CN111194421A - 棱镜组件和包含棱镜组件的光学设备 - Google Patents

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Abstract

一种光学设备，用于观察场景或对象，同时，数字记录与正在观察的场景或对象相对应的图像。光学设备包括支撑目镜、物镜光学器件和棱镜组件的壳体。棱镜组件沿着光路定位在物镜光学器件和目镜之间。棱镜组件包括第一棱镜和第二棱镜。棱镜组件允许用户数字记录与用户正在观察的场景或对象相对应的图像。静止图像和视频图像都可以被数字记录。棱镜组件使沿光路行进的光反转，以使所观察图像的取向与场景或对象的实际取向一致。对于给定的放大倍数，棱镜组件可使光学设备更短、更紧凑。

Description

棱镜组件和包含棱镜组件的光学设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年8月14日提交的美国临时申请No.62/545,027的权益和2017年8月14日提交的美国临时申请No.62/545,134的权益，二者均通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及光学设备。更具体地，本发明涉及具有棱镜系统的光学设备，该棱镜系统具有用于捕获数字图像的分束特性。
背景技术
光学设备，例如望远镜、双筒望远镜、瞄准镜、步枪镜等，允许用户比用肉眼更清楚地看到远处的对象。这些设备可用于观察各种对象，包括野生动物、体育赛事和遥远的星系。当用户看到异常的事物时，自然会希望记录他或她所看到的事物。因此，一些已知的光学设备允许用户数字记录或显示与正在观察的场景或对象相对应的图像。
这种已知的光学设备通常使用分立的分束器系统，该分束器系统被插入在光学设备的物镜透镜与其反转棱镜对之间。分束器通常包括可以同时反射光和使光通过的部分透明的玻璃片，分束器将一部分入射光引导到棱镜和目镜以供用户观察，并将另一部分入射光引导到成像传感器。在Steinthal等人的题为“Digital Solid-State Binoculars”的美国专利US5,963,369和在Khoshnevis等人的题为“Optical Multiplexed Hand-HeldDigital Binocular System”的美国专利US6,487,012中描述了这样的设备，这两篇专利都通过引用以其整体并入本文。
然而，商业上可获得的分束器往往相对较大并且占据了光学设备内的宝贵空间。因此，与不包括使用典型分束器的数字记录能力的光学设备相比，向诸如双筒望远镜的光学设备中添加分立分束器往往会使光学设备相对较大，使得设备在处理、存储和运输时可能会比较麻烦。
发明内容
在该文件中描述的发明提供了一种紧凑的光学设备，用于观察场景或对象，并且同时数字记录与正在观察的场景或对象相对应的图像。光学设备被设计成为棱镜组件增加分束功能，从而避免了使用分立的分束器，棱镜组件如双筒望远镜、瞄准镜、望远镜、步枪镜等中所使用的。该光学设备包括壳体，该壳体支撑具有目镜光学器件(一个或多个透镜)的目镜、物镜光学器件和棱镜组件。棱镜组件沿着光路定位在物镜光学器件和目镜之间。棱镜组件包括第一棱镜和第二棱镜。棱镜组件执行至少两个功能。第一个功能是传统功能，即将包括从物镜光学器件接收到的图像的光反转，第二个功能是将接收到的光分束，以将一部分接收到的光引导向目镜光学器件以进行图像观察，并将一部分接收到的光引导到图像捕获设备以进行捕获或显示。这样，棱镜组件允许用户数字记录或显示与用户正在观察的场景或对象相对应的图像。静止图像和视频图像都可以被数字记录。通过使用反转所需的棱镜组件实现分束功能，棱镜组件通过避免分立和分离的分束系统，允许光学设备对于给定的放大倍数而变得更短且更紧凑。
如下面进一步描述的，本发明的实施例包括具有分束棱镜组件的紧凑型光学设备，该分束棱镜组件包括各种类型的棱镜，例如波罗棱镜和屋脊棱镜。在一实施例中，紧凑型光学设备包括分束棱镜组件，该分束棱镜组件包括一对波罗棱镜和部分反射板。在另一实施例中，紧凑型光学设备包括分束棱镜组件，该分束棱镜组件包括一对棱镜，其中一个棱镜是半五角棱镜，另一个棱镜是施密特屋脊棱镜。
在实施例中，光学系统被设计为以现有技术设备所没有的方式利用被称为受抑全内反射(FTIR)的现象。可以将本发明的系统结合到用于观察场景或对象，同时，数字地记录与正在观察的场景或对象相对应的图像的光学设备中。光学设备可包括支撑目镜光学器件、物镜光学器件和分束棱镜组件的壳体。棱镜组件可以沿着光路定位在物镜光学器件和目镜之间。以示例而非限制的方式，棱镜组件可以包括两个波罗棱镜。棱镜组件还可以包括部分反射板，该部分反射板定位为非常接近波罗棱镜中的一个的一个面。
在实施例中，用于观察场景或对象并数字记录与所观察的场景或对象相对应的图像的光学设备包括壳体，所述壳体支撑目镜光学器件、物镜光学器件以及分束棱镜组件，该分束棱镜组件沿着光路定位在目镜和物镜光学器件之间。在实施例中，棱镜组件包括第一波罗棱镜和第二波罗棱镜。第一波罗棱镜可包括棱镜主体，该棱镜主体具有第一基部、第二基部以及在第一基部和第二基部之间延伸的多个面。第一波罗棱镜的多个面可以包括入射面、第一侧面和第二侧面。第二波罗棱镜可以包括棱镜主体，该棱镜主体具有第一基部、第二基部以及在第一基部和第二基部之间延伸的多个面。第二波罗棱镜的多个面可以包括第三侧面、第四侧面和出射面。
在实施例中，将板定位在棱镜组件的选定面附近。该板可包括板主体和设置在该板主体的一个面上的部分反射涂层。在实施例中，在部分反射涂层与棱镜组件的选定面之间限定间隙。选定面可以是第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面中的一个。在实施例中，图像传感器由壳体支撑在板附近的位置处，其中板定位于图像传感器和棱镜组件的选定面之间。在实施例中，传感器光学系统定位于板和图像传感器之间。传感器光学系统可接收通过板的透射光并在图像传感器的感测部分上形成图像。
在实施例中，用于观察场景或对象并数字记录与正在观察的场景或对象相对应的图像的光学设备包括壳体，该壳体支撑具有目镜光学器件的目镜、物镜光学器件和棱镜组件，该棱镜组件沿着光路定位在目镜与物镜光学器件之间。在实施例中，棱镜组件包括第一棱镜和第二棱镜。在实施例中，第一棱镜包括半五角棱镜，第二棱镜包括施密特屋脊棱镜。在实施例中，棱镜组件包括施密特-佩坎(Schmidt-Pechan)棱镜。
