(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的に照準を定める方法において、
−  光学デバイスの初期条件を受信するステップであって、前記初期条件が測距要素のサイズ及び前記測距要素のサイズに関連付けられた射程を含む、ステップと；
−  弾道情報を受信するステップと；
−  画像センサから画像を受信するステップと；
−  表示部上に前記画像の少なくとも一部分を表示するステップと；
−  前記画像の表示された部分上に前記測距要素を重ね合わせるステップと；
−  第１のズーム値を設定するために第１のズーム入力を受信するステップであって、前記第１のズーム値が前記光学デバイスからの第１の距離に対応する、ステップと；
−  前記第１の距離及び前記弾道情報に基づいて第１の発射体位置を決定するステップと；
を含む方法。
【請求項２】
少なくとも部分的に前記第１の発射体位置及び前記第１のズーム値に基づいて第１の関心領域を表示するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の発射体位置に対応する第１のシンボルを表示するステップをさらに含み、前記第１のシンボルが、標的における衝撃点及びガイドシンボルのうちの少なくとも一方を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
−  最大ズーム値を設定するために最大ズーム入力を受信するステップであって、前記最大ズーム値が関心画像センサ領域と関心表示領域とによって規定される、ステップと；
−  前記最大ズーム値に関連付けられた最大拡大画像を表示するステップと；
−  第２のズーム値を設定するために第２のズーム入力を受信するステップであって、前記第２のズーム値が光学デバイスからの第２の距離に対応する、ステップと；
−  調整された測距要素のサイズを計算するステップと；
−  表示された最大拡大画像上に前記調整された測距要素を重ねるステップと；
−  前記第２の距離及び前記弾道情報に基づいて第２の発射体位置を決定するステップと；
−  少なくとも部分的に前記第２の発射体位置及び前記第２のズーム値に基づいて、第２の関心領域を表示するステップと；
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の発射体位置に対応する第２のシンボルを表示するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の発射体位置の決定作業が少なくとも部分的に横風入力に基づいているか、又は、少なくとも部分的に発射体情報入力、周囲温度入力、勾配入力、傾斜入力、銃口出口速度入力、及び気圧入力に基づいている、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
画像センサがカメラを含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、ＰＣＴ国際特許出願として２０１５年２月４日に提出されていて、その開示全体が参照により本明細書に援用される、２０１２年３月５日提出の米国非仮出願第１３／４１２，５０６号明細書の一部継続出願である２０１３年３月５日提出の米国特許出願第１３／７８６，３８３号の一部継続出願である２０１４年２月７日提出の米国特許出願第１４／１７５，８０３号に対する優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
銃器により長距離射撃を行う場合、射手は最初に、標的までの距離（「射程」）と、弾丸の飛行特性及び重力に起因する弾丸落下（「落下」）と、発砲時に吹いている風の横風成分（「偏流」）と、に基づいて発砲ソリューションを決定しなければならない。
【０００３】
典型的には、射手は、自らの武器の側面にテープでチャートを貼りつけるか、又は種々の「射程」及び風速における「落下」及び「偏流」という各々の補正についての値を記憶している。次に射手は、これら成分値の各々に対して補正を行わなければならない。この目的のために、一般的には２つの方法が使用される。第１の方法は、レチクルが射手を補正済み標的位置に誘導するような形で、光学照準デバイス上でタレットを手動で調整することである。第２の代替案は、当業者が一般に「ホールドオーバー（holdover）」と呼ぶものを使用することである。この目的のための目盛付きレチクルを有する数多くのタイプの光学照準デバイスが存在する。射手は、目盛に基づいてレチクル上の異なる位置に標的を置く。
【０００４】
先行特許の中で引用された「自動発砲ソリューション」の問題に対する多くの「光学的ソリューション」が存在する。しかしながら、自動的に移動する光学的構成要素のコストが高いこと並びに武器からの反復的衝撃を受けながら精度を維持するのが困難であることを理由として、市場に生き残るものは殆どない。
【発明の概要】
【０００５】
本開示に従うターゲットデバイス又は装置の第１の実施形態は、画像センサ及び照準デバイスが照準される物体のビデオ画像を取得するためのレンズと；画像プロセッサと；照準デバイスとの関係において重力を検知するための傾斜センサと；画像センサにより捕捉され画像プロセッサにより処理されたビデオ画像を表示するための表示構成要素と；表示構成要素をユーザが観察できるようにする接眼レンズと；大気条件を検知する圧力及び温度センサと；構成要素を収納するに適した手段とを含む。
【０００６】
装置は、長い射程で武器を正確に発砲するというタスクに対して完全に「ソリッドステートデジタル」で且つ「ハンズフリー」のソリューションを提供する。射手は、武器を左右に傾斜させるだけで、武器から手を外すことなく発砲の時点で長距離射撃を行うのに必要な情報の全てを入力できる。
【０００７】
既定の閾値角度が傾斜機能を規定する。説明を目的として、この角度が１０度であるとしよう。武器の傾斜角が、左又は右のいずれかの方向において１０度未満である場合、横風偏流調整のための計算が行われる。調整される横風偏流量の１つの表現が、射手に提示されるビデオ画像上に、照準点を規定するのに適した照準線と共に、重ねられる。傾斜角がいずれかの方向において１０度超である場合には、ビデオ画像上に重ねられた射程数が、１０度より大きい傾斜角の方向及び大きさに応じて漸進的に増大又は減少される。射手に提示されるビデオ画像の視野、すなわち（拡大倍率）は、視野が前方レンズ及び画像センサにより画定される視野内にある場合、「射程」数との関係において、同時に増大又は減少される。
【０００８】
「射程」発見円もまた、ビデオ画像上に重ねられる。この円は、既定の標的サイズを表わす。円は、視野がその最小よりも大きい場合、表示構成要素上で固定サイズにとどまる。視野が最小である場合には、「射程」発見円のサイズは、「射程」設定値との関係においてより小さいサイズに漸進的に調整される。標的までの距離を発見するために、射手は、標的が射程発見円に適合するまで武器を左又は右に１０度超傾斜させることによって射程設定値を調整する。
【０００９】
前述の通り、装置は、可視的な外部制御を伴わない耐久性のある照準デバイスを提供する。長距離射撃に必要な全ての弾道計算は、内部センサとの関係において自動的に実行され、設定は武器を傾斜させることにより実行され、これにより、照準デバイスの使用は単純で容易なものとなる。
【００１０】
本開示に従う別の実施形態は、中央軸と第１の端部及び第２の端部とを有する管状ハウジングと、ハウジングの第１の端部により担持される互換性のあるデジタルカメラモジュールと、を含む、デジタルターゲットスコープ装置である。カメラモジュールは、カメラモジュール内部のセンサ回路基板上でレンズ軸に対して垂直に組付けられた画像センサから軸方向に離隔された少なくとも１つの集束レンズを含む。レンズにより投影された画像は、センサ上の既定の場所で焦点を結ぶ。長手方向軸を有する制御／表示モジュールが、ハウジングの第２の端部に取外し可能に締結される。制御／表示モジュールは、カメラモジュールのセンサ回路基板上でコネクタを通してカメラモジュールに電気的に接続される。制御／表示モジュールがハウジングの第２の端部内に設置された時点で、接続が行われる。制御／表示モジュールは、回路基板及びその上に組付けられた表示構成要素を含む制御部分を有し、表示構成要素と整列した接眼レンズアセンブリを収納する表示部分を含む。
【００１１】
制御／表示モジュールの制御部分は、好ましくは、電源、傾斜センサ、外部コンピュータコネクタ、画像プロセッサ、メモリ及びスイッチ対を含み、全ては制御／表示モジュール内で軸方向に配向されたプリント回路基板上のプリント回路に接続されている。カメラモジュール及び制御／表示モジュールは、管状ハウジング内で同軸的に整列されている。制御／表示モジュールは、制御／表示モジュールがカメラモジュールから離隔されその長手方向軸を中心にして回転させられた場合に、設定可能な予めプログラミングされたパラメータの間からユーザが選択できるように構成されている。予めプログラミングされたパラメータのうちの１つ以上の選択は、スイッチ対の１つ以上を起動させることによって行われる。
