光学装置及其棱镜模块的制作方法

1.本发明有关于一种光学装置及其棱镜模块，特别是指一种雷射测距仪及其棱镜模块。


背景技术：

2.请参阅图1，传统的测距仪10包括物镜组(未绘示)、棱镜模块11、有机发光二极管12、光发射器13、光接收器(未绘示)以及目镜组(未绘示)。棱镜模块11设置于该物镜组与该目镜组之间，并包括第一棱镜14、第二棱镜15以及第三棱镜16，其中，第一棱镜14贴合于第二棱镜15，而第三棱镜16邻近于第二棱镜15。有机发光二极管12与光发射器13则设置于靠近第一棱镜14的一侧。其中，第三棱镜16为屋脊棱镜，且第二棱镜15与第三棱镜16组成一别汉棱镜组。
3.操作时，物体(未绘示)所发出的第一光束a依序通过该物镜组、第二棱镜15、第三棱镜16与该目镜组，以供用户观看该物体的影像。有机发光二极管12所发出的第二光束b被反射镜17反射，并依序通过第一棱镜14、第二棱镜15、第三棱镜16与该目镜组，以供使用者观看有机发光二极管12所产生的影像信息以及十字标线等。光发射器13所发出的第三光束c藉由另一反射镜18、第一棱镜14、第二棱镜15与该物镜组到达该物体，并被该物体反射回该光接收器，以计算出该物体距离测距仪10的距离。
4.于上述结构中，棱镜模块11中的屋脊棱镜(即第三棱镜16)与别汉棱镜组(由第二棱镜15与第三棱镜16组成)一般常有漏光的问题，影响了搭载棱镜模块11的测距仪10的制造成本以及成像质量。若测距仪10中的该物镜组与该目镜组要采用非同轴的设计，棱镜模块11会具有较大的体积，导致搭载棱镜模块11的测距仪10的体积太大。第二光束b在通过棱镜模块11时被反射的次数较多，导致有机发光二极管12所产生的影像的亮度被降低。此外，光发射器13所发出的第三光束c的有效径与有机发光二极管12所发出的第二光束b的有效径相互干涉，导致光发射器13所发出的第三光束c的能量减弱。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种光学装置，其藉由新颖结构的棱镜模块，来缩减体积与提高成像质量，同时保证显示单元所产生的影像的亮度与光发射器所发出的光束的能量是足够高的。
6.本发明的其中一实施例的棱镜模块，包括第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜以及第一膜。该第一棱镜包括第一面、第二面、第三面以及第四面，其中该第一面、第三面、第二面及第四面依序邻接，而令该第一面与该第二面相对，且第三面与第四面相对。该第二棱镜包括第五面、第六面以及第七面，其中该第五面分别与第六面及第七面邻接，其中，该第二棱镜的该第七面邻近于该第一棱镜的该第三面。该第三棱镜包括第八面、第九面以及第十面，其中该第八面分别与第九面及第十面邻接，其中，该第三棱镜的该第八面朝向于该第二棱镜的该第六面。其中，一物体所发出的第一光束从该第一面进入该第一棱镜，被该第四面反
射，依序通过该第三面与该第七面进入该第二棱镜，被该第五面反射，从该第六面离开该第二棱镜，从该第八面进入该第三棱镜，依序被该第九面与该第十面反射，并通过该第八面以离开该第三棱镜，其中该第一光束通过该第一膜而朝向第七面。
7.在另一实施例中，该第一棱镜为一菱形棱镜；其中该第一膜形成于该第一棱镜的该第三面。
8.本发明的其中一实施例的光学装置包括物镜组、前述的棱镜模块以及目镜组。其中，该棱镜模块设置于该物镜组与该目镜组之间，该第一光束依序通过该物镜组、该棱镜模块与该目镜组，且该物镜组的中心轴与该目镜组的中心轴相互平行而不重迭。
