本實用新型涉及光學(xué)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種場棱鏡及光學(xué)棱鏡結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的含有棱鏡的成像光路結(jié)構(gòu)通常是在棱鏡的前方加入一個場透鏡，用于將光束會聚到所述棱鏡上，可縮短光束會聚的路徑，縮小整個光路結(jié)構(gòu)所占的空間。但現(xiàn)有的額外設(shè)置場透鏡的棱鏡結(jié)構(gòu)，其場透鏡和棱鏡之間存在空氣，由于光束通過場透鏡與棱鏡之間的空氣時會產(chǎn)生一定的像散，會使得成像光束的質(zhì)量降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種場棱鏡及光學(xué)棱鏡結(jié)構(gòu)，其將場透鏡和棱鏡結(jié)合到一起，避免了光束在場透鏡到棱鏡之間的空氣中傳播時產(chǎn)生的像散，提升了成像質(zhì)量，簡化了光路結(jié)構(gòu)。

本實用新型的實施例是這樣實現(xiàn)的：

一方面，本實用新型實施例提供了一種場棱鏡，其包括第一棱鏡和場透鏡，所述場透鏡設(shè)置在所述第一棱鏡的第一表面，所述場透鏡與所述第一棱鏡一體成型，入射光經(jīng)過所述場透鏡折射匯聚并直接進(jìn)入所述第一棱鏡中，最后經(jīng)所述第一棱鏡的第二表面出射。

在本實用新型較佳的實施例中，所述第一棱鏡為三角柱棱鏡。

在本實用新型較佳的實施例中，所述第一棱鏡為銳角三角柱棱鏡。

在本實用新型較佳的實施例中，所述第一表面為所述第一棱鏡的一個矩形側(cè)面。

在本實用新型較佳的實施例中，所述第一棱鏡的第二表面上設(shè)置有支撐部。

在本實用新型較佳的實施例中，所述支撐部包括第一凸緣和第二凸緣。

在本實用新型較佳的實施例中，所述第一凸緣設(shè)置于所述第二表面上的一端，所述第二凸緣設(shè)置于所述第二表面上與所述第一凸緣位置相對的另一端。

在本實用新型較佳的實施例中，所述第一表面和所述第二表面為所述第一棱鏡上相鄰的兩個表面。

在本實用新型較佳的實施例中，所述場透鏡從所述第一棱鏡的所述第一表面凸出的部分為所述場透鏡的凸面。

另一方面，本實用新型實施例還提供了一種光學(xué)棱鏡結(jié)構(gòu)，其包括第二棱鏡和如上所述的場棱鏡，所述第二棱鏡為直角三角柱棱鏡，所述第一棱鏡的第二表面和所述第二棱鏡的第三表面相對設(shè)置且之間設(shè)有間隙，入射光經(jīng)過所述場透鏡折射匯聚并直接進(jìn)入所述第一棱鏡中，再經(jīng)所述第一棱鏡的第二表面出射，從所述第二表面出射的光經(jīng)過所述間隙由所述第三表面進(jìn)入所述第二棱鏡中，最后經(jīng)所述第二棱鏡的第四表面出射。

本實用新型提供的場棱鏡及光學(xué)棱鏡結(jié)構(gòu)，通過將場透鏡和第一棱鏡結(jié)合到一起，使得場透鏡和第一棱鏡之間無空氣間隔，避免了光束從場透鏡進(jìn)入第一棱鏡時因為經(jīng)過中間的空氣介質(zhì)而產(chǎn)生的像散，相對于現(xiàn)有技術(shù)，提升了含有場透鏡和第一棱鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)的成像質(zhì)量。其次，通過將場透鏡和第一棱鏡作為一個整體一體成型制造，簡化了制作流程，節(jié)省材料的同時，還簡化了場透鏡和第一棱鏡的光路結(jié)構(gòu)。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的場棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的一種設(shè)置有形狀特殊場透鏡的場棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例提供的光束經(jīng)過場棱鏡作用的光路結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本實用新型第一實施例提供的場棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型第一實施例提供的光束經(jīng)過場棱鏡作用的光路結(jié)構(gòu)圖；

