ES2256184T3 - Dispositivo de visualizacion montado en un casco. - Google Patents
Dispositivo de visualizacion montado en un casco.Info
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Abstract
Dispositivo de visualización montado en un casco y que comporta al menos un medio de fotografía (2) que es susceptible de formar imágenes de al menos una parte del entorno situado en la parte delantera del casco (C), que comporta además: - al menos una unidad de tratamiento de imágenes (3) que comporta un sistema de extracción de contornos (3A), que extrae en tiempo real de las imágenes formadas por dicho medio de fotografía (2), los contornos de elementos (01) del entorno; - una visera (V) del tipo semirreflectante, que está unida a dicho casco (C); y - al menos un sistema de proyección (5) que es susceptible de proyectar sobre dicha visera (V) las informaciones procedentes de dicha unidad de tratamiento de imágenes (3) y que está formado de manera que superponga, al entorno visto a través de dicha visera (V) parcialmente transparente, los contornos correspondientes a este entorno, que son extraídos, por dicho sistema de extracción de contornos (3A), de imágenes del entorno formadas por dicho medio de fotografía (2).
Description
Dispositivo de visualización montado en un
casco.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de visualización montado en un casco.
Aunque no exclusivamente, dicho dispositivo de
visualización se aplica más particularmente al casco de un soldado
de infantería, en particular con vistas a una ayuda en el combate
nocturno.
Es sabido que los dispositivos de visualización
destinados a la ayuda en combate nocturno (ver por ejemplo la
patente FR-2 750 016) comprenden generalmente
sistemas infrarrojos o amplificadores de luz, cuya característica
esencial es que disponen de un campo de visión (de fotografía) o
campo visual que es reducido. Cuanto más importante sea la
resolución más reducido será este campo visual. Esta característica
técnica obliga a que un soldado de infantería o combatiente que
desee beneficiarse de la ayuda en el combate nocturno a colocar sus
ojos (o un ojo) delante de un elemento binocular (o monocular) del
tipo de mira telescópica.
Este inconveniente que puede ser aceptable cuando
se trata de apuntar a un blanco, resulta inaceptable cuando el
soldado de infantería debe, por ejemplo, desplazarse, apostarse,
observar o vigilar su entorno inmediato. En efecto, para todas estas
operaciones, es necesaria una visión periférica (o visión "campo
amplio"), sino el soldado de infantería se encuentra en
situación de peligro permanente.
Por la patente US-4 920 412, se
conoce un sistema de observación de blancos, que permite observar
blancos (por ejemplo un barco) que penetran en una atmósfera
oscurecida (por ejemplo por la niebla). Este sistema conocido, que
puede estar montado en un casco, comporta en particular un láser
susceptible de emitir un haz láser en dirección a un escenario a
observar y una cámara susceptible de formar imágenes de un escenario
iluminado por el láser.
Por la patente
US-A-5883739, se conoce un sistema
de representación visual de información para vehículos.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de visualización montado sobre un casco, en particular un
dispositivo de ayuda a la visión nocturna, que permite remediar los
citados inconvenientes.
A este efecto, según la invención, dicho
dispositivo de visualización del tipo que comporta al menos un medio
de fotografía que es susceptible de formar imágenes de al menos una
parte del entorno situado delante del casco, es notable porque
comporta además:
- -
- al menos una unidad de tratamiento de imágenes que comporta un sistema de extracción de contornos que extrae, en tiempo real, de las imágenes formadas por dicho medio de fotografía, los contornos de elementos (naturales o artificiales) del entorno;
- -
- una visera del tipo semirreflectante, que está unida a dicho casco; y
- -
- al menos un sistema de proyección que es susceptible de proyectar en dicha visera las informaciones procedentes de dicha unidad de tratamiento de imágenes y que está formado de manera que superponga, al entorno visto a través de dicha visera parcialmente transparente, los contornos correspondientes de este entorno, que son extraídos, por dicho sistema de extracción de contornos, de imágenes del entorno formadas por dicho medio de fotografía.
Así, gracias a la invención:
- -
- como, además de ver los contornos, una persona (a continuación, un usuario) que lleve dicho casco continua viendo por transparencia el entorno o el paisaje (a continuación, el escenario) delante de ella, esta persona o usuario conserva toda su visión periférica y toda su visión central;
- -
- la proyección de los contornos que pone en evidencia, en particular, los contornos de objetos y de relieves del paisaje, aporta una ayuda a la visión muy eficaz, en particular de noche, pero igualmente cuando hay niebla o a través de humo; y
- -
- como las imágenes formadas por el medio de fotografía no son proyectadas o mostradas, sino que sirven únicamente para la extracción de los contornos, no es necesario que estas imágenes presenten una elevada resolución.
