CN113654514A - 一种单筒测距望远镜和测距成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单筒测距望远镜，包括壳体、望远模块、发射模块、接收模块、成像模块和控制模块；望远模块包括目镜组和物镜；发射模块包括发射二级管、发射镜筒和发射透镜；接收模块包括转像棱镜组、接收透镜、接收板和光电二极管，转像棱镜组能够将由物镜进入的光线分光至接收透镜；成像模块包括LCD透射屏或成像模块包括光阑、OLED镜片组和OLED显示屏；控制模块包括按键板、主板和发射板，按键板固设在壳体上，按键板上设置有用于控制主板的按键，发射板和接收板与主板电连接。还提供了一种测距成像方法。本发明的单筒测距望远镜和测距成像方法实现了仅用一个筒就能达到目前多筒产品才有的望远观察及测距信息成像显示的功能，体积小、成本低。

Description

一种单筒测距望远镜和测距成像方法

技术领域

本发明涉及测距望远镜技术领域，特别是涉及一种单筒测距望远镜和测距成像方法。

背景技术

测距望远镜，是将激光测距仪和望远系统结合的种集观察和测量于一体的测量仪器；目前普遍使用的测距望远镜，包含望远系统、发射模块和接收模块等多个镜筒组成的具有两筒及两筒以上的结构，该结构体积较大，外观复杂、生产成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种单筒测距望远镜和测距成像方法，以解决上述现有技术存在的问题，缩小测距望远镜的体积，同时降低生产成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种单筒测距望远镜，包括壳体、望远模块、发射模块、接收模块、成像模块和控制模块；所述望远模块包括目镜组和物镜，所述目镜组和所述物镜分别设置在壳体的望远镜筒内；

所述发射模块包括发射二级管、发射镜筒和发射透镜，所述发射镜筒位于设置所述望远镜筒内，所述物镜对应所述发射镜筒设置有缺口，所述发射镜筒穿过所述缺口；所述发射二级管和所述发射透镜分别设置在所述发射镜筒中，所述发射二极管的发光芯片的发光面位于所述发射透镜的焦点和光轴上；

所述接收模块包括转像棱镜组、接收透镜、接收板和光电二极管，所述转像棱镜组固设在所述目镜组和所述物镜之间，所述转像棱镜组能够将由所述物镜进入的光线分光至所述接收透镜，所述光电二级管与所述接收板电连接，所述光电二极管的芯片光敏区位于所述接收透镜的焦点；

所述成像模块包括LCD透射屏或所述成像模块包括光阑、OLED镜片组和OLED显示屏，所述LCD透射屏设置在所述目镜组与所述转像棱镜组之间，且所述LCD透射屏位于所述目镜组的焦平面上；所述OLED显示屏的图像能够依次通过所述OLED镜片组和所述转像棱镜组投影在所述光阑和所述目镜组的焦平面上；

所述控制模块包括按键板、主板和发射板，所述按键板固设在所述壳体上，所述按键板上设置有用于控制所述主板的按键，所述发射板和所述接收板与所述主板电连接，触发所述按键能够使得所述主板通过所述发射板和所述发光二极管发射激光，并使所述主板接收到所述接收板反馈的回波信号后计算回波信号反馈的距离信息，并在所述LCD透射屏或所述OLED屏上显示所述距离信息。

优选的，还包括目镜调节结构，所述目镜调节结构包括移动筒和固定筒，所述固定筒固设在所述壳体上，所述目镜组固设在所述移动筒内，所述移动筒穿设在所述固定筒内，所述固定筒的侧壁上设置有螺旋形的曲线槽，所述移动筒的侧壁上设置有导钉，所述导钉位于所述曲线槽中，且所述导钉与所述曲线槽滑动配合；通过旋转所述移动筒能够调节所述目镜组的焦平面的位置。

