CN103635773A - 用于夜视眼镜的可夹持的目标指示传感器 - Google Patents

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Abstract

一种目标交战系统，包括：工作在预定波段内的夜视眼镜系统，以及激光模块，与武器系统轴线校准，用于将光投射到目标，该光以在夜视眼镜系统可检测的波段之外的波长工作。同样还把包括接收系统，用于接收从该目标反射的光并且将该光转换成预定波段内的波长。以此方式，接收系统将该经转换的光发送到该夜视眼镜机构，并且夜视眼镜系统将经转换的光放大，以由用户观看。接收系统包括可夹持的器件，用于将该接收系统可移除地置于该目标与该夜视眼镜系统之间。接收系统包括上转换荧光体层，用于将该接收到的光上转换成该夜视眼镜系统可检测的波长。

Description

用于夜视眼镜的可夹持的目标指示传感器
技术领域
本发明通常涉及夜视眼镜，并且典型地，本发明涉及用于夜视眼镜的激光目标指示器。
背景技术
探测人类目标是步兵的主要任务。在夜间完成这样的任务对士兵造成特殊的困难。首先，士兵必须能够看见目标，并且然后，将他的武器瞄准目标以保证击中目标。士兵装备有夜视眼镜(NVG)以允许在夜间探测到目标。为了与目标交战，士兵具有安装到他的武器上并与他的武器轴线校准的激光瞄准光。瞄准光提供特定波长的能量，该特定波长可以被NVG的图像增强(I2)管检测到。这样，士兵通过NVG看见目标。他还通过他的夜视眼镜看见瞄准光，并且这样可以将瞄准光移动到目标上。因为瞄准光与他的武器是经过轴线校准的，所以当他在目标上发现瞄准光时可以拨动扳机。
被夜视眼镜感测到的瞄准光是人眼不可见的。在过去，这样的结合使隐蔽操作具有优点，例如，士兵可以看见敌人，但是敌人不能看见士兵。现在，作为对策，敌人可以配备能够检测瞄准光的夜视眼镜。因此，隐蔽操作不再可能。现在，当士兵打开他的瞄准光时，敌人可以看见他并且将他作为瞄准目标。
发明内容
为满足这个以及其他需要，并且考虑到它的目的，本发明提供一种投射光的激光器。该投射光的激光器，包括：激光模块，用于将光投射到目标。该光以夜视眼镜系统可检测的波段之外的波长工作。该激光模块与武器系统可移除地相连，并与该武器系统轴线校准。该光可以以大于950纳米的波长工作。该光可以以短波红外(SWIR)波长工作。该光可以以小于400纳米的波长工作。
本发明的另一个实施例是目标交战系统，其包括：工作在一波段内的夜视眼镜系统；激光模块，用于将光投射到目标，该光以所述波段之外的波长工作。还包括接收系统，用于接收从该目标反射的光并且将该光转换成在所述波段内的波长。接收系统将经转换的光提供给夜视眼镜系统，并且夜视眼镜系统将经转换的光放大，来由使用者观看。
该接收系统包括可夹持的器件，用于将该接收系统可移除地安装到该目标与该夜视眼镜系统之间。该接收系统构造为将接收到的光的波长上转换成该夜视眼镜系统可检测的波长。
接收系统可以包括中继物镜、折叠反射镜以及插入光束合成器，用于将该接收到的光中继到该夜视眼镜系统。
该接收系统可以包括光纤束，用于将该经转换的光直接中继到该夜视眼镜系统中。
在目标交战系统中，从目标反射的光对使用者不可见，并且该经转换的光对使用者可见。
本发明的另一个实施例是目标交战系统，包括：工作在一波段内的夜视眼镜系统；激光模块，与武器系统轴线校准，用于将光投射到目标，该光以在夜视眼镜系统可检测的波段之外的波长工作；接收系统，用于接收从该目标反射的光并且将该光转换成所述波段内的波长，以及可夹持的器件，用于将该接收系统可移除地置于该目标与该夜视眼镜系统之间。该接收系统将经转换的光发送到该夜视眼镜系统，并且该夜视眼镜系统将该经转换的光放大给使用者观察。
可以理解为本发明前述的概括性描述和之后的具体说明是示例性的，但不限于此。
附图说明
当联系附图阅读时，本发明可从以下具体说明中理解：
图1是依照本发明的一个实施例的隐蔽目标指示系统的框图。
图2是与I2夜视眼镜系统耦合的SWIR接收系统的功能性框图，该接收系统形成图1中的隐蔽目标指示系统的一部分。
图3是与I2夜视眼镜系统耦合的另一个SWIR接收系统的功能性框图，该接收系统形成图1中的隐蔽目标指示系统的一部分。
图4是依照本发明的另一实施例的可移除地连接到I2夜视眼镜系统的可夹持的接收系统的功能性框图。
具体实施例
首先参见图1，这里示出了本发明的实施例，在这里将其称作隐蔽目标指示系统10。该系统包括两个部分：发出不被Gen II或Gen III夜视眼镜检测到的光的瞄准光模块12，以及安装到夜视眼镜系统16的可夹持的检测器件14。
