本发明涉及光学,特别是涉及一种光波导系统、双目光学系统及双筒望远镜。
背景技术:
1、双目视觉系统的一大特点是可以提供立体视觉效果,使人眼感知的画面具有更强的空间感和逼真度,有助于提高视觉系统的认知和理解能力。
2、传统的双目望远镜使用两套光机系统,包括两个显示屏和两个波导片,即两套单目的光机系统实现双目的效果,导致体积和重量都比较大,携带和使用起来不方便。
3、由此可见,提供一种新的光学系统,以实现在具有立体视觉效果等优点的基础上,具有体积小的特点,提升用户体验感是本领域人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种光波导系统、双目光学系统及双筒望远镜,以解决现有的双目望远镜体积比较大,携带和使用起来不方便的技术问题。
2、为解决上述技术问题,本发明提供一种光波导系统,包括分光系统和全息光波导,所述全息光波导包括位于中间位置的耦入区域,以及分别位于两端位置的第一耦出区域和第二耦出区域,且所述第一耦出区域和所述第二耦出区域位于所述全息光波导的同侧,所述耦入区域与所述分光系统的位置相对应;
3、所述分光系统用于将接收到的光束分束成第一光束和第二光束;
4、所述第一光束在所述全息光波导中沿第一方向传输,经全反射后传输至所述全息光波导的第一耦出区域后出射;
5、所述第二光束在所述全息光波导中沿第二方向传输,经全反射后传输至所述全息光波导的第二耦出区域出射;其中,所述第一方向和所述第二方向相反。
6、示例性地,所述分光系统采用位于所述全息光波导的内部中间位置的光栅组,所述光栅组包括透射光栅和反射光栅;
7、所述透射光栅用于接收由所述耦入区域进入的光束,并通过透射形成第二光束,通过反射形成第一光束,使所述第一光束在所述全息光波导中沿第一方向传输并最终由第一耦出区域出射;
8、所述反射光栅用于接收并反射所述第二光束,使所述第二光束在所述全息光波导中沿第二方向传输并最终由第二耦出区域出射。
9、示例性地,所述分光系统和全息光波导为一体化设计结构。
10、示例性地,所述分光系统采用位于所述全息光波导外部的分光镜组,所述全息光波导包括第一全息光波导和第二全息光波导,所述耦入区域包括位于所述第一全息光波导的第一耦入区域和位于所述第二全息光波导的第二耦入区域;所述分光镜组包括半透半反镜和至少一个反射棱镜;
11、所述半透半反镜用于接收光束,并将光束分束成第一光束和第二光束;所述第一光束为经所述半透半反镜透射后的光束,所述第二光束为经所述半透半反镜反射后的光束;
12、至少有一个反射棱镜位于所述第二光束的传输方向上;
13、所述第一全息光波导用于通过其第一耦入区域接收所述第一光束,以便所述第一光束在所述第一全息光波导中沿第一方向传输,经全反射后传输至所述第一全息光波导的第一耦出区域后出射;
14、所述第二全息光波导用于通过其第二耦入区域接收经所述反射棱镜后的第二光束,以便所述第二光束在所述第二全息光波导中沿第二方向传输,经全反射后传输至所述第二全息光波导的第二耦出区域后出射。
15、示例性地,所述反射棱镜包括第一反射棱镜、第二反射棱镜和第三反射棱镜;
16、所述第一反射棱镜的反射面和所述第二反射棱镜的反射面平行设置;
17、所述第三反射棱镜的反射面和所述半透半反镜平行设置;
18、经所述半透半反镜后的所述第一光束依次经过所述第一反射棱镜和所述第二反射棱镜;从所述第二反射棱镜出射的第一光束传输至所述第一全息光波导;
19、经所述半透半反镜后的所述第二光束经过所述第三反射棱镜;从所述第三反射棱镜出射的第二光束传输至所述第二全息光波导。
20、示例性地,所述半透半反镜与所述第一反射棱镜和第三反射棱镜接触,所述第一反射棱镜和所述第二反射棱镜接触。
21、示例性地,所述第一全息光波导的第一耦出区域和所述第二全息光波导的第二耦出区域之间的距离由双目之间的距离确定。
22、为了解决上述技术问题,本发明还提供一种双目光学系统,包括光源、准直元件和上述的光波导系统;所述准直元件位于所述光源至全息光波导之间的光路上。
23、示例性地,所述光源为单光源;或者,所述光源包括第一光源和第二光源,所述瞄准镜还包括合光元件,所述合光元件位于所述光源至所述准直元件之间的光路上,用于将所述第一光源发出的光束和所述第二光源发出的光束合束后传输至所述准直元件。
