CN109507791A - 具有透镜和平面镜的隐形装置以及包括该隐形装置的车辆 - Google Patents

具有透镜和平面镜的隐形装置以及包括该隐形装置的车辆 Download PDF

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Abstract

一种隐形装置，其包含：物体侧；图像侧；具有面向外部的镜面表面的物体侧隐形区域反射边界，以及具有面向外部的镜面表面的图像侧隐形区域反射边界。隐形区域由物体侧隐形区域反射边界以及图像侧隐形区域反射边界界定。该隐形装置包含物体侧透镜、图像侧透镜以及至少一个外部反射边界。来自放置于隐形装置的物体侧上并且被隐形区域遮蔽的物体的光被物体侧透镜聚焦，被物体侧隐形区域反射边界、所述至少一个外部反射边界以及图像侧隐形区域反射边界反射，以及被图像侧透镜聚焦，以在隐形装置的图像侧上形成物体的图像，以使得来自物体的光似乎穿过隐形区域。本发明还涉及包括此种隐形装置的一种车辆，其中车辆的A‑柱被放置于隐形区域内。

Description

具有透镜和平面镜的隐形装置以及包括该隐形装置的车辆
技术领域
本说明书总体涉及用于使物体看起来透明的设备以及方法，以及更特别地，涉及用于车辆的柱的隐形装置以及用于使车辆的柱看起来透明的方法。
背景技术
已经公布了对似乎使车辆的柱透明的隐形装置的研究。这样的研究公开对超材料的使用或者对与显示屏幕结合的摄影机的使用，以使车辆的占据者能够表面上“看”穿车辆的柱，从而减小车辆中的盲点。然而，超材料以及视频技术使用复杂的材料设计和设备。
因此，需要使车辆的柱看起来透明的替代的装置。
发明内容
在一个实施例中，一种隐形装置包含物体侧、图像侧以及从所述物体侧延伸至所述图像侧的尖端轴线。包含具有面向外部的镜面表面以及面向内部的表面的物体侧隐形区域(CR：cloaking region)反射边界，以及具有面向外部的镜面表面以及面向内部的表面的图像侧CR反射边界。隐形区域由所述物体侧CR反射边界以及所述图像侧CR反射边界的面向内部的表面界定。包含物体侧透镜、图像侧透镜以及至少一个外部反射边界。所述物体侧透镜以及所述图像侧透镜各自包含面向内部的表面以及面向外部的凸面表面，以及所述至少一个外部反射边界包含与所述物体侧CR反射边界以及所述图像侧CR反射边界相间隔的面向内部的镜面表面。在某些实施例中，所述至少一个外部反射边界为设置于中心的外部反射边界，其中所述面向内部的镜面表面面对所述物体侧CR反射边界以及所述图像侧CR反射边界。在其它实施例中，所述至少一个外部反射边界包含：具有面向内部的镜面表面的物体侧外部反射边界；具有面向外部的镜面表面的设置于中心的反射边界；以及具有面向内部的镜面表面的图像侧外部反射边界。来自放置于所述隐形装置的物体侧上的并且被所述隐形区域遮蔽的物体的光被所述物体侧透镜聚焦，被所述物体侧CR反射边界、所述至少一个外部反射边界以及所述图像侧CR反射边界反射，以及被所述图像侧透镜聚焦，以在所述隐形装置的图像侧上形成所述物体的图像，以使得来自所述物体的光似乎穿过所述隐形区域。
在另一个实施例中，一种隐形装置组件包含：物体侧；图像侧；从所述物体侧延伸至所述图像侧的尖端轴线；一对物体侧隐形区域反射边界以及一对图像侧CR反射边界。所述一对物体侧CR反射边界包含设置于所述尖端轴线的第一侧上的第一物体侧CR反射边界以及设置于所述尖端轴线的第二侧上的第二物体侧CR反射边界。所述一对图像侧CR反射边界包含设置于所述尖端轴线的第一侧上的第一图像侧CR反射边界以及设置于所述尖端轴线的、与所述第一侧相对的第二侧上的第二图像侧CR反射边界。所述一对物体侧CR反射边界中的每一个以及所述一对图像侧CR反射边界中的每一个包含面向外部的镜面表面以及面向内部的表面。隐形区域由所述一对物体侧CR反射边界以及所述一对图像侧CR反射边界的面向内部的表面界定。包含一对物体侧透镜以及一对图像侧透镜。所述一对物体侧透镜包含设置于所述尖端轴线的第一侧上的第一物体侧透镜以及设置于所述尖端轴线的第二侧上的第二物体侧透镜。另外，所述一对图像侧透镜包含设置于所述尖端轴线的第一侧上的第一图像侧透镜以及设置于所述尖端轴线的第二侧上的第二图像侧透镜。所述一对物体侧透镜中的每一个以及所述一对图像侧透镜中的每一个包含面向内部的表面以及面向外部的凸面表面。包含至少一对外部反射边界，其中第一外部反射边界设置于所述尖端轴线的第一侧上，并且第二外部反射边界设置于所述尖端轴线的第二侧上。在某些实施例中，所述至少一对外部反射边界为具有面向内部的镜面表面的一对设置于中心的外部反射边界。在其它实施例中，所述至少一对外部反射边界包含具有面向内部的镜面表面的一对物体侧外部反射边界、具有面向外部的镜面表面的一对设置于中心的反射边界以及具有面向内部的镜面表面的一对图像侧外部反射边界。来自放置于所述隐形装置组件的物体侧上的并且被所述隐形区域遮蔽的物体的光被所述一对物体侧透镜聚焦，被所述一对物体侧CR反射边界、所述至少一对外部反射边界以及所述一对图像侧CR反射边界反射，并被所述一对图像侧透镜聚焦，以在所述隐形装置的图像侧上形成所述物体的图像，以使得来自所述物体的光似乎穿过所述隐形区域。
在又一个实施例中，一种车辆包含A-柱以及具有物体侧和图像侧的隐形组件。所述隐形组件包含具有面向外部的镜面表面以及面向内部的表面的物体侧隐形区域反射边界，以及具有面向外部的镜面表面以及面向内部的表面的图像侧CR反射边界。隐形区域由所述物体侧CR反射边界以及所述图像侧CR反射边界二者的面向内部的表面界定，并且所述A-柱被放置于所述隐形区域内。包含物体侧消色差透镜、图像侧消色差透镜、以及至少一个外部反射边界。在某些实施例中，所述至少一个外部反射边界包含具有面向内部的镜面表面的设置于中心的外部反射边界。在其它实施例中，所述至少一个外部反射边界包含具有面向内部的镜面表面的物体侧外部反射边界、具有面向外部的镜面表面的设置于中心的反射边界以及具有面向内部的镜面表面的图像侧外部反射边界。来自放置于所述隐形装置的物体侧上并且被所述隐形区域遮蔽的物体的光被所述物体侧消色差透镜聚焦，被所述物体侧CR反射边界、所述至少一个外部反射边界以及所述图像侧CR反射边界反射，并被所述图像侧消色差透镜聚焦，以在所述隐形装置的图像侧上形成所述物体的图像，以使得来自所述物体的光似乎穿过所述A-柱。
根据以下具体描述结合附图，将更充分地理解本文中所描述的实施例所提供的这些以及另外的特征。
附图说明
附图中所阐述的实施例本质上为说明性的以及示例性的并且并不用来限制权利要求所限定的主题。当结合附图阅读时，可理解对说明性实施例的以下具体描述，其中用相同的参考编号表示相同的结构，并且其中：
图1示意性地示出根据本文中所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示意性地示出根据本文中所公开和描述的一个或多个实施例的用于隐形装置的圆柱形消色差透镜；
图3示意性地示出根据本文中所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示意性地示出根据本文中所公开和描述的一个或多个实施例的用于隐形装置的圆柱形透镜；
图5示意性地示出根据本文中所公开和描述的一个或多个实施例的隐形装置的俯视图；
图6示意性地示出根据本文中所公开和描述的一个或多个实施例的隐形装置的俯视图；
图7示意性地示出图1和5的、根据本文中所公开和描述的一个或多个实施例的隐形装置与所述隐形装置的一侧上的第一物体以及所述隐形装置的隐形区域内的第二物体的俯视立体图；
图8示意性地示出图1和5的、根据本文中所公开和描述的一个或多个实施例的隐形装置与所述隐形装置的一侧上的第一物体以及所述隐形装置的隐形区域内的第二物体的侧视图；
图9示意性地示出根据本文中所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10A示出根据图1的实施例的隐形装置的计算机模拟隐形图像，其中所述隐形装置的尖端轴线与观察角之间存在0°的错位；
图10B示出根据图1的实施例的隐形装置的计算机模拟隐形图像，其中所述隐形装置的尖端轴线与观察角之间存在1°的错位；
图10C示出根据图1的实施例的隐形装置的计算机模拟隐形图像，其中所述隐形装置的尖端轴线与观察角之间存在2°的错位；以及
图10D示出根据图1的实施例的隐形装置的计算机模拟隐形图像，其中所述隐形装置的尖端轴线与观察角之间存在3°的错位。
具体实施方式
根据本文中所描述的一个或多个实施例，隐形装置可大体上包括多个透镜以及围绕隐形区域引导入射光的多个平面镜。本文中所描述的隐形装置可利用消色差透镜、圆柱形透镜以及平面镜来聚焦、反射以及重新聚焦来自物体的光。本文中所描述的隐形装置可用来使车辆制品(比如车辆的A-柱、B-柱、C-柱、D-柱、等等)隐形，以及去除车辆制品所引起的“盲点”。盲点指的是车辆的这样的区域：在该区域中占据者的视野可能受到阻挡。透镜以及平面镜的使用使驾驶者能够感知这样的图像：要不是所述隐形装置，该图像将被车辆的柱阻挡。将特别地参考附图在本文中进一步具体地描述隐形装置的以及用于使用隐形装置的方法的各个实施例。
