JP2023547030A

JP2023547030A - 二等辺プリズムに基づく複合プリズム及びそのレーザー測距望遠鏡

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Publication number: JP2023547030A
Application number: JP2023516196A
Authority: JP
Inventors: 杰朱; 明暁高
Original assignee: Chongqing Hylon Co Ltd
Current assignee: Chongqing Hylon Co Ltd
Priority date: 2020-09-10
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2023-11-09
Also published as: EP4198582A1; CN114730025B; US20230359014A1; EP4198582A4; AU2020467090A1; CN114730025A; AU2020467090A9; WO2022052000A1

Abstract

【課題】二等辺プリズムに基づく複合プリズム及びそのレーザー測距望遠鏡を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、二等辺プリズムに基づく複合プリズム及びそのレーザー測距望遠鏡を開示する。本発明の複合プリズムは、第１プリズムと、第２プリズムと、第３プリズムと、補償プリズムとを備える。第１プリズムは、３つの反射面を有する二等辺プリズムを用い、第２プリズムはダハプリズムを用い、第３プリズムはハーフペンタプリズムを用い、補償プリズムはくさび型プリズムを用いる。該複合プリズムを通じて観望系、レーザー投光系、レーザー受光系、照準及び表示系を合理的に組み合わせて、望遠鏡の性能及び構造形態が多様化し、体積も小さく、持ち運びに便利である。

Description

本発明は、望遠測距分野に関し、特に、二等辺プリズムに基づく複合プリズム、及び該複合プリズムを使用したレーザー測距望遠鏡に関する。

現在の望遠鏡は、ファッショナブルな民生品ではなく、観望に使用され、一部の望遠鏡にはレーザー光を高速で発射して対象物までの距離及び対象物までの速度を測定するなどの機能もあり、不可欠な測定ツールになっている。特許文献１及び特許文献２で開示されている双眼型測距望遠鏡のプリズムペアの第１プリズムはいずれも２つの反射面しか有しておらず、これにより決定される光束の伝搬方向は、レーザー発射器及びレーザー受光器と投影機の設置に役立たない。レーザー発射器及びレーザー受光器は、望遠鏡の鏡筒の中心軸に近い側に取り付けることが難しいことから、測距望遠鏡の構造形態及び機能の多様性を制限してきた。

中国特願第ＣＮ１０５８０６３０８Ａ号公報中国特願第ＣＮ１０７２１９６２１Ａ号公報

構造がコンパクトで、体積が小さく、機能と構造形態が多様な測距望遠鏡を得るため、本発明は、二等辺プリズムに基づく複合プリズム、及び該複合プリズムを使用したレーザー測距望遠鏡を提供する。

上記目的を達成するため、本発明は、以下の技術的手段を採用している。

第１プリズムと、第２プリズムと、第３プリズムとを備えた二等辺プリズムに基づく複合プリズムであって、前記第１プリズムは、３つの反射面を有する二等辺プリズムを用い、第２プリズムはダハプリズムを用い、第３プリズムはハーフペンタプリズムを用い、第３プリズムの第３面IIIは第１プリズムの第３面Iと貼り合わせ、貼り合わせ面に分光膜がコーティングされ、第１波長の光は、第１プリズムの第１面Iから入射し、第１プリズムの第２面I、第３面I及び第１面Iで順次反射された後、第１プリズムの第２面Iから出射し、第２プリズムの第１面IIに入射し、さらに第２プリズムのダハ面及び第１面IIで反射され、第３面IIから射出する。

さらに、上記の技術的手段は、補償プリズムをさらに備え、前記補償プリズムの第２面IVは第３プリズムの第２面IIIと貼り合わせ、貼り合わせ面に分光膜がコーティングされ、第２波長の光は、第１プリズムの第１面Iから入射し、第１プリズムの第２面Iで反射され、第３面Iを通過して第３プリズムに入射し、さらに第３プリズムの第２面IIIで反射され、第３プリズムの第１面IIIから射出する。

前記第２波長の光は、第３プリズムの第１面IIIから入射し、第３プリズムの第２面IIIで反射された後、第３面IIIを経由して第１プリズムに入射し、第１プリズムの第２面Iで反射された後、第１プリズムの第１面Iから射出する。

さらに、本発明の補償プリズムは、このように設置することもでき、補償プリズムの第２面IVは第１プリズムの第３面Iと貼り合わせ、補償プリズムの第１面IVは第３プリズムの第３面IIIと貼り合わせ、補償プリズムと第３プリズムとの貼り合わせ面は第２波長の光束の光軸に対して垂直な面となる。

