CN113647088A - 用于光学设备的内部显示器 - Google Patents

Abstract

一种系统可包括光学设备和附件设备。光学设备可包括壳体、在壳体的第一端部处并由壳体支撑的物镜、在壳体的第二端部处并由壳体支撑的目镜，以及限定成从物镜通过壳体到目镜的光学路径，以及由壳体支撑的靠近壳体的第二端部的显示设备。显示设备可包括显示器、用以处理显示数据并且用以在显示器上显示该显示数据的硬件逻辑电路、输入端口，以及显示器保持器，该显示器保持器用以在来自附件设备的信号存在的情况下将显示器定位在光学路径中，并且用以在来自附件设备的信号不存在的情况下将显示器定位在光学路径外。

Description

用于光学设备的内部显示器

相关申请的交叉引用

依据35 U.S.C. § 119(e)，本申请请求保护于2019年1月20日提交的名称为“Internal Display for an Optical Device”、序列号为62/794,702的美国临时专利申请的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

基于透镜的光学设备可用于多种用途，诸如用于经放大或未经放大的物体/目标观察、识别或采集。例如，基于透镜的光学设备可包括用于枪支的瞄准镜(scope for afirearm)、观测镜(spotting scope)、单筒镜、双筒镜或其它设备。

发明内容

本公开的实施例的方面可涉及一种光学设备，其包括壳体、在壳体的第一端部处并由壳体支撑的物镜、在壳体的第二端部处并由壳体支撑的目镜，以及限定成从物镜通过壳体到目镜的光学路径。光学设备可包括由壳体支撑的靠近壳体的第二端部的显示设备，该显示设备可包括显示器、用以处理显示数据并且用以在显示器上显示该显示数据的硬件逻辑电路，以及用以基于由显示设备接收的电力将显示器定位到光学路径中和光学路径外的显示器保持器。

一些实施例还可包括用以将显示设备与附件通过线缆电联接的端口，并且其中，硬件逻辑电路将从附件接收电力，并且在从附件接收电力时，促使显示器保持器将显示器定位在光学路径内。

在一些实施例中，显示器保持器包括用以将显示器移动到光学路径中的弹簧机构。

在一些实施例中，其中，显示器保持器包括用以将显示器移动到光学路径中的磁元件。

一些实施例还可包括用以将基于光学的信息投射到显示器上的光发射器，其中，显示器包括用以将基于光学的信息从光发射器引导到目镜组件的镜。光发射器可为投射器、发光二极管、激光器、光栅扫描仪或其它发射器。

一些实施例还可包括光检测器；并且其中，镜将把光从光学路径引导到光检测器。光检测器可为相机、电荷耦合器件(CCD)，或光敏二极管或其它类型的光感测设备中的一个。

在一些实施例中，光学设备包括瞄准镜或双筒镜。

实施例的方面可包括系统，该系统包括：光学设备；以及附件设备。光学设备可包括壳体、在壳体的第一端部处并由壳体支撑的物镜、在壳体的第二端部处并由壳体支撑的目镜，以及限定成从物镜通过壳体到目镜的光学路径。光学设备还可包括由壳体支撑的靠近壳体的第二端部的显示设备，该显示设备可包括显示器、用以处理显示数据并且用以在显示器上显示该显示数据的硬件逻辑电路、输入端口，以及显示器保持器，该显示器保持器用以在来自附件设备的信号存在的情况下将显示器定位在光学路径中，并且用以在来自附件设备的信号不存在的情况下将显示器定位在光学路径外。附件设备由线缆通过输入端口联接到显示设备，该附件设备可包括：电力源，其用以向附件设备和显示设备供电；和硬件电路，其用以从显示设备接收显示协议信息、基于显示设备的显示协议配置显示数据，并将所配置的显示数据传输到显示设备。

在一些实施例中，硬件逻辑电路将从附件接收电力，并且在从附件接收电力时，促使显示器保持器将显示器定位在光学路径内。

在一些实施例中，显示器保持器包括弹簧机构，该弹簧机构用以基于从附件设备接收信号将显示器移动到光学路径中。

在一些实施例中，显示器保持器包括磁元件，该磁元件用以在源自附件设备的信号存在的情况下产生磁场，该磁场用以促使显示器保持器将显示器定位到光学路径中。

一些实施例可包括用以将基于光学的信息投射到显示器上的光发射器，其中，该显示器包括用以将基于光学的信息从光发射器引导到目镜组件的镜。

一些实施例可包括光检测器；并且其中，镜将把光从光学路径引导到光检测器。在一些实施例中，光检测器包括相机、电荷耦合器件(CCD)、或光敏二极管或其它光感测设备中的一个。

在一些实施例中，光学设备包括瞄准镜或双筒镜。

在一些实施例中，附件设备包括测距仪设备、热像仪、夜视镜、目标获取设备、通信设备或风偏修正设备中的一个或多个。

实施例的方面可包括一种方法，该方法包括：在光学设备的显示设备处接收来自附件设备的第一输入信号；基于第一输入信号促使显示设备的显示器移动到光学设备的光学路径中；在显示设备处接收第二输入信号，该第二输入信号包括待显示的信息；以及在显示器上显示该信息。

一些实施例可包括：在第一输入信号之前接收初始化信号；利用与显示设备相关联的设备驱动程序信息来响应初始化信号。

一些实施例可包括：从光学路径接收光学数据；由图像传感器捕获光学数据；将光学数据转换成电信号；将电信号传输到附件设备；从附件设备接收呈可显示数据的形式的反馈信息；以及在显示器上显示该反馈信息。

