專利名稱：傳送光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以通過成像光學(xué)系統(tǒng)將被投影物傳送到其他場所 而成像，并且可以使三維物體或三維影像產(chǎn)生向縱深方向的反轉(zhuǎn)、或 者不產(chǎn)生反轉(zhuǎn)而成像為實(shí)像的傳送光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為利用以往的成像光學(xué)系統(tǒng)(例如凸透鏡)投影物體的像，并 將該像進(jìn)而傳送到其他離開的場所而成像的光學(xué)系統(tǒng)，例如可以舉出 中繼透鏡系統(tǒng)作為代表例(例如參照非專利文獻(xiàn)l)。在中繼透鏡系 統(tǒng)中， 一般構(gòu)成為除了與成為投影對象的物體(被投影物)相面對的 物鏡以外還配置多個(gè)透鏡，并使被投影物的像多次成像，從而可以在 離開被投影物以及物鏡的場所觀察像，有時(shí)作為硬性鏡也用于內(nèi)窺鏡
等(例如參照非專利文獻(xiàn)2)。
另外，提出了一種成像光學(xué)系統(tǒng)，該成像光學(xué)系統(tǒng)是在光透射構(gòu) 成一個(gè)平面的對稱面(元件面)時(shí)使光線產(chǎn)生彎曲的光學(xué)元件，且以 相對于上述對稱面使前后關(guān)系反轉(zhuǎn)的成像為特征。在這樣的成像光學(xué) 系統(tǒng)中，已知在適當(dāng)?shù)卦O(shè)定了光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，可以將鏡影像成像為實(shí)像， 在該情況下，具有如下特征不僅是二維像，而且還可以無失真地進(jìn) 行三維像的成像。這樣的成像光學(xué)系統(tǒng)之一是利用光的折射作用，并 且將焦距無限大的無焦光學(xué)系統(tǒng)作為單位光學(xué)元件的無焦透鏡陣列 (參照專利文獻(xiàn)2)。
另 一成像光學(xué)系統(tǒng)是利用本發(fā)明的發(fā)明人提出的利用鏡面的光 的反射作用，并且配置有多個(gè)通過以與上述元件面垂直或接近垂直的 角度配置的一個(gè)以上的鏡面來反射光的單位光學(xué)元件的成像光學(xué)元 件(雙面角形反射器陣列(dihedral corner reflector array))(參照專利文獻(xiàn)l)。該雙面角形反射器陣列具備如下成像方式使從配置 在其元件面的一側(cè)的被投影物(包括具有實(shí)體的物體、影像)發(fā)出的 光由單位光學(xué)元件內(nèi)的鏡面分別反射，并且透射雙面角形反射器陣 列，從而在元件面的另 一側(cè)的空間中形成該被投影物的實(shí)像。
進(jìn)而，本發(fā)明的發(fā)明人提出的另 一成像光學(xué)系統(tǒng)利用具備遞歸反 射(recursive reflection )功能的后向反射器(retroreflector )陣列和 半透半反鏡(參照專利文獻(xiàn)3)。該成像光學(xué)系統(tǒng)使從被觀察物發(fā)出 并由半透半反鏡反射的光由后向反射器陣列遞歸反射進(jìn)而透射半透 半反鏡、或者使從被觀察物發(fā)出并透射半透半反鏡的光由后向反射器 陣列遞歸反射進(jìn)而由半透半反鏡反射，從而將半透半反鏡面作為對稱 面，將被觀察物的鏡影像作為實(shí)像而在面對稱位置上無失真地成像， 與雙面角形反射器陣列同樣地，可以從相對半透半反鏡面傾斜的方向 觀察被觀察物的實(shí)鏡影像，如果是二維的被觀察物則可以觀察二維的 實(shí)像，如果被觀察物是三維的則可以觀察三維的實(shí)像。 專利文獻(xiàn)1: WO2007/116639國際 >開>^才艮 專利文獻(xiàn)2:日本特開2005 - 10755號^^才艮 專利文獻(xiàn)3:日本特愿2007- 163323申請i兌明書參照 非專利文獻(xiàn)1:"Colum—5 U 、永田信一著、図解
!/y乂力S^加3本、株式會社日本実業(yè)出版社、2002年l l月20日 発行、P.118
非專利文獻(xiàn)2: "IV.光學(xué)機(jī)器"、最新光學(xué)技術(shù)八乂 K:/、乂夕、 株式會社朝倉書店、2 0 0 2年9月2 0日発行、p.830 —831。
在上述中繼透鏡系統(tǒng)中，經(jīng)由多個(gè)透鏡傳送由物鏡形成的像，可 以通過相反側(cè)的透鏡(例如目鏡)作為光學(xué)像而觀察到最終形成的像， 所以得到例如比光纖內(nèi)窺鏡更優(yōu)良的畫質(zhì)。但是，中繼透鏡系統(tǒng)以使 光軸成為一條直線的方式配置所有透鏡從而可以傳送像，所以具有如 下問題與通過使由物鏡形成的像在多個(gè)光纖內(nèi)全反射而傳送到比較 自由的位置的光纖內(nèi)窺鏡等相比，像的觀察位置物理上被制約。另外， 在這樣的中繼透鏡系統(tǒng)中，即使被投影物是三維物體，也存在像差的維圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具備新的成像方式的傳送光學(xué)系統(tǒng)， 其中，利用在光透射構(gòu)成一個(gè)平面的對稱面時(shí)使光線產(chǎn)生彎曲，并且 以相對該對稱面使前后關(guān)系反轉(zhuǎn)的成像為特征的成像光學(xué)系統(tǒng)，從而 可以將被投影物的實(shí)像投影在遠(yuǎn)離的位置上，還可以比較隨意地變更 該投影位置，而且還可以得到三維的被投影物的實(shí)像。
即，本發(fā)明的傳送光學(xué)系統(tǒng)在光透射構(gòu)成一個(gè)平面的對稱面時(shí)使 光線產(chǎn)生彎曲，相對該對稱面使前后關(guān)系反轉(zhuǎn)而成像，其特征在于， 排列多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)并使它們相互離開地配置，該成像光學(xué)系統(tǒng)能 夠使配置在上述對稱面的一側(cè)的被投影物的像在該對稱面的相反側(cè) 成像為實(shí)像，在上述多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)中，最靠近上述被投影物的成 像光學(xué)系統(tǒng)使該被投影物透射該對稱面地成像而投影，其他成像光學(xué) 系統(tǒng)使由與上述被投影物側(cè)鄰接的成像光學(xué)系統(tǒng)成像并投影的像在 對稱面的相反側(cè)成像而投影。
在這樣的結(jié)構(gòu)的傳送光學(xué)系統(tǒng)中，通過各成像光學(xué)系統(tǒng)，來自被 投影物(由配置在傳送光學(xué)系統(tǒng)的一方的物體或顯示裝置放映的影像 構(gòu)成的被投影物，既可以是二維也可以是三維)的光線在透射其對稱 面時(shí)彎曲而成像于對稱面的相反側(cè)。即，通過使用本發(fā)明的傳送光學(xué) 系統(tǒng)，通過最靠近被投影物地相面對配置的成像光學(xué)系統(tǒng)而使像形成 在相對于該對稱面而與被投影物相反的一側(cè)，進(jìn)而將該像作為下一被
