(57)【要約】【解決手段】情景の多重スペクトルイメージを組み合わせるための装置Sは第１スペクトル帯域の情景イメージを送信するための第１検出器18を含む。第２検出器が第２スペクトル帯域の情景を感知する。第２検出器22は情景を表すイメージ出力を有する。透明ディスプレイ26は第１検出器18の出力視経路30上に設置され、第２スペクトル帯域のイメージを表示する。第２スペクトル帯域の情景のイメージ12が第１スペクトル帯域のイメージ出力10と結合するように、透明ディスプレイのイメージが位置合わせされる。結合された多重スペクトルイメージ54はユーザー用の出力32へ運ばれる。
2005529530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情景の多重スペクトルイメージを組み合わせるための装置であって、
第１スペクトル帯域の光学的情景イメージを送信するためのチャネルと、
第２スペクトル帯域で情景を感知するための第２検出器であって、情景を表すイメージ出力を有するところの第２検出器と、
第２検出器のイメージ出力を受信し、かつ第２スペクトル帯域からのイメージを表示するための透明ディスプレイであって、第１スペクトル帯域の送信された情景の光学的出力経路上に配置されているところの透明ディスプレイと、
から成る装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、透明ディスプレイは発光するところの装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、透明ディスプレイは透明な有機発光ダイオードである、ところの装置。
【請求項４】
情景の多重スペクトルイメージを組み合わせるための方法であって、
第１チャネルを通じて第１スペクトル帯域の光学的情景イメージを送信する工程と、
第２スペクトル帯域に応答する第２検出器によって情景を感知する工程であって、第２検出器は情景を表すイメージ出力を有するところの工程と、
第２検出器のイメージ出力を受信するように適応された透明ディスプレイによって表示されたイメージを第１スペクトル帯域の情景イメージと組み合わせる工程であって、透明ディスプレイは第１スペクトル帯域の送信された情景の光学的出力経路上に配置されているところの工程と、
から成る方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、透明ディスプレイは発光するところの方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法であって、透明ディスプレイは透明有機発光ダイオードである、ところの方法。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、第１チャネルはイメージ増強管を含む、ところの装置。
【請求項８】
請求項４に記載の方法であって、第１チャネルはイメージ増強管を含む、ところの装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は統合ディスプレイイメージ増強管組立体と題する２００２年６月６日出願の米国仮特許出願第60/319,299号の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は暗視装置の分野に関し、特にイメージ増強管及び赤外線カメラ装置からのイメージを組み合わせるための装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
標準的な暗視は赤外線情報の付加により強化される。典型的な暗視装置（イメージ増強管）は放射の可視波長を見ることができるのみであるが、融合された装置はイメージに赤外線（熱）情報を与えることによって付加的な状況意識を与える。これが重要である典型的なシナリオは、人物がカモフラージュされておりイメージ増強によって見ることができない状況である。しかし、同じイメージに対し赤外線情報を付加することにより、カモフラージュされた人物の熱的特徴を見ることができる。典型的な赤外線暗視装置は、見ている全環境の良好な画像を与えるのに十分な解像度及び感度を有していない。イメージ増強管(II)及び赤外線(IR)の重複的使用は、赤外線特徴、煙貫通等の利益とともにII解像度及び環境認識の利益をもたらす。