9.在另一实施例中，光学装置包括物镜组、棱镜模块以及目镜组。其中该棱镜模块包括第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜以及第一膜。该第一棱镜包括第一面、第二面、第三面以及第四面。该第二棱镜包括第五面、第六面以及第七面，其中，该第二棱镜的该第七面邻近于该第一棱镜的该第三面。该第三棱镜包括第八面、第九面以及第十面，其中，该第三棱镜的该第八面朝向于该第二棱镜的该第六面。该第一膜设于该第三面跟第七面之间。其中，一物体所发出的第一光束从该第一面进入该第一棱镜，被该第四面反射，依序通过该第三面与该第七面进入该第二棱镜，被该第五面反射，从该第六面离开该第二棱镜，从该第八面进入该第三棱镜，依序被该第九面与该第十面反射，并通过该第八面以离开该第三棱镜，其中该第一光束通过该第一膜而朝向第七面。该棱镜模块设置于该物镜组与该目镜组之间，该第一光束依序通过该物镜组、该棱镜模块与该目镜组，且该物镜组的中心轴与该目镜组的中心轴相互平行而不重迭。
10.在另一实施例中，该光学装置更包括显示单元，设置于该第二棱镜的该第六面的一侧，并用以发出第二光束，其中，该第二光束从该第六面进入该第二棱镜，依序被该第七面与该第五面反射，再次通过该第六面以离开该第二棱镜，从该第八面进入该第三棱镜，依序被该第九面与该第十面反射，再次通过该第八面以离开该第三棱镜，并通过该目镜组。
11.在另一实施例中，该第一膜用以反射该第二光束且使该第一光束通过该第一膜。
12.在另一实施例中，该光学装置更包括光发射器以及光接收器，其中，该光发射器用以发出第三光束，而该光接收器用以接收被该物体反射的该第三光束，以计算出该物体与该光学装置之间的距离。其中该第一膜，形成于该第一棱镜的该第三面，并用以反射该第三光束且使该第一光束通过该第一膜。
13.在另一实施例中，该光发射器设置于该第一棱镜的该第二面的一侧，该第三光束从该第二面进入该第一棱镜，依序被该第三面与该第四面反射，从该第一面离开该第一棱镜，并通过该物镜组，离开该光学装置而到达该物体，被该物体反射而又回到该光学装置，并被该光接收器接收。
14.在另一实施例中，该光接收器设置于该第一棱镜的该第二面的一侧，该第三光束通过该物镜组，离开该光学装置而到达该物体，被该物体反射而又回到该光学装置，再次通过该物镜组，从该第一面进入该第一棱镜，依序被该第四面与该第三面反射，从该第二面离开该第一棱镜，并被该光接收器接收。
15.在另一实施例中，该光学装置更包括光发射器以及光接收器，其中，该光发射器用以发出第三光束，而该光接收器用以接收被该物体反射的该第三光束，以计算出该物体与该光学装置之间的距离，其中该第一膜用以反射该第二光束及该第三光束，并使该第一光
束通过该第一膜。
16.实施本发明的光学装置及其棱镜模块，具有以下有益效果：其藉由新颖结构的棱镜模块，来缩减体积与提高成像质量，同时保证显示单元所产生的影像的亮度与光发射器所发出的光束的能量是足够高的。
附图说明
17.图1为传统的测距仪的结构示意图。
18.图2a为本发明的第一实施例的测距仪的俯视图。
19.图2b为本发明的第一实施例的测距仪的右视图。
20.图3a描述第一光束于图2a中的测距仪的光路示意图。
21.图3b描述该第一光束于图2b中的测距仪的光路示意图。
22.图4a描述第二光束于图2a中的测距仪的光路示意图。
23.图4b描述该第二光束于图2b中的测距仪的光路示意图。
24.图5描述第三光束于图2a中的测距仪的光路示意图。
具体实施方式
25.本发明光学装置的第一实施例为一测距仪，其包括二光学系统，此二光学系统的差别仅在于其中一光学系统内设置光发射器，而另一光学系统设置光接收器，至于其他组件及配置方式则都相同，为求简洁，底下仅以其中一光学系统配合图式作详细说明。
