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多个目标光学指定

阅读:135发布:2020-05-12

专利汇可以提供多个目标光学指定专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且用于同时选择性地照射和 指定 空中或地面上的多个目标的设备和方法。该设备包括 光源 、 开关 阵列和球透镜。通过开关阵列,路由来自光源的光,开关阵列能同时可寻址地输出多个光束。来自开关阵列的光束照射低F数的球透镜的背面。球透镜由开关阵列的输出源点的任何独立地(并且同时地)创建高 准直 的输出光束。这些输出光束能被用于同时指定多个目标。当目标照射设备包括光学检测器阵列时,能够由球透镜折射从目标散射的光以撞击在检测器阵列上。表示接收的光束、来自检测器阵列的 信号 能被用于目标成像。,下面是多个目标光学指定专利的具体信息内容。

1.一种设备,所述设备用于同时光学指定多个目标,所述设备包括:
a.光源
b.开关阵列,所述阵列被配置为至少输出第一可寻址光束和第二可寻址光束,由从所述光源接收的光生成所述光束;以及
c.球透镜,所述球透镜被配置为当照射所述第一光束时,接收所述第一光束并且向第一方向输出所述第一光束,以及当照射所述第二输入光束时,接收所述第二光束,并且向第二方向输出所述第二光束,
其中,所述第一方向和所述第二方向不同。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述球透镜为球面透镜。
3.根据权利要求1所述的设备,其中,所述光源为激光器阵列。
4.根据权利要求3所述的设备,其中,所述激光器阵列包括垂直腔室表面发射激光器。
5.根据权利要求1所述的设备,其中,所述光源是发光二极管阵列。
6.根据权利要求1所述的设备,其中,所述光源被调制。
7.根据权利要求1所述的设备,其中,所述开关阵列是以下中的一个:微光学、微光机电系统微机电系统、压电、光电或液晶阵列。
8.根据权利要求1所述的设备,进一步包括:
d.检测器阵列,所述检测器阵列被采用以生成表示由所述球透镜接收并且折射以撞击在所述检测器阵列上的光束的信号
9.根据权利要求1所述的设备,其中,光纤被用于将光从所述光源传输到所述球透镜并且所述光纤形成所述开关阵列。
10.一种方法,所述方法用于同时光学地指定多个目标,所述方法包括:
a.提供包括以下的指定设备:
i.光源,
ii.开关阵列,所述阵列被配置为至少输出第一可寻址光束和第二可寻址光束,所述光束由从所述光源接收的光生成;以及
iii.球透镜,所述球透镜被配置为当照射第一光束时,接收所述第一光束并且向第一方向输出所述第一光束,以及当照射第二输入光束时,接收第二光束并且将向第二方向输出所述第二光束。
b.同时利用所述第一光束指定第一目标以及利用第二光束指定第二目标。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,所述球透镜为球面透镜。
12.根据权利要求10所述的方法,其中,所述光源为激光器阵列。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述激光器阵列包括垂直腔室表面发射激光器。
14.根据权利要求10所述的方法,其中,所述光源为发光二极管的阵列。
15.一种方法,所述方法用于在表面上生成对象的图像的:
a.提供包括以下的照射设备:
i.光源,
ii.开关阵列,所述阵列被配置为至少输出第一可寻址光束和第二可寻址光束,所述光束由从所述光源接收的光生成;以及
iii.球透镜,所述球透镜被配置为当照射第一光束时,接收所述第一光束并且向第一方向输出所述第一光束,以及当照射第二输入光束时,接收第二光束并且向第二方向输出所述第二光束。
b.使用所述照射设备,照射表面的区域;
c.通过由所述照射表面散射的光捕捉像素阵列;以及
d.通过对像素阵列运算,生成对象的图像。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,对所述像素阵列运算包括对所述像素阵列执行卷积。

说明书全文

多个目标光学指定

[0001] 本发明要求于2014年12月8日提交的U.S.专利申请No.14/562,957的优先权,其在此作为参考整体并入本文。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种目标指定设备,更具体地说,涉及一种能够同时指定多个目标的光学目标指定器。

背景技术

[0003] 战场上光学指定目标的传统方法是基于通过万向或者以其它方式定向的光学系统,投射一束光束。瞄准束指向独立的目标,一次一个。在现代战场上,因为一次仅能够照射和指定单个目标,所以这种系统可能是大的、笨重的、大功耗的、易于机械故障和效率低的。

