射击靶标装置的制作方法

1.本实用新型涉及射击靶标技术领域，尤其是涉及一种射击靶标装置。


背景技术：

2.在射击训练中，目前大多使用的自动起倒靶系统，价格昂贵、容易出现故障，受天气影响较大，不环保，动作呆板、训练效果较差。使用射击装备虽然能做到较为真实，但由于现实设备的局限，实物模型很难做到活灵活现，使训练效果较差。训练时使用实弹进行射击，会导致成像介质被损耗，场景切换难度极大，布置成本很高。
3.相关技术中，虚拟成像技术能够采用计算机存储介质进行存储，具有场景丰富、易于切换的优势，但是现有的热成像技术、红外成像技术等，都存在对介质要求极高、使用环境局限性大、成本较高的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种射击靶标装置，在机壳内设置光学元件和显示屏，利用光学元件的等效负折射现象可以将显示屏的内容投射到空中，对浮空实像进行射击，结构简单，成本较低，应用性强。
5.根据本实用新型的实施例的射击靶标装置，所述射击靶标装置包括：靶机，所述靶机包括：机壳和成像模组，所述机壳的上方设置有窗口，所述成像模组设置于所述机壳内，所述成像模组包括：第一显示器和光学元件，所述第一显示器设置于所述机壳内，所述光学元件设置于所述窗口，所述第一显示器与浮空实像相对所述光学元件对称，以显示靶标信息。
6.根据本实用新型的实施例的射击靶标装置，通过在机壳内设置成像模组，可以利用光学元件的等效负折射现象，将第一显示器上的靶标信息投射到空气中，方便训练者进行射击训练。通过射击浮空实像来达到射击实体靶标的功能，取代了实体靶标实现报靶的功能，空间占比小，成本较低，方便维护与更换。
7.根据本实用新型的一些实施例，所述靶机还包括：弹点传感器和控制器，所述弹点传感器设置于所述机壳的上方且位于所述光学元件的一侧，所述控制器设置于所述机壳内，所述弹点传感器和所述第一显示器均与所述控制器电连接。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述弹点传感器为位置传感器，所述位置传感器与所述控制器有线连接。
9.根据本实用新型的一些实施例，射击靶标装置还包括：控制主机，所述控制主机与所述靶机电连接，用于显示射击信息以及操纵所述靶机。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述靶机还包括：无线通讯器，所述无线通讯器设置于所述机壳内且和所述控制器间隔设置，所述无线通讯器与所述控制器有线连接且与所述控制主机无线连接。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述靶机为多个，多个所述靶机均与所述控制主
机无线连接。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述靶机还包括：第二显示器，所述第二显示器设置于所述机壳的外侧且和所述控制主机电连接，以显示中靶信息；和/或，
13.所述靶机还包括：扬声器，所述扬声器设置于所述机壳内且和所述控制主机电连接，以播报中靶信息。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述靶机还包括：防弹板，所述防弹板设置于所述靶机的前方。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述机壳包括：顶板、底板和多个侧板，所述多个侧板连接于所述顶板和所述底板之间且与所述顶板和所述底板限定出容纳空间，所述窗口设置于所述顶板，所述第一显示器设置于所述侧板且与所述顶板垂直设置。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述光学元件为负折射平板透镜。
17.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是根据本实用新型实施例的射击靶标装置的结构爆炸图；
20.图2是根据本实用新型一个实施例光学元件的示意图；
