CN109541816A - 一种隐身装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种隐身装置。该隐身装置中四个波片围绕形成隐身腔体，四个梯形棱镜的短边所在平面一一对应的贴合于隐身腔体的四个侧面，且两个相邻梯形棱镜的相邻面相贴合，直角棱镜的斜面一一对应的贴合于梯形棱镜的长边所在平面上，形成以隐身腔体为空腔的立方体，四个偏振片一一对应的贴合于立方体的四个侧面，形成隐身装置；其中，每个直角棱镜的斜面设置有分光膜，用于在光线到达所述分光膜时，透射指定方向的偏振光，并反射与所述指定方向的方向垂直的偏振光。本发明实施例通过合理的设计隐身装置的内部结构，采用光线折反原理，并结合对光线偏振方向的转换控制，实现了一种可以使得物体有效隐身的结构。

Description

一种隐身装置

技术领域

本申请涉及但不限于物体隐身和光学技术领域，尤指一种隐身装置。

背景技术

隐身技术作为一项人类的长期探索的技术，为了实现隐身出现了很多种方法。例如，将物体表面伪装成背景的图案，如迷彩装，实现难以分辨的效果，但这并不能算是真正意义上的隐身；再例如，在物体前面设置显示屏，背面利用摄像头拍摄背景图像，将拍摄的背景图像实时显示在前面的显示屏上，这种方法虽然能够实现对物体的透视，但是画面视角固定，能够明显观察到该处图像与背景的“剥离”。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种隐身装置，通过合理的设计隐身装置的内部结构，采用光线折反原理，并结合对光线偏振方向的转换控制，实现了一种可以使得物体有效隐身的结构。

