CN1179218C - 使用双轴回射元件的成像装置和成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明说明了使用双轴回射元件(例如90度棱镜和线性透镜元件)的成像装置，该装置包括第一侧，包括位于第一平面的多个第一双轴回射元件，每个第一双轴回射元件与第一轴对齐，第一侧还包含多个平的透射性第一表面，第一表面与所述第一平面平行；和第二侧，包括位于第二平面的多个第二双轴回射元件且与第二轴对齐，第二侧还包含多个平的反射性第二表面，第二表面与所述第二平面平行，第二双轴回射元件与第一侧分开，其中第一和第二轴互相垂直。本发明还揭示了基于以上装置的人行道标记、光学成像装置和回射叠印成像的方法，其中如果成像是叠印在被成像物体上，这是通过回射完成的。如果成像是从被成像物体偏移，这通过双轴回射或者回透射完成。

Description

使用双轴回射元件的成像装置和成像方法

本发明涉及使用双轴回射元件的光学成像领域，包含成像装置和使用此装置的成像方法。

背景

光学成像在大量为了产生期望的光学效果的场合很有用。成像可以产生与物体同样大小的图像或者相对被成像物体可以放大或缩小图像。另外，图像可以相对物体的垂直轴翻转或者旋转和/或图像可以相对于物体的水平轴水平翻转或者旋转。进而，相对于物体，图像可以线条分明地再生或者可以轻微的漫射。

另一方面，光学成像可以在离被成像物体的不同位置上产生图像。这种类型成像的一个例子是使用顶投影仪以在屏幕或者墙上提供基于位于顶投影仪平台上的物体的图像。这种类型的成像典型的是使用透镜和其他光学元件完成的。

在另一方面，以回射方式产生的光学成像，其物体的图像产生在物体的同样位置。当入射光线从物体沿与光线到达物体时的路径成180°角的路径反射时产生回射。依赖于物体的性质，光线的反射路径可能从入射路径稍微移动或偏移。因为光线基本上沿射向成像物体时相同的路径反射回来，图像可以沿同样的路径观察到。典型的回射使用回射元件完成，例如立体角反射器(例如，授予Coderre的美国专利Nos.5,272,562和授予Smith等的美国专利Nos.5,450,235)、珠状回射器(例如，授予McGrath的美国专利Nos.4,025,159；授予Bailey等的Nos.4,983,436；授予Kult等的No.5,066,098)，等。

在上述的成像方面，对光学元件(例如透镜，立体角反射器，珠状回射器等)的需求增加了成像装置的造价和复杂性。

发明概述

本发明提供了光学成像装置，该装置包含使物体成像的双轴回射元件。本发明也提供了使用包含双轴回射元件的装置的成像方法。成像可以由反射或透射来完成。

不考虑成像的类型，本发明的所有装置和方法的共同优点是相对简单的结构，这是制造光学成像装置时所需要的。与复杂的机构和使用立体角结构或与制造和联结回射珠和/或透镜相关的技术的其它制造/复制技术不同，本发明的结构依赖的装置只包含相对简单的双轴回射元件和提供光学成像的平表面。此装置的一个优势是它们提供没有颜色问题的成像。

当回射成像由本发明的装置和/或方法提供，可以获得许多优点，包括既能提供相应于稳定的入射光源的稳定的或者调制的回射，也能独立控制在两不同平面回射光线的色散，并能提高装置的有效孔径(它影响亮度)。本发明的回射成像装置和成像方法的另一个优势是能扩大其他回射系统(例如，立体角反射器和珠状)所经历的入射角限制。

一些光学成像装置和成像方法依赖90度棱镜作为双轴回射元件并且可以选择通过回透射提供成像。在与本发明相关使用中，“回透射”是光学现象，光线以相对于法线的入射角进入光学成像装置的一侧并以出射角(相对于相同的法线)离开装置的另一侧，出射角与入射角在大小上相等但符号相反。这样，回透射性光学成像装置提供成像物体的在装置对侧的成像，成像出现在回透射装置前面，距离与位于装置后面的成像物体一样。下面将讨论，回透射可以被限制也可以不被限制。

回透射的优点中有的提供从成像物体和双轴回反射元件移开的图象，当使用有限次回透射时能提供光学准直系统，能使成像没有颜色问题，和能够减少消极的梯形失真以消除不需要的来自其他光源(例如顶投影仪)的梯形失真。

在一方面，本发明提供了光学的成像装置，包含第一侧有多个位于第一平面的双轴回射元件，每个第一双轴回反射元件与第一轴对齐，第一侧还包含多个平行于第一平面的平传输第一表面；和第二侧包含多个位于第二平面的第二双轴回射元件并沿第二轴对齐，第二侧还包含平行于第二平面的多个反射性第二平表面，第二双轴回射元件与第一侧分开，其中第一和第二轴互相垂直。

在另一方面，本发明提供了路径标记，包括第一侧，它包含多个位于第一平面的第一双轴回射元件，每个第一双轴回射元件与沿第一轴对齐，第一侧还包含多个平行于第一平面的第一反射性平表面；第二侧位于第一侧的对面，第二侧包含多个位于第二平面并与第二轴对齐的第二双轴回射元件，其中第二平面平行于第一平面并且第一和第二轴相互垂直；和位于第一和第二侧之间的第一光学窗口，光学窗口至少透射一部分入射在其上的入射光并且将光折射到第一和第二侧中的一侧。

在另一方面，本发明提供了光学成像装置，包含一个第一侧，它有位于第一平面的多个双轴回射元件，每个双轴回射元件与第一轴对齐，第一侧还包含至少一个平行于第一平面的第一反射性平表面；和一个正对棱镜，它包含一个直线峰和一对互相垂直的表面，棱镜的直线峰与第一侧空间上分隔并且与第二轴对齐，其中第一和第二轴互相垂直。

在另一方面，本发明提供了光学成像装置，包括一个第一侧，它有位于第一平面的多个第一双轴回射元件，每个第一双轴回射元件与第一轴对齐，第一侧还包含多个平行于第一平面的第一透射性平表面；和一个第二侧，它反射一部分入射在其上的光线并且透射一部分入射在其上的光线。

在另一方面，本发明提供了光学成像装置包含一个第一侧，它有位于第一平面的多个第一双轴回射元件，每个第一双轴回射元件与第一轴对齐，第一侧还包含多个平行与第一平面的第一平表面；和一个第二侧，它有位于第二平面的多个第二双轴回射元件，第二侧还包含多个平行与第二平面的第二平表面，第二双轴回射元件在空间上与第一侧隔开，其中第一和第二轴互相垂直。

在另一方面，本发明提供的成像装置包含第一光学表面，它有多个位于第一平面的第一双轴回射元件，这多个第一双轴回射元件与第一轴对齐并与第二轴正交；和一个第二光学表面，它有位于第二平面的多个第二双轴回射元件，此多个第二双轴回射元件与第三轴对齐并与第四轴垂直；其中第二轴位于与第三轴平行的平面，并且第四轴位于与第一轴平行的平面，并且第一平面与第二平面相交；从朝向第一光学表面的第一方向的一部分来自物体的光线被第一双轴反射元件反射向第二光学表面，在此它被第二双轴回射元件向第二方向反射以形成物体的成像。

