CN117581150A - 成像元件以及图像显示装置 - Google Patents

Abstract

实施方式的成像元件具备具有第一面的基材、设置于所述基材上的反射器阵列。所述反射器阵列包含多个反射器行，所述多个反射器行包含沿着第一方向设置的多个两面正交反射器。所述多个反射器行在与所述第一方向交叉的第二方向上互相空开间隔地平行排列。所述多个两面正交反射器各自包含：第一反射面，其以反射来自所述第一面侧的光的方式进行设置；第二反射面，其设置为与所述第一反射面正交，且以将来自所述第一反射面的反射光向所述第一面侧反射的方式进行设置。所述第二正交反射器的倾斜度设定为以所述基材为基准并在所述第一面侧成像。

Description

成像元件以及图像显示装置

技术领域

本发明的实施方式涉及成像元件以及图像显示装置。

背景技术

提出将被观察物的实像在空中显示的反射型成像光学元件以及应用该反射型成像光学元件的图像显示装置(例如，参照专利文献1)。

这样的图像显示装置能够在使用者需要时显示图像，在其它情况下，不显示图像。另外，不止于此，还具有因为在空中显示图像，所以不需要显示部分的装置，能够更有效地利用汽车内等有限的空间等优点。

另外，通过应用能够在空中显示图像的技术，来实现担心感染的非接触型的操作面板，由此期待其不限于在汽车内等的使用，而扩大应用领域。

作为这样的反射型成像光学元件，实用化了使用两面正交反射器的结构或者使用具有称为角棱镜反射器的逆反射功能的光学元件的结构(例如，参照专利文献2等)。根据各自的工作原理，指出问题点。例如，在使用两面正交反射器的成像元件中，避免在没有使用者的意图的情况下显示虚像被认为是困难的。另外，在使用角棱镜反射器的成像元件中，有指出装置的构造变得复杂、大型化。

期望通过简单的构造使虚像难以显示的成像元件以及图像显示装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2015-146009号公报

专利文献2：国际公开第2016-199902号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的一实施方式提供一种通过简单的构造使虚像难以显示的成像元件以及图像显示装置。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的一实施方式的成像元件，具备：基材，其具有第一面以及位于所述第一面的相反侧的第二面；反射器阵列，其设置于所述基材上。所述反射器阵列包含多个反射器行，所述多个反射器行包含沿着第一方向设置的多个两面正交反射器。所述多个反射器行在与所述第一方向交叉的第二方向上互相空开间隔地平行排列。所述多个两面正交反射器各自包含：第一反射面，其以反射来自所述第一面侧的光的方式进行设置；第二反射面，其设置为与所述第一反射面正交，且以将来自所述第一反射面的反射光向所述第一面侧反射的方式进行设置。在所述多个反射器行的每一个中，所述第一反射面和所述第二反射面交叉的直线、与包含所述第一方向以及所述第二方向的假想平面之间的角度设定为比0°更大且比90°更小的值，所述第一反射面和所述假想平面之间的角度设定为比45°更大且比90°更小的值。所述多个反射器行包含第一反射器行，所述第一反射器行在所述多个反射器行中，所述直线和所述假想平面之间的角度设定为最小的值。在所述多个反射器行中，剩余的反射器行的所述直线和所述假想平面之间的角度设定为随着从所述第一反射器行沿着所述第二方向单向远离而变大的值。

本发明的一实施方式的图像显示装置，具备：成像元件；光源，其向所述成像元件照射光。所述成像元件包含：基材，其具有第一面以及位于所述第一面的相反侧的第二面；反射器阵列，其设置于所述基材上。所述反射器阵列包含多个反射器行，所述多个反射器行包含沿着第一方向设置的多个两面正交反射器。所述多个反射器行在与所述第一方向交叉的第二方向上互相空开间隔地平行排列。所述多个两面正交反射器各自包含：第一反射面，其以反射来自所述第一面侧的光的方式进行设置；第二反射面，其设置为与所述第一反射面正交，且以将来自所述第一反射面的反射光向所述第一面侧反射的方式进行设置。在所述多个反射器行的每一个中，所述第一反射面和所述第二反射面交叉的直线、与包含所述第一方向以及所述第二方向的假想平面之间的角度设定为比0°更大且比90°更小的值，所述第一反射面和所述假想平面之间的角度设定为比45°更大且比90°更小的值。所述多个反射器行包含第一反射器行，所述第一反射器行在所述多个反射器行中，所述直线和所述假想平面之间的角度设定为最小的值。在所述多个反射器行中，剩余的反射器行的所述直线和所述假想平面之间的角度设定为随着从所述第一反射器行沿着所述第二方向单向远离而变大的值。所述光源设置于所述第一面侧。所述多个两面正交反射器的每一个以从所述光源射出的光中由所述第一反射面反射一次的反射光的一部分朝向所述第二反射面行进，所述反射光的其它一部分朝向所述第二面侧行进的方式进行设置。

发明效果

根据本发明的一实施方式，实现通过简单的构造使虚像难以显示的成像元件以及图像显示装置。

附图说明

图1是举例示出第一实施方式的成像元件的示意性的俯视图。

图2是举例示出第一实施方式的成像元件的一部分的示意性的立体图。

图3是图1的III部的示意性的放大图。

图4A是举例示出第一实施方式的成像元件的一部分的示意性的俯视图。

图4B是图4A的在IVB-IVB’线的示意性的向视截面图的例子。

图4C是用于说明第一实施方式的成像元件的工作的示意性的立体图。

图5是举例示出第一实施方式的成像元件的示意性的侧视图。

图6是举例示出第一实施方式的成像元件的示意性的侧视图。

图7是举例示出第一实施方式的第一变形例的成像元件的示意性的侧视图。

图8A是举例示出第一实施方式的第二变形例的成像元件的示意性的侧视图。

图8B是举例示出第一实施方式的第二变形例的成像元件的示意性的侧视图。

图9A是举例示出第一实施方式的第三变形例的成像元件的示意性的侧视图。

图9B是举例示出第一实施方式的第三变形例的成像元件的示意性的侧视图。

图10A是举例示出第一实施方式的第四变形例的成像元件的一部分的示意性的俯视图。

图10B是举例示出第一实施方式的第四变形例的成像元件的一部分的示意性的俯视图。

图10C是举例示出第一实施方式的第四变形例的成像元件的一部分的示意性的侧视图。

图11是举例示出第一实施方式的第五变形例的成像元件的一部分的示意性的放大俯视图。

图12A是用于说明比较例的成像元件的工作的示意性的俯视图。

图12B是用于说明第一实施方式的成像元件的工作的示意性的俯视图。

图13是为了说明第一实施方式的成像元件的工作，举例示出其它的比较例的成像元件的示意性的侧视图。

图14是用于说明第一实施方式的成像元件的工作的示意性的侧视图。

图15是用于说明第一实施方式的成像元件的工作的示意性的侧视图。

图16是用于说明第一实施方式的成像元件的工作的示意性的侧视图。

图17是用于说明第一实施方式的成像元件的工作的示意性的侧视图。

图18是用于说明第一实施方式的与成像元件相关的计算例的示意图。

图19是用于说明第一实施方式的与成像元件相关的计算例的示意图。

图20A是用于说明第一实施方式的与成像元件相关的计算例的示意图。

图20B是用于说明第一实施方式的与成像元件相关的计算例的示意图。

图21A是用于说明第一实施方式的与成像元件相关的计算例的示意图。

图21B是用于说明第一实施方式的与成像元件相关的计算例的示意图。

图21C是用于说明第一实施方式的与成像元件相关的计算例的示意图。

图22是举例示出第二实施方式的图像显示装置的示意性的侧视图。

图23是举例示出第二实施方式的变形例的图像显示装置的示意性的侧视图。

图24A是用于说明第二实施方式的图像显示装置的工作的示意性的俯视图。

图24B是用于说明第二实施方式的图像显示装置的工作的示意性的侧视图。

图25是举例示出第三实施方式的图像显示装置的示意性的侧视图。

图26是举例示出第四实施方式的图像显示装置的示意性的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对于本发明的实施方式进行说明。