附图说明

图1A至图1B是包括根据本公开的实施例的内部显示设备的示例性光学设备的示意性框图。

图2是示出包括根据本公开的实施例的内部显示设备的光学设备的示例的示意图。

图3是光学设备的目镜组件部分的示意图，其示出了根据本公开的实施例的内部显示设备。

图4A至图4C是根据本公开的实施例的示例性内部显示设备的多种透视图的示意图。

图5是示例性内部显示设备的示意图，其示出了根据本公开的实施例的示例性镜缩回和伸出元件。

图6A至图6D是示意性框图，其示出了根据本公开的实施例的示例性镜缩回和伸出元件的操作。

图7A至图7B是示出根据本公开的实施例的示例性光学设备内的示例性镜缩回和伸出元件的操作的示意图。

图8A至图8B是示出根据本公开的实施例的示例性光学设备内的示例性镜缩回和伸出元件的操作的示意图。

图9是光学设备的示意图，其示出了根据本公开的实施例的从光学设备的光学路径缩回的内部显示设备。

图10是示出根据本公开的实施例的光学设备中的内部显示设备上显示的示例性测距数据的示意图。

图11A至图11C是示出根据本公开的实施例的内部显示设备上显示的示例性数据的示意图。

图12是根据本公开的实施例的用于联接到附件的内部显示设备的初始化和操作的泳道图。

图13A至图13B是根据本公开的实施例的用于基于来自光学设备的光学输入将图像覆盖信息显示到内部显示设备上的泳道图。

图14A是包括一个或多个根据本公开的实施例的内部显示设备的示例性双筒镜的示意图。

图14B是示出根据本公开的实施例的内部显示设备的示例性位置的示例性双筒镜的示意图。

图15A至图15B是根据本公开的实施例的示例性内部显示设备的示意性图示。

附图不是按比例绘制的。

具体实施方式

本公开描述了用于光学设备的内部显示设备以及包括内部显示器的光学设备。内部显示设备可包括某些非限制性特征，包括以附件形式提供的电力源、自动缩回、用于通过通信链路将内部显示器电联接和通信联接到外部附件的通信端口、用于在内部显示设备和其它设备之间接收和发送信息的无线收发器，和/或自动亮度调节机构。内部显示设备可电联接和通信联接到附件，该附件可经由通信协议提供电力、数据、配置信息和其它类型的信息。内部显示设备可包括发光设备，以将基于光的信息发射到显示设备镜上。内部显示设备还可包括用于从光学设备接收光学信息以用于经由通信链路传输到附件的相机系统。

图1A至图1B是包括根据本公开的实施例的内部显示设备的示例性光学设备的示意性框图。图1A是示出示例性光学系统100的示意图。光学系统100包括光学设备104。光学设备104可为步枪瞄准镜、观测镜、双筒镜、单筒镜或使用透镜用于物体获取、识别、放大和/或观察的其它设备。光学设备104可包括在光学设备的第一端部处的目镜组件106和在光学设备的第二端部处的物镜组件108。光学设备104还可包括具有聚焦透镜调节机构的聚焦组件110。

光学设备104可包括内部显示设备102。内部显示设备102可被定位为目镜组件的部分，或者更具体地，被定位在聚焦组件和目镜组件的(多个)目镜之间。内部显示设备102可通过链路114电联接和通信联接到附件112。链路114可为使用专有通信协议的有线链路，或者可为使用另一种通信协议的链路，诸如USB链路、microUSB链路、Thunderbolt链路、PCIe链路、Firewire链路、HDMI链路、displayPort链路、DVI链路、miniDisplayport链路等。(在图1A中所示出的端口130和140可符合上述链路协议中的一个或多个。)链路114可从附件向内部显示设备102提供电力，以及向内部显示设备提供用于显示的数据。附件112能够以兼容的格式向内部显示设备102提供数据以用于将该数据显示到内部显示设备102上，或者附件112能够向内部显示设备102提供内部显示设备102能够格式化以用于显示的数据。

在实施例中，在由链路114连接到附件112时，内部显示设备102可执行与附件112的握手，以交换显示协议信息、设备驱动程序、电力要求、通信协议等。附件112可使用该信息来向内部显示设备102供给电力、提供用于在内部显示设备102上显示的信息，以及执行其它操作。

附件112可包括许多不同类型的设备。附件112的非限制性示例可包括热像设备、测距设备、通信设备(例如，蜂窝设备、启用了Wi-Fi的设备等)、增强现实设备、或者可与内部显示设备102对接以用于提供待投射到内部显示设备102上的信息的其它设备中的一个、多于一个或组合。附件可为包括蜂窝无线电收发器、Wi-Fi无线电、蓝牙收发器或用于发送和/或接收信息、与其它附件或设备同步信息或其它通信事务的其它通信协议的设备。

图1B是示出根据本公开的实施例的内部显示设备102的示例性部件的示意性框图。内部显示设备102可包括处理器120。处理器120可包括任何类型的硬件处理器，诸如CPU、微控制器、ASIC、FPGA控制器等。处理器120通常可控制内部显示设备的多个功能，包括但不限于执行与连接的附件112的初始化(握手)操作、将接收到的数据转换成用于显示的格式、将待传输的数据转换成用于传输的格式、压缩数据、控制传输和接收、控制无线通信、和/或控制诸如亮度、对比度、颜色、焦点、大小等的显示参数。存储器126可为任何存储器硬件，诸如高速缓冲存储器(cache memory)、随机存取存储器、固态驱动器、闪速存储器(flash memory)或其它存储器设备。存储器126可用于存储配置信息、设备驱动程序、接收的数据、用于传输的数据、高速缓存数据(cache data)等。

内部显示设备102可通过端口130由链路114联接到附件112。端口130可符合专有通信协议，或者可为使用另一种通信协议的链路，诸如USB链路、microUSB链路、Thunderbolt链路、PCIe链路、Firewire链路、HDMI链路、displayPort链路、DVI链路、miniDisplayport链路等。

