(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画像を作り出す方法であって、
前記方法は、
非偏光全光線ビームスプリッタである第一のビームスプリッタを使用して、画像形成光ビームを第一の反射ビーム部分及び第一の透過ビーム部分に分割する第一の分割ステップと、
引き続き、非偏光全光線ビームスプリッタである第二のビームスプリッタを使用して、前記第一の反射ビーム部分若しくは前記第一の透過ビーム部分を、第二の反射ビーム部分及び第二の透過ビーム部分に分割する第二の分割ステップと、
複数のビーム部分の少なくとも一部から、別個の光学検出器上に複数の画像を形成する形成ステップと、
を備えており、
前記第一のビームスプリッタ及び前記第二のビームスプリッタの各々は、光量を除いて実質的に同一である反射ビーム部分と透過ビーム部分とを形成し、
前記第一のビームスプリッタ及び前記第二のビームスプリッタは、放射源の物体から別個の前記光学検出器までの前記画像形成光ビームの伝播するそれぞれの光路の全長が、ほぼ同一となるように配置されていることを特徴とする複数の画像を作り出す方法。
【請求項２】
前記分割ステップが、
前記第一のビームスプリッタが、引き続き、前記第二の反射ビーム部分を、第三の反射ビーム部分及び第三の透過ビーム部分に分割するステップをさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記形成ステップが、前記第一の透過ビーム部分と、第二の透過ビーム部分と、第三の透過ビーム部分とを使用して、複数の画像を形成することからなることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記形成ステップが、前記第一の透過ビーム部分と、前記第二の透過ビーム部分と、前記第二の反射ビーム部分とを使用して、複数の画像を形成することからなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記形成ステップが、前記第一の反射ビーム部分と、前記第二の反射ビーム部分と、前記第二の透過ビーム部分とを使用して、複数の画像を形成することからなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記形成ステップが、前記第一の反射ビーム部分と、前記第二の透過ビーム部分と、前記第三の反射ビーム部分とを使用して、複数の画像を形成することからなることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記第一のビームスプリッタの湾曲した背面と、前記第二のビームスプリッタの湾曲した前面と、前記第二のビームスプリッタの湾曲した背面と、ダブレットレンズを備える前記第一のビームスプリッタと、ダブレットレンズを備える前記第二のビームスプリッタと、少なくとも一つの補正レンズ系からなる群と、から選択された素子を使用することにより、少なくとも一つの前記ビームスプリッタを経由して透過されてきた前記ビーム部分における収差を補正するステップを備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記第一のビームスプリッタが、第一の部分反射コーティングによって第一のプリズムの表面及び／又は第二のプリズムの第一の表面を被覆し、前記第一及び第二のプリズムを一体に接着することによって構成されており、従って前記第一のコーティングが前記第一のプリズムと前記第二のプリズムとの間に配設されており、前記コーティングがそれによって前記第一のビームスプリッタを形成していることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記第一のビームスプリッタの前に配設された補正レンズ系を使用して、前記プリズムによって前記ビーム部分において引き起こされる収差を予め補正するステップをさらに備えていることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記形成ステップが、各光学検出器上の画像を同時に取り込むことからなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記画像が、それらの光量を除いて実質的に同一であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記画像の所望の光量を実現するために、前記ビームスプリッタの反射率及び透過率の値を選択するステップをさらに備えていることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
高ダイナミックレンジ画像を形成するために、前記画像のうちの少なくとも二つを合成するステップをさらに備えていることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
高ダイナミックレンジ映画又は映像を作り出すために、他の複数の高ダイナミックレンジ画像と前記高ダイナミックレンジ画像を組み合わせるステップをさらに備えていることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記画像形成光ビームを有効にコリメートするステップをさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１６】
前記形成ステップの前に、対応する光学検出器上に画像を形成することを目的として、前記ビーム部分のそれぞれを焦点合わせするステップをさらに備えていることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
複数の画像を作り出す装置であって、
画像形成光ビームの光軸に対して４５°の角度をなすように位置合わせされた非偏光全光線ビームスプリッタであって、第一の反射ビーム部分及び第一の透過ビーム部分を形成する第一のビームスプリッタと、
引き続き前記第一の反射ビーム部分若しくは前記第一の透過ビーム部分を、第二の反射ビーム部分及び第二の透過ビーム部分に分割するビームスプリッタであって、非偏光全光線ビームスプリッタである第二のビームスプリッタと、
分割された前記ビーム部分のうちの少なくとも一部を結像するための複数の別個の光学検出器と、
を備えており、
前記第一のビームスプリッタ及び前記第二のビームスプリッタの各々は、光量を除いて実質的に同一である前記反射ビーム部分と前記透過ビーム部分とを形成し、
前記第一のビームスプリッタ及び前記第二のビームスプリッタは、放射源の物体から別個の前記光学検出器までの前記画像形成光ビームの伝播するそれぞれの光路の全長が、ほぼ同一となるように配置されていることを特徴とする複数の画像を作り出す装置。
【請求項１８】
前記画像形成光ビームを形成するための画像形成レンズをさらに備えていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記第二のビームスプリッタが、前記第一のビームスプリッタに対して４５°の角度をなすように位置合わせされていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２０】
前記第二のビームスプリッタが、前記第一の反射ビーム部分又は前記第一の透過ビーム部分の光軸に対して垂直に位置合わせされていることを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記第二のビームスプリッタが、前記第一のビームスプリッタに対して９０°の角度をなすように位置合わせされ、且つ前記第一の反射ビーム部分又は前記第一の透過ビーム部分の光軸に対して４５°の角度をなすように位置合わせされていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２２】
前記第二のビームスプリッタが、前記第一のビームスプリッタに対して平行に且つ前記第一の反射ビーム部分又は前記第一の透過ビーム部分の光軸に対して４５°の角度をなすように位置合わせされていることを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２３】
少なくとも一つの前記ビームスプリッタが、薄いビームスプリッタと、ガラス板と、ペリクルと、ダブレットレンズと、アクロマートの固定されたダブレットとからなる群から選択されることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２４】
少なくとも一つの前記ビームスプリッタが、湾曲した背面及び／又は湾曲した前面を備えていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２５】
前記ビームスプリッタのうちの一つと前記光学検出器のうちの一つとの間に配設されている少なくとも一つの補正レンズ系をさらに備えていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２６】
少なくとも一つの前記ビームスプリッタが、二つのプリズムの間に配設されている蒸着された部分反射層を備えていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２７】
前記プリズムが一体に接着されていることを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項２８】
前記プリズムのうちの少なくとも一つのプリズムが、二つの面を備えており、各面が別個のプリズムに接着されていることを特徴とする請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
前記第一のビームスプリッタの前に配設された補正レンズ系をさらに備えていることを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項３０】
前記複数の光学検出器が、各光学検出器上の画像を同時に取り込むように構成されていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項３１】
それぞれの前記ビームスプリッタが、各光学検出器上の複数の前記画像の所望の光量を実現するように選択された反射率及び透過率を備えていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項３２】
複数の前記画像が、それらの光量を除いて実質的に同一であることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項３３】
複数の前記画像のうちの少なくとも二つが、高ダイナミックレンジ画像を形成するように合成されることを特徴とする請求項３２記載の装置。
【請求項３４】
前記高ダイナミックレンジ画像と、複数の他の高ダイナミックレンジ画像とが、高ダイナミックレンジ映画又は映像を作り出すように組み合わせられることを特徴とする請求項３３記載の装置。
【請求項３５】
前記画像形成光ビームを有効にコリメートするための視準レンズ系をさらに備えていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項３６】
さらに、前記画像形成光ビームの中間画像面と実質的に一致するように配設された視野レンズを備えていることを特徴とする請求項３５記載の装置。
【請求項３７】
対応する光学検出器上に画像を形成することを目的として分割された前記ビーム部分のうちの少なくとも一部を焦点合わせするための少なくとも一つの結像レンズ系をさらに備えていることを特徴とする請求項３５記載の装置。
【請求項３８】
前記第一のビームスプリッタが、プリズム若しくはビーム分割立方体の内部に配置された部分反射ビームスプリッタコーティングを備えていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３９】
前記第一のビームスプリッタの前に配設された補正レンズ系を使用して、前記プリズムによって前記ビーム部分において引き起こされる収差を予め補正するステップをさらに備えていることを特徴とする請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記第二のビームスプリッタが、第二の部分反射コーティングによって第三のプリズムの表面及び／又は前記第二のプリズムの第二の表面を被覆し、前記第二及び第三のプリズムを一体に接着することによって構成されており、従って第二のコーティングが前記第二のプリズムと第三のプリズムとの間に配設されており、前記コーティングがそれによって前記第二のビームスプリッタを形成していることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４１】
複数の前記画像の各々は、任意の他の前記画像に対して略２段以上の写真絞りだけ光量が異なることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項４２】
前記ビームスプリッタの少なくとも一つが、プリズム若しくはビーム分割立方体の内部に配置された部分反射ビームスプリッタコーティングを備えていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項４３】
前記第一のビームスプリッタの前に配設された補正レンズ系をさらに備えていることを特徴とする請求項４２記載の装置。
【請求項４４】
前記画像の各々は、任意の他の前記画像に対して略２段以上の写真絞りだけ光量が異なることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許出願は、２００８年３月２８日に出願された米国仮特許出願第６１／０４０，３００号（発明の名称「単一の結像レンズ系を使用した複数の高解像度画像を作り出すための方法及び装置」）、２００８年１０月２３日に出願された米国仮特許出願第６１／１０７，９５１号（発明の名称「単一の結像レンズ系を使用した複数の高解像度画像を作り出すための方法及び装置」）、及び、２００８年１１月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／１１６，０７８号（発明の名称「単一の結像レンズ系を使用した複数の高解像度画像を作り出すための方法及び装置」）の優先権及び利益を主張し、その全ては、参照することによって本願明細書に盛り込まれる。
【０００２】
（発明の背景）
本発明は、一般に、多重結像系の分野に関し、より具体的には、単一の結像レンズ系によって多重結像センサ面上に複数の画像を同時に形成させるための方法及び装置に関する。複数の画像が単一の瞬間的な高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）画像を作り出すように（一般には画素毎に）比較及び／又は合成され得る十分な質及び類似性からなるように、画像は、好ましくは、異なる光量を除き実質的に同一である。あるいは、画像は、異なる焦点又は異なる倍率を除き実質的に同一である。
【背景技術】
【０００３】
（関連する技術の記載）
ここで留意すべきは、以下の記載が多数の刊行物及び文献を参照するということである。本願明細書におけるこの種の刊行物の記載は、科学原理のより完全な背景のために与えられ、この種の刊行物が特許性の決定のための従来技術であるという了解として解釈してはならない。
【０００４】
近年、高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）画像を作り出すという目的は、多くの異なる方向からアプローチされてきた。米国特許第７，０８４，９０５号公報（特許文献１）及び第７，３９７，５０９号公報（特許文献２）、並びに、米国特許出願第２００５／００９９５０４号公報（特許文献３）及び米国特許出願第２００８／０１１２６５１号公報（特許文献４）は、それぞれ、新規な画素特性を有する特別なセンサアレイを使用してＨＤＲ画像を作り出すための装置及び／又は方法を記載している。米国特許出願第２００８／００５５６８３号公報（特許文献５）は、単一の光学像を使用してＨＤＲ画像を合成するためのシステム及び方法を記載している。米国特許第５，８０１，７７３号公報（特許文献６）、並びに、米国特許出願第２００５／００４１１１３号公報（特許文献７）、米国特許出願第２００６／０２０９２０４号公報（特許文献８）、米国特許出願第２００７／００２５７１７号公報（特許文献９）及び米国特許出願第２００８／００９４４８６号公報（特許文献１０）は、それぞれ、異なる時間に取り込まれた画像のシーケンスからＨＤＲ画像を合成するための装置及び／又は方法を記載している。これらの特許のいずれも、同時に複数のセンサアレイ上に複数の画像を光学的に作り出すための方法を記載していない。