在另一方面，本发明提供了通过提供光学成像装置回射叠印成像的一种方法，光学成像装置包含第一侧，它有位于第一平面的多个第一双轴回射元件，每个第一双轴回射元件与第一轴对齐，第一侧还包含多个平行于第一平面的第一透射性平表面；和一个第二侧，它有位于第二平面的多个第二双轴回射元件，并且元件与第二轴对齐，第二侧还包含多个平行于第二平面的反射性第二平表面，第二双轴回射元件空间上与第一侧分开，其中第一和第二轴互相垂直。方法还包含引导从物体来的光学成像装置里的光线；并且观察物体的回射成像。

在另一方面，本发明提供了通过提供光学成像装置回射叠印成像的一种方法，光学成像装置包含第一侧，它有位于第一平面的多个第一双轴回射元件，每个双轴回射元件与第一轴对齐，第一侧还包含至少一个平行于第一平面的反射性第一平表面；和一个正对的棱镜，它包含直线峰和一对互相垂直的表面，棱镜的直线峰与第一侧隔开并与第二轴对齐，其中第一轴和第二轴相互垂直。本方法还包含将物体来的光线引入光学成像装置；并且观察物体的回射图像。

如同与本发明相关的领域使用过的一样，“90度棱镜”这一术语指棱镜包含两个互相垂直的面。这些面通过全内反射和/或使用反射材料反射入射光线的大部分。

本光学成像装置和及使用方法的上述这些和其他一些特征及优点将在下面描述。

附图简述

图1是包含90度棱镜作为双轴回射元件的回射成像系统的透视图。

图2A是图1的系统的结构表面沿2A-2A的横截面图。

图2AA是用在相关系统的另一种结构表面的横截面图。

图2B是图1的系统的另一个结构表面的沿2B-2B的横截面图。

图2C是另一个双轴回射元件的放大的横截面图。

图3是包含90度棱镜作为双轴回射元件的另一个回射成像系统的透视图。

图4A是图3中描述的系统在垂直于平面I方向的一个结构表面的横截面图。

图4B是图3中描述的系统在垂直于平面II方向的另一个结构表面的横截面图。

图5是根据本发明一个回射系统成像系统的透视图。

图5A是包含了投影到图5中5A平面的示意性光线的图5的回射成像系统的示意图。

图6是包含以90度棱镜作为双轴回射元件的结构表面的双向回射成像系统的透视图。

图7是图6所示系统的侧面正视图。

图8A是图6所示系统的结构表面沿8A-8A的横截面图。

图8B是图6所示系统的结构表面沿8B-8B的横截面图。

图8C是图6所示系统的结构表面沿8C-8C的横截面图。

图9是包含以90度棱镜作为双轴回射元件的另一回射成像装置的侧面正视图。

图9A是可选用的回射成像装置的局部视图。

图9B是可选用的回射成像装置的局部视图。

图9C是可选用的回射成像装置的局部视图。

图10是图9的回射成像系统的底视图。

图11是图9所示装置的结构表面沿线11-11的横截面图。

图12说明镜反射，回射，透射和回透射。

图13说明图像的回透射。

图14说明回透射装置和与该装置相多的两互相垂直平面。

图15是图14的回透射装置垂直平面I的视图。

图16是图14的向回透射装置垂直平面II的视图。

图17说明向回和与该装置相交的两互相垂直平面。

图18是图17的回透射装置垂直平面I的视图。

图19是图17的回透射装置垂直平面II的视图。

图20是能限制回透射和参考平面I和II的回透射装置的透视图。

图21是图20的回透射装置垂直平面I的视图。

图22是图20的回透射装置垂直平面II的视图。

图23是能不限制回透射和参考平面I和II的回透射装置的透视图。

图24是回透射装置的一侧的示意图。

图25是一个提供移位成像的系统的透视图。

图26是另一个提供移位成像的系统的透视图。

图26A是图26中系统沿图26中箭头513’方向的视图。

实施例详细描述

本发明提供了使用双轴回射元件(例如90度棱镜和线性透镜元件)的成像装置和方法，它既可使成像叠加在成像物体上也可以从成像物体移开。如果成像是叠加在成像物体上，这由回射完成。如果成像从成像物体移开，这可以由回透射完成。光学成像装置的结构和成像方法要求使用下述的双轴回射元件可以叠加也可以移开图像。

回射可以被分成两类，例如，空间的或者三轴回射和双轴或者两轴回射。“回射”的最常用的用法是三轴回射。三轴回射可以由许多不同的光学结构提供。两个普通三轴回射结构通常指立体角元件和串珠回射器。这种回射器的特征已经有广泛的研究和报导，这里将不作详细说明。但简单而言，三轴回射器可以回射至少一部分入射光线到位于回射器光轴附近的回射“锥”里。回射锥的尺寸和形状可以改变并且通过控制回射结构可以使光轴沿一个或另一个方向偏离，这些变化已为专业熟练人员所熟知。最低限度，三轴回射器将回射至少一部分来自光源的入射光线，光源可以在相对于回射器光轴三个方向的任意组合方向上移动。

双轴或者两轴回射是另一个有用的现象，如下所示，本发明将利用它提供成像。双轴回射通过如下所述的90度棱镜或者线性透镜和反射器来完成，尽管可以理介提供所要求的双轴回射结构都可以替代这里说明的结构和对象。

双轴回射在下述申请中已经详细说明：共同受让的联合待定的美国专利申请序列号No.08/883,870，申请于1997年6月27日，题为“DUAL AXISRETROREFLETICTIVE ARTICLES”。简而言之，双轴回射器定义了一个回射平面，它垂直于有一定长度的特定的双轴回射元件，例如，90度棱镜的面或者有一段长度的线性透镜元件和它相应的反射器。结果，在90度棱镜中，回射平面也与形成棱镜的一对面的交线垂直(如果这一对面物理上不相交，可以理解为，假想这条交线存在)。结果，棱镜将回射可观部分的光线沿回射平面到达它的表面并且回射光线也沿回射平面传输。最小限度的，双轴回射器将回射至少一部分从光源来的入射光线，光源可以在回射平面内沿相对于回射平面的两个方向的任意组合方向移动。到达双轴回射元件而远离回射元件的回射平面的光线典型的将不会被回射。

因为与本发明相关的成像是使用反射完成，应该注意到反射可以是第一表面反射或者第二表面反射。当入射光线从其到达的第一表面反射时发生第一表面反射。当光线通过装置行进后到达的第二表面(或者第三，第四，等)反射时发生第二表面反射。在第一表面反射，反射元件的主体位于反射性表面相对于光线从其到达的表面一侧的对侧，当第二表面反射时，入射光线通过装置，经装置的主体行进，达到第二表面并在该表面反射。在第二表面的反射可以通过使用反射性材料，通过全内反射，或者通过它们的组合完成。第一表面反射，第二表面反射，或者第一和第二表面反射的组合可以被用于相关本发明的光学成像装置。

而且，尽管以附图说明了光线成像装置里所有的棱镜，而附图只包含了在形成棱镜的面的交线上确定的的光的顶点，光学成像装置也可以使用斜截棱镜(例如顶点是圆的棱镜或者有一形状与下面描述的光90度角顶点不同的棱镜)。

