CN104204722A - 利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，本发明的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪的特征在于包括：筒状外壳，前方和后方开口；物镜，配置在所述外壳的前端部并朝向测距对象，由一个以上的透镜构成；显示装置，向使用者提供所述物镜侧的图像；图像分割棱镜，配置在所述物镜和所述显示装置之间，使所述物镜侧的图像分离而成像，所述图像分割棱镜被配置为在所述外壳内能够沿光轴方向移动，从而能够调节分离图像之间的间隔；及距离显示部，在图像分割棱镜的位置被调节为分离图像之间的间隔设定到基准位置的状态下，根据图像分割棱镜的位置来显示与被测对象之间的距离。由此提供即使在发生手的抖动等振荡时也能精确地测量与旗杆之间距离的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪。

Description

利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪

技术领域

本发明涉及一种利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，更为详细地涉及一种利用望远镜能够简便而精确地检测与位于球洞的旗杆或旗帜等测距对象之间距离的高尔夫测距仪。

背景技术

一般来说，高尔夫的比赛规则是球员确认球洞距离后，利用符合其本身击球距离的高尔夫球杆以最少杆数击球入洞。

此时，为了方便球员确认球洞距离和方向等，在球洞立起大约2.2m左右高度的旗杆。

因此，在韩国实用新型专利公报(公告号：91-2959，实用新型名称：高尔夫旗杆测距仪)公开有应用一般旗杆高度测距的技术，下面将其说明如下。

以往的测距仪将分开构成的上盒和下盒结合固定而构成主体，在一面具有透视孔的下盒内部突出形成有固定部和支撑部，在一侧固定部粘合固定有反射镜，一侧固定部粘合固定有棱镜反射镜，并且该反射镜和该棱镜反射镜彼此相对，在一侧支撑部贴紧嵌设有凸镜，在一侧支撑部贴紧嵌设有透明玻璃，并在透明玻璃的一侧附着有缩微胶片，在该缩微胶片上透明地形成有刻度和基准线数字。

然而，如上的现有结构是通过将旗杆的图像对准到为了测距而显示的基准线上。因此，距离越远，刻度越紧凑，若将其与在远距离显示为较为渺小的旗杆对照进行测量，会产生严重的误差，甚至存在无法测量的问题。

为了解决这种问题，也可以利用如图1所示的望远镜和刻有所述以往结构的刻度和基准线数字的分划板40来构成，但根据望远镜的放大倍率，图像会由于手的抖动等动作而敏感地反应，因此不易确认与旗杆大小相应的刻度。

即，在如韩国专利申请公开第10-2001-0084094号那样应用望远镜的情况下，与望远镜的放大倍率成正比地增加因手的抖动或身体动作而导致的图像抖动，因此，不易将抖动的图像对准到固定的刻度板上刻度而确认刻度，由此具有测距精度下降，不便使用，使用率下降的问题。

另一方面，向旗杆发射激光，利用反射过来的光线进行测距的激光测距装置具有精度高的优点，但具有价格昂贵的缺点；利用GPS装置，测量球员和果岭(green)中央或边缘之间距离的利用GPS的测距装置是估测与旗杆之间精确距离的装置，该装置具有需要持续升级的不便之处。

因此，亟需开发一种价格低廉，测距精度又高的高尔夫测距仪。

发明内容

因此，本发明的目的是解决这种以往的问题，提供一种利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，该高尔夫场球洞测距仪利用配置在物镜和目镜之间的图像分割棱镜将图像分割为两个，即使因振荡而外壳抖动，两个图像如贴紧在一起同时运动，从而即使在产生手的抖动等振荡时也能精确地测量与旗杆之间的距离。

此外，提供一种通过改善因手的抖动而导致的测量不便性，能够适用高倍率的望远镜或变焦镜头的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪。

所述目的通过本发明的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪来达到，该利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪的特征在于，包括：筒状外壳，前方和后方开口；物镜，配置在所述外壳的前端部并朝向测距对象，由一个以上的透镜构成；显示装置，向使用者提供所述物镜侧的图像；图像分割棱镜，配置在所述物镜和所述显示装置之间，使所述物镜侧的图像分离而成像，并且在所述外壳内能够沿光轴方向移动地设置，从而能够调节分离图像之间的间隔；及距离显示部，在图像分割棱镜的位置被调节为分离图像之间的间隔设定到基准位置的状态下，根据图像分割棱镜的位置来显示与被测对象之间的距离。

