JP2017508946A - ドットサイト装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、2013年12月13日に出願した韓国特許出願番号第10−2013−0155453号及び2014年12月9日に出願した米国特許出願番号第14/565,188号に対する優先権を主張し、その全ての内容は参考文献として本特許出願に組み込まれる。
図1に図示したように、ドットサイト照準装置(1)は、ドットレチクル発生部(5)と、反射鏡(7)と、固定グリル(11)とを含んで構成される。ドットレチクル発生部(5)は、LEDのような発光素子と、この発光素子の前方に位置するドットレチクル形状の投光部を有するマスクとで構成される。反射鏡(7)は、ドットレチクル発生部から照射される光を使用者に向けて反射させ、目標物から供給される入射光を透過させるように鏡筒の目標物に向かう先端部の内側に固定される。固定グリル(11)は、ドットサイト照準装置(1)を小銃に固定するように構成される。
このような従来のドットサイト照準装置(1)は、使用者が照準目標物に反射鏡(7)を通じて反射されたドットレチクルの虚像であるドット(dot)を一致させることにより照準がなされる。
図1のように従来のドットサイトは、ドットレチクル発生部(5)を鏡筒の端に配置して鏡筒を通じて見える目標物に対するユーザの視野が妨害されないようにしている。
従って、図2Bのように鏡筒(10)の光軸(C1)と反射鏡(7)の光軸(C2)を並ぶように(または一致するように)配置した構造は、図2Aのように鏡筒(10)の光軸(C1)と反射鏡(7)の光軸(C2)とが一定の角(A1)に傾いて配置された構造に比べて、視差の発生量が遥かに少ないため、図2Bの配置構造は、図2Aに比べてドットレチクル発生部(5)と反射鏡(7)との間の距離をより短くすることができるので、ドットサイト装備の小型化が可能になる。
また、反射鏡(7)は、ドットレチクル発生部の波長帯域の光線を反射するようにコーティングされている。このようなコーティングは、反射鏡(7)の外側から入射する外部光線の中でもドットレチクル発生部(5)の波長帯域の光線を反射するようになり、このような反射光は、周辺の他の物体の反射光に比べて顕著であるため、使用者の位置が相手に気付かれ易い問題点がある。例えば、ドットレチクル発生部(5)の光源として650nm(赤色)のLEDを使用すると、反射鏡外側の面に入射する外部光のうち650nmの波長帯域を有する赤色の光線が反射され、反射鏡(7)全体が赤色に近い色に見えるようになり、相手に気付かれ易いため、使用者の位置が容易に発覚する恐れがある。
従って、本開示の目的は、このような従来の問題点を解決するためのものであって、視差を減少または最小化することができるドットサイト装置を提供することにある。
本開示の他の目的は、ドットレチクル発生部から照射されたドットレチクルビームが目標物に向けて反射されることを減少または防止することができるドットサイト装置を提供することにある。
また、ドットレチクル発生部から出射されたドットレチクルビームが目標物に向けて反射されることを減少または防止することができるドットサイト装置を提供することができる。
参照を容易にするため、特に言及しない限り、“上部”は一般的な使用条件下で空に向かう側(例えば、ドットサイト装置を銃器類に取り付けた時、銃から遠い側)をいい、“下部”は一般的な使用時、大地に向かう側(例えば、ドットサイト装置を銃器類に取り付けた時、銃に近い側)をいう。従って、銃に固定するための固定グリルや取り付け部を有するドットサイト装置は、一般的にドットサイト装置の下部側に固定グリルや取り付け部を有していることになる。しかし、側面取り付け配置のような他の構成も可能であることは言うまでもない。
図3は、本開示の第1実施例に係るドットサイト装置を示す概略図である。