通过回射叠印成像

图1，2A，2AA，2B，3，4A和4B说明了本发明的原理并且应该理解为这些图中没有必要描述所使用的装置。在图5和5A中说明了一个这样的装置。

图1示意性的说明了使用双轴回射元件(描述了90度棱镜)通过在回射成像系统10中回射以获得叠印成像，回射性成像系统10包含一侧20和一对侧30。侧20和30被构成并包含90度棱镜以使至少一部分光线到达两侧回射。侧20与轴1 2以直角相交并且对侧30也与轴12以直角相交。结果，轴12可以看做侧20和30的法线方向。而且，侧20/30相互平行。与上面的讨论相关，应该注意到尽管侧20/30是结构的表面，它们通常如图1说明的确定为一个平面，但不同的结构会轻微偏离平面。

图2A是侧20沿图1中2A-2A线部分放大的的横截面图，它详细的说明了侧20的结构。结构包含多个棱镜22，成对的相邻的棱镜22被平面镜子26分开。每个棱镜22由两个面24a和24b形成(共同标记为面24)。面24最好为平面并且最好沿直线峰23相交以形成90度角，换句话说，面24互相垂直。直线峰23一般沿第一轴14对齐更好(参考图1)。

图2A中描述的棱镜22将作为“正交棱镜”以显示棱镜22的面24与法线12形成45度角。这里使用的正交棱镜的另一个特征是每个棱镜22侧24a、24b的宽度相等(例如，参考图2A，棱镜22形成等腰三角形)，参考图2A，在正交棱镜中，从A到B的距离和从B到C的距离相等。

镜面26的宽度与邻接棱镜22的基底的宽度最好相等。如图2A所示，从C到D的距离和从D到E的距离相等。镜面26较佳的有固定的宽度并且与棱镜22沿第一轴14一起延伸。

图2A中的棱镜22有一组棱镜，即，每对棱镜22被一个镜面26分开。图2AA说明了可替代的结构，其中两个或者更多棱镜22’相互邻接，一组棱镜22’被镜面26’分开。每组棱镜22’的宽度最好与相邻镜面26’的宽度相等。而且，尽管这里所述的侧20’包含成组的两个棱镜22’，应该理解为可以多于两个棱镜22’组合在一起，只要插入的镜面26’的宽度增加到等于每个相邻的组的宽度。

图2B是对侧30沿图12B-2B线放大的部分截面图，它详细说明了侧30的结构。该结构包含多个棱镜32，每个棱镜32由两个面34a和34b(共同标以面34)形成。面34最好为平的并且最好沿直线峰33相交形成90度角，换句话说，面34朝向互相垂直。直线峰33一般沿第二轴16对齐更好(参考图1)。在图2B中描述棱镜32为上面定义的正交棱镜。

更佳的，但不是必需的，第一轴14可以与第二轴16正交或者垂直。结果，在回射系统10的第一侧20的棱镜22和镜面26与第二表面30上的棱镜34垂直。下面将讨论回射的交互关系。

而且，尽管90度棱镜在与相关的回射系统10一起作了说明(其它在下面讨论)，应该理解为双轴回射元件可以用位于镜面26″之间的线性透镜元件22’替换，如图2C所示。典型地，要求有一反射元件23’，位于线性透镜元件22’后面以反射入射光线。线性透镜元件22’向反射元件23’折射光线，反射元件23’反射光线回线性透镜元件22’，从而像这里所描述的90度棱镜结构一样完成双轴回射。

已经描述了本发明的一种回射成像系统的结构，将参考图3，4A和4B说明相似的回射成像系统。回射成像系统110包含侧120/130，与上面描述的回射成像系统10相似。在图3中也描述了一对垂直的参隔平面I和II，它们将被用于说明回射系统110的运行。图4A说明了光线通过回射系统110投影到平面I的路径，图4B说明了光线通过回射系统110投影到平面II的路径。

光线140入射到侧120，在点1接触镜面126。从点1，光线被反射到点2，点2在对侧130上的面134a上。从点2，光线被反射到面134b上的点3，在点3光线被反射向侧120的面124a上的点4。从点4，光线被反射向面124b上的点5，在点5光线被反射出回射装置，成为回射光线141。入射光线140和回射光线141的路径最好相互平行，如图3，4A和4B所示。

较佳的，镜面126，面124a，124b，134a和134b都提供特定的入射在其上的光线的反射。依赖于回射装置的结构，反射可以通过使用反射涂层/材料，通过全内反射，或者通过反射涂层/材料和全内反射的组合来完成。

仔细观察图1-4B，显示进入回射成像系统的光线通过对侧30/130的平面入射在侧20/120上。在实际应用中，所描述的系统可以被认为是大系统中的单个单元或者象素，在大系统中进入结构的光线的入射点是位于单元或者象素的窗口。

如图3，4A和4B所示，回射系统沿光线的入射路径反射光线。然而，由于棱镜的面之间的反射，这两个路径有轻微的偏移。一般这些差别是很小的可以被忽略。

当这些偏差被忽略时，图3中描述的回射可以认为完全的回射，换句话说，入射光线被直接反射回到它的源头。例如，作为路标的应用，光源是车头灯，观察者是司机。因为司机的眼睛的位置在车头灯上方，完全的回射将不是最佳的，因为它把光线反射回车头灯，而不是司机。从而，为路标设计的回射器典型的不是完全的回射器，因为一些回射光最好是稍稍分散以允许不是位于车头灯位置的司机观察回射。

提供非完全回射器的一个问题是反射光线的发散是在完全回射轴周围的很多方向。换句话说，除了一些光线发散回司机时，光线也发散到车头灯和灯下的区域。不是直接射向司机的散射光线，本质上是为了帮助司机观察回射性物体而损失的。

通过使用上述的回射装置，可以更精确的控制反射光的散射图像。使用90度棱镜作为双轴回射元件，就可以通过相应于回射装置两边两个不同组棱镜的两个不同平面获得控制。而且，每个平面的散射可以独立控制。例如，参考图3和图4B，我们可以假设平面II是竖直取向而平面I是水平取向的。如果需要提供反射光线的竖直散射，使更多的光线从头灯反射到位于头灯竖直上方的司机的眼睛反射，可以增加由面134a和134b形成的角度，这样就竖直的分散了反射光。例如，在面134a和134b之间的角度可以从90度增加到90°10′，这样发散反射光线的范围在90°±20′里。竖直发散图象可以与水平散射独立控制(正如在投影到平面I所看到的，参考图4A)。

包含棱镜的回射成像装置的另一个特征是它们的提供相应于光源和回射装置间相对移动的闪光回射的能力。这个概念在图5和图5A中说明，其中回射装置210包含侧220和对侧230。在图5A中画出不同的入射光线(这是图5中装置210沿平面5A的横截面图)以说明使用回射成像装置210可获得的各种效果。这些光线投射到图5A的低的平面中。

回射成像装置侧220包含多个棱镜222s-222h(全部标作棱镜222)，所有的这些在图5A的截面图中说明。在每对邻接棱镜222之间，是一个镜面226a-226h(全部标以镜面226指代)。侧220的结构与前述的系统中的侧10和110大致相似。

对侧230最好包含多个棱镜，与所述系统中的侧30和130相似，尽管在图5A的截面图中，仅仅可以看见一个棱镜，但这是因为在图5A中其他的棱镜在侧230上可见的棱镜后面。

入射光线240说明了光线入射到回射装置210时一个可能的结果，其中反射光线241被回射。光线通过镜面226b和棱镜222b在侧220上反射，棱镜222b与紧邻镜面226b镜面(在回射装置的对侧230上中间反射后)。因为入射光线240是从镜面226b和邻接棱镜222b反射，入射光线240和它相应的反射光线241是一个被称为回射装置210的“第一级”回射的例子。