圖6為本實用新型第二實施例提供的光學(xué)棱鏡結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：100-場透鏡；200-第一棱鏡；220-第一表面；240-第二表面；242-第一凸緣；244-第二凸緣；500-第二棱鏡；520-第三表面；540-第四表面；1000-場棱鏡；2000-光學(xué)棱鏡結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

對于描述光束前進(jìn)過程的術(shù)語，例如“射入”、“經(jīng)過”、“通過”、“透射”等并不表示要求光束完全穿透或是分束，而是描述一種光學(xué)變化或光學(xué)處理。如“通過”僅僅是指光束經(jīng)過該光學(xué)元件之后發(fā)生了光學(xué)上的變化，使光束受到處理而獲得解決技術(shù)問題所需要的光束，根據(jù)具體實施方案中光學(xué)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質(zhì)分界面發(fā)生折射并穿透該分界面的現(xiàn)象，與“反射”相對。

此外，術(shù)語“水平”、“豎直”、“懸垂”等術(shù)語并不表示要求部件絕對水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

此外，“輸入”、“返回”、“形成”等術(shù)語應(yīng)理解為是描述一種光學(xué)、電學(xué)變化或光學(xué)、電學(xué)處理。如“形成”僅僅是指光信號或電信號通過該元件、儀器或裝置之后發(fā)生了光學(xué)上或電學(xué)上的變化，使得所述光信號或所述電信號受到處理，進(jìn)而獲得實施技術(shù)方案或解決技術(shù)問題所需要的信號。

在本實用新型的具體實施例附圖中，為了更好、更清楚的描述場棱鏡及光學(xué)棱鏡結(jié)構(gòu)各元件的工作原理，表現(xiàn)所述裝置中各部分的連接關(guān)系，只是明顯區(qū)分了各元件之間的相對位置關(guān)系，并不能構(gòu)成對元件或結(jié)構(gòu)內(nèi)的光路方向、連接順序及各部分結(jié)構(gòu)大小、尺寸、形狀的限定。

請參照圖1，本實用新型實施例提供了一種場棱鏡1000，其包括場透鏡100和第一棱鏡200。所述場透鏡100設(shè)置于所述第一棱鏡200的第一表面220上，所述場透鏡100和所述第一棱鏡200作為一個整體一體成型。

所述第一棱鏡200的形狀為四棱柱，第一棱鏡200上有相對的兩個表面分別為第一表面220和第二表面240。可以理解的是，本實施例中的第一棱鏡200的四棱柱結(jié)構(gòu)并不是對面平行的正四棱柱，而在本實用新型的其他具體實施方案中，所述第一棱鏡200的形狀還可以是三棱柱、五棱柱或是其他多面體，只要在設(shè)計時能夠滿足其光學(xué)功能上的要求，第一棱鏡200的形狀可以是多樣的，并不作為本實施例的一個限定條件。同樣的，可以理解的是，在本實用新型的其他具體實施方案中，第一棱鏡200上的第一表面220和第二表面240也可以不是相對的兩個表面，例如可以是相鄰的兩個表面。根據(jù)具體實施方案的不同，場透鏡100設(shè)置在所述第一棱鏡200上的那個表面可以認(rèn)為是第一表面220，而經(jīng)過場透鏡100折射后的有效光束通過所述第一棱鏡200出射的那個表面可以認(rèn)為是第二表面240。

場透鏡100為至少有一個凸面的凸透鏡，場透鏡100從所述第一棱鏡200的所述第一表面220凸出的部分為所述場透鏡100的凸面?？梢岳斫獾氖?，在本實用新型的其他具體實施方案中，所述場透鏡100從所述第一棱鏡200的所述第一表面220凸出的部分也可以不止是所述場透鏡100的凸面，例如凸出的部分還可以包括所述場透鏡100的環(huán)形側(cè)面。

