CN107941086A

CN107941086A - 玩具枪的观察仪器

Info

Publication number: CN107941086A
Application number: CN201610991391.7A
Authority: CN
Inventors: 布莱德利·S·费雪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2018-04-20
Also published as: US20180104613A1; US10213703B2

Abstract

本发明涉及一种观察仪器。该仪器包括光学模块，其具有用于将从目标反射的可见光传递到观察该目标的用户的眼睛的第一光路；热辐射检测模块，其具有一热辐射检测器，所述热辐射检测器用于检测从被观察目标发出的热辐射由此以生成一个或多个信号；瞄准模块，其具有与该热辐射检测模块电连接的至少一个可见光发射构件；其中该瞄准模块用于从该热辐射检测模块接收生成的一个或多个信号，并响应接收的一个或多个信号，沿着第一光路将可见标记投射到用户眼睛。本发明还涉及一种具有如上文描述的观察仪器的玩具枪。

Description

玩具枪的观察仪器

技术领域

本发明涉及玩具中使用的观察仪器，具体但非排他性地涉及玩具枪中使用的观察仪器。

背景技术

市面上售卖有各种类型的玩具枪。具体来说，玩具枪设计兼有装饰特征和功能特征以便模拟真枪的外观、操作以及用户体验。例如，玩具步枪这样的玩具枪已开发具有模仿望远瞄准器的外观和/或功能。还将多种特征融入到传统玩具枪瞄准装置中以提升用户体验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于玩具枪的观察仪器。

本发明的另一个目的在于提供一种具有创新观察特征的玩具枪，以提升用户体验。

本发明的又一个目的在于在某种程度上缓解或消除与已知玩具枪相关的一个或多个问题，或者至少提供有用的替代。

上文的目的通过主权利要求的特征组合来满足；从属权利要求公开本发明的又一些有利实施例。

本领域技术人员将可以根据下文描述推导出本发明的其他目的。因此，上述目的陈述并非穷举性的，仅用于阐述本发明多个目的中的其中一些。

在第一主要方面中，本发明提供一种观察仪器。该观察仪器包括光学模块，其具有用于将从目标反射的可见光传递到观察该目标的用户的眼睛的第一光路；热辐射检测模块，其具有热辐射检测器，所述热辐射检测器用于检测从被观察目标发出的热辐射由此以生成一个或多个信号；瞄准模块，其具有与所述热辐射检测模块电连接的至少一个可见光发射构件；其中该瞄准模块用于从该热辐射检测模块接收生成的一个或多个信号，并响应该接收的一个或多个信号，沿着该第一光路将可见标记投射到用户眼睛。

在第二主要方面中，本发明提供一种包括根据第一主要方面的观察仪器的玩具枪。

本发明的摘要不一定公开了定义本发明的所有必要特征；本发明可以存在于所公开的这些特征的从属组合中。

附图说明

从下文结合附图对仅通过举例提供的优选实施例的描述中，将显见到本发明的上述和又一些特征，附图中：

图1示出根据本发明实施例的用于观察目标的观察仪器的使用；

图2是图1所示的观察仪器的内部侧视图；

图3示出通过图1的观察仪器可投射到如用户观察到的图像上的两种不同颜色的标线测标的多个不同实施例，其中标线测标在上排为第一颜色，在下排为第二颜色；

图4是图1所示的观察仪器的前视图；

图5是图1所示的观察仪器的后视图；以及

图6示出安装有图1所示的观察仪器的玩具枪的实施例。

具体实施方式

以下对优选实施例的描述仅是举例而非限制实施本发明所需的特征的组合。

本说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引述表示结合该实施例描述的具体特征、结构或特点被包含在本发明的至少一个实施例中。在本说明书中的多个不同位置出现短语“在一个实施例中”不一定全部是指相同的实施例，单独或备选实施例也不会与其他实施例相互排斥。而且，描述多种特征可能被一些实施例呈示以及未被另一些实施例呈示。相似地，描述的多种要求可能对于一些实施例是要求而对于另一些实施例并非要求。

