專利名稱：用于光學(xué)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種與光學(xué)設(shè)備一起使用的聯(lián)動(dòng)調(diào)焦(ganged focus)機(jī)構(gòu)，尤其適用于夜視場合。
背景技術(shù)：
10 夜視系統(tǒng)廣泛地用于軍事、工業(yè)和家居場合以使得能在黑暗環(huán)境中可視。例如，夜視系統(tǒng)在夜間飛行期間供軍事飛行員或者偵察 地面的士兵使用。安全照相機(jī)使用夜視系統(tǒng)來監(jiān)視黑暗區(qū)域以及醫(yī) 療器械使用夜視系統(tǒng)來避免比如色素性視網(wǎng)膜炎(夜盲癥)之類的 情況。15 常規(guī)的圖像增強(qiáng)夜視裝備使用圖像增強(qiáng)器(I2)來放大圖像。圖像增強(qiáng)器收集黑暗環(huán)境中的微量光線，包括紅外線光譜的較低部 分，其出現(xiàn)在這種環(huán)境中但是人眼察覺不到。圖像增強(qiáng)器將光線放 大以使得人眼能察覺圖像。圖像增強(qiáng)器的光線輸出能供應(yīng)至照相 機(jī)、外部監(jiān)視器或者直接供應(yīng)至觀察者的眼鏡。圖像增強(qiáng)器設(shè)備通20 常應(yīng)用于夜視眼鏡，即單目的或雙目的，戴在用戶的頭上用于將光 線輸出直接傳輸至觀察者。圖像增強(qiáng)夜視裝備利用可用的光線，比如星光和月光。盡管圖 像增強(qiáng)裝備可在非常低的光線下工作，但是在完全黑暗的環(huán)境中不 能工作，比如洞穴或巖洞。此外，圖像增強(qiáng)裝備的作用會(huì)由于戰(zhàn)場 25 障礙物而降低，比如煙、霧、雨、灰塵和樹葉。標(biāo)準(zhǔn)的夜視設(shè)備可通過增加熱成像，即紅外(IR)信息而增強(qiáng)。雖然采用圖像增強(qiáng)器的常規(guī)夜視設(shè)備僅能看到可見的照射波長，但 是增強(qiáng)的系統(tǒng)通過將紅外(即熱)信息提供給圖像從而提供了另外 的位置感知。很重要的一種典型場景是用圖像增強(qiáng)器設(shè)備不能看到 偽裝人員的時(shí)候。但是，在紅外信息增加給同一圖像時(shí)，就能看到 5 偽裝人員的熱特征。增強(qiáng)的夜視設(shè)備通常包括兩個(gè)用于將景物圖像傳輸?shù)接脩舻?通道。第一通道包括熱照相機(jī)(即紅外檢測器)和互補(bǔ)性物鏡以便 以第一光譜帶傳輸景物圖像。第二通道包括圖像增強(qiáng)器照相機(jī)和另 一互補(bǔ)性物鏡以便以第二光譜帶傳輸相同的景物圖像。設(shè)備內(nèi)的處 10 理模塊將圖像融合起來并將圖像疊加。這種設(shè)備在美國專利No.6,560,029中公開，該專利的全部內(nèi)容通過參考結(jié)合于此。所述增強(qiáng)夜視設(shè)備的每個(gè)通道的焦距由用戶分別調(diào)節(jié)。更具體 地，每個(gè)物鏡相對于每個(gè)檢測器或照相機(jī)的位置由用戶調(diào)節(jié)。設(shè)備 通常不允許一個(gè)物鏡跟蹤另一個(gè)物鏡以同時(shí)聚焦通道，或者確定和15補(bǔ)償視差。因而，有利地是提供一種同時(shí)將融合系統(tǒng)的兩個(gè)通道同時(shí)聚焦 并且跟蹤一個(gè)通道相對于另一個(gè)通道的位置以補(bǔ)償視差的裝置。發(fā)明內(nèi)容20 根據(jù)這個(gè)發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于觀察圖像的光學(xué)設(shè)備。這種光學(xué)設(shè)備包括多個(gè)定位為彼此相鄰的光學(xué)通道，每個(gè)光學(xué) 通道具有圖像檢測器和間隔開相應(yīng)距離的互補(bǔ)物鏡。調(diào)焦機(jī)構(gòu)結(jié)合 至光學(xué)設(shè)備并且構(gòu)造為同時(shí)地調(diào)節(jié)每個(gè)光學(xué)通道的圖像檢測器和 物鏡之間的相應(yīng)距離。25 根據(jù)這個(gè)發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其構(gòu)造來與具有多個(gè)定位為彼此鄰近的光學(xué)通道的光學(xué)設(shè)備一起使用。每個(gè)通道包括圖像檢測器和間隔開相應(yīng)距離的互補(bǔ)物鏡，其中調(diào)焦機(jī)構(gòu) 適合于同時(shí)地調(diào)節(jié)每個(gè)相應(yīng)圖像檢測器和物鏡之間的相應(yīng)距離。


