TW201626044A

TW201626044A - 雙筒望遠測距儀

Info

Publication number: TW201626044A
Application number: TW104100223A
Authority: TW
Inventors: 張敬民; 劉華唐; 陳月葉; 高志偉; 羅勝
Original assignee: 信泰光學（深圳）有限公司; 亞洲光學股份有限公司
Priority date: 2015-01-06
Filing date: 2015-01-06
Publication date: 2016-07-16
Also published as: TWI546567B

Abstract

一種雙筒望遠測距儀包括一中心轉軸、二目鏡組、二物鏡組、二稜鏡組、一光發射器及一光接收器。兩目鏡組分別設置於中心轉軸之兩側。兩物鏡組分別設置於兩目鏡組之一側且位於中心轉軸之兩側。兩稜鏡組分別設置於兩目鏡組與兩物鏡組之間且位於中心轉軸之兩側。光發射器、光接收器分別設置於兩稜鏡組之一側，光發射器發出一第二光束至一被測物，光接收器接收由被測物反射回來的第二光束。一第一光束及第二光束沿著一第一軸入射稜鏡組後，第一光束沿著第一軸且與入射同方向離開稜鏡組，第二光束沿著一第二軸且與入射反方向離開稜鏡組。

Description

雙筒望遠測距儀

本發明係有關於一種測距儀，特別是有關於一種雙筒望遠測距儀。

已知的測距儀於瞄準被測物時，使用者大都無法經由雙眼觀察、瞄準被測物，只能使用單眼觀察、瞄準被測物，另一隻眼則需緊閉，長時間下來，緊閉的單眼往往造成使用者不舒適。

為了避免瞄準被測物時緊閉單眼所造成的不舒適，如美國專利US 8,149,507 B2揭露一種雙筒望遠測距儀，可於瞄準被測物時使用雙眼觀察、瞄準被測物。該專利使用阿貝-柯尼稜鏡(Abbe-Koenig prism)，由被測物經過準心至眼睛所經光路不在同一軸線上。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種雙筒望遠測距儀，可於觀察、瞄準被測物時使用雙眼觀察被測物，被測物經過準心至眼睛所經光路在同一軸線上。

本發明之雙筒望遠測距儀包括一中心轉軸、二目鏡組、二物鏡組、二稜鏡組、一光發射器及一光接收器。兩目鏡組分別設置於中心轉軸之兩側，以通過兩目鏡組來觀看由一被測物反射的一第一光束。兩物鏡組分別設置於兩目鏡組之一側且位於中心轉軸之兩側。兩稜鏡組分別設置於兩目鏡組與兩物鏡組之間且位於中心轉軸之兩側。光發射器設置於兩稜鏡組之一側，光發射器發出一第二光束至被測物。光接收器設置於兩稜鏡組之一側，光接收器接收由被測物反射回來的第二光束。兩稜鏡組分別包括一第一稜鏡、一光學多層膜、一第二稜鏡及一第三稜鏡，光學多層膜設置於第一稜鏡與第二稜鏡之間，光學多層膜允許第二光束通過，第一光束將被反射。第一光束及第二光束沿著一第一軸入射第一稜鏡後，第一光束先經過一次全反射再經過光學多層膜反射後離開第一稜鏡且入射第三稜鏡，再經過全反射後沿著第一軸且與入射同方向離開第三稜鏡，第二光束先經過一次全反射離開第一稜鏡再通過光學多層膜射且入射第二稜鏡，再經過全反射後沿著一第二軸且與入射反方向離開第二稜鏡。

其中第三稜鏡為一屋脊稜鏡(Roof Prism)。

其中第一稜鏡包括一第一面、一第二面及一第三面，第二稜鏡包括一第四面、一第五面及一第六面，第五面面向第三面，第三稜鏡包括一第七面、一第八面、一第一屋頂面(Roof Surface)及一第二屋頂面(Roof Surface)，第七面面向第二面，光學多層膜設置於第五面與第三面之間。