上記複合プリズムを使用したレーザー測距望遠鏡であって、対物レンズと、接眼レンズと、レーザー装置と、レーザー受光器と、投影機とも備える。前記レーザー装置及びレーザー受光器は、第２波長の光が第３プリズムに入射／出射する光路上に設けられる。

対物レンズ、複合プリズム及び接眼レンズで望遠鏡を構成する。レーザー装置、複合プリズム及び対物レンズでレーザー投光系を構成する。対物レンズ、複合プリズム及びレーザー受光器でレーザー受光系を構成する。投影機は、反射鏡とレンズとから成る。ディスプレイは、第１プリズムの側面に配置される。

ディスプレイは、レーザー測距望遠鏡のレチクルパターン及び測定情報を表示するために用いられる。ディスプレイから出射された第３波長の光は、第１反射鏡で反射された後でレンズを通過し、次に第２反射鏡で反射されて右鏡筒の補償プリズムに入射し、さらに補償プリズム及び第３プリズムを通過して第１プリズムに入射してから第１プリズムの第１波長の光束に合流し、最後に右鏡筒の対物レンズの焦点面位置にディスプレイの画像を形成する。

物体からの第１波長の光は、対物レンズから望遠鏡に入射し、複合プリズムによって像を正立にした後、物体を対物レンズの焦点面位置に結像する。右鏡筒内での物体の結像は、上記ディスプレイの画像と重ねる。さらに接眼レンズを通じてズームインして、物体への観望と照準を実現する。

レーザー装置からの第２波長の光は、第３プリズムの第１面IIIからレーザー投光系に入射する。対物レンズでコリメートされた後、望遠鏡で狙った物体に向けて発射する。

被照準物で反射された第２波長の光は、別の鏡筒の対物レンズによって集光されてレーザー受光系に入射する。レーザー測距望遠鏡は、レーザー光を物体に発射してからレーザー光を受光するまでの過程により物体距離を計算し、上記ディスプレイを介して関連情報を表示する。

上記測距望遠鏡が投影機を使用しない場合、接眼レンズと複合プリズムとの間にレチクル表示ミラーを設けることができる。レチクル表示ミラーは、透過型のＬＣＤ或いはＯＬＥＤである。投影機のディスプレイを夜間にＬＣＤレチクル表示ミラーを照らすために使用される光源に置換する。

補償プリズムを第１プリズムと第３プリズムとの間に貼り合わせ、補償プリズムと第１プリズムとの貼り合わせ面に第１波長の光を反射すると共に第２と第３波長の光を透過する分光膜がコーティングされる。補償プリズムと第３プリズムとの貼り合わせ面を第２波長の光の光軸に垂直にさせる。第３プリズム及び補償プリズムは、異なるガラス材料を用いることができる。第３プリズムの第２面IIIが非貼り合わせ面となり、反射膜又は分光膜をコーティングする必要がないため、さらに第２波長の光伝搬効率を向上させることができる。

レーザー測距望遠鏡の光学系において、二等辺プリズムに基づく複合プリズムは、観望系、レーザー投光系、レーザー受光系、照準及び表示系を合理的に組み合わせて、レーザー装置及びレーザー受光器をどちらも望遠鏡の中心軸に近い側に取り付けさせることができることから、レーザー測距望遠鏡の性能及び構造形態が多様化し、体積も減少する。

本発明の双眼レーザー測距望遠鏡の光学系を示す概略図である。本発明の複合プリズム及び投影機を示す概略図である。ＬＣＤレチクル表示ミラーを有効にした双眼レーザー測距望遠鏡の光学系を示す概略図である。単眼レーザー測距望遠鏡の光学系を示す概略図である。

図１、図２を参照されたい。双眼測距望遠鏡であって、２つの対物レンズ６と、２つの接眼レンズ１と、２つの複合プリズムと、レーザー装置７と、レーザー受光器８と、投影機とを備える。これらは、複合プリズムを介して組み合わせて双眼測距望遠鏡の光学系になる。

前記複合プリズムは、第１プリズム２と、第２プリズム３と、第３プリズム４と、補償プリズム５とを備え、前記第１プリズム２は二等辺プリズムを用い、第２プリズム３はダハプリズムを用い、第３プリズム４はハーフペンタプリズムを用い、補償プリズム５はくさび型プリズムを用いる。第３プリズム４の第３面III４０３は、第１プリズム２の第３面I２０３と貼り合わせ、貼り合わせ面に第１波長の光を反射すると共に第２波長の光と第３波長の光を透過する分光膜がコーティングされる。補償プリズム５の第２面IV５０２は、第３プリズム４の第２面III４０２と貼り合わせ、貼り合わせ面に第２波長の光を反射すると共に第３波長の光を透過する分光膜がコーティングされる。補償プリズム５の第１面IV５０１は、第３波長の光束の光軸に対して垂直である。

