CN107102431B - 一种便携手持式显微观察镜 - Google Patents

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Abstract

本发明属于显微观察镜，具体是一种手持式显微观察镜，适用于不易近距离检查的设施内部、野外洞穴物貌的观察，是实现狭窄的暗环境下远距离显微观察的仪器。本观察镜的折射式光学系统的物镜组与目镜组之间设置有别汉棱镜组，物镜组的成像为倒像，通过别汉棱镜组到目镜组焦面上的成像为正像，整个观察镜的调焦范围是1m～2m，在镜身的下方设置有光射线与镜身轴线方向一致的照明装置。本发明体积小、重量轻，可作为快速检查、观测远距离物体的表面状况。

Description

一种便携手持式显微观察镜
技术领域
本发明属于显微观察镜，具体是一种手持式显微观察镜，主要针对狭窄的暗环境下对远距离物体表面进行直式显微细节观察，可用于大型设备内腔表面质量状态检查、野外洞穴的物貌观察，也可用于不易近距离检查的管道、线路的细微疵病检查等。是实现狭窄的暗环境下远距离显微观察的军民两用光学仪器。
背景技术
大型设备内腔表面质量状态检查、野外洞穴的物貌观察以及不易近距离检查的管道、线路的细微疵病检查等，都需要对表面进行显微观察，而此时检查人员不能或难以近距离目视观察。因此，该观察镜帮助用户解决亟待解决的问题。
物体表面状况观测最有效的手段就是近距离目视和用手触摸判断，远距离就缺乏有效的手段。目前国外比较成熟的观测手段是视频爬行机器人，国内有的采用视频内窥观测方法，但两种方法有较大的缺陷：一是受成像器件性能以及光照角度等的影响，细节难以分辨；二是观测视野范围较窄，难以快速观测物体表面状况，观测效率低；三是成本高，使用和维护复杂；四是体积重量比较大，携带不方便。
目前已有的手持式观察镜产品，其成像原理是物镜成像在探测器上进行光电转换成视频信号，通过微型显示器显示，最后通过目镜放大观察。该产品受成像探测器性能及光照角度影响，无法达到高分辨的要求。另外，该现有手持式观察镜主要用于观测微观物质世界，无照明系统，无法实现黑暗环境下的观察要求；其放大倍率过大，需要稳固措施。无法在黑暗空间快速解决1m～2m范围内宏观物体表面直视观测的需求。
发明内容
本发明要解决的主要问题是：根据远距离物体表面显微观察的需要，设计一款体积小、重量轻的光学观察镜，可作为快速检查、观测远距离物体的表面状况使用。
实现本发明所述目的而采取的技术方案为：在折射式光学系统的物镜组与目镜组之间设置有别汉棱镜组，物镜组的成像为倒像，通过别汉棱镜组到目镜组焦面上的成像为正像，整个观察镜的调焦范围是1m～2m，在镜身的下方设置有光射线与镜身轴线方向一致的照明装置。
所述的物镜组由物镜第一透镜、物镜第二透镜和物镜胶合透镜通过对应的隔圈和压圈装入物镜筒；目镜组由目镜第一透镜、目镜胶合透镜、目镜第四透镜和目镜第五透镜通过对应的隔圈和压圈装入目镜筒；别汉棱镜组是将半五棱镜和施米特屋脊棱镜粘接在棱镜框内，在半五棱镜和施米特屋脊棱镜之间设置有光阑，别汉棱镜组通过压圈压紧在镜身上。
物镜组所装入的物镜筒带有调焦手轮，物镜筒通过螺纹与镜身的内孔连接；物镜筒外壁在调焦至1.5m的位置处设置有凹槽，凹槽下方的位置装有中空的滚边封口的定位柱，定位柱中依次装入弹簧和钢球，钢球触压着物镜筒外壁。
所述的照明装置由照明灯、电池、电池盖和开关连接而成，且开关带有强光、亮光和弱光三个档位。
所述的显微观察镜镜身连接有与手掌形状匹配的手带。
本显微观察镜的具体技术性能指标如下：
1.光学性能
1）放大率：5×
2）视场：15°
3）出瞳直径：φ6mm
4）出瞳距离：14mm
5）分辨率：≤13″。
2.电气性能
1）电源：一节充电锂电池 18650（3.7V）
2）工作电压：DC3.7V
3）可连续工作时间：>60min。
3.机械性能
1）调焦范围：1m～2m
2）亮度调节：强光、亮光、弱光三档调节。
4.重量及外形尺寸
1）观察镜主机重量：≤0.75kg（含电池）
2）主机外形尺寸：≤150mm×60mm×80mm。
本发明的有益技术效果是：物镜系统汇聚光线成倒像到别汉棱镜系统，经别汉棱镜系统倒像，别汉棱镜组在整个系统中用于倒像和缩短光程，实现了使用者目视观察正像的要求和减小观察镜体积重量的作用，别汉棱镜组转换成正像输出到目镜系统，再经目镜系统放大观察。其中，整个光学系统各组成部分的光学设计环环相扣，达到最终光学性能，实现了远距离、大视场、大出瞳、高分辨的使用要求。
