(57)【要約】  非致死的武器用の積極的拒絶装置が、ミリ波エネルギーを伝搬軸線に沿って集束させるよう構成された少なくとも１つの集束要素を有する。少なくとも１つの集束要素は、非点又は二軸集束システムを有し、この非点又は二軸集束システムは、積極的拒絶装置が許容可能な強度限度内において近距離と遠距離の両方で標的を正確に動けなくすることができるようにする集束ビームを送り出すよう構成されている。【選択図】図５
2010519499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積極的拒絶装置であって、高出力ミリ波源と、
ミリ波エネルギーを伝搬軸線に沿って送り出す少なくとも１つのビームの処理要素とを有し、前記少なくとも１つのビーム処理要素は、ｘ軸及び伝搬軸線を含むｚ軸により定められた平面内に集束プロフィールを有すると共にｙ軸及びこれ又ｘ平面に垂直な前記伝搬軸線を含む前記ｚ軸により定められた平面内に実質的に前記集束プロフィールとは異なる集束プロフィールを有する集束ビームを送り出すよう構成された非点集束システムを構成している、積極的拒絶装置。
【請求項２】
前記非点集束システムは、伝搬方向において広い範囲にわたり実質的に一定である有効断面積をもつ前記集束ビームを送り出すよう構成されている、請求項１記載の積極的拒絶装置。
【請求項３】
前記集束プロフィールは、前記ｘ軸及びｚ軸により定められた前記平面内においては発散し、前記ｙ軸及び前記ｚ軸により定められた前記平面内では集束する、請求項１記載の積極的拒絶装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのビーム処理要素は、異形レフレクタを含む、請求項１記載の積極的拒絶装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのビーム処理要素は、異形透過レンズを含む、請求項１記載の積極的拒絶装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのビーム処理要素は、主レフレクタ及び副レフレクタを更に含み、前記副レフレクタは、前記高出力ミリ波源から出たミリ波のサイズ及び発散度を前記主レフレクタにマッチさせて前記ｘ軸及び前記ｚ軸により定められた前記平面及び前記ｙ軸及び前記ｚ軸により定められた前記平面内に所望の集束プロフィールを達成するよう構成され、前記主レフレクタは、前記集束ビームの最終の集束をもたらすよう構成されている、請求項１記載の積極的拒絶装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つのビーム処理要素は、平面アレイアンテナを含む、請求項１記載の積極的拒絶装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つのビーム処理要素は、フェーズドアレイシステムを含む、請求項１記載の積極的拒絶装置。
【請求項９】
前記高出力ミリ波源は、ソリッドステート型源を含む、請求項１記載の積極的拒絶装置。
【請求項１０】
前記高出力ミリ波源は、真空管型源を含む、請求項１記載の積極的拒絶装置。
【請求項１１】
前記高出力ミリ波源は、グリッド増幅器を含む、請求項９記載の積極的拒絶装置。
【請求項１２】
前記高出力ミリ波源は、グリッド発振器を含む、請求項９記載の積極的拒絶装置。
【請求項１３】
積極的拒絶装置であって、高出力ミリ波源と、
ミリ波エネルギーを伝搬軸線に沿って送り出す少なくとも１つのビームの処理要素とを有し、前記少なくとも１つのビーム処理要素は、少なくとも２つの集束構成につき相互にサイクル動作されるよう構成された可変集束システムを含む、積極的拒絶装置。
【請求項１４】
前記少なくとも２つの集束構成のうちの１つ又は２つ以上は、伝搬軸線において広い範囲にわたり実質的に有効断面積をもつビームを送り出す、請求項１３記載の積極的拒絶装置。
【請求項１５】
前記可変集束システムにより送り出されたビームは、前記ｘ軸及び前記ｚ軸により定められた平面内において発散し、前記ｙ軸及び前記ｚ軸により定められた平面内において集束する、請求項１３記載の積極的拒絶装置。