另外，附图是示意性的或者概念性的图纸，各部分的厚度和宽度的关系，部分间的大小的比率等，未必一定与现实的物件相同。另外，即使在表示相同部分的情况下，也存在根据附图相互的尺寸或比率不同地表示的情况。

另外，在本申请说明书和各图中，关于已出的图，在与前述的要素相同的要素上，标以同样的标记并适当省略详细的说明。

(第一实施方式)

图1是举例示出本实施方式的成像元件的示意性的俯视图。

如图1所示，本实施方式的成像元件10具备基材12、反射器阵列20。基材12具有第一面11a，反射器阵列20设置于第一面11a上。在该例中，反射器阵列20设置于第一面11a的反射器形成区域14内。反射器阵列20包含多个反射器行22。

首先，对于基材12的构成进行说明。

图2是举例示出本实施方式的成像元件的一部分的示意性的立体图。

如图2所示，基材12具有第一面11a以及第二面11b。第二面11b设置于第一面11a的相反侧。

在本说明书中，有使用XYZ的右手系的三维坐标系来进行成像元件或图像显示装置的构成等说明。XY平面定义为与假想平面P0平行的平面。第一面11a设置于比第二面11b更靠近Z轴的正方向侧。在YZ俯视观察下，第一面11a包含向Z轴的负方向侧凸出的圆弧的一部分。在以下说明的具体例中，假想平面P0为与该圆弧的一部分中位于Z轴的最负方向侧的点相切的切平面平行的假想的面。

第一面11a为这样的曲面，反射器阵列20设置于曲面上。假想平面P0为设定反射器行22的Y轴方向的倾斜度时的基准面。换言之，反射器行22以相对假想平面P0设定的角度设置于第一面11a上。

基材12由具有透光性的材料形成，例如，由透明树脂形成。

本实施方式的在成像元件10中，以基材12为基准，在第一面11a侧配置光源时，不在第二面11b侧，而在配置有光源的第一面11a侧上形成成像。形成成像的位置与设置有光源的位置能够设为充分分离的不同的位置。

返回图1来继续说明。

反射器行22沿着X轴方向设置。多个反射器行22以沿着Y轴方向、互相大致平行的方式进行设置。在多个反射器行22中，邻接的每个反射器行22在Y轴方向上空开间隔，大致以等间隔进行排列。反射器行22的间隔能够是任意的长度，例如，能够为反射器行22的Y轴方向的长度左右。在形成反射器行22的间隔的区域中，在第一面11a侧配置有光源的情况下，射入不由反射器行22反射的光线或者由反射器行22仅反射一次的反射光等。因为这些光线等无助于成像，所以当扩大其间隔时，因为射入到成像元件10的光线中有助于成像的比例变小，所以根据与图3相关联的后述的两面正交反射器的尺寸或反射面的效率等，将这些光线等设定为适当的长度。因为反射器行22的每一个包含与X轴方向相连接的多个两面正交反射器，所以在图1中，为了避免复杂，该反射器行22被填涂而显示。

图3是图1的III部的示意性的放大图。

如图3所示，反射器行22包含多个两面正交反射器30。多个两面正交反射器30沿着X轴方向相互地连接，并连续地设置。两面正交反射器30包含第一反射面31以及第二反射面32。两面正交反射器30设置于如图1所示的第一面11a上所形成有的基部36上。在各自的主视观察下，第一反射面31以及第二反射面32设定为大致正方形，并以由正方形的各自的一边大致正交的方式进行连接。

以下，在两面正交反射器30中，将第一反射面31和第二反射面32的连接线称为谷侧连接线33。也将谷侧连接线33的相反侧位置的第一反射面31的边，以及谷侧连接线33的相反侧位置的第二反射面32的边称为各自峰侧连接线34。

两面正交反射器30的第一反射面31通过峰侧连接线34，与在X轴的负方向侧邻接的两面正交反射器30的第二反射面32相连接。两面正交反射器30的第二反射面32通过峰侧连接线34，与在X轴的正方向侧邻接的其它两面正交反射器30的第一反射面31相连接。这样，多个两面正交反射器30沿着X轴方向相互连接，且连续地设置。

本实施方式的在成像元件10中，第一反射面31以及第二反射面32尺寸例如能够设为从数μm到数百μm。例如，根据显示的空中图像的大小或分辨率等，来设定两面正交反射器30的集成数。例如，一个成像元件10中集成有数十～数千个两面正交反射器30。例如能够将1000个具有100μm角的反射面的两面正交反射器在Y轴方向上遍及20cm地排列。

图4A是举例示出本实施方式的成像元件的一部分的示意性的俯视图。

图4B是图4A的在IVB-IVB’线的示意性的向视截面图的例子。

图4A以及图4B示出两面正交反射器30的结构。

如图4A以及图4B所示，两面正交反射器30包含第一反射面31以及第二反射面32，第一反射面31以及第二反射面32设置于基部36上。在基部36中，第一反射面31以及第二反射面32以相对第一面11a的切平面P构成期望的角度进行设计。基部36为具有成型为V字状的透光性的部件，例如由透明树脂形成，与基材12一体成型。第一反射面31以及第二反射面32通过在基材的成型为V字形的部位形成具有光反射性的金属材料等的薄膜来形成。不限于这样的例子，也可以是，第一反射面31、第二反射面32、基部36以及基材12中的每一个或者一部分分体形成，将这些组装成一个来形成成像元件10。

第一反射面31以及第二反射面32以通过谷侧连接线33大致正交的方式进行连接。在第一反射面31中，在谷侧连接线33的相反侧的位置有峰侧连接线34，在第二反射面32中，在谷侧连接线33的相反侧的位置有峰侧连接线34。

将谷侧连接线33的端部称为顶点33a、33b。顶点33a的位置设定为相比顶点33b的位置更靠近Z轴的正方向侧。即，顶点33a设定为相比顶点33b更远离基材12的位置。将峰侧连接线34的端部称为顶点34a、34b。顶点34a的位置设定为相比顶点34b的位置更靠近Z轴的正方向侧。即，顶点34a设定为相比顶点34b更远离基材12的位置。因此，顶点34a为最远离基材12的位置，顶点33b配置为最靠近基材12的位置。

图4B示出两面正交反射器30、第一面11a以及切平面P的关系。两面正交反射器30通过谷侧连接线33的下侧的顶点33b与第一面11a相切。切平面P为与在顶点33b的位置的第一面11a相切的平面，且为与假想平面P0平行的面。两面正交反射器30以谷侧连接线33与切平面P构成角度θ的方式设置于第一面11a上。

图4C是用于说明本实施方式的成像元件的工作的示意性的立体图。

如图4C所示，光线LL射入第一反射面31时，光线LL被第一反射面31反射。被第一反射面31反射的反射光LR1被第二反射面32再一次反射。被第二反射面32反射的反射光LR2与入射光的光源向同侧射出。这样，两面正交反射器30以基材12为基准，使从第一面11a侧的入射光向与第一面11a侧的光源不同的位置射出。两面正交反射器30这样地利用两个反射面反射两次，使两次反射光LR2向入射光线LL的行进来侧反射。两面正交反射器30的反射工作是可逆的。因此，射入两面正交反射器30的光线，在图4C中，在沿着在两次反射光LR2从逆方向射入的情况下，沿着入射光线LL被向逆方向反射。另外，在两面正交反射器30中，不止该例这样的两次反射，也存在两个反射面中的一个反射，并且一次反射光直接射出的情况。

