直视全正像牛顿反射双筒望远镜制造技术

本发明专利技术公开了一种直视全正像牛顿反射双筒望远镜，它由左右两台在水平方向上镜像对称布置的、安装有直视全正像转像组件的牛顿反射单筒望远镜所组成；每个牛顿反射单筒望远镜由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜组成，其中第一反射镜为主镜，第二、第三反射镜一体构成全正像转像组件；第一反射镜的光轴被选定为旋转轴；单个的全正像转像组件对目标成可直视的全正立实像；成对的全正像转像组件通过随单筒望远镜一起绕轴旋转或独立绕轴旋转，或在组件内调整第三反射镜位置，并经由保持左右转像组件间的镜像对称操作，在与双筒系统主镜中心点连线所定义的水平方向相平行的目镜端水平线上，输出目标的成组全正立实像，成组全正立实像的像面水平方向一致，像面垂直高度差被有效消除，像面间中心距离可调，能够满足不同观察者双眼观察的需要。

Direct vision Newton reflector binoculars

The invention discloses a direct-viewing omni-orthogonal Newton reflection binocular telescope, which is composed of two Newton reflection single telescopes symmetrically arranged in the horizontal direction and equipped with a direct-viewing omni-orthogonal image transfer module; each Newton reflection single telescope consists of a first mirror, a second mirror and a third mirror group. The first mirror is the primary mirror, the second and the third mirrors are integrated to form the omni-ortho-image conversion assembly; the optical axis of the first mirror is selected as the rotation axis; a single omni-ortho-image conversion assembly is a full-ortho-image that can be viewed directly from the target; and the paired omni-ortho-image conversion assembly rotates or is alone along the axis of the single telescope. Rotating vertically around the axis, or adjusting the position of the third mirror in the assembly, and by maintaining the mirror symmetry between the left and right image transfer assemblies, a group of all-orthogonal real images of the output object is generated on the eyepiece end horizontal line parallel to the horizontal direction defined by the line connecting the center point of the primary mirror of the dual cylinder system, and the image plane level of the group of all-orthogonal real images is obtained. The image plane vertical height difference is effectively eliminated and the center distance between image planes is adjustable, which can meet the needs of different observers.

