TWI633272B - 瞄準系統 - Google Patents

Abstract

一種對準裝置包括沿著光路放置的一組透鏡，該組透鏡包括物鏡和目鏡。物鏡與目鏡之間的光路上放置有反射元件。可定址顯示器的位置偏離光路並且將圖像投射到反射元件。透過物鏡能夠看到該圖像並且該圖像是疊加在視野上的對準元件。

Description

瞄準系統

本專利申請案主張2012年2月4日提出申請的標題為「Optical Device Having Projected Aiming Point」的美國臨時專利申請案第61/595,039號的優先權和權益，該申請案之全部內容以引用之方式併入本文。

本發明係關於具有投射對準點的光學裝置。

本領域已知用於步槍、手槍或其他火器的各種光學瞄準系統（也稱為光學裝置或者瞄準具）。通常，這些包括位於物鏡與目鏡之間的焦平面中的標線。另外，正像透鏡元件位於物鏡與目鏡之間。正像透鏡元件可以是可移動的，以允許在各種放大率下進行目標的可調節瞄準。正像透鏡元件允許容易地通過瞄準器看到距槍手有較大距離的目標，導致更準確的射擊。儘管步槍瞄準器技術已經過多年的改進，但是即使是最先進的步槍瞄準器還是存在一些缺陷。

對準目標需要槍手進行一些手動步驟。缺少經驗的槍手或者匆忙的槍手可能會忘記這些步驟中的一些步驟，導致不準確的射擊。例如，常見的利用光學瞄準具的瞄準目標場景可能需要以低放大率設定對視野進行第一掃瞄，以定位和識別潛在目標。一旦識別了潛在目標，槍手必須決定到目標的距離。某些光學裝置允許通過按壓在該光學裝置上的按鈕來計算該距離。一旦決定了距離，該光學裝置基於距目標的距離和被程式設計到該光學裝置內的彈道資訊，亮起或者顯示出位於對準部件的垂直元件上的對準元件（例如：標線）。之後，槍手可以將放大率設定調高或調整到該光學裝置上允許的最大設定。

還需要另外的瞄準目標步驟。為了真正瞄準目標所必須進行的最常見的校正之一是對子彈飛行路徑上的側風進行補償。如果沒有進行此步驟，尤其是在遠距離的情況下，可能導致子彈未擊中其期望目標。圖1描繪了可以用於對側風進行補償的電子瞄準器100。瞄準器100包括具有標線104的外殼102，其中透過標線104來進行觀察。標線104包括瞄準元件106，瞄準元件106具有若干排列的對準點（由瞄準元件106上的水平破折號108表示）。還包括偏差修正標記（由點110表示）。在此示例中，最裡面的點110描繪了在10mph側風下瞄準所需要的補償，最外面的點110描繪了在20mph側風下瞄準所需要的補償。任意數量的點可出現在中心標線的任一側，以提供在某個風速下的對準點。在圖1所描繪的照明光學裝置的情況下，一旦決定了距離並且考慮了彈道資訊（預程式設計到控制器中），在瞄準元件106的分隔號上亮起基準測距對準點114。例如，如果側風W是向左20mph，則槍手必須在開火前將由點116所表示的對準點定位到目標上。但是，新手或者倉促的槍手可能錯誤計算了偏差對準點或者完全忘記了該步驟，則未擊中其目標。

另外，此類型的步槍瞄準器還具有以下限制：槍手必須猜測與所顯示點110不同的偏差的對準點（例如：15mph，7mph等）。此問題不能簡單地通過包含大量的偏差對準點來解決，因為包含太多的側風對準點會阻礙通過標線104的視線，使對準難以進行。另外，可定址的偏差對準點是不切實際的，因為每個偏差對準點必須由某類型的導體來供電（太多的導體也會壅塞視野）。

一方面，技術涉及對準裝置，該對準裝置包括：沿著直線光路放置的一組透鏡，該組透鏡包括物鏡和目鏡；物鏡與目鏡之間放置在直線光路上的反射元件；位置偏離該直線光路的可定址顯示器，該顯示器將圖像投射到反射元件，使得通過目鏡能夠看到該圖像，其中該圖像是疊加在視野上的對準元件。

另一方面，技術涉及瞄準系統，該瞄準系統包括：沿著直線光路放置的一組透鏡，該組透鏡包括物鏡和目鏡；用於感測風速和風向中的至少一個的風感測器；處理器，該處理器用於至少部分地基於從風感測器發送的信號來計算風的不確定性；顯示器元件，該顯示器元件用於顯示通過目鏡能夠看到的圖像，其中該圖像是至少部分地基於風的不確定性。

