可變光陣列和可變製作方法

2023-06-08 19:24:51 5

專利名稱：可變光陣列和可變製作方法
技術領域：
本發明涉及透鏡陣列、製作透鏡陣列的方法、和各種透鏡陣列系統的構建。
背景技術：
使用彎曲的軸向單元的光學陣列，有若干應用。但是，過去的努力，是針對把這樣的單元用作淋浴間門的遮羞玻璃(聯接成陣列的一系列圓柱形玻璃)。迄今為止，尚未見有人把這樣的單元，製成光學質量單元的透鏡。即使存在這樣的努力，但在陣列中生產大量透鏡、生產非常小透鏡的陣列、和已經製成陣列製作工具之後修改透鏡特性的麻煩，都是困難的。這些是當前限制光學透鏡陣列的利用和使用範圍的全部不利因素。製作這樣的一種工具是昂貴的、極其困難的、也是一旦製作後不適合修改的。

發明內容
本發明採取完全不同的途徑，克服前述的缺點。具體說，本發明把聚焦處理的透鏡分為兩個或更多表面，每一表面上採納多個軸向光學裝置單元；作為例子，這裡「軸向光學裝置」包括圓柱透鏡的使用。在圓柱透鏡的情形，如果橫截圓柱的軸切割透鏡，切割露出的周線與沿透鏡別的地方橫向切割相同。
雖然本發明絕不限於圓柱透鏡，但它們是軸向光學裝置常見又容易理解的例子。類似地，雖然本發明涵蓋除光以外的能量(例如聲波和無線電波)，但本文將限於光，因為可見系統是十分熟悉的。
軸向光學裝置可以用模製法、機械加工法、或通過懸置膜法製作。如果使用懸置膜法，則有幾種選擇。首先，光學裝置兩側可以有透明的懸置膜。這種裝置導致的實際應用，包括多重成像裝置和背投影屏，兩者將在下面更詳細說明。其次，光學裝置一側可以用反射膜，導致的實際應用有，例如下面將更詳細說明的前投影屏，和共同待決的美國專利申請中說明那種類型的多重成像裝置，該專利的標題是「Reflective Multi-Image Surface」，於2004年11月18日申請。
本發明有力的實際震撼效果是，可在小的面積上建立大量光學單元(約每平方英尺90,000個分立的透鏡)，且無需改變透鏡單元的加工工具，卻可改變透鏡的曲率。
本發明對更大面積的適用性，從本文後面提供的更詳細說明，將變得十分明顯。應當指出，詳細說明連同表明本發明優選實施例的具體例子，僅用於示例說明的目的，不能認為是對本發明範圍的限制。


從詳細的說明和附圖，可以對本發明有更完整的了解，附圖有圖1A是第一軸向光學裝置單元的立面圖，該軸向光學裝置單元有接收光的彎曲表面和光輸出的平的表面，且輸出的光在焦平面聚焦成直線。
圖1B是第二軸向光學裝置單元的立面圖，該軸向光學裝置單元有接收光的平的表面和光輸出的彎曲表面，且輸出的光在焦平面聚焦成直線。
圖1C是立面圖，表明光的物理阻隔。
圖1D是立面圖，表明光的部分物理阻隔。
圖2A是第一和第二軸向光學裝置單元的立面圖，該兩個軸向光學裝置單元相互垂直放置，彼此以彎曲表面相對取向，還畫出通過該兩個軸向光學裝置單元的光的單個焦點。
圖2B是圖2A的頂視圖，其中該兩個軸向光學裝置單元相互垂直放置，彼此以彎曲表面相對取向，還畫出通過該兩個軸向光學裝置單元的光的單個焦點。
圖2C是圖2A的側視圖，這裡，該兩個軸向光學裝置單元相互垂直放置，彼此以彎曲表面相對取向，還畫出通過該兩個軸向光學裝置單元的光的單個焦點。
圖3A是第一和第二軸向光學裝置單元的立面圖，該兩個軸向光學裝置單元相互垂直放置，彼此以平的表面相對取向，還畫出通過該兩個軸向光學裝置單元的光的單個焦點。
圖3B是圖3A的頂視圖，其中第一和第二軸向光學裝置單元相互垂直放置，彼此以彎曲表面相對取向，還畫出通過該兩個軸向光學裝置單元的光的單個焦點。
圖3C是圖3A的側視圖，這裡第一和第二軸向光學裝置單元相互垂直放置，彼此以彎曲表面相對取向，還畫出通過該兩個軸向光學裝置單元的光的單個焦點。
圖4是按交叉關係排列的第一和第二軸向光學裝置單元的立面圖，彼此以彎曲表面相對取向，其中的光從光源發出並通過兩個交叉透鏡後被準直。
圖5是軸向透鏡單元陣列的立面圖。
圖6A是第一軸向透鏡單元陣列和第二軸向透鏡單元陣列的立面圖，該第一和第二軸向透鏡單元陣列相互垂直放置，彼此以彎曲表面相對取向，還畫出通過該兩個軸向光學裝置單元的光的一系列單個焦點。
圖6B是圖6A軸向透鏡單元陣列的另一個立面圖。
圖6C是圖6A的頂視圖，其中第一和第二軸向透鏡單元陣列相互垂直排列，彼此以彎曲表面相對取向。
圖7A是第一軸向透鏡單元陣列，以平的表面最接近第二軸向透鏡單元陣列圓拱表面的立面圖，其中第一陣列在第二陣列之上並垂直於第二陣列取向，還畫出最後結果的立面圖。
圖7B是圖7A所示實施例的側視圖。
圖7C是圖7A所示實施例的頂視圖。
圖8A是相互垂直取向的第一和第二軸向透鏡單元陣列重疊區域的頂視圖，該第一和第二軸向透鏡單元陣列以彎曲表面彼此相向，還畫出最後結果的隱藏線圖。
圖8B是圖8A所示相互垂直取向的第一和第二軸向透鏡單元陣列的立面圖，該第一和第二軸向透鏡單元陣列以彎曲表面彼此相向，還畫出最後結果的立面圖。
圖8C是相互成45度取向的第一和第二軸向透鏡單元陣列的頂視圖，該第一和第二軸向透鏡單元陣列以彎曲表面彼此相向，還畫出最後結果的隱藏線圖。
圖8D是圖8C所示相互成45度取向的第一和第二軸向透鏡單元陣列的立面圖，第一和第二軸向透鏡單元陣列以彎曲表面彼此相向，還畫出最後結果的立面圖。
圖8E是以套準(registry)取向的第一和第二軸向透鏡單元陣列的頂視圖，該第一和第二軸向透鏡單元陣列以彎曲表面彼此相向，還畫出最後結果的立面圖。
圖8F是圖8E所示套準取向的第一和第二軸向透鏡單元陣列的立面圖，該第一和第二軸向透鏡單元陣列以彎曲表面彼此相向，還畫出最後結果的立面圖。
圖9A是一種軸向光學單元陣列第一彎曲表面的側視圖。
圖9B是一種軸向光學單元陣列第二彎曲表面的側視圖。
圖9C是一種軸向光學單元陣列有隔板的第三彎曲表面的側視圖。
圖9D是一種軸向光學單元陣列一系列平的、形成尖頂的表面的側視圖。
圖9E是一種軸向光學單元陣列一系列不均勻彎曲表面的側視圖。
圖10畫出懸置在工具上的膜的立面圖。
圖11畫出有外部附件的模具的立面圖。
圖12畫出圖11的模具的立面組裝圖。
