CN109491062A - 具有平面镜和曲面镜的隐形装置及包括该隐形装置的车辆 - Google Patents

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CN109491062A CN201811047590.8A CN201811047590A CN109491062A CN 109491062 A CN109491062 A CN 109491062A CN 201811047590 A CN201811047590 A CN 201811047590A CN 109491062 A CN109491062 A CN 109491062A
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Abstract

一种隐形装置，包括物体侧、图像侧和从物体侧延伸到图像侧的顶点轴线。还包括物体侧隐形区域(CR)平面反射边界和图像侧CR平面反射边界，所述物体侧CR平面反射边界具有面向外镜面和面向内表面，所述图像侧CR平面反射边界具有面向外镜面和面向内表面。隐形区域由物体侧CR平面反射边界的面向内表面和图像侧CR平面反射边界的面向内表面界定。具有面向内镜面的至少一个外部曲面反射边界与物体侧CR平面反射边界和图像侧CR平面反射边界间隔开。具有面向外镜面的居中平面反射边界位于物体侧和图像侧CR平面反射边界之间并面向所述至少一个外部曲面反射边界的面向内镜面。

Description

具有平面镜和曲面镜的隐形装置及包括该隐形装置的车辆
技术领域
本说明书总体上涉及用于使物体看起来透明的设备和方法，更特别地涉及用于车辆支柱的隐形装置和用于使车辆支柱看起来透明的方法。
背景技术
已经公布了关于看起来使车辆支柱透明的隐形装置的研究。这些研究公开了使用超材料或使用视频摄像机结合显示屏以允许车辆的乘员表面上“看穿”车辆支柱，从而减少车辆中的盲点。然而，超材料和视频技术使用了复杂的材料设计和装备。
因此，需要一种看起来使车辆支柱透明的替代装置。
发明内容
在一个实施例中，隐形装置包括物体侧、图像侧和从物体侧延伸到图像侧的顶点轴线。包括具有面向外镜面和面向内表面的物体侧隐形区域(CR)平面反射边界以及具有面向外镜面和面向内表面的图像侧CR平面反射边界。由物体侧CR平面反射边界的面向内表面和图像侧CR平面反射边界的面向内表面界定隐形区域。具有面向内镜面的至少一个外部曲面反射边界与物体侧CR平面反射边界和图像侧CR平面反射边界间隔开。具有面向外镜面的居中平面反射边界位于物体侧CR平面反射边界和图像侧CR平面反射边界之间并面向所述至少一个外部曲面反射边界的面向内镜面。在实施例中，所述至少一个外部曲面反射边界包括：物体侧面向内抛物面镜面，其定位成靠近并面向物体侧CR平面反射边界的面向外镜面；和图像侧面向内抛物面镜面，所述抛物面镜面定位成靠近并面向图像侧CR平面反射边界的面向外镜面。居中平面反射边界可以相对于物体侧CR平面反射边界取向成45°，并且图像侧CR平面反射边界可以相对于居中平面反射边界取向成45°。
在另一个实施例中，一种隐形装置组件包括物体侧、图像侧、从物体侧延伸到图像侧的顶点轴线、一对物体侧隐形区域(CR)平面反射边界以及一对图像侧CR平面反射边界。该对物体侧CR平面反射边界包括位于顶点轴线的第一侧的第一物体侧CR平面反射边界和位于顶点轴线的与第一侧相对的第二侧的第二物体侧CR平面反射边界。该对图像侧CR平面反射边界包括位于顶点轴线的第一侧的第一图像侧CR反射边界和位于顶点轴线的与第一侧相对的第二侧的第二图像侧CR平面反射边界。该对物体侧CR平面反射边界中的每个和该对图像侧CR平面反射边界中的每个包括面向外镜面和面向内表面。隐形区域由该对物体侧CR平面反射边界的面内向表面和该对图像侧CR平面反射边界的面内向表面界定。包括至少一对外部曲面反射边界，其具有位于顶点轴线的第一侧的第一外部曲面反射边界以及位于顶点轴线的与第一侧相对的第二侧的第二外部曲面反射边界。所述至少一对外部曲面反射边界中的每个包括面向内镜面，所述面向内镜面与物体侧CR平面反射边界中的一个和图像侧CR平面反射边界中的一个间隔开。包括一对居中平面反射边界，其具有位于顶点轴线的第一侧的第一居中平面反射边界以及位于顶点轴线的与第一侧相对的第二侧的第二居中平面反射边界。所述一对居中平面反射边界中的每个包括面向外镜面，所述面向外镜面面向所述至少一对外部曲面反射边界的面向内镜面。
在又一个实施例中，一种车辆包括A柱和隐形组件，所述隐形组件具有物体侧和图像侧。隐形组件包括：物体侧隐形区域(CR)平面反射边界，其具有面向外镜面和面向内表面；以及图像侧CR平面反射边界，其具有面向外镜面和面向内表面。隐形区域由物体侧CR平面反射边界的面向内表面和图像侧CR平面反射边界的面向内表面界定。A柱位于隐形区域内。具有面向内镜面的至少一个外部曲面反射边界与物体侧CR平面反射边界和图像侧CR平面反射边界间隔开。具有面向外镜面的居中平面反射边界位于物体侧CR平面反射边界和图像侧CR平面反射边界之间。在实施例中，所述至少一个外部曲面反射边界包括：物体侧面向内抛物面镜面，其定位成靠近并面向物体侧CR平面反射边界的面向外镜面；和图像侧面向内抛物面镜面，其定位成靠近并面向图像侧CR平面反射边界的面向外镜面。居中平面反射边界可以相对于物体侧CR平面反射边界取向成45°，并且图像侧CR平面反射边界可以相对于居中平面反射边界取向成45°。
鉴于下文结合附图的详细描述，将更全面地理解由在此描述的实施例提供的这些和另外的特征。
附图说明
附图中阐述的实施例本质上是说明性和示例性的，不旨在限制由权利要求限定的主题。当结合以下附图阅读时，可以理解这些说明性实施例的以下详细描述，其中相似的结构用相似的附图标记表示，其中：
图1示意性地描绘了根据本文公开和描述的一个或多个实施例的隐形装置的俯视图；
图2示意性地描绘了根据本文公开和描述的一个或多个实施例的隐形装置的俯视图；
图3示意性地描绘了根据本文公开和描述的一个或多个实施例的隐形装置的俯视图；
图4示意性地描绘了根据本文公开和描述的一个或多个实施例的隐形装置的俯视图；
图5示意性地描绘了根据本文公开和描述的一个或多个实施例的图1的隐形装置的俯视透视图，其中第一物体位于隐形装置的一侧，第二物体位于该隐形装置的隐形区域内；
图6示意性地描绘了图1的隐形装置的侧视图，其中第一物体位于隐形装置的一侧，第二物体位于隐形装置的隐形区域内；
图7示意性地示出了根据本文描述和示出的一个或多个实施例的使车辆的车辆A柱隐形的隐形装置；
图8A描绘了根据图1的实施例的用于隐形装置的计算机模拟隐形图像，其中顶点轴线与观察隐形装置的视角之间存在0°错位；
图8B描绘了根据图1的实施例的用于隐形装置的计算机模拟隐形图像，其中顶点轴线与观察隐形装置的视角之间存在1°错位；
图8C描绘了根据图1的实施例的用于隐形装置的计算机模拟隐形图像，其中顶点轴线与观察隐形装置的视角之间存在2°错位；
图8D描绘了根据图1的实施例的用于隐形装置的计算机模拟隐形图像，其中顶点轴线与观察隐形装置的视角之间存在3°错位；
图9A描绘了根据图3的实施例的用于隐形装置的计算机模拟隐形图像，其中顶点轴线与观察隐形装置的视角之间存在0°错位；
图9B描绘了根据图3的实施例的用于隐形装置的计算机模拟隐形图像，其中顶点轴线与观察隐形装置的视角之间存在1°错位；
图9C描绘了根据图3的实施例的用于隐形装置的计算机模拟隐形图像，其中顶点轴线与观察隐形装置的视角之间存在2°错位；和
