[发明专利]缩短镜头轴长的通用棱镜装置

说明书

技术领域

本发明属于光学系统技术领域，特别涉及一种缩短镜头轴长的通用棱镜装置及多单元装置的结构设计。

背景技术

在科学研究与日常生活之中经常运用光学镜头将物体放大或缩小成像。为了实现理想清晰成像，物距与像距必须满足共轭要求。如果要求放大或缩小很多倍，则物距或像距也会相应增加许多倍，造成镜头轴向尺寸(简称轴长)变大许多。

另一方面，在观察对象光强较大的场合，如焊缝追踪，需要在镜头上加装滤光镜和偏振镜以减小光强。滤光镜和偏振镜也将是镜头轴长变大。

体积变大使得镜头的可达性下降，对于那些需要在较小空间工作的视觉传感器，对镜头的可达性要求很好，因而需要缩短镜头的轴长。另外，对于需要便携存放和取拿的摄像机来说，镜头也需要缩小轴长从而减小整体体积，提高便携性。

为了缩小镜头轴长，现有的技术方案绝大多数是通过设置一组光轴重合的透镜组合，经过复杂的成像计算分析，在保证放大或缩小倍数不变的前提下缩短镜头轴向尺寸，这种利用复杂透镜组实现缩短镜头轴长的技术方案存在不足：透镜组无法通用在各类的成像系统中，几乎对每一种特殊的成像系统来说都要重新设计，易产生成像畸变问题，设计难度大，透镜组制造成本昂贵。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足之处，提供一种缩短镜头轴长的通用棱镜装置及多单元装置，该装置可以通用在各种成像系统中，用于缩短该成像系统的轴向距离，实现体积弹性灵活的成像系统，成本低。

本发明的技术方案如下：

一种缩短镜头轴长的通用棱镜单元，其特征在于：包括棱镜组件和外壳，所说的棱镜组件安装在外壳中；外壳上设有与外部器件相连的入射光孔和出射光孔；所说的棱镜组件包括入射棱镜、出射棱镜、至少一个过渡件和至少两个中间棱镜；所说的入射棱镜、出射棱镜和所有中间棱镜均为采用折射率大于的材料所制成的三角棱镜，具有第一直角面、第二直角面、斜面、顶面和底面，所说的三角棱镜的底面和顶面为等腰直角三角形；所说的入射光孔与入射棱镜的第一直角面相对，所说的出射光孔与出射棱镜的第二直角面相对；所说的出射棱镜的斜面与入射棱镜的斜面平行；所说的入射棱镜、出射棱镜和所有的中间棱镜通过各自的直角面依次平行相邻而形成一个串联的多棱镜组合，过渡件设置在入射棱镜、中间棱镜和出射棱镜的平行相邻直角面之间；所说的过渡件为通光筒，滤光镜，偏振镜，或滤光镜与偏振镜的组合，过渡件至少有一个为滤光镜、偏振镜、或两者的组合。

本发明的一种优选技术方案是：所说的中间棱镜采用四个，所说的过渡件采用三个，其中两个过渡件采用偏振镜，一个过渡件采用滤光镜，三个过渡件分别设置在四个中间棱镜的平行相邻直角面之间。

本发明的又一种优选技术方案是：所说外壳采用圆形、方形或多边形。

本发明的又一种优选技术方案是：所说的偏振镜由筒体、偏振片和具有调节偏振镜偏振角度的手柄组成，偏振片嵌入在筒体内部的环形槽中。

本发明还提供了一种多通用棱镜单元装置，其特征在于：该装置包括多个所说的缩短镜头轴长的通用棱镜装置，多个所说的缩短镜头轴长的通用棱镜装置以入射光孔和出射光孔相对接的方式串联起来，多个所说的缩短镜头轴长的通用棱镜装置的外壳固接成为一个整体。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：

本发明装置采用多个直角棱镜、滤光镜和偏振镜组合采用模块化设计，组装方便，成本低。实现了集缩减系统轴向尺寸、滤光和可调程度减光的综合功能，还提供了相应的系列组合方式；该装置可以通用在各种成像系统中，用于缩短该成像系统的轴向尺寸，或者积极有效的利用成像系统的周围空间；该装置实现了体积弹性灵活的成像系统，有利于该成像系统具有更好的可达性和便携性。

附图说明

图1是本发明提供的缩短镜头轴长的通用棱镜装置的第一种实施例正面剖视图，也是图2的A-A剖视图。

图2是第一种实施例的侧面外观图。

图3是第一种实施例的三维外观图。

图4是第一种实施例的三维爆炸视图。

图5是第一种实施例中棱镜组件的三维外观图。

图6是第一种实施例中棱镜组件的光路图。

图7是第一种实施例中起偏镜的爆炸剖视图。

图8是第一种实施例中滤光镜的爆炸剖视图。

图9是第一种实施例中可调偏振镜的爆炸侧视图。

图10是第一种实施例中可调偏振镜的爆炸正面剖视图。

图11是本发明提供的缩短镜头轴长的通用棱镜装置的第二种实施例的棱镜组件的立体图。

图12是第二种实施例的三维外观图。