レーザ照準スポット識別方法及び装置
【課題】特定の小火器に関連するレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別するシステム及び方法を開示する。
【解決手段】レーザ照準スポットを、レーザ照準スポット及び他のレーザ照準スポットを含む視界を撮像し、撮像した視界内の特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを識別し、識別したレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別するために撮像した視界を変更し、変更された撮像した視界を表示することによって識別することができる。
【解決手段】レーザ照準スポットを、レーザ照準スポット及び他のレーザ照準スポットを含む視界を撮像し、撮像した視界内の特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを識別し、識別したレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別するために撮像した視界を変更し、変更された撮像した視界を表示することによって識別することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暗視方法及び装置を対象にし、更に具体的に言うと、レーザ照準スポットを識別する暗視方法及び装置を対象にする。
【背景技術】
【０００２】
暗視システムは、暗い環境で見ることを可能にするために様々な用途で用いられる。例えば、暗視システムは、夜にグランドを巡回する軍隊の兵士によって利用される。従来の暗視システムは、暗視システムの視界内のイメージからの光を増幅するためにイメージインテンシファイア（Ｉ２）を利用する。イメージインテンシフィアは、視界内の暗い環境に存在するが人間の目に見えない赤外光スペクトルの下位部(lower portion)を含む暗い環境の微量の光を収集する。イメージインテンシファイアは、人の目がイメージを認識できるようにするためにイメージから収集した光を増幅する。そのようなイメージインテンシファイアは、ユーザの頭に装着される暗視ゴーグルすなわち単眼ゴーグル又は双眼ゴーグルにおいて一般的に使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
最近の軍用小火器は、ターゲットに照準を合わせるのに用いられるレーザ照準装置を用いて構成される。レーザ照準装置からの放出は、イメージインテンシファイアによって検出可能である。レーザ照準装置のレーザがユーザによってターゲットに向けられると、レーザは、ターゲット上に光のスポット（レーザ照射スポット）を生成する。上述したような暗視システムは、レーザ照準スポットからの光を含む暗い環境の光を、イメージインテンシファイアを用いて増強し、その光をユーザに示す。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、特定の小火器に関連するレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別するシステム及び方法において実施される。レーザ照準スポットを、レーザ照準スポット及び他のレーザ照準スポットを含む視界を撮像し、撮像した視界内の特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを識別し、識別したレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別するために撮像した視界を変更し、変更された撮像した視界を表示することによって識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の態様による典型的な暗視システムの斜視図である。
【図２Ａ】本発明の態様による小火器の図である。
【図２Ｂ】図２Ａの小火器で用いられる変調レーザ光を生成する一実施の形態の概念図である。
【図２Ｃ】図２Ａの小火器で用いられる変調レーザ光を生成する他の実施の形態の概念図である。
【図３Ａ】従来のシステムの実例となる画像表示である。
【図３Ｂ】本発明の態様によるシステムの実例となる画像表示である。
【図４】本発明の一態様によるレーザ照準スポットを識別するための典型的なステップを示すフローチャートである。
【図５】本発明の一態様によるレーザ照準スポットを識別するための典型的な構成要素及びステップを示すブロック図である。
【図６】本発明の態様によるパルスコードパケットのグラフである。
【図７】本発明の態様による図５の示したシステムで用いられる典型的な画像増強ビデオカメラのブロック図である。
【図８】図５の画像処理装置の一般的なタイミング制約を示すグラフである。
【図９】レーザ照準装置のレーザパルスと図５のカメラのタイミングとの間の関係を示すグラフである。
【図１０】図５のレーザ照準装置及びカメラのタイミング図である。
【図１１】図５のレーザ照準装置によって実行される典型的なステップのフローチャートである。
【図１２】画像処理装置１６によって実行される典型的なステップのフローチャートである。
【図１３】従来の光学的配列技術の実例となる画像である。
【図１４】従来の画像増強ビデオカメラの分解図である。
【図１５】従来の画像光経路を示す本発明によって用いられるヘルメットマウントディスプレイ（ＨＭＤ）モジュールの断面図である。
【図１６】本発明の態様を実施する基本的なビデオ増強した暗視システムの実施の形態を示す。
【図１７】本発明の態様を実施する画像増強ビデオカメラモジュール及び熱探知カメラモジュールを組み込んだ増強暗視システムの実施の形態を示す。
【図１８】本発明の態様を実施する画像融合を利用する実施の形態のブロック図である。
【図１９】従来の画像増強ビデオカメラ及び基本電源のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１は、ユーザによって装着された本発明の実施の形態を示す。本発明は、視界（ＦＯＶ）内の光を収集するための画像増強(image intensified)ビデオカメラ１２と、視界の画像を表示するためのユーザの目の前のビデオディスプレイ１４と、を用いる。本発明による画像処理装置(image processing electronics)１６は、後に詳細に説明するようにビデオディスプレイ１４に対する入力信号を生成するようビデオカメラ１２からの出力信号を処理するためにビデオカメラ１２とビデオディスプレイ１４との間で結合される。電源モジュール１８、例えば、バッテリーパックは、電力をビデオカメラ１２、ビデオディスプレイ１４及び画像処理プロセッサ１６に供給する。
【０００７】
図２Ａは、レーザ照準装置２０２を有する小火器２００を示す。レーザ照準装置２０２は、典型的には、小火器２００の照準器レール（図示せず）に取り付けられ、小火器２００の銃身２０６が向く方向に延在するレーザ照準光２０４を生成するために小火器２００の銃弾の軌跡に対して銃腔視線検査される(boresighted)。レーザ照準光２０４がターゲットの表面に当たると、（後に説明する）レーザ照準スポットがターゲット上に形成される。典型的な実施の形態において、レーザ照準装置２０２によって生成されるレーザ照準光２０４は、パルス／変調レーザビームである。パルスレーザビームは、周期的でも非周期的でもよい。他の実施の形態において、レーザ照準光２０４を、連続波レーザビームとすることができる。
【０００８】
制御装置２０８は、レーザ照準装置２０２を制御する。レーザ照準光２０４がパルス状である実施の形態において、制御装置２０８は、パルス列（すなわち、識別シグネチャ(identification signature)）を制御し、選択的にパルスの周期を制御する。パルスの周期を、制御装置２０８に関連したマスタクロック（図示せず）に従って設定することができる。制御装置２０８を、レーザ照準装置２０２に関連したデジタルシグネチャを送信し及び選択的にシグネチャの周期を送信するためにここでの説明から既知の方法で構成することができる。制御装置２０８を、個別の構成要素とし、又はレーザ照準装置２０２に部分的及び／又は完全に組み込むことができる。
【０００９】
図２Ｂは、パルス／変調レーザ照準光２０４として用いるためにレーザ照準装置２０２（図２Ａ）によって変調レーザ光２１６を生成する典型的な実施の形態を示す。図２Ｂにおいて、連続波（ＣＷ）レーザ２１０は、ＣＷレーザ光２１２を生成する。その後、電気光学変調器２１４は、変調レーザ光２１６を生成するためにＣＷレーザ光２１２を変調する。図２Ｃは、レーザ照準装置２０２（図２Ａ）によって変調レーザ光２１６を生成する他の典型的な実施の形態を示す。本実施の形態によれば、パルスレーザ２２０は、変調レーザ光２１６を生成する。本実施の形態によれば、別個の変調器を省略することができる。
【００１０】
レーザ照準装置を有する複数の小火器が、所定の環境に存在し、ユーザの暗視システムの視界内にレーザ照準スポットを生成するとき、ユーザの暗視システムは、ユーザに対して複数のレーザ照準スポットを提供する。これによって、どのレーザ照準スポットがユーザの小火器に関連するかについての混乱が生じ、不所望な標的化遅延が生じる。したがって、特定の小火器に関連するレーザ照準スポットを当該レーザ照準スポットの周辺の他のレーザ照準スポットと区別できるのが有利である。
【００１１】
図３Ａは、ビデオディスプレイ１４のようなビデオディスプレイによって表示される従来の視界の画像３００を示す。この画像は、二つの識別可能なオブジェクト３０２ａ，３０２ｂ及び五つのレーザ照準スポット３０４ａ〜３０４ｅを含む。五つのレーザ照準スポットが五つの関連のレーザ照準装置２０２のレーザ照準光によって生成されることは、ここでの説明から当業者によって理解される。三つのレーザ照準スポット３０２ａ〜３０２ｃが第１のオブジェクト３０２ａの上に配置され、二つのレーザ照準スポット３０２ｄ，３０２ｅが第２のオブジェクト３０２ｂの上に配置される。図示したように、五つのレーザ照準スポット３０４ａ〜３０４ｅは同一のものに見える。したがって、照準装置を有する小火器のユーザは、ユーザの小火器の照準装置によって生成されたレーザ照準スポットを他の小火器の照準装置によって生成された他の照準スポットと容易に区別することができない。
【００１２】
図３Ｂは、ビデオディスプレイ１４のようなビデオディスプレイによって表示される本発明の態様による視界の画像３００を示す。画像３４０は、図３Ａのレーザ照準スポット３０４ｂが図３Ｂの識別可能なレーザ照準スポット３４２である点を除いて図３Ａに示す従来の画像３００と同様であり、図３Ｂのレーザ照準スポット３４２は、他のレーザ照準スポット３０４ａ，３０４ｃ，３０４ｄ，３０４ｅと区別することができる。本発明の態様によれば、レーザ照準スポット３４２を生成するレーザ照準装置２０２に関連した小火器２００のユーザは、ユーザの小火器によって生成されたレーザ照準スポット３４２を、他の小火器に関連したレーザ照準装置によって生成されたレーザ照準スポット３０４ａ，３０４ｃ，３０４ｄ，３０４ｅと迅速かつ容易に区別することができる。
【００１３】
図示した実施の形態において、識別可能なレーザ照準スポット３４２は、識別不可能なレーザ照準スポット３０４ａ，３０４ｃ，３０４ｄ，３０４ｅとは異なるパターンを有する。他の実施の形態において、スポット３４２は、異なる色又は「十字線」のような追加の印(indicia)を有することができる。更に別の実施の形態において、スポット３４２を、他のレーザ照準スポットを常に照明するときに点滅し若しくはその逆を行うこと又はスポット３０４ａ，３０４ｃ，３０４ｄ，３０４ｅに対するスポット３４２の相対輝度を増大することのような他のやり方で識別することができる。更に別の実施の形態において、識別不可能なレーザ照準スポット３０４ａ，３０４ｃ，３０４ｄ，３０４ｅを画像処理プロセッサ１６によりディスプレイから除外し、識別可能なレーザ照準スポット３０４ｂ／３４２のみを残すこともできる。
【００１４】
更に別の実施の形態において、画像処理プロセッサ１６が利用可能な適切な情報を用いることによって、視界内のレーザ照準スポットのいずれかを識別し及び独自にラベル付けすることができる。この方法によって、ビデオ画像中のレーザ照準スポットは、スポットに隣接して配置される独自の識別子（例えば、名称、番号、アイコン等）を有することができる。これによって、他人、例えば、班長は、更なる戦術的優位を提供するためにビデオカメラ１２（図１）ＦＯＶ内の場所を指示することができる。
【００１５】
図４は、特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別する典型的なステップのフローチャート４００を示す。フローチャート４００のステップを、説明を容易にするために図１の暗視システム（カメラ１２、ディスプレイ１４及び画像処理装置１６）、図２の小火器及び図３Ｂの画像３４０を参照しながら説明する。当業者は、本発明の範囲を逸脱することなく本発明のステップを他の暗視システム、小火器及び画像を用いて実現できることをここでの記載から認識する。
【００１６】
ステップ４０２において、視界を撮像する。典型的な実施の形態において、ビデオカメラ１２は視界を撮像する。
【００１７】
ステップ４０４において、特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを識別する。典型的な実施の形態において、画像処理プロセッサ１６は、ビデオカメラ１２によって取得した視界内のレーザ照準スポットを識別する。画像処理プロセッサ１６は、小火器２００に関連したレーザビーム２０４によって生成されたレーザ照準スポットを小火器２００の制御装置２０８によって供給されるレーザビーム２０４の識別シグネチャと区別することができる。
【００１８】
一実施の形態において、識別シグネチャを周期パルスとし、レーザビーム２０４によって生成されるレーザ照準スポットの識別を、適切に符号化されたレーザ照準スポットを視界内に存在しうる他のレーザスポットと区別するよう適切にコード化されたレーザ照準スポットの見掛けの輝度(apparent luminance)を増大するためにビデオカメラ１２内の（後に説明する）ビデオカメラゲーティング(gating)をマスタクロックに基づく周期パルスに同期させることによって行う。この場合、画像処理プロセッサ１６は、レーザ照準スポットを増大した輝度と区別し、識別可能なレーザ照準スポット３４２をビデオディスプレイ１４によって提供できるようにするようレーザ照準スポットを更に処理することができる。他の実施の形態において、識別シグネチャを非周期パルスとし、レーザビーム２０４によって生成されるレーザ照準スポットの識別を、処理及びビデオディスプレイ１４による表示のためのレーザ照準スポットを識別するレーザ照準スポットの見掛けの輝度を増大するためにビデオカメラ１２内のゲーティングを非周期パルスに同期させることによって行う。本実施の形態によれば、ゲーティングを、シーンを撮像するのに十分な期間に亘って可能にする。
