(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドヘルド・ハウジング；
該ハンドヘルド・ハウジングにおいて構成され、該ハウジングにおいて構成された接眼レンズにおいて３つの画像を生成するように作動する３つのビデオ・カメラであり、各画像は、前記接眼レンズにおいてパノラマ状の画像を形成するように前記画像の側に沿って互いに隣接して整列している、３つのビデオ・カメラ；
第1位置にあるときに、対物レンズから光を前記３つのビデオ・カメラのうち１つに選択的に反射し、第2位置にあるときに、前記対物レンズからの光が前記接眼レンズに進むことを可能にするように作動する、第1の移動可能なミラーであり、前記カメラのうち1つは他の２つの前記ビデオ・カメラの間において中央に配置されている、第1の移動可能なミラー；
前記第1位置にあるときに、ディスプレイから光を前記接眼レンズへ反射し、前記第2位置にあるときに、光が前記対物レンズから前記接眼レンズまで進むことを可能にするように作動する、第2の移動可能なミラー；
第3の移動可能なミラーによって対物レンズに光学的に結合される画像増倍装置であり、前記移動可能なミラーは、第3位置にあるときに、前記対物レンズから光を前記画像増倍装置へ反射し、第4位置にあるときに、光が該対物レンズから１つの前記ビデオ・カメラへ進むことを可能にするように作動する、画像増倍装置；
を含む光学機器。
【請求項２】
ハンドヘルド・ハウジング；
該ハンドヘルド・ハウジングにおいて構成され、該ハウジングにおいて構成された接眼レンズにおいて、対応する複数の画像を生成するように作動する複数の光学装置であり、各画像は、前記接眼レンズにパノラマ状の画像を形成するように該画像の側に沿って互いに隣接して整列している、複数の光学装置；並びに、
画像増倍装置に光学的に結合された対物レンズ及び移動可能なミラー；
を含み、
該移動可能なミラーは、第1位置にあるときに、前記対物レンズから光を前記画像増倍装置へ反射し、第2位置にあるときに、光が該対物レンズから１つの前記光学装置まで進むことを可能にするように作動する、
光学機器。
【請求項３】
前記複数の光学装置が複数のビデオ・カメラを有し、前記複数の画像は、前記複数のカメラによって生成される複数のビデオ画像を含む、請求項２に記載の光学機器。
【請求項４】
前記画像増倍装置が暗視カメラを含む、請求項２に記載の光学機器。
【請求項５】
請求項２に記載の光学機器であり、第1の移動可能なミラーによって前記複数の光学装置のうち１つに光学的に結合された対物レンズ及び第2の移動可能なミラーによって前記接眼レンズに光学的に結合されたディスプレイをさらに含み、前記光学装置のうち１つは、該ディスプレイにおいて表示される１つの画像を表す電気信号を生成するように作動するビデオ・カメラを含み、前記第1の移動可能なミラーは、第1位置にあるときに、前記対物レンズから光を前記ビデオ・カメラへ反射し、第2位置にあるときに、光が該対物レンズから前記接眼レンズへ進むことを可能にするように作動し、前記第2の移動可能なミラーは、前記第1位置にあるときに、ディスプレイから光を前記接眼レンズへ反射し、前記第2位置にあるときに、光が前記対物レンズから前記接眼レンズへ進むことを可能にするように作動する、光学機器。
【請求項６】
請求項２に記載の光学機器であり、前記複数の光学装置は、第1光学装置及び２つの第2光学装置を含み、該第1光学装置は、該２つの第2光学装置によって生成される画像の間において、関連する画像を生成するように構成され、該第1光学装置は調整可能な視野を有している、光学機器。
【請求項７】
請求項２に記載の光学機器であり、前記複数の光学装置は、３つの画像を生成するように構成された３つの光学装置を含み、各画像は、少なくとも45度の横の視野を有し、前記パノラマ状の画像は、少なくとも120度の視野を有する、光学機器。
【請求項８】
請求項２に記載の光学機器であり、視標追跡カメラに結合された画像処理ユニットをさらに含み、該視標追跡カメラは前記接眼レンズに光学的に結合し、該画像処理ユニットは：
前記接眼レンズを見る眼の方向を示す信号を前記視標追跡カメラから受信し；
該信号を前記光学装置のうち１つによって生成される画像における1つ又はそれ以上の要素に関連付け；且つ
前記1つ又はそれ以上の要素の近くにおいて前記接眼レンズ上にマーカー要素を生成する；
ように作動する、光学機器。
【請求項９】
接眼レンズにおいて、該接眼レンズを収納するハンドヘルド・ハウジングにおいて構成される複数の光学装置を使用して複数の画像を生成するステップ；