21.图3是图2所示的负折射率侧的光波导阵列的示意图；
22.图4是是根据本实用新型另一个实施例光学元件的示意图；
23.图5是图4所示的光学元件的光波导阵列的示意图。
24.附图标记：
25.100、靶机；
26.10、机壳；11、窗口；12、顶板；13、侧板；
27.20、成像模组；21、第一显示器；
28.30、光学元件；31、透明基板；32、光波导阵列；321、光波导；
29.40、控制器；50、无线通讯器；60、防弹板；70、弹点传感器。
具体实施方式
30.下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。
31.下面参考图1-图5描述根据本实用新型实施例的射击靶标装置。
32.如图1所示，射击靶标装置包括：靶机100，靶机100包括：机壳10和成像模组20，机壳10的上方设置有窗口11，成像模组20设置于机壳10内，成像模组20包括：第一显示器21和光学元件30，第一显示器21设置于机壳10内，光学元件30设置于窗口 11，第一显示器21发出的光线经过光学元件30重新汇聚后，能够在空中形成一个稳定的清晰的浮空实像，第一显示器21与浮空实像相对光学元件30对称，以显示靶标信息。
33.如此设置，将第一显示器21设置在机壳10内，光学元件30设置在机壳10的上方，光
学元件30通过等效负折射现象将第一显示器21中的图像信息投射到空中，可以在空中形成浮空实像，如此，浮空实像浮现在空中，无需任何介质即可浮空实像，取代了传统的实体靶标，这样可以有效节省材料，避免造成浪费及污染，以及节约成本，并且更换实体靶标较为麻烦，并存在一定的安全隐患，这样的靶机100可以有效提高安全性能，方便维修与更换。
34.此外，第一显示器21可以显示不同类型的靶标信息，如精度靶、人像歹徒靶等，以及射击后的靶标中弹点的位置坐标信息，这样用户可以根据自身的需求选择不同的靶标信息。
35.由此，通过在机壳10内设置成像模组20，可以利用光学元件30的等效负折射现象，将第一显示器21上的靶标信息投射到空气中，方便训练者进行射击训练。通过射击浮空实像来达到射击实体靶标的功能，取代了实体靶标实现报靶的功能，空间占比小，成本较低，方便维护与更换。
36.进一步地，靶机100还包括：弹点传感器70和控制器40，弹点传感器70设置于机壳10的上方，并且位于光学元件30的一侧，控制器40设置于机壳10内，弹点传感器 70和第一显示器21均与控制器40电连接。如此设置，将弹点传感器70设置在光学元件30的一侧，可以使弹点传感器70的感应范围覆盖浮空实像，当子弹射击在浮空实像的范围时，弹点传感器70会采集中弹点的位置坐标信息，并将位置坐标信息传送到控制器40，控制器40经过算法处理可以控制第一显示器21切换至中弹点的图像信息，从而可以使靶机100即时更新靶标信息。
37.其中，弹点传感器70可以为位置传感器，位置传感器与控制器40之间有线连接。如此设置，位置传感器能够准确捕捉到子弹与浮空实像的交汇点位置，并将交汇点位置信息迅速传递至控制器40，随即控制器40根据实体射击装置的精确位置、实体射击装置的性能和气象数据更新显示的图像信息。例如，当第一显示器21显示的靶标信息为人像歹徒靶，则在浮空实像中显示人像歹徒靶被击中的部位信息，以及呈现对应的射击状态，其中，当击中人像歹徒靶的头部或上胸部时，则为死亡状态；当击中人像歹徒靶的手部，则为失去抵抗状态；当击中人像歹徒靶的腿部时，则为俯跪状态等。
38.当然，第一显示器21投射的靶标信息还可以为动态的，即第一显示器21可以直接投射一段视频，这样使得射击靶标装置可以模拟动态的射击场景，丰富射击靶标装置的射击环境和模式。
39.此外，射击靶标装置还包括：控制主机，控制主机与靶机100电连接，用于显示射击信息以及操纵靶机100。如此设置，除了第一显示器21可以显示靶标信息，控制主机可以显示靶机100的射击信息，并将射击情况进行汇总统计，以方便训练者近距离了解射击情况，并且控制主机还可以控制靶机100通道的启闭，以及靶机100的移动等等，以方便训练者进行射击训练。
