(57)【要約】ぼかされた画像形成素子３８の表面アレイを有する基体４２を含むぼかされた画像形成素子アレイが形成され、そのぼかされた画像形成素子の焦点は公称の焦点平面位置３６からの距離およびその公称の焦点平面位置における光学的位相の少なくとも一方が疑似ランダムであるが決定論的に変化している。基板４２は入射する赤外線エネルギの波長に対して透明な材料で作られ、ぼかされた画像形成素子３８は基板４２仲の屈折レンズレット３９、または反射性基板４２仲のミラーレット５４である。ぼかされた画像形成素子３８は曲率および公称の焦点平面位置２６からの軸方向オフセットによって規定された表面である。曲率および軸方向オフセットの少なくとも一方、好ましくは両方はそれぞれの分布、好ましくは切取られた分布によって規定された１組の値からランダムに選択された値である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ぼかされた画像形成素子の表面アレイを有する基体を含むぼかされた画像形成素子アレイを具備し、
ぼかされた画像形成素子の焦点と公称の焦点平面位置におけるぼかされた画像形成素子の光学的位相の少なくとも一方が疑似ランダムであるが決定論的に変化している光学システム。
【請求項２】
ぼかされた画像形成素子の焦点と公称の焦点平面位置におけるぼかされた画像形成素子の光学的位相の両者が疑似ランダムであるが決定論的に変化する請求項１記載の光学システム。
【請求項３】
基板が入射光エネルギの波長帯域に対して透明な材料で構成されている請求項１記載の光学システム。
【請求項４】
ぼかされた画像形成素子は入射光エネルギを屈折させるレンズレットである請求項１記載の光学システム。
【請求項５】
ぼかされた画像形成素子は入射光エネルギを反射させるミラーレットである請求項１記載の光学システム。
【請求項６】
光学システムはさらに公称の焦点平面位置の近くにある検出器と情景から検出器へ光エネルギの焦点を結ぶ光学系とを含んでいる請求項１記載の光学システム。
【請求項７】
検出器は赤外線検出器である請求項６記載の光学システム。
【請求項８】
ぼかされた画像形成素子の焦点は切取られた分布によって規定される１組の値からランダムに選択される公称の焦点平面位置に関係した位置にある請求項１記載の光学システム。
【請求項９】
ぼかされた画像形成素子は曲率および軸方向オフセットによって規定された表面であり、各ぼかされた画像形成素子の曲率および軸方向オフセットの少なくとも一つは応答性の切取られた分布によってそれぞれ規定される１組の値からランダムに選択された値である請求項１記載の光学システム。
【請求項１０】
ぼかされた画像形成素子は曲率および軸方向オフセットによって規定された表面であり、各ぼかされた画像形成素子の曲率および軸方向オフセットの両者はそれぞれ切取られた分布によって決定される１組の値からランダムに選択され値である請求項１記載の光学システム。
【請求項１１】
公称の焦点平面位置におけるぼかされた画像形成素子の光学的位相は切取られた分布によって決定される１組の値からランダムに選択されている請求項１記載の光学システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学システムに関し、特に、制御された方法で光ビームの焦点を外させて焦点の外れた光ビームにおける干渉効果を避けることのできるぼかされた画像形成素子アレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
１つの通常の形態では、映像赤外線（ＩＲ）光学センサ（焦点平面アレイまたはＦＰＡ検出器）は典型的に光学システムの焦点平面に位置している数千、数万の多数の個々の電子光学的検出器素子から構成されている。検出器素子は適切な光路を通して情景を観察し、情景に応答する電気出力を生成する。検出器素子の材料および、または構造は、電磁放射の、例えば赤外線エネルギを含む異なった波長範囲（波長帯域）に感応するように選択される。検出器素子は平坦なアレイに配置され、各検出器素子は画像の１つの画素を提供している。検出器素子の出力はデジタル処理されて再構成された電子画像を形成し、それはさらに解析される。
【０００３】