本发明实施例提供一种隐身装置，包括：四个偏振片、四个直角棱镜、四个梯形棱镜和四个波片；

所述四个波片围绕形成隐身腔体，所述四个梯形棱镜的短边所在平面一一对应的贴合于所述隐身腔体的四个侧面，且两个相邻梯形棱镜的相邻面相贴合；

所述直角棱镜的斜面一一对应的贴合于所述梯形棱镜的长边所在平面上，形成以所述隐身腔体为空腔的立方体；

所述四个偏振片一一对应的贴合于所述立方体的四个侧面，形成隐身装置；

其中，每个直角棱镜的斜面设置有分光膜，用于在光线到达所述分光膜时，透射指定方向的偏振光，并反射与所述指定方向的方向垂直的偏振光。

可选地，如上所述的隐身装置中，每个所述偏振片的起偏方向为第一方向；所述分光膜透射指定方向的偏振光，包括：

所述分光膜，用于透射所述第一方向的偏振光，并反射第二方向的偏振光，所述第二方向与所述第一方向垂直。

可选地，如上所述的隐身装置中，所述波片为半波片，

所述波片，用于将经过所述偏振片和经过所述分光膜的一次透射后入射到所述波片的第一方向的偏振光，出射为第二方向的偏振光；

所述波片，还用于将经过所述分光膜的两次反射后入射到所述波片的第二方向的偏振光，出射为第一方向的偏振光。

可选地，如上所述的隐身装置中，所述波片的光轴方向与所述波片的表面平行，且所述光轴与入射面的夹角为45度。

可选地，如上所述的隐身装置中，所述波片的厚度为：

其中，所述D为所述波片的厚度，所述δ为光线每次经过所述波片后e光和o光所产生的相位差，所述n_e为所述波片对e光的折射率，所述n_o为所述波片对o光的折射率。

可选地，如上所述的隐身装置中，所述直角棱镜的折射率与所述梯形棱镜的折射率相同。

可选地，如上所述的隐身装置中，每个所述偏振片的大小相同，每个所述直角棱镜的大小相同，每个所述梯形棱镜的大小相同，且每个所述波片的大小相同。

可选地，如上所述的隐身装置中，所述直角棱镜的高度、所述梯形棱镜的高度、所述波片形成的隐身腔体的高度，以及所述偏振片沿所述隐身装置的Z轴上的高度均相等。

可选地，如上所述的隐身装置中，所述隐身腔体的横截面为正方形，且所述隐身装置的横截面为正方形。

可选地，如上所述的隐身装置中，所述隐身装置符合以下特征：

所述直角棱镜的横截面为等腰三角形；

所述梯形棱镜的横截面为等腰梯形、且所述等腰梯形的两个底脚都为45度；

所述梯形棱镜的长边长度为短边长度的两倍；

所述偏振片沿所述隐身装置的X轴或Y轴的边长为所述等腰三角形的直角边长的两倍。

本发明实施例提供的隐身装置，由其四个波片围绕形成一隐身腔体，梯形棱镜贴合于隐身腔体的四个侧面，且两个相邻梯形棱镜的相邻面相贴合，直角棱镜贴合于梯形棱镜的四个侧面上，形成以隐身腔体为空腔的立方体，四个偏振片贴合于立方体的四个侧面以形成隐身装置，该隐身装置中的每个直角棱镜的斜面设置有分光膜，用于在光线到达所述分光膜时，透射指定方向的偏振光，且反射与指定方向的方向垂直的偏振光，该隐身装置可以对其设置有偏振片的每个侧面入射到隐身装置内的光线，经过该隐身装置内部的光路处理，以绕过其隐身腔体的光路从入射面的对侧面出射，从而对放置于隐身腔体内的物体实现隐身效果。本发明实施例提供的隐身装置在有效实现对隐身腔体内物体的隐身效果的同时，克服了现有技术中隐身装置对材料折射率、环境折射率和应用场景的限制要求较大，以及使用过程中的局限性较大和具有不良观看效果等问题。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为现有技术中一种隐身装置的结构示意图；

图2为图1所示隐身装置的光路原理示意图；

图3为现有技术中另一种隐身装置的结构示意图；

图4为图3所示隐身装置形成两个相同影像的光路原理示意图；

图5为本发明实施例提供的一种隐身装置的结构示意图；

图6为图5所示隐身装置的俯视图；

图7为图5所示隐身装置的爆炸图；

图8为图7所示隐身装置的俯视图；

图9为本发明实施例提供的隐身装置的一种光路原理的示意图；

图10为一种梯形棱镜的截面示意图；

图11为本发明实施例提供的隐身装置中一种光线入射到波片后的光路原理的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

上述背景技术中已经说明几种常见隐身技术的实现方式，但上述隐身发方式都难以真正意义上实现隐身。目前已经出现通过光线折反的方式使光线绕过物体传播，以实现物体隐身的技术方案，这种方案通常由几个光学元件围成一个空腔，光线从一侧入射后会绕过空腔，然后在对侧恢复原传播方向，这样将物体放在空腔内就可实现隐身效果。

图1为现有技术中一种隐身装置的结构示意图，图2为图1所示隐身装置的光路原理示意图。图1和图2所示隐身装置为一六芒星隐身斗篷100，六芒星隐身斗篷100由六个玻璃棱镜110组成，各棱镜110之间的空间为空气，所有棱镜被一个透明的玻璃六棱柱140密封，则内部沿斗篷一圈就形成了玻璃和空气介质间分离的效果，其中，棱镜110与六棱柱140之间的区域120为空气，隐身区域130为上述六个玻璃棱镜围成的六边形空腔域。将六芒星隐身斗篷100放置于水中，鱼经过六芒星隐身斗篷100的隐身区域130时，从部分角度观看，鱼不可见，但是鱼背后的背景清晰可见，如图2所示的光路原理，光线从水中入射该六芒星隐身斗篷100会绕过中间空腔(即隐身区域130)并在另一侧恢复原传播方向。其中，六芒星隐身斗篷100采用的玻璃折射率为1.65，顶角为15.43度(°)，将该六芒星隐身斗篷100放置于鱼缸中时，两个星的连线要与鱼缸的一边垂直。