Aunque no exclusivamente, el dispositivo según la
invención está más particularmente adaptado a la visión nocturna. En
este caso, de preferencia, el medio de fotografía comprende una
cámara de infrarrojos o un sistema amplificador de luz, de tipos
usuales.
En el ámbito de la presente invención, una visera
"del tipo semirreflectante" es una visera que es
semirreflectante o que presenta unas características ópticas
equivalentes, en particular una visera que comprenda una película
holográfica transparente.
De modo ventajoso, dicho sistema de proyección
comporta unos medios para colimar hasta el infinito los contornos
que se proyectan en la visera. Así, el usuario ve claramente los
contornos cuando observa normalmente el escenario.
Además, ventajosamente, dicho medio de
fotografía, dicha visera y dicho sistema de proyección son
solidarios con dicho casco, es decir que están unidos rígidamente a
dicho casco. Así:
- -
- en primer lugar, se obtiene un conjunto unitario que es, por ejemplo, fácil de utilizar y de transportar; y sobre todo
- -
- en segundo lugar, la rigidez de este conjunto impide cualquier descentrado de los contornos en relación con el escenario, es decir cualquier desajuste del calibrado, cuando el casco se mueve en relación con la cabeza del usuario.
Por otra parte, en un modo de realización
particular, el dispositivo según la invención comporta una
pluralidad de medios de fotografía que presentan campos visuales
respectivamente adyacentes de manera que formen un campo global
uniforme. Esto permite obtener un campo global de proyección con
contornos muy amplios, que pueden corresponder a la zona de visión
periférica natural del usuario o incluso sobrepasarla.
Además, ventajosamente, dicho sistema de
proyección está formado de manera que proyecte dichos contornos en
dicha visera, con al menos un color y una intensidad luminosa que
sean tales que una persona que lleve dicho casco no resulte
deslumbrada. En este caso, dicho color es, de preferencia, verde
oscuro o azul eléctrico.
Las figuras del dibujo adjunto harán comprender
como puede realizarse la invención. En estas figuras, referencias
idénticas designan elementos semejantes.
La figura 1 muestra un casco provisto de un
dispositivo de visualización según la invención.
La figura 2 ilustra esquemáticamente un
dispositivo de visualización según la invención.
La figura 3 es un esquema que permite destacar la
independencia del dispositivo de visualización en relación con los
movimientos relativos entre el casco y la cabeza del usuario.
La figura 4 ilustra esquemática y parcialmente un
modo de realización particular del dispositivo de visualización
según la invención.
El dispositivo de visualización 1 según la
invención y representado esquemáticamente en la figura 2 está
montado en un casco C, por ejemplo el casco de un militar tal como
un soldado de infantería, que esté provisto de una carrillera J y
una visera V, como se representa en la figura 1.
Según la invención, dicho dispositivo de
visualización 1 comporta, como se representa en las figuras 1 y
2:
- -
- al menos un medio de fotografía 2 tal como una cámara, que es solidaria del casco C, que presenta un eje de mira AV y que es susceptible de formar imágenes de una parte del entorno situado en la parte delantera del casco C, en su campo visual CV;
- -
- dicha visera V que es semirreflectante o que presenta unas propiedades ópticas equivalentes. En particular, puede comportar una película holográfica transparente de tipo conocido (ver por ejemplo la solicitud de patente francesa FR-2 704 076);
- -
- una unidad de tratamiento de imágenes 3 que está unida, por medio de una unión 4, a dicho medio de fotografía 2 y que comprende un sistema integrado de extracción de contornos 3A, de tipo usual, que extrae en tiempo real los contornos más significativos (por ejemplo los más importantes referentes a la variación del contraste) de los objetos situados en las imágenes formadas por dicho medio de fotografía 2; y
- -
- un sistema de proyección 5, de tipo usual, que está unido por una unión 6 a la unidad de tratamiento de imágenes 3, que es susceptible de proyectar informaciones procedentes de esta última sobre la cara interna de la visera V (que es cóncava en el caso de una visera curva), como se ilustra por un haz de proyección 7 y que está formado de manera que superponga, al entorno visto a través de dicha visera V del tipo semirreflectante, los contornos correspondientes de este entorno, que son extraídos por dicho sistema de extracción de contornos 3A de imágenes del entorno formadas por dicho medio de fotografía 2.
