TWI786606B

TWI786606B - 複合稜鏡模組以及影像擷取模組

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Publication number: TWI786606B
Application number: TW110114432A
Authority: TW
Inventors: 曾正德; 蘇宇彥; 李定承
Original assignee: 大陸商廣州立景創新科技有限公司
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2022-12-11
Also published as: TW202131026A

Abstract

一種複合稜鏡模組，包含一第一稜鏡、一第二稜鏡以及一介面填補介質。第一稜鏡具有互相連接的一第一入光面、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連接於一第一側邊，且第一入光面以及第一反射面連接於一第一倒角平面。第二稜鏡具有互相連接的一第二入光面、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連接於一第二側邊，且第二入光面以及第二反射面連接於一第二倒角平面。第一倒角平面與第二倒角平面互相貼合，使第一入光面以及第二入光面互相連接，且第一側邊與第二側邊互相平行且互相遠離。介面填補介質填補於第一倒角平面與第二倒角平面之間。

Description

複合稜鏡模組以及影像擷取模組

本發明有關於雙稜鏡架構，特別是關於一種複合稜鏡模組及應用複合稜鏡模組的影像擷取模組。

在需要廣角攝影取像的場合，為了避免單一大視野的取像會造成影像扭曲，會採用雙稜鏡架構進行取像，以二個稜鏡分別取得小視野影像後，經由後端處理拼接為大視野影像。

為了減少雙稜鏡架構的寬度，兩個稜鏡之間相對應的邊角會裁切以拼接兩個稜鏡，而形成位於兩個稜鏡之間的縫合線。前述縫合線在光線通過時產生介質折射率不一致的介面，造成多次折射產生取像結果出現耀斑的問題。

鑑於上述問題，本發明提出一種複合稜鏡模組以及應用複合稜鏡模組的影像擷取模組，用以避免耀斑產生。

本發明至少一實施例提出一種複合稜鏡模組，包含一第一稜鏡、一第二稜鏡以及一介面填補介質。第一稜鏡具有互相連接的一第一入光面、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連接於一第一側邊，且第一入光面以及第一反射面連接於一第一倒角平面。第二稜鏡具有互相連接的一第二入光面、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連接於一第二側邊，且第二入光面以及第二反射面連接於一第二倒角平面。

其中，第一倒角平面與第二倒角平面互相貼合，使第一入光面以及第二入光面互相連接且共平面，且第一側邊與第二側邊互相平行且互相遠離。介面填補介質補於第一倒角平面與第二倒角平面之間。

在本發明至少一實施例中，介面填補介質為光學膠。

在本發明至少一實施例中，介面填補介質為不透光油墨。

在本發明至少一實施例中，其中，第一反射面以及第二反射面上具有反射鍍層。

在本發明至少一實施例中，第一入光面與第一反射面之間具有一第一夾角，第二入光面與第一反射面之間具有一第二夾角，第一反射面與第二反射面之間具有一第三夾角，且第一、第二、第三夾角的總和為180度。

在本發明至少一實施例中，複合稜鏡模組更包含一稜鏡架。稜鏡架具有一底面，以及延伸於底面的相對二側邊的一第一斜側面以及一第二斜側面；其中，第一反射面用於固定於第一斜側面，且第二反射面用於固定於第二斜側面。

在本發明至少一實施例中，複合稜鏡模組更包含一光學膠。光學膠黏合第一反射面至第一斜側面，以及黏合第二反射面至第二斜側面。

在本發明至少一實施例中，第一斜側面以及第二斜側面上具有反射鍍層。

在本發明至少一實施例中，第一反射面與第二反射面之間的夾角，等於第一斜側面以及第二斜側面之間的夾角。

在本發明至少一實施例中，稜鏡架的剛性係數，大於第一稜鏡與第二稜鏡的剛性係數。

在本發明至少一實施例中，稜鏡架為一玻璃製的反射稜鏡，且第一稜鏡與第二稜鏡為塑膠稜鏡。

在本發明至少一實施例中，複合稜鏡模組更包含一鏡片架。鏡片架具有一底板以及一立板，立板垂直地延伸於底板；其中，稜鏡架的底面設置立板，使第一斜側面與第二斜側面垂直於底板，第一稜鏡與第二稜鏡放置於底板，使第一入光面及第二入光面垂直於底板，且第一反射面與第二反射面結合於稜鏡架。

