TWI576608B - 光學隱形結構以及光學隱形裝置 - Google Patents

Description

光學隱形結構以及光學隱形裝置

本發明是關於光學隱形結構以及光學隱形裝置。

光學隱形技術可將物品隱藏，以避免阻礙視線，或藏匿不希望為外界發現的物品，有相當高的應用價值。現今之光學隱形，朝向特殊的隱形材料發展，例如超穎材料(Metamaterials)。具體來說，製造一種隱形材料，如超穎材料，具有特殊介電係數與磁導係數，用此種材料環繞隱藏物件，使光拐彎繞過物件，形成隱形的假象。然而，由於此種隱形材料製作十分困難，目前仍未有可以實用的隱形材料誕生，因此一直無法使光學隱形技術大量應用。

近來也有出現利用凸透鏡組合的隱形技術。圖1顯示利用此種隱形技術之光學隱形結構10的示意圖，而圖2顯示圖1之光學隱形結構10的部分視圖。如圖1與圖2所示，光學隱形結構10是由兩個外側凸透鏡1a、1a'以及兩個內側凸透鏡1b、1b'所構成，這些凸透鏡1a、1a'、1b、1b'是排列在同一光軸1c上。外側凸透鏡1a、1a'具有焦距fa，而內側凸透鏡1b、1b'具有焦距fb，外側凸透鏡與相鄰之內側凸透鏡的距離為fa+fb。當一束平行光線沿著光線入射方向入射到放置在兩內側凸透鏡1b與1b'之間的一物體的前方時，利用該物體前方的外側凸透 鏡1a將該束平行光線會聚成較小光束，然後透過該物體前方的內側凸透鏡1b將該較小光束傳遞到該物體後方的內側凸透鏡1b'，接著再利用該物體後方的外側凸透鏡1a'將該較小光束發散成原先所入射的平行光線。由於該物體不會被該較小光束照射到，所以觀看者在該物體的後方只能看到該物體前方的光學圖像，而看不到該物體。雖然光學隱形結構10可解決習知隱形材料之特殊性與成本的問題，但其外側凸透鏡與相鄰之內側凸透鏡在設置時必須相隔較長的距離(fa+fb)，因此不利於使用此種光學隱形結構之物體的小型化。

有鑑於此，依照本發明之一實施例，提供一種光學隱形結構，包含：一對凸透鏡；以及一對凹透鏡，設置在該對凸透鏡之間，該等凸透鏡之每一者具有第一焦距，該等凹透鏡之每一者具有第二焦距，以及該第一焦距>該第二焦距，其中，該對凸透鏡與該對凹透鏡是排列在同一光軸上，該凸透鏡的焦點是與相鄰之該凹透鏡的焦點重合，以及該凸透鏡與相鄰之該凹透鏡之間的距離=該第一焦距-該第二焦距，其中，在該對凸透鏡之間，於該對凸透鏡與該對凹透鏡之光束路徑所涵蓋的範圍之外形成隱形區間，藉以使該隱形區間內之物體當從該凸透鏡觀看時不被看見。

依照本發明之另一實施例，提供一種光學隱形裝置，包含：一第一光學隱形結構，與申請專利範圍第1項之光學隱形結構相同；以及一第二光學隱形結構，與申請專利範圍第1項之光學隱形結構相同；其中，該第一光學隱形結構的光軸是與該第二光學隱形結構的光軸相交，以及該第一光學隱形結構的凸透鏡以及該第二光學隱形結構的凸透鏡用以界定該光學隱形裝置的邊界，以使該第一光學隱形結構的凹透鏡以及該第二光學隱形結構的凹透鏡位於該邊界 內，其中，該第一光學隱形結構的隱形區間與該第二光學隱形結構的隱形區間部分地重疊以形成重疊隱形區間，藉以使該重疊隱形區間內之物體當分別從該第一光學隱形結構的該凸透鏡以及該第二光學隱形結構的該凸透鏡觀看時不被看見。

依照本發明之又另一實施例，提供一種光學隱形裝置，包含：一第一光學隱形結構，與申請專利範圍第1項之光學隱形結構相同；以及一第二光學隱形結構，與申請專利範圍第1項之光學隱形結構相同；一第三光學隱形結構，與申請專利範圍第1項之光學隱形結構相同；其中，該第一光學隱形結構的光軸與該第二光學隱形結構的光軸及該第三光學隱形結構的光軸立體相交，以及該第一光學隱形結構的凸透鏡、該第二光學隱形結構的凸透鏡以及該第三光學隱形結構的凸透鏡用以界定該光學隱形裝置的邊界，以使該第一光學隱形結構的凹透鏡、該第二光學隱形結構的凹透鏡以及該第三光學隱形結構的凹透鏡位於該邊界內，其中，該第一光學隱形結構的隱形區間、該第二光學隱形結構與該第三光學隱形結構的隱形區間部分地重疊以形成重疊隱形區間，藉以使該重疊隱形區間內之物體當分別從該第一光學隱形結構的該凸透鏡、該第二光學隱形結構的該凸透鏡以及該第三光學隱形結構的該凸透鏡觀看時不被看見。

