ITFI20120001A1 - Modulo di scansione continua, sistema di scansione comprendente detto modulo e relativo metodo di scansione - Google Patents

Description

“UN MODULO DI SCANSIONE CONTINUA, SISTEMA DI SCANSIONE

COMPRENDENTE DETTO MODULO E RELATIVO METODO DI

SCANSIONEâ€

DESCRIZIONE

Campo Tecnico

La presente invenzione riguarda i moduli di scansione per l’acquisizione di immagini da un campo di vista tramite un rivelatore. In particolare la presente invenzione riguarda moduli di scansione comprendenti un tamburo di scansione dotato di un movimento di rotazione continua.

L’invenzione riguarda anche un sistema di acquisizione di immagini comprendente almeno un modulo di scansione, ottiche di focalizzazione e almeno un rivelatore.

Stato della Tecnica

Nell’acquisizione di immagini da campi di vista con campi di vista particolarmente grandi, ad esempio dell’ordine di 70° e più, à ̈ spesso necessario fare ricorso a moduli di scansione, i quali acquisiscono porzioni di campo di vista in sequenza, in quanto l’ottica e il rivelatore non sono in grado di osservare campi di vista più ampi. Problemi di questo tipo sorgono in particolare nell’utilizzo di sensori staring infrarossi.

In alcuni dispositivi noti la scansione viene eseguita con il metodo cosiddetto “Step and Stare†. I moduli di scansione che utilizzano questo sistema prevedono un tamburo ruotante con facce riflettenti che ruotano con un moto a passi. Ad ogni passo il tamburo viene fermato per consentire l’acquisizione dell’immagine da parte del sensore. Ciò in quanto il sensore o rivelatore ha un tempo di integrazione finito. Quando la frequenza di frame à ̈ elevata, tipicamente pari o superiore a 10Hz, le accelerazioni sui componenti di questo tipo di moduli di scansione divengono molto elevate, superiori a 20.000 radi/s<2>. Queste accelerazioni inducono sollecitazioni dinamiche molto elevate.

Per evitare i problemi legati alle sollecitazioni dinamiche sono stati realizzati moduli di scansione dove il tamburo di scansione ruota a velocità angolare costante. Questo modo di funzionamento, tuttavia, introduce un problema di trascinamento dell’immagine. Poiché il sensore ha un tempo di integrazione finito, durante tale tempo di integrazione l’immagine riflessa dalla faccia del tamburo ruotante si sposta angolarmente e questo comporta un effetto di trascinamento dell’immagine acquisita. Sommario dell’Invenzione

Secondo quanto qui descritto, viene previsto di sopprimere o alleviare i problemi sopra menzionati tramite un modulo di scansione in cui ad un tamburo di scansione ruotante, preferibilmente a velocità costante, à ̈ associato un modulo antitrascinamento che sopprime o riduce l’effetto di trascinamento dell’immagine dovuta al movimento del tamburo ruotante durante il tempo di acquisizione dell’immagine.

Sostanzialmente, secondo una forma di realizzazione viene previsto un modulo di scansione continua con un primo tamburo ruotante, detto nel seguito anche tamburo di scansione, a sezione poligonale, ruotante a velocità sostanzialmente costante e comprendente una pluralità di prime facce laterali riflettenti. Al primo tamburo, o tamburo di scansione, à ̈ associato almeno un modulo anti-trascinamento, per compensare l’effetto di trascinamento dell’immagine provocato dalla rotazione del tamburo di scansione durante il tempo di integrazione del sensore associato al modulo di scansione. Vantaggiosamente, il modulo anti-trascinamento comprende un secondo tamburo, o tamburo anti-trascinamento, a sezione poligonale e ruotante in sincronia con il tamburo di scansione. Almeno alcune delle facce del secondo tamburo, o tamburo anti-trascinamento, sono riflettenti e formano seconde facce laterali riflettenti. Ciascuna di dette seconde facce laterali riflettenti del tamburo anti-trascinamento riceve un’immagine da una corrispondente di dette prime facce laterali riflettenti del tamburo di scansione e la riflette verso un percorso di acquisizione. In alcune forme di realizzazione tutte le facce dei due tamburi sono riflettenti e i due tamburi possono presentare lo stesso numero di facce. In tal caso il tamburo di scansione presenta una prima pluralità di prime facce laterali riflettenti, in numero uguale alla seconda pluralità di facce riflettenti del tamburo anti-trascinamento. Tuttavia queste condizioni non sono essenziali. Ad esempio possono essere previste facce aggiuntive, eventualmente non riflettenti, ad esempio per l’acquisizione di immagini di equalizzazione di un sensore associato al modulo di scansione. Mentre in forme di realizzazione attualmente preferite, i due tamburi hanno un uguale numero di facce, anche questa condizione non à ̈ indispensabile. Ciò che rileva à ̈ che ad ogni faccia attiva del tamburo di scansione, cioà ̈ ad ogni faccia del tamburo di scansione che à ̈ adibita a riflettere verso il percorso ottico del dispositivo un’immagine di una porzione del campo di vista, corrisponde una rispettiva faccia riflettente del secondo tamburo, o tamburo antitrascinamento. In questo modo, si ottiene una compensazione dell’effetto di trascinamento del tamburo di scansione grazie al movimento sincrono e coordinato del tamburo anti-trascinamento.

