(57)【要約】【課題】ＩＲ撮像用装置及びレーザ測距装置の受信光学系を共用する共用光学系装置において、ＩＲ光とレーザ光を分離させるために分離板を用いることは、部品点数が多くなるため構造が複雑で装置が大型となり、装置の価格が高価となる。【解決手段】ＩＲ光とレーザ光を分離して受光するＩＲ／レーザ共用光学系装置において、ＩＲ光とレーザ光を透過集光するＩＲ／レーザ共用レンズと、ＩＲ／レーザ共用レンズで透過集光されたＩＲ光またはレーザ光のうちのいずれか一方を透過し他方を反射させる透過反射レンズと、透過反射レンズを透過したＩＲ光またはレーザ光のうちのいずれか一方を受光するため、ＩＲ／レーザ共用レンズと透過反射レンズの光軸に対しオフセットした位置に設置する第１の受光素子と、透過反射レンズを反射したＩＲ光またはレーザ光のうちのいずれか他方を受光する第２の受光素子とを備えるＩＲ／レーザ共用光学系装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＲ光とレーザ光を分離して受光するＩＲ／レーザ共用光学系装置において、
前記ＩＲ光と前記レーザ光を透過集光するＩＲ／レーザ共用レンズと、
前記ＩＲ／レーザ共用レンズで透過集光された前記ＩＲ光または前記レーザ光のうちのいずれか一方を透過し他方を反射させる透過反射レンズと、
前記透過反射レンズを透過した前記ＩＲ光または前記レーザ光のうちのいずれか一方を受光するため、前記ＩＲ／レーザ共用レンズと前記透過反射レンズの光軸に対しオフセットした位置に設置する第１の受光素子と、
前記透過反射レンズを反射した前記ＩＲ光または前記レーザ光のうちのいずれか他方を受光する第２の受光素子と、
を備えることを特徴とするＩＲ／レーザ共用光学系装置。
【請求項２】
前記透過反射レンズの表面は、赤外透過・可視近赤外反射型コーティング材が施されているＩＲレンズであり、
前記第１の受光素子は、前記ＩＲレンズを透過したＩＲ光を受光するＩＲ素子であり、
前記第２の受光素子は、前記ＩＲレンズを反射したレーザ光を受光するレーザセンサである
ことを特徴とする請求項１記載のＩＲ／レーザ共用光学系装置。
【請求項３】
前記赤外透過・可視近赤外反射型コーティング材は、高屈折率材料としてＧｅを用い、低屈折率材料としてＺｎＳを用いた干渉フィルタより構成されることを特徴とする請求項２記載のＩＲ／レーザ共用光学系装置。
【請求項４】
前記ＩＲレンズの材料はシリコンまたはサファイアであることを特徴とする請求項２記載のＩＲ／レーザ共用光学系装置。
【請求項５】
前記透過反射レンズの表面は、赤外反射・可視近赤外透過型コーティング材が施されているレーザ用レンズであり、
前記第１の受光素子は、前記レーザ用レンズを透過したレーザ光を受光するレーザセンサであり、
前記第２の受光素子は、前記レーザ用レンズを反射したＩＲ光を受光するＩＲ素子である
ことを特徴とする請求項１記載のＩＲ／レーザ共用光学系装置。
【請求項６】
前記赤外反射・可視近赤外透過型コーティング材は、高屈折率材料としてＳｉＯ２を用い、低屈折率材料としてＭｇＦ２を用いた干渉フィルタより構成されることを特徴とする請求項５記載のＩＲ／レーザ共用光学系装置。
【請求項７】
前記レーザ用レンズの材料はＢＫ−７であることを特徴とする請求項５記載のＩＲ／レーザ共用光学系装置。
【請求項８】
前記ＩＲ／レーザ共用レンズの材料はシリコンであることを特徴とする請求項２から７のうちいずれか一項記載のＩＲ／レーザ共用光学系装置。
【請求項９】
前記ＩＲ／レーザ共用レンズの材料はサファイアであることを特徴とする請求項２から７のうちいずれか一項記載のＩＲ／レーザ共用光学系装置。
【請求項１０】
