ES2879685T3 - Pantalla de marcador láser dinámico para dispositivo de puntería - Google Patents

Abstract

Un sistema láser (100) acoplado operativamente a un dispositivo de puntería que tiene una línea de mira (LOS), el sistema se adapta para proporcionar una pantalla láser gráfica, el sistema comprende: (a) una fuente de láser (110) adaptada para generar: (i) una primera salida de láser, dicha primera salida de láser muestra un patrón fijo en un punto de impacto del punto láser que tiene una orientación fija con relación a un eje de la LOS del dispositivo de puntería, y (ii) y una segunda salida de láser, dicha segunda salida de láser dibuja la pantalla láser gráfica en una superficie remota, dicha pantalla láser gráfica es el resultado de que dicha segunda salida se proyecte o se refleje muy rápidamente en diferentes puntos, en donde el movimiento entre los puntos es tan rápido que el ojo humano percibe una única imagen; (b) un mecanismo de control de movimiento (120) que se adapta para dirigir al menos dicha segunda salida de láser; (c) un sistema de rastreo que se configura para rastrear al menos un objetivo; y (d) una unidad de procesamiento (130), dicha unidad de procesamiento se configura para recibir datos de rastreo relacionados con una ubicación de dicho al menos un objetivo en relación con la LOS del dispositivo de puntería e indicar a dicho mecanismo de control de movimiento (120) que dirija dicha segunda salida de láser para dibujar la pantalla láser gráfica en dicho al menos un objetivo.

Description

DESCRIPCIÓN

Pantalla de marcador láser dinámico para dispositivo de puntería

Campo de la invención

La presente invención se relaciona a un dispositivo de puntería y, más particularmente, a una pantalla de puntería láser que proporciona un marcador visual remoto.

Antecedentes

Proporcionar una pantalla de puntería para armas (por ejemplo, pistolas, escopetas, rifles de asalto y similares) y otros dispositivos direccionales (por ejemplo, prismáticos, telémetros láser, micrófonos láser hiperbólicos, etc.) es muy desafiante. Las miras de hierro estándar que se montan en armas de fuego requieren que el usuario sostenga la pistola a un cierto nivel y se enfoque en la mira en lugar del objetivo.

Las miras reflectoras (también conocidas como "miras réflex" o miras de "punto rojo") muestran un punto rojo (u otras configuraciones o patrones) en la retícula de la mira. Las miras réflex son muy útiles para los rifles, pero requieren que el usuario sostenga el arma de fuego en un ángulo muy estrecho (en la línea de mira - LOS) con el fin de ver el punto rojo, las miras réflex son aún más problemáticas para las armas de cañón corto, ya que cualquier pequeña desviación de la LOS resulta en que el usuario no sea capaz de ver el punto rojo. También hay situaciones donde no pueden usarse ni las miras de hierro ni las miras réflex, tal como, por ejemplo, cuando se usan gafas de visión nocturna (NVG). En tal escenario, se usa un marcador láser fijo para apuntar directamente al objetivo (por ejemplo, un láser IR puede verse mediante el uso de las NVG, sin revelar la posición del usuario al enemigo).

Los punteros láser son una bien conocida ayuda para el disparo de armas, ya que proporcionan un marcador directo de la "ubicación del impacto", es decir, el láser muestra una ubicación específica y fija donde impactará el proyectil, pero los punteros láser no pueden proporcionar orientación y dirección hacia ubicaciones de objetivos marcados o fijados (es decir, rastreados) que pueden ser especialmente importantes en situaciones de combate cuerpo a cuerpo.

De hecho, esto no es solo un problema del puntero láser, sino más bien un inconveniente de todos los tipos de miras de armas que dirigen al usuario a un solo punto que está alineado con el cañón del arma, tales sistemas de la técnica anterior se describen en US 6450816 B1 y US 2015/0108215 A1.

Resumen de la invención

Esta invención resuelve la necesidad de mejorar las miras de puntería (similares, por ejemplo, a miras de "punto rojo" o de hierro) que no estén obstruidas o limitadas por la mira en sí. La invención proporciona además una pantalla/marcador visual dinámica e intuitiva que puede verse con ambos ojos abiertos (incluso cuando se usan las NVG), e incluso desde la distancia y todo mientras se mantiene el enfoque en el objetivo. El uso de las miras de hierro de una pistola requiere que el enfoque del usuario se mueva entre la mira de hierro trasera (que tiene una forma similar a una V), la mira de hierro delantera y el objetivo. El usuario no puede enfocarse en los tres puntos al mismo tiempo, ya que estos tres puntos están en diferentes planos de enfoque (y muy cerca del usuario). La mira réflex resuelve el problema que se menciona anteriormente, pero requiere que el objetivo esté alineado (con precisión) con la pantalla, lo cual es particularmente difícil con una pistola dadas las limitaciones de tamaño y peso. El sistema inmediato muestra marcadores dinámicos y remotos que son fáciles de ver para un usuario (mucho más fáciles de ver que un único punto de una mira láser, por ejemplo). El usuario tiene ambos ojos abiertos y el campo de visión no está obstruido. La gran pantalla de marcado es fácil de ver, incluso a distancia. Algunas características de la invención incluyen: marcar el objetivo potencial/seleccionado, mostrar una guía de puntería remota que indica cómo ajustar el arma de fuego (u otro dispositivo, ambos se denominan generalmente en la presente como una "pieza de trabajo'' o "dispositivo de puntería") con el fin de disparar al objetivo seleccionado, así como también otras funcionalidades (por ejemplo: marcar los objetivos para que otras personas disparen, en el caso de un equipo). La invención se relaciona con cualquier arma (pistolas, escopetas, lanzagranadas, generalmente de mano, pero también puede montarse en- y/o apuntarse con- un robot y similares) y no solo para pistolas. La invención también puede implementarse en otros dispositivos direccionales (por ejemplo, prismáticos, telémetros láser, micrófonos láser hiperbólicos, etc.).

Por ejemplo, en el LRF, similar a disparar, pero cuando el dispositivo de puntería está "en el objetivo", se proyecta un láser exactamente hacia el objetivo, dando una medición precisa de la distancia al objetivo, aunque el usuario esté temblando y/o el objetivo se mueva.

La distancia se conoce de forma continua en el sentido de que el objetivo se rastrea y cada vez que el LRF vuelve a apuntar al objetivo (exactamente), se tomará la medición. Existe una ventaja adicional cuando el componente de medición de distancia está conectado al componente de posicionamiento geográfico, se extraen las coordenadas exactas. De este modo, se logra además el objetivo de actualizar la ubicación del objetivo con cada medición.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un sistema láser acoplado operativamente a un dispositivo de puntería que tiene una línea de mira (LOS), el sistema se adapta para proporcionar una pantalla láser gráfica, el sistema incluye: (a) al menos una fuente de láser adaptada para generar: (i) una primera salida de láser, la primera salida de láser que muestra un patrón fijo en un punto de impacto que tiene una orientación fija con relación a un eje de la LOS del dispositivo de puntería, y (ii) y una segunda salida de láser, la segunda salida de láser que forma la pantalla láser gráfica; (b) un mecanismo de control de movimiento adaptado para dirigir al menos la segunda salida de láser; (c) un sistema de rastreo que se configura para rastrear al menos un objetivo; y (d) una unidad de procesamiento, la unidad de procesamiento se configura para recibir los datos de rastreo relacionados con una ubicación del al menos un objetivo con relación a la LOS del dispositivo de puntería e indicar al mecanismo de control de movimiento para dirigir la segunda salida de láser para mostrar la pantalla láser gráfica en al menos un objetivo.

De acuerdo con características adicionales en modalidades preferidas de la invención descritas a continuación, la al menos una fuente de láser incluye además una segunda fuente de láser, en donde la segunda salida de láser se genera por la segunda fuente de láser. De acuerdo con otras características adicionales, el mecanismo de control de movimiento controla el movimiento de la segunda fuente de láser. De acuerdo con otras características adicionales, el sistema incluye además un espejo, el espejo se dirige por el mecanismo de control de movimiento para reflejar al menos la segunda salida de láser para formar la pantalla láser gráfica. De acuerdo con otras características adicionales, la unidad de procesamiento indica además al dispositivo de control de movimiento que dirija el espejo para reflejar la primera salida de láser para mostrar el punto de impacto del punto láser.

