本披露涉及優(yōu)選地用于在槍械上使用的全息瞄準(zhǔn)裝置內(nèi)的部件。

背景技術(shù)：

存在與小型武器一起使用的若干類型的瞄準(zhǔn)具，這些武器例如，步槍、獵槍、手槍、弓箭和其他類似的手持式武器。

本領(lǐng)域已知的一種類型的瞄準(zhǔn)具是全息瞄準(zhǔn)具。在全息瞄準(zhǔn)具中，激光光束傳播穿過殼體并且反射一次或多次直到由全息圖形元件產(chǎn)生瞄準(zhǔn)標(biāo)線圖像。在這些類型和其他類型的光學(xué)瞄準(zhǔn)具中可以實(shí)施衍射光柵。當(dāng)波長隨溫度改變時(shí)，衍射光柵在空間上引導(dǎo)激光束中的光線。在授予Tai等人的美國專利號6,490,060中披露的輕量全息瞄準(zhǔn)具描述了全息瞄準(zhǔn)具的緊湊且輕量的設(shè)計(jì)，該全息瞄準(zhǔn)具包括還可以在兩個(gè)軸線上旋轉(zhuǎn)的光柵以調(diào)整從該光柵反射的光線并且轉(zhuǎn)移瞄準(zhǔn)標(biāo)線。

一些現(xiàn)有光柵是固有地角度和波長選擇性的，但是缺乏環(huán)境耐久性。例如，乳膠基全息體相位光柵(VPG)可以被設(shè)計(jì)和構(gòu)造成將單個(gè)主階衍射到非常特定的方向上。其他現(xiàn)有光線固有地耐用，但是缺乏角度和波長選擇性。例如，規(guī)則的金屬-玻璃光柵和金屬-環(huán)氧樹脂復(fù)合光柵能夠衍射寬范圍的波長，包括每個(gè)輸入波長的多階。每個(gè)輸出角度可以包括主衍射階和更高的衍射階，除非將分階濾光器(order-sorting filter)添加到光學(xué)路徑上。因此令人期望的是在單個(gè)光柵技術(shù)中將波長選擇性和持久性加以組合。

未過濾的環(huán)境光可能進(jìn)入光學(xué)瞄準(zhǔn)具的殼體。這種無用的環(huán)境光有時(shí)可能擾亂標(biāo)線圖像的視圖。這至少部分地由于衍射和反射回使用者的環(huán)境光，而引起光線的可見光譜(即，彩虹)或明亮的鏡像反射。因此令人期望的是提供一種武器瞄準(zhǔn)具，該武器瞄準(zhǔn)具減少環(huán)境光的負(fù)面效果(例如眩光)而不增加瞄準(zhǔn)具的尺寸。還令人期望的是改善現(xiàn)有的武器瞄準(zhǔn)具以減少環(huán)境光的負(fù)面效果，同時(shí)考慮成本、重量和瞄準(zhǔn)具中的零件數(shù)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)實(shí)施例中，全息武器瞄準(zhǔn)具包括：標(biāo)線圖像全息圖形件以及集成光柵和濾光器裝置。該集成光柵和濾光器裝置包括基座基板和與該基座基板分隔開的透明基板。第一環(huán)氧樹脂在這些基板之間并且接觸該基座基板。該第一環(huán)氧樹脂包括外表面，該外表面具有模制在其上的一系列表面特征。反射涂層與該第一環(huán)氧樹脂的外表面相接觸并且被配置成朝該全息圖形件衍射光線。染色環(huán)氧樹脂在該反射涂層與該透明基板之間。該染色環(huán)氧樹脂被適配成至少阻止光線的一部分反射到全息圖形件上。

這些表面特征、該反射涂層和該染色環(huán)氧樹脂可以各自包括一系列凸脊和凹槽，其中該反射涂層的凸脊和凹槽接觸該透明環(huán)氧樹脂和該染色環(huán)氧樹脂二者的凸脊和凹槽。