Il movimento del tamburo anti-trascinamento recupera, cioà ̈ compensa il trascinamento di immagine nel tempo di integrazione provocato dalla rotazione del tamburo di scansione, controbilanciando il moto del tamburo di scansione durante l’intervallo di acquisizione, cioà ̈ durante il tempo di integrazione del sensore. Lungo il percorso di acquisizione sono disposti organi che focalizzano ed acquisiscono le immagini della scena scandita dal modulo di scansione. Tipicamente nel percorso di acquisizione à ̈ prevista un’ottica di focalizzazione ed un sensore o rivelatore.

Il tamburo di scansione, durante il proprio movimento di rotazione porta sequenzialmente ciascuna delle proprie facce riflettenti di fronte ad una finestra di acquisizione dell’immagine. Ciascuna faccia riflette i fasci luminosi in ingresso dalla finestra di acquisizione verso una corrispondente faccia del tamburo antitrascinamento. Ciascuna faccia riflettente del tamburo anti-trascinamento riflette i fasci ricevuti dal tamburo di scansione verso il percorso di acquisizione. In quest’ultimo possono eventualmente essere previsti uno o più specchi di piegamento, o specchi piegatori, che convogliano il fascio verso l’ottica di focalizzazione e il sensore.

In vantaggiose forme di realizzazione, il tamburo anti-trascinamento ruota ad una velocità angolare sostanzialmente uguale alla velocità angolare del tamburo di scansione. In alcune forme di realizzazione i versi di rotazione sono concordi. In altre forme di realizzazione i versi di rotazione sono discordi, cioà ̈ opposti. Esempi di entrambe le forme di realizzazione verranno descritti in dettaglio nel seguito. La concordanza o discordanza dei versi di rotazione dipende dalla disposizione reciproca degli assi di rotazione dei due tamburi, come apparirà chiaro nel seguito.

Preferibilmente i due tamburi presentano lo stesso numero di facce laterali. In pratiche forme di realizzazione, il tamburo di scansione ha una sezione trasversale poligonale irregolare. Il tamburo anti-trascinamento può avere una sezione poligonale regolare. In vantaggiose forme di realizzazione una faccia laterale del tamburo di scansione, può essere utilizzata per l’acquisizione di un’immagine di equalizzazione del sensore. In altre forme di realizzazione, una faccia del tamburo antitrascinamento può essere utilizzata per l’acquisizione di un’immagine di equalizzazione del sensore. Quando il sensore non richiede un’equalizzazione, questa faccia può essere utilizzata semplicemente per completare la rotazione del tamburo di scansione, durante un intervallo morto, cioà ̈ in cui non si ha acquisizione di immagine da parte del sensore associato al modulo di scansione.

In pratica le facce riflettenti del tamburo di scansione e le facce riflettenti del tamburo anti-trascinamento possono presentare superfici piane, normalmente sviluppantisi parallelamente all’asse di rotazione del rispettivo tamburo. In alcune forme di realizzazione una faccia del tamburo di scansione ed eventualmente la corrispondente faccia del tamburo anti-trascinamento possono essere inclinate per acquisire l’immagine di un riferimento termico o altra immagine di equalizzazione ad ogni rotazione completa dei tamburi.

Il tamburo di scansione e il tamburo anti-trascinamento possono essere disposti con assi di rotazione tra loro distanziati, in modo che i due tamburi siano affiancati. In altre forme di realizzazione si può prevedere che il tamburo di scansione ed il tamburo anti-trascinamento ruotino attorno ad un asse comune. I due tamburi sono in tal caso tra loro sovrapposti, lungo la direzione assiale. Specchi piegatori sono previsti in questo caso per ripiegare l’immagine riflessa dalle facce riflettenti del tamburo di scansione verso le corrispondenti facce riflettenti del tamburo anti-trascinamento.

In alcune forme di realizzazione, per aumentare il campo di vista complessivo, il modulo di scansione può comprendere più di un modulo anti-trascinamento e più di un percorso di acquisizione delle immagini.

L’invenzione riguarda anche un sistema di scansione comprendente: un modulo di scansione come da una o più delle rivendicazioni precedenti; almeno un’ottica; ed almeno un rivelatore; detta ottica convogliando l’immagine acquisita dal modulo di scansione verso detto rivelatore.

Ulteriori vantaggiose forme di realizzazione e caratteristiche del modulo di scansione e del sistema di scansione comprendente detto modulo sono descritte nel seguito con riferimento agli esempi di attuazione illustrati nei disegni e nelle allegate rivendicazioni, che formano parte integrante della descrizione.

La suddetta descrizione sintetica illustra alcune caratteristiche delle varie forme realizzative della presente invenzione, per una migliore comprensione della descrizione dettagliata che segue e per meglio comprendere il contributo dell’invenzione allo stato dell'arte. Naturalmente vi sono altre caratteristiche dell'invenzione che saranno descritte nel seguito e precisate nelle rivendicazioni allegate. A questo riguardo, prima di illustrare in dettaglio le varie forme realizzative dell'invenzione, resta inteso che le varie forme di realizzazione dell'invenzione non sono limitate nella loro applicazione ai dettagli costruttivi e alla disposizione dei componenti precisati nella descrizione che segue o illustrati nei disegni. L'invenzione à ̈ suscettibile di ulteriori forme realizzative e può essere messa in pratica e attuata in vari modi. Inoltre resta inteso che la fraseologia e la terminologia qui utilizzate sono a fini descrittivi e non vanno considerate come limitative.