【００１９】
ステップ４０６において、識別されたレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別するために撮像された視界を変更する。典型的な実施の形態において、画像処理プロセッサ１６は、撮像された視界を変更(modify)する。
【００２０】
ステップ４０８において、変更された視界を表示する。典型的な実施の形態において、変更された視界を、ビデオディスプレイ１４に表示する。
【００２１】
図５は、本発明の態様によるレーザ照準スポットを識別するための典型的な構成要素及びステップの概略を示す。本例において、レーザ照準スポットは、色の使用によって区別される。
【００２２】
ＣＷ近赤外（ＮＩＲ）レーザ５０２は、ＣＷレーザ光５０４を生成するためにＮＩＲ通過帯域の光を放出し、電気光学変調器５０６は、変調レーザ光５０８を生成するためにＣＷレーザ光５０４を変調する。電気光学変調器５０６は、迅速なシャッター機能を効果的に提供し、これによってＣＷ放出５０４は、電子論理（図示せず）によって命令されたときだけ変調器５０６を通過することができる。適切な電子論理は、ここでの説明から当業者によって理解される。ＣＷ ＮＩＲレーザ５０２及び電気光学変調器５０６を、例えば、レーザ照準装置２０２内で組み合わせて単一のハードウェア素子にすることができる。
【００２３】
変調レーザ光５０８は、伝送路に沿って画像増強ビデオカメラ１２の視界（ＦＯＶ）内のオブジェクト空間に伝達する。オブジェクト空間に放出される変調レーザ光５０８は、光がオブジェクト５１０に当たるときにレーザ照準スポット３４２を形成するために狭ビーム内に含まれる。
【００２４】
レーザ照準スポット３４２の一部は、オブジェクト５１０により伝送路に沿って拡散的に反射され、このように反射された変調レーザ光５１２は、（後に説明する）対物レンズを通じて画像増強ビデオカメラ１２に入射する。カメラ１２の（後に説明する）イメージインテンシファイアは、反射された光５１２を検知し、反射された光５１２の放射エネルギーを光電効果により電子に変換する。後に説明するように、カメラ１２内で、イメージインテンシファイアの光電陰極からの小さい光電子束が、イメージインテンシファイアのマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）に到達し、増幅され、増幅された電子束がイメージインテンシファイアの陽極に伝達される。典型的な実施の形態において、この構造及び電子束は、マイクロ秒のオーダーでレーザ光入力の時間変動に応答することができ、これによって、画像増強部は、反射された変調レーザ光５１２の復調器として動作することができる。レーザ信号の復調を、画像増強部を給電する高圧電源（ＨＶＰＳ）に統合される増幅段によって行うことができる。
【００２５】
画像増強ビデオカメラ１２は、二つのデータストリームを生成する。一方のデータストリームは、連続的な画像フレームを含むビデオ信号５１６である。他方のデータストリームは、変調レーザ光５０８を生成するために電気光学変調器５０６によって用いられるデータを再生する復調レーザ信号５１８である。
【００２６】
画像処理装置５１６は、ビデオ信号５１６及び復調レーザ信号５１８を処理する。復調レーザ信号５１８は、レーザ照準装置２０２から生じる変調レーザ光５０８に特有の識別（ＩＤ）コード及び再帰的なデジタルカウンタによって実現することができるタイミング信号／コードを含むパケットによって構成される。画像処理装置１６は、レーザ照準装置２０２からの変調レーザ光５０８に関連する反射された変調レーザ光５１２を識別するためにＩＤコードを用いる。
【００２７】
反射された変調レーザ光５１２を識別した後、画像処理装置１６は、後に説明するように画像処理装置が周期的なレーザバーストに対して同期をとるようにするためにパケット内のタイミング信号を用いる。典型的な実施の形態において、画像処理装置１６は、連続的に流れるビデオフレームの群から選択した一つのビデオフレームに対してイメージインテンシファイアを「ゲートオン」(gate on)するためにこのように同期がとられたタイミング情報を用いる。「ゲートオン」の発生及び持続時間は、独自のレーザバーストに同期し、カメラ１２は、反射されたレーザ光５１２がカメラ１２の対物レンズに到達するときの光にしか応答しないようにする。このような一方のフレームからのビデオ信号は、独自の選択されたレーザバーストのビデオ画像を含む。画像処理装置１６は、このフレームのＦＯＶ内のレーザスポット３４２の２次元的な位置を識別するデジタル分析ルーチンを実行する。その後、レーザスポット位置データは、画像処理装置１６によってアクセス可能な（図示しない）メモリに格納される。
【００２８】
連続するビデオフレームは、最適な露光となるように制御(gate)され、ＦＯＶ内の全てのレーザスポットから戻るレーザを含む。画像処理装置１６は、レーザスポットのいずれがカラー化すべき独自のスポットであるかを識別するためにメモリに格納されたレーザスポット位置を用いる。ビデオ処理機能の一部として、画像処理装置１６は、独自のスポットをＦＯＶ内の他のレーザスポットと明らかに区別するよう独自のスポットをカラー化したビデオフレームを構成する。このように処理されたビデオは、例えば、他のレーザ照準スポットと区別することができるレーザスポット３４２（図３Ｂ参照）を有する画像を生成するためにディスプレイ１４に送信される。
【００２９】
画像増強ビデオカメラ１２、画像処理装置１６及びディスプレイ１４を全て暗視ゴーグル装置（ＮＶＧ）と称される単一のハードウェアエンティティ内のサブシステムとすることができる。この装置を、個人、例えば、オブジェクト空間シーンの増強された映像データを見つけようとする戦士の頭部に装着することができる。
【００３０】
カラー化された照準スポットの実現によれば、レーザ照準装置２０２内の電気光学変調器５０６の独自の変調コードが動作前に画像処理装置１６によって「知られている」と仮定される。このコードを、ＮＶＧがレーザスポットを独自の変調コードで変調されたレーザと区別してカラー化するために画像処理装置１６に関連したメモリに入力することができる。
【００３１】
図６は、電気光学変調器５０６（図５）によって実現される典型的なレーザパルスコードパケット６００のグラフを示す。図示したレーザパルスコードパケット６００は、（特定のシステムに特有の）ＩＤ番号６０２及びタイムコード６０４を表す２０ビットを含む。パケットあたりの他のビット数が実現可能であるとともに本発明の範囲内であることは、ここの記載から当業者が理解することができる。パケットを、新たに送信されるレーザパケットごとに繰り返されるＩＤ番号６０２とともに連続的に送信することができる。レーザパケット６００は、破損したデータパケットを検出して破棄するとともにシステムの全体に亘るロバストネスを向上させるために巡回冗長検査（ＣＲＣ）のビットのセットを含むこともできる。
【００３２】
グラフ中の灰色の縦棒は、電気光学変調器５０６（図５）からのレーザ放出の短いバーストを表す。縦棒間のスペースは、レーザ放出のない（例えば、変調器５０６によって遮断された放出）時間間隔を表す。レーザ放出を、図６に示すような「負」(negative)の波形として形成することもでき、この場合、ＣＷレーザ光５０４を、オンビットを表すために一時的に遮断する。このアプローチは、著しく大きなレーザエネルギーを送出し、長距離のターゲットに対して又は復調器のサブシステムの信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上させるために用いることができる。
【００３３】
図示したグラフにおいて、１０ビット列(10 bit deep)に対する純２進コード化(pure binary encoding)を用いることによって、１０２４個のあり得る独自のＩＤが存在する。本例において、独自のＩＤ番号は、１０進数で３３１である。コード化(encoding)を、純２進、１６進又は任意の類似のデジタルコード化形態とすることができる。
【００３４】
典型的な実施の形態において、タイムコード６０４は、連続するパケットごとに最下位ビット（ＬＳＢ）を１増分する。タイムコード長（本例では１０ビット）によって許容される最大値に到達した後、値は、「最低値に戻り」(wrap around)、０から再開する。
【００３５】
図７は、画像増強ビデオカメラ１２の典型的な画像増強部を示す。カメラ１２は、増強菅７０４を有する画像増強トランスデューサ(image intensifier transducer)を有し、増強菅７０４は、陰極７０６と、マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）７０８と、陽極７１０と、増強菅７０４の構成要素に電圧及び電流を供給するための第１の電圧(voltage potential)（Ｖ１）７１２、第２の電圧（ｖ２）７１４及び第３の電圧（Ｖ３）７１６を生成する高圧電源（ＨＶＰＳ）７１１と、を有する。
【００３６】
反射したレーザ光５１２は、対物レンズ７０２を通じてカメラ１２に入射する。入射光５１２が陰極７０６に当たると、光電効果により、陰極７０６から放出される光電子が生成され、これらの電子は、陰極７０６とＭＣＰ７０８との間の真空ギャップの間で加速される。これらの電子は、ＭＣＰ７０８のＭＣＰ Ｉｎ面によって収集される。電子の加速は、Ｖ１ ７１２によって行われる。図７のＩ１電流ループにより通常の電流表示を用いて電流を表す。
【００３７】
ＭＣＰ７０８は、ＭＣＰ Ｉｎノードに到達する電子束を増幅する利得段としての役割を果たす。利得機能(gain function)は、ＭＣＰ７０８の複数の光電子倍増菅チャネルによって与えられる。この機能のための電力は、Ｖ２ ７１４によって与えられる。図７のＩ２電流ループにより通常の電流表示を用いて電流を表す。
【００３８】
ＭＣＰ７０８のＭＣＰ Ｏｕｔ面からの電子流は、Ｖ３ ７１６により陽極７１０に向かって加速される。図７のＩ３電流ループにより通常の電流表示を用いて電流を表す。
【００３９】
Ｉ３電流は抵抗Ｒ ｓｅｎｓｅ７１８を流れ、これによって抵抗７１８の両端間に電圧降下が生じる。この電圧降下は、電圧フォロワとして構成される演算増幅器（ＯｐＡｍｐ）７２０によって検知され及びバッファリングされる。変調レーザ光によって、画像増強菅の電流Ｉ１，Ｉ２及びＩ３が変調される。この変調は、電圧フォロワによって検出され、電圧フォロワは、オペアンプ７２０の出力部で変調電圧信号を再生する。この変調電圧信号は、復調レーザコードを搬送し、反射した変調レーザ光５１２のソースの識別に用いるために画像処理装置１６（図５）に送出される。
【００４０】
復調器のＳＮＲを、ハイパスフィルタを追加することによって向上させることができる。このフィルタを、オペアンプ７２０の入力部若しくはオペアンプ７２０の出力部に配置し又はオペアンプ７２０のフィードバック経路に組み入れることができる。
【００４１】
典型的な実施の形態において、画像増強ビデオカメラ１２（図５）によって生成される映像データは、通常の電子的な読出し構造を有するＣＭＯＳ撮像装置(imaging die)によって生成される。ＣＭＯＳ撮像装置は、光電子画像のプリアンプとして効果的に機能する画像増強菅７０４から画像を受信する。このような画像増強菅７０４からＣＭＯＳ撮像装置へのリアルタイムの画像の転送を、種々の方法で行うことができる。一つの方法は、通常の画像増強カメラで利用される溶融光ファイバの束の結合(fused fiber optic bundle bonding)の使用を伴い、この場合、フォトニックイメージ(photonic image)が溶融光ファイバの束によって装置の光子検出面に転送される。この方法において、ＣＭＯＳ撮像装置は、画像増強菅の物理的なエンベロープの外側に存在する。他の方法は、ＣＭＯＳ撮像装置の画像増強菅内への組込みを伴い、この場合、ＣＭＯＳ撮像装置は、画像増強菅の陽極として機能し、光子ではなく光電子を受け取る。
【００４２】
図８は、ＣＭＯＳ撮像装置の一般的なタイミング制約を示すグラフである。グラフの最上部は、ＣＭＯＳ撮像装置の時間的な動作(time-wise operation)を示す。垂直破線は、ビデオフレーム時間すなわち周期を表す。各ビデオフレームの終端において、垂直ブランキング期間と称される短い期間が存在し、この期間を、周期的な論理(periodic logic)をリセットするのに用いることができ、この期間は、副タイミング波形(subordinate timing waveform)を同期させる主タイミングパルス(primary timing pulse)としての役割を果たすことができる。連続的な垂直ブランキング期間の各々の立上がり縁を、画像処理装置１６における次のフレームの開始となるように規定することができる。垂直ブランキング期間の間のグラフのエリアは、ビデオ画像が統合されるとともにビデオストリームとして読み出されるフレーム時間の部分を表し、これについては後に詳細に説明する。フレームタイミングは、デジタルビデオ処理の同期がとられるタイミングフレームワーク(timing framework)を規定する固定された定期的な度数(fixed periodic frequency)である。
【００４３】
図８のグラフに示すタイミング図を、一般的に「ロールシャッター」と称されるＣＭＯＳ撮像装置の処理とともに用いることができる。図８の下部は、ロールシャッターの動作に伴う基本的なタイミング動作を示す。この処理を、リアルタイムのビデオデータストリームを生成するために再帰的に生じる二つの機能的なステップに分けることができる。これら二つのステップは、フレーム統合及びフレーム読出しである。一般的に、典型的には全フレーム期間から垂直ブランキング期間を減算したものであるフレーム統合期間は、利用可能な画像を生成するために用いられる。さらに、二つのフレーム期間は、一般的にビデオフレームを生成するために用いられ、一つのフレーム期間が統合のために用いられ、一つのフレーム期間がビデオデータストリームの読出しのために用いられる。
【００４４】
