一种微距式望远镜的调节方法技术

一种微距式望远镜的调节方法，通过调节位移或位移与角度共同的调节，实现近距离的观测。本发明专利技术主要应用在双筒望远镜领域，与常用的双筒望远镜相比，在远距离观测无差异，在近距离观测时，不但可以看清很近距离的物体，而且依然看到左右视场环重合，提高观测效果。不但应用在所有类型双筒望远镜产品中，也可应用于双目观测近距离的光学仪器中，可观测０．３－０．４ｍ近的物体。本望远镜可应用于户外观景，观察昆虫等，除可作为普通望远镜使用外，还适合作为青少年的科普教具、昆虫爱好者或户外运动爱好者的观测利器。市场前景比较广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学仪器，具体涉及。
技术介绍
常规的双筒望远镜，在调节像面时，物镜框靠在直导筒内前后滑动。使用望远镜 观察目标，望远镜观察无限远的物体时两个镜筒的光轴是平行的两个眼睛所看到的光栏重 合，所以常规望远镜的物镜框导筒是平行的。随着观察物体的靠近，目标的像在左右两个视 场中的位置开始向中间偏移，导致两个像不能重合，两个光栏渐渐不重合，影响观察效果。 两物镜的距离越大，在近处同样远时观察物体，人眼所看到的两个光栏不重合的影响就越 大。在两个物镜的距离近的情况下，观察物体大概在2m以外影响不是很大，但要看更近距 离的物体，两眼所看的视场环明显的不重合。 图1所示的是望远镜看无限远物体时的光学原理图；存在大小目距和大小物距， 此时物体主光线和物镜光轴重合，目标主光线和目镜光轴重合，取两目镜的中间距离为2Y， 此时物镜距离2X，大小物距和目距以此位置向两边转动。物镜焦距为f「，目镜焦距为ff ， 人眼看到的两视场环重合。 当看近处物体物镜不变动时，如下图2所示当物体距物镜的距离为d时，物体是 轴外点物体，和物镜光轴之间的夹角为a， (Z a =X/d);入射光线(物体主光线)和棱 镜入射夹角a，并且比物镜光轴偏外入射，方向朝外；根据棱镜的倒像原理，出射光线(物 体主光线)和棱镜的出射夹角也是a ;并且比目镜光轴偏里出射，方向朝里，所以呈现的像 朝里偏离目镜光轴。根据光学原理，经过像的主光线经过目镜后的方向和经过像与目镜中 心的光线平行。与目镜光轴之间的夹角为13 (13 = a*f「/f2—)，由于这时观察物体两眼同 时要往里看才能看清物体，两眼看到的视场环有一部分交叠在一起。图中阴影部分为两眼 交替的部位，其它部分不重合。 当物距在2m以内物镜慢慢的进行变动，物镜变动前物距为L，当物镜变动后，转动 物镜同时再移动物镜时，使物体主光线和物镜主面垂直，并且经过物镜中心，光学原理如下 图3所示，此时的物体是物镜转动和移动以后物镜的轴上点物体，物镜转动的角度与物镜 变动后物体主光线和物镜变动前物镜光轴之间的夹角相等。入射光线(物镜变动后物体主 光线)与棱镜入射夹角a，并且相对变动前物镜光轴偏里入射，方向朝外；根据棱镜的倒像 原理，出射光线(物镜变动后物体主光线)和棱镜的出射夹角也是a，并且比目镜光轴偏外 出射。方向朝里，所以像呈现在目镜光轴上，(变动物镜的目的就是为了使像始终保持在目 镜光轴上，但经过像到目镜的主光线随物镜的变化时刻在变动的)，但根据光学原理，经过 像的主光线经过目镜后始终与目镜的光轴平行。这样看到的两个视场环始终是重合的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够适应近距离观测的微距式望远镜的调节方法。 为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是设X为两物镜镜筒距离的一半，-1为3镜变动前的物距；r为看近处物体时物镜变动前的像距，Z d为看近处物体时物镜变动前物体主光线与物镜变动前物镜光轴所成的角度；Z c为看近处物体时物镜 变动后物体主光线与物镜变动前物镜光轴所成的角度；Z a为看近处物体时物镜变动的角 度；Ze为看近处物体时物镜变动前物镜的主面与物镜变动后物体主光线所成的角度；Zb 为看近处物体时物镜变动前后物体主光线之间的角度，物镜焦距为f「则有 1)角度和位移共同作用下的调节 Z b+ Z c = Z d Zb/Zc = l7(_l) Z a =Z c( Z c+Z e = 90° Z a+Z e = 90° ) tan Z c = X/(r-l) f—/T+f/l = 1 1/T-l/l = 1/fV (f = -f—) 1— = l/(f\—+1) Z a = Z c = arctan = arctan 物镜向内移动距离D " AB = BD*tg Z c " 1—tg Z C ; AB为物镜转动前物镜中心到物镜转动后物体主光线的距离； BD为看近处物体时物镜变动前的像距BD " 1 — 2)只有位移的调节移动的距离为P = Xl7(r-1)。 