发明内容

[0004] 在各种实施例中,提供一种用于同时选择性地照射和指定多个目标的设备。该设备包括光源开关阵列和球透镜。通过开关阵列输送来自光源的光,该开关阵列能够同时可寻址地输出多个光束。来自开关阵列的光束照射球透镜的背面。球透镜由被独立(和同时)照射的开关阵列的输出处的源点的任何产生高准直的输出光束。因此,该设备能被用于同时选择性地照射地面上或空中的多个点。
[0005] 在本发明的一些实施例中,该设备还包括检测器阵列。球透镜接收从目标散射的光束并且折射接收的光束,使得光束撞击在检测器阵列上。例如,由检测器阵列生成的信号能够被用于成像。
[0006] 在优选实施例中,光源是垂直腔室表面发射激光器阵列(“VCSEL”)阵列或发光二极管“LED”阵列。在具体的实施例中,可以调制由球透镜发出的光束以便于目标识别。
[0007] 在本发明的其它实施例中,提供一种用于成像表面上的对象的方法。该方法包括提供包括光源、开关阵列、检测器阵列和球透镜的照明设备。开关阵列被配置为至少输出第一可寻址光束和第二可寻址光束,其中,通过由从光源接收的光生成光束。当照射第一光束时,球透镜接收第一光束并且向第一方向输出第一光束,以及当照射第二输入光束时,接收第二光束并且向第二方向输出第二光束。该方法进一步包括:使用照明设备照射表面的区域;使用球透镜和检测器阵列,由照射表面散射的光捕捉像素的阵列;并且通过对像素阵列运算生成对象的图像。附图说明
[0008] 通过结合附图,参考以下详细描述,将会更容易理解实施例的上述特征,在附图中:
[0009] 图1根据本发明的实施例示意性地示出在战场上同时和独立地照射的多个坦克的目标指定设备;
[0010] 图2示出图1的实施例中的目标指定设备的示意图;
[0011] 图3示出包括与检测器阵列组合的光源/开关阵列的装置,该装置使用在图2的目标指定设备的初始实施例中;
[0012] 图4示出图3的相对于图2的目标指定设备的初始实施例中的球透镜定位的装置;
[0013] 图5示出包括与检测器阵列组合的光源/开关阵列的另一个装置,该装置使用在图2的目标指定设备的另外实施例中;
[0014] 图6示出图5的相对于图2的目标指定设备的另外实施例中的球透镜定位的装置;
[0015] 图7在本发明的实施例中示意性地示出照射目标并且检测从目标散射的光以使目标能够成像的目标指定设备的应用;以及
[0016] 图8是用于使用目标指定设备成像的方法的流程图