依照本發明之又另一實施例，提供一種光學隱形裝置，包含：N個光學隱形結構，N為大於或等於2之正整數，其中該N個光學隱形結構的每一者是與申請專利範圍第1項之光學隱形結構相同，該N個光學隱形結構的光軸彼此不平行，該N個光學隱形結構的凸透鏡用以界定該光學隱形裝置的邊界，以使該N個光學隱形結構的凹透鏡位於該邊界內，該N個光學隱形結構的隱形區間部分地重疊以形成重疊隱形區間，藉以使該重疊隱形區間內之物體當分別從該N個隱形結構的該凸透鏡觀看時不被看見。

依照本發明之又另一實施例，提供一種光學隱形裝置，包含：N個光學隱形結構，N為大於或等於2之正整數，其中該N個光學隱形結構的每一者是與申請專利範圍第1項之光學隱形結構相同，該N個光學隱形結構的光軸彼此平行，該N個光學隱形結構的凸透鏡用以界定該光學隱形裝置的邊界，以使該N個光學隱形結構的凹透鏡位於該邊界內，該N個光學隱形結構的隱形區間彼此相鄰，以形成相鄰隱形區間，藉以使該相鄰隱形區間內之物體當分別從該N個光學隱形結構的該凸透鏡觀看時不被看見。

本發明之其他實施樣態以及優點可從以下與用以例示本發明原理範例之隨附圖式相結合的詳細說明而更顯明白。此外，為了不對本發明造成不必要的混淆，在本說明書中將不再贅述為人所熟知的元件與原理。