5 在連同附圖閱讀時(shí)，從下面詳細(xì)描述中可最好地理解本發(fā)明。附圖中包括以下視圖圖1A是從根據(jù)本發(fā)明使用的一個(gè)示例性實(shí)施例的夜視光學(xué)設(shè) 備的左上方看的透視圖；圖IB是從圖1A所示夜視光學(xué)設(shè)備的右上方看的透視圖；10 圖1C是圖1A所示夜視光學(xué)設(shè)備為了清楚起見的分解視圖；圖2A是在近焦距配置下從圖1A所示夜視光學(xué)設(shè)備的左上方 看的透視圖(為了清楚起見省略了設(shè)備的很多部件)；圖2B是在遠(yuǎn)焦距配置下從圖1A所示夜視光學(xué)設(shè)備的左上方 看的透視圖(為了清楚起見省略了設(shè)備的很多部件)；15 圖3A是從圖1A所示示例性軸環(huán)的后上方看的透視圖；圖3B是圖3A所示軸環(huán)的俯視圖；圖4A是從圖1A所示示例性凸輪驅(qū)動(dòng)器的右上方看的透視圖；圖4B是從圖4A所示凸輪驅(qū)動(dòng)器的左側(cè)看的視圖；圖4C是圖4A所示凸輪驅(qū)動(dòng)器的俯視圖；20 圖4D是圖4A所示凸輪驅(qū)動(dòng)器的仰視圖；禾口圖5是根據(jù)本發(fā)明使用的另一示例性實(shí)施例的調(diào)焦機(jī)構(gòu)的俯視 圖(為了清楚起見省略了機(jī)構(gòu)的很多部件)。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖解釋本發(fā)明。附圖是示例性的而非限制性的， 并且包括在這里是為了便于解釋本發(fā)明。附圖不是按比例的，且并 非用作工程圖紙。總體上參照附圖，多通道光學(xué)設(shè)備由數(shù)字"10"標(biāo)識。簡言之， 5 多通道光學(xué)設(shè)備10例如可與安裝在人體上的夜視單目裝備(比如美國專利No. 6,560,029所示的) 一起使用。多通道光學(xué)設(shè)備10用 來觀察和將圖像傳輸至定位在用戶眼睛前面的棱形視頻顯示器 (prismatic video display,未示出)。后面的描述將集中于光學(xué)設(shè)備 10的細(xì)節(jié)。io 在圖1A—1C所示的示例性實(shí)施例中，光學(xué)設(shè)備10包括兩個(gè)用于傳輸景物圖像的通道。第一通道(即頂部通道)包括紅外檢測 器22 (或IR照相機(jī))和適合于以第一光譜帶傳輸景物圖像的互補(bǔ) 性物鏡12。第二通道(即底部通道)包括圖像增強(qiáng)器組件24 (或 圖像增強(qiáng)器照相機(jī))和適合于以第二光譜帶傳輸同一景物圖像的分15 開的互補(bǔ)性物鏡26。第一通道的部件可選地定位在第二通道的部 件的上方。為了清楚的緣故，進(jìn)一步的描述將參照光學(xué)設(shè)備10的 第一通道(即頂部通道)，因?yàn)檫@兩個(gè)通道的機(jī)械結(jié)構(gòu)相似。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，第一通道包括兩個(gè)分開的組件(即第 一組件和第二組件)，它們一起配合來控制IR檢測器22和物鏡12 20之間的縱向距離。IR檢測器22和物鏡12之間的距離表征第一通 道的焦距。縱向和橫向在圖1B中分別用指向"L"和"T"的箭頭 來表示。第一組件包括螺紋配合和固定到面板14上的物鏡12。 一組支 架44和45緊靠面板14的后面并由一組穿過面板安裝的緊固件48 25保持在基本上固定的位置。更具體地，緊固件與布置在每個(gè)支架 44和45中的縱向螺紋孔(參見圖1C)螺紋配合。支架44和45的相對端部定位在布置于相對凸輪驅(qū)動(dòng)器40和 50中的凹槽中。圖1C中最佳地示出的左旋和右旋螺桿42與布置 在兩個(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)支架44和45中的螺紋孔螺紋配合以使得 螺桿42的順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)沿著橫軸在相反方向上平移凸輪驅(qū) 5 動(dòng)器40和50。右旋螺紋和左旋螺紋都布置在螺桿的外表面上。本 領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解左旋和右旋螺桿的功能性。