CN114651202A - 空中像成像元件和空中像成像装置 - Google Patents

Abstract

在空中像成像装置(30)中使用的空中像成像元件(10a)具有分别与平板状的透明基材(11a)的正面和背面垂直地形成的多个第1、第2光反射面(12、14)，多个第1光反射面(12)在俯视时以存在于透明基材(11a)的外部的基准点(X)为中心呈放射状地配置于透明基材(11a)的正面侧，多个第2光反射面(14)在俯视时以与基准点(X)重叠的基准点(Y)为中心呈同心圆状地配置于透明基材(11a)的背面侧，该空中像成像元件(10a)使从外部入射并在第1、第2光反射面(12、14)各反射一次的光在空中成像。

Description

空中像成像元件和空中像成像装置

技术领域

本发明涉及使用从物体表面(对象物)发出的光(散射光)而在空中形成该物体的空中像(立体像)的空中像成像元件和空中像成像装置。

背景技术

作为使用从物体表面发出的光(散射光)而在空中形成该物体的空中像(立体像)的装置，例如，已知有专利文献1所记载的立体像成像装置(光学成像装置)。该成像装置具有第1、第2光控制面板，该第1、第2光控制面板是将由与透明平板的一个面垂直的多个带状金属反射面(镜面)构成的平面光反射部以恒定的间距排列于透明平板的内部而形成的，该成像装置以使该第1、第2光控制面板各自的平面光反射部彼此在俯视时正交的方式使第1、第2光控制面板的一个面侧彼此相对并紧贴。在制造该第1、第2光控制面板时，将在一面侧形成有金属反射面的恒定厚度的板状的透明合成树脂板或玻璃板(以下，也称为“透明板”)按照使金属反射面配置于一侧的方式层叠多个来制作层叠体，从该层叠体进行切割，使得形成与各金属反射面垂直的切割面。

但是，不仅层叠体的制作费时费事，而且从层叠体切出的第1、第2光控制面板极薄，还需要进行各个切出面(两面)的研磨作业等，因此作业工序繁杂，制造效率差。另外，当通过金属蒸镀在透明板上形成金属反射面时，不仅需要大型的蒸镀炉，而且还必须重复进行上百次的、对放入了一个或几个透明板的蒸镀炉进行脱气而使其成为高真空，然后进行蒸镀处理，将蒸镀炉开放至大气压并将金属蒸镀后的透明板取出这样的作业，需要极其费事费时的作业。而且，金属反射面的配置间隔(间距)受到透明板板厚的限制，立体像的明亮度和清晰度受到限制。另外，由于第1、第2光控制面板的多个金属反射面分别呈直线状(平行)，配置为俯视时正交，因此视场角(成像范围)也受限，不适合在人数多的情况下使用。

对此，在专利文献2中公开了如下的立体像成像装置(空中像成像装置)：在透明平板材料的一侧以基准点X为中心呈放射状地设置有多个第1垂直光反射部，在透明平板材料的另一侧以俯视时与基准点X重叠的基准点Y为中心呈与第1垂直光反射部交叉的同心圆状地设置有多个第2垂直光反射部。在该立体像成像装置中，以基准点X为中心呈放射状设置的第1垂直光反射部(放射状光反射部)形成为直线状，与此相对，呈同心圆状设置的第2垂直光反射部(同心圆状光反射部)沿着以基准点Y为中心的同心圆弯曲，但在俯视时第1垂直光反射部与第2垂直光反射部交叉的点处，两者正交。由此，与专利文献1的立体像成像装置同样地，能够成像出立体像。而且，专利文献2的第1、第2垂直光反射部利用形成于透明平板材料的一面侧的多个放射状的槽的垂直面和形成于透明平板材料的另一面侧的多个同心圆状的槽的垂直面，各个槽能够通过冲压成型或注塑成型等容易地制造，能够使其配置间隔(间距)较细，成像出比以往更明亮、清晰的立体像。并且，通过第1垂直光反射部呈放射状设置并且第2垂直光反射部呈同心圆状设置，能够从外周的各个方向观察立体像，与以往相比，视场角宽，重影也少，因此视认性优异，能够进行多人的观察。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2009/131128号

专利文献2：日本特许第6591127号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献2的立体影像成像装置中，由于第1垂直光反射部呈放射状配置，因此在一部分存在俯视时观察者的视线方向与第1垂直光反射部的金属反射面(镜面)几乎平行的区域。因此，存在以下课题：进入到立体像成像装置的光中的以俯视时与第1垂直光反射部的金属反射面几乎平行的方式进入并且仅在第2垂直光反射部进行反射而未在第1垂直光反射部进行反射地射到空中的光根据观察者的视线方向而被观察为重影。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供制造容易并且视认性优异的空中像成像元件、以及具有该空中像成像元件，能够实现视场角扩大，并且防止产生重影、能够得到清晰的空中像的空中像成像装置。