参考图1和2，其中示出根据本发明的观察仪器10的实施例。观察仪器10 可以包含多个不同模块，这些模块包括布置在观察仪器10的壳体12上或被其封装的光学模块20、热辐射检测模块30和瞄准模块40。热辐射检测模块30和瞄准模块40可以经印刷电路板(PCB)34电连接，印刷电路板(PCB)34控制仪器10的电子器件的操作。仪器10可以通过任何适合的电源供电，如壳体12 处提供的电池16。壳体12的底部可以可选地设置底座14，底座14用于将仪器 10安装在基座上，例如通过导轨安装在玩具枪的上部。该PCB可以包括用于执行机器可读指令的处理器和用于存储此类指令的存储器，所述指令用于实施至少一种根据本发明处理热辐射的方法。

更具体地，光学模块20可以包括用于将从目标(A)反射的可见光传递到观察目标(A)的用户的眼睛(B)的第一光路。目标(A)可以是如人类、动物或植物的任何一种生命形态；和/或非活体目标。优选地，光学模块20包括用于将从目标(A)反射的可见光聚焦到布置在第一光路的末端处的目镜24上的透镜22，当然在一些实施例中，聚焦透镜并非必需的。

热辐射检测模块30可以包括热辐射检测器32，热辐射检测器32用于检测从目标(A)发出的热辐射，优选为红外线(IR)热辐射，由此以生成一个或多个输出信号。热辐射检测模块30可以优选地包括至少第一透镜构件36，该第一透镜构件36用于将从目标(A)发出的IR热辐射聚焦到热辐射检测器32。在一个具体实施例中，第一透镜构件36优选为紧凑型透镜，如菲涅耳透镜，其允许相对较大光圈和短焦距来将发出的辐射聚焦在相对有限的空间装置内。将热辐射聚焦至少具有降低热辐射检测器所需的灵敏度并由此能够采用较廉价的检测器的优点。

瞄准模块40可以包括至少一个可见光发射构件42，至少一个可见光发射构件42直接或经处理器与热辐射检测模块30电连接。具体地，瞄准模块40用于从热辐射检测模块30接收生成的一个或多个信号，并响应该接收的信号，沿着光学模块20的第一光路将可见标记投射到用户眼睛(B)。在一个实施例中，可见标记布置成从焦点偏离轴向斜向反射构件38投射，反射构件38例如是但不限于反射镜以及更具体地为凹面反射镜，然后可见标记被反射构件38沿着第一光路反射到用户眼睛(B)。在图2所示的又一个实施例中，反射构件38可以采用透镜的形式来提供，如能够将目标(A)反射的可见光聚焦到目镜24上的光学模块20的透镜22。在此配置中，透镜的后表面22a作为反射镜，如透镜22 的所述后表面22a处采用反射性表面38的形式，从而允许投射的可见标记沿着第一光路反射。反射性后表面22a还可以通过在透镜22的后表面22a处布置反射性薄膜或涂层38的形式来提供，并且，对于入射到透镜22的前表面22b上并沿着第一光路穿过所述透镜22的可见光，所述反射性薄膜不会实质性地降低透镜22的透光质量。

优选地，至少一个可见光发射构件42可以包括一个或多个发光二极管 (LED)，该一个或多个发光二极管(LED)用于以一种或多种颜色发射光，当然任何其他适合的发光装置也可以是适用的，只要能够以足够的对比度和强度以一种或多种颜色生成可见光即可。在一个实施例中，至少一个可见光发射构件42可以设置为响应从热辐射检测模块30接收的一个或多个生成的信号，发射一种或多种颜色的光，例如，红色、绿色和/或蓝色，使得投射的可见标记由此包含红色、绿色和/或蓝色中一种或多种颜色。更优选地，该至少一个可见光发射构件42用于根据从热辐射检测模块30接收的所生成的信号的改变发射光，光的颜色从至少第一颜色变为至少第二颜色，例如从绿色变为红色，然后从红色变为蓝色等，以便在用户从目镜24观察时，投射的可见标记的颜色相应地变化。

