CN104020557B - 一种单目和准双目变换观察光学装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单目和准双目变换观察光学装置，包括安装于同一光轴O－O上的物镜组、分光棱镜组、直角反射镜7；安装于同一光轴O—O1上的直角反射镜7、直角反射镜8；安装于同一光轴O1—O1上的直角反射镜8、右目镜组；安装于相互平行的两光轴O2—O3和O4—O5上的分光棱镜组中的直角棱镜4、斜方棱镜15、左反射镜16；安装于同一光轴O5—O6上的左反射镜16、左目镜组；安装于同一光轴O2—O7上的分光棱镜组、补偿方玻璃6，光轴O2－O7垂直于光轴O－O；当分光棱镜组处于光轴O－O的光路中时，实现准双目观察，当补偿方玻璃6处于光轴O－O的光路中时，实现单目观察。本发明实现了单目和准双目变换观察、瞳距可调、视度可调。

Description

一种单目和准双目变换观察光学装置

技术领域

本发明涉及一种光学装置，尤其是涉及一种单目和准双目变换观察光学装置。

背景技术

目视观察光学系统一般可分为单目、真双目、假双目、准双目四种结构形式，单目系统是由一个物镜组和一个目镜组组成的望远系统，观察时，只用一只眼睛，另一只眼睛常常需要闭上，该结构形式被广泛应用在瞄准和测量设备中；真双目系统是分别由一个物镜组和一个目镜组组成的两个独立的、光轴相互平行的望远系统，观察时，景物立体感强，但该结构的体积和重量是单目系统的两倍，由于体积和重量较大，该结构形式只用于中、小倍率的望远镜中；假双目系统是对单目系统的改进，针对单目系统使用时须闭上一只眼睛的缺陷，假双目是在单目系统的基础上设一只不透光的眼罩，观察时，虽仍然只有一只眼睛透光，但另一只眼睛不需要闭上，使使用者有较方便的感觉；准双目系统是对单目系统进一步的改进，它是用分光元件将从物镜组出射的光均分为两束，两束光分别进入两个目镜组，即两个目镜组共用一个物镜组，观察时，双目同时透光，使用者有较舒适的感觉，但双目同时观看一个平面，无立体感，且单只眼睛接受到的光能只有单目和假双目的一半；为了既有光能充足的单目瞄准测量通道又有较舒适的准双目观察通道，单目和准双目变换观察光学系统被需要。

现有技术广泛使用的目视观察系统主要有单目、真双目、假双目、准双目四种结构形式，单目和准双目变换观察光学系统还未见报道。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种单目和准双目变换观察、瞳距可调、视度可调的一种单目和准双目变换观察光学装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种单目和准双目变换观察光学装置，包括:

位于同一光轴O－O上的物镜组、将入射光分为两路的分光棱镜组(4)(5)、以及接收其中一路光线并将其发射出去的直角反射镜一；所述直角反射镜一用于将从分光棱镜组透射的光轴为O2－O的光束成90°角反射，形成光轴为O－O1的光束；

位于同一光轴O－O1上接收直角反射镜一发射的其中一路光线并将其发射出去的直角反射镜二；所述直角反射镜一和直角反射镜二位于光轴O－O1上；直角反射镜二处于直角反射镜一后的光轴O－O1的光路中，反射面平行于直角反射镜一的反射面，用于将从直角反射镜一出射的光轴为O－O1的光束成90°角反射，形成光轴为O1－O1的光束，并使光轴为的O1－O1光束平行于光轴为O5－O6的光束；

位于同一光轴O1—O1上的用于接收直角反射镜二所发射光线的右目镜组；

位于光轴O2—O3和光轴O4—O5上的斜方棱镜以及位于光轴O4—O5上的左反射镜；所述光轴O2—O3和光轴O4—O5平行设置，光轴O2—O3和光轴O－O垂直设置；斜方棱镜用于接收分光棱镜组发射出的光轴为O2—O3的反射光，并将光轴O2－O3平移人眼的平均瞳距的一半，形成出射光轴O4－O5；斜方棱镜的入射面平行于分光棱镜组反射光的出射面；