De acuerdo con otras características adicionales, el sistema incluye además un mecanismo de división del haz, el mecanismo de división del haz se adapta para dividir una salida de láser de la al menos una fuente de láser en la primera salida de láser y la segunda salida de láser. De acuerdo con otras características adicionales, el sistema de rastreo incluye: un dispositivo de imágenes y un procesador de imágenes. De acuerdo con otras características adicionales, el dispositivo de imágenes captura imágenes de un campo de visión (FOV) del dispositivo de imágenes y el procesador de imágenes se configura para procesar las imágenes con el fin de generar los datos de rastreo relacionados con él al menos un objetivo en el FOV.

De acuerdo con otras características adicionales, la unidad de procesamiento se configura para calcular la distancia para el al menos un objetivo mediante el cálculo de una diferencia entre un ángulo de movimiento del mecanismo de control de movimiento para cada píxel de una de las imágenes. De acuerdo con otras características adicionales, el sistema incluye además un receptor láser para la segunda salida de láser, el receptor láser se adapta para medir una distancia entre el dispositivo de puntería y el al menos un objetivo. De acuerdo con otras características adicionales, el sistema de rastreo se pone a cero en la LOS del dispositivo de puntería a la distancia medida por el receptor láser.

De acuerdo con otras características adicionales, la primera salida de láser se selecciona del grupo que incluye: un láser que tiene un primer color visible, un láser infrarrojo cercano y un láser infrarrojo; y la segunda salida de láser se selecciona del grupo que incluye: el láser que tiene el primer color visible, un láser que tiene un segundo color visible diferente del primer color, un láser infrarrojo cercano y un láser infrarrojo.

De acuerdo con otras características adicionales, la unidad de procesamiento se configura además para calcular un área del objetivo dentro del al menos un objetivo, de manera que un proyectil descargado cuando apunta al área del objetivo impactará el al menos un objetivo.

De acuerdo con otras características adicionales, el dispositivo de puntería se selecciona de un grupo que incluye: un arma de mano, un arma apuntada a mano, un arma montada en el hombro, un arma montada en un robot, dispositivos apuntados por robot, prismáticos, ópticas que mejoran la visión, ópticas de visión nocturna, telémetros láser y micrófonos láser hiperbólicos. De acuerdo con otras características adicionales, la pantalla láser gráfica indica además una corrección de puntería que necesita hacerse con el fin de que la LOS del dispositivo de puntería coincida con la ubicación del al menos un objetivo rastreado por el sistema de rastreo.

De acuerdo con otras características adicionales, la pantalla láser gráfica muestra elementos seleccionados del grupo que incluye: límites del al menos un objetivo, información adicional del usuario, un gráfico predeterminado que indica las fuerzas amigas, instrucciones de navegación. De acuerdo con otras características adicionales, la pantalla láser gráfica se calcula tomando en cuenta la corrección balística de una proyección disparada desde el dispositivo de puntería.

De acuerdo con otras características adicionales, la al menos una fuente de láser incluye además una fuente de láser adicional, en donde la al menos una fuente de láser y la fuente de láser adicional se adaptan para emitir haces de láser seleccionados del grupo que incluye: haces de láser visibles, haces de láser infrarrojos y haces de láser infrarrojo cercano y en donde las fuentes de láser son selectivamente intercambiables. De acuerdo con otras características adicionales, el sistema de rastreo incluye conjuntos de movimiento iso-rs que proporcionan datos de movimiento relacionados con el movimiento del dispositivo de puntería

De acuerdo con otras características adicionales, el sistema incluye además un indicador que indica si la LOS del dispositivo de puntería coincide con la ubicación del al menos un objetivo rastreado por el sistema de rastreo. De acuerdo con otra modalidad, se proporciona un sistema de control de disparo, para un dispositivo de puntería, el sistema de control de disparo incluye: (a) el sistema de puntería que se menciona anteriormente, y (b) un mecanismo de control de disparo, que se controla por el sistema de puntería.

Breve descripción de los dibujos

En la presente se describen varias modalidades, solo a manera de ejemplo, con referencia a los dibujos acompañantes, en donde:

La Figura 1A es un diagrama de bloques de un sistema de puntería ilustrativo de la invención inmediata;

La Figura 1B es un diagrama de bloques de una modalidad alternativa del sistema, que incluye además un elemento/mecanismo de división del haz;

La Figura 2 es un diagrama de bloques de otro sistema de puntería ilustrativo;

La Figura 3 es un diagrama de bloques de otro sistema de puntería ilustrativo;

La Figura 4 es una representación pictórica simplificada de la invención inmediata que se emplea en un escenario de puntería ilustrativo;

La Figura 5 es un ejemplo de un dibujo de un marcador láser antes y después de fijado.

Descripción de las modalidades preferidas

Algunos de los términos que se usan en la presente pueden verse como ambiguos y, por lo tanto, confusos. Algunos de estos términos se explican y amplían aquí para garantizar la claridad. Las explicaciones no tienen por propósito limitar los términos de ninguna manera, sino simplemente aclarar su significado.

La "luz láser", el "haz láser", el "haz de iluminación", el "pulso(s) láser", la "salida de láser" y variaciones de los mismos se refieren a la luz que se emite por una fuente de láser u otra fuente de luz. La luz que se emite puede ser un haz o un pulso u otra forma de emisión, generalmente denominada en la presente como "salida de láser". En algunos lugares, el término láser en realidad se refiere al haz o la luz que se produce por el láser, no al dispositivo en sí. Aunque se tiene cuidado de evitar cualquier confusión.

El "láser", el "marcador láser", el "dispositivo de pantalla láser", el "dispositivo marcador remoto" y combinaciones y/o variaciones de los mismos se refieren a un dispositivo láser que emite un marcador láser visible en una ubicación remota. Un láser es un dispositivo que emite luz a través de un proceso de amplificación óptica en base a la emisión estimulada de radiación electromagnética. El marcador láser de la invención inmediata no muestra solamente un punto rojo como lo hace una mira láser, sino un marcador más descriptivo (que se forma por la salida de láser que se dirige de un punto a otro a una velocidad tal que el ojo humano percibe una imagen, no una colección de puntos) que guía al usuario, como se describirá con mayor detalle a continuación. La palabra "remoto" viene a distinguirse de un marcador láser en el dispositivo de puntería en sí, como es el caso de la mira réflex descrita anteriormente. La "pantalla de puntería", el " marcador láser", el "marcador remoto", la "pantalla de orientación", los "gráficos láser", el "escaneo" y variaciones de los mismos se refieren al dibujo, imagen o pantalla láser que se crea cuando el haz láser impacta en una superficie remota. Hay dos tipos de marcador láser relevantes para la invención inmediata; (a) La "salida de láser de punto fijo", el "punto de impacto del punto láser" -se refiere a un marcador láser que se fija a la LOS de un arma u otro dispositivo de puntería, y designa el punto de impacto aproximado o la ubicación de impacto del arma. Esto es generalmente visible como un punto o mancha láser.

(b) La "salida de láser multipunto", la "salida de láser dinámica" y variaciones de las mismas se refieren a un marcador láser que se origina de una única fuente, pero muestra múltiples puntos que aparecen al ojo humano como un único dibujo (similar a una pantalla láser que deletrea una palabra). El marcador es un resultado del haz que se proyecta o refleja muy rápidamente en diferentes puntos. El movimiento entre los puntos es tan rápido que el ojo humano percibe las marcas como una única imagen (similar al efecto de escaneo en un televisor de tubo de rayos catódicos (CRT) o en una pantalla de ordenador).

