(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デュアル瞳孔、デュアルスペクトル帯域、広視野の再結像屈折光画像化システムであって、
前記光画像化システムの視野にわたり電磁放射線を受け取り、前記光画像化システムの第１瞳孔を形成し、かつ、第１瞳孔を通じて前記電磁放射線を方向付けるように構成されているデュアルバンド前方対物レンズ群であり、前記電磁放射線はオーバーラップしていない第１スペクトル帯域および第２スペクトル帯域を含んでおり、前記視野は少なくとも４５°×４５°に広がっている、デュアルバンド前方対物レンズ群と、
前記第１瞳孔を介して前記電磁放射線を受け取り、少なくとも１つの中間画像面を形成し、かつ、少なくとも１つの第２瞳孔を介して少なくとも１つの最終画像面の上に前記電磁放射線をフォーカスするように構成されている再結像屈折光サブシステムであり、前記第１スペクトル帯域から第１画像および前記第２スペクトル帯域から第２画像を形成する、再結像屈折光サブシステムと、
を含み、さらに、
少なくとも４５°×４５°に広がる第２視野を有する第２デュアルバンド前方対物レンズ群と、
前記第１瞳孔の近傍に配置されたビーム偏光器であり、前記光画像化システムの視線を前記第２デュアルバンド前方対物レンズ群へ選択的に偏光させるように構成されている、ビーム偏光器と、
を含む、
光画像化システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの中間画像面は単一の中間画像面であり、前記少なくとも１つの第２瞳孔は単一の第２瞳孔であり、かつ、
前記再結像屈折光サブシステムは、
前記第１瞳孔を介して前記電磁放射線を受け取り、かつ、前記中間画像面を形成するように構成されている第１デュアルバンドレンズ群であり、前記第１デュアルバンドレンズ群は、第１レンズおよび第２レンズを含み、前記第１瞳孔は、前記デュアルバンド前方対物レンズ群と前記第１レンズとの間に置かれており、かつ、前記中間画像面は、前記第１レンズと前記第２レンズとの間に置かれている、第１デュアルバンドレンズ群と、
前記第１デュアルバンドレンズ群の前記第２レンズから前記電磁放射線を受け取り、かつ、前記第２瞳孔を介して前記少なくとも１つの画像面の上に前記電磁放射線をフォーカスするように構成されている第２デュアルバンドレンズ群であり、前記第２瞳孔は、前記第２デュアルバンドレンズ群と前記少なくとも１つの画像面との間に置かれている、第２デュアルバンドレンズ群と、
を含む、請求項１に記載の光画像化システム。
【請求項３】
前記第１スペクトル帯域は、中間波長赤外線（ＭＷＩＲ）スペクトル帯域を含み、かつ、
前記第２スペクトル帯域は、短波赤外線（ＳＷＩＲ）スペクトル帯域を含む、
請求項２に記載の光画像化システム。
【請求項４】
前記光画像化システムは、さらに、
前記第２デュアルバンドレンズ群と前記第２瞳孔との間に置かれたチャンバ窓を有する冷却チャンバを含み、
前記少なくとも１つの画像面は、前記冷却チャンバの中に配置されている、
請求項３に記載の光画像化システム。
【請求項５】
前記ＭＷＩＲスペクトル帯域は、３．４μｍ−５．０μｍの第１波長範囲を含み、かつ、
前記ＳＷＩＲスペクトル帯域は、１．０μｍ−２．０μｍの第２波長範囲を含む、
請求項３に記載の光画像化システム。
【請求項６】
前記第１デュアルバンドレンズ群の前記第１レンズは硫化亜鉛から成り、かつ、
前記第１デュアルバンドレンズ群の前記第２レンズはセレン化亜鉛から成る、
請求項５に記載の光画像化システム。
【請求項７】
前記デュアルバンド前方対物レンズ群は３個レンズのセットを含み、
セレン化亜鉛から成る第１対物レンズ、カルコゲナイドガラスから成る第２対物レンズ、および、セレン化亜鉛から成る第３対物レンズ、を含む、
請求項６に記載の光画像化システム。
【請求項８】
前記第２デュアルバンドレンズ群は４個レンズのセットを含み、
カルコゲナイドガラスから成る第３レンズ、フッ化バリウムから成る第４レンズ、スピネル（ＳＰＩＮＥＬ）から成る第５レンズ、および、フッ化バリウムから成る第６レンズ、を含む、
請求項７に記載の光画像化システム。
【請求項９】
前記光画像化システムの光学速度はＦ／２．０である、
請求項８に記載の光画像化システム。
【請求項１０】
前記光画像化システムは、さらに、
前記第１瞳孔と前記再結像屈折光サブシステムとの間に置かれたビームスプリッタであり、前記電磁放射線を前記第１スペクトル帯域および前記第２スペクトル帯域へと分離するように構成されている、ビームスプリッタを含み、
前記第１スペクトル帯域は中間波長赤外線（ＭＷＩＲ）スペクトル帯域を含み、かつ、前記第２スペクトル帯域は短波赤外線（ＳＷＩＲ）スペクトル帯域を含み、
前記再結像屈折光サブシステムは、
前記第１瞳孔を介してＭＷＩＲスペクトル帯域を受け取り、ＭＷＩＲ中間画像面を形成し、かつ、前記第１画像を形成するために前記ＭＷＩＲスペクトル帯域をＭＷＩＲ第２瞳孔を介してＭＷＩＲ最終画像面上にフォーカスする、ように構成されているＭＷＩＲサブシステムと、
前記第１瞳孔を介してＳＷＩＲスペクトル帯域を受け取り、ＳＷＩＲ中間画像面を形成し、かつ、前記第２画像を形成するために前記ＳＷＩＲスペクトル帯域をＳＷＩＲ第２瞳孔を介してＳＷＩＲ最終画像面上にフォーカスする、ように構成されているＳＷＩＲサブシステムと、
を含む、
請求項１に記載の光画像化システム。
【請求項１１】
前記ＭＷＩＲサブシステムは、第１ペアのレンズおよび第２ペアのレンズを含み、
前記ＭＷＩＲ中間画像面は、前記第１ペアのレンズの第１レンズと第２レンズとの間に置かれており、かつ、
前記第２ペアのレンズは、前記第１ペアのレンズと前記ＭＷＩＲ第２瞳孔との間に置かれている、
請求項１０に記載の光画像化システム。
【請求項１２】
前記第１ペアのレンズの第１レンズと第２レンズはシリコンから成り、
前記第２ペアのレンズの第１レンズはゲルマニウムから成り、かつ、前記第２ペアのレンズの第２レンズはシリコンから成る、
請求項１１に記載の光画像化システム。
【請求項１３】
前記ＭＷＩＲサブシステムは、さらに、
前記ＭＷＩＲ第２瞳孔の近傍に置かれたチャンバ窓を有する冷却チャンバを含み、
前記チャンバ窓は前記ＭＷＩＲスペクトル帯域に対して透明であり、かつ、
前記ＭＷＩＲ最終画像面は冷却チャンバの中に配置されている、
請求項１２に記載の光画像化システム。
【請求項１４】
前記ＳＷＩＲサブシステムは、第１レンズ群および第２レンズ群を含み、
前記第１レンズ群は、第１レンズおよび第２レンズを含み、
前記ＳＷＩＲ中間画像面は、前記第１レンズと前記第２レンズとの間に置かれており、かつ、
前記第２レンズ群は、前記第１レンズ群の前記第２レンズと前記ＳＷＩＲ第２瞳孔との間に置かれている、
請求項１０に記載の光画像化システム。
【請求項１５】
前記第１レンズは硫化亜鉛から成り、かつ、前記第２レンズはセレン化亜鉛から成り、
前記第２レンズ群は、カルコゲナイドガラスから成る第３レンズ、フッ化バリウムから成る第４レンズ、および、第５複合レンズ、を含み、
前記第５複合レンズは、ガラスから成る第１レンズエレメントおよびフッ化バリウムから成る第２レンズエレメントを含む、
請求項１４に記載の光画像化システム。
