CN114935816A - 激光测距单眼望远镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光测距单眼望远镜，涉及光学技术领域，包括壳体、物镜/物镜组、目镜/目镜组、激光接收凸透镜、等腰直角棱镜、平面反射镜、棱镜/棱镜组、显示装置、照明装置、数据处理单元、激光发射系统和激光接收系统。显示装置安装在目镜/目镜组的焦平面处，以使观察者通过目镜/目镜组和物镜/物镜组同时观察到物像和所述物像的方位参数值；在所述壳体内设有可打开或关闭、用于照亮显示装置以便查看方位参数值的照明装置；壳体内还设有用于感测待测物光线强度的照度计，照明装置根据所述照度计的感测结果自动打开或自动关闭。本发明具有望远效果好，测距方便，可适应不同光照环境的优点。

Description

激光测距单眼望远镜

本发明是发明名称为“激光测距单眼望远镜”的分案申请，其中，母案的申请号为201710258149.3，申请日为2017.04.19。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别是涉及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T，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也即S。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。

目前市面的望远镜功能单一，具有测距功能的望远镜又难以适应不同的光照环境，例如，在光照条件不够好的环境中观察时，无法清楚的看到检测参数；再者，由于机构设计不够合理，其机构较为复杂，望远系统、激光发射及激光接收都通过独立的系统来完成，制造成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光测距单眼望远镜，可适应不同照度环境，同时使得激光发射和物镜望远共用一部分光路，有效节省了成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种激光测距单眼望远镜，包括壳体、物镜/物镜组、目镜/目镜组、激光接收凸透镜、等腰直角棱镜、平面反射镜、棱镜/棱镜组、显示装置、照明装置、数据处理单元、激光发射系统和激光接收系统；

所述壳体内的一侧设置单眼目镜筒，所述壳体内的另一侧设置望远物镜筒和激光接收镜筒；所述目镜/目镜组安装在所述单眼目镜筒内，所述物镜/物镜组安装在所述望远镜物筒内，所述激光接收凸透镜安装在所述激光接收镜筒内；

所述物镜/物镜组的光轴、所述目镜/目镜组的光轴和所述激光接收凸透镜的光轴相互平行；所述物镜/物镜组与所述目镜/目镜组通过所述棱镜/棱镜组连通光路；所述棱镜/棱镜组与所述目镜/目镜组之间设有所述等腰直角棱镜和所述平面反射镜；

所述激光发射系统通过所述棱镜/棱镜组转向后由所述物镜/物镜组射出激光；所述激光接收系统还包括激光感应接收器；所述激光接收凸透镜将待测物反射的激光汇聚至所述激光感应接收器上；

所述显示装置安装在所述目镜/目镜组的焦平面处，以使观察者通过所述目镜/目镜组和所述物镜/物镜组同时观察到物像和所述物像的方位参数值；所述显示装置用于显示经所述数据处理单元处理得出的待测物方位参数值，所述显示装置为全透型液晶显示器；

在所述壳体内设有可打开或关闭、用于照亮所述显示装置以便查看方位参数值的所述照明装置；所述壳体内还设有用于感测待测物光线强度的照度计，所述照明装置根据所述照度计的感测结果自动打开或自动关闭。

可选地，所述激光发射系统包括激光器和激光扩束镜；

所述激光扩束镜设置在所述激光器与所述棱镜/棱镜组之间，所述激光器发射的激光通过所述激光扩束镜扩束后，经所述棱镜/棱镜组转向，由所述物镜/物镜组射出。

可选地，所述平面反射镜为半透镜。

可选地，所述棱镜组包括别汉屋脊棱镜组和楔形棱镜，所述别汉屋脊棱镜组包括半五角棱镜和施密特屋脊棱镜；

所述楔形棱镜胶合安装在所述半五角棱镜的一侧，待测物所反射的光依次经所述物镜/物镜组、所述半五角棱镜、所述施密特屋脊棱镜、所述等腰直角棱镜及所述平面反射镜后成像在所述焦平面上；