可以通过在相应发光二极管(LED)之前布置携带标记的光圈或滤光镜来生成可见标记。具体地，从发光二极管(LED)发射的光束可以穿过光圈或滤光镜，并投射为具有多种设计、图案或形状的可见标记。此类可见标记可以用作通过仪器10的光学模块20观察时瞄准目标(A)的标线。例如，可见标记可以包括不同颜色的一个或多个细线、圆圈、箭头或点，例如，以图3上排所示的第一颜色以及图3下排所示的第二颜色，使得标记能够用于指示所观察的目标对象的位置，同时基于从热辐射检测模块30接收的辐射信号来表示所观察的目标对象的热IR信息。

图4和图5分别示出观察仪器10的壳体12的前视图和后视图。具体地，壳体12的前侧可以设有光学模块20的第一入口25，其布置在第一光路以用于接收从目标(A)反射的可见光。前侧还可以设有热辐射检测模块30的第二入口35，其用于接收从目标(A)发出的热辐射。观察光圈18和/或如主开关17 的一个或多个控制按钮还可以设在壳体12的后侧。

优选地，仪器10还可以包括传感器15，如光传感器和/或温度传感器，其布置在壳体12的外部以用于检测环境光和/或温度条件。传感器15可以包括例如布置在壳体12的前侧且与热辐射检测器32电连接的光敏电阻器15。光传感器15能够基于环境光条件生成信号，并且使得所生成的信号能够被一个或多个控制器，例如PCB 34的处理器利用来控制热辐射检测器32的操作，例如，在检测到光强度超过某个预定阈值时禁用或关闭热辐射检测器32。

参考图6，其中示出仪器10的一个示范性应用，其中图示玩具枪100安装有观察仪器10。在此实施例中，仪器10可以可脱离和/或可拆卸地通过例如导轨102安装在玩具枪100上。为了使用玩具枪100开始射击和/或瞄准游戏，用户可以首先打开仪器10后侧的主开关17以使传感器15能够检测环境光强度和 /或温度，从而建立基准环境条件。例如，在典型的室内照明条件下，传感器15 将启用热辐射检测器32，以检测经第二入口35接收到的任何IR热辐射，并允许仪器10进入待机工作模式。在一个实施例中，可见光发射构件42的发光二极管可以设置成以第一颜色，如绿色发射光，以便在待机条件下投射用户可见的绿色标记。用户观察时，绿色标记将呈现为重叠于背景景象的绿色标线。在一个实施例中，绿色光还可以设置成断续地闪光以提供绿色标记在被观察的图像上的闪烁效果，从而指示仪器10的待机条件。

当仪器10引导指向目标(A₁)从而使得目标(A₁)能够被观察到且被用户作为目标对象瞄准，且来自目标(A₁)的IR热辐射被检测到高于预定热辐射阈值(T_ref)时，热辐射检测器32将生成信号，从而触发发光构件42以不同的颜色，例如红色，连续发射光。然后将生成红色常亮标线，并投射到在用户从目镜24观察到的目标(A₁)的图像上。红色标线说明正在观察的目标(A₁)可能包括活体目标，如人类和/或动物。

但是，当仪器10引导面向另一个目标(A₂)，且来自目标(A₂)的IR热辐射被检测到处于或低于预定热辐射阈值(T_ref)时，热辐射检测器32将生成不同的信号，从而触发发光构件42以发射连续的绿色光。然后将绿色常亮标线投射到在用户观察到的目标(A₂)的图像上。绿色标线说明正在观察的目标(A₂) 可能包括非活体目标。