Gli esperti del ramo comprenderanno che i concetti su cui si basa la presente invenzione possono facilmente essere utilizzati come base per la progettazione di altri sistemi, strutture, configurazioni o metodi per conseguire i vari scopi della presente invenzione. Pertanto à ̈ importante considerare le rivendicazioni come comprensive di siffatte realizzazioni equivalenti nella misura in cui esse non si differenzino dallo spirito e dallo scopo della presente invenzione.

Breve Descrizione dei Disegni

La presente invenzione verrà meglio compresa seguendo la descrizione e l’unito disegno, il quale mostra una pratica forma di realizzazione non limitativa dell’invenzione. Più in particolare, nel disegno mostrano; la

Fig.1 una rappresentazione assonometrica schematica di un sistema di scansione comprendente un modulo di scansione con un modulo anti-trascinamento, un’ottica di focalizzazione dell’immagine e un sensore di acquisizione; le

Figg.2A a 2F una sequenza di scansione tramite il modulo di scansione della Fig.1; le

Figg.3, 4 e 5 schematicamente la sequenza di acquisizione di un’immagine di equalizzazione del sensore in tre diverse forme di realizzazione; la

Fig.6 una vista parallela agli assi di rotazione di un modulo di scansione in una ulteriore forma di realizzazione, comprendente un doppio modulo antitrascinamento in una vista parallela; la

Fig.7 una vista laterale secondo VII-VII di Fig.6; e le

Fig.8 una vista prospettica semplificata un modulo di scansione in un’ulteriore forma di realizzazione; e la

Fig.9 una vista parallela all’asse di rotazione dei tamburi del modulo di scansione di Fig.8.

Descrizione Dettagliata di Forme di Attuazione dell’Invenzione

La seguente descrizione dettagliata di forme di realizzazione esemplificative fa riferimento ai disegni di accompagnamento. Numeri di riferimento uguali, ricorrenti in disegni diversi, rappresentano elementi identici o simili. Inoltre, i disegni non sono necessariamente in scala. La seguente descrizione dettagliata non limita l’invenzione. Al contrario, l'ambito dell’invenzione à ̈ definito dalle rivendicazioni accluse.

In tutta la descrizione, il riferimento a “una forma di realizzazione†o ad "alcune forme di realizzazione" sta ad indicare che una particolare caratteristica, struttura o proprietà descritta in relazione a una forma realizzativa à ̈ inclusa in almeno una forma di realizzazione dell’invenzione. Pertanto il ricorso all'espressione "in una forma di realizzazione" o "alcune forme di realizzazione" in vari punti della descrizione non farà necessariamente riferimento alla stessa forma di realizzazione o alle stesse forme di realizzazione. Inoltre, le particolari caratteristiche, strutture o proprietà possono essere combinate in qualsiasi modo adatto in una o più forme di realizzazione.

Nel seguito viene fatto riferimento in modo specifico ad un modulo di scansione e ad un sistema di scansione per l’acquisizione di immagini infrarosse, ma si deve comprendere che i concetti alla base dell’invenzione possono essere sfruttati anche in altri moduli di scansione, che lavorano in altre bande di lunghezza d’onda.

In Fig.1 sono schematicamente illustrati i componenti principali del modulo di scansione con il tamburo di scansione, il modulo anti-trascinamento e l’ottica di focalizzazione con il sensore o rivelatore per l’acquisizione delle immagini.

Più in particolare, in Fig.1 con 1 à ̈ genericamente indicato l’intero sistema di scansione, di cui con 3 à ̈ schematicamente indicato il rivelatore o sensore su cui l’immagine acquisita dal modulo di scansione viene focalizzata tramite un’ottica di focalizzazione 5. Con 7 à ̈ indicata la finestra attraverso cui la radiazione proveniente da una scena esterna, di cui deve essere acquisita l’immagine, entra nel sistema di scansione 1. Il modulo di scansione propriamente detto, complessivamente indicato con 8, comprende un primo tamburo ruotante 9, o tamburo di scansione, di cui con 9A à ̈ indicato l’asse di rotazione. Con 11 à ̈ schematicamente indicato il motore che porta in rotazione secondo la freccia f9 il tamburo 9.

A fianco del tamburo ruotante 9 à ̈ previsto un modulo anti-trascinamento 13 comprendente un secondo tamburo ruotante 15, o tamburo anti-trascinamento, di cui con 17 à ̈ indicato il motore che ne comanda la rotazione. Con 15A à ̈ indicato l’asse di rotazione del tamburo 15. Il motore 17 fa ruotare il tamburo anti-trascinamento 15 secondo la freccia f15 in verso concorde rispetto al verso di rotazione f9 del tamburo di scansione 9. La velocità angolare dei due tamburi 9 e 15 à ̈ sostanzialmente costante e sostanzialmente uguale per i due tamburi.

L’immagine della scena esterna viene riflessa da superfici riflettenti o specchi posti sul primo tamburo ruotante, o tamburo di scansione, 9 e sul tamburo antitrascinamento 15, con un processo di scansione descritto più avanti, e viene riflessa da uno specchio di piegamento 21 verso l’ottica di focalizzazione 5. Lo specchio di piegamento 21 può essere omesso oppure possono essere previsti più specchi di piegamento a seconda della posizione in cui vengono disposti l’ottica di focalizzazione 5 e il sensore 3.

Nella forma di realizzazione illustrata il tamburo ruotante o tamburo di scansione 9 presenta una forma sostanzialmente prismatica a sezione poligonale irregolare. In alcune forme di realizzazione la forma del tamburo ruotante 9 può essere leggermente diversa e presentare una faccia non parallela all’asse 9A del tamburo ruotante 9, per gli scopi che risulteranno chiari in seguito.

