CN112987150A - 复合棱镜模块以及图像获取模块 - Google Patents

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Abstract

一种复合棱镜模块，包含一第一棱镜以及一第二棱镜。第一棱镜具有互相连接的一第一入光面、一第一反射面以及一第一出光面，第一入光面及第一出光面互相连接于一第一侧边。第二棱镜具有互相连接的一第二入光面、一第二反射面以及一第二出光面，第二入光面及第二出光面互相连接于一第二侧边。第一棱镜与第二棱镜为一体成型，第一入光面以及第二入光面互相连接且共平面，第一反射面以及第二反射面互相连接于一第三侧边，第一入光面以及第二入光面的连接处与第三侧边之间具有一间隔距离，且第一侧边与第二侧边互相平行且互相远离。

Description

复合棱镜模块以及图像获取模块
技术领域
本发明有关于双棱镜架构，特别是关于一种复合棱镜模块及应用复合棱镜模块的图像获取模块。
背景技术
在需要广角摄像取像的场合，为了避免单一大视野的取像会造成图像扭曲，会采用双棱镜架构进行取像，以两个棱镜分别取得小视野图像后，经由后端处理拼接为大视野图像。
为了减少双棱镜架构的宽度，两个棱镜之间相对应的边角会裁切，并以光学胶连接两个棱镜，而形成位于两个棱镜之间的缝合线。前述光学胶会选择光学特性(特别是折射率)接近棱镜光学特性的种类。然而，光学胶粘合的过程中容易产生气泡、涂胶不均、余胶溢出或缺胶等状况，造成介质改变的问题，使得穿越缝合线的光线通过光学特性不一致的介质(光学胶、空气、棱镜)，造成多次折射产生取像结果出现耀斑的问题。此外，光学胶涂胶不均的状况，也会影响两个棱镜之间的粘合，造成两个棱镜共同组成的入光面出现弯折变形。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提出一种复合棱镜模块以及应用复合棱镜模块的图像获取模块，用以避免耀斑产生。
本发明至少一实施例提出一种复合棱镜模块，包含一第一棱镜以及一第二棱镜。第一棱镜具有互相连接的一第一入光面、一第一反射面以及一第一出光面，第一入光面及第一出光面互相连接于一第一侧边。第二棱镜具有互相连接的一第二入光面、一第二反射面以及一第二出光面，第二入光面及第二出光面互相连接于一第二侧边。
其中，第一棱镜与第二棱镜为一体成型，第一入光面以及第二入光面互相连接且共平面，第一反射面以及第二反射面互相连接于一第三侧边，第一入光面以及第二入光面的连接处与第三侧边之间具有一间隔距离，且第一侧边与第二侧边互相平行且互相远离。
在本发明至少一实施例中，第一反射面以及第二反射面上具有反射镀层。
在本发明至少一实施例中，第一入光面与第一反射面之间具有一第一夹角，第二入光面与第二反射面之间具有一第二夹角，第一反射面与第二反射面之间具有一第三夹角，且第一、第二、第三夹角的总和为180度。
在本发明至少一实施例中，复合棱镜模块更包含一棱镜架，具有一底面，以及延伸于底面的相对两侧边的一第一斜侧面以及一第二斜侧面；其中，第二反射面用于固定于第二斜侧面，第一反射面用于固定于第一斜侧面。
在本发明至少一实施例中，第一反射面与第二反射面之间的第三夹角，等于第一斜侧面以及第二斜侧面之间的夹角。
在本发明至少一实施例中，第一斜侧面以及第二斜侧面具有反射镀层。
在本发明至少一实施例中，棱镜架的刚性系数，大于第一棱镜与第二棱镜的刚性系数。
在本发明至少一实施例中，棱镜架为一玻璃制的反射棱镜，且第一棱镜与第二棱镜为塑胶棱镜。
本发明至少一实施例还提出一种图像获取模块，包含如前所述的复合棱镜模块以及两图像摄像机。两图像摄像机直接地或间接地固定于第一棱镜以及第二棱镜，并且分别朝向第一出光面以及第二出光面获取图像。
