ITFI20100043A1 - "unita' di acquisizione di immagini" - Google Patents

Description

“UNITA’ DI ACQUISIZIONE DI IMMAGINIâ€

Descrizione

Campo tecnico

La presente invenzione riguarda un dispositivo o unità per l’acquisizione di immagini nel campo visibile e/o nell’infrarosso. In particolare la presente invenzione riguarda una unità di tipo portatile, impugnabile con due mani per osservazione notturna e/o diurna e telemetria.

Stato della tecnica

Per molteplici applicazioni, ad esempio di sorveglianza, pattugliamento e simili, vengono utilizzate unità di visione notturna e/o diurna con uno o più sistemi di visione ad esempio nell’infrarosso o nel visibile, eventualmente combinati a sistemi di telemetria laser o ad altre funzioni. I sistemi di visione nel visibile possono essere a campo largo od a campo stretto a seconda delle applicazioni e sulla stessa unità possono essere previsti più sistemi di visione nella gamma della radiazione visibile.

Queste unità hanno un peso rilevante a causa dell’elevato numero di componenti interni, tra cui anche batterie per alimentazione dell’elettronica. La parte ottica di almeno uno dei sistemi di visione a bordo di queste unità richiede la messa a fuoco. Questa viene ottenuta normalmente agendo su una ghiera esterna che supporta un obiettivo del rispettivo canale di visione (infrarosso o visibile). Oltre alla messa a fuoco esistono comandi per agire su vari componenti del dispositivo. Questi comandi sono normalmente realizzati tramite pulsanti azionabili per mezzo delle dita con cui l’utilizzatore impugna l’unità. La messa a fuoco richiede normalmente all’utilizzatore di liberare almeno una mano, così che durante la messa a fuoco egli tiene l'unità con una mano sola. Questo rende la manovra difficoltosa a causa del peso e delle dimensioni dell'unità di visione e non consente di agire simultaneamente sulla messa a fuoco e su altri comandi per i quali sono previsti pulsanti nella zona di impugnatura.

Sommario dell’invenzione

Secondo un aspetto l’invenzione si prefigge di realizzare una unità del tipo sopra descritto che risulti più efficiente e permetta una più salda impugnatura anche durante le operazioni di messa a fuoco, senza perdere la possibilità di agire simultaneamente anche su comandi diversi da quelli della messa a fuoco.

Sostanzialmente, l’invenzione prevede un’unità di acquisizione di immagini comprendente: un alloggiamento con una impugnatura per essere impugnato e sostenuto a mano; all’interno di detto alloggiamento, almeno un sistema di rilevamento di immagini; almeno un dispositivo di messa a fuoco per detto sistema di rilevamento di immagini, azionabile dall’esterno di detto alloggiamento. Il sistema di rilevamento comprende un obiettivo, fisso rispetto all’alloggiamento, ed un supporto, mobile rispetto all’obiettivo, su cui à ̈ montato un sensore di rilevamento delle immagini focalizzate da detto obiettivo. Il dispositivo di messa a fuoco comprende vantaggiosamente una ghiera manovrabile dall’esterno dell’alloggiamento posta in una posizione tale da poter essere manovrata con il pollice di una mano con cui viene impugnata detta unità. Inoltre, viene previsto un organo di collegamento meccanico tra la ghiera e il supporto mobile, il quale organo di collegamento trasforma il movimento rotatorio della ghiera in un movimento di traslazione e di messa a fuoco di detto supporto rispetto a detto obiettivo fisso.

In vantaggiose forme di realizzazione dell’invenzione, al supporto à ̈ associato un organo elastico per il recupero dei giochi. L’organo elastico può comprendere una molla elicoidale di compressione circondante una camera estendentesi tra l’obiettivo ed il sensore del sistema di visione, detta molla spingendo il supporto in una posizione di massimo allontanamento dall’obiettivo e verso l’interno dell’alloggiamento.

In alcune forme di realizzazione l’obiettivo del sistema di visione forma una finestra di chiusura e a alla ghiera à ̈ associata un organo di tenuta.