图9D描绘了根据图3的实施例的用于隐形装置的计算机模拟隐形图像，其中顶点轴线与观察隐形装置的视角之间存在3°错位。
具体实施方式
根据本文描述的一个或多个实施例，一种隐形装置总体上可以包括多个平面镜和曲面镜，所述平面镜和曲面镜将入射光引导到隐形区域周围。本文描述的隐形装置可以利用凹面镜、抛物面镜和平面镜来反射、聚焦、发散和重新聚焦来自物体的光。本文所述的隐形装置可用来使车辆物品隐形，例如车辆A柱、B柱、C柱、D柱等，并去除由车辆物品导致的“盲点”。盲点是指车辆的可能阻挡乘员视野的区域。曲面镜的使用允许驾驶员感知图像，如果不是隐形装置，则该图像将被车辆的支柱阻挡。隐形装置的各个实施例及其使用方法将在本文中特别参考附图进一步详细描述。
图1总体上描绘了隐形装置的一个实施例。隐形装置包括隐形区域(CR)，其至少部分地由至少两个CR平面反射边界、至少一个外部曲面反射边界和至少一个居中平面反射边界界定，所述至少一个外部曲面反射边界与所述至少两个CR平面反射边界间隔开，所述至少一个居中平面反射边界位于所述至少两个CR平面反射边界之间。如本文所使用的，术语“多个边界”和“边界”是指物理表面。术语“外部”是指与CR平面反射边界之一间隔开、即定位成与CR平面反射边界之一相距预定距离的边界或镜面。CR平面反射边界中的一个可以是物体侧CR平面反射边界，CR平面反射边界中的另一个可以是图像侧CR平面反射边界。所述至少一个外部曲面反射边界包括与物体侧CR平面反射边界间隔开的面向内镜面(在此称为“物体侧面向内镜面”)和与图像侧CR平面反射边界间隔开的面向内镜面(在此称为“图像侧面向内镜面”)。
物体侧CR平面反射边界取向成将入射光从位于隐形装置的物体侧的物体平行地反射到物体侧面向内镜面上。如本文所使用的，短语“平行”是指在空间中彼此平行地传播的光线(光)。所述至少一个外部曲面反射边界的物体侧面向内镜面被取向成将入射光从物体侧CR平面反射边界反射和聚焦到居中平面反射边界上。居中平面反射边界被取向成将入射光从物体侧面向内镜面反射到所述至少一个外部曲面反射边界的图像侧面向内镜面上。所述至少一个外部曲面反射边界的图像侧面向内镜面被取向成入射光从居中平面反射边界平行地反射和聚焦到图像侧CR平面反射边界上。图像侧CR平面反射边界被取向成平行地反射从所述至少一个外部曲面反射边界的图像侧面向内镜面反射的入射光并在隐形装置的图像侧上提供图像。
仍然参照图1，隐形装置的实施例包括具有物体侧12、图像侧14和四个CR平面反射边界110、120、130、140的隐形组件10。物体侧12位于平分轴线15(+Y方向)上方，图像侧14位于平分轴线15下方(-Y方向)。也就是说，平分轴线15在物体侧12和图像侧14之间延伸并且划定物体侧12和图像侧14。四个CR平面反射边界110、120、130、140中的每个都具有沿图中所示的X轴的长度、沿Y轴的宽度和沿Z轴的高度。也就是说，图中所示的X轴沿着这四个CR平面反射边界110、120、130、140的长度延伸，图中所示的Y轴沿着这四个CR平面反射边界110、120、130、140的宽度延伸，图中所示的Z轴沿着这四个CR平面反射边界110、120、130、140的高度延伸。两个CR平面反射边界110、130可以定位在隐形组件10的物体侧12以面向物体‘O’，在此可以称为物体侧CR平面反射边界110、130。两个CR平面反射边界120、140可以位于隐形组件10的图像侧14以提供由隐形组件10形成的图像‘I’，在此可以称为图像侧CR平面反射边界120、140。
CR平面反射边界110、120、130、140均分别具有面向外镜面112、122、132、142和面向内表面114、124、134、144。在此使用的术语“向外”是指背对隐形区域200的表面和/或远离隐形区域200反射光的表面，在此使用的术语“向内”是指面朝隐形区域200的表面和/或朝向隐形区域200反射光的表面。在实施例中，面向内表面114、124、134、144中的一个或多个可以是不透明表面、镜面或透明表面。面向外镜面112、122、132、142可以由全向光子晶体或反射镜制成，使得入射在面向外镜面112、122、132、142上的光被从那里反射。如本文所使用的，术语“镜面”是指反射入射在镜面上的所有模式的光(例如，s偏振光和p偏振光)的表面。而且，如本文所使用的，术语“从那里反射”是指从表面反射至少50％的入射光。在一些实施例中，从该表面反射至少60％的入射光，而在其他实施例中，从该表面反射至少70％的入射光。在其他实施例中，从该表面反射至少80％的入射光，例如至少90％的入射光。
CR平面反射边界110、120、130、140可以分别具有顶端116、126、136、146和侧端118、128、138、148。侧端118、128、138、148分别与顶端116、126、136、146间隔开，CR平面反射边界110、120、130、140分别在顶端116、126、136、146和侧端118、128、138、148之间延伸。在实施例中，两个物体侧CR平面反射边界110、130各自的顶端116、136在顶点190处相遇或相交，并且可替代地或附加地，两个图像侧CR平面反射边界120、140各自的顶端126、146在顶点192处相遇或相交。在这样的实施例中，顶点轴线16横穿顶点190和顶点192，并且可以是隐形组件10的右手侧(+X方向)和左手侧(-X方向)之间的中心线。在其他实施例中，两个物体侧CR平面反射边界110、130各自的顶端116、136相互间隔开并且两个图像侧CR平面反射边界120、140各自的顶端126、146相互间隔开，使得在间隔开的顶端116、136和间隔开的顶端126、146之间存在未隐形区域或间隙(未示出)。在这样的实施例中，在隐形组件10的图像侧14没有提供物体O的位于未隐形区域上方(+Y方向)的部分的图像。
在实施例中，侧端118可以定位成邻近侧端128并且可以连接到侧端128，侧端138可以定位成邻近侧端148并且可以连接到侧端148。在其他实施例中，侧端118、138可以与侧端128、148间隔开(Y方向)，如图1所示。
在实施例中，两个物体侧CR平面反射边界110、130和两个图像侧CR平面反射边界120、140形成隐形区域200，该隐形区域至少部分地由面向内表面114、134、124、144界定。两个物体侧CR平面反射边界110、130和两个图像侧CR平面反射边界120、140在图中的坐标轴的Z方向上具有高度‘h’(图6)，并且在隐形区域200内反射或透射的光不通过面向内表面114、134、124、144。因此，对于在+Y方向上从图像侧14观察隐形组件10的观察者而言，位于隐形区域200内的物品(例如，被隐形物品)是不可见的。
仍然参照图1，外部曲面反射边界150与CR平面反射边界110、120间隔开，并且外部曲面反射边界170与CR平面反射边界130、140间隔开。外部曲面反射边界150包括：物体侧面向内镜面152，其面向物体侧CR平面反射边界110的面向外镜面112；和图像侧面向内镜面154，其面向图像侧CR平面反射边界120的面向外镜面122。外部曲面反射边界170包括：物体侧面向内镜面172，其面向物体侧CR平面反射边界130的面向外镜面132；和图像侧面向内镜面174，其面向图像侧CR平面反射边界140的面向外镜面142。在一些实施例中，物体侧面向内镜面152和图像侧面向内镜面154可以是单个面向内镜面。也就是说，包括物体侧面向内镜面152和图像侧面向内镜面154的单个面向内镜面可以沿着外部曲面反射边界150的内表面延伸。在其他实施例中，物体侧面向内镜面152和图像侧面向内镜面154是两个单独且不同的面向内镜面。类似地，物体侧面向内镜面172和图像侧面向内镜面174可以是单个面向内镜面。可替代地，物体侧面向内镜面172和图像侧面向内镜面174可以是两个单独且不同的面向内镜面。
