一种使用波导的隐身系统的制作方法与工艺

一种使用波导的隐身系统

背景技术：
有很多种隐蔽的方法。例如，可以通过在物体上覆盖包含与物体所处周围区域相类似图案和设计的服装材料来实现隐蔽或伪装。在这个示例中，服装材料类似于环境，以避免看到将要隐藏的物体。然而，这种隐蔽方式是不可靠的，因为周围区域随时可能改变。换句话说，当物体从一个地点移动到另一个地点时，这种隐藏方式也会失效，除非它能适应物体当前所处的周围区域的动态性质。在军队和警察的监视中，隐蔽是非常重要的。由于周围区域不断在改变，对庞大且形状不一致的结构的隐蔽不仅花费昂贵，而且难度大。例如，如果结构是可移动的并且通常用作移动结构，那么该结构的隐蔽可以包括几个类型的伪装。附图说明图1示出了显示了利用嵌入波导的隐身设备的示例情况的示例场景。图2示出了显示了利用嵌入波导的隐身设备套装的示例情况的示例场景。图3示出了显示了隐身设备的示例织物的示例图像投影仪。图4示出了显示了隐身设备的示例双向织物的示例图像投影仪。图5a和图5b示出了隐身设备套装的示例实施例。图6示出了一种采用嵌入的微波的被动隐身设备的实施的示例方法的示例流程图。图7示出了一种采用嵌入的微波的主动隐身设备的实施的示例方法的示例流程图。具体实施方式本文描述了一种用于被动或主动隐身设备(也就是，伪装)的技术， 其允许物体或人融入其周围。特别地，描述了一种从被动或主动隐身设备的一侧到相对侧投影场景图像的方法。例如，被动隐身设备由至少一个输入光栅耦合器和至少一个输出光栅耦合器组成，输入光栅耦合器和输出光栅耦合器分别与波导的两端相耦合。在这个示例中，来自被动隐身设备一侧的场景图像引导由输入光栅耦合器接收的光线。接收的光线通过波导进行过滤，并被从输入光栅耦合器引导至输出光栅耦合器。然后，输出光栅耦合器被配置为提供输出光线以重现在输入光栅耦合器侧反映光线的场景图像。另一示例中，主动隐身设备套装利用隐身设备整合器接收来自输入光栅耦合器的过滤的光线。在该示例中，该隐身设备整合器对过滤光线进行整合，并将其储存到存储器中。这些存储的整合的过滤的光线实际上包括了将要投影到输出光栅耦合器的初始图像。例如，隐身设备整合器被配置为检测输出光栅耦合器的当前位置，然后判定用于投影初始图像的输出光栅耦合器。在此示例中，存储的整合的过滤的光线被传送到判定的输出光栅耦合器，以提供输出光线。输出光线能够投影由所存储的整合的过滤的光线建立的初始图像。从而，主动隐身设备套装为用户提供隐形。图1示出了场景100，该场景显示了利用嵌入波导的隐身设备的示例情况。场景100显示了人眼102位于天线106的左侧104，树108位于天线106的右侧110，以及隐身设备112。作为这里的本实现的示例，在天线106左侧104观察时，想看到树108的完整视图是不可能的；然而，使用隐身设备112遮蔽天线106后，人眼102现在就能够看见树108的完整视图。换句话说，树108的图像通过隐身设备112从右侧110投影到左侧104，这样人眼102就可以完整的看见树108，而不是看见天线106。因此，天线106对人眼102变得“隐形”，因为通过隐身设备112，该物体(如天线106)后面的区域被投影到人眼102。作为这里的本实现的示例，隐身设备112可以是被动隐身设备，其由输入/输出光栅耦合器(未示出)组成，所述光栅耦合器耦合到波导(未示出)的两端，以将树108的场景图像从天线106的右侧110投影到左侧104。例如，输入光栅耦合器可以被配置为接收来自树108的反射的光(未示出)。在这个示例中，输入光栅耦合器耦合到从右侧110到左侧104环绕隐身设 备112的波导。也就是说，输入光栅耦合器和输出光栅耦合器彼此同轴，波导位于它们之间，用于传送接收的反射的光。为了这个目的，人眼102的视野包括树108的图像而不是天线106。在另一实施例中，隐身设备112为主动设备。例如，输入/输出耦合器和波导被配置为通过放大光线，从右侧110向着人眼102的位置传送接收的反射的光线。在这个示例中，利用电源(如电池)为接收的反射的光提供放大。图2示出了场景200，该场景显示了利用嵌入波导的隐身设备的另一示例情况。