【００１２】
制御／表示モジュール内の傾斜センサは、ハウジング軸を中心とした傾斜角を測定し、測定された傾斜角に応答して調整された標的画像を画像プロセッサに生成させるように構成されている。画像プロセッサは、閾値角度よりも大きい測定傾斜角を傾斜センサから受信した時点で、表示画像の視野に変化を発生させるように構成されている。ゼロより大きく閾値角度より小さい傾斜角は、表示画像の視野内の偏流調整インジケータに位置を変更させる。
【００１３】
制御／表示モジュールは、制御／表示モジュールがカメラモジュールから離隔され水平に保持されその長手方向軸を中心として回転させられた場合に、設定可能な予めプログラミングされたパラメータの間でユーザが選択できるように構成されている。
【００１４】
一態様において、本技術は、標的に照準を定める方法において：光学デバイスの初期条件を受信するステップであって、初期条件が、測距要素のサイズ及び測距要素のサイズに関連付けられた射程を含むステップと；弾道情報を受信するステップと；画像センサから画像を受信するステップと；表示部上に画像の少なくとも一部分を表示するステップと；画像の表示された部分上に測距要素を重ね合わせるステップと；第１のズーム値を設定するために第１のズーム入力を受信するステップであって、第１のズーム値が光学デバイスからの第１の距離に対応するステップと；第１の距離及び弾道情報に基づいて第１の発射体位置を決定するステップと、を含む、方法に関する。一実施形態において、方法がさらに、少なくとも部分的に第１の発射体位置及び第１のズーム値に基づいて第１の関心領域を表示するステップを含む。別の実施形態において、方法がさらに、第１の発射体位置に対応する第１のシンボルを表示するステップを含む。さらに別の実施形態において、方法がさらに：最大ズーム値を設定するために最大ズーム入力を受信するステップであって、最大ズーム値が関心画像センサ領域と関心表示領域とによって規定されるステップと；最大ズーム値に関連付けられた最大拡大画像を表示するステップと；第２のズーム値を設定するために第２のズーム入力を受信するステップであって、第２のズーム値が光学デバイスからの第２の距離に対応するステップと；調整された測距要素のサイズを計算するステップと；表示された最大拡大画像上に調整された測距要素を重ねるステップと；第２の距離及び弾道情報に基づいて第２の発射体位置を決定するステップと；少なくとも部分的に第２の発射体位置及び第２のズーム値に基づいて、第２の関心領域を表示するステップと；を含む。さらに別の実施形態において、方法がさらに、第２の発射体位置に対応する第２のシンボルを表示するステップを含む。
【００１５】
前述の態様の別の実施形態において、第１のシンボルは、標的における衝撃点及びガイドシンボルのうちの少なくとも一方を含む。一実施形態において、第１の発射体位置の決定作業は少なくとも部分的に横風入力に基づいている。別の実施形態において、第１の発射体位置の決定作業は、少なくとも部分的に発射体情報入力、周囲温度入力、勾配入力、傾斜入力、銃口出口速度入力、及び気圧入力に基づいている。さらに別の実施形態において、画像センサはカメラを有する。
【００１６】
別の態様では、本技術は、標的に照準を定める方法において：弾道情報を受信するステップと；画像センサから画像を受信するステップと；ズーム値を受信するステップと；少なくとも部分的に弾道情報に基づいて発射体軌道を計算するステップと；ズーム値に基づいて関心領域を表示するステップであって、関心領域が少なくとも部分的に発射体軌道に対応するステップと、を含む、方法に関する。一実施形態において、方法がさらに、標的までの射程を決定するステップを含む。別の実施形態において、決定作業は、表示部上に画像の少なくとも一部分を表示するステップと；画像の一部分上に測距要素を重ねるステップと、を含む。さらに別の実施形態において、方法がさらに、ズーム入力を受信するステップであって、ズーム入力が更新済みズーム値を有するステップと；更新済みズーム値に基づいて更新済みの関心領域を表示するステップと、を含む。
【００１７】
さらに別の態様では、本技術は、標的に照準を定める方法において：画像センサから画像を受信するステップと；受信した画像の少なくとも一部分を表示するステップであって、表示された部分が表示された視野を有する、ステップと；表示された視野との関係において固定サイズを伴う測距要素を表示するステップと；標的サイズ入力を受信するステップと；ズーム値を設定するためにズーム入力を受信するステップと；少なくとも部分的に標的サイズ入力及びズーム値に基づいて標的までの射程を計算するステップと、を含む、方法に関する。一実施形態において、標的サイズ入力は、デフォルト標的サイズ入力を有する。別の実施形態において、標的サイズ入力を受信するステップは、記憶デバイスから標的サイズ入力を受信するステップを含む。さらに別の実施形態において、標的サイズ入力は、複数の既定の標的サイズから選択される。
【００１８】
さらに別の実施形態において、本技術は、標的に照準を定めるための装置において、ハウジングと；表示部と；画像センサと；装置をデフォルトズームモード及び弾道ズームモードで選択的に作動させるように構成されたコントローラと、を含む、装置であって、デフォルトズームモードにある場合、ズームレベルの増大が、装置から標的までの光学経路に沿った視野を変化させ、弾道ズームモードにある場合、ズームレベルの増大が、装置からの弾道経路に沿った視野を変化させる、装置に関する。一実施形態において、デフォルトズームモードでは、発射体の衝撃点が表示部上に表示され、表示部上のシンボルの位置がズームレベルに基づいて変化する。
【００１９】
本技術の他の特徴及び利点、並びに本技術自体は、添付図面と合わせて読んだ場合に種々の実施形態の次の説明からより完全に理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本開示によるデジタルターゲットスコープの一実施形態の部分断面概略図である。
【図２】図１のデジタルターゲットスコープの標的画像オーバーレイの一実施形態を例示する。
【図３】本開示によるデジタルターゲットスコープの別の実施形態の側面図である。
【図４】図３のデジタルターゲットスコープの部分断面概略図である。
【図５】図３のデジタルターゲットスコープの制御／表示モジュールの別個の斜視図である。
【図６】図５に示された制御／表示モジュールの別の斜視図である。
【図７】図６の制御／表示モジュールの制御部分の別個の斜視図である。
【図８】制御部分に接続されたセンサ回路基板を示す、図６の制御／表示モジュールの制御部分の斜視図である。
【図９】図３に示されたデジタルターゲットスコープの実施形態の互換性あるカメラモジュールの別個の断面概略図である。
【図１０】図３のデジタルターゲットスコープの制御／表示モジュールにより提供される４つの代表的な表示部を例示する。
【図１１】弾丸の飛行に対する重力の効果の簡略化された表現である。
【図１２Ａ】弾道ズーム技術を用いた照準デバイスについての、捕捉された視野対表示されたビューの間の比較を描写する。
【図１２Ｂ】弾道ズーム技術を用いた照準デバイスについての、捕捉された視野対表示されたビューの間の比較を描写する。
【図１２Ｃ】弾道ズーム技術を用いた照準デバイスについての、捕捉された視野対表示されたビューの間の比較を描写する。
【図１３Ａ】従来の光学ズームシステムの種々の拡大倍率についての関心領域を描写する。
【図１３Ｂ】本開示の一実施形態による弾道ズームシステムの種々の拡大倍率についての関心領域を描写する。
【図１４】視野と固定サイズの測距要素の間の関係を描写する。
【図１５】標的に照準を定める方法を描写する。
【図１６】標的に照準を定める方法を描写する。
【図１７】標的に照準を定める方法を描写する。
【図１８】標的に照準を定める方法を描写する。
【図１９】ライフル銃などの武器上の図１及び図３に示された装置内で最初に整列又は照準調整を行うプロセスを例示する。
【図２０】種々の距離について、ライフル銃などの武器における図１及び図３に示された装置についての銃口速度（ＭＶ）及び弾道特性（ＢＣ）の値を決定するプロセスを例示する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
ここで、本開示によって提供される新規技術の関連する実施形態を例示する上で少なくとも役立つ添付図面を詳細に参照する。
【００２２】