具有面向外镜面162的居中平面反射边界160位于物体侧CR平面反射边界110和图像侧CR平面反射边界120之间。面向外镜面162面向外部曲面反射边界150的物体侧面向内镜面152和图像侧面向内镜面154。在实施例中，物体侧CR平面反射边界110相对于顶点轴线16取向成45°，居中平面反射边界160相对于物体侧CR平面反射边界110取向成45°，并且图像侧CR平面反射边界120相对于居中平面反射边界160和顶点轴线16取向成45°。在这样的实施例中，图像侧CR平面反射边界120相对于物体侧CR平面反射边界110取向成90°，并且居中平面反射边界160取向成平行于顶点轴线16。在其他实施例中，物体侧CR平面反射边界110相对于顶点轴线16未取向成45°，居中平面反射边界160相对于物体侧CR平面反射边界110未取向成45°，并且图像侧CR平面反射边界120相对于居中平面反射边界160和顶点轴线16未取向成45°。例如，物体侧CR平面反射边界110可以相对于顶点轴线16取向成30°，居中平面反射边界160相对于物体侧CR平面反射边界110取向成30°，并且图像侧CR平面反射边界120相对于居中平面反射边界160和顶点轴线16取向成30°。在这样的实施例中，图像侧CR平面反射边界120相对于物体侧CR平面反射边界110取向成120°，并且居中平面反射边界160取向成平行于顶点轴线16。
具有面向外镜面182的居中平面反射边界180位于物体侧CR平面反射边界130和图像侧CR反射边界140之间。面向外镜面182面向外部曲面反射边界170的物体侧面向内镜面172和图像侧面向内镜面174。在实施例中，物体侧CR平面反射边界130相对于顶点轴线16取向成45°，居中平面反射边界180相对于物体侧CR平面反射边界130取向成45°，并且图像侧CR平面反射边界140相对于居中平面反射边界180和顶点轴线16取向成45°。在这样的实施例中，图像侧CR平面反射边界140相对于物体侧CR平面反射边界130取向成90°，并且居中平面反射边界180取向成平行于顶点轴线16。在其他实施例中，物体侧CR平面反射边界130相对于顶点轴线16未取向成45°，居中平面反射边界180相对于物体侧CR平面反射边界130未取向成45°，并且图像侧CR平面反射边界140相对于居中平面反射边界180和顶点轴线16未取向成45°。例如，物体侧CR平面反射边界130可以相对于顶点轴线16取向成30°，居中平面反射边界180相对于物体侧CR平面反射边界130取向成30°，并且图像侧CR平面反射边界140相对于居中平面反射边界180和顶点轴线16取向成30°。在这样的实施例中，图像侧CR平面反射边界140相对于物体侧CR平面反射边界130取向成120°，并且居中平面反射边界180取向成平行于顶点轴线16。
在实施例中，居中平面反射边界160、180定位在平分轴线15上，该平分轴线15在物体侧12和图像侧14之间延伸并且划定物体侧12和图像侧14。在这样的实施例中，面向外镜面162可以与物体侧面向内镜面152和图像侧面向内镜面154间隔开，并且面向外镜面182可以与物体侧面向内镜面172和图像侧面向内镜面174间隔开。居中平面反射边界160、180可以分别定位成邻近侧端118、128和侧端138、148。而且，居中平面反射边界160、180各自的面向外镜面162、182大体平行于横穿顶点190和顶点192的顶点轴线16。可替代地或附加地，居中平面反射边界160、180的面向外镜面162、182可以大体平行于光1。
外部曲面反射边界150相对于物体侧CR平面反射边界110定位成使得来自物体O的在顶点轴线16的右手侧(+X方向)入射在隐形组件10上的光(如图1中箭头‘1’所示)被面向外镜面112反射到物体侧面向内镜面152上(如图1中箭头‘2’所示)。在实施例中，光2从面向外镜面112平行地反射到物体侧面向内镜面152上。居中平面反射边界160相对于物体侧面向内镜面152定位成使得来自面向外镜面112的光2被物体侧面向内镜面152反射和聚焦到面向外镜面162上(如图1中箭头‘3’所示)。在实施例中，光3聚焦到焦线f1，并且面向外镜面162位于焦线f1处。也就是说，沿着外部曲面反射边界150的高度h(Z方向)入射在物体侧面向内镜面152上的光3可以大体聚焦到沿Z方向延伸的线(焦线f1)。应当理解的是，焦线f1和本文所述的其他焦线由给定镜面的曲率提供。例如，焦线f1是由物体侧面向内镜面152的曲率产生或提供。
外部曲面反射边界150相对于居中平面反射边界160定位成使得被面向外镜面162反射并从其发散的光3入射在图像侧面向内镜面154上(如图1中箭头‘4’所示)。图像侧CR平面反射边界120相对于外部曲面反射边界150定位成使得被图像侧面向内镜面154反射和聚焦的光4入射在面向外镜面122上(如图1中箭头‘5’所示)。在实施例中，光5被图像侧面向内镜面154平行地反射和聚焦到面向外镜面122上。图像侧CR平面反射边界120相对于图像侧面向内镜面154定位成使得光5平行地反射并在顶点轴线16的右手侧(+X方向)形成图像I的一部分。
外部曲面反射边界170相对于物体侧CR平面反射边界130定位成使得来自物体O的在顶点轴线16的左手侧(-X方向)入射在隐形组件10上的光1被面向外镜面132作为光2反射到物体侧面向内镜面172上。在实施例中，光2被面向外镜面132平行地反射到物体侧面向内镜面172上。居中平面反射边界180相对于物体侧面向内镜面172定位成使得来自面向外镜面132的光2被物体侧面向内镜面172作为光3反射和聚焦到面向外镜面182上。在实施例中，光3聚焦到焦线f2，而面向外镜面182位于焦线f2处。也就是说，沿着外部曲面反射边界170的高度h(Z方向)入射在物体侧面向内镜面172上的光3可以大体聚焦到沿Z方向延伸的线(焦线f2)。
外部曲面反射边界170相对于居中平面反射边界180定位成使得被面向外镜面182反射和发散(光4)的光3入射在图像侧面向内镜面174上。图像侧CR平面反射边界140相对于外部曲面反射边界170定位成使得被图像侧面向内镜面174反射和聚焦(光5)的光4入射在面向外镜面142上。在实施例中，光5被图像侧面向内镜面174平行地反射和聚焦到面向外镜面142上。图像侧CR平面反射边界140相对于图像侧面向内镜面174定位成使得光5被平行地反射成光6并在顶点轴线16的左手侧(-X方向)形成图像I的一部分。
如上所述，物体侧面向内镜面152可以具有将入射光1聚焦到焦线f1的曲率，并且图像侧面向内镜面154可以具有聚焦入射光4以平行地传播到面向外镜面122的曲率。而且，物体侧面向内镜面172可以具有将入射光1聚焦到焦线f2的曲率，并且图像侧面向内镜面174可以具有聚焦入射光4以平行地传播到面向外镜面142的曲率。例如但不限于，面向内镜面152、154、172和/或174可以具有由以下表达式描述的曲线形状：
其中，R是面向内镜面152、154、172、174的曲率半径。在实施例中，曲线形状是抛物线形，K＝-1并且表达式(1)简化成：
其中，A＝1/(2R)是常数。应当理解的是，曲率半径R可以沿着面向内镜面152、154、172和/或174的高度h(Z方向)恒定。