理想的には、全ての検出器素子は入射エネルギに同様に応答し、入射エネルギに対して同様に比例した各検出器素子信号出力を生成する。しかしながら、実際には現在の技術の限界内で、個々の異なった検出器素子は少し異なって応答することが予測される。時間の経過、冷却の変化、または使用により画素応答特性の変化が検出器アレイ中で生成される可能性がある。これらの偏差は理想的な同一の応答特性とは異なった利得、ゼロ点のオフセット効果、非線形性、その他の変動を生じる。このような変動の結果として完全に均一な赤外線入力情景がＦＰＡ検出器に与えられても検出器出力は完全に均一にはならない。
【０００４】
多量生産される検出器が製造中に理想的なものから外れることを少なくし、またサービス中に生じる理想的ではない応答特性を補償するための種々の技術が知られている。較正および実時間サービス技術が検出器素子中の不均一性を補償するために開発されている。これらの技術の幾つかはある期間中ぼかされない画像が検出器により観察され、別の期間にはぼかされた画像が検出器により観察されるように画像を制御可能にぼけさせることを必要とする。有効なシステム性能は干渉効果により生成された不十分な平滑さ、または人工的な情景特徴により顕著な構造のないぼかされた画像を必要とする。検出器に到達する平均入射エネルギの実質的な減少はまたは悪影響を有し、それによってぼかされた画像は検出器の感度範囲の外側に多量のエネルギが散逸されてはならず、大きい角度の散乱が制御されなければならない。
【０００５】
情景の制御されたぼかされた画像に対してチャレンジが行われ、それに使用される種々の技術が提供されている。例えば知られている１つの方法では、情景は異なった光路長（厚さおよび屈折率）の２つの光学的に透明な素子を通って検出器素子アレイにより観察される。一方の素子は検出器アレイの焦点平面上に画像が焦点を結ぶように選択され、他方の素子は検出器アレイの焦点平面から縦方向に変位されるように選択される。動作可能であるが、実際にはぼかされた画像が不十分であり、情景の比較的高い空間周波数特徴が依然として識別されることが赤外線センサに対して発見された。
【０００６】
別の方法は、米国特許第５，８６７，３０７ 号明細書に記載されており、従来技術を改良し、多くの応用で適切なぼかされた画像性能を提供する。しかしながら、干渉効果がぼかされた画像中に存在する場合が存在し、或いは情景エネルギの許容できない損失を生じる結果として過度にぼかされた画像を生じる場合が存在する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、特に、赤外線ミサイルの追跡装置のような制限された空間限定を有するシステムにおいて、赤外線検出器素子のための意図的で、制御されたぼかされた画像形成素子のための改良された方法が必要とされる。本発明はこのような要求を満足させ、さらに、関連する利点を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ぼかされた画像形成素子アレイを有する光学システムを提供する。制御されたぼかされた画像を得る方法は広い波長帯域の光学システムに適用可能であるが、特に、赤外線システムに対して重要である。ぼかされた画像形成素子アレイはぼかされる程度の制御を可能にされる。さらに、それは検出器によって検出される画像を誤って導く可能性のあるぼかされた画像における干渉の影響を避けることを可能にする。その結果、情景の入力画像は較正およびサービス要求の両者に対して制御可能にぼかされることができる。ぼかされた画像形成素子アレイは利用可能な製造技術と適合するように設計される。
【０００９】
本発明によれば、光学システムは、ぼかされた画像形成素子の表面アレイを有する基体を含み、その形成素子の焦点の公称の焦点平面位置からの変化および公称の焦点平面位置の光学的位相の変化の少なくとも一方は疑似ランダムであるが決定論的に変化している。ぼかされた画像形成素子は画像に制御されたぼけを導入する光学素子である。ぼかされた画像形成素子は入射する赤外線エネルギに対して透明な材料、例えば約３〜５マイクロメータの中域波長の赤外線範囲に対してはシリコンのような基板材料のレンズレットでよい。その代わりにぼかされた画像形成素子は光エネルギを反射するミラーレットであってもよい。１つの応用では赤外線システムはさらに公称の焦点平面位置付近に位置する検出器と情景から検出器上へ光エネルギの焦点を結ぶ光学系とを含んでいる。