发射器

内部显示设备102可包括发射器124。发射器124可包括图像或视频投射器、LCD显示器、LED显示器、基于激光的投射器、其它类型的显示器或监视器等。发射器124可从附件112(或从处理器120)接收信息，以用于在目镜组件内投射(例如，投射到镜组件128上)。发射器124可基于显示格式化、配置和协议来发射基于光的信息，以用于将来自附件112的期望信息显示到镜组件128上。显示到镜组件128上的信息的非限制性示例在图10和图11A至图11C中示出。例如，投射到镜组件128上的图像数据可包括但不限于热图像信息、射程/距离信息、文本消息或其它通知、物体信息(例如，诸如通过增强现实的覆盖信息)、物体位置信息(例如，指向期望物体的位置的箭头、指引操作者指向不同方向的文本等)、夜视信息、风向信息或其它信息。

相机

内部显示设备102还可包括光检测器122或其它图像接收设备。光检测器122可包括图像传感器、电荷耦合器件(CCD)、相机或可从光学设备104接收光学信息并将该光学信息转换成电信息的其它类型的光敏设备。内部显示设备102可通过处理器120处理捕获的图像信息，并且通过端口130将由相机122捕获的图像数据经由链路114发送到附件112以用于处理。

镜组件

内部显示设备102可包括镜组件128。镜组件128可包括由壳体或保持器支撑的镜元件。镜壳体可能能够通过例如(电)磁设备、弹簧铰链、基于重力的机构或其它缩回机构缩回。在实施例中，作为缺省状态，镜组件128可伸出，并且电子器件138可提供控制功能以使镜组件128缩回。镜的缩回可将镜元件从用户的视野中移开(即，在光学设备104的光学路径外)。在接收来自附件112的电力时可对镜壳体供电，并且该镜壳体可在接收电力时伸出镜，而在电力被切断时缩回镜。因此，在失去电力时，镜组件128自动将镜元件从用户的视野中移除，从而允许用户无障碍地使用光学设备104。在实施例中，镜组件128可将显示元件定位在光学设备104的光学路径中。光学设备104的光学路径可限定在物镜和目镜之间，其中光可进入物镜，通过物镜和目镜之间的空间和任何其它透镜，并且可离开目镜。定位在光学路径内的显示器或镜元件可在光学路径中朝向目镜透射或反射来自显示器或镜元件的光。同样，显示器或镜元件可接收来自光学路径的光，并且将光反射到内部显示设备102中的光传感器中。

镜元件可具有任何尺寸，并且可具有将来自发射器124的光朝向目镜反射的角度。镜元件也可将来自聚焦组件的光朝向相机122反射。镜元件可包括透明镜、单向镜、双向镜等。镜组件128还可支持棱镜、分束器或用于将光从一个方向重定向到另一个方向的其它光学元件。取决于应用，镜可定位在光学元件的光学路径内的任何位置。这里所示出的示例示出了光学路径的顶部附近的镜元件，但是也设想了其它配置。

附件

如上文所提及的那样，附件112可为或可包括许多不同类型的设备。在图1B中所示出的示例性附件112被示出为安装到光学设备104，尽管不是必须如此。附件112可包括处理器140，该处理器140可被实现在硬件电路中，并且可利用硬件、软件或固件逻辑。附件112可包括用于存储信息的存储器142。附件112可包括图像传感器150，该图像传感器150用于接收诸如热、红外线、夜视、可见光等的光学数据。附件112还可包括输出152，该输出152可为屏幕、组件或其它输出。附件112可包括用于发送和接收数据的收发器148。收发器148可包括蜂窝无线电、Wi-Fi收发器、蓝牙收发器等。附件112还可包括端口146。端口146可符合专有通信协议，或者可为使用另一种通信协议的链路，诸如USB链路、microUSB链路、Thunderbolt链路、PCIe链路、Firewire链路、HDMI链路、displayPort链路、DVI链路、miniDisplayport链路等。

附件112可包括电力供给144。电力供给144可包括可再充电电池、锂离子电池、碱性电池等。电力供给144可通过链路114向附件112以及内部显示设备102提供电力。在实施例中，内部显示设备可在由链路114联接到已供电的附件112时被启用。

显示的信息

内部显示设备102可将多种类型的图像数据显示到镜组件128上。可从附件112输出图像数据，该图像数据由附件112提供或者经由无线收发器接收。由内部显示设备102接收的图像数据可由附件112或内部显示设备102格式化，以用于由发射器124显示到镜组件128。作为示例，用于显示的信息的格式可类似于计算机监视器的格式，其中图像信息由处理器处理并在监视器上显示。显示的信息的样式、颜色和其它配置取决于该显示的信息如何被格式化。格式化可基于附件类型、信息类型、链路协议、链路带宽、用户设置、质量水平、服务等级等。如在别处提到的那样，显示的信息可包括但不限于射程/距离信息、红外图像、夜视图像、覆盖信息/图像、位置信息、风信息、通知信息、文本(SMS)消息、MMS消息等。

增强现实

附件112可将关于光学信息的图像覆盖数据发送返回到内部显示设备102，以用于(例如，以类似于增强现实的方式)覆盖到光学信息上。在一些实施例中，内部显示设备102可通过收发器132将捕获的图像数据直接传输到另一个位置。

在一些实施例中，附件112可包括图像传感器150，该图像传感器150可接收包括物体的光学信息。处理器140可处理由图像传感器150收集的图像数据，以用于增强现实显示。

例如，在物体的光学信息(由相机122或由附件112)捕获的任一情况下，处理器140可确定物体的名称，或者处理器140可通过收发器148将图像数据传输到另一个位置以用于处理以识别物体的名称。处理器140可将物体的名称转换成用于到内部显示设备102上的增强现实显示的格式。附件112可通过端口146将信息经由到内部显示设备102中的端口130的链路114发送到内部显示设备102。处理器120可处理接收到的数据，并且发射器124可用于通过将物体的名称在对应于该物体的位置投射到镜上来发射该物体的名称。用于多个物体的增强现实覆盖信息能够以类似的方式投射。图10示出了与通过光学设备104示出的光学物体信息一起显示的增强现实信息。