所述激光器发出的激光经过所述激光扩束镜扩束后再通过所述半五角棱镜转向并由所述物镜/物镜组射出。

可选地，所述激光测距单眼望远镜还包括分光膜；所述分光膜覆设于楔形棱镜与半五角棱镜的胶合面上；

所述分光膜用于防止激光进入、允许白光进入所述目镜/目镜组。

可选地，所述激光测距单眼望远镜还包括电源模块；

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。

可选地，所述显示装置为R-PDLC液晶显示屏。

可选地，所述照明装置为LED照明灯。

可选地，所述照明装置的开闭方式还包括：采用手动开关打开或关闭。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种激光测距单眼望远镜，设置全透式的显示装置，且显示装置位于焦平面处，观察者可同时观察到物像及显示装置上的参数值数据；设置照明装置，在晚上或光线较暗的情况下根据照度计的感测结果可以自动打开照明装置，使R-PDLC上显示亮色的参数值，实现白天与晚上都能清晰看到测距值；当待测环境光够亮时，根据照度计的感测结果可以自动关闭照明装置使设备合理用电，保证续航能力。本发明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。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的结构示意图。

图1是本发明激光测距单眼望远镜的光学结构立体示意图；

图2是本发明激光测距单眼望远镜的结构示意图；

图3是本发明激光测距单眼望远镜的望远光路示意图；

图4是本发明激光测距单眼望远镜的激光发射光路示意图；

图5是本发明激光测距单眼望远镜的激光接收光路示意图；

图6是本发明激光测距单眼望远镜的立体结构示意图。

符号说明：

1-壳体，2-等腰直角棱镜，3-目镜组，4-平面反射镜，5-照度计，500-棱镜组，51-半五角棱镜，52-施密特屋脊棱镜，53-楔形棱镜，6-电源模块，7-激光器，8-激光扩束镜，9-激光接收凸透镜，10-显示装置，11-激光感应接收器，12-物镜组，13-焦平面，14-单眼镜筒，15-望远镜筒，16-激光接收镜筒，17-照明装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图6所示，本实施例提供的一种激光测距单眼望远镜，包括壳体1，壳体1内设有电源模块6，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，主控模块单元。

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。还包括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为全透型液晶显示器。优选采用R-PDLC液晶显示屏，根据实际需要，也可设置为其它具有透光性能的液晶显示器。

显示装置10安装在所述望远系统的焦平面13处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，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。电源模块可以是通过电池盒安装电池来构成，一般来说选用可充电电池较好，例如镍铬充电电池，镍氢充电电池，锂充电电池等。电源模块可以设置为分体式的，也可固定设置在壳体1上。本发明所致的待测物方位参数一般是指被观测目标的相对距离，高度，角度及相对速度。

特别地，在本发明中，在壳体1内设有可打开或关闭、用于照亮显示装置10以便查看方位参数值的照明装置17，照明装置17优选为LED照明灯；壳体1内还设有用于感测待测物光线强度的照度计5，照明装置根据照度计5的感测结果自动打开或自动关闭，一般来说，当照度计所感测到的光线强度低于设定值时，控制模块会发出指令打开LED照明灯，当照度计所感测到的光线强度高于设定值时，控制模块会发出指令关闭LED照明灯，这样便实现白天与晚上都能测距，同时也可有效地控制电能的使用，保证设备的续航能力。当然，对于LED照明灯的控制也可以是手动开关的方式。

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，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。

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9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9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。

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。

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，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。

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。

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。

电源模块6包括设于壳体1内用于安装电池的电池盒。

相对于现有技术，本发明还具有如下优点：

(1)本发明中，用PMMA材料制成的激光扩束镜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。

(2)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对人眼造成伤害。

(3)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，材料使用折射率比H-K9L等常用光学玻璃的折射率更大一些的BaK7玻璃材料，从而更有利于发生全反射提高光学效率。