场景200显示了猎人202正使用步枪204进行瞄准、隐身设备套装206、以及灌木丛208。另外，图2(a)显示了没有隐身设备套装206的猎人202，而图2(b)显示了穿着隐身设备套装206在灌木丛208中显得隐形的猎人202。作为这里的本实现的示例，图2(a)显示了猎人202在灌木丛208后面使用步枪204进行瞄准时是完全可见的。另一方面，如图2(b)所示，当猎人202穿着隐身设备套装206时，隐形仅限于他的头部、鞋、手掌以及手指，或者他的身体上没有由隐身设备套装206覆盖的其它部位。例如，图2b显示了猎人202穿着隐身设备套装206呈跪立姿势。在这个示例中，来自猎人202后面的灌木丛208的光反射被投影到他的前面。换句话说，隐身设备套装206投影了灌木丛208的一部分，以投影猎人202的局部隐形，而不是看见猎人202的身体。例如，如图2(b)所示，可见物体仅限于鞋、头、步枪204、以及猎人202的手。身体上被隐身套装206覆盖的部位是不可见的。与图1相似的是，该隐身设备套装206可以是主动的或被动的隐身设备套装206。应当理解，一件服装可以是描述的隐身设备的实施例，如果服装的织物具有描述的结构(例如，波导、耦合器等等)整合于服装/织物中。图3示出了示例图像投影仪300，其显示了图1和2中的隐身设备的示例织物。图3显示了反射光线302的树108、输入光栅耦合器304、波导306、镀层308、过滤的光线310、输出光栅耦合器312、输出光线314、以及人眼102。进一步地，图3显示了图像投影仪300的横截面316，以特别显示镀层308和输入光栅耦合器304的开口318-2，其与输出光栅耦合器312上 的开口318-4相对。作为这里的本实现的示例，输入光栅耦合器304可以包含60微米的大孔径，用于接收来自树108的光线302。光线302反射自树108的一部分。比如，光线302反射自树108的树枝。在该示例中，多组光线302反射自整棵树，并且多组光线302相应地由图3中的隐身设备的波导进行接收。在实现中，接收到的光线302通过输入光栅耦合器304上的开口318-2进行过滤。例如，输入光栅耦合器304的开口318-2被配置为提供过滤的光线310，该光线由于全内反射将通过波导306反射和引导。本示例中，全内反射表示过滤的光线310以一个大于特定临界角(相对于介质边界中的表面的法线)的角度进入并射向介质边界，以通过波导306反射。作为这里的本实现的示例，过滤的光线310最初开始于被配置用来在波导306中创建全内反射的入射角。全内反射以最小损耗贯穿波导306创造反射。例如，过滤的光线310不断的被反射直至它出输出光栅耦合器312。该示例中，输出光栅耦合器312的开口318-4被配置用于提供输出光线314以投影接收的光线302的图像。作为这里的本实现的示例，镀层308可以包含至少一层较低折射率材料，该材料与具有较高折射率的波导306紧密相连。波导306中的较高折射率用于以下目的：允许过滤的光线310以最小损耗行进通过波导306。例如，由于在镀层308与波导306之间的介质边界处的全内反射，较低折射率镀层308被配置为促使过滤的光线310被限制在波导306内。该示例中，波导306被配置为包括将过滤的光线310从输入光栅耦合器304反射到输出光栅耦合器312的尺寸(例如40x40微米)。在实现中，多个图像投影仪300被配置用于：如图1所示的，投影整棵树的图像(即树108)从隐身设备112的一侧(例如，右侧110)投影到另一侧(例如，左侧104)。图4示出了图像投影仪400，显示了图1和2中隐身设备的示例双向织物。图像投影仪400显示了波导306-4，其将光线302从右侧投影到左侧；以及另一个波导306-4，其将光线402从左侧投影到右侧。然而，采用光波导和光栅耦合器(两者均是被动)，光可以双向同时行进(具有相互性)。因此在某些实现中，双向图像路由可以使用一个波导的每一端上的一个光 栅耦合器来实现，并在同一个波导上引导图像从每一侧至每另一侧。作为这里的本实现的示例，如在图3中讨论的投影接收的光线302的操作相似地应用于图4；然而，该操作要从两个相反方向作用于两组不同波导306上。