【請求項１６】
前記光画像化システムは、さらに、
前記ビーム偏光器に接続されたコントローラであり、前記デュアルバンド前方対物レンズ群と前記第２デュアルバンド前方対物レンズ群との間で前記視野を交互に切り替えるために前記ビーム偏光器を駆動するように構成されている、コントローラ、
を含む、請求項１に記載の光画像化システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
デュアル（dual）な視野（field-of-view、FOV）能力を有する数多くの従来の光画像化システムが存在している。典型的には、狭いFOVと、より広いFOVとの間を切り替える能力である。そうしたシステムは、従来的に、狭いFOVと、より広いFOVとの間で変化させるために光路の中および外に「反転され（"flipped"）」、または、回転されるデバイスを使用している。これらのシステムのうち所定のものは、また、デュアルバンド（すなわち、２つのスペクトル帯域における画像）でもある。しかしながら、これらのシステムは、スペクトル帯域または経路のうちの１つにおいては、より少ないFOVを有するものである。さらに、非常に広い動眼視野（field  of  regards）にわたり高速画像化を実行するようにデザインされた従来のシステムは、複数の光学サブシステムを含み、それぞれが動眼視野の一部にわたり画像化する、傾向にあり、そして、従って、複数の画像センサ（例えば、焦点面アレイ（focal  plane  array））から成り、複数の冷却システム（赤外線オペレーションのためのもの）及びそれぞれの電子機器を伴っている。結果として、そうしたシステムは、かさばり、高価になる傾向があり、そして、複数の比較的に信頼性のないコンポーネントを必要とするために故障しやすい。
【発明の概要】
【０００２】
本態様および実施形態は、高速広視野検出、追跡、および識別機能を実行するようにデザインされた電気光学（EO）または赤外線（IR）センサシステムに関連するコストと信頼性の問題に対処する光学システムに関する。例えば、敵対的な空中および陸上の脅威に対して保護するためである。特に、本態様および実施形態は、１つまたはそれ以上の最終画像面に加えて、２つの瞳孔（pupil）と中間画像面を含む光学システムを提供する。これらの光学デザインは、赤外線コールドシールド（infrared  cold  shielding）のために使用される瞳孔に加えて第２瞳孔を有することが有益なあらゆるシステムまで、および、画像センサのために使用される画像面（例えば、焦点面アレイ）に追加して画像面を有することが有益なあらゆるシステムまで拡張される。追加的な瞳孔および画像面の機能は、以下にさらに説明されるように、デュアルバンド広視野（dual-band  wide  field-of-view、WFOV）光学設計フォーマットで提供される。
【０００３】
一つの実施形態に従って、デュアル瞳孔、デュアルスペクトル帯域、広視野の再結像屈折光画像化システムは、光画像化システムの視野にわたり電磁放射線を受け取り、光画像化システムの第１瞳孔を形成し、かつ、第１瞳孔を通じて電磁放射線を方向付けるように構成されているデュアルバンド前方対物レンズ群を含み、電磁放射線はオーバーラップしていない第１スペクトル帯域および第２スペクトル帯域を含んでおり、視野は少なくとも４５°×４５°に広がっている。そして、光画像化システムは、第１瞳孔を介して電磁放射線を受け取り、少なくとも１つの中間画像面を形成し、かつ、少なくとも１つの第２瞳孔を介して少なくとも１つの最終画像面の上に電磁放射線をフォーカスするように構成されている再結像屈折光サブシステムを含み、第１スペクトル帯域から第１画像および第２スペクトル帯域から第２画像を形成する。
【０００４】
光画像化システムの様々な実施形態は、以下の特徴のうち任意の一つまたはそれ以上のものを含んでよい。
【０００５】
一つの実施形態において、少なくとも１つの中間画像面は単一の中間画像面であり、少なくとも１つの第２瞳孔は単一の第２瞳孔である。この例において、再結像屈折光サブシステムは、第１瞳孔を介して電磁放射線を受け取り、かつ、中間画像面を形成するように構成されている第１デュアルバンドレンズ群を含み、第１デュアルバンドレンズ群は第１レンズおよび第２レンズを含み、第１瞳孔はデュアルバンド前方対物レンズ群と第１レンズとの間に置かれており、かつ、中間画像面は第１レンズと第２レンズとの間に置かれている。再結像屈折光サブシステムは、さらに、第１デュアルバンドレンズ群の第２レンズから電磁放射線を受け取り、かつ、第２瞳孔を介して少なくとも１つの画像面の上に電磁放射線をフォーカスするように構成されている第２デュアルバンドレンズ群を含み、第２瞳孔は第２デュアルバンドレンズ群と少なくとも１つの画像面との間に置かれている。
【０００６】
一つの実施形態において、第１スペクトル帯域は中間波長赤外線（ＭＷＩＲ）スペクトル帯域を含み、かつ、第２スペクトル帯域は短波赤外線（ＳＷＩＲ）スペクトル帯域を含む。光画像化システムは、さらに、第２デュアルバンドレンズ群と第２瞳孔との間に置かれたチャンバ窓を有する、デュワー（dewar）または冷凍機といった、冷却チャンバを含み、少なくとも１つの画像面は冷却チャンバの中に配置されている。一つの例において、低温絞り（cold  stop）は第２瞳孔の近傍に置かれている。
【０００７】
光画像化システムは、さらに、調整可能な厚さを有し、かつ、第２デュアルバンドレンズ群と第２瞳孔との間に置かれたフィルタを含む。一つの例において、少なくとも１つの画像面は、第２瞳孔から第１距離に置かれた第１画像面と第２瞳孔から第２距離に置かれた第２画像面とを含み、第１距離と第２距離とは異なるものである。光画像化システムは、さらに、フィルタの調整可能な厚さを選択的に調整するように構成されているコントローラを含み、ＭＷＩＲスペクトル帯域を第１画像面の上にフォーカスするために第１厚さへ、および、ＳＷＩＲスペクトル帯域を第２画像面の上にフォーカスするために第２厚さへと調整するコントローラを含む。
【０００８】
一つの例において、ＭＷＩＲスペクトル帯域は、概ね３．４μｍ−５．０μｍの第１波長範囲を含み、かつ、ＳＷＩＲスペクトル帯域は、概ね１．０μｍ−２．０μｍの第２波長範囲を含む。そうした例において、第１デュアルバンドレンズ群の第１レンズは硫化亜鉛から成り、かつ、第１デュアルバンドレンズ群の第２レンズはセレン化亜鉛から成ってよい。そうした別の例において、デュアルバンド前方対物レンズ群は３個レンズのセットを含み、セレン化亜鉛から成る第１対物レンズ、カルコゲナイドガラスから成る第２対物レンズ、および、セレン化亜鉛から成る第３対物レンズを含む。第２デュアルバンドレンズ群は４個レンズのセットを含んでよく、カルコゲナイドガラスから成る第３レンズ、フッ化バリウムから成る第４レンズ、スピネル（ＳＰＩＮＥＬ）から成る第５レンズ、および、フッ化バリウムから成る第６レンズを含む。一つの例において、第１デュアルバンドレンズ群の第１レンズおよび第２レンズのそれぞれは、球面および対向する非球面を有している。２つのレンズは、非球面が互いに向き合うように配置されてよい。別の例において、第１対物レンズは球面レンズであり、第２対物レンズおよび第３対物レンズはそれぞれ球面および対向する非球面を有し得る。第２対物レンズと第１対物レンズとの間に第３対物レンズを配置して対物レンズを構成することができる。別の例において、第２デュアルバンドレンズ群の４個のレンズのそれぞれは、球面および対向する非球面を有している。
