(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔物体（１０４）の２次元エリアのハイパースペクトル画像（１０２）を提供するためのハイパースペクトル撮像システム（１００ｃ）において、前記ハイパースペクトル撮像システムが、
前記遠隔物体に関連する光（１１５ａ）を受信するように構成された少なくとも１つの光学素子（１０６）と、
自身の表面（４０６）に形成された少なくとも１つのスリット（４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ）及び自身に位置する折り返しミラー（４０８）を備えた回転ドラム（４０２）であって、該回転ドラムが、前記少なくとも１つの光学素子からの光が通過し且つ前記折り返しミラーによって前記表面の内部（４１８）の方へ反射される、該回転ドラムの一側（４１６）における開口部（４１４）を有し、前記表面の内部が、前記少なくとも１つの光学素子の画像面に配置される回転ドラム（４０２）と、
前記ドラムを回転させるアクチュエータ（４１０）と、
前記遠隔物体に関連する第１の光線（１１５ｃ）が前記少なくとも１つのスリットの第１のスリット（４０４ａ）を通過できるように、前記ドラムが回転されて前記第１のスリット（４０４ａ）が配置されるように、前記アクチュエータを制御するように構成されたコントローラ（１１４）と、
前記第１の光線を受信して第１の分散光線（１１５ｅ）を出力するように構成された分散装置（１１６）を少なくとも備えた分光計（１１０）と、
前記第１の分散光線を受信して前記第１の分散光線の第１の２次元画像（１１７ａ）を提供するように構成された２次元画像センサ（１１２）と、
を備え、
前記コントローラが、前記第１の２次元画像を取得するように構成され、且つ前記遠隔物体に関連する第２の光線（１１５ｇ）が前記少なくとも１つのスリットの前記第１のスリットを通過できるように前記ドラムが回転されて前記第１のスリットが配置されるように、前記アクチュエータを制御するように構成され、
前記分光計が、前記第２の光線を受信して第２の分散光線（１１５ｉ）を出力するように構成された前記分散装置を少なくとも備え、
前記２次元画像センサが、前記第２の分散光線を受信して前記第２の分散光線の第２の２次元画像（１１７ｂ）を提供するように構成され、
前記コントローラが、前記第２の２次元画像を取得するように構成され、
前記少なくとも１つのスリットが複数のスリットであり、所定の時間で、前記スリットの任意の２つの各々が前記遠隔物体に関連する異なる光線が同時に前記分光計へと通過する部分を有するように、前記スリットの各々が前記ドラム上で互いに分離しており、
前記コントローラが、(１)前記遠隔物体に関連する前記２つの異なる光線用の前記２次元画像センサからの対応する２つの２次元画像を得て、（２）該得られた２次元画像を前記２つのスリットの第１に関連する２つの２次元画像と、前記２つのスリットの第２に関連する他の２つの２次元画像に分離し、（３）前記第１のスリットにのみ関連する種々の２次元画像を結合して前記遠隔物体の前記２次元エリアの第１のハイパースペクトル画像を形成し、前記第２のスリットにのみ関連する種々の２次元画像を結合して前記遠隔物体の前記２次元エリアの第２のハイパースペクトル画像を形成するように、さらに構成されてなることを特徴とするハイパースペクトル撮像システム（１００ｃ）。
【請求項２】
前記遠隔物体の前記光に関連する異なる光線が前記少なくとも１つのスリットの前記第１のスリットを通過できるように、前記ドラムが回転されて前記少なくとも１つのスリットの前記第１のスリットが配置されるように、前記コントローラが、前記アクチュエータを繰り返し制御し、一方で前記遠隔物体の前記２次元エリアの前記ハイパースペクトル画像を提供するために、前記異なる分散光線の２次元画像（１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ．．．１１７ｎ）を前記２次元画像センサから繰り返し取得し、且つ前記第１及び第２の２次元画像、並びに前記異なる２次元画像を組み合わせることを特徴とする、請求項１記載のハイパースペクトル撮像システム。
【請求項３】
前記コントローラが、前記第１及び第２の２次元画像、並びに前記異なる２次元画像を取得しながら、定速度で前記ドラムを回転させるように前記アクチュエータを制御することを特徴とする、請求項１または２記載のハイパースペクトル撮像システム。
【請求項４】
前記分散装置が、回折格子およびプリズムからなる群より選択されることを特徴とする、請求項１から３いずれか１項に記載のハイパースペクトル撮像システム。
【請求項５】
遠隔物体（１０４）の２次元エリアのハイパースペクトル画像（１０２）を提供する方法（４００ｃ）において、
ハイパースペクトル撮像システム（１００ｃ）であって、
少なくとも１つの光学素子（１０６）と、
自身の表面（４０６）に形成された少なくとも１つのスリット（４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ）及び自身に位置する折り返しミラー（４０６）を備えた回転ドラム（４０２）と、
前記ドラムを回転させるアクチュエータ（４１０）と、
コントローラ（１１４）と、
分光計（１１０）と、
２次元画像センサ（１１２）と、
を備えたハイパースペクトル撮像システム（１００ｃ）を提供するステップ（４０２ｃ）と、
前記遠隔物体に関連する光（１１５ａ）を受信するように前記少なくとも１つの光学素子を配置するステップ（４０４ｃ）と、
前記ドラムの一側（４１６）における開口部（４１４）が前記少なくとも１つの光学素子から前記光を受信するように配置され、且つ前記折り返しミラーが前記少なくとも１つの光学素子から受信した前記光を前記表面の内部（４１８）の方に反射させるように配置されるように、前記ドラムを配置するステップであって、前記表面の内部が前記少なくとも１つの光学素子の画像面に配置されるステップ（４０６ｃ）と、
前記遠隔物体に関連する第１の光線（１１５ｃ）が、前記第１の光線を受信して第１の分散光線（１１５ｅ）を前記２次元画像センサに出力するように構成された分散装置（１１６）を少なくとも備えた前記分光計へと、前記少なくとも１つのスリットの第１のスリット（４０４ａ）を通過できるように、前記ドラムが回転されて前記第１のスリット（４０４ａ）が配置されるように、前記アクチュエータを制御するステップ（４０８ｃ）と、
前記第１の分散光線の第１の２次元画像（１１７ａ）を前記２次元画像センサから取得するステップ（４１０ｃ）と、
前記遠隔物体に関連する第２の光線（１１５ｇ）が、前記第２の光線を受信して第２の分散光線（１１５ｉ）を前記２次元画像センサに出力するように構成された前記分散装置を少なくとも備えた前記分光計へと、前記少なくとも１つのスリットの前記第１のスリットを通過できるように、前記ドラムが回転されて前記少なくとも１つのスリットの前記第１のスリットが配置されるように、前記アクチュエータを制御するステップ（４１２ｃ）と、
前記第２の分散光線の第２の２次元画像（１１７ｂ）を前記２次元画像センサから取得するステップ（４１４ｃ）と、
を有してなり、
前記少なくとも１つのスリットが複数のスリットであり、所定の時間で、前記スリットの任意の２つの各々が前記遠隔物体に関連する異なる光線が同時に前記分光計へと通過する部分を有するように、前記スリットの各々が前記ドラム上で互いに分離しており、
前記コントローラが、(１)前記遠隔物体に関連する前記２つの異なる光線用の前記２次元画像センサからの対応する２つの２次元画像を得て、（２）該得られた２次元画像を前記２つのスリットの第１に関連する２つの２次元画像と、前記２つのスリットの第２に関連する他の２つの２次元画像に分離し、（３）前記第１のスリットにのみ関連する種々の２次元画像を結合して前記遠隔物体の前記２次元エリアの第１のハイパースペクトル画像を形成し、前記第２のスリットにのみ関連する種々の２次元画像を結合して前記遠隔物体の前記２次元エリアの第２のハイパースペクトル画像を形成するステップを有してなることを特徴とする方法（４００ｃ）。
【発明の詳細な説明】
【優先権の主張】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１２０条の下で、２０１３年３月１３日出願の米国特許出願第１３／７９９６３０号の優先権の利益を主張し、米国特許法第１２０の下で、２０１３年３月１３日出願の米国特許出願第１３／７９８８１６号の優先権の利益を主張し、当該米国出願の内容は、その全体が参照により本明細書において依拠され援用される。
【０００２】
関連特許出願
本出願は、かねて２０１２年７月２３日に出願された、且つ「遠隔物体を撮像するためのハイパースペクトル撮像システム及び方法（Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｏｂｊｅｃｔ）」なる名称の米国特許出願第１３／５５５，４２８号に関連する。この関連特許出願の内容は、これによって、参照により本明細書に援用される。
【技術分野】
【０００３】
本発明は、遠隔物体（例えば、興味のあるシーン）におけるエリアのハイパースペクトル画像を提供するためのハイパースペクトル撮像システム及び方法に関する。一態様において、ハイパースペクトル撮像システムは、少なくとも１つの光学素子、回転可能なディスク（その中に形成された少なくとも１つの螺旋状スリットを有する）、分光計、２次元画像センサ、及びコントローラを含む。別の態様において、ハイパースペクトル撮像システムは、少なくとも１つの光学素子、回転可能なディスク（その中に形成された複数の直線スリットを有する）、分光計、２次元画像センサ、及びコントローラを含む。更に別の態様において、ハイパースペクトル撮像システムは、少なくとも１つの光学素子、回転可能なドラム（その外面に形成された複数のスリット及びその中に位置する折り返しミラーを有する）、分光計、２次元画像センサ、及びコントローラを含む。