盡管未示出，但是手輪、旋鈕、手柄或其它裝置可結(jié)合至螺桿 42以實(shí)現(xiàn)螺桿的旋轉(zhuǎn)以及所引起的凸輪驅(qū)動(dòng)器的平移。手輪可結(jié) 合至螺桿42的端部。還可想象，馬達(dá)或其它機(jī)械化裝置可結(jié)合至 io螺桿42用于設(shè)備10的自動(dòng)化操作。凸輪驅(qū)動(dòng)器40和50包括凸輪表面46，其支承在浮動(dòng)軸環(huán)18 的另一凸輪表面48上。在凸輪驅(qū)動(dòng)器沿著橫向平移時(shí)，它們沿縱 向推壓浮動(dòng)軸環(huán)18的凸輪表面48。更具體地，凸輪驅(qū)動(dòng)器和軸環(huán) 具有傾斜表面以將凸輪驅(qū)動(dòng)器的橫向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為軸環(huán)的縱向運(yùn)動(dòng)。 15 如同下面將更詳細(xì)解釋的，凸輪驅(qū)動(dòng)器40和50同時(shí)支承在第一通 道的軸環(huán)18和第二通道的軸環(huán)18、上。因而，凸輪驅(qū)動(dòng)器的平移包 括第一和第二通道的軸環(huán)的同時(shí)平移。凸輪驅(qū)動(dòng)器和軸環(huán)之間的相 互作用將在后面參照其余附圖更詳細(xì)地描述。軸環(huán)18在上述第一組件和第二組件之間浮動(dòng)。第二組件包括 20 中空套筒16，中空套筒16定位成圍繞物鏡12的圓柱體并且適合 在物鏡的主體上浮動(dòng)。該套筒包括圓柱體和滾花臺肩52，由此軸 環(huán)18定位成圍繞套筒16的圓柱體并且緊靠套筒的滾花臺肩。因此， 由于軸環(huán)和臺肩之間接觸的優(yōu)點(diǎn)，軸環(huán)的縱向平移引起套筒的縱向 平移。25 套筒16的內(nèi)表面與平移支架20的螺紋凸緣21螺紋配合并且固定到其上。紅外檢測器22用螺紋緊固件或現(xiàn)有技術(shù)已知的任何緊固件安裝至平移支架。該平移支架包括圓柱形孔隙，物鏡12的主體穿過所述圓柱形孔隙。更具體地，支架沿著物鏡12的外表面平移(即，行進(jìn))。應(yīng)當(dāng)理解到，由于套筒固定至支架20，并且檢測器22安裝至 5該支架，因此檢測器連同套筒一起沿縱向平移。雖然沒有示出，但 是面板14的后側(cè)和套筒16之間存在著縫隙以適應(yīng)套筒的縱向平 移。彈簧30在(第一組件的)物鏡和(第二組件的)平移支架之 間壓縮以將組件推壓分離。此外，由于套筒16螺紋配合至支架20， io 所以彈簧將套筒16和物鏡12推壓分離。保護(hù)環(huán)28定位在彈簧和 物鏡之間以保護(hù)物鏡不受到來自彈簧的損害(例如擦傷或磨損)。 在使用中，當(dāng)IR檢測器相對物鏡平移時(shí)，彈簧壓縮發(fā)生變化。彈 簧的功能將參照圖2 A和2 B稍后更詳細(xì)地描述。仍然參照圖1A至圖1C，雖然套筒16在物鏡12的主體上浮動(dòng)， 15 但是套筒的行迸范圍受到限制。如圖1C中最好地示出的，若干個(gè) 銷54固定地插入并穿過徑向地定位在套筒上的孔57。所述銷定位 為嚙合徑向地定位在物鏡外表面上的槽56。銷和槽之間的嚙合限 制了套筒在物鏡12上的浮動(dòng)。更具體地，槽的邊界限定了銷(以 及套筒)的運(yùn)動(dòng)范圍。套筒16在物鏡12上的總行進(jìn)范圍(其為第 20 —通道的總行進(jìn))，可以為大約l/2毫米。然而，設(shè)備10的通道不 受限于任何具體運(yùn)動(dòng)范圍?？傊谝煌ǖ腊ㄔ谟蓮椈?0推壓分離的兩個(gè)組件之間浮 動(dòng)的軸環(huán)18。在第一組件中，物鏡12和支架44、 45固定至面板 14并且凸輪驅(qū)動(dòng)器40、 50借助于螺桿42與所述支架嚙合。在第 25二組件中，套筒16和IR檢測器22固定至支架20的相反側(cè)。凸輪 驅(qū)動(dòng)器40、 50支承在浮動(dòng)的軸環(huán)18 (軸環(huán)18支承在套筒16上)上。凸輪驅(qū)動(dòng)器的橫向平移(借助于螺桿42的旋轉(zhuǎn))引起軸環(huán)18、 套筒16以及IR檢測器22的縱向平移，從而改變IR檢測器22和 物鏡12之間的縱向距離。檢測器22和物鏡12分開的距離還由套筒16螺紋配合到支架 5 20上的距離來控制。