TWI696001B - 可測距的雙筒望遠鏡及其稜鏡模組 - Google Patents

可測距的雙筒望遠鏡及其稜鏡模組 Download PDF

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Abstract

一種稜鏡模組，其包括一第一稜鏡、一屋脊型稜鏡、一第二稜鏡以及一第三稜鏡。屋脊型稜鏡鄰近於該第一稜鏡設置。第二稜鏡鄰近於該第一稜鏡設置。第三稜鏡鄰近且凸設於該第二稜鏡設置。其中設於該第三稜鏡凸出於該第二稜鏡之一側且靠近該第一稜鏡與該屋脊型稜鏡的一光源所發出的一光束入射該第三稜鏡，該光束由該第三稜鏡反射後進入該第二稜鏡，該光束穿過該第二稜鏡後入射該第一稜鏡並由該第一稜鏡反射後離開該稜鏡模組。一種可測距的雙筒望遠鏡，其包括上述的稜鏡模組。

Description

可測距的雙筒望遠鏡及其稜鏡模組
本發明係有關於一種雙筒望遠鏡及其稜鏡模組，特別是有關於一種可量測距離的雙筒望遠鏡及其稜鏡模組。
請參閱第1圖，其表示一習知的可測距的雙筒望遠鏡的光路圖，習知的雙筒望遠鏡具有一左光學系統10以及一右光學系統20，右光學系統20具有一雷射二極體52以及一有機發光二極體(OLED)63，有機發光二極體63產生影像資訊以及十字標線，並經由反射鏡58反射後進入稜鏡模組22，然後由稜鏡模組22反射後通過目鏡26而供使用者觀看，雷射二極體52發出雷射光束B，並由反射鏡60反射後進入稜鏡模組22，雷射光束B進入稜鏡模組22後，通過五角稜鏡222，然後由四角稜鏡224(別漢稜鏡)反射後，經由物鏡組24投射至外部，雷射光束B經由一物體(未圖示)反射後，形成反射光束C，反射光束C經由左光學系統10的物鏡組14進入稜鏡模組12，由四角稜鏡124反射後，通過五角稜鏡122，並由反射鏡62反射後由雷射接收器54接收。可見光A則經由左光學系統10與右光學系統20的物鏡組14、24，並經由稜鏡模組12、22的施密特-別漢稜鏡組(Schmidt Pechan Prism)產生正立影像後，由目鏡16、26觀看。可見光成像可供使用者觀看物體的影像，而雷射光則可用來量測物體的距離。
但是在上述的構造中，由於設置有機發光二極體63，因此雷射二極體52另外設置在靠近目鏡26處，但是這對於目鏡26處的外觀設計上會產生影響。
請參閱第2圖，其揭露另一種習知的可測距的雙筒望遠鏡的光路圖。雷射二極體52與雷射接收器54分別設置在靠近物鏡組50，但是在上述的構造中，由於目前並無穿透式的有機發光二極體，所以只能在光路中設置穿透式的液晶顯示器(transmissive LCD)，無法設置一般的有機發光二極體。
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種可測距的雙筒望遠鏡及其稜鏡模組，其將測距用的光源或光接收器設置在稜鏡模組的上方或下方，如此雙筒望遠鏡可以應用有機發光二極體來產生十字標線，而且可以有效地利用稜鏡模組上端或下端的空間，優化外觀。
本發明的稜鏡模組的一實施例包括一第一稜鏡、一屋脊型稜鏡、一第二稜鏡以及一第三稜鏡。第一稜鏡包括一第一面、一第二面以及一第三面。屋脊型稜鏡包括一第四面以及一屋脊面，該第四面係鄰近於該第二面。第二稜鏡包括一第五面、一第六面以及一第七面，該第六面係鄰近於該第三面。第三稜鏡凸設於該第二稜鏡設置且包括一光出入面、一第一反射面以及一第二反射面，該光出入面係部分鄰近於該第七面。其中一基準線係通過該第一稜鏡之該第一面和該第二面及該屋脊型稜鏡之第四面。其中設於該第三稜鏡凸出於該第二稜鏡之一側且靠近該第一稜鏡與該屋脊型稜鏡的一光源所發出的一光束入射該第三稜鏡，該光束由該第三稜 鏡反射後由該第七面進入該第二稜鏡，該光束穿出該第二稜鏡之該第六面後，由該第三面入射該第一稜鏡，並由該第一稜鏡之該第二面反射後離開該稜鏡模組，且離開該稜鏡模組之光束與該基準線平行。