24、示例性地,所述合光元件为半透半反镜,所述第一光源和所述第二光源分别位于所述半透半反镜的两侧。
25、示例性地,所述第一光源和所述第二光源为同类型的光源或不同类型的光源;其中,光源类型中至少包括点光源类型和图像源类型。
26、示例性地,所述第一耦出区域和/或所述第二耦出区域还设置在白光光路上,白光经所述第一耦出区域和/或所述第二耦出区域的衍射后,与基于所述光源形成的第一光束和/或第二光束共同出射至人眼。
27、为了解决上述技术问题,本发明还提供一种双筒望远镜,包括上述的光波导系统或双目光学系统。
28、本发明所提供的光波导系统中,该光波导系统中经过分光系统进行分光,形成了第一光束和第二光束。第一光束和第二光束在全息光波导中沿不同方向传输,最终分别从全息光波导中对应的耦出区域出射,双目可接收由对应的耦出区域出射的光束,达到了立体视觉效果;其次,由于采用了分光系统将光束分成了第一光束和第二光束,故而,本发明提供的光波导系统中不需要两个显示屏,且由于全息光波导一般主要由厚度较薄的玻璃构成,所以其体积和重量较小,便于携带和使用,提高了用户使用光波导系统时的体验感。
29、此外,本发明还提供一种双目光学系统,包括上述的光波导系统,与上述提到的光波导系统具有相同或相对应的技术特征,效果同上。
30、本发明还提供一种双筒望远镜,包括上述的光波导系统或双目光学系统,与上述提到的光波导系统或双目光学系统具有相同或相对应的技术特征,效果同上。
1.一种光波导系统,其特征在于,包括分光系统(40)和全息光波导(50),所述全息光波导(50)包括位于中间位置的耦入区域,以及分别位于两端位置的第一耦出区域和第二耦出区域,且所述第一耦出区域和所述第二耦出区域位于所述全息光波导(50)的同侧,所述耦入区域与所述分光系统(40)的位置相对应;
2.根据权利要求1所述的光波导系统,其特征在于,所述分光系统(40)采用位于所述全息光波导(50)的内部中间位置的光栅组,所述光栅组包括透射光栅和反射光栅;
3.根据权利要求2所述的光波导系统,其特征在于,所述分光系统(40)和全息光波导(50)为一体化设计结构。
4.根据权利要求1所述的光波导系统,其特征在于,所述分光系统(40)采用位于所述全息光波导(50)外部的分光镜组,所述全息光波导(50)包括第一全息光波导和第二全息光波导,所述耦入区域包括位于所述第一全息光波导的第一耦入区域和位于所述第二全息光波导的第二耦入区域;所述分光镜组包括半透半反镜和至少一个反射棱镜(8);
5.根据权利要求4所述的光波导系统,其特征在于,所述反射棱镜(8)包括第一反射棱镜、第二反射棱镜和第三反射棱镜;
6.根据权利要求5所述的光波导系统,其特征在于,所述半透半反镜与所述第一反射棱镜和第三反射棱镜接触,所述第一反射棱镜和所述第二反射棱镜接触。
7.根据权利要求1所述的光波导系统,其特征在于,所述第一全息光波导的第一耦出区域和所述第二全息光波导的第二耦出区域之间的距离由双目之间的距离确定。
8.一种双目光学系统,其特征在于,包括光源(10)、准直元件(30)和权利要求1至7任意一项所述的光波导系统;所述准直元件(30)位于所述光源(10)至所述全息光波导(50)之间的光路上。
9.根据权利要求8所述的双目光学系统,其特征在于,所述光源(10)为单光源;或者,所述光源(10)包括第一光源和第二光源,所述瞄准镜还包括合光元件(20),所述合光元件(20)位于所述光源(10)至所述准直元件(30)之间的光路上,用于将所述第一光源发出的光束和所述第二光源发出的光束合束后传输至所述准直元件(30)。
10.根据权利要求9所述的双目光学系统,其特征在于,所述合光元件(20)为半透半反镜,所述第一光源和所述第二光源分别位于所述半透半反镜的两侧。
11.根据权利要求9所述的双目光学系统,其特征在于,所述第一光源和所述第二光源为同类型的光源或不同类型的光源;其中,光源类型中至少包括点光源类型和图像源类型。
12.根据权利要求8至11任意一项所述的双目光学系统,其特征在于,所述第一耦出区域和/或所述第二耦出区域还设置在白光光路上,白光经所述第一耦出区域和/或所述第二耦出区域的衍射后,与基于所述光源(10)形成的第一光束和/或第二光束共同出射至人眼。
13.一种双筒望远镜,其特征在于,包括权利要求1至7任意一项所述的光波导系统或权利要求8至12任意一项所述的双目光学系统。