TWI660197B - 放大作用光學裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關一種放大作用光學裝置，特別是雙筒望遠鏡1，具有兩個間距可相對調節的用於容置光學元件4、5、7的光學鏡筒2、3、至少一物鏡4、目鏡5及設於其間的其他光學元件如稜鏡6及/或透鏡間組件7以及電子顯示裝置8，其所顯示的資訊可被淡入至少一貫穿該等光學鏡筒2、3的光學通道且可與該等光學元件4、5、7所產生的實像一同被觀測，其中該電子顯示裝置8顯示與其連接的光學偵測裝置10的影像，其中該偵測裝置10被對齊及構造成在不同於可見光的波長範圍內偵測影像，該影像與該實像的場景大體上一致且可基本上影像相同及/或場景相全同地被淡入該等光學元件4、5、7所偵測到的該實像中並且可與該實像疊加地一同被觀測。

Description

放大作用光學裝置
本發明係有關一種放大作用光學裝置，特別是一種具有申請專利範圍第1項前言所述的進一步特徵的雙筒望遠鏡。
在先前技術中，放大作用光學裝置的習知形式係一般具有兩個眼距可相對調節的光學鏡筒的望遠鏡。光學鏡筒中安置有物鏡、目鏡等光學元件及設於該等光學元件之間的其他光學元件如稜鏡及/或透鏡間組件(Linsenzwischengruppe)。
此外，望遠鏡中還設有電子顯示裝置，其能將附加資訊淡入至少一貫穿光學鏡筒的光學通道且可與光學元件所產生的實像一同被觀測。在望遠鏡應用於狩獵或軍事用途的情況下，以電子方式產生並被映入(einspiegeln)的一般附加資訊例如是羅盤資訊、距離資訊或例如關於射彈彈道的彈道資訊。
除此項技術外還已知有所謂的夜視儀或熱成像儀，其通常僅具有一個光學通道，光線昏暗時可藉該光學通道觀測以電子方式產生的目標的影像。
本發明之目的在於改良望遠鏡形式的放大作用光學裝置，使其在晝光及昏暗光線下皆能使用。用以達成該目的之解決方案如下：整合於該望遠鏡的光學顯示裝置顯示連接至該光學顯示裝置的光學偵測裝置的影像，其中該偵測裝置被對齊及構造成在不同於可見光的波長範圍內偵測影像，該影像與實像場景大體上一致且可基本上影像相同及/或場景相同地被淡入光學元件所偵測到的影像中並且可與該實像疊加地一同被觀測。
由此，上述設備的使用者得以在日間以一般方式使用望遠鏡特別是雙筒望遠鏡，且能在黃昏時光照條件變差的情況下以全等及場景相同的方式或多或少地連續淡入夜視儀或熱成像儀的影像。藉此可或多或少地平滑地由日間技術向夜視技術轉換，使得該光學裝置的使用者不必中斷關鍵性的觀測過程，例如不必將一般望遠鏡換成專用夜視儀。使用者得以在由明亮日光向漆黑一片轉變的過程中不間斷地用同一台設備繼續觀測。此外亦不必攜帶狩獵或軍事用途所需要的可能沉重的第二台設備。
由該“一般”望遠鏡的透鏡及其他光學元件產生的光學實像及在不同波長範圍以電子方式偵測到的影像基本上場景全同地相疊加且可一同被觀測。“基本上影像相同及/或場景相同”在此係指影像疊加，其中若電子光學偵測裝置的視場略微不同於常規望遠鏡的視場，則至多在影像分區可能出現差別。此外，僅將實像視情況可選擇的分區而非整個場景與電像疊加。
該電子顯示裝置較佳地為微顯示器，特別是OLED，其影像被映入該等光學元件的光路的中間影像平面。
該偵測單元例如可採用紅外線敏感攝影機或熱成像攝影機。
電子影像可與光學實像匹配，此對於疊加是有意義的。此點可藉由沿X向或Y向移動影像或者藉由調整電子影像尺寸以使得單個可見像元件基本相重疊而實現。
實像與以電子方式產生的可觀測影像的疊加有利地在電子處理裝置如微電腦中進行，在此情況下，該微電腦在輸出端控制光學顯示裝置。該疊加可由觀測者手動操作，或者亦可自動實施，即例如內部掃描光學實像並由電子比較裝置跟蹤疊加。
可按需要來調節以電子方式產生的影像的亮度與對比度。但亦可按照外部光照條件來調節亮度與對比度，意即在實像較亮時，以電子方式映入的影像將同樣被呈現得更亮，視情況反差更大。而當光照條件減弱時，例如可自動降低以電子方式映入的影像的亮度。
