IT202100014987A1

IT202100014987A1 - Periscope opto-electronic system

Info

Publication number: IT202100014987A1
Application number: IT102021000014987A
Authority: IT
Inventors: Matteis Mauro De; Salvatore Forte; Stefano Lombardi
Original assignee: M E S S P A
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2022-12-09

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo Attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION having the title

?Sistema opto-elettronico a periscopio? ?Periscope opto-electronic system?

Campo tecnico dell?invenzione Technical field of the invention

La presente invenzione riguarda in generale il settore dei sistemi di visione. The present invention generally relates to the field of vision systems.

Pi? in particolare, la presente invenzione riguarda un sistema optoelettronico a periscopio. Pi? in particular, the present invention relates to a periscope optoelectronic system.

Tecnica nota Known technique

? noto il periscopio che ? uno strumento che permette ad una persona di poter osservare l?ambiente circostante anche quando non ? possibile una linea di vista diretta, a causa della presenza di un ostacolo che impedisce la linea di vista diretta oppure a causa di altre condizioni. ? known the periscope that ? an instrument that allows a person to be able to observe the surrounding environment even when it is not? direct line of sight is possible, either due to the presence of an obstacle preventing direct line of sight or due to other conditions.

Il periscopio tradizionale ? formato da un tubo che comprende opportuni dispositivi ottici (comead esempio specchi e prismi) che riflettono opportunamente l?immagine dell?ambiente circostante entrante in una prima apertura del tubo ed uscente attraverso una seconda apertura del tubo in cui ? posizionato l?occhio della persona che sta utilizzando il periscopio. The traditional periscope ? formed by a tube which includes suitable optical devices (such as, for example, mirrors and prisms) which suitably reflect the image of the surrounding environment entering a first opening of the tube and exiting through a second opening of the tube in which it? placed the eye of the person using the periscope.

La Richiedente ha osservato che i periscopi noti, sebbene forniscano la capacit? all?operatore di visualizzare la scena da posizione protetta, hanno i seguenti svantaggi: The Applicant has observed that the known periscopes, although they provide the capacity the operator to view the scene from a protected position, have the following disadvantages:

- non garantiscono una buona qualit? di visione della scena circostante di interesse in condizioni di scarsa illuminazione, come ad esempio di notte; - do they not guarantee good quality? viewing the surrounding scene of interest in low-light conditions, such as at night;

- consentono la visione di una sola persona per volta. - allow only one person to watch at a time.

Breve sommario dell?invenzione Brief summary of the invention

La presente invenzione riguarda un sistema opto-elettronico a periscopio come definito nella annessa rivendicazione 1 e da sue forme di realizzazione preferite descritte nelle rivendicazioni dipendenti da 2 a 9. The present invention relates to a periscope optoelectronic system as defined in the attached claim 1 and by preferred embodiments thereof described in the dependent claims from 2 to 9.

La Richiedente ha percepito che il sistema a periscopio in accordo con la presente invenzione ha i seguenti vantaggi: The Applicant has perceived that the periscope system according to the present invention has the following advantages:

- garantisce una buona qualit? di visione della scena circostante di interesse in condizioni di scarsa illuminazione, come ad esempio nelle ore notturne; - does it guarantee good quality? viewing the surrounding scene of interest in low light conditions, such as at night;

- consente la visione contemporanea della stessa scena di interesse a pi? di una persona; - allows the simultaneous viewing of the same scene of interest to more? of a person;

- consente di visualizzare la scena di interesse per mezzo di una immagine digitale esterna che pu? essere successivamente elaborata per eventuale miglioramento della sua qualit? o per altri tipi di elaborazione. - allows you to view the scene of interest by means of an external digital image that can? be subsequently elaborated for possible improvement of its quality? or for other types of processing.

Secondo un primo aspetto dell?invenzione, il sistema optoelettronico a periscopio comprende un dispositivo ottico ed un dispositivo elettro-ottico accoppiati otticamente e meccanicamente fra di loro. Il dispositivo ottico comprende un tubo avente una prima apertura atta a ricevere un fascio ottico d?ingresso rappresentativo di almeno parte della scena circostante il sistema a periscopio ed avente una seconda apertura atta a generare un fascio ottico d?uscita rappresentativo di almeno parte della scena circostante il sistema a periscopio, in cui la prima e la seconda apertura sono posizionate ad altezze differenti. Il dispositivo elettro-ottico comprende un obiettivo a lenti, un tubo ad intensificazione di immagine, un sensore di immagini, una unit? di elaborazione ed un dispositivo di visualizzazione immagini. L?obiettivo a lenti ? configurato per ricevere il fascio ottico d?uscita rappresentativo di almeno parte della scena circostante il sistema opto-elettronico a periscopio ed ? configurato per focalizzare il fascio ottico d?uscita ricevuto sul tubo ad intensificazione di immagine, generando da questo un fascio ottico focalizzato. Il tubo ad intensificazione di immagine ? configurato per ricevere in ingresso il fascio ottico focalizzato e per generare da questo in uscita un fascio ottico intensificato avente una intensit? maggiore del fascio ottico focalizzato in ingresso. Il sensore di immagini ? configurato per ricevere il fascio ottico intensificato, effettuare una conversione ottico-elettrica e generare da questo un segnale video digitale che trasporta una pluralit? di immagini digitali rappresentative di almeno parte della scena circostante il sistema opto-elettronico a periscopio. L?unit? di elaborazione ? configurata per ricevere ed elaborare il segnale video digitale e generare da questo un segnale video di pilotaggio che trasporta una pluralit? di immagini digitali elaborate rappresentative di almeno parte della scena circostante il sistema opto-elettronico a periscopio. Il dispositivo di visualizzazione immagini ? configurato per ricevere il segnale video di pilotaggio e visualizzare la pluralit? di immagini digitali elaborate rappresentative di almeno parte della scena circostante il sistema opto-elettronico a periscopio. According to a first aspect of the invention, the periscope optoelectronic system comprises an optical device and an electro-optical device optically and mechanically coupled to each other. The optical device comprises a tube having a first aperture adapted to receive an input optical beam representative of at least part of the scene surrounding the periscope system and having a second aperture adapted to generate an output optical beam representative of at least part of the scene surrounding the periscope system, in which the first and second openings are positioned at different heights. The electro-optical device comprises a lens objective, an image intensification tube, an image sensor, a unit processor and an image display device. The lens objective? configured to receive the output optical beam representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system and ? configured to focus the received optical output beam onto the image intensification tube, generating a focused optical beam therefrom. The image intensification tube? configured to receive the focused optical beam at the input and to generate an intensified optical beam at the output having an intensity? greater than the input focused optical beam. The image sensor? configured to receive the intensified optical beam, perform an optical-electrical conversion and generate from this a digital video signal which carries a plurality of of digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system. The unit of processing ? configured to receive and process the digital video signal and generate from this a driving video signal that carries a plurality? of processed digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system. The image display device? configured to receive the video signal of piloting and display the plurality? of processed digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system.

