反射器阵列光学装置及其制造方法

反射器阵列光学装置及其制造方法
【专利摘要】一种包括被平行地布置在相同平面上的多个二面角反射器阵列光学元件的反射器阵列光学装置。所述二面角反射器阵列光学元件各自包括基板和形成在所述基板上的多个二面角反射器。这些反射器被形成为这样的方式，即，它们分别与基板的主表面垂直，并且具有正交地相交的至少两个正交侧面，并且这些正交侧面的内角的方向被对齐。
【专利说明】反射器阵列光学装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种使位于一个主面侧的被观察物的实像(实镜像)形成到另一主面侧的空间中的光学装置，以及一种用于制造该光学装置的方法。
【背景技术】
[0002]已经提出了一种允许被观察物的实像(实镜像)被形成在空中以便观察者能够查看图像的显示装置(见专利文献I)。
[0003]这样的显示装置包括用于允许被观察物的实像(实镜像)被形成在朝向观察者的空间中的实镜像形成光学系统，以及被形成的实像(实镜像)所针对的并且被布置在与朝该实镜像形成光学系统的观察者的空间相反的空间中的要被观察的物体。这样的实镜像形成光学系统允许被观察物的实像(实镜像)被形成在相对于该实镜像形成光学系统的对称表面的对称位置处。
[0004]专利文献I已经建议每个都由彼此正交的两个微小镜面(反射表面)组成的多个单元光学元件(每个都被称为二面角反射器)的平面组件作为实镜像形成光学系统或光学元件。专利文献I中所公开的是其中多个二面角反射器被布置于一个平面上的阵列中(即，在网格图案中对齐)的二面角反射器阵列光学元件。某些二面角反射器阵列光学元件采用了利用假定通孔在其上穿透元件平面的方向的光学通孔的内壁作为镜面的二面角反射器；或利用从由透明材料制成的基板的表面凸出的透明圆柱内壁作为镜面的二面角反射器(见专利文献2)。注意的是，因为透明圆柱体是棱柱体(诸如具有棱柱形状的一个)，其中光孔被圆柱地突出并且半透明材料被填充在其中，所以该透明圆柱体将在下文中被简单地称为关出部。
[0005]二面角反射器阵列光学元件被配置为使得多个对齐的二面角反射器中的每一个的每个镜面直立成一般地与元件平面垂直。因此，来自被朝向元件平面的一侧布置的被观察物的光束在通过元件平面时在二面角反射器上被反射两次，并且光束弯曲以通过元件平面以便被作为实像形成在朝向元件平面的相反侧并且被观察物不存在于其中的空间中。也就是说，二面角反射器阵列光学元件能够形成被观察物的实像，好像被观察物相对于二面角反射器阵列光学元件的元件平面(还被称为对称平面)存在于对称位置处。
[0006]引用列表
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:国际公开第2007-116639号
[0009]专利文献2:日本专利申请特开第2011-191404号

【发明内容】

[0010]技术问题
[0011]专利文献I中所公开的二面角反射器阵列光学元件具有作为镜面的光学通孔的内壁并且通过电成型来制造。另一方面，专利文献2中所公开的二面角反射器阵列光学元件采用突出部的内壁作为镜面并且通过生产铸模以及通过利用铸模的树脂成型来制造。因为任一制造方法需要具有准确性的加工，所以非常难以制造具有大面积的二面角反射器阵列光学元件，并且因此能够被制造的板形光学元件的尺寸被限于至多IOcm平方的尺寸。
[0012]在该背景下，本发明的目的是提供使用二面角反射器阵列光学元件的反射器阵列光学装置或大的实镜像形成光学系统及其制造方法。
[0013]问题的解决方案
[0014]根据本发明的使位于一个主面侧的被观察物的实像形成到另一主面侧的空间中的反射器阵列光学装置具有被并排地布置在相同平面上的多个二面角反射器阵列光学元件。所述多个二面角反射器阵列光学元件中的每一个都由基板和每个都具有至少两个正交侧面的多个二面角反射器组成，正交侧面与基板的主表面垂直并且彼此正交，以及并且所述多个二面角反射器与所述基板形成为一体使得所述正交侧面的内角的朝向彼此对齐。在该反射器阵列光学装置中，所述多个二面角反射器阵列光学元件的特征在于，基板的端面被接合在一起以便多个二面角反射器的正交侧面的交线与基板的法线平行。也就是说，本发明的反射器阵列光学装置是由被倾斜(填充在一个平面上)的多个二面角反射器阵列光学元件组成的大面积二面角反射器阵列光学元件组件。
[0015]本发明的反射器阵列光学装置可以被配置为，使得所述多个二面角反射器阵列光学元件中的彼此相邻的二面角反射器阵列光学元件被布置为使得所述多个二面角反射器的所述正交侧面的内角的朝向彼此对齐。
[0016]本发明的反射器阵列光学装置可以被配置为使得所述多个二面角反射器按照相同的间距排列成矩阵状，并且彼此相邻的多个二面角反射器阵列光学元件的那些被布置为使得多个二面角反射器的正交侧面被与彼此平行地对齐。
[0017]本发明的反射器阵列光学装置可以被配置为使得多个二面角反射器阵列光学元件中的每一个都由透明材料制成，并且多个二面角反射器中的每一个都是具有从基板凸出的棱柱形状的突出部。
[0018]本发明的反射器阵列光学装置可以被配置为使得棱柱形状具有与正交侧面的交线相对并且从基板的法线倾斜的侧面，以及棱柱形状同样包括具有与基板一体的底面和具有比底面的面积更小的面积的顶面的角锥形状的平截头体。也就是说，二面角反射器阵列光学元件中的每一个都被配置成具有每个都具有从整体地由透明材料模制的基板的表面凸出的截棱锥的多个平头截体；每个截棱锥的四个侧面中的两个正交侧面被形成为与基板(二面角反射器)垂直的平面；并且除所述两个侧面以外的那些被形成为被倾斜以便与基板相对的平面(顶面)小于朝截棱锥的基板表面的平面的平面。这种反射器阵列光学装置被优选地配置为使得从基板的法线倾斜的侧面具有大于等于5度或小于等于25度的倾角。大于等于5度的倾角将用作所谓的“拔模锥度”，从而促进二面角反射器阵列光学元件从铸模的去除。当考虑从压模去除二面角反射器阵列光学元件时，较大的倾角将是优选的。然而，过度角度将使前述截棱锥的顶面的面积被减少以从而使被观察物的实像(实镜像)变暗，所述前述截棱锥透射在二面角反射器上所反射的光。另一方面，充分足够的顶面面积将导致前述截棱锥的底面面积的增加并且因此导致每单位面积的二面角反射器数目的减少，从而同样使被观察物的实像(实镜像)变暗。成型试验使用具有各种倾角的压模在这些相互对立的现象上进行。结果，前述倾角优选地是大于等于5度或小于等于25度。前述截棱锥具有除形成二面角反射器并且都像上面所提到的那样倾斜的那两个侧面以外的两个侧面(排除顶面和底面)。所述两个侧面的倾角可以或者可以不等于彼此。二面角反射器阵列光学元件优选地由树脂成型来制造。
[0019]本发明的反射器阵列光学装置可以被配置为使得多个二面角反射器中的每一个都被形成为棱柱形状的孔，所述孔穿透基板并且其内壁的一部分是镜面而作为所述正交侧面。
[0020]本发明的反射器阵列光学装置可以被配置为使得基板具有与正交侧面中的一个平行的端面。
[0021]本发明的反射器阵列光学装置可以被配置为使得基板具有以大于O度并且小于45度的角度和正交侧面中的一个相交的平坦端面。
[0022]本发明的反射器阵列光学装置可以被配置为使得基板具有以45度的角度和正交侧面中的一个相交的平坦端面。
[0023]本发明的反射器阵列光学装置可以被配置为使得基板的端面被磨成镜面。
[0024]本发明的反射器阵列光学装置可以被配置为使得光学粘合剂被仅填充在基板的端面中间。
[0025]本发明的反射器阵列光学装置可以被配置成具有被重叠在与多个二面角反射器相对的基板的主表面上的透明平板。