可以看出，上述六芒星隐身斗篷100结构的隐身装置必须放置在水中或其它介质中，以保证周围环境折射率大于区域120的折射率，并且玻璃棱镜110的折射率(不同材质折射率不同)以及图1和图2中的角度α和β都要根据周围环境介质的折射率进行精确的设计。若环境介质的折射率改变，上述六芒星隐身斗篷100中玻璃棱镜110的折射率以及角度α和β也需要相应地改变，也就是说设计出的一种具体形状和材质的六芒星隐身斗篷100只能针对一种环境介质实现隐身，并且环境介质不能是空气，一般是浸入到水中或其它液体溶剂中，因此，上述六芒星隐身斗篷100在实际使用中的限制条件太多，导致其应用场景的局限性制非常大。

图3为现有技术中另一种隐身装置的结构示意图，该隐身装置10由110、120、130和140四部分组成，这四个部分中每部分的结构均相同，都是一个直角棱镜和一个平行四边形棱镜胶合形成的，其中直角棱镜的斜面镀有偏振分光膜(图3中虚线的位置)，且这四部分围成一个空腔200，物体O发出的光线入射到该隐身装置10可分为两种情况：

1)，最左侧的光束lo，经过偏振分光膜后s方向的偏振光被沿X方向反射出去，p方向的偏振光透射，经过下一个偏振分光膜后再次透射，然后沿原入射方向出射，出射为p方向的偏振光；最右侧的光束lo与该最最左侧的光束lo的光路相同；

2)，左侧第2条光束lo，经过平行四边形棱镜斜边后发生全反射，s方向的偏振光在经过偏振分光膜两次反射后再次发生全反射，然后沿原入射方向出射，出射为s方向的偏振光；右侧第2条光束lo与该左侧第2条光束lo的光路相同。

上述隐身装置10虽然利用偏振分光膜和全反射实现了隐身效果，但该装置只考虑了Y方向上光线的传播情况，未考虑X方向上光线的传播情况，该方案存在以下缺点：

1)，上述两种光线路径得到的出射光的偏振方向不同，即p方向和s方向；对于人眼来说，虽然不同方向的偏振光不会影响观察效果，即人眼不会看出这两种不同方向偏振光形成的两部分图像的差别，然而，当透过一些具有偏振特性的器件进行观察时，例如，透过偏光的太阳镜观看时，或利用具有偏光镜头的相机进行拍摄时，就会由于偏振方向的不同而造成两部分图像的亮度不同，影响观看或拍摄效果；

2)，上述隐身装置只能在Y方向实现隐身效果，不能在X方向实现隐身效果；

3)，Y方向的物体发出的光有一部分被反射到X方向，会对X方向的观察者造成干扰；

4)，图4为图3所示隐身装置形成两个相同影像的光路原理示意图，当在Y方向进行透视观察时，X方向上的物体由于反射会在观察方向形成两个相同的影像，如图4所示，非常影响观察效果；

5)，图3所示隐身装置10的左右两部分连接非常脆弱，如图3中110与130的衔接处，120与140的衔接处(以圆形虚线框标注出)，需额外的固定装置。

因此，上述隐身装置10在实际应用中也存在较大的局限性，且该隐身装置10的观看效果不佳(Y方向上观看可能具有重影)。如何提供一种可以使得物体实现有效隐身，且应用场景较为广泛的隐身装置，成为目前隐身技术亟需解决的问题。

本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图5为本发明实施例提供的一种隐身装置的结构示意图。本发明实施例提供的隐身装置400的可以包括：四个偏振片410、四个直角棱镜420、四个梯形棱镜430和四个波片440。

