本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域，具體是一種用于多功能望遠鏡的復(fù)合棱鏡及其雙目望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

望遠鏡已成為一種大眾的時尚消費品。但現(xiàn)有望遠鏡一般只具備望遠觀察功能，而通常的激光測距望遠鏡為單目觀察，對使用者來說具有不便于觀察的缺陷。設(shè)計一種望遠鏡不僅具有雙目觀察功能，還能夠通過發(fā)射激光快速測定目標(biāo)距離、目標(biāo)速度，能夠同時或選擇性測定自身經(jīng)緯度、方位角、高低角以及海拔高度、水平度、北向方位等，能夠在視場內(nèi)將測得數(shù)據(jù)通過透射式液晶（LCD）或OLED直接顯示或通過OLED、LED投影顯示，當(dāng)能彌補這一遺憾。其中光學(xué)系統(tǒng)是技術(shù)難點之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提供了一種具有測距測速和投影顯示功能的雙目望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)中采用的復(fù)合棱鏡。本雙目望遠鏡系統(tǒng)不僅具有雙目望遠、觀察功能，還能夠通過發(fā)射激光快速測定目標(biāo)距離、目標(biāo)速度，能夠在視場內(nèi)將測得數(shù)據(jù)通過透射式液晶（LCD）或OLED直接顯示、或通過OLED、LED投影顯示，并通過中軸調(diào)節(jié)焦距和瞳距，左右目鏡分別調(diào)節(jié)視度。

為了實現(xiàn)本發(fā)明中的發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：用于多功能望遠鏡的復(fù)合棱鏡，包括第一半五棱鏡、屋脊棱鏡和第二半五棱鏡，第一半五棱鏡和第二半五棱鏡的長直角面均與屋脊棱鏡的底面膠合，屋脊棱鏡的光線入射面和出射面為同一平面，且平行于屋脊棱鏡的屋脊棱，使復(fù)合棱鏡的入射光軸與出射光軸平行。

鑒于以上復(fù)合棱鏡的結(jié)構(gòu)，還可以將所述第二半五棱鏡替換為由三角形棱鏡與楔形棱鏡或等腰棱鏡膠合而成，三角形棱鏡的一鈍角面與屋脊棱鏡底面膠合，另一鈍角面與楔形棱鏡或等腰棱鏡膠合，其余結(jié)構(gòu)不變。

在上述兩種結(jié)構(gòu)中，屋脊棱鏡的兩個端面可以是不與復(fù)合棱鏡入射光軸垂直的非透光面，也可以是與復(fù)合棱鏡入射光軸垂直的透光面。

基于以上復(fù)合棱鏡的雙目望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)，采用了如下技術(shù)方案：雙目望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)，包括物鏡、復(fù)合棱鏡和目鏡，光線經(jīng)過物鏡進入復(fù)合棱鏡的第一半五棱鏡，經(jīng)其斜面反射后，從第一半五棱鏡與屋脊棱鏡的膠合面進入屋脊棱鏡，經(jīng)屋脊棱鏡的屋脊面反射后由屋脊棱鏡的底面射出，進入第二半五棱鏡，經(jīng)第二半五棱鏡的斜面反射后，經(jīng)第二半五棱鏡的另一直角面進入目鏡，再從目鏡出射，通過目鏡進行觀察。

在上述雙目望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)的物鏡焦面處可以加入用平板玻璃或透射式LCD或OLED制作的分劃鏡，使其具有瞄準(zhǔn)、測量及信息顯示功能。

進一步，在所述第一半五棱鏡與屋脊棱鏡膠合面鍍反射激光并透射可見光的分光膜。在垂直于第一半五棱鏡斜邊的光路上設(shè)置有激光器或激光接收器，或者在三角形棱鏡與楔形棱鏡或等腰棱鏡膠合面鍍反射激光并透射可見光的分光膜，并在與三角形棱鏡大反射面垂直的光路上設(shè)置有激光器或激光接收器，則可以使其具有激光測距、測速功能。

當(dāng)所述屋脊棱鏡的兩個端面是與復(fù)合棱鏡的入射光軸垂直的透光面時，在所述三角形棱鏡與等腰棱鏡膠合面鍍反射激光和紅光并透射其余可見光的分光膜，并在垂直于屋脊棱鏡端面的光路上設(shè)置顯示器，則顯示器發(fā)出的光穿過屋脊棱鏡的兩個端面，經(jīng)透鏡成像和反射鏡反射進入等腰棱鏡，再經(jīng)等腰棱鏡膠合面上分光膜反射從等腰棱鏡射出，將顯示器顯示內(nèi)容投影到物鏡焦面上。