【００１０】
同一またはほぼ同一のぼかされた画像形成素子のアレイは検出器の平面とは少し異なったぼかされた画像の焦点平面に入射ビームの焦点を結ばせる。ぼかされているが、本発明者は、このような規則的なぼかされた画像形成素子から典型的に生じる干渉効果を発見した。本発明は、個々のぼかされた画像形成素子を通過するエネルギの焦点および、または位相を疑似ランダムに変化させる。すなわち、設計プロセスで与えられた制限内のランダムな変化が存在する。
【００１１】
典型的な場合には、ぼかされた画像形成素子の焦点および、または軸方向オフセットは公称の焦点平面位置に関して分布によって規定された１組の値からランダムに選択された位置にあり、その分布はその広がりが広くなり過ぎることを阻止するように切取られた（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ）分布であることが好ましい。例えば、その分布は平均値のいずれかの側の±１の標準偏差（または他の固定された値）で切取られることができる。標準、平坦その他の分布のような種々の分布が使用可能である。標準分布は好ましい実施形態で使用するのに都合がよいが、本発明の実施はそれに限定されない。ぼかされた画像形成素子は公称の焦点平面位置からの軸方向オフセットと曲率によってそれぞれ規定された表面を有して折、それにおいて、各ぼかされた画像形成素子の曲率および軸方向オフセットはそれぞれの分布または切取られた分布によって規定された１組の値からランダムに選択された値である。
【００１２】
したがって、本発明は、検出器に到達する情景エネルギを過度に減少させることなく、ぼかされる量を制御可能とし、ぼかされた画像における干渉効果を避けることのできるぼかされた画像形成素子のアレイを提供する。本発明のその他の特徴および利点は、本発明の原理の例示している添付図面と関連した好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明らかにされるであろう。しかしながら、本発明の技術的範囲はこの好ましい実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、好ましい実施形態の情景を観察し、情景の電子的表示を生成する赤外線センサ光学システム２０を示している（この説明は他の波長で動作するセンサシステムにも同様に適用可能である）。赤外線センサ光学システム２０は光学系２２を含んでいる。この光学系２２は図では単一のレンズとして示されているが、通常は複数のレンズおよび、または反射鏡および恐らくはその他の光学素子を含んでいる。光学系２２は情景からのビーム２４を焦点平面アレイのような赤外線検出器２８の公称の焦点平面位置２６に焦点を結ばせる（公称の焦点平面位置２６は検出器２８の公称の焦点平面であるが、以下説明するぼかされた画像形成素子アレイの焦点平面は公称の焦点平面から僅かに変化している）。検出器２８は入射する焦点を結ぶビーム２４を検出器の電子装置３０によって処理するために電気信号に変換する。検出器２８は赤外線エネルギの種々の波長帯域範囲で動作可能であり、検出器の電子装置３０は技術的に知られている。
【００１４】
焦点を結ぶビーム２４は検出器２８に到達する前にぼかされた画像形成素子アレイ３２を通過する。図２に示された特定の重要な１応用においては、ぼかされた画像形成素子アレイ３２は回転ホイール３４上に支持されている。ぼかされた画像形成素子アレイ３２は、この実施例では回転ホイール３４の１８０ 度のセグメントを占めている。回転ホイール３４の残りの部分はぼかされた画像を形成しない部分３６である。焦点を結ぶビーム２４を横切る回転ホイール３４り回転は検出器２８上にぼかされた画像とぼかされない画像との交互のパターンを生成する。その結果得られる電気信号は検出器電子装置３０によって処理されて情景の性質に関する情報が得られ、そうでない場合には得られない。この信号処理は技術的に知られており、本発明の技術的範囲のものではなく、ぼかされた画像形成素子アレイ３２および赤外線システムのその他の物理的素子の構成に関係している。