過重復(fù)這樣的成像方式，可以對應(yīng)于成像光學(xué)系統(tǒng)的總數(shù)，傳送到遠(yuǎn) 離原來的被投影物和與其相面對的成像光學(xué)系統(tǒng)的位置，而投影被投 影物的像。
作為構(gòu)成本發(fā)明的傳送光學(xué)系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)，還可以采用配
置有多個(gè)利用以與成為對稱面的元件面垂直或接近垂直的角度配置 的一個(gè)以上的鏡面來反射光的單位光學(xué)元件的成像光學(xué)系統(tǒng)。在該情況下，可以通過鏡面反射使光線在元件面上大幅彎曲，可以相對元件 面附加較大的角度而成像。特別是，還可以使單位光學(xué)元件作為成為 正交的兩個(gè)鏡面的雙面角形反射器發(fā)揮功能，并使成像光學(xué)系統(tǒng)是具 備多個(gè)該雙面角形反射器的雙面角形反射器陣列。在該情況下，成為
如下的實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)的一種在各成像光學(xué)元件中，來自被 投影物(或由鄰接的成像光學(xué)元件形成的實(shí)像)的光線由構(gòu)成雙面角 形反射器的兩個(gè)鏡面各反射一次而共反射兩次，從而被投影物在相對 元件面的面對稱位置上成像為實(shí)像。在該情況下，雖然縱深反轉(zhuǎn)，但 可以無失真地成像三維物體。
另外，作為構(gòu)成本發(fā)明的傳送光學(xué)系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)，還可以 采用如下的實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)，該實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)具備 具有成為對稱面的半透半反鏡面的半透半反鏡；和配置在使來自該半 透半反鏡的透射光或反射光遞歸反射的位置上的單位遞歸反射元件 的集合、即遞歸反射元件。遞歸反射元件既可以相對半透半反鏡面配 置在被投影物側(cè)，也可以相對半透半反鏡面配置在相反側(cè)，也可以配 置在其兩側(cè)。在將遞歸反射元件相對半透半反鏡面配置在被投影物側(cè) 的情況下，從被投影物發(fā)出并由半透半反鏡面反射的光由遞歸反射元 件遞歸反射，進(jìn)而透射半透半反鏡而成像。另一方面，在將遞歸反射 元件相對半透半反鏡面配置在與被投影物相反的一側(cè)的情況下，從被 投影物發(fā)出并透射了半透半反鏡面的光由遞歸反射元件遞歸反射，進(jìn) 而由半透半反鏡反射而成像。
進(jìn)而，作為構(gòu)成本發(fā)明的傳送光學(xué)系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)，可以采 用在上述對稱面上配置有多個(gè)作為利用了折射的無焦光學(xué)系統(tǒng)的單 位光學(xué)元件的無焦透鏡陣列。在該情況下，由于無法使光的折射角太 大，所以成像被限定在相對元件面大致垂直的方向上。另外，通過使 入射側(cè)與出射側(cè)對稱，并使中點(diǎn)為焦點(diǎn)，成為被投影物在相對元件面 的面對稱位置成像為實(shí)像的實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)。在該情況下，雖 然縱深反轉(zhuǎn)，但可以無失真地成像三維物體。
在這樣的本發(fā)明的傳送光學(xué)系統(tǒng)中，在多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)中既可以全部應(yīng)用同一種類的系統(tǒng)，也可以混合存在上述種類的成像光學(xué)系 統(tǒng)。
在本發(fā)明的傳送光學(xué)系統(tǒng)中，在以使它們所有的對稱面平行的方 式排列了上述多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的情況下，可以在所有成像光學(xué)系統(tǒng) 的對稱面共有的垂線上，投影被投影物的最終觀察到的像。因此，這 樣的結(jié)構(gòu)在直線地傳送被投影物的像的情況下發(fā)揮作用。
另一方面，在以使至少鄰接的一對對稱面能夠形成平行以外的角 度的方式排列了多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的情況下，由于所有成像光學(xué)系統(tǒng) 的對稱面不共用垂線，所以在非直線地在空間上錯(cuò)開來投影被投影物 的像時(shí)是有效的。
進(jìn)而，如果將多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)中的至少 一個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)配置 成其對稱面能夠相對于鄰接的成像光學(xué)系統(tǒng)的對稱面變更角度，則可 以例如象光纖內(nèi)窺鏡那樣以比較高的自由度變更像的投影位置。
特別是，如果使構(gòu)成傳送光學(xué)系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)量為偶 數(shù)，則可以使通過配置在最遠(yuǎn)離被投影物的位置上的成像光學(xué)系統(tǒng)成 像并觀察的像，縱深不反轉(zhuǎn)而投影為與被投影物相同形態(tài)的像。而如 果使構(gòu)成傳送光學(xué)系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)量為奇數(shù)，則通過配置在 最遠(yuǎn)離被投影物的位置上的成像光學(xué)系統(tǒng)成像并觀察的像被投影成 與被投影物相比縱深反轉(zhuǎn)的像。
根據(jù)本發(fā)明的傳送光學(xué)系統(tǒng)，可以通過多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)依次傳 送被投影物的像，所以不論被投影物是二維還是三維都可以將被投影 物的像無失真地投影在遠(yuǎn)離的位置上而進(jìn)行觀察。另外，通過多個(gè)成 像光學(xué)系統(tǒng)的配置姿勢的設(shè)定，還可以比較自由地變更最終觀察到的 實(shí)像的投影位置。進(jìn)而，如果使多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)量為奇數(shù)，則 得到與被投影物相比縱深反轉(zhuǎn)的實(shí)像，但如果為偶數(shù)，則得到縱深未 反轉(zhuǎn)的實(shí)像，通過選擇成像光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)量的奇偶，可以改變所觀察 的像的觀看方式。另外，在使成像光學(xué)系統(tǒng)為實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng) 的情況下，不論利用哪一個(gè)都可以無失真地傳送三維物體的像。于是,三維物體的遠(yuǎn)距離觀察的實(shí)像的新的觀察方法，例如可以應(yīng)用于立體 內(nèi)窺鏡等以供實(shí)際應(yīng)用。


