望远式瞄准器的制作方法

本发明涉及一种用于弩(crossbow)、步枪(rifle)或任何其他类型的手持武器的望远式瞄准器，该望远式瞄准器包括用于设定光学变焦系统的放大率(magnification)的可手动调节的变焦机构。

背景技术：

用于弩或步枪的望远式瞄准器(telescopicsight)，通常称为瞄准镜(scope)，一般具有管状外壳和一对可手动调节的瞄准机构，一个用于调节风阻，另一个用于调节仰角(elevation)，该瞄准机构包括安装在外壳上的瞄准手动调节控制装置。瞄准镜将具有由壳体容纳的光学系统，包括相对的物镜和目镜(或“接目镜”)透镜，并且在外壳内的这些透镜之间具有瞄准元件，该瞄准元件承载相对于物镜透镜和目镜透镜光学布置的图形图像图案，使得图形图像图案在由物镜透镜和目镜透镜产生的望远式图像(telescopicimage)中提供瞄准点。然后，手动调节瞄准机构，使图形图像相对于望远式图像移动。

每个物镜透镜和目镜透镜可以是单个透镜，例如非球面透镜，或者可以是由多个透镜元件组成的复合透镜系统，并且为了方便起见，这两种可能性在下文中将以单数形式称为“透镜系统”(lenssystem)。目镜透镜系统的焦距除以物镜透镜系统的焦距的比率给出了瞄准镜的线性放大倍数。放大倍数10将产生相当于距物体10倍的望远式图像。较低的放大倍数提供了不易摇晃的图像。较高的放大倍数提供较小区域的视野。

为了覆盖一系列放大倍数，瞄准镜还可以包括用于设置光学变焦系统的放大率的可手动调节的变焦机构。可手动调节的变焦机构将包括安装在外壳上的手动变焦调节控制装置，与瞄准机构分开。当手动调节变焦机构时，望远式图像的放大率增大或减小。

存在许多不同类型的已知瞄准元件，但最常见的类型是分划板(reticle)，其中有两种类型：线分划板和蚀刻分划板。线分划板由金属线或金属纹制成，并安装在外壳内的光学适当位置。蚀刻分划板具有在光学元件的一个表面上蚀刻的所需标线布局，光学元件通常是由透明玻璃或塑料材料制成的普通圆盘或透镜，然后将其安装在外壳内作为光学装置的集成部分。分划板图案(reticlepattern)的中心，例如十字准线(crosshairs)，具有一个瞄准点，并且通常步枪或弩将在该瞄准点上看到或归零，以达到目标的预定距离。分划板图案通常在中心瞄准点的正上方和下方具有一个或多个瞄准点，每个瞄准点对应于设定数量的码或米的步数，例如用于步枪射击的100码或用于弩射击的10码，在距目标的设定距离的前面或后面，瞄准镜被归零。

因此，图形图像图案通常还包括用于视距范围寻找的标记或线条。通过使用具有已知角度间隔的标记的分划板来找到已知尺寸的物体的距离或已知距离处的物体的尺寸。一旦估计到目标的距离，就可以选择分划板图案中的瞄准点。

物镜透镜系统和目镜透镜系统之间的光学系统将包括图像正像透镜系统(imageerectorlenssystem)，使得目镜图像被正确定向而不是反转。因此，在外壳内沿着由物镜透镜系统和目镜透镜系统限定的光轴通常有两个焦平面，前或第一焦平面(ffp)和后或第二焦平面(sfp)，以及瞄准元件，可以位于这些焦平面中的任何一个。在固定功率的望远式瞄准器上，这两种选择之间没有显着差异，但在可变功率的望远式瞄准器上存在根本区别。当瞄准元件放置在ffp位置，与目标图像相比，分划板的图形图像图案保持恒定的尺寸，因此当使用望远式控制装置来进行变焦时，目标图像增长和缩小。另一方面，如果将分划板放置在sfp位置，则瞄准元件的图形图像图案将在呈现给用户的望远式图像中显示为恒定尺寸，而当使用望远式控制装置来进行变焦时，望远式目标图像将增长和缩小。

当在不同范围内射击时，ffp瞄准镜特别有用，因为随着放大率的改变，视距图案(stadiapattern)将保持在目标上的相同位置。然而，在sfp瞄准镜内，只有十字准线，即分划板图案的中心，将保持在相同的位置。另一方面，ffp瞄准镜中的一个潜在问题是分划板图案以高放大倍数放大，结果分划板特征，例如瞄准点，可能变得太大而无法覆盖或遮挡目标区域。由于各种原因，与类似质量的sfp型号相比，ffp瞄准镜也更加昂贵。

望远式瞄准器有时配备有视差补偿机构，该视差补偿机构基本上由可移动光学元件组成，该可移动光学元件使光学系统能够在不同的距离上投影物体的望远式图像以及在完全相同的光学平面上将图形图像一起投影。有两种常见的提供视差补偿的方法，既可以通过望远式瞄准镜的物镜透镜系统可调，也可以通过使安装在分划板平面前面的内部光学组的内透镜系统可调，这样望远式瞄准器可以补偿视差误差。本发明适用于没有视差补偿、以及适用于这两种视差补偿的瞄准镜。

步枪弹药具有高度一致的特性，因此子弹的初速(muzzlevelocity)是高度可重复的。因此，与步枪瞄准镜一起使用的分划板上的标记可以根据特定类型弹药的特性进行调整。

来自弩的弩箭(bolt)的速度比子弹的速度要低得多，并且速度将根据弩的类型和弩箭的重量、类型和质量而变化，这些都是为了重复使用。典型的分划板与弩配合使用，其瞄准点在20至100码(或米)之间，间隔10码(或米)。如果弩分划板的瞄准点为一种速度校准，那么对于另一种速度，这将是不方便的，因为射手必须记住，然后在使用中应用转换系数来知道正确的瞄准点。为不同的分划板更换分划板是不方便的，因为分划板处于一个气密性的瞄准镜外壳内部。