L’unità può comprendere due o più sistemi di visione, cioà ̈ di acquisizione di immagini, in diverse gamme di lunghezza d’onda, ad esempio nel campo del visibile e nel campo dell’infrarosso. In forme di realizzazione preferite dell’invenzione almeno due distinti sistemi di visione comprendono ciascuno un proprio sistema di messa a fuoco, con obiettivo fisso rispetto all’alloggiamento e con un supporto per un sensore di acquisizione delle immagini, mobile per la messa a fuoco. Entrambi i canali di visione presentano analoghi dispositivi di movimentazione del supporto del sensore, corredati di due ghiere per la messa a fuoco. Le ghiere sono vantaggiosamente poste sull’alloggiamento in modo da essere azionabili ciascuna con il pollice di una mano, in modo che l’utilizzatore può impugnare saldamente con entrambe le mani l’unità ed effettuare la messa a fuoco indifferentemente dell’uno o dell’altro dei due sistemi di visione, mantenendo anche la possibilità di agire su altri pulsanti od organi di comando di cui à ̈ corredata l’unità.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche e forme di realizzazione dell’invenzione sono indicate nelle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto forma parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione verrà meglio compresa seguendo la descrizione dell’unito disegno, il quale mostra la propria forma di realizzazione non limitativa dell’invenzione. Più in particolare, nel disegno mostrano: le

Figg. 1 e 2 viste assonometriche dell’unità secondo l’invenzione in una vista dall’alto ed in una vista dal basso: la

Fig. 3 una sezione longitudinale secondo un piano inclinato dell’unità secondo l’invenzione e la

Fig. 4 una vista parziale dei componenti interni dell’unità secondo l’invenzione.

Descrizione dettagliata di forme di attuazione dell’invenzione

Le Figg. 1 e 2 mostrano due viste assonometriche secondo due angolazioni diverse di una unità secondo l’invenzione, complessivamente indicata con 1.

L’unità 1 comprende un alloggiamento 3 formato da un guscio opportunamente sagomato. L'alloggiamento 3 presenta frontalmente una parete di chiusura frontale 5 con una cornice in gomma 7 che circonda una serie di componenti ottici più avanti descritti. Sul lato opposto l’unità 1 comprende un soffietto 9 ed un paraluce 11 che permette all’utilizzatore, accostando l’unità 1 al viso, di osservare la scena ripresa dall’unità 1 evitando che il suo volto sia illuminato dai micro-display; se il volto venisse illuminato, in impiego militare, l’osservatore diventerebbe un facile bersaglio del nemico. A tale scopo un sensore magnetico spenge i display quando l’osservatore allontana il dispositivo dal volto. Il soffietto ha anche lo scopo di evitare l’interferenza con la luce ambiente.

In alcune forme di realizzazione l’alloggiamento 3 presenta un guscio che forma lateralmente due porzioni ribassate 3A e 3B, definenti una impugnatura dell’unità da parte dell’utilizzatore. In corrispondenza delle porzioni ribassate 3A e 3B formanti l’impugnatura si trovano pulsanti 13, 15, 17, 19, 21, 23 che possono essere utilizzati per eseguire varie operazioni o fornire vari comandi ai componenti interni dell’unità 1, che non formano oggetto specifico della presente invenzione e che non verranno pertanto descritti in particolar dettaglio in questa sede.

Sulla parte frontale definita dalla parete frontale 5 sono disposti un primo obiettivo 25 per un canale di osservazione nel campo dell’infrarosso, un secondo obiettivo 27 per un canale di osservazione nel visibile con un campo di osservazione largo, un terzo obiettivo 29 per l’acquisizione di immagini nel visibile con un campo di vista stretto. A ciascun obiettivo 25, 27, 29 à ̈ associato un sensore o rivelatore elettronico, che capta l’immagine focalizzata dall’obiettivo e la trasferisce ad una coppia di monitor posizionati all’interno dell’unità 1 in modo tale da poter essere osservati attraverso oculari 31 (Fig. 2) che si trovano protetti dal paraluce 11. In alcune forme di realizzazione ed in modo di per sé noto l’utilizzatore à ̈ in grado di selezionare l’uno o l’altro dei tre canali di visualizzazione sopra individuati, così che sui microdisplay posti di fronte agli oculari 31 venga visualizzata l'una o l’altra di tre diverse possibili immagini della stessa scena esterna, riprese attraverso l’uno o l’altro dei tre obiettivi 25, 27, 29 e relativi rivelatori o sensori.