圖1是將本發(fā)明的第一實(shí)施方式的傳送光學(xué)系統(tǒng)的基本形態(tài)作 為立體圖而示出的原理圖。
圖2是示出作為該實(shí)施方式中應(yīng)用的成像元件的一種的雙面角
形反射器的俯視圖。
圖3是放大示出該雙面角形反射器的一部分的立體圖。
圖4是示意地示出該雙面角形反射器的成像方式的俯視圖。
圖5是示意地示出該雙面角形反射器的成像方式的側(cè)面圖。
圖6是示意地示出該雙面角形反射器的成像方式的立體圖。
圖7是將該實(shí)施方式的變形例的傳送光學(xué)系統(tǒng)作為側(cè)面圖而示
出的原理圖。
圖8是將本發(fā)明的第二實(shí)施方式的傳送光學(xué)系統(tǒng)作為側(cè)面圖而 示出的原理圖。
圖9是示出該實(shí)施方式中可以應(yīng)用的雙面角形反射器的其他例 子的立體圖。
圖IO是將本發(fā)明的第三實(shí)施方式的傳送光學(xué)系統(tǒng)作為側(cè)面圖而 示出的原理圖。
圖11是示意地示出該傳送光學(xué)系統(tǒng)中應(yīng)用的實(shí)鏡影像成像光學(xué) 系統(tǒng)中的后向反射器陣列的一個(gè)例子的圖。
圖12是示意地示出該傳送光學(xué)系統(tǒng)中應(yīng)用的實(shí)鏡影像成像光學(xué) 系統(tǒng)中的后向反射器陣列的其他例子的圖。
圖13是示意地示出該實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)的成像方式的原理圖。
圖14是將應(yīng)用了多種成像光學(xué)系統(tǒng)的傳送光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)例子 作為側(cè)面圖而示出的示意圖。
圖15是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的傳送光學(xué)系統(tǒng)中作為虛像而傳送的方式的概要的側(cè)面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
(第一實(shí)施方式) 圖1所示的第一實(shí)施方式是本發(fā)明的傳送光學(xué)系統(tǒng)的基本形態(tài)
之一。即，本實(shí)施方式的傳送光學(xué)系統(tǒng)1A通過使用兩個(gè)(附圖標(biāo)記 3 - 1、 3 - 2 )具備多個(gè)雙面角形反射器2的實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)(以 下稱為"雙面角形反射器陣列")3，而形成具有與被投影物O相同的 縱深形態(tài)(凹凸)的實(shí)像P2。這兩個(gè)雙面角形反射器陣列3-1、 3-2實(shí)質(zhì)上等同。如該圖所示，在該傳送光學(xué)系統(tǒng)1A中，配置兩個(gè)雙 面角形反射器陣列3，使它們的元件面S、 S相互平行。另外，由于雙 面角形反射器2與雙面角形反射器陣列3相比非常微小，所以在該圖 中用灰色來表示雙面角形反射器2的集合整體，用V字形狀夸張地放 大表示其內(nèi)角的朝向，并且用箭頭表示實(shí)像P的觀察方向。
被投影物O可以采用例如在紙上描繪的圖形那樣的二維物體、 具有三維形狀的物體、二維或三維的影像中的任意一個(gè)。在采用物體 作為被投影物O的情況下，在該物體不是自身發(fā)光的物體的情況下， 可以適當(dāng)配置對物體投光的照明器具(省略圖示)。另外，在將影像 用作被投影物O的情況下，可以在顯示該投影物O的位置上根據(jù)需 要連接將影像放映在屏幕、顯示器上的放映裝置、計(jì)算機(jī)等。在圖示 例子中，采用比半球稍小的部分球體狀的三維物體作為被投影物O。
首先，雙面角形反射器陣列3如圖2所示在平板狀的底座31中， 形成有多個(gè)相對于平坦的底座表面垂直地貫通厚度的孔32,為了將各 孔32的內(nèi)壁面用作雙面角形反射器2，而在孔32的內(nèi)壁面中的正交 的兩個(gè)內(nèi)壁面上分別形成鏡面要素21、 22。
底座31是厚度尺寸例如為50~ 200jim、在本實(shí)施方式中為 lOOjim的薄板狀的底座，在本實(shí)施方式中，應(yīng)用一邊分別是大約5cm 的俯視時(shí)為正方形形狀的底座，但底座31的厚度、平面尺寸不限于此而可以適當(dāng)設(shè)定。放大圖2的A部而如圖3所示，各雙面角形反射
的。在本實(shí)施方式中，首先在底座31中形成多個(gè)俯視時(shí)大致為矩形 形狀(具體而言在本實(shí)施方式中為正方形形狀)的孔32，在各孔32 中的鄰接并正交的兩個(gè)內(nèi)壁面上實(shí)施平滑鏡面處理而作為鏡面要素 21、 22，使這些鏡面要素21、 22成為作為反射面發(fā)揮功能的雙面角 形反射器2。另外，優(yōu)選在孔32的內(nèi)壁面中的雙面角形反射器2以外 的部分上不實(shí)施鏡面處理而成為不能反射光的面、或者通過附加角度 等而抑制多重反射光。各雙面角形反射器2形成為在底座31上鏡面 要素21、 22所成的內(nèi)角全部成為相同的朝向。以下，有時(shí)將該鏡面 要素21、 22的內(nèi)角的朝向稱為雙面角形反射器2的朝向(方向)。 在形成鏡面要素21、 22時(shí)，在本實(shí)施方式中，首先制作金屬制的模 具，通過對應(yīng)形成鏡面要素21、 22的內(nèi)壁面進(jìn)行納米級的切削加工 處理而形成鏡面，將它們的面粗糙度設(shè)為10nm以下，成為對于可視 光鐠域均勻的鏡面。
具體而言，構(gòu)成各雙面角形反射器2的鏡面要素21、 22的一邊 例如是50~20(Him，在本實(shí)施方式中是與底座31的厚度對應(yīng)的 lOOjim,通過將使用了之前制作的模具的沖壓工藝應(yīng)用于納米級的納 米壓印工藝或電鑄工藝，在一個(gè)底座31中以規(guī)定間距形成多個(gè)鏡面 要素21、 22。在本實(shí)施方式中，在具有多個(gè)各雙面角形反射器2的雙 面角形反射器陣列3的元件面S上，使形成V字形狀的各邊相對底座 31的寬度方向或縱深方向傾斜45度，并且使所有的雙面角形反射器 2排列于在元件面S上假想的規(guī)則的格子點(diǎn)上并朝向同 一方向。另外， 通過將相鄰的雙面角形反射器2彼此的離開尺寸設(shè)定得極小，可以提 高透射率。然后，對上述底座31中的形成了雙面角形反射器2的部 分以外的部位實(shí)施遮光處理，在底座31的上表面以及下表面設(shè)置未 圖示的形成薄板狀的透明的加強(qiáng)件。在本實(shí)施方式中，釆用在底座31 中設(shè)置有幾萬至幾十萬個(gè)這樣的雙面角形反射器2的雙面角形反射器 陣列3。另外，在通過電鑄工藝用鋁、鎳等金屬形成了底座31的情況下， 如果模具的面粗糙度充分小，則由此鏡面要素21、 22自然成為鏡面。 另外，在使用納米壓印工藝，使底座31成為樹脂制等的情況下，為 了制作鏡面要素21、 22，需要通過濺射等，實(shí)施鏡面涂層。