图1大体上示出隐形装置的一个实施例。隐形装置包含隐形区域，其至少部分地由至少两个CR反射边界、至少两个透镜以及与所述至少两个CR反射边界相间隔的至少一个外部反射边界界定。当在本文中使用时，术语“多个边界”以及“边界”指的是物理表面，并且术语“反射边界”以及“多个反射边界”分别指的是“平面反射边界”以及“多个平面反射边界”，除非另作说明。术语“外部”指的是与多个CR反射边界中的一个相间隔的(或者设置于距多个CR反射边界中的一个的预定距离处的)边界或镜面表面。多个CR反射边界中的一个可为物体侧CR反射边界并且多个CR反射边界中的另一个可为图像侧CR反射边界。此外，透镜中的一个可为物体侧透镜并且透镜中的另一个可为图像侧透镜。所述至少一个外部反射边界包括与物体侧CR反射边界以及图像侧CR反射边界相间隔的面向内部的镜面表面。
物体侧透镜被定向成将来自放置于隐形装置的物体侧上的物体的入射光聚焦至物体侧CR反射边界上。物体侧CR反射边界被定向成将来自物体侧透镜的光反射至所述至少一个外部反射边界的面向内部的镜面表面上，并且所述至少一个外部反射边界被定向成将来自物体侧CR反射边界的光反射至图像侧CR反射边界上。图像侧CR反射边界被定向成将来自所述至少一个外部反射边界的光反射至图像侧透镜上，并且图像侧透镜被定向成聚焦来自图像侧CR反射边界的光以及在隐形装置的图像侧上形成物体的图像。
仍然参考图1，隐形装置的实施例包含隐形组件10，其具有物体侧12、图像侧14以及四个CR反射边界110、120、130、140。物体侧12设置于二等分轴线15上方(+Y方向)并且图像侧14设置于二等分轴线15下方(-Y方向)。亦即，二等分轴线15在物体侧12与图像侧14之间延伸并且划分开物体侧12与图像侧14。如图所示，四个CR反射边界110、120、130、140中的每一个具有沿X轴的长度、沿Y轴的宽度以及沿Z轴的高度。也就是说，图中所示的X轴沿四个CR反射边界110、120、130、140的长度延伸，图中所示的Y轴沿四个CR反射边界110、120、130、140的宽度延伸，以及图中所示的Z轴沿四个CR反射边界110、120、130、140的高度延伸。两个CR反射边界110、130可设置于隐形组件10的物体侧12上以面对物体“O”，并且在本文中可被称作物体侧CR反射边界110、130。两个CR反射边界120、140可设置于隐形组件10的图像侧14上以提供隐形组件10所形成的图像‘I’，并且在本文中可被称作图像侧CR反射边界120、140。
CR反射边界110、120、130、140各自分别具有面向外部的镜面表面112、122、132、142以及面向内部的表面114、124、134、144。本文中所使用的术语“外部”指的是这样的表面：该表面背离至少部分地由CR反射边界110、120、130、140所界定的隐形区域200和/或远离至少部分地由CR反射边界110、120、130、140所界定的隐形区域200反射光，并且本文中所使用的术语“内部”指的是这样的表面：该表面面向隐形区域200和/或朝向隐形区域200反射光。在实施例中，面向内部的表面114、124、134、144中的一个或多个可为不透明的表面。面向外部的镜面表面112、122、132、142可由全向光子晶体或者镜构成，以使得入射于面向外部的镜面表面112、122、132、142上的光被从那里反射。当在本文中使用时，术语“镜面表面”指的是这样的表面：该表面反射入射于镜面表面上的所有模式的光(例如s-偏振光以及p-偏振光)。此外，当在本文中使用时，术语“从那里反射”指的是入射光中的至少50％被从一表面反射。在某些实施例中，入射光中的至少60％被从该表面反射，而在其它实施例中，入射光中的至少70％被从该表面反射。在另外某些实施例中，入射光中的至少80％、例如入射光中的至少90％被从该表面反射。
CR反射边界110、120、130、140可分别具有尖端端部116、126、136、146以及侧端部118、128、138、148。侧端部118、128、138、148分别与尖端端部116、126、136、146相间隔，并且CR反射边界110、120、130、140分别在尖端端部116、126、136、146与侧端部118、128、138、148之间延伸。在实施例中，两个物体侧CR反射边界110、130的各自的尖端端部116、136在尖端190处汇合或者相交，并且可选地或者另外地，两个图像侧CR反射边界120、140的各自的尖端端部126、146在尖端192处汇合或相交。在这样的实施例中，尖端轴线16将尖端190和尖端192二等分，并且可为隐形组件10的右手侧(+X方向)与左手侧(-X方向)之间的中间线。在其它实施例中，两个物体侧CR反射边界110、130的各自的尖端端部116、136彼此相间隔，和/或两个图像侧CR反射边界120、140的各自的尖端端部126、146彼此相间隔，以使得在相间隔的尖端端部116、136和/或相间隔的尖端端部126、146之间存在未被隐形的区域或间隙(未示出)。在这样的实施例中，在隐形组件10的图像侧14上未提供物体O的、设置于未被隐形的区域上方(+Y方向)的部分的图像。
在实施例中，侧端部118可邻近于侧端部128设置并且可接合至侧端部128，并且侧端部138可邻近于侧端部148设置并且可接合至侧端部148，如图1中所示。在其它实施例中，侧端部118、138可与侧端部128、148相间隔(Y方向)(未示出)。
在实施例中，两个物体侧CR反射边界110、130以及两个图像侧CR反射边界120、140形成隐形区域200，其至少部分地由面向内部的表面114、134、124、144界定。两个物体侧CR反射边界110、130以及两个图像侧CR反射边界120、140沿图中的坐标轴的Z方向具有高度‘h’(图8)，并且反射或透射于隐形区域200内的光并不穿过面向内部的表面114、134、124、144。因此，位于隐形区域200内的制品(例如，被隐形的制品)对于沿+Y方向从图像侧14观察隐形组件10的观测者而言为不可见的。
仍然参考图1，隐形组件可包含四个透镜150、160、170、180。沿图中所示的坐标轴，四个透镜150、160、170、180中的每一个具有沿X轴的长度、沿Y轴的厚度以及沿Z轴的高度。即，图中所示的X轴沿四个透镜150、160、170、180的长度延伸，图中所示的Y轴沿四个透镜150、160、170、180的厚度延伸，以及图中所示的Z轴沿四个透镜150、160、170、180的高度延伸。两个透镜150、170可设置于隐形组件10的物体侧12上以面对物体“O”，并且在本文中可被称作物体侧透镜150、170。两个透镜160、180可设置于隐形组件10的图像侧14上以提供隐形组件10所形成的图像‘I’，并且在本文中可被称作图像侧透镜160、180。
透镜150、160、170、180各自分别具有面向内部的表面152、162、172、182以及面向外部的凸面表面154、164、174、184。在实施例中，面向内部的表面152、162、172、182为平面表面。在其它实施例中，面向内部的表面152、162、172、182并非为平面表面，亦即，面向内部的表面152、162、172、182为曲形表面。透镜150、160、170、180各自具有分别在尖端轴线16远侧的第一端部156、166、176、186以及分别在尖端轴线16近侧的第二端部158、168、178、188。面向内部的表面152、162、172、182以及面向外部的凸面表面154、164、174、184分别在第一端部156、166、176、186与第二端部158、168、178、188之间延伸。
在实施例中，透镜150、160、170、180可为如图1中所示的消色差透镜。在图2中示出呈消色差透镜的形式的透镜160的单独的立体图。特别地，透镜160包含面向内部的表面162以及面向外部的凸面表面164。面向外部的凸面表面164具有半径‘r1’。面向内部的表面162以及面向外部的凸面表面164在第一端部166与第二端部168之间延伸。透镜160具有沿X方向的长度‘l’、沿Y方向的厚度(未标记)、以及沿Z方向延伸的高度‘h’。透镜160可由两个光学构件形成，例如，如图2中所示的燧石161以及冠部163。燧石161包括面向内部的表面162并且冠部163包括面向外部的凸面表面164。燧石161由具有第一折射率的第一透明材料形成并且冠部163由具有与第一折射率不同的第二折射率的第二透明材料形成。