L’unità 1 può essere completata da un sistema di telemetria laser che presenta finestre ottiche 35 per il passaggio del fascio laser del telemetro. Infine, sempre sulla parete frontale 5 dell’unità 1, nell’esempio di realizzazione illustrato sono visibili connettori 37 per varie possibili funzioni, non di interesse in questa sede.

Sulla parte inferiore (quando l’unità 1 viene impugnata dall’utilizzatore), sull'alloggiamento 3 sono disposte due ghiere 41, 43 per la messa a fuoco dell’immagine nel campo del visibile e nel campo dell’infrarosso, con un meccanismo che verrà descritto in seguito con riferimento alle Figg. 3 e 4 per uno solo dei due canali suddetti, essendo inteso che per l’altro canale può essere utilizzata una disposizione sostanzialmente equivalente.

Come si osserva dall’esame delle Figg.1 e 2, le ghiere 41 e 43 sono disposte in modo tale che impugnando l’unità 1 con entrambe le mani e in sostanza circondano l'alloggiamento 3 lateralmente con i palmi delle mani ponendo le dita dall’indice al mignolo negli incavi ribassati 3A, 3B, i pollici si vengono a trovare in corrispondenza delle ghiere 41 e 43. In questo modo, impugnando saldamente l’unità 1 con entrambe le mani l’utilizzatore può avere accesso a tutte le funzioni del dispositivo tramite i pulsanti 13 – 23 e allo stesso tempo à ̈ in grado di mettere a fuoco l’uno o l’altro dei canali di visione utilizzati tramite l’una o l’altra delle ghiere 41 e 43. L’utilizzatore può quindi mettere a fuoco l’immagine ripresa dal canale di visualizzazione selezionato senza dover staccare la mano dall’alloggiamento 3 e quindi senza dover supportare l’unità 1 con una sola mano e anche senza dover rinunciare ad agire simultaneamente sui pulsanti 13 – 23 e sulla ghiera di messa a fuoco 41 o 43.

Le Figg. 3 e 4 mostrano un dettaglio costruttivo di una forma di realizzazione del sistema meccanico di messa a fuoco riferito al canale di visione nel campo dell’infrarosso. Come sopra accennato, una disposizione analoga può essere prevista per uno almeno dei canali nel visibile. In particolare la Fig.3 mostra una sezione secondo un piano orientato circa secondo lo sviluppo longitudinale dell’unità 1 ed inclinato per intersecare l’asse ottico A-A dell’obiettivo 25 e l’asse della corrispondente ghiera di messa a fuoco 41.

Con particolare riferimento alla Fig. 3, si osserva che l’obiettivo 25 (nell'esempio illustrato comprendente due lenti) à ̈ alloggiato in un manicotto 51 bloccato sulla parete frontale 5 dell’unità 1, con l’interposizione di una guarnizione 53 di tenuta tra il manicotto 51 ed un foro di alloggiamento nella parete 5. La mancanza di movimento relativo tra l’obiettivo 25 e la parete frontale 5 dell’unità di visione 1 permette di ottenere un efficace isolamento fra interno ed esterno dell'alloggiamento 3 con mezzi semplici ed affidabili.

Il manicotto 51 si sviluppa verso l’interno dell'alloggiamento 3 con una porzione sostanzialmente cilindrica 51A che si estende all’interno di un supporto mobile 55 di forma sostanzialmente cilindrica. Il supporto 55 e la porzione cilindrica 51A del manicotto 51 formano un sistema telescopico, il supporto 55 essendo mobile secondo la doppia freccia f55 rispetto all’obiettivo 25 ed al manicotto 51 per consentire la messa a fuoco dell’immagine focalizzata dall’obiettivo 25 su un rivelatore o sensore infrarosso. Quest’ultimo à ̈ applicato sulla zona tergale del supporto 55, cioà ̈ sulla zona rivolta verso l’interno dell'alloggiamento 3 ed à ̈ schematicamente indicato con 59.