【背景技術】
【０００４】
従来のハイパースペクトル撮像システムは、典型的には、興味のある遠隔物体の画像を固定スリット上に形成する撮像レンズを有し、固定スリットには分光計が続く。分光計は、オフナー分光計、ダイソン分光計、又は幾つかの他のタイプの分光計のいずれか１つとして構成されても良い。しかしながら、固定スリットを備えたハイパー分光計アーキテクチャは、遠隔物体からの単一光線のハイパースペクトルを形成することに制限される。更に、固定スリットを備えたハイパー分光計アーキテクチャは、固定スリットのスペクトルに対応する、画像センサ上の画素だけを満たすことに制限される。遠隔物体からの単一光線のハイパースペクトル画像を遠隔物体の２次元エリアに拡張するための２つの周知の技術が現在存在する。第１の周知の技術は、遠隔物体のエリアのハイパースペクトル画像を取得するために、ハイパースペクトル撮像システム全体を固定スリットに対して垂直な方向に移動させるステップと、画像撮影をその動作と同期させるステップとを含む。この技術は、「押しぼうき」法と呼ばれることが多い。第２の周知の技術は、遠隔物体のエリアのハイパースペクトル画像を取得するために、回転ミラーを撮像レンズの前に配置するステップと、次に画像撮影をミラーの回転と同期させるステップとを含む。遠隔物体のエリアのハイパースペクトル画像を取得するための従来のハイパースペクトル撮像システム及びこれらの周知の技術は、幾つかの用途で功を奏する可能性があるが、遠隔物体のエリアのハイパースペクトル画像を取得するために使用できる新しいハイパースペクトル撮像システムを開発することがやはり望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
遠隔物体のエリアのハイパースペクトル画像を提供するためのハイパースペクトル撮像システム及び方法が、本出願の独立請求項で説明されている。遠隔物体のエリアのハイパースペクトル画像を提供するためのハイパースペクトル撮像システム及び方法の有利な実施形態が、従属請求項で説明されている。
【０００６】
本発明の一態様において、遠隔物体の２次元エリアのハイパースペクトル画像を提供するためのハイパースペクトル撮像システム（及び関連する方法）がある。このハイパースペクトル撮像システムは、（ａ）遠隔物体に関連する光を受信するように構成された少なくとも１つの光学素子と、（ｂ）螺旋状スリットが形成されたディスクであって、少なくとも１つの光学素子から光を受信するように構成された、少なくとも１つの光学素子の画像面に更に配置される表面を含むディスクと、（ｃ）ディスクを回転させるアクチュエータと、（ｄ）遠隔物体に関連する第１の光線が螺旋状スリットの第１の部分を通過できるように、ディスクが回転されて螺旋状スリットの第１の部分が配置されるようにアクチュエータを制御するように構成されたコントローラと、（ｅ）第１の光線を受信して第１の分散光線を出力するように構成された分散装置を少なくとも備えた分光計と、（ｆ）第１の分散光線を受信して第１の分散光線の第１の２次元画像を提供するように構成された２次元画像センサとを備え、（ｇ）コントローラが、第１の２次元画像を取得するように構成され、且つ遠隔物体に関連する第２の光線が螺旋状スリットの第２の部分を通過できるようにディスクが回転されて螺旋状スリットの第２の部分が配置されるように、アクチュエータを制御するように構成され、（ｈ）分光計が、第２の光線を受信して第２の分散光線を出力するように構成された分散装置を少なくとも備え、（ｉ）２次元画像センサが、第２の分散光線を受信して第２の分散光線の第２の２次元画像を提供するように構成され、（ｊ）コントローラが、第２の２次元画像を取得するように構成され、（ｋ）遠隔物体の光に関連する異なる光線が、螺旋状スリットの異なる部分を通過できるように、ディスクが回転されて螺旋状スリットの異なる部分が配置されるように、コントローラが、アクチュエータを繰り返し制御し、一方で遠隔物体の２次元エリアのハイパースペクトル画像を提供するために、異なる分散光線の２次元画像を２次元画像センサから繰り返し取得し、且つ第１及び第２の２次元画像並びに異なる２次元画像を組み合わせる。
【０００７】
本発明の別の態様において、遠隔物体の２次元エリアのハイパースペクトル画像を提供するためのハイパースペクトル撮像システム（及び関連する方法）がある。このハイパースペクトル撮像システムは、（ａ）遠隔物体に関連する光を受信するように構成された少なくとも１つの光学素子と、（ｂ）複数の直線スリットが形成されたディスクであって、少なくとも１つの前部光学素子から光を受信するように構成された、少なくとも１つの光学素子の画像面に更に配置される表面を含むディスクと、（ｃ）ディスクを回転させるアクチュエータと、（ｄ）遠隔物体に関連する第１の光線が複数の直線スリットの第１の直線スリットを通過できるように、ディスクが回転されて複数の直線スリットの第１の直線スリットが配置されるようにアクチュエータを制御するように構成されたコントローラと、（ｅ）第１の光線を受信して第１の分散光線を提供するように構成された分散装置を備えた分光計と、（ｆ）第１の分散光線を受信して第１の分散光線の第１の２次元画像を提供するように構成された２次元画像センサとを備え、（ｇ）コントローラが、第１の２次元画像を取得するように構成され、且つ遠隔物体に関連する第２の光線が複数の直線スリットの第２の直線スリットを通過できるようにディスクが回転されて複数の直線スリットの第２の直線スリットが配置されるように、アクチュエータを制御するように構成され、（ｈ）分光計が、第２の光線を受信して第２の分散光線を出力するように構成された分散装置を少なくとも備え、（ｉ）２次元画像センサが、第２の分散光線を受信して第２の分散光線の第２の２次元画像を提供するように構成され、（ｊ）コントローラが、第２の２次元画像を取得するように構成され、（ｋ）遠隔物体の光に関連する異なる光線が、複数の直線スリットの異なる直線スリットを通過できるように、ディスクが回転されて複数の直線スリットの異なる直線スリットが配置されるように、コントローラが、アクチュエータを繰り返し制御し、一方で遠隔物体の２次元エリアのハイパースペクトル画像を提供するために、異なる分散光線の２次元画像を２次元画像センサから繰り返し取得し、且つ第１及び第２の２次元画像、並びに異なる２次元画像を組み合わせる。
【０００８】
本発明の更に別の態様において、遠隔物体の２次元エリアのハイパースペクトル画像を提供するためのハイパースペクトル撮像システム（及び関連する方法）がある。このハイパースペクトル撮像システムは、（ａ）遠隔物体に関連する光を受信するように構成された少なくとも１つの光学素子と、（ｂ）自身の表面に形成された少なくとも１つのスリット及び自身に位置する折り返しミラーを備えた回転ドラムであって、回転ドラムが、少なくとも１つの前部光学素子からの光が通過し且つ折り返しミラーによって表面の内部の方へ反射される、回転ドラムの一側における開口部を有し、表面の内部が、少なくとも１つの光学素子の画像面に配置される回転ドラムと、（ｃ）ドラムを回転させるアクチュエータと、（ｄ）遠隔物体に関連する第１の光線が少なくとも１つのスリットの第１のスリットを通過できるように、ドラムが回転されて少なくとも１つのスリットの第１のスリットが配置されるようにアクチュエータを制御するように構成されたコントローラと、（ｅ）第１の光線を受信して第１の分散光線を出力するように構成された分散装置を少なくとも備えた分光計と、（ｆ）第１の分散光線を受信して第１の分散光線の第１の２次元画像を提供するように構成された２次元画像センサとを備え、（ｇ）コントローラが、第１の２次元画像を取得するように構成され、且つ遠隔物体に関連する第２の光線が少なくとも１つのスリットの第１の直線スリットを通過できるようにドラムが回転されて少なくとも１つのスリットの第１の直線スリットが配置されるように、アクチュエータを制御するように構成され、（ｈ）分光計が、第２の光線を受信して第２の分散光線を出力するように構成された分散装置を少なくとも備え、（ｉ）２次元画像センサが、第２の分散光線を受信して第２の分散光線の第２の２次元画像を提供するように構成され、（ｊ）コントローラが、第２の２次元画像を取得するように構成され、（ｋ）遠隔物体の光に関連する異なる光線が、少なくとも１つのスリットの第１のスリットを通過できるように、ドラムが回転されて少なくとも１つのスリットの第１のスリットが配置されるように、コントローラが、アクチュエータを繰り返し制御し、一方で遠隔物体の２次元エリアのハイパースペクトル画像を提供するために、異なる分散光線の２次元画像を２次元画像センサから繰り返し取得し、且つ第１及び第２の２次元画像、並びに異なる２次元画像を組み合わせる。
【０００９】
本発明の追加の態様は、以下の詳細な説明、図、及び任意の請求項において部分的に説明され、且つ詳細な説明から部分的に導き出されるか、又は本発明の実施によって学習することができる。前述の概要及び以下の詳細な説明の両方が、例示的で単に説明のためであること、及び開示されているように本発明を限定するものではないことを理解されたい。
【００１０】