前記サファイアを用いたＩＲ／レーザ共用レンズをＩＲ光とレーザ光を受光する受光用窓と兼用することを特徴とする請求項９記載のＩＲ／レーザ共用光学系装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば航空機搭載電気光学装置に用いられ、赤外線（以下、ＩＲ）撮像用装置及びレーザ測距装置の受信光学系を共用するＩＲ／レーザ共用光学系装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＩＲ撮像用装置の受信光学系及びレーザ測距装置の受信光学系を共用する共用光学系装置では、例えばＩＲ光とレーザ光の分離に関してアフォーカル光学系を用いて平行光にし、ＩＲ／レーザ分離コートが施された平行平板の分離板を用いることによって分離していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】米国特許公報ＵＳ６，３５９，６８１  Ｂ１号公報（第２〜１７頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし上記のように、ＩＲ撮像用装置の受信光学系及びレーザ測距装置の受信光学系を共用する共用光学系装置において、ＩＲ光とレーザ光を分離させるために分離板を用いることは、部品点数が多くなるため構造が複雑で装置が大型となり、装置の価格が高価となる、という課題があった。
【０００５】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、分離板を用いることなくＩＲ光とレーザ光を分離し、構造が容易で低価格の共用光学系装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るＩＲ／レーザ共用光学系装置は、
ＩＲ光とレーザ光を分離して受光するＩＲ／レーザ共用光学系装置において、
前記ＩＲ光と前記レーザ光を透過集光するＩＲ／レーザ共用レンズと、
前記ＩＲ／レーザ共用レンズで透過集光された前記ＩＲ光または前記レーザ光のうちのいずれか一方を透過し他方を反射させる透過反射レンズと、
前記透過反射レンズを透過した前記ＩＲ光または前記レーザ光のうちのいずれか一方を受光するため、前記ＩＲ／レーザ共用レンズと前記透過反射レンズの光軸に対しオフセットした位置に設置する第１の受光素子と、
前記透過反射レンズを反射した前記ＩＲ光または前記レーザ光のうちのいずれか他方を受光する第２の受光素子と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のように、透過反射レンズとして例えば赤外透過・可視近赤外反射型コーティング材が施されているＩＲレンズを用い、第１の受光素子として例えばＩＲレンズを透過するＩＲ光を受光するＩＲ素子を用い、第２の受光素子として例えばＩＲレンズを反射するレーザ光を受光するレーザセンサを用いることにより、ＩＲ光とレーザ光を分離板なしで分離して受光することができ、構造が容易で低価格の共用光学系装置が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１（ａ）は、この発明の実施の形態１におけるＩＲ／レーザ共用光学系装置のうちＩＲ／レーザ共用光学系を示す構成図である。図１（ａ）において実施の形態１にかかるＩＲ／レーザ共用光学系は、ＩＲ／レーザ共用レンズ１と、表面に赤外透過・可視近赤外反射型ＩＲ／レーザ分離コーティング材５が施されているＩＲレンズ２と、ＩＲ素子３と、レーザセンサ４で構成される。
【０００９】
ＩＲ／レーザ共用レンズ１とＩＲレンズ２において、図１（ａ）記載のようにＩＲ／レーザ共用レンズ１とＩＲレンズ２の光軸を中心軸６とする。中心軸６に対してＩＲ素子３は、図１（ａ）に示したようにＩＲ光を受光可能となるようにオフセットした位置に設置する。
【００１０】
また図１（ａ）に示すように、目標の中心点とＩＲ素子３の中心点とを結ぶ視軸７において、視軸７の方向より入射するレーザ光が赤外透過・可視近赤外反射型ＩＲ／レーザ分離コーティング材５を施しているＩＲレンズ２より反射された場合、レーザ光を受光できるようにレーザセンサ４を設置する。なお図１（ａ）を見てわかるように、視軸７は中心軸６に対して傾きをもっている。
【００１１】