如圖2所示，如果所述場透鏡100是一個雙凸透鏡，場透鏡100從所述第一棱鏡200的所述第一表面220凸出的部分甚至還可以包括一部分，與遠(yuǎn)離所述第一棱鏡200凸出的上凸面的凸出方向相反的，面向所述第一棱鏡200凸出的下凸面，此時所述場透鏡100的通光孔徑可以小于場透鏡100的所述下凸面與第一棱鏡200的第一表面220接合的那一部分環(huán)形區(qū)域的直徑，以達(dá)到更好的聚光效果。這種情況下要實現(xiàn)更好的聚光效果，可以通過在場透鏡100的上方設(shè)置一個可調(diào)孔徑光闌來實現(xiàn)通光孔徑的調(diào)整。

在本實施例中，場透鏡100從第一棱鏡200的第一表面220凸出的凸面并不完全是一個邊緣為圓形的凸面，而是一個從俯視視角看，一組對邊是弧線、另一組對邊是直線的凸面。根據(jù)第一棱鏡200的形狀的不同，以及對場透鏡100聚光本領(lǐng)的要求的不同，場透鏡100從第一棱鏡200的第一表面220凸出的表面形狀可以是多樣的，例如邊緣為矩形或圓角矩形的凸面。

特別的，本實施例中的場透鏡100可以是球面透鏡，也可以是非球面透鏡，即場透鏡100從所述第一棱鏡200的第一表面220凸出的表面形狀可以是球面，也可以是非球面。

以上所述的場棱鏡1000的各種結(jié)構(gòu)形狀，需要根據(jù)具體的光學(xué)功能要求、結(jié)構(gòu)形狀及體積要求、結(jié)構(gòu)外形的美觀、制造工藝技術(shù)以及材料成本等方面進(jìn)行綜合考慮設(shè)計。

請參照圖3，從光學(xué)系統(tǒng)的其他位置出射的發(fā)散光束入射到所述場透鏡100的凸面上，在所述場透鏡100的凸面與空氣的交界面發(fā)生折射，發(fā)散光束被所述場透鏡100匯聚并進(jìn)入所述第一棱鏡200中，最終，從第一棱鏡200中經(jīng)過的被匯聚的光束從所述第一棱鏡200的第二表面240出射。

在圖3中示出的光束方向，僅為本實施例的一種理想情況。從其他位置出射的發(fā)散光束經(jīng)過所述場透鏡100的折射匯聚為平行光，進(jìn)入所述第一棱鏡200內(nèi)部的平行光束都沿第一棱鏡200的第二表面240的法線方向入射到第一棱鏡200與外界的分界面上，并從所述第二表面240沿在所述第一棱鏡200中傳播的原方向出射。

由于在不同的光學(xué)系統(tǒng)中，場棱鏡1000所起到的作用不同，場棱鏡1000相對于光束的擺放方向也不同，本實施例中示出的光路結(jié)構(gòu)僅為更清楚的描述本實施例提供的場棱鏡1000的結(jié)構(gòu)而選擇的優(yōu)選方案，并不能對場棱鏡1000在使用過程中，相對于入射光束的擺放方向及與其他光學(xué)元件的相對位置關(guān)系作出限定。

本實施例中提供的場透鏡100和第一棱鏡200采用一體成型工藝制造，制造時可在一整塊玻璃或有機(jī)材料上進(jìn)行打磨加工，或是直接在相應(yīng)的達(dá)到設(shè)計要求的模具內(nèi)鑄造形成。相對于現(xiàn)有技術(shù)中分離設(shè)置的場鏡和棱鏡結(jié)構(gòu)，本實施例中將場透鏡100和第一棱鏡200一體成型制造的優(yōu)勢在于，減少了光學(xué)結(jié)構(gòu)中各光學(xué)元件的數(shù)量，在制造時需要的流程步驟更少，還在一定程度上節(jié)省了制造所需的材料，節(jié)省了制造成本，并縮減了場鏡與棱鏡結(jié)構(gòu)的占用空間，使整個光路結(jié)構(gòu)更加簡單。