图6为图5所示隐身装置的俯视图，图7为图5所示隐身装置的爆炸图，图8为图7所示隐身装置的俯视图。结合图5到图8所示隐身装置400，本发明实施例中的四个波片440围绕形成一隐身腔体400a，四个梯形棱镜430的短边所在平面一一对应的贴合于隐身腔体400a的四个侧面上，且任意两个相邻梯形棱镜430的相邻面相贴合；其中，隐身腔体400a的四个侧面即为四个波片440的平面，两个相邻梯形棱镜430相贴合的相邻面即为这两个梯形棱镜430的相邻斜边所在的平面，图7中示意出了相邻面431和432。

直角棱镜420的斜面一一对应的贴合于梯形棱镜430的长边所在平面上，形成以隐身腔体400a为空腔的立方体；其中，直角棱镜420的斜面为其斜边所在的平面(如图7中的421)，任意两个相邻直角棱镜420的相邻直角面为立方体的一个侧面，该直角面为即直角棱镜420的直角边所在的平面，图7示意出了立方体中相邻直角面422和423所形成的一个侧面。

四个偏振片410一一对应的贴合于立方体的四个侧面，形成隐身装置400，可以看出，一个偏振片贴合于两个相邻直角棱镜420的相邻直角面所形成的侧面上，如图7中的偏振片410可以贴合于直角面422和423所形成的侧面上，上述图5到图8所示本发明实施例提供的隐身装置400中相贴合的每部分可以是胶合而成的。

本发明实施例提供的隐身装置400中，每个直角棱镜420的斜面设置有分光膜，用于在光线到达该分光膜时，透射指定方向的偏振光，并反射与该指定方向的方向垂直的偏振光。

另外，本发明实施例提供的隐身装置400中，偏振片410，用于吸收另一指定方向的偏振光，并使得与该另一指定方向垂直方向的偏振光透过该偏振片410，该另一指定方向与上述分光膜可以透射的偏振光的指定方向为垂直方向。

本发明实施提供的隐身装置400，用于对从该隐身装置400设置有偏振片410的每个侧面入射到隐身装置400内的光线，经过该隐身装置400内部的光路处理，以绕过其隐身腔体400a的光路从入射面的对侧面出射，从而对放置于隐身腔体400a内的物体实现隐身效果。参考图5到图8所示结构可以看出，本发明实施例提供的隐身装置400的对称性非常好，即该隐身装置400在X方向上的中线(图6所示x')上、在Y方向上的中线(图6所示y')上，以及在其横截面的对角线(图6所示的k和k')上均为对称结构，即该隐身装置400不限制仅可以在Y方向或X方向上实现隐身效果，在其每个侧面(包括Y方向和X方向)上观看时，都可以对位于隐身腔体400a内的物体实现隐身效果。

在实际应用中，本发明实施例中四个偏振片410的起偏方向为相同的，例如起偏方向设定为第一方向，也就是说，入射光经过该偏振片410后形成偏振方向为第一方向的偏振光，即入射到隐身装置400内部的光线为第一方向的偏振光。相应地，分光膜透射指定方向的偏振光的实现方式，可以包括：分光膜，用于透射第一方向的偏振光，并反射第二方向的偏振光，其中，第二方向与第一方向垂直；即分光膜可以透射的偏振光的方向与偏振片的起偏方向相同。

如图9所示，为本发明实施例提供的隐身装置的一种光路原理的示意图。图9中示意出物体O位于隐身装置400的+Y方向上，物体O发出的光线沿-Y方向从隐身装置400的侧面入射进该隐身装置400，且图9中示意出四路光路，即光路a、光路b、光路c和光路d，这四路光路可以分为两种情况：光路a和光路b，光路d等价于光路a，光路c等价于光路b。图9以偏振片410的起偏方向(即第一方向)为p方向(即平行于水平面的方向)为例说明实现物体隐身的光路原理，本实施例中的分光膜可以为对p方向的偏振光(图9中表示为箭头)具有透射特性，对s方向(即垂直于水平面的方向)的偏振光(图9中表示为箭头黑点)具有反射特性的偏振分光膜。