隐形组件10可包含分别与CR反射边界110、120以及CR反射边界130、140相间隔的设置于中心的外部反射边界115、135。在实施例中，设置于中心的外部反射边界115、135可分别与CR反射边界110、120以及130、140的各自的侧端部118、128以及138、148相间隔并且接近于CR反射边界110、120以及130、140的各自的侧端部118、128以及138、148设置。设置于中心的外部反射边界115具有面对CR反射边界110、120的面向内部的镜面表面117，并且设置于中心的外部反射边界135具有面对CR反射边界130、140的面向内部的镜面表面137。在这样的实施例中，设置于中心的外部反射边界115被设置至CR反射边界110、120一侧(+X方向)，并且设置于中心的外部反射边界135被设置至CR反射边界130、140一侧(-X方向)。在实施例中，设置于中心的外部反射边界115、135可设置于二等分轴线15上。此外，面向内部的镜面表面117、137可大体上平行于将尖端190以及尖端192二等分的尖端轴线16定向或布置。
物体侧透镜150相对于物体侧CR反射边界110设置，以使得来自物体O的、在右手侧(+X方向)入射于隐形组件10上的光(在图1中被显示为箭头‘1’)传播通过物体侧透镜150并且被物体侧透镜150聚焦(在图1中被显示为箭头‘2’)至面向外部的镜面表面112上(在图1中被显示为箭头‘3’)。设置于中心的外部反射边界115相对于物体侧CR反射边界110设置，以使得来自物体侧透镜150的光3被面向外部的镜面表面112反射至面向内部的镜面表面117上(在图1中被显示为箭头‘4’)。在实施例中，光4被聚焦至焦线f1并且面向内部的镜面表面117设置于焦线f1处。即，沿面向外部的凸面表面154的高度h(Z方向)入射于物体侧透镜150上的光1大体上可被物体侧透镜150聚焦、以及被面向外部的镜面表面112反射至沿Z方向延伸的焦线f1。应当理解的是，焦线f1以及本文中所描述的其它焦线由给定的一个或多个透镜表面的曲率提供。例如，焦线f1归因于物体侧透镜150的面向外部的凸面表面154的曲率或者由物体侧透镜150的面向外部的凸面表面154的曲率提供。
设置于中心的外部反射边界115可相对于CR反射边界110、120设置，以使得来自面向外部的镜面表面112的光4被面向内部的镜面表面117反射并且从面向内部的镜面表面117发散至图像侧CR反射边界120的面向外部的镜面表面122上(在图1中被显示为箭头‘5’)。图像侧CR反射边界120相对于设置于中心的外部反射边界115设置，以使得来自面向内部的镜面表面117的光5被面向外部的镜面表面122反射至图像侧透镜160的面向内部的表面162上(在图1中被显示为箭头‘6’)。图像侧透镜160相对于图像侧CR反射边界120设置，以使得来自面向外部的镜面表面122的光6传播通过图像侧透镜160并且被图像侧透镜160沿大体上平行于尖端轴线16的方向(光8)聚焦(在图1中被显示为箭头‘7’)，并且在尖端轴线16的右手侧(+X方向)形成图像I的一部分。在实施例中，图像侧透镜160将光7聚焦返回至它的原始路径，亦即，平行于光1且与光1共线。
物体侧透镜170相对于物体侧CR反射边界130设置，以使得来自物体O的、在左手侧(-X方向)入射于隐形组件10上的光1传播通过物体侧透镜170并且被物体侧透镜170聚焦(光2)至面向外部的镜面表面132上(作为光3)。设置于中心的外部反射边界135相对于物体侧CR反射边界130设置，以使得来自物体侧透镜170的光3被面向外部的镜面表面132反射至面向内部的镜面表面137上(光4)。在实施例中，光4被聚焦至焦线f2并且面向内部的镜面表面137设置于焦线f2处。即，沿面向外部的凸面表面174的高度h(Z方向)入射于物体侧透镜170上的光1大体上可被物体侧透镜170聚焦、以及被面向外部的镜面表面132反射至沿Z方向延伸的焦线f2。
设置于中心的外部反射边界135可相对于CR反射边界130、140设置，以使得来自面向外部的镜面表面132的光4被面向内部的镜面表面137反射并且从面向内部的镜面表面137发散至图像侧CR反射边界140的面向外部的镜面表面142上(光5)。图像侧CR反射边界140相对于设置于中心的外部反射边界135设置，以使得来自面向内部的镜面表面137的光5被面向外部的镜面表面142反射至图像侧透镜180的面向内部的表面182上(光6)。图像侧透镜180相对于图像侧CR反射边界140设置，以使得来自面向外部的镜面表面142的光6传播通过图像侧透镜180并且被图像侧透镜180沿大体上平行于尖端轴线16的方向(光8)聚焦(光7)，并且在尖端轴线16的左手侧(-X方向)形成图像I的一部分。在实施例中，图像侧透镜180将光7聚焦返回至它的原始路径，亦即，平行于光1且与光1共线。
虽然图1示出物体侧透镜150、170的各自的第二端部158、178被设置成彼此接触以及图像侧透镜160、180的各自的第二端部168、188被设置成彼此接触，但是应当理解的是，第二端部158、178可沿X轴彼此相间隔和/或第二端部168、188可沿X轴彼此相间隔，以使得在相间隔的第二端部158、178和/或相间隔的第二端部168、188之间存在未被隐形的区域或间隙(未示出)。在这样的实施例中，在隐形组件10的图像侧14上未提供物体O的、设置于未被隐形的区域上方(+Y方向)的部分的图像。
仍然参考图1，来自物体‘O’的光1沿-Y方向行进并且入射于物体侧透镜150、170的各自的面向外部的凸面表面154、174上。隐形组件10的尖端轴线16的右手侧(+X方向)上的光1在被作为至面向内部的镜面表面117上的光4反射至焦线f1之前被物体侧透镜150作为光2聚焦至物体侧CR反射边界110的面向外部的镜面表面112上(光3)。光4在被作为光6反射至图像侧透镜160的面向内部的表面162上之前作为光5被面向内部的镜面表面117反射并且从面向内部的镜面表面117发散至图像侧CR反射边界120的面向外部的镜面表面122上。光6传播通过图像侧透镜160并且被图像侧透镜160沿-Y方向大体上平行于光1(光8)聚焦(光7)，并且形成图像I的一部分，该部分对应于物体O的设置至尖端轴线16的右边(+X方向)的部分。因此，尖端轴线16的右手侧上的、来自物体O的光1具有这样的光路：物体O-物体侧透镜150-面向外部的镜面表面112-面向内部的镜面表面117-面向外部的镜面表面122-图像侧透镜160-I。
隐形组件10的尖端轴线16的左手侧(-X方向)上的光1在被作为面向内部的镜面表面137上的光4反射至焦线f2之前被物体侧透镜170作为光2聚焦至物体侧CR反射边界130的面向外部的镜面表面132(光3)。光4在被作为光6反射至图像侧透镜180的面向内部的表面182上之前作为光5被面向内部的镜面表面137反射并且从面向内部的镜面表面137发散至图像侧CR反射边界140的面向外部的镜面表面142。光6传播通过图像侧透镜180并且被图像侧透镜180沿-Y方向大体上平行于光1(光8)聚焦(光7)，并且形成图像I的一部分，该部分对应于物体O的设置至尖端轴线16的左边(-X方向)的部分。因此，尖端轴线16的左手侧上的、来自物体O的光1具有这样的光路：物体O-物体侧透镜170-面向外部的镜面表面132-面向内部的镜面表面137-面向外部的镜面表面142-图像侧透镜180-I。
相结合地，亦即，来自隐形组件10的物体侧12上的物体O的、处于尖端轴线16的右手侧(+X方向)以及左手侧(-X方向)上的光1经由这样的光路传播至图像侧14：物体O-物体侧透镜150、170-面向外部的镜面表面112、132-面向内部的镜面表面117、137-面向外部的镜面表面122、142-图像侧透镜160、180-图像。即，来自物体O的光1经由这样的路径传播：物体O-物体侧透镜150、170的各自的面向外部的凸面表面154、174-物体侧透镜150、170的各自的面向内部的表面152、172-物体侧CR反射边界110、130的各自的面向外部的镜面表面112、132-设置于中心的外部反射边界115、135的各自的面向内部的镜面表面117、137-图像侧CR反射边界120、140的各自的面向外部的镜面表面122、142-图像侧透镜160、180的各自的面向内部的表面162、182-图像侧透镜160、180的各自的面向外部的凸面表面164、184-图像I。
虽然图1示出包括有消色差透镜的隐形组件10，但是应当理解的是，透镜150、160、170、180可不为消色差透镜。例如，图3示出具有圆柱形透镜而不是消色差透镜的隐形组件20。特别地，图1中所示的透镜150、160、170、180分别呈圆柱形透镜250、260、270、280(在本文中还被称作“透镜250、260、270、280”)的形式。与隐形组件10中所示的透镜150、160、170、180相似，沿图中所示的坐标轴，透镜250、260、270、280中的每一个具有沿X轴的长度、沿Y轴的厚度以及沿Z轴的高度。即，图中所示的X轴沿透镜250、260、270、280的长度延伸，图中所示的Y轴沿透镜250、260、270、280的厚度延伸，以及图中所示的Z轴沿透镜250、260、270、280的高度延伸。两个透镜250、270可设置于隐形组件20的物体侧12上以面对物体“O”，并且在本文中可被称作物体侧透镜250、270。两个透镜260、280可设置于隐形组件20的图像侧14上以提供由隐形组件20所形成的图像‘I’，并且在本文中可被称作图像侧透镜260、280。