図3を参照すると、ドットサイト装置は、銃器類の上側で銃身と並んで配置される鏡筒(110)と、鏡筒(110)の内周面の一側(図3では鏡筒(110)の上部側)に配置されるドットレチクル発生部(120)と、鏡筒(110)の内周面のうちドットレチクル発生部(120)の向い側に配置され、ドットレチクル発生部(120)から照射されるドットレチクルビームを反射させる反射鏡(130)と、ドットレチクル発生部(120)と反射鏡(130)との間の光経路に配置され、ドットレチクル発生部(120)から供給されるドットレチクルの光を反射鏡(130)方向に透過させて反射鏡(130)からビームスプリッタ(140)に向けて再反射されて入射するドットレチクルの光を反射させるコーティング面を有する傾斜面(141)が形成されたビームスプリッタ(140)と、ドットレチクル発生部(120)とビームスプリッタ(140)との間に配置される第1偏光部(151)と、ビームスプリッタ(140)と目標物との間の鏡筒(110)の内部空間に配置される第2偏光部(152)とを含んで構成される。
反射鏡(130)は、光軸がドットレチクル発生部(120)の光軸と同一線上に位置するように鏡筒(110)の内周面のうちドットレチクル発生部(120)の向い側に配置される。反射鏡(130)で反射されるドットレチクルビームは、使用者に虚像として提供される。例えば、本実施例では、単一反射面を有するマイナス屈折力の凹平レンズが適用されたものとして例を挙げて説明する。
第1偏光部(151)は、ドットレチクル発生部(120)とビームスプリッタ(140)との間に配置され、第2偏光部(152)は、ビームスプリッタ(140)と目標物との間の鏡筒(110)の内部空間に配置される。この時、第1偏光部(151)及び第2偏光部(152)は、偏光方向が互いに直交する線偏光子(linear polarizers)または偏光の回転方向が互いに逆である回転偏光子から構成される。
図3に図示したように、ドットレチクル発生部(120)から照射されるドットレチクルビームは、ドットレチクル発生部(120)の前方に配置されたビームスプリッタ(140)の傾斜面(141)の反射率に応じて反射及び透過される。傾斜面(141)を透過したドットレチクルビームは、ドットレチクル発生部(120)の向い側に配置された反射鏡(130)で反射されて逆方向へ進行するようになり、ビームスプリッタ(140)の傾斜面(141)で反射されて使用者の目に入射する。
一方、傾斜面(141)で目標物に向けて反射される反射光は、第1偏光部(151)を通過した状態であるため、第1偏光部(151)の偏光方向と直交したり反対方向に設定されてビームスプリッタ(140)と目標物との間に配置された第2偏光部(152)を通過することができなくなる。従って、傾斜面(141)から目標物に向けて反射される反射光により前方の相手に使用者の位置が露出される恐れがない。
即ち、反射鏡(130)の光軸が鏡筒(110)の光軸と並んで配置されたような効果を得ることができるため、反射鏡(130)における視差を減少または最小化することができる。特に、使用者と目標物との間の光経路上から反射鏡を取り外すことにより、従来のように目標物から供給される入射光が反射鏡を透過することによる光量の損失を防止することができ、反射鏡による色感の損傷を防止することができる。また、第1偏光部(151)及び第2偏光部(152)を配置することにより、反射鏡(130)の外側の面における反射により、使用者の位置が相手に露出されることを防止することができる。
また、鏡筒(110)の全長を短く設計することができるため、装置の小型化及び軽量化を図ることができるという利点がある。
一方、本実施例では、反射鏡(130)が単一反射面を有する凹単レンズ(singlet)であるものとして例を挙げて説明したが、図5A乃至図5Dのように様々な形態に構成することも可能である。即ち、図5Aのように凹面からなり、ドットレチクルビームが入射する凹状の第1面(131a)と凹状の第2面(132a)のいずれか一つに反射コーティングされたダブレット(doublet)レンズで反射鏡(130a)を構成し得る。また、図5Bのようにドットレチクルビームが入射する凹状の第1面(131b)と凸状の第2面(132b)のいずれかに反射コーティングされたシングレット(singlet)レンズで反射鏡(130b)を構成し得る。また、図5Cのようにドットレチクルビームが入射する第1面(131c)が平面であり、第2面(132c)が凸面であるシングレット(singlet)レンズで反射鏡(130c)を構成し得る。また、図5Dのようにドットレチクルビームが入射する第1面(131d)が平面であり、第2面(132d)または第3面(133d)には反射コーティングされたダブレット(doublet)で反射鏡(130d)を構成し得る。なお、図5C及び5Dのようにドットレチクルビームが入射する第1面(131c、131d)が平面である場合、反射鏡(130c、130d)の第1面(131c、131d)とビームスプリッタ(140)の対向する面を例えばバルサム貼合してビームスプリッタ(140)と一体に構成することも可能である。