ＣＭＯＳ撮像装置は、画素に当たる光子又は光電子を画素に蓄積することができる統合期間を利用する。典型的な統合期間は、ビデオフレーム時間から垂直ブランキング期間を減算したものに等しい。更に短い統合時間が実現可能であり、カメラの利得を制御する手段として時々用いられる。ロールシャッターの処理は、撮像チップ上の連続する行に対する互い違いの(staggered)順次の統合期間を伴う。これを、「フレーム統合」を付した図８の部分によって示す。ＣＭＯＳ撮像装置の各行を、同一の統合期間にすることができる。
【００４５】
図８のフレーム統合部で観察される連続する行の互い違いの時間関係は、「フレームビデオ読出し」を付した図８の最下位部によって示される読出しタイミングに起因する。図８のこの部分内の小さい縦棒の各々は、ＣＭＯＳ撮像装置の所定の行から画素値を読み出すとともにこのデータを「下流の」電子機器に送信するのに要する時間を表す。行０の統合フレーム期間に続くフレーム期間の立上がり縁の直後に行０の読出しが生じることに留意されたい。次に行１が読み出され、単一のビデオ画像フレームを備えた映像データストリームとなったＣＭＯＳ撮像装置の行の全てが送信されるまで、次々と行が読み出される。この例は、１０２４行を有するＣＭＯＳ撮像装置の動作を示す。他の行数も実現可能である。
【００４６】
図９は、カメラ１２（図５）の映像データタイミングに対するレーザ照準装置２０２（図５）のレーザパケットバーストタイミングの関係を示す。図９に示すタイミング関係は、ビデオフレームタイミングとレーザバーストタイミングとの間で任意の位相関係(arbitrary phase relationship)を有する。カラー化された照準点が円滑に機能すること(successful functioning)は、ＣＭＯＳ撮像装置のような撮像部とレーザ照準装置２０２（図５）のレーザバーストタイマとの間の特定の位相関係に依存しない。画像処理装置１６（図５）内の映像プロセッササブシステムは、例えば、カメラ１２（図５）とレーザ照準装置２０２（図５）との間の位相関係を検出し、それに応じた調整を行うことができる。画像処理装置１６は、カメラ１２からのビデオ信号５１６とカメラ１２内の復調器からの復調レーザ信号５１８の両方に含まれるタイミング情報を用いることができる。
【００４７】
図９の黒い縦棒の各々は、完全なレーザパケットを表す。各レーザパケットは、図６を参照して説明したようなデジタル情報を含む。図９において見えるように、レーザパケットには、増加するパケット番号（例えば、ｎ，ｎ＋１，Ｎ＋２等）が付される。ｎ値は、図９に示す「レーザ伝送装置(laser transmitter)タイムコード」に対応する。このタイムコードは、パケットに対して設定された最大値に到達するまで連続するレーザバーストごとに値を増加させる。次のレーザ伝送において、タイムコードは０から開始し、再帰的な計数を再開する。パケットＩＤ番号及びタイムコードの最大値は任意であり、レーザ照準装置２０２（図５）のパルス繰返し周波数及び特定の実現(specific implementation)に要求されるパルス周期に依存する。複数のパケットＩＤ値及びタイムコード値を含む種々の長さのパケット構造を用いることができる。
【００４８】
典型的な実施の形態において、レーザ伝送装置期間は、ビデオフレーム周期と実質的に(nominally)同一である。しかしながら、これらの周期のそれぞれの整合は必要でない。カラー化された照準点の実現の一つは、物理的に分離したレーザ伝送装置及びＮＶＧ構成要素を利用(anticipate)する。これら二つの構成要素間の明示的な同期接続(explicit synchronizing connection)の代わりに、画像処理装置１６（図５）のアルゴリズムは、レーザバースト期間とカメラ期間の両方を検出し及びその経過を追うことができる。これは、カラー化された照準点システムの成功の実現に十分である。レーザ伝送装置とＮＶＧとの間の明示的な有線又は無線接続を伴うこのアプローチの変形も本発明の範囲内である。
【００４９】
図１０は、レーザスポットがビデオＦＯＶ内にある動作に対するレーザ照準装置２０２（図５）及びカメラ１２（図５）のタイミング図を示す。上述したように、レーザ照準装置２０２は、周期的なデジタルデータのバーストを連続的に出力することができる。これらのバーストを、図１０の上部の縦棒によって表す。
【００５０】
ビデオ波形を図１０の下部に示す。ビデオフレーム数Ｎ，Ｎ＋１及びＮ＋４は、上述した通りのものである。これらのフレームに対して示した長い(extended)立ち上がり時間は、完全な光子統合(photonic integration)が生じていることを示す。フレームＮ＋３は、著しく異なる波形を示す。このフレームに対して許容される非常に短い統合期間は、カメラ１２の画像増強部を短期間だけＯＮにすることによって取得される。ＣＭＯＳ撮像装置が標準的な統合期間を実現するとしても、この短いゲート期間中に画像増強部を通過する（例えば、画像増強菅７０４（図７）を通過する）光電子しか画像情報をＣＭＯＳ撮像装置に伝送しない。
【００５１】
画像増強部のゲートタイミングは、画像処理装置１６（図５）によって制御される。この電子サブシステムは、復調レーザ信号５１８の全てを検出し、カラー化されたレーザ照準スポットを有する唯一のレーザを識別することができる。プロセッサが唯一のレーザのバースト周波数に対して同期をとることによって、画像処理装置１６は、連続的な伝送内で任意のレーザバーストを「利用」し、唯一のレーザの反射された戻りがカメラレンズに到達する短い期間内にカメラ１２のゲートをオンにする。この非常に短い統合期間のタイミングは、ビデオＦＯＶ内の他のレーザからの戻りを回避するために画像処理装置１６によって選択される。
【００５２】
フレームＮ＋３中にカメラ１２によって検出される光エネルギーのほとんどが唯一のレーザスポットの反射された戻りからのものであるので、ビデオデータのこのフレームは、暗い背景上のレーザスポットを含む。したがって、このビデオフレームは、ビデオＦＯＶ内の唯一のレーザスポットの瞬時の位置を示す。画像処理装置は、レーザスポットの重心の行及び画素数を確立するためにこのビデオフレームの分析を実行する。この位置は、画像処理装置１６によってメモリ（図示せず）に格納される。
【００５３】
ビデオフレームＮ＋４及び所定の数の連続するフレームにおいて、格納されたスポット位置データは、カラー化されたレーザスポットを形成するために用いられる。連続するフレームは、十分に統合され、シーンから利用できる全ての画像データを有する。画像処理装置１６は、レーザスポット画像を、他のレーザスポットに対してコントラストをなす色のこれらの連続するビデオフレームの各々に重ね合わせる。
【００５４】
短い同期統合フレームは、レーザスポットの位置を更新するために周期的に繰り返される。典型的な実施の形態において、正常なビデオフレームに対するこの短いビデオフレームの比を、約１：５〜１：２０の範囲に亘って変更することができる。この比は、ビデオＦＯＶ内のカラー化されたレーザスポット位置の精度を決定する。高いパン速度のようにビデオシーンに著しい変化(dynamics)がある場合、更に小さい比（１：５）とすることによって精度が高くなる。シーンの変化が小さい場合、大きな比（１：２０）で十分である。
【００５５】
この基本形態に対する増強を、必要に応じて照準点精度を増大するために実現することができる。画像処理装置１６の変形は、ＭＥＭＳ加速度計のような動き検出トランスデューサ(motion detection transducer)を含む。この装置は、ＮＶＧの動きによって生じたシーンの変化(dynamics)を検知し、照準点精度を最大にする比を自動的に選択する。シーン中の動きに起因する大きなシーンの変化を、画像処理装置１６のアルゴリズムによって検出することもできる。このアルゴリズムを連続的に実行することによって、最適な精度に対して適切な比が自動的に選択される。
【００５６】
図１１は、電気光学変調器５０６（図５）によって生成されるタイムコード６０４（図６）のようなタイムコードを生成するためにレーザ照準装置２０２のレーザ伝送装置の回路によって実行される典型的なステップのフローチャート１１００である。ブロック１１０２において、処理を開始する。ブロック１１０４において、パケット値ｘを０にリセットする。ブロック１１０６において、レーザパケットｎ＋ｘを送信する。ブロック１１０８において、値ｘを１だけ増分する。ブロック１１００において、値ｘに関する決定を行う。値ｘが１０２４（１０ビット＝２１０＝１０２４の値）未満である場合、処理はブロック１１０６に進み、ｘを増分する。ｘが１０２４以上である場合、処理はブロック１１０４に進み、値ｘを０にリセットする。
【００５７】
図１２は、特定のレーザ照準装置に関連したレーザスポットをカラー化するために画像処理装置１６（図５）によって実行される典型的なステップのフローチャート１２００である。ブロック１２０２において、レーザパケットＩＤを識別するために変調レーザパケットが検出及び解読される。ブロック１２０４において、レーザパケットＩＤに関する決定を行う。ブロック１２０２で識別されたレーザパケットＩＤが、特定の照準処置に関連する格納されたレーザパケットＩＤに整合しない場合、処理はブロック１２０２に戻り、他の変調データパケットの検出及び解読を行う。ブロック１２０２で識別されたレーザパケットＩＤが、特定の照準処置に関連する格納されたレーザパケットＩＤに整合する場合、処理はブロック１２０６に進む。
【００５８】
ブロック１２０６において、解読されたレーザパケット内のレーザ伝送装置タイムコードが読み出され、画像処理装置１６と同期をとるために用いられる。ブロック１２０８において、次のビデオフレームの短縮した統合があるか否かについての決定を行う。この決定は、最近の短縮した統合期間からのフレーム数に基づくことができる。例えば、統合を、通常のカウンタからの入力に基づいて５フレームごとに短縮することができる。短縮した統合に対する決定が行われない場合、処理はブロック１２１０に進み、カメラ１２は、例えば自動利得制御（ＡＧＣ）論理ループに従って標準的な統合期間に対してオンになる。
【００５９】
ブロック１２０８で短縮した統合に対する決定が行われたブロック１２１２において、バーストタイマを始動し、ブロック１２１４において、カメラ１２に対するＡＧＣ論理ループを無効にする。
【００６０】
ブロック１２１５において、読み出される最近解読したパケットからの「タイミング／信号コード」値を、例えばｎ＋ｘに等しくなるように表示する。典型的な実施の形態において、これは、上述したステップ１２０６で読み出されたレーザ伝送装置タイムコードである。ブロック１２１６において、次のバーストを開始するときであるか否かに関する決定を行う。典型的な実施の形態において、画像処理装置１６（図１及び５）の内部のタイマが、次のタイマバースト、例えば、ｎ＋ｘ＋１の開始時を決定するのに用いられる。レーザバーストの時間でないと決定した場合、ＡＧＣ論理ループは、レーザバーストの時間であると決定されるまで無効のままである。レーザバーストの時間であると決定した場合、処理はブロック１２１８に進む。
【００６１】
ブロック１２１８において、カメラ１２は、ステップ１２１６の次のタイマバーストの開始時の決定に応答したときのみレーザバースト期間中にオンにされる。ブロック１２２０において、レーザバースト期間中に受信した変調レーザパケットを検出し及び解読する。
【００６２】
ブロック１２２２において、スポットに対応する行及び画素数を生成するために、レーザスポット位置特定アルゴリズムを、短縮した統合ビデオフレームに適用する。適切なレーザスポット位置特定アルゴリズムは、ここの記載から当業者によって理解される。
【００６３】
ブロック１２２４において、スポット位置特定アルゴリズムによって生成された行及び画素数がメモリに書き込まれる。ブロック１２２６において、ＡＧＣ論理ループを有効にする。ブロック１２２８において、メモリから読み出した行及び画素数のカラー化されたスポットを、完全に統合したビデオフレームに重ねる。処理は、次の変調レーザパケットを検出し及び解読するためにブロック１２０２に戻る。
【００６４】
本発明の態様を実施する適切な暗視システムに関連した種々の構成要素に関する更に詳しい説明をここで行う。更に詳しい説明を、ビデオ増強暗視ゴーグル(Video Enhanced Night Vision Goggle)の表題のドビー等による米国特許第６，５６０，０２９号明細書で見つけることもでき、この明細書を、参照によりここに組み込む。
【００６５】
ビデオカメラ１２の光軸及びビデオディスプレイ１４の光軸を、図１３に示すような従来技術に従って光学的に整列させることができる。この整列によって、同一の画角で出現する増強画像を、暗視システムを装着していないユーザに提供する。これによって、「現実世界」のオブジェクト空間に対する暗視システムの画像空間の偏差を最小にする。図１３に示すように、これらの光軸の両方が平面４０に対してほぼ垂直になるように画像増強ビデオカメラ１２及びビデオディスプレイ１４を適合させる。
【００６６】
図１４は、本発明による画像増強ビデオカメラ１２（図５）として使用するためにここの記載から当業者によって理解されるように変更することができる従来の画像増強ビデオカメラの構成要素の分解図である。これらの構成要素は、対物レンズアッセンブリ５０、画像増強菅５２、撮像アレイ５４、高圧電源（ＨＶＰＳ）５６及びカメラハウジング５５である。対物レンズアッセンブリ５０は、低い光レベルのシーンの焦点画像を画像増強部の入力面（光電陰極）に提供する。画像増強部はＨＶＰＳによって給電される。画像増強部は、入力部の不鮮明な画像を増幅し、この画像の更に明るい形態をその出力面に再生する。この画像は、溶融光ファイバ束を用いることによって電子的な撮像アレイにコヒーレントに送信される。例えばＣＭＯＳ又はＣＣＤタイプとすることができる撮像アレイは、増強された画像を検知し、画像の描出(rendition)を含むリアルタイムのビデオ信号を形成する。したがって、ビデオカメラは、電力及び低光画像を受信し、低い光レベルのシーンのビデオ信号を出力する。
【００６７】
ビデオ信号はディスプレイ１４に供給される。ディスプレイ１４は、ユーザの目にビデオ画像を提供する。従来のディスプレイの例を、画像光経路及び各構成要素の相対位置を示すディスプレイモジュールの断面図である図１５に示す。ビデオ信号は、ディスプレイのプリント回路基板６０によって受信される。プリント回路基板は、電力バスからの直流電圧も受信する。ドライバとみなすことができるプリント回路基板は、電気信号をフラットパネルディスプレイ６２に出力し、フラットパネルディスプレイ６２は、信号を２次元のビデオ画像に変換する。
【００６８】