对于光路a，物体O发出的光线经过p方向的偏振片410后，只有p方向的偏振光进入直角棱镜420，s方向(即垂直于水平面的方向)的偏振光被偏振片410吸收或阻挡；由于直角棱镜420斜面上的偏振分光膜可以透射与偏振片410的起偏方向相同方向的偏振光，经过偏振片410进入隐身装置400内的p方向的偏振光两次透射过偏振分光膜后，最后经过入射面对侧的偏振片410出射，隐身装置400中每个偏振片410的起偏方向相同，即都为p方向，光路a的出射光即为p方向的偏振光。光路d与光路a相同。

对于光路b，物体O发出的光线经过p方向的偏振片410后，同样只有p方向的偏振光进入直角棱镜420，p方向的偏振光第一次透射过偏振分光膜后，入射到波片440a上，光线通过波片440a后发生全反射，透过波片440a出射为s方向的偏振光，该s方向的偏振光经过偏振分光膜的两次反射后入射到波片440b上，光线经过波片440b后发生全反射，出射为p方向的偏振光，最后经过偏振分光膜和入射面对侧的偏振片410出射，光路b的出射光同样为p方向的偏振光。光路c与光路b相同。

从图9所示光路原理上可以看出，物体O发出的光线入射到隐身装置400后，会绕过“隐身区域”(即隐身空腔400a)，在隐身空腔400a的另一侧沿入射方向出射，实现了隐身效果和透视效果。

需要说明的是，本发明实施例提供的隐身装置400的四个侧面是等价的，即从+X、-X、+Y和-Y这四个方向都可以观察到对侧的图像，且实现对隐身空腔400a中器件的隐身和透视效果。另外，该隐身装置400通过对光线偏振方向的转换控制，使得X方向上的光线不会被反射到Y方向上，即Y方向上观察者不会因看到X方向上反射的光线而影响观察效果。

虽然图1到图4所示现有技术中的隐身装置，实现隐身效果的基本原理都是光线绕过“被隐身的物体”(即图1中的隐身区域130，图3中的空腔200)后再汇合，隐身装置的基本形态都是一组光学元件围绕成一个空腔，从而对空腔内物体实现隐身效果。但是，上述现有隐身装置实现“光绕过物体”的光路原理、对应用场景的要求和限制，以及实现物体隐身的技术效果均与本发明实施例提供的隐身装置400不同。

相比于图1和图2所示现有技术的隐身装置，即六芒星隐身斗篷100，本发明实施例中的隐身装置400没有对折射率的限制，即无需将隐身装置放置于水中或其它介质中才能实现隐身效果，该隐身装置400利用波片440改变入射光的偏振方向，使得同一路光线(例如光路b和c)在经过分光膜时，第一次发生透射，第二次发生反射，从而达到光线绕过隐身腔体400a的目的。另外，本发明实施例提供的隐身装置400中，隐身腔体400a较图1和图2所示六芒星隐身斗篷100的隐身区域130来说，空间增大很多，即可以对体积更大的物体实现隐身。

相比于图3和图4所示现有技术的隐身装置10，本发明实施例提供的隐身装置400有以下优势：

1)，从隐身装置400的同一侧面入射的光线，在对侧面出射时，出射的偏振光的偏振方向为相同的，要么都为p方向的偏振光，要么都为s方向的偏振光，即不存在由于出射光的偏振方向不同，而导致通过偏光镜观看或通过偏光镜头拍摄时，出现两种不同亮度的图像；

2)，本发明实施例中的隐身装置400，从+X、-X、+Y和-Y这四个方向都可以观察到对侧的图像，即，不仅可以在Y方向上实现隐身效果，同时可以在X方向上实现隐身效果；

3)，由于隐身装置400的四个侧面均设置有偏振片440，仅允许指定方向的偏振光入射到隐身装置400内部，结合分光膜对偏振方向的转换控制，使得X方向上的光线不会被反射到Y方向上，即Y方向上观察者不会因看到X方向上反射的光线而影响观察效果；类似地，X方方上的观察者也不会因看到Y方向上反射的光线而影响观察效果；