如图3或图4A所示，两面正交反射器30以谷侧连接线33为基准线对称，第一反射面31相对于切平面P的角度和第二反射面32相对于切平面P的角度配置为大致相等。因此，在两面正交反射器30中，在光线最初射入第一反射面31的情况，和光线最初射入第二反射面32的情况中，进行同样的工作来射出反射光。例如，在图4C中，光线LL最初射入第一反射面31而被反射，但是即使是在最初射入第二反射面32而被反射的情况下，两面正交反射器30的工作能够与上述同样地说明。在以下中，在说明成像元件的工作的情况下，只要不特别地说明，当作对于最初由第一反射面31反射的情况进行说明。

图5是举例示出本实施方式的成像元件的示意性的侧视图。

在图5中，将反射器阵列20以连结图4A以及图4B示出的两面正交反射器30的顶点33a的包络线进行表示。其后，在侧视图中，在没必要表示说明两面正交反射器30的构成的情况下，如图5所示，在反射器阵列20中，将两面正交反射器30的顶点33a的包络线表示为点划线。

如图5所示，本实施方式的在成像元件10中，因为第一面11a为曲面，所以反射器阵列20设置为曲面状。在YZ俯视观察下，第一面11a包含向Z轴的负方向侧突出的圆弧的一部分，反射器阵列20也设置为该圆弧状，顶点的包络线也构成为圆弧。圆弧的半径基于成像元件10和设置于成像元件10的第一面11a侧的光源的距离来设定。例如反射器阵列20的圆弧的半径是成像元件10和光源之间的距离的两倍左右。

在本实施方式中，与第一面11a相切的切平面中，与Z轴方向的负方向侧的最低位置相切的切平面为平行于XY平面的假想平面P0。

图6是举例示出本实施方式的成像元件的示意性的侧视图。

图6示出构成图1以及图3示出的多个反射器行22的每一个的一个两面正交反射器。如与图1以及图3相关联的说明，多个反射器行22的每一个沿着X轴方向设置，在Y轴方向上以大致等间隔地进行排列。构成一个反射器行22的多个两面正交反射器相对于假想平面P0的角度设定为大致相同。因此，两面正交反射器30相对于假想平面P0的角度表示该两面正交反射器30所属的反射器行22相对于假想平面P0的角度。

在图6中，在Y轴方向上排列的多个两面正交反射器中，五个两面正交反射器30-1～30-5被放大并示意性地示出。为了区别在Y轴的位置而改变标记，但是两面正交反射器30-1～30-5的结构和与图4A以及图4B相关联的说明的两面正交反射器30相同。图4B示出的基部36的标记为了避免图示的复杂而省略图示。

如图6所示，两面正交反射器30-1～30-5根据第一面11a的在Y轴的位置，相对于假想平面P0的角度Θ1～Θ5不同。两面正交反射器30-1～30-5的各自的角度Θ1～Θ5通过谷侧连接线(直线)33-1～33-5相对于假想平面P0的角度进行表示。

在该例中，两面正交反射器30-1～30-5朝向Y轴的正方向，依次配置。两面正交反射器30-1～30-5的角度Θ1～Θ5设定为依次变大的值。即，设为Θ1＜Θ2＜Θ3＜Θ4＜Θ5。

更一般化地换言之时，两面正交反射器30-1～30-5的角度Θ1～Θ5以设定为最小的值的两面正交反射器的反射器行(第一反射器行)22为基准，设定为随着朝向单向远离Y轴上而变大的值。另外，角度Θ1～Θ5设定为随着从作为基准的反射器行22朝向其它方向远离Y轴上而变小的值。在图6的例子中，以设定为最小的角度的两面正交反射器30-1的位置为基准时，朝向Y轴的正方向，设为Θ1＜Θ2＜Θ3＜Θ4＜Θ5。

两面正交反射器的角度Θ1～Θ5能够为0°＜Θ1～Θ5＜90°。第一反射面31和假想平面P0构成的角各自联动决定为角度Θ1～Θ5，但是能够为45°＜(第一反射面31和假想平面P0构成的角)＜90°。第二反射面32和假想平面P0构成的角，与第一反射面31和假想平面P0构成的角相等。因此，设为45°＜第二反射面32和假想平面P0构成的角＜90°。

两面正交反射器30-1～30-5的各自的倾斜度设定为相对于配置有两面正交反射器30-1～30-5的第一面11a的切平面P1～P5的角度。两面正交反射器30-1～30-5相对于切平面P1～P5的角度无论两面正交反射器30-1～30-5在Y轴的位置，而设定为固定的角度θ。例如，角度θ基于角棱镜反射器的各反射面和水平面构成的角度，设为30°左右，更详细地设为35.3°。

本实施方式的在成像元件10中，两面正交反射器30-1～30-5的角度Θ1～Θ5以基材12为基准时，以使从设置于第一面11a侧的光源射入的光线在第一面11a侧成像的方式适当地设定。成像位置设为与光源的位置不同的空中。两面正交反射器相对于假想平面P0的角度例如由实验或仿真等决定。

因为两面正交反射器相对于假想平面P0的角度以根据在Y轴的位置变大的方式设定，或者，以根据在Y轴的位置变小的方式设定即可，所以第一面11a也可以不是正圆的圆弧的一部分。例如，第一面11a也可以是椭圆的圆弧的一部分，也可以是根据反射器行的行数的多边形的一部分。另外，因为两面正交反射器的角度能够根据两面正交反射器的在Y轴的位置来设定角度即可，所以也可以不以假想平面P0为基准，以相对假想平面P0构成任意角度的其它平面为基准。

(第一变形例)

图7是举例示出本变形例的成像元件的示意性的侧视图。

在本变形例中，基材112的结构与上述的第一实施方式的情况不同。基材112以外的结构与第一实施方式的情况相同，对同样的构成要素标以同样的标记并适当省略详细的说明。

如图7所示，本变形例的成像元件110具备反射器阵列20和基材112。基材112具有第一面11a以及第二面111b。反射器阵列20设置于第一面11a上。第二面111b设置于第一面11a的相反侧的位置。在本变形例中，第二面111b设为与第一面11a相同的形状，在YZ俯视观察下，第一面11a以及第二面111b一起包含相同半径的圆弧的一部分。在该例中，第二面111b的在YZ俯视观察下的形状不限于与第一面11a的在YZ俯视观察下的形状相同的情况，也可以是任意的不同的形状。

基材112与第一实施方式的情况相同，由具有透光性的材料形成，例如由透明树脂形成。

在反射器阵列20中，两面正交反射器相对于假想平面P0的角度以及两面正交反射器相对于第一面11a的切平面的角度与第一实施方式的情况同样地设定即可。因此，在基材112中，第二面111b的形状能够设为任意的形状。例如，通过设为适于收纳成像元件110的部位的形状，能够谋求收纳空间的削减等。

(第二变形例)

图8A以及图8B是举例示出本变形例的成像元件的示意性的侧视图。

在本变形例中，基材212的结构与上述的第一实施方式或第一变形例的情况不同。在本变形例中，设置有反射器阵列20的部位与第一实施方式或第一变形例的情况不同。这些以外的构成与第一实施方式的情况相同，对同样的构成要素标以同样的标记并省略详细的说明。

如图8A所示，成像元件210具备反射器阵列20、基材212。基材212具有第一面211a以及第二面211b。基材212由具有透光性的材料形成，例如，由透明树脂形成。反射器阵列20设置于第二面211b上。反射器阵列20以反射来自第一面211a侧的光线，使光线在第一面211a侧成像的方式设置。

在YZ俯视观察下，第二面211b包含向Z轴的负方向侧凸出的圆弧的一部分。在该例子中，假想平面P0为与该圆弧的一部分中与Z轴的最负方向侧的位置相切的切平面平行的假想的面。第二面211b为这样的曲面，反射器阵列20设置于曲面上。

在与图8A相关联地说明的变形例中，基材212即使在Y轴方向的两端部中，第一面211a和第二面211b之间设置有固定的距离，具有有厚度的结构。射入成像元件210的光线为了经由基材212到达反射器阵列20，优选地降低基材212的厚度。

