CN105806155A - 测距隐匿标示装置及具有该装置的警用枪械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测距隐匿标示装置，先通过距离测量单元计算与目标物的距离，获取一距离信息；再经处理单元依距离信息计算出一组调制数据；当同调光源的准直同调光束通过扩束单元扩大为截面较大的同调扩大光束，并入射至调制单元的可调阵列微结构时，可调阵列微结构依调制数据进行调整，使同调扩大光束依序具有一个长距离的破坏性干涉段及一个短距离的建设性干涉段；且破坏性干涉段的长度趋近并小于与目标物的距离，因此建设性干涉段便启始于接近目标物处；而破坏性干涉段的能量不到准直同调光束能量的十分之一，故而形成肉眼无法捕捉的光束。

Description

测距隐匿标示装置及具有该装置的警用枪械

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种测距隐匿标示装置及具有该装置的警用枪械。

背景技术

激光(Laser：LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation)具备有单色性佳、光发散角度小(大约10^-3rad)且能量集中等特点。自从1960年第一个激光被激发出来后，激光在各个领域的应用日趋广泛，不论在加工、医疗、国防、测量、印刷、研究或者娱乐等各方面，都能见到激光被予以应用的实例。其中，最为常见的水舞灯光表演，便是将激光应用扩大的实例，通过洒水设备不间断地于表演区域向四周喷洒水滴，众多的水滴随着重力下坠时，会在空中短暂地形成一个水幕，此时将由电子设备控制的激光发生器往前述水幕投射，让原本准直的激光照射至空气中的小水滴，朝向四面八方漫反射，观赏者因而可以看到在水幕上所呈现出绚丽且多变的图案，提供更丰富多元的观赏体验。

另一方面，由于激光的准直性极佳，且能量高度集中，因此在进行标示或瞄准方面，也可以在演讲时被作为指示器(Pointer)，或被警用枪械作为标示器，电影中常出现警察突袭歹徒，或远距离瞄准时，手上的枪械搭配激光瞄准仪而标定射击位置，被瞄准处则出现激光红点。另如申请人所提出的另一申请案，在宴会场合，亦可采用激光与萤光灯泡结合，以激光指向萤光灯泡，进而无线点亮萤光灯泡照明，营造环境气氛。

但进一步讨论，由于激光在行进过程中会保持能量集中以及准直性，因此在行进过程中一旦遇到烟雾、水气等介质弥漫，都会使得激光四散而暴露光线行进路线；途中遇到有人或其他物件遮蔽时，也会直接显示一个照射圆点。这样的情况在演讲场合并不构成问题，最多只是投射至屏幕上的光点变弱或被遮蔽，但是，一旦发生在例如上述庭院或宴会中，激光光线的暴露，往往会引来不必要的注意，于是会有人试图遮蔽光路、以镜面将激光反射至其他途径、甚至有人会尝试直接用眼睛观看，基于激光的能量集中特性，这样的举动非常可能导致眼睛受到严重伤害。

另如，当警察受命攻坚一个绑匪的据点，以营救受胁持的人质时，警方的狙击手或射手从远处悄然瞄准尚不知觉的歹徒，待攻坚开始便先发制人或等候发生冲突时提供火力支援，降低攻坚入内人员伤亡的机率。然而这种盘算却非常可能因歹徒吸烟、或者地上扬起沙尘等情形，而使激光瞄准路线曝光，导致极端不利的后果，甚至使攻坚行动毁于一旦。

发明内容

因此，本发明试图提供一种测距隐匿标示装置，能够预先度量计算出需投射的距离，并依照此距离对激光本身进行调制，使在激光行进路线上大部分的激光投射段的整束激光都处于因彼此破坏性干涉而消失或趋近消失的状态，只有在非常接近投射的目标物时，激光才会因彼此建设性干涉而重现；最终将肉眼可见的激光光点投射至目标物上。其中，由于行进中大多处于破坏性干涉的情况，即使遭遇烟雾、水气、灰尘，也不会让激光光束轻易暴露，而一般阻拦物也只会遮断激光的行进，却不会让人半路发现激光光束的存在，更不会因为被照射至眼睛而失明；从而大幅提高激光光束行进中的隐密性。

