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)明涉及與光學(xué)設(shè)備一起使用的聯(lián)動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)，尤其適用于夜視場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
夜視系統(tǒng)廣泛地用于軍事、工業(yè)和家居場(chǎng)合以使得能夠在黑暗環(huán)境中可視。例如，夜視系統(tǒng)在夜間飛行期間由軍事飛行員使用，或者由偵察地面的士兵使用。保安攝像頭使用夜視系統(tǒng)來(lái)監(jiān)視黑暗區(qū)域，而醫(yī)療器械使用夜視系統(tǒng)來(lái)減輕諸如視網(wǎng)膜色素變性(夜盲癥)之類的情況。常規(guī)的圖像增強(qiáng)夜視裝備使用圖像增強(qiáng)器(I2)來(lái)增強(qiáng)圖像。圖像增強(qiáng)器收集黑暗環(huán)境中的微量光線，包括紅外光譜的較低部分，它出現(xiàn)在該環(huán)境中但是人眼察覺(jué)不到。圖像增強(qiáng)器將光線放大以使得人眼能夠察覺(jué)圖像。圖像增強(qiáng)器的光線輸出能夠或者供應(yīng)至照 相機(jī)、外部監(jiān)視器或者直接供應(yīng)至觀察者的眼睛。圖像增強(qiáng)器設(shè)備通常應(yīng)用于夜視眼鏡，即單目鏡或雙目鏡，戴在用戶的頭上將光線輸出直接傳送到觀察者。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)境比如洞穴或巖洞中不能工作得那么好。不僅如此，圖像增強(qiáng)裝備的效果可能由于戰(zhàn)場(chǎng)障礙物而降低，比如煙、霧、雨、灰塵和樹(shù)葉。因?yàn)檫@些原因，標(biāo)準(zhǔn)的夜視設(shè)備可以利用增加熱成像即紅外(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)備僅僅能夠看到可見(jiàn)波長(zhǎng)的輻射，但是增強(qiáng)的系統(tǒng)通過(guò)向圖像提供紅外(即熱)信息而提供了附加的狀況感知。這在一種典型情景中可能很重要，這種典型情景是以圖像增強(qiáng)器設(shè)備無(wú)法看到偽裝人員。不過(guò)，向同一圖像增加紅外信息后，偽裝人員的熱特征成為可見(jiàn)的。增強(qiáng)的夜視設(shè)備通常包括兩個(gè)通道，每個(gè)通道都包括向用戶傳送景物圖像的圖像檢測(cè)器。第一個(gè)通道包括例如熱攝像頭(即紅外檢測(cè)器)和互補(bǔ)物鏡以便以第一光譜帶傳送景物圖像。第二個(gè)通道包括例如圖像增強(qiáng)器攝像頭和互補(bǔ)物鏡以便以第二光譜帶傳送同一景物圖像。夜視設(shè)備內(nèi)的處理模塊將圖像融合在一起并且將圖像彼此重疊。這樣的設(shè)備在6，560，029號(hào)美國(guó)專利中公開(kāi)，其全部?jī)?nèi)容在此引用作為參考。為了改變?cè)鰪?qiáng)夜視的每個(gè)通道的焦點(diǎn)，最終用戶調(diào)整圖像檢測(cè)器與其互補(bǔ)物鏡之間的相對(duì)距離。授予Willey等人的7，116，491號(hào)美國(guó)專利，在此引用作為參考，公開(kāi)的調(diào)焦機(jī)構(gòu)被配置為同時(shí)調(diào)整兩條光通道的焦點(diǎn)，方式為將兩個(gè)圖像檢測(cè)器同時(shí)相對(duì)于其各自物鏡進(jìn)行調(diào)整。在各種夜視設(shè)備中，比如7，116,491號(hào)美國(guó)專利(’491專利)介紹的設(shè)備中，每個(gè)圖像檢測(cè)器都相對(duì)于其互補(bǔ)物鏡移動(dòng)，反之亦然。在普通裝置中，形成圖像檢測(cè)器一部分的孔在形成互補(bǔ)物鏡一部分的圓柱的外旋轉(zhuǎn)表面上平移，反之亦然。圓柱與孔之間的空隙量由形成孔和圓柱的機(jī)器的準(zhǔn)確度控制。圓柱與孔之間的空隙量受到調(diào)整，使得圓柱能夠在互補(bǔ)孔內(nèi)自由地滑動(dòng)，同時(shí)圓柱與孔之間的‘活動(dòng)’即空隙受到限制。在多通道系統(tǒng)中，孔與圓柱之間的過(guò)度活動(dòng)可能是有害的，因?yàn)榛顒?dòng)可能表明本身為重疊圖像(即像素匹配)之間的誤差。保持緊容差以限制過(guò)度活動(dòng)同時(shí)允許孔在圓柱上自由地滑動(dòng)是相對(duì)昂貴的主張。為了成本、可制造性和性能，存在著改進(jìn)多通道光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)焦機(jī)構(gòu)的需要。