在实施例中，半五角棱镜包括棱镜主体，该棱镜主体包括第一基部、第二基部以及在第一基部和第二基部之间延伸的多个面，所述多个面包括入射面、出射面和中间面。在实施例中，棱镜组件还包括设置在半五角棱镜的中间面上的部分反射层。
在实施例中，半五角棱镜的出射面在半五角棱镜的入射面和中间面之间延伸。在实施例中，半五角棱柱的入射面在半五角棱柱的出射面和中间面之间延伸。在实施例中，半五角棱柱的中间面在半五角棱柱的入射面和出射面之间延伸。在实施例中，目镜包括至少一个目镜透镜，并且物镜光学器件包括至少一个物镜透镜。
在实施例中，半五角棱镜被定位成使得沿着光路行进的光穿过入射面并进入棱镜主体。在实施例中，半五角棱镜被配置为使得沿着光路行进的光在穿过输入面之后从出射面反射，并且被配置为使得沿着光路行进的光在从出射面反射之后到达中间面。在实施例中，部分反射层被配置为使得沿着光路行进的光的第一光部分穿过部分反射层透射，并且沿着光路行进的光的第二光部分被部分反射层反射。在实施例中，半五角棱镜被配置为使得第二光部分在被部分反射层反射之后行进通过出射面。
在实施例中，该设备还包括图像传感器和传感器光学系统。在实施例中，图像传感器由壳体支撑在接近半五角棱镜的中间面的位置处，并且部分反射层设置在图像传感器和半五角棱镜的中间面之间。在实施例中，传感器光学系统被配置为接收第一光部分并在图像传感器的传感器部分上形成图像。在实施例中，传感器光学系统设置在部分反射层与图像传感器之间。
在实施例中，施密特屋脊棱镜包括棱镜主体，该棱镜主体包括第一基部、第二基部以及在第一基部和第二基部之间延伸的多个面。在实施例中，多个面包括输入面和输出面。在实施例中，施密特屋脊棱镜还包括在顶点相交的第一平面和第二平面。在实施例中，第一平面在第一方向上在第一基部和顶点之间延伸，并且第一平面在第二方向上在输入面和输出面之间延伸。在实施例中，第二平面在一方向上在第二基部和顶点之间延伸，并且第二平面在第二方向上在输入面和输出面之间延伸。
在实施例中，半五角棱镜和施密特屋脊棱镜被定位成使得第二光部分行进穿过半五角棱镜的出射面之后行进穿过施密特屋脊棱镜的输入面。在实施例中，施密特屋脊棱镜被配置为使得在第二光部分行进穿过施密特屋脊棱镜的输入面之后，第二光部分从施密特屋脊棱镜的输出面反射。在实施例中，施密特屋脊棱镜被配置为使得在第二光部分从施密特屋脊棱镜的输出面反射之后，第二光部分从施密特屋脊棱镜的第一平面反射。在实施例中，施密特屋脊棱镜被配置为使得在第二光部分从施密特屋脊棱镜的第一平面反射之后，第二光部分从施密特屋脊棱镜的第二面反射。在实施例中，施密特屋脊棱镜被配置为使得在第二光部分从施密特屋脊棱镜的第二平面反射之后，第二光部分从施密特屋脊棱镜的输入面反射。在实施例中，施密特屋脊棱镜被配置为使得第二光部分在从施密特屋脊棱镜的输入面反射之后行进穿过施密特屋脊棱镜的输出面。
一个或多个实施例的特征和益处是一种紧凑型光学设备，其包括分束棱镜组件，该分束棱镜组件允许用户数字记录与用户正在观察的场景或对象相对应的图像。静止图像和视频图像都可以被数字记录。
一个或多个实施例的特征和益处是一种光学设备，其包括棱镜组件，该棱镜组件不仅使沿着光路行进的光反转以使得所观察图像的取向与场景或对象的实际取向一致，而且将一部分光引向目镜以进行观察，且将一部分光引向图像捕获系统以进行记录或显示，而无需像本领域通常使用的单独的分立分束系统。
一个或多个实施例的特征和益处是一种光学设备，其包括分束棱镜组件，该分束棱镜组件允许光学设备在给定的放大倍数下更短且更紧凑。
以上概述并非旨在描述本公开的每个示出的实施例或每个实施方式。
附图说明
本申请中包括的附图被并入说明书中并形成其一部分。它们示出了本公开的实施例，并且与描述一起用于解释本公开的原理。附图仅是某些实施例的说明，并不限制本公开。
图1是示出用于观察场景或对象并数字地记录与所观察的场景或对象相对应的图像的光学设备的平面示意图。
图2是进一步示出图1所示的光学设备的一部分的放大平面示意图。
图3A至图3F是示出棱镜组件的六个侧面的立面图和平面图。
图4是示出根据详细描述的棱镜组件的透视图。
图5A至图5C是示出棱镜组件的三个视图。
图6A是示出第一棱镜和设置在第一棱镜的一个面上的部分反射层118的图。
图6B是进一步示出图6A所示的部分反射层的放大截面图。
图7A是示出用于观察场景或对象并数字地记录与所观察的场景或对象相对应的图像的光学设备的示意性平面图。根据详细描述的光学设备可以以示例而非限制的方式包括双筒望远镜、单筒望远镜、瞄准镜等。
图7B是进一步示出图7A所示的光学设备的截面图。为了说明的目的，已经沿着图7A所示的剖切线B-B截取了光学设备。
图8A和图8B是进一步示出了图7所示的光学设备的棱镜组件的放大平面图。
图9是示出示例棱镜组件的示意性平面图。
图10是示出示例棱镜组件的示意性平面图。
图11是示出示例棱镜组件的示意性平面图。
图12是示出示例棱镜组件的示意性平面图。
图13A是示出板的立面图。图13A的板包括板主体和覆盖板主体的一个面的部分反射层。图13B是进一步示出图13A所示的部分反射层的放大截面图。
图14A至图14F是示出棱镜组件的六个侧面的立面图和平面图。
尽管本公开的实施例可被修改成各种改变和替代形式，但是其细节已经通过示例在附图中示出并且将被详细描述。然而，应当理解，其目的不是将本公开限制为所描述的特定实施例。相反，其意图是涵盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。
具体实施方式
图1是示出光学设备100的平面示意图，该光学设备用于观察场景或对象并数字记录与正在观察的场景或对象相对应的图像。在图1的示例实施例中，光学设备100包括一对双筒望远镜。根据该详细描述的光学设备可以以示例而非限制的方式包括双筒望远镜、单筒望远镜、瞄准镜等。图1的光学设备100包括壳体102，其支撑目镜104、物镜光学器件108和沿光路PA布置在物镜光学器件108与目镜104之间的棱镜组件112。在图1的实施例中，目镜104包括目镜透镜106，物镜光学器件108包括物镜透镜110。图1的光学设备100还包括图像传感器126和传感器光学系统128。
在一实施例中，光学设备100包括两个棱镜组件或组，但是仅包括单个分束棱镜组件112以及相关的图像传感器126和传感器光学系统128，如图所示。在这样的实施例中，仅来自一个棱镜组件112的光被引导到图像感测或图像捕获设备。在另一实施例中，光学设备100可以包括两个分束棱镜组件112，使得来自两个棱镜组件112的光和图像可以被数字地观察和捕获。