因此，弩瞄准器已发展为sfp型，并具有望远式变焦功能。变焦机构的手动调节控制装置是目镜壳体附近的环状圈，其刻度以每秒英尺(feet)或每秒米为单位。当转动变焦调节环时，图像的放大率，而不是分划板图案的放大率，会发生变化，从而在不同的弩箭速度下可以正确地瞄准瞄准点。瞄准程序通常包括在远离瞄准目标10或20码(或米)的固定方向上安装弩，发射一组弩箭，然后使用水平的和垂直的手动调整控制装置对这些弩箭进行调零，以使十字准线(或不同的10或20码(或米)瞄准点)与下一组的瞄准相符。

然后，移动弩(或目标)，以将距离增加到例如30、40或50码(或米)，并发射另一组弩箭。这一次，不调整水平的手动调整控制装置和垂直的手动调整控制装置，并根据需要转动变焦调节环，直到随后的组落在该距离的瞄准点处的目标上。这样，瞄准点就与特定的弩箭发射速度下的弩箭轨迹相对应。因为变焦调节环主要用于归零弩瞄准器的弩箭速度，而不是改变图像的大小，所以这种弩上的变焦调节环通常被称为“速度环”。

然后，可以使用弩和瞄准镜。为了使变焦环或速度环保持在正确的设置，这些环通常会提供一些转动阻力，但这不会阻止环因敲击或外部压力而意外转动。为便于将来参考，如果速度刻度足够分级，用户可以记录变焦设置。或者，用户可以在外壳和/或环上刻痕，以指示正确的设置。这远不令人满意，因此通常使用胶带，例如电工的pvc胶带，缠绕在外壳周围并覆盖环，以将环固定在正确的设置位置。

本发明的一个目的是提供一种包含光学变焦系统的望远式瞄准器，用于手持武器，例如弩、步枪、手枪或其他类似的解决这些问题的武器。

技术实现要素：

根据本发明，提供了一种用于手持武器的望远式瞄准器，包括：

-光学系统，配置成向望远式瞄准器的用户呈现望远式图像，所述望远式图像包括目标图像和图形图像图案，向用户提供目标图像中的瞄准点，所述光学系统包括光学变焦系统，配置成增大和减小所述的目标图像的放大率；

-外壳，光学系统由外壳容纳并且外壳围绕光学系统的光轴延伸，并从外壳的目镜罩向着外壳的物镜部分(objectiveportion)向前延伸，并包括在所述目镜罩和物镜部分之间的外壳主体；以及

-变焦调节环，安装在外壳主体上，在外壳的目镜罩前方，变焦调节环包括围绕外壳主体的圆周延伸的环体(mainband)；

-变焦调节环的环体相对于外壳可滑动地安装，其中变焦调节环配置成以相反的第一周向和第二周向旋转，并在第一轴向位置和第二轴向位置之间轴向滑动，变焦调节环和外壳之间具有相互啮合结构(interengagingformations)，当变焦调节环轴向移动到第一轴向位置时，轴向滑动至相互啮合以锁定变焦调节环而阻止旋转；当变焦调节环轴向移动到第二轴向位置时，变焦调节环可自由旋转；以及

-变焦调节环的环体与光学变焦系统相连，使得当旋转变焦调节环时，可手动调节所述目标图像的放大率；

其中：

-所述目镜罩包括外表面和在所述外表面的前方从所述外表面径向朝内延伸的圆周延伸肩部，所述目镜罩进一步包括在前方具有相对于所述目镜罩的外表面的外径减小的外径的径向朝外表面；

-变焦调节环还包括从环体向目镜罩延伸的后部(rearwardportion)，后部包括径向朝内表面，配置成当变焦调节环在所述第一位置和第二位置之间轴向移动时，与所述径向朝外表面相对并在径向朝外表面轴向滑动；

-在相对的径向朝外表面和径向朝内表面上设置有相互啮合结构，当变焦调节环轴向移动到第一轴向位置时所述结构滑入相互啮合，从而锁定环以阻止圆周旋转，并且当变焦调节环轴向移动到第二轴向位置时，滑出相互啮合，从而释放变焦调节环进行圆周旋转；以及

-当变焦调节环位于第一轴向位置和第二轴向位置之一时，变焦调节环的后部由环形间隙与肩部隔开；当变焦调节环位于第一轴向位置和第二轴向位置的另一轴向位置时，间隙闭合。

手持武器可以是发射弹药(projectile)的任何类型的武器，例如步枪、手枪或弩。武器是手持的，可以在使用中手持。然而，武器在使用中不需要用手拿着，可以以不同的方式使用，例如在使用中安装在台架上。

一般而言，光学系统还将包括：物镜透镜系统；目镜透镜系统；在物镜透镜系统和目镜透镜系统之间的图像正像透镜系统；以及瞄准元件，承载相对于物镜透镜系统和目镜透镜系统光学布置的图形图像图案，以在目标图像中提供瞄准点。

这种光学系统通常在图像正像透镜系统和物镜透镜系统之间提供第一焦平面，且在图像正像透镜系统和目镜透镜系统之间提供第二焦平面。原则上，瞄准元件可以位于第一焦平面或第二焦平面。在本发明的优选实施例中，瞄准元件位于第二焦平面。在这种情况下，当用变焦调节环来改变目标图像的放大率时，瞄准元件的图形图像图案在望远式图像中具有基本恒定的尺寸。

当环沿第一周向和第二周向旋转时，变焦调节环在外壳上可滑动。理想情况下，在环和外壳之间的界面中提供至少一个受压缩的o形圈，以提供对手动旋转的一些阻力，以便一旦设定好了变焦，这将保持到变焦调节环移动到锁定位置为止。

界面一般为圆柱形界面，该术语包括连续圆柱形界面和阶梯状圆柱形界面，包括相对的表面，相对于变焦调节环的旋转轴线基本是同轴的。

优选地，当环沿轴向移动时，变焦调节环在外壳上可滑动。同样，在环和外壳之间的界面中可以提供一个受压缩的o形圈，以提供一定的轴向滑动阻力，以便一旦锁定或解锁，变焦调节环将保持这种状态，直到用户故意移动为止。

