一种正像系统及双筒激光测距望远镜的制作方法

本发明属于激光测距技术领域，更具体的说是涉及一种正像系统及双筒激光测距望远镜。

背景技术：

测距仪是利用光、声音、电磁波的反射、干涉等特性，而设计的用于长度、距离测量的仪器。新型测距仪在长度测量的基础上，可以利用长度测量结果，对待测目标的面积、周长、体积、质量等其他参数进行科学计算，在工程应用、gis调查、军事等领域都有很广的应用范围。

测距望远镜为测距仪的一个重要分支，目前，激光测距望远镜的激光光路与可见光光路被分为两条互不相关的光路，使望远镜只能作为激光测距的瞄准器，不能在观察的同时进行测距。其原因是：所测得的距离不能显示在望远镜视场中，从而给用户带来诸多不便。同时，产品实现观察和测距的光学组件各自独立，形同搭积木式的组合，导致望远镜产品体积增大，重量加重，不便于携带，也不便于操作。

因此，如何提供一种正像系统及双筒激光测距望远镜成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种正像系统及双筒激光测距望远镜，不仅结构简单，占用体积小，而且使用方便，可实现双眼观察、瞄准被测物体，在观察物体的同时，在视野中能够实时显示被测物体的距离。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种正像系统，包括屋脊半五棱镜、分光棱镜和等腰棱镜；其中，所述分光棱镜位于所述屋脊半五棱镜和所述等腰棱镜之间，所述分光棱镜由两直角棱镜胶合而成，两所述直角棱镜的胶合面上设置有分光膜。

优选的，所述分光棱镜为正方形结构，两等腰直角棱镜的斜面贴合连接，使得分光膜可涂覆在斜面上，且将两等腰直角棱镜的斜面贴合连接保证了贴合面的入射发射效率，减少了光的损耗。

优选的，所述屋脊半五棱镜包括屋脊收发面、屋脊外反射面、屋脊内反射面和屋脊顶面，所述屋脊收发面的两端分别与屋脊外反射面的一端和屋脊内反射面的一端相交，屋脊顶面的两端分别与屋脊外反射面的另一端和屋脊内反射面的另一端相交，并且屋脊外反射面与屋脊收发面的夹角为112.5度，屋脊收发面与屋脊内反射面的夹角为45度，屋脊内反射面与屋脊顶面的夹角为90度。不仅减小了正像系统的体积，而且还降低了屋脊半五棱镜对光束的影响，稳定性和可靠性较高，体积小、结构紧凑。

优选的，所述等腰棱镜包括两个等腰面和一个底面，两个所述等腰面的一端相交，另一端分别与所述底面的两端相交，并且两个所述等腰面的夹角为45度，所述等腰面与所述底面的夹角为67.5度。既能够减小正像系统的体积，又减小了光束的损耗，提高了透光率，保证了观测物体以及测距显示的清晰度。

一种双筒激光测距望远镜，包括分别安装在两镜筒内的目镜组、物镜组和正像系统，所述正像系统位于所述目镜组与所述物镜组之间；两镜筒之间设置有激光发射器，其中一镜筒内设置有光电探测器和液晶显示器；

所述物镜组接收的光路透过所述正像系统输出至其中一目镜组；

所述物镜组接收的激光光路经过所述正像系统后进入所述光电探测器；

所述液晶显示器的光路经过所述正像系统后输出至另一目镜组。

优选的，所述目镜组与所述正像系统间设置有视场光阑。当远处物体成像与目镜组的成像均在视场光阑处时，观察物体的清晰高。

优选的，所述光电探测器和所述液晶显示器分列于所述正像系统的两侧。

优选的，所述液晶显示器与所述分光棱镜间设置有显示透镜组；所述液晶显示器的光路经过所述显示透镜组，垂直进入至所述分光棱镜中，经所述等腰直角棱镜的斜面反射后，垂直入射至所述等腰棱镜内，依次经过等腰面、底面、等腰面的反射后，垂直入射至所述目镜组。显示的距离数字通过显示透镜组，分光棱镜上的分光膜反射，等腰棱镜，成像在视场光阑处，然后经过目镜组，最后进入人眼并读取数据，实现远处物体的实时观测和距离测量。

优选的，所述光电探测器设置于所述正像系统的一侧，所述液晶显示器设置于所述镜筒的视场光阑处，且另一镜筒的视场光阑处设置有平板玻璃。

优选的，所述物镜组与所述正像系统间设置有调焦物镜。通过调节调焦物镜与物镜组的位置，能够使远处物体成像于视场光阑处，有利于提高观察物体的清晰度。

优选的，所述物镜组接收的光路透过调焦物镜后，由所述屋脊收发面进入所述屋脊半五棱镜中，然后依次经过所述屋脊内反射面和所述屋脊外反射面的反射后垂直透过所述分光棱镜进入所述等腰棱镜内，再依次经过等腰面、底面、等腰面的反射后，垂直入射至所述目镜组，从而可以实现双眼观察、瞄准被测物体。

