JP3916703B2 - パノラマシーンを観察するための光学アセンブリ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は光学系に関し、より特定的には平坦な焦点面上にパノラマシーンの画像を生成するための光学系に関する。
【0002】
【関連技術の説明】
既存の広視野センサは、大きい開口数、360°に至る方位角能力を備えるパノラマフォーマット、および水平線を上回るものと下回るものとの双方の仰角カバレージを提供する効率的な光学系を、単一の正方形または長方形の焦点面をサポートすることのできる焦点面フォーマットと組合せたものではない。魚眼レンズおよびそこから派生したものは、視野角が増大するにつれて大きく歪まされた瞳孔を有することとなる。魚眼レンズの視野角がより大きいと、中央系における瞳孔領域の10%未満を提供する瞳孔を有することができる。これにより、著しい歪みおよび感度の低減がもたらされる。結果として得られる、同様な性能を提供するシステムは、したがって比較的大きく費用のかかるものである。
【0003】
エム・ノーブル(M. Noble)らに発行された米国特許第4,994,670号は、ディザ走査された多孔パノラマセンサを記載する。
【0004】
デー・リーズ(D. Rees )に発行されたカナダ特許第878,162号は、テレビジョンシステムを用いたパノラマビューイングシステムを記載する。
【0005】
ジー・ローゼンダール(G. Rosendahl)らに発行された米国特許第4,395,093号は、屈折素子の複雑な配列の上に画像を生成して色補正および視野補正を行なうのに用いられる1対の双曲反射表面を記載する。
【0006】
ジー・ローゼンダールらに発行された米国特許第4,012,126号は、屈折素子の複雑な配列上に画像を生成して色補正および視野補正を行なうのに用いられる、1対の双曲反射表面を備えたパノラマ光学系を開示する。
【0007】
エイチ・ブリュッゲマン(H. Brueggemann)に発行された米国特許第3,203,328号は、光学経路が双曲反射表面とそれに続く球面とを含む、装置を開示する。この光学経路が必要とする焦点面の構成には、環状焦点面が要求される。1次光学部品から球状の2次光学部品へ移動するエネルギは、焦点面の中央を通過する。これにより、このコンセプトが従来の焦点面とともに用いられることが回避される。
【0008】
イー・クーパー(E. Cooper )らに発行された米国特許第3,781,559号は、さまざまな視野でフィールドを走査するための手順を開示する。
【0009】
エイ・アール・トカルチェウスキー(A. R. Tokarzewski )に発行された米国特許第3,283,653号は、円錐形のセクションを含む多くの複雑な環状のレンズ形状を備えた全屈折設計を開示する。
【0010】
ディー・アール・ブシェル(D. R. Buchele )に発行された米国特許第2,638,033号は、光線が最初の光学部品の主軸を横切って通過する屈折コンセプトを記載する。この発明は射出瞳を有する。画像を生成するための重要な光学的に動力を与えられる表面は1つだけである。
【0011】
エイチ・ブラハフォーゲル(H. Brachvogel )に発行された米国特許第3,552,820号は、セットされている屈折した第1の素子を記載しており、これはこの場合再イメージグループにエネルギを方向づけるものである。
【0012】
ジェイ・シー・カーンズ(J. C. Karnes)に発行された米国特許第1,797,867号は、第1の素子として凹凸素子を含むパノラマまたはオムニスコープ光学部品を開示する。このアプローチには、分解された画像および瞳孔をもたらすという重大な問題がある。焦点面領域の実現例は、経済的な焦点面配列をサポートしない分散されたトロイド状のセクションである。
【0013】
ダブリュー・エイ・アイルズ(W. A. Ayres )に発行された米国特許第2,244,235号は、反射する球状の第1素子を記載する。このアプローチは受け入れられないほどの歪みをもたらすものである。より大きい仰角は、焦点面上で奥行きを非常に縮められ、一方でより小さい仰角は方位角の解像度において厳しく制限される。