相互啮合结构可以是相互啮合的齿组。

相互啮合结构可以是齿，布置成两个相对的组，彼此滑入和滑出交错的啮合。

优选地，当变焦调节环沿轴向的一个或另一个方向移动时，齿轴向滑入和滑出与彼此的啮合。

为了使齿能够平滑的轴向移动，当环旋转到所需变焦设置后齿啮合时，径向运动最小，齿距(thepitchoftheteeth)在圆周方向最好小于2°。

在本发明的优选实施例中，这些相互啮合的齿组在变焦调节环和外壳中的每一个上呈花键(splines)形式。这样的花键是一个零件上的脊或齿，与另一个零件上的凹槽相啮合。

例如，变焦调节环可以具有齿组中的一个，设置在环的径向朝内表面上，并且外壳可以具有齿组中的另一个，设置在外壳的径向朝外表面上。当变焦调节环移到锁定位置时，每组齿的高点可以与另一组齿的低点相互啮合。

在本发明的优选实施例中，每组齿由一系列交替的脊和凹槽组成，脊和凹槽沿轴向延伸，并在截面上具有基本上呈z字形的表面轮廓(zigzagsurfaceprofile)。这样，当变焦调节环移到锁定位置时，每组齿的脊与另一组齿的凹槽相啮合。

每组齿的脊可具有相对于另一组齿中与脊相互啮合的凹槽的倒圆尖端。可以这样做，以便当变焦调节环移到锁定位置时，倒圆(rounding)提供间隙，以便于初始相互啮合。

所述望远式瞄准器还可包括所述相对的径向朝外表面和朝内表面之间的o形圈。o形圈围绕所述相对的表面的整个圆周延伸，并且轴向位于所述的相对的表面中的第一个提供的相应的o形圈座中。当变焦调节环在所述第一位置和第二位置之间轴向移动时，所述o形圈相对于所述相对的表面中的第二个可轴向滑动。

可以在o形圈上涂抹硅脂等润滑脂，以便于滑动和在o形圈上形成气封。

所述相对的表面中的第二个可包括第一凹槽、或凹口(notch)和/或第二凹槽或凹口，用于分别将变焦调节环定位在第一轴向位置和/或第二轴向位置。相对的表面和o形圈的配置使得当o形圈分别位于第一凹口和/或第二凹口时，o形圈的径向压缩被放松，当不位于第一凹口和/或第二凹口时，o形圈的径向压缩增加。因此，o形圈分别保持在第一凹口和/或第二凹口中。这将使变焦调节环的轴向位置分别位于第一轴向位置和/或第二轴向位置。

优选地，每个凹槽或凹口是在相对的表面中的第二个的圆周延伸凹槽。

优选地，o形圈有助于外壳内部的大气密封。

目镜罩的外表面在朝着罩的前端具有一个圆周延伸的肩部，其从目镜罩的外表面径向朝内延伸，用于为变焦调节环提供物理保护，变焦调节环在肩部的正前方随后设置。

因此，肩部可以轴向靠近变焦调节环，以便在第一位置和第二位置之一时环紧靠肩部，并且在第一位置和第二位置中另一位置时环通过环形间隙与肩部分离。

肩部可以位于变焦调节环和外壳的目镜端之间，在这种情况下，当变焦调节环轴向远离肩部时，变焦调节环从外壳的目镜端移开。

当处于解锁位置时，变焦调节环比在锁定位置时相对接近外壳的目镜端。

或者，当处于解锁位置时，变焦调节环比变焦调节环的锁定位置相对较近外壳的物镜端。

优选地，光学变焦系统通过从变焦调节环的环体径向朝内延伸的销连接到变焦调节环。因此，外壳主体可在其中具有一个狭槽(slot)，以为销提供通道，狭槽沿小于外壳整个圆周的圆周方向延伸，以允许变焦调节环在第一周向和第二周向旋转。一般来说，当变焦调节环在锁定位置和解锁位置之间移动时，狭槽的轴向宽度足以允许销沿轴向移动。通过这种方式，可以在一范围内旋转变焦调节环，以在相应的所需旋转位置实现所需的变焦放大率，然后锁定以设置所需的变焦放大率。

一般情况下，狭槽将始终被变焦调节环覆盖，可能在狭槽的任何轴向侧具有一对o形密封圈，完全围绕环和外壳之间的界面延伸，以在狭槽和周围环境空气之间提供大气密封。然而，外壳内可以有进一步的密封。

优选地，变焦系统具有变焦驱动机构，包括保持在外壳内的一对同心管，外面的一个管可绕光学系统的光轴旋转，内管可沿光轴轴向移动，并保持包括至少一个透镜元件的透镜系统，当在第一方向轴向移动时，增大放大率，当在相反的第二方向轴向移动时，减小放大率。

在本发明的优选实施例中，轴向移动透镜系统是图像正像透镜系统。

优选地，光轴与变焦调节环的旋转轴线基本一致。

内管和外管之间可设置联动装置，将外管的旋转运动转化为内管的轴向运动。在本发明的优选实施例中，所述联动装置包括在外管中的一对螺旋狭槽，螺旋狭槽与内管上的一对径向朝外突出销相啮合，通过在轴向和旋转固定的中间管中进一步的销与轴向延伸狭槽相啮合而约束内管以轴向移动。中间管也可以方便地用靠近外壳目镜的一端，以固定瞄准元件，例如分划板。

优选地，组装好的同心内管、外管和中间管安装在最靠近外壳目镜端的一端的常平架(gimbal)上，并且靠近组件的另一端，通过一个风阻和仰角瞄准机构以正交x和y方向(光轴为z方向)移动。

变焦调节环的径向朝内延伸销可与外管结合，由此变焦调节环的旋转直接转化为外管的旋转。当变焦调节环在锁定位置和解锁位置之间移动时，销和外管的结合配置为适于销和外管之间的相对轴向移动，而不会导致外管的轴向移动。

在本发明的优选实施例中，销与外管中的孔结合。销基本上是圆柱形的，孔在轴向上伸长，使得当变焦调节环在锁定位置和解锁位置之间移动时，允许销在孔中相对于外管轴向移动，而不会引起外管的轴向移动。