其中，优选所述显示装置为目镜，所述目镜配置在所述外壳的后端部，以使物镜的图像成像于视网膜，所述目镜由一个以上的透镜构成。

此外，优选所述物镜或所述目镜由变焦透镜构成。

此外，优选所述显示装置包括：摄像元件，配置在通过所述物镜的图像的形成位置上；和影像输出部，配置在所述外壳的后端部，输出由所述摄像元件获得的影像图片。

此外，优选在所述图像分割棱镜的至少一个表面上，以光轴中心为准，在上部的下部分别形成有斜度彼此不同的方向的斜面。

此外，优选所述图像分割棱镜离开物镜和目镜之间的光轴而配置，中央部分的图像通过多个反射镜被引导而经由图像分割棱镜。

此外，优选所述图像分割棱镜以光轴中心为基准，在至少一个表面的上部或下部形成有斜面。

此外，优选所述图像分割棱镜在未形成斜面的光轴中心的相反侧两个表面上形成有不折射图像的平面。

此外，优选所述图像分割棱镜离开物镜和目镜之间的光轴而配置，中央部分的图像通过多个反射镜被引导而经由图像分割棱镜。

此外，优选所述图像分割棱镜的至少一个表面由斜度彼此不同的两个斜面交替重复的三双以上的斜面构成。

此外，优选所述图像分割棱镜离开物镜和目镜之间的光轴而配置，中央部分的图像通过多个反射镜被引导而经由图像分割棱镜。

此外，优选进一步包括：调节圈，能够旋转地结合在所述外壳，用于使图像分割棱镜沿光轴方向移动。

此外，优选所述距离显示部的距离刻度形成在外壳和调节圈相接的表面中的一方的外周面，在另一方的外周面上形成有用于指示距离刻度的基准标示线。

此外，优选所述距离显示部包括：微米刻度尺，标有距离刻度并被配置在外壳内，且与图像分割棱镜一起联动；焦距校正透镜，与微米刻度尺邻接配置；及反射棱镜或反射镜，配置在所述焦距校正透镜和所述目镜之间。

此外，优选进一步包括：分划板，配置在所述显示装置的前方，由图像分割棱镜分离的两个图像成像于所述分划板上。

此外，优选在所述分划板上形成有基准标记，所述目镜被配置为能够沿着光轴方向移动，从而能够通过所述基准标记根据使用者的视力调节屈光度。

此外，优选所述物镜被配置为能够沿光轴方向移动，从而能够根据与测距对象之间的距离来调节成像于分划板上的图像的焦点。

此外，优选在所述图像分割棱镜的前方或后方、或在目镜的后方、或在物镜的前方配置有用于使图像正立的正像棱镜。

此外，优选同与被测对象之间距离相应的所述距离显示部的距离刻度满足计算从成像面到图像分割棱镜的距离的公式：

$x=\frac{y{f}^{\′}}{s\left\{\right|\tan \left(A_1(n-1)\right)\±\tan \left(A_2(n-1)\right)\left|\right\}}$

其中，y：旗杆高度，s：从物镜到旗杆的距离，x：从成像面到图像分割棱镜的距离，A₁：图像分割棱镜的上侧顶角大小的绝对值，A₂：图像分割棱镜的下侧顶角大小的绝对值，f′：物镜的焦距，n：图像分割棱镜的折射率，±：当图像分割棱镜的上下顶角的朝向在上下方向上为彼此相反的方向时取符号“+”，当上下顶角为相同方向时取符号“-”。

根据本发明，提供一种如下的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪：利用配置在物镜和目镜之间的图像分割棱镜，将图像两分，从而即使在振荡下外壳晃动，也能使两个图像好比粘贴在一起同时移动，从而即使在发生手的抖动等振荡的情况下，也能精确地测量与旗杆之间的距离。

附图说明

图1为示出以往的光学高尔夫测距仪结构的剖视图；

图2为示出本发明的第一实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪结构的剖视图；

图3至图4为示出本发明的第一实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪的作用剖视图；

图5为示出本发明的第一实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪的作用过程中图像观察状态的图；

图6至图10为示出本发明的第一实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪的多种变形实施例的图；

