(57)【要約】  スペクトル情報を画像化および提供するためのデバイスは、対物レンズ（１）と、イメージセンサ（２）と、スペクトル分化機能を有する光学コンポーネント（３）と、を備えている。スペクトル分化機能を有する光学コンポーネントは、少なくとも２つの色に対して、点の画像を異なる様式によって修正する。その結果、当該点の画像の形態は、イメージセンサによってキャプチャされた画像に直接的に現れるスペクトル情報を提供する。当該デバイスは、検出および／または監視システムにおいて使用されてよい。この場合、当該システムは、低い誤警報値の確率を有する。
2021514467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペクトル情報を画像化および提供するためのデバイスであって、
上記撮像デバイスの入射光学視野内に含まれるシーンの画像を、焦平面において形成する対物レンズ（１）と、
上記焦平面に配置されており、上記シーンの上記画像をキャプチャするイメージセンサ（２）と、
上記シーンと上記焦平面との間における光線の経路上に配置されており、スペクトル分化機能を有する少なくとも１つの光学コンポーネント（３）と、を備えており、
上記光学コンポーネントは、
上記対物レンズ（１）に上記光学コンポーネントが設けられている場合に、上記シーンの点から生じる上記光線について想定される少なくとも２つの色に対して、
上記光学コンポーネントが設けられていない上記対物レンズによって形成される上記シーンの同一の点の上記画像と比較した場合に、上記シーンの上記点の画像を異なる様式によって修正し、
上記イメージセンサ（２）によってキャプチャされた上記画像内に現れる上記シーンの上記点の上記画像の形態は、上記シーンの上記点に関するスペクトル情報を提供し、
スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネント（３）は、上記シーンの同一の点から到来するが、上記デバイスの横断面（Ｓ）の２つの異なる部分を通過する光線を、第１位相シフト差および第２位相シフト差に従って位相シフトし、
上記第１位相シフト差は、上記２つの異なる部分において、上記光線について想定される第１色に対して有効であり、
上記第２位相シフト差は、上記２つの異なる部分において、上記光線について想定される第２色に対して有効であり、
上記第１色と上記第２色とは、スペクトル的に分離されており、
上記第１位相シフト差と上記第２位相シフト差とは、異なっており、
スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネント（３）は、複数の同一の電磁共振器（Ｒ１〜Ｒ４）を含んでおり、
上記複数の同一の電磁共振器のそれぞれは、上記光線の色が各共振器の共振波長に対して異なっている場合に、上記光線を可変的に位相シフトおよび／または減衰させるために有効であり、
上記複数の同一の共振器は、上記デバイスの上記横断面の複数の部分のうちの別の少なくとも１つの部分を除いて、上記デバイスの上記横断面（Ｓ）の上記複数の部分のうちの１つの部分に分布している、デバイス。
【請求項２】
スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネント（３）は、
上記シーンの上記点から生じる第１色の光線について、第１画像パターン（Ｍ１；Ｍ１’）に従って上記シーンの上記点の上記画像を修正し、
上記シーンの上記点から生じる第２色の光線について、第２画像パターン（Ｍ２；Ｍ２’）に従って上記シーンの上記点の上記画像を修正し、
上記第１色と上記第２色とは、スペクトル的に分離されており、
上記第１画像パターンと上記第２画像パターンとは異なっている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネント（３）は、
上記イメージセンサ（２）によってキャプチャされた上記画像において、
上記シーンの上記点から生じる上記光線について想定される上記２つの色同士で異なっている延伸、移動、または分割の方向に従って、上記シーンの上記点の上記画像を、延伸、移動、または分割する、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネント（３）は、異なるタイプの複数の電磁共振器（Ｒ１〜Ｒ４）を含んでおり、
上記複数の電磁共振器は、
（ｉ）異なるタイプの共振器同士で異なる共振波長に対応しており、または、
（ｉｉ）同一の波長に対して、異なるタイプの共振器同士で異なっている位相シフト値に対応しており、
各タイプの上記共振器は、ある方位に方向付けられた少なくとも１つのエッジを有する上記デバイスの上記横断面（Ｓ）の一部分に収容されており、
上記方位は、別のタイプの共振器を収容している上記デバイスの上記横断面の他の各部分の少なくとも１つのエッジの方位とは異なる、請求項１から３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５】
上記光学コンポーネント（３）は、Ｎタイプの電磁共振器（Ｒ１〜Ｒ４）を含んでおり、
Ｎは、１から３３までの整数であり、
上記デバイスの上記横断面（Ｓ）の一部分は、上記横断面の上記一部分の中心点を起点とするＮ個のエリアに分割されており、
上記デバイスの上記横断面の各部分は、上記タイプのうちの１つのタイプの上記電磁共振器の全てを収容するように専用に設計されており、
上記デバイスの上記横断面の各部分は、上記エリアのうちの１つ以上から選択されることよって、上記横断面の上記一部分に形成されており、
上記選択は、他のタイプの共振器との関係において、上記タイプの上記共振器に特有である、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
Ｎは、３に等しく、
上記デバイスの上記横断面（Ｓ）の上記一部分は、第１エリアと第２エリアと第３エリアとに分割されており、
エリアごとに上記タイプのうちの１つのタイプの電磁共振器のみが設けられており、
第１タイプの電磁共振器、第２タイプの電磁共振器、および第３タイプの電磁共振器は、上記第１エリア、上記第２エリア、および上記第３エリアに個別に収容されており、
上記電磁共振器は、
（ｉ）上記横断面（Ｓ）の上記一部分において配向されたルートに従って、上記エリアのうちの１つのエリアから別のエリアに進んだ場合に、第１色に対して、２・π／３±π／４に等しい位相シフト差を生じさせ、かつ、
（ｉｉ）上記横断面の上記一部分において配向された同一のルートに従って、上記エリアのうちの１つのエリアから別のエリアに進んだ場合に、第２色に対して、４・π／３±π／４に等しい位相シフト差を生じさせ、
上記第１色と上記第２色とは、スペクトル的に分離されている、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
Ｎは、４に等しく、
上記デバイスの上記横断面（Ｓ）の上記一部分は、第１エリア（Ｓ１）と第２エリア（Ｓ２）と第３エリア（Ｓ３）と第４エリア（Ｓ４）とに分割されており、
エリアごとに２つのタイプの電磁共振器が設けられており、
上記横断面（Ｓ）の上記一部分において隣接する２つのエリア同士で１つのタイプのみの電磁共振器を変更することによって、第１タイプの電磁共振器（Ｒ１）、第２タイプの電磁共振器（Ｒ２）、第３タイプの電磁共振器（Ｒ３）、および第４タイプの電磁共振器（Ｒ４）は、上記第１エリア、上記第２エリア、上記第３エリア、および上記第４エリアに収容されており、
上記電磁共振器は、
（ｉ）上記横断面（Ｓ）の上記一部分において第１境界方向（Ｄ１）に従って分離された上記エリア間において、第１色に対して、π±π／４に等しい位相シフト差を生じさせ、
（ｉｉ）上記横断面（Ｓ）の上記一部分において上記第１境界方向（Ｄ１）とは異なる第２境界方向（Ｄ２）に従って分離された上記エリア間において、上記第１色に対して、０±π／４に等しい位相シフト差を生じさせ、
（ｉｉｉ）上記横断面（Ｓ）の上記一部分において上記第２境界方向（Ｄ２）に従って分離された上記エリア間において、上記第１色とはスペクトル的に分離されている第２色に対して、π±π／４に等しい位相シフト差を生じさせ、
（ｉｖ）上記横断面（Ｓ）の上記一部分において上記第１境界方向（Ｄ１）に従って分離された上記エリア間において、上記第２色に対して、０±π／４に等しい位相シフト差を生じさせる、請求項５に記載のデバイス。
【請求項８】
上記デバイスの上記横断面（Ｓ）の上記一部分に含まれており、かつ、上記電磁共振器をそれぞれ収容している上記エリアによって形成されたパターン（Ｐ）が、上記デバイスの上記横断面において繰り返されることにより、上記横断面のタイリングが形成されている、請求項５から７のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項９】
（ｉ）各電磁共振器（Ｒ１〜Ｒ４）は、金属−絶縁体−金属（１０，１１，１２）タイプのナノアンテナであり、
スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネント（３）は、上記デバイス内において上記光線を反射するために使用されている、
または、
（ｉｉ）各電磁共振器（Ｒ１〜Ｒ４）は、透明サポート（２１）上に配置された金属ナノロッド（２０）であり、
スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネント（３）は、上記デバイス内において上記透明サポートを通過させるように上記光線を伝送するために使用されている、
または、
（ｉｉｉ）各電磁共振器（Ｒ１〜Ｒ４）は、少なくとも２つの導電性部分（３１，３２）の間に位置する誘電材料のキャビティ（３０）または一部分であり、
上記誘電材料の上記キャビティまたは上記一部分は、上記誘電材料の上記キャビティまたは上記一部分に衝突する電磁放射線を反射する場合に有効なヘルムホルツ共振器を形成し、
スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネント（３）は、上記デバイス内において上記光線を反射するために使用されている、請求項１から８のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１０】
スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネント（３）は、
（ｉ）上記対物レンズ（１）のレンズの光学面（１ａ）上に配置されているか、または、
（ｉｉ）上記対物レンズの反射光学面を形成し、
いずれの場合においても、上記光学コンポーネント（３）は、好ましくは、上記対物レンズの入力光学面を形成する、請求項１から９のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１１】
上記イメージセンサ（２）によってキャプチャされた上記シーンの上記画像を解析するための手段（１０）をさらに備えており、
上記解析手段は、上記シーンの上記画像にフーリエ変換処理を施し、上記フーリエ変換処理の結果から上記スペクトル情報を生成する、請求項１から１０のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１２】
上記デバイスは、光学監視システム内に含まれており、
上記対物レンズ（１）は、広角タイプまたは魚眼タイプであり、
すなわち、上記対物レンズ（１）は、１２０°を超える入射光学視野の開口角を有しており、
上記デバイスは、
ドライバ手段（１１）と、
メモリ手段（１２）と、
比較手段（１３）と、
検出手段（１４）と、をさらに備えており、
上記ドライバ手段は、（ｉ）スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネント（３）が上記対物レンズ（１）に設けられている場合に、上記イメージセンサ（２）による連続的な画像キャプチャを制御し、かつ、（ｉｉ）それぞれのキャプチャ画像から、上記シーンの少なくとも１つの点についての上記スペクトル情報を提供するように、上記解析手段（１０）を制御し、
上記メモリ手段は、少なくとも１つのスペクトル基準を格納し、
上記比較手段は、上記キャプチャ画像のうちの少なくとも１つから上記シーンの上記点について提供された上記スペクトル情報を、メモリに記憶された上記基準と比較し、
上記検出手段は、上記シーンの上記点について得られた上記スペクトル情報がメモリに記憶された上記基準と一致する場合に、ポジティブ検出メッセージを生成する、請求項１１に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、スペクトル情報（分光情報）を画像化および提供（供給）するためのデバイスに関する。
【０００２】
光学的な検出および／または監視（調査）の用途（アプリケーション）が存在している。これらの用途に関して、画像から収集されうる情報は、（ｉ）低い誤警報の確率をもたらすには不十分であり、および／または、（ｉｉ）キャプチャ（捕捉）された画像内に現れている物体（オブジェクト，対象物）を十分に特徴化する（区別する）ことができない。実際に、光学的監視を行うためには、監視されるべき視野におけるコンテンツは、一般的には、例えば１秒当たり１０個の画像（１０画像／秒）のレートによって、複数の画像として繰り返しキャプチャされる。そして、監視視野内において発生しうるイベントを検出するために、（ｉ）各画像が解析（分析）されるか、または、（ｉｉ）連続的な蓄積の間に生じる変化（変動）が解析される。一般的に、監視されるべき視野は、広い（または非常に広い）ので、広い入射光学視野（入射光学範囲，入射光学フィールド）の対物レンズが使用される。場合によっては、非常に広い入射光学視野の対物レンズ（魚眼タイプと称される）が使用される。探索されるイベントが入射光学視野の広がり部分（extension）に対して小さい物体からなる場合、当該物体は、撮像デバイスの空間解像度（分解能）の限界に近いサイズで、あるいは前記解像度限界よりも小さい（またははるかに小さい）サイズで、キャプチャされた画像内に現れうる。続いて、誤警報の確率を低減するために、（ｉ）キャプチャ画像内における物体の見かけ上のコントラストに関連して、および／または、（ｉｉ）連続してキャプチャされた画像において表されている物体の軌跡に関連して、フィルタが適用されうる。それにもかかわらず、結果として得られる誤警報確率の値（誤警報確率値）が高すぎる場合もありうる。
【０００３】
誤警報確率値を低減するために、画像情報に加えて、光学的に検出される物体のスペクトル情報を収集することも提案されている。そこで、検出または監視の用途のためのマルチスペクトルカメラまたはハイパースペクトルカメラが提案されている。しかし、マルチスペクトルカメラまたはハイパースペクトルカメラは、複雑かつ高価である。そして、マルチスペクトルカメラまたはハイパースペクトルカメラは、複数の画像内に現れる物体を特徴化するために、複数の色に応じて同時にキャプチャされる複数の画像を関連付ける（相関させる）ための有効な計算手段を必要とする。
【０００４】
スペクトル情報を生成するための干渉計測システムも提案されている。しかしながら、干渉計測システムは、実施するには複雑であり、および／または高価でもある。
【０００５】
このような検出および監視のニーズは、多くの状況（特に、衛星リモート検出等の民生分野）において生じる。衛星リモート検出は、例えば、地球の表面に存在する物体を衛星から画像化（撮像）することによる検出である。
【０００６】
しかしながら、軍事的用途は、高リスク領域内でのミサイル発射が脅威となる可能性がある場合における、当該高リスク領域内でのミサイル発射の検出である。次いで、画像化による監視のために、１つ以上のデバイスが高リスク領域に向けられる。当該デバイスのそれぞれは、当該領域の全てまたは一部を含む入射光学視野を有している。そして、今しがた離陸した（発射された）であろう少なくとも１つのミサイルの外観が、連続的にキャプチャされた画像内において探索される。この場合、目的は、（ｉ）ミサイル発射が発生したことを確認することを可能にする光学情報をなるべく迅速に取得し、加えて、（ｉｉ）適切な対応をなるべく迅速に採るために、必要に応じて、脅威のタイプ（例：発射されたミサイルのタイプ）を決定することである。このようなミサイル発射監視の場合における誤警報の原因は、雲の部分における、民間航空機における、さらには鳥における反射さえも含む、太陽光反射でありうる。
【０００７】
そこで、本発明の１つの目的は、検出および／または監視用途に適合しており、かつ、より低い誤警報確率値を得ることを可能にする新規な光学デバイスを提案することである。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、入射光学視野内における撮像によって検出される物体についてのスペクトル情報を提供することである。例えば、当該スペクトル情報は、検出される物体のタイプに関する複数の確率同士を区別することによって、検出される物体を特徴化するために有益である。
【０００９】
本発明の他のさらなる目的は、このようなデバイスを、簡単に実施可能であり、ロバスト性があり、信頼性があり、検出された物体に関する情報を迅速に提供することができ、かつ、かなり安価であるか、または、既存の検出および／または監視システムと比較して追加のコストが制限されるようにすることである。
【００１０】
これらの目的または他の目的を達成するために、本発明は、スペクトル情報を画像化および提供するためのデバイスを提案する。当該デバイスは、
・上記撮像デバイスの入射光学視野内に含まれるシーンの画像を、焦平面（焦点面）において形成する対物レンズ（objective）と、
・上記焦平面に配置されており、上記シーンの上記画像をキャプチャするイメージセンサ（画像センサ）と、
・上記シーンと上記焦平面との間における光線の経路上に配置されており、スペクトル分化機能（スペクトル識別機能，スペクトル差別化機能）（spectral differentiation function）を有する少なくとも１つの光学コンポーネントと、
を備えている。
【００１１】
本発明によれば、スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネントは、上記対物レンズに上記光学コンポーネントが設けられている場合に、上記光学コンポーネントが設けられていない上記対物レンズによって形成される上記シーンの同一の点の上記画像と比較して、上記シーンの点の画像を修正する。さらに、上記シーンの上記点の上記画像は、上記シーンの上記点から生じる上記光線にについて想定される（possible）少なくとも２つの色に対して、異なる様式（方法）によって修正される。従って、上記イメージセンサによってキャプチャされた上記画像内に現れる上記シーンの上記点の上記画像の形態は、上記シーンの上記点に関するスペクトル情報を提供する。