這樣形成在底座31中的雙面角形反射器2具有使從底座31的下 表面?zhèn)?或上表面?zhèn)?進(jìn)入孔32的光由一個(gè)鏡面要素(21或22)反 射、進(jìn)而使其反射光由另一個(gè)鏡面要素(22或21)反射而向底座31 的上表面?zhèn)?或下表面?zhèn)?通過的功能，在從側(cè)方觀察該光的路徑時(shí)， 光的進(jìn)入路徑與出射路徑夾著底座31 (元件面S)形成面對稱，所以 通過如上所述在底座31上形成多個(gè)雙面角形反射器2，作為雙面角形 反射器陣列3發(fā)揮功能。即，這樣的雙面角形反射器陣列3的元件面 S (假設(shè)通過底座31的厚度的中央部而與各鏡面要素正交的面，在圖 中用細(xì)點(diǎn)劃線來表示)成為使位于底座31的一側(cè)的被投影物O的實(shí) 像(參照圖1)在另一側(cè)的面對稱位置上成像的面。
此處，與從被投影物O發(fā)出的光的路徑一起說明本實(shí)施方式中 使用的雙面角形反射器陣列3的成像方式。如圖4的俯視示意圖和圖 5的從側(cè)面觀察的示意圖所示，從被投影物O (在圖中用點(diǎn)表示)發(fā) 出的光(箭頭方向，用實(shí)線表示。三維地從紙面里側(cè)向紙面外側(cè)行進(jìn)) 在通過雙面角形反射器陣列3的在底座31中形成的孔32時(shí)，由構(gòu)成 雙面角形反射器2的一個(gè)鏡面要素21 (或22)反射，進(jìn)而由另一個(gè) 鏡面要素22 (或21)反射(用虛線表示透射光的光線)，從而相對 于雙面角形反射器陣列3的元件面S，在被投影物O的面對稱位置上， 作為實(shí)像P1成像。另外，在圖4中表示成入射光與反射光平行，這 是因?yàn)樵谠搱D中相對于被投影物0將雙面角形反射器2夸張地放大示 出，實(shí)際上各雙面角形反射器2極其微小，所以在如該圖所示從上方 觀察雙面角形反射器陣列3的情況下，入射光與反射光看起來幾乎重 疊。即，結(jié)果是，透射光集中于被投影物O的相對元件面S的面對稱 位置上，在圖5中在Pl的位置上成像為實(shí)鏡影像。如圖6示意性示 出的那樣，從可以看到該雙面角形反射器陣列3的雙面角形反射器2 12的鏡面要素21、 22的位置、即底座31的斜上方(圖中的箭頭方向) 觀察，可以辨認(rèn)該實(shí)像P1。詳細(xì)而言，在光相對相互正交的鏡面要素 21、 22反射兩次時(shí)，光的分量中的與底座31的面方向平行的分量(換 言之與元件面S平行的分量)向入射方向返回，而對于與鏡面要素21、 22的面方向平行的分量(換言之相對元件面S垂直的分量)，則保存 該分量。其結(jié)果，透射了雙面角形反射器陣列3的兩次反射光必定通 過相對于元件面S的面對稱的點(diǎn)。另外，從作為光源的被投影物O輸 出所有方向的光，所以這些光在透射雙面角形反射器陣列3時(shí)由各雙 面角形反射器2反射兩次，全部集中于同一點(diǎn)而結(jié)成焦點(diǎn)。這樣，透 射了雙面角形反射器陣列3的兩次反射光向面對稱位置會聚，所以可 以相對深度方向(相對元件面S垂直的方向)在寬的范圍內(nèi)結(jié)成焦點(diǎn)。 另外，在底座31的下表面?zhèn)鹊目臻g中作為被投影物O配置三維物體 或三維影像的情況下，在底座31的上表面?zhèn)雀‖F(xiàn)實(shí)像P1，但該實(shí)像 Pl與被投影物O相比縱深方向、即凹凸反轉(zhuǎn)。在該圖中，利用由于 被投影物O以及實(shí)像P1的光線的朝向而引起的明暗(顏色的濃淡) 的差異，示出實(shí)像P1的凹凸與被投影物O相比反轉(zhuǎn)的狀態(tài)(對于圖 l也同樣)。
在本實(shí)施方式的傳送光學(xué)系統(tǒng)1A中，如上所述以使元件面S彼 此平行的方式離開地配置了兩個(gè)雙面角形反射器陣列3-1、 3-2 (圖 1)。其中，將兩個(gè)雙面角形反射器陣列3-1、 3-2配置成使得從上 方觀察時(shí)，雙面角形反射器陣列3-1的雙面角形反射器2的內(nèi)角與 雙面角形反射器陣列3-2的雙面角形反射器2的內(nèi)角相互相對。首 先，從被投影物O發(fā)出的光在透射靠近該被投影物O的雙面角形反 射器陣列(第一雙面角形反射器陣列)3-1時(shí)，由該雙面角形反射器 2共反射兩次，而成像于相對元件面S的面對稱位置上(實(shí)像P1)。 如上所述，該實(shí)像P1的凹凸與被投影物O的凹凸相比反轉(zhuǎn)。另外， 設(shè)定兩個(gè)雙面角形反射器陣列3-1、 3-2間的距離，以使該實(shí)像P1 的成像位置在第一雙面角形反射器陣列3-1與下一個(gè)雙面角形反射 器陣列(第二雙面角形反射器陣列)3-2之間。接下來，從該實(shí)像Pl發(fā)出的光在透射第二雙面角形反射器陣列3-2時(shí)，由該雙面角形 反射器2共反射兩次，而成像于相對元件面S的面對稱位置上(實(shí)像 P2)。該實(shí)像P2的凹凸與實(shí)像Pl的凹凸反轉(zhuǎn)，所以與被投影物O 的凹凸相同。即，觀察到凹凸并未從被投影物0反轉(zhuǎn)的實(shí)像P2。
另外，作為上述傳送光學(xué)系統(tǒng)1A的變形例，對如圖7的側(cè)面圖 所示，平行地配置了三個(gè)雙面角形反射器陣列3的傳送光學(xué)系統(tǒng)1B 的情況進(jìn)行說明。即，如果在第二雙面角形反射器陣列3-2的與被 投影物O相反的一側(cè)，配置第三雙面角形反射器陣列3-3，使雙面 角形反射器2朝向與第一實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)3-1相同的一側(cè)， 則在實(shí)像P2的相對于第三雙面角形反射器陣列3-3的元件面S的面 對稱位置上，形成與被投影物O相比凹凸反轉(zhuǎn)(即凹凸與實(shí)像P1相 同)的實(shí)像P3而可以進(jìn)行觀察。同樣地，在如第四、第五…那樣平 行地增加配置雙面角形反射器陣列3的情況下，可以使被投影物O的 實(shí)像P依次在空間中直線地平行移動(dòng)，但如果雙面角形反射器陣列3 的個(gè)數(shù)是偶數(shù)，則觀察到的實(shí)像P的凹凸與被投影物O的凹凸相同， 如果是奇數(shù)，則觀察到的實(shí)像P的凹凸與被投影物O的凹凸相比反轉(zhuǎn)。 (第二實(shí)施方式)