用于解决课题的手段

按照上述目的的第1发明的空中像成像元件具有分别与平板状的透明基材的正面和背面垂直地形成的多个第1光反射面和多个第2光反射面，该空中像成像元件使从外部入射并在所述第1光反射面和所述第2光反射面各反射一次的光在空中成像，其中，多个所述第1光反射面在俯视时以存在于所述透明基材的外部的基准点X为中心呈放射状地配置于所述透明基材的正面侧，多个所述第2光反射面在俯视时以与所述基准点X重叠的基准点Y为中心呈同心圆状地配置于所述透明基材的背面侧。

这里，从外部入射的光是从作为对象的物体表面发出的光(散射光)，通过成像而在空中形成该物体的空中像(立体像)。空中像包括平面图像(二维像)和立体像(三维像)，如果作为对象的物体是例如显示于显示器等图像显示单元的图像，则作为该物体的实像的平面图像(二维像)成像为空中像，如果作为对象的物体是各种立体，则作为该物体的实像的立体像(三维像)成像为空中像(以上在第2发明中也相同)。

在第1发明的空中像成像元件中，可以是，所述透明基材在俯视时形成为四边形形状，所述基准点X和所述基准点Y位于俯视时的所述透明基材的外周的各边中的任意一边的延长线上。

在第1发明的空中像成像元件中，可以是，所述透明基材在俯视时形成为正方形形状，所述基准点X和所述基准点Y位于俯视时的所述透明基材的一条对角线的延长线上。

在第1发明的空中像成像元件中，优选为，所述透明基材在俯视时形成为正方形形状，所述基准点X和所述基准点Y位于以俯视时的所述透明基材的两条对角线的交点Z为中心，将任意一条所述对角线在水平面内顺时针或逆时针旋转规定的角度α而得到的基准线的延长线上。

在第1发明的空中像成像元件中，更优选为，所述规定的角度α的旋转方向为顺时针，配置为俯视时的所述透明基材的外周的各边中的与沿着各所述第2光反射面顺时针前进时的始点位置重叠的边与观察者对置，或者所述规定的角度α的旋转方向为逆时针，配置为俯视时的所述透明基材的外周的各边中的与沿着各所述第2光反射面顺时针前进时的终点位置重叠的边与观察者对置。

在第1发明的空中像成像元件中，优选为，所述规定的角度α为5度～15度(更优选为10度)。

按照上述目的的第2发明的空中像成像装置具有第1发明的空中像成像元件。

在第2发明的空中像成像装置中，优选为，两个第1发明的空中像成像元件配置为俯视时左右对称。

发明效果

第1发明的空中像成像元件和第2发明的空中像成像装置能够极力减少在使用时俯视时的观察者的视线方向与呈放射状配置的第1光反射面的长度方向一致的区域，能够得到几乎不产生重影的清晰的空中像，能够大幅扩大视场角(成像范围)，提高视认性。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施例的空中像成像元件的俯视图。

图2的(A)是图1的A-A部的沿B-B线的截面放大图，图2的(B)是图1的C-C部的沿D-D线的截面放大图。

图3是示出本发明的第2实施例的空中像成像元件的俯视图。

图4的(A)是图3的E-E部的沿F-F线的截面放大图，图4的(B)是图3的G-G部的沿H-H线的截面放大图。

图5是示出本发明的第2实施例的空中像成像元件的变形例的俯视图。

图6是示出本发明的第3实施例的空中像成像装置的俯视图。

图7是示出本发明的第4实施例的空中像成像元件的平面图。

图8是示出具有本发明的第4实施例的空中像成像元件的空中像成像装置的俯视图。

图9是示出具有本发明的第4实施例的空中像成像元件的空中像成像装置的变形例的俯视图。

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的实施例的空中像成像元件以及空中像成像装置进行说明。

图1所示的本发明的第1实施例的空中像成像元件10具有与平板状的透明基材11的正面和背面分别垂直形成的多个第1、第2光反射面12、14，该空中像成像元件10使从外部入射并在第1、第2光反射面12、14各反射1次的光在空中成像。因此，通过从作为对象的物体表面发出的光(散射光)从外部入射到空中像成像元件10并成像，能够在空中形成该物体的空中像(立体像)。

透明基材11在俯视时形成为四边形形状(这里为正方形形状)，多个第1光反射面12在俯视时以存在于透明基材11的外部的基准点X为中心呈放射状配置于透明基材11的正面侧(这里为上表面侧)，多个第2光反射面14在俯视时以与基准点X重叠的基准点Y为中心呈同心圆状配置于透明基材11的背面侧(这里为下表面侧)。

