两个反射面构成直角的复合棱镜及其激光测距望远镜的制作方法

本发明涉及激光测距领域，具体是一种两个反射面构成直角的复合棱镜及其双目激光测距望远镜光学系统。

背景技术：

1、双目激光测距望远镜光学系统相比双目望远镜光学系统，主要增加了激光发射系统和激光接收系统。为了使激光测距望远镜减小体积、减轻重量，需要通过分束棱镜对激光发射、激光接收系统与双目望远观察系统进行整合，使它们分别共用两个物镜。现有双目激光测距望远镜的棱镜系统，有的采用光线在分束膜面入射角偏大(入射角大于30°)的分束棱镜，由于偏振影响，增大了镀制高性能分束膜的难度。有的包含有屋脊棱镜；虽然屋脊棱镜结构紧凑，入射光轴与出射光轴横向错位较小，有利于缩小总体横向尺寸，但对物镜直径增加了限制；而且屋脊棱镜工艺难度较大，光轴在棱镜中折叠长度有限，会导致整体纵向长度较大，因此，其应用有一定局限性。

技术实现思路

1、鉴于上述背景技术，本发明提供了一种两个反射面构成直角的复合棱镜以及采用此复合棱镜而产生的双目激光测距望远镜系统。

2、为实现上述目的，本发明提供的两个反射面构成直角的复合棱镜，包括第一棱镜和第二棱镜；第一棱镜是三角形棱镜，第二棱镜是半五棱镜，第一棱镜的底面与第二棱镜的第一钝角面胶合，胶合面镀分束膜；第一棱镜的第一斜面作为反射面与第二棱镜的反射面构成直角，与所述直角相对的第一棱镜的第二斜面平行于第二棱镜的第二钝角面，可以是可见光和激光的入射面，也可以是可见光和激光的出射面。

3、更具体地，所述分束膜为反射第三波长光并透射第一波长可见光和第二波长可见光的分束膜。或为反射第三波长光和第二波长可见光，并透射第一波长可见光的分束膜。

4、本发明所述复合棱镜，光线在复合棱镜的分束膜面入射角为22.5°左右,且没有采用屋脊棱镜，所以工艺性较好；其入射光轴与出射光轴横向错位较大，有利于缩短整机的纵向长度，有利于采用直径较大的物镜。因此，填补了前述现有棱镜系统的局限性，而且使激光测距望远镜的功能、性能、结构形式更加多样化。

5、采用上述复合棱镜可以构建多种激光测距望远镜，以下是其中五种技术方案：

6、第一技术方案，双目激光测距望远镜包括物镜、porro棱镜、复合棱镜、分划镜、目镜、激光器和激光接收器。其中所述porro棱镜的光入射面和光出射面是同一个平面，一部分是光入射区，另一部分是光出射区；设置porro棱镜的光入射/出射面的光入射区对向物镜，光出射区与所述第一棱镜的第二斜面相向相邻，且使porro棱镜与所述复合棱镜二者的主截面相互垂直。第一棱镜与第二棱镜的胶合面，镀反射激光并透射可见光分束膜。分划镜设置在物镜焦面处；目镜设置在垂直于第二棱镜第二钝角面的光路上，激光器和激光接收器设置在垂直于第一棱镜反射面的光路上。

7、第二技术方案，双目激光测距望远镜包括物镜、porro棱镜、复合棱镜、分划镜、目镜、激光器和激光接收器。设置porro棱镜的光入射/出射面的光入射区对向物镜，光出射区与所述第二棱镜的第二钝角面相向相邻，且使porro棱镜与所述复合棱镜二者的主截面相互垂直。第一棱镜与第二棱镜的胶合面镀反射激光并透射可见光分束膜。分划镜设置在物镜焦面处；所述目镜设置在垂直于第一棱镜第二斜面的光路上，激光器和激光接收器安装在垂直于第二棱镜反射面的光路上。