該染色環(huán)氧樹脂可以被染成紅色并且可以被適配成阻止具有的波長大致小于575nm的光線穿過該染色環(huán)氧樹脂。

該染色環(huán)氧樹脂還可以被染成綠色并且可以被適配成阻止具有約475nm-610nm的波長的光線穿過該染色環(huán)氧樹脂。

該反射涂層可以是一層金屬，例如鋁，并且該基座基板和該第一環(huán)氧樹脂可以是透明的。

在另一個(gè)實(shí)施例中，全息瞄準(zhǔn)具包括激光二極管、衍射光柵和光學(xué)濾光器。該激光二極管被配置成發(fā)射光束。該衍射光柵具有被配置成朝該全息圖形件衍射光束并且還衍射環(huán)境光的光柵表面。該光學(xué)濾光器接觸該光柵表面的至少一部分并且被適配成吸收環(huán)境光的至少一個(gè)波長。

該光學(xué)濾光器可以直接接觸該衍射光柵的光柵表面。可替代地，該光學(xué)濾光器在與該光柵表面集成時(shí)可以間接接觸該光柵表面。

該光學(xué)濾光器可以被安排在該瞄準(zhǔn)具中，使得該光學(xué)濾光器在環(huán)境光傳播到該衍射光柵的光柵表面上之前吸收環(huán)境光的該至少一個(gè)波長。在這種實(shí)施例中，所有環(huán)境光必須在到達(dá)該光柵之前穿過該濾光器。

該衍射光柵可以包括一層環(huán)氧樹脂和結(jié)合到該環(huán)氧樹脂的至少一部分上的一層反射金屬。

該環(huán)氧樹脂可以包括與該層反射金屬直接接觸的一系列模制凸脊和凹槽。該光學(xué)濾光器可以包括染色環(huán)氧樹脂，該染色環(huán)氧樹脂與該環(huán)氧樹脂相反地直接接觸該層反射金屬。該光學(xué)濾光器和該衍射光柵可以被布置在相反的玻璃層之間。

在又另一個(gè)實(shí)施例中，全息瞄準(zhǔn)具包括激光二極管、準(zhǔn)直器、反射衍射光柵和濾光器，該激光二極管用于發(fā)射光束，該準(zhǔn)直器使從該光束發(fā)射的光線準(zhǔn)直，該反射衍射光柵具有用于衍射準(zhǔn)直光的光柵表面，該濾光器接觸該光柵表面的至少一部分。

該反射衍射光柵和該濾光器可以集成到整體裝置中。

該濾光器和光柵可以彼此結(jié)合，其中作為濾光器的染色透明材料被結(jié)合到第一玻璃基板上并且結(jié)合到該反射衍射光柵上，該反射衍射光柵包括將該層反射材料結(jié)合到第二玻璃基板上的模制環(huán)氧樹脂。

附圖說明

圖1是安裝在步槍上的全息瞄準(zhǔn)具的平面透視圖。

圖2是全息瞄準(zhǔn)具的示意性側(cè)視圖，展示了光學(xué)部件的布局和光線穿過瞄準(zhǔn)具的路徑。

圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有集成濾光器的光柵的截面示意圖。

圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的集成光柵和濾光器的詳細(xì)示意性圖示。

圖5至圖8是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)集成有光柵的示例性濾光器及其在日光和激光方面的效果的圖形表示。

圖9至圖12是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)集成有光柵的示例性濾光器及其在日光和激光方面的效果的圖形表示。

具體實(shí)施方式

按照要求，在此披露了本發(fā)明的多個(gè)詳細(xì)實(shí)施例；然而應(yīng)理解的是，所披露的這些實(shí)施例僅是本發(fā)明的示例，這些實(shí)施例可以是以不同的和替代的形式來實(shí)施的。這些附圖不必是按比例的；一些特征可以被夸大或者縮至最小以便示出具體部件的細(xì)節(jié)。因此，在此披露的具體的結(jié)構(gòu)上和功能上的細(xì)節(jié)不得理解為限制性的，而是僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以不同方式采用本文這些方面的代表性基礎(chǔ)。

