CN110687667B - 一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，包括多级串接连通的镜壳，所述镜壳内设置有负透镜、前组镜、束形镜、中组镜和后组镜。所述镜壳包括顺次级联的第一镜壳、第二镜壳、第三镜壳、第四镜壳、第五镜壳，以及通过顶部开设的通孔而连通于所述第二镜壳底部一侧的第六镜壳；所述负透镜安装在所述第六镜壳内；所述束形镜安装在所述第二镜壳内，发射出去的激光信号返回后，由所述束形镜调整汇聚角度以改变接收信号的空间位置，束形后的光束经第二反射镜的B面全反射后汇聚于激光信号接收器的信号接收点上。本发明的测距观瞄镜具有焦距短、分辨率高、光圈大，适合夜视的优点。

Description

一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜

技术领域

本发明属于观瞄镜技术领域，具体涉及一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜。

背景技术

传统的同轴测距系统，如附图4所示，激光经反射后进入前组镜后形成接近平行光的光束照射至被观测物体，经物体反射至前组镜后形成汇聚光束，并于反射平晶面形成全反射，经反射镜B面后汇聚于信号接收点位置。

然而，传统的同轴测距系统中存在以下缺陷：

1、传统同轴测距望远系统的光圈小，常见为F4；

2、传统同轴测距望远系统因光圈小，通光亮不足无法实现夜视功能；

3、传统同轴测距望远系统的分辨能力仅为80pl/mm，无法使用高像素芯片；

4、传统同轴测距望远系统的像方直径偏小，常见为φ8mm；

5、传统同轴测距望远系统需一片厚度为4-8mm的平行平晶用于反射，光能损失很大，成像亮度也不足；

6、传统同轴测距望远系统因为有平行平晶的局限，在调整返回信号时只能沿光轴方向平移或调整平行平晶的厚度以改变信号接收点，而此改变将需要同时调整结构，非常繁琐，调整幅度非常有限，约10mm。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，具有焦距短、分辨率高、光圈大，适合夜视等优点，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，包括多级串接连通的镜壳，所述镜壳内设置有负透镜、前组镜、束形镜、中组镜和后组镜。

所述镜壳包括顺次级联的第一镜壳、第二镜壳、第三镜壳、第四镜壳、第五镜壳，以及通过顶部开设的通孔而连通于所述第二镜壳底部一侧的第六镜壳；

所述负透镜安装在所述第六镜壳内，临近所述通孔的位置处，所述通孔的形状与所述负透镜的形状相适配，且所述通孔的平面最小直径略大于所述负透镜的平面最大直径；

所述束形镜安装在所述第二镜壳内，所述第二镜壳的中部位置固定有第二反射镜，所述第二反射镜为具有A面和B面的平行双面反射镜，所述束形镜紧邻所述第二反射镜的B面设置，所述B面与所述束形镜之间正对的所述第二镜壳的上部贯穿安装有激光信号接收器，发射出去的激光信号返回后，由所述束形镜调整汇聚角度以改变接收信号的空间位置，束形后的光束经所述第二反射镜的B面全反射后汇聚于所述激光信号接收器的信号接收点上；

所述前组镜固定安装在所述第一镜壳内，所述中组镜固定安装在所述第三镜壳内，所述后组镜固定安装在所述第五镜壳内。

优选地，所述第六镜壳内一侧还倾斜设置有第一反射镜，且所述第一反射镜的出射面间隔预定高度正对所述负透镜的入射面，所述预定高度为所述第六镜壳内部高度的1/2-3/4。

