(57)【要約】【課題】本発明は、赤外スペクトル領域のための小型広視野撮像システム（１）に関する。【解決手段】そのシステムは、のぞき穴（１４）を備える真空筐体（１３）と、真空筐体（１３）内に配置され、低温絞り（５）と呼ばれる穴を備える冷却暗室（３）と、冷却暗室（３）内に配置される赤外線検出器（２）と、視野光線の検出器（２）との光学共役のための装置（４）とを備える。そのシステムにおいて、光学共役装置（４）は、真空筐体（１３）の外側に配置される素子を備えず、少なくとも冷却暗室（３）の内側に配置される低温レンズ（４）と、低温絞り（５）と一致する光学共役装置の瞳とを備える。【選択図】図１
2012505425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外スペクトル領域のための小型広視野撮像システム（１）であって、
のぞき穴１４を備える真空筐体（１３）と、
前記真空筐体（１３）内に位置し、低温絞り（５）と呼ばれる開口部を備える冷却暗室（３）と、
前記冷却暗室（３）内に位置する赤外線検出器（２）と、
視野光線を検出器（２）と光学的に共役させるための光学共役装置（４）とを備え、
前記光学共役装置（４）は、前記真空筐体（１３）の外側に配置される素子を備えず、  少なくとも前記冷却暗室（３）内に配置される低温レンズ（４）と、前記低温絞り（５）と一致する光学共役装置の瞳とを備えることを特徴とする、撮像システム。
【請求項２】
前記光学共役装置（４）は単一のレンズ（４）から構成される、請求項１に記載の撮像システム（１）。
【請求項３】
低温レンズ（４）の一方のディオプタ（６、７）の表面は平面である、請求項１または２に記載の撮像システム（１）。
【請求項４】
低温レンズ（４）は非球面である、請求項１または２に記載の撮像システム（１）。
【請求項５】
低温レンズ（４）の少なくとも一方のディオプタ（６、７）の表面は円錐である、請求項４に記載の撮像システム（１）。
【請求項６】
低温レンズ（４）の視野光線側のディオプタ（６）の表面は検出器（２）側のディオプタ（７）の表面より大きい曲率半径を示す、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【請求項７】
低温レンズ（４）のディオプタ（６、７）の表面は赤外スペクトル領域内で前記システム（１）の光学収差を補正するように計算される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【請求項８】
低温レンズ（４）は検出器（２）と実質的に等しい大きさを有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【請求項９】
絞り（５）の大きさはレンズ（４）の表面全体に視野光線を分散させるように選択される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【請求項１０】
絞り（５）はレンズ（４）から前記レンズ（４）の焦点距離に実質的に等しい距離に配置される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【請求項１１】
絞り（５）は前記暗室（３）の壁に位置する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【請求項１２】
レンズ（４）の屈折率は３．０より高い、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【請求項１３】
少なくとも１つのフィルタ（１１）が前記検出器（２）と前記レンズ（４）との間に配置される、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【請求項１４】
低温レンズ（４）の視野光線側のディオプタ（６）の表面は絞り（５）に接して位置する、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【請求項１５】
暗室（３）内部を冷却するための冷却装置（１２）を備える、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【請求項１６】
のぞき穴（１４）は視野光線圧縮レンズ（１４’）により置換される、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【請求項１７】
前記光学共役装置（４）と検出器（２）との間に発散レンズ（１５）が配置される、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【請求項１８】