La "línea de mira (LOS)" de un dispositivo de puntería se refiere en la presente a la línea recta entre el dispositivo de puntería y un primer objeto no transparente, a lo largo del eje definido por el calibre de la boca del cañón o la lente de la óptica. Las miras láser que se conocen en la técnica proyectan un haz láser que tiene una orientación fija, con relación al eje de la LOS del dispositivo de puntería. El resultado es que aparece un punto láser en la primera superficie intermedia en la LOS del dispositivo de puntería (generalmente un arma de fuego) donde el punto láser indica el "punto de impacto" aproximado donde impactaría un proyectil del arma, si se dispara.

El "punto de impacto", el "punto de puntería", la "ubicación de impacto" y variaciones de los mismos se refieren a la ubicación estimada donde se apunta un arma (u otro dispositivo de puntería) y hacia donde el arma impactará si se dispara.

La "ubicación del objetivo" y variaciones de los mismos se refieren al punto o área en el objetivo objeto que el usuario desea impactar

Descripción general

La presente invención describe un sistema innovador para guiar el uso de un arma de fuego u otro dispositivo de puntería (por ejemplo, prismáticos, un telémetro láser, etc.) mediante el empleo de dos haces de láser separados o "tipos" de salidas de láser. La primera salida de láser es un marcador láser regular "fijo" que se fija o pone a cero en la dirección del cañón del arma. La salida de láser de punto fijo indica dónde impactará el proyectil, cuando se dispara desde el arma (por ejemplo, un punto láser visible en el punto de impacto). La segunda salida de láser es un marcador láser dinámico que proporciona una pantalla láser gráfica que indica al usuario cómo ajustar el arma con el fin de impactar en el objetivo. El sistema rastrea el objetivo e indica al láser (o al espejo) que "dibuje" un marcador láser para ayudar al usuario a apuntar correctamente el arma. La pantalla láser se dibuja en una superficie remota cerca o en el objetivo.

Con una breve referencia a la Figura 4, la Figura ilustra una representación pictórica simplificada de una realización ilustrativa de la invención inmediata, como se emplea en un escenario de puntería ilustrativo. La salida de láser fija se apunta en la dirección del arma de fuego (es decir, a lo largo o al menos en paralelo al eje del cañón del arma de fuego), que, en la ilustración, no apunta al objetivo. La salida de láser de punto fijo termina en un patrón fijo, generalmente un "punto", en la ubicación remota. Al mismo tiempo, la salida de láser dinámica se enfoca en el objetivo. En la ilustración, la salida de láser dinámica forma una pantalla rectangular en el objetivo. Adicionalmente, la salida de láser dinámica también dibuja un marcador de guía (en la figura, el marcador de guía ilustrativa es una flecha) que indica al usuario cómo ajustar su puntería con el fin de impactar el objetivo. La Figura 4 se describirá en detalle a continuación.

Componentes básicos

Los componentes básicos de la invención incluyen los siguientes elementos: (1) al menos un dispositivo láser que produce (a) una salida de láser de punto fijo; y (b) una salida de láser dinámica o multipunto; (2) un sistema de control de movimiento (por ejemplo, mecanismos de galvanómetro, MEMS, etc.) para dirigir la salida de láser (directa o indirectamente); (3) un sistema de rastreo para rastrear el(los) objetivo(s); y (4) una unidad de procesamiento para controlar las operaciones del sistema.

Las salidas de láser de punto fijo y multipunto pueden generarse mediante una única fuente de láser (véase la Figura 1A, 1B) o mediante dos fuentes de láser separadas (véase la Figura 2). El sistema de control de movimiento controla (al menos) la plataforma que dirige la salida de láser dinámica. Por ejemplo, si la salida de láser dinámica se dirige mediante el uso de un espejo MEMS (véanse las Figuras 1A y 1B), entonces el sistema de control de movimiento controla el movimiento del espejo. En otro ejemplo, si la salida de láser dinámica se genera por un dispositivo láser dedicado separado (por ejemplo, véanse la Figura 2 y 3), entonces el sistema de control de movimiento controla el movimiento del dispositivo láser dedicado.

El sistema de rastreo incluye una cámara u otro dispositivo de imágenes y un procesador de imágenes. El procesador de imagen puede ser parte de la unidad de procesamiento o estar separado de ella. De cualquier manera, la unidad de procesamiento emplea los datos de rastreo para generar los marcadores de la pantalla. En los sistemas de control de disparo, la unidad de procesamiento controla además (directa o indirectamente) el mecanismo de disparo del arma.

La unidad de procesamiento puede ser un único microcontrolador o una serie de microcontroladores que se configuran para usar las salidas de láser para mostrar al usuario hacia dónde apunta el arma en ese momento y cómo y hacia dónde debe corregirse la puntería del arma.

El sistema de pantalla de marcador láser puede ser un dispositivo independiente o puede ser parte de un sistema de control de disparos más amplio. El dispositivo independiente en un arma, por ejemplo, produce una pantalla gráfica que permite al usuario enfocarse en el objetivo real con ambos ojos abiertos y/o mientras usa las NVG, sin tener que usar ninguna otra óptica (por ejemplo, miras, miras de hierro, etc.) o pantalla. En algunas modalidades, el marcador láser permite a otros usuarios cercanos, fuerzas, soldados, miembros del equipo, etc., ver los objetivos marcados/fijados. El dispositivo independiente también puede implementarse en otros dispositivos de puntería tal como los prismáticos para designar objetivos y similares.

En un sistema de control de disparo más amplio, el mecanismo de disparo del arma solo se permite o se acciona cuando la unidad de procesamiento del sistema (por ejemplo, el ordenador de a bordo) calcula que el objetivo se impactará. Generalmente, el factor más crítico es el movimiento del tirador (o más precisamente el arma que sostiene el tirador) y a partir de ahí el movimiento del objetivo. El sistema compensa los factores mencionados anteriormente (movimiento del usuario y del objetivo) mediante el rastreo del objetivo y/o del fondo. Para las armas de larga distancia (por ejemplo, un rifle de francotirador), también se toman en cuenta varios factores ambientales tales como la distancia, el factor del viento, la balística, etc.

Los principios y la operación de un dispositivo de pantalla de marcador láser dinámico, de acuerdo con la presente invención, pueden entenderse mejor con referencia a los dibujos y a la descripción acompañante. Al principio, se aclara que las siguientes modalidades no abarcan todo el alcance de la invención, de manera que las varias modificaciones, combinaciones y sustituciones de los elementos descritos a continuación se consideran que están dentro del alcance de la invención.

Opción I

Con referencia ahora a los dibujos, la Figura 1A es un diagrama de bloques de un sistema de puntería 100 ilustrativo de la invención inmediata. El sistema de puntería 100 incluye una única fuente de iluminación, que se muestra aquí como un láser 110. El sistema 100 incluye además un sistema de control de movimiento, también denominado como aparato de dirección 120, en algunas modalidades, el sistema incluye además un sistema de rastreo. El sistema de rastreo incluye una cámara u otro dispositivo de imágenes 140 y un procesador de imágenes. El dispositivo de imágenes se pone a cero en la LOS del dispositivo de puntería, de manera que el sistema de rastreo conoce la ubicación del impacto del dispositivo de puntería, es decir, hacia donde apunta el dispositivo de puntería.

En una modalidad, el punto de puntería del dispositivo de imágenes se establece en una distancia fija. En algunas modalidades del sistema, el sistema incluye además un receptor láser 150 del telémetro láser (LRF). El receptor láser permite que el láser dinámico funcione también como un telémetro láser. Con esta función adicional, el sistema es capaz de determinar la distancia al objetivo. En tales modalidades, el punto de puntería puede ajustarse de acuerdo con la distancia medida al objetivo rastreado.