【０００５】
複数の同時に存在する画像を光学的に作り出すための機器及び方法は、１００年以上知られている。米国特許第３４７，４５１号公報（特許文献１１）は、単一の画像面上に同時に存在する画像を形成するために複数の結像レンズを使用するための装置を記載している。米国特許第３，６０１，４８０号公報（特許文献１２）、米国特許第５，１５３，６２１号公報（特許文献１３）、第５，１９４，９５９号公報（特許文献１４）、第５，７３４，５０７号公報（特許文献１５）、第５，８３５，２７８号公報（特許文献１６）、及び、第５，９２６，２８３号公報（特許文献１７）、欧州特許出願第９１１１８４２２．４（出願公開第０  ４８４  ８０２号公報、特許文献１８）、日本の特開昭６０−２１３１７８号公報（特許文献１９）、並びに、Ａｇｇａｒｗａｌ及びＡｈｉｊａ、「Ｓｐｌｉｔ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｖｉｓｉｏｎ  ５８（１），７−１７頁（２００４年）（非特許文献１）は、それぞれ、錐体状のミラー、又は他の全反射機器を使用して空間的に識別可能な区分に画像形成ビームをスプリット（分割、分配）するための方法及び／又は装置を記載している。米国特許第５，０２４，５３０号公報（特許文献２０）、米国特許第５，６４２，１９１号公報（特許文献２１）、米国特許第６，８５６，４６６号公報（特許文献２２）、及び、米国特許第７，１７７，０８５号公報（特許文献２３）は、それぞれ、プリズム又は他の屈折機器を使用して空間的に識別可能な区分に画像形成ビームを分割するための方法及び／又は装置を記載している。これらの非特許文献及び特許文献の全ては、画像形成ビームがいずれの場合にも分割の間際に互いに空間的に識別可能な小区分に分割されるという事実のために、視差誤差のある方法及び／又は装置を記載している。これらの特許文献又は非特許文献のいずれも、各分割された部分について元の画像形成ビームの全体から光をもたらす部分的な反射ビームを分割する機器を使用して、画像形成ビームをスプリットするための方法を記載又は示唆していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，０８４，９０５号公報
【特許文献２】米国特許第７，３９７，５０９号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／００９９５０４号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００８／０１１２６５１号公報
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８／００５５６８３号公報
【特許文献６】米国特許第５，８０１，７７３号公報
【特許文献７】米国特許出願公開第２００５／００４１１１３号公報
【特許文献８】米国特許出願公開第２００６／０２０９２０４号公報
【特許文献９】米国特許出願公開第２００７／００２５７１７号公報
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００８／００９４４８６号公報
【特許文献１１】米国特許第３４７，４５１号公報
【特許文献１２】米国特許第３，６０１，４８０号公報
【特許文献１３】米国特許第５，１５３，６２１号公報
【特許文献１４】米国特許第５，１９４，９５９号公報
【特許文献１５】米国特許第５，７３４，５０７号公報
【特許文献１６】米国特許第５，８３５，２７８号公報
【特許文献１７】米国特許第５，９２６，２８３号公報
【特許文献１８】欧州特許出願第９１１１８４２２．４号公報（出願公開公報第０  ４８４  ８０２号）
【特許文献１９】日本特開昭６０−２１３１７８号公報
【特許文献２０】米国特許第５，０２４，５３０号公報
【特許文献２１】米国特許第５，６４２，１９１号公報
【特許文献２２】米国特許第６，８５６，４６６号公報
【特許文献２３】米国特許第７，１７７，０８５号公報
【特許文献２４】米国特許第２，５６０，３５１号公報
【特許文献２５】米国特許第２，６４２，４８７号公報
【特許文献２６】米国特許第２，９７１，０５１号公報
【特許文献２７】米国特許第３，２０２，０３９号公報
【特許文献２８】米国特許第３，３８１，０８４号公報
【特許文献２９】米国特許第３，６５３，７４８号公報
【特許文献３０】米国特許第３，６５９，９１８号公報
【特許文献３１】米国特許第３，６６８，３０４号公報
【特許文献３２】米国特許第３，８０２，７６３号公報
【特許文献３３】米国特許第３，９４５，０３４号公報
【特許文献３４】米国特許第４，００９，９４１号公報
【特許文献３５】米国特許第４，２６８，１１９号公報
【特許文献３６】米国特許第４，９３３，７５１号公報
【特許文献３７】米国特許第５，１３４，４６８号公報
【特許文献３８】米国特許第７，２８３，３０７号公報
【特許文献３９】米国特許第３，２０２，０３９号公報
【特許文献４０】米国特許第３，６５９，９１８号公報
【特許文献４１】米国特許第３，８０２，７６３号公報
【特許文献４２】米国特許第４，００９，９４１号公報
【特許文献４３】米国特許第４，０８４，１８０号公報
【特許文献４４】米国特許第４，２６８，１１９号公報
【特許文献４５】米国特許第５，１３４，４６８号公報
【特許文献４６】米国特許第６，２１５，５９７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ａｇｇａｒｗａｌ及びＡｈｉｊａ、「Ｓｐｌｉｔ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｖｉｓｉｏｎ  ５８（１）、７−１７（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
異なる色又は偏光特性を有する複数のサブ画像（部分画像）を形成するプリズム及び／又はビームスプリッタの使用が研究されて明らかにされてきた。米国特許第２，５６０，３５１号公報（特許文献２４）、米国特許第２，６４２，４８７号公報（特許文献２５）、米国特許第２，９７１，０５１号公報（特許文献２６）、米国特許第３，２０２，０３９号公報（特許文献２７）、米国特許第３，３８１，０８４号公報（特許文献２８）、米国特許第３，６５３，７４８号公報（特許文献２９）、米国特許第３，６５９，９１８号公報（特許文献３０）、米国特許第３，６６８，３０４号公報（特許文献３１）、米国特許第３，８０２，７６３号公報（特許文献３２）、米国特許第３，９４５，０３４号公報（特許文献３３）、米国特許第４，００９，９４１号公報（特許文献３４）、米国特許第４，２６８，１１９号公報（特許文献３５）、米国特許第４，９３３，７５１号公報（特許文献３６）、米国特許第５，１３４，４６８号公報（特許文献３７）、及び、米国特許第７，２８３，３０７号公報（特許文献３８）は、それぞれ、色に基づいて（二色性手段及び／又は色分離手段を明確に使用して）別個のサブ画像に画像形成ビームを明確に分割する方法及び／又は装置を記載している。これらの特許のいずれも、同一の色及び／又は波長特性を有するサブ画像に画像形成ビームを分割するための方法を記載していない。さらにまた、米国特許第３，２０２，０３９号公報（特許文献３９）、米国特許第３，６５９，９１８号公報（特許文献４０）、米国特許第３，８０２，７６３号公報（特許文献４１）、米国特許第４，００９，９４１号公報（特許文献４２）、米国特許第４，０８４，１８０号公報（特許文献４３）、米国特許第４，２６８，１１９号公報（特許文献４４）、米国特許第５，１３４，４６８号公報（特許文献４５）、及び、米国特許第６，２１５，５９７号公報（特許文献４６）は、それぞれ、空気と接触してガラス面が傾斜した、すなわち、同一の色及び／又は波長特性を有する複数の高解像度のサブ画像を作り出すためにそれらの使用を直接に妨げる状態で、固体ガラスプリズムに画像形成ビームを通すことによる方法及び／又は装置を記載している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（発明の概要）
本発明は、複数の画像を作り出す方法において、複数の全ビーム広帯域ビームスプリッタを使用して、画像形成光ビーム（画像を形成する光線）を複数のビーム部分（光線の一部分）に分割するステップと、分割された複数のビーム部分の少なくとも一部から別個の光学検出器上に複数の画像を形成するステップとを備える方法である。分割ステップは、随意的には、第一の全ビーム広帯域ビームスプリッタを使用して、画像形成ビームを第一の反射ビーム部分及び第一の透過ビーム部分に分割することと、第二の全ビーム広帯域ビームスプリッタを使用して、第一の反射ビーム部分を第二の反射ビーム部分及び第二の透過ビーム部分に分割することとからなる。この場合において、本方法は、随意的には、さらに、第一のビームスプリッタを経由した第二の反射ビーム部分を透過して第三の透過ビーム部分を形成するステップを備え、形成ステップは、第一、第二及び第三の透過ビーム部分を使用して、複数の画像を形成することをからなる。あるいは、この場合において、形成ステップは、第一の透過ビーム部分、第二の透過ビーム部分、及び、第二の反射ビーム部分を使用して、複数の画像を形成することからなる。あるいは、分割ステップは、第一の全ビーム広帯域ビームスプリッタを使用して、画像形成ビームを第一の反射ビーム部分及び第一の透過ビーム部分に分割することと、第二の全ビーム広帯域ビームスプリッタを使用して、第一の透過ビーム部分を第二の反射ビーム部分及び第二の透過ビーム部分に分割することからなる。この場合において、形成ステップは、随意的には、第一の反射ビーム部分、第二の反射ビーム部分、及び、第二の透過ビーム部分を使用して、複数の画像を形成することからなる。あるいは、この場合において、本方法は、さらに、第一のビームスプリッタから第二の反射ビーム部分を反射して第三の反射ビーム部分を形成するステップを備え、形成ステップは、好ましくは、第一の反射ビーム部分、第二の透過ビーム部分、及び、第三の反射ビーム部分を使用して、複数の画像を形成することからなる。
【００１０】
本方法は、随意的には、第一のビームスプリッタの湾曲した背面と、第二のビームスプリッタの湾曲した前面と、第二のビームスプリッタの湾曲した背面と、ダブレットレンズを備える第一のビームスプリッタと、ダブレットレンズを備える第二のビームスプリッタと、少なくとも一つの補正レンズシステムと、からなる群から選択された素子（要素）を使用して、少なくとも一つのビームスプリッタを経由して透過されてきたビーム部分における収差を補正するステップを備える。
【００１１】
第一のコーティングが第一のプリズムと第二のプリズムとの間に配設されるように、第一のビームスプリッタは、随意的には、第一の部分反射コーティングによって第一のプリズムの表面及び／又は第二のプリズムの第一の表面を被覆して第一及び第二のプリズムを一体に接着することによって構成されており、コーティングがそれによって第一のビームスプリッタを形成しており、第二のコーティングが第二のプリズムと第三のプリズムとの間に配設されるように、第二のビームスプリッタは、第二の部分反射コーティングによって第三のプリズムの表面及び／又は第二のプリズムの第二の表面を被覆して第二及び第三のプリズムを一体に接着することによって構成されており、コーティングがそれによって第二のビームスプリッタを形成している。この場合において、本方法は、好ましくは、さらに、第一のビームスプリッタの前に配設された補正レンズ系を使用して、プリズムによってビーム部分において引き起こされる収差を予め補正するステップを備える。
【００１２】
画像の形成ステップは、好ましくは、各光学検出器上の画像を同時に取り込む（キャプチャする、保存する）工程からなる。同時に取り込まれた画像は、好ましくは、それらの光量を除いて実質的に同一である。本方法は、好ましくは、さらに、画像の所望の光量を実現するために、ビームスプリッタの反射率及び透過率の値を選択するステップを備える。本方法は、さらに、高ダイナミックレンジ画像を形成するように同時に取り込まれた画像のうちの少なくとも二つを合成するステップを好ましくは備え、さらに、高ダイナミックレンジ映画又は映像を作り出すように複数の高ダイナミックレンジ画像を組み合わせるステップを好ましくは備える。同時に取り込まれた画像は、随意的には、それらの焦点を除いて実質的に同一である。その場合において、本方法は、好ましくは、さらに、同時に取り込まれた画像の各組から一つの画像を選択するステップと、映画又は映像を作り出すように選択された画像を組み合わせるステップとを備え、選択ステップは、好ましくは、映画又は映像におけるシーン（場）の焦点を変化させるために、第一の光学検出器上に形成された画像を最初に選択することと、第二の光学検出器上に形成された画像をその後に選択することとを備える。同時に取り込まれた画像は、随意的には、実質的に同一であるか、又は、それらの倍率を除いて実質的に同一である。
【００１３】
本方法は、随意的には、光学検出器のうちの一つのみに一度に画像を取り込ませ、それによってカメラのフレームレートを増やすステップを備える。本方法は、随意的には、さらに、画像形成光ビームを有効にコリメートするステップを備える。その場合において、本方法は、好ましくは、さらに、画像の形成ステップの前に、対応する光学検出器上に画像を形成することを目的としてビーム部分のそれぞれを焦点合わせするステップを備える。
【００１４】
本発明はまた、複数の画像を作り出す装置であって、画像形成光ビームを複数のビーム部分に分割するための複数の全ビーム広帯域ビームスプリッタと、複数のビーム部分のうちの少なくとも一部を結像するための複数の別個の光学検出器とからなる装置を提供する。本装置は、好ましくは、さらに、画像形成光ビームを形成するための画像形成レンズを備える。本装置は、好ましくは、画像形成ビームの光軸に対して４５°の角度をなすように位置を合わされた第一の全ビーム広帯域ビームスプリッタ（全てのビームの広帯域でのビームスプリッタ）を備えており、第一のビームスプリッタは、第一の反射ビーム部分及び第一の透過ビーム部分を形成する。本装置は、随意的には、第一のビームスプリッタに対して４５°の角度をなすように位置合わせされ、且つ第一の反射ビーム部分又は第一の透過ビーム部分の光軸に対して垂直に位置合わせをされた第二の全ビーム広帯域ビームスプリッタを備える。第二のビームスプリッタは、随意的には、第一のビームスプリッタに対して９０°の角度をなすように位置合わせされ、且つ第一の反射ビーム部分又は第一の透過ビーム部分の光軸に対して４５°の角度をなすように位置合わせされている。第二のビームスプリッタは、随意的には、第一のビームスプリッタに対して平行に位置合わせされ、且つ第一の反射ビーム部分又は第一の透過ビーム部分の光軸に対して４５°の角度をなすように位置合わせされている。
【００１５】
ビームスプリッタのうちの少なくとも一つは、随意的には、板厚の薄いビームスプリッタ、ガラス板、ペリクル（半透明の薄膜）、ダブレットレンズ、及び、アクロマート（色収差補正）の固定されたダブレットからなる群から選択される。ビームスプリッタのうちの少なくとも一つは、随意的には、湾曲した背面及び／又は湾曲した前面を備える。本装置は、随意的には、さらに、ビームスプリッタのうちの一つと光学検出器のうちの一つとの間に配設された少なくとも一つの補正レンズ系を備える。ビームスプリッタは、随意的には、二つのプリズムの間に配設された、蒸着された部分反射層を備える。その場合において、プリズムは、好ましくは、一体に接着されており、プリズムのうちの少なくとも一つは、好ましくは、二つの面を備え、各面は、別個のプリズムに接着されている。この場合において、本装置は、好ましくは、さらに、画像形成レンズと第一のビームスプリッタとの間に配設された補正レンズ系を備える。
【００１６】
複数の光学検出器は、好ましくは、各光学検出器上の画像を同時に取り込むように構成されている。この場合において、ビームスプリッタは、好ましくは、各光学検出器上の画像の所望の光量を実現するように選択された反射率及び透過率を備える。同時に取り込まれた画像は、好ましくは、それらの光量を除いて実質的に同一である。同時に取り込まれた画像のうちの少なくとも二つは、好ましくは、高ダイナミックレンジ画像を形成するように合成される。複数の高ダイナミックレンジ画像は、好ましくは、高ダイナミックレンジ映画又は映像を作り出すように組み合わせられる。同時に取り込まれた画像は、随意的には、実質的に同一であるか、それらの焦点を除いて実質的に同一であるか、又は、それらの倍率を除いて実質的に同一である。光学検出器は、随意的には、光学検出器のうちの一つのみが一度に画像を取り込むように構成されており、それによってカメラのフレームレートを増やす。
