[发明专利]一种轻量化变焦望远眼镜

说明书

本发明公开一种轻量化变焦望远眼镜，包括：驱动控制装置、驱动器、物镜入射面圆形反射膜、物镜出射面环带反射膜、目镜入射面环带反射膜、目镜出射面圆形反射膜、变焦面Ⅰ、变焦面Ⅱ、变焦面Ⅲ、变焦面Ⅳ、介质Ⅰ和介质Ⅱ；该发明技术要点是：系统使用的变焦面在驱动装置工作时曲率均可发生改变，不仅可以实现对远距离物体的高分辨率成像，还可以连续变焦快速识别物体的微小细节；本发明采用折反混合式结构，在变焦面镀有反射膜，光线入射到透镜上时，透镜变焦面上的反射膜使光路在透镜内多次反射，减小了望远镜的径向尺寸，与传统望远镜相比系统更加紧凑、轻量化，填补了变焦眼镜在望远方面的空缺。

技术领域

本发明涉及一种望远眼镜，更具体地说，本发明涉及一种轻量化变焦望远眼镜。

背景技术

望远镜是进行远距离天文或地面观测时必不可少的工具，经过400 多年的发展已经在军事作战、天文观测、野外探险、安防警用、航海巡察等方面得到广泛使用。随着科技的进步，人们对于望远镜的需求也不再局限于看的更宽、望的更远。如何研制具有更大变倍比，更短的后工作距离，更加轻量化的变焦望远镜成为人们关注的重点。近些年来，随着AR等技术的兴起，将望远镜制作成轻量化的头戴产品成为了新的需求，而具有自动变焦功能的自适应透镜的出现为轻量化光学变焦提供了新思路。

传统的变焦望远镜多采用光学补偿的方式进行变焦设计，通常只让物镜、转向系统或目镜中的一个连续变焦，来实现系统的变倍，变倍比受到局限，变焦结构也相对复杂，不够轻量化。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种能够应用于头戴式设备的轻量化、变倍比大的连续光学变焦望远眼镜，该发明不仅可以实现对远距离物体的高分辨率成像，还可以连续变焦快速识别物体的微小细节，填补了变焦眼镜在望远方面的空缺。

本发明提出的一种轻量化变焦望远眼镜，如附图1所示，包括：驱动控制装置、驱动器、物镜入射面圆形反射膜、物镜出射面环带反射膜、目镜入射面环带反射膜、目镜出射面圆形反射膜、变焦面Ⅰ、变焦面Ⅱ、变焦面Ⅲ、变焦面Ⅳ、介质Ⅰ和介质Ⅱ。

本发明提出的一种轻量化变焦望远眼镜的工作原理如附图2所示，系统采用折反式光路结构，这种结构结合了折射与反射可以最大限度的压缩光程。光线首先入射到物镜的入射面（变焦面Ⅰ）上，经过其折射进入到介质Ⅰ中；当光线到达物镜的出射面（变焦面Ⅱ）时，由于物镜出射面环带反射膜反射，光路折回，光线重新回到介质Ⅰ中；光线再次到达入射面时，被物镜入射面圆形反射膜反射再次折回，从物镜出射面的中心区域离开进入介质Ⅱ，聚焦在光轴上形成实像；该实像点的光线在轴上继续前进到达目镜的入射面（变焦面Ⅲ），折射进入到介质Ⅰ中。光线到达目镜出射面（变焦面Ⅳ）时，通过目镜出射面圆形反射膜的反射，光线重回介质Ⅰ并被目镜入射面环形反射膜反射，从目镜出射面的上下离开形成平行光离开。最终，光线进入人眼经由人眼晶状体聚焦，成像在视网膜上放大的像。当需要改变望远放大倍率时，驱动控制装置发出指令通过驱动器改变变焦面Ⅰ，变焦面Ⅱ，变焦面Ⅲ，变焦面Ⅳ的曲率半径，如附图3所示。望远系统由开普勒式结构变为伽利略式结构，透镜的焦距也随之改变，入射平行光经过物镜双侧变焦面的折射和二次反射形成的实像落在目镜的像方焦点上，这对目镜是一个虚像，该虚像经过目镜的折射和二次反射最终以平行光离开，在人眼视网膜上形成放大的像，此时系统的放大率也发生了变化，实现变焦功能。在整个光线追迹的过程中，变焦望远系统的物镜焦距、目镜焦距和放大率可以由下面公式给出：

其中，为介质I的折射率，为介质II的折射率，，为物镜厚度，为目镜厚度，、、、依次为变焦面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的曲率。由于透镜变焦面上的反射膜使光路在透镜内多次反射，缩短了光路，减小了望远镜的径向尺寸，与传统望远镜相比系统更加紧凑。

优选地，介质Ⅰ通常为柔性固体或液体，介质Ⅱ可以为气体或者液体。

优选地，物镜和目镜共同驱动且驱动模式为压电陶瓷驱动、电磁驱动或者步进电机驱动。