【０００４】
概して、２つの融合方法、すなわちデジタル融合及びアナログ融合が存在する。
【０００５】
イメージを結合するための従来の設計はダイクロイックビームスプリッタを使用していた。イメージ増強管のイメージはビームスプリッタを直接通過するが、ディスプレイによって投影された赤外線イメージはビームスプリッタから反射しイメージ増強管のイメージと組み合わされる。赤外線イメージを可視波長で表示されたイメージと組み合わせるためのひとつの既知の方法は、Lillquistによる米国特許第4,751,571号に記載されている。
【特許文献１】米国特許第4,751,571号この特許に開示された装置は２つの独立のイメージ経路を有する。第１経路はイメージ増強管へ可視光を送り、第２経路は熱IRをIR検出器へ送る。増強されたイメージ及びIRイメージの両方は電子ビデオ信号に変換される。その後、２つの電子信号はビデオミキサーで混合され、カラーモニターに表示される。Lillquist特許に説明された技術は、ユーザーに表示される前に両方の信号が電子的に変換されかつ電子的に組み合わされることを要求する点で不利である。そのような電子変換はイメージ増強暗視装置の非常に高い解像度を失うことになる。また、Lillquistのアプローチは多くの既存の暗視装置と互換しない専用装置を必要とする。
【０００６】
他のイメージ融合装置がHansenによる米国特許第5,035,472号に説明されている。
【特許文献２】米国特許第5,035,472号この特許は２つの別個の経路に沿ってイメージを運ぶ装置を開示する。第１の経路はIRイメージを形成するIR検出器へイメージを方向付ける。その後、IRイメージはイメージを表示するCRTへ送られる。第２経路は、増強されたイメージを生成しかつイメージの視覚的表示を形成するイメージ増強管へ情景のイメージを方向付ける。表示されたIR及び増強されたイメージはユーザーへ表示するために光学的に組み合わされる。このアプローチは多くの既存の暗視装置と互換性がない専用装置を必要とする欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
他の技術は、イメージをデジタルデータへ変換しその後マイクロ電子プロセッサを使ってデータをアルゴリズム的に組み合わせる複数のセンサーを使用して情景を検出することを要求する。このアプローチの欠点は、時間が掛かり、実質的な処理電力を必要とし、暗視装置の高解像度を電子的に取り込むことができない点である。
【０００８】
典型的に従来の設計はダイクロイックビームスプリッタを使用する。イメージ増強管イメージはビームスプリッタを直接通過するが、ディスプレイによって投影された赤外線イメージはビームスプリッタで反射しイメージ増強管イメージに融合する。そのような従来の設計のビームスプリッタを使用すると、ビームスプリッタ組立体を保持するための付加的な部品が必要なばかりか、重さ、サイズ、前方突出が付加される。
【０００９】
上記文献は多くの有意義な利点及び技術的改良を導入しかつ開示するが、本発明により達成される特定の目的を完全に実行していない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に従い、情景の多重スペクトルイメージを組み合わせる装置は、第１スペクトル帯域の情景イメージを送信するための第１チャネルまたは検出器を含む。別の第２検出器は第２スペクトル帯域の情景を感知する。第２検出器は情景を表すイメージ出力を有する。透明ディスプレイは第１検出器の出力視経路上に設置されかつ第２スペクトル帯域のイメージを表示する。第２スペクトル帯域の情景のイメージが第１スペクトル帯域の出力されたイメージと組み合わされるように、透明ディスプレイのイメージは位置合わせされる。組み合わされた多重スペクトルイメージはユーザー用の出力へ運ばれる。
【００１１】
本発明の目的は、暗視ゴーグル組立体の重さ、サイズ、形状因子、前方突出を最小化すると同時に、光学オーバーレイ法を使ってイメージ増強管及びIRカメライメージを融合するための手段を与えることである。
【００１２】
