CN105806308A - 双筒望远测距仪 - Google Patents

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Abstract

一种双筒望远测距仪包括中心转轴、二目镜组、二物镜组、二棱镜组、光发射器及光接收器。两目镜组分别设置于中心转轴的两侧。两物镜组分别设置于两目镜组的一侧且位于中心转轴的两侧。两棱镜组分别设置于两目镜组与两物镜组之间且位于中心转轴的两侧。光发射器、光接收器分别设置于两棱镜组的一侧，光发射器发出第二光束至被测物，光接收器接收由被测物反射回来的第二光束。第一光束及第二光束沿着第一轴入射棱镜组后，第一光束沿着第一轴且与入射同方向离开棱镜组，第二光束沿着第二轴且与入射反方向离开棱镜组。

Description

双筒望远测距仪
技术领域
本发明有关于一种测距仪，特别是有关于一种双筒望远测距仪。
背景技术
已知的测距仪于瞄准被测物时，使用者大都无法经由双眼观察、瞄准被测物，只能使用单眼观察、瞄准被测物，另一只眼则需紧闭，长时间下来，紧闭的单眼往往造成使用者不舒适。
为了避免瞄准被测物时紧闭单眼所造成的不舒适，如美国专利US8,149,507B2揭露一种双筒望远测距仪，可于瞄准被测物时使用双眼观察、瞄准被测物。该专利使用阿贝-柯尼棱镜(Abbe-Koenigprism)，由被测物经过准心至眼睛所经光路不在同一轴在线。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种双筒望远测距仪，可于观察、瞄准被测物时使用双眼观察被测物，被测物经过准心至眼睛所经光路在同一轴在线。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种双筒望远测距仪包括中心转轴、二目镜组、二物镜组、二棱镜组、光发射器及光接收器。两目镜组分别设置于中心转轴的两侧，以通过两目镜组来观看由被测物反射的第一光束。两物镜组分别设置于两目镜组的一侧且位于中心转轴的两侧。两棱镜组分别设置于两目镜组与两物镜组之间且位于中心转轴的两侧。光发射器设置于两棱镜组的一侧，光发射器发出第二光束至被测物。光接收器设置于两棱镜组的一侧，光接收器接收由被测物反射回来的第二光束。两棱镜组分别包括第一棱镜、光学多层膜、第二棱镜及第三棱镜，光学多层膜设置于第一棱镜与第二棱镜之间，光学多层膜允许第二光束通过，第一光束将被反射。第一光束及第二光束沿着第一轴入射第一棱镜后，第一光束先经过一次全反射再经过光学多层膜反射后离开第一棱镜且入射第三棱镜，再经过全反射后沿着第一轴且与入射同方向离开第三棱镜，第二光束先经过一次全反射离开第一棱镜再通过光学多层膜射且入射第二棱镜，再经过全反射后沿着第二轴且与入射反方向离开第二棱镜。
其中第三棱镜为屋脊棱镜(RoofPrism)。
其中第一棱镜包括第一面、第二面及第三面，第二棱镜包括第四面、第五面及第六面，第五面面向第三面，第三棱镜包括第七面、第八面、第一屋顶面(RoofSurface)及第二屋顶面(RoofSurface)，第七面面向第二面，光学多层膜设置于第五面与第三面之间。
其中第三面与第五面胶合。
其中第一光束为可见光，第二光束为红外光。
其中光发射器为半导体雷射，光接收器为崩溃光二极管(APD)或光二极管(PD)。
本发明的双筒望远测距仪可更包括二穿透式液晶显示器(LCD)分别设置于两目镜组与两棱镜组之间。
本发明的双筒望远测距仪可更包括二有机发光二极管(OLED)分别设置于两目镜组与两棱镜组之间。
本发明的双筒望远测距仪可更包括二平板玻璃分别设置于两目镜组与两棱镜组之间。
本发明的双筒望远测距仪可更包括二调焦透镜分别设置于两棱镜组与两物镜组之间。
实施本发明的双筒望远测距仪，具有以下有益效果：可于观察、瞄准被测物时使用双眼观察被测物，被测物经过准心至眼睛所经光路在同一轴在线。