本技術涉及對已知瞄準系統和方法（諸如在美國專利7,703,679中所描述的瞄準系統和方法，其全部內容以引用之方式合併於此）的新穎的及改進的實施例，用於槍炮或其它器械的準確對準。在實施例中，本瞄準系統包括：透鏡位置感測器，該透鏡位置感測器還可以感測凸輪管或放大率環的位置；處理器（CPU）；及能夠由CPU或機械地或電力地操縱的對準點。其它實施例可以包括光學裝置、距離輸入、控制器/處理器、輸入系統、彈道程式和對準元件顯示裝置。光學裝置是能夠視覺獲取目標的任何裝置，諸如光學瞄準器（例如用於步槍、手槍等）或者帶有取景器的攝像機。距離輸入可以是來自測距儀的輸入，測距儀可以是能夠決定瞄準系統與指定目標之間的距離的任何裝置，諸如鐳射測距儀，其有時與光學裝置集成在一起。示例性的集成光學裝置和鐳射測距儀包括4x – 12x – 42mm的LaserScope步槍瞄準器以及Eliminator®步槍瞄準器，這兩種步槍瞄準器都可以從科羅拉多州格里利市（Greeley）的Burris公司獲得。在另外實施例中，使用者可以通過輸入系統306來輸入距離，在下面描述。

控制器/處理器從輸入系統接受資訊，例如關於子彈及/或彈藥筒特性、步槍特性、任何的環境考慮及/或放大率設置的資訊。在從輸入系統接收到輸入之後，控制器/處理器需要距離以決定正確的延緩調整。距離輸入在步槍開火前提供到目標的距離。在示例性實施例中，由集成於光學裝置的測距儀，或者獨立於光學裝置的測距儀，或者其它輸入系統諸如手持裝置來提供距離。另外，控制器/處理器決定光學裝置的當前放大率設置。控制器/處理器決定延緩調整以及其它校正，並且自動地對對準元件顯示裝置進行定址或者通電，如下文所述。對準點被投射到位於沿直線光路佈置的分光器上，並且疊加在靶心圖像上出現。對準點代表在光學裝置的視野中的這樣的點：該點應該位於被視覺獲取的目標上，以使步槍針對預期射擊(所期望的衝擊點)而正確地對準。通過使用對準點來使步槍對準，槍手在不需要使用印在十字標線上的刻度來手工計算校正或者進行手工調整的情況下，可以針對目標距離、風、放大率設置、其它環境條件、彈藥筒特性或者其它考慮事項來正確地將步槍對準。在示例性的實施例中，對準點是垂直十字條上的十字、點、圓、環、方塊、三角或其它可行的對準點的直觀表示。

圖2示出根據本發明的用於視覺獲取目標以及自動提供經校正的對準點的示例性瞄準系統300。如此處所使用的，「瞄準系統」應該廣義地解釋，並且應該定義成一或更多個光學裝置和輔助人將槍炮、步槍或其它器械進行瞄準的其它系統。瞄準系統300包括：光學裝置302，諸如步槍瞄準器或者附著於槍炮或其它器械的光學系統；輸入系統306；彈道程式308；控制器/處理器304；及一個或更多輸出裝置310，諸如將對準點投射到位於該瞄準系統的直線光路內的元件316上的可定址顯示元件。在進一步的實施例中，瞄準系統還包括距離輸入，諸如來自測距儀314的距離輸入。此處，光學裝置302經常被稱為步槍瞄準器或者瞄準器，儘管本技術不限於步槍瞄準器的使用。另外，在下文中，器械或者槍炮被稱為步槍，儘管本技術不限於步槍或其它槍炮或者投擲拋射體的任何器械的應用。在實施例中，步槍瞄準器302在透鏡312的表面上提供刻劃的標線，或者垂直和水平的十字來使步槍對準。標線可以位於前焦平面或者後焦平面。

示例性系統300的控制器/處理器304接收來自輸入系統306和諸如測距儀314的距離輸入的輸入或資料，並且可操作地執行彈道程式308或者從輸入系統306接收與彈道程式308有關的資訊。控制器/處理器304使用輸入資訊來決定針對瞄準器302的正確對準點。在實施例中，控制器/處理器對位於顯示器310上的與期望對準點相應的一個或者更多個圖元進行定址或通電。在某些實施例中，顯示器310可以是法國格勒諾布爾市（Grenoble）的MicroOLED公司製造的高清微型顯示器。所有需要的驅動器也合併到系統300中。

OLED微型顯示器也可以從華盛頓州貝爾維尤市（Bellevue）的eMagin公司獲得。可接受的單元和尺寸包括：WUXGA，WUXGA具有1920圖元×1200圖元，18.7mm×11.75mm的顯示器；SXGA（1280×1024，15.36×12.29mm）；SVGA（852×600，12.78mm x 9.00mm)；及VGA (640×480，9.6 x 7.2mm)。其它OLED微型顯示器可以從中國昆明市的雲南北方奧雷德光電科技股份有限公司獲得，型號是SVGA050和SVGA060。另外，反射LCD、透射LCD和MEMS系統可以用於微型顯示器。微型顯示器可以是彩色的或者單色的。儘管彩色微型顯示器可以提供更令人滿意的使用者體驗（例如，使用不同顏色或者變化的顏色使視野中的特定圖像、風力級別等突出），但是單色微型顯示器需要更小的功率來產生相當量的發射光。在此情況下，單色微型顯示器可能是有利的，因為其更小地影響電池消耗，這可能在某些實施例中是重要的（例如，在野外的擴展部署期間存取電源受限下的軍事應用或者其它瞄準器應用）。

