一种双棱镜结构的可变顶角棱镜.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108614343A(43)申请公布日2018.10.02(21)申请号201810244953.0(51)Int.Cl.(22)申请日2018.03.23G02B7/18(2006.01)G02B5/04(2006.01)(66)本国优先权数据201810024741.12018.01.10CN(71)申请人中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所地址100022北京市朝阳区建国路126号瑞赛大厦申请人中航高科智能测控有限公司西安奇维科技有限公司(72)发明人封锦琦陈永利江继龙池佳宁谢文硕刘波(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人李建英权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种双棱镜结构的可变顶角棱镜(57)摘要本发明属于光学技术领域，涉及一种双棱镜结构的可变顶角棱镜，可用于摄像机光路偏差修正、VR设备的光轴调整以及其他需要进行光轴调节的光学设备。可变顶角棱镜由两个相同的棱镜前后排列构成，前棱镜的两个透光面构成的夹角为前棱镜的顶角α0，后棱镜的两个透光面构成的夹角为后棱镜的顶角且与前棱镜的顶角相等，两个棱镜相邻的两个透光面都与光轴垂直，且两个面之间留有间隙，两个棱镜以光轴为中心轴自由旋转，通过调节两个棱镜相对旋转角度，实现等效棱镜的顶角可变。本发明对棱镜的加工工艺要求低，棱镜本身没有光学中心，安装精度要求低，双棱镜结构没有使用液体作为主要光学器件，不存在液体材料的不稳定性和密封性要求，环境适应性强。CN108614343ACN108614343A权利要求书1/1页1.一种双棱镜结构的可变顶角棱镜，其特征在于：可变顶角棱镜由两个相同的棱镜前后排列构成，前棱镜的两个透光面(a、b)构成的夹角为前棱镜的顶角α0，后棱镜的两个透光面(c、d)构成的夹角为后棱镜的顶角且与前棱镜的顶角相等，两个棱镜相邻的两个透光面(b、c)都与光轴垂直，且两个面之间留有间隙，两个棱镜以光轴为中心轴自由旋转，通过调节两个棱镜相对旋转角度，实现等效棱镜的顶角可变。2.根据权利要求1所述的一种双棱镜结构的可变顶角棱镜，其特征在于：两个棱镜完全相同，则可以实现等效棱镜的顶角从0度到2倍于单个棱镜的顶角连续变化，并满足如下关系：其中α为等效棱镜顶角，也即两个棱镜远离的透光面(a、d)平面的夹角；α0为单个棱镜的顶角；θ为两个棱镜绕光轴旋转后的夹角，这里定义两个棱镜远离面平行时的角度为0度。3.根据权利要求1所述的一种双棱镜结构的可变顶角棱镜，其特征在于：两个相邻透光面之间的间隙是空气或在两个相邻透光面之间的间隙中注入折射率等于或者接近于棱镜材质的液体，间隙注入液体时具有更好的光学效果。2CN108614343A说明书1/3页一种双棱镜结构的可变顶角棱镜技术领域[0001]本发明属于光学技术领域，涉及一种双棱镜结构的可变顶角棱镜，可用于摄像机光路偏差修正、VR设备的光轴调整以及其他需要进行光轴调节的光学设备。背景技术[0002]众所周知，棱镜是一个无焦光学器件，但光线通过棱镜后会向棱镜底面偏转，这一特性被诸多光学设备使用。在需要连续调节光路偏转的系统中，需要用到可变顶角棱镜，目前可变顶角棱镜有使用平凸透镜与平凹透镜构成的，也有使用在可变夹角的玻璃腔体内注入液体构成的可变顶角棱镜。[0003]但对于平凸透镜和平凹透镜的系统，对镜面要求较高，加工难度大、成本高，两个透镜的球面必须严格同心安装且球心位于光轴上，用于调节的旋转轴与光轴垂直且穿过球面的球心，任何偏差都会影响整个光学系统的效果。[0004]可变夹角的玻璃腔体内注入液体的系统，会受到温度的影响，液体折射率稳定度不如固体镜片，同时由于液体的粘滞性等因素，调节的速度受到一定的制约，而且液体的使用使得系统密封性要求更高，加工工艺复杂，成本更高。发明内容[0005]本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种由双棱镜构成的可变顶角棱镜，用于光学系统改变光轴方向或者作为光轴偏差矫正的器件。[0006]本发明的技术解决方案是，可变顶角棱镜由两个相同的棱镜前后排列构成，前棱镜的两个透光面(a、b)构成的夹角为前棱镜的顶角α0，后棱镜的两个透光面(c、d)构成的夹角为后棱镜的顶角且与前棱镜的顶角相等，两个棱镜相邻的两个透光面(b、c)都与光轴垂直，且两个面之间留有间隙，两个棱镜以光轴为中心轴自由旋转，通过调节两个棱镜相对旋转角度，实现等效棱镜的顶角可变。[0007]两个棱镜完全相同，则可以实现等效棱镜的顶角从0度到2倍于单个棱镜的顶角连续变化，并满足如下关系：其中α为等效棱镜顶角，也即两个棱镜远离的透光面(a、d)平面的夹角；α0为单个棱镜的顶角；θ为两个棱镜绕光轴旋转后的夹角，这里定义两个棱镜远离面平行时的角度为0