一种内置无线光通信的双筒望远镜系统

摘要

一种内置无线光通信的双筒望远镜系统，该系统包括两个相同的内置无线光通信双筒望远镜，两个望远镜之间的光路相通，用于实现普通望远镜的观察功能，同时进行音频通信；每一个望远镜均包括传统的双筒光学望远镜和无线光通信系统，传统的双筒光学望远镜，其由物镜光学系统、正像光学系统、目镜光学系统和镜筒外壳构成，用于发挥着常规的双筒光学望远镜功能；无线光通信系统，其由发射器部分、接收器部分和电源部分组成，用于音频信号的无线光通信。本发明扩展了双筒望远镜的功能，具有很好的抗无线电干扰的通信能力，特别适合用在无线电静默的通信场所，在国防、搜索营救、狩猎以及娱乐等领域具有非常有价值的应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及自由空间无线光通信领域，特别是一种内置无线光通信的双筒望远镜系统，其在国防、搜索营救、狩猎以及娱乐等领域具有非常有价值的应用前景。

背景技术

目前大多数领域应用的双筒目视望远镜都是单个使用，由观察者个人进行手持观察，不同的观察者之间无法将观察到的情况进行相互交流，必须用另外的无线电通信设备进行不同观察者之间的信息交流，但使用无线电通信方式进行信息交流存在以下几方面弊端：

（1）无线电频谱资源紧张，无线电频谱的使用受到国家无线电管理部门的限制，必需申请被批准后方可使用；

（2）有些应用场合必需是无线电静默的场所，例如，在战场观测情况下为了防止被敌方窃听，必需无线电静默；又例如，观察者附近有的电子仪器设备的场所，以防被无线电干扰和无线电辐射干扰或损坏，也必需是无线电静默场所；上述所述的类似的场所就无法使用无线电通信进行观察情况的相互交流。

随着自由空间无线光通信技术的发展和现代人们生活质量的提高，以及国防技术的现代化进程的发展，许多场合需要将不同观察者用望远镜观察到的情况在观察者之间进行相互交流，例如：

（1）在无线电静默的战场情况下，不同的观察者之间需要将各自阵地所观察到的情况进行交流，以便部队整体上协同指挥和协同作战；

（2）群体旅游的情况下，处于不同场所的旅游同伴需要将不同场所观察到的远方景色进行音频交流；

（3）作为一种现代化的玩具使用，不管年龄大小，人总是有童心的，内置无线光通信的望远镜也可作为一种新型的现代化玩具使用，以增加游乐兴趣。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种内置无线光通信的双筒望远镜系统，其具有不受无线电使用频谱限制、抗无线电干扰和宽的通信带宽等优点，从而能够实现相隔较远距离的两个手持双筒光学望远镜观察者之间进行信息交流，且保证信息传输的稳定性和可靠性。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种内置无线光通信的双筒望远镜系统，该系统包括两个相同的内置无线光通信双筒望远镜，两个望远镜之间的光路相通，用于实现普通望远镜的观察功能，同时进行音频通信，使用时，相隔较远距离的两个观察者各自手持观察并对视时通过无线光通信进行音频信息交流；

每一个望远镜均包括传统的双筒光学望远镜和无线光通信系统，传统的双筒光学望远镜，其由物镜光学系统、正像光学系统、目镜光学系统和镜筒外壳构成，用于发挥着常规的双筒光学望远镜功能；

无线光通信系统，其由发射器部分、接收器部分和电源部分组成，用于音频信号的无线光通信。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的内置无线光通信的双筒望远镜系统，所述的传统的双筒光学望远镜包括原有的物镜光学系统、正像光学系统、目镜光学系统和封装的镜筒壳体，封装的镜筒壳体包括：

电源舱盒，其用于放置无线光通信系统用的电池；

无线光通信的电子学舱盒，其用于放置无线光通信系统所用的电子学线路与器件；

耳机-麦克风插孔，嵌入在望远镜的封装壳体中，其用于插入耳机-麦克风的插头；望远镜的壳体上安装有耳机-麦克风插孔和信号开关；

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的内置无线光通信的双筒望远镜系统，所述的发射器部分，其内置于双筒望远镜的一个镜筒中，组成光信号发射镜筒，用于观察者一只眼睛观察的同时，观察者将与对视的观察者进行交流的信息发送出去；

发射器部分包括：

麦克风，用于接收音频信号，并将音频信号转变成电信号；

放大器，用于将音频电信号放大；

调制器，将放大了的音频电信号进行编码调制，并将调制后的信号送到光发射组件；

光发射组件，其用于将调制后的音频信号转变成光信号发送出去。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的内置无线光通信的双筒望远镜系统，所述的光发射组件包括：