【0014】
エイ・バウワーズ(A. Bouwers)に発行された米国特許第2,923,220号および第3,151,524号は、広角カメラレンズを有する発明を開示する。
【0015】
イー・エフ・ポンスレット(E. F. Poncelet)に発行された米国特許第3,514,186号には、ダブリュー・エイ・アイルズ(第2,244,235号)の発明と同様な欠点がある。ポンスレットの第1の素子は、それを介して画像が屈折させられる球体である。一方で、アイルズにおける第1の素子は、反射する球体である。
【0016】
ジェイ・ウルフ(J. Wolfe)に発行された米国特許第3,894,798号は、走査するための発明を開示する。
【0017】
ダブリュー・ダイクス(W. Dykes)に発行された米国特許第3,998,532号は、フィルムとともに用いるための投写装置を開示する。
【0018】
ピー・グレグス(P. Greguss)に発行された米国特許第4,566,763号は、ブシェル(第2,638,033号)と同様なイメージングブロックを開示する。
【0019】
ジェイ・フォイロイ(J. Fouilloy )に発行された米国特許第5,402,168号は、光学機械的プロジェクタおよび走査システムを必然的に伴う、カメラのコンセプトを開示する。
【0020】
ピー・トロッタ(P. Trotta )に発行された米国特許第3,977,793号は、走査放射エネルギレシーバを開示する。
【0021】
ワイ・タマガワ(Y. Tamagawa )に発行された特公昭63−172209号は、軸からずれた放射を赤外検出器に制限するための手順を記載する。
【0022】
エム・ガーニー(M. Gurnee )に発行された米国特許第4,446,372号は、検出器の冷シールドを開示する。
【0023】
【発明の概要】
本発明はパノラマシーンを観測するための光学アセンブリである。光学アセンブリは、複数個の光学素子を含む。第1の素子はパノラマシーンからの光を再び方向づけるものである。第1の素子の光学的なパワーで、想像上の瞳孔が形成される。第1の素子からのエネルギは、約90°に再び方向づけられ、環状の経路を形成する。第2の素子は、再び方向づけられた光を受け、想像上の瞳孔を再イメージして本物の瞳孔を形成する。エネルギのこの部分は、環状の形態をとり続ける。第3の素子は、一群の再イメージ光学部品を有する光学リレーシステムを含む。第3の素子は、第2の素子からの光を受ける一方で、本物の瞳孔を再イメージ光学部品にリレーする。これはまた、光学アセンブリの焦点距離を確立し、本物の瞳孔において生成された瞳孔収差を補正し、視野の収差を補正して、平坦な焦点面上に環状の画像を生成する。光学リレーシステムは、本物の瞳孔を用いることを通じて第2の素子とインタフェースする。本物の瞳孔は、第3の素子における冷絞りおよびフィルム位置に形成される。この瞳孔はシステムを介して元にもどるようにリレーされ、第1の本物の瞳孔と一致する。光学アセンブリは、パノラマシーン上の光学アセンブリの出力光軸に対しほぼ垂直な視野角において小さいF−数を生成する。
【0024】
第1の素子は好ましくは凸状表面を含み、第2の素子は好ましくは凹状表面を含む。これらの第1および第2の素子は、最も好ましくはマーセン(Mersenne)光学部品を含む。
【0025】
本発明は、仰角の関数としてほぼ一定な瞳孔のサイズを提供する。これにより、効率の高いエネルギ収集が、360°に至る視野仰角およびパノラマ性における低い幾何学的歪みで可能となる。その結果小さいF−数が提供される。ここで用いられる「F−数」という語は、焦点長さを有効な開口で除算したものをいう。「小さい」とは1.5未満のF−数のことをいう。
【0026】
