瞄准系统的制作方法
【专利说明】瞄准系统
[0001]分案申请的相关信息
[0002]本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2011年10月27日、申请号为201180063306.6、发明名称为“瞄准系统”的发明专利申请案。
[0003]相关申请案的交叉参考
[0004]本专利申请案为2010年10月28日申请的第12/914，597号美国专利申请案的部分接续案，所述专利申请案以引用方式全部并入本文中。
技术领域
[0005]本发明大体上涉及瞄准装置且更特定来说涉及产生光束的瞄准系统，所述光束进入用户的眼睛以产生用于将轻武器或其它装置瞄准的发光标线，例如点或标记。
【背景技术】
[0006]已研发出各种类型的瞄准装置以使得轻武器(例如，手枪、步枪、散弹枪及冲锋枪)的用户能够将这些武器瞄准。相对于简易性、耐用性、尺寸、重量、成本、精度、不同环境光照水平中的可用性、使用速度、情景意识的维持及通过实弹射击及空弹射击练习培养反应性射击技能及精度射击技能的效力来说，这些装置中的每一者具有其自身的优势及劣势。此类瞄准装置的实例包含:敞形瞄准器、望远镜瞄准器、激光瞄准器、“反射式”或“红点”瞄准器、夜视瞄准器及热或熔融夜/视热瞄准器。
[0007]与常规瞄准装置相关联的一个突出问题是用户所体验到的情景意识的损失。举例来说，当使用常规瞄准装置瞄准武器或其它装置时，用户常常被迫集中于对应于所要目标或最接近所述目标的区域的窄视场。遗憾的是，此窄视场可致使所述用户失去情景意识。具体来说，所述用户可能察觉不到在目标区域之外发生的其它事件。在战斗情形中，此类事件可包含敌人的行动或敌对环境条件的存在。因此，当使用将所述用户仅限于窄视场的瞄准装置时，所述用户被可置于高危境地。
[0008]与常规瞄准装置相关联的另一问题是缺少灵活性。举例来说，用户可能习惯于使用某些类型的瞄准装置，例如望远镜瞄准器或反射式瞄准器。然而，许多现有瞄准装置仅允许用户使用单一的瞄准方法。此外，如果用户希望改变瞄准方法(例如，在不同条件下使用不同类型的瞄准器)，那么用户以一种类型的瞄准装置代替另一种类型的瞄准装置是麻烦且不实际的，尤其在紧张情形或战斗情形中。因此，用户常常被迫使其技能适应于使用特定的可用类型的瞄准装置，而不是瞄准装置适应所述用户。因此，需要改善的瞄准装置。
【发明内容】
[0009]根据本文中描述的各种实施例，提供可以各种不同方式选择性地使用的瞄准系统(例如，也称为目苗准系统(aiming system))。举例来说，可将所述目苗准系统定位在步枪上以提供步枪瞄准系统。在一个实施例中，所述瞄准系统可定位在步枪枪管上且实质上与所述步枪枪管平行。当以此方式定位时，所述瞄准系统可实质上远离用户的眼睛而定位。有利的是，此实施方案可允许用户有效地瞄准所述步枪而不阻碍用户的周边视觉且不使情景意识折衷。
[0010]在一个实施例中，可以相机及显示器来实施瞄准系统以用于向用户提供视频图像。所述图像可连续地流向所述显示器及/或其它目的地以提供目标场景的动态成像。可将所述图像与红点或其它类型的标线(例如，一个或一个以上点、十字瞄准线、菱形、V形图案、标记或其它适当形状)一起提供给用户以辅助所述用户将步枪或其它适当装置瞄准。举例来说，所述瞄准系统可用于提供反射式瞄准器，其中红点叠加在从相机显示的图像上。作为另一实例，所述瞄准系统可用于提供准直器瞄准器(也称为盲瞄准器或堵塞式瞄准器)，在所述准直器瞄准器中，可选择性地停用瞄准系统的相机及/或显示器。因此，红点可显示在不透明背景上。