參見圖1，總體上由10表示的全息武器瞄準(zhǔn)具的一個(gè)實(shí)施例被示出為安裝在武器12上。武器12被示出為M4步槍，然而應(yīng)理解的是，該武器可以是其他武器裝備，例如包括，步槍、獵槍、手槍、榴彈發(fā)射器、弓箭和其他這樣的手持式或車載武器。例如，瞄準(zhǔn)具10可以包括授予Tai等人的美國專利號6,490,060中披露的某些部件，涉及輕量全息瞄準(zhǔn)具，該專利的披露內(nèi)容通過引用并入本文。還設(shè)想的是，瞄準(zhǔn)具10可以安裝在其他非武器裝置上，其中使用者以特定方向?qū)⒃撗b置瞄準(zhǔn)。例如，瞄準(zhǔn)具10可以與天文望遠(yuǎn)鏡、地面測量設(shè)備、執(zhí)法代理人的雷達(dá)/激光雷達(dá)(RADAR/LIDAR)槍、宇宙飛船飛行員的船員光學(xué)對準(zhǔn)瞄準(zhǔn)具(COAS)、相機(jī)、探照燈、舞臺照明、高度定向麥克風(fēng)一起使用。其他這種實(shí)施例可被設(shè)想并且應(yīng)認(rèn)為是在本披露的范圍內(nèi)。

參見圖2，全息瞄準(zhǔn)具10被展示為包括多個(gè)光學(xué)部件和光線的光學(xué)路徑，該光線從這些光學(xué)部件反射。瞄準(zhǔn)具10包括激光二極管14，該激光二極管以發(fā)散方式產(chǎn)生光束。激光束總體上從折疊式鏡子16朝反射準(zhǔn)直器18向上反射或“折疊”。光束在其從準(zhǔn)直器18反射之后變得準(zhǔn)直(即，平行或不發(fā)散)并且總體上朝全息集成光柵和濾光器裝置20向下引導(dǎo)，該全息集成光柵和濾光器裝置的部件將在下文中進(jìn)一步討論。集成的光柵和濾光器裝置20將激光總體上向上衍射至全息圖形件22，該全息圖形件記錄有標(biāo)線圖案的投影圖像。于是看向全息圖形件的使用者可看見標(biāo)線圖像。二極管14、鏡子16、準(zhǔn)直器18、集成光柵和濾光器裝置20以及全息圖形件22全部安裝在殼體24內(nèi)，該殼體被緊固到整體或分開的基座26上。這些部件在瞄準(zhǔn)具10內(nèi)的安排僅是示例性的，并且本領(lǐng)域已知的其他安排和構(gòu)型被認(rèn)為是在本披露的范圍內(nèi)。

應(yīng)注意的是，術(shù)語“豎直”、“水平”、“向上”和“向下”在本文中被用來基于全息瞄準(zhǔn)具被安裝成基座26的縱向軸線和標(biāo)線圖案的路徑在水平方向上延伸地使用的假設(shè)來描述相對位置和方向。

根據(jù)本披露，濾光器與光柵集成為整體部件的一部分來衍射來自激光二極管14的光線。集成(與分開相反)的光柵和濾光器提供各種各樣的優(yōu)點(diǎn)。例如，集成光柵和濾光器減少了在殼體24中由一個(gè)或多個(gè)濾光器和一個(gè)或多個(gè)光柵所占據(jù)的空間、減少了在瞄準(zhǔn)具10中所需的光學(xué)元件的數(shù)量、減少了瞄準(zhǔn)具10的重量、并且減少了瞄準(zhǔn)具10的組裝成本。集成光柵和濾光器還簡化了光學(xué)部件的對準(zhǔn)并且減少了在分開的光柵和濾光器之間可能實(shí)現(xiàn)的反射損耗。此外，當(dāng)濾光器與光柵(直接或間接)接觸時(shí)，該濾光器可以通過阻止損傷光柵而用作保護(hù)層。