Il supporto 55 presenta un risalto anulare 61. Tra questo risalto anulare 61 ed una flangia 63 del manicotto 51 in cui à ̈ montato l’obiettivo 25 à ̈ disposta una molla elicoidale di compressione 65. La molla 65 sollecita il supporto 55 verso l’interno dell’alloggiamento 3, cioà ̈ in allontanamento rispetto all’obiettivo 25.

Come visibile in particolare in Fig.4, dove il sensore o rivelatore infrarosso 59 à ̈ stato rimosso per maggiore chiarezza del disegno, sulla parte tergale del supporto 55 à ̈ vincolata una staffa 67, solidale ad una piastrina o lamina 69. Quest’ultima à ̈ inserita in un intaglio 71 realizzato in una boccola 73 internamente filettata. La boccola filettata 73 à ̈ impegnata a vite su una porzione filettata 75A di un perno 75 su cui à ̈ calettata la ghiera 41.

Una spina 77 rigidamente vincolata all’alloggiamento 3 à ̈ inserita in un’asola 73A della boccola filettata 73 per impedire a quest’ultima di ruotare attorno al proprio asse quando la ghiera 41 viene ruotata, consentendo peraltro un movimento della boccola 73 nella direzione dell’asse B-B del perno 75.

Il perno 75 à ̈ supportato in una sede 3C dell’alloggiamento 3, in cui à ̈ parzialmente alloggiata anche la ghiera 41, la quale sporge inferiormente dalla sede 3C medesima per essere accessibile all’utente e consentire la manovra di rotazione. La rotazione della ghiera 41 provoca la rotazione del perno 75 a cui la ghiera e torsionalmente vincolata. Sul perno agisce una guarnizione per isolare l'interno dell'alloggiamento 3 rispetto all'ambiente esterno. Questa guarnizione à ̈ di diametro molto ridotto, pari al diametro dl perno 75 e quindi consente di ottenere una tenuta efficace a basso costo, più efficiente delle guarnizioni usualmente utilizzate per fare tenuta attorno agli obiettivi mobili delle unità tradizionali.

La rotazione del perno 75 a sua volta, per effetto dell’accoppiamento a vite tra la porzione 75A del perno e la boccola 73, provoca un movimento traslatorio della boccola medesima. Quando la boccola 73 si sposta in avanti, cioà ̈ verso la parte frontale 5 dell’alloggiamento 3, essa provoca la compressione della molla 65 per effetto del collegamento meccanico tra la boccola 73 e il supporto 55 ottenuto attraverso la piastrina 69 e la staffa 67. Quando il perno ruota in verso opposto, spostando la boccola 73 verso l’utilizzatore, la spinta della molla 65 mantiene la piastrina 69 impegnata nell’intaglio 71 della boccola 73 e quindi il supporto 55 arretra insieme alla boccola.

Con la disposizione sopra descritta à ̈ quindi possibile modificare la distanza fra il sensore o il rivelatore 59 e l’obiettivo 25 e quindi effettuare la messa a fuoco dell’immagine raccolta dall’obiettivo 25 sul piano focale del rivelatore o sensore 59 agendo sulla ghiera 41 senza necessità di staccare la mano dall’alloggiamento 3 e dall’impugnatura formata dagli incavi 3A o 3B. La messa a fuoco avviene modificando la posizione del rivelatore o sensore 59 lasciando fisso l'obiettivo 25 rispetto all'alloggiamento. La molla di compressione 65 consente di recuperare i giochi meccanici e l'intera disposizione consente di ottenere una costruzione estremamente semplice, di basso costo e di elevata precisione.