【００１５】
図３はぼかされた画像形成素子アレイ３２の一部の平面図である。ぼかされた画像形成素子アレイ３２は複数のぼかされた画像形成素子３８から構成され、密接してパックされた形態で一緒にパックされることが好ましい。ぼかされた画像形成素子３８は制御されたぼかされた画像を形成する。ぼかされた画像形成素子３８はレンズレットと呼ばれる透明な屈折素子またはミラーレットと呼ばれる反射素子のいずれでもよい。屈折性のレンズレットは関係する波長帯域に対して透明な材料で作られなければならないが、一方、反射性のミラーレットは透明な材料で作られる必要はない。レンズレットを含む応用は現在最も好ましく、図１〜５に関係して詳細に説明され、一方ミラーレットについては図１０で説明される。
【００１６】
ぼかされた画像形成素子３８の好ましい構成は、図３に示されるような六角形の密接してパックされたアレイであるが、正方形のアレイまたは三角形のアレイのような他の密接してパックされたアレイも代わりに使用可能である。ぼかされた画像形成素子は密接してパックされたアレイ以外の形態で配置されてもよいが、そのような配置は光学的に効率が劣る。図３のぼかされた画像形成素子アレイ３２の個々のセル４０は以下の基準に対して番号が付けられる。
【００１７】
図４に示されるように屈折レンズレット３９を使用するぼかされた画像形成素子アレイ３２は入射赤外線エネルギ線の波長帯域に対して透明な材料で作られた基板４２を備えている。このような透明な材料の基板４２は種々の赤外線波長帯域に対して技術的に知られている。約３〜５マイクロメータの中域の赤外線波長帯域に対して基板４２の好ましい構成材料はシリコンである。他の材料もまた使用されることができる。例えば、約８〜１２マイクロメータの長い赤外線波長帯域に対してはゲルマニウムが使用され、１〜３マイクロメータの近赤外線波長帯域に対しては溶融シリカが使用され、可視波長帯域に対してはプラスティックスが使用されることができる。
【００１８】
基板４２はその表面にぼかされた画像形成素子３８を有しており、その２つのぼかされた画像形成素子３８’ および３８’’が図４に示されている。屈折レンズレット３９の形態のぼかされた画像形成素子３８は個々の小型レンズであり、それらは以下説明するような方法で制御さて相互に異なって作られている。一般に、ぼかされた画像形成素子３８の焦点は公称のの焦点平面位置２６から疑似ランダムであるが決定論的に変化され、および、または焦点を結ぶビーム２４の光学的位相は実線４４’ ， ４４’’によって概略的に示されるように公称の焦点平面位置２６で変化する。基準として破線４６はぼかされた画像形成素子アレイ３２のない場合（すなわち情景と検出器２８との間に回転ホイール３４のぼかされた画像を形成しない部分３６が位置する場合）の焦点を結ぶビーム２４を示している。
【００１９】
図５はぼかされた画像形成素子３８に対して使用される幾何学的形状および関連する構成を詳細に示している。示されたぼかされた画像形成素子３８は好ましくは球状の湾曲したぼかされた画像形成素子３８の場合に曲率半径Ｒｃ を有する基板４２に関して湾曲した凹面である。ぼかされた画像形成素子３８は非球面（例えば放物面）の湾曲面を有する複雑な形状であってもよい。ぼかされた画像形成素子３８のアレイはまた凸面であってもよく、単一のアレイ中に凹面と凸面の２つが配置された湾曲面を有するぼかされた画像形成素子であってもよい。
【００２０】
頂点４８は検出器２８の公称の焦点平面位置２６に最も接近しているレンズレット３９の表面の部分である。頂点４８の位置は最初の基板４２の表面（ぼかされた画像形成素子に機械加工または成形される前の表面）からの平均距離Ｄプラス軸方向オフセットδ（情景と検出器２８との間の軸方向５０に平行に測定される）として説明される。これはぼかされた画像形成素子３８のアレイのδの値が平均値Ｄに関して個々に変化されることによって統計的に記述されるために使用される。
【００２１】