In base ad un secondo aspetto dell?invenzione, il sistema optoelettronico a periscopio comprende un dispositivo ottico ed un dispositivo elettro-ottico accoppiati otticamente e meccanicamente fra di loro. Il dispositivo ottico comprende un tubo avente una prima apertura atta a ricevere un fascio ottico d?ingresso rappresentativo di almeno parte della scena circostante il sistema a periscopio ed avente una seconda apertura atta a generare un fascio ottico d?uscita rappresentativo di almeno parte della scena circostante il sistema a periscopio, in cui la prima e la seconda apertura sono posizionate ad altezze differenti. Il dispositivo elettro-ottico comprende un obiettivo a lenti, un sensore di immagini ad infrarosso, una unit? di elaborazione ed un dispositivo di visualizzazione immagini. L?obiettivo a lenti ? configurato per ricevere il fascio ottico d?uscita rappresentativo di almeno parte della scena circostante il sistema optoelettronico a periscopio ed ? configurato per focalizzare il fascio ottico d?uscita ricevuto sul sensore di immagini ad infrarosso, generando da questo un fascio ottico focalizzato. Il sensore di immagini ad infrarosso ? configurato per ricevere il fascio ottico focalizzato, effettuare una conversione ottico-elettrica e generare da questo un segnale video digitale che trasporta una pluralit? di immagini digitali rappresentative di almeno parte della scena circostante il sistema opto-elettronico a periscopio. L?unit? di elaborazione ? configurata per ricevere ed elaborare il segnale video digitale e generare da questo un segnale video di pilotaggio che trasporta una pluralit? di immagini digitali elaborate rappresentative di almeno parte della scena circostante il sistema opto-elettronico a periscopio. Il dispositivo di visualizzazione immagini ? configurato per ricevere il segnale video di pilotaggio e visualizzare la pluralit? di immagini digitali elaborate rappresentative di almeno parte della scena circostante il sistema opto-elettronico a periscopio. According to a second aspect of the invention, the periscope optoelectronic system comprises an optical device and an electro-optical device optically and mechanically coupled to each other. The optical device comprises a tube having a first aperture adapted to receive an input optical beam representative of at least part of the scene surrounding the periscope system and having a second aperture adapted to generate an output optical beam representative of at least part of the scene surrounding the periscope system, in which the first and second openings are positioned at different heights. The electro-optical device comprises a lens objective, an infrared image sensor, a unit processor and an image display device. The lens objective? configured to receive the output optical beam representative of at least part of the scene surrounding the periscope optoelectronic system and ? configured to focus the received optical output beam on the infrared image sensor, generating from this a focused optical beam. The infrared image sensor? configured to receive the focused optical beam, perform an optical-electrical conversion and generate from this a digital video signal which carries a plurality of? of digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system. The unit of processing ? configured to receive and process the digital video signal and generate from this a driving video signal that carries a plurality? of processed digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system. The image display device? configured to receive the video signal of piloting and display the plurality? of processed digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system.

Forma oggetto della presente invenzione anche un veicolo a motore come definito nella annessa rivendicazione 10. The subject of the present invention is also a motor vehicle as defined in the annexed claim 10.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi dell?invenzione risulteranno dalla descrizione che segue di una forma di realizzazione preferita e di sue varianti fornita a titolo esemplificativo con riferimento ai disegni allegati, in cui: Further characteristics and the advantages of the invention will emerge from the following description of a preferred embodiment and of its variants provided by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:

- la Figura 1 mostra un sistema opto-elettronico a periscopio secondo l?invenzione; - Figure 1 shows a periscope opto-electronic system according to the invention;

- la Figura 2A mostra pi? in dettaglio uno schema a blocchi di un dispositivo opto-elettronico contenuto nel sistema a periscopio secondo una prima forma di realizzazione dell?invenzione; - Figure 2A shows more in detail a block diagram of an opto-electronic device contained in the periscope system according to a first embodiment of the invention;

- la Figura 2B mostra pi? in dettaglio uno schema a blocchi di un dispositivo opto-elettronico contenuto nel sistema a periscopio in base ad una seconda forma di realizzazione dell?invenzione. - Figure 2B shows more in detail a block diagram of an opto-electronic device contained in the periscope system according to a second embodiment of the invention.