各種多通道夜視設(shè)備，比如’ 491專利中介紹的設(shè)備，不包括調(diào)整這些通道的相對(duì)焦點(diǎn)，即一個(gè)通道的關(guān)于另一個(gè)通道的焦點(diǎn)的焦點(diǎn)的裝置。在’ 491專利中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)單一旋鈕同時(shí)調(diào)整兩個(gè)通道的焦點(diǎn)。不拆開(kāi)夜視設(shè)備就不可能與另一個(gè)通道的焦點(diǎn)獨(dú)立地調(diào)整一個(gè)通道的焦點(diǎn)。為了實(shí)用性，有益的是包括不拆開(kāi)夜視設(shè)備而調(diào)整每個(gè)通道相對(duì)焦點(diǎn)的
>j-U ρ α裝直。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了用于觀察圖像的光學(xué)設(shè)備。光學(xué)設(shè)備包括定位為彼 此相鄰的兩個(gè)光通道，每個(gè)光通道都包括圖像檢測(cè)器部件和與圖像檢測(cè)器分隔相應(yīng)距離的互補(bǔ)物鏡部件，其中物鏡部件包括物鏡而圖像檢測(cè)器部件包括圖像檢測(cè)器。調(diào)焦機(jī)構(gòu)或者直接地或者間接地連接到兩個(gè)圖像檢測(cè)器部件或兩個(gè)物鏡部件，調(diào)焦機(jī)構(gòu)被配置為調(diào)整每個(gè)光通道的圖像檢測(cè)器與物鏡之間的相應(yīng)距離。調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，具有兩個(gè)螺紋段，調(diào)焦機(jī)構(gòu)的螺紋段具有不相等的螺距?；蛘呙總€(gè)圖像檢測(cè)器部件或者每個(gè)物鏡部件包括配套螺紋段，與可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的相應(yīng)螺紋段以螺紋方式耦合，使得可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)由于調(diào)焦機(jī)構(gòu)的不相等的螺距，以不相等的速度調(diào)整每個(gè)光通道的圖像檢測(cè)器與物鏡之間的相應(yīng)距離。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，每個(gè)物鏡部件都包括平移表面，它位于面對(duì)其互補(bǔ)圖像檢測(cè)器部件的平移表面。彈性構(gòu)件位于使每個(gè)圖像檢測(cè)器部件的平移表面朝著其互補(bǔ)物鏡部件的平移表面偏移的位置。每個(gè)物鏡關(guān)于其互補(bǔ)圖像檢測(cè)器平移后，彈性構(gòu)件使每個(gè)圖像檢測(cè)器部件的平移表面朝著互補(bǔ)物鏡的平移表面偏移，使得在每個(gè)圖像檢測(cè)器關(guān)于其互補(bǔ)物鏡部件平移時(shí)每個(gè)圖像檢測(cè)器的縱軸保持基本上平行于其互補(bǔ)物鏡的縱軸。


在連同附圖閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)說(shuō)明中可最好地理解本發(fā)明。附圖中包括以下圖件圖IA是從根據(jù)本發(fā)明的多通道夜視光學(xué)設(shè)備的示范實(shí)施例的右上方看的前透視圖；圖IB是從圖IA的夜視光學(xué)設(shè)備的右下方看的后透視圖；圖IC是圖IA的夜視光學(xué)設(shè)備的仰視圖；圖ID是圖IA的夜視光學(xué)設(shè)備的分解圖；圖2Α是圖IA的夜視光學(xué)設(shè)備的局部裝配的后視圖，其中省略了圖像檢測(cè)器以顯示通道的支架與其相應(yīng)物鏡之間的嚙合；圖2Β是圖2Α的局部裝配的詳細(xì)圖；圖3是第一通道的支架部件的透視圖；圖4是第二通道的支架部件的透視圖；圖5是圖IC的夜視光學(xué)設(shè)備沿著線5-5取得的剖面圖，展示了調(diào)焦機(jī)構(gòu)與每個(gè)通道的支架之間的嚙合；
圖6A是圖IA的多通道夜視光學(xué)設(shè)備的調(diào)焦機(jī)構(gòu)的俯視圖，其中省略了手輪；圖6B是圖6A的調(diào)焦機(jī)構(gòu)的前視圖。