优选的，所述第一反射镜的倾斜角度为45°。

优选地，通过调整所述束形镜的焦距，实现对所述信号接收点的距离控制，实现超过200mm的调整幅度。

优选的，所述前组镜包括第一前镜片和第二前镜片，所述第一前镜片和第二前镜片并排设置在第一镜壳内，所述第一前镜片设置在第一镜壳远离第二镜壳一侧。

优选地，所述中组镜的R反射面仅对激光器发出激光的主波长进行全反射，而对在430-1100nm范围内的除了上述主波长之外的光线则增强透射。

优选的，所述后组镜包括第一后镜片和第二后镜片，所述第一后镜片和第二后镜片并排设置在第五镜壳内，所述第二后镜片设置在第五镜壳远离第四镜壳一侧。

优选的，所述前组镜、第二反射镜、束形镜、中组镜和后组镜的中心线在同一中轴线上。

优选的，所述第一前镜片、第二前镜片、第一后镜片和第二后镜片均为凸凹透镜，所述中组镜为双凹透镜。

本发明提出的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，与现有技术相比，具有以下优点：

1、光圈大：F1.25，通光亮大；

2、像方可以采用微光芯片接收，具有微光夜视功能；

3、高分辨能力，像方可实现220pl/mm

4、大像面：适合1/1.8”的靶面(φ9.1mm)；

5、中组镜前无需增加反射平晶，减少了光能的损失；

6、有束形镜，能够将返回的信号汇聚在结构所需的位置，以根据结构设计需要调整镜片的R以改变信号接收点的位置，其他零件都不要调整，调整幅度超过200mm。

附图说明

图1为本发明一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜的内部结构示意图；

图2为本发明一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜的外部结构示意图；

图3为本发明一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜的原理示意图；

图4为现有技术中的原理图。

图中：1、第一镜壳；2、第二镜壳；3、第三镜壳；4、第四镜壳；5、第五镜壳；6、第六镜壳；7、通孔；8、第一反射镜；9、负透镜；10、前组镜；101、第一前镜片；102、第二前镜片；11、第二反射镜；12、束形镜；13、中组镜；14、后组镜；141、第一后镜片；142、第二后镜片；15、激光信号接收器。

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。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。

本发明提供了如图1-3所示的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，至少包括多级串接连通的镜壳，以及位于所述镜壳内的负透镜9、前组镜10、束形镜12、中组镜13和后组镜14。

所述镜壳包括顺次级联的第一镜壳1、第二镜壳2、第三镜壳3、第四镜壳4和第五镜壳5，以及通过顶部开设的通孔7而连通于所述第二镜壳2底部一侧的第六镜壳6，具体地，如2所示，所述第一镜壳1、第二镜壳2、第三镜壳3、第四镜壳4和第五镜壳5为两侧开口设置，所述第一镜壳1、第二镜壳2、第三镜壳3、第四镜壳4和第五镜壳5依次两侧开口对开口衔接并相互连通，所述第六镜壳6通过顶部开设的通孔7连通于第二镜壳2底部一侧。

所述负透镜9安装在所述第六镜壳6内，临近所述通孔7的位置处，所述通孔7的形状与所述负透镜9的形状相适配，例如可为圆形、椭圆形、正方形、长方形等等，且所述通孔7的平面最小直径略大于所述负透镜9的平面最大直径，以保证所述负透镜9的边缘不被遮挡，可以充分将反射的光发散至所述第二镜壳2内。

所述束形镜12安装在所述第二镜壳2内，所述第二镜壳2的中部位置固定有第二反射镜11，所述第二反射镜11为具有A面和B面的平行双面反射镜，所述束形镜12紧邻所述第二反射镜11的B面设置，所述B面与所述束形镜12之间正对的所述第二镜壳2的上部贯穿安装有激光信号接收器15，发射出去的激光信号返回后，由所述束形镜12调整汇聚角度以改变接收信号的空间位置，束形后的光束经所述第二反射镜11的B面全反射后汇聚于所述激光信号接收器15的信号接收点上。

所述前组镜10固定安装在所述第一镜壳1内，所述中组镜13固定安装在所述第三镜壳3内，所述后组镜14固定安装在所述第五镜壳5内。

较佳地，所述第六镜壳6内一侧还倾斜设置有第一反射镜8，且所述第一反射镜8的出射面间隔预定高度正对所述负透镜9的入射面，所述预定高度为所述第六镜壳6内部高度的1/2-3/4。

较佳地，所述第一反射镜8的倾斜角度为45°。通过将所述第一反射镜8设置为45°倾斜，在激光器模组平行摄入激光时，能够垂直的反射激光。

较佳地，所述前组镜10包括第一前镜片101和第二前镜片102，所述第一前镜片101和第二前镜片102并排设置在第一镜壳1内，且所述第一前镜片101设置在第一镜壳1远离第二镜壳2一侧。