图11为示出本发明的第二实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪结构的剖视图；

图12为示出本发明的第二实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪的图像观察状态的图；

图13为示出本发明的第二实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪的第一变形实施例的图。

具体实施方式

在对本发明进行说明之前需要说明的是，在多个实施例中，对具有相同结构的结构要素使用相同的附图标记，并在第一实施例中进行代表性的说明，在其他实施例中说明与第一实施例不同的结构。

下面，参照附图对本发明的第一实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪进行详细的说明。

附图中的图2为本发明的第一实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪的剖视图；图3及图4为示出本发明的第一实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪作用的剖视图。

如所述图2所示，本发明的第一实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪包含外壳110、物镜120、显示装置、图像分割棱镜140和距离显示部150这几大部分构成。

所述外壳110由前方和后方开口的圆筒状主体构成，所述物镜120由一个以上透镜构成，并被配置在所述外壳110的前端部并且朝向旗杆，构成所述显示装置的目镜130由一个以上透镜构成，并被配置在所述外壳110的后端部并且用于将物镜120侧的图像成像于视网膜。

所述图像分割棱镜140统称由提供如下手段的光学介质构成的光学部件，该手段起到如下作用：在从外部物体出发的光线经过物镜前往物镜成像面的中间部分上，将光线路径分为两个方向，并在物镜成像面上将图像分为两个图像而成像。

在此，可由双棱镜(biprism)、以双棱镜的上部和下部顶角彼此不同为特征的非对称双棱镜(asymmetric-biprism)、变形双棱镜(modified-biprism)、只采用所述双棱镜(biprism)或变形双棱镜(modified-biprism)的上半部或下半部的半棱镜(half-prism)、或者至少一个表面由斜度彼此不同的两种斜面交替重复的三个以上斜面构成的多层双棱镜(multilayer-biprism)等构成。其中变形双棱镜(modified-biprism)如下：当为了双棱镜的形状变形，假设以光轴为基准划分为上下前后这四个斜面，并以不同的斜度构成这四个斜面时，在棱镜的前后面中的至少一个表面上，以光轴为基准在上部和下部形成有不同斜度的斜面(包括垂直面)。其中，双棱镜(biprism)和非对称双棱镜(asymmetric-biprism)也可视作包含在变形-双棱镜(modified-biprism)中的一种形式，多层双棱镜(multilayer-biprism)作为包含多层双棱镜(multilayer-biprism)、多层非对称双棱镜(multilayer-asymmetric-biprism)和多层变形双棱镜(multilayer-modified-biprism)的术语来使用。

此外，为了使棱镜厚度变薄，所述所有图像分割棱镜140可代替为菲涅尔棱镜形式，这在本发明所属技术领域中的技术人员均能变形的范围，因此采用菲涅尔棱镜而构成的图像分割棱镜也属于本发明的权利要求书中记载的范围。

在本实施例中，以所述图像分割棱镜140由如下的双棱镜(biprism)构成的情况为例进行说明，该双棱镜为了将从所述物镜120侧提供的一个图像分离为两个图像P1、P2而成像，在射入面形成有平面，在射出面以光轴中心为基准在上部和下部分别形成有斜度彼此相反方向的斜面。这种图像分割棱镜140在所述物镜120和目镜130之间的光路上沿光轴方向能够移动地设置。

所述距离显示部150在外壳110的外侧沿光轴方向配置，显示有距离刻度151，该距离刻度151在由图像分割棱镜140分离的两个图像P1、P2通过图像分割棱镜140沿光轴方向的移动而到达规定的“基准位置”(在本实施例中，以基准位置为上侧图像P1的下端部和下侧图像P2的上端部相接的状态的情况为例进行说明)的状态下，能够利用图像分割棱镜140的位置来显示与旗杆之间的距离。

另一方面，虽然在图中没有显示，为了显示外壳110的位置，可构成为，能够在外壳110上观察图像分割棱镜140的显示窗与距离显示部150并排配置，或者与图像分割棱镜140连接的基准标示线152贯穿外壳110而指示距离显示部150的距离刻度151。

下面参照图2至图4说明上述利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪的第一实施例的操作。

图5的(a)示出在图2状态下的目镜的观测状态，在通过图像分割棱镜140分离的两个图像P1、P2中上侧图像P1的下端部和下侧图像P2的上端部彼此相接的状态为基准位置。在此状态下，如图2所示，成为已确定图像分割棱镜140的位置的状态，因此观测者可通过读取设置在外壳110外侧的距离显示部150的距离刻度151中与图像分割棱镜140的位置对应的刻度来测量与旗杆之间的距离，因此能够通过简便的操作来获得精确的测量结果。