Le facce del tamburo ruotante 9 sono indicate con 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6 e 9.7. Come verrà chiarito in maggiore dettaglio nel seguito ed in particolare con riferimento alla sequenza delle Fig.2A-2F, la dimensione delle facce 9.1-9.7 in direzione ortogonale all’asse di rotazione 9A non à ̈ uguale per tutte le facce, al fine di consentire la scansione di diverse porzioni del campo di vista complessivo. Il numero e di conseguenza l’estensione delle facce 9.1-9.7 può variare e quello indicato nelle figure rappresenta soltanto una forma di realizzazione esemplificativa e illustrativa del concetto alla base dell’invenzione.

Le superfici esterne delle facce da 9.1 a 9.6 sono trattate per essere riflettenti. Esse costituiscono, pertanto, specchi piani di riflessione dell’immagine proveniente dalla scena esterna. La faccia 9.7 può essere anch’essa riflettente. In altre forme di realizzazione, descritte in seguito, la faccia 9.7 non à ̈ riflettente e può portare un riferimento termico per l’equalizzazione del sensore 3, oppure può formare una finestra per la visione di un riferimento termico interno al tamburo 9.

Il tamburo anti-trascinamento 15 del modulo anti-trascinamento 13 presenta una forma sostanzialmente prismatica regolare con un numero di facce uguale al numero di facce del tamburo di scansione 9. In figura le facce del tamburo ruotante 15 sono numerate sequenzialmente da 15.1 a 15.7. Come apparirà chiaro con riferimento alle Figg. da 2A a 2F, ciascuna faccia 9.n (con n da 1 a 7) coopera con una corrispondente faccia 15.j (con j variabile da 1 a 7), per deviare il fascio di radiazioni proveniente dalla scena osservata verso l’ottica 5 di focalizzazione sul sensore 3. Così ad esempio i fasci provenienti dalla scena esterna che raggiungono la faccia 9.1 del tamburo ruotante 9 vengono riflesse sulla faccia 15.1 del tamburo ruotante 15 e così via.

Con questa disposizione à ̈ possibile acquisire in tempi successivi sei porzioni di un campo di vista, il cui angolo di apertura totale à ̈ maggiore di quello dell’ottica di focalizzazione 5 dal sensore 3. Grazie alla combinazione del primo tamburo ruotante, o tamburo di scansione 9 e del tamburo anti-trascinamento 15, durante il tempo di acquisizione o di integrazione dell’immagine da parte del sensore 3, l’immagine focalizzata dall’ottica 5 sul piano immagine del sensore 3 non ruota, in quanto il trascinamento dell’immagine dovuto alla rotazione del tamburo di scansione 9 durante il tempo di acquisizione à ̈ compensato dalla rotazione concorde del tamburo 15 del modulo anti-trascinamento 13.

Per meglio comprendere questo concetto si faccia riferimento alla sequenza delle Figg. da 2A a 2F. In ciascuna figura della sequenza sono mostrati in una vista parallela agli assi di rotazione i due tamburi ruotanti 9 e 15 del modulo di scansione 8. Ciascuna faccia del tamburo di scansione 9 e la corrispondente faccia del tamburo ruotante 15 riflettono verso l’ottica di focalizzazione 5 e verso il sensore 3 una immagine di una porzione del campo di vista che deve essere acquisita dal sensore o rivelatore 3 in un tempo di integrazione. Ciascun tamburo ruotante 9 e 15 à ̈ mostrato in ciascuna figura in due distinte posizioni angolari corrispondenti all’istante di inizio e di fine dell’intervallo di acquisizione dell’immagine da parte del sensore 3 per una delle sei facce 9.1 – 9.6. In ciascuna immagine le due posizioni angolari del tamburo ruotante o tamburo di scansione 9, corrispondenti all’istante di inizio e all’istante di fine dell’intervallo di acquisizione, sono indicate con 9X e 9Y rispettivamente. Le corrispondenti due posizioni del tamburo ruotante 15 sono indicate con 15X e 15Y.

Con iniziale riferimento alla Fig.2A, la faccia interessata alla scansione à ̈ in questa fase la faccia 9.1. Nella Fig.2A sono indicate con 9.1(X) e con 9.1(Y) rispettivamente le due posizioni successive della faccia 9.1 all’inizio e alla fine dell’intervallo di acquisizione o integrazione dell’immagine (cioà ̈ il tamburo ruotante 9 passa dalla posizione 9.1(X) alla posizione 9.1(Y) durante il tempo di integrazione dell’immagine). Analogamente, con 15.1(X) e 15.1(Y) sono indicate le due posizioni della faccia 15.1 nell’istante iniziale e finale dell’intervallo di acquisizione dell’immagine. La radiazione proveniente dalla scena esterna raggiunge la faccia 9.1, viene riflessa da questa verso la faccia 15.1 e ripiegata dallo specchio piegatore 21 verso l’ottica di focalizzazione 5 che focalizza l’immagine sul sensore 3.