El dispositivo de imágenes captura imágenes de un campo de visión (FOV) del dispositivo de imágenes y el procesador de imágenes procesa imágenes de la cámara 140 con el fin de fijar el(los) objetivo(s), detectar el(los) objetivo(s) y/o reconocer los objetos como objetivos. El sistema de rastreo puede rastrear uno o más objetivos. Alternativa o adicionalmente, el sistema puede ser un "sistema inercial" de manera que un objetivo inmóvil se rastrea por sensores de movimiento (por ejemplo, giroscopios) tal como se describe en la Figura 3 a continuación. En una modalidad, el sistema inercial es adicional al sistema de rastreo de imágenes. En otra modalidad, no hay cámara o sistema de imágenes y el objetivo se rastrea únicamente en base a los sensores de movimiento. El sistema inercial incluye sensores de movimiento que detectan y compensan el movimiento involuntario y no deseado del tirador/usuario que sostiene el dispositivo de puntería. Aunque la mano del usuario se mueva, los sensores de movimiento compensan el movimiento y el sistema de pantalla/rastreo permanece fijado en el objetivo.

El sistema 100 también incluye una unidad de control, también denominada como unidad de procesamiento 130 (por ejemplo, un ordenador), que controla la función de "dibujo" del sistema que crea los marcadores de orientación con el láser. El tipo y la complejidad del controlador (por ejemplo, microcontrolador, procesador, unidad de procesamiento, etc.) depende de si el dispositivo es un dispositivo independiente o parte de un sistema de control de disparo que proporciona una orientación para apuntar un arma a objetivos fijados. El dispositivo independiente es un "puntero láser avanzado" para armas de fuego. El sistema de control de disparo, como su nombre lo indica, controla además la capacidad de descargar el arma de fuego.

La unidad de procesamiento controla la generación de los marcadores láser en base a tres parámetros; (1) hacia dónde el dispositivo de puntería apunta en ese momento, (2) la posición del objetivo (y más precisamente la ubicación de impacto del objetivo) y (3) la dirección (y en algunos casos la distancia) entre el primer y segundo parámetros.

En la modalidad inmediatamente representada, el láser 110 produce dos marcadores de láser separados. El primer marcador de láser se denomina como una "ubicación de impacto fija", "marcador láser de punto fijo" o "punto de impacto del punto láser" que muestra hacia dónde se dirige el arma (parámetro 1). Los marcadores generalmente son un punto rojo (o de otro color) que se muestra en la "ubicación de impacto" (es decir, el punto hacia donde apunta el arma en ese momento).

El segundo marcador láser es el "marcador láser dinámico" o "marcador de orientación" o "marcador láser multipunto", que es la pantalla de orientación que muestra al usuario cómo corregir la puntería con el arma con el fin de impactar en el objetivo (parámetro 3). En modalidades preferidas, el marcador también "marca" la ubicación de impacto del objetivo. En el sistema de la Figura 1A, los marcadores fijos y dinámicos se generan de una única salida de láser que se guía o dirige mediante el aparato de dirección 120 que, en la modalidad ilustrativa representada, es un espejo de sistemas microelectromecánicos (MEMS). El escaneo de dos ejes (inclinación de la punta) del espejo MEMS (o "microespejo") es una tecnología de guía del haz óptico (o escaneo óptico 2D) conocida en la técnica. El sistema de rastreo se describe con más detalle a continuación, con referencia a la Figura 2.

La Figura 1B es un diagrama de bloques de una realización alternativa del sistema de la Figura 1A, que incluye además un elemento/mecanismo de división del haz. En el ejemplo ilustrativo representado en la Figura 1B, un divisor de haz 122 divide el haz de la única fuente de láser en dos salidas distintas, antes de que la luz salga del dispositivo. La primera salida de láser se denomina como un "haz fijo" que muestra hacia dónde se dirige el arma, generalmente mostrando un punto rojo en la "ubicación de impacto". El haz se denomina como "fijo" porque se fija a la orientación del cañón del arma y se pone a cero (calibrado) en la LOS/el punto de puntería del arma.

El segundo haz (ya sea de la misma fuente de láser como el láser fijo o de una fuente de láser separada) se denomina "haz objetivo". La segunda salida de láser forma la pantalla de orientación/pantalla láser gráfica que muestra al usuario cómo corregir la puntería del arma con el fin de impactar en el objetivo. En la modalidad representada, el haz (o pulso u otra variación de la salida de láser) se refleja en un espejo MEMS 120 que dirige el haz para formar la pantalla.

Pueden usarse haces láser de diferentes colores (por ejemplo, verde y rojo). Los haces láser pueden tener una longitud de onda visible, pueden ser infrarrojos cercanos (NIR) o infrarrojos (IR). Este último haz solo es solo visible para ópticas especiales como las NVG y similares. El sistema puede incluir más de un tipo de láser. En algunos casos, el usuario puede seleccionar alternativamente diferentes láseres (o seleccionarlos automáticamente). Ser capaz de seleccionar un tipo de láser es muy útil. Por ejemplo, durante el día, el usuario puede preferir usar un láser visible, mientras que por la noche sería preferible un láser invisible (como un láser IR que puede verse mediante el uso de equipos de visión nocturna), de manera que el haz no revele al tirador.

Con referencias tanto a la Figura 1A como a la 1B, la unidad de procesamiento 130 se representa ilustrativamente como que tiene un procesador 132, un medio de almacenamiento 134, un componente de entrada/salida 136 y una memoria 138. La memoria 138 incluye generalmente cualquier tipo de memoria no volátil. Cada uno de los componentes 130, 132, 134, 136 y 138 se interconectan por un bus del sistema. El procesador 132 es capaz de procesar instrucciones para su ejecución dentro del sistema 100. En una implementación, el procesador 132 es un procesador de un único hilo. En otra implementación, el procesador 132 es un procesador multihilo. El procesador 132 es capaz de procesar instrucciones almacenadas en la memoria 138 o en el dispositivo de almacenamiento 134 y controlar el láser, el espejo y la cámara de acuerdo con esas instrucciones, por ejemplo, a través del componente de entrada/salida 136.

La memoria 138 almacena información dentro del sistema 100. En algunas implementaciones, la memoria 138 es un medio legible por ordenador. El dispositivo de almacenamiento 134 es capaz de proporcionar almacenamiento masivo para el sistema 100. En una implementación, el dispositivo de almacenamiento 134 es un medio legible por ordenador. En varias implementaciones diferentes, el dispositivo de almacenamiento 134 puede ser una unidad de estado sólido, un dispositivo de disco duro o alguna combinación híbrida de los dos.

Los dispositivos de almacenamiento adecuados para incorporar de forma tangible instrucciones y datos de programas informáticos incluyen todas las formas de memoria no volátil, incluidos, a modo de ejemplo, los dispositivos de memoria semiconductores, tales como EPROM, EEPROM y dispositivos de memoria flash; discos magnéticos tales como discos duros internos y discos extraíbles; discos magneto-ópticos; y discos CD-ROM y DVD-ROM. El procesador y la memoria pueden complementarse por, o incorporarse a, los ASIC (circuitos integrados para aplicaciones específicas).

El componente de entrada/salida 136 sirve de interfaz entre la unidad de procesamiento y los otros componentes tales como el láser, el espejo y la cámara. En una implementación, el componente de entrada/salida 136 sirve de interfaz con los controles del usuario en el sistema de puntería y/o el dispositivo de puntería.

Las características descritas pueden implementarse en circuitos electrónicos digitales, o en hardware de ordenador, firmware, software o en combinaciones de ellos. El aparato puede implementarse en un producto de programa informático incorporado de forma tangible en un soporte de información, por ejemplo, en un dispositivo de almacenamiento legible por máquina, para su ejecución mediante un procesador programable; y las etapas del método pueden realizarse por un procesador programable que ejecuta un programa de instrucciones para realizar las funciones de las implementaciones descritas mediante la operación de los datos de entrada y la generación de la salida. Las características descritas pueden implementarse ventajosamente en uno o más programas informáticos que son ejecutables en un sistema programable que incluye al menos un procesador programable acoplado para recibir datos e instrucciones de, y para transmitir datos e instrucciones a, un sistema de almacenamiento de datos, al menos un dispositivo de entrada y al menos un dispositivo de salida.