図6は本開示の第2実施例に係るビームスプリッタを備えたドットサイト装置の概略構成図である。
図6で図示するような本開示の第2実施例に係るビームスプリッタを備えたドットサイト装置は、ビームスプリッタ(140´)が偏光ビーム分離プリズム(Polarization beam splitting(PBS)prism)から構成され、ビームスプリッタ(140´)と反射鏡(130)との間にλ/4波長板(λ/4plate(Quater wave plate))で構成された第3偏光部(153)が配置され、目標物と対面するビームスプリッタ(140´)の前方に直線偏光子(linear polarizers)で構成された第2偏光部(152)が配置される点で、第1実施例と差がある。
傾斜面(141)のコーティング面は、S波成分の一部(例えば、60%)のみを反射し、残りの一部(例えば、40%)を透過させて、P波成分は100%透過するように設定して、S波成分及びP波成分を合わせて全体透過光量を50%以上(例えば、70%)となるようにすることもできる。
図6で図示するように、ドットレチクル発生部(120)から照射されるドットレチクルビームは、ビームスプリッタ(140´)の傾斜面(141´)に向けて供給され、ビームスプリッタ(140´)の傾斜面(141´)は、S波成分を反射し、P波成分を透過するように設定されているため、傾斜面(141´)に向けて供給されるドットレチクルビームのうちP波成分は、傾斜面(141´)を通過してドットレチクル発生部(120)の向い側の反射鏡(130)に向けて透過され、S波成分は傾斜面(141´)によって目標物に向けて反射される。
ビームスプリッタ(140´)を通過した後、反射鏡(130)に向けて供給されるP波成分は、ビームスプリッタ(140´)と反射鏡(130)との間に配置された第1のλ/4波長板(153、λ/4波長板)を通過しつつS波成分の右円偏光ビームまたは左円偏光ビームに変換される。S波成分の右円偏光ビームまたは左円偏光ビームは反射鏡(130)で反射されて傾斜面(141´)に向かうようになり、次に傾斜面(141´)により反射されて使用者に向かうようになる。従って、使用者は、ドットレチクル発生部(120)から供給されて反射鏡(130)に反射されたドットレチクルの虚像(光線)を、ビームスプリッタ(140´)を通過して観測される外部目標物の像に一致させて照準することができる。
上述のような本開示の第2実施例によると、ビームスプリッタ(140´)が偏光ビーム分離プリズムからなり、ビームスプリッタ(140´)で損失する光量が第1実施例におけるビームスプリッタ(140)の場合よりは少ないため、使用者は鮮明なドットレチクルを視認することができる。
添付図面のうち図8は、本開示の第3実施例に係るビームスプリッタを備えたドットサイト装置の概略構成図である。
図8で図示するような本開示の第3実施例に係るビームスプリッタを備えたドットサイト装置は、ビームスプリッタ(140´)が偏光ビーム分離プリズム(PBS prism)からなり、ドットレチクル発生部(120)とビームスプリッタ(140´)との間に直線偏光子(linear polarizer)で構成された第1偏光部(151)が配置され、ビームスプリッタ(140´)と反射鏡(130)との間にλ/4波長板(153、λ/4plate:Quater wave plate)が配置される点で、第1実施例と差を有する。
傾斜面(141´)のコーティング面は、S波成分の一部(例えば、60%)のみを反射し、残りの一部(例えば、40%)を透過させて、P波成分を100%透過するように設定して、S波成分及びP波成分を合わせて全体透過光量を50%以上(例えば、70%)となるようにすることもできる。