入射光线242说明了使用回射装置210的另一种回射情况，其中入射光线242从镜面226g和棱镜222h反射，棱镜222h被中间棱镜222g和镜面226h与镜面226g分开。因为用于回射入射光线242的镜面226g和棱镜222h被中间结构分开，入射光线242和它的反射光线243说明了从回射装置210的“第二级”回射的例子。应该认识到，当增加回射光线经历的镜面226和棱镜222之间的距离时，第三级回射，第四级回射等，都是可能的。

入射光线244说明了光线入射到回射装置210上可能的结果，这一结果是反射光线245没有回射。如图5A所示，光线从镜面226a反射两次并且没有被位于回射装置第一侧220上的任何棱镜222反射。在大多数情况，回射元件210回射了光线，回射光线必须被镜面226和一个棱镜222一起反射至少一次。在光线被镜面226反射两次的情况时，如入射光线244，将不会发生回射。一般的，以入射光线244的进入角相似的角度进入回射装置210的光线将经过同样的反射并将不会被回射。相似的，尽管没有画出，被在侧220上的两个不同的棱镜222反射的光线也将不会被回射(因为此光线没有被每一个棱镜222和镜面226反射)。

入射光线246说明了没有被回射装置210回射的入射光线246的另一种情况。在此例子中，入射光线246被位于回射装置侧220上两个不同的镜面226d和226e反射，因为光线没有被侧220上的任意一个棱镜反射，它没有被回射(尽管它被反射)。

应该认识到，上述的和在图5A中说明的关系也将在垂直于图5A中所述的平面的平面中出现，例如垂直于纸平面的平面，图5A画在该纸上。

当从图5A中说明的回射装置的顶部移动到其底部时，入射光线244，240，246和242的一系列入射角，说明了回射装置210提供的闪光回射效果。入射光线244，240，246和242相对于各自的法线212a，212b，212c和212d测量的入射角，依次增加。如上述讨论，入射光线244相对于法线212a的入射角最小，它没有被回射。然而，入射角的增加导致了入射光线被回射，如入射光线240和其配对的回射光线241所描述的。但是进一步增加入射角，如光线246，中断了光线的回射。再进一步增加光线的入射角(如光线242所示)，移动光线再次进入回射(如回射光线243所示)。

换句话说，当光源和回射装置210彼此相对移动，使得从光源到回射装置的入射光线的入射角发生变化，当光线从回射到不回射之间之间交替，观察者可以看见回射光线的闪光。典型的，回射装置210的结构相对较小，例如，棱镜222的面宽度为大约0.36mm(大约0.014英寸)，侧220和230之间的距离相对比较大，例如大约10mm到40mm。结果，需要在回射和不回射之间改动的入射角之间的差别可能相对较小，例如在1度的等级内或者更小。

光线在回射装置上的入射角发生变化的一个例子发生在当车辆和司机靠近路边的标记时，随着车辆靠近路标在光源/观察者之间的角度变化了。因为当车辆靠近路标时入射角改变得较快，闪光回射的速率也增加了，这可以进一步增加回射装置的亮度。这在一些特殊的应用中是有用的，例如安全通道，错误方向标识，卡车通道，受限的道路边缘，等。

如上所述，回射成像系统/装置包含互相平行的平的相对侧面。但应理解，本发明的回射成像系统/装置还可以包含互相不平行的平的相对侧面的系统/装置。

上述的有不平行侧面的和有平行侧面的回射系统/装置之间的一个显著差别是有平行侧面的回射系统/装置都显示如图5和图5A所述的闪光回射。相反，回射成像系统/装置都可以显示回射而不管光线入射角(假定光线进入回射元件的操作范围里)。换句话说，在一定的入射角范围内的扫射光不能够使观察者看到回射光线的闪光。

图6，7和8A-8C描述的回射成像装置410说明了另一个回射成像装置，它在其工作范围展示100％有效孔径的闪光回射。换句话说，对于那样一些进入角，在这些角度下装置410是回射的，则入射到装置的装置光所有光线都被回射。但因为装置410是闪光回射器，存在没有光线被回射的进入角。

回射成像装置410当用作闪光回射的高起来的人行道标记时，可以有特殊的优势。回射装置410包含位于人行道标记底部的面420和位于人行道标记顶部的相对面430。还包含位于人行道标记的对端的两个光学窗口411和413和位于人行道标记对侧的两个侧墙415和417。人行道标记最好为六边的棱柱体。

图7是回射装置410的侧面正视图，其中入射光线440，442，444通过窗口411或者413中的一个进入回射装置410并从那里被回射。回射装置的第一面420在图8C(沿图6中的线8C-8C的视图)中放大的部分横截面视图中可以看见，它包含多个棱镜422，棱镜最好从窗口411延伸到在人行道标记对端的窗口413。每个棱镜422由两个面424a和424b形成。平的镜面426最好将每对邻接棱镜422分开并且最好也延展人行道标记的长度。

图8A和8B说明了图6和7中回射装置410的面430(顶面)。面430被分成如图7所示的两部分430a和430b，430a在图8A中以放大的部分横截面视图说明。部分430a包含棱镜432，棱镜432最好从人行道标记的一侧415延伸到对侧417。每个棱镜由一对平面434a和434b组成。每个棱镜432较佳的倾斜向窗口411以改善从窗口411进入的光线的有效孔径，如下面将要讨论的那样。

430b在图8B中以放大的部分横截面视图示出。430b包含棱镜432’，棱镜432’最好从人行道标记的一侧415延伸到对侧417。每个棱镜由一对平面434a’和434b’形成。每个棱镜432’最好斜向窗口413以改善从窗口413进入的光线的有效光圈孔径，正如下面将讨论的那样。

示例性的入射光线440，442和444说明了回射装置的面430上倾斜棱镜432和432’的优点。光线440通过窗口411进入回射装置410并且被向下折射向面420，在420面上光线向上反射到430a，430a包含图8A中所述的棱镜432。因为从光学窗口411来的光线以相对于法线412(参考图8A)较大的角度进入第一部分430a的棱镜432，棱镜432的倾斜可以大大改善回射装置在回射从窗口411进入的光线的效率。可能需要的极端倾斜导致了需要分开在棱镜432之间的表面434c以允许所示的90度棱镜的形成。

光线442和444说明了通过光学窗口413进入回射装置410的光线。光线442和444被折射向表面420，在420面它们被向上反射向棱镜432’的第二部分430b。棱镜432’的倾斜也提高了它们回射以相对于法线412(参考图8B)较大角度进入的光线的能力。光线442和444各自在光学窗口413的顶和底附近进入，说明了在光学窗口413顶附近进入的光线将典型的被折射并反射向第二部分430b的最远端(靠近窗口411)。相反，在光学窗口413底附近进入的光线将典型的被折射并反射向第二部分430b的靠近端(靠近回射装置410的中部)。

图9，10和11说明了另一个回射成像装置510，它提供恒定的(无闪光)回射和100％的有效孔径。换句话说，以被回射角度(即，在回射器的工作范围内)到达回射装置510的光线，基本全部被回射(忽略因吸收，界面反射等的损失)。成像装置510作为无闪光回射人行道标记号可能是特别有用的。

装置510包含位于人行道标记底部的一侧520，第一侧在图10中以平示图说明并且它与上述的侧20/120/220/420不同，其中棱镜522与镜面526分开。正如图11中放大的横截面视图所描述的，棱镜522互相紧接相邻并且最好沿轴514延伸第一侧520的一部分长度，