Descrizione dettagliata dell?invenzione Detailed description of the invention

Si osservi che nella descrizione seguente blocchi, componenti o moduli identici o analoghi sono indicati nelle figure con gli stessi riferimenti numerici, anche se sono mostrati in differenti forme di realizzazione dell?invenzione. It should be noted that in the following description identical or analogous blocks, components or modules are indicated in the figures with the same reference numerals, even if they are shown in different embodiments of the invention.

Con riferimento alla Figura 1, viene mostrato un sistema a periscopio 1 di tipo opto-elettronico secondo l?invenzione. With reference to Figure 1, a periscope system 1 of the opto-electronic type according to the invention is shown.

Il sistema opto-elettronico a periscopio 1 ha la funzione di consentire ad una persona di poter osservare la scena circostante il sistema a periscopio 1 anche quando per la persona non ? possibile una linea di vista diretta, a causa della presenza di un ostacolo che impedisce la linea di vista diretta oppure perch? la persona opera in condizioni protette. The periscope opto-electronic system 1 has the function of allowing a person to be able to observe the scene surrounding the periscope system 1 even when it is not for the person? possible a direct line of sight, due to the presence of an obstacle that prevents direct line of sight or because? the person operates in protected conditions.

Il sistema opto-elettronico a periscopio 1 pu? essere montato ad esempio su un veicolo a motore come un autoveicolo o un camion, al fine di consentire al conducente di poter osservare meglio dall?interno dell?abitacolo lo spazio circostante il veicolo; in particolare, il sistema optoelettronico a periscopio 1 pu? essere utilizzato per controllare i punti ciechi circostanti il veicolo, ad esempio durante una manovra di parcheggio. The periscope opto-electronic system 1 pu? be mounted, for example, on a motor vehicle such as a motor vehicle or a truck, in order to allow the driver to better observe the space surrounding the vehicle from inside the passenger compartment; in particular, the periscope optoelectronic system 1 pu? be used to check the blind spots around the vehicle, for example during a parking manoeuvre.

Il sistema opto-elettronico a periscopio 1 comprende un dispositivo ottico 10 ed un dispositivo opto-elettronico 20, i quali sono accoppiati otticamente e meccanicamente fra di loro, in cui il dispositivo optoelettronico 20 verr? illustrato pi? in dettaglio in seguito con riferimento alla descrizione della Figura 2A. The periscope optoelectronic system 1 comprises an optical device 10 and an optoelectronic device 20, which are optically and mechanically coupled to each other, in which the optoelectronic device 20 will be connected to each other. illustrated more in detail below with reference to the description of Figure 2A .

Alternativamente, il sistema opto-elettronico a periscopio 1 comprende il dispositivo ottico 10 ed un dispositivo opto-elettronico 120, che verr? illustrato pi? in dettaglio in seguito con riferimento alla descrizione della Figura 2B. Alternatively, the periscope opto-electronic system 1 comprises the optical device 10 and an opto-electronic device 120, which will be illustrated more in detail below with reference to the description of Figure 2B.

Vantaggiosamente, il sistema opto-elettronico a periscopio 1 comprende il dispositivo ottico 10 ed uno fra il dispositivo opto-elettronico 20 ed il dispositivo opto-elettronico 120, i quali sono fra di loro intercambiabili per mezzo di opportuni mezzi di intercambio provvisti nel sistema opto-elettronico a periscopio 1. Advantageously, the periscope opto-electronic system 1 comprises the optical device 10 and one of the opto-electronic device 20 and the opto-electronic device 120, which are interchangeable with each other by means of suitable interchange means provided in the opto-electronic system -electronic periscope 1.

Nel caso in cui il sistema opto-elettronico a periscopio 1 sia utilizzato su un veicolo a motore, il dispositivo ottico 10 ? montato almeno parzialmente all?esterno del veicolo, mentre il dispositivo opto-elettronico 20 (oppure 120) ? montato internamente all?abitacolo del veicolo a motore. In the event that the periscope opto-electronic system 1 is used on a motor vehicle, the optical device 10 ? mounted at least partially outside the vehicle, while the opto-electronic device 20 (or 120) is mounted inside the passenger compartment of the motor vehicle.

Il dispositivo ottico 10 ha la funzione di fornire un percorso ottico che consente di trasferire un fascio ottico rappresentativo di almeno parte della scena circostante il sistema a periscopio 1 da una altezza diversa rispetto alla linea di vista diretta dell?utente del sistema a periscopio 1 alla altezza della linea di vista dell?utente, al fine di consentirgli la visione di almeno parte della scena circostante il sistema a periscopio 1. The optical device 10 has the function of providing an optical path which allows an optical beam representative of at least part of the scene surrounding the periscope system 1 to be transferred from a different height with respect to the direct line of sight of the user of the periscope system 1 to the height of the user?s line of sight, in order to allow him to see at least part of the scene surrounding the periscope system 1.

In particolare, il dispositivo ottico 10 comprende un tubo 15 ad esempio di forma cilindrica o prismatica, avente una estensione prevalente longitudinale con una lunghezza opportuna, ovvero una lunghezza sufficiente a consentire l?acquisizione di immagini della scena circostante ad una altezza diversa rispetto alla linea di vista diretta dell?utente del sistema a periscopio 1. In particular, the optical device 10 comprises a tube 15 for example of a cylindrical or prismatic shape, having a mainly longitudinal extension with a suitable length, or a length sufficient to allow the acquisition of images of the surrounding scene at a different height with respect to the line direct view of the user of the periscope system 1.