链路

链路114可将附件112电联接和通信联接到内部显示设备102。链路114可为任何类型的有线链路，诸如USB链路、microUSB链路、Thunderbolt链路、PCIe链路、Firewire链路、HDMI链路、displayPort链路、DVI链路、miniDisplayport链路等。在实施例中，链路可为使用专有链路协议的专有链路。链路114可用于在附件112和内部显示设备102之间提供多种功能，包括但不限于电力、电力管理、配置信息(握手)、功能信息(例如，该链路可用于在附件和内部显示设备102之间交换性能信息)、图像信息、通知或其它信息。

图2是示出包括根据本公开的实施例的内部显示设备102的光学设备104的示例的示意图200。在该示例中，光学设备104是基于透镜的瞄准镜。光学设备104可为其它类型的设备。瞄准镜可包括物镜组件108、聚焦组件110和目镜组件106。内部显示设备102可位于目镜组件106、位于目镜组件106的部分附近，或者位于聚焦组件110和目镜组件106之间。

物镜组件、目镜组件和聚焦组件可各自包括用于光的放大、聚焦、校正、重定向和准直的一个或多个透镜。

图3是光学设备104的目镜组件106的示意图300，其示出了根据本公开的实施例的内部显示设备102。内部显示设备102在目镜组件106内的位置被作为示例性实施方式示出，并且也设想了在光学设备104上或在光学设备104中的其它位置。

作为示例，内部显示设备102被作为部件级图示示出，并且这样的图示不意味着相对于部件的位置、类型或数量进行限制。内部显示设备102可包括电子电路138。电子电路138可包括处理器、存储器、端口、互连件(interconnect)、有线或无线收发器、电路板、集成电路、ASIC、FPGA、印刷电路板、追踪件(trace)、冷却件(cooling)和允许内部显示设备工作的其它电气部件。电子电路138可包括硬件和存储的软件或固件，以用于为内部显示设备102提供多种功能，包括但不限于格式化图像数据、经由有线或无线链路传输和/或接收图像数据、显示/投射图像数据、捕获光学数据并将光学数据转换成电信号、接收电力、使用接收的电力来启用内部显示设备功能、将镜组件128伸出到光学设备104的光学路径中、调节设置(诸如亮度)等。

内部显示设备102还可包括镜组件128。镜组件128可包括镜或其它光学元件，以用于将光从发射器重定向到光学路径和从光学路径重定向到图像传感器。

图4A至图4C是根据本公开的实施例的示例性内部显示设备的多种透视图的示意图。图4A是根据本公开的实施例的示例性内部显示设备102的第一透视图400的示意图。第一透视图400更详细地示出了示例性镜组件128。镜组件128包括镜402。镜402可由镜保持器404以相对于光学路径和发射器的适当角度保持在适当位置。镜402是示例性光学元件，并且也可使用用于重定向光学信息的其它光学元件。镜402可为透明镜、双向镜、单向镜等。

镜保持器404可由一个或多个定位销(dowel pin)固连到壳体410。在这里所示出的示例中，镜保持器404由缩回定位销406a和406b固连到壳体410。当没有电力提供给内部显示设备102时(或者如果选择了缩回设置)，弹簧元件408推动镜保持器404处于缩回状态。关于镜保持器404的缩回和伸出的更多内容将在后面描述。

壳体410可将镜保持器404联接到内部显示设备的PCB 412和电子器件138。转到图4B，内部显示设备102的第二透视图450示出的是，壳体410还可固连电磁元件414和轴向磁元件416。当供电时，电磁元件414可促使轴向磁元件向下滑动，这促使抵靠缩回弹簧408推动镜保持器，这继而促使镜402进入光学路径。保持供应到电磁元件414的电力将镜保持在光学路径内，并且移除给电磁元件的电力会允许弹簧408将镜缩回到光学路径外。

图4C是内部显示设备102的第三透视图460，并且示出了发射器124和相机122的示例性位置(例如，在发射器壳体420内)。镜402由镜保持器404以适当的角度保持在适当位置，使得从发射器124发射的光被重定向到目镜和用户的眼睛。镜402可将发射的光朝向光学路径的不同位置投射，诸如顶部、中部、底部等，具体取决于配置和使用情况。例如，对于射程信息来说，顶部位置可能更理想；但是对于增强现实来说，增强现实信息可被投射在整个光学路径上。也可使用多个位置。例如，在顶部处的射程信息和在底部处的风信息，而光学路径的中部保持空白。发射器能够以适当的方式投射适当的信息，使得静态镜位置可用于在光学路径中的正确位置显示信息。

图5是示例性内部显示设备102的示意图500，其示出了根据本公开的实施例的示例性镜缩回和伸出机构。示例性镜缩回和伸出机构包括电磁元件414。电磁元件414被示出为环形盘状磁元件，轴向磁元件416定位成通过环形空间。轴向磁元件416刚性地固定到联接器502。联接器502刚性地固定到镜保持器404。缩回定位销406a-b刚性地固定到壳体410(在图4A至图4C中示出)。

图6A至图6D是示意性框图，其示出了根据本公开的实施例的示例性镜缩回和伸出元件的操作。图6A示出了内部显示设备的第一示例性伸出/缩回机构，其中设备处于缩回状态600。图6B示出了内部显示设备的第一示例性伸出/缩回机构，其中设备处于伸出状态610。在未供电或缩回状态下，没有电力提供给电磁元件414。当电磁元件414断开时，弹簧408推动镜保持器向上，并且将镜元件402推出光学路径。在没有向电磁元件414供电的情况下，在电磁元件414和轴向磁元件416之间没有磁相互作用来抵消弹簧408的弹簧张力。电子器件138可从附件112接收电力。

