光學元件和顯示設備的製作方法

2023-06-15 18:58:21

本申請要求2015年6月10日在日本提交的專利申請No.2015-117555的優先權，該專利申請的全文通過引入併入本文。

技術領域

本發明涉及光學元件，更具體地涉及微鏡陣列元件。本發明還涉及包括光學元件的顯示設備。

背景技術：

近年來，開發出的光學元件使用設置有大量的正交微鏡陣列元件對的微鏡陣列元件形成立體實像。

很久以來，龍蝦等的眼睛長期已知為這樣的龍蝦光學系統，其相當於球面上配置有側面為鏡面的大量四稜柱形狀的反射光學元件的成像裝置。龍蝦光學系統使用反射，因此在X射線、紅外線等波長帶域的區域中龍蝦光學系統被主要進行研究和開發，該波長帶域難以或者昂貴地獲得具有期望的折射率的材料。

已經指出，將大量上述的反射光學元件配置在平面上而不是球面上來形成立體的實像。參照圖1A和圖1B對其進行說明。圖1A和圖1B是表示常規的反射光學元件的結構的示意圖。圖1A是反射光學元件的立體圖，而圖1B是反射光學元件的俯視圖。在下面的說明中，將空間坐標軸稱作XYZ軸。X軸、Y軸、Z軸相互正交。如圖1A和圖1B所示，分別具有四稜柱形狀的多個反射光學元件1配置在XY平面上(在圖1A和圖1B中，三個反射光學元件)。各反射光學元件1的底面具有正方形，各反射光學元件1以使其底面的各邊與X軸方向和Y軸方向一致的方式，配置在XY平面上。同時，各反射光學元件1的高度方向(軸向)與Z軸方向一致。各反射光學元件1的上表面A』及下表面(底面)A是透明的，因此光能夠射入和射出。另一方面，各反射光學元件1的側面B、B』、C、C』形成為至少兩個相鄰的側面為能夠反射光的鏡面。

接下來，關於圖1A和圖1B所示的反射光學元件1，參照圖2A、圖2B說明在光線入射到底面的情況下入射光在反射光學元件1內的傳輸。圖2A和圖2B是表示常規的反射光學元件1的光線反射的示意圖。圖2A表示從X軸方向觀察反射光學元件1時的光線的狀態，而圖2B表示從Z軸方向觀察反射光學元件1時的光線的狀態。在圖2A和圖2B所示的例子中，入射光線從下表面A上的點a入射，之後直線行進到達側面C』上的點b，並在該點反射。在側面C』上反射的光線進一步在側面B上的點c處再次反射，並從上表面A』上的點d射出。從圖2A中可以看出，以入射角θ1入射到反射光學元件1的光線以出射角θ1射出。另外，如圖2B所示，入射光線在下表面A(XY平面)上的投影具有與出射光線在上表面A』(XY平面)上的投影相同的尺寸。即，在圖2B中，入射光線在下表面A上的投影與出射光線在上表面A』上的投影處於反平行狀態。

鑑於上述內容，參照圖3A和圖3B說明在配置有多個反射光學元件1的情況下形成圖像的機構。圖3A和圖3B是表示在常規的反射光學元件1中的二次反射及圖像形成的示意圖。圖3A表示從X軸方向觀察時的反射光學元件1和2，而圖3B表示從Z軸方向觀察時的反射光學元件1和2。在圖3A和圖3B所示的例子中，來自點光源20的光線入射到反射光學元件1和2的下表面A。來自點光源20的光線以入射角θ1入射到反射光學元件1的下表面A。如已經說明的，該入射光線以出射角θ1從反射光學元件1的上表面A』射出。在此，如圖3B所示，出射光線在上表面A』(XY平面)處與入射光線在下表面A(XY平面)處方向相反地行進。另外，來自點光源20的光線以入射角θ2入射到反射光學元件2的下表面A，並且光線也以出射角θ2從反射光學元件2的上表面A』射出。因此，來自兩個反射光學元件1和2的出射光線再次相互相交。