Come si può osservare dallo schema di Fig.2A, l’immagine inquadrata dal rivelatore all’inizio dell’intervallo di scansione corrispondente alla faccia 9.1 e alla faccia 15.1 à ̈ quella formata dal fascio FX(1). Con α1 à ̈ indicata l’apertura del fascio e quindi l’ampiezza della porzione di campo di vista acquisita in questa fase. Per effetto della rotazione in verso concorde dei due tamburi ruotanti 9 e 15, la posizione del fascio si sposta durante l’intervallo di acquisizione passando dalla posizione FX(1) alla posizione FY(2). Come visibile nello schema di Fig.2A, i due fasci FX(1) e FY(2), benché spostati l’uno rispetto all’altro, si mantengono paralleli. Questo à ̈ l’effetto della compensazione, ottenuta dal modulo anti-trascinamento 13, della variazione della posizione angolare della faccia riflettente 9.1 del tamburo di scansione 9 durante il tempo di integrazione, cioà ̈ durante l’intervallo di acquisizione dell’immagine da parte del sensore o rivelatore 3. Poiché l’immagine osservata à ̈ sostanzialmente all’infinito, la traslazione parallelamente a se stesso del fascio FX(1)-FY(1) non ha alcuna influenza sull’immagine acquisita, cioà ̈ non si verifica alcun errore di parallasse.

L’intervallo di integrazione, cioà ̈ il tempo necessario per l’acquisizione dell’immagine riflessa dalla faccia riflettente 9.1 rispetto alla velocità angolare di rotazione dei tamburi 9 e 15, à ̈ sufficientemente breve per cui durante tutto questo intervallo di tempo le due facce riflettenti 9.1 e 15.1 si trovano l’una rivolta verso l’altra ed in posizioni angolari tali da proiettare correttamente l’immagine acquisita sul sensore o rivelatore 3.

Finita l’acquisizione dell’immagine riflessa dalla faccia riflettente 9.1 e dalla faccia riflettente 15.1, il sensore 3 interrompe l’acquisizione dell’immagine ed entrambi i tamburi ruotanti 9 e 15 continuano a ruotare a velocità costante fino a portarsi nella posizione della Fig.2B. In questa posizione, o più esattamente nell’intervallo di tempo durante il quale i tamburi ruotanti 9 e 15 passano dall’una all’altra delle due posizioni mostrate in Fig.2B, il sensore 3 acquisisce l’immagine cioà ̈ la porzione successiva del campo di vista. L’immagine della scena esterna viene riflessa dalla seconda faccia riflettente 9.2 del tamburo ruotante 9 verso la seconda faccia riflettente 15.2 del tamburo anti-trascinamento 15 e da questa, tramite lo specchio piegatore 21, verso l’ottica di focalizzazione 5.

Numeri uguali od equivalenti indicano in Fig.2B parti uguali od equivalenti rispetto a quelle della Fig.2A. Più in particolare con 9.2(X) e 9.2(Y) sono indicate le due posizioni assunte, all’inizio e alla fine dell’intervallo di integrazione, cioà ̈ di acquisizione delle immagini, dalla faccia riflettente 9.2. Analogamente con 15.2(X) e 15.2(Y) sono indicate le due posizioni assunte dalla seconda faccia riflettente 15.2 del tamburo 15 del modulo anti-trascinamento 13.

Come si può comprendere facilmente dalla comparazione delle due figure 2A, 2B, la seconda immagine acquisita dal sensore 3 in questo intervallo di acquisizione corrisponde ad una diversa porzione del campo di vista complessivo del modulo di scansione. Con FX(2) ed FY(2) sono indicati due fasci in ingresso all’inizio e alla fine dell’intervallo di acquisizione dell’immagine. I due fasci FX(2) e FY(2) sono tra loro paralleli, analogamente ai due fasci FX(1) ed FY(1) della Fig.2A, ma sono angolarmente sfalsati rispetto a questi ultimi.

Utilizzando la stessa sequenza di simboli e numeri di riferimento, nelle Figg.2C, 2D, 2E e 2F vengono rappresentate le fasi di acquisizione delle restanti porzioni del campo di vista complessivo tramite le coppie di facce riflettenti 9.3, 15.3; 9.4, 15.4; 9.5, 15.5; 9.6, 15.6, rispettivamente.

In tutte le Figg.2A-2F vengono sempre mostrate le due posizioni angolari dei tamburi 9 e 15 all’inizio ed alla fine dell’intervallo di integrazione o intervallo di acquisizione dell’immagine. In tutte le figure si osserva che il fascio FX(n) ed il fascio FY(n), con n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 rimane parallelo a se stesso durante tutto l’intervallo di acquisizione dell’immagine per effetto della compensazione del trascinamento angolare dell’immagine ottenuta tramite il modulo anti-trascinamento 13.

Il campo di vista complessivo ottenuto tramite la combinazione del sensore o rivelatore 3, l’ottica 5 e il modulo di scansione 8 à ̈ dato dalla somma delle porzioni di campo di vista rappresentate dai fasci FX(n) ovvero FY(n), con n = 1-6. Ciascuna porzione del campo di vista può avere una zona di sovrapposizione con la porzione adiacente.

La settima faccia 9.7 del tamburo ruotante 9 serve a proiettare verso il rivelatore o sensore 3 l’immagine di un riferimento termico per l’equalizzazione del sensore, quando il sensore à ̈ un sensore infrarosso. Questa fase di acquisizione dell’immagine del riferimento termico à ̈ rappresentata schematicamente in Fig.3. L’acquisizione avviene con lo stesso criterio, in quanto le rotazioni in verso concorde ed alla stessa velocità angolare dei tamburi 9 e 15 consentono di compensare il trascinamento dell’immagine. Nella Fig.3 il riferimento termico, schematicamente indicato con T, à ̈ rappresentato sullo stesso piano di scansione dell’immagine della scena esterna. Peraltro si deve comprendere che la faccia riflettente 9.7 à ̈ leggermente inclinata rispetto all’asse di rotazione 9A del tamburo ruotante 9 (vedasi Fig.1) così da acquisire un’immagine di un riferimento termico T che si trova fuori dalla finestra di acquisizione delle immagini della scena esterna.