所述多功能望遠鏡的復(fù)合棱鏡及其雙目望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)點是：

⑴ 復(fù)合棱鏡的各部分膠合為一整體有利于提高光學(xué)透過率，保持光路的穩(wěn)定性。

⑵ 復(fù)合棱鏡的各部分雖然膠合為一整體，但各部分可根據(jù)需要靈活變動，不僅可通用于不同物鏡孔徑和倍率的雙目望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)，也可以使雙目望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)多種功能或選擇性實現(xiàn)不同功能。

⑶ 光線在復(fù)合棱鏡的分光面上入射角較小（不大于30°），因此偏振很小，可以大大降低分光膜的鍍制難度或提高分光膜性能。

⑷ 顯示器投影系統(tǒng)與復(fù)合棱鏡巧妙組合，減小了占用空間，使結(jié)構(gòu)緊湊。

⑸ 既可以在物鏡焦面處安裝由平板玻璃或透射式LCD或OLED制作的分劃鏡，也可以用投影系統(tǒng)將各種數(shù)碼和圖案投影到物鏡焦面處代替分劃鏡，從而提高光學(xué)系統(tǒng)透過率。尤其是投影系統(tǒng)代替透過率較低的透射式LCD或OLED時，透過率提升效果更為顯著。

附圖說明

圖1為實施例1的光路系統(tǒng)示意圖；

圖2為實施例2的光路系統(tǒng)示意圖；

圖3為實施例3的光路系統(tǒng)示意圖；

圖4為實施例4的光路系統(tǒng)示意圖；

圖5為實施例5的光路系統(tǒng)示意圖；

圖6為實施例6的光路系統(tǒng)示意圖；

圖7為實施例7的光路系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明在多功能望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)中應(yīng)用一種獨特設(shè)計的復(fù)合棱鏡，本發(fā)明中記為HYLON棱鏡，HYLON棱鏡是幾種棱鏡的膠合體。其主體棱鏡是屋脊棱鏡。該屋脊棱鏡的入射面與出射面為同一平面且平行于屋脊棱，當(dāng)光軸與其入射和出射面垂直時等同于直角棱鏡，因此，應(yīng)用中光軸與其入射和出射面處于非垂直狀態(tài)。其兩個端面可以是不與復(fù)合棱鏡入射光軸垂直的非透光面，也可以是與入射面垂直的透光面。HYLON棱鏡有六種具體表現(xiàn)形式，分別為HYLON-A、HYLON-A1、HYLON-A2、HYLON-B、HYLON-B1、HYLON-B2。采用不同的HYLON棱鏡而設(shè)計的望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)具有不同的功能，其具體形狀及對應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)如下：

實施例1，HYLON-A棱鏡及應(yīng)用范例

HYLON-A棱鏡由第一半五棱鏡2、屋脊棱鏡3和第二半五棱鏡4三件膠合而成，見圖1。物鏡1、HYLON-A棱鏡和目鏡6構(gòu)成雙目望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)。在其中一個鏡筒內(nèi)加入分劃鏡5，則具有與不同分劃對應(yīng)的測量或瞄準(zhǔn)功能。

實施例2，HYLON-A1棱鏡及應(yīng)用范例

此實施例中，HYLON-A1棱鏡由第一半五棱鏡2、屋脊棱鏡3和第二半五棱鏡4三件膠合而成。它與HYLON-A棱鏡的不同之處在于：半五棱鏡2的長直角面鍍有反射激光并透射可見光的分光膜。見圖2。物鏡1、HYLON-A1棱鏡、分劃鏡5和目鏡6構(gòu)成具有瞄準(zhǔn)及雙目觀察功能的望遠光學(xué)系統(tǒng)。激光器7和激光接收器9與透鏡8、棱鏡HYLON-A1、和物鏡1分別構(gòu)成激光發(fā)射系統(tǒng)和激光接收系統(tǒng)。上述四個系統(tǒng)組成雙目激光測距望遠鏡，見圖2。其所測激光信號，經(jīng)信號處理電路轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)信息，再由透射式液晶（LCD）或OLED構(gòu)成的分劃鏡5顯示在望遠鏡視場內(nèi)。

實施例3，HYLON-A2棱鏡及應(yīng)用范例

此實施例中，HYLON-A2棱鏡由第一半五棱鏡2、屋脊棱鏡3、三角形棱鏡10和楔形棱鏡11四件膠合而成。它與HYLON-A的不同之處在于第二半五棱鏡由三角形棱鏡10和楔形棱鏡11膠合而成，膠合面上鍍有反射激光并透射可見光的分光膜。見圖3。 物鏡1、HYLON-A2棱鏡、分劃鏡5和目鏡6構(gòu)成具有瞄準(zhǔn)及雙目觀察功能的望遠光學(xué)系統(tǒng)。激光器7和激光接收器9分別與HYLON-A2棱鏡、物鏡1構(gòu)成激光發(fā)射系統(tǒng)和激光接收系統(tǒng)。上述四個系統(tǒng)組成雙目激光測距望遠鏡，見圖3。其所測激光信號，經(jīng)信號處理電路轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)信息，再由透射式液晶（LCD）或OLED構(gòu)成的分劃鏡5顯示在望遠鏡視場內(nèi)。