対物レンズ、複合プリズム及び接眼レンズで１つの単眼望遠鏡を構成する。２つの単眼望遠鏡を並置し、中心軸の連結を介して２つの鏡筒の光軸を平行にさせることで、双眼望遠鏡を構成する。一方の鏡筒において、レーザー装置、複合プリズム及び対物レンズでレーザー投光系を構成し、レーザー投光系は複合プリズム及び対物レンズを望遠鏡と共有する。他方の鏡筒において、対物レンズ、複合プリズム及びレーザー受光器でレーザー受光系を構成し、レーザー受光系は、対物レンズ及び複合プリズムを該単眼望遠鏡と共有する。投影機は、ディスプレイ９－１と、第１反射鏡９－２と、第２反射鏡９－４と、レンズ９－３とから成る。第１反射鏡９－２、第２反射鏡９－４及びレンズ９－３は、右鏡筒の複合プリズムの底部に配置され、ディスプレイ９－１は右鏡筒の複合プリズムの側面に配置される。

投影機のディスプレイ９－１から出射された第３波長の光は、第１反射鏡９－２で反射された後でレンズ９－３を通過し、次に第２反射鏡９－４で反射されて右側鏡筒の補償プリズム５に入射し、さらに補償プリズム５、第３プリズム４の第３面III４０３を通過して第１プリズム２に入射してから第１プリズム２の第１波長の光束に合流し、最後に右鏡筒の対物レンズ焦点面位置（図１のＦで示した位置）にディスプレイの画像を形成し、該画像にはレーザー測距望遠鏡のレチクルパターンと測定情報を表示するためのパターンが含まれる。

物体からの第１波長の光は、対物レンズ６から望遠鏡に入射してから第１プリズム２の第１面I２０１に入射し、第１プリズム２の第２面I２０２及び第３面I２０３で反射された後、さらに第１面I２０１で反射されて第２面I２０２から出射し、その後第２プリズム３に入射し、第２プリズムのダハ面３０２及び第１面II３０１で順次反射され、第３面II３０３から射出し、物体を対物レンズの焦点面位置に結像し、右鏡筒内での物体の結像は、上記ディスプレイの画像と重ねる。さらに接眼レンズを通じてズームインして、物体への観望と照準を実現する。

レーザー装置からの第２波長の光は、第３プリズム４の第１面III４０１から入射し、第３プリズム４の第２面III４０２で反射された後、第３面III４０３を経由して第１プリズム２に入射し、第１プリズム２の第２面I２０２で反射された後該プリズムの第１面I２０１から出射し、さらに対物レンズでコリメートされた後、望遠鏡で狙った物体に向けて発射する。

被照準物で反射された第２波長の光は、別の鏡筒の対物レンズによって集光されて第１プリズム２の第１面I２０２から入射し、第１プリズム２の第２面I２０２で反射され、第３面I２０３を通過して第３プリズム４に入射し、第３プリズム第２面III４０２で反射されて、該プリズムの第１面III４０１から射出してレーザー受光器に入射する。レーザー測距望遠鏡は、レーザー光を物体に発射してからレーザー光を受光するまでの過程により物体距離を計算し、上記ディスプレイを介して関連情報を表示する。次に接眼レンズを通じてディスプレイの投影画像を観察して関連の情報を取得する。

図３を参照すると、レーザー測距望遠鏡は、右鏡筒の接眼レンズ１と複合プリズムとの間にレチクル表示ミラー１０が設けられる。レチクル表示ミラー１０は、透過型ＬＣＤレチクル表示ミラー又はＯＬＣＤレチクル表示ミラーを用い、対物レンズの焦点面位置に取り付けられる。

複合プリズム内の補償プリズム５の第２面IV５０２は、第１プリズム２の第３面I２０３と貼り合わせ、貼り合わせ面に第１波長の光を反射すると共に第２と第３波長の光を透過する分光膜がコーティングされる。補償プリズム５の第１面IV５０１は、第３プリズム４の第３面III４０３と貼り合わせ、この貼り合わせ面は第２波長の光束の光軸に対して垂直である。第３プリズム４は、補償プリズム５とは異なるガラス材料を用いることができる。

この時ディスプレイを照明光源９－１に置換した後、投影機は、照明装置に変えられる。照明光源９－１から出射された第３波長の光は、第１反射鏡９－２で反射された後でレンズ９－３を通過し、次に第２反射鏡９－４で反射されて右側鏡筒の第３プリズム４に入射し、さらに補償プリズム５を通過してから第１プリズム２に入射してから第１プリズム２の第１波長の光束に合流し、ＬＣＤレチクル表示ミラーに夜間照明を提供する。