ビデオディスプレイ上のビデオ画像を、プリズムアイピース６４を用いたユーザによって観察することができる。このアイピース光学素子は、ユーザの支援された目が相当な距離に対して焦点を合わせることができるようにするためにあたかもビデオ画像が相当な距離にある（光学的に無限である）かのようにビデオ画像を提供する。プリズムは、眼鏡のレンズが配置される位置を越えてユーザの目の前に配置される。プリズムアイピースは、プリズム内面(prism off surface)の内部反射によって光学的な機能を実行し、その湾曲は、共同して表示画像を無限遠に出現させる必要な屈折力を生成する。使用することができる特定のプリズムアイピースは、米国特許第５，７０１，２０２号明細書に開示されており、この明細書は、参照によりここに組み込まれる。構成要素は、相対位置で互いに保持され、ディスプレイハウジング６６によって外部環境から保護される。
【００６９】
図１６は、本発明の一実施の形態の機能ブロック図を示す。画像増強ビデオカメラ１２は、シーンからの光を検知し、シーンの電子画像を含むリアルタイムのビデオ信号を形成する。ビデオ信号は、ビデオ信号を受信するとともに人間の目によって観察することができる２次元画像を生成するビデオディスプレイ１４に送信される。
【００７０】
ビデオカメラ１２とビデオディスプレイ１４との間の画像プロセッサ１６は、本発明に従ってビデオカメラ１２からのビデオ信号を処理する。画像プロセッサ１６は、マイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ論理ゲート及びＲＡＭを含むことができる。画像プロセッサ１６は、ビデオ信号をビデオカメラ１２から受信し、ビデオ信号を制御する。画像プロセッサ１６は、オンボードプログラムによってビデオデータを再変換(reformat)し、「処理した」ビデオデータをビデオディスプレイ１４に送信する。画像プロセッサ１６を、プログラム可能な適合性を提供するプログラマブル装置とすることができる。
【００７１】
画像増強ビデオカメラ１２、画像プロセッサ１６及びビデオディスプレイ１４は、電池によって構成することができる電源１８から電気エネルギーを受信する。システムに対する入力は、画像シーン光(image scene light)であり、それに対し、主な出力は、ビデオディスプレイ１４によって提供されるとともにユーザによって観察される増強された画像シーンである。
【００７２】
画像プロセッサ１６は、識別可能な照準スポットを含むようユーザに提供される画像を向上させるためにビデオ信号のリアルタイムの画像処理を実行する性能を提供する。向上は、コントラスト伸長、エッジ検出／増強、ＭＴＦピーキング（アパーチャ補正）、統合、外部からのビデオ入力を有する増強されたビデオの混合／重ね合わせ及び他の既知の画像処理機能を含むことができるがこれらに限定されない。
【００７３】
本発明による暗視ゴーグルの他の実施の形態を図１７に示す。本実施の形態において、熱探知カメラ８６を図１に示す基本的な実施の形態に追加し、画像処理プロセッサ８７も示す。熱探知カメラは、画像増強（Ｉ２）装置とは異なる電磁スペクトルの部分に応答し、したがって、観察者に追加の情報を提供する。
【００７４】
本発明の態様によれば、熱探知カメラからの画像を、画像増強ビデオカメラ１２からの画像に「結合」することができ、したがって、観察者は、互いに重ね合わせた二つの画像を見る。図１７は、上述した画像処理プロセッサ１６の機能を提供することができる画像処理プロセッサ８７を示し、図１８は、そのための電子システムのブロック図である。
【００７５】
図１８を参照すると、ビデオカメラ１２からの未処理のビデオ信号及び熱探知カメラ８６からの未処理のビデオ信号が画像プロセッサ８７に供給される。画像プロセッサ８７は、上述した画像プロセッサ１６の機能と、画像結合機能を有する。画像結合機能は、二つのビデオ画像を電子的に重ね合わせ、これらの相対輝度を調整し、カラーキュー(color cueing)情報を追加することもできる。結合機能と画像増強機能の両方を、ゴーグルの物理的な制御装置を介してユーザにより制御することができる。ビデオディスプレイ１４は、増強及び結合処理の結果であるビデオ画像を提供する。
【００７６】
使用できる二つの光波長帯域は、（イメージインテンシファイアに対する）４００ｎｍから９００ｎｍの帯域及び（熱探知カメラに対する）８μｍから１２μｍの帯域である。熱探知カメラは、非冷却(uncooled)焦点面アレイ（ＦＰＡ）に基づくことができ、Ｉ２カメラの視界とほぼ同一の熱探知ビデオの視界を提供するように設計されたそれ自体の対物レンズを組み込む。熱探知カメラの光軸及びＩ２カメラの光軸を、共通のシーンの二つのビデオ信号を重ね合わせることによる二つのビデオ画像の結合の処理タスクを単純化するためにシステムの組立中に並列に整列させる。
【００７７】
図１９は、画像増強カメラモジュールの基本的な機能構造の従来例を示す。この構造において、対物レンズ９０は、シーンからの光を画像増強菅９２の光電陰極に焦点を合わせる。画像増強菅は、電子を増幅するマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）と、スクリーン光学系を有する。画像増強菅は、自動式遮断(auto-gating)ＨＶＰＳ９７によって給電される。自動式遮断機(auto gate)９４は、電圧をマイクロチャネルプレート及びスクリーンに供給するＨＶＰＳ９７を制御し、陰極電圧を供給するゲートドライバ９９も制御する。自動式遮断によって、従来の非遮断ラップアラウンド(non-gated wrap-around)タイプのＨＶＰＳにおいて可能な光レベルより高い光レベルでの動作を可能にする。
【００７８】
マイクロチャネルプレート電圧及びゲートデューティサイクルを決定する制御ループをＨＶＰＳに統合することができる。自動式遮断機ブロック９４は、画像増強菅の線形利得特性の先端を切り取る(truncate)とともに最大輝度出力を効果的に設定する自動輝度調整（ＡＢＣ）機能を有する。適切に露出されるとともに十分に明るい画像を画像増強菅から供給するために、制御回路は、画像増強菅からのスクリーン輝度を自動的に最適化する。このような画像増強菅からの画像は、スクリーンファイバ光学系９５により撮像チップ(imaging chip)９６に光学的にファイバ結合(fiber optically coupled)される。一例として、図１９は、構造のこの位置のＣＭＯＳ「カメラオンチップ」(camera-on-a-chip)を示すが、他の固体状態撮像アレイを用いることもできる。例えば、関連のカメラプリント回路基板を有するＣＣＤチップは、ＣＭＯＳカメラと同一の機能を実行することができる。
【００７９】
このＣＭＯＳカメラ機能ブロックは、その画素アレイの２次元画像を検知するとともに当該画像のリアルタイムビデオ信号表示を行う目的を有する。カメラの自動利得制御（ＡＧＣ）機能が集積回路に統合される。この制御ループは、ビデオ信号画像が所定の時間において最適なシーン内ダイナミックレンジ(intra scene dynamic range)を有するようにカメラ利得を効果的に調整する。ＡＧＣループをＣＭＯＳカメラオンチップに統合することができ、したがって、この制御ループを図１９に示さない。特定のタイプに応じて、ＣＭＯＳカメラは、デジタルビデオ信号、アナログビデオ信号又は両方のタイプの信号を出力することができる。
【００８０】
図１９に示すビデオカメラ構造は、二つの独立した制御ループを有する。画像増強菅利得／ゲーティングループは、直視型スクリーンにあるように動作し、画像増強菅からのみ帰還信号を受信する。ＣＭＯＳカメラサブシステムは、画像増強菅／電源から独立して効果的に動作するＡＧＣループを有する。適切に動作するためのカメラ全体に対して、二つの独立した制御ループの時間制約を異なるように設計する。そうでない場合、正帰還状態が、有用なビデオ画像の損失と共に生じることがある。
【００８１】
本発明を、特定の実施の形態を参照しながらここで図示し及び説明したが、本発明は、詳細な説明に限定されない。種々の変形を、特許請求の範囲の等価物の範囲内で本発明の範囲を逸脱することなく詳細な説明において行うことができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暗視方法及び装置を対象にし、更に具体的に言うと、レーザ照準スポットを識別する暗視方法及び装置を対象にする。
【背景技術】
【０００２】
暗視システムは、暗い環境で見ることを可能にするために様々な用途で用いられる。例えば、暗視システムは、夜にグランドを巡回する軍隊の兵士によって利用される。従来の暗視システムは、暗視システムの視界内のイメージからの光を増幅するためにイメージインテンシファイア（Ｉ２）を利用する。イメージインテンシフィアは、視界内の暗い環境に存在するが人間の目に見えない赤外光スペクトルの下位部(lower portion)を含む暗い環境の微量の光を収集する。イメージインテンシファイアは、人の目がイメージを認識できるようにするためにイメージから収集した光を増幅する。そのようなイメージインテンシファイアは、ユーザの頭に装着される暗視ゴーグルすなわち単眼ゴーグル又は双眼ゴーグルにおいて一般的に使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
最近の軍用小火器は、ターゲットに照準を合わせるのに用いられるレーザ照準装置を用いて構成される。レーザ照準装置からの放出は、イメージインテンシファイアによって検出可能である。レーザ照準装置のレーザがユーザによってターゲットに向けられると、レーザは、ターゲット上に光のスポット（レーザ照射スポット）を生成する。上述したような暗視システムは、レーザ照準スポットからの光を含む暗い環境の光を、イメージインテンシファイアを用いて増強し、その光をユーザに示す。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、特定の小火器に関連するレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別するシステム及び方法において実施される。レーザ照準スポットを、レーザ照準スポット及び他のレーザ照準スポットを含む視界を撮像し、撮像した視界内の特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを識別し、識別したレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別するために撮像した視界を変更し、変更された撮像した視界を表示することによって識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の態様による典型的な暗視システムの斜視図である。
【図２Ａ】本発明の態様による小火器の図である。
【図２Ｂ】図２Ａの小火器で用いられる変調レーザ光を生成する一実施の形態の概念図である。
【図２Ｃ】図２Ａの小火器で用いられる変調レーザ光を生成する他の実施の形態の概念図である。
【図３Ａ】従来のシステムの実例となる画像表示である。
【図３Ｂ】本発明の態様によるシステムの実例となる画像表示である。
【図４】本発明の一態様によるレーザ照準スポットを識別するための典型的なステップを示すフローチャートである。
【図５】本発明の一態様によるレーザ照準スポットを識別するための典型的な構成要素及びステップを示すブロック図である。
【図６】本発明の態様によるパルスコードパケットのグラフである。
【図７】本発明の態様による図５の示したシステムで用いられる典型的な画像増強ビデオカメラのブロック図である。
【図８】図５の画像処理装置の一般的なタイミング制約を示すグラフである。
【図９】レーザ照準装置のレーザパルスと図５のカメラのタイミングとの間の関係を示すグラフである。
【図１０】図５のレーザ照準装置及びカメラのタイミング図である。
【図１１】図５のレーザ照準装置によって実行される典型的なステップのフローチャートである。
【図１２】画像処理装置１６によって実行される典型的なステップのフローチャートである。
【図１３】従来の光学的配列技術の実例となる画像である。
【図１４】従来の画像増強ビデオカメラの分解図である。
【図１５】従来の画像光経路を示す本発明によって用いられるヘルメットマウントディスプレイ（ＨＭＤ）モジュールの断面図である。
【図１６】本発明の態様を実施する基本的なビデオ増強した暗視システムの実施の形態を示す。
【図１７】本発明の態様を実施する画像増強ビデオカメラモジュール及び熱探知カメラモジュールを組み込んだ増強暗視システムの実施の形態を示す。
【図１８】本発明の態様を実施する画像融合を利用する実施の形態のブロック図である。
【図１９】従来の画像増強ビデオカメラ及び基本電源のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１は、ユーザによって装着された本発明の実施の形態を示す。本発明は、視界（ＦＯＶ）内の光を収集するための画像増強(image intensified)ビデオカメラ１２と、視界の画像を表示するためのユーザの目の前のビデオディスプレイ１４と、を用いる。本発明による画像処理装置(image processing electronics)１６は、後に詳細に説明するようにビデオディスプレイ１４に対する入力信号を生成するようビデオカメラ１２からの出力信号を処理するためにビデオカメラ１２とビデオディスプレイ１４との間で結合される。電源モジュール１８、例えば、バッテリーパックは、電力をビデオカメラ１２、ビデオディスプレイ１４及び画像処理プロセッサ１６に供給する。
【０００７】
図２Ａは、レーザ照準装置２０２を有する小火器２００を示す。レーザ照準装置２０２は、典型的には、小火器２００の照準器レール（図示せず）に取り付けられ、小火器２００の銃身２０６が向く方向に延在するレーザ照準光２０４を生成するために小火器２００の銃弾の軌跡に対して銃腔視線検査される(boresighted)。レーザ照準光２０４がターゲットの表面に当たると、（後に説明する）レーザ照準スポットがターゲット上に形成される。典型的な実施の形態において、レーザ照準装置２０２によって生成されるレーザ照準光２０４は、パルス／変調レーザビームである。パルスレーザビームは、周期的でも非周期的でもよい。他の実施の形態において、レーザ照準光２０４を、連続波レーザビームとすることができる。
【０００８】
制御装置２０８は、レーザ照準装置２０２を制御する。レーザ照準光２０４がパルス状である実施の形態において、制御装置２０８は、パルス列（すなわち、識別シグネチャ(identification signature)）を制御し、選択的にパルスの周期を制御する。パルスの周期を、制御装置２０８に関連したマスタクロック（図示せず）に従って設定することができる。制御装置２０８を、レーザ照準装置２０２に関連したデジタルシグネチャを送信し及び選択的にシグネチャの周期を送信するためにここでの説明から既知の方法で構成することができる。制御装置２０８を、個別の構成要素とし、又はレーザ照準装置２０２に部分的及び／又は完全に組み込むことができる。