这里，第1光反射面(以下，也称为放射状光反射面)12和第2光反射面(以下，也称为同心圆状光反射面)14例如都以200μm～1000μm的间距配置，优选以200μm～300μm的间距配置，但在图1中仅示出了一部分(加粗了间距)。另外，优选为，放射状光反射面在圆周方向上以等角度间隔地配置，同心圆状光反射面在半径方向上以等间隔地配置，但也可以根据场所而使间隔不同，也可以部分地以不同的间隔配置。例如，关于放射状光反射面，即使以等角度间隔配置，也是越接近基准点X，相邻的放射状光反射面彼此的间隔越窄，因此也可以根据需要，部分地增大间隔而配置。

在图1中，在俯视时各放射状光反射面12与各同心圆状光反射面14交叉的各点处，放射状光反射面12与同心圆状光反射面14正交。即，虽然各放射状光反射面12呈以基准点X为中心的放射状配置，各同心圆状光反射面14沿着以基准点Y为中心的同心圆弯曲，但在微小范围内可以看做相邻的放射状光反射面12平行配置，各同心圆状光反射面14呈直线状(为平面)并与各放射状光反射面12正交配置。由此，在示出图1的A-A部的沿B-B线的截面放大图的图2的(A)中，放射状光反射面12等间隔地配置。另外，在图2的(B)中，为了与图2的(A)进行对比，将图1的C-C部的沿D-D线的截面放大图旋转90度来表示。

如图2的(A)、(B)所示，放射状光反射面12利用具有垂直面17和倾斜面18的截面为大致三角形状的槽19的垂直面17而形成，同心圆状光反射面14利用具有垂直面20和倾斜面21的截面为大致三角形状的槽22的垂直面20而形成。例如，通过以透明树脂作为原料的成型(注射成型、冲压成型或辊压成型等)来制造在正面侧呈放射状地形成有多个槽19并且在背面侧呈同心圆状地形成有多个槽22的成型体24，使用金属反射材料25来选择性地覆盖各个槽19、22的垂直面17、20，由此形成作为镜面的放射状光反射面12和同心圆状光反射面14。然后，向形成有放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的成型体24的槽19、22的内部填充透明粘接剂26，在成型体24的正面和背面接合树脂制或玻璃制的透明板27，由此得到了在平板状的透明基材11的正面侧和背面侧形成有放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的空中像成像元件10。

这里，成型体24的成型优选使用熔点较高、透明度高的热塑性树脂。具体而言，例如，可以使用ZEONEX(注册商标，玻璃化转变温度Tg＝100℃～160℃、折射率η1＝1.535的环烯烃聚合物)，除此之外，例如，可以使用聚甲基丙烯酸甲酯(丙烯酸系树脂)、非晶态氟树脂、PMMA、光学用聚碳酸酯、芴系聚酯、聚醚砜等热塑性树脂。

金属反射材料25使光进行正反射(镜面反射)，能够以铝等金属作为原料，通过溅射、金属蒸镀、喷涂金属微粒、照射离子束、涂敷或镀覆金属糊剂等方法来覆盖槽19、22的垂直面17、20。

透明粘接剂26和透明板27的折射率优选与在成型体24的成型中使用的透明树脂的折射率η1相同或在±5％的范围内近似，但不限于此。另外，作为透明粘接剂26，除了通过照射紫外线等而固化的光固化型之外，还可以使用热固化型、常温固化型、二液混合型等的粘接剂或者由调整了折射率的折射率调整树脂构成的光学用粘接剂等。另外，也可以代替透明粘接剂26，而填充具有相同或相近的折射率的半熔融状态的透明树脂并与透明板接合(一体化)。另外，也可以省略透明板，而通过切削或研磨等将填充于槽中并固化的透明树脂的表面平面化(平坦)。

参照图2的(A)、(B)对以上那样构成的空中像成像元件10的动作进行说明，从未图示的对象物发出的光中的光L1从透明基材11的背面侧(这里为下表面侧)的表面上的P11处入射到空中像成像元件10的内部，在第2光反射面14上的P12处进行反射而在透明基材11(成型体24)的内部行进，在第1光反射面12上的P13处进行反射，从透明基材11的正面侧(这里为上表面侧)的表面上的P14处向空中射出。

这里，虽然光L1在图2的(B)的Q11处从透明板27进入到透明粘接剂26中，在Q12处从透明粘接剂26进入到成型体24中，在图2的(A)的Q13处从成型体24进入到透明粘接剂26中，在Q14处从透明粘接剂26进入到透明板27中，但由于构成空中像成像元件10的透明基材11的成型体24、透明粘接剂26以及正面和背面侧的透明板27的折射率全部等同(相同或近似)，因此各个界面处的折射的影响极小，不会引起全反射或分光等现象。