還提供滾花表面52以便于套筒旋轉(zhuǎn)到支架上。 在裝配中，套筒螺紋配合到支架上預(yù)定的距離。設(shè)備10隨后被封 裝以防止用戶手動(dòng)地旋轉(zhuǎn)滾花表面。然而，給用戶提供結(jié)合至螺桿 42的手柄(未示出)，其未被封裝在設(shè)備中，以使得用戶可設(shè)置兩 個(gè)通道的焦距。應(yīng)當(dāng)理解到，套筒的滾花表面的旋轉(zhuǎn)控制單個(gè)通道 io 的焦距設(shè)置，而螺桿42的旋轉(zhuǎn)同時(shí)控制兩個(gè)通道(即第一和第二 通道)的焦距設(shè)置。光學(xué)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括螺桿42、彈簧、凸輪驅(qū)動(dòng)器、軸 環(huán)、套筒和支架。這些部件之間的相互作用和內(nèi)部關(guān)系同吋控制兩 個(gè)通道的焦距設(shè)置。術(shù)語"聯(lián)動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)"意味著機(jī)構(gòu)同時(shí)控制多 15個(gè)通道的焦距。聯(lián)動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)還便于每個(gè)通道的各自調(diào)焦以調(diào)整物 鏡到它們各自的對焦平面位置以匹配規(guī)定的焦距?，F(xiàn)在參照圖2A和2B，為了清楚起見，省略了前面示例性實(shí)施 例的很多部件。附圖示出了凸輪驅(qū)動(dòng)器40和50以及軸環(huán)18和18' 之間的配合。設(shè)備在圖2A中示出為處于近焦距配置并且在圖2B 20中示出為處于遠(yuǎn)焦距(即無限焦距)構(gòu)造。更具體地，從圖2A中示出的光學(xué)設(shè)備l(T的近焦距配置開始， 凸輪驅(qū)動(dòng)器的凸輪表面的整個(gè)表面保持為與軸環(huán)18和18'的凸輪表 面相摩擦接觸。[凸輪驅(qū)動(dòng)器的凸輪表面46、 46、在圖4A-4D中最好 地示出并且軸環(huán)18的凸輪表面48在圖3A和3B中最好地示出。] 25 在螺桿42以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪驅(qū)動(dòng)器在平移方向上向外平 移。凸輪驅(qū)動(dòng)器由于它們固定至支架44和45而基本上限制了不會(huì)在縱向上平移。在凸輪驅(qū)動(dòng)器平移時(shí)，凸輪驅(qū)動(dòng)器的凸輪表面46、 46'沿著軸環(huán)的凸輪表面48滑動(dòng)，從而沿向前的縱向平移軸環(huán)，如 圖2B的遠(yuǎn)焦距配置所示。向前和相反的縱向分別由指向"F"和 "R"的箭頭指示。凸輪驅(qū)動(dòng)器的凸輪表面46、 46'然后部分地接 5 觸軸環(huán)的凸輪表面48，如圖2B所示。如前面所描述的，套筒16 和IR檢測器22連同軸環(huán)一起向前平移。彈簧30在IR檢測器向前 平移時(shí)壓縮，從而減少IR檢測器22和物鏡12之間的縱向距離。相反地，從圖2B中所示的光學(xué)設(shè)備IO"的遠(yuǎn)焦距配置開始， 在螺桿42以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪驅(qū)動(dòng)器在橫向上向內(nèi)平移。io 在凸輪驅(qū)動(dòng)器平移時(shí)，凸輪驅(qū)動(dòng)器的凸輪表面46、 46、沿著軸環(huán)的 凸輪表面48滑動(dòng)。彈簧30可以伸展，從而在相反的縱向上平移支 架、IR檢測器和套筒。套筒的滾花臺肩52支承在軸環(huán)上并且推壓 軸環(huán)以在相反的縱向上平移直到凸輪驅(qū)動(dòng)器的凸輪表面46、 46'的 整個(gè)表面與軸環(huán)凸輪表面48摩擦接觸，如圖2A的近焦距配置中所15 示。應(yīng)當(dāng)理解到，在IR檢測器22以相反的縱向平移時(shí)，IR檢測 器22和物鏡12之間的距離增大?，F(xiàn)在參照圖3A和3B，其中示出了構(gòu)造為與第一通道一起使用 的軸環(huán)18的示例性實(shí)施例。構(gòu)造為與第二通道一起使用的軸環(huán)18、 基本上類似于軸環(huán)18。軸環(huán)18為大致圓柱形并且包括兩個(gè)延伸的 20凸輪表面48。