透镜250、260、270、280各自分别具有面向内部的表面252、262、272、282以及面向外部的凸面表面254、264、274、284。在实施例中，面向内部的表面252、262、272、282为平面表面。在其它实施例中，面向内部的表面252、262、272、282并非为平面表面，亦即，面向内部的表面252、262、272、282为曲形表面。透镜250、260、270、280各自具有在尖端轴线16远侧的第一端部256、266、276、286以及分别在尖端轴线16近侧的第二端部258、268、278、288。面向内部的表面252、262、272、282以及面向外部的凸面表面254、264、274、284分别在第一端部256、266、276、286与第二端部258、268、278、288之间延伸。
在图4中示出透镜260的单独的立体图。透镜260包含面向内部的表面262以及面向外部的凸面表面264。面向外部的凸面表面264具有半径‘r2’。面向内部的表面262以及面向外部的圆柱形表面264在第一端部266与第二端部268之间延伸。透镜260具有沿X方向的长度‘l’，沿Y方向的厚度(未标记)，以及沿Z方向延伸的高度‘h’。
物体侧透镜250相对于物体侧CR反射边界110设置，以使得来自物体O的、在右手侧(+X方向)入射于隐形组件20上的光1传播通过物体侧透镜250并且被物体侧透镜250聚焦(光2)至面向外部的镜面表面112上(光3)。设置于中心的外部反射边界115相对于物体侧CR反射边界110设置，以使得来自物体侧透镜250的光3被面向外部的镜面表面112反射至面向内部的镜面表面117上(光4)。在实施例中，光4被聚焦至焦线f3并且面向内部的镜面表面117设置于焦线f3处。即，沿面向外部的凸面表面254的高度h(Z方向)入射于物体侧透镜250上的光1大体上可被物体侧透镜250聚焦、以及被面向外部的镜面表面112反射至沿Z方向延伸的焦线f3。
设置于中心的外部反射边界115可相对于CR反射边界110、120设置，以使得来自面向外部的镜面表面112的光4被面向内部的镜面表面117反射并且从面向内部的镜面表面117发散至图像侧CR反射边界120的面向外部的镜面表面122上(光5)。图像侧CR反射边界120相对于设置于中心的外部反射边界115设置，以使得来自面向内部的镜面表面117的光5被反射至图像侧透镜260的面向内部的表面262上(光6)。图像侧透镜260相对于图像侧CR反射边界120设置，以使得来自面向外部的镜面表面122的光6传播通过图像侧透镜260并且被图像侧透镜260沿大体上平行于尖端轴线16的方向(光8)聚焦(光7)，并且在尖端轴线16的右手侧(+X方向)形成图像I的一部分。在实施例中，图像侧透镜260将光7聚焦返回至它的原始路径，亦即，平行于光1且与光1共线。
物体侧透镜270相对于物体侧CR反射边界130设置，以使得来自物体O的、在左手侧(-X方向)入射于隐形组件20上的光1传播通过物体侧透镜270并且被物体侧透镜270聚焦(光2)至面向外部的镜面表面132上(作为光3)。设置于中心的外部反射边界135相对于物体侧CR反射边界130设置，以使得来自物体侧透镜270的光3被面向外部的镜面表面132反射至面向内部的镜面表面137上(光4)。在实施例中，光4被聚焦至焦线f4并且面向内部的镜面表面137设置于焦线f4处。亦即，沿面向外部的凸面表面274的高度h(Z方向)入射于物体侧透镜270上的光1大体上可被物体侧透镜270聚焦、以及被面向外部的镜面表面132反射至沿Z方向延伸的焦线f4。
设置于中心的外部反射边界135可相对于CR反射边界130、140设置，以使得来自面向外部的镜面表面132的光4被面向内部的镜面表面137反射并且从面向内部的镜面表面137发散至图像侧CR反射边界140的面向外部的镜面表面142上(光5)。图像侧CR反射边界140相对于设置于中心的外部反射边界135设置，以使得来自面向内部的镜面表面137的光5被面向外部的镜面表面142反射至图像侧透镜280的面向内部的表面282上(光6)。图像侧透镜280相对于图像侧CR反射边界140设置，以使得来自面向外部的镜面表面142的光6传播通过图像侧透镜280并且被图像侧透镜280沿大体上平行于尖端轴线16的方向(光8)聚焦(光7)，并且在尖端轴线16的左手侧(-X方向)形成图像I的一部分。在实施例中，图像侧透镜280将光7聚焦返回至它的原始路径，亦即，平行于光1且与光1共线。
虽然图3示出物体侧透镜250、270的各自的第二端部258、278被设置成彼此接触以及图像侧透镜260、280的各自的第二端部268、288被设置成彼此接触，但是应当理解的是，第二端部258、278和/或第二端部268、288可沿X轴与彼此相间隔，以使得在相间隔的第二端部258、278和/或相间隔的第二端部268、288之间存在未被隐形的区域或间隙(未示出)。在这样的实施例中，在隐形组件20的图像侧14上未提供物体O的、设置于所述未被隐形的区域上方(+Y方向)的部分的图像。
仍然参考图3，来自物体‘O’的光1沿-Y方向行进并且入射于透镜250、270的各自的面向外部的凸面表面254、274上。隐形组件20的尖端轴线16的右手侧(+X方向)上的光1在被作为面向内部的镜面表面117上的光4反射至焦线f3之前被物体侧透镜250作为光2聚焦至物体侧CR反射边界110的面向外部的镜面表面112上(光3)。光4在被作为光6反射至图像侧透镜260的面向内部的表面262上之前作为光5被面向内部的镜面表面117反射并且从面向内部的镜面表面117发散至图像侧CR反射边界120的面向外部的镜面表面122上。光6传播通过图像侧透镜260并且被图像侧透镜260沿-Y方向大体上平行于光1(光8)聚焦(光7)，并且形成图像I的一部分，其对应于物体O的设置至尖端轴线16的右边(+X方向)的部分。因此，尖端轴线16的右手侧上的、来自物体O的光1具有这样的光路：物体O-物体侧透镜250-面向外部的镜面表面112-面向内部的镜面表面117-面向外部的镜面表面122-图像侧透镜260-I。
隐形组件20的尖端轴线16的左手侧(-X方向)上的光1在被作为面向内部的镜面表面137上的光4反射至焦线f4之前被物体侧透镜270作为光2聚焦至物体侧CR反射边界130的面向外部的镜面表面132上(光3)。光4在被作为光6反射至图像侧透镜280的面向内部的表面282上之前作为光5被面向内部的镜面表面137反射并且从面向内部的镜面表面137发散至图像侧CR反射边界140的面向外部的镜面表面142。光6传播通过图像侧透镜280并且被图像侧透镜280沿-Y方向大体上平行于光1(光8)聚焦(光7)，并且形成图像I的一部分，其对应于物体O的设置至尖端轴线16的左边(-X方向)的部分。因此，尖端轴线16的左手侧上的、来自物体O的光1具有这样的光路：物体O-物体侧透镜270-面向外部的镜面表面132-面向内部的镜面表面137-面向外部的镜面表面142-图像侧透镜280-I。
相结合地，亦即，来自隐形组件20的物体侧12上的物体O的、处于尖端轴线16的右手侧(+X方向)以及左手侧(-X方向)上的光1经由这样的光路传播至图像侧14：物体O-物体侧透镜250、270-面向外部的镜面表面112、132-面向内部的镜面表面117、137-面向外部的镜面表面122、142-图像侧透镜260、280-图像。即，来自物体O的光1经由这样的光路传播：物体O-物体侧透镜250、270的各自的面向外部的凸面表面254、274-物体侧透镜250、270的各自的面向内部的表面252、272-物体侧CR反射边界110、130的各自的面向外部的镜面表面112、132-设置于中心的外部反射边界115、135的各自的面向内部的镜面表面117、137-图像侧CR反射边界120、140的各自的面向外部的镜面表面122、142-图像侧透镜260、280的各自的面向内部的表面262、282-图像侧透镜260、280的各自的面向外部的凸面表面264、284-图像I。