E' inteso che il disegno non mostra che una esemplificazione data solo quale dimostrazione pratica dell'invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni senza peraltro uscire dall'ambito del concetto alla base dell'invenzione. L'eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni accluse ha lo scopo di facilitare la lettura delle rivendicazioni con riferimento alla descrizione ed al disegno, e non limita l'ambito della protezione rappresentata dalle rivendicazioni.

Claims (9)

1. “UNITA’ DI ACQUISIZIONE DI IMMAGINI†Rivendicazioni 1. Un’unità di acquisizione di immagini comprendente: un alloggiamento con una impugnatura per essere impugnato e sostenuto a mano; all’interno di detto alloggiamento, almeno un sistema di rilevamento di immagini; almeno un dispositivo di messa a fuoco per detto sistema di rilevamento di immagini, azionabile dall’esterno di detto alloggiamento; caratterizzata dal fatto: − che detto sistema di rilevamento di immagini comprende un obiettivo, fisso rispetto all’alloggiamento, ed un supporto, mobile rispetto all’obiettivo, su cui à ̈ montato un sensore di rilevamento delle immagini focalizzate da detto obiettivo; − che detto dispositivo di messa a fuoco comprende una ghiera manovrabile dall’esterno dell’alloggiamento posta in una posizione tale da poter essere manovrata con il pollice di una mano con cui viene impugnata detta unità; − e che un organo di collegamento meccanico tra detta ghiera e detto supporto mobile trasforma il movimento rotatorio della ghiera in un movimento di traslazione e di messa a fuoco di detto supporto rispetto a detto obiettivo fisso.
2. 2. Unità come da rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che a detto supporto à ̈ associato un organo elastico per il recupero dei giochi.
3. 3. Unità come da rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto organo elastico comprende una molla elicoidale di compressione circondante una camera estendentesi tra l’obiettivo ed il sensore di detto sistema di visione, detta molla spingendo il supporto in una posizione di massimo allontanamento dall’obiettivo e verso l’interno dell’alloggiamento.
4. 4. Unità come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che l’obiettivo di detto sistema di visione forma una finestra di chiusura e che a detta ghiera à ̈ associata un organo di tenuta.
5. 5. Unità come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta ghiera à ̈ torsionalmente accoppiata ad un sistema di trasmissione comprendente un perno filettato ed una boccola filettata impegnantesi a detto perno, detto sistema di trasmissione essendo vincolato assialmente a detto supporto, in modo che la rotazione della ghiera provoca un movimento di traslazione del supporto.
6. 6. Unità come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta ghiera à ̈ torsionalmente vincolata ad un perno filettato, impegnantesi in una boccola filettata vincolata all’alloggiamento in modo da poter traslare parallelamente al proprio asse ma da non poter ruotare attorno a detto asse, la boccola essendo vincolata al supporto in modo tale che una rotazione del perno comandata tramite detta ghiera provoca un movimento assiale della boccola e del supporto parallelamente all’asse ottico del sistema di visione.
7. 7. Unità come da rivendicazione 5 o 6, caratterizzata dal fatto di comprendere una tenuta su detto perno filettato.
8. 8. Unità come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un sistema di rilevamento di immagini nel campo dell’infrarosso ed almeno un sistema di rilevamento di immagini nel campo del visibile, ciascuno di detti sistemi di rilevamento essendo associati ad un rispettivo dispositivo di messa a fuoco.
9. 9. Unità come da rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto: − che ciascuno di detti sistemi di rilevamento delle immagini comprende un rispettivo obiettivo fisso ed un rispettivo supporto mobile su cui à ̈ montato un sensore di rilevamento delle immagini focalizzate da detto obiettivo; − che ciascun dispositivo di messa a fuoco comprende una rispettiva ghiera manovrabile dall’esterno dell’alloggiamento; − che dette due ghiere sono disposte in posizioni tali da poter essere manovrate con i pollici delle due mani con cui viene impugnata detta unità senza necessità di rilasciare l’impugnatura dell’unità; − e che un rispettivo organo di collegamento meccanico tra ciascuna ghiera ed il rispettivo supporto mobile trasforma il movimento rotatorio della ghiera in un movimento di traslazione e messa a fuoco del supporto rispetto all'obiettivo.