【００１７】
さらに本装置は、好ましくは、画像形成光ビームを有効にコリメートする（平行化する、視準する）ための視準レンズ系（コリメーティングレンズ系）を備える。その場合において、視野レンズが、随意的には、画像形成光ビームの中間画像面と実質的に一致して設置される。この場合において、本装置は、好ましくは、さらに、対応する光学検出器上に画像を形成することを目的として各ビーム部分を焦点合わせするための少なくとも一つの結像レンズ系を備える。
【００１８】
本発明の目的、効果及び新規な特徴、並びに、適用可能性の更なる範囲は、添付図面とあわせて以下の詳細な説明において一部分は記載され、一部分において以下の調査の上で当業者にとって明らかになるか、又は、本発明の実践によって知られ得る。本発明の目的及び効果は、特に添付された特許請求の範囲において指摘される手段及び組み合わせによって実現されて達成され得る。
【００１９】
（図面の簡単な説明）
添付の図面は、本明細書に組み込まれ、また本明細書の一部であり、本発明のいくつかの実施形態を説明し、本発明の本質を説明するものである。図面は本発明の好ましい実施形態を説明するためのみのものであり、本発明を制限するものと解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】二つのビームスプリッタを備える本発明の実施形態の概略図である。
【図１Ｂ】二つのビームスプリッタを備える本発明の実施形態の概略図である。
【図２】追加の補正レンズを備える図１Ａに示された実施形態の概略図である。
【図３】ビームスプリッタのうちの一つが収差を補正するように成形された図１Ａに示された実施形態の概略図である。
【図４】ビームスプリッタのうちの一つがダブレットビームスプリッタを備える図１Ａに示された実施形態の概略図である。
【図５Ａ】二つのビームスプリッタを備える本発明の別の実施形態の概略図である。
【図５Ｂ】二つのビームスプリッタを備える本発明の別の実施形態の概略図である。
【図６】追加の補正レンズを備える図５Ａに示された実施形態の概略図である。
【図７】図５Ａに示されているが成形されたビームスプリッタを備える実施形態の概略図である。
【図８】固体プリズムと二つのビーム分割素子とを備える本発明の実施形態の概略図である。
【図９】図８に示された実施形態において利用される補正レンズ系の詳細である。
【図１０Ａ】図８に示された実施形態において利用されるプリズムの詳細である。
【図１０Ｂ】図８に示された実施形態において利用されるプリズムの詳細である。
【図１０Ｃ】図８に示された実施形態において利用されるプリズムの詳細である。
【図１１Ａ】５つの実質的に同一の画像を形成することができる４つのビーム分割素子を備えるプリズムを備える本発明の実施形態の側面図である。
【図１１Ｂ】５つの実質的に同一の画像を形成することができる４つのビーム分割素子を備えるプリズムを備える本発明の実施形態の平面図である。
【図１１Ｃ】５つの実質的に同一の画像を形成することができる４つのビーム分割素子を備えるプリズムを備える本発明の実施形態の端面図である。
【図１２】図１１Ａ乃至図１１Ｃの実施形態の傾斜した透視図である。
【図１３】固体プリズムと二つのビーム分割素子とを備える本発明の別の実施形態の概略図である。
【図１４】図１３に示された実施形態において利用される補正レンズ系の詳細である。
【図１５Ａ】図１３に示された実施形態において利用されるプリズムの詳細である。
【図１５Ｂ】図１３に示された実施形態において利用されるプリズムの詳細である。
【図１５Ｃ】図１３に示された実施形態において利用されるプリズムの詳細である。
【図１６】視準レンズを備える本発明の実施形態である。
【図１７】視準レンズを備える本発明の別の実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明のシステムの実施形態が、以下の明細書に記載される。実施形態が特異的に記載され、特定の部品パラメータを有しているものが示されるが、本発明のシステムがそれらのパラメータの範囲に限定されないことに留意すべきである。本願明細書において記載される実施形態において、発明を構成する要素の特性が特異的に記載されるが、実施形態のいかなる構成要素の特性のうちのいずれかの特定の値が工学的な許容誤差の範囲内で与えられることに留意すべきである。本願明細書において利用されるような工学的な許容誤差は、構成要素がその範囲内でもたらされることができる許容誤差及び構造がその範囲内で所望の機能を実行する許容誤差を含む。
【００２２】
本願明細書において、「ａ」とは、特に明記しない限り、一またはそれ以上を意味する。
【００２３】
本明細書及び特許請求の範囲の全体において使用される用語「ビームスプリッタ」とは、入射光について透過と反射の両方を行うことができる部分反射光学素子であって、部分反射ミラー、ペリクル、又は、光学的なコーティング若しくは光学層を含むものを意味するが、但しこれには限定されない。
【００２４】
本明細書及び特許請求の範囲の全体において使用される用語「全ビーム」とは、入射及び出射のそれぞれにおける光ビームの、空間的な横断面領域の全体（例えば幅及び高さ）からの光を利用することを意味する。例えば、「全ビーム」ビームスプリッタは、入射ビームの横断面の全体を二つ以上の出射ビームに分割し、分割されたそれぞれが入射ビームの横断面領域の全体からの光を利用しているものである。
【００２５】
本明細書及び特許請求の範囲の全体において使用される用語「ビーム部分」とは、ビームスプリッタによって反射された、若しくはビームスプリッタを通過して透過された光ビームを意味する。ここで、ビームスプリッタは、例えば全ビームの広帯域ビームスプリッタである。
【００２６】
本明細書及び特許請求の範囲の全体において使用される用語「光量」とは、全体の画像を形成するために使用される光ビームの放射強度を意味する。
【００２７】
本明細書及び特許請求の範囲の全体において使用される用語「光検出器」とは、検出器、画像センサ、ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ、線形検出器アレイ、フィルム、セルロイド、又は、任意の他の光学的に検知可能な媒体若しくは機器を意味する。
【００２８】
本明細書及び特許請求の範囲の全体において使用される用語「広帯域ビームスプリッタ」とは、その反射されて透過されたビーム部分によって実質的に同一の画像が作り出されることを保証するために、その透過率が所望の波長範囲に亘って波長に関して十分に一定であり、且つその反射率が所望の波長範囲に亘って波長に関して十分に一定であるビームスプリッタを意味する。
【００２９】
本明細書及び特許請求の範囲の全体において使用される、画像ビームに関して「有効にコリメートされた」との用語は、画像ビームが、およそ２０°未満である最大発散半角又は最大収束半角となっていることを意味する。すなわち、有効にコリメートされた画像ビームの範囲内の任意の光線の光軸と伝播方向との間の最大角度は、およそ２０°未満である。
【００３０】
本明細書及び特許請求の範囲の全体において使用される、用語「実質的に同一」とは、これに限定されないが、視線方向、波長成分、空間的な画像成分、空間的構造、幾何収差、回折収差、色収差、幾何学的な画像の歪、光量、焦点、及び、倍率を含む光学特性におけるいかなる差異も、標準の人間の観察者によって一般に識別可能でないように少なくとも十分に小さいことを意味する。例えば、画像の間の全ての差異の和が、（ａ）本システムのセンサの画素の大きさ、又は、（ｂ）本システムのための回折エアリー円盤（エアリーディスク）の大きさのうちの大きい方よりも小さい場合、二つの画像は「実質的に同一である」とみなされる。本発明の目的のために、実質的に同一な画像は、軸に対して反射されてもよく、及び／又は、互いに対して回転されてもよく、それでもなお実質的に同一であるとみなされてもよい。したがって、例えば一つの画像が他の画像の鏡像である場合を除き、標準の人間の観察者にとって二つの画像が一般に同一であるようにみえる場合、二つの画像は「実質的に同一である」とみなされる。
【００３１】
本明細書及び特許請求の範囲の全体において使用される、用語「中間画像面」とは、空間の中の仮想面であって、光が光学素子に先行することによってある実画像の形成をひき起こす面を意味する。
【００３２】
本明細書及び特許請求の範囲の全体において、ビームスプリッタについて参照する場合、用語「薄い」とは、ビームスプリッタが本システムに加えるいかなる光学収差も、ビームスプリッタがない場合のシステムに固有の収差よりも程度が低いか又は小さくなるように、ビームスプリッタの厚みが十分に薄いことを意味する。すなわち、いかなるそのような収差も、それらのシステムが実質的に同一な画像を形成することができるように十分に最小化される。
【００３３】
図１Ａは、３つの別個の検出器の平面上に３つの空間的に同一の画像を作り出すように、単一の結像系からの光を分割するために一対のビームスプリッタを利用する本発明の実施形態１００の概略図である。図１Ａを参照すると、好ましくは物体（図示しない）からの光学的な放射（発光）１１０が、結像レンズ系１１２に入射する。いかなる結像レンズ系又は画像形成レンズ系が、本発明の本実施形態において使用されてもよい。例えば、ニコン社、オリンパス社、パナビジョン社、又は、タレスアンジェニュー社によって製造されたカメラレンズのいずれかが、結像レンズ系１１２として使用されてもよい。画像形成ビーム１１４は、収束している画像ビームとして結像レンズ系１１２を出射し、画像形成ビーム１１４の経路に対して好ましくは４５°の角度をなすように位置合わせされたビームスプリッタ１１８に入射する。
【００３４】
ビームスプリッタ１１８は、好ましくは薄く、例えば、厚さ０．５ｍｍであって平坦且つ平行な前面及び背面を有するガラスから作られることが可能である。又は、例えばエドモンドオプティクス社製の部品番号ＮＴ３９−４８２等のいわゆる「ペリクル」ビームスプリッタで構成されることができる。実際には、ビームスプリッタ１１８の厚さが増加するのに伴って、ビームスプリッタ１１８の傾斜したガラス／空気界面によって引き起こされる幾何収差の大きさが増加することから、実質的に同一の画像を十分に形成するように収差を最小化するために、ビームスプリッタ１１８は、好ましくは薄くなければならないことが見出されている。いくつかの実施形態において、一般的な処置として、ビームスプリッタの厚さは、好ましくは、以下の二つの値のうちのいずれか、すなわち（ａ）画像センサにおける個々の画素の画素幅、と（ｂ）結像レンズ系若しくは本システムのフロントレンズのいずれかにおける、回折点の大きさ若しくはエアリー円盤の直径、との二つの値うちのいずれか大きい方のおよそ１００倍未満である。
【００３５】
このビームスプリッタ配置の結果として、第一の透過ビーム部分１２０は、画像を形成する画像センサ１１６の方に進み、第一の反射ビーム部分１２２は、好ましくは第一の反射ビーム部分１２２に対して垂直に位置合わせされたビームスプリッタ１２４の方に反射されてビームスプリッタ１２４に入射する。その結果、第二の透過ビーム部分１２６は、画像センサ１２８上に画像を形成する一方で、第二の反射ビーム部分１３０は、画像センサ１３４上に画像を形成する第三の透過ビーム部分１３２を透過するビームスプリッタ１１８の方に戻る。
【００３６】
画像形成ビーム１１４の口径食（検出器に到達する一部の光の暗化）を回避するために、結像レンズ系１１２の背面とビームスプリッタ１１８の中心との間の距離Ｄ１、ビームスプリッタ１１８の中心とビームスプリッタ１２４の中心との間の距離Ｄ２、及び、ビームスプリッタ１１８の中心と画像センサ１３４の中心との間の距離Ｄ３は、それぞれ、好ましくは、画像形成ビーム１１４の直径の二分の一以上である。（後述するように）焦点のばらつきが求められる場合を除き、画像形成ビーム１１４が伝播する全ての光路の長さは、センサ１１６、１２８及び１３４のそれぞれまでのその全経路にわたって測定されたときと、好ましくは同一である。その場合、ビームスプリッタ１１８の中心と画像センサ１１６の中心との間の距離は、［Ｄ３＋（２×Ｄ２）］に等しく、ビームスプリッタ１２４の中心と画像センサ１２８の中心との間の距離は、［Ｄ２＋Ｄ３］に等しい。さらにまた、結像レンズ系１１２の背面とその通常の焦点面との間の距離である後側焦点距離は、好ましくは、およそ［Ｄ１＋（２×Ｄ２）＋Ｄ３］に等しい。この場合、次に記載されるように、好ましくは異なる光量を除き、各画像センサ上に形成される画像は実質的に同一である。
【００３７】
画像センサ１１６上に形成される画像の中に含まれる、元の画像形成ビーム１１４の一部分の放射強度は、（１−Ｒ１−Ａ１）に等しい。ここで、Ｒ１は、ビームスプリッタ１１８の反射率であり、Ａ１はビームスプリッタ１１８の吸光度である。Ｒ１の値は、０と１．０との間の範囲においていかなるものでも選択され得る。画像センサ１２８上に形成される画像内に含まれる元の画像形成ビーム１１４の一部の放射強度は、［Ｒ１×（１−Ｒ２−Ａ２）］に等しい。ここで、Ｒ２はビームスプリッタ１２４の反射率であり、Ａ２はビームスプリッタ１２４の吸光度である。Ｒ２の値は、０と１．０との間の範囲においていかなる値でも選択することができる。画像センサ１３４上に形成される画像の中に含まれる元の画像形成ビーム１１４の一部の放射強度は、［Ｒ１×Ｒ２×（１−Ｒ１−Ａ１）］に等しい。これらの３つの式により、センサ１１６、センサ１２８及びセンサ１３４の間の光量比率のいかなる組も、Ｒ１及びＲ２に関する適正値を選択することによって実現することができる。
【００３８】
例えば、２：１であるセンサ１１６とセンサ１２８との間の光量比率と、４：１であるセンサ１１６とセンサ１３４との間の光量比率とを実現することが求められ、且つ、二つのビームスプリッタの吸光度がゼロである場合、最適な反射率値Ｒ１は０．５０に等しく、最適な反射率値Ｒ２は０．５０に等しくなる。あるいは、１０：１であるセンサ１１６とセンサ１２８との間の光量比率と、１００：１であるセンサ１１６とセンサ１３４との間の光量比率とを実現することが求められ、且つ、二つのビームスプリッタの吸光度がゼロである場合、最適な反射率値Ｒ１は０．１０に等しく、最適な反射率値Ｒ２は０．１０に等しくなる。あるいは、３：１からなるセンサ１１６とセンサ１２８との間の光量比率と、５：１からなるセンサ１１６とセンサ１３４との間の光量比率とを実現することが求められ、且つ、二つのビームスプリッタの吸光度がゼロである場合、最適な反射率値Ｒ１は０．４０に等しく、最適な反射率値Ｒ２は０．５０に等しくなる。
【００３９】
他の例において、各センサ上の画像の光量が等しいことは有益である。したがって、１：１であるセンサ１１６とセンサ１２８との間の光量比率と、１：１であるセンサ１１６とセンサ１３４との間の光量比率とを実現することが求められ、且つ、二つのビームスプリッタの吸光度がゼロである場合、最適な反射率値Ｒ１は０．９０に等しく、最適な反射率値Ｒ２は０．９０に等しくなる。この場合、３つのセンサ１１６、１２８及び１３４のそれぞれは、実質的に同一の光量を有する実質的に同一の画像を取り込む。
【００４０】
３つのセンサの全てが実質的に同一の光量を有する実質的に同一の画像を取り込むとき、３つの個々のセンサ１１６、１２８及び１３４のそれぞれについての画像取り込みの瞬間は、随意的には、３つのセンサのそれぞれによって継続的に取り込まれた個々の動画フレームがインターリーブ（多重化、交互配置）可能な方法で正確に交互に配列されることができる。それにより、いずれか一つのセンサの３倍のフレームレートで動画フィルムを提供する。本発明は、より多くのセンサに拡大適用されてもよく、そのような方法で、一つの個々のセンサのフレームレートの４、５、６倍以上でフレームレートを増やすために使用されてもよく、それにより、標準のフレームレートを有するカメラが超高速度カメラとして使用されるのを可能とする。この高速度カメラの適用は、本願明細書において記載される本発明の実施形態の全てに適用可能である。
【００４１】
図１Ｂは、本発明の実施形態１３００の概略図である。図１Ｂを参照すると、好ましくは物体（図示しない）からの光学的な放射１６０が結像レンズ系１６２に入射する。画像形成ビーム１６４は、収束している画像ビームとして結像レンズ系１６２を出射し、好ましくは画像形成ビーム１６４の経路に対して４５°の角度をなすように位置合わせされたビームスプリッタ１６８に入射する。ビームスプリッタ１６８は、好ましくは薄く、例えば、厚さ０．５ｍｍであって平坦で平行な前面及び背面を有するガラスを備えていてもよく、あるいは、例えばエドモンドオプティクス社製の品番ＮＴ３９−４８２等のいわゆる「ペリクル」ビームスプリッタを備えていてもよい。