本发明之一目的在于提供一种测距隐匿标示装置，可计算与目标物的距离进而形成对应距离的破坏性干涉段，据此隐匿所发出的同调光束。

本发明另一目的在于提供一种具有测距隐匿标示装置的警用枪械，降低使用者瞄准目标物时，因空气微粒密度大增而被发现的可能性。

为达上述目的，本发明提供一种测距隐匿标示装置，用以隐匿瞄准一目标物，该测距隐匿标示装置包括：一距离测量单元，用以计算与上述目标物的距离，并提供一距离信息；一处理单元，用以接收上述距离信息，并依照上述距离信息计算出一组调制数据；一同调光源，用以射出一束准直同调光束，该准直同调光束具有一预定出口能量；一扩束单元，用以将上述准直同调光束扩大为一个截面较大的同调扩大光束；一调制单元，具有一组可调阵列微结构，用以依照上述调制数据调整，使得上述同调扩大光束依序具有一个长距离的破坏性干涉段及一个短距离的建设性干涉段；其中长距离的该破坏性干涉段的长度对应并小于上述与上述目标物的距离，以使得短距离的该建设性干涉段启始于接近上述目标物处；以及该破坏性干涉段使得每一距离位置处建设性干涉的能量小于上述出口能量的十分之一。

将上述测距隐匿标示装置配备到警用枪械上，即成为一种具有测距隐匿标示装置的警用枪械，用以隐匿瞄准一目标物以标示警用枪械的瞄准射击位置，该警用枪械包括：一枪械本体，具有一个沿该枪械本体延伸的射击瞄准线；一测距隐匿标示装置，装设至该枪械本体上，该测距隐匿标示装置包括：一距离测量单元，用以计算与上述目标物的距离，并提供一距离信息；一处理单元，用以接收上述距离信息，并依照上述距离信息计算出一组调制数据；一同调光源，用以射出一束准直同调光束，该准直同调光束具有一预定出口能量；一扩束单元，用以将上述准直同调光束扩大为一个截面较大的同调扩大光束；一调制单元，具有一组可调阵列微结构，用以依照上述调制数据调整，使得上述同调扩大光束依序具有一个长距离的破坏性干涉段及一个短距离的建设性干涉段；其中长距离的该破坏性干涉段的长度对应并小于上述与上述目标物的距离，以使得短距离的该建设性干涉段启始于接近上述目标物处，且该破坏性干涉段与该建设性干涉段平行并趋近该射击瞄准线；以及该破坏性干涉段使得每一距离位置处建设性干涉的能量小于上述出口能量的十分之一。

因此，本发明所揭露的一种测距隐匿标示装置及具有该装置的警用枪械，通过距离测量单元测量与目标物的距离，调制单元的可调阵列微结构同调扩大光束干涉形成一段破坏性干涉段，并依据此距离测量结果，决定破坏性干涉段的长度，最终在抵达目标物之前才形成建设性干涉段，以便同调光束呈像于目标物上。故本发明能够提供隐匿的标示，当装设于警用枪械上或庭园宴会使用时，可大幅降低因空气中各种微粒的漫反射，暴露出标示光束或激发光束的可能性。

附图说明

图1为本发明测距隐匿标示装置的结构图，从中可见各主要结构之间的连结关系与运作情况；

图2为本发明测距隐匿标示装置的示意图，主要表示调制单元配合距离测量单元干涉出长距离的破坏性干涉段，并在临近目标物时才干涉建设性干涉段，以肉眼可见的光点投射至目标物身上；

图3为本发明测距隐匿标示装置的示意图，描述同调光源的准直同调光束转变为破坏性干涉段的相关结构与过程；

图4为本发明测距隐匿标示装置的示意图，接续图3光转变的过程，对可调阵列微结构进行特写，并描述从可调阵列微结构中穿透而出的破坏性干涉段与建设性干涉段；

图5为本发明具测距隐匿标示装置的警用枪械的侧视图，从中可见本发明测距隐匿标示装置结合至枪械本体上，使破坏性干涉段与建设性干涉段对应至枪械本体延伸而出的射击瞄准线。