Il tubo 15 comprende una prima estremit? avente una prima apertura (ad esempio, di forma rettangolare) orientata verso la scena circostante di interesse per l?utente; il tubo 15 comprende inoltre una seconda estremit? avente una seconda apertura (ad esempio, di forma rettangolare) orientata direttamente o indirettamente verso l?utente. Does the tube 15 include a first end? having a first opening (for example, rectangular in shape) oriented towards the surrounding scene of interest to the user; does the tube 15 also comprise a second end? having a second opening (for example, rectangular in shape) oriented directly or indirectly towards the user.

Il tubo 15 comprende inoltre opportuni elementi ottici (ad esempio, specchi e/o prismi) aventi la funzione di deviare il fascio ottico d?ingresso FO_i entrante nella prima apertura del tubo 15 verso la seconda apertura del tubo 15, lungo un percorso ottico. The tube 15 also comprises suitable optical elements (for example, mirrors and/or prisms) having the function of diverting the input optical beam FO_i entering the first opening of the tube 15 towards the second opening of the tube 15, along an optical path.

Per esempio, la Figura 1 mostra che il tubo 15 comprende uno specchio d?ingresso 11 posizionato in prossimit? della prima apertura del tubo 15 e comprende uno specchio d?uscita 12 posizionato in prossimit? della apertura d?uscita del tubo 15. For example, Figure 1 shows that the tube 15 includes an inlet mirror 11 located near the of the first opening of the tube 15 and comprises an outlet mirror 12 positioned near the of the outlet opening of the tube 15.

Lo specchio d?ingresso 11 ha una opportuna inclinazione tale da ricevere il fascio ottico d?ingresso FO_i rappresentativo di almeno una parte della scena circostante e tale da riflettere il fascio ottico d?ingresso FO_i in una direzione sostanzialmente parallela alla direzione longitudinale del tubo 15, generando quindi un fascio ottico riflesso FO_r rappresentativo di almeno una parte della scena circostante. The entrance mirror 11 has a suitable inclination such as to receive the entrance optical beam FO_i representative of at least a part of the surrounding scene and such as to reflect the entrance optical beam FO_i in a direction substantially parallel to the longitudinal direction of the tube 15 , thus generating a reflected optical beam FO_r representative of at least a part of the surrounding scene.

Successivamente, il fascio ottico riflesso FO_r incide sullo specchio d?uscita 12 e viene riflesso in modo da generare un fascio ottico d?uscita FO_u che si propaga verso la seconda apertura del tubo 15. Subsequently, the reflected optical beam FO_r impinges on the output mirror 12 and is reflected so as to generate an output optical beam FO_u which propagates towards the second opening of the tube 15.

Con riferimento alla Figura 2A, viene mostrato pi? in dettaglio uno schema a blocchi del dispositivo opto-elettronico 20 contenuto nel sistema a periscopio 1 in base ad una prima forma di realizzazione dell?invenzione. With reference to Figure 2A, pi? in detail a block diagram of the opto-electronic device 20 contained in the periscope system 1 according to a first embodiment of the invention.

Il dispositivo opto-elettronico 20 ha la funzione di amplificare l?intensit? del segnale ottico d?uscita FO_u e di generare un segnale video digitale che trasporta una pluralit? di immagini rappresentative di almeno parte della scena circostante il sistema a periscopio. The opto-electronic device 20 has the function of amplifying the intensity? of the FO_u output optical signal and to generate a digital video signal carrying a plurality? of representative images of at least part of the scene surrounding the periscope system.

Il dispositivo opto-elettronico 20 ? accoppiato otticamente al dispositivo ottico 10, ad esempio per mezzo di un?interfaccia ottico/meccanica che garantisca l?allineamento tra la seconda apertura del tubo 15 e l?ingresso del dispositivo opto-elettronico 20. The opto-electronic device 20 ? optically coupled to the optical device 10, for example by means of an optical/mechanical interface which guarantees alignment between the second opening of the tube 15 and the input of the opto-electronic device 20.

Il dispositivo opto-elettronico 20 comprende un collegamento in cascata di un obiettivo a lenti 22, un tubo ad intensificazione di immagine 26, un sensore di immagini 23 e comprende ulteriormente una unit? di elaborazione 24 ed un dispositivo di visualizzazione immagini 25, i quali sono collegati fra di loro come mostrato in Figura 2A. The opto-electronic device 20 comprises a cascade connection of a lens objective 22, an image intensification tube 26, an image sensor 23 and further comprises a unit processor 24 and an image display device 25, which are connected to each other as shown in Figure 2A.

ll dispositivo opto-elettronico 20 comprende inoltre una sorgente di alimentazione elettrica V_pwr per alimentare il sensore di immagini 23, il tubo ad intensificazione di immagine 26, l?unit? di elaborazione 24 ed il dispositivo di visualizzazione immagini 25. The opto-electronic device 20 further comprises an electrical power source V_pwr for powering the image sensor 23, the image intensification tube 26, the unit? processing unit 24 and the image display device 25.

L?obiettivo a lenti 22 ed il sensore di immagini 23 sono orientati verso la seconda estremit? del tubo 15. The objective lens 22 and the image sensor 23 are oriented towards the second extreme? of the tube 15.

