一种光学后准直瞄准具及瞄准的实现方法与流程

本发明属于瞄准镜技术领域，具体涉及一种光学后准直瞄准具及瞄准的实现方法。

背景技术：

瞄准具通常是指机械类辅助瞄准的机械式瞄准具，不能将目标放大。例如使用最为广泛，大家最熟悉的准星缺口式瞄具。还有目前解放军95枪族及美军广泛使用的觇孔式瞄准具。

机械式瞄准具，一般采用三点一线瞄准原理。即目标-准星-缺口，在一条直线上，即可完成瞄准。但准星与缺口的位置关系也是由目测而来的，如果这个位置关系不准，也就瞄不准了。另外，准星至缺口的距离的长短(瞄准基线)也影响瞄准的准确度。如手枪的瞄准基线就很短，往往只有十几公分，甚至几公分。这也是手枪很难打准的原因。比如，某型手枪瞄准基线长80mm,如果准星与缺口瞄准时产生0.2mm误差(三根头发丝的直径宽度)，此时射击误差是0.2/80，换成角度为0.0025tg^-1,在一百米处，射击误差为0.25m,即偏心25cm，足以导致与目标插肩而过。如果是换成瞄准基线长的步枪，假设瞄准基线为600mm,同样的瞄准误差量在100米的靶子上，会产生3.31厘米的偏差。这就相对准确了。由此，我们可以看到，同样的瞄准水平对基线长的步枪，就比基线短的手枪准确。

另外，射击需要瞄准时，通常目标是在远处。对人眼来说，5米外的物体直至无限远，眼睛的焦距调节量是非常小的。而5米内调节量就比较大，距离越近，调节量就越大。机械瞄具的两部分，一部分离眼球非常近，另一部分稍远，而目标则在远处。眼睛不可能同时看清楚近处的瞄具和远处的目标。眼睛焦距时常需要在近处的瞄具和远处的目标间不停转换。将三个点对正，还需转换眼睛焦距，所以射击快速移动目标很不容易。

因此，瞄准基线的长短对瞄准的准确度具有决定性的作用。由此，出现了光点导向式瞄具，该瞄具采用了激光发射器。由于出现了激光发射器，可将一束激光向前方射出，于是一种激光束导向式瞄准具就诞生了。由于激光束不易发散，其准直性很好。用它代表瞄准基线，在一定的范围内是准确的。虽然弹丸呈抛物线运动，但在近距离，差别还是不大的。该瞄具具有很高的指向性。但是该瞄具也有明显的问题，就是在战场环境中使用者很容易暴露。所以，该瞄具具有很大的使用局限性。

为弥补机械瞄准具在远距离瞄准上的精度的欠缺，发明了光学瞄准镜。原理上，瞄准镜是一个有分划板的望远镜，分划板提供瞄准点，分划成像在远处。瞄准镜通常是有放大倍率的，普通步枪瞄准镜多为3-4倍，而作为远距离精确射击的狙击步枪，倍率较高；8、10、15倍甚至20余倍也有。通常还是变倍率的。不过也有不带放大倍率的瞄准镜，较新出现的红点瞄准镜和全息瞄准镜就是不带倍率的。其瞄准上不再是三点一线，而是分划板和目标的两点一线，只需将分划板上的瞄准点和目标对上，就可以准确射击。目标和分划板上的瞄准点成像都在远处，眼睛无需远近转换调焦。然而，光学瞄准镜造价高昂，在瞄准时往往需要，单眼瞄准，难以解放双眼进行射击；并且其仍然需要眼睛、瞄准具、目标在同一直线上，才能实现瞄准。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题的至少一项，本发明目的在于提供一种光学后准直瞄准具及瞄准的实现方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种光学后准直瞄准的实现方法，包括步骤：将光源置于靠近正透镜的焦点处，以光源的中心和正透镜的光心的连线距离作为瞄准基线，当光源的一侧对向目标时，光源的另一侧发出的光穿过正透镜后产生瞄准光，将瞄准光对准目标实现瞄准。