在本发明至少一实施例中，复合棱镜模块更包含一镜片架，具有一底板以及一立板，立板垂直地延伸于底板；其中，棱镜架的底面设置立板，使第一斜侧面以及第二斜侧面垂直于底板，第一棱镜与第二棱镜设置于底板，使第一入光面以及第二入光面垂直于底板，且第一反射面与第二反射面结合于棱镜架。
本发明至少一实施例又提出一种图像获取模块，包含如前所述的复合棱镜模块以及两图像摄像机。两图像摄像机固定于镜片架，并且分别朝向第一出光面以及第二出光面获取图像。
在本发明至少一实施例中，镜片架更包含两支架，延伸于底板，且分别对应第一出光面以及第二出光面；两图像摄像机分别固定于各支架。
本发明通过一体成型的双棱镜架构取代两棱镜拼接，避免了拼接位置产生耀斑的问题。同时，在本发明至少一实施例中，附加了以刚性系数较高的材料制作的棱镜架，可避免双棱镜架构变形，维持入光面的平面度；因此，双棱镜架构可改以成本较低的光学塑胶制作，有效降低制作成本。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1是本发明实施例中，第一棱镜以及第二棱镜的立体图。
图2是本发明实施例中，第一棱镜以及第二棱镜的俯视图。
图3是本发明实施例中，第一棱镜以及第二棱镜的俯视分解图。
图4是本发明实施例中，第一棱镜、第二棱镜以及棱镜架的俯视分解图。
图5是本发明实施例中，第一棱镜、第二棱镜以及棱镜架的俯视图。
图6是本发明实施例中，第一棱镜、第二棱镜、棱镜架以及镜片架的立体分解图。
图7是本发明实施例中，第一棱镜、第二棱镜、棱镜架及镜片架的立体图。
图8是本发明实施例中，图像获取模块的立体分解图。
图9是本发明实施例中，图像获取模块的立体图。
图10是本发明实施例中，图像获取模块的俯视图。
其中，附图标记：
100:复合棱镜模块
103:第三侧边
110:第一棱镜
111:第一入光面
112:第一反射面
113:第一出光面
114:第一侧边
120:第二棱镜
121:第二入光面
122:第二反射面
123:第二出光面
124:第二侧边
130:棱镜架
133:底面
131:第一斜侧面
132:第二斜侧面
140:镜片架
141:底板
142:立板
143:支架
150:图像摄像机
a1:第一夹角
a2:第二夹角
a3:第三夹角
FOV1:第一视野
FOV2:第二视野
S:目标景物
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参阅图1、图2以及图3所示，为本发明实施例所提供的一种复合棱镜模块100，所述复合棱镜模块100用于大视角取像，以取得两个可拼接的图像，据以组成大视角图像。复合棱镜模块100包含第一棱镜110以及第二棱镜120。
如图1、图2以及图3所示，第一棱镜110具有互相连接的一第一入光面111、一第一反射面112以及一第一出光面113。第一入光面111及第一出光面113互相连接于一第一侧边114。第二棱镜120具有互相连接的一第二入光面121、一第二反射面122以及一第二出光面123，第二入光面121及第二出光面123互相连接于一第二侧边124。
如图1、图2以及图3所示，第一入光面111以及第二入光面121互相连接且共平面，图1所示虚线用以标示第一入光面111以及第二入光面121的区分，并非实体结构的线条。第一反射面112以及第二反射面122互相连接于第三侧边103，在一实施例中，第一反射面112以及第二反射面122上具有反射镀层，以加强第一反射面112以及第二反射面122的反射效果，避免光线穿透。第一入光面111以及第二入光面121的连接处与第三侧边103之间具有一间隔距离，且第一侧边114与第二侧边124互相平行且互相远离。亦即，第一棱镜110与第二棱镜120为一体成型，形成具有双棱镜结构的复合棱镜模块100。