1a‧‧‧外側凸透鏡

1a'‧‧‧外側凸透鏡

1b‧‧‧內側凸透鏡

1b'‧‧‧內側凸透鏡

1c‧‧‧光軸

3a‧‧‧凸透鏡

3b‧‧‧凹透鏡

3c‧‧‧光軸

5a‧‧‧凸透鏡

5b‧‧‧凹透鏡

5c‧‧‧光軸

7a‧‧‧凸透鏡

7b‧‧‧凹透鏡

7c‧‧‧光軸

9a‧‧‧凸透鏡

9b‧‧‧凹透鏡

9c‧‧‧光軸

10‧‧‧光學隱形結構

11a‧‧‧凸透鏡

11b‧‧‧凹透鏡

11c‧‧‧光軸

11d‧‧‧隱形區間

13a‧‧‧凸透鏡

13b‧‧‧凹透鏡

13c‧‧‧光軸

13d‧‧‧隱形區間

15a‧‧‧凸透鏡

15b‧‧‧凹透鏡

15c‧‧‧光軸

15d‧‧‧隱形區間

17a‧‧‧凸透鏡

17b‧‧‧凹透鏡

17c‧‧‧光軸

17d‧‧‧隱形區間

18‧‧‧柱體

19a‧‧‧凸透鏡

19b‧‧‧凹透鏡

19c‧‧‧光軸

19d‧‧‧隱形區間

20‧‧‧柱體

21a‧‧‧凸透鏡

21b‧‧‧凹透鏡

21c‧‧‧光軸

21d‧‧‧隱形區間

23a‧‧‧凸透鏡

23b‧‧‧凹透鏡

23c‧‧‧光軸

25a‧‧‧凸透鏡

25b‧‧‧凹透鏡

25c‧‧‧光軸

27a‧‧‧凸透鏡

27b‧‧‧凹透鏡

27c‧‧‧光軸

29a‧‧‧凸透鏡

29b‧‧‧凹透鏡

29c‧‧‧光軸

30‧‧‧重疊隱形區間

31‧‧‧物體

31a‧‧‧柱部

32‧‧‧物體

32a‧‧‧柱部

33a‧‧‧凸透鏡

33b‧‧‧凹透鏡

33c‧‧‧光軸

35a‧‧‧凸透鏡

35b‧‧‧凹透鏡

35c‧‧‧光軸

37a‧‧‧凸透鏡

37b‧‧‧凹透鏡

37c‧‧‧光軸

39a‧‧‧凸透鏡

39b‧‧‧凹透鏡

39c‧‧‧光軸

40‧‧‧重疊隱形區間

41a‧‧‧凸透鏡

41b‧‧‧凹透鏡

41c‧‧‧光軸

43a‧‧‧凸透鏡

43b‧‧‧凹透鏡

43c‧‧‧光軸

45a‧‧‧凸透鏡

45b‧‧‧凹透鏡

45c‧‧‧光軸

47‧‧‧重疊隱形區間

100‧‧‧光學隱形結構

200‧‧‧光學隱形結構

300‧‧‧光學隱形結構

400‧‧‧光學隱形結構

500‧‧‧光學隱形裝置

600‧‧‧光學隱形裝置

700‧‧‧光學隱形裝置

fa‧‧‧焦距

fb‧‧‧焦距

fc‧‧‧焦距

F₁‧‧‧點

F₂‧‧‧點

F₃‧‧‧點

F₄‧‧‧點

F₅‧‧‧點

F₆‧‧‧點

圖1顯示習知光學隱形結構的示意圖。

圖2顯示圖1之光學隱形結構的部分視圖。

圖3顯示依照本發明之一實施例之光學隱形結構的示意圖。

圖4顯示圖3之光學隱形結構的部分視圖。

圖5顯示依照本發明之另一實施例之光學隱形結構的示意圖。

圖6A顯示圖5之光學隱形結構的部分視圖，以及圖6B顯示圖6A之凸透鏡的另一配置方式。

圖7顯示依照本發明之又另一實施例之光學隱形結構的示意圖。

圖8顯示依照本發明之又另一實施例之光學隱形結構的示意圖。

圖9-11顯示依照本發明之實施例之具有不同設置條件之光學隱形結構的示意圖。

圖12A顯示依照本發明之一實施例將光學隱形結構應用在隱藏柱的示意圖。

圖12B顯示沿著圖12A之A-A線的剖面視圖。

圖12C顯示圖12A之光學隱形結構的隱形效果。

圖13A顯示依照本發明之一實施例將具有矩陣式光學隱形結構之光學隱形裝置應用在隱藏柱的示意圖。

圖13B顯示沿著圖13A之A-A線的剖面視圖。

圖13C顯示圖13A之光學隱形裝置的隱形效果。

圖14顯示依照本發明之另一實施例之光學隱形裝置的示意圖。

圖15A-15C顯示將圖14之光學隱形裝置應用在浮空柱的一實施例。

圖16A-16C顯示將圖14之光學隱形裝置應用在浮空架的一實施例。

圖17顯示依照本發明之又另一實施例之光學隱形裝置的示意圖。

圖18A-18D顯示依照本發明之又另一實施例之光學隱形裝置的示意圖。

雖然本發明是基於圖1、2所示的隱形原理，但本發明之技術方案不僅能夠克服習知隱形材料之特殊性與成本的問題，而且能夠克服圖1、2之光學隱形結構的小型化問題。以下將藉由隨附圖式來說明本發明之各種實施例。

圖3顯示依照本發明之一實施例之光學隱形結構100的示意圖，而圖4顯示圖3之光學隱形結構的部分視圖。如圖3與圖4所示，光學隱形結構100是由一對凸透鏡3a以及一對凹透鏡3b所構成，該對凹透鏡3b是設置在該對凸透鏡3a之間。這些凸透鏡3a與凹透鏡3b是排列在同一光軸3c上。凸透鏡3a具有第一焦距fa，而凹透鏡3b具有第二焦距fc，其中第一焦距fa>第二焦距fc，以及凸透鏡3a與相鄰之凹透鏡3b的距離為fa-fc。此外，凸透鏡的焦點是與相鄰之凹透鏡的焦點重合，例如位於圖3左側的凸透鏡3a與相鄰之凹透鏡3b的焦點是重合在點F₁上，而位於圖3右側的凸透鏡3a與相鄰之凹透鏡3b的焦點則是重合在點F₂上。

由上述內容可知，圖3所示之光學隱形結構100與圖1所示之習知光學隱形結構10之間的差異在於：圖3的光學隱形結構100是使用凹透鏡3b來替代圖1的內側凸透鏡1b、1b'。如圖1-4所示，使用凹透鏡的好處在於：當使用凹透鏡(3b)來替代內側凸透鏡(1b、1b')時，外側透鏡與相鄰之內側透鏡的距離可由原來的fa+fb縮短為fa-fc，此是有利於使用此種光學隱形結構之物體的小型化。

在本發明之實施例中，凸透鏡可例如為雙凸透鏡、平凸透鏡、凹凸透鏡、遠視眼鏡片、菲涅耳(Fresnel)凸透鏡、或等效於凸透鏡之透鏡組，而凹透鏡可例如為雙凹透鏡、平凹透鏡、凸凹透鏡、近視眼鏡片、菲涅耳凹透鏡、或等效於凹透鏡之透鏡組。此等效於凸透鏡之透鏡組以及此等效於凹透鏡之透鏡組可例如為消色差透鏡，但不限於此。

圖5顯示依照本發明之另一實施例之光學隱形結構200的示意圖，而圖6A顯示圖5之光學隱形結構200的部分視圖。光學隱形結構200是類似於圖3所示的光學隱形結構100，其差異在於：圖5的凸透鏡5a為菲涅耳凸透鏡。如上所述，凸透鏡5a與凹透鏡5b也是排列在同一光軸5c上，凸透鏡5a具有第一焦距fa，凹透鏡5b具有第二焦距fc，第一焦距fa>第二焦距fc，凸透鏡5a與相鄰之凹透鏡5b的距離為fa-fc，凸透鏡5a的焦點是與相鄰之凹透鏡5b的焦點重合。相較於一般透鏡，菲涅耳透鏡在保有實質相同光學效果的情況下可具有更薄、更輕、材料用量更少等等的特點，因此可進一步縮減光學隱形結構的體積。圖6B顯示圖6A之凸透鏡5a的另一配置方式，其說明菲涅耳透鏡的突起面可朝內或朝外設置。