另外，可以包括決定正像透鏡位置的放大率感測器320。另外，可以結合固定放大率的瞄準具來使用顯示元件310。可以使用各種感測器，包括：感測並輸出正像透鏡位置的感測器、感測並輸出凸輪管的角位置的感測器、或者感測並輸出放大率環的角位置的感測器。對於提供位置輸出的感測器320，輸出可以用於根據相對於預定義放大率設置或者相對於該預定義的放大率設置點處的原始正像透鏡位置的任何放大率設置，決定正像透鏡位置相對於彼此的變化。在某些實施例中，這可以通過機械方式完成，或者通過CPU以電的方式完成。CPU基於相對於預定義放大率設置的實際放大率設置以及感測器輸出和正像透鏡的原始位置，計算對準點需要被重新定位到當前視野的位置。

風感測器322也可以與瞄準器集成或者位於離開瞄準器的位置。遠端風感測器可以通過有線連接或者無線連接方式連接到瞄準器302以傳遞風的資訊。或者，槍手可以經由輸入系統306直接輸入從風感測器獲得的資訊。在瞄準器302中也可以包括其它感測器。這些感測器可以包括監測氣壓、風向、溫度、濕度或其它環境因素的感測器。從這些感測器匯出的資訊可以由處理器304用於下面所描述的各種計算。

控制器/處理器304是用於處理輸入資訊、用於決定正確的對準元件以在顯示器310上定址或者通電、以及用於控制顯示器310的硬體或者硬體/軟體裝置的組合。在示例性的實施例中，控制器/處理器304是微型控制器或者微型處理器，例如可以從Intel®公司獲得的8位MCS 251 CHMOS微型控制器。在其它實施例中，控制器/處理器304是可進行操作以執行此處所描述功能的客戶定制；特殊應用積體電路或者現場可程式設計閘陣列。

在實施例中，控制器/處理器304包括實現此處所描述的功能而需要的任何電子裝置或者電氣裝置。例如，圖3圖示可以實現本發明的適當操作環境的實施例。該操作環境僅僅是適當操作環境的一個示例，而且不打算暗示有關本發明的使用或功能範圍的任何限制。其它可以適合用於本發明的眾所周知的控制器/處理器系統、環境、及/或配置包括但不限於：手持裝置、多處理器系統、基於微處理器的系統、可程式設計使用者電子產品、或者包括以上任何系統或裝置的其它電腦環境等。

參照圖3，用於實現控制器/處理器302（圖2）的實施例的示例性電腦環境包括計算裝置，例如計算裝置400。在其最基本的配置中，通常計算裝置400包括至少一個處理單元402和記憶體404。取決於計算裝置400的確切配置和類型，記憶體404可以是揮發性的（例如RAM）、非揮發性的（例如ROM、快閃記憶體等），或者兩者的結合。在圖3中通過短劃線406圖示了控制器/處理器的最基本配置。

另外，裝置400也可以具有附加的特性/功能。例如，裝置400也可以包括附加記憶體。在圖3中通過可移除記憶體408和不可移除記憶體410圖示了這樣的附加記憶體。這樣的電腦儲存媒體包括以任何用於儲存資訊，例如電腦可讀取指令、資料結構、程式模組或其它資料的方法或技術所實現的揮發性媒體和非揮發性媒體，以及可移除媒體和不可移除媒體。記憶體404、可移除記憶體408和不可移除記憶體410都是電腦儲存媒體的示例。電腦儲存媒體包括但不限於：RAM、ROM、EEPROM、快閃記憶體或其它記憶體技術。任何這樣的儲存媒體可以是裝置400的一部分。

裝置400還可以包括使該裝置能夠與其它裝置通訊的通訊連接412。通訊連接412是通訊媒體的示例。通常，通訊媒體體現為在調制資料信號，例如載波或者其它傳輸機制中的電腦可讀取指令、資料結構、程式模組或者其它資料，並且包括任何資訊傳遞媒體。術語「調制資料信號」表示這樣的信號：該信號的特徵中的一或更多個以對信號中的資訊進行編碼的方式被設置或改變。通過示例，而且非限制性地，通訊媒體包括例如有線網路或直接連線連接的有線媒體，以及例如聲學、RF、紅外線或者其它無線媒體的無線媒體。