外壳和变焦调节环之间的相互啮合结构不需要围绕外壳的整个圆周延伸。

这可能有利于让空气逸出，否则，由于环和壳体的相对运动以及随后环和壳体之间的空腔打开或关闭，可能会压缩或膨胀空气。

因此，当变焦调节环在锁定位置和解锁位置之间移动时，相互啮合结构中可能存在至少一个间隙，其中外壳和所述变焦调节环配置成提供空气通过所述间隙的通道，以平衡所述变焦调节环和所述外壳之间的气压。

优选地，该通道由外壳和环之间的界面的最下面部分中的槽(channel)提供，使得该槽还可以为任何水分提供出口点。

附图说明

本发明将仅以示例的方式描述，并参考附图，其中：

图1是根据本发明第一优选实施例的用于手持武器的带有手动可调变焦机构的望远式瞄准器的透视图，也称为瞄准镜，其中外壳的目镜端最近，所述瞄准镜包括安装有各种手动操作控制装置的外壳，包括变焦调节环的变焦机构，位于外壳的目镜端和外壳的鞍形部分之间；

图2是图1瞄准镜的透视图，外壳的物镜端最近；

图3和图4是穿过图1瞄准镜的截图，沿着在目镜透镜系统和物镜透镜系统之间延伸的瞄准镜的光轴进行截取，显示变焦调节环是如何在两个位置之间轴向移动的，即距离外壳目镜端最远的第一个或前一个位置和距离外壳目镜段最近的第二个或后一个位置；

图5是图4各部分的放大图，显示了固定在外壳外表面凹槽内的三个o形圈，这些o形圈位于变焦调节环和外壳之间的界面处，其中两个o形圈提供了密封件，圆周延伸槽的任一侧穿过外壳，允许通过从变焦调节环径向朝内延伸的变焦驱动螺栓(zoomactuationbolt)的通道，其中第三个o形圈与环内两个圆周凹槽或凹座中的一个结合，以偏压并将变焦调节环保持在第一轴向位置或第二轴向位置；

图6是沿图5的线vi-vi在图像瞄准元件方截取的瞄准镜内的横截面图，在本实施例中，该瞄准元件是一个分划板，示例地具有简单的十字准线；

图7是图3瞄准镜后部的剖视图，其中一部分被放大，以显示变焦调节环和外壳之间如何具有相互啮合结构，在本实施例中，这些结构是以齿或花键的形式，当环向前移动到结构啮合的锁定配置时，齿或花键轴向滑动并相互啮合，从而锁定环而阻止圆周旋转；

图8是图3瞄准镜后部的剖视图，其中一部分被放大，以显示齿或花键如何轴向滑出啮合，以便当环轴向向后移动到结构分离的解锁配置时，允许变焦调节环旋转；

图9至图11为变焦调节环解锁时瞄准镜的透视图，如图4所示，显示了变焦调节环的旋转如何使固定图像正像透镜系统的图像正像管(imageerectortube)沿瞄准镜的光轴轴向移动，如图10所示，当正像透镜系统(erectorlenssystem)距目镜透镜系统最远，变焦放大率最高，如图11所示，距目镜透镜系统最近时，最低；

图12和图13是根据本发明的第二优选实施例的用于手持式武器的手动可调变焦机构沿望远式瞄准器或瞄准镜的一部分的光轴的截面图，第二实施例与第一实施例除了在相互啮合结构的布置之外相同，如图12所示，当向后移动时，接合以锁定变焦调节环而阻止旋转，如图13所示，当向前轴向移动时，脱离以允许环旋转；

图14是图13瞄准镜的透视图，截图显示了瞄准镜外壳的内部组件，与第一实施例中相同；

图15是图14部分瞄准镜的放大图，显示了三个相似与图5上述功能类似的o形圈，并具有外壳外表面上的相互啮合结构的额外放大图，显示了每个齿的轴向向前尖端是如何被锥形或倒圆，以辅助每个齿与变焦调节环内表面上相互啮合结构的另一部分的接收凹槽相互啮合；

图16是本发明的两个优选实施例共用的变焦机构的内部部件的透视图(即，减去变焦放大率环)，沿着中心轴平面截取，包括变焦驱动螺栓、与螺栓端部结合的外旋转管、内轴向移动管，在本实施例中也是图像正像管；以及可从其后端以正交径向枢转的中间管，其具有用于瞄准元件的底座(mount)；

图17是图16中变焦机构部件的分解图，显示了螺栓尖端如何位于具有一对轴向间隔开的螺旋狭槽的外旋转管中的轴向细长狭槽内，螺旋狭槽引导一对从内管径向朝外延伸的螺栓的头部，中间管具有约束一对螺栓的轴向延伸狭槽，从而约束内管，以轴向移动，随着旋转螺旋狭槽驱动内管的移动；

图18是分划板的一个实施例，具有图像图案，当与弩一起使用时特别有用，因此可以用来代替图6中的简单十字准线；

图19是图18分划板的图像图案的标记的注记放大图；

图20是根据本发明的第三优选实施例的用于手持武器的手动可调变焦机构的一部分的剖面图，该机构包括用于驱动光学变焦系统内部部件的变焦调节环，该环通过从外旋转管朝外延伸的销连接到该系统，以接合在变焦调节环的主要部分的轴向狭槽内；

图21是沿着图20xxi-xxi线穿过变焦机构的部分截面，显示在狭槽的前部内接合的销，变焦调节环和外壳具有在其中的处于锁定配置的相互啮合结构；以及

图22是与图22相似的部分横截面，但变焦调节环向前滑动，使销与狭槽的后部结合，并与解锁配置中的相互啮合结构结合，以便可以转动变焦调节环来调节变焦放大率。

具体实施方式

图1和图2所示为望远式瞄准器的外部零件，通常称为瞄准镜1，其具有一个细长且通常为圆柱形的外壳2，容纳望远式瞄准器的内部光学部件和内部机械部件，具体描述如下。外壳为管状且具有外表面，在该外表面上安装有各种手动操作控制装置，包括：仰角和风阻手动调节控制装置3、3’，每个控制装置都有一个可旋转的控制旋钮4、4’，当转动时，可使瞄准点向上/下或左/右移动；分划板照明控制装置3”，也具有可旋转控制旋钮4”；以及以变焦调节环5形式的可旋转手动变焦调节控制装置。控制旋钮沿外壳2的长度横向地定位在中间位置。这些控制装置为常规的结构和常规的使用，本领域技术人员将熟悉这些控制装置，因此为了简洁起见，将不再进一步描述。