附图标记说明：

1、1'…测距隐匿标示装置11…距离测量单元

111…距离信息13…处理单元

131…调制数据15…同调光源

151…准直同调光束17…扩束单元

171…同调扩大光束19…调制单元

191…可调阵列微结构192、192'…破坏性干涉段

193、193'…建设性干涉段3'…枪械本体

31'…射击瞄准线5…目标物。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中，将可清楚呈现；此外，在各实施例中，相同的元件将以相似的标记表示。

本发明的测距隐匿标示装置如图1～4所示，通过本案技术可将同调光源15所激发出的准直同调光束151如激光等进行干涉，使其部分隐匿。具体的使用方式是先利用距离测量单元11测量目标物5与测距隐匿标示装置1彼此间的距离，并取得一个距离信息111。距离测量单元11将距离信息111传输给与其信号连接的处理单元13，处理单元13据此计算出一组调制数据131并指令一个配合同调光源15设置的调制单元19进行可调阵列微结构191的调整。

来自同调光源15的准直同调光束151会先经过一个扩束单元17，使准直同调光束151扩大为一个光束截面较原始激光光束稍大的同调扩大光束171，最终以同调扩大光束171入射至上述的可调阵列微结构191。请一并参考图2、3，其中调制单元19在本例中为一片硅基液晶(LiquidCrystalonSilicon)，由于硅基液晶上具有众多晶胞(Cell)，可通过施加不同电压给各晶胞而改变其液晶分子的排列，并造成各晶胞位置的光程差异，使得同调扩大光束171会因为照在每一个不同的晶胞位置的不同，而产生相位先后差别。

需注意的是可调阵列微结构并非如图2所示具有凹凸的结构，只是为方便表述硅基液晶通过电压改变液晶分子排列后，具有可改变光程的效果，实际的硅基液晶并不会产生高低凹凸的结构变化。

通过上述距离测量，并且由处理单元13计算出调制数据131，以指令改变可调阵列微结构191中的各晶胞电压，使入射的同调扩大光束171经过可调阵列微结构191的调制后，先成为一段长距离的破坏性干涉段192，即使光束中的多数光子仍然具有相同频率和大致相同的行进方向，但由于彼此相位差异，使得此段落中各光子多半相互干扰、抵销，导致破坏性干涉段192中的光束难以被观察，本例中，最初同调光源15出口处的出光功率约1.5万「流明」(下称Lm)，而破坏性干涉段192中的光功率甚至不到出口能量的十分之一(1500Lm以下)，也因此肉眼将难以轻易辨识出破坏性干涉段192的光束。

请一并参考图2所示，可调阵列微结构191重组后所形成的破坏性干涉段192的距离长度恰好趋近(对应且稍小于)本发明测距隐匿标示装置1与目标物5的距离，因此一旦光束临近目标物5，此处光子之间互相建设性干涉的机率大幅提升，逐渐由破坏性干涉段192转变为一段短距离的建设性干涉段193，在本例中，是以即将抵达标的物前方5公分处作为建设性干涉段193的起点。相较之下，建设性干涉段193中彼此呈建设性干涉的情况更明显，可将光的功率维持在出口能量的三至四成以上，在本例中就是4500～6000Lm以上；故能聚集成肉眼可清晰捕捉的建设性干涉段193，并以此状态投射至目标物5上，形成一个肉眼可见的光学投射标示。

上述的距离测量单元可以采用超声波传感单元或红外线传感单元进行距离测量，不但可以精确掌握距离，且都是人类五官无法掌握的能量波动。据此结构，本案的测距隐匿标示装置能够从远处进行光学标示的同时，将光束行经的路径隐匿，就算途中碰上空气微粒也不会暴露出肉眼可辨识的光束，据此达到远距隐匿标示的效果。