【技术实现步骤摘要】
直视全正像牛顿反射双筒望远镜
本专利技术涉及光学双筒望远镜领域，具体涉及一种直视全正像牛顿反射双筒望远镜。
技术介绍
传统牛顿式反射望远镜一直以来被定位为夜间天文观察与拍摄专用镜，而不是通常所见折射镜那样的星空地面兼容、白天黑夜双模式的全天候多用途镜，除开整体消光难、副镜中心遮挡等原因，阻碍传统牛顿式反射望远镜成为折射镜那样的全天候多用途镜的主要因素在于以下两个方面：其一是传统牛顿式反射望远镜所采用的两次反射、一主镜一副镜式结构，所成实像为全倒立实像，与对地目视观察所必需的全正立实像相去甚远；其二是传统牛顿式反射望远镜所要求的观察姿势，以45°夹角布置的副镜将光线沿垂直于主镜光轴的方向反射，决定了观察者只能在镜筒的侧面垂直于光轴观察，同时相对于镜筒前方的被观察目标取侧身的姿势，这种侧身姿势完全不同于折射镜或者折反射镜在使用期间观察者处在镜筒尾部面向目标的姿势；基于成像形式与观察姿势两方面的阻碍，将两个传统牛顿式反射镜简单并联，组合成一架可用的全天候多用途双筒望远镜的努力，是根本无法成功的。根据共同的生理特点，在对各类地面目标如鸟类、建筑外表以及自然风景作目视观察时，我们每个人都会选择具备完全正像能力的望远镜，为了观察更为轻松舒适，我们会尽力选择双筒望远镜，并综合考虑不同观察活动所要求的双筒望远镜的口径、倍率、视场大小以及观察角度，而所有这些选择与考虑，是将牛顿式反射望远镜排除在外的，折射式双筒望远镜的优势地位如此根深蒂固，以致我们放眼望去，每一架双筒竟然都是折射的。随着折射双筒望远镜向大口径和复消色差方向发展，其制造成本越来越高，自身重量越来越大，以兼容性能最优秀、相对素质更高级的可更换目镜折射双筒来比较，口径从70毫米增加到150毫米，每台双筒的本体重量从大约4千克增加到18千克，每台双筒的市场价格从数千元增加到4万元左右；与重量一起水涨船高的是，大型折射双筒对于与自己密切配合的云台支架等周边设备提出了日益苛刻的要求，市面上能满足长焦摄影的常用云台支架型号，面对折射大双筒的重量碾压，在支持能力、操控能力方面尽显颓势，爱好者只能将目光投向大型而昂贵的专业电影拍摄设备；除了重量、价格、周边设备易得性方面的明显不足，制约大型折射双筒普及的因素还包括：使用保养限制与光轴调校困难，使用保养方面，多层镜头结构在长期应对防水、防潮、防露、防霉方面有着很大难点；至于光轴调校，唯一途径就是返厂，而运输、上架、转场、使用中的小磕碰，都被定义为不安全因素；毫无疑义地，大型折射双筒镜无论是其操作便利性还是经济适用性，都已经接近了发展的瓶颈，它与普通爱好者之间有着日渐加大的距离。与此同时，作为传统观天主力的牛顿式反射望远镜，以其单片基底上单片反射面的卓越构造，同等口径下轻一半的自重，易于打理的开放式结构，三点支撑结构原生的光轴调校便利性，加之无色差高分辨率的成像特点，时刻显现着一跃成为大口径、全天候、多用途双筒观察系统的潜力，而它所最欠缺的正是一套全正像解决方案。这里必须提及的是，长久以来存在于发烧级别的天文爱好者中的，未能广泛流行的数种牛顿反射双筒望远镜；它们左右对称、光轴平行，相比传统牛顿式反射望远镜的两片结构，它们增加了与副镜成平行结构的第三反射镜，光线沿主镜光轴进入平行平面镜组，经两次反射后向目标方向返回，虽然总体上仍旧是成全倒立像，但因为左右出射光线已经取得平行，以及瞳距调节方面有所安排的缘故，这数种牛顿反射双筒望远镜系统，已经可以事实上支持双眼观察，虽然只有那些经验最丰富的观察者，才能克服背对着星空观察、以及在部分倒像下开展观察的双重困难。
技术实现思路
本专利技术公布的一种直视全正像牛顿反射双筒望远镜，由两台在水平方向上完全镜像对称的牛顿反射单筒望远镜所组成；这两台牛顿反射单筒望远镜依靠同样的直视全正像转像组件来实现直视与全正像功能；这种直视全正像转像组件由平面镜前组与屋脊镜后组一体组成。每台牛顿反射单筒望远镜由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜组成，其中第一反射镜也称为主镜，主镜形状为球面、旋转抛物面或其他旋转非球面，主镜光轴同时被选中为后文中的镜筒旋转轴或正像组件旋转轴；第二反射镜为平面镜，反射面形状为椭圆、第二反射镜椭圆反射面中心点与主镜光轴共线，反射面与主镜光轴夹角为45°；第三反射镜为直角屋脊镜，可为直角屋脊棱镜或直角屋脊平面镜，第三反射镜的屋脊棱线与主镜光轴夹角为45°，与第二反射镜表面垂直；第三反射镜采用直角屋脊棱镜时，其入射表面与主镜光轴平行，出射表面与主镜光轴垂直，当第三反射镜采用直角屋脊平面镜时，应完全遵循等同于直角屋脊棱镜的规则；经过第三反射镜屋脊棱线中点与第二反射镜椭圆反射面中心点的直线，始终垂直于主镜光轴；第二反射镜作为前组、第三反射镜作为后组共同组成直视全正像转像组件；本专利技术视结构不同选择单侧镜筒整体绕旋转轴旋转，或选择直视全正像转像组件绕旋转轴旋转，无论何种情形，所选择的旋转轴同为主镜的光轴；本专利技术允许第三反射镜在垂直于主镜光轴的方向上平移，远离或接近第二反射镜；本专利技术通过以上旋转、平移动作的单独或组合实施，实现有效改变左右像面间距的目的。本专利技术中系统成像的形式：来自于目标的光线经由主镜反射后再经直视全正像转像组件转像，将在第三反射镜后方得到与目标本身方向完全一致的实像，同时出射光线的方向不改变，这种实像与实物目标的方向一致性，不受转像组件独立绕旋转轴旋转或转像组件随单侧镜筒绕旋转轴旋转的影响，也与转像组件内第二第三反射镜之间的距离无关；任何观察者通过牛顿反射单筒望远镜，在自身身体定义的垂直方向上，可以获得任意方向上任意目标的直视全正像。本专利技术中对系统成像水平方向的定义：任何双筒观察系统的水平方向由其两主镜中心点间的连线来唯一确定，就本专利技术来讲，左右两反射主镜的中心点一经确定，随之整个牛反双筒观察系统的水平方向也就完全确定了；有趣的是，本专利技术中左右转像组件所成实像的水平方向是由观察者来任意自行定义的，所以观察者只需要在确认完双筒系统成像水平方向后，再对左右转像组件提出归一化要求就行了。本专利技术中对系统成像的最后约束：在对系统成像水平方向作出一致认定后，通过观察发现仍然有着最后的不足，那就是同一目标的左右双像没有被指定为随动，随时会引入像面垂直高度差，这个垂直高度差反映在立体视觉上就是会出现视深度的不协调，在目标距离较近的情况下，这种不协调意味着光轴出现严重问题，将直接导致双筒被弃用；为此本专利技术首先规定左右两台牛顿反射单筒望远镜，其反射主镜光轴应保证初始状态下的平行，其次规定左右两台牛顿反射单筒望远镜其全部组件包括主镜始终都要在双筒系统左右主镜中心连线所定义的水平方向上镜像对称地布置、平移或旋转；唯有如此，同一目标的左右两个实像才能始终位于一系列正确的水平线上，并形成连续而不特定的中心间距，特别地，当这一中心间距被调整到正好契合了观察者的双眼瞳距，那么此时的这一对牛顿反射单筒望远镜将构成真正意义上的双筒望远镜，它们的组合，可以称作直视全正像牛顿反射双筒望远镜。本专利技术通过为传统牛顿式反射望远镜寻找到一种效果可以预期的全正像解决方案，从而有望将传统牛顿式反射望远镜合理组织为一种集大口径、全天候、多目标、全正像、直视等众多能力于一体的新型双筒形态，本专利技术还可以通过将第三反射镜由屋脊镜变换为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直视全正像牛顿反射双筒望远镜，其特征在于：它由左右两台在水平方向上完全镜像对称的牛顿反射单筒望远镜组成；左右两台牛顿反射单筒望远镜借助两组同样的直视全正像转像组件，可以各自独立地成与目标方位完全一致的全正立实像；直视全正像牛顿反射双筒望远镜在与自身系统水平方向完全一致的目镜端水平线上输出与目标方位完全一致的全正立实像对；直视全正像转像组件由平面镜前组与直角屋脊镜后组一体组成。