具體實(shí)施例方式下一步將參考附圖展示本發(fā)明。這樣的圖件意在展示而非限制，并且包括在此是為了便于解釋本發(fā)明。附圖未按比例，也不試圖用作工程圖紙。圖1A-1D描繪了由附圖標(biāo)記“10”指明的多通道光學(xué)設(shè)備的示范實(shí)施例。多通道光學(xué)設(shè)備10可以與例如人體上安裝的夜視單目裝置一起使用，比如6，560，029號(hào)美國(guó)專利中展示的裝置，在此引用作為參考。多通道光學(xué)設(shè)備10適于觀察并將圖像傳送到位于用戶眼睛前面的棱鏡視頻顯示器(未顯示)。根據(jù)圖1A-1D展示的本發(fā)明示范實(shí)施例，光學(xué)設(shè)備10包括兩個(gè)通道，即通道11和13，用于檢測(cè)和傳送景物圖像。每個(gè)通道11、13 —般包括在某光譜帶傳送景物圖像的物鏡、圖像檢測(cè)器和被配置為關(guān)于物鏡平移圖像檢測(cè)器的支架部件。每個(gè)圖像檢測(cè)器都固定地安·裝到支架部件。操作時(shí)，平移支架部件調(diào)整圖像檢測(cè)器與其互補(bǔ)物鏡之間的距離，從而調(diào)整通道的焦點(diǎn)。通道11、13的焦點(diǎn)都由旋轉(zhuǎn)單一調(diào)焦機(jī)構(gòu)17同時(shí)調(diào)整，它平移支架部件。第一通道11 一般包括圖像檢測(cè)器22 ;互補(bǔ)的物鏡部件12，包括的物鏡8適于在第一光譜帶傳送景物圖像；以及支架部件15，適于沿著軸A關(guān)于互補(bǔ)物鏡8平移圖像檢測(cè)器22(見(jiàn)圖1C)。圖像檢測(cè)器22是例如可選的紅外檢測(cè)器。操作時(shí)，支架部件15被配置為關(guān)于物鏡8平移。圖像檢測(cè)器22由一系列螺紋緊固件(未顯示)固定到支架部件15并且與支架部件15 —起平移。調(diào)整圖像檢測(cè)器22與其互補(bǔ)的物鏡8之間的軸向距離改變第一通道11的焦點(diǎn)。第二通道13—般包括另一個(gè)圖像檢測(cè)器24 ;互補(bǔ)的物鏡部件26，包括的物鏡9適于在第二光譜帶傳送同一景物圖像；以及支架部件19，適于沿著軸A關(guān)于其互補(bǔ)物鏡9平移圖像檢測(cè)器24(見(jiàn)圖1C)。圖像檢測(cè)器24可以是例如圖像增強(qiáng)器部件或圖像增強(qiáng)器攝像頭。類似于通道11，圖像檢測(cè)器24由一系列螺紋緊固件(未顯示)固定到支架部件19使得圖像檢測(cè)器24與支架部件19 一起平移。調(diào)整圖像檢測(cè)器24與其互補(bǔ)的物鏡9之間的沿著軸‘A’的軸向距離改變第二通道13的焦點(diǎn)。每個(gè)物鏡部件12和26都以螺紋方式嚙合并固定到面板14上提供的螺紋孔。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)示范實(shí)施例，物鏡8和9是靜止的、固定的并且不能關(guān)于面板14移動(dòng)。如圖IA所示，每個(gè)物鏡8和9的玻璃透鏡都向環(huán)境暴露并且從設(shè)備10的前面可見(jiàn)。盡管在圖1A-1D中未顯示，但是設(shè)備10包括外殼，它安裝到面板14上用于封裝設(shè)備10的內(nèi)部組件。調(diào)焦機(jī)構(gòu)17可旋轉(zhuǎn)地安裝到面板14。調(diào)焦機(jī)構(gòu)17的旋轉(zhuǎn)引起支架部件15和19同時(shí)平移。正如先前指出，支架部件15和19的平移引起圖像檢測(cè)器22和24分別相對(duì)于其互補(bǔ)物鏡8和9平移。因此，調(diào)焦機(jī)構(gòu)17以或者順時(shí)針或者反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)同時(shí)調(diào)整通道11和13的焦點(diǎn)。參考圖5、圖6A和圖6B介紹調(diào)焦機(jī)構(gòu)17的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。圖2A是圖1A-1D的夜視光學(xué)設(shè)備10的局部裝配的后視圖。為了描繪通道的支架部件15和19分別與其互補(bǔ)的物鏡8和9之間的嚙合，從圖2A以及省略了圖像檢測(cè)器22和24以及多個(gè)其他組件。支架部件15包括半圓柱面32，它位于面向物鏡部件12的圓柱面30(也見(jiàn)圖ID)。一組滾珠軸承36位于支架部件15的圓柱面32與物鏡部件12的圓柱面30之間的界面處，以引導(dǎo)支架部件15在物鏡部件12上的平移。同樣，第二通道13的支架部件19包括半圓柱面38，它位于面向物鏡部件26的圓柱面40。一組滾珠軸承42位于支架部件19的圓柱面38與物鏡部件26的圓柱面40之間的界面處，以引導(dǎo)支架部件19在物鏡部件26上的平移。滾珠軸承36和42允許支架部件15和19分別在其互補(bǔ)的物鏡部件12和26上平滑地平移。圖2B是圖2A的局部裝配的詳細(xì)圖。如圖2B最好地顯示，在支架部件15與19的底面之間界定了凹處46。在凹處46的一端是一組滾珠軸承48 (顯示了一個(gè))，而在凹處46的相對(duì)端是另一組滾珠軸承50 (顯示了一個(gè))。滾珠軸承48和50使支架部件15能夠沿著支架部件19平滑地滑動(dòng)，反之亦然，使得支架部件15與19能夠關(guān)于彼此平移。正如后面更詳細(xì)的介紹，因?yàn)橹Ъ懿考?5與19以不同的速度平移并且可以由最終用戶獨(dú)立地平移，支架部件15與19被配置為彼此滑過(guò)。