【００４２】
このビームスプリッタ配置の結果として、第一の反射ビーム部分１７６は、画像を形成する画像センサ１７８の方に向けられ、第一の透過ビーム部分１７２は、好ましくは第一の透過ビーム部分１７２に対して垂直になるように位置合わせされたビームスプリッタ１７４に入射する。その結果、第二の透過ビーム部分１７０は、画像センサ１６６上に画像を形成する一方で、第二の反射ビーム部分１８０は、画像センサ１８４上に画像を形成する第三の反射ビーム部分１８２を反射するビームスプリッタ１６８の方に戻る。
【００４３】
画像形成ビーム１６４の口径食（検出器に到達する一部の光の暗化）を回避するために、結像レンズ系１６２の背面とビームスプリッタ１６８の中心との間の距離Ｄ１、ビームスプリッタ１６８の中心とビームスプリッタ１７４の中心との間の距離Ｄ２、及び、ビームスプリッタ１６８の中心と画像センサ１８４の中心との間の距離Ｄ３は、それぞれ、好ましくは、画像形成ビーム１６４の直径の半分以上である。（後述するように）焦点のばらつきが求められる場合を除き、画像形成ビーム１６４が伝播する全光路長は、センサ１６６、１７８及び１８４のそれぞれまでのその全経路にわたって測定されたときに、好ましくは同一である。その場合、ビームスプリッタ１６８の中心と画像センサ１７６の中心との間の距離は、［Ｄ３＋（２×Ｄ２）］に等しく、ビームスプリッタ１７４の中心と画像センサ１６６の中心との間の距離は、［Ｄ２＋Ｄ３］に等しい。さらにまた、結像レンズ系１１２の背面とその通常の焦点面との間の距離である後側焦点距離は、好ましくは、およそ［Ｄ１＋（２×Ｄ２）＋Ｄ３］に等しい。この場合、次に記載されるように、好ましくは異なる光量を除き、各画像センサ上に形成される画像は、実質的に同一である。
【００４４】
画像センサ１７８上に形成される画像内に含まれる元の画像形成ビーム１６４の一部の放射強度は、Ｒ１に等しい。ここで、Ｒ１はビームスプリッタ１６８の反射率である。Ｒ１の値は、０と１．０との間の範囲においていかなるものでも選択され得る。画像センサ１２８上に形成される画像内に含まれる元の画像形成ビーム１６４の一部の放射強度は、［（１−Ｒ１−Ａ１）×（１−Ｒ２−Ａ２）］に等しい。ここで、Ａ１はビームスプリッタ１６８の吸光度であり、Ｒ２はビームスプリッタ１７４の反射率であり、Ａ２はビームスプリッタ１７４の吸光度である。Ｒ２の値は、０と１．０との間の範囲においていかなるものでも選択することができる。画像センサ１８４上に形成される画像内に含まれる元の画像形成ビーム１１４の一部の放射強度は、［Ｒ１×Ｒ２×（１−Ｒ１−Ａ１）］に等しい。これらの３つの式により、センサ１１６、センサ１２８及びセンサ１３４の間の光量比率のいかなる組も、Ｒ１及びＲ２に関する適正値を選択することによって実現され得る。
【００４５】
以上のように、ビームスプリッタ１７４が第一の反射ビーム部分１７６の代わりに第一の透過ビーム部分１７２を分割することを除き、実施形態１３００は、実施形態１００と同様である。実施形態１４００は、実施形態６００の同様の変形例である。したがって、本発明は、本明細書において記載された実施形態のいずれかのビームスプリッタの順序又は配置における同様の変形例によって実現され得る。
【００４６】
図２は、本発明の実施形態２００の概略図である。図２を参照すると、好ましくは物体（図示しない）からの光学的な放射２１０が結像レンズ系２１２に入射する。画像形成ビーム２１４は、収束している画像ビームとして結像レンズ系２１２を出射し、好ましくは画像形成ビーム２１４の経路に対して４５°の角度をなすように位置合わせされたビームスプリッタ２１８に入射する。その結果、第一の透過ビーム部分２２０は、画像センサ２１６の方に進み、第一の反射ビーム部分２２２は、好ましくは第一の反射ビーム部分２２２に対して垂直に位置合わせされたビームスプリッタ２２４の方に反射される。その結果、第二の透過ビーム部分２２６は、ビームスプリッタ２２４を通過して画像センサ２２８上に画像を形成する。第二の透過ビーム部分２２６は、それも光ビーム２１０、２１４又は２２２も傾斜したビームスプリッタ２１８を決して通過しないことから、通常は、補正レンズ系を通過する必要はない。
【００４７】
第一の透過ビーム部分２２０は、第一の補正レンズ系２４０を通過し、補正されたビーム２４２は、画像センサ２１６上に画像を形成する。補正レンズ系２４０は、好ましくは、良質の画像が画像センサ２１６上に形成されるのを保証するために、ビームスプリッタ２１８と関連し、且つ光ビーム２１４及び２２０が伝播する特定の距離と関連して、結像レンズ系２１２の特殊性に適応するように設計されている。補正レンズ系２４０の正確な構造は、通常は、結像レンズ系２１２の構造と、ビームスプリッタ２１８の材料及び厚さとに依存する。補正レンズ系２４０の設計は、通常はレンズ設計及び結像レンズ系の補正の分野の当業者にとって容易な事項である。補正レンズ系２４０は、好ましくは、全ての光学面上が反射防止コーティングによって被覆されている。
【００４８】
ビームスプリッタ２１８は、好ましくはその第一の表面２１７上が広帯域部分反射コーティングによって被覆されており、且つ好ましくはその第二の表面２１９上が反射防止コーティングによって被覆されている。ビームスプリッタ２２４は、その第一の表面２２３上が部分反射コーティングによって好ましくは被覆されており、その第二の表面２２５上が反射防止コーティングによって好ましくは被覆されている。
【００４９】
第二の反射ビーム部分２３０は、ビームスプリッタ２１８によって透過される。その結果、第三の透過ビーム部分２３２は、第二の補正レンズ系２４８を通過する。そして、補正されたビーム２５０は、画像センサ２３４上に画像を形成する。補正レンズ系２４８は、好ましくは、良質の画像が画像センサ２３４上に形成されるのを保証するために、ビームスプリッタ２１８と連携し、且つ光ビーム２１４、２２２、２３０及び２３２が伝播する特定の距離と関連して、結像レンズ系２１２の特殊性に適応するように設計されている。補正レンズ系２４８の正確な構造は、結像レンズ系２１２の構造と、ビームスプリッタ２１８の材料及び厚さとに依存する。補正レンズ系２４８の設計は、通常はレンズ設計及び結像レンズ系補正の当業者にとって容易な事項である。補正レンズ系２４８は、好ましくは、全ての光学面上が反射防止コーティングによって被覆されている。
【００５０】
補正レンズ系２４０及び２４８は、通常は空気によって囲まれたガラスからなる傾斜した平板を備える（又は、平板と考えられることができる）ビームスプリッタ２１８を経由した画像形成ビーム２１４の通過によって引き起こされる収差（これに限定されないが、非点収差及び／又はコマ収差を含む）を補正することを目的としている。ペリクル及び他の薄いビームスプリッタが通常は非常に脆弱であることから、補正レンズ系２４０及び２４８の存在は、ビームスプリッタ２１８をより厚くし、したがってより頑丈とすることが可能となる。そのような補正レンズ系の設計は、通常、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。最適な性能のために、補正レンズ系２４０及び２４８は、好ましくは、形態及び機能において互いに異なり、それぞれがその特定の位置においてビームを補正するように個々に設計されている。しかしながら、これは、この実施形態の機能に必須ではなく、形態及び／又は機能において同一である補正レンズ系２４０及び２４８を使用して良好な補正を行うことが可能である。補正レンズ系２４０が、好ましくは、ビームスプリッタ２１８によって表される傾斜した平坦なガラス板とともに結像レンズ系２１２に対して相補的であるように設計されていることから、結像レンズ系２１２、ビームスプリッタ２１８、及び、第一の補正レンズ系２４０は、共同で、画像センサ２１６上に良好な画像を作り出す結像系を形成する。同様に、結像レンズ系２１２、ビームスプリッタ２１８、及び、第二の補正レンズ系２４８は、共同で、画像センサ２３４上に良好な画像を作り出す結像系を形成する。センサ２１６、２２８及び２３４上に形成される画像は、好ましくは、異なる光量（又は、後述するような、代替的な異なる焦点）を除き、全て実質的に同一である。
【００５１】
図３は、本発明の実施形態４００の概略図である。図３を参照すると、好ましくは物体（図示しない）からの光学的な放射４１０が結像レンズ系４１２に入射する。画像形成ビーム４１４は、結像レンズ系４１２を出射し、好ましくは画像形成ビーム４１４の経路に対して４５°の角度をなすように位置合わせされたビームスプリッタ４１８に入射する。その結果、第一の透過ビーム部分４２０は、画像センサ４１６の方にその経路を進み、第一の反射ビーム部分４２２は、ビームスプリッタ４２４の方に反射される。ビームスプリッタ４１８を通過した後に、第一の透過ビーム部分４２０は、画像センサ４１６上に第一のサブ画像を形成する。次に、第一の反射ビーム部分４２２は、好ましくは第一の反射ビーム部分４２２に対して垂直に位置合わせされたビームスプリッタ４２４に入射する。その結果、第二の透過ビーム部分４２６は、ビームスプリッタ４２４を通過して画像センサ４２８上に画像を形成する一方で、第二の反射ビーム部分４３０は、ビームスプリッタ４１８を通過する。その結果、第三の透過ビーム部分４３２は、画像センサ４３４上に画像を形成する。
【００５２】
ビームスプリッタ４２４は、好ましくは、平行な光学面を有する平坦なガラス若しくはプラスチックの窓を備えるか、あるいは、例えばエドモンドオプティクス社製の品番ＮＴ３９−４８２等のいわゆる「ペリクル」ビームスプリッタを備えていてもよい。ビームスプリッタ４２４は、その第一の表面４２３上が好ましくは部分反射コーティングによって被覆されており、その第二の表面４２５上が好ましくは反射防止コーティングによって被覆されている。ビームスプリッタ４１８はまた、好ましくは、その前面４１７上が広帯域部分反射コーティングによって被覆されており、その背面４１９上が反射防止コーティングによって被覆されている。この実施形態４００において、ビームスプリッタ４１８は、好ましくは、平坦な前面４１７と、湾曲した背面４１９とを備える。湾曲した背面４１９の正確な形状は、好ましくは、それが二つの透過された画像形成ビーム部分４２０及び４３２に対してビームスプリッタ４１８によって与えられる収差を補正する（又は、少なくとも部分的に補正する）ように設計されている。これは、ビームスプリッタ４１８をより厚くし、したがってより頑丈とするのを可能とする一方で、実施形態２００において使用されたもののような補正レンズ系の必要性をなくすのを可能とする。そのような補正レンズ形状の設計は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。
【００５３】
図４は、本発明の実施形態１１００の概略図である。図４を参照すると、好ましくは物体（図示しない）からの光学的な放射４６０が結像レンズ系４６２に入射する。画像形成ビーム４６４は、収束している画像ビームとして結像レンズ系４６２を出射し、好ましくは画像形成ビーム４６４の経路に対して４５°の角度をなすように位置合わせされたビームスプリッタ４６８に入射する。ビームスプリッタ４６８を通過した後に、第一の透過ビーム部分４７０は、画像センサ４６６上に画像を形成し、第一の反射ビーム部分４７２は、好ましくは第一の反射ビーム部分４７２に対して垂直に位置合わせされたビームスプリッタ４７４の方に反射されてビームスプリッタ４７４に入射する。その結果、第二の透過ビーム部分４７６は、ビームスプリッタ４７４を通過して画像センサ４７８上に第二の画像を形成する一方で、第二の反射ビーム部分４８０は、ビームスプリッタ４６８を通過する。その結果、第三の透過ビーム部分４８２は、画像センサ４８４上に画像を形成する。
【００５４】
ビームスプリッタ４７４は、好ましくは平行な光学面を有する平坦なガラス若しくはプラスチックの窓を備え、その第一の表面４７３上が好ましくは部分反射コーティングによって被覆されており、その第二の表面４７５上が好ましくは反射防止コーティングによって被覆されている。あるいは、ビームスプリッタ４７４は、例えばエドモンドオプティクス社製の品番ＮＴ３９−４８２等のいわゆる「ペリクル」ビームスプリッタを備えていてもよい。ビームスプリッタ４６８は、好ましくは、二つの異なるガラス種類がアクロマートのダブレットレンズを形成するように一体に接着又は固定されたものと同様の方法で一体に接着された二つの異なるガラス種類を備える。そのような接着されたダブレットビームスプリッタを使用して得られる利点は、色収差を補正するのに役立つようにそれが設計されることができるということである。そのようなアクロマートのダブレットの設計は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。あるいは、３つ以上の異なるガラス種類がトリプレット（又はより多くの素子（要素）数の）レンズを形成するように一体に接着されてもよい。
【００５５】
ビームスプリッタ４６８は、好ましくは、平坦な前面４６７と、湾曲した背面４６９とを備える。背面４６９の正確な形状は、好ましくは、それが二つの画像形成ビーム部分４７０及び４８２に対してビームスプリッタ４６８によって与えられる収差を補正する（又は、少なくとも部分的に補正する）。そのような補正レンズ形状の設計は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。ビームスプリッタ４６８は、その前面４６７上が好ましくは広帯域部分反射コーティングによって被覆されており、その背面４６９上が好ましくは反射防止コーティングによって被覆されている。
【００５６】
同様の幾何学的な配置のため、実施形態１００の反射率式が同様に実施形態２００、４００及び１１００に適用され得る。
【００５７】
図５Ａは、本発明の実施形態６００の概略図を示している。図５Ａを参照すると、好ましくは物体（図示しない）からの光学的な放射６１０が結像レンズ系６１２に入射する。いかなる種類の結像レンズ系が、本発明の本実施形態において使用されてもよい。例えば、ニコン社、オリンパス社、パナビジョン社、又は、タレスアンジェニュー社によって製造されたカメラレンズのいずれかが、結像レンズ系６１２として使用されてもよい。画像形成光６１４は、収束している画像ビームとして結像レンズ系６１２を出射し、好ましくは画像形成ビーム６１４の経路に対して４５°の角度をなすように位置合わせされたビームスプリッタ６１８に入射する。ビームスプリッタ６１８に入射する画像形成ビーム６１４は、部分的に反射されて部分的に透過される。第一の反射ビーム部分６２２は、画像センサ６２８上に画像を形成する。第一の透過ビーム部分６２０は、好ましくは第一の透過ビーム部分６２０の経路に対して４５°の角度をなすように、且つビームスプリッタ６１８に対して９０°の角度をなすよう位置合わせされたビームスプリッタ６２４に入射する。このビームスプリッタ配置の結果として、第二の反射ビーム部分６３２は、画像センサ６３４上に第二の画像を形成する。第二の透過ビーム部分６２６は、画像センサ６１６上に像を形成する。
【００５８】
ビームスプリッタ６１８、６２４は、好ましくは薄く形成されている。例えば、それらは、厚さ０．５ｍｍであって、平坦で平行な前面及び背面を有するガラスを備えていてもよく、あるいは、例えばエドモンドオプティクス社製の品番ＮＴ３９−４８２等のいわゆる「ペリクル」ビームスプリッタを備えていてもよい。実際には、実質的に同一の画像を保証するために、ビームスプリッタ６１８、６２４のそれぞれの厚さは、好ましくは、以下の二つの値、すなわち、（ａ）画像センサ６１６における個々の画素の画素幅、又は、（ｂ）結像レンズ系６１２の回折点の大きさ若しくはエアリー円盤の直径のうちのいずれか大きい方のおよそ１００倍未満であることが見出されている。この厚さの制約についての理由は、ビームスプリッタ６１８、６２４の厚さが増加するのにともないビームスプリッタ６１８、６２４の傾斜したガラス／空気界面によって引き起こされる幾何収差が増加するというものである。
【００５９】
