CN106940473A - 一种激光测距单眼望远镜 - Google Patents
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Abstract
一种激光测距单眼望远镜，包括有壳体，壳体内设有电源模块，望远系统，激光发射系统，激光接收系统，光电处理单元，数据处理单元及主控模块，用于显示经数据处理单元处理得出的待测物方位参数值的显示装置，显示装置安装在壳体内不遮挡望远系统光路的位置，且显示装置上的用于显示方位参数的显示面通过参数成像物镜与望远系统共用焦平面成像以使观察者可通过望远系统同时观察到物像和该物像的方位参数值，望远系统中设有防止激光进入、允许白光进入目镜/目镜组的分光膜，激光发射系统共用望远系统的物镜/物镜组以射出激光，目镜/目镜组安装在壳体一侧的单眼镜筒内。它具有望远效果好，测距方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其是一种激光测距单眼望远镜。
背景技术
在望远镜领域，激光测距一般应用TOF测距原理，即利用光飞行时间与光飞行速度的乘积等于光飞行距离的原理(S＝CT)；具体应用即记录激光发射时的时间点及激光打在目标物上后返回来被接收系统接收到的时间点，二者时间点的差即为光飞行时间，然后利用光飞行时间与光在空气中的速度C相乘即得到激光发射点距目标物的距离的两倍。一般地，带有激光测距的望远镜包括有激光发射光路系统，它对从激光管(激光器)发射出来的激光进行扩束、准直然后向目标物射出激光，还包括望远系统，它主要由物镜系统及目镜系统购成，物镜系统的作用是将远处的景物清晰的成像在其焦平面上，眼睛通过目镜系统对物镜系统所成的像进行观察，准确地讲，望远系统即为望远镜中对远处目标成清晰实像的光学系统。
由于激光技术的发展，望远镜由原来在分划板上参照“参照物”成像大小来估算被测物体的距离的方式发展为在望远镜系统内配置激光测距系统，在实现远距离观察目标的同时实现对观察的目标进行距离，高度，宽度及角度等方面的精确测量。因此，巧妙的实现望远镜的光学系统与激光测距的光学系统的融合与协调，实现两种功能的合二为一。
目前市面上的带激光测距功能的望远镜，一般有两种，单眼单筒式望远镜及双眼双筒式望远镜，对于单眼单筒式望远镜，因为其光路处于一条轴上即筒的轴心上，要实现测距，必须在光路上安装一个显示装置，显示装置采用LCD，直接放置在望远物镜的焦平面处，光线穿透LCD后进入目镜，实现观察目标的同时观察测量的数据。由于受LCD透过率的限制，光路透过LCD液晶后，光通量损失严重，影响望远系统的成像质量，造成望远镜观察目标不够清晰，另因物镜，LCD，目镜在同一水平线上，如果要实现测距，为了安装激光器及激光接收装置，在结构上会很复杂。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种激光测距单眼望远镜，它通过合理的设计，使得无须在望远的光路上布置用于显示测量数据的屏幕，保证了目镜的通光量，在棱镜组后利用直角棱镜和平面反射镜对光路进行了转折，便于外形结构的人性化和多样化设计。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案如下：
一种激光测距单眼望远镜，其特征在于包括有壳体，壳体内设有电源模块，望远系统，激光发射系统，激光接收系统，光电处理单元，数据处理单元及主控模块，用于显示经数据处理单元处理得出的待测物方位参数值的显示装置，显示装置安装在壳体内不遮挡望远系统光路的位置，且显示装置上的用于显示方位参数的显示面S1通过参数成像物镜与所述望远系统共用焦平面成像以使观察者可通过所述望远系统同时观察到物像和该物像的方位参数值，所述望远系统包括有物镜/物镜组和目镜/目镜组，所述望远系统中设有防止激光进入、允许白光进入目镜/目镜组的分光膜，所述激光发射系统共用所述望远系统的物镜/物镜组以射出激光，目镜/目镜组安装在壳体一侧的单眼镜筒内。
进一步地，所述物镜/物镜组与目镜/目镜组两者光轴平行，两者之间通过设置在壳体内的棱镜/棱镜组转向从而连通光路，所述显示装置安装在所述壳体内、目镜/目镜组的光轴可通过的位置，所述激光发射系统通过棱镜/棱镜组转向后由所述物镜/物镜组射出激光。