其中，鄰近包括接觸或不接觸二種情形。
在另一實施例中，該光束由該光出入面入射該第三稜鏡後，經由該第一反射面以及該第二反射面反射後，經由該光出入面進入該第二稜鏡。
在另一實施例中，該第一稜鏡更包括一鍍膜層，該鍍膜層形成於該第二面，該光束由該第二面上的該鍍膜層反射後，離開該稜鏡模組。
本發明的稜鏡模組的另一實施例包括一第一稜鏡、一屋脊型稜鏡、一第二稜鏡以及一第三稜鏡。第一稜鏡包括一第一面、一第二面以及一第三面。屋脊型稜鏡包括一第四面以及一屋脊面，該第四面係鄰近於該第二面。第二稜鏡包括一第五面、一第六面以及一第七面，該第六面係鄰近於該第三面。第三稜鏡凸設於該第二稜鏡設置且包括一光出入面、一第一反射面以及一第二反射面，該光出入面係部分鄰近於該第七面。其中一基準線係通過該第一稜鏡之該第一面和該第二面及該屋脊型稜鏡之第四面。其中於該第三稜鏡凸出於該第二稜鏡之一側且靠近該第一稜鏡與該屋脊型稜鏡設一光接收器，一與該基準線平行之光束自該第一稜鏡之第一面入射該第一稜鏡，該光束由該第一稜鏡反射後由該第三面進入該第二稜鏡，該光束穿出該第二稜鏡之該第七面後，由該光出入面入射該第三稜鏡，並由該第三稜鏡反射後自該光出入面離開且入射該光接收器。
在另一實施例中，該光束由該光出入面入射該第三稜鏡後， 經由該第二反射面以及該第一反射面反射後，經由該光出入面射入該光接收器。。
在另一實施例中，一可見光由該第一面入射該第一稜鏡，在該第一稜鏡中多次反射後由該第二面離開該第一稜鏡，然後由該第四面進入該屋脊型稜鏡，再經多次反射後離開該屋脊型稜鏡，且離開該稜鏡模組之光束與該基準線平行。
在另一實施例中，一影像經由該第五面進入該第二稜鏡，然後由該第六面離開該第二稜鏡，再通過該第一稜鏡後進入該屋脊型稜鏡，經該屋脊面及該第四面反射後離開該稜鏡模組，且離開該稜鏡模組之光束與該基準線平行。
在另一實施例中，該第一稜鏡更包括一鍍膜層，該鍍膜層形成於該第二面，且該鍍膜層係反射不可見光而讓可見光通過。
本發明的可測距的雙筒望遠鏡的一實施例包括一第一光學系統以及一第二光學系統，該第一光學系統與該第二光學系統係平行設置，其中第一光學系統包括一物鏡組、一前述之稜鏡模組以及一目鏡組。該光源設置於靠近該第一稜鏡與該屋脊型稜鏡設置。該第二光學系統包括一光接收器，其中該光源發出的一光束，該光束經由該第三稜鏡入射該稜鏡模組，並經由該稜鏡模組入射該物鏡組，然後由該物鏡組投射至一物體，該光束由該物體反射後進入該第二光學系統，並由該光接收器接收。
本發明的可測距的雙筒望遠鏡的另一實施例包括一第一光學系統以及一第二光學系統，該第一光學系統與該第二光學系統係平行設置，其中第二光學系統包括一物鏡組、一前述之稜鏡模組以及一目鏡組。 該光接收器設置於靠近該第一稜鏡與該屋脊型稜鏡，該第一光學系統包括一光源，其中該光源發出一光束經由該第一光學系統投射至一物體，該光束由該物體反射後，經由該物鏡組進入該稜鏡模組，該光束經由該稜鏡模組反射後經由該第三稜鏡入射該光接收器。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出實施例並配合所附圖式作詳細說明。
10‧‧‧左光學系統
12‧‧‧稜鏡模組
14‧‧‧物鏡組
16‧‧‧目鏡
20‧‧‧右光學系統
22‧‧‧稜鏡模組
24‧‧‧物鏡組
26‧‧‧目鏡
50‧‧‧物鏡組
52‧‧‧雷射二極體
54‧‧‧雷射接收器
58‧‧‧反射鏡
60‧‧‧反射鏡
62‧‧‧反射鏡
63‧‧‧有機發光二極體
100‧‧‧第一光學系統
110‧‧‧物鏡組
120‧‧‧調焦鏡片
122‧‧‧第二稜鏡
124‧‧‧第一稜鏡
130‧‧‧稜鏡模組
132‧‧‧屋脊型稜鏡
134‧‧‧第一稜鏡
136‧‧‧第二稜鏡
138‧‧‧第三稜鏡
140‧‧‧目鏡組
160‧‧‧光源
170‧‧‧有機發光二極體
172‧‧‧反射鏡
200‧‧‧第二光學系統
