(57)【要約】ナイトビジョン画像システムと併用して航空機着陸灯またはサーチライトとして使用するためのＬＡＳＥＲ赤外ダイオード式の高輝度ライト（１００）。高輝度ライト（１００）は、温度安定のためにヒートシンク（１１２）内に設置される赤外ＬＡＳＥＲダイオード（１１０）を使用する。ＬＡＳＥＲダイオード（１１０）から放出される赤外光は、光学位置決めプレート（１０６）に、光学伝送手段（１０８）によって伝送される。光学位置決めプレート（１０６）は、個々のＬＡＳＥＲダイオード（１１０）の放出を、単一の赤外光ビームに合成し、この光ビームは、非球面レンズ（１０２）によって平行化される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１０４）と、
前記ハウジング（１０４）内に配設された複数のＬＡＳＥＲ赤外発光ダイオード（１１０）と、
前記ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）からの熱を受けるためのヒートシンク（１１２）を備える手段と、
前記ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）によって放射される赤外光を集光かつ伝送する手段（１０８）と、
前記光学伝送手段から赤外光を受け、それを単一の赤外光ビームに合成し、光放出面（１１６）から光ビームを放射する手段（１０６）と、
非球面レンズ（１０２）であって、その焦点面（１１８）が前記合成手段（１０６）の光放出面に配置されるように置かれた非球面レンズ（１０２）とを備え、前記非球面レンズ（１０２）が、合成手段（１０６）によって放出される赤外光ビームを受けて、前記赤外光ビームを平行化するように適合されている、高輝度赤外ライト。
【請求項２】
前記ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）に印加される電力を制御する手段（２００）をさらに含む、請求項１に記載の高輝度赤外ライト。
【請求項３】
前記制御手段（２００）が、前記ハウジング（１０４）内に位置するか、または前記ハウジング（１０４）から遠隔配置されている、請求項２に記載の高輝度赤外ライト。
【請求項４】
設置を容易にするために、前記ハウジング（１０４）に装着ポイント（１１４）をさらに備える、請求項１に記載の高輝度赤外ライト。
【請求項５】
赤外光を受けて合成するための前記手段（１０６）と、赤外光を受けて、合成する手段（１０６）によって放出される赤外光をさらに集光し、かつ誘導する前記非球面レンズ（１０２）との間に配置された、円錐リフレクタ（１２０）をさらに含む、請求項１に記載の高輝度赤外ライト。
【請求項６】
設置を容易にする装着ポイント（１１４）を含むハウジング（１０４）と、
前記ハウジング（１０４）内に配設される複数のＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）と、
前記ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）からの熱を受けるためのヒートシンク（１１２）を備える手段と、
前記ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）に連結されて、前記ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）によって放射される赤外光を集光、かつ伝送するように適合された、少なくとも２つの光学伝送手段（１０８）と、
前記光学伝送を受けて、単一の光ビームに合成すると共に、光放出面（１１６）から光ビームを放射するように適合された光学位置決めプレート（１０６）と、
非球面レンズ（１０２）であって、前記非球面レンズ（１０２）の焦点面（１１８）が前記光学位置決めプレート（１０６）の光放出面（１１６）に配置されるように置かれており、光学位置決めプレート（１０６）によって放出される赤外光ビームを受けて、前記赤外光ビームを平行化するように適合されている前記非球面レンズ（１０２）と、
前記ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）に印加される電力を制御する手段（２００）であって、前記ハウジング（１０４）内に位置するか、または前記ハウジング（１０４）から遠隔配置されている前記手段（２００）とを備える、高輝度赤外ライト。
【請求項７】
少なくとも２つのＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）を提供するステップと、
前記ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）からの熱を除去するステップと、
前記ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）から放出される赤外光を、光学伝送手段（１０８）を介して伝送するステップと、
前記光学伝送手段（１０８）の出力を、単一の赤外光ビームに合成するステップと、
光放出面（１１６）から前記光ビームを放射するステップと、