8、第三技术方案，双目激光测距望远镜包括物镜、复合棱镜、porro棱镜、分划镜、目镜、激光接收器、直角棱镜、微片激光器、负透镜和正透镜。设置所述第二棱镜的第二钝角面对向物镜，porro棱镜的光入射区与第一棱镜的第二斜面相向相邻，且使porro棱镜与所述复合棱镜二者的主截面相互垂直。第一棱镜与第二棱镜的胶合面，镀反射激光并透射可见光分束膜。分划镜设置于物镜焦面处，目镜设置在与porro棱镜光出射面垂直的光路上。直角棱镜设置在垂直于第二棱镜反射面的光路上，在其中一个直角棱镜的反射光路上设置微片激光器和负透镜，另一个直角棱镜的反射光路上设置正透镜和激光接收器。

9、第四技术方案，双目激光测距望远镜包括物镜、porro棱镜、复合棱镜、目镜、激光器、激光接收器、显示器、投影镜头和直角棱镜。设置porro棱镜的光入射/出射面的光入射区对向物镜，光出射区与所述第一棱镜的第二斜面相向相邻，且使porro棱镜与所述复合棱镜二者的主截面相互垂直。第一棱镜与第二棱镜的胶合面，镀反射激光和第一波长可见光并透射其余可见光的分束膜。激光器和激光接收器设置在垂直于第一棱镜第一斜面的光路上，目镜设置在垂直于第二棱镜第二钝角面的光路上，直角棱镜设置在垂直于第二棱镜反射面的光路上，投影镜头和显示器设置在直角棱镜的反射光路上。

10、第五技术方案，双目激光测距望远镜包括物镜、porro棱镜、复合棱镜、目镜、激光器、激光接收器、显示器、投影镜头和直角棱镜。设置porro棱镜的光入射/出射面的光入射区对向物镜，光出射区与所述第二棱镜的第二钝角面相向相邻，且使porro棱镜与所述复合棱镜二者的主截面相互垂直。第一棱镜与第二棱镜的胶合面，镀反射激光和第一波长可见光并透射其余可见光的分束膜。所述激光器和激光接收器设置在垂直于第二棱镜反射面的光路上。目镜设置在垂直于第一棱镜第二斜面的光路上。直角棱镜安装在垂直于第一棱镜第一斜面的光路上，投影镜头和显示器设置在直角棱镜的反射光路上。

技术特征：

1.两个反射面构成直角的复合棱镜，其特征在于：包括第一棱镜(a1)和第二棱镜(a2)；第一棱镜(a1)是三角形棱镜，第二棱镜(a2)是半五棱镜，第一棱镜(a1)的底面(103)与第二棱镜(a2)的第一钝角面(201)胶合，胶合面镀分束膜；第一棱镜(a1)的第一斜面(102)作为反射面与第二棱镜(a2)的反射面(202)构成直角，与所述直角相对的第一棱镜(a1)的第二斜面(101)平行于第二棱镜(a2)的第二钝角面(203)。

2.根据权利要求1所述两个反射面构成直角的复合棱镜，其特征在于：所述分束膜为反射第三波长光(r3)并透射第一波长可见光(r1)和第二波长可见光(r2)的分束膜。

3.根据权利要求2所述两个反射面构成直角的复合棱镜，其特征在于：所述第一棱镜(a1)是等腰三角形棱镜，第一棱镜(a1)的第二斜面(101)作为第一波长可见光(r1)、第二波长可见光(r2)及第三波长光(r3)的入射面，则所述第二棱镜(a2)的第二钝角面(203)是第一波长可见光(r1)和第二波长可见光(r2)的出射面，所述第一棱镜(a1)的第一斜面(102)是第三波长光(r3)的出射面；或所述第一棱镜(a1)的第一斜面(102)面作为第三波长光(r3)的入射面，则第一棱镜(a1)的第二斜面(101)成为第三波长光(r3)的出射面。