正对的棱镜532由面534a和534b形成。尽管可能需要在角度上的一些变化以如上所述的提供竖直平面的偏差来反射光线，这些最好还是互相垂直。面534a最好是平的，与上面描述的回射装置不同，本回射装置510包含仅仅一个与侧面520相对的单一棱镜532。棱镜532最好沿轴516(参考图11)延伸跨越回射装置510的宽度。

棱镜532的面534a也有回射装置510的一个光学窗口的功能，在这个角色中，它透射光线到回射装置510。示例的入射光线540通过面534a并且被向下折射向下到侧520的镜面526。光线从镜面被面534b和534a反射向侧520上的棱镜522。从棱镜522，光线被回射，变为光线541。为了回射，任何透射进入装置510的光线必须从棱镜522和镜面526反射至少一次，尽管它可以从棱镜522和镜面526以任何次反射。

图9A-9C说明了装置510表面520相对的棱镜的可替换结构。尽管特别描述三个说明性实施例，应该认识到在本发明范围内还有其他很多变化。而且，在不同表面之间形成的角度和弯曲表面的曲率为了说明方便被跨大了。

图9A说明了包含表面1520的装置1510，表面1520与装置510中的表面520结构相似。对面1534a也与装置510的面534a结构相似。装置510和1510之间的差别在于被参考数字534b和1534b所标记的表面。上述的表面534b为一个平面，装置1510的表面1534b形成为弯曲的表面，它可以增加在竖直平面上，即图9A所在的后面上反射光线的发散。表面1534b最好但不是必须的，为部分圆柱面，更佳的为直立圆柱体的表面。

图9B说明了包含表面2520的回射成像装置2510，此表面2520与设备510中的表面520结构相似并且对面2534a也与装置510的面534a结构相似。装置510和2510之间的差别在于被参考数字534b和2534b所标记的表面。上述的表面534b为平表面，装置2510的表面2534b由多个平的子面2534b’和2534b”组成。每个子面2534b’和2534b”的取向相对于面2534a是不同的，从而导致入射到面2534a的对两个不同范围观察角的光线的回射。换句话说，在一个观察角范围的对入射到面2534a的光线将被子面2534b’回射而在另一个入射角度范围里的入射到面2534a的光线将被子面2534b”回射。两个范围的观察角可以基本的重叠，仅仅在极端情况时会出现不同。

图9C说明了另一个变化，其中回射成像装置3510表面3534b的一部分3534b’是平的并且通常与面3534a垂直。表面3534b的另一部分3534b”是弯曲的(与上述的表面1534b类似)以增加在竖直平面的回射光线的发射，从而导致在一个观察角范围的性能的改进。

已经这样说明了大量不同的示例性回射成像系统/装置，我们现在可以转向移位的或者的回透射成像系统/装置。

移位的光学成像

如上所述，光学成像装置包含棱镜和其他合适的双轴回射元件，它可以被用于通过回射提供叠印成像。现在将说明第二类光学成像装置，它也包含棱镜(和其他合适的双轴回射元件)，但是它使用双轴回射元件来达到移位成像。

回透射

为了通过回射达到移置成像，回射装置操纵入射光线，使得以相对于法线轴的进入角进入回射装置的光线以离开角(相对于同样的法线)离开装置，而离开角与光线的进入角大小相同但符号相反。这样，根据本发明的回射装置可以提供从回射物体移位的成像。

图12是一个示意图，说明相对于透射，反射和回射的回透射的概念。装置610(它可以是透射的，反射的和回透射的)以图12中单一的竖直线表示，尽管应理解这样的装置610会有一些厚度。也应理解图12是一个简图而且不说明任何由于折射或回射造成的光线移动，正如本专业技术人员所理解的那样。

装置610定义了一个法线612，它与装置610所在的平面垂直。入射光线614以在法线下方的角度进入装置610。

如果光线614被回射，它将典型的基本沿与入射相同的路径返回，即，光线被从入射光线反射了180度(可能有一点变动，因为不是完全的回射)。装置610的入射光线的镜反射在图12中描述为光线616。反射光线以在法线612上方的角度ω行进并且与入射光线进入装置610的角度θ大小相等，只是符号相反。如果入射光线614通过装置610透射，它的路径由图12中的光线618示出。光线618的路径相对法线612向上方偏移δ角。透射光线618形成的角δ与入射光线614相对法线612形成的角α大小相等并且符号相同。

如果入射光线614被装置610回透射，它将沿图12中光线620表示的路径行进。回透射光线620最好沿与法线612下方成φ角的路径行进，角φ与光线614和法线形成的角度θ大小相等，只是符号相反。透射和回透射的差别是透射光线618在法线612的对侧离开装置610与入射光线614比较，而回射光线620在法线612的同侧离开装置610。应该认识到图12中表示的所有光线在图的平面内。

回透射的一个结果在图13中说明，例如，物体632位于回透射装置630的一侧，物体在装置630的对侧形成了回透射图像，图像将显示于装置630前面的空间，显示在位于装置630前面的观察者眼睛636。投影距离，即，回透射图像634从回透射装置630出现所移位的距离，将典型的与物体632在回透射装置630后面的距离相等。

光线的回透射可以在一个平面或者两个垂直的平面产生。根据本发明，在仅仅一个平面里的向回透射将被定义为“有限回透射”，在两个互相垂直的平面里的回透射将被定义为“无限回透射”，并且两种形式的回透射将在下面更加完整的阐述。

有限回透射

图14可以是帮助理解有限回透射的参考框架。回透射装置610简单起见在图14中表示为平面，虽然它通常是有厚度的。图中，竖直平面640和回透射装置610相交。竖直平面在图14中符号为平面I。水平平面650，符号为平面II，与回透射装置610和竖直平面640都相交。为了简单起见，平面640和650，连同装置610的平面，可以认为它们互相正交。

因为回透射装置610仅仅显示有限回透射，通过回透射装置610透射的光线仅仅在竖直平面640和水平平面650中的一个中回透射。图15是图14中的系统沿水平平面650(图15中表示为线650)的视图。如图可见，从回透射装置610的左侧进入的光线644透射通过装置610而没有回透射，即，它以相对于水平平面650与入射到回透射装置610时基本相同的角度离开回透射装置610(伴随着一些没有显示出来的较小的位移)。

图16是图14所示系统的视图，但它是沿竖直平面640的(在图16中表示为线640)。从回透射装置610的左侧进入的光线654以相对于竖直平面640与入射到回透射装置610时大于相同但方向相反的角度离开回透射装置610(伴随着一些没有显示出来的较小的位移)。结果是在回透射装置左边的物体632的像被回透射到装置610的右边，这导致在装置610右边的回透射成像634在平面II，而不是在平面I。回透射成像634在与平面I垂直并且与回透射装置610左边的物体632相交的平面上可见。

在图14-16中说明的回透射描述为“有限回透射”，因为只有沿平面II并且两眼都位于平面II(和任何也与物体632相交并且与平面I垂直的平面)的看到回透射装置610的观察者将观察到回透射成像634。相反，从右边沿一个回透射平面看不到回透射装置610的观察者将不会看到物体632的回透射成像。平面II和任何其他沿回透射可以发生的平面(即，与物体632相交并且与平面I垂直的平面)将在这里被记为“回透射性平面”或者“回透射平面”，因为回透射的图像只对沿那些平面中的一个观察回透射装置610的观察者可来说是看见的。