この実施形態６００において、画像形成ビーム６１４の口径食を回避するために、結像レンズ系６１２の背面とビームスプリッタ６１８の中心との間の距離Ｄ１は、好ましくは、画像形成ビーム６１４の直径の半分以上である。ビームスプリッタ６１８の中心とビームスプリッタ６２４の中心との間の距離Ｄ２は、好ましくは、画像形成ビーム６１４の直径の半分以上である。ビームスプリッタ６２４の中心とセンサ６１６の中心との間の距離Ｄ３は、好ましくは、画像形成ビーム６１４の直径の半分以上である。多くの用途について、画像形成ビーム６１４が伝播する全光路長は、センサ６２８、６１６及び６３４のそれぞれまでのその全経路にわたって測定されたときに、好ましくは同一である。したがって、ビームスプリッタ６１８の中心と画像センサ６２８の中心との間の距離は、好ましくは（Ｄ３＋Ｄ２）に等しく、ビームスプリッタ６２４の中心と画像センサ６３４の中心との間の距離は、好ましくはＤ３に等しい。さらにまた、結像レンズ系６１２の背面とその通常の焦点面との間の距離である後側焦点距離は、好ましくは、およそ（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）に等しい。この場合、次に記載されるように、好ましくは異なる光量を除き、各画像センサ上に形成される画像は、実質的に同一である。
【００６０】
元の画像形成ビーム６１４の放射強度のうち、画像センサ６２８上に形成される画像内に含まれるものの一部は、Ｒ１に等しい。ここで、Ｒ１はビームスプリッタ６１８の反射率である。Ｒ１の値は、０と１．０との間の範囲においていかなるものでも選択され得る。元の画像形成ビーム６１４の放射強度のうち、画像センサ６３４上に形成される画像内に含まれるものの一部は、［Ｒ２×（１−Ｒ１−Ａ１）］に等しい。ここで、Ａ１はビームスプリッタ６１８の吸光度であり、Ｒ２はビームスプリッタ６２４の反射率である。Ｒ２の値は、０と１．０との間の範囲においていかなるものでも選択され得る。元の像形成ビーム６１４の放射強度のうち、画像センサ６１６上に形成される画像内に含まれるものの一部は、［（１−Ｒ２−Ａ２）×（１−Ｒ１−Ａ１）］に等しい。ここで、Ａ２はビームスプリッタ６２４の吸光度である。これらの３つの式により、センサ６２８、６３４及び６１６の間の光量比率のいかなる組も、Ｒ１及びＲ２に関する適正値を選択することによって実現され得る。
【００６１】
例えば、２：１であるセンサ６２８とセンサ６３４との間の光量比率と、４：１であるセンサ６２８とセンサ６１６との間の光量比率とを実現することが求められ、且つ、二つのビームスプリッタの吸光度がゼロである場合、最適な反射率値Ｒ１は０．５７１４に等しく、最適な反射率値Ｒ２は０．６６６７に等しくなる。あるいは、１０：１であるセンサ６２８とセンサ６３４との間の光量比率と、１００：１であるセンサ６２８とセンサ６１６との間の光量比率とを実現することが求められ、且つ、二つのビームスプリッタの吸光度がゼロである場合、最適な反射率値Ｒ１は０．９０１に等しく、最適な反射率値Ｒ２は０．９０９に等しくなる。あるいは、３：１であるセンサ６２８とセンサ６３４との間の光量比率と、５：１であるセンサ６２８とセンサ６１６との間の光量比率とを実現することが求められ、且つ、二つのビームスプリッタの吸光度がゼロである場合、最適な反射率値Ｒ１は０．６５２２に等しく、最適な反射率値Ｒ２は０．６２４９に等しくなる。
【００６２】
別の例において、１：１であるセンサ６２８とセンサ６３４との間の光量比率と、１：１であるセンサ６２８とセンサ６１６との間の光量比率とを実現することが求められ、且つ、二つのビームスプリッタの吸光度がゼロである場合、最適な反射率値Ｒ１は０．３３３３に等しく、最適な反射率値Ｒ２は０．５０に等しくなる。この例において、３つのセンサ６２８、６３４及び６１６のそれぞれは、実質的に同一の光量を有する画像を取り込む。
【００６３】
３つのセンサの全てが実質的に同一の光量を有する画像を取り込むとき、上述したような等しい光路の制約とは対照的に、画像形成ビーム６１４が伝播する全光路長は、異なる焦点を除き、実質的に同一の３つの同時に存在する画像を取り込む装置を提供するために、センサ６２８、６１６及び６３４のそれぞれまでのその全経路にわたって測定されたときに、意図的に僅かに異なるように形成されていてもよい。したがって、同一のシーンは、異なる焦点をそれぞれ有する複数の画像において同時に取り込まれる。一つの用途において、カメラマンは、シーンの撮影中又はパン中に焦点を変える必要はなく、焦点変化（すなわち、第一の焦点を有する一つの画像から第二の焦点を有する別の画像へのスイッチング）は、後処理中に行われることができるであろう。この用途は、本願明細書において記載される実施形態のいずれかによって達成され得るものの、互いに９０°に配置された二つのビームスプリッタを有する実施形態（すなわち、図５、図６、図７、図１３及び図１７に示されるもの）によって実行するのがより容易である。（しかしながら、図１７においては、光ビームが光路長の大部分にわたってコリメートされることから、各センサの異なる焦点は、全光路長によってではなく、各画像センサと対応する結像レンズとの間の距離によって決定される。あるいは、各結像レンズは、たとえ各画像センサと対応する結像レンズとの間の距離が同一であっても、異なる焦点を提供するように適切に設計されていてもよい。）
【００６４】
図５Ｂは、本発明の実施形態１４００の概略図を示している。図５Ｂを参照すると、好ましくは物体（図示しない）からの光学的な放射１１１０が結像レンズ系１１１２に入射する。画像形成ビーム１１１４は、収束している画像ビームとして結像レンズ系１１１２を出射し、好ましくは画像形成ビーム１１１４の経路に対して４５°の角度をなすように位置合わせされたビームスプリッタ１１１８に入射する。ビームスプリッタ１１１８に入射した画像形成ビーム１１１４は、部分的に反射されて部分的に透過される。第一の透過ビーム部分１１２０は、画像センサ１１１６上に画像を形成する。第一の反射ビーム部分１１２２は、好ましくは第一の反射ビーム部分１１２２の経路に対して４５°の角度をなし、且つビームスプリッタ１１１８に対して９０°の角度をなすように位置合わせされたビームスプリッタ１１２４に入射する。このビームスプリッタ配置の結果として、第二の反射ビーム部分１１３２は、画像センサ１１３４上に第二の画像を形成する。第二の透過ビーム部分１１２６は、画像センサ１１２８上に画像を形成する。
【００６５】
ビームスプリッタ１１１８、１１２４は、好ましくは薄く形成されている。例えば、それらは、厚さ０．５ｍｍであって平坦で平行な前面及び背面を有するガラスを備えていてもよく、代替的には、例えばエドモンドオプティクス社製の品番ＮＴ３９−４８２等の、いわゆる「ペリクル」ビームスプリッタを備えることも可能である。
【００６６】
この実施形態１４００において、画像形成ビーム１１１４の口径食を回避するために、結像レンズ系１１１２の背面とビームスプリッタ１１１８の中心との間の距離Ｄ１は、好ましくは、画像形成ビーム１１１４の直径の半分以上である。ビームスプリッタ１１１８の中心とビームスプリッタ１１２４の中心との間の距離Ｄ２は、好ましくは、画像形成ビーム１１１４の直径の半分以上である。ビームスプリッタ１１２４の中心とセンサ１１２８の中心との間の距離Ｄ３は、好ましくは、画像形成ビーム１１１４の直径の半分以上である。多くの用途について、画像形成ビーム１１１４が伝播する全光路長は、センサ１１２８、１１１６及び１１３４のそれぞれまでのその全経路にわたって測定されたときに、好ましくは同一である。したがって、ビームスプリッタ１１１８の中心と画像センサ１１１６の中心との間の距離は、好ましくは（Ｄ３＋Ｄ２）に等しく、ビームスプリッタ１１２４の中心と画像センサ１１３４の中心との間の距離は、好ましくはＤ３に等しい。さらにまた、結像レンズ系１１１２の背面とその通常の焦点面との間の距離である後側焦点距離は、好ましくは、およそ（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）に等しい。この場合、以下に記載されるように、好ましくは異なる光量を除いて、各画像センサ上に形成される画像は実質的に同一である。
【００６７】
元の画像形成ビーム１１１４の放射強度のうち、画像センサ１１１６上に形成される画像内に含まれるものの一部は、（１−Ｒ１−Ａ１）に等しい。ここで、Ｒ１はビームスプリッタ１１１８の反射率であり、Ａ１はビームスプリッタ１１１８の吸光度である。Ｒ１の値は、０と１．０との間の範囲においていかなるものでも選択され得る。元の画像形成ビーム１１１４の放射強度のうち、画像センサ１１３４上に形成される画像内に含まれるものの一部は、［Ｒ２×Ｒ１］に等しい。ここで、Ｒ２はビームスプリッタ１１２４の反射率である。Ｒ２の値は、０と１．０との間の範囲においていかなるものでも選択され得る。元の画像形成ビーム１１１４の放射強度のうち、画像センサ１１２８上に形成される画像内に含まれるものの一部は、［（１−Ｒ２−Ａ２）×Ｒ１］に等しい。ここで、Ａ２はビームスプリッタ１１２４の吸光度である。これらの３つの式により、センサ１１２８、１１３４及び１１１６の間の光量比率のいかなる組も、Ｒ１及びＲ２に関する適正値を選択することによって実現され得る。
【００６８】
図６は、本発明の実施形態７００の概略図である。図６を参照すると、好ましくは物体（図示しない）からの光学的な放射７１０が結像レンズ系７１２に入射する。画像形成ビーム７１４は、収束している画像ビームとして結像レンズ系７１２を出射し、好ましくは画像形成ビーム７１４の経路に対して４５°の角度をなすように位置合わせされたビームスプリッタ７１８に入射する。その結果、第一の反射ビーム部分７２２は、画像センサ７２８の方に反射されて画像センサ７２８上に画像を形成する。第一の透過ビーム部分７２０は、好ましくは第一の透過ビーム部分７２０の経路に対して４５°の角度をなすように位置合わせされ、且つビームスプリッタ７１８に対して９０°の角度をなすように位置合わせされて第二の透過ビーム部分７２６及び第二の反射ビーム部分７３２を形成するビームスプリッタ７２４に入射する。
【００６９】
ビームスプリッタ７１８は、その第一の表面７１７上が好ましくは広帯域部分反射コーティングによって被覆されており、その第二の表面７１９上が好ましくは反射防止コーティングによって被覆されている。同様に、ビームスプリッタ７２４は、その第一の表面７２３上が好ましくは部分反射コーティングによって被覆されており、その第二の表面７２５上が好ましくは反射防止コーティングによって被覆されている。
【００７０】
次に、第二の透過ビーム部分７２６は、補正レンズ系７４０を通過し、補正されたビーム７４２は、画像センサ７１６上に画像を形成する。補正レンズ系７４０は、好ましくは、良質の画像が画像センサ７１６上に形成されるのを保証するために、光ビーム部分７１４、７２０及び７２６が伝播する特定の距離と関連して、結像レンズ系７１２の特殊性に適応するように設計されている。補正レンズ系７４０の正確な構造は、結像レンズ系７１２の構造と、ビームスプリッタ７１８及び７２４の材料及び厚さとに依存する。具体的には、補正レンズ系７４０は、それぞれがガラスからなる傾斜した平板を備えてもよく、又は平板と考えられてもよいビームスプリッタ７１８及びビームスプリッタ７２４を通過した画像形成ビーム７１４の、通過によって引き起こされる収差を補正することを目的としている。補正レンズ系７４０は、好ましくは、全ての光学面上が反射防止コーティングによって被覆されている。補正レンズ系７４０の設計は、レンズ設計及び結像レンズ系補正を行う当業者にとって容易な事項である。
【００７１】
第二の反射ビーム部分７３２は、補正レンズ系７４８を通過し、補正されたビーム７５０は、画像センサ７３４上に画像を形成する。補正レンズ系７４８は、好ましくは、良質の画像が画像センサ７３４上に形成されるのを保証するために、光ビーム部分７１４、７２２及び７３２が伝播する特定の距離と関連して結像レンズ系７１２の特殊性に適応するように設計されている。補正レンズ系７４８の正確な構造は、結像レンズ系７１２の構造と、ビームスプリッタ７１８の材料及び厚さとに依存する。具体的には、補正レンズ系７４８は、ビームスプリッタ７１８を経由した画像形成ビーム７１４の通過によって引き起こされる収差を補正することを目的としている。補正レンズ系７４８は、好ましくは、全ての光学面上が反射防止コーティングによって被覆されている。補正レンズ系７４８の設計は、レンズ設計及び結像レンズ系補正の当業者にとって容易な事項である。
【００７２】
最適な性能のために、補正レンズ系７４０及び７４８は、好ましくは、形態及び機能において互いに異なっており、それぞれがその特定の位置においてビームを補正するように個々に設計されている。ただしこれは、本発明の機能に必須ではなく、補正レンズ系７４０及び７４８が形態において同一の場合、良好な補正を行うことが可能である。補正レンズ系７４０は、好ましくは、ビームスプリッタ７１８及び７２４からなる有効な傾斜した平坦なガラス板とともに結像レンズ系７１２に対して相補的であるように設計されている。このようにして、結像レンズ系７１２、ビームスプリッタ７１８、ビームスプリッタ７２４、及び補正レンズ系７４０は、共同して、画像センサ７１６上に良好な画像を作り出す結像系を形成する。同様に、結像レンズ系７１２、ビームスプリッタ７１８、及び、補正レンズ系７４８は、共同で、画像センサ７３４上に良好な画像を作り出す結像系を形成する。センサ７２８、７１６及び７３４上に形成される画像は、好ましくは、後述するように、異なる光量又は焦点を除き、互いに実質的に同一である。
【００７３】
図７は、本発明の実施形態１２００の概略図である。図７を参照すると、好ましくは物体（図示しない）からの光学的な放射６６０が結像レンズ系６６２に入射する。画像形成光ビーム６６４は、収束している画像ビームとして結像レンズ系６６２を出射し、好ましくは画像形成光ビーム６６４の経路に対して４５°の角度をなすように位置合わせされ、ビームスプリッタ６６８に入射する。その結果、第一の反射ビーム部分６７２は、画像センサ６７８の方に反射されて画像センサ６７８上に画像を形成する。第一の透過ビーム部分６７０は、好ましくは第一の透過ビーム部分６７０の経路に対して４５°の角度をなすように位置合わせされたビームスプリッタ６７４に入射する。その結果、第二の透過ビーム部分６７６は、画像センサ６６６上に画像を形成し、第二の反射ビーム部分６８２は、画像センサ６８４の方に反射されて画像センサ６８４上に画像を形成する。
【００７４】
ビームスプリッタ６６８は、好ましくは広帯域部分反射コーティングを備える平坦な前面６６７と、好ましくは反射防止コーティングを備える湾曲した背面６６９とを備える。湾曲した背面６６９の正確な形状は、好ましくは、それが第一の透過ビーム部分６７０に対してビームスプリッタ６６８によって与えられる収差を補正する（又は、少なくとも部分的に補正する）ように設計されている。ビームスプリッタ６７４は、好ましくは、好ましくは部分反射コーティングを備える湾曲した前面６７３と、好ましくは反射防止コーティングを備える湾曲した背面６７５とを備える。前面６７３は、随意的には平坦であってもよい。湾曲した前面６７３及び湾曲した背面６７５の正確な形状は、好ましくは、ビームスプリッタ６７４が第二の透過ビーム部分６７６に対してビームスプリッタ６６８及び６７４によって与えられる収差を補正する（又は、少なくとも部分的に補正する）ように設計されている。湾曲した前面６７３及び湾曲した背面６７５の正確な構造は、結像レンズ系６６２の構造と、ビームスプリッタ６６８の材料及び厚さと、ビームスプリッタ６６８の湾曲した背面６６９の構造とに依存する。
【００７５】
ビームスプリッタ６６８の背面６６９並びにビームスプリッタ６７４の前面６７３及び背面６７５は、好ましくは、良質で良好に補正された画像が画像センサ６６６及び６８４上に同時に形成されるのを保証するために、ビーム部分６６４、６７０、６７６及び６８２が伝播する特定の距離と関連して結像レンズ系６６２の特殊性に協調して適応するように全て設計されている。これらの補正面は、ビームスプリッタ６６８及び６７４をより厚くし、したがってより頑丈とすることを可能とする一方で、実施形態７００において使用されたもののような補正レンズ系の必要性をなくすことを可能とする。そのような補正レンズ形状の設計は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。
【００７６】
最適な性能のために、補正面６６９、６７３及び６７５が、形態及び機能において互いに全て異なり、それぞれがその特定の位置においてビームを補正するように個々に設計されているのが好ましい。ただし、これは、本発明の機能に必須ではなく、面６６９、６７３及び６７５が形態において同一の場合、良好な補正を行うことが可能である。ここでもまた留意すべきは、背面６６９が、好ましくはビームスプリッタ６６８によって表される傾斜した平坦なガラス板と、ビームスプリッタ６７４の前面６７３及び背面６７５とともに結像レンズ系６６２に対して相補的であるように設計されているということである。このようにして、結像レンズ系６６２、ビームスプリッタ６６８、及び、ビームスプリッタ６７４は、共に画像センサ６６６上に良好な画像を作り出す結像系を形成する。同様に、結像レンズ系６６２、ビームスプリッタ６６８、及び、ビームスプリッタ６７４の前面６７３は、共同で、画像センサ６８４上に良好な画像を作り出す結像系を形成する。センサ６７８、６６６及び６８４上に形成される画像は、好ましくは、互いに全て実質的に同一である。