本發明至少一實施例還提出一種影像擷取模組，包含如前所述的複合稜鏡模組以及二影像攝影機。二影像攝影機直接或間接地固定於第一稜鏡以及第二稜鏡，並且分別朝向第一出光面以及第二出光面擷取影像。

本發明至少一實施例還提出一種影像擷取模組，包含如前所述的複合稜鏡模組以及二影像攝影機。二影像攝影機固定於鏡片架，並且分別朝向第一出光面以及第二出光面擷取影像。

在本發明至少一實施例中，鏡片架更包含二支架，延伸於底板或立板，且分別對應第一入光面以及第二入光面；二影像攝影機分別固定於各支架。

本發明透過一體成形的雙稜鏡架構取代二稜鏡拼接，避免了拼接位置產生耀斑的問題。同時，在本發明至少一實施例中，附加了以剛性係數較高的材料製作的稜鏡架，可避免雙稜鏡架構變形，維持入光面的平面度；因此，雙稜鏡架構可改以成本較低的光學塑膠製作，有效降低製作成本。

請參閱圖1、圖2、圖3以及圖4所示，為本發明實施例所揭露的一種複合稜鏡模組100，所述複合稜鏡模組100用於大視角取像，以取得二個可拼接之影像，據以組成大視角影像。複合稜鏡模組100包含一第一稜鏡110、一第二稜鏡120以及一介面填補介質160。

如圖1、圖2、圖3以及圖4所示，第一稜鏡110具有互相連接的一第一入光面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互相連接於一第一側邊114。第一入光面111以及第一反射面112連接於一第一倒角平面115。第二稜鏡120具有互相連接的一第二入光面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互相連接於一第二側邊124。第二入光面121以及第二反射面122連接於一第二倒角平面125。

如圖1、圖2、圖3以及圖4所示，第一倒角平面115與第二倒角平面125互相貼合，使第一入光面111以及第二入光面121互相連接且共平面，第一反射面112以及第二反射面122透過第一入光面111以及第二入光面121互相連接，並且第一側邊114與第二側邊124互相平行且互相遠離。在一具體實施例中，第一反射面112以及第二反射面122上具有反射鍍層，以加強第一反射面112以及第二反射面122的反射效果，避免光線穿透。介面填補介質160填補於第一倒角平面115與第二倒角平面125之間，以填補第一倒角平面115與第二倒角平面125之間沒有確實接合的孔隙。亦即，透過介面填補介質160的結合作用，第一稜鏡110與第二稜鏡120結合為一體，形成具有雙稜鏡結構的複合稜鏡模組100。

如圖5所示，在一具體實施例中，介面填補介質160為光學膠170，且光學膠170固化後的折射係數接近第一稜鏡110以及第二稜鏡120。透過光學膠170連接第一倒角平面115與第二倒角平面125，可消除介質折射率不一致的介面，避免多次折射產生取像結果出現耀斑的問題。

如圖6所示，在不同實施例中，介面填補介質160為不透光油墨，阻擋穿透第一倒角平面115與第二倒角平面125的光線，同樣也可以消除耀斑。需注意的是，圖5以及圖6中，省略了光線進出第一稜鏡110以及第二稜鏡120的折射現象，藉以清楚呈現介面填補介質160，並非表示無折射現象發生。

此外，如圖4所示，第一入光面111與第一反射面112之間具有一第一夾角a1，第二入光面121與第一反射面112之間具有一第二夾角a2，第一反射面112與第二反射面122之間具有一第三夾角a3，且第一、第二、第三夾角a1, a2, a3的總和為180度。

