一种望远系统及其工作方法与流程

1.本发明属于目视观察光学技术领域，具体涉及一种望远系统及其工作方法。


背景技术：

2.望远系统一种用于观测遥远目标的光学仪器，其利用物镜和目镜的适当组合，人眼在系统出曈位置对目标进行观察，可观察到远方目标经视角放大的图像。在一些望远系统中，还会在系统光路的实像平面上植入瞄准线或带刻度的分划板、以满足瞄准或辅助测量功能。
3.目前，常用的望远系统包括开普勒型望远镜和伽利略型望远系统。
4.开普勒型望远镜是一种常用的带有分划板的望远系统，如图1中所示，该望远系统是由正光焦度物镜单元和正光焦度目镜单元两部分组成，正光焦度物镜单元1将远方目标像成倒实像于正光焦度目镜单元3的前焦平面即第一焦平面2上，系统出曈位置4通过正光焦度目镜单元3可观察到一个倒立放大的目标像。为了得到一个便于目视观察的正像，通常这类望远镜需要增加一个转像光学单元5(该转像单元也可是多个棱镜组成而成)来获得正像，如图2中所示，其中，目标像经转像单元5成像于第二焦平面2’上，此时人眼4通过目镜3即可观察到一个放大正立的目标像。在实际使用时，为便于瞄准和辅助测量，通常需要在第一焦平面2或第二焦平面2’面上设置一个透明分划板便于瞄准观察目标并实现辅助测量功能。这类望远系统中设置分划板有以下局限：一是系统小倍率时刻线宽度会遮挡远处小目标、而大倍率时分划板自身的缺陷会同步放大，影响观察效果；二是瞄准调整机构校准复杂且影响实时瞄准效果；也有直接放置一个透明电子显示屏、计算机控制生成电子分划板，这种电子式有利于校准调整，但同样分划板自身缺陷影响观察效果，同时光路的透过率会因此大大降低，影响弱光条件下的观察。
5.伽利略型望远系统也是一种常用的望远镜，如图3中所示，该望远系统由一个正光焦度物镜单元1和一个负光焦度目镜单元6组成，正光焦度物镜单元1将目标像成在负光焦度目镜单元6的后焦面上，系统出瞳位置4通过负光焦度目镜单元6可直接观察到一个正立放大的虚像。图2所示结构无需增加额外的转像单元，系统紧凑，但缺陷在于该望远系统光路中没有实像，无法像图1那样、直接在实像平面上设置用于辅助瞄准和测量的分划板，因此该类系统仅用于要求不高的辅助观察，无法直接应用于需要瞄准或辅助测量的场合，如瞄准镜。
6.可见，如图1和2所示的开普勒型望远镜，其结构优点是可以将分划板直接放置在目标像的平面上，但对分划板自身质量要求高，系统小倍率或大倍率时自身缺陷也将被同步放大，影响观察效果；当直接放置数显电子分划板时，显示器本身的透过率限制弱光下的观察亮度，在高倍目镜情况下，分划板及显示器的缺陷也会得到放大，同样影响观察者观察的舒适性。
7.图3所示的伽利略型望远系统，因光路中无实像平面而无法设置分划板，不能满足瞄准和测量的需求，通常只用于观剧、球赛类娱乐场所。


技术实现要素：

8.本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种望远系统，该望远系统通过设置辅助光路、在主光路中引入了虚拟分划板，望远系统实现精确的瞄准和辅助测量，降低了在传统望远系统中，因分划板自身缺陷和原理因素对观察效果的产生的不利影响。
9.本发明的第二目的在于提供一种望远系统的工作方法。
10.本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种望远系统，包括用于望远观察的主光路单元和用于形成虚拟分划板的辅助光路单元；
11.所述主光路单元包括沿着主光路传播方向设置的物镜和目镜；
12.所述辅助光路单元包括沿着辅助光路传播方向设置的分划板、辅助成像单元和分光镜；
13.所述分光镜同时位于主光路和辅助光路上，用于将虚拟分划板耦合到主光路的目标像上。
14.优选的，还包括辅助观察光路单元；所述辅助观察光路单元包括图像传感器，来自所述物镜的光经分光镜出射后通过辅助观察光路进入到图像传感器中进行成像。
15.更进一步的，所述图像传感器连接辅助光路单元中分划板所连接的控制终端，所述分划板为电子显示分划板；和/或所述图像传感器连接摄像单元。