本発明は高電位空間解像度を備えるコンパクトな光学的フォーマットを提供する。これはパノラマシーン全体を読出す単一ユニットとしても、各々がそのシーンの1区分を読出す複数の焦点面を用いるものとしても、従来の焦点面の使用を可能とする一方で、それら焦点面が緊密に当接したり、複数の開口を必要としたり、対象となる視野をカバーするための走査システムを提供すべく機械的または光学的素子を動かす必要があったりすることはない。スターリングパノラマセンサを用いることで、光学部品により受取られる情報を処理する方法において著しい改善が可能となる。標的からのフォトンの収集は、フルタイムに非常に近くすることができ、システムの効率が非常に高くなる。焦点面アセンブリのピクセルにおける有効なドウェル時間は、オンチップおよびオフチップの集積化を用いることで、例外的に長くすることができる。
【0027】
この発明におけるすべての実施形態は、画像の光学的歪みを補正するための複数の表面を含む。これらの表面は焦点面において改善された解像度および視野の平坦化をもたらすものである。
【0028】
米国特許第4,994,670号で開示される装置とは違い、本発明は走査される画像を生成するためのディザシステムを必要とはしない。本発明は、フレームの区別ならびに背景および固定パターンのノイズ排除と、ランダムなノイズ低減のための複数フレームの統合のため、優秀なフレーム間表示を伴う真のスターリングセンサとなり得る。本発明はパノラマシーンをカバーする複数の開口を必要とはしない。これは総合的な画像を生成するための焦点面アレイと関連するスリットを必要としない。本発明は可視および/または赤外の双方において用いることができる。これは光学経路全体を通じて環状のエネルギ束を有する。単一の焦点面が、対象とする視野全体を表示するのに用いられてもよい。
【0029】
カナダ特許第878,162号に開示される装置とは違い、本発明は最初のパノラマ素子において屈折素子を有してはいない。本発明は単一の屈折素子の内部に複数の反射を必要としない。このカナダ特許はテレビカメラまたは可視ビューイングスクリーンとともに用いることを開示しているが、この発明は可視スペクトルに加えて赤外スペクトルに対しても応用を有している。
【0030】
米国特許第4,395,093号に開示される装置とは違って、本発明はプロジェクタではなく、まず第1にセンサとして意図されている。本発明は双曲線表示を必要としない。さらに、本発明は可視波長だけでなく赤外波長においても動作させられてよい。
【0031】
米国特許第3,203,328号に開示される装置とは違って、本発明は冷却された検出器とともに動作可能である。本発明は従来の設計による単一の平坦な検出器アレイを利用することができる。
【0032】
米国特許第3,283,653号に開示される装置とは違って、本発明は可視および赤外の双方の波長において用いるための広帯域かつ色補償された装置として実施することができる。これは冷却された焦点面で実現させることができる。
【0033】
米国特許第2,638,033号に開示される装置とは違って、本発明は瞳孔の後で平坦な画像面を提供することに特有の問題に対処するものである。本発明は第2,638,033号の特許における屈折素子の代わりにパノラマ素子用の反射光学素子を利用する。第2,638,033号の特許は、分光補償のために示されている補正はないので、赤外センサに必要とされる熱分離または広い分光帯域を観測するのに必要とされる分光補償に対処するものではない。
【0034】
米国特許3,552,820号に開示される装置とは違って、本発明は材料の屈折率に頼って透過性の表面を反射性に変えるものではない。本発明はパノラマ素子のための反射素子を利用する。
【0035】
マーセン光学対の使用は、光学素子が個々にテスト可能であり、かつこの対により優れた解像度がもたらされるので、特に有利である。加えて、このマーセン対は、内部のおよび軸からずれた放射に対する感度を最小限にすることによって、赤外感度を高めるべく良好に動作する射出瞳絞りを提示するものである。
【0036】
反射表面のみを有する光学部品を利用することで、広帯域分光計または広帯域放射計で用いるのに極めて広い分光能力がもたらされる。