具体实施方式

[0017] 在本发明的各个实施例中,提供一种设备,该设备用于同时选择性地照射和指定多个目标。该设备包括光源、光学开关阵列和球透镜。通过能够同时可寻址地输出多个光束的光学开关阵列,输送来自光源的光。来自开关阵列的光束照射低F数的球透镜的背面。球透镜由来自独立(和同时)照射的开关阵列的输出的源点的任何产生高准直的输出光束。由此,该设备能够被用于照射地面上或空中的多个点。例如,如图1所示,在战场上设备10能够利用光束15照射和指定坦克中队中的坦克20中的每一个。同时独立的点照射能够便于同时指定多个目标、快速和准确激光测距地图创建、卷积成像、追踪多个目标等。当目标照射设备包括光学检测器阵列时,从目标散射的光能够由球透镜折射以撞击在检测器阵列上。来自检测器阵列、表示所接收到的光束的信号能被用于目标成像。
[0018] 图2示出根据本发明的优选实施例的多个目标光学指定设备10的示意视图。该设备包括至少包含光源和开关阵列的装置30。装置30能够生成向球透镜25输入的多个光束32。开关阵列能够单独地接通和断开光束32中的每一个。装置30还使能够选择将要进行同时照射的可能光束32的子集。装置30的光源和开关阵列能够被结合在单个结构中,或者包括单独的结构,如在以下描述的实施例中将清楚可见。球透镜25接收照射的光束32并且折射这些光束,使得能够基本上选择性地照射由球透镜生成的诸如120度的度 的扇形光束内的任何目标,因此将其指定为目标。在具体的实施例中,从装置30的平面到球透镜的输出表面的平面的距离D为约125mm。在一些实施例中,球透镜接近球面透镜。这些球透镜尺寸和形状仅仅是示例性的,并且能够使用其它尺寸和球透镜形状。在本发明的一些实施例中,球透镜25用作收集从目标反射的光束并且折射所返回的光束,使得这些光束撞击在装置30上。在其中装置30包括检测器阵列的实施例中,能够由所检测到的光束生成战场目标的图像。在本发明的各种实施例中,开关阵列可以采用微光学、微光机电系统微机电系统、压电、光电和/或液晶技术。
[0019] 图3根据本发明的实施例示出组合光源和开关阵列装置50,该装置使用在图2的目标指定设备10中。装置50包括光源60、诸如半镜的反射镜70,和光纤束65。光源60照射反射镜70,该反射镜70传输光并且将光聚焦在束65中的光纤的端上。束中的光纤在光纤内部具有光电开关材料,如本领域所公知的,允许利用光束32选择将会照射球透镜25的具体光纤或光纤组。在这个实施例中,光纤形成开关阵列。图4示出相对于图3的实施例中的球透镜25装置50的定位。
[0020] 返回到图3,在本发明的一些实施例中,装置50能够可选地包括一个或更多个检测器阵列55。对于这些实施例,球透镜25用作收集从目标反射的光束并且折射返回的光束132,使得这些光束撞击装置50。光纤束65将返回的光束传输到反射镜70,该反射镜70分离每束光束的一部分并且将光束导向检测器阵列55。能够由检测的光束132生成战场目标的图像。
[0021] 装置50中的光源60可以采用多种形式,其包括发光二极管(LED)、激光阵列、白炽灯阵列等。在一些实施例中,光源被调制以帮助识别由目标散射并且随后检测到的光。当没有(对成像或者其它方式)要求检测返回的光束132时,能够从装置50省略反射镜70,并且诸如透镜系统的其它装置能够被用于将光束75聚焦在束65中的光纤的末端上。
[0022] 在本发明的另一个优选实施例中,图5中示出的装置130能够被使用在图2中示出的多个目标光学指定设备中。装置130将光源和开关阵列结合在单个源阵列结构135中。结构135能够是例如VCSEL阵列。将阵列内的单个激光器接通和断开(未示出)以生成向球透镜输入的光束32。图6示出相对于球透镜25的图5的实施例中的装置130的定位。值得注意的是,能够弯曲装置130以与球透镜的表面符合。如图5所示,通过本领域公知的光刻或其它装置,在基板145上能够形成源阵列135和检测器阵列140。能够在结构135中采用除VCSEL阵列之外的其它发光技术。在一些实施例中,光源被调制以帮助识别由目标散射的并且随后检测到的光。
[0023] 返回到图5,在本发明的一些实施例中,装置130能够可选地包括一个或更多个检测器阵列140。对这些实施例,球透镜25用作收集从目标反射的光束并且折射该返回的光束132,使得这些光束撞击装置130。源阵列135传递返回的光束132直到检测器阵列140。能够由检测的光束132生成战场目标的图像。在一些实施例中,装置130可以包括平移平台,使得能够相对于球透镜轻微平移源阵列135-检测器阵列140。以这种方式,能够追踪移动目标。
在一些实施例中,平移台相对于源阵列移动检测器阵列。在其它实施例中,能够相对于球透镜平移两个阵列。
[0024] 在本发明的其它实施例中,图2的装置30能够利用以下方式实现:
[0025] a.透镜的焦平面处放置诸如在投影TV中的微光学反射镜。这些微光学反射镜操纵球透镜的进入或出来的光;或者
[0026] b.激光腔室表面能够图案化为球的焦平面。该表面能够从一个位置光学地或电子发。这个方法类似于在阴极射线管(CRT)显示器设备中采用荧光屏。在CRT设备中,利用每个点以各向同性方式产生输出光的结果,跨屏幕光栅扫描高定向电子的聚焦束。这里应用相同的概念。
[0027] 在本发明的优选实施例中,提供方法300,用于使用目标指定设备创建一个或更多个目标的图像。如图7中示意性图示,包括检测器阵列的目标照射和指定设备10照射目标20并且从目标接收散射光光束115。如图8的流程图中所示,该方法是通过提供目标照射和指定设备310而开始,如上所述,该目标照射和指定设备包括光学检测器阵列。使用目标照射设备10照射包含目标的地表面的区域320。由照射目标散射、然后由球透镜25和检测器阵列(55,140)捕捉的光生成像素阵列330。通过对像素阵列运算(可以包括卷积图像)而生成目标的图像340。
[0028] 上述本发明的实施例旨在仅仅是示例性的,对本领域的技术人员来说,许多变形修改将会是显而易见的。全部这种变形和修改旨在本发明的范围内。通过下述权利要求描述而不是限制本发明的实施例。
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