16.更进一步的，所述辅助观察光路单元还包括设置在辅助观察光路中的第二反射镜，所述第二反射镜位于分光镜和第一图像传感器之间。
17.优选的，所述辅助光路单元还包括设置在辅助光路中的第一反射镜，所述第一反射镜设置在在分划板和辅助成像单元之间。
18.优选的，所述主光路单元还包括第一焦平面、转像单元和第二焦平面；所述第一焦平面、转像单元和第二焦平面设置在物镜和目镜之间，并且沿着主光路传播方向依次设置；所述物镜和目镜分别为正光焦度物镜和正光焦度目镜；
19.所述分光镜设置在主光路单元物镜和第一焦平面之间或者设置在转像单元和第二焦平面之间的主光路上。
20.优选的，所述主光路单元中物镜为正光焦度物镜，所述主光路单元中目镜为负光焦度目镜；所述分光镜位于正光焦度物镜和负光焦度目镜之间的主光路上。
21.本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种本发明第一目的所述的望远系统的工作方法，包括：
22.观察目标经主光路上物镜和分光镜后在主光路上成像，使主光路上通过目镜观察到目标像；
23.分划板经辅助光路上辅助成像单元后，通过分光镜同轴耦合进入主光路并在主光路上成像，得到虚拟分划板；
24.主光路上虚拟分划板与目标像共轭，被耦合到目标像上。
25.优选的，当望远系统
26.包括辅助观察光路且在辅助观察光路设置图像传感器时，所述工作方法还包括：
27.观察目标经主光路上物镜和分光镜后，直接或通过辅助观察光路中第二反射镜后输入到图像传感器，并在图像传感器中成像，得到观察目标图像；
28.分划板直接或通过第一反射镜进入辅助光路上辅助成像单元后，通过分光镜进入到辅助观察光路中，并在辅助观察光路中的图像传感器中成像，得到分划板图像。
29.更进一步的，所述图像传感器连接摄像单元时，通过摄像单元拍摄图像传感器所获取到的观察目标以及虚拟分划板图像；
30.或者，所述图像传感器通连接电子显示分划板的控制终端，所述工作方法还包括：
31.观察目标在红外光源照射下，通过主光路上物镜、分光镜在图像传感器上成像，由图像传感器生成观察目标的红外图像；
32.图像传感器将观察目标的红外图像传输到控制终端，由控制终端控制电子显示分划板显示观察目标的图像以及分划板刻线结构；
33.电子显示分划板上显示的观察目标图像和分划板刻线结构直接或通过第一反射镜进入辅助光路的辅助成像单元后，再由分光镜耦合到主光路中，在主光路中成像，使主光路上通过目镜观察到对应目标像和虚拟分划板。
34.本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
35.(1)本发明望远系统，包括用于望远观察的主光路单元和用于形成虚拟分划板的辅助光路单元；主光路单元包括沿着主光路传播方向设置的物镜和目镜；辅助光路单元包括沿着辅助光路传播方向设置的分划板、辅助成像单元和分光镜；其中分光镜同时位于主光路和辅助光路上。在本发明中望远系统包括主光路单元和辅助光路单元，通过成像方法将辅助光路单元中分划板的像引入主光路单元光路中，能够避免分划板设置在主光路中存在的对分划板要求高且自身缺陷容易被放大的弊端，能够弥补了虚像望远系统无法设置分划板不能实现瞄准及辅助测量功能的技术问题。并且本发明望远系统较直接在主光路中插入实物分划板(包括透明电子分划板)，能够获得更清晰的分划线条(比如可使用更精密的反射式显示器件-dmd)，主光路透过率也更高。
36.(2)本发明望远系统中，还包括辅助观察光路单元，辅助观察光路单元包括设置在辅助观察光路中的图像传感器，其中分光镜还同时位于主光路中，来自物镜的光经分光镜出射、通过辅助观察光路进入到图像传感器中进行成像。基于此，观察目标经主光路上物镜和分光镜后，直接或通过辅助观察光路中第二反射镜后输入到图像传感器，并在图像传感器中成像，得到观察目标图像；同时，分划板直接或通过第一反射镜进入辅助光路上辅助物镜后，通过分光镜进入到辅助观察光路中，并在辅助观察光路中的图像传感器中成像，得到分划板图像。因此，本发明望远系统不仅能够通过主光路中目镜实现目标像观察以及瞄准和测量，同时还能够基于辅助观察光路中图像传感器实现目标像观察以及瞄准和测量，形成了一种全新的电子-目视混合型瞄准观察望远系统。