【０００９】
一つの例において、光画像化システムの光学速度はＦ／２．０である。
【００１０】
別の例に従って、光画像化システムは、さらに、第１瞳孔と再結像屈折光サブシステムとの間に置かれたビームスプリッタであり、電磁放射線を第１スペクトル帯域および第２スペクトル帯域へと分離するように構成されているビームスプリッタを含み、ここで、第１スペクトル帯域は中間波長赤外線（ＭＷＩＲ）スペクトル帯域を含み、かつ、第２スペクトル帯域は短波赤外線（ＳＷＩＲ）スペクトル帯域を含む。この例において、再結像屈折光サブシステムは、第１瞳孔を介してＭＷＩＲスペクトル帯域を受け取り、ＭＷＩＲ中間画像面を形成し、かつ、第１画像を形成するためにＭＷＩＲスペクトル帯域をＭＷＩＲ第２瞳孔を介してＭＷＩＲ最終画像面上にフォーカスするように構成されているＭＷＩＲサブシステム、および、第１瞳孔を介してＳＷＩＲスペクトル帯域を受け取り、ＳＷＩＲ中間画像面を形成し、かつ、第２画像を形成するためにＳＷＩＲスペクトル帯域をＳＷＩＲ第２瞳孔を介してＳＷＩＲ最終画像面上にフォーカスするように構成されているＳＷＩＲサブシステム、を含む。
【００１１】
一つのそうした例において、ＭＷＩＲサブシステムは第１ペアのレンズおよび第２ペアのレンズを含み、ＭＷＩＲ中間画像面は第１ペアのレンズの第１レンズと第２レンズとの間に置かれており、かつ、第２ペアのレンズは第１ペアのレンズとＭＷＩＲ第２瞳孔との間に置かれている。一つの例において、第１ペアのレンズの第１レンズと第２レンズはシリコンから成り、第２ペアのレンズの第１レンズはゲルマニウムから成り、かつ、第２ペアのレンズの第２レンズはシリコンから成る。第２ペアの第１および第２レンズは、第２ペアの第１レンズが第１ペアの第２レンズと第２ペアの第２レンズとの間に置かれるように、配置されてよい。ＭＷＩＲサブシステムは、さらに、ＭＷＩＲ第２瞳孔の近傍に置かれたチャンバ窓を有する、デュワーまたは冷凍機といった、冷却チャンバを含み、チャンバ窓はＭＷＩＲスペクトル帯域に対して透明であり、かつ、ＭＷＩＲ最終画像面は冷却チャンバの中に配置されている。
【００１２】
別の例において、ＳＷＩＲサブシステムは第１レンズ群および第２レンズ群を含み、第１レンズ群は第１レンズおよび第２レンズを含み、ＳＷＩＲ中間画像面は第１レンズと第２レンズとの間に置かれており、かつ、第２レンズ群は、第１レンズ群の第２レンズとＳＷＩＲ第２瞳孔との間に置かれている。一つの例において、第１レンズは硫化亜鉛から成り、かつ、第２レンズはセレン化亜鉛から成る。そして、第２レンズ群は、カルコゲナイドガラスから成る第３レンズ、フッ化バリウムから成る第４レンズ、および、第５複合レンズを含み、第５複合レンズは、ガラスから成る第１レンズエレメントおよびフッ化バリウムから成る第２レンズエレメントを含む。
【００１３】
光画像化システムは、さらに、少なくとも４５°×４５°に広がる第２視野を有する第２デュアルバンド前方対物レンズ群と、第１瞳孔の近傍に配置され、光画像化システムの視線を第２デュアルバンド前方対物レンズ群へ選択的に偏光させるように構成されているビーム変更器と、を含んでよい。
【００１４】
他の例において、ビーム偏向器以外のデバイスまたはエレメントを第１瞳孔の近傍に配置することができる。例えば、開口リフォーマッタ（aperture  reformatter）、フィルタ、変形可能ミラー、波面センサ、較正装置、または、デジッタミラー（de-jitter  mirror）を第１瞳孔の近傍に配置することができる。加えて、アダマールマスク（Hadamard  mask）、レーザ妨害（laser  jamming）低減装置、フィールド絞り（field  stop）、またはシャッタといった、デバイスまたはエレメントが中間像面の近傍に配置されてよい。
【００１５】
別の実施形態によれば、デュアル瞳孔、デュアルスペクトル帯域、広視野の再結像赤外屈折光画像化システムは、光画像化システムの視野にわたり電磁放射線を受け取り、光画像化システムの第１瞳孔を形成し、かつ、第１瞳孔を通じて電磁放射線を方向付けるように構成されているデュアルバンド前方対物レンズ群を含み、電磁放射線はＭＷＩＲスペクトル帯域およびＳＷＩＲスペクトル帯域を含んでおり、視野は少なくとも４５°×４５°に広がっている。画像化システムは、さらに、デュアルバンド対物レンズ群から電磁放射線を受け取り、かつ、電磁放射線をＭＷＩＲスペクトル帯域およびＳＷＩＲスペクトル帯域へと分離するように構成されているビームスプリッタを含む。画像化システムは、さらに、ビームスプリッタからＭＷＩＲスペクトル帯域内の電磁放射線を受信し、ＭＷＩＲ中間画像面を形成し、かつ、ＭＷＩＲ画像を形成するためにＭＷＩＲスペクトル帯域内の電磁放射線をＭＷＩＲ第２瞳孔を介してＭＷＩＲ最終画像面上にフォーカスするように構成されているＭＷＩＲ再結像屈折光サブシステム、および、ビームスプリッタからＳＷＩＲスペクトル帯域内の電磁放射線を受信し、ＳＷＩＲ中間画像面を形成し、かつ、ＳＷＩＲ画像を形成するためにＳＷＩＲスペクトル帯域内の電磁放射線をＳＷＩＲ第２瞳孔を介してＳＷＩＲ最終画像面上にフォーカスするように構成されているＳＷＩＲ再結像屈折光サブシステム、を含む。
【００１６】
これらの例示的な態様および実施形態に係るさらに他の態様、実施形態、および利点について、以下で詳細に説明される。ここにおいて開示される実施形態は、ここにおいて開示される原理のうち少なくとも１つと一致する任意の方法において他の実施形態と組み合わされ得る。そして、「実施形態（"an  embodiment"）」、「いくつかの実施形態（"some  embodiments"）」、「代替の実施形態（"an  alternate  embodiment"）」、「様々な実施形態（"various  embodiment"）」、「一つの実施形態（"one  embodiment"）」、等への参照は、必ずしも相互に排他的ではなく、そして、説明される特定の特徴、構造、または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれ得ることを示すことが意図されている。そうした用語の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を参照しなくてよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
少なくとも１つの実施形態に係る様々な態様が、添付図面を参照して以下に説明される。図面は、縮尺どおりに描かれることを意図されてはいない。図面は、様々な態様および実施形態に係る説明およびさらなる理解を提供するために含まれており、そして、本明細書の中に組み込まれ、かつ、その一部を構成するが、本発明の限界を定めるものとして意図されるものではない。図面においては、様々な図に示されている同一またはほぼ同一のコンポーネントが、同様な番号によって表されている。明確化の目的のために、全てのコンポーネントが全ての図においてラベル付けされなくてよい。