仍然参照图1，外部曲面反射边界150的物体侧面向内镜面152相对于物体侧CR平面反射边界110和居中平面反射边界160定位成沿+X方向向外，使得入射在物体侧面向内镜面152上的光2作为光3聚焦到面向外镜面162上的焦线f1。外部曲面反射边界150的图像侧面向内镜面154相对于居中平面反射边界160和图像侧CR平面反射边界120定位在+X方向上，使得被面向外镜面162反射并从其发散的光4被图像侧面向内镜面154作为光5反射和聚焦。在实施例中，光4被图像侧面向内镜面154聚焦，使得光5平行地传播并入射在面向外镜面122上。在实施例中，物体侧面向内镜面152的曲率与图像侧面向内镜面154的曲率相同。在其他实施例中，物体侧面向内镜面152的曲率与图像侧面向内镜面154的曲率不同。
外部曲面反射边界170的物体侧面向内镜面172相对于物体侧CR平面反射边界130和居中平面反射边界180定位成沿-X方向向外，使得入射在物体侧面向内镜面172上的光2作为光3聚焦到面向外镜面182上的焦线f2。外部曲面反射边界170的图像侧面向内镜面174相对于居中平面反射边界180和物体侧CR平面反射边界140定位成在-X方向上，使得被面向外镜面182反射并从其发散的光4被图像侧面向内镜面174作为光5反射和聚焦。在实施例中，光4被图像侧面向内镜面174聚焦，使得光5平行地传播并入射在面向外镜面142上。在实施例中，物体侧面向内镜面172的曲率与图像侧面向内镜面174的曲率相同。在其他实施例中，物体侧面向内镜面172的曲率与图像侧面向内镜面174的曲率不同。
图1描绘了物体侧面向内镜面152的曲率等于物体侧面向内镜面172的曲率，并且图像侧面向内镜面154的曲率等于图像侧面向内镜面174的曲率。然而，在实施例中，在顶点轴线16的右手侧(+X方向)的面向内镜面152、154的曲率与在顶点轴线16的左手侧(-X方向)的面向内镜面172、174的曲率不同。例如，物体侧面向内镜面152的曲率可以不等于物体侧面向内镜面172的曲率。可替代地或附加地，图像侧面向内镜面154的曲率可以不等于图像侧面向内镜面174的曲率。
仍然参照图1，来自物体‘O’的光1沿-Y方向行进并且入射在面向外镜面112、132上。在隐形组件10的顶点轴线16的右手侧(+X方向)的光1被面向外镜面112作为光2平行地反射到物体侧面向内镜面152，然后被作为光3反射和聚焦到面向外镜面162上的焦线f1。光3被面向外镜面162作为光4反射并从其发散到图像侧面向内镜面154，然后被作为光5反射和聚焦。光5平行地传播并入射在面向外镜面122上。入射在面向外镜面122上的光5被面向外镜面122在-Y方向上大体平行于光1地反射(由图1中箭头‘6’表示)并形成图像I的一部分，该部分对应于该物体O的定位到顶点轴线16的右边(+X方向)的部分。因此，来自在顶点轴线16的右手侧的物体O的光1具有如下光路：物体O—面向外镜面112—物体侧面向内镜面152—面向外镜面162—图像侧面向内镜面154—面向外镜面122—图像I。
在隐形组件10的顶点轴线16的左手侧(-X方向)的光1被面向外镜面132作为光2平行地反射到物体侧面向内镜面172，然后被作为光3反射和聚焦到面向外镜面182上的焦线f2。光3被面向外镜面182作为光4反射并从其发散到图像侧面向内镜面174，然后被作为光5反射和聚焦。光5平行地传播并入射在面向外镜面142上。入射在面向外镜面142上的光5被面向外镜面142作为光6在-Y方向上大体平行于光1地反射并形成图像I的一部分，该部分对应于物体O的定位到顶点轴线16的左边(-X方向)的部分。因此，来自在顶点轴线16的左手侧的物体O的光1具有如下光路：物体O—面向外镜面132—物体侧面向内镜面172—面向外镜面182—图像侧面向内镜面174—面向外镜面142—图像I。
组合地，即，在顶点轴线16的右手侧(+X方向)和左手侧(-X方向)的光1从在隐形组件10的物体侧12的物体O经由如下光路传播到图像侧14：物体O—物体侧CR平面反射边界110、130—物体侧面向内镜面152、172—居中平面反射边界160、180—图像侧面向内镜面154、174—图像侧CR平面反射边界120、140—图像。也就是说，来自物体O的光1经由如下光路传播：物体O—物体侧CR平面反射边界110、130各自的面向外镜面112、132—外部曲面反射边界150、170各自的物体侧面向内镜面152、172—居中平面反射边界160、180各自的面向外镜面162、182—外部曲面反射边界150、170各自的图像侧面向内镜面154、174—图像侧CR平面反射边界120、140各自的面向外镜面122、142—图像I。
参照图2，除了外部曲面反射边界150、170之外，描绘的隐形组件20的实施例类似于图1的隐形组件10。特别地，外部曲面反射边界150、170包括各自的物体侧外部曲面反射边界151、171和各自的图像侧外部曲面反射边界153、173。也就是说，在图1中被描绘为单个部件的外部曲面反射边界150、170如图2所示由两个部件形成。物体侧外部曲面反射边界151、171分别包括物体侧面向内镜面152、172，图像侧外部曲面反射边界153、173分别包括图像侧面向内镜面154、174。应当理解的是，由两个单独部件构成的外部曲面反射边界150、170可以在隐形组件10的设计和制造中提供灵活性。
仍然参照图2，来自物体‘O’的光1沿-Y方向行进并且入射在面向外镜面112、132上。在隐形组件20的顶点轴线16的右手侧(+X方向)上的光1被面向外镜面112作为光2平行地反射到物体侧外部曲面反射边界151上的物体侧面向内镜面152，然后被作为光3反射和聚焦到面向外镜面162上的焦线f1。光3被面向外镜面162作为光4反射并从其发散到图像侧外部曲面反射边界153上的图像侧面向内镜面154，然后被作为光5反射和聚焦。在实施例中，光4被图像侧面向内镜面154聚焦，使得光5平行地传播并入射在面向外镜面122上。入射在面向外镜面122上的光5被面向外镜面122在-Y方向上大体平行于光1地反射并形成图像I的一部分，该部分对应于物体O的定位到顶点轴线16的右边(+X方向)的部分。因此，来自在顶点轴线16的右手侧的物体O的光1具有如下光路：物体O—物体侧CR平面反射边界110—物体侧外部曲面反射边界151—居中平面反射边界160—图像侧外部曲面反射边界153—图像侧CR平面反射边界120—图像I。
在隐形组件20的顶点轴线16的左手侧(-X方向)的光1被面向外镜面132作为光2平行地反射到物体侧外部曲面反射边界171上的物体侧面向内镜面172，然后被作为光3反射和聚焦到面向外镜面182上的焦线f2。光3被面向外镜面182作为光4反射并从其发散到图像侧外部曲面反射边界173上的图像侧面向内镜面174，然后被作为光5反射和聚焦。在实施例中，光4被图像侧面向内镜面174聚焦，使得光5平行地传播并入射在面向外镜面142上。入射在面向外镜面142上的光5被面向外镜面142在-Y方向上大体平行于光1地反射并形成图像I的一部分，该部分对应于物体O的定位到顶点轴线16的左边(-X方向)的部分。因此，来自在顶点轴线16的左手侧的物体O的光1具有如下光路：物体O—物体侧CR平面反射边界130—物体侧外部曲面反射边界171—居中平面反射边界180—图像侧外部曲面反射边界173—图像侧CR平面反射边界140—图像I。