圖13畫出使用本發明的交叉光學陣列的背投影屏系統。
圖14說明一類實際應用的一般概念空間復用像消卷積器與相對光源的位置、複合像(Composite Image)、透鏡陣列(Lens Array)、和在兩個收視者角度區域(Viewer Angular Region)內兩個不同的可收視像(Viewable Image)，以及從選擇的透鏡源族(Lens SourceGroup)來的光線例子。
圖15畫出9乘9總共81像素的像素陣列，和一個源像(SourceImage)，該像素陣列由複合像構成，該源像由9個像素構成。
圖16說明當像被置於它的焦點上時透鏡的一般特徵，當中心光線從三個像素每一個來時，複合像中像素位置與可收視像的關係，和非常特殊的每一透鏡源族內像素的排列，根據折射光學裝置特徵的像素位置，使像素能量的發送方向，與構成源像的其他像素向收視者發送的方向相同。
圖17畫出三個透鏡的外形、焦距的匹配、大小、和相對複合像單元的位置，該三個透鏡利用每一透鏡把像單元分為不同方向，如圖16所示。在本圖畫出的例子中，疊加在9乘9透鏡源族上的9乘9透鏡陣列，將對圖14的空間復用單元消卷積，成為現在是可收視像的9個單獨的源像。
圖18畫出一維透鏡陣列。
圖19畫出兩維透鏡陣列。
圖20畫出玻璃珠屏的基本概念。
圖21畫出與玻璃珠關聯的串擾問題。
圖22畫出進入投影器的光，在圓柱透鏡中通過，並經背後有鏡面反射器的同一透鏡反射出去。
圖23畫出膜懸置裝置的一個例子，用於建立間隔緊密的圓柱透鏡陣列。
圖24說明膜的全部概念，在大塊的透光折射墊板材料上粘以圓柱形態的透光膜，又在大塊的墊板相反側粘以圓柱形態的反射膜。
圖25A畫出典型的單個基元的前立面圖，在該基元中，本發明中布局的作用，是產生投影屏反射基元陣列，它有許多優於傳統的前投影屏技術的優點，諸如高增益的改進的反差和多重成像能力。
圖25B畫出圖25A基元的側面立面圖。
圖25C畫出圖25A基元的立面側視圖。
圖26畫出高度可彎曲的屏，這裡小基元的大小，導致薄的可彎曲的屏。
具體實施例方式
下面對本發明優選實施例的說明，在性質上僅作為例子，而不是以任何方式限制本發明、本發明的應用、或使用。
軸向光學裝置在更細緻地深入本發明其他方面之前，解釋軸向光學裝置的概念，和本發明如何獲得軸向光學裝置，是有幫助的。下面將說明，軸向光學裝置可以通過機械加工法，或通過模製法獲得。
首先說明，軸向光學裝置可以通過機械加工法獲得。具體說，在銑削操作中，可以把一片與光學裝置兼容的材料，安裝在底盤上，並沿連續軸進給切割工具(例如球磨加工或其他切割形狀)，獲得連續的切割槽，該連續切割槽至少從某一觀察方向考察，是直線形的。然後移動底盤，產生從上述相同觀察方向考察也是直線形的切割槽，且與第一次切割槽接近平行。這些平行的切割槽產生軸向光學裝置。繼續更多的平行切割，能夠產生軸向光學裝置陣列。
另一種獲得軸向光學裝置的機械方式，是擠出工藝。軸向光學裝置可以通過擠出製作，而球形光學裝置不能通過擠出製作。擠出模具可以沿縱向機械加工，然後拋光。本發明使用軸向光學裝置的意義，可從前面一平方英寸表面上一百萬球形透鏡的例子中看到，如下面還要討論的，並且證明，通過使用軸向光學裝置的重疊，製造問題可以成千倍地縮減。
大致說來，有許多技術適合生產軸向光學裝置表面。其中包括製造工具，用該工具複製表面形狀合適的材料片。銑削、拉削、鑄造、衝壓、壓印、蝕刻、真空成形、電鑄成形、和擠出，是製造工具的一些可用的技術。通過在空腔中添加材料(注入、鑄造、沉積、沉降、光處理過程、擠出、等等)，通過材料的分離(銑削、拉削、蝕刻、光處理過程、等等)，和通過材料的變位(滾壓、平壓、壓印、熔融成形、等等)，能夠用這些工具製造分開的片。
I.交叉軸向光學裝置及其製作方法本發明使用兩個或多個軸向光學裝置單元，利用兩個或多個彼此間多少有些交叉的軸集合，把標準光學裝置(攝影機透鏡、投影器透鏡、顯微鏡透鏡，等等)呈現的兩軸聚焦過程，分為兩級或更多級的一軸級。按這種方式採用交叉的軸向光學裝置，使透鏡陣列的製作比標準的兩軸透鏡陣列製作更為實際和經濟。
在圖1A和圖1B中，平行的光線從上部垂直入射兩個透鏡(本發明不要求照射的光線彼此平行和/或垂直地射到透鏡表面，只為便於解釋涉及的概念)。圓柱透鏡把光聚焦成直線。就是說，聚焦的作用是沿一個方向的，即與透鏡圓柱的軸對齊的方向。光線在離開透鏡特定距離上收斂到一中心線，該特定距離取決於各種性質，包括，但不限於，圓柱的曲率和製作透鏡的材料的折射率。在光線會聚成線之後，如果它不被物理阻隔而中斷，光(在已經進入焦點之後)繼續離開該點而發散，發散角與原來進入光線的角一致。在會聚線的一側，光從不同方向收斂到會聚線。在會聚線的另一側，光在繼續傳播時發散。
但是，本發明包括整個地或部分地使用物理阻隔15和17的情形。部分的物理阻隔15和17也包括在本發明之內。物理阻隔15和17在圖1C和1D中畫出。使用部分的物理阻隔15和17的非限制性例子包括透鏡有效孔徑的控制；進入的光與已有像像素的相互作用，這種相互作用是通過包含該像的中間焦平面，以透射和/或反射形式進行的；和通過空間濾波對信息編碼。物理阻隔材料的例子，包括，但不限於照相膠片、CCD視頻晶片、和任何其他光敏材料。還有，可能需要部分的阻隔15和17。部分阻隔材料15和17的例子，是色濾波器陣列。這些濾波器安裝在陣列的焦平面中，用於產生複合的圖像，該圖像是進入的光的圖案與陣列焦點圖案之和。本發明不受該例的限制，因為存在許多其他的可能性，包括用無彩色阻斷器代替有色阻斷器。選擇性(部分)阻隔陣列的另外例子，是用作基於像的信息的編碼器/解碼器、幻燈透明膜、和照相膠片-因此可見，部分阻隔和完全阻隔15及17，可以指光的阻斷或單元的物理位置，從而可以是單元某些放在當中的透明部分，也可以是在某些區域用於空間濾波的完全的光阻斷單元，或者是它們的組合。