现在参考图5，示出隐形组件的实施例，其除了设置于中心的外部反射边界115、135之外与隐形组件10相似。即，在图5中示出隐形组件30，其中至少一个外部反射边界包括具有面向内部的镜面表面的物体侧外部反射边界、具有面向外部的镜面表面的设置于中心的反射边界、以及具有面向内部的镜面表面的图像侧外部反射边界。隐形组件30包含物体侧32、图像侧34以及四个CR反射边界310、320、330、340。物体侧32设置于二等分轴线35上方(+Y方向)并且图像侧34设置于二等分轴线35下方(-Y方向)。即，二等分轴线35在物体侧32与图像侧34之间延伸并且划分开物体侧32与图像侧34。如图所示，四个CR反射边界310、320、330、340中的每一个具有沿X轴的长度、沿Y轴的宽度以及沿Z轴的高度。即，图中所示的X轴沿四个CR反射边界310、320、330、340的长度延伸，图中所示的Y轴沿四个CR反射边界310、320、330、340的宽度延伸，以及图中所示的Z轴沿四个CR反射边界310、320、330、340的高度延伸。两个CR反射边界310、330可设置于隐形组件30的物体侧32上以面对物体“O”，并且在本文中可被称作物体侧CR反射边界310、330。两个CR反射边界320、340可设置于隐形组件30的图像侧34上以提供隐形组件30所形成的图像‘I’，并且在本文中可被称作图像侧CR反射边界320、340。
CR反射边界310、320、330、340各自分别具有面向外部的镜面表面312、322、332、342以及面向内部的表面314、324、334、344。在实施例中，面向内部的表面314、324、334、344中的一个或多个可为不透明的表面或者镜面表面。面向外部的镜面表面312、322、332、342可由全向光子晶体或者镜构成，以使得入射于面向外部的镜面表面312、322、332、342上的光被从那里反射。
CR反射边界310、320、330、340可分别具有尖端端部316、326、336、346以及侧端部318、328、338、348。侧端部318、328、338、348分别与尖端端部316、326、336、346相间隔，并且CR反射边界310、320、330、340分别在尖端端部316、326、336、346与侧端部318、328、338、348之间延伸。在实施例中，两个物体侧CR反射边界310、330的各自的尖端端部316、336在尖端390处汇合或者相交，并且可选地或者另外地，两个图像侧CR反射边界320、340的各自的尖端端部326、346在尖端392处汇合或相交。在这样的实施例中，尖端轴线36将尖端390和尖端392二等分，并且可为隐形组件30的右手侧(+X方向)与左手侧(-X方向)之间的中间线。在其它实施例中，两个物体侧CR反射边界310、330的各自的尖端端部316、336彼此相间隔和/或两个图像侧CR反射边界320、340的各自的尖端端部326、346彼此相间隔，以使得在相间隔的尖端端部316、336和/或相间隔的尖端端部326、346之间存在未被隐形的区域或间隙(未示出)。在这样的实施例中，在隐形组件30的图像侧34上未提供物体O的、设置于所述未被隐形的区域上方(+Y方向)的部分的图像。
在实施例中，侧端部318可邻近于侧端部328设置并且可接合至侧端部328，并且侧端部338可邻近于侧端部348设置并且可接合至侧端部348，如图5中所示。在其它实施例中，侧端部318、338可与侧端部328、348相间隔(沿Y方向)(未示出)。
在实施例中，两个物体侧CR反射边界310、330以及两个图像侧CR反射边界320、340形成隐形区域300，其至少部分地由面向内部的表面314、334、324、344界定。两个物体侧CR反射边界310、330以及两个图像侧CR反射边界320、340沿图中的坐标轴的Z方向具有高度‘h’(图8)，并且反射或透射于隐形区域300内的光并不穿过面向内部的表面314、334、324、344。因此，位于隐形区域300内的制品(例如，被隐形的制品)对于沿+Y方向从图像侧34观察隐形组件30的观测者而言为不可见的。
仍然参考图5，隐形组件可包含四个透镜350、360、370、380。沿图中所示的坐标轴，四个透镜350、360、370、380中的每一个具有沿X轴的长度、沿Y轴的厚度以及沿Z轴的高度。即，图中所示的X轴沿四个透镜350、360、370、380的长度延伸，图中所示的Y轴沿四个透镜350、360、370、380的厚度延伸，以及图中所示的Z轴沿四个透镜350、360、370、380的高度延伸。两个透镜350、370可设置于隐形组件30的物体侧32上以面对物体“O”，并且在本文中可被称作物体侧透镜350、370。两个透镜360、380可设置于隐形组件30的图像侧34上以提供隐形组件30所形成的图像‘I’，并且在本文中可被称作图像侧透镜360、380。
透镜350、360、370、380各自分别具有面向内部的表面352、362、372、382以及面向外部的凸面表面354、364、374、384。在实施例中，面向内部的表面352、362、372、382为平面表面。在其它实施例中，面向内部的表面352、362、372、382并非为平面表面，亦即，面向内部的表面352、362、372、382为曲形表面。透镜350、360、370、380各自具有分别在尖端轴线36远侧的第一端部356、366、376、386以及分别在尖端轴线36近侧的第二端部358、368、378、388。面向内部的表面352、362、372、382以及面向外部的凸面表面354、364、374、384分别在第一端部356、366、376、386与第二端部358、368、378、388之间延伸。在实施例中，透镜350、360、370、380可为如图2和5中所示的消色差透镜。
隐形组件30可包含：一对物体侧外部反射边界351、371；一对设置于中心的反射边界355、375(为清楚起见，在图6中标记)；以及一对图像侧外部反射边界361、381。物体侧外部反射边界351、371分别与CR反射边界310、330相间隔并且接近于CR反射边界310、330设置。物体侧外部反射边界351从物体侧CR反射边界310向外(+X方向)设置并且具有面对面向外部的镜面表面312的面向内部的镜面表面353。物体侧外部反射边界371从物体侧CR反射边界330向外(-X方向)设置并且具有面对面向外部的镜面表面332的面向内部的镜面表面373。图像侧外部反射边界361、381分别与CR反射边界320、340相间隔并且接近于CR反射边界320、340设置。图像侧外部反射边界361从图像侧CR反射边界320向外(+X方向)设置并且具有面对面向外部的镜面表面322的面向内部的镜面表面363。图像侧外部反射边界381从图像侧CR反射边界340向外(-X方向)设置并且具有面对面向外部的镜面表面342的面向内部的镜面表面383。
设置于中心的反射边界355可设置于物体侧外部反射边界351与图像侧外部反射边界361之间。设置于中心的反射边界355包含面对物体侧外部反射边界351的面向内部的镜面表面353以及图像侧外部反射边界361的面向内部的镜面表面363的面向外部的镜面表面357(图6)。相似地，设置于中心的反射边界375可设置于物体侧外部反射边界371与图像侧外部反射边界381之间。设置于中心的反射边界375包含面对物体侧外部反射边界371的面向内部的镜面表面373以及图像侧外部反射边界381的面向内部的镜面表面383的面向外部的镜面表面377(图6)。
物体侧透镜350相对于物体侧CR反射边界310设置，以使得来自物体O的、在右手侧(+X方向)入射于隐形组件30上的光1传播通过物体侧透镜350并且被物体侧透镜350聚焦(光2)至面向外部的镜面表面312(光3)。物体侧外部反射边界351相对于物体侧CR反射边界310设置，以使得来自物体侧透镜350的光3被面向外部的镜面表面312反射至面向内部的镜面表面353上(光4)。设置于中心的反射边界355相对于物体侧外部反射边界351设置，以使得光4被面向内部的镜面表面353反射至面向外部的镜面表面357上(光5)。在实施例中，光5被聚焦至焦线f5并且面向外部的镜面表面357设置于焦线f5处。亦即，沿面向外部的凸面表面354的高度h(Z方向)入射于物体侧透镜350上的光1大体上可被物体侧透镜350聚焦、以及被面向外部的镜面表面312和面向内部的镜面表面353反射、传至沿Z方向延伸的焦线f5。
图像侧外部反射边界361相对于设置于中心的反射边界355设置，以使得光5被面向外部的镜面表面357反射并且从面向外部的镜面表面357发散至面向内部的镜面表面363上(光6)。图像侧CR反射边界320相对于图像侧外部反射边界361设置成使得光6被面向内部的镜面表面363反射至面向外部的镜面表面322上(光7)。图像侧透镜360相对于图像侧CR反射边界320设置，以使得从面向外部的镜面表面322所反射的光7(光8)传播通过图像侧透镜360并且被图像侧透镜360沿大体上平行于尖端轴线36的方向(光11)聚焦(光9)，并且在尖端轴线36的右手侧(+X方向)形成图像I的一部分。在实施例中，图像侧透镜360将光9聚焦返回至它的原始路径，亦即，平行于光1且与光1共线。