进一步的，所述光源的另一侧从正透镜的焦点处发出的光穿过正透镜后产生瞄准光，将瞄准光对准目标实现瞄准。

进一步的，一种光学后准直瞄准的实现方法，具体包括步骤：a、构建瞄准基线：将正透镜的光心和光源的中心连成一线，使所述光源发出的光的中心与光心之间的距离等于正透镜的焦距f；正透镜的光心与光源的距离构成瞄准基线；

b、背光瞄准：将光源的背光侧对向目标，光源的发光侧发出的光穿过正透镜后，得到用于瞄准的瞄准光，在瞄准光的可见角度内将瞄准光对准目标实现瞄准；所述瞄准光的可见角度θ满足公式：

其中φ为正透镜的直径；f为正透镜的焦距。

进一步的，所述光源为环境光、led灯或自发光源。

进一步的，所述焦距f为20mm-200mm。

一种光学后准直瞄准具，包括瞄准具本体；所述瞄准具本体包括光源、正透镜和一侧开口的镜筒；所述镜筒的一侧上设有正透镜；所述镜筒的另一侧上设有光源；所述光源设于靠近正透镜的焦点处；所述光源的中心和正透镜的光心在同一直线上，所述光源发出的光与光源的中心之间的距离等于正透镜的焦距；当镜筒的另一侧对向目标时，光源发出的光穿过正透镜后产生瞄准光，将瞄准光对准目标实现瞄准。

进一步的，在瞄准光的可见角度内将瞄准光对准目标实现瞄准；所述光源发出的光与光源的中心之间的距离等于正透镜的焦距；所述瞄准光的可见角度θ满足公式：

其中φ为正透镜的直径；f为正透镜的焦距。

进一步的，所述镜筒内还设有光栅；所述光栅设于正透镜和光源之间的镜筒内，光源发出的光依次经过光栅、正透镜后射出。

进一步的，所述光源为环境光、led灯或自发光源。

进一步的，所述光栅靠近光源设于正透镜的焦点处。

本发明的有益效果为：

1、本发明的一种光学后准直瞄准具及瞄准的实现方法通过充分利用正透镜的成像特点将瞄准具的瞄准基线扩展至无限远处，从而在其它瞄准条件不变的情况下，提高了瞄准具的瞄准的精度。

2、本发明又通过光源射向光学正透镜成像产生瞄准光，改变了传统的瞄准具的光线的出射方向，将传统的光源射向目标的方式改为将光源射向射手的眼睛完成瞄准的方式，这避免了在采用激光发射器瞄准目标时，容易暴露自己的问题。

3、本发明从光源射入正透镜后产生的瞄准光的可见角度比现有的瞄准具的可见角度大的多，且在可见角度内的任何角度，将瞄准光与目标对准即可实现瞄准；本发明与传统的需要眼睛、瞄准具中心、目标在同一直线上的瞄准方式相比，具有广角瞄准的优势，从而极大的改善了传统瞄准的苛刻条件；以至于不需要严格将眼睛、瞄准具中心、目标在同一直线上，仅需在可见角度内眼睛看到光点与目标对准即可完成瞄准射击；从而，本发明具备快速射击，快速瞄准的优势。

综上，本发明具备瞄准效率高、准确度高、安全性高和防止暴露的特点。

附图说明

图1是本发明的原理结构示意图。

图2是光源为用电光源的瞄准具的结构示意图。

图3是光源为自发光源的瞄准具的结构示意图。

图4是光源为引用自然光的瞄准具的一种结构示意图。

图5是光源为引用自然光的瞄准具的另一种结构示意图。

图6是本发明的一种使用状态示意图

图7是本发明的另一种使用状态示意图。

图中：1-光源；2-光心；3-正透镜；4-瞄准具；5-手枪；6-镜筒；7-用电光源；8-电源；9-自发光源；10-透光板；11-直角棱镜；12-第一光孔；13-第一光室；14-第一正透镜；15-步枪；16-曲面棱镜；17-第二光孔；18-第二正透镜。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