如果在圖1A和圖1B中第一圓柱透鏡14a和第二圓柱透鏡14b相互正交地對準，沿豎直方向堆疊，並沿橫向方向對準一般在12上畫出(也如圖2A、2B、2C、3A、3B、3C、和4所示)的進入光的路徑。則第一透鏡14a把進入光12聚焦於輸出光線16，形成直線18。兩個透鏡14a和14b的組合作用，是把光聚焦於點22。該點22近似表示，與兩個透鏡每一個關聯的兩組輸出光線16當認為無關時的交叉點。聚焦於點22的進入光，將近似為照射兩個圓柱透鏡重疊區域定義的區域的光。因此，交叉的圓柱透鏡能夠一起作為光收集器工作，如2A、2B、2C、3A、3B、和3C所示。圖2A、2B、和2C畫出以它們的曲面彼此相對的兩個透鏡，而圖3A、3B、和3C畫出以平面彼此相對的組合。
在此應當指出，例子中的透鏡不一定在一側是曲面和在另一側是平的。事實上，把交叉圓柱陣列放在同一片材料的相反側，與圖3A、3B、和3C畫出的布局是近似等價的。還應當指出，透鏡不一定凸的，雖然它是本發明討論中使用的圖的共同形狀。此外，本發明可以有相繼堆疊的任何數量的軸向光學裝置表面，只要該數量至少是二。
圖4畫出能用於準直光的交叉透鏡陣列，它能容易地用於收集光。在圖4中，從放在兩個透鏡14a和14b複合焦點的光源26發出的光28，能向透鏡14a輻照。然後，光16離開第一透鏡14b並發散和準直。準直的光30從第二透鏡14a輸出。受兩個透鏡重疊區域影響的光30，將比它從源26首先向外輻射的光28，被準直得更多。
圖5表明，一片材料上的表面能夠提供多於一個軸向光學裝置。在該圖中，包括五個圓柱透鏡的軸向透鏡陣列32，相互鄰接。(如圖9A-9E所示，本發明不要求在一個表面上的所有軸向光學裝置，都有相同的截面。)如更早討論的個別圓柱透鏡，一片有多個圓柱透鏡32a的材料，可與另一片有多個圓柱透鏡32b的材料交叉，從而產生兩維透鏡陣列，如圖6A、6B、和6C所示。在這些圖中，與每一圓柱透鏡單元關聯的特定疊置區20，是光收集器，它用落在區20的光產生它自己焦點24。在圖6A、6B、和6C中，從一個陣列32a的五個圓柱透鏡，橫向堆疊在第二陣列32b表面五個圓柱透鏡表面上，產生25個這種個別的區。
本發明的配置包括，一片材料上的每一軸向光學裝置，不必與同一片上其他軸向光學裝置相同。在圖6C中，25個疊置區以虛線為界畫出。但是，圖6A、6B、和6C中每一疊置區，沒有畫出都有光照射。這一點表明，當需要時，陣列中存在沒有光照射疊置區20每一單元的情形。
圖7A、7B、和7C畫出兩維透鏡陣列32a和32b，這裡的應用是許多源26發出的光的準直器，這些源26各位於軸向光學裝置32a、32b疊置20建立的透鏡32a、32b的焦點22上。實際上，這種情況是陣列32a、32b在圖6A、6B、和6C中使用的逆向使用。
兩套軸向光學裝置32a、32b的軸，不必相互垂直排列。例如，接著的圓柱光學裝置的例子，圖8A和8B畫出當軸彼此對齊時，結果是聚焦成4一系列平行線，人不是聚焦成點的陣列。當兩套軸的取向不平行時，如在圖8A-8D所示，開始出現聚焦成點。但是，由於它們的兩套軸彼此橫向取向，這些點是不對稱的。因此，在圖8A、8B、8C、8D、8E、和8F中，隨著該兩片彼此相對旋轉，照射光的會聚從類圓形到類橢圓形，到直線。類似的作用在如在較早所指出，軸向光學裝置不必有一致的共同形狀，也不一定需要有相同「腳印」大小或相同的目的，或除能夠以連續直線、圓、或可以採用的其他軸型處理過程以外其他共同特性的同一性。
然而，本發明的共同特性是，需要支持建立獨立光學單元陣列的光學效應。不論是指同一片材料的面上一套軸向光學裝置，還是指在另一面上個別軸向光學裝置，都是確實的。這是本發明的重要差別，有別於其他光學系統，諸如Fresnel透鏡，Fresnel透鏡的目的，是集體地為進入的平行光建立單一偏移或焦點。例如，當使用一個系統時，Fresnel光學系統企圖只建立景物的一個像。與Fresnel不同，當使用一個系統時，本發明支持產生大量景物的像。
當1000個軸向光學裝置陣列與1000個軸向光學裝置陣列交叉時，建立起一百萬個透鏡。
可用於本發明的軸向光學裝置截面的一些例子，在圖9A、9B、9C、9D、和9E中畫出。這些圖代表一些關鍵成形概念，雖然這些圖絕不是本發明可能實施例的窮舉表示。
本發明還涵蓋的配置有，埋在材料片中的軸向光學裝置，例如塑料、玻璃、或其他合適的透明材料中的直線腔。此外，只要合適，可以讓各種有折射和透明質量的液體或氣體流進系統，改變透鏡陣列的聚焦、彩色、和其他特徵。
目前經過本發明者構建並測試的優選實施例，是兩片軸向光學裝置的設計，該兩片軸向光學裝置通過澆鑄樹脂製作，軸向透鏡間隔1/16″，並有焦距1/8″。該兩片使用的軸向光學裝置，呈圓圓柱形狀，然後使它們交叉，如每個圖2A、2B、和2C，或圖3A、3B、和3C所示，產生如圖6A、6B、和6C和圖7A、7B、和7C畫出的陣列。雖然該具體實施例是目前優選的，但本發明不受本例中使用的形狀、大小、或製作技術的限制。
本發明極其有價值的特性是，它能以高的性能價格比製作兩維透鏡陣列，和有利於製作高空間密度的透鏡陣列，這種空間密度，若使用現有光學製作方法，如果不是不可能，也是不現實的。同樣，在本發明的若干實施例中，光學特徵即使在製成之後也能容易改變。
製成的陣列的應用，包括，但不限於如下光學例子光學計算、通信、和編碼；用於電影院、家庭招待會、或學校的後屏或前屏投影；廣告標誌和計分牌；軍用平視顯示器和虛擬實境系統的「眼鏡」，通過使選擇的像素準直，為每一眼睛顯示不同的三維像；以及其他。前面已經指出，本發明不限於光學應用。本發明還可用於電磁波譜的其他區，也可用於聲能和其他機械能。
II.使用懸置膜的彎曲的軸向光學裝置迄今為止，已經討論了採用機加工或模製的光學裝置的光學陣列。從現在起，討論一種完全不同的生產光學裝置的途徑-懸置膜。然後，討論採用該新懸置膜光學裝置的另外的實際應用。