如图8B所示，成像元件210a具备反射器阵列20、基材212a。基材212a具有第一面211a以及第二面211b，第一面211a和第二面211b之间的距离在Y轴方向的两端部大致设为零。

这样，根据成像元件的尺寸或基材的材质、用途等，基材的形状能够任意地选择适当的形状。

(第三变形例)

图9A以及图9B是举例示出本变形例的成像元件的示意性的侧视图。

若能够将两面正交反射器相对于假想平面P0的角度与上述的第一实施方式等同样地设定，则反射器阵列20没必要形成于曲面上，也可以设置于一个平面上。

在图9A以及图9B中，与图6相关联地说明的情况相同，五个两面正交反射器30-1～30-5被放大并示意性地表示。在五个两面正交反射器30-1～30-5中，根据每一个所配置的位置的倾斜度合并示出。

如图9A所示，本变形例的成像元件310具备反射器阵列20、基材312。基材312具有第一面311a以及第二面311b。第二面311b设置于第一面311a的相反侧的位置。第一面311a为与XY平面大致平行的平面。即，第一面311a也可以为假想平面P0。

两面正交反射器30-1～30-5相对于假想平面P0的角度分别为Θ1～Θ5，Θ1～Θ5的大小设为Θ1＜Θ2＜Θ3＜Θ4＜Θ5。两面正交反射器30-1～30-5的在Y轴的位置与图6示出的两面正交反射器30-1～30-5的在Y轴的位置相同。因此，在设为与在图6的情况下的在Y轴的位置相对应的圆弧的切平面P1～P5的情况下，两面正交反射器30-1～30-5和切平面P1～P5构成的角全部设为相同的值角度θ。

如图9B所示，本变形例的成像元件310a具备反射器阵列20、基材312，还具备保护层314。反射器阵列20以及基材312和与图9A相关联地说明的成像元件310相同。保护层314以覆盖反射器阵列20以及第一面311a的方式设置。

在经由保护层314、光线射入成像元件310a的情况下，保护层314使用光透过性高的材料，以使光线的透过量设为大致固定。优选地具有充分的平坦性，以使射入保护层314的表面313a的光线的折射角大致固定。

通过这样的构成，能够实现薄型化的成像元件310，310a。

(第四变形例)

图10A～图10C是举例示出本变形例的成像元件的一部分的示意性的俯视图以及侧视图。

图10A～图10C示出成像元件的基材的结构。

在上述的第一实施方式或上述的其它变形例中，既不射入第一反射面31、也不射入第二反射面32的光线直接沿Z轴的负方向穿过。被第一反射面31反射的光的一部分朝向第二反射面32，除此之外的光不朝向第二反射面32地沿Z轴的负方向穿过。另外，也有在图4C的光线LL的一部分不被任何反射面反射，直接直进的情况。这样，穿过第二面侧的光线或反射光也可以直接透过基材，也可以被基材吸收。在本变形例中，在基材上追加吸收穿过第二面侧的光线或反射光的构成要素。

如图10A所示，基材12具有形成于第一面11a上的光吸收体(光吸收部件)414。光吸收体414设置于如图1所示的反射器行22之间的区域。光吸收体414例如通过涂布黑色的涂料形成。反射器行22形成于未涂布有光吸收体414的部位，但是也可以在如图3或图4A～4B所示的基部36中露出的部分涂布黑色涂料。

如图10B所示，基材12具有光吸收部件514。光吸收部件514遍及第一面11a上的反射器形成区域14而设置。在反射器行间距狭窄的情况下等，具有容易形成光吸收部件514的优点。光吸收部件514也可以遍及第二面11b而设置。

如与图8A以及图8B相关联地说明，在将反射器阵列设置于第二面侧的情况下，光吸收体414或光吸收部件514形成于基材的第二面211b即可。

在将反射器阵列形成于第一面上的情况下，也可以由光吸收性的材料来形成基材整体。

如图10C所示，基材612由具有光吸收性的材料形成，例如通过黑色树脂形成。通过使基材的整体带有光吸收性，能够防止穿过反射器阵列而向第二面侧行进的光线被第二面611b反射而返回第一面611a侧。

(第五变形例)

图11是举例示出本变形例的成像元件的一部分的示意性的放大俯视图。

图11对于本变形例，示出相当于图1的III部的区域的放大俯视图。

如与图3相关联地说明，两面正交反射器30的第一反射面31以及第二反射面32在各自的正面观察下，大致设为正方形，但是不限于此，也可以设为长方形。

如图11所示，多个反射器行722分别包含多个两面正交反射器730。两面正交反射器730具有第一反射面731以及第二反射面732。第一反射面731以及第二反射面732任一个在正面观察下，具有将Y轴方向的边作为长边的长方形形状。例如，邻接的反射器行722的间隔与和图3相关联地说明的反射器行22的间隔相同。

第一反射面731以及第二反射面732由谷侧连接线733连接，邻接的两面正交反射器730彼此由峰侧连接线734相互连接。

通过将沿着第一反射面731以及第二反射面732的Y轴方向的边作为长边，扩大用于反射光线的面积。本变形例的成像元件能够使成像时的显示亮度比在正方形的反射面的情况下更高。在该变形例中，可以是将沿着第一反射面以及第二反射面的Y轴方向的边作为长方形，但是也可以是将该边作为短边的长方形。通过这样，能够缩小两面正交反射器的Y轴方向的长度，能够谋求成像元件的小型化。

上述的各变形例能够适当组合适用。例如，能够将具有长方形的第一反射面以及第二反射面的两面正交反射器适用于与图8A或图8B相关联地说明的基材212、212a。变形例的组合不限于两种，能够是三种以上。例如，将具有长方形的第一反射面以及第二反射面的两面正交反射器适用于与图9A或图9B相关联地说明的基材312或保护层314，如与图10C相关联地说明，能够由光吸收性材料形成基材。

接着，对于本实施方式以及其变形例的成像元件的工作包含工作原理地说明。在以下中，只要不特别地说明，是对于在与图1～图6相关联地说明的第一实施方式的情况下的成像元件10进行说明。变形例的工作能够与第一实施方式的情况同样地理解。

本实施方式的成像元件一部分使用角棱镜反射器的工作原理，在入射光侧成像。由此，首先，说明角棱镜反射器的工作原理，接着，对于本实施方式的成像元件的工作进行说明。

图12A是用于说明比较例的成像元件的工作的示意性的俯视图。

图12A示出角棱镜反射器的结构和入射光如何被反射。

如图12A所示，角棱镜反射器具有第一反射面31、第二反射面32以及第三反射面35。第一反射面31、第二反射面32以及第三反射面35互相大致正交地连接。在第一反射面31、第二反射面32以及第三反射面35中，第一反射面31、第二反射面32以及第三反射面35连接的顶点33b以设为Z轴方向的最低的位置的方式配置。

射入第一反射面31的光线LL被第一反射面31反射。被第一反射面31反射的反射光LR1被第二反射面32反射。被第二反射面32反射的反射光LR2被第三反射面35反射。被第三反射面35反射的反射光LR3从角棱镜反射器射出。因为在各反射面中反射定律成立，所以从角棱镜反射器射出的反射光LR3与射入角棱镜反射器的光线LL平行。在上述中，光线LL作为射入第一反射面31的光，但是即使射入第二反射面32，即使射入第三反射面，出射光仍为与入射光平行的光。将这样的工作也称为回归反射。

图12B是用于说明本实施方式的成像元件的工作的示意性的俯视图。

如图12B所示，第一反射面31以及第二反射面32大致正交地配置且由谷侧连接线33连接。顶点33b以设为Z轴方向的最小值的方式配置。比较图12A的角棱镜反射器和两面正交反射器30时，在两面正交反射器30中，在不具有第三反射面35这一点上与角棱镜反射器不同。

