具有子弹计数器系统的观察光学镜的制作方法

本公开涉及具有集成显示系统的观察光学镜。在一个实施例中，观察光学镜具有有源显示系统，所述有源显示系统生成图像并将图像投影到光学系统的第一焦平面。在又一个实施例中，本公开涉及具有子弹计数器系统(round counter system)的观察光学镜。

背景技术：

1、瞄准镜已经使用了一个多世纪，虽然这些装置的质量和特征多年来得到了极大的改善，但是在它们的设计、制造和使用中使用的核心部件(以及这些部件的局限性)在今天仍然与100年前非常相似。瞄准镜在焦平面上创建远离射击者的场景的放大的或未放大的图像，其与标定特征或分划板重合。分划板由在玻璃表面上沉积为图案的线或材料组成，并且它用作标定参考，其对应于其所附接的步枪的轨迹。分划板还可以具有为帮助射击者进行距离判断和补偿不同距离的子弹偏差而包括的特定特征。

2、调整钮还用于相对于目标调节分划板位置，以补偿子弹偏差。这是一个非常发达和可靠的系统，可以在经验丰富和熟练的射击者手中使用，以进行具有挑战性的远程射击。借助激光测距仪(lrf)和弹道计算机以及对细节的细致关注，经验丰富的射击者可以通过对枪械进行必要的机械调节和/或在分划板图案上执行正确的保持来常规地击中在他们的枪械的最大有效射程处的目标。

3、虽然这个系统运行良好，但总是希望改进系统。特别是，希望降低在击中远程目标时所涉及的复杂性。为了有效地击中远程目标，需要基于逐个射击的大量信息，并且射击者必须能够处理这些信息并实时做出正确的判断和计算。除了瞄准镜外，射击者还需要其它工具来确保准确的射击位置。例如，需要在瞄准镜外部安装气泡水平仪，以确保在执行射击之前光学镜是水平的。这需要射击者将他的头部从光学镜的光瞳移开以检查他或她的水平仪。

4、还需要激光测距仪和弹道计算机来测量目标距离并计算子弹轨迹。这再次要求射击者去注意外部装置，然后在进行必要的调节时记住数据。如果使用安装了武器的激光测距仪，则射击者需要特别注意以确保光学镜的标定点与lrf的标定点完全对应。

5、此外，对于瞄准镜的使用而言并非不重要的是它们仅在白天有用。一旦夜晚开始降临，必须将热和/或夜视装置在瞄准镜前方附接到武器上。这些装置捕获由于其波长或强度低而对人眼不可见的其它形式的辐射。然后，这些装置重新创建场景的图像或加强它并将场景重新成像到瞄准镜的物镜。这些装置对于低光条件有效且必要，但也很重且很大。

6、在热成像装置的特定情况下，热场景通过红外光学镜成像到特殊的热传感器上。然后在微显示器上重新创建图像，并且微显示器又利用可见光学系统重新成像到瞄准镜的物镜中。实现此所需的两个独立的光学系统导致相当大的、重的且昂贵的装置。

7、随着技术的进步，需要一定程度的系统集成，以减少对射击者的重的处理要求。当需要参考多个装置并且必须进行计算和调节时，还需要这种集成来减少传统上相当长的“打击时间”。最后，通过更集成的解决方案，可以减少在低光照条件下有效使用瞄准镜所需的附加装置的尺寸和重量。

8、以前的装置曾试图以不同的方式解决其中一些问题，并取得了不同程度的成功。然而，之前的所有尝试都已经在光学镜的第二焦平面中实现了它们的解决方案。这是非常不利的，因为瞄准镜中的第二焦平面仅在单个放大倍数设定下与场景的图像很好地相关联。标定点的位置同样仅在调整钮调节中的一个位置处是准确的。由于这个严重的限制，需要额外的电子器件来跟踪系统其余部分中的变量并相应地调节标定点。其它系统通过以通用的粗间距间隔的照射特征而不是选择具有准无限范围的点的照射特征来提供近似标定点解决方案。较弱的系统仅能够显示基本信息，例如到目标的距离或当前的天气条件。

