CN209978876U - 夜视水准仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及测绘技术领域，具体公开了夜视水准仪，包括外壳、水准器和基座，外壳和水准器均固定连接在基座上，外壳内包括光学系统，光学系统包括依次排列的物镜组、调焦透镜组、分划板和目镜组，其特征在于：还包括前透镜和图像增强单元，前透镜位于物镜组的光路前方，图像增强单元位于物镜组和调焦透镜组之间的光路上。本方案通过了设置前透镜和图像增强单元解决了现有技术中水准仪在晚上因光线较弱不便于进行观测作业的问题。

Description

夜视水准仪

技术领域

本实用新型涉及测绘技术领域，具体是夜视水准仪。

背景技术

随着工业与民用建筑业、高速铁路的快速发展，各种复杂而大型的工程建筑物日益增多，改变了地面原有的状态；以高速铁路为例，由于铁路轨道的重量、动车组的重量和地面原有状态的改变，使得高速铁路受载荷而被扰动，引起铁路轨道的沉降，现有技术中对于沉降情况观测主要采用条码尺搭配水准仪进行。

现有技术中专利公告号为CN201852572U的中国实用新型专利就公开了一种激光测距数字水准仪，该水准仪包括望远镜光学系统和激光发射接收测距系统，使用时，条码尺反射的光被望远镜光学系统捕获，进而将条码尺上的标尺图像显示到望远镜光学系统的划分板上，供人们通过目镜组查看到标尺上的信息，与此同时激光发射接收测距系统将望远镜光学系统获取的标尺图像转化为电信号，电信号经过外接的电子信息系统能够直观地显示水准仪测量的情况。

现有技术中的测量只能在光线充足的情况下进行测量，只有足够充足的光线才能被望远镜光学系统所捕获；然而在许多情况下，晚上测量更符合实际需求；比如，高速铁路白天运营无法观测，只有在晚上动车组全部停运的情况下才能进行上轨观测，但因为条码尺和水准仪在观测期间光线太弱，水准仪无法进行观测、读数及记录，为了保证晚上对沉降的观测依然进行，势必需要增设灯光便于观测，但如此一来造成了人力、物力和财力的浪费。

实用新型内容

本实用新型意在提供夜视水准仪，以解决现有技术中的水准仪在晚上因光线较弱不便于进行观测作业的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的基础方案如下：

夜视水准仪，包括外壳、水准器和基座，外壳和水准器均固定连接在基座上，外壳内设有光学系统，光学系统包括依次排列的物镜组、调焦透镜组、分划板和目镜组，还包括前透镜和图像增强单元，前透镜位于物镜组的光路前方，图像增强单元位于物镜组和调焦透镜组之间的光路上。

相比于现有技术的有益效果：

本方案的夜视水准仪在使用时，从标尺上获取的光线、环境中的光线和近红外线通过前透镜捕捉后进入到物镜组中被聚焦成像，物镜组成像产生的图像经过图像增强单元使得图像得以增强，增强的图像经过调焦透镜组后显示在分划板上，观察者通过目镜组能看到分划板上呈现的清晰图像；相比于现有技术，前透镜的存在不仅能捕获标尺上的光线，还能将环境中的光线和近红外线进行捕捉，增强了光线的获取能力，同时被捕获的光线经过图像增强单元被进一步增强，使得夜晚观测作业能够进行，且不需要特意修建灯光，节约了人力、物力和财力。

进一步，图像增强单元依次包括光电阴极板、微通道板和荧光屏，光电阴极板位于物镜组后方，荧光屏位于调焦透镜组的前方，微通道板连接有电源。

有益效果:从标尺条码上获取的光线通过前透镜捕捉后进入到物镜组中被聚焦，物镜组成像产生的图像经过光电阴极板，进而使得物镜组成像后的光子被转化为电子(转换过程排列方式不变)，电子进入被电源施加高压的微通道板的微通道内，电子通过微通道时，因高压的存在，电子在微通道内来回碰撞进而释放出数以千万倍的带有能量的电子，释放出来的电子撞击到荧光屏上，因整个过程中电子与光子的排列方式相同，因而带有能量的电子使得荧光屏上的磷光质被激发而释放出光子，这些光子形成绿色荧光图像也即标尺条码上显示的数值，该图像经过调焦透镜组并显示到分划板上，观察者可以通过目镜组观察到图像。