基于两面正交反射器30不具有图12A示出的第三反射面35，通过第二反射面32反射的反射光LR2直接直进。这里，因为谷侧连接线33以与XY平面呈规定的角度进行设置，从两面正交反射器30射出的反射光LR2向与光线LL射入侧同侧射出。

图13是为了说明本实施方式的成像元件的工作，举例示出其它的比较例的成像元件的示意性的侧视图。

在图13中，图1以及图3示出的多个反射器行22沿着X轴方向分别设置，多个反射器行22在Y轴方向上空开固定的间隔地排列。在图13中，示出三个两面正交反射器30-1～30-3。两面正交反射器30-1～30-3从三个反射器行22一个个示出。两面正交反射器30-1～30-3为了显示光线如何被反射，在XY平面上以稍微旋转的状态示出。为了区别在Y轴的位置而改变标记，但是两面正交反射器30-1～30-3的结构和与图4A以及图4B相关联地说明的两面正交反射器30相同。

两面正交反射器30-1～30-3配置于平面上，且沿着Y轴方向配置为直线状。光源S设置于两面正交反射器30的正上方。更详细地，光源S设置于两面正交反射器30-1～30-3的上方，以使平行于Z轴的光线射入两面正交反射器30-1～30-3的任一个。光源S具有二维或者三维的扩散，在图13中，示出从其中一个点射出的光线段别射入两面正交反射器30-1～30-3的情况。对于光源S以及两面正交反射器30-1～30-3的结构，即使对于后述的图14以及图15也是同样的。

如图13所示，从光源S射出，且射入两面正交反射器30-1～30-3的第一反射面31的光线LL通过两面正交反射器30-1～30-3的第一反射面31，分别反射向第二反射面32。三个第二反射面32分别射出反射光LR2。这里，三个两面正交反射器30-1～30-3相对假想平面P0仅以相同的角度θ倾斜配置。此时的角度θ设为比0°更大且比90°更小的值。例如，角度θ设为35.3°。根据在各反射面的反射定律，沿着Y轴排列的两面正交反射器30-1～30-3分别射出的反射光LR2不成像地扩散。另外，在将θ设为0°的情况下，在光源侧成像(参照专利文献1等)，在将θ设为90°的情况下，成为经由两面正交反射器，以成像元件为基准在与光源相反侧成像的透过型的成像元件的工作。

角度θ对应在公知的回归反射型的成像元件中的角棱镜反射器相对于设置面的角度，且为与图12A相关联地说明的角棱镜反射器相对于设置面的角度。该角度为第一反射面31和第二反射面32的连接线相对于设置面的角度。角棱镜反射器的设置面对应图13的假想平面P0。

本实施方式的在成像元件中，为使由两面正交反射器30反射两次的反射光向与光源S同侧反射而成像，将两面正交反射器根据在Y轴的位置改变其相对于假想平面P0的角度地配置。

图14以及图15是用于说明本实施方式的成像元件的工作的示意性的侧视图。

如图14所示，本实施方式的在成像元件中，第一面11a以在YZ俯视观察下向Z轴的负方向侧突出的方式设定为圆弧的一部分。两面正交反射器30-1～30-3配置于第一面11a上。表示两面正交反射器30-1～30-3相对于假想平面P0的倾斜度的角度Θ1～Θ3在该例中以朝向Y轴的正方向变大的方式设定。通过这样设定角度Θ1～Θ3，由两面正交反射器30反射两次的反射光LR2在设置有光源S的第一面11a侧形成成像I。

以上的情况如以下那样概念地理解。即，在两面正交反射器30-1～30-3以比0°更大且比90°更小的角度在平坦的面形成的情况下，基于两面正交反射器30-1～30-3的两次反射光在配置有光源侧不成像地扩散。由此，通过使形成有两面正交反射器30-1～30-3的面沿着Y轴方向向Z轴的负方向侧弯曲，能够在配置有光源侧成像。

图15示出从光源S射入的光线LL通过两面正交反射器30-1～30-3的每一个，不反射两次仅反射一次，不与光源S同侧射出的情况。

如图15所示，在从光源S射出的光线LL在射入第一反射面31后不朝向第二反射面32的情况下，通过第一反射面31反射的反射光LR1向两面正交反射器30的下方行进。这些是因为，沿着Y轴方向排列的图1以及图3示出的反射器行22空开间隔地配置。未图示，但是从光源S射出的光线LL中，既不射入第一反射面31也不射入第二反射面32的光线，直接向两面正交反射器30-1～30-3的下方行进。

这样，本实施方式的在成像元件中，通过设为根据两面正交反射器30-1～30-3的在Y轴的位置的角度Θ1～Θ3，使在与光源S同侧成像同时，通过使用两面正交反射器使一次反射光或不反射的光线不在与光源S同侧成像。因此，因为在光源S侧不形成实像以外的虚像，所以能够抑制重影。另外，能够防止成像被偷窥。

本实施方式的成像元件10即使替换光源的位置和成像的位置也工作。

图16以及图17是用于说明本实施方式的成像元件的工作的示意性的侧视图。

在图16以及图17中，两面正交反射器30-1～30-3的构成或两面正交反射器30-1～30-3、第一面11a和假想平面P0的关系在与图14以及图15相关联地说明的情况下相同。

如图16所示，光源S1设置于在与图14相关联地说明的情况下的成像I的位置，此时，在图14的情况下的光源S的位置形成成像I1。从光源S1射出的光线LL由两面正交反射器30-1～30-3分别反射两次，反射光LR2在成像I1的位置成像。

如图17所示，存在从光源S1射入两面正交反射器30的光线LL被第一反射面31反射，该反射光LR1不朝向第二反射面32，而向第一面11a侧射出的情况。该反射光LR1在与图16示出的成像I1的位置不同的位置成像。该像为虚像。换言之，在由两面正交反射器30反射一次的反射光不反射两次地反射向第一面11a侧的情况下，在配置有光源S1侧作为实像成像的同时，在与实像的成像位置不同的位置形成虚像。该情况的实像所成像的位置能够设为两面正交反射器30-1～30-3的正上方。

两面正交反射器的角度如上述概念性地说明，将两面正交反射器设置于平坦的面后，使平坦面沿着Y轴方向弯曲，所述两面正交反射器的角度可以根据弯曲的角度求出，也可以通过其它方法求出。两面正交反射器相对于假想平面P0的角度例如也可以将在Y轴上邻接的两面正交反射器的角度差设定为规定值。例如，在将规定值设为1°的情况下，也可以Θ2＝Θ1+1°，Θ3＝Θ2+1°这样设定。最终地，无论是在光源S的位置的情况下，还是在光源S1的位置的情况下，为使两次反射射入的光线并在期望的位置成像，通过使用实验或仿真等，能够适当地设定两面正交反射器的角度Θ1～Θ3。例如在如图14所示的实施方式的情况下，将光源S设于假想平面P0的大致正上方，或者在如图16所示的实施方式的情况下，将成像I1设于假想平面P0的大致正上方。通过适当调整设置两面正交反射器相对于假想平面P0的角度，也能够适当变更这些光源S或成像I1的位置。在这样的设计变更时，能够有效地使用光线追踪仿真等光线解析工具。

图18为用于说明与本实施方式的成像元件相关的计算例的示意图。

在以下中，使用图18，说明求出通过图1示出的成像元件10的两面正交反射器被反射两次的反射光的射出角度的方法。为了求出两次反射光的出射角，与图12A相关联地说明的角棱镜反射器使用三个反射面进行的回归反射。在图18中，假定配置角棱镜反射器的第三个反射面来作为假定反射面35a。假定反射面35a对应于与图12A相关联地说明的第三反射面35。

在图12B示出的两面正交反射器30中，将谷侧连接线33相对于切平面的角度作为两面正交反射器30的倾斜度。谷侧连接线33的角度对应于图12A示出的角棱镜反射器的第三反射面35相对于切平面的角度。

如图18所示，第一面11a为具有中心C的圆弧的一部分。图18示出第一面11a的切平面P，假定反射面35a相对于切平面P以角度倾斜配置。角度/>如后述的与图19相关联地说明，约为60°，更正确地，约为54.7°。