本发明提供了一种光学后准直瞄准具和一种光学后准直瞄准的实现方法两种技术方案。

其原理是：用一块或一组正透镜将透镜焦点处的一个光点，向射手的眼睛射入，实现瞄准。光学正透镜有一个特点，即它能把在焦点处的像，成像在透镜另一边的无限远处(此处无限远是5米及5米以上)。发明人认为，在其它条件相同的情况下，瞄准基线的长短对瞄准的准确度具有决定性的作用。因为光点是在正透镜的焦点处，所以该焦点处的光点的成像距离是无限远(从可视区望向正透镜中光点的视觉距离)，所以射手看到的这个光点，等同于从无限远处射过来的光点。此光点与正透镜光心之间的距离构成了瞄准基线。从而用此光点对向目标，也就完成了瞄准；实际使用时，本发明的瞄准具在瞄准目标时，需要采用双眼操作，例如右眼观察正透镜中的光点，那么左眼需要望向目标，左右眼的重合后的像中红点对准了目标上的打击位置后即可实现瞄准；若使用单眼瞄准也可以实现一定程度的瞄准，因为，单眼瞄准时，单眼看到的是正透镜中的光点的像，由于正透镜的对向目标的一侧往往需要一定程度的背光设计来保证光点的亮度，同时正透镜所在的光筒的体积较大，会对目标产生一定的遮挡，因此，单眼瞄准时会在一定程度上影响瞄准的准确度。所以，本发明的瞄准具较适用采用双眼瞄准的方式，即一眼观察正透镜中的光点，另一眼观察目标，两眼重合后的图像显示光点在目标上的位置，即实现瞄准。

发明人应用光学正透镜的上述特点，可以将瞄准具的瞄准基线扩展至无限远处，从而提高瞄准具瞄准的精度。

又根据光学正透镜的特点，改变传统的瞄准具的光线的出射方向，将传统的光源射向目标的方式改为将光源射向射手的眼睛完成瞄准，为了便于瞄准，所述光源通过正透镜成像出的可以是光点，也可以是其它的形状。该方式避免了在采用激光发射器瞄准目标时，容易暴露自己的问题。

第三、本发明通过上述方式，从光源射入正透镜后产生的瞄准光的可见角度比现有的瞄准具的可见角度大的多，且在可见角度内的任何角度，将瞄准光与目标对准即可实现瞄准。不需要眼睛、瞄准具、目标在同一直线上也可以实现瞄准；这与传统的需要眼睛、瞄准具中心、目标在同一直线上的瞄准方式相比，具有广角瞄准的优势，极大的改善了传统瞄准的苛刻条件；使用传统瞄准具的射手需要将眼睛、瞄准具中心、目标对在同一直线上时才能瞄准射击，使用本发明的瞄准具的射手由于不需要严格将眼睛、瞄准具中心、目标对在同一直线上，仅需在可见角度内眼睛看到光点与目标对准即可完成射击；从而，本发明具备快速射击，快速瞄准的优势。对于本发明的瞄准具的可见角度，以下举例说明。

所述瞄准光的可见角度θ满足公式：

其中φ为正透镜的直径；f为正透镜的焦距。

当f＝80mm，φ＝20mm时，带入上述公式得，θ＝14.25°；即此时可见光的角度是14.25°；如图1所示，此时可见光区会形成一个锥形的可视区，与传统的瞄准具相比，本发明的瞄准具可以使射手的头向左右上下偏离7°以内都可以看到光源射来的光，此时，将该光点与目标对准即可实现瞄准。综上，本发明的瞄准具，具备瞄准效率高、准确度高、安全性高、防止暴露的特点。