Il dispositivo di visualizzazione immagini 25 ? orientato verso l?utente. The image display device 25 ? user oriented.

Il dispositivo di visualizzazione immagini 25 pu? anche essere alloggiato in un dispositivo elettronico separato dal dispositivo optoelettronico 20, ma collegato ad esso elettricamente per mezzo di un collegamento cablato oppure per mezzo di un collegamento senza fili. The image display device 25 can? also be housed in an electronic device separate from the optoelectronic device 20, but connected to it electrically by means of a wired connection or by means of a wireless connection.

Un esempio di dispositivo elettronico separato sono degli occhiali intelligenti dotati di micro-schermi integrati nelle lenti, in una posizione opportuna delle lenti oppure in modo da visualizzare immagini semitrasparenti sovrapposte alla superficie delle lenti. An example of a separate electronic device are smart glasses equipped with micro-screens integrated into the lenses, in a suitable position of the lenses or so as to display semi-transparent images superimposed on the surface of the lenses.

L?obiettivo a lenti 22 ha la funzione di ricevere il fascio ottico d?uscita FO_u rappresentativo di almeno parte della scena circostante il sistema a periscopio 1 ed ha la funzione di focalizzare il fascio ottico d?uscita ricevuto FO_u sul tubo ad intensificazione di immagine 26, generando quindi un fascio ottico focalizzato FO_f. The lens objective 22 has the function of receiving the output optical beam FO_u representative of at least part of the scene surrounding the periscope system 1 and has the function of focusing the received optical output beam FO_u on the image intensification tube 26, thus generating a focused optical beam FO_f.

Il tubo ad intensificazione di immagine 26 (indicato anche con ?intensificatore di immagine?) ? interposto fra l?obiettivo a lenti 22 ed il sensore di immagini 23 ed ha la funzione di aumentare l?intensit? della radiazione luminosa disponibile in condizioni di scarsa illuminazione, come ad esempio nelle ore notturne. The image intensifier tube 26 (also referred to as ?image intensifier?) ? interposed between the lens objective 22 and the image sensor 23 and has the function of increasing the intensity? of the light radiation available in low light conditions, such as at night.

In particolare, il tubo ad intensificazione di immagine 26 ? configurato per ricevere in ingresso il fascio ottico focalizzato FO_f trasmesso dall?obiettivo a lenti 22 e per generare da questo in uscita un fascio ottico intensificato FO_mg avente una intensit? maggiore del fascio ottico focalizzato FO_f in ingresso. In particular, the image intensifying tube 26 ? configured to receive at the input the focused optical beam FO_f transmitted by the lens objective 22 and to generate from this at the output an intensified optical beam FO_mg having an intensity? greater than the input focused optical beam FO_f.

In particolare, il tubo ad intensificazione di immagine 26 converte livelli bassi di fotoni di luce in elettroni, amplifica gli elettroni e poi converte di nuovo gli elettroni in fotoni di luce. In particular, the image intensifying tube 26 converts low levels of photons of light into electrons, amplifies the electrons, and then converts the electrons back into photons of light.

Secondo una forma di realizzazione dell?invenzione, il tubo ad intensificazione di immagine 26 comprende un collegamento in cascata di una finestra ottica, un foto-catodo, una lamina a microcanali, uno schermo di fosforo, una fibra ottica ad inversione ed una finestra ottica d?uscita. According to an embodiment of the invention, the image intensification tube 26 comprises a cascade connection of an optical window, a photocathode, a microchannel foil, a phosphor screen, an inverting optical fiber and an optical window d?exit.

La lamina a microcanali ? realizzata da migliaia di piccoli canali conduttivi. The microchannel foil? made up of thousands of small conductive channels.

Il funzionamento del tubo ad intensificazione di immagine 26 ? il seguente. The operation of the image intensification tube 26 ? the following.

I fotoni di luce entrano nell?obiettivo a lente, il quale focalizza i fotoni entranti sul foto-catodo. Photons of light enter the objective lens, which focuses the incoming photons onto the photo-cathode.

Il fotocatodo ? polarizzato negativamente e rilascia elettroni per mezzo dell?effetto fotoelettrico via via che viene colpito dai fotoni, quindi gli elettroni sono accelerati verso la lamina a microcanale per mezzo di un elevata differenza di potenziale fra il foto-catodo e la lamina a microcanali. The photocathode ? negatively polarized and releases electrons by the photoelectric effect as it is struck by photons, then the electrons are accelerated towards the microchannel plate by means of a high potential difference between the photocathode and the microchannel plate.

Ciascun elettrone ad elevata energia che colpisce la lamina a microcanali causa il rilascio di un numero elevato di elettroni secondari da parte della lamina a microcanali (effetto a valanga): infatti i numerosi canali conduttivi della lamina a microcanali sono inclinati di un angolo rispetto alla direzione perpendicolare per favorire un maggior numero di collisioni di elettroni secondari in una valanga controllata di elettroni. Each high-energy electron that hits the microchannel plate causes the release of a large number of secondary electrons from the microchannel plate (snowball effect): in fact, the many conductive channels of the microchannel plate are inclined at an angle with respect to the perpendicular to favor more secondary electron collisions in a controlled electron avalanche.

Successivamente un?altra differenza di potenziale accelera gli elettroni secondari dalla lamina a microcanali verso lo schermo di fosforo, il quale genera un fotone per ogni elettrone secondario incidente. Subsequently another potential difference accelerates the secondary electrons from the microchannel plate towards the phosphor screen, which generates a photon for each incident secondary electron.

