CN206440851U

CN206440851U - 场棱镜及光学棱镜结构

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Publication number: CN206440851U
Application number: CN201621421268.3U
Authority: CN
Inventors: 鲜善洪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2017-08-25
Anticipated expiration: 2026-12-22

Abstract

本实用新型提供了一种场棱镜及光学棱镜结构，涉及光学结构领域，所述场棱镜包括第一棱镜和场透镜，所述场透镜设置在所述第一棱镜的第一表面，所述场透镜与所述第一棱镜一体成型，入射光经过所述场透镜折射汇聚并直接进入所述第一棱镜中，最后经所述第一棱镜的第二表面出射。相对与现有技术，本实用新型提供的场棱镜将场透镜和棱镜结合到一起，避免了光束在场透镜到棱镜之间的空气中传播时产生的像散，提升了成像质量，简化了光路结构。

Description

场棱镜及光学棱镜结构

技术领域

本实用新型涉及光学结构领域，具体而言，涉及一种场棱镜及光学棱镜结构。

背景技术

现有的含有棱镜的成像光路结构通常是在棱镜的前方加入一个场透镜，用于将光束会聚到所述棱镜上，可缩短光束会聚的路径，缩小整个光路结构所占的空间。但现有的额外设置场透镜的棱镜结构，其场透镜和棱镜之间存在空气，由于光束通过场透镜与棱镜之间的空气时会产生一定的像散，会使得成像光束的质量降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种场棱镜及光学棱镜结构，其将场透镜和棱镜结合到一起，避免了光束在场透镜到棱镜之间的空气中传播时产生的像散，提升了成像质量，简化了光路结构。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一方面，本实用新型实施例提供了一种场棱镜，其包括第一棱镜和场透镜，所述场透镜设置在所述第一棱镜的第一表面，所述场透镜与所述第一棱镜一体成型，入射光经过所述场透镜折射汇聚并直接进入所述第一棱镜中，最后经所述第一棱镜的第二表面出射。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一棱镜为三角柱棱镜。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一棱镜为锐角三角柱棱镜。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一表面为所述第一棱镜的一个矩形侧面。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一棱镜的第二表面上设置有支撑部。

在本实用新型较佳的实施例中，所述支撑部包括第一凸缘和第二凸缘。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一凸缘设置于所述第二表面上的一端，所述第二凸缘设置于所述第二表面上与所述第一凸缘位置相对的另一端。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一表面和所述第二表面为所述第一棱镜上相邻的两个表面。

在本实用新型较佳的实施例中，所述场透镜从所述第一棱镜的所述第一表面凸出的部分为所述场透镜的凸面。

另一方面，本实用新型实施例还提供了一种光学棱镜结构，其包括第二棱镜和如上所述的场棱镜，所述第二棱镜为直角三角柱棱镜，所述第一棱镜的第二表面和所述第二棱镜的第三表面相对设置且之间设有间隙，入射光经过所述场透镜折射汇聚并直接进入所述第一棱镜中，再经所述第一棱镜的第二表面出射，从所述第二表面出射的光经过所述间隙由所述第三表面进入所述第二棱镜中，最后经所述第二棱镜的第四表面出射。

本实用新型提供的场棱镜及光学棱镜结构，通过将场透镜和第一棱镜结合到一起，使得场透镜和第一棱镜之间无空气间隔，避免了光束从场透镜进入第一棱镜时因为经过中间的空气介质而产生的像散，相对于现有技术，提升了含有场透镜和第一棱镜的光学结构的成像质量。其次，通过将场透镜和第一棱镜作为一个整体一体成型制造，简化了制作流程，节省材料的同时，还简化了场透镜和第一棱镜的光路结构。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的场棱镜的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种设置有形状特殊场透镜的场棱镜的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的光束经过场棱镜作用的光路结构图；

图4为本实用新型第一实施例提供的场棱镜的结构示意图；

图5为本实用新型第一实施例提供的光束经过场棱镜作用的光路结构图；

图6为本实用新型第二实施例提供的光学棱镜结构的结构示意图。

图标：100-场透镜；200-第一棱镜；220-第一表面；240-第二表面；242-第一凸缘；244-第二凸缘；500-第二棱镜；520-第三表面；540-第四表面；1000-场棱镜；2000-光学棱镜结构。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