手动调节环5沿外壳2的圆周延伸，并在相反的第一周向和第二周向30'、30”上可手动旋转。变焦调节环5是变焦机构的一部分，用于从外壳的前端或物镜端12”收集的光手动改变在外壳2的目镜端(也称接目镜端)12'处呈现给用户的目标图像的放大率。

参考图3和图4，外壳2通常是管状的，可以由多于一个的部件构成。在本实施例中，外壳2包括：从外壳的目镜端12’向前延伸的目镜壳体19，所述目镜壳体19容纳目镜透镜系统16。目镜壳体19具有基本上圆柱形的外表面24，从目镜端12’向前延伸到变焦调节环5。安装在目镜壳体19的前部的管状外壳主体18向前延伸到望远式瞄准器1的物镜端12”。变焦调节环5横跨目镜壳体19和外壳主体18之间的界面55，因此从外部看不到。

外壳主体18从目镜壳体19向前延伸，以提供外壳2的中央部分13，外壳的中央部分也向前延伸为物镜壳体15。物镜壳体不需要与外壳中央部分13形成一体，也可以是安装在外壳中央部分13上的壳体部件。物镜壳体容纳物镜透镜系统17。物镜壳体15具有基本上圆柱形的外表面26’，从物镜端12”向后延伸到物镜壳体15的内锥型截头锥形表面(inwardlytaperingfrusto-conicalsurface)26”，然后在外壳中央部分13处终止。

如图3和图4所示，目镜透镜系统和物镜透镜系统16、17可以是多部件透镜，即多透镜系统。然而，任何一个或每个透镜系统都可以使用至少一个非球面透镜，因此本说明书中的“透镜系统”一词包括具有至少一个透镜元件的所有透镜系统。目镜透镜系统和物镜透镜系统16、17定义了由望远式瞄准器外壳2容纳的光学系统的光轴21。在本实施例中，光轴21优选地基本上与变焦调节环的旋转轴线21'相同，并且优选地也基本上与外壳主体18和目镜壳体19的机械轴线相同。因此，轴线21、21'不仅为变焦调节环定义了正交的轴向和径向，而且为外壳2和整个光学系统定义了正交的轴向和径向。

望远式瞄准器1包括图像正像透镜系统64，容纳在外壳2内，位于目镜透镜系统和物镜透镜系统16、17之间的前焦平面(ffp)11'和第二焦平面(sfp)11”之间。因此，由外壳容纳的光学系统的主要光学部件是目镜透镜系统和物镜透镜系统16、17和图像正像透镜系统64，加上任何瞄准元件，但这些通常不是透镜元件，因此不能定义光学系统的光轴。

外壳主体18的中央部分13具有外表面，在手动调节控制装置3、3’、3”的任意一个轴向侧上，通常具有圆柱形表面20’、20”，通向物镜壳体和目镜壳体15、19。这些圆柱形面20’、20”与目镜壳体和物镜壳体19、15的相邻圆柱形表面24、26’同轴且直径小于目镜壳体和物镜壳体19、15的相邻圆柱形表面24、26’的直径。因此，外壳2的中央部分13被称为外壳2的鞍座13，而相对直径较大的目镜壳体和物镜壳体分别被称为目镜罩(ocularbell)14和物镜罩(objectivebell)15。。

如下文所述，变焦调节环5可滑动地安装在外壳的中央部分13上，在该部分与目镜壳体19接触，使变焦调节环在朝向和远离目镜壳体的限值之间以及在相反的圆向上轴向移动，以产生变焦放大率的改变。

变焦调节环5在后端31'和前端31”之间沿轴向延伸。变焦调节环5中沿其后端31'的圆柱形外表面的直径与目镜壳体19的圆柱形外表面24的直径基本相同。

目镜罩14的外表面24的前端25在圆周延伸肩部53处结束，从这个外表面径向朝内延伸。目镜壳体包括肩部前部50的前部，其包括相对于所述目镜罩14的外表面24的外径减小的径向朝外表面54。外表面54通常是圆柱形的，有几个圆周延伸带，下面将详细解释。

在本实施例中，前部50是轴向向前延伸的套筒，并且相对于圆柱形外表面24具有减小的外径。套筒基本上是圆柱形的，具有圆柱形内表面56，该圆柱形内表面56例如通过配合螺纹安装在外壳主体18的圆柱形外表面20'周围。相对于目镜壳体的圆柱形外表面24，径向朝外表面的每一条带为径向朝内阶梯。这些带(bands)围绕前部50的圆周延伸，并与可旋转变焦调节环5相互作用，下面将对此进行更详细的解释。

可旋转变焦调节环5位于目镜壳体19和外壳鞍座或中央部分13之间的过渡处。该环包括环体(mainband)6，该环体围绕靠近目镜壳体的外壳主体沿圆周方向延伸。环体6位于变焦调节环5的后部10的前方。后部10具有半径和同心度与目镜壳体19的基本圆柱形外表面24的半径和同心度紧密匹配的圆柱形外表面7。环体6可适合于方便手动调节，因此优选地，具有纹理抓握特征，在本实施例中，径向升高和降低部分9'、9”，在轴向延伸脊23之间的环形圆周周围交替。环体中的部分具有抓握特征9'、9”，优选具有基本圆柱形形状。在抓握特征的前方，环体包括一个锥形的前部或斜坡。在本实施例中，这个锥形的前部是一个前向的圆柱形斜面8，它具有一个前锥型截头锥形外表面(forwardstaperingfrusto-conicaloutersurface)。圆柱形斜面8的前端确定变焦调节环5的前端31”。与圆柱形外表面7以及环体6的基本圆柱形部分和圆柱形斜面一起，变焦调节环在相对较大的外直径的目镜罩14和相对较小的直径的外壳的鞍座或中央部分13之间提供平滑过渡。