第一面11a和假定反射面35a通过点R2交叉。从光源S射出的光线包含线段SR2。线段SR2和线段CR2构成角度β。

将假想平面P0和切平面P构成的角作为角度α时，线段CS和线段CR2构成的角与角度α相等。

将线段CR2和假定反射面35a构成的角作为角度θ时，如后述的与图19相关联地说明，角度θ约为30°，更正确地，约为35.3°。

因此，将假想平面P0和第二次的反射的反射光构成的角作为出射角θ0时，该出射角θ0能够通过θ+(α-β)求出。这里，因为为使线段CS的长度和线段SR2的长度相等，设定圆弧的中心C的位置时，设为α≈β，出射角大致与θ一致，所以反射光能够成像。因为使线段CS的长度和线段SR2的长度相等，则圆弧的半径与线段SR2的长度的2倍大致相等，因此，优选地构成第一面11a的圆弧的半径为从光源S的位置到第一面11a的距离的大致2倍。

图19～图21C为用于说明与本实施方式的成像元件相关的计算例的示意图。

在图19中，为了计算两面正交反射器相对于切平面P的角度θ，示出角棱镜反射器CCR的图。

在图20A以及图20B中，在两面正交反射器中，为了计算相对于切平面P的出射角γ，示出角棱镜反射器CCR的图。

在图21A～图21C中，为了说明本实施方式的在成像元件的两面正交反射器与公知的角棱镜反射器的不同之处，示出角棱镜反射器CCR的图。

图19的左边的图示出角棱镜反射器CCR的俯视图。

如图19的左边的图所示，角棱镜反射器CCR具有三个反射面A、B、C。在与图12A相关联地说明的角棱镜反射器中，反射面A对应于第二反射面32，反射面B对应于第一反射面31，反射面C对应于第三反射面35。角棱镜反射器CCR具有点a～e，点a、b为反射面A、B的连接线的端部，点b、d为反射面A、C的连接线的端部，点b、e为反射面B、C的连接线的端部。角棱镜反射器CCR通过点b与切平面P相切。该状况对应于与图4A以及图4B相关联地说明的两面正交反射器30通过顶点33b与切平面P相切。点c为线段de的中点。在该例中，反射面A、B、C设为边的长度为1的正方形。

图19的右边的图示出角棱镜反射器CCR的侧视图的一部分，设置有角棱镜反射器CCR的切平面P也合并示出。另外，点a、b、c、o的关系如对应于图19的左边的图所示。点d、e重合于点c。

如图19的右边的图所示，假想的ade平面能够定义为与切平面P平行的平面。因此，线段bc的长度为

将通过点b的切平面P的法线与ade平面相交叉的点作为o。因为在线段ac中，一边的长度为的正三角形ade的二等分线，线段ac的长度为/>所以线段co的长度设为

根据上述，设定co/线段/>设定/>另外，线段ab和切平面P构成的角θ设为：/>/>

在图20A以及图20B中，角棱镜反射器CCR的构成与图19的情况相同。在图20A的上面的图中，为了说明的方便，角棱镜反射器CCR从图19的情况顺时针旋转90°示出。图20A的下面的图示出角棱镜反射器CCR的侧视图，以对应图20A的上面的图的点a、b、c的位置的方式示出。另外，从图20A的箭头来看时，看到一边的长度为1的反射面C，反射面C的对角线的长度为在图20A的下面的图中，点d、e重合于点c。另外，ade平面与图19示出的ade平面相同。

如图20A所示，ade平面为与切平面P相平行的面。线段bc和切平面P构成的角为线段ab和切平面P构成的角为θ。

这里，如图20B所示，在点c中，反射光LR3从反射面C向垂直方向射出时，向反射面C射入的反射光LR2以角度β射入图20A示出的反射面C。在反射光LR1和切平面P构成的角γ中，如与图19相关联地说明，约为54.7°。因此，γ以/>的方式求出。另外，β＝θ，因此，β≈35.3°。

图21A～图21C为用于说明本实施方式的成像元件的两面正交反射器和公知的角棱镜反射器的不同之处的图。

图21A～图21C示出对应于与图19以及图20A相关联地说明的角棱镜反射器CCR的图形。在图21A～图21C中，点a、b、d、e对应于与图19以及图20A相关联的角棱镜反射器CCR的情况的点a、b、d、e。在图21A～图21C中，除了点a、b、d、e之外，追加点f、g、h。以点a、h、d、b为顶点的正方形对应于与图4A以及图4B相关联地说明的第二反射面32。以点a、b、e、g为顶点的正方形对应于与图4A以及图4B相关联地说明的第一反射面31。以点b、e、f、d为顶点的正方形在两面正交反射器30中，对应于去除的反射面，并对应于与图19以及图20A相关联的角棱镜反射器CCR的反射面C。

在图21A中，正方形bdfe以横向的阴影线示出。三角形adb、abe以纵向的阴影线示出。在图21B中，对应于图21A的正方形bdfe的部位以粗实线表示。即，正方形bdfe对应于角棱镜反射器的第三个的反射面。

图21C示出图21B的一部分和光线以及该光线的反射光。

在以下中，考虑在图21A以及图21B示出的正方形bdfe上存在第三个反射面的情况。

如图21C所示，在光线从Z轴的正方向侧射入图21A以及图21B示出的正方形bdfe的情况下，在点f的入射光以相对于正方形bdfe的角度β被反射。如与图20B相关联地说明，设定β＝θ≈35.3°、因此，在在正方形bdfe存在反射面的情况下的反射光射入施加纵向的阴影线的三角形adb或者三角形abe的任一个。接着，通过对应于正方形abeg反射面或者对应于正方形ahdb的反射面的任一个再次反射，向Z轴的正方向侧射出。通过上述，可以说本实施方式的在成像元件的两面正交反射器与角棱镜反射器不同。

如以上说明，本实施方式的成像元件能够以基材12为基准，通过将从设置于第一面11a侧的光源射出的光线由两面正交反射器两次反射，能够在第一面11a侧成像。

对于本实施方式的成像元件10的效果进行说明。

在本实施方式的成像元件10中，两面正交反射器30相对于假想平面P0的角度设定为比0°更大、比90°更小。在此之上，两面正交反射器30相对于假想平面P0的角度根据两面正交反射器30在Y轴方向上配置的位置设定为不同，设定为随着从基准的位置的两面正交反射器30向Y轴方向的单向远离而变大，设定为随着向Y轴方向的其它方向远离而变小。通过这样的设定，以基材12为基准，能够两次反射来自第一面11a侧的光线，并使在第一面11a侧成像。

在本实施方式的成像元件10中，通过适当地设定两面正交反射器30相对于假想平面P0的角度，以基材12为基准，并在第一面11a侧的任意位置配置光源，能够在第一面11a侧的任意位置并与光源不同的期望的位置形成成像。

如在第一～第四的变形例中所说明，如果能够适当地设定两面正交反射器30相对于假想平面P0的角度，通过在任意形状的基材形成反射器阵列，能够实现最佳形状的成像元件。因此，根据成像元件的尺寸或收纳部位、收纳方法等，能够适当地选定并适用任意形状的基材，容易谋求更加小型化、装置结构的简单化等。

如在第五变形例中所说明，第一反射面以及第二反射面的形状在主视观察下不限于正方形，也能够设为长方形，实现提高成像亮度的成像元件。另外，通过将反射器行22的间隔和反射面的面积的比率设定为最佳，能够得到更高亮度的成像。

(第二实施方式)