【図１】図１は、本発明の態様に従った、デュアルFOV、デュアルバンド再結像光学システムの一つの例に係るブロック図である。
【図２】図２は、本発明の態様に従って、図１のシステムの一つの例に対応するデュアルバンド赤外線再結像システムの一つの例に係る光線トレースである。
【図３Ａ】図３Ａは、MWIRスペクトル帯域において図２のシステムについて性能データを示すグラフである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、SWIRスペクトル帯域において図２のシステムについて性能データを示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の態様に従った、デュアルFOV、デュアルバンド再結像光学システムの別の例に係るブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の態様に従った、図４のシステムの一つ例に係る光線トレースであり、SWIR光学縦列（optical  train）を示している。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の態様に従った、図４のシステムの一つ例に係る光線トレースであり、MWIR光学縦列を示している。
【図６Ａ】図６Ａは、SWIRスペクトル帯域において図５Ａと図５Ｂのシステムについて性能データを示すグラフである。
【図６Ｂ】図６Ｂは、MWIRスペクトル帯域において図５Ａと図５Ｂのシステムについて性能データを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本態様および実施形態は、２つのスペクトル帯域それぞれにおいて、および、広視野（FOV）にわたり、再結像された（re-imaged）瞳孔（デュアル瞳孔デザイン）と再結像フィールドの両方を提供するデュアルバンド再結像光学システム（すなわち、最終画像面に加えて中間画像面を有しているもの）に向けられている。対照的に、多くの従来のデュアルバンドまたはデュアルFOV光学システムが存在するが、これらのシステムは、非常に広いFOVデュアルバンドデザインのために瞳孔またはフィールドを再結像しない。上述のように、従来のデュアルバンドシステムは、少なくとも１つのスペクトル帯域（spectral  band）において狭いFOVを有する傾向がある。加えて、以下にさらに説明されるように、ここにおいて開示される光学システムの特定の実施形態は、両方のスペクトル帯域において、および、両方の広視野にわたり、高速ｆ値（fast  f-number）を有する。一方、対照的に、従来のデュアルバンドまたはデュアルFOVシステムは、少なくとも１つの帯域またはFOVにおいて低速ｆ値を有する傾向がある。
【００１９】
所定の実施形態に従って、２つの赤外線スペクトル帯域、例えば、中間波長赤外線（MWIR）および短波長赤外線（SWIR）のために構成された、再結像された瞳孔と再結像フィールドの光学デザイン形態を有する広FOV光学システムが提供される。そして、２倍のFOVを達成するための小さく高信頼性のチョッパミラーをサポートし、それによって、画像センサ、低温冷却器、および、同等な視界のために通常は必要であろうサポート電子機器を排除する。このように、所定の態様は、２つのチャネル（スペクトル帯域）の多重化された測定を生成するために、幅広いFOV再結像光学デザインを信頼性の高いチョッパミラー、または他のビームダイレクタと統合することによって、画像センサ、冷却システム、およびサポート電子機器を削減している。所定の例において、統合されたシステムは、高帯域幅のデュアルバンド画像化能力を提供しながら、有効視野を倍増させている。
【００２０】
ここにおいて説明される方法および装置に係る実施形態は、適用において、以下の説明において明らかにされるか又は添付の図面に示されるコンポーネントの構成および配置の詳細に限定されるものではないことが正しく理解されるべきである。本方法および本装置は、他の実施形態において実施され、かつ、様々なやり方で実践又は実行することができる。特定の実施形態の例は、ここにおいて説明目的のためにだけに提供されており、そして、限定することを意図するものではない。また、ここにおいて使用される表現および用語は、説明目的のためのものであり、そして、限定的であるものとみなされるべきではない。「含む（"including"、"comprising"、"having"、"containing”、"involving"）」及びそれらの変形のここにおける使用は、それ以降に列挙されるアイテム及びその等価物ならびに追加のアイテムを包含することを意味する。「または（"or"）」に対する参照は、「または」を使用して記載されるあらゆる用語が、単一、１つ以上、および全ての記載された用語のうちいずれかを示し得るように包括的なものであると理解されてよい。表と裏、左と右、上面と底面、上部と下部、および、垂直と水平に対するあらゆる参照は、説明の便宜のために意図されたものであり、本システムおよび方法またはそれらのコンポーネントをいずれか１つの位置的または空間的な方向に限定するものではない。
【００２１】
図１を参照すると、所定の実施形態に従った、再結像光学システムの一つの例に係るブロック図が示されている。システム100は、前方対物光学系（front  objective  optics）110、例えば、前方対物レンズセット、を含み、入射電磁放射線120を受け、そして、第１瞳孔115を形成する。電磁放射線120は、第１瞳孔115を介して再結像及びフォーカス光学系（re-imaging  and  focusing  optics）130へ進む。再結像及びフォーカス光学系は、中間画像面135および第２瞳孔145を生成し、かつ、電磁放射線120を検出器アセンブリ150へ、そして、最終画像面155の上にフォーカスするように構成されている。以下でさらに説明されるように、光学系130は、複数のレンズを含んでおり、レンズの数、材料、および配置は、システム100が動作するようにデザインされたスペクトル帯域に応じて変化してよい。検出器アセンブリ150は、１つまたはそれ以上の画像センサ、例えば、１つまたはそれ以上の焦点面アレイ（FPA）を含んでよい。追加の光学素子170が、光学系130と第２瞳孔145との間の光路に含まれてよい。これらの光学素子170は、例えば、スペクトル又はまたは偏光フィルタ、補正板、または他の素子を含んでよい。
【００２２】
所定の実施形態に従って、システム100は、赤外線画像化のために構成されている。従って、図１に示されるように、システム100は、デュワー（dewar）または極低温冷却装置（cryogenic  cooling  apparatus）（典型的には冷凍機（cryo-cooler）160として参照される）といった、検出器150のための低温シールドを提供するようにデザインされたハウジング160を含み得る。冷凍機160は、検出器アセンブリ150を周囲温度より十分に低い、例えば約８０度ケルビン（Kelvin）まで冷却するように構成され得る。熱雑音（thermal  noise）を低減し、かつ、MWIRまたは長波赤外線（LWIR）スペクトル帯域においてサーマルイメージング（thermal  imaging）を可能にするためである。冷凍機160は、第２瞳孔145に近接して（すなわち、そこ又は近傍に）配置され得る窓162を含む。窓162は、システム100の低温開口絞り（cold  aperture  stop）と一致してよく、または、そのように機能してよい。