通过采用上述技术方案，被测物体反射的激光信号，经前组镜10后，形成一汇聚光线至中组镜13的R反射面对激光器主波长进行全反射。

较佳地，所述中组镜13的R反射面仅对激光器的主波长进行全反射，而增强透射可见光，从而辅助增强微光夜视功能。

较佳地，所述后组镜14包括第一后镜片141和第二后镜片142，所述第一后镜片141和第二后镜片142并排设置在第五镜壳5内，且所述第二后镜片142设置在第五镜壳5远离第四镜壳4一侧。

较佳地，所述前组镜10、第二反射镜11、束形镜12、中组镜13和后组镜14的中心线在同一中轴线上。

较佳地，所述第一前镜片101、第二前镜片102、第一后镜片141和第二后镜片142均为凸凹透镜，所述中组镜13为双凹透镜。

本发明公开的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，兼具四路光路，如图3所示，且集夜视观察和测距于一体，可以在黑暗环境中作业。具体来说，包括以下光路原理：

光路1(激光发射，照射至被测物体)：激光器模组提供的波长为800nm的激光，入射至第六镜壳6内，经45°的第一反射镜8反射后，再由负透镜9定向发散光束至其正上方的第二镜壳2内，光束从第二反射镜11的A面反射至第一镜壳1内的前组镜10后，出射平行光束至被观测物体，在该光路1中，通过负透镜9的设置可以提高光通量，使得本发明的光圈要大于传统测距观瞄镜的光圈。

光路:3(激光信号返回)和光路4(激光信号接收)：被观测物体受光后返回激光信号，该返回激光信号经第一镜壳1内的前组镜10后，形成一汇聚光束至中组镜13的R反射面，该R反射面对激光器发出激光的主波长进行全反射，但是不反射其它波长的光例如可见光，然后再由第二镜壳2内的束形镜12调整汇聚角度以改变接收信号的空间位置，束形后的光束经第二反射镜11的B面全反射后汇聚于信号接收点位置。

光路2(物体成像)：被观测物体受光后反射部分激光光束，该反射的部分激光光束，与上述返回激光信号同步到达中组镜13的R面，由于该R面仅对激光主波长反射，而对于可见光能够增强透射，因此该反射的部分激光光束连同可见光透过中组镜13的R面后，通过后组镜14汇聚于像面，从而增大像方直径。

发明公开的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，可以应用于多个方面，下面以实施例1-3为例进行详细介绍。

实施例1

在全站仪应用方面，可以提高光通量，具体为，激光器初始出射光线为平行光，经第一反射镜和负透镜后，成发散状态出射至前组镜，经前组镜后又汇聚成平行光；同时，激光照射至被测物体后，从百米外返回镜头，经前组镜形成汇聚光线。

实施例2

在天文望远镜应用方面，本发明的中组镜的R反射面：一方面，其R面直接为反射面，用于对激光器发出激光的主波长(例如855nm)的光线进行全反射；另一方面，其可以对在430-1100nm范围内的除了上述主波长之外的光线增透，可以提高夜视能力。

实施例3

在无同轴、反射系统的同类应用方面，在第二反射镜的B反射斜面与中组镜的R曲面之间增加一束形镜，有效将反射回来的光线收缚在一起，并实现对最后信号接收点的距离可控，实现超过200mm的调整幅度，且该调整仅需根据结构设计调整束形镜的焦距即可，而不用对整体结构进行调整，方便易行。

图4为现有技术的原理，传统的同轴测距系统：激光经反射后进入前组镜后形成接近平行光的光束照射至被观测物体，经物体反射至前组镜后形成汇聚光束，并于反射平晶面形成全反射，经反射镜B面后汇聚于信号接收点位置。

本发明公开的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，相比于传统的观瞄镜，具有如下表1所示的优点。

表1本发明的测距观瞄镜与传统观瞄镜的参数对比

由上述表1内容可知，本发明的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，光圈大，像方可以采用微光芯片接收，具有微光夜视功能，高分辨能力，大像面，中组镜前无需增加反射平晶，减少了光能的损失，有束形镜，能够将返回的信号汇聚在结构所需的位置，镜片的调整幅度大，具有超过200mm的调整幅度。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，包括多级串接连通的镜壳，其特征在于：所述镜壳内设置有负透镜(9)、前组镜(10)、束形镜(12)、中组镜(13)和后组镜(14)；