物体侧透镜370相对于物体侧CR反射边界330设置，以使得来自物体O的、在左手侧(-X方向)入射于隐形组件30上的光1传播通过物体侧透镜370并且被物体侧透镜370聚焦(光2)至面向外部的镜面表面332上(光3)。物体侧外部反射边界371相对于物体侧CR反射边界330设置，以使得来自物体侧透镜370的光3被面向外部的镜面表面332反射至面向内部的镜面表面373上(光4)。设置于中心的反射边界375相对于物体侧外部反射边界371设置，以使得光4被面向内部的镜面表面373反射至面向外部的镜面表面377上(光5)。在实施例中，光5被聚焦至焦线f6并且面向外部的镜面表面377设置于焦线f6处。即，沿面向外部的凸面表面374的高度h(Z方向)入射于物体侧透镜370上的光1大体上可被物体侧透镜370聚焦、以及被面向外部的镜面表面332和面向内部的镜面表面373反射、传输至沿Z方向延伸的焦线f6。
图像侧外部反射边界381相对于设置于中心的反射边界375设置，以使得光5被面向外部的镜面表面377反射并且从面向外部的镜面表面377发散至面向内部的镜面表面383上(光6)。图像侧CR反射边界340相对于图像侧外部反射边界381设置，以使得光6被面向内部的镜面表面383反射至面向外部的镜面表面342上(光7)。图像侧透镜380相对于图像侧CR反射边界340设置，以使得从面向外部的镜面表面342所反射的光7(光8)传播通过图像侧透镜380并且被图像侧透镜380沿大体上平行于尖端轴线36的方向(光11)聚焦(光9)，并且在尖端轴线36的左手侧(-X方向)形成图像I的一部分。在实施例中，图像侧透镜380将光9聚焦返回至它的原始路径，亦即，平行于光1且与光1共线。
虽然图5示出物体侧透镜350的各自的第二端部358、378被设置成彼此接触以及图像侧透镜360、380的各自的第二端部368、388被设置成彼此接触，但是应当理解的是，第二端部358、378和/或第二端部368、388可沿X轴与彼此相间隔，以使得在相间隔的第二端部358、378和/或相间隔的第二端部368、388之间存在未被隐形的区域或间隙(未示出)。在这样的实施例中，在隐形组件30的图像侧34上未提供物体O的、设置于所述未被隐形的区域上方(+Y方向)的部分的图像。
仍然参考图5，来自物体‘O’的光1沿-Y方向行进并且入射于物体侧透镜350、370的各自的面向外部的凸面表面354、374上。隐形组件30的尖端轴线36的右手侧(+X方向)上的光1被物体侧透镜350作为光2聚焦至物体侧CR反射边界310的面向外部的镜面表面312上(光3)。光3被面向外部的镜面表面312作为光4反射至物体侧外部反射边界351的面向内部的镜面表面353上，并且面向内部的镜面表面353将光4反射至设置于中心的反射边界355的面向外部的镜面表面357上的焦线f5(光5)。光56被面向外部的镜面表面357反射并且作为光6而被从面向外部的镜面表面357发散至图像侧外部反射边界361的面向内部的镜面表面363上。光6被图像侧外部反射边界361的面向内部的镜面表面363反射而作为光7被反射至图像侧CR反射边界320的面向外部的镜面表面322上。光7被面向外部的镜面表面322反射而作为光8被反射至图像侧透镜360的面向内部的表面362上。光8被图像侧透镜360聚焦为光9。光9沿-Y方向作为光11大体上平行于光1从图像侧透镜360传播，并且形成图像I的一部分，该部分对应于物体O的设置至尖端轴线36的右边(+X方向)的部分。因此，尖端轴线36的右手侧上的、来自物体O的光1具有这样的光路：物体O-物体侧透镜350-面向外部的镜面表面312-面向内部的镜面表面353-面向外部的镜面表面357-面向内部的镜面表面363-面向外部的镜面表面322-图像侧透镜360-I。
隐形组件30的尖端轴线36的左手侧(-X方向)上的光1被物体侧透镜370作为光2聚焦至物体侧CR反射边界330的面向外部的镜面表面332上(光3)。光3被面向外部的镜面表面332反射并作为光4而被反射至物体侧外部反射边界371的面向内部的镜面表面373上，并且面向内部的镜面表面373将光4反射至设置于中心的反射边界375的面向外部的镜面表面377上的焦线f6(光5)。光5被面向外部的镜面表面377反射并且作为光6而被从面向外部的镜面表面377发散至图像侧外部反射边界381的面向内部的镜面表面383。光6被图像侧外部反射边界381的面向内部的镜面表面383作为光7反射至图像侧CR反射边界340的面向外部的镜面表面342上。光7被面向外部的镜面表面342反射并作为光8而被反射至图像侧透镜380的面向内部的表面382上。光8被图像侧透镜380聚焦为光9。光9沿-Y方向作为光11大体上平行于光1从图像侧透镜380传播，并且形成图像I的一部分，该部分对应于物体O的设置至尖端轴线36的左边(-X方向)的部分。因此，尖端轴线36的左手侧上的、来自物体O的光1具有这样的光路：物体O-物体侧透镜370-面向外部的镜面表面332-面向内部的镜面表面373-面向外部的镜面表面377-面向内部的镜面表面383-面向外部的镜面表面342-图像侧透镜380-I。
相结合地，亦即，来自隐形组件30的物体侧32上的物体O的、处于尖端轴线36的右手侧(+X方向)以及左手侧(-X方向)上的光1经由这样的光路传播至图像侧34：物体O-物体侧透镜350、370-面向外部的镜面表面312、332-面向内部的镜面表面353、373-面向外部的镜面表面357、377-面向内部的镜面表面363、383-面向外部的镜面表面322、342-图像侧透镜360、380-图像。即，来自物体O的光1经由这样的光路传播：物体O-物体侧透镜350、370的各自的面向外部的凸面表面354、374-物体侧透镜350、370的各自的面向内部的表面352、372-物体侧CR反射边界310、330的各自的面向外部的镜面表面312、332-物体侧外部反射边界351、371的各自的面向内部的镜面表面353、373-设置于中心的反射边界355、375的各自的面向外部的镜面表面357、377-图像侧外部反射边界361、381的各自的面向内部的镜面表面363、383-图像侧CR反射边界320、340的各自的面向外部的镜面表面322、342-图像侧透镜360、380的各自的面向内部的表面362、382-图像侧透镜360、380的各自的面向外部的凸面表面364、384-图像I。
虽然图5示出包括有消色差透镜的隐形组件30，但是应当理解的是，透镜350、360、370、380可不为消色差透镜。例如，图6示出具有圆柱形透镜而不是消色差透镜的隐形组件40。特别地，图5中所示的透镜350、360、370、380分别呈圆柱形透镜450、460、470、480(在本文中还被称作“透镜450、460、470、480”)的形式。与隐形组件30中所示的透镜350、360、370、380相似，沿图中所示的坐标轴，透镜450、460、470、480中的每一个具有沿X轴的长度、沿Y轴的厚度以及沿Z轴的高度。即，图中所示的X轴沿透镜450、460、470、480的长度延伸，图中所示的Y轴沿透镜450、460、470、480的厚度延伸，以及图中所示的Z轴沿透镜450、460、470、480的高度延伸。两个透镜450、470可设置于隐形组件40的物体侧32上以面对物体“O”，并且在本文中可被称作物体侧透镜450、470。两个透镜460、480可设置于隐形组件40的图像侧34上以提供隐形组件40所形成的图像‘I’，并且在本文中可被称作图像侧透镜460、480。
透镜450、460、470、480各自分别具有面向内部的表面452、462、472、482以及面向外部的凸面表面454、464、474、484。在实施例中，面向内部的表面452、462、472、482为平面表面。在其它实施例中，面向内部的表面452、462、472、482并非为平面表面，亦即，面向内部的表面452、462、472、482为曲形表面。透镜450、460、470、480各自具有在尖端轴线36远侧的第一端部456、466、476、486以及分别在尖端轴线36近侧的第二端部458、468、478、488。面向内部的表面452、462、472、482以及面向外部的凸面表面454、464、474、484分别在第一端部456、466、476、486与第二端部458、468、478、488之间延伸。