【００２３】
所定のデュアルバンドの例においては、調整がなく、２つの異なるスペクトル帯域（例えば、MWIRとSWIR）における電磁放射線が、異なる、またはオフセットされた、最終画像面の上にフォーカスされ得る。このように、例えば、一方のスペクトル帯域が、第１最終画像面155aの上にフォーカスされ、かつ、他方のスペクトル帯域が、第２最終画像面155bの上にフォーカスされてよい。この場合に、検出器アセンブリ150は、２つの異なる画像センサ（例えば、２つの異なるFPA）、１つが各スペクトル帯域に対するもの、を含んでよく、それぞれに２つの最終画像面155aと155bに置かれている。代替的に、検出器アセンブリ150は、２つの最終画像面155aと155bのそれぞれに配置さているバンド感知画像化エレメント（band-sensitive  imaging  elements）を有するように配置されたデュアルバンド画像センサを含むことができる。他の例において、システム100は、両方のバンドが単一の最終画像面の上にフォーカスされるように、スペクトル帯域のうち一方または両方の焦点を調整する１つまたはそれ以上のエレメントを含み得る。例えば、エレメント170は、調整可能な厚さを有するフィルタを含むことができる。厚さは、第１スペクトル帯域が最終画像面の上にフォーカスされる第１厚さ、および、第２スペクトル帯域が同じ最終画像面の上にフォーカスされる第２厚さに選択的に調整することができる。この構成においては、２つのスペクトル帯域が個別に連続的に画像化され、そして、２つのスペクトル帯域の画像化間で交互に切り替わるようにフィルタの厚さを迅速に変化させることができる。コントローラ190は、プログラムされた画像化オペレーションに応じて自動的に、または、ユーザ又は外部電子システムからの入力に応答して、のいずれかで、フィルタ厚さを調整するための制御信号を提供するように構成され得る。
【００２４】
上述のように、システム100の実施形態は、例えば、第１瞳孔115の近傍（すなわち、そこ又は近く）に配置され、かつ、システムの有効FOVを拡大するように構成されている、チョッパミラー180といった、光偏光器（optical  deflector）またはビームダイレクタ（beam  director）を含めることをサポートする。一つの例において、チョッパミラー180は、第１FOVと第２FOVとの間で検出器の視線（line  of  sight）を切り替えるために迅速に移動することができる。コントローラ190は、プログラムされた画像化オペレーションに応じて自動的に、または、ユーザ又は外部電子システムからの入力に応答して、のいずれかで、視野を切り替えるように、チョッパミラーを作動させるための制御信号を提供するように構成され得る。図示の例において、システム100は、２つの同一の対物レンズセット110を含んでおり、異なる空間領域にわたり同一角度のFOVを提供するようにそれぞれ配置されている。２つの視野は、互いにオーバーラップしても、隣接しても、離間していてもよい。この構成は、対物レンズセット110の重複を必要とする。しかしながら、同じ再結像及びフォーカス光学系130、検出器アセンブリ150、および冷凍機160が、両方の視野にわたる画像化のために使用され得る。従って、画像センサまたは冷凍機160といった、潜在的に高価で、かさばり、そして、脆弱なコンポーネントの重複が回避される一方で、非常に広いFOV画像化が達成され得る。例えば、システム100のFOVは、各対物レンズセット110について概ね４７°×４７°とすることができ、そして従って、チョッパミラー180を使用することにより有効FOVを概ね９４°×９４°まで拡大することができる。さらに、瞳孔再結像システムのアプリケーションにより、実用的なサイズのチョッパミラー180を使用することができる（第１瞳孔115の近傍に配置され得るからである）。一方で、非再結像システム（non-re-imaged  system）においては、発散する光線空間の中にミラーを配置する必要があるためチョッパミラーはあまりに大きいだろう。他の例においては、さらに以下で説明されるように、他の機能を可能にするために他の光学素子が第１瞳孔115の近傍に配置され得る。
【００２５】
図２を参照すると、所定の実施形態に従って、光学システム100の実装の一つの例に係る光線トレースが示されている。一つの実施形態において、光学システム200は、MWIRおよびSWIRスペクトル帯域におけるデュアルバンドオペレーションのために構成されている。特に、一つの例において、MWIRスペクトル帯域は、概ね３．４μｍから５．０μｍの範囲における波長を含み、そして、SWIRスペクトル帯域は、概ね１．０μｍから２．０μｍの範囲における波長を含んでいる。この実施形態において、光学素子は全てがMWIRおよびSWIR帯域のために構成されたデュアルバンド光学系である。電磁放射線120は、従って、この例においてMWIRおよびSWIR波長範囲の両方を含んでいる。図示された例において、システム200は、非常に広い瞬間FOV（例えば、少なくとも４５°×４５°、そして、一つの例においては、４７°×４７°）を有するように構成されている。すなわち、あらゆるビームステアリング機構（beam-steering  mechanism）を必要としない。加えて、図２には示されていないが、システム200は、図１を参照して上述したように、第１瞳孔115に近接して配置されたチョッパミラー180（図２には示されていない）を収容することができる。少なくとも２つの対物レンズセット110の間で光路を切り替えることによって、例えば、少なくとも９０°×９０°、および、一つの例においては９４°×９４°のデュアルFOVカバーレッジを提供するためである。画像センサ、例えば、焦点面アレイ（FPA）が最終画像面155に配置され得る。
【００２６】
以下の表１は、図２に示されるシステム200の実施形態に対応するシステムパラメータの一つの例を提供する。
【表１】
0006567764.tif 000002
【００２７】
図２に示される例において、対物レンズセット110は、３個のレンズを含んでいる。すなわち、第１レンズ212、第２レンズ214、および第３レンズ216である。一つの例において、第１レンズ212は、セレン化亜鉛（Zinc  Selenide、ZnSe）から成る球面レンズである。一つの例において、第２レンズ214は、カルコゲナイドガラス（chalcogenide  glass）から成り、そして、１つの球面および対向する非球面を有している。一つの例において、第３レンズ216は、ZnSeから成り、対向する非球面を伴う球面を有している。
【００２８】