通常，計算裝置400包括至少一些形式的電腦可讀取媒體，該電腦可讀取媒體可以是某種形式的電腦程式產品。電腦可讀取媒體可以是能夠被處理單元402存取的任何可用媒體。通過示例，而且非限制性地，電腦可讀取媒體可以包括電腦儲存媒體和通訊媒體。電腦儲存媒體可以包括以用於儲存資訊，例如電腦可讀取指令、資料結構、程式模組或其它資料的任何方法或技術所實現的揮發性媒體和非揮發性媒體，以及可移除媒體和不可移除媒體。任何上述媒體的組合也應該被包括在電腦可讀取媒體的範圍中。

在實施例中，如圖2所示，可以由控制器/處理器304來執行的電腦可讀取媒體的一個形式是彈道程式308。彈道程式308是提供彈道資訊的任何資料及/或可執行軟體指令。例如，彈道程式是由密蘇裡州錫代利亞市(Sedalia)的Sierra Bullets所出售的外彈道軟體的Infinity套件(Infinity Suite)。通常，彈道資訊被定義為描述在環境影響、重力影響或者其它因素影響下的拋射體的飛行的任何資料或者資訊，該拋射物例如是子彈。彈道資訊可以基於所接收到的關於子彈品質、子彈的阻力係數或者其它彈道係數、槍口速度、濕度、氣壓、風速、風向、海拔高度、射擊角度、距離、子彈直徑、步槍相對於垂直線的扭轉角(傾斜)、彈藥筒標號和其它考慮因素的資訊。如本領域的技藝人士所認識到的一般，一些或者所有這樣的輸入資訊可以用於決定彈道飛行的特徵。在其它實施例中，彈道程式計算彈道資訊，該彈道資訊被提供在查閱表中。因此，不是計算彈道資訊，而是預先計算一組彈道資訊並由處理器/控制器304使用。

圖4是光學裝置500的示意性側剖視圖。光學裝置500包括沿著直線光路502放置的一組透鏡，該組透鏡包括物鏡504或物鏡組件、正像透鏡組件506和目鏡508或目鏡組件。可以包括或者不包括一般的標線510。如果包括一般的標線510，則可以有上面刻有標線的平光鏡或者其它類型的裝置。

在所示的瞄準器實施例中，也圖示了鐳射測距儀元件512。測距儀置於物鏡504與正像透鏡元件506之間。測距儀512包括測距光發射器和測距光接收器，測距光發射器發射沿著直線光路透過物鏡的光束，測距光接收器接收沿著透過物鏡的直線光路反射回到望遠鏡瞄準具的光線。測距儀產生距離信號，該距離信號指示反射測距光的目標物體的距離。

然後，該測距儀信號被提供給控制器520。控制器520包括用於儲存例如上述的查閱表形式的彈道資訊的記憶體。在替代實施例中，可以包括彈道計算器和計算衝擊點彈道資訊所需的儲存資料。基於彈道資訊、環境參數、方向資訊和測距儀信號，控制器520決定亮起顯示器514上的什麼圖元以呈現補償目標距離、偏差等的對準點。控制器520設置有通訊連接埠522，通過該通訊連接埠522可以將彈道資訊、對準點形狀和使用者選擇（例如對顏色、彈藥類型、標線形狀的選擇）上載到瞄準具的記憶體中。在所示的實施例中，顯示器514投射垂直於直線光路502的圖像。圖像與位於光學元件522內的分光器518相交，於是除正常靶心圖像外，沿著直線光路502透過平光鏡510和目鏡508可看到該圖像。

針對特定子彈和裝藥的彈道係數（BC）和槍口速度（MV）的公佈資料經常不準確。製造商經常使用使性能值最佳化到高於在正常場合條件下所期望水平的技術。另外，個體火器的變化也對MV有顯著的影響，特別是管身長度變化、鏜孔直徑變化，膛線製作、膛室和膛喉詳情，氣口和其它細節根據給定負荷來影響MV。儘管子彈的BC受特定火器的細節影響很小，但是不同製造商所使用的決定誤差的不同方法使彈道特徵出現顯著誤差。

通過使用大氣狀態感測，連同斜度感測及/或方向感測，瞄準器底座高度輸入和實際測量的在已知距離值下的子彈落差，瞄準器系統能夠決定BC和MV準確度的顯著提高。利用對瞄準器的仔細歸零，以及接著輸入附加距離下的實際落差，在已知大氣資訊、斜度資訊和距離資訊的情況下，系統能夠數學地決定到所組裝的火器與瞄準器組合的固有準確程度。在某些實施例中，可以利用除了零距離外的至少兩個其它距離的落差。同一程序針對瞄準器本身的變化進行內在的校正。上述的輸入系統及/或通訊系統連同大氣和物理條件感測部件可以被用於收集和儲存適當資訊。

另外，能夠收集和儲存關於附加彈藥筒的準確彈道資訊，於是可以在組裝的火器和瞄準器組合中使用該資訊。此資訊可以包括零距離衝擊點的資訊。於是，輸入系統可以用於輸入所使用的彈藥的類型。然後，處理器可以顯示針對使用中的裝載的所計算的期待衝擊點所需要的準確對準點指示。