集成光柵和濾光器裝置20尤其可用于阻止散射或阻止環(huán)境光對瞄準(zhǔn)具的隱蔽使用造成干擾。例如，進(jìn)入殼體24的日光可能從光柵反射，從而產(chǎn)生可能干擾使用者看向瞄準(zhǔn)具時(shí)的視覺的可見鏡面反射、或產(chǎn)生對敵人或獵物可見的雜散反射。通過將濾光器與光柵集成在緊湊的整體結(jié)構(gòu)中，就可以在光柵處直接過濾日光，從而阻止從光柵反射過量的光譜。

圖3展示了示意性地以20示出的集成在單個(gè)裝置中的這種光柵和濾光器。該濾光器和該光柵總體上對應(yīng)地由30和32表示。在圖3中，濾光器30被示出為直接接觸光柵32，其中濾光器30的至少一部分直接觸碰光柵32的至少一部分。然而，應(yīng)理解的是，還設(shè)想了在濾光器30與光柵32之間的間接接觸，其中在濾光器30與光柵32之間以夾層安排或類似安排提供了中間材料(例如，粘合劑、油、玻璃、陶瓷)。該中間材料可以有助于將濾光器30束縛或以另外方式粘附到光柵32上。設(shè)想了濾光器30與光柵32之間的間接接觸和直接接觸兩者，并且兩個(gè)實(shí)施例旨在落入由在濾光器30與相鄰光柵32之間“接觸”所意指的范圍內(nèi)。

參見圖4，展示了集成光柵和濾光器裝置20的詳細(xì)示意圖。第一層或外玻璃層34為濾光器30提供罩蓋。第二層或內(nèi)玻璃層36提供與外玻璃層34相反的邊界，使得濾光器30和光柵32夾在這兩個(gè)玻璃層之間。內(nèi)玻璃層36被安裝或以另外方式緊固到殼體24的一部分或其中的另一個(gè)部件上。

光柵32和濾光器30被布置在這兩個(gè)玻璃層34、36之間。光柵32例如可以是薄鋁膜或涂層。一層(優(yōu)選透明的)兩部分環(huán)氧樹脂40將光柵32結(jié)合或粘附到內(nèi)玻璃層36上。與光柵32關(guān)于透明的環(huán)氧樹脂40相反的是集成濾光器30。濾光器30可以是染色的或彩色(例如，紅色)的兩部分環(huán)氧樹脂。光柵選擇性地衍射和反射入射激光42，而染色的環(huán)氧樹脂濾光器30對反射和衍射的激光42和環(huán)境光43進(jìn)行過濾，從而只允許窄波長范圍的光線背離該集成光柵和濾光器單元20偏轉(zhuǎn)(如將參照圖5至圖12另外描述的)。

衍射光柵32可以具有適用于全息瞄準(zhǔn)具的任何類型。衍射是通過有規(guī)律地間隔開的多個(gè)周期性光柵特征來實(shí)現(xiàn)的。如在圖4中示出的，光柵32具有多個(gè)光柵特征，包括一系列有規(guī)律地間隔開的凸脊44和凹槽46。這只是一個(gè)實(shí)例，并且光柵32可以包括在本領(lǐng)域中已知的用于衍射入射光的任何適當(dāng)類型的光柵特征。例如，在一些實(shí)施例中，光柵32可以包括多個(gè)基本上直線的周期性光柵特征和/或多個(gè)彎曲的光柵特征。光柵包括各種各樣的形狀，包括三角形、正弦型、方形、矩形等。光柵32的光柵特征可以對應(yīng)于安排在透明基板內(nèi)的不透明、周期性(或準(zhǔn)周期性)刻度、或者可以對應(yīng)于具有不同折射指數(shù)的多個(gè)域，如在體相位衍射光柵中可以觀察到的。