Con el fin de que el usuario del casco C vea
claramente el escenario, cuando mira normalmente a través de la
visera V el escenario delante de él, el sistema de proyección 5
comporta unos medios conocidos y no representados para colimar hasta
el infinito los contornos que son proyectados en la visera V.
Aunque no exclusivamente, el dispositivo 1 según
la invención está más en particular adaptado para ayudar a la visión
nocturna. En este caso, de preferencia el medio de fotografía 2 es
una cámara de infrarrojos o un sistema amplificador de luz de tipo
usual.
De lo que antecede, se comprende fácilmente que
el medio de fotografía o cámara 2 filma el escenario que observa el
usuario del casco C a través de la visera V y transmite las imágenes
así formadas a la unidad de tratamiento de imágenes 3. El sistema de
extracción de contornos 3A de esta última extrae los contornos
significativos de estas imágenes y los transmite al sistema de
proyección 5 que los proyecta sobre la visera V de modo que no se
deformen (sí la visera V es curva) y claros hasta el infinito.
Además, gracias a un calibrado apropiado entre el centrado, el campo
visual CV del medio de fotografía 2 y el campo (haz de proyección 7)
proyectado sobre la visera V, los contornos se superponen
perfectamente al escenario visto por el usuario.
Así, gracias a la invención, el usuario conserva
toda su visión periférica natural y toda su visión central natural,
ya que además de los contornos proyectados continua viendo el
escenario real por transparencia a través de la visera
V.
V.
Además, el dispositivo de visualización 1
presenta las ventajas adicionales siguientes:
- -
- como las imágenes formadas por el medio 2 no se proyectan o muestran, sino que sirven únicamente para la extracción de los contornos, no es necesario que estas imágenes presenten una elevada resolución; y
- -
- la proyección de los contornos aporta al usuario, por ejemplo un soldado de infantería apostado o en desplazamiento que observa y vigila su entorno inmediato, una ayuda a la visión especialmente eficaz, en particular de noche, pero igualmente con niebla o a través de humo.
En el ámbito de la presente invención, los
contornos significativos extraídos son, de preferencia, los
contornos que corresponden a la unión entre dos zonas que presenten
una diferencia de contraste que sea superior a un valor de contraste
predefinido.
Naturalmente, otras características o parámetros
usuales, que son conocidos en el ámbito de la extracción de
contornos de imágenes, pueden ser tenidos en cuenta por el sistema
3A en el momento de la puesta en práctica de la presente
invención.
En particular por razones de volumen y de peso,
se miniaturizan dicho medio de fotografía 2 y dicho sistema de
proyección 5.
Además, dicho medio de fotografía 2 está, de
preferencia, dispuesto en la parte superior y en el centro del casco
C, como se representa en la figura 1, de manera que se obtengan
imágenes que estén centradas en relación con la orientación de la
cabeza del usuario, correspondiendo el eje de mira AV así
sensiblemente al eje central del campo de visión del usuario cuando
éste mire hacia adelante.
Como el dispositivo 1 según la invención está
principalmente concebido para la ayuda a la visión nocturna, el
sistema de proyección 5 está formado de manera que proyecte los
contornos en dicha visera V con al menos un color y una intensidad
luminosa que sean tales que el usuario del casco C no resulte
deslumbrado y que el dispositivo 1 no sea fácilmente detectable por
un eventual enemigo. Se utiliza a este efecto, de preferencia, como
color, un verde oscuro y/o un azul eléctrico.
Además, según la invención, dicho medio de
fotografía 2, dicha visera V y dicho sistema de proyección 5 son
solidarios con dicho casco C, es decir están unidos rígidamente a
dicho casco C. Así:
- -
- en primer lugar, se obtiene un conjunto unitario que es, por ejemplo, fácil de utilizar y de transportar; y sobre todo
- -
- en segundo lugar, la rigidez de este conjunto impide cualquier descentrado de los contornos en relación con el escenario, es decir cualquier desajuste del calibrado, cuando el casco C se mueva en relación con la cabeza del usuario.