在一具體實施例中，第一入光面111以及第二入光面121互相連接且不共平面。如圖7所示，第一稜鏡110與第二稜鏡120間具有交界面126，第一入光面111與交界面126之間具有第四夾角b1，第二入光面121與交界面126之間具有第五夾角b2，第一反射面112與交界面126之間具有第六夾角c1，第二反射面122與交界面126之間具有第七夾角c2。如此一來，藉由調整第四夾角b1及第五夾角b2，得以依需求而改變光的反射路徑。為保持其成像後續影像調整能夠保持對稱且相等性，可設置第四夾角b1等於第五夾角b2且第六夾角c1等於第七夾角c2。

如圖8以及圖9所示，為了使得第一入光面111以及第二入光面121維持共平面，而不會出現平面的翹曲變形，或為了使得第一反射面112與第二反射面122之間穩固地保持一定夾角，本發明實施例的複合稜鏡模組100可進一步包含一稜鏡架130。稜鏡架130具有一底面133，以及延伸於底面133的相對二側邊的一第一斜側面131以及一第二斜側面132。第一反射面112用於固定於第一斜側面131，且第二反射面122用於固定於第二斜側面132。

如圖8以及圖9所示，第一反射面112與第二反射面122之間的第三夾角a3，等於第一斜側面131以及第二斜側面132之間的夾角。透過第一反射面112以及第二反射面122分別結合於第一斜側面131以及第二斜側面132，第三夾角a3可以透過稜鏡架130維持固定角度，而使得第一入光面111以及第二入光面121維持共平面。在一實施例中，第六夾角c1及第七夾角c2亦可以透過稜鏡架130維持固定角度，而使得第一入光面111以及第二入光面121維持不共平面。

因此，在材料性質的配置方面，可以配置為稜鏡架130的剛性係數，大於第一稜鏡110與第二稜鏡120的剛性係數；例如稜鏡架130為一玻璃製的反射稜鏡，且第一稜鏡110與第二稜鏡120為塑膠稜鏡，據以降低第一稜鏡110與第二稜鏡120的製作成本，而又能藉由稜鏡架130維持雙稜鏡結構的形態。前述塑膠材質可為但不限定於聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl Methacrylate，PMMA，即壓克力）、聚苯乙烯（Polystyrene， PS）、聚碳酸酯（英語：Polycarbonate, PC）等具有材料成本低且容易加工的光學塑膠。

如圖8以及圖9所示，第一稜鏡110、第二稜鏡120以及稜鏡架130之間，可以透過光學膠170黏合。光學膠170黏合第一反射面112至第一斜側面131，以及黏合第二反射面122至第二斜側面132，藉以固定第一稜鏡110以及第二稜鏡120至稜鏡架130。在第一稜鏡110與第二稜鏡120為塑膠稜鏡，並且稜鏡架130為玻璃製的反射稜鏡的場合，第一反射面112以及第二反射面122表面可能存在不平整狀態，而影響反射效果。透過光學膠170的黏合可以填充不平整部份，此外，前述設置於第一反射面112以及第二反射面122上的反射鍍層也可以省略，而在第一斜側面131以及第二斜側面132設置反射鍍層，藉以建立較為平整的反射面。

如圖10以及圖11所示，本發明實施例的複合稜鏡模組100可進一步包含一鏡片架140。鏡片架140具有一底板141以及一立板142，立板142垂直地延伸於底板141。稜鏡架130的底面133設置立板142，使第一斜側面131以及第二斜側面132垂直於底板141。第一稜鏡110與第二稜鏡120設置於底板141，使第一入光面111以及第二入光面121垂直於底板141，且第一反射面112與第二反射面122結合於稜鏡架130。