位于同一光轴O5—O6上用于接收左反射镜所发射光线的左目镜组；

以及位于同一光轴安装于同一光轴O2—O7上的分光棱镜组和补偿方玻璃；所述分光棱镜组和补偿方玻璃能沿光轴O2—O7来回移动；

所述光轴O－O与光轴O－O1垂直；光轴O－O1与光轴O1—O1垂直；光轴O2—O3与光轴O5—O6垂直；光轴O5—O6与光轴O2—O7垂直。

优选的，所述物镜组包括位于同一光轴上以光进入的透镜一一端为前端，透镜三一端为后端，从前至后的排列依次放置的透镜一、透镜二、透镜三。

优选的，所述右目镜组包括位于同一光轴上依次放置的透镜十、透镜十一、透镜十二、透镜十三、透镜十四；所述左目镜组包括位于同一光轴上依次放置的补偿玻璃、透镜十九、透镜二十、透镜二十一、透镜二十二、透镜二十三。

优选的，直角反射镜二、目镜组的透镜九、右目镜组三者固连在一起，能够以光轴O－O与光轴O－O1的交点H为中心，以HH1为半径旋转；其中，HH1为直角反射镜二中心至直角反射镜一中心的距离。

优选的，左目镜组和右目镜组能够分别沿光轴O5－O6和光轴O1－O1前后移动。

因此，本发明具有如下优点：实现了单目和准双目变换观察、瞳距可调、视度可调。

附图说明

附图1为本发明光学装置空间位置示意图。

附图2为本发明光学装置空间位置剖面示意图。

附图3为沿图2的A向的剖视结构示意图。

附图4为沿图2的B向的剖视结构示意图。

附图5为沿图2的C向的剖视结构示意图。

附图6为本发明光学装置的变形装置空间位置剖面示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

一、首先介绍一下本发明的光路结构：

本发明包括物镜组、分光棱镜组、反射元件组、单双目变换组及目镜组；物镜组和目镜组组成望远系统；分光棱镜组将从物镜组出射的会聚光均分为相互垂直的两束光，一束光经两块直角反射镜反射后进入右目镜组，形成右目系统；另一束光经斜方棱镜和左反射镜反射后进入左目镜组，形成左目系统；左目系统和右目系统的组合称为准双目系统；右目系统中的分光棱镜组被补偿方玻璃替换后，形成单目系统。

左目系统以光进入的物镜组一端为前端，目镜组一端为后端，从前至后的空间排列依次为：物镜组、分光棱镜组、斜方棱镜15、左反射镜16、补偿玻璃17、透镜十八、左目镜组；右目系统以光进入的物镜组一端为前端，目镜组一端为后端，从前至后的空间排列依次为：物镜组、分光棱镜组、直角反射镜一7、直角反射镜二8、透镜九、右目镜组；所述的单目系统以光进入的物镜组一端为前端，目镜组一端为后端，从前至后的空间排列依次为：物镜组、补偿方玻璃6、直角反射镜一7、直角反射镜二8、透镜九、右目镜组。斜方棱镜15处于分光棱镜组后的光轴为O2－O3的反射光路中，斜方棱镜的入射面平行于分光棱镜组反射光的出射面，用于将分光棱镜组的反射光轴O2－O3平移人眼的半个瞳距，形成光轴O4－O5；左反射镜16，处于斜方棱镜15的出射面之上，左反射镜的反射面与斜方棱镜的出射面成45°角，用于将从斜方棱镜出射的光轴为O4－O5的光束成90°角反射，使出射光轴为O5－O6的光束平行于光轴为O－O的光束；补偿玻璃17为平板玻璃，厚度等于左、右目系统的光程差，位于左反射镜16后的反射光轴O5－O6上，用于补偿左目系统和右目系统的光程差，使左、右目系统的光程相等。