变焦调节环5还可以具有指示其旋转方向的指示器功能，例如隆起物或突起，在本实施例中是变焦调节环5环体6上的轴向延伸脊23。

在本实施例中，变焦调节环5的后部10是从环体向后沿轴向延伸的裙座(skirt)形式。因此，圆柱形外表面7是裙座的外表面。后部终止于在径向平面内延伸的环形端面51，因此也确定了变焦调节环的后端31'。后部10的内表面52通常是圆柱形的，有几个圆周延伸带，将在下面更详细地解释。

图3和图4显示了变焦调节环5如何在两个位置之间沿和向前27'和向后27'轴向移动，即距离外壳2的目镜端12’最远的第一个或前一个位置和距离外壳的目镜端最近的第二个或后一个位置。当变焦调节环5轴向向前27'移动时，如图1、2和3所示，目镜壳体19的圆柱形外表面24的前端25和变焦调节环5的后端31'之间的间隙打开95'，其也为变焦调节环5的圆柱形外表面7的后端。当变焦调节环5轴向向后27”移动时，如图4所示，当相对侧进入相邻接触时，间隙闭合95”，并且由于闭合间隙任一侧的相邻圆柱形表面7、24的外径基本相同，因此变焦调节具有融入目镜罩14的外观。

在本实施例中，变焦调节环5在向前位置时被锁定而防止旋转，且在向后位置时可以自由旋转。在图12至15所示的望远式瞄准器101的第二实施例中，该功能被反转，使得变焦调节环在向后位置被锁定而不旋转，并在向前位置时可自由旋转。除了操作上的差异之外，望远式瞄准器1、101的两个实施例都是相同的。

变焦调节环5在外壳的中央部分13上轴向或圆周滑动，同时主要由两个o形圈支撑，一个向后密封o形圈32’和一个向前密封o形圈32”，每一个都固定或设置在外壳2的中央部分13的外圆柱形面20'内的圆周延伸的相应前后凹槽28’、28”内。因此，两个o形圈32'、32”位于外壳的中央部分13和变焦调节环5的相应内圆柱形面38之间。在本实施例中，内圆柱形表面由环体6提供。两个o形圈32'、32”的座槽(seatinggrooves)28'、28”位于外壳中央部分13的外圆柱形面20'内，隐藏在变焦调节环5下方。

这些o形圈中第三个o形圈33的凹槽29位于目镜壳体19前部50的外表面54中。

因此，三个o形圈32'、32”、33都位于变焦调节环5和外壳2之间的界面中。位于外壳中央部分13中的两个o形圈32'、32”，靠近外壳主体18和目镜壳体19之间的连接处55，提供了一个密封件，周向延伸槽36的任一侧穿过壳体，提供了一个变焦驱动螺栓34的通道，从变焦调节环的内圆柱形表面38径向朝内延伸。如图6的横截面所示，该槽36不围绕外壳主体18的整个圆周延伸，在本实施例中，延伸超过180度以允许螺栓转动，因此变焦调节环5在中央变焦位置的任一侧旋转±90度，如图6所示。

变焦调节环5的内表面52上有一对浅圆周延伸的凹槽或凹座，即第一、前座槽37和第二、后座槽37’。配置使得，o形圈32'、32”、33是弹性柔性材料，例如硅橡胶，倾向于伸出相邻的外壳外表面20'、54，以便这些压在变焦调节环5的相应内表面52、38上。位于外壳中央部分13中的两个o形圈32'、32”有助于为变焦调节驱动螺栓提供槽36两侧的密封件。第三个o形圈33提供了一个偏压力，以定位并将变焦调节环保持在第一轴向位置或第二轴向位置，因为它位于两个圆周延伸的凹槽或浅槽37、37'中的一个内，在后部10的内表面52上轴向间隔开。

第三个或变焦调节环座、o形圈33不提供密封，因为在围绕该o形圈的变焦调节环后部10的内表面52中提供了一个排气通道35，当变焦调节环轴向滑动27'、27”时，允许空气从空隙39中进入或逸出(见图3)。

因此，本发明提供了一种变焦调节环5，在使用中，该环可自动轴向定位在两个操作位置中的一个：变焦调节位置和变焦锁定位置。用户可以很容易地在这两个位置之间切换变焦调节环，以便可以手动将变焦设置为所需的放大率，然后在此放大率下锁定，而无需移动或激活除变焦调节环本身以外的任何其他组件。

图6的横截面显示了变焦驱动螺栓34、螺栓34的槽36以及变焦机构的一些其他内部部件的配置。在本实施例中，瞄准元件40是一个圆形分划板，也在图3-5的横截面中示出，它提供了一个图形图像图案41，在本实施例中是一个简单的十字准线81。十字准线81的交叉点在提供给用户的图像中提供了一个瞄准点99。然而，本发明可与任何适当类型的瞄准元件一起使用。下面参考图18和图19详细解释了分划板图案的具体示例。

图7和8示出了望远式瞄准器1的后部的剖视图，其中部分放大，以显示变焦调节环5的后部10或裙座和目镜壳体19的前部50或套筒之间具有在其中的相互啮合结构(参见图5)，在这个例子中，它们是以齿或花键42、43的形式。在本实施例中，在裙座的内圆周表面52上设置有一组径向朝内齿42，在套筒50的外圆周表面上设置有另一组径向朝外齿43。当环向前27’移动至锁定配置时，在该配置中，结构啮合，齿42、43轴向滑入相互交错啮合，从而锁定环而阻止圆周旋转，然后当环向后27”移动至一个解锁配置时，在该配置中，结构分离，轴向滑出相互交错啮合，以允许变焦调节环的旋转。

齿43的展开图显示了每个齿的轴向向前和向后尖端48、49是如何被锥形或倒圆，以帮助每个齿与变焦调节环5内表面52上的相互啮合结构(interengagingformation)的另一部分的接收凹槽相互啮合。