对于描述光束前进过程的术语，例如“射入”、“经过”、“通过”、“透射”等并不表示要求光束完全穿透或是分束，而是描述一种光学变化或光学处理。如“通过”仅仅是指光束经过该光学元件之后发生了光学上的变化，使光束受到处理而获得解决技术问题所需要的光束，根据具体实施方案中光学元件的不同，可能是反射也可能是透射。另外，“透射”是指光束入射到某一物质分界面发生折射并穿透该分界面的现象，与“反射”相对。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，“输入”、“返回”、“形成”等术语应理解为是描述一种光学、电学变化或光学、电学处理。如“形成”仅仅是指光信号或电信号通过该元件、仪器或装置之后发生了光学上或电学上的变化，使得所述光信号或所述电信号受到处理，进而获得实施技术方案或解决技术问题所需要的信号。

在本实用新型的具体实施例附图中，为了更好、更清楚的描述场棱镜及光学棱镜结构各元件的工作原理，表现所述装置中各部分的连接关系，只是明显区分了各元件之间的相对位置关系，并不能构成对元件或结构内的光路方向、连接顺序及各部分结构大小、尺寸、形状的限定。

请参照图1，本实用新型实施例提供了一种场棱镜1000，其包括场透镜100和第一棱镜200。所述场透镜100设置于所述第一棱镜200的第一表面220上，所述场透镜100和所述第一棱镜200作为一个整体一体成型。

所述第一棱镜200的形状为四棱柱，第一棱镜200上有相对的两个表面分别为第一表面220和第二表面240。可以理解的是，本实施例中的第一棱镜200的四棱柱结构并不是对面平行的正四棱柱，而在本实用新型的其他具体实施方案中，所述第一棱镜200的形状还可以是三棱柱、五棱柱或是其他多面体，只要在设计时能够满足其光学功能上的要求，第一棱镜200的形状可以是多样的，并不作为本实施例的一个限定条件。同样的，可以理解的是，在本实用新型的其他具体实施方案中，第一棱镜200上的第一表面220和第二表面240也可以不是相对的两个表面，例如可以是相邻的两个表面。根据具体实施方案的不同，场透镜100设置在所述第一棱镜200上的那个表面可以认为是第一表面220，而经过场透镜100折射后的有效光束通过所述第一棱镜200出射的那个表面可以认为是第二表面240。

场透镜100为至少有一个凸面的凸透镜，场透镜100从所述第一棱镜200的所述第一表面220凸出的部分为所述场透镜100的凸面。可以理解的是，在本实用新型的其他具体实施方案中，所述场透镜100从所述第一棱镜200的所述第一表面220凸出的部分也可以不止是所述场透镜100的凸面，例如凸出的部分还可以包括所述场透镜100的环形侧面。

如图2所示，如果所述场透镜100是一个双凸透镜，场透镜100从所述第一棱镜200的所述第一表面220凸出的部分甚至还可以包括一部分，与远离所述第一棱镜200凸出的上凸面的凸出方向相反的，面向所述第一棱镜200凸出的下凸面，此时所述场透镜100的通光孔径可以小于场透镜100的所述下凸面与第一棱镜200的第一表面220接合的那一部分环形区域的直径，以达到更好的聚光效果。这种情况下要实现更好的聚光效果，可以通过在场透镜100的上方设置一个可调孔径光阑来实现通光孔径的调整。

在本实施例中，场透镜100从第一棱镜200的第一表面220凸出的凸面并不完全是一个边缘为圆形的凸面，而是一个从俯视视角看，一组对边是弧线、另一组对边是直线的凸面。根据第一棱镜200的形状的不同，以及对场透镜100聚光本领的要求的不同，场透镜100从第一棱镜200的第一表面220凸出的表面形状可以是多样的，例如边缘为矩形或圆角矩形的凸面。

特别的，本实施例中的场透镜100可以是球面透镜，也可以是非球面透镜，即场透镜100从所述第一棱镜200的第一表面220凸出的表面形状可以是球面，也可以是非球面。

以上所述的场棱镜1000的各种结构形状，需要根据具体的光学功能要求、结构形状及体积要求、结构外形的美观、制造工艺技术以及材料成本等方面进行综合考虑设计。

请参照图3，从光学系统的其他位置出射的发散光束入射到所述场透镜100的凸面上，在所述场透镜100的凸面与空气的交界面发生折射，发散光束被所述场透镜100汇聚并进入所述第一棱镜200中，最终，从第一棱镜200中经过的被汇聚的光束从所述第一棱镜200的第二表面240出射。