原則上亦可以電子方式將電子影像濾波，從而使不同波長範圍變得可見。用顏色為視情況可選擇的特定波長範圍編碼以突出顯示該等波長範圍，此亦為有益之舉。此外，在本發明範圍內還可為該裝置配設照明裝置，其發射可被電子裝置偵測到的不同波長範圍。
此點可藉由單獨的光學系統或者透過由望遠鏡物鏡同軸映入該照明裝置而完成，在此情況下，該照明裝置的光透過望遠鏡物鏡射出。
若該放大作用裝置進一步配設變焦器，則最好將變焦範圍的光學調節裝置與電子裝置的顯示尺寸調節耦合，如此在變焦範圍發生變化時亦能保持實像與電子影像的全等。此點可以電子方式實現，及/或亦可藉由將設於光學顯示裝置與將電子影像映入光路的光學顯示裝置間的透鏡裝置移動而實現。將光學變焦調節與電子變焦調節相結合，此視情況為有益 之舉。
根據本發明進一步的方案，可在雙筒望遠鏡中將不同波長範圍的電子影像與實像疊加。舉例而言，可在左鏡筒中映入第一波長範圍的電子影像，並且在右鏡筒中映入另一波長範圍的影像。在此情況下，使用者可打開或關閉左側附加電子設備或右側附加電子設備並得到不同的呈現內容。原則上亦可將不同偵測單元有關不同波長的資訊在兩個顯示裝置上映入兩個光路，並且例如設置轉換裝置以將兩個光路中映入的電子影像同時由第一波長範圍轉換至第二波長範圍。
在本發明範圍內可以不同方式設計該偵測單元的光路。一種方案是單獨形成偵測單元的光路，例如藉由單獨的物鏡，第二種方案是利用該望遠鏡的光學系統來形成偵測單元的光路，其前提是在相應波長範圍上設計望遠鏡的輸入端光學系統的敷霜。如此便可透過分束器將偵測單元的光路引到感測器上。
原則上可利用雙筒望遠鏡的一側來從穿過物鏡且被引到偵測單元的感測器上的光路中耦合出光線，並且在該雙筒望遠鏡的另一側即另一鏡筒中將顯示裝置(例如微型OLED)以電子方式產生的影像映入，使得該影像可在此鏡筒中與實像一同被觀測。
結合圖式中的實施例詳細說明本發明。
1‧‧‧望遠鏡
2‧‧‧鏡筒
3‧‧‧鏡筒
4‧‧‧物鏡
5‧‧‧目鏡
6‧‧‧稜鏡
7‧‧‧透鏡間組件
8‧‧‧顯示裝置
9‧‧‧通道
10‧‧‧偵測裝置
16‧‧‧熱成像攝影機
21‧‧‧調節裝置
22‧‧‧調節裝置
23‧‧‧調節裝置
24‧‧‧濾波裝置
30‧‧‧照明裝置
31‧‧‧透鏡裝置
圖1為放大作用光學裝置的主要元件示意圖。
首先參照圖1。放大作用光學裝置的示意圖示出雙筒望遠鏡 1的主要元件，其包括兩個間距可相對調節的用於容置光學元件的光學鏡筒2、3，其中每個鏡筒中皆設有至少一物鏡4、目鏡5及設於其間的其他光學元件如稜鏡6或透鏡間組件7。
鏡筒2上還設有電子顯示裝置8，其所顯示的資訊可被淡入鏡筒2的光學通道9且可與光學元件4、5及7所產生的實像一同被觀測。
電子顯示裝置8顯示連接至該電子顯示裝置的偵測裝置10的影像，其中偵測裝置10被對齊及構造成在不同於可見光的波長範圍如紅外區內偵測影像，該影像與實像場景大體上一致且可基本上影像全同及/或場景全同地被淡入光學元件4、5及7所偵測到的實像中並且可與該實像疊加地一同被觀測。電子顯示裝置8為微顯示器，特別是OLED，其影像被映入光學元件4、5及7的光路的中間影像平面。
光電子偵測裝置10為紅外線敏感攝影機或例如熱成像攝影機16。但亦可設置附加地在可見光的波長範圍內產生影像的攝影機17，其中該攝影機影像特別用於記錄可儲存於記憶體內且可加以播放的場景。當然，原則上可將“日間攝影機”的影像與來自熱成像攝影機或紅外線敏感攝影機的影像疊加並予以同時播放或儲存。
該電子顯示裝置的影像有利地由分束器系統或稜鏡系統6映入該等光學元件的光路。光學偵測裝置10連接至微電腦10形式的電子處理裝置，其能將以電子方式產生的可觀測影像與該等光學元件所偵測到的可觀測實像疊加。為此設有調節裝置，例如用於放大或縮小OLED上的電子影像的調節裝置21，用於沿X向或Y向偏移影像的另一調節裝置22，用於亮度及對比度的又一調節裝置23以及能透過對比度反轉將電子影像由白 黑呈現轉換為黑白呈現以及由黑白呈現轉換為白黑呈現的轉換裝置。
此外還設有可將各種波長範圍的影像濾波的電子濾波裝置25。
該望遠鏡還包括照明裝置30，例如在特定波長範圍內工作的雷射二極體或LED，其發射可被光學偵測裝置10偵測到的不同波長範圍。