其中第三面與第五面膠合。

其中第一光束為一可見光，第二光束為一紅外光。

其中光發射器為一半導體雷射，光接收器為一崩潰光二極體(APD)或一光二極體(PD)。

本發明之雙筒望遠測距儀可更包括二穿透式液晶顯示器(LCD)分別設置於兩目鏡組與兩稜鏡組之間。

本發明之雙筒望遠測距儀可更包括二有機發光二極體(OLED)分別設置於兩目鏡組與兩稜鏡組之間。

本發明之雙筒望遠測距儀可更包括二平板玻璃分別設置於兩目鏡組與兩稜鏡組之間。

本發明之雙筒望遠測距儀可更包括二調焦透鏡分別設置於兩稜鏡組與兩物鏡組之間。

為使本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

100‧‧‧雙筒望遠測距儀

10‧‧‧發射鏡筒

30‧‧‧接收鏡筒

50‧‧‧中心轉軸

11、31‧‧‧目鏡組

12、32‧‧‧平板玻璃

121、321‧‧‧準心

122、322‧‧‧測距值

13、33‧‧‧稜鏡組

14、34‧‧‧調焦透鏡

15‧‧‧半導體雷射

35‧‧‧崩潰光二極體(APD)

16、36‧‧‧物鏡組

331‧‧‧第一稜鏡

3311‧‧‧第一面

3312‧‧‧第二面

3313‧‧‧第三面

333‧‧‧第二稜鏡

3331‧‧‧第四面

3332‧‧‧第五面

3333‧‧‧第六面

335‧‧‧第三稜鏡

3351‧‧‧第七面

3352‧‧‧第八面

3353‧‧‧第一屋頂面

3354‧‧‧第二屋頂面

3355‧‧‧屋脊

337‧‧‧光學多層膜

38‧‧‧可見光

39‧‧‧紅外光

41‧‧‧第一軸

42‧‧‧第二軸

第1A圖係依據本發明之雙筒望遠測距儀之一實施例的剖面示意圖。

第1B圖係第1A圖之平板玻璃之觀測畫面示意圖。

第2A圖係第1A圖之稜鏡組的可見光光路示意圖。

第2B圖係第1A圖之稜鏡組的紅外光光路示意圖。

第3圖係第1A圖之接收鏡筒的可見光光路及紅外光光路示意圖。

第4圖係穿透式液晶顯示器(LCD)或有機發光二極體(OLED)之觀測畫面示意圖。

請同時參閱第1A圖及第1B圖。第1A圖係依據本發明之雙筒望遠測距儀之一實施例的剖面示意圖。第1B圖係第1A圖之平板玻璃之觀測畫面示意圖。如第1A圖所示，雙筒望遠測距儀100包括一發射鏡筒10、一接收鏡筒30及一中心轉軸50，發射鏡筒10及接收鏡筒30分別與中心轉軸50連結。發射鏡筒10包括一目鏡組11、一平板玻璃12、一稜鏡組13、一調焦透鏡14、一半導體雷射15及一物鏡組16。接收鏡筒30包括一目鏡組31、一平板玻璃32、一稜鏡組33、一調焦透鏡34、一崩潰光二極體 (APD)35及一物鏡組36。目鏡組11與目鏡組31、平板玻璃12與平板玻璃32、稜鏡組13與稜鏡組33、調焦透鏡14與調焦透鏡34、半導體雷射15與崩潰光二極體(APD)35及物鏡組16與物鏡組36分別位於以中心轉軸50為對稱軸之位置，且使得稜鏡組13與稜鏡組33設置後之外形以該中心轉軸50為對稱軸互相對稱。

目鏡組11、31、平板玻璃12、32、稜鏡組13、33、調焦透鏡14、34及物鏡組16、36組成雙筒望遠測距儀100之望遠系統。使用者之雙眼可透過目鏡組11、31觀看遠方一被測物(未圖示)，目鏡組11與目鏡組31之間距可經由中心轉軸50調整，以適合使用者之雙眼間距。平板玻璃12、32標示有準心121、321(如第1B圖所示)以供瞄準被測物。調焦透鏡14、34可被調整以改變其與物鏡組16、36之間距，使得被測物能清晰成像。