为了便于提高瞄准的准确度，发明人还从以下方向进行了研究。

1、正透镜焦距

其中，nd为正透镜所用玻璃的折射率；r1、r2分别为正透镜两侧面型的半径。

例：r1＝105.2；r2＝32.33；nd＝1.5163(此为常用的光学玻璃k9玻璃的折射率)。

理论上,正透镜焦距f越长，瞄准基线就越长，准确度就越高。但要考虑枪支长度及可视范围等因素。因此，焦距的选择是一个平衡的选择，要考虑诸多因素。总的来说，根据枪支不同，正透镜焦距f选择范围在20mm-200mm之间为宜。

2、视场

现有的瞄准具头偏离太多会导致看不到瞄准光点，我们希望能在更大的范围内看到光点。这个范围，我们称为“视场”。根据可见角度θ的公式可知，焦距越短，正透镜直径越大，可视范围就越大。

但是焦距f是受枪支限制的，另外，口径也不是越大越好，也要考虑便携性。“d/f”为“相对孔径”，d为正透镜的口径，如果相对孔径过大，则成像质量会不好，设计上也有困难。所以口径、焦距都是从反复平衡中决定的，不能只考虑一方面。

3、光点距离

根据光学原理，成像在无穷远时，光点应在正透镜焦点上；若成像在有限距离，光点应在焦点以内，即光点应在正透镜的光心与正透镜焦点之间的连线位置上。

从瞄准精确的角度来说，光点像距在无穷远处当然是最佳的。但也不用一定要在无限远处。从瞄准的角度来说，光点的像距在2米到无限远处均可。如果光点像距在小于2米的位置，会影响瞄准精度。

当我们取像距l为无穷远时，l＝f，光点安装在正透镜焦距处。如果取l不为无穷远，则以公式计算，公式为：

l＝fl/(f+l)

其中，f为正透镜焦距；l为光点像距(即通过光学系统后光点成像的距离)；l为光点距正透镜的距离。

例：焦距100mm的透镜，设成像距在无穷远处，则：

l＝f

光点安装于透镜焦距处。

设成像距在5米处，透镜焦距为100mm，则：

光点安装于距正透镜98.039mm处。

设成像距在2米处，透镜同样焦距100mm，则：

光点安装于距正透镜95.24mm处。

实施例1

如图1所示，一种光学后准直瞄准的实现方法，包括步骤：将光源1置于靠近正透镜3的焦点处，以光源的中心和正透镜的光心2的连线距离作为瞄准基线，当光源的一侧对向目标时，光源的另一侧发出的光穿过正透镜后产生瞄准光，将瞄准光对准目标实现瞄准。

如图1所示的，一种光学后准直瞄准的实现方法，包括步骤：将光源置于靠近正透镜的焦点处，以光源的中心和正透镜的光心的连线距离作为瞄准基线；

光源置于靠近正透镜的焦点处包括了两层含义，一是本发明的光源置于正透镜焦点与正透镜光心之间的连线位置上，此时光源成像在有限距离内，会影响瞄准的精度，但也比现有的瞄准精度高一些；二是本发明的光源置于正透镜焦点上，此时光源的成像在无限远的位置上，此时瞄准基线无限长(大于5米)，从而瞄准精度很高。

当光源的一侧对向目标时，光源的另一侧发出的光穿过正透镜后产生瞄准光，将瞄准光对准目标实现瞄准。

该方法实现了对瞄准基线的延长，提高了瞄准的精度。

当需要瞄准时，光源的背侧对向目标，光源的前侧发出光，在正透镜成像后进入射手眼睛中，射手将该光对准目标实现瞄准。为了更好的伪装防止被发现，光源背侧可以设置保护色。所述光可以是光点、各自光的图案等。