望遠鏡1可構造成可變焦距裝置，並且手動調節變焦範圍可與調節電子顯示裝置的顯示尺寸相耦合，該領域之一般執業者可以理解，此外還可在電子顯示裝置與將電子影像映入光路的光學元件如稜鏡6之間設置可調透鏡裝置31，其中調節行程可手動更改且可視情況而與手動變焦調節相耦合。
原則上亦可在該望遠鏡的兩個鏡筒2、3上皆設置電子顯示裝置並將其映入相關光路，在此情況下，所有以鏡筒2為例而描述的功能皆適用於兩個鏡筒。

Claims (15)

  1. 一種放大作用光學裝置，特別是雙筒望遠鏡(1)，具有兩個間距可相對調節的用於容置光學元件(4,5,7)的光學鏡筒(2,3)、至少一物鏡(4)、目鏡(5)及設於其間的其他光學元件如稜鏡(6)及/或透鏡間組件(7)以及電子顯示裝置(8)，其所顯示的資訊可被淡入至少一貫穿該等光學鏡筒(2,3)的光學通道且可與該等光學元件(4,5,7)所產生的實像一同被觀測，其特徵在於，該電子顯示裝置(8)顯示連接至該電子顯示裝置的光學偵測裝置(10)的影像，其中該偵測裝置被對齊及構造成在不同於可見光的波長範圍內偵測影像，該影像與該實像的場景大體上一致且可基本上影像相同及/或場景相同地被淡入該等光學元件(4,5,7)所偵測到的該實像中並且可與該實像疊加地一同被觀測。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其特徵在於，該電子顯示裝置(8)為微顯示器，特別是OLED，其影像被映入該等光學元件(4,5,7)的光路的中間影像平面。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其特徵在於，該偵測單元(10)為紅外線敏感攝影機或熱成像攝影機。
  4. 如申請專利範圍第1或第2項之裝置，其特徵在於，該電子顯示裝置(8)的影像由分束器或稜鏡系統映入該等光學元件的光路。
  5. 如申請專利範圍第1或第2項之裝置，其特徵在於，該光學偵測裝置(10)連接至電子處理裝置，經由該電子處理裝置能將以電子方式產生的可觀測影像或影像成分與該等光學元件所偵測到的可觀測實像疊加。
  6. 如申請專利範圍第1或第2項之裝置，其特徵在於，在該電子顯示裝置上連接有用於放大或縮小以電方式產生的該影像的調節裝置。
  7. 如申請專利範圍第5項之裝置，其特徵在於，在該電子處理裝置上設有用於沿X向及Y向移動以電方式產生的該影像的偏移調節裝置。
  8. 如申請專利範圍第1或第2項之裝置，其特徵在於，以電方式產生的該影像在其亮度與對比度方面可調。
  9. 如申請專利範圍第1或第2項之裝置，其特徵在於，以電方式產生的該影像可透過對比度反轉而由白黑呈現轉換為黑白呈現。
  10. 如申請專利範圍第1或第2項之裝置，其特徵在於，以電方式產生的該影像在不同波長範圍方面可透過電子濾波而加以改變。
  11. 如申請專利範圍第1或第2項之裝置，其特徵在於，該裝置包括照明裝置(30)，其發射可被該光學偵測裝置(10)偵測到的不同波長範圍。
  12. 如申請專利範圍第1或第2項之裝置，其特徵在於，該裝置構造成可變焦距裝置，並且變焦範圍調節與該電子顯示裝置的顯示尺寸調節相耦合。
  13. 如申請專利範圍第1或第2項之裝置，其特徵在於，在該光學偵測裝置(10)與將該電子影像映入光路的該光學顯示裝置之間設有可調節的透鏡裝置(31)。
  14. 如申請專利範圍第13項之裝置，其特徵在於，該透鏡裝置(31)的調節可與該裝置的變焦調節相耦合。
  15. 如申請專利範圍第1或第2項之裝置，其特徵在於，該裝置具有兩個光學鏡筒並且此二鏡筒皆配設用於映入電子影像的電子顯示裝置(8)，其中在第一鏡筒中可映入以電子方式產生的第一波長範圍影像，並且在另一鏡筒中可映入以電子方式產生的第二波長範圍影像，其中該等電子影像可在相關鏡筒中單獨啟動，或者，可在此二鏡筒中同時映入第一波長範圍的電子影像或轉換過程後其他波長範圍的電子影像。
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