优选的，所述光电探测器与所述分光棱镜间设置有接收透镜；所述物镜组接收的激光光路透过所述调焦物镜后，由所述屋脊收发面进入所述屋脊半五棱镜中，然后依次经过所述屋脊内反射面和所述屋脊外反射面的反射后垂直入射至所述分光棱镜中，经所述等腰直角棱镜的斜面反射后，垂直入射至所述接收透镜，穿过所述接收透镜进入所述光电探测器。激光发射器发射红外激光，入射到远处物体上，物体反射的光信号经过物镜组，调焦物镜，屋脊半五棱镜，分光棱镜上的分光膜反射，接收透镜，最后被光电探测器接收，通过光电信号处理，根据发射激光和接收光信号的时间差，计算远处物体的距离，并在液晶显示器上显示距离，从而实现了物体距离的准确测量。

本发明的有益效果在于：

本发明正像系统包括屋脊半五棱镜、分光棱镜和等腰棱镜，不仅能够减小正像系统的体积，而且还能降低对光束的影响，从而提高了望远镜观测物体的稳定性和可靠性；将激光发射器设置在两镜筒之间，光电探测器和液晶显示器设置在一镜筒内，不仅能够双眼观察、瞄准被测物体，而且在观察物体的同时，在视野中能够实时显示被测物体的距离，并且当关闭激光发射器、光电探测器和液晶显示器时，也可作为一个普通望远镜使用，体积小，方便携带和使用。

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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的正像系统的结构示意图。

图2附图为本发明双筒激光测距望远镜一种实施例的结构示意图。

图3附图为本发明双筒激光测距望远镜另一种实施例的结构示意图。

图4附图为本发明双筒激光测距望远镜再一种实施例的结构示意图。

其中，图中，

1-屋脊半五棱镜；11-屋脊发射面；12-屋脊外反射面；13-屋脊内反射面；14-屋脊顶面；2-分光棱镜；21-分光膜；3-等腰棱镜；31-等腰面；32-底面；4-目镜组；5-物镜组；51-调焦物镜；6-激光发射器；61-发射透镜；7-光电探测器；71-接收透镜；8-液晶显示器；81-显示透镜组；9-视场光阑；10-平板玻璃；101-等腰梯形棱镜；102-三角形棱镜。

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。

请参阅附图1，本发明提供了一种正像系统，包括屋脊半五棱镜1、分光棱镜2和等腰棱镜3；其中，分光棱镜2位于屋脊半五棱镜1和等腰棱镜3之间，分光棱镜2由两直角棱镜胶合而成，两直角棱镜的胶合面上设置有分光膜21。

分光棱镜2为正方形结构，两等腰直角棱镜的斜面贴合连接，使得分光膜21可涂覆在斜面上，且将两等腰直角棱镜的斜面贴合连接保证了贴合面的入射发射效率，减少了光的损耗。其中，两直角面的夹角η为90度，直角面与斜面的夹角θ为45度。

屋脊半五棱镜1包括屋脊收发面11、屋脊外反射面12、屋脊内反射面13和屋脊顶面14，屋脊收发面11的两端分别与屋脊外反射面12的一端和屋脊内反射面13的一端相交，屋脊顶面14的两端分别与屋脊外反射面12的另一端和屋脊内反射面13的另一端相交，并且屋脊外反射面12与屋脊收发面11的夹角α为112.5度，屋脊收发面11与屋脊内反射面13的夹角β为45度，屋脊内反射面13与屋脊顶面14的夹角γ为90度。不仅减小了正像系统的体积，而且还降低了屋脊半五棱镜1对光束的影响，稳定性和可靠性较高，体积小、结构紧凑。

等腰棱镜3包括两个等腰面31和一个底面32，两个等腰面31的一端相交，另一端分别与底面32的两端相交，并且两个等腰面31的夹角δ为45度，等腰面31与底面32的夹角ε为67.5度。既能够减小正像系统的体积，又减小了光束的损耗，提高了透光率，保证了观测物体以及测距显示的清晰度。

参阅附图2，本发明提供了一种双筒激光测距望远镜，包括分别安装在两镜筒内的目镜组4、物镜组5和正像系统，正像系统位于目镜组4与物镜组5之间；两镜筒之间设置有激光发射器6，其中一镜筒内设置有光电探测器7和液晶显示器8；

物镜组5接收的光路所述正像系统输出至其中一目镜组4；

物镜组5接收的激光光路经过正像系统后进入光电探测器7；

液晶显示器8的光路经过正像系统后输出至另一目镜组4。

在另一种实施例中，目镜组4包括由左向右依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一透镜、第二透镜和第三透镜同轴设置。