另一方面，对通过图像分割棱镜140的位置调节来使两个图像P1，P2向基准位置移动的过程进行说明如下。

首先，在图3中假设旗杆处于与图2相同的距离，示出图像分割棱镜140从适当的位置向物镜120方向移位的状态，在此状态下由图像分割棱镜140分离的两个图像P1、P2所成像的焦点位置成为沿彼此分离的方向移动的状态(参照图5的(b))。即，在观测者通过外壳110观察旗杆的情况下，若观察到由图像分割棱镜140分离的两个图像P1、P2为图5的(b)状态时，使图像分割棱镜140朝向如图2所示远离物镜120的方向移动，使两个图像P1、P2如图5的(a)所示到达基准位置。

同样地，图4示出图像分割棱镜140从适当的位置朝向目镜130侧移位的状态，此时成为由图像分割棱镜140分离的两个图像P1、P2所成像的焦点位置向彼此重叠的方向移动的状态(参照图5的(c))。因此，在此状态下，可使图像分割棱镜140朝向物镜120移动，使两个图像P1、P2沿彼此之间的间隔拉开的方向移动，从而设定为到达如图5的(a)的基准位置。

因此，在物镜120瞄准旗杆的状态下，当通过目镜130观察到的两个图像P1、P2彼此隔开时，可使图像分割棱镜140向目镜130侧移动，当两个图像P1、P2重叠在一起时，可使图像分割棱镜140向物镜120侧移动，从而调节为上侧图像P1的下端部和下侧图像P2的上端部彼此相接的状态即基准位置后，通过读取与图像分割棱镜140的设定位置对应的距离显示部150的距离刻度来测量与旗杆之间的距离。

即，在通过放大的图像来观察旗杆的过程中，由于手的抖动等振荡，图像会抖动，但这种两个图像P1、P2如同贴在一起一同运动，因此即使在发生手的抖动等振荡时，也容易将两个图像P1、P2设定到基准位置，在结束基准位置设定的状态下读取设置在外壳110外部的刻度，因此不仅能够容易确认刻度，还能精确地测量与旗杆之间的距离。

因此，不仅能够适用以往的望远镜式高尔夫测距仪，还能够适用于更高倍率的望远镜或变焦透镜，从而即使图像抖动得更加严重，能够不受手的抖动的影响而测距，由此能够放大可测量距离，还能够迅速而容易且精确地测量与旗杆之间的距离。

另一方面，计算如上所述测距用刻度板的刻度位置的公式如下。如下假设符号，即y：旗杆高度，y′：在成像面上成像的图像大小，s：从物镜到旗杆的距离，s′：从物镜120到成像面的距离，x：从成像面到图像分割棱镜140的距离，A₁：图像分割棱镜140的上侧顶角大小的绝对值，A₂：图像分割棱镜的下侧顶角大小的绝对值，δ_1min：透射图像分割棱镜140上部的光线的最小转向角，θ：眺望旗杆两端的视角，f′：物镜120的焦距，n：图像分割棱镜140的折射率。

此时，由于---(公式1)，

因此成像于成像面上的图像的大小y′为

$y^{\′}=\frac{y{f}^{\′}}{s}$ ---(公式2)，

由于图像分割棱镜140的顶角(vertical angle)较小，当将通过图像分割棱镜140转向的角以最小转向角取近似值时，

δ_1min＝A₁(n-1)，δ_2min＝A₂(n-1)---(公式3)，

透射图像分割棱镜140的下侧部分和上侧部分的两种光线在成像面上分别向上下方向偏移的偏移量大小之和(图像分割棱镜的上下顶角的朝向彼此相反时)或者之差(图像分割棱镜的上下顶角的朝向彼此相同时)为y′时成为适当的位置，因此成立如公式(4)的关系式时的x成为棱镜的适当位置。

$|\tan \left({\mathrm{\δ}}_{1\min }\right)\±\tan \left({\mathrm{\δ}}_{2\min }\right)|=\frac{y^{\′}}{x}$ ---(公式4)

将公式(4)重新整理如下：

$x=\frac{y^{\′}}{|\tan \left({\mathrm{\δ}}_{1\min }\right)\±\tan \left({\mathrm{\δ}}_{2\min }\right)|}$ (公式5)