圖5描繪了顯示器514和光學元件522的放大側視圖。圖6描繪了透過目鏡508的光學元件的放大端視圖。光學元件522可以包括在反射表面518相接的兩個三角形玻璃棱鏡522a和522b。棱鏡522a和522b是使用加拿大樹脂膠或其它黏性材料來相接的。另外，可以利用半鍍銀鏡分光器、分色鏡棱鏡或其它類型的分光器。在所描繪的實施例中，反射表面相對於直線光路502成大約45度的角度α。在顯示器514垂直於直線光路502安裝的實施例中，此角度是期望的。基於顯示器514相對於直線光路502的角度，可以利用錯角。

在所描繪的實施例中，顯示器514可以亮起位於其上的任何數量的圖元，由此將對準點投射到分光器的實質上任意的位置。但是在一些應用中，顯示器只需要亮起顯示出在標線的主水平十字下方的對準點的圖元。在這個方面，分光器的下半區可以包括反射平面，而上半區可以是完全透射的。在其它實施例中，反射塗層被最佳化成反射由顯示器發出的特定的一或多個顏色。圖6描繪了通過包括十字604的平光鏡510來觀察的實施例。在其它的實施例中，十字可以由顯示器514來投射。上虛線608描繪了取景器的上限。分光器522可以包括下曲面606以匹配到光學裝置內。在可替代的實施例中，顯示器514和分光器關於主光軸旋轉以使得顯示器可以位於分光器522的下方或一側。另外，多個顯示器可以位於分光器上。在這樣的實施例中，一個顯示器可以投射對準元件，另一個顯示器可以投射十字，又一個顯示器可以投射附加資訊（例如，到目標的距離或者其它資訊）。

儘管在主要瞄靶操作期間描繪了兩個圖像600和602，但是只會投射單個對準點。在所描繪的應用中，將對準點600進行投射，從而在十字的水平線下方顯現成尖端、點、圈、十字、「x」、環、三角、典型標線或其它元件600a。在某些實施例中，可以在不同放大率設置下利用不同的對準元件（例如：在4x放大率下利用十字，在8x放大率下利用圈）。另外，可以由使用者基於個人或者其它偏好或設置來選擇一或更多個較佳的對準元件。在瞄準系統中可以包括任意數量和類型的對準元件，或者可以經由通訊連接埠來添加這樣的對準元件。

另外，元件600a可以是其任意組合並且可以包括各種顏色或者顏色的組合。使用與處理器通訊的風感測器，可以結合元件600a來顯示線或其它水平圖案600b，從而描繪由於風的突發和變化而形成的風的不確定性。處理器可以決定該不確定性的程度並且決定對準元件600a應該位於直線600b上的位置。

顯示器514還可以將圖像（例如對準點、偏差測量資料、距離資料等）投射到取景器的上部或者其它區域，以給槍手提供附加資訊。在所描繪的實施例中，投射圖像602在取景器中顯現成按碼表示的測量602a。該投射圖像602可以包括特定應用所需要和期望的其它資料元素，例如距離、風速、風向、氣壓等。放大率設置的改變也可以導致投射圖像602a在尺寸和位置上的改變。顯示器514也可以投射十字圖像或者其它基本瞄準元件。另外，可以由位於後焦平面附近的附加顯示裝置（例如OLED）來顯示資料元素。

可以用光學膠將顯示器514固定在分光器522的上表面610，從而確保圖像到分光器522的充分透射。光學膠還保證顯示器不會側移或者旋轉移動，這種側移或者旋轉移動可能會在野外使用槍炮時產生。顯示器可以使用物理對準手段及/或電子調准方法來安裝和對準。關於物理對準手段，可以將顯示器514插入大小與顯示器514匹配的分光器522中的凹陷內。該凹陷的邊界可以被對準，使得顯示器514在啟動時將圖像投射到分光器522上的合適位置，而不需要另外的調准。另外，顯示器514可以安裝到位於分光器522與顯示器514之間的中間透鏡。顯示器514也不需要安裝成使得其垂直於直線光路502來進行投射。例如，可以安裝顯示器，使得其平行於直線光路502來進行投射。中間反射鏡可以用於將所顯示的圖像引導到分光器。但是，期望有如圖5所示定位的顯示器，因為它減小了瞄準器500的整體高度。

圖7A是光學裝置700的局部示意性側剖視圖，光學裝置700具有位於前焦平面730的微型顯示器714。在圖7A中沒描繪出其它透鏡諸如物鏡組704和目鏡組708，但是對本領域的技藝人士來說應該是顯然的。在所描繪的實施例中，正像透鏡元件706和具有固定標線的平光鏡位於分光器518與物鏡組704之間。另外，在此實施例中的元件包括測距儀系統，測距儀系統包括放置於直線光路702外部的鐳射光束發射器512a。測距儀分光器712b將鐳射光束引導到光路702中，同時距離感測器712c接收反射的鐳射信號。