【００１２】
換言すれば、スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネントは、キャプチャ画像内において、物体の実際の形態を、上記物体から生じる光放射線または電磁放射線に関するスペクトル情報を提供する見かけ上の形態に置き換える。次いで、このスペクトル情報は、複数のキャプチャ画像のうちの１つに現れる上記物体の性質またはタイプを識別することに寄与しうる。特に、上記スペクトル情報によれば、関心物体（関心のある物体）と誤警報の原因とを区別（差別化）することが可能となりうる。従って、本発明に係るデバイスによれば、誤警報の確率が低減される。
【００１３】
さらに、スペクトル情報は、キャプチャされた各画像内に直接的に含まれている。その結果、本発明のデバイスでは、（ｉ）撮像チャネルの数を増加させること、または、（ｉｉ）撮像チャネルに加えて分光光度取得チャネルを追加することは、必要ではない。探索される色を含むスペクトル範囲内において機能する撮像デバイスは、本発明を実施するための光学機器として十分である。スペクトル情報は、各キャプチャ画像に個別に適用される（施される）画像解析処理によって取得されてもよい。特に、この画像解析処理は、単純かつ迅速（簡単かつ高速）な画像処理（例：フーリエ変換処理）であってもよい。例えば、フーリエ変換処理は、キャプチャされた各画像の内容（コンテンツ）に対して適用される。特に、画像内の物体の見かけ上の形態を復元（リカバー）するために較正（キャリブレーション）は必要ではない。この見かけ上の形態は、スペクトル情報を提供する。これらの理由から、本発明のデバイスは、特に単純であり、かつ、実施が迅速である。そして、本発明のデバイスは、主にスペクトル分化機能を有する光学コンポーネントに限定される、限られた追加コストしか生じさせない。
【００１４】
すでに上述した通り、検出および／または監視デバイスを使用する多くの状況では、検出される関心物体は入射光学視野内において小さい場合がある。多くの場合、当該関心物体は、（ｉ）撮像デバイスの空間分解能限界と同程度であるか、あるいは、（ｉｉ）当該解像度限界よりも小さい（またははるかに小さい）。この場合、実際の形態または物体は、各画像内において不十分にしかレンダリングされないか、あるいは現れさえしない。それゆえ、キャプチャ画像内において、物体のこの実際の形態をスペクトル情報の形態に置き換えることにより、画像化情報の重大な損失（欠損）を生じさせず、スペクトル情報を取得できる。当該スペクトル情報によれば、検出された物体をより良く特徴化することができ、誤警報の確率を低減できる。
【００１５】
本発明の範囲内において、電磁波（すなわち光線）の色とは、中心波長の周りに制限された連続的な波長範囲を意味する。当該波長範囲において、電磁波は、非ゼロのスペクトルエネルギーを有する。特に、色という用語は、本明細書全体を通じて、人間にとって可視である光のスペクトル領域に限定されることなく使用されている。従って、色という用語は、特に可視領域において適用されるが、赤外領域全体においても適用され、随意に近紫外領域においても適用される。
【００１６】
好ましくは、スペクトル分化機能を有する光学コンポーネントは、（ｉ）上記シーンのこの点から生じる第１色の光線に対する第１画像パターンに従って、上記シーンの上記点の上記画像を修正するとともに、（ｉｉ）上記シーンのこの点からも生じる第２色の光線に対する第２画像パターンに従って、上記シーンの同一の点の上記画像を修正しうる。上記第１色と上記第２色とは、スペクトル的に分離されている（離間している）。そして、上記第１画像パターンと上記第２画像パターンとは、異なっている。当業者のジャーゴン（職業用語，専門用語）では、各画像パターンは、「点拡がり関数」（点像分布関数）（Point Spreading Function，頭字語ＰＳＦに対応）または「光学インパルス応答」（optical impulse response）とも称される。従って、画像内における、シーンの物体の幾何学的画像の位置での、見かけ上のパターンは、この物体の色成分（色組成）の指標である。このため、見かけ上のパターンが第１画像パターンのみに対応する場合、物体は第１色の放射線を出射している。見かけ上のパターンが第２画像パターンのみに対応する場合、物体は第２色の放射線を出射している。見かけ上のパターンが両方の画像パターンの重ね合わせである場合、物体は２つの色を同時に含む放射線を出射している。当然ながら、異なる画像パターンを３つ以上の色に関連付けるように光学コンポーネントが設計されている場合、当該光学コンポーネントは、３つ以上の色（２つより多くの色）を検出できる。キャプチャ画像内における所定の画像パターンの探索は、特に、画像の内容にフーリエ変換処理を施すことによって、行われてもよい。
【００１７】
特に、スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネントは、上記シーンの上記点から生じる上記光線について想定される２つの色同士で異なっている延伸（ストレッチ）、移動（シフト）、または分割（スプリット）の方向に従って、上記イメージセンサによってキャプチャされた上記画像において、上記シーンの上記点の上記画像を、延伸、移動、または分割してもよい。
【００１８】
一般的に、本発明では、スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネントは、上記シーンの同一の点から生じるが、上記デバイスの横断面の２つの異なる部分を通過する光線を位相シフトしてもよい。上記位相シフトは、上記光線について想定される第１色に対して、上記２つの部分の間で有効である第１位相シフト差に従う。また、上記位相シフトは、上記光線について想定される第２色に対して、同じ２つの部分の間において有効である第２位相シフト差にも従う。上記２つの色は、スペクトル的に分離されている。上記２つの位相シフト差は、異なっている。換言すれば、各色の光線は、２つの色の少なくとも１つに関しては、当該光線が通過するデバイスの横断面の上記一部分に依存する位相シフトによって異なる影響を受ける。デバイスの横断面の上記２つの部分間における位相シフト差は、上記２つの色について同一ではない。従って、本発明によれば、スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネントは、（ｉ）２つの色のうちの少なくとも１つのための、（ｉｉ）２つの色のそれぞれのための、または、（ｉｉｉ）より多数の色のための、選択的なインジケータであってもよい。上記デバイスの上記横断面の上記２つの部分の間においてスペクトル分化機能を有する光学コンポーネント（例：本発明において使用されている光学コンポーネント）によって生じる位相シフト差の一部は、少なくとも１つの色については、上記横断面における様々な（異なる）２つの部分の間において随意的にゼロであってもよいが、少なくとも１つの他の色についてはゼロではない。
【００１９】
本発明の範囲内において、上記デバイスの横断面とは、（ｉ）上記デバイスの光軸と、（ｉｉ）上記イメージセンサによってキャプチャされた上記画像の形成に寄与する全ての光線と、交差する面の部分を意味する。当該横断面は、平坦であってもよいし、平坦でなくともよい。当該横断面は、上記対物レンズの瞳に対応していてもよいし、対応していなくともよい。当該横断面は、上記対物レンズの体系（constitution）に含まれる光学レンズまたは鏡面に対応していてもよいし、対応していなくともよい。また、当該横断面は、スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネントに専用のサポート（支持体）によって形成されてもよい。当該横断面は、上記対物レンズにおいて想定される長手方向の光学中心に関する制限を有していない。
【００２０】
本発明の単純な実施形態では、スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネントは、波長板であってもよい。当該波長板の位相シフト特性は、少なくとも１つの色について、上記デバイスの上記横断面の様々な部分の間において異なる（変化する）。好ましくは、当該波長板のこの位相シフト特性は、上記デバイスの上記横断面の様々な部分の間において、第１色と第２色とで異なる様式によって変化する。特に、当該波長板は、誘電体材料の１つの膜によって少なくとも部分的に構成されてもよい。当該膜の厚さは、上記デバイスの上記横断面におけるエリアごとに異なる。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態では、スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネントは、複数の同一の電磁共振器を含んでいてもよい。上記複数の同一の電磁共振器のそれぞれは、上記光線の色が各電磁共振器の共振波長に対して異なる場合に、光線を可変的に位相シフトおよび／または減衰させるために有効である。これらの同一の共振器は、上記横断面の少なくとも１つの別の部分を除いて、上記デバイスの上記横断面の部分のうちの１つの部分に分布している。
【００２２】
好ましくは、スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネントの各電磁共振器は、当該共振器の共振波長よりも短い少なくとも１つの寸法（上記デバイスの上記横断面に平行に測定された寸法）を有していてもよい。当業者のジャーゴンでは、たとえ各電磁共振器の上記寸法の１つまたはそれぞれが数ナノメートルまたは数１０ナノメートルを超えうる場合であっても、上記電磁共振器はナノ共振器と称される。このような電磁共振器を使用することにより、当該共振器から生じうる光の寄生拡散を制限することが可能となる。このようにして、スペクトル分化機能を生じさせるために使用される画像パターンは、より正確に規定されうる。このため、例えば、本発明に係るデバイスは、各電磁共振器が１μｍ（マイクロメートル）未満の少なくとも１つの寸法（装置の横断面に対して平行に測定された寸法）を有している場合に、可視領域および近赤外領域において有効な撮像機能および分光写真情報機能に特に適しているであろう。
【００２３】
あるいは、上記光学コンポーネントは、異なるタイプの複数の電磁共振器を含んでいてもよい。上記複数の電磁共振器は、異なるタイプの共振器間において異なる共振波長に対応している。代替として、または組み合わせとして、異なるタイプの複数の電磁共振器は、同一の波長に対して、異なる複数の位相シフト値に対応していてもよい。次いで、各タイプの共振器は、上記デバイスの上記横断面の一部分に収容されている。上記一部分は、上記横断面内において、ある方位に方向付けられた（ある方位を有する）少なくとも１つのエッジを有している。上記方位は、別のタイプの共振器を収容している上記デバイスの上記横断面の他の各部分の少なくとも１つのエッジの方位とは異なる。このようにして、本発明のデバイスは、検出された物体から発せられた放射線における複数の色の有無（存在または不存在）を示すことができる。従って、特に、検出される物体の性質またはタイプを識別（特定）するために、より完全なスペクトル情報が利用可能である。
【００２４】
特定の実施形態では、上記光学コンポーネントは、Ｎタイプ（Ｎ個のタイプ）の電磁気共振器を含んでいてもよい。Ｎは、１から３３まで（すなわち、２から２５まで）の整数である。次いで、上記デバイスの上記横断面の一部分は、Ｎ個のエリアに分割されていてもよい。各エリアは、上記横断面の上記一部分（この部分）の中心点から延伸する扇形（角度セクタ）であってよい。上記構成において、上記デバイスの上記横断面の各部分は、上記タイプのうちの１つのタイプの上記電磁共振器の全てを収容するように専用に設計（dedicated）されている。当該各部分は、上記エリアのうちの１つ以上から選択されることよって、上記横断面の上記一部分に形成されている。上記選択は、他のタイプの共振器との関係において、上記タイプの上記共振器に特有である。但し、上記タイプのうちの１つのタイプの全ての電磁共振器を収容するように専用に設計されている上記横断面の上記一部分は、他のタイプの複数の共振器の一部分を追加的に含んでいてもよい。
【００２５】
例えば、検出された物体から生じた電磁放射内における２つの色を特徴化する（区別する）ために、Ｎは３に等しくてもよい。上記デバイスの上記横断面の上記一部分は、第１エリアと第２エリアと第３エリアとに分割されていてもよい。例えば、各エリアは、上記横断面の上記一部分の中心から延伸する扇形であってもよい。上記３つのエリアは、等しいそれぞれの角度幅を有していてもよい。エリアごとに上記タイプのうちの１つのタイプの電磁共振器のみが設けられていてもよい。この場合、第１タイプの電磁共振器、第２タイプの電磁共振器、および第３のタイプ電磁共振器は、上記第１エリア、上記第２エリア、および上記第３エリアに、個別に収容されていてもよい。さらに、上記電磁共振器は、上記横断面の上記一部分において配向されたルートに従って、上記エリアのうちの１つのエリアから別のエリアへと進んだ場合に、第１色に対して、２・π／３±π／４に等しい移相シフト差（すなわち、２・π／３−π／４から２・π／３＋π／４までの位相シフト差）（好ましくは、２・π／３−π／８から２・π／３＋π／８までの位相シフト差）を生じさせてもよい。そして、上記電磁共振器は、上記横断面の上記一部分において配向された同一のルートに従って、上記エリアのうちの１つのエリアから別のエリアへと進んだ場合に、第２色に対して、４・π／３±π／４に等しい移相シフト差（すなわち、４・π／３−π／４から４・π／３＋π／４までの位相シフト差）（好ましくは、４・π／３−π／８から４・π／３＋π／８までの位相シフト差）を生じさせてもよい。上記第１色と上記第２色とは、スペクトル的に分離されている。上記横断面の上記一部分の内部におけるエリアの同一のパーティション（区画）に従う同一の位相シフト差を、上記電磁共振器の使用に代えて、波長板によって代替的に生じさせることもできる。
【００２６】
あるいは、検出された物体から生じた電磁放射内における２つの色を特徴化するために、Ｎは４に等しくてもよい。上記デバイスの上記横断面の上記一部分は、第１エリアと第２エリアと第３エリアと第４エリアとに分割されていてもよい。特に、各エリアは、上記横断面の上記一部分の中心から延伸する扇形であってもよい。上記４つのエリアは、等しいそれぞれの角度幅を有していてもよい。エリアごとに２つのタイプの電磁共振器が設けられていてもよい。この場合、上記横断面の上記一部分において隣接する２つのエリア同士で１つのタイプのみの電磁共振器を変更することによって、第１タイプの電磁共振器、第２タイプの電磁共振器、第３タイプの電磁共振器、および第４タイプの電磁共振器は、上記第１エリア、上記第２エリア、上記第３エリア、および上記第４エリアに収容されていてもよい。さらに、上記電磁共振器は、
（ｉ）横断面の上記一部分において第１境界方向に従って分離された上記エリア間において、第１色に対して、π±π／４に等しい位相シフト差（すなわち、３・π／４から５・π／４までの位相シフト差）（好ましくは、７・π／８から９・π／８までの位相シフト差）を生じさせ、
（ｉｉ）横断面の上記一部分において上記第１境界方向とは異なる第２境界方向に従って分離された上記エリア間において、上記第１色に対して、０±π／４に等しい位相シフト差（すなわち、−π／４からπ／４までの位相シフト差）（好ましくは−π／８から＋π／８までの位相シフト差）を生じさせ、
（ｉｉｉ）横断面の上記一部分において上記第２境界方向に従って分離された上記エリア間において、上記第１色とはスペクトル的に分離されている第２色に対して、π±π／４に等しい位相シフト差（すなわち、３・π／４から５・π／４までの間の位相シフト差）（好ましくは、７・π／８から９・π／８までの間の位相シフト差）を生じさせ、
（ｉｖ）横断面の上記一部分において上記第１境界方向に従って分離された上記エリア間において、上記第２色に対して、０±π／４に等しい位相シフト差（すなわち、−π／４から＋π／４までの位相シフト差）（好ましくは−π／８から＋π／８までの位相シフト差）を生じさせるように、適合されていてよい。
【００２７】
好ましくは、上記デバイスの横断面の上記一部分において隣接するエリア間では、上記第１境界方向と上記第２境界方向とは、直交していてもよい（垂直であってもよい）。
【００２８】
特に広角または魚眼タイプの対物レンズに適合されうる本発明の改良によれば、上記デバイスの上記横断面の上記一部分に含まれており、かつ、上記電磁共振器をそれぞれ収容している上記エリア（上述の通り実装されたエリア）によって形成されるパターンが、上記デバイスの上記横断面において繰り返されることにより、上記横断面のタイリングを形成することができる。
【００２９】
本発明の想定される実施形態では、各電磁共振器は、以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）のうちの１つであってもよい。
【００３０】
（ｉ）各電磁共振器は、金属−絶縁体−金属（metal-insulator-metal）タイプのナノアンテナである。この場合、スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネントは、上記デバイス内において上記光線を反射するために使用される。
【００３１】
（ｉｉ）各電磁共振器は、透明サポート上に配置された金属ナノロッドである。この場合、スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネントは、上記デバイス内において上記透明サポートを通過させるように上記光線を伝送（送出）するために使用される。
【００３２】
（ｉｉｉ）各電磁共振器は、少なくとも２つの導電性部分の間に位置する誘電材料のキャビティ（空洞）または一部分である。上記誘電材料の上記キャビティまたは上記一部分は、上記誘電材料の上記キャビティまたは上記一部分に衝突する電磁放射線を反射する場合に有効なヘルムホルツ共振器を形成する。この場合においても、スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネントは、上記デバイス内において上記光線を反射するために使用される。
【００３３】
なお、スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネントは、上記対物レンズのレンズの光学面上（上記対物レンズにおけるレンズの光学面上）に配置されていてもよい。あるいは、当該光学コンポーネントは、上記対物レンズの反射光学面を形成してもよい。いずれの場合においても、当該光学コンポーネントは、上記対物レンズの入力光学面（入射光学面）を形成することが好ましい。
【００３４】
一般的に、本発明のデバイスは、上記イメージセンサによってキャプチャされた上記シーンの上記画像を解析するための手段をさらに備えていてもよい。こうした解析手段は、上記シーンの上記画像にフーリエ変換処理を施し、かつ、上記フーリエ変換処理の結果からスペクトル情報を生成するように、適合されている。
【００３５】
広い視野（すなわち、入射光学視野の開口角が１２０°より大きい場合）における監視用途では、上記対物レンズは広角タイプまたは魚眼タイプであってもよい。最終的に、上記デバイスは、
・ドライバ手段と、
・メモリ手段と、
・比較手段と、
・検出手段と、
を、さらに備えていてもよい。上記ドライバ手段は、（ｉ）スペクトル分化機能を有する上記光学コンポーネントが上記対物レンズに設けられている場合に、上記イメージセンサによる連続的な画像キャプチャを制御し、かつ、（ｉｉ）それぞれのキャプチャ画像から、上記シーンの少なくとも１つの点についての上記スペクトル情報を提供するように、上記解析手段を制御する。上記メモリ手段は、少なくとも１つのスペクトル基準を格納（記憶）する。上記比較手段は、上記キャプチャ画像のうちの少なくとも１つから上記シーンの上記点について提供された上記スペクトル情報を、メモリに記憶された上記基準と比較する。上記検出手段は、上記シーンの上記点について得られた上記スペクトル情報がメモリに記憶された上記基準と一致する（対応する）場合に、ポジティブ検出メッセージ（陽性検出メッセージ，肯定検出メッセージ）を生成する。
【００３６】
本発明の他の特定の構成および利点は、添付の図面を参照して、実施形態の非限定的な例についての以下の説明において明らかになるであろう。
【００３７】
・図１は、本発明に係るスペクトル情報を画像化および提供するためのデバイスの長手方向の部分である。
【００３８】
・図２ａ、図２ｂ、および図２ｃは、（ｉ）図１に係るデバイスの横断面での分割（図２ａ）、および、（ｉｉ）本発明の第１実施形態に係る２つの色を検出するために使用されうる、結果として得られる画像パターン（図２ｂおよび２ｃ）を、それぞれ示す。
【００３９】
・図３ａは、ナノアンテナの複数の長さ値についての、ナノアンテナによって生じた電磁放射線の波長の関数としての位相シフト値の図である。
【００４０】
・図３ｂは、図１のデバイスの横断面の別の分割に関して図２ａに対応しており、本発明の第２実施形態に係る４つの異なるタイプのナノアンテナの分布を示す。
【００４１】
・図３ｃ〜図３ｆはそれぞれ、各電磁放射線の波長の関数としての図であり、図３ｂのナノアンテナ分布における隣接領域間に存在する位相シフト差を示す。
【００４２】
・図３ｇは、（ｉ）図３ｂ〜図３ｆにおける本発明の第２実施形態について、第１色に対してなされた位相シフト差に関連する境界方向を示し、かつ、（ｉｉ）第１色を検出するために得られた第１画像パターンを示す。
【００４３】
・図３ｈは、第２色および本発明の同じ第２実施形態に関して図３ｇに対応しており、第２色を検出するために得られた第２画像パターンを示す。
【００４４】
・図４は、広角または魚眼タイプの対物レンズを有する本発明の実施形態に特に適合しうる本発明の改良を示す。
【００４５】
・図５は、監視システムを構成する、本発明に係るデバイスの様々なモジュールを示す。
【００４６】
・図６ａ、図６ｂ、および図６ｃは、本発明の実施形態において使用されうる、３つのタイプの電磁共振器の斜視図である。
【００４７】
分かり易くするために、これらの図に示される部材（要素）の寸法は、実際の寸法または実際の寸法比には対応していない。さらに、異なる図面において示される同一の参照符号は、同一の機能を有する１つ以上の同一の部材を指す。
【００４８】
図１によれば、撮像デバイスは、複数のレンズ（例：４つのレンズ１ａ〜１ｄ）によって構成されている対物レンズ１と、イメージセンサ２と、を含みうる。あるいは、対物レンズは、レンズの少なくとも一部に替えて、反射性光学部材（例：非球面ミラー）を含んでいてもよい。特に、対物レンズ１は、当業者に知られている広角および超広角（魚眼）タイプの対物レンズのうちの１つであってもよい。特に、当該対物レンズが有する入射光学視野の角度開口は、１２０°（度）より大きくともよい。イメージセンサ２は、対物レンズ１の焦平面に配置されている。イメージセンサ２は、市販されているモデルのマトリクスセンサのうちの１つであってよい。
【００４９】
図１の参照符号Ａ−ＡおよびＳは、（ｉ）撮像デバイスの光軸と、（ｉｉ）当該光軸Ａ−Ａと交差する当該デバイスの断面と、を示す。断面Ｓは、本明細書の一般的な部分では、横断面と称されている。断面Ｓは、対物レンズ１の瞳であってもよいし、あるいは、対物レンズ１のコンポーネントのうちの１つの光学面であってもよい。断面Ｓは、屈折性であってもよいし、あるいは反射性であってもよい。一般的に本発明では、横断面Ｓは、必ずしも平坦である必要はない（特に、横断面Ｓが対物レンズ１のコンポーネントの１つの光学面に対応する場合）。横断面Ｓは、中間像平面に対応していないことが好ましい。本発明の想定される実施形態では、特に対物レンズ１が広角タイプまたは魚眼タイプである場合、横断面Ｓは、対物レンズ１の入力面（例：図１のレンズ１ａの光学前面）であってもよい。
【００５０】
本発明によれば、補助コンポーネントが対物レンズ１に追加される。当該補助コンポーネントの機能は、センサ２によってキャプチャされた各画像において色表示（色指示）をもたらことである。このため、この補助コンポーネントは、スペクトル分化機能を有する光学コンポーネントと称される。補助コンポーネントは、対物レンズ１の結像機能を有するコンポーネントのうちの１つの光学面上に取り付けられてもよい。あるいは、補助コンポーネントは、個別の光学コンポーネントを形成してもよい。当該個別の光学コンポーネントは、自己支持型（自立型）であってもよいし、あるいは、他の光学コンポーネントとは異なるサポートを有していてもよい。さらに説明される本発明の実施形態では、スペクトル分化機能を有するこの光学コンポーネントは、上述のデバイスの横断面Ｓと重ね合わされており、図では符号３が付されている。この場合、撮像デバイスの入射光学視野に含まれるシーンに由来する光線は、スペクトル分化機能を有する光学コンポーネントを通過する。そして、当該光線は、イメージセンサ２上にこのシーンの像を形成する。
【００５１】
特に、対物レンズ１が広角タイプまたは魚眼タイプである場合、入射光学視野内に位置しており、かつ、制限された寸法を有する物体が、撮像デバイスの空間解像度限界で、またはこの解像度限界よりも小さく、画像内に現れることがある。この場合、各画像内において、この物体のほぼ点または点の外観を別のパターンに置き換えることは、物体の識別の目的における情報の損失を生じさせない。この状況から、本発明は、各キャプチャ画像内における物体の外観を、物体によって発せられた電磁放射線に関するスペクトル情報を得る画像パターンに置き換えることによって、成り立っている。本発明は、物体を識別することに成功するための情報について、大きい利益をもたらす。好ましくは、本発明に係るスペクトル情報を表現するために使用される各画像パターンは、各キャプチャ画像内において縮小された広がり部分を有しうる。これにより、入射光学視野内にも位置する他のシーンの要素を最小限だけマスクできる。特に、スペクトル情報を表現するために使用される各画像パターンは、撮像画像内においてある寸法を有しうる。当該寸法は、撮像デバイスの空間解像度限界に比べて、それほど大きくない、例えば、使用される各画像パターンは、キャプチャされる各画像内に、イメージセンサ２の数ピクセルのオーダ（好ましくは３ピクセルまたは５ピクセル）の広がり部分を有しうる。
【００５２】
図２ａ〜図２ｃを参照して、本発明の想定される第１実施形態が説明される。当該実施形態において、光学コンポーネント３は、不均一な厚さの透明材料によって製作された波長板であってよい。従って、当該波長板は、横断面Ｓと重なり合うように、対物レンズ１の内部に配置されてもよい。
【００５３】
図２ａによれば、当該光学コンポーネント３は、横断面Ｓ内において、同一サイズの３つの隣接するエリアＳ１、Ｓ２、およびＳ３に分割されうる。例えば、これらのエリアのそれぞれは、光軸Ａ−Ａと横断面Ｓとの交点から延伸する扇形であってもよい。当該エリアの頂角は、２・π／３に等しい。光学コンポーネント３は、エリアＳ１内において、平行面を有する第１透明板によって構成されていてもよい。光学コンポーネント３は、エリアＳ１を通過し、ほぼ７６０ｎｍ（ナノメートル）の波長値に対応する赤色である光線に対して、このエリアＳ１内においてほぼ２・π／３の位相遅れ（位相ラグ）を生じさせように適合された厚さを有する。同時に、コンポーネント３は、エリアＳ２内において、平行面を有する第２透明板によって構成されている。コンポーネント３は、エリアＳ２を通過する赤色光線に対してもほぼ４・π／３の位相遅れを生じさせるように適合された板厚を有する。最後に、コンポーネント３は、エリアＳ３内において、平行面を有する第３の透明板によって構成されている。コンポーネント３は、このエリアＳ３内において、エリアＳ３を通過する赤色光線に対しても約２πの位相遅れ（ほぼ０の位相遅れと等価である）を生じさせるように適合された板厚を有している。これらの位相遅れ（すなわち位相シフト）は、コンポーネント３が存在しない撮像デバイス内において発生する赤色光線の伝播に関して考慮されうる。次いで、撮像デバイスの入射光学視野内に存在する赤色光の点またはほぼ点の光源は、キャプチャされた画像内のこの光源の幾何学的画像の位置に、互いに近接した３つのスポットの形態で、各キャプチャ画像内に現れる。この画像パターンは、図２ｂにおいてＭ１として示されている。なお、コンポーネント３は、画像パターンＭ１の３つのスポットが互いにより近づくように適合されてもよい。その結果、画像パターンＭ１は、撮像デバイスの空間分解能限界に比べてそれほど大きくない辺の長さを有する三角形となる。例えば、当該三角形の辺の長さは、３〜５ピクセルである。このようにして、イメージセンサ２によってキャプチャされた各画像内において、赤色光線が由来している物体（赤色光線を発する物体）に対して、充分なコントラストが維持されうる。
【００５４】
３つのエリアＳ１、Ｓ２、およびＳ３内のコンポーネント３の透明材料が、ほぼ３８０ｎｍの波長値に対応する青色に対して、赤色に対する屈折率の値にほぼ等しい屈折率の値を有している場合、当該コンポーネント３は、青色に対して、（ｉ）エリアＳ１内においてほぼ４・π／３に等しい位相遅れと、（ｉｉ）エリアＳ２内においてほぼ８・π／３に等しい位相遅れ（当該エリアＳ２内におけるほぼ２・π／３の位相遅れと等価である）と、（ｉｉｉ）エリアＳ３内においてほぼ４・πに等しい位相遅れ（当該エリアＳ３内におけるほぼ０の位相遅れと等価である）と、を生じさせる。青色光の点光源に対する結果として得られる画像パターンであって、この光源の幾何学的画像の位置において各キャプチャ画像に現れる画像パターンは、図２ｃにおいて、Ｍ２として示されている。画像パターンＭ２も、互いに近接した３つのスポットによって構成されている。但し、画像パターンＭ１と比較すると、当該３つのスポットは、各キャプチャ画像においてπ／３だけ回転させられた一般的な向きを有する。また、パターンＭ１およびＭ２は、角度π／３だけ離れた３つの方向に従う点幾何学的画像の延伸（ストレッチング）または移動（シフト）としてそれぞれ同時に現れうる。
【００５５】
このように、キャプチャ画像における画像パターンＭ１の識別は、光源によって放射された光放射が赤色の成分を有することを示す。また、画像パターンＭ２の識別は、当該光放射が青色の成分を有することを示す。ほぼ６点の星形状として、または、６つのローブを有するスポットの形状として、２つの画像パターンＭ１とＭ２とが重なり合っていることは、光源によって出射された光放射線が同時に赤色のある成分と青色の別の成分とを有していることを示す。この場合、それぞれのスペクトルエネルギーは、重ね合わせにおける２つの画像パターンＭ１およびＭ２のそれぞれの光強度と相関している。
【００５６】
今しがた説明した実施形態は、透明材料によって製作された波長板に基づいている。但し、電磁共振器に基づく第２実施形態についての以下の説明を読み取れば、当業者であれば、図２ｂおよび図２ｃの画像パターンＭ１およびＭ２も、適切に選択された場合にはこのような電磁共振器によって製作されうることを理解するであろう。この目的のために、エリアＳ１は、（ｉ）赤色の電磁放射に対して位相シフトφ１を適用し、かつ、（ｉｉ）青色の電磁放射に対して位相シフトφ２を適用する、第１タイプの全ての電磁共振器を収容する（含む）ように専用に設計されていてよい。この場合、エリアＳ２は、（ｉ）赤色の放射線に対して位相シフトφ１＋２π／３を適用し、かつ、（ｉｉ）青色の放射線に対して位相シフトφ２＋４π／３を適用する、第２タイプの全ての電磁共振器を収容するように専用に設計されていてもよい。さらに、エリアＳ３は、（ｉ）赤色の放射線に対して位相シフトφ１＋４π／３を適用し、かつ、（ｉｉ）青色の放射線に対して位相シフトφ２＋８π／３（φ２＋２π／３と等価である）を適用する、第３のタイプの全ての電磁気共振器を収容するように専用に設計されていてもよい。
【００５７】
図２ａ〜図２ｃを参照して今しがた説明した本発明の第１実施形態の全てについて、本発明の一般的な説明において言及した横断面Ｓの一部分は、エリアＳ１〜Ｓ３によって１つずつ形成される。
【００５８】
次に、図３ａ〜図３ｈを参照して、本発明の想定される第２実施形態について説明する。これらの第２実施形態の１つにおいて、光学コンポーネント３は、横断面Ｓ内の金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）ナノアンテナタイプの電磁共振器の分布によって構成されている。
【００５９】
公知の方法において、かつ図６ａを参照すると、ＭＩＭナノアンテナは、金属材料のセグメント（切片）１０を含んでいる。当該金属材料のセグメントは、連続的な金属表面（連続的金属表面）１１と平行に配置される一方で、絶縁材料の中間膜１２によって当該金属表面１１から絶縁されている。例えば、セグメント１０および連続面１１の金属は、金であってよい。そして、中間膜１２は、シリカ（ＳｉＯ２）またはエポキシポリマーによって製作されていてもよい。このようなナノアンテナは、セグメント１０の長さ（ナノアンテナ長と称される）に依存する共振波長値を有するファブリ・ペロー電磁共振器を構成する。以下では、各セグメント１０は、４００ｎｍに等しい幅と５０ｎｍに等しい厚さとを有する。当該幅は表面１１と平行であり、当該厚さは表面１１と垂直である。これらの幅および厚さは、考慮されるすべてのＭＩＭナノアンテナについて一定である。そして、光学コンポーネント３は、（ｉ）連続的金属表面１１と、（ｉｉ）当該金属表面上に配置された絶縁材料膜１２と、（ｉｉｉ）連続的金属表面１１とは反対側の、当該絶縁材料膜上における金属セグメント１０の十分に密な分布と、からなる。当該光学コンポーネント３は、位相シフトを調整可能な電磁放射反射器（電磁放射リフレクタ）を形成する。この位相シフトは、反射される放射線と入射する放射線とに有効であり、放射線の波長の関数として変化しうる。当該位相シフトは、反射の位置に存在する金属セグメント１０の長さを選択することによって調整されうる。図３ａは、長さの値が５００ｎｍ、６００ｎｍ、…、１４００ｎｍ、および１５００ｎｍのナノアンテナについての、電磁放射線の波長の関数としての位相シフトの変動（π単位によって表されている）を示す。図３ａについて、絶縁材料膜１２は、シリカによって製作されており、かつ、３００ｎｍの厚さを有している。金属セグメント１０は、２つの垂直な方向（直交する方向）において、ほぼ１．８μｍ（マイクロメートル）に等しいピッチに従って分布している。そして、電磁放射線は、反射器に垂直に反射される。放射線の偏波効果（偏光効果）については、本明細書では説明しない。但し、放射線の偏波効果は、当業者にとって公知であると想定できるので、横断面Ｓにおいて２つの垂直な方向に配向された金属セグメント１０を用いることによって取り扱い可能である。
【００６０】
図３ａのダイアグラムによると、（ｉ）７５０ｎｍのナノアンテナ長を有する第１ナノアンテナ反射器と、（ｉｉ）９００ｎｍのナノアンテナ長を有する第２ナノアンテナ反射器とは、３μｍ（マイクロメートル）の波長を有する電磁放射を、０．７５・πにほぼ等しい位相シフト差によって反射する。これら同じ第１反射器および第２反射器は、５μｍの波長を有する別の電磁放射を、ほぼ０の位相シフト差によって反射する。同様に、（ｉ）１２００ｎｍのナノアンテナ長を有する第３のナノアンテナ反射器と、（ｉｉ）１５００ｎｍのナノアンテナ長を有する第４のナノアンテナ反射器とは、波長３μｍの電磁放射を、ほぼ０の位相シフト差によって反射する。そして、第３のナノアンテナ反射器と第４のナノアンテナ反射器とは、波長５μｍの電磁放射を、１．２５・πにほぼ等しい位相シフト差によって反射する。
【００６１】
次に、第２実施形態における光学コンポーネント３は、撮像デバイスの横断面Ｓを４つのエリアＳ１、Ｓ２、Ｓ３、およびＳ４（例：４つの扇形）に分割することによって製作されうる。当該４つの扇形は、光軸Ａ−Ａを起点としている。当該４つの扇形の頂角は、直角（９０°）である。図３ｂに示される通り、光学コンポーネント３は、横断面Ｓの全体に亘って連続する金属表面および絶縁膜を用いるとともに、（ｉ）エリアＳ１において長さ７５０ｎｍおよび１２００ｎｍのナノアンテナを、（ｉｉ）エリアＳ２において長さ７５０ｎｍおよび１５００ｎｍのナノアンテナを、（ｉｉｉ）エリアＳ３において長さ９００ｎｍおよび１５００ｎｍのナノアンテナを、かつ、（ｉｖ）エリアＳ４において長さ９００ｎｍおよび１２００ｎｍのナノアンテナを、用いることによって得られうる。横断面Ｓ内において、各ナノアンテナは、このナノアンテナの金属セグメント１０によって占められる面積よりもはるかに大きい有効断面積の値を有している。このため、エリアＳ１、Ｓ２、Ｓ３、およびＳ４のそれぞれの内部におけるナノアンテナのタイプのペアについて、このような組み合わせが可能である。図３ｂにおいて、ナノアンテナの様々なタイプは、異なる長さのダッシュ（線，破線）によって記号的に示されている。図３において、（ｉ）ダッシュＲ１は長さ７５０ｎｍのナノアンテナに、（ｉｉ）ダッシュＲ２は長さ９００ｎｍのナノアンテナに、（ｉｉｉ）ダッシュＲ３は長さ１２００ｎｍのナノアンテナに、ダッシュＲ４は長さ１５００ｎｍのナノアンテナに、それぞれ対応する。
【００６２】
本発明の第２実施形態についての説明と、本発明の一般的な説明において使用されている用語との間の関係は、以下の通りである。すなわち、
・２つのエリアＳ１およびＳ２はともに、長さ７５０ｎｍの全てのナノアンテナを収容する（含む）専用の部分である、横断面Ｓの第１部分を形成する；
・同様に、２つのエリアＳ２およびＳ３はともに、長さ１５００ｎｍの全てのナノアンテナを収容する専用の部分である、横断面Ｓの第２部分を形成する；
・２つのエリアＳ３およびＳ４はともに、長さ９００ｎｍの全てナノアンテナを収容する専用の部分である、横断面Ｓの第３部分を形成する；
・２つのエリアＳ４およびＳ１はともに、長さ１２００ｎｍの全てのナノアンテナを収容する専用の部分である、横断面Ｓの第４部分を形成する；
・方向Ｄ１は、横断面Ｓの第２部分と第４部分とを分離する境界の方向であり、第１境界方向と称される；
・方向Ｄ２は、横断面Ｓの第１部分と第３部分とを分離する境界の方向であり、第２境界方向と称される。
【００６３】
図３ｃのダイアグラムは、エリアＳ１内において反射された放射線の第１部分とエリアＳ２内において反射された放射線の第２部分との間に存在する位相シフト差についての、光学コンポーネント３によって反射された放射線の波長の関数としての変動を示す。図３ｃのダイアグラムによれば、波長３μｍの放射線は、エリアＳ１とＳ２との間においてほぼ０の位相シフト差を受ける。そして、波長５μｍの放射線は、これら同じ２つのエリアＳ１とＳ２との間において、ほぼ（−）πに等しい位相シフト差を受ける。隣接するエリア間における、３μｍおよび５μｍの波長値に対するこれらの正確な位相シフト差の値は、各エリアにおいて２つの異なるタイプのナノアンテナが関連付られていることによって得られている。
【００６４】
図３ｄのダイアグラムは、エリアＳ４内において反射された放射線の第４部分とエリアＳ３において反射された放射線の第３部分との間に存在する位相シフト差についての、光学コンポーネント３によって反射された放射線の波長の関数としての変動を示す。図３ｄのダイアグラムによれば、波長３μｍの放射線は、今度はエリアＳ３とＳ４との間において、ほぼ０の位相シフト差を再び受ける。そして、波長５μｍの放射線は、これら２つのエリアＳ３とＳ４との間において、ほぼ（−）πに等しい位相シフト差を再び受ける。
【００６５】
次いで、図３ｂ、図３ｃ、および図３ｄから、光学コンポーネント３がエリアＳ１とＳ２との間の境界の２つの面（辺）の間に位相シフト差を生じさせることが導かれる。当該境界は、エリアＳ３とＳ４との間において直線状に延びている。当該位相シフト差は、波長３μｍの放射線に対してはほぼ０であり、波長５μｍの放射線に対してはほぼπに等しい。その結果、光学コンポーネント３は、点またはほぼ点の光源の画像について、延伸または分割を生じさせる。当該延伸または分割は、波長５μｍに対応する第１放射色については境界方向Ｄ１と垂直であるが、波長３μｍに対応する第２放射色についてはそうではない（境界方向Ｄ１と垂直ではない）。従って、図３ｇの画像パターン（Ｍ１’として記されており、第１画像パターンと称される）は、波長５μｍに対応する第１色に関連する。
【００６６】
図３ｅのダイアグラムは、エリアＳ１内において反射された放射線の第１部分とエリアＳ４内において反射された放射線の第４部分との間に存在する位相シフト差についての、光学コンポーネント３によって反射された放射線の波長の関数としての変動を示す。図３ｅのダイアグラムによれば、波長３μｍの放射線は、エリアＳ１とＳ４との間において（−）πにほぼ等しい位相シフト差を受ける。そして、波長５μｍの放射線は、これら２つのエリアＳ１とＳ４との間において、ほぼ０の位相シフト差を受ける。
【００６７】
図３ｆのダイアグラムは、エリアＳ２内において反射された放射線の第２部分とエリアＳ３内において反射された放射線の第３部分との間に存在する位相シフト差についての、光学コンポーネント３によって反射された放射線の波長の関数としての変動を示す。図３ｆのダイアグラムによれば、波長３μｍの放射線は、エリアＳ２とＳ３との間において、ほぼ（−）πに等しい位相シフト差を再び受ける。そして、波長５μｍの放射線は、これら２つのエリアＳ２とＳ３との間において、ほぼ０の位相シフト差を再び受ける。
【００６８】
次いで、図３ｂ、図３ｅ、および図３ｆから、光学コンポーネント３がエリアＳ１とＳ４との間の境界の２つの面の間に位相シフト差を生じさせることが導かれる。当該境界は、エリアＳ２とＳ３との間において直線状に延びている。当該位相シフト差は、波長３μｍ波長の放射線に対してはπにほぼ等しく、波長５μｍの放射線に対してはほぼ０である。その結果、光学コンポーネント３は、点またはほぼ点の光源の画像について、延伸または分割を生じさせる。当該延伸または分割は、波長３μｍに対応する第２放射色については境界方向Ｄ２と垂直であるが、波長５μｍに対応する第１放射色についてはそうではない（境界方向Ｄ２と垂直ではない）。従って、図３ｈの画像パターン（Ｍ２’として記されており、第２画像パターンと称される）は、波長３μｍに対応する第２色に関連する。
【００６９】
特に図３ｂ〜図３ｈのモデルに関して、ＭＩＭナノアンテナ電磁共振器を、絶縁性を有しており、かつ透明なサポート上に配置された金属ナノロッドによって構成された電磁共振器によって置き換えることにより、本発明の他の実施形態が設計されてもよい。例えば、図６ｂに従って、シリカ２１によって製作されたサポート上に配置された金ナノロッド２０を使用して、各電磁共振器を形成してもよい。このような金属ナノロッド共振器の場合、入射放射線の波長がナノロッドの寸法の組み合わせと対応する場合に、表面プラズモンの出現に起因して共振が生じる。次いで、このようにして得られた光学コンポーネント３は、センサ２によってキャプチャされる画像を形成する光線を伝送するよう機能する。次いで、コンポーネント３によって伝送された電磁放射線に対してもたらされる位相シフトは、エリアＳ１〜Ｓ４のそれぞれの内部における各ナノロッドの寸法に依存し、かつ、放射線の波長にも依存する。次に、当業者であれば、絶縁性を有しており、かつ透明なサポート上のナノロッド共振器に関する図３ｃ〜図３ｆのダイアグラムの変形版（バージョン）を得るために、そのような電磁共振器の主題に関して入手可能な科学文献（科学論文）を参照しうるであろう。このようなダイアグラムから、共振器のパラメータの値を適切に選択することによって、ＭＩＭナノアンテナ共振器に２つの色を明示させることを可能とする光学コンポーネントを設計するために提示された方法は、ナノロッド共振器に対して容易に転用されうる。
【００７０】
また、ＭＩＭナノアンテナに替えてヘルムホルツ共振器タイプの電磁共振器を使用することによって、本発明の他の実施形態が設計されてもよい。図６ｃに示される通り、当該ヘルムホルツ共振器は、（ｉ）共通金属表面（共通の金属表面）３１内に配置されたナノキャビティ３０と、（ｉｉ）共通金属表面３１から電気的に絶縁されているとともにナノキャビティ３０を部分的にシール（封止）する付加的金属部分（付加的な金属部分）３２と、を組み合わせることによって、それぞれ形成される。一例として、絶縁材料膜３３（例えばシリカの膜）が、それぞれの付加的金属部分３２と共通金属表面３１との間に介在していてもよい。共通金属表面３１は、ベース反射器として機能する。ヘルムホルツ共振器は、入射放射線の波長に応じて反射特性を修正する。金属表面３１および絶縁材料膜３３は、全てのヘルムホルツ共振器に共通であってもよい。当該全てのヘルムホルツ共振器のそれぞれは、他の共振器とは個別にナノキャビティ３０および付加的金属部分３２を有している。各ヘルムホルツ共振器内において、ナノキャビティ３０は誘導性の性質を有する（誘導性の挙動を示す）。そして、付加的金属部分３２は、ナノキャビティの周囲の金属表面３１とともにキャパシタを形成する。公知の方法において、このようにして形成された各ヘルムホルツ共振器では、入射される電磁放射線に対する反射共振が生じる。当該反射共振は、（ｉ）ナノキャビティの寸法と付加的金属部分の寸法とに依存するとともに、（ｉｉ）付加的金属部分３２とナノキャビティ３０の周辺エッジとの間の絶縁膜３３の厚さにも依存する、入射放射線の波長としての位相シフトおよび共振特性を伴う。上述の説明と同様に、当業者であれば、図３ｂ〜図３ｈを参照して説明したＭＩＭナノアンテナに基づく第２実施形態を、ヘルムホルツ共振器に基づく本発明の実施形態へと変更できるであろう。
【００７１】
当業者にも知られている通り、今しがた言及されたばかりの電磁共振器（例：ＭＩＭナノアンテナ、ナノロッド、ヘルムホルツ共振器）の共振特性は、入射電磁放射線の偏波（偏光）の関数として変化する。次いで、固定方向（一定の方向）に従って偏波された入射放射線に対してのみ有効である光学コンポーネント３を得ることが可能である。この後者は、横断面Ｓ内における共振器の形状および配向によって決定されている。あるいは、横断面Ｓの各エリアにおいて、（ｉ）同じタイプであるが入射する放射線の複数の偏波方向のうちのある方向に対して配向されている共振器と、（ｉｉ）垂直な偏波方向に対して配向されているその他の共振器と、を関連付けることによって、２つの垂直偏波（直交偏波）に対しても同様に有効な光学コンポーネント３を得ることも可能である。
【００７２】
また、撮像デバイスの横断面Ｓのパーティション（区画）内におけるエリアの数を増加させることによって、入射放射線における色インジケータとして、上述のＭ１（図２ｂ）、Ｍ２（図２ｃ）、Ｍ１’（図３ｇ）、およびＭ２’（図３ｈ）とは異なる画像パターンを発生させることも可能である。特に、４個よりも多くの扇形を採用することにより、キャプチャされた画像内において、さらに多くの異なる方向に、点源の画像の延伸または分割を発生させることが可能になる。その結果、スペクトル的に分離されているより多くの色を明示することができる。エリアに対し、扇形以外の形状を採用することも可能である。隣接エリア間の位相シフト差の値を、０およびπ以外に選択することも可能である。従って、当業者であれば、撮像デバイスの横断面Ｓを用いてこの色（探索される色）の放射線に対して有効な適切な位相シフト分布を生じさせることによって、任意の画像パターンが、点またはほぼ点の光源によって出射される放射線において探索される色に関連付けられうることを理解するであろう。
【００７３】
本発明のさらなる想定される実施形態では、光学コンポーネント３によって透過または反射される放射線に応じた位相シフト渦（位相シフトボルテックス）を生じさせるように、当該光学コンポーネント３が設計されてもよい。この場合、キャプチャされた各画像中の画像パターンは、光リングである。当該光リングは、物体形成点またはほぼ点の光源によって出射された放射線の波長に依存する半径を有している。そして、当該半径に応じて、渦が連続している。
【００７４】
上述した本発明の実施形態では、本発明の一般的な説明において述べた横断面Ｓの一部分は、撮像デバイスの横断面全体に対応している。しかし、状況によっては、特に対物レンズ１が広角タイプまたは魚眼タイプである場合には、入射光学視野内の任意の方向から到来してイメージセンサ２上に物体の像を形成する光線が全体的な位相シフトパターンによって影響を受けるように、横断面Ｓ内において位相シフトパターンを反復させる（繰り返すこと）が好都合でありうる。図４において、４つのエリアＳ１〜Ｓ４に関する位相シフトパターンは、横断面Ｓの全体よりも小さい矩形Ｐ内に制限されている。そして、４つのエリアＳ１〜Ｓ４に関するこの矩形パターンは、横断面Ｓのタイリング（平面充填）を形成するように繰り返されている。本発明のこの代替的な実施形態では、位相シフトパターンの繰り返しを構成する各矩形Ｐが、本発明の一般的な説明における意味の範疇に含まれる横断面Ｓの一部分である。
【００７５】
図５を参照すると、本発明に係るスペクトル情報を画像化および提供するためのデバイスから形成される検出および／または監視システムは、画像を解析し、入射光学視野内に存在しうる物体を検出するためのドライバ手段をさらに備えていてもよい。符号１０が付されている画像解析手段は、光学コンポーネント３の存在下においてセンサ２によってキャプチャされる各画像のフーリエ変換を行うように適合されていてもよい。実際に、フーリエ変換によるこのような解析は、各キャプチャ画像中において、この画像を形成する放射線中において探索される色に関連付けられている画像パターンの存在を明示するために特に有効でありうる。解析手段１０の出力は、入射光学視野の全てまたは一部において探索されるそれぞれの色の存在または不存在についての指標であってよい。任意ではあるが、解析手段１０の出力は、この色の放射線についての強度指標を含んでいてもよい。次に、キャプチャ画像または当該キャプチャ画像のサンプルごとに、解析手段１０によって提供されたスペクトル表示を、メモリモジュール１２に格納されたスペクトル基準（スペクトルクライテリア）と比較するために、比較手段１３が設けられてよい。モジュール１２に格納された基準が脅威を特徴化している場合、例えば、当該基準がミサイルのリアクタ（反応炉，反応装置）から発せられたと見込まれる熱放射に対応している場合、適切なアラーム信号（警報信号）を生成するために、検出モジュール１４が設けられてもよい。また、画像化およびスペクトル情報提供によって動作するこのような監視システムにおける誤警報の確率を低減するために、少なくとも１つの画像における、メモリに格納されたスペクトル基準を満たす物体の検出を、連続的にキャプチャされた画像間に現れるこの物体の運動の特性と相関させることが、さらに可能である。特に、図５に例示されているシステムは、ミサイル発射検出器（missile launch detector）、すなわちＭＬＤであってもよい。
【００７６】
当業者に知られている通り、検出および／または監視システムの全てのコンポーネントは、ドライバ手段を構成するコントローラ１１によって制御され、かつ同期される。
【００７７】
一般的に、本発明を実施するために、撮像デバイスによる物体の画像は、必ずしもこのデバイスの空間分解能限界よりも小さい必要はない。実際に、デバイスの空間分解能限界よりも大きい（またははるかに大きい）物体の画像から、点広がり関数（Point Spread Function）（すなわちＰＳＦ）、または当該関数の十分な特徴を提供する画像処理（画像プロセス）が使用されうる。言い換えると、本発明を使用することによって１つの色について特徴化された画像パターンは、たとえこの物体が空間的に分解されていても、当該物体の画像から抽出可能である。この場合、本発明のデバイスは、比色フィルタリングを伴わない通常の撮像機能を有しているとともに、スペクトル分化機能を有する光学コンポーネントによって付加される色検出機能を有している。言い換えれば、本発明によれば、カラーフィルタを使用することなく、または、光路をデバイス内の複数のスペクトルチャネルに分離することなく、カラー撮像機能が得られる。
【００７８】
また、本発明は、上述の通り詳細に説明された実施形態に関して多くの二次的な構成を修正することによって再現されてもよい。例えば、横断面Ｓ内のエリアは、必ずしも扇形または扇形の集合体（結合）ではない。当該エリアは、任意の幾何学的、対称的、または非対称的な形状を有しうる。当該エリアのそれぞれの表面は、スペクトル分化機能を有する光学コンポーネントによって生じた各位相シフト値を受ける入射放射線の割合（比率）を制限することが理解されるであろう。
【００７９】
最後に、本発明は、監視視野内に現れると見込まれる脅威の検出に限定されないことに留意されたい。本発明は、複数の他の用途（衛星リモート検出、空港エリア内の鳥の検出などを含む）に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係るスペクトル情報を画像化および提供するためのデバイスの長手方向の部分である。
【図２ａ】図１に係るデバイスの横断面での分割を示す。
【図２ｂ】本発明の第１実施形態に係る２つの色を検出するために使用されうる、結果として得られる画像パターンを示す。
【図２ｃ】本発明の第１実施形態に係る２つの色を検出するために使用されうる、結果として得られる画像パターンを示す。
【図３ａ】ナノアンテナの複数の長さ値についての、ナノアンテナによって生じた電磁放射線の波長の関数としての位相シフト値の図である。
【図３ｂ】図１のデバイスの横断面の別の分割に関して図２ａに対応しており、本発明の第２実施形態に係る４つの異なるタイプのナノアンテナの分布を示す。
【図３ｃ】各電磁線放射の波長の関数としての図であり、図３ｂのナノアンテナ分布における隣接エリア間に存在する位相シフト差を示す。
【図３ｄ】各電磁線放射の波長の関数としての図であり、図３ｂのナノアンテナ分布における隣接エリア間に存在する位相シフト差を示す。
【図３ｅ】各電磁線放射の波長の関数としての図であり、図３ｂのナノアンテナ分布における隣接エリア間に存在する位相シフト差を示す。
【図３ｆ】各電磁線放射の波長の関数としての図であり、図３ｂのナノアンテナ分布における隣接エリア間に存在する位相シフト差を示す。
【図３ｇ】図３ｂ〜図３ｆにおける本発明の第２実施形態について、第１色に対してなされた位相シフト差に関連する境界方向を示し、かつ、第１色を検出するために得られた第１画像パターンを示す。
【図３ｈ】第２色および本発明の同じ第２実施形態に関して図３ｇに対応しており、第２色を検出するために得られた第２画像パターンを示す。
【図４】広角または魚眼タイプの対物レンズを有する本発明の実施形態に特に適合しうる本発明の改良を示す。
【図５】監視システムを構成する、本発明に係るデバイスの様々なモジュールを示す。
【図６ａ】本発明の実施形態において使用されうる、１つのタイプの電磁共振器の斜視図である。
【図６ｂ】本発明の実施形態において使用されうる、１つのタイプの電磁共振器の斜視図である。
【図６ｃ】本発明の実施形態において使用されうる、１つのタイプの電磁共振器の斜視図である。
【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３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図３ｆ】
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【図３ｇ】
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【図３ｈ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【国際調査報告】
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