专利名称:一种新型瞄准镜系统的制作方法
技术领域：
本发明属光学和电子领域，涉及瞄准镜系统，特别是一种集目标测距、角度和风速
风向于一体的高精度瞄准镜系统。可用于狙击枪、机炮、弓箭等射击装置。
技术背景
瞄准镜一般采用望远镜光学系统组成，更多采用开普勒望远镜系统。其工作原理 是由物镜将目标放大并倒立成像于分划板上，再由转像系统转成正立的像，并投射到目镜 上，射手就可以瞄准射击。通常瞄准镜的上下(距离)分划和左右分划的调节机构存在问 题。有的瞄准镜左右和上下调节机构设在分划板上，有的则设计在转像镜片上。这一设计 给瞄准镜的稳定性带来了隐患，使瞄准镜在受到外力的作用下，很容易产生左右和上下移 动。射击器材在射击过程中，会产生较大的后坐力，瞄准镜受到后坐力的影响会随射击器材 一起产生惯性运动，特别是瞄准镜的镜片或分划板为了能上下，左右调节而未固定，很容易 产生移位，从而影响瞄准精度。
普通的光学瞄准镜使射击装置能比较准确地瞄准目标，而且造价低廉。但其目标 距离的测量是靠瞄准镜分划板上的刻线估计的。一般来说，可根据人体的身高或肩宽(1. 7m 或0.5m)测距，这个高度在战场上是很难见到的。因为战斗中敌我双方都在竭力避开对方 的直接火力杀伤，采取跳跃、匍甸等方式前进，在不知目标高度的情况下，测距曲线或直线 就有很大的局限性，甚至失去了作用。尽管目前专业射手能凭娴熟的经验使测距误差大大 减少，但是仍存在大量主观因素，而且还要经过大量训练。此外，通常在分划板上使用十字 线、双重式及密耳点等。使用时，这些太多的点、线等易搅乱和分散使用者的视野，从而会引 起错误。在黑暗中射击时，看不清分划板上的划线，如果用光源照明可能容易暴露自己。 随着激光技术的发展，红外激光测距技术开始用于瞄准镜，这样大大提高了测距 的精度和速度。但是射手还要考虑风速度以及射击装置的水平角度，然后在分划板上选取 不同的瞄准点，这样的射击速度就慢了。而且，激光的出射光束位于瞄准镜外，在进行近距 离高精度射击时可能会存在偏差。按照弹道原理，近距离任何瞄具，包括机械瞄具，光学瞄 具，内红点瞄具，镭射器等等都是偏下，并且已经超出可调节范围。通常情况下这点距离根 本不在可调节范围内。国内的形式决定了通常在7、8米以上才属于可调校范围。这时就也 存在了近距离高精度射击时可能会存在偏差的问题。
此外，不同弹道的射击装置应该用不同的瞄准镜或者校准，甚至要重新设计和生产。
综合瞄准具是轻武器瞄准镜的发展趋势，主要由昼夜光学系统、测距系统和计算 机组成综合应用多种光电技术和传感技术，实现高精度的目标定位定向、环境感知、激光测 距、弹道解算、时实信息传输，操作简单，反应速度快，瞄准精度高。
发明内容
本发明的目的在于针对上述在先技术的不足，提出一种新型的全自动瞄准镜的方
3法与装置。具会能快速精确射击的特点。
本发明的基本构思是利用一个照明单元，使其出射光束调制产生脉冲光束，再耦 合到两根光纤里。其中一根光纤进入光学瞄准镜里，使光束经瞄准镜的中轴线方向出射；另 一根光纤的光束作为参考光束进入一个接收器里，利用多普勒效应可对枪到目标距离上的 风速和风向进行测量。其中一根进入光学瞄准镜里的光纤发出的光到达目标后反射来回， 可用另一接收器接收，这样可以测量目标距离。此外，再由电子水平装置实时测出与水平线 的夹角。由些可由单片机(或DSP、ARM)系统根据已知的弹道参数计算出瞄准点。最后把 信息输入由透明显示屏构成的分划板。此时，射手只需要将瞄准点对准目标进行射击即可。
与现有技术相比，本发明的优点
1)可在不同距离上进行非常高精度的瞄准和射击，且射击速度快。而且对射手素 质要求大大降低。
2)可在黑暗中看到分划板上的刻线，能够在夜间进行射击。
3)对射击装置的校正更为方便，只需用电脑输入不同对数即可。而且对不同弹道 参数的射击装置不用重新设计瞄准镜，通用性强。
4)通用的分划方式有T形分划、倒V形和点状分划、倒V形分划、点状分划等。如 果运用本发明，可任意快速更改分划方式，以适应不同的射手。
根据本发明的目的，具有快速精确瞄准的瞄准镜设备，所述设备包括至少
_至少一个照明单元，用来产生光束，耦合到两根光纤里。所述的光纤，第一根用于
