并使入射在导光板上的光偏转以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射,以及(B-3)第二偏转部,该第二偏转部被部署在导光板处,并使在导光板的内部通过全反射传播的光多次偏转以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射;以及(C)光束扩展装置,当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时,该光束扩展装置沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光束,然后将该光束出射到导光单元,其中,光束扩展装置包括第一反射镜和第二反射镜,第一反射镜与图像生成装置位于导光单元的相反两侧,第二反射镜以导光单元为基准位于图像生成装置那侧,从图像生成装置出射的光中的一部分通过导光板和第一偏转部,被第一反射镜反射,通过导光板和第一偏转部,被第二反射镜反射,并且该部分光以预定次数重复地通过导光板和第一偏转部,第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面,以及锯齿状的截面形状,第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸,在一对第一A斜面和第一B斜面中,由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度,并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度,第一A斜面的高度是恒定的,当在第一反射镜上光的入射角被设定为η1度,第一A斜面的倾斜角被设定为ζ1度,并且以第一A斜面的顶边为基准朝着第一A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时,满足关系2ζ1-η1=90±10,第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面,以及锯齿状的截面形状,第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸,在一对第二A斜面和第二B斜面中,由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度,并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度,第二A斜面的高度是恒定的,并且当在第二反射镜上光的入射角被设定为η2度,第二A斜面的倾斜角被设定为ζ2度,并且以第二A斜面的顶边为基准朝着第二A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时,满足关系2ζ2-η2=90±10。12.一种图像显示装置,包括:(A)图像生成装置;(B)导光单元,来自图像生成装置的光入射在该导光单元上并在该导光单元中被引导,然后朝着观察者的瞳孔出射,该导光单元包括:(B-1)导光板,入射光在该导光板的内部通过全反射传播,然后从该导光板出射,(B-2)第一偏转部,该第一偏转部被部署在导光板处,并使入射在导光板上的光偏转以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射,以及(B-3)第二偏转部,该第二偏转部被部署在导光板处,并使在导光板的内部通过全反射传播的光多次偏转以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射;以及(C)光束扩展装置,当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时,该光束扩展装置沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光束,然后将该光束出射到导光单元,其中,光束扩展装置包括第一反射镜和第二反射镜,第一反射镜与图像生成装置位于导光单元的相反两侧,第二反射镜以导光单元为基准位于图像生成装置那侧,从图像生成装置出射的光中的一部分通过导光板和第一偏转部,被第一反射镜反射,通过导光板和第一偏转部,被第二反射镜反射,并且该部分光以预定次数重复地通过导光板和第一偏转部,第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面,以及锯齿状的截面形状,第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸,在一对第一A斜面和第一B斜面中,由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度,并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度,第一A斜面的高度是恒定的,在第一反射镜的中央处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值和在第一反射镜的端部处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值相互不同,第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面,以及锯齿状的截面形状,第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸,在一对第二A斜面和第二B斜面中,由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度,并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度,第二A斜面的高度是恒定的,并且在第二反射镜的中央处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值和在第二反射镜的端部处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值相互不同。13.一种光学装置,包括:导光单元,该导光单元包括:导光板,从光源入射的光在该导光板的内部通过全反射传播,然后从该导光板出射,第一偏转部,该第一偏转部被部署在导光板处,并使入射在导光板上的光偏转以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射,以及第二偏转部,该第二偏转部被部署在导光板处,并使在导光板的内部通过全反射传播的光多次偏转以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射;以及光束扩展装置,当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时,该光束扩展装置沿着Z方向扩展从光源入射的光束,然后将该光束出射到导光单元,其中,光束扩展装置包括:第一反射镜,来自光源的光入射在该第一反射镜上;第二反射镜,来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上,并且该第二反射镜将光出射到导光单元,第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面,以及锯齿状的截面形状,第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸,在一对第一A斜面和第一B斜面中,由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度,并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度,第一A斜面的高度是恒定的,当在第一反射镜上光的入射角被设定为η1度,第一A斜面的倾斜角被设定为ζ1度,并且以第一A斜面的顶边为基准朝着第一A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时,满足关系2ζ1-η1=90±10,第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面,以及锯齿状的截面形状,第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸,在一对第二A斜面和第二B斜面中,由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度,并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度,第二A斜面的高度是恒定的,并且当在第二反射镜上光的入射角被设定为η2度,第二A斜面的倾斜角被设定为ζ2度,并且以第二A斜面的顶边为基准朝着第二A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时,满足关系2ζ2-η2=90±10。