在公式(5)中代入公式(2)和(3)，则

$x=\frac{y{f}^{\′}}{s\left\{\right|\tan \left(A_1(n-1)\right)\±\tan \left(A_2(n-1)\right)\left|\right\}}$ ---(公式6)

(其中，关于符号“±”，当图像分割棱镜的上下顶角的朝向彼此相反时取符号“+”，彼此相同时取符号“-”)

因此，用于测量直至旗杆的距离s的图像分割棱镜140的适当位置，可如公式(6)由从成像面到图像分割棱镜140的距离x来表示。因此，可根据公式(6)，制造图2所示的能够检测直至物体的距离的刻度板。

即，当利用所述公式(6)制造距离显示部150的距离刻度151时，利用公式(6)的距离显示部150的距离刻度151如下表1所示。

其中表示，当在s(m)距离内存在旗杆时，从图像位置到图像分割棱镜140之间的适当位置为x(mm)，可通过利用如下的表1制造刻度板。

表1

s(m)	x(mm)
		50	84.01
60	70.01
		70	60.01
80	52.51

90	46.68
		100	42.01
110	38.19
		120	35.01
130	32.31
		140	30.01
150	28.01
		160	26.25
170	24.71
		180	23.34
190	22.11
		200	21.00
210	20.00

(假设旗杆高度y＝2.2m，物镜120的焦距f′＝10cm，分割棱镜140的上侧顶角A₁＝3°，图像分割棱镜140的下侧顶角A₂＝3°，图像分割棱镜140的折射率n＝1.50)。其中，所述旗杆突出到地面上的部分通常在2.1m～2.3m范围内，因此可将适当的旗杆高度为基准而使用，在本实施例中以适用平均值2.2m为例进行了说明。此外，为了更加准确地进行测量，若在旗杆的上侧部分和下侧部分按规定的间隔表示显眼颜色的线条，或者附着规定大小的标记，则能减少旗杆高度差导致的误差，因此能够更加准确地进行测量。此外，为了更加便于进行测量，也可以取代旗杆而将旗杆末端部分的旗帜的大小为基准而进行测距。另外在本实施例中将具有正折射力的透镜为例示出所述目镜，但对具有负折射力的目镜也具有相同的效果。

接下来，对本发明的第一实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪的变形实施例进行说明。

本发明的第一实施例的第一变形实施例与上述第一实施例的区别在于，取代附图中的图2中使用的双棱镜形式的图像分割棱镜140，使用多层双棱镜(multilayer-biprism)形式的图像分割棱镜140a，如图6的(a)所示，该多层双棱镜(multilayer-biprism)形式的图像分割棱镜140a的至少一个表面由斜度彼此不同的两个斜面交替重复的三个以上的斜面构成。当图像分割棱镜的位置靠近物镜120侧时，利用双棱镜也不会发生大问题。但是，当图像分割棱镜靠近物镜的图像位置时(当x变短时)，如图6的(b)所示，旗杆中间部分的图像仍然被分割显示为两个图像，但从旗杆上端部或下端部出发的光线如图6的(c)所示，只透射图像分割棱镜的下半部或上半部，因此会出现只显示旗杆的上端部或下端部中的一个的现象。于是，在x值小的区域中，会出现需要分割为两个而显示的旗杆中的一个图像清楚显示，而另一个图像只显示旗杆的一部分的现象，由此可能会导致测距不方便。第一实施例的第一变形实施例与所述第一实施例的区别在于，为了弥补这一点，如图6的(d)所示，将图像分割棱镜取代为图6的(a)所示的多层双棱镜(multilayer-biprism)形式的图像分割棱镜140a，从而即使在x值小的区域中旗杆的图像也会清楚分离显示为两个。其中，所述多层双棱镜(multilayer-biprism)形式的图像分割棱镜140a的至少一个表面由斜度彼此不同的两个斜面交替重复的三个以上的层构成。

本发明的第一实施例的第二变形实施例与所述第一实施例的区别在于，如附图中的图7所示，在目镜130和图像分割棱镜140之间配置有供物镜120的图像成像的分划板160，目镜130被配置成能够沿光轴方向进行微调，从而能够通过形成在分划板160上的基准标记(未图示)并根据观测者的视力进行屈光度调节，并且物镜120被配置成能够沿光轴方向进行微调，从而能够补正基于与旗杆间的距离的焦距误差。