Se destaca esta última característica con la
ayuda del esquema de la figura 3 que muestra en particular:
- -
- un objeto 01 (a saber, un punto de un contorno significativo) del escenario, que es visto por el medio de fotografía 2 según un eje A1 que forma un ángulo \alpha con el eje de mira AV; y
- -
- una parte de contorno 02 que corresponde a este objeto 01 y que es proyectada sobre la visera V.
En este caso, si el casco C gira por ejemplo, en
relación con la cabeza del usuario, un ángulo \beta no
representado, hacia la izquierda (en el sentido de la flecha E en la
vista desde arriba de la figura 3), el medio de fotografía 2 gira
este mismo ángulo \beta (ya que es solidario con dicho casco C) de
modo que un punto del paisaje (objeto 01) gira un ángulo \beta
hacia la derecha en la imagen tratada. Siendo esta rotación en la
imagen por lo tanto exactamente opuesta a la rotación del casco C y
por lo tanto igualmente a la rotación del sistema de proyección 5
solidario con dicho casco C, el contorno 02 del objeto 01
considerado no se mueve y queda correctamente posicionado en
relación con el paisaje observado.
En un modo de realización particular representado
en la figura 4, el dispositivo de visualización 1 comporta una
pluralidad de medios de fotografía 2A, 2B y 2C que están unidos
respectivamente por medio de uniones 4A, 4B y 4C a la unión 4, que
presentan ejes de mira AVa, Avb y Avc y que presentan campos
visuales CVa, CVb, CVc respectivamente adyacentes de manera que
formen un campo global CVg uniforme.
Esto permite obtener una ayuda a la visión
nocturna en una zona angular (CVg) muy amplia, que puede incluso
sobrepasar la zona de visión periférica natural del usuario.
Por razones de simplificación del dibujo no se ha
representado el sistema de proyección 5 en la figura 4. En este modo
de realización particular, el dispositivo 1 según la invención puede
comportar:
- -
- ya sea un único sistema de proyección 5, realizando entonces el sistema de tratamiento de imágenes 3 la asociación de imágenes complementarias formadas por los diferentes medios de fotografía 2A, 2B y 2C;
- -
- o bien una pluralidad de sistemas de proyección 5 asociados respectivamente a dichos medios de fotografía 2A, 2B y 2C.
Claims (10)
1. Dispositivo de visualización montado en un
casco y que comporta al menos un medio de fotografía (2) que es
susceptible de formar imágenes de al menos una parte del entorno
situado en la parte delantera del casco (C),
que comporta además:
- -
- al menos una unidad de tratamiento de imágenes (3) que comporta un sistema de extracción de contornos (3A), que extrae en tiempo real de las imágenes formadas por dicho medio de fotografía (2), los contornos de elementos (01) del entorno;
- -
- una visera (V) del tipo semirreflectante, que está unida a dicho casco (C); y
- -
- al menos un sistema de proyección (5) que es susceptible de proyectar sobre dicha visera (V) las informaciones procedentes de dicha unidad de tratamiento de imágenes (3) y que está formado de manera que superponga, al entorno visto a través de dicha visera (V) parcialmente transparente, los contornos correspondientes a este entorno, que son extraídos, por dicho sistema de extracción de contornos (3A), de imágenes del entorno formadas por dicho medio de fotografía (2).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
donde dicho sistema de proyección (5) comporta
unos medios para colimar hasta el infinito los contornos que son
proyectados sobre la visera (V).
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 y 2,
donde dicho medio de fotografía (2), dicha visera
(V) y dicho sistema de proyección (5) son solidarios de dicho casco
(C).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3,
que comporta una pluralidad de medios de
fotografía (2A, 2B, 2C) que presenta campos visuales (CVa, CVb, CVc)
respectivamente adyacentes de manera que formen un campo global
uniforme (CVg).
5. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4,
donde dicho medio de fotografía (2) comprende una
cámara de infrarrojos.
6. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4,
donde dicho medio de fotografía (2) comprende un
sistema amplificador de luz.
7. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
donde dicho sistema de proyección (5) está
formado de manera que proyecte dichos contornos sobre dicha visera
(V) con al menos un color y una intensidad luminosa que sean tales
que una persona que lleve dicho casco (C) no resulte
deslumbrada.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
donde dicho color es verde oscuro.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
7 y 8,
donde dicho color es azul eléctrico.
10. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores,
donde dicha visera (V) comprende una película
holográfica transparente.
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