図６は赤外線システム２０の製造および使用の好ましい方法を示している。１組の必要な赤外線システムパラメータがブロック６０で選択される。このシステムパラメータのセットはぼかされた画像形成素子アレイ３２の製造における製造限定要件と共にブロック６２のようにぼかされた画像形成素子アレイを設計するのに使用される。ぼかされた画像形成素子アレイ３２はブロック６６のように得られた設計パラメータに対して製造される。ブロック６０からのシステムパラメータはまたブロック６８で赤外線システム２０の他の部品、例えば、光学システム２２および赤外線検出器２８等を製造するために使用される。他の部品およびぼかされた画像形成素子アレイ３２は一緒に組立てられて赤外線システム２０がブロック７０で形成され、ブロック７２で動作される。
【００２２】
図７は、図６のぼかされた画像形成素子アレイ３２に対するブロック６０， ６２， ６４の詳細な処理を示している。一般に、設計方法は本発明の重要な特徴を構成し、それにおいてはぼかされた画像形成素子３８の焦点５２（したがって曲率半径Ｒｃ ）および軸方向オフセットδの少なくとも１つが疑似ランダムであるが決定論的な方法で変化される。種々のぼかされた画像形成素子３８の焦点５２（したがって曲率半径Ｒｃ ）の軸方向位置（すなわち、方向５０に平行に測定した位置）は同じではなく、および、または種々のぼかされた画像形成素子３８の軸方向オフセットδは同じではない。好ましくは種々のぼかされた画像形成素子３８の種々の焦点（および曲率半径Ｒｃ ）の軸方向位置は同じではなく、種々のぼかされた画像形成素子３８の軸方向オフセットδは同じではない。
【００２３】
焦点５２の軸方向位置、曲率半径Ｒｃ 、および軸方向オフセットδの変化は無限の範囲から選択されたランダムな値を有していない。もしも、それらが余りにも大きい範囲にわたってランダムであるならば、値の幾つかは有効にぼかされた画像に対しては過大または過小すぎる。すなわち、もしもぼかされた画像が小さすぎる場合には、情景からの特徴は検出器２８の映像中に現れて、ぼかされた画像形成素子アレイ３２の値は失われる。ぼかされた画像が大き過ぎれば、検出器アレイを照射する情景はぼかされたフレームとぼかされないフレームとでは過度に異なり、アレイの均一な補正は有効に行われない。何故ならばそれは各画素の信号レベルに依存しているからである。過度のぼかされた画像は情景の照射（強度）を減少させる。
【００２４】
それ故、焦点５２の軸方向位置、曲率半径Ｒｃ 、および軸方向オフセットδの値は疑似ランダム的に決定され、それにおいて、ランダム値はシステムの光学的設計と一致したパラメータの定められた統計的な変化から選択され、無限の範囲からランダム数として選択されるのではない。好ましい方法において、各パラメータの統計的分布は規定され、それは好ましくは値が過度に小さく、或いは過度に大きくないことを確実にするために切取られた分布の形態である。パラメータのランダム値はこの分布内から選択される。したがって、この設計プロセスはそれらの値を得るために疑似ランダムな決定論的な手順で得られ、したがって値のランダム分布とは異なっている。
【００２５】
妥当な赤外線システムパラメータ６０はぼかされた画像形成素子に対するパラメータ、すなわち：ぼかされた画像形成素子のパッキング形態（例えば密接してパックされた六角形が好ましい）８０、ぼかされた画像の中心間の間隔（ぼかされた画像形成素子アレイ３２のセル４０の中心間の距離）８２、ぼかされた画像形成素子の湾曲プロフィール（すなわち、好ましくは単一の球面、或いは放物曲線のような湾曲した非球面）８４のようなパラメータが含まれる。ぼかされた画像形成素子のパッキング形態は効率および光の最大の透過に対して選択され、密接してパックされた六角形が好ましい。ぼかされた画像の中心間の間隔はビームの直径、検出器の画素の寸法、および点光源に対する所望のぼかされた直径に応じて選択される。実際には、最大の中心間の間隔は、良好な統計的なぼかされた画像を得るためにビームにより与えられた少なくとも約５０以上のぼかされた画像形成素子を有することが必要であることにより決定される。最小の中心間の間隔は、再現性のある製造が困難である光の波長より小さいぼかされた画像形成素子間隔が限度で製造条件を考慮して決定される。ぼかされた画像形成素子の湾曲プロフィールは、個々のぼかされた画像のパワーと、焦点を結ぶスポットの均一性と、製造の容易性を考慮して選択され、球面が好ましい。