【０００９】
図２Ｂは、パルス／変調レーザ照準光２０４として用いるためにレーザ照準装置２０２（図２Ａ）によって変調レーザ光２１６を生成する典型的な実施の形態を示す。図２Ｂにおいて、連続波（ＣＷ）レーザ２１０は、ＣＷレーザ光２１２を生成する。その後、電気光学変調器２１４は、変調レーザ光２１６を生成するためにＣＷレーザ光２１２を変調する。図２Ｃは、レーザ照準装置２０２（図２Ａ）によって変調レーザ光２１６を生成する他の典型的な実施の形態を示す。本実施の形態によれば、パルスレーザ２２０は、変調レーザ光２１６を生成する。本実施の形態によれば、別個の変調器を省略することができる。
【００１０】
レーザ照準装置を有する複数の小火器が、所定の環境に存在し、ユーザの暗視システムの視界内にレーザ照準スポットを生成するとき、ユーザの暗視システムは、ユーザに対して複数のレーザ照準スポットを提供する。これによって、どのレーザ照準スポットがユーザの小火器に関連するかについての混乱が生じ、不所望な標的化遅延が生じる。したがって、特定の小火器に関連するレーザ照準スポットを当該レーザ照準スポットの周辺の他のレーザ照準スポットと区別できるのが有利である。
【００１１】
図３Ａは、ビデオディスプレイ１４のようなビデオディスプレイによって表示される従来の視界の画像３００を示す。この画像は、二つの識別可能なオブジェクト３０２ａ，３０２ｂ及び五つのレーザ照準スポット３０４ａ〜３０４ｅを含む。五つのレーザ照準スポットが五つの関連のレーザ照準装置２０２のレーザ照準光によって生成されることは、ここでの説明から当業者によって理解される。三つのレーザ照準スポット３０２ａ〜３０２ｃが第１のオブジェクト３０２ａの上に配置され、二つのレーザ照準スポット３０２ｄ，３０２ｅが第２のオブジェクト３０２ｂの上に配置される。図示したように、五つのレーザ照準スポット３０４ａ〜３０４ｅは同一のものに見える。したがって、照準装置を有する小火器のユーザは、ユーザの小火器の照準装置によって生成されたレーザ照準スポットを他の小火器の照準装置によって生成された他の照準スポットと容易に区別することができない。
【００１２】
図３Ｂは、ビデオディスプレイ１４のようなビデオディスプレイによって表示される本発明の態様による視界の画像３００を示す。画像３４０は、図３Ａのレーザ照準スポット３０４ｂが図３Ｂの識別可能なレーザ照準スポット３４２である点を除いて図３Ａに示す従来の画像３００と同様であり、図３Ｂのレーザ照準スポット３４２は、他のレーザ照準スポット３０４ａ，３０４ｃ，３０４ｄ，３０４ｅと区別することができる。本発明の態様によれば、レーザ照準スポット３４２を生成するレーザ照準装置２０２に関連した小火器２００のユーザは、ユーザの小火器によって生成されたレーザ照準スポット３４２を、他の小火器に関連したレーザ照準装置によって生成されたレーザ照準スポット３０４ａ，３０４ｃ，３０４ｄ，３０４ｅと迅速かつ容易に区別することができる。
【００１３】
図示した実施の形態において、識別可能なレーザ照準スポット３４２は、識別不可能なレーザ照準スポット３０４ａ，３０４ｃ，３０４ｄ，３０４ｅとは異なるパターンを有する。他の実施の形態において、スポット３４２は、異なる色又は「十字線」のような追加の印(indicia)を有することができる。更に別の実施の形態において、スポット３４２を、他のレーザ照準スポットを常に照明するときに点滅し若しくはその逆を行うこと又はスポット３０４ａ，３０４ｃ，３０４ｄ，３０４ｅに対するスポット３４２の相対輝度を増大することのような他のやり方で識別することができる。更に別の実施の形態において、識別不可能なレーザ照準スポット３０４ａ，３０４ｃ，３０４ｄ，３０４ｅを画像処理プロセッサ１６によりディスプレイから除外し、識別可能なレーザ照準スポット３０４ｂ／３４２のみを残すこともできる。
【００１４】
更に別の実施の形態において、画像処理プロセッサ１６が利用可能な適切な情報を用いることによって、視界内のレーザ照準スポットのいずれかを識別し及び独自にラベル付けすることができる。この方法によって、ビデオ画像中のレーザ照準スポットは、スポットに隣接して配置される独自の識別子（例えば、名称、番号、アイコン等）を有することができる。これによって、他人、例えば、班長は、更なる戦術的優位を提供するためにビデオカメラ１２（図１）ＦＯＶ内の場所を指示することができる。
【００１５】
図４は、特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別する典型的なステップのフローチャート４００を示す。フローチャート４００のステップを、説明を容易にするために図１の暗視システム（カメラ１２、ディスプレイ１４及び画像処理装置１６）、図２の小火器及び図３Ｂの画像３４０を参照しながら説明する。当業者は、本発明の範囲を逸脱することなく本発明のステップを他の暗視システム、小火器及び画像を用いて実現できることをここでの記載から認識する。
【００１６】
ステップ４０２において、視界を撮像する。典型的な実施の形態において、ビデオカメラ１２は視界を撮像する。
【００１７】
ステップ４０４において、特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを識別する。典型的な実施の形態において、画像処理プロセッサ１６は、ビデオカメラ１２によって取得した視界内のレーザ照準スポットを識別する。画像処理プロセッサ１６は、小火器２００に関連したレーザビーム２０４によって生成されたレーザ照準スポットを小火器２００の制御装置２０８によって供給されるレーザビーム２０４の識別シグネチャと区別することができる。
【００１８】
一実施の形態において、識別シグネチャを周期パルスとし、レーザビーム２０４によって生成されるレーザ照準スポットの識別を、適切に符号化されたレーザ照準スポットを視界内に存在しうる他のレーザスポットと区別するよう適切にコード化されたレーザ照準スポットの見掛けの輝度(apparent luminance)を増大するためにビデオカメラ１２内の（後に説明する）ビデオカメラゲーティング(gating)をマスタクロックに基づく周期パルスに同期させることによって行う。この場合、画像処理プロセッサ１６は、レーザ照準スポットを増大した輝度と区別し、識別可能なレーザ照準スポット３４２をビデオディスプレイ１４によって提供できるようにするようレーザ照準スポットを更に処理することができる。他の実施の形態において、識別シグネチャを非周期パルスとし、レーザビーム２０４によって生成されるレーザ照準スポットの識別を、処理及びビデオディスプレイ１４による表示のためのレーザ照準スポットを識別するレーザ照準スポットの見掛けの輝度を増大するためにビデオカメラ１２内のゲーティングを非周期パルスに同期させることによって行う。本実施の形態によれば、ゲーティングを、シーンを撮像するのに十分な期間に亘って可能にする。
【００１９】
ステップ４０６において、識別されたレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別するために撮像された視界を変更する。典型的な実施の形態において、画像処理プロセッサ１６は、撮像された視界を変更(modify)する。
【００２０】
ステップ４０８において、変更された視界を表示する。典型的な実施の形態において、変更された視界を、ビデオディスプレイ１４に表示する。
【００２１】
図５は、本発明の態様によるレーザ照準スポットを識別するための典型的な構成要素及びステップの概略を示す。本例において、レーザ照準スポットは、色の使用によって区別される。
【００２２】
ＣＷ近赤外（ＮＩＲ）レーザ５０２は、ＣＷレーザ光５０４を生成するためにＮＩＲ通過帯域の光を放出し、電気光学変調器５０６は、変調レーザ光５０８を生成するためにＣＷレーザ光５０４を変調する。電気光学変調器５０６は、迅速なシャッター機能を効果的に提供し、これによってＣＷ放出５０４は、電子論理（図示せず）によって命令されたときだけ変調器５０６を通過することができる。適切な電子論理は、ここでの説明から当業者によって理解される。ＣＷ ＮＩＲレーザ５０２及び電気光学変調器５０６を、例えば、レーザ照準装置２０２内で組み合わせて単一のハードウェア素子にすることができる。
【００２３】
変調レーザ光５０８は、伝送路に沿って画像増強ビデオカメラ１２の視界（ＦＯＶ）内のオブジェクト空間に伝達する。オブジェクト空間に放出される変調レーザ光５０８は、光がオブジェクト５１０に当たるときにレーザ照準スポット３４２を形成するために狭ビーム内に含まれる。
【００２４】
レーザ照準スポット３４２の一部は、オブジェクト５１０により伝送路に沿って拡散的に反射され、このように反射された変調レーザ光５１２は、（後に説明する）対物レンズを通じて画像増強ビデオカメラ１２に入射する。カメラ１２の（後に説明する）イメージインテンシファイアは、反射された光５１２を検知し、反射された光５１２の放射エネルギーを光電効果により電子に変換する。後に説明するように、カメラ１２内で、イメージインテンシファイアの光電陰極からの小さい光電子束が、イメージインテンシファイアのマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）に到達し、増幅され、増幅された電子束がイメージインテンシファイアの陽極に伝達される。典型的な実施の形態において、この構造及び電子束は、マイクロ秒のオーダーでレーザ光入力の時間変動に応答することができ、これによって、画像増強部は、反射された変調レーザ光５１２の復調器として動作することができる。レーザ信号の復調を、画像増強部を給電する高圧電源（ＨＶＰＳ）に統合される増幅段によって行うことができる。
【００２５】
画像増強ビデオカメラ１２は、二つのデータストリームを生成する。一方のデータストリームは、連続的な画像フレームを含むビデオ信号５１６である。他方のデータストリームは、変調レーザ光５０８を生成するために電気光学変調器５０６によって用いられるデータを再生する復調レーザ信号５１８である。
【００２６】
画像処理装置５１６は、ビデオ信号５１６及び復調レーザ信号５１８を処理する。復調レーザ信号５１８は、レーザ照準装置２０２から生じる変調レーザ光５０８に特有の識別（ＩＤ）コード及び再帰的なデジタルカウンタによって実現することができるタイミング信号／コードを含むパケットによって構成される。画像処理装置１６は、レーザ照準装置２０２からの変調レーザ光５０８に関連する反射された変調レーザ光５１２を識別するためにＩＤコードを用いる。
【００２７】
反射された変調レーザ光５１２を識別した後、画像処理装置１６は、後に説明するように画像処理装置が周期的なレーザバーストに対して同期をとるようにするためにパケット内のタイミング信号を用いる。典型的な実施の形態において、画像処理装置１６は、連続的に流れるビデオフレームの群から選択した一つのビデオフレームに対してイメージインテンシファイアを「ゲートオン」(gate on)するためにこのように同期がとられたタイミング情報を用いる。「ゲートオン」の発生及び持続時間は、独自のレーザバーストに同期し、カメラ１２は、反射されたレーザ光５１２がカメラ１２の対物レンズに到達するときの光にしか応答しないようにする。このような一方のフレームからのビデオ信号は、独自の選択されたレーザバーストのビデオ画像を含む。画像処理装置１６は、このフレームのＦＯＶ内のレーザスポット３４２の２次元的な位置を識別するデジタル分析ルーチンを実行する。その後、レーザスポット位置データは、画像処理装置１６によってアクセス可能な（図示しない）メモリに格納される。
【００２８】
連続するビデオフレームは、最適な露光となるように制御(gate)され、ＦＯＶ内の全てのレーザスポットから戻るレーザを含む。画像処理装置１６は、レーザスポットのいずれがカラー化すべき独自のスポットであるかを識別するためにメモリに格納されたレーザスポット位置を用いる。ビデオ処理機能の一部として、画像処理装置１６は、独自のスポットをＦＯＶ内の他のレーザスポットと明らかに区別するよう独自のスポットをカラー化したビデオフレームを構成する。このように処理されたビデオは、例えば、他のレーザ照準スポットと区別することができるレーザスポット３４２（図３Ｂ参照）を有する画像を生成するためにディスプレイ１４に送信される。
【００２９】
画像増強ビデオカメラ１２、画像処理装置１６及びディスプレイ１４を全て暗視ゴーグル装置（ＮＶＧ）と称される単一のハードウェアエンティティ内のサブシステムとすることができる。この装置を、個人、例えば、オブジェクト空間シーンの増強された映像データを見つけようとする戦士の頭部に装着することができる。
【００３０】
カラー化された照準スポットの実現によれば、レーザ照準装置２０２内の電気光学変調器５０６の独自の変調コードが動作前に画像処理装置１６によって「知られている」と仮定される。このコードを、ＮＶＧがレーザスポットを独自の変調コードで変調されたレーザと区別してカラー化するために画像処理装置１６に関連したメモリに入力することができる。
【００３１】
図６は、電気光学変調器５０６（図５）によって実現される典型的なレーザパルスコードパケット６００のグラフを示す。図示したレーザパルスコードパケット６００は、（特定のシステムに特有の）ＩＤ番号６０２及びタイムコード６０４を表す２０ビットを含む。パケットあたりの他のビット数が実現可能であるとともに本発明の範囲内であることは、ここの記載から当業者が理解することができる。パケットを、新たに送信されるレーザパケットごとに繰り返されるＩＤ番号６０２とともに連続的に送信することができる。レーザパケット６００は、破損したデータパケットを検出して破棄するとともにシステムの全体に亘るロバストネスを向上させるために巡回冗長検査（ＣＲＣ）のビットのセットを含むこともできる。
【００３２】
グラフ中の灰色の縦棒は、電気光学変調器５０６（図５）からのレーザ放出の短いバーストを表す。縦棒間のスペースは、レーザ放出のない（例えば、変調器５０６によって遮断された放出）時間間隔を表す。レーザ放出を、図６に示すような「負」(negative)の波形として形成することもでき、この場合、ＣＷレーザ光５０４を、オンビットを表すために一時的に遮断する。このアプローチは、著しく大きなレーザエネルギーを送出し、長距離のターゲットに対して又は復調器のサブシステムの信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上させるために用いることができる。
【００３３】