在圖10中，通過製作一系列縱向切割槽，建立最好是1mm距離D的間隔的薄壁102，創建一種工具134。圖示的工具134有v形的縱向切割槽，但也可以有方形切割槽。可以順切割槽底部放置孔(未畫出)甚或溝，為不均勻壓力V提供通路。一張透明或反射的膜104，放在壁102之上。然後，通過壁102之間的孔(未畫出)，施加不均勻壓力V拉動膜104，於是形成彎曲的軸向光學裝置110。非常重要的是要了解，沒有進一步的光學裝置拋光，而為了有光學質量的表面，這是需要的。然後，在第一實施例中，把聚合物112澆注彎曲的軸向光學裝置110的後面，產生永久的有光聚焦能力的軸向光學裝置，如圖2A所示。優選的聚合物材料，可以從美國加州的Applied Poleramics，Incorperated of Benicia購得。從Applied Poleramics購得的優選專門材料，是266環氧樹脂和AU16聚氨基甲酸乙酯以及EFM15及EFM18酚醛。此外，光學裝置外側可以塗覆光學裝置保護表面，諸如薄的丙烯酸層，或聚乙烯層，以防氧化、磨損、或其他表面降質。這些塗料可從位於PA 19143，Philadelphia，S.54thStreet的PeabodyLaboratories Inc.購得，以商標名PERMALAC出售。可以改變不均勻壓力來改變軸向光學裝置的曲率。
在第二個實施例中，可以把透明工具100與膜104一起使用。這裡，彎曲的軸向光學裝置，可以隨著不均勻壓力的變化大小而連續變化。當投影的像通過彎曲的軸向光學裝置聚焦時，光學裝置的曲率可以通過改變不均勻壓力V的大小而變化，從而產生像焦點的變化。當使變化的焦點與變化的像或變化的收視者位置協調時，上述實施例非常有用。
在任一優選實施例中，任何膜104可以像用例如乙酸鹽、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、或丙烯酸，這裡的厚度最好在0.25密耳到1密耳之間。
當同時採用兩個按交叉關係彼此面對面的工具100時，容易看到建立了交叉的光學陣列。然後，膜104之間的空間用塑料填充(術語「塑料」一般是按它最廣泛的意義下使用，不表示限於「聚合物」)。一種優選的塑料是上面所指的環氧樹脂，由於它低的粘滯性，可以類似水那樣澆注膜之間，然後在那裡加熱並固化。這種用法可以參考圖11和12。在圖11和12中，一般以116表示模具。模具116有作為支承結構的支架118、基座120、穩定板122、立柱124、和間隔塊126。活頁128可使鉸接的門130側向開合和移動，以便進入內部的空腔。這些門130能使生產人員進入涉及固化前、後操作的全部必要部件，該固化前、後的操作包括二次微調。在圖12更清楚看到，模具116有門130、輻照器131、輻照器密封墊132、真空床134、和間隔密封墊136。工具100放進真空床134內，一側一個。從圖11更清楚看到，模具116的外側設有溫度傳感器陣列140，作為外部加熱源142(用高溫黏合劑襯背固定在門130上)；高溫流體入口管144；高溫流體出口管146；和真空管148。使用時，膜104放在真空床134兩側的兩個工具100的每一個上。把門130關閉，然後用門閂150把組件鎖住。通過真空管140施加不均勻壓力，拉動和懸置膜104，使之成為彎曲的軸向光學裝置形狀。兩張膜被相互拉開。應當指出，可以通過真空管140施加壓力，代替真空。於是，在澆注塑料，最好是環氧樹脂，並固化之後，結果得到最後的彎曲軸向光學裝置固體，外側彎曲並共有公共的中心。材料薄張(片)可以在變化的角度內是可彎曲的或剛性的，以便適應某種應用。薄張可以結合重力、黏合劑、溶劑、真空、融合、壓力、機械裝置、和其他任選項目使用。堆疊在一起的組合的邊緣，可以讓它敞開或密封(密封能保持清潔和用作流體容器；流體可以是氣體或液體或兩者的組合)。得到的陣列組件可以包括兩個或多個軸向生產的光學層，為適合應用，每一層在外形、最後階段、材料、或其他特徵上，可以相同或不同。
II.A.傳統的透鏡型應用得到的陣列組件可以自身獨立使用，或與機械、電子、或其他光學系統結合使用。特別是，在兩層膜104都是透明的情形，得到的透鏡陣列，可以與交叉陣列排列的可變軸向光學裝置寬度一起使用，用於校正像散、提供納米尺度的光效應、以每透鏡幾分之一毫米的量級進行調整、和在逐個像素的水平上準直。
II.B.背投影屏應用此外，可以製作非常高質量的背投影屏。從圖13可見，可以用得到的陣列組件形成背投影屏151。具體說，背投影源152把光通過交叉光學陣列的背投影屏151投影，產生可收視的像154。
II.C.空間復用像消卷積器應用作為用透明膜產生的陣列組件的第三種實際應用，可以建立空間復用像消卷積器(解碼器)。在這一類實際應用中，用透鏡陣列對復用像消卷積的方法，使在不同角度區域內的收視者將看到不同的個別源像。它代表從相同的源給出多於一個圖像的稜鏡技術的重大改進。像的數量可以在數百的量級，而不是用稜鏡可以達到的兩個或三個。還有，與稜鏡顯示的一根軸的限制比較，這些像可以通過沿多於一根軸的角度運動選擇。不用特殊的眼鏡獲得三維像的能力，也因本發明而大大增強。應用包括，但不一定限於，藝術作品、廣告、家居裝飾、包裝、表演會背景屏幕、和公共遊樂場。雖然本發明適用於透鏡式像而不適用於全息像，但本發明優於兩種現有技術系統。
為幫助了解，下面給出一些有助於理解本發明的術語的定義。
源像是個別的像，它的各單元是與其他源像單元的卷積，形成複合像。收視者在本發明的操作時期內，在一定的角度範圍內，看到特定的消卷積的源像，該特定的像與本發明可選擇的參數一致。當本發明收納若干個源像，各在不同角度可收視，但只有一個源像能起作用時，本發明的表現最為突出。
一個單元，或叫像素，是一「片」源像，定位在複合像的透鏡源族內，如圖15所示。
複合像，亦稱復用像(Multiplexed Image)，是所有源像按一定方式的卷積，該方式要能用本發明的透鏡陣列對每一源像消卷積，就是說，為收視者揀出每一源像的像素，使收視者看見一個相關的像。該術語亦稱物理複合像，它可以用各種材料製成，並放在透鏡陣列後面。一般說，沒有本發明提供的消卷積的幫助，眼睛看到的複合像類似無法理解的隨機點集合。
透鏡源族是透鏡陣列內單個透鏡後面的一族像素。一般在透鏡陣列中有多少個別透鏡，就有多少透鏡源族。在該優選實施例中，透鏡源族包括來自每一源像的至少一個像素。
透鏡陣列是置於複合像前的透鏡陣列。該陣列的每一透鏡，在它的下面有包含來自源像相應像素的透鏡源族。