彈性構(gòu)件52被配置為把塊54推向滾珠軸承50。滾珠軸承50把支架部件15和19的圓柱面32和38推向物鏡部件12和26的圓柱面30和40。分別界定在支架部件15和19上的斜面60和62被設(shè)計(jì)為把支架部件15和19以圖2B中所示箭頭描繪的方向推向物鏡部件12和26的圓柱面30和40。彈性構(gòu)件52、斜面60和62以及滾珠軸承50 —起作用，分別把支架部件15和19的圓柱面32和38推向物鏡部件12和26的圓柱面30和40以減小通道11和13的活動(dòng)。支架部件15和19分別與物鏡部件12和26之間的過(guò)度活動(dòng)是有害的，因?yàn)榛顒?dòng)表明本身為重疊圖像之間的誤差。圖3是第一通道11的支架部件15的透視圖。支架部件15 —般包括支架70、兩組支承36和48以及兩個(gè)支承襯套74和78，支承襯套74和78的每一個(gè)都固定地安裝到支架70，分別保持支承組36和48就位。支架70包括半圓柱面32，而兩個(gè)凹處72在半圓柱面32的相對(duì)端上形成。滾珠軸承36位于凹處72中。支承襯套74固定到半圓柱面32。盡管未顯示，但是在襯套74上提供了若干孔以容納滾珠軸承36，使得滾珠軸承36從半圓柱面32凸出，如圖所示。襯套74上提供的孔小到足以使?jié)L珠軸承36保持在其相應(yīng)凹處72中，但是大到足以允許滾珠軸承36在其相應(yīng)凹處72內(nèi)旋轉(zhuǎn)。滾珠軸承36使支架部件15能夠沿著光通道11的物鏡部件12的圓柱面30平滑地滑動(dòng)。支承襯套78被安裝到支架70的底面。在支承襯套78上提供了孔80和81以分別容納滾珠軸承48和50。襯套78上提供的孔80和81小到足以使?jié)L珠軸承48和50保持在基本上固定的位置，但是大到足以允許滾珠軸承48和50旋轉(zhuǎn)。滾珠軸承48和50使支架部件15能夠在支架部件19上平滑地滑動(dòng)。滾珠軸承48和50分別從襯套78的側(cè)面82和60凸出。襯套78的側(cè)面82基本上垂直，而襯套的對(duì)立側(cè)面60關(guān)于側(cè)面82傾斜。先前關(guān)于圖2B介紹了傾斜側(cè)面60的用途。圖4是第二光通道13的支架部件19的透視圖。支架部件19 一般包括支架90、一組滾珠軸承42、支承襯套92和彈性部件100，支承襯套92固定地安裝到支架90，保持滾珠軸承42就位，而彈性部件100安裝到支架90的底面，它被配置為嚙合第一通道的支架部件15。支架90包括半圓柱面38,而兩個(gè)凹處94在半圓柱面38的相對(duì)端上形成。滾珠軸承42位于凹處94中。支承襯套92固定到半圓柱面38。盡管未顯示，但是在襯套92上提供了若干孔以容納滾珠軸承42。滾珠軸承42從襯套92上形成的孔中凸出，如圖所示。襯套92上提供的孔小到足以使?jié)L珠軸承42保持在其相應(yīng)凹處94中，但是大到足以允許滾珠軸承42在其相應(yīng)凹處94內(nèi)旋轉(zhuǎn)。滾珠軸承42使支架部件19能夠沿著光通道13的物鏡部件26的圓柱面40平滑地滑動(dòng)。彈性部件100被安裝到支架90的底面并且被配置為嚙合第一通道的支架部件15。在光學(xué)設(shè)備10的某裝配形式中，支架部件15的滾珠軸承48位于對(duì)著支架90的凸緣105。支架部件15的滾珠軸承50位于塊54與傾斜表面62之間，如圖2B所示。正如先前指出，滾珠軸承48和50使支架部件15和19能夠彼此滑過(guò)。彈性部件100包括塊54、銷釘104和以四個(gè)彈簧53的形式提供的彈性構(gòu)件52。銷釘104的圓柱體位于穿過(guò)支架90的凸緣105中界定的孔和塊54中的孔107。塊54沿著銷釘104的圓柱體滑動(dòng)。銷釘105的頭部106或者安裝到或者位于凸緣105上。彈簧53位于塊54與凸緣105之間，以朝著傾斜表面62的方向推動(dòng)塊54。盡管未顯示，但是彈簧53可
以固定地安裝到塊54。正如關(guān)于圖2B指出，塊54將滾珠軸承50推向傾斜表面60和62，它們又將支架部件15和19分別對(duì)著其互補(bǔ)物鏡部件12和16偏移。圖5描繪了圖IC的夜視光學(xué)設(shè)備沿著線5-5取得的剖面圖，展示了調(diào)焦機(jī)構(gòu)17與支架部件15和19之間的螺紋嚙合。如圖1C、圖2A和圖5所示，每個(gè)支架部件15和19都包括螺紋環(huán)108和110，由機(jī)械緊固件109(圖5顯示了一個(gè)緊固件)分別固定地安裝到支架70和90。環(huán)108和110可以與支架70和90分開(kāi)，如圖所示，也可以與支架70和90集成。如圖5最好地顯示，每個(gè)螺紋環(huán)108和110都包括螺紋孔，包含內(nèi)螺紋116和118。