对准目标发射，用第一接收器可探测目标距离。第二根光纤的光作为参考光束到进入到第
二接收器里，第一根光纤所产生的光束经过空气中的粒子发生散射后返回来的光也被第二
接收器接收，由此可根据多普勒效应测出风速和风向；
-至少一个接收器，用来接收反射或散射回来的光信号；
-至少一个电子水平装置，用来测量瞄准镜的水平角度；
-至少一个电路系统，用来对提供对照明单元的脉冲调制，以及用接收信号的处理 和输出到终端，此外还可以用来输入参数和对射击装置校正；-至少一个透明显示屏，用来作为分划板，提供瞄准点。
通过下面给你的描述和示例，以及也通过所附的权利要求
，本发明的实施方式及 其益处对本领域的技术人员将变得显然。
在下面的示例中，将通过参考附图更详细地描述本发明的实施方式，其中
图1示意性地示出了整个瞄准系统的基本工作原理，
图2示意性地示出了瞄准系统对目标进行测距原理，
图3示意性地示出了瞄准系统对目标距离上的风速及风向的装置，
图4示意性地示出了瞄准系统对瞄准镜的水平角度的测量装置，
图5示意性地示出了瞄准系统的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。[0028] 参看图l，可通过光源(300)发出的光耦合到光纤(301 、302)中，光纤(301)传输 的光沿瞄准镜(101)中轴线出射，到达目标的反射光由接收器(401)接收，经过电路系统 (600)后完成对目标距离测量。光纤(302)的光作为参考光进入接收器(402)，接收器(402) 接收由光纤(301)出射光束被空中粒子散射的光，再由电路系统(600)完成风速和风向测 量。电子水平装置(500)将角度信号输到电路系统(600)。电路系统(600)据距离、风速风 向、角度和弹道参数进行计算，把瞄准点输入到由透明显示屏构成的分划板(200)上。整个 瞄准镜系统由支座(102)固定在射击装置上。
参看图2，激光测距常用的方法有脉冲法(激光飞行时间法)、相位法、三角法等。 激光脉冲飞行时间法是最常见的测距方法，对于长距离目标，脉冲飞行时间法可以达到足 够的测距精度和较快的测距时间。本发明可先用这种方法。利用脉冲法直接测定激光脉冲 信号在待测距离上往返的时间T，用下式可求出距离值
d = C T/2，
C为光波在空气中的传播速度。这里，C作为已知量，T作为待测量。 其工作过程为计算系统(461)发出脉冲电信号，传到照明单元(310)上，这里可 选用红外激光器作为照明单元。照明单元发出的光以过耦合器(320)分别进入光纤(301， 302)，其中光纤(301)发射的光对准目标，由于目标的漫反射作用，总有一部分光从原路反 射回来进入接收器(401)，分别经过滤波片(411)、会聚透镜(421)、红外传感器(431)，产生 电信号，经过整形放大电路(441)，再经过比较器(451)，再进入计时计数系统(461)，得出 光脉冲到达目标的往返时间，把此信号送入电路系统(600)中计算，就得出目标的距离。 参看图3，可利用运动粒子散射光的多普勒频移来确定粒子的速度，从求得风的速
度和方向。散射光的多普勒频移fD为粒子速度:^的函数、其通式为
fu-^ —《-j-Y.(^—^)
式中fs为散射光的频率，&为入射光的频率，^和g分别表示散射光和入射光的 单位矢量，A为入射光的波长。
光纤(302)输入参考光，经45度角放置的反射镜(412)改变传播方向，再经过衰 减器(462)，再经过半透镜半反射镜(432)后进入光检波器(442)。由空气中粒子散射回来 的光RE，经过半透镜半反射镜(432)后进入光检波器(442)进行光外差检波。然后将最信 号输出到电路系统(600)。
参看图4，为差动电感式水平传感器，也可用差动电容式水平传感器，它的电子水 平仪的关键测量环节。它由注有导磁液的水准器(530)、线圈骨架(520)和线圈(510)构 成。水准器(530)导磁液的空气泡(540)随着水平角度的不同而运动到不同的位置。导致 线圈Ll和L2中的"液体磁芯"发生变化，两个线圈中的磁感量也发生变化，其差动输出值与 水准器(530)的倾角成单值函数关系。把差动输出值输出到电子系统(600)中，可求出瞄 准镜的水平倾角。