如上所述，通过从对象物发出并在空中像成像元件10的第2光反射面14和第1光反射面12上各反射1次的无数的光在空中成像，能够在隔着空中像成像元件10而与对象物呈对称的位置得到作为对象物的实像的空中像(未图示)。另外，虽然光L1在透明基材11的背面侧的透明板27上的P11处和正面侧的透明板27上的P14处发生折射，但由于2个透明板27均质并且折射率等同，参与空中像的成像的全部光不论入射位置和射出位置如何均与光L1同样地在透明基材11的正面和背面以恒定(相同)的角度发生折射，因此这些折射不会给成像带来影响。

在本实施例中，对光从透明基材11的背面侧(同心圆状光反射面14侧)进入的情况进行了说明，但即使将空中像成像元件10的正面和背面(图2的(A)、(B)的上下)颠倒，使光从透明基材11的正面侧(放射状光反射面12侧)进入，也能够成像出空中像。另外，放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的正面和背面(在图2的(A)、(B)中为左右)中的任意一侧都作为光反射面而发挥功能。

在本实施例中，如图1所示，基准点X和基准点Y位于俯视时的透明基材11的一条对角线的延长线上。因此，在使用空中像成像元件10时，由于观察者从与俯视时的透明基材11的外周的各边a1～a4中的任意一边对置的位置进行观察(在将空中像成像元件10安装于空中像成像装置时，设置为透明基材11的外周的各边a1～a4中的任意一边与空中像成像装置的正面平行)，从而观察者的视线的方向不会与放射状光反射面12平行，能够防止产生重影。

另外，在制造空中像成像元件10的情况下，可以从最初就根据透明基材11的形状以及放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的配置来制作模具，将与透明基材11对应的成型体24各成型1个，但例如，只要制作与外形为环状并且在正面和背面的整个面上(遍及整周)形成有以图1所示的基准点X、Y为中心的放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的大型成型体28(图1的假想线示出了外形为环状的大型成型体28的一部分)对应的模具，就能够从成型出的1个环状的大型成型体28中切出外形为正方形的多个成型体24，取得多个透明基材11。

以下，对图3所示的本发明的第2实施例的空中像成像元件10a以及使用该空中像成像元件10a的空中像成像装置30进行说明。另外，对与第1实施例相同的结构标注相同的标号并省略说明。

在空中像成像元件10a中，多个放射状光反射面12的基准点X和多个同心圆状光反射面14的基准点Y位于以俯视时的透明基材11a的两条对角线的交点Z为中心在水平面内顺时针旋转规定的角度α后的一条对角线(严格来说是使一条对角线旋转而得到的基准线S，以下相同)的延长线上，该点与空中像成像元件10不同。由此，空中像成像元件10a的透明基材11a中的各放射状光反射面12和各同心圆状光反射面14的配置为使空中像成像元件10的透明基材11中的各放射状光反射面12和各同心圆状光反射面14以两条对角线的交点Z为中心在水平面内顺时针旋转规定的角度α后的配置，关于各放射状光反射面12与各同心圆状光反射面14的位置关系，在空中像成像元件10a和空中像成像元件10之间没有差别。因此，图3的E-E部的沿F-F线的截面放大图和图3的G-G部的沿H-H线的截面放大图成为图4的(A)、(B)那样。

这里，比较图2的(A)、(B)和图4的(A)、(B)，在空中像成像元件10中，在构成透明基材11的1个成型体24的正面侧形成有多个放射状光反射面12，在背面侧形成有多个同心圆状光反射面14，与此相对，在空中像成像元件10a中，在构成透明基材11a的第1、第2成型体24a、24b上分别形成有多个放射状光反射面12和多个同心圆状光反射面14。

即，在空中像成像元件10a中，分别制造在正面(一个面)侧呈放射状地形成有多个槽19的第1成型体24a和在正面(一个面)侧呈同心圆状地形成有多个槽22的第2成型体24b，使用金属反射材料25选择性地覆盖各个槽19、22的垂直面17、20，由此在第1、第2成型体24a、24b上分别形成放射状光反射面12和同心圆状光反射面14。然后，将分别形成有放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的第1、第2成型体24a、24b层叠，并使用填充于槽19、22中的透明粘接剂26将它们进行接合而一体化，由此得到了在透明基材11a的正面侧配置有放射状光反射面12并在背面侧配置有同心圆状光反射面14的空中像成像元件10a。

参照图4的(A)、(B)对以上那样构成的空中像成像元件10a的动作进行说明，从未图示的对象物发出的光中的光L2从透明基材11a的背面侧(这里为第2成型体24b的下表面侧)的表面上的P21处入射到空中像成像元件10a的内部，在第2光反射面14上的P22处进行反射而在透明基材11a的内部行进，在第1光反射面12上的P23处进行反射，从透明基材11a的正面侧(这里为第1成型体24a的上表面侧)的表面上的P24处向空中射出。