在图6B中，电力被递送到电子器件138。电子器件138可向电磁元件414提供电力(自动地或通过由用户启用)。当电磁元件414被供电/启用时，轴向磁元件416向下滑动，从而推动联接器向下，并且继而抵靠弹簧408沿着定位销406s-b使壳体向下滑动。轴向磁元件416、定位销406a-b、镜402、镜保持器404等的尺寸被选择为允许这样的伸出和缩回，并且还确保镜402在缩回状态下处于光学路径外，以及确保镜在伸出状态下处于光学路径中，同时还将镜定位在发射器602和图像传感器604的路径内。

图6C示出了用于另一个示例性内部显示设备630的处于缩回状态的另一种示例性伸出/缩回机构。内部显示设备630可包括与内部显示设备102类似的特征，但是可包括不同的伸出/缩回机构。内部显示设备630的伸出/缩回机构可包括铰链元件632。铰链元件632可类似地由电子器件138控制。在没有供电或处于断开状态的情况下，铰链元件632关闭，从而将镜402旋转出光学路径。在图6D中，铰链元件632由电子器件供电，接着该铰链元件632打开，从而将镜402旋转到光学路径中。

图7A至图7B是示出根据本公开的实施例的示例性光学设备内的示例性镜缩回和伸出元件的操作的示意图。在图7A中，电磁元件414处于断开状态，并且镜组件128被示出为将镜定位在目镜组件106的其余部分和分划板702之间的光学路径外。轴向磁元件416被示出为处于断开位置。在图7B中，电磁元件414接收电力，接着向下移动轴向磁元件416，从而将镜组件128推动到光学路径中。

图8A至图8B是示出根据本公开的实施例的示例性光学设备内的示例性镜缩回和伸出元件的操作的示意图。图8A至图8B更详细地示出了与图7A至图7B类似的特征。在图7A的断开状态下，未向电磁元件414供电，而没有推动轴向磁元件416向下的磁相互作用，弹簧408的弹簧张力推动镜保持器向上。在图8B中，向电磁元件414供电。电磁元件414和轴向磁元件416之间的磁相互作用促使轴向磁元件416向下滑动。联接器502刚性地固定到轴向磁元件416和镜保持器404两者。向下滑动的轴向磁元件416沿着定位销406a-b推动镜保持器404向下。

图9是光学设备的示意图，其示出了根据本公开的实施例的从光学设备的光学路径缩回的内部显示设备。

图10是示出根据本公开的实施例的光学设备104中的内部显示设备102上显示的示例性测距数据1004的示意图1000。光学设备104可联接到测距仪1002，该测距仪1002是示例性附件112。测距仪附件1002可使用激光或其它机制来确定用于物体的距离信息。距离信息可经由链路114从测距仪1002传输到内部显示设备102。如所示出的那样，内部显示设备102可在光学设备104的光学路径内投射距离信息1004。用于距离信息的格式可包括具有多种精度的单个数值、自动滑动以显示物体距离如何随时间变化的标尺、测量的不同单位、不同的颜色、亮度水平、透明度水平等。

在一些实施例中，附件112可提供增强现实覆盖信息。在该示例中，物体以光学光信息被接收到光学设备中，并且被引导到图像传感器。图像传感器可将信息通过链路114、通过无线连接发送到附件，或者发送到无线位置附近、内部显示设备附近或附件附近的另一个位置。在任何情况下，内部显示设备102可投射有关物体的图像覆盖信息。在这种情况下，图像覆盖信息将物体识别为雄性落基山麋鹿。

内部显示设备112也可使用物体信息和位置、地点、距离等，以使其它人意识到该信息。例如，观察者可能正在使用具有彼此同步的内部显示设备的光学设备。如果其中一个人观察到雄性落基山麋鹿，该内部显示设备可(通过自身、通过附件或通过另一个设备)使同步的设备意识到该物体的位置、地点、距离和名称。第二用户可能在其显示器中看到向特定方向看的通知或指向该物体的方向的箭头等。同步性允许使多个用户意识到所关注的物体的存在和位置，而不必使他们自己离开他们的光学设备，这允许用户更快地在光学设备内捕获所关注的物体。由不同用户使用的光学设备可不同。例如，一个设备可为狙击镜(sniper scope)，而另一个是观测镜(spotter scope)。信息可在两个不同的光学设备之间快速交换，从而允许团队的两个成员快速获取目标，并且获得目标信息。

图11A至图11C是示出根据本公开的实施例的内部显示设备上显示的示例性数据的示意图。图11A是示出示例性热像仪1102的图1100。热像仪1102可提供关于物体的红外信息1104。该红外信息1104可由内部显示设备102投射到光学设备104的光学路径1112中。如在图11A中所示出的那样，从光学路径1108观察到的光学信息1110在视场中经常可比诸如热像仪1102的其它光学设备更窄。热信息1106的投射可提供比光学信息1110更宽的视场。

图11B是示出关于物体的多种遥测信息的图1120。例如，设备1122可提供距离、风偏修正(windage)、气压、温度、海拔等信息。设备1122可将该信息通过链路传输到内部显示设备102，该内部显示设备102可在光学路径1108中提供显示的信息1126。