本专利技术主要应用在双筒望远镜领域，与常用的双筒望远镜相比，在远距离观测无 差异，在近距离观测时，不但可以看清很近距离的物体，而且依然看到左右视场环重合，提 高观测效果。不但应用在所有类型双筒望远镜产品中，也可应用于双目观测近距离的光学 仪器中，可观测0. 3-0. 4m近的物体。本望远镜可应用于户外观景，观察昆虫等，除可作为普 通望远镜使用外，还适合作为青少年的科普教具、昆虫爱好者或户外运动爱好者的观测利 器。市场前景比较广泛。附图说明 图1是望远镜看无限远物体时的光学原理图； 图2是望远镜看近处物体物镜不变时的光学原理图； 图3是望远镜看近处物体物镜变动时的光学原理图； 图4是看近处物体时，两物镜框既相对中轴向里靠近，又相对中轴向里转动的光 学原理图； 图5是看近处物体时，两物镜框相对中轴向里靠近即物镜在只有移动的光学原理图； 图6是看近处物体时，两物镜框相对中轴向里转动的光学原理图； 图7是在光学系统中带负场镜情况下看近处物体时，变动场镜的光学原理图，(同 理包括只有转动；只有移动；和同时有转动和移动三种情况)； 图8是在光学系统中带正场镜情况下看近处物体时，变动场镜的光学原理图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。4 理论上物镜始终是朝里变动的，但由于存在大小物距的现象，在中间时向里变动 是没问题的，两个光轴和中心轴在一个平面内，但当调到大、小物距时，两个光轴和中心轴 所成的两个平面有一定的角度，但由于结构的难于实现(难以实现补偿所成的角度)，在变 动的时候始终是绕中心轴向里转动，这样在变动时就不是往竖直平面里的变动，而是向上 或者向下有一定的角度，分解它的变动效率，往里的转动是它变动量乘以cos值，由于角度 小，cos接近l，所以往里的变动的影响可以忽略；只是效率有点差而已，往上下变动的量是 它变动量乘以sin值，左右镜筒上下变动分量一致，并且角度不大，两光栏只是同时同幅度 的稍偏上或者稍偏下，所以在上下的分量也可以忽略。 看近处物体时，在物镜变动的过程中，物镜转动的角度究竟多大，如上图4所示，X为两物镜镜筒距离的一半，-i为看近处物体时，物镜变动前的物距；r为看近处物体时，物镜变动前的像距。Z d为看近处物体时，物镜变动前物体主光线与物镜变动前物镜光轴所 成的角度；Z c为看近处物体时，物镜变动后物体主光线与物镜变动前物镜光轴所成的角 度；Z a为看近处物体时，物镜变动的角度；Z e为看近处物体时，物镜变动前物镜的主面 与物镜变动后物体主光线所成的角度；Z b为看近处物体时，物镜变动前后物体主光线之 间的角度。 推导公式为 <formula>formula see original document page 5</formula> 物镜向内移动距离D <formula>formula see original document page 5</formula> 上述是角度和位移的共同作用， 其次在只有位移的情况，如下图5所示，从物体中心点发出的光线依然经过物镜 中心不改变方向到物镜光轴的像面上，但此时的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微距式望远镜的调节方法，其特征在于：设Ｘ为两物镜镜筒距离的一半，－ｌ为看近处物体时物镜变动前的物距；ｌ｀为看近处物体时物镜变动前的像距，∠ｄ为看近处物体时物镜变动前物体主光线与物镜变动前物镜光轴所成的角度；∠ｃ为看近处物体时物镜变动后物体主光线与物镜变动前物镜光轴所成的角度；∠ａ为看近处物体时物镜变动的角度；∠ｅ为看近处物体时物镜变动前物镜的主面与物镜变动后物体主光线所成的角度；∠ｂ为看近处物体时物镜变动前后物体主光线之间的角度，物镜焦距为ｆ↓［１］｀则有：１）角度和位移共同作用下的调节：∠ｂ＋∠ｃ＝∠ｄ∠ｂ／∠ｃ＝ｌ｀／（－ｌ）∠ａ＝∠ｃ（∠ｃ＋∠ｅ＝９０°∠ａ＋∠ｅ＝９０°）ｔａｎ∠ｃ＝Ｘ／（ｌ｀－ｌ）ｆ｀／ｌ｀＋ｆ／ｌ＝１１／ｌ｀－１／ｌ＝１／ｆ１｀（ｆ＝－ｆ｀）ｌ｀＝ｆ１｀ｌ／（ｆ１｀＋ｌ）∠ａ＝∠ｃ＝ａｒｃｔａｎ［Ｘ／（ｌ｀－ｌ）］＝ａｒｃｔａｎ［Ｘ＊（ｆ↓［１］｀＋ｌ）／（－ｌ↑［２］）］物镜向内移动距离Ｄ≈ＡＢ＝ＢＤ＊ｔｇ∠ｃ≈ｌ｀ｔｇ∠Ｃ；ＡＢ为物镜转动前物镜中心到物镜转动后物体主光线的距离；ＢＤ为看近处物体时物镜变动前的像距ＢＤ≈ｌ｀；２）只有位移的调节移动的距离为Ｐ＝Ｘｌ｀／（ｌ｀－ｌ）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金排江，王林，孔令明，
申请(专利权)人：西安北方光电有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]