螺紋環(huán)108和110的內(nèi)螺紋116和118分別與調(diào)焦機(jī)構(gòu)17的外螺紋120和130以螺紋方式嚙合。旋轉(zhuǎn)調(diào)焦機(jī)構(gòu)17引起螺紋環(huán)108和110沿著調(diào)焦機(jī)構(gòu)17的長(zhǎng)度平移。因?yàn)槁菁y環(huán)108和110被固定到支架70和90，旋轉(zhuǎn)調(diào)焦機(jī)構(gòu)17使螺紋環(huán)108和110平移，使支架部件15和19以及圖像檢測(cè)器22和24平移，從而分別調(diào)整通道11和13的焦點(diǎn)。彈簧113位于螺紋環(huán)108和110之間，而另一個(gè)彈簧115位于螺紋環(huán)110與面板14之間以防止或限制調(diào)焦機(jī)構(gòu)17的旋轉(zhuǎn)反沖。圖6A和圖6B分別描繪了圖IA的多通道夜視光學(xué)設(shè)備10的調(diào)焦機(jī)構(gòu)17的俯視圖和前視圖。參考圖5、圖6A和圖6B，調(diào)焦機(jī)構(gòu)17 —般包括內(nèi)緊固件132，位于外緊固件134中界定的孔之內(nèi)；安裝到外緊固件134的可調(diào)節(jié)環(huán)140 ;以及安裝到外緊固件134的旋鈕122。調(diào)焦機(jī)構(gòu)17的旋鈕122位于光學(xué)設(shè)備10的外部，使得最終用戶可接觸它。為了揭示可調(diào)節(jié)環(huán)140，在圖6A和圖6B中省略了調(diào)焦機(jī)構(gòu)17的旋鈕122。調(diào)焦機(jī)構(gòu)17位于穿過(guò)光學(xué)設(shè)備10的面板14上提供的孔137。如圖5最好地顯示，兩個(gè)O型環(huán)136位于外緊固件134上以接觸面板14的孔137的暴露表面，以限制或防止污染物通過(guò)面板14的孔137進(jìn)入設(shè)備10的內(nèi)部。調(diào)焦機(jī)構(gòu)17的內(nèi)緊固件132是圓柱體，具有沿著其長(zhǎng)度一部分所界定的外螺紋120。外緊固件134也是圓柱體，具有沿著其長(zhǎng)度一部分所界定的外螺紋130。正如先前指出，每個(gè)螺紋環(huán)108和110都包括內(nèi)螺紋116和118，它們分別與調(diào)焦機(jī)構(gòu)17的外螺紋120和130以螺紋方式嚙合。緊固件132和134以及/或者環(huán)108和110的螺距直接影響螺紋環(huán)108和110分別在緊固件132和134上平移的速度。根據(jù)這個(gè)示范實(shí)施例，外螺紋120的螺距基本上等于內(nèi)螺紋116的螺距，而外螺紋130的螺距基本上等于內(nèi)螺紋118的螺距。不過(guò)，外螺紋120的螺距不同于外螺紋130的螺距。由此可見(jiàn)，內(nèi)螺紋116的螺距也不同于內(nèi)螺紋118的螺距。由于外螺紋120和130的不同螺距，螺紋環(huán)108和110不以相同速率平移，即使內(nèi)緊固件132和外緊固件134可能以相等速率旋轉(zhuǎn)。換言之，緊固件132和134的螺距分別影響通道11和13的調(diào)焦速度。盡管本文已經(jīng)介紹了通道11和13的手動(dòng)調(diào)焦，但是也預(yù)見(jiàn)了電機(jī)或其他機(jī)械化裝置可以連接到調(diào)焦部件17，用于設(shè)備10的通道11和13的自動(dòng)調(diào)焦。機(jī)械化裝置可以是高準(zhǔn)確度、低功率壓電電機(jī)或其他類似驅(qū)動(dòng)，適于低摩擦系統(tǒng)比如設(shè)備10。仍然參考圖5、圖6A和圖6B，可調(diào)節(jié)環(huán)140被固定在外緊固件134的一部分周圍，外緊固件134被置于旋鈕122之下?？烧{(diào)節(jié)環(huán)140包括螺栓142，安裝到環(huán)140的凸緣143，用于調(diào)整環(huán)140施加在緊固件132和134上的壓力。操作時(shí)，擰緊螺栓142使外緊固件134的內(nèi)表面壓向內(nèi)緊固件132的外表面，因此把緊固件132和134固定在一起，使得緊固件134的旋轉(zhuǎn)引起緊固件132的同時(shí)旋轉(zhuǎn)。擰松螺栓142從內(nèi)緊固件132松脫外緊固件134，從而使緊固件132和134能夠獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)，后面介紹其用途?！ばo122可拆卸地連接到環(huán)140。環(huán)140的凸出凸緣143位于旋鈕122中形成的凹槽(未顯示)內(nèi)，從而標(biāo)記或定位旋鈕122到旋鈕122的凹槽。