濾光器30也可以具有適用于全息瞄準(zhǔn)具的任何類型。濾光器30是被配置成至少傳播入射在濾光器30上的入射光的一部分并且吸收和/或反射入射在濾光器30的光線的至少另一部分的分階濾光器。在一些實(shí)施例中，濾光器30是吸收一個(gè)或多個(gè)具體光線波長的吸收濾光器，從而使得那些波長并不穿過該吸收濾光器來傳播。在某些實(shí)施例中，吸收濾光器包括吸收性介質(zhì)，該吸收性介質(zhì)總體上指在其中通過吸收濾光器實(shí)現(xiàn)吸收的空間部分。例如，吸收性介質(zhì)可以包括含有染料或其他吸收性添加物的層(例如，液體和/或固體)。這個(gè)層可以被容納在非吸收性介質(zhì)內(nèi)或鄰近該非吸收性介質(zhì)。在其他實(shí)施例中，吸收濾光器包括基質(zhì)材料和添加物，該添加物分散在該基質(zhì)材料內(nèi)并且被配置成吸收一個(gè)或多個(gè)光線波長。

可以利用若干制造技術(shù)來制成集成的濾光器30和光柵32。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了具有光柵的表面特征(例如，表面的凸脊44和凹槽46)的形狀的模具。薄鋁膜通過其中真空允許霧狀鋁顆粒涂覆該模具的蒸發(fā)而沉積在該模具上。然后，將透明的環(huán)氧樹脂層分布到模具內(nèi)的鋁涂層上。將玻璃層放置在該透明的環(huán)氧樹脂層上。這產(chǎn)生了裝置20的光柵部分，包括該玻璃層36、該透明的環(huán)氧樹脂層40和該鋁層，從而提供了反射或衍射。這種模制的結(jié)構(gòu)可以(在添加濾光器部分之后，下文描述)從模具移除，并且切割或破碎以成型。然后可以將模具重新用于后續(xù)的光柵生產(chǎn)?？梢苑D(zhuǎn)模制的結(jié)構(gòu)，使得鋁層準(zhǔn)備好與染紅的環(huán)氧樹脂相互作用，如下文所描述的。

接下來，形成集成光柵和濾光器裝置20的濾光器部分。一層染紅的環(huán)氧樹脂被傾倒或以其他方式直接分配到之前形成的光柵的鋁層上。該染紅的環(huán)氧樹脂束縛該鋁層、填充這些凹槽46并且形成固體連續(xù)結(jié)合層。然后將一層玻璃放置在(并任選地壓制到)該染紅的環(huán)氧樹脂上。整個(gè)結(jié)構(gòu)允許被冷卻和凝固。一旦整個(gè)結(jié)構(gòu)凝固，就形成了集成光柵和濾光器裝置20，包括提供濾光器30的染紅的環(huán)氧樹脂，該濾光器與被保持在兩個(gè)玻璃基板34、36之間的鋁層相接觸。最后形成的集成光柵和濾光器裝置20可以具有約一英寸高度乘一英寸寬度乘0.125英寸厚度的尺寸。這僅是裝置20的尺寸的一個(gè)實(shí)例。

應(yīng)理解的是，以上描述的制造集成光柵和濾光器裝置20的方法僅是示例性的。當(dāng)然，如果在裝置20中希望有不同的材料或安排，該制造方法可以相應(yīng)地改變以產(chǎn)生所期望的最終結(jié)構(gòu)。

圖3至圖4展示了作為分開但以接觸的方式相結(jié)合或以其他方式彼此緊固的集成元件的濾光器30和光柵32。然而，所設(shè)想的是，濾光器30和光柵32可以由整體材料形成。例如，濾光器30可以由玻璃、聚合物、陶瓷或其他材料形成并且可以包括例如染料的吸收性添加物。在一個(gè)實(shí)施例中，光柵特征可以被形成到濾光器的一側(cè)上，由此形成整體集成的光柵和濾光器，其中該光柵和濾光器均由一層單一材料來限定。在其他實(shí)施例中，這些光柵特征可以壓印到濾光器的表面中或沉積到濾光器的表面上。