附图说明
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合附图做详细说明。
图1A是依据本发明的双筒望远测距仪的一实施例的剖面示意图。
图1B是图1A的平板玻璃的观测画面示意图。
图2A是图1A的棱镜组的可见光光路示意图。
图2B是图1A的棱镜组的红外光光路示意图。
图3是图1A的接收镜筒的可见光光路及红外光光路示意图。
图4是穿透式液晶显示器(LCD)或有机发光二极管(OLED)的观测画面示意图。
具体实施方式
请同时参阅图1A及图1B。图1A是依据本发明的双筒望远测距仪的一实施例的剖面示意图。图1B是图1A的平板玻璃的观测画面示意图。如图1A所示，双筒望远测距仪100包括发射镜筒10、接收镜筒30及中心转轴50，发射镜筒10及接收镜筒30分别与中心转轴50连结。发射镜筒10包括目镜组11、平板玻璃12、棱镜组13、调焦透镜14、半导体雷射15及物镜组16。接收镜筒30包括目镜组31、平板玻璃32、棱镜组33、调焦透镜34、崩溃光二极管(APD)35及物镜组36。目镜组11与目镜组31、平板玻璃12与平板玻璃32、棱镜组13与棱镜组33、调焦透镜14与调焦透镜34、半导体雷射15与崩溃光二极管(APD)35，且物镜组16与物镜组36分别位于以中心转轴50为对称轴的位置，且使得棱镜组13与棱镜组33设置后的外形以该中心转轴50为对称轴互相对称。
目镜组11、31、平板玻璃12、32、棱镜组13、33、调焦透镜14、34及物镜组16、36组成双筒望远测距仪100的望远系统。使用者的双眼可透过目镜组11、31观看远方被测物(未图示)，目镜组11与目镜组31的间距可经由中心转轴50调整，以适合使用者的双眼间距。平板玻璃12、32标示有准心121、321(如图1B所示)以供瞄准被测物。调焦透镜14、34可被调整以改变其与物镜组16、36的间距，使得被测物能清晰成像。
半导体雷射15、棱镜组13、调焦透镜14及物镜组16组成双筒望远测距仪100的发射系统。崩溃光二极管(APD)35、棱镜组33、调焦透镜34及物镜组36组成双筒望远测距仪100的接收系统。当使用者欲测距时，使用者的双眼先透过目镜组11与目镜组31观看远方被测物(未图示)，再将平板玻璃12、32所标示的准心121、321(如图1B所示)对准被测物，以完成被测物瞄准，接着半导体雷射15可发出红外光，依序通过棱镜组13、调焦透镜14、物镜组16，最后射向被测物，被测物可将入射的红外光反射，使反射的红外光射回双筒望远测距仪100，射回双筒望远测距仪100的红外光依序通过物镜组36、调焦透镜34、棱镜组33，最后由崩溃光二极管(APD)35接收，再经后续的数据处理即可将被测物距离算出。
以下将先针对棱镜组的构造进一步详细介绍，再说明可见光及红外光通过棱镜组时的光学路径。
请同时参阅图2A及图2B。图2A是图1A的棱镜组的可见光光路示意图，图2B是图1A的棱镜组的红外光光路示意图。如图2A所示，棱镜组33包括第一棱镜331、第二棱镜333、第三棱镜335及光学多层膜337。第一棱镜331包括第一面3311、第二面3312及第三面3313。第二棱镜333包括第四面3331、第五面3332及第六面3333。第三棱镜335包括第七面3351、第八面3352、第一屋顶面(RoofSurface)3353及第二屋顶面(RoofSurface)3354，第一屋顶面(RoofSurface)3353及第二屋顶面(RoofSurface)3354交会于屋脊3355。第七面3351面向第二面3312，第五面3332面向第三面3313。光学多层膜337设置于第三面3313与第五面3332之间，光学多层膜337只允许红外光通过，可见光将被反射。第一棱镜331的第三面3313与第二棱镜333的第五面3332胶合。
