具有两个目镜的夜视瞄准具.pdf

本发明领域是具有光增强器的武器瞄准具的领域。为了确保射击方式安全，武器可以被设置有使士兵在保持受到保护的同时进行瞄准的摄像机。所提出的发明使这种功能能够在夜间实现。为此目的，把具有包含两个光通道的光增强器的夜视瞄准具装配到武器上。第一光通道提供布置在武器上的具有增强图像的摄像机。第二光通道为射击者提供有直接可见的增强图像。在变体中，瞄准具还包括显示器，其为士兵提供叠加在增强图像上的附加信息。

1.  一种用于武器(31)的瞄准具(2)，其包括物镜(22)和图像增强器(23)，它们被布置在具有用于紧固到所述武器上的接口的机械组件(21)中，所述物镜在图像增强器(23)的入口窗(231)上形成外部景物的图像，所述武器包括瞄准具摄像机(1)，其光轴平行于所述武器的枪管(3)的轴线，所述瞄准具的特征在于，它至少包括：
第一光通道(24，25，17)，其由来自图像增强器(23)的增强图像产生第一准直图像；以及
第二光通道(24，25，26)，其由来自图像增强器(23)的增强图像产生同样被校准的第二图像，第二光通道的光轴(200)平行于第一光通道的光轴(100)，这些通道被布置成这种方式，即，当瞄准具(2)通过其紧固接口被装配到武器(31)上时，第一图像被传送到摄像机(1)的物镜，并且第二图像被传送到携带该武器的士兵的眼睛(4)。

2.  根据权利要求1所述的瞄准具，其特征在于，第一光通道包括至少一个用于来自图像增强器(23)的增强图像的图像传输镜片(24)，半反射板(25)，第一中继镜片(171)，第一目镜(172)，来自第一目镜(172)的被基本准直的最终图像，以及当将瞄准具被装配到武器上时，与摄像机(1)的物镜(11)的入口光瞳基本重合的所述第一光通道的出口光瞳。

3.  根据权利要求1所述的瞄准具，其特征在于，第二光通道至少包括用于来自图像增强器(23)的增强图像的图像传输镜片(24)，半反射板(25)，第二中继镜片(261)，和第二目镜(262)，来自第二目镜(173)的被基本准直的最终图像，以及所述第二光通道的出口光瞳，其以士兵能够不太费力地把他的眼睛(4)定位在所述光瞳中的方式基本远离瞄准具(21)的主体、摄像机(1)和武器(31)。

4.  根据权利要求2或3所述的瞄准具，其特征在于，半反射板在第一光通道中被用于反射，以及在第二光通道中被用于透射。

5.  根据权利要求2或3所述的瞄准具，其特征在于，半反射板在第一光通道中被用于透射，并在第二光通道中被用于反射。

6.  根据上述权利要求之一所述的瞄准具，其特征在于，图像增强器是图像倒置类型的。

7.  根据上述权利要求之一所述的瞄准具，其特征在于，瞄准具还包括含有微型显示器(28)的第三光通道，所述微型显示器由至少一个显示器(282)和形成显示器(282)的中间图像的第三图像传输物镜(281)组成，所述中间图像由半反射板通过反射和透射一方面被传送到第一光通道中，另一方面，与来自图像增强器(23)的增强图像相叠加，被传送到第二光通道中。

