JP2019527810A - 照準装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は火器照準システムに関し、火器照準システムは、少なくとも武器の仰角を測定する傾斜計と；初期仰角のメモリを含むコンピュータと；発射距離を初期仰角に対する仰角（ａ）に整合させるコンピュータ内に含まれる弾道特性グラフと；使用時に、初期仰角と瞬間的仰角とに応じた発射距離をユーザに表示する第１のディスプレイ装置とを含む。

Description

本発明は電子的照準装置とこのような装置を使用する照準方法とに関する。本発明の装置は特に、放物線軌道を有する（すなわち照準角と視角との間の大きな差異を有する）軍需品の発射に適する。

すべての照準システムは距離の知識を必要とする。これは、この場合照準線と視線とが非常に異なり得るので高湾曲（放物線）軌道を有する発射体に特に当てはまる。

従来技術によると、この距離は自動的に（照準システムと距離計との間の通信で）または手動でのいずれかで入力され得る。第１のケースでは、当該システムは、組み合わせられてもされなくてもよい照準システムと距離計とに関与するので、より複雑である。ここでは、別の電子システムと通信しないスタンドアロン照準システムの場合が考察される。その結果、照準システムを使用するために、射手は、標的からの距離に関し相棒によりまたは推定によりのいずれかにより更新され続けられなければならない。完全な（機械的、ホログラフィなどの）グリッド照準器したがって低分解能を有する照準システムの場合を例外として、この距離は、照準手段を所望の角度に配置するように、照準システムへ手動で入力されなければならない。完全な（機械的または電子的）グリッド照準器を有する照準システムは通常、低分解能を有し、複数の弾道特性グラフを考慮に入れることができないということも強調されるべきである。

放物線発射用の照準システムの例は（特許文献１）に記載されている。この文書では、可動赤色ドットが所定の距離に従って適切な視角に置かれ、その結果、標的の上の赤色ドットの重ね合わせが軍需品の正しい範囲を提供する。

欧州特許第１，８１８，６４５号明細書

本発明は火器の照準システムに関する。このシステムは、
− 少なくとも火器の仰角を測定する傾斜計と；
− 初期仰角のメモリを含むコンピュータと；
− 発射距離を初期仰角に対する仰角（α）に整合させるコンピュータ内に含まれる弾道特性グラフと；
− 使用時に初期仰角と瞬間的仰角とに応じた発射距離をユーザに表示する第１のディスプレイ装置と、を含む。

本発明の好適な実施形態によると、本発明の照準システムは以下の特徴のうちの１つ、または好ましい組み合わせ、または少なくとも２つを含む：
− 照準システムは垂直砲身軸を指示する第２のディスプレイ装置を含む；
− このシステムは、可動指示手段を含み、コンピュータは使用時に前記指示手段を初期仰角に維持するように前記指示手段を垂直軸に沿って移動するように配置される；、
− 可動指示手段は、赤色ドット、レチクル、およびポインタからなる群から選択される；
− このシステムは、傾斜測定を安定化するように傾斜計とコンピュータとの間に低域通過周波数フィルタを含む；
− このシステムは、マグヌス効果および／またはカント角度の方位角補正を適用するように火器または可動指示手段の垂直軸の表示を横方向に移動する手段を含む；
− このシステムは、コンピュータに接続され火器のカント角度を測定する第２の傾斜計を含み、表示手段は、いつカント角度が表示距離に対するマグヌス効果を補償するかをユーザへ指示する；
− このシステムは、光学的拡大手段と、使用時に拡大の領域を初期仰角に維持するように配置された追跡手段とを含む、；
− このシステムは、距離を表示するスクリーンの無限遠において像を標的の上に重ね合わせる半透明面を含む。

本発明の第２の態様は本発明の照準システムを使用する火器の照準方法に関する。この方法は、以下の工程を含む：
・標的からの距離を判断する工程と；
・標的の仰角をマーキングする工程と；
・火器の仰角を標的からの距離が表示されるまで増加する工程であって、適切な照準は表示距離が表示距離に対応すると実現される、工程。