即，根据观测者的视力，对目镜130在光轴方向上进行微调，以设定为能够清楚地看到在分划板160上标注的基准标记后，根据基于与旗杆之间距离的物镜120的焦距误差，对物镜120在光轴方向上进行微小，从而在分划板160上成像出清晰的图像。

因此，由于能够观察通过图像分割棱镜140分离的两个清晰的图像P1、P2，因此能够适用高倍率望远镜或变焦透镜，能够在观察清晰地成像的两个图像P1、P2的同时调节到基准位置，因此提供能够精确地测量与旗杆之间距离的优点。

接下来，本发明的第一实施例的第三变形实施例与第一实施例的区别在于，如附图中图8所示，为了使图像分割棱镜140沿光轴方向移动，进一步具备在外壳110上能够旋转地设置的调节圈170，并且在外壳110和调节圈170相接的表面的外周面上形成有由基准标示线152和多个距离刻度151构成的距离显示部150′。

即，当使能够旋转地结合在外壳110的调节圈170沿正反方向旋转时，配置在外壳110内的图像分割棱镜140沿光轴方向移动，使得通过图像分割棱镜140分离的两个图像P1、P2之间的间隔得到调节而设定为基准位置，能够通过在设定为基准位置的状态下的基准标示线152所指示的距离刻度151测量与旗杆之间的距离。

另一方面，当所述目镜130的折射力为正数时，为了使图像正立，在所述物镜120和目镜130之间的适当位置上可进一步配置屋脊棱镜(Schmidt-Pechen Prism)等正像棱镜(180)来构成。

接下来，本发明的第一实施例的第四变形实施例与上述第二变形实施例的区别在于，如附图中的图9所示，距离显示部150″配置在外壳110的内部。即，第三变形实施例的距离显示部150″包括：微米刻度尺153，标有距离刻度151，配置在外壳110内并与图像分割棱镜140一起联动；和反射棱镜或反射镜154，让观测者能够观察到刻度尺153的距离刻度151。当图像分割棱镜140通过调节圈170沿光轴方向移动时，与图像分割棱镜140连接的微米刻度尺153一起移动，移动后位置上的距离刻度151通过配置在刻度尺153上侧的反射棱镜或反射镜154和焦距校正透镜155折射而成像于观测者的视网膜。此时，为了放大微米刻度尺153的距离刻度151，在微米刻度尺153和反射棱镜或反射镜154之间配置有焦距校正透镜155。

因此，当观测者为了测距而使调节圈170移动，从而调节图像分割棱镜140时，与图像分割棱镜140的位置相应的距离刻度151通过反射棱镜或反射镜154提供给观测者，因此在测距过程中能够确认距离刻度151。

此时，所述距离刻度151与图像分割棱镜140一体连接，因此距离刻度151与通过图像分割棱镜140分离的两个图像一起移动，故能够容易且快速地测量与旗杆之间的距离。

接下来，本发明的第一实施例的第五变形实施例如附图中的图10所示，在物镜120和目镜130的光轴上配置有用于折射与旗杆相应的中心区域图像的光路的第一反射镜至第四反射镜191、192、193、194，并使经过第一反射镜至第四反射镜191、192、193、194的图像通过第四反射镜194射入目镜130的中央。

其中，在第一反射镜191和第二反射镜192之间配置有焦距校正透镜195，在第二反射镜192和第三反射镜193之间配置有图像分割棱镜140，在第三反射镜193和第四反射镜194之间配置有用于使图像的中心区域通过且阻断图像的周边区域的第一光圈196，在物镜和第四反射镜194之间配置有用于阻断图像的中心区域的第二光圈197。

若构成这种光学系统，则如图11的(a)所示，由图像分割棱镜140两分而通过目镜130被使用者看到的部分在望远镜视野中周边区域的图像被观察为一个物体，中心区域的图像由图像分割棱镜140两分而被观察，因此提供在利用物镜120获得放大图像的过程中，能够易于了解球洞周边环境的优点。

另一方面，通过目镜130观测的图像，也可如图11的(b)所示，通过第一光圈196和第二光圈197的变形来在上下部位观测到旗杆图像，在中央两侧观测到球洞周边。

另一方面，在上述实施例中，以距离显示部150通过刻度形式显示为例进行了说明，但也可通过数字方式显示。

本发明的第一实施例的第六变形实施例虽然未图示于附图上，但与上述第一实施例的区别在于，取代将目镜作为所述显示装置，在通过物镜所形成的图像的形成位置上设置有摄像元件，在外壳背面设置有与所述摄像元件联动的图像输出部，让人能够通过屏幕来观察。