图2是进一步示出图1所示的光学设备100的棱镜组件112的放大平面示意图。图2的棱镜组件112包括第一棱镜114和第二棱镜116。在图2的示例实施例中，第一棱镜114包括半五角棱镜，第二棱镜116包括施密特屋脊棱镜。在图2中也可见图像传感器126和传感器光学系统128。图像传感器126可以包括各种图像感测设备，例如电荷耦合设备(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)设备，而不背离详细描述的精神和范围。在以下美国专利中公开了可能适用于某些应用的图像感测设备等，所有这些专利均通过引用并入本文：US4805026，US4816916，US5111263，US5506429，US6160282，US6177293，US6635912，US7153720，US7294873，US9437644，US9590652和US9615042。在图2的实施例中，图像传感器126位于第一棱镜114的中间面122附近，部分反射层118设置在图像传感器126与第一棱镜114的中间面122之间。在实施例中，传感器光学系统128被配置为接收第一光部分并在图像传感器126的传感器部分158上形成图像。在实施例中，传感器光学系统128设置在部分反射层118与图像传感器126之间。
图3A至图3F是示出包括第一棱镜114和第二棱镜116的棱镜组件112的六个侧面的立面图和平面图。本领域普通技术人员通常将用于创建示出三维对象的六个侧面的视图的过程称为多视图投影或正射投影。通常使用诸如正视图、右侧视图、俯视图、后视图、左侧视图和仰视图之类的术语来引用多视图投影。因此，诸如正视图和右侧视图之类的术语可以用作讨论图3所示视图的便利方法。应当理解，在不脱离本详细描述的精神和范围的情况下，图3所示的元件可以采取各种取向。因此，术语正视图、右侧视图、俯视图、后视图、左侧视图、仰视图等不应被解释为限制所附权利要求中记载的本发明的范围。
图4是示出根据详细描述的棱镜组件112的透视图。图4的棱镜组件112包括第一棱镜114和第二棱镜116。在图2的示例实施例中，第一棱镜114包括半五角棱镜，第二棱镜116包括施密特屋脊棱镜。
图5A至图5C是示出包括第一棱镜114和第二棱镜116的棱镜组件112的三个视图。图5A至图5C可以统称为图5。在图5中，虚线用于说明沿光路PB行进穿过棱镜组件112的光。如图5所示，沿光路PB行进的光穿过第一棱镜114的入射面120并进入第一棱镜114的棱镜主体138中。沿着光路PB行进的光在穿过入射面120之后从第一棱镜114的出射面124反射。沿光路PB行进的光在从出射面124反射之后到达第一棱镜114的中间面122。
在图5的实施例中，棱镜组件112包括设置在第一棱镜114的中间面122上的部分反射层118。在实施例中，部分反射层118被配置为使得沿着光路PB行进的光的第一光部分穿过部分反射层118透射，并且沿着光路PB行进的光的第二光部分被部分反射层118反射。在图5的实施例中，第二光部分在被部分反射层118反射之后行进穿过第一棱镜114的出射面124。
在一实施例中，沿着光路PB行进的光被“分束”，使得第一光部分包括与第二光部分基本相同的特性，例如波长。这与其中部分反射层118充当滤光器的实施例相反，该滤光器反射具有特定特性或波长的光(例如，激光)，同时允许具有其他特性或波长的光、普通可见光穿过层118。以这种方式，即，第一光部分和第二光部分具有基本相同的特性，从被观察图像反射的光既可供用户在目镜104处观察又可供传感器光学系统128捕获。
图6A是示出第一棱镜114和部分反射层118的实施例的视图。在图6A的实施例中，部分反射层118设置在第一棱镜114的棱镜主体138的中间面122上。棱镜主体138包括第一基部、第二基部以及在第一基部和第二基部之间延伸的多个面。棱镜主体的面包括入射面120、出射面124和中间面122。
图6B是进一步示出图6A所示的部分反射层118的放大截面图。在图6B的实施例中，部分反射层包括多个第一折射率较高的子层190和多个第二折射率较低的子层192。同样在图6B的实施例中，折射率较高的子层190和折射率较低的子层192以交替模式布置，其中折射率较高的子层190中的一个覆盖折射率较低的子层192中的每一个。在图6B的实施例中，部分反射层118设置在棱镜主体138的中间面122上。在一些有用的实施例中，折射率较低的子层192中的每一个具有在第一范围内的第一折射率，并且折射率较高的子层190中的每一个具有在第二范围的第二折射率。在实施例中，第一范围是从大约1.0到大约1.91，并且第二范围是从大约1.92到大约2.9。在实施例中，第一范围是从大约1.2到大约1.9，第二范围是从大约2.0到大约2.8。
折射率较低的子层192中的每一个可以包括各种材料，而不背离本详细描述的精神和范围。在某些应用中可能适用的材料示例包括氟化镁(MgF2)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)。
在不脱离本详细描述的精神和范围的情况下，折射率较高的子层190中的每一个可以包括各种材料。在某些应用中可能合适的材料示例包括二氧化锆(ZrO2)、五氧化钽(Ta2O5)、五氧化铌(Nb2O5)、硫化锌(ZnS)或二氧化钛(TiO2)。
参照图1-5，用于观察场景或对象并数字记录与正在观察的场景或对象相对应的图像的光学设备100在图中示出并且在详细描述中进行了描述。在实施例中，设备100包括壳体102，壳体102支撑目镜104、物镜光学器件108和沿光路PA布置在物镜光学器件108与目镜104之间的棱镜组件112。在实施例中，棱镜组件112包括第一棱镜114和第二棱镜116。在实施例中，第一棱镜114包括棱镜主体138，该棱镜主体138包括第一基部140、第二基部142以及在第一基部140和第二基部142之间延伸的多个面，所述多个面包括入射面120、出射面124和中间面122。在实施例中，棱镜组件112还包括设置在第一棱镜114的中间面122上的部分反射层118。
在实施例中，第一棱镜114的出射面124在第一棱镜114的入射面120和中间面122之间延伸。在实施例中，第一棱镜114的入射面120在第一棱镜114的出射面124和中间面122之间延伸。在实施例中，第一棱镜114的中间面122在第一棱镜114的入射面120和出射面124之间延伸。在实施例中，目镜包括至少一个目镜透镜106，并且物镜光学器件108包括至少一个物镜透镜110。