而且，因为回透射属性局限于沿其回透射平面观察回透射装置610的观察者，回透射装置610在对齐机构中有用，在准直机构中只允许位于相对于回透射装置610的特殊空间方向的观察者观察回透射成像。

无限回透射

图17可以是帮助理解无限回透射的参考框架。回透射装置710为简单起见，在图17中表示为一个平面，尽管应该理解装置710通常是有一定厚度的。竖直平面740表明与回透射装置710相交。此竖直平面在图17中记为平面I。水平面750，也记为平面II，它与回透射装置710和竖直平面740都相交。为了简化起见，平面740和750，随同装置710的平面，可以认为是互相垂直。

因为回透射装置710显示无限回透射，通过回透射装置710透射的光线在竖直平面740和水平平面750的二个面上回透射。图18是图17所示系统沿水平平面750(图18中表示为线750)的视图。如图可见，从回透射装置710的左侧进入的光线744以相对于水平平面750与光线744入射到回透射装置710时角度大小相同但方向相反的角度离开回透射装置710的右侧(伴随着一些较小的位移没有显示出来)。结果是在回透射装置左边的物体732的像734被回透射到平面I(竖直平面740)中装置710的右边。

图19是图17所示系统沿竖直平面740(在图19中表示为线740)的视图。从回透射装置710左侧进入的光线754以相对于竖直平面740与入射到回透射装置710时大小相同但方向相反的角度离开回透射装置710的右侧(伴随着一些较小的位移没有显示出来)。结果是在回透射装置左边的物体732的像被回透射到装置710的右边，导致回透射的成像在装置710的右侧。

图17-19说明的回透射描述为“无限回透射”，因为沿任意与物体732相交平面观察回透射装置710的观察者将观察到回透射的成像，这与上述的回透射装置610中所述的有限回透射形成对比。

有了现在描述的有限和无限回透射的概念，可以讨论完成回透射成像的装置，正如在图20-24中描述的那样。

有限回透射装置

图20-22说明了一个回透射成像装置，它能够完成上述的有限回透射。图20是装置810的透视图，图21是装置810沿图20中箭头802方向的视图，图22是装置810沿图20中箭头804方向的视图。

装置810包含两个相对的面820和830。表面820较佳的包含有平面824a和824b(下面全部以面824指代)形成的棱镜822，平面824a和824b以直角相多，类似予上述的回射成像装置中的棱镜。棱镜822最好沿轴814对齐(箭头802最好与轴814平行)。

也描述了位于表面820上成对的棱镜822之间的平表面826。除了平表面826最好透射到达它们的至少一部分光线，最好是大部分光线，以允许光线通过表面820进入或者离开回透射装置810，平表面826与回射成像装置中形成的平镜面相似。

对侧830最好是至少部分透射进入回透射装置810的光线，并且同时，也至少部分反射从侧820的方向到达侧830的光线。可以通过多种不同的方法和材料提供这种组合特性。例如包含，但不限于，在整个侧面830上涂膜以部分反射或者在部分侧面830的一部分面上涂膜以基本反射所有光线，而留下不涂膜的其他部分基本对于光线是透射的。在示例性的回透射装置810中，侧830包含反射区域832和透射区域834。尽管在这些区域832和834表示为连铁和均匀地分布在侧830上，但它们也可以是不均匀分布和/或者任意要求的规则的或者不规则的图案，可以理解某种图案可能比其它图案有更好的回透射光线的功能。

形成棱镜822的面824最好基本反射所有从侧830方向入射到它们上面的光线。在一些回透射装置810，面824可以是一种反射性材料，例如，一种涂膜，薄膜，等，以提高它们的反射性。面824的反射性能也可以通过在面824表面的全内反射，或者通过全内反射和反射材料的结合来达到。

图21说明了沿如图20中箭头802的方向，例如沿棱镜822的纵长方向光线的路径。光线840在分开侧820上棱镜822的一个平表面826上的点841进入回透射装置810。从点841，光线被折射到侧830上一反射区域832上的点842，在点842它被反射向面824a上的点843。从面824a，光线被反射向另一个面824b上的点844，在此它被反射向侧830上的一个透射性区域834上的点845。光线接着在点845折射通过侧830，这样完成了它通过回透射装置810的过程。尽管光线840通过回透射装置810回透射，一些以正确角度进入回透射装置810的光线可能通过平表面826和侧830上的一个透射性区域834透射而没有反射或者回透射。

如图21描述的在点842和843之间是和在点844和845之间的光线投影到平面I上的方向是平行的。这两个在装置810里的反射路径的平行取向，装置810提供在平面I和其他也与平面II垂直的平面里光线的回透射。图21说明了光线840的回透射，其中光线840以偏离法线812角度进入平表面826。离开回透射装置810的侧830后，光线以角度方向偏离法线812，其中离开角与进入角度大小相等，方向相反。

图22是回透射装置810沿箭头804的方向的视图，该箭头方向垂直于图20中的平面II。从其透视中，棱镜822的一个面824随同平表面826的一部分可见于侧820。在图22中也说明了光线840，它通过一个平表面826上的点841进入回透射装置810，在此它被折射向侧830上一个反射区域的点842。从点842，光线被反射向侧820上一个棱镜822，在此它被回射向侧830，通过侧830上的透射区域834离开回透射装置810。

回透射装置810对平面II上光线840的影响主要是透射，即，光线不是象它在平面I那样被回透射。因为回透射装置810仅仅在垂直于平面II的平面里回透射光线，它是有限回透射装置。

无限回透射装置

图23说明了回透射装置910的具体实施例，它能实现无限回透射(即，在两个平面里回透射入射光线)。回透射装置910包含两个相对侧920和930。

侧920包含一个或者多个，最好是是多个棱镜922。棱镜922由正交的面924a和924b(下面全部以面924指代)形成。至少一些棱镜922最好与如图23中所示的第一轴914对齐。至少一些棱镜922被平表面926分割。平表面926提供了光线进入和/或离开回透射装置910的内部。平表面926最好至少透射一部分，更好是大部分入射到其上的光线。

与侧920类似，对侧930也包含一个或者多个，最好是多个棱镜932。棱镜932由正交的面934a和934b(下面全部以面934指代)形成。棱镜932最好与如图23所示的第二轴916对齐。至少一些在930侧的棱镜932被平表面936分开。平表面936提供了光线进入和/或离开回射装置910的内部。平表面936最好透射至少一部分，更好是大部分入射到其上的光线。

第一和第二轴914和916最好但不是必须互相垂直。侧920上棱镜922上的棱镜932较佳的但也不是必须垂直(当沿与侧920和930都垂直的轴观察回透射装置910时)。

图23也表示了一对平面，平面I与侧920上的棱镜922平行，也与第一轴914平行。平面II与侧930上的棱镜932平行，也与轴916平行。棱镜932回透射在平面I(和其他与平面II垂直的平面)上的光线，棱镜922回透射在平面II(和其他与平面I垂直的平面)上的光线。如上面参照图21所描述的，在平面上和平面上在回透射装置中发生回透射。

装置910的另一个变化是它可以被转变成为一个回射成像装置，这是通过修改侧920或者930中的一个以基本反射所有从对侧来的入射光线。在图5和图5A中说明了这种装置的一个例子。