图11C示出了其它示例性显示信息，包括夜视/热信息1132、测距仪/距离信息1134和文本消息信息1136。

图12是根据本公开的实施例的用于联接到附件的内部显示设备的初始化和操作的泳道图。附件112可通过链路联接到集成到光学设备104中的内部显示设备102。当附件112链接到内部显示设备102并且电力被提供给附件112时，附件可向内部显示设备102(例如，通过电子器件138)提供电力。在初始握手期间，附件112和内部显示设备102可交换配置信息和性能信息。电子器件还可使用从附件接收的电力来将镜402伸出到光学设备的光学路径中。附件112然后可向电子器件138提供经预格式化的或未经格式化的显示数据。如果未经格式化，则电子器件138可格式化该显示数据以用于显示。电子器件138可向发射器124提供数据，该发射器124可将显示数据以适当的格式投射到镜402上。

图13A至图13B是根据本公开的实施例的用于将图像覆盖信息显示到内部显示设备上的泳道图，该图像覆盖信息基于来自光学设备的光学输入。在图13A至图13B中，光学设备104可接收关于物体的光学信息。例如，该光学信息可由相机122的图像传感器捕获。相机122可将该光学信息转换成电信号，并且将这些电信号发送到电子器件138以用于处理和存储。在图13A中，电子器件138可通过链路114向附件传输电信号。附件112可在内部处理该信息，或者可将该信息发送到另一个位置以用于处理。附件112然后可向电子器件138传输覆盖信息。电子器件然后可促使发射器124将覆盖信息投射到光学设备104的光学路径中。覆盖信息的格式化可由附件112或由电子器件138完成。

在图13B中，内部显示设备102可通过内部收发器132将该信息发送到另一个位置，而不是将代表光学信息的电信号通过链路114发送到附件。内部显示设备102可通过收发器132接收覆盖信息，以用于由发射器124显示到镜402上。

图14A是包括一个或多个根据本公开的实施例的内部显示设备的示例性双筒镜1400的示意图。图14B是示出根据本公开的实施例的内部显示设备1402的示例性位置的示例性双筒镜1400的示意图。双筒镜1400可包括目镜组件1404和物镜组件1406。双筒镜1400可包括两个通用光学组件，每个具有目镜组件和物镜组件。在实施例中，双筒镜的每个光学组件可包括内部显示设备，其中每个内部显示设备提供不同的信息。在实施例中，两个光学组件中的一个可包括内部显示设备。

在图14B中所示出的实施例中，内部显示设备1402被示出为靠近双筒镜1400的目镜组件。内部显示设备1402也被示出为定位在双筒镜壳体的底部附近。内部显示设备可定位在光学路径内的其它位置处。

图15A至图15B是根据本公开的实施例的示例性内部显示设备1402的示意性图示。内部显示设备1402可在功能和操作上类似于上面所描述的内部显示设备102，尽管在结构上(稍微)不同。内部显示设备1402可包括反射元件1412。反射元件1412可为镜，诸如透明镜，以用于在双筒镜的光学组件的光学路径中将来自发射器1414的发射重定向成朝向目镜组件1404。反射元件1412可类似于镜402。发射器1414可类似于发射器124。发射器1414可朝向反射元件1412发射图像信息，内部显示设备1402从连接的附件接收该图像信息。电子器件1416可为内部显示设备1402提供处理、存储、格式化、通信和接口功能。在实施例中，内部显示设备1402可包括铰链1420，该铰链1420可促使反射元件1412移入光学组件的光学路径或从光学组件的光学路径移出。电子器件1416可向铰链提供控制功能，以移动反射元件。

以下示例涉及在本文中描述的多个实施例：

在第一示例中，内部显示设备集成或联接到光学设备。内部显示器可包括将光学元件定位在光学设备的光学路径内的镜组件。内部显示设备可包括伸出机构，该伸出机构在供电时将光学元件伸出到光学路径中，并且在未供电或停用时将镜从光学路径中撤回。

在另一个示例中，内部显示设备可经由有线链路从附件接收电力。从附件接收的电力可为内部显示设备电子器件供电。

在另一个示例中，内部显示设备可包括亮度传感器，以自动调节显示信息的亮度。

在另一个示例中，伸出机构包括电磁元件或铰链。

在另一个示例中，内部显示设备可包括图像传感器，该图像传感器可从光学路径接收光学信息。图像传感器可将光学信息转换成电信号。可通过链路或通过无线收发器将电信号发送到另一个位置。图像覆盖信息可由内部显示设备接收，以用于显示到光学元件上并与所关注的物体的位置重合。

在另一个示例中，光学元件可为透明镜、双向镜、单向镜或其它镜类型。

在另一个示例中，光学元件是能够将光学信息从内部显示设备的发射器重定向到光学设备的光学路径中的任何光学元件。

在另一个示例中，内部显示设备包括用以将光从内部显示设备发射到光学元件上的发射器。发射器可为投射器、监视器、LED、LCD、激光扫描设备或其它光发射器。

在另一个示例中，光学设备可为瞄准镜、双筒镜、单筒镜。附件可为热像仪、夜视设备、风偏修正设备、测距仪、蜂窝设备、启用了wi-fi的设备等。

在另一个示例中，链路可为USB链路、micro-USB链路、Thunderbolt链路、多媒体链路、视频链路、HDMI、VGA、displayPort链路、专有链路等。内部显示设备可包括符合用于在内部显示设备和附件之间交换配置信息、性能信息、电力、数据等的链路或互连协议的端口。

虽然已经相对于有限数量的实施例描述了本公开，但是本领域技术人员将会从中掌握多种改型和变型。所意图的是，所附权利要求书覆盖诸如落入本公开的实质精神和范围内的所有改型和变型。