[0011]在一个实施例中，例如，瞄准系统可使用相机及/或处理块的光学缩放及/或数字缩放特征(例如，望远镜缩放特征)在显示器上提供缩放图像。因此，用户可根据需要放大目标场景的图像。通过组合此类缩放能力与反射式瞄准器特征，可代替单独的红点瞄准器及缩放瞄准器装置而使用单个瞄准系统。因此，可减少用户操作的装置的数目。
[0012]在一个实施例中，瞄准系统包含:适于捕获目标场景的图像的相机；及投射器，其包括:显示器，其适于呈现所述图像；光束组合器，其适于将所述所呈现的图像传递给所述瞄准系统的用户；及光源，其适于将标线投射到所述光束组合器，其中所述光束组合器适于将所述标线反射到所述用户。
[0013]在一个实施例中，操作瞄准系统的方法包含:使用相机捕获目标场景的图像；在显示器上选择性地呈现所述图像；通过光束组合器将所述所呈现的图像中的任一者传递给所述瞄准系统的用户；将标线从光源投射到所述光束组合器；及将所述标线从所述光束组合器反射到所述用户。
[0014]在一个实施例中，瞄准系统包含用于捕获目标场景的图像的构件；用于呈现所述图像的构件；用于将所述所呈现的图像传递给所述瞄准系统的用户的构件；用于投射标线的构件；及用于将所述标线反射到所述用户的构件。
[0015]在一个实施例中，瞄准系统包含物镜光学器件，其适于从场景接收光；棱镜，其适于从所述物镜光学器件接收所述场景光以再次倒置所述场景光；光源，其适于将额外光投射到所述棱镜中以将标线叠加在所述场景光上以供用户观察；快门，其适于经调整以允许所述用户选择性地将所述瞄准系统用作望远镜瞄准器或堵塞式瞄准器；及目镜，其适于使所述额外光准直以将所述标线及所述场景光提供给所述用户的眼睛。
[0016]在一个实施例中，操作目苗准系统的方法包含在物镜光学器件处从场景接收光；通过棱镜从所述物镜光学器件传递所述场景光以再次倒置所述场景光；将额外光从光源投射到所述棱镜中以将标线叠加在所述场景光上以供用户观察；以目镜使所述额外光准直以将所述标线及所述场景光提供给所述用户的眼睛；及调整快门以允许所述用户选择性地将所述瞄准系统用作望远镜瞄准器或堵塞式瞄准器。
[0017]在一个实施例中，对准瞄准系统的方法包含将第一及第二望远镜定位在所述瞄准系统的第一及第二末端上，其中所述第一望远镜经定位以观察所述瞄准系统的物镜光学器件，其中所述第二望远镜经定位以观察所述瞄准系统的目镜；将光从所述瞄准系统的光源投射到所述瞄准系统的棱镜中；将所述光从所述棱镜传递到所述瞄准系统的所述第一及第二末端；对准所述棱镜的位置直到来自所述第一末端的所述光实质上与所述第一望远镜对准；及对准所述瞄准系统的目镜的位置直到来自所述第二末端的所述光实质上与所述第二望远镜对准。
[0018]在一个实施例中，瞄准系统包含:光学系统，其具有光轴且适于从场景接收光；电子显示器，其适于将图像提供给所述光学系统；且其中所述光学系统适于沿着所述光轴传递所述场景光及所述图像以将所述图像叠加在所述场景上以供所述瞄准系统的用户观察。
[0019]在一个实施例中，操作瞄准系统的方法包含在具有光轴的光学系统处从场景接收光；将图像从电子显示器提供到所述光学系统；及通过所述光学系统且沿着所述光轴传递所述场景光及所述图像以将所述图案叠加在所述场景上以供所述瞄准系统的用户观察。
[0020]有利的是，本文中进一步描述的各种实施例可提供使用及操作瞄准系统方面的灵活性。举例来说，如特定应用中可能需要，熟悉反射式瞄准器或堵塞式瞄准器的用户可配置所述瞄准系统以仿真反射式或堵塞式瞄准器的操作。