Un programa informático, también denominado como módulo o módulo de software (véase a continuación con referencia a la Figura 2), es un conjunto de instrucciones que pueden usarse, directa o indirectamente, en un ordenador para realizar una cierta actividad o provocar un cierto resultado. Un programa informático puede escribirse en cualquier forma de lenguaje de programación, incluidos los lenguajes compilados o interpretados, y puede desplegarse en cualquier forma, incluso como un programa independiente o como un módulo, componente, subrutina u otra unidad adecuada para su uso en un entorno informático.

Los procesadores adecuados para la ejecución de un programa de instrucciones incluyen, a modo de ejemplo, los microprocesadores tanto de propósito general como especial, y el procesador único o uno de los múltiples procesadores de cualquier tipo de ordenador. Generalmente, un procesador recibirá instrucciones y datos de una memoria de solo lectura o una memoria de acceso aleatorio o ambas. Los elementos esenciales de un ordenador son un procesador para ejecutar instrucciones y una o más memorias para almacenar las instrucciones y datos. Opción II

Otra posible configuración se muestra en la Figura 2. La Figura 2 es un diagrama de bloques de otro sistema de puntería ilustrativo 200 de la invención inmediata. Como en las Figuras 1A y 1B, el sistema de puntería puede ser un sistema independiente o parte de un sistema de control de disparo. El sistema de puntería 200 incluye dos láseres, un aparato de dirección 220, un dispositivo de imágenes 240 que es parte de un sistema de rastreo (descrito en detalle aquí a continuación) y una unidad de control 230 (u ordenador) para controlar el "dibujo" del láser. El primer láser es un láser fijo 210 y el segundo láser es un láser objetivo 215. El láser objetivo se monta en el aparato de dirección 220 que es una plataforma móvil o cinemática que se controla por la unidad de control 230. Ilustrativamente, el aparato de dirección es una plataforma con suspensión cardán 220, como se representa en la Figura.

La unidad de control 230 se representa ilustrativamente como que tiene un procesador 232, un medio de almacenamiento 234, un componente de entrada/salida 236 y una memoria 238. La memoria 238 incluye generalmente cualquier tipo de memoria no volátil. Los componentes descritos aquí son sustancialmente equivalentes a esos descritos anteriormente con referencia a las Figuras 1A y 1B.

El primer láser 210 debe ponerse a cero con el arma con el fin de que el eje del láser sea paralelo al eje de la LOS del dispositivo de puntería (por ejemplo, paralelo al eje del cañón del arma de fuego) de manera que el punto de puntería del láser y el punto de puntería del arma sean sustancialmente el mismo punto. La primera salida de láser apunta en la misma dirección que el arma y puede o no apuntarse al objetivo. El láser objetivo dibuja la pantalla de orientación gráfica descrita anteriormente. Con el fin de generar la pantalla, primero debe rastrearse el objetivo. La cámara 240 es parte de un sistema de rastreo que detecta objetos y los reconoce como objetivos. El objetivo o los objetivos son entonces rastreados por el sistema.

Como en el caso anterior, en algunas modalidades, el sistema de rastreo puede incluir un sistema inercial además del sistema de rastreo de imágenes, mientras que, en otras modalidades, no hay cámara o sistema de rastreo de imágenes, sino solo un sistema inercial con sensores de movimiento. En la última modalidad, el sistema solo rastrea objetivos estáticos. Los sensores de movimiento rastrean el movimiento (no deseado) del cañón/dispositivo de puntería y compensan ese movimiento para permanecer fijado en el objetivo

SISTEMA DE RASTREO

Aunque se hace referencia al sistema de puntería de la Figura 2, se aclara que la siguiente descripción con relación al sistema de rastreo (y todos los otros sistemas y componentes relevantes) se refiere igualmente o de forma equivalente a las otras modalidades descritas anteriormente y en lo sucesivo.

En una modalidad preferida, el sistema de rastreo incluye un dispositivo de imágenes (por ejemplo, un sensor de imágenes, una cámara 240 u otro dispositivo de imágenes) y un procesador de imágenes (por ejemplo, el módulo de procesamiento de imágenes 2348 o incluso un procesador de imágenes independiente).

Como en el caso anterior, en algunas modalidades, el sistema de rastreo puede incluir un sistema inercial además del sistema de rastreo de imágenes, mientras que, en otras modalidades, no hay cámara o sistema de rastreo de imágenes, sino solo un sistema inercial con sensores de movimiento. En la última modalidad, el sistema solo rastrea objetivos estáticos. Los sensores de movimiento rastrean el movimiento (no deseado) del cañón/dispositivo de puntería y compensan ese movimiento para permanecer fijado en el objetivo.

Refiriéndonos de nuevo al sistema de imágenes, el módulo de procesamiento de imágenes y el procesador de imágenes sirven para una misma función y se denominan indistintamente. La cámara 240 puede ser una cámara de vídeo diurna/nocturna, por ejemplo, un dispositivo de carga acoplado (CCD) o CMOS; un sensor infrarrojo de barrido frontal (FLIR); una cámara multiespectral o hiperespectral, o cualquier otro sensor que permita el rastreo de la ubicación de un objetivo en su campo de visión (FOV), incluidas sus combinaciones. En este sentido, el sistema de imágenes puede "fusionar" los datos de más de un sensor en una o más representaciones o usar las diferentes entradas en paralelo.

El dispositivo de imágenes (cámara) 240 (como se mencionó, se relaciona igualmente al dispositivo de imágenes 140) captura imágenes dentro del campo de visión (FOV) del dispositivo. En algunas modalidades, el software de procesamiento de imágenes (denominado en la presente como módulo de imágenes 2348), integrado en la unidad de procesamiento, procesa las imágenes para determinar objetos distintos (por ejemplo, mediante el uso de técnicas de detección de bordes) en el FOV y reconoce si los objetos son objetivos, objetivos potenciales o fondo. En otras modalidades, la unidad de procesamiento simplemente rastrea el(los) objetivo(s).

El movimiento de un objetivo puede calcularse mediante el uso de varios algoritmos y métodos de procesamiento, que incluyen, pero no se limitan a, el movimiento relativo a una o más características de fondo estáticas (por ejemplo, objetos o estructuras, tales como un edificio, una roca, un árbol o similares) en un campo de imágenes. En tal caso, no es necesario que el arma de fuego incluya un sensor de movimiento del cañón, y la una o más características estáticas (características de "anclaje") pueden usarse por el sistema de imágenes para determinar el movimiento y la velocidad angular del objetivo. En el sistema de control de disparo, comparar la ubicación del objetivo con relación a las características de anclaje en los datos de "plomo" de fotogramas sucesivos para su uso por el algoritmo de rastreo y/o disparo del procesador. Además, las características del fondo estático pueden usarse para determinar el movimiento del cañón (o el movimiento del dispositivo de puntería, con relación a la condición humana natural donde la mano que sostiene el dispositivo de puntería se mueve o tiembla). En algunas modalidades, el sistema de imágenes se adapta para determinar el movimiento de un objetivo potencial en base a el movimiento relativo a una o más características de fondo dinámicas. El sistema puede usar detección de movimiento, detección de IR (por ejemplo, 37 "C) y similares para fijar un objetivo potencial o para disparar a un objetivo incluso sin fijarlo.

En una modalidad, el sistema de puntería rastrea todos los objetivos en el FOV del dispositivo de imágenes (si los objetivos se mueven, o el arma o ambos). En otras modalidades, el sistema sólo rastrea activamente un único objetivo en un momento dado, por ejemplo, cuando el dispositivo de puntería apunta al objetivo o cerca del objetivo. El sistema de imágenes se pone a cero en la dirección del dispositivo de puntería. Por lo tanto, la unidad de procesamiento calcula el punto de impacto fijo del arma, en base a los datos recibidos del sistema de imágenes. Como se menciona anteriormente, el sistema de imágenes detecta y distingue los objetivos. En algunas modalidades, una vez que el sistema de imágenes detecta un objetivo, un módulo de reconocimiento automático de objetivos (ATR) 2344 reconoce el tipo de objetivo (por ejemplo, una persona o un vehículo) y determina un "área de impacto" del objetivo en base al tipo de objetivo. Por ejemplo, el área de impacto habitual de una persona es el centro de masa de la parte superior del torso. El área de impacto del objetivo de un vehículo con ruedas, para un brazo ligero, son las ruedas. En todas las modalidades, los datos con relación a la posición del objetivo (y, en algunas instancias, un área específica de impacto del objetivo) se comunican al procesador central.

