(57)【要約】放射線再方向付け装置が、偏光依存リフレクタと、コンポーネントがそれを通過するとき、放射線の偏光が変換されることができる光学コンポーネントとを有する。ソースからリフレクタに衝突する第１の偏光コンポーネントを有する放射線が、シーン領域に向かって反射される。この偏光コンポーネントを有していない放射線はリフレクタを通過する。次いで、第１の偏光を有する放射線は、光学コンポーネントを介してシーンに向かって転送される。放射線が、光学コンポーネントを介して通過し、シーンから戻るように反射し、光学コンポーネントを介して再び通過するように、偏光は、偏光依存リフレクタを通過することができる状態に変化する。まるで発光体がイメージングシステムの視点に位置決めされ、シーンの均一な照射を助けるように、かかる装置によりシーンは照射されることができる。かかる装置は、ミリメートル波系に特に適しており、リフレクタは平行なワイヤーグリッド偏光子を有し、光学コンポーネントは四分の一波長板を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸又は面に沿って放射線を受け、第２の軸又は面に沿って放射線の経路を再方向付けすることができる再方向付け装置であって、
第１の偏光状態を有する放射線を反射し、第２の偏光状態を有する放射線を通過させるように配置された偏光依存リフレクタ（１０）と、
通過する放射線の偏光状態を変化させる光学コンポーネント（１１）と、
を備え、前記光学コンポーネント（１１）は、シーンに向かって該光学コンポーネント（１１）を通過し、そこから反射され、該光学コンポーネントを通って戻される第１の偏光状態の放射線を、第２の偏光状態に変換するようになったことを特徴とする、放射線再方向付け装置。
【請求項２】
光学コンポーネント（１１）が、四分の一波長板からなることを特徴とする請求項１に記載の放射線再方向付け装置。
【請求項３】
曲折する線が四分の一波長板として使用されることを特徴とする請求項２に記載の放射線再方向付け装置。
【請求項４】
偏光依存リフレクタ（１０）が、複数の平行導電トラックを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線再方向付け装置。
【請求項５】
偏光依存リフレクタ（１０）が、単一の全体的な方向からくる放射線を反射するように配置されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線再方向付け装置。
【請求項６】
偏光依存リフレクタ（１０）は、２又はそれ以上の部分（１０ａ，１０ｂ）に分割され、各々が、シーンに向かって異なる全体的な方向からくる放射線を反射するように配置されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線再方向付け装置。
【請求項７】
リフレクタ及び光学コンポーネントが、ミリメートル波周波数で作動するように設計されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線再方向付け装置。
【請求項８】
結像システムの照準軸線に沿って放射線を再方向付けするように配置された照明源であって、
結像システムと適合する周波数の放射線源と、
照明源から放射線を受けるように調整され、第１の変更状態を有する放射線を反射し、第２の変更状態を有する放射線を通すように配置された偏光依存リフレクタ（１０）と、
通過する放射線の偏光状態を変化させる光学コンポーネント（１１）と、
を備え、前記光学コンポーネント（１１）は、
シーンに向かって該光学コンポーネント（１１）を透過し、そこから反射され、該光学コンポーネントを通って戻る第１の偏光状態の放射線を、第２の偏光状態に変換するようになったことを特徴とする照明源。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載した放射線再方向付け装置がチャンバ内に組み入れられたことを特徴とする、ミリメートル波周波数で目標を見るチャンバ。
【請求項１０】
放射線の明らかな源の方向を変更する方法であって、
a)偏光依存リフレクタ（１０）により、照明源から放射線を受け、第１の偏光状態を有する放射線だけを反射させ、第２の偏光状態を有する放射線を通し、
b)反射された放射線を光学コンポーネント（１１）を使用して処理して、光学コンポーネント（１１）により放射線の偏光状態を変化させる、この処理された放射線を目標領域に向かって通過させ、
c)目標領域から反射されて該光学コンポーネント（１１）に向かって戻る放射線の少なくとも一部を透過させ、
d)目標領域から反射された放射線の偏光を第２の偏光状態に変化させて、偏光依存リフレクタ（１０）を通過させることができるようにする
ステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
光学コンポーネント（１１）が、四分の一波長板からなることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