【0037】
本発明の光学アセンブリは、可視または赤外スペクトルから集められたパノラマシーンからのエネルギを収集し、分析もしくは標的または脅威に抗する行動のために画像生成されたデータを提示するものであってもよい。このセンサはスターリングシステムであって、高度なドウェル時間を伴う非常に効率的な一時的収集モードを結果としてもたらす。
【0038】
本発明の他の目的、利点および新規な特徴は、次に述べるこの発明の詳細な説明を添付の図面との関連で考慮すれば、明らかとなるであろう。
【0039】
【好ましい実施形態の詳細な説明】
図面における同一の要素または部分は、一貫して同一の参照符号により示される。
【0040】
ここで図面および図面に記載される参照符号を参照すると、図1および2は包括的に10として示される本発明におけるこの光学アセンブリの好ましい実施形態を示す。光学アセンブリ10は、包括的に12と表示されている支持構造アセンブリによって支持される。光学アセンブリ10は、包括的に14と表示されている焦点面アセンブリを支持している。
【0041】
支持構造アセンブリ12は、光学アセンブリ10と、ジンバル、乗物、船舶構造、航空機構造、固定ポールまたはその他の装着取付具との間のインタフェースとして働く。支持構造アセンブリ12は、支持構造16を含む。支持構造16は、包括的に18と表示されている真空ポートアセンブリに接続される。そのような真空ポートアセンブリ18は当該技術分野において周知であり、商業的に入手可能である。クーラーアセンブリ20が、支持構造16の真空ハウジングを閉鎖するためにO−リングおよびボルト(図示せず)を備えるインタフェースによって支持構造16に取付けられる。オプションのイオンポンプ(図示せず)が、支持構造16に接続されて、支持構造16内の真空を維持してもよい。クーラーアセンブリ20の一部であるクーラー冷フィンガ21が、冷ストラップ22によって焦点面アセンブリ14に接続される。冷ストラップ22の終端は、焦点面ホルダ24に接続される。焦点面ホルダ24は、焦点面装着部26を支持する。焦点面装着部26は、焦点面28を支持する。焦点面28は、たとえば可視または赤外のものであってもよい。可視の場合、前述した冷却および真空化は必要ではない。ワイヤ(図示せず)が、焦点面28を焦点面装着部26内の関連のパッド(やはり図示せず)に接続する。ワイヤ30はその一端においてパッドに接続されており、他端において電気フィードスルーコネクタアセンブリ32に接続されている。電気フィードスルーコネクタアセンブリ32は、係止リング34とコネクタ36とを含む。電気フィードスルーコネクタアセンブリ32はしたがって、高真空空間38から外部環境に、電気的バイアス、クロック、出力および接地のフィードスルーを提供する。
【0042】
上の議論により、支持構造アセンブリ12と焦点面アセンブリ14との説明がなされてきた。これより、本発明において強調される光学アセンブリの説明に入る。
【0043】
光学アセンブリ10は、包括的に40と表示される冷却された光学サブアセンブリを含む。冷却された光学サブアセンブリ40は、焦点面28と光学リレーシステムの光学リレーアセンブリサブ素子との間に機械的表示および整列をもたらす。光学的リレーシステムは、後に詳述するように、42、44、46、48、50および52と表示される一連の光学サブ素子を含む。これらのサブ素子の正確な数は、特定のデザインにより変動する。冷却された光学サブアセンブリ40は、焦点面28、最後の光学リレーサブ素子52、最後から2番目の光学リレーサブ素子50、ならびに冷絞りおよびバンドパスフィルタ光学リレー素子48間に整列を確立する。光学リレーサブ素子48、50、52は、冷却された光学サブアセンブリ40の冷却されたハウジング54を介しての伝達によって冷却された状態に保たれる。ハウジング54は、光学素子の外側の外観全体を冷たく発光性が低くかつ反射性の表面で囲み、かつ冷キャビティへの入口に冷瞳孔絞りを位置づけることによって、焦点面28から観察される軸からずれた放射を制限する。ハウジング54は、ボルト56によって焦点面ホルダ24に接続される。