具有两个目镜的夜视瞄准具
本发明的领域是具有光增强器的武器瞄准具的领域。
对士兵而言，在所有任务情形中并且尤其是当他在城市环境中到处移动时，保持很好的灵活性是及其重要的。当士兵正在用他的武器瞄准时，他可能会成为潜在的目标。为了避免这种缺陷，视频摄像机(video camera)被布置在武器的枪管上，这种摄像机是例如CCD(电荷耦合器件)传感器类型。这种摄像机被连接到位于士兵头盔上的头盔瞄准具上，或者被连接到位于例如其手腕上的图像装置(imager)上。这种装置使得士兵能够采用对目标的移动瞄准，并因此使得他能够在保持受到保护的同时进行射击。然而，最经常使用的射击配置(firingconfiguration)仍然是士兵使用裸眼直接瞄准目标。因此，摄像机必须足够小并从瞄准线上移开，以免阻碍这种常规的射击配置。这种配置在附图4中被示出，附图4示出了武器/摄影机系统的透视图。摄像机1的瞄准线100从士兵的瞄准线200上被移开，从而为他提供没有摄像机阻碍的正确瞄准。
为了执行夜间任务，通常在武器上安装夜视瞄准具。这种瞄准具通常包括至少一个物镜、光增强器装置和目镜。物镜在增强器装置的入口窗上形成外部景物的图像。这包括三个主要部分：第一感光表面，其把光学图像转化成电子图像；电子放大器，其放大电子图像；以及第二表面，其把电子图像转化成放大的光图像。由此，外部景物的图像得以放大，然后，在最终由士兵进行观察之前，该图像通过目镜被准直到无限远处。在这种情况下，由摄像机所提供的图像当然会受到损失，使光水平太低以至于由电流传感器不能提供正确图像。由此，在日间任务期间由摄像机所提供的安全性受到损失。应该回想到，该士兵在夜间可能被具有光增强器双眼望远镜或者有热感摄像机的对手精确定位。
根据本发明的夜视瞄准具使士兵在夜间射击时能够具有与日间相同的安全性，其原理是同时给士兵和摄像机提供相同的增强图像，由此可以对该增强图像直接进行查看，或者通过头盔瞄准具或者显示器进行查看。对于夜间任务，这种瞄准具很容易安装在武器上，而不用对已经处于适当位置的摄像机进行任何改变。由此，在战斗环境中，士兵不必进行复杂的机械操作。
更确切地说，本发明的目地是用于武器的瞄准具，其包括被布置在机械组件中的物镜和图像增强器，该机械组件具有用于紧固到所述武器上的接口，所述物镜在图像增强器的入口窗上形成外部景物的图像，所述武器包括其光轴平行于其枪管轴线的瞄准具摄像机(sightcamera)，所述瞄准具的特征在于其包括至少以下部分：
·第一光通道，其由来自图像增强器的增强图像产生第一准直图像；以及
·第二光通道，其由来自图像增强器的增强图像产生同样被准直的第二图像，其光轴平行于第一光通道的光轴，
这些通道按照这种方式进行布置，即，当通过瞄准具的紧固接口把其装配到武器上时，第一图像被传送到摄像机的物镜，并且第二图像被传送到携带该武器的士兵的眼睛。
有利的是，第一光通道包括至少一个用于来自图像增强器的增强图像的图像传输镜片，半反射板，第一中继镜片，第一目镜，来自第一目镜的被基本准直的最终图像，以及当瞄准具被装配到武器上时，与摄像机物镜的入口光瞳基本重合的所述第一光通道的出口光瞳。此外，第二光通道至少包括用于来自图像增强器的增强图像的图像传输镜片，半反射板，第二中继(relay)镜片，和第二目镜，来自第二目镜的被基本准直的最终图像，以及所述第二光通道的出口光瞳，其以士兵能够不太费力地把他的眼睛定位在所述光瞳中的方式基本(substantially)远离瞄准具的主体、摄像机和武器。
有利的是，瞄准具还包括含有微型显示器的第三光通道，所述微型显示器由至少一个显示器和形成来自显示器的图像的中间图像的第二图像传输物镜组成，所述中间图像由半反射板通过反射和透射一方面被传送到第一光通道中，另一方面经过与来自图像增强器的增强图像相叠加被传送到第二光通道中。
通过阅读以下说明将会对本发明有更清楚地理解，本发明的其他优点也将变得显而易见，以下说明以非限制性的例子和附图的方式给出，其中：
附图1示出了根据本发明地夜视瞄准具的示意图；
附图2示出了装配到武器上的附图1的所述瞄准具；
附图3示出了根据本发明的瞄准具的一个可能实施例的剖视图；
附图4和5示出了具有和不具有根据本发明的瞄准具的武器的两个透视图；
附图6示出了瞄准具的变体的示意图，其具有拥有微型显示器的第三光通道；以及
附图7示出了在附图6中被图解示出的瞄准具的变体的一个可能实施例的剖视图。
附图1示出了根据本发明的夜视瞄准具2的示意图。来自位于瞄准具的光轴上无限远处的目标点的光线的路径用虚线表示，由此使追随通过瞄准具的多个镜片对光线进行的多种聚焦和准直操作成为可能。
后者包含在图像增强器装置23的入口窗231上形成外部景物的图像的物镜22。这使在其出口窗232上产生倒置的(inverted)增强图像。位于增强器23后方的两个光通道各自产生准直图像。这两个光通道具有由图像传输镜片24和半反射板25形成的公共部分。
传输镜片24提供来自增强器23的增强图像的第一图像。在附图1中，半反射板25把所述图像的一部分反射到第一光通道中，并把所述图像的其它部分透射到第二光通道中。半反射板是具有平坦的平行表面的板。半反射板的处理方式要适合所需的特定光通道。当然，光通道能够被翻转(reversed)。