システム200は、第１瞳孔115を介して電磁放射線120を受け取り、中間画像135を形成し、そして、電磁放射線を第２レンズ群240に対して向ける第１レンズ群230を含んでいる。図示された例において、第１レンズ群230は、第１レンズ232および第２レンズ234を含み、示されるように、中間画像135が第１レンズ232と第２レンズ234との間に配置されている。一つの例において、第１レンズ232は、硫化亜鉛（Zinc  Sulfide、ZnS）から成り、球面および対向する非球面を有している。第２レンズ234は、ZnSeから成り、そして、球面および対向する非球面を有している。
【００２９】
第２レンズ群240は、電磁放射線120を第２瞳孔145を介し、そして、最終画像面155の上にフォーカスさせる。図示された例において、第２レンズ群240は、第１レンズ242、第２レンズ244、第３レンズ246、および第４レンズ248を含んでいる。一つの例において、第１レンズ242はカルコゲナイドガラスから成り、第２レンズ244はフッ化バリウム（Barium  Fluoride、BaF2）から成り、第３レンズ246はスピネル（SPINEL）から成り、そして、第４レンズはBaF2から成る。この例において、第２レンズ群240の４個のレンズのそれぞれは、球面と対向する非球面とを有している。
【００３０】
システム200は、第２レンズ群240と第２瞳孔145との間に配置された光学素子170を含んでおり、この例において、調整可能な厚さを有するフィルタである。上述のように、フィルタ170の厚さは、MWIRスペクトル帯域およびSWIRスペクトル帯域を最終画像面155の上に選択的にフォーカスさせるように動的に調整され得る。しかしながら、また上述のように、他の実施形態においては、システム200によって有利にも提供される再結像された瞳孔と再結像フィールドの態様から逸脱することなく、代替的な構成が実施され得る。
【００３１】
以下の表２は、上記の表１のパラメータに対応する図２のシステムに係る例示的な実施形態に対する光学処方（optical  prescription）の一つの例を提供する。この例示的な実施形態のための光学処方は、業界標準であり、かつ、当業者に知られているであろう方程式を使用して生成され得る。表２において、Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤで指定される列は、特定の表面を記述する非球面係数（aspheric  coefficients）である。「半径（"Radius"）」列において、マイナス記号は、曲率中心が表面の左側にあることを示している。
【表２】
0006567764.tif 000003
0006567764.tif 000004
【００３２】
上述のように、瞳孔を再結像すること、そして、それによって第１瞳孔115と第２瞳孔145の両方を提供することは、（冷却チャンバ窓を第２瞳孔145の近傍に配置することができるので）それにより１００％冷却シールディングを達成するメカニズムを提供する。一方で、また、チョッパミラー上のビームワンダ（beam  wander）を最小化することによってチョッパミラー180のサイズを最小化しており、これはチョッパミラーを第１瞳孔115の近傍に配置することによって達成される。上記の例は、単一の冷凍機160および関連する電子機器だけを使用して、デュアルスペクトル帯域（例えば、SWIRおよびMWIR）検出を行うことができる広いFOV再結像瞳孔を有するシステムを説明している。本システムは、非常に広い視野（ultra-wide  field  of  regard）にわたる光学的な検出を可能にする。大きなターゲット空間（例えば、４７°×４７°）をカバーするために十分な瞬間FOVを有する光学縦列を提供すること、および、上述のように、検出器150の視線を一方の対物レンズセット110から他方の対物レンズセット110にそらし、そして、FOVを効果的に倍増させるために、例えば、約２４−２４０Ｈｚの範囲において、非常に高い周波数でチョッパミラー180を迅速に動作させること、によるものである。加えて、光学縦列は、正確な標的検出のために良好な信号対雑音比を達成するために、例えば、Ｆ／１．５またはＦ／２．０、の非常に速い光学速度を有するコンポーネントを含むことができる。
【００３３】
図３Ａおよび図３Ｂは、MWIRスペクトル帯域（図３Ａ）およびSWIRスペクトル帯域（図３Ｂ）において、上記の表１および表２において提供されたパラメータに対応する、図２のシステムの一例について光学性能の測定を示すグラフを示している。特に、図３Ａおよび図３Ｂは、（０°、０°）から（２２．５°、２２．５°）の範囲で、FOVの中の異なるフィールドポイントについて検出器150上に存在するエネルギの曲線を示している。それぞれの場合における水平（ｘ）軸をμｍへ変換すること、および、既知の検出器サイズと比較することは、検出器アレイにおける各ピクセルが受け取るエネルギ量の指標を提供する。図３Ａを参照して分かるように、性能は、MWIRスペクトル帯域におけるFOV全体にわたり比較的に一定である。図３Ａに示されるように、SWIRスペクトル帯域においては、遠方コーナーフィールドポイント（２２．５°、２２．５°）について性能がわずかに低下しており、トレース310によって表されている。しかしながら、このことはフィールドアプリケーションにおいて特にインパクトが強くはないだろう。システムは、極端なコーナーまたはエッジフィールドポイントが最終画像において使用されないように、隣接するシステム間またはルックアングル間でオーバーラップする視野を有するようにデザインおよび構成することができるからである。
【００３４】
図２に示される例において、第１瞳孔115の（図の右側への）「下流」光学系（optics  "downstream"）は、両方のスペクトル帯域によって共有されている。このことは、システムのサイズの最小化およびコスト削減の可能性という利点を有する。より少ないコンポーネントが使用され得るからである。しかしながら、他の実施形態においては、各スペクトル帯域に対して専用の光学系が提供され得る。そうしたシステムの一つの例が図４に概略的に示されている。この構成は、各スペクトル帯域について光学系を最適化し、かつ、改善された性能を潜在的に達成することができるという利点を有している。
【００３５】
図４を参照すると、所定の実施形態に従った、デュアルバンド再結像光学システム400の別の例に係るブロック図が示されている。システム400は、上記のデュアルバンド対物レンズセットといった、入射電磁放射線120を受け取り、そして、第１瞳孔115を形成する、デュアルバンド対物光学系110を含んでいる。図１を参照して説明したように、チョッパミラー180は、第１瞳孔115の近傍に置かれ、そして、コントローラ190の制御下で、２つの、任意的に同一の、フロント対物レンズ110間で視線を迅速に転換すること（diverting）によってシステムFOVを拡大するように構成され得る。他の例においては、以下でさらに説明するように、他の機能を可能にするために他の光学素子が第１瞳孔115の近傍に置かれてよい。
【００３６】
電磁放射線120は、第１瞳孔を介して、電磁放射線を第１スペクトル帯域402および第２スペクトル帯域404へとスペクトル的に分離するビームスプリッタ410に進む。