在实施例中，第一棱镜114被定位成使得沿着光路PA行进的光穿过入射面120并进入棱镜主体138。在实施例中，第一棱镜114被配置为使得沿着光路PA行进的光在穿过输入面120之后从出射面124反射，并且被配置为使得沿着光路PA行进的光在从出射面124反射之后到达中间面122。在实施例中，部分反射层118被配置为使得沿着光路PA行进的光的第一光部分穿过部分反射层118透射，并且沿着光路PA行进的光的第二光部分被部分反射层118反射。在实施例中，第一棱镜114被配置为使得第二光部分在被部分反射层118反射之后行进通过出射面124。
在实施例中，部分反射层118包括多个子层。在不脱离本详细描述的精神和范围的情况下，部分反射层118可以包括各种材料。在以下美国专利中公开了在某些应用中可能适用的部分反射层，所有这些专利在此通过引用以其整体并入本文：US 5,400,179；US 6,654,178；US 7,256,940；US 8,625,201；和US 9,488,766。
虚线用于说明图5A至图5C中的沿着光路PB行进穿过棱镜组件112的光。图5A至图5C可以统称为图5。在图5中，虚线用于说明沿光路PB行进穿过棱镜组件112的光。如图5所示，沿光路PB行进的光穿过第一棱镜114的入射面120并进入第一棱镜114的棱镜主体138中。沿着光路PB行进的光在穿过入射面120之后从第一棱镜114的出射面124反射。沿光路PB行进的光在从出射面124反射之后到达第一棱镜114的中间面122。
在图5的实施例中，棱镜组件112包括设置在第一棱镜114的中间面122上的部分反射层118。在图5的实施例中，部分反射层118被配置为使得沿着光路PB行进的光的第一光部分通过部分反射层118透射，并且沿着光路PB行进的光的第二光部分被部分反射层118反射。在图5的实施例中，第二光部分在被部分反射层118反射之后行进穿过第一棱镜114的出射面124。
在图5的实施例中，第二光部分在行进通过第一棱镜114的出射面124之后行进通过第二棱镜116的输入面130。在图5的实施例中，在第二光部分行进通过第二棱镜116的输入面130之后，第二光部分从第二棱镜116的输出面132反射。在第二光部分从第二棱镜116的输出面132反射之后，第二光部分从第二棱镜116的第一面134反射。在第二光部分从第二棱镜116的第一平面134反射之后，第二光部分从第二棱镜116的第二平面136反射。在第二光部分从第二棱镜116的第二平面136反射之后，第二光部分从第二棱镜116的输入面130反射。第二光部分在从第二棱镜116的输入面130反射之后，行进通过第二棱镜116的输出面132。
在实施例中，第二棱镜116包括棱镜主体144，该棱镜主体144包括第一基部146、第二基部148以及在第一基部146和第二基部148之间延伸的多个面。在实施例中，多个面包括输入面130和输出面132。在实施例中，第二棱镜116还包括在顶点194处相交的第一平面134和第二平面136。在实施例中，第一平面134在第一方向上在第一基部140和顶点194之间延伸，并且第一平面在第二方向上在输入面130和输出面132之间延伸。在实施例中，第二平面136在第一方向上在第二基部148和顶点194之间延伸，并且第二平面在第二方向上在输入面130和输出面132之间延伸。在实施例中，第一棱镜114包括半五角棱镜，第二棱镜包括施密特屋脊棱镜。在实施例中，棱镜组件112包括施密特-佩坎棱镜。
在实施例中，第一棱镜114和第二棱镜116被定位成使得第二光部分在行进通过第一棱镜114的出射面124之后行进通过第二棱镜116的输入面130。在实施例中，第二棱镜116被配置为使得在第二光部分行进穿过第二棱镜116的输入面130之后，第二光部分从第二棱镜116的输出面132反射。在实施例中，第二棱镜116被配置为使得在第二光部分从第二棱镜116的输出面132反射之后，第二光部分从第二棱镜116的第一平面134反射。在实施例中，第二棱镜116被配置为使得在第二光部分从第二棱镜116的第一平面134反射之后，第二光部分从第二棱镜116的第二平面136反射。在实施例中，第二棱镜116被配置为使得在第二光部分从第二棱镜116的第二平面136反射之后，第二光部分从第二棱镜116的输入面130反射。在实施例中，第二棱镜116被配置为使得第二光部分在从第二棱镜116的输入面130反射之后行进通过第二棱镜116的输出面132。
图7A至图7B描绘了紧凑型光学设备的实施例，该紧凑型光学设备包括分束棱镜系统，该分束棱镜系统利用一对波罗棱镜和与棱镜相邻的部分反射板。
图7A是示出用于观察场景或对象并数字地记录与所观察的场景或对象相对应的图像的光学设备300的示意性平面图。根据详细描述的光学设备可以以示例而非限制的方式包括双筒望远镜、单筒望远镜、瞄准镜、望远镜等。在图7的示例实施例中，光学设备300包括双筒望远镜设备。图7B是示出沿图7A所示的线B-B截取的光学设备300的截面图。图7A和图7B可以统称为图7。
图7的光学设备300包括壳体302，该壳体302支撑第一目镜304A、物镜光学器件308A和沿光路PA布置在第一物镜光学器件308A与第一目镜304A之间的棱镜组件312A。如图7所示，壳体302还支撑第二目镜304B、第二物镜光学器件308B和沿着光路PB设置在第二物镜光学器件308B与第二目镜304B之间的第二棱镜组件312B。在图7的实施例中，每个目镜包括目镜透镜306，每个物镜光学器件包括物镜透镜310。每个棱镜组件包括第一棱镜350和第二棱镜352。在一个实施例中，第一棱镜组件312A和第二棱镜组件312B都包括分束棱镜组件。在另一个实施例中，第一棱镜组件312A和第二棱镜组件312B中仅一者包括分束棱镜组件。在一个这样的实施例中，非光束分离组件包括标准的已知棱镜组件。
图8A是进一步示出图7所示的光学设备300的第一棱镜组件312A的放大平面图。图8B是进一步示出图7所示的光学设备300的第二棱镜组件312B的放大平面图。图8A和图8B可以统称为图8。参考图8，将意识到，每个棱镜组件包括第一棱镜350和第二棱镜352。在图8的示例实施例中，第一棱镜350和第二棱镜352均包括波罗棱镜。
在图8的实施例中，第一棱镜350包括棱镜主体354。参考图8，将会理解，棱镜主体354包括第一基部360、第二基部362以及在第一基部360和第二基部362之间延伸的多个面。在图8的实施例中，多个面包括入射面364、第一侧面366和第二侧面368。在图8的实施例中，第二棱镜352包括棱镜主体356。如图8所示，棱镜主体356具有第一基部370、第二基部372以及在第一基部370与第二基部372之间延伸的多个面。在图8的实施例中，多个面包括出射面374、第三侧面376和第四侧面378。