【請求項１６】
前記少なくとも２つの集束構成は、互いに異なる有効アパーチュア及び前記ｙ軸及び前記ｚ軸により定められた平面、前記ｘ軸及び前記ｚ軸により定められた平面、又はこれら両方の平面内に互いに異なる有効焦点距離をもつか、互いに異なる有効アパーチュア及び互いに異なる有効焦点距離の両方を有するかのいずれかの複数の固定された焦点設定状態相互間でミリ波エネルギーを交番変化させる、請求項１８記載の積極的拒絶装置。
【請求項１７】
前記少なくとも２つの集束構成は各々、伝搬軸線において互いに異なる距離レンジにわたり出力密度の所望の範囲内で有効出力密度を送り出すよう構成されている、請求項１３記載の積極的拒絶装置。
【請求項１８】
積極的拒絶装置でエネルギーを集束させる方法であって、
高出力ミリ波源からミリ波エネルギーを発生させるステップと、
前記ミリ波エネルギーを伝搬軸線に沿って方向づけるステップとを有し、前記ミリ波エネルギーを方向づける少なくとも１つのビーム処理要素が、ｘ軸及び伝搬軸線を含むｚ軸により定められた平面内に集束プロフィールを有すると共にｙ軸及び前記ｚ軸により定められた平面内に実質的に前記集束プロフィールとは異なる集束プロフィールを有する集束ビームを送り出すよう構成された非点集束システムを含み、前記ｚ軸は、前記伝搬軸線を含み、前記ｘ軸及び前記ｙ軸によって定められた前記平面に垂直である、方法。
【請求項１９】
前記高出力ミリ波源から出たミリ波のサイズ及び発散度を前記主レフレクタにマッチさせて前記ｘ軸及び前記ｚ軸により定められた前記平面及び前記ｙ軸及び前記ｚ軸により定められた前記平面内に所望の集束プロフィールを達成するステップを更に有し、前記主レフレクタは、前記集束ビームの最終の集束をもたらすよう構成されている、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記ミリ波エネルギーを前記伝搬軸線に沿って方向づける前記ステップは、前記高出力ミリ波源から出たミリ波のサイズ及び発散度を前記主レフレクタにマッチさせる副レフレクタを構成するステップを更に含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記ミリ波エネルギーを前記伝搬軸線に沿って方向づける前記ステップは、前記集束プロフィールが前記ｘ軸及び前記ｚ軸により定められた前記平面内において発散し、前記ｙ軸及び前記ｚ軸により定められた前記平面内において集束するよう前記非点集束システムを構成するステップを更に含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
前記ミリ波エネルギーを方向づける前記少なくとも１つのビーム処理要素は、異形レフレクタを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２３】
前記ミリ波エネルギーを方向づける前記少なくとも１つのビーム処理要素は、異形透過レンズを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２４】
前記ミリ波エネルギーを方向づける前記少なくとも１つのビーム処理要素は、平面アレイアンテナを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２５】
前記ミリ波エネルギーを方向づける前記少なくとも１つのビーム処理要素は、フェーズドアレイシステムを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２６】
前記高出力ミリ波源は、ソリッドステート型源を含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２７】
前記高出力ミリ波源は、グリッド増幅器を含む、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記高出力ミリ波源は、グリッド発振器を含む、請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