【００３７】
第１スペクトル帯域402における電磁放射線は、第１スペクトル帯域について第１中間画像面425および第２瞳孔435を生成するように構成された、第１の再結像及びフォーカス光学系（first  re-imaging  and  focusing  optics）420に進む。第１の再結像及びフォーカス光学系420は、さらに、第１スペクトル帯域402における電磁放射線を第１検出器アセンブリ440に対して、かつ、第１最終画像面445上にフォーカスするように構成されている。同様に、第２スペクトル帯域404における電磁放射線は、第２スペクトル帯域について第２中間画像面465および第２瞳孔475を生成するように構成された、第２の再結像及びフォーカス光学系450に進む。このように、２つのスペクトル帯域は共通の第１瞳孔115を共有しており、そして、第２瞳孔435／475が各スペクトル帯域について個別に形成されている。第２の再結像及びフォーカス光学系450は、さらに、第２スペクトル帯域404における電磁放射線を第２検出器アセンブリ480に対して、かつ、第２最終画像面485上にフォーカスするように構成されている。以下でさらに説明されるように、第１および第２の再結像及びフォーカス光学系420および450のそれぞれは、複数のレンズを含んでよく、その数、材質、および配置は、システム400が動作するようにデザインされたスペクトル帯域に応じて変化してよい。検出器アセンブリ440および480のそれぞれは、１つまたはそれ以上の画像センサ、例えば、１つまたはそれ以上の焦点面アレイを含んでよい。
【００３８】
図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、所定の実施形態に従って、光学システム400の実装の一つの例に係る光線トレースが示されている。一つの実施形態において、システムは、MWIRおよびSWIRスペクトル帯域におけるデュアルバンドオペレーションのために構成されている。特に、一つの例において、MWIRスペクトル帯域は、概ね３．４μｍから５．０μｍの範囲における波長を含み、そして、SWIRスペクトル帯域は、概ね１．０μｍから２．０μｍの範囲における波長を含んでいる。図示された例において、システム500は、非常に広い瞬間FOV（例えば、少なくとも４５°×４５°、そして、一つの例においては、４７°×４７°）を有するように構成されている。すなわち、あらゆるビームステアリング機構を必要としない。加えて、図５Ａおよび図５Ｂには示されていないが、システム500は、図４を参照して上述したように、第１瞳孔115に近接して配置されたチョッパミラー180を収容することができる。２つの対物レンズセット110の間で光路を切り替えることによって、例えば、少なくとも９０°×９０°、および、一つの例においては９４°×９４°のデュアルFOVカバーレッジを提供するためである。他の例においては、以下でさらに説明するように、他の機能を可能にするために他の光学素子が第１瞳孔115の近傍に置かれてよい。
【００３９】
上述のように、図５Ａおよび図５Ｂに示される例において、対物光学系110は、デュアルバンドであり、そして、両方のスペクトル帯域によって共有されている。図示された例において、デュアルバンド対物光学系110は、３個のレンズを含んでいる。すなわち、第１レンズ512、第２レンズ514、および第３レンズ516である。しかしながら、１つまたはそれ以上のレンズ及び／又はミラーを含む、多種多様な他の構成が実施され得る。一つの例において、対物レンズセット110の第１レンズ512はZnSeから成り、第２レンズ514はカルコゲナイドガラス（IG2）から成り、そして、第3レンズ516はZnSeから成る。この例において、３個のレンズ512、514、および516のそれぞれは、球面および対向する非球面を有している。
【００４０】
図５Ａを参照すると、SWIR帯域光学縦列において、第１の再結像及びフォーカス光学系420は、第１瞳孔115を介して電磁放射線402を受け取り、第１中間画像425を形成し、そして、電磁放射線を第２レンズ群530に対して向ける第１レンズ群520を含んでいる。図示された例において、第１レンズ群520は、第１レンズ522および第２レンズ524を含み、示されるように、中間画像425が第１レンズ232と第２レンズ234との間に配置されている。一つの例において、第１レンズ522は、ZnSから成り、球面および対向する非球面を有している。第２レンズ524は、ZnSeから成り、そして、また、球面および対向する非球面を有している。
【００４１】
第２レンズ群530は、電磁放射線402を第２瞳孔435を介して第１最終画像面445の上にフォーカスさせる。SWIRスペクトル帯域における電磁放射線402に感応する画像センサ（図示なし）が、最終画像445に置かれてよい。図示された例において、第２レンズ群530は、第１レンズ532、第２レンズ534、および第３レンズ536を含んでいる。この例において、第３レンズ536は、第１レンズエレメント536aおよび第２レンズエレメント536bを含んでいる複合レンズである。第１レンズエレメント536aおよび第２レンズエレメント536bは、一緒に接合されてよい。一つの例において、第１レンズ532はカルコゲナイドガラス（例えば、IG2L）から成り、第２レンズ534はBaF2から成り、第３レンズ536の第１レンズエレメント536aはガラス、例えば、NLAK9から成り、そして、第３レンズ536の第２レンズエレメント536bはBaF2から成る。この例において、第２レンズ群530の４個のレンズのそれぞれは、球面と対向する非球面とを有している。
【００４２】
一つの実施形態に従って、システム500は、画像センサが配置されている最終画像面445を含む検出器アセンブリ440（図５Ａには示されていない）の少なくとも一部を収容するハウジング540を含む。ハウジング540は、SWIR帯域の電磁放射線402に対して透明な窓542を含むことができる。一つの例において、窓542は、ZnSから成る。窓542は、SWIRの第２瞳孔435の近傍に置かれてよい。ハウジング540は、画像センサに入射する迷光（stray  light）または帯域外電磁放射線の量を低減することができる。
【００４３】
以下の表３は、図５Ａに示されたデュアルバンド対物レンズセット110と専用SWIR帯域光学系の両方を含む、システム500のSWIR帯域光学系の一つの例に係る光学処方を提供する。この例示的な実施形態のための光学処方は、業界標準であり、かつ、当業者に知られているであろう方程式を使用して生成され得る。表３において、Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤで指定される列は、特定の表面を記述する非球面係数である。「半径」列において、マイナス記号は、曲率中心が表面の左側にあることを示している。
【表３】
0006567764.tif 000005
【００４４】