本発明のより完全な理解は、添付の図面と共に読まれた場合に以下の詳細な説明を参照することによって、もたらされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に従って、走査可能なスリット機構を有する例示的なハイパースペクトル撮像システムの基本コンポーネントを示す図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態に従って、走査可能なスリット機構が、ディスク（その中に形成された少なくとも１つの螺旋状スリットを有する）及び軸を中心にディスクを回転させるアクチュエータである例示的なハイパースペクトル撮像システムを示す幾つかの図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態に従って、走査可能なスリット機構が、ディスク（その中に形成された少なくとも１つの螺旋状スリットを有する）及び軸を中心にディスクを回転させるアクチュエータである例示的なハイパースペクトル撮像システムを示す幾つかの図である。
【図２Ｃ】本発明の第１の実施形態に従って、図２Ａ〜２Ｂに示されているハイパースペクトル撮像システムを用いて、遠隔物体の２次元エリアのハイパースペクトル画像を提供するための例示的な方法のステップを示す流れ図である。
【図３Ａ】本発明の第２の実施形態に従って、走査可能なスリット機構が、ディスク（その中に形成された複数の直線スリットを有する）及び軸を中心にディスクを回転させるアクチュエータである例示的なハイパースペクトル撮像システムを示す幾つかの図である。
【図３Ｂ】本発明の第２の実施形態に従って、走査可能なスリット機構が、ディスク（その中に形成された複数の直線スリットを有する）及び軸を中心にディスクを回転させるアクチュエータである例示的なハイパースペクトル撮像システムを示す幾つかの図である。
【図３Ｃ】本発明の第２の実施形態に従って、図３Ａ〜３Ｂに示されているハイパースペクトル撮像システムを用いて、遠隔物体の２次元エリアのハイパースペクトル画像を提供するための例示的な方法のステップを示す流れ図である。
【図４Ａ】本発明の第３の実施形態に従って、走査可能なスリット機構が、回転ドラム（その表面における少なくとも１つの直線スリット及びその中に位置する折り返しミラーを有する）並びに軸を中心にドラムを回転させるアクチュエータである例示的なハイパースペクトル撮像システムを示す幾つかの図である。
【図４Ｂ】本発明の第３の実施形態に従って、走査可能なスリット機構が、回転ドラム（その表面における少なくとも１つの直線スリット及びその中に位置する折り返しミラーを有する）並びに軸を中心にドラムを回転させるアクチュエータである例示的なハイパースペクトル撮像システムを示す幾つかの図である。
【図４Ｃ】本発明の第３の実施形態に従って、図４Ａ〜４Ｂに示されているハイパースペクトル撮像システムを用いて、遠隔物体の２次元エリアのハイパースペクトル画像を提供するための例示的な方法のステップを示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照すると、本発明の実施形態に従って、遠隔物体１０４のエリアのハイパースペクトル画像１０２を提供するように構成された例示的なハイパースペクトル撮像システム１００の基本コンポーネントを示す図がある。ハイパースペクトル撮像システム１００は、１つ又は複数の光学素子１０６、走査可能なスリット機構１０８、分光計１１０、２次元画像センサ１１２、及びコントローラ１１４を含む。分光計１１０は、オフナー分光計（図示されている）、ダイソン分光計、又は分散装置１１６を含む他の周知の分光計のいずれか１つであっても良い。例えば、分光計１１０は、屈折ベースのスペクトル撮像アセンブリに対応するプリズム１１６として構成された分散装置１１６を備えても良い。又は分光計１１０は、回折ベースのスペクトル撮像アセンブリ（図示されている）に対応する回折格子１１６として構成された分散装置１１６を備えても良い。更に、ハイパースペクトル撮像システム１００は、光学素子１０６、走査可能なスリット機構１０８、分光計１１０、及び２次元画像センサ１１２を囲み支持するハウジング１１８を含んでも良い。この例において、コントローラ１１４は、ハウジング１１８の外側に配置されているように示されているが、しかしやはり光学素子１０６（光学素子１０６を合焦させるために）、走査可能なスリット機構１０８、及び２次元画像センサ１１２に動作可能に結合される。ハイパースペクトル撮像システム１００は、当業者に周知の他のコンポーネントを組み込むことができるが、しかし明確にするために、本発明を説明するために必要とされるコンポーネント１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６及び１１８だけが、本明細書で詳細に論じられる。
【００１３】
光学素子１０６が、遠隔物体１０４から光１１５ａを受信し、且つ遠隔物体１０４の画像１０７を表す集束光１１５ｂを走査可能なスリット機構１０８上に導くように構成されるように、ハイパースペクトル撮像システム１００は、配置される。走査可能なスリット機構１０８は、光学素子１０６から光１１５ｂを受信する表面１０９が、光学素子１０６の画像面に配置されるように、配置される。走査可能なスリット機構１０８は、光１１５ｂを受信し、且つ少なくとも１つの第１の光線１１５ｃを分光計１１０に提供する。この例において、分光計１１０は、オフナー分光計として構成され、且つ第１のミラー１２２を含み、第１のミラー１２２は、走査可能なスリット機構１０８から少なくとも１つの第１の光線を１１５ｃ受信し、且つ少なくとも１つの第１の光線１１５ｄを回折格子１１６へ反射し、回折格子１１６は、少なくとも１つの回折光１１５ｅを第２のミラー１２４に導き、第２のミラー１２４は、少なくとも１つの回折光１１５ｆを２次元画像センサ１１２へ反射する。２次元画像センサ１１２は、少なくとも１つの回折光１１５ｆの２次元画像１１７ａを生成する。
【００１４】
コントローラ１１４は、２次元画像１１７ａを受信して記憶し、次に、走査可能なスリット機構１０８と対話して、遠隔物体１０４からの少なくとも１つの異なる光線１１５ｇが分光計１１０に提供されるように、スリット機構１０８が再構成されるようにする。分光計の第１のミラー１２２は、走査可能なスリット機構１０８から少なくとも１つの異なる光線１１５ｇを受信し、且つ少なくとも１つの異なる光線１１５ｈを回折格子１１６へ反射し、回折格子１１６は、少なくとも１つの回折光１１５ｉを第２のミラー１２４に導き、第２のミラー１２４は、少なくとも１つの回折光１１５ｊを２次元画像センサ１１２へ反射する。２次元画像センサ１１２は、少なくとも１つの回折光１１５ｊの２次元画像１１７ｂを生成する。コントローラ１１４は、２次元画像センサ１１２から回折光１１５ｊの２次元画像１１７ｂを受信し記憶する。その後、コントローラ１１４は、遠隔物体１０４からの異なる光線に関連する異なる２次元画像１１７ｃ、１１７ｄ．．．１１７ｎを取得するために、走査可能なスリット機構１０８及び２次元画像センサ１１２と同様の方法で対話する（注：異なる光線１１５ｃ、１１５ｇ等は、典型的には互いに隣接し、組み合わされた場合には遠隔物体１０４の撮像エリア全体を表すことになろう）。コントローラ１１４は、遠隔物体１０４のエリアのハイパースペクトル画像１０２を提供するために、２次元画像１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ．．．１１７ｎを組み合わせる。幾つかの異なるタイプの走査可能なスリット機構１０８を組み込むハイパースペクトル撮像システム１００の幾つかの異なる実施形態における構成及び操作に関する詳細な説明が、図２〜４に関連して以下で提供される。
【００１５】
図２Ａ〜２Ｂを参照すると、本発明の第１の実施形態に従って、ハイパースペクトル撮像システム１００ａを示す幾つかの図があり、そこでは、走査可能なスリット機構１０８は、少なくとも１つの螺旋状スリット２０４（この例では、３つの螺旋状スリット２０４ａ、２０４ｂ、及び２０４ｃが示されている）が形成されたディスク２０２と、軸２０８を中心にディスク２０２を回転させるアクチュエータ２０６とである。ハイパースペクトル撮像システム１００ａは、光学素子１０６、回転ディスク２０２、アクチュエータ２０６、分光計１１０（少なくとも分散装置１１６を備える）、２次元画像センサ１１２、コントローラ１１４、及びハウジング１１８（図示せず）を含む。光線が一コンポーネントから別のコンポーネントまで適切に導かれるように、光学素子１０６、ディスク２０２、分光計１１０（分散装置１１６）、及び２次元画像センサ１１２が、互いに関連して配置されることになることを理解されたい。しかしながら、ハイパースペクトル撮像システム１１０ａの様々な特徴の説明を助けるために、ディスク表面２０９に対する光学素子１０６の向きは変更された。例えば、ディスク表面２０９は、図示のように読者に面しているのではなく、実際には光学素子１０６の主面に面することになろう。且つ軸２０８上のディスク２０２の回転面は、読者に垂直になろう。
【００１６】