(4)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。

(5)在本发明中，主要是提供一种在各种光照条件下方便同时观察待测物及其方位参数的光学观察及检测系统，对其有主要技术贡献的特征在于各种光学元件和与之配合的技术特征，对于安装这些零部件的外壳则可以是灵活多变的，不应局限于附图所示的结构，在对本发明的工作原理做出详细的说明后，这些光学元件及与之配合的其它零件的安装位置可以是多样化的，在此无需详细描述。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种激光测距单眼望远镜，其特征在于，包括壳体、物镜/物镜组、目镜/目镜组、激光接收凸透镜、等腰直角棱镜、平面反射镜、棱镜/棱镜组、显示装置、照明装置、数据处理单元、激光发射系统和激光接收系统；

所述壳体内的一侧设置单眼目镜筒，所述壳体内的另一侧设置望远物镜筒和激光接收镜筒；所述目镜/目镜组安装在所述单眼目镜筒内，所述物镜/物镜组安装在所述望远物镜筒内，所述激光接收凸透镜安装在所述激光接收镜筒内；

所述物镜/物镜组的光轴、所述目镜/目镜组的光轴和所述激光接收凸透镜的光轴相互平行；所述物镜/物镜组与所述目镜/目镜组通过所述棱镜/棱镜组连通光路；所述棱镜/棱镜组与所述目镜/目镜组之间设有所述等腰直角棱镜和所述平面反射镜；

所述激光发射系统通过所述棱镜/棱镜组转向后由所述物镜/物镜组射出激光；所述激光接收系统还包括激光感应接收器；所述激光接收凸透镜将待测物反射的激光汇聚至所述激光感应接收器上；

所述显示装置安装在所述目镜/目镜组的焦平面处，以使观察者通过所述目镜/目镜组和所述物镜/物镜组同时观察到物像和所述物像的方位参数值；所述显示装置用于显示经所述数据处理单元处理得出的待测物方位参数值，所述显示装置为全透型液晶显示器；

在所述壳体内设有可打开或关闭、用于照亮所述显示装置以便查看方位参数值的所述照明装置；所述壳体内还设有用于感测待测物光线强度的照度计，所述照明装置根据所述照度计的感测结果自动打开或自动关闭。

2.根据权利要求1所述的激光测距单眼望远镜，其特征在于，所述激光发射系统包括激光器和激光扩束镜；

所述激光扩束镜设置在所述激光器与所述棱镜/棱镜组之间，所述激光器发射的激光通过所述激光扩束镜扩束后，经所述棱镜/棱镜组转向，由所述物镜/物镜组射出。

3.根据权利要求1所述的激光测距单眼望远镜，其特征在于，所述平面反射镜为半透镜。

4.根据权利要求1所述的激光测距单眼望远镜，其特征在于，所述棱镜组包括别汉屋脊棱镜组和楔形棱镜，所述别汉屋脊棱镜组包括半五角棱镜和施密特屋脊棱镜；

所述楔形棱镜胶合安装在所述半五角棱镜的一侧，待测物所反射的光依次经所述物镜/物镜组、所述半五角棱镜、所述施密特屋脊棱镜、所述等腰直角棱镜及所述平面反射镜后成像在所述焦平面上；

所述激光器发出的激光经过所述激光扩束镜扩束后再通过所述半五角棱镜转向并由所述物镜/物镜组射出。

5.根据权利要求4所述的激光测距单眼望远镜，其特征在于，所述激光测距单眼望远镜还包括分光膜；所述分光膜覆设于楔形棱镜与半五角棱镜的胶合面上；

所述分光膜用于防止激光进入、允许白光进入所述目镜/目镜组。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的激光测距单眼望远镜，其特征在于，所述激光测距单眼望远镜还包括电源模块；

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。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的激光测距单眼望远镜，其特征在于，所述显示装置为R-PDLC液晶显示屏。

8.根据权利要求7所述的激光测距单眼望远镜，其特征在于，所述照明装置为LED照明灯。

9.根据权利要求1所述的激光测距单眼望远镜，其特征在于，所述照明装置的开闭方式还包括：采用手动开关打开或关闭。

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