图22是举例示出本实施方式的图像显示装置的示意性的侧视图。

如图22所示，本实施方式的图像显示装置1000具备成像元件10、光源1。在图22中，成像元件10包含基材12、反射器阵列20，反射器阵列20以在图4B中示出的两面正交反射器30的顶点34a的包络线表示。在图22的反射器阵列20中，为获知射入反射器阵列20的光线的反射的状态，来自多个两面正交反射器中的三个两面正交反射器30被简单化地示出。光源1能够作为图像形成机构，图像形成机构能够包含多个发光像素、这些的驱动电路。图像形成机构为例如微型LED阵列或微型OLED显示器或者液晶显示面板等。通过将光源1作为这样的图像形成机构，能够将显示于图像形成机构的动态图像或静止图像等在空中成像。

本实施方式的图像显示装置1000的成像元件能够设为在第一实施方式的情况下的成像元件10。能够适用于图像显示装置1000的成像元件也可以使用在第一实施方式的成像元件上适当地组合第一～第五的变形例。对于后述的第二实施方式的变形例或第三实施方式、第四实施方式的图像显示装置也同样，也可以使用在第一实施方式的成像元件上适当地组合第一～第五的变形例。

光源1设置于第一面11a侧。光源1设置于反射器阵列20的正上方。例如，光源1将包含假想平面P0的法线方向的成分的光线放射向反射器阵列20。假想平面P0和与图2相关联地说明的平面相同。假想平面P0为与第一面11a的圆弧的一部分中位于Z轴的最负方向侧的点相切的切平面平行的面。光源1和反射器阵列20之间的距离比圆弧的中心和反射器阵列20之间的距离更短，例如，设为圆弧的中心和反射器阵列20之间的距离的1/2左右。

在本实施方式的图像显示装置1000中，从光源1射入的光线LL通过两面正交反射器30，被两次反射，向第一面11a侧射出。射出的反射光LR2在第一面11a侧并与光源1的位置不同的位置形成成像I。形成成像I的位置由两面正交反射器30相对于假想平面P0的角度来决定是与第一实施方式的情况相同。

在本实施方式的图像显示装置1000中，从光源1射入的光线LL中，由两面正交反射器30仅反射一次的反射光LR1不向第一面11a侧射出，而是穿过基材12，向第二面11b侧射出。

(变形例)

图23是举例示出本变形例的图像显示装置的示意性的侧视图。

如图23所示，本变形例的图像显示装置1100具备成像元件10、光源1、反射器阵列20，还具备光学元件50。在本变形例中，在具备光学元件50这一点上与第二实施方式的情况不同，在其它点上与第二实施方式的情况相同。在同样的构成要素上标以同样的标记并省略详细的说明。

光学元件50设置于光源1和成像元件10之间。光学元件50在该例中为凸透镜。图23示出不设置光学元件50即凸透镜的情况下的光源1的位置作为虚像G的位置。

在本变形例中，光学元件50即凸透镜的焦点距离设定为比光学元件50和虚像位置的距离更短。因此，通过将光学元件50设定于光源1和成像元件10之间，能够缩短光源1和成像元件10之间的距离。光学元件不限于凸透镜，通过使用反射镜等、和透镜组合，能够将光源1设定于期望的位置。

对于本实施方式的图像显示装置1000的工作进行说明。

图24A是用于说明本实施方式的图像显示装置的工作的示意性的俯视图。

图24B是用于说明本实施方式的图像显示装置的工作的示意性的侧视图。

在本实施方式的图像显示装置1000中，因为使用在第一实施方式的情况下的成像元件10，成像元件10如上述地工作。

在本实施方式中，从设置于第一面11a侧的光源1射入成像元件10的光线通过两面正交反射器两次反射，向第一面11a侧射出而成像。

如图24A以及图24B所示，从光源1射入成像元件10的光线通过两面正交反射器两次反射时，以基材12为基准时，在偏离与光源1同侧的Y轴方向的区域R成像。区域R的Z轴方向的长度以及Y轴方向的长度通过构成反射器阵列20的两面正交反射器相对于假想平面P0的角度、和光源1的位置的调整或设定来决定。成像的位置能够设为相比于光源1的Y轴方向的位置足够远离的Y轴方向的位置，也能够设为相比于光源1的Z轴方向的位置足够高的位置，也能够设为低的位置。

在该例中，与在第一实施方式的情况下相同，假想平面P0设为在第一面11a以及反射器阵列20的圆弧的一部分的Z轴方向的最低的位置的切平面。成像元件10的Y轴方向的两端部的各自Z轴方向的长度也与在第一实施方式的情况下相同，设为大致相等。在只要将入射的光线通过两面正交反射器两次反射，向第一面11a侧射出中，假想平面P0的位置不限于上述，可以是任意。

对于本实施方式的图像显示装置1000的效果进行说明。

因为本实施方式的图像显示装置1000具备上述的第一实施方式或第一～第五的变形例的成像元件，所以发挥上述的效果。即，能够在配置有光源1的第一面11a侧并与光源1不同的位置形成成像I。

除此之外，在本实施方式的图像显示装置1000中，因为以将通过两面正交反射器两次反射的反射光向第一面11a侧射出的方式配置光源1，所以能够在从成像元件以及光源1远离的空间成像。

以往，在使用角棱镜反射器的图像显示装置中，因为使用角棱镜反射器的回归反射，所以为了在与光源的位置不同的位置成像，有必要组装复杂的光学电路。因此，指出图像显示装置的结构变得复杂，装置大型化，难以避免成本上升。

另外，以往，在使用两面正交反射器的图像显示装置中，两面正交反射器作为透过型的成像元件被使用，认为因为两面正交反射器设置于光源和成像的位置之间，所以难以小型化装置。由此，研究使用反射型的两面正交反射器的成像元件(参照专利文献1)。但是，在使用这些两面正交反射器的成像元件中，有两面正交反射器的工作原理上在成像侧形成虚像，难以避免虚像形成的问题。

作为能够空中显示的图像显示装置的应用，进行在汽车内的研究，在本来应该显示的部位以外的位置显示虚像时，图像显示装置的操作者以外的人能够辨识该虚像，是不良情况。另外，也可能有通过虚像的形成位置，操作者辨识虚像而相对于虚像进行操作的情况。

在汽车内以外的应用中，作为非接触型的操作面板的替代，在使用空中显示面板的情况下，因为在操作者侧形成虚像，所以导致误操作等，成为真正的实用化的障碍。

在将空中显示面板应用于金融终端等的情况下，在操作者辨识的位置以外的位置形成虚像可能产生应该隐匿的密码别偷窥等担心。

在本实施方式的图像显示装置1000中，因为具备包含多个反射器行空开间隔地配置的反射器阵列的成像元件10，所以形成虚像的反射光穿过与形成成像侧不同侧。因此，在将图像显示装置1000应用于汽车车内用或其它非接触型操作面板的情况下，能够在实像的成像侧不形成虚像地在从光源的位置足够远离的空间成像。因此，能够不通过装置占据汽车内的空间地显示必要的信息，能够实现安全且安心的非接触型的操作面板。

如变形例的图像显示装置1100所示，通过组合光学元件50，能够进一步实现小型化或任意形状的图像显示装置。

(第三实施方式)

图25是举例示出本实施方式的图像显示装置的模拟的侧视图。

如图25所示，本实施方式的图像显示装置1200具备成像元件10、光源1、光学元件350。图像显示装置1200还具备箱体302。

在本实施方式中，在具备与第二实施方式的变形例不同的光学元件350、具备收纳成像元件10、光源1以及光学元件350的箱体302这一点与第二实施方式或该变形例不同。在同样的构成要素上标以同样的标记并适当省略详细的说明。

在本实施方式的图像显示装置1200中，使用反射镜作为光学元件350。在图25中，在没有光学元件350的情况下的光源的位置作为虚像G的位置示出。在本实施方式中，因为通过使用反射镜作为光学元件350，能够使光源1放射的光线的光路弯曲，所以容易向内部容积限定的箱体302进行收纳。通过使用曲面反射镜作为光学元件350，能够不用担心产生色差地生成虚像G。也可以变成反射镜或者加上反射镜，而使用其它光学元件例如透镜等。