210‧‧‧物鏡組
220‧‧‧調焦鏡片
222‧‧‧五角稜鏡
224‧‧‧四角稜鏡
230‧‧‧稜鏡模組
232‧‧‧屋脊型稜鏡
234‧‧‧第一稜鏡
236‧‧‧第二稜鏡
238‧‧‧第三稜鏡
240:目鏡組
260:光接收器
1000:可測距的雙筒望遠鏡
1321:第四面
1322:屋脊面
1341:第一面
1342:第二面
1343:第三面
1361:第五面
1362:第六面
1363:第七面
1382:光出入面
1384:第一反射面
1386:第二反射面
2321:第四面
2341:第一面
2342:第二面
2343:第三面
2363:第七面
2382:光出入面
L、L’:基準線
第1圖為習知的可測距的雙筒望遠鏡的光路圖。
第2圖為另一習知的可測距的雙筒望遠鏡的光路圖。
第3圖為本發明的可測距的雙筒望遠鏡之其中一實施例的結構圖。
第4圖為第3圖中沿Z-Z線的剖視圖。
第5圖為第3圖中X部分的放大圖。
第6圖為第3圖中Y部分的立體圖。
第7圖為本發明的另一實施例的立體圖，其中第二光學系統的稜鏡模組包括第三稜鏡。
請參閱第3圖，其表示本發明的可測距的雙筒望遠鏡的光路。本發明的可測距的雙筒望遠鏡1000包括一第一光學系統100以及一第二光學系統200，第一光學系統100與第二光學系統200分別對應於使用者的右眼與左眼。第一光學系統100包括一物鏡組110、一調焦鏡片120、一稜鏡模組130以及一目鏡組140，第二光學系統200包括一物鏡組210、一調焦鏡片 220、一稜鏡模組230以及一目鏡組240。可見光經由物鏡組110、210成像後，藉由移動調焦鏡片120、220以調整聚焦的位置，然後可見光分別由稜鏡模組130、230產生正立影像後，由目鏡組140、240觀看該正立影像。
請參閱第4-6圖，其表示本發明的雙筒望遠鏡的量測距離的機構。首先說明本發明稜鏡模組130的構造，本發明的稜鏡模組130包括一屋脊型稜鏡132、一第一稜鏡134、一第二稜鏡136以及一第三稜鏡138。在本實施例中，第一稜鏡134為一四角稜鏡且包括一第一面1341、一第二面1342以及一第三面1343，屋脊型稜鏡132包括一第四面1321以及一屋脊面1322，第二稜鏡136為一五角稜鏡且包括一第五面1361、一第六面1362以及一第七面1363，其中第二稜鏡136的第六面1362係鄰近於第一稜鏡134的第三面1343，第三稜鏡138為一三角稜鏡且包括一光出入面1382、一第一反射面1384以及一第二反射面1386。屋脊型稜鏡132的第四面1321鄰近於第一稜鏡134的第二面1342，屋脊型稜鏡132與第一稜鏡134組合成施密特-別漢稜鏡組，上述可見光的成像可由施密特-別漢稜鏡組轉成正立影像，可見光的路徑係由第一面1341入射第一稜鏡134，在第一稜鏡134中多次反射後由第二面1342離開第一稜鏡134，然後由第四面1321進入屋脊型稜鏡132，再經多次反射後離開屋脊型稜鏡132而轉成正立影像。
在施密特-別漢稜鏡組的上方設有一光源160，光源160發出不可見光(例如紅外光)的光束，該光束經由第三稜鏡138的光出入面1382後，並分別由第一反射面1384以及第二反射面1386反射後，經由第二稜鏡136的第七面1363進入第二稜鏡136，該光束通過第二稜鏡136後進入第一稜鏡134，第一稜鏡134的第二面1342上形成一鍍膜，容許可見光通過但會反射不可見光，因此進入第一稜鏡134的上述不可見光的光束由第一稜鏡134的第二面1342的鍍膜反射後，經由物鏡組110向前方投射，由第6圖可看出，一基準線L通過第一稜鏡134之第一面1341和第二面1342及屋脊型稜鏡132之第四面1321，而上述不可見光的光束在離開稜鏡模組130時會與基準線L平行。另外，請參閱第3、5圖，一有機發光二極體170產生影像，該影像經由反射鏡172反射後由第二稜鏡136的第五面1361進入第二稜鏡136，然後由第六面1362離開第二稜鏡136，再通過第一稜鏡134後進入屋脊型稜鏡132，經屋脊面1322及第四面1321反射後離開屋脊型稜鏡132由目鏡組140觀看。
