瞄準系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】瞄準系統(tǒng)
[0001]分案申請的相關信息
[0002]本案是分案申請。該分案的母案是申請日為2011年10月27日、申請?zhí)枮?01180063306.6、發(fā)明名稱為“瞄準系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請案。
[0003]相關申請案的交叉參考
[0004]本專利申請案為2010年10月28日申請的第12/914，597號美國專利申請案的部分接續(xù)案，所述專利申請案以引用方式全部并入本文中。
技術領域
[0005]本發(fā)明大體上涉及瞄準裝置且更特定來說涉及產生光束的瞄準系統(tǒng)，所述光束進入用戶的眼睛以產生用于將輕武器或其它裝置瞄準的發(fā)光標線，例如點或標記。
【背景技術】
[0006]已研發(fā)出各種類型的瞄準裝置以使得輕武器(例如，手槍、步槍、散彈槍及沖鋒槍)的用戶能夠將這些武器瞄準。相對于簡易性、耐用性、尺寸、重量、成本、精度、不同環(huán)境光照水平中的可用性、使用速度、情景意識的維持及通過實彈射擊及空彈射擊練習培養(yǎng)反應性射擊技能及精度射擊技能的效力來說，這些裝置中的每一者具有其自身的優(yōu)勢及劣勢。此類瞄準裝置的實例包含:敞形瞄準器、望遠鏡瞄準器、激光瞄準器、“反射式”或“紅點”瞄準器、夜視瞄準器及熱或熔融夜/視熱瞄準器。
[0007]與常規(guī)瞄準裝置相關聯(lián)的一個突出問題是用戶所體驗到的情景意識的損失。舉例來說，當使用常規(guī)瞄準裝置瞄準武器或其它裝置時，用戶常常被迫集中于對應于所要目標或最接近所述目標的區(qū)域的窄視場。遺憾的是，此窄視場可致使所述用戶失去情景意識。具體來說，所述用戶可能察覺不到在目標區(qū)域之外發(fā)生的其它事件。在戰(zhàn)斗情形中，此類事件可包含敵人的行動或敵對環(huán)境條件的存在。因此，當使用將所述用戶僅限于窄視場的瞄準裝置時，所述用戶被可置于高危境地。
[0008]與常規(guī)瞄準裝置相關聯(lián)的另一問題是缺少靈活性。舉例來說，用戶可能習慣于使用某些類型的瞄準裝置，例如望遠鏡瞄準器或反射式瞄準器。然而，許多現(xiàn)有瞄準裝置僅允許用戶使用單一的瞄準方法。此外，如果用戶希望改變瞄準方法(例如，在不同條件下使用不同類型的瞄準器)，那么用戶以一種類型的瞄準裝置代替另一種類型的瞄準裝置是麻煩且不實際的，尤其在緊張情形或戰(zhàn)斗情形中。因此，用戶常常被迫使其技能適應于使用特定的可用類型的瞄準裝置，而不是瞄準裝置適應所述用戶。因此，需要改善的瞄準裝置。

【發(fā)明內容】

[0009]根據(jù)本文中描述的各種實施例，提供可以各種不同方式選擇性地使用的瞄準系統(tǒng)(例如，也稱為目苗準系統(tǒng)(aiming system))。舉例來說，可將所述目苗準系統(tǒng)定位在步槍上以提供步槍瞄準系統(tǒng)。在一個實施例中，所述瞄準系統(tǒng)可定位在步槍槍管上且實質上與所述步槍槍管平行。當以此方式定位時，所述瞄準系統(tǒng)可實質上遠離用戶的眼睛而定位。有利的是，此實施方案可允許用戶有效地瞄準所述步槍而不阻礙用戶的周邊視覺且不使情景意識折衷。
[0010]在一個實施例中，可以相機及顯示器來實施瞄準系統(tǒng)以用于向用戶提供視頻圖像。所述圖像可連續(xù)地流向所述顯示器及/或其它目的地以提供目標場景的動態(tài)成像?？蓪⑺鰣D像與紅點或其它類型的標線(例如，一個或一個以上點、十字瞄準線、菱形、V形圖案、標記或其它適當形狀)一起提供給用戶以輔助所述用戶將步槍或其它適當裝置瞄準。舉例來說，所述瞄準系統(tǒng)可用于提供反射式瞄準器，其中紅點疊加在從相機顯示的圖像上。作為另一實例，所述瞄準系統(tǒng)可用于提供準直器瞄準器(也稱為盲瞄準器或堵塞式瞄準器)，在所述準直器瞄準器中，可選擇性地停用瞄準系統(tǒng)的相機及/或顯示器。因此，紅點可顯示在不透明背景上。
[0011]在一個實施例中，例如，瞄準系統(tǒng)可使用相機及/或處理塊的光學縮放及/或數(shù)字縮放特征(例如，望遠鏡縮放特征)在顯示器上提供縮放圖像。因此，用戶可根據(jù)需要放大目標場景的圖像。通過組合此類縮放能力與反射式瞄準器特征，可代替單獨的紅點瞄準器及縮放瞄準器裝置而使用單個瞄準系統(tǒng)。因此，可減少用戶操作的裝置的數(shù)目。