当可见光38入射第一棱镜331后，将直接穿透第一面3311射向第二面3312，射向第二面3312的可见光38将发生全反射，使得可见光38改变行进方向射向第三面3313及光学多层膜337，因为光学多层膜337只允许红外光通过，可见光将被反射，所以可见光38将被反射改变行进方向射向第二面3312，且由第二面3312射出第一棱镜331再射向第三棱镜335，射向第三棱镜335的可见光38将直接穿透第七面3351，接着可见光38将于第八面3352、屋脊3355及第七面3351发生全反射改变行进方向，最后由第八面3352射出第三棱镜335。可见光38入射棱镜组33的方向与射出棱镜组33的方向相同且在同一轴在线。
请参考图2B，当红外光39入射第一棱镜331后，将直接穿透第一面3311射向第二面3312，射向第二面3312的红外光39发生全反射，使得红外光39改变行进方向射向第三面3313及光学多层膜337，因为光学多层膜337只允许红外光通过，所以红外光39将直接穿透第三面3313及光学多层膜337射入第二棱镜333，射入第二棱镜333的红外光39将直将穿透第五面3332，接着射向第六面3333，再经第六面3333全反射改变行进方向，最后由第四面3331射出第二棱镜333。红外光39入射棱镜组33的方向与射出棱镜组33的方向相反且不在同一轴在线。
本实施例中的第三棱镜335可为屋脊棱镜(RoofPrism)，例如别汉棱镜(PechanPrism)。
综上所述，当可见光38及红外光39同时由第一面3311入射棱镜组33后，可见光38及红外光39将被分光，朝不同方向前进，可见光38将从第八面3352射出棱镜组33，且其行进方向没有改变，红外光39将从第四面3331射出棱镜组33，且改变其行进方向往反方向前进。也可以将红外光39由第四面3331射入棱镜组33，最后由第一面3311射出棱镜组33，且改变其行进方向往反方向前进，可见光38仍然从第一面3311入射棱镜组33，最后从第八面3352射出棱镜组33，且其行进方向没有改变。
本实施例中，棱镜组13与棱镜组33相同，只是摆放方式不同，使得棱镜组13与棱镜组33的外形以中心转轴50为对称轴互相对称，所以可见光及红外光通过棱镜组13时的光学路径与通过棱镜组33时的光学路径相似，因此省略其说明。
请参阅图3，图3是图1A的接收镜筒的可见光光路及红外光光路示意图。被测物可将入射的可见光、红外光反射，使反射的可见光、红外光射向双筒望远测距仪。当由被测物所反射的可见光38及红外光39射向接收镜筒30时，可见光38及红外光39将沿着第一轴41先通过物镜组36及调焦透镜34，再由第一面3311入射棱镜组33。红外光39将被第二面3312全反射改变行进方向，接着穿透第三面3313、光学多层膜337及第五面3332，再经第六面3333全反射，由第四面3331射出棱镜组33，最后沿着第二轴42入射崩溃光二极管(APD)35。另一方面，可见光38被第二面3312全反射后将再被光学多层膜337反射，由第二面3312射出第一棱镜331，再射向第三棱镜335，射向第三棱镜335的可见光38将直接穿透第七面3351，接着可见光38将分别于第八面3352、屋脊3355及第七面3351发生全反射改变行进方向，最后由第八面3352射出第三棱镜335，再沿着第一轴41通过平板玻璃32、目镜组31，使用者可通过目镜组31观看被测物影像。
至于可见光及红外光通过图1A的发射镜筒10的光路与通过接收镜筒30的光路近似，因此省略其图标，仅由以下文字简单说明。请参考图1A，半导体雷射15发出的红外光先由第四面入射棱镜组13，再由第一面射出棱镜组13，接着依序通过调焦透镜14、物镜组16，最后射向被测物，被测物再将入射的红外光反射回双筒望远测距仪100由接收镜筒30接收。当由被测物反射的可见光射向发射镜筒10时，可见光将先通过物镜组16及调焦透镜14，由第一面入射棱镜组13，再由第八面射出棱镜组13，接着依序通过平板玻璃12、目镜组11，使用者可通过目镜组11观看被测物影像。