其他的考虑

尽管回透射成像装置可以包含有完全90度角的平面的棱镜，或者包含有完全形成透镜的线性透镜元件，也包含分开棱镜的平透射平面，它们也是完全平的和希望是平行的。本技术领域的熟练人员可以理解在平表面上做一些小变化是可能的。结果是光线可能被不完全的回透射，即，相对法线的角度完全相等，但是方向相反。这些变化可以由成对面的取向的偏离引起，例如成对面制造中的不一致将导致它们略微变化或者故意的引入到回透射装置设计中的变化至少引起它们中的某些微小变化。典型的，然而，回透射光线会落在一定范围里。实际上，回透射的范围，在一些例子中这令是有利的。在与本发明相关的用途中，回透射将包含完全回透射和不完全的回透射二种，只要应该被透射的大部分光线被透射。

上述的两个回透射装置，说明了根据本发明的回透射装置的原理和特征。然而，应该理解本发明并不局限于这里描述的实施例。

例如，尽管回透射装置810和910以统一的尺寸和间隔的棱镜表示，回透射装置也可以是不统一尺寸和/或者不统一间隔的棱镜，如图24所示。回透射装置1010上的棱镜1022是不统一尺寸并且在回透射装置1010中的侧1020周围以不规则的形式分开。在回透射以相对于垂直于侧1020的轴的宽范围的角度进入回透射装置1010的回透射光线时，可以有增强回透射装置1010的性能的效果。根据本发明的回透射装置可以是统一尺寸而不均匀间隔的棱镜，或者是不统一尺寸而不均匀间隔的棱镜。

另一个实施例是图25，它说明了使用回射装置310完成位移成像的系统，回射装置310包含沿表示在图25中轴316的双轴回射元件。从物体360来的光线340和342被从装置310反射以在观察者眼睛364形成像362。因为系统仅仅包含一套双轴回射元件，系统仅对两眼位于与轴316垂直的平面上的观察者提供成像。

图26和26A说明了提供位移成像另一个系统，它的成像方式与使用回射系统500的头顶投影仪相似。回射系统500包含双轴回射光学表面520’和530’。图26是系统的透视图。图26A是系统沿图26中箭头513’的视图，用于更好地说明两个相对光学表面520’和530’的安排。光学表面530’最好但不是必需与物体560’正交，如在顶视图中所示，在该顶视图仅仅可以看见光学表面530’的顶部边缘。光学表面520’相对于物体560’有一个角度并且它有一个顶部边缘521’和底部边缘522’。结果，有第一光学表面520’规定的平面与有第二光学表面530’规定的平面相交。

光学表面520’包含多个双轴回射元件，元件与轴516’对齐并且垂直于轴516″。光学表面530’包含多个双轴回射元件，元件与轴536’对齐并且垂直于轴536″。

为了使系统500提供无限位移回射成像，最好轴516’位于与轴536’平行的平面上，并且，轴536”位于与轴516’平行的平面上。而且，光学表面520’和530’应该位置固定，以使成像光线可以从两个表面反射以产生像。

第一表面520’和第二表面530’的双轴回射元件最好相互紧密邻接。换句话说，第一表面520’和第二表面530’最好不包含位于双轴回射元件之间的平表面，例如，如图2A-2C所示。

在操作上，光线从物体560’到达光学表面520’并且被双轴回射元件在其表面反射向光学表面530’，在530’表面上的双轴回射元件反射光线以形成像562’。图25所示系统中增加的第二光学表面530’用于提供无限位移成像，即，观察者不必要位于任何相对于光学表面520’和530’的特殊平方向，可以观察到像562’。而且，可以通过在像562’的位置放置一个漫反射屏幕，使个别观察者可以观察整个图像。

图26和26A中说明的系统的一个优点是可以提供相似于头顶投影仪产生的成像的位移成像，而不需要镜头和其他更昂贵的光学元件。另一个优点是可以在成像中引入梯形失真以修正例如由于未对齐屏幕所产生的梯形失真。再一个优点是系统500产生了没有颜色问题的成像。

上面描述了光学成像装置的各种变化，并描述使用根据本发明的棱镜的光学成像的原理和特征。应该认识到本发明并不局限于上述的具体实施例。

制造考虑

根据本发明的光学成像装置可以通过使用铸模复制生产，铸模可以由许多不同方法形成，包含那些典型的针束方法和直接机械加工。使用针束方法制造的铸模可以通过将单个的针集合起来，每个针有一个形状与光学成像装置的期望特征相同的端点部分。针束方法的例子已经在下面的专利中阐述了，见授予Heenan等的美国专利号No.3,926,402和授予Leray的英国专利号No.423,464和No.411,319。直接机械加工技术，有时指刻线，包括削去部分基底以产生结构表面并且可以用于生产光学成像装置本身或者用于制造铸模。这样的刻线，成形和打磨的技术在下面的专利中阐述了见美国专利序列号：3,712,706(授予Stamn)；4,349,598(授予White)；4,588,258(授予Hoopman)；4,895,428(授予Nelson等)；4,938,563(授予Nelson等)。

另一个可以使用的制造技术可以称为金属板束技术，该技术是将金属板在金属板束的边缘绑在一起，形成了需要的图形，以形成本发明的光学成像装置上的棱镜。在许多方面，金属板束根据在针束中使用的相同的方法实现。

尽管这里描述的本发明的光学成像装置通常使用铸模方法制造，但应该理解为还可以使用任何其他合适的方法。

根据本发明的光学成像装置可以提供大或微结构形式(或者两者的结合)并且将典型的在大或微结构形式的任何组合中显示上面讨论的回射或者回透射性质。大结构的装置可以使用许多不同的材料并且可以根据装置的预期应用或者使用而采用任何合适的尺寸。微结构装置将典型的包含小棱镜，当横向度量棱镜的直线峰的数目时(大约每英寸40个棱镜或者更多)最好是每厘米有约16个棱镜或者更多，尽管在一些例子中，提供大约每厘米28个棱镜或者更多(大约每英寸70个棱镜)是适宜的。在某些情况下，结合上述结构的薄的微结构薄片可能更有利。

制造根据本发明的光学成像装置的合适的材料可以不同，尽管装置一般会用透明材料制造，透明材料尺寸稳定，耐用，抗寒耐热，并且易于以需要的配置复制。合适的材料的例子包括玻璃，折射率约为1.5的丙烯酸类(例如，Rohm&Haas公司生产的PLEXIGLASS牌树脂)，折射率大约为1.59的聚碳酸酯，离子型基的聚乙烯例如，E.I.Dupont de Nemours and公司生产的SURLYN牌)，聚酯，聚亚安酯，和纤维素醋酸盐丁酸盐。其他的例子包含例如在美国专利序列号Nos.4,576,850；Nos.4,582,885和Nos.4,688,588中所说明的活性材料。

聚碳酸酯特别适用于透明装置，因为它们的韧性，温度稳定性，和相对较高的折射率(大约1.59)，当在空气界面使用依赖全内反射的第二表面反射器时它可在很大入射角范围里改善性能，高折射率提供了更大的折射率差从而增加了在结构表面的全内反射。在一些例子中，光线通过光学成像装置(例如回透射装置)透射，使用低折射率的材料以增加通过透射装置的光线的范围可能更合适。例如，当透射很重要时，丙烯酸(折射率大约为1.5)可以提供优良的组合性质。用于形成光学成像装置的材料还可以包括紫外线稳定性或者其他的附加性质以增加它们的天气适应性，耐久性，韧性和其他需要的性质。