组合地，即，在顶点轴线16的右手侧(+X方向)和左手侧(-X方向)上的光1从在隐形组件20的物体侧12的物体O经由如下光路传播到图像侧14：物体—物体侧CR平面反射边界110、130—物体侧外部曲面反射边界151、171—居中平面反射边界160、180—图像侧外部曲面反射边界153、173—图像侧CR平面反射边界120、140—图像。也就是说，来自物体O的光1经由如下光路传播：物体O—物体侧CR平面反射边界110、130各自的面向外镜面112、132—物体侧外部曲面反射边界151、171各自的物体侧面向内镜面152、172—居中平面反射边界160、180各自的面向外镜面162、182—图像侧外部曲面反射边界153、173各自的图像侧面向内镜面154、174—图像侧CR平面反射边界120、140各自的面向外镜面122、142—图像I。
现在参照图3，与上述隐形组件10、20相比具有扩展的隐形区域的隐形装置的实施例包括具有物体侧22、图像侧24和四个CR平面反射边界210、220、230、240的隐形组件30。物体侧22位于平分轴线25的上方(+Y方向)，图像侧24位于平分轴线25的下方(-Y方向)。即，平分轴线25在物体侧22和图像侧24之间延伸并且划定物体侧22和图像侧24。四个CR平面反射边界210、220、230、240中的每个具有沿图中所示的X轴的长度、沿Y轴的宽度和沿Z轴的高度。也就是说，图中所示的X轴沿着四个CR平面反射边界210、220、230、240的长度延伸，图中所示的Y轴沿着四个CR平面反射边界210、220、230、240的宽度延伸，图中所示的Z轴沿着四个CR平面反射边界210、220、230、240的高度延伸。两个CR平面反射边界210、230可以位于隐形组件30的物体侧22以面向物体‘O’，在此可以称为物体侧CR平面反射边界210、230。两个CR平面反射边界220、240可以位于隐形组件30的图像侧24以提供由隐形组件30形成的图像‘I’，在此可以称为图像侧CR平面反射边界220、240。
CR平面反射边界210、220、230、240均具有各自的面向外镜面212、222、232、242和面向内表面214、224、234、244。这里使用的术语“向外”是指背对隐形区域300的表面和/或远离隐形区域300反射光的表面，这里使用的术语“向内”是指面朝隐形区域300的表面和/或朝向隐形区域200反射光的表面。在实施例中，面向内表面214、224、234、244中的一个或多个可以是不透明表面、镜面或透明表面。面向外镜面212、222、232、242可以由全向光子晶体或反射镜制成，使得入射在面向外镜面212、222、232、242上的光被从那里反射。
CR平面反射边界210、220、230、240可以具有各自的顶端216、226、236、246和侧端218、228、238、248。侧端218、228、238、248分别与顶端216、226、236、246间隔开，并且CR平面反射边界210、210、230、240分别在顶端216、226、236、246和侧端218、228、238、248之间延伸。在实施例中，两个物体侧CR平面反射边界210、230各自的顶端216、236在顶点290处相遇或相交，并且可替代地或附加地，两个图像侧CR平面反射边界220、240各自的顶端226、246在顶点292处相遇或相交。在这样的实施例中，顶点轴线26横穿顶点290和顶点292，并且可以是隐形组件30的右手侧(+X方向)和左手侧(-X方向)之间的中心线。在其他实施例中，两个物体侧CR平面反射边界210、230各自的顶端216、236相互间隔开并且两个图像侧CR平面反射边界220、240各自的顶端226、246相互间隔开，使得在间隔开的顶端216、236和间隔开的顶端226、246之间存在未隐形区域或间隙(未示出)。在这样的实施例中，在隐形组件30的图像侧24没有提供物体O的位于未隐形区域上方(+Y方向)的部分的图像。
在实施例中，两个物体侧CR平面反射边界210、230和两个图像侧CR平面反射边界220、240形成隐形区域300，该隐形区域至少部分地由向内表面214、234、224、244界定。两个物体侧CR平面反射边界210、230和两个图像侧CR平面反射边界220、240在图中坐标轴的Z方向上具有高度‘h’，并且在隐形区域300内反射或透射的光不通过面向内表面214、234、224、244。因此，对于在+Y方向上从图像侧24观察隐形组件30的观察者而言，位于隐形区域300内的物品(例如，被隐形物品)是不可见的。
仍然参照图3，外部曲面反射边界250与CR平面反射边界210、220间隔开，并且外部曲面反射边界270与CR平面反射边界230、240间隔开。外部曲面反射边界250包括：物体侧面向内镜面252，其面向物体侧CR平面反射边界210的面向外镜面212；和图像侧面向内镜面254，其面向图像侧CR平面反射边界220的面向外镜面222。外部曲面反射边界270包括：物体侧面向内镜面272，其面向物体侧CR平面反射边界230的面向外镜面232；和图像侧面向内镜面274，其面向图像侧CR平面反射边界240的面向外镜面242。在一些实施例中，物体侧面向内镜面252和图像侧面向内镜面254可以是单个面向内镜面。也就是说，包括物体侧面向内镜面252和图像侧面向内镜面254的单个面向内镜面可以沿着外部曲面反射边界250的内表面延伸。在其他实施例中，物体侧面向内镜面252和图像侧面向内镜面254是两个单独且不同的面向内镜面。类似地，物体侧面向内镜面272和图像侧面向内镜面274可以是单个面向内镜面。可替代地，物体侧面向内镜面272和图像侧面向内镜面274可以是两个单独且不同的面向内镜面。
具有面向外镜面262的居中平面反射边界260位于物体侧CR平面反射边界210和图像侧CR平面反射边界220之间。面向外镜面262面向外部曲面反射边界250的物体侧面向内镜面252和图像侧面向内镜面254。在实施例中，物体侧CR平面反射边界210相对于顶点轴线26取向成45°，居中平面反射边界260相对于物体侧CR平面反射边界210取向成45°，并且图像侧CR平面反射边界220相对于居中平面反射边界260和顶点轴线26取向成45°。在这样的实施例中，图像侧CR平面反射边界220相对于物体侧CR平面反射边界210取向成90°，并且居中平面反射边界260取向成平行于顶点轴线26。在其他实施例中，物体侧CR平面反射边界210相对于顶点轴线26未取向成45°，居中平面反射边界260相对于物体侧CR平面反射边界210未取向成45°，并且图像侧CR平面反射边界220相对于居中平面反射边界260和顶点轴线26未取向成45°。例如，物体侧CR平面反射边界210可以相对于顶点轴线26取向成30°，居中平面反射边界260相对于物体侧CR平面反射边界210取向成30°，并且图像侧CR平面反射边界220相对于居中平面反射边界260和顶点轴线26取向成30°。在这样的实施例中，图像侧CR平面反射边界220相对于物体侧CR平面反射边界210取向成120°，并且居中平面反射边界260取向成平行于顶点轴线26。