4)，由于X(或Y)方向上的光线绕过隐身腔体400a后仅会沿原方向出射，不会反射到另一方向上出射，即不存在图3和图4所示隐身装置10中X方向上的物体在Y方向上出现两个相同影响的现象；

5)，对比图3所示现有技术中隐身装置10的连接处(图3中的圆形虚线框)，与图5所示本发明实施例中隐身装置400的连接处(图5中的圆形虚线框)相比，很显然，本发明实施例提供的隐身装置400的连接方式更牢固，仅各部件之间胶合即可，不需求额外的固定装置。

综上所述，本发明实施例提供的隐身装置400，不但对材料的折射率没有特殊的要求，也不需要放置于水中，即不受环境折射率和应用场景的限制，且其内部的隐身腔体的体积远大于图1所示六芒星隐身斗篷100内的隐身区域130的体积；另外，该隐身装置400的四个侧面在实现隐身效果上是等价的，即在每个侧面进行观察都可以对隐身腔体400a内的物体实现隐身效果，并且任何一个方向的观察者不会看到观察方向侧面的物体影像，提高了观察效果。

本发明实施例提供的隐身装置400，由其四个波片440围绕形成一隐身腔体400a，梯形棱镜430贴合于隐身腔体400a的四个侧面，且两个相邻梯形棱镜430的相邻面相贴合，直角棱镜420贴合于梯形棱镜430的四个侧面上，形成以隐身腔体400a为空腔的立方体，四个偏振片410贴合于立方体的四个侧面以形成隐身装置400，该隐身装置400中的每个直角棱镜420的斜面设置有分光膜，用于在光线到达所述分光膜时，透射指定方向的偏振光，且反射与指定方向的方向垂直的偏振光，该隐身装置400可以对其设置有偏振片410的每个侧面入射到隐身装置400内的光线，经过该隐身装置400内部的光路处理，以绕过其隐身腔体400a的光路从入射面的对侧面出射，从而对放置于隐身腔体400a内的物体实现隐身效果。本发明实施例提供的隐身装置在有效实现对隐身腔体内物体的隐身效果的同时，克服了现有技术中隐身装置对材料折射率、环境折射率和应用场景的限制要求较大，以及使用过程中的局限性较大和具有不良观看效果等问题。

需要说明的是，上述图9所示光路原理以偏振片410的起偏方向(即第一方向)为p方向为例说明的，本发明实施例中偏振片440的起偏方向也可以为s方向，则直角棱镜420斜面上设置的分光膜可以透射s方向的偏振光，且反射p方向的偏振光，物体O发出的光线通过偏振片410进入隐身装置400后，在对侧面出射为s方向的偏振光。

在实际应用中，如图5到图8所示，本发明实施例提供的隐身装置400中，每个偏振片410的大小相同，每个直角棱镜420的大小相同，每个梯形棱镜430的大小相同，且每个波片440的大小相同。

进一步地，本发明实施例提供的隐身装置400，不仅其横截面上具有对称性，该隐身装置400的高度应该为统一的，即可以要求直角棱镜420的高度(图7所示的h2)、梯形棱镜430的高度(图7所示的h3)、波片440形成的隐身腔体400a的高度(图7所示的h4)，以及偏振片410沿隐身装置400的Z轴上的高度(图7所示的h1)均相等。