前透镜的存在能够增强对环境光线和近红外线的捕捉，使得更多的光线进入到物镜组中，并通过带光电阴极板和微通道板的图像增强单元得到肉眼可见的图像，满足了夜间进行观测作业的需求。

进一步，光学系统还包括位于调焦透镜组和分划板之间的补偿器；在光线经过前透镜、物镜组后，光线已经经过了多次的反射，同时也必不可少的产生了折射，补偿器的存在能够消除折射所产生的色散，进而增强图像的明暗程度，便于观察者观察到更加清晰的图像。

进一步，所述补偿器为阿贝棱镜；采用具有三次反射功能的阿贝棱镜，使得消除色散的效果好。

进一步，所述阿贝棱镜由三块棱镜组成；相比于一块重火石玻璃制作的阿贝棱镜，本方案中阿贝棱镜由三块棱镜组成，在达到相同功能的同时，其成本更低。

进一步，光学系统还包括分光镜和探测器，分光镜位于补偿器和分划板之间，探测器用于捕获分光镜产生的光信号并将光信号转换成电信号进行储存。

有益效果:分光镜将图像分成相同的两份，一份继续向后到达分划板上便于观察者观察，另一份图像向上反射到探测器上，并被探测器将光信号并将光信号转换成电信号进行储存，实现了光电转换并将数据进行了存储，代替了人工记录观测情况，因而更加方便。

进一步，所述探测器为CCD探测器；技术成熟、精准度更高。

进一步，所述分光镜包括两块45°直角三棱镜；结构简单，成本低。

进一步，所述物镜组包括两块物镜，两块物镜分别是凸透镜和凹透镜；凸透镜位于凹透镜前方，通过凸透镜和凹透镜的组合起到修正色差的作用。

进一步，所述调焦透镜组包括固定在外壳内的固定透镜和能够在外壳内移动的移动透镜；通过固定透镜和移动透镜，便于焦距的调节。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的示意图；

图2为本实用新型实施例二的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：前透镜1、物镜组2、调焦透镜组3、补偿器4、分划板5、目镜组6、光电阴极板7、微通道板8、荧光屏9、分光镜10、探测器11。

实施例一

实施例一基本如附图1所示：

夜视水准仪，包括外壳、气泡式水准器和基座，外壳和气泡式水准器均通过螺钉固定连接在基座上，外壳内设有前透镜1、光学系统和图像增强单元，光学系统包括依次排列的物镜组2、调焦透镜组3、补偿器4、分划板5和目镜组6，前透镜1位于物镜组2前方，图像增强单元位于物镜组2和调焦透镜组3之间的光路上。

图像增强单元依次包括光电阴极板7、微通道板8和荧光屏9，光电阴极板7位于物镜组2的后方，光电阴极板7采用透射型的光电阴极板7，光电阴极板7为涂有感光化合物的带电电极(光电阴极板7所带的电来自于夜视水准仪内安装有的电池，电池与光电阴极板7的连接为现有技术，在此不做说明)，当光电阴极板7被光照射后，由于光电阴极板7的光电效应，光电阴极板7将吸收的光信号转换为电信号，荧光屏9位于调焦透镜组3的前方，荧光屏9为带有磷光质的荧光屏9，微通道板8电连接有高压电源(如采用品牌：咸阳威思曼，型号：MMA，输入电压为12±0.5V，输出电压为：0.8-1.5KV，输出功率为0.5W-2W,名称为：微通道板探测高压电源模块，其尺寸仅为30x15x12mm，纹波小于10mV输入电压可由夜视水准仪内安装的电池来提供，电池与高压电源模块的连接为现有技术，在此不做说明)。