如上所述，可以看出，來自點光源20的光線在經過反射光學元件1、2之後再次聚集，而形成二次反射圖像21。如圖3A所示，假設點光源20和反射光學元件1、2的排列面(下表面A)之間的距離為L，可知，距離L等於圖像(在此，雙反射圖像21)與反射光學元件1和2的排列面(上表面A』)之間的距離L』，並且可知，圖像的位置相對於反射光學元件1和2的排列面(具體而言，通過下表面A和上表面A』之間的中央的面)與點光源20對稱。

如上所述，通過在各個反射光學元件1和2內反射兩次的光線(兩次反射光線)形成圖像。然而，也已知，通過在反射光學元件1、2內反射一次的光線(一次反射光線)形成一次反射圖像。對此參照圖4A和圖4B進行說明。圖4A和圖4B是表示常規的反射光學元件1和2中的一次反射和圖像形成的示意圖。圖4A表示從X軸方向觀察時的反射光學元件1和2，圖4B表示從Z軸方向觀察時的反射光學元件1和2。在圖4A和圖4B所示的例子中，來自點光源20的光線分別入射到反射光學元件1和2的下表面A，在反射光學元件1和2的各個側面C上的點P和Q處反射一次之後，從反射光學元件1和2的上表面A』射出，再次聚集而形成圖像(一次反射圖像22)。從上文可知，一次反射圖像22當從與反射光源元件1和2的下表面A的邊平行的方向(在圖4A和圖4B中，Y軸方向)觀察時更加顯著。

另一方面，從圖2A至圖3B的說明可知，二次反射圖像21在反射光學元件1和2的下表面A的對角線方向上變強。因此，二次反射圖像21及一次反射圖像22具有在XY平面上不同的觀察方向，由此，通過將觀察方向設定為反射光學元件1和2的底面A的對角線方向，僅能夠看到二次反射圖像21。

二次反射圖像21的解析度由反射光學元件1和2的尺寸決定。因此，實際中期望採用底面A的一邊分別等於或小於0.5mm的反射光學元件1和2。另外，可知，如果反射光學元件1和2的厚度(Z軸方向上的高度)較厚，則圖像更明亮。因此，對於反射光學元件1和2，期望具有大縱橫比的形狀，即，較小的底面A和較大的厚度(高度)。另一方面，為了獲得較大的立體圖像，需要形成具有排列有大量反射光學元件1和2的大面積(尺寸)的反射光學元件的陣列。

然而，在製備包括大量分別具有大縱橫比和微觀形狀的反射光學元件1和2的大面積的反射光學元件的陣列時的製造方法是困難的。因此，考慮製備多個分別具有較小面積的小片並在平面上將小片連接而形成具有大面積的反射光學元件的陣列的這種方法正在被研討(例如，參考國際公布No.WO2013/061619)。這種方法稱作鋪瓦片，將各小片稱作瓦片。

圖5A至圖6是表示常規的反射光學元件的鋪瓦片結構的示意圖。圖5A是表示從X軸方向觀察時的瓦片，圖5B和圖6表示從Z軸方向觀察時的瓦片。國際公開No.WO2013/061619提出了：如圖5A和圖5B所示，製備在XY平面上配置有多個反射光學元件1的正方形的瓦片3，並在XY平面上配置多個瓦片3，從而獲得具有較大面積的反射光學元件的陣列。在國際公開No.WO2013/061619中，也提出了：如圖6所示，製備多個反射光學元件1配置成扇形的扇狀瓦片4，並將多個扇狀瓦片4組合在一起而獲得反射光學元件的大致圓形陣列。在此，瓦片3和4的端部具有作為反射板的斷裂的側面，如果它們保持斷裂，則產生引起非期望的噪聲的反射光，並且光沿著與預期的反射方向不同的方向不規則地反射。為了防止該現象，國際公布No.2013/061619描述了通過對瓦片3和4的端部實施遮光處理來設置遮光部5以抑制不必要的反射。