37.(3)本发明望远系统中，在辅助光路单元中分划板与辅助物镜之间，辅助观察光路单元分光镜与图像传感器之间，可以设置反射镜，通过反射镜可以使得主光路单元的目镜，辅助观察光路单元图像传感器所观测的目标像和虚拟分划板成像均为非镜像的，即去除目标像和虚拟分划板成像的镜像关系，使得望远系统的观察效果更好。
38.(4)本发明望远系统中，辅助观察光路单元中图像传感器可以连接摄像单元，也可以连接辅助光路单元中电子显示分划板的控制终端，电子显示分划板可通过所连接的控制终端例如计算机控制显示的内容。望远系统在白天工作时，由于光线充足，可以直接通过主光路单元中的目镜观察，这种传统的望远系统较电子式望远镜具有直观真实的优点，且降
低了必须使用电源带来的局限；另外，图像传感器连接摄像单元，可以使得望远系统在白天工作时，通过摄像单元辅助拍照或者拍摄视频。而望远系统在夜间观察时，通过使用红外光源照射被观察目标，能够使得图像传感器基于物镜、反射镜、分光镜获取到红外图像，该红外图像传输到控制终端，可以由控制终端控制电子显示分划板显示分划板刻线结构同时还可以显示观察目标图像，基于此，辅助光路单元输出的分化板刻线和观察目标图像，均能够通过分光镜耦合到主光路中，因此在夜间的情况下，本发明望远系统也能够同时实现观察目标的观察以及进一步进行瞄准和测量。
39.(5)本发明望远系统中，主光路单元可以包括沿着主光路依次设置的正光焦度物镜、第一焦平面、转像单元、第二焦平面和正光焦度目镜，本发明可以将辅助光路单元中的分光镜设置在物镜和第一焦平面之间的主光路上，也可以设置在转像单元和第二焦平面之间的主光路上，基于此，通过目镜能够观察到放大且正立的目标像，在辅助光路中设置分划板，通过成像方法可以将分划板的正虚像引入主光路单元光路中，由于分划板未如现有技术一样直接设置在主光路例如主光路的第一焦平面或第二焦平面上，因此能够避免分划板设置在主光路中存在的对分划板要求高且自身缺陷容易被放大的弊端，克服现有技术中分划板直接设置主光路上导致大倍率时分划板的缺陷会同步放大的问题。另外，本发明上述望远系统中，当转像单元采用变焦设计时，可实现不同的放大倍率，分划板的像也将随主光路倍率同步放大与缩小，便于对准观察与辅助测量。
40.(6)本发明望远系统中，主光路单元中的物镜和目镜可以分别是正光焦度物镜和负光焦度目镜，分光镜位于主光路上并且设置在正光焦度物镜和负光焦度目镜之间的主光路上；本发明在这种望远系统中加入带有分划板的辅助光路单元，可以克服虚像望远系统因不能够设置分划板而导致无法辅助进行瞄准和测量的情况；与现有的需要在主光路第一焦平面或第二焦平面上设置分划板并且需要设置转像单元的望远系统相比，本发明这种望远系统的结构能够更加简洁紧凑，调节更加便利。另外，当目镜采用变焦设计时，可实现不同的放大倍率，分划板的像(虚拟分划板)也将同步放大与缩小，便于对观察目标瞄准观察与辅助测量。
附图说明
41.图1至3为现有望远系统的结构示意图。
42.图4、5和6为本发明实施例1望远系统的结构示意图。
43.图7和8是本发明实施例2望远系统的结构示意图。
44.图9、10和11是本发明实施例3望远系统的结构示意图。
45.图12和13是本发明实施例4望远系统的结构示意图。
具体实施方式
46.下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
47.目前现有的望远镜，例如伽利略型望远系统由于没有实像而无法在主光路中直接设置用于辅助瞄准和测量分划板，而开普勒型望远镜系统分划板设置在光路中存在缺陷容易被放大影响观察效果。