所述镜壳包括顺次级联的第一镜壳(1)、第二镜壳(2)、第三镜壳(3)、第四镜壳(4)、第五镜壳(5)，以及通过顶部开设的通孔(7)而连通于所述第二镜壳(2)底部一侧的第六镜壳(6)；

所述负透镜(9)安装在所述第六镜壳(6)内，临近所述通孔(7)的位置处，所述通孔(7)的形状与所述负透镜(9)的形状相适配，且所述通孔(7)的平面最小直径略大于所述负透镜(9)的平面最大直径；

所述束形镜(12)安装在所述第二镜壳(2)内，所述第二镜壳(2)的中部位置固定有第二反射镜(11)，所述第二反射镜(11)为具有A面和B面的平行双面反射镜，所述束形镜(12)紧邻所述第二反射镜(11)的B面设置，所述B面与所述束形镜(12)之间正对的所述第二镜壳(2)的上部贯穿安装有激光信号接收器(15)，发射出去的激光信号返回后，由所述束形镜(12)调整汇聚角度以改变接收信号的空间位置，束形后的光束经所述第二反射镜(11)的B面全反射后汇聚于所述激光信号接收器(15)的信号接收点上；

所述前组镜(10)固定安装在所述第一镜壳(1)内，所述中组镜(13)固定安装在所述第三镜壳(3)内，所述后组镜(14)固定安装在所述第五镜壳(5)内。

2.根据权利要求1所述的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，其特征在于：

所述第六镜壳(6)内一侧还倾斜设置有第一反射镜(8)，且所述第一反射镜(8)的出射面间隔预定高度正对所述负透镜(9)的入射面，所述预定高度为所述第六镜壳(6)内部高度的1/2-3/4。

3.根据权利要求2所述的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，其特征在于：

所述第一反射镜(8)的倾斜角度为45°。

4.根据权利要求1所述的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，其特征在于：

所述第一镜壳(1)、第二镜壳(2)、第三镜壳(3)、第四镜壳(4)和第五镜壳(5)两侧开口设置，所述第一镜壳(1)、第二镜壳(2)、第三镜壳(3)、第四镜壳(4)和第五镜壳(5)依次两侧开口对开口衔接并相互连通，所述第六镜壳(6)通过顶部开设的所述通孔(7)连通于所述第二镜壳(2)底部一侧。

5.根据权利要求1所述的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，其特征在于：

通过调整所述束形镜(12)的焦距，实现对所述信号接收点的距离控制，实现超过200mm的调整幅度。

6.根据权利要求1所述的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，其特征在于：

所述前组镜(10)包括第一前镜片(101)和第二前镜片(102)，所述第一前镜片(101)和第二前镜片(102)并排设置在第一镜壳(1)内，所述第一前镜片(101)设置在第一镜壳(1)远离第二镜壳(2)一侧。

7.根据权利要求1所述的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，其特征在于：

所述中组镜(13)的R反射面仅对激光器发出激光的主波长进行全反射，而对在430-1100nm范围内的除了上述主波长之外的光线则增强透射。

8.根据权利要求1所述的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，其特征在于：

所述后组镜(14)包括第一后镜片(141)和第二后镜片(142)，所述第一后镜片(141)和第二后镜片(142)并排设置在第五镜壳(5)内，所述第二后镜片(142)设置在第五镜壳(5)远离第四镜壳(4)一侧。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，其特征在于：所述前组镜(10)、第二反射镜(11)、束形镜(12)、中组镜(13)和后组镜(14)的中心线在同一中轴线上。

10.根据权利要求1所述的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，其特征在于：

所述中组镜(13)为双凹透镜。

11.根据权利要求6所述的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，其特征在于：

所述第一前镜片(101)、第二前镜片(102)均为凸凹透镜。

12.根据权利要求8所述的一种同轴内反射和同轴束形的测距观瞄镜，其特征在于：

第一后镜片(141)和第二后镜片(142)均为凸凹透镜。

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