圖7顯示依照本發明之又另一實施例之光學隱形結構300的示意圖。光學隱形結構300是類似於圖3所示的光學隱形結構100，其差異在於：圖7的凸透鏡7a為平凸透鏡。如上所述，凸透鏡7a與凹透鏡7b也是排列在同一光軸7c上。

圖8顯示依照本發明之又另一實施例之光學隱形結構400的示意圖。在圖8中，光學隱形結構400的凸透鏡9a為凹凸透鏡(遠視眼鏡片)，而凹透鏡9b為凸凹透鏡(近視眼鏡片)。如上所述，凸透鏡9a與凹透鏡9b也是排列在同一光軸9c上。

圖9-11顯示依照本發明之實施例之具有不同設置條件之光學隱形結構的示意圖。首先參考圖9，在圖9所示之實施例中是使用菲涅耳凸透鏡來作為凸透鏡11a，並且使用約1000°的近視眼鏡片來作為凹透鏡11b。凸透鏡11a與凹透鏡11b是排列在同一光軸11c上。凸透鏡11a具有30cm的第一焦距fa，而凹透鏡 11b具有10cm的第二焦距fc，以及凸透鏡11a與相鄰之凹透鏡11b的距離為fa-fc=20cm。位於圖9左側的凸透鏡11a與相鄰之凹透鏡11b的焦點是重合在點F₃上，而位於圖9右側的凸透鏡11a與相鄰之凹透鏡11b的焦點則是重合在點F₄上。

在圖9之實施例中，凹透鏡11b例如可為圓形，而凸透鏡11a例如可為圓形或正方形。凸透鏡11a的光束路徑經過會聚(縮小)之後必須能夠被凹透鏡11b的面積所包含，因此在凸透鏡11a的焦距fa：凹透鏡11b的焦距fc=30cm：10cm=3：1且凹透鏡11b具有7cm直徑的情況下，若凸透鏡11a為圓形時，凸透鏡11a的直徑≦21cm(7cm×3倍)；若凸透鏡11a為正方形時，根據畢氏定理，凸透鏡11a的邊長≦14.8cm≒((7cm×3倍)/)。此外，兩個凹透鏡11b之間的距離可設定成一任意距離，例如40cm。

因此，在該對凸透鏡11a之間，於該對凸透鏡11a與該對凹透鏡11b之光束路徑所涵蓋的範圍之外可形成隱形區間11d，藉以使隱形區間11d內之物體當從凸透鏡11a觀看時不被看見。此外，關於菲涅耳透鏡，除了在上文中所提及的好處以外，使用菲涅耳透鏡的另一個好處為其可被製造成具有大面積，藉以隱藏更多物體。

接著參考圖10，在圖10所示之實施例中是使用菲涅耳凸透鏡來作為凸透鏡13a，並且使用約1666°的近視眼鏡片來作為凹透鏡13b。凸透鏡13a與凹透鏡13b是排列在同一光軸13c上。凸透鏡13a具有12cm的第一焦距fa，而凹透鏡13b具有6cm的第二焦距fc，以及凸透鏡13a與相鄰之凹透鏡13b的距離為fa-fc=6cm。位於圖10左側的凸透鏡13a與相鄰之凹透鏡13b的焦點是重合在點F₆上，而位於圖10右側的凸透鏡13a與相鄰之凹透鏡13b的焦點則是重合在點F₅上。

在圖10之實施例中，凹透鏡13b例如可為圓形，而凸透鏡13a例如可為圓形或正方形。在凸透鏡13a的焦距fa：凹透鏡13b的焦距fc=12cm：6cm=2：1且凹透鏡13b具有7cm直徑的情況下，若凸透鏡13a為圓形時，凸透鏡13a的直徑≦14cm(7cm×2倍)；若凸透鏡13a為正方形時，根據畢氏定理，凸透鏡13a的邊長≦9.8cm≒((7cm×2倍)/)。此外，兩個凹透鏡13b之間的距離可設定成一任意距離，例如2cm。

因此，在該對凸透鏡13a之間，於該對凸透鏡13a與該對凹透鏡13b之光束路徑所涵蓋的範圍之外可形成隱形區間13d，藉以使隱形區間13d內之物體當從凸透鏡11a觀看時不被看見。

接著參考圖11，在圖11所示之實施例中是使用菲涅耳凸透鏡來作為凸透鏡15a，並且使用短焦凹透鏡(或使用菲涅耳凹透鏡)來作為凹透鏡15b。凸透鏡15a與凹透鏡15b是排列在同一光軸15c上。凸透鏡15a具有8cm的第一焦距fa，而凹透鏡15b具有4cm的第二焦距fc，以及凸透鏡15a與相鄰之凹透鏡15b的距離為fa-fc=4cm。