検出器（２）の前面（２’）は非ゼロの曲率を有する、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【請求項１９】
のぞき穴（１４）は光学収差、特に絞り面に対して対称である光学共役装置（４）を必要とするゆがみ収差、を補正するためのレンズにより置換される、請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【請求項２０】
非球面化された遅延板がのぞき穴（１４）またはのぞき穴（１４）を置換するレンズと、低温レンズ（４）との間に配置される、請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却検出器と暗室とを備える真空筐体内に統合された赤外線広視野撮像システムに関する。
【０００２】
本発明は、赤外スペクトル領域内での撮像の分野に関する。
【０００３】
より具体的に、本発明は、赤外線検出器と、視野光線（ｆｉｅｌｄ  ｒａｙｓ）を検出器と光学的に共役（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ）させるための装置と、検出器を統合する暗室とを備える、赤外スペクトル領域内での視野光線撮像システムに関する。本発明の明細書において、「視野光線」は無限シーンから到来し、入射瞳（ｉｎｐｕｔ  ｐｕｐｉｌ）の中心を横断するすべての光線を意味する。
【背景技術】
【０００４】
そのようなシステムは、運転または案内のために、赤外スペクトル帯域で、典型的に２０°と１８０°との間の視野で、広視野撮像のために使用される。
【０００５】
現在、この技術分野において、ニーズは撮像システムの小型化に関する。この点において、ますます嵩張らないシステムを有することは、より複雑なシステム内への統合を促進するために、重要である。さらに、これらのシステムは十分に高い空間分解能と感度とを示さなければならない。最後に、これらのシステムは、所与の温度の目標を異なる温度の背景上で検出するために、十分なＳ／Ｎ比を示す必要がある。
【０００６】
この点において、冷却検出器を使用し、それをいわゆる低温絞りにより穴が開けられた低温の間仕切り、以後「暗室」と呼ぶ、内に統合することが従来技術から知られている。この絞りの役割は、検出器により捉えられる背景流束（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ  ｆｌｕｘ）を制限することであり、検出器が外部シーンを捉える角度を制限する。この絞りはまた、穴絞りと呼ばれ、物体または源の参照点により放射される有益な光束の立体角の限界を定義する。従来、それはシステムの光軸上に配置される。超低温（典型的に−２００℃）に冷却されたこの暗室は、のぞき穴（ｐｏｒｔｈｏｌｅ）により閉じられた低温保持装置、以後真空筐体と呼ぶ、内に位置する。筐体内に生成される真空は、検出器を備える暗室と室温の筐体の壁との間に断熱を提供し、検出器付近での霜の危険を防止する。
【０００７】
赤外線カメラの設計が以下を要求することは、従来技術から知られている：
−  カメラ環境による放射の、低温絞りの開口部を小さくすることによる低減、及び
−  観測されるシーンの点から放射される流束の、光学共役装置の瞳、「対象」と呼ぶ、の開口部を大きくすることによる最大化。実際、定義によれば、対象の瞳はシーンの点からの光束の幅を定める特権面（ｐｒｉｖｉｌｅｄｇｅｄ  ｐｌａｎｅ）内の所定の直径の開口部により説明される。対象によるこの開口部の像は射出瞳（ｏｕｔｐｕｔ  ｐｕｐｉｌ）と呼ばれる。
【０００８】
この目的を達成するために、対象の設計者は対象の射出瞳を低温絞りと一致させようとするだろう。この場合、対象は「低温瞳」の対象と呼ばれる。従来技術において知られる低温瞳の対象は、共役光学素子を暗室の外側に配置し、その射出瞳を低温絞りに一致させることにある。
【０００９】
そのような解決法が特許文献１に説明される。特許文献１において、赤外線検出器は低温環境に位置する。十分な分解能で視野光線の焦点調節を可能にするために、１組のテレセントリック（ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃ）レンズが使用され、その１つは低温環境内の、低温絞りの後に配置される。この組は、射出瞳と低温絞りとの間の一致を保証する一方で、システムの他の要素の前に配置された第１のレンズにより提供される像に焦点を合わせ直し、検出器に高品質の像を形成することを可能にする。
【００１０】