凸輪表面的角"A"可為任意角度尺寸。如前面提及 的，軸環(huán)是中空的以容納貫穿其中的套筒16的圓柱體。現(xiàn)在參照圖4A — 4D，其中示出了凸輪驅(qū)動(dòng)器50的示例性實(shí)施 例。雖然只示出了一個(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)器，但是凸輪驅(qū)動(dòng)器40和50是對 稱的并且基本上類似。提供于凸輪驅(qū)動(dòng)器一側(cè)上的螺紋孔58 (右 25旋螺紋)與螺桿42螺紋配合?？蛇x地，相對的凸輪驅(qū)動(dòng)器40包括 左旋螺紋孔，其與螺桿42的相對端部螺紋配合。因此，凸輪驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)于螺桿的旋轉(zhuǎn)以相反的橫向方向平移。凸輪驅(qū)動(dòng)器包括兩個(gè)構(gòu)造為分別與軸環(huán)18和18、相接觸的半圓形凸輪表面46和46、。凸 輪表面46的角"B"和凸輪表面46、的角"C"可為任意角度尺寸。 應(yīng)當(dāng)理解到，凸輪表面46和46、都與凸輪驅(qū)動(dòng)器成整體，并且它們 5 同時(shí)地平移軸環(huán)18和18、，從而同時(shí)地改變兩個(gè)通道的焦距。雖然 凸輪驅(qū)動(dòng)器包括兩個(gè)凸輪表面46和46、，但是每個(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)器可可 選地包括定位為與軸環(huán)的凸輪表面摩擦接觸的單個(gè)凸輪表面。在使用中并且參照圖3A、 3B和4A — 4D中，凸輪驅(qū)動(dòng)器的凸 輪表面46、 46'沿著軸環(huán)18的凸輪表面48滑動(dòng)。每個(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)器 io 包括至少一個(gè)傾斜的凸輪表面46以支承軸環(huán)18的至少一個(gè)凸輪表 面48從而控制第一通道的焦距。此外，每個(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)器包括至少 一個(gè)傾斜的凸輪表面46、以支承軸環(huán)18、的至少一個(gè)凸輪表面從而 控制第二通道的焦距。軸環(huán)18和18'和凸輪驅(qū)動(dòng)器的凸輪表面是成角度的以將凸輪驅(qū) 15 動(dòng)器的橫向平移轉(zhuǎn)換成軸環(huán)的縱向平移。凸輪表面46、 46'以及48 可選地能是平面的，如圖所示，以使得凸輪驅(qū)動(dòng)器和軸環(huán)之間的平 移關(guān)系是線性的。角"A"和"B"期望地是相等的以使得軸環(huán)和 凸輪驅(qū)動(dòng)器的凸輪表面保持充分的摩擦接觸。而且，雖然軸環(huán)18、 的凸輪表面未示出，但是這個(gè)凸輪表面的角期望地等于凸輪表面 20 4 6'的角"C"。以非限制性例子的方式，角"A"可為大約22度， 角"B"可為大約22度并且角"C"可為大約45度。應(yīng)該理解到， 凸輪表面46、 46、和48可選地能是非平面的(即彎曲的)，以使得 凸輪驅(qū)動(dòng)器和軸環(huán)之間的平移關(guān)系是非線性的，如果希望如此的 話。25 在實(shí)踐中并且根據(jù)這個(gè)示例性實(shí)施例，雖然凸輪驅(qū)動(dòng)器的凸輪表面46、46、以相同的速度橫向平移，但是由于凸輪驅(qū)動(dòng)器的角"B"13200 禾口 "C"不等，軸環(huán)18和18'不以相等的速度縱向平移。因此，由 于軸環(huán)18和18、以不相等的速度平移，第一和第二通道的焦距比率 不相等，即各自物鏡和檢測器分開的距離中的變化是不相等的。然 而，如果希望的話角"B"和"C"可以相等以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)通道相等 5 的焦距。此外，凸輪驅(qū)動(dòng)器的角"B"和"C"禾口/或軸環(huán)的凸輪表 面的角可為任意尺寸?？傊?，雖然第一和第二通道的焦距借助于聯(lián)動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)同時(shí)調(diào) 節(jié)，但是每個(gè)通道的焦距的比率由于上述不相等的凸輪表面角可以 不相等。