一种棱镜多折返光学系统的镜像消除方法及装置

技术领域

本发明涉及光学系统，特别涉及一种棱镜多折返光学系统的镜像消除方法及装置。

背景技术

在基于棱镜内反射的多折返光学系统中，由于多余光路容易产生错误镜像，包括一个或多个上镜像和/或下镜像，这些镜像和主像并排存在，对主像的有效性和光学成像质量产生干扰。行业现状下，这些镜像难以消除，只能通过光学设计使得镜像与主像分开一段距离，使得用户观察到镜像的可能性降低。但这并不能彻底消除镜像，镜像的存在依然干扰用户对主像的观看。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种棱镜多折返光学系统的镜像消除方法及装置。

所述棱镜多折返光学系统的镜像消除方法及装置，应用于基于棱镜内反射的多折返光学系统中，其特征在于，所述方法及装置包括：通过在30°左右对所述棱镜反射面的角度进行0.1°至8°的微调，可以调整所述系统中多余光路导致光源产生的上镜像和/或下镜像的角度，使得所述上镜像和/或所述下镜像与主像非平行排列；通过在所述光源附近放置发射角度限制装置，可以使得所述上镜像和/或所述下镜像不可见，而所述主像仍然可见，实现对镜像的消除。

优选地，所述主像和所述上镜像和/或所述下镜像，其光线直接射向人眼；或者其光线经过透射式近眼成像器，之后射向人眼；或者其光线经过反射式近眼成像器，之后射向人眼。

优选地，所述发射角度限制装置在光源附近，使得光源上的光线只在限制角度范围内发出。所述发射角度限制装置可以是附着于单个发光单元的聚光镜，或者是附着于成列发光单元的柱状透镜。

优选地，所述的发射角度限制装置在光源附近，使得光源上的光线只在限制角度范围内发出。所述发射角度限制装置可以是附着于单个发光单元的柱状围栏，或者是附着于成列发光单元的板状围栏。

本发明提供了一种棱镜多折返光学系统的镜像消除方法及装置，旨在用一种特殊的棱镜角度设计，结合光源的发射角度限制装置，实现了对错误镜像的消除。从而使得用户在观看主像时无其他错误镜像干扰，提高了主像的有效性，提高了整个光学系统的光学成像质量。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当作为对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1所示为第一实施例的镜像问题改善前的基于棱镜内反射的多折返光学系统；

图2所示为第一实施例的对所述棱镜反射面顺时针调整角度效果示意图；

图3所示为第一实施例的对所述棱镜反射面逆时针调整角度效果示意图；

图4所示为第二实施例的采用反射式近眼成像器的人眼观察系统；

图5所示为第三实施例的所述发射角度限制装置为附着于单个发光单元的聚光镜；

图6所示为第三实施例的所述发射角度限制装置为附着于成列发光单元的柱状透镜；

图7所示为第四实施例的所述发射角度限制装置为附着于单个发光单元的柱状围栏；

图8所示为第四实施例的所述发射角度限制装置为附着于成列发光单元的板状围栏。

实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

实施例1

在基于棱镜内反射的多折返光学系统中，由于多余的光路，导致光源会产生上镜像和/或下镜像，与主像并排存在，对主像的有效性和光学成像质量产生干扰。上镜像或下镜像有时会同时存在，有时会只存在其一，需要想办法对其进行消除。

图1所示为第一实施例的镜像问题改善前的基于棱镜内反射的多折返光学系统。

其中，光源108发出的光线经过棱镜内的不同光路多次折返后，最后经过棱镜反射面101，会产生主像102、上镜像103和/或下镜像104。这些图像都有可能被人眼观察到，因此会产生干扰问题。

人眼105在观察图像时，可以直接观看，或者通过目镜片106观看。目镜片106可以是透射式近眼成像器或反射式近眼成像器。

其中，采用反射式近眼成像器的目镜106的实施方案详见实施例2。

图2所示为第一实施例的对所述棱镜反射面顺时针调整角度效果示意图。

在图1的基础上，将棱镜反射面201的角度顺时针旋转一个小角度，这会使得上镜像203和下镜像204都顺时针旋转。

因此，当采用发射角度限制装置，使得所述光源208的发射角度小于2倍的偏离角度207时，上镜像203发出的光线，无法进入人眼205，因此实现了上镜像203的消除。

与此同时，下镜像204会更加远离主像202，因此也变得不明显。

此时主像202的角度与位置未发生变化，正常进入人眼205。

图2中目镜片206在与图1的目镜片106用途一致。

图3所示为第一实施例的对所述棱镜反射面逆时针调整角度效果示意图。

在图1的基础上，将棱镜反射面301的角度逆时针旋转一个小角度，这会使得上镜像303和下镜像304都逆时针旋转。

因此，当采用发射角度限制装置，使得所述光源308的发射角度小于2倍的偏离角度307时，下镜像304发出的光线，无法进入人眼305，因此实现了下镜像304的消除。

与此同时，上镜像303会更加远离主像302，因此也变得不明显。

此时主像302的角度与位置未发生变化，正常进入人眼305。

图3中目镜片306在与图1的目镜片106用途一致。

实施例2

图4所示为第二实施例的采用反射式近眼成像器的人眼观察系统。

人眼405通过反射式近眼成像器406，可能看到经过反射形成的主像402、上镜像403，和/或下镜像404。

但由于发射角度限制装置的有益作用，将使得人眼无法看清上镜像403，和/或下镜像404。

实施例3

第三实施例示例了一种发射角度限制装置使得光源上的光线只在限制角度范围内发出。

图5所示为第三实施例的所述发射角度限制装置为附着于单个发光单元的聚光镜。

所述光源当中的单个发光单元501，与所述发射角度限制装置聚光镜502距离相近，呈一一对应关系。

单个发光单元501发出的光线透过聚光镜502后，光线发散角度发生收缩，呈一个限制角度503。

光源系统中的若干发光单元501对应的若干聚光镜502将排列成透镜阵列。

图6所示为第三实施例的所述发射角度限制装置为附着于成列发光单元的柱状透镜。

所述光源当中的成列发光单元601，与所述发射角度限制装置柱状透镜602距离相近。

成列发光单元601发出的光线透过柱状透镜602后，光线发散角度在一个方向上发生收缩，呈一个限制角度603。

光源系统中的若干发光单元601对应的若干柱状透镜602将排列成柱镜阵列。

实施例4

第四实施例示例了另一种发射角度限制装置使得光源上的光线只在限制角度范围内发出。

图7所示为第四实施例的所述发射角度限制装置为附着于单个发光单元的柱状围栏。

所述光源当中的单个发光单元701，与所述发射角度限制装置柱状围栏702距离相近，呈一一对应关系。

单个发光单元701发出的光线透过柱状围栏702后，光线发散角度减小，呈一个限制角度703。

光源系统中的若干发光单元701对应的若干柱状围栏702将排列成网状格栅。

图8所示为第四实施例的所述发射角度限制装置为附着于成列发光单元的板状围栏。

所述光源当中的成列发光单元801，与所述发射角度限制装置板状围栏802距离相近。

成列发光单元801发出的光线透过板状围栏802后，光线发散角度在一个方向上减小，呈一个限制角度803。

光源系统中的若干发光单元801对应的若干板状围栏802将排列成条纹格栅。

所述附图仅为示意性的并且未按比例画出。虽然已经结合优选实施例对本发明进行了描述，但应当理解本发明的保护范围并不局限于这里所描述的实施例。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。