在图8的实施例中，板380紧邻第一棱镜350的第一侧面366定位。在实施例中，将板放置成紧邻棱镜的一个侧面提供了利用被称为受抑全内反射(FTIR)的现象的布置。板380包括板主体384和覆盖板主体384的一个面的部分反射层318。在一实施例中，板主体384包括玻璃、金属或另外的合适的材料。板380和第一棱镜350被定位成使得在部分反射层318和第一侧面366之间限定间隙382。
图9是示出示例棱镜组件312的示意性平面图。图9的棱镜组件312包括第一棱镜350和第二棱镜352。在图9的示例实施例中，第一棱镜350和第二棱镜352均包括波罗棱镜。在图9的实施例中，第一棱镜350包括具有多个面的棱镜主体354。在图9的实施例中，棱镜主体354的多个面包括入射面364、第一侧面366和第二侧面368。在图9的实施例中，第二棱镜352包括具有多个面的棱镜主体356。如图9所示，第二棱镜352的棱镜主体356包括出射面374、第三侧面376和第四侧面378。
沿光路PD行进的入射光在图9中用虚线示出。沿着光路PD行进的光穿过第一棱镜350的入射面364并进入第一棱镜主体354。在实施例中，沿着光路PD行进的光在穿过第一棱镜350的入射面364之后经由全内反射从第一棱镜350的第一侧面366反射。然而，在图9的实施例中，紧邻第一棱镜350的第一侧面366的板380的存在产生受抑全内反射(FTIR)。由于FTIR，沿着光路PD行进的光穿过第一棱镜350的第一侧面366而撞击板380。
板380包括板主体384和覆盖板主体384的一个面的部分反射层318。在图9的示例实施例中，部分反射层318被配置为使得沿着光路行进的光的第一光部分通过部分反射层318透射，并且沿着光路行进的光的第二光部分被部分反射层318反射。
在图9中也可见图像传感器326和传感器光学系统328。在图9的实施例中，图像传感器326位于第一棱镜350的第一侧面366附近，板380设置在图像传感器326与第一棱镜350的第一侧面366之间。在图9中，可以看到传感器光学系统328定位于板380和图像传感器326之间。传感器光学系统328可接收穿过板380的光并在图像传感器326的传感器部分358上形成图像。板380和第一棱镜350被定位成使得在部分反射层318和第一侧面366之间限定间隙382。间隙382具有宽度GD，其在图9中使用尺寸线示出。
在图9的实施例中，沿着光路PD行进的光在从部分反射层318反射之后从第一棱镜350的第二侧面368反射。在图9中，示出沿光路PD行进的光在从第一棱镜350的第二侧面368反射之后穿过第一棱镜350的入射面364。沿光路PD行进的光在穿过第一棱镜350的入射面364之后穿过第二棱镜的出射面374。沿着光路PD行进的光在穿过第二棱镜352的出射面374之后从第二棱镜352的第一侧面376反射。沿着光路PD行进的光在从第二棱镜352的第一侧面376反射之后，从第二棱镜352的第二侧面378反射。沿光路PD行进的光在从第二棱镜352的第二侧面378反射之后穿过第二棱镜352的出射面374。
图10、11和12是示出棱镜组件312的另外的示例实施例的示意性平面图。每个示例棱镜组件312包括第一棱镜350和第二棱镜352。在图10、11和12中用虚线示出了沿着光路PD行进穿过第一棱镜350和第二棱镜352的入射光。
在图10的实施例中，沿光路PD行进的光穿过第一棱镜350的入射面364并进入第一棱镜主体354。在图10的实施例中，沿着光路PD行进的光在穿过第一棱镜350的入射面364之后经由全内反射从第一棱镜350的第一侧面366反射。在实施例中，沿着光路PD行进的光在从第一棱镜350的第一侧面366反射之后从第一棱镜350的第二侧面368反射。然而，在图10的实施例中，紧邻第一棱镜350的第二侧面368的板380的存在产生受抑全内反射(FTIR)。由于FTIR，沿光路PD行进的光穿过第一棱镜350的第二侧面368，并撞击板380的部分反射层318。在图10的示例实施例中，部分反射层318被配置为使得沿着光路行进的光的第一光部分通过部分反射层318透射，并且沿着光路行进的光的第二光部分被部分反射层318反射。
在图10中也可见图像传感器326和传感器光学系统328。图像传感器326可以包括各种图像感测设备，而不背离详细描述的精神和范围。在以下美国专利中公开了可能适用于某些应用的图像感测设备，所有这些专利均通过引用并入本文：US4805026，US4816916，US5111263，US3106429，US6160282，US6177293，US6635912，US7153720，US7294873，US9437644，US9590652和US9615042。
在图10的实施例中，图像传感器326位于第一棱镜350的第二侧面368附近，板380设置在图像传感器326与第一棱镜350的第二侧面368之间。在图10中，可以看到传感器光学系统328定位于板380和图像传感器326之间。传感器光学系统328可接收穿过板380的光并在图像传感器326的传感器部分358上形成图像。板380和第一棱镜350被定位成使得在部分反射层318和第二侧面368之间限定间隙382。
在图11的实施例中，沿光路PD行进的光穿过第二棱镜352的出射面374并进入第二棱镜主体356。在实施例中，沿着光路PD行进的光在经由出射面374进入第二棱镜主体356之后从第二棱镜352的第三侧面376反射。然而，在图11的实施例中，紧邻第二棱镜352的第三侧面376的板380的存在产生受抑全内反射(FTIR)。由于FTIR，沿光路PD行进的光穿过第二棱镜352的第三侧面376，并撞击板380的部分反射层318。在图11的示例实施例中，部分反射层318被配置为使得沿着光路行进的光的第一光部分通过部分反射层318透射，并且沿着光路行进的光的第二光部分被部分反射层318反射。穿过板380透射的光可以被传感器光学系统328接收。传感器光学系统328可以在图像传感器326的传感器部分358上形成图像。
在图12的实施例中，沿光路PD行进的光穿过第二棱镜352的出射面374并进入第二棱镜主体356。在图12的实施例中，沿着光路PD行进的光在穿过第二棱镜352的出射面374之后经由全内反射从第二棱镜352的第三侧面376反射。在实施例中，沿着光路PD行进的光在从第二棱镜352的第三侧面376反射之后从第二棱镜352的第四侧面378反射。然而，在图12的实施例中，紧邻第二棱镜352的第四侧面378的板380的存在产生受抑全内反射(FTIR)。由于FTIR，沿光路PD行进的光穿过第二棱镜352的第四侧面378，并撞击板380的部分反射层318。在图12的示例实施例中，部分反射层318被配置为使得沿着光路行进的光的第一光部分通过部分反射层318透射，并且沿着光路行进的光的第二光部分被部分反射层318反射。穿过板380透射的光可以被传感器光学系统328接收。传感器光学系统328可以在图像传感器326的传感器部分358上形成图像。
