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Title:
SYSTEM FOR NIGHT VISION COMPRISING A LANTHANIDE DOPED CRYSTAL CONTAINING COATING AND AN INFRARED LASER ILLUMINATION MEANS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/157875
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a night vision system for viewing selected objects, in order to provide improved night viewing of an object such as the refuelling device (21, 41) used in aerial refuelling operations between an aircraft tanker (11) and a receiver aircraft (13), rendering said object visible at night from an observation point, such as the receiver aircraft (13). The system comprises laser-based infrared lighting means (31) for illuminating the object and which are housed in the aircraft tanker (11) when the object to be viewed is the refuelling device (21, 41), one or more portions of the aforementioned object being coated with one or more coatings (51), each containing different concentrations of crystals doped with suitable lanthanides for upconverting the radiation emitted by an infrared laser light into visible light. The invention also relates to the coating (51) and to methods for producing same.

Inventors:
ADARVE LOZANO ALBERTO (ES)
Application Number:
ES2011/070308
Publication Date:
December 22, 2011
Filing Date:
April 29, 2011
Export Citation:
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Assignee:
EADS CONSTR AERONAUTICAS SA (ES)
ADARVE LOZANO ALBERTO (ES)
International Classes:
B64D39/00; C09D5/22
Domestic Patent References:
WO2010040444A12010-04-15
WO2005009840A22005-02-03
WO2011101584A12011-08-25
Foreign References:
US6802992B12004-10-12
US2522074A1950-09-12
US20050037231A12005-02-17
GB2353082A2001-02-14
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
ELZABURU MÁRQUEZ, Alberto de (ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1.- Un recubrimiento (51) para ser aplicado a una porción de un objeto de manera que lo haga capaz de ser visto por la noche desde un lugar de observación, conteniendo dicho recubrimiento (51) cristales dopados con Iantánidos apropiados para up-convertir la radiación emitida por una luz láser infrarroja en una luminiscencia visible, haciendo visible al ojo desnudo dicha porción del objeto cuando está iluminado por dicha luz láser infrarroja. 2.- Un recubrimiento (51) según la reivindicación 1 , compuesto por dichos cristales dopados con Iantánidos más una base líquida o una base sólida.

3. - Un recubrimiento (51) según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, siendo dicho objeto el dispositivo de repostado (21, 41) utilizado en operaciones aéreas de repostado entre un avión nodriza (11) y un avión receptor (13).

4. - Sistema para proporcionar una visión nocturna mejorada de un objeto que lo haga capaz de ser visto por la noche desde un lugar de observación, comprendiendo el sistema:

- medios de iluminación infrarroja basados en láser (31) para iluminar dicho objeto.

- una o más porciones de dicho objeto recubiertas con uno o más recubrimientos (51) según cualquiera de las reivindicaciones 1-2 conteniendo cada uno de ellos distintas concentraciones de cristales dopados con Iantánidos.

5. - Sistema según la reivindicación 4, en el que la longitud de onda nominal de la luz emitida por dichos medios de iluminación infrarroja basados en láser (31) está comprendida en el rango 750 -1400 nm.

6.- Sistema según la reivindicación 5, en el que la longitud de onda nominal de la luz emitida por dichos medios de iluminación infrarroja basados en láser (31) está comprendida en el rango 770 - 809 nm. 7 - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 4-6, en el que dichos medios de iluminación infrarroja basados en láser (31) están situados en un lugar diferente de dicho lugar de observación.

8. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 4-6, en el que dichos medios de iluminación infrarroja basados en láser (31) están situados en dicho lugar de observación.

9. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 4-6, en el que

- dicho objeto es el dispositivo de repostado (21 , 41) utilizado en operaciones aéreas de repostado entre un avión nodriza (11) y un avión receptor (13);

- dichos medios de iluminación infrarroja basados en láser (31) están situados en el avión nodriza ( );

- dicho lugar de observación es el avión receptor (13).

10. - Sistema según la reivindicación 9, que también comprende medios de visión situados en el avión nodriza ( 1) incluyendo al menos una cámara (33) apropiada para ser usada con dichos medios de iluminación infrarroja basados en láser (31). 1. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 9-10, en el que el que el dispositivo de repostado es un dispositivo de pértiga (21) comprendiendo una viga (23), un tubo telescópico (25) y una boquilla (29). 12.- Sistema según la reivindicación 11 , en el que al menos la boquilla

(29) es una porción recubierta.

13. - Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 9-10, en el que el que el dispositivo de repostado es un dispositivo de manguera y embudo (41).

14. - Sistema según la reivindicación 13, en el que al menos el embudo (49) es una porción recubierta.

15. - Sistema según la reivindicación 14, en el que al menos el sector superior de la manguera (45) es una porción recubierta. 16.- Método para producir un recubrimiento (51) según la reivindicación 2, comprendiendo los siguientes pasos:

a) dispersión de una determinada proporción de cristales dopados con lantánidos en una base transparente;

b) componiendo el resultado en una solución acrílica.

17.- Método para producir un recubrimiento (51) según la reivindicación 2, comprendiendo los siguientes pasos:

a) dispersión de una determinada proporción de cristales dopados con lantánidos en una base sólida;

b) composición del resultado en un medio aerosol.

Description:
SYSTEM FOR NIGHT VISION COMPRISING A LANTHANIDE DOPED CRYSTAL CONTAINING COA I G AND AN INFRARED LASER ILLUMINATION MEANS

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un sistema para proporcionar visión nocturna de objetos seleccionados y, más en particular, para proporcionar visión nocturna de los dispositivos de repostado usados en operaciones aéreas de repostado entre un avión nodriza y un avión receptor al piloto del avión receptor. ANTECEDENTES

Se conocen sistemas de visión nocturna que permiten la visión nocturna del escenario de repostado en operaciones aéreas de repostado entre un avión nodriza y un avión receptor desde el avión nodriza que satisfacen las necesidades de visibilidad de los operadores del avión nodriza para ejecutar la operación de repostado.

Esos sistemas usan cámaras para proporcionar imágenes del área de repostado, que está convenientemente iluminada haciendo uso de medios apropiados de iluminación para visión nocturna, a unos monitores situados en el avión nodriza. Uno de dichos medios de iluminación usa IR ("Infrared Light") por las evidentes ventajas que proporciona una luz no visible en ciertas situaciones críticas. Para conseguir su finalidad se han propuesto diferentes tipos de iluminadores dentro de la banda IR, como bulbos incandescentes filtrados con filtros de paso IR, iluminadores basados en LEDs ("Light Emitting Diode") y recientemente iluminadores basados en láser.

Es desde luego deseable que el piloto del avión receptor tenga también una buena visibilidad del área de repostado por la noche. En este sentido son bien conocidos los llamados dispositivos NVIS ("Night Vision Imaging System") y particularmente las gafas NVIS. Aunque el piloto del avión receptor solo debe llevar esas gafas cuando se entra en contacto con el avión nodriza su uso ciertamente supone problemas e inconvenientes para el piloto. Esta invención está orientada a la solución de esos inconvenientes en operaciones de repostados y en otros escenarios con necesidades similares de visión nocturna. SUMARIO DE LA INVENCION

Un objeto de la presente invención es un sistema que permita una visión nocturna de un objeto seleccionado desde un lugar de observación sin necesitar ningún medio específico de visión nocturna como por ejemplo gafas NVIS.

Otro objeto de la presente invención es un sistema que permite al piloto receptor en operaciones aéreas de repostado entre un avión nodriza y un avión receptor una visión nocturna del dispositivo de repostado sin necesitar ningún medio específico de visión nocturna como por ejemplo gafas NVIS.

Otro objeto de la presente invención es un sistema que permita, por una parte, al piloto receptor en operaciones aéreas de repostado entre un avión nodriza y un avión receptor una visión nocturna del dispositivo de repostado sin necesitar ningún medio específico de visión nocturna como por ejemplo gafas NVIS, e impidiendo, por otra parte, la visión nocturna de dicho dispositivo de repostado a eventuales observadores de la operación del repostado en tierra.

En un primer aspecto, estos y otros objetos se consiguen con un recubrimiento para ser aplicado a una porción del objeto seleccionado de manera que la haga capaz de ser vista por la noche desde un lugar de observación, conteniendo dicho recubrimiento cristales dopados con lantánidos apropiados para up-convertir la radiación emitida por una luz láser infrarroja en una luminiscencia visible, haciendo visible al ojo desnudo dicha porción del objeto seleccionado cuando está iluminado por dicha luz láser infrarroja.