可收視像是收視者看到的源像。該像是源像之一。是在它已經被透鏡陣列作用，從複合像中其他源像消卷積之後。
收視者角度區域是指就本發明而言的角度範圍，在此範圍中，收視者可以看到消卷積的源像。就是說，這是能夠看到可收視像的區。
在圖14中，畫出本發明該類實際應用的一般概念。圖上畫出光源152、複合像150、透鏡陣列156、和兩個收視者角度區域158內兩個不同可收視像154的相應位置，以及來自選擇的透鏡源族的示例光線。
圖15A畫出9乘9的像素陣列，總共81像素1a-9a、1b-9b、1c-9c、1d-9d、1e-9e、1f-9f、1g-9g、1h-9h、和1i-9i，這些像素構成一般以200表示的複合像。圖上還畫出一個源像220，它由9個像素1a-9i構成。複合像中每一像素1a-9i，是來自9個不同源像1a-9i之一的像素。來自源像的像素1a-9i，按專門的排列被映射到複合像200上。
圖中的複合像200由9個透鏡源族210陣列構成。每一源像220中的每一像素1a-9i，以數字和小寫字母標記。數字標識像素屬於一個唯一源像220，而字母指示每一像素在源像220中的位置。就是說，有相同小寫字母的像素，屬於相同的源族210，而有相同數字的像素，屬於相同的源像220。例如，以整數「1」指示的所有像素，屬於源像1。以小寫字母「a」指示的所有像素，屬於透鏡源族「a」。
像素222被放進專門的透鏡源族210中，以便一旦源像220被消卷積，成為可收視像200後，獲得源像220的相關性。就是說，像素全部從陣列按相同方向發送出去是不夠的，還必須按位置上適合建立像的正確重構來組織它們。圖16畫出複合像200中像素位置對可收視像220的關係。
透鏡源族210在複合像220內的排列，由像素包含的字母指示確定。透鏡源族210的排列，必須與源像220內像素的排列對應。就是說，複合像200內透鏡源族210的相對位置，必須與它們的源像220內像素1a-9i的相對位置對應。如果像素1a位於它的源像220的左上角，則包含該像素1a的透鏡源族210，必須位於複合像200的左上角。例如，利用圖16中的像素，複合像200中包含像素1a的透鏡源族210，必須放進複合像200的左上角，因為像素1a在源像1a中的位置是在左上角。
像素在每一透鏡源族210中的排列，是非常特殊的，像素的位置是與折射光學裝置特徵一致的，以便它的能量發送方向，與構成該源像的其他像素向收視者發送的方向相同，如圖16和17所示。應當認識，當位置變遷時，常常有一些浸潤，但在像指定的空間中，收視的絕大部分將沒有像的重疊。
本例在每一透鏡源族(9)中，使用一致的源像數目(9)和像素數目，決不應解釋為本發明的必要條件。正是源像內具有最高解析度的像素數目，而不是源像數目本身，確定透鏡源族的數目。例如，本發明可以只有一個源像和1000個源族，如果該源像包含1000個像素的話。
所有源像的解析度不必相同。例如，包含5個源像的系統，可以是一個源像有20個像素，而其餘4個源像有變化的較少的像素數目。因此，該複合像將有20個透鏡源族，但每一源族不一定包含來自源像的有較低解析度的像素。每一源族內像素的數目將是變化的，因為該數目取決於需要的可收視像的角度範圍。因此，這是由設計者在他們領域中的使用決定。
此外，透鏡源族中的像素無需有相同大小。要使可收視像有更大的收視者角度區域，可以使該像素比其他像素相應更大(這樣將降低可供其他可收視像使用的總的角度區域)。
複合像200適用於不透明的、透明的、非彩色的、有色的、偏振的、非偏振的、或它們的任何組合的材料。還可以把複合像200投影到背投影屏上。
用透鏡陣列來獲得散布的像素的消卷積，以便把可辨別的像向收視者投射。圖16以概略的方式，畫出當把放在透鏡224的焦點時，透鏡224的一般特徵。為便於這裡的討論，取本發明的透鏡陣列中透鏡之一作為透鏡224。來自與該透鏡關聯的透鏡源族的三個代表像素，分別以1a、4a、和7a表示。符號系統指出，這些像素來自源像1、4、和7，而它們在它們相應的源像中的位置，是在位置「a」(在本例中，對應於複合像200的左上角)。
圖16畫出來自三個像素1a、4a、和7a每一個的示例中心光線。從透鏡出射的光線是平行的，因為透鏡放在像素的焦距上。因此，來自每一像素的光線沿不同方向離開透鏡，該方向取決於透鏡特徵和像素位置。其結果導致圖16中三個不同位置所示的三個可收視像222，可在截然不同的收視者角度區域看到，使位於本發明透鏡不同方向的收視者，相應地看到不同的可收視像。
同樣重要的是要指出，把透鏡放在焦點位置，導致從每一像素來的光線「充滿」透鏡。這一點用圖16中像素7a來的光線表示。「充滿」的結果是無縫的可收視像，即使複合像中的源像像素之間存在間隔。
圖16畫出三個透鏡的外形，三個透鏡在焦距、大小、和相對複合像單元的位置都一致。每一透鏡把像單元分為不同的方向，如圖16所示。在該圖畫出的例子中，在9乘9的透鏡源族上疊置的9乘9的透鏡陣列，對圖14中的空間復用單元消卷積，成為9個單獨的源像，現在為可收視像。
透鏡陣列可以是沿一維彎曲的透鏡陣列32，如圖18中畫出的彎曲軸向陣列32，也可以是沿兩維彎曲的透鏡陣列，如圖19的例子所示，或者是該兩者的組合。陣列的選擇，以光學特徵適合使複合像消卷積，和把它向預先選定的收視者角度區域投影為準。
應當指出，不要求透鏡陣列內的透鏡「完美」，甚至不要求與該陣列內其他透鏡相同。如果一個透鏡有畸變，常常可在像平面調整，使畸變逆轉。具體說，能夠放置特定透鏡源族內的像素，使之與關聯透鏡中的任何缺陷或差別相適用。還有，對透鏡陣列在透鏡位置或焦距方面的對稱性或均勻性，沒有要求。
與收視像有關的光，可以通過背後照明、前照明、或該兩者的組合提供。在實時改變複合像的情形中，光源也可以來自投影器。光可以是無色的、有色的、偏振的、或非偏振的。
如上面的討論，收視者將看到多個可收視像。但是，每一可收視像只能在有限的收視者角度範圍(Viewer Angular Range)內看到。每一可收視像的收視者角度範圍，由複合像的設計和透鏡特徵預先確定。