仍然参考图6，物体侧透镜450相对于物体侧CR反射边界310设置，以使得来自物体O的、在右手侧(+X方向)入射于隐形组件40上的光1传播通过物体侧透镜450并且被物体侧透镜450聚焦(光2)至面向外部的镜面表面312上(光3)。物体侧外部反射边界351相对于物体侧CR反射边界310设置，以使得来自物体侧透镜450的光3被面向外部的镜面表面312反射至面向内部的镜面表面353上(光4)。设置于中心的反射边界355相对于物体侧外部反射边界351设置，以使得光4被面向内部的镜面表面353反射至面向外部的镜面表面357上(光5)。在实施例中，光5被聚焦至焦线f7并且面向外部的镜面表面357设置于焦线f7处。即，沿面向外部的凸面表面454的高度h(Z方向)入射于物体侧透镜450上的光1大体上可被物体侧透镜450聚焦、以及被面向外部的镜面表面312和面向内部的镜面表面353反射、传输至沿Z方向延伸的焦线f7。
图像侧外部反射边界361相对于设置于中心的反射边界355设置，以使得光5被面向外部的镜面表面357反射并且从面向外部的镜面表面357发散至面向内部的镜面表面363上(光6)。图像侧CR反射边界320相对于图像侧外部反射边界361设置，以使得光6被面向内部的镜面表面363反射至面向外部的镜面表面322上(光7)。图像侧透镜460相对于图像侧CR反射边界320设置，以使得从面向外部的镜面表面322所反射的光7(光8)传播通过图像侧透镜460并且被图像侧透镜460沿大体上平行于尖端轴线36的方向(光11)聚焦(光9)，并且在尖端轴线36的右手侧(+X方向)形成图像I的一部分。在实施例中，图像侧透镜460将光9聚焦返回至它的原始路径，亦即，平行于光1且与光1共线。
物体侧透镜470相对于物体侧CR反射边界330设置，以使得来自物体O的、在左手侧(-X方向)入射于隐形组件40上的光1传播通过物体侧透镜470并且被物体侧透镜470聚焦(光2)至面向外部的镜面表面332上(光3)。物体侧外部反射边界371相对于物体侧CR反射边界330设置，以使得来自物体侧透镜470的光3被面向外部的镜面表面332反射至面向内部的镜面表面373上(光4)。设置于中心的反射边界375相对于物体侧外部反射边界371设置，以使得光4被面向内部的镜面表面373反射至面向外部的镜面表面377上(光5)。在实施例中，光5被聚焦至焦线f8并且面向外部的镜面表面377设置于焦线f8处。即，沿面向外部的凸面表面474的高度h(Z方向)入射于物体侧透镜470上的光1大体上可被物体侧透镜470聚焦、以及被面向外部的镜面表面332和面向内部的镜面表面373反射、传输至沿Z方向延伸的焦线f8。
图像侧外部反射边界381相对于设置于中心的反射边界375设置，以使得光5被面向外部的镜面表面377反射并且从面向外部的镜面表面377发散至面向内部的镜面表面383上(光6)。图像侧CR反射边界340相对于图像侧外部反射边界381设置，以使得光6被面向内部的镜面表面383反射至面向外部的镜面表面342上(光7)。图像侧透镜480相对于图像侧CR反射边界340设置，以使得从面向外部的镜面表面342所反射的光7(光8)传播通过图像侧透镜480并且被图像侧透镜480沿大体上平行于尖端轴线36的方向(光11)聚焦(光9)，并且在尖端轴线36的左手侧(-X方向)形成图像I的一部分。在实施例中，图像侧透镜480将光9聚焦返回至它的原始路径，亦即，平行于光1且与光1共线。
虽然图6示出物体侧透镜450、470的各自的第二端部458、478被设置成彼此接触，以及图像侧透镜460、480的各自的第二端部468、488被设置成彼此接触，但是应当理解的是，第二端部458、478和/或第二端部468、488可沿X轴与彼此相间隔，以使得在相间隔的第二端部458、478和/或相间隔的第二端部468、488之间存在未被隐形的区域或间隙(未示出)。在这样的实施例中，在隐形组件40的图像侧34上未提供物体O的、设置于所述未被隐形的区域上方(+Y方向)的部分的图像。
来自物体‘O’的光1沿-Y方向行进并且入射于物体侧透镜450、470的各自的面向外部的凸面表面454、474上。隐形组件40的尖端轴线36的右手侧(+X方向)上的光1被物体侧透镜450作为光2聚焦至物体侧CR反射边界310的面向外部的镜面表面312上(光3)。光3被面向外部的镜面表面312反射并作为光4而被反射至物体侧外部反射边界351的面向内部的镜面表面353上，并且面向内部的镜面表面353将光4反射至设置于中心的反射边界355的面向外部的镜面表面357上的焦线f5(光5)。光5被面向外部的镜面表面357反射并且作为光6而被从面向外部的镜面表面357发散至图像侧外部反射边界361的面向内部的镜面表面363上。光6被图像侧外部反射边界361的面向内部的镜面表面363作为光7反射至图像侧CR反射边界320的面向外部的镜面表面322上。光7被面向外部的镜面表面322反射并作为光8而被反射至图像侧透镜460的面向内部的表面462上。光8被图像侧透镜460聚焦为光9。光9沿-Y方向作为光11大体上平行于光1从图像侧透镜460传播，并且形成图像I的一部分，该部分对应于物体O的设置至尖端轴线36的右边(+X方向)的部分。因此，尖端轴线36的右手侧上的、来自物体O的光1具有这样的光路：物体O-物体侧透镜450-面向外部的镜面表面312-面向内部的镜面表面353-面向外部的镜面表面357-面向内部的镜面表面363-面向外部的镜面表面322-图像侧透镜460-I。
隐形组件40的尖端轴线36的左手侧(-X方向)上的光1被物体侧透镜470作为光2聚焦至物体侧CR反射边界330的面向外部的镜面表面332上(光3)。光3被面向外部的镜面表面332反射并作为光4而被反射至物体侧外部反射边界371的面向内部的镜面表面373上，并且面向内部的镜面表面373将光4反射至设置于中心的反射边界375的面向外部的镜面表面377上的焦线f8(光5)。光5被面向外部的镜面表面377反射并且作为光6而被从面向外部的镜面表面377发散至图像侧外部反射边界381的面向内部的镜面表面383上。光6被图像侧外部反射边界381的面向内部的镜面表面383反射并作为光7而被反射至图像侧CR反射边界340的面向外部的镜面表面342上。光7被面向外部的镜面表面342反射并作为光8而被反射至图像侧透镜480的面向内部的表面482上。光8被图像侧透镜480聚焦为光9。光9沿-Y方向作为光11大体上平行于光1从图像侧透镜480传播，并且形成图像I的一部分，该部分对应于物体O的设置至尖端轴线36的左边(-X方向)的部分。因此，尖端轴线36的左手侧上的、来自物体O的光1具有这样的光路：物体O-物体侧透镜470-面向外部的镜面表面332-面向内部的镜面表面373-面向外部的镜面表面377-面向内部的镜面表面383-面向外部的镜面表面342-图像侧透镜480-I。
相结合地，亦即，来自隐形组件40的物体侧32上的物体O的、处于尖端轴线36的右手侧(+X方向)以及左手侧(-X方向)上的光1经由这样的光路传播至图像侧34：物体O-物体侧透镜450、470-面向外部的镜面表面312、332-面向内部的镜面表面353、373-面向外部的镜面表面357、377-面向内部的镜面表面363、383-面向外部的镜面表面322、342-图像侧透镜460、480-图像。即，来自物体O的光1经由这样的光路传播：物体O-物体侧透镜450、470的各自的面向外部的凸面表面454、474-物体侧透镜450、470的各自的面向内部的表面452、472-物体侧CR反射边界310、330的各自的面向外部的镜面表面312、332-物体侧外部反射边界351、371的各自的面向内部的镜面表面353、373-设置于中心的反射边界355、375的各自的面向外部的镜面表面357、377-图像侧外部反射边界361、381的各自的面向内部的镜面表面363、383-图像侧CR反射边界320、340的各自的面向外部的镜面表面322、342-图像侧透镜460、480的各自的面向内部的表面462、482-图像侧透镜460、480的各自的面向外部的凸面表面464、484-图像I。
现在参考图1、5、以及7-8，分别在图7和8中示出根据如相对于图1和5所讨论的实施例的隐形装置的俯视立体图和侧视图。特别地，图7为隐形组件10、30的隐形区域内的呈柱‘C’的形式的制品以及隐形组件10、30的物体侧12、32上的、沿+Y方向位于柱C之后的汽车‘A’的俯视立体图。柱C沿Z方向具有的高度尺寸(沿+Z方向的增加的高度)大于隐形装置的高度h。图8为图1和5中所示的隐形组件10、30的、从+Y方向所取得的侧视图。箱50代表隐形组件10的设置于中心的外部反射边界115、135，以及隐形组件30的物体侧外部反射边界351、371，设置于中心的反射边界355、375以及图像侧外部反射边界361、381。图8还示出的是，对于沿+Y方向观察隐形组件10、30的观测者而言，柱C的、处于隐形区域内的部分为不可见的并且沿+Y方向位于柱C之后的汽车A为可见的。因此，位于隐形区域内的柱C对于观察隐形组件10、30的图像侧14、34的观测者而言为不可见的，并且整个汽车A的图像对于观察图像侧14、34的观测者而言为可见的。虽然图7和8中的柱C与CR反射边界110-140、310-340分离，亦即，柱C为与隐形组件10、30分离的物体，但是应当理解的是，柱C可为隐形组件10、30的结构部分并且具有这样的外表面：其提供或者等同于具有面向外部的镜面表面的CR反射边界。