26.请参阅图2a、2b所示本发明的第一实施例的测距仪100其中一部分，其包括物镜组94、棱镜模块20、显示单元30、光发射器40、透镜单元50以及目镜组92(测距仪100另一部分的组件及配置方式皆相同，差别只在于将光发射器40改为光接收器49)。其中，一物体200所发出的第一光束a(请参阅图3a～3b)依序通过该物镜组94、棱镜模块20与该目镜组92，显示单元30所发出的第二光束b(请参阅图4a～4b)依序通过棱镜模块20与该目镜组92，而光发射器40所发出的第三光束c(请参阅图5)依序通过棱镜模块20与该物镜组94，抵达该物体200，被该物体200反射回测距仪100，并被该光接收器49接收。如此设置的话，使用者藉由该目镜组92可观看该物体200的影像与显示单元30所产生的影像，并得知该物体200距离测距仪100的距离。以下详细说明测距仪100的构造与操作：
27.棱镜模块20设置于该物镜组94与该目镜组92之间，且包括第一棱镜45、第二棱镜24以及第三棱镜34。于第一实施例中，第一棱镜45为一菱形棱镜，且包括第一面41、第二面42、第三面43以及第四面44，其中，第一面41上形成减反膜，第二面42上形成用以容许第三光束c通过的增透膜，第三面43则形成第一膜81，而该第一膜81用以反射第二光束b与第三光束c，同时又容许第一光束a通过。第二棱镜24为三角棱镜或直角棱镜，且包括第五面21、第六面22以及第七面23，其中，第六面22上形成减反膜。如图2b所示，第三棱镜34为一三角棱镜或直角棱镜，且包括第八面31、第九面32以及第十面33，其中，第八面31上形成减反膜。
28.具体而言，第一棱镜45的第一面41朝向该物镜组94，第二棱镜24的第七面23邻近于第一棱镜45的第三面43，第三棱镜34的第八面31的上半部邻近于第二棱镜24的第六面22，而第三棱镜34的第八面31的下半部朝向该目镜组92。由于未于结构中使用屋脊棱镜与别汉棱镜组，本发明的棱镜模块20相较于现有的棱镜模块更能避免漏光情况的发生。如此
设置的话，能保证设置装载有棱镜模块20的测距仪100具有较低的制造成本以及较佳的成像质量。又如图2a所示，显示单元30设置于第二棱镜24的第六面22的一侧，透镜单元50设置于显示单元30与第二棱镜24的第六面22之间，而光发射器40则设置于第一棱镜45的第二面42的一侧。
29.于第一实施例中，显示单元30为有机发光二极管(oled)或液晶显示器(lcd)或其他显示器，第一光束a为可见光束，第二光束b为影像光束，而第三光束c则为激光束或不可见光束。
30.如图3a～3b所示，当该物体200所发出的第一光束a进入测距仪100后，第一光束a通过该物镜组94，从第一面41进入第一棱镜45，被第四面44反射，依序通过第三面43与第七面23进入第二棱镜24，被第五面21反射，并从第六面22离开第二棱镜24。离开第二棱镜24的第一光束a从第八面31的上半部进入第三棱镜34，依序被第九面32与第十面33反射后，并通过第八面31的下半部以离开棱镜模块20。最终，离开棱镜模块20的第一光束a会通过该目镜组92，以供用户观看该物体200的影像。值得注意的是，进入棱镜模块20前的第一光束a与离开棱镜模块20的第一光束a并非同轴，因此，测距仪100中的该物镜组94与该目镜组92得以在不增加棱镜模块20的体积的情况下采用非同轴的设计。换言之，该物镜组94的中心轴l1(图2a)与该目镜组92的中心轴l2(图2b)仅仅相互平行而不重迭。如此设置的话，测距仪100(例如双筒测距仪)的眼幅得以缩小，同时又具有较小的体积。
