TWM596349U

TWM596349U - 楔形光學構造

Info

Publication number: TWM596349U
Application number: TW109202013U
Authority: TW
Inventors: 吳智孟
Original assignee: 創新服務股份有限公司
Priority date: 2020-02-24
Filing date: 2020-02-24
Publication date: 2020-06-01

Abstract

一種楔形光學構造，包括：一個第一稜鏡將單一成像分為兩個；一個第二稜鏡相對第一稜鏡移動，改變兩個成像的視差；以及，一個調整器操作第二稜鏡相對第一稜鏡往復運動。其中，該第一稜鏡與第二稜鏡是不同材料製成的楔形稜鏡，對成像具備消色差作用。

Description

楔形光學構造

本創作涉及光學路徑的技術，尤指一種楔形光學構造，應用在光路將單一成像分為二個，以兩眼視差造成3D立體視覺，兼具消色差優點，提升成像品質。

傳統的光學透鏡聚焦為單一成像，在兩眼的視差下，呈現類似2D的平面效果，毫無立體的視覺感受。特別是折射時，該光學透鏡容易產生色散現象，以致全彩的成像周圍出現一圈彩暈，降低成像的品質。

為了提高3D的分辨率，某些光學儀器採用CCD攝像機，藉由10倍或以上的放大率，通過合成技術產生高清的立體影像。

其次，多個不同材質的透鏡粘成一個消色差鏡組，以補償不同波長所需相位差的技術，取得消色差效應（Chromatic Effect），有效解決色散現象。黏著劑相當於兩片透鏡之間添加單片透鏡，影響消色差的品質。在黏著劑變質時，該消色差鏡組只能汰舊換新，非常浪費資源。

另外，傳統式光學元件諸如彩色濾光片、聚光單元和分光器等各自擁有特定的功能，必須組合在一起才能消色差。組合後，這些傳統式光學元件的體積龐大，相對擴張光學儀器整體的體積。

鑑於此，本創作提供一種楔形光學構造，主要目的之一在於：成像光路中增加楔形稜鏡組，使得原先的單一成像分為二個，形成左、右兩眼的3D立體視覺。

本創作的楔形光學構造，主要目的之一在於：該楔形稜鏡組沿著光軸來回移動，可以改變3D立體視覺的雙眼視角，增加立體度。

本創作的楔形光學構造，主要目的之一在於：該楔形稜鏡組包含兩個或以上不同材料的稜鏡，消除色差現象，提升成像品質。

緣於上述目的之達成，本創作的楔形光學構造包括：一個第一稜鏡將單一成像分為兩個；一個第二稜鏡相對第一稜鏡移動，改變兩個成像的視差；以及，一個調整器操作第二稜鏡相對第一稜鏡往復運動。其中，該第一稜鏡與第二稜鏡是不同材料製成的楔形稜鏡，對成像具備消色差作用。

如此，本創作的楔形光學構造具備幾項優點：第一、在光路中，該第一稜鏡使單一成像分為二個，令左、右二眼產生3D立體視覺。

第二、該第二稜鏡沿著一條通過第一稜鏡的光軸移動，可以改變3D立體視覺的雙眼視角，增加立體度。

第三、該第一、第二稜鏡是不同材料的楔形稜鏡，消除色差現象，兼具成像品質的提升。

為使本創作之目的、特徵和優點，更加淺顯易懂，茲舉一個或以上較佳的實施例，配合所附圖式詳細說明如下。

第1圖為示意圖，顯示一個光學儀器10較佳的實施例。所述的光學儀器10有一個透鏡14，該透鏡14面對一個物12，又稱為接物鏡，或是物鏡。當物12被外界的光照射，通常會以入射線20在透鏡14形成單一成像。

圖中，所述的光學儀器10還有一個楔形稜鏡組30，該楔形稜鏡組30將透鏡14的單一成像分為兩個，這些成像沿著一道第一光路22和一道第二光路24入射至一個顯示裝置16。因此，該楔形稜鏡組30在透鏡14與顯示裝置16之間。

具體而言，所述的楔形稜鏡組30由一個第一稜鏡32、一個第二稜鏡34與一個調整器36組成。該第一稜鏡32接收透鏡14的單一成像，分成兩個成像並沿著第一光路22與第二光路24入射至第二稜鏡34。所述的調整器36操作第二稜鏡34順著箭頭38方向相對第一稜鏡32往復運動，該第二稜鏡34改變兩個成像的視差，相對增加3D立體視覺的雙眼視角。其中，該第一稜鏡32與第二稜鏡34是不同材料製成的楔形稜鏡，對成像具備消色差作用。

在本實施例，所述的顯示裝置16有一組透鏡161、162，該組透鏡161、162固定在光學儀器10，以致左、右雙眼接收第一光路22與第二光路24的兩個成像。因此，該組透鏡161、162又稱為接目鏡組，或是目鏡組。