在图3中示出的光束方向，仅为本实施例的一种理想情况。从其他位置出射的发散光束经过所述场透镜100的折射汇聚为平行光，进入所述第一棱镜200内部的平行光束都沿第一棱镜200的第二表面240的法线方向入射到第一棱镜200与外界的分界面上，并从所述第二表面240沿在所述第一棱镜200中传播的原方向出射。

由于在不同的光学系统中，场棱镜1000所起到的作用不同，场棱镜1000相对于光束的摆放方向也不同，本实施例中示出的光路结构仅为更清楚的描述本实施例提供的场棱镜1000的结构而选择的优选方案，并不能对场棱镜1000在使用过程中，相对于入射光束的摆放方向及与其他光学元件的相对位置关系作出限定。

本实施例中提供的场透镜100和第一棱镜200采用一体成型工艺制造，制造时可在一整块玻璃或有机材料上进行打磨加工，或是直接在相应的达到设计要求的模具内铸造形成。相对于现有技术中分离设置的场镜和棱镜结构，本实施例中将场透镜100和第一棱镜200一体成型制造的优势在于，减少了光学结构中各光学元件的数量，在制造时需要的流程步骤更少，还在一定程度上节省了制造所需的材料，节省了制造成本，并缩减了场镜与棱镜结构的占用空间，使整个光路结构更加简单。

本实施例提供的场棱镜1000，通过将场透镜100和第一棱镜200结合到一起，使得场透镜100和第一棱镜200之间有效光束通过的路径无空气介质，避免了光束从场透镜100进入第一棱镜200时因为经过中间的空气介质而产生的像散，相对于现有技术，提升了含有场透镜100和第一棱镜200的光学结构的成像质量。

第一实施例

请参照图4，本实施例提供一种场棱镜1000，其包括场透镜100和第一棱镜200。所述场透镜100设置于所述第一棱镜200的第一表面220上，所述场透镜100和所述第一棱镜200作为一个整体一体成型。

所述第一棱镜200的形状为锐角三棱柱，第一棱镜200上有相邻的两个矩形侧面分别为第一表面220和第二表面240。可以理解的是，在本实用新型的其他具体实施方案中，所述第一棱镜200的形状还可以是四棱柱、五棱柱或是其他多面体，只要在设计时能够满足其光学功能上的要求，第一棱镜200的形状可以是多样的，并不作为本实施例的一个限定条件。同样的，可以理解的是，在本实用新型的其他具体实施方案中，当所述第一棱镜200不是三棱柱时，第一棱镜200上的第一表面220和第二表面240也可以不是相邻的两个表面，例如可以是相对的两个表面。根据具体实施方案的不同，场透镜100设置在所述第一棱镜200上的那个表面可以认为是第一表面220，而经过场透镜100折射后的有效光束通过所述第一棱镜200出射的那个表面可以认为是第二表面240。

所述第一棱镜200的第二表面240上设置有支撑部，所述支撑部包括第一凸缘242和第二凸缘244，所述第一凸缘242设置于所述第二表面240上的一端，所述第二凸缘244设置于所述第二表面240上与所述第一凸缘242位置相对的另一端。作为所述支撑部的第一凸缘242和第二凸缘244的作用在于，当所述场棱镜1000需要与其应用的光学系统中其他的光学元件结合使用的时候，所述支撑部可以用于将场棱镜1000保持一个稳定的位置，或维持场棱镜1000和其他光学元件之间的相对位置关系，以达到所需求的光束传播效果。在本实施例的优选实施方案中，所述第一凸缘242和所述第二凸缘244对称设置于三棱柱形的第一棱镜200的第二表面240邻近其他两个矩形侧面的边缘位置，可以理解的是，第一凸缘242和第二凸缘244也可以设置在第二表面240邻近其他两个三角形侧面的边缘位置。