図示したグラフにおいて、１０ビット列(10 bit deep)に対する純２進コード化(pure binary encoding)を用いることによって、１０２４個のあり得る独自のＩＤが存在する。本例において、独自のＩＤ番号は、１０進数で３３１である。コード化(encoding)を、純２進、１６進又は任意の類似のデジタルコード化形態とすることができる。
【００３４】
典型的な実施の形態において、タイムコード６０４は、連続するパケットごとに最下位ビット（ＬＳＢ）を１増分する。タイムコード長（本例では１０ビット）によって許容される最大値に到達した後、値は、「最低値に戻り」(wrap around)、０から再開する。
【００３５】
図７は、画像増強ビデオカメラ１２の典型的な画像増強部を示す。カメラ１２は、増強菅７０４を有する画像増強トランスデューサ(image intensifier transducer)を有し、増強菅７０４は、陰極７０６と、マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）７０８と、陽極７１０と、増強菅７０４の構成要素に電圧及び電流を供給するための第１の電圧(voltage potential)（Ｖ１）７１２、第２の電圧（ｖ２）７１４及び第３の電圧（Ｖ３）７１６を生成する高圧電源（ＨＶＰＳ）７１１と、を有する。
【００３６】
反射したレーザ光５１２は、対物レンズ７０２を通じてカメラ１２に入射する。入射光５１２が陰極７０６に当たると、光電効果により、陰極７０６から放出される光電子が生成され、これらの電子は、陰極７０６とＭＣＰ７０８との間の真空ギャップの間で加速される。これらの電子は、ＭＣＰ７０８のＭＣＰ Ｉｎ面によって収集される。電子の加速は、Ｖ１ ７１２によって行われる。図７のＩ１電流ループにより通常の電流表示を用いて電流を表す。
【００３７】
ＭＣＰ７０８は、ＭＣＰ Ｉｎノードに到達する電子束を増幅する利得段としての役割を果たす。利得機能(gain function)は、ＭＣＰ７０８の複数の光電子倍増菅チャネルによって与えられる。この機能のための電力は、Ｖ２ ７１４によって与えられる。図７のＩ２電流ループにより通常の電流表示を用いて電流を表す。
【００３８】
ＭＣＰ７０８のＭＣＰ Ｏｕｔ面からの電子流は、Ｖ３ ７１６により陽極７１０に向かって加速される。図７のＩ３電流ループにより通常の電流表示を用いて電流を表す。
【００３９】
Ｉ３電流は抵抗Ｒ ｓｅｎｓｅ７１８を流れ、これによって抵抗７１８の両端間に電圧降下が生じる。この電圧降下は、電圧フォロワとして構成される演算増幅器（ＯｐＡｍｐ）７２０によって検知され及びバッファリングされる。変調レーザ光によって、画像増強菅の電流Ｉ１，Ｉ２及びＩ３が変調される。この変調は、電圧フォロワによって検出され、電圧フォロワは、オペアンプ７２０の出力部で変調電圧信号を再生する。この変調電圧信号は、復調レーザコードを搬送し、反射した変調レーザ光５１２のソースの識別に用いるために画像処理装置１６（図５）に送出される。
【００４０】
復調器のＳＮＲを、ハイパスフィルタを追加することによって向上させることができる。このフィルタを、オペアンプ７２０の入力部若しくはオペアンプ７２０の出力部に配置し又はオペアンプ７２０のフィードバック経路に組み入れることができる。
【００４１】
典型的な実施の形態において、画像増強ビデオカメラ１２（図５）によって生成される映像データは、通常の電子的な読出し構造を有するＣＭＯＳ撮像装置(imaging die)によって生成される。ＣＭＯＳ撮像装置は、光電子画像のプリアンプとして効果的に機能する画像増強菅７０４から画像を受信する。このような画像増強菅７０４からＣＭＯＳ撮像装置へのリアルタイムの画像の転送を、種々の方法で行うことができる。一つの方法は、通常の画像増強カメラで利用される溶融光ファイバの束の結合(fused fiber optic bundle bonding)の使用を伴い、この場合、フォトニックイメージ(photonic image)が溶融光ファイバの束によって装置の光子検出面に転送される。この方法において、ＣＭＯＳ撮像装置は、画像増強菅の物理的なエンベロープの外側に存在する。他の方法は、ＣＭＯＳ撮像装置の画像増強菅内への組込みを伴い、この場合、ＣＭＯＳ撮像装置は、画像増強菅の陽極として機能し、光子ではなく光電子を受け取る。
【００４２】
図８は、ＣＭＯＳ撮像装置の一般的なタイミング制約を示すグラフである。グラフの最上部は、ＣＭＯＳ撮像装置の時間的な動作(time-wise operation)を示す。垂直破線は、ビデオフレーム時間すなわち周期を表す。各ビデオフレームの終端において、垂直ブランキング期間と称される短い期間が存在し、この期間を、周期的な論理(periodic logic)をリセットするのに用いることができ、この期間は、副タイミング波形(subordinate timing waveform)を同期させる主タイミングパルス(primary timing pulse)としての役割を果たすことができる。連続的な垂直ブランキング期間の各々の立上がり縁を、画像処理装置１６における次のフレームの開始となるように規定することができる。垂直ブランキング期間の間のグラフのエリアは、ビデオ画像が統合されるとともにビデオストリームとして読み出されるフレーム時間の部分を表し、これについては後に詳細に説明する。フレームタイミングは、デジタルビデオ処理の同期がとられるタイミングフレームワーク(timing framework)を規定する固定された定期的な度数(fixed periodic frequency)である。
【００４３】
図８のグラフに示すタイミング図を、一般的に「ロールシャッター」と称されるＣＭＯＳ撮像装置の処理とともに用いることができる。図８の下部は、ロールシャッターの動作に伴う基本的なタイミング動作を示す。この処理を、リアルタイムのビデオデータストリームを生成するために再帰的に生じる二つの機能的なステップに分けることができる。これら二つのステップは、フレーム統合及びフレーム読出しである。一般的に、典型的には全フレーム期間から垂直ブランキング期間を減算したものであるフレーム統合期間は、利用可能な画像を生成するために用いられる。さらに、二つのフレーム期間は、一般的にビデオフレームを生成するために用いられ、一つのフレーム期間が統合のために用いられ、一つのフレーム期間がビデオデータストリームの読出しのために用いられる。
【００４４】
ＣＭＯＳ撮像装置は、画素に当たる光子又は光電子を画素に蓄積することができる統合期間を利用する。典型的な統合期間は、ビデオフレーム時間から垂直ブランキング期間を減算したものに等しい。更に短い統合時間が実現可能であり、カメラの利得を制御する手段として時々用いられる。ロールシャッターの処理は、撮像チップ上の連続する行に対する互い違いの(staggered)順次の統合期間を伴う。これを、「フレーム統合」を付した図８の部分によって示す。ＣＭＯＳ撮像装置の各行を、同一の統合期間にすることができる。
【００４５】
図８のフレーム統合部で観察される連続する行の互い違いの時間関係は、「フレームビデオ読出し」を付した図８の最下位部によって示される読出しタイミングに起因する。図８のこの部分内の小さい縦棒の各々は、ＣＭＯＳ撮像装置の所定の行から画素値を読み出すとともにこのデータを「下流の」電子機器に送信するのに要する時間を表す。行０の統合フレーム期間に続くフレーム期間の立上がり縁の直後に行０の読出しが生じることに留意されたい。次に行１が読み出され、単一のビデオ画像フレームを備えた映像データストリームとなったＣＭＯＳ撮像装置の行の全てが送信されるまで、次々と行が読み出される。この例は、１０２４行を有するＣＭＯＳ撮像装置の動作を示す。他の行数も実現可能である。
【００４６】
図９は、カメラ１２（図５）の映像データタイミングに対するレーザ照準装置２０２（図５）のレーザパケットバーストタイミングの関係を示す。図９に示すタイミング関係は、ビデオフレームタイミングとレーザバーストタイミングとの間で任意の位相関係(arbitrary phase relationship)を有する。カラー化された照準点が円滑に機能すること(successful functioning)は、ＣＭＯＳ撮像装置のような撮像部とレーザ照準装置２０２（図５）のレーザバーストタイマとの間の特定の位相関係に依存しない。画像処理装置１６（図５）内の映像プロセッササブシステムは、例えば、カメラ１２（図５）とレーザ照準装置２０２（図５）との間の位相関係を検出し、それに応じた調整を行うことができる。画像処理装置１６は、カメラ１２からのビデオ信号５１６とカメラ１２内の復調器からの復調レーザ信号５１８の両方に含まれるタイミング情報を用いることができる。
【００４７】
図９の黒い縦棒の各々は、完全なレーザパケットを表す。各レーザパケットは、図６を参照して説明したようなデジタル情報を含む。図９において見えるように、レーザパケットには、増加するパケット番号（例えば、ｎ，ｎ＋１，Ｎ＋２等）が付される。ｎ値は、図９に示す「レーザ伝送装置(laser transmitter)タイムコード」に対応する。このタイムコードは、パケットに対して設定された最大値に到達するまで連続するレーザバーストごとに値を増加させる。次のレーザ伝送において、タイムコードは０から開始し、再帰的な計数を再開する。パケットＩＤ番号及びタイムコードの最大値は任意であり、レーザ照準装置２０２（図５）のパルス繰返し周波数及び特定の実現(specific implementation)に要求されるパルス周期に依存する。複数のパケットＩＤ値及びタイムコード値を含む種々の長さのパケット構造を用いることができる。
【００４８】
典型的な実施の形態において、レーザ伝送装置期間は、ビデオフレーム周期と実質的に(nominally)同一である。しかしながら、これらの周期のそれぞれの整合は必要でない。カラー化された照準点の実現の一つは、物理的に分離したレーザ伝送装置及びＮＶＧ構成要素を利用(anticipate)する。これら二つの構成要素間の明示的な同期接続(explicit synchronizing connection)の代わりに、画像処理装置１６（図５）のアルゴリズムは、レーザバースト期間とカメラ期間の両方を検出し及びその経過を追うことができる。これは、カラー化された照準点システムの成功の実現に十分である。レーザ伝送装置とＮＶＧとの間の明示的な有線又は無線接続を伴うこのアプローチの変形も本発明の範囲内である。
【００４９】
図１０は、レーザスポットがビデオＦＯＶ内にある動作に対するレーザ照準装置２０２（図５）及びカメラ１２（図５）のタイミング図を示す。上述したように、レーザ照準装置２０２は、周期的なデジタルデータのバーストを連続的に出力することができる。これらのバーストを、図１０の上部の縦棒によって表す。
【００５０】
ビデオ波形を図１０の下部に示す。ビデオフレーム数Ｎ，Ｎ＋１及びＮ＋４は、上述した通りのものである。これらのフレームに対して示した長い(extended)立ち上がり時間は、完全な光子統合(photonic integration)が生じていることを示す。フレームＮ＋３は、著しく異なる波形を示す。このフレームに対して許容される非常に短い統合期間は、カメラ１２の画像増強部を短期間だけＯＮにすることによって取得される。ＣＭＯＳ撮像装置が標準的な統合期間を実現するとしても、この短いゲート期間中に画像増強部を通過する（例えば、画像増強菅７０４（図７）を通過する）光電子しか画像情報をＣＭＯＳ撮像装置に伝送しない。
【００５１】
画像増強部のゲートタイミングは、画像処理装置１６（図５）によって制御される。この電子サブシステムは、復調レーザ信号５１８の全てを検出し、カラー化されたレーザ照準スポットを有する唯一のレーザを識別することができる。プロセッサが唯一のレーザのバースト周波数に対して同期をとることによって、画像処理装置１６は、連続的な伝送内で任意のレーザバーストを「利用」し、唯一のレーザの反射された戻りがカメラレンズに到達する短い期間内にカメラ１２のゲートをオンにする。この非常に短い統合期間のタイミングは、ビデオＦＯＶ内の他のレーザからの戻りを回避するために画像処理装置１６によって選択される。
【００５２】
フレームＮ＋３中にカメラ１２によって検出される光エネルギーのほとんどが唯一のレーザスポットの反射された戻りからのものであるので、ビデオデータのこのフレームは、暗い背景上のレーザスポットを含む。したがって、このビデオフレームは、ビデオＦＯＶ内の唯一のレーザスポットの瞬時の位置を示す。画像処理装置は、レーザスポットの重心の行及び画素数を確立するためにこのビデオフレームの分析を実行する。この位置は、画像処理装置１６によってメモリ（図示せず）に格納される。
【００５３】
ビデオフレームＮ＋４及び所定の数の連続するフレームにおいて、格納されたスポット位置データは、カラー化されたレーザスポットを形成するために用いられる。連続するフレームは、十分に統合され、シーンから利用できる全ての画像データを有する。画像処理装置１６は、レーザスポット画像を、他のレーザスポットに対してコントラストをなす色のこれらの連続するビデオフレームの各々に重ね合わせる。
【００５４】
短い同期統合フレームは、レーザスポットの位置を更新するために周期的に繰り返される。典型的な実施の形態において、正常なビデオフレームに対するこの短いビデオフレームの比を、約１：５〜１：２０の範囲に亘って変更することができる。この比は、ビデオＦＯＶ内のカラー化されたレーザスポット位置の精度を決定する。高いパン速度のようにビデオシーンに著しい変化(dynamics)がある場合、更に小さい比（１：５）とすることによって精度が高くなる。シーンの変化が小さい場合、大きな比（１：２０）で十分である。
【００５５】
この基本形態に対する増強を、必要に応じて照準点精度を増大するために実現することができる。画像処理装置１６の変形は、ＭＥＭＳ加速度計のような動き検出トランスデューサ(motion detection transducer)を含む。この装置は、ＮＶＧの動きによって生じたシーンの変化(dynamics)を検知し、照準点精度を最大にする比を自動的に選択する。シーン中の動きに起因する大きなシーンの変化を、画像処理装置１６のアルゴリズムによって検出することもできる。このアルゴリズムを連続的に実行することによって、最適な精度に対して適切な比が自動的に選択される。
【００５６】