Si osservi che il tubo ad intensificazione di immagine 26 pu? essere realizzato anche in modo diverso da quello sopra illustrato. It is observed that the image intensification tube 26 can also be made in a different way from the one illustrated above.

Il sensore di immagini 23 ha la funzione di generare immagini rappresentative della scena circostante il sistema opto-elettronico a periscopio 1 e comprende una superficie sensibile che effettua una conversione da ottico ad elettrico del fascio ottico intensificato FO_mg incidente sul sensore di immagini 23, generando un segnale elettrico proporzionale alla intensit? del fascio ottico focalizzato FO_f incidente sul sensore di immagini 23. The image sensor 23 has the function of generating representative images of the scene surrounding the periscope opto-electronic system 1 and comprises a sensitive surface which carries out a conversion from optical to electrical of the intensified optical beam FO_mg incident on the image sensor 23, generating a electrical signal proportional to the intensity? of the focused optical beam FO_f incident on the image sensor 23.

Il sensore di immagini 23 ? ad esempio un sensore CCD (Charge Coupled Device) oppure un sensore CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). The image sensor 23 ? for example, a CCD (Charge Coupled Device) sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) sensor.

In particolare, il sensore di immagini 23 ? configurato per ricevere in ingresso il fascio ottico intensificato FO_mg e per generare da questo in uscita un segnale video digitale S_img di tipo elettrico (corrente o di tensione) che trasporta una pluralit? di immagini digitali rappresentative di almeno parte della scena circostante il sistema opto-elettronico a periscopio 1. In particular, the 23 ? configured to receive the intensified optical beam FO_mg as input and to generate from this output a digital video signal S_img of an electrical type (current or voltage) which carries a plurality? of digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system 1.

Con il termine ?immagine digitale? si intende una immagine rappresentata da una matrice di pixel. With the term ?digital image? means an image represented by a matrix of pixels.

L?unit? di elaborazione 24 ha la funzione di elaborare il segnale video digitale S_img e ha la funzione di controllare il funzionamento del dispositivo di visualizzazione immagini 25. The unit processing unit 24 has the function of processing the digital video signal S_img and has the function of controlling the operation of the image display device 25.

L?unit? di elaborazione 24 ? ad esempio un micro-controllore o un microprocessore. The unit of processing 24 ? for example a micro-controller or a microprocessor.

In particolare, l?unit? di elaborazione 24 comprende un terminale d?ingresso atto a ricevere il segnale video digitale S_img che trasporta una pluralit? di immagini digitali rappresentative di almeno parte della scena circostante il dispositivo opto-elettronico a periscopio 1 e comprende un terminale d?uscita atto a generare un segnale video di pilotaggio S_drv che trasporta una pluralit? di immagini digitali elaborate rappresentative di almeno parte della scena circostante il dispositivo opto-elettronico a periscopio 1. In particular, the unit? processing unit 24 comprises an input terminal adapted to receive the digital video signal S_img which carries a plurality? of digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic device 1 and comprises an output terminal capable of generating a driving video signal S_drv which carries a plurality? of processed digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic device 1.

In particolare, l?unit? di elaborazione 24 effettua operazioni di elaborazione e trasformazione di immagini, al fine di migliorare ulteriormente la qualit? dell?immagine digitale rappresentativa di almeno parte della scena circostante il sistema opto-elettronico a periscopio 1, in particolare modificando uno o pi? fra i seguenti parametri dell?immagine digitale: luminosit?, contrasto, saturazione. In particular, the unit? of elaboration 24 carries out operations of elaboration and transformation of images, in order to further improve the quality? of the digital image representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system 1, in particular by modifying one or more? among the following digital image parameters: brightness, contrast, saturation.

Il dispositivo di visualizzazione immagini 25 (ad esempio, uno schermo) ha la funzione di visualizzare all?utente una pluralit? di immagini acquisite rappresentative di almeno parte della scena circostante il sistema opto-elettronico a periscopio 1. The image display device 25 (for example, a screen) has the function of displaying to the user a plurality of of acquired images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system 1.

Il dispositivo di visualizzazione immagini 25 ? ad esempio uno schermo di tipo LCD o LED, il quale ? posizionato in prossimit? della seconda estremit? del tubo orientata verso l?utente: in questo caso il collegamento fra l?unit? di elaborazione 24 ed il dispositivo di visualizzazione immagini 25 ? un collegamento elettrico di tipo cablato. The image display device 25 ? for example, a screen of type LCD or LED, which ? located near of the second end? of the tube oriented towards the user: in this case the connection between the unit? of processing 24 and the image display device 25 ? a wired type electrical connection.

Alternativamente, il dispositivo di visualizzazione immagini 25 ? alloggiato in un dispositivo elettronico separato dal dispositivo optoelettronico a periscopio 1 e collegato ad esso per mezzo di un collegamento cablato: in questo caso il collegamento fra l?unit? di elaborazione 24 ed il dispositivo di visualizzazione immagini 25 ? di tipo cablato, ovvero: Alternatively, the image display device 25 ? housed in an electronic device separate from the periscope optoelectronic device 1 and connected to it by means of a wired connection: in this case the connection between the unit? of processing 24 and the image display device 25 ? of the wired type, i.e.:

- l?unit? di elaborazione 24 comprende un terminale d?uscita atto a generare il segnale video di pilotaggio S_drv che trasporta una pluralit? di immagini digitali elaborate rappresentative di almeno parte della scena circostante il sistema opto-elettronico a periscopio 1; - the unit? processing unit 24 comprises an output terminal able to generate the driving video signal S_drv which carries a plurality? of processed digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system 1;

- il dispositivo di visualizzazione immagini 25 comprende un terminale d?ingresso atto a ricevere il segnale video di pilotaggio S_drv. - the image display device 25 comprises an input terminal able to receive the driving video signal S_drv.