[0026]提供的是一种根据本发明的反射器阵列光学装置的制造方法，所述反射器阵列光学装置使位于一个主面侧的被观察物的实像形成到另一主面侧的空间中。所述方法特征是包括以下步骤:形成至少两个二面角反射器阵列光学元件，所述二面角反射器阵列光学元件包括基板和每个都具有至少两个正交侧面的多个二面角反射器，正交侧面与基板的主表面垂直并且彼此正交，并且所述多个二面角反射器与所述基板形成为一体，使得所述正交侧面的内角的朝向彼此对齐；用掩模材料覆盖与所述两个二面角反射器阵列光学元件各自的待粘接的基板的端面相邻的所述基板的主面部分的所述多个二面角反射器；把粘合剂供应到待粘接的所述基板的端面之间，在把所述粘合剂的一部分从所述基板的端面之间挤出到所述掩模材料的表面的同时，将所述两个二面角反射器阵列光学元件接合在一起；以及将所述掩模材料与所述粘合剂的一部分一起从所述基板的主表面上的所述多个二面角反射器去除。掩模材料防止光学粘合剂进入多个凸出的突出部(二面角反射器)被布置在其中的部分。当通过突出部传播的光束在突出部的表面上被反射时留在多个突出部中间的光学粘合剂可以在制造之后引起条件的改变。因此，掩模材料和该掩模材料的后续去除具有防止反射条件的改变的效果。
[0027]在用于制造本发明的反射器阵列光学装置的方法中，结合的步骤可以包括:在将粘合剂供应到所述基板的端面间之前，使所述两个二面角反射器阵列光学元件的待粘接的所述基板的端面彼此接触，按照跨在所述粘接的所述基板的端面之间的位置关系，把胶带贴在所述基板的主面部分上而连接起来。所述方法可以被配置为，在接合所述两个二面角反射器阵列光学元件之前，以通过所述胶带连接的部分作为支点(旋转中心)，使相邻的所述基板的端面彼此打开，把所述粘合剂供应到所述端面之间，然后使所述基板的所述端面彼此闭合，从而接合在一起。二面角反射器阵列光学元件的二面角反射器被形成到元件的端面的附近是优选的，因为接缝被制成为不明显的。[0028]用于制造本发明的反射器阵列光学装置的方法可以被配置为使得在接合步骤中，在将粘合剂供应到所述基板的端面间之前，把所述两个二面角反射器阵列光学元件布置于滑板上，使得它们以待粘接的所述基板的端面彼此相向且突出的方式布置在平板的同一平面上，并且把所述粘合剂供应到所述待粘接的所述基板的端面之间，然后使所述基板的端面彼此相向地抵接而接合在一起。
[0029]用于制造本发明的反射器阵列光学装置的方法可以被配置为使得在接合步骤中，把粘合剂供应到透明平板的同一平面上，以待粘接的所述基板的端面彼此相向的方式把所述两个二面角反射器阵列光学元件布置于被供应了所述粘合剂的所述透明平板上，并且把所述粘合剂供应到所述待粘接的所述基板的端面之间，使所述基板的端面彼此相向而抵接，以将所述透明平板和所述两个二面角反射器阵列光学元件接合在一起。
[0030]根据其中使用了胶带、平板或透明平板的结合步骤，能够在其中朝向突出部的主表面和与其相对的相邻二面角反射器阵列光学元件的主表面被与相应的对应物对齐(而不引起任何台阶高度)的位置关系中执行结合。当在相邻基板的主表面之间发生台阶高度时，将在已结合部分处的实镜像中发生失真。然而，前述结合步骤能够防止这样的实镜像失真。
[0031]用于制造本发明的反射器阵列光学装置的方法被配置为使得掩模材料包括水溶性掩模材料。用于制造本发明的反射器阵列光学装置的方法被配置为使得在去除掩模材料的步骤中，进行水中的超声波清洗。在掩模材料的去除中显著地优选超声清洗。
[0032]提供的是一种根据本发明的反射器阵列光学装置的制造方法，所述反射器阵列光学装置使位于一个主面侧的被观察物的实像形成到另一主面侧的空间中。所述方法特征是包括以下步骤:形成至少两个二面角反射器阵列光学元件，所述二面角反射器阵列光学元件包括由透明材料组成基板，以及每个都是具有至少两个正交侧面的突出部的多个二面角反射器，侧面与基板的主表面垂直并且彼此正交，突出部同样具有与基板的主表面平行的顶面，并且所述突出部与基板形成为一体，使得正交侧面的内角的朝向被与彼此对齐；将二面角反射器阵列光学元件中的每一个的基板的端面被用粘合剂接合在一起；以及研磨与所述基板的形成有所述多个二面角反射器的主表面相反的主表面以形成镜面，使所述基板的厚度比接合时更薄。研磨步骤至少通过抛光或通过切割来执行。用于制成在厚度上小于当被接合在一起时的基板的研磨步骤在将元件端面接合在一起的步骤之后被执行，从而实现具有为不明显的元件端面结合部分的大面积二面角反射器阵列光学元件。
[0033]在用于制造本发明的反射器阵列光学装置的方法的覆盖步骤中，多个二面角反射器中的全部都被用掩模材料覆盖；在研磨步骤中，把所述基板的厚度研磨至零而去除所述基板，使所述多个二面角反射器各自的一部分和所述掩模材料露出；在研磨步骤之后，进一步执行将透明基板粘附到所述多个二面角反射器各自的一部分和所述掩模材料的露出面上；以及在粘附步骤之后，进一步执行，将所述掩模材料与所述粘合剂的一部分一起从所述基板的主表面上的所述多个二面角反射器去除。在这里，制备的是具有大于已被接合在一起的多个二面角反射器阵列光学元件的面积的面积的另一无缝透明基板。在基板被完全去除之后，二面角反射器通过被粘附到另一透明基板而被重新布置，从而使得可以制成具有另一透明基板和粘附到其的多个二面角反射器的反射器阵列光学装置(多个突出部具有其中其内角的朝向在特定方向上被对齐的正交侧面)。也就是说，通过执行用掩模材料覆盖的步骤、去除基板的研磨步骤、透明基板粘附步骤、去除掩模材料的步骤，可以消除可能引起接缝的二面角反射器阵列光学元件基板并且从而实现无缝大面积二面角反射器光学装置。与多个二面角反射器被形成在其上的透明基板的主表面相对的另一个主表面是镜面。
[0034]本发明的有益效果
[0035]根据本发明的反射器阵列光学装置，可以实现允许被观察物的明亮实像(实镜像)被形成在朝向观察者的空间中的大的实镜像形成光学系统。
[0036]根据用于制造本发明的反射器阵列光学装置的方法，可以实现使二面角反射器阵列光学元件的接缝变得不明显并且允许被观察物的明亮实像(实镜像)被形成在朝向观察者的空间中的大的反射器阵列光学装置。
【专利附图】

【附图说明】
[0037]图1是概念性地图示根据本发明的实施方式的反射器阵列光学装置的示例性配置的示意性立体图。
[0038]图2是图示图1的反射器阵列光学装置的操作的解释性示意性立体图。
[0039]图3是示意性地图示根据本发明的实施方式的反射器阵列光学装置的二面角反射器阵列光学元件的一部分的示意性部分平面图。
[0040]图4是示意性地图示图3的二面角反射器阵列光学元件的一部分的二面角反射器的部分分解的示意性立体图。
[0041]图5是示意性地图示根据本发明的另一实施方式的反射器阵列光学装置的二面角反射器阵列光学元件的一部分的示意性部分平面图。
[0042]图6是示意性地图示图5的二面角反射器阵列光学元件的一部分的二面角反射器的部分分解的示意性立体图。
[0043]图7是示意性地图示根据本发明的另一实施方式的反射器阵列光学装置的二面角反射器阵列光学元件的一部分的示意性部分平面图。
[0044]图8是示意性地图示图7的二面角反射器阵列光学元件的一部分的二面角反射器的部分分解的示意性立体图。
[0045]图9 (a)是沿着图8的线A-A截取的截面图，以及图9(b)是沿着图8的线B-B截取的截面图。
[0046]图10是示意性地图示根据本发明的实施方式的二面角反射器阵列光学元件的一个截棱锥的立体图。
[0047]图11是概念性地图示根据本发明的实施方式的用于反射器阵列光学装置的二面角反射器阵列光学元件的二面角反射器阵列光学元件模制品的平面图。
[0048]图12是概念性地图示从图11的二面角反射器阵列光学元件模制品切割的二面角反射器阵列光学元件的示意性平面图。
[0049]图13是概念性地图示根据本发明的实施方式的用于反射器阵列光学装置的二面角反射器阵列光学元件的二面角反射器阵列光学元件模制品的平面图。
[0050]图14是概念性地图示从图13的二面角反射器阵列光学元件模制品切割的二面角反射器阵列光学元件的示意性平面图。
[0051]图15是概念性地图示根据本发明的另一实施方式的二面角反射器阵列光学元件的示意性平面图。
[0052]图16(a)至16(e)是示意性地图示用来解释在用于制造根据本发明的反射器阵列光学装置的第一方法中将二面角反射器阵列光学元件接合在一起的步骤的过程的两个二面角反射器阵列光学元件的立体图。
[0053]图17(a)至17(c)是概念性地图示其中根据本发明的实施方式的四个二面角反射器阵列光学元件被接合在一起的反射器阵列光学装置的示意性立体图。