所以，旋鈕122的旋轉(zhuǎn)引起整個(gè)調(diào)焦部件17即環(huán)140以及緊固件132和134的旋轉(zhuǎn)。所以，旋鈕122的旋轉(zhuǎn)使圖像檢測(cè)器22和24關(guān)于其互補(bǔ)物鏡8和9平移，從而分別改變通道11和13的調(diào)焦設(shè)置。緊固件132和134分別包括凹槽150和152，設(shè)定其尺寸以承受十字形螺絲刀的尖端。提供凹槽150和152是為了通道11和13的相對(duì)焦點(diǎn)的手動(dòng)調(diào)節(jié)。使用時(shí)，為了調(diào)整通道11和13的相對(duì)焦點(diǎn)，最終用戶首先從環(huán)140上拆卸旋鈕122，擰松螺栓142并以十字形螺絲刀(利用凹槽150和152)旋轉(zhuǎn)緊固件132和/或緊固件134，分別調(diào)整通道11和13的相應(yīng)焦點(diǎn)。例如，旋轉(zhuǎn)凹槽150會(huì)平移環(huán)108，而環(huán)110保持不動(dòng)，從而改變通道11關(guān)于通道13的焦點(diǎn)。作為替代，旋轉(zhuǎn)凹槽152會(huì)平移環(huán)110，而環(huán)108保持不動(dòng)，從而改變通道13關(guān)于通道11的焦點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)理解，旋轉(zhuǎn)緊固件132平移螺紋環(huán)108，它使圖像檢測(cè)器22關(guān)于其互補(bǔ)物鏡8平移，而旋轉(zhuǎn)緊固件134平移螺紋環(huán)110，它使圖像檢測(cè)器24關(guān)于其互補(bǔ)物鏡9平移。一旦通道11和13的相對(duì)焦點(diǎn)設(shè)定了，用戶擰緊環(huán)140的螺栓142以將緊固件132和134固定在一起并且把旋鈕122安裝到環(huán)140。與常規(guī)聯(lián)動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)不同，這些通道的相對(duì)焦點(diǎn)可以從光學(xué)系統(tǒng)的外部調(diào)整而無(wú)須拆開(kāi)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)或其重要部分。物鏡8和9由垂直距離分隔，如圖IA所示。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，垂直分離引入了視差，它是大多數(shù)多通道光學(xué)系統(tǒng)中的固有問(wèn)題。通過(guò)這些通道投射的圖像彼此重疊(即覆蓋)引起視差表明本身為兩幅圖像的不匹配。圖像不匹配與物鏡之間的分離程度相對(duì)于光學(xué)設(shè)備與被觀察物體之間的距離成正比。本聯(lián)動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)為物鏡之間的位置差異提供了參照，它能夠被用作或者機(jī)械的、模擬的或者數(shù)字的成像系統(tǒng)中視差校正的輸入。定位反饋設(shè)備可以連接到設(shè)備10以在整個(gè)調(diào)焦范圍從始至終提供視差調(diào)節(jié)。定位反饋設(shè)備可以是例如應(yīng)變儀、霍耳效應(yīng)器件或編碼器以測(cè)量物鏡與其互補(bǔ)圖像檢測(cè)器之間的距離。這種測(cè)量被用于獲得多個(gè)通道的焦距(即到成像主體的距離)以及向表格、算法或機(jī)構(gòu)提供輸入，它們能夠把或者一個(gè)或多個(gè)圖像檢測(cè)器或者其輸出圖像移動(dòng)到棱鏡顯示設(shè)備(未顯示)。以這種方式，通過(guò)兩個(gè)通道觀察的無(wú)限遠(yuǎn)處的物體將在顯示器上顯示為包括兩幅重疊圖像的單幅圖像。在物體移動(dòng)得更靠近時(shí)，兩個(gè)通道的分離將通常變得表現(xiàn)為棱鏡顯示器上的覆蓋不匹配。來(lái)自這個(gè)示范實(shí)施例的反饋設(shè)備的輸入將為成像系統(tǒng)提供開(kāi)路指令以補(bǔ)償視差。數(shù)字成像系統(tǒng)與定位反饋設(shè)備協(xié)作以便在棱鏡顯示器上將一幅圖像相對(duì)于另一幅圖像垂直地移動(dòng)適當(dāng)數(shù)目的像素以補(bǔ)償視差。機(jī)械的、模擬的或數(shù)字的成像系統(tǒng)也可以適于水平地平移棱鏡顯示器上顯示的圖像以補(bǔ)償橫向位移誤差。盡管光學(xué)設(shè)備10意在與單目夜視系統(tǒng)一起使用，但是它也可以用于雙目夜視系統(tǒng)或任何其他光學(xué)系統(tǒng)，比如多波、單波攝像頭、圖像增強(qiáng)器、望遠(yuǎn)鏡、測(cè)距儀、投影機(jī)和3-D模擬器。光學(xué)設(shè)備10可以用于一個(gè)或多個(gè)以下工業(yè)或應(yīng)用例如娛樂(lè)、汽車、醫(yī)療、軍事、食品加工、制藥和產(chǎn)品管理。