図５Ｂを参照すると、MWIR帯域光学縦列において、第２の再結像及びフォーカス光学系450は、第１瞳孔115を介して電磁放射線404を受けて第２中間画像465を形成する第１ペアのレンズ552と554を含んでいる。一つの例において、第１ペアの第１レンズ552と第２レンズ554の両方はシリコン（Si）から成る。第２中間画像465は、示されるように、２つのレンズ552と554との間に形成されている。一つの例において、第１ペアの第１レンズ552および第２レンズ554のそれぞれは、球面および対向する非球面を有している。２つのレンズ552と554は、非球面が互いに向き合うように配置されてよい。
【００４５】
第１ペアのレンズは、電磁放射線404を第２ペアのレンズ562と564へ向ける。一つの例において、第２ペアの第１レンズ562はゲルマニウム（Ge）から成り、第２ペアの第２レンズ564はシリコン（silicon）から成る。第２ペアのレンズ562と564は、電磁放射線404をMWIR第２瞳孔475を介して最終画像面485の上へ向け、かつフォーカスする。MWIRスペクトル帯域の電磁放射線404に感応する画像センサ（示されていない）が、最終画像面485に置かれてよい。一つの例において、第２ペアの第１および第２レンズ562および564のそれぞれは、球面および対向する非球面を含んでいる。レンズ562と564は、球面が互いに隣接するように配置されてよい。
【００４６】
一つの実施形態に従って、システム500は、画像センサが配置されている最終画像面485を含む検出器アセンブリ480（図５Ａには示されていない）の少なくとも一部を収容するハウジング570を含んでいる。ハウジング570は、一般に冷凍機と呼ばれる、低温冷却器（cryogenic  cooler）またはデュワーアセンブリといった、冷却チャンバとすることができ、画像センサを周囲温度より十分に低い温度、例えば、概ね８０°ケルビンまで冷却し、熱雑音を低減し、そして、MWIRスペクトル帯域におけるサーマルイメージングを可能にするように構成されている。ハウジング570は、MWIR帯域の電磁放射線404に対して透明な窓572を含み得る。一つの例において、窓572はシリコンから成る。窓572は、第２MWIR瞳孔475の近傍に置くことができ、そして、システム500のコールド開口絞り（cold  aperture  stop）と一致されてよく、またはそのように機能し得る。
【００４７】
以下の表４は、図５Ｂに示されたデュアルバンド対物レンズセット110と専用MWIR帯域光学系の両方を含む、システム500のMWIR帯域光学系の一の例に係る光学処方を提供する。この例示的な実施形態のための光学処方は、業界標準であり、かつ、当業者に知られているであろう方程式を使用して生成され得る。表４において、Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤで指定される列は、特定の表面を記述する非球面係数である。「半径」列において、マイナス記号は、曲率中心が表面の左側にあることを示している。
【表４】
0006567764.tif 000006
【００４８】
図６Ａおよび図６Ｂは、MWIRスペクトル帯域（図６Ａ）およびSWIRスペクトル帯域（図６Ｂ）において、上記の表３および表４において提供されたパラメータに対応する、図５Ａおよび図５Ｂのシステムの一例について光学性能の測定を示すグラフを示している。特に、図６Ａおよび図６Ｂは、（０°、０°）から（２２．５°、２２．５°）の範囲で、FOVの中の異なるフィールドポイントについて、それぞれに、検出器480と440上に存在するエネルギの曲線を示している。上述のように、それぞれの場合における水平（ｘ）軸をμｍへ変換すること、および、既知の検出器サイズと比較することは、検出器アレイにおける各ピクセルが受け取るエネルギ量の指標を提供する。図５Ａと図５Ｂを参照して分かるように、性能は、両方のスペクトル帯域におけるFOVの大部分にわたり比較的に一定である。しかしながら、遠方コーナーフィールドポイント（２２．５°、２２．５°）について性能がわずかに低下しており、トレース610と6200によって表されている。上述のように、このことはフィールドアプリケーションにおいて特にインパクトが強くはないだろう。システムは、極端なコーナーまたはエッジフィールドポイントが最終画像において使用されないように、隣接するシステム間またはルックアングル間でオーバーラップする視野を有するようにデザインおよび構成することができるからである。
【００４９】
上述のように、システム200または500の所定の実施形態において、チョッパミラーは、第１瞳孔115の近傍に配置され、そして、システムFOVを拡張するために使用され得る。しかしながら、本態様および実施形態は、第１瞳孔でのチョッパミラーまたはビーム偏向器の使用に限定されるものではなく、そして、異なる機能性の範囲が可能とするように、多種多様な他の光学コンポーネントをこの位置に収容することができる。例えば、所定の実施形態においては、画像品質を改善するために変形可能なミラーまたは波面センサ（wavefront  sensor）が第１瞳孔115の近傍に置かれてよい。他の実施形態においては、例えば、明るい光源の近くのターゲットの識別ができるように、開口再フォーマット装置（aperture  reformatting  device）が第１瞳孔115の近傍に置かれてよい。他の実施形態においては、較正デバイスまたはデジッタミラー（de-jitter  mirror）が第１瞳孔115の近傍に置かれてよい。このように、ここにおいて開示される光学システムのデュアル瞳孔デザインは、多種多様な異なるアプリケーションおよび目的のために幅広く有利な機能性を有し得るものである。
【００５０】
加えて、システムは同様にフィールド再結像（それぞれの最終画像面に加えて中間画像面135、425、または465を備える）でもあるため、光学素子を中間画像面に近接して配置することによって、（検出器アセンブリによって実行される）主要な画像化機能を中断させることなく、さらなる機能性が達成され得る。例えば、圧縮検知アプリケーションについて、アダマールマスク（Hadamard  mask）または類似の装置が中間画像面の近傍に置かれてよい。他の例においては、中間画像面へのアクセスにより、レーザ妨害（laser  jamming）低減、検出、追跡、または識別のために改善された画像品質、または他のアプリケーションを可能にし得る。他の例においては、例えば、迷光制御またはノイズ低減のために、中間像面の近傍にフィールド絞り（field  stop）またはシャッタが置かれてよい。
【００５１】
少なくとも１つの実施形態に係るいくつかの態様について上記に説明したが、当業者にとっては様々な変更、修正、および改良が容易に思い付くであろうことが正しく理解されるべきである。そうした変更、修正、および改良は、この開示の一部であることが意図され、そして、本発明の範囲内にあるものと意図されている。従って、前述の説明および図面は例示的なものにすぎず、そして、本発明の範囲は、添付の請求項、およびそれらの等価物の適切な構成から決定されるべきである。
【図１】
0006567764.tif 000007
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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