請回到第3圖，該光束由遠方的一物體反射後經由第二光學系200的物鏡組210進入稜鏡模組230，該光束進入第一稜鏡234後，由第一稜鏡234的第二面2342反射後，經由第二稜鏡236後，由光接收器260接收後，可以藉此計算出該物體的距離。
在本實施例中，稜鏡模組230的構造大致上與稜鏡模組130相似，稜鏡模組230包括一屋脊型稜鏡232、一第一稜鏡234以及一第二稜鏡236，同樣地，屋脊型稜鏡232與第一稜鏡234組合成施密特-別漢稜鏡組，因此經由第二光學系200的可見光由施密特-別漢稜鏡組轉成正立影像(可見光在稜鏡模組230中行進路徑與在稜鏡模組130相似，故省略說明)，但是稜鏡模組230不具備第三稜鏡，由物體反射光束經第一稜鏡234的第二面2342反射後由第二稜鏡236反射後，然後由光接收器260接收。
在本實施例中，光源160為一雷射二極體(laser diode)，光接收器260為崩潰光二極體(avalanche photodiode)。
在另一實施例中，光源160與光接收器260的位置可以互換， 即光接收器260設置在第一光學系統100的施密特-別漢稜鏡組的上方或下方。
在另一實施例中，稜鏡模組230的構造也可以與稜鏡模組130相同，即稜鏡模組230也具備第三稜鏡，且光接收器260可以設置在施密特-別漢稜鏡組的上方或下方。請參閱第7圖，在此實施例中，一基準線L’通過第一稜鏡234之第一面2341和第二面2342及屋脊型稜鏡232之第四面2321，由遠方物體反射的光束，以與基準線L’平行之方式自第一稜鏡234之第一面2341入射第一稜鏡234，該光束由第一稜鏡234反射後由第三面2343進入第二稜鏡236，該光束穿出第二稜鏡236之第七面2363後，由光出入面2382入射第三稜鏡238，並由第三稜鏡238反射後自光出入面2382離開且入射光接收器260，且基準線L’跟目鏡組及物鏡組所形成的光軸是平行的。
在另一實施例中，稜鏡模組230具備第三稜鏡，且光接收器260可以設置在施密特-別漢稜鏡組的上方或下方，但稜鏡模組130不具備第三稜鏡。
在另一實施例中，有機發光二極體設置在第二光學系統200中，而第一光學系統100則不具備有機發光二極體。在此實施例中，影像在稜鏡模組230中行進路徑與先前實施例影像在稜鏡模組130中行進路徑相似，故省略說明。
本發明的可測距的雙筒望遠鏡，藉由在稜鏡模組中設置一第三稜鏡，可以將測距用的光源或光接收器設置在稜鏡模組的上方或下方，如此可以有多餘的空間來容納有機發光二極體，增加產品的多樣性。
本發明雖以實施例揭露如上，然其非用以限定本發明的範 圍，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
132‧‧‧屋脊型稜鏡
134‧‧‧第一稜鏡
136‧‧‧第二稜鏡
138‧‧‧第三稜鏡
160‧‧‧光源
1321‧‧‧第四面
1341‧‧‧第一面
1342‧‧‧第三反射面
1343‧‧‧第三面
1362‧‧‧入射面
1363‧‧‧第七面
1382‧‧‧光出入面
1384‧‧‧第一反射面
1386‧‧‧第二反射面
L‧‧‧基準線

Claims (10)