光源，其既可以是激光器，也可以是发光二极管-LED，其用于将电信号转变成光信号；

发光透镜组，其用于将光源发出的光按照望远镜的出射视场角发射出去；

二色滤光片，其用于反射光源发出的光而允许可见光透过。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的内置无线光通信的双筒望远镜系统，所述的接收器部分，其内置于双筒望远镜的另一个镜筒中，组成信号接收镜筒，其用于观察者另一只眼睛观察的同时，接收由对视观察者发送来的信息；

接收器部分包括：

光信号探测组件，其探测由对方望远镜发来的光信号，并将该光信号转变成微弱的电信号后送入到前置放大器；

前置放大器，其用于将微弱的电信号进行放大后送到后一级的放大器；

放大器，其用于进一步将前置放大器送来的电信号进一步放大后送到耳机；

耳机，其将放大器送来的电信号转变成可听得到的声音信号。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的内置无线光通信的双筒望远镜系统，所述的光信号探测组件，其包括：

光电探测器，为CCD、CMOS成像探测器、硅光电二极管、PIN管以及雪崩二极管之类的单元光电探测器中的一种；

光学聚焦镜，为透射聚焦光学镜系统或反射聚焦光学系统；

二色滤光片，其用光学镀膜技术制成，用于反射通信波段的光而让可见光透射。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的内置无线光通信的双筒望远镜系统，所述的电源部分，其用于供给无线光通信系统所需的电能。

具体的，在每一只望远镜的光信号发射镜筒和光信号接收镜筒上分别安装有放置电池和电子线路的舱盒；

优选地，所述的发送镜筒包括光源及集成于光源上的发射组件，该发射组件包括：

麦克风，用于望远镜观察者将发送给对视观察者的语音信息转换成电信号；

光源驱动电路，用于将发送的音频电信号加载到光源上，使光源发出与音频电信号相应的光信号；

准直光学系统，用于将光源发出的光按照望远镜的视场角发射出去；

二色滤光片，用于让可见光透过、反射光源发出的光；

优选地，所述的发射镜筒还包括传统望远镜部件，包括目镜光学部件、物镜光学部件和正像棱镜部件；

优选地，所述的接收镜筒包括光电探测器及集成于光电探测器上的接收组件，该接收组件包括：

耳机，用于观察者接收与之对视的观察者发送来音频信号；

光电探测器以及将其接收到的信号进行放大的信号放大电路，用于将光电探测器所接收到的光信号转变成足以驱动耳机发声的电信号；

聚焦光学系统，用于将接收镜筒接收到的光信号聚焦到光电探测器的光敏面上；

二色滤光片，用于让可见光透过、反射接收镜筒所接收到的发射光源的光信号；

优选地，所述的接收镜筒还包括传统望远镜部件，包括目镜光学部件、物镜光学部件和正像棱镜部件。

与现有技术相比，本发明的系统由两个完全相同的内置式无线光通信望远镜组成一套完整的无线音频光通信系统，其中每一个望远镜是由传统的双筒光学望远镜结合现代无线光通信技术而形成的新型无线光通信双筒光学望远镜，其是将无线光通信系统置于双筒望远镜内部而形成。本发明的传统光学望远镜部分包括物镜系统、正像光学系统、目镜系统、望远镜的外壳以及嵌入在外壳上的耳机-麦克风插孔、放置电源的舱盒和电子学舱盒，除了发挥着常规望远镜的作用外，其外壳还用于放置无线光通信的电源和电子学器件与电路，并将需要发送的音频信号通过麦克风送到光通信发射器以及将接收光电子信号送入到耳机等功能；本发明的无线光通信部分由发射器和接收器组成，其中发射器部分的作用是将人员的声音转变成光信号后发送出去；其接收器部分的作用是接收另一个通信望远镜发来的光信号，并将此光信号转变成音频信号送入到耳机；本发明还包括一个电池，其提供整个光通信系统的电能；

本发明以传统的双筒望远镜为基础加上内置自由空间无线光通信技术而形成的一种新型通信望远镜系统，它是在传统的双筒望远镜的镜筒内部的光路上加上自由空间通信的光路及其通信组件而形成的系统，实际使用时是成对使用，相距较远处的两个手持观察者通过双方对视实现音频信息交流，各自将自己要向对方传递的信息通过通信望远镜传达给对方；所以本发明通过自由空间无线光通信有效地解决了无线电通信遇到的干扰、辐射和信息被截获等问题，增加了通信的带宽、安全性、可靠性以及稳定性。本发明在国防、搜索营救、狩猎以及娱乐等领域具有非常有价值的应用前景，且制造成本低。

附图说明

图1为本发明的内部光机结构示意图；

图2为本发明的通信光发射组件示意图；

图3为本发明的通信光探测接收组件示意图；

图4为本发明的外观示意图；

图5为本发明的通信光探测结构示意图；

图6为本发明的另一种通信光探测接收组件示意图；

图7为本发明的光电子学系统框图；

图8为本发明的使用时对视的两个双筒望远镜示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图8，一种内置无线光通信双筒望远镜系统，使用时由两只完全相同的内置无线光通信双筒望远镜组成，两个相距一定距离的手持观察者相互对视时便可实现无线光通信，进行音频信息交流；