本實施例提供的場棱鏡1000，通過將場透鏡100和第一棱鏡200結(jié)合到一起，使得場透鏡100和第一棱鏡200之間有效光束通過的路徑無空氣介質(zhì)，避免了光束從場透鏡100進(jìn)入第一棱鏡200時因為經(jīng)過中間的空氣介質(zhì)而產(chǎn)生的像散，相對于現(xiàn)有技術(shù)，提升了含有場透鏡100和第一棱鏡200的光學(xué)結(jié)構(gòu)的成像質(zhì)量。

第一實施例

請參照圖4，本實施例提供一種場棱鏡1000，其包括場透鏡100和第一棱鏡200。所述場透鏡100設(shè)置于所述第一棱鏡200的第一表面220上，所述場透鏡100和所述第一棱鏡200作為一個整體一體成型。

所述第一棱鏡200的形狀為銳角三棱柱，第一棱鏡200上有相鄰的兩個矩形側(cè)面分別為第一表面220和第二表面240?？梢岳斫獾氖牵诒緦嵱眯滦偷钠渌唧w實施方案中，所述第一棱鏡200的形狀還可以是四棱柱、五棱柱或是其他多面體，只要在設(shè)計時能夠滿足其光學(xué)功能上的要求，第一棱鏡200的形狀可以是多樣的，并不作為本實施例的一個限定條件。同樣的，可以理解的是，在本實用新型的其他具體實施方案中，當(dāng)所述第一棱鏡200不是三棱柱時，第一棱鏡200上的第一表面220和第二表面240也可以不是相鄰的兩個表面，例如可以是相對的兩個表面。根據(jù)具體實施方案的不同，場透鏡100設(shè)置在所述第一棱鏡200上的那個表面可以認(rèn)為是第一表面220，而經(jīng)過場透鏡100折射后的有效光束通過所述第一棱鏡200出射的那個表面可以認(rèn)為是第二表面240。

所述第一棱鏡200的第二表面240上設(shè)置有支撐部，所述支撐部包括第一凸緣242和第二凸緣244，所述第一凸緣242設(shè)置于所述第二表面240上的一端，所述第二凸緣244設(shè)置于所述第二表面240上與所述第一凸緣242位置相對的另一端。作為所述支撐部的第一凸緣242和第二凸緣244的作用在于，當(dāng)所述場棱鏡1000需要與其應(yīng)用的光學(xué)系統(tǒng)中其他的光學(xué)元件結(jié)合使用的時候，所述支撐部可以用于將場棱鏡1000保持一個穩(wěn)定的位置，或維持場棱鏡1000和其他光學(xué)元件之間的相對位置關(guān)系，以達(dá)到所需求的光束傳播效果。在本實施例的優(yōu)選實施方案中，所述第一凸緣242和所述第二凸緣244對稱設(shè)置于三棱柱形的第一棱鏡200的第二表面240鄰近其他兩個矩形側(cè)面的邊緣位置，可以理解的是，第一凸緣242和第二凸緣244也可以設(shè)置在第二表面240鄰近其他兩個三角形側(cè)面的邊緣位置。

在本實施例中，場透鏡100從第一棱鏡200的第一表面220凸出的凸面并不完全是一個邊緣為圓形的凸面，而是一個從俯視視角看，一組對邊是弧線、另一組對邊是直線的凸面。根據(jù)第一棱鏡200的形狀的不同，以及對場透鏡100聚光本領(lǐng)的要求的不同，場透鏡100從第一棱鏡200的第一表面220凸出的表面形狀可以是多樣的，例如邊緣為矩形或圓角矩形的凸面。

特別的，本實施例中的場透鏡100可以是球面透鏡，也可以是非球面透鏡，即場透鏡100從所述第一棱鏡200的第一表面220凸出的表面形狀可以是球面，也可以是非球面。使用非球面透鏡的好處在于可以減少光束從場透鏡100邊緣入射時產(chǎn)生的球差，以提高光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。