盡管本文參考特定實(shí)施例展示和介紹了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于所示細(xì)節(jié)。相反，在權(quán)利要求書的范圍和等同范圍內(nèi)并且不脫離本發(fā)明的情況下，可以對(duì)細(xì)節(jié)作出各種修改。例如，盡管圖像檢測(cè)器22和24實(shí)際上沿著固定的物鏡平移，但是在本文未展示的另一個(gè)實(shí)施例中，圖像檢測(cè)器保持在固定的位置而物鏡沿著圖像檢測(cè)器的表面平移。不僅如此，光學(xué)設(shè)備也不限于紅外檢測(cè)器22和圖像增強(qiáng)器部件24，因?yàn)槿魏尾ㄩL(zhǎng)檢測(cè)器或圖像增強(qiáng)器都可以與本設(shè)備一起使用。
權(quán)利要求
1.一種用于觀察圖像的光學(xué)設(shè)備，包括 定位為彼此相鄰的兩個(gè)光通道，每個(gè)光通道都包括圖像檢測(cè)器部件和與所述圖像檢測(cè)器部件分隔相應(yīng)距離的互補(bǔ)物鏡部件，其中所述物鏡部件包括物鏡而所述圖像檢測(cè)器部件包括圖像檢測(cè)器；以及 調(diào)焦機(jī)構(gòu)，或者直接地或者間接地連接到兩個(gè)圖像檢測(cè)器部件或兩個(gè)物鏡部件，其中所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括具有不相等螺距的兩個(gè)螺紋段， 其中，每個(gè)圖像檢測(cè)器部件或者每個(gè)物鏡部件包括配套螺紋段，與所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)的相應(yīng)螺紋段以螺紋方式耦合，使得所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)引起所述圖像檢測(cè)器部件或所述物鏡部件的平移，從而由于所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)的螺紋段的不相等的螺距，以不相等的速度調(diào)整所述圖像檢測(cè)器與其互補(bǔ)物鏡之間的相應(yīng)距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的光學(xué)設(shè)備，其中，所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括緊固件部件，所述緊固件部件包含兩個(gè)機(jī)械緊固件，一個(gè)機(jī)械緊固件位于另一個(gè)機(jī)械緊固件的孔內(nèi)，所述機(jī)械緊固件彼此可松脫地配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光學(xué)設(shè)備，其中，當(dāng)所述機(jī)械緊固件彼此配合時(shí)，在所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)后所述機(jī)械緊固件同時(shí)旋轉(zhuǎn)以便同時(shí)調(diào)整兩個(gè)光通道的焦點(diǎn)設(shè)置，而當(dāng)所述螺栓彼此松脫時(shí)，每個(gè)螺栓都被配置為獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)以便調(diào)整單個(gè)光通道的焦點(diǎn)設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的光學(xué)設(shè)備，其中，每個(gè)物鏡部件都包括所述配套螺紋段，使得所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)使所述圖像檢測(cè)器關(guān)于其互補(bǔ)物鏡平移。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的光學(xué)設(shè)備，其中，每個(gè)圖像檢測(cè)器部件都包括所述配套螺紋段，使得所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)使所述圖像檢測(cè)器關(guān)于其互補(bǔ)物鏡平移。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的光學(xué)設(shè)備，其中，所述圖像檢測(cè)器中的一個(gè)是圖像增強(qiáng)器I2。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的光學(xué)設(shè)備，其中，所述圖像檢測(cè)器中的一個(gè)是紅外設(shè)備(IR)。