接下来，对本发明的第二实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪进行说明。

在附图中的图12为表示本发明的第二实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪结构的剖视图，图13为表示本发明的第二实施例的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪的图像的观察状态的图。

如所述图12所示，本发明的第二实施例与上述实施例的区别在于，图像分割棱镜140′由所述变形双棱镜140′构成。所述变形双棱镜140′在射入面上形成有平面，在射出面的下部形成有斜面，在射出面的上部形成有平面。

在这种第二实施例的利用图像分割棱镜140′的高尔夫场球洞测距仪中，通过物镜120并经由图像分割棱镜140′的未配置斜面的光轴中心的上部区域的光线，在通过图像分割棱镜140′的平面而未被折射的状态下在物镜120的焦点位置上形成图像，通过光轴的下部区域的光线通过图像分割棱镜140′的斜面而被折射，图像位置向上侧方向偏移。

即，第二实施例与第一实施例同样地形成两个图像P1、P2，但如图13所示，上侧图像P1为由物镜120被折射而形成的图像，下侧图像P2为由物镜120和图像分割棱镜140′的斜面被折射而形成的图像，因此当为了利用两个图像P1、P2设定基准位置，使图像分割棱镜140′沿光轴方向移动时，只有下侧图像P2在上下方向上移动。

因此，在为了利用两个图像P1、P2设定基准位置，使图像分割棱镜140′沿光轴方向移动的过程中，上侧图像P1保持原位置，只有下侧图像P2在上下方向上移动，从而防止与第一实施例同样地两个图像均移动，因此能够提高使用方便性。

另一方面，在本实施例中说明了所述图像分割棱镜140′的斜面设置在下部的一个表面的情况，但并不限于此，也可将斜面以光轴为准设置在上部的一个表面，也可在上部或下部两个表面上设置斜面，或者也可以斜面倒置的形式构成图像分割棱镜140′。

而且，可通过在图像分割棱镜140′的未设置斜面的光轴中心的相反侧，在两个侧面上形成不折射光线的平面，从而在外壳110内易于设定图像分割棱镜140′的位置。

若如图12所示，以光轴为准只利用图像分割棱镜140′的一半时，在下侧只有一个顶角，因此将公式(6)的两个顶角A₁，A₂中，将上侧顶角设置为A₁＝0°，将下侧顶角代入A₂即可。

即，当利用所述公式(6)来制造距离显示部150的距离刻度151时，利用公式(6)的距离显示部150的距离刻度151如下表2所示。

表2

s(m)	x(mm)
		50	83.96
60	69.96
		70	59.97
80	52.47
		90	46.64
100	41.98
		110	38.16
120	34.98
		130	32.29
140	29.99
		150	27.99
160	26.24
		170	24.69
180	23.32
		190	22.09
200	20.99
		210	19.99

(假设旗杆高度y＝2.2m，物镜120的焦距f′＝10cm，图像分割棱镜140′的上侧顶角A₁＝0°，图像分割棱镜140′的下侧顶角A₂＝6°，图像分割棱镜140′的折射率n＝1.50)

另一方面，如图14所示，本发明的第二实施例的第一变形实施例在物镜120和目镜130之间的光路上配置的图像分割棱镜140″配置在光轴中心的上部或下部，在光轴的前方和后方分别形成斜度彼此相反的方向的斜面时，也能期待有与第二实施例类似的作用效果。

而且，虽然未图示，也可将前述的图像分割棱镜140a、140′、140″取代于如图10所示光学系统的图像分割棱镜140位置上。

本发明的权利范围不局限于上述实施例，而在所附的权利要求书的范围内可以多种形式的实施例实现。在不脱离权利要求书所要求保护的本发明主旨的范围内，本发明所属技术领域的技术人员均能变形的多种范围应属于本发明的权利要求书所记载的范围内。

产业上的可应用性

根据本发明，提供一种如下的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪：利用配置在物镜和目镜之间的图像分割棱镜，将图像两分，从而即使在振荡下外壳晃动，也能使两个图像好比粘贴在一起同时移动，从而即使在发生手的抖动等振荡的情况下，也能精确地测量与旗杆之间距离。

Claims (19)