前記高出力ミリ波源は、真空管型源を含む、請求項１８記載の方法。
【請求項３０】
互いに異なる有効アパーチュア及び前記ｘ軸及び前記ｚ軸により定められた前記平面、前記ｙ軸及び前記ｚ軸により定められた前記平面、又はこれら両方の平面内に互いに異なる有効焦点距離をもつか、互いに異なる有効アパーチュア及び互いに異なる有効焦点距離の両方を有するかのいずれかの複数の固定された焦点設定状態相互間でミリ波エネルギーを交番変化させるステップを更に有する、請求項１８記載の方法。
【請求項３１】
積極的拒絶装置であって、
ミリ波エネルギーをｘ軸及びｚ軸により定められた平面及びｙ軸及び前記ｚ軸により定められた前記平面内に所望の組をなすビームプロフィールを備えた状態で直接発生させる少なくとも１つの要素を有するアレイの状態に組み合わされた高出力ミリ波源と少なくとも１つのビーム処理要素を有する、積極的拒絶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、非致死的武器又は武器のための積極的拒絶システム(active denial system)に関する。本発明は、特に、挙動に影響を及ぼすのに十分に不快な気持ちを標的としての対象者に生じさせ又は身体的な危害をそれほど生じさせないで対象者を無能力化するための方向づけられた電磁パワーの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の積極的拒絶システムは、集束システム、例えば集束レフレクタ、レンズ、平面アレイアンテナ又はフェーズドアレイシステムを用いて対象者に当てられるミリ波の使用を含む。これら既存の集束システムの特性は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を有する伝統的な直交デカルト座標系によって説明できる。ビームの伝搬方向の中心がｚ軸に沿って位置している場合、伝統的な集束システムにより、ビームは、ｘ方向とｙ方向の両方向においてほぼ等しく集束し又は発散する。ビームが装置のアパーチュアを出ているときに集束する場合、このビームは、ｚ軸に沿う或る特定の場所に位置する焦点―ｘ及びｙにおいて最小の広がりの平面―に至る。ビームがこの点を越えて伝搬すると、ビームは、発散することになる。
【０００３】
一般に、ミリ波の大気吸収は、これら装置が有効である距離にわたり僅かであり、したがって、ｚ方向に沿う任意の場所におけるビーム中の平均出力密度は、装置により放出された全出力をビームの有効面積で除算した値によって与えられる（ビーム強度は、ｚ軸からｘ又はｙ方向に或る距離遠ざかったところでは単純にはゼロまで低下しないので、ビームの「境界」は、通常、例えばビームの強度がｚ軸に沿うそのピーク強度の１／ｅ2まで低下する等高線として定められる）。ビームが装置アパーチュアを出ているときに集束する場合、ビームは、最大強度平面よりも装置から一層離れたところ又はこれに一層近いところに位置するｚ方向における場所では強度が低下する最大強度平面を（最小ビーム面積の平面のところに）有する。
【０００４】
ビームに沿う距離につれて強度が変化するという１つの問題は、積極的拒絶用途において有用な強度又は出力密度のレンジ（到達距離）が存在するということにある。対象者が適切には抑止されない上限としての最小出力密度が存在すると共にビームが組織に対する損傷を生じさせる場合のある下限としての最大出力密度が存在する。一般に、損傷しきい値を超える強度をもつビームの部分は存在しないことが好ましい。ビームは、強度が有効しきい値を下回る下限としての最大距離を常時有するが、ビームがビームを発生させて放出する装置のアパーチュアを出ているときにｘ軸とｙ軸の両方に沿って集束する或る幾つかの形態では、ビーム強度が有効しきい値を下回る装置からの最小距離も又存在することになる。したがって、使用のため、例えば人混みでの制御又は近距離状況のために装置からの距離に関してビーム強度を考慮する必要がある。