直角反射镜一7处于分光棱镜组后的光轴为O2－O的透射光路中，用于将从分光棱镜组透射的光轴为O2－O的光束成90°角反射，形成光轴为O－O1的光束。反射面平行于分光棱镜组的分光面，反射面绕法线的转角使光轴O1－O1和光轴O5－O6之间的距离为人眼的平均瞳距；直角反射镜二8处于直角反射镜一7后的光轴为O－O1的光路中，反射面正平行于直角反射镜一7的反射面，用于将从直角反射镜一7出射的光轴为O－O1的光束成90°角反射，形成光轴为O1－O1的光束，并使光轴为的O1－O1光束平行于光轴为O5－O6的光束，同时，直角反射镜二8可以光轴O－O和光轴O－O1的交点H为中心，以HH1为半径旋转，旋转时保持反射面平行于直角反射镜一7的反射面；透镜九和透镜十八为平凸透镜，用于指示目标方位、收缩目镜组的口径，平面上刻有分划线的透镜称为分划板，未刻分划线的透镜称为场镜，本发明的透镜十八为分划板，透镜九为场镜。

目镜组由左目镜组、右目镜组、透镜九、透镜十八组成，左目镜组位于光轴O5－O6上，透镜十八后端的光路中，以光进入的透镜十九一端为前端，透镜二十三一端为后端，从前至后的排列依次为：透镜十九、透镜二十、透镜二十一、透镜二十二、透镜二十三；右目镜组位于光轴O1－O1上，透镜九后端的光路中，以光进入的透镜十一端为前端，透镜十四一端为后端，从前至后的排列依次为：透镜十、透镜十一、透镜十二、透镜十三、透镜十四。透镜十和透镜十九相同、透镜十一和透镜二十相同、透镜十二和透镜二十一相同、透镜十三相透镜二十二、透镜十四和透镜二十三相同。左目镜组和右目镜组可分别沿光轴O5－O6和光轴O1－O1前后移动，实现视度调节功能，以满足不同屈光度人群的使用要求。

直角反射镜二8、目镜组的透镜九、右目镜组三者固连在一起，可以光轴O－O与光轴O－O1的交点H为中心，以HH1为半径旋转，旋转时保证光轴O5－O6和光轴O1－O1平行，同时，改变光轴O5－O6和光轴O1－O1之间的距离，使之在50mm～75mm之间变化，实现瞳距调节功能，以满足不同瞳距人群的使用要求。

物镜组以光进入的透镜一一端为前端，透镜三一端为后端，从前至后的排列依次为：透镜一、透镜二、透镜三。

分光棱镜组由两块相同的直角棱镜4和直角棱镜5以斜面胶合组成，斜面镀分光比为1:1的分光膜，用于将从物镜组出射的光轴为O－O会聚光均分为相互垂直的，光轴分别为O2－O和O2－O3两束光，光轴为O2－O3的光束进入左目系统，光轴为O2－O的光束进入右目系统，光轴O2－O与光轴O－O重合。

单双目变换组的光轴O2－O7垂直于光轴O－O，分光棱镜组和补偿方玻璃6可沿光轴O2－O7运动，当分光棱镜组处于光轴为O－O的光路中时，实现准双目观察；当补偿方玻璃6处于光轴O－O的光路中时，实现单目观察。

本发明中，物镜组承担将目标成像，提供足够安装分光元件、反射元件的空间，物镜组的焦距由系统的放大率和目镜组焦距决定，物镜组的结构形式可以为本发明的三片式，也可以为两片、四片或更复杂的结构形式。所述的分光棱镜组将从物镜组出射的光均分为相互垂直的两束，反射的一束光形成左目、透射的一束光形成右目；该分光棱镜组也可以绕O2点顺时针旋转90°安装，如图3所示，使反射的一束光形成右目、透射的一束光形成左目。所述的直角反射镜一7和直角反射镜二8承担在三维空间内折转从分光棱镜组透射出的一束光线、平移光轴、调节瞳距的任务，使光轴O1—O1在三维空间内平行于光轴O—O，同时使光轴O1—O1与光轴O5—O6之间的距离等于人眼瞳间距，直角反射镜一7和直角反射镜二8也可以设计为平板反射镜；直角反射镜一7的安装方式与斜方棱镜15的两反射面之间的距离有关，当斜方棱镜15的两反射面之间的距离等于人眼瞳距时，直角反射镜一7的反射面正平行于分光棱镜组的分光面安装；当斜方棱镜15的两反射面之间的距离等于人眼瞳距的一半时，直角反射镜一7的反射面与分光棱镜组的分光面应错开半个瞳距的角度相互平行安装。所述的斜方棱镜15、左反射镜16承担在三维空间折转从分光棱镜组反射出的一束光线、平移光轴的作用，使光轴O2—O3和光轴O4—O5相互平行，且两光轴之间的距离为人眼瞳间距的一半，同时使光轴O5—O6平行于光轴O1—O1，实现准双目观察、瞳距调节；斜方棱镜15两反射面之间的距离与瞳距有关，既可以设计为瞳距的一半，也可设计为瞳距，还可以设计为其它尺寸；左反射镜16也可以设计为直角反射镜的形状。所述的单双目变换组，承担单双目转换观察的功能，补偿方玻璃6的尺寸、材料与分光棱镜组相同。所述的目镜组与物镜组组成望远系统，共同承担实现系统放大率、保证系统出瞳直径、出瞳距离、视场角、系统像质等任务，焦距值由放大率、出瞳直径、出瞳距离、视场角决定；左目镜组和右目镜组分别沿光轴O5—O6和光轴O1—O1前后移动实现视度调节。