【0044】
ボルト58は、ハウジング54を熱分離器60に接続する。熱分離器60は、冷却された光学サブアセンブリ40の光学リレーサブ素子48、50、52の機械的な位置を、光学リレーシステムにおける残りのサブ素子42、44および46と静的に相対するように維持する。真空閉鎖器62が、ボルト64によって熱分離器60に取付けられる。真空閉鎖器62の外周は、O−リング66およびボルト68を介して支持構造16に接続される。支持構造16と真空閉鎖器62との間の接続により、光学アセンブリ10の光学部品のために周囲の熱経路が提供される。
【0045】
真空閉鎖器62は、焦点面28に関して光学リレーサブ素子44および46の機械的整列および間隔づけを提供する。シール70は、光学サブ素子46と真空閉鎖器62の上部との間に設けられて、全体的な真空エンクロージャを完成させる。スペーサ72が、光学サブ素子44および46の間に挿入され、ねじ保持器74が、所望の固定され整列された位置に光学的サブ素子44および46を保持する。凹状表面78を備える光学素子76が、真空閉鎖器62にボルト80を介して接続される。真空閉鎖器62は、光学リレーサブ素子44、46、50、52と第2の光学素子76への焦点面28との間に光学的整列をもたらす。
【0046】
円筒形光学支持部82が、真空閉鎖器62の下部周囲端にスペーサ84およびねじ山86を介して接続される。光学支持部82は、光学アセンブリ10の下部を光学アセンブリ10の上部に関して整列させる。センタリング装置88が光学支持部82の上部端に設けられて、光学アセンブリ10の下部光学サブ素子に対し上部光学サブ素子のセンタリングを提供する。センタリング装置88は、先細にされたリングであって、底部光学素子78ならびにサブ素子44および46によって発生される光軸に対して頂部光学素子102および42において所望のオフセットに至るように切断されている。先細にされたリングの回転軸は、オフセットの所望の軸に整列される。このセンタリング装置88と光学支持素子94とは、ねじ切りされたフィッティング95によって適所に保持される。
【0047】
支持ウィンドウ94は、光学支持部82と上部光学支持部96との間の光学経路に閉鎖をもたらす。上部光学支持部96は、ねじ切りされたフィッティングおよびリングナット98によって支持ウィンドウ94に接続される。上部光学支持部96は、凸状表面102を備える光学素子100を取付けるための外部のねじ切りされた上部99を有する。
【0048】
光学リレー素子42は、調節可能なスペーサ104によって光学素子100に接続される。光学リレー素子42は、クランプリング106によって光学素子100に捕捉され、クランプリング106はねじ山101によって光学素子100に対しねじ切りされている。
【0049】
動作中、数字による表示では108と表わされる約−15°から約+15°の仰角を伴うパノラマシーンから入来するエネルギは開口110に入り、第1の素子すなわち光学素子102によって反射され、光学素子102の光学的パワーはセンサの縦軸103上における反射素子102の背後の想像上の瞳孔113を形成する。素子102はウィンドウ94を介してエネルギを下方に反射させる。このエネルギは次に第2の光学素子すなわち光学素子76における凹状ミラー78によって第3の素子におけるサブ素子42の3次的表面すなわち下方表面147へ反射される。第3の素子は、サブ素子42と一群の再イメージ光学素子44、46、48、50、52とを含む。第2の素子76は想像上の瞳孔113を再イメージする。ウィンドウ94を通過する際、エネルギは上部光学支持部96における内側に放射状に延びる突出部によってそのフィールドを限定される。エネルギは2次的76および3次的42間を移動するにつれ、視野絞り112および想像上の瞳孔113を通過する。内部支持表面はすべて好ましくは内部反射を最小限にするため光学的に黒色の表面を設けられる。エネルギはリレーされた想像上の瞳孔113を通過し、これは本物の瞳孔146の位置である。