図２Ａ〜２Ｂに示されているように、ディスク２０２が、第１の時間「ｔ１」に１つの位置「ｐ１」に螺旋状スリット２０４ａの第１の部分２０９１を有し（図２Ａを参照）、且つ次に螺旋状スリット２０４ａの別の部分２０９２が、第２の時間「ｔ２」に位置「ｐ１」にあるように（図２Ｂを参照）、ハイパースペクトル撮像システム１００ａが構成される例がある。図２Ａにおいて、光学素子１０６が、遠隔物体１０４に関連する光１１５ａを受信し、且つ遠隔物体１０４の画像１０７を表す集束光１１５ｂをディスク２０２上に導くように、ハイパースペクトル撮像システム１００ａは、第１の時間「ｔ１」において配置される。特に、コントローラ１１４は、螺旋状スリット２０４ａの第１の部分２０９１が第１の時間「ｔ１」に位置「ｐ１」にあるように、軸２０８上のディスク２０２を回転させるためにアクチュエータ２０６と対話したことになろう。時間「ｔ１」に、螺旋状スリット２０４ａの第１の部分２０９１は、例えば第１のミラー１２２（図１を参照）を介して分散装置１１６によって受信される、画像１０７に関連する第１の光線１１５ｃを分光計１１０へ通過させるために、光学素子１０６の画像面に又はその近くに配置される。再び、分光計１１０は、分散装置１１６（例えば、プリズム１１６、回折格子１１６）を有する任意の周知の分光計１１０とすることができる。分散装置１１６は、例えば第２のミラー１２４（図１を参照）を介して２次元画像センサ１１２によって受信される分散光１１５ｅを生成する。２次元画像センサ１１２は、２次元画像１１７ａを生成するが、２次元画像１１７ａは、分散光１１５ｅの空間情報を表す１つの軸２１０ａ（例えば、回折格子１１６が用いられる場合には回折光１１５ｅのゼロ次画像）と、分散光１１５ｅのスペクトル情報を表す別の軸２１０ｂ（例えば、回折格子１１６が用いられる場合には回折光１１５ｅの非ゼロ次画像）と、を含む。コントローラ１１４は、２次元画像１１７ａを受信して記憶し、且つ次に説明するように、遠隔物体１０４からの画像１０７に関連する異なる光線１１５ｇを分光計１１０へ通過させるために螺旋状スリット２０４ａの第２の部分２０９２が、時間「ｔ２」に位置「ｐ１」にあるように、ディスク２０２を回転させるためにアクチュエータ２０６と対話する。
【００１７】
図２Ｂにおいて、ハイパースペクトル撮像システム１００ａは、第２の時間「ｔ２」において構成されて示され、そこでは、例えば第１のミラー１２２（図１を参照）を介して分散装置１１６によって受信される、遠隔物体１０４の画像１０７に関連する第２の光線１１５ｇを分光計１１０へ通過させるために、螺旋状スリット２０４ａの第２の部分２０９２が、時間「ｔ２」に位置「ｐ１」にあるように、コントローラ１１４は、ディスク２０２を回転させるためにアクチュエータ２０６と対話する。明らかなように、第１の光線１１５ｃは、遠隔物体１０４の画像１０７に関連する第２の光線１１５ｇに隣接するか又はほぼ隣接する。分散装置１１６は、例えば第２のミラー１２４（図１を参照）を介して２次元画像センサ１１２によって受信される分散光１１５ｉを生成する。２次元画像センサ１１２は、２次元画像１１７ｂを生成するが、２次元画像１１７ｂは、分散光１１５ｉの空間情報を表す１つの軸２１０ａ（例えば、回折格子１１６が用いられる場合には回折光１１５ｉのゼロ次画像）と、分散光１１５ｉのスペクトル情報を表す別の軸２１０ｂ（例えば、回折格子１１６が用いられる場合には回折光１１５ｉの非ゼロ次画像）と、を含む。コントローラ１１４は、２次元画像１１７ｂを受信し記憶する。その後、螺旋状スリット２０４ａの残りの部分２０９３、２０９４．．２０９ｎが、位置「ｐ１」に連続的に位置し、一方で時間「ｔ３」、「ｔ４」．．．「ｔｎ」において、２次元画像センサ１１２が、遠隔物体１０４の異なる分散光線の異なる２次元画像１１７ｃ、１１７ｄ．．．１１７ｎを取得するために始動されるように、コントローラ１１４は、異なる時間「ｔ３」、「ｔ４」．．．「ｔｎ」にディスク２０２を回転させるためにアクチュエータ２０６と対話する。コントローラ１１４は、遠隔物体１０４のエリアに関連する全体画像１０７のハイパースペクトル画像１０２ａを提供するために、２次元画像１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ．．．１１７ｎを組み合わせる。この例において、各２次元画像１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ．．．１１７ｎは、異なる分散光線１１５ｅ、１１５ｉ等に対応し、分散光線１１５ｅ、１１５ｉ等は、それらのそれぞれのスペクトル画像が組み合わされた場合に、結果としての組合せが、遠隔物体１０４のエリアの画像１０７を表すハイパースペクトル画像１０２ａを形成するように、互いに隣接する。
【００１８】
第１の螺旋状スリット２０４ａを用いて、遠隔物体１０４のエリアのハイパースペクトル画像１０２ａを取得するために用いられる同じプロセスは、第２の螺旋状スリット２０４ｂを用いて、遠隔物体１０４のエリアのハイパースペクトル画像１０２ｂを取得するために繰り返され、次に、第３の螺旋状スリットを２０４ｃ用いて、遠隔物体１０４のエリアのハイパースペクトル画像１０２ｃを取得するために繰り返されることになろう。従って、３つの螺旋状スリット２０４ａ、２０４ｂ、及び２０４ｃを有するディスク２０２は、遠隔物体１０４のエリアの同じ画像１０７における３つの異なるハイパースペクトル画像１０２ａ、１０２ｂ、及び１０２ｃをディスク２０２の単一の３６０°回転ごとに取得できるようにする。この例において、第１の螺旋状スリット２０４ａの異なる部分２０９１、２０９２、２０９３、２０９４．．２０９ｎの組み合わされた幅は、遠隔物体１０４の画像１０７の幅２１１以上であろう。且つ第１の螺旋状スリット２０４ａの異なる部分２０９１、２０９２、２０９３、２０９４．．２０９ｎのそれぞれにおける高さは、遠隔物体１０４の画像１０７の高さ２１３以上であろう。第２の螺旋状スリット２０４ｂ及び第３の螺旋状スリット２０４ｃは、典型的には、第１の螺旋状スリット２０４ａと同じ幅及び高さを有することになろう。
【００１９】
この例において、コントローラ１１４は、ディスク２０２の１２０°回転中に第１の螺旋状スリット２０４ａを用いることによって、１つのハイパースペクトル画像１０２ａを形成するために組み合わされる異なる２次元画像１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ．．．１１７ｎを取得することができる。更に、コントローラ１１４は、ディスク２０２の残りの２４０°回転中に第２の螺旋状スリット２０４ｂ及び第３の螺旋状スリット２０４ｃ用いることによって、２つのハイパースペクトル画像１０２ｂ及び１０２ｃを形成するために組み合わされる異なる２次元画像を取得する。代替として、ディスク２０２が１つの螺旋状スリット２０４だけを有する場合に、コントローラ１１４は、ディスク２０２の単一の回転ごとに、遠隔物体１０４の１つのハイパースペクトル画像を提供することになろう。同様に、ディスク２０２が２つの螺旋状スリットを有する場合に、コントローラ１１４は、ディスク２０２の単一の回転ごとに、遠隔物体１０４の２つのハイパースペクトル画像を提供することになろう。いずれにせよ、コントローラ１１４は、任意の所望のデータ速度で２次元画像１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ．．．１１７ｎを取得できるが、しかしそれは、典型的には、それぞれの螺旋状スリット２０４ａ、２０４ｂ、及び２０４ｃが十分に回転されて、２次元画像センサ１１２上のそれらのスリットの画像（画像１０７からのそれぞれの光線）が一画素だけ横に移動されるようにした後になろう。
【００２０】
前述の例において、遠隔物体１０４の画像１０７が、任意の所与の時間に螺旋状スリット２０４ａ、２０４ｂ、又は２０４ｃの１つだけに位置するように、螺旋状スリット２０４ａ、２０４ｂ、及び２０４ｃは、互いに十分に遠く分離される。換言すれば、画像１０７は、螺旋状スリット２０４ａ及び２０４ｂ間、螺旋状スリット２０４ｂ及び２０４ｃ間、又は螺旋状スリット２０４ａ及び２０４ｃ間のスペースに完全に位置することが可能である。これを達成するために、ディスク２０２、及び特にディスク２０２の内部に形成された螺旋状スリット２０４ａ、２０４ｂ、及び２０４ｃは、前部光学素子１０６によって結局は形成される画像１０７の特定のサイズ及び場所に基づいて配置される。特に、ディスク２０２は、特定の直径を有しても良く、画像１０７は、ディスク２０２の表面２０９上の特定の位置に所定の幅２１１及び高さ２１３を有する。更に、螺旋状スリット２０４ａ、２０４ｂ、及び２０４ｃは、画像１０７の一端部２２２と整列されるように、ディスク２０２のエッジからの所定の距離「１」に位置する一端部２２０ａ、２２０ｂ、及び２２０ｃをそれぞれ有することになろう。更に、螺旋状スリット２０４ａ、２０４ｂ、及び２０４ｃは、画像１０７の反対側端部２２６と整列されるように、ディスク２０２のエッジから所定の距離「２」に位置する反対側端部２２４ａ、２２４ｂ、及び２２４ｃをそれぞれ有することになろう。換言すれば、各螺旋状スリット２０４ａ、２０４ｂ、及び２０４ｃは、ディスク２０２の外側エッジに対して、それらのスリットのそれぞれの端部２２０ａ−２２４ａ、２２０ｂ−２２４ｂ、及び２２２ｃ−２２４ｃ間の距離に関する距離「１」及び「２」間の差が、遠隔物体１０４の画像１０７の幅２１１以上になるような寸法にされる。
【００２１】
代替として、螺旋状スリット２０４ａ、２０４ｂ、及び２０４ｃは、所与の時間に（例えば）螺旋状スリット２０４ａ及び２０４ｂの任意の２つが、それぞれ、遠隔物体１０４の画像１０７からの異なる光線を分光計１１０へ同時に通過させる部分を有することができるように、互いに対して配置することができる。この場合に、コントローラ１１４は、２次元画像センサ１１２から対応する２次元画像を受信すると、第１の螺旋状スリット２０４ａに関連する２次元画像を第２の螺旋状スリット２０４ｂに関連する２次元画像から分離するために、２次元画像を処理する必要があろう。次に、コントローラ１１４は、ハイパースペクトル画像１０２ａを形成するために、第１の螺旋状スリット２０４ａだけに関連する様々な２次元画像を組み合わせ、且つハイパースペクトル画像１０２ｂを形成するために、第２の螺旋状スリット２０４ｂだけに関連する様々な２次元画像を組み合わせることになろう。
【００２２】