四分の一波長板として曲折する線が使用されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
偏光依存リフレクタ（１０）が、複数の平行導電トラックを有することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
偏光依存リフレクタ（１０）が、単一の全体方向からくる放射線を反射するように配置されたことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
偏光依存リフレクタ（１０）が、２又はそれ以上の部分（１０ａ，１０ｂ）に分割され、各々が、シーンに向かって異なる全体の方向からくる放射線を反射するように配置されたことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
リフレクタ及び光学コンポーネントが、ミリメートル波周波数で作動するように設計されたことを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
軸偏位照明源を使用して目標領域を照射する方法であって、
a)所望の波長で放射線を生成する発光体を準備し、
b)偏光依存リフレクタ（１０）により、前記発光体からの第１の偏光状態を有する放射線を反射させ、第２の偏光状態を有する放射線を通し、
c)光学コンポーネント（１１）を使用して反射された放射線を処理し、光学コンポーネント（１１）により放射線の偏光状態を変化させ、この処理された放射線を目標領域に向かって通過させ、
d)目標領域から反射されて光学コンポーネント（１１）に向かって戻る放射線の少なくとも一部を通過させ、
e)偏光依存リフレクタ（１０）を通過することができるように、目標領域から反射された放射線の偏光を第２の偏光状態に変化させる、
ステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１８】
光学コンポーネント（１１）が四分の一波長板からなることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
曲折する線が四分の一波長板として使用されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
偏光依存リフレクタ（１０）が、複数の並列導電トラックを有することを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
偏光依存リフレクタ（１０）が、単一の全体的方向からくる放射線を反射するように配置されたことを特徴とする請求項１７乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
偏光依存リフレクタ（１０）が、２又はそれ以上の部分（１０ａ，１０ｂ）に分割され、各々が、シーンに向かって異なる全体的方向からくる放射線を反射するように配置されたことを特徴とする請求項１７乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
リフレクタ及び光学コンポーネントが、ミリメートル波周波数で作動するように設計されたことを特徴とする請求項１７乃至２２のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁イメージングシステムに関する特定の適当な放射線再方向付け装置に関する。特に、本発明は、イメージャ又はレシーバから対象を不明瞭にすることなく、レシーバ又はイメージャの方向から対象を照射する手段に関する。本発明は、ミリメートル周波帯で特に有用であるが、他の周波帯でも使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
ミリメートル波イメージングシステムを用いてシーンを結像するとき、室内で作動するときは特に、シーンのコントラストを増大させるためにイメージャと協同して照射源のソートを使用するのが一般的であり、それ故、イメージの品質が向上する。理想的には、この照射は、すべての角度から均等に運ばれている。実際問題として、これを検証するのは困難であり、システムはしばしば、シーンの上、下、及び、各々の側で発光体のバンクを有することにより妥協し、ありのままに近い均一な照射にする。この方法では、十分に照射されたシーンを提供するということ関して発光体が最も有益な場所である、レシーバの視点から、シーンが照射されないという重要な問題が生じる。発光体それら自身が、均一な照射適用範囲を理想的に提供するのに必要なときは、典型的には全く大きいが、レシーバ自身からシーンの視野をブロックアウトするレシーバの位置に照射源を配置し、それらが明瞭に作用する波長の制限により抑えられる。
【０００３】
鏡は目標からイメージャまで戻る放射線の通り道にあるので、イメージャの照準合わせに沿って目標に向かって放射線を反射するように鏡を位置決めることはまた不十分である。鏡への入射である、放射線が各時間で減衰するので、特定の反射鏡を使用することができるが、理想的ではない。