第一光通道的特定部分17主要包括第一中继镜片171、平面镜173和目镜172。第一中继镜片把来自镜片24的图像聚焦到目镜172的焦点上，目镜172在无穷远处产生最终图像。平面镜173使光束展开，从而使目镜的光轴100平行于第二光通道的瞄准线200。
通常，第一光通道的光学放大率等于物镜22的焦距与目镜172的焦距除以传输镜片24/中继镜片171组合的放大率之比。
第二光通道的特定部分26主要包括第二中继镜片261和目镜262。第二中继镜片把来自镜片24的图像聚焦到目镜262的焦点上，目镜262在无穷远处产生最终图像。第二光通道的光瞳按这种方式被布置，即，它的经过多个光学元件24、261和262的图像基本远离镜片262，从而使士兵的眼睛4能够不太费力地定位在这个光瞳中。可以为目镜提供屈光调节，从而最优化瞄准具对士兵的舒适性。
通常，第二光通道的光学放大率等于物镜22的焦距与目镜262的焦距除以传输镜片24/中继镜片261组合的放大率之比。
对透镜的多个平面进行抗反射处理，以便最优化光透射并减少由于多反射而造成的寄生图像(spurious images)。
应当注意到，当使用简易光增强器时，即，没有图像倒置器(imageinverter)时，第二光通道的光学配置使得在与外部景物的直接图像相同的方向上获得被士兵看见的图像成为可能，在例如使用夜视镜的情况下并非如此，在这种情况下，增强器必须包括图像倒置器。这种配置简化了瞄准具的实现并降低了其成本。
多个光学组件的组合被布置在把它们聚集在一起并保护它们的机械组件21内，在极限温度和极端环境条件(潮湿、雨水等)下的军事环境中不得不使用瞄准具2。这种机械组件具有紧固接口(图中未示出)。这种紧固接口使瞄准具被紧固在武器31上，并且该接口没有特别针对根据本发明的瞄准具的特殊特征。
附图2示出了装配到武器31上的瞄准具的图。装配在武器31上的是包含物镜11和传感器12的摄像机1，传感器12尤其可以是CCD传感器。当把瞄准具装配到武器上时，第一光通道被布置在摄像机物镜的前方，第一光通道的光轴100与所述物镜的光轴重合。第一光通道的出口光瞳与摄像机1的物镜11的入口光瞳基本重合，以使图像的光透射是最佳的，而不缩小光场。
附图3示出了根据本发明的瞄准具的一个可能实施例的剖视图。机械组件21包含支承光增强器23的主体212、图像传输镜片24和半反射板25。
装配在该主体上的是：
·支承物镜22的第二主体211。在附图3中，这个物镜包括四组透镜，其给出了总共七个透镜；
·支承第二中继镜片261和目镜262的第三主体213。这个第三主体可以包括允许对目镜262进行屈光调节的平移调节部。在附图3中，第二中继镜片包括三个聚光透镜，并且目镜包括三个光学组，其给出了总共四个透镜；以及
·支撑第一通道的光学单元171、172和173的第四主体214。第一中继镜片包括三个透镜，并且目镜172包括四个透镜。
这种模块化设计使得改变其中一个组件成为可能，例如改变物镜22，或者根据所选择的武器改变紧固接口，而不必重做瞄准具的整个光机械(optomechanical)设计。
在这个实施例中，布置在摄像机的传感器前方的物镜11是包含六个透镜的物镜。
附图4是支承不带有夜视瞄准具的显像摄像机1的武器的透视图。这个摄像机的瞄准线100平行于武器的瞄准线。摄像机是小型的并被从瞄准线上移开，以免妨碍士兵的直视。这种配置使武器可以在白天使用。附图5是附图4的武器的透视图，此时武器包括瞄准具2(在附图中以实线表示)。该瞄准具按照使第一光通道位于摄像机物镜的前方的方式进行布置。第二光通道的出口光瞳按照士兵能够不太费力地把他的眼睛定位在所述光瞳中的方式基本远离瞄准具的主体、摄像机和武器。
附图6示出了根据本发明的瞄准具的变体。这种变体的目的是在半反射板25的空闲通道中增加来自显示器282的图像。由此，形成显示器2的中间图像的由显示器282和第二图像传输镜片281组成的组合部28被添加到半反射板25的上方。经过在半反射板25上反射之后，该中间图像25被叠加到来自图像增强器24的增强图像上。从而，士兵在目镜262中看到来自显示器的、叠加到外部景物的增强图像上的信息。该信息还通过经半反射板的透射到达摄像机。显示器和增强器管(tube)的光谱辐射带可以是不同的。在这种情况下，半反射板的反射和透射系数根据光谱带可以是不同的，从而对这两个图像中的每个图像给出对第一光通道或者对第二光通道的不同的优先选择。由显示器提供的信息尤其可以是瞄准十字线。作为非限制性例子，显示器282可以是液晶显示器或者微镜显示器件。
附图7示出了附图6所示的瞄准具2的变体的一个可能实施例的剖视图。这个瞄准具的设计类似于附图3所示的瞄准具的设计。对主体212的位于半反射板上方的部分进行简单的改变，以便装入支承物镜281的机械组件215。显示器282在此附图中未被示出。虽然增强器23的出口窗和显示器282的尺寸是类似或者相等的，但是第一图像传输镜片24和第二图像传输镜片281被选择成相等的，以便简化瞄准具的设计，如附图7所示，其中，这两个镜片具有包含三个透镜的相同的光学组合。