[0021]本发明的范围由权利要求书界定，所述权利要求书以引用的方式并入此部分中。通过考虑一个或一个以上实施例的以下详细描述，所属领域的技术人员将获得对本发明的实施例的更完整理解并且认识到其额外优势。将参考首先将简要描述的所附图表。
【附图说明】
[0022]图1A到IC说明根据本发明的各种实施例的包含安装在步枪上的集成相机的瞄准系统的若干视图。
[0023]图2A到2C说明根据本发明的各种实施例的包含安装在步枪上的投射器及相机的瞄准系统的若干视图。
[0024]图3说明根据本发明的实施例的包含安装在步枪上的具有光束分离立方体的投射器及相机的瞄准系统。
[0025]图4说明根据本发明的实施例的目标场景。
[0026]图5A说明根据本发明的实施例的使用瞄准系统提供反射式瞄准器的图4的目标场景的缩小视图。
[0027]图5B说明根据本发明的实施例的使用瞄准系统提供反射式瞄准器的图4的目标场景的放大视图。
[0028]图6说明根据本发明的实施例的使用瞄准系统提供堵塞式瞄准器的图4的目标场景的视图。
[0029]图7A说明根据本发明的实施例的图1A到IC的瞄准系统的透视图。
[0030]图7B到7C说明展示根据本发明的各种实施例的可用于以实质上平坦的光束组合器实施图1A到IC的瞄准系统的内部特征的若干视图。
[0031]图8A到SB说明展示根据本发明的各种实施例的可用于以实质上抛物形的光束组合器实施图1A到IC的瞄准系统的内部特征的若干视图。
[0032]图SC到8D说明根据本发明的各种实施例的图8A到SB中展示的平面波发生器的若干视图。
[0033]图9A说明根据本发明的实施例的图2A到2C的瞄准系统的投射器的透视图。
[0034]图9B到9C说明展示根据本发明的各种实施例的图2A到2C的瞄准系统的投射器的内部特征的若干视图。
[0035]图1OA说明根据本发明的实施例的图2A到2C的瞄准系统的相机的透视图。
[0036]图1OB到1C说明展示根据本发明的各种实施例的图2A到2C的瞄准系统的相机的内部特征的若干视图。
[0037]图11说明根据本发明的实施例的图3的瞄准系统的光束分离立方体及相关联组件。
[0038]图12A到12J说明根据本发明的各种实施例的瞄准系统1200的视图。
[0039]图13A说明根据本发明的实施例的使用瞄准系统提供具有目标场景的图像、由显示器提供的额外图像及由光源提供的标线的望远镜瞄准器的图4的目标场景的视图。
[0040]图13B说明根据本发明的实施例的使用瞄准系统提供具有由显示器提供的图像及由光源提供的标线的望远镜瞄准器的图4的目标场景的视图。
[0041]图13C说明根据本发明的实施例的使用瞄准系统提供具有由显示器提供的图像及由光源提供的标线的堵塞式瞄准器的图4的目标场景的视图。
[0042]图14说明根据本发明的实施例的可与瞄准系统一起使用的若干组件的框图。
[0043]图15说明根据本发明的实施例的经历对准的瞄准系统的框图。
[0044]图16说明根据本发明的实施例的用于对准瞄准系统的过程。
[0045]通过参考以下详细描述最佳地理解本发明的实施例及其优势。应了解，相同的参考数字用于识别在一个或一个以上图式中说明的相同元件。
【具体实施方式】
[0046]图1A到IC说明根据本发明的各种实施例的包含安装在步枪190上的集成相机的瞄准系统100的若干视图。当安装在步枪190上时，瞄准系统100可用作步枪瞄准系统。举例来说，在一个实施例中，步枪190可为M4突击步枪，如图1A到IC中展示。