別の解決法が特許文献２に説明される。特許文献２において、撮像システムは、システムの入射瞳と絶縁窓（ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ  ｗｉｎｄｏｗ）との間に光軸に沿って配置される複数の非冷却光学素子と、入射瞳と絶縁窓との間に光軸を囲むように配置される複数の反射環状セグメントとを備える。光学素子のうち、少なくとも１つは、絞りと絶縁窓に接して位置する反射セグメントの１つとの間に配置される。
【００１１】
しかし、これらの解決法の欠点は、それらが非常に嵩張ることである。実際、これら低温瞳型の解決法は瞳を低温絞りと共役させるためのシステムを必要とし、そのシステムは自身により多くの光学素子を追加する。さらに、これらの解決法が（視野、角度分解能、及び領域の点で）高性能の用途のために使用される限り、それらは光軸と視野とに大きな開口部を必要とし、制約は多数の収差の補正を含む。その結果として、回折限界でも撮像システムを維持するために、適切なディオプタ（ｄｉｏｐｔｅｒ）−レンズ−が追加される。これらの状況において、明らかに、システムの開口部が大きいほど、追加される光学素子の数はさらに大きくなるようである。
【００１２】
レンズの数を低減することを目的とする解決法が特許文献３に説明される。特許文献３において、テレセントリック小型光学システムは、絞りと、非球面レンズと、通過帯域光学フィルタとから構成される。物体は光学システムの後に位置するセンサ上に結像される。絞りは結像される物体に面するように配置され、その位置はユーザにより調整可能である。非球面レンズは絞りから所与の距離に位置する。このレンズは凸形状を有し、正の屈折率を有する。このレンズは後面に、色収差を補正する間に屈折と回折とにより像側のレンズへの入射光線を集中させるために、回折領域を有する。通過帯域フィルタは非球面レンズの後面とセンサとの間に配置される。非球面レンズのこの回折領域の実装は、必要とされるレンズの数を低減する。
【００１３】
しかし、この解決法は、光学システムの色収差を補うために回折領域を実装することのほかに、通過帯域光学フィルタも実装するという欠点を有し、さらに大きなコストと製造上の困難さとをもたらす。さらに、この解決法は、可視光領域内の用途のためにだけ説明され、赤外領域内の用途について説明していない。このように、この解決法は暗室を備えず、使用される絞りは低温絞りではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第４７８３５９３号明細書
【特許文献２】米国特許第７００２１５４号明細書
【特許文献３】韓国特許第１９９９−００６５８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このように、関連技術の解決法は、瞳をシステムの低温絞りに共役させる一方で、同時に単純で、小型で、広視野で、高分解能を有する赤外線撮像システムを提供しない。
【００１６】
本発明の目的は、瞳が低温絞りに一致する真空筐体内に光学共役装置を直接的に統合することにより、この技術的課題を解決することである。この一致は、瞳の共役なしに低温瞳の対象を得ることを可能にし、同等の性能の光学的な組み合わせを単純化する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
光学的組み合わせの組み立て品は真空筐体内に統合される。この統合は、組み立て品を小型にし、カメラの使用場所を、カメラの光学的品質と放射品質とに影響を与えない厳しい使用条件に拡張することを可能にする。より具体的に、伝搬媒質伝送（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｍｅｄｉｕｍ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）は周囲空気の湿度測定（ａｍｂｉｅｎｔ  ａｉｒ  ｈｙｇｒｏｍｅｔｒｙ）に依存せず、光学素子の赤外材料は吸湿性が高くても長時間その特性を維持するだろう。
【００１８】
解決法のアプローチは、異なる既存の光学設計、特にピンホール等の「光学なしの」撮像システム、を研究することである。後者の欠点は、通常低光学開口部を備えることの欠点であり、低光学開口部を低流束の用途に向かなくする。ピンホールは大きく閉じられ、視野に対する耐性があるが、一般に第１の視野圧縮レンズと視野の焦点調節及び補正のための一連のレンズとから構成される広視野システム内への統合は、第１の視野圧縮レンズ以外のすべてのレンズを取り除くことを可能にするようである。
【００１９】