  1. 一種稜鏡模組，其包括：一第一稜鏡，包括一第一面、一第二面以及一第三面；一屋脊型稜鏡，包括一第四面以及一屋脊面，該第四面係鄰近於該第二面；一第二稜鏡，包括一第五面、一第六面以及一第七面，該第六面係鄰近於該第三面；以及一第三稜鏡，凸設於該第二稜鏡設置且包括一光出入面、一第一反射面以及一第二反射面，該光出入面係部分鄰近於該第七面；其中一基準線係通過該第一稜鏡之該第一面和該第二面及該屋脊型稜鏡之第四面；其中設於該第三稜鏡凸出於該第二稜鏡之一側且靠近該第一稜鏡與該屋脊型稜鏡的一光源所發出的一光束入射該第三稜鏡，該光束由該第三稜鏡反射後由該第七面進入該第二稜鏡，該光束穿出該第二稜鏡之該第六面後，由該第三面入射該第一稜鏡，並由該第一稜鏡之該第二面反射後離開該稜鏡模組，且離開該稜鏡模組之光束與該基準線平行。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡模組，其中該光束由該光出入面入射該第三稜鏡後，經由該第一反射面以及該第二反射面反射後，經由該光出入面進入該第二稜鏡。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之稜鏡模組，其中該第一稜鏡更包括一鍍膜層，該鍍膜層形成於該第二面，該光束由該第二面的該鍍膜層反射後，離開該稜鏡模組。
  4. 一種稜鏡模組，其包括：一第一稜鏡，包括一第一面、一第二面以及一第三面；一屋脊型稜鏡，包括一第四面以及一屋脊面，該第四面係鄰近於該第二面；一第二稜鏡，包括一第五面、一第六面以及一第七面，該第六面係鄰近於該第三面；以及一第三稜鏡，凸設於該第二稜鏡設置且包括一光出入面、一第一反射面以及一第二反射面，該光出入面係部分鄰近於該第七面；其中一基準線係通過該第一稜鏡之該第一面和該第二面及該屋脊型稜鏡之第四面；其中於該第三稜鏡凸出於該第二稜鏡之一側且靠近該第一稜鏡與該屋脊型稜鏡設一光接收器，一與該基準線平行之光束自該第一稜鏡之第一面入射該第一稜鏡，該光束由該第一稜鏡反射後由該第三面進入該第二稜鏡，該光束穿出該第二稜鏡之該第七面後，由該光出入面入射該第三稜鏡，並由該第三稜鏡反射後自該光出入面離開且入射該光接收器。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之稜鏡模組，其中該光束由該光出入面入射該第三稜鏡後，經由該第二反射面以及該第一反射面反射後，經由該光出入面射入該光接收器。
  6. 如申請專利範圍第1項或第4項所述之稜鏡模組，其中一可見光由該第一面入射該第一稜鏡，在該第一稜鏡中多次反射後由該第二面離開該第一稜鏡，然後由該第四面進入該屋脊型稜鏡，再經多次反射後離開該屋脊型稜鏡，且離開該稜鏡模組之光束與該基準線平行。
  7. 如申請專利範圍第1項或第4項所述之稜鏡模組，其中一影像經由該第五面進入該第二稜鏡，然後由該第六面離開該第二稜鏡，再通過該第一稜鏡後進入該屋脊型稜鏡，經該屋脊面及該第四面反射後離開該稜鏡模組，且離開該稜鏡模組之光束與該基準線平行。
  8. 如申請專利範圍第1項或第4項所述之稜鏡模組，其中該第一稜鏡更包括一鍍膜層，該鍍膜層形成於該第二面，且該鍍膜層係反射不可見光而讓可見光通過。
  9. 一種可測距的雙筒望遠鏡，其包括一第一光學系統以及一第二光學系統，該第一光學系統與該第二光學系統係平行設置，其中第一光學系統包括：一物鏡組；一如申請專利範圍第1項所述之稜鏡模組；一目鏡組；該光源，設置於靠近該第一稜鏡與該屋脊型稜鏡設置，該第二光學系統包括一光接收器，其中該光源發出的一光束，該光束經由該第三稜鏡入射該稜鏡模組，並經由該稜鏡模組入射該物鏡組，然後由該物鏡組投射至一物體，該光束由該物體反射後進入該第二光學系統，並由該光接收器接收。
  10. 一種可測距的雙筒望遠鏡，其包括一第一光學系統以及一第二光學系統，該第一光學系統與該第二光學系統係平行設置，其中第二光學系統包括：一物鏡組； 一如申請專利範圍第4項所述之稜鏡模組；一目鏡組；該光接收器設置於靠近該第一稜鏡與該屋脊型稜鏡，該第一光學系統包括一光源，其中該光源發出一光束經由該第一光學系統投射至一物體，該光束由該物體反射後，經由該物鏡組進入該稜鏡模組，該光束經由該稜鏡模組反射後經由該第三稜鏡入射該光接收器。
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