一种用于高倍稳像双目望远镜的光学系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于高倍稳像双目望远镜的光学系统，主要用于在颠簸和震动环境中使用的高倍稳像双目望远镜。其主要技术方案：光学系统结构，同轴依次安装物镜胶合透镜、物镜第三透镜、别汉棱镜组、斜方棱镜组，在斜方棱镜组后面与斜方棱镜组入射光轴平行的光轴上安装目镜胶合透镜、目镜第三透镜、目镜第四透镜。本实用新型专利技术通过试用证明：从根本上克服了现有高倍稳像双目望远镜在颠簸和震动环境中观察目标模糊、细节分辨不清以及带来头脑眩晕的现象，达到有效的提高望远镜的光学性能，满足军、民多种行业的使用需求。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种光学系统，主要用于在颠簸和震动环境中使用的高倍稳像双目望远镜的光学系统。也可用于其它大口径、高倍率稳像双目望远镜的光学系统。
技术介绍
现有的高倍稳像双目望远镜以熊猫15X50为例（见图1），其光学系统包含物镜组Ⅰ、别汉棱镜组Ⅱ、目镜组Ⅲ，其中物镜组Ⅰ为物镜胶合透镜，由物镜第一透镜和物镜第二透镜粘合而成；别汉棱镜组Ⅱ由半五棱镜2、屋脊棱镜4及光栏片3组成，目镜组Ⅲ由目镜胶合透镜（目镜第一、二透镜粘合）5、目镜第三透镜6、目镜第四透镜7构成。其工作原理：物体反射光线通过物镜组Ⅰ汇聚后进入别汉棱镜组Ⅱ，倒像后形成和物体一致的正向物体像，正向物体像经过目镜组Ⅲ光学放大，供人眼观看。此时人眼看到远处被放大的实体像，在颠簸和震动环境中通过别汉棱镜组Ⅱ的偏转来实现图像的稳定。通过别汉棱镜组Ⅱ的偏转，在一定程度上延迟了物方像在光学系统中的位置变化，从而实现高倍望远镜图像的相对稳定，但这种高倍稳像双目望远镜只能基本满足普通的使用要求，由于稳像效果不理想，景物所成像的跳动或晃动依然存在，常常造成观察目标模糊、细节分辨不了和人脑眩晕等，不能适应部队、公安、航空、海关及科研的监控监测。具体存在以下缺陷（见图1）：1、此光学系统中由于两支目镜组Ⅲ的间距固定为66mm,再加上望远镜出瞳半径后，基本满足大部分行业人群使用，但不能满足所有人群的使用，瞳距低于65mm或大于67mm的人群无法使用；2、采用单个胶合透镜作为光学系统的物镜组，虽然在像质上能够满足成像要求（分辨率8″），但由于在设计上考虑到体积、加工、成本、重量等因数，别汉棱镜组Ⅱ离物镜组Ⅰ较远（近的话体积会随着增大），通过物镜Ⅰ的汇聚折射光线进入别汉棱镜组Ⅱ后到达目镜组Ⅲ形成的有效视场角较小，在使用时视场仅为2.8度，不利于观察；3、由于目镜组Ⅲ的间距限制（66mm),物镜组Ⅰ的设计口大小也受到限制，在考虑镜筒等安装零件壁厚的前提下只能设计到φ60mm，这样就限制了物镜的通光量，使得人眼观察时亮度偏低，效果受到影响。而且此种光学系统在大口径稳像望远镜中不能适用。鉴于现有高倍稳像双目望远镜光学系统存在的这些技术难题，须寻求一种新的途径加以解决。
技术实现思路
本技术要解决的主要技术问题和目的是，根据现有高倍稳像双目望远镜光学系统存在的缺陷，在此基础上进行改进，设计一种新的用于高倍稳像双目望远镜的光学系统，从根本上克服高倍稳像双目望远镜在颠簸和震动环境中观察目标模糊、细节分辨不清以及带来头脑眩晕的现象，达到有效的提高望远镜的光学性能，满足军、民多种行业的使用需求。本技术的主要技术方案：光学系统包含物镜组、别汉棱镜组、斜方棱镜组、目镜组，光学系统的具体结构，同轴依次安装物镜胶合透镜、物镜第三透镜、别汉棱镜组、斜方棱镜组，在斜方棱镜组后面与斜方棱镜组入射光轴平行的光轴上安装目镜胶合透镜、目镜第三透镜、目镜第四透镜。本技术通过实际试用证明：完全达到研制目的，本专利技术设计的两支目镜组的间距（瞳距）由原来的65-67mm扩大到56—75mm，通过调节，使两支光学系统的光轴完全和人的两只眼球的光轴重合，可满足所有人群的使用，同时提高了观察的舒适度；目镜组的像面视场由2.8度增大到3.2度；成像分辨率8″提高到5-6″；物镜组的设计口径由原来只能设计到φ60mm现可以设计到φ80mm以上，可大大增加物镜的光通量，使人眼观察景物时的亮度提高，更容易分辨细节；此种望远光学系统完全解决了稳像望远镜口径限制的问题，也可作为大口径、高倍率稳像双目望远镜的光学系统设计形式。