io 光學(xué)設(shè)備的調(diào)焦部件，比如凸輪驅(qū)動(dòng)器、軸環(huán)、左旋和右旋螺桿、套筒和支架可以由任何材料(比如鋁或鋼)構(gòu)成以及由任何制 造工藝(比如鑄造、模塑或機(jī)加工)形成。另一個(gè)示例性實(shí)施例的調(diào)焦機(jī)構(gòu)IIO在圖5中示出并且為了清 楚起見省略了很多部件。這個(gè)實(shí)施例類似于前面的實(shí)施例，然而，15 調(diào)焦機(jī)構(gòu)110包括凸輪和槽界面以代替彈簧30 (參照圖1C)。更具 體地，銷160從每個(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)器140和150延伸。每個(gè)銷嚙合定位 在軸環(huán)118上的槽165，也就是，每個(gè)銷沿著槽的邊界平移。實(shí)際 上，在螺桿142旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪驅(qū)動(dòng)器和銷160以橫向平移并且銷嚙 合槽165以縱向平移(即驅(qū)動(dòng))軸環(huán)118。類似于最后的實(shí)施例，20 套筒、支架和檢測器還連同軸環(huán)118 —起沿縱向平移，從而改變檢 測器和物鏡之間的縱向距離，并且，因此，改變通道的焦距設(shè)置。再參照圖1A和1B，物鏡12和26分開一個(gè)豎直距離。本領(lǐng)域 技術(shù)人員將理解到，豎直分離引起視差不等，其是大多數(shù)多通道光 學(xué)系統(tǒng)固有的問題。穿過通道投影的圖像彼此重疊(即覆蓋)導(dǎo)致 25視差不等顯示為兩個(gè)圖像的不匹配。圖像的不匹配與物鏡之間相對 于光學(xué)設(shè)備和被觀測物體之間距離的分離程度成比例。聯(lián)動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)為物鏡之間的位置不等提供了參照，這能用作機(jī) 械、模擬或數(shù)字成像系統(tǒng)中視差修正的輸入。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，結(jié)合至設(shè) 備10的定位反饋設(shè)備在全部焦距范圍內(nèi)提供了視差調(diào)節(jié)。雖然未示出，但是定位反饋設(shè)備，例如應(yīng)變儀、霍耳效應(yīng)設(shè)備， 5 或編碼器可以與該設(shè)備相結(jié)合以測量物鏡和其伴隨的檢測器之間 的距離。這種測量能用來得到多通道的焦距(目卩距成像物體的距離) 以及給工作表、算法或?qū)⒁粋€(gè)或多個(gè)檢測器本身或其輸出圖像移動(dòng) 到棱鏡顯示設(shè)備(未示出)的機(jī)構(gòu)提供輸出。這樣，通過兩個(gè)通道 在無限遠(yuǎn)處觀看的物體將在顯示器上顯示為包括兩個(gè)重疊圖像的 10 單個(gè)圖像。在物體移動(dòng)得更靠近并且兩個(gè)通道的分離將通常清楚地 顯示為棱形顯示器上的覆蓋不匹配時(shí)，來自這個(gè)實(shí)施例的反饋設(shè)備 的輸入將為成像系統(tǒng)提供開路指令以補(bǔ)償視差不等。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字成像系統(tǒng)與定位反饋設(shè)備協(xié)作以便在棱 形顯示器上將一個(gè)圖像相對于另一個(gè)圖像豎直地移動(dòng)適當(dāng)數(shù)目的 15 象素以補(bǔ)償視差不等。機(jī)械、模擬或數(shù)字成像系統(tǒng)也可用來水平地 平移顯示在棱形顯示器上的圖像以補(bǔ)償橫向位移誤差。雖然這里參照具體實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并 不限于所示細(xì)節(jié)。而是，在權(quán)利要求的范圍和等同范圍內(nèi)并且在不 脫離本發(fā)明之下，能對細(xì)節(jié)作出各種修改。特別地，雖然設(shè)備打算 20與單筒夜視系統(tǒng)一起使用，但是其還可與雙筒夜視系統(tǒng)或任何其他光學(xué)系統(tǒng)一起使用。此外，雖然實(shí)際上檢測器22和22、沿著固定的 物鏡平移，但是在這里未示出的另一個(gè)實(shí)施例中，物鏡可沿著保持 在固定位置的檢測器平移。由于可使用任何波長的檢測器或圖像增 強(qiáng)器，光學(xué)設(shè)備也不局限于檢測器22和圖像增強(qiáng)組件24。而且， 25 選擇來在附圖中示出的實(shí)施例不是按比例示出并且不限于所示比 例。