物镜组2包括两块物镜，两块物镜分别是凸透镜和凹透镜，凸透镜位于凹透镜与前透镜1之间的光路上。

调焦透镜组3包括固定在外壳内的固定透镜和能够相对外壳左右移动的移动透镜，通过人工移动透镜实现焦距的调节。

补偿器4为阿贝棱镜，阿贝棱镜由三块棱镜组成。

具体实施过程如下：

从标尺条码上获取的光线、环境光线和近红外光被前透镜1捕捉后进入到物镜组2中被聚焦，物镜组2成像产生的图像经过光电阴极板7，进而使得物镜组2成像后的光子被转化为电子(转换过程排列方式不变)，电子进入被高压电源施加高压的微通道板8的微通道内，电子通过微通道时，因高压的存在，电子在微通道内来回碰撞进而释放出数以千万倍的带有能量的电子，释放出来的电子撞击到荧光屏9上，因整个过程中电子与光子的排列方式相同，因而带有能量的电子使得荧光屏9上的磷光质被激发而释放出光子，这些光子形成绿色荧光图像也即标尺条码上显示的数值，该图像经过调焦透镜组3和补偿器4并显示到分划板5上，观察者可以通过目镜组6观察到图像；保证了在不需要特意修建灯光的情况下，夜晚观测作业依然能够进行，节约了人力、物力和财力。

实施例二

实施例二基本如附图2所示，实施例二在实施例一的基础上还增加了分光镜10和探测器11，分光镜10位于补偿器4和分划板5之间，探测器11用于捕获分光镜10产生的光信号并将光信号转换成电信号进行储存；探测器11为CCD探测器11；分光镜10包括两块45°直角三棱镜，探测器11位于分光镜10的正上方。

具体实施过程如下：

在实施例一中通过补偿器4的图像在经过分光镜10时，分光镜10将图像分成相同的两份，一份继续向后到达分划板5上便于观察者观察，另一份图像向上反射到探测器11上，并被探测器11将光信号并将光信号转换成电信号进行储存，实现了光电转换并将数据进行了存储，代替了人工记录观测情况，因而更加方便。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.夜视水准仪，包括外壳、水准器和基座，外壳和水准器均固定连接在基座上，外壳内设有光学系统，光学系统包括依次排列的物镜组、调焦透镜组、分划板和目镜组，其特征在于：还包括前透镜和图像增强单元，前透镜位于物镜组的光路前方，图像增强单元位于物镜组和调焦透镜组之间的光路上。

2.根据权利要求1所述的夜视水准仪，其特征在于：图像增强单元依次包括光电阴极板、微通道板和荧光屏，光电阴极板位于物镜组后方，荧光屏位于调焦透镜组的前方，微通道板连接有电源。

3.根据权利要求2所述的夜视水准仪，其特征在于：光学系统还包括位于调焦透镜组和分划板之间的补偿器。

4.根据权利要求3所述的夜视水准仪，其特征在于：所述补偿器为阿贝棱镜。

5.根据权利要求4所述的夜视水准仪，其特征在于：所述阿贝棱镜由三块棱镜组成。

6.根据权利要求2所述的夜视水准仪，其特征在于：光学系统还包括分光镜和探测器，分光镜位于补偿器和分划板之间，探测器用于捕获分光镜产生的光信号并将光信号转换成电信号进行储存。

7.根据权利要求6所述的夜视水准仪，其特征在于：所述探测器为CCD探测器。

8.根据权利要求6所述的夜视水准仪，其特征在于：所述分光镜包括两块45°直角三棱镜。

9.根据权利要求1所述的夜视水准仪，其特征在于：所述物镜组包括两块物镜，两块物镜分别是凸透镜和凹透镜。

10.根据权利要求1所述的夜视水准仪，其特征在于：所述调焦透镜组包括固定在外壳内的固定透镜和能够在外壳内移动的移动透镜。

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