在圖8中作為側(cè)面圖示出的本發(fā)明的第二實(shí)施方式的傳送光學(xué) 系統(tǒng)1C中，配置多個(gè)與實(shí)施方式1中使用的雙面角形反射器陣列3 等同的雙面角形反射器陣列3，并且鄰接的雙面角形反射器陣列3的 元件面S、 S彼此不平行。具體而言，在圖示例的傳送光學(xué)系統(tǒng)1C中， 從被投影物O側(cè)按順序依次離開配置有四個(gè)雙面角形反射器陣列3-1、 3-2、 3-3、 3-4，第一雙面角形反射器陣列3-l與第二雙面角 形反射器陣列3-2、第二雙面角形反射器陣列3-2與第三雙面角形 反射器陣列3-3、第三雙面角形反射器陣列3-3與第四雙面角形反 射器陣列3-4分別以使元件面S、S彼此相互傾斜的姿勢配置。另夕卜， 各雙面角形反射器陣列3中的成像方式與第一實(shí)施方式中所說明的相 同。
在這樣的傳送光學(xué)系統(tǒng)3C的情況下，首先，從被投影物O發(fā)出
14的光通過第一雙面角形反射器陣列3-1而成像于相對該元件面S的 面對稱位置上，從而產(chǎn)生凹凸反轉(zhuǎn)的實(shí)像P1。接下來，該實(shí)像P1通 過第二雙面角形反射器陣列3-2而成像于相對該元件面S的面對稱 位置上，從而產(chǎn)生凹凸進(jìn)一步反轉(zhuǎn)而具有與被投影物O相同的凹凸的 實(shí)像P2。接下來，該實(shí)像P2通過第三雙面角形反射器陣列3-3而 成像于相對該元件面S的面對稱位置上，從而產(chǎn)生凹凸仍然反轉(zhuǎn)的實(shí) 像P3。最后，實(shí)像P3通過第四雙面角形反射器陣列3-4而成像于 相對該元件面S的面對稱位置上，從而產(chǎn)生凹凸進(jìn)一步反轉(zhuǎn)而具有與 被投影物0相同的凹凸的實(shí)^f象P4，而觀察到該實(shí)^象P4。
從該圖可知，被投影物O、實(shí)像P1、 P2、 P3、 P4依次成為非線 性的配置。這意味著，通過適當(dāng)?shù)刈兏麟p面角形反射器陣列3(的 元件面S)相對于鄰接的雙面角形反射器陣列3(的元件面S)的角度， 可以以比較高的自由度觀察到實(shí)像P4。特別是，如果設(shè)置用于變更各 雙面角形反射器陣列3的姿勢、即相對于相鄰的雙面角形反射器陣列 的角度的角度變更機(jī)構(gòu)，則可以在更隨意的位置上投影實(shí)像P4。在該 情況下，存在相鄰的雙面角形反射器陣列彼此相互平行的可能性，在 偶然或有意識地使所有的雙面角形反射器陣列3平行的情況下，構(gòu)成 第一實(shí)施方式那樣的形態(tài)的傳送光學(xué)系統(tǒng)。
另外，在本實(shí)施方式中，只要雙面角形反射器陣列3的個(gè)數(shù)是兩 個(gè)以上，就也可以適當(dāng)變更。特別是，雙面角形反射器陣列3的數(shù)量 越多，就可以越隨意地設(shè)定最終能夠觀察的實(shí)像的位置。另外，如果 雙面角形反射器陣列3的數(shù)量是偶數(shù)，則觀察到的實(shí)像的凹凸與被投 影物O的凹凸相同，如果是奇數(shù)，則觀察到的實(shí)像的凹凸與被投影物 O相比反轉(zhuǎn)，這與實(shí)施方式l所述相同。
因此，包括上述各實(shí)施方式的本發(fā)明的傳送光學(xué)系統(tǒng)利用可以使 三維對象保持三維像的狀態(tài)而成像于在空間上離開的位置這一特征， 而可以應(yīng)用于內(nèi)窺鏡等光學(xué)設(shè)備中。
另外，上述各實(shí)施方式不限于上述結(jié)構(gòu)。作為構(gòu)成雙面角形反射 器陣列3的雙面角形反射器2，存在簡單正交的兩個(gè)反射面即可，作為該反射面，可以利用對光進(jìn)行反射的物質(zhì)的具有鏡面精度的平坦度 的端面或膜的反射、以及折射率不同的透明介質(zhì)之間的具有鏡面精度 的平坦度的邊界上的全反射等現(xiàn)象。更具體而言，在上述實(shí)施方式中，
示出了在雙面角形反射器陣列3中，作為光學(xué)孔而在薄板狀的底座31 中形成正方形形狀的孔，并將該孔的內(nèi)周壁中的鄰接的兩個(gè)作為鏡面 21、 22而形成了雙面角形反射器2的例子，但例如也可以是改變這樣 的結(jié)構(gòu)而如圖9所示利用在底座31，的厚度方向上突出的透明的筒狀 體來構(gòu)成單位光學(xué)元件2，，并以棋盤格狀形成了多個(gè)這樣的筒狀體的 雙面角形反射器陣列3，。在該情況下，可以將各筒狀體32，的內(nèi)壁面 中的正交的第一內(nèi)壁面以及第二內(nèi)壁面作為鏡面21，、 22，而構(gòu)成雙面 角形反射器2，。該情況下，與上述實(shí)施方式同樣地，由雙面角形反射 器2，反射兩次的光通過相對底座31，的面方向、即元件面S，面對稱的 點(diǎn)，從而在規(guī)定的空間中不僅形成二維像而且還可以形成三維像。另 外，通過不使筒狀體的鏡面21，、 22，以外的壁面23'、 24，成為鏡面、 或者附加相對元件面S，垂直以外的角度，可以消除多余的反射而得到 更清晰的像。另外，構(gòu)成雙面角形反射器2，的兩個(gè)鏡面21，、 22，既可 以利用全反射，也可以利用反射膜的反射。特別是，在利用鏡面21，、 22，的全反射的情況下，由于在全反射中存在臨界角，所以可以期待不 易引起多重反射。進(jìn)而，還可以對應(yīng)形成鏡面的筒狀體的兩個(gè)面附加 金屬反射膜，并將筒狀體彼此粘接。在該情況下，雖然需要對鏡面以 外的面實(shí)施非鏡面化等多重反射對策，但可以得到開口率高、透射率 高的雙面角形反射器陣列。
另外，只要可以形成正交的兩個(gè)反射面，則也可以不相互接觸而 相互隔開間隔地配置構(gòu)成雙面角形反射器陣列的兩個(gè)鏡面，進(jìn)而對在 上述的孔、筒狀體中作為構(gòu)成雙面角形反射器的鏡面發(fā)揮功能的兩個(gè) 面與其他面之間的角度也沒有特別制約。作為單位光學(xué)元件，也可以 應(yīng)用平面形狀是矩形形狀以外的多角形形狀的元件、三角形的元件、 或者連接兩個(gè)鏡面的反交點(diǎn)側(cè)的端部彼此的面在俯視時(shí)是大致部分 圓孤狀的元件。另外，在使單位光學(xué)元件的平面形狀為直角三角形的情況下，意味著將直角棱鏡用作單位光學(xué)元件。 (第三實(shí)施方式)
在圖10中作為側(cè)面圖而示出的傳送光學(xué)系統(tǒng)ID中，作為成像 光學(xué)系統(tǒng)，使用兩個(gè)(附圖標(biāo)記4-l、 4 - 2 )具備半透半反鏡41和 遞歸反射元件(以下稱為"后向反射器陣列")42的實(shí)鏡影像成像光學(xué) 系統(tǒng)4，從而使具有與被投影物O相同的縱深形態(tài)(凹凸)的實(shí)像P2 成像。另外，對于被投影物O與實(shí)像P (Pl、 P2)，使用與上述各實(shí) 施方式相同的標(biāo)記來進(jìn)行說明。
半透半反鏡41例如可以利用在透明樹脂、玻璃等透明薄板的一 個(gè)面上涂抹了薄的反射膜的半透半反鏡。在半透半反鏡41中使光透 射并且反射的面、即半透半反鏡面S，，作為本實(shí)施方式的傳送光學(xué)系統(tǒng) 1D中的對稱面發(fā)揮功能。通過對該透明薄板的相反側(cè)的面實(shí)施無反 射處理(AR涂層)，可以防止所形成的實(shí)像P成為雙重。