この目的を達成するために、本発明の目的は、のぞき穴を備える真空筐体と、真空筐体内に配置され、低温絞りと呼ばれる開口部を備える冷却暗室と、冷却暗室内に配置される赤外線検出器と、視野光線を検出器と共役させるための光学共役装置とを備える、赤外スペクトル領域のための小型広視野撮像システムである。このシステムにおいて、光学共役装置は、真空筐体の外側に位置する素子を備えず、少なくとも冷却暗室の内側に配置される低温レンズと、低温絞りと一致する光学共役装置の瞳とを備える。
【００２０】
好ましくは、光学共役装置は単一のレンズから構成される。
【００２１】
使用されるレンズは視野光線の焦点を合わせて供給するという機能を有する。そのレンズは使用される赤外スペクトル帯域内で収差を補正することを可能にする。ここで、低温絞りとして機能し、システムへの入射瞳として機能する絞りより大きい大きさを有するレンズは、レンズの異なる領域に視野光線を分散させるのに役立ち、レンズの表面曲率の選択を用いて異なる視野の収差を局所的にかつ別々に補正することを可能にする。
【００２２】
このように、レンズと絞りとの組み合わせを備えるこの撮像システムは、間仕切りを離れた収差を容易にかつ効果的に補正することを可能にする。なぜなら、１つのレンズだけが必要とされ、このレンズはさらに従来の大きさを有し、容易にかつ低コストで製造できるからである。このシステムはまた、そのような補正を得るために複数のレンズの組み合わせの使用を必要とする従来の構造を有し、そのことはシステムの嵩（ｅｎｃｕｍｂｒａｎｃｅ）とコストとを大幅に増大させる。さらに、このシステムはレンズと絞りとの配置に対して大きく耐性があり、そのことはシステムを光学的にかつ機械的に非常に強くする。
【００２３】
さらに、暗室内へのレンズの統合は、入射瞳と低温絞りとを共役させるという問題を取り除くことを可能にする。なぜなら、実装される低温絞りは光学システムの入射瞳を構成するからである。
【００２４】
最後に、観測される視野が大きいほど、このシステムはさらにより小型であり、そのことはシステムを広視野の用途に特によく適合させることが、当業者により評価されるだろう。
【００２５】
有利には、レンズの一方のディオプタの表面は平面である。このように、一方のディオプタの表面が平らであり、残りの他方の形状だけが決定されるべきことにより、レンズの製造は単純化される。
【００２６】
有利には、レンズは非球面であり、そのことは、レンズの非球面特性により、視野の収差をより精密に補正することを可能にする。
【００２７】
この後者の場合、レンズの少なくとも一方のディオプタの表面は有利には円錐である。レンズの非球面化は、単純な実装の円錐表面の使用により、単純化される。
【００２８】
好ましくは、レンズの視野光線側のディオプタの表面は検出器側のディオプタの表面より大きい曲率半径を有する。このことは視野光線を圧縮することを可能にする。なぜなら、平らなディオプタを横断する視野光線の屈折は、その視野光線が第２のディオプタを横断する前に、画角を圧縮するからである。
【００２９】
赤外スペクトルに基づいて収差を最小化するための実施形態において、レンズのディオプタの表面は赤外スペクトル領域内でシステムの光学収差を補正するように計算される。
【００３０】
検出器の表面全体の使用を可能にし、システムの分解能を向上させるための実施形態において、レンズは検出器と実質的に等しい大きさを有する。
【００３１】
収差の補正を行い、収差をより正確に補正するためにレンズの表面全体の使用を可能にするための実施形態において、絞りの大きさは視野光線をレンズの表面全体に分散させるように選択される。
【００３２】
全視野光線に対してテレセントリック効果を得るための有利な実施形態において、絞りはレンズの焦点距離と実質的に等しいレンズの距離に位置する。それゆえに、各視野光線は検出器に垂直に入射する（実質的に９０°の角度で）。この効果は、システムがフィルタが一般に使用される赤外領域内で動作するにあたり、さらにより重要である。実際、全視野光線が検出器に垂直に届くので、視野光線はすべて同じ「色」でフィルタを認識するだろう。
【００３３】
有利には、絞りは暗室の壁に位置する。このことは、一方で暗室内にシステム全体を保持することを可能にし、他方で暗室の大きさを最小に低減することを可能にする。
【００３４】
好ましくは、レンズの屈折率は３．０より高い。高屈折率を有する原料のレンズへの使用はシステムの性能を向上させるのに貢献する。そのような原料はまったく分散的でなく、色収差を制限する。このことはまた、レンズの曲率半径を低減し、より容易に製造できるより薄いレンズを製造することを可能にする。
【００３５】
使用される赤外スペクトル領域、例えば赤外帯域ＩＩまたはＩＩＩ、を低減するために必要とされる様々な選別を行うために、少なくとも１つのフィルタが検出器とレンズとの間に配置される。この配置はテレセントリックシステムの場合にさらにより有利である。
【００３６】