变焦调节环5后部10的内表面52还包括一个圆周凹槽44，当变焦调节环处于解锁方向时，该圆周凹槽44与目镜壳体19前部50的外表面54上的齿43对齐。同样，该外表面54包括一条半径减小的带，该带具有一个圆周凹槽45，当变焦调节环处于解锁方向时，该圆周凹槽45与变焦调节环内表面52上的齿42对齐。同时，当变焦调节环处于解锁配置时，此布置允许两组齿42、43相对于相对的表面52、54移动。

图9至图11是变焦调节环5解锁时望远式瞄准器的透视图，如图4所示，显示变焦调节环的旋转如何引起保持图像正像透镜系统64的图像正像管63沿望远式瞄准器1的光轴21轴向移动。如下文将更详细地解释，在本实施例中，图像正像管由两个轴向间隔的管63'、63”组成，形成内管组63，并且图像正像透镜系统64由这对管固定的两个透镜元件64'、64”组成。如图10所示，当正像透镜系统64离目镜透镜系统16最远时，变焦放大率最高；如图11所示，当离目镜透镜系统最近时，变焦放大率最低。

图12至15所示为根据本发明的望远式瞄准器101的第二优选实施例，其中与第一实施例的望远式瞄准器1中相同的部件或特征，使用增加100的相同的附图标记和相似或类似的部件或特征进行列举。

第二实施例101与第一实施例1相同，除了在相互啮合结构142、143的布置中，如图12所示，当向后移动时啮合，以锁定变焦调节环而防止旋转，如图13所示，当在向前轴向移动时脱离，以允许环旋转。

图14是图13的望远式瞄准器的透视图，截图显示了望远式瞄准器外壳102的内部部件，与第一实施例1中相同。

图15是图14的部分望远式瞄准器的放大图，包括变焦调节环105的第二个实施例，显示三个o形圈32'、32”、133，提供与上述图5类似的功能。如在第一个实施例中，o形圈32’、32”、133分别固定或安装在外壳102外表面的相应凹槽28’、28”、129内。两个o形圈32’、32”的座槽28’、28”位于外壳主体118的外表面120'内。这些o形圈中第三个o形圈33的凹槽29位于目镜壳体119前部150的外表面154中。

三个o形圈32’、32”、33都位于变焦调节环105和外壳2之间的界面中。位于外壳主体118中的两个o形圈31、32提供了一个密封件，圆周延伸槽36的任一侧通过外壳，提供变焦驱动螺栓34的通道，从变焦调节环105的环体106的内圆柱形表面138径向朝内延伸。

图15还显示了变焦调节环105的后部110和目镜壳体119的前部150的额外放大视图，显示了它们如何具有与第一实施例1相似的朝内和朝外表面152、154，但具有轴向顺序被反转的齿组142、143的一对相互啮合结构的一部分。每个朝外齿143的轴向向前尖端148被锥形或倒圆，以帮助每个齿与变焦调节环105后部110的内表面152上的相互啮合结构的朝内齿142之间的接收凹槽相互啮合。

在本实施例中，变焦调节环105不需要第一实施例的圆周凹槽44的等效件，因为变焦调节环105的后缘31'在脱离的方向上向前移出朝外壳体齿143。

如在第一实施例中，当变焦调节环处于解锁方向时，目镜壳体119前部150的朝外表面154具有圆周凹槽145，其与相对的内表面152上的朝内齿142对齐。当变焦调节环处于解锁配置时，这种布置允许朝内齿142运动以相对于相对的表面154脱离。

如图15所示，变焦调节环移动，以打开和关闭在锁定方向和解锁方向之间的间隙95’、95”。在两个实施例中，当打开时，间隙95'为2.5mm宽。

图16和17分别是提供本发明所有三个优选实施例共用的光学变焦系统60的变焦机构的内部部件(即，减去变焦放大率环)的透视图和分解图。光学变焦系统60通过变焦驱动螺栓34与变焦调节环8、108相连。光学变焦系统60包括与变焦驱动螺栓34的端部62结合的外旋转管61、内轴向移动管，在本实施例中，内轴向移动管是轴向移动内管组63，一对两个独立的内管63’、63”，每个内管固定一个透镜元件64’、64”，其在锁定步骤中移动，以提供在目镜透镜系统和物镜透镜系统16、17之间的图像正像透镜系统64。内部组件还包括中间管65，该中间管65包括向前延伸管65’，该中间管不旋转，但可从其后端以正交径向旋转，该后端具有用于瞄准元件40的螺纹安装座66。

变焦驱动螺栓34的端部62位于外旋转管61的轴向伸长狭槽67内。外旋转管还具有一对轴向间隔的螺旋狭槽68'、68”。螺旋狭槽引导一对螺栓70'、70”的对应头部69'、69”，从外部拧入一对内管63'、63'中的每一个孔72'、72”中。中间管65具有一个轴向延伸狭槽73，约束一对螺栓的头部，因此约束内管组63，以随着旋转螺旋狭槽驱动内管组的移动而轴向移动。

在这种布置中，要注意的是，伸长狭槽允许变焦调节环在锁定位置和解锁位置之间的相对运动，并且也可兼容地传递驱动旋转，如在第一实施例中，锁定位置为向前方向，或如第二实施例，锁定位置为向后方向。

图18是瞄准元件140的一个例子，在这个例子中，具有一个图形图像图案141的圆形分划板，也称为“分划板图案”(reticlepattern)，当与弩一起使用时，它特别有用，因此可以代替图6的简单十字准线81。在图形图像图案141的中心是一个目标图像80，用四个同心圆表示。目标图像80和图形图像图案141一起构成望远式瞄准器的用户查看的望远式图像100。

图19是该图形图像图案141标记的注释和放大视图。该图案包括中心十字准线181，并且在其正下方有多个相对较小的附加十字准线82和标杆(postmarkers)83。这些图形标记中的每一个都提供了一个瞄准点199，适合在10码的步幅(steps)上以不同的距离使用，如图19所示。可以看出，中心十字准线在图案中心的零视野位置是在20码处。同样的图案，稍微扩大间距，当然可以校准10米的步幅。

然而，应注意的是，特定类型的瞄准元件和图形图像图案并非本发明的核心，并且本领域技术人员将认识到，可以等效地使用不同类型的瞄准元件和图形图像图案。

参考本说明书引言中的说明，应注意图示光学布置在第二焦平面(sfp)11”处具有瞄准元件40、140。尽管没有说明，关于锁定变焦调节环的发明同样适用于位于第一焦平面(ffp)11'的瞄准元件。