在另一种实施例中，物镜组5包括由左向右依次设置的第四透镜、第五透镜和第六透镜，第四透镜、第五透镜和第六透镜同轴设置。

在另一种实施例中，激光发射器6采用发射红外波段的半导体激光或激光二极管。

在另一种实施例中，光电探测器7为雪崩二极管(apd)或光二极管(pd)或pin管。

在另一种实施例中，液晶显示器8可以是有机发光二极管oled或背光显示lcd。

在另一种实施例中，激光发射器6发射激光的光路上设置有发射透镜61，激光可经过发射透镜61进行准直，然后入射到远处物体上。

在另一种实施例中，激光发射器6可以设置于靠近望远镜的物镜组5的中轴位置，也可设置于望远镜的两镜筒之间的其他位置。

在另一种实施例中，目镜组4与正像系统间设置有视场光阑9。当远处物体成像与目镜组4的成像均在视场光阑9处时，观察物体的清晰高。

在另一种实施例中，物镜组5与正像系统间设置有调焦物镜51。通过调节调焦物镜51与物镜组5的位置，能够使远处物体成像于视场光阑处，有利于提高观察物体的清晰度。

物镜组5接收的光路透过调焦物镜51后，由屋脊收发面11进入屋脊半五棱镜1中，然后依次经过屋脊内反射面13和屋脊外反射面12的反射后垂直透过分光棱镜2进入等腰棱镜3内，再依次经过等腰面31、底面32、等腰面31的反射后，垂直入射至目镜组4，从而可以实现双眼观察、瞄准被测物体。

光电探测器7与分光棱镜2间设置有接收透镜71；物镜组5接收的激光光路透过调焦物镜51后，由屋脊收发面11进入屋脊半五棱镜1中，然后依次经过屋脊内反射面13和屋脊外反射面12的反射后垂直入射至分光棱镜2中，经等腰直角棱镜的斜面反射后，垂直入射至接收透镜71，穿过接收透镜71进入光电探测器7。激光发射器6发射红外激光，入射到远处物体上，物体反射的光信号依次经过物镜组5、调焦物镜51、屋脊半五棱镜1、分光棱镜2上的分光膜21反射、接收透镜71，最后被光电探测器7接收，通过光电信号处理，根据发射激光和接收光信号的时间差，计算远处物体的距离，并在液晶显示器8上显示距离，从而实现了物体距离的准确测量。

在另一种实施例中，光电探测器7和液晶显示器8分列于正像系统的两侧。

液晶显示器8与分光棱镜2间设置有显示透镜组81；液晶显示器8的光路经过显示透镜组81，垂直进入至分光棱镜2中，经等腰直角棱镜的斜面反射后，垂直入射至等腰棱镜内，依次经过等腰面31、底面32、等腰面31的反射后，垂直入射至目镜组4。液晶显示器8显示的距离数字通过显示透镜组81，分光棱镜2上的分光膜21反射，透过等腰棱镜3，成像在视场光阑9处，然后经过目镜组4，最后进入人眼并读取数据，实现远处物体的实时观测和距离测量。

在另一种实施例中，参阅附图3，光电探测器7设置于正像系统的一侧，液晶显示器8设置于镜筒的视场光阑处，且另一镜筒的视场光阑处设置有与液晶显示器8相同透过率的平板玻璃10。

使用双筒激光测距望远镜观察远处物体时，调节目镜组4聚焦在液晶显示器8上，然后调节调焦物镜51与物镜组5的位置，使远处物体成像也成像在液晶显示器8位置处，观察物体清晰，然后激光发射器6发射红外激光，经过发射透镜61准直后入射到远处物体上，物体反射的光信号经过物镜组5，调焦物镜51，屋脊半五棱镜1，分光棱镜2上的分光膜21反射，接收透镜71，最后被光电探测器7接收，通过光电信号处理，根据发射激光和接收光信号的时间差，计算远处物体的距离，并在液晶显示器8上显示距离，显示的距离数字通过目镜组4直接被人眼观察。

在另一种实施例中，参阅附图4，屋脊半五棱镜1、等腰梯形棱镜101和三角形棱镜102组成正像系统，等腰梯形棱镜101斜边与三角形棱镜102胶合，胶合面上设置有分光膜21，电探测器7设置于正像系统的一侧，液晶显示器8设置于镜筒的视场光阑处，且另一镜筒的视场光阑处设置有与液晶显示器8相同透过率的平板玻璃10。

使用双筒激光测距望远镜观察远处物体时，调节目镜组聚焦在液晶显示器8，然后调节调焦物镜51与物镜组5的位置，使远处物体成像也成像在液晶显示器8位置处，观察物体清晰，然后激光发射器6发射红外激光，经过发射透镜61准直后入射到远处物体上，物体反射的光信号经过物镜组5，调焦物镜51，屋脊半五棱镜1，等腰梯形棱镜101上的分光膜21透射，接收透镜71，最后被光电探测器7接收，通过光电信号处理，根据发射激光和接收光信号的时间差，计算远处物体的距离，并在液晶显示器8上显示距离，显示的距离数字通过目镜组4直接被人眼观察。

本发明正像系统包括屋脊半五棱镜1、分光棱镜2和等腰棱镜3，不仅能够减小正像系统的体积，而且还能降低对光束的影响，从而提高了望远镜观测物体的稳定性和可靠性；将激光发射器6设置在两镜筒之间，光电探测器7和液晶显示器8设置在一镜筒内，不仅能够双眼观察、瞄准被测物体，而且在观察物体的同时，在视野中能够实时显示被测物体的距离，并且当关闭激光发射器6、光电探测器7和液晶显示器8时，也可作为一个普通望远镜使用，体积小，方便携带和使用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。