此外，如图2所示，第一入光面111与第一反射面112之间具有一第一夹角a1，第二入光面121与第二反射面122之间具有一第二夹角a2，第一反射面112与第二反射面122之间具有一第三夹角a3，且第一、第二、第三夹角a1,a2,a3的总和为180度。
如图4以及图5所示，为了使得第一入光面111以及第二入光面121维持共平面，而不会出现平面的翘曲变形，本发明实施例的复合棱镜模块100可进一步包含一棱镜架130。棱镜架130具有一底面133，以及延伸于底面133的相对两侧边的一第一斜侧面131以及一第二斜侧面132。第二反射面122用于固定于第二斜侧面132，第一反射面112用于固定于第一斜侧面131。
如图4以及图5所示，第一反射面112与第二反射面122之间的第三夹角a3，等于第一斜侧面131以及第二斜侧面132之间的夹角。通过第一反射面112以及第二反射面122分别结合于第一斜侧面131以及第二斜侧面132，第三夹角a3可以通过棱镜架130维持固定角度，而使得第一入光面111以及第二入光面121维持共平面。因此，在材料性质的配置方面，可以配置为棱镜架130的刚性系数，大于第一棱镜110与第二棱镜120的刚性系数；例如棱镜架130为一玻璃制的反射棱镜，且第一棱镜110与第二棱镜120为塑胶棱镜，据以降低第一棱镜110与第二棱镜120的制作成本，而又能借由棱镜架130维持双棱镜结构的形态。前述塑胶材质可为但不限定于聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA，即压克力)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚碳酸酯(英语：Polycarbonate,PC)等具有材料成本低且容易加工的光学塑胶。此外，前述设置于第一反射面112以及第二反射面122上的反射镀层也可以省略，而在第一斜侧面131以及第二斜侧面132设置反射镀层。
如图6以及图7所示，本发明实施例的复合棱镜模块100可进一步包含一镜片架140。镜片架140具有一底板141以及一立板142，立板142垂直地延伸于底板141。棱镜架130的底面133设置立板142，使第一斜侧面131以及第二斜侧面132垂直于底板141。第一棱镜110与第二棱镜120设置于底板141，使第一入光面111以及第二入光面121垂直于底板141，且第一反射面112与第二反射面122结合于棱镜架130。
如图8以及图9所示，基于上述复合棱镜模块100，本发明实施例进一步提出一种图像获取模块，包含前述的复合棱镜模块100以及两图像摄像机150。图像摄像机150直接地或间接地固定于第一棱镜110以及第二棱镜120，并且分别朝向第一出光面113以及第二出光面123获取图像。在本发明实施例中，两图像摄像机150固定于镜片架140，而间接地固定于第一棱镜110以及第二棱镜120。如图所示，镜片架140更包含两支架143，分别延伸于底板141，两图像摄像机150分别固定于各支架143。在不同实施例中，支架143可以是延伸于立板142；在不同实施例中，各图像摄像机150具有延伸结构，用于连接第一棱镜110或第二棱镜120，使得两图像摄像机150直接地固定于第一棱镜110以及第二棱镜120。
参阅图10所示，第一棱镜110与一图像摄像机150形成一潜望镜组。第一棱镜110与图像摄像机150的结合，使得第一棱镜110于第一入光面111的前方具有一第一视野FOV1(Field-Of-View)。第二棱镜120与另一图像摄像机150形成另一潜望镜组。第二棱镜120与图像摄像机150的结合，使得第二棱镜120于第二入光面121的前方具有一第二视野FOV2。两潜望镜组的匹配，可以使得复合棱镜模块100得到相对广角的等效视野。前述等效视野可以是等于FOV1+FOV2，或是略小于FOV1+FOV2。于等效视野等于FOV1+FOV2的场合，两图像摄像机150分别取得半个目标景物S的图像；两图像可经由后端数据处理电路拼接形成具有完整目标景物S的等效图像。于等效视野小于FOV1+FOV2的场合，两图像摄像机150分别取得的图像略大于半个目标景物S，亦即两图像摄像机150分别取得的图像有局部重叠；两图像可经由后端数据处理电路拼接，并裁切局部重叠后，形成具有完整目标景物S的等效图像。