La unidad de procesamiento recibe todos los datos anteriores y un módulo de dibujo 2346 indica al (a los) láser(es) y/o espejo y/o ópticas adicionales (no mostradas) que dibujen los marcadores deseados tanto para el punto de impacto fijo como para el marcador de orientación del objetivo.

En la modalidad donde el sistema de puntería es parte de un sistema de control de disparo más amplio, una vez que se detecta el objetivo, puede seleccionarse, por ejemplo, mediante el uso de controles de usuario dedicados (no mostrados). Un objetivo seleccionado también se denomina como objetivo fijado. Una vez que el sistema fija un objetivo en particular, un módulo de orientación 2342 calcula hacia dónde necesita apuntar el arma con el fin de impactar al objetivo. El sistema de control de disparo, en un modo automático, solo permite o indica al arma que dispare cuando el arma apunta al punto o área predeterminada.

Los módulos de orientación, ATR y dibujo incluyen instrucciones legibles por ordenador y se almacenan en un medio de almacenamiento no volátil 234. Las instrucciones se cargan en la memoria 238 y son procesadas por el procesador 232 que indica a los varios componentes a que ejecuten las instrucciones legibles por ordenador.

En la Figura 3 se muestra otra configuración más. La Figura 3 es un diagrama de bloques de otro sistema de puntería 300 ilustrativo de la invención inmediata. El sistema representado es similar al sistema de la Figura 2, pero incluye además componentes adicionales opcionales o alternativos. El sistema de la Figura 3 es especialmente adecuado para armas de larga distancia y/o como parte de un sistema de control de disparo.

Las funciones de calibración y/o estabilización pueden lograrse con los sensores de movimiento 350 opcionales. Adicionalmente, los sensores de movimiento pueden usarse para rastrear objetivos estáticos. Es decir, los sensores de movimiento se usan para estabilizar la pantalla de dibujo láser en el mundo real. Por ejemplo, los sensores de movimiento pueden proporcionar datos de movimiento con relación al movimiento del cañón/la mano que sostiene la pieza de trabajo y estos datos se usan por el ordenador para eliminar los efectos de estos movimientos del usuario en el dibujo láser. Alternativamente, los sensores de movimiento pueden usarse en lugar de la cámara 340 como el único elemento de rastreo en el sistema. En general, el sistema de puntería 300 puede ser parte de un dispositivo independiente o de un sistema de control de disparo más abarcador.

Una lista no limitante de sensores de movimiento de cañón ilustrativos incluye: sensores basados en giroscopio y brújula, inclinómetros y acelerómetros. Uno o más de estos componentes de sensores adicionales pueden incluirse en cualquier dispositivo independiente o, más comúnmente, en el sistema de control de disparo más amplio. Además, componentes opcionales adicionales pueden incluir sensores adicionales 360 para detectar y medir valores tales como: el ángulo de inclinación, el viento, la presión del aire, la temperatura, la ubicación, etc. (por ejemplo, barómetro, termómetro, brújula digital. GPS, etc.).

En algunas modalidades, el sistema de puntería 300 puede incluir sensores 360 adicionales, tales como los siguientes componentes: micrófono; inclinómetro; acelerómetro/sensor de inercia; brújula; GPS, telémetro láser (LRF), dispositivo de medición de la temperatura (por ejemplo, termómetro, termopar); barómetro; medidor de viento; y otros similares. (Como se describe anteriormente con relación a la Figura 1B, el sistema puede incluir un receptor láser y un módulo de telémetro láser para calcular la distancia al objetivo. En este caso, el láser dinámico funciona como un LRF en sí). Tales componentes pueden agregarse al sistema de puntería 300 para mejorar la precisión y compensar los factores ambientales que afectan la precisión de disparo; para proporcionar inteligencia, por ejemplo, un sistema de información geoespacial (GIS) y una base de datos GIS, que puede incluir la capacidad para determinar la ubicación del usuario y la ubicación del usuario con relación a fuerzas amigas y hostiles; y para propósitos de registro de eventos.

En la modalidad donde el sistema de puntería 300 es parte de un sistema de control de disparo (FCS), incluye además un procesador de disparo (no mostrado), que comprende un ordenador de disparo; en modalidades preferidas, un módulo lógico épsilon; y un módulo de decisión de disparo. Un ordenador de disparo es un componente típico en sistemas de puntería sofisticados y realiza actividades tales como calcular el punto de puntería que se ajusta a la distancia requerida, el viento, el ángulo de inclinación, etc.; y típicamente usa tablas balísticas y/o ecuaciones del arma de fuego y balas específicas. El módulo de decisión de disparo es responsable de tomar las entradas de otros sistemas/módulos/procesadores y de predecir si el objetivo puede impactarse. Por ejemplo, en la invención inmediata, cuando el haz fijo coincide con el haz objetivo, entonces el FCS permite/activa el disparo. En modalidades preferidas, esta predicción, o más precisamente el impacto real, se ayuda mediante el uso de un área objetivo, denominada como "área de tolerancia épsilon" (o derivaciones de este término).

La Figura 4 ilustra una representación pictórica simplificada de la invención inmediata que se emplea en un escenario de puntería ilustrativo. En la ilustración simplificada, se apunta un haz láser fijo a lo largo de la LOS del arma de fuego que, en la ilustración, no apunta al objetivo. El haz láser fijo (que normalmente no es visible a simple vista) normalmente termina en un punto visible. El primer haz láser (o pulsos) se denomina en otra parte de la presente como la primera salida de láser fija. El punto láser se denomina en otra parte de la presente como un marcador que muestra el punto de impacto del punto láser (del arma).

Un segundo haz apunta en la dirección de la pantalla láser gráfica. El segundo haz láser se denomina en otra parte de la presente memoria como la segunda salida de láser dinámica. La pantalla láser gráfica incluye un marcador de objetivo y un marcador de orientación. El marcador de objetivo marca la ubicación de impacto preferida en el objetivo. El marcador de ubicación de impacto del objetivo puede ser tan grande o tan pequeño como se desee o como sea relevante. Por ejemplo, si el objetivo está muy cerca del arma y/o tiene un tamaño relativamente pequeño, entonces el marcador puede ser un pequeño círculo o punto. Si el objetivo está lejos o es lo suficientemente grande como para incluir un área de objetivo potencial más grande, entonces el marcador puede ser un círculo más grande o una pluralidad de círculos concéntricos, puntos de mira, etc.

El marcador de orientación es una imagen que muestra al usuario, con un signo visible, cómo apuntar el arma de manera que apunte correctamente al objetivo. El marcador de orientación puede ser una flecha o algún otro marcador direccional. En algunas modalidades, los marcadores de orientación pueden dirigirse hacia más de un objetivo detectado y/o seleccionado y/o fijado. Por ejemplo, la salida de láser dinámica puede dibujar un número de líneas, una línea desde el punto de mira actual hasta cada uno de los objetivos.

En algunas modalidades, y especialmente para los sistemas de control de disparo, el marcador de objetivo incluye el "épsilon" del objetivo. El término "épsilon del objetivo" se usa en la presente para referirse a un área del objetivo que, cuando el arma apunta correctamente a un punto dentro de esta área, el arma le permite (por el sistema de control de disparo) disparar/descargar. El objetivo "épsilon" puede incluir, por ejemplo, el 80 % del contorno del objetivo. En un sistema regular que no es un sistema de control de objetivos, el marcador de objetivo (o marcador épsilon) puede cambiar cuando el arma apunta a un punto dentro del épsilon del objetivo. Por ejemplo, la épsilon del objetivo puede mostrarse como una elipse cuando el arma no apunta a un punto dentro del área de la épsilon, y entonces cambiar a punto de mira o a una X cuando apunta correctamente. En algunas modalidades, el color de la pantalla puede cambiar (por ejemplo, de verde a rojo), cuando el arma apunta correctamente.