进一步的，所述光源的另一侧从正透镜的焦点处发出的光穿过正透镜后产生瞄准光，将瞄准光对准目标实现瞄准。

优选地，光源从正透镜的焦点处发出光线，此时瞄准基线为无限长，其瞄准精度更高。

实施例2

本实施例给出本发明的实现方法的优选实施方式。

如图1所示的，一种光学后准直瞄准的实现方法，具体包括步骤：a、构建瞄准基线：将正透镜的光心和光源的中心连成一线，使所述光源发出的光的中心与光心之间的距离等于正透镜的焦距f；正透镜的光心与光源的距离构成瞄准基线；

由于实际在设置光源时，光源本身具有体积，为了达到更好的瞄准精度，需要对光源的位置进行调试；以光源发出的光的中心在正透镜的焦点上为最佳，从而满足光源产生的光与光心之间的距离等于正透镜的焦距f,从而保证了本发明的瞄准基线为无限远，保证了瞄准的精度。

b、背光瞄准：将光源的背光侧对向目标，光源的发光侧发出的光穿过正透镜后，得到用于瞄准的瞄准光，在瞄准光的可见角度内将瞄准光对准目标实现瞄准；所述瞄准光的可见角度θ满足公式：

其中φ为正透镜的直径；f为正透镜的焦距。

为了在提高瞄准精度的基础上，提高瞄准过程的效率和速度；本方法给出了光源在穿过正透镜后产生的瞄准光的可见角度θ，根据该公式可以通过将焦距尽量缩小，正透镜的直径尽量扩大的方式来提高可见角度的值，从而使射手的瞄准视野更宽，结合实际情况，所述焦距f为20mm-200mm。从而实现射手以一定的倾斜角度望向正透镜也可以看到该正透镜中的光源的像，此时迅速将该光源的像对准目标，从而实现迅速准确瞄准。

进一步的，所述光源为环境光、led灯或自发光源。

为了节省成本，所述光源优先选择环境光；为了节省空间选择无需用电的自发光源使用。

实施例3

如图2-7所示，一种光学后准直瞄准具，包括瞄准具本体；所述瞄准具本体包括光源、正透镜和一侧开口的镜筒；所述镜筒的一侧上设有正透镜；所述镜筒的另一侧上设有光源；所述光源设于靠近正透镜的焦点处；所述光源的中心和正透镜的光心在同一直线上，当镜筒的另一侧对向目标时，光源发出的光穿过正透镜后产生瞄准光，将瞄准光对准目标实现瞄准。

如图2-7所示，一种光学后准直瞄准具；包括瞄准具本体；瞄准具本体包括光源1、正透镜3和右侧开口的镜筒6；镜筒6的右侧开口上设置正透镜3；镜筒的左侧外部可以设置保护色；镜筒的左侧内部用于设置光源；使光源发出的光的中心在靠近正透镜的焦点处；光源发出的光的中心和正透镜的光心在同一直线上，当镜筒的左侧对向目标时，光源发出的光穿过正透镜后产生瞄准光，将瞄准光对准目标实现瞄准。

为了提供瞄准的精准度，所述光源发出的光与光源的中心之间的距离等于正透镜的焦距。优选地，所述焦距f为20mm-200mm。

进一步的，在瞄准光的可见角度内将瞄准光对准目标实现瞄准；所述瞄准光的可见角度θ满足公式：

其中φ为正透镜的直径；f为正透镜的焦距。

优选地，为了使光源产生的光的品质更佳，所述镜筒内还设有光栅；所述光栅设于正透镜和光源之间的镜筒内，光源发出的光依次经过光栅、正透镜后射出。

所述光源可以为环境光、led灯或自发光源。所述光栅靠近光源设于正透镜的焦点处。

本实施例的瞄准具的使用状态如图6和图7所示。图6是本实施例的瞄准具4设于步枪15上的使用状态；图7是本实施例的瞄准具设于手枪5上的使用状态。

实施例4

本实施例与实施例3的不同之处在于：

如图2所示，一种光学后准直瞄准具；包括瞄准具本体；瞄准具本体包括光源1、正透镜3和右侧开口的镜筒6；镜筒6的右侧开口上设置正透镜3；镜筒的左侧内部用于设置光源；使光源发出的光的中心在靠近正透镜的焦点处；光源发出的光的中心和正透镜的光心在同一直线上，当镜筒的左侧对向目标时，光源发出的光穿过正透镜后在镜筒的右侧产生瞄准光，将瞄准光对准目标实现瞄准。