如圖7A所描繪的一般，當在利用前焦平面730處的微型顯示器714時，可能期望對放大率變化進行補償以產生更期望的觀察體驗。例如，微型顯示器714可以改變構造上（textural）的顯示尺寸和位置，以對放大率的變化和在前焦平面中的視野影響進行補償。與顯示器的實際圖元尺寸相關的限制可以限制在取景器中顯示的最終圖像。對於給定的顯示尺寸，圖元尺寸是直接影響顯示解析度的要素。例如，能夠有較高放大率的瞄準器代表了更多的技術考驗，因為隨著放大率設置的增加，在對準點上的更少數量的圖元被點亮。類似地，增加了用於顯示距離、風速等的也隨放大率縮放的文字。因此，為了使瞄準器的全功能例如此處所描述的功能可以運行，具有大量圖元的微型顯示器是特別期望的。已經決定的是：為了保持精確性和可視性，對於前焦平面系統來說，期望具有大約17微米或更小圖元大小的20x放大率微型顯示器。這取決於放大率變化範圍和在最大放大率上的實際可視區域。當由於例如鐳射測距儀發射器712a及/或接收器712c故障或者計算距離的計算系統故障而不能得出距離時，可能期望利用預設顯示器。

當處理器檢測到測距儀誤差時，微型顯示器可以轉變到預設投射，諸如在圖8A至圖8C中所描繪的形式，圖8A至圖8C分別描繪了4x、8x和12x放大率的顯示。顯示器800可以是在諸如以100碼或100米遞增的各個距離處的一連串對準標記802。對準標記802可以適當地標注出來並且可以針對包括風的大氣條件以及諸如槍炮傾斜角度的物理條件來適當地進行偏置。在所描繪的實施例中，在顯示器800上也顯示了誤差提示804，所以使用者可以理解光學裝置的工作條件。在此情況下，可以繼續顯示其它可用資訊如仰角、風速和風向。

返回到圖7A，光學裝置700使用單分光器718來引導顯示器714的圖像和雷射光束，使雷射光束返回到感測器712c。此處，分光器718可以是全光線軌跡寬度分離器或者是近全光線軌跡寬度分離器。內部對角線分離器表面718a反射顯示圖像並將顯示圖像覆蓋到目鏡（ocular lens）708和目鏡（eyepiece）。事實上，此處只使用分光器718的後（目鏡）半部分。但是，返回的鐳射光束沿著光路702從物鏡704的方向前進。全軌跡或者近全軌跡寬度分離器718將返回的鐳射反射90°到感測器712c。雷射光束可根據需要進一步折射聚焦或者反射聚焦並且擇路。在該任務中使用分光器718的前（物鏡）半部分。對角線分離器表面的反射塗層可以針對所涉及的特定波長進行最佳化。在如圖7A所示的前焦平面類型的實施例中，平光鏡710包括固定的標線，標線包括固定的十字或者其它可視的指示標誌以示出武器零點位置。圖9A和9B分別描繪了低放大率顯示器900和高放大率顯示器900。此處，在平光鏡710中形成固定的十字902。顯示器900還包括由圖7A的微顯示器714顯示的一或更多個分離的鐳射測距對準標記904。可能期望將鐳射測距對準標記904定位於視野中心。可替代地或附加地，可以將微型顯示器程式設計以亮起與對準標記或者零點對準標記位置不同的鐳射測距對準標記。而且，測距對準標記904可與一或多個對準標記不同從而使使用者能夠區分它們。

對於大部分的光學佈局，即使在最低放大率時，前焦平面（FFP）圖像小於後焦平面圖像。因此，前焦平面圖像不需要和分光器或顯示器一樣大。較小的分離器節省重量、費用並且避免安裝不便。無論選擇FFP中哪個位置作為武器零點，當放大率變化時該位置相對靶心圖像保持恒定。這使零對準指示能夠位於視野中心的上方。而且，允許更大的角度用於子彈落差校正。在某些實施例中，非常期望以高放大率來校正40弧距（MOA）或更大弧距（其中1MOA等於1角分，而1角分等於1/60度）。然後，取決於實際的最大放大率和光學設計，FFP實現方式允許多達30MOA的附加落差校正。FFP的第二個優點是靶心圖像與顯示圖像之間的視差需要是最小的以防止衝擊點誤差，特別是在視野的邊緣。一般情況下，FFP靶心圖像比在後焦平面裝置中的更平坦（flat）。另外，在FFP中，在高放大率時只有像平面的最中心部分是可見的，這將視差問題減到最小。FFP也可以使單分光器被測距儀和顯示器雙重使用，這一問題另作討論。

FFP裝置在與本文描述的顯示技術結合使用時確實具有一些需要考慮的功能特性。例如，在高放大率時，視野包括靶心圖像的一小部分。例如，放大率改變4倍，視野直徑將只有低放大率視野直徑的四分之一。因此，如果顯示器填充或顯著填充低放大率的FOV，則顯示器只有一小部分將在高放大率下可見。單個顯示圖元是能顯示落差、風或其它校正的最小變化。FFP裝置的長距離應用可能需要對準精度為0.5MOA或者更小。為了在低放大率時填充整個或大部分視野，同一顯示器可能需要顯著更多的圖元。