二、下面介绍本发明使用时，进行单双目的切换过程。

实施例1：如图1、2所示，是本发明单目和准双目变换观察光学装置一个基本实施例，它包括单目和准双目两系统；所述的准双目系统包括左目系统和右目系统；所述的单目系统包括分别安装于空间光轴O－O、光轴O－O1、光轴O1－O1上的，以光线进入的物镜组一端为前端，目镜组的一端为后端，从前至后的空间排列依次为，物镜组、补偿方玻璃6、直角反射镜一7、直角反射镜二8、透镜九、右目镜组；所述的左目系统包括分别安装于空间光轴O－O2、光轴O2－O3、光轴O3－O4、光轴O4－O5、光轴O5－O6上的，以光线进入的物镜组一端为前端，目镜组的一端为后端，从前至后的空间排列依次为，物镜组、分光棱镜组、斜方棱镜15、左反射镜16、补偿玻璃17、透镜十八、左目镜组；所述的右目系统包括分别安装于空间O－O、光轴O－O1、光轴O1－O1上的，以光线进入的物镜组一端为前端，目镜组的一端为后端，从前至后的空间排列依次为，物镜组、分光棱镜组、直角反射镜一7、直角反射镜二8、透镜九、右目镜组。

实施例2：是在实施例1的基础上进一步的技术方案，所述的物镜组为正光焦度组，以光进入的透镜一一端为前端，透镜三一端为后端，从前至后依次为：透镜一、透镜二、透镜三，透镜一和透镜二胶合成双胶合透镜，焦距为350mm，最大通光口径为50mm；所述的分光棱镜组由2块相同直角棱镜以斜面胶合而成，其中一块的斜面镀分光比为1：1的分光膜，另一块的斜面不镀膜；所述的直角反射镜一7的斜面为反射面，镀外反射光膜，斜面与分光面平行，相对于分光面错开22°角安装，如图2—B向视图中序号5和序号7所示的相对位置；所述的直角反射镜二8的斜面为反射面，镀外反射膜，直角反射镜二8的斜面正平行于直角反射镜一7的斜面；所述的斜方棱镜15的入射面为两个锐角为45°的平行四边形，两反射面之间的光程为32.5mm，入射面正平行于分光棱镜组反射光的出射面；所述的左反射镜16为平板反射镜，反射面镀外反射膜，反射面与斜方棱镜的出射面成45°角安装；所述的补偿玻璃17为平板玻璃，厚度等于左目系统和右目系统的光程差；所述的透镜九和透镜十八为平凸透镜，正光焦度，平面位于目镜组的前焦面上，且朝向入射光，凸面的曲率半径相同，透镜的中心厚度、材料、口径均相同，平面上刻有分划线的透镜称为分划板，未刻分划线的透镜称为场镜，本发明的透镜十八为分划板，透镜九为场镜；所述的目镜组包括左目镜组和右目镜组，左、右两目镜组完全相同，为正光焦度组，焦距等于58.3mm，最大通光口径为35mm，透镜十和透镜十一胶合组成双胶合透镜、透镜十二和透镜十三胶合组成双胶合透镜，透镜十九和透镜二十胶合组成双胶合透镜、透镜二十一和透镜二十二胶合组成双胶合透镜。