图13A是示出示例性板380的立面图。图13A的板380包括板主体384和覆盖板主体384的一个面的部分反射层318。图13B是进一步示出图13A所示的部分反射层318的放大截面图。图13A和图13B可以统称为图13。
在一个实施例中，部分反射层318包括没有子层的单个层。然而，在图13的实施例中，部分反射层318包括多个折射率较高的子层390和多个折射率较低的子层392。同样在图13的实施例中，折射率较高的子层390和折射率较低的子层392以交替模式布置，其中折射率较高的子层390中的一个覆盖折射率较低的子层392中的每一个。在图13的实施例中，部分反射层318设置在板体384的一个面之上。在一些有用的实施例中，折射率较低的子层392中的每一个具有在第一范围内的第一折射率，并且折射率较高的子层390中的每一个具有在第二范围内的第二折射率。在实施例中，第一范围是从大约1.0到大约1.91，并且第二范围是从大约1.92到大约2.9。在实施例中，第一范围是从大约1.2到大约1.9，并且第二范围是从大约2.0到大约2.8。
折射率较低的子层392中的每一个可以包括各种材料，而不背离本详细描述的精神和范围。在某些应用中可能适用的材料示例包括氟化镁(MgF2)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)。
在不脱离本详细描述的精神和范围的情况下，折射率较高的子层390中的每一个可以包括各种材料。在某些应用中可能合适的材料示例包括二氧化锆(ZrO2)、五氧化钽(Ta2O5)、五氧化铌(Nb2O5)、硫化锌(ZnS)或二氧化钛(TiO2)。
在一实施例中，子层390的数量等于子层392的数量，如图所示，使得子层390与子层392的比为1：1。在实施例中，部分反射层318包括单折射子层390和单折射子层392。在一实施例中，部分反射层318包括多个折射率较高的子层390和多个折射率较低的子层392。在一实施例中，多个子层390和392每个包括2-6个子层。在一个实施例中，多个子层390和392每个包括多于6个子层。
图14A至图14F是示出包括第一棱镜350和第二棱镜352的棱镜组件312的六个侧面的立面图和平面图。本领域普通技术人员通常将用于创建示出三维对象的六个侧面的视图的过程称为多视图投影或正射投影。通常使用诸如正视图、右侧视图、俯视图、后视图、左侧视图和仰视图之类的术语来引用多视图投影。因此，诸如正视图和右侧视图之类的术语可以用作讨论图14所示视图的便利方法。应当理解，在不脱离本详细描述的精神和范围的情况下，图14所示的元件可以采取各种取向。因此，术语正视图、右侧视图、俯视图、后视图、左侧视图、仰视图等不应被解释为限制所附权利要求中记载的本发明的范围。图14A至图14C可以统称为图14。在图14的实施例中，板380紧邻第一棱镜350的一个侧面定位。在实施例中，将板放置成紧邻棱镜的一个侧面提供了利用被称为受抑全内反射(FTIR)的现象的布置。
参照图1、2、4、7、8和14，使用箭头示出了向前、向后、右侧(starboard)和左侧(port)的方向。这些方向可以从通过双筒望远镜(例如，图1所示的双筒望远镜和/或图7所示的双筒望远镜)观察场景或对象的人的角度被概念化。向前方向Y和向后方向-Y分别使用标记为“Y”和“-Y”的箭头示出。右侧方向X和左侧方向-X分别用标记为“X”和“-X”的箭头表示。在图8中分别使用标记为“Z”和“-Z”的箭头说明了向上方向Z和向下或下部方向-Z。使用这些箭头说明的方向适用于整个申请中的装置。左侧方向也可以被称为朝左(portwar)方向。在实施例中，向上方向通常与向下方向相反。在实施例中，向上方向和向下方向均大体上正交于由向前方向和右侧方向限定的XY平面。在实施例中，向前方向通常与向后方向相反。在实施例中，向前方向和向后方向均大体上正交于由向上方向和右侧方向限定的ZY平面。在实施例中，右侧方向通常与左侧方向相反。在实施例中，右侧方向和左侧方向都大体上正交于由向上方向和向前方向限定的ZX平面。本文使用各种方向指示术语作为讨论图中所示对象的便利方式。应当理解，许多方向指示术语与所描述的对象的即时取向有关。还应当理解，在不脱离本详细描述的精神和范围的情况下，本文所述的对象可以采取各种取向。因此，诸如“向上”、“向下”、“向前”、“向后”、“朝左”和“右侧”之类的方向指示术语不应被解释为限制所附权利要求中记载的本发明的范围。
以下美国专利通过引用并入本文：美国专利号US5963369，US6487012，US6927906，US6937391和US7961387。出于所有目的，在本申请的所有部分中对美国专利的上述参考通过引用以其整体并入本文。这样的专利中示出的部件可以与本文的实施例一起使用。通过引用的结合例如在MPEP 2163.07(B)中讨论。
出于所有目的，在本申请的所有部分中的以上参考文献通过引用以其整体并入本文。本说明书中(包括以引用方式并入的参考文献，包括任何所附权利要求、摘要和附图)公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤，可以以任何组合进行组合，但除了其中这些特征和/或步骤中的至少一些是互斥的组合之外。
除非另有明确说明，否则本说明书(包括以引用方式并入的参考文献，任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由具有相同、等同或相似目的的替代特征代替。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每个特征仅是一系列等同或相似特征的示例。
本发明不限于前述实施例的细节。本发明扩展到本说明书(包括通过引用并入的任何参考文献，任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的一个或任何新颖的组合，或者扩展到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的一个或任何新颖的组合。出于所有目的，在本申请的所有部分中的以上参考文献通过引用以其整体并入本文。