權(quán)利要求
1.一種用于觀察圖像的光學(xué)設(shè)備包括多個(gè)定位為彼此相鄰的光學(xué)通道，每個(gè)光學(xué)通道具有圖像檢測器和間隔開相應(yīng)距離的互補(bǔ)物鏡；以及結(jié)合至光學(xué)設(shè)備的調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其構(gòu)造為同時(shí)地調(diào)節(jié)每個(gè)光學(xué)通道的圖像檢測器和物鏡之間的相應(yīng)距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)設(shè)備，其中調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括具有至少 一個(gè)凸輪表面的凸輪驅(qū)動(dòng)器，并且每個(gè)相應(yīng)的圖像檢測器能沿著10 所述至少一個(gè)凸輪表面平移以同時(shí)地調(diào)節(jié)每個(gè)相應(yīng)圖像檢測器和 物鏡之間的距離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的光學(xué)設(shè)備，還包括具有凸輪表面的軸環(huán)， 其中所述凸輪驅(qū)動(dòng)器的所述凸輪表面嚙合所述軸環(huán)的所述凸輪表 面以同時(shí)地調(diào)節(jié)每個(gè)相應(yīng)圖像檢測器和物鏡之間的距離。15
4.根據(jù)權(quán)利要求3的光學(xué)設(shè)備，其中所述軸環(huán)和所述凸輪驅(qū)動(dòng)器定位于所述物鏡和所述圖像檢測器之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的光學(xué)設(shè)備，還包括彈簧，所述彈簧定位 成將所述凸輪驅(qū)動(dòng)器的所述凸輪表面推壓抵靠到所述軸環(huán)的所述 凸輪表面上。20
6.根據(jù)權(quán)利要求3的光學(xué)設(shè)備，還包括從所述凸輪驅(qū)動(dòng)器延伸的銷，所述銷延伸穿過位于所述軸環(huán)中的槽，其中所述銷和所 述槽協(xié)作以使所述凸輪驅(qū)動(dòng)器和所述軸環(huán)相對彼此在正交方向上 平移。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的光學(xué)設(shè)備，其中所述凸輪驅(qū)動(dòng)器和所述軸環(huán)相對彼此以基本上正交的方向平移。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)設(shè)備，其中調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括具有至少 一個(gè)凸輪表面的凸輪驅(qū)動(dòng)器并且每個(gè)相應(yīng)的物鏡能沿著所述至少 一個(gè)凸輪表面平移以同時(shí)地調(diào)節(jié)每個(gè)相應(yīng)圖像檢測器和物鏡之間的距離。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)設(shè)備，其中每個(gè)相應(yīng)圖像檢測器和互補(bǔ)物鏡相對彼此軸向地對齊。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)設(shè)備，其中所述圖像檢測器的其 中一個(gè)是圖像增強(qiáng)器(I2)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)設(shè)備，其中所述圖像檢測器的其中一個(gè)是紅外設(shè)備(IR)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)設(shè)備，還包括定位反饋設(shè)備，所 述定位反饋設(shè)備結(jié)合至調(diào)焦機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)光學(xué)通道之間的視差不 等。