然而，如上所述通過鋪瓦片構成的反射光學元件的陣列產生反射圖像的亮度變化的問題。參照圖7A至圖8B對此進行說明。圖7A至圖8B是表示常規的鋪瓦片結構中的問題的示意圖。圖7A和圖8A是反射光學元件的陣列的立體圖，而圖7B和圖8B是從Z軸方向觀察時反射光學元件的陣列的俯視圖。圖7A和圖7B所示的反射光學元件陣列11a通過連接圖5A和圖5B所示的正方形的瓦片3形成，而圖8A和圖8B所示的反射光學元件陣列11b通過連接圖6所示的扇狀瓦片4而形成。在形成大面積(大尺寸)的立體圖像的情況下，原物體可視作點光源20的集合。此時，需要考慮位於瓦片3(或瓦片4)之間的邊界部分的正下方的點光源20。

圖7B表示點光源20位於瓦片3之間的邊界部分的正下方的狀況。在圖7A和圖7B所示的例子中，來自點光源20的光線通過反射光學元件陣列11a，之後再次聚集而形成圖像21。例如，來自點光源20的光線a、b、c入射到反射光學元件陣列11a的下表面，在反射光學元件陣列11a內的點Pa、Pb、Pc處反射，之後從反射光學元件陣列11a的上表面射出，並聚集而形成圖像21。而且，在形成圖像21之後，光線a、b、c相對於XY平面方向如圖7B所示再次擴散。在這種反射光學元件陣列11a中，觀察者當圍繞Z軸沿圖7B中的點A、B和C移動時，能夠觀察光線a、b、c。

在圖7A和圖7B所示的例子中，由於點光源20位於瓦片3之間的邊界部分的正下方，可知，光線b是來自該邊界部分的反射光線。如果瓦片3之間的邊界部分是瓦片3與瓦片3之間的接合部，因此，此處的反射率比瓦片3(反射光學元件1)自身的正常的反射率低。即，在瓦片3之間的邊界部分處切割反射光學元件1，因此，由於該切割面，導致光線沿著與預期方向不同的方向散射。另外，由於對瓦片3的端部(端面)實施遮光處理，因此反射率下降。因此，光線b的亮度比光線a和c暗。這引起觀察者圍繞Z軸移動的同時觀察點光源20時產生圖像21的亮度變化。

如圖8A和圖8B所示，在由扇狀瓦片4構成的反射光學元件陣列11b中，來自點光源20的光線a、b、c也入射到反射光學元件陣列11b的下表面，並在點Pa、Pb、Pc處反射，之後從其上表面射出，並聚集而形成圖像21。在這種反射光學元件陣列11b中，來自點光源20的光線b反射的點Pb也位於扇狀瓦片4之間的邊界部分，由此光線b的亮度下降。因此，在圖8A和圖8B所示的反射光學元件陣列11b中，也與圖7A和圖7B所示的反射光學元件陣列11a同樣地，當觀察者圍繞Z軸移動的同時觀察點光源20時也產生圖像21的亮度變化。

技術實現要素：

本發明是為了解決上述問題而做出的。本發明的目的是提供能夠抑制由於通過鋪瓦片構成的結構導致產生圖像的亮度變化的光學元件及顯示設備。

根據本發明的一個方面的光學元件包括多個瓦片，每個瓦片均由多個反射光學元件構成，並且光學元件具有平面。所述瓦片形成為所述瓦片在所述平面上的外形具有至少兩個不同的三角形形狀，所述瓦片在其端面分別設有遮光部。