【００２６】
さらに一般的な光学パラメータはシステムのハードウエアコンポーネントの利用性と光学的要求にしたがって選択される。これ等には検出器２８の画素の寸法８６、公称の光学的解像度８８、光学システムのＦ番号９０および光学ビームのフットプリント（点光源に対する検出器アレイ上のビームの寸法）９２等が含まれる。
【００２７】
ぼかされた画像形成素子アレイ３２の製造上の限定事項６４もまた与えられる。ぼかされた画像形成素子アレイ３２の製造は基板４２の表面に正確に規定されたぼかされた画像を形成することを要求される。利用可能な製造プロセスが実際に製造される幾何学的限定を与える。本発明の方法により、これらの製造上の限定事項は設計プロセスにおいて考慮に入れられ、設計されるぼかされた画像形成素子アレイ３２が実際に確実に製造されるようにしている。製造上の限定事項はまた、ブロック９４に示される関係する波長帯域における赤外線透過の要求に合致する利用可能な材料の屈折率を含んでいる。製造上の限定事項はまた、ブロック９６に示される選択された機械加工処理により製作されることのできるぼかされた画像形成素子３８の表面の寸法および深さを含む。好ましい方法はぼかされた画像形成素子３８の反応性イオンエツチングである。
【００２８】
赤外線システム６０および製造上の限定事項６４は設計ステップ６２へ与えられる。この設計ステップ６２では光伝播シミュレーションモデルがブロック９８で最初に使用される。動作モデルには、アリゾナ州ＴｕｃｓｏｎのＢｒｅａｕｌｔリサーチオーガニゼーションから得られるアドバンスシステムアナリシスパッケージおよび光学リサーチアソシエーションから得られるコードＶ光デザインパッケージが含まれる。屈折性の特性のその他の光学モデルが使用されてもよい。一般にこれらの光伝搬シミュレーションモデルは情景から光学システム２２により、および種々のぼかされた画像形成素子アレイ３２に対するオプションにより光路／波頭を計算し、検出器２８におけるぼかされた画像のシミュレーションを生成する。
【００２９】
利用可能な光伝播シミュレーションモデルは数学的計算影響を与えるので十分ではない可能性がある。それ故、シミュレーションの結果はブロック１００ で特定の光波頭エラーについての考慮を使用して経験的に調整され、経験的パラメータにはぼかされた画像エッジ散乱効果１０２ および表面仕上げ散乱効果１０４ が含まれる。その結果、ぼかされた画像のパワーレンジの決定が行われる。このレンジの情報から他の制御可能なパラメータの分布および制限が１０８ で設定される。ランダム選択は標準的なランダム選択手順を使用してブロック１１０ においてこれらのパラメータから行われる。この経験的プロセスを助けるためにシミュレーションおよびテストの予測に基づいてプロトタイプが構築された。これらのプロトタイプはぼかされた画像の中心間の間隔、深さ、半径の範囲を有する。計算されたぼけの程度および均一性はテストにより観察された散乱効果とバランスされた。
【００３０】
図６および７に記載した手順は他の部分は通常のものと同じである赤外線システム２０に対するプロトタイプのレンズレットのぼかされた画像形成素子アレイ３２を設計し、製造するために使用された。アレイは約３〜５マイクロメータの波長の中域赤外線波長帯域に対して設計され、シリコン基板が使用された。図３に示された六角形の密接してパックされたアレイが使用された。代表的なケースでは、それぞれの場合にセル４０の中心間の間隔は５８３マイクロメータであり、セルのコーナー間の直径は６７４マイクロメータであった。平均距離Ｄは１６マイクロメータであった。設計はレンズレットの球形形状に基づいており、その形状は反応性イオンエツチングにより製造するのに適しており、正常の（ガウス）分布の曲率半径Ｒｃ 、および平均から±１の標準偏差において切取られたカットオフの軸方向オフセットδを有し、ぼかされた画像が過大にも過小にもならないことが確保された。結果的に得られた曲率半径Ｒｃ の平均および標準偏差はそれぞれ１７０３８ マイクロメータおよび１１３５５ マイクロメータであった。結果的に得られた軸方向オフセットδ（１６マイクロメータの距離Ｄに関して計算された）の平均および標準偏差はそれぞれ０および３マイクロメータであった。