典型的光模块12可包括与士兵的武器轴线校准的短波红外(SWIR)瞄准激光器。瞄准光模块12可包括电池、激光器和准直透镜，它们整体封装为一个单元并通过机械装置可拆卸地安装到武器上，该机械装置允许安装到武器或从武器移除。瞄准光的波长可以是大于950nm的任意波长。优选地，激光器是瞄准光的光源，因为激光器具有在长的范围内投射一个小点在目标上的准直光束。
典型的激光瞄准器安装在武器的顶上或武器的底部。当激光瞄准器适当校准后，在目标上放置红色光点，开枪时子弹也将击中此处。利用这种瞄准器，士兵能够快速定位武器并核实期望的目标。利用激光瞄准器能够在大于50英尺的距离精确射击。
SWIR接收系统14可为可夹持的器件，其包括光收集透镜、上转换荧光体、以及光学系统或光纤束以将用于呈现的图像中继和颠倒为夜视眼镜系统中I2系统16的输入。
接下来参见图2，SWIR接收系统14和I2系统16被更详细的示出。如图所示，接收系统14包括中继物镜20、光纤倒像器21、上转换荧光体表面22、反射镜23、中继目镜24以及光束合成器25。物镜透镜20将接收到的图像聚焦到上转换荧光体表面22。上转换荧光体检测来自SWIR瞄准激光器12的光并且将其上转换成更短波长。简而言之，例如，如果激光波长是1.55nm，那么荧光体表面检测到该能量并输出810nm波长的光。1.55nm波长不能被I2系统16检测，但810nm在光谱上位于I2系统的峰敏感度附近。
由荧光体表面形成的图像需要被颠倒、平移和准直，以被夜视装置适当地观察到。图像颠倒是通过将上转换荧光体层沉积到光纤光学模块上来实现的。平移和/或颠倒(inversion)可由两个折叠反射镜23和25实现，并且准直是由中继目镜24实现的，如图2所示。这样，图像被呈现到NVG I2系统16，NVGI2系统16可将该带宽外激光波长放大并作为士兵的夜视场景的一部分输出给士兵。
为了允许夜视眼镜观察普通的夜视情景，折叠反射镜之一，也就是插入光束合成器25，被镀膜为分光镜。该镀膜被设计成在荧光体表面的发射波长处高反射(例如，在810nm处反射率为95％)并且在其他波长处高透射。
夜视眼镜(NVG)I2系统16被定位为接收从光束合成器25反射的光，包括从目标反射回来的经上转换的SWIR能量。当然，NVG I2系统16也接收透射过光束合成器25的来自目标的光。这样，如果SWIR接收系统14不能使用，NVG系统16还可保持运作来以普通夜视场景观察目标。
如图所示，NVG I2系统16包括物镜透镜26、图像增强组件27以及目镜28。
在操作时，士兵将SWIR接收系统14夹在他的夜视眼镜前面。为了导航以及探测目标，他仅看到普通的夜视场景。当带宽外激光器被打开时，士兵看到一个圆点，无论激光从何处目标反射。他还可通过插入光束合成器25看到场景中的其它物体。
图3示出本发明的另一个实施例，相比于图2所示的实施例可以提供更高的效率。将意识到许多上转换荧光体并不高效并且，因此，发射的SWIR激光的功率要求必须较高，以便于在普通范围内与目标交战。为了减小功率或增加接合范围，上转换荧光体(其被标记为32)可被来自LED泵浦30的光“泵浦”。这些泵浦过的荧光体比无源的、没有泵浦过的荧光体更高效。
LED泵浦30可位于LED光能照射到上转换荧光体的位置，如图3所示。期望的LED泵浦光的波长为蓝色(<500nm)并且，因此，对于NVG I2系统不可见。LED泵浦可由例如像小型手表电池的电池31供电。LED泵浦的泵浦可选地(如虚线所示)与一般标记为34的激光器的开／关开关同步，该开关也可控制SWIR发射系统12。结果，关掉SWIR发射系统12和LED泵浦30可节省功率。
图4示出本发明的另一个实施例，其功能性地介绍了位于NVG系统40之上或旁边的可夹持的接收系统42。可夹持的接收系统42通过通常标记为48的夹子或铰链可移除地与NVG系统40相连。
如图所示，分别标记为46和54的NVG系统的目镜透镜和可夹持的接收系统的上转换荧光体层位于观察者的眼睛附近。距离观察者的眼睛较远的是NVG系统的物镜透镜和可夹持的接收系统的中继物镜，分别标记为44和52。
因此，图4所示的实施例重新定位了中继物镜和荧光体层，使得它们位于NVG系统旁边，替换了布置于NVG系统之前，后一个NVG系统如图2和3中所示的较后的。我们将意识到夹在物镜透镜之前增加了NVG系统的长度。结果，NVG系统在例如藤蔓和枝条这样的环境危害中会成为阻碍。士兵可能由于该可夹持的器件而劳累并且脖子痛。通过在NVG的前端增加重量，可夹持的器件将重心移动到远离脖子，从而当在长时间使用NVG时，更容易使士兵劳累。
为了将透镜和荧光体重新部署到位于NVG旁边，使用光纤光缆50，如图4所示，来将图像从荧光体平面的后面朝向NVG系统的前面传送。光纤光学倒像器可被除去，因为光学转换可由传送图像的光纤光缆来完成。