尽管本文已经示出和描述了特定示例，但是本领域普通技术人员将理解，被配置为实现相同目的的任何布置都可以代替所示的特定示例。本申请旨在覆盖本主题的修改或变化。因此，意图通过所附权利要求及其合法等同物以及以下说明性方面来限定本发明。本发明的上述方面的实施例仅是其原理的描述，而不应被认为是限制性的。所属领域的技术人员将想到本文所揭示的本发明的进一步修改，且所有此类修改被视为在本发明的范围内。

Claims (63)

1.一种紧凑型光学设备，用于观察场景或对象并数字地记录与正在观察的场景或对象相对应的图像，所述设备包括：
壳体，支撑目镜和物镜光学器件，所述目镜包括至少一个目镜透镜，所述物镜光学器件包括至少一个物镜透镜；
棱镜组件，沿光路设置在所述物镜光学器件和所述目镜之间，所述棱镜组件包括第一棱镜和第二棱镜；
所述第一棱镜包括棱镜主体，所述棱镜主体包括第一基部、第二基部以及在第一基部和第二基部之间延伸的多个面，所述多个面包括入射面、第一侧面和第二侧面；
所述第二棱镜包括棱镜主体，所述棱镜主体包括第一基部、第二基部和在第一基部和第二基部之间延伸的多个面，该多个面包括第三侧面、第四侧面和出射面；
板，邻近所述棱镜组件的选定面定位，所述板包括板主体和设置在所述板主体的一个面上的部分反射涂层，在所述部分反射涂层与所述棱镜组件的所述选定面之间限定间隙，所述选定面是所述第一侧面、所述第二侧面、所述第三侧面和所述第四侧面中的一个；
传感器光学系统，被配置为接收通过所述板透射的光并基于所接收的光形成图像。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述部分反射涂层与所述棱镜组件的选定面之间限定的间隙的宽度在50nm至5000nm的范围内。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述部分反射层包括具有第一折射率的多个第一折射子层和具有第二折射率的多个第二折射子层，所述第一折射率大于所述第二折射率。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述多个第一子层和所述多个第二子层以交替的模式布置，所述多个第一子层中的每一个覆盖第二折射子层中的一个。
5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述多个第二折射子层中的每一个具有第一范围内的第一折射率，并且所述多个第一折射子层中的每一个具有第二范围内的第二折射率。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第一范围和所述第二范围重叠。
7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第一范围和所述第二范围不重叠。
8.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第二范围是从大约1.0到大约1.91，并且所述第一范围是从大约1.92到大约2.9。
9.根据权利要求3所述的设备，其中，所述多个第一折射子层中的至少一个设置在所述多个第二折射子层中的两个之间。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一棱镜包括波罗棱镜，所述第二棱镜包括波罗棱镜。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述图像传感器包括电荷耦合器件(CCD)。
12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述图像传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)设备。
13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学设备包括双筒望远镜。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述光学设备包括沿着第二光路设置的第二棱镜组件。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述第二棱镜组件包括邻近所述棱镜组件的选定面的第二板，所述第二板包括部分反射涂层。
16.根据权利要求14所述的设备，其中，所述第二棱镜组件不包括邻近所述第二棱镜组件的任何面的部分反射板，使得所述光学设备被配置为仅基于通过所述第一棱镜组件透射的光来捕获图像。
17.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学设备包括瞄准镜、步枪镜和望远镜中的一个。
18.根据权利要求1所述的设备，其中，所述棱镜组件的选定面是所述第一侧面和所述第二侧面中的一个。
19.根据权利要求1所述的设备，其中，所述棱镜组件的选定面是所述第三侧面和所述第四侧面中的一个。
20.根据权利要求1所述的设备，其中，所述板主体包括玻璃或金属。
21.一种紧凑型光学设备，用于观察场景或对象并数字地记录与正在观察的场景或对象相对应的图像，所述设备包括：
壳体，支撑目镜和物镜光学器件，所述目镜包括至少一个目镜透镜，所述物镜光学器件包括至少一个物镜透镜；
棱镜组件，沿光路设置在所述物镜光学器件和所述目镜之间，所述棱镜组件包括施密特屋脊棱镜、半五角棱镜和设置在所述半五角棱镜的面上的部分反射层，所述部分反射层被配置为使得沿着光路行进的光的第一光部分通过所述部分反射层透射，并且沿着光路行进的光的第二光部分被所述部分反射层反射，所述第二光部分包括具有与所述第一发光部分的可见波长基本相同的可见波长的光；
传感器光学系统，被配置成接收所述第一光部分并基于所述第一光部分形成图像。
22.根据权利要求21所述的设备，其中，所述部分反射层对波长在400nm至700nm范围内的光具有80％的反射率。
23.根据权利要求21所述的设备，其中，所述部分反射层包括具有第一折射率的多个第一折射子层和具有第二折射率的多个第二折射子层，所述第一折射率大于所述第二折射率。
24.根据权利要求23所述的设备，其中，所述多个第一子层和所述多个第二子层以交替的模式布置，所述多个第一子层中的每一个覆盖第二折射子层中的一个。
25.根据权利要求23所述的设备，所述多个第二折射子层中的每一个具有第一范围内的第一折射率，并且多个第一折射子层中的每一个具有第二范围内的第二折射率。
26.根据权利要求23所述的设备，其中，所述第一范围和所述第二范围重叠。
27.根据权利要求23所述的设备，其中，所述第一范围和所述第二范围不重叠。