Come si comprende dall’esame della sequenza delle Figg.2A-2F e 3, la forma dei tamburi 9 e 15 consente di acquisire immagini da un campo di vista ampio suddividendolo in singole porzioni di campo di vista, tramite un movimento di rotazione continuo, eliminando l’effetto di trascinamento grazie alla combinazione dei due moti rotatori concordi e sincroni dei tamburi.

In una pratica forma di attuazione, il modulo di scansione può presentare le seguenti caratteristiche:

Campo di vista complessivo (H x V) [9° essendo l’apertura del campo di vista 84 gradi x 9 gradi in direzione verticale, cioà ̈ parallelamente all’asse di rotazione dei tamburi)

Campo di vista della scena osservabile (H x V) 72 gradi x 9 gradi Frazione del campo di vista di acquisizione dell’immagine di equalizzazione: 12 gradi x 9 gradi Frazione del campo di vista acquisito da ciascuna faccia 9.1-9.6 12 gradi x 9 gradi Risoluzione angolare (IFOV) 0,2 mrad Diametro della pupilla di ingresso 40 mm

Numero di acquisizioni per ogni rotazione del tamburo di scansione 7

Tempo di integrazione 2 ms

Tempo di acquisizione del campo di vista complessivo (Tempo di Frame) 91 ms (11 Hz) Velocità angolare dei tamburi 9 e 15 69 rad/s

L’acquisizione dell’immagine di equalizzazione del sensore può avvenire in vari modi e non necessariamente, come mostrato in Fig.3, tramite un riferimento termico T trovantesi all’esterno del modulo di scansione.

Ad esempio in Fig.4 à ̈ mostrata una variante di realizzazione in cui il riferimento termico per l’equalizzazione del sensore o rivelatore 3 si trova sulla faccia 9.7 del tamburo ruotante 9. In questo caso la faccia 9.7 non à ̈ riflettente e il sensore 3 acquisisce l’immagine di equalizzazione osservando il riferimento termico posizionato sulla faccia 9.7 che viene riflesso sulla faccia riflettente 15.7 del tamburo ruotante 15 e da qui allo specchio di piegamento 21 verso l’ottica di focalizzazione 5. Il riferimento termico ha una dimensione sufficiente a coprire lo spostamento introdotto dal moto dei due tamburi 9 e 15.

La Fig.5 mostra un’ulteriore variante di realizzazione del modulo di scansione, in cui l’immagine di equalizzazione viene acquisita dall’interno del tamburo ruotante 9. In questo caso, all’interno del tamburo ruotante 9 si trova una superficie 9Z su cui à ̈ portato il riferimento termico T. I fasci rappresentati in Fig.5 e le due posizioni 9X e 9Y del tamburo ruotante 9 nonché le posizioni 15X, 15Y del tamburo ruotante 15, assunte all’inizio e alla fine dell’intervallo di integrazione dell’immagini di equalizzazione. Anche in questo caso il riferimento termico ha una dimensione sufficiente a coprire lo spostamento introdotto dal moto dei due tamburi 9 e 15.

In alcune forme di realizzazione, non mostrate, si può prevedere che il riferimento termico sia posto sulla faccia 15.7 del tamburo 15 del modulo antitrascinamento.

Le Figg.6 e 7 mostrano una forma di realizzazione modificata del modulo di scansione. Numeri uguali indicano parti uguali od equivalenti rispetto a quelle del modulo di scansione sin qui descritto con riferimento alle Figg.1 a 5.

Nella forma di realizzazione delle Figg.6 e 7 al tamburo ruotante 9 à ̈ associato un primo modulo anti-trascinamento 13 comprendente il tamburo ruotante 15, che riflette l’immagine verso uno specchio piegatore 21, che a sua volta ripiega l’immagine verso un’ottica di focalizzazione 5 di un ricevitore 3. In una diversa posizione attorno all’asse 9A di rotazione del tamburo ruotante 9 à ̈ disposto un secondo modulo anti-trascinamento 13B, che comprende un ulteriore tamburo antitrascinamento 15B ruotante secondo la freccia f15B in verso concorde ed alla stessa velocità angolare rispetto al tamburo ruotante 9. Al modulo anti-trascinamento 13B à ̈ associato un secondo specchio di piegamento 21B che devia l’immagine acquisita verso una seconda ottica di focalizzazione 5B associata ad un secondo rivelatore 3B. La disposizione degli organi del modulo anti-trascinamento 13B à ̈ sostanzialmente uguale a quella del modulo anti-trascinamento 13.

Come si osserva in Fig.7, che mostra il dispositivo in vista laterale secondo la linea VII-VII di Fig.6, i tamburi ruotanti 15 e 15B del modulo anti-trascinamento 13 e del modulo anti-trascinamento 13B sono sfalsati lungo la direzione dell’asse 9A di rotazione del tamburo ruotante 9. In questo modo à ̈ possibile acquisire immagini da due campi di vista sfalsati l’uno rispetto all’altro tramite il singolo tamburo ruotante 9 e i due tamburi 15, 15B dei due moduli anti-trascinamento 13 e 13B rispettivamente. La disposizione sfalsata dei tamburi 15, 15B rispetto alla direzione assiale 9A à ̈ tale per cui si evita che i tamburi 15, 15B dei moduli anti-trascinamento 13, 13B entrino o coprano il campo di vista della scena.