非球面レンズ（１０２）の焦点面（１１８）が前記光放出面（１１６）に位置するように前記非球面レンズ（１０２）を位置決めするステップと、
前記非球面レンズ（１０２）を介して光ビームを伝送するステップとを含む、高輝度赤外光を提供する方法。
【請求項８】
前記光放出面（１１６）によって放出される赤外光を集光し、赤外光を前記非球面レンズ（１０２）の方向に誘導するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）が、ハウジング（１０４）内に適合されている、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ハウジング（１０４）が、設置を容易にするために装着ポイント（１１４）を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
光学位置決めプレート（１０６）を用いて、前記光学伝送手段（１０８）の出力を合成する、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）から熱を除去するのに、ヒートシンク（１１２）を使用する、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも２つのＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）を提供するステップと、
前記ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）に印加される電力を制限するステップと、
前記ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）からの熱を除去するステップと、
前記ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）からの放出される赤外光を、光学伝送手段（１０８）に伝送するステップと、
前記光学伝送手段（１０８）の出力を、単一の赤外光ビームに合成するステップと、
光放出面（１１６）から前記光ビームを放射するステップと、
非球面レンズ（１０２）の焦点面（１１８）が前記光放出面（１１６）に位置するように前記非球面レンズ（１０２）を位置決めするステップと、
前記非球面レンズ（１０２）を介して光ビームを伝送するステップとを含む、高輝度赤外光を提供する方法。
【請求項１４】
制御回路（２００）を用いて、前記ＬＡＳＥＲ赤外ダイオード（１１０）に印加される電力を制限する、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外画像装置と共に使用するために設計される赤外ライトに関する。具体的には、本発明は航空機またはその他の車両上で使用するための高輝度ライトに関し、赤外（ＩＲ）ＬＡＳＥＲダイオードを使用する。
【０００２】
本発明は、２０００年１２月２０日出願の「赤外レーザダイオード式高輝度ライト（ＩＲ  ＬＡＳＥＲ  ＤＩＯＤＥ  ＢＡＳＥＤ  ＨＩＧＨ  ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ  ＬＩＧＨＴ）」という名称の米国仮出願整理番号６０／２５７，２０３号の利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００３】
軍事および警察関係者は、秘密任務を支援するためにナイトビジョン画像システム（ＮＶＩＳ）を定常的に使用する。ＮＶＩＳシステムは、赤外光増幅技術を使用して、ユーザが、地形、物体、人、および標的を完全暗黒に近い状態において見ることを可能にする。ＮＶＩＳ装置は、赤外ライティングによって増強されることが多い。ＩＲライトは、明るい赤外光ビームを投光し、この赤外光がＮＶＩＳシステムの視野を拡張するが、裸眼では検知することはできず、ナイトビジョン任務の秘密性を維持する。
【０００４】
航空機は一般に、暗闇または悪天候状態において視程（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）が低下したときに、滑走、離陸、および着陸の間に照明を提供するために着陸灯を使用する。同様に、ヘリコプターは所望の方向に光ビームを向けて対象領域または標的を照明するのにサーチライトを使用する。高輝度ＩＲライトは、以前にはこの目的でＮＶＩＳと併用して航空機に装備されていたが、これらにはいくつかの欠点があった。従来型高輝度ＩＲライトは一般に、赤外線を通すが可視光を阻止する「黒色ガラス」フィルタと連結したシールドビームまたはハロゲン白熱灯を使用する。このような高輝度ＩＲライトは、白熱灯が効力が低いことと、赤外光フィルタによってランプハウジング内に閉じ込められる可視光エネルギーとによって大量の熱を生成する。この状態は、ランプおよびフィルタの効率の低さを克服して着陸灯およびサーチライトに必要な高い赤外光出力を達成するために、より高いワット数のランプを使用する必要があることによってさらに悪化する。
【０００５】