La distancia es uno de los factores para determinar la épsilon del objetivo. Cuanto más cerca esté el arma del objetivo, mayor será el área de épsilon. En una modalidad, la distancia puede medirse mediante el uso del puntero láser y la cámara. Un método para calcular la distancia es mediante el cálculo de la diferencia entre el ángulo de movimiento del láser o del espejo MEMS para cada píxel de la imagen de la cámara. Otro método para calcular la distancia es calcular el paralaje entre el láser (como se ve por la cámara) y la cámara (como un telémetro de coincidencia). Mediante el uso de un segundo haz láser se permite al sistema medir la distancia desde la pieza de trabajo hasta el objetivo, incluso si el objetivo no está en la LOS de la pieza de trabajo (arma de fuego, prismáticos, etc.). Otro método para convertir el láser dinámico en un LRF se describe anteriormente.

Alternativa o adicionalmente, la distancia al objetivo puede medirse con un telemetro láser (LRF) adicional y/o mediante el procesamiento de imágenes que puede, por ejemplo, identificar un objeto cercano con un tamaño conocido y calcular la distancia al objeto en base a la diferencia entre el tamaño de la imagen y el tamaño del objeto conocido.

Cabe señalar que el haz láser fijo (punto de puntería) puede proyectarse hasta el infinito y puede no verse, mientras que el "dibujo" (marcador láser) en el objetivo (en las distancias relevantes) se pretende que se vea en todo momento. Todavía es posible dibujar en cualquier objeto visto, incluso en los dinámicos.

El haz láser fijo muestra el punto de mira actual del arma de fuego al igual que un puntero láser del arma de fuego regular. De forma innovadora, el presente sistema puede calibrar electrónicamente la ubicación del láser. Por ejemplo, el espejo MEMS puede calibrarse o ponerse a cero para dirigir la primera salida de láser al punto de mira del arma.

Además, de forma innovadora, el sistema puede ajustar la ubicación del puntero al escenario de disparo al menos de la siguiente manera: el sistema de puntería puede ajustar verticalmente la ubicación del puntero para tomar en cuenta una corrección balística. La corrección balística puede basarse en la distancia específica del objetivo y/o en el ángulo de inclinación. En otras modalidades, la corrección puede tomar en cuenta además otros posibles factores tales como la presión del aire, la temperatura, el tipo de bala y similares.

Una característica adicional del sistema inmediato es la capacidad de "resaltar" un objetivo potencial o un objetivo fijado. El término "resaltar" se usa en la presente para referirse a un marcador de haz láser que designa el objetivo. Por ejemplo, el haz puede resaltar los límites de un objetivo o 'dibujar' un cuadro o círculo en el objetivo. El objetivo (ya sea un objetivo potencial o un objetivo fijado) se reconoce o se detecta por la cámara y el ordenador y la unidad de procesamiento dirige el láser objetivo para resaltar los límites del objetivo. La pantalla láser puede resaltar el contorno del objetivo (por ejemplo, en la oscuridad, el sistema resalta el contorno de la figura, de manera que el usuario, u otras personas, puedan rastrear visiblemente el objetivo en la oscuridad). Otras opciones de resaltado incluyen resaltar alrededor del objetivo, en lugar de los contornos exactos del objetivo o resaltar un contorno interno del objetivo, por ejemplo, resaltar el 80 % de todo el volumen del objetivo.

APLICACIONES ADICIONALES

El sistema inmediato no requiere una "mira" óptica o pantalla, pero puede combinarse con un LCD regular y/o una mira proyectada. El sistema permite al usuario proyectar el marcador láser sobre el objetivo y apuntar el arma de fuego en base al (a los) marcador(es). La tarea del usuario es llevar el punto láser fijado al marcador de la ubicación de impacto del objetivo fijado o "área que permite disparar" (tal como donde se detecta el movimiento). En algunas modalidades, como se menciona en otra parte, el(los) láser(es) puede(n) seleccionarse entre el visible y el IR/NIR. El presente sistema puede combinarse con un 2D-LRF (telémetro láser. La reflexión del láser se recibe por un receptor láser y se mide el tiempo de vuelo con el fin de calcular la distancia a un objetivo en el campo de visión del láser y no solo en la línea de la mira del arma.

El sistema puede emplearse para mostrar información adicional al usuario. Algunos ejemplos incluyen: mostrar el estado del sistema (por ejemplo, el estado de la batería), si un objetivo está fijado o no, etc. El sistema puede usarse para identificar fuerzas (por ejemplo, dibujando un marcador 'X' en las fuerzas amigas en la mira del arma o accidentalmente fijadas por el módulo de orientación). Por supuesto, esta aplicación requiere la integración de un sistema "amigo o enemigo".

El sistema puede usarse para mostrar instrucciones de navegación, tales como dibujar flechas en el suelo, que dirijan al usuario al siguiente punto de navegación; o dibujar la dirección del norte de manera que no se tenga que consultar una brújula. Aplicaciones adicionales incluyen escribir el nombre de la calle y/o el número de la casa, etc. Por supuesto, esta aplicación requiere sensores de ubicación como un GPS, un inclinómetro de brújula digital y/u otros sensores de movimiento.

En algunas modalidades, el sistema incluye un indicador (por ejemplo, un simple indicador LED) en el dispositivo para ayudar al usuario en escenarios donde el marcador láser en el objetivo no puede verse, tal como objetivos lejanos, objetivos brillantes, etc. El indicador informa al usuario de si se ha logrado o no fijar el objetivo o si se permite el disparo (es decir, en un sistema de control de disparos donde el gatillo solo funciona cuando el sistema permite el disparo).

En otra configuración, el sistema láser se combina con una lente de zoom/telescopio para permitir al usuario ver el láser a una distancia mayor.

La Figura 5 representa un ejemplo de un dibujo con marcador láser antes y después de fijado. En el lado izquierdo de la Figura, el láser de apuntado dibuja un círculo (que denota aproximadamente el tamaño de la dispersión potencial de la bala) como punto de puntería o ubicación. Un círculo dinámico (o alguna otra forma) enfatiza la precisión del arma de forma natural, en base a la distancia entre el usuario y el objetivo. El marcador añade una dinámica visible que permite una mejor detección del marcador por el usuario (es más fácil ver un círculo que un punto). Una vez que el objetivo se fija (por ejemplo, en un sistema de control de disparo), el sistema dibuja una línea (o un círculo y una línea) entre el punto de fijación en el objetivo y el punto de puntería (donde se dirige el arma de fuego en ese momento). En una configuración, el "círculo" permanece en el objetivo mientras la línea se dibuja constantemente entre el punto de puntería y el punto fijado o el centro del área/objeto fijado. La longitud y dirección de la línea cambian a medida que el arma y/o el objetivo se mueve. Los marcadores representados muestran, de forma natural, cómo el usuario necesita ajustar la puntería del arma con el fin de impactar el objetivo. La línea se muestra en cualquier objeto entre el punto de puntería y el punto fijado (aunque la línea y/u otros marcadores pueden no verse en algunas superficies si están lejos).