本发明通过一体成型的双棱镜架构取代二棱镜拼接，避免了拼接位置产生耀斑的问题。同时，在本发明至少一实施例中，附加了以刚性系数较高的材料制作的棱镜架130，可避免双棱镜架构变形，维持入光面的平面度；因此，双棱镜架构可改以成本较低的光学塑胶制作，有效降低制作成本。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种复合棱镜模块，其特征在于，包含：
一第一棱镜，具有互相连接的一第一入光面、一第一反射面以及一第一出光面，该第一入光面及该第一出光面互相连接于一第一侧边；以及
一第二棱镜，具有互相连接的一第二入光面、一第二反射面以及一第二出光面，该第二入光面及该第二出光面互相连接于一第二侧边；
其中，该第一棱镜与该第二棱镜为一体成型，该第一入光面以及该第二入光面互相连接且共平面，该第一反射面以及该第二反射面互相连接于一第三侧边，该第一入光面以及该第二入光面的连接处与该第三侧边之间具有一间隔距离，且该第一侧边与该第二侧边互相平行且互相远离。
2.如权利要求1所述的复合棱镜模块，其特征在于，该第一反射面以及该第二反射面上具有反射镀层。
3.如权利要求1所述的复合棱镜模块，其特征在于：
该第一入光面与该第一反射面之间具有一第一夹角，该第二入光面与该第二反射面之间具有一第二夹角，该第一反射面与该第二反射面之间具有一第三夹角，且该第一、第二、第三夹角的总和为180度。
4.如权利要求1所述的复合棱镜模块，其特征在于，更包含：
一棱镜架，具有一底面，以及延伸于该底面的相对两侧边的一第一斜侧面以及一第二斜侧面；其中，该第二反射面用于固定于该第二斜侧面，该第一反射面用于固定于该第一斜侧面。
5.如权利要求4所述的复合棱镜模块，其特征在于：
该第一反射面与该第二反射面之间的该第三夹角，等于该第一斜侧面以及该第二斜侧面之间的夹角。
6.如权利要求4所述的复合棱镜模块，其特征在于，该第一斜侧面以及该第二斜侧面具有反射镀层。
7.如权利要求4所述的复合棱镜模块，其特征在于：
该棱镜架的刚性系数，大于该第一棱镜与该第二棱镜的刚性系数。
8.如权利要求7所述的复合棱镜模块，其特征在于：
该棱镜架为一玻璃制的反射棱镜，且该第一棱镜与该第二棱镜为塑胶棱镜。
9.如权利要求4所述的复合棱镜模块，其特征在于，更包含一镜片架，具有一底板以及一立板，该立板垂直地延伸于该底板；其中，该棱镜架的该底面设置该立板，使该第一斜侧面以及该第二斜侧面垂直于该底板，该第一棱镜与该第二棱镜设置于该底板，使该第一入光面以及该第二入光面垂直于该底板，且该第一反射面与该第二反射面结合于该棱镜架。
10.一种图像获取模块，其特征在于，包含：
如权利要求1至8任一项所述的复合棱镜模块；以及
两图像摄像机，直接地或间接地固定于该第一棱镜以及该第二棱镜，并且分别朝向该第一出光面以及该第二出光面获取图像。
11.一种图像获取模块，其特征在于，包含：
如权利要求9所述的复合棱镜模块；以及
两图像摄像机，固定于该镜片架，并且分别朝向该第一出光面以及该第二出光面获取图像。
12.如权利要求11所述的图像获取模块，其特征在于，该镜片架更包含两支架，延伸于该底板，且分别对应该第一出光面以及该第二出光面；该两图像摄像机分别固定于各该支架。
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