48.基于相应技术中望远系统存在的问题，本发明提供公开了一种望远系统，该望远系统包括用于望远观察的主光路单元和用于形成虚拟分划板的辅助光路单元。如图4至13所示，其中：
49.主光路单元包括沿着主光路传播方向设置的物镜和目镜；辅助光路单元包括沿着辅助光路传播方向设置的分划板、辅助物镜和分光镜；分光镜同时位于主光路和辅助光路上，用于将虚拟分划板耦合到主光路的目标像上。
50.本发明望远系统通过辅助光路的分划板在主光路中引入虚拟分划板，能够使得望远系统精确的实现瞄准和测量的同时，对分划板的质量要求并不高，不会因为自身微小的缺陷被放大而影响观察效果，当使用反射式显示器件生成电子分划板时，可获得更精细的分划板线条。
51.为便于对本发明进行理解，通过以下实施例对本发明的望远系统结构和工作方法进行了进一步详细的介绍。
52.实施例1
53.本实施例公开了一种望远系统，如图4至6中所示，该望远系统的主光路中包括沿着主光路传播方向依次设置的物镜和目镜，其中物镜为正光焦度物镜1，目镜为负光焦度目镜6。辅助光路单元包括沿着辅助光路传播方向设置的分划板7、第一反射镜8、辅助成像单元和分光镜10；辅助成像单元可以采用辅助物镜。
54.本实施例中，分光镜位于主光路上并且设置在正光焦度物镜和负光焦度目镜之间的主光路上，在本实施例中分光镜10相对于主光路光轴倾斜的角度为45度，当然也可以是其他角度，例如30度，选择的角度符合反射定律即可；在如图4所示的视角下，分光镜10上表面对着物镜1，下表面对着辅助物镜9。
55.本实施例望远系统主光路单元中，正光焦度物镜1将待观察目标成像在负光焦度目镜6后焦面(附近)，系统出瞳位置4处通过负光焦度目镜6观察到目标正虚像；本实施例望远系统辅助光路中，分划板7通过第一反射镜8再经辅助物镜9、分光镜10后成像在负光焦度目镜6的后焦面(附近)，此时通过负光焦度目镜6观察到分划板7的正虚像(即获得虚拟分划板)，实现了虚拟分划板与观察目标共轭。
56.在本实施中，辅助光路单元可以包括第一反射镜8，通过第一反射镜8能够去除镜像，使得观察效果更好，其中第一反射镜8相对于分划板出射的辅助光路光轴倾斜的角度可以设置为45度，当然也可以是其他角度，选择的角度符合反射定律即可；分化板7经第一反射镜8、辅助物镜9后，辅助物镜出射的光从分光镜下表面入射。另外，在允许使用镜像图像的场合，本实施例望远系统也可以省去第一反射镜8使得望远系统的结构更加简化，如图5中所示。本实施例中，当存在第一反射镜8时，第一反射镜8的个数也可以为一个或多个，各第一反射镜8均设置在辅助光路中，具体可以相邻设置，也可以间隔设置，在实际使用中，可以根据分划板图像方向需求以及光路折叠需求选择使用相应的个数。
57.在本实施例中，分划板为透明的刻线分划板或反射式刻线分划板；也可以是透明或反射式电子显示分划板的，当为电子显示分划板时，分划板连接控制终端例如计算机，通过控制终端控制分划板上显示分划板刻线结构；分划板7经过第一反射镜8、辅助物镜9及分光镜10后成像与目标像在同一像平面上，该望远系统允许使用线条更精细、清晰度更高的反射式电子显示分划板(dmd)，因此瞄准及辅助测量时分划板图像调整灵活，像质也更加清
晰。另外，对于分划板，可以采用自然光、自身发光或辅助光源照明。
58.在本实施例中，分光镜10反射投射比可以选择为95:5，对主光路的通光效率影响很小，如按已有的技术，直接采用透明的电子显示器件放置于光路中形成电子显示分划板，其主光路透过率将大大降低，且电子显示器件的固有缺陷直接影响观察效果。本实施例在辅助光路中设置电子显示分划板(电子显示器件)的情况下，较直接将透明显示器件放置于主光路中的方式比，避免了电子显示器件自身缺陷带来的观察质量下降问题，同时光通利用率也有效提高。
59.在本实施例中，由于负光焦度目镜6是虚拟分划板与观察目标像共用的，当负光焦度目镜6设计成焦距可调时，可方便实现观察变倍，同时虚拟分划板与观察目标像的同步放大和缩小，不会影响观察效果及辅助测量的准确度。