所述的每一只内置无线光通信望远镜由光电子学系统组成，参照图4、图5、图6、图7和图8，该光电子学系统包括：麦克风、放大器和调制器、光源发光组件、发射镜筒11、接收镜筒12、光探测接收组件、放大器、耳机及电源；

所述的麦克风用于手持观察者与对视对方进行通信是将语音信息转变成电信号；

所述的放大器和调制器用于将麦克风输出的电信号进行放大并按照音频通信进行编码调制成通信信号以驱动光源按照所调制的信号发光，由电子学电路实现；

所述的光源发光组件由光源、光源驱动电路和准直光学系统组成，其用于将光源发出的光束按照一定的发散角准直并按照编码调制的电信号发出光信号。所述的光源可以是激光光源、LED发光器件等光子学发光器件；所述的光源驱动电路有电子学电路组成，所述的准直光学系统有玻璃光学透镜组成；

所述的发射镜筒11，参照图1、图2、图4、图5、图7和图8，由传统的可见光光学望远镜组成部分加上无线光通信的光信号发射部分组成，且无线光通信的光发射部分内置于镜筒壳内，其包括：物镜光学系统4、正像光学系统8、二色滤光片6、光源与光发射组件和目镜光学系统2；所述的物镜光学系统4和目镜光学系统2是传统的光学望远镜部件，各自由多个光学透镜组成，形成一定的观察放大倍数和观察视场角，如形成放大倍数为8、观察视场角为70的观察望远镜；所述的正像光学系统8既可以是保罗棱镜（Porro Prism）正像光学系统，也可以是斯密特-别汉棱镜（Schmidt-Pechan Prism）正像光学系统，还可以是屋脊棱镜（Roof Prism）正像光学系统，或者是上面几种正像系统的混合正像光学系统；所述的二色滤光片6是让可见光透过、反射通信光波长的二色滤光片；

所述的光源发光组件包括光源和发光组件，所述的光源可以是各种形式体积小的激光器，也可以是LED发光器件；所述的发光组件包括光源发光驱动电路和准直光学系统，所述的光源发光驱动电路是由电子学电路实现；所述的准直光学系统是用光学玻璃组件实现，也可以是用光学树脂或者光学晶体组件实现，其对光源发出的光束进行整形使得光源发出的光束以一定的发散角发出；

所述的接收镜筒12，参照图1、图3、图4、图6、图7和图8，由传统的可见光光学望远镜组成部分加上无线光通信的光信号接收部分组成，且无线光通信的光接收部分内置于镜筒壳内，其包括：物镜光学系统3、正像光学系统7、二色滤光片5、光探测器与光接收组件和目镜光学系统1；所述的物镜光学系统3和目镜光学系统1是传统的光学望远镜部件，各自由多个光学透镜组成，形成一定的观察放大倍数和观察视场角，如形成放大倍数为8、观察视场角为70的观察望远镜；所述的正像光学系统7既可以是保罗棱镜（Porro Prism）正像光学系统，也可以是斯密特-别汉棱镜（Schmidt-Pechan Prism）正像光学系统，还可以是屋脊棱镜（Roof Prism）正像光学系统，或者是上面几种正像光学系统的混合正像光学系统；所述的二色滤光片5是让可见光透过、反射通信光波长的滤光片；

所述的光探测接收组件包括：光电探测器和光学聚焦系统，所述的光电探测器可以用光电倍增管、硅光电二极管、PIN管光电探测器、雪崩二极管等单元探测器实现，也可以用CCD、ICCD或者CMOS等图像传感器实现，其用于将通信对方发送来的光信号转变成微弱的电信号；所述的聚焦光学系统可以用凹面镜、卡塞格伦等反射聚焦光学系统实现，也可以用透射式的透镜组合形成的聚焦光学系统实现，其用于将通信对方发送来的光信号聚焦在光电探测器的光敏面上。

所述的放大器包括前置放大器和小信号放大器，参照图7，其前置放大器用于将光电探测器获得的微弱电信号进行放大，小信号放大器用于进一步将来自前置放大器的信号再一次放大到足以驱动耳机发声的信号强度。

所述的耳机就是市场上常见的商用耳机，用于将放大器放大后的音频电信号转变成观察者可以用耳朵听到的声信号。

所述的电源是用于无线光通信系统的能源，参照图7，其为前置放大器、放大器、调制器以及耳机提供电力需求。电源可以是常用的无汞碱性干电池，也可以是锂电池块。

参照图1、图4、图5和图6，所述的每内置无线光通信望远镜在壳体上海包括：麦克风信号输入的插孔9、耳机输出信号的插孔10、通信电子学电路仓盒和电源仓盒；在实际使用是分别将麦克风插头、耳机插头以及电池放入相应的插孔和仓盒。

对本领域的技术人员来说，可以根据以上描述的技术原理以及构思方案，做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。