本発明の目的、利点及び特徴は発明の好適実施例が示された図面を参照した以下の詳細な説明から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の上記特徴、利点及び目的が達成される方法が詳細に理解されるように、本発明の要約された特定の説明が図面に示された実施例を参照して為される。すべての図面において、同一番号は同じ要素を表す。
【００１４】
概して、本発明はここに参考文献として組み込む「強化された暗視ゴーグル組立体」と題する２００２年６月５日出願の米国仮特許出願第60/319,296号の主題に関連する。
【００１５】
本発明は、イメージ増強管14及び赤外線カメラ16から生じる２つのイメージ10、12の融合を与える暗視システムまたは装置Sを説明する。
【００１６】
情景の多重スペクトルイメージを組み合わせるためのシステムSは第１スペクトル帯域の情景イメージ20を送信するための第１チャネルまたは検出器18を含む。別の第２検出器22は第２スペクトル帯域の情景24を感知する。第２検出器22は情景24を表す電子信号イメージ出力26を有する。透明ディスプレイ28が第１検出器18の出力視経路30上に設置され、第２スペクトル帯域のイメージ12を表示する。第２スペクトル帯域の情景のイメージ12が第１スペクトル帯域のイメージ出力10と組み合わされるように透明ディスプレイ28のイメージが位置合わせされる。組み合わされた多重スペクトルイメージはユーザーU用の出力32へ運ばれる。
【００１７】
イメージ増強管14は周知のフォトカソード、マイクロチャネルプレート及び蛍光スクリーン技術を使った画像装置を与える。可視光及び近赤外線は光学エレメント34によって集められかつフォトカソード36に集束され、そこで光子が電子に変換される。電子はマイクロチャネルプレート38を通過して加速し、新しい電子を作り出す。生成された倍増電子は蛍光スクリーン40に到達し、そこで発光が生じる。作り出されたイメージは光ファイバー束42を通過し、光学イメージ焦点面を作成する。
【００１８】
周知の赤外線カメラ16は赤外線イメージを可視イメージに変換するために使用される。本発明はあらゆるタイプの赤外線カメラを使用することが可能であるため、赤外線イメージを可視イメージに変換する説明は省略する。しかし、赤外線カメラの出力26がディスプレイでの表示用にフォーマットされた形式で与えられる点は重要である。
【００１９】
好適には、本発明のディスプレイ28はイメージ増強管のイメージ面44に配置される。当該ディスプレイは、第１検出器18またはイメージ増強管14から放出された光が通過することができるように、透明かつ発光するディスプレイでなければならない。ディスプレイ28は第２検出器16またはIRカメラからの出力26のイメージ12を与える。
【００２０】
付加的に、イメージ増強管14用の入力放射エネルギーを集めるための入力経路46は、赤外線カメラ用の入力経路48と別々であるが本質的に平行である。
【００２１】
光学レンズ（接眼レンズ）50は透明ディスプレイ28の焦点面／ディスプレイイメージ面52のイメージを集束する能力を与え、融合されたイメージ54はユーザーの眼55へ与えられる。
【００２２】
本発明の最終組立体は融合した多重スペクトルの光学オーバーレイイメージ32を生成する。
【００２３】
好適には、デジタルIRカメラデータ26を表示するのに透明の有機発光ダイオード(OLED)が使用される。OLED素子は軍事用温度範囲の下でも最小電力を要求する頑丈な集積設計を与える。ディスプレイの他の周知のタイプは、周囲温度が低下するに従い性能が低下するかまたは性能要求を満たすべく許容レベルで温度を維持するための加熱エレメントを必要とする外部照明を要求する。暗視ゴーグル(NVG)S内でOLEDを使用することは電力を最小化するために理想的であり、全NVG動作温度範囲にわたってバッテリー寿命を延ばすために最も重要である。
【００２４】
透明OLEDのフォーマット及びサイズは、イメージ増強管14のような第１検出器18からの情景がディスプレイ28を通じて投影される際、イメージ増強管の出力がディスプレイのフォーマットを外接するように設計される。これにより融合したイメージはユーザーの視界の中央部分に存在することができる。イメージ増強管の出力がディスプレイに内接するところの変形例が考えられる。
【００２５】