一旦玩具枪100和/或仪器10设置成从活体目标(A₁)转向到非活体目标(A₂) 或背景目标时，则检测的IR热辐射下降将触发发光构件42的LED将发射光的颜色从红色变为绿色，或反之。由此，用户从目镜24观察到的标线的颜色变化说明了观察的目标对象的热成像信息变化。这类似于传统的热成像摄像头的效果，这些摄像头检测目标的IR辐射，然后使用屏幕基于目标的温度等生理条件来显示计算机生成的热成像图像。

在一个实施例中，如果热辐射检测器32在设定的时间段(例如持续超过5 分钟)内无法检测到IR热辐射的任何变化，则这可以说明用户未使用玩具枪100 和/或仪器10，并在一段时间内处于保持空闲。一旦检测到仪器10的这种“空闲”，则与热辐射检测器32连接的PCB 34可用于自动关闭电源，以此省电，并延长如发光二极管的电子器件的使用寿命。用户可以使用壳体12处提供的主电源开关17或复位按钮来恢复仪器10的操作。

如果仪器10暴露于过量水平的阳光下，则传感器15将向PCB 34生成又一个信号以临时禁用热辐射检测器32。当如传感器15检测到的过量阳光终止时，例如，当玩具枪100移到室内环境时，可以恢复检测器32的操作。备选地，传感器15检测到过量阳光可以触发发光构件42发射不同的第三颜色的光，如蓝色光，由此向用户指示异常工作条件。这两个机制都有益于避免热辐射特征的检测误报，例如，错误地提示观察仪器瞄准活体物，而非强光照射下的无生命目标。

根据本发明提供的观察仪器的优势在于它提供相对简单且成本低廉的技术方案来模拟红外线热辐射检测或成像仪的效果。具体地，该观察仪器可安装在玩具枪上以模仿例如步枪的望远瞄准器的效果，同时允许检测被观察的目标发出的红外线热辐射。基于所检测到的红外线信号，然后观察仪器用于响应检测到的红外线热辐射中的变化以不同颜色显示标线。所显示的标线中的颜色变化由此指示被观察的目标的红外线热成像信息，例如，它是活体目标还是非活体目标，从而显著地增强玩具枪的用户体验。

本文描述说明了本发明的原理。因此，应当理解地是，本领域技术人员将能够设想实施本发明原理的多种装置，尽管本文未显性地描述或示出，这些装置应包含在本发明的精神和范围内。

而且，本文中引述本文披露的本发明的原理、方面和实施例的所有陈述及其具体示例应涵盖其结构和功能上的等效物。此外，此类等效物应包含目前已知的等效物以及将来开发的等效物，即，执行相同功能而不考虑结构所开发的任何元件。

虽然附图和前文描述中详细地图示和描述了本发明，但是这些描述应视为说明性的而非特征上的限制。应当理解，本文仅示出和描述了示范性的实施例，并未以任何方式来限制本发明的范围。可以认识到的是，本文描述的任一特征均可与任何实施例结合使用。这些说明性实施例并非彼此排斥或并不排斥本文未引述的其他实施例。相应地，本发明还提供包括上文描述的一个或多个说明性实施例的组合的实施例。在不违背本发明精神和范围的前提下，可以对本文阐述的发明进行修改和改变，因此，仅所附权利要求中说明的限制方适用。

在本发明的权利要求中，表示为用于执行指定功能的部件的任何元件应涵盖执行该功能的任何方式。所述权利要求界定的本发明基于这样一个事实：多种引述的部件所提供的功能是以这些权利要求所要求的方式进行组合和一起提供的。因此，认为能够提供这些功能的任何部件与本文示出的那些部件是等效的。

在所附权利要求和本发明的前文描述中，上下文由于表达语言或必要暗示的原因而另作要求的情况除外，词汇“包括”或如“包含”或“包括”的变体是在包含性意义上来使用的，即指定本发明的多种实施例中存在所陈述的特征，但是不排斥存在或附加有又一些特征。