【００７７】
実施形態１１００と同様に、ビームスプリッタ６６８及び６７４のいずれか一方又は双方は、随意的には、二つの異なるガラス種類が、一体に接着されて構成されることができる。この接着する方法は、二つの異なるガラス種類がアクロマートのダブレットレンズを形成するように互いに一体に接着又は固定される方法と類似の方法である。そのような接着されたダブレットビームスプリッタを使用して得られる利点は、色収差を補正するのに役立つようにそれが設計されることができるということである。そのようなアクロマートのダブレットの構成は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。あるいは、３つ以上の異なるガラス種類がトリプレット（又はより多くの素子数の）レンズを形成するように一体に接着されてもよい。
【００７８】
同様の幾何学的な配置のため、実施形態６００の反射率の式が同様に実施形態７００及び１２００に適用され得る。
【００７９】
図８は、本発明の実施形態３００の概略図である。この実施形態３００の基本的な機能は、実施形態１００の基本的な機能と同一であることから、光路の詳細な説明は再度与えられない。図８を参照すると、いかなるレンズ系が使用されてもよいものの、本実施形態のために本願明細書において与えられる寸法及び材料のために、８０ｍｍの焦点距離及びｆ／２．８のＦ値を有する例えばハッセルブラッド社によって製造されたもの等の市販の大型フィルムカメラレンズを好ましくは備える結像レンズ系３１２に、好ましくは物体（図示しない）からの光学的な放射３１０が入射する。
【００８０】
結像レンズ系３１２を通過した後に、次に光は、それが３１４、３１８及び３２４を通って伝播するために最適であるように、光を適切に予め補正するために、好ましくは結像レンズ系３１２の特殊性に適応するように設計されている補正レンズ系３１３を通過する。具体的には、好ましくは厚いガラスを備えるプリズム３１４、３１８及び３２４が色及び球面収差を画像形成ビーム部分３１９、３２５及び３２７にもたらす。このことから、補正レンズ系３１３の主な機能は、収差と大きさが等しく反対方向の量を加えることであり、それによって画像形成ビーム部分３１９、３２５及び３２７が、全て光学的に良好に補正され、それら全てが高解像度の画像を形成するのを保証する。３つの全てのビーム部分についての全光路長が好ましくは同一であることから、一つの補正レンズ系のみが、３つの全てのビーム部分のために必要とされる。補正レンズ系３１３の設計は、レンズ設計及びレンズ系適応の当業者にとって容易な事項である。
【００８１】
図９に示すように、補正レンズ系３１３は、好ましくは、空隙があるダブレットを備える。補正レンズ系３１３を備える個々のレンズ素子３５２及び３５４は、好ましくは、それらの中心の光軸３５０に対して回転対称である。レンズ素子３５２は、好ましくは、例えばショットガラス社によって製造されたＮ−ＳＦ１１等の、ナトリウムｄ線波長（ｎｄ）において１．７８４７に等しい屈折率と、ナトリウムｄ線波長（Ｖｄ）において２５．６８０に等しいアッベ分散値とを有するガラスを備える。レンズ素子３５２は、好ましくは、３１．０ｍｍの端直径と、（回転の中心光軸３５０に沿って測定された）４．００ｍｍの中心厚さとを有する。レンズ素子３５４は、好ましくは、例えばショットガラス社によって製造されたＮ−ＳＦ５７等の、ナトリウムｄ線波長（ｎｄ）において１．８４６７に等しい屈折率と、ナトリウムｄ線波長（Ｖｄ）において２３．７８０に等しいアッベ分散値とを有するガラスを備える。レンズ素子３５４は、好ましくは、２８．０ｍｍの端直径と、（回転の中心光軸３５０に沿って測定された）３．００ｍｍの中心厚さとを有する。
【００８２】
レンズ素子３５２及び３５４の光学面の形状は、好ましくは、平坦な非球面であり、各平坦な非球面の表面凹状曲線は、以下の平坦な非球面凹状曲線式によって与えられる。
【００８３】
（数式１）
ｚ＝ｃｒ２／｛１＋［１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２］１／２｝＋α４ｒ４＋α６ｒ６＋α８ｒ８＋α１０ｒ１０
ここで、ｃは曲率（ｍｍの単位を有する曲率半径の逆数）であり、ｒはｍｍでの動径座標であり、ｋは円錐定数であり、α４、α６、α８及びα１０は、それぞれ、４乗、６乗、８乗、及び、１０乗の多項式の項における係数である。レンズ素子３５２の第一の表面３５６の形状は、好ましくは、１８４．５０４ｍｍの曲率半径と、−２８６．１５６の円錐定数と、α４＝２．７１８ｅ−６ｍｍ−３と、α６＝−６．１１６ｅ−８ｍｍ−５と、α８＝１．２１１ｅ−１０ｍｍ−７と、α１０＝−３．５４２ｅ−１３ｍｍ−９とを有する凸状の平坦な非球面である。レンズ素子３５２の第二の表面３５８の形状は、好ましくは、−５６．０２１ｍｍの曲率半径と、−３．０６２の円錐定数と、α４＝６．８９１ｅ−６ｍｍ−３と、α６＝−９．０６６ｅ−８ｍｍ−５と、α８＝３．５４１ｅ−１０ｍｍ−７と、α１０＝−８．３３０ｅ−１３ｍｍ−９とを有する凸状の平坦な非球面である。レンズ素子３５４の第一の表面３６０の形状は、好ましくは、−４３．１７５ｍｍの曲率半径と、５．１７３の円錐定数と、α４＝５．３６３ｅ−５ｍｍ−３と、α６＝−２．４９６ｅ−７ｍｍ−５と、α８＝１．６５０ｅ−９ｍｍ−７と、α１０＝−３．８６２ｅ−１２ｍｍ−９とを有する凹状の平坦な非球面である。レンズ素子３５２の第二の表面３６２の形状は、好ましくは、３８３．５８６ｍｍの曲率半径と、−５０００．０の円錐定数と、α４＝３．８１０ｅ−５ｍｍ−３と、α６＝−２．６７１ｅ−７ｍｍ−５と、α８＝１．６５６ｅ−９ｍｍ−７と、α１０＝−４．２２１ｅ−１２ｍｍ−９とを有する凹状の平坦な非球面である。
【００８４】
結像レンズ系３１２の背面側の取り付け面とレンズ素子３５２との間の（回転の中心光軸３５０に沿って測定された）中心厚さは、好ましくは１５．０ｍｍである。レンズ素子３５２とレンズ素子３５４との間の（回転の中心光軸３５０に沿って測定された）中心厚さは、好ましくは４．０８８ｍｍである。レンズ素子３５４とガラスプリズム３１４の前面３１５との間の（回転の中心光軸３５０に沿って測定された）中心厚さは、好ましくは３．０ｍｍである。
【００８５】
再度図８を参照すると、プリズム３１４の前面３１５は、好ましくは、反射防止コーティングを備え、部分反射コーティング３１６が、好ましくは、プリズム３１４の背面に塗布されている。部分反射コーティング３１６は、波長又は偏光にかかわらず好ましくは全ての光の１３％を反射し、波長又は偏光にかかわらず好ましくは全ての光の７７％を透過する。そのような部分反射コーティングは、好ましくは全ての可視波長及び全ての偏光状態にわたって一定の透過率を提供するところの、例えばニューポート社のカタログ品番ＭＢ．１等のハイブリッド金属−誘電体コーティング技術を使用して蒸着される。
【００８６】
プリズム３１８は、好ましくはプリズム３１４の背面上の部分反射コーティング３１６に接触して設置され、好ましくは部分反射コーティング３１６に固定される。あるいは、部分反射コーティング３１６が、プリズム３１６の前面に塗布されていてもよく、そして、コーティング及びプリズムは、プリズム３１４の背面に固定される。反射防止コーティングが、好ましくは、プリズム３１８の背面３１７に塗布されている。画像形成ビーム部分３１９は、プリズム３１４、部分反射コーティング３１６、及び、プリズム３１８を介して透過され、好ましくは例えばシリコンイメージング社によって製造されたモデルＳＩ−１９２０ＨＤ等の高精細度動画ＣＭＯＳ又はＣＣＤセンサを備える画像センサ３２０上に画像を形成する。
【００８７】
部分反射コーティング３２２が、プリズム３１４の側面又はプリズム３２４の前面のいずれかに塗布されており、そして、二つのプリズムは、好ましくは一体に固定される。部分反射コーティング３２２は、波長又は偏光にかかわらず好ましくは全ての光の８４％を反射し、波長又は偏光にかかわらず好ましくは全ての光の６％を透過する。そのような部分反射コーティングは、好ましくは、全ての可視波長及び全ての偏光状態にわたって一定の透過率を提供する例えばニューポート社のカタログ品番ＭＢ．１等のハイブリッド金属−誘電体コーティング技術を使用して蒸着される。反射防止コーティングが、好ましくは、ガラスプリズム３２４の出射面３２３に塗布されている。画像形成ビーム部分３２５は、プリズム３１４を介して透過され、部分反射コーティング３１６に反射し、プリズム３１４、部分反射コーティング３２２、及び、プリズム３２４を介して再度透過され、好ましくは例えばシリコンイメージング社によって製造されたモデルＳＩ−１９２０ＨＤ等の高精細度動画ＣＭＯＳ又はＣＣＤセンサで構成された画像センサ３２０上に画像を形成する。
【００８８】
画像センサ３２８は、ガラスプリズム３１８の側面３２９に設置されている。反射防止コーティングが、好ましくは、側面３２９に塗布されている。画像形成ビーム部分３２７は、好ましくは例えばシリコンイメージング社によって製造されたモデルＳＩ−１９２０ＨＤ等の高精細度動画ＣＭＯＳ又はＣＣＤセンサからなる画像センサ３２８上に画像を形成する。
【００８９】
部分反射コーティング３１６及び３２２は、好ましくは比較的薄いビームスプリッタを備え、プリズムが好ましくは一体に固定される（したがって、空隙を残さない）ことから、収差は、傾斜したコーティング３１６によってもたらされない。
【００９０】
図１０Ａは、好ましくは長方形の体積を有する物であり、好ましくは例えばショットガラス社によって製造されたＮ−ＦＫ５１Ａ（ｎｄ＝１．４８６６、Ｖｄ＝８４．４６８）等の低分散ガラスから作られているプリズム３１４の傾斜した図を示している。プリズム３１４は、好ましくは、長さ（「Ｌ１」によって示された）が２５．４ｍｍに等しく、幅（「Ｗ１」によって示された）が２５．４ｍｍに等しく、高さ（「Ｈ１」によって示された）が２５．４ｍｍに等しく、４５°の（「θ１」によって示された）背面角とを有する。
【００９１】
図１０Ｂは、好ましくは矩形の体積を有する物であり、好ましくは例えばショットガラス社製のＮ−ＦＫ５１Ａ（ｎｄ＝１．４８６６、Ｖｄ＝８４．４６８）等の低分散ガラスから作られているプリズム３１８の傾斜した図を示している。プリズム３１８は、好ましくは、長さ（「Ｌ１＋Ｌ２」によって示された）が５０．８ｍｍに等しく、幅（「Ｗ２」によって示された）が２５．４ｍｍに等しく、高さ（「Ｈ２」によって示された）が２５．４ｍｍに等しく、前面の角度（「θ２」によって示された）が４５°に等しい。
【００９２】
図１０Ｃは、好ましくは矩形の体積を有する物であり、好ましくは例えばショットガラス社製のＮ−ＦＫ５１Ａ（ｎｄ＝１．４８６６、Ｖｄ＝８４．４６８）等の低分散ガラスから作られているプリズム３２４の傾斜した図を示している。プリズム３２４は、好ましくは、２５．４ｍｍの（「Ｌ３」によって示された）長さと、２５．４ｍｍの（「Ｗ３」によって示された）幅と、２５．４ｍｍの（「Ｈ３」によって示された）高さとを有する。
【００９３】
上述したように、本実施例において記載された寸法、材料及び他の特性は、８０ｍｍの焦点距離及びｆ／２．８のＦ値を有するハッセルブラッド社製のフィルムカメラレンズに特有のものである。他の結像レンズ系のために、異なる寸法、材料及び特性が適用可能である。同様の配置のため、実施形態１００の反射率式が同様に本実施形態３００に適用され得る。
【００９４】
図１１Ａは、ｙ−ｚ平面において示された本発明の実施形態５００の側面図の概略図である。ここで、ｚ−方向は、元の光学的な放射５１０が伝播する方向として定義される。ｙ−方向は、ｚ−方向に対して垂直であるものとして定義され、図において上方を向いている。ｘ−方向は、ｙ−及びｚ−方向の双方に対して垂直であるものとして定義され、したがって、図の面内を向いている。図１１Ｂは、ｘ−ｚ平面において示された本発明の実施形態５００の平面図の概略図である。ここで、ｘ−方向は、ｚ−方向に対して垂直であるものとして定義され、図において上方を向いている。ｙ−方向は、ｘ−及びｚ−方向の双方に対して垂直であるものとして定義され、したがって、図の面外を向いている。図１１Ｃは、ｘ−ｙ平面においてまた示された本発明の実施形態５００の端面図の概略図である。図１２は、本発明の実施形態５００の傾斜した図の透視概略図である。実施形態５００の基本的な機能及びレイアウトは、二つの追加のビームスプリッタ及び結果として生じる二つの追加の画像の形成を付加した実施形態３００の基本的な機能及びレイアウトと同様であり、したがって、光路の詳細な説明は再度与えられない。
【００９５】
図１１Ａ乃至図１１Ｃ及び図１２を参照すると、好ましくは物体（図示しない）からの光学的な放射５１０が結像レンズ系５１２に入射する。本実施形態の記載において言及される寸法、材料及び他の特性に関して、結像レンズ系５１２は、好ましくは、８０ｍｍの焦点距離及びｆ／２．８のＦ値を有するハッセルブラッド社によって製造された市販の大型フィルムカメラレンズである。しかしながら、異なる寸法、材料及び特性が、異なる結像レンズ系を有して使用されてもよい。結像レンズ系５１２を通過した後に、光は、次に、補正レンズ系５１３を通過する。補正レンズ系５１３は、実施形態３００における補正レンズ系３１３と形態及び機能において同一である。ビーム分割立方体５１４が、補正レンズ系５１３の遠位末端に設置されている。ビーム分割立方体５１４及び本実施形態の他のビーム分割立方体は、各辺が好ましくは２５．４ｍｍであり、その前面５１５及びその底面５２９の双方に塗布された反射防止コーティングを好ましくは備える例えばニューポート社製の型番１０ＢＣ１７ＭＢ．１等の市販の広帯域非偏光ビーム分割立方体と形態及び機能において同様である。ビーム分割立方体５１４は、好ましくは、標準のハイブリッド金属−誘電体反射コーティング技術を使用して好ましくは実現される内部の部分反射ビームスプリッタコーティング５１６を備える。ビームスプリッタコーティング５１６の反射率は、好ましくは１．０％であり、ビームスプリッタコーティング５１６の透過率は、好ましくは８９．０％である。ハイブリッド金属−誘電体コーティングが全ての入射光の約１０％を吸収するのは通常のことである。
【００９６】
ビーム分割立方体５１８は、図示されるようにビーム分割立方体５１４の背面に好ましくは固定され、各辺が好ましくは２５．４ｍｍであり、その背面５１７及びその側面５３４の双方に塗布された反射防止コーティングを好ましくは備える。ビーム分割立方体５１８は、好ましくは、１０．０％の反射率及び８０．０％の透過率を好ましくは有する内部の部分反射ビームスプリッタコーティング５２１を備える。ビーム分割立方体５２４は、図示されるようにビーム分割立方体５１４の上面に好ましくは固定され、各辺が好ましくは２５．４ｍｍであり、その上面５２３及びその側面５３５の双方に塗布された反射防止コーティングを好ましくは備える。ビーム分割立方体５２４は、好ましくは、１．０％の反射率及び８９．０％の透過率を好ましくは有する内部の部分反射ビームスプリッタコーティング５３６を備える。ビーム分割立方体５１４、５１８及び５２４の組み立て及び固定に先立って、ビームスプリッタコーティング５２２は、好ましくは、ビーム分割立方体５１４の上面及び／又はビーム分割立方体５２４の底面に塗布される。ビームスプリッタコーティング５２２は、好ましくは、１０．０％の反射率及び８０．０％の透過率を有する。
【００９７】
ビーム分割立方体５１８の背面５１７を出射した画像形成ビーム部分５１９は、センサ５２０上に画像を形成する。背面５１７とセンサ５２０との間の中心厚さは、好ましくは５．０ｍｍである。ビーム分割立方体５１４の底面５２９を出射した画像形成ビーム部分５２７は、センサ５２８上に画像を形成する。底面５２９とセンサ５２８との間の中心厚さは、好ましくは５．０ｍｍである。ビーム分割立方体５２４の上面５２３を出射した画像形成ビーム部分５２５は、センサ５２６上に画像を形成する。上面５２３とセンサ５２６との間の中心の厚さは、好ましくは５．０ｍｍである。ビーム分割立方体５１８の側面５３４を出射した画像形成ビーム部分５３１は、センサ５３２上に画像を形成する。側面５３４とセンサ５３２との間の中心厚さは、好ましくは５．０ｍｍである。ビーム分割立方体５２４の側面５３５を出射した画像形成ビーム部分５３３は、センサ５３０上に画像を形成する。側面５３５とセンサ５３０との間の中心厚さは、好ましくは５．０ｍｍである。したがって、本実施形態の４つのビーム分割コーティング５１６、５２１、５２２、５３６は、同時に５つの別個の画像を作り出すように構成されている。しかしながら、本発明は、実際には、単にある個数のビームスプリッタを追加又は除去することによって任意の数のサブ画像を形成するように拡大適用（又は縮小適用）されてもよい。