図8で図示するように、ドットレチクル発生部(120)から照射されるドットレチクルビームは第1偏光部(151)を通りつつS波成分は遮断され、P波成分は透過されてビームスプリッタ(140´)に向けて提供される。
第1偏光部(151)を通過したP波成分は、偏光ビーム分離プリズムから構成されるビームスプリッタ(140´)の傾斜面(141´)を透過した後、ビームスプリッタ(140´)と反射鏡(130)との間に配置されたλ/4波長板(153)を通過しつつ右円偏光ビームまたは左円偏光ビームに変換され、反射鏡(130)で反射されて逆方向に進行する過程で第3偏光部(153)を再度通過して、S波成分に変換される。続いて、ビームスプリッタ(140´)の傾斜面(141´)に提供されるS波成分は、傾斜面(141´)で使用者に向けて反射される。従って、使用者はドットレチクル発生部(120)から供給されて反射鏡(130)に反射されたドットレチクルの虚像(光線)をビームスプリッタ(140´)を通過して観測される外部目標物の像に一致させて照準することができる。
しかし、図8に図示したように、ドットレチクル発生部(120)から供給されるドットレチクルビームは、所定の発光角度(例えば、約45度の角度)を有し、ビームスプリッタ(140´)の傾斜面(141´)に入射するため、第1偏光部(151)によりS波及びP波を完璧に分離、即ち、S波成分を遮断してP波成分のみを透過させることは難しい。即ち、P波成分のビームの一部が傾斜面(141´)に反射されて目標物に向かうようになる場合、使用者の位置が露出されることになる。
コーティング面がドットレチクル発生部の全ての発光角度に対してS波及びP波を分離するように設定される場合には、光がビームスプリッタ(140´)の傾斜面(141´)により反射されて目標物に向かうようになり、使用者の位置が露出されることを確実に防止することができる。しかし、このような構成は、コストが増加し、製造期間が非常に増加する。従って、発光角度より同一または小さい角度、好ましくは垂直線から左右に約5度(約10度)以下の入射光に対してのみP波成分及びS波成分に分離するように設定することが好ましい。
上述のように、ドットレチクル発生部(120)とビームスプリッタ(140´)との間にS波成分を遮断する第1偏光部(151)を配置して、ビームスプリッタ(140´)の傾斜面(141´)は、P波成分ビームを透過してS波成分を反射するように設定することにより、目標物周辺の相手に使用者の位置が露出されることを防止(または露出され得る蓋然性を減少)することができる。
本開示の第2実施例及び第3実施例における偏光ビーム分離プリズムは、二つの平板からなり、二つの平板の間に偏光ビーム(S波/P波)分離コーティングをした編光ビーム分離平板に代替し得る。
このような内部全反射は、図9におけるように、屈折率の高い媒体(屈折率n’を有するプリズム)から屈折率の低い媒体(屈折率n=1を有する空気)に光が屈折しようとする時に起こる。このような内部全反射をすることができる入射角を内部全反射臨界角(θc)といい、この臨界角は
θc=sin−1(n/n’)で決定される。
従って、図9のように臨界角以上の角度でプリズムの側面を入射する光は、全て内部全反射をするようになり、プリズムの側面が輝く現象が発生する。
例えば、反射防止処理として、ビームスプリッタ(140´)の上面(142a)及び左右側面(142b、142c)にサンドブラストまたはグラインド処理し、上面(142a)及び左右側面(142b、142c)に不規則部分(例えば、小さくて微細な凹凸または凹凸のある部分)を形成しても良い。
このような現象を減少または防止するために、上面(142a)及び側面(142b、142c)に反射防止処理を行った後、例えば、図12に図示したように、所定の厚さを有するレンズガラスや平面ガラス(160)をエアーギャップ(air gap)無しにビームスプリッタ(140´または140)の下面に付着することが好ましい。反射鏡(130)は、例えば、バルサム貼合することができる。この場合、周辺光がレンズガラスまたは平面ガラス(160)と空気層との間の界面で反射するとしても、ビームスプリッタ(140´)とレンズガラスまたは平面ガラス(160)との間の界面では光反射が発生しなくなる。反射された光はドットサイト装置の鏡筒により遮断され得、使用者の目には届かなくなり、従って、内部全反射が減少または防止される。