如图所示，当分划板放置在sfp位置11”时，瞄准元件140的图形图像图案141将在呈现给用户的望远式图像100中显示为恒定大小，而望远式目标图像80将随着望远镜控制改变变焦而增大和缩小。

在使用中，带有图18中分划板140的望远式瞄准器1、101可安装在弩上(未图示)，弩随后固定安装在距瞄准目标20码(或米)处。然后发射一组弩箭，然后使用仰角和风阻手动调节控制装置3、4将视线调零，使该组落在目标上的瞄准点上。

简而言之，每个可旋转的转塔旋钮(turretknob)5连接到一个执行机构，包括一个联动机构和一个延伸到外壳内部90的柱塞(plunger)。联动机构将转塔旋钮的旋转运动转换为柱塞的移动，从而使外管65、65'和相关内部光学部件64'、64'在横向方向发生相应的移动。为了让用户能够判断转动每个旋钮的距离，手动调节机构通常包括一个点击停止机构，以量化柱塞的旋转和移动，以及对瞄准点的相应调节。

然后，移动弩(或目标)以将距离增加到例如30、40或50码(或米)，并发射另一组弩箭。这一次，不调整水平和垂直手动调整控制装置，并根据需要转动变焦调节环，直到随后的组在该距离指示的瞄准点落在目标上，如图19所示。这样，瞄准点就与特定的弩箭发射速度下的弩箭轨迹相对应。完成后，变焦调节环8、108从锁定方向移动到解锁方向，从而固定弩和弩箭组合的瞄准。

应注意的是，为了保持清晰的图像，望远式瞄准器应至少在一定程度上防水防雾，这一点很重要。如果水或水蒸气进入外壳内部90影响外壳所容纳的光学系统16、17、40、64，则液态水或冷凝水会使图像模糊。通常情况下，望远式瞄准器1、101的密封内部90在制造和装配过程中会充满干燥且基本上惰性的气体，例如干燥的氮气，然后进行大气密封，以保持干燥的气体，并帮助防止液体水、水蒸气、灰尘或污垢进入。变焦调节环5、105和外壳主体18、118之间的o形圈32’、32”有助于保持该密封。然而，可在外壳2、102内提供附加或替代密封圈。

图20至22所示为望远式瞄准器201的各种视图，所述望远式瞄准器201包括根据本发明的第三优选实施例的用于手持武器的手动可调变焦机构。与第一实施例的望远式瞄准器1中相同并用使用增加200的相同参考标记表示列举的部件或特征、以及相似或类似的部件或特征。

望远式瞄准器的光学系统与上述相同，因此将不再进行说明和描述。望远式瞄准器不同于前两个实施例1、101，在变焦调节环205与光学变焦系统连接的方式上，以及以齿形或花键242、243形式的相互啮合结构的特殊形式(另请参见图5)。齿242、243位于一对密封o形圈232’、232”之间，变焦调节环在其上轴向和旋转滑动。一个o形圈是向后的o形圈232’，它也与向前和向后的位置特征237、237’相啮合，在其他实施例中，该特征237、237’是圆周延伸的凹槽或浅槽237、237’，在变焦调节环205后部210的内表面252上轴向间隔开。

前o形圈232”位于外壳202中央部分13的后端附近的外圆柱形表面220’内。图示部分前面的外壳202与其他两个实施例相同。外壳202包括与其他实施例相同的目镜壳体219，但与变焦调节环连接的界面除外。后o形圈232'位于目镜壳体219前部250的外表面254的凹槽229中。

在本实施例中，在目镜壳体219的前部250的最前端250'上提供朝外齿243，在变焦调节环205的后部210的内表面252的最前端252'上提供朝向齿242。

在朝内齿242的前方，变焦调节环的内表面238基本上是圆柱形的，与后部210的内表面252相比，其直径减小。圆柱形内表面238具有轴向延伸狭槽或凹槽75。变焦调节环205通过从外旋转管261朝外延伸的销76与光学变焦系统260相连。销的头部77位于轴向狭槽75内，75由变焦调节环205的主体部分206提供。因此，狭槽是销的位置特征。

由于齿组分别位于相对的朝外表面和朝内表面的前后端，因此不需要在相对表面上提供凹槽。

齿组轴向滑出交错啮合，以允许变焦调节环在环轴向向前移动227'至解锁配置时旋转，在该配置中，结构分离。当变焦调节环向后滑动227”以便齿组彼此啮合时，变焦环后端231’处的环形端面251与目镜罩圆柱形外表面224的前端225处的肩部253相邻接触。

变焦调节环的前端231”的内半径大于外壳202的中央部分13的内半径，因此外壳具有一个截头锥形表面85，这是变焦环的前圆柱形斜面208的延伸。

尽管本发明特别参考了第一焦平面(ffp)望远式瞄准器，但本发明也可用于第二焦平面(sfp)望远式瞄准器。在这种情况下，分划板图像相对于物体或望远式图像的大小是固定的，因此变焦放大率中不需要的移动不会导致视野中任何瞄准点的显著变化，但是变焦放大率的变化会导致分划板标记和望远式图像的相对大小发生变化。如果分划板标记变得很小，或者太大，以至于它们开始覆盖和模糊望远式图像中的特征，这可能会不方便。变焦放大率和图像亮度之间也存在着权衡，因此变焦设置的意外变化也可能导致望远式图像亮度的意外变化。这是在变焦放大率太高而无法在望远式图像中提供足够亮度的昏暗环境光中射击时的一个特殊问题。因此，本发明还可以提供一种用于ffp望远式瞄准器的手动可调变焦机构，该机构可以快速从锁定位置释放、更改，然后在所需变焦设置下快速锁定。

因此，本发明提供了一种望远式瞄准器，其具有用于手持武器的变焦机构，例如弩、步枪、手枪或其他类似武器，其能够快速且容易地锁定和解锁以调整变焦放大率，例如在望远式瞄准器的瞄准期间。