図１１は、電気光学変調器５０６（図５）によって生成されるタイムコード６０４（図６）のようなタイムコードを生成するためにレーザ照準装置２０２のレーザ伝送装置の回路によって実行される典型的なステップのフローチャート１１００である。ブロック１１０２において、処理を開始する。ブロック１１０４において、パケット値ｘを０にリセットする。ブロック１１０６において、レーザパケットｎ＋ｘを送信する。ブロック１１０８において、値ｘを１だけ増分する。ブロック１１００において、値ｘに関する決定を行う。値ｘが１０２４（１０ビット＝２１０＝１０２４の値）未満である場合、処理はブロック１１０６に進み、ｘを増分する。ｘが１０２４以上である場合、処理はブロック１１０４に進み、値ｘを０にリセットする。
【００５７】
図１２は、特定のレーザ照準装置に関連したレーザスポットをカラー化するために画像処理装置１６（図５）によって実行される典型的なステップのフローチャート１２００である。ブロック１２０２において、レーザパケットＩＤを識別するために変調レーザパケットが検出及び解読される。ブロック１２０４において、レーザパケットＩＤに関する決定を行う。ブロック１２０２で識別されたレーザパケットＩＤが、特定の照準処置に関連する格納されたレーザパケットＩＤに整合しない場合、処理はブロック１２０２に戻り、他の変調データパケットの検出及び解読を行う。ブロック１２０２で識別されたレーザパケットＩＤが、特定の照準処置に関連する格納されたレーザパケットＩＤに整合する場合、処理はブロック１２０６に進む。
【００５８】
ブロック１２０６において、解読されたレーザパケット内のレーザ伝送装置タイムコードが読み出され、画像処理装置１６と同期をとるために用いられる。ブロック１２０８において、次のビデオフレームの短縮した統合があるか否かについての決定を行う。この決定は、最近の短縮した統合期間からのフレーム数に基づくことができる。例えば、統合を、通常のカウンタからの入力に基づいて５フレームごとに短縮することができる。短縮した統合に対する決定が行われない場合、処理はブロック１２１０に進み、カメラ１２は、例えば自動利得制御（ＡＧＣ）論理ループに従って標準的な統合期間に対してオンになる。
【００５９】
ブロック１２０８で短縮した統合に対する決定が行われたブロック１２１２において、バーストタイマを始動し、ブロック１２１４において、カメラ１２に対するＡＧＣ論理ループを無効にする。
【００６０】
ブロック１２１５において、読み出される最近解読したパケットからの「タイミング／信号コード」値を、例えばｎ＋ｘに等しくなるように表示する。典型的な実施の形態において、これは、上述したステップ１２０６で読み出されたレーザ伝送装置タイムコードである。ブロック１２１６において、次のバーストを開始するときであるか否かに関する決定を行う。典型的な実施の形態において、画像処理装置１６（図１及び５）の内部のタイマが、次のタイマバースト、例えば、ｎ＋ｘ＋１の開始時を決定するのに用いられる。レーザバーストの時間でないと決定した場合、ＡＧＣ論理ループは、レーザバーストの時間であると決定されるまで無効のままである。レーザバーストの時間であると決定した場合、処理はブロック１２１８に進む。
【００６１】
ブロック１２１８において、カメラ１２は、ステップ１２１６の次のタイマバーストの開始時の決定に応答したときのみレーザバースト期間中にオンにされる。ブロック１２２０において、レーザバースト期間中に受信した変調レーザパケットを検出し及び解読する。
【００６２】
ブロック１２２２において、スポットに対応する行及び画素数を生成するために、レーザスポット位置特定アルゴリズムを、短縮した統合ビデオフレームに適用する。適切なレーザスポット位置特定アルゴリズムは、ここの記載から当業者によって理解される。
【００６３】
ブロック１２２４において、スポット位置特定アルゴリズムによって生成された行及び画素数がメモリに書き込まれる。ブロック１２２６において、ＡＧＣ論理ループを有効にする。ブロック１２２８において、メモリから読み出した行及び画素数のカラー化されたスポットを、完全に統合したビデオフレームに重ねる。処理は、次の変調レーザパケットを検出し及び解読するためにブロック１２０２に戻る。
【００６４】
本発明の態様を実施する適切な暗視システムに関連した種々の構成要素に関する更に詳しい説明をここで行う。更に詳しい説明を、ビデオ増強暗視ゴーグル(Video Enhanced Night Vision Goggle)の表題のドビー等による米国特許第６，５６０，０２９号明細書で見つけることもでき、この明細書を、参照によりここに組み込む。
【００６５】
ビデオカメラ１２の光軸及びビデオディスプレイ１４の光軸を、図１３に示すような従来技術に従って光学的に整列させることができる。この整列によって、同一の画角で出現する増強画像を、暗視システムを装着していないユーザに提供する。これによって、「現実世界」のオブジェクト空間に対する暗視システムの画像空間の偏差を最小にする。図１３に示すように、これらの光軸の両方が平面４０に対してほぼ垂直になるように画像増強ビデオカメラ１２及びビデオディスプレイ１４を適合させる。
【００６６】
図１４は、本発明による画像増強ビデオカメラ１２（図５）として使用するためにここの記載から当業者によって理解されるように変更することができる従来の画像増強ビデオカメラの構成要素の分解図である。これらの構成要素は、対物レンズアッセンブリ５０、画像増強菅５２、撮像アレイ５４、高圧電源（ＨＶＰＳ）５６及びカメラハウジング５５である。対物レンズアッセンブリ５０は、低い光レベルのシーンの焦点画像を画像増強部の入力面（光電陰極）に提供する。画像増強部はＨＶＰＳによって給電される。画像増強部は、入力部の不鮮明な画像を増幅し、この画像の更に明るい形態をその出力面に再生する。この画像は、溶融光ファイバ束を用いることによって電子的な撮像アレイにコヒーレントに送信される。例えばＣＭＯＳ又はＣＣＤタイプとすることができる撮像アレイは、増強された画像を検知し、画像の描出(rendition)を含むリアルタイムのビデオ信号を形成する。したがって、ビデオカメラは、電力及び低光画像を受信し、低い光レベルのシーンのビデオ信号を出力する。
【００６７】
ビデオ信号はディスプレイ１４に供給される。ディスプレイ１４は、ユーザの目にビデオ画像を提供する。従来のディスプレイの例を、画像光経路及び各構成要素の相対位置を示すディスプレイモジュールの断面図である図１５に示す。ビデオ信号は、ディスプレイのプリント回路基板６０によって受信される。プリント回路基板は、電力バスからの直流電圧も受信する。ドライバとみなすことができるプリント回路基板は、電気信号をフラットパネルディスプレイ６２に出力し、フラットパネルディスプレイ６２は、信号を２次元のビデオ画像に変換する。
【００６８】
ビデオディスプレイ上のビデオ画像を、プリズムアイピース６４を用いたユーザによって観察することができる。このアイピース光学素子は、ユーザの支援された目が相当な距離に対して焦点を合わせることができるようにするためにあたかもビデオ画像が相当な距離にある（光学的に無限である）かのようにビデオ画像を提供する。プリズムは、眼鏡のレンズが配置される位置を越えてユーザの目の前に配置される。プリズムアイピースは、プリズム内面(prism off surface)の内部反射によって光学的な機能を実行し、その湾曲は、共同して表示画像を無限遠に出現させる必要な屈折力を生成する。使用することができる特定のプリズムアイピースは、米国特許第５，７０１，２０２号明細書に開示されており、この明細書は、参照によりここに組み込まれる。構成要素は、相対位置で互いに保持され、ディスプレイハウジング６６によって外部環境から保護される。
【００６９】
図１６は、本発明の一実施の形態の機能ブロック図を示す。画像増強ビデオカメラ１２は、シーンからの光を検知し、シーンの電子画像を含むリアルタイムのビデオ信号を形成する。ビデオ信号は、ビデオ信号を受信するとともに人間の目によって観察することができる２次元画像を生成するビデオディスプレイ１４に送信される。
【００７０】
ビデオカメラ１２とビデオディスプレイ１４との間の画像プロセッサ１６は、本発明に従ってビデオカメラ１２からのビデオ信号を処理する。画像プロセッサ１６は、マイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ論理ゲート及びＲＡＭを含むことができる。画像プロセッサ１６は、ビデオ信号をビデオカメラ１２から受信し、ビデオ信号を制御する。画像プロセッサ１６は、オンボードプログラムによってビデオデータを再変換(reformat)し、「処理した」ビデオデータをビデオディスプレイ１４に送信する。画像プロセッサ１６を、プログラム可能な適合性を提供するプログラマブル装置とすることができる。
【００７１】
画像増強ビデオカメラ１２、画像プロセッサ１６及びビデオディスプレイ１４は、電池によって構成することができる電源１８から電気エネルギーを受信する。システムに対する入力は、画像シーン光(image scene light)であり、それに対し、主な出力は、ビデオディスプレイ１４によって提供されるとともにユーザによって観察される増強された画像シーンである。
【００７２】
画像プロセッサ１６は、識別可能な照準スポットを含むようユーザに提供される画像を向上させるためにビデオ信号のリアルタイムの画像処理を実行する性能を提供する。向上は、コントラスト伸長、エッジ検出／増強、ＭＴＦピーキング（アパーチャ補正）、統合、外部からのビデオ入力を有する増強されたビデオの混合／重ね合わせ及び他の既知の画像処理機能を含むことができるがこれらに限定されない。
【００７３】
本発明による暗視ゴーグルの他の実施の形態を図１７に示す。本実施の形態において、熱探知カメラ８６を図１に示す基本的な実施の形態に追加し、画像処理プロセッサ８７も示す。熱探知カメラは、画像増強（Ｉ２）装置とは異なる電磁スペクトルの部分に応答し、したがって、観察者に追加の情報を提供する。
【００７４】
本発明の態様によれば、熱探知カメラからの画像を、画像増強ビデオカメラ１２からの画像に「結合」することができ、したがって、観察者は、互いに重ね合わせた二つの画像を見る。図１７は、上述した画像処理プロセッサ１６の機能を提供することができる画像処理プロセッサ８７を示し、図１８は、そのための電子システムのブロック図である。
【００７５】
図１８を参照すると、ビデオカメラ１２からの未処理のビデオ信号及び熱探知カメラ８６からの未処理のビデオ信号が画像プロセッサ８７に供給される。画像プロセッサ８７は、上述した画像プロセッサ１６の機能と、画像結合機能を有する。画像結合機能は、二つのビデオ画像を電子的に重ね合わせ、これらの相対輝度を調整し、カラーキュー(color cueing)情報を追加することもできる。結合機能と画像増強機能の両方を、ゴーグルの物理的な制御装置を介してユーザにより制御することができる。ビデオディスプレイ１４は、増強及び結合処理の結果であるビデオ画像を提供する。
【００７６】
使用できる二つの光波長帯域は、（イメージインテンシファイアに対する）４００ｎｍから９００ｎｍの帯域及び（熱探知カメラに対する）８μｍから１２μｍの帯域である。熱探知カメラは、非冷却(uncooled)焦点面アレイ（ＦＰＡ）に基づくことができ、Ｉ２カメラの視界とほぼ同一の熱探知ビデオの視界を提供するように設計されたそれ自体の対物レンズを組み込む。熱探知カメラの光軸及びＩ２カメラの光軸を、共通のシーンの二つのビデオ信号を重ね合わせることによる二つのビデオ画像の結合の処理タスクを単純化するためにシステムの組立中に並列に整列させる。
【００７７】
図１９は、画像増強カメラモジュールの基本的な機能構造の従来例を示す。この構造において、対物レンズ９０は、シーンからの光を画像増強菅９２の光電陰極に焦点を合わせる。画像増強菅は、電子を増幅するマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）と、スクリーン光学系を有する。画像増強菅は、自動式遮断(auto-gating)ＨＶＰＳ９７によって給電される。自動式遮断機(auto gate)９４は、電圧をマイクロチャネルプレート及びスクリーンに供給するＨＶＰＳ９７を制御し、陰極電圧を供給するゲートドライバ９９も制御する。自動式遮断によって、従来の非遮断ラップアラウンド(non-gated wrap-around)タイプのＨＶＰＳにおいて可能な光レベルより高い光レベルでの動作を可能にする。
【００７８】
マイクロチャネルプレート電圧及びゲートデューティサイクルを決定する制御ループをＨＶＰＳに統合することができる。自動式遮断機ブロック９４は、画像増強菅の線形利得特性の先端を切り取る(truncate)とともに最大輝度出力を効果的に設定する自動輝度調整（ＡＢＣ）機能を有する。適切に露出されるとともに十分に明るい画像を画像増強菅から供給するために、制御回路は、画像増強菅からのスクリーン輝度を自動的に最適化する。このような画像増強菅からの画像は、スクリーンファイバ光学系９５により撮像チップ(imaging chip)９６に光学的にファイバ結合(fiber optically coupled)される。一例として、図１９は、構造のこの位置のＣＭＯＳ「カメラオンチップ」(camera-on-a-chip)を示すが、他の固体状態撮像アレイを用いることもできる。例えば、関連のカメラプリント回路基板を有するＣＣＤチップは、ＣＭＯＳカメラと同一の機能を実行することができる。
【００７９】
このＣＭＯＳカメラ機能ブロックは、その画素アレイの２次元画像を検知するとともに当該画像のリアルタイムビデオ信号表示を行う目的を有する。カメラの自動利得制御（ＡＧＣ）機能が集積回路に統合される。この制御ループは、ビデオ信号画像が所定の時間において最適なシーン内ダイナミックレンジ(intra scene dynamic range)を有するようにカメラ利得を効果的に調整する。ＡＧＣループをＣＭＯＳカメラオンチップに統合することができ、したがって、この制御ループを図１９に示さない。特定のタイプに応じて、ＣＭＯＳカメラは、デジタルビデオ信号、アナログビデオ信号又は両方のタイプの信号を出力することができる。
【００８０】
図１９に示すビデオカメラ構造は、二つの独立した制御ループを有する。画像増強菅利得／ゲーティングループは、直視型スクリーンにあるように動作し、画像増強菅からのみ帰還信号を受信する。ＣＭＯＳカメラサブシステムは、画像増強菅／電源から独立して効果的に動作するＡＧＣループを有する。適切に動作するためのカメラ全体に対して、二つの独立した制御ループの時間制約を異なるように設計する。そうでない場合、正帰還状態が、有用なビデオ画像の損失と共に生じることがある。
【００８１】
本発明を、特定の実施の形態を参照しながらここで図示し及び説明したが、本発明は、詳細な説明に限定されない。種々の変形を、特許請求の範囲の等価物の範囲内で本発明の範囲を逸脱することなく詳細な説明において行うことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別する方法であって、