4.根据权利要求2所述两个反射面构成直角的复合棱镜，其特征在于：所述第一棱镜(a1)是三角形棱镜，第二棱镜(a2)是半五棱镜，所述半五棱镜较大锐角的角值是较小锐角的一倍；所述第二棱镜(a2)的第二钝角面(203)作为第一波长可见光(r1)第二波长可见光(r2)及第三波长光(r3)的入射面，则第一棱镜(a1)的第二斜面(101)是第一波长可见光(r1)和第二波长可见光(r2)的出射面，第二棱镜(a2)的反射面(202)是第三波长光(r3)的出射面；或者第二棱镜(a2)的反射面(202)作为第三波长光(r3)的入射面，则第二棱镜(a2)的第二钝角面(203)成为第三波长光(r3)的出射面。

5.根据权利要求1所述两个反射面构成直角的复合棱镜，其特征在于：所述分束膜为反射第三波长光(r3)和第二波长可见光(r2)，并透射第一波长可见光(r1)的分束膜。

6.根据权利要求5所述两个反射面构成直角的复合棱镜，其特征在于：所述第一棱镜(a1)是顶角为45°的等腰三角形棱镜，第二棱镜(a2)是半五棱镜；所述第一棱镜(a1)的第二斜面(101)作为第一波长可见光(r1)和第三波长光(r3)的入射面，则第二棱镜(a2)的第二钝角面(203)是第一波长可见光(r1)的出射面，第一棱镜(a1)的第一斜面(102)是第三波长光(r3)的出射面，所述第二棱镜(a2)的反射面(202)作为第二波长可见光(r2)的入射面，则第二棱镜(a2)的第二钝角面(203)成为第二波长可见光(r2)与第一波长可见光(r1)共用的出射面；或第一棱镜(a1)的第一斜面(102)作为第三波长光(r3)的入射面，则第一棱镜(a1)的第二斜面(101)成为激光r3的出射面。

7.根据权利要求5所述两个反射面构成直角的复合棱镜，其特征在于：所述第二棱镜(a2)的第二钝角面(203)作为第一波长可见光(r1)和第三波长光(r3)的入射面，所述第一棱镜(a1)的第一斜面(102)作为第二波长可见光(r2)的入射面，则第一棱镜(a1)的第二斜面(101)成为第一波长可见光(r1)和第二波长可见光(r2)共用的出射面；第二棱镜(a2)的反射面(202)是第三波长光(r3)的出射面；或第二棱镜(a2)的反射面(202)作为第三波长光(r3)的入射面，则第二棱镜(a2)的第二钝角面(203)成为第三波长光(r3)的出射面。

8.一种使用权利要求3所述复合棱镜的双目激光测距望远镜，其特征在于：包括物镜(1)、porro棱镜(2)、复合棱镜(3)、分划镜(4)、目镜(5)、激光器(6)和激光接收器(7)，其中porro棱镜(2)的光入射面和光出射面是同一平面，一部分是光入射区，另一部分是光出射区，设置其光入射区对向物镜(1)，使光出射区与第一棱镜(a1)的第二斜面(101)相向相邻，并使porro棱镜(2)和复合棱镜(3)的主截面相互垂直；分划镜(4)设置在物镜(1)的焦面处，目镜(5)设置在垂直于第二棱镜(a2)的第二钝角面(203)的光路上，激光器(6)和激光接收器(7)设置在与第一棱镜(a1)的第一斜面(102)垂直的光路上。

9.一种使用权利要求4所述复合棱镜的双目激光测距望远镜，其特征在于：包括物镜(1)、porro棱镜(2)、复合棱镜(3)、分划镜(4)、目镜(5)、激光器(6)和激光接收器(7)，设置所述porro棱镜(2)光入射区对向物镜(1)，使其光出射区与第二棱镜(a2)的第二钝角面(203)相向相邻，并使porro棱镜(2)与复合棱镜(3)的主截面相互垂直，分划镜(4)设置于物镜(1)焦面处，目镜(5)设置在垂直于第一棱镜(a1)第二斜面(101)的光路上，激光器(6)和激光接收器(7)安装在垂直于第二棱镜(a2)反射面(202)的光路上。