由图3可知，可见光的光路通过平板玻璃的准心(请参考图1B)与目镜组到达使用者眼睛(未图示)，即被测物(未图示)、准心及使用者眼睛位于同一轴在线，所以只需将准心(请参考图1B)对准被测物(未图示)，不需再调整准心所瞄准位置，即可瞄准被测物。
上述实施例中，也可将平板玻璃12、32改换为穿透式液晶显示器(LCD)或有机发光二极管(OLED)，此时双筒望远测距仪的剖面示意图、可见光光路及红外光光路示意图与上述实施例中的图1A与图3相似，因此省略其图例，将平板玻璃12、32改换为穿透式液晶显示器(LCD)或有机发光二极管(OLED)与上述实施例不同处，主要在于穿透式液晶显示器(LCD)或有机发光二极管(OLED)的观测画面除了准心521、721(如图4所示)外，还增加了测距值522、722(如图4所示)。
上述实施例中，若将半导体雷射与崩溃光二极管(APD)互换，亦应属本发明的范畴。
上述实施例中，若将崩溃光二极管(APD)改换为光二极管(PD)，亦应属本发明的范畴。

Claims (10)

1.一种双筒望远测距仪，其特征在于，包括：
中心转轴；
二目镜组，这些目镜组分别设置于该中心转轴的两侧，以通过这些目镜组来观看由被测物反射的第一光束；
二物镜组，这些物镜组分别设置于这些目镜组的一侧且位于该中心转轴的两侧；
二棱镜组，这些棱镜组分别设置于这些目镜组与这些物镜组之间且位于该中心转轴的两侧；
光发射器，该光发射器设置于这些棱镜组的一侧，该光发射器发出第二光束至该被测物；以及
光接收器，该光接收器设置于这些棱镜组的一侧，该光接收器接收由该被测物反射回来的该第二光束；
其中这些棱镜组分别包括第一棱镜、光学多层膜、第二棱镜以及第三棱镜，该光学多层膜设置于该第一棱镜与该第二棱镜之间，该光学多层膜允许该第二光束通过，该第一光束将被反射；
其中当该第一光束以及该第二光束沿着第一轴入射该第一棱镜后，该第一光束先经过一次全反射再经过该光学多层膜反射后离开该第一棱镜且入射该第三棱镜，再经过全反射后沿着该第一轴且与入射同方向离开该第三棱镜，该第二光束先经过一次全反射离开该第一棱镜再通过该光学多层膜且入射该第二棱镜，再经过全反射后沿着第二轴且与入射反方向离开该第二棱镜。
2.如权利要求1所述的双筒望远测距仪，其特征在于，该第三棱镜为屋脊棱镜。
3.如权利要求1所述的双筒望远测距仪，其特征在于，该第一棱镜包括第一面、第二面以及第三面，该第二棱镜包括第四面、第五面以及第六面，该第五面面向该第三面，该第三棱镜包括第七面、第八面、第一屋顶面以及第二屋顶面，该第七面面向该第二面，该光学多层膜设置于该第五面与该第三面之间。
4.如权利要求3所述的双筒望远测距仪，其特征在于，该第三面与该第五面胶合。
5.如权利要求1所述的双筒望远测距仪，其特征在于，该第一光束为可见光，该第二光束为红外光。
6.如权利要求1所述的双筒望远测距仪，其特征在于，该光发射器为半导体雷射，该光接收器为崩溃光二极管或光二极管。
7.如权利要求1所述的双筒望远测距仪，其特征在于，更包括二穿透式液晶显示器分别设置于这些目镜组与这些棱镜组之间。
8.如权利要求1所述的双筒望远测距仪，其特征在于，更包括二有机发光二极管分别设置于这些目镜组与这些棱镜组之间。
9.如权利要求1所述的双筒望远测距仪，其特征在于，更包括二平板玻璃分别设置于这些目镜组与这些棱镜组之间。
10.如权利要求1所述的双筒望远测距仪，其特征在于，更包括二调焦透镜分别设置于这些棱镜组与这些物镜组之间。
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