特定の実施形態によれば、レンズの視野光線側のディオプタ表面は絞りに接して配置される。この配置は、中心に開口部（円形または矩形）を備える金属マスクがレンズのディオプタ上に配置されるようにして得られる。
【００３７】
有利には、本発明の撮像システムはまた暗室内部を冷却するための冷却装置を備える。
【００３８】
以後、冷却検出器の場合だけが考慮されるだろう。真空筐体ののぞき穴は、システムが超広視野（典型的に１８０℃）に至ることを可能にするために、視野光線を圧縮するための圧縮レンズにより置換されてもよい。
【００３９】
また、のぞき穴は光学収差、特に絞り面に対して対称である光学共役装置を必要とするゆがみ収差、を補正することを目的とするレンズにより置換されてもよい。
【００４０】
十分な変調伝達関数（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を維持する一方で、システムの開口部を大きくし、ひいては感度を大きくするために、以下が可能であってもよい：
−  赤外線検出器と光学共役装置との間に発散レンズを配置すること、及び／または
−  赤外線検出器の前面が非ゼロの曲率を示すこと、
−  のぞき穴またはのぞき穴を置換するレンズと、低温レンズとの間に非球面化された遅延板を追加すること。
【００４１】
本発明は、制限されない代表的な実施形態の、以下の詳細な説明を読むことにより、よりよく理解されるだろう。参照がなされる添付図はそれぞれ以下を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施形態による赤外線広視野撮像システムの略図、
【図２】本発明の第２の実施形態によるテレセントリック赤外線広視野撮像システムの略図、
【図３】本発明の第３の実施形態による、フィルタを備える赤外線広視野撮像システムの略図、
【図４】本発明の第４の実施形態による赤外線広視野撮像システムの略図、
【図５】本発明の第５の実施形態による赤外線広視野撮像システムの略図、
【図６】本発明の第６の実施形態による赤外線広視野撮像システムの略図、及び
【図７】本発明の第７の実施形態による赤外線広視野撮像システムの略図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下の代表的な実施形態は、スペクトル帯域ＩＩ（波長が３〜５μｍ）とＩＩＩ（波長が８〜１２μｍ）とを含む赤外スペクトル帯域の任意の広視野撮像システムに適用可能である。
【００４４】
図１は本発明の第１の実施形態による赤外線広視野撮像システムの略図を示す。
【００４５】
撮像システム１は、赤外スペクトル帯域で検出器に視野光線の光束の焦点を合わせることを可能にする。これらの視野光線は撮像されるシーンからくる。この目的を達成するために、システムはのぞき穴１４を備える真空筐体１３と、暗室３と、赤外線検出器２と、光学共役装置４と、絞り５とを備える。
【００４６】
暗室３は、冷却装置１３、例えば真空筐体、を使用して冷却される。この筐体は、撮像システム１の軸Ａに沿って暗室の開口部５の延長線上に開口部５’を備える。この開口部５’の前にはのぞき穴１４が配置される。
【００４７】
暗室３は温度制御された機械構造である。暗室３は絞り５に一致する単一の開口部を備えるブラックボックスの形状を有し、絞りはここでは暗室のための開口部の役割を有する。暗室３と絞り５とは赤外領域内での測定を歪めるかもしれない熱寄生流束（ｔｈｅｒｍａｌ  ｐａｒａｓｉｔｉｃ  ｆｌｕｘ）を大幅に制限することを可能にする。
【００４８】
検出器２は赤外線センサである。検出器２は暗室３の後面壁に連結されるように暗室内に統合されている。検出器２は検出素子の２次元行列から構成される。別の実施形態によれば、検出器は検出素子の１次元列から構成される。
【００４９】
この検出器は用途のために使用される赤外スペクトル帯域内の高スペクトル応答を示す。このスペクトル帯域は、図３を参照して後述するように、検出器と非球面レンズ４との間に配置される通過帯域フィルタにより決定されてもよい。
【００５０】
この光学共役装置４は視野光線を検出器２と光学的に共役させることを可能にする。光学共役装置４は暗室３内に内蔵される非球面レンズ４から構成される。このレンズ４は、検出器に視野光線の焦点を正確に合わせるために、検出器２からその焦点距離Ｆに実質的に等しい距離に配置される。
【００５１】
レンズ４は屈折率が正である平凸レンズの形状を有する。現在の代表的な実施形態において、検出器側の第２のディオプタ７の表面は視野の収差を補正するために非球面である。視野光線側の第１のディオプタ６の表面は平面である。このように、この平凸レンズは一表面だけが非球面化されるので、その製造はより容易になる。