这里，虽然光L2在图4的(B)的Q21处从第2成型体24b进入到透明粘接剂26中，在图4的(A)的Q22处从透明粘接剂26进入到第1成型体24a中，但由于构成空中像成像元件10a的透明基材11a的第1、第2成型体24a、24b以及透明粘接剂26的折射率全部等同(相同或近似)，因此各个界面处的折射的影响极小，不会引起全反射或分光等现象。

如上所述，通过从对象物发出并在空中像成像元件10a的第2光反射面14和第1光反射面12上各反射1次的无数的光在空中成像，能够在隔着空中像成像元件10a而与对象物呈对称的位置得到作为对象物的实像的空中像(未图示)。另外，虽然光L2在透明基材11a的背面侧的表面上的P21处和正面侧的表面上的P24处发生折射，但由于第1、第2成型体24a、24b均质并且折射率相同，参与空中像的成像的全部光无论入射位置和射出位置如何均与光L2同样地在透明基材11a的正面和背面以恒定(相同)的角度发生折射，因此这些折射不会给成像带来影响。

并且，在空中像成像元件10a中，如上所述，各放射状光反射面12的基准点X和各同心圆状光反射面14的基准点Y位于以交点Z为中心在水平面内顺时针旋转角度α后的对角线的延长线上，由此能够如图3所示的空中像成像装置30那样极力减少俯视时的观察者M的视线方向与放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的方向一致的区域。其结果为，与空中像成像元件10和使用该空中像成像元件10的空中像成像装置相比，更不容易产生重影，能够提高视认性。

这里，规定的角度α优选为5度～15度(更优选为10度)，但不限于此，能够适当选择。

另外，在本实施例中，对光从透明基材11a的背面侧(第2成型体24b侧)进入的情况进行了说明，但即使将空中像成像元件10a的正面和背面(图4的(A)、(B)的上下)颠倒而使光从透明基材11a的正面侧(第1成型体24a侧)进入，也能够成像出空中像。

另外，如本实施例那样，通过将空中像成像元件10a按照使俯视时的透明基材11a的各边a1～a4中的与沿着各同心圆状光反射面14顺时针前进时的始点位置重叠的边a1与观察者M对置的方式配置于假想线所示的空中像成像装置30的框体内，能够获得最好的重影削减效果，但空中像成像元件10a的配置不限于此，可以按照使边a1～a4中的任意一边与观察者M对置的方式配置，最佳配置根据规定的角度α的大小而不同。另外，在将空中像成像元件10a设置于空中像成像装置30的框体内时，优选使空中像成像元件10a相对于水平面倾斜规定的角度，但也可以代替使空中像成像元件10a倾斜而使空中像成像装置30倾斜。

在制造空中像成像元件10a的情况下，可以从最初就根据图3所示的透明基材11a的形状以及放射状光反射面12和同心圆状光反射面14各自的配置来制作与第1、第2成型体24a、24b对应的模具，但例如，只要制作与外形为环状并且在整个面上(遍及整周)分别形成有以基准点X、Y为中心的放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的第1、第2大型成型体对应的模具，就能够从成型出的环状的第1、第2大型成型体中分别切出外形为正方形的多个第1、第2成型体24a、24b。即，在从环状的第1、第2大型成型体切出与正方形的透明基材11a对应的第1、第2成型体24a、24b时，只要选择切出位置和角度(范围)使得成为图3所示那样各放射状光反射面12和各同心圆状光反射面14以交点Z为中心相对于正方形的透明基材11a在水平面内旋转角度α后的状态即可，因此模具的制作变得容易，生产率提高。

另外，在本实施例中，通过在将形成有放射状光反射面12的第1成型体24a的槽19与形成有同心圆状光反射面14的第2成型体24b的槽22相对配置的状态下向各个槽19、22中填充透明粘接剂26进行接合来制造空中像成像元件10a，但也可以是，向形成有放射状光反射面12的第1成型体24a的槽19和形成有同心圆状光反射面14的第2成型体24b的槽22中分别填充具有与第1、第2成型体24a、24b的折射率等同的折射率的半熔融状态的透明树脂，在使它们分别固化、平板化后进行层叠，使用透明粘接剂进行接合(一体化)而制造空中像成像元件。在该情况下，可以按照使正面(槽中填充有透明树脂的面)彼此或背面彼此相对的方式进行接合，也可以按照使一方的正面与另一方的背面相对的方式进行接合。在任何情况下，都能够在完成的空中像成像元件(透明基材)的正面侧配置放射状光反射面，在背面侧配置同心圆状光反射面，因此能够动作无差别地形成空中像。另外，优选通过切削或研磨等将填充于槽中的透明树脂的表面平面化(平坦)，但也可以代替透明树脂而将透明粘接剂填充于槽中，并在表面接合透明板。