尽管根据本发明，这种光学成像装置优选透明材料，但应该认识到本发明第一表面光学成像装置的可以使用不透明材料，它可以包含一个所需的反射性涂层以加强它们的反射性质。这样的涂层可以包含一组金属或者介质。甚至透明材料可以被部分的或者完全的涂上材料以增加它们的反射性，这样的组合可以应用于根据本发明的第一和第二表面光学成像装置。

也很有利的是，可向根据本发明的光学成像装置提供一种或者多种染料，着色剂，或者色素以增强使用该装置成像的显著性。这里所用的词条“色彩代理剂”是指代任何染料，着色剂，或者色素等，它们用于影响根据本发明的光学成像装置的可得见的颜色改变。

在这篇文档里引用的专利，专利文档，和出版物是以其整体用作参考的好像每个都能以单个用作参考。本发明的各种调整和改变并不离开本发明的范围，这对于本专业的熟练技术人员来说是很明显的，并且应该认识到本发明并不过度局限于这里说明的具体实施例。

Claims (25)

1.一种光学成像装置，其特征在于，包含：

一个第一侧，包括位于第一平面的多个第一双轴回射元件，每个第一双轴回射元件与第一轴对齐，所述第一侧还包含多个平的透射性第一表面，所述第一表面与所述第一平面平行；和

一个第二侧，包括位于第二平面的多个第二双轴回射元件且与第二轴对齐，所述第二侧还包含多个平的反射性第二表面，所述第二表面与所述第二平面平行，所述第二双轴回射元件与第一侧分开，其中第一和第二轴互相垂直。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，每个平的透射性第一表面位于两个第一双轴回射元件之间。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，每个平的反射性第二表面位于两个第二双轴回射元件之间。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，多个第一双轴回射元件中至少一个第一双轴回射元件包含一个直线峰和一对互相垂直的平面。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，多个第二双轴回射元件的至少一个第二双轴回射元件包含一个直线峰和一对互相垂直的平面。

6.一个人行道标记，其特征在于，包含：

一个第一侧，它包含位于第一平面的多个第一双轴回射元件，每个第一双轴回射元件与第一轴对齐，所述第一侧还包含多个平的反射性第一表面，所述第一表面与所述第一平面平行；

一个第二侧，它位于第一侧的对面，它包含位于第二平面的多个第二双轴回射元件，且与第二轴对齐，其中所述第二平面与第一平面平行并且第一和第二轴互相垂直；和

一个第一光学窗口，它位于第一和第二侧之间，它透射至少一部分入射到它上面的光并且向第一和第二侧中的一侧折射光线。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，每个平的反射性第一表面位于两个第一双轴回射元件之间。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，多个第一双轴回射元件的至少一个第一双轴回射元件包含一个直线峰和一对互相垂直的平面。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，多个第二双轴回射元件的一个第二双轴回射元件包含一个直线峰和一对互相垂直的平面。

10.一种光学成像装置，其特征在于，包含：

一个第一侧，它包含位于第一平面的多个双轴回射元件，每个双轴回射元件与第一轴对齐，所述第一侧还包含多个平的反射性第一表面，所述第一表面与所述第一平面平行；和

一个正对的棱镜，它包含一个直线峰和一对互相垂直的表面，棱镜的直线峰与第一侧分开并且与第二轴对齐，其中第一和第二轴互相垂直。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于形成正对棱镜的成对表面中的第一表面是平整的，并且其中成对表面中第二表面包含一个平整的面。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于形成正对棱镜的成对表面中的第一表面是平整的，并且其中成对表面中第二表面包含一个弯曲的面。

13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述光学成像装置包含一个人行道标记。

14.一种光学成像装置，其特征在于，包含：

一个第一侧，包含位于第一平面的多个第一双轴回射元件，每个第一双轴回射元件与第一轴对齐，所述第一侧还包含多个平的透射性第一表面，所述第一表面与所述第一平面平行；和

一个第二侧，它反射一部分入射到它上面的光并且透射一部分入射到它上面的光线。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，第二侧包括多个反射性和透射性区域，其中反射性区域是平整的并且与第一平面平行而且基本反射所有入射到其上的光，而且所述透射性区域透射至少一部分入射到其上的光。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述透射性区域是平整的并且与第一平面平行。

17.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述反射性区域和透射性区域与第一轴对齐。

18.一种光学成像装置，其特征在于，包含：

一个第一侧，包含位于第一平面的多个第一双轴回射元件，每个第一双轴回射元件与第一轴对齐，所述第一侧还包含多个平的第一表面，所述第一表面与所述第一平面平行；和

一个第二侧，包含位于第二平面的多个第二双轴回射元件且与第二轴对齐，所述第二侧还包含多个平的第二表面，所述第二表面与所述第二平面平行，所述第二双轴回射元件与第一侧分开，其中第一和第二轴互相垂直。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述多个平的第一表面和多个平的第二表面透射一部分入射到其上的光并且所述多个平的第一表面和多个平的第二表面反射一部分入射到其上的光。

20.如权利要求18所述的装置，其特征在于，多个第一双轴回射元件的至少一个第一双轴回射元件包含一个直线峰和一对互相垂直的平面。

21.如权利要求18所述的装置，其特征在于，多个第二双轴回射元件的至少一个第二双轴回射元件包含一个直线峰和一对互相垂直的平面。

22.一种成像装置，其特征在于，包含：

一个第一光学表面，它包含位于第一平面的多个第一双轴回射元件，所述多个第一双轴回射元件与第一轴对齐，并且垂直于第二轴；和

一个第二光学表面，包含位于第二平面的多个第二双轴回射元件，所述多个第二双轴回射元件沿第三轴对齐，并且垂直于第四轴；

所述第二轴位于与第三轴平行的平面，并且所述第四轴位于与第一轴平行的平面，并且所述第一平面相交于第二平面。

其中一部分来自物体的光以朝向第一光学表面的第一方向入射，被第一双轴回射元件反射向第二光学表面，在第二光学表面被第二双轴回射元件以第二方向反射形成了物体的成像。

23.一种回射叠印成像的方法，其特征在于，包含：

a)提供一光学成像装置，包含：

一个第一侧，包含位于第一平面的多个第一双轴回射元件，每个第一双轴回射元件与第一轴对齐，所述第一侧还包含多个平的透射性第一表面，所述第一表面与所述第一平面平行；和

一个第二侧，包含位于第二平面的多个第二双轴回射元件，并与第二轴对齐，所述第二侧还包含多个平的反射性第二表面，所述第二表面与所述第二平面平行，所述第二双轴回射元件与第一侧分开，其中第一和第二轴互相垂直；

b)引导来自物体的光线射向光学成像装置；和

c)观察物体的回射像。

24.一种回射叠印成像的方法，其特征在于，包含：

a)提供光学成像装置，包含：

一个第一侧，包含位于第一平面的多个双轴回射元件，每个双轴回射元件与第一轴对齐，所述第一侧还包含至少一个平的透射性第一表面，所述第一表面与所述第一平面平行；和

一个正对的棱镜，它包含一个直线峰和一对互相垂直的表面，棱镜的直线峰被从第一侧分开并且与第二轴对齐，其中第一和第二轴互相垂直；

b)引导来自物体的光线射向光学成像装置；和

c)观察物体的回射像。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述光学成像装置包含一人行道标记。

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