【０００４】
特許出願PCT/GB98/00985は、本発明と一緒に使用することができるタイプのスキャンニング装置の詳細を含む。この出願は、回転リフレクタエレメントにより所望の視野を横切って走査された放射線をレシーバに提供する装置を開示し、回転リフレクタを組み入れた折り畳まれた光路を特色としており、系をよりコンパクトにする。しかしながら、放射線がこの走査機構に届く前に、目標領域の十分な照明の問題を取り扱わない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、該装置は、第１の軸又は面に沿って放射線を受け、第２の軸又は面に沿ってその通過を向け直させることができ、
第１の偏光状態を備えた放射線を反射し、第２の偏光状態を備えた放射線を通過させるように配置された偏光依存リフレクタと、
放射線の偏光状態を変化させる光学コンポーネントと、
を有し、該光学コンポーネントが、シーンに向かって該光学コンポーネントを通過し、そこから反射され、該光学コンポーネントを通って戻る第１の偏光状態の放射線が第２の偏光状態に変換するようになった放射線再方向付け装置が提供される。
【０００６】
偏光依存リフレクタは平面とすることができ、又は、目標の選択された部分に対して望まれるとき、発光体から放射線を差し向けるように湾曲させることができる。偏光依存リフレクタは、第１の偏光を備えた放射線のコンポーネントを十分に反射するが、第１の偏光を備えていないコンポーネントはほとんど透過させる。最初の偏光は、好ましくは線形偏光である。この段階で偏光依存リフレクタを通過する放射線は、目標を照射する際に更なる役割を演じないことが必要である。放射線がリフレクタから目標に通過する光学コンポーネントは、四分の一波長板からなるのが好ましい。これは、該板に入射する線形偏光放射線を四分の一波長板及びリフレクタの特性により右回り（ＲＨ）又は左回り（ＬＨ）のいずれかの円偏光放射線に変換する効果を有する。目標から反射する放射線は、目標に入射した放射線に対して反対に偏光面を回転させ、ＲＨ偏光はＬＨになり、逆もまた同じである。
【０００７】
目標から反射された放射線のいくつかは、イメージャに向かって差し向けられる。この放射線が２度、四分の一波長板を通過するとき、線形、及び、目標に向ってリフレクタによって反射されたオリジナルの放射線に対して直交であるような放射線の偏光に修正する。この修正された偏光の状態を備えた放射線は、イメージャに向かって偏光依存リフレクタを妨げられることなく通過する。
【０００８】
いくつかのイメージャは、特定の偏光に対してだけ敏感である。この場合、イメージャによって要求されたのと同じ偏光状態のものである目標から放射線を通過させるような適当な仕方で偏光依存リフレクタを配置することが重要である。
【０００９】
ミリメートル波周波数で作動するシステムでは、四分の一波長板は、曲折する線であるのが好ましい。曲折する線は当該技術分野では知られている。たとえば、米国特許第3,754,271号を参照。異なる周波数で作動するシステムは、四分の一波長板を実装するとき別の技術を使用することができる。
【００１０】
照明源は、固体物理ノイズ源となりうる。ノイズ源の出力は、所望の照明レベルを作り出すための標準の手段を使用して増幅される。ノイズ源は、異なる場所において複数の別のノイズ源を有するように分配される。これは、目標のより平らな照明を提供する。
【００１１】
この明細書で使用する用語「光学」は、可視光波長の用途に限定されるものではないことに注意する。該用語は、光学又は擬似光学技術を使用して解析されることに及ぶことを包含する。更に、この明細書で述べられる「光学コンポーネント」は、単純な光学コンポーネントを含み、又は、複数のより単純な光学コンポーネントから形成された複雑なコンポーネントを含む。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、
結像システムと適合する周波数の放射線源と、
照明源から放射線を受けるように調整され、第１の変更状態を有する放射線を反射し、第２の変更状態を有する放射線を通すように配置された偏光依存リフレクタと、
通過する放射線の偏光状態を変化させる光学コンポーネントと、
を備え、前記光学コンポーネントが、
シーンに向かって該光学コンポーネントを透過し、そこから反射され、該光学コンポーネントを通って戻る第１の偏光状態の放射線を、第２の偏光状態に変換するようになったことを特徴とする、
結像システムの照準軸線に沿って放射線を再方向付けするように配置された照明源が提供される。
【００１３】
本発明の装置は、チャンバ内に統合され、追加の照明源と結像システムをも包含する。
【００１４】
本発明の更に別の態様によれば、
a)偏光依存リフレクタ（１０）により、照明源から放射線を受け、第１の偏光状態を有する放射線だけを反射させ、第２の偏光状態を有する放射線を通し、