En algunas modalidades, el marcador láser u otros indicadores también pueden mostrar el estado de la batería o proporcionar un indicador de batería baja. En algunas modalidades, los indicadores pueden incluir un estado de fijación ("fijado"/"no fijado"). Algunas pantallas pueden dibujarse en situaciones que no sean de combate, por ejemplo, contra una pared o en el suelo. Tales pantallas pueden usarse para seleccionar la configuración del sistema y/o mostrar información y similares,

SISTEMA DE CONTROL DE DISPAROS

En otra configuración posible, el sistema de puntería se integra en un sistema de control de disparo más amplio. Un ejemplo de un sistema de control de disparo es un sistema que controla cuándo se descarga un arma de fuego. Dicho un sistema detecta y fija un objetivo, incluso cuando el arma de fuego no apunta a la ubicación exacta del objetivo. Una vez que el objetivo se adquiere o se fija, entonces el sistema espera a que el arma de fuego se oriente y se posicione correctamente (dirección, elevación, etc.) antes de permitir que el arma de fuego se descargue, en la práctica, por ejemplo, un soldado mantendrá presionado el gatillo una vez que se adquiere el objetivo, pero el arma solo se descargará cuando el arma apunte en la dirección correcta. El ordenador de a bordo o el controlador elabora una solución de disparo óptima antes de descargar el arma. El controlador necesita no solo ser consciente de la posición relativa del arma de fuego con relación al objetivo, sino que, en circunstancias óptimas, también debe tomar en cuenta factores tales como la distancia, el ángulo de inclinación (balística), el viento, la presión del aire, así como también el movimiento involuntario del arma de fuego en sí (debido a las manos temblorosas del usuario y otros movimientos involuntarios), incluso cuando apunta correctamente al objetivo.

Por otro lado, el único lugar donde el individuo promedio es capaz de impactar con éxito un objetivo es en un campo de tiro. En la fuerza policial, por ejemplo, las estadísticas muestran que la mayoría de las balas descargadas en situaciones de fuego real fallan la marca prevista. En combate, la gran mayoría de los disparos de armas fallan el objetivo previsto. El esfuerzo físico, la adrenalina elevada y los niveles de estrés provocan que las manos y el cuerpo se muevan involuntariamente y tiemblen. El movimiento y los temblores desvían la puntería del usuario y es una de las principales razones por las que no es capaz de impactar en un objetivo en situaciones de la vida real. Un sistema de control de disparo de alto grado es capaz de tomar en cuenta estos y otros factores cuando se calcula una solución de disparo.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   i. Un sistema láser (100) acoplado operativamente a un dispositivo de puntería que tiene una línea de mira (LOS), el sistema se adapta para proporcionar una pantalla láser gráfica, el sistema comprende:

   (a) una fuente de láser (110) adaptada para generar:

   (i) una primera salida de láser, dicha primera salida de láser muestra un patrón fijo en un punto de impacto del punto láser que tiene una orientación fija con relación a un eje de la LOS del dispositivo de puntería, y

   (ii) y una segunda salida de láser, dicha segunda salida de láser dibuja la pantalla láser gráfica en una superficie remota, dicha pantalla láser gráfica es el resultado de que dicha segunda salida se proyecte o se refleje muy rápidamente en diferentes puntos, en donde el movimiento entre los puntos es tan rápido que el ojo humano percibe una única imagen;

   (b) un mecanismo de control de movimiento (120) que se adapta para dirigir al menos dicha segunda salida de láser;

   (c) un sistema de rastreo que se configura para rastrear al menos un objetivo; y

   (d) una unidad de procesamiento (130), dicha unidad de procesamiento se configura para recibir datos de rastreo relacionados con una ubicación de dicho al menos un objetivo en relación con la LOS del dispositivo de puntería e indicar a dicho mecanismo de control de movimiento (120) que dirija dicha segunda salida de láser para dibujar la pantalla láser gráfica en dicho al menos un objetivo.
2. 2. Un sistema láser (200) acoplado operativamente a un dispositivo de puntería que tiene una línea de mira (LOS), el sistema se adapta para proporcionar una pantalla láser gráfica, el sistema comprende:

   (a) un primer láser (210) que se adapta para generar, una primera salida de láser, dicha primera salida de láser muestra un patrón fijo en un punto de impacto que tiene una orientación fija con relación a un eje de la LOS del dispositivo de puntería, y

   (b) un segundo láser (215) que se adapta para generar una segunda salida de láser, dicha segunda salida de láser dibuja la pantalla láser gráfica en una superficie remota, en donde dicha pantalla láser gráfica es el resultado de que dicha segunda salida se proyecte o se refleje muy rápidamente en diferentes puntos, en donde el movimiento entre los puntos es tan rápido que el ojo humano percibe una única imagen; (c) un mecanismo de control de movimiento (220) que se adapta para dirigir al menos dicha segunda salida de láser;

   (d) un sistema de rastreo que se configura para rastrear al menos un objetivo; y

   (e) una unidad de procesamiento (230), dicha unidad de procesamiento se configura para recibir datos de rastreo relacionados con una ubicación de dicho al menos un objetivo en relación con la LOS del dispositivo de puntería e indicar a dicho mecanismo de control de movimiento (220) que dirija dicha segunda salida de láser para mostrar la pantalla láser gráfica en dicho al menos un objetivo.
3. 3. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además un espejo, dicho espejo se dirige por dicho mecanismo de control de movimiento (120) para reflejar al menos dicha segunda salida de láser para formar la pantalla láser gráfica.
4. 4. El sistema de la reivindicación 3, en donde dicha unidad de procesamiento (130) indica además a dicho mecanismo de control de movimiento (120) que dirija dicho espejo para reflejar dicha primera salida de láser para mostrar dicho punto de impacto del punto láser.
5. 5. El sistema de la reivindicación 3, que comprende además un mecanismo de división del haz (122), dicho mecanismo de división del haz se adapta para dividir una salida de láser de dicha fuente de láser en dicha primera salida de láser y dicha segunda salida de láser.
6. 6. El sistema de la reivindicación 1 o 2, en donde dicho sistema de rastreo comprende: un dispositivo de imágenes (140/240) y un procesador de imágenes, dicho dispositivo de imágenes se configura para capturar imágenes de un campo de visión (FOV) de dicho dispositivo de imágenes y dicho procesador de imágenes se configura para procesar dichas imágenes con el fin de generar dichos datos de rastreo relacionados con dicho al menos un objetivo en dicho FOV.
7. 7. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además un receptor láser (150) para dicha segunda salida de láser, dicho receptor láser se adapta para medir una distancia entre el dispositivo de puntería y dicho al menos un objetivo.
8. 8. El sistema de la reivindicación 2, en donde dicho primer láser se selecciona de un grupo que incluye: un láser que tiene un primer color visible, un láser infrarrojo cercano y un láser infrarrojo; y dicho segundo láser se selecciona del grupo que incluye: dicho láser que tiene dicho primer color visible, un láser que tiene un segundo color visible diferente de dicho primer color, un láser infrarrojo cercano y un láser infrarrojo.
9. 9. El sistema de la reivindicación 1 o 2, en donde la pantalla láser gráfica incluye además un marcador de orientación, dicho marcador de orientación es una imagen que muestra a un usuario, con una señal visible, una corrección de puntería que necesita hacerse con el fin de que la LOS del dispositivo de puntería coincida con dicha ubicación de dicho al menos un objetivo rastreado por dicho sistema de rastreo.
10. 10. El sistema de la reivindicación 1 o 2, en donde la pantalla láser gráfica muestra elementos que se seleccionan del grupo que incluye: los límites de dicho al menos un objetivo, la información adicional al usuario, un gráfico predeterminado que indica fuerzas amigas, instrucciones de navegación.
11. 11. El sistema de la reivindicación 1 o 2, en donde la pantalla láser gráfica se calcula tomando en cuenta la corrección balística de una proyección disparada desde el dispositivo de puntería.
12. 12. El sistema de la reivindicación 2, en donde dicho primer láser y dicho segundo láser se adaptan para emitir haces láser que se seleccionan del grupo que incluye: haces láser visibles, haces láser infrarrojos y haces láser infrarrojos cercanos.
13. 13. El sistema de la reivindicación 12, en donde dichos primer y segundo láseres son selectivamente intercambiables.
14. 14. El sistema de la reivindicación 1 o 2, en donde dicho sistema de rastreo incluye sensores de movimiento (350) que proporcionan los datos de movimiento que se relacionan con el movimiento del dispositivo de puntería.
15. 15. El sistema de la reivindicación 1 o 2, que comprende además un indicador que indica si la LOS del dispositivo de puntería coincide con dicha ubicación de dicho al menos un objetivo rastreado por dicho sistema de rastreo.