放物線軌道の一般的パラメータを概略的に示す。 本発明の照準システムを使用する発射システムの一般的アルゴリズムを概略的に示す。 ユーザにより認識されるような、環境の上に重ね合わせられたパラメータの表示の一例を概略的に示し、図３（ａ）は標的へロックするときのもの、図３（ｂ）は発射するときのものを示す。 ユーザにより認識されるような、環境の上に重ね合わせられたパラメータの表示の別の例を概略的に示し、図４（ａ）は標的へロックするときのもの、図４（ｂ）は発射するときのものを示す。 標的へロックする位置における本発明による範囲を表示する装置の一例を概略的に示す。 発射位置における本発明による範囲を表示する装置の別の例を概略的に示す。 標的へロックする位置における本発明による範囲を表示する装置の別の例を概略的に示す。 発射位置における本発明による範囲を表示する装置の別の例を概略的に示す。 標的へロックする位置における光学的拡大手段を含む本発明による範囲を表示する装置の一例を概略的に示す。 発射位置における光学的拡大手段を含む本発明による範囲を表示する装置の別の例を概略的に示し、この装置は可動レチクルと標的を指示／照射する装置との両方を有する。 標的へロックする位置における光学的拡大手段を含む本発明による範囲を表示する装置の別の例を概略的に示す。 発射位置における図１１の範囲を表示する装置を概略的に示す。

本発明の原理は、視軸４と砲身軸１３との間に形成される角度αに応じた軍需品の範囲を実時間でユーザに表示することである。これらの基本発射パラメータを図１に示す。本発明によると、照準装置は、傾斜計と、当該軍需品の弾道特性グラフを含むコンピュータとを含む。発射条件を判断するために、ユーザ１は最初に視線４を判断する。視線４が水平でない場合、射手はこの視線４をマーキング（またはロック）しなければならない。これは、ボタンを押すことにより、この視線を所定の時間保持することにより、またはこのシステムが標的の指示を実際に表すということを判断し得るようにする任意の他の手段（音声命令、点滅、眼など）によりなど様々なやり方でマーキングされ得る。

次に、この視線の仰角はコンピュータにより記憶される。次に、ディスプレイ１０、２１が零の範囲をユーザに当初指示する。マーキング作業中、指示灯が有利にはオフ状態９から切り替わり得、オフ状態９は視線がオン状態１２へロックされていないということを意味し、オン状態１２は視線がロックされたということを示す。

この視線がロックされると、射手は、表示される距離１１、２２が標的からの距離に対応するまで火器の仰角を増加するだけでよい。この発射モードの一般原理を図２に示す。

この上下移動中、射手による火器５の方位角方向の変更は回避されるべきである。これを実現する最も単純なやり方は、図３に示すように、好適な装置により無限へ投射され標的の上に視覚的に重ね合わせられる垂直方向レチクルなどの基準点を使用することである。

図３は、可動部品を使用しないという利点を有する本発明の最も単純な実施態様を示す。図２ａでは、ユーザは標的を固定レチクル２８により指示し、標的をマーキングする。指示された距離１０はこのとき０であり、指示灯９は当初オフである。次に、図２ｂに示すように、ユーザは視線をロックし、標的を所定の距離が表示されるまで垂直方向に固定されたレチクル２０内に維持しながら火器を上げる。

図３の表示は例えば図５の装置により提供され得る。この図では、ディスプレイ装置３０がレンズ３１の焦点に置かれ、無限遠にあるスクリーン３０の像は、固定転向ミラー３２を介し半反射装置３４へ転向され、スクリーンの像がユーザ１の視界内の標的の像の上に重ね合わせられ得るようにする。半反射装置は、例えば単純な半反射板、プリズム、または２つのプリズムで形成され半反射ダイアゴナルを含むキューブを含み得る。

この実施形態では、表示が重ね合わせられる視野は、距離１１の表示を維持するとともに垂直方向レチクル３０が仰角にかかわらず視認可能でありかつ標的２の上に重ね合わせられた状態を維持するために十分に大きくなければならない。

スクリーンは、例えば図３に示すような単純ＬＥＤディスプレイと、垂直方向レチクル２０を視覚的に表すための垂直方向線形ＬＥＤと、垂直方向ＬＥＤと共にレチクル２８を形成する水平方向ＬＥＤとを含む。代替的に、ディスプレイ装置３０は自身の嵩を制限するために小さくかつ高分解能なマトリクスディスプレイを含む。このようなシステムは、より大きな柔軟性をディスプレイへ与えるが、通常、エネルギー消費の増加という欠点を有する。コンピュータはまた、この場合、より洗練されたグラフィックス手段（ＧＰＵ）を含まねばならない。

図４に示すような本発明のより洗練された実施形態によると、ロック後に火器を上げる際、指示レチクル８が追跡装置により照準線を追跡し、コンピュータは視線上の標的を追跡するようにレチクル８を垂直方向に実時間で移動する。距離の表示は視野内の等価運動を追跡してもよいし（図４ｂと同様に）しなくてもよい。この場合、発射位置になると、射手は表示された距離が射手に好都合になるまでレチクルを標的に位置合わせする。実際には、レチクルの位置は、例えばＰＩＤコントローラにより制御され安定化され、その結果、射手により初めに規定された発射線と位置合わせされた状態に保たれる。