【００５２】
別の実施形態において、レンズ４は非球面ではない。レンズ４は平凸形状を有し、第２のディオプタは球面を有する。そのようなレンズを使用することにより、収差は光学的に補正されることは少ないが、その補正はより容易に実現される。
【００５３】
レンズ４はこのように、表面が平面である第１のディオプタ６に対して、表面が非ゼロの曲率を有する第２のディオプタ７が検出器２側を向くように配置される。このことはレンズの２つのディオプタを横断する視野光線を最善の結果が得られるように圧縮することを可能にする。
【００５４】
他の実施形態によれば、レンズ４を両ディオプタ６、７の表面が非ゼロの曲率を有するように実現することが可能である。
【００５５】
レンズ４の第２のディオプタの表面は、視野光線を方向転換する、これらの視野光線の焦点を合わせる、要求される赤外スペクトル領域内の視野全体で光学収差を補正する、という３つの機能を実現するように計算される。
【００５６】
レンズ４は、検出器の表面全体に視野光線を分散させて検出器全体を使用するために、検出器２と実質的に等しい大きさを有し、システムのよりよい分解能を得ることを可能にする。
【００５７】
レンズ４の屈折率は好ましくは３．０より高い。例えば、そのようなレンズを実現するために使用される原料は、屈折率が４．０に等しいゲルマニウムでもよいし、屈折率が３．５に等しいシリコンでもよい。より一般に、レンズは高屈折率を示す任意の型の原料から製造されてもよい。実際、このことはシステムの性能を向上させるのに役立つ。なぜなら、その性能は弱い色分散により色度収差を制限するからである。
【００５８】
また、高屈折率はレンズの曲率半径を小さくし、より薄いレンズを実現することを可能にする。実際、撮像システムの最大長はレンズの屈折率と焦点距離に比例する。このように、屈折率が高いほど、システムの大きさは制限的でなくなるだろう。
【００５９】
絞り５（低温絞り、即ち、システムの瞳）はレンズ４の視野光線の分散を可能にする。この目的を達成するために、絞り５は、システムの入射瞳となるために、レンズ４の前に位置し、より小さい大きさを有する。より正確に、絞り５の大きさは、レンズの表面全体に視野光線を分散させるように、光学システムの開口部αに基づいて選択される。このように、レンズの表面は収差を最適に補正するために使用される。
【００６０】
この絞り５は、暗室３の低温絞りとして機能するように、暗室の壁に位置する。それゆえに、絞り５は、周囲の背景の視野角を区切ることにより、この周囲の背景の熱影響の低減を可能にする。このように、絞りにおいて暗室は単一の開口部を表し、その大きさは絞り５のそれに正確に一致する。このように、システム全体が暗室内に保持されてもよい。
【００６１】
システムの全素子−暗室、検出器、レンズ、及び絞り−はシステム１の光軸Ａに中心がある。
【００６２】
当業者は、光学−機械学分野の一般知識により、ここで上述した素子に基づいてこのシステムの設計を容易に実現するだろう。特に、当業者は、暗室３の壁に単に穴を開け、例えばスペーサ素子を用いてレンズ４を正確に配置し、暗室３内部の後面に検出器２を連結することにより、絞り５を実現できるだろう。
【００６３】
このシステムは、超広視野で正確な測定を提供する一方で、関連技術による設計と比較して、小型であるという利点を有する。
【００６４】
さらに、このシステムの視野の限界はレンズの大きさ及び／または検出器の大きさに関係することに注意すべきである。
【００６５】
さらに、システムの視野が大きいほど、このシステムは小型になることにも注意すべきである。例えば、中心の厚みが２ミリメートルのレンズと、厚みが７．５ミリメートルの検出器とを備え、視野が６０°であるシステムの場合、嵩は１３ミリメートルに等しい。一方で、同じレンズと検出器を備えるが、視野が９０°であるシステムは、１０ミリメートルの嵩しか有しないだろう。
【００６６】
図２は本発明の第２の実施形態によるテレセントリック赤外線広視野撮像システムの略図を示す。
【００６７】
この撮像システムは、絞り５がレンズの前の好ましい位置におおよそ位置すると、テレセントリズム特性を示す。この目的を達成するために、絞り５は、レンズ４の前の、レンズ４の焦点距離Ｆに実質的に等しい距離に位置する。全視野光線に対して得られるテレセントリック効果は、全主光線（ｍａｉｎ  ｒａｙ）、即ち、入射瞳の中心−絞り５−を横断する視野光線が光軸Ａと平行に検出器２に届くだろうという事実に一致する。
【００６８】
絞り５のこの好ましい位置を得るために、その位置を、使用されるレンズの厚みと大きな視野により上述した位置周辺に調整することが必要かもしれない。
【００６９】