另一方面，在后向反射器陣列42中，只要使入射光嚴(yán)格地逆反 射，則可以應(yīng)用任意種類的部件，還考慮向原材料表面實(shí)施遞歸反射 膜、遞歸反射涂料的涂層等。在本實(shí)施方式中將平面形狀的部件用作 了后向反射器陣列42，但也可以使其形狀為曲面。例如，在圖ll(a) 中將正視圖的一部分放大示出的后向反射器陣列42是利用立方體內(nèi) 角的一個(gè)角的隅角立方鏡(Conner cube)的集合、即隅角立方鏡陣列。 在各個(gè)后向反射器42A中，使三個(gè)相同形狀相同大小的形成直角二等 邊三角形的鏡面42Aa、 42Ab、 42Ac集合在一點(diǎn)，在正面觀察的情況 下形成正三角形，這三個(gè)鏡面42Aa、 42Ab、 42Ac相互正交而構(gòu)成隅 角立方鏡。另外，在圖12(a)中將正浮見圖的一部分放大而示出的后 向反射器陣列42也是利用立方體內(nèi)角的一個(gè)角的隅角立方鏡的集合、 即隅角立方鏡陣列。在各個(gè)后向反射器42B中，使三個(gè)相同形狀相同 大小的形成正方形的鏡面42Ba、 42Bb、 42Bc集合在一點(diǎn)，在正面觀 察的情況下形成正六角形，這三個(gè)鏡面42Ba、 42Bb、 42Bc相互正交。 在該后向反射器陣列42中，僅形狀與圖11 (a)的后向反射器陣列 42不同，而遞歸反射的原理相同。在圖11 (b)以及圖12 (b)中，如果以圖11 (a)以及圖12 (a)中分別示出的后向反射器陣列42為 例進(jìn)行說明，則入射到各后向反射器42A、 42B的鏡面中的一個(gè)(例 如42Aa、 42Ba)的光在其他鏡面(42Ab、 42Bb)、進(jìn)而在其他鏡面 (42Ac、 42Bc)依次反射，從而向光入射到后向反射器42A、 42B的 原來的方向反射。另外，對于后向反射器陣列42的入射光和出射光 的路徑雖然嚴(yán)格地說不重疊而平行，但在后向反射器42A、 42B與后 向反射器陣列42相比充分小的情況下，也可以視為入射光與出射光 的路徑重疊。這兩種隅角立方鏡陣列的不同在于，鏡面是二等邊三角 形的隅角立方鏡陣列比較易于制作但反射率略低，鏡面是正方形的隅 角立方鏡陣列與二等邊三角形的隅角立方鏡陣列相比稍微難以制作 但反射率高。
在圖13中，將本實(shí)施方式中應(yīng)用的實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4的 成像的原理圖，作為利用從橫向觀察光線的反射、透射狀態(tài)的圖示出 的示意圖而示出。在該實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4中，在水平方向上配 置半透半反鏡41，并在該半透半反鏡41的一端側(cè)(反觀察側(cè))跨過 半透半反鏡面S"的上下兩表面?zhèn)纫糟U直姿勢配置一個(gè)后向反射器陣 列42，從而使半透半反鏡41與后向反射器陣列42大致正交。首先， 從被投影物O(圖中作為點(diǎn)光源而示出)向各個(gè)方向發(fā)出的光直線地 透射半透半反鏡41，由向半透半反鏡41的上表面?zhèn)韧怀龅暮笙蚍瓷?器陣列42反射而向相同方向遞歸反射，進(jìn)而由半透半反鏡41反射， 從而在半透半反鏡41的上表面的上方空間的一點(diǎn)再次集中于一點(diǎn)。 即，該聚光意味著成像。該聚光點(diǎn)是被投影物O的相對半透半反鏡面 S"的面對稱位置。另一方面，從被投影物O向各個(gè)方向發(fā)出的光由半 透半反鏡41反射，由向半透半反鏡41的下表面?zhèn)韧怀龅陌胪赴敕寸R 陣列42向相同方向遞歸反射，進(jìn)而直線地透射半透半反鏡41，從而 在半透半反鏡41的上表面的上方空間的一點(diǎn)成像。即，無論通過哪 個(gè)光路的光線都通過被投影物O的相對半透半反鏡41 (更詳細(xì)而言 是半透半反鏡面S，，)的面對稱位置，所以在相同的位置上實(shí)像P作 為共榮像成像，可以從一定的視點(diǎn)對其進(jìn)行觀察。此處，通過針對每個(gè)光路乘以"半透半反鏡透射率"、"半透半反鏡反射率，，和"隅角立方
鏡反射率，，這三者，而得到實(shí)像P的相對被投影物O的明亮度(光線
的透射率)。假設(shè)作為理想的最大值，將"半透半反鏡透射率"以及"半
透半反鏡反射率"都設(shè)為0.5，將"隅角立方鏡反射率"設(shè)為r,則通過 任意一個(gè)光路的實(shí)像P的透射率都成為0.25r，在將兩個(gè)光路L1、 L2 合起來時(shí)，實(shí)像P整體的透射率成為其合計(jì)的0.5r。
在本實(shí)施方式的傳送光學(xué)系統(tǒng)1D中，如圖10所示，各實(shí)鏡影 像成像光學(xué)系統(tǒng)4中的半透半反鏡41利用等同的部件，并且平行地 配置作為兩個(gè)實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)的對稱面的半透半反鏡面S"。另 外，還可以如第二實(shí)施方式那樣，適當(dāng)變更以使半透半反鏡面S"彼此 所成的角度成為平行或平行以外的角度，也可以為此而設(shè)置角度變更 機(jī)構(gòu)。對于后向反射器陣列42,只要配置在從被投影物O發(fā)出并由 半透半反鏡41反射的光、或從被投影物O發(fā)出并透射了半透半反鏡 41的光、或該兩個(gè)光接觸的位置上，則配置位置、形狀沒有特別限定。 在本實(shí)施方式中，作為一個(gè)例子，按照離被投影物O從近到遠(yuǎn)的順序 在第一實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4-l中跨過半透半反鏡41的上下兩表 面?zhèn)扰渲煤笙蚍瓷淦麝嚵?2，在第三實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4-2中 僅在半透半反鏡41的下表面?zhèn)扰渲煤笙蚍瓷淦麝嚵?2。這些各實(shí)鏡 影像成像光學(xué)系統(tǒng)4的功能不管后向反射器陣列42的配置方式如何 都是相同的。但是，僅在半透半反鏡41的上下中的某一側(cè)配置后向 反射器陣列42的實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4與跨過半透半反鏡41的上 下兩表面?zhèn)扰渲玫那闆r相比，形成的實(shí)像的明亮度成為一半。另外， 在上述兩個(gè)實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4中，可以相對半透半反鏡41以 同一配置關(guān)系配置所有后向反射器陣列42,也可以相對半透半反鏡 41以不同的關(guān)系配置所有后向反射器陣列42。例如，還可以配置成 使后向反射器陣列42為圓筒狀，并將以適當(dāng)?shù)拈g隔離開的半透半反 鏡41配置成對圓筒進(jìn)行劃分。