特别的，本实施例中的场透镜100可以是球面透镜，也可以是非球面透镜，即场透镜100从所述第一棱镜200的第一表面220凸出的表面形状可以是球面，也可以是非球面。使用非球面透镜的好处在于可以减少光束从场透镜100边缘入射时产生的球差，以提高光学系统的成像质量。

请参照图5，从光学系统的其他位置出射的发散光束入射到所述场透镜100的凸面上，在所述场透镜100的凸面与空气的交界面发生折射，发散光束被所述场透镜100汇聚并进入所述第一棱镜200中，最终，从第一棱镜200中经过的被汇聚的光束从所述第一棱镜200的第二表面240出射。

第二实施例

请参照图6，本实施例提供了一种光学棱镜结构2000，包括第二棱镜500和本实用新型第一实施例提供的场棱镜1000，所述第二棱镜500为直角三角柱棱镜，所述第一棱镜200的第二表面240和所述第二棱镜500的第三表面520相对设置且之间设有间隙，入射光经过所述场透镜100折射汇聚并直接进入所述第一棱镜200中，再经所述第一棱镜200的第二表面240出射，从所述第二表面240出射的光经过所述间隙由所述第三表面520进入所述第二棱镜500中，最后经所述第二棱镜500的第四表面540出射。

本实施例中提供的场棱镜1000，通过第一棱镜200第二表面240上设置的第一凸缘242和第二凸缘244设置于第二棱镜500的斜侧面第三表面520上，且由于第一凸缘242和第二凸缘244的存在，第二表面240与第三表面520之间留有间隙，所述间隙内的介质为空气。设置间隙的是为了使光束从场棱镜1000到第二棱镜500的传播过程中，还要经过空气介质，而不是直接从第一棱镜200与第二棱镜500的分界面通过，这样设置的目的是为了避免光束从第一棱镜200中直接射入第二棱镜500中时产生多余的色散，从而避免通过其中的光束质量的损失。

综上所述，本实用新型提供的场棱镜及光学棱镜结构，通过将场透镜和第一棱镜结合到一起，使得场透镜和第一棱镜之间无空气间隔，避免了光束从场透镜进入第一棱镜时因为经过中间的空气介质而产生的像散，相对于现有技术，提升了含有场透镜和第一棱镜的光学结构的成像质量。其次，通过将场透镜和第一棱镜作为一个整体一体成型制造，简化了制作流程，节省材料的同时，还简化了场透镜和第一棱镜的光路结构。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种场棱镜，其特征在于，包括第一棱镜和场透镜，所述场透镜设置在所述第一棱镜的第一表面，所述场透镜与所述第一棱镜一体成型，入射光经过所述场透镜折射汇聚并直接进入所述第一棱镜中，最后经所述第一棱镜的第二表面出射。

2.根据权利要求1所述的场棱镜，其特征在于，所述第一棱镜为三角柱棱镜。

3.根据权利要求2所述的场棱镜，其特征在于，所述第一棱镜为锐角三角柱棱镜。

4.根据权利要求2所述的场棱镜，其特征在于，所述第一表面为所述第一棱镜的一个矩形侧面。

5.根据权利要求1所述的场棱镜，其特征在于，所述第一棱镜的第二表面上设置有支撑部。

6.根据权利要求5所述的场棱镜，其特征在于，所述支撑部包括第一凸缘和第二凸缘。

7.根据权利要求6所述的场棱镜，其特征在于，所述第一凸缘设置于所述第二表面上的一端，所述第二凸缘设置于所述第二表面上与所述第一凸缘位置相对的另一端。

8.根据权利要求1所述的场棱镜，其特征在于，所述第一表面和所述第二表面为所述第一棱镜上相邻的两个表面。

9.根据权利要求1所述的场棱镜，其特征在于，所述场透镜从所述第一棱镜的所述第一表面凸出的部分为所述场透镜的凸面。

10.一种光学棱镜结构，其特征在于，包括第二棱镜和如权利要求1至9任一项所述的场棱镜，所述第二棱镜为直角三角柱棱镜，所述第一棱镜的第二表面和所述第二棱镜的第三表面相对设置且之间设有间隙，入射光经过所述场透镜折射汇聚并直接进入所述第一棱镜中，再经所述第一棱镜的第二表面出射，从所述第二表面出射的光经过所述间隙由所述第三表面进入所述第二棱镜中，最后经所述第二棱镜的第四表面出射。