圖7B是具有位於後焦平面732的微顯示器714的光學裝置700的局部示意性側剖視圖。與圖7A中元件共用元件符號的元件通常不再描述，因為它們是基本相似的。除了後焦平面732，光學裝置700包括多個其它元件和部件，其構成如下所述。特別地，該測距系統即光束發射器712a、分光器712b和光束感測器712c，位置靠近物鏡組704。不同於圖7A的顯示器，在此處，目鏡分光器730只將光束重定向到距離感測器712c。在圖7B中，微型顯示器714位於後焦平面732並將圖像投射到第二分光器734上。具有固定標線的平光鏡710也位於第二分光器734處。通常，第二分光器734和微型顯示器714比位於前焦平面的分光器和微型顯示器更大。

在此處所述之顯示技術的後焦平面（RFP）的實現方式中，可能期望更大的顯示器和分光器。但是，無論放大率如何變化，顯示器上的視野是恒定的。當靶心圖像的放大率改變時，顯示器圖像不受影響。但是，視野中唯一相對於靶心圖像保持恒定的位置是在視野中心或者非常接近視野中心。因此，零對準標記（特別是固定的、非投射的對準標記）應該在視野中心。因此，針對子彈落差的唯一對準點偏置是從視野中心向下，所以更多地限制了在最大放大率時最大偏置。另外，在最大放大率時顯示器上相對於零對準標記位置的25 MOA的對準偏置是最低放大率時的四倍多（4x變焦裝置）。該處理器可以適應這一點，但可以期望用放大率變化感測器保持準確度。

RFP裝置中存在由靶心圖像場曲率導致的視差，特別是在視野的邊緣。RFP裝置的一些優點在於圖元尺寸可以比FFP裝置大得多，因為在高放大率下更大數量的圖元是可見的，在低放大率下亦是如此。通常，圖元可以是60微米或以上（取決於實際放大率和光學設計）。相同的效果使與放大率變化成比例的顯示器解析度比在FFP實現方式中更低。

電子校準程序將包括啟動位於顯示器上的多個參考圖元，並且確保那些圖元與平光鏡510上的標線、十字或任意對準點上的離散參考點對準。至少由於這一原因，可以投射比取景器可視區域更大的圖像的顯示器是特別有利的。當將顯示器安裝和校準之後，將圖像投影到可視區域之外的顯示區域可能被禁用（或者，軟體可以被程式設計為不向此區域中的圖元通電）。多個圖元可在不同的放大率設定下進行測試以確保在所有的放大率級別上的校準。

上述的實施例包括在平光鏡510上刻劃的標線。在其它實施例中，標線可以形成從顯示器投影的圖像的一部分。這樣的實施例可能需要更少的或簡化的校準程序，因為處理器始終知道對準點相對於標線的位置。然而，在發生顯示器失效的情況下，在取景器中沒有標線可見。因此，平光鏡上的刻劃標線可能是有利的，因為即使是在顯示器或其它電子設備失效的情況下，也可以進行基本的對準程式。

雖然此處描述了被認為是本技術的示例性的和較佳的實施例，但是通過此處的教示，對於本領域的技藝人士來說對本技術的其它修改將是顯然的。此處所揭示的具體製造方法和幾何結構實質上是示例性的而不能被認為是限制。因此，所有這樣的修改都期望保護在所附請求項中，因為其落入本技術的精神和範圍內。因此，期望由專利證書所保護的是在其後的請求項及所有等同方案中定義且區分的技術。