具有面向外镜面282的居中平面反射边界280位于物体侧CR平面反射边界230和图像侧CR平面反射边界240之间。面向外镜面282面向外部曲面反射边界270的物体侧面向内镜面272和图像侧面向内镜面274。在实施例中，物体侧CR平面反射边界230相对于顶点轴线26取向成45°，居中平面反射边界280相对于物体侧CR平面反射边界230取向成45°，并且图像侧CR平面反射边界240相对于居中平面反射边界280和顶点轴线26取向成45°。在这样的实施例中，图像侧CR平面反射边界240相对于物体侧CR平面反射边界230取向成90°，并且居中平面反射边界280取向成平行于顶点轴线26。在其他实施例中，物体侧CR平面反射边界230相对于顶点轴线26未取向成45°，居中平面反射边界280相对于物体侧CR平面反射边界230未取向成45°，并且图像侧CR平面反射边界240相对于居中平面反射边界280和顶点轴线26未取向成45°。例如，物体侧CR平面反射边界230可以相对于顶点轴线26取向成30°，居中平面反射边界280相对于物体侧CR平面反射边界230取向成30°，并且图像侧CR平面反射边界240相对于居中平面反射边界280和顶点轴线26取向成30°。在这样的实施例中，图像侧CR平面反射边界240相对于物体侧CR平面反射边界230取向成120°，并且居中平面反射边界280取向成平行于顶点轴线26。
在实施例中，居中平面反射边界260、280定位在平分轴线25上，该平分轴线25在物体侧22和图像侧24之间延伸并且划定物体侧22和图像侧24。在这样的实施例中，面向外镜面262可以等距地定位在物体侧面向内镜面252和图像侧面向内镜面254之间并与它们间隔开，面向外镜面282可以等距地定位在物体侧面向内镜面272和图像侧面向内镜面274之间并与它们间隔开。居中平面反射边界260、280可以分别定位成邻近侧端218、228和侧端238、248。而且，居中平面反射边界260、280各自的面向外镜面262、282可以取向成大体平行于横穿顶点290和顶点292的顶点轴线26。可替代地或附加地，居中平面反射边界260、280的面向外镜面262、282可以取向成大体平行于光1。
外部曲面反射边界250相对于物体侧CR平面反射边界210定位成使得来自物体O的在顶点轴线26的右手侧(+X方向)入射在隐形组件30上的光(如图3中箭头‘1’所示)被面向外镜面212反射到物体侧面向内镜面252上(如图3中箭头‘2’所示)。在实施例中，光2从面向外镜面212平行地反射到物体侧面向内镜面252上。居中平面反射边界260相对于物体侧面向内镜面252定位成使得来自面向外镜面212的光2被物体侧面向内镜面252反射和聚焦到面向外镜面262上(如图3中箭头‘3’所示)。在实施例中，光3聚焦到焦线f3，并且面向外镜面262位于焦线f3处。沿着外部曲面反射边界250的高度h(Z方向)入射在物体侧面向内镜面252上的光3可以大体聚焦到与焦线f3相交并沿Z方向延伸的线。
外部曲面反射边界250相对于居中平面反射边界260定位成使得被面向外镜面262反射并从其发散的光3入射在图像侧面向内镜面254上(如图3中箭头‘4’所示)。图像侧CR平面反射边界220相对于外部曲面反射边界250定位成使得被图像侧面向内镜面254反射和聚焦的光4入射在面向外镜面222上(如图3中箭头‘5’所示)。在实施例中，光5被图像侧面向内镜面254平行地反射和聚焦到面向外镜面222上。图像侧CR平面反射边界220相对于图像侧面向内镜面254定位成使得光5平行地反射并在顶点轴线26的右手侧(+X方向)形成图像I的一部分。
外部曲面反射边界270相对于物体侧CR平面反射边界230定位成使得来自物体O的在顶点轴线26的左手侧(-X方向)入射在隐形组件30上的光1被面向外镜面232作为光2反射到物体侧面向内镜面272上。在实施例中，光2被面向外镜面232平行地反射到物体侧面向内镜面272上。居中平面反射边界280相对于物体侧面向内镜面272定位成使得来自面向外镜面232的光2被物体侧面向内镜面272作为光3反射和聚焦到面向外镜面282上。在实施例中，光3聚焦到焦线f4，而面向外镜面282位于焦线f4处。沿着外部曲面反射边界270的高度h(Z方向)入射在物体侧面向内镜面272上的光3可以大体聚焦到与焦线f4相交并沿Z方向延伸的线。
外部曲面反射边界270相对于居中平面反射边界280定位成使得被面向外镜面282反射并从其发散(光4)的光3入射在图像侧面向内镜面274上。图像侧CR平面反射边界240相对于外部曲面反射边界270定位成使得被图像侧面向内镜面274反射和聚焦(光5)的光4入射在面向外镜面242上。在实施例中，光5被图像侧面向内镜面274平行地反射和聚焦到面向外镜面242上。图像侧CR平面反射边界240相对于图像侧面向内镜面274定位使得光5平行地反射成光6并在顶点轴线26的左手侧(-X方向)形成图像I的一部分。
仍然参照图3，外部曲面反射边界250的物体侧面向内镜面252相对于物体侧CR平面反射边界210和居中平面反射边界260定位成沿+X方向向外，使得入射在物体侧面向内镜面252上的光2被作为光3聚焦到面向外镜面262上的焦线f3。外部曲面反射边界250的图像侧面向内镜面254相对于居中平面反射边界260和图像侧CR平面反射边界220定位在+X方向上，使得被面向外镜面262反射并从其发散的光4被图像侧面向内镜面254作为光5反射和聚焦。在实施例中，光4被图像侧面向内镜面254聚焦，使得光5平行地传播并入射在面向外镜面222上。在实施例中，物体侧面向内镜面252的曲率与图像侧面向内镜面254的曲率相同。在其他实施例中，物体侧面向内镜面252的曲率与图像侧面向内镜面254的曲率不同。
外部曲面反射边界270的物体侧面向内镜面272相对于物体侧CR平面反射边界230和居中平面反射边界280定位成沿-X方向向外，使得入射在物体侧面向内镜面272上的光2被作为光3聚焦到面向外镜面282上的焦线f4。外部曲面反射边界270的图像侧面向内镜面274相对于居中平面反射边界280和图像侧CR平面反射边界240定位在-X方向上，使得被面向外镜面282反射并从其发散的光4被图像侧面向内镜面274作为光5反射和聚焦。在实施例中，光4被图像侧面向内镜面274聚焦，使得光5平行地传播并入射在面向外镜面242上。在实施例中，物体侧面向内镜面272的曲率与图像侧面向内镜面274的曲率相同。在其他实施例中，物体侧面向内镜面272的曲率与图像侧面向内镜面274的曲率不同。
仍然参照图3，来自物体‘O’的光1沿-Y方向行进并且入射在面向外镜面212、232上。在隐形组件30的顶点轴线26的右手侧(+X方向)的光1被面向外镜面212作为光2平行地反射到物体侧面向内镜面252，然后被作为光3反射和聚焦到面向外镜面262上的焦线f3。光3被面向外镜面262作为光4反射并从其发散到图像侧面向内镜面254，然后被作为光5反射和聚焦。光5平行地传播并入射在面向外镜面222上。入射在面向外镜面222上的光5被面向外镜面222在-Y方向上大体平行于光1地反射(由图3中箭头‘6’表示)并形成图像I的一部分，该部分对应于物体O的定位到顶点轴线26的右边(+方向)的部分。因此，来自在顶点轴线26的右手侧的物体O的光1具有如下光路：物体O—面向外镜面212—物体侧面向内镜面252—面向外镜面262—图像侧面向内镜面254—面向外镜面222—图像I。
在隐形组件30的顶点轴线26的左手侧(-X方向)的光1被面向外镜面232作为光2平行地反射到物体侧面向内镜面272，然后被作为光3反射和聚焦到面向外镜面282上的焦线f4。光3被面向外镜面282作为光4反射并从其发散到图像侧面向内镜面274，然后被作为光5反射和聚焦。光5平行地传播并入射在面向外镜面242上。入射在面向外镜面242上的光5被面向外镜面242作为光6在-Y方向上大体平行于光1地反射并形成图像I的一部分，该部分对应于物体O的定位到顶点轴线26的左边(-X方向)的部分。因此，来自在顶点轴线26的左手侧的物体O的光1具有如下光路：物体O—面向外镜面232—物体侧面向内镜面272—面向外镜面282—图像侧面向内镜面274—面向外镜面242—图像I。