60.本实施例中，望远系统的主光路基于正光焦度物镜单元和负光焦度目镜单元组和，直接观察到正虚像，去除了复杂的转像单元，能够使得筒长有效缩短，结构更加紧凑；由于是观察目标的目标像是与分划板图像之间的叠加，刻线相对透明，刻线对远处小目标的遮挡效应大大降低，结合电子显示分划板的使用，调整简单便捷；同时本实施例望远系统利用分光镜设置虚拟分划板，可避免分划板自身物理缺陷对主光路的影响。
61.本实施例还公开了上述望远系统的工作方法，包括如下步骤：
62.(1)观察目标经主光路上物镜和分光镜后在主光路上成像，使主光路上通过目镜观察到目标像；具体的，在望远系统的主光路中，正光焦度物镜单元1将待观察目标成像在负光焦度目镜6后焦面(附近)，系统出瞳位置4处通过负光焦度目镜6观察到目标正立放大的虚像。
63.(2)分划板经辅助光路上辅助物镜后，通过分光镜同轴耦合进入主光路并在主光路上成像，得到虚拟分划板；主光路上虚拟分划板与目标像共轭，被耦合到目标像上。具体的，在望远系统的辅助光路中，分划板7通过第一反射镜8再经辅助物镜9、分光镜10后成像在负光焦度目镜6的后焦面(附近)，此时通过目镜6观察到分划板7的正虚像(即获得虚拟分划板)。在图6所示的主光路中，目标经物镜1成像在k平面处，分划板7经第一反射镜8、辅助物镜9，并经分光镜10同轴耦合进入主光路，同样成像在k平面，与目标共轭，系统出瞳位置4通过负光焦度目镜6同时看到k平面放大的正虚像，由此可在系统中实现具有瞄准、辅助测量功能的虚拟分划板。
64.另外，需要注意的是，上述步骤(1)和(2)是不分顺序的，一般情况下是同时执行的。
65.实施例2
66.本实施例公开了一种望远系统，如图7和8中所示，望远系统的主光路单元包括沿着主光路依次设置的正光焦度物镜1、第一焦平面2、转像单元5、第二焦平面2’)和正光焦度目镜3；辅助光路单元包括沿着辅助光路传播方向设置的分划板7、第一反射镜8、辅助成像单元(例如：辅助物镜9)和分光镜10。分光镜10设置在主光路单元物镜1和第一焦平面2之间或者设置在转像单元5和第二焦平面2’之间的主光路上，第一焦平面2为正光焦度物镜1的后焦平面，第二焦平面2’为转像单元5的后焦平面。本实施例上述望远系统，通过目镜3能够观察到放大且正立的目标像，在辅助光路中设置分划板7，通过成像方法可以将分划板7的正虚像引入主光路单元光路中，与目标像进行共轭。
67.本实施例望远系统中，同实施例1一致，第一反射镜8和分光镜10倾斜的角度可以如实施例1所示，另外在允许镜像存在的情况下，第一反射镜8也可以不需要使用，如图8中所示；或者也可以如实施例1所示，根据分划板图像方向需求以及光路折叠需求选择使用多个。本实施例中所使用的分划板7的类型也可以参考实施例1所示。
68.本实施例望远系统中，转像单元可以是由多个棱镜组成的单元，通过加入转像单元可以使得望远系统获取正立的像，而非倒像。另外，当转像单元5采用变焦设计时，可实现不同的放大倍率，分划板的像也将随主光路倍率同步放大与缩小，便于对准观察与辅助测量。
69.本实施例望远系统，相比现有技术中直接将分划板设置在主光路的前焦平面或后焦平面上，能够避免分划板设置在主光路中存在的对分划板要求高且自身缺陷容易被放大的弊端，克服现有技术中分划板直接设置主光路上导致大倍率时分划板的缺陷会同步放大的问题。另外，由于是观察目标的目标像是与分划板图像之间的叠加，刻线相对透明，刻线对远处小目标的遮挡效应大大降低，结合电子显示分划板的使用，调整简单便捷；
70.本实施例还公开了上述望远系统的工作方法，包括如下步骤：
71.(1)观察目标经主光路上物镜和分光镜后在主光路上成像，使主光路上通过目镜观察到目标像；具体的，在望远系统的主光路中，正光焦度物镜1将观察目标成倒实像于第一焦平面2(附近)上，再经转像单元5成像在第二焦平面2’，系统出瞳位置4处通过正光焦度目镜3可观察到一个放大的正立目标像；