通过在大型发动机叶片使用维护单位的实际使用验证，本观察镜切实解决了快速检查叶片表面缺陷的远距离目视检查的问题。采用大视场、大出瞳、高分辨率的光学系统，将远距离叶片上的疵病清晰地呈现在眼前。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细地描述。
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是本发明的总体结构的部分剖视图。
图3是图2的A-A剖面侧视图。
图4是本发明的物镜组结构图。
图5是本发明的别汉棱镜组结构图。
图6是本发明的目镜组结构图。
图7是本发明的照明装置结构图。
图8是本发明的调焦定位结构图。
图9是本发明的整体外观立体图。
图中：物镜第一透镜1、物镜第二透镜2、物镜胶合透镜、半五棱镜4、施米特屋脊棱镜5、目镜第一透镜6、目镜胶合透镜7、目镜第四透镜8、目镜第五透镜9、镜身10、手带11、物镜及照明灯保护盖12、目镜盖13、物镜筒14、调焦手轮15、隔圈16、隔圈17、密封圈18、压圈19、棱镜框20、光阑21、压圈22、目镜筒23、隔圈24、隔圈25、隔圈26、压圈27、眼罩28、照明灯29、电池30、电池盖31、开关32、弹簧33、钢球34、定位柱35。
具体实施方式
参照图1，本发明的光学系统是实现远距离观察的关键，由物镜系统、别汉棱镜系统和目镜系统组装而成。物镜系统依次组装顺序为：物镜第一透镜1、物镜第二透镜2、物镜胶合透镜3；别汉棱镜系统依次组装顺序为：半五棱镜4、施米特屋脊棱镜5；目镜系统依次组装顺序为：目镜第一透镜6、目镜胶合透镜7、目镜第四透镜8、目镜第五透镜9。其中，物镜系统汇聚光线成倒像到别汉棱镜系统，经别汉棱镜系统倒像，成正像输出到目镜系统，再经目镜系统放大观察。其中，整个光学系统各组成部分的光学设计环环相扣，达到最终光学性能，实现了远距离、大视场、大出瞳、高分辨的使用要求。本显微观察镜的总体结构由物镜组、别汉棱镜组、目镜组、照明组（照明装置）和定位组（调焦定位结构）五大组件构成。物镜组采用折射式光学系统，主要作用是收集物方信息，将目标成倒像到别汉棱镜组上，通过别汉棱镜组进行转像后成目标正像到目镜组焦面上，通过目镜组放大后供人眼观察；在光照微弱情况下，通过照明组照射目标进行观察；设置定位组，可实现调焦范围1m～2m的要求，同时定位组（可在对焦1.5m处时作出提醒，便于快速对焦调节。五大组件通过镜身10连成一体，同时镜身10还连接防止产品滑落的手带11（见图3），物镜筒14的一端配置有物镜及照明灯保护盖12，目镜筒23的一端配置有目镜盖13。
详见图4，本发明的物镜组是将物镜第一透镜1、物镜第二透镜2、物镜胶合透镜3装入物镜筒14，通过隔圈16、隔圈17来保证光学间隔要求，最终靠压圈19压紧整组物镜光学系统。当物镜组装入镜身10后，配合处为螺纹连接，通过转动调焦手轮15实现物镜调焦；同时，物镜组与镜身10通过密封圈18实现镜身腔体内的密封（见图1）。
参照图1、图5，本发明的别汉棱镜组是将半五棱镜4、施米特屋脊棱镜5粘接在棱镜框20内，通过棱镜光阑21消除杂光并保证光学间隔；最终，通过压圈22压紧在镜身10上。别汉棱镜组在整个系统中用于倒像和缩短光程，实现了使用者目视观察正像的要求和减小观察镜体积重量的作用。
参照图1、图6，本发明的目镜组是将目镜第一透镜6、目镜胶合透镜7、目镜第四透镜8、目镜第五透镜9装入目镜筒23，通过隔圈24、隔圈25、隔圈26保证光学间隔要求，靠压圈27压紧整组目镜光学系统；同时，眼罩28箍紧在目镜筒23上用以保护人眼。最终，目镜组通过螺纹稳固连接在镜身10上。
参照图1、图7，本发明的照明组装在在镜身10的下方，光射线方向与镜身10轴线一致，由照明灯29、电池30、电池盖31、开关32组成，电池盖31用于盖紧电池30，开关32为多档位开关，连续按压开关，可实现照明亮度由强光、亮光、弱光的调节。
参照图3、图8，本发明的定位组是将弹簧33、钢球34装入中空的定位柱35内，定位柱35滚边封口，钢球34在弹簧33作用下保持与物镜筒14接触；当钢球33在物镜调焦至1.5m时弹出至物镜筒14此位置下的凹槽内，产生提示效果，继续调焦，钢球34离开凹槽又能回缩进定位柱35内。