在這樣的結(jié)構(gòu)的傳送光學(xué)系統(tǒng)1D中，首先，從被投影物O發(fā)出 的光由靠近該被投影物O的一個(gè)實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)、即第一實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4 - 1中的半透半反鏡面S"反射，并由半透半反鏡面S"的下表面?zhèn)鹊暮笙蚍瓷淦麝嚵?2遞歸反射，進(jìn)而透射半透半反鏡面S"，在被投影物O的相對半透半反鏡面S"的面對稱位置上成像為實(shí)像Pl，同時(shí)透射半透半反鏡面S"而由半透半反鏡面S"的上表面?zhèn)鹊暮笙蚍瓷淦麝嚵?2遞歸反射，進(jìn)而由半透半反鏡面S"反射，而在相同位置上成像為實(shí)像P1。該實(shí)像P1的凹凸與被投影物O的凹凸相比反轉(zhuǎn)。另外，與第一實(shí)施方式的情況同樣地，設(shè)定兩個(gè)實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4-l、 4-2間的距離，以使該實(shí)像P1的成像位置位于第一實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4-l的半透半反鏡面S，，與第二實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4-2的半透半反鏡面S"之間。接下來，將該實(shí)像Pl作為被投影物而發(fā)出的光由第二實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4-2中的半透半反鏡面S"反射，并由半透半反鏡面S，，的下表面?zhèn)鹊暮笙蚍瓷淦麝嚵?2遞歸反射，進(jìn)而透射半透半反鏡面S"，在實(shí)像Pl的相對半透半反鏡面S"的面對稱位置上成像為實(shí)像P2。該實(shí)像P2的凹凸由于與實(shí)像P1的凹凸相比反轉(zhuǎn)，所以與被投影物O的凹凸相同。即，觀察到凹凸未從被投影物O反轉(zhuǎn)的實(shí)像P2。
這樣，即使在作為成像光學(xué)系統(tǒng)組合了多個(gè)具備半透半反鏡41和后向反射器陣列42的實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4的傳送光學(xué)系統(tǒng)1D中，也可以與作為成像光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用了多個(gè)雙面角形反射器陣列3的傳送光學(xué)系統(tǒng)1A同樣地，在空間上離開的位置上投影被投影物O的實(shí)像P。另外，在構(gòu)成利用了三個(gè)以上的實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4的傳送光學(xué)系統(tǒng)的情況下，也與第一實(shí)施方式等同樣地，如果實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4的數(shù)量是偶數(shù)，則觀察到的實(shí)像P的凹凸與被投影物O的凹凸相同，如果是奇數(shù)，則觀察到的實(shí)像P的凹凸與被投影物O的凹凸相比反轉(zhuǎn)。進(jìn)而，即便使作為鄰接的對稱面的半透半反鏡面S，，彼此的角度成為平行以外的角度而傾斜，也得到與第二實(shí)施方式同樣的結(jié)果。
另外，在本發(fā)明的傳送光學(xué)系統(tǒng)中，作為成像光學(xué)系統(tǒng)，例如可以組合第一實(shí)施方式的雙面角形反射器陣列3與第三實(shí)施方式的實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4。例如，圖14所示的傳送光學(xué)系統(tǒng)1E在靠近被 投影物O的第一成像光學(xué)系統(tǒng)中應(yīng)用了雙面角形反射器陣列3，在靠 近觀察側(cè)的第二成像光學(xué)系統(tǒng)中應(yīng)用了實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)4。在 這樣的情況下，首先，從被投影物O發(fā)出的光由雙面角形反射器陣列 3的各雙面角形反射器2的各鏡面要素21、 22各反射一次，共反射兩 次而彎曲并同時(shí)透射元件面S，從而在4皮投影物O的相對元件面S的 面對稱位置上形成實(shí)像P1。接下來，從該實(shí)像P1發(fā)出的光由實(shí)鏡影 像成像光學(xué)系統(tǒng)4的半透半反鏡41反射并由后向反射器陣列42遞歸 反射，進(jìn)而直線地透射半透半反鏡面42，與此同時(shí)透射半透半反鏡 41并由后向反射器陣列42遞歸反射，進(jìn)而由半透半反鏡42反射，從 而在被投影物O的相對半透半反鏡面S，，的面對稱位置上形成實(shí)像 P2。這樣，即使是具備多種成像光學(xué)系統(tǒng)的傳送光學(xué)系統(tǒng)，也可以與 上述各實(shí)施方式同樣地在相對各對稱面(元件面S、半透半反鏡面S，，) 的面對稱位置上依次形成被投影物O的實(shí)像。即使將一個(gè)傳送光學(xué)系 統(tǒng)中的成像光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)量增加至三個(gè)以上，或使鄰接的對稱面彼此 的角度傾斜，也同樣如此。
進(jìn)而，在傳送光學(xué)系統(tǒng)中的成像光學(xué)系統(tǒng)中，也可以代替上述那 樣的使用了微反射鏡的實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)而使用利用了微透鏡 的實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)而還可以使多種成像光學(xué)系統(tǒng)混合存 在。另外，在成像光學(xué)系統(tǒng)不是實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)的情況下，雖 然在三維物體中產(chǎn)生失真，但還可以用于其不會成為問題的用途中。 另外，在上述實(shí)施方式中示出了在成像光學(xué)系統(tǒng)之間必定形成實(shí)像的 方式，但如圖15中將雙面角形反射器陣列用作成像光學(xué)系統(tǒng)的情況 那樣，使兩個(gè)鄰接的成像光學(xué)系統(tǒng)3-1、 3-2彼此的間隙更窄，并 在實(shí)像P1的成像距離之前配置成像光學(xué)系統(tǒng)3-2，也僅作為被投影 物O (在圖示例子中用"F"的文字表示)的虛像P，傳送，即使在進(jìn)行 了多級構(gòu)成的中間級中采用了這樣的方式也不會對最終的傳送本身 帶來影響。這樣的作用在應(yīng)用了由無焦透鏡陣列構(gòu)成的成像光學(xué)系 統(tǒng)、由半透半反鏡與后向反射器陣列構(gòu)成的成像光學(xué)系統(tǒng)的情況下也同樣。另外，各部分的具體結(jié)構(gòu)也不限于上述實(shí)施方式，而可以在不 脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的傳送光學(xué)系統(tǒng)不論二維還是三維都通過使被投影物的