28.根据权利要求23所述的设备，其中，所述第二范围是从大约1.0到大约1.91，并且所述第一范围是从大约1.92到大约2.9。
29.根据权利要求23所述的设备，其中，所述第二范围是从大约1.2到大约1.9，并且所述第一范围是从大约2.0到大约2.8。
30.根据权利要求23所述的设备，其中，第二折射子层中的每一个设置在所述多个第一折射子层中的两个之间。
31.根据权利要求21所述的设备，其中，所述图像传感器包括电荷耦合器件(CCD)。
32.根据权利要求21所述的设备，其中，所述图像传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)设备。
33.根据权利要求21所述的设备，其中，所述光学设备包括双筒望远镜。
34.根据权利要求33所述的设备，其中，所述光学设备包括沿着第二光路设置的第二棱镜组件。
35.根据权利要求21所述的设备，其中，所述光学设备包括瞄准镜、步枪镜和望远镜中的一个。
36.一种光学设备，包括用于观察场景或对象并数字地记录与正在观察的场景或对象相对应的图像的双筒望远镜，所述设备包括：
限定第一光路的第一目镜透镜和第一物镜透镜；
限定第二光路的第二目镜透镜和第二物镜透镜；
沿所述第一光路设置在所述第一物镜透镜和所述第一目镜透镜之间的第一棱镜组件，所述第一棱镜组件包括第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜包括第一棱镜主体，所述棱镜主体包括多个第一面；
沿所述第二光路设置在所述第二物镜透镜和所述第二目镜透镜之间的第二棱镜组件，所述第二棱镜组件包括第三棱镜和第四棱镜；
第一板，其邻近所述第一棱镜组件的多个面中的一个定位并与其平行，所述第一板包括设置在板的面上的部分反射涂层，在所述部分反射涂层与所述棱镜组件的面之间限定间隙；
第一图像感测设备，被配置为接收从所述第一板折射的光，以捕获由所述光学设备的用户观察的图像。
37.根据权利要求36所述的设备，其中，在所述部分反射涂层与所述第一棱镜组件的面之间限定的所述间隙的宽度在50nm至5000nm的范围内。
38.根据权利要求36所述的设备，其中，所述部分反射层包括具有第一折射率的多个第一折射子层和具有第二折射率的多个第二折射子层，所述第一折射率大于所述第二折射率。
39.根据权利要求38所述的设备，其中，所述多个第一子层和所述多个第二子层以交替的模式布置，所述多个第一子层中的每一个覆盖第二折射子层中的一个。
40.根据权利要求38所述的设备，其中，所述多个第二折射子层中的每一个具有第一范围内的第一折射率，并且所述多个第一折射子层中的每一个具有第二范围内的第二折射率。
41.根据权利要求40所述的设备，其中，所述第一范围和所述第二范围重叠。
42.根据权利要求40所述的设备，其中，所述第一范围和所述第二范围不重叠。
43.根据权利要求40所述的设备，其中，所述第二范围是从大约1.0到大约1.91，并且所述第一范围是从大约1.92到大约2.9。
44.根据权利要求38所述的设备，其中，所述多个第一折射子层中的至少一个设置在所述多个第二折射子层中的两个之间。
45.根据权利要求36所述的设备，其中，所述第一棱镜包括波罗棱镜，所述第二棱镜包括波罗棱镜。
46.根据权利要求36所述的设备，其中，所述第一图像感测设备包括电荷耦合器件(CCD)。
47.根据权利要求36所述的设备，其中，所述第一图像感测设备包括互补金属氧化物半导体(CMOS)设备。
48.根据权利要求47所述的设备，其中，所述第二棱镜组件包括邻近所述第二棱镜组件的面定位的第二板，所述第二板包括部分反射涂层。
49.根据权利要求36所述的设备，其中，所述第二棱镜组件不包括邻近所述第二棱镜组件的任何面的部分反射板，使得所述光学设备被配置为仅基于通过所述第一棱镜组件透射的光来捕获图像。
50.一种光学设备，包括用于观察场景或对象并数字地记录与正在观察的场景或对象相对应的图像的双筒望远镜，所述设备包括：
限定第一光路的第一目镜透镜和第一物镜透镜；
限定第二光路的第二目镜透镜和第二物镜透镜；
沿所述第一光路设置在所述第一物镜透镜和所述第一目镜透镜之间的第一棱镜组件，所述第一棱镜组件包括施密特屋脊棱镜、半五角棱镜和设置在所述半五角棱镜的面上的部分反射层，所述部分反射层被配置为使得沿着所述第一光路行进的光的第一光部分通过所述部分反射层透射，并且沿着光路行进的光的第二光部分被所述部分反射层反射，所述第二光部分包括具有与所述第一发光部分的可见波长基本相同的可见波长的光；
沿所述第二光路设置在所述第二物镜透镜和所述第二目镜透镜之间的第二棱镜组件，所述第二棱镜组件包括第三棱镜和第四棱镜；
第一图像感测设备，被配置成接收所述第一光部分并基于所述第一光部分形成图像。
51.根据权利要求50所述的设备，其中，所述部分反射层对波长在400nm至700nm范围内的光具有80％的反射率。
52.根据权利要求50所述的设备，其中，所述部分反射层包括具有第一折射率的多个第一折射子层和具有第二折射率的多个第二折射子层，所述第一折射率大于所述第二折射率。
53.根据权利要求52所述的设备，其中，所述多个第一子层和所述多个第二子层以交替的模式布置，所述多个第一子层中的每一个覆盖第二折射子层中的一个。
54.根据权利要求52所述的设备，所述多个第二折射子层中的每一个具有第一范围内的第一折射率，并且所述多个第一折射子层中的每一个具有第二范围内的第二折射率。
55.根据权利要求52所述的设备，其中，所述第一范围和所述第二范围重叠。
56.根据权利要求52所述的设备，其中，所述第一范围和所述第二范围不重叠。
57.根据权利要求52所述的设备，其中，所述第二范围是从大约1.0到大约1.91，并且所述第一范围是从大约1.92到大约2.9。
58.根据权利要求52所述的设备，其中，所述第二范围是从大约1.2到大约1.9，并且所述第一范围是从大约2.0到大约2.8。
59.根据权利要求52所述的设备，其中，第二折射子层中的每一个设置在所述多个第一折射子层中的两个之间。
60.根据权利要求50所述的设备，其中，所述第一图像感测设备包括电荷耦合器件(CCD)。
61.根据权利要求50所述的设备，其中，所述第一图像感测设备包括互补金属氧化物半导体(CMOS)设备。
62.根据权利要求50所述的设备，其中，所述第二棱镜组件包括部分反射涂层。
63.根据权利要求50所述的设备，其中，所述第二棱镜组件不包括部分反射涂层，使得所述光学设备被配置为仅基于通过所述第一棱镜组件透射的光来捕获图像。
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