根據本發明的一個方面，在通過鋪瓦片構成的光學元件中，能夠抑制當觀察點移動時產生的圖像亮度的變化。

本發明的上述的和進一步的目的和特徵通過下面參照附圖的詳細說明而變得更明顯。

應該理解的是，上面的概述和下面的詳述均是示例性的和解釋性的，而不旨在限制本發明。

附圖說明

圖1A和圖1B是表示常規的反射光學元件的結構的示意圖；

圖2A和圖2B是表示常規的反射光學元件的光線反射的示意圖；

圖3A和圖3B是表示常規的反射光學元件中的二次反射及圖像形成的示意圖；

圖4A和圖4B是表示常規的反射光學元件中的一次反射及圖像形成的示意圖；

圖5A和圖5B是表示常規的反射光學元件的鋪瓦片結構的示意圖；

圖6是表示常規的反射光學元件的鋪瓦片結構的示意圖；

圖7A和圖7B是表示常規的鋪瓦片結構中的問題的示意圖；

圖8A和圖8B是表示常規的鋪瓦片結構中的問題的示意圖；

圖9是根據實施方式1的光學元件的立體圖；

圖10是根據實施方式1的光學元件的立體圖；

圖11A和圖11B是表示根據實施方式1的光學元件的作用的示意圖；

圖12A至圖12E是表示根據實施方式1的光學元件的製造工序的示意圖；

圖13是根據實施方式2的光學元件的立體圖；

圖14是根據實施方式2的光學元件的立體圖；

圖15A和圖15B是表示根據實施方式2的光學元件的作用的示意圖；

圖16是根據實施方式3的瓦片的立體圖；

圖17A至圖17E是表示根據實施方式3的光學元件的製造工序的示意圖；

圖18是根據實施方式4的瓦片的立體圖；

圖19是根據實施方式4的瓦片的立體圖；以及

圖20是根據實施方式5的顯示設備的立體圖。

具體實施方式

以下，參照附圖在下面詳細說明本發明的實施方式。

(實施方式1)

對根據本發明的實施方式1的結構進行說明。圖9和圖10是根據實施方式1的光學元件的立體圖。如圖9和圖10所示，根據實施方式1的反射光學元件陣列11形成為矩形平板狀。在下面的描述中，將空間坐標軸稱作XYZ軸，將沿反射光學元件陣列11的平面的方向稱作XY平面方向，將反射光學元件陣列11的厚度方向稱作Z軸方向。

根據實施方式1的反射光學元件陣列(光學元件)11通過將多個瓦片6、7、8、9、10排列在XY平面上來構成。各瓦片6～10形成為具有相同厚度的平板狀。另外，各瓦片6至10的外形在XY平面上形成為三角形，而瓦片6～10形成為至少兩個不同類型的三角形的形狀。另外，通過對各瓦片6至10的端面實施遮光處理而在端面(側面)上形成遮光部5，遮光部5分割瓦片6至10中的相鄰的瓦片。另外，各瓦片6至10由多個反射光學元件1構成。各反射光學元件1具有底面(下表面)為正方形的四稜柱形狀，並以底面配置在XY平面上並且其軸(高度方向)與Z軸方向相對應的方式排列。另外，反射光學元件1的四個側面中的至少兩個相鄰的側面用作反射面。反射光學元件1的側面可在XY平面上的任何方向上取向。例如，如圖9所示，在瓦片6至10中的同一瓦片內，所有的反射光學元件1可在相同的方向上取向。另一方面，如圖10所示，反射光學元件1可以在瓦片6至10中的同一瓦片內在XY平面上以不同的方向取向。這是因為在一個反射光學元件1內通過二次反射的光線產生二次反射圖像。瓦片6至10的外形例如可基於德洛內三角算法來決定。在XY平面上隨機地配置多個點並將這些點連接而將XY平面分割成多個三角形的技術已知為德洛內三角算法。通過該步驟，可將XY平面分割成多個三角形瓦片6至10。

圖11A和圖11B是表示根據實施方式1的光學元件的作用的示意圖。圖11A是反射光學元件陣列11的立體圖，而圖11B是從Z軸方向觀察時反射光學元件陣列11的俯視圖。圖11A和圖11B所示的反射光學元件陣列11由XY平面上的外形分別是德洛內三角形形狀的多個瓦片構成。由於基於隨機的點分割成多個瓦片，因此瓦片具有相互不同的三角形形狀。另外，在瓦片之間的邊界部分存在有實施了遮光處理的遮光部5。由於瓦片具有不規則的三角形狀，因此各遮光部5也不規則地被排列。因此，在反射光學元件陣列11的各點Pa、Pb、Pc處反射的來自點光源20的光線a、b、c同等地被遮光部5影響。因此，遮光部5的作用被平均化，即使觀察點圍繞Z軸沿點A、B、C移動，也不會引起圖像21的亮度變化。由於圖11A和圖11B所示的反射光學元件陣列11中包括的瓦片全部具有不同的形狀，因此需要預先設計不同的形狀來製備所有類型的瓦片。