10.一种使用权利要求4所述复合棱镜的双目激光测距望远镜，其特征在于：包括物镜(1)、复合棱镜(2)、porro棱镜(3)、分划镜(4)、目镜(5)、微片激光器(6)、负透镜(7)、直角棱镜(8)、正透镜(9)和激光接收器(10)，设置所述复合棱镜(3)的第二钝角面(203)对向物镜(1)，使porro棱镜(3)的光入射区与第一棱镜(a1)第二斜面(101)相向相邻，并使porro棱镜(2)和复合棱镜(3)的主截面相互垂直，直角棱镜(8)设置在与第二棱镜(a2)的反射面(202)垂直的光路上；在其中一个直角棱镜(8)的反射光路上设置微片激光器(6)和负透镜(7)，另一个直角棱镜(8)的反射光路上设置正透镜(9)和激光接收器(10)；分划镜(4)设置在物镜(1)的焦面处；目镜(5)设置在与porro棱镜(2)光出射面垂直的光路上。

11.一种使用权利要求6所述复合棱镜的双目激光测距望远镜，其特征在于：包括物镜(1)、porro棱镜(2)、复合棱镜(3)、目镜(5)、激光器(6)、激光接收器(7)、显示器(8)、投影镜头(9)和直角棱镜(10)；设置porro棱镜(2)的光入射区对向物镜(1)，使光出射区与第一棱镜(a1)第二斜面(101)相向相邻，并使porro棱镜(2)和复合棱镜(3)的主截面相互垂直；目镜(5)设置在垂直于第二棱镜(a2)第二钝角面(203)的光路上；直角棱镜(10)设置在垂直于第二棱镜(a2)反射面(202)的光路上，投影镜头(9)和显示器(8)设置在直角棱镜(10)的反射光路上；所述激光器(6)和激光接收器(7)设置在垂直于第一棱镜(a1)第一斜面(102)的光路上。

12.一种使用权利要求7所述复合棱镜的激光测距望远镜，其特征在于：包括物镜(1)、porro棱镜(2)、复合棱镜(3)、目镜(5)、激光器(6)、激光接收器(7)、显示器(8)、投影镜头(9)和直角棱镜(10)，设置porro棱镜(2)的光入射区对向物镜(1)，使光出射区与第二棱镜(a2)第二钝角面(203)相向相邻，并使porro棱镜(2)和复合棱镜(3)的主截面相互垂直；目镜(5)设置在垂直于第一棱镜(a1)第二斜面(101)的光路上；直角棱镜(10)安装在垂直于第一棱镜(a1)第一斜面(102)的光路上，投影镜头(9)和显示器(8)设置在直角棱镜(10)的反射光路上；所述激光器(6)和激光接收器(7)设置在垂直于第二棱镜(a2)反射面(202)的光路上。

技术总结
本发明公开了一种两个反射面构成直角的复合棱镜及其激光测距望远镜。该复合棱镜包括第一棱镜和第二棱镜，第一棱镜是三角形棱镜，第二棱镜是半五棱镜。第一棱镜的底面与第二棱镜的第一钝角面胶合，胶合面镀分束膜。第一棱镜的第一斜面作为反射面与第二棱镜的反射面构成直角，与所述直角相对的第一棱镜的第二斜面平行于第二棱镜的第二钝角面。所述复合棱镜与一件Porro棱镜组合，构成棱镜正像系统，并能将望远观察和瞄准、投影显示系统与激光发射系统、激光接收系统分别整合在一起，使望远镜系统成为激光测距望远镜系统。而且还能使激光测距望远镜的功能、性能、结构形式多样化。

技术研发人员：朱杰,高明晓
受保护的技术使用者：重庆海蓝川马光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25