如圖12以及圖13所示，基於上述複合稜鏡模組100，本發明實施例進一步提出一種影像擷取模組，包含前述的複合稜鏡模組100以及二影像攝影機150。影像攝影機150直接地或間接地固定於第一稜鏡110以及第二稜鏡120，並且分別朝向第一出光面113以及第二出光面123擷取影像。在本發明實施例中，二影像攝影機150固定於鏡片架140，而間接地固定於第一稜鏡110以及第二稜鏡120。如圖12以及圖13所示，鏡片架140更包含二支架143，分別延伸於底板141，二影像攝影機150分別固定於各支架143。在不同實施例中，支架143可以是延伸於立板142；在不同實施例中，各影像攝影機150具有延伸結構，用於連接第一稜鏡110或第二稜鏡120，使得二影像攝影機150直接地固定於第一稜鏡110以及第二稜鏡120。

參閱圖14所示，第一稜鏡110與一影像攝影機150形成一潛望鏡組。第一稜鏡110與影像攝影機150的結合，使得第一稜鏡110於第一入光面111的前方具有一第一視野FOV1(Field-Of-View)。第二稜鏡120與另一影像攝影機150形成另一潛望鏡組。第二稜鏡120與影像攝影機150的結合，使得第二稜鏡120於第二入光面121的前方具有一第二視野FOV2。二潛望鏡組的匹配，可以使得複合稜鏡模組100得到相對廣角的等效視野。前述等效視野可以是等於FOV1 + FOV2，或是略小於FOV1 + FOV2。於等效視野等於FOV1 + FOV2的場合，二影像攝影機150分別取得半個目標景物S的影像；二影像可經由後端資料處理電路拼接形成具有完整目標景物S的等效影像。於等效視野小於FOV1 + FOV2的場合，二影像攝影機150分別取得的影像略大於半個目標景物S，亦即二影像攝影機150分別取得的影像有局部重疊；二影像可經由後端資料處理電路拼接，並裁切局部重疊後，形成具有完整目標景物S的等效影像。

本發明透過介面填補介質160填補於用於拼接二稜鏡的倒角平面之間，避免了拼接位置產生耀斑的問題。同時，在本發明至少一實施例中，附加了以剛性係數較高的材料製作的稜鏡架130，可避免雙稜鏡架構變形，維持入光面的平面度；因此，二稜鏡可改以成本較低的光學塑膠製作，有效降低製作成本。

100:複合稜鏡模組 110:第一稜鏡 111:第一入光面 112:第一反射面 113:第一出光面 114:第一側邊 115:第一倒角平面 120:第二稜鏡 121:第二入光面 122:第二反射面 123:第二出光面 124:第二側邊 125:第二倒角平面 126:交界面 130:稜鏡架 131:第一斜側面 132:第二斜側面 133:底面 140:鏡片架 141:底板 142:立板 143:支架 150:影像攝影機 160:介面填補介質 170:光學膠 a1:第一夾角 a2:第二夾角 a3:第三夾角 b1:第四夾角 b2:第五夾角 c1:第六夾角 c2:第七夾角 FOV1:第一視野 FOV2:第二視野 S:目標景物

圖1是本發明實施例中，第一稜鏡、第二稜鏡以及介面填補介質的立體分解圖。圖2是本發明實施例中，第一稜鏡、第二稜鏡以及介面填補介質的立體圖。圖3是本發明實施例中，第一稜鏡、第二稜鏡以及介面填補介質的俯視分解圖。圖4是本發明實施例中，第一稜鏡、第二稜鏡以及介面填補介質的俯視圖。圖5是本發明實施例中，光線行進於第一稜鏡以及第二稜鏡的示意圖。圖6是本發明另一實施例中，光線行進於第一稜鏡以及第二稜鏡的示意圖。圖7是本發明另一實施例中，第一稜鏡、第二稜鏡以及介面填補介質的俯視圖。圖8是本發明實施例中，第一稜鏡、第二稜鏡、介面填補介質以及稜鏡架的俯視分解圖。圖9是本發明實施例中，第一稜鏡、第二稜鏡、介面填補介質以及稜鏡架的俯視圖。圖10是本發明實施例中，第一稜鏡、第二稜鏡、介面填補介質、稜鏡架以及鏡片架的立體分解圖。圖11是本發明實施例中，第一稜鏡、第二稜鏡、介面填補介質、稜鏡架以及鏡片架的立體圖。圖12是本發明實施例中，影像擷取模組的立體分解圖。圖13是本發明實施例中，影像擷取模組的立體圖。圖14是本發明實施例中，影像擷取模組的俯視圖。