此外，在从第1、第2大型成型体制造空中像成像元件10a的情况下，也可以代替从第1、第2大型成型体切出第1、第2成型体24a、24b，使用金属反射材料25选择性地覆盖各个槽19、22的垂直面17、20，在形成放射状光反射面12和同心圆状光反射面14后将它们层叠、接合，而首先使用金属反射材料来覆盖第1、第2大型成型体的各个槽的垂直面，在第2大型成型体整体上形成放射状光反射面和同心圆状光反射面，并将两者层叠、接合，之后切出多个空中像成像元件。

另外，在第1、第2成型体24a、24b的成型中能够使用与在成型体24的成型中使用的透明树脂相同的透明树脂。此时，第1、第2成型体24a、24b优选由相同的透明树脂成型，但只要折射率相同或在±5％的范围内近似，则也可以使用不同的透明树脂。另外，与第1实施例同样地，也可以使用半熔融状态的透明树脂来代替透明粘接剂26。

接下来，对图5所示的变形例的空中像成像元件10a'进行说明。另外，对与第1、第2实施例相同的结构标注相同的标号并省略说明。

在空中像成像元件10a'中，基准点X和基准点Y的旋转方向(移动方向)为逆时针旋转，配置为俯视时的透明基材11a'的各边a1'～a4'中的与沿着各同心圆状光反射面14顺时针前进时的终点位置重叠的边a1'与观察者M对置，这些点与空中像成像元件10a不同。因此，空中像成像元件10a'是俯视时与空中像成像元件10a左右对称的构造，构成透明基材11a'的第1、第2成型体24a'、24b'的材质与构成透明基材11a的第1、第2成型体24a、24b的材质相同，空中像成像元件10a'的动作以及作用、效果与空中像成像元件10a的动作以及作用、效果相同，因此省略说明。另外，由于仅是构成空中像成像元件10a的透明基材11a的第1、第2成型体24a、24b与构成空中像成像元件10a'的透明基材11a'的第1、第2成型体24a'、24b'的俯视时的各自的形状左右对称(规定的角度α的旋转方向相反)，因此仅通过选择针对先前所说明的环状的第1、第2大型成型体的切出位置和角度，就能够制造第1、第2成型体24a、24b和第1、第2成型体24a'、24b'中的任意成型体。因此，能够使制造空中像成像元件10a和空中像成像元件10a'所需的模具共通化。

接下来，对图6所示的本发明的第3实施例的空中像成像装置30a进行说明。另外，对与第1、第2实施例相同的结构标注相同的标号并省略说明。

在空中像成像装置30a中，先前所说明的空中像成像元件10a和空中像成像元件10a'以俯视时位于右侧和左侧的方式排列配置于假想线所示的框体内，该点与空中像成像装置30不同。这里，空中像成像元件10a'和空中像成像元件10a的构造在俯视时左右对称，俯视时的空中像成像元件10a(透明基材11a)的各边a1～a4中的与沿着空中像成像元件10a的各同心圆状光反射面14顺时针前进时的终点位置重叠的边a2和俯视时的空中像成像元件10a'(透明基材11a')的各边a1'～a4'中的与沿着空中像成像元件10a'的各同心圆状光反射面14顺时针前进时的始点位置重叠的边a2'接合而空中像成像元件10a和空中像成像元件10a'一体化。由此，空中像成像元件10a的各同心圆状光反射面14的终点位置与空中像成像元件10a'的各同心圆状光反射面14的始点位置一致，空中像成像元件10a的各同心圆状光反射面14与空中像成像元件10a'的各同心圆状光反射面14连续地形成。

因此，空中像成像装置30a能够通过与空中像成像装置30相同的动作来成像出空中像，并具有空中像成像装置30的大约2倍的视场角。另外，在本实施例中，在框体内配置为空中像成像元件10a的边a1和空中像成像元件10a'的边a1'与观察者M对置，但也可以在框体内配置为空中像成像元件10a的边a3和空中像成像元件10a'的边a3'与观察者M对置。并且，在本实施例中，配置为空中像成像元件10a的边a2与空中像成像元件10a'的边a2'重叠，但在将2个空中像成像元件以俯视时位于右侧和左侧的方式排列配置的情况下，只要将2个空中像成像元件配置为俯视时左右对称即可，可以按照使2个空中像成像元件的外周的四边中的任意一边重叠的方式配置。

另外，也可以代替分别制作2个空中像成像元件再将它们组合(左右对称地配置)，而从最初就制造2个空中像成像元件左右对称地配置并一体化的构造的空中像成像元件，能够不需要定位作业和接合作业，简化制造工序。