Claims (4)

1.一种便携手持式显微观察镜，其特征是：在折射式光学系统的物镜组与目镜组之间设置有别汉棱镜组，物镜组的成像为倒像，通过别汉棱镜组到目镜组焦面上的成像为正像，整个观察镜的调焦范围是1m～2m，在镜身的下方设置有光射线与镜身轴线方向一致的照明装置；
物镜组由物镜第一透镜、物镜第二透镜和物镜胶合透镜通过对应的隔圈和压圈装入物镜筒；
目镜组由目镜第一透镜、目镜胶合透镜、目镜第四透镜和目镜第五透镜通过对应的隔圈和压圈装入目镜筒；
别汉棱镜组是将半五棱镜和施米特屋脊棱镜粘接在棱镜框内，在半五棱镜和施米特屋脊棱镜之间设置有光阑，别汉棱镜组通过压圈压紧在镜身上；
所述物镜筒外壁在调焦至1.5m的位置处设置有凹槽，凹槽下方的位置装有中空的滚边封口的定位柱，定位柱中依次装入弹簧和钢球，钢球触压着物镜筒外壁；
所述便携手持式显微观察镜的放大率为5×、视场为15°、出瞳直径为φ6mm、出瞳距离为14mm、分辨率≤13″。
2.按权利要求1所述的便携手持式显微观察镜，其特征是：物镜组所装入的物镜筒带有调焦手轮，物镜筒通过螺纹与镜身的内孔连接。
3.按权利要求1所述的便携手持式显微观察镜，其特征是：照明装置由照明灯、电池、电池盖和开关连接而成，且开关带有强光、亮光和弱光三个档位。
4.按权利要求2或3所述的便携手持式显微观察镜，其特征是：镜身连接有与手掌形状匹配的手带。
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