在偏離光軸大角度的情形，透鏡的性能及幾何形狀，可能不能根據複合像上的信息給出合適的可收視像。在更大的離軸角的情形，通過把像的細節映射到隔板上，能夠獲得像素的內容，該隔板是本發明一些實施例中的單元。
在包括隔板的實施例中，在透鏡光學性能幾何範圍內，能使像素的光折射進需要方向，但不在透鏡光學性能幾何範圍內的光，仍然可用於照明沿透鏡邊緣的「壁」。這些壁，除每一透鏡隔板壁具有各自反射特徵外，簡單地類似於標準透鏡隔板，而當所有透鏡隔板被看作一個整體時，這些各自反射特徵將按照隔板整體上著色的圖形產生像。
目前本發明的優選實施例，是本發明的「基本」模型，其中容易進行修改。該基本模型包括，光源(或者是後屏投影器，或者是其他光源)、畫在材料上或投影在背投影屏上的複合像、透鏡陣列、和若干個源像。應當指出，這裡貫穿本具體實施方式
，凡論及單個投影器的地方，可以用多個投影器。
應當指出，本發明不但通過改變複合像的配置，還可以通過簡單地使透鏡陣列和複合像相互橫向移動，和通過改變彎曲軸向光學裝置的曲率及取向(角度及傾斜)，從而能夠改變發送可收視像的收視者角度範圍的方向。還有，可收視像的收視者角度範圍的數目和大小，能夠通過改變像素的大小，在複合像的設計中精細調節。這一步也可以用計算機控制作為複合像介質的背投影屏(包括TV屏)，實時完成。
可以設計系統，使當透鏡陣列良好聚焦時，只有來自一組高解析度源像的像素被消卷積，成為可收視像。但當透鏡陣列稍有散焦時，高解析度源像像素共同平均，形成低解析度源像的較大像素。就是說，每一透鏡源族內的像素族，形成低解析度源像的一個像素。該族像素被設計為共同平均，以便使該低解析度的源像有校正的亮度和彩色。
可收視像的收視位置不但能夠根據從複合像平面(CompositeImage Plane)的角度，還根據離本發明透鏡陣列的距離。這種效應能夠通過稍稍偏移源像的像素，使從透鏡陣列中各個透鏡發出的光束，不再沿相同的對每一透鏡都是平行的方向行進。代替每一透鏡都平行地發出光束，透鏡引導光的輸出，使光束在離複合像平面適度距離上交叉。這樣，能夠以一定方式組合距離和角度的作用，以便隨著收視者的移動，產生視覺上顯著變化的動態的跡象，這種移動不僅是在本發明透鏡陣列前的左、右和上、下移動，而且包括在本發明透鏡陣列前的遠、近移動。本發明的這個實施例，要求小心地處理涉及若干光學參數微妙折衷的設計。
III.使用反射膜的彎曲的軸向光學裝置以上對交叉軸向光學裝置各種實際應用的說明，是在軸向彎曲光學陣列為透明的環境中出現的。但是還要指出，另外的實際應用，可能出現在軸向彎曲光學陣列有一表面為反射的環境中。對有一側為反射的懸置膜104，給出完全新的實際應用。特別合適的易彎曲的、易變形的、一側是反射的膜104，包括美國PA 19007-1620，Bristol，145Wharton Road，Dunmore Corporation的鍍鋁的Kapton(0.5到1.0千分之一英寸厚)，和美國Arizona，Tucson的Sigma Technologies的鍍鋁聚酯。另一種合適的非金屬和反射膜，由3M公司生產和出售。
III.A.反射的多重成像表面一旦用上這種膜104，可以製作反射的多重成像表面。這種表面是下面共同待決的美國非臨時申請的主題，該申請的標題為ReflectiveMulti Image Surface，於2004年11月18日申請，本文全文收錄該申請，供參考。
III.B.前投影屏除了前述作為獨立應用主題的實際應用外，還可以建立前投影屏。下面對如何獲得這種屏給出的說明。
被投影像的反差，取決於可觀看的投影光強度相對於從背景源來的可觀看光強度。在收視環境中增加從背景源來的可觀看光強度，對應於降低觀看者看到被投影像較暗部分的能力，因此，在照明的收視環境中的反差極限，最常見的是由像單元中暗度的損失決定，而不是背景光對像較亮部分的影響決定。
假設投影中至少有足夠的光升到眼睛靈敏度閾值極限以上；還假設屏本身不會通過被投影像的橫向漫射(串擾)使反差降質；那麼，如果落在屏上的背景光最終沒有被觀看者看到，觀看者有能力看到被投影像中固有的反差。一種能夠達到排除背景光的方式，是從觀看者眼睛整個鄰域除去非投影光(例如使用暗室)。但當考慮產生這個問題的根源，是在收視環境中周圍的背景光被觀看者看到，不是環境光自身的存在，那麼顯然存在其他可供選擇的選項。據此，即使在強的環境背景光情況下，仍然能夠達到有利於維持被投影像固有反差的條件。藉助能使入射的任何背景光轉變方向，從觀看者視野離開的投影屏，能夠實現這一條件。
被投影到屏上的像的反差，通過增強像的亮度，通過降低背景光的影響，或通過兩者的組合，能夠改進。通過第一選項(增強亮度)改進反差，涉及限制被屏散射的投影光進入的體積，因而，可以從任何設定的投影光的量，獲得增強的被收視像的亮度。考慮第二選項(降低背景光)，通過限制投影器以外光源發射落在屏上的光的體積，把該體積發射的光重新引導到包含觀眾的體積中，這樣能夠改進反差。本發明為獲得這些反差的改進，引入另外的可能性。本發明作為反差增強屏的使用，能夠給出一種角度屏反射分布，其中來自投影器的光向收視者集中，並當收視者移到設計的收視者體積以外位置時，投影光急劇下降。因此，該強度的急劇下降，增加把多個非幹涉像放到一個屏上的可能性，而每一個像只能在它本身特有的收視體積內觀看。
本發明給出所有三種上述優良的屏單元。還有，與其他生產有類似性質的屏的可能方案相比，本發明的製作更容易。這一優點是從製作工具的簡易性和適度的材料費用產生的(只列舉兩種優良單元)。
已經採用其他技術，嘗試在投影的像上獲得增加的反差。例如，與簡單的漫射白反射表面(例如，白油漆和/或塑料漫射紙)相比，使用附著在反射紙表面230的小玻璃珠232，有強度優勢。小玻璃珠232起小透鏡的作用，把光228集中在比白油漆塗層和塑料漫射器更小的收視體積中。這種玻璃珠屏的基本思想，在圖20說明。