ディスプレイ28がイメージ増強管の出力に直接重ねて融合するのに必要なものより大きいかまたは小さいフォーマットを有する場合に、接眼レンズ用の他のデザインが使用される。この場合、テーパーを有する光ファイバー束若しくは引伸機、フィールド平坦機若しくは拡大鏡、またはディスプレイのフォーマットが要求されるイメージ増強管出力内に収まるようにディスプレイのフォーマットを拡大または縮小する他の光学素子が使用される。投影されたディスプレイイメージはイメージ増強管14出力に内接するかまたは外接する。
【００２６】
さらに、本発明は付加的にイメージ増強管及びIRディスプレイ輝度を操作するための押しボタンコントロール56及び関連するマイクロ電子機能58を使用する。マイクロコントローラ58はユーザーに対し特徴物の広いスペクトルを与えるべくNVG内にパッケージ化される。最初に、マイクロコントローラ58はイメージ増強管14及びディスプレイ28の両方の輝度を制御する。２つの個々のイメージの輝度を変化させる際、ユーザーUは最適に見るために融合されたイメージ内で最高の混合を決定することができる。マイクロコントローラのプラグラム可能な特徴により、ユーザーUは使用したいミキシング法を決定することができる。
【００２７】
その他として、ディスプレイ28はイメージ増強管のイメージと同じ面である光ファイバー出力上に、直接製造されるかまたは透明ガラスまたはプラスチック基板上に組み立てることで製造されてもよい。ディスプレイ28は透明ポリマー及び動作用ラインドライバを使用する受動ディスプレイである。ラインドライバのサイズ、形状及び間隔は、ディスプレイの伝送がイメージ増強管からのイメージが十分に通過できることを保証するように考慮される。
【００２８】
イメージ融合ミキシングにはいくつかのタイプが使用される。そのひとつの方法はディスプレイ輝度及びイメージ増強管輝度がダブルランプ形式で制御されるものである。最初、両方のコンポーネントの輝度は全体の５０％に設定される。ユーザーがボタンを押すと、ディスプレイの輝度は１００％に上昇し、IIの輝度は０％（オフ）に傾斜下降する。ユーザーが他のボタンを押せば、ディスプレイの輝度は再び傾斜下降し、IIの輝度は傾斜上昇する。傾斜は５０／５０に戻り、かつディスプレイの輝度が０％（オフ）でIIの輝度が１００％になるまで続く。
【００２９】
マイクロコントローラ58はバッテリー60からの電圧をモニターし、バッテリーが低いときにユーザーに警告光を発する。IRカメラは最大電力をバッテリーに負荷するため、マイクロコントローラ58はユーザーに対し光インジケータが点灯した後数秒の操作時間を与える。その後、IRカメラは消され、イメージ増強管はあと２時間の間ユーザーがイメージ増強管の操作だけを続けることができるようにされる。この特徴により、ユーザーは新しいバッテリーリソースを探すかまたは交換するための猶予が与えられる。
【００３０】
情景の多重スペクトルイメージを組み合わせる方法は、第１チャネル18を通じて第１スペクトル帯域の情景イメージを送信する工程から成る。本質的に同時に情景は第２スペクトル帯域に応答する第２検出器チャネル22によって感知される。第２検出器22は情景を表すイメージ出力を有する。第１スペクトル帯域の情景イメージは、第２検出器22のイメージ出力を受信しかつ表示するために適応された透明ディスプレイ28によって表示されたイメージと組み合わされる。透明ディスプレイ28は第１スペクトル帯域の送信された情景の出力経路30上に配置される。
【００３１】
図２を参照して、本発明のNVG Sのひとつの実施例が示されており、それは後方ハウジングセグメント64と嵌合する第１または前方部分62を含むハウジング組立体内部に設置される。観測されるべき情景Pは第１チャネル18及び第２チャネル22の一般的光学アライメントで表される。
【００３２】
発明の上記開示及び説明は例示に過ぎず、発明の思想から離れることなくサイズ、形状及び材料のさまざまな変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明に係る装置のブロック図である。
【図２】図２は、ゴーグルデザインのひとつの実施例の分解図である。
【図１】
2005529530.tif 000003
【図２】
2005529530.tif 000004
【国際調査報告】
2005529530.tif 000005