接下來，說明根據實施方式1的反射光學元件陣列11的製造方法。圖12A至圖12E是表示根據實施方式1的光學元件的製造工序的示意圖。圖12A至圖12E表示在製造工序中執行的各步驟中的反射光學元件陣列11的狀態，各圖在左側表示各步驟中的剖面結構，在右側表示各步驟中的外觀。在實施方式1中，使用LIGA(Lithographie Galvanoformung Abformung：光刻，電鍍和、模塑)工藝形成反射光學元件陣列11。LIGA工藝是將包括X射線曝光的光刻、電鑄、模塑組合在一起的複雜的工藝，並已知為用於製造具有大縱橫比的微觀結構的工藝。

首先，製備將重金屬圖案用作掩膜的X射線曝光用掩膜。然後，對基板19的一面塗覆的X射線光致抗蝕劑29經由X射線曝光用掩膜照射X射線，以形成圖12A所示的圖案。對X射線光致抗蝕劑29例如使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，並將X射線光致抗蝕劑29的厚度設為約幾百微米。通過曝光於X射線來形成圖案，由此能夠形成大縱橫比的抗蝕劑圖案。

接下來，對形成有圖12A所示的圖案的X射線光致抗蝕劑29的表面實施電鑄，由此形成圖12B所示的電鑄金屬模具23。對於電鑄金屬模具23的金屬材料，可以使用鎳等。

接下來，實施熱壓工藝從而在加熱樹脂表面的同時加壓電鑄金屬模具23，由此製作如圖12C所示的成型樹脂24。作為樹脂，例如，可以使用熱塑性樹脂、環氧樹脂等。

接下來，如圖12D所示，在成型樹脂24的表面上形成高反射金屬層25。作為高反射金屬層25，可以使用鋁、銀等。例如，可通過噴濺法或真空蒸鍍法在成型樹脂24的表面上塗覆高反射金屬層25。

之後，將塗覆有高反射金屬層25的成型樹脂24分割成預先通過切削加工所設計的分別具有德洛內三角形形狀的部分，從而製作具有不同的三角形形狀的瓦片6至10。在製造圖11A和圖11B所示的反射光學元件陣列11的情況下，需要製備11種不同的三角形的瓦片。另外，在所製作的各瓦片6至10中，對成型樹脂24的背面實施切削加工或拋光加工，因此能夠從背面側觀察高反射金屬層25。因此，如圖12E所示，排列有多個反射光學元件1的瓦片6至10完成。圖12E僅表示瓦片6。

另外，對瓦片6至10的各側面塗覆黑色塗料來進行遮光處理，以形成遮光部5。例如，通過對瓦片的前面和背面(上表面和下表面)進行遮掩的狀態下利用黑色塗料塗覆瓦片來進行遮光處理。

例如，按照圖11A和圖11B所示的布局將如上所述製備的瓦片6至10組合，來完成反射光學元件陣列11。由此，在通過鋪瓦片構成的光學元件中，能夠獲得具有大面積(尺寸)並且視點移動時產生的圖像的亮度的變化小的反射光學元件陣列11。

(實施方式2)

現在對根據本發明的實施方式2的結構進行說明。圖13和圖14是根據實施方式2的光學元件的立體圖，圖15A和圖15B是表示根據實施方式2的光學元件的作用的示意圖。圖15A是根據實施方式2的反射光學元件陣列11的立體圖，而圖15B是當從Z軸方向觀察時根據實施方式2的反射光學元件陣列11的俯視圖。在根據實施方式2的反射光學元件陣列11中，各瓦片6至10的形狀與根據實施方式1的反射光學元件陣列11中的瓦片6至10的形狀不同。其他的部件與上述的實施方式1中的部件相同，因此用相同的附圖標記表示相同的部件，在此不再說明。

在根據實施方式2的反射光學元件陣列11中，瓦片6至10形成為瓦片6至10的XY平面上的外形包括兩種或更多種的幾何形狀的形狀。例如，圖13和圖14中所示的各反射光學元件陣列11由矩形的瓦片6和三角形的瓦片7至10構成。已知，在將平面分割成兩個或更多類型的幾何形狀的情況下，如果選擇多個幾何形狀的組合，則平面可分割成以非周期方式配置的幾何形狀。因此，圖15A和圖15B所示的反射光學元件陣列11稱作彭羅斯拼圖，其能夠分割為具有稱作「飛鏢」和「風箏」的兩種幾何形狀的基本單元17和18。即，圖15A和圖15B所示的反射光學元件陣列11通過以非周期方式配置形成為基本單元17和18的形狀的多個瓦片來構成。除圖15A和圖15B所示的配置以外，還已知通過以非周期方式配置多個幾何形狀來構成平面的大量不同的配置。