[0054]图18(a)至18(d)是示意性地图示用来解释在用于制造根据本发明的反射器阵列光学装置的第二方法中将二面角反射器阵列光学元件接合在一起的步骤的过程的两个二面角反射器阵列光学元件的立体图。
[0055]图19(a)至19(e)是示意性地图示用来解释在用于制造根据本发明的反射器阵列光学装置的第三方法中将二面角反射器阵列光学元件接合在一起的步骤的过程的两个二面角反射器阵列光学元件的立体图。
[0056]图20(a)和20(b)是概念性地图示根据本发明的另一实施方式的具有接合在一起的四个二面角反射器阵列光学元件的反射器阵列光学装置的示意性立体图。
[0057]图21 (a)和21 (b)是概念性地图示根据本发明的另一实施方式的具有接合在一起的四个二面角反射器阵列光学元件的反射器阵列光学装置的示意性立体图。
[0058]图22是示出根据本发明的实施方式的反射器阵列光学装置的一部分的显微照片。
[0059]图23(a)至23(f)是概念性地图示根据本发明的另一实施方式在用于制造反射器阵列光学装置的方法中的两个二面角反射器阵列光学元件的示意性立体图。
[0060]图24(a)和24(b)是概念性地图示根据本发明的另一实施方式的具有接合在一起的四个二面角反射器阵列光学元件的反射器阵列光学装置的示意性立体图。
[0061]图25(a)至25(f)是概念性地图示根据本发明的另一实施方式在用于制造反射器阵列光学装置的方法中的两个二面角反射器阵列光学元件的示意性立体图。
[0062]图26(a)和26(b)是概念性地图示根据本发明的另一实施方式的反射器阵列光学装置的示意性立体图。
【具体实施方式】
[0063]现在，参考附图，将对根据本发明的实施方式的反射器阵列光学装置进行描述。
[0064]图1是示意性地图示根据实施方式的反射器阵列光学装置3的配置的立体图。总体上以使得相同的二面角反射器阵列光学元件6、7、8以及9(四个更小的面板)在一个平面上彼此接触、使得与接合在一起的其端面平行布置的方式将反射器阵列光学装置3配置为一个更大的面板。此外，四个二面角反射器阵列光学元件6、7、8以及9中的每一个都具有被并排地提供以便位于同一平面上的多个二面角反射器61。每一个二面角反射器61都由两个相互正交的镜面61a和61b组成。若干二面角反射器61被对齐成被布置在阵列中，即，在网格图案中。二面角反射器阵列光学元件6、7、8以及9被接合在一起以便形成多个二面角反射器61的共同阵列区。如图1中所示，四个二面角反射器阵列光学元件6、7、8以及9被配置为这样的方式，即，使得二面角反射器阵列光学元件6、7、8以及9的基板的端面60a被接合在一起，使得所有二面角反射器61的镜面61a和61b的交线CL与所有二面角反射器阵列光学元件的主平面的法线相平行。
[0065]如图2中所示，当被观察物4被朝向反射器阵列光学装置3的主平面的一侧放置时，反射器阵列光学装置3在朝向装置的主平面的另一侧的空间中形成被观察物的实像5 (实镜像)。也就是说，反射器阵列光学装置3能够在针对作为对称表面的元件平面6S的表面对称位置处形成被观察物4的实镜像5。反射器阵列光学装置3的元件平面6S是总体地与构成二面角反射器61的两个镜面61a和61b中的每一个相垂直的虚平面。注意的是，因为二面角反射器61与反射器阵列光学装置3的整个尺寸(大约几十cm至几m)相比是非常小的(大约μπι)，所以二面角反射器61的整个合集在图1和2中用灰色加以表达，并且其内角的朝向概念地用V形加以表达。
[0066]图3是具体地图示四个更小的平面的一个示例的二面角反射器阵列光学元件的一部分的部分平面图。二面角反射器阵列光学元件6由布置在网格图案中的多个矩形平行六面体突出部40和用于支持这些突出部的基板60组成，突出部40和基板60整体地由透明材料模制。各自都具有相同的棱柱形状的多个矩形平行六面体突出部40在二面角反射器阵列光学元件6的表面上被对齐。二面角反射器阵列光学元件6具有平的背面。
[0067]图4是图示图3的二面角反射器阵列光学元件6的一部分(4X4个矩形平行六面体突出部40)的立体图。凸出的突出部40具有与基板60的主表面垂直的四个侧面。矩形平行六面体突出部40中的每一个的两个相邻的正交侧面的内壁表面61a和61b充当二面角反射器61。通过基板60入射并且被导向矩形平行六面体突出部40的内壁表面61a和61b的光束在内壁表面61a和61b (镜面)上被反射两次，并且接着通过矩形平行六面体突出部40的顶面透射。
[0068]用于制造二面角反射器阵列光学元件的方法包括其中采用的是诸如丙烯酸这样的树脂和铸模的注入成型方法和热压成型方法。能够在与突出部相对应的形状(矩形平行六面体或立方体)通过纳米加工被制造在金属母板上之后通过逆电成型(reverseelectroforming)方法来制造诸如压模这样的模具。作为用于制造二面角反射器阵列光学元件的其它方法，例如，直接X射线光刻方法能够被采用来直接地在透明树脂基板上制造具有四个垂直侧壁的多个矩形平行六面体或立方体。
[0069]另一方面，作为二面角反射器61，除将从透明基板的表面凸出的透明矩形平行六面体突出部的内壁用作镜面之外，还能够采用穿透基板的立方通孔50的内壁。
[0070]图5是图示根据另一实施方式的能够构成反射器阵列光学装置的一个二面角反射器阵列光学元件6或一个更小的面板的一部分的平面图。各自具有相同的立方形状的多个通孔50在二面角反射器阵列光学元件6的表面上被对齐。图6是图示图5的二面角反射器阵列光学元件6的一部分(4X4个立方通孔50)的立体图。立方通孔50的四个内侧面与基板60的主表面垂直。立方通孔50的两个相邻的正交侧面或内壁表面61a和61b是二面角反射器61。二面角反射器阵列光学元件6由由透明材料形成的基板60和穿透该基板并且被布置为网格图案的多个立方通孔50组成。如图6中所示，从基板60的一个表面入射并且被导向立方通孔50的内壁表面61a和61b的光束在内壁表面61a和61b上被反射两次，并且接着从立方通孔50的另一个表面透射。
[0071]具有多个通孔的二面角反射器阵列光学元件能够通过这样的方法来制造，S卩，在金属母板中通过纳米加工制造光孔的倒形状，使得通过在其上电成型来执行诸如铝或镍这样的金属的反向转移；并且最后去除金属母板。
[0072]此外，图7是图示根据又一个实施方式的四个更小的面板中的一个的二面角反射器阵列光学元件6的一部分的平面图。图8是图示图7的二面角反射器阵列光学元件6的一部分(4X4个截棱锥的突出部51)的立体图。二面角反射器阵列光学元件6由透明材料形成的基板60和在网格图案中整体地在其上模制的多个截棱锥的突出部51组成。各自具有相同的棱柱形状的多个截棱锥的突出部51在二面角反射器阵列光学元件6的表面上被对齐。截棱锥的突出部51的四个内侧面中的两个与基板60的主表面垂直，并且其它两个侧面充当相对于基板60的法线倾斜的锥形表面。截棱锥的突出部51的两个相邻的正交内壁表面61a和61b是二面角反射器61。形成在模制品(molded article)表面上的凸出的突出部设置有锥形表面或所谓的“拔模锥度”，从而促进从诸如压模的模具去除模制品或二面角反射器阵列光学元件。
[0073]如图8中所不,从基板60入射并且被导向截棱锥的突出部51的内壁表面61a和61b的光束在内壁表面61a和61b上被反射两次，并且接着从截棱锥的突出部51的顶面透射。
[0074]现在，将对具有截棱锥的突出部51的一个二面角反射器阵列光学元件6进行具体描述。图9示出了沿着图8的线A-A和B-B截取的放大的部分截面图。图10是示意性地图示二面角反射器阵列光学元件的截棱锥的一个突出部51的立体图。
[0075]图8中所示出的截棱锥的每个突出部51都设置有两个正交侧面(镜面61a和61b)作为二面角反射器61，并且除只是形成二面角反射器的顶面和底面的两个镜面以外的侧面62a和62b被以相对于基板60的主表面的法线的特定角度(倾斜表面)形成。图8未不出侧面62a，因为侧面62a被隐藏在截棱锥的突出部51后面。图9中所图示的截棱锥的突出部51的尺寸H、L以及D和角度Θ采取以下值:高度H= 170 μπι、顶部四方表面的边L =150 μ m，距离D = 10 μ m，以及锥度角Θ =108°。截棱锥的突出部51具有考虑到在树脂成型时的拔模锥度的倾斜表面(相对于与基板垂直的平面在18度的角度下)。然而，这个值仅是典型值，并且本发明不限于此。