図１（ｂ）は、赤外透過・可視近赤外反射型ＩＲ／レーザ分離コーティング材５を施したＩＲレンズ２の部分断面図である。図１（ｂ）に示すように、赤外透過・可視近赤外反射型ＩＲ／レーザ分離コーティング材５は、例えば、ＩＲレンズ２でのＩＲ光反射を低減させるためＩＲレンズ２の表面に低屈折率材料１２を蒸着し、その上に可視不透過材質である高屈折率材料１１を積層した干渉フィルタで構成される。高屈折率材料１１には、例えばＧｅ（ゲルマニウム）等を使用することで、可視光から近赤外光の反射効果を向上させる。また低屈折率材料１２として、例えばＺｎＳ（硫化亜鉛）を用いる。
【００１２】
なお図１（ｂ）に示す赤外透過・可視近赤外反射型ＩＲ／レーザ分離コーティング材５は、低屈折率材料１２と高屈折率材料１１を積層した２層のコーティングであるが、反射率を変えるために層数を変更することも可能である。従って赤外透過・可視近赤外反射型ＩＲ／レーザ分離コーティング材５の層数は２層に限定する必要はない。
【００１３】
ＩＲ／レーザ共用レンズ１及びＩＲレンズ２の材料は、例えば、レーザ光の波長が１．５４μｍ（マイクロメートル）でＩＲ光の波長が３．２μｍの場合、近赤外の波長から６μｍ程度の波長まで良好な透過率特性を持つシリコンを用いることで、ＩＲ／レーザ共用光学系が実現可能となる。
【００１４】
また、ＩＲ／レーザ共用レンズ１及びＩＲレンズ２の材料は、近赤外の波長から４μｍ程度の波長に対して良好な透過特性を持つサファイアを用いることも可能である。なお一般に、受信光学系装置には、図１（ａ）に記載されているＩＲ／レーザ共用レンズ１の前段にＩＲ光とレーザ光の受光用窓があるが、サファイアは非常に硬いため、ＩＲ／レーザ共用レンズ１と受光用窓との兼用も可能である。
【００１５】
次に、動作について説明する。図１（ａ）で示すように、ＩＲ／レーザ共用レンズ１とＩＲレンズ２においてＩＲ光とレーザ光を受信可能な視野内にあり、目標の中心点とＩＲ素子３の中心点とを結ぶ視軸７方向から入射するＩＲ光とレーザ光の光線束８は、ＩＲ光やレーザ光に対して良好な透過特性をもつＩＲ／レーザ共用レンズ１を透過集光され、ＩＲレンズ２に入射する。
【００１６】
ＩＲレンズ２の表面には赤外透過・可視近赤外反射型ＩＲ／レーザ分離コーティング材５が施されているため、ＩＲ光はＩＲレンズ２を透過しＩＲ素子３に結像する。またレーザ光は赤外透過・可視近赤外反射型ＩＲ／レーザ分離コーティング材５により反射し、レーザセンサ４に入射する。
【００１７】
このように、ＩＲレンズ２の表面に赤外透過・可視近赤外反射型ＩＲ／レーザ分離コーティング材５を施すことにより、ＩＲ／レーザ共用レンズ１とＩＲレンズ２の間に分離板を置くことなくＩＲ光とレーザ光を分離することが可能となる。またＩＲ素子３を中心軸６に対してオフセット配置させることにより、ＩＲレンズ２を透過したＩＲ光を受光することができる。
【００１８】
またＩＲレンズ２より反射されたレーザ光を受光できるように設置されたレーザセンサ４を用いてレーザ光を受光することができる。従って構造が容易で低価格の共用光学系装置が可能となる。
【００１９】
実施の形態２．
図２（ａ）は、この発明の実施の形態２におけるＩＲ／レーザ共用光学系装置のうちＩＲ／レーザ共用光学系を示す構成図である。図２（ａ）において実施の形態２にかかるＩＲ／レーザ共用光学系は、ＩＲ／レーザ共用レンズ１と、表面に赤外反射・可視近赤外透過型ＩＲ／レーザ分離コーティング材１０が施されているレーザ用レンズ９と、ＩＲ素子３と、レーザセンサ４で構成される。
【００２０】
ＩＲ／レーザ共用レンズ１とレーザ用レンズ９において、図２（ａ）記載のようにＩＲ／レーザ共用レンズ１とレーザ用レンズ９の光軸を中心軸６とする。中心軸６に対してレーザセンサ４は、図２（ａ）に示したようにレーザ光を受光可能となるようにオフセットした位置に設置する。
【００２１】
また図２（ａ）に示すように、目標の中心点とレーザセンサ４の中心点とを結ぶ視軸７において、視軸７の方向より入射するＩＲ光が赤外反射・可視近赤外透過型ＩＲ／レーザ分離コーティング材１０を施しているレーザ用レンズ９より反射された場合、ＩＲ光を受光できるようにＩＲ素子３を設置する。なお図２（ａ）を見てわかるように、視軸７は中心軸６に対して傾きをもっている。
【００２２】