13. —種調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其構(gòu)造成與具有多個(gè)定位為彼此鄰近的光學(xué)通道的光學(xué)設(shè)備一起使用，每個(gè)通道包括圖像檢測器和間隔 開相應(yīng)距離的互補(bǔ)物鏡，其中調(diào)焦機(jī)構(gòu)適合于同時(shí)地調(diào)節(jié)每個(gè)相 應(yīng)圖像檢測器和物鏡之間的相應(yīng)距離。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其中調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括具有至 20 少一個(gè)凸輪表面的凸輪驅(qū)動(dòng)器并且每個(gè)相應(yīng)的圖像檢測器能沿著所述至少一個(gè)凸輪表面平移以同時(shí)地調(diào)節(jié)每個(gè)相應(yīng)圖像檢測器和 物鏡之間的距離。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的調(diào)焦機(jī)構(gòu)，還包括具有凸輪表面的軸 環(huán)，其中所述凸輪驅(qū)動(dòng)器的所述凸輪表面嚙合所述軸環(huán)的所述凸輪表面以調(diào)節(jié)每個(gè)相應(yīng)圖像檢測器和物鏡之間的距離。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的調(diào)焦機(jī)構(gòu)，還包括從所述凸輪驅(qū)動(dòng)器 延伸的銷，所述銷延伸穿過位于所述軸環(huán)中的槽，其中所述銷和 所述槽協(xié)作以使所述凸輪驅(qū)動(dòng)器和所述軸環(huán)相對彼此在正交方向5 上平移。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15的調(diào)焦機(jī)構(gòu)，還包括彈簧，所述彈簧定 位成將所述凸輪驅(qū)動(dòng)器的所述凸輪表面推壓抵靠到所述軸環(huán)的所 述凸輪表面上。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13的調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其中調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括具有至 io 少一個(gè)凸輪表面的凸輪驅(qū)動(dòng)器并且每個(gè)相應(yīng)的物鏡能沿著所述至少一個(gè)凸輪表面平移以同時(shí)地調(diào)節(jié)每個(gè)相應(yīng)圖像檢測器和物鏡之 間的距離。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13的調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)相應(yīng)圖像檢測器 和互補(bǔ)物鏡相對彼此軸向地對齊。
20.根據(jù)權(quán)利要求13的調(diào)焦機(jī)構(gòu)，還包括定位反饋設(shè)備，所述定位反饋設(shè)備結(jié)合至調(diào)焦機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)光學(xué)通道之間的視差不 等。
全文摘要
提供了一種用于觀察圖像的光學(xué)系統(tǒng)(10)。這種光學(xué)系統(tǒng)包括多個(gè)定位為彼此鄰近的光學(xué)通道，每個(gè)光學(xué)通道具有間隔開相應(yīng)距離的圖像檢測器(22，24)和物鏡(12，26)。調(diào)焦機(jī)構(gòu)(42)結(jié)合至光學(xué)設(shè)備并且構(gòu)造為同時(shí)地調(diào)整每個(gè)光學(xué)通道的圖像檢測器和物鏡之間的相應(yīng)距離。
文檔編號G02B7/06GK101243349SQ200680030189
公開日2008年8月13日 申請日期2006年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月19日
發(fā)明者B·R·多比, C·D·威利 申請人:Itt制造企業(yè)公司