[0076]如图10中所示，截棱锥的突出部51具有与基板60形成为一体的底面52和具有比底面52的面积更小的面积的顶面53。截棱锥的突出部51由包括二面角反射器的正交侧面61a和61b的立方部分C以及包括作为平面表面的除与立方部分C形成为一体的二面角反射器以外的侧面62a和62b的锥形部分T组成。截棱锥的突出部51被配置为使得四个侧面61a、61b、62a和62b中的两个正交侧面61a和61b被形成为与基板60垂直的平面表面(二面角反射器61)，并且除那两个侧面以外的侧面62a和62b被形成为被倾斜的平面表面，使得与截棱锥的突出部51的基板相对的平面表面(顶面)小于朝向基板60的平面表面(底面)。根据树脂成型或热压成型方法，可以在具有良好的制模脱模性(moldreleasability)的薄平基板60上形成当从上面查看时每个都一般地具有截棱锥形状(具有，具有正方形底面)的许多突出部51 (例如，具有50至200 μπι的边)。优选的是，侧面62a和62b相对于基板60的法线以大于等于5度并且小于等于25度的倾角倾斜。因为大于等于5度的倾角在树脂成型方法中将充当所谓的“拔模锥度”，所以这将促进从模具去除二面角反射器阵列光学元件6的模制品。当考虑从压模去除二面角反射器阵列光学元件6时，更大的倾角将是优选的。然而，过度角度将使截棱锥的突出部51的顶面(透射在二面角反射器61上所反射的光)的面积被减少并且从而使被观察物的实像(实镜像)变暗。另一方面，充足的顶面面积将导致截棱锥的突出部51的底面面积的增加，并且因此导致每单位面积的二面角反射器61数目的减少，从而同样使被观察物的实像(实镜像)变暗。为了检查这些相互对立的现象，使用具有各种倾角的压模来进行成型实验。结果，发现前述倾角优选地是大于等于5度并且小于等于25度。截棱锥的突出部51包括除形成二面角反射器61的两个侧面以外的两个表面(不包括顶面和底面)，并且那两个表面像上面所描述的那样倾斜。在这里，所述两个表面可以具有或者可以不具有相同的倾角。
[0077]如图4、6以及8中所示，二面角反射器阵列光学元件6中的任何一个都被配置为使得由二面角反射器61中的每一个的两个正交侧面61a和61b所形成的交线CL与基板60的主表面正交。二面角反射器61各自都沿着规则的网格点被对齐，使得由所有正交侧面61a和61b形成在基板60上的内角被朝向在相同的朝向上。也就是说，所有二面角反射器61都在矩阵中被以相同的间距对齐并且与基板60形成为一体，使得与基板60的主表面垂直，并且允许正交侧面61a和61b的内角的朝向在特定的方向上被对齐。例如，多个相同的矩形二面角反射器61可以被布置于矩形基板60上的矩形布置中。从光学观点看不总是需要规则地对齐二面角反射器61。然而，优选地以规则地布置的方式制造二面角反射器阵列光学兀件。
[0078]如图1中所示，四个二面角反射器阵列光学元件6、7、8以及9被一起接合在基板60的平面端面60a上，使得所有二面角反射器61的正交侧面61a和61b的交线CL (图4、6以及8)与基板60的法线平行。彼此相邻的二面角反射器阵列光学元件6被相对于彼此布置并且接合在一起，使得多个二面角反射器61的正交侧面61a和正交侧面61b被与相应的对应物平行地对齐。彼此相邻的多个二面角反射器阵列光学元件被相对于彼此布置，使得多个二面角反射器61的正交侧面61a和61b的内角的朝向被与彼此对齐。因此可以获得投射被观察物的明亮实像的大的反射器阵列光学装置3。
[0079][用于制造反射器阵列光学装置的第一方法]
[0080]首先，将对在被接合在一起之前的二面角反射器阵列光学元件的预处理进行描述。
[0081]图11图示了用于二面角反射器阵列光学元件的二面角反射器阵列光学元件模制品。为了在树脂成型方法的制造过程中将二面角反射器阵列光学元件模制品M从模具中拉出，二面角反射器阵列光学元件模制品M在多个二面角反射器61的阵列区Ma周围设置有周边缘PR，其中二面角反射器61被整体地模制在基板60的主表面上。因为周边缘PR对于接合来说是不需要的，所以周围的周边缘PR使用诸如丙烯酸刀具这样的切割装置沿着在阵列区Ma边界附近的直线(虚线示出切割线)被切掉，从而从阵列区Ma获得矩形二面角反射器阵列光学元件6(图12)。如图12中所示，二面角反射器阵列光学元件6具有与二面角反射器61的正交侧面61a和61b平行的平面端面60a。
[0082]此外，如图13中所示，为了获得期望形状的二面角反射器阵列光学元件6，同样可以沿着直线(虚线示出切割线)切割周围的周边缘PR和阵列区Ma的一部分。例如，通过沿着二面角反射器61的内角的二等分线(45° )和与该二等分线垂直的线切割阵列区Ma来获得矩形二面角反射器阵列光学元件6(图14)。如图14中所示，结果得到的矩形二面角反射器阵列光学元件6的基板60具有以45度的角度和正交侧面61a和61b相交的平面端面 60a。
[0083]如图15中所示，同样可以从二面角反射器阵列光学元件整体的模制品切割具有平面端面60a的矩形二面角反射器阵列光学元件6，所述平面端面60a在基板60上以大于零度并且小于45度的角度□和正交侧面61a和61b中的一个相交。注意的是，图11至15用灰色图示二面角反射器61的整个合集，并且用V形概念地表达二面角反射器61的内角的朝向。
[0084]在这里，在周边缘PR或类似物已被切割的情况下，二面角反射器阵列光学元件6的边缘的截面保持为粗糙表面。需要用研磨剂抛光这个粗糙截面，使得制成该截面的镜面。此外，二面角反射器阵列光学元件6的边缘的截面优选地用研磨剂加以抛光，使得不成为波形曲面而是平面表面。要被采用的研磨剂可以是在商业上可获得的塑料清洁剂(例如，由S0FT99公司制造)。使用与研磨剂一起变湿的织物或BEMCOT将二面角反射器阵列光学元件6的截面抛光一会儿，并且最后用水清洗。另一方面，当研磨剂已进入二面角反射器61的阵列区Ma时，粘附到二面角反射器61的阵列区Ma的研磨剂用超声波清洗器加以去除。
[0085]现在，参考图16，将对通过将图12中所示出的两个二面角反射器阵列光学元件6接合在一起来制造反射器阵列光学装置的过程进行描述。注意的是，图16强调并且概念性地图示了二面角反射器阵列光学元件6的截棱锥的4X4个突出部51以便指示二面角反射器的方向，并且因此其数目和尺寸未被准确地示出。
[0086]接下来，如图16(a)中所示，水溶性掩模材料63被用来覆盖在与要被粘附到彼此的两个二面角反射器阵列光学元件6中的每一个的基板60的端面60a相邻的基板60的主表面上的多个截棱锥的突出部51 ( 二面角反射器61)。
[0087]掩模材料63可以被用来完全覆盖其上放置有截棱锥的突出部51的区域，或者用来覆盖仅端面60a的附近的一部分(例如，距离基板截面的附近约2cm)。当在所制造的反射器阵列光学装置中通过截棱锥的突出部51传播的光束在截棱锥的突出部51的表面上被反射时，被夹住以保持在截棱锥的突出部51之间的间隙中的光学粘合剂可以引起反射条件的改变。掩模材料63用来防止这个。
[0088]存在一种可能性，即当具有乳化于水中的乙酸乙烯酯树脂的粘合剂被用作掩模材料63时，粘合剂会引起过高的粘合性，使得无法去除已渗入截棱锥的突出部51之间的掩模材料本身。相比之下，具有过低粘附力的基于橡胶的掩模材料无法提供良好的覆盖效果，使得基于橡胶的掩模材料可以在端面60a被粘附到彼此之前剥去基板的端。此外，当被用乙醇或类似物清洗时，由丙烯酸树脂制成的基板和截棱锥的突出部因为丙烯酸树脂具有低耐化学性而可能破裂。关于这点，该实施方式采用对基板具有良好粘附力的水溶性化学剂、GSI Creos Masking Sol (商标)作为掩模材料63。当二面角反射器阵列光学元件6的端面60a被粘附到彼此并且接着浸在水中以进行超声清洗时，这允许掩模材料被容易地去除。掩模材料63是具有对光学粘合剂的耐溶剂性和对二面角反射器阵列光学元件6的不可溶性的可剥去的成膜颜料。