9、在执法、军事行动和射击比赛中使用半自动和自动枪械射击时，期望知道弹匣的弹药何时将要用完。比赛射击者需要知道该信息，以便他们可以准备好释放空弹匣并且以最低的射击时间损失将其替换为完整弹匣。在警察和军事行动中，了解的需求要严重得多。警官和士兵可能会在意识到必须更换弹匣的瞬间丧生，或者敌人或重罪犯可能会在那个时候逃跑。研究表明，在交火的压力下，用户几乎不可能准确地跟踪发射的和剩余的弹药筒。

10、通过指示消耗的数量或剩余的子弹数量来监控弹药状态的先前尝试取得了无足轻重的成功，并且大体上一般仅适用于手枪而不适用于其他枪械。该设备通常又大又笨重，并且需要对每支枪械进行改装以进行改装或需要重新设计以便与原始设备制造商进行安装。这种系统不区分空状态和堵塞状态。然而，现有系统的最大缺点之一是不直接在用户/射击者的视野中提供关于弹药状态的信息。用户/射击者必须将视线从目标上移开才能接收弹药状态信息。

11、因此，仍然需要一种能够将信息投影到光学系统的第一焦平面中的观察光学镜。重要的是，可以在保持对感兴趣目标的可视的同时，向用户/射击者提供有关弹药状态的信息。本文公开的设备、系统和方法以创新的方式解决了所有这些缺点。

技术实现思路

1、在一个实施例中，本公开涉及一种包括观察光学镜和子弹计数器系统的系统。在一个实施例中，本公开涉及一种包括观察光学镜、子弹计数器系统和枪械的系统。在一个实施例中，本公开涉及一种子弹计数器系统，该子弹计数器系统被配置为与具有有源显示器的观察光学镜通信。在一个实施例中，子弹计数器系统将关于弹药状态的信息传送到有源显示器，其中有源显示器将关于弹药状态的信息投射到观察光学镜的第一焦平面中。

2、在一个实施例中，子弹计数器系统包括弹匣随动件，弹匣随动件具有插入弹匣中的一个以上的磁体，以及放置在磁阱或接收器的其他位置上的低面型高度磁传感器。本文公开的子弹计数器系统可以与具有集成显示系统的观察光学镜结合工作，以将弹药状态显示到观察光学装置的第一焦平面中。

3、在一个实施例中，磁传感器可以位于连接到观察光学镜的遥控器中。遥控器联接到枪械的弹匣井上，当枪械从弹匣中剥离子弹，弹匣随动件升高时，磁传感器将信息发送到观察光学镜。

4、在一个实施例中，子弹计数器系统包括具有一个以上的磁体的弹匣随动件，使得当弹匣随动件移动通过弹匣时，磁体位于一个以上的霍尔效应传感器的前面。激活的霍尔效应传感器对应于磁场的当前位置，因此对应于弹匣随动件。与检测磁场的霍尔效应传感器相关联的信号被传送到处理单元，该处理单元将弹匣随动件的高度与弹药筒中剩余的子弹的数量相关联。处理单元被配置为与观察光学镜的有源显示器通信，其在观察光学镜的第一焦平面中显示子弹计数信息。

5、在一实施例中，一个以上的霍尔效应传感器可以位于弹匣井内的电路板上。在又一实施例中，一个以上的霍尔效应传感器可以位于枪械的接收器中。在另一实施例中，一个以上的霍尔效应传感器位于电路板上。

6、在一个实施例中，本公开涉及一种系统，该系统包括：具有光学系统的观察光学镜，该光学系统被配置为将来自外部场景的目标图像聚焦到第一焦平面，以及被配置为生成数字图像的有源显示器，以及子弹计数器，其被配置为跟踪弹药状态并将弹药状态传送给有源显示器；其中所述弹药状态被投射到观察光学镜的第一焦平面中。