40.并且，靶机100可以为多个，多个靶机100均与控制主机无线连接。如此设置，每个靶机100内设置有无线通讯器50，通过无线通讯器50可以实现每个靶机100与控制主机的无线连接，从而可以将每个靶机100的射击信息传递至控制主机，使控制主机能够显示每个靶机100的中靶信息以及总的中靶信息。
41.其中，靶机100还包括：无线通讯器50，无线通讯器50设置于机壳10内，并且和控制器40间隔设置，无线通讯器50与控制器40有线连接，并且无线通讯器50与控制主机无线连
接。如此设置，通过在机壳10内设置无线通讯器50，可以使无线通讯器50 与控制主机实现无线连接，这样控制器40经过算法处理可以将靶机100的射击信息同时传递至无线通讯器50和第一显示器21，其中，第一显示器21即时更新射击后的靶标信息，以使空中显示最新的图像信息，而无线通讯器50会将更新后的射击信息与控制主机进行无线通信，从而使控制主机显示最新的射击信息。
42.或者，控制器40将射击信息传递至第一显示器21后，第一显示器21除了显示射击后的图像信息，第一显示器21还会将射击信息传递至无线通讯器50，从而将射击信息传递至控制主机。
43.在本实用新型的一个实施例中，靶机100还包括：第二显示器，第二显示器设置于机壳10的外侧，并且和控制主机电连接，以显示中靶信息。如此设置，除了第一显示器21可以即时更新靶标信息外，第二显示器可以显示靶机100的中靶信息。其中，控制主机通过无线通讯器50能够获得靶机100的中靶信息，并且将中靶信息传递至第二显示器，以使第二显示器显示中靶信息，方便训练者了解最新的射击情况。
44.在本实用新型的另一个实施例中，射击靶标装置还包括：第二显示器，第二显示器设置于控制主机的一侧，并且和控制主机电连接，以显示多个靶机100的中靶信息。如此设置，通过每个靶机100内的无线通讯器50，可以将每个靶机100的中靶信息传递至控制主机，随即控制主机将中靶信息传递至第二显示器，从而可以使第二显示器显示每个靶机100的中靶信息，方便了解训练者的射击情况，同时可减少第二显示器的数量，减少产品成本，并方便安装与维修。其中，第二显示器可以设置在训练者的身旁，从而进一步地方便训练者了解射击情况。
45.进一步地，靶机100还包括：扬声器，扬声器设置于机壳10内，并且和控制主机电连接，以播报中靶信息。如此设置，在训练者进行实体射击时，除了第一显示器21可以显示最新的靶标信息以及第二显示器可以显示最新的中靶信息之外，扬声器可以通过与控制主机连接来对每个靶机100的中靶信息进行即时播报，进一步方便训练者了解射击情况，而不用频繁朝向第二显示器查看中靶信息，提高了训练者的集中注意力。
46.此外，射击靶标装置还包括：防弹板60，防弹板60设置于靶机100的前方。如此设置，由于浮空实像位于机壳10的上方，当训练者进行射击时，防弹板60可以避免机壳10受到子弹射击，起到有效的防护作用。
47.以及，机壳10包括：顶板12、底板和多个侧板13，多个侧板13连接于顶板12和底板之间，并且与顶板12和底板限定出容纳空间，窗口11设置于顶板12，第一显示器 21设置于容纳空间，并且相对顶板12倾斜设置。如此设置，光学元件30设置于窗口 11，第一显示器21设置于容纳空间，使得光学元件30和第一显示器21相互倾斜设置，从而可以使第一显示器21与浮空实像关于光学元件30对称，即浮空实像位于机壳10 的上方，以作为训练者进行射击训练的较佳位置。而且，还可以保证成像模组20工作时的光路位于机壳10的容纳空间内，可以最大程度地保护光路不受外界影响。
48.具体地，侧板13和顶板12之间可以相互垂直设置，此时第一显示器21设置于容纳空间内，并且，第一显示器21和顶板12之间相互倾斜设置，这样可以便于光学元件30 将第一显示器21中的图像信息投射到空中，以及浮空实像可以相对水平面垂直设置。
49.又或者，机壳10可以不为方形结构，即，侧板13和顶板12之间不是相互垂直设置，
即，侧板13和顶板12之间的角度小于90
°