ここで図１を参照すると、デジタルターゲットスコープシステム１００の一実施形態が例示されている。例示された実施形態において、システム１００は、前方端部と後方端部とを有する細長く中空の管状ハウジング１０１を含む。ハウジングは、陽極酸化アルミなどで製造されてよい。前方レンズ１０２と画像センサ１０３とがハウジング１０１の前方端部の近位に組付けられる。前方レンズ１０２は、標的由来の光を画像センサ１０３上に集束させるように組付けられる。管状ハウジング１０１の内部には、画像プロセッサ１０４、傾斜センサ１０５及びバッテリ１０６が組付けられる。画像センサ１０３及び傾斜センサ１０５は、画像プロセッサ１０４と電気通信状態にある。制御／表示モジュール１０８と画像表示構成要素１０９とが、ハウジング１０１の後方端部の近位に組付けられる。画像表示構成要素１０９は、画像プロセッサ１０４と電気通信状態にある。ハウジング１０１はさらに、武器（例えばライフル銃）に対して照準デバイス１００を組付ける目的で一体型組付けシステム（図示せず）を含んでもよい。
【００２３】
この例示的な実施形態において、画像センサ１０３は、標的の生画像データを得るように作動可能である。画像プロセッサ１０４は、画像センサ１０３から生画像データを受信し、生画像データに基づいて標的画像を生成するように作動可能である。画像表示構成要素１０９は、画像プロセッサ１０４から標的画像を受信し、標的画像をユーザに表示するように作動可能であり、このことが武器の照準を容易にし得る。
【００２４】
傾斜センサ１０５は、照準デバイス１００の傾斜角を測定し、傾斜角に基づいて角度位置データを生成するように作動可能である。本明細書中で使用する「傾斜角」なる用語は、管状ハウジング１０１の中心軸を中心とした照準デバイス１００の回転配向を意味する。傾斜角は、基準配向（例えば垂直方向）からデバイスを通る水平軸に位置決めされる間におけるデバイス回転変位（すなわち角度変位）の、度数での、量として表現される。一実施形態において、傾斜センサは加速度計である。接眼レンズ１１０の近位に、プロセッサ１０４と操作通信状態で配置されたアイセンサ１１０ａが、本明細書に記載の通りに利用されてもよい。
【００２５】
画像プロセッサ１０４は、好ましくは、マイクロプロセッサと、静的情報及び動的情報を記憶するメモリとを、傾斜センサ１０５から角度位置データを受信して角度位置データに基づいて標的画像表示部を調整するソフトウェアと共に、含む。こうして、例えば、武器が武器の銃身を通る軸に沿って向けられるか又は照準されている間に、照準デバイス１００に取付けられた武器を時計回り／反時計回りに回転させることによって、傾斜角を変更することで、デバイスに関連付けられた１つ以上の照準機能の制御が容易になるだろう。代替的な実施形態では、傾斜センサのこの制御及び調整の機能は、ボタン１０５ａ、スイッチ、ノブ又は他の器具で置換又は補完されてよい。
【００２６】
画像プロセッサ１０４のメモリ内に記憶された静的情報は、画像センサ１０３上の光学焦点位置の座標を含む。画像センサ１０３は、画素として公知のフォトサイト（photosites）の二次元アレイであることから、アレイ上のレンズの焦点のｘ−ｙ座標は、表示用画像の中心の基準位置を規定する。これら座標は、画像センサの不揮発性メモリ内に焼付けられる。
【００２７】
図１及び図２の例示された実施形態においては、傾斜角の変更によって、視野調整、落下補正及び又は偏流補正などの照準機能を制御し得る。閾値傾斜角は、照準デバイス１００の別個の機能を規定し得る。一実施形態において、ユーザは、照準デバイス１００に対し閾値角度よりも大きい傾斜角を適用することにより表示された標的画像の視野（すなわち有効倍率）を制御し得る。傾斜角がいずれかの方向で閾値角度よりも大きいことを傾斜センサ１０５が検知した場合、画像プロセッサ１０４は、視野を調整することによって応答し得る。視野が増大させられるか減少させられるか、そしてその場合の速度は、傾斜角の方向及び大きさによって左右されるだろう。
【００２８】
一実施形態において、閾値傾斜角は１０度である。したがって、右へ（すなわち時計回りに）３０度の傾斜角を適用すると、視野は急速に減少し（すなわち拡大倍率を増大させ）、これにより急速に、標的画像内の物体がユーザにはより大きく見えることになるだろう。逆に、左に（すなわち反時計回りに）１５度の傾斜角を適用すると、視野はゆっくりと増大し（すなわち拡大倍率を減少させ）、これによりゆっくりと、標的画像内の物体がユーザにはより小さく見えることになるだろう。
【００２９】
標的画像の視野は、画像センサ１０３の解像度及び画像表示構成要素１０９の解像度により決定される限界を有し得る。例えば画像センサ１０３は２５６０×１９２０画素の解像度を有し、画像表示構成要素１０９は、３２０×２４０画素の解像度を有し得る。したがって、標的画像の最小視野（すなわち最大倍率）は、画像センサ１０３上の１画素由来のデータが、画像表示構成要素１０９上の１画素の出力を制御する場合に達成され得る。したがって、本実施例における最大倍率において、画像表示構成要素１０９は、画像センサ１０３により収集されたデータの８分の１を表示し得る。標的画像の最大視野（すなわち最小倍率）は、３２０×２４０画素を有する画像表示構成要素１０９が２５６０×１９２０画素を有する画像センサ１０３により収集された全てのデータを表示する場合に達成され得る。したがって、本実施例における最小倍率において、画像センサ１０３により収集された画素ブロック由来のデータは、「ビニング」と呼ばれるプロセス中で組合わされ、その後、画像表示構成要素１０９上の１画素を制御するために送られる。高い解像度で射程測定機能を実施するためには、標的画像の視野は、最大から最小の間を小幅で漸進的に改変されなければならない。こうして、画像センサ１０３の視野は、２５６０×１９２０画素から３２０×２４０画素まで小幅で変動し、画像表示構成要素１０９により表示される画像の解像度は、３２０×２４０画素で固定された状態にとどまる。したがって、１つの例示的な実施形態において、照準デバイスは、８対１の可変倍率比を有する。ここでもまた、１つ以上のボタン１０５ａ、ノブ、又はスイッチが、傾斜センサ１０５と協力して前述の調整を実施してもよい。
【００３０】
ここで図２を参照すると、標的画像オーバーレイ２００の一実施形態が例示されている。マイクロプロセッサ１０４は、表示された標的画像上に標的画像オーバーレイ２００を重ねてもよい。標的画像オーバーレイ２００は、ユーザに対して情報を表示し、これにより武器の照準が容易になり得る。図２の例示された実施形態において、標的画像オーバーレイ２００は、照準線２０１、射程円２０２、横風補正シンボル２０３、射程数２０４、及び目盛２０５を含む。照準線２０１は、標的画像内の照準位置を規定するために使用される。射程数２０４は、射程を表示する。射程の尺度単位はヤード又はメートルであり得、ユーザが選択できる。目盛２０５と併用した横風補正シンボル２０３は、毎時マイル数又は毎時キロメートル数で補正された横風の量を表わす。任意の選択された英国単位により、図示されたオーバーレイ２００は、右から来る毎時３マイルの横風が補正されていること、及び５２５ヤードの標的までの距離について計算された弾丸落下が補正されていることを指示する。
【００３１】
例示された標的画像オーバーレイ２００は、測距要素２０２を含む。描写された実施形態において、測距要素２０２は射程円であるが、他の要素形状を利用してもよい。照準デバイス１００は、射程円２０２を用いて「スタジアメトリック法」を介して標的までの距離（すなわち射程）を測定し得る。射程円２０２は、既定の標的サイズを表わす。標的までの射程を決定するために、標的の画像が射程円を完全に満たすように見えるまで、射程円２０２のサイズを一定に保ちながら、（例えば１０度超の傾斜角を適用することにより）視野を調整してもよい。代替的に、照準デバイス１００上に存在する場合、ボタン１０５ａを押して、タレットを回転させてもよい。画像プロセッサ１０４は次いで、三角法を用いて標的までの距離を計算し得る。例えば、標的の可視的頂部、標的の可視的底部及び前方レンズ１２０からなる３点が直角三角形を画定する。標的の頂部から底部までの距離が、三角形の第１辺を画定する。射程円は、第１辺の反対側の角度の測定を提供する。こうして、画像プロセッサ１０４は、三角形の隣接辺の長さ、すなわち標的までの距離について計算し得る。
【００３２】
標的までの非常に長い距離において、標的の画像は、最大倍率（すなわち最大視野）でさえ射程円２０２を満たすのに充分大きくない場合がある。したがって、一実施形態においては、最大倍率に達した時に、画像プロセッサ１０４が、（例えば閾値角度を超える角度に照準デバイス１００を維持して）視野を縮小する継続的入力に応答して、射程円２０２のサイズを縮小し始めてよい。こうして、射程測定は、最大倍率を超える距離においても、容易になるだろう。このプロセスはさらに後述する。
【００３３】