[0047]在一个实施例中，瞄准系统100可使用导轨夹持安装装置197安装在导轨195 (例如，皮卡汀尼(Picatinny)导轨)上。在一个实施例中，导轨夹持安装装置197可实施为标题为“导轨夹持安装装置(RAIL CLAMP MOUNT) ”的第7，712，242号美国专利中阐述的导轨夹持安装装置，所述专利以引用的方式全部并入本文中。虽然瞄准系统100在图1A到IC中说明为安装在步枪190的顶部上，但也预期其它安装配置。举例来说，在另一实施例中，瞄准系统100可使用适当安装装置及/或导轨结构(例如，标准军事导轨结构或其它导轨结构)安装在步枪190的左侧或右侧上。
[0048]在各种实施例中，瞄准系统100可以集成相机或投射器实施。在此方面，来自目标场景的光可进入瞄准系统100的末端104且可由相机捕获及/或以其它方式经处理以向瞄准系统100的显示器提供图像。所述图像可在显示器上呈现(例如，显示)且从瞄准系统100的末端102朝向用户105选择性地投射(例如，在一个实施例中通过对应于当操作瞄准系统100时用户的眼睛的近似放置的眼睛来说明)。在各种实施例中，此类图像可为由(例如)瞄准系统100的相机及/或处理块的光学缩放及/或数字缩放特征提供的目标场景的缩放图像。
[0049]瞄准系统100也可朝向用户105投射红点或其它类型的标线。举例来说，在一个实施例中，瞄准系统100可投射红光以提供叠加在由瞄准系统100显示的图像上的红点。瞄准系统100可经实施使得红点相对于由瞄准系统100的显示器提供的图像的位置可用于将步枪190瞄准。
[0050]有利的是，如用户105可能需要，瞄准系统100可选择性地用作反射式瞄准器及/或堵塞式瞄准器。举例来说，可将呈现在瞄准系统100的显示器上的图像与红点一起朝向用户105投射以允许瞄准系统100作为反射式瞄准器而起作用。作为另一实例，可在没有由瞄准系统100的相机捕获的图像的情况下朝向用户105投射红点以允许瞄准系统100作为堵塞式瞄准器而起作用。
[0051]如图1A到IC中所展示，用户105的眼睛可实质上接近步枪190的末端192而定位(例如，接近常规后瞄准器的典型位置)，而瞄准系统100接近步枪190的末端194而安装(例如，接近步枪190的枪管196)。此配置允许用户105在不使用户的周边视觉或情景意识折衷的情况下使用瞄准系统100。在此方面，当使用瞄准系统100时，用户105通过可选择的目镜199实质上向下观察步枪190的枪管196，所述目镜199可(例如)安装在导轨191 (例如，皮卡汀尼导轨)上以允许用户105的眼睛方便地与瞄准系统100的末端102对准而定位。与常规望远镜或常规瞄准系统相对比，瞄准系统100远离可选择的目镜199而接近步枪190的末端194而安装。
[0052]因此，当瞄准系统100用于提供反射式瞄准器或堵塞式瞄准器时，瞄准系统100的远安装允许用户105保持情景意识。此外，如果用户105在操作瞄准系统100时(例如，当将瞄准系统100用作堵塞式瞄准器时，或(若需要)当将瞄准系统100用作反射式瞄准器时)保持两只眼睛都睁开，那么用户的眼睛中的一者可接收目标区域的实质上无遮断视图。因此，用户105更可能察觉周边事件及/或其它活动。举例来说，此类事件及/或活动可出现在用户的周边视觉中。特定来说，当将瞄准系统100用作反射式瞄准器时，瞄准系统100的远安装允许用户105保持不限于瞄准系统100提供的图像的视场。
[0053]也如图1A到IC中展示，一个或一个以上用户控制装置198可安装在步枪190上。举