物体からの第１波長の光は、対物レンズ６から望遠鏡に入射してから第１プリズム２の第１面I２０１に入射し、第１プリズム２の第２面I２０２及び第３面I２０３で反射された後、さらに第１面I２０１で反射されて第２面I２０２から出射し、その後第２プリズム３に入射し、第２プリズムのダハ面３０２及び第１面II３０１で順次反射され、第３面II３０３から射出し、物体を対物レンズの焦点面位置に結像する。右鏡筒内での物体の結像は、レチクル表示ミラーと重ねる。さらに接眼レンズを通じてズームインして、物体への観望と照準を実現する。

レーザー装置からの第２波長の光は、第３プリズム４の第１面III４０１から入射し、第３プリズム４の第２面III４０２で反射された後、第３面III４０３を経由して補償プリズム５に入射し、補償プリズム５を通過して第１プリズム２に入射し、第１プリズム２の第２面I２０２で反射された後該プリズムの第１面I２０１から出射し、さらに対物レンズでコリメートされた後、望遠鏡で狙った物体に向けて発射する。

被照準物で反射された第２波長の光は、別の鏡筒の対物レンズによって集光されて第１プリズム２の第１面I２０２から入射し、第１プリズム２の第２面I２０２で反射され、第３面I２０３を通過して補償プリズム５に入射し、さらに補償プリズム５を通過して第３プリズム４に入射し、第３プリズム第２面III４０２で反射されて、該プリズムの第１面III４０１から射出してレーザー受光器に入射する。

レーザー測距望遠鏡は、レーザー光を物体に発射してからレーザー光を受光するまでの過程により物体距離を計算し、測定情報をレチクル表示ミラーに表示する。接眼レンズを通じてレチクル表示ミラーを観察して関連の情報を取得する。