在根據實施方式2的反射光學元件陣列11中，各瓦片6至10也由多個反射光學元件1構成。另外，反射光學元件1可如圖13所示，在瓦片6至10中的同一瓦片內在同一方向上取向，或者可如圖14所示在瓦片6至10中的同一瓦片內在XY平面上的不同方向上取向。另外，各瓦片6至10的端面(側面)設有遮光部5。

圖15A和圖15B中所示的反射光學元件陣列11通過以非周期方式配置多個瓦片來構成，其中，XY平面上的外形具有兩種不同的幾何形狀(基本單元17和18)。瓦片以非周期方式配置，由此使瓦片之間的邊界部分的輪廓變複雜，導致位於瓦片之間的邊界部分上的遮光部5的不規則的配置。因此，與實施方式1同樣，在根據實施方式2的反射光學元件陣列11中，來自點光源20的分別在點Pa、Pb、Pc反射的光線a、b、c均同等地被遮光部5影響。因此，遮光部5的影響被平均化，由此抑制當觀察點圍繞Z軸沿點A、B、C移動時產生的光線a、b、c的亮度變化。另外，可使用較少種類的瓦片構成根據實施方式2的反射光學元件陣列11，因可以減少要製備的瓦片的種類數。例如，對於圖15A和圖15B所示的反射光學元件陣列11，具有兩種幾何形狀的瓦片是足夠的。因此，在實施方式2中，通過更簡單的設計，能夠抑制在觀察點圍繞Z軸移動的情況下產生的圖像21的亮度變化。

接下來，對根據實施方式2的反射光學元件陣列11的製造方法進行說明。根據實施方式2的反射光學元件陣列11可與上述的實施方式1同樣地通過LIGA工藝製備。然而，在實施方式1中，在製作圖11A和圖11B所示的反射光學元件陣列11的情況下，需要製備11種瓦片。另一方面，根據實施方式2，在製作圖15A和圖15B所示的反射光學元件陣列11的情況下僅需製備具有基本單元17和18的形狀的兩種瓦片。即，根據實施方式2，將如圖12D所示在表面上形成有高反射金屬層25的成型樹脂24切割成具有基本單元17和18的形狀的部分來製備具有這些形狀的兩種瓦片。對於所製備的瓦片，對成型樹脂24的背面側實施切削加工或拋光加工，然後在各瓦片的側面上形成遮光部5。

通過將如此製備的兩種瓦片例如按照圖15A和圖15B的布局組合，能夠獲得具有大面積(尺寸)並且視點移動時產生的圖像的亮度變化小的反射光學元件陣列11。

(實施方式3)

現在說明根據本發明的實施方式3的結構。實施方式3是實施方式1的變型例，其中各瓦片的結構與實施方式1的結構不同。其他的部件與實施方式1的部件相同，用相同的附圖標記表示相同的部件，並且在此不再進行描述。

與實施方式1同樣，根據實施方式3的反射光學元件陣列11由多個瓦片構成，其中，瓦片在XY平面上的外形為三角形，並在各瓦片的端面(側面)形成遮光部5。

圖16是根據實施方式3的瓦片的立體圖。在根據實施方式3的反射光學元件陣列11中，各瓦片由在Z軸方向上層疊的上瓦片12及下瓦片13構成。在圖16中，在左側表示瓦片6，而在右側表示上瓦片12和下瓦片13相互分離的狀態。在圖16所示的瓦片6中，上瓦片12包括在X軸方向上延伸的多個反射鏡(反射光學元件)14，而下瓦片13包括在Y軸方向上延伸的多個反射鏡(反射光學元件)14。上瓦片12的反射鏡14與X軸平行地配置，它們各自的反射面與XY平面正交地取向。下瓦片13的反射鏡14與Y軸平行地配置，它們各自的反射面與XY平面正交地取向。在此，上瓦片12中的反射鏡14的延伸方向和下瓦片13中的反射鏡14的延伸方向可以任意地選擇為任何延伸方向，只要它們相互正交。