弾丸に対する重力の効果（すなわち弾丸落下）は、射程及び弾丸に関する弾道データなどの変数に基づいて、画像マイクロプロセッサ１０４により計算され補正されてよい。弾道データは、照準デバイス１００に入力され記憶されてよい。かかる入力の例は、追加の例示的な実施形態を参照して後述する。弾丸落下補正を容易にするため、画像プロセッサ１０４は、計算された弾丸落下に基づいて、標的画像を照準線２０１に対して上方にシフトしてよく、これにより、画像が照準線を中心にしてセンタリングされているように観察者には見えるが、射手は標的より上方の１点に事実上照準することになる。後述する他の実施形態においては、画像プロセッサ１０４が、射手から一定の距離のところで発射体を中心にした関心領域を表示し得る。射手はこのとき、標的上に照準線を整列させるように武器を持ち上げることを必要とされるだろう。この行為が、発射体経路に沿った任意の点における弾丸落下を補正する。
【００３４】
弾丸に対する風の効果（すなわち横風偏流）は、射程、弾道データ及び発砲時の周囲の風条件などの変数に基づいて、画像プロセッサ１０４により計算され補正されてよい。周囲の風条件は、当該技術分野において公知の技術を用いて測定又は推定されてよい。横風偏流は、照準デバイス１００に適切な傾斜角を適用することによって、画像プロセッサ１０４内に入力されてよい。横風偏流補正を容易にするために、画像プロセッサ１０４は、計算上の又は公知の横風偏流に基づいて、標的画像を照準線２０１に対して水平方向にシフトしてよく、これにより、射手は標的の風上の一点に照準することになる。後述する他の実施形態において、画像プロセッサ１０４は、横風偏流に基づいて、一定の距離のところで発射体を中心にした関心領域を表示してよい。射手はこのとき、標的上に照準線を整列させるために武器を移動することを必要とされるだろう。この行為が、発射体経路に沿った任意の点における横風偏流を補正する。
【００３５】
ユーザは、照準デバイス１００に対して閾値角度よりも小さい傾斜角を適用することにより、横風偏流補正機能を制御してよい。照準デバイス１００に適用される傾斜の大きさ及び方向は、横風偏流入力の大きさ及び方向を制御し、こうして横風偏流補正を制御し得る。例えば、閾値傾斜角が１０度である場合、右への（すなわち時計回りの）５度の傾斜角が、ユーザの右側から来る１０ｍｐｈの風を補償するのに適した横風偏流補正に対応し得る。それに対して、左への（すなわち反時計回りの）３度の傾斜角は、左から来る７ｍｐｈの風を補償するのに適した横風偏流調整に対応し得る。
【００３６】
横風補正シンボル２０３は、ユーザがより正確に横風偏流を入力できるようにすることによって、横風偏流補正を容易にし得る。画像プロセッサ１０４は、傾斜角の大きさ及び方向に応じて、横風補正シンボル２０３を照準線２０１に対して左右にスライドさせ、これにより、ユーザに対して画像プロセッサ１０４に伝達されている横風偏流入力の大きさ及び方向を指示する。
【００３７】
さらに、画像プロセッサ１０４は、表示された標的画像の位置を左から右へ調整して、武器の視線が補正シンボル２０３により指示された横風について補正されても、標的が照準線内にセンタリングされた状態にとどまるようにする。例えば、図２の例示的な図においては、横風補正シンボル２０３は、右から左へ向かう３単位（例えばｍｐｈ）の横風偏流入力を指示する一方、武器の銃身アライメント（すなわち実際の照準点）は、射手が見る表示画像が適切にシフトされているために、この３ＭＰＨの横風について自動的に右調整される。したがって、射手は、横風を自動的に補正するために、武器を発砲する間、この３単位傾斜を維持しなければならない。代替実施形態においては、射手は発砲に先立ち銃器を直立位置に戻してよいことから、傾斜は必ずしも維持される必要はない。
【００３８】
ライフル銃などの武器上でデバイス１００を最初に整列させるためには、第１に、デバイスを武器に組付け、既知の距離のところに「照準を定め（sighted in）」なければならない。作業シーケンスは、図１９に概略的に示されている。この手順は、武器銃身に対する機械的アライメントの変動についてデバイスを補償するのに用いられる。第１の垂直方向調整は、基準距離における機械的「高度」補正と呼ばれる。典型的には、ライフル銃について、これは、１００ヤードの標的距離で行なわれる。組立て時の水平方向変動を補償するための第２の調整は、機械的「偏流（windage）」と呼ばれる。デバイス１００については、これら調整が、デバイス１００内のマイクロプロセッサ１０４に接続されるラップトップコンピュータ、ｉＰａｄ（登録商標）、スマートホン又はＰＣなどの外部デバイス上に常駐するソフトウェア内で行なわれる。
【００３９】
最初に、完全な銃身アライメントを仮定したデフォルト値、及び期待銃口速度（ＭＶ）値及び期待弾道係数（ＢＣ）が、図１９で作業ステップ１１０１として示されているデバイス１００内にデフォルト値としてロードされる。次に、武器は、標的が例えば１００ヤードなどの既知の距離のところに設置される標的射程まで運ばれ、作業１１０２において、デバイス１００はその標的に照準される。好ましくは、これは、実施中の補正に影響を及ぼす横風が全く存在しない時に行なわれる。次に作業ステップ１１０３において、デバイス１００が垂直で（傾斜無し）、照準線が標的画像上にセンタリングされるような形で照準されている状態で、最初のテスト射撃が発砲される。作業１１０４においては、標的中心からの弾丸衝撃偏差が測定され記録される。作業１１０５では、第２のテスト射撃が行なわれ、作業１１０６では、標的中心からの弾丸衝撃偏差が記録される。これらテスト射撃は、作業１１０７において数回反復される。作業１１０８では、これら記憶された偏差値の全てがソフトウェア内に入力されて、特定の武器上の装置１００についての機械的高度及び偏流の補正値を生成する。最後に、作業１１０９において、装置１００についてソフトウェアが決定した高度及び偏流の補正値が、スコープデバイス１００に、そのＵＳＢポートを介してダウンロードされる。
【００４０】
適正な銃口速度（ＭＶ）及び武器に合わせた弾道係数（ＢＣ）を提供するためには、種々の距離における追加のテスト発砲が必要とされる。これら作業は、図２０を参照して説明される。これらステップは、ステップ１２０８までは図１９の場合と同じである。作業１２０９においては、複数の異なる標的距離について、先行ステップが反復される。その後、作業１２１０で、ソフトウェア内に偏差が入力されて、データの最良適合を作り出し、武器内で発砲されている特定のカートリッジについての正確な銃口速度及び弾道係数データを生成する。これら値はその後、作業１２１１で、デバイス１００内にダウンロードされる。
【００４１】
ＭＶ及びＢＣを作り出すのに利用されるソフトウェアコードは、周知である発射体のニュートン物理学方程式に基づいている。この目的での例示的な方程式は、Arthur J.Pejsa著、Modern Practical Ballistics、Kenwood Publishing、第２版中に見出されるだろう。特定の武器／ターゲットデバイスの組合せについてひとたびこれらＭＶ及びＢＣ値が公知となり、画像プロセッサ１０４内にダウンロードされたならば、デバイス１００の作動は複雑ではない。
【００４２】
作動中、デバイス１００のユーザは、単に武器を標的に照準し、武器を反時計回りに１０度超傾斜させて標的上に視覚的にズームインし、次に、表示部内で適切なサイズになった時に、武器を垂直に戻し、かつ知覚した横風に応じて武器をわずかに左又は右のいずれかに傾斜させ、試射する。射程は、表示画像を上又は下にシフトさせるマイクロプロセッサを介して自動的に補正される。照準線はセンタリングした状態にとどまり、射程補正は自動的に提供され表示される。横風偏流補正は、射手が、図２に示された画像表示内の横風補正シンボル２０３によって提供される所望の標的オフセットの自らの推定値まで武器を傾斜させることによって、自動的に行なわれる。標的画像は、表示部内で右又は左に自動的にシフトされて照準線がセンタリングされた状態にとどまるようにしており、射手は、照準線がセンタリングされている状態で、表示された画像に照準し、所望の傾斜を維持して横風を補正しながら試射する。
【００４３】
ここで図３〜４を参照すると、照準デバイス３００の第２の実施形態が例示されている。例示された実施形態において、装置３００は、前方端部及び後方端部を有する細長く中空の管状ハウジング３０１を含む。ハウジングは、陽極酸化アルミなどで製造され得る。前方レンズ３０２と画像センサ３０３がハウジング３０１の前方端部の近位で、封止されたユニットの形で一緒に組付けられる。前方レンズ３０２は、標的由来の光を画像センサ３０３上に集束するように組付けられる。前方レンズ３０２及びセンサ３０３は、封止された互換性あるカメラモジュール３１９の一部を成す。この画像センサ３０３は、回路基板上に組付けられ、好ましくは、センサ、画像プロセッサ及び不揮発性メモリを含む。
【００４４】
マイクロプロセッサ３０４、圧力及び温度センサ（図示せず）、傾斜センサ３０５、及びバッテリ３０６は、制御／表示モジュール３０８内の回路基板３２６に組付けられる。画像センサ３０３、温度、圧力及び傾斜センサ３０５は、後述する通り、マイクロプロセッサ３０４と電気通信状態にある。
【００４５】