。如此，将第一显示器21设置于侧板13 处，这样同样可以便于光学元件30将第一显示器21中的图像信息投射到空中，以及使浮空实像可以相对水平面垂直设置。
50.并且，光学元件30可以为负折射平板透镜。
51.下面根据图2-图5描述一下光学元件30的结构。
52.如图2和图4所示，光学元件30包括：两个透明基板31和光波导阵列32，光波导阵列32包括多个光波导321，而且多个光波导321以阵列的方式排布，光波导阵列32 设置于两个透明基板31之间。两个透明基板31主要用于保护光波导阵列32，光波导阵列32可以使得第一显示器21发出的光线产生等效负折射现象，最终在窗口11处显示，从而可以形成显示图像。采用光波导阵列32的方式可以有效去除杂光，可以使得显示图像真实且清晰度高。
53.其中，透明基板31均具有两个光学面，透明基板31对波长在390nm至760nm之间的光线具有90％—100％的透射率。透明基板31的材料可以为玻璃，当然也可以为塑料、聚合物和丙烯酸树脂中的至少一个，用于保护光波导阵列32及滤去多余光线。
54.一种可选地，如图4和图5所示，光学元件30包括两个透明基板31，以及置于两个透明基板31之间的两组光波导阵列32。其中，两组光波导阵列32在同一平面紧密贴合且正交布置。优选地，两组光波导阵列32的厚度相同，便于设计和生产。具体地，如图4所示，光学元件30从第一显示器21一侧到车辆s外界依次包括其中一个透明基板31、其中一组光波导阵列32、另一组光波导阵列32和另一个透明基板31。
55.其中，光学元件30实现空中成像的原理为，其中一组光波导阵列32由多个横截面为矩形的反射单元组成，各反射单元的长度由其中一组光波导阵列32外围尺寸限制从而长短不一。其中，假设其中一组光波导阵列32中反射单元的延伸方向为x，另一组光波导阵列32的反射单元的延伸方向为y，z方向为光波导阵列32的厚度方向。其中一组光波导阵列32和另一组光波导阵列32中反射单元的延伸方向(光波导阵列32方向) 相互垂直，即从z方向(厚度方向)看，其中一组光波导阵列32和另一组光波导阵列32 之间正交布置，从而使处于正交方向的两个光束会聚于一点，且保证物像面(光源侧和成像侧)相对于光学元件30对称，产生等效负折射现象，实现空中成像。
56.在一些实施例中，参照图5所示，其中一组光波导阵列32或另一组光波导阵列32 由以用户视角偏转45
°
斜向布置的多个平行排布的反射单元组成。具体地，其中一组光波导阵列32可由呈左下方向45
°
并排且横截面为矩形的反射单元组成，另一组光波导阵列32可由呈右下方向45
°
并排且横截面为矩形的反射单元组成，两组光波导阵列32 中反射单元的排列方向可以互换。例如，其中一组光波导阵列32中反射单元的延伸方向为y，另一组光波导阵列32的反射单元的延伸方向为x，z方向为光波导阵列的厚度方向，从z方向(厚度方向)看，其中一组光波导阵列32和另一组光波导阵列32之间正交布置，使处于正交方向的两个光束会聚于一点，且保证物像面(光源侧和成像侧)相对于光学元件30对称，产生等效负折射现象，实现空中成像。
57.其中，光波导材料具有光学折射率n1，在一些实施例中，n1＞1.4，例如n1的取值可以为1.5、1.8、2.0等。
58.需要说明的是，如果两组光波导阵列32紧密正交贴合后的强度足够，或安装的环境有厚度限制，则也可以只配置一个透明基板31或完全不配置透明基板31。
59.另一种可选地，结合图2和图3所示，光波导阵列32可以为至少一组，而且至少一组光波导阵列32包括多排多列，并且呈45
°
斜向布置的矩形光波导321。如此设置的一组光波导阵列32结构简单，而且可以使得显示图像真实且清晰度高。
60.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
61.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
62.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。