半導體雷射15、稜鏡組13、調焦透鏡14及物鏡組16組成雙筒望遠測距儀100之發射系統。崩潰光二極體(APD)35、稜鏡組33、調焦透鏡34及物鏡組36組成雙筒望遠測距儀100之接收系統。當使用者欲測距時，使用者之雙眼先透過目鏡組11與目鏡組31觀看遠方被測物(未圖示)，再將平板玻璃12、32所標示的準心121、321(如第1B圖所示)對準被測物，以完成被測物瞄準，接著半導體雷射15可發出一紅外光，依序通過稜鏡組13、調焦透鏡14、物鏡組16，最後射向被測物，被測物可將入射的紅外光反射，使反射的紅外光射回雙筒望遠測距儀100，射回雙筒望遠測距儀100的紅外光依序通過物鏡組36、調焦透鏡34、稜鏡組33，最後由崩潰光二極體(APD)35接收，再經後續的資料處理即可將被測物距離算出。

以下將先針對稜鏡組之構造進一步詳細介紹，再說明可見光及紅外光通過稜鏡組時之光學路徑。

請同時參閱第2A圖及第2B圖。第2A圖係第1A圖之稜鏡組的可見光光路示意圖，第2B圖係第1A圖之稜鏡組的紅外光光路示意圖。如第2A圖所示，稜鏡組33包括一第一稜鏡331、一第二稜鏡333、一第三稜鏡335及一光學多層膜337。第一稜鏡331包括一第一面3311、一第二面3312及一第三面3313。第二稜鏡333包括一第四面3331、一第五面3332及一第六面3333。第三稜鏡335包括一第七面3351、一第八面3352、一第一屋頂面(Roof Surface)3353及一第二屋頂面(Roof Surface)3354，第一屋頂面(Roof Surface)3353及第二屋頂面(Roof Surface)3354交會於屋脊3355。第七面3351面向第二面3312，第五面3332面向第三面3313。光學多層膜337設置於第三面3313與第五面3332之間，光學多層膜337只允許紅外光通過，可見光將被反射。第一稜鏡331之第三面3313與第二稜鏡333之第五面3332膠合。

當一可見光38入射第一稜鏡331後，將直接穿透第一面3311射向第二面3312，射向第二面3312的可見光38將發生全反射，使得可見光38改變行進方向射向第三面3313及光學多層膜337，因為光學多層膜337只允許紅外光通過，可見光將被反射，所以可見光38將被反射改變行進方向射向第二面3312，且由第二面3312射出第一稜鏡331再射向第三稜鏡335，射向第三稜鏡335的可見光38將直接穿透第七面3351，接著可見光38將於第八面3352、屋脊3355及第七面3351發生全反射改變行進方向，最後由第八面3352射出第三稜鏡335。可見光38入射稜鏡組33之方向與射出稜鏡組33之方向相同且在同一軸線上。

請參考第2B圖，當一紅外光39入射第一稜鏡331後，將直接穿透第一面3311射向第二面3312，射向第二面3312的紅外光39發生全反射，使得紅外光39改變行進方向射向第三面3313及光學多層膜337，因為光學多層膜337只允許紅外光通過，所以紅外光39將直接穿透第三面 3313及光學多層膜337射入第二稜鏡333，射入第二稜鏡333的紅外光39將直將穿透第五面3332，接著射向第六面3333，再經第六面3333全反射改變行進方向，最後由第四面3331射出第二稜鏡333。紅外光39入射稜鏡組33之方向與射出稜鏡組33之方向相反且不在同一軸線上。