圖中，所述的顯示裝置16還有兩個鏡頭組163、164，分別接收第一光路22與第二光路24的兩個成像。每個鏡頭組163、164配置感光耦合元件（Charge Coupled Device，縮寫為CCD）或是互補式金屬氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，縮寫為CMOS），將成像轉換成一個電信號。經過接收與編譯，該電信號還原為影像，顯示在一個螢幕（圖未示）上。

某些實施例的光學儀器10中，沒有鏡頭組，只有該組透鏡161、162充當顯示裝置16來使用，屬於本創作的容許範圍。

某些實施例的光學儀器10中，沒有該組透鏡，卻用兩個鏡頭組163、164充當顯示裝置16來使用，亦屬本創作的容許範圍。

如此，所述的光學儀器10結構簡易，整個體積較小，非常適合內視鏡與顯微鏡之一使用。換句話說，該光學儀器10可以是內視鏡或顯微鏡。

接著看到第2圖，闡明成像在光路的應用。圖中，一條光軸21通過並排的第一稜鏡32與第二稜鏡34。所述的第一稜鏡32單側形成兩個斜面323，兩個斜面323聚集處是第一稜鏡32的一個薄部322，該薄部322被光軸21通過。該第一稜鏡32另側形成一個平面324，界定平面324與斜面323遠離薄部322一端之間為一個厚部321。

所述的第二稜鏡34面對第一稜鏡32處也是一個平面344，該平面344大致平行於第一稜鏡32的平面324。該第二稜鏡34還有兩個斜面343，兩個斜面343聚集處視為第二稜鏡34的一個中心點342，該中心點342在平面324的背後且被光軸21通過。因此，該第二稜鏡34的側邊341比中心點342還要薄，其與中央薄、兩側厚的第一稜鏡32，均屬於楔形稜鏡的範疇。

經由斜面323的一個入射點201，該入射線20進入第一稜鏡32裡面。該入射線20是可見光，在色散作用下，該可見光形成不同波長的折射線202。這些折射線202通過平行的兩個平面324、344，在不同折射率的第二稜鏡34校正下，多道折射線204穿過斜面343的一個聚集點205並匯聚成為第一光路22。

同樣的，該第一、第二稜鏡32、34其他的斜面323、343也能將入射線20匯聚成為第二光路。故該楔形稜鏡組足以將單一成像分為兩個。

另外，空氣也是光的介質，相當於第三稜鏡添加在第一稜鏡32和第二稜鏡34之間。從第一稜鏡32到第二稜鏡34的過程中，多道有色光203在空氣也會產生不同的折射率。順著光軸21方向，該第二稜鏡34從實線位置移到虛線位置的距離31，等於第二稜鏡34相對第一稜鏡32往復運動的行程，改變兩個成像的視差，相對增加3D立體視覺的雙眼視角。

10:光學儀器 12:物 14、161、162:透鏡 16:顯示裝置 163、164:鏡頭組 20:入射線 201:入射點 202、204:折射線 203:有色光 205:聚集點 21:光軸 22:第一光路 24:第二光路 30:楔形稜鏡組 31:距離 32:第一稜鏡 321:厚部 322:薄部 323、343:斜面 324、344:平面 34:第二稜鏡 341:側邊 342:中心點 36:調整器 38:箭頭

第1圖是具備楔形光學構造的光學儀器較佳實施例的示意圖。第2圖是楔形光學構造的應用光路示意圖。

20:入射線

201:入射點

202、204:折射線

203:有色光

205:聚集點

21:光軸

22:第一光路

31:距離

32:第一稜鏡

321:厚部

322:薄部

323、343:斜面

324、344:平面

34:第二稜鏡

341:側邊

342:中心點

Claims

一種楔形光學構造，包括：一個第一稜鏡（32）將單一成像分為兩個；一個第二稜鏡（34）相對第一稜鏡（32）移動，改變兩個成像的視差；以及一條光軸（21）通過並排的第一稜鏡（32）與第二稜鏡（34）。
如申請專利範圍第1項所述的楔形光學構造，其中，該第一稜鏡（32）與第二稜鏡（34）是不同材料製成，對成像具備消色差作用。
如申請專利範圍第1項所述的楔形光學構造，其中，該第一稜鏡（32）單側形成兩個斜面（323），兩個斜面（323）聚集處是第一稜鏡（32）的一個薄部（322），該薄部（322）被光軸（21）通過。
如申請專利範圍第3項所述的楔形光學構造，其中，該第一稜鏡（32）另側有一個平面（324），該平面（324）與斜面（323）遠離薄部（322）一端之間界定為第一稜鏡（32）的一個厚部（321）。
如申請專利範圍第1項所述的楔形光學構造，其中，該第二稜鏡（34）面對第一稜鏡（32）處是一個平面（344），該平面（324）背後形成兩個斜面（343），兩個斜面（343）聚集處視為第二稜鏡（34）的一個中心點（342），該中心點（342）被光軸（21）通過，而且第二稜鏡（34）的側邊（341）比中心點（342）還要薄。
如申請專利範圍第1項所述的楔形光學構造，還有一個調整器（36），該調整器（36）操作第二稜鏡（34）相對第一稜鏡（32）往復運動。