制御／表示モジュール３０８及び画像表示構成要素３０９は、ハウジング３０１の後方端部の近位に、取外し可能な形で組付けられる。画像表示構成要素３０９は、マイクロプロセッサ３０４と電気通信状態にある。ハウジング３０１はさらに、武器（例えばライフル銃）に対して照準デバイス３００を組付ける目的で、一体型組付けシステム３１１を含む。
【００４６】
照準デバイス３００は、例えば、視野調整、弾丸落下（射程）補正及び／又は横風偏流補正などの特徴を含め、照準デバイス１００の第１の実施形態の特徴の一部又は全てを含んでよい。さらに、照準デバイス３００は好ましくは、レンズ鏡胴３２０内の前方レンズ３０２及び画像センサ３０３で構成される互換性あるカメラモジュール３１９を含む。画像センサ３０３は、鏡胴３２０の後方端部に締結された回路基板上のレンズ軸に対し垂直に組付けられ、好ましくはそれに対して封止される。画像センサ回路基板は、後述される制御／表示モジュール３０８の前方端部から延在するブレードピンコネクタを受容するための、同軸的に後方に延在する雌コネクタ３２４を含む。
【００４７】
カメラモジュール３１９は、位置決め表面３２１（図９に図示）を介してハウジング３０１の内部に正確に位置決めされた状態でレンズ鏡胴３２０を案内し着座させる外部ネジ付きカラー３１８を介してハウジング３０１に固定される。この互換性あるカメラモジュールの特徴により、１つのターゲット装置又はデバイス３００を、異なるカメラモジュール３１９内で再度照準を定める必要なく長射程又は短射程の状況などの種々の異なる状況の中で利用することが可能になる。このことは、ユーザにとって非常に有利であり得る。
【００４８】
ここで図５〜図８を参照すると、取外し可能な制御／表示モジュール３０８の一実施形態が例示されている。制御／表示モジュール３０８は、カラー３０７により、細長い管状ハウジング３０１の後方端部に取外し可能な形で組付けられる。管状ハウジング３０１から制御／表示モジュール３０８を取外することによって、後述する通り、バッテリの交換が容易になり及び／又はデバイス設定の構成が容易になる。カラー３０７は、武器の発砲中の制御／表示モジュール３０８と管状ハウジング３０１との間の機械的接続を維持できるバヨネット式、ネジ込み式、又は他の任意の好適な組付けシステムを利用してよい。
【００４９】
カラー３０７の前方開口部は、管状ハウジング３０１の後方端部の外側表面全体に適合する。この例示的な実施形態における管状ハウジング３０１の後方端部の外側表面は、環状溝を含む。カラー３０７の内側表面は、カラー３０７が管状ハウジング３０１に対して回転可能に組付けられるように溝の内部に嵌合するように構成された環状リブを含む。カラー３０７の後方開口部の内側表面には、ネジ山が付いている。制御／表示モジュール３０８の前方端部の外側表面にも類似の形でネジ山が付いており、このため、制御／表示モジュール３０８がカラー３０７の回転を介して管状ハウジング３０１に対し螺合され得るようになっている。こうして、カラー３０７は、管状ハウジング３０１との関係において制御／表示モジュール３０８を回転させること無く、制御／表示モジュール３０８を管状ハウジング３０１に接続及び接続解除できるようにする。このことで今度は、制御／表示モジュール３０８とカメラモジュール３１９との間のプラグ又はバヨネット式の電気的接続の使用が可能になる。
【００５０】
制御／表示モジュール３０８は、接眼レンズアセンブリ３１０を含む。接眼レンズアセンブリ３１０は、画像表示構成要素３０９の観察を容易にする。一実施形態において、接眼レンズアセンブリ３１０内の接眼レンズから画像表示構成要素３０９までの距離は手動で調整可能であってジオプター調整を容易にしてよい。例えば、接眼レンズアセンブリ３１０は、接眼レンズアセンブリ３１０の時計回りの回転が接眼レンズから画像表示構成要素３０９までの距離を減少させ、その逆も成立するように制御／表示モジュール３０８内に螺合される。
【００５１】
図８において良く示されるように、制御／表示モジュールは、回路基板３２６を収納する制御部分３１３を含み、制御部分に対してバッテリ３０６、傾斜センサ、圧力センサ、及び温度センサが取付けられ、かつ制御部分は、制御／表示モジュール３０８の表示部分３１５内の表示要素３０９に接続するマイクロプロセッサ３０４と接続する。回路基板３２６の前方端部は、雄ブレードコネクタ３２２を含み、雄ブレードコネクタは、雌コネクタ３２４と結合して、前述の通りハウジング３０１の内部に制御／表示モジュール３０８が設置される時に回路基板３２６上に組付けられるマイクロプロセッサ３０４と画像センサ３０３とを堅固に接続する。
【００５２】
管状ハウジング３０１から制御／表示モジュール３０８を分離することにより、ユーザは、マイクロプロセッサ３０４の電子メモリ内に記憶すべき情報を入力できるようになる。かかる情報は、１つ以上の弾丸タイプに関連する周囲温度、圧力、銃口速度、抗力及び／又は弾道係数などの弾道データを含んでよい。例示的な実施形態３００においては、管状ハウジング３０１から制御／表示モジュール３０８を取外すことによって、回路基板３２６を介してプロセッサ３０４と電子的接続状態にあるコンピュータ接続ポート３１２が曝される。一実施形態において、コンピュータ接続ポート３１２はＵＳＢポートである。制御／表示モジュール３０８は、こうして、コンピュータ接続ポート３１２を介してプロセッサ３０４と通信可能な適切なアプリケーションソフトウェアを有するコンピュータに接続されてよい。このとき、前述の通り武器の照準を容易にするためにプロセッサ３０４による現場での弾丸軌道計算に関する用途用に、１つ以上の弾丸カートリッジタイプ用の弾道データが照準デバイス３００内に入力され記憶されてもよい。
【００５３】
ここで図９を参照すると、互換性レンズモジュール３１９の一実施形態が示されている。例示された実施形態において、レンズモジュールは、位置決め表面３２１を有するレンズ鏡胴３２０を含む。位置決め表面３２１は、ハウジング３０１内での互換性レンズモジュール３１９の適正なアライメントを容易にする。前述した通り、画像センサ３０３は好ましくは、不揮発性メモリを含む。不揮発性メモリは、カメラモジュール３１９の視線に沿って存在する画像センサ３０３の画素アレイの内部の画素（本明細書において「基準画素」と呼ばれる）の座標（ｘ、ｙ）を記憶する。互換性レンズモジュール３１９が装置３００内に設置される場合、マイクロプロセッサ３０４は、基準画素の座標を読み取って標的画像上の基準点を確立するように作動可能であってよい。こうして、装置３００内に設置され得る互換性レンズモジュール３１９の各々が、内蔵され封止される。さらに、本明細書中に記載の可変的な特徴は、カメラモジュール３１９の変更によって影響されない。
【００５４】
わずかな製造上の欠陥（例えばレンズの欠陥）に起因して、カメラモジュール３１９のこの視線は、カメラモジュール３１９の長手方向の中心軸と正確に一致しないだろう。好ましくは、基準画素は、レンズモジュール３１９の製造プロセスにおける最終ステップとして決定される。基準画素を決定するためには、互換性レンズモジュール３１９が、位置決め表面３２１と結合する表面を含む較正装置（図示せず）に接続されてよい。較正装置はさらに、互換性レンズモジュール３１９が較正装置内に組付けられた場合にレンズモジュール３１９の中心軸が較正標的に向けられるような形で位置づけされた較正標的を含む。このとき、較正標的の画像は、センサ３０３を介して取得されてよい。このとき、基準画素は、画像を分析してセンサ３０３のどの画素が較正標的の中心から生じる光を捕捉したかを決定することによって、位置付けられてよい。このとき基準画素の座標は、較正装置を介して画像センサ３０３の不揮発性メモリ内に記憶（例えば「焼き付け」）られてよい。
【００５５】
ここで図１０を参照すると、デジタルターゲットスコープの制御／表示モジュールにより提供される４つの例示的なメニュー表示が示されている。制御／表示モジュール３０８の一実施形態においては、管状ハウジング３０１から制御／表示モジュール３０８を分離することにより、ユーザは、射程円２０２のサイズ、最大ズーム射程及び弾丸タイプなどの機能の現場における選択を行うことができるようになる。
【００５６】
これら機能は、好ましくは、メニューの形で編成される。例えば、カートリッジメニューが複数のカートリッジタイプを表示してよい。メニュー上のカートリッジタイプを変更することにより、プロセッサ３０４による軌道計算で使用される弾道データ、ＭＶ及びＢＣ値が対応して変更させられる。
【００５７】