接下来，对图7所示的本发明第4实施例的空中像成像元件40进行说明。另外，对与第1～第3实施例相同的结构标注相同的标号并省略说明。

空中像成像元件40与空中像成像元件10的不同点在于，在空中像成像元件10中，基准点X和基准点Y位于俯视时的透明基材11的一条对角线的延长线上(参照图1)，与此相对，在空中像成像元件40中，基准点X和基准点Y位于俯视时的透明基材41的外周的各边b1～b4中的边b1的延长线上(这里为右侧延长线上)。这样，由于在空中像成像元件40和空中像成像元件10中基准点X和基准点Y的位置不同，从而在空中像成像元件40的透明基材41和空中像成像元件10的透明基材11中，形成放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的位置和范围不同，但关于各放射状光反射面12与各同心圆状光反射面14的位置关系以及成像动作，在空中像成像元件40和空中像成像元件10之间没有差异。

在该空中像成像元件40中，基准点X、Y位于边b1的延长线上，由此俯视时的透明基材41的内部的放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的配置不均匀(非对称)，即使观察者从与各边b1～b4中的哪条边对置的位置进行观察(即使在将空中像成像元件40安装于空中像成像装置时设置为透明基材41的外周的各边b1～b4中的哪条边与空中像成像装置的正面平行)，也能够减少观察者的视线的方向与放射状光反射面12或同心圆状光反射面14接近平行的区域，能够抑制产生重影。

另外，在空中像成像元件40中，基准点X、Y存在于俯视时的透明基材41的边b1的右侧延长线上，但在图7所示的另一个空中像成像元件40a中，基准点X、Y存在于俯视时的透明基材41a的边b1的左侧延长线上。该空中像成像元件40a是俯视时与空中像成像元件40左右对称的构造，空中像成像元件40a的动作以及作用、效果与空中像成像元件40的动作以及作用、效果相同。

在像空中像成像元件40、40a那样透明基材在俯视时形成为正方形形状的情况下，即使以使基准点X、Y存在于外周的4条边b1～b4中的哪条边的延长线上的方式形成放射状光反射面12和同心圆状光反射面14，只要透明基材的尺寸和从基准点X、Y到透明基材的距离d等同，则透明基材的内部的放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的配置与空中像成像元件40、40a中的任意空中像成像元件相同。此外，在从正面和背面分别形成有放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的外形为环状的大型成型体28切出空中像成像元件40、40a(透明基材41、41a)的情况下，即使使切出的位置(角度)以基准点X、Y为中心沿圆周方向旋转，也仅是空中像成像元件(透明基材)整体旋转，内部的放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的配置与空中像成像元件40、40a中的某一方相同，因此能够从1个大型成型体28制造出多个空中像成像元件40、40a。

另外，透明基材也可以在俯视时形成为长方形形状，其纵横比能够适当选择，但由于纵横边的长度不同，因此根据以使基准点X、Y存在于外周的4条边中的哪条边的延长线上的方式形成放射状光反射面12和同心圆状光反射面14，俯视时的透明基材内部的放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的配置会发生变化。

另外，也可以在透明基材的内部部分地存在未形成放射状光反射面12和同心圆状光反射面14的区域。

接下来，对图8所示的使用了空中像成像元件40、40a的空中像成像装置42进行说明。

在空中像成像装置42中，2个空中像成像元件40、40a配置为俯视时左右对称。空中像成像元件40和空中像成像元件40a的构造像上文所说明的那样在俯视时左右对称，俯视时的空中像成像元件40(透明基材41)的边b2与俯视时的空中像成像元件40a(透明基材41a)的边b2接合而空中像成像元件40和空中像成像元件40a一体化。

因此，空中像成像装置42能够通过与空中像成像装置30a相同的动作来成像出空中像，并与空中像成像装置30a同样地具有空中像成像装置30的大约2倍的视场角。由此，观察者M能够从与空中像成像元件40的边b1和空中像成像元件40a的边b1对置的位置或者与空中像成像元件40的边b3和空中像成像元件40a的边b3对置的位置观察到重影少的清晰的空中像。

接下来，对图9所示的变形例的空中像成像装置42a进行说明。

在空中像成像装置42a中，2个空中像成像元件40、40a旋转180度，俯视时的空中像成像元件40(透明基材41)的边b4与俯视时的空中像成像元件40a(透明基材41a)的边b4接合而空中像成像元件40与空中像成像元件40a一体化，该点与空中像成像装置42不同。该空中像成像装置42a能够实现与空中像成像装置42相同的动作以及作用、效果。

以上，参照实施例对本发明进行了说明，但本发明丝毫不限于上述实施例的结构，也包括在权利要求书所记载的事项的范围内能够想到的其他实施例或变形例。

在第1、第4实施例中，对在1个成型体的正面和背面分别形成有放射状光反射面和同心圆状光反射面的一体型的空中像成像元件进行了说明，而在第2、第3实施例中，对将在正面(一个面)形成有放射状光反射面的第1成型体和在正面(一个面)形成有同心圆状光反射面的第2成型体层叠并接合的层叠型的空中像成像元件进行了说明，但也可以在制造第1、第4实施例的空中像成像元件时采用层叠型，在制造第2、第3实施例的空中像成像元件时采用一体型。