例如，邻近输出光栅耦合器312-2处有接收光线402的单独的输入光栅耦合器304-4。在该示例中，光线402可以包括不同于来自树108的来自于物体404的反射光线，其在另一端反射光线302。光线402由输入光栅耦合器304-4接收并过滤，以提供过滤光线310-4。同波导306-2相似，波导306-4被配置为由于全内反射的存在，将过滤的光线310-4从输入光栅耦合器304-4传送到输出光栅耦合器312-4。在这种情况下，输出光线406可以投影反射光线402的物体404。图5(a)和图5(b)示出了隐身设备套装206的示例实现。图5a显示了猎人202穿着具有褶皱构造的隐身设备套装206。例如，当猎人202处于跪立姿态时，隐身设备套装206会例如沿着猎人202的膝盖、手、以及腿部处折叠而产生褶皱。换句话说，输入光栅耦合器304与输出光栅耦合器312不同中心。因此，利用被动隐身设备套装206可以提供图像(如，灌木丛208)的不完全的相似物，以提供猎人202的隐形。这是由于不同中心：输出光线314被投影到可能与其他输出光线314异相的不同方向。作为这里的本实现的示例，图5(b)显示了一个主动隐身设备系统的示例实现。例如，隐身设备整合器500被用于控制将图像从输入光栅耦合器304投影到输出光栅耦合器312，以使猎人202隐形，例如在图2中灌木丛208后。该示例中，隐身设备整合器500包括片上系统(SOC)微控制器502、褶皱检测器504、图像投影仪506、以及存储器508。在实现中，接收来自输入光栅耦合器304的过滤的光线310，并通过图像整合器和投影仪508整合所述光线310以形成反射物体(如，灌木丛208)的初始图像。在本实现中，初始图像或过滤的光线310都存储在存储器508中。进一步地，图像整合器和投影仪508被配置为将特定输入光栅耦合器304提供给存储器508，其中所述输入光栅耦合器304是过滤的光线310的源。在实现中，SOC微控制器502被配置用于控制隐身设备整合器500的操作。例如，SOC微控制器502被配置为通过褶皱检测器504，判定隐身 设备套装206的当前褶皱(即当前折叠)。该示例中，SOC微控制器502能够通过褶皱检测器504检测出隐身设备套装206的弯曲和扭转，从而判定猎人202是否呈跪立姿态、坐位姿态等。进一步地，SOC微控制器502利用褶皱检测器504来检测输出光栅耦合器312的当前位置，以便判定将被用于投影初始影像的输出光栅耦合器312，该初始影像由存储的整合的过滤的光线310生成。作为这里的本实现的示例，SOC微控制器502被配置为利用输出光栅耦合器312，其可以为灌木丛208的存储的初始影像提供相似物。例如，基于已判定的隐身设备套装206的当前褶皱，SOC微控制器502可以被配置为判定哪个输出光栅耦合器312被用于投影输出光线，该输出光线相似于灌木丛208的存储的初始图像。该示例中，图像整合器和投影仪506被配置用于将存储的整合的过滤的光线310传送到判定的输出光栅耦合器312。作为这里的本实现的示例，波导306被用于将输入光栅耦合器304和输出光栅耦合器312耦合到隐身设备整合器500。图6显示了示例流程图600，示出了采用嵌入的光波/光子实现被动隐身设备的示例方法。描述该方法的顺序不应理解为限制，任意数量的所描述的方法块可以以任意顺序组合实现该方法或替代方法。另外，可以从该方法中删除单独块，而不偏离本文所描述的主题的精神和范围。此外，该方法可以以任意合适的硬件、软件、固件、或其中组合实现，而不偏离本发明的范围。在块602处执行接收反射的光线。例如，物体(例如，树108)反射了光线(例如，光线302)，该光线由一个输入光栅耦合器(例如，输入光栅耦合器304)接收。在块604处，执行过滤接收的光线以创建过滤的光线。例如，输入光栅耦合器304的开口(例如，开口316)被配置为对已接收的光线302进行过滤。该示例中，开口316提供带有在波导中(例如，波导306)产生全内反射的入射角的过滤的光线(例如，过滤的光线310)。全内反射的产生是由于包覆波导306的镀膜(如，镀膜308)。