在圖11之實施例中，凸透鏡15a與凹透鏡15b例如皆可為正方形。在凸透鏡15a的焦距fa：凹透鏡15b的焦距fc=8cm：4cm=2：1且凹透鏡15b具有10cm邊長的情況下，凸透鏡15a的邊長可為20cm。此外，兩個凹透鏡15b之間的距離可設定成一任意距離，例如12cm。

因此，在該對凸透鏡15a之間，於該對凸透鏡15a與該對凹透鏡15b之光束路徑所涵蓋的範圍之外可形成隱形區間15d，藉以使隱形區間15d內之物體當從凸透鏡15a觀看時不被看見。

圖12A顯示依照本發明之一實施例將光學隱形結構應用在隱藏柱的示意圖，以及圖12B顯示沿著圖12A之A-A線的剖面視圖。如圖12A與圖12B所示，將具有第一焦距的凸透鏡17a覆蓋在柱體18(例如建築物的樑柱等等，但不限於此)的前方中段部位與後方中段部位，並將具有小於第一焦距之第二焦距的凹透鏡17b設置在貫穿柱體18的穿孔或通道內。將凸透鏡17a與凹透鏡17b排列在同一光軸17c上，使凸透鏡17a的焦點與相鄰之凹透鏡17b的焦點重合，其中凸透鏡17a與相鄰之凹透鏡17b之間的距離=第一焦距-第二焦距。據此，可在此對凸透鏡17a之間，於凸透鏡17a與凹透鏡17b之光束路徑所涵蓋的範圍之外形成隱形區間17d，藉以使隱形區間17d內之柱體18當從凸透鏡17a觀看時能不被看見。圖12C顯示圖12A之光學隱形結構的隱形效果。如圖12C所示，當觀看者從凸透鏡17a觀看時，僅能夠觀看到柱體18的上段部位、下段部位而看不到形成透視隱形區域的中段部位，因此可達到隱藏柱的效果。本實施例可呈現一維光學隱形的效果。

圖13A顯示依照本發明之一實施例將具有矩陣式光學隱形結構之光學隱形裝置應用在隱藏柱的示意圖，以及圖13B顯示沿著圖13A之A-A線的剖面視圖。此光學隱形裝置可包含N個光學隱形結構，N為大於或等於2之正整數。例如，在本實施例中，N=4(即，4個光學隱形結構)，但不限於此。這4個光學隱形結構的光軸19c、21c、23c、25c彼此平行(即，彼此不相交)。這4個光學隱形結構的凸透鏡19a、21a、23a、25a用以界定此光學隱形裝置的邊界，以使這4個光學隱形結構的凹透鏡19b、21b、23b、25b位於此邊界內。

具體而言，如圖13A與圖13B所示，將具有第一焦距的凸透鏡19a、21a、23a、25a覆蓋在柱體20(例如建築物的樑柱等等，但不限於此)的前方中段 部位與後方中段部位，並將具有小於第一焦距之第二焦距的凹透鏡19b、21b、23b、25b設置在貫穿柱體20的穿孔或通道內。將凸透鏡19a與凹透鏡19b排列在同一光軸19c上，將凸透鏡21a與凹透鏡21b排列在同一光軸21c上，將凸透鏡23a與凹透鏡23b排列在同一光軸23c上，以及將凸透鏡25a與凹透鏡25b排列在同一光軸25c上。使凸透鏡19a的焦點與相鄰之凹透鏡19b的焦點重合，其中凸透鏡19a與相鄰之凹透鏡19b之間的距離=第一焦距-第二焦距；同樣地，凸透鏡21a、23a、25a與相鄰之凹透鏡21b、23b、25b也是利用上述方式來加以設置。據此，如上所述，可在凸透鏡19a、21a、23a、25a與凹透鏡19b、21b、23b、25b之光束路徑所涵蓋的範圍之外形成隱形區間(例如圖13B中的隱形區間19d、21d)，藉以使隱形區間內之柱體20當從凸透鏡19a、21a、23a、25a觀看時能不被看見。此外，這些光學隱形結構的隱形區間可彼此相鄰，以形成相鄰隱形區間，例如位於圖13B中間的隱形區間19d、21d可形成相鄰隱形區間，藉以使相鄰隱形區間內之柱體20當分別從這些光學隱形結構的凸透鏡觀看時可不被看見。

圖13C顯示圖13A之光學隱形裝置的隱形效果。如圖13C所示，當觀看者從凸透鏡19a、21a、23a、25a觀看時，僅能夠觀看到柱體20的上段部位、下段部位而看不到形成透視隱形區域的中段部位，因此可達到隱藏柱的效果。