优选的，还包括透镜调节结构，所述透镜调节结构包括内圆柱筒和外圆柱筒，所述接收透镜固设在所述内圆柱筒上，所述外圆柱筒的内壁上固设有螺旋状的滑槽，所述内圆柱筒的侧壁上设置有凸出导柱，所述凸出导柱与所述滑槽滑动配合；通过旋转所述内圆柱筒能够调节所述接收透镜的焦平面。

优选的，还包括设置在所述转像棱镜组与所述物镜之间的消光通道，所述消光通道的内壁上设置有消光纹路。

优选的，所述主板具有数据运算处理功能和对所述LCD透射屏或所述OLED显示屏进行通信和驱动显示的功能。

优选的，所述光阑为一圆形开孔。

本发明还提供一种测距成像方法，基于上述的单筒测距望远镜，包括以下步骤：

(1)通过发射二极管发射激光，所述激光穿过发射透镜并经被观测物体反射后通过物镜进入发射镜筒内；

(2)进入所述发射镜筒内的激光经过转像棱镜组的分光后通过接收透镜落在光电二极管的芯片光敏区，所述光电二极管接收到所述激光后反馈信号给接收板，所述接收板反馈信号至主板，所述主板根据发射激光和接收到激光之间的时间间隔和光速计算出被观测物体的距离信息；

(3)所述主板将计算出的距离信息输出至LCD透射屏或OLED显示屏进行显示，LCD透射屏位于目镜组的焦平面上，所述OLED显示屏上的图像能够依次通过OLED镜片组和所述转像棱镜组投影在光阑和所述目镜组的焦平面上。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的单筒测距望远镜和测距成像方法解决了单筒望远镜在一个镜筒内实现发射、接收、望远的难题，实现了仅用一个筒就能达到目前多筒产品才有的望远观察及测距信息成像显示的功能，而且相对现有产品体积更小，外观简洁，实现成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一单筒测距望远镜的结构示意图；

图2为本发明实施例一单筒测距望远镜的光路示意图；

图3为本发明实施例二单筒测距望远镜的结构示意图；

图4为本发明实施例二单筒测距望远镜的光路示意图；

其中：100、单筒测距望远镜；1、物镜；2、望远镜筒；3、按键板；4、LCD透射屏；5、移动筒；6、目镜组；7、转像棱镜组；8、接收透镜；9、接收板；10、光电二极管；11、主板；12、发射板；13、发射二极管；14、发射镜筒；15、消光通道；16、发射透镜；17、透镜防水圈；18、透镜固定压环；19、壳体；20、导钉；21、固定筒；22、内圆柱筒；23、外圆柱筒；24、凸出导柱；25、OLED显示屏；26、OLED镜片组。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的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。

本发明的目的是提供一种单筒测距望远镜和测距成像方法，以解决上述现有技术存在的问题，缩小测距望远镜的体积，同时降低生产成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1至图2所示：本实施例提供了一种单筒测距望远镜100，包括壳体19、望远模块、发射模块、接收模块、成像模块和控制模块。

其中，望远模块包括目镜组6和物镜1，目镜组6和物镜1分别设置在壳体19的望远镜筒2内；发射模块包括发射二级管、发射镜筒14和发射透镜16，发射镜筒14位于设置望远镜筒2内，物镜1对应发射镜筒14设置有缺口，发射镜筒14穿过缺口；发射二级管和发射透镜16分别设置在发射镜筒14中，发射二极管13的发光芯片的发光面位于发射透镜16的焦点和光轴上；发射透镜16通过透镜固定压环18与发射镜筒14连接，透镜固定压环18中空，发射透镜16固设在透镜固定压环18的中空部，透镜固定压环18的外壁与发射镜筒14的内壁螺纹连接，在透镜固定压环18的外表面设置有两开槽，方便使用工具对透镜固定压环18进行旋转调节；在发射透镜16的左端设置有透镜防水圈17。