本物の瞳孔146はフィルタの第2の表面148と冷絞り48とにリレーされる。リレーされた画像は148と表記される。視野絞り112はまた、素子42から素子44へ下降する経路に対するエネルギ視野角を制限する。エネルギが素子76から素子42に通過するにつれ、これはねじ切りされたバッフル74も通過する。バッフル74は通常光学素子44の第1の表面に当たるであろう軸からずれた入来する放射を制限する。これもまた、光学系における内部反射を最低限にするため黒色である。冷装着部54の内部表面は、内部反射を最低限にし、かつ焦点面における軸からずれた眺めのために低放射面を提供するために、冷たくかつ黒色である。
【0050】
冷光学アセンブリ40の外側は、温構造62からの放射吸収を最低限にするためゴールドフラッシュで覆われており、温構造62は放射性の移動を最低限にするためやはりゴールドフラッシュで覆われている。
【0051】
3次的表面42からのエネルギは、近接して間隔をあけられたダブレットを形成する光学素子44および46へ、次に冷光学部品への入口において冷規定瞳孔絞り、リオットストップへ、移動する。これらの部分の整列は、真空閉鎖器62、熱分離器60、および冷光学ハウジング54を通る機械的経路によって、冷光学素子50および52と厳密に整列された状態に保持される。エネルギは光学素子50および52を含む冷ダブレットにより焦点面26上に合焦される。
【0052】
図3では、明確にする目的で図1に示されるあるいくつかの要素が削除されていることに注意されたい。これらの要素はセンタリング装置88、スペーサ84、ねじ68、ねじ80、真空ポートアセンブリ18、スペーサ104、ねじ64、ワイヤ30、係止リング34、電気フィードスルーコネクタアセンブリ32、およびコネクタ36を含む。一方で図2は、焦点面を駆動し、焦点面の出力をバッファ処理するための電子部品310を示す。図2はまた、イオンポンプ314のための駆動電子部品312、電子部品310から焦点面エリアへの放射を防止する冷シールド316、およびクリオエンジン318を示す。クリオエンジン318は、たとえばブリティッシュ・エアロスペース・カンパニー(British Aerospace Company )から商業的に入手可能である。
【0053】
図3は、全反射再出現光学部品配列を備える本発明の光学アセンブリの一実施形態を示す。素子44、46、48、50および52は、軸からずれた反射素子114で置換えられている。この素子はホールドミラー素子116への焦点合わせビームを提供する。素子116からのエネルギは、図1における焦点面26上にエネルギが合焦されるのと同じ態様で焦点面118に合焦される。
【0054】
このアプローチにおける特定的な利点とは、横方向の色または画像のぶれなしで広い分光領域が対処され得ることである。
【0055】
これ以降の図面は256×256の40ミクロンピクセルアレイを有する低解像度センサおよび1024×1024の18ミクロンピクセルアレイを有する高解像度センサの予想される性能を説明するものである。センサの物理的サイズ、透過性素子および開口の数は、後に説明する各アレイの構成について最適化される。
【0056】
図4は、予想される画像の高さ対商業的に入手可能なコンピュータ光学設計プログラムであるZMAXにより予想された視野角を示す。水平線について25°の視野に対する全視野の半径の関数としての画像高さの変動は、パノラマシーンをカバーすべく設計された従来の魚眼レンズよりも著しく優れている。画像は焦点面26において規定される。この改良で、対象となる25°の視野にわたり活性ピクセルの数が著しく大きくなり、かつ対象となる視野にわたりより大きい均一性と瞬間的な視野がもたらされる。
【0057】
図5は、画像の図芯からの半径の関数として+15°、0°および−15°での観測についての取囲まれたエネルギの予想された関数を示すものである。これらの多色性の取囲まれたエネルギのプロット図は、256ピクセル幅の視野についてZMAXコンピュータソフトウェアを用いて計算されたものである。この図は、特徴的なエアリディスクが直径10ミクロンよりも小さいものとなるであろうことを示す。これは82%の取囲まれたエネルギレベルにおいて確立されている。点は、典型的なピクセルエリアの約16分の1を埋めるだろう。