进一步地，所述激光接收系统包括有激光感应接收器，将待测物反射的激光汇聚至激光感应接收器上的激光接收凸透镜，激光接收凸透镜、所述物镜/物镜组及目镜/目镜组三者的光轴相平行，物镜/物镜组与激光接收凸透镜位于壳体一侧，物镜/物镜组安装在望远镜筒内，激光接收凸透镜安装在激光接收镜筒内，望远镜筒及激光接收镜筒位于与所述单眼镜筒相对一侧的壳体上。
进一步地，所述激光发射系统包括有激光器，激光器与所述棱镜/棱镜组之间设有激光扩束镜，激光器发射的激光通过激光扩束镜扩束后再经所述棱镜/棱镜组转向由物镜/物镜组射出。
进一步地，所述棱镜/棱镜组与目镜/目镜组之间设有等腰直角棱镜及平面反射镜，所述参数成像物镜设置在显示装置与平面反射镜之间，参数成像物镜与所述目镜/目镜组共光轴，所述平面反射镜为半透镜，由等腰直角棱镜转向的光再经所述平面反射镜反射后成像在所述焦平面上，经参数成像物镜入射的光穿过平面反射镜后汇聚在所述焦平面上。
进一步地，所述棱镜/棱镜组由半五角棱镜和施密特屋脊棱镜组成的别汉屋脊棱镜组和楔形棱镜组成，楔形棱镜胶合安装在半五角棱镜的一侧，待测物所反射的光依次经所述物镜/物镜组、半五角棱镜、施密特屋脊棱镜、等腰直角棱镜及平面反射镜后成像在所述焦平面上；所述激光器所发出的激光经过所述激光扩束镜扩束后再通过半五角棱镜转向并由所述物镜/物镜组射出；所述分光膜覆设于楔形棱镜与半五角棱镜的胶合面S2上。
进一步地，所述望远系统由物镜/物镜组、半五角棱镜、施密特屋脊棱镜、等腰直角棱镜、平面反射镜及目镜/目镜组组成；所述激光发射系统由激光器、激光扩束镜、半五角棱镜及物镜/物镜组组成。
进一步地，所述电源模块包括设于所述壳体内用于安装电池的电池盒。
进一步地，所述显示装置为OLED显示屏，显示装置的亮度可调。
综上所述，通过设置显示装置，且显示装置上的用于显示方位参数的显示面S1通过参数成像物镜与望远系统共用焦平面成像以使观察者可通过望远系统同时观察到物像和该物像的方位参数值，由于显示装置并不在望远光路上，不会对望远光路形成阻光影响，因此本发明具有望远效果好的优点；激光发射系统共用望远系统的物镜/物镜组以射出激光，目镜/目镜组安装在壳体一侧的单眼镜筒内，这样目镜与物镜分别位于两个平行的光轴上，为激光测距数据显示方式提供结构上的便利，也有利于整个仪器外形设计提供结构上的便利。OLED显示亮度设置成可调式，则实现白天与晚上都能测距。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步描述；
图1是本发明实施例1的光学结构立体示意图。
图2是本发明实施例1的结构示意图。
图3是本发明实施例1的望远光路示意图。
图4是本发明实施例1的激光发射光路示意图。
图5是本发明实施例1的激光接收光路示意图。
图6是本发明实施例1的检测参数成像光路示意图。
图7是本发明实施例1的望远及方位检测原理框图。
图8是本发明实施例1的立体结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1，参考图1至图8所示，一种激光测距单眼望远镜，包括有壳体1，壳体1内设有电源模块，望远系统，激光发射系统，激光接收系统，光电处理单元，数据处理单元及主控模块，其中，光电处理单元，数据处理单元及主控模块单元为控制领域的设计模块单元，附图中并未指出。用于显示经数据处理单元处理得出的待测物方位参数值的显示装置10，显示装置10安装在壳体内不遮挡望远系统光路的位置，且显示装置10上的用于显示方位参数的显示面S1通过参数成像物镜5与望远系统共用焦平面13成像以使观察者可通过望远系统同时观察到物像和该物像的方位参数值，望远系统包括有物镜组12和目镜组3，望远系统中设有防止激光进入、允许白光进入目镜组3的分光膜，激光发射系统共用望远系统的物镜组12以射出激光，目镜组3安装在壳体1一侧的单眼镜筒14内。本发明中，棱镜或棱镜组是指单一的棱镜或者通过多个棱镜组成的棱镜系统。棱镜或棱镜组在光学系统中主要用于改变激光的传播方向和对物镜所成的像起倒象的作用以及折叠光路的作用，对于棱镜或棱镜组是光学领域的常见产品，其工作原理在此不做过多的解释。同样的，望远镜也可以是单一的目镜和物镜构成，比如最简单的望远镜伽利略望远镜，它就通过一片凸透镜和一片凹透镜实现了望远的功能，在光学仪器日趋发达的今天，一般采用多个镜片组合以尽可能的消除光在传播过程中产生的各种弊端。