接收模块包括转像棱镜组7、接收透镜8、接收板9和光电二极管10，转像棱镜组7固设在目镜组6和物镜1之间，转像棱镜组7能够将由物镜1进入的光线分光至接收透镜8，光电二级管与接收板9电连接，光电二极管10的芯片光敏区位于接收透镜8的焦点。

成像模块包括LCD透射屏4LCD透射屏4设置在目镜组6与转像棱镜组7之间，且LCD透射屏4位于目镜组6的焦平面上。

控制模块包括按键板3、主板11和发射板12，按键板3固设在壳体19上，按键板3上设置有用于控制主板11的按键，发射板12和接收板9与主板11电连接，触发按键能够使得主板11通过发射板12和发光二极管发射激光，并使主板11接收到接收板9反馈的回波信号后计算回波信号反馈的距离信息，并在LCD透射屏4上显示距离信息。

本实施例单筒测距望远镜100还包括目镜调节结构，目镜调节结构包括移动筒5和固定筒21，固定筒21固设在壳体19上，目镜组6固设在移动筒5内，移动筒5穿设在固定筒21内，固定筒21的侧壁上设置有螺旋形的曲线槽，移动筒5的侧壁上设置有导钉20，导钉20位于曲线槽中，且导钉20与曲线槽滑动配合；通过旋转移动筒5能够调节目镜组6的焦平面的位置，使人眼能够在目镜另一侧观察到LCD透射屏4上清晰的图像；在具体应用时可以在移动筒5伸出固定筒21的一端固设拨动轮，方便使用者来旋转移动筒5。

本实施例单筒测距望远镜100还包括透镜调节结构，透镜调节结构包括内圆柱筒22和外圆柱筒23，接收透镜8固设在内圆柱筒22上，外圆柱筒23的内壁上固设有螺旋状的滑槽，内圆柱筒22的侧壁上设置有凸出导柱24，凸出导柱24与滑槽滑动配合；通过旋转内圆柱筒22能够调节接收透镜8的焦平面；在具体应用时可以在内圆柱筒22伸出外圆柱筒23的一端固设拨动轮，方便使用者来旋转移动筒5。

在转像棱镜组7与物镜1之间的望远镜筒2上还设置有消光通道15，消光通道15的内壁上设置有消光纹路，消光通道15是为了减少系统杂光在各镜组之间的望远镜筒2上做的消光结构。

主板11具有数据运算处理功能和对LCD透射屏4或OLED显示屏25通信功能和驱动显示的功能。

本实施例还提供一种测距成像方法，基于上述的单筒测距望远镜100，包括以下步骤：

(1)通过发射二极管13发射激光，激光穿过发射透镜16并经被观测物体反射后通过物镜1进入发射镜筒14内；

(2)进入发射镜筒14内的激光经过转像棱镜组7的分光后通过接收透镜8落在光电二极管10的芯片光敏区，光电二极管10接收到激光后反馈信号给接收板9，接收板9反馈信号至主板11，主板11根据发射激光和接收到激光之间的时间间隔和光速计算出被观测物体的距离信息；

(3)主板11将计算出的距离信息输出至LCD透射屏4或OLED显示屏25进行显示，LCD透射屏4位于目镜组6的焦平面上，人眼能够直接通过目镜组6观察到LCD透射屏4上显示的距离信息。

本实施例单筒测距望远镜100的具体使用过程如下：

通过按压按键板3上的按键发出测距指令，主板11驱动发射板12上的脉冲激光发射二极管13发出持续时间极短的脉冲激光，同时开启计数时钟。发射激光经过发射透镜16后得到一准直激光束，准直光束特征是激光发散角极小，垂直于发射方向截面光斑大小随距离变化缓慢，发射激光经过传播距离L后到达望远系统瞄准目标面，此时有一部分激光会反射回来，有部分反射回来的激光通过望远物镜1、转像棱镜组7和接收透镜8聚焦在光电二极管10芯片的光敏区域上，经由光电二极管10将接收光信号转化成电信号，主板11接收到该电信号后同时关闭计数时钟。最后通过时钟计数器测量得到的往返脉冲时间差t＝N×(1/f)，来计算待测距离L＝1/2×c×t，其中N为计数器计量得到的时钟周期个数，f为计数时钟频率。一般情况下为了避免奇异值出现或者保证测距精度，可以进行多次测量取平均值获得距离信息L。通过主板11上的数据通信模块将测距信息传输到LCD透射屏4、人眼通过目镜组6可以观测测量信息，实现了仅用一个筒就能达到目前产品多筒才有的望远观察及快速、准确的测距信息成像显示的功能。