由於在根據實施方式3的瓦片6中上瓦片12及下瓦片13沿Z軸方向層疊，因此來自點光源的從瓦片6的下表面入射的光線在下瓦片13中的反射鏡14的反射面上反射一次，之後在上瓦片12的反射鏡14的反射面上進一步反射。這使得根據實施方式3的瓦片6也能夠獲得參照圖3A和圖3B說明的二次反射圖像21。

另外，與實施方式1同樣地，實施方式3中的瓦片形成為其在XY平面上的外形是基於德洛內三角形的三角形形狀，因此位於瓦片之間的邊界部分的遮光部5也不規則地排列。因此，與實施方式1同樣地，能夠抑制觀察點圍繞Z軸移動時產生的圖像的亮度的變化。

接下來，說明根據實施方式3的反射光學元件陣列11的製造方法。圖17A至圖17E是表示根據實施方式3的光學元件的製造工序的示意圖。圖17A至圖17E表示製造工序的各步驟中的反射光學元件陣列11的外觀。在實施方式3中，首先，在透明基板26上形成高反射金屬層25，製備多個透明基板26，各透明基板26在一面上形成有高反射金屬層25。然後，將分別形成有高反射金屬層25的多個透明基板26相互粘接，使得其上的高反射金屬層25面向同一方向，由此形成圖17A所示的層疊體27。

接下來，例如，沿圖17A中虛線所示的切割線X－X』及Y－Y』切割層疊體27而生成層疊體27的薄片，並將生成的薄片的其中一個切割面拋光。

接下來，將透明基板26粘接到薄片的拋光後的切割面，並將薄片的另一個切割面拋光。由此，能夠獲得圖17B所示的薄片化層疊體28。

接下來，準備兩片薄片化層疊體28，在各個高反射金屬層25的延伸方向(縱向)相互正交的狀態下將兩片薄片化層疊體28的高反射金屬層25相互粘接。此時，兩個薄片化層疊體28可使用光硬化粘接劑等粘接。以這種方式，能夠獲得圖17C所示的結構。應注意，兩個薄片化層疊體28中的一者形成上瓦片12，兩個薄片化層疊體28中的另一者形成下瓦片13。

在下面，將相互粘接的薄片化層疊體28通過切削加工分割成分別具有預先設計的德洛內三角形的形狀的部分，從而製備具有各三角形形狀的瓦片6至10。例如，在製造圖11A和圖11B所示的反射光學元件陣列11的情況下，製備11種不同的三角形瓦片。圖17D僅表示瓦片6。在所製備的各瓦片6至10中，上瓦片12和下瓦片13(薄片化層疊體28)中的高反射金屬層25用作圖16所示的上瓦片12及下瓦片13中的反射鏡14。

另外，使用黑色樹脂塗覆所製備的各瓦片的側面，從而形成遮光部5。例如，遮光處理通過在遮掩瓦片的上表面及下表面的狀態下使用黑色塗料塗覆瓦片來進行。因此，能夠獲得圖17E所示的瓦片6。

將如上所述製備的瓦片6至10例如按照圖11A和圖11B所示的布局組合在一起，能夠獲得具有大面積(尺寸)的反射光學元件陣列11。另外，所獲得的反射光學元件陣列11伴隨著觀察點的移動具有較小的亮度變化。因此，在通過鋪瓦片構成的光學元件中，能夠抑制使觀察點移動時產生的圖像的亮度的變化。

(實施方式4)

對根據本發明的實施方式4的結構進行說明。實施方式4是實施方式2的變型例，其中，各瓦片的結構與實施方式2的結構不同，但與實施方式3相似。其他的部件與實施方式2的部件相似，這些部件使用相同的附圖標記表示，並在此不再進行說明。圖18及圖19是根據實施方式4的瓦片的立體圖，在左側分別表示瓦片6，在右側表示上瓦片12和下瓦片13相互分離的狀態。