En una realización preferente dicho recubrimiento está compuesto por dichos cristales dopados con lantánidos más una base líquida o sólida. Se consigue con ello un recubrimiento que puede ser aplicado al objeto seleccionado como una pintura facilitando la operación de recubrimiento o usando medios de aerosol que facilitan una buena estabilidad del recubrimiento. En otra realización preferente, el objeto seleccionado es el dispositivo de repostado utilizado en operaciones aéreas de repostado entre un avión nodriza y un avión receptor. Se consigue con ello un recubrimiento para ser aplicado a un dispositivo que puede ser usado por la noche y que debe ser deseablemente visto por el piloto del avión receptor sin ningún medio específico de visión nocturna.

En un segundo aspecto, los objetos mencionados anteriormente se consiguen proporcionando un sistema mejorado de visión nocturna de un objeto que lo haga capaz de ser visto por la noche desde un lugar de observación, comprendiendo:

- Medios de iluminación infrarroja basados en láser para iluminar dicho objeto.

- Una o más porciones de dicho objeto recubiertas con uno o más recubrimientos conteniendo distintas concentraciones de cristales dopados con lantánidos.

En una realización preferente, la longitud de onda nominal de la luz emitida por dichos medios de iluminación está comprendida en el rango 750 -

1400 nm. Se consigue con ello un sistema que permite el uso de una variedad de medios de iluminación.

En otra realización preferente, la longitud nominal de la luz emitida por dichos medios de iluminación está comprendida en el rango 770 - 809 nm. Se consigue con ello un sistema que usa una iluminación apropiada para ciertas necesidades de visión nocturna.

En realizaciones preferentes dichos medios de iluminación infrarroja basada en láser pueden estar localizados en el mismo o en diferente lugar que dicho lugar de observación. Se consiguen con ello sistemas apropiados para diferentes necesidades de visión nocturna.

En otra realización preferente dicho objeto es el dispositivo de repostado utilizado en operaciones aéreas de repostado entre un avión nodriza y un avión receptor, dichos medios de iluminación infrarroja basados en láser están situados en el avión nodriza y dicho lugar de observación es el avión receptor.

Se consigue con ello un sistema apropiado para proporcionar visión nocturna del dispositivo de repostado al piloto receptor, con la posibilidad de tener distintos recubrimientos respecto a la intensidad y/o el color de dicha luminiscencia visible en distintas porciones del dispositivo de repostado.

En otra realización preferente, el sistema también comprende medios de visión situados en el avión nodriza incluyendo al menos una cámara apropiada para ser usada con dichos medios de iluminación infrarroja basados en láser. Se consigue con ello un sistema apropiado para proporcionar tanto una visión nocturna del dispositivo de repostado a los operadores del dispositivo de repostados en el avión nodriza como una visión nocturna del dispositivo de repostado al piloto receptor.

En otra realización preferente el dispositivo de repostado es un dispositivo de pértiga teniendo recubierta con dicho recubrimiento al menos la boquilla. Se consigue con ello un sistema que proporciona una buena visión nocturna del dispositivo de repostado al piloto receptor.

En otra realización preferente el dispositivo de repostado es un dispositivo de manguera/cesta teniendo recubierta con dicho recubrimiento al menos la cesta o el sector superior de la manguera. Se consigue con ello un sistema que proporciona una buena visión nocturna del dispositivo de repostado al piloto receptor.

En un tercer aspecto, los objetos anteriormente mencionados se consiguen con métodos para producir dicho recubrimiento.

En una primera realización el método comprende los siguientes pasos: a) dispersión de una determinada proporción de cristales dopados con lantánidos en una base transparente; b) composición del resultado en una solución acrílica. Se consigue con ello un método para producir dicho recubrimiento como una pintura.

En una segunda realización el método comprende los siguientes pasos: a) dispersión de una determinada proporción de cristales dopados con lantánidos en una base sólida; b) composición del resultado en un medio aerosol. Se consigue con ello un método para producir dicho recubrimiento como un aerosol. Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa de su objeto en relación con las figuras que le acompañan. BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es una vista esquemática de una operación de repostado entre un avión nodriza y un avión receptor usando un dispositivo de pértiga.

La Figura 2 es una vista esquemática de una operación de repostado entre un avión nodriza y un avión receptor usando un dispositivo de manguera/cesta.

La Figura 3 es una vista esquemática de un dispositivo de pértiga.

La Figura 4 es una vista esquemática del dispositivo de pértiga con un recubrimiento (de un espesor exagerado para una mejor ilustración) según la presente invención.

La Figura 5 es una vista esquemática de un dispositivo de manguera/cesta.