本實施例中的第三稜鏡335可為屋脊稜鏡(Roof Prism)，例如別漢稜鏡(Pechan Prism)。

綜上所述，當可見光38及紅外光39同時由第一面3311入射稜鏡組33後，可見光38及紅外光39將被分光，朝不同方向前進，可見光38將從第八面3352射出稜鏡組33，且其行進方向沒有改變，紅外光39將從第四面3331射出稜鏡組33，且改變其行進方向往反方向前進。也可以將紅外光39由第四面3331射入稜鏡組33，最後由第一面3311射出稜鏡組33，且改變其行進方向往反方向前進，可見光38仍然從第一面3311入射稜鏡組33，最後從第八面3352射出稜鏡組33，且其行進方向沒有改變。

本實施例中，稜鏡組13與稜鏡組33相同，只是擺放方式不同，使得稜鏡組13與稜鏡組33之外形以中心轉軸50為對稱軸互相對稱，所以可見光及紅外光通過稜鏡組13時之光學路徑與通過稜鏡組33時之光學路徑相似，因此省略其說明。

請參閱第3圖，第3圖係第1A圖之接收鏡筒的可見光光路及紅外光光路示意圖。被測物可將入射的可見光、紅外光反射，使反射的可見光、紅外光射向雙筒望遠測距儀。當由被測物所反射的一可見光38及一紅外光39射向接收鏡筒30時，可見光38及紅外光39將沿著一第一軸41先通過物鏡組36及調焦透鏡34，再由第一面3311入射稜鏡組33。紅外光39將被第二面3312全反射改變行進方向，接著穿透第三面3313、光學多層膜337及第五面3332，再經第六面3333全反射，由第四面3331射出稜鏡組33，最後沿著一第二軸42入射崩潰光二極體(APD)35。另一方面，可見光38被第二面3312全反射後將再被光學多層膜337反射，由第二面3312射出第一稜鏡331，再射向第三稜鏡335，射向第三稜鏡335的可見光38將直接穿透第七面3351，接著可見光38將分別於第八面3352、屋脊3355及第七面3351發生全反射改變行進方向，最後由第八面3352射出第三稜鏡335，再沿著第一軸41通過平板玻璃32、目鏡組31，使用者可通過目鏡組31觀看被測物影像。

至於可見光及紅外光通過第1A圖之發射鏡筒10的光路與通過接收鏡筒30的光路近似，因此省略其圖示，僅由以下文字簡單說明。請參考第1A圖，半導體雷射15發出的紅外光先由第四面入射稜鏡組13，再由第一面射出稜鏡組13，接著依序通過調焦透鏡14、物鏡組16，最後射向被測物，被測物再將入射的紅外光反射回雙筒望遠測距儀100由接收鏡筒30接收。當由被測物反射的可見光射向發射鏡筒10時，可見光將先通過物鏡組16及調焦透鏡14，由第一面入射稜鏡組13，再由第八面射出稜鏡組13，接著依序通過平板玻璃12、目鏡組11，使用者可通過目鏡組11觀看被測物影像。

由第3圖可知，可見光之光路通過平板玻璃之準心(請參考第1B圖)與目鏡組到達使用者眼睛(未圖示)，即被測物(未圖示)、準心及使用者眼睛係位於同一軸線上，所以只需將準心(請參考第1B圖)對準被測物(未圖示)，不需再調整準心所瞄準位置，即可瞄準被測物。

上述實施例中，也可將平板玻璃12、32改換為穿透式液晶顯示器(LCD)或有機發光二極體(OLED)，此時雙筒望遠測距儀之剖面示意圖、可見光光路及紅外光光路示意圖與上述實施例中的第1A圖與第3圖相似，因此省略其圖例，將平板玻璃12、32改換為穿透式液晶顯示器(LCD) 或有機發光二極體(OLED)與上述實施例不同處，主要在於穿透式液晶顯示器(LCD)或有機發光二極體(OLED)之觀測畫面除了準心521、721(如第4圖所示)外，還增加了測距值522、722(如第4圖所示)。