将上一例的测距隐匿标示装置加装至军用或警用的枪械上，辅助使用者进行枪械射击前的瞄准，即为本例具测距隐匿标示装置的警用枪械。如图5所示，在一个枪械本体3’上装设有测距隐匿标示装置1’，从测距隐匿标示装置1’射出的破坏性干涉段192’与连接破坏性干涉段192’的建设性干涉段193’平行并趋近枪械本体3’延伸而出的射击瞄准线31’。因此枪械的使用者如警察，在瞄准时可通过投射至目标物上的建设性干涉段193’来预测弹道落点的可能范围，最终射击出的子弹也会十分趋近建设性干涉段193’的投射位置。

通过此结构的实施，使用本例的枪械瞄准任务目标时，就算目标所在的场合存在大量水气、烟雾或空气微粒，仍可顺利将光学标示隐密的投射至目标上，待攻击命令下达便可达到突袭或火力压制的奇效。因此本发明的结构功能会大幅降低射手暴露的可能性，提升任务的成功率、队员或人质等我方人员的生存率，提升警方突袭的能力，为社会总体的治安做出一点贡献。若在宴会或庭园场合，也可以在激光光照过程中保持隐匿，不会导致无谓的好奇干扰或让无辜者受伤。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，凡依据本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种测距隐匿标示装置，用以隐匿瞄准一目标物，该测距隐匿标示装置包括：

一距离测量单元，用以计算与上述目标物的距离，并提供一距离信息；

一处理单元，用以接收上述距离信息，并依照上述距离信息计算出一组调制数据；

一同调光源，用以射出一束准直同调光束，该准直同调光束具有一预定出口能量；

一扩束单元，用以将上述准直同调光束扩大为一个截面较大的同调扩大光束；

一调制单元，具有一组可调阵列微结构，用以依照上述调制数据调整，使得上述同调扩大光束依序具有一个长距离的破坏性干涉段及一个短距离的建设性干涉段；其中长距离的该破坏性干涉段的长度对应并小于上述与上述目标物的距离，以使得短距离的该建设性干涉段启始于接近上述目标物处；以及该破坏性干涉段使得每一距离位置处建设性干涉的能量小于上述出口能量的十分之一。

2.如权利要求1所述的测距隐匿标示装置，其特征在于，该调制单元为一片硅基液晶。

3.如权利要求1或2所述的测距隐匿标示装置，其特征在于，该同调光源为一束激光。

4.如权利要求1所述的测距隐匿标示装置，其特征在于，该距离测量单元为—超声波传感单元。

5.如权利要求1所述的测距隐匿标示装置，其特征在于，该距离测量单元为—红外线传感单元。

6.一种具有测距隐匿标示装置的警用枪械，用以隐匿瞄准一目标物以标示警用枪械的瞄准射击位置，该警用枪械包括：

一枪械本体，具有一个沿该枪械本体延伸的射击瞄准线；

一测距隐匿标示装置，装设至该枪械本体上，该测距隐匿标示装置包括：

一距离测量单元，用以计算与上述目标物的距离，并提供一距离信息；

一处理单元，用以接收上述距离信息，并依照上述距离信息计算出一组调制数据；

一同调光源，用以射出一束准直同调光束，该准直同调光束系具有一预定出口能量；

一扩束单元，用以将上述准直同调光束扩大为一个截面较大的同调扩大光束；

一调制单元，具有一组可调阵列微结构，用以依照上述调制数据调整，使得上述同调扩大光束依序具有一个长距离的破坏性干涉段及一个短距离的建设性干涉段；其中长距离的该破坏性干涉段的长度对应并小于上述与上述目标物的距离，以使得短距离的该建设性干涉段启始于接近上述目标物处，且该破坏性干涉段与该建设性干涉段平行并趋近该射击瞄准线；以及该破坏性干涉段使得每一距离位置处建设性干涉的能量小于上述出口能量的十分之一。

7.如权利要求6所述的具有测距隐匿标示装置的警用枪械，其特征在于，该调制单元为一片硅基液晶。

8.如权利要求6所述的具有测距隐匿标示装置的警用枪械，其特征在于，该同调光源为一束激光。