31.如图4a～4b所示，显示单元30所发出的第二光束b先通过透镜单元50，从第六面22进入第二棱镜24，依序被第七面23与第五面21反射，并再次通过第六面22以离开第二棱镜24。离开第二棱镜24的第二光束b从第八面31的上半部进入第三棱镜34，依序被第九面32与第十面33反射后，并通过第八面31的下半部以离开棱镜模块20。最终，离开棱镜模块20的第二光束b会通过该目镜组92，以供用户观看显示单元30所产生的影像。相较于现有的棱镜模块，第二光束b在通过棱镜模块20时被反射的次数较少，进而避免显示单元30所产生的影像的亮度被降低。
32.如图5所示，光发射器40所发出的第三光束c从第二面42进入第一棱镜45，依序被第三面43与第四面44反射，并从第一面41离开第一棱镜45。离开棱镜模块20的第三光束c会通过该物镜组94，以到达该物体200。最终，第三光束c会被该物体200反射而回到测距仪100，并被该光接收器49接收，以计算出该物体200距离测距仪100之间的距离。藉由棱镜模块20的帮助，得以避免光发射器40所发出的第三光束c的有效径与显示单元30所发出的第二光束b的有效径相互干涉。相较于现有的棱镜模块，光发射器40所发出的第三光束c的能量得以提高。
33.于第二实施例中，于测距仪100的二光学系统中分别设置的光发射器40与该光接收器49的位置互换。也就是说，该光接收器49设置于第一棱镜45的第二面42的一侧。操作时，光发射器40发出的第三光束c被该物体200反射，依序通过该物镜组94与棱镜模块20，以到达该光接收器49。具体而言，通过该物镜组94的第三光束c从第一面41进入第一棱镜45，依序被第四面44与第三面43反射，从第二面42离开第一棱镜45，并到达该光接收器49。该光接收器49接收被该物体200反射的第三光束c，使得测距仪得以计算出该物体200与测距仪之间的距离。其余设置与操作与第一实施例相似，在此不赘述。
34.于第三实施例中，不采用图4a、4b所述的第二光束b路径，而是改为用户直接观看
显示单元30来获取其影像信息。至于其他设置与操作与第一、二实施例相似，在此不赘述。
35.其中，该棱镜模块20基本上包括该第一棱镜45，包括第一面41、第二面42、第三面43以及第四面44，第二棱镜24，包括第五面21、第六面22以及第七面23，其中，该第二棱镜24的该第七面23邻近于该第一棱镜45的该第三面43，第三棱镜34，包括第八面31、第九面32以及第十面33，其中，该第三棱镜34的该第八面31朝向于该第二棱镜24的该第六面22，第一膜81，设于该第三面43跟第七面23之间，其中一物体200所发出的第一光束a从该第一面41进入该第一棱镜45，被该第四面44反射，依序通过该第三面43与该第七面23进入该第二棱镜24，被该第五面21反射，从该第六面22离开该第二棱镜24，从该第八面31进入该第三棱镜34，依序被该第九面32与该第十面33反射，并通过该第八面31以离开该第三棱镜34，其中该第一膜81容许该第一光束a通过而朝向第七面23，其藉由新颖结构的棱镜模块20，来缩减体积与提高成像质量，具体而言，第二棱镜24的第七面23邻近于第一棱镜45的第三面43，第三棱镜34的第八面31的上半部邻近于第二棱镜24的第六面22。由于未于结构中使用屋脊棱镜与别汉棱镜组，本发明的棱镜模块20相较于现有的棱镜模块更能避免漏光情况的发生。如此设置的话，能保证设置装载有棱镜模块20的测距仪100具有较低的制造成本以及较佳的成像质量。而且该第一光束a在通过棱镜模块20时被反射的次数仅四次，进而避免该物体200所产生的第一光束a的亮度被降低。