該複数の画像の各々を該画像の側に沿って互いに隣接して整列され、前記接眼レンズ上にパノラマ状の画像を形成するステップ；
前記複数の画像のうち１つの画像を生成する暗視カメラと該１つの画像を生成するビデオ・カメラとの間において、移動可能なミラーを使用して光を交互に反射するステップ；及び
前記１つの画像を前記接眼レンズに表示するステップ；
を含む方法。
【請求項１０】
前記複数の光学装置を使用して前記複数の画像を生成するステップが、複数のビデオ・カメラを使用して複数のビデオ画像を生成するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
光を画像増倍装置へ反射するステップが、光を暗視カメラへ反射するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の光学装置のうち１つの光学装置と前記接眼レンズとの間で入射光を交互に反射するステップであり、前記１つの光学装置はビデオ・カメラを含み、前記入射光は、対物レンズを通して受け取られる、ステップ；及び
第2の移動可能なミラーを使用して第2の光を、ディスプレイ又は前記対物レンズから前記接眼レンズへ反射するステップ；
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の画像の各々を互いに隣接して整列させるステップが、該複数の画像のうち２つの第2画像を、該複数の画像の第1画像のいずれか一方の側に隣接して整列されるステップ、及び前記第1画像の視野を調整するステップ、を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
複数の光学装置を使用して前記複数の画像を生成するステップが、各々が少なくとも45度の水平の視野を有する３つの画像を生成するステップを含み、前記パノラマ状の画像は、少なくとも120度の視野を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記接眼レンズを見る眼の方向を示す信号を視標追跡カメラから受信するステップ；
前記の受信された信号を前記光学装置のうち１つによって生成された画像における1つ又はそれ以上の要素に関連付けるステップ；及び
前記1つ又はそれ以上の要素の近くにおいて前記接眼レンズ上にマーカー要素を生成するステップ；
を更に含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に光学機器に関し、さらに詳しくは、複数の動作のモードを有する光学機器及び該機器を操作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学機器は、一般的に、人間によって見られる画像を拡大するために使用される。望遠鏡又は双眼鏡は、例えば、肉眼では簡単に見えない遠くの物体の光景を提供する。赤外線カメラは、微光又は光が無い状態において赤外線エネルギーを画像に捕らえる、他の種類の光学機器である。これらのような装置は、通常、入射光をユーザーが見る光景に対する焦点面に屈折又は反射する1つ又はそれ以上のレンズ又はミラーを組み入れる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
１つの実施形態に従って、光学機器は複数の光学機器及び１つの接眼レンズを収納するハンドヘルド・ハウジングを含む。その光学機器は、各画像が接眼レンズ上にパノラマ状の画像を形成するためにそれらの側に沿って隣接して整列するように、その接眼レンズ上に多数の対応する画像を生成するように、構成されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の特定の実施形態は、以下の技術的利点のいくつかを提示するか、いずれも提示しないか、又は全てを提示する。例えば、１つの実施形態の利点は、兵士などのユーザーに高度なハンドヘルド脅威警戒システムを供給する認識脅威警戒システムであってよい。それは、脅威を遠隔範囲で検出し、早期の自動警告／警報を与えることによって防御を改善し、持続的状況認識度を拡大し、従来の光学機器に比較して脅威の捜索における疲労を低減する。
【０００５】
他の技術的利点は、以下の図、記載及び請求項から当業者に容易に明らかになるであろう。
【０００６】
本開示の実施形態のより徹底的な理解は、付属の図表とともに考察される詳細な記載から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の教示に従って、光学機器の１つの実施形態を示す図である。