従来型の赤外高輝度ライトが生成する高温は、多くの悪影響をもたらす恐れがある。例えば、白熱灯の動作寿命が大幅に低下する。事実、いくつかの従来型白熱灯フィルタ式ＩＲ高輝度ライティングシステムの実験室評価によるランプ寿命は、５０時間と短く、過酷な航空機環境においてはさらに寿命は短くなる。これによって、秘密任務中の重要なときにランプ故障の起こる危険性が増大する。高温度によっても、熱応力によるフィルタの割れや、フィルタシール材料の急速な風化などの、その他の早期故障が引き起こされる可能性がある。フィルタまたはシールのいずれかが故障すると、高輝度可視光が漏洩して、秘密性を阻害する。
【０００６】
白熱灯フィルタ式ＩＲ高輝度ライティングシステムの制約は、高い動作温度によって光の熱特性が増大することである。光の熱特性が高すぎると、その光は熱画像システムおよび敵方が使用する設備に可視となる可能性がある。さらに、黒色ガラスＮＶＩＳフィルタは、光のすべての可視周波数を遮るわけではないことに留意すべきである。その結果、従来型強力ＩＲライトは、眼に見える赤熱光を示すことがあり、これも秘密性を阻害する。
【０００７】
先に述べたように、白熱灯の低い効果と、ＩＲフィルタの低効率性とが重なる結果、これらの欠点を克服するためには高いワット数のランプの使用が必須となった。その結果、通常、２００ワット白熱灯が航空機着陸灯およびサーチライトに使用されており、航空機の電気システムの重荷となっている。従来型の着陸灯およびサーチライトが非常に故障しやすいために、航空機に複数のライティングシステムを搭載するのが普通であり、航空機の電気システムにさらなる負荷を与えている。
【０００８】
これらの障害のいくつかを克服するために代替ライティングシステムが考案されている。例えば、Ｍｙｅｒｓの米国特許第Ｒｅ．３３，５７２号は、ナイトビジョンシステムと共に使用するための赤外光ビームプロジェクタを開示している。しかしながら、航空機着陸灯およびサーチライトに使用されるような赤外光輝度ライトは、Ｍｅｙｅｒｓらの教示によって達成されるよりもはるかに高いレベルの光を必要とする。レーザダイオードは、以前にＳｃｉｆｒｅｓの米国特許第５，７１３，６５４号などの車両用途に使用されているが、これは車両インスツルメントライト、マーカライト、およびブレーキライト用の集中型ライティングシステムを開示している。しかしながら、着陸灯およびサーチライトに求められる高輝度光要件によって、Ｓｃｉｆｒｅｓの教示は使用することができない。共有かつ係属中の特許出願、米国特許出願第０９／２１７，２２１号、「ＩＲ  Ｄｉｏｄｅ  Ｂａｓｅｄ  Ｈｉｇｈ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｌｉｇｈｔ」は高輝度赤外光を生成する代替手段を提供する。しかし、出願番号第０９／２１７，２２１号は、本発明と著しく異なっている。本発明は、赤外発光ダイオードではなく、ＬＡＳＥＲ赤外ダイオードを使用し、その結果、非コヒーレント赤外光と対照的に、コヒーレント赤外光となり、複数の赤外光源からの赤外光放出を合成する手段を含む。
【０００９】
高輝度赤外光のビームを生成し、長寿命で、高温を生成せず、低い熱特性を有し、かつ従来型ＩＲ高輝度ライティングシステムと比較して低い電力要件で作動する、ライトが必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、非効率で高電力消費の白熱灯や、「黒色ガラスフィルタ」に頼ることなく、高輝度赤外光ビームを提供するライトを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
具体的には、本発明は複数のＬＡＳＥＲ赤外発光ダイオードを含む。「ＬＡＳＥＲ」は、「電磁波の誘導放出による光増幅（ｌｉｇｈｔ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｂｙ  ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ）」の略語である。レーザーは、コヒーレント光の狭い、高輝度ビームの生成、増幅、および伝送に使用される。レーザーによって生成されるコヒーレント光は、すべて同一の波長かつ同位相の波からなるのに対して、通常の光は多くの異なる波長および位相関係を含むことにおいて、通常の光と異なる。
【００１２】
ＬＡＳＥＲ赤外発光ダイオード（ＬＩＤ）の配列を使用すると、ＩＲライトの輝度はより大きくなるであろう。配列はまた、１つのＬＩＤが故障したとしても残りのＬＩＤが作動し続けることにより、秘密任務中の重要時に高輝度ＩＲライトが全体故障を起こすリスクを低減することにおいて、冗長性の本質的な便益を備えている。
【００１３】
ＬＩＤは、温度安定化のために、ヒートシンクに装着される。ヒートシンクは、ＬＩＤの作動温度を製造者仕様内に維持することによって、ＬＩＤの寿命を延ばす役割をする。ＬＩＤの放出する赤外光は、機械加工または成型されたライトパイプ（ｌｉｇｈｔ  ｐｉｐｅ）、または好ましくは光ファイバなどの光学伝送手段に連結される。光学位置決めプレートは、光学伝送手段から赤外放射を受けて、個々のＬＩＤの放射を単一ビームに集中させて、赤外光の「点」源を提供する。非球面レンズは、その焦点面が光学位置決めプレートの光放出面に配置されるように置かれている。非球面レンズは、光学位置決めプレートによって放出された光ビームを受けて、放射を平行化して、６を超える放射強度とする。研磨アルミニウムリフレクタなどの円錐型リフレクタを、光学位置決めプレートと非球面レンズの間に任意選択で配置し、光学位置決めプレートによって放出される赤外光をさらに誘導することによって、集光効率が増大する。