72.(2)分划板经辅助光路上辅助物镜后，通过分光镜同轴耦合进入主光路并在主光路上成像，得到虚拟分划板；主光路上虚拟分划板与目标像共轭，被耦合到目标像上。具体的，在望远系统辅助光路中，分划板7通过第一反射镜8再经辅助物镜9、分光镜10后成像在正光焦度物镜1的后焦平面即第一焦平面2(附近)上，得到像7’，再经转像单元5成像在第二焦平面2’，系统出瞳位置4通过正光焦度目镜单元3可观察到一个放大的正立分划板7的像7
″
(该倒像系统也可是多个棱镜组成而成来获得正像)，辅助光路通过分光镜10与主光路同轴。
73.基于上述，系统出瞳位置4通过正光焦度目镜单元3可同时观察到正立目标像和虚拟分划板。
74.实施例3
75.本实施例公开了一种望远系统，如图9至11所示，本实施例望远系统与实施例1中望远系统的区别仅在于：本实施例望远系统还包括辅助观察光路单元。
76.本实施例中，辅助观察光路单元包括设置在辅助观察光路中的第二反射镜11和图像传感器12，第二反射镜11设置在分光镜10和图像传感器12之间，来自主光路物镜的光经分光镜出射后通过辅助观察光路进入到图像传感器中进行成像，在本实施例中图像传感器可以是cmos传感器或ccd传感器。
77.本实施例中，在如图9至11的视角下，第二反射镜11入射面对着分光镜10的上表面，使得分光镜10出射的光能够入射到第二反射镜11。其中第二反射镜11相对于分光镜10出射的辅助观察光路光轴倾斜的角度可以设置为45度，当然也可以是其他角度，分光镜10出射的光经过第二反射镜11后传输到图像传感器，在图像传感器上成像，分光镜10出射的光包括接收来自物镜且反射出去的光，还包括辅助光路中辅助物镜11出射到分光镜后透射
过分光镜的光。本实施例中，在允许使用镜像图像的场合，本系统也可以省去第二反射镜10，使得望远系统的结构更加简化，如图10中所示。本实施例中，当存在第二反射镜11时，第二反射镜11的个数也可以为一个或多个，各第二反射镜11均设置在辅助观察光路中，具体可以相邻设置，也可以间隔设置，在实际使用中，可以根据目标图像和分划板图像方向需求以及光路折叠需求选择使用相应的个数。
78.在本实施例中，图像传感器可以连接辅助光路单元中分划板所连接的控制终端例如计算机，这种关系下，分划板可以为电子显示分划板；电子显示分别话连接控制终端，可以通过控制终端控制电子显示分划板所显示的内容。在本实施例中，图像传感器连接控制终端，可以将其采集到的观察目标图像发送给控制终端，通过控制终端控制电子显示分划板显示分化板刻线结构的同时还显示观察目标图像，基于此，辅助光路单元输出的分化板刻线和观察目标图像，均能够通过分光镜耦合到主光路中，这种一般是在光线不足的环境下，通过目镜无法观察到目标像，而通过图像传感器采集红外照明照射下的观察目标，并且通过辅助光路将观察目标图像反馈到主光路中。
79.本实施例中，图像传感器还可以连接摄像单元，可以使得望远系统在工作时，基于辅助观察光路所获取到的观察图像，同时通过摄像单元辅助拍照或者拍摄视频，以进行记录。
80.本实施例还公开了望远系统的工作方法，步骤包括：
81.(1)观察目标经主光路上物镜和分光镜后在主光路上成像，使主光路上通过目镜观察到目标像；具体的，在望远系统的主光路中，观察目标经正光焦度物镜1、分光镜10成像在负光焦度目镜6的后焦面(附近)k，系统出瞳位置4所在平面为系统出曈，观察者的眼睛在此处观察目标，看到的是被观察目标的正虚像
82.(2)分划板经辅助光路上辅助物镜后，通过分光镜同轴耦合进入主光路并在主光路上成像，得到虚拟分划板；主光路上虚拟分划板与目标像共轭，被耦合到目标像上。具体的，在望远系统的辅助光路中，分划板7通过第一反射镜8再经辅助物镜9、分光镜10后成像在负光焦度目镜6的后焦面(附近)，此时通过目镜6观察到分划板7的正虚像(即获得虚拟分划板)。在图11所示的主光路中，目标经物镜1成像在k平面处，分划板7经第一反射镜8、辅助物镜9，并经分光镜10同轴耦合进入主光路，同样成像在k平面，与目标共轭，系统出瞳位置4通过负光焦度目镜6同时看到k平面放大的正虚像，由此可在系统中实现具有瞄准、辅助测量功能的虚拟分划板。