参考图9，示出车辆的、被隐形装置隐形的A-柱的实施例。特别地，图9示出根据本文中所公开的一个或多个实施例的、使车辆V的A-柱P的一部分隐形的隐形装置19。A-柱P的一部分被放置于隐形装置19的隐形区域(未示出)内并且A-柱P的一部分延伸超过隐形装置并且被覆盖以内饰T。车辆V的、在隐形装置19的物体侧上的所示出的外部为呈行人的形式的目标物体‘O’。能通过车辆V的侧窗看见行人O的一部分并且能“通过”被隐形装置19隐形的A-柱P看见行人的一部分。隐形装置19围绕放置于隐形装置19的隐形区域内的A-柱P重新引导从行人O所反射的光并且在隐形装置19的图像侧上在车辆的内部中形成行人O的图像I，该图像对于车辆V的、看向行人O的占据者为可见的。因此，来自行人O的光似乎穿过A-柱P，并且不像在A-柱P的部分未被放置于隐形装置19的隐形区域内时那样存在由A-柱P通常所形成的盲点。在实施例中，A-柱P自身充当CR，亦即A-柱P具有这样的外表面，该外表面具有一个或多个面向外部的镜面表面，其有助于围绕A-柱P重新引导来自行人O的光。应当理解的是，在不使用超材料、视频图像、摄影机、复杂的电子设备的情况下执行用隐形装置19对A-柱P的隐形以及绕开A-柱P所产生的盲点。
示例
现在参考图10A-10D，示出放置于隐形组件10的物体侧12上的以及在从图像侧14观察时的呈标志的形式的物体的图像，该图像是使用商业软件程序(Zemax OpticStudio)所模拟出来的。透镜150、160、170、180为市场上可买到的消色差双透镜(AC254-030，Thorlabs)。整个装置范围以及所隐藏的区域的纵横比分别为0.91以及0.77，具有为大致18％的隐形比(亦即，所隐藏的面积/总的装置面积)。图10A示出物体的图像，其中尖端轴线16与隐形组件10的、从+Y方向的观察角之间不存在错位(0°)，亦即，个体沿尖端轴线16沿+Y方向观察图像I。即，当在本文中使用时，术语“错位”指的是隐形组件的尖端轴线与从图像侧观察隐形组件的观测者的视线(如在附图中通过+Y方向所表示的)所限定的角(在本文中还被称为“观察角”)。图10B示出物体的图像，其中尖端轴线16与隐形组件10的观察角之间存在1°的错位。图10C示出物体的图像，其中尖端轴线16与隐形组件10的观察角之间存在2°的错位。图10D示出物体的图像，其中尖端轴线16与隐形组件10的观察角之间存在3°的错位。如通过图10A-10D中的图像所示出的，隐形组件10的物体侧12上的物体的图像在多达2°的错位的情况下可被清楚地观察到并且在多达3°的错位的情况下仍然为可见的。
本文中所描述的隐形装置可用来在从车辆内观察时使车辆中的制品(比如车辆的A-柱、B-柱、C-柱、D-柱、等等)隐形，以及绕开由车辆中的制品所引起的盲点。此外，本文中所描述的隐形装置可用来使其它物品或微粒(比如电缆、延伸绳、软管以及等等)隐形。术语“物体”、“制品”、以及“物品”可以可交换地指反射光或传导光的视觉物体或图像(2D或3D)，并且术语“来自…的光”可指“从…所反射的光”或者“从…所传导的光”。术语“大体上”、“大约”、以及“大致上”在本文中可用来代表固有的不确定度，其可为任何定量比较、值、测量、或者其它表示所有。在本文中还可使用这些术语来表示在不引起讨论中的主题的基本功能的改变的情况下定量表示可从所陈述的参考变化的程度。
虽然在附图中所公开的以及所描述的实施例描绘具有四个消色差透镜或圆柱形透镜以及由四个CR反射边界所界定的CR的隐形组件，但是可提供具有两个消色差透镜或圆柱形透镜以及由两个CR反射边界所界定的CR的隐形组件。例如但不限于，隐形组件可包含仅仅一个物体侧透镜以及一个图像侧透镜，以及界定于物体侧CR反射边界与图像侧CR反射边界之间的隐形区域。
当在本文中使用时，方向术语-例如向上的、向下的、右边的、左边的、前部的、背部的、顶部的、底部的、竖直的、水平的-仅仅被参考如所描绘的图构成并且并不用来暗示绝对取向，除非另外明确说明。
虽然已经在本文中示出和描述了特定的实施例，但是应当理解的是，可做出其它各种改变和修改而不脱离所要求保护的主题的精神和范围。而且，虽然已经在本文中描述了所要求保护的主题的各个方面，但是不必以组合利用这样的方面。因此，所附权利要求涵盖落入所要求保护的主题的范围内的所有这样的改变和修改。

Claims (10)

1.一种隐形装置，包括：
物体侧、图像侧以及从所述物体侧延伸至所述图像侧的尖端轴线；
具有面向外部的镜面表面以及面向内部的表面的物体侧隐形区域反射边界，以及具有面向外部的镜面表面以及面向内部的表面的图像侧隐形区域反射边界；
由所述物体侧隐形区域反射边界的面向内部的表面以及所述图像侧隐形区域反射边界的面向内部的表面所界定的隐形区域；
物体侧透镜以及图像侧透镜，所述物体侧透镜以及所述图像侧透镜各自包括面向外部的凸面表面；
至少一个外部反射边界，其包括与所述物体侧隐形区域反射边界以及所述图像侧隐形区域反射边界二者相间隔的面向内部的镜面表面；
其中，来自放置于所述隐形装置的物体侧上并且被所述隐形区域遮蔽的物体的光被所述物体侧透镜聚焦，被所述物体侧隐形区域反射边界、所述至少一个外部反射边界以及所述图像侧隐形区域反射边界反射，以及被所述图像侧透镜聚焦，以在所述隐形装置的图像侧上形成所述物体的图像，以使得来自所述物体的光似乎穿过所述隐形区域。
2.根据权利要求1所述的隐形装置，其特征在于，所述至少一个外部反射边界包括设置于中心的外部反射边界，该设置于中心的外部反射边界所具有的面向内部的镜面表面面对所述物体侧隐形区域反射边界以及所述图像侧隐形区域反射边界。
3.根据权利要求2所述的隐形装置，其特征在于，所述物体侧透镜被定向成将来自放置于所述隐形装置的物体侧上的物体的入射光聚焦至所述物体侧隐形区域反射边界上，所述物体侧隐形区域反射边界被定向成将从所述物体侧透镜所聚焦的光反射至所述设置于中心的外部反射边界的面向内部的镜面表面上，所述设置于中心的外部反射边界的面向内部的镜面表面被定向成将来自所述物体侧隐形区域反射边界的光反射至所述图像侧隐形区域反射边界上，所述图像侧隐形区域反射边界被定向成将来自所述设置于中心的外部反射边界的面向内部的镜面表面的光反射至所述图像侧透镜上，以及所述图像侧透镜被定向成聚焦来自所述图像侧隐形区域反射边界的光并在所述隐形装置的图像侧上形成所述物体的图像。
4.根据权利要求2所述的隐形装置，其特征在于，所述物体侧透镜将来自放置于所述物体侧上的物体的入射光聚焦至焦线，并且所述设置于中心的外部反射边界的面向内部的镜面表面设置于所述焦线处。
5.根据权利要求2所述的隐形装置，其特征在于，所述设置于中心的外部反射边界的面向内部的镜面表面平行于所述尖端轴线定向。
6.根据权利要求1所述的隐形装置，其特征在于，所述至少一个外部反射边界包括：具有面向内部的镜面表面的物体侧外部反射边界；具有面向外部的镜面表面的设置于中心的反射边界；以及具有面向内部的镜面表面的图像侧外部反射边界。
7.根据权利要求6所述的隐形装置，其特征在于：
所述物体侧外部反射边界的面向内部的镜面表面面对所述物体侧隐形区域反射边界的面向外部的镜面表面以及所述设置于中心的反射边界的面向外部的镜面表面；以及
所述图像侧外部反射边界的面向内部的镜面表面面对所述设置于中心的反射边界的面向外部的镜面表面以及所述图像侧隐形区域反射边界的面向外部的镜面表面。
8.根据权利要求6所述的隐形装置，其特征在于，所述物体侧透镜被定向成将来自放置于所述隐形装置的物体侧上的物体的入射光聚焦至所述物体侧隐形区域反射边界上，所述物体侧隐形区域反射边界被定向成将从所述物体侧透镜所聚焦的光反射至所述物体侧外部反射边界上，所述物体侧外部反射边界被定向成将来自所述物体侧隐形区域反射边界的光反射至所述设置于中心的反射边界上，所述设置于中心的反射边界被定向成将来自所述物体侧外部反射边界的光反射至所述图像侧外部反射边界上，所述图像侧外部反射边界被定向成将来自所述设置于中心的反射边界的光反射至所述图像侧隐形区域反射边界上，所述图像侧隐形区域反射边界被定向成将来自所述图像侧外部反射边界的光反射至所述图像侧透镜上，以及所述图像侧透镜被定向成聚焦来自所述图像侧隐形区域反射边界的光并在所述隐形装置的图像侧上形成所述物体的图像。
9.根据权利要求6所述的隐形装置，其特征在于，所述设置于中心的反射边界的面向外部的镜面表面平行于所述尖端轴线定向。
10.一种包括根据权利要求1所述的隐形装置的车辆，其特征在于，所述车辆的A-柱被放置于所述隐形区域内。
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