[0012]在一個實施例中，瞄準系統(tǒng)包含:適于捕獲目標場景的圖像的相機；及投射器，其包括:顯示器，其適于呈現(xiàn)所述圖像；光束組合器，其適于將所述所呈現(xiàn)的圖像傳遞給所述瞄準系統(tǒng)的用戶；及光源，其適于將標線投射到所述光束組合器，其中所述光束組合器適于將所述標線反射到所述用戶。
[0013]在一個實施例中，操作瞄準系統(tǒng)的方法包含:使用相機捕獲目標場景的圖像；在顯示器上選擇性地呈現(xiàn)所述圖像；通過光束組合器將所述所呈現(xiàn)的圖像中的任一者傳遞給所述瞄準系統(tǒng)的用戶；將標線從光源投射到所述光束組合器；及將所述標線從所述光束組合器反射到所述用戶。
[0014]在一個實施例中，瞄準系統(tǒng)包含用于捕獲目標場景的圖像的構件；用于呈現(xiàn)所述圖像的構件；用于將所述所呈現(xiàn)的圖像傳遞給所述瞄準系統(tǒng)的用戶的構件；用于投射標線的構件；及用于將所述標線反射到所述用戶的構件。
[0015]在一個實施例中，瞄準系統(tǒng)包含物鏡光學器件，其適于從場景接收光；棱鏡，其適于從所述物鏡光學器件接收所述場景光以再次倒置所述場景光；光源，其適于將額外光投射到所述棱鏡中以將標線疊加在所述場景光上以供用戶觀察；快門，其適于經調整以允許所述用戶選擇性地將所述瞄準系統(tǒng)用作望遠鏡瞄準器或堵塞式瞄準器；及目鏡，其適于使所述額外光準直以將所述標線及所述場景光提供給所述用戶的眼睛。
[0016]在一個實施例中，操作目苗準系統(tǒng)的方法包含在物鏡光學器件處從場景接收光；通過棱鏡從所述物鏡光學器件傳遞所述場景光以再次倒置所述場景光；將額外光從光源投射到所述棱鏡中以將標線疊加在所述場景光上以供用戶觀察；以目鏡使所述額外光準直以將所述標線及所述場景光提供給所述用戶的眼睛；及調整快門以允許所述用戶選擇性地將所述瞄準系統(tǒng)用作望遠鏡瞄準器或堵塞式瞄準器。
[0017]在一個實施例中，對準瞄準系統(tǒng)的方法包含將第一及第二望遠鏡定位在所述瞄準系統(tǒng)的第一及第二末端上，其中所述第一望遠鏡經定位以觀察所述瞄準系統(tǒng)的物鏡光學器件，其中所述第二望遠鏡經定位以觀察所述瞄準系統(tǒng)的目鏡；將光從所述瞄準系統(tǒng)的光源投射到所述瞄準系統(tǒng)的棱鏡中；將所述光從所述棱鏡傳遞到所述瞄準系統(tǒng)的所述第一及第二末端；對準所述棱鏡的位置直到來自所述第一末端的所述光實質上與所述第一望遠鏡對準；及對準所述瞄準系統(tǒng)的目鏡的位置直到來自所述第二末端的所述光實質上與所述第二望遠鏡對準。
[0018]在一個實施例中，瞄準系統(tǒng)包含:光學系統(tǒng)，其具有光軸且適于從場景接收光；電子顯示器，其適于將圖像提供給所述光學系統(tǒng)；且其中所述光學系統(tǒng)適于沿著所述光軸傳遞所述場景光及所述圖像以將所述圖像疊加在所述場景上以供所述瞄準系統(tǒng)的用戶觀察。
[0019]在一個實施例中，操作瞄準系統(tǒng)的方法包含在具有光軸的光學系統(tǒng)處從場景接收光；將圖像從電子顯示器提供到所述光學系統(tǒng)；及通過所述光學系統(tǒng)且沿著所述光軸傳遞所述場景光及所述圖像以將所述圖案疊加在所述場景上以供所述瞄準系統(tǒng)的用戶觀察。
[0020]有利的是，本文中進一步描述的各種實施例可提供使用及操作瞄準系統(tǒng)方面的靈活性。舉例來說，如特定應用中可能需要，熟悉反射式瞄準器或堵塞式瞄準器的用戶可配置所述瞄準系統(tǒng)以仿真反射式或堵塞式瞄準器的操作。
[0021]本發(fā)明的范圍由權利要求書界定，所述權利要求書以引用的方式并入此部分中。通過考慮一個或一個以上實施例的以下詳細描述，所屬領域的技術人員將獲得對本發(fā)明的實施例的更完整理解并且認識到其額外優(yōu)勢。將參考首先將簡要描述的所附圖表。
【附圖說明】
[0022]圖1A到IC說明根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的包含安裝在步槍上的集成相機的瞄準系統(tǒng)的若干視圖。
[0023]圖2A到2C說明根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的包含安裝在步槍上的投射器及相機的瞄準系統(tǒng)的若干視圖。
[0024]圖3說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的包含安裝在步槍上的具有光束分離立方體的投射器及相機的瞄準系統(tǒng)。