【０００５】
伝統的に集束される電磁ビームが効果的に視準状態のままであることができる（即ち、著しくは集束せず、発散もしない）距離は、ビームの波長及び有効直径に関連している。図１ａ〜図１ｄは、「円形」集束要素（即ち、ｚ軸に沿う距離及びｚ軸から遠ざかる半径方向距離にのみ依存するが、ｘ‐ｙ平面に平行な平面周りの角度には依存しないビームを発生させる集束要素）を備えた幾つかの先行技術の装置に関して装置から遠ざかる伝搬距離の関数としてビーム直径及び出力密度を示している。図１ａ及び図１ｂは、１メートル直径のアパーチュアを有する装置に関してビーム直径及び出力密度の変化を示しており、一方の曲線は、装置から１００メートルの距離を置いたところに最大ビーム強度を生じさせるよう集束され、他方の曲線は、アパーチュアの平面のところで視準されるよう構成されている。比較を簡単にするため、各ビーム強度曲線は、１Ｗ／ｃｍ2のピーク出力密度に合わせて標準化された状態で示されている。図示のビームを伝送する上での関連の全出力要件は、視準ビームについて３．９ｋＷ（Ｗ／ｃｍ2当たり）であり、集束ビームについては６７５Ｗ（Ｗ／ｃｍ2当たり）である。集束ビームを用いることにより、所要のピーク出力を５倍以上減少させることができるが、これら焦点の条件では、集束装置は、実質的に５０メートル未満の距離については役に立たない恐れがある。装置は、より近くに位置する対象者（又は、装置に向かって動いている対象者）に取り組むには短い距離に動的に再集束される場合があるが、これは、システムの複雑さを増す。図１ｃ及び図１ｄは、図１ａ及び図１ｂのプロットと同様なプロットを示しているが、０．３メートル直径のアパーチュアを有する装置についてである。集束装置は、装置から１０メートルの距離を置いたところに最大強度平面を配置するよう構成されている。この場合も又、曲線は、１Ｗ／ｃｍ2の最大ピーク強度に合わせて標準化されている。図示のビームを伝送する上での関連の全出力要件は、視準ビームについて３６０Ｗ（Ｗ／ｃｍ2当たり）であり、集束ビームについては７５Ｗ（Ｗ／ｃｍ2当たり）である。この場合、視準ビームは、このような程度の出力の５倍よりも僅かに小さい出力を必要とするが、この場合も又、集束ビームは、動的集束が用いられなければ、５メートル未満の距離のところの有効出力密度を下回る恐れがある。視準されるシステムは、集束システムよりも大きな「被写体深度（depth of field）」（ここでは、ビームが有効出力密度を維持する距離レンジとして定義される）を有するが、視準システムは、任意の距離で有効出力密度に達するのに非常に大きな全出力を必要とする。
【０００６】
本明細書は、上述した有効被写体深度を改善する一方で、より広い距離レンジにわたり有効出力密度に達成するのに必要な全出力を減少させる方式を説明する。これら方式を組み合わせても良く又は別々に用いても良い。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、ピーク出力が所与の場合、従来型集束方式を利用した積極的拒絶システムよりも大きな被写体深度（上記において定義されている）を有する積極的拒絶システムを提供するようミリ波源を非点集束方式（即ち、互いに異なる有効アパーチュア又は上述したようにｘ方向及びｙ方向において互いに異なる焦点距離又はこれら両方を有するビーム処理要素）と関連して用いる。非点集束又は「２軸集束」システムは、例えばｘ方向に発散し、他方、当初ｙ方向に集束するビームを生じさせることができる。かかるビームは、当初ｘ方向とｙ方向の両方向においてビームを集束させる従来型集束方式により生じたビームよりも伝搬軸線（上述したｚ軸）に沿って非常に長い距離にわたってほぼ一定のままである有効面積を維持することができる。このことは、ビームの出力密度が伝搬軸線に沿う非常に長い距離にわたりほぼ一定のままであることを意味している。この「焦点深度（depth of focus）」方式は、既存の積極的拒絶システムと比較して顕著且つ非常に重要な技術改良となっている。図２は、伝搬方向に沿う距離の関数としてかかるビームのプロフィールを示している。ｘ方向及びｙ方向は、垂直方向及び水平方向、即ち、単に、伝搬軸線（ｚ軸）に各々垂直な２つの相互に直交した方向を明示的に示す必要はないことに注目されたい。