Adottando lo stesso criterio possono essere disposti attorno all’asse 9A del tamburo ruotante 9 anche più di due moduli anti-trascinamento con rispettivi tamburi ruotanti analoghi ai tamburi 15, 15B e relative ottiche di focalizzazione e rivelatori o sensori, così da ampliare il campo di vista complessivo. Al limite si può arrivare a coprire un campo di vista di 360°.

Le Figg.8 e 9 mostrano un’ulteriore forma di realizzazione di un modulo di scansione secondo l’invenzione. Numeri uguali indicano parti uguali od equivalenti a quelle delle precedenti forme di realizzazione. Nelle Figg.8 e 9 il primo tamburo ruotante o tamburo di scansione 9 à ̈ assialmente allineato al tamburo 15 del modulo antitrascinamento. In Fig.9 i due assi di rotazione coincidenti dei tamburi 9 e 15 sono indicati con A. I due tamburi 15 e 9 ruotano rispettivamente secondo la freccia f15 e secondo la freccia f9. Diversamente dalle forme di realizzazione precedentemente descritte, i due tamburi 9 e 15 ruotano alla stessa velocità angolare ma in questo caso i versi di rotazione sono opposti. La forma dei due tamburi à ̈ sostanzialmente uguale a quanto già descritto con riferimento alle forme di realizzazione precedenti, e le varie facce sono numerate con gli stessi numeri di riferimento. La disposizione dei due tamburi 9 e 15 secondo la configurazione delle Figg.8 e 9 consente di ridurre gli ingombri complessivi del modulo di scansione e dell’intero sistema di scansione. La frequenza massima può essere in questo caso di 3-4 Hz.

Per convogliare l’immagine riflessa da ciascuna faccia 9.1-9.6 alla corrispondente faccia 15.1-15.6 vengono previsti due specchi piegatori 31, 33 che nella vista in pianta di Fig.9 sono mostrati tra loro sovrapposti. In Fig.8 ed in Fig.9 à ̈ anche schematicamente illustrata una possibile posizione dell’ottica 5 e del rivelatore 3. Si deve comprendere che la posizione dei componenti 5, 3 può essere diversa rispetto a quella illustrata, ad esempio utilizzando un ulteriore specchio piegatore come mostrato nelle forme di realizzazione precedenti, in cui l’asse dell’ottica 5 à ̈ sostanzialmente parallelo all’asse di rotazione dei due tamburi 9 e 15.

L’acquisizione dell’immagine di equalizzazione può avvenire ad esempio in uno dei modi già descritti con riferimento agli esempi di realizzazione illustrati nelle forme di attuazione mostrate nelle Figg.1 a 7.

La forma di realizzazione delle Figg.8 e 9 può essere ulteriormente modificata disponendo, analogamente a quanto previsto nella forma di realizzazione delle Figg. 6 e 7, un secondo tamburo anti-trascinamento ed una seconda ottica, con relativi specchi piegatori.

Mentre le forme di realizzazione qui sopra descritte ed illustrate nei disegni sono state discusse in dettaglio, gli esperti del ramo comprenderanno che sono possibili molte modifiche, varianti, aggiunte ed omissioni, senza discostarsi dai principi, dai concetti e dagli insegnamenti della presente invenzione così come definita nelle allegate rivendicazioni. Pertanto l’ambito dell’invenzione deve essere determinato unicamente sulla scorta della più ampia interpretazione delle rivendicazioni allegate, comprendendo in esso tali modifiche, varianti, aggiunte ed omissioni.

I termini “comprendere†e suoi derivati non esclude la presenza di ulteriori elementi o fasi oltre a quelli specificamente elencati in una determinate rivendicazione. Il termine “un†o “una†che precede un elemento, mezzo o caratteristica di una rivendicazione non esclude la presenza di una pluralità di tali elementi, mezzi o caratteristiche. Quando una rivendicazione di dispositivo elenca una pluralità di “mezzi†, alcuni o tutti tali “mezzi†possono essere attuati da un unico componente od organo. L’enunciazione di determinati elementi, caratteristiche o mezzi in rivendicazioni dipendenti distinte non esclude la possibilità di combinare tra loro detti elementi, caratteristiche o mezzi. Quando una rivendicazione di metodo elenca una sequenza di fasi, la sequenza in cui tali fasi sono elencate non à ̈ vincolante, e può essere modificata, se la particolare sequenza non viene indicata come vincolante.

L'eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni accluse ha lo scopo di facilitare la lettura delle rivendicazioni con riferimento alla descrizione ed ai disegni esemplificativi, e non limita l'ambito della protezione rappresentata dalle rivendicazioni.