组合地，即，在顶点轴线26的右手侧(+X方向)和左手侧(-X方向)的光1从在隐形组件30的物体侧22的物体O经由如下光路传播到图像侧24：物体O—物体侧CR平面反射边界210、230—物体侧面向内镜面252、272—居中平面反射边界260、280—图像侧面向内镜面254、274—图像侧CR平面反射边界220、240—图像。也就是说，来自物体O的光1经由如下光路传播：物体O—物体侧CR平面反射边界210、230各自的面向外镜面212、232—外部曲面反射边界250、270各自的物体侧面向内镜面252、272—居中平面反射边界260、280各自的面向外镜面262、282—外部曲面反射边界250、270各自的图像侧面向内镜面254、274—图像侧CR平面反射边界220、240各自的面向外镜面222、242—图像I。
参照图4，除了外部曲面反射边界250、270之外，描绘的隐形组件40的实施例类似于图3的隐形组件30。特别地，外部曲面反射边界250、270包括各自的物体侧外部曲面反射边界251、271和各自的图像侧外部曲面反射边界253、273。也就是说，在图3被描绘为单个部件的外部曲面反射边界250、270如图4所示由两个部件形成。物体侧外部曲面反射边界251、271分别包括物体侧面向内镜面252、272，图像侧外部曲面反射边界253、273包括图像侧面向内面镜面254、274。
仍然参照图4，来自物体‘O’的光1沿-Y方向行进并且入射在面向外镜面212、232上。在隐形组件40的顶点轴线26的右手侧(+X方向)的光1被面向外镜面212作为光2平行地反射到物体侧外部曲面反射边界251上的物体侧面向内镜面252，然后被作为光3反射和聚焦到面向外镜面262上的焦线f3。光3被面向外镜面262作为光4反射并从其发散到图像侧外部曲面反射边界253上的图像侧面向内镜面254，然后被作为光5反射和聚焦。在实施例中，光4被图像侧面向内镜面254聚焦，使得光5平行地传播并入射在面向外镜面222上。入射在面向外镜面222上的光5被面向外镜面222在-Y方向上大体平行于光1地反射并形成图像I的一部分，该部分对应于物体O的定位到顶点轴线26的右边(+X方向)的部分。因此，来自在顶点轴线26的右手侧的物体O的光1具有如下光路：物体O—物体侧CR平面反射边界210—物体侧外部曲面反射边界251—居中平面反射边界260—图像侧外部曲面反射边界253—图像侧CR平面反射边界220—图像I。
在隐形组件40的顶点轴线26的左手侧(-X方向)的光1被面向外镜面232作为光2平行地反射到物体侧曲面反射边界271上的物体侧面向内镜面272，然后被作为光3反射和聚焦到面向外镜面282上的焦线f4。光3被面向外镜面282作为光4反射并从其发散到图像侧外部曲面反射边界273上的图像侧面向内镜面274，然后被作为光5反射和聚焦。在实施例中，光4被图像侧面向内镜面274聚焦，使得光5平行地传播并入射在面向外镜面242上。入射在面向外镜面242上的光5被面向外镜面242在-Y方向上大体平行于光1地反射并形成图像I的一部分，该部分对应于物体O的定位到顶点轴线26的左边(-X方向)的部分。因此，来自在顶点轴线26的左手侧的物体O的光1具有如下光路：物体O—物体侧CR平面反射边界230—物体侧曲面反射边界271—居中平面反射边界280—图像侧外部曲面反射边界273—图像侧CR平面反射边界240—图像I。
组合地，即，在顶点轴线26的右手侧(+X方向)和左手侧(-X方向)的光1从隐形组件40的物体侧22的物体O经由如下光路传播到图像侧24：物体O—物体侧CR平面反射边界210、230—物体侧外部曲面反射边界251、271—居中平面反射边界260、280—图像侧外部曲面反射边界253、273—图像侧CR平面反射边界220、240—图像。也就是说，来自物体O的光1经由如下光路传播：物体O—物体侧CR平面反射边界210、230各自的面向外镜面212、232—物体侧外部曲面反射边界251、271各自的物体侧面向内镜面252、272—居中平面反射边界260、280各自的面向外镜面262、282—图像侧外部曲面反射边界253、273各自的图像侧面向内镜面254、274—图像侧CR平面反射边界220、240各自的面向外镜面222、242—图像I。
现在参照图1和图5-6，在图5和图6中分别示出了根据关于图1所讨论的实施例的隐形装置的顶部透视图和侧视图。特别地，图5是在隐形组件10的隐形区域内的柱‘C’形式的物品和沿+Y方向位于隐形组件10的物体侧12的柱C后面的汽车‘A’的顶部透视图。柱C在Z方向上的高度尺寸(在+Z方向上增加高度)大于隐形装置的高度h。图6是从图1所示的隐形组件10的+Y方向观察的侧视图，示出了对于在+Y方向上观察隐形组件10的观察者而言，柱C的位于隐形区域内的部分是不可见的，而沿+Y方向位于柱C后面的汽车A是可见的。因此，位于隐形区域内的柱C对于观察隐形组件10的图像侧14的观察者而言是不可见的，而整个汽车A的图像对于观察图像侧14的观察者而言是可见的。尽管图5和图6中的柱C与CR平面反射边界110、120、130、140是分开的，即，柱C是与隐形组件10分开的单独物体，但是应该领会的是，柱C可以是隐形组件10的结构部分，并且具有外表面，所述外表面提供或等同于具有面向外镜面的CR平面反射边界。
参照图7，示出了由隐形装置隐形的车辆的A柱的实施例。特别地，图7示出了使车辆V的A柱P的一部分隐形的隐形装置19。A柱P的一部分位于隐形装置19的隐形区域(未示出)内，A柱P的另一部分延伸到隐形装置之外并且被内饰T覆盖。在隐形装置19的物体侧的车辆V外部示出了行人形式的目标物体‘O’。通过车辆V的侧窗可以看到行人O的一部分，并且行人的另一部分可以“通过”由隐形装置19隐形的A柱P看到。隐形装置19将从行人O反射的光重定向在位于隐形装置19的隐形区域内的A柱P周围并且在隐形装置19的图像侧的车辆内部形成行人O的图像I，该图像对于朝行人O看的车辆乘员而言是可见的。因此，来自行人O的光似乎穿过了A柱P，通常由A柱P产生的盲点不再像当A柱P的该部分未位于隐形装置P的隐形区域内时那样存在。在实施例中，A柱P本身用作CR，即，A柱P具有外表面，该外表面具有一个或多个面向外镜面，所述面向外镜面有助于将来自行人的光重定向在A柱P周围。应该领会的是，在不使用超材料、视频图像、照相机、精密电子设备的情况下，实现了利用隐形装置19使A柱P隐形并绕过由A柱P产生的盲点。
示例
现在参照图8A-8D，描绘了位于隐形组件10的物体侧12的徽标形式的物体从图像侧14观察的图像，该图像使用商业软件程序(Zemax OpticStudio)模拟。面向内镜面152、154、172、174是遵循y(x)＝x2/52关系的抛物面镜面，面向外镜面162、182的长度(Y方向)为4.0mm。面向内镜面152、154、172、174的对应焦距是13.0mm。整个装置区域和隐藏区域的纵横比分别为0.71和0.9，其中隐形比率(即隐藏面积/总装置面积)约为37％。图8A描绘了物体的图像，其中顶点轴线16与从+Y方向观察隐形装置10的视角、即沿顶点轴线16在+Y方向上观察图像I的人的视角之间不存在错位(0°)。也就是说，如本文所使用的术语“错位”是指由隐形组件的顶点轴线与如图中的+Y方向所示从图像侧观察隐形组件的观察者的视线(这里也称为“视角”)所限定的角度。图8B描绘了在顶点轴线16与观察隐形组件10的视角之间具有1°错位的情况下的物体的图像。图8C描绘了在顶点轴线16与观察隐形组件10的视角之间具有2°错位的情况下的物体的图像。图8D描绘了在顶点轴线16与观察隐形组件10的视角之间存在3°错位的情况下的物体的图像。如图8A-8D中的图像所示，在隐形组件10的物体侧12的物体的图像能够在高达2°错位的情况下清楚地看到，并且在高达3°错位的情况下仍然是可见的。