14.根据权利要求13所述的光学装置,其中,至少一个平面反射构件被设在光源和第一反射镜之间,至少一个平面反射构件被设在第一反射镜和第二反射镜之间,并且设在光源和第一反射镜之间的一个平面反射构件兼作设在第一反射镜和第二反射镜之间的一个平面反射构件。15.一种光学装置,包括:导光单元,该导光单元包括:导光板,从光源入射的光在该导光板的内部通过全反射传播,然后从该导光板出射,第一偏转部,该第一偏转部被部署在导光板处,并使入射在导光板上的光偏转以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射,以及第二偏转部,该第二偏转部被部署在导光板处,并使在导光板的内部通过全反射传播的光多次偏转以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射;以及光束扩展装置,当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时,该光束扩展装置沿着Z方向扩展从光源入射的光束,然后将该光束出射到导光单元,其中,光束扩展装置包括:第一反射镜,来自光源的光入射在该第一反射镜上;第二反射镜,来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上,并且该第二反射镜将光出射到导光单元,第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面,以及锯齿状的截面形状,第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸,在一对第一A斜面和第一B斜面中,由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度,并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度,第一A斜面的高度是恒定的,在第一反射镜的中央处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值和在第一反射镜的端部处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值相互不同,第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面,以及锯齿状的截面形状,第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸,在一对第二A斜面和第二B斜面中,由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度,并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度,第二A斜面的高度是恒定的,并且在第二反射镜的中央处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值和在第二反射镜的端部处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值相互不同。16.一种光束扩展装置,包括:第一反射镜,该第一反射镜被部署在光源和照射面之间,来自光源的光入射在该第一反射镜上;以及第二反射镜,来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上,第二反射镜将光出射到照射面,其中,第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面,以及锯齿状的截面形状,第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸,在一对第一A斜面和第一B斜面中,由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度,并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度,第一A斜面的高度是恒定的,当在第一反射镜上光的入射角被设定为η1度,第一A斜面的倾斜角被设定为ζ1度,并且以第一A斜面的顶边为基准朝着第一A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时,满足关系2ζ1-η1=90±10,第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面,以及锯齿状的截面形状,第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸,在一对第二A斜面和第二B斜面中,由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度,并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度,第二A斜面的高度是恒定的,并且当在第二反射镜上光的入射角被设定为η2度,第二A斜面的倾斜角被设定为ζ2度,并且以第二A斜面的顶边为基准朝着第二A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时,满足关系2ζ2-η2=90±10。17.一种光束扩展装置,包括:第一反射镜,该第一反射镜被部署在光源和照射面之间,来自光源的光入射在该第一反射镜上;以及第二反射镜,来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上,第二反射镜将光出射到照射面,其中,第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面,以及锯齿状的截面形状,第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸,在一对第一A斜面和第一B斜面中,由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度,并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度,第一A斜面的高度是恒定的,在第一反射镜的中央处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值和在第一反射镜的端部处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值相互不同,第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面,以及锯齿状的截面形状,第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸,在一对第二A斜面和第二B斜面中,由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度,并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度,第二A斜面的高度是恒定的,并且在第二反射镜的中央处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值和在第二反射镜的端部处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值相互不同。18.一种光反射构件,该光反射构件具有光反射面,该光反射面中交替连续并置了第一斜面和第二斜面并且截面形状是锯齿状的,其中,第一斜面的顶边和底边是平行的,在一对第一斜面和第二斜面中,由第一斜面的底部和第二斜面的底部形成的角度是90度,并且第一斜面的长度短于第二斜面的长度,第一斜面的高度是恒定的,当在光反射构件上光的入射角被设定为η度,第一斜面的倾斜角被设定为ζ度,并且以第一斜面的顶边为基准朝着第一斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时,满足关系2ζ-η=90±10,并且当在与第一斜面的顶边和底边的延伸方向正交的虚拟平面上执行投影时,入射在第一斜面上的光的轨迹和从第二斜面出射的光的轨迹是平行的。19.一种光反射构件,该光反射构件具有光反射面,该光反射面中交替连续并置了第一斜面和第二斜面并且截面形状是锯齿状的,其中,第一斜面的顶边和底边是平行的,在一对第一斜面和第二斜面中,由第一斜面的底部和第二斜面的底部形成的角度是90度,并且第一斜面的长度短于第二斜面的长度,第一斜面的高度是恒定的,在光反射构件的中央处第一斜面的顶点和第一斜面的顶点之间的间距的值和在光反射构件的端部处第一斜面的顶点和第一斜面的顶点之间的间距的值相互不同,并且当在与第一斜面的顶边和底边的延伸方向正交的虚拟平面上执行投影时,入射在第一斜面上的光的轨迹和从第二斜面出射的光的轨迹是平行的。
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