図２Ｃを参照すると、本発明の第１の実施形態に従って、遠隔物体１０４の２次元エリア１０７のハイパースペクトル画像１０２を提供するために、ハイパースペクトル撮像システム１００ａを用いるための例示的な方法２００Ｃのステップを示す流れ図がある。方法は、（ａ）光学素子１０６と、回転可能なディスク２０２（その中には少なくとも１つの螺旋状スリット２０４が形成される）と、アクチュエータ２０６と、分光計１１０（少なくとも分散装置１１６を備える）と、２次元画像センサ１１２と、コントローラ１１４と、を含むハイパースペクトル撮像システム１００ａを提供するステップ（ステップ２０２Ｃ）と、（ｂ）遠隔物体１０４に関連する光１１５ａを受信する光学素子１０６を配置するステップ（ステップ２０４Ｃ）と、（ｃ）遠隔物体１０４に関連する第１の光線１１５ｃが、第１の光線１１５ｃを受信して第１の分散光線１１５ｅを２次元画像センサ１１２に出力するように構成された分散装置１１６を少なくとも備えた分光計１１０へと、螺旋状スリット２０４の第１の部分２０９１を通過できるように、ディスク２０２が回転されて螺旋状スリット２０４の第１の部分２０９１が配置されるようにアクチュエータ２０６を制御するステップ（ステップ２０６Ｃ）と、（ｄ）２次元画像センサ１１２から第１の分散光線１１５ｅの２次元画像１１７ａを取得するステップ（ステップ２０８Ｃ）と、（ｅ）遠隔物体１０４に関連する第２の光線１１５ｇが、第２の光線１１５ｇを受信して第２の分散光線１１５ｉを２次元画像センサ１１２に出力するように構成された分散装置１１６を少なくとも備えた分光計１１０へと、螺旋状スリット２０４の第２の部分２０９２を通過できるように、ディスク２０２が回転されて螺旋状スリット２０４の第２の部分２０９２が配置されるようにアクチュエータ２０６を制御するステップ（ステップ２１０Ｃ）と、（ｆ）２次元画像センサ１１２から第２の分散光線１１５ｉの２次元画像１１７ｂを取得するステップ（ステップ２１２Ｃ）と、（ｇ）遠隔物体１０４に関連する異なる光線が、螺旋状スリット２０４の異なる部分２０９３、２０９４．．．２０９ｎを通過できるように、ディスク２０２が回転されて螺旋状スリット２０４の異なる部分２０９３、２０９４．．．２０９ｎが配置されるようにアクチュエータ２０６を繰り返し制御し、一方で遠隔物体１０４の２次元エリアのハイパースペクトル画像１０２を提供するために、異なる分散光線の２次元画像１１７ｃ、１１７ｄ．．．１１７ｎを２次元画像センサ１１２から繰り返し取得し、且つ第１及び第２の２次元画像１１７ａ及び１１７ｂ並びに異なる２次元画像１１７ｃ、１１７ｄ．．．１１７ｎを組み合わせるステップ（ステップ２１４Ｃ）と、を含む。一例において、コントローラ１１４は、第１及び第２の２次元画像１１７ａ及び１１７ｂ並びに異なる２次元画像１１７ｃ、１１７ｄ．．．１１７ｎを取得しながら、連続的に一定した速度でディスク２０２を回転させるようにアクチュエータ２０６を制御することができる。上記の例において、コントローラ１１４は、メモリ１１７とインターフェースするプロセッサ１１５を含んでも良く、メモリ１１７は、プロセッサ実行可能命令を記憶し、それらのプロセッサ実行可能命令を実行してステップ２０４Ｃ、２０６Ｃ、２０８Ｃ、２１０Ｃ、２１２Ｃ、及び２１４Ｃを実行する。
【００２３】
必要に応じて、走査ディスク２０２及びアクチュエータ２０６は、システムのサイズに著しい影響を与えずに、既存の設計に追加することが可能である。更に結果として向上したシステム（即ち、ハイパースペクトル撮像システム１００ａ）は、ほぼ１００％の走査効率を提供することになろう。前部光学素子の前に走査ミラーを組み込むガルバノメータ駆動スキャナのような他の従来の走査システムは、遠隔物体におけるどのラインが分光計に伝達されているかを知るために、走査装置からのフィードバックを必要とする。しかしながら、ハイパースペクトル撮像システム１００ａにおいて、２次元画像センサ１１２が、ゼロ次画像及び回折画像を撮像するほど十分に大きい場合に、ゼロ次画像の位置は、或る走査装置からのフィードバックを必要とせずに、この情報（即ち、遠隔物体におけるどのラインが分光計に伝達されているか）を提供することができる。更に、従来のガルバノメータ駆動スキャナは、振動源であり、且つハイパースペクトル撮像システム１００ａにおいて用いられる定速度の回転ディスク２０２と比較した場合に、より高い所要電力を伴う可能性がある。更に、従来のポリゴンスキャナは、典型的には、追加の反射面という貧弱な走査効率を有し、且つ前部光学素子と遠隔物体との間に配置された場合に、ハイパースペクトル撮像システム１００ａのサイズと比較した場合に、システムサイズの著しい増加を必要とすることになろう。本発明において、ディスク２０２は、従来のリソグラフィ技術（例として、可視短波長赤外線（ＳＷＩＲ）用途のためのガラス上のクロム）で製造することが可能である。ディスク２０２はまた、共同譲渡された米国特許第７，６９７，１３７号明細書（その内容は、参照により本明細書に援用される）において定義されたプロセスを用いて、金属基板に製造することが可能である。最後に、ディスク２０２は、単純なモータ２０６（アクチュエータ２０６）によって駆動され得、速度制御又は角度位置装置が必要とされない。しかしながら、ディスク２０２の軸位置は、前部光学素子１０６の焦点深度内にあるように、名目上制御され配置される必要がある。
【００２４】
図３Ａ〜３Ｂを参照すると、本発明の第２の実施形態に従ってハイパースペクトル撮像システム１００ｂを示す幾つかの図があり、そこでは、走査可能なスリット機構１０８は、複数の直線スリット３０４（この例では、１０の直線スリット３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、３０４ｆ、３０４ｇ、３０４ｈ、３０４ｉ、３０４ｊが示されている）が形成されたディスク３０２、及び軸３０８を中心にディスク３０２を回転させるアクチュエータ３０６である。ハイパースペクトル撮像システム１００ｂは、光学素子１０６、回転ディスク３０２、アクチュエータ３０６、分光計１１０（少なくとも分散装置１１６を備える）、２次元画像センサ１１２、コントローラ１１４、及びハウジング１１８（図示せず）を含む。光学素子１０６、ディスク３０２、分光計１１０（分散装置１１６）、及び２次元画像センサ１１２は、光線が、一コンポーネントから別のコンポーネントへと適切に導かれるように互いに配置されるであろうことを理解されたい。しかしながら、ハイパースペクトル撮像システム１１０ｂの様々な特徴の説明を助けるために、ディスク表面３０９に対する光学素子１０６の向きは変更された。例えば、ディスク表面３０９は、図示のように読者に面するのではなく、実際には、光学素子１０６の主面に面することになろう。且つ軸３０８上のディスク３０２の回転面は、読者に垂直になろう。
【００２５】
図３Ａ〜３Ｂに示されているように、ディスク３０２が、第１の時間「ｔ１」に１つの位置「ｐ１」に１つの直線スリット３０４ａを有し（図３Ａを参照）、次にディスク３０２が、第２の時間「ｔ２」に位置「ｐ１」に次の直線スリット３０４ｂを有する（図３Ｂを参照）ように、ハイパースペクトル撮像システム１００ｂが構成される例がある。図３Ａにおいて、ハイパースペクトル撮像システム１００ｂは、光学素子１０６が、遠隔物体１０４に関連する光１１５ａを受信し且つ遠隔物体１０４の画像１０７を表す集束光１１５ｂをディスク３０２上に導くように、第１の時間「ｔ１」に配置される。特に、コントローラ１１４は、第１の直線スリット３０４ａが第１の時間「ｔ１」に位置「ｐ１」にあるように、軸３０８上でディスク３０２を回転させるためにアクチュエータ３０６と対話することになろう。時間「ｔ１」に、第１の直線スリット３０４ａは、例えば第１のミラー１２２（図１を参照）を介して分散装置１１６によって受信される、画像１０７に関連する第１の光線１１５ｃを分光計１１０へ通過させるために、光学素子１０６の画像面に又はその近くに配置される。再び、分光計１１０は、分散装置１１６（例えば、プリズム１１６、回折格子１１６）を有する任意の周知の分光計１１０とすることができる。分散装置１１６は、例えば第２のミラー１２４（図１を参照）を介して２次元画像センサ１１２によって受信される分散光１１５ｅを生成する。２次元画像センサ１１２は、２次元画像１１７ａを生成するが、２次元画像１１７ａは、分散光１１５ｅの空間情報を表す１つの軸３１０ａ（例えば、回折格子１１６が用いられる場合には回折光１１５ｅのゼロ次画像）と、分散光１１５ｅのスペクトル情報を表す別の軸３１０ｂ（例えば、回折格子１１６が用いられる場合には回折光１１５ｅの非ゼロ次画像）と、を含む。コントローラ１１４は、２次元画像１１７ａを受信して記憶し、且つ次に説明するように、遠隔物体１０４からの画像１０７に関連する異なる光線１１５ｇを分光計１１０へ通過させるために、第２の直線スリット３０４ｂが時間「ｔ２」に位置「ｐ１」にあるように、ディスク３０２を回転させるためにアクチュエータ３０６と対話する。
【００２６】