b)反射された放射線を光学コンポーネント（１１）を使用して処理して、光学コンポーネント（１１）により放射線の偏光状態を変化させる、この処理された放射線を目標領域に向かって通過させ、
c)目標領域から反射されて該光学コンポーネント（１１）に向かって戻る放射線の少なくとも一部を透過させ、
d)目標領域から反射された放射線の偏光を第２の偏光状態に変化させて、偏光依存リフレクタ（１０）を通過させることができるようにする
ステップを有することを特徴とする、放射線の明らかな源の方向を変更する方法が提供される。
【００１５】
本発明の更なる態様によれば、
a)所望の波長で放射線を生成する発光体を準備し、
b)偏光依存リフレクタ（１０）により、前記発光体からの第１の偏光状態を有する放射線を反射させ、第２の偏光状態を有する放射線を通し、
c)光学コンポーネント（１１）を使用して反射された放射線を処理し、光学コンポーネント（１１）により放射線の偏光状態を変化させ、この処理された放射線を目標領域に向かって通過させ、
d)目標領域から反射されて光学コンポーネント（１１）に向かって戻る放射線の少なくとも一部を通過させ、
e)偏光依存リフレクタ（１０）を通過することができるように、目標領域から反射された放射線の偏光を第２の偏光状態に変化させる、
ステップを有することを特徴とする、軸偏位照明源を使用して目標領域を照射する方法が提供される。
【００１６】
本発明を、図面を参照して例示的な方法により次により詳細に記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、室内で目標２を見るためにミリメートル波イメージャ３を採用したときに典型的に使用されるイメージングチャンバ１の平面図を示す。発光体４のアレイは、イメージャ３によって見られるように目標２と背景５との間のコントラストを生成するように、チャンバの側（及び、ときには天井及び床にも）に沿って配置される。
【００１８】
理想的なチャンバは、すべての方向から目標２の均一な照射を提供する。これは照射の特定の反射より多くの反射を導く可視周波数と比較するとき、照射の比較的長い波長のために、ミリメートル波系では特に重要である。照射を提供しない領域を反射することが目標に生じるならば、これは暗いスポットを導入することができる。照射の側に提供され、チャンバの前から平行に照射する発光体８を示す。しかしながら、ミリメートル波イメージャは、正面の領域には全く大きく、チャンバ１の前の領域６の重要な部分を受け取ってしまう。その上、この領域６は、目標２の照射の源として使用するように利用できない。
【００１９】
そのように位置決めされた、さもなければ、領域６に戻るように領域６から照射を反射する目標のエレメントは、そのようになすことができず、それ故、これらのエレメントは、イメージャ３によって最適に結合されない。イメージャ視点面に対して平行又はほぼ平行である表面は、特にこの問題に影響されやすい。
【００２０】
図２は、本発明による照明リフレクタ９を組み入れたチャンバを示す。従来技術のチャンバのように配置された発光体４があるように見えるが、チャンバ１の前の方に位置決めされた更なる発光体８がある。本発明によれば、発光体８がイメージャ３と一致するように、すなわち、発光体８とイメージャ３とは同じ空間的な位置を占めるように、目標を照射することができる。これは照明リフレクタ９が、目標に向かってイメージャの照準あわせに沿って発光体８から放射線を再方向付けするためであるが、イメージャ３に向かって戻るように目標から反射された照射と最小の干渉を提供する。
【００２１】
図３に、照明リフレクタ９の詳細と、イメージャ３からの目標をブロックすることなく（図２参照）、照明放射線の偏光を修正することにより、イメージャ３の照準あわせに沿って放射線を反射することができる最適な仕方を示す。照明源８は、矢印Ａで示した非偏光放射線を提供し、偏光依存リフレクタ１０に向かって全体的に差し向けられる。これは、放射線の垂直偏光コンポーネントを反射し、水平偏光コンポーネントをまっすぐ通過させる。垂直コンポーネントは、イメージャ３及び適切な仕方で目標領域２に関して、偏光依存リフレクタ１０の角度を整えることにより、矢印Ｂにより示したように、目標に向かって反射される。水平偏光コンポーネントは、偏光依存リフレクタ１０を通過し、目標の照射において重要な部分を果たさない。垂直偏光放射線が目標に当たる前に、四分の一波長板１１を通過し、それにより、矢印Ｃで示したように、垂直偏光をＲＨ円偏光に変換する。円偏光の反射の物理的処理の結果、放射線が目的物から反射するとき、偏光面の回転は入れ替わる。それ故、矢印Ｄにより示した目標からのこの放射線の反射は、ＬＨ円偏光に変換される。
【００２２】
四分の一波長板１１に戻るように差し向けられたＬＨ反射は、四分の一波長板の作用により水平偏光に変化されたそれらの偏光状態を有する。矢印Ｅにより示されたこの偏光は、イメージャ３の前面端光学素子に向かって偏光依存リフレクタ１０を妨げられずに通過することができる。この場合のイメージャ３は、水平偏光に対してのみ敏感である。