【技术特征摘要】
1.一种直视全正像牛顿反射双筒望远镜，其特征在于：它由左右两台在水平方向上完全镜像对称的牛顿反射单筒望远镜组成；左右两台牛顿反射单筒望远镜借助两组同样的直视全正像转像组件，可以各自独立地成与目标方位完全一致的全正立实像；直视全正像牛顿反射双筒望远镜在与自身系统水平方向完全一致的目镜端水平线上输出与目标方位完全一致的全正立实像对；直视全正像转像组件由平面镜前组与直角屋脊镜后组一体组成。2.根据权利要求1所述的牛顿反射单筒望远镜，其特征在于：由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜组成；其中第一反射镜也称为主镜，主镜形状为球面、旋转抛物面或其他旋转非球面；第二反射镜为平面镜，反射面形状为椭圆，第二反射镜椭圆反射面的中心点与主镜光轴共线，反射面与主镜光轴夹角为45°；第三反射镜为直角屋脊镜，可为直角屋脊棱镜或直角屋脊平面镜，第三反射镜的屋脊棱线与主镜光轴夹角为45°，与第二反射镜表面垂直；当第三反射镜采用直角屋脊棱镜时，其入射表面与主镜光轴平行，出射表面与主镜光轴垂直，当第三反射镜采用直角屋脊平面镜时，其完全遵循等同于直角屋脊棱镜的规则；经过第三反射镜屋脊棱线中点与第二反射镜椭圆反射面中心点的直线，始终垂直于主镜光轴；第二反射镜作为前组、第三反射镜作为后组一体组成直视全正像转像组件。3.根据权利要求1所述的直视全正...

【专利技术属性】
技术研发人员：周桂根，
申请(专利权)人：周桂根，
类型：发明
国别省市：湖北,42