【００９８】
本実施形態において、５つのセンサ５２０、５２８、５２６、５３２及び５３０上に形成された画像は、第一のビーム分割立方体５１４の前面５１５から５つのセンサのそれぞれまでとられる光路が全て異なる透過率量を提供するという事実によって、異なる光量を除き実質的に同一である。より具体的には、センサ５２０上に画像を形成する画像形成ビーム部分５１９は、ビームスプリッタコーティング５１６及び５２１を介して透過され、したがって、前面５１５において放射強度の７１．２００％を含む。センサ５２８上に画像を形成する画像形成ビーム部分５２７は、コーティング５１６及び５２２に反射され、その後、コーティング５１６を介して透過され、したがって、前面５１５において放射強度の０．０８９％を含む。センサ５２６上に画像を形成する画像形成ビーム部分５２５は、コーティング５１６に反射され、その後、コーティング５２２及び５３６を介して透過され、したがって、前面５１５において放射強度の０．７１２％を含む。センサ５３２上に画像を形成する画像形成ビーム部分５３１は、ビームスプリッタコーティング５１６を介して透過され、コーティング５２１に反射され、したがって、前面５１５において放射強度の８．９００％を含む。センサ５３０上に画像を形成する画像形成ビーム部分５３３は、ビームスプリッタコーティング５１６に反射され、コーティング５２２を介して透過され、その後、コーティング５３６に反射され、したがって、前面５１５において放射強度の０．００８％を含む。
【００９９】
換言すれば、センサ５３０上に形成される画像は、センサ５２０上に形成される画像の１／８９００の光量を有する。センサ５２８上に形成される画像は、センサ５２０上に形成される画像の１／８００の光量を有する。センサ５２６上に形成される画像は、センサ５２０上に形成される画像の１／１００の光量を有する。そして、センサ５３２上に形成される画像は、センサ５２０上に形成される画像の１／８の光量を有する。したがって、様々なセンサ上に形成される画像は、１２段の絞りを超える露光量における全範囲について、一つのセンサから次のセンサまでおよそ３段の写真絞りだけ光量の点で異なる。
【０１００】
あるいは、ビームスプリッタコーティング５１６、５２１、５３６及び５２２についての反射率の値は、５つのセンサ５２０、５２８、５２６、５３２及び５３０上に形成される画像についての光量のいかなる変動も提供するように変えてもよい。例えば、コーティング５１６の反射率が６．０％であり、コーティング５１６の透過率が８４．０％であり、コーティング５２１の反射率が１８．０％であり、コーティング５２１の透過率が７２．０％であり、コーティング５３６の反射率が５．０％であり、コーティング５３６の透過率が８５．０％であり、コーティング５２２の反射率が２０．０％であり、コーティング５２２の透過率が７０．０％である場合、センサ５３０上に形成される画像は、センサ５２０上に形成される画像の１／２２８の光量を有する。第二のセンサ５２８上に形成される画像は、センサ５２０上に形成される画像の１／６０の光量を有する。センサ５２６上に形成される画像は、センサ５２０上に形成される画像の１／１７の光量を有する。そして、５３２上に形成される画像は、センサ５２０上に形成される画像の１／４の光量を有する。したがって、この例においては、様々なセンサ上に形成される画像は、８段の絞りを超える露光量における全範囲について、一つのセンサから次のセンサまでおよそ２段の写真絞りだけ光量の点で異なる。
【０１０１】
別の例において、コーティング５１６の反射率が２５．０％であり、コーティング５１６の透過率が６５．０％であり、コーティング５２１の反射率が３０．０％であり、コーティング５２１の透過率が６０．０％であり、コーティング５３６の反射率が３０．０％であり、コーティング５３６の透過率が６０．０％であり、コーティング５２２の反射率が５７．０％であり、コーティング５２２の透過率が３３．０％である場合、センサ５３０上に形成される画像は、センサ５２０上に形成される画像の１／１６の光量を有する。第二のセンサ５２８上に形成される画像は、センサ５２０上に形成される画像の１／４の光量を有する。センサ５２６上に形成される画像は、センサ５２０上に形成される画像の１／８の光量を有する。そして、５３２上に形成される画像は、センサ５２０上に形成される画像の１／２の光量を有する。したがって、この例においては、様々なセンサ上に形成される画像は、４段の絞りを超える露光量における全範囲について、一つのセンサから次のセンサまでおよそ１段の写真絞りだけ光量の点で異なる。
【０１０２】
一般に、センサ５２０上に画像を形成する画像形成ビーム部分５１９の光量は、コーティング５１６の透過率を乗じ、コーティング５２１の透過率を乗じたビーム分割立方体５１４の前面５１５における放射強度に等しい。センサ５２８上に画像を形成する画像形成ビーム部分５２７の光量は、コーティング５１６の反射率を乗じ、コーティング５２２の反射率を乗じ、コーティング５１６の透過率を乗じた前面５１５における放射強度に等しい。センサ５２６上に画像を形成する画像形成ビーム部分５２５の光量は、コーティング５１６の反射率を乗じ、コーティング５２２の透過率を乗じ、コーティング５３６の透過率を乗じた前面５１５における放射強度に等しい。センサ５３２上に画像を形成する画像形成ビーム部分５３１の光量は、コーティング５１６の透過率を乗じ、コーティング５２１の反射率を乗じた前面５１５における放射強度に等しい。センサ５３０上に画像を形成する画像形成ビーム部分５３３の光量は、コーティング５１６の反射率を乗じ、コーティング５２２の透過率を乗じ、コーティング５３６の反射率を乗じた前面５１５における放射強度に等しい。
【０１０３】
図１３は、本発明の実施形態８００の概略図である。実施形態８００の基本的な配置、機能及びレイアウトは、実施形態６００と同様であり、したがって、光路の詳細な説明は再度与えられず、実施形態６００の反射率式が同様に本実施形態８００に適用され得る。図１３を参照すると、好ましくは物体（図示しない）からの光学的な放射８１０が結像レンズ系８１２に入射する。本実施形態の記載において言及される寸法、材料及び他の特性に関して、結像レンズ系８１２は、好ましくは、８０ｍｍの焦点距離及びｆ／２．８のＦ値を有するハッセルブラッド社製の市販の大型フィルムカメラレンズである。しかしながら、異なる寸法、材料及び特性が、異なる結像レンズ系を有して使用されてもよい。
【０１０４】
結像レンズ系８１２を通過した後、光は、次に、それが好ましくは厚いガラスを備えるプリズム８１４、８１８及び８２４を通って伝播するのに最適であるように結像レンズ系から出射した光を適切に予め補正するために結像レンズ系８１２の特殊性に適応するように好ましくは設計されている補正レンズ系８１３を通過する。具体的には、厚いガラスプリズムが色及び球面収差を画像形成ビーム部分８１９、８２５及び８２７にもたらすことから、補正レンズ系８１３の主な機能は、収差と大きさが等しく反対方向の量を加えることであり、それにより、画像形成ビーム部分８１９、８２５及び８２７が、全て光学的に良好に補正されて高解像度画像を形成するのを保証する。補正レンズ系８１３の設計は、レンズ設計及びレンズ系適応の当業者にとって容易な事項である。図１４に示すように、補正レンズ系８１３は、好ましくは、空隙があるダブレットを備える。補正レンズ系８１３を備える二つの個々の補正レンズ素子８５２及び８５４は、好ましくは、それらの中心光軸８５０まわりに回転対称である。レンズ素子８５２、８５４、それらの表面８５６、８５８、８６０、８６２、及び、関連する中心厚さは、上述した補正レンズ系３１３のものと同一である。
【０１０５】
再度図１３を参照すると、プリズム８１４は、結像レンズ系８１２及び補正レンズ系８１３の出射端の近くに位置しており、好ましくは、その前面８１５上に反射防止コーティングを備える。部分反射ビーム分割コーティング８１６が、角のある背面プリズム８１４に塗布されている。コーティング８１６は、波長又は偏光にかかわらず好ましくは全ての光の８１％を反射し、波長又は偏光にかかわらず好ましくは全ての光の９％を透過し、標準のハイブリッド金属−誘電体反射コーティング技術を使用して好ましくは実現される。プリズム８１８が、第一のガラスプリズム８１４の背面に塗布されたコーティング８１６に接触して設置され、コーティング８１６に好ましくは固定される。あるいは、コーティング８１６が、代わりに又は追加的に、プリズム８１８の前面に塗布されていてもよい。したがって、プリズム８１４及び８１８は、一体に接着されるか、又は、ビームスプリッタコーティング８１６に取り付けられる。同様に、部分反射ビームスプリッタコーティング８２２が、プリズム８１８の背面及びプリズム８２４の前面の一方又は双方に塗布されている。コーティング８２２は、波長又は偏光にかかわらず好ましくは全ての光の８１％を反射し、波長又は偏光にかかわらず好ましくは全ての光の９％を透過する。プリズム８１８及び８２４は、好ましくは、コーティング８２２がそれらの間に位置するように、一体に、固定、接着又は取り付けられる。
【０１０６】
画像センサ８２６は、プリズム８１４の背面８２３の近くに位置している。画像形成ビーム部分８２５は、画像センサ８２６上に画像を形成する。反射防止コーティングが、好ましくは、プリズム８１４の背面８２３に塗布されている。画像センサ８２０は、プリズム８２４の出射面８１７の近くに位置している。画像形成ビーム部分８１９は、画像センサ８２０上に画像を形成する。反射防止コーティングが、好ましくは、プリズム８２４の出射面８１７に塗布されている。画像センサ８２８は、プリズム８１８の側面８２９の近くに位置している。画像形成ビーム部分８２７は、画像センサ８２８上に画像を形成する。反射防止コーティングが、好ましくは、プリズム８１８の側面８２９に塗布されている。各画像センサは、好ましくは、例えばシリコンイメージング社によって製造されたモデルＳＩ−１９２０ＨＤ等の高精細度動画ＣＭＯＳ又はＣＣＤセンサからなる。
【０１０７】
図１５Ａは、好ましくは矩形の体積を有する物であり、好ましくは例えばショットガラス社製のＮ−ＦＫ５１Ａ（ｎｄ＝１．４８６６、Ｖｄ＝８４．４６８）等の低分散ガラスを備え、２５．４ｍｍに等しい（「Ｌ１」によって示された）長さと、２５．４ｍｍに等しい（「Ｗ１」によって示された）幅と、５０．８ｍｍに等しい（「Ｈ１」によって示された）高さと、４５°に等しい（「θ１」によって示された）背面角とを好ましくは有するプリズム８１４の傾斜した図を示している。プリズム８１４の前面８１５上の反射防止コーティングは、好ましくは、２５．４ｍｍの（「Ｈ２」によって示された）高さを有する。
【０１０８】
図１５Ｂは、好ましくは矩形の体積を有する物であり、好ましくは例えばショットガラス社製のＮ−ＦＫ５１Ａ（ｎｄ＝１．４８６６、Ｖｄ＝８４．４６８）等の低分散ガラスを備え、５０．８ｍｍに等しい（「Ｌ１＋Ｌ３」によって示された）長さと、２５．４ｍｍに等しい（「Ｗ２」によって示された）幅と、４５°に等しい（「θ２」によって示された）前面角と、４５°に等しい（「θ３」によって示された）背面角とを好ましくは有するプリズム８１８の傾斜した図を示している。
【０１０９】
図１５Ｃは、好ましくは矩形体積であり、好ましくは例えばショットガラス社によって製造されたＮ−ＦＫ５１Ａ（ｎｄ＝１．４８６６、Ｖｄ＝８４．４６８）等の低分散ガラスを備え、２５．４ｍｍに等しい（「Ｌ３」によって示された）長さと、２５．４ｍｍに等しい（「Ｗ３」によって示された）幅と、２５．４ｍｍに等しい（「Ｈ３」によって示された）高さと、４５°に等しい（「θ４」によって示された）前面角とを好ましくは有するプリズム８２４の傾斜した図を示している。
【０１１０】
本発明は、先の実施形態の収束している画像ビーム（すなわち、画像形成ビーム）とは対照的に、有効にコリメートされた画像ビームに適用されてもよい。図１６は、本発明の実施形態９００の概略図である。図１６を参照すると、好ましくは物体（図示しない）からの光学的な放射９１０が例えばカメラレンズを備えてもよい結像レンズ系９１２に入射する。結像レンズ系９１２の設計は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。結像レンズ系９１２は、好ましくは、反射防止コーティングによって全ての透過光学面が被覆されている。画像形成光９０２は、結像レンズ系９１２を出射し、中間画像面９０４において画像を形成する。結像レンズ系９１２が非テレセントリックであるときに生じる可能性がある「口径食」を最小化するために、視野レンズ９０６が、任意に中間画像面９０４と実質的に一致して設置されていてもよい。視野レンズ９０６の必要性についての決定及び視野レンズ９０６の設計は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。視野レンズ９０６は、好ましくは、反射防止コーティングによって全ての透過光学面が被覆されている。
【０１１１】
発散光９０８は、中間画像面９０４（及び、任意の視野レンズ９０６）を出射し、次に、好ましくは画像ビーム９１４を有効にコリメートするように設計されて設置されて方向付けされた視準レンズ系９１１に入射する。視準レンズ系９１１は、発散光９０８の発散を規制する。または、発散は、一部の光がビームスプリッタ９１８にあたらないように高くてもよい。これは、例えば、結像レンズ系９１２を１のｆ段（ｆ／１）等のより低いＦ値に設定することが求められる場合に起こり得る。成形光学部品を備えていてもよい視準レンズ系９１１の構成は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。視準レンズ系９１１は、好ましくは、反射防止コーティングによって全ての透過光学面が被覆されている。有効にコリメートされた画像ビーム９１４は、好ましくは有効にコリメートされた画像形成ビーム９１４の経路に対して４５°の角度をなすよう位置合わせされたビームスプリッタ９１８に入射する。ビームスプリッタ９１８は、好ましくは広帯域部分反射コーティングによってその第一の表面９１７が被覆されており、好ましくは反射防止コーティングによってその第二の表面９１９が被覆されている。あるいは、ビームスプリッタ９１８は、例えばエドモンドオプティクス社製の品番ＮＴ３９−４８２等のいわゆる「ペリクル」ビームスプリッタを備えていてもよい。
【０１１２】
次に、第一の透過ビーム部分９２０は、画像センサ９１６上に画像を形成する画像形成ビーム部分９４２へと第一の透過ビーム部分９２０を焦点合わせする結像レンズ系９４０を通過する。結像レンズ系９４０は、好ましくは、良質の画像が第一の画像センサ９１６上に形成されるのを保証するために、任意の視野レンズ９０６、視準レンズ系９１１、ビームスプリッタ９１８、及び、光ビーム９０２、９０８、９１４、９２０及び９４２が伝播する特定の距離と関連して結像レンズ系９１２の特殊性に適応するように設計されている。結像レンズ系９４０の正確な構造は、結像レンズ系９１２、任意の視野レンズ９０６、及び、視準レンズ系９１１の正確な構造と、ビームスプリッタ９１８の材料及び厚さとに依存する。結像レンズ系９４０は、好ましくは、反射防止コーティングによって全ての透過光学面が被覆されている。結像レンズ系９４０は、随意的には、（傾斜した平坦なガラス板を備えていてもよい）ビームスプリッタ９１８の傾斜した空気／ガラス界面を経由した光ビームの通過によって引き起こされる収差を補正するように設計されていてもよい。ただし、その領域における画像ビームが視準レンズ９１１及び任意の視野レンズ９０６によって有効にコリメートされていることから、これらの収差は通常は小さい。結像レンズ系９４０の設計は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。
【０１１３】