實施例4，HYLON-B棱鏡及應(yīng)用范例

此實施例中，HYLON-B棱鏡由第一半五棱鏡2、屋脊棱鏡3、三角形棱鏡10和等腰棱鏡12四件膠合而成。三角形棱鏡10與等腰棱鏡12的膠合面鍍反射紅光并透射其余可見光的分光膜。屋脊棱鏡3的兩個端面P1、P2為透光面，且垂直于復(fù)合棱鏡的入射光軸，形成一個透光平板。見圖4。物鏡1、HYLON-B棱鏡和目鏡6構(gòu)成雙目望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)。由顯示器14、屋脊棱鏡3、透鏡15、反射鏡13、等腰棱鏡12和三角形棱鏡10構(gòu)成投影系統(tǒng)。在其中一個鏡筒內(nèi)加有分劃鏡5，可以具有與不同分劃對應(yīng)的測量或瞄準(zhǔn)功能，也可以由上述投影系統(tǒng)將顯示器14顯示的圖案投影到物鏡焦面位置，代替分劃鏡5，實現(xiàn)分劃鏡功能。見圖4。

實施例5，HYLON-B1棱鏡及應(yīng)用范例

此實施例中，HYLON-B1棱鏡由第一半五棱鏡2、屋脊棱鏡3、三角形棱鏡10和等腰棱鏡12四件膠合而成，它與HYLON-B棱鏡不同之處在于：第一半五棱鏡2的膠合面上鍍有反射激光并透射可見光的分光膜，見圖5。物鏡1、HYLON-B1棱鏡、分劃鏡5和目鏡6構(gòu)成具有瞄準(zhǔn)及雙目觀察功能的望遠光學(xué)系統(tǒng)。激光器7和激光接收器9分別與透鏡8、棱鏡HYLON-B1、和物鏡1構(gòu)成激光發(fā)射系統(tǒng)和激光接收系統(tǒng)。上述四個系統(tǒng)組成雙目激光測距望遠鏡，見圖5。其所測激光信號，經(jīng)信號處理電路轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)信息，再由顯示器14、HYLON-B1棱鏡、透鏡15、反射鏡13構(gòu)成的投影系統(tǒng)投影到物鏡1焦面上，顯示在望遠鏡視場內(nèi)。

實施例6，HYLON-B2棱鏡及應(yīng)用范例

此實施例中，HYLON-B2棱鏡由第一半五棱鏡2、屋脊棱鏡3、三角形棱鏡10和等腰棱鏡12四件膠合而成，它與HYLON-B棱鏡不同之處在于：三角形棱鏡10與等腰棱鏡12的膠合面上鍍反射激光和紅光并透射其余可見光的分光膜。見圖6。物鏡1、HYLON-B2棱鏡、分劃鏡5和目鏡6構(gòu)成具有瞄準(zhǔn)及雙目觀察功能的望遠光學(xué)系統(tǒng)。激光器7和激光接收器9與HYLON-B2棱鏡、和物鏡1分別構(gòu)成激光發(fā)射系統(tǒng)和激光接收系統(tǒng)。上述四個系統(tǒng)組成雙目激光測距望遠鏡，見圖6。其所測激光信號，經(jīng)信號處理電路轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)信息，再由顯示器14、HYLON-B2棱鏡、透鏡15、反射鏡13構(gòu)成的投影系統(tǒng)投影到物鏡1的焦面上，顯示在望遠鏡視場內(nèi)。

實施例7，HYLON棱鏡及應(yīng)用范例

此實施例中，物鏡1、HYLON棱鏡、分劃鏡5和目鏡6構(gòu)成具有瞄準(zhǔn)及觀察功能的望遠光學(xué)系統(tǒng)。激光器7（或激光接收器9）與HYLON棱鏡和物鏡1構(gòu)成激光發(fā)射系統(tǒng)（或激光接收系統(tǒng)）；激光接收器9（或激光器7）不與HYLON棱鏡和物鏡1組合，而是與物鏡16構(gòu)成激光接收系統(tǒng)（或激光發(fā)射系統(tǒng)），上述三個系統(tǒng)組成單目激光測距望遠鏡，見圖7。其所測激光信號，經(jīng)信號處理電路轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)信息，再由LCD或OLED制成的分劃鏡5顯示在望遠鏡視場內(nèi)；

或者由顯示器14、HYLON棱鏡、透鏡15、反射鏡13構(gòu)成的投影系統(tǒng)投影到物鏡1的焦面上，顯示在望遠鏡視場內(nèi)。