在以上實(shí)施例中的任意實(shí)施例中，應(yīng)理解的是，集成光柵和濾光器裝置20的材料僅是示例性的并且不旨在限制。例如，玻璃層34、36中的任一者或兩者可以由陶瓷、硅、塑料或復(fù)合材料(例如，聚合物、金屬、玻璃和/或陶瓷的組合)來替代。除了鋁，光柵32的表面可以包括鎳、銅、鈦、鉻、金、銀、其他反射性金屬、或適用于反射或衍射的非金屬材料。

圖5至圖8展示了在日光以及由激光二極管產(chǎn)生的光線下的集成光柵和濾光器裝置20的效果。

圖5使出了將日光和激光輸入到瞄準(zhǔn)具10中。還展示了濾光器的特性。在圖5中示出的實(shí)例中，濾光器是染紅的環(huán)氧樹脂，其有效地阻止所有具有小于約575nm的波長的可見光穿過其而傳播。在圖5中例示的具體濾光器允許由激光二極管產(chǎn)生的和存在于環(huán)境光中的紅色光線(例如，～650nm)通過。當(dāng)然，應(yīng)理解的是，濾光器可以替代性地包括不同顏色的染料來允許反射其他波長范圍。

圖6展示了濾光器在日光和由激光二極管發(fā)射的光線下的效果。如可以看見的，具有小于約575nm的日光的波長的部分被有效地過濾并且被禁止從集成光柵和濾光器裝置20反射。由于濾光器的特性，高于575nm的日光的波長減少了約30％(如在圖5中示出的)。從激光二極管發(fā)射的紅色光線在其行進(jìn)穿過濾光器時(shí)也被減少。

圖7展示了在未過濾的日光與經(jīng)過濾的日光之間的對比。由于集成光柵和濾光器裝置20，可見光的上至約575nm的整個(gè)光譜被過濾并且不能反射至使用者或以其他方式離開瞄準(zhǔn)具。這消除了瞄準(zhǔn)具的使用者所可能意識到的任何“彩虹眩光”，否則其中未過濾的日光可能衍射和反射回使用者，從而妨礙使用者的視覺。

圖8展示了在未過濾的激光和經(jīng)過濾的激光之間的對比。由激光產(chǎn)生的顏色的整個(gè)光譜(例如，紅色)依然可見，但是由于(紅色)濾光器而減少了強(qiáng)度。

如以上所描述的，集成光柵和濾光器裝置20可以與具有不同過濾特性的其他集成裝置互換。例如，可以使用染綠的環(huán)氧樹脂來替代染紅的環(huán)氧樹脂。在圖9至圖12中展示了綠色濾光器在日光和綠色激光下的效果，類似于在圖5至圖8中所展示的效果。用于產(chǎn)生圖9至圖12的效果的綠色濾光器有效地禁止具有的波長在475nm至610nm范圍之外的所有可見光傳播穿過濾光器。

如由上述附圖可看出的，集成光柵和濾光器裝置20以結(jié)構(gòu)緊湊的方式對所有入射光進(jìn)行過濾。單個(gè)集成裝置可以與具有不同過濾特性的其他集成裝置互換。具有這種裝置的瞄準(zhǔn)具提供了環(huán)境光在武器瞄準(zhǔn)具中的減少的負(fù)面效果(例如，眩光)，而并不增加瞄準(zhǔn)具的尺寸或?yàn)閷?shí)施與光柵分開的濾光器裝置而重新設(shè)計(jì)瞄準(zhǔn)具的必要性。

雖然以上描述了多個(gè)示例性實(shí)施例，但這些實(shí)施例并不旨在描述本發(fā)明的所有可能形式。而是，在本說明書中使用的詞語是描述性詞語而并非限制性詞語，并且可以理解的是可以做出不同修改而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。此外，可以組合不同實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例的特征以形成本發(fā)明的另外的實(shí)施例。