[0089]现在，如图16(b)中所示，要被粘附到彼此的两个二面角反射器阵列光学元件6的基板端面60a发生接触，并且接着胶带64被贴上，从而在如在被粘附到彼此的基板的端面60a之间桥接的这样一种位置关系中耦合在基板60的主表面之间。在这里，两个二面角反射器阵列光学元件6的所有二面角反射器61与基板60的主表面垂直，并且正交侧面61a和61b的内角的朝向在特定方向上被对齐。
[0090]胶带64 (例如，Sellotape (商标))被贴到没有截棱锥的突出部51的基板的平面表面。对于胶带64来说非常重要的是在二面角反射器阵列光学元件6 (基板)的厚度的方向上不引起台阶高度，以便使接缝变得不明显。胶带64必须被贴上，以便不在胶带64下面引起皱纹或者夹住气泡。胶带64能够防止液态光学粘合剂穿透到基板的平面表面。
[0091]现在，如图16(c)中所示，以角边缘耦合的部分作为支点(旋转中心)，由胶带64在两个二面角反射器阵列光学元件6被接合在一起之前来提供所述耦合的部分，相邻基板的端面60a被打开，并且接着液态光学粘合剂70被供应到端面60a之间。在这里，其上形成有截棱锥的突出部51的表面(该表面与其上贴有胶带64的表面相对)被以V形状打开，并且接着一定数量的液态光学粘合剂70通过锥形喷嘴等被若干次分散到这里。要被采用的光学粘合剂70例如可以是具有一般地与形成基板60的树脂(诸如丙烯酸树脂)的折射率相同的折射率的UV固化树脂。这允许确保在接合之后穿过粘合层的光量，并且防止光在粘合层的边界上的反射，从而使接缝变得不明显。
[0092]如图16(d)中所示，当光学粘合剂70的一部分正通过在基板的端面60a之间和在掩模材料63之间的间隙被从掩模材料63的表面挤出时,两个二面角反射器阵列光学兀件6被接合在一起。在这里，通过提前与胶带64保持在一起，能够在其中被接合在一起的二面角反射器阵列光学兀件6的基板60的朝向突出部的主表面和与其相对的主表面被与相应的对应物对齐而不引起任何台阶高度的位置关系中执行结合。两个二面角反射器阵列光学元件6被相对彼此从两侧用力抵接，并且接着在被保持在这种状态下时，被用紫外线辐射照射以便使光学粘合剂70变硬。尽管从基板60的截棱锥的突出部51的侧面挤出了不需要数量的光学粘合剂70，但是将不出现问题，因为掩模材料63保护截棱锥的突出部51。
[0093]然后，胶带64被从已被接合在一起的二面角反射器阵列光学元件6剥离，使得掩模材料63被与光学粘合剂70的一部分相结合地从基板60的主表面去除(图16(e))。这允许获得其中相同的两个二面角反射器阵列光学元件6在一个平面上彼此接触以便被并排地布置并且连接在一起的反射器阵列光学装置3，元件6具有多个截棱锥的突出部51，其中正交侧面61a和61b的内角的朝向在特定的方向上被对齐。
[0094]如图16(d)中所示，可以采用比结合所需要的略微更大数量的光学粘合剂70，从而在从两侧彼此相向地抵接两个二面角反射器阵列光学元件6时，从掩模材料63抬高光学粘合剂70。这允许其中掩模材料63在超声清洗期间溶化和硬化的光学粘合剂70略微浮动，使得过度硬化的光学粘合剂70被容易地剥离，并且光学粘合剂被仅填充在基板的端面中间。以这种方式，当不需要数量的粘合剂被剥离时，光学粘合剂70所被粘附到的部分被有利地从掩模材料抬高。此外，因为过度硬化的粘合树脂被去除，所以能够优选地防止由于过度硬化的粘合树脂的透镜效应而导致的实镜像的清晰度的劣化。同样发现了二面角反射器阵列光学元件6的要被粘附到彼此的面应该被最好地抛光以具有尽可能平的镜面。在端面60a具有凸起和倾斜的情况下，甚至具有匹配折射率的紫外线固化粘合剂的使用由于在已粘合截面上的白浑浊而无法提供清楚的视图。
[0095]图16中所示出的步骤被重复以制造已被接合在一起的多组二面角反射器阵列光学元件6，并且通过对两个结合的组重复图16中所示出的步骤，像图17(a)中所示出的那样获得的是反射器阵列光学装置3，其中具有多个截棱锥的突出部51的相同的二面角反射器阵列光学元件6、7、8以及9(四个较小的面板)被并排地布置，并且在其间没有间隙的情况下在一个平面上彼此接触地连接在一起。以相同的方式，对如图3中所示出的二面角反射器阵列光学元件6重复图16中所示出的步骤以制造已被接合在一起的多组二面角反射器阵列光学元件6，并且通过对两个结合的组重复图16中所示出的步骤，像图17(b)中所示出的那样获得的是反射器阵列光学装置3，其中具有多个矩形平行六面体突出部40的相同的二面角反射器阵列光学元件6、7、8以及9 (四个较小的面板)被并排地布置并且在一个平面上彼此接触地连接在一起。以相同的方式，对如图5中所示出的二面角反射器阵列光学元件6重复图16中所示出的步骤以制造已被接合在一起的多组二面角反射器阵列光学元件6，并且通过对两个结合的组重复图16中所示出的步骤，像图17(c)中所示出的那样获得的是反射器阵列光学装置3，其中具有多个矩形平行六面体突出部40的相同的二面角反射器阵列光学元件6、7、8以及9 (四个较小的面板)被并排地布置并且在一个平面上彼此接触地连接在一起。
[0096][用于制造反射器阵列光学装置的第二方法]
[0097]首先，和上面所描述的第一制造方法一样，制备的是已被抛光以在基板60的端面60a上具有镜面的二面角反射器阵列光学元件6。然后，如图18(a)中所示，和上面所描述的第一制造方法一样，掩模材料63被用来覆盖在与要被粘附到彼此的两个二面角反射器阵列光学元件6中的每一个的基板60的端面60a相邻的基板60的主表面上的多个二面角反射器61。基板60的相对的平坦的背面也覆盖有掩模材料63a。
[0098]接下来，制备的是充当表面板和滑板S的平面平板65或可容易地在平板65上滑动并且具有相同厚度的平行平板。然后，如图18(b)中所示，每个都在滑板S上的两个二面角反射器阵列光学元件6被布置在平板65的相同平面上，使得要被接合在一起的二面角反射器阵列光学元件6的基板的端面60a彼此相对，并且端面60a从滑板S的端面彼此凸出。在这样的布置之前或之后，光学粘合剂70被供应并且粘附到要被接合在一起的基板的端面 60a。
[0099]然后，如图18(c)中所示，基板的端面60a被彼此相向地抵接并且接合在一起。滑板S的端面不与彼此接触而是保持与彼此间隔开。在这里，在这样的位置关系中执行结合，即，被接合在一起的二面角反射器阵列光学兀件6的基板60的朝向突出部的主表面和与其相对的主表面与相应的对应物对齐(而不引起任何台阶高度)。两个二面角反射器阵列光学元件6被相对彼此从两侧用力抵接并且接着在被保持在这种状态下时，用紫外线辐射照射以便使光学粘合剂70变硬。尽管从基板60的两个表面挤出了不需要的数量的光学粘合剂70，但是将不出现问题，因为掩模材料63保护截棱锥的突出部51，并且甚至基板60的相对平面背面同样被用掩模材料63a覆盖。
[0100]接下来，接合在一起的二面角反射器阵列光学元件6被拿掉了平板65上的滑板S。如同在上面所描述的第一制造方法，经结合的二面角反射器阵列光学元件被浸在水中以进行超声清洗，以便与光学粘合剂70的一部分相结合地从在基板60的主表面上的多个二面角反射器61去除掩模材料63和63a(图18(d))。这允许获得这样的反射器阵列光学装置3，即，其中具有多个截棱锥的突出部51的相同的两个二面角反射器阵列光学元件6被并排地布置，并且在一个平面上彼此接触地连接在一起。
[0101][用于制造反射器阵列光学装置的第三方法][0102]首先，和上面所描述的第一制造方法一样，制备的是已被抛光以在基板60的端面60a上具有镜面的二面角反射器阵列光学元件6。然后，如图19(a)中所示，和上面所描述的第一制造方法一样，掩模材料63被用来覆盖在与要被粘附到彼此的两个二面角反射器阵列光学元件6中的每一个的基板60的端面60a相邻的基板60的主表面上的多个二面角反射器61。
[0103]接下来，如图19(b)中所示，制备的是由诸如丙烯酸这样的透明树脂材料制成的透明平行平板66，并且光学粘合剂70被供应给透明平板66的相同平面。能够用刮条涂布机或类似物广泛地在薄层中将光学粘合剂70涂在透明平板66上。