1.一种利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，包括：

筒状外壳，前方和后方开口；

物镜，配置在所述外壳的前端部并朝向测距对象，由一个以上的透镜构成；

显示装置，向使用者提供所述物镜侧的图像；

图像分割棱镜，配置在所述物镜和所述显示装置之间，使所述物镜侧的图像分离而成像，所述图像分割棱镜被设置为在所述外壳内能够沿光轴方向移动，从而能够调节分离图像之间的间隔；及

距离显示部，在图像分割棱镜的位置被调节为分离图像之间的间隔设定到基准位置的状态下，根据图像分割棱镜的位置来显示与被测对象之间的距离。

2.根据权利要求1所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

所述显示装置为目镜，所述目镜配置在所述外壳的后端部，以使通过物镜的图像成像于视网膜，所述目镜由一个以上的透镜构成。

3.根据权利要求2所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

所述物镜或所述目镜由变焦透镜构成。

4.根据权利要求1所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

所述显示装置包括：摄像元件，配置在通过所述物镜的图像的形成位置上；和影像输出部，配置在所述外壳的后端部，输出由所述摄像元件获得的影像图片。

5.根据权利要求1所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

在所述图像分割棱镜的至少一个表面上，以光轴中心为准，在上部的下部分别形成有斜度彼此不同的方向的斜面。

6.根据权利要求5所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

所述图像分割棱镜离开物镜和目镜之间的光轴而配置，中央部分的图像通过多个反射镜被引导而经由图像分割棱镜。

7.根据权利要求1所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

所述图像分割棱镜以光轴中心为基准，在至少一个表面的上部或下部形成有斜面。

8.根据权利要求7所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

所述图像分割棱镜在未形成斜面的光轴中心的相反侧两个表面上形成有不折射图像的平面。

9.根据权利要求6所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

所述图像分割棱镜离开物镜和目镜之间的光轴而配置，中央部分的图像通过多个反射镜被引导而经由图像分割棱镜。

10.根据权利要求1所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

所述图像分割棱镜的至少一个表面由斜度彼此不同的两个斜面交替重复的三双以上的斜面构成。

11.根据权利要求10所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

所述图像分割棱镜离开物镜和目镜之间的光轴而配置，中央部分的图像通过多个反射镜被引导而经由图像分割棱镜。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，进一步包括：

调节圈，能够旋转地结合在所述外壳，用于使图像分割棱镜沿光轴方向移动。

13.根据权利要求12所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

所述距离显示部的距离刻度形成在外壳和调节圈相接的表面中的一方的外周面，在另一方的外周面上形成有用于指示距离刻度的基准标示线。

14.根据权利要求1至11中的任一项所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

所述距离显示部包括：微米刻度尺，标有距离刻度并被配置在外壳内，且与图像分割棱镜一起联动；焦距校正透镜，与微米刻度尺邻接配置；及反射棱镜或反射镜，配置在所述焦距校正透镜和所述目镜之间。

15.根据权利要求1至11中的任一项所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，进一步包括：

分划板，配置在所述显示装置的前方，由图像分割棱镜分离的两个图像成像于所述分划板上。

16.根据权利要求15所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

在所述分划板上形成有基准标记，所述目镜被配置为能够沿着光轴方向移动从而能够通过所述基准标记根据使用者的视力调节屈光度。

17.根据权利要求16所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

所述物镜被配置为能够沿光轴方向移动，从而能够根据与测距对象之间的距离来调节成像于分划板上的图像的焦点。

18.根据权利要求1至11中的任一项所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

在所述图像分割棱镜的前方或后方、或在目镜的后方、或在物镜的前方配置有用于使图像正立的正像棱镜。

19.根据权利要求1至11中的任一项所述的利用图像分割棱镜的高尔夫场球洞测距仪，其特征在于，

同与被测对象之间距离相应的所述距离显示部的距离刻度满足计算从成像面到图像分割棱镜的距离的公式：

$x=\frac{y{f}^{\′}}{s\left\{\right|\tan \left(A_1(n-1)\right)\±\tan \left(A_2(n-1)\right)\left|\right\}}$

其中，y：旗杆高度，s：从物镜到旗杆的距离，x：从成像面到图像分割棱镜的距离，A₁：图像分割棱镜的上侧顶角大小的绝对值，A₂：图像分割棱镜的下侧顶角大小的绝对值，f′：物镜的焦距，n：图像分割棱镜的折射率，±：当图像分割棱镜的上下顶角的朝向在上下方向上为彼此相反的方向时取符号“+”，当上下顶角为相同方向时取符号“-”。