一个设计可经历多个阶段：从创建到模拟，再到制造。表示设计的数据可能以多种方式表示设计。首先，如在模拟中有用的那样，可使用硬件描述语言或另一种功能描述语言来表示硬件。另外，可在设计过程的某些阶段创建具有逻辑和/或晶体管门的电路级模型。此外，大多数设计在某个阶段达到表示多种设备在硬件模型中的物理放置的数据的水平。在使用常规半导体制造技术的情况下，表示硬件模型的数据可为说明用于生产集成电路的掩模的不同掩模层上的多种特征存在或不存在的数据。在设计的任何表示中，数据可存储在任何形式的机器可读介质中。存储器或磁或光存储装置(诸如光盘)可为用以存储信息的机器可读介质，该信息经由为了传输这样的信息而调制或以其它方式生成的光波或电波传输。当指示或承载代码或设计的电载波被传输时，在执行电信号的复制、缓冲或重新传输的范围内，做出了新的拷贝。因此，通信提供商或网络提供商可至少暂时地在有形的机器可读介质上存储体现本公开的实施例的技术的制品，诸如编码到载波中的信息。

如在本文中所使用的那样的模块是指硬件、软件和/或固件的任何组合。作为示例，模块包括与非瞬态介质相关联的硬件，诸如微控制器，以存储适于由微控制器执行的代码。因此，在一个实施例中，对模块的提及是指硬件，该硬件被具体地配置成识别和/或执行待保存在非瞬态介质上的代码。此外，在另一个实施例中，模块的使用是指包括代码的非瞬态介质，该代码具体地适于由微控制器执行以执行预定操作。并且如可推断的那样，在又一个实施例中，术语模块(在该示例中)可指微控制器和非瞬态介质的组合。经常地，被示出为分开的模块 的边界一般不同，并且潜在地交叠。例如，第一和第二模块可共享硬件、软件、固件或它们的组合，同时潜在地保留一些独立的硬件、软件或固件。在一个实施例中，术语逻辑的使用包括硬件，诸如晶体管、寄存器或其它硬件，诸如可编程逻辑器件。

在一个实施例中，短语“成”或“配置成”的使用是指布置、放在一起、制造、提供销售、导入和/或设计装置、硬件、逻辑或元件以执行指定或确定的任务。在该示例中，如果其被设计、联接和/或互连成执行所述指定任务，则不操作的装置或其元件仍然被“配置成”执行指定任务。作为纯粹说明性的示例，逻辑门可在操作期间提供0或1。但是被“配置成”向时钟提供启用信号的逻辑门不包括每个可提供1或0的潜在逻辑门。相反，逻辑门是以某种方式联接的逻辑门，使得在操作期间1或0的输出用于启用时钟。再次注意，术语“配置成”的使用不需要操作，而是聚焦于装置、硬件和/或元件的潜在状态，其中在潜在状态中，装置、硬件和/或元件被设计成当所述装置、硬件和/或元件正在操作时执行特定任务。

此外，在一个实施例中，短语“能够以”和/或“可操作以”的使用是指一些装置、逻辑、硬件和/或元件被设计成使得能够以指定方式使用该装置、逻辑、硬件和/或元件。注意，如上文那样，在一个实施例中，“以”、“能够以”或“可操作以”的使用是指装置、逻辑、硬件和/或元件的潜在状态，其中该装置、逻辑、硬件和/或元件不操作，而是被设计成使得能够以指定方式使用装置。

如在本文中所使用的那样，值包括数、状态、逻辑状态或二进制逻辑状态的任何已知表示。逻辑电平、逻辑值或逻辑数值的使用经常也被称为1和0，它们简单地表示二进制逻辑状态。例如，1是指高逻辑电平，而0是指低逻辑电平。在一个实施例中，存储单元(诸如晶体管或闪速存储器单元)可能能够保存单个逻辑值或多个逻辑值。然而，已经在计算机系统中使用了值的其它表示。例如，十进制数十也可被表示为二进制值1010和十六进制字母A。因此，值包括能够保存在计算机系统中的信息的任何表示。

此外，状态可由值或值的部分来表示。作为示例，第一值(诸如逻辑一)可表示缺省或初始状态，而第二值(诸如逻辑零)可表示非缺省状态。此外，在一个实施例中，术语重置和设置分别指缺省的和更新的值或状态。例如，缺省值潜在地包括高逻辑值，即重置，而更新值潜在地包括低逻辑值，即设置。注意，可利用值的任何组合来表示任何数量的状态。

上文阐述的方法、硬件、软件、固件或代码的实施例可经由存储在机器可访问、机器可读、计算机可访问或计算机可读介质上的能够由处理元件执行的指令或代码来实现。非瞬态机器可访问/可读介质包括以机器(诸如计算机或电子系统)可读的形式提供(即，存储和/或传输)信息的任何机制。例如，非瞬态机器可访问介质包括：随机存取存储器(RAM)，诸如静态RAM (SRAM)或动态RAM (DRAM)；ROM；磁或光学存储介质；闪速存储器设备；电学存储设备；光学存储设备；声学存储设备；用于保存从瞬态(传播)信号(例如，载波、红外信号、数字信号)接收的信息的其它形式的存储设备；等等，它们将与非瞬态介质区分开来，所述非瞬态介质区可从其接收信息。

用于对逻辑进行编程以执行本公开的实施例的指令可存储在系统中的存储器内，诸如DRAM、高速缓存、闪速存储器或其它存储装置。此外，指令可经由网络或以其它计算机可读介质的方式来分发。因此，机器可读介质可包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或传输信息的任何机制，而不限于软盘、光盘、只读存储光盘(Compact Disc, Read-Only Memory, CD-ROM)和磁光盘(magneto-optical disk)、只读存储器(Read-OnlyMemory, ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory, RAM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory, EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM)、磁卡(magneticcard)或光卡(optical card)、闪速存储器或用于经由电学、光学、声学或其它形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)通过因特网传输信息的有形机器可读存储装置。因此，计算机可读介质包括适合用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或传输电子指令或信息的任何类型的有形机器可读介质。