一実施形態において、ユーザは、分離された制御／表示モジュール３０８の傾斜角を変更することにより、種々のメニューをステップスルーできる。例えば、第１のメニューが０度の傾斜角で現われ、第２のメニューが９０度の傾斜角で現われ、第３のメニューが１８０度の傾斜角で現われ、第４のメニューが２７０度の傾斜角で提示される。ユーザは、押しボタン３１４、３１６の使用を介して、各メニューの内部で種々のオプションをステップスルーしてよい。こうして、ユーザは、射程円２０２のサイズ、最大ズーム射程及び１つ以上の弾丸カートリッジタイプに関連付けられた弾道データなどの機能に対して現場での変更を行うことができる。他の実施形態においては、メニューをステップスルーするために前述のアイセンサが使用されてもよい。アイセンサは、特定の意図的な眼の動きを登録し、相応してメニュー上の選択肢を調整し得る。例えば、アイセンサは、眼の下向きの動きを登録し、信号をプロセッサに誘導して前のメニュー選択肢の下に１つのメニュー選択肢を強調表示し得る。左又は右への眼の動きは、選択肢を選択するか又は非選択にし得る。例えば既定の時間よりも長い持続時間を有する意図的な瞬目を用いて、１つのオプションを選択又は非選択にすることもできる。他の眼の動きにより引き起こされる行動も予期される。
【００５８】
照準デバイス１００又は３００のオン切換えは、好ましくは、照準デバイスから前方レンズカバー（記述せず）を取外すことによって達成される。照準デバイスを低電力スタンバイ状態に置くことは、照準デバイス上に前方レンズカバーを再度設置することによって達成される。当然のことながら、バッテリの取外しにより、記憶用デバイスは無効となるが、不揮発性メモリ内に記憶された静的情報が消去されることはない。
【００５９】
本明細書中に記載された技術は、ズームレベルが増大又は減少するにつれて、その弾道曲線に沿った発射体の位置を表示する照準デバイス又は光学デバイス内で使用されてもよい。１つの例示的な条件が、図１１に提示されている。前述の通り、ライフル銃から意図された標的まで弾丸が飛行する場合、複数の力が弾丸の飛行に影響を及ぼす。重力は、銃器から標的まで弾丸が飛行するにつれて弾丸の高度を落下させる。ハンター５００がその標的５０２に近い場合、弾丸は非常にわずかしか落下しない。この軌道は、短距離では光学経路５０４に近い。しかしながら、銃器及び銃弾の改良により、ハンターは長距離から獲物を狙うことできるようになった。これらより長い距離では、重力は、図１１の弾道経路５０６により表わされている通り、弾丸の高度をより有意に落下させる。他の要因も弾丸の飛行に影響を及ぼす。例えば、横風は、弾丸の飛行経路に沿って弾丸を水平に移動させる。弾丸の飛行に対して風が有する効果に対する光学デバイス内の補償は、偏流と呼ばれることが多い。湿気、高度、温度及び他の環境因子も、弾丸の飛行に影響を及ぼすだろう。
【００６０】
有為な距離から標的に適正に照準を定めるために、典型的な光学デバイス（すなわち、画像センサ無しに光学経路に沿って複数のレンズを使用する光学デバイス）は、デバイスの光学経路に沿った倍率を増大させるように調整されるだろう。すなわち、倍率の増大は、照準デバイスと標的との間の直線に沿った標的の観察サイズを増大させる。しかしながら、弾丸落下を補償するためには、ユーザは、銃口をわずかに持ち上げて、標的までの射程に基づいて標的上に異なる照準要素を整列させることによって、ビューファインダ内部の標的の位置を調整しなければならない。この余分なステップは、急いでいるか又は注意散漫である初心者の（さらには上級の）射手によって忘れられることが多く、不正確な照準を結果的にもたらす。これが射撃の失敗、又は悪い場合には、非致命的な射撃を導く。後述するいわゆる「弾道ズーム」技術においては、照準デバイスは、射手から任意の所定距離において発射体の位置を中心にした領域を表示し、こうして、強制的に射手に銃器の位置を上昇、下降又は他の形で調整させて弾丸の落下又は横風を補償する。
【００６１】
本明細書に記載の弾道ズーム技術は、倍率（又はズーム）の増大が弾丸の弾道経路５０６に沿って起こるという点で、先行技術と異なっている。任意の既知の弾道情報（例えば発射体の口径、銃口速度、横風速度など）について、発射体の位置は、銃器から任意の距離において既知である。本明細書中に記載の技術は、図１１に描かれているこの弾道経路５０６に沿ってズームする。照準デバイス５０８は、（ライン５１０により表わされている）視野（ＦＯＶ）を捕捉する。しかしながら、照準デバイス５０８は、ユーザに対して視野５１０の一部分のみを表示する。この表示された部分（関心領域（ＲＯＩ）とも呼ばれる）は、発射体の位置の周りの視野の一領域である。多数の関心領域５１２が図１１に描かれている。例えば、照準デバイス５１２ａからゼロヤードのところにあるのは、空間内のその点における発射体の周りの領域である。関心領域は、２００ヤード（５１２ｂ）、４００ヤード（５１２ｂ）、６００ヤード（５１２ｃ）及び８００ヤード（５１２ｄ）において描かれている。（さらに後述する）ズーム値は、弾道曲線に関連し、こうして、照準デバイス５０８が所定射程についての倍率を決定できるようになり、その逆も同じである。表示される関心領域５１２は、特定の用途に必要とされるか又は所望される任意の領域であってよい。弾丸が弾道経路５０６に沿って降下することから、ハンター５００は、表示された照準要素を標的５０２上に適正に位置づけた状態に保つために強制的に銃口を上げることを求められる。
【００６２】
図１２Ａ〜図１２Ｃは、種々のズームレベルにおける弾道ズーム技術を用いた照準デバイスについての、捕捉された視野と表示されたビューとの間の比較を描いている。照準デバイスの内部でレンズを使用することにより発生する画像の反転は描かれていない。図１２Ａは、カメラなどの画像センサによって捕捉される画像６００を描いている。典型的には、この画像６００は、センサの全ＦＯＶである。ＲＯＩ６０２は、表示部上で表示された画像６０４として射手に提示される。この図において、ＲＯＩ６０２は、捕捉された画像６００全体である。照準線などの１つの照準要素６０６が、表示された画像６０４上に重ねられる。照準線６０６は、照準デバイスから特定の距離に弾丸が位置付けられる場所を指示しており、ここでこの特定の距離は、照準デバイスのズームレベルに関連付けられる。この場合、射程円の形をしている測距要素６０８も、表示された画像６０４上に重ねられる。
【００６３】
最大ズームレベルを含む最大ズームレベルまでの全ズームレベルにおいて、表示される測距要素６０８のサイズはＦＯＶ６００に対して同じサイズであり、既知の標的サイズに較正される。こうして、６フィートの標的に較正された測距要素を使用する場合、ひとたび標的が（倍率の増大により）測距要素の内部で「適合」したならば、照準デバイスは、前述の通り、スタジアメトリック法に基づいて、標的までの射程を計算できる。光学経路に沿って倍率を増大させる先行技術のデバイスとは異なり、弾道ズーム技術は、弾道経路に沿って倍率を増大させる。したがって、銃器から離れる距離が増大するにつれて弾道経路が落下することから、表示される画像６０４は、ズームレベルが増大するにつれてＦＯＶ６００の下部部分にＲＯＩ６０２から導出される。例えば、図１２Ｂは、４倍ズームレベルでの関係を描いている。ここでは、捕捉された画像又はＦＯＶ６００は、図１２Ａの場合と変わらない。ＲＯＩ６０２は、全ＦＯＶ６００より小さく、ＦＯＶ６００の底部領域の近位に配置されている。ＲＯＩ６０２は、表示された画像６０４として表示されている。照準要素６０６及び測距要素６０８のサイズ及び位置は、表示部上で不変のままである。図１２Ｃは、８倍ズームレベルでの関係を描いている。ここでもまた、捕捉された画像又はＦＯＶ６００は、図１２Ａの場合と変わらない。ＲＯＩ６０２は、合計ＦＯＶ６００よりも小さく、ＦＯＶ６００の底部に配置されている。センサ解像度は、当該技術分野において公知の画素ビニング又は他の技術によって、表示部の解像度までスケーリングされてよい。ズームの倍率が増大するにつれて、増々小さいＲＯＩ６０２が表示される。さらに、倍率は弾道経路をたどることから、ＲＯＩ６０２はつねに、その特定のズームレベル及び付随する射程についての弾丸の位置にセンタリングされる。このことは、遠隔での正確な射撃を保証する。
【００６４】
図１３Ａは、従来の光学ズームシステムの種々の倍率についての関心領域を描いている。従来のズームシステムにおいて、倍率は、ＦＯＶ上でセンタリングされており、ＲＯＩはＦＯＶの中心に位置付けされた部分に対応する。したがって、距離が大きくなるにつれて、ユーザは、正確な射撃を保証するために、異なる照準要素を標的と整列させなければならない。さらに、描かれている横風を考慮すると、ユーザはさらに、横風を補償するために偏流照準要素を利用しなければならない。この場合、ユーザは、右の方に流れる横風を補償するために、銃器を左へ照準しなければならない。
【００６５】
対照的に、図１３Ｂは、弾道ズームシステムの種々の倍率についての関心領域を描いている。ここでは、ＲＯＩの中心は、弾丸の弾道曲線をたどり、こうして全てのズームレベルにおいて、弾丸の位置がＲＯＩ内にセンタリングされるようになっている。ズームレベルが増大するにつれて、ＲＯＩの中心は、計算された弾丸落下に従って下方に移動し、横風に起因する計算された弾丸のドリフトに従って水平方向に移動する。こうして、ユーザは、正確な射撃を容易に得るため、利用可能な唯一の照準点を標的上にセンタリングすることが求められる。