【０００８】
加うるに、集束特性を互いに異なる有効アパーチュア及び互いに異なる焦点距離をもつ２つの固定された焦点設定状態相互間で交番変化させることができる能力（又は、３つ以上のかかる設定状態のシーケンス）を取り入れることにより、装置は、互いに異なるレンジで積極的な拒絶効果を交互に（又は、順次）発生させるのに適したピーク出力密度を生じさせることができ、それにより、これら距離のうちの各々のところで積極的な拒絶効果を発生させるのに必要なピーク出力を減少させることができる。距離レンジの各々のデューティサイクル有効範囲の減少により装置が用いられる状況において適当な効果が得られると仮定すると、この技術は、全ピーク出力に関する要件を一段と緩和する。
【０００９】
理解されるべきこととして、集束システムは、広範なビーム形成技術を有するのが良く、かかる技術としては、異形反射面、透過レンズ及びひとまとまりとなって所望の波面形状を生じさせるよう位相調整された個々の放射器のアレイが挙げられるが、これらには限定されない。
【００１０】
したがって、本発明は、積極的拒絶装置であって、高出力ミリ波源と、ミリ波エネルギーを伝搬軸線に沿って送り出す少なくとも１つのビームの処理要素とを有し、少なくとも１つのビーム処理要素は、ｘ軸及び伝搬軸線を含むｚ軸により定められた平面内に集束プロフィールを有すると共にｙ軸及びこれ又ｘ平面に垂直な伝搬軸線を含むｚ軸により定められた平面内に実質的に集束プロフィールとは異なる集束プロフィールを有する集束ビームを送り出すよう構成された非点集束システムを構成していることを特徴とする積極的拒絶装置である。
【００１１】
本発明は又、積極的拒絶装置であって、高出力ミリ波源と、ミリ波エネルギーを伝搬軸線に沿って送り出す少なくとも１つのビームの処理要素とを有し、少なくとも１つのビーム処理要素は、少なくとも２つの集束構成につき相互にサイクル動作されるよう構成された可変集束システムを含むことを特徴とする積極的拒絶装置である。
【００１２】
本発明は更に、積極的拒絶装置でエネルギーを集束させる方法であって、高出力ミリ波源からミリ波エネルギーを発生させるステップと、ミリ波エネルギーを伝搬軸線に沿って方向づけるステップとを有し、ミリ波エネルギーを方向づける少なくとも１つのビーム処理要素が、ｘ軸及び伝搬軸線を含むｚ軸（伝搬軸線は、ｚ軸そのものである）により定められた平面内に集束プロフィールを有すると共にｙ軸及びｚ軸により定められた平面内に実質的に集束プロフィールとは異なる集束プロフィールを有する集束ビームを送り出すよう構成された非点集束システムを含み、ｚ軸は、伝搬軸線を含み（伝搬軸線は、ｚ軸そのものである）、ｘ軸及びｙ軸によって定められた平面に垂直であることを特徴とする方法である。
【００１３】
本発明は更に、積極的拒絶装置であって、ミリ波エネルギーをｘ軸及びｚ軸により定められた平面及びｙ軸及びｚ軸により定められた平面内に所望の組をなすビームプロフィールを備えた状態で直接発生させる少なくとも１つの要素を有するアレイの状態に組み合わされた高出力ミリ波源と少なくとも１つのビーム処理要素を有することを特徴とする積極的拒絶装置である。
【００１４】
本発明の上述の観点及び他の観点は、以下に説明する図面の幾つかの図を参照して行われる実施形態についての以下の詳細な説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１ａ】１メートル直径のアパーチュアのところで視準されると共に１００メートルのところの最小ビーム直径について集束された状態のアパーチュアに関する伝搬距離の関数としてビーム直径を表すグラフ図である。
【図１ｂ】視準されたビームについて３．９ｋＷ全出力及び集束されたビームについて６７５Ｗの場合の伝搬距離の関数として出力密度を表すグラフ図である。