可选地，本发明实施例提供的隐身装置400中，隐身腔体400a的横截面为正方形，且该隐身装置400的横截面为正方形。

需要说明的是，上述结构所描述的隐身装置400，还具有以下几点特征：

第一项，直角棱镜420的横截面为等腰三角形；

第二项，梯形棱镜430的横截面为等腰梯形、且该等腰梯形的两个底脚都为45°；

第三项，梯形棱镜430的长边长度(图6所示的430a)为短边长度(图6所示的430b)的两倍；

第四项，偏振片410沿隐身装置400的X轴或Y轴的边长为等腰三角形的直角边长的两倍。

上述第一项、第二项和第四项特征均可以从隐身装置400的具体结构中推导出来，对于上述第三项特征，要求430a为2倍的430b。当梯形棱镜430的长边长度430a与短边长度430b非常接近，如图10所示，为一种梯形棱镜的截面示意图，图10所示梯形棱镜430'同样为等腰梯形，且长边长度430a'与短边长度430b'的值较为接近，参考图9所示光路原理，若隐身装置400中采用图10所示梯形棱镜，入射到波片440'的偏振光(例如p方向)经过全反射后出射为s方向的偏振光，该s方向的偏振光到达偏振分光膜时被反射，反射的s方向的偏振光入射到波片440'，全反射后出射为p方向的偏振光，该p方向的偏振光到达偏振分光膜时被透射，则从与原入射方向垂直的方向出射，即物体O发出的光线不能到达对侧面，从而无法实现隐身效果。当梯形棱镜430的长边长度430a远远大于短边长度430b，隐身装置400内部的隐身空腔400a的体积会非常小，实用性较差。因此，将梯形棱镜430的长边长度430a设置为短边长度430b的两倍为有效实现隐身效果的前提下，隐身空腔400a可达到的最大体积。

可选地，本发明实施例提供的隐身装置400中，波片440为半波片。

本发明实施例在实际应用中，该波片440，用于将经过偏振片410和经过分光膜的一次透射后入射到该波片440的第一方向的偏振光，出射为第二方向的偏振光；

该波片440，还用于将经过分光膜的两次反射后入射到该波片440的第二方向的偏振光，出射为第一方向的偏振光。

参考图9所示光路原理中的光路b，同样以第一方向为p方向、且第二方向为s方向为例予以说明，经过偏振片410入射到隐身装置400的光线为p方向的偏振光，该p方向的偏振光第一次经过分光膜的反射后到达波片440时为p方向的偏振光，经过该波片440的全反射出射为s方向的偏振光，该s方向的偏振光第二次经过分光膜的反射后，到达波片440时仍为s方向的偏振光，经过波片440的全反射出射为p方向的偏振光，即在光路b上实现对隐身腔体400a内物体的隐身效果。

需要说明的是，本发明实施例中偏振片410的起偏方向(即第一方向为s)时，波片440和分光膜入射的偏振光的作用效果与上述光路b相同。

可选地，在本发明实施例中，波片440的光轴方向与该波片440的表面平行，且该光轴与入射面的夹角为45°，如图11所示，为本发明实施例提供的隐身装置中一种光线入射到波片后的光路原理的示意图。

通常地，在光线垂直入射的情况下，半波片可以产π的相位差，即偏振光经过该波片440的全反射后，出射光的偏振方向与入射光的偏振方向为垂直的。但是从图9和图11所示光路原理中可以看出，本发明实施例中经过偏振片410入射到隐身装置400内的偏振光倾斜入射进波片440，且偏振光的入射角α为45°，因此波片440的厚度D需要修正，当光线斜入波片440时，e光与o光的相位差的计算公式为：

上述(1)式中，δ为光线每次经过波片440后e光与o光所产生的相位差，D为波片440的厚度，n_e为波片440对e光的折射率，n_o为波片440对o光的折射率，α为入射角，θ为入射面的方位角，即为入射面与波片440的光轴的夹角。

基于本发明实施例提供的隐身装置的结构，上述(1)式中，α和θ都为45°，则(1)式可以简化为：

可以得到波片440的厚度计算公式为：

本发明实施例中，入射到隐身装置400内部的偏振光两次经过波片440后出射，如图11所示光路原理，因此，δ＝π/2，光线的波长λ取550纳米(nm)，即可以计算出波片440的厚度D。