または、ビームスプリッタと空気層との間で空気層により発生する内部全反射を減少または防止するために、例えば、図13に図示したように、ビームスプリッタ(140´または140)の一部(165)を好ましくはドットサイト装置の鏡筒に挿入することもできる。ビームスプリッタ(140´または140)の一部(165)により、ビームスプリッタ(140´または140)の一部(165)と反射鏡(130)の間に形成された空気層と、ビームスプリッタ(140´または140)の一部(165)との間の界面により周辺光が反射されるとしても、反射された光は、鏡筒の内壁により遮断され、反射された光の一部または全部は、観察者の目に届かなくなる。例えば、ビームスプリッタのサイズが30mm×30mmである場合に、ビームスプリッタと反射鏡との間で空気層により発生する内部全反射を実質的に減少または完全に防止するために、平面ガラス(160)または一部(165)は、17mmの垂直長さ(または高さ)を有する必要がある。しかし、17mmは、実用的には非常に大きい長さである。平面ガラス(160)または一部(165)が好ましくは約10mmの垂直長さ(または高さ)を有する場合、良好な結果が得られる。従って、垂直長さ(または高さ)は、ビームスプリッタの高さの少なくとも1/3となることが好ましい。
一方、ビームスプリッタ(140´)がビーム分離平板または偏光ビーム分離平板で構成される場合、反射防止処理は、平板の側面(例えば、142b、142c)に施される。
上述の本開示によると、ドットレチクル発生部(120)の光軸と反射鏡(130)の光軸とが近くにまたは同一線上に配置されることにより、視差を減らすことは勿論のこと、ドットサイト装置の小型化をなすことができる。
また、ドットレチクル発生部(120)から供給されるドットレチクルビームが目標物方向に反射され、使用者の位置が露出されることを減少または防止することができるドットサイト装置を提供することができる。
また、ビームスプリッタと目標物との間に反射鏡がないため、反射鏡のコーティングにより透過光量を減少する問題点がなく、外部目標物及び周辺領域から確保された視野の色感が大きく変わらず、使用者に自然状態の色感を提供することができる。
また、上述の実施例は、単なる一例であり、それに限定されない。従って、上述の例示的な実施例により本発明の範囲が限定されてはならず、添付の特許請求の範囲及びそれに均等なものによってのみ限定されるべきである。また、上述の利点及び特徴は、実施例で説明しているが、特許請求の範囲の適用を上記利点のうちいずれか一つに伴う処理や構造に限定してはならない。
Claims (26)
- 第1開口及び第2開口を有し、第1軸が前記第1開口から前記第2開口に規定され、第2軸が前記第1軸に垂直となるように規定されるハウジングと;
光を出射する光源と;
入射光の少なくとも一部を反射し、前記第2軸に配置され、第1光成分が前記反射された光として規定される反射鏡と;
前記第1光成分の少なくとも一部を反射し、且つ前記第1開口を通じて前記ハウジングに入ってくる光として規定される第2光成分の少なくとも一部を透過させる面を含むビームスプリッタと;
を含む、ドットサイト装置。 - 前記ハウジングを銃器類に結合するように作動可能なマウント部をさらに含み、
前記マウント部は、前記ハウジングの第1側面に配設され、前記反射鏡は、前記ハウジングの第2側面に配設される、請求項1に記載のドットサイト装置。 - 前記ハウジングの第1側面は、前記ハウジングの第2側面と対向する、請求項2に記載のドットサイト装置。
- 前記ビームスプリッタは、反射防止処理を有する第1面を含む、請求項1に記載のドットサイト装置。
- 前記第1面は、前記第2軸に配設される、請求項4に記載のドットサイト装置。
- 第3軸が、前記第1軸に垂直となり且つ前記第2軸に垂直となるように規定され、前記第1面は、前記第3軸に配設される、請求項4に記載のドットサイト装置。