【図１ｃ】０．３メートル直径のアパーチュアのところで視準されると共に１０メートルの距離のところの最小ビーム直径について集束された状態のアパーチュアに関する伝搬距離の関数としてビーム直径を表すグラフ図である。
【図１ｄ】０．３メートル直径のアパーチュアに関し、視準されたビームについて３６０Ｗ全出力及び集束されたビームについて７５Ｗの場合の伝搬距離の関数として出力密度を表すグラフ図である。
【図２】本発明の非点集束システムに関してビームプロフィール及び出力密度と伝搬距離の関係を表す絵画図及びグラフ図である。
【図３】全出力が３００Ｗの場合の二設定状態の非点集束システムの遠距離設定状態及び近距離設定状態に関する出力密度と距離の関係を表すグラフ図である。
【図４】集束要素が紙面に垂直な方向において湾曲しておらず、その方向における広がりが約０．１メートルである非点集束システムのレフレクタ形態の断面側面図である。
【図５】本発明の一実施形態としての非点集束システムを採用した手持ち型ユニットの概念図である。
【図６】本発明の一実施形態としての非点集束システムを採用した手持ち型ユニットの分解組立て図である。
【図７】本発明の別の実施形態としての非点集束システムの多次元図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の以下の説明において、本明細書の一部をなす添付の図面を参照するが、かかる添付の図面には、本発明の原理及び本発明をどのように実施すれば良いかを説明する例示の実施形態が説明のために示されている。理解されるべきこととして、他の実施形態を利用しても本発明を実施することができ、又、本発明の範囲から逸脱することなく、かかる実施形態の構造及び機能上の変更を行うことができる。
【００１７】
本発明は、一実施形態によれば、ミリ波源１１０及び非点又は二軸集束システム２００を含む少なくとも１つのビーム処理要素を有する積極的拒絶装置１００である。ミリ波源１１０及び非点集束システム(astigmatic focusing system)２００は、一緒になって、ミリ波エネルギーを所望の標的に方向づける又は差し向ける手段を構成している。本発明の一実施形態では、非点又は二軸集束システム２００の少なくとも１つのビーム処理要素は、最終の集束を行う主レフレクタ２１０及びミリ波源１１０から出たミリ波のサイズ及び発散度を主レフレクタ２１０にマッチさせてｘ及びｙ方向におけるミリ波の所望の集束度及び発散度を達成するための副レフレクタ２２０を用いている。非点集束システム２００をこの種の形態の積極的拒絶装置１００に適用した結果として、焦点深度が広がり、したがって、装置の有効レンジが広がる。
【００１８】
図４は、積極的拒絶装置１００における集束要素及びミリ波源１１０の断面側面図である。図４は、本発明の一実施形態としての主レフレクタ２１０及び副レフレクタ２２０の構成を示している。主レフレクタ２１０及び副レフレクタ２２０は、互いに異なる焦点距離をもたらすよう多種多様な仕方で構成できる。加うるに、図４〜図６ではレフレクタとして示されているが、注目されるべきこととして、これら集束要素は、レンズ、平面アンテナ、フェーズドアレイ、鏡及びミリ波源１１０から出たミリ波がｘ及びｙ方向においてミリ波の所望の集束度及び発散度を達成することができるようにする任意他の反射コンポーネントから成っていても良い。
【００１９】
ミリ波源１１０は、コンパクトであるのが良く、高出力ビームを得るためにソリッドステート型グリッド増幅器及び（又は）グリッド発振器技術を用いてミリ波源を実現することができる。有用なビームプロフィールは、０．１メートル直径のアパーチュア（即ち、ｘ方向において０．１メートルの広がり）で水平方向に視準されると共にｙ方向において０．３５メートルの広がりをもつアパーチュアを用いて約１１メートルの距離のところでｙ方向に最初の広がりまで集束されたビームの固有発散度で得ることができる。
【００２０】
