圖一(a)不同物質的光學特性, 在平行光源下
　　圖一(b)不同物質的光學特性, 在點光源下
　　圖二 光學偽裝系統
　　圖三 光學偽裝系統中的隱藏效果示意圖
　　圖四 回復反射物質的反射效率示意圖
　　圖五 光學偽裝系統中隱身衣的效果
　

這項技術是由 東京大學 所開發，
是他們 X'tal Vision (唸做 Crystal Vision) 系統相關的一項延伸研究

原始網頁在 http://www.star.t.u-tokyo.ac.jp/projects/MEDIA/xv/oc.html

動態展示檔

(一) http://www.star.t.u-tokyo.ac.jp/projects/MEDIA/xv/images/mirror.mpg (915k)
(二) http://www.star.t.u-tokyo.ac.jp/projects/MEDIA/xv/images/oc-s.mpg (1.26M)
(三) http://www.star.t.u-tokyo.ac.jp/projects/MEDIA/xv/images/oc-phantom.mpg (1.66M)

呵呵，請特別注意到 Publication 中居然有著名動漫畫的「攻殼機動隊」(Ghost in the Shell), 看來漫畫果然是創意之源

       要更清楚的知道原理的話，可以看他們的論文：
 

M. Inami, N. Kawakami, D. Sekiguchi, Y. Yanagida, T. Maeda and S. Tachi,
" Visuo-Haptic Display Using Head-Mounted Projector," Proceedings of IEEE Virtual Reality 2000,
pp.233-240, 2000 (vr2000.pdf(350k))

技術說明 (1) Retro-reflective Material

 

東大原本的網頁與論文，是針給有相當程度的學界人士寫的。 假設讀者已經對 VR 相關技術十分瞭解，所以對細節並未詳盡說明， 僅用一張圖表達光學系統設計。 可能很多有興趣的人會難以理解其中奧妙。 此外，也不是所有人都能輕鬆的看懂論文。

所以，以下我試著將我所知道的，用最適切的方式表達出來。 著重在光學系統方面。至於材料的部分， 只注重光學特性，其他部分就不深入介紹了。 希望這樣化繁為簡、循序漸進的介紹，能讓最多人受惠。 請大家指教：

這項技術有幾個關鍵，最重要的關鍵就在於 Retro-reflective Material (回復反射物質) (註)
其光學特性近似於現在常用於交通設施, 運動衣物的反光條/鏡,  光線打哪兒來，就循原路徑反射回去
    　　
下面圖一(a)(b)，可以比較各種物質表面反光的效果，以及各種物質在不同形狀表面下反射光的效果。投射到回復反射物質的光線，因為幾乎會全部循著原路徑反射回來，所以對光源發出者的方向，會很明亮 。

所以回復反射物質，或是近似回復反射光學特性的物質可以拿來當反光板。
因為當晚上的汽機車駕駛人的燈光照到回復反射物質做的運動衣物或交通號誌，
光線又幾乎循原路徑照回汽機車所在處，所以駕駛人眼中可以看到很亮的反光光線，有很好的警告作用。

圖一(a) 不同物質的光學特性, 在平行光源下

圖一(b) 不同物質的光學特性, 在點光源下

見圖二，這項系統的安排有幾個重點

(1) 背景投射器
(2) 半反射鏡 (Half Mirror)
(3) 回復反射材料 (Retro-reflective Material)

圖二 光學偽裝系統
 
 

對於回復反射材料 (Retro-reflective Material) 包覆部分，用下面一張圖來做說明。
因為觀察者和投射器所在的位置，對半反射鏡而言是等價的位置。

投射器所投射的光，經半反射鏡反射後，再照到回復反射材料包覆部分。
因反射回來的路徑相同， 所以當此束光線進入觀察者眼中時，
光線好似直接從背景射出。所以好像圖中的橘紅色方塊物體就變透明了 。

投射器投到回復反射物質的光線，因為幾乎會全部循著原路徑反射回來，所以會很明亮（所以回復反射物質才會拿來當反光板）。相反的，投影到臉上手上的光都經過散射後，亮度相較之下低很多。

因為兩者亮度差異很大，若在光線差上調的好 & 加上其他輔助照明的話，
就不會在示範者的臉上看到背景照片的投影，這樣的光學偽裝效果才好。
 

底下是我猜測的系統弱點，但因為未做實驗，有些想法僅止於理論推理:

(1) 觀察者必須要和投射器在半反射鏡兩側 "等價位置"

　　也就是說，由投射器射出來的光線，經過整個系統後，會聚焦在一個位置。
　　而觀察者就必須要在這個位置上，否則可能會看不到效果。

　　所以只要觀察者一走動，就會穿幫。

(2) 光源改變

　　因為 整個系統中的光線亮度已經預先計畫好了，
　　所以若是有新增減什麼光源，或光源位置與亮度有所改變，
　　就有可能會破功

　　舉例來說，最好的破解法，應該就是拿一個手電筒照過去，
　　應該很容易發現不對勁之處
 

(3) 回復反射物質的反光效率

　　雖然回復反射物質理論上有將光線尋原入射方向反射的特點，但還是有其極限。
　　例如說當入射方向與表面法向量夾角過大，反射的效率就會大打折扣。
　　所以在「隱身衣」這個項目，因為衣服有很多縐折，所以容易形成這種區域，
　　因此在縐折處明顯變暗，所以衣服折痕清晰可見。

　　相反的，在使用「球」或「鏡子」當回復反射覆蓋物時，效果明顯就好很多。

圖五 光學偽裝系統中隱身衣的效果
(source: http://www.star.t.u-tokyo.ac.jp/projects/MEDIA/xv/oc.html)

根據成功大學李啟豪先生 2003/1/7 的來信：

五洲出版社的 《英漢機械工程技術大辭典》中，Retro-reflection  的中文翻譯是"回復反射"。
 
故本說明網頁改採「回復反射」此一名詞。
 
 

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