中的應用；
[0076]圖31參照此處的一個實施例展示了光學系統(tǒng)在光譜儀中的應用；
[0077]圖32參照此處的一個實施例展示了光學系統(tǒng)在太陽能電池板的光收集系統(tǒng)中的應用；
[0078]圖33參照此處的一個實施例展示了光學系統(tǒng)在太陽能電池板的光收集系統(tǒng)中的應用；
[0079]圖34參照此處的一個實施例展示了光學系統(tǒng)在用戶認證系統(tǒng)中的應用；
[0080]圖35參照此處的一個實施例展示了所述第一轉向鏡片的棱鏡的幾何結構；
[0081]圖36參照此處的一個實施例展示了一種光學系統(tǒng)；
[0082]圖37參照此處的一個實施例展示了一種光學系統(tǒng)；
[0083]圖38參照此處的一個實施例展示了一種光學系統(tǒng)。
[0084]本發(fā)明基于這一理念:利用轉向鏡片提供被允許進入透明光學鏡片的光學容器中的額外的方向轉換。所述光線在離開之前會在光學容器中經(jīng)歷連續(xù)內(nèi)部反射。
[0085]圖1參照本發(fā)明的實施例展示了光學系統(tǒng)10。所述光學系統(tǒng)10包括用于定義光學容器37的透明光學鏡片12和第一轉向鏡片13。光學系統(tǒng)10從場景15或在其前面的光源中獲取光線。來自場景15中的光進入光學容器37 ο在進入光學容器37的時候，光到達第一轉向鏡片13并以一種方法被轉換方向，以被限制于光學容器37中。在光學容器37中穿行一定的距離后，光到達側面36并離開光學容器37。術語“光學容器”在此處是指一種容器，光離開透明光學鏡片12之前會在此容器中經(jīng)歷來回反射。側面36可以與第一主面35或者第二主面34形成一定的角度。側面36可以與第一主面35或者第二主面34垂直。圖1中描繪的是從場景15的不同部分出來的兩束光線，在進入光學容器的時候，以不同入射角到達側面36。
[0086]圖2參照此處的實施例公開了一種與光傳感器組件11結合的光學系統(tǒng)10，光從光源或場景15中到達第二轉向鏡片14。第二轉向鏡片14將光線以預定的角度引到第一主面35。例如，預定角度是偏斜的。在圖2的示例中，第二轉向鏡片14通過一個折射率低于光學容器37的折射率的層48耦合于所述第一主面。第一主面35用于允許光的進入。經(jīng)過第一主面35允許的光進入光學容器37。被允許進入光學容器的光到達第一轉向鏡片13。第一轉向鏡片13被設置于第二主面34的至少一部分上。第一轉向鏡片13改變光的方向，這樣光以限制的方式在第一主面34和第二主面35之間傳播并到達側面36。光經(jīng)過側面36離開光學容器37并被第三光學元件38，如透鏡或光柵，改變方向以到達光傳感器組件11。光傳感器組件11可以檢測到從場景15的不同部分收集的光。這得益于光學系統(tǒng)10明智的保持空間關系方面的功能。當光到達光傳感器組件11時，來自場景的至少一個子集的光的空間關系被保留。雖然整個場景的空間關系在一些實施例中被保留，但是在其它實施例中卻是足夠的，該空間關系只在場景的一個子集中而沒必要在整個場景中被保留。光學系統(tǒng)10也能夠以一種明智的方式保留角度關系。
[0087]這提供了從大面積場景15或者光源中收集光的光學系統(tǒng)10并將光學系統(tǒng)10壓縮成一個較小的光學組件11的優(yōu)勢。也使得場景15和光學系統(tǒng)10之間的距離減小。一般的系統(tǒng)，例如透鏡，并沒有這種縮減距離的優(yōu)勢。而且透鏡有體積大的劣勢。此處的實施例中所描述的光學系統(tǒng)10提供了一種緊湊的而且基本上平坦的配置。
[0088]參照圖2，光從場景到光傳感器組件11的傳播由射線39和40所呈現(xiàn)。射線39和40到達第一轉向鏡片13的時候，當它們反射回到光學容器37中時，會經(jīng)歷一次角度的改變。射線39和40繼續(xù)傳播并到達相對的面，S卩，第一主面35，并在它們從初始入口點向光學容器37進一步移動的過程中從第一主面35上反射回來。該過程一直重復，直到射線39和40超越第一轉向鏡片13。接近側面36的光線39在光學容器中所經(jīng)歷的反射次數(shù)要少于遠端的射線40。因此，光線40所經(jīng)歷的角度變化比光線39大。以這種方式，空間關系被轉換為角度關系。在超越第一轉向鏡片13的時候，射線39和40不會經(jīng)歷進一步的角度變化，并重復地完整地反射向側面36，通過這種方式，射線39和40離開光學容器。因此，射線39和40在光學容器37中經(jīng)歷連續(xù)的反射，這些由第一轉向鏡片13引起的反射引發(fā)了角度的變化，并且超出第一轉向鏡片13部分的反射不會引起角度的變化。第三光學元件38將射線39和40的角度擴散轉移到光傳感器組件11上，不同像素的光傳感器組件11被從不同角度的射線39和40中照亮。這樣，所述的空間關系或者來自光源或場景15的射線39和40被保留在光傳感器組件11中。