図５は、本発明の別の実施形態による手持ち型ユニットとしての能動型拒絶装置１００を示している。本明細書において説明する非点又は二軸集束システム２００は、任意のサイズのシステムにスケール変更できることは注目されるべきである。図５に記載された能動型拒絶装置１００の２つの主要なコンポーネントは、高出力ミリ波源１１０及び非点集束システム２００を含む少なくとも１つのビーム処理要素である。この実施形態では、高出力ミリ波源１１０は、ソリッドステート型グリッド発振器１３０並びに関連のヒートシンク１４０及び冷却ファン１５０を有している。高出力ミリ波源１１０は、他形式のソリッドステート型又は真空管型源を有しても良いことはいうまでもない。ミリ波エネルギーは、高出力ミリ波源１１０から非点集束システム２００のビーム処理要素に放射される。ビーム処理要素は、主レフレクタ２１０及び副レフレクタ２２０を含み、これらレフレクタは、図５の実施形態では、異形反射面である。これらレフレクタ２１０，２２０は、非点又は２軸集束システム２００を構成し、このシステム２００は、ｘｚ平面とｙｚ平面の両方において伝搬軸線、即ち、ｚ軸を含む集束プロフィール２３０を備えた集束ビームを方向づける。レフレクタ２１０，２２０は、ｘｚ平面におけるビームの集束プロフィール２３０がｙｚ平面のビームの集束プロフィール２３０とは実質的に異なるように形作られている。図５に示されている実施形態では、レフレクタ２１０，２２０は、一方向に沿って極めて僅かしか湾曲しておらず、他の方向におけるこれらの曲率は、非常に目立っている。このレフレクタ構成は、図４に示されているレフレクタ構成と同一であり、それにより図３に示されているように、広い被写体深度にわたり断面がほぼ一定のビームが生じる。図６は、本発明の非点集束システム２００を採用した積極的拒絶装置１００の分配組立て図である。図６の分解組立て図は、上述の多レフレクタ構成並びにソリッドステート型発振器１３０、関連のヒートシンク１４０及び冷却ファン１５０を明示している。
【００２１】
図３は、近距離設定状態及び遠距離設定状態を有する二設定状態型装置に関する出力密度と距離の関係を表すプロット図である。各設定状態は、ｘ方向とｙ方向の両方において種々のアパーチュアサイズ及び種々の有効焦点距離の二軸集束方式を用いている。装置は、これら２つの設定状態を迅速に交番変化させることにより、全出力の３００Ｗごとにつき、０〜４０メートルの距離にわたり５０％デューティサイクルでほぼ一定の１Ｗ／ｃｍ2強度を生じさせることができる。集束特性を互いに異なる有効アパーチュア及び焦点距離（又は、３つ以上のかかる設定状態のシーケンス）を有する２つの固定された焦点設定状態相互間で交番変化させることができるようにすることにより、積極的拒絶効果を種々のレンジで交互に（又は順次）達成するのに適したピーク出力密度が生じると共に結果として種々の距離の各々のところに積極的な拒絶効果を生じさせるのに必要なピーク出力の減少が得られる。
【００２２】
非点集束システム２００は、焦点深度を種々の仕方で広くするよう構成されているのが良い。例えば、少なくとも１つのビームの処理要素のコンポーネントは、伝搬方向における広い範囲にわたり実質的に一定である有効断面積の集束ビームを方向づけるよう選択されているのが良い。別の例では、少なくとも１つのビーム処理要素は、集束プロフィール２３０がｘ軸とｚ軸により定められる平面（ｘｚ平面）において発散し、ｙ軸とｚ軸により定められた平面（ｙｚ平面）内において集束するよう構成されているのが良い。さらに別の例では、少なくとも１つのビーム処理要素は、集束プロフィール２３０がｘｚ平面とｙｚ平面の両方において集束するよう構成されているのが良い。非点集束システム２００は、本明細書において説明した集束構成を含むと共にかかる集束構成のうちの１つ又は２つ以上についてサイクル動作されるよう構成された可変集束システムと見なすこともできる。
【００２３】
当業者であれば認識されるように、異形レフレクタ(shaped reflector)により実現されたビーム処理方式は、異形透過レンズ(shaped transmissive lens)を用いて同じように実現できる。ビーム処理方式が透過レンズと異形レフレクタの組み合わせによって実現され又は透過レンズのみを用いて実現される変形実施形態も又、本発明の範囲に含まれる。