实施例二

如图3至图4所示：本实施例提供了一种单筒测距望远镜100，本实施例单筒测距望远镜100的结构和工作原理与实施例一提供的单筒测距望远镜100的结构和工作原理基本一致，区别之处在于：在本实施例中成像模块包括光阑、OLED镜片组26和OLED显示屏25，光阑为一圆形开孔，形成在壳体19上。在OLED屏上显示距离信息，OLED显示屏25的图像能够依次通过OLED镜片组26和转像棱镜组7投影在光阑和目镜组6的焦平面上。

本实施例还提供一种测距成像方法，基于上述的单筒测距望远镜100，包括以下步骤：

(1)通过发射二极管13发射激光，激光穿过发射透镜16并经被观测物体反射后通过物镜1进入发射镜筒14内；

(2)进入发射镜筒14内的激光经过转像棱镜组7的分光后通过接收透镜8落在光电二极管10的芯片光敏区，光电二极管10接收到激光后反馈信号给接收板9，接收板9反馈信号至主板11，主板11根据发射激光和接收到激光之间的时间间隔和光速计算出被观测物体的距离信息；

(3)主板11将计算出的距离信息输出至OLED显示屏25进行显示，OLED显示屏25上的图像能够依次通过OLED镜片组26和转像棱镜组7投影在光阑和目镜组6的焦平面上，人眼能够直接通过目镜组6观察到显示屏OLED投影在光阑和目镜组6的焦平面上的距离信息。

本实施例单筒测距望远镜100的具体使用过程如下：

通过按压按键板3上的按键发出测距指令，主板11驱动发射板12上的脉冲激光发射二极管13发出持续时间极短的脉冲激光，同时开启计数时钟。发射激光经过发射透镜16后得到一准直激光束，准直光束特征是激光发散角极小，垂直于发射方向截面光斑大小随距离变化缓慢，发射激光经过传播距离L后到达望远系统瞄准目标面，此时有一部分激光会反射回来，有部分反射回来的激光通过望远物镜1、转像棱镜组7和接收透镜8聚焦在光电二极管10芯片的光敏区域上，经由光电二极管10将接收光信号转化成电信号，主板11接收到该电信号后同时关闭计数时钟。最后通过时钟计数器测量得到的往返脉冲时间差t＝N×(1/f)，来计算待测距离L＝1/2×c×t，其中N为计数器计量得到的时钟周期个数，f为计数时钟频率。一般情况下为了避免奇异值出现或者保证测距精度，可以进行多次测量取平均值获得距离信息L。通过主板11上的数据通信模块将测距信息传输到OLED显示屏25，OLED显示屏25上的图像能够依次通过OLED镜片组26和转像棱镜组7投影在光阑和目镜组6的焦平面上，人眼能够直接通过目镜组6观察到显示屏OLED投影在光阑和目镜组6的焦平面上的距离信息，实现了仅用一个筒就能达到目前产品多筒才有的望远观察及快速、准确的测距信息成像显示的功能。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种单筒测距望远镜，其特征在于：包括壳体、望远模块、发射模块、接收模块、成像模块和控制模块；所述望远模块包括目镜组和物镜，所述目镜组和所述物镜分别设置在壳体的望远镜筒内；