100‧‧‧電子瞄準器

102‧‧‧外殼

104‧‧‧標線

106‧‧‧瞄準元件

108‧‧‧水平破折號

110‧‧‧點

114‧‧‧對準點

116‧‧‧點

300‧‧‧瞄準系統

302‧‧‧光學裝置

304‧‧‧控制器/處理器

306‧‧‧輸入系統

308‧‧‧彈道程式

310‧‧‧顯示器

312‧‧‧透鏡

314‧‧‧測距儀

316‧‧‧元件

320‧‧‧感測器

322‧‧‧風感測器

400‧‧‧計算裝置

402‧‧‧處理單元

404‧‧‧記憶體

406‧‧‧短劃線

408‧‧‧可移除記憶體

410‧‧‧不可移除記憶體

412‧‧‧通訊連接

500‧‧‧光學裝置

502‧‧‧直線光路

504‧‧‧物鏡

506‧‧‧正像透鏡組件

508‧‧‧目鏡

510‧‧‧標線

512‧‧‧鐳射測距儀元件

514‧‧‧顯示器

518‧‧‧分光器

520‧‧‧控制器

522‧‧‧通訊連接埠/分光器/光學元件

522a‧‧‧棱鏡

522b‧‧‧棱鏡

600‧‧‧圖像

600a‧‧‧元件

600b‧‧‧圖案

602‧‧‧圖像

602a‧‧‧投射圖像

604‧‧‧十字

606‧‧‧下曲面

608‧‧‧上虛線

610‧‧‧上表面

700‧‧‧光學裝置

702‧‧‧光路

704‧‧‧物鏡

706‧‧‧透鏡元件

708‧‧‧目鏡

710‧‧‧平光鏡

712a‧‧‧光束發射器

712b‧‧‧分光器

712c‧‧‧光束感測器

714‧‧‧微型顯示器

718‧‧‧分光器

718a‧‧‧分離器表面

730‧‧‧目鏡分光器

732‧‧‧後焦平面

734‧‧‧第二分光器

800‧‧‧顯示器

802‧‧‧對準標記

804‧‧‧誤差提示

900‧‧‧顯示器

902‧‧‧十字

904‧‧‧對準標記

在附圖中圖示目前較佳的實施例，但是應該理解的是本技術不限於所示出的確切佈置和手段。

圖1是現有技術的光學裝置的端視圖。

圖2是光學裝置的示意圖。

圖3是用於對光學裝置進行操作的控制器處理器的示意圖。

圖4是光學裝置的示意性側剖視圖。

圖5是圖4的光學裝置的局部放大的側剖視圖。

圖6是光學顯示系統的端視圖。

圖7A是具有位於前焦平面的微型顯示器的光學裝置的局部示意性側剖視圖。

圖7B是具有位於後焦平面的微型顯示器的光學裝置的局部示意性側剖視圖。

圖8A至圖8C分別以4x、8x和12x的放大率描繪出用於光學顯示系統的測距預設顯示。

圖9A至圖9B分別以低放大率和高放大率描繪出用於光學顯示系統的顯示。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (16)

1. 一種瞄準系統，包括：一外殼；沿著一光路放置在該外殼中的一組透鏡，該組透鏡包括一物鏡和一目鏡；放置在該外殼上的一風感測器，該風感測器用於感測一風速和一風向中的至少一個；放置在該外殼中的一處理器，該處理器用於至少部分地基於從該風感測器發送的一信號來計算一風的不確定性；及一顯示元件，該顯示元件用於顯示透過該目鏡能夠看到的一圖像，其中該圖像至少部分地基於該風的不確定性。
2. 如請求項1所述之瞄準系統，其中該圖像包括一條。
3. 如請求項1所述之瞄準系統，進一步包括一反射元件，該反射元件被放置在該物鏡和該目鏡之間的該光路上，並且其中該顯示元件的位置偏離該光路，該顯示元件將該圖像投射到該反射元件上，使得透過該目鏡能夠看到該圖像。
4. 如請求項2所述之瞄準系統，其中該圖像進一步包含一元件被放置在該條上。
5. 如請求項4所述之瞄準系統，其中被顯示的條描繪出該風的不確定性。
6. 如請求項1所述之瞄準系統，進一步包含放置在該光路上的一可調節正像透鏡組件。
7. 如請求項6所述之瞄準系統，進一步包含一正像透鏡感測器，該正像透鏡感測器用於決定該正像透鏡組件的至少一個正像透鏡的一位置變化。
8. 如請求項7所述之瞄準系統，其中該處理器經配置以接收來自該正像透鏡感測器的一信號，其中該處理器至少部分地基於從該正像透鏡感測器接收的該信號來決定要由該顯示元件顯示的一期望對準點。
9. 如請求項7所述之瞄準系統，其中該處理器經配置以接收來自該正像透鏡感測器的一信號，其中該處理器為顯示一距離、一風速、一風向、一彈藥筒標號和一氣壓中的至少一個而決定用於顯示的一尺寸和一位置中的至少一個。
10. 如請求項1所述之瞄準系統，進一步包含一測距儀。
11. 如請求項10所述之瞄準系統，其中該處理器至少部分地基於接收自該測距儀的一信號來決定一期望對準點。
12. 如請求項11所述之瞄準系統，其中該處理 器至少部分地基於一正像透鏡感測器信號、一彈道資訊、一距離信號、一風速信號、一風向信號、一氣壓信號、一濕度信號和一溫度信號中的至少一個來決定該期望對準點。
13. 如請求項1所述之瞄準系統，其中該圖像包含一對準元件，該對準元件包括一第一放大率的一第一對準元件、以及一第二放大率的一第二對準元件。
14. 如請求項13所述之瞄準系統，其中該對準元件是可以基於一使用者偏好來選擇的。
15. 如請求項13所述之瞄準系統，其中該第一對準元件和該第二對準元件是能夠由使用者選擇的。
16. 如請求項1所述之瞄準系統，其中該圖像進一步包括與一距離、一風速、一風向、一彈藥筒標號和一氣壓中的至少一個對應的資料。