[发明专利]实镜影像成像光学系统

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及作为实像而可以得到成为被投影物的物体或影像的镜影像的光学系统。

背景技术

[0002]此前，本发明者提出了如下实镜影像成像元件：利用具备多个由两个正交的镜面构成的双面角型反射器的双面角型反射器阵列，可以在空中作为实镜影像而观察作为二维或三维的被投影物的物体或影像(例如参照专利文献1)。其具有如下作用：使相对元件面大致垂直的两个镜面正交而作为双面角型反射器，使从配置在元件的一面侧的被投影物中发出的光通过该双面角型反射器的两个镜面分别反射一次而透射该元件，从而在相对元件面的面对称的位置将被投影物的镜影像成像成实像(实镜影像)。

[0003]专利文献1：日本特开2006-080009申请说明书

[0004]这样的具有双面角型反射器的实镜影像成像元件将二维的被投影物作为二维的实镜影像，将三维的被投影物作为三维的实镜影像，而可以得到没有失真的像，并且还可以实现元件自身的小型化、薄型化，所以结构新且有用。但是，如果举出上述实镜影像成像元件的课题，则由于需要形成相对元件面垂直的镜面，所以必需选择高精度且低成本的制造方法，并且视角狭窄。

发明内容

[0005]本发明是鉴于这样的课题而完成的，其目的在于提供一种新的光学系统，通过利用更易于制造且可以任意配置的光学元件，可以得到被投影物的实镜影像。

[0006]即本发明提供一种实镜影像成像光学系统，其特征在于包括：半透半反镜；和配置在使来自该半透半反镜的透射光或反射光回归反射的位置的单位回归反射元件的集合即回归反射元件，使来自配置在上述半透半反镜的背面侧的被投影物所发出的光经由第一光路和第二光路中的某一个或两个光路而使上述被投影物的实镜影像成像于相对该半透半反镜的面对称的位置，在该第一光路中，使来自配置在上述半透半反镜的背面侧的被投影物所发出的光透射该半透半反镜，并且在配置于表面侧的上述各单位回归反射元件回归反射，进而在该半透半反镜的表面侧反射，在该第二光路中，使来自上述被投影物所发出的光在该半透半反镜的背面侧反射，并且在配置于背面侧的上述各单位回归反射元件回归反射，进而透射该半透半反镜。

[0007]在本发明中，“回归反射”是指，使反射光向入射光入射来的方向反射(逆反射)的现象，入射光与反射光平行且成为相反方向。在单位回归反射元件充分小的情况下，可以视为入射光与反射光的路径重叠。将这样的单位回归反射元件的集合在本发明中称为回归反射元件，但在该回归反射元件中各单位回归反射元件无需存在于同一面上，各单位回归反射元件也可以三维地分散。另外，本发明中的“半透半反镜”是指，具备使光线透射的功能和反射的功能这两个的部件，优选透射率与反射率成为大致1∶1。

[0008]根据这样的本发明的实镜影像成像光学系统，不论使从被投影物中发出的光通过半透半反镜的透射、各单位回归反射元件中的回归反射、以及半透半反镜中的反射这样的第一光路、和半透半反镜中的反射、各单位回归反射元件中的回归反射、以及半透半反镜的透射这样的第二光路中的哪一个光路，都可以成像于相对半透半反镜的面对称的位置而作为实镜影像。在成像中，既可以利用第一光路和第二光路这两个，也可以仅利用一个，但在仅利用一个光路的情况下，与利用两个光路的情况相比，实镜影像的明亮度(规定成透射率)成为大致一半。

[0009]另外，回归反射元件由于起到使入射的光逆反射的功能，所以各单位回归反射元件的配置不限于上述构成第一光路或第二光路的结构，而是任意的，也可以如上所述三维地分散。但是，在该情况下，为了使来自各个方向的光可靠地回归反射，需要非常多的单位回归反射元件，所以从回归反射元件的制造的难易度的观点出发，优选将各单位回归反射元件设定在共同的曲面上或平面上。

[0010]特别在将回归反射元件设为曲面的情况下，由于在任意场所都可以使入射射出光角度相对元件的反射面接近垂直，所以可以良好地维持元件中的反射率。在回归反射元件中，具有在光线从相对元件的反射面倾斜的方向入射时，反射率降低这样的特征，例如在回归反射元件是平面的情况下，在元件的上部成为来自斜向的入射，所以观察的像变暗。另外，通过将回归反射元件设为曲面并以包围所成像的实镜影像的形式配置元件，可以确保非常宽的视角。另外，即使将回归反射元件设为曲面，只要构成的各单位回归反射元件可以正确地进行回归反射，则像质不会特别恶化，而可以自由地设计该曲面。