进一步地，物镜组12与目镜组3两者光轴平行，两者之间通过棱镜组500转向从而连通光路，显示装置10安装在壳体1内、目镜组3的光轴可通过的位置，激光发射系统通过棱镜组500转向后由物镜组12射出激光。将物镜组12与目镜组3的光路平行设置的目的是为了简化望远镜的结构，以达到利用光学领域常见棱镜的目的。
进一步地，激光接收系统包括有激光感应接收器11，将待测物反射的激光汇聚至激光感应接收器11上的激光接收凸透镜9，激光接收凸透镜9、物镜组12及目镜组3三者的光轴相平行，物镜组12与激光接收凸透镜10位于壳体1一侧，物镜组12安装在望远镜筒15内，激光接收凸透镜10安装在激光接收镜筒16内，望远镜筒15及激光接收镜筒16位于与单眼镜筒14相对一侧的壳体1上。
进一步地，激光发射系统包括有激光器7，激光器7与棱镜组500之间设有激光扩束镜8，激光器7发射的激光通过激光扩束镜8扩束后再经棱镜组500转向由物镜组12射出。
进一步地，棱镜组500与目镜组3之间设有等腰直角棱镜2及平面反射镜4，参数成像物镜5设置在显示装置10与平面反射镜4之间，参数成像物镜5与目镜组3共光轴，平面反射镜4为半透镜，由等腰直角棱镜2转向的光再经平面反射镜4反射后成像在焦平面13上，经参数成像物镜5入射的光穿过平面反射镜4后汇聚在焦平面13上。
进一步地，棱镜组500由半五角棱镜51和施密特屋脊棱镜52组成的别汉屋脊棱镜组和楔形棱镜53组成，楔形棱镜53胶合安装在半五角棱镜51的一侧，待测物所反射的光依次经物镜组12、半五角棱镜51、施密特屋脊棱镜52、等腰直角棱镜2及平面反射镜4后成像在焦平面13上；激光器7所发出的激光经过激光扩束镜8扩束后再通过半五角棱镜51转向并由物镜组12射出；分光膜覆设于楔形棱镜53与半五角棱镜51的胶合面S2上。在望远物镜系统中插入别汉屋脊棱镜组，在光路中起转像和折叠光路的作用，可以缩短望远镜外形尺寸。
进一步地，望远系统由物镜组12、半五角棱镜51、施密特屋脊棱镜52、等腰直角棱镜2、平面反射镜4及目镜组3组成；激光发射系统由激光器7、激光扩束镜8、半五角棱镜51及物镜组12组成。
进一步地，电源模块6包括设于壳体1内用于安装电池的电池盒6。
本发明中，显示装置10优选采用OLCD屏幕，当使用激光测距功能时，OLCD屏幕被点亮，检测参数则显示于OLCD屏幕上，通过参数成像物镜5，检测参数所发出的光穿过平面反射镜4汇聚于焦平面13上，于是通过目镜组3便可同时望远和观看待测物的位置方位数据。OLED显示屏的显示装置的亮度可调，这样无论是白天还是晚上对于测距参数的显示也能清晰可见。
本发明中，用PMMA材料制成的扩束镜8与物镜组构成发射系统，采用非球面与球面组合可以非常理想的控制激光发散角，本发明的光路系统中激光的发散角可按制到0.002mrad,可实现更远距离的测距。
本发明中，激光发射系统从棱镜组中的半五角棱镜处利用楔形棱镜耦合进物镜系统，楔形镜胶合在半五角棱镜上，便于装配调式。激光发射系统离目镜远，且在光路结构上就完全避免了激光进入目镜系统。
本发明中，为使棱镜组反射效果更好，别汉屋脊棱镜组使用48度角棱镜，材料使用比H-K9L折射率更大一些的BaK7的玻璃材料。
本发明中，激光接收凸透镜可使用PMMA材料制成的非球面透镜，可使透镜在相对口径比较大的情况下，接收效果更好，并且比较经济。在棱镜组后利用等腰直角棱镜和平面反射镜对光路进行了转折，便于外形结构的人性化和多样化设计。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (9)
1.一种激光测距单眼望远镜，其特征在于包括有壳体(1)，壳体(1)内设有电源模块，望远系统，激光发射系统，激光接收系统，光电处理单元及主控模块，数据处理单元，用于显示经数据处理单元处理得出的待测物方位参数值的显示装置(10)，显示装置(10)安装在壳体内不遮挡望远系统光路的位置，且显示装置(10)上的用于显示方位参数的显示面S1通过参数成像物镜(5)与所述望远系统共用焦平面(13)成像以使观察者可通过所述望远系统同时观察到物像和该物像的方位参数值，所述望远系统包括有物镜/物镜组(12)和目镜/目镜组(3)，所述望远系统中设有防止激光进入、允许白光进入目镜/目镜组(3)的分光膜，所述激光发射系统共用所述望远系统的物镜/物镜组(12)以射出激光，目镜/目镜组(3)安装在壳体(1)一侧的单眼镜筒(14)内。