[0089]圖3參照此處的實施例對透明光學鏡片12和第一轉向鏡片作更詳細的說明。參照一個具體實施例，第一轉向鏡片13包括一列用于轉換光的方向的幾何結構105。在圖3的示例中，展不了一列作為幾何結構105的棱鏡。光線106進入第一主面35，到達第一轉向鏡片13，繼續(xù)抵達幾何結構105，并被反射為帶有附加的角度變換的光線104。但是，在離開第一轉向鏡片13時，光的反射由第二主面34的幾何形狀和第一主面35來決定，且可能不會經(jīng)歷由第一轉向鏡片13所傳遞的附加的角度變化，如圖中光線103和102所示。參照一個具體實施例，第一轉向鏡片13可以被夾持或粘在一個現(xiàn)有的透明光學鏡片12上，如玻璃窗。參照此處另一個實施例，第一轉向鏡片13可以被壓印、雕刻或切削加工成透明光學鏡片12。透明光學鏡片12可由現(xiàn)成的玻璃、丙烯酸或任何其他透明板形成，其中第一主面和第二主面34可彼此平行。這縮減了光學系統(tǒng)的花費并簡化了運輸和安裝過程。但是，透明光學鏡片也可通過裝備來實現(xiàn)，其中第一主面和第二主面彼此不平行，即，具有一定的角度。
[0090]圖4參照此處另一個實施例對所述第一轉向鏡片的一列幾何結構進行了說明。在圖4所示的例子中，展示了一列作為幾何結構105的梯形結構。光線140和143被梯形結構反射并伴隨附加的角度變化。參照另一個實施例，第一轉向鏡片13也可包括折射率可變的材料、橫向變化的幾何形狀以及橫向變化的梯度折射率材料。再參照另一個實施例，第一轉向鏡片也可包括折射率可變的薄膜層，進一步的，每個薄膜層可能還具備橫向可變的折射率。
[0091]現(xiàn)參考圖5，參照一個具體實施例，光學系統(tǒng)10的一種更緊湊的形式通過采用一個附加的透明光學鏡片20和光耦合器19來實現(xiàn)。附加的透明光學鏡片20定義了一個附加的光學容器37b。由附加的透明光學鏡片12和透明光學鏡片20定義的光學容器37a和附加的光學容器37b共同定義了光學容器37。如圖5所描述的，透明光學鏡片12包括第一轉向鏡片13。來自場景15的光線39進入光學容器37a并傳播至光親合器19。光親合器19將改變來自透明光學鏡片12中的光的方向，使其到達附加的透明光學鏡片20。附加的透明光學鏡片20可調整光的方向使其到達光學鏡片38。在權衡結果有利時，本實施例具有將整體形式壓縮成較小的空間區(qū)域的優(yōu)勢。例如，在機器視覺和工業(yè)自動化工業(yè)成像領域中，光學系統(tǒng)的尺寸可能受到可用空間的限制。
[0092]圖6參照此處的一個實施例展示了一個示例性的光耦合器。在圖6的示例中，光耦合器19包括一對棱鏡21a和21b，該對棱鏡在光沿一個方向移動后扭轉其方向。
[0093]現(xiàn)參考圖7，參照一個實施例，透明光學鏡片12的一部分12a包括一楔形的幾何形狀。部分12a的楔形的幾何形狀連同第一轉向鏡片13—起用于改變光線39的方向。由于第一轉向鏡片13專門用于轉換光線39的方向并縮減光線離開的臨界角間的角度，在楔形結構設計中，彈性可能要被設計得更高。參照一個具體實施例，部分12a的楔形幾何形狀可在一個相反方向逐漸變細，如圖8所示。
[0094]現(xiàn)參考圖9，參照一個具體實施例，透明光學鏡片12可包括一個彎曲幾何結構。如圖9所展示的，來自場景15的光線39，40到達光學容器37的彎曲幾何結構，并與第一轉向鏡片13相交。如圖9所描繪的，第一轉向鏡片13引導光線39，40至側面36并向一個耦合光學鏡片38傳播。光線離開光學容器37后，慣常地到達光傳感器組件11。在一個具體實施例中，第一轉向鏡片13設置在光學容器37的凸面上以接收來自凹側的光。通過將第一轉向鏡片13的位置從凸面改到凹面，可以實現(xiàn)相反的配置。這種情況中，可以在凸面上進行成像。這種光學系統(tǒng)中，透明光學容器帶有一個彎曲的幾何結構，可應用于掃描彎曲的物體，如瓶子標簽、門把手上的掌紋識別等。