【0058】
次に示す表は、本発明の原理に従い設計された光学アセンブリの実現例を示すものである。
【0059】
【表1】
【0060】
ここで説明される発明的コンセプトは、広い範囲のサイズおよびIFOV(瞬間的視野またはピクセル解像度)にわたって応用可能であることが理解される。F/♯が一定に保たれたならば、収集光学部品のサイズは焦点面アレイ(FPA)の物理的サイズによって規定される。光学系のIFOV解像度は環状面におけるピクセルの数によって決定される。便宜を図るため、エリア−焦点面間によって規定される直径に等価なものが用いられる。2562 のFPAが8ミリラジアンの公称IFOVを有している場合、10242 のFPAは256/1024のIFOV、または256の場合の4分の1、換言するならば2ミリラジアンのIFOVを有するであろう。
【0061】
サイズはFPA幅に直接比例しており、解像度は規定された直径におけるピクセル数に反比例する。リレーの複雑性(すなわちピクセルの数)もまた、解像度に反比例するが、ただし段階的である。
【0062】
8ミリラジアンのIFOVから2ミリラジアンのIFOVまでいくには、新しい解像度の要求を下回るところまで収差を補正するのに4つのレンズではなく6つのレンズを必要とする。レンズ上に2つまたはそれ以上の非球面を加えることで同じ機能を達成することができるだろう。6つのレンズのリレーは、1ミリラジアンを下回るFOVについては十分である。量的には、より高解像度のシステムについてさえ、いくつかの非球面素子を備える6つのレンズからなるリレーは実現可能である。10242 および2562 の収集光学部品のサイズの差は、1.85対1であって、10242 の方が大きい。リレー光学部品のサイズは、所望の形態のファクタ(すなわち付加的なメカニズムに対処するための長い、または短い背面焦点距離)に依存して、またはパッケージングの制約に適合させるために、変動させられ得る。
【0063】
明らかに、上述の教示に照らして本発明には多くの修正および変形が可能である。したがって、この発明は前掲の特許請求の範囲内において、特定的に説明されているもの以外の態様で実施されてもよいことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をとり入れた光学アセンブリの第1の実施形態における配列および素子の関連性を、その光学的機能との関連で示した概略断面図である。
【図2】図1の実施形態が組立てられた状態を示す斜視図である。
【図3】すべての光学表面が反射性である、本発明における第2の実施形態のための光学配列を示す概略図である。
【図4】256×256センサについてZMAXコンピュータプログラムにより予想される画像高さ(インチ)対視野角(°)のグラフ図である。
【図5】多色性および幾何学的な取囲まれたエネルギを示す、取囲まれたエネルギの屈折対図芯からの半径(ミクロン)を示すグラフ図である。
【符号の説明】
10 光学アセンブリ
40 光学サブアセンブリ
42 光学サブ素子
44 光学サブ素子
46 光学サブ素子
48 光学サブ素子
50 光学サブ素子
52 光学サブ素子
Claims (4)
- パノラマシーンを観察するための光学アセンブリであって、
複数個の光学素子を備え、前記複数個の光学素子は、
前記パノラマシーンから環状のジオメトリにおいて光を再び方向づけるための第1の素子を含み、前記第1の素子の光学的パワーは想像上の瞳孔を形成し、さらに、
前記環状に再び方向づけられた光を受け、かつ前記想像上の瞳孔を再イメージして本物の瞳孔を形成するための第2の素子と、
第3の素子とを含み、前記第3の素子は
a) 湾曲した反射表面を上に有する前記第2の素子からの光を受けるためのサブ素子と、