與實施方式2相同，根據實施方式4的各瓦片6至10形成為在XY平面上的外形為兩種或更多種幾何形狀(基本單元17和18)的形狀。例如，圖18所示的瓦片6形成為圖15A和圖15B所示的基本單元17的形狀，而圖19所示的瓦片6形成為圖15A和圖15B所示的基本單元18的形狀。另外，與實施方式2同樣地，根據實施方式4的反射光學元件陣列11通過以非周期的方式配置各瓦片6至10來構成。與實施方式3同樣地，根據實施方式4的各瓦片6至10具有在Z軸方向上層疊的上瓦片12及下瓦片13，上瓦片12及下瓦片13分別包括在X軸方向和Y軸方向上延伸的多個反射鏡14。在實施方式4中，上瓦片12的反射鏡14的延伸方向和下瓦片13的反射鏡14的延伸方向可以適當地選擇，只要它們相互正交。

根據如上所述的結構，在實施方式4的各瓦片6至10中，也能夠獲得與參照圖3A和圖3B所說明的二次反射圖像21。

在實施方式4中，由於各瓦片6至10以非周期方式配置，因此，與實施方式2同樣地，位於瓦片6至10之間的邊界部分的遮光部5也不規則地排列。因此，能夠抑制在觀察點圍繞Z軸移動時產生的圖像的亮度變化。在根據實施方式4的反射光學元件陣列11中也能夠實現具有較少種類數的瓦片的結構，由此能夠減少要製備的瓦片的種類數。

接下來，說明根據實施方式4的反射光學元件陣列11的製造方法。實施方式4中的反射光學元件陣列11可通過與上述的實施方式3相同的製造工序來製備。然而，在實施方式4中，將如圖17C所示的相互粘接的兩個薄片化層疊體28切割成基本單元17和18的形狀，從而製備具有各形狀的兩種瓦片。因此，在實施方式4中，具有基本單元17和18的形狀的僅兩種瓦片是足夠的。此外，在所製備的各瓦片的側面上形成遮光部5。

通過例如按照圖15A和圖15B的布局組合如此製備的兩種瓦片，能夠獲得具有大面積(尺寸)的反射光學元件陣列11。另外，所獲得的反射光學元件陣列11伴隨著觀察點的移動具有較少的亮度變化。因此，在通過鋪瓦片構成的光學元件中，能夠抑制當觀察點移動時產生的圖像的亮度變化。

(實施方式5)

對根據本發明的實施方式5的結構進行說明。在實施方式5中，對根據本發明的顯示設備進行說明。圖20是根據實施方式5的顯示設備的立體圖。根據實施方式5的顯示設備包括根據上述實施方式1至4中任一者所述的反射光學元件陣列11、以及顯示裝置15。在圖20所示的顯示設備中，在反射光學元件陣列11的下方配置顯示裝置15。作為顯示裝置15，可採用液晶顯示面板、有機電致發光(EL)面板等。

如圖20所示，從顯示裝置15中的各點發出的光線在反射光學元件陣列11處反射，之後形成顯示裝置圖像16。通過改變在顯示裝置15上顯示的內容，可改變顯示裝置圖像16的內容。

由於在根據各實施方式1至4的反射光學元件陣列11中，伴隨著以Z軸為中心的觀察點的移動的亮度變化較小，如果在反射光學元件陣列11的下方配置顯示裝置15的同時觀察顯示裝置圖像16，即使觀察點移動時，也觀察不到顯示裝置圖像16的亮度變化。

因此，在根據實施方式5的顯示設備中，能夠獲得抑制了亮度變化的顯示裝置圖像16。

在不脫離本發明的主要特徵的精神的情況下能夠以各種形式實施本發明，因此本實施方式是示例性的而非限制性的，由於本發明的範圍由所附權利要求而不是其之前的說明書限定，因此落在權利要求的邊界和界限、或者這些邊界和界限的等效物內的所有的變更旨在被權利要求書涵蓋。

需要注意的是，如本文和所附權利要求中使用的，除非明確表明並非如此，否則單數形式的「一」、「一個」和「該」包括複數指代。

附圖標記說明

1 反射光學元件

5 遮光部

6～10 瓦片

11 反射光學元件陣列(光學元件)

12 上瓦片

13 下瓦片

14 反射鏡

15 顯示裝置