83.(3)观察目标经主光路上物镜和分光镜后，直接或通过辅助观察光路中第二反射镜后输入到图像传感器，并在图像传感器中成像，得到观察目标图像；具体的，如图11中所示，观察目标经正光焦度物镜1入射到分光镜10上表面，经过分光镜10上表面反射后进入辅助观察光路中，通过辅助观察光路中第二反射镜11反射后，在图像传感器12上形成实像。
84.(4)分划板直接或通过第一反射镜进入辅助光路上辅助物镜后，通过分光镜进入到辅助观察光路中，并在辅助观察光路中的图像传感器中成像，得到分划板图像；具体的，分划板7通过第一反射镜8再经过辅助物镜9，辅助物镜9出射的光入射到分光镜10上，并且透过分光镜10进入到辅助观察光路中，然后通过辅助观察光路中第二反射镜11反射后在图像传感器上形成实像。
85.本实施例通过上述步骤(1)和(2)，观察者能够在系统出瞳位置4处同时看到观察
目标的目标像和分划板像，均为正虚像；通过上述步骤(3)和(4)，图像传感图像能够接收到观察目标图像和分化板图像，均为实像。
86.另外，需要注意的是，上述步骤(1)和(2)是不分顺序的，一般情况下是同时执行的。
87.本实施例中，当望远系统的图像采集器连接摄像单元时，望远系统的工作方法还包括：通过摄像单元拍摄图像传感器所获取到的观察目标以及虚拟分划板图像。望远系统在白天工作时，由于光线充足，可以直接通过主光路单元中的目镜观察，这种传统的望远系统较电子式望远镜具有直观真实的优点，且降低了必须使用电源带来的局限；而图像传感器连接摄像单元，可以使得望远系统在白天工作时，通过摄像单元辅助拍照或者拍摄视频。
88.本实施例中，当图像传感器连接电子显示分划板的控制终端，望远系统的工作方法还包括：
89.(a)观察目标在红外光源照射下，通过主光路上物镜、分光镜在图像传感器上成像，由图像传感器生成观察目标的红外图像；具体成像如本实施例上述步骤(3)。
90.(b)图像传感器将观察目标的红外图像传输到控制终端，由控制终端控制电子显示分划板显示观察目标的图像；其中，图像传感器可以通过接口驱动电路连接控制终端，由接口驱动电路将图像信号按照标准制式输入控制终端例如计算机。
91.(c)电子显示分划板上显示的观察目标图像以及分划板刻线直接或通过第一反射镜进入辅助光路的辅助物镜后，再由分光镜耦合到主光路中，在主光路中成像，使主光路上通过目镜观察到对应目标像和虚拟分划板；本步骤具体实现过程如本实施例上述步骤(2)所述。
92.望远系统在夜间观察时，由于光线不足，通过目镜不能或不容易观察到目标，而本实施例通过对观察目标照射红外光源，能够使得图像传感器基于物镜、第二反射镜、分光镜获取到红外图像，该红外图像进行图像处理后传输到控制终端，可以由控制终端控制电子显示分划板显示刻线的同时还可以显示观察目标图像，基于此，辅助光路单元输出的分化板刻线和观察目标图像，均能够通过分光镜耦合到主光路中，因此在夜间的情况下，基于上述步骤(a)到(b)，本实施例望远系统通过目镜也能够观察到观察目标图像，并能够进一步实现瞄准和测量。
93.实施例4
94.本实施例公开了一种望远系统，如图12和13所示，本实施例望远系统与实施例3中望远系统的区别仅在于：本实施例望远系统的望远系统的主光路单元包括沿着主光路依次设置的正光焦度物镜1、第一焦平面2、转像单元5、第二焦平面2’和正光焦度目镜3；辅助光路单元包括沿着辅助光路传播方向设置的分划板7、第一反射镜8、辅助成像单元(例如：辅助物镜9)和分光镜10。分光镜10设置在主光路单元物镜1和第一焦平面2之间或者设置在转像单元5和第二焦平面2’之间的主光路上，第一焦平面2为正光焦度物镜1的后焦平面，第二焦平面2’为转像单元5的后焦平面。本实施例上述望远系统，通过目镜3能够观察到放大且正立的目标像，在辅助光路中设置分划板7，通过成像方法可以将分划板7的正虚像引入主光路单元光路中，与目标像进行共轭。