在上述实施例中，使用金属反射材料来覆盖截面为大致三角形状的槽的垂直面，使其作为放射状光反射面和同心圆状光反射面发挥功能，但如果将在成型中使用的模具的表面镜面研磨成光不会进行漫反射的程度，则通过成型而得到的成型体的表面(槽的内表面)也成为与模具相同的镜面，能够利用光的全反射而使各个槽的垂直面直接作为放射状光反射面和同心圆状光反射面发挥功能，因此在该情况下，无需使用金属反射材料来覆盖槽的垂直面。另外，由于在光的全反射中利用槽内的空气，因此无需在成型体的槽的内部填充透明树脂或透明粘接剂，就能够制造空中像成像元件(透明基材)。另外，当在1个成型体的正面呈放射状地形成有多个槽并在背面呈同心圆状地形成有多个槽的情况下，在各个槽向大气开放的状态下，垃圾等异物容易积存于槽内，因此优选为，通过在成型体的两面(正面和背面)接合具有与成型体的折射率等同的折射率的透明板等而对槽加盖，在各槽的内部形成空气层。另外，也可以代替在各槽的内部形成空气层，而在各槽的内部封入氮气等气体来形成气体层，也可以使各槽的内部成为真空。

另外，在上述实施例中，使用对透明树脂进行成型而得到的带槽的成型体来制造空中像成像元件，但也可以使用通过激光或蚀刻等对透明平板的表面进行加工而得到的带槽的透明板来制造空中像成像元件。

【产业上的可利用性】

使用制造容易并且视认性优异的空中像成像元件，扩大空中像成像装置的视场角，防止产生重影，实现空中像的清晰化，由此能够促进空中像成像装置的大型化、量产化，实现用途扩大。

标号说明

10、10a、10a’、40、40a：空中像成像元件；11、11a、11a’、41、41a：透明基材；12：第1光反射面(放射状光反射面)；14：第2光反射面(同心圆状光反射面)；17：垂直面；18：倾斜面；19：槽；20：垂直面；21：倾斜面；22：槽；24：成型体；24a、24a’：第1成型体；24b、24b’：第2成型体；25：金属反射材料；26：透明粘接剂；27：透明板；28：大型成型体；30、30a、42、42a：空中像成像装置。

Claims (10)

1.一种空中像成像元件，其具有分别与平板状的透明基材的正面和背面垂直地形成的多个第1光反射面和多个第2光反射面，该空中像成像元件使从外部入射并在所述第1光反射面和所述第2光反射面各反射一次的光在空中成像，其特征在于，

多个所述第1光反射面在俯视时以存在于所述透明基材的外部的基准点X为中心呈放射状地配置于所述透明基材的正面侧，多个所述第2光反射面在俯视时以与所述基准点X重叠的基准点Y为中心呈同心圆状地配置于所述透明基材的背面侧。

2.根据权利要求1所述的空中像成像元件，其特征在于，

所述透明基材在俯视时形成为四边形形状，所述基准点X和所述基准点Y位于俯视时的所述透明基材的外周的各边中的任意一边的延长线上。

3.根据权利要求1所述的空中像成像元件，其特征在于，

所述透明基材在俯视时形成为正方形形状，所述基准点X和所述基准点Y位于俯视时的所述透明基材的一条对角线的延长线上。

4.根据权利要求1所述的空中像成像元件，其特征在于，

所述透明基材在俯视时形成为正方形形状，所述基准点X和所述基准点Y位于以俯视时的所述透明基材的两条对角线的交点Z为中心，将任意一条所述对角线在水平面内顺时针或逆时针旋转规定的角度α而得到的基准线的延长线上。

5.根据权利要求4所述的空中像成像元件，其特征在于，

所述规定的角度α的旋转方向为顺时针，配置为俯视时的所述透明基材的外周的各边中的与沿着各所述第2光反射面顺时针前进时的始点位置重叠的边与观察者对置。

6.根据权利要求4所述的空中像成像元件，其特征在于，

所述规定的角度α的旋转方向为逆时针，配置为俯视时的所述透明基材的外周的各边中的与沿着各所述第2光反射面顺时针前进时的终点位置重叠的边与观察者对置。

7.根据权利要求4至6中的任意一项所述的空中像成像元件，其特征在于，

所述规定的角度α为5度～15度。

8.一种空中像成像装置，其特征在于，

该空中像成像装置具有权利要求1至7中的任意一项所述的空中像成像元件。

9.一种空中像成像装置，其特征在于，

两个权利要求1至4中的任意一项所述的空中像成像元件配置为俯视时左右对称。

10.一种空中像成像装置，其特征在于，

权利要求5所述的空中像成像元件和权利要求6所述的空中像成像元件以俯视时位于右侧和左侧的方式排列配置。

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