【００２４】
ビーム形成機能は、アレイ放射器（単一の又は複数の高出力源により給電される平面アレイアンテナ又は能動素子のアレイ、例えばフェーズドアレイ）、グリッド増幅器及びグリッド発振器によっても実行できる。アレイからの放出波の位相調整（フェージング）は、アレイが湾曲した波面を放射し、その曲率がｘｚ平面及びｙｚ平面内において同一の大きさ又は符号をもつようには拘束されないようなものであるのが良い。図７は、本発明の一実施形態としての非点集束システム２００を示しており、この場合、放射アレイ２４０は、積極的拒絶装置１００の意図したレンジ及びアパーチュア２５０のサイズに応じて、ビーム処理機能の全て又はその一部を実行することができる。かくして、少なくとも１つのビーム処理要素は、一部又は全体が、高出力ミリ波源１００と組み合わせられるのが良い。その結果、本発明は、この実施形態によれば、アパーチュア寸法方向がｘ方向及びｙ方向に存在し、有効焦点がｘｚ平面及びｙｚ平面内に位置し、ｘｚ平面及びｙｚ平面内における所望のビームプロフィールが、追加のビーム処理要素を必要としないで、源により直接生じるように構成されたフェーズドアレイミリ波源１１０を想定している。本発明のこの実施形態の放射アレイ２４０は、アンテナアレイ要素の形態をしているのが良く、フェーズドアレイミリ波源１１０は、重送平面アンテナ２６０、フェージングネットワーク２７０及びｗバンド注入同期型源２８０を更に有するのが良い。
【００２５】
本発明は又、２つの互いに異なる組をなすｘｚ平面及びｙｚ平面ビームプロフィールを備えた２つの別々の集束構成を有するシステムを想定している。これらビームプロフィールは、伝搬軸線に沿う２つの別々のレンジ（例えば、システムのアパーチュアの近くのレンジ及びこれよりも離れた隣接のレンジ）にわたり、効果的であるほど十分高く且つ損傷を回避するほど低い所望の出力密度範囲を送り出すよう最適化されるのが良い。システムの焦点に関する構成を２つの構成相互間で交互とした場合、システムは、２つのレンジの各々に有効出力密度を交互に送り出す。各レンジにおけるビームのドウェル時間及びデューティサイクルが所望の効果を生じさせるのに十分であると仮定すると、かかるシステムは、伝搬軸線に沿って両方のレンジを効果的にカバーすることができる。かかるシステムは、両方の距離レンジにわたり出力密度の有効レベルを同時に送り出すのに必要なシステムよりも低いピーク出力を使用することができ、これは顕著な利点である。２つの焦点構成を迅速に交互に取ることができる積極的拒絶装置は、電気的に調整される焦点構成、例えばフェーズドアレイを有するシステムにより最も簡単に実現できる。用途のレンジに関する要件に応じて、これは、追加のビーム処理要素が設けられない可変焦点アレイか追加の異形レフレクタ又はレンズに給送する可変焦点アレイかのいずれかを用いて実現できる。
【００２６】
システムは、３つ以上の集束構成を繰り返し、高出力ミリ波源に関するピーク出力要件を一段と緩和するよう構成できることは理解されるべきである。
【００２７】
他の実施形態を利用することができ、本発明の範囲から逸脱することなく、構造及び機能上の変更を行うことができることは更に理解されるべきである。本発明の実施形態に関する上述の説明は、説明目的で与えられている。上述したことは全てではなく、或いは、本発明を開示した形態そのものに限定するものではない。したがって、上述の教示に照らして多くの改造例及び変形例が可能である。例えば、本発明は、手持ち型装置を超えて、任意サイズのシステムまでスケール変更可能であり、移動式武器システム用に構成できる。加うるに、ミリ波源は、他形式のエネルギー源、例えば他のソリッドステート型又は真空管型源から成っていても良い。したがって、本発明の範囲は、明細書における記載によって限定されることはない。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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