Alternativamente, il dispositivo di visualizzazione immagini 25 ? alloggiato in un dispositivo elettronico separato dal dispositivo optoelettronico a periscopio 1 e collegato ad esso per mezzo di un collegamento di tipo senza fili, ad esempio di tipo Wifi o Bluetooth: in questo caso il dispositivo opto-elettronico a periscopio 1 ed il dispositivo elettronico separato comprendono un rispettivo ricetrasmettitore di segnali senza fili a corta distanza (ad esempio, di tipo Wifi o Bluetooth) per scambiare il segnale video di pilotaggio senza fili S_drv che trasporta una immagine digitale elaborata rappresentativa di almeno parte della scena circostante il sistema opto-elettronico a periscopio 1. Alternatively, the image display device 25 ? housed in an electronic device separate from the periscope optoelectronic device 1 and connected to it by means of a wireless type connection, for example of the Wifi or Bluetooth type: in this case the periscope optoelectronic device 1 and the separate electronic device comprise a respective short-distance wireless signal transceiver (for example, of the Wifi or Bluetooth type) for exchanging the wireless driving video signal S_drv which carries a processed digital image representative of at least part of the scene surrounding the opto-electronic system at periscope 1.

L?utilizzo di un dispositivo di visualizzazione immagini 25 (invece di un oculare) ha il vantaggio di consentire la visualizzazione contemporanea della stessa scena circostante il sistema a periscopio 1 a pi? di un utente. The use of an image viewing device 25 (instead of an eyepiece) has the advantage of allowing the same scene surrounding the periscope system 1 to be viewed at the same time at a greater distance. of a user.

Vantaggiosamente, il tubo ad intensificazione di immagine 26 ed il sensore di immagini 23 sono realizzati in un unico dispositivo compatto. Advantageously, the image intensification tube 26 and the image sensor 23 are made in a single compact device.

Secondo una variante della prima forma di realizzazione dell?invenzione, il dispositivo elettro-ottico 20 comprende un ulteriore sensore di immagini, ovvero sono presenti due obiettivi a lenti, due rispettivi tubi ad intensificazione di immagine collegati in cascata ai due obiettivi a lenti e due rispettivi sensori di immagini collegati in cascata ai due tubi ad intensificazione di immagine. According to a variant of the first embodiment of the invention, the electro-optical device 20 comprises a further image sensor, i.e. there are two lens objectives, two respective image intensification tubes connected in cascade to the two lens objectives and two respective image sensors connected in cascade to the two image intensification tubes.

L?utilizzo di una coppia di sensori di immagini consente di ottenere una visione stereoscopica della scena circostante il sistema a periscopio 1, analogamente a quanto avviene con i due occhi di una persona. The use of a pair of image sensors makes it possible to obtain a stereoscopic vision of the scene surrounding the periscope system 1, similarly to what occurs with the two eyes of a person.

Con riferimento alla Figura 2B, viene mostrato pi? in dettaglio uno schema a blocchi del dispositivo opto-elettronico 120 contenuto nel sistema a periscopio 1 in base ad una seconda forma di realizzazione dell?invenzione. With reference to Figure 2B, pi? in detail a block diagram of the opto-electronic device 120 contained in the periscope system 1 according to a second embodiment of the invention.

Il dispositivo opto-elettronico 120 di Figura 2B differisce dal dispositivo opto-elettronico 20 di Figura 2A per il fatto di comprendere un collegamento in cascata di un obiettivo a lenti 122 trasparente rispetto alla radiazione elettromagnetica ad infrarossi e di un sensore di immagini ad infrarosso 123, al posto del collegamento in cascata dell?obiettivo a lenti 22, del tubo ad intensificazione di immagine 26 e del sensore di immagini 23. The optoelectronic device 120 of Figure 2B differs from the optoelectronic device 20 of Figure 2A in that it comprises a cascade connection of a lens objective 122 transparent with respect to infrared electromagnetic radiation and an infrared image sensor 123 instead of cascading the lens objective 22, the image intensification tube 26 and the image sensor 23.

Il dispositivo opto-elettronico 120 ? configurato per rilevare una radiazione ad infrarosso con lunghezza d?onda compresa fra 700 nanometri e 1700 nanometri riflessa dai corpi e dagli oggetti della scena circostante il sistema a periscopio 1. The opto-electronic device 120 ? configured to detect infrared radiation with a wavelength between 700 nanometers and 1700 nanometers reflected by bodies and objects in the scene surrounding the periscope system 1.

Vantaggiosamente, il dispositivo opto-elettronico 120 ? configurato per rilevare una radiazione di tipo vicino infrarosso (SWIR= Short Wavelength Infrared), ovvero con lunghezza d?onda compresa fra 700 nanometri e 1,7 micrometri, il quale ha il vantaggio di fornire un maggiore contrasto necessario per ottenere immagini ad alta risoluzione. Advantageously, the opto-electronic device 120 is configured to detect near infrared radiation (SWIR = Short Wavelength Infrared), i.e. with a wavelength between 700 nanometers and 1.7 micrometers, which has the advantage of providing a greater contrast necessary to obtain high resolution images .

Il sensore ad infrarossi 123 pu? essere di tipo attivo o passivo (PIR). The infrared sensor 123 can? be active or passive (PIR).