La Figura 6 es una vista esquemática del dispositivo de manguera/cesta con un recubrimiento (de un espesor exagerado para una mejor ilustración) según la presente invención.

La Figura 7 muestra la emisión espectral de un dispositivo LIRL.

La Figura 8 muestra la emisión obtenida en el mástil con un recubrimiento según la presente invención. DESCRIPCION DETALLADA DE REALIZACIONES PREFERENTES

Se hace seguidamente una descripción de realizaciones preferentes de un sistema según la presente invención para proporcionar visión nocturna del dispositivo de repostado en operaciones de repostado aéreo entre un avión nodriza y un avión receptor.

Un método usual de operaciones de repostado en vuelo ¡lustrado en las Figuras 1 y 3 está basado en el uso de un dispositivo de pértiga 21 para conectar el avión nodriza 11 con el avión 13 receptor en vuelo. En el avión nodriza 11 , el operador controla visualmente todos los pasos y procedimientos para llevar a cabo una operación de repostado segura maniobrando la pértiga 21 hasta que conecta físicamente con el receptáculo del avión receptor 13 que se aproxima.

Un dispositivo de pértiga 21 es una unidad telescópica estanca al combustible unida a la parte baja del fuselaje de cola de un avión nodriza 11 por medio de una articulación mecánica 19. Unas superficies aerodinámicas de sustentación 29, llamadas "ruddevators", unidas integralmente a la viga 23 de la pértiga, se usan para controlar la posición de la pértiga 21 en elevación y acimut. La porción posterior 25 de la pértiga 21 es una sección telescópica con movimiento hacia delante y hacia atrás. En el extremo distal del tubo telescópico 25 se encuentra una zona final 27 de la pértiga y una boquilla 29. El avión receptor 13 está equipado con un receptáculo para el repostado en vuelo (no mostrado) al que se conecta la boquilla 29 durante la operación de repostado. La pértiga 21 proporciona una vía de paso al fuel desde el avión nodriza 11 al avión receptor 13.

Los operadores del avión nodriza 11 pueden supervisar la operación de repostado usando medios de visión comprendiendo una o más cámaras 33 que proporcionan imágenes del escenario de repostado 15, iluminado por los medios de iluminación 31, a unos monitores situados en la cabina del avión nodriza 11.

A causa de varias razones técnicas y económicas, los sensores utilizados en esas cámaras 33 tienen una buena sensibilidad solo en ciertas regiones del espectro, incluyendo la NIR ("(Near Infrared Región") y por tanto son apropiadas para su uso con iluminación IR, en particular una iluminación LIRL ("Láser based Infrared Light") en cierta banda del espectro impuesta por la sensibilidad del sensor de las cámaras 33 del sistema de visión del avión nodriza 11.

En realizaciones preferentes, se considera que la longitud de onda nominal de los medios de iluminación LIRL 31 está comprendida en el rango 750 - 1400 nm y, preferiblemente, en el rango más 770 - 812 nm. La longitud de onda central puede variar dependiendo del tipo de láser usado y de su longitud de onda, pero la forma se mantiene mostrando una coherencia temporal de la luz emitida como se ilustra en la Fig. 7.

El inventor ha encontrado que se puede proporcionar visibilidad de la pértiga 21 al piloto del avión receptor 13 por medio de un recubrimiento 51 de, al menos, una porción de la pértiga 21 , conteniendo dicho recubrimiento cristales dopados con lantánidos debido a su capacidad para up-convertir radiación del bajo infrarrojo (NI ) en luminiscencia visible.

La up-conversión de NIR a visible está basada en las transferencias secuenciales de energía entre lantánidos dopantes en algún estado excitado, incluyendo sus estados metaestables-excitados de duraciones de varios milisegundos, un proceso más eficiente en varios órdenes de magnitud que el proceso de absorción del 2-fotón usado típicamente en la microscopía multifotón. Este incremento de eficiencia permite el uso de una onda continua de láser para generar la up-conversión de luminiscencia con una fotoestabilidad excepcional.

Consecuentemente los propios medios de iluminación LIRL usados en el sistema de visión nocturna del avión nodriza 11 permiten la generación de una luminiscencia visible en dicho recubrimiento 51 (ver Figura 8) que permite al piloto del avión receptor 13 la visión directa de la pértiga 21 , evitando la necesidad de algún dispositivo de visión nocturna y evitando también la necesidad de instalar luces visibles adicionales para hacer visible la completa pértiga 21 ó al menos la boquilla 29 al piloto del avión receptor 13.