圖14顯示依照本發明之另一實施例之光學隱形裝置500的示意圖。光學隱形裝置500包含第一光學隱形結構以及第二光學隱形結構。第一光學隱形結構包含排列在同一光軸27c上的凸透鏡27a與凹透鏡27b，凸透鏡27a與凹透鏡27b符合上述透鏡設置關係與條件，例如，凸透鏡27a的焦距大於凹透鏡27b的焦距、凸透鏡27a的焦點是與相鄰之凹透鏡27b的焦點重合、凸透鏡27a與相鄰之凹透鏡27b之間的距離=凸透鏡27a的焦距-凹透鏡27b的焦距等等。第二光學隱 形結構包含排列在同一光軸29c上的凸透鏡29a與凹透鏡29b，凸透鏡29a與凹透鏡29b符合上述透鏡設置關係與條件，例如，凸透鏡29a的焦距大於凹透鏡29b的焦距、凸透鏡29a的焦點是與相鄰之凹透鏡29b的焦點重合、凸透鏡29a與相鄰之凹透鏡29b之間的距離=凸透鏡29a的焦距-凹透鏡29b的焦距等等。第一光學隱形結構的光軸27c是與第二光學隱形結構的光軸29c相交。

第一光學隱形結構的凸透鏡27a以及第二光學隱形結構的凸透鏡29a用以界定光學隱形裝置500的邊界，以使第一光學隱形結構的凹透鏡27b以及第二光學隱形結構的凹透鏡29b位於此邊界內。第一光學隱形結構的隱形區間與第二光學隱形結構的隱形區間部分地重疊以形成重疊隱形區間30，藉以使重疊隱形區間30內之物體當分別從第一光學隱形結構的凸透鏡27a以及第二光學隱形結構的凸透鏡29a觀看時能夠不被看見。

圖15A-15C顯示將圖14之光學隱形裝置500應用在浮空柱的一實施例。如圖15A-15C所示，藉由光學隱形裝置500的設置而使物體31(例如展示台等等，但不限於此)的柱部31a位於光學隱形裝置500的重疊隱形區間30內。當觀看者從光學隱形裝置500的凸透鏡觀看時，僅能夠觀看到物體31的上段部位、下段部位而看不到形成透視隱形區域的中段部位(亦即，觀看者看不到位於此中段部位的柱部31a)，因此可達到浮空柱的效果。本實施例可呈現二維光學隱形的效果。

圖16A-16C顯示將圖14之光學隱形裝置500應用在浮空架的一實施例。如圖16A-16C所示，藉由光學隱形裝置500的設置而使物體32(例如桌子等等，但不限於此)的柱部32a位於光學隱形裝置500的重疊隱形區間30內。當觀看者從光學隱形裝置500的凸透鏡觀看時，僅能夠觀看到物體32的上段部位而看不到形成透視隱形區域的下段部位(亦即，觀看者看不到位於此下段部位的柱部32a)，因此可達到浮空架的效果。

圖17顯示依照本發明之又另一實施例之光學隱形裝置600的示意圖。光學隱形裝置600可包含N個光學隱形結構，N為大於或等於2之正整數。例如，在本實施例中，N=4(即，4個光學隱形結構)，但不限於此。這4個光學隱形結構的光軸33c、35c、37c、39c彼此不平行(即，彼此相交)。這4個光學隱形結構的凸透鏡33a、35a、37a、39a用以界定光學隱形裝置600的邊界，以使這4個光學隱形結構的凹透鏡33b、35b、37b、39b位於此邊界內。這4個光學隱形結構的隱形區間部分地重疊以形成重疊隱形區間40，藉以使重疊隱形區間40內之物體當分別從這4個光學隱形結構的凸透鏡33a、35a、37a、39a觀看時能夠不被看見。例如，本實施例可應用在任意偶數多邊形物體的隱形設計，並且亦可應用在如圖15A-15C與圖16A-16C所示的浮空柱與浮空架。本實施例亦是呈現二維光學隱形的效果。

圖18A-18D顯示依照本發明之又另一實施例之光學隱形裝置700的示意圖。光學隱形裝置700可包含第一光學隱形結構、第二光學隱形結構、以及第三光學隱形結構。第一光學隱形結構包含排列在同一光軸41c上的凸透鏡41a與凹透鏡41b，凸透鏡41a與凹透鏡41b符合上述透鏡設置關係與條件，例如，凸透鏡41a的焦距大於凹透鏡41b的焦距、凸透鏡41a的焦點是與相鄰之凹透鏡41b的焦點重合、凸透鏡41a與相鄰之凹透鏡41b之間的距離=凸透鏡41a的焦距-凹透鏡41b的焦距等等。第二光學隱形結構包含排列在同一光軸43c上的凸透鏡43a與凹透鏡43b，凸透鏡43a與凹透鏡43b符合上述透鏡設置關係與條件，例如，凸透鏡43a的焦距大於凹透鏡43b的焦距、凸透鏡43a的焦點是與相鄰之凹透鏡43b的焦點重合、凸透鏡43a與相鄰之凹透鏡43b之間的距離=凸透鏡43a的焦距-凹透鏡43b的焦距等等。第三光學隱形結構包含排列在同一光軸45c上的凸透鏡45a與凹透鏡45b，凸透鏡45a與凹透鏡45b符合上述透鏡設置關係與條件，例如，凸透鏡45a的焦距大於凹透鏡45b的焦距、凸透鏡45a的焦點是與相鄰之凹透鏡45b 的焦點重合、凸透鏡45a與相鄰之凹透鏡45b之間的距離=凸透鏡45a的焦距-凹透鏡45b的焦距等等。