[0104]接下来，如图19(c)中所示，在具有向其供应的光学粘合剂70的透明平板66上，两个二面角反射器阵列光学元件6被布置为使得其要被接合在一起的基板的端面60a彼此相对，并且接着光学粘合剂70被供应到要被接合在一起的基板的端面60a之间。二面角反射器阵列光学元件6被布置在透明平板66上，以不允许气泡进入光学粘合剂70。
[0105]接下来，如图19(d)中所示，基板的端面60a在透明平板66上的光学粘合剂70上被彼此相向地抵接，并且透明平板66和两个二面角反射器阵列光学元件6被接合在一起。在这里，在这样的位置关系中执行结合，即，朝向突出部的主表面和与其相对的二面角反射器阵列光学元件6的基板60的主表面被与相应的对应物对齐(而不引起任何台阶高度)。两个二面角反射器阵列光学元件6被相对彼此从两侧用力抵接，并且接着在被保持在这种状态下时被用紫外线辐射照射，以使光学粘合剂70变硬。
[0106]接下来，和上面所描述的第一制造方法一样，透明平板和经结合的二面角反射器阵列光学元件被浸在水中以进行超声清洗，以便与光学粘合剂70的一部分相结合地从在基板60的主表面上的多个二面角反射器61去除掩模材料63 (图19(e))。
[0107]接下来，尽管未图示，但是可以沿着经结合的二面角反射器阵列光学元件的外边缘切割(修整)透明平板。这允许获得这样的反射器阵列光学装置，其中，两个二面角反射器阵列光学元件被并排地布置，并且在一个平面上彼此接触地连接在一起。
[0108]此外，例如，如图20中所示，可以以与图19中所示出的制造方法相同的方式形成其中具有多个截棱锥的突出部的相同的四个二面角反射器阵列光学元件6、7、8以及9被接合在一起以及具有被接合到并且重叠在与二面角反射器61相对的基板60的主平面上的透明平板66的反射器阵列光学装置。在这种情况下，制备的是具有比相同的四个矩形二面角反射器阵列光学元件6、7、8以及9的总面积更大的面积的透明平板66。元件被布置为使得每一个元件的基板的角彼此相对并且其端面彼此相对。元件接着被接合在一起，使得角和端面被全部对接到相应的对应物。
[0109]以相同的方式，如图20(b)中所示，如图3中所示出的二面角反射器阵列光学元件6能够被用来获得反射器阵列光学装置3，其中具有多个矩形平行六面体突出部40的相同的二面角反射器阵列光学元件6、7、8以及9 (四个较小的面板)被彼此接触地并排地布置，并且在透明平板66上的一个平面上连接在一起。
[0110]在前述实施方式中，用于将二面角反射器阵列光学元件6粘附到彼此的端面60a被形成为与其上设置有二面角反射器的主表面相垂直的平面表面。然而，端面不限于此，而是还可以是以与主表面成一角度形成的平面表面。图21(a)和(b)示出了除了具有相对于其上设置有二面角反射器的主表面互补地倾斜的端面60aa以外，与根据图17(a)中所示出的实施方式相同的反射器阵列光学装置3，二面角反射器阵列光学元件彼此粘附。二面角反射器阵列光学元件6、7、8以及9每个都提前设置有端面60aa，作为以相同的角度倾斜但在相反方向上朝向的平面表面，并且接着通过前述第一至第三制造方法中的任何一个接合在一起，使得当被接合在一起时，设置有二面角反射器的主表面是连续的。以这种方式所提供的二面角反射器阵列光学元件6具有不垂直而是以一倾角结合的基板端面，从而使接缝变得不明显。例如，这在仅基板是与3_—样厚或更厚时是特别有效的。
[0111]此外，在针对其中二面角反射器由突出部来提供的类型的基板在厚度上和3_ —样厚或更厚时，在基板已被接合在一起之后抛光并且从而减少平面背面的厚度同样是有效的，以使得经结合的端面变得不明显。此外，因为抛光用来去除在结合时被从截面挤出的粘合剂，所以可以消除由于已挤出粘合剂的透镜效应而导致的图像的干扰。
[0112]根据在用于制造反射器阵列光学装置的前述第一至第三方法中使用胶带64、平板65或透明平板66的结合的步骤，能够在这样的位置关系中执行结合，即，朝向突出部的主表面和与其相对的二面角反射器阵列光学元件6的基板60的主表面被与相应的对应物对齐(而不引起任何台阶高度)。当相邻的基板60在主表面上具有台阶高度时，在已接合部分处的实镜像中发生失真。然而，前述接合步骤能够防止这样的实镜像失真。
[0113]图22是由根据本发明的实施方式实际上制造的反射器阵列光学装置所提供的显微照片。这张图片通过拍摄通过将具有以45度的角度和图14中所示出的正交侧面61a和61b相交的平坦端面60a的两个矩形丙烯酸树脂二面角反射器阵列光学元件6接合在一起所获得的反射器阵列光学装置的正面的一部分的图像来获得，所述结合通过根据参考图16所描述的第一实施方式的方法来执行，使得二面角反射器的侧面彼此对齐。这种反射器阵列光学装置实现了允许被观察物的明亮实像(实镜像)被形成在朝向观察者的空间中的大的实镜像形成光学系统。
[0114][用于制造反射器阵列光学装置的第四方法]
[0115]现在，参考图23，将对用于通过将两个二面角反射器阵列光学元件6接合在一起来制造反射器阵列光学装置的过程进行描述。注意的是，图23强调并且概念性地图示了二面角反射器阵列光学元件6的截棱锥的4X4个突出部51，以指示二面角反射器的朝向，因此其数目和尺寸未被准确地示出。
[0116]接下来，如图23(a)中所示，水溶性掩模材料63被用来覆盖在与要被粘附到彼此的两个二面角反射器阵列光学元件6中的每一个的基板60的端面60a相邻的基板60的主表面60b上的多个截棱锥的突出部51 ( 二面角反射器61)。
[0117]可以提供掩模材料63来完全覆盖其上放置有光学元件的截棱锥的突出部51的区域，或者覆盖端面60a的附近的仅一部分(例如，离基板截面的附近约2cm)。通过考虑后续步骤，掩模材料63还可以被形成为与约5mm至IOmm —样厚。当在所制造的反射器阵列光学装置中通过截棱锥的突出部51传播的光束在截棱锥的突出部51的表面上被反射时，被夹住以保持在截棱锥的突出部51之间的间隙中的粘合剂会引起反射条件的改变。掩模材料63用来防止这种情况。
[0118]存在一种可能性，即当具有乳化于水中的乙酸乙烯酯树脂的粘合剂被用作掩模材料63时，粘合剂会引起过高的粘合性，使得不能够去除已透入截棱锥的突出部51之间的掩模材料本身。相比之下，具有过低粘附力的基于橡胶的掩模材料无法提供良好的覆盖效应，使得基于橡胶的掩模材料可以在端面60a被粘附到彼此之前剥去基板的端部。此外，当被用乙醇或类似物清洗时，由丙烯酸树脂制成的基板和截棱锥的突出部因为丙烯酸树脂具有低耐化学性而可能破裂。关于这点，该实施方式采用对基板具有良好粘附力的水溶性化学齐U、GSI Creos Masking Sol (商标)作为掩模材料63。当二面角反射器阵列光学元件6的端面60a被粘附到彼此并且接着浸在水中以进行超声清洗时，这允许掩模材料被容易地去除。掩模材料63是具有对光学粘合剂的耐溶剂性和对二面角反射器阵列光学元件6的不可溶性的可剥去的成膜颜料。注意的是，粘合剂不必一定是光学粘合剂但可以是任何一个，只要粘合剂对掩模材料63具有粘附力。
[0119]接下来，如图23(b)中所示，要被粘附到彼此的两个二面角反射器阵列光学元件6的基板端面60a发生接触,并且接着胶带64被贴上,从而在如在已粘合基板的端面60a之间桥接的这样一种位置关系中稱合在基板60的主表面(与其上形成有突出部的主表面60b相对)之间。在这里，两个二面角反射器阵列光学元件6被对齐，并且与彼此发生接触，使得两个元件的所有二面角反射器61与基板60的主表面垂直，并且正交的侧面61a和61b的内角的朝向在特定方向上被对齐。
[0120]胶带64 (例如，Sellotape (商标))被贴到没有截棱锥的突出部51的基板的平面表面。对于胶带64来说非常重要的是在二面角反射器阵列光学元件6 (基板)的厚度的方向上不引起台阶高度，以便使接缝变得不明显。胶带64必须被贴上，以便不在胶带64下面引起皱纹或者夹住气泡。胶带64能够防止液态光学粘合剂穿透到基板的平面表面。