図３Ｂにおいて、ハイパースペクトル撮像システム１００ｂが、第２の時間「ｔ２」において構成されて示され、そこでは、コントローラ１１４は、例えば第１のミラー１２２（図１）を介して分散装置１１６によって受信される、遠隔物体１０４の画像１０７に関連する第２の光線１１５ｇを分光計１１０へ通過させるために、第２スリット直線３０４ｂが時間「ｔ２」に位置「ｐ１」にあるように、ディスク３０２を回転させるためにアクチュエータ３０６と対話した。明らかなように、第１の光線１１５ｃは、遠隔物体１０４の画像１０７に関連する第２の光線１１５ｇに隣接するか又はほぼ隣接する。分散装置１１６は、例えば第２のミラー１２４（図１）を介して２次元画像センサ１１２によって受信される分散光１１５ｉを生成する。２次元画像センサ１１２は、２次元画像１１７ｂを生成するが、２次元画像１１７ｂは、分散光１１５ｉの空間情報を表す１つの軸２１０ａ（例えば、回折格子１１６が用いられる場合には回折光１１５ｉのゼロ次画像）と、分散光１１５ｉのスペクトル情報を表す別の軸２１０ｂ（例えば、回折格子１１６が用いられる場合には回折光１１５ｉの非ゼロ次画像）と、を含む。コントローラ１１４は、２次元画像１１７ｂを受信し記憶する。その後、コントローラ１１４は、残りの直線スリット３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、３０４ｆ、３０４ｇ、３０４ｈ、３０４ｉ、３０４ｊが、時間「ｔ３」、「ｔ４」、「ｔ５」、「ｔ６」、「ｔ７」、「ｔ８」、「ｔ９」、「ｔ１０」に、位置「ｐ１」に連続的に位置するように、異なる時間「ｔ３」、「ｔ４」、「ｔ５」、「ｔ６」、「ｔ７」「ｔ８」、「ｔ９」、「ｔ１０」にディスク３０２を回転させるためにアクチュエータ３０６と対話し、その間に、コントローラ１１４は、遠隔物体１０４の異なる２次元画像１１７ｃ、１１７ｄ、１１７ｅ、１１７ｆ、１１７ｇ、１１７ｈ、１１７ｉ、１１７ｊを取得するために、２次元画像センサ１１２と対話する。コントローラ１１４は、遠隔物体１０４のエリアに関連する全体画像１０７のハイパースペクトル画像１０２を提供するために、２次元画像１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄ、１１７ｅ、１１７ｆ、１１７ｇ、１１７ｈ、１１７ｉ、１１７ｊを組み合わせる。この例において、各２次元画像１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄ、１１７ｅ、１１７ｆ、１１７ｇ、１１７ｈ、１１７ｉ、１１７ｊは、異なる分散光線１１５ｅ、１１５ｉ等に対応し、分散光線１１５ｅ、１１５ｉ等は、それらのそれぞれのスペクトル画像が組み合わされた場合に、結果としての組合せが、遠隔物体１０４のエリアの全体画像１０７に関連するハイパースペクトル画像１０２を形成するように、互いに隣接する。
【００２７】
明らかなように、複数の直線スリット３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、３０４ｆ、３０４ｇ、３０４ｈ、３０４ｉ、３０４ｊを有するディスク３０２は、遠隔物体１０４のエリアの画像１０７に関連するハイパースペクトル画像１０２の生成を、ディスク２０２の単一の３６０°回転ごとに得られるようにすることができる。この例において、直線スリット３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、３０４ｆ、３０４ｇ、３０４ｈ、３０４ｉ、３０４ｊのそれぞれにおける長さは、遠隔物体１０４の画像１０７の幅２１１以上になろう。且つ直線スリット３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、３０４ｆ、３０４ｇ、３０４ｈ、３０４ｉ、３０４ｊの組み合わされた幅は、遠隔物体１０４の画像１０７の高さ２１３以上になろう。図示のように、第１の直線スリット３０２ａが位置「ｐ１」にある場合に、第１の直線スリット３０２ａが、画像１０７の上部からの光線１１５ｃがそのスリットを通過できるようにし、且つ第２の直線スリット３０２ｂが位置「ｐ１」にある場合に、第２の直線スリット３０２ｂが、画像１０７の上部のすぐ下からの光線１１５ｇがそのスリットを通過できるようにし、残りの直線スリット３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、３０４ｆ、３０４ｇ、３０４ｈ、３０４ｉ、３０４ｊに対しても同様であるように、直線スリット３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ  ３０４ｆ、３０４ｇ、３０４ｈ、３０４ｉ、３０４ｊは、ディスク３０２の表面３０９上にオフセットされて配置されることになろう。このように、直線スリット３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、３０４ｆ、３０４ｇ、３０４ｈ、３０４ｉ、３０４ｊの全てが、位置「ｐ１」に存在した後で、それらを通過する光線１１５ｃ、１１５ｇ等は、全ての光線１１５ｃ、１１５ｇ等が組み合わされた場合に、それらが全体画像１０７を包含するように、互いに隣接する。任意の数の直線スリット３０４がディスク３０２上に形成され得、組み合わされた場合に直線スリット３０４の幅の全てが遠隔物体１０４の画像１０７の高さ２１３以上である限り、各直線スリット３０４が同じ又は異なる幅を有し得ることを理解されたい。
【００２８】
前述の例において、コントローラ１１４は、対応する個別の直線スリット３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、３０４ｆ、３０４ｇ、３０４ｈ、３０４ｉ、３０４ｊが位置「ｐ１」にあり、且つ２次元画像センサ１１２と平行に整列されている場合に、２次元画像１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄ、１１７ｅ、１１７ｆ、１１７ｇ、１１７ｈ、１１７ｉ、１１７ｊの「スナップショット」を取得する。従って、コントローラ１１４は、軸３０８を中心に３６°にわたってディスク３０６を回転させた後で、２次元画像１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄ、１１７ｅ、１１７ｆ、１１７ｇ、１１７ｈ、１１７ｉ、１１７ｊのそれぞれの「スナップショット」を取得することになり、これらの３６°の回転の合間には、データは、２次元画像センサ１１２から得られないことになろう。その結果、ハイパースペクトル撮像システム１００ｂは、１００％の走査効率を有しない。なぜなら、直線スリット３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、３０４ｆ、３０４ｇ、３０４ｈ、３０４ｉ、３０４ｊが位置「ｐ１」にない場合に、データが、２次元画像センサ１１２から得られないからである。コントローラ１１４は、ディスク３０６の回転を停止する必要なしに、２次元画像１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄ、１１７ｅ、１１７ｆ、１１７ｇ、１１７ｈ、１１７ｉ、１１７ｊの「スナップショット」を取得することができる。なぜなら、コントローラ１１４は、直線スリット３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、３０４ｆ、３０４ｇ、３０４ｈ、３０４ｉ、３０４ｊが位置「ｐ１」にある場合はいつでも、２次元画像センサ１１２と対話し、そこからデータを取得することになるからである。
【００２９】
図３Ｃを参照すると、本発明の第２の実施形態に従って、遠隔物体１０４の２次元エリア１０７のハイパースペクトル画像１０２を提供するために、ハイパースペクトル撮像システム１００ｂを用いるための例示的な方法３００Ｃのステップを示す流れ図がある。方法は、（ａ）光学素子１０６と、回転可能なディスク３０２（（例えば）その中には複数の直線スリット３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、３０４ｆ、３０４ｇ、３０４ｈ、３０４ｉ、３０４ｊが形成される）と、アクチュエータ３０６と、分光計１１０（少なくとも分散装置１１６を備える）と、２次元画像センサ１１２と、コントローラ１１４と、を含むハイパースペクトル撮像システム１００ｂを提供するステップ（ステップ３０２Ｃ）と、（ｂ）遠隔物体１０４に関連する光１１５ａを受信する光学素子１０６を配置するステップ（ステップ３０４Ｃ）と、（ｃ）遠隔物体１０４に関連する第１の光線１１５ｃが、第１の光線１１５ｃを受信して第１の分散光線１１５ｅを２次元画像センサ１１２に出力するように構成された分散装置１１６を備えた分光計１１０へと、第１の直線スリット３０４ａを通過できるように、ディスク３０２が回転されて第１の直線スリット３０４ａが配置されるように、アクチュエータ３０６を制御するステップ（ステップ３０６Ｃ）と、（ｄ）２次元画像センサ１１２から第１の分散光線１１５ｅの第１の２次元画像１１７ａを取得するステップ（ステップ３０８Ｃ）と、（ｅ）遠隔物体１０４に関連する第２の光線１１５ｇが、第２の光線１１５ｇを受信して第２の分散光線１１５ｉを２次元画像センサ１１２に出力するように構成された分散装置１１６を少なくとも備えた分光計１１０へと、第２の直線スリット３０４ｂを通過できるように、ディスク３０２が回転されて第２の直線スリット３０４ｂが配置されるようにアクチュエータ３０６を制御するステップ（ステップ３１０Ｃ）と、（ｆ）２次元画像センサ１１２から第２の分散光線１１５ｇの第２の２次元画像１１７ｂを取得するステップ（ステップ３１２Ｃ）と、（ｇ）遠隔物体１０４に関連する異なる光線が、（例えば）異なる直線スリット３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、３０４ｆ、３０４ｇ、３０４ｈ、３０４ｉ、３０４ｊを通過できるように、ディスク３０２が回転されて（例えば）異なる直線スリット３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、３０４ｆ、３０４ｇ、３０４ｈ、３０４ｉ、３０４ｊが配置されるようにアクチュエータ３０６を繰り返し制御し、一方で遠隔物体１０４の２次元エリアのハイパースペクトル画像１０２を提供するために、異なる分散光線の２次元画像１１７ｃ、１１７ｄ、１１７ｅ、１１７ｆ、１１７ｇ、１１７ｈ、１１７ｉ、１１７ｊを２次元画像センサ１１２から繰り返し取得し、且つ第１及び第２の２次元画像１１７ａ及び１１７ｂ、並びに異なる２次元画像１１７ｃ、１１７ｄ、１１７ｅ、１１７ｆ、１１７ｇ、１１７ｈ、１１７ｉ、１１７ｊを組み合わせるステップ（ステップ３１４Ｃ）と、を含む。一例において、コントローラ１１４は、第１及び第２の２次元画像１１７ａ及び１１７ｂ、並びに異なる２次元画像１１７ｃ、１１７ｄ．．．１１７ｎを取得しながら、連続的に一定した速度でディスク３０２を回転させるようにアクチュエータ３０６を制御することができる。上記の例において、コントローラ１１４は、メモリ１１７とインターフェースするプロセッサ１１５を含んでも良く、メモリ１１７は、プロセッサ実行可能命令を記憶し、それらのプロセッサ実行可能命令を実行してステップ３０４Ｃ、３０６Ｃ、３０８Ｃ、３１０Ｃ、３１２Ｃ、及び３１４Ｃを実行する。