所述发射模块包括发射二级管、发射镜筒和发射透镜，所述发射镜筒位于设置所述望远镜筒内，所述物镜对应所述发射镜筒设置有缺口，所述发射镜筒穿过所述缺口；所述发射二级管和所述发射透镜分别设置在所述发射镜筒中，所述发射二极管的发光芯片的发光面位于所述发射透镜的焦点和光轴上；

所述接收模块包括转像棱镜组、接收透镜、接收板和光电二极管，所述转像棱镜组固设在所述目镜组和所述物镜之间，所述转像棱镜组能够将由所述物镜进入的光线分光至所述接收透镜，所述光电二级管与所述接收板电连接，所述光电二极管的芯片光敏区位于所述接收透镜的焦点；

所述成像模块包括LCD透射屏或所述成像模块包括光阑、OLED镜片组和OLED显示屏，所述LCD透射屏设置在所述目镜组与所述转像棱镜组之间，且所述LCD透射屏位于所述目镜组的焦平面上；所述OLED显示屏的图像能够依次通过所述OLED镜片组和所述转像棱镜组投影在所述光阑和所述目镜组的焦平面上；

所述控制模块包括按键板、主板和发射板，所述按键板固设在所述壳体上，所述按键板上设置有用于控制所述主板的按键，所述发射板和所述接收板与所述主板电连接，触发所述按键能够使得所述主板通过所述发射板和所述发光二极管发射激光，并使所述主板接收到所述接收板反馈的回波信号后计算回波信号反馈的距离信息，并在所述LCD透射屏或所述OLED屏上显示所述距离信息。

2.根据权利要求1所述的单筒测距望远镜，其特征在于：还包括目镜调节结构，所述目镜调节结构包括移动筒和固定筒，所述固定筒固设在所述壳体上，所述目镜组固设在所述移动筒内，所述移动筒穿设在所述固定筒内，所述固定筒的侧壁上设置有螺旋形的曲线槽，所述移动筒的侧壁上设置有导钉，所述导钉位于所述曲线槽中，且所述导钉与所述曲线槽滑动配合；通过旋转所述移动筒能够调节所述目镜组的焦平面的位置。

3.根据权利要求1所述的单筒测距望远镜，其特征在于：还包括透镜调节结构，所述透镜调节结构包括内圆柱筒和外圆柱筒，所述接收透镜固设在所述内圆柱筒上，所述外圆柱筒的内壁上固设有螺旋状的滑槽，所述内圆柱筒的侧壁上设置有凸出导柱，所述凸出导柱与所述滑槽滑动配合；通过旋转所述内圆柱筒能够调节所述接收透镜的焦平面。

4.根据权利要求1所述的单筒测距望远镜，其特征在于：还包括设置在所述转像棱镜组与所述物镜之间的消光通道，所述消光通道的内壁上设置有消光纹路。

5.根据权利要求1所述的单筒测距望远镜，其特征在于：所述主板具有数据运算处理功能和对所述LCD透射屏或所述OLED显示屏进行通信和驱动显示的功能。

6.根据权利要求1所述的单筒测距望远镜，其特征在于：所述光阑为一圆形开孔。

7.一种测距成像方法，其特征在于，基于权利要求1-6任意一项所述的单筒测距望远镜，包括以下步骤：

(1)通过发射二极管发射激光，所述激光穿过发射透镜并经被观测物体反射后通过物镜进入发射镜筒内；

(2)进入所述发射镜筒内的激光经过转像棱镜组的分光后通过接收透镜落在光电二极管的芯片光敏区，所述光电二极管接收到所述激光后反馈信号给接收板，所述接收板反馈信号至主板，所述主板根据发射激光和接收到激光之间的时间间隔和光速计算出被观测物体的距离信息；

(3)所述主板将计算出的距离信息输出至LCD透射屏或OLED显示屏进行显示，LCD透射屏位于目镜组的焦平面上，所述OLED显示屏上的图像能够依次通过OLED镜片组和所述转像棱镜组投影在光阑和所述目镜组的焦平面上。

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