参看图5，其中的INPUT1、INPUT2、INPUT3分别代表接收器(401)、接收器(402)及 电子水平装置(500)的输出信号。经过A/D模数转换后，进入处理系统(Cl)，其可以是单片 机、DSP或ARMS等，得到目标距离、风速风向、水平倾角的参数。INPUT4为计算机写入弹道 参数和目标距离、风速风向、水平倾角的函数，以及输出的信号形式等。OUTPUT为输出端，在此向分划板(200)输出瞄准点的位置及形式。
射手在进行射击时，使瞄准镜(101)的中心对准目标，扣动一半的扳机，此时系统 会快速算出瞄准点，新的瞄准点将在分划板(200)上以特定的形式显示出来。射手便可要 用新的瞄准点对目标完成高精度射击。可见，这个过程是很简单且快捷的，而且对射手素质 的要求不是很高。
对于本领域技术人员，应理解根据本发明对于所述设备和方法的调整和变化是可 知的。上述参考附图所描述的特定实施方式仅为示例性的，且并非意在限制本发明的范围， 该范围由所附的权利要求
书加以定义。
权利要求
一种新型瞄准镜系统，利用一个照明单元，使其光束调制产生脉冲光束，再耦合到两根光纤里。其中一根光纤进入光学瞄准镜里，使光束经瞄准镜的中轴线方向出射；另一根光纤的光束作为参考光束进入一个接收器里，利用多普勒效应可对枪到目标距离上的风速和风向进行测量。其中一根进入光学瞄准镜里的光纤发出的光到达目标后反射来回，可用另一接收器接收，这样可以测量目标距离。此外，再由电子水平装置实时测出与水平线的夹角。由些可由单片机(或DSP、ARMS)系统根据已知的弹道参数计算出瞄准点。最后把信息输入由透明显示屏构成的分划板。此时，射手只需要将瞄准点对准目标进行射击即可，
2. 根据权利要求
1所述的一种新型瞄准镜系统，其特征在于所述的照明单元至少有 一个，也可有两个；其可以是远红外光，也可以是近红外光，甚至可以是可见光，
3. 根据权利要求
1和2所述的一种新型瞄准镜系统，其特征在于所述的测距系统可 利用光纤从瞄准镜里发出光束，也可以直接在瞄准镜外部发出光束所述的测距方法可用脉 冲法，也可以用相位法等，
4. 根据权利要求
1和2所述的一种新型瞄准镜系统，其特征在于所述的测量风速的 系统利用多普勒效应法，其利用一个照明系统分出的两束光进行测量；也可以用一个独立 的照明单元，
5. 根据权利要求
1所述的一种新型瞄准镜系统，其特征在于所述的电子水平装置利 用差动电感式水平传感器，也可用差动电容式水平传感器或者其它传感器，
6. 根据权利要求
1所述的一种新型瞄准镜系统，其特征在于所述的电路系统至少包 括一个数据处理单元，其可以是单片机，或者是DSP、 ARMS等；至少拥有三个输入端口和一 个输出端口，
7. 根据权利要求
1到6所述的一种新型瞄准镜系统，其特征在于所述的分划板是块透明屏，其可以是透明液晶屏，也可以是OLED屏，它能接收电路系统发的信号显示出实时 的瞄准点。
专利摘要
一种新型瞄准镜系统可用于狙击枪、机炮、弓箭等。与现有装置相比，更易操作、调整，可实现远程和超近程精确射击，且可在夜间瞄准。光源(300)的光耦合到光纤(301、302)中。光纤(301)的光沿瞄准镜(101)中轴线出射，到目标的反射光由接收器(401)接收，经过电路系统(600)后完成对目标距离测量。光纤(302)的光进接收器(402)，接收器(402)接收由光纤(301)被空中粒子散射的光，再由电路系统(600)完成风速风向测量。电子水平装置(500)将角度信号输到电路系统(600)。电路系统(600)据距离、风速风向、角度和弹道参数进行计算，把瞄准点输入到由透明显示屏构成的分划板(200)上。
文档编号F41G1/32GKCN101706233SQ200910114568
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月19日
发明者蓝景恒 申请人:蓝景恒导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan