(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と前記第１面の反対側の第２面とを有する、物体からの幅Ｙを有する入射光線を前記第１面から前記第２面へ向かって屈折するための、ウェッジ形屈折性物質と、
屈折光線を第１角度で前記第１面へ向かって反射するための、前記ウェッジ形屈折性物質の前記第２面に配置された反射性物質であって、反射光線が、前記第１面から第２角度で屈折して、前記物体の画像を形成するために使用される幅Ｘを有し色収差を含む、反射性物質と、
前記色収差を減少するために前記物体の前記画像を処理するための装置と、
を含む、平面レンズシステム。
【請求項２】
Ｘが、前記物体の前記画像を圧縮するためにＹより小さい、請求項１に記載の平面レンズシステム。
【請求項３】
Ｘが、前記物体の前記画像を拡大するためにＹより大きい、請求項１又は２に記載の平面レンズシステム。
【請求項４】
更に前記物体の前記画像の焦点をセンサ上に、または、人間が観測するための接眼レンズ上に合わせるために集束レンズを備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の平面レンズシステム。
【請求項５】
前記画像を処理するための前記装置が、前記色収差を減少するために合わせて色消し効果を有する１つ又は複数の屈折性光学ウェッジから成る、請求項１〜４のいずれか１項に記載の平面レンズシステム。
【請求項６】
前記画像を処理するための前記装置が、前記色収差を減少するために合わせて色消し効果を有する１つ又は複数の回折格子から成る、請求項１〜５のいずれか１項に記載の平面レンズシステム。
【請求項７】
前記屈折性物質又は前記反射性物質が、前記第１面又は前記第２面において１つ又は複数のコーティングを有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の平面レンズシステム。
【請求項８】
前記反射性物質が、変動する角度で前記第１面へ向かって前記屈折光線を反射するために１つ又は複数の移動ミラーから成る、請求項１〜７のいずれか１項に記載の平面レンズシステム。
【請求項９】
前記１つ又は複数の移動ミラーが、変動する角度で前記屈折光線を反射するために回転するか、または、傾斜する、請求項８に記載の平面レンズシステム。
【請求項１０】
更に、変動する角度で前記入射光線を屈折するように前記屈折性物質の屈折率を動的に変化させるために、前記ウェッジ形屈折性物質に電気的に結合された電気エネルギー源を備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の平面レンズシステム。
【請求項１１】
請求項２に記載の平面レンズシステムを備える望遠鏡。
【請求項１２】
請求項３に記載の平面レンズシステムを備える顕微鏡。
【請求項１３】
請求項２に記載の平面レンズシステムを備える双眼鏡。
【請求項１４】
請求項２に記載の平面レンズシステムを備えるスコープ。
【請求項１５】
請求項２に記載の平面レンズシステムを備える、テレセントリックレンズシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的に、平面レンズシステム、ならびに、構成及び画像処理技術を用いた平面レンズシステムからの画像の収差補正に関する。
【背景技術】
【０００２】
アナモルフィックプリズムシステムは、光束を圧縮又は拡大することで知られているが、様々な理由から画像捕捉には使用されてこなかった。この種のプリズムシステムは、無限焦点であり、画像平面に画像の焦点を合わさないので、画像化システムには適さない。典型的には、アナモルフィックプリズムシステムは、１つの入射角度からの平行光線用に設計されるので、その性能は、軸外光（off axis light）のとき低下して、非常に限定された視野のレンズになる。多くのアナモルフィックプリズムは、色分散を持ち、その結果、色収差が生じて、多色画像に適さなくする。したがって、アナモルフィックプリズムシステムは、専ら、単色であることが多いレーザービームを成形するために使用され、概ね、ビーム拡大器及びビーム圧縮器と呼ばれる。
【０００３】
色消し（achromatic）アナモルフィックプリズムシステムは、概略的に複数のプリズムを必要とするので、システムは大きく重くなる。更に、色消しアナモルフィックプリズムシステムは一方向のみにしか圧縮又は拡大しないので、画像アスペクト比を維持するために二次元に等しく圧縮するためにこのようなシステムを複数必要とするので、更にシステムを大きく重くする。このような理由から、アナモルフィックプリズムシステムは、これまで画像捕捉には使用されなかった。
【０００４】
カメラ、顕微鏡及び望遠鏡などの画像化装置は、大きく重くなる可能性がある。この重量の大部分は、光学レンズ要素の設計（レンズ要素は、重い湾曲レンズを含む可能性がある）及び長い焦点距離によって分離されたこれらのレンズを支持する構造体に起因する。これらの画像化装置は、主に、典型的なレンズシステムにおいて開口口径対システム装置深度比が小さいため、大きく（厚く）なる可能性がある。更に、従来のレンズシステムで画像解像度を光学的に改良するために、レンズの屈折を減少しレンズ収差を最小化するために、より大きい装置深度（より長い焦点距離）が必要とされる。画像化装置の装置深度は、画像システムの性能及び設計を制限する可能性がある。例えば、移動型、コンパクト又は重量制約的画像化装置のサイズ及び重量の制約は、最大焦点距離を制約するので、その解像度を制限する可能性がある。本発明は、このようなシステムにおいて有効焦点距離を増大して、同じサイズ及び重量制約で解像度を改良できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
更に、従来の湾曲レンズは、画像解像度を減少する多様なタイプの収差（球面、コマ、色及びその他の収差）を持つ。これらの修正を補正するために、従来の湾曲レンズは、余分な大きい精密グラスを使用し、レンズシステムの重量、サイズ及びコストを追加する。本発明は、従来の湾曲レンズのサイズ及び重量及びコストを減少でき、いくつかの装置において、湾曲レンズの使用を完全に排除できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
いくつかの実施形態において、本発明は、幅Ｙを有する物体からの入射光線を第１面から第２面へ向かって屈折するための、第１面と第１面の反対側の第２面とを有するウェッジ形屈折性物質と、第１面へ向かって第１角度で屈折光線を反射するための、ウェッジ形屈折性物質の第２面に配置された反射性物質であって、幅Ｘを有し色収差を含む物体からの光線を圧縮又は拡大するために反射光線が第１面から第２角度で屈折される、反射性物質と、前記色収差を減少するために物体の画像を形成し処理するための装置と、を含む、平面レンズシステムである。
【０００７】
いくつかの実施形態において、Ｘは、例えば望遠鏡において使用するために物体の画像を圧縮するために、Ｙより小さい。いくつかの実施形態において、Ｘは、例えば顕微鏡において使用するために物体の画像を拡大するために、Ｙより大きい。
【０００８】
いくつかの実施形態において、反射性物質は、屈折光線を変動する角度で第１面へ向かって反射するために、１つ又は複数の移動ミラーまたは回転ミラーを含むことができる。
【０００９】
本発明及びその付随的特徴及び形態についてのより完全な理解は、添付図面（図面において同様の参照符号は同様の構成要素を指す）を参照して以下の詳細な説明を読むと本発明をより良く理解できるので、より明白になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のいくつかの実施形態に従った、平面（ウェッジ）レンズと伝統的な円形湾曲レンズの比較を示す。
【図２】本発明のいくつかの実施形態に従った、平面レンズシステムの例示的構成を示す。
【図２Ａ】本発明のいくつかの実施形態に従った、ウェッジ形屈折性物質を示す。
【図３】本発明のいくつかの実施形態に従った、例示的なプロセスの流れである。
【図４】本発明のいくつかの実施形態に従った、１つ又は複数の移動ミラーなどの移動反射面を持つ例示的平面（ウェッジ）レンズを示す。
【図５】本発明のいくつかの実施形態に従った、ＥＭ波を拡大するための例示的平面レンズを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態は、よりコンパクトな光学レンズシステムで高品質画像を得るための平面レンズシステム及び構成及び画像修正処理技術を用いて平面レンズシステムからの画像の収差を補正することに関する。対物レンズの初期表面積（口径）の増大は、より大きい電磁（ＥＭ）波エネルギーを収集できるようにし、より高速でかつより良い画質が得られるようにする。但し、画質及び速度を改良するために口径を大きくすると、典型的には、レンズシステムのサイズ及び装置深度が比例的に大きくなる。
【００１２】
本発明に従った平面レンズシステムは、増大された対物レンズ（口径）の初期表面積を持ち、対応してレンズスタックの装置深度が減少する。平面レンズシステムは、ずっと大きい口径対装置深度比で可視及び非可視光などのＥＭ波を収集する。即ち、より小さい装置深度で、より品質の高い画像をより高速で捕捉できる。平面レンズシステムは、例えば望遠鏡の場合非常に大きく、顕微鏡の場合には小さいが、それでも口径対装置深度比は大きいままである。
【００１３】
図１は、伝統的円形湾曲レンズと本発明のいくつかの実施形態に従った平面（ウェッジ）レンズとの比較を示す。図は、正方形光センサを持つ平面レンズシステムが、どのようにして円形レンズ及び正方形光センサを持つ従来のレンズシステムの２倍もの光を集められるかを示す。図示するように、長方形光センサの面積１０６は２ｒ2であるのに対して、円形レンズの面積１０４はπｒ2であり、ずっと大きい。面積１０２は、２ｒ×２ｒ＝４ｒ2である。図から分かるように、平面（ウェッジ）レンズシステムは、同様の前面面積を持つ装置において２倍の光を捕捉するので、より高い品質の画像を得られ、しかもより高速である。この比率は、ほとんどのセンサがそうであるように長方形センサの場合、更に高くなる。
【００１４】
いくつかの実施形態において、本発明は、レンズ口径対装置深度比率を大きくした平面レンズシステム及び画像処理方法を提供し、レンズによって作られた画像の収差及び歪みを補正する。いくつかの実施形態において、本発明は、光学的ＥＭ波の圧縮及び／又は拡大を可能にする。本発明の平面（ウェッジ）レンズの用途は、画像化及び非画像化用の両方を含む。画像化用途の例は、カメラ、顕微鏡、望遠鏡、双眼鏡、スコープ、テレセントリックレンズ及び同種のものである。非画像化用途の例は、自然光を用いて屋内照明を与えることができる建築用光導波管及びより効率的な太陽エネルギー発電のための太陽熱集中装置である。
【００１５】
図２は、本発明のいくつかの実施形態に従った平面レンズシステムの例示的構成を示す。角度ａ１及びａ２を持つウェッジ形屈折性物質２０２は、平面レンズを形成するために反射面２０４上に形成される。幅Ｙを持つ物体２０１の画像は、平面（ウェッジ）レンズの複数の面から反射され、処理され、圧縮されて、前記物体の圧縮画像２１８を形成する。図示するように、物体２０１の両端の光（ＥＭ）波２０６ａ及び２０８ａは屈折性物質２０２の中へ透過して、反射面２０４から所定角度で反射して、それぞれ光波２０６ｂ及び２０８ｂを形成する。反射光（ＥＭ）２０６ｂ及び２０８ｂは、更に、屈折性物質２０２の内面から反射して、それぞれ光波２０６ｃ及び２０８ｃを形成する。屈折性物質を離れる光波２０６ｃ（ａ４）及び２０８ｃ（ａ３）の角度は、従来の光学的設計法を用いて、固有の用途に合わせて設計できる。反射光波２０６ｃ及び２０８ｃは、元来の物体２０１のより小さいサイズＸの（圧縮）画像２１０を形成する。
【００１６】
角度ａ１及びａ２の変動は、圧縮画像２１０のサイズＸを変化させる。圧縮画像２１０のサイズＸは、ＥＭ波長、角度ａ１及びａ２及び屈折性物質２０２のタイプのよって変化する。角度ａ１及び／又はａ２の値は、必要な圧縮度（Ｘ）などの具体的応用によって変えることができる。多くの典型的な用途において、角度ａ１は、１５〜２５度であり、ａ２は、７５〜１０５°である。ａ３及びａ４の出射角度は、臨界角度に達するまで角度ａ１及び／又はａ２を変化させることによって修正できる。臨界角度に達すると、ビーム路程は全内部反射へ変わる。
【００１７】
再び図２を見ると、圧縮画像は、圧縮画像を光センサ２１４（例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ）上に圧縮画像の焦点を合わせるために任意の集束レンズ２１２へ向けられる。いくつかの実施形態において、集束レンズ２１２は、人が見るために接眼レンズ上に圧縮画像の焦点を合わせる。画像プロセッサ２１６（ソフトウェア、ハードウェア及び／又はファームウェアによって実現される）は、１つ又は複数の画像処理技法を用いて、レンズシステムから生じた収差を補正する。ハードウェアにおける色収差の補正の例は、光センサ２１４前に１つ又は複数の光学ウェッジ及び／又は回折格子の使用である。これらは、合わせて画像化のための色消し効果（achromatic effect）を持つ。また、ウェッジ２０２の材料の屈折特性は、画像化用途のために色分散を制御できるように変更できる。例えば、ウェッジの屈折率は、電力を受けて光を様々に屈折させる特定の物質から成るウェッジに対し電流又は電圧を加えることによって、動的に変化させることができる。
【００１８】
画像処理が光学装置（ハードウェア）によって実施される場合、補正は、画像がセンサによって受け取られる前に行われる。但し、画像処理がソフトウェア（プロセッサ上で実行される）によって実施される場合、補正は、画像が画像センサによって受け取られた後に即ちセンサの出力側において実施される。
【００１９】
いくつかの実施形態において、出力画像の色分散は、動的に計測され（例えば設定された間隔で）、計測された色分散を相殺するためにウェッジの屈折率及び／又はビーム吸収を変化させるために、対応する電圧（又は電流）がウェッジに加えられる。いくつかの実施形態において、ウェッジに加えられる電圧（又は電流）の量は、計測された色分散及びウェッジ材料のタイプを考慮に入れて記憶されたルックアップテーブルから決定される。
【００２０】
装置ごとの色分散を特徴付けて、画像プロセッサ２１６において画像にソフトウェアアルゴリズムを応用することによって、画像化のために色分散を制御する助けとすることができる。
【００２１】
画像の収差を補正するために、多くの既知の画像処理技法がある。１つの方法は、例えば、スポットダイアグラムを生成することによって（光の各波長によって異なる）システムの収差を計算又は計測し、その後、収差を逆転するために逆伝達関数を応用することである。
【００２２】
屈折性物質２０２は、任意のタイプのガラス、プラスチック、水などの流体又は同様のタイプの屈折性物質で作ることができる。水などの流体の場合、流体は、光学機器の冷却にも使用できる。反射面２０４は、任意のタイプのミラー又は反射面を有するその他の物質とすることができる。このような反射面は、反射面２０４を形成ために屈折性物質に取り付け又はコーティングできる。
【００２３】
本発明の平面レンズは、正方形ではなく任意の長方形を持つことができ、形成される物質の可変的な圧縮比及びアスペクト比を可能にする。いくつかの実施形態において、ウェッジ角度ａ１及びａ２は、固有の用途の要求に合わせて可変的とすることができる。例えば、一般的なＢＫ７ガラスを用いる場合、典型的なウェッジ角度ａ２は、いくつかの実施形態において７５〜１０５°の間で変動できる。７５°に近い角度ａ２を選択すると、捕捉されるエネルギーは高くなり色収差は小さくなるが、圧縮は低くなる。しかし、１０５度に近い角度ａ２を選択すると、画像の圧縮がより高くなるがより高いエネルギー損失及びより大きい色収差と言う犠牲を払う。同様の効果を得るために、角度ａ１を変化させることができる。
【００２４】
図２Ａ及びその説明は、可視光線及び画像に関するものであるが、当業者は、本発明の平面レンズが可視光線に限定されないことが分かるはずである。本発明は、画像を形成するか否かにかかわりなく、屈折できる任意のタイプのＥＭ波に作用できる。更に、任意の要素２１２、２１４及び２１６と屈折性物質２０２及び反射面２０４の任意の組合せが可能であり、本発明の範囲に属する。
【００２５】
図２Ａは、本発明のいくつかの実施形態に従ったウェッジ形反射物質（プリズム）を示す。図示するように、反射性物質は、ウェッジ形屈折性物質の裏面にコーティング又は取付けされる。ウェッジ形プリズムは、頂点角度α（例えば、２〜２５度）を持つ。プリズムの１つの面が反射器にされた場合（反射性物質によって、薄いアナモルフィックビーム拡大／圧縮器を作ることができる。この場合、図示する出力光線は入力光線に直交する。図２Ａは、例えばアスペクト比２：１の入力光線を例えば４：３のアスペクト比を持つ出力光線へ変換する反射ウェッジ形アナモルフィック圧縮器プリズムを示すが、アナモルフィック圧縮のために設計された任意のプリズムを入力の方向を逆転することによって拡大器として使用できる（又はその反対）ことが当業者には分かるはずである。プリズムの光線追跡式は下記の通りである。
【数１】
0006393014.tif 000002
【数２】
0006393014.tif 000003
【数３】
0006393014.tif 000004
【数４】
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【数５】
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【数６】
0006393014.tif 000007
【００２６】
ここで、α≒（ｌ3−ｌ1’）/２であり、φは面１の垂直からの傾斜角度である。φ及びαは、所望の圧縮又は拡大が得られるまで調節できる。例えば、φ＝１６.９度及びα＝１４.０度を持つＢ２７０オプティカルクラウンガラス（ｎd＝１.５２２９）のプリズムの場合、アナモルフィック圧縮Ａ’/Ａ＝ＭＡＧ≒０.３７５が得られる。典型的に、これらの反射性ウェッジの２つが画像アスペクト比を維持するために直交して配置されると、集束レンズシステムに要求される焦点距離を５０％以上短縮することになる。この効果を使用して、よりコンパクトな装置を作成できる。
【００２７】
この技法を用いて画像を圧縮することによって、解像度を維持しながらより短い距離で画像の焦点を合わせることができる。焦点距離を短くするとよりコンパクトな装置が得られる。即ち、より高い品質の画像を、より小さいレンズシステムでより高速で捕捉できる。図３は、本発明のいくつかの実施形態に従った例示的なプロセスの流れである。ブロック３０２において、ＥＭエネルギー（画像を含むか否かにかかわらず）は、１つ又は複数の平面（ウェッジ）レンズを含む光学システムへ進入する。ＥＭエネルギーは、媒体を通過して、ブロック３０４において、反射面から反射する。この実施例において、ＥＭ波は画像を形成する可視光線であることが想定される。但し上述のように、本発明は、可視光線に限定されず、任意のＥＭ波／エネルギーに応用可能である。反射したＥＭ波は、媒体を通過して、ブロック３０６において光学要素から出て、ＥＭ波は１つ又は複数の平面において圧縮又は拡大される。ブロック３０８において、ＥＭ波は、任意の修正（集束及び補正）レンズシステムを通過できる。ブロック３１０において、ＥＭ波は、１つ又は複数のＥＭセンサ又は人間の目で観測可能な光学要素に衝突する。ブロック３０２〜３０８は、複数平面においてＥＭ波を圧縮するために複数回反復できる。画像化の場合、３０６からの圧縮された出力口径は、必要とされる焦点距離を減少し、それによって、対応する装置のサイズを小さくする。ブロック３１２において、画像プロセッサ又はＥＭ波プロセッサなどのプロセッサは、ＥＭセンサから情報を受け取って、この情報を、平面レンズの用途が必要とするとおりに修正／強化する。これは、用途が顕微鏡機能に関するものであれば、画像の拡大／拡張のために使用でき、順番は部分的に逆転される。
【００２８】
ブロック３１４において、画像化用途の場合、（画像）プロセッサは、レンズシステムからの収差を補正する。屈折ウェッジレンズは、色収差を導く可能性があるが、円形レンズシステムに通常関連付けられる他の収差は導かない。色収差は、各ピクセルについて（計算又は計測によって）事前に測定できる。テーブルを用いて、ピクセルごとに各色をオフセットして、解像画像において適切な位置にピクセルを再配置できる。
【００２９】
その代わりに又はこれと組み合わせて、画像のハードウェア（光学）処理を、色消しウェッジなどの色消し要素によって実施できる。光線の放射角度の異方性を補正するためのアナモルフィックプリズムは、米国特許第４７５０８１９号明細書（その内容全体が、参照によって本明細書に援用される）において説明される。アナモルフィックプリズムは、第１プリズムと第２プリズムとを使用する色消し構造体として形成される。第１及と第２プリズムの波長変動の結果生じる屈折率及び屈折率の変化及び第１プリズムへの光線の入射角度は、設定された関係を満たすことができ、この場合、光線は、第２プリズムから０度の出射角で出ることができる。これは、光線角度の異方性を補正する。
【００３０】
本発明の平面レンズシステムは、ずっと大きい口径対装置深度比で、可視及び／又は非可視光線などのＥＭ波を収集する。即ち、より高品質の画像をより小さいレンズシステムによってより高速で捕捉できる。
【００３１】
平面レンズシステムは、例えば望遠鏡の場合非常に大きく、顕微鏡の場合には小さくなるが、大きい口径対装置深度比を維持できる。画像センサは、電荷結合装置（ＣＣＤ）又はＣＭＯＳセンサであることが多い。本発明は、上記の画像センサに限定されず、他のタイプのＥＭ又は画像センサを本発明の平面レンズに使用できる。人間の目で観測可能な光学要素の場合、人間の目が画像の焦点を合わせることができるので、ブロック３０８〜３１４は必要とされない。
【００３２】
ブロック３１２において、画像またはＥＭ波プロセッサなどの１つ又は複数のプロセッサは、ＥＭセンサからの情報を受け取って、この情報を用途に応じて修正／強化する。用途が顕微鏡機能に関する場合、画像を拡大／拡張するためにこれを使用できる。この場合、順序は部分的に逆転する。
【００３３】
三次元（３Ｄ）画像化の場合、技術上既知のように、より多くのＥＭセンサが必要とされる。本発明は、画像センサの上述の例に限定されず、他のタイプのＥＭ又は画像センサを、本発明の平面レンズに使用できる。
【００３４】
図４は、１つ又は複数の移動ミラーなどの移動反射面を持つ、本発明のいくつかの実施形態に従った例示的平面（ウェッジ）レンズを示す。図示するように、物体４０１の画像は、平面（ウェッジ）レンズの複数の面から反射して、処理され圧縮されて、同じ物体の圧縮画像４１４を形成する。物体４０１の両端における光（ＥＭ）波は、屈折性物質４０２の中へ透過して、様々な角度で移動ミラー４０４から反射して、オリジナル物体４０１のより小さいサイズの（圧縮）画像４０６を形成する。
【００３５】
圧縮画像４０６は、任意に、集束レンズ４０８へ向けられて、光センサ４１０（例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ）上に圧縮画像の焦点を合わせることができる。画像プロセッサ４１２（ソフトウェア、ハードウェア及び／又はフォームウェアによって実施される）は、１つ又は複数の画像処理技法を使用することによってレンズシステムから生じた収差を補正し、補正された圧縮画像４１４を出力する。画像処理が光学装置（ハードウェア）によって実施される場合、補正は、画像をセンサが受け取る前に行われる。但し、画像処理がソフトウェア（プロセッサ上で実行される）によって実施される場合、補正は、画像センサが画像を受け取った後に即ちセンサの出力側において、実施される。更に、任意の要素４０８、４１０及び４１２と屈折性物質４０２及び任意の要素２１２、２１４及び１２６の任意の組合せが可能であり、本発明の範囲に属する。
【００３６】
移動反射面を持つこのようなレンズシステムにおいて、画像の質は、視野を縮小しかつ多くの画像を繋ぎ合わせることによって向上する。この技法は、最終画像解像度を改良できる。ミラーを移動することによって画像に現れる物体の視野を変化する。このような実施形態において、ミラーは、各々狭い視野を持つ一連の画像を捕捉できる。システムは、その後、既知の画像処理技法を用いて、捕捉された画像を結合して又は繋ぎ合わせて、大きい視野を持つ１つの複合画像にする。例えば、既知の画像繋ぎ合せ法を用いて、画像を記録し、校正し、混合して、最終画像４１４を生成できる。画像化システムは、比較的大きい口径サイズを持ち光量が多いので、画像を非常に高速で捕捉できる。ミラーを移動する別の理由は、視野を調節するため、又は例えばデジタル又は光学ズームのために単一画像の圧縮を変化させるためである。
【００３７】
ミラー４０４を移動するための技法はいくつかある。図示するミラー４０４は回転式であるが、いくつかの実施形態において、支点の周りで反射面（例えば、ミラー）を傾斜させる、又は図５に示すようにエッジの周りで回転することが可能である。いくつかの実施形態において、ミラーは、マイクロミラーの配列とすることができる。平面レンズシステムの移動反射面は、更にレンズシステムを強化するために、屈折性ウェッジ形物質の屈折率の動的変化と組み合わせることができる。
【００３８】
図５は、本発明のいくつかの実施形態に従った、ＥＭ波を拡大するための例示的平面レンズを示す。下で説明する図５は、顕微鏡機能を図解する。この場合、ＥＭ経路は、図２の例で図解するものから逆転する。光は、小さいサイズＸの物体５０２を離れて、ウェッジ５０４へ進入し、ここで拡大されて、ミラーなどの反射面５０６から反射する。光は、その後ウェッジから出てレンズシステム５１０、光センサ５１２及び画像プロセッサ５１４の中を通る。処理された画像は、小さいサイズの画像５０２の拡大画像５１６である。小さい物体の画像５０２を更に拡大するために例えば角度ａ１及び／又はａ２及び／又はａ３を変化させることによって及び／又は複数のウェッジを直列に構成することによって、更に拡大画像５１６を拡大すると、ずっと小さい装置で顕微鏡の機能を実現でき、かつ／又はより高い解像度及び／又は可視エリアを可能にする。いくつかの実施形態において、ウェッジは、小さい物体から離れる光エネルギーをより多く捕捉するために反射防止コーティングを含むことができる。図４の平面レンズシステムと同様、画像処理が光学装置（ハードウェア）によって実施される場合、補正は、センサが画像を受け取る前に行われる。しかし、画像処理がソフトウェア（プロセッサ上で実行される）によって実施される場合、補正は、画像センサが画像を受け取った後即ちセンサの出力側で実施される。
【００３９】
平面レンズによって生じた画像収差を補正する既知の画像処理方法は、いくつかある。これらの既知の方法の使用は、平面レンズの用途によって決まる。例えば、ルックアップテーブルを用いて、色収差の比較的単純な補正として収差を補正できる。更に、平面レンズの応用において色収差を修正（fix）する際に伝達関数を使用できる。
【００４０】
いくつかの応用において、微光用（例えば、ナイトビジョン、又は例えば強力レーザーが組織を損傷する可能性がある生物組織のラマン分光法）においてなど、ＥＭエネルギーが低度である場合がある。このような用途において、本発明のレンズシステムの大きい口径は、大量の光エネルギーを収集でき、更に非常にコンパクトな設計を使用できる。
【００４１】
いくつかの実施形態において、本発明は、多スペクトル又はハイパースペクトルの画像を捕捉し、任意に処理でき、これを使用して、物体を見つける、物質を識別する又は１つのシーンの１つの画像におけるプロセスを検出する目的で、電磁スペクトル全体から情報を収集し処理して、１つのシーンの１つの画像において各ピクセルのスペクトルを取得する。
【００４２】
いくつかの実施形態において、本発明は、拡張性があり（scalable）、小型の顕微鏡／ナノシステムから例えば長さ又は直径３０ｍより大きい大型の望遠鏡システムまでのシステムサイズを含む全範囲のシステムサイズに応用される。
【００４３】
上述の本発明の図解する実施形態及びその他の実施形態に、本発明の広義の範囲から逸脱することなく、様々な修正を加えられることが、当業者には分かるはずである。したがって、本発明は開示する特定の実施形態又は配列に限定されず、特許請求の範囲及び図面によって規定される本発明の範囲内に属するあらゆる変更、適合又は修正を包含するものとする。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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