[0121]接下来，如图23(c)中所示，以耦合的部分作为支点(旋转中心)，由胶带64在两个二面角反射器阵列光学元件6被接合在一起之前来提供所述耦合的部分，相邻基板的端面60a被打开，并且接着液态光学粘合剂70被供应到端面60a之间。在这里，其上形成有截棱锥的突出部51的表面(该表面与其上贴有胶带64的表面相对)被以V形状打开，并且接着一定数量的液态光学粘合剂70通过锥形喷嘴等被若干次分散到这里。要被采用的光学粘合剂70例如可以是具有一般地与形成基板60的树脂(诸如丙烯酸树脂)的折射率相同的折射率的UV固化树脂。这允许确保在接合之后穿过粘合层的光量，并且防止光在粘合层的边界上的反射，从而使接缝变得不明显。
[0122]如图23(d)中所示，当光学粘合剂70的一部分正通过在基板的端面60a之间和在掩模材料63之间的间隙被从掩模材料63的表面挤出时,两个二面角反射器阵列光学兀件6被接合在一起。在这里，通过提前与胶带64保持在一起，能够在其中被接合在一起的二面角反射器阵列光学兀件6的基板60的朝向突出部的主表面和与其相对的主表面被与相应的对应物对齐而不引起任何台阶高度的位置关系中执行结合。两个二面角反射器阵列光学元件6被相对彼此从两侧用力抵接，并且接着在被保持在这种状态下时，被用紫外线辐射照射以便使光学粘合剂70变硬。尽管从基板60的截棱锥的突出部51的侧面挤出了不需要数量的光学粘合剂70，但是将不出现问题，因为掩模材料63保护截棱锥的突出部51。
[0123]接下来，胶带64被从被接合在一起的二面角反射器阵列光学元件6剥离，并且随后，在研磨步骤中，与具有基板60的突出部的主表面相对的主表面(平面表面)被抛光，从而比在接合时减少了基板60的厚度(图23(e))。在研磨步骤中，可以采用使用研磨剂对基板60绕它自己并且绕除自己以外旋转进行组合的典型的抛光技术或切割技术。因为研磨步骤允许去除光学粘合剂70的挤出或未填充的部分，所以可以制造其中至少在基板60的一个表面上的接缝是不明显的大面积反射器阵列光学装置。
[0124]接下来,与光学粘合剂70的一部分相结合地从基板60的主表面去除掩模材料63(图23(f))。这允许获得反射器阵列光学装置3，其中，具有正交侧面61a和61b的内角的朝向在特定方向上被对齐的多个截棱锥的突出部51的相同的两个二面角反射器阵列光学元件被并排地布置并且在一个平面上彼此接触地连接在一起。注意的是，去除掩模材料的步骤和研磨步骤可以遵循相反的顺序，也就是说，还可以在基板60已被抛光之后剥离掩模材料63。
[0125]如上面所描述的使用掩模材料的结合使得可以将光学粘合剂从突出部侧或胶带侧的挤出最小化。另一方面，作为试验的结果，发现了微量的光学粘合剂70被挤出到在掩模材料63下面或在胶带64下面的细长间隙中、或者相反地光学粘合剂未被充分地穿透并且导致气泡被留在其下面的这样的问题。发现了这些原因使得接缝容易变得明显。该实施方式旨在在研磨步骤中通过诸如抛光或切割这样的研磨方法来去除基板60，从而消除这些原因。在针对其中二面角反射器由突出部来提供的类型的基板在厚度上和3_—样厚或更厚时，在基板已被接合在一起之后抛光并且从而减少平面背面的厚度同样是有效的，以使得经结合的端面变得不明显。此外，因为抛光用来去除在结合时被从截面挤出的粘合剂，所以可以消除由于已挤出粘合剂的透镜效应而导致的图像的干扰。
[0126]此外，如图23(d)中所示，可以采用比结合所需要的略微更大数量的光学粘合剂70，从而在两个二面角反射器阵列光学元件6被从两侧彼此相向地抵接时从掩模材料63抬高光学粘合剂70。这允许其中掩模材料63在超声清洗期间溶化和硬化的光学粘合剂70略微浮动，使得过度硬化的光学粘合剂70被容易地剥离，并且光学粘合剂被仅填充在基板的端面中间。以这种方式，当不需要数量的粘合剂被剥离时，光学粘合剂70所被粘附到的部分被有利地从掩模材料抬高。此外，因为过度硬化的粘合树脂被去除，所以能够优选地防止由于过度硬化的粘合树脂的透镜效应而导致的实镜像的清晰度的劣化。同样发现了二面角反射器阵列光学元件6的要被粘附到彼此的面应该被最好地抛光以具有尽可能平的镜面。在端面60a具有凸起和倾斜的情况下，甚至具有匹配折射率的紫外线固化粘合剂的使用由于在已粘合截面上的白浑浊而无法提供清楚的视图。
[0127]图23中所示出的步骤被重复以制造已被接合在一起的多组二面角反射器阵列光学元件6，并且通过对两个结合的组重复图23中所示出的步骤，像图24(a)中所示出的那样获得的是反射器阵列光学装置3，其中具有多个截棱锥的突出部51的相同的二面角反射器阵列光学元件6、7、8以及9 (四个较小的面板)被并排地布置，并且在其间没有间隙的情况下在一个平面上彼此接触地连接在一起。注意的是，还能够不是在将两个二面角反射器阵列光学元件接合在一起时而是在掩模材料被留下情况下像图24(a)中所示出的那样将多个元件接合在一起时遵循图23(e)中所示出的研磨步骤。
[0128]当二面角反射器阵列光学元件6像图3中所示出的那样被使用时，图23中所示出的步骤被重复以制造已被接合在一起的多组二面角反射器阵列光学元件6，并且通过对两个接合的组重复图23中所示出的步骤，像图24(b)中所示出的那样获得的是反射器阵列光学装置3，其中具有多个矩形平行六面体突出部40的相同的二面角反射器阵列光学元件6、
7、8以及9 (四个较小的面板)被并排地布置并且在一个平面上彼此接触地连接在一起。
[0129][用于制造反射器阵列光学装置的第五方法][0130]接下来，如图25(a)中所示，水溶性掩模材料63被用来覆盖在与要被粘附到彼此的两个二面角反射器阵列光学元件6中的每一个的基板60的端面60a相邻的基板60的主表面上的多个截棱锥的突出部51中的全部(二面角反射器61)。提供掩模材料63以完全覆盖其上放置有光学元件的截棱锥的突出部51的区域，并且通过考虑后续步骤，掩模材料63被形成为与约5mm至IOmm —样厚。掩模材料63充当用于支承多个突出部51的辅助基板。
[0131]接下来，如图25(b)中所示，二面角反射器阵列光学元件被用粘合剂70接合在一起。在接合时，可以采用根据第一制造方法的胶带64。注意的是，要被采用的粘合剂70可以是除光学粘合剂以外的粘合剂，或对掩模材料63具有粘附力的任何一种粘合剂。
[0132]随后，如图25(c)中所示，与具有基板60的突出部的主表面相对的主表面(平面表面)被抛光。抛光用来如图25(d)中所示出的那样去除基板。也就是说，多个二面角反射器中的每一个的一部分(突出部的底面)和掩模材料63被露出。
[0133]提前制备的是具有与已被接合在一起的多个二面角反射器阵列光学元件的面积相同的面积或更大的面积的另一透明基板66或透明平板。
[0134]接下来，如图25(e)中所示，多个二面角反射器(突出部)被用光学粘合剂(未图示)重新布置在透明基板66上。也就是说，在研磨步骤中，基板通过在厚度上被研磨到零而被去除，并且接着二面角反射器中的每一个的一部分的露出表面和掩模材料在研磨步骤之后被用光学粘合剂(未图示)粘附到透明基板66的主表面。注意的是，透明基板66的主表面优选地是磨成镜面的表面。要被采用的光学粘合剂70例如是具有一般地与透明基板66由其制成的诸如丙烯酸这样的树脂的折射率相等的折射率的UV固化树脂。
[0135]最后，如图25(f)中所示，掩模材料63如同在第一制造方法中那样地与光学粘合剂70相结合地被去除。这允许获得具有透明基板66和粘附在其上的多个二面角反射器的反射器阵列光学装置3 (多个截棱锥的突出部51具有在特定方向上对齐的正交侧面61a和61b的内角的朝向)。尽管因为光学粘合剂也被用在结合到透明基板66的步骤中，掩模材料63的一部分可能会保持在透明基板66上，但是通过这个部分的光束不会对图像形成做什么，因而不引起问题。
[0136]如在这个实施方式中所图示的那样，如果已被接合在一起的基板60被完全去除，则接缝的问题被消除，从而使得可以证明高性能的大的反射器阵列光学装置。
[0137]例如，如图26(a)中所示，可以制造具有带多个截棱锥的突出部51 ( 二面角反射器61)的透明基板66的反射器阵列光学装置3。在这种情况下，能够以使得制备的是具有比相同的四个矩形二面角反射器阵列光学元件(未图示)的总面积更大的面积的透明基板66的方式来制造反射器阵列光学装置3 ;在掩模材料被留在多个截棱锥的突出部上情况下，相同的四个二面角反射器阵列光学元件彼此接触，并且与二面角反射器相对的基板的主表面被磨光，从而被去除；以及截棱锥的多个露出的突出部的底面被用光学粘合剂粘附到透明基板66。