如图2所示，瞄准具本体的镜筒的左侧设有电源8，所述光源为用电光源7；用电光源的发光部固定在镜筒内正透镜的焦点上，电源与用电光源7连接；优选的，电源8为蓄电池。优选地，用电光源为led灯。

其余部分与实施例3相同。

实施例5

本实施例与实施例3的不同之处在于：

如图3所示，一种光学后准直瞄准具；包括瞄准具本体；瞄准具本体包括光源1、正透镜3和右侧开口的镜筒6；镜筒6的右侧开口上设置正透镜3；镜筒的左侧内部用于设置光源；使光源发出的光的中心在靠近正透镜的焦点处；光源发出的光的中心和正透镜的光心在同一直线上，当镜筒的左侧对向目标时，光源发出的光穿过正透镜后在镜筒的右侧产生瞄准光，将瞄准光对准目标实现瞄准。

所述光源为自发光源9，所述镜筒6的底部设有用于固定自发光源的凹槽；自发光源9设于凹槽内，自发光源的发光部在镜筒内正透镜的焦点处；自发光源射出的光从正透镜发出后，在镜筒的右侧产生瞄准光，将瞄准光对准目标实现瞄准。优选的，自发光源为磷或氘制成的自发光源。

其余部分与实施例3相同。

实施例6

本实施例与实施例3的不同之处在于：

如图4所示，一种光学后准直瞄准具；包括瞄准具本体；瞄准具本体包括光源1、第一正透镜14和右侧开口的镜筒6；镜筒6的右侧开口上设置第一正透镜14；镜筒的左侧内部用于设置光源；使光源发出的光的中心在靠近第一正透镜的焦点处；光源发出的光的中心和第一正透镜的光心在同一直线上，当镜筒的左侧对向目标时，光源发出的光穿过第一正透镜后在镜筒的右侧产生瞄准光，将瞄准光对准目标实现瞄准。

所述光源为环境光源；所述环境光源包括直角棱镜；镜筒6的左侧设有第一光室13；第一光室13的右侧与镜筒连接；第一光室13的右侧上设有第一光孔12；直角棱镜11的垂直面与第一光室的右侧贴合，所述第一光孔12设于第一正透镜14的焦点处，所述第一光室的顶部设有透光板10；优选地，第一光室的左侧和底侧不透光；光线从透光板外侧进入透光板内经过直角棱镜后从第一光孔射向正透镜的光心。

其余部分与实施例3相同。

实施例7

本实施例与实施例3的不同之处在于：

如图5所示的，一种光学后准直瞄准具；包括瞄准具本体；瞄准具本体包括光源1、第二正透镜18和右侧开口的镜筒6；镜筒6的右侧开口上设置第二正透镜18；镜筒的左侧内部用于设置光源；使光源发出的光的中心在靠近第二正透镜的焦点处；光源发出的光的中心和第二正透镜的光心在同一直线上，当镜筒的左侧对向目标时，光源发出的光穿过第二正透镜后在镜筒的右侧产生瞄准光，将瞄准光对准目标实现瞄准。

所述光源为环境光源；所述环境光源包括曲面棱镜16；所述曲面棱镜的剖面为一面具有曲面的矩形结构；镜筒6的左侧设有第二光室；第二光室的左侧开口，第二光室的右侧上设有第二光孔17，第二光孔17设于第二正透镜18的焦点上，光线从第二光室的左侧从曲面棱镜的曲面射入，在第二光孔处聚集；从而第二光孔的光射向第二正透镜后在镜筒的右侧产生瞄准光，将瞄准光对准目标实现瞄准。

其余部分与实施例3相同。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。