CN110045494A - 一种非接触式自适应变焦望远系统 - Google Patents

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李磊
薛健
王琼华
匡凤麟
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Beihang University
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Sichuan University
Beihang University
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Abstract

本发明公开一种非接触式自适应变焦望远系统，包括自适应变焦物镜组、目镜、分光棱镜、自适应透镜组控制模组、人眼识别模组。人眼识别模组通过分光棱镜自动采集眼睛的变化信号，再与其内部预设的不同级次对应的信号进行比对以确定放大级次，而后会将对应放大级次信号传送至自适应透镜组控制模组。该模组中预先存储了不同级次放大信号所对应的电压组。当接收到放大信号后，自适应透镜组控制模组会将对应放大级次的一组电压施加到自适应变焦物镜组中，其内部的自适应透镜组在电压驱动下实现快速自动变焦。最终将远处的物成像到视网膜上。该系统可以应用在枪瞄、可穿戴设备等器械上。

Description

一种非接触式自适应变焦望远系统
技术领域
本发明涉及一种望远系统，更具体地说，本发明涉及一种非接触式自适应变焦望远系统。
背景技术
望远镜在当今的科技和工程实践等诸多方面都是不可或缺的重要仪器。随着科技的发展，现今的望远镜呈现出更加多样的形式，且应用范围更加广阔。在军事侦查、抢险救灾、天文勘测等领域对微小目标的精准快速定位要求望远系统能具有自适应的快速变焦能力。同时，望远镜的结构形式也越来越多样化，尤其是近年来可穿戴设备的兴起使望远系统需要更加轻量化。在控制方式方面，望远系统在人工智能热潮的大背景下可实现更加简单的人机交互。因此，相较于传统光学望远镜来说，拥有轻量化结构和自适应快速变焦能力且更加智能的人机交互体验是其急需的功能。由于传统的机械式光学望远镜是利用固体透镜等材料，其在轻量化、智能变焦、人机交互等方面都有很大的制约，不利于在军事等领域的运用。
发明内容
本发明提出一种非接触式自适应变焦望远系统。如附图1所示，该望远系统是由自适应变焦物镜组、目镜、分光棱镜、自适应透镜组控制模组、人眼识别模组组成。
初始状态下，自适应透镜组控制模组会预设一组初始电压组，即在人眼不发出任何放大指令时会将初始电压组导入自适应变焦物镜组中以实现整个望远系统能够清晰成像；而当人眼对准望远系统看向远处物体时，人眼识别模组通过分光棱镜自动采集眼睛的变化信号，再与其内部预设的不同级次对应的信号进行比对以确定放大级次，而后人眼识别模组会将对应放大级次信号传送至自适应透镜组控制模组。自适应透镜组控制模组中预先存储了不同级次放大信号所对应的电压组，当接收到来自人眼识别模组的放大信号后，自适应透镜组控制模组会将对应放大级次的一组电压施加到自适应变焦物镜组中，其内部的自适应透镜组在改变电压后会实现快速自动变焦。经过反馈调节后的光线经过目镜和晶状体汇聚到视网膜上，形成自适应调节后的放大或缩小图像。
优选地，人眼识别模组可采用瞳孔识别、眼球追踪、眨眼识别等方式。
优选地，变焦物镜组内自适应透镜个数2-6个。
优选地，自适应透镜可采用电湿润、介电力、电磁力等方式驱动。
附图说明
附图1为本发明的一种非接触式自适应变焦望远系统的结构图。
附图2为本发明在观察近处目标时实现放大的工作原理示意图。
附图3为本发明在观察远处目标时实现放大的工作原理示意图。
附图4为本发明不同放大倍率对应瞳孔直径和驱动电压之间关系。
上述各附图中的图示标号为：
1自适应变焦物镜组，2目镜，3分光棱镜，4自适应透镜组控制模组，5人眼识别模组，6眼球，7自适应透镜，8玻璃透镜，9瞳孔，10靶，11放大的靶像。
应该理解上述附图只是系统图，只展示其主要结构和工作原理。
具体实施方式
下面详细说明本发明提出的一种非接触式自适应变焦望远系统的实施例，对本发明进行进一步的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
本实施例中的自适应变焦物镜组由4个液体透镜组和玻璃透镜构成，液体透镜实现变焦，玻璃透镜增加光焦度；目镜选用玻璃透镜；人眼识别模组选用瞳孔识别方式且可实现区分5个级别的瞳孔直径大小；自适应透镜组控制模组能相应的提供初始状态电压组和4个放大级别次的电压组来实现不同倍率的放大。在初始状态下，即瞳孔直径处在正常的2-4mm时，自适应透镜组控制模组会将预设的初始电压组施加到自适应变焦物镜组中，使整个望远系统能清晰成像；而当人眼看向远处一物体时，若此时瞳孔直径放大至4.6mm，人眼识别模组通过分光棱镜自动识别瞳孔大小且判定属于二级放大并将信号传送至自适应透镜组控制模组，自适应透镜组控制模组收到二级放大信号后输出对应的电压组U1=62.0V；U2 =22.0V；U3 =34.2V；U4 =32.2V至自适应变焦物镜组，内部四个液体透镜曲率分别随之发生变化。经过反馈调节后的光线通过玻璃透镜和人眼晶状体汇聚至视网膜。至此，人眼观察到系统完成的二级放大图像，如附图2所示。而在系统实现二级放大的基础上人眼看向更远处物体时，若瞳孔直径继续放大到5.8mm，人眼识别模组通过分光棱镜识别到瞳孔大小后判定属于四级放大，并将信号传送至自适应透镜控制模组，自适应透镜控制模组随即将四级放大信号对应的电压组U1=47.8V；U2 =22.0V；U3 =48.3V；U4 =47.7V施加到自适应变焦物镜组，内部四个液体透镜曲率分别随之发生变化。经过反馈调节后的光线通过玻璃透镜和人眼晶状体汇聚至视网膜。至此，人眼观察到系统完成的四级放大图像，如附图3所示。
附图4是不同放大信号驱动自适应透镜组控制模组输出对应的工作电压组改变液体透镜焦距以实现不同放大倍率的坐标图。

Claims (4)

1.一种非接触式自适应变焦望远系统，包括：自适应变焦物镜组、目镜、分光棱镜、自适应透镜组控制模组、人眼识别模，其特征在于，人眼识别模组可自动识别人眼变化信息并区分和输出放大等级；自适应透镜组控制模组可实现存储和输出多组电压的能力；自适应变焦物镜组是由玻璃透镜和自适应透镜组成且可在施加不同电压下改变焦距的物镜系统。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式自适应变焦望远系统，其特征在于，人眼识别模组可采用瞳孔识别、眼球追踪、眨眼识别等方式。
3.根据权利要求1所述的一种非接触式自适应变焦望远系统，其特征在于，变焦物镜组内自适应透镜个数2-6个。
4.根据权利要求1所述的一种非接触式自适应变焦望远系统，其特征在于，自适应透镜可采用电湿润、介电力、电磁力等方式驱动。
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