第一光學隱形結構的光軸41c是與第二光學隱形結構的光軸43c及第三光學隱形結構的光軸45c立體相交(three-dimensionally intersect)，舉例來說，以圖18A為例，位於y軸方向的光軸41c是與位於x軸方向的光軸43c及位於z軸方向的光軸45c相交。第一光學隱形結構的凸透鏡41a、第二光學隱形結構的凸透鏡43a以及第三光學隱形結構的凸透鏡45a用以界定光學隱形裝置700的邊界，以使第一光學隱形結構的凹透鏡41b、第二光學隱形結構的凹透鏡43b以及第三光學隱形結構的凹透鏡45b位於此邊界內。第一光學隱形結構的隱形區間、第二光學隱形結構與第三光學隱形結構的隱形區間部分地重疊以形成重疊隱形區間47，藉以使重疊隱形區間47內之物體當分別從第一光學隱形結構的凸透鏡41a、第二光學隱形結構的凸透鏡43a以及第三光學隱形結構的凸透鏡45a觀看時能夠不被看見。本實施例可呈現三維光學隱形的效果。

雖然本發明已參考較佳實施例及圖式詳加說明，但熟習本項技藝者可瞭解在不離開本發明之精神與範圍的情況下，可進行各種修改、變化以及等效替代，然而這些修改、變化以及等效替代仍落入本發明之申請專利範圍內。

5a‧‧‧凸透鏡

5b‧‧‧凹透鏡

5c‧‧‧光軸

200‧‧‧光學隱形結構

fa‧‧‧焦距

fc‧‧‧焦距

Claims (25)