8.一種用于觀察圖像的光學(xué)設(shè)備，包括 定位為彼此相鄰的兩個(gè)光通道，每個(gè)光通道都包括圖像檢測(cè)器部件和與所述圖像檢測(cè)器部件分隔相應(yīng)距離的互補(bǔ)物鏡部件，其中所述物鏡部件包括物鏡而所述圖像檢測(cè)器部件包括圖像檢測(cè)器；以及每個(gè)物鏡部件都包括平移表面，它位于面對(duì)其互補(bǔ)圖像檢測(cè)器部件的平移表面；以及 彈性構(gòu)件，位于使每個(gè)圖像檢測(cè)器部件的平移表面朝著其互補(bǔ)物鏡部件的平移表面偏移的位置， 其中，每個(gè)物鏡關(guān)于其互補(bǔ)圖像檢測(cè)器平移后，所述彈性構(gòu)件連續(xù)地使每個(gè)圖像檢測(cè)器部件的平移表面朝著互補(bǔ)物鏡的平移表面偏移，使得在每個(gè)圖像檢測(cè)器關(guān)于其互補(bǔ)物鏡部件平移時(shí)每個(gè)圖像檢測(cè)器的縱軸保持基本上平行于其互補(bǔ)物鏡的縱軸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)設(shè)備，進(jìn)一步包括位于圖像檢測(cè)器部件之間的滾珠軸承，其中，所述彈性構(gòu)件被配置為，在使每個(gè)圖像檢測(cè)器部件的平移表面朝著其互補(bǔ)物鏡的所述平移表面偏移的方向上，偏移所述滾珠軸承。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)設(shè)備，其中，所述彈性構(gòu)件包括一個(gè)或多個(gè)彈簧。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的光學(xué)設(shè)備，進(jìn)一步包括圖像檢測(cè)器部件之間界定的凹處，其中，所述滾珠軸承和所述彈簧位于所述凹處之內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的光學(xué)設(shè)備，其中，所述滾珠軸承位于所述凹處的第一端，而另一個(gè)滾珠軸承位于所述凹處的相對(duì)端，所述另一個(gè)滾珠軸承不位于要被所述彈性構(gòu)件偏移的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的光學(xué)設(shè)備，其中，所述凹處由兩個(gè)傾斜表面界定，并且所述彈性構(gòu)件位于使所述滾珠軸承對(duì)著所述圖像檢測(cè)器部件的兩個(gè)傾斜表面偏移的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)設(shè)備，其中，所述平移表面是基本上圓柱面。
15.根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)設(shè)備，其中，所述圖像檢測(cè)器中的一個(gè)是圖像增強(qiáng)器I2。
16.根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)設(shè)備，其中，所述圖像檢測(cè)器中的一個(gè)是紅外設(shè)備(IR)。
全文摘要
公開(kāi)了用于光學(xué)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)。提供了用于觀察圖像的光學(xué)設(shè)備。所述光學(xué)設(shè)備包括兩個(gè)光通道，每個(gè)光通道都包括圖像檢測(cè)器部件和與所述圖像檢測(cè)器部件分隔相應(yīng)距離的互補(bǔ)物鏡部件。調(diào)焦機(jī)構(gòu)或者直接地或者間接地連接到兩個(gè)圖像檢測(cè)器部件。所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括具有不相等螺距的兩個(gè)螺紋段。每個(gè)圖像檢測(cè)器部件都包括配套螺紋段，與所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)的相應(yīng)螺紋段以螺紋方式耦合，使得所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)由于所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)的螺紋段的不相等的螺距，以不相等的速度使兩個(gè)圖像檢測(cè)器部件平移。
文檔編號(hào)G02B7/06GK102884472SQ201080023749
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者C·D·威勒 申請(qǐng)人:安立世