【００６６】
図１４は、視野と固定サイズの測距要素との関係を描いている。（最も外側のライン７０２によって画定される）ＦＯＶを有する照準デバイス７００が描かれている。内側ライン７０４は、ＦＯＶ７０２との関係における測距要素の広がりを描いている。ＦＯＶ角度αは、任意のズームレベルで既知である。その結果、測距要素７０４は、任意のズームレベルで既知の測距要素角度βに内在する。ユーザは、特定の標的７０６のサイズにサイズ調整された測距要素の中から選択してよい。例えば、ユーザは、既知の距離にある特定のサイズの標的（例えばエルク又は他の獲物については６フィートの標的、あるいはイノシシ又はそれより小さい獲物については３フィートの標的）に対応する円を選択してよい。測距要素７０４が標的７０６を内部に正確に取囲む射程Ｒは１つしか存在しないことから、照準デバイス７００は、ズームレベルに基づいて射程Ｒを決定できる。照準デバイスは、標的７０６までの射程Ｒを決定する計算を実行する。この射程は弾道を計算しＲＯＩを位置付けるために使用される。射程Ｒは、ズームレベル、横風速度又は他の情報と共に表示されてもよい。
【００６７】
図１５〜図１８は、複数の実施形態に従った標的に照準を定める方法を示している。図１５は、照準デバイス又は光学デバイスにより標的に照準を定める第１の方法８００を描いている。方法８００は、光学デバイスの初期条件を受信する作業８０２から始まる。初期条件は、測距要素のサイズ及び測距要素に関連する射程を含んでよい。例えば、測距要素は、例えば６フィートの標的に基づいていてよく、予期される標的のサイズに応じてユーザにより選択されてよい。照準デバイスのプロセッサは、既知の測距要素を既知の射程に関連付け、こうして測距要素内部に合致する標的の射程が既知となるようにする。弾道情報、例えば銃口出口速度、発射体の重量又はタイプ、横風の速度及び方向、気圧、勾配、傾斜、周囲温度及び他の情報は、作業８０４において受信される。典型的には、この情報の多くが、使用に先立ち照準デバイスの記憶要素内にプログラミングされるが、横風速度は使用中に概ね設定される。画像、一般的にはＦＯＶが、作業８０６において画像センサにより受信される。この画像の少なくとも一部分、すなわちＲＯＩは、作業８１０においてユーザに対し表示部上に表示される。その後、第１のズーム入力が、作業８１２において受信されてよく、第１のズームレベルが設定される。このズームレベルは、照準デバイスからの既知の距離に対応する。ズーム入力は、ユーザがとる行動、例えばボタン又はノブの起動、銃器の傾斜などに基づいてよい。照準デバイスがズームレベルを増大させるにつれて、この既知の距離における発射体位置（又はズームレベル）は、関連する弾道情報と共に、作業８１４において決定される。ズーム値及び発射体位置に基づいて、概ね発射体位置の周りのＲＯＩが、作業８１６にあるように、表示されてよい。表示された照準線は照準のために使用されてよいが、照準デバイスは、照準要素などのシンボルを照準線の交差点に表示して、発射体位置をさらに強調してよい。
【００６８】
図１６は、ひとたび画像センサの最大ズームレベルに達した時点で、標的に照準を定める方法８５０を描いている。かかる条件は、標的が照準デバイスのユーザから極端に遠く、照準デバイスが、例えば図１５に描かれた方法８００を実行した後にその最大ズームレベルに達した場合に発生し得る。方法８５０は、最大ズームレベルを設定する最大ズーム入力を受信することによって、作業８５２で開始する。最大ズームレベルは、例えばひとたび画像センサのＲＯＩの解像度が表示された画像の解像度に合致した時点で、画像センサのＲＯＩ及び表示された画像によって規定されてよい。最大限拡大された画像は、作業８５４で表示される。その後、第２のズーム入力が、作業８５６において第２のズーム値を設定する。前述の方法８００とは異なり、最大ズーム値に達した後のさらなるズーム入力は、測距要素の表示されたサイズを縮小する。ズーム入力又はズームレベルに基づいて、測距要素のサイズが作業８５８において計算される。この調整された測距要素は次に、作業８６０において、最大に拡大された画像上に重ねられる。照準デバイスのズーム入力が増大するにつれて、この既知の距離における発射体位置（又はズームレベル）は、関連する弾道情報と共に、作業８６２において決定される。ズーム値及び発射体位置に基づいて、概ね発射体位置の周りの関心領域が、作業８６４にあるように、表示されてよい。図１５の方法８００にあるように、照準デバイスは、照準要素などのシンボルを表示して、発射体位置をさらに強調してよい。
【００６９】
図１７は、標的に照準を定める方法９００を示している。方法５００は、弾道情報を受信するステップを含み、この情報の全て又は一部分は、メモリ内に記憶されてよい。作業９０４において、画像センサから１つの画像が受信される。作業９０６でズーム値が受信され、作業９０８で発射体の軌道が計算される。前述の方法の場合と同様に、ズーム値に基づくＲＯＩが、作業９１０において表示される。概して、ＲＯＩは少なくとも部分的に発射体位置に対応する。表示された照準線は照準のために使用されてよいが、照準デバイスは、照準線の交差点において照準要素などのシンボルを表示して、発射体位置をさらに強調してよい。作業９１２においては、表示された画像の一部分の上に測距要素を重ねることによって、標的までの射程が決定されてよい。射程を決定する他の方法も利用されてよい。作業９１４において、例えばユーザによるボタンの起動、照準デバイスの傾斜などによってひとたびズーム入力が受信された時点で、作業９１６において、更新済みＲＯＩが表示されてよい。
【００７０】
標的に照準を定める別の方法１０００が図１８に描かれている。ここでは、カメラなどの画像センサが受信した画像が、作業１００２において受信される。受信した画像の一部分である視野が、作業１００４において表示される。表示された視野との関係における固定サイズを有する測距要素が、作業１００６において、視野上に表示されるか又は重ねられる。作業１００８では、標的サイズ入力が受信される。この標的サイズ入力は、デフォルトの標的サイズ入力（例えば高さ６フィートの標的についてのもの）であってもよいし、あるいは、入力は記憶デバイスから受信されてもよい。他の実施形態において、標的サイズ入力は、複数の既定の標的サイズから選択される。ズーム値を設定するズーム入力が作業１０１０において受信され、その後作業１０１２で、標的までの射程が計算される。
【００７１】
本明細書中に記載されている弾道ズーム技術は、カメラなどの画像センサを利用する照準デバイスのために利用されてよい。特定の実施形態においては、前述の従来の又はデフォルトのズーム（すなわち光学経路に沿ってズームレベル又は倍率が増大するズームシステム）に代って、１つのオプションとして、弾道ズームの使用を選択してもよい。こうして、射手は、特定のシナリオ、ユーザの選好性などのために所望される通りに、ズームシステム（弾道システム又は従来のシステム）を変更できる。さらに他の実施形態において、例えば図１２Ａ〜図１２Ｃで描かれている照準線が発射体位置に関連付けされていない光学デバイスの設定が選択されてもよい。かかる実施形態においては、表示部が、所定距離における発射体位置に関連付けられる、照準線とは別個の１つ以上の照準要素を提示してよい。かかる実施形態においては、ＲＯＩが照準要素上にセンタリングされてよい。
【００７２】
ここで図１９及び２０を参照すると、照準デバイス３００は、武器内で使用すべき最高４つのタイプのカートリッジ／弾丸の組合せの各々について照準調整されてよい。前述の第１の実施形態の場合と同様に、ライフル銃などの武器上にターゲット装置３００を当初整列させるためには、第一に、装置が武器上に組付けられ、既知の距離で「照準を定め」なければならない。作業シーケンスは、図１９に概説されている。この手順は、武器の銃身に対する機械的アライメント変動についてデバイスを補償するために使用される。第１の垂直方向調整は、基準距離における機械的な「弾丸落下」についての補正と呼ばれる。典型的には、ライフル銃については、これは１００ヤードの標的距離で行われる。組付け時の水平方向変動を補償するための第２の調整は、機械的「偏流」と呼ばれる。デバイス３００について、これら調整は、ラップトップコンピュータ、ｉＰａｄ（登録商標）、スマートホン又はＰＣなどの外部デバイス上に常駐するソフトウェア内で行われ、ソフトウェアは、そのときハウジング３０１から取外された状態の制御／表示モジュール３０８上のＵＳＢポート３１２を介して、デバイス３００内のマイクロプロセッサ３０４にダウンロードされる。
【００７３】