次成像于面對稱位置，從而最終可以在空間上遠(yuǎn)離被投影物的位置上 使被投影物的實(shí)像成像，所以可以用作例如立體內(nèi)蔬鏡、新的顯示器 裝置等圖像(影像)投影裝置、觀察裝置。
2權(quán)利要求
1.一種傳送光學(xué)系統(tǒng)，在光透射構(gòu)成一個(gè)平面的對稱面時(shí)使光線產(chǎn)生彎曲，相對該對稱面使前后關(guān)系反轉(zhuǎn)而成像，其特征在于，排列多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)并使它們相互離開地配置，該成像光學(xué)系統(tǒng)能夠使配置在上述對稱面的一側(cè)的被投影物的像在該對稱面的相反側(cè)成像為實(shí)像，在上述多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)中，最靠近上述被投影物的成像光學(xué)系統(tǒng)使該被投影物透射該對稱面地成像而投影，其他成像光學(xué)系統(tǒng)使由與上述被投影物側(cè)鄰接的成像光學(xué)系統(tǒng)成像并投影的像在對稱面的相反側(cè)成像而投影。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳送光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 使上述成像光學(xué)系統(tǒng)中的至少一個(gè)配置有多個(gè)利用以與成為上述對稱面的元件面垂直或接近垂直的角度配置的一個(gè)以上的鏡面來 反射光的單位光學(xué)元件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳送光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 使上述單位光學(xué)元件具備正交的兩個(gè)鏡面并作為雙面角形反射器發(fā)揮功能，并且使上述成像光學(xué)系統(tǒng)是具備多個(gè)該雙面角形反射器 的雙面角形反射器陣列。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中的任意一項(xiàng)所述的傳送光學(xué)系統(tǒng)，其特 征在于，使上述成像光學(xué)系統(tǒng)中的至少一個(gè)是實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)，該 實(shí)鏡影像成像光學(xué)系統(tǒng)具備具有成為上述對稱面的半透半反鏡面的 半透半反鏡；和遞歸反射元件，該遞歸反射元件是配置在使來自該半 透半反鏡的透射光或反射光遞歸反射的位置上的單位遞歸反射元件 的集合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中的任意一項(xiàng)所述的傳送光學(xué)系統(tǒng)，其特 征在于，使上述成像光學(xué)系統(tǒng)中的至少一個(gè)是在上述對稱面上配置了多個(gè)作為利用了折射的無焦光學(xué)系統(tǒng)的單位光學(xué)元件的無焦透鏡陣列。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中的任意一項(xiàng)所述的傳送光學(xué)系統(tǒng)，其特 征在于，將上述多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)排列成使它們所有的對稱面平行。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中的任意一項(xiàng)所述的傳送光學(xué)系統(tǒng)，其特 征在于，將上述多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)排列成使至少鄰接的一對對稱面能夠 形成平行以外的角度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中的任意一項(xiàng)所述的傳送光學(xué)系統(tǒng)，其特 征在于，將上述多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)中的至少 一個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)配置成其 對稱面能夠相對于鄰接的成像光學(xué)系統(tǒng)的對稱面變更角度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1~8中的任意一項(xiàng)所述的傳送光學(xué)系統(tǒng)，其特 征在于，使上述成像光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)量為偶數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1~8中的任意一項(xiàng)所述的傳送光學(xué)系統(tǒng)，其 特征在于，使上述成像光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)量為奇數(shù)。
全文摘要
一種傳送光學(xué)系統(tǒng)，在光透射構(gòu)成一個(gè)平面的對稱面時(shí)使光線產(chǎn)生彎曲，相對于該對稱面使前后關(guān)系反轉(zhuǎn)而成像，其中，排列多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)并使它們相互離開地配置，該成像光學(xué)系統(tǒng)能夠使配置在上述對稱面的一側(cè)的被投影物的像在該對稱面的相反側(cè)成像為實(shí)像，最靠近被投影物的成像光學(xué)系統(tǒng)使該被投影物透射該對稱面地成像而投影，其他成像光學(xué)系統(tǒng)使由與被投影物側(cè)鄰接的成像光學(xué)系統(tǒng)成像而投影的像在對稱面的相反側(cè)成像而投影，從而被投影物的像依次透射各成像光學(xué)系統(tǒng)而成像，從而可以觀察到將三維對象作為三維像、將二維對象作為二維像而傳送到空間上離開的位置而形成的像。
文檔編號G02B27/22GK101646971SQ20088000999
公開日2010年2月10日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者前川聰 申請人:獨(dú)立行政法人情報(bào)通信研究機(jī)構(gòu)