100:複合稜鏡模組

110:第一稜鏡

111:第一入光面

112:第一反射面

120:第二稜鏡

121:第二入光面

122:第二反射面

130:稜鏡架

140:鏡片架

141:底板

142:立板

160:介面填補介質

Claims

一種複合稜鏡模組，包含：一第一稜鏡，具有互相連接的一第一入光面、一第一反射面以及一第一出光面，該第一入光面及該第一出光面互相連接於一第一側邊，且該第一入光面以及該第一反射面連接於一第一倒角平面；一第二稜鏡，具有互相連接的一第二入光面、一第二反射面以及一第二出光面，該第二入光面及該第二出光面互相連接於一第二側邊，且該第二入光面以及該第二反射面連接於一第二倒角平面；其中，該第一倒角平面與該第二倒角平面互相貼合，使該第一入光面以及該第二入光面互相連接，且該第一側邊與該第二側邊互相平行且互相遠離；一介面填補介質，填補於該第一倒角平面與該第二倒角平面之間；一稜鏡架，具有一底面，以及延伸於該底面的相對二側邊的一第一斜側面以及一第二斜側面；其中，該第一反射面用於固定於該第一斜側面，且該第二反射面用於固定於該第二斜側面；以及一鏡片架，具有一底板以及一立板，該立板垂直地延伸於該底板；其中，該稜鏡架的該底面設置該立板，使該第一斜側面與該第二斜側面垂直於該底板，該第一稜鏡與該第二稜鏡放置於該底板，使該第一入光面及該第二入光面垂直於該底板，且該第一反射面與該第二反射面結合於該稜鏡架。
如請求項1所述的複合稜鏡模組，其中，該介面填補介質為光學膠。
如請求項1所述的複合稜鏡模組，其中，該介面填補介質為不透光油墨。
如請求項1所述的複合稜鏡模組，其中，該第一反射面以及該第二反射面上具有反射鍍層。
如請求項1所述的複合稜鏡模組，其中：該第一入光面與該第一反射面之間具有一第一夾角，該第二入光面與該第一反射面之間具有一第二夾角，該第一反射面與該第二反射面之間具有一第三夾角，且該第一、第二、第三夾角的總和為180度。
如請求項1所述的複合稜鏡模組，更包含一光學膠，黏合該第一反射面至該第一斜側面，以及黏合該第二反射面至該第二斜側面。
如請求項1所述的複合稜鏡模組，其中，該第一斜側面以及該第二斜側面上具有反射鍍層。
如請求項1所述的複合稜鏡模組，其中：該第一反射面與該第二反射面之間的夾角，等於該第一斜側面以及該第二斜側面之間的夾角。
如請求項1所述的複合稜鏡模組，其中：該稜鏡架的剛性係數，大於該第一稜鏡與該第二稜鏡的剛性係數。
如請求項9所述的複合稜鏡模組，其中：該稜鏡架為一玻璃製的反射稜鏡，且該第一稜鏡與該第二稜鏡為塑膠稜鏡。
一種影像擷取模組，包含：如請求項1至10任一項所述的複合稜鏡模組；以及二影像攝影機，直接或間接地固定於該第一稜鏡以及該第二稜鏡，並且分別朝向該第一出光面以及該第二出光面擷取影像。
一種影像擷取模組，包含：如請求項1所述的複合稜鏡模組；以及二影像攝影機，固定於該鏡片架，並且分別朝向該第一出光面以及該第二出光面擷取影像。
如請求項12所述的影像擷取模組，其中，該鏡片架更包含二支架，延伸於該底板或該立板，且分別對應該第一入光面以及該第二入光面；該二影像攝影機分別固定於各該支架。