在一些实施例中，信号可源自设备或附件。信号可包括数据信号、电力、控制信息等中的一个或组合。信号可承载在有线线缆(wireline cable)上，该有线线缆可包括导电线缆、光纤线缆或其它信号载体。在某些情况下，也可无线地传输或接收该信号。在一些实施例中，源自附件设备的信号可促使内部显示设备执行动作。例如，信号可源自附件，诸如电力信号或启用信号。信号可由内部显示设备的硬件电路接收和处理。然后，内部显示设备可基于该信号采取某些动作，诸如促使显示器保持器将显示元件定位在光学设备的光学路径内。在该示例中，应当理解，内部显示设备基于源自附件设备的信号执行将显示器移动到光学路径中的动作，虽然该信号由内部显示设备处理，并且该内部显示设备产生促使该动作的新信号。

贯穿本说明书，对“一个实施例”或“实施例”的提及意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本公开的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在不同地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定全部是指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可能以任何合适的方式组合。

在前面的说明书中，已经参考具体的示例性实施例给出了详细描述。然而，将为显而易见的是，在不脱离如在所附权利要求书中阐述的那样的本公开的更广泛的精神和范围的情况下，可对其做出多种改型和改变。因此，说明书和附图将被认为是说明性意义的，而不是限制性意义的。此外，实施例和其它示例性语言的前述使用不一定指相同的实施例或相同的示例，而是可指不同的和有区别的实施例，以及潜在地指相同的实施例。

Claims (20)

1.一种光学设备，包括：

壳体，

物镜，其在所述壳体的第一端部处并由所述壳体支撑，

目镜，其在所述壳体的第二端部处并由所述壳体支撑，和

光学路径，其被限定成从所述物镜通过所述壳体到所述目镜；和

显示设备，其由所述壳体支撑、靠近所述壳体的第二端部，所述显示设备包括：

显示器，

硬件逻辑电路，其用以处理显示数据并且用以在所述显示器上显示所述显示数据，和

显示器保持器，其用以基于由所述显示设备接收的电力将所述显示器定位到所述光学路径中和所述光学路径外。

2.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备进一步包括用以将所述显示设备与附件通过线缆电联接的端口，并且

其中，所述硬件逻辑电路将从所述附件接收电力，并且在从所述附件接收电力时，促使所述显示器保持器将所述显示器定位在所述光学路径内。

3.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述显示器保持器包括用以将所述显示器移动到所述光学路径中的弹簧机构。

4.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述显示器保持器包括用以将所述显示器移动到所述光学路径中的磁元件。

5.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备进一步包括用以将基于光学的信息投射到所述显示器上的光发射器，其中，所述显示器包括用以将基于光学的信息从所述光发射器引导到所述目镜组件的镜。

6.根据权利要求5所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备进一步包括光检测器；并且其中，所述镜将把光从所述光学路径引导到所述光检测器。

7.根据权利要求6所述的光学设备，其特征在于，所述光检测器包括相机、电荷耦合器件(CCD)或光敏二极管中的一个。

8.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备包括瞄准镜或双筒镜。

9. 一种系统，包括：

光学设备；以及

附件设备；

所述光学设备包括：

壳体，

物镜，其在所述壳体的第一端部处并由所述壳体支撑，

目镜，其在所述壳体的第二端部处并由所述壳体支撑，以及

光学路径，其被限定成从所述物镜通过所述壳体到所述目镜；

显示设备，其由所述壳体支撑、靠近所述壳体的所述第二端部，所述显示设备包括：

显示器，

硬件逻辑电路，其用以处理显示数据并且用以在所述显示器上显示所述显示数据，

输入端口，以及

显示器保持器，其用以在来自所述附件设备的信号存在的情况下将所述显示器定位在所述光学路径中，并且用以在来自所述附件设备的信号不存在的情况下将所述显示器定位在所述光学路径外；

所述附件设备由线缆通过所述输入端口联接到所述显示设备，所述附件设备包括：

电力源，其用以向所述附件设备和所述显示设备供电；和

硬件电路，其用以：

从所述显示设备接收显示协议信息，

基于所述显示设备的显示协议配置显示数据，并且

将所配置的显示数据传输到所述显示设备。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述硬件逻辑电路将从所述附件接收电力，并且在从所述附件接收电力时，促使所述显示器保持器将所述显示器定位在所述光学路径内。

11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述显示器保持器包括弹簧机构，所述弹簧机构用以基于从所述附件设备接收信号将所述显示器移动到所述光学路径中。

12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述显示器保持器包括磁元件，所述磁元件用以在源自所述附件设备的信号存在的情况下产生磁场，所述磁场用以促使所述显示器保持器将所述显示器定位到所述光学路径中。

13.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括用以将基于光学的信息投射到所述显示器上的光发射器，其中，所述显示器包括用以将基于光学的信息从所述光发射器引导到所述目镜组件的镜。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括光检测器；并且其中，所述镜将把光从所述光学路径引导到所述光检测器。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述光检测器包括相机、电荷耦合器件(CCD)或光敏二极管中的一个。

16.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述光学设备包括瞄准镜或双筒镜。

17.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述附件设备包括测距仪设备、热像仪、夜视镜、目标获取设备、通信设备或风偏修正设备中的一个或多个。

18.一种方法，包括：

在光学设备的显示设备处接收来自附件设备的第一输入信号；

基于所述第一输入信号促使所述显示设备的显示器移动到所述光学设备的光学路径中；

在所述显示设备处接收第二输入信号，所述第二输入信号包括待显示的信息；以及

在所述显示器上显示所述信息。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

在所述第一输入信号之前接收初始化信号；

利用与所述显示设备相关联的设备驱动程序信息来响应所述初始化信号。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

从所述光学路径接收光学数据；

由图像传感器捕获所述光学数据；

将所述光学数据转换成电信号；

将所述电信号传输到所述附件设备；

从所述附件设备接收呈可显示数据的形式的反馈信息；以及

在所述显示器上显示所述反馈信息。

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