7、在一个实施例中，本公开涉及一种系统，包括：观察光学镜，具有：(a)主管；(b)联接到主管的第一端的物镜系统，其聚焦来自外部场景的目标图像；(c)联接到主管的第二端的接目镜系统，主管、物镜系统和接目镜系统被配置为限定至少第一焦平面；(d)配置为生成数字图像的有源显示器；以及子弹计数器系统，包括弹匣随动件，该弹匣随动件具有插入弹匣中的一个以上的磁体和放置在磁阱上的多个磁传感器，其中激活的磁传感器对应于弹匣随动件的位置，以及处理器，其被配置为将弹匣随动件的位置与弹药状态相关联并与有源显示器通信，其中弹药状态被投射到观察光学镜的第一焦平面中。

8、在一个实施例中，本公开涉及一种方法，包括：(a)移动具有一个以上的磁体的弹匣随动件通过弹匣；(b)当弹匣随动件靠近磁传感器时激活磁传感器；(c)基于激活的磁传感器指示的弹匣随动件的位置确定弹药状态；(d)将弹药状态传送给观察光学镜中的有源显示器；(e)使用有源显示器生成弹药状态的数字图像；(f)将数字图像投影到观察光学镜的第一焦平面中。

9、在一个实施例中，观察光学镜具有主管、联接到主管的第一端的物镜系统和联接到主管的第二端的接目镜系统。主管、物镜系统和接目镜系统协同配置为限定至少一个焦平面。观察光学镜还包括位于物镜系统和第一焦平面之间的光束组合器。观察光学镜还包括集成显示系统，所述集成显示系统包括有源显示器，其中有源显示器生成数字图像并将数字图像投影到光束组合器，因此数字图像和来自物镜系统的目标图像可以在第一焦平面处组合。

10、在一个实施例中，本公开涉及一种观察光学镜，所述观察光学镜具有：第一光学系统，其包括：将来自目标的图像聚焦到第一焦平面(下文称为“ffp目标图像”)的物镜系统、然后是反转ffp目标图像并将其聚焦到第二焦平面(以下称为“sfp目标图像”)的正像透镜系统、放置在物镜系统和ffp目标图像之间的光束组合器、准直sfp目标图像从而使得其可以被人眼观察的接目镜系统；和第二光学系统。在一个实施例中，第二光学系统具有用于生成图像的有源显示器、以及收集来自有源显示器的光的透镜系统。来自数字显示器的图像被引导到光束组合器，使得数字图像和来自物镜系统的目标图像可以在第一焦平面处组合并被同时观察。

11、在一个实施例中，本公开涉及一种观察光学镜，其具有：主体，所述主体具有用于观察外部场景的光学系统；和基座，其联接到主体，所述基座具有集成显示系统，所述集成显示系统用于生成图像并引导生成的图像，用于在主体的第一焦平面中同时重叠观察生成的图像和外部场景的图像。在一个实施例中，基座可与主体分离。在一个实施例中，基座联接到主体的底部。在又一个实施例中，基座具有包含集成显示系统的腔。在另一个实施例中，腔还可以具有用于一个以上电源的隔室。

12、在一个实施例中，本公开涉及一种观察光学镜，其具有：本体，其具有用于观察外部场景的图像的直视光学镜；以及基座，其具有集成显示系统，其中，集成显示系统通过有源显示器生成图像，并引导图像，用于同时重叠观察生成的图像和外部场景的图像。