【００２３】
偏光依存リフレクタ板１０は、非導電基板にプリントされた平行の導電トラックのグリッドを有する。グリッド軸を備えたラインにある電界のコンポーネントは反射され、グリッドに対して垂直なコンポーネントはまっすぐ通過する。グリッドの各トラックの幅は、１８０μｍであり、トラックピッチは４８０μｍである、かかるグリッドは、Ｋａバンドでの作動に最適であるが、グリッドは、異なる周波数バンド内の作動に関して適切に調整される。特定の作動周波数に関するワイヤグリッド分極を生成する設計ルールは、当該技術分野で周知であり、更なる詳細はここでは提供しない。
【００２４】
本実施形態で使用される四分の一波長板として作用する光学コンポーネントは、曲折する線偏光ツイスターを有する。図４は、本発明のＫａバンド実施形態で使用される曲折する線の詳細を示す。矩形波形状に整列された一連の銅トラックを各々備えた４つの基板が、各活性層の間を正しい距離に維持するブランクスペーサーボードと一緒にサンドイッチにされる。２つの外側活性層１２（グリッドタイプＡ）は、0.508mm（20thou）厚であり、内側活性層１３（グリッドタイプＢ）も同様である。中央スペーサーボード１５は、0.381mm（15thou）厚であるのに対して、他のスペーサー１４は0.508mm（20thou）厚である。基板及びスペーサーボードに使用される材料は、Scotland Galashiels (TD1 3RS)のTweedbank Industrial EstateのHolders Technology UK Ltd.,から入手可能なArlon AD270である。
【００２５】
表１と一緒に図５は、表１のトラックの種々の要素の詳細な寸法と一緒に、曲折する線の各パネルを作るトラックの詳細を示し、ここで、ｗ１及びｗ２は線幅であり、ｂは周期であり、ｈは高さであり、ａはピッチである。
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表１
【００２６】
異なる作動周波数に対応するための曲折する線の設計に対する必要な修正は、当業者に知られたものであり、ここで更に詳細な議論はしない。曲折する線に関する更なる詳細は以下の参考文献に見られる：L.Young等によるIEEE Transactions on Antennas and Propagation（IEEE）, Vol.AP21, pp.376-378（1973年５月）及びR.A.Chu等によるIEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol.AP35, pp.652-661（1987年６月）。光学素子１１に関する曲折する線の代わりに使用することができる他のデバイスの詳細は、The International Journal of Infrared and Millimeter Waves, Vol.2, No.3（1981年）に提供される。
【００２７】
図６は、本発明の第２の実施形態を示し、偏光依存リフレクタ１０は、２つの独立した部分１０ａ，１０ｂに分割され、２つの異なる方向から入ってくる目標放射線に向かって反射するように各々が配置される。この配置は、イメージャ照準軸線に沿ってリフレクタ１０の長さが、図２に示した実施形態の半分と同じであることを意味し、よりコンパクトな照射配置を導入する。しかしながら、もちろん前出の実施形態と同様な範囲に適用するために、２つの発光体８がここに必要である。しかしながら、その各々は半分の寸法及び半分のパワーだけが必要である。
【００２８】
第３の実施形態は、４つの異なる方向から目標に向かって放射線を反射する４つの部分に分割された偏光依存リフレクタ１０を有する。これら４つの部分は、ピラミッドの「頂部」が目標領域２に向かって広く指し示すように方位付けられたピラミッド型を一緒に形成する。この場合、４つの発光体８は、目標領域２の基部、頭上、及び各側の最大範囲を保証するように要求される。
【００２９】
当業者は、本発明の範囲内の他の実施形態が予見できることを知っており、従って、本発明はここに記載した実施形態に限定されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に含まれない従来のチャンバを概略的に図示する。
【図２】イメージャ及び照射源を有するチャンバ内に組み込まれた本発明の実施形態を概略的に図示する。
【図３】本発明のある実施形態の種々の段階を通過した照射の偏光状態を概略的に図示する。
【図４】ミリメートル波エネルギの偏光状態を変換するのに用いられる曲折する線の詳細を概略的に図示する。
【図５】本発明のある実施形態で使用される曲折する線のトラックパターンを概略的に図示する。
【図６】本発明の第２の実施形態を概略的に図示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2005526280.tif 000011
2005526280.tif 000012