前記レーザ照準スポット及び前記他のレーザ照準スポットを含む視界を、暗視システムを用いて撮像し、
撮像された視界内の前記特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを識別し、
識別されたレーザ照準スポットを前記他のレーザ照準スポットと区別するために前記撮像された視界を変更し、
変更された視界を、前記暗視システムを用いて表示する方法。
【請求項２】
前記レーザ照準スポットは、前記特定の小火器に関連したレーザビームによって生成され、前記レーザビームは、識別シグネチャを有し、前記識別するステップは、
前記特定の小火器に関連したレーザビームによって生成されたレーザ照準スポットを前記レーザビームに関連した識別シグネチャと区別する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記識別シグネチャは周期パルスであり、前記レーザビームによって生成されたレーザ照準スポットを区別するステップは、
前記レーザ照準スポットを識別するよう前記レーザ照準スポットの見掛けの輝度を増大させるために、前記周期パルスに対して前記暗視システム内のカメラゲーティングを同期させる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記識別シグネチャは非周期パルスであり、前記レーザビームによって生成されたレーザ照準スポットを区別するステップは、
前記レーザ照準スポットを識別するよう前記レーザ照準スポットの見掛けの輝度を増大させるために、前記非周期パルスに対して前記暗視システム内のカメラゲーティングを同期させる請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記変更するステップは、前記レーザ照準スポットを前記他のレーザ照準スポットと異なる色で表示するために前記視界を変更する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記変更するステップは、前記レーザ照準スポットを点滅スポットとして表示するとともに前記他のレーザ照準スポットを連続スポットとして表示するために前記撮像された視界を変更する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記変更するステップは、前記レーザ照準スポットを連続スポットとして表示するとともに前記他のレーザ照準スポットを点滅スポットとして表示するために前記撮像された視界を変更する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記変更するステップは、前記レーザ照準スポットを表示するとともに前記他のレーザ照準スポットを省略するために前記撮像された視界を変更する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別する暗視システムであって、
視界を撮像するように構成されたカメラと、
前記カメラに結合され、前記特定の小火器に関連した視界内のレーザ照準スポットを識別するとともに識別されたレーザ照準スポットを前記視界内の他のレーザ照準スポットと区別するために撮像された視界を変更するように構成された画像処理プロセッサと、
前記画像処理プロセッサに結合され、変更された視界を表示するように構成されたディスプレイと、
を備える暗視システム。
【請求項１０】
前記レーザ照準スポットは、前記特定の小火器に関連したレーザビームによって生成され、前記レーザビームは、識別シグネチャを有し、前記画像処理プロセッサは、
前記特定の小火器に関連したレーザビームによって生成されたレーザ照準スポットを前記レーザビームに関連した識別シグネチャと区別するように構成された請求項９に記載の暗視システム。
【請求項１１】
前記識別シグネチャは周期パルスであり、前記画像処理プロセッサは、
前記レーザ照準スポットを識別するよう前記レーザ照準スポットの見掛けの輝度を増大させるために、前記周期パルスに対して前記暗視システム内のカメラゲーティングを同期させるように構成された請求項１０に記載の暗視システム。
【請求項１２】
前記識別シグネチャは非周期パルスであり、前記画像処理プロセッサは、
前記レーザ照準スポットを識別するよう前記レーザ照準スポットの見掛けの輝度を増大させるために、前記非周期パルスに対して前記暗視システム内のカメラゲーティングを同期させるように構成された請求項１０に記載の暗視システム。
【請求項１３】
前記画像処理プロセッサは、前記レーザ照準スポットを前記他のレーザ照準スポットと異なる色で表示するために前記視界を変更するように構成された請求項９に記載の暗視システム。
【請求項１４】
前記画像処理プロセッサは、前記レーザ照準スポットを点滅スポットとして表示するとともに前記他のレーザ照準スポットを連続スポットとして表示するために前記撮像された視界を変更するように構成された請求項９に記載の暗視システム。
【請求項１５】
前記画像処理プロセッサは、前記レーザ照準スポットを連続スポットとして表示するとともに前記他のレーザ照準スポットを点滅スポットとして表示するために前記撮像された視界を変更するように構成された請求項９に記載の暗視システム。
【請求項１６】
前記画像処理プロセッサは、前記レーザ照準スポットを表示するとともに前記他のレーザ照準スポットを省略するために前記撮像された視界を変更するように構成された請求項９に記載の暗視システム。
【請求項１７】
特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別するシステムであって、
前記レーザ照準スポット及び前記他のレーザ照準スポットを含む視界を撮像する手段と、
撮像された視界内の前記特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを識別する手段と、
識別されたレーザ照準スポットを前記他のレーザ照準スポットと区別するために前記撮像された視界を変更する手段と、
変更された視界を表示する手段と、
を備えるシステム。
【請求項１８】
前記レーザ照準スポットは、前記特定の小火器に関連したレーザビームによって生成され、前記レーザビームは、識別シグネチャを有し、前記識別する手段は、
前記特定の小火器に関連したレーザビームによって生成されたレーザ照準スポットを前記レーザビームに関連した識別シグネチャと区別する手段を備える請求項１７に記載のシステム。
【請求項１】
特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別する方法であって、
前記レーザ照準スポット及び前記他のレーザ照準スポットを含む視界を、暗視システムを用いて撮像し、
撮像された視界内の前記特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを識別し、
識別されたレーザ照準スポットを前記他のレーザ照準スポットと区別するために前記撮像された視界を変更し、
変更された視界を、前記暗視システムを用いて表示する方法。
【請求項２】
前記レーザ照準スポットは、前記特定の小火器に関連したレーザビームによって生成され、前記レーザビームは、識別シグネチャを有し、前記識別するステップは、
前記特定の小火器に関連したレーザビームによって生成されたレーザ照準スポットを前記レーザビームに関連した識別シグネチャと区別する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記識別シグネチャは周期パルスであり、前記レーザビームによって生成されたレーザ照準スポットを区別するステップは、
前記レーザ照準スポットを識別するよう前記レーザ照準スポットの見掛けの輝度を増大させるために、前記周期パルスに対して前記暗視システム内のカメラゲーティングを同期させる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記識別シグネチャは非周期パルスであり、前記レーザビームによって生成されたレーザ照準スポットを区別するステップは、
前記レーザ照準スポットを識別するよう前記レーザ照準スポットの見掛けの輝度を増大させるために、前記非周期パルスに対して前記暗視システム内のカメラゲーティングを同期させる請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記変更するステップは、前記レーザ照準スポットを前記他のレーザ照準スポットと異なる色で表示するために前記視界を変更する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記変更するステップは、前記レーザ照準スポットを点滅スポットとして表示するとともに前記他のレーザ照準スポットを連続スポットとして表示するために前記撮像された視界を変更する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記変更するステップは、前記レーザ照準スポットを連続スポットとして表示するとともに前記他のレーザ照準スポットを点滅スポットとして表示するために前記撮像された視界を変更する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記変更するステップは、前記レーザ照準スポットを表示するとともに前記他のレーザ照準スポットを省略するために前記撮像された視界を変更する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別する暗視システムであって、
視界を撮像するように構成されたカメラと、
前記カメラに結合され、前記特定の小火器に関連した視界内のレーザ照準スポットを識別するとともに識別されたレーザ照準スポットを前記視界内の他のレーザ照準スポットと区別するために撮像された視界を変更するように構成された画像処理プロセッサと、
前記画像処理プロセッサに結合され、変更された視界を表示するように構成されたディスプレイと、
を備える暗視システム。
【請求項１０】
前記レーザ照準スポットは、前記特定の小火器に関連したレーザビームによって生成され、前記レーザビームは、識別シグネチャを有し、前記画像処理プロセッサは、
前記特定の小火器に関連したレーザビームによって生成されたレーザ照準スポットを前記レーザビームに関連した識別シグネチャと区別するように構成された請求項９に記載の暗視システム。
【請求項１１】
前記識別シグネチャは周期パルスであり、前記画像処理プロセッサは、
前記レーザ照準スポットを識別するよう前記レーザ照準スポットの見掛けの輝度を増大させるために、前記周期パルスに対して前記暗視システム内のカメラゲーティングを同期させるように構成された請求項１０に記載の暗視システム。
【請求項１２】
前記識別シグネチャは非周期パルスであり、前記画像処理プロセッサは、
前記レーザ照準スポットを識別するよう前記レーザ照準スポットの見掛けの輝度を増大させるために、前記非周期パルスに対して前記暗視システム内のカメラゲーティングを同期させるように構成された請求項１０に記載の暗視システム。
【請求項１３】
前記画像処理プロセッサは、前記レーザ照準スポットを前記他のレーザ照準スポットと異なる色で表示するために前記視界を変更するように構成された請求項９に記載の暗視システム。
【請求項１４】
前記画像処理プロセッサは、前記レーザ照準スポットを点滅スポットとして表示するとともに前記他のレーザ照準スポットを連続スポットとして表示するために前記撮像された視界を変更するように構成された請求項９に記載の暗視システム。
【請求項１５】
前記画像処理プロセッサは、前記レーザ照準スポットを連続スポットとして表示するとともに前記他のレーザ照準スポットを点滅スポットとして表示するために前記撮像された視界を変更するように構成された請求項９に記載の暗視システム。
【請求項１６】
前記画像処理プロセッサは、前記レーザ照準スポットを表示するとともに前記他のレーザ照準スポットを省略するために前記撮像された視界を変更するように構成された請求項９に記載の暗視システム。
【請求項１７】
特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを他のレーザ照準スポットと区別するシステムであって、
前記レーザ照準スポット及び前記他のレーザ照準スポットを含む視界を撮像する手段と、
撮像された視界内の前記特定の小火器に関連したレーザ照準スポットを識別する手段と、
識別されたレーザ照準スポットを前記他のレーザ照準スポットと区別するために前記撮像された視界を変更する手段と、
変更された視界を表示する手段と、
を備えるシステム。
【請求項１８】
前記レーザ照準スポットは、前記特定の小火器に関連したレーザビームによって生成され、前記レーザビームは、識別シグネチャを有し、前記識別する手段は、
前記特定の小火器に関連したレーザビームによって生成されたレーザ照準スポットを前記レーザビームに関連した識別シグネチャと区別する手段を備える請求項１７に記載のシステム。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公表番号】特表２０１２−５２８２９５（Ｐ２０１２−５２８２９５Ａ）
【公表日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１３０９１（Ｐ２０１２−５１３０９１）
【出願日】平成２２年５月７日（２０１０．５．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３３９６６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０１４２８６
【国際公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（５１２０６７１５９）エクセリス インコーポレイテッド (8)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月７日（２０１０．５．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３３９６６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０１４２８６
【国際公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（５１２０６７１５９）エクセリス インコーポレイテッド (8)
【Ｆターム（参考）】
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