【００３１】
これらの分布からランダム値がぼかされた画像形成素子アレイ３２を規定するセル４０のアレイに対して選択された。図８および９は図３で番号を付けられたレンズレットアレイに対してこの手順により選択された曲率半径Ｒｃ および軸方向オフセットδに対するアレイの値から抜粋された例示摘な値である。全アレイに対するパラメータの一部分のみがここに示されており、全体のアレイはもっと大きいものである。
【００３２】
これらの分布を使用して、プロトタイプのぼかされた画像形成素子アレイ３２がフォトリソグラフおよび反応性イオンエッチング技術により製造された。
【００３３】
プロトタイプのぼかされた画像形成素子アレイ３２の特性が測定された。人為的なものが少なく、観察できる干渉効果のない平滑なぼかされた画像が得られた。比較のために米国特許第５，８６７，３０７ 号明細書に記載されたようなぼかされたフィルム装置が準備された。匹敵するぼかされたレベルで、検出器２８に到達する画像中で失われるエネルギは前記米国特許第５，８６７，３０７ 号明細書に記載された装置では情景エネルギの１８％であり、一方、本発明で検出器２８に到達する画像中で失われるエネルギは約５％であった。すなわち、本発明によるエネルギ損失は前記米国特許第５，８６７，３０７ 号明細書に記載された装置の１／３より少ない。この結果は非常に顕著なものである。何故ならば、本発明によるぼかされた画像形成素子アレイ３２はぼかされた画像とぼかされない画像とのま画像強度に大きい変化はなく、本発明はぼんやりした画像を所定の光学システムおよび検出器で解析することを可能にするからである。
【００３４】
前述の説明は主として好ましい実施形態について行われ、それにおいてぼかされた画像形成素子３８は屈折レンズレット３９である。ぼかされた画像形成素子３８はまた光学システム中で使用される反射性のミラーでもよく、その場合にはぼかされた画像の光ビームは反射されて検出器その他の応用装置へ導かれる。図１０は２個のそのようなミラーレット５４を示している。ミラーレット５４は、その表面を反射性に形成されてもよく、或いは焦点を結ぶビーム２４の反射を行わせる全反射を行う透明な基板材料で作られてもよい。純粋に反射性のミラーレットの場合には、構成材料は特定の波長帯域に対して選択される必要はない。ぼかされた画像形成素子３８、特にレンズレットに対して行った前述の説明による適当な原理は、屈折性ではなく反射性であることに関係した変更によって同様にミラーに対して適用可能であり、ここで参考とされる。
【００３５】
本発明は例示の目的で特定の実施形態について詳細に説明したが、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的範囲を逸脱することなく、種々の変更、修正が可能である。したがって、本発明は、特許請求の範囲の記載によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
赤外線センサシステムの概略図。
【図２】
回転ホイールの半分を占めるぼかされた画像形成素子アレイの正面図。
【図３】
ぼかされた画像形成素子アレイの一部の平面図。
【図４】
図３の線４−４に沿った屈折性ぼかされた画像形成素子アレイの２個のレンズレットの概略断面図。
【図５】
曲率半径およびオフセットの定義を示すための単一のレンズレットの拡大した概略図。
【図６】
ぼかされた画像形成素子アレイの設計および製造方法を示すブロック図。
【図７】
ぼかされた画像形成素子アレイの詳細な設計方法を示すブロック図。
【図８】
１つの適用に対するぼかされた画像形成素子アレイの曲率半径Ｒｃ の選択された１組の値の曲率半径マトリックスの一部のテーブルの図。
【図９】
図８の同じ適用に対するぼかされた画像形成素子アレイの軸方向オフセットの選択された１組の値のオフセットマトリックスの一部のテーブルの図。
【図１０】
２個のミラーレットの概略断面図。
【図１】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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