[0138]以相同的方式，使用如图3中所示出的二面角反射器阵列光学元件6，可以制造具有带如图26(b)中所示出的多个截棱锥的突出部51 ( 二面角反射器61)的透明基板66的反射器阵列光学装置3。
[0139][附图标记列表][0140]6 二面角反射器阵列光学元件
[0141]6S元件平面
[0142]40矩形平行六面体突出部
[0143]51截棱锥的突出部
[0144]52 底面
[0145]53 顶面
[0146]60 基板
[0147]61 二面角反射器
[0148]61a、61b正交侧面(镜面)
[0149]62a,62b除二面角反射器以外的侧面(锥形表面)
[0150]63掩模材料
[0151]64 胶带
[0152]65平面平板
[0153]66透明平板
[0154]70粘合剂
[0155]CL镜面的交线
[0156]C立方部分
[0157]T锥形部分
【权利要求】
1.一种使位于一个主面侧的被观察物的实像形成到另一主面侧的空间中的反射器阵列光学装置，包括 被并排地布置在同一平面上的多个二面角反射器阵列光学元件，所述多个二面角反射器阵列光学元件中的每一个都包括:基板；以及多个二面角反射器，每个二面角反射器都具有至少两个正交侧面，所述正交侧面与所述基板的主表面垂直并且彼此正交，并且所述多个二面角反射器与所述基板形成为一体，使得所述正交侧面的内角的朝向彼此对齐，其中 所述多个二面角反射器阵列光学元件被配置为，所述基板的端面被接合在一起，使得所述多个二面角反射器的所述正交侧面的交线与所述基板的法线平行。
2.根据权利要求1所述的反射器阵列光学装置，其中，所述多个二面角反射器阵列光学元件中的彼此相邻的二面角反射器阵列光学元件被布置为使得所述多个二面角反射器的所述正交侧面的内角的朝向彼此对齐。
3.根据权利要求2所述的反射器阵列光学装置，其中，所述多个二面角反射器按照相同的间距排列成矩阵状，并且所述多个二面角反射器阵列光学元件中的彼此相邻的二面角反射器阵列光学元件被布置为使得所述多个二面角反射器的所述正交侧面彼此平行地对齐。
4.根据权利要求1所述的反射器阵列光学装置，其中，所述多个二面角反射器阵列光学元件中的每一个都由透明材料制成，并且所述多个二面角反射器中的每一个都是具有从所述基板凸出的棱柱形状的突出部。
5.根据权利要求4所述的反射器阵列光学装置，其中，所述棱柱形状具有与所述正交侧面的交线相对并且从所述基板的法线倾斜的侧面，并且是具有与所述基板一体的底面并具有比所述底面的面积更小的面积的顶面的截棱锥形状。
6.根据权利要求5所述的反射器阵列光学装置，其中，从所述基板的法线倾斜的所述侧面具有大于等于5度并且小于等于25度的倾角。
7.根据权利要求1所述的反射器阵列光学装置，其中，所述多个二面角反射器中的每一个都被形成为棱柱形状的孔，所述孔穿透所述基板并且其内壁的一部分是镜面而作为所述正交侧面。
8.根据权利要求1所述的反射器阵列光学装置，其中，所述基板具有与所述正交侧面中的一个侧面平行的端面。
9.根据权利要求1所述的反射器阵列光学装置，其中，所述基板具有以大于O度并且小于45度的角度与所述正交侧面中的一个侧面相交的平坦端面。
10.根据权利要求1所述的反射器阵列光学装置，其中，所述基板具有以45度的角度与所述正交侧面中的一个侧面相交的平坦端面。
11.根据权利要求1所述的反射器阵列光学装置，其中，所述基板的所述端面被磨成镜面。
12.根据权利要求1所述的反射器阵列光学装置，其中，光学粘合剂被仅填充在所述基板的所述端面之间。
13.根据权利要求1所述的反射器阵列光学装置，该反射器阵列光学装置包括被重叠在所述基板的所述主表面上的透明平板。
14.根据权利要求1所述的反射器阵列光学装置，其中，所述基板的彼此接合的所述端面相对于设置有所述多个二面角反射器阵列的所述主平面倾斜。
15.一种反射器阵列光学装置的制造方法，所述反射器阵列光学装置使位于一个主面侧的被观察物的实像形成到另一主面侧的空间中，所述方法包括以下步骤: 形成至少两个二面角反射器阵列光学元件，所述二面角反射器阵列光学元件包括:基板；以及多个二面角反射器，每个二面角反射器都具有至少两个正交侧面，所述正交侧面与所述基板的主表面垂直并且彼此正交，并且所述多个二面角反射器与所述基板形成为一体，使得所述正交侧面的内角的朝向彼此对齐； 用掩模材料覆盖与所述两个二面角反射器阵列光学元件各自的待粘接的基板的端面相邻的所述基板的主面部分的所述多个二面角反射器； 把粘合剂供应到待粘接的所述基板的端面之间，在把所述粘合剂的一部分从所述基板的端面之间挤出到所述掩模材料的表面的同时，将所述两个二面角反射器阵列光学元件接合在一起；以及 将所述掩模材料与所述粘合剂的一部分一起从所述基板的主表面上的所述多个二面角反射器去除。
16.根据权利要求15所述的制造方法，其中 所述接合的步骤包括以下步骤: 在将粘合剂供应到所述基板的端面间之前，使所述两个二面角反射器阵列光学元件的待粘接的所述基板的端面彼此接触，按照跨在所述粘接的所述基板的端面之间的位置关系，把胶带贴在所述基板的主面部分上而连接起来；以及 在接合所述两个二面角反射器阵列光学元件之前，以通过所述胶带连接的部分作为支点，使相邻的所述基板的端面彼此打开，把所述粘合剂供应到所述端面之间，然后使所述基板的所述端面彼此闭合，从而接合在一起。
17.根据权利要求15所述的制造方法，其中: 在所述接合的步骤中， 在将粘合剂供应到所述基板的端面间之前，把所述两个二面角反射器阵列光学元件布置于滑板上，使得它们以待粘接的所述基板的端面彼此相向且突出的方式布置在平板的同一平面上，并且把所述粘合剂供应到所述待粘接的所述基板的端面之间，然后使所述基板的端面彼此相向地抵接而接合在一起。
18.根据权利要求15所述的制造方法，其中: 在所述接合的步骤中， 把粘合剂供应到透明平板的同一平面上，以待粘接的所述基板的端面彼此相向的方式把所述两个二面角反射器阵列光学元件布置于被供应了所述粘合剂的所述透明平板上，并且把所述粘合剂供应到所述待粘接的所述基板的端面之间，使所述基板的端面彼此相向而抵接，以将所述透明平板和所述两个二面角反射器阵列光学元件接合在一起。
19.根据权利要求15所述的制造方法，其中，所述掩模材料包括水溶性掩模材料。
20.根据权利要求19所述的制造方法，其中，在去除所述掩模材料的步骤中，进行水中的超声波清洗。
21.根据权利要求15所述的制造方法，该方法包括以下步骤:在接合所述二面角反射器阵列光学元件的步骤之后并且在去除所述掩模材料的步骤之前，研磨与所述基板的形成有所述多个二面角反射器的主表面相反的主表面以形成镜面，使所述基板的厚度比接合时更薄。
22.根据权利要求21所述的制造方法，其中: 在用所述掩模材料覆盖所述基板的主表面部分的所述多个二面角反射器的步骤中，用所述掩模材料覆盖全部的所述多个二面角反射器； 在所述研磨步骤中，把所述基板的厚度研磨至零而去除所述基板，使所述多个二面角反射器各自的一部分和所述掩模材料露出； 所述制造方法在所述研磨步骤之后进一步包括以下步骤:将透明基板粘附到所述多个二面角反射器各自的一部分和所述掩模材料的露出面上。
23.一种通过权利要求22所述的制造方法所制造的反射器阵列光学装置， 该反射器阵列光学装置包括所述透明基板和粘附到所述透明基板上的所述多个二面角反射器，其中 所述多个二面角反射器均是具有顶面和至少两个正交侧面的突出部，所述正交侧面与所述透明基板的主表面垂直并且彼此正交，所述顶面与所述透明基板的所述主表面平行，并且所述多个二面角反射器被粘附到所述透明基板上，使得所述正交侧面的内角的朝向彼此对齐并且所述正交侧面的交线与所述透明基板的法线平行。
【文档编号】G02B5/136GK103998972SQ201280062399
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年10月16日 优先权日:2011年10月17日
【发明者】片野邦彦, 杉山贵, 北村雄树, 前川聪 申请人:斯坦雷电气株式会社, 独立行政法人情报通信研究机构