雖然用玻璃珠屏可以獲得光強度的一些增益，但串擾(像素間浸潤)是用塑料漫射器和/或玻璃珠屏觀察到的明顯惡化。在使用塑料漫射器的情形，光226的散射是頗為各向同性的，它能使光在漫射器內側向擴展。這種側向擴展引起投影像中反差的損失和空間精細單元的色整合(color integrity)。球形的玻璃珠232也在珠232間產生類似的側向擴展226。對該種串擾的其他原因是(1)折射率界面上光的多次內反射226，導致向側面方向的幾何遷移，和(2)隨著投影光接近球的外側邊緣(切線)，球形珠的曲率給出越來越高的入射角。按照Fresnel關係，反射係數隨切線角逐漸升高。這種情況即使在光228進入珠232之前，也使串擾問題加重。圖21畫出與珠232關聯的串擾問題。
很清楚，大多數折射球對把反射回去的投影光，聚焦到選擇的並銳限定的收視體積，是沒有貢獻的。只有球的一小部分，對該目的有幫助。剩餘部分產生的漫射作用，不但與鄰近的球232發生串擾，而且還把投影光送至遠離要求的收視體積226的區域。
本發明，雖然使用折射單元，但不採納那些把光反射進要求的收視體積沒有貢獻的折射形狀部分。結果，只有折射體選擇的部分被使用。此外，代替使用緊密裝填的玻璃球陣列，改用其他諸如雙向折射體，間隔緊密的折射圓柱單元(一維折射器)。正如已經說明的，採用的只有折射圓柱選擇的和合適的部分，否則，用玻璃球遇到的相同類型的串擾，也將順圓柱的橫軸發生。(注意，對本發明範圍內的「圓柱」，可以預見到非圓形截面的切片，準確的形狀則按限制把投影光反射到要求的收視體積的需要)。
入射投影器的光234進入圓柱透鏡238，然後，如果透鏡238後面是鏡面反射器240，則把光通過同一透鏡238反射出去，如圖22所示。透鏡陣列238的作用，是把反射的光236分散進一個橫切圓柱軸平面的平面，但不顯著分散進其他橫向平面。利用適當的參數選擇，能夠把反射的光236包含在小的、十分確定的分散角內。如果透鏡238的弧線適當，那麼大量進入的投影光以近似垂直的角度入射透鏡表面。這樣產生進入透鏡的光234的高百分比(比用玻璃珠方法有顯著更多的光，如在前面圖21所示)。
光進入效率增加的值的增大，超出把更多的光送交圓柱透鏡折射作用的需要。前表面反射的降低，對維持角度的銳截止分布是重要的。下面將簡要地討論，本發明力圖為投影光保留反射過程，以便在光已經通過圓柱透鏡之後，施加由反射表面反射的光。
如果需要增加光進入折射圓柱材料的百分比，可以用抗反射塗層塗覆圓柱表面，降低折射率突然變化的效應。在本發明中，把抗反射層添加到折射表面，容易用折射率小於圓柱表面折射率的膜達到，膜的理想抗反射折射率，是圓柱表面折射率的平方根。
即使不需要抗反射層，仍然可以用材料248為透鏡獲得非常高最後階段的表面。事實上，在本發明的一個製作實施例中，是用這種材料使表面的最後階段(折射和反射兩者)與表面的外形分開。這是對摺射和反射表面兩者，用懸置在窄的結構單元252之間的膜248實現的。圖23畫出懸置膜布局的一個例子，用於建立間隔緊密的圓柱(彎曲的軸向)透鏡陣列。
除了使用圓柱透鏡陣列256之外，本發明還在圓柱透鏡陣列256後面，使用非平面鏡面反射器258，從而使本發明成為一種反射折射系統。反射器的例子，是名義上圓柱(彎曲軸向單元)反射器258的間隔緊密部分的陣列。通過按類似於圖10折射陣列的製作方式，用膜懸置254、258建立該反射陣列256。圓柱反射鏡軸的取向，與折射圓柱不同。利用該非對齊條件，圓柱反射鏡258將使投影光沿軸分散，該軸與折射圓柱單元254產生分散的軸不同。圖24說明透光膜254的全部概念，該透光膜254以圓柱形態粘附在大塊的透光折射墊板材料256上，又在大塊的墊板256的相反側，粘以圓柱形態的反射膜258。(雖然圖上畫出折射單元254和反射單元258的軸成直角，但這不是本發明所有實施例的要求。)本發明中這種布局的作用，是產生投影屏基元矩陣，它有優於傳統前投影屏技術的許多優點，諸如高增益改進反差和多重成像能力。典型的單個基元，可以如圖25A、25B、和25C所示。
若干因素支配基元布局中透明的大快墊板材料256厚度的選擇(本發明在透明的大快墊板材料中，預留要麼氣體、液體、要麼固體的間隙)。在大多數情形中，避免基元到基元的串擾，是重要的。通過保持前、後表面之間的小的距離，能夠實現這一目的。折射的光偏折在表面發生，而內部材料除了提供聚焦空間外，沒有別的主要作用。對大多數設計，從折射表面到反射表面，必須有足夠的距離，以便光的橫向傳播。但是，厚度不應太厚，好讓光線在基元之間越過，從而離開與它們進入的基元不同的基元。如果基元260做得小，那麼厚度可以保持十分小，甚至能夠把屏262做得有高度可彎曲性。圖26畫出高度可彎曲的屏262，這裡小基元260的大小，導致薄的可彎曲的屏262。
上面各圖所示本發明的實施例，使用膜懸置來建立圓柱類透鏡和反射鏡陣列。這是有用的和唯一的特性，它有助於把反射器表面最後階段的建立，與反射器表面外形的建立分開。(注意，如在圖10和22所見，膜165或248可以稍稍與工具134或246接觸，仍然保持最後階段與外形的分開，只要膜依然懸置在負的工具刻痕上。雖然膜懸置有特別的優點，但本發明預見其他成形方法的使用，例如用注入模製、電鍍、沉積、蝕刻、和其他標準的化學和機械技術。)在優選的實施例中，簡單的工具134或246，是為一系列脊之間跨距上透明膜254和反射膜258的懸置而製備的。脊頂橫越它們的直線取向的形狀，可以是適合應用的任何幾何形狀，但一般說，淺波峰是理想的。本發明在較早陳述中預見，脊沿它的伸延的形狀，不一定是直線。事實上，在一些情況中，本發明預見，或者在脊的側面、在脊的深度中，或者兩者提供曲率的優點。
或者通過重力、離心力、磁力、電力、不均勻壓力、或者這些作用力的任何組合，利用施加的力，使懸置膜165或248變形到需要的外形(形狀)。在重力和離心力導致變形的情形中，膜165或248的彈性和質量是從力中得到變形的主要要素。利用磁力和電力的技術，工具底部跨距和膜之間的磁場及電場強度，與膜的彈性的組合，是基本要素。
在不均勻壓力的情形，膜165或248被可以分開在膜165或248每一側的流體(氣體、液體、或兩者的組合)包圍。把不均勻流體壓力施加於膜165或248的相反側，形成需要外形的均勻變形。