1. 一種光學隱形結構，包含： 一對凸透鏡；及 一對凹透鏡，設置在該對凸透鏡之間， 其中，該等凸透鏡之每一者具有第一焦距，該等凹透鏡之每一者具有第二焦距，以及該第一焦距 ＞ 該第二焦距， 其中，該對凸透鏡與該對凹透鏡是排列在同一光軸上，該凸透鏡的焦點是與相鄰之該凹透鏡的焦點重合，以及該凸透鏡與相鄰之該凹透鏡之間的距離 = 該第一焦距 – 該第二焦距， 其中，在該對凸透鏡之間，於該對凸透鏡與該對凹透鏡之光束路徑所涵蓋的範圍之外形成隱形區間，藉以使該隱形區間內之物體當從該凸透鏡觀看時不被看見。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學隱形結構，其中該凸透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡、凹凸透鏡、遠視眼鏡片、菲涅耳凸透鏡、或等效於凸透鏡之透鏡組。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光學隱形結構，其中該凸透鏡為菲涅耳凸透鏡。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學隱形結構，其中該凹透鏡為雙凹透鏡、平凹透鏡、凸凹透鏡、近視眼鏡片、菲涅耳凹透鏡、或等效於凹透鏡之透鏡組。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光學隱形結構，其中該凹透鏡為菲涅耳凹透鏡。
6. 一種光學隱形裝置，包含： 一第一光學隱形結構，與申請專利範圍第1項之光學隱形結構相同；及 一第二光學隱形結構，與申請專利範圍第1項之光學隱形結構相同； 其中，該第一光學隱形結構的光軸是與該第二光學隱形結構的光軸相交，以及該第一光學隱形結構的凸透鏡以及該第二光學隱形結構的凸透鏡用以界定該光學隱形裝置的邊界，以使該第一光學隱形結構的凹透鏡以及該第二光學隱形結構的凹透鏡位於該邊界內， 其中，該第一光學隱形結構的隱形區間與該第二光學隱形結構的隱形區間部分地重疊以形成重疊隱形區間，藉以使該重疊隱形區間內之物體當分別從該第一光學隱形結構的該凸透鏡以及該第二光學隱形結構的該凸透鏡觀看時不被看見。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光學隱形裝置，其中該第一光學隱形結構的該凸透鏡以及該第二光學隱形結構的該凸透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡、凹凸透鏡、遠視眼鏡片、菲涅耳凸透鏡、或等效於凸透鏡之透鏡組。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光學隱形裝置，其中該第一光學隱形結構的該凸透鏡以及該第二光學隱形結構的該凸透鏡為菲涅耳凸透鏡。
9. 如申請專利範圍第6項所述之光學隱形裝置，其中該第一光學隱形結構的該凹透鏡以及該第二光學隱形結構的該凹透鏡為雙凹透鏡、平凹透鏡、凸凹透鏡、近視眼鏡片、菲涅耳凹透鏡、或等效於凹透鏡之透鏡組。
10. 如申請專利範圍第9項所述之光學隱形裝置，其中該第一光學隱形結構的該凹透鏡以及該第二光學隱形結構的該凹透鏡為菲涅耳凹透鏡。
11. 一種光學隱形裝置，包含： 一第一光學隱形結構，與申請專利範圍第1項之光學隱形結構相同；及 一第二光學隱形結構，與申請專利範圍第1項之光學隱形結構相同； 一第三光學隱形結構，與申請專利範圍第1項之光學隱形結構相同； 其中，該第一光學隱形結構的光軸與該第二光學隱形結構的光軸及該第三光學隱形結構的光軸立體相交，以及該第一光學隱形結構的凸透鏡、該第二光學隱形結構的凸透鏡以及該第三光學隱形結構的凸透鏡用以界定該光學隱形裝置的邊界，以使該第一光學隱形結構的凹透鏡、該第二光學隱形結構的凹透鏡以及該第三光學隱形結構的凹透鏡位於該邊界內， 其中，該第一光學隱形結構的隱形區間、該第二光學隱形結構與該第三光學隱形結構的隱形區間部分地重疊以形成重疊隱形區間，藉以使該重疊隱形區間內之物體當分別從該第一光學隱形結構的該凸透鏡、該第二光學隱形結構的該凸透鏡以及該第三光學隱形結構的該凸透鏡觀看時不被看見。
12. 如申請專利範圍第11項所述之光學隱形裝置，其中該第一光學隱形結構的該凸透鏡、第二光學隱形結構的該凸透鏡以及該第三光學隱形結構的該凸透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡、凹凸透鏡、遠視眼鏡片、菲涅耳凸透鏡、或等效於凸透鏡之透鏡組。
13. 如申請專利範圍第12項所述之光學隱形裝置，其中該第一光學隱形結構的該凸透鏡、第二光學隱形結構的該凸透鏡以及該第三光學隱形結構的該凸透鏡為菲涅耳凸透鏡。
14. 如申請專利範圍第11項所述之光學隱形裝置，其中該第一光學隱形結構的該凹透鏡、第二光學隱形結構的該凹透鏡以及該第三光學隱形結構的該凹透鏡為雙凹透鏡、平凹透鏡、凸凹透鏡、近視眼鏡片、菲涅耳凹透鏡、或等效於凹透鏡之透鏡組。
15. 如申請專利範圍第14項所述之光學隱形裝置，其中該第一光學隱形結構的該凹透鏡、第二光學隱形結構的該凹透鏡以及該第三光學隱形結構的該凹透鏡為菲涅耳凹透鏡。
16. 一種光學隱形裝置，包含： N個光學隱形結構，N為大於或等於2之正整數，其中該N個光學隱形結構的每一者是與申請專利範圍第1項之光學隱形結構相同， 該N個光學隱形結構的光軸彼此不平行， 該N個光學隱形結構的凸透鏡用以界定該光學隱形裝置的邊界，以使該N個光學隱形結構的凹透鏡位於該邊界內， 該N個光學隱形結構的隱形區間部分地重疊以形成重疊隱形區間，藉以使該重疊隱形區間內之物體當分別從該N個光學隱形結構的該凸透鏡觀看時不被看見。
17. 如申請專利範圍第16項所述之光學隱形裝置，其中該N個光學隱形結構的該凸透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡、凹凸透鏡、遠視眼鏡片、菲涅耳凸透鏡、或等效於凸透鏡之透鏡組。
18. 如申請專利範圍第17項所述之光學隱形裝置，其中該N個光學隱形結構的該凸透鏡為菲涅耳凸透鏡。
19. 如申請專利範圍第16項所述之光學隱形裝置，其中該N個光學隱形結構的該凹透鏡為雙凹透鏡、平凹透鏡、凸凹透鏡、近視眼鏡片、菲涅耳凹透鏡、或等效於凹透鏡之透鏡組。
20. 如申請專利範圍第19項所述之光學隱形裝置，其中該N個光學隱形結構的該凹透鏡為菲涅耳凹透鏡。
21. 一種光學隱形裝置，包含： N個光學隱形結構，N為大於或等於2之正整數，其中該N個光學隱形結構的每一者是與申請專利範圍第1項之光學隱形結構相同， 該N個光學隱形結構的光軸彼此平行， 該N個光學隱形結構的凸透鏡用以界定該光學隱形裝置的邊界，以使該N個光學隱形結構的凹透鏡位於該邊界內， 該N個光學隱形結構的隱形區間彼此相鄰，以形成相鄰隱形區間，藉以使該相鄰隱形區間內之物體當分別從該N個隱形結構的該凸透鏡觀看時不被看見。
22. 如申請專利範圍21項所述之光學隱形裝置，其中該N個光學隱形結構的該凸透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡、凹凸透鏡、遠視眼鏡片、菲涅耳凸透鏡、或等效於凸透鏡之透鏡組。
23. 如申請專利範圍第22項所述之光學隱形裝置，其中該N個光學隱形結構的該凸透鏡為菲涅耳凸透鏡。
24. 如申請專利範圍第21項所述之光學隱形裝置，其中該N個光學隱形結構的該凹透鏡為雙凹透鏡、平凹透鏡、凸凹透鏡、近視眼鏡片、菲涅耳凹透鏡、或等效於凹透鏡之透鏡組。
25. 如申請專利範圍第24項所述之光學隱形裝置，其中該N個光學隱形結構的該凹透鏡為菲涅耳凹透鏡。