应理解地是，如果本文引用任何现有技术，此类现有技术不意味认同该现有技术构成了本领域公知常识的一部分。

Claims

1.一种观察仪器，其包括：

光学模块，所述光学模块具有用于将从目标反射的可见光传递到观察所述目标的用户的眼睛的第一光路；

热辐射检测模块，所述热辐射检测模块具有热辐射检测器，所述热辐射检测器用于检测从被观察目标发出的热辐射由此以生成一个或多个信号；

瞄准模块，所述瞄准模块具有与所述热辐射检测模块电连接的至少一个可见光发射构件；

其中所述瞄准模块用于从所述热辐射检测模块接收生成的一个或多个信号，并响应所述接收的一个或多个信号，沿着所述第一光路将可见标记投射到用户眼睛。

2.如权利要求1所述的观察仪器，其中所述瞄准模块的所述至少一个可见光发射构件用于响应从所述热辐射检测模块接收的所述一个或多个生成的信号，发射一种或多种颜色的光，使得投射的可见标记包含所述一种或多种颜色。

3.如权利要求2所述的观察仪器，其中所述瞄准模块的所述至少一个可见光发射构件用于响应从所述热辐射检测模块接收的所述生成的信号的改变，发射光且颜色从至少第一颜色变成至少第二颜色，使得投射的可见标记颜色从所述第一颜色变成所述至少第二颜色。

4.如权利要求1所述的观察仪器，其中所述热辐射检测模块包括至少第一透镜构件，所述至少第一透镜构件用于将从所述被观察的目标发出的所述热辐射聚焦到所述热辐射检测器。

5.如权利要求4所述的观察仪器，其中所述第一透镜构件包括菲涅耳透镜。

6.如权利要求1所述的观察仪器，其中所述热辐射检测器检测正从所述被观察的目标发出的红外线热辐射。

7.如权利要求2所述的观察仪器，其中所述至少一个可见光发射构件包括一个或多个发光二极管，所述一个或多个发光二极管用于发射一种或多种颜色的光。

8.如权利要求1所述的观察仪器，其中所述光学模块包括透镜，所述透镜用于将从所述目标反射的可见光聚焦到布置在所述第一光路的末端处的目镜上。

9.如权利要求1所述的观察仪器，其中所述瞄准模块包括反射构件，所述反射构件用于沿着所述第一光路将投射的可见标记反射到用户的眼睛。

10.如权利要求8所述的观察仪器，其中所述透镜的后表面布置成沿着所述第一光路将所述投射的可见标记反射到用户的眼睛。

11.如权利要求10所述的观察仪器，其中所述透镜的所述后表面设有反射性薄膜，且对于入射到所述透镜的前表面上并沿着所述第一光路穿过所述透镜的可见光，所述反射性薄膜不会实质性地降低透镜的透光质量。

12.如权利要求1所述的观察仪器，还包括光传感器，所述光传感器布置在所述仪器的外部以用于检测环境光强度，所述光传感器用于与所述热辐射检测器电连接。

13.如权利要求12所述的观察仪器，其中来自所述环境光传感器的信号被控制器利用来控制所述热辐射检测器的操作。

14.如权利要求1所述的观察仪器，还包括位于所述光学模块处的第一入口，所述第一入口布置在所述第一光路用于接收从所述目标反射的可见光。

15.如权利要求1所述的观察仪器，还包括位于所述热辐射检测模块的第二入口，所述第二入口用于接收从所述目标发出的热辐射。

16.如权利要求1所述的观察仪器，还包括用于将所述仪器安装在基座的底座。

17.一种包括如上述权利要求中任一项所述的观察仪器的玩具枪。

18.如权利要求17所述的玩具枪，其中所述观察仪器可释放地安装在所述玩具枪上。