在任一或所有前述力的產生，使膜165或248變形為需要的外形中，通過溫度和膜165或248所在的其他物理和化學環境變數的應用，可以修改膜165或248的性質。本發明預見這種調節的應用。
圖10和22中看到用作膜懸置邊緣的一系列脊，已經被設計成相對於脊間深度足夠地高，使當變形到需要的外形時，膜165或248在懸置下面的面積中，必須不與它下面的工具134或246接觸。如果接觸確實發生，可以使對著工具的壓力保持很輕，以致工具的最後階段不被傳遞到(施加於)膜165或248的外形。(注意可以在懸置過程之前或之後塗布反射材料，兩者都在本發明預見之中。)當施加於懸置的膜165或248上的力，已經產生需要的形狀時，放上大塊的透明材料。然後，使(通過冷卻、化學作用、等等)該材料固化或凝固，固定透鏡的形狀。用於產生圓柱透鏡表面的膜165或248的化學、光學、和物理性質，可以顯著不同於大塊材料的對應性質，該大塊材料用於固定透鏡需要的光學外形。可以有利地選擇這些差別。例如，如果光學上透明的大塊材料256，是標準的環氧樹脂，那麼有數種透明膜的化學材料可用於產生更結實的保護，抵抗環境和機械(擦傷等等)對透鏡陣列的攻擊。此外，如更早的陳述，可以選擇膜165或248的折射率適當小於抵抗材料的折射率，從而為抵抗材料產生硬的抗反射防護層。
圓柱反射鏡陣列按與圓柱透鏡陣列製作方式相同方式製作。就是說，膜165或248被懸置在一系列脊上，並按透鏡陣列製作說明的方式變形，然後按大塊襯底使用的外形凝固。但是本例中，或者在懸置和凝固之前，之時，或之後，膜165或248要製成反射的。(如在更早的討論指出，圓柱反射器陣列的取向，在目的上不同於圓柱折射器(透鏡)陣列的取向。)在本優選實施例中，透鏡膜254和反射鏡膜258是用兩個面對面的工具同時懸置。擋板牆圍繞兩個工具邊緣放置，使大塊材料256能夠在兩個膜254和258之間澆注，然後它們成形為整體的一片，可以想像成圖24中的三個單元塌縮在一起。本發明預見，大塊的墊板256能夠按多個步驟，把各片粘結在一起提供，而不是整體製作。
本優選實施例包括從可視的和紫外透明材料256製作至少懸置工具之一。這樣允許在製作時對引入的膜254及258，和大塊墊板256進行視覺檢查，一旦膜和大塊材料的外觀可以接受，後面是適當聚合物的UV固化。
本發明的一般特徵，允許折射的和反射的形態，有外形(曲率)上的差別。事實上，可以預見在本發明中，它們將常常被設計為不同的。
此外，已經預見，在形態選項之中，能夠利用透明大塊墊板256成形選項的優勢，建立有助於使反射光側轉的小稜鏡。這意味著製成有高增益的屏262，將不用為在整個大投影屏262上獲得必要的收視者體積，而形成一定的曲率。本發明通過使懸置脊成階梯形，並把一些透光膜254在它的中性側(製成的稜鏡後側，投影光不照到這裡)對著壁拉緊。一種替代階梯形實施例的實施例，是埋設折射率與大塊墊板256折射率不同的稜鏡。
本發明的說明本質上僅是示例性的，因此，不偏離本發明的要旨的變化，應認為包含在本發明範圍之內。這些包含不應認為背離本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種光學系統，包括獨立的軸向光學單元的第一陣列；與所述獨立軸向光學單元第一陣列進行電磁通信的獨立軸向光學單元第二陣列，並相對地放置，為進入的平行光建立多個焦點，以便產生多個像。
2.按照權利要求1的光學系統，其中所述獨立軸向光學單元的第一陣列，可以有選自如下一組的外形正弦形；彎曲形；板形；平的形成尖頂形；和不均勻彎曲形。
3.按照權利要求1的光學系統，其中所述獨立軸向光學單元的第二陣列，可以有選自如下一組的外形正弦形；彎曲形；板形；平的形成尖頂形；和不均勻彎曲形。
4.一種獨立的軸向光學單元陣列，包括透明膜；和固定於所述透明膜的固化填充材料。
5.按照權利要求4的獨立軸向光學單元陣列，有選自如下一組的外形正弦形；彎曲形；板形；平的形成尖頂形；和不均勻彎曲形。
6.一種獨立的軸向光學單元陣列，包括反射膜；和固定於所述反射膜的固化填充材料。
7.按照權利要求4的獨立軸向光學單元陣列，有選自如下一組的外形正弦形；彎曲形；板形；平的形成尖頂形；和不均勻彎曲形。
8.一種光學系統，包括獨立的軸向光學單元的第一陣列；與所述第一陣列聯接的獨立軸向光學單元的第二陣列。
9.按照權利要求8的光學系統，其中所述第一陣列包括透明膜和固化填充材料，而所述第二陣列包括透明膜和固化填充材料。
10.按照權利要求8的光學系統，其中所述第一陣列包括透明膜和固化填充材料，而所述第二陣列包括反射膜和固化填充材料。
11.按照權利要求8的光學系統，其中所述獨立軸向光學單元的第一陣列，可以有選自如下一組的外形正弦形；彎曲形；板形；平的形成尖頂形；和不均勻彎曲形。
12.按照權利要求8的光學系統，其中所述獨立軸向光學單元的第二陣列，可以有選自如下一組的外形正弦形；彎曲形；板形；平的形成尖頂形；和不均勻彎曲形。
13.一種製作光學陣列的方法，包括在光學材料中製作一系列平行切割槽，形成一系列彎曲形軸向光學單元。
14.一種製作光學陣列模具的方法，包括在模具材料中製作一系列平行切割槽，形成一系列彎曲形軸向光學單元的模具。
15.一種製作光學陣列的方法，包括把膜懸置在工具上；向所述膜施加差分壓力，把部分所述膜推入彎曲形位置；和把填充劑材料塗在所述膜一側，形成軸向光學陣列。
16.按照權利要求15的光學系統，其中所述軸向光學單元陣列，可以有選自如下一組的外形正弦形；彎曲形；板形；平的形成尖頂形；和不均勻彎曲形。
全文摘要
本發明把聚焦處理的透鏡分為兩個或更多表面，每一表面上採納多個彎曲形軸向光學裝置單元。軸向光學裝置可以通過模製法、機械加工法、或通過懸置膜法製作。如果使用懸置膜法，則光學裝置兩側可以有透明的懸置膜。或者，懸置膜光學裝置一側可以使用反射膜。
文檔編號G02B3/00GK1938634SQ200480040033
公開日2007年3月28日 申請日期2004年11月18日 優先權日2003年11月18日
發明者彼得·D.·鮑爾森 申請人:莫林技術有限公司