上述實施例中，若將半導體雷射與崩潰光二極體(APD)互換，亦應屬本發明之範疇。

上述實施例中，若將崩潰光二極體(APD)改換為光二極體(PD)，亦應屬本發明之範疇。

100‧‧‧雙筒望遠測距儀

10‧‧‧發射鏡筒

11‧‧‧目鏡組

12‧‧‧平板玻璃

13‧‧‧稜鏡組

14‧‧‧調焦透鏡

15‧‧‧半導體雷射

16‧‧‧物鏡組

30‧‧‧接收鏡筒

31‧‧‧目鏡組

32‧‧‧平板玻璃

33‧‧‧稜鏡組

34‧‧‧調焦透鏡

35‧‧‧崩潰光二極體(APD)

36‧‧‧物鏡組

50‧‧‧中心轉軸

Claims

一種雙筒望遠測距儀包括：一中心轉軸；二目鏡組，該等目鏡組分別設置於該中心轉軸之兩側，以通過該等目鏡組來觀看由一被測物反射的一第一光束；二物鏡組，該等物鏡組分別設置於該等目鏡組之一側且位於該中心轉軸之兩側；二稜鏡組，該等稜鏡組分別設置於該等目鏡組與該等物鏡組之間且位於該中心轉軸之兩側；一光發射器，該光發射器設置於該等稜鏡組之一側，該光發射器發出一第二光束至該被測物；以及一光接收器，該光接收器設置於該等稜鏡組之一側，該光接收器接收由該被測物反射回來的該第二光束；其中該等稜鏡組分別包括一第一稜鏡、一光學多層膜、一第二稜鏡以及一第三稜鏡，該光學多層膜設置於該第一稜鏡與該第二稜鏡之間，該光學多層膜允許該第二光束通過，該第一光束將被反射；其中當該第一光束以及該第二光束沿著一第一軸入射該第一稜鏡後，該第一光束先經過一次全反射再經過該光學多層膜反射後離開該第一稜鏡且入射該第三稜鏡，再經過全反射後沿著該第一軸且與入射同方向離開該第三稜鏡，該第二光束先經過一次全反射離開該第一稜鏡再通過該光學多層膜且入射該第二稜鏡，再經過全反射後沿著一第二軸且與入射反方向離開該第二稜鏡。
如申請專利範圍第1項所述之雙筒望遠測距儀，其中該第三稜鏡為一屋脊稜鏡(Roof Prism)。
如申請專利範圍第1項所述之雙筒望遠測距儀，其中該第一稜鏡包括一第一面、一第二面以及一第三面，該第二稜鏡包括一第四面、一第五面以及一第六面，該第五面面向該第三面，該第三稜鏡包括一第七面、一第八面、一第一屋頂面(Roof Surface)以及一第二屋頂面(Roof Surface)，該第七面面向該第二面，該光學多層膜設置於該第五面與該第三面之間。
如申請專利範圍第3項所述之雙筒望遠測距儀，其中該第三面與該第五面膠合。
如申請專利範圍第1項所述之雙筒望遠測距儀，其中該第一光束為一可見光，該第二光束為一紅外光。
如申請專利範圍第1項所述之雙筒望遠測距儀，其中該光發射器為一半導體雷射，該光接收器為一崩潰光二極體(APD)或一光二極體(PD)。
如申請專利範圍第1項所述之雙筒望遠測距儀，其更包括二穿透式液晶顯示器(LCD)分別設置於該等目鏡組與該等稜鏡組之間。
如申請專利範圍第1項所述之雙筒望遠測距儀，其更包括二有機發光二極體(OLED)分別設置於該等目鏡組與該等稜鏡組之間。
如申請專利範圍第1項所述之雙筒望遠測距儀，其更包括二平板玻璃分別設置於該等目鏡組與該等稜鏡組之間。
如申請專利範圍第1項所述之雙筒望遠測距儀，其更包括二調焦透鏡分別設置於該等稜鏡組與該等物鏡組之間。