b) 前記サブ素子から反射された光を受けるための光学リレーシステムとを含み、前記光学リレーシステムは一群の再イメージ光学部品を含み、前記第3の素子は
i) 前記本物の瞳孔を前記再イメージ光学部品にリレーし、
ii) 光学アセンブリの焦点距離を確立し、
iii) 前記本物の瞳孔において生成された瞳孔収差を補正し、
iv) 視野収差を補正し、かつ
v) 環状画像を平坦な焦点面上に生成するためのものであって、
前記光学アセンブリは、パノラマシーン上において光学アセンブリの出力光軸に対しほぼ垂直な視野角において小さいF−数を生成する、光学アセンブリ。 - パノラマシーンを観察するための光学アセンブリであって、
複数個の光学素子を備え、前記複数個の光学素子は、
前記パノラマシーンから環状のジオメトリにおいて光を再び方向づけるための第1の素子を含み、前記第1の素子の光学的パワーは想像上の瞳孔を形成し、さらに、
前記環状に再び方向づけられた光を受け、かつ前記想像上の瞳孔を再イメージして本物の瞳孔を形成するための第2の素子と、
一群の再イメージ光学部品を含む光学リレーシステムを含む第3の素子とを含み、前記第3の素子は、
i) 前記第2の素子からの光を受ける一方で前記本物の瞳孔を前記再イメージ光学部品にリレーし、
ii) 光学アセンブリの焦点距離を確立し、
iii) 前記本物の瞳孔において生成された瞳孔収差を補正し、
iv) 視野収差を補正し、かつ
v) 平坦な焦点面上に環状画像を生成するためのものであり、
前記光学リレーシステムは屈折性および反射性素子の組合せを含み、
前記光学アセンブリは、パノラマシーン上で光学アセンブリの出力光軸にほぼ垂直な視野角において小さいF−数を生成する、光学アセンブリ。 - パノラマシーンを観察するための光学アセンブリであって、
複数個の光学素子を備え、前記複数個の光学素子は、
前記パノラマシーンから環状ジオメトリにおいて光を再び方向づけるための第1の素子を含み、前記第1の素子の光学的パワーは想像上の瞳孔を形成し、さらに、
前記環状に再び方向づけられた光を受け、かつ前記想像上の瞳孔を再イメージして本物の瞳孔を形成するための第2の素子と、
一群の再イメージ光学部品を含む光学リレーシステムを含む第3の素子とを含み、前記第3の素子は、
i) 前記第2の素子からの光を受ける一方で前記本物の瞳孔を前記再イメージ光学部品にリレーし、
ii) 光学アセンブリの焦点距離を確立し、
iii) 前記本物の瞳孔で生成された瞳孔収差を補正し、
iv) 視野収差を補正し、かつ
v) 平坦な焦点面上に環状画像を生成するためのものであって、
前記一群の再イメージ光学部品は、前記リレーされた本物の瞳孔を受け取るための冷絞りおよびバンドパスフィルタを含み、
前記光学アセンブリは、パノラマシーン上で光学アセンブリの出力光軸にほぼ垂直な視野角において小さいF−数を生成する、光学アセンブリ。 - パノラマシーンを観察するための光学アセンブリであって、
複数個の光学素子を備え、前記複数個の光学素子は、
前記パノラマシーンから環状ジオメトリにおいて光を再び方向づけるための第1の素子を含み、前記第1の素子の光学的パワーは想像上の瞳孔を形成し、
前記環状に再び方向づけられた光を受け、かつ前記想像上の瞳孔を再イメージして本物の瞳孔を形成するための第2の素子と、
一群の再イメージ光学部品を含む光学リレーシステムを含む第3の素子とを含み、前記第3の素子は、
i) 前記第2の素子からの光を受ける一方で前記本物の瞳孔を前記再イメージ光学部品にリレーし、
ii) 光学アセンブリの焦点距離を確立し、
iii) 前記本物の瞳孔において生成された瞳孔収差を補正し、
iv) 視野収差を補正し、かつ
v) 平坦な焦点面上に環状画像を生成するためのものであって、
前記光学リレーシステムは反射性素子のみを含み、かつ
前記光学アセンブリは、パノラマシーン上において光学アセンブリの出力光軸に対しほぼ垂直な視野角において小さいF−数を生成する、光学アセンブリ。
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