【００１４】
電力は制御回路に接続され、この制御回路が、ＬＩＤに整合するレベルに電圧および電流を調整する。制御回路は、ハウジング内部に装着するか、あるいは遠隔配置することができる。制御回路は、ＬＩＤの過励振を防ぎながら、ＬＩＤを起動するための十分な電力を提供する。
【００１５】
高輝度ＩＲライトには、ライトの内部構成要素を収納するためのハウジングを含めてもよい。ハウジングは、赤外高輝度ライトの設置および装着を容易にするために装着ポイントを備えてもよい。
【００１６】
本発明は、ハウジングと、前記ハウジング内に配設された複数のＬＡＳＥＲ赤外発光ダイオードと、前記ＬＡＳＥＲ赤外発光ダイオードからの熱を受けるヒートシンクを備える手段と、前記ＬＡＳＥＲ赤外発光ダイオードによって放射される赤外光を集光かつ伝送する手段と、前記光学伝送手段から赤外光を受け、それを単一の赤外光ビームに合成して、光放出面から光ビームを放射する手段と、焦点面が前記結合手段の光放出面に配置されるように配置された非球面レンズとを備え、前記非球面レンズが、合成手段によって放出される赤外光ビームを受けて、前記赤外光ビームを平行化するように適合されている、高輝度赤外ライトを含む。
【００１７】
これら、およびその他の特徴は、以下の記述、請求の範囲、および添付の図面を参照すればよりよく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
高輝度赤外ライト１００の全体配設を、図１に示してある。複数のＬＡＳＥＲ赤外発光ダイオード（ＬＩＤ）１１０が、ヒートシンク１１２に装着されており、これによってＬＩＤ１１０の安定化した作動温度が維持される。ＬＩＤ１１０が放出する赤外光は、ライトパイプまたは好ましくは光ファイバ１０８などの一式の光学伝送手段に結合されている。光ファイバ１０８が受ける光は、光学位置決めプレート１０６に伝送されて、光学位置決めプレート内に合成されて、単一の赤外光ビームを形成する。非球面レンズ１０２は、その焦点面１１８が、光学位置決めプレート１０６の光放出面１１６に配置されるように置かれている。非球面レンズ１０２は、光学位置決めプレート１０６が放出する単一の光ビームを受けて、ビームを平行化して、ＮＶＩＳに、６を超える放射強度を提供する。研磨アルミニウムリフレクタなどの円錐リフレクタ１２０を、任意選択で光学位置決めプレート１０６と非球面レンズ１０２の間に配置して、光学位置決めプレート１０６によって放射される赤外光をさらに誘導する。
【００１９】
高輝度赤外ライト１００の構成要素は、自然界からの保護のためにハウジング１０４に組み入れてもよい。ハウジング１０４は、任意選択で、高輝度ＩＲライト１００を着陸灯またはサーチライトアセンブリに組み立てることを容易にするために、装着ポイント１１４を備えてもよい。
【００２０】
高輝度ＩＲライト１００用の電気回路の概略図が、図２に示されている。高輝度ＩＲライト１００用の電力は、電力入力ライン２０２、２０４によって供給される。電力は、スイッチ２０６で制御される。スイッチ２０６が閉じている場合には、電圧が高電圧フィルタ２０８に供給されて、このフィルタが電源と制御回路２００の間の電気ノイズを遮断する。電圧調整器などの電源２１０は、電源からの電力を、制御回路２００内の構成要素に好適なレベルに調整する。ドライバ制御２１２は、電源２１０からの調整された電力を受けると、ドライバ２１４を起動する。電流リミッタなどのドライバ２１４は、制御された量の電流を、赤外光源１１０に供給し、これによって赤外光源１１０が赤外光を放出する。
【００２１】
作動においては、高輝度ＩＲライト１００は、着陸灯またはサーチライトとしての使用のために航空機に装着される。制御スイッチ２０６は、一般にコクピットに装着されて、最初は「開」位置にあり、これによって電力は赤外光源１１０から除去される。オペレータが、制御スイッチ２０６を「閉」位置に設定すると、ドライバ２１４が起動されて、赤外光源１１０が赤外光を放出して、秘密任務中の離陸、着陸、探索、標的化、および操作を容易にする。
【００２２】
本発明を、特定の用途の特定の実施形態について示し、記述したが、本発明は航空用途に限定されるものではない。実際、本発明はハンドヘルド器具および固定器具と共に、自動車、海洋および鉄道を含む、すべての形式の車両交通に即刻、応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】高輝度ＩＲライトの全体配設を示す図である。
【図２】高輝度ＩＲライトの電気概略図である。
【図２】
2004533086.tif 000003
【国際公開パンフレット】
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2004533086.tif 000015
2004533086.tif 000016
2004533086.tif 000017
【国際調査報告】
2004533086.tif 000018
2004533086.tif 000019