【図２】図１の画像処理ユニットの１つの実施形態を示す図である。
【図３Ａ】図１の光学機器の様々な素子を収納するのに使用されるハウジングの１つの実施形態の正面斜視図である。
【図３Ｂ】図１の光学機器の様々な素子を収納するのに使用されるハウジングの１つの実施形態の裏面斜視図である。
【図３Ｃ】図１の光学機器の様々な素子を収納するのに使用されるハウジングの１つの実施形態の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
従来の光学機器は、しばしば、特定の目的のために設けられる。例えば、望遠鏡及び双眼鏡は、両方とも遠い物体の画像を拡大するのに非常に適しているが、それらは異なった目的を果たすようにされている。従来の双眼鏡の実装は、通常、望遠鏡よりも低い倍率を有する一方、それらは、しばしば、より小型であり、地上の特徴をより良く視覚化するために、ユーザーの両眼に画像を提供する。しかし、これらの光学機器はいずれも、横の範囲に沿って互いに隣接して整列し、ユーザーにパノラマ状の光景を提供する、複数の光路は提供しない。
【実施例】
【０００９】
図１は、本開示の教示に従って、光学機器10の１つの実施形態を示す図である。光学機器10は、複数の光学装置12を含み、それらはディスプレイ26に画像を生成し、その画像は、ミラー34及び接眼レンズ16を通してユーザーの眼18に投影図として投影される。各光学装置12によって生成される画像は、示される特定の例において、地上の景色を含むシーン20における1つ又はそれ以上の物体から反射された又は放射された光を表わす。本開示の教示に従って、各光学装置12によって形成される画像は、接眼レンズ16において投影図のパノラマ状の光景を形成するように、それらの横の範囲に沿って互いに隣接して整列している。
【００１０】
複数の光学装置12を組み込むある一定の実施形態は、比較的幅広い視野が比較的低い量のゆがみを与える点において、利点を提供する。複数の光学装置12が、他の従来の装置に比較して比較的少ないゆがみを有する原因のひとつは、比較的幅広い視野を生成する複数の光路である。もう１つの原因は、各光学装置12が他の光学装置12とは独立した光路を形成することから、様々な距離で存在する物体の不適切な調整によって生じるゆがみなどを最小限に抑えるように独立して調整されることである。以下において詳しく記載されるように、各光学装置12の独立した操作は、また、光学機器10において構成されるある一定の光学装置12に対する操作の追加モードも取り入れる。
【００１１】
光学装置12は、シーン20の画像を接眼レンズ12に表示する如何なる適切な装置であってもよい。示される特定の実施形態において、各光学装置12は、対物レンズ22に光学的に結合されたビデオ・カメラを含む。各ビデオ・カメラは、画像処理ユニット24によって処理されるシーン20の一部分を表わす信号を生成する。ディスプレイ装置26は、シーン20から光を受け取り、接眼レンズ16に表示される投影画像14を生成する。１つの実施形態において、各ビデオ・カメラは、複数の比較的小型のビデオ・カメラを組み込むマルチ開口イメージング・システムであってもよい。これらの比較的小型のカメラは、画像処理ユニット24と組み合わされて、個々の画像よりも良い画質の複合画像を形成する。
【００１２】
１つの実施形態において、光学装置12は、ピクセル毎に50マイクロ・ラジアンを最小限に持つ瞬間的な視野（IFOV）を取り入れる。この瞬間的な視野を使用して、４つのピクセル（例えば、2×2ピクセル・アレイ）の画像は、約10キロメートルの範囲にある1平方メートル（1  meter2）の光景に相当する。50マイクロ・ラジアンIFOVを有する光学装置12は、典型的な乗用車など、サイズが約1メートル×2メートル×3メートルであるシーン20における典型的な物体において、およそ8から12ピクセルを供給してもよい。従って、50マイクロ・ラジアンIFOVを有する光学装置12は、10キロメートル遠くにある典型的な動いている自動車に対しては、シーン20における物体に適切な数のピクセルを供給する。
【００１３】