次に、第一の反射ビーム部分９２２は、好ましくは第一の反射ビーム部分９２２に対して垂直であるビームスプリッタ９２４に入射する。ビームスプリッタ９２４は、好ましくは部分反射コーティングによってその第一の表面９２３が被覆されており、好ましくは反射防止コーティングによってその第二の表面９２５が被覆されている。あるいは、ビームスプリッタ９２４は、例えばエドモンドオプティクス社製の品番ＮＴ３９−４８２等のいわゆる「ペリクル」ビームスプリッタを備えていてもよい。次に、第二の透過ビーム部分９２６は、結像レンズ系統９４４を出射して画像センサ９２８上に画像を形成する画像形成ビーム部分９４６を焦点合わせする結像レンズ系９４４を通過する。結像レンズ系９４４は、好ましくは、良質の画像が画像センサ９２８上に形成されるのを保証するために、任意の視野レンズ９０６、視準レンズ系９１１、ビームスプリッタ９２５、及び、光ビーム９０２、９０８、９１４、９２２、９２６及び９４６が伝播する特定の距離と関連して結像レンズ系９１２の特殊性に適応するように設計されている。結像レンズ系９４４の正確な構造は、結像レンズ系９１２、任意の視野レンズ９０６、及び、視準レンズ系９１１の正確な構造と、ビームスプリッタ９２５の材料及び厚さとに依存する。結像レンズ系９４４は、好ましくは、反射防止コーティングによって全ての透過光学面が被覆されている。結像レンズ系９４４の設計は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。
【０１１４】
第二の反射ビーム部分９３０は、ビームスプリッタ９１８に入射する。その結果、第三の透過ビーム部分９３２が形成され、画像センサ９３４上に画像を形成する画像形成ビーム部分９５０を焦点合わせする結像レンズ系９４８を通過する。結像レンズ系９４８は、好ましくは、良質の画像が画像センサ９３４上に形成されるのを保証するために、任意の視野レンズ９０６、視準レンズ系９１１、ビームスプリッタ９１８、及び、光ビーム９０２、９０８、９１４、９２２、９３０、９３２及び９５０が伝播する特定の距離と関連して結像レンズ系９１２の特殊性に適応するように設計されている。結像レンズ系９４８の正確な構造は、結像レンズ系９１２、任意の視野レンズ９０６、及び、視準レンズ系９１１の正確な構造と、ビームスプリッタ９１８の材料及び厚さとに依存する。結像レンズ系９４８は、好ましくは、反射防止コーティングによって全ての透過光学面が被覆されている。結像レンズ系９４８は、随意的には、（傾斜した平坦なガラス板を備えていてもよい）ビームスプリッタ９１８の傾斜した空気／ガラス界面を経由した光ビームの通過によって引き起こされる収差を補正するように設計されていてもよい。ただし、その領域における画像ビームが視準レンズ９１１及び任意の視野レンズ９０６によって有効にコリメートされていることから、これらの収差は通常は小さい。結像レンズ系９４８の設計は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。
【０１１５】
最適な性能のために、結像レンズ系９４０、９４４及び９４８が形態及び機能において互いに全て異なり、それぞれがその特定の位置においてビームを補正するように個々に設計されているのが好ましい。ただし、これは、本発明の機能に必須ではなく、形態及び／又は機能において同一である結像レンズ系を使用して良好な機能を有することが可能である。
【０１１６】
結像レンズ系９４０は、好ましくは、任意の視野レンズ９０６、視準レンズ系９１１、及び、ビームスプリッタ９１８とともに結像レンズ系９１２に対して相補的であるように設計されている。このようにして、結像レンズ系９１２、任意の視野レンズ９０６、視準レンズ系９１１、ビームスプリッタ９１８、及び、結像レンズ系９４０は、共同で、画像センサ９１６上に良好な画像を作り出す結像系を形成する。同様に、結像レンズ系９１２、任意の視野レンズ９０６、視準レンズ系９１１、ビームスプリッタ９２５、及び、結像レンズ系９４４は、共同で、画像センサ９２８上に良好な画像を作り出す結像系を形成する。同様に、結像レンズ系９１２、任意の視野レンズ９０６、視準レンズ系９１１、ビームスプリッタ９１８、及び、結像レンズ系９４８は、共同で、画像センサ９３４上に良好な画像を作り出す結像系を形成する。センサ９１６、９２８及び９３４上に形成される画像は、好ましくは、通常は異なる光量又は焦点を除き、互いに全て実質的に同一である。
【０１１７】
有効にコリメートされた画像ビームの使用は、上述した利点（より小さい収差、より低いＦ値結像レンズ）がある。しかしながら、有効にコリメートされた画像ビームの使用は、結像レンズ９４０、９４４及び９４８を含むのを必要とし、したがって、視準レンズ９１１が存在しない場合と比較して、系に複雑さを加える。本実施形態において、視準レンズ９１１の後、画像ビームは、それが結像レンズ９４４、９４０、９４８に到達するまで有効にコリメートされる。
センサ９１６、９２８、９３４上に形成される画像が、好ましくは、（随意的には、異なる光量又は焦点を除き）本実施形態において互いに全て実質的に同一であるものの、結像レンズ系９４０、９４４、９４８は、随意的には、異なる倍率を有していてもよく、したがって、単一の結像レンズ系９１２にわたってずっと、複数の異なるズーム量及び複数の異なる視野を提供する全体の結像系を提供する。
【０１１８】
類似した幾何学的な配置によって、実施形態１００の反射率の式は、同様に本実施形態９００に適用され得る。
【０１１９】
図１７は、本発明の実施形態１０００の概略である。図１７を参照すると、好ましくは物体（図示しない）からの光学的な放射１０１０が好ましくは反射防止コーティングによって全ての透過光学面が被覆されている結像レンズ系１０１２に入射する。結像レンズ系１０１２の設計は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。画像形成光ビーム１００２は、結像レンズ系１０１２を出射し、中間画像面１００４において画像を形成する。視野レンズ１００６が、任意に中間画像面１００４と実質的に一致して配置されていてもよい。視野レンズ１００６は、全ての場合において厳密に必須であるというわけではない。しかしながら、視野レンズは、「口径食」を最小化するのを助けるためによく使用される。任意の視野レンズ１００６は、好ましくは、反射防止コーティングによって全ての透過光学面が被覆されている。視野レンズ１００６の必要性についての決定及び視野レンズ１００６の設計は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。
【０１２０】
発散光１００８は、中間画像面１００４（及び、任意の視野レンズ１００６）を出射し、次に、好ましくは視準レンズ系１０１１を出射した光ビーム１０１４が有効にコリメートされた画像ビームであるように設置されて方向付けされた視準レンズ系１０１１に入射する。視準レンズ系１０１１は、好ましくは、反射防止コーティングによって全ての透過光学面が被覆されている。コリメートされた光ビームを使用する利点及び不利点は、先の実施形態において上述している。視準レンズ系１０１１の設計は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。
【０１２１】
有効にコリメートされた画像ビーム１０１４は、好ましくは光ビーム１０１４の経路に対して４５°の角度をなすように方向付けされたビームスプリッタ１０１８に入射する。ビームスプリッタ１０１８は、好ましくは広帯域部分反射コーティングによってその第一の表面１０１７が被覆されており、好ましくは反射防止コーティングによってその第二の表面１０１９が被覆されている。あるいは、ビームスプリッタ１０１８は、例えばエドモンドオプティクス社製の品番ＮＴ３９−４８２等のいわゆる「ペリクル」ビームスプリッタを備えていてもよい。
【０１２２】
次に、第一の反射ビーム部分１０２２は、良質の画像が画像センサ１０２８上に形成されるのを保証するために、任意の視野レンズ１００６、視準レンズ系１０１１、及び、光ビーム１００２、１００８、１０１４、１０２２及び１０４６が伝播する特定の距離と関連して結像レンズ系１０１２の特殊性に適応するように好ましくは設計されている結像レンズ系１０４４を通過する。結像レンズ系１０４４の正確な構造は、結像レンズ系１０１２、任意の視野レンズ１００６、及び、視準レンズ系１０１１の正確な構造に依存する。結像レンズ系１０４４は、好ましくは、反射防止コーティングによって全ての透過光学面が被覆されている。結像レンズ系１０４４の設計は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。通過して結像レンズ系１０４４によって焦点合わせされた後に、第一の画像形成ビーム部分１０４６は、画像センサ１０２８上に画像を形成する。
【０１２３】
第一の透過ビーム部分１０２０は、好ましくは第一の透過ビーム部分１０２０の経路に対して４５°の角度をなすように位置合わせされ、且つビームスプリッタ１０１８に対して９０°の角度をなすように位置合わせされたビームスプリッタ１０２４に入射する。ビームスプリッタ１０２４は、好ましくは部分反射コーティングによってその第一の表面１０２３が被覆されており、好ましくは反射防止コーティングによってその第二の表面１０２５が被覆されている。あるいは、ビームスプリッタ１０２４は、例えばエドモンドオプティクス社製の品番ＮＴ３９−４８２等のいわゆる「ペリクル」ビームスプリッタを備えていてもよい。
【０１２４】
次に、第二の透過ビーム部分１０２６は、画像センサ１０１６上に画像を形成する第二の画像形成ビーム部分１０４２を形成するようにビームを焦点合わせする結像レンズ系１０４０を通過する。結像レンズ系１０４０は、好ましくは、良質の画像が画像センサ１０１６上に形成されるのを保証するために、任意の視野レンズ１００６、視準レンズ系１０１１、ビームスプリッタ１０１８、ビームスプリッタ１０２４、及び、光ビーム１００２、１００８、１０１４、１０２０、１０２６及び１０４２が伝播する特定の距離と関連して結像レンズ系１０１２の特殊性に適応するように設計されている。結像レンズ系１０４０の正確な構造は、結像レンズ系１０１２、任意の視野レンズ１００６、及び、視準レンズ系１０１１の正確な構造に依存し、ビームスプリッタ１０１８の材料及び厚さにも依存する。結像レンズ系１０４０は、好ましくは、反射防止コーティングによって全ての透過光学面が被覆されている。結像レンズ系１０４０は、随意的には、（それぞれが傾斜した平坦なガラス板を備えていてもよい）ビームスプリッタ１０１８及び１０２４の傾斜した空気／ガラス界面を経由した光ビームの通過によって引き起こされる収差を補正するように設計されていてもよい。ただし、その領域における画像ビームが視準レンズ１０１１及び任意の視野レンズ１００６によって有効にコリメートされていることから、これらの収差は通常は小さい。結像レンズ系１０４０の設計は、レンズ設計の当業者にとって容易な事項である。
【０１２５】
第二の反射ビーム部分１０３２は、通過して結像レンズ系１０４８によって焦点合わせされ、第三の画像形成ビーム部分１０５０は、画像センサ１０３４上に画像を形成する。結像レンズ系１０４８は、好ましくは、良質の画像が画像センサ１０３４上に形成されるのを保証するために、任意の視野レンズ１００６、視準レンズ系１０１１、ビームスプリッタ１０１８、及び、光ビーム１００２、１００８、１０１４、１０２０、１０３２及び１０５０が伝播する特定の距離と関連して結像レンズ系１０１２の特殊性に適応するように設計されている。結像レンズ系１０４８の正確な構造は、結像レンズ系１０１２、任意の視野レンズ１００６、及び、視準レンズ系１０１１の正確な構造に依存し、ビームスプリッタ１０１８及び１０２４の材料及び厚さにも依存する。結像レンズ系１０４８は、好ましくは、反射防止コーティングによって全ての光学面が被覆されている。結像レンズ系１０４８は、随意的には、（それぞれが傾斜した平坦なガラス板を備えていてもよい）ビームスプリッタ１０１８及び１０２４の傾斜した空気／ガラス界面を経由した光ビームの通過によって引き起こされる収差を補正するように設計されていてもよい。ただし、その領域における画像ビームが視準レンズ１０１１及び任意の視野レンズ１００６によって有効にコリメートされていることから、これらの収差は通常は小さい。結像レンズ系１０４８の設計は、レンズ設計及び結像レンズ系補正の当業者にとって容易な事柄である。
【０１２６】
最適な性能のために、結像レンズ系１０４０、１０４４及び１０４８が形態及び機能において互いに異なり、それぞれがその特定の位置においてビームを補正するように個々に設計されているのが好ましい。ただし、これは、本発明の機能に必須ではなく、形態において同一である結像レンズ系を使用して良好な補正を行うことが可能である。結像レンズ系１０４０は、好ましくは、任意の視野レンズ１００６、視準レンズ系１０１１、ビームスプリッタ１０１８、及び、ビームスプリッタ１０２４（そのいずれか又は双方が傾斜した平坦なガラス板を備えていてもよい）とともに結像レンズ系１０１２に対して相補的であるように設計されている。このようにして、結像レンズ系１０１２、任意の視野レンズ１００６、視準レンズ系１０１１、ビームスプリッタ１０１８、ビームスプリッタ１０２４、及び、結像レンズ系１０４０は、共同で、画像センサ１０１６上に良好な画像を作り出す結像系を形成する。同様に、結像レンズ系１０１２、任意の視野レンズ１００６、視準レンズ系１０１１、及び、結像レンズ系１０４４は、共同で、画像センサ１０２８上に良好な画像を作り出す結像系を形成する。同様に、結像レンズ系１０１２、任意の視野レンズ１００６、視準レンズ系１０１１、ビームスプリッタ１０１８、及び、結像レンズ系１０４８は、共同で、画像センサ１０３４上に良好な画像を作り出す結像系を形成する。センサ１０２８、１０１６及び１０３４上に形成される画像は、好ましくは、用途に応じて、異なる光量又は焦点を除き、互いに全て実質的に同一である。
【０１２７】
結像レンズ系１０４０、１０４４、１０４８のそれぞれは、随意的には、異なる倍率を提供するように設計されていてもよく、それにより、各センサ１０１６、１０２８、１０３４上に形成された画像を比較したとき「ズーム」倍率効果を提供する。
【０１２８】
幾何学的に類似の配置のために、実施形態６００の反射率式を、同様に本実施形態１０００に適用することができる。
【０１２９】
あるいは、実施形態９００及び１０００は、上述した実施形態３００及び８００とそれぞれ同様に、固体プリズムを利用してもよい。
【０１３０】
本願明細書における全ての実施形態に記載された全てのビームスプリッタ及びビーム分割素子は、好ましくは、全ビーム広帯域ビームスプリッタである。したがって、本発明は、好ましくは、別個の画像との間で視差誤差を示さない。本発明はまた、好ましくは、別個の画像との間で波長成分において測定可能な程度の差異を示さない。
本発明を使用することにより、単一のＨＤＲ画像を形成するように画像が合成されてもよいシーンの複数の高解像度画像を同時に得ることが可能である。したがって、動いている対象の高解像度のＨＤＲスナップショットと、対象及び／又はカメラが動いている高解像度のＨＤＲ動画（例えば、映写フィルム、映画、又は、他の映像）とを得ることが可能である。
【０１３１】
本発明は、これらの実施形態に特に言及して詳述されてきたものの、他の実施形態は、同じ結果を実現することができる。本発明の変形及び変更は、当業者にとって明らかであり、添付された特許請求の範囲において、そのような全ての変更及び均等物を包含するように意図されている。上述した全ての文献、適用例、特許、及び、刊行物の全部の開示は、参照することによって本願明細書に組み込まれる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0005631299.tif 000003
【図２】
0005631299.tif 000004
【図３】
0005631299.tif 000005
【図４】
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【図５Ａ】
0005631299.tif 000007
【図５Ｂ】
0005631299.tif 000008
【図６】
0005631299.tif 000009
【図７】
0005631299.tif 000010
【図８】
0005631299.tif 000011
【図９】
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【図１０Ａ】
0005631299.tif 000013
【図１０Ｂ】
0005631299.tif 000014
【図１０Ｃ】
0005631299.tif 000015
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
0005631299.tif 000019
【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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