例如，镀膜308相比于波导306，包含更低的折射率。该示例中，与输入光栅耦合器304处的配置的开口316耦合的折射率的不同，可以提供全内反射。在块606处，执行将波导配置用于将过滤的光线从输入光栅耦合器传送到输出光栅耦合器。例如，过滤的光线以最低损耗从输入光栅耦合器304反射至波导306。该示例中，波导306的尺寸被配置为提供全内反射以将过滤的光线310包括在波导306内。换句话说，波导306的尺寸(如，40x40微米)被配置为避免过滤的光线310折射至镀层308。在块608处，执行基于过滤的光线投影输出光线。例如，过滤的光线310被从输入光栅耦合器304一直引导到一个输出光栅耦合器(例如，输出光栅耦合器312)。该示例中，输出光栅耦合器312的另一开口(例如，开口318-4)被配置为根据过滤的光线310提供输出光线(例如，输出光线314)。换句话说，输出光线314在输入光栅耦合器304处对接收的光线302的图像表现进行投影。在实现中，输入光栅耦合器304的构造配置与输出光栅耦合器312正好处于相反方向。例如，输入光栅耦合器304正在右侧(如，右侧110)接收光线302，而输出光栅耦合器312在另一侧(如，左侧104)朝向观察者(如，人眼102)的方向。该示例中，输入光栅耦合器304与输出光栅耦合器312彼此同中心。此外，多组包含输入光栅耦合器304、波导306、以及输出光栅的图像投影系统(例如，图像投影仪300)被配置用于投影树108的完整图像。例如，隐身设备(例如隐身设备112)由多个输入光栅耦合器304组成，以在右侧110接收光线302，然后将光线302投影到左侧104，从而提供树108的完整图像的相似物。图7显示了示例流程图700，示出了一种采用嵌入的光波/光子的实现主动隐身设备套装的示例方法。描述该方法的顺序不应理解为限制，任意数量的所描述的方法块可以以任意顺序组合以实现该方法或替代方法。此外，可以从该方法中删除单独块，而不偏离本文所描述的主题的精神和范围。此外，该方法可以以任意合适的硬件、软件、固件、或其中组合实现，而不偏离本发明的范围。在块702处，执行接收反射的光线。例如，物体(例如，灌木丛208)反射了可以由输入光栅耦合器304接收的光线(例如，光线302)。在块704处，执行过滤接收的光线以创建过滤的光线。例如，输入光 栅耦合器304的开口(例如，开口316)被配置为对已接收的光线302(由灌木丛208所反射的)进行过滤。该示例中，开口316提供带有在波导中(例如，波导306)产生全内反射的入射角的过滤的光线(例如，过滤的光线310)。全内反射的产生是由于包覆波导306的镀膜(如，镀膜308)。例如，镀膜308相比于波导306，包含更低的折射率。该示例中，输入光栅耦合器304处的开口316的配置之外的折射率的不同，也可以提供全内反射。在块706处，执行整合和存储过滤的光线。例如，SOC微控制器(如，SOC微控制器502)被配置为在特定时刻对所有过滤的光线310进行整合，之后将整合过滤的光线310存入存储器。该示例中，整合的过滤的光线310本身可以在该特定时刻提供过滤的光线310的投影的图像。此外，SOC微控制器被配置为检测特定的过滤的光线310的特定的输入光栅耦合器源。在块708处，执行在隐身设备套装的相对的侧处，检测输出光栅耦合器的当前位置。例如，SOC微控制器被配置以通过褶皱检测器(如，褶皱检测器504)，通过对隐身设备套装206的弯曲和扭转进行检测，判定隐身设备套装206的当前褶皱(如，当前折叠)。该示例中，褶皱检测器504被用于检测使用者(例如，猎人202)的当前姿势(例如，跪立姿势、坐位姿势等)。此外，该褶皱检测器504被用于判定输出光栅耦合器312的当前位置，并将信息传递给SOC微控制器502。在块710处，执行将存储的光线310传送至输出光栅耦合器。例如，在判定输出光栅耦合器312用于投影由存储的整合的过滤的光线310创建的图像后，SOC微控制器502被配置为引导图像整合其和投影仪组件(如，图像整合器和投影仪506)将存储的整合的过滤的光线310传送给判定的输出光栅耦合器312。