进一步地，在本发明实施例中，四个直角棱镜420和四个梯形棱镜430可以采用相同的材料制作，且这些棱镜的折射率为相等的。

在本发明实施例的理想实现方式中，波片440和梯形棱镜430的折射率为相同的，则光线入射进波片440和从波片440中出射时，传播方向不变。

在本发明实施例的实际实现方式中，由于波片440和梯形棱镜430的折射率很难完全相等，因此，当偏振光从梯形棱镜430入射进入波片440时，由于两个介质间折射率的差异会出现一定角度的偏转，光线由波片440出射时就会存在一定的偏移，如上述图11所示。然而，波片440的厚度D非常小，因此光线的偏移量也非常小，例如当波片440采用石英晶体制作，n_e＝1.53004，n_o＝1.52184，得到的D＝15微米(um)，若梯形棱镜430采用BK7型号的玻璃制作，该梯形棱镜430的折射率n＝1.5168，则光线偏移量只有不到0.5um，完全不会影响观察效果。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种隐身装置，其特征在于，包括：四个偏振片、四个直角棱镜、四个梯形棱镜和四个波片；

所述四个波片围绕形成隐身腔体，所述四个梯形棱镜的短边所在平面一一对应的贴合于所述隐身腔体的四个侧面，且两个相邻梯形棱镜的相邻面相贴合；

所述直角棱镜的斜面一一对应的贴合于所述梯形棱镜的长边所在平面上，形成以所述隐身腔体为空腔的立方体；

所述四个偏振片一一对应的贴合于所述立方体的四个侧面，形成隐身装置；

其中，每个直角棱镜的斜面设置有分光膜，用于在光线到达所述分光膜时，透射指定方向的偏振光，并反射与所述指定方向的方向垂直的偏振光。

2.根据权利要求1所述的隐身装置，其特征在于，每个所述偏振片的起偏方向为第一方向；所述分光膜透射指定方向的偏振光，包括：

所述分光膜，用于透射所述第一方向的偏振光，并反射第二方向的偏振光，所述第二方向与所述第一方向垂直。

3.根据权利要求2所述的隐身装置，其特征在于，所述波片为半波片，

所述波片，用于将经过所述偏振片和经过所述分光膜的一次透射后入射到所述波片的第一方向的偏振光，出射为第二方向的偏振光；

所述波片，还用于将经过所述分光膜的两次反射后入射到所述波片的第二方向的偏振光，出射为第一方向的偏振光。

4.根据权利要求1所述的隐身装置，其特征在于，所述波片的光轴方向与所述波片的表面平行，且所述光轴与入射面的夹角为45度。

5.根据权利要求4所述的隐身装置，其特征在于，所述波片的厚度为：

其中，所述D为所述波片的厚度，所述δ为光线每次经过所述波片后e光和o光所产生的相位差，所述n_e为所述波片对e光的折射率，所述n_o为所述波片对o光的折射率。

6.根据权利要求1所述的隐身装置，其特征在于，所述直角棱镜的折射率与所述梯形棱镜的折射率相同。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的隐身装置，其特征在于，每个所述偏振片的大小相同，每个所述直角棱镜的大小相同，每个所述梯形棱镜的大小相同，且每个所述波片的大小相同。

8.根据权利要求7所述的隐身装置，其特征在于，所述直角棱镜的高度、所述梯形棱镜的高度、所述波片形成的隐身腔体的高度，以及所述偏振片沿所述隐身装置的Z轴上的高度均相等。

9.根据权利要求8所述的隐身装置，其特征在于，所述隐身腔体的横截面为正方形，且所述隐身装置的横截面为正方形。

10.根据权利要求9所述的隐身装置，其特征在于，所述隐身装置符合以下特征：

所述直角棱镜的横截面为等腰三角形；

所述梯形棱镜的横截面为等腰梯形、且所述等腰梯形的两个底脚都为45度；

所述梯形棱镜的长边长度为短边长度的两倍；

所述偏振片沿所述隐身装置的X轴或Y轴的边长为所述等腰三角形的直角边长的两倍。