- 前記光源は、光を出射し該光が前記第1面に入射するように動作可能であり、前記光源からの光が入射する前記第1面の一部は、前記反射防止処理を含まない、請求項4に記載のドットサイト装置。
- 前記反射防止処理は、反射防止膜及び不規則部分のうちの少なくとも一つを含む、請求項4に記載のドットサイト装置。
- 前記ビームスプリッタは、前記第2光成分が入射する第2面を含んでおり、
前記反射防止処理は、前記第2面の表面より粗い表面を有する前記第1面の一部を含む、請求項4に記載のドットサイト装置。 - 前記反射防止処理は、前記ビームスプリッタに入り、前記第1面の処理された部分に入射する光の内部全反射を減少または防止する、請求項4に記載のドットサイト装置。
- 第1開口及び第2開口を有し、第1軸が前記第1開口から前記第2開口に規定されるハウジングと;
光を出射する光源と;
前記光の第1光成分の少なくとも一部を反射または透過し、前記第1開口を通じて前記ハウジングに入ってくる光として規定される第2光成分の少なくとも一部を透過させる面を含むビームスプリッタであって、該ビームスプリッタは、反射防止処理を有する第1面を含む、ビームスプリッタと;
前記ビームスプリッタの前記面により反射または透過される前記第1光成分の少なくとも一部を前記ビームスプリッタに向けて反射し、前記第2光成分を透過する反射鏡と;
を含む、ドットサイト装置。 - 第2軸が、前記第1軸に垂直となるように規定され、
前記第1面は、前記第2軸に配設される、請求項11に記載のドットサイト装置。 - 前記光源は、光を出射し該光が前記第1面に入射するように動作可能であり、前記光源からの光が入射する前記第1面の一部は、前記反射防止処理を含まない、請求項11に記載のドットサイト装置。
- 前記反射防止処理は、反射防止膜及び不規則部分のうちの少なくとも一つを含む、請求項11に記載のドットサイト装置。
- 前記ビームスプリッタは、前記第2光成分が入射する第2面を含んでおり、
前記反射防止処理は、前記第2面の表面より粗い表面を有する前記第1面の一部を含む、請求項11に記載のドットサイト装置。 - 前記反射防止処理は、ビームスプリッタキューブに入り、前記第1面の処理された部分に入射する光の内部全反射を減少または防止する、請求項11に記載のドットサイト装置。
- 第2軸が、前記第1軸に垂直となるように規定され、
前記反射鏡は、前記第2軸に配設される、請求項11に記載のドットサイト装置。 - 前記第1面は、第3軸に配設される、請求項17に記載のドットサイト装置。
- 前記ハウジングを銃器類に結合するように作動可能なマウント部をさらに含み、
前記マウント部は、前記ハウジングの第1側面に配設され、前記反射鏡は、前記ハウジングの第2側面に配設される、請求項17に記載のドットサイト装置。 - 前記ハウジングの第1側面は、前記ハウジングの第2側面と対向する、請求項19に記載のドットサイト装置。
- 光を出射する光源と;
前記光源から出射された光の少なくとも一部を反射または透過させ、反射鏡に向かうようにする面を含むビームスプリッタであって、該ビームスプリッタは、反射防止処理を有する第1面を含む、ビームスプリッタと;
前記ビームスプリッタが反射または透過した光の少なくとも一部を反射して像(image)を形成する反射鏡と;
を含む、ドットサイト装置。 - 前記第1面は、前記反射鏡に隣接するように配設される、請求項21に記載のドットサイト装置。
- 前記光源は、光を出射し該光が前記第1面に入射するように動作可能であり、前記光源からの光が入射する前記第1面の一部は、前記反射防止処理を含まない、請求項21に記載のドットサイト装置。
- 前記反射防止処理は、反射防止膜及び不規則部分のうちの少なくとも一つを含む、請求項21に記載のドットサイト装置。
- 前記ビームスプリッタは、外部から前記ドットサイト装置に入ってくる外部光が入射する第2面を含んでおり、
前記反射防止処理は、前記第2面の表面より粗い表面を有する前記第1面の一部を含む、請求項21に記載のドットサイト装置。 - 前記反射防止処理は、前記ビームスプリッタに入り、前記第1面の処理された部分に入射する光の内部全反射を減少または防止する、請求項21に記載のドットサイト装置。
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