【００３０】
必要に応じて、走査ディスク３０２及びアクチュエータ３０６は、システムのサイズに著しい影響を与えずに、既存の設計に追加することが可能である。更に、結果として向上したシステム（即ち、ハイパースペクトル撮像システム１００ｂ）は、１００％に近い走査効率を提供することになろう。前部光学素子の前に走査ミラーを組み込むガルバノメータ駆動スキャナのような他の従来の走査システムは、遠隔物体におけるどのラインが分光計に伝達されているかを知るために、走査装置からのフィードバックを必要とする。しかしながら、ハイパースペクトル撮像システム１００ｂにおいて、２次元画像センサ１１２が、ゼロ次画像及び回折画像を撮像するほど十分に大きい場合に、ゼロ次画像の位置は、或る走査装置からのフィードバックを必要とせずに、この情報（即ち、遠隔物体におけるどのラインが分光計に伝達されているか）を提供することができる。更に、従来のガルバノメータ駆動スキャナは、振動源であり、且つハイパースペクトル撮像システム１００ｂにおいて用いられる定速度の回転ディスク３０２と比較した場合に、より高い所要電力を伴う可能性がある。更に、従来のポリゴンスキャナは、典型的には、追加の反射面という貧弱な走査効率を有し、且つ前部光学素子と遠隔物体との間に配置された場合に、ハイパースペクトル撮像システム１００ｂのサイズと比較した場合に、システムサイズの著しい増加を必要とすることになろう。本発明において、ディスク３０２は、従来のリソグラフィ技術（例として、可視短波長赤外線（ＳＷＩＲ）用途のためのガラス上のクロム）で製造することが可能である。ディスク３０２はまた、共同譲渡された米国特許第７，６９７，１３７号明細書（その内容は、参照により本明細書に援用される）において定義されたプロセスを用いて、金属基板に製造することが可能である。最後に、ディスク３０２は、単純なモータ３０６（アクチュエータ３０６）によって駆動され得、速度制御又は角度位置装置が必要とされない。しかしながら、ディスク３０２の軸位置は、前部光学素子１０６の焦点深度内にあるように、名目上制御され配置される必要がある。
【００３１】
図４Ａ〜４Ｂを参照すると、本発明の第３の実施形態に従って、ハイパースペクトル撮像システム１００ｃを示す幾つかの図（注：図４Ａ〜４Ｂは、表面４０６の一部が切り取られ、その結果、ドラム４０２の内部に位置する折り返しミラー４０４を見ることができる）があり、そこでは、走査可能なスリット機構１０８は、その表面４０６における少なくとも１つの直線スリット４０４（この例では、幾つかの直線スリット４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ及び４０４ｅを見ることができる）及び中に位置する折り返しミラー４０８を備えたドラム４０２、並びに軸４１２を中心にドラム４０２を回転させるアクチュエータ４１０である。ハイパースペクトル撮像システム１００ｃは、少なくとも１つの光学素子１０６、回転可能なドラム４０２、アクチュエータ４１０、分光計１１０（少なくとも分散装置１１６を備える）、２次元画像センサ１１２、コントローラ１１４、及びハウジング１１８（図示せず）を含む。光学素子１０６、ドラム４０２、分光計１１０（分散装置１１６）、及び２次元画像センサ１１２は、光線が一コンポーネントから別のコンポーネントへと適切に導かれるように、互いに配置されるであろうことを理解されたい。かかるものとして、回転ドラム４０２は、光学素子１０６からの光１１５ｂが通過し且つ表面４０６の内部４１８に遠隔物体１０４の画像１０７を形成するために折り返しミラー４０８によって反射される開口部４１４を自身の一側４１６に有することになろう。表面４０６の内部４１８は、光学素子１０６の画像面に配置されることになろう（図４Ａ及び４Ｂにおける分解図４２０を参照）。
【００３２】
図４Ａ〜４Ｂに示されているように、回転ドラム４０２が、第１の時間「ｔ１」（図４Ａを参照）に１つの位置「ｐ１」に１つの直線スリット４０４ａを有し、次に回転ドラム４０２が、第２の時間「ｔ２」（図４Ｂを参照）に位置「ｐ２」に直線スリット４０４ａを有するように、ハイパースペクトル撮像システム１００ｃが構成される例がある。図４Ａにおいて、光学素子１０６が、遠隔物体１０４に関連する光１１５ａを受信し、且つ回転ドラム４０２内の表面４０６（分解図４２０を参照）の内部４１８に遠隔物体１０４の画像１０７を形成するために、遠隔物体１０４の画像１０７を表す集束光１１５ｂを、回転ドラム４０２の一側４１６における開口部４１４を通して、集束光１１５ｂを反射する折り返しミラー４０８に導くように、ハイパースペクトル撮像システム１００ｃは、第１の時間「ｔ１」に配置される。特に、コントローラ１１４は、第１の直線スリット４０４ａが第１の時間「ｔ１」に位置「ｐ１」にあるように、軸４１２上でドラム４０２を回転させるためにアクチュエータ４１０と対話することになろう。時間「ｔ１」において、第１の直線スリット４０４ａは、例えば第１のミラー１２２（図１を参照）を介して分散装置１１６によって受信される、画像１０７に関連する第１の光線１１５ｃを、分光計１１０へ通過させるために、光学素子１０６の画像面に又はその近くに配置される。再び、分光計１１０は、分散装置１１６（例えば、プリズム１１６、回折格子１１６）を有する任意の周知の分光計１１０とすることができる。分散装置１１６は、例えば第２のミラー１２４（図１を参照）を介して２次元画像センサ１１２によって受信される分散光１１５ｅを生成する。２次元画像センサ１１２は、２次元画像１１７ａを生成するが、２次元画像１１７ａは、分散光１１５ｅの空間情報を表す１つの軸４１０ａ（例えば、回折格子１１６が用いられる場合には回折光１１５ｅのゼロ次画像）と、分散光１１５ｅのスペクトル情報を表す別の軸４１０ｂ（例えば、回折格子１１６が用いられる場合には回折光１１５ｅの非ゼロ次画像）と、を含む。コントローラ１１４は、２次元画像１１７ａを受信して記憶し、且つ次に説明するように、遠隔物体１０４からの画像１０７に関連する異なる光線１１５ｇを分光計１１０へ通過させるために第１の直線スリット４０４ａが時間「ｔ２」に位置「ｐ２」にあるように、ドラム４０２を回転させるためにアクチュエータ４１０と対話する。
【００３３】
図４Ｂにおいて、ハイパースペクトル撮像システム１００ｃは、第２の時間「ｔ２」において構成されて示され、そこでは、コントローラ１１４は、例えば第１のミラー１２２（図１）を介して分散装置１１６によって受信される、遠隔物体１０４の画像１０７に関連する第２の光線１１５ｇを分光計１１０へ通過させるために、第１スリット直線４０４ａが時間「ｔ２」に位置「ｐ２」にあるように、ドラム４０２を回転させるためにアクチュエータ４１０と対話した。明らかなように、第１の光線１１５ｃは、遠隔物体１０４の画像１０７に関連する第２の光線１１５ｇに隣接するか又はほぼ隣接する。分散装置１１６は、例えば第２のミラー１２４（図１）を介して２次元画像センサ１１２によって受信される分散光１１５ｉを生成する。２次元画像センサ１１２は、２次元画像１１７ｂを生成するが、２次元画像１１７ｂは、分散光１１５ｉの空間情報を表す１つの軸４１０ａ（例えば、回折格子１１６が用いられる場合には回折光１１５ｉのゼロ次画像）と、分散光１１５ｉのスペクトル情報を表す別の軸４１０ｂ（例えば、回折格子１１６が用いられる場合には回折光１１５ｉの非ゼロ次画像）と、を含む。コントローラ１１４は、２次元画像１１７ｂを受信し記憶する。その後、コントローラ１１４は、第１の直線スリット４０４ａが、位置「ｐ３」、「ｐ４」．．．「ｐｎ」を連続的に有するように、異なる時間「ｔ３」、「ｔ４」．．．「ｔｎ」にドラム４０２を回転させるためにアクチュエータ４１０と対話し、一方で時間「ｔ３」、「ｔ４」．．．「ｔｎ」に、２次元画像センサ１１２は、遠隔物体１０４の異なる分散光線の異なる２次元画像１１７ｃ、１１７ｄ．．．１１７ｎを取得するために作動される。コントローラ１１４は、遠隔物体１０４のエリアに関連する全体画像１０７のハイパースペクトル画像１０２ａを提供するために、２次元画像１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ．．．１１７ｎを組み合わせる。この例において、各２次元画像１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ．．．１１７ｎは、異なる分散光線１１５ｅ、１１５ｉ等に対応し、分散光線１１５ｅ、１１５ｉ等は、それらのそれぞれのスペクトル画像が組み合わされた場合に、結果としての組合せが遠隔物体１０４のエリアの画像１０７を表すハイパースペクトル画像１０２ａを形成するように、互いに隣接する。
【００３４】