光学装置10は、複数のディスプレイ・モードを有してよい。１つのディスプレイ・モードは、各光学装置12が根本的に等しい倍率を有する全景モードを含んでもよい。１つの実施形態において、各光学装置12は、約45度の視野を有してもよく、３つの光学装置が約120度の全体的な視野を一緒に提供するように構成される。他の実施形態において、光学機器10は、分割ディスプレイ・モード及び／又は暗視モードを含んでもよい。操作の分割ディスプレイ・モードにおいて、中央に設定された光学装置12は、その倍率の独立した調整のために、電力及び／又は手動のズーム特徴を取り入れてもよい。この方式において、中央に設定された光学装置12は、45度の視野を有するより低い倍率から約100の拡大比率を持つ、より高い倍率まで選択可能である倍率を有してもよい。従って、画像14は、分割ディスプレイ・モードにある間、接眼レンズ16における個々の区分として表示されてよい。分割ディスプレイ・モードは、人間の眼の特有運動を対処してもよく、外側の光学装置12が、比較的大きな離心率での典型的な眼球・頭部凝視シフトを真似る視野を有する一方、中央に設定された光学装置12は、眼の衝動性運動を真似る視野を有してもよい。眼の衝動性運動は、人間の眼の急激な運動であり、その中央位置の約15度から22度内においてターゲットを取得するようになっている。
【００１４】
１つの実施形態において、中央に設定された光学装置12は、関連する対物レンズ22を接眼レンズ16に光学的に結合させ、光路30を形成する複数のレンズ28を含む。２つの移動可能なミラー32及び34は、光路30における光をビデオ光学装置12及び接眼レンズ16にそれぞれ選択的に反射する。第1位置にある間に、移動可能なミラー32及び34は、光路30から離れ、対物レンズ22からの光が接眼レンズ16に直接進むことを可能にする。第2位置において、移動可能なミラー32は、光路30から接眼レンズ16に光がほとんど又は全く到達しないように、光路からの光を光学装置12及び接眼レンズ16に反射する。従って、中央に設定された光学装置12は、代替的に、対物レンズ22によって直接受け取られる光を表示するように、又はディスプレイ装置26によってそれに関連する光学装置12によって生成される信号を使用して生成される光を表示するように構成されてもよい。ある一定の実施形態は、光学機器10が、光学装置12、画像処理ユニット24及びディスプレイ装置26への電力が失われた場合に使用できるという点において利点を提供してもよい。すなわち、光学機器10は、電力要素がバイパスされてもよい直視型光学アセンブリを組み込んでもよい。
【００１５】
１つの実施形態において、光学機器10は、視標追跡カメラ36及び1つ又はそれ以上の赤外線光源38を眼18の方向を監視するために含む。視標追跡カメラ36は、ユーザーの眼18からミラー44を通して光を受け取り、画像処理ユニット24によって受け取られ処理される、眼18の画像を示す電気信号を生成する。赤外線光源38は、眼18が投影画像14において何を見ているか及び瞳孔拡張などの他の特性を決定するために画像処理ユニット24によって使用されてもよい。
【００１６】
１つの実施形態において、ディスプレイ装置26が網膜模倣のディスプレイであり、約２から３度の中心瞬間的視野又は他の適切な瞬間的視野の角度が、そのユーザーの眼が見ているディスプレイ上の位置に与えられてもよい。すなわち、光学機器10は、眼が実際に見ている場所においてはどこでも最も高い密度のピクセル・カウントを維持するためにその眼の動作を追跡する。他の実施形態において、光学機器10は両方の眼によって見るための単一のディスプレイ又はユーザーの眼の各々に対する２つのディスプレイを有する。
【００１７】
もう１つの実施形態において、光学機器10は、光路における光が光学装置12に自由に通過する第1位置から、その光路からの光が画像増倍カメラ42に方向付けられる第2位置へと選択的に移動が可能である、もう１つの移動可能なミラー40を含む。画像増倍カメラ42は、微光状況において光を増強させる画像増強管（ITT）カメラなどの如何なる適切な装置であってもよい。短波長赤外線（SWIR）カメラ又は微光電荷結合装置（CCD）カメラなどの如何なる適切な画像増倍カメラ42が使用されてもよいが、それらに限定されない。いくつかの場合において、微光電荷結合装置は、約0.00005  luxの微光条件で作動してもよい。
【００１８】
図２は、図１の画像処理ユニット24の１つの実施形態を示す図である。画像処理ユニット24は、メモリー60において保存される神経生理模倣処理システム54、生体模倣処理システム56及び認識処理システム58を実行するプロセッサ52を含む。ディスプレイ26を通してユーザーに追加の情報を接眼レンズ16上で提供するように、神経生理模倣処理システム54、生体模倣処理システム56及び認識処理システム58の様々な組み合わせが、光学機器10によって使用されてもよい。