図２（ｂ）は、赤外反射・可視近赤外透過型ＩＲ／レーザ分離コーティング材１０を施したレーザ用レンズ９の部分断面図である。図２（ｂ）に示すように、赤外反射・可視近赤外透過型ＩＲ／レーザ分離コーティング材１０は、例えば、レーザ用レンズ９でのレーザ光反射を低減させるためレーザ用レンズ９の表面に低屈折率材料１２を蒸着し、その上に赤外不透過材質である高屈折率材料１１を積層した干渉フィルタで構成される。高屈折率材料１１には、例えばＳｉＯ２（二酸化珪素、ガラス）等を使用することで、ＩＲ光の反射効果を向上させる。また低屈折率材料１２として、例えばＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）を用いる。
【００２３】
なお図２（ｂ）に示す赤外反射・可視近赤外透過型ＩＲ／レーザ分離コーティング材１０は、低屈折率材料１２と高屈折率材料１１を積層した２層のコーティングであるが、反射率を変えるために層数を変更することも可能である。従って赤外反射・可視近赤外透過型ＩＲ／レーザ分離コーティング材１０の層数は２層に限定する必要はない。
【００２４】
ＩＲ／レーザ共用レンズ１の材料は、実施の形態１と同様シリコンやサファイアでよい。またレーザ用レンズ９の材料は、例えば、レーザ光の波長が１．５４μｍでＩＲ光の波長が３．２μｍの場合、可視から近赤外の波長まで良好な透過率特性を持つＢＫ−７を用いることで、ＩＲ／レーザ共用光学系が実現可能となる。
【００２５】
次に、動作について説明する。図２（ａ）で示すように、ＩＲ／レーザ共用レンズ１とレーザ用レンズ９においてＩＲ光とレーザ光を受信可能な視野内にあり、目標の中心点とレーザセンサ４の中心点とを結ぶ視軸７方向から入射するＩＲ光とレーザ光の光線束８は、ＩＲ光やレーザ光に対して良好な透過特性をもつＩＲ／レーザ共用レンズ１を透過集光され、レーザ用レンズ９に入射する。
【００２６】
レーザ用レンズ９の表面には赤外反射・可視近赤外透過型ＩＲ／レーザ分離コーティング材１０が施されているため、レーザ光はレーザ用レンズ９を透過しレーザセンサ４に入射する。またＩＲ光は、赤外反射・可視近赤外透過型ＩＲ／レーザ分離コーティング材１０により反射し、ＩＲ素子３に結像する。
【００２７】
このように、レーザ用レンズ９の表面に赤外反射・可視近赤外透過型ＩＲ／レーザ分離コーティング材１０を施すことにより、ＩＲ／レーザ共用レンズ１とレーザ用レンズ９の間に分離板を置くことなくＩＲ光とレーザ光を分離することが可能となる。またレーザセンサ４を中心軸６に対してオフセット配置させることにより、レーザ用レンズ９を透過したレーザ光を受光することができる。
【００２８】
またレーザ用レンズ９より反射されたＩＲ光を受光できるように設置されたＩＲ素子３を用いてＩＲ光を受光することができる。従って構造が容易で低価格の共用光学系装置が可能となる。加えてレーザ用レンズ９には、ＢＫ−７のようなガラスなど安価な材料を使用することが可能となるため、更なる低価格化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態１におけるＩＲ／レーザ共用光学系装置のうちＩＲ／レーザ共用光学系を示す構成図、及び赤外透過・可視近赤外反射型ＩＲ／レーザ分離コーティング材を施したＩＲレンズの部分断面図である。
【図２】実施の形態２におけるＩＲ／レーザ共用光学系装置のうちＩＲ／レーザ共用光学系を示す構成図、及び赤外反射・可視近赤外透過型ＩＲ／レーザ分離コーティング材を施したレーザ用レンズの部分断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１．ＩＲ／レーザ共用レンズ
２．ＩＲレンズ
３．ＩＲ素子
４．レーザセンサ
５．赤外透過・可視近赤外反射型ＩＲ／レーザ分離コーティング材
６．中心軸
７．視軸
８．光線束
９．レーザ用レンズ
１０．赤外反射・可視近赤外透過型ＩＲ／レーザ分離コーティング材
１１．高屈折率材料
１２．低屈折率材料
【図１】
2007271997.tif 000003
【図２】
2007271997.tif 000004