第１の直線スリット４０４ａを用いて、遠隔物体１０４のエリアのハイパースペクトル画像１０２ａを取得するために用いられる同じプロセスは、第２のスリット４０４ｂを用いて、遠隔物体１０４のエリアのハイパースペクトル画像１０２ｂを取得するために繰り返され、次に、第３の直線スリット４０４ｃ用いて、遠隔物体１０４のエリアのハイパースペクトル画像１０２ｃを取得するために繰り返される等であろう。従って、「ｘ」の数の直線スリット４０４を有するドラム４０２は、ドラム４０２の単一の３６０°回転ごとに、遠隔物体１０４のエリアの同じ画像１０７の「ｘ」の数のハイパースペクトル画像１０２を取得することができるようにする。コントローラ１１４は、任意の所望のデータ速度で２次元画像１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ．．．１１７ｎを取得できるが、しかしそれは、典型的には、２次元画像センサ１１２上のそれぞれの直線スリット４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ及び４０４ｄの画像（画像１０７からのそれぞれの光線）が一画素だけ横に移動するために、それぞれの直線スリット４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ及び４０４ｄが十分に回転された後になろう。
【００３５】
この例において、直線スリット４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ及び４０２ｄのそれぞれにおける長さは、遠隔物体１０４の画像１０７の幅２１１以上になろう。且つ直線スリット４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ及び４０２ｄの幅は、遠隔物体１０４の画像１０７の全高さ２１３に対処するために、どれほど多くの位置「ｐ１」、「ｐ２」、「ｐ３」．．．「ｐｎ」及び時間「ｔ１」、「ｔ２」、「ｔ３」．．．「ｔｎ」にわたって各直線スリット４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ及び４０２ｄが、ドラム４０２を回転させることによって移動されることになるかを規定することになろう。換言すれば、全ての光線１１５ｃ、１１５ｇ等が組み合わされた場合に、それらが全体画像１０７を包含するであろうように、直線スリット４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ及び４０２ｄの幅は、全ての隣接する光線１１５ｃ、１１５ｇ等がそれらのスリットを通過できるようにするために、どれほど多くの位置「ｐ１」、「ｐ２」、「ｐ３」．．．「ｐｎ」及び時間「ｔ１」、「ｔ２」、「ｔ３」．．．「ｔｎ」にわたって各直線スリット４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ及び４０２ｄが、ドラム４０２を回転させることによって移動されることになるかを規定することになろう。任意の数の直線スリット４０４（４つだけが示されている）が、ドラム４０２上に形成され得ること、及び直線スリット４０４が、同じ又は異なる幅及び長さを有し得ることを理解されたい。
【００３６】
前述の例において、直線スリット４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ及び４０４ｄは、遠隔物体１０４の画像１０７が、任意の所与の時間に直線スリットは４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ及び４０４ｄの１つだけに位置するように、互いに十分に遠く分離される。換言すれば、画像１０７は、直線スリット４０４ａ及び４０４ｂ間、直線スリット４０４ｂ及び４０４ｃ間、又は直線スリット４０４ｃ及び４０４ｄ間等のスペースに完全に位置することが可能である。この点において、前部光学素子１０６によって形成された２Ｄ画像１０７は、ドラム４０２の内部４１８にあり、且つドラム４０４の各角度位置に対して、それぞれの直線スリット４０４ａ（例えば）は、画像１０７の一ラインだけを分光計１１０へ「通過させる」。ドラム４０２の外径及び走査される２Ｄ画像１０７のサイズに基づいて、直線スリットは４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ及び４０４ｄは、１つの直線スリット４０４ａ（例えば）が光学素子１０６の２Ｄ視野を出る場合に、次の直線スリット４０４ｂ（例えば）が画像１０７の２Ｄ視野にちょうど入っているように、互いに角度をなして離間される。これは、１００％の走査効率に帰着する。この状況において、直線スリット４０４ａ（例えば）が、光学素子１０６の焦点面を横断しながら、それはまた、焦点内及び焦点外に移動する。この問題に取り組むために、ドラム４０２は、直線スリット４０４ａ（例えば）が光学素子１０６の焦点深度内に残るように、理想的には十分に大きくなろう。
【００３７】
代替として、直線スリット４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ及び４０４ｄは、所定の時間に直線スリット４０４ａ及び４０４ｂ（例えば）の任意の２つが、それぞれ、遠隔物体１０４の画像１０７からの異なる光線を分光計１１０へ同時に通過させる部分を有することができるように、互いに対して配置することができる。この場合に、コントローラ１１４は、２次元画像センサ１１２から２次元画像を受信すると、第１の直線スリット４０４ａに関連する２次元画像を第２の直線スリット４０４ｂに関連する２次元画像から分離するために、２次元画像を処理することになろう。次に、コントローラ１１４は、ハイパースペクトル画像１０２ａを形成するために、第１の直線スリット４０４ａだけに関連する様々な２次元画像を後で組み合わせ、次にハイパースペクトル画像１０２ｂを形成するために、第２の直線スリット４０４ｂだけに関連する様々な２次元画像を組み合わせることになろう。
【００３８】
図４Ｃを参照すると、本発明の第３の実施形態に従って、遠隔物体１０４の２次元エリア１０７のハイパースペクトル画像１０２を提供するために、ハイパースペクトル撮像システム１００ｃを用いるための例示的な方法４００Ｃのステップを示す流れ図がある。方法は、（ａ）光学素子１０６と、回転可能なドラム４０２（その表面４０６上の少なくとも１つの直線スリット４０４、及びその中に位置する折り返しミラー４０８を有する）と、アクチュエータ４１０と、分光計１１０（少なくとも分散装置１１６を備える）と、２次元画像センサ１１２と、コントローラ１１４と、を含むハイパースペクトル撮像システム１００ｂを提供するステップ（ステップ４０２Ｃ）と、（ｂ）遠隔物体１０４に関連する光１１５ａを受信する光学素子１０６を配置するステップ（ステップ４０４Ｃ）と、（ｃ）ドラム４０２の一側４１６における開口部４１４が、光学素子１０６から光１１５ｂを受信するように配置され、且つ折り返しミラー４０８が、光学素子１０６から受信された光１１５ｂを表面４０６の内部４１８の方へ反射するために配置されるように、ドラム４０２を配置するステップであって、表面４０６の内部４１８が、光学素子１０６の画像面に配置されるステップ（ステップ４０６Ｃ）と、（ｄ）遠隔物体１０４に関連する第１の光線１１５ｃが、第１の光線１１５ｃを受信して第１の分散光線１１５ｅを２次元画像センサ１１２へ出力するように構成された分散装置１１６を少なくとも備えた分光計１１０へと、スリット４０４を通過できるように、ドラム４０２が回転されてスリット４０４が配置されるようにアクチュエータ４１０を制御するステップ（ステップ４０８Ｃ）と、（ｅ）２次元画像センサ１１２から第１の分散光線１１５ｇの２次元画像１１７ａを取得するステップ（ステップ４１０Ｃ）と、（ｆ）遠隔物体１０４に関連する第２の光線１１５ｇが、第２の光線１１５ｇを受信して第２の分散光線１１５ｉを２次元画像センサ１１２へ出力するように構成された分散装置１１６を少なくとも備えた分光計１１０へと、スリット４０４を通過できるように、ドラム４０２が回転されてスリット４０４が配置されるようにアクチュエータ４１０を制御するステップ（ステップ４１２Ｃ）と、（ｇ）２次元画像センサ１１２から第２の分散光線１１５ｉの２次元画像１１７ｂを取得するステップ（ステップ４１４Ｃ）と、（ｈ）遠隔物体１０４に関連する異なる光線が、スリット４０４を通過できるように、ドラム４０２が回転されてスリット４０４が配置されるようにアクチュエータ４１０を繰り返し制御し、一方で遠隔物体１０４の２次元エリア１０７のハイパースペクトル画像１０２を提供するために、異なる分散光線の２次元画像１１７ｃ、１１７ｄ．．．１１７ｎを２次元画像センサ１１２から繰り返し取得し、且つ第１及び第２の２次元画像１１７ａ及び１１７ｂ、並びに異なる２次元画像１１７ｃ、１１７ｄ．．．１１７ｎを組み合わせるステップ（ステップ４１６Ｃ）と、を含む。一例において、コントローラ１１４は、第１及び第２の２次元画像１１７ａ及び１１７ｂ、並びに異なる２次元画像１１７ｃ、１１７ｄ．．．１１７ｎを取得しながら、連続的に一定した速度でドラム４０２を回転させるようにアクチュエータ４１０を制御することができる。上記の例において、コントローラ１１４は、メモリ１１７とインターフェースするプロセッサ１１５を含んでも良く、メモリ１１７は、プロセッサ実行可能命令を記憶し、それらのプロセッサ実行可能命令を実行してステップ４０４Ｃ、４０６Ｃ、４０８Ｃ、４１０Ｃ、４１２Ｃ、４１４Ｃ、及び４１６Ｃを実行する。
【００３９】
本発明の複数の実施形態が、添付の図面に示され、前述の詳細な説明に記載されたが、本発明が、開示された実施形態に限定されず、且つ特許請求の範囲で説明され定義されるような本発明から逸脱せずに、多数の再配置、修正形態、及び置換形態が可能であることを理解されたい。本明細書で用いられる「本発明」又は「発明」への言及が、例示的な実施形態に関連し、必ずしも添付の特許請求の範囲によって包含される全ての実施形態に関連するものではないことにもまた注目されたい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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