図３は本発明の第３の実施形態による、フィルタを備える赤外線広視野撮像システムの略図を示す。
【００７０】
フィルタ１１は検出器２と非球面レンズ４との間に配置される。このフィルタは、要求される赤外スペクトル帯域を選別するために、検出器の前に配置される。このフィルタはまた検出器の遮断波長の問題も放射の問題も解決することを可能にする。
【００７１】
当業者は、フィルタを構成する平行な側板の導入により生じる変位を補うために、様々な素子、特にレンズ４、の位置を調整することが必要であることを理解するだろう。
【００７２】
この実施形態において、絞りはまたテレセントリックシステムを有するように位置する。システムのテレセントリック特性は、フィルタが検出器の前に使用されると、赤外領域内で特に必須である。実際、使用されるフィルタは、異なる傾斜を有するフィルタに届く光線とは異なる波長に従って選別を行うという特性を有する。その結果として、テレセントリックシステムを有すると、全主光線がフィルタに垂直に届く限り、主光線はすべて同じ「色」、即ち、同じ波長でフィルタを認識するだろう。
【００７３】
図４は本発明の第４の実施形態による赤外線広視野撮像システムの略図を示す。
【００７４】
この実施形態において、レンズ４は平凸レンズであり、平らなディオプタは視野光線側のディオプタ６である。この平らなディオプタ６は絞り５に接して配置される。この実施形態を実装するために、金属マスク１２がレンズ４のディオプタ上に配置される。このマスクは中心に絞り５に一致する円形の開口部を備える。このように、絞りはもはや機械的な部品のものではなく、レンズ４上に配置される金属マスク１２の開口部から構成される。
【００７５】
図５は本発明の第５の実施形態による赤外線広視野撮像システムの略図を示す。
【００７６】
この実施形態において、のぞき穴１４は視野光線圧縮レンズ１４’により置換される。その形状は、視野光線を圧縮し、光線を検出器２に至るように軸Ａに対して大きく傾斜させるように、決定される。このレンズ１４’の機能は、超広視野の錐面を統合レンズ暗室３により撮像される観測上の錐面に変換することである。
【００７７】
それゆえに、レンズ１４’は、撮像システムが超広視野領域（典型的に１８０℃）を実現することを可能にし、非常に小型でかつ低コストの超広視野赤外領域カメラ（「魚眼」と呼ばれる）を実現することを可能にする。
【００７８】
例えば図５に示すような、クライオスタットに内蔵されたシステムの場合、このレンズ１４’は有利にはクライオスタットのぞき穴を置換してもよい。この場合、レンズ１４’また、通常この役割を果たすのぞき穴の代わりに、クライオスタットを密封するというさらなる機能を有する。
【００７９】
図６は本発明の第６の実施形態による赤外線広視野撮像システムの略図を示す。
【００８０】
この実施形態の進歩は、レンズ４と検出器２との間に発散レンズ１５を統合し、十分な変調伝達関数を維持する一方で、システム１の開口部ひいては感度の増大を可能にする点に見られる。このレンズ１５は屈折レンズでもよいし、回折レンズでもよい。
【００８１】
マイクロボロメータを使用する構成の場合、レンズ１５は、検出器ののぞき穴の代わりに、完全に統合されてもよい。
【００８２】
図７は本発明の第７の実施形態による赤外線広視野撮像システムの略図を示す。
【００８３】
この実施形態において、赤外線検出器２の前面２’は非ゼロの曲率を示す。赤外焦点面のこの曲率は、十分な変調伝達関数を維持する一方で、システム１の開口部ひいては感度を大きくすることを可能にする。
【００８４】
この点において、検出器２の前面２’は、球面形状を採用してもよいし、非球面形状を採用してもよいし、頂点が球面または非球面構造上にある一連の小平面の検出器から構成されてもよい。
【００８５】
本発明の上述の実施形態は、例として与えられたものであり、制限的なものではない。当然のことながら、当業者は本特許の要旨から逸脱することなく本発明の様々な代替手段を容易に実現するだろう。
【００８６】
より具体的に、以下の変更が行われてもよい：
−  のぞき穴１４が光学収差、特に絞り面に対して対称である光学共役装置４を必要とするゆがみ収差、を補正するレンズにより置換される、及び／または
−  非球面化された遅延板がのぞき穴１４またはのぞき穴１４を置換するレンズと、低温レンズ４との間に配置される。
【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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【国際調査報告】
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