13、在一个实施例中，本公开涉及一种观察光学镜，其具有：本体，所述本体具有主光学系统，所述主光学系统包括将来自目标的图像聚焦到第一焦平面(下文称为“ffp目标图像”)的物镜系统、放置在物镜系统和ffp目标图像之间的光束组合器、然后是反转ffp目标图像并将其聚焦到第二焦平面(以下称为“sfp目标图像”)的正像透镜系统、最后是准直sfp目标图像从而使得其可以被人眼观察的目镜系统；和基座，其联接到本体的底部，所述基座具有腔，所述腔具有集成显示系统，所述集成显示系统用于生成图像并引导生成的图像，以在本体的第一焦平面中同时重叠观察生成的图像和外部场景的图像。

14、在另一个实施例中，本公开涉及一种观察光学镜，其具有：本体，其具有用于观察外部场景的光学系统；和基座，其具有用于生成图像的有源显示器，其中，生成的图像在光学系统的第一焦平面中被组合到外部场景的图像中。

15、在另一个实施例中，本公开涉及一种观察光学镜，其具有：主体，所述主体具有用于观察外部场景的光学系统；和基座，其联接到主体的底部，所述基座具有腔，所述腔具有用于生成图像的有源显示器，其中，生成的图像在光学系统的第一焦平面中被组合到外部场景的图像中。

16、在一个实施例中，本公开涉及一种观察光学镜，其具有：本体，所述本体具有用于观察外部图像的第一光学系统，以及包括安装在外壳中的数字显示器的第二光学系统，其中外壳平行于第一光学系统，其中第二光学系统的图像在光学镜的第一焦平面中组合到第一光学系统的图像中。在一个实施例中，第二光学系统包括有源显示器。在又一个实施例中，第二光学系统包括收集来自有源显示器的光的透镜系统。

17、在一个实施例中，本公开涉及一种观察光学镜，其具有：主体，所述主体具有用于观察外部图像的第一光学系统；和外壳，其联接到主体，所述外壳具有用于生成图像的集成显示系统，其中，集成显示系统的图像在光学镜的第一焦平面中被组合到第一光学系统的图像中。

18、在一个实施例中，集成显示系统包括有源显示器、聚光光学镜和反射表面或材料，所述反射表面或材料包括但不限于反射镜。在一个实施例中，有源显示器可以生成图像，所述图像包括但不限于文本、字母-数字、图形、符号和/或视频影像、图标等，包括有源目标分划板、修正后的标定点、距离测量结果和风信息。

19、在一个实施例中，本公开涉及一种观察光学镜，该观察光学镜包括：配置为限定第一焦平面的光学系统；用于生成图像的有源显示器，以及用于将图像引导到第一焦平面的反射材料；以及用于执行以下一项或多项的一个以上调节机构：(a)相对于反射材料移动有源显示器，和(b)相对于有源显示器移动反射材料。

20、在一个实施例中，本公开涉及联接到观察光学镜的主体的外壳，其中外壳包含显示器，所述显示器用于生成图像，图像可以注入主体的第一焦平面，使得第一焦平面上的显示器的图像不依赖于正像管的移动。

21、在一个实施例中，本公开涉及一种观察光学镜，该观察光学镜包括：主体，其具有用于观察外部场景的光学系统；以及基座，其联接至主体的底部；该基座具有用于生成图像的有源显示器，其中，生成的图像被组合到光学系统的第一焦平面中的外部场景的图像，用于检测用户的存在的传感器，以及与传感器通信并能够控制观察光学镜的功率状态的处理器。