现在参照图9A-9D，描绘了位于隐形组件30的物体侧22的徽标形式的物体从隐形组件30的图像侧24观察的模拟图像(Zemax OpticStudio)。面向内镜面252、254、272、274是遵循表达式y(x)＝x2/56的抛物面镜面，面向外镜面262、282的长度(Y方向)为10mm。面向内镜面252、254、272、274的对应焦距是14.0mm。图9A示出了在顶点轴线26与观察隐形组件30的视角之间不存在错位(0°)的情况下的物体的图像。图9B描绘了在顶点轴线26与观察隐形组件30的视角之间存在1°错位的情况下的物体的图像。图9C描绘了在顶点轴线26与观察隐形组件30的视角之间存在2°错位的情况下的物体的图像。图9D描绘了在顶点轴线26与观察隐形组件30的视角之间存在3°错位的情况下的物体的图像。如图9A-9D中的图像所示，在隐形组件30的物体侧22的物体的图像能够在高达2°错位的情况下清楚地看到，并且在高达3°错位的情况下仍然是可见的。
当从车辆内观察时，本文所述的隐形装置可用于使车辆物品(例如车辆A柱、B柱、C柱、D柱等等)隐形，并绕过由车辆物品引起的盲点。术语“物体”、“物品”和“东西”可以互换地指代反射光或发送光的可见物体或图像(2D或3D)，术语“来自……的光”可以指代“从……反射的光”或“从……发送的光”。术语“大体”，“近似”和“约”可用于表示不确定性的固有程度，其可归因于任何定量比较、值、测量或其他表示。这些术语在本文中也用于表示定量表示可以不同于给定参照的程度，但不会导致所讨论主题的基本功能的变化。
尽管在图中公开和描述的实施例描绘了具有由四个CR平面反射边界界定的CR的隐形组件，但是提供了具有由两个CR平面反射边界界定的CR的隐形组件。例如但不限于，隐形区域可以界定在物体侧CR平面反射边界和图像侧CR平面反射边界之间。而且，CR平面反射边界的组合和至少一个外部曲面反射边界的相对布置增强了错位容许量，使得人们能够在隐形组件的顶点轴线与观察隐形组件的视角之间存在高达3°错位的情况下通过隐形区域看到物体。
这里使用的方向性术语，例如上、下、右、左、前、后、顶、底、竖直、水平，仅参照所绘制的附图进行，并不意图暗示绝对取向，除非另有明确说明。
虽然本文已经说明和描述了特定实施例，但是应当理解的是，在不背离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以进行各种其他改变和修改。此外，尽管本文已经描述了所要求保护的主题的各个方面，但是这些方面不必组合使用。因此，所附权利要求旨在覆盖落入所要求保护的主题的范围之内的所有这些改变和修改。

Claims (9)

1.一种隐形装置，包括：
物体侧、图像侧和从所述物体侧延伸到所述图像侧的顶点轴线；
物体侧隐形区域(CR)平面反射边界和图像侧CR平面反射边界，所述物体侧CR平面反射边界具有面向外镜面和面向内表面，所述图像侧CR平面反射边界具有面向外镜面和面向内表面；
隐形区域，所述隐形区域由所述物体侧CR平面反射边界的面向内表面和所述图像侧CR平面反射边界的面向内表面界定；
至少一个外部曲面反射边界，所述外部曲面反射边界包括与所述物体侧CR平面反射边界和所述图像侧CR平面反射边界间隔开的面向内镜面；和
居中平面反射边界，所述居中平面反射边界包括面向外镜面，所述居中平面反射边界的面向外镜面位于所述至少一个外部曲面反射边界的面向内镜面之间并面向所述至少一个外部曲面反射边界的面向内镜面，
其中，来自位于所述隐形装置的所述物体侧并被所述隐形区域遮挡的物体的光被位于所述隐形区域周围的所述物体侧CR平面反射边界、所述至少一个外部曲面反射边界、所述居中平面反射边界和所述图像侧CR平面反射边界反射，以在所述隐形装置的所述图像侧形成所述物体的图像，使得来自所述物体的光看起来穿过了所述隐形区域。
2.根据权利要求1所述的隐形装置，其中，所述至少一个外部曲面反射边界包括：物体侧面向内抛物面镜面，所述物体侧面向内抛物面镜面靠近并面向所述物体侧CR平面反射边界的面向外镜面；和图像侧面向内抛物面镜面，所述图像侧面向内抛物面镜面靠近并面向所述图像侧CR平面反射边界的面向外镜面。
3.根据权利要求2所述的隐形装置，其中，所述物体侧CR平面反射边界取向成将来自位于所述隐形装置的所述物体侧的所述物体的入射光平行地反射到所述物体侧面向内抛物面镜面上，所述物体侧面向内抛物面镜面取向成将来自所述物体侧CR平面反射边界的光反射和聚焦到所述居中平面反射边界的面向外镜面上，所述居中平面反射边界的面向外镜面取向成将来自所述物体侧面向内抛物面镜面的光反射到所述图像侧面向内抛物面镜面上，所述图像侧面向内抛物面镜取向成将来自所述居中平面反射边界的面向外镜面的光反射和聚焦到所述图像侧CR平面反射边界上，所述图像侧CR平面反射边界取向成平行地反射来自所述图像侧面向内抛物面镜面的光并在所述隐形装置的所述图像侧形成所述物体的图像。
4.根据权利要求2所述的隐形装置，其中，所述物体侧面向内抛物面镜面将来自所述物体侧CR平面反射边界的入射光聚焦到一焦线，其中所述居中平面反射边界的面向外镜面定位在所述焦线处。
5.根据权利要求2所述的隐形装置，其中，所述图像侧面向内抛物面镜面聚焦从所述居中平面反射边界的面向外镜面反射的发散光。
6.根据权利要求1所述的隐形装置，其中，所述居中平面反射边界的面向外镜面相对于所述物体侧CR平面反射边界的面向外镜面取向成45°，并且所述图像侧CR平面反射边界的面向外镜面相对于所述居中平面反射边界的面向外镜面取向成45°。
7.根据权利要求1所述的隐形装置，其中，所述居中平面反射边界的面向外镜面取向成平行于所述顶点轴线。
8.根据权利要求1所述的隐形装置，其中，所述隐形装置还包括：
一对物体侧CR平面反射边界，所述一对物体侧CR平面反射边界中的每个包括面向外镜面和面向内表面；
一对图像侧CR平面反射边界，所述一对图像侧CR平面反射边界中的每个包括面向外镜面和面向内表面；
至少一对外部曲面反射边界，所述至少一对外部曲面反射边界中的每个包括与所述物体侧CR平面反射边界和所述图像侧CR平面反射边界间隔开的面向内镜面；
一对居中平面反射边界，所述一对居中平面反射边界中的每个包括位于所述至少一个外部曲面反射边界的面向内镜面之间并面向所述至少一个外部曲面反射边界的面向内镜面的面向外镜面；
其中，来自位于所述隐形装置的所述物体侧并被所述隐形区域遮挡的所述物体的光被位于所述隐形区域周围的所述一对物体侧CR平面反射边界、所述至少一对外部曲面反射边界、所述一对居中平面反射边界和所述一对图像侧CR平面反射边界反射，以在所述隐形装置的所述图像侧形成所述物体的图像。
9.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求1所述的隐形装置，其中，A柱位于所述隐形区域内。
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