附图说明下面结合附图，对本技术的具体实施方式作进一步详细地描述。图1，是现有的高倍稳像双目望远镜的光学系统结构示意图。图2，是本技术的光学系统结构示意图。图3，是应用本技术设计制作的高倍稳像双目望远镜的装配结构图。具体实施方式参照图2，对本技术的主要技术方案进行说明：本专利技术是在现有的高倍稳像双目望远镜的光学系统的基础上进行改进完成的。光学系统包含新物镜组Ⅳ、别汉棱镜组Ⅱ、斜方棱镜组Ⅴ、目镜组Ⅲ。光学系统的具体结构，同轴依次安装物镜胶合透镜1、物镜第三透镜（场镜）8、别汉棱镜组Ⅱ、斜方棱镜组Ⅴ，在斜方棱镜组后面与斜方棱镜组入射光轴平行的光轴上安装目镜胶合透镜5、目镜第三透镜6、目镜第四透镜7。参照图2，所述的物镜第三透镜（场镜）8，是一块凹凸透镜，主要起使光线发散的作用；所述的斜方棱镜组Ⅴ是一块内反射两次的棱镜，主要起光轴的平移作用。参照图2，本技术的工作原理：物体反射光线通过物镜组Ⅳ汇聚和发散后进入别汉棱镜组Ⅱ，倒像后形成与物体一致的正向物体像，正向物体像进入斜方棱镜Ⅴ，进行光轴平移D，最后经过目镜组Ⅲ进行光学放大，供人眼观看。参照图2，本技术的技术要点分析：本专利技术的别汉棱镜组Ⅱ、目镜组Ⅲ的结构和功能与现有的光学系统相同。所不同的是1、系统中采用了斜方棱镜组Ⅴ，两支目镜组Ⅲ的间距可随斜方棱镜组Ⅴ入射光轴圆周旋转而变化，距离可调，使两支光学系统的间距可调范围在56—75mm,使用中，通过调节使两支光学系统的光轴完全和人的两只眼球的光轴重合，提高了舒适度，同时能够满足所有人群的使用。2、系统中采用胶合透镜和物镜第三透镜（场镜）8作为物镜组Ⅳ，场镜对出射光有发散的作用，也有消除或减小像差的作用，有效的提高了成像质量（分辨率达5-6″）。别汉棱镜组Ⅱ离物镜组Ⅳ的出射光位置很近，通过物镜Ⅳ的光线汇聚发散后进入别汉棱镜组Ⅱ和斜方棱镜Ⅲ，到达目镜组Ⅲ的像面视场扩大，视场增大到3.2度。3、由于采用了斜方棱镜组Ⅴ,两支目镜组Ⅲ的距离被灵活的往增大或减小的方向变化，此时根据合适人眼的最小瞳距推算，此光学系统物镜组的胶合透镜，其设计口径在考虑镜筒等安装零件壁厚的前提下可以设计到φ80mm以上，可大大增加物镜的光通量，使人眼观察景物时的亮度增加，更容易分辨目标的细节，本专利技术完全解决了双目稳像望远镜口径尺寸的限制问题，是大口径、高倍率双目稳像望远镜适用的光学系统设计形式。参照图3，本技术已应用于熊猫20X70、熊猫20X80等系列大口径高倍率稳像双目望远镜上，如熊猫20X80的稳像双目望远镜，产品的物镜口径φ80mm，分辨率5″，像面视场3.2度，两支目镜组间距可调范围56—75mm，其它技术指标均符合要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高倍稳像双目望远镜的光学系统，其特征在于：光学系统包含物镜组（Ⅳ）、别汉棱镜组（Ⅱ）、斜方棱镜组（Ⅴ）、目镜组（Ⅲ），光学系统的具体结构，同轴依次安装物镜胶合透镜（1）、物镜第三透镜（8）、别汉棱镜组（Ⅱ）、斜方棱镜组（Ⅴ），在斜方棱镜组后面与斜方棱镜组入射光轴平行的光轴上安装目镜胶合透镜（5）、目镜第三透镜（6）、目镜第四透镜（7）。

【技术特征摘要】
1.一种用于高倍稳像双目望远镜的光学系统，其特征在于：光学系统包含物镜组（Ⅳ）、别汉棱镜组（Ⅱ）、斜方棱镜组（Ⅴ）、目镜组（Ⅲ），光学系统的具体结构，同轴依次安装物镜胶合透镜（1）、物镜第三透镜（8）、别汉棱镜组（Ⅱ）、斜方棱镜组（Ⅴ），在斜方棱镜组后面与斜方棱镜组入射光轴平行的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱绍生，杨存波，杨勇刚，李云青，
申请(专利权)人：云南云光发展有限公司，
类型：新型
国别省市：云南;53