この場合、追跡はまた、図５の装置により提供され得る。このとき、レチクル４１の表現をディスプレイ装置３０全体にわたって移動することで十分である。例えば、レチクル４１の表現は、レチクルの像を上述のような高分解能マトリクスディスプレイ全体にわたって移動することにより容易に移動され得る。この運動を図６に示す。

好適には、図７、８に示すような追跡装置は水平軸５１を中心として回転する可動転向ミラー５０を含み、ディスプレイの視角が調整され得るようにする。

転向ミラーが固定か可動かにかかわらず、レチクルとディスプレイとが標的の上に重ね合わせられ得るようにする半透明装置は有利には、スプリッタ板５３により分離される２つのプリズムを含むスプリッタキューブ５２を含み得る。このタイプのキューブは、重ね合わせ板の頑強性を改善することとこのシステムの嵩を低減することとの両方のために使用される。具体的には、プリズムの入口および出口におけるスクリーンの投射像の屈折が、スプリッタ板５３全体にわたる対応光ビームの運動を低減するという効果があり、したがってスプリッタ板５３の所要長を低減する。標的側の第２のプリズムは屈折に起因する標的の像の色歪が除去され得るようにする。

有利には、本発明の装置は図９、１０に示すような標的拡大装置内に取り込まれ得る。この場合、このシステムは有利には、水平軸を中心として回転することができ視軸４を対物レンズ６１の光軸６４上に転向する追跡ミラー６０を含み、コンピュータは、仰角がロックされると照準軸４を対物レンズ６１の光軸６４上へ転向した状態に維持するように配置された追跡ミラー６０の回転を制御する手段を含む。

この場合、ディスプレイ装置は有利には、光軸６４を対物レンズ６１から接眼レンズ６３上へ転向する半透明板６２の背後に置かれ得、ディスプレイスクリーン３０は、スクリーン３０の像を無限へ投射するように接眼レンズ６３の焦点面の共役平面に置かれる。

有利には、図１０に示すように、照射器／ポインタ６５が、対物レンズ６１の光軸６４の延長上に、そして標的２を照射するようにその焦点に置かれてもよい。

従来、接眼レンズ６３は、発散レンズであり、対物レンズと共にガリレイスコープ幾何学形状と称されるものを形成し、正立像が形成され得るようにする。当然、用語「接眼レンズ」は、単純な発散レンズまたは、当業者には周知の無彩色ダブレットまたはトリプレットなどの色消しレンズのアセンブリを意味するものと理解される。

代替的に、接眼レンズ６３は、対物レンズと共にケプラー幾何学形状と称されるものを形成する収束レンズであり得る。この場合、像を矯正する装置が通常は使用される。このタイプの幾何学形状は、固定（受動）レティキュールを対物レンズの焦点にそして受動ＬＣＤディジタルディスプレに置くことを可能にし、これにより装置の消費電力が低減され得るようにする。

拡大が利用される場合、ユーザの凝視を照準軸１３に沿ってではなくむしろ視線４上に維持することが望ましいかもしれない。この場合、２つの追加の転向ミラーが使用され、ユーザ方向へ転向するミラーは、可動であり、追跡ミラー６０に連動され、これらの２つのミラーはそれらの間に９０°の角度を維持するように配置される。

このような装置の例示的実施形態を図１１に示す。この装置では、上述のユーザ方向に転向するミラーと追跡ミラーとの連動は、同一反射プリズム７０の２つの面を使用することにより提供される。装置が視線の仰角へロックされると、仰角はその軸７５上でプリズム７０を回転することにより追跡される。仰角が値αだけ増加すると、プリズムはα／２だけ回転する。次に、標的の像は、対物レンズ６１方向に反射され、次にミラー７１、７２、７３、７４により連続的に転向され、これらののうちの１つは、接眼レンズ６３の焦点面の共役平面内に配置されたスクリーン３０の表示を重ね合わせるように半透明である。図１１に提示される幾何学形状の利点は最小嵩を提供するということである。

有利には、本発明の装置は低域通過周波数フィルタを含み、射手の不随意の小さな動作（寄生振動）に起因する雑音が、表示された距離の可読性に影響を与えないように、低減され得るようにする。

本発明の１つの利点は、距離を照準システムに手動で入力する必要がないようにできることである。機械的照準システムとは違ってハードウェアを修正することなく、使用される発射体に従って異なる弾道特性グラフを使用する可能性からの恩恵を受けることができるようにもする。