22、在一个实施例中，有源显示器被配置为在基本平行于观察光学镜的光轴的方向上发射光。

23、在一个实施例中，有源显示器被配置为在基本垂直于观察光学镜的光轴的方向上发射光。

24、在一个实施例中，反射镜相对于显示器发射的光以大约45°的角度定向。

25、在一个实施例中，显示器和反射镜位于观察光学镜主体的共同侧。

26、在一个实施例中，显示器和反射镜位于观察光学镜主体的相对侧。

27、在一个实施例中，显示器和反射镜位于基座的联接到观察光学镜主体的共同侧。

28、在一个实施例中，显示器和反射镜位于基座的联接到观察光学镜主体的相对侧。

29、在一个实施例中，反射镜位于基座的联接到观察光学镜主体的物镜侧。

30、在一个实施例中，有源显示器位于基座的联接到观察光学镜主体的接目镜侧。

31、在一个实施例中，本文公开的方法和设备允许最终用户容易地从日光学场景中辨别数字覆盖。

32、在一个实施例中，本公开涉及一种观察光学镜，其具有模拟分划板和数字分划板两者，模拟分划板和数字分划板在通过瞄准镜观察时对用户可见。

33、在一个实施例中，观察光学镜与枪械结合使用。在一个实施例中，观察光学镜是瞄准镜。在一个实施例中，瞄准镜可以与具有弹道计算能力的外部激光测距仪一起使用。在一个实施例中，瞄准镜刚性地安装在枪械上，激光测距仪安装在枪械或瞄准镜上。

34、在一个实施例中，本公开涉及一种瞄准系统，其包括：瞄准镜，所述瞄准镜具有：主体，其具有用于观察外部场景的第一光学观察系统；和基座，其具有用于生成图像的集成显示系统，其中基座联接到主体的底部，进一步地，其中生成的图像和外部场景的图像在光学系统的第一焦平面中组合；激光测距仪，其测量到目标的距离；和计算用于击中该目标的弹道的部件。在一个实施例中，集成显示系统可以数字地显示计算出的信息和正确的标定点，所述标定点对应于步枪子弹的弹着点，其中数字显示的标定点和外部场景在瞄准镜的第一焦平面中重叠并显示。

35、在一个实施例中，本公开涉及一种瞄准系统，包括瞄准镜，所述瞄准镜具有：主体，其具有用于观察外部场景的第一光学观察系统；和基座，其具有用于生成图像的集成显示系统，其中基座联接到主体的底部，并且进一步地，其中生成的图像和外部场景的图像在光学系统的第一焦平面中组合，测量到目标的距离的激光测距仪和计算用于击中该目标的弹道的部件位于瞄准镜的主体中。

36、在另一个实施例中，本文公开的方法和设备通过专门定向负责发射增强图像的装置而允许在瞄准镜内的有源分划板的竖直调节的最大范围。

37、在另一个实施例中，本公开涉及一种用于在观察光学镜的光学系统中对准微显示器的竖直轴线的倾斜和分划板的竖直轴线的方法，所述光学镜紧凑、简单且准确。

38、在一个实施例中，本文公开的方法和设备允许将处理后的数字图像无缝地组合到日间可见光学镜中。

39、在一个实施例中，本公开涉及有源显示器，其利用轴向定向的数据或通信端口被集成到第一焦平面(ffp)中，从而保持最小化的物理自顶向下的轮廓。

40、本文公开的设备和方法的优点在于可以利用多种高级瞄准功能，同时保留目标场景的直接观察。

41、本文公开的设备和方法的优点在于，来自集成显示系统的生成的图像与来自目标的外部图像在第一焦平面前方组合，然后聚焦到第一焦平面上，这样，目标图像和来自集成显示系统的生成的图像从不相对于彼此移动。

42、本文公开的设备和方法的优点在于，将生成的图像从有源显示器注入光学系统的第一焦平面允许生成的图像不受调整钮调节或正像系统位置的任何变化的影响。

43、本文公开的设备和方法的优点在于，通过将有源显示器的生成图像叠加到第一焦平面上，如果电子器件发生故障或电源耗尽，用户也可以使用传统的玻璃蚀刻的分划板进行瞄准。这是本文公开的设备和方法所提供的重要的故障保护。

44、本文公开的设备和方法的优点在于，通过在第一焦平面上显示来自集成显示系统的生成图像，无论瞄准镜的当前放大倍数设定还是任何其它调节如何，电子标定点的位置相对于目标也保持精确。

45、这里描述的一个实施例的特征、部件、步骤或方案可以与其它实施例的特征、部件、步骤或方案相组合而没有限制。