最初に、完全な銃身アライメントを仮定するデフォルト値と、期待される銃口速度（ＭＶ）値及び期待される弾道係数（ＢＣ）とが、図１９に作業ステップ１１０１として示されている、デバイス３００内にデフォルトとしてロードされる。次に、武器を標的射程まで持っていき、ここで例えば１００ヤードなどの既知の距離に標的を設置し、作業１１０２においてデバイス３００をその標的に照準する。好ましくは、これは、実行中の補正に影響を及ぼす横風が全く存在しない状態で行なわれる。その後、作業ステップ１１０３では、照準線が標的画像上にセンタリングされるような形でデバイス３００が垂直（傾斜無し）に保たれ基本的に水平に照準されている状態で、第１のテスト射撃が発砲される。作業１１０４では、標的中心と弾丸衝撃間の偏差が測定され記録される。作業１１０５では、第２のテスト射撃が行なわれ、作業１１０６では、標的中心と弾丸衝撃間の偏差が記録される。これらテスト射撃は、作業１１０７において数回反復される。作業１１０８において、これら記録された偏差値の全てがソフトウェア内に入力されて、武器上の装置３００についての機械的「高度」及び「偏流」補正値が生成される。最後に、作業１１０９において、装置のためにソフトウェアが決定した「高度」及び「偏流」補正値が、そのＵＳＢポートを介してスコープデバイス３００にダウンロードされる。
【００７４】
武器に合わせて正確に調整された適正な銃口速度（ＭＶ）及び弾道係数（ＢＣ）データを提供するために、種々の距離における追加のテスト発砲が必要とされる。これら作業については、図２０を参照して説明される。これらステップは、ステップ１２０８に至るまで、図１９にあるものと同じである。作業１２０９において、先行ステップが、複数の異なる距離について反復される。次に、作業１２１０において、ソフトウェア内に偏差が入力されて、データの最良適合を作り出し、武器内で発砲されている特定のカートリッジについての正確な銃口速度及び弾道係数データを生成する。これら値は、次に、作業１２１１においてデバイス３００内にダウンロードされる。
【００７５】
図２０を参照して説明された通りのこのプロセスは、ＭＶ及びＢＣ値が各組合せについて異なるものとなることから、最高４つの異なるカートリッジ装填／弾丸の組合せについて反復されなければならない。このプロセスがひとたび完了した時点で、デバイス３００は、ターゲット装置３００の正確な作動に必要とされる精密な銃口速度及び弾道係数をすでに「学習していることになる」。正確な横風偏流補正計算を実行するためには、射程、傾斜、ＭＶ、ＢＣ及び空気密度の値を得る必要がある。射程は、標的の画像が適正に表示部内の画像円を満たすまで、例えば１０度超だけ、装置３００及び武器を傾斜させることを介して手動で設定される。銃は次に、発砲の時点で全く横風が存在しない場合、１０度未満、おそらくは垂直まで戻される。横風が存在する場合には、射手は単に適切に傾斜させ、表示された画像内の照準線２０１及び横風補正シンボル２０３に従って再度照準して試射する。空気密度の正確な決定のためには、温度及び周囲圧力の双方が極めて重要である。
【００７６】
ハウジング３０１の内部に制御／表示モジュール３０８が設置された時点で、温度と圧力の値はもはや環境条件を正確に反映しないだろうという点に留意することが重要である。したがって、制御／表示モジュールは、適正な温度及び圧力が反映され得るように、射撃サイトに到着するまで設置するべきではなく、あるいは、少なくとも射撃サイトに到着した時に一時的に取外すべきである。射撃サイトに到着した時点で、ユーザは、制御／表示モジュール３０８をリセットするためにバッテリ３６を取外し、リセットし、これにより制御／表示モジュール３０８がハウジング３０１の内部に再設置される前に圧力及び温度の値を測定させ記憶させることができる。制御／表示モジュールが完全に設置された場合、センサ３０３とセンサのマイクロプロセッサ及びマイクロプロセッサ３０４は双方共、接点３２２によって、カメラモジュール３１９が接続されていることを検出し、したがって、レンズカバーが取外された時点でビデオを提示すべきであることが分かっている。
【００７７】
作業中、デバイス１００又は３００のいずれかのユーザは、単に武器を標的に照準し、武器を１０度超だけ反時計回りに傾斜させて標的上で視覚的にズームインし、その後、表示部内で適切にサイズ調整された場合、武器を垂直まで戻し、かつ知覚された横風に応じて武器をわずかに左又は右に傾斜させ試射する。射程は、弾丸落下のため適切に表示画像を上又は下にシフトさせるマイクロプロセッサを介して自動的に補正される。照準線は、センタリングされた状態にとどまり、射程補正は、自動的に提供される。横風偏流補正は、射手が横風の推定値に対応する１０度未満の角度で装置を傾斜させ、照準線内の標的に直接照準することによって、自動的に行なわれる。この傾斜により、照準線がセンタリングされた状態で正しい照準が残されるように、表示画像が右又は左にシフトさせられる。横風偏流補正は、図２に示された画像表示内でインジケータ２０３により示されている。
【００７８】
こうして、デジタル照準デバイスの独特の設計及び概念が図示され説明されている。本明細書は、特定の実施形態に向けられているものの、当業者であれば、本明細書に示され記載されている具体的な実施形態に対する変更及び／又は変形を思い付くことを理解されたい。かかる変更又は変形は全て、本明細書にも含まれるように意図されている。本明細書中の説明は、単に例示的となるように意図されており、限定的となるようには意図されていないことを理解されたい。むしろ、本明細書に記載された本発明の範囲は、本明細書に添付した請求の範囲によってのみ限定される。
【００７９】
本明細書には、本技術の例示的かつ好適な実施形態とみなされるべきものが記載されているが、本技術の他の変更が本明細書中の教示から当業者に明らかになるであろう。本明細書に開示された詳細な作動及び製造方法並びに構成は、本来例示的であり、限定的とみなされるべきではない。したがって、本技術の精神及び範囲内に入る全ての変更が添付した請求の範囲内で保証されることが所望される。したがって、特許証による保証が所望されるのは、次の請求の範囲内で規定され識別される通りの技術、及び全ての均等物である。
また、本発明は以下の発明も含む。
本発明の第８の態様は、標的に照準を定める方法において、
−  弾道情報を受信するステップと；
−  画像センサから画像を受信するステップと；
−  ズーム値を受信するステップと；
−  少なくとも部分的に弾道情報に基づいて発射体軌道を計算するステップと；
−  ズーム値に基づいて関心領域を表示するステップであって、関心領域が少なくとも部分的に発射体軌道に対応する、ステップと；を含む方法である。
本発明の第９の態様は、前記標的までの射程を決定するステップをさらに含み、決定作業が、
−  表示部上に前記画像の少なくとも一部分を表示するステップと；
−  前記画像の一部分上に測距要素を重ねるステップと；
を含む、第８の態様における方法である。
本発明の第１０の態様は、−  ズーム入力を受信するステップであって、前記ズーム入力が更新済みズーム値を含む、ステップと；
−  前記更新済みズーム値に基づいて更新済みの関心領域を表示するステップと；
をさらに含む、第８の態様における方法である。
本発明の第１１の態様は、標的に照準を定める方法において、
−  画像センサから画像を受信するステップと；
−  前記受信した画像の少なくとも一部分を表示するステップであって、前記表示された一部分が表示された視野を含む、ステップと；
−  前記表示された視野との関係において固定サイズを伴う測距要素を表示するステップと；
−  標的サイズ入力を受信するステップと；
−  ズーム値を設定するためにズーム入力を受信するステップと；
−  少なくとも部分的に前記標的サイズ入力及び前記ズーム値に基づいて標的までの射程を計算するステップと；を含む方法である。
本発明の第１２の態様は、前記標的サイズ入力が、デフォルト標的サイズ入力を含むか、又は、複数の既定の標的サイズから選択される、第１１の態様における方法である。
本発明の第１３の態様は、前記標的サイズ入力を受信するステップが、記憶デバイスから前記標的サイズ入力を受信するステップを含む、第１１の態様における方法である。
本発明の第１４の態様は、標的に照準を定めるための装置であって、
−  ハウジングと；
−  表示部と；
−  画像センサと；
−  前記装置をデフォルトズームモード及び弾道ズームモードで選択的に作動させるように構成されたコントローラと、
を含む装置において、
−  前記デフォルトズームモードにある場合、ズームレベルの増大が、前記装置から前記標的までの光学経路に沿った視野を変化させ、
−  前記弾道ズームモードにある場合、前記ズームレベルの増大が、前記装置からの弾道経路に沿った前記視野を変化させる、装置である。
本発明の第１５の態様は、前記デフォルトズームモードでは、発射体の衝撃点が表示部上に表示され、前記表示部上のシンボルの位置がズームレベルに基づいて変化する、第１４の態様における装置である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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