有利には、本発明の装置はまた、マグヌス効果の方位角補正を適用するための手段を含む。例えば、可動レチクルまたは垂直方向レチクルが、計算された距離に従って横方向に移動され得る。

代替的に、マグヌス効果はカント角度を修正することにより補正され得る。この場合、本発明の装置は、カント角度を測定する傾斜計を含み、コンピュータは、表示範囲に応じて理想的カント角度（すなわちマグヌス効果を補正する角度）を判断する。このとき、ディスプレイは、傾斜が適切でも適切でなくても、射手へ指示する指標を含む。例えば、ディスプレイは、ユーザがカント角度を増加すべき方向を指示する２つの指示灯を含み、これらの指示灯は適切な角度を示すために消灯する。

１ ユーザ
２ 標的
３ 標的からの距離（範囲）
４ 視軸
５ 火器
６ 軌道
７ 照準装置
８ 可動赤色ドットまたはレチクル
９ （非ロック状態における）ロック状態の表示
１０ 距離の初期デジタル表示
１１ 範囲のデジタル表示
１２ （ロック状態における）ロック状態の表示
１３ 砲身軸
２０ 固定垂直方向レチクル
２１ 距離の初期表示
２２ 範囲の表示
２８ 固定赤色ドットまたはレチクル
３０ ディスプレイ装置
３１ ディスプレイの投射装置
３２ ディスプレイからの像を転向するための固定ミラー
３４ 半反射板
４１ 可動赤色ドットまたはレチクルの運動の偏心赤色ドット
５０ 可動ミラー
５１ 可動ミラーの回転軸
６０ 追跡ミラー
６１ 対物レンズ
６２ 半透明転向ミラー
６３ 接眼レンズ
６５ 指示または照射（対物レンズの焦点面内の）のための光源
７０ 反射追跡プリズム
７１、７２、７４ 転向ミラー
７３ 半反射ミラー
７５ プリズム７０の回転軸

本発明の第２の態様は本発明の照準システムを使用する火器の照準方法に関する。この方法は、以下の工程を含む：
・標的からの距離を判断する工程と；
・標的の仰角をマーキングする工程と；
・火器の仰角を標的からの距離が表示されるまで増加する工程であって、適切な照準は表示距離が決定された標的距離に対応すると実現される、工程。

Claims (9)

1. 火器（５）の照準システム（７）であって、
   − 少なくとも前記火器の仰角を測定する傾斜計と；
   − 初期仰角（４）のメモリを含むコンピュータと；
   − 発射距離（３）を前記初期仰角（４）に対する仰角（α）に整合させる前記コンピュータ内に含まれる弾道特性グラフと；
   − 使用時に、前記初期仰角（４）と瞬間的仰角（１３）とに応じた前記発射距離をユーザに表示する第１のディスプレイ装置（１０、１１、２１、２２）と；
   − 前記距離（１０、１１、２１、２２）を表示するスクリーン（３０）の無限遠において像を前記標的の上に重ね合わせる半透明面（３４、５３、６２）と、を含む照準システム（７）。
2. 垂直砲身軸（２０）を示す第２のディスプレイ装置を含む請求項１に記載の照準システム。
3. 可動指示手段（８）をさらに含み、前記コンピュータは、使用時に、前記指示手段を前記初期仰角（４）に維持するように前記指示手段を垂直軸に沿って移動するように配置される、請求項１に記載の照準システム。
4. 前記可動指示手段は、赤色ドット、レチクル、およびポインタからなる群から選択される、請求項２に記載の照準システム。
5. 傾斜測定を安定化するように前記傾斜計と前記コンピュータとの間に低域通過周波数フィルタを含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の照準システム。
6. マグヌス効果および／またはカント角度の方位角補正を適用するように前記火器または前記可動指示手段の垂直軸の表示を横方向に移動する手段を含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の照準システム。
7. 前記コンピュータに接続され前記火器の前記カント角度を測定する第２の傾斜計を含み、前記表示手段は、いつ前記カント角度が前記表示距離に対するマグヌス効果を補償するかを前記ユーザへ指示する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の照準システム。
8. 光学的拡大手段と、使用時に拡大の領域を前記初期仰角に維持するように配置された追跡手段とを含む請求項１に記載の照準システム。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステムを使用する火器の照準方法であって、
   ａ．標的からの距離を判断する工程と；
   ｂ．前記標的の前記仰角をマーキングする工程と；
   ｃ．前記火器の前記仰角を前記標的からの前記距離が表示されるまで増加する工程であって、適切な照準は前記表示距離が前記表示距離に対応すると実現される、工程とを含む方法。

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