Claims (23)

1.一种投射光的激光器，包括：
激光模块，用于将光投射到目标上，该光以夜视眼镜系统可检测的波段之外的波长工作，以及
该激光模块与武器系统可移除地相连，并与该武器系统轴线校准。
2.如权利要求1所述的投射光的激光器，其中
该光以大于950纳米的波长工作。
3.如权利要求1所述的投射光的激光器，其中
该光以短波红外(SWIR)波长工作。
4.如权利要求1所述的投射光的激光器，其中
该光以小于400纳米的波长工作。
5.一种目标交战系统，包括：
工作在一波段内的夜视眼镜系统，
激光模块，用于将光投射到目标上，该光以所述波段之外的波长工作，以及
接收系统，用于接收从该目标反射的光并且将该光转换成在所述波段内的波长，
其中该接收系统将经转换的光提供到该夜视眼镜系统，并且
该夜视眼镜系统将该经转换的光放大给使用者观察。
6.如权利要求5所述的目标交战系统，其中
该接收系统包括可夹持的器件，用于将该接收系统可移除地安装到该目标与该夜视眼镜系统之间。
7.如权利要求5所述的目标交战系统，其中
该接收系统构造为将接收到的光上转换成该夜视眼镜系统可检测的波长。
8.如权利要求5所述的目标交战系统，其中
该光以短波红外(SWIR)波长工作。
9.如权利要求5所述的目标交战系统，其中
该光以小于400纳米的波长工作。
10.如权利要求5所述的目标交战系统，其中
该接收系统包括上转换荧光体层，用于将该接收到的光上转换成该夜视眼镜系统可检测的波长。
11.如权利要求10所述的目标交战系统，其中
该接收系统包括中继物镜、折叠反射镜以及插入光束合成器，用于将该接收到的光中继到该夜视眼镜系统。
12.如权利要求11所述的目标交战系统，其中该插入光束合成器被构造为：
接收来自该中继物镜和该折叠反射镜的经上转换的光，
接收从目标直接反射的另一光，以及
将该经上转换的光和该另一光两者发送到该夜视眼镜系统。
13.如权利要求5所述的目标交战系统，其中
该激光模块被构造为以大于950纳米的波长工作，以及
该夜视眼镜系统被构造为以小于950纳米的波长工作。
14.如权利要求5所述的目标交战系统，其中该接收系统包括：
上转换荧光体层，用于将该接收到的光上转换成该夜视眼镜系统可检测的波长，以及
发光二极管(LED)，用于泵浦该经上转换的光以增加效率。
15.如权利要求5所述的目标交战系统，其中该接收系统包括：
光纤束，用于将该经转换的光直接中继到该夜视眼镜系统中。
16.如权利要求5所述的目标交战系统，其中
从目标反射的光对使用者不可见，并且
该经转换的光对使用者可见。
17.一种目标交战系统，包括：
工作在一波段内的夜视眼镜系统，
激光模块，与武器系统轴线校准，用于将光投射到目标，该光以在夜视眼镜系统可检测的波段之外的波长工作，以及
接收系统，用于接收从该目标反射的光并且将该光转换成所述波段内的波长，以及
可夹持的器件，用于将该接收系统可移除地置于该目标与该夜视眼镜系统之间，
其中该接收系统将经转换的光发送到该夜视眼镜系统，并且
该夜视眼镜系统将该经转换的光放大给使用者观察。
18.如权利要求17所述的目标交战系统，其中该接收系统包括：
上转换荧光体层，用于将该接收到的光上转换成该夜视眼镜系统可检测的波长，以及
折叠反射镜和插入光束合成器，用于将经上转换的光中继到该夜视眼镜系统。
19.如权利要求17所述的目标交战系统，其中
该激光模块被构造为以大于950纳米的波长工作，以及
该夜视眼镜系统被构造为以小于950纳米的波长工作。
20.如权利要求17所述的目标交战系统，其中该接收系统包括：
上转换荧光体层，用于将该接收到的光上转换成该夜视眼镜系统可检测的波长，以及
发光二极管(LED)，用于泵浦该经上转换的光以增加效率。
21.如权利要求17所述的目标交战系统，其中该接收系统包括：
光纤束，用于将该经转换的光直接中继到该夜视眼镜系统中。
22.如权利要求17所述的目标交战系统，其中
从目标反射的光对使用者不可见，并且
该经转换的光对使用者可见。
23.如权利要求17所述的目标交战系统，其中
该光以小于400纳米的波长工作。
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