請參照圖5，從光學(xué)系統(tǒng)的其他位置出射的發(fā)散光束入射到所述場透鏡100的凸面上，在所述場透鏡100的凸面與空氣的交界面發(fā)生折射，發(fā)散光束被所述場透鏡100匯聚并進(jìn)入所述第一棱鏡200中，最終，從第一棱鏡200中經(jīng)過的被匯聚的光束從所述第一棱鏡200的第二表面240出射。

本實施例中提供的場透鏡100和第一棱鏡200采用一體成型工藝制造，制造時可在一整塊玻璃或有機(jī)材料上進(jìn)行打磨加工，或是直接在相應(yīng)的達(dá)到設(shè)計要求的模具內(nèi)鑄造形成。相對于現(xiàn)有技術(shù)中分離設(shè)置的場鏡和棱鏡結(jié)構(gòu)，本實施例中將場透鏡100和第一棱鏡200一體成型制造的優(yōu)勢在于，減少了光學(xué)結(jié)構(gòu)中各光學(xué)元件的數(shù)量，在制造時需要的流程步驟更少，還在一定程度上節(jié)省了制造所需的材料，節(jié)省了制造成本，并縮減了場鏡與棱鏡結(jié)構(gòu)的占用空間，使整個光路結(jié)構(gòu)更加簡單。

本實施例提供的場棱鏡1000，通過將場透鏡100和第一棱鏡200結(jié)合到一起，使得場透鏡100和第一棱鏡200之間有效光束通過的路徑無空氣介質(zhì)，避免了光束從場透鏡100進(jìn)入第一棱鏡200時因為經(jīng)過中間的空氣介質(zhì)而產(chǎn)生的像散，相對于現(xiàn)有技術(shù)，提升了含有場透鏡100和第一棱鏡200的光學(xué)結(jié)構(gòu)的成像質(zhì)量。

第二實施例

請參照圖6，本實施例提供了一種光學(xué)棱鏡結(jié)構(gòu)2000，包括第二棱鏡500和本實用新型第一實施例提供的場棱鏡1000，所述第二棱鏡500為直角三角柱棱鏡，所述第一棱鏡200的第二表面240和所述第二棱鏡500的第三表面520相對設(shè)置且之間設(shè)有間隙，入射光經(jīng)過所述場透鏡100折射匯聚并直接進(jìn)入所述第一棱鏡200中，再經(jīng)所述第一棱鏡200的第二表面240出射，從所述第二表面240出射的光經(jīng)過所述間隙由所述第三表面520進(jìn)入所述第二棱鏡500中，最后經(jīng)所述第二棱鏡500的第四表面540出射。

本實施例中提供的場棱鏡1000，通過第一棱鏡200第二表面240上設(shè)置的第一凸緣242和第二凸緣244設(shè)置于第二棱鏡500的斜側(cè)面第三表面520上，且由于第一凸緣242和第二凸緣244的存在，第二表面240與第三表面520之間留有間隙，所述間隙內(nèi)的介質(zhì)為空氣。設(shè)置間隙的是為了使光束從場棱鏡1000到第二棱鏡500的傳播過程中，還要經(jīng)過空氣介質(zhì)，而不是直接從第一棱鏡200與第二棱鏡500的分界面通過，這樣設(shè)置的目的是為了避免光束從第一棱鏡200中直接射入第二棱鏡500中時產(chǎn)生多余的色散，從而避免通過其中的光束質(zhì)量的損失。

綜上所述，本實用新型提供的場棱鏡及光學(xué)棱鏡結(jié)構(gòu)，通過將場透鏡和第一棱鏡結(jié)合到一起，使得場透鏡和第一棱鏡之間無空氣間隔，避免了光束從場透鏡進(jìn)入第一棱鏡時因為經(jīng)過中間的空氣介質(zhì)而產(chǎn)生的像散，相對于現(xiàn)有技術(shù)，提升了含有場透鏡和第一棱鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)的成像質(zhì)量。其次，通過將場透鏡和第一棱鏡作為一個整體一體成型制造，簡化了制作流程，節(jié)省材料的同時，還簡化了場透鏡和第一棱鏡的光路結(jié)構(gòu)。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。