図４を参照すると、単眼観測レーザー測距望遠鏡の光学系である。本発明の双眼レーザー測距望遠鏡に適用する技術は、均しく単眼観測レーザー測距望遠鏡に適用する。

Claims

第１プリズム（２）と、第２プリズム（３）と、第３プリズム（４）とを備えた二等辺プリズムに基づく複合プリズムであって、前記第１プリズム（２）は、二等辺プリズムを用い、前記第２プリズム（３）はダハプリズムを用い、前記第３プリズム（４）はハーフペンタプリズムを用い、前記第３プリズム（４）の第３面III（４０３）は前記第１プリズム（２）の第３面I（２０３）と貼り合わせ、貼り合わせ面に分光膜がコーティングされ、第１波長の光は、前記第１プリズム（２）の第１面I（２０１）から入射し、前記第１プリズム（２）の第２面I（２０２）、前記第３面I（２０３）及び前記第１面I（２０１）で順次反射された後、前記第１プリズム（２）の前記第２面I（２０２）から出射し、前記第２プリズム（３）の第１面II（３０１）に入射し、さらに前記第２プリズム（３）のダハ面（３０２）及び前記第１面II（３０１）で反射され、第３面II（３０３）から射出することを特徴とする、二等辺プリズムに基づく複合プリズム。
補償プリズム（５）をさらに備え、前記補償プリズム（５）の第２面IV（５０２）は前記第３プリズム（４）の第２面III（４０２）と貼り合わせ、貼り合わせ面に分光膜がコーティングされ、
第２波長の光は、前記第１プリズム（２）の前記第１面I（２０１）から入射し、前記第１プリズム（２）の前記第２面I（２０２）で反射され、前記第３面I（２０３）を通過して前記第３プリズム（４）に入射し、さらに前記第３プリズム（４）の前記第２面III（４０２）で反射され、前記第３プリズム（４）の第１面III（４０１）から射出する
ことを特徴とする、請求項１に記載の二等辺プリズムに基づく複合プリズム。
前記第２波長の光は、前記第３プリズム（４）の前記第１面III（４０１）から入射し、前記第３プリズム（４）の前記第２面III（４０２）で反射された後、前記第３面III（４０３）を経由して前記第１プリズム（２）に入射し、前記第１プリズム（２）の前記第２面I（２０２）で反射された後、前記第１プリズム（２）の前記第１面I（２０１）から射出することを特徴とする、請求項２に記載の二等辺プリズムに基づく複合プリズム。
レーザー測距望遠鏡であって、請求項２又は３に記載の複合プリズムと、接眼レンズ（１）と、前記対物レンズ（６）と、レーザー装置（７）と、レーザー受光器（８）とを備え、前記レーザー装置（７）及び前記レーザー受光器（８）は、第２波長の光が前記第３プリズム（４）に入射／出射する光路上に設けられることを特徴とする、レーザー測距望遠鏡。
ディスプレイ（９－１）と、第１反射鏡（９－２）と、レンズ（９－３）と、第２反射鏡（９－４）とを備えた投影機をさらに備え、前記ディスプレイ（９－１）から出射された第３波長の光は、前記第１反射鏡（９－２）で反射された後で前記レンズ（９－３）を通過し、次に前記第２反射鏡（９－４）で反射されて前記補償プリズム（５）に入射し、さらに前記補償プリズム（５）及び前記第３プリズム（４）を通過して前記第１プリズム（２）に入射してから前記第１プリズム（２）の第１波長の光束に合流し、最後に複合プリズムと接眼レンズ（１）の間の位置に結像することを特徴とする、請求項４に記載のレーザー測距望遠鏡。
前記第１プリズム（２）と、前記第２プリズム（３）と、前記第３プリズム（４）とを備えた二等辺プリズムに基づく複合プリズムであって、前記補償プリズム（５）をさらに備え、前記第１プリズム（２）は、二等辺プリズムを用い、前記第２プリズム（３）はダハプリズムを用い、前記補償プリズム（５）の前記第２面IV（５０２）は、前記第１プリズム（２）の前記第３面I（２０３）と貼り合わせ，貼り合わせ面に分光膜がコーティングされ、前記補償プリズム（５）の第１面IV（５０１）は前記第３プリズム（４）（４）の前記第３面III（４０３）と貼り合わせ、前記貼り合わせ面を第２波長の光束の光軸に垂直にさせ、
第１波長の光は、前記第１プリズム（２）の前記第１面I（２０１）から入射し、前記第１プリズム（２）の前記第２面I（２０２）、前記第３面I（２０３）及び前記第１面I（２０１）で順次反射された後、前記第１プリズム（２）の前記第２面I（２０２）から出射し、前記第２プリズム（３）の前記第１面II（３０１）に入射し、さらに前記第２プリズム（３）の前記ダハ面（３０２）及び前記第１面II（３０１）で反射され、前記第３面II（３０３）から射出し、
第２波長の光は、前記第１プリズム（２）の前記第１面I（２０１）から入射し、前記第１プリズム（２）の前記第２面I（２０２）で反射され、前記第３面I（２０３）を通過して前記補償プリズム（５）に入射し、前記補償プリズム（５）を通過して前記第３プリズム（４）（４）の前記第３面III（４０３）（４０３）から前記第３プリズム（４）に入射し、さらに前記第３プリズム（４）の前記第２面III（４０２）で反射され、前記第３プリズム（４）の前記第１面III（４０１）から射出し、
又は／及び前記第２波長の光は、前記第３プリズム（４）の前記第１面III（４０１）から入射し、前記第３プリズム（４）の前記第２面III（４０２）で反射された後、前記第３面III（４０３）を経由して前記第１プリズム（２）に入射し、前記第１プリズム（２）の前記第２面I（２０２）で反射された後、前記第１プリズム（２）の前記第１面I（２０１）から射出する
ことを特徴とする、二等辺プリズムに基づく複合プリズム。
レーザー測距望遠鏡であって、請求項６に記載の複合プリズムと、前記対物レンズ（６）と、前記接眼レンズ（１）と、前記レーザー装置（７）と、前記レーザー受光器（８）とを備え、前記レーザー装置（７）及び前記レーザー受光器（８）は、第２波長の光が前記第３プリズム（４）に入射／出射する光路上に設けられることを特徴とする、レーザー測距望遠鏡。
前記接眼レンズ（１）と複合プリズムとの間に設けられたレチクル表示ミラー（１０）をさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載のレーザー測距望遠鏡。
前記レチクル表示ミラー（１０）は、透射型ＬＣＤ又はＯＬＥＤであることを特徴とする、請求項８に記載のレーザー測距望遠鏡。
投影機の前記ディスプレイ（９－１）を照明光源に置換した後、投影機は、照明装置に変えられ、照明光源から出射された光は前記第１反射鏡（９－２）で反射された後で前記レンズ（９－３）を通過し、次に前記第２反射鏡（９－４）で反射されて前記第３プリズム（４）に入射し、さらに前記補償プリズム（５）を通過してから前記第１プリズム（２）に入射してから前記第１プリズム（２）の第１波長の光束に合流し、ＬＣＤレチクル表示ミラーに夜間照明を提供することを特徴とする、請求項７～９のいずれか一項に記載のレーザー測距望遠鏡。