2.根据权利要求1所述的一种激光测距单眼望远镜，其特征在于所述物镜/物镜组(12)与目镜/目镜(3)组两者光轴平行，两者之间通过设置在壳体(1)内的棱镜/棱镜组(500)转向从而连通光路，所述显示装置(10)安装在所述壳体(1)内、目镜/目镜组(3)的光轴可通过的位置，所述激光发射系统通过棱镜/棱镜组(500)转向后由所述物镜/物镜组(12)射出激光。
3.根据权利要求2所述的一种激光测距单眼望远镜，其特征在于所述激光接收系统包括有激光感应接收器(11)，将待测物反射的激光汇聚至激光感应接收器(11)上的激光接收凸透镜(9)，激光接收凸透镜(9)、所述物镜/物镜组(12)及目镜/目镜组(3)三者的光轴相平行，物镜/物镜组(12)与激光接收凸透镜(10)位于壳体(1)一侧，物镜/物镜组(12)安装在望远镜筒(15)内，激光接收凸透镜(10)安装在激光接收镜筒(16)内，望远镜筒(15)及激光接收镜筒(16)位于与所述单眼镜筒(14)相对一侧的壳体(1)上。
4.根据权利要求3所述的一种激光测距单眼望远镜，其特征在于所述激光发射系统包括有激光器(7)，激光器(7)与所述棱镜/棱镜组(500)之间设有激光扩束镜(8)，激光器(7)发射的激光通过激光扩束镜(8)扩束后再经所述棱镜/棱镜组(500)转向由物镜/物镜组(12)射出。
5.根据权利要求4所述的一种激光测距单眼望远镜，其特征在于所述棱镜/棱镜组(500)与目镜/目镜组(3)之间设有等腰直角棱镜(2)及平面反射镜(4)，所述参数成像物镜(5)设置在显示装置(10)与平面反射镜(4)之间，参数成像物镜(5)与所述目镜/目镜组(3)共光轴，所述平面反射镜(4)为半透镜，由等腰直角棱镜(2)转向的光再经所述平面反射镜(4)反射后成像在所述焦平面(13)上，经参数成像物镜(5)入射的光穿过平面反射镜(4)后汇聚在所述焦平面(13)上。
6.根据权利要求5所述的一种激光测距单眼望远镜，其特征在于所述棱镜/棱镜组(500)由半五角棱镜(51)和施密特屋脊棱镜(52)组成的别汉屋脊棱镜组和楔形棱镜(53)组成，楔形棱镜(53)胶合安装在半五角棱镜(51)的一侧，待测物所反射的光依次经所述物镜/物镜组(12)、半五角棱镜(51)、施密特屋脊棱镜(52)、等腰直角棱镜(2)及平面反射镜(4)后成像在所述焦平面(13)上；所述激光器(7)所发出的激光经过所述激光扩束镜(8)扩束后再通过半五角棱镜(51)转向并由所述物镜/物镜组(12)射出；所述分光膜覆设于楔形棱镜(53)与半五角棱镜(51)的胶合面S2上。
7.根据权利要求6所述的一种激光测距单眼望远镜，其特征在于所述望远系统由物镜/物镜组(12)、半五角棱镜(51)、施密特屋脊棱镜(52)、等腰直角棱镜(2)、平面反射镜(4)及目镜/目镜组(3)组成；所述激光发射系统由激光器(7)、激光扩束镜(8)、半五角棱镜(51)及物镜/物镜组(12)组成。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种激光测距单眼望远镜，其特征在于所述电源模块(6)包括设于所述所述壳体(1)内用于安装电池的电池盒(6)。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的一种激光测距单眼望远镜，其特征在于所述显示装置(10)为OLED显示屏，显示装置(10)的亮度可调。
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Denomination of invention: A laser ranging monocular telescope Effective date of registration: 20231031 Granted publication date: 20190205 Pledgee: Shenzhen hi tech investment small loan Co.,Ltd. Pledgor: SHENZHEN MILESEEY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980063463 |