Usando selecciones apropiadas de los compuestos de cristales dopados con lantánidos y sus concentraciones se pueden obtener recubrimientos con diferentes propiedades en cuanto a la intensidad y/o el color de la luminiscencia visible resultante del anteriormente mencionado proceso de up-cónversión para ser usados en diferentes sectores del mástil. Así pues, como se ilustra en la Fig. 4, se aplican diferentes recubrimientos 53, 55, 57 a respectivamente, la viga 23, el tubo telescópico 25 y la boquilla 29 haciendo uso de sus propiedades para delimitar claramente esos elementos y para obtener una mejor visibilidad de cada uno de ellos. Otro método usual de operaciones de repostado en vuelo ilustrado en las Figuras 2 y 5 se llama manguera y embudo ó sonda y embudo. Este método de repostado emplea una manguera flexible 43 que se arrastra desde el avión nodriza 13. El embudo 49 es un accesorio que recuerda a un cono-veleta o una cesta ligera unido por su final estrecho con una válvula a la manguera flexible 43. El embudo 49 estabiliza la manguera 43 en vuelo y proporciona un canal que ayuda a la inserción de la sonda 42 del avión receptor en la manguera 43. La manguera 43 está conectada a una unidad de tambor y, cuando no está en uso, la manguera/embudo se enrolla completamente en dicha unidad de tambor en el avión nodriza 11. El avión receptor 13 tiene una sonda 42, que es un brazo rígido situado en el fuselaje o la nariz del avión. La sonda 42 está normalmente retraída cuando no está en uso, particularmente en aviones de alta velocidad. Al final de la sonda 42 hay una válvula que está cerrada hasta que conecta con el embudo 49, tras lo cual se abre y permite el paso del combustible desde el avión nodriza al avión receptor. En relación a la interacción entre manguera 43 y sonda 42 se puede distinguir en la manguera 43 un sector inferior 47 y un sector superior 45 próximo al avión nodriza 11 y menos afectado que el otro por la sonda 42.

Análogamente al dispositivo de pértiga y como se ilustra en la Figura 6 se puede proporcionar visibilidad de la manguera 43 y el embudo 49 al piloto del avión receptor 13 por medio de un recubrimiento 51 de al menos una porción de la manguera 43 y el embudo 49, conteniendo dicho recubrimiento cristales dopados con lantánidos debido a su capacidad para up-convertir radiación del bajo infrarrojo (NIR) en luminiscencia visible. Es particularmente deseable que las porciones recubiertas sean el embudo 49 y/o el sector superior de manguera 45.

Aunque la presente invención ha sido desarrollada para satisfacer necesidades de visión nocturna en operaciones aéreas de repostado, debe tenerse en cuenta que la idea básica de la presente invención es la combinación de un recubrimiento 51 conteniendo cristales dopados con lantánidos en el objeto seleccionado que debe ser visible por la noche con unos medios de iluminación LIRL de dicho objeto que genera una luminiscencia visible en dicho recubrimiento 51, pudiendo estar situados en lugares diferentes los medios de iluminación, el objeto y el observador interesado del objeto por la noche.

La invención puede ser usada por tanto en varios campos de aplicación. Por ejemplo, el recubrimiento puede ser aplicado a una persona en particular que debe ser identificada por la noche entre muchas otras personas en un determinado escenario. Iluminando el escenario con una luz infrarroja basada en láser (una luz no visible) dicha persona puede hacerse visible por la noche al observador interesado. El recubrimiento puede aplicarse también a vehículos móviles para su identificación nocturna en escenarios en los está que no está permitida (o no es deseable) la utilización de luz visible.

El revestimiento 51 puede ser hecho usando los cristales mencionados anteriormente en una solución acrílica y, gracias a la estabilidad de estos cristales en forma de polvo cuando se dispersan en una base transparente se puede obtener como resultado una pintura para tratar las superficies deseadas. En términos generales, el recubrimiento 51 puede ser hecho mediante cualquier procedimiento que permita la impulsión de dichos cristales hacia la superficie deseada y una buena adhesión a ella, tal como una impulsión de polvo a alta velocidad y su posterior incrustación en la superficie deseada.

Aunque la presente invención ha sido descrita completamente en relación con realizaciones preferentes, es evidente que se pueden introducir en ella modificaciones dentro de su alcance, entendiendo que no está limitado a esas realizaciones sino por el contenido de las siguientes reivindicaciones.