在本实施方式的图像显示装置1200，成像元件10具备收纳光源1以及光学元件350的箱体302，成像元件10、光源1以及光学元件350被箱体覆盖。窗口(窗口部件)304设置于成像元件10和能够通过所述成像元件形成的成像I之间。基于成像元件10射出的反射光的成像I经由设置于箱体302的窗口304而形成。窗口304由透光性材料形成，例如由透明树脂或者着色树脂等形成。窗口304的透光性优选地设为50％以下的雾度值，期望为5％以下。

对于本实施方式的图像显示装置1200的效果进行说明。

本实施方式的图像显示装置1200具有与第二实施方式的情况同様样的效果，通过还具备箱体302，能够将成像元件10、光源1以及光学元件350等的构成物从图像显示装置1200的使用者的视野排除。因此，从基于装置占有的状态心理性地被释放，使用者能够更广阔地感受到有限的空间。另外，成像元件10、光源1以及光学元件350能够被箱体302从外部遮蔽，能够从结露或灰尘等外部环境保护成像元件10、光源1以及光学元件350。另外，也能够避免相对于成像I的环境光的眩光等影响。

(第四实施方式)

图26是举例示出本实施方式的图像显示装置的示意性的侧视图。

如图26所示，本实施方式的图像显示装置1300具备成像元件310a、光源装置460。成像元件310a和与图9B相关联地说明的第一实施方式的变形例的情况相同。成像元件不限于此，能够适当地组合第一实施方式以及其变形例来适用。

在本实施方式中，光源装置460和成像元件310a被分体提供，使用者任意地组合这些来使用。光源装置460包含光源1以及光学元件50，未图示，但是例如也可以包含驱动光源的电源电路或驱动电路、存储电路等。

在本实施方式中，光源装置460以及成像元件310a设为分体，光源装置460内置有光学元件50。因此，图像显示装置1300的使用者能够适当收纳光源装置460以及成像元件310a，在必要时取出并适当组合地使用。

根据以上说明的实施方式，能够显示通过简单的构造使虚像难以显示的成像元件以及图像显示装置。

以上，说明本发明的几个实施方式，但是这些实施方式作为例子来提示，并没有意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其它的各种各样的形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形包含于发明的范围或主旨的同时，也包含于请求范围所记载的发明以及其等同范围。另外，前述的各实施方式能够相互地组合实施。

附图标记说明

1、S、S1：光源；10、110、210、210a、310、310a：成像元件；11a、211a、311a、611a：第一面；11b、111b、211b、311b、611b：第二面；12、112、212、212a、312、612：基材；20：反射器阵列；22、722：反射器行；30、730：两面正交反射器；31、731：第一反射面；32、732：第二反射面；33：谷侧连接线；50、350：光学元件；302：箱体；304：窗口；1000、1100、1200、1300：图像显示装置；P0：假想平面。

Claims (12)

1.一种成像元件，其中，具备：

基材，其具有第一面以及位于所述第一面的相反侧的第二面；

反射器阵列，其设置于所述基材上；

所述反射器阵列包含多个反射器行，所述多个反射器行包含沿着第一方向设置的多个两面正交反射器，

所述多个反射器行在与所述第一方向交叉的第二方向上互相空开间隔地平行排列，

所述多个两面正交反射器各自包含：

第一反射面，其以反射来自所述第一面侧的光的方式进行设置；

第二反射面，其设置为与所述第一反射面正交，且以将来自所述第一反射面的反射光向所述第一面侧反射的方式进行设置；

在所述多个反射器行的每一个中，

所述第一反射面和所述第二反射面交叉的直线、与包含所述第一方向以及所述第二方向的假想平面之间的角度设定为比0°更大且比90°更小的值，

所述第一反射面和所述假想平面之间的角度设定为比45°更大且比90°更小的值，

所述多个反射器行包含第一反射器行，所述第一反射器行在所述多个反射器行中，所述直线和所述假想平面之间的角度设定为最小的值，

在所述多个反射器行中，剩余的反射器行的所述直线和所述假想平面之间的角度设定为随着从所述第一反射器行沿着所述第二方向单向远离而变大的值。

2.根据权利要求1所述的成像元件，其中，

在所述基材中，在包含所述第二方向以及第三方向的俯视视角下，所述第一面以成为朝向所述第二面侧凸出的方式进行设置，

所述第三方向与所述第一方向以及所述第二方向正交，

所述反射器阵列设置于所述第一面上，

所述多个反射器行的所述直线和所述第一面之间的角度设定为各自相等的值。

3.根据权利要求1所述的成像元件，其中，

所述基材具有透光性，

在包含所述第二方向以及第三方向的俯视视角下，所述第二面以成为从所述第一面侧凸出的方式进行设置，

所述第三方向与所述第一方向以及所述第二方向正交，

所述反射器阵列设置于所述第二面上，

所述多个反射器行的所述直线和所述第二面之间的角度设定为各自相等的值。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的成像元件，其中，

所述多个反射器行中邻接配置的反射器行之间设置有光吸收部件。

5.根据权利要求1或2所述的成像元件，其中，

所述基材包含光吸收部件。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的成像元件，其中，

还具备以覆盖所述反射器阵列的方式进行设置的保护层。

7.一种图像显示装置，其中，具备：

成像元件；

光源，其向所述成像元件照射光；

所述成像元件包含：

基材，其具有第一面以及位于所述第一面的相反侧的第二面；

反射器阵列，其设置于所述基材上；

所述反射器阵列包含多个反射器行，所述多个反射器行包含沿着第一方向设置的多个两面正交反射器，

所述多个反射器行在与所述第一方向交叉的第二方向上互相空开间隔地平行排列，

所述多个两面正交反射器各自包含：第一反射面，其以反射来自所述第一面侧的光的方式进行设置；第二反射面，其设置为与所述第一反射面正交，且以将来自所述第一反射面的反射光向所述第一面侧反射的方式进行设置；

在所述多个反射器行的每一个中，所述第一反射面和所述第二反射面交叉的直线、与包含所述第一方向以及所述第二方向的假想平面之间的角度设定为比0°更大且比90°更小的值，

所述第一反射面和所述假想平面之间的角度设定为比45°更大且比90°更小的值，

所述多个反射器行包含第一反射器行，所述第一反射器行在所述多个反射器行中，所述直线和所述假想平面之间的角度设定为最小的值，

在所述多个反射器行中，剩余的反射器行的所述直线和所述假想平面之间的角度设定为随着从所述第一反射器行沿着所述第二方向单向远离而变大的值，

所述光源设置于所述第一面侧，

所述多个两面正交反射器的每一个以从所述光源射出的光中由所述第一反射面反射一次的反射光的一部分朝向所述第二反射面行进、所述反射光的其它一部分朝向所述第二面侧行进的方式进行设置。

8.根据权利要求7所述的图像显示装置，其中，

在所述基材中，在包含所述第二方向以及第三方向的俯视视角下，所述第一面包含朝向所述第二面侧凸出的圆弧，

所述光源和所述反射器阵列之间的距离比从所述圆弧的中心到所述成像元件的距离更短，

所述第三方向与所述第一方向以及所述第二方向正交。

9.根据权利要求7所述的图像显示装置，其中，

在所述基材中，在包含所述第二方向以及第三方向的俯视视角下，所述第二面包含从所述第一面侧凸出的圆弧，

所述光源和所述反射器阵列之间的距离比从所述圆弧的中心到所述成像元件的距离更短，

所述第三方向与所述第一方向以及所述第二方向正交。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的图像显示装置，其中，

还具备设置于所述光源和所述成像元件之间的光学元件。

11.根据权利要求7～10中任一项所述图像显示装置，其中，

还具备设置于所述成像元件和能够由所述成像元件形成的成像之间的窗口部件。

12.根据权利要求11所述的图像显示装置，其中，

所述窗口部件包含透光性材料，

所述透光性材料具有等于50％或比50％更小的雾度值。