[0025]圖4說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的目標場景。
[0026]圖5A說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用瞄準系統(tǒng)提供反射式瞄準器的圖4的目標場景的縮小視圖。
[0027]圖5B說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用瞄準系統(tǒng)提供反射式瞄準器的圖4的目標場景的放大視圖。
[0028]圖6說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用瞄準系統(tǒng)提供堵塞式瞄準器的圖4的目標場景的視圖。
[0029]圖7A說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖1A到IC的瞄準系統(tǒng)的透視圖。
[0030]圖7B到7C說明展示根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的可用于以實質上平坦的光束組合器實施圖1A到IC的瞄準系統(tǒng)的內部特征的若干視圖。
[0031]圖8A到SB說明展示根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的可用于以實質上拋物形的光束組合器實施圖1A到IC的瞄準系統(tǒng)的內部特征的若干視圖。
[0032]圖SC到8D說明根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的圖8A到SB中展示的平面波發(fā)生器的若干視圖。
[0033]圖9A說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖2A到2C的瞄準系統(tǒng)的投射器的透視圖。
[0034]圖9B到9C說明展示根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的圖2A到2C的瞄準系統(tǒng)的投射器的內部特征的若干視圖。
[0035]圖1OA說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖2A到2C的瞄準系統(tǒng)的相機的透視圖。
[0036]圖1OB到1C說明展示根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的圖2A到2C的瞄準系統(tǒng)的相機的內部特征的若干視圖。
[0037]圖11說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖3的瞄準系統(tǒng)的光束分離立方體及相關聯(lián)組件。
[0038]圖12A到12J說明根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的瞄準系統(tǒng)1200的視圖。
[0039]圖13A說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用瞄準系統(tǒng)提供具有目標場景的圖像、由顯示器提供的額外圖像及由光源提供的標線的望遠鏡瞄準器的圖4的目標場景的視圖。
[0040]圖13B說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用瞄準系統(tǒng)提供具有由顯示器提供的圖像及由光源提供的標線的望遠鏡瞄準器的圖4的目標場景的視圖。
[0041]圖13C說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用瞄準系統(tǒng)提供具有由顯示器提供的圖像及由光源提供的標線的堵塞式瞄準器的圖4的目標場景的視圖。
[0042]圖14說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的可與瞄準系統(tǒng)一起使用的若干組件的框圖。
[0043]圖15說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的經歷對準的瞄準系統(tǒng)的框圖。
[0044]圖16說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于對準瞄準系統(tǒng)的過程。
[0045]通過參考以下詳細描述最佳地理解本發(fā)明的實施例及其優(yōu)勢。應了解，相同的參考數(shù)字用于識別在一個或一個以上圖式中說明的相同元件。