Il sistema a periscopio 1 che utilizza il dispositivo opto-elettronico 120 con sensore ad infrarossi ? particolarmente efficiente in condizioni di scarsa illuminazione (ad esempio, nelle ore notturne), ma risulta sufficientemente efficiente (ovvero con una qualit? di immagini acquisite buona) anche in condizioni di buona illuminazione (ad esempio, nelle ore del giorno). The periscope system 1 using the opto-electronic device 120 with infrared sensor ? particularly efficient in low light conditions (for example, at night), but it is sufficiently efficient (that is, with a good quality of images acquired) even in good light conditions (for example, during the day).

Secondo una variante della seconda forma di realizzazione dell?invenzione, il dispositivo elettro-ottico 120 comprende un ulteriore sensore di immagini ad infrarosso, ovvero sono presenti due obiettivi a lenti e due rispettivi sensori di immagini ad infrarosso collegati in cascata ai due obiettivi a lenti. According to a variant of the second embodiment of the invention, the electro-optical device 120 comprises a further infrared image sensor, i.e. there are two lens objectives and two respective infrared image sensors connected in cascade to the two lens objectives .

L?utilizzo di una coppia di sensori di immagini ad infrarosso consente di ottenere una visione stereoscopica della scena circostante il sistema a periscopio 1, analogamente a quanto avviene con i due occhi di una persona. The use of a pair of infrared image sensors allows to obtain a stereoscopic vision of the scene surrounding the periscope system 1, analogously to what occurs with the two eyes of a person.

Claims

An opto-electronic periscope system (1) comprising an optical device (10) and an electro-optical device (20) optically and mechanically coupled to each other,

wherein the optical device (10) comprises a tube (15) having a first aperture adapted to receive an input optical beam (FO_i) representative of at least part of the scene surrounding the periscope system and having a second aperture adapted to generate a output optical beam (FO_u) representative of at least part of the scene surrounding the periscope system, in which the first and second apertures are positioned at different heights,

and wherein the electro-optical device (20) comprises a lens objective (22), an image intensification tube (26), an image sensor (23), a unit? processor (24) and an image display device (25), wherein:

- the lens objective (22) ? configured to receive the output optical beam (FO_u) representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system and ? configured to focus the received optical output beam onto the image intensification tube, generating therefrom a focused optical beam (FO_f);

- the image intensification tube (26) ? configured to receive the focused optical beam (FO_f) at the input and to generate from this output an intensified optical beam (FO_mg) having an intensity? greater than the input focused optical beam (FO_f);

- the image sensor (23) ? configured to receive the intensified optical beam (FO_mg), perform an optical-electrical conversion and generate from this a digital video signal (S_img) which carries a plurality? of digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system;

- the unit? processing (24) ? configured to receive and process the digital video signal (S_img) and generate from this a driving video signal (S_drv) which carries a plurality? processed digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope optoelectronic system;

- the image display device (25) ? configured to receive the video signal of piloting and display the plurality? of processed digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system.

The periscope optoelectronic system according to claim 1, wherein the image intensification tube comprises a cascade connection of an optical window, a photocathode, a microchannel foil, a phosphor screen, an optical fiber with inversion and an optical exit window.

3. Periscope opto-electronic system according to any one of the preceding claims, wherein the electro-optical device is interchangeable between:

- the electro-optical device (20) comprising the lens objective (22), the image intensification tube (26), the image sensor (23), the unit? processor (24) and the image display device; and - an electro-optical device (120) comprising a cascade connection of a further lens objective (122), an infrared image sensor (123), a further unit? processing and an additional image display device,

in which:

- the additional lens objective? configured to receive the output optical beam representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system and ? configured to focus the received optical output beam on the infrared image sensor, generating from this a focused optical beam,

- the infrared image sensor? configured to receive the focused optical beam, perform an optical-electrical conversion and generate from this a digital video signal which carries a plurality of? digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system,

- the? additional unit? of processing ? configured to receive and process the digital video signal and generate from this a driving video signal that carries a plurality? of processed digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system;

- the additional image viewing device? configured to receive the video signal of piloting and display the plurality? of processed digital images representative of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system.

4. Periscope optoelectronic system according to any one of the preceding claims, wherein the electro-optical device comprises a further image sensor and a further image intensification tube configured to generate a further digital video signal, the further image intensification by being cascaded to the further image sensor,

and in which the? unit? of processing ? further configured to receive the further digital video signal as input and generate the driving video signal (S_drv) as a function of the digital video signal and the further digital video signal.

5. Periscope opto-electronic system according to any one of the preceding claims, wherein the unit? of processing ? configured to improve the quality? of the representative image of at least part of the scene surrounding the periscope opto-electronic system, modifying one or more? between the following parameters: brightness, contrast, saturation.

6. Periscope opto-electronic system according to any one of claims 3 to 5, wherein the infrared image sensor is configured to detect near infrared type radiation, with a wavelength between 700 nanometers and 1.7 micrometers.

7. Periscope opto-electronic system according to any one of the preceding claims, wherein the image sensor is? a sensor of the Complementary Metal-Oxide-Semiconductor type, CMOS.

8. Periscope opto-electronic system according to any one of the preceding claims, wherein the image display device is an LED or LCD type screen.

9. Periscope optoelectronic system according to any one of the preceding claims, wherein the tube (15) has a mainly longitudinal extension of a cylindrical or prismatic shape.

A motor vehicle comprising a periscope optoelectronic system according to any one of the preceding claims.