Claims (26)

1. “UN MODULO DI SCANSIONE CONTINUA, SISTEMA DI SCANSIONE COMPRENDENTE DETTO MODULO E RELATIVO METODO DI SCANSIONE†Rivendicazioni 1. Un modulo di scansione continua comprendente un tamburo di scansione a sezione poligonale, ruotante a velocità sostanzialmente costante, provvisto di una pluralità di prime facce laterali riflettenti; in cui a detto tamburo di scansione à ̈ associato almeno un tamburo anti-trascinamento a sezione poligonale, ruotante in sincronia con il tamburo di scansione, provvisto di seconde facce laterali riflettenti, ciascuna delle quali riceve un’immagine da una corrispondente prima faccia riflettente di detto tamburo di scansione e la riflette verso un percorso di acquisizione.
2. 2. Modulo di scansione come da rivendicazione 1, in cui detto tamburo anti-trascinamento ruota ad una velocità angolare sostanzialmente uguale alla velocità angolare del tamburo di scansione.
3. 3. Modulo di scansione come da rivendicazione 2, in cui detto tamburo di scansione e detto tamburo anti-trascinamento ruotano in verso concorde.
4. 4. Modulo di scansione come da rivendicazione 2, in cui detto tamburo di scansione e detto tamburo anti-trascinamento ruotano in versi opposti.
5. 5. Modulo di scansione come da una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto tamburo di scansione e detto tamburo anti-trascinamento hanno un uguale numero di facce laterali.
6. 6. Modulo di scansione come da una o più rivendicazioni precedenti, in cui detto tamburo di scansione ha una sezione trasversale poligonale irregolare.
7. 7. Modulo di scansione come da una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto tamburo anti-trascinamento ha una sezione trasversale poligonale regolare.
8. 8. Modulo di scansione come da una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui dette prime facce riflettenti e dette seconde facce riflettenti presentano superfici piane.
9. 9. Modulo di scansione come da rivendicazione 8, in cui dette prime facce riflettenti sono parallele all’asse di rotazione del tamburo di scansione e dette se conde facce riflettenti sono parallele all’asse di rotazione del tamburo antitrascinamento.
10. 10. Modulo di scansione come da una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto tamburo di scansione e detto tamburo anti-trascinamento sono disposti tra loro affiancati e ruotano attorno a due assi paralleli e tra loro distanziati.
11. 11. Modulo di scansione come da una o più delle rivendicazioni 1 a 9, in cui detto tamburo di scansione e detto tamburo anti-trascinamento ruotano attorno ad un asse comune.
12. 12. Modulo di scansione come da rivendicazione 11, comprendente specchi di piegamento per rinviare l’immagine riflessa dalle prime facce riflettenti del tamburo di scansione verso le seconde facce riflettenti del tamburo antitrascinamento.
13. 13. Modulo di scansione come da una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui una delle facce laterali del tamburo di scansione à ̈ realizzata e disposta per acquisire un’immagine di equalizzazione per un sensore di acquisizione delle immagini.
14. 14. Modulo di scansione come da rivendicazione 13, in cui detta faccia laterale del tamburo di scansione realizzata per acquisire l’immagine di equalizzazione à ̈ riflettente ed inclinata rispetto all’asse di rotazione del tamburo di scansione, per acquisire detta immagine dall’esterno del tamburo di scansione.
15. 15. Modulo di scansione come da rivendicazione 13, in cui detta faccia laterale del tamburo di scansione realizzata per acquisire l’immagine di equalizzazione supporta un riferimento generante detta immagine di equalizzazione.
16. 16. Modulo di scansione come da rivendicazione 13, in cui detta faccia laterale del tamburo di scansione realizzata per acquisire l’immagine di equalizzazione à ̈ trasparente e in cui all’interno del tamburo di scansione à ̈ posto un riferimento generante detta immagine di equalizzazione, che viene ricevuta attraverso detta faccia laterale direttamente dalla corrispondente faccia del tamburo anti-trascinamento.
17. 17. Modulo di scansione come da una o più delle rivendicazioni 1 a 12, in cui una delle facce laterali del tamburo anti-trascinamento à ̈ realizzata per acquisire un’immagine di equalizzazione per un sensore di acquisizione delle immagini.
18. 18. Modulo di scansione come da una o più delle 13 a 17, in cui detta immagine di equalizzazione à ̈ generata da un riferimento termico.
19. 19. Modulo di scansione come da una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno un ulteriore tamburo anti-trascinamento.
20. 20. Modulo di scansione come da rivendicazione 19, in cui detto tamburo anti-trascinamento e detto ulteriore tamburo anti-trascinamento sono disposti, rispetto al tamburo di scansione, in modo tale da scandire campi di vista contigui.
21. 21. Un sistema di scansione comprendente: un modulo di scansione come da una o più delle rivendicazioni precedenti; almeno un’ottica; ed almeno un rivelatore; detta ottica convogliando l’immagine acquisita dal modulo di scansione verso detto rivelatore.
22. 22. Sistema di scansione come da rivendicazione 21, comprendente un’ottica ed un rivelatore per ciascun modulo anti-trascinamento.
23. 23. Sistema come da rivendicazione 21 o 22, in cui detto rivelatore à ̈ un rivelatore infrarosso.
24. 24. Un metodo di scansione di un campo di vista tramite un tamburo di scansione ruotante in modo continuo, comprendente la fase di compensare un trascinamento di immagine durante un tempo di integrazione di un sensore, tramite la riflessione di un’immagine del campo di vista proveniente dal tamburo di scansione su una corrispondente superficie riflettente di un tamburo anti-trascinamento ruotante in modo sincrono con il tamburo di scansione.
25. 25. Metodo come da rivendicazione 24, in cui detto tamburo di scansione e detto tamburo anti-trascinamento sono disposti l’uno a fianco dell’altro e ruotano attorno a rispettivi assi di rotazione affiancati in versi concordi.
26. 26. Metodo come da rivendicazione 24, in cui detto tamburo di scansione e detto tamburo anti-trascinamento sono disposti sovrapposti e ruotano attorno ad un asse comune in versi discordi.