在基本实施例1基础上，本发明可以设计出一系列倍率不同的单目和准双目变换观察光学装置，结合实施例对本发明的显著效果进一步说明如下：

图1、图2中所示的直角反射镜二8、目镜组透镜九、透镜十、透镜十一、透镜十二、透镜十三、透镜十四固联在一起，以光轴O－O与光轴O－O1的交点H为中心，以HH1为半径旋转，旋转时，改变瞳距、保持光轴O1－O1平行于光轴O5－O6；所示的左目镜组和右目镜组分别沿光轴O5－O6和光轴O1－O1前后移动，进行视度调节；所示的分光棱镜组和补偿方玻璃6沿光轴O2－O7运动，实现单目和准双目变换观察。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种单目和准双目变换观察光学装置，其特征在于，包括:

位于同一光轴O－O上的物镜组、将入射光分为两路的分光棱镜组、以及接收其中一路光线并将其发射出去的直角反射镜一(7)；所述直角反射镜一(7)用于将从分光棱镜组透射的光轴为O2－O的光束成90°角反射，形成光轴为O－O1的光束；

位于同一光轴O－O1上接收直角反射镜一(7)发射的其中一路光线并将其发射出去的直角反射镜二(8)；所述直角反射镜一(7)和直角反射镜二(8)位于光轴O－O1上；直角反射镜二(8)处于直角反射镜一(7)后的光轴O－O1的光路中，反射面平行于直角反射镜一(7)的反射面，用于将从直角反射镜一(7)出射的光轴为O－O1的光束成90°角反射，形成光轴为O1－O1的光束，并使光轴为的O1－O1光束平行于光轴为O5－O6的光束；

位于同一光轴O1—O1上的用于接收直角反射镜二(8)所发射光线的右目镜组；

位于光轴O2—O3和光轴O4—O5上的斜方棱镜(15)以及位于光轴O4—O5上的左反射镜(16)；所述光轴O2—O3和光轴O4—O5平行设置，光轴O2—O3和光轴O－O垂直设置；斜方棱镜(15)用于接收分光棱镜组发射出的光轴为O2—O3的反射光，并将光轴O2－O3平移人眼的平均瞳距的一半，形成出射光轴O4－O5；斜方棱镜(15)的入射面平行于分光棱镜组反射光的出射面；

位于同一光轴O5—O6上用于接收左反射镜(16)所发射光线的左目镜组；

以及位于同一光轴安装于同一光轴O2—O7上的分光棱镜组(5)和补偿方玻璃(6)；所述分光棱镜组(5)和补偿方玻璃(6)能沿光轴O2—O7来回移动；

所述光轴O－O与光轴O－O1垂直；光轴O－O1与光轴O1—O1垂直；光轴O2—O3与光轴O5—O6垂直；光轴O5—O6与光轴O2—O7垂直；

直角反射镜二(8)、目镜组的透镜九(9)、右目镜组三者固连在一起，能够以光轴O－O与光轴O－O1的交点H为中心，以HH1为半径旋转；其中，HH1为直角反射镜二(8)中心至直角反射镜一中心的距离。

2.根据权利要求1所述的一种单目和准双目变换观察光学装置，其特征在于，所述物镜组包括位于同一光轴上以光进入的透镜一一端为前端，透镜三一端为后端，从前至后的排列依次放置的透镜一(1)、透镜二(2)、透镜三(3)。

3.根据权利要求2所述的一种单目和准双目变换观察光学装置，其特征在于，所述右目镜组包括位于同一光轴上从光线入射方到光线出射方依次放置的透镜十(10)、透镜十一(11)、透镜十二(12)、透镜十三(13)、透镜十四(14)；所述左目镜组包括位于同一光轴上依次放置的补偿玻璃(17)、透镜十九(19)、透镜二十(20)、透镜二十一(21)、透镜二十二(22)、透镜二十三(23)。

4.根据权利要求1所述的一种单目和准双目变换观察光学装置，其特征在于，左目镜组和右目镜组能够分别沿光轴O5－O6和光轴O1－O1前后移动。