【具體實施方式】
[0046]圖1A到IC說明根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的包含安裝在步槍190上的集成相機的瞄準系統(tǒng)100的若干視圖。當安裝在步槍190上時，瞄準系統(tǒng)100可用作步槍瞄準系統(tǒng)。舉例來說，在一個實施例中，步槍190可為M4突擊步槍，如圖1A到IC中展示。
[0047]在一個實施例中，瞄準系統(tǒng)100可使用導軌夾持安裝裝置197安裝在導軌195 (例如，皮卡汀尼(Picatinny)導軌)上。在一個實施例中，導軌夾持安裝裝置197可實施為標題為“導軌夾持安裝裝置(RAIL CLAMP MOUNT) ”的第7，712，242號美國專利中闡述的導軌夾持安裝裝置，所述專利以引用的方式全部并入本文中。雖然瞄準系統(tǒng)100在圖1A到IC中說明為安裝在步槍190的頂部上，但也預期其它安裝配置。舉例來說，在另一實施例中，瞄準系統(tǒng)100可使用適當安裝裝置及/或導軌結構(例如，標準軍事導軌結構或其它導軌結構)安裝在步槍190的左側或右側上。
[0048]在各種實施例中，瞄準系統(tǒng)100可以集成相機或投射器實施。在此方面，來自目標場景的光可進入瞄準系統(tǒng)100的末端104且可由相機捕獲及/或以其它方式經處理以向瞄準系統(tǒng)100的顯示器提供圖像。所述圖像可在顯示器上呈現(xiàn)(例如，顯示)且從瞄準系統(tǒng)100的末端102朝向用戶105選擇性地投射(例如，在一個實施例中通過對應于當操作瞄準系統(tǒng)100時用戶的眼睛的近似放置的眼睛來說明)。在各種實施例中，此類圖像可為由(例如)瞄準系統(tǒng)100的相機及/或處理塊的光學縮放及/或數(shù)字縮放特征提供的目標場景的縮放圖像。
[0049]瞄準系統(tǒng)100也可朝向用戶105投射紅點或其它類型的標線。舉例來說，在一個實施例中，瞄準系統(tǒng)100可投射紅光以提供疊加在由瞄準系統(tǒng)100顯示的圖像上的紅點。瞄準系統(tǒng)100可經實施使得紅點相對于由瞄準系統(tǒng)100的顯示器提供的圖像的位置可用于將步槍190瞄準。
[0050]有利的是，如用戶105可能需要，瞄準系統(tǒng)100可選擇性地用作反射式瞄準器及/或堵塞式瞄準器。舉例來說，可將呈現(xiàn)在瞄準系統(tǒng)100的顯示器上的圖像與紅點一起朝向用戶105投射以允許瞄準系統(tǒng)100作為反射式瞄準器而起作用。作為另一實例，可在沒有由瞄準系統(tǒng)100的相機捕獲的圖像的情況下朝向用戶105投射紅點以允許瞄準系統(tǒng)100作為堵塞式瞄準器而起作用。
[0051]如圖1A到IC中所展示，用戶105的眼睛可實質上接近步槍190的末端192而定位(例如，接近常規(guī)后瞄準器的典型位置)，而瞄準系統(tǒng)100接近步槍190的末端194而安裝(例如，接近步槍190的槍管196)。此配置允許用戶105在不使用戶的周邊視覺或情景意識折衷的情況下使用瞄準系統(tǒng)100。在此方面，當使用瞄準系統(tǒng)100時，用戶105通過可選擇的目鏡199實質上向下觀察步槍190的槍管196，所述目鏡199可(例如)安裝在導軌191 (例如，皮卡汀尼導軌)上以允許用戶105的眼睛方便地與瞄準系統(tǒng)100的末端102對準而定位。與常規(guī)望遠鏡或常規(guī)瞄準系統(tǒng)相對比，瞄準系統(tǒng)100遠離可選擇的目鏡199而接近步槍190的末端194而安裝。
[0052]因此，當瞄準系統(tǒng)100用于提供反射式瞄準器或堵塞式瞄準器時，瞄準系統(tǒng)100的遠安裝允許用戶105保持情景意識。此外，如果用戶105在操作瞄準系統(tǒng)100時(例如，當將瞄準系統(tǒng)100用作堵塞式瞄準器時，或(若需要)當將瞄準系統(tǒng)100用作反射式瞄準器時)保持兩只眼睛都睜開，那么用戶的眼睛中的一者可接收目標區(qū)域的實質上無遮斷視圖。因此，用戶105更可能察覺周邊事件及/或其它活動。舉例來說，此類事件及/或活動可出現(xiàn)在用戶的周邊視覺中。特定來說，當將瞄準系統(tǒng)100用作反射式瞄準器時，瞄準系統(tǒng)100的遠安裝允許用戶105保持不限于瞄準系統(tǒng)100提供的圖像的視場。
[0053]也如圖1A到IC中展示，一個或一個以上用戶控制裝置198可安裝在步槍190上。舉