【００１９】
神経生理模倣処理システム54は、ユーザーの様々な神経生理学的な局面を監視する1つ又はそれ以上の神経生理学的センサー62に結合されている。例えば、１つの神経生理学的センサーは、そのユーザーの脳波の活動を監視する脳電図（EEG）センサーを含んでもよい。神経生理学的センサーによって監視される神経生理学的局面の他の種類にユーザーの心拍、呼吸、発汗、姿勢、又は体温などが含まれる。神経生理模倣処理システム54は、神経生理学的センサー62から信号を受信し、視標追跡カメラ36からも信号を受信し、その受信した信号を、接眼レンズ16において見られる物体に関連するかもしれないユーザーに関する神経生理学的情報を引き出すように処理する。
【００２０】
生体模倣処理システム56は、眼の活動をディスプレイ装置26によって表示される様々な画像に関連付けるために、視標追跡カメラ36及びディスプレイ装置26に結合されてもよい。生体模倣処理システム56は、視標追跡カメラ26からの信号を受信し、眼18の方向及び／又は瞳孔拡張などの眼18の様々な特性を決定する。すなわち、認識処理システム58は、そのユーザーの特定の神経生理学的局面又は眼18の活動を関連付け、追加の情報を提供してもよい。例えば、軍用戦車など、シーン20における特定の物体がディスプレイ装置26に表示されてもよい。それが見られるとき、眼18はその軍用戦車に向けて瞬間的に方向を発達させるかもしれない。生体模倣処理システム56は、この情報を処理して、軍用戦車の位置に近いディスプレイ装置26に表示された可視的マーカーを生成する。この方式において、光学機器10は、シーン20における特定の物体に対して、いくつかの場合における、いくつかの実施形態でのユーザーの通常の認識思考過程を通して与えられるよりも速い警告機構を提供してもよい。
【００２１】
図３A、３B及び３Cは、光学機器10の様々な要素を収納するために使用されてもよいハウジング64の１つの実施形態の、正面斜視図、裏面斜視図及び分解図をそれぞれ示す。ハウジングは、光学機器10の作動のために一緒に組み立てられる、又は図３Cに示されるように分解される、前部分64a及び裏部分64bを含む。ハウジング64は、また、日中見る間のまぶしさを低減するために、接眼レンズ16の近くのハウジング64から外側に向かって延びるバイザー（visor）もまた含む。示される特定の実施形態において、ハウジング64は、ユーザーの手によって処理されるように構成され、約幅1フィート×長さ１フィート×深さ0.5フィートである。ハウジング64は、1つ又はそれ以上の神経生理学的センサー・コネクタ68、1つ又はそれ以上の機能ボタン70、いくつかのバッテリー72、及び手動のオン／待機／オフのスイッチ74を含む。神経生理学的センサー・コネクタ68は、ユーザーにおいて設定された様々な神経生理学的センサーからの信号を受信するために使用されてもよい。
【００２２】
改良、追加又は省略が、本開示の範囲から離脱することなく視覚的検出システム10に対して行われてもよい。視覚的検出システム10の構成要素は、一体化又は分離化されてもよい。例えば、光学装置12、画像処理ユニット24及びディスプレイ装置26が、図３A及び３Bに示されるように単一のハウジング64において供給されてもよく、あるいは、独立して収納されるユニットとして供給されてもよい。さらに、視覚的検出システム10の操作は、より多くの構成要素、より少ない構成要素、又は他の構成要素によって実施されてもよい。例えば、画像処理ユニット24は、画像を鮮明化するフィルター機構などの他の構成要素を含んでもよく、あるいは他の画像フィルター技術を提供し画像を生成してもよい。さらに、画像処理ユニット24の操作は、ソフトウェア、ハードウェア及び／又は他のロジックを含む如何なる適切なロジックを使用して実施されてもよい。
【００２３】
本開示はいくつかの実施形態において記載されているが、無数の変更、変化、修正、変換、及び改良が当業者に示唆されてもよく、本開示は、添付の請求項の要旨及び範囲内に含まれる変更、変化、修正、変換、及び改良を含むことを目的とする。
【図１】
0005484453.tif 000002
【図２】
0005484453.tif 000003
【図３Ａ】
0005484453.tif 000004
【図３Ｂ】
0005484453.tif 000005
【図３Ｃ】
0005484453.tif 000006