95.本实施例望远系统中，同实施例3一致，第一反射镜8和分光镜10倾斜的角度可以如实施例1所示，另外在允许镜像存在的情况下，第一反射镜8也可以不需要使用，如图13中
所示。本实施例中所使用的分划板7的类型也可以参考实施例1所示。
96.本实施例望远系统中，转像单元可以是由多个棱镜组成的单元，通过加入转像单元可以使得望远系统获取正立的像，而非倒像。另外，当转像单元5采用变焦设计时，可实现不同的放大倍率，分划板的像也将随主光路倍率同步放大与缩小，便于对准观察与辅助测量。
97.本实施例还公开了望远系统的工作方法，步骤包括：
98.(1)观察目标经主光路上物镜和分光镜后在主光路上成像，使主光路上通过目镜观察到目标像；具体的在望远系统的主光路中，正光焦度物镜1将观察目标成倒实像于第一焦平面2(附近)上，再经转像单元5成像在第二焦平面2’，系统出瞳位置4通过正光焦度目镜3可观察到一个放大的正立目标像。
99.(2)分划板经辅助光路上辅助物镜后，通过分光镜同轴耦合进入主光路并在主光路上成像，得到虚拟分划板；主光路上虚拟分划板与目标像共轭，被耦合到目标像上。具体的，具体的，在望远系统辅助光路中，分划板7通过第一反射镜8再经辅助物镜9、分光镜10后成像在正光焦度物镜1的后焦平面即第一焦平面2(附近)上，得到像7’，再经转像单元5成像在第二焦平面2’，系统出瞳位置4通过正光焦度目镜单元3可观察到一个放大的正立分划板7的像7”(该倒像系统也可是多个棱镜组成而成来获得正像)，辅助光路通过分光镜10与主光路同轴。
100.(3)观察目标经主光路上物镜和分光镜后，直接或通过辅助观察光路中第二反射镜后输入到图像传感器，并在图像传感器中成像，得到观察目标图像；具体的，如图11中所示，观察目标经正光焦度物镜1入射到分光镜10上表面，经过分光镜10上表面反射后进入辅助观察光路中，通过辅助观察光路中第二反射镜11反射后，在图像传感器12上形成实像。
101.(4)分划板直接或通过第一反射镜进入辅助光路上辅助物镜后，通过分光镜进入到辅助观察光路中，并在辅助观察光路中的图像传感器中成像，得到分划板图像；具体的，分划板7通过第一反射镜8再经过辅助物镜9，辅助物镜9出射的光入射到分光镜10上，并且透过分光镜10进入到辅助观察光路中，然后通过辅助观察光路中第二反射镜11反射后在图像传感器上形成实像。
102.本实施例通过上述步骤(1)和(2)，观察者能够在系统出瞳位置4处同时看到观察目标的目标像和分划板像，均为正虚像；通过上述步骤(3)和(4)，图像传感图像能够接收到观察目标图像和分化板图像，均为实像。
103.另外，需要注意的是，上述步骤(1)和(2)是不分顺序的，一般情况下是同时执行的。
104.本实施例中，当望远系统的图像采集器连接摄像单元时，望远系统的工作方法还包括：通过摄像单元拍摄图像传感器所获取到的观察目标以及虚拟分划板图像。其中，如实施例3所述，本实施例中图像传感器连接摄像单元，可以使得望远系统通过摄像单元辅助拍照或者拍摄视频。
105.本实施例中，当图像传感器连接电子显示分划板的控制终端时，望远系统的工作方法还包括：
106.(a)观察目标在红外光源照射下，通过主光路上物镜、分光镜在图像传感器上成像，由图像传感器生成观察目标的红外图像；具体成像如本实施例上述步骤(3)。
107.(b)图像传感器将观察目标的红外图像传输到控制终端，由控制终端控制电子显示分划板显示观察目标的图像；
108.(c)电子显示分划板上显示的观察目标图像以及分划板刻线结构直接或通过第一反射镜进入辅助光路的辅助物镜后，再由分光镜耦合到主光路中，在主光路中成像，使主光路上通过目镜观察到对应目标像和虚拟分划板；本步骤具体实现过程如本实施例上述步骤(2)所述。
109.如图实施例3所述，在夜间的情况下，基于上述步骤(a)到(b)，本实施例望远系统通过目镜也能够观察到观察目标图像，并能够进一步实现瞄准和测量。
110.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。