JPH0397377A - 光検出器の列の上に物体を帯状に結像する線状のカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、物体の帯の線状の像を形成する対物レンズ
と、前記線状の像のところにあり、隣接する像部分に付
属するビーム通路をそれぞれ異なる空間方向に偏向させ
るように、この線状の像を隣接する像部分に分割するビ
ーム偏向系と、それぞれの像部分を各一個の固有な検出
器の列上に結像する、各像部分に光学的に後続するリレ
ー光学系とを備えた、物体の帯を受光検出器の列上に結
像する線状のカメラに関する。

〔従来の技術〕

この種の線状のカメラは***特許第２１　０６　２６８
号明細書により公知である。この明細書には、物体を線
状に結像してこの物体を見渡し、姿勢を安定化した飛翔
体の船内からこの物体を撮像する方法が記載されている
。この飛翔体は、物体の帯、つまり地球表面の土地の帯
を対物レンズで先ずこのレンズの像面に線状の像にして
結像するカメラを保有している。この線状の像の個所に
は、ビーム偏向系がある．このビーム偏向系は、線状の
像の長手方向に隣接設置された二つの鏡の帯から構成さ
れている。これ等の鏡の帯によって線状の像は二つの像
部分に分割される。これ等の二つの像部分に付属するビ
ーム通路は異なった向きに向けてある二つの鏡の帯によ
って異なった二つの空間方向に偏向される。前記のビー
ム偏向系には、二つのリレー光学系が光学的に後置され
ている。これ等のリレー光学系はそれぞれ二つの像部分
の一方に付属している。前記リレー光学系は角像部分か
らそれぞれ一個の線状画像をそれぞれ一個の固有な検出
器上に投影している。

この公知の線状カメラは、明らかに比較的小さい像角度
に対してのみ設計されていて、主として可視スペクトル
領域で駆動される． 土地の帯を非常に高角度で撮影する場合、当然非常に長
い線状の像が生じ、そのため、通常それに相当する長さ
の検出器の列を使用する必要がある。このことは、可視
スペクトル領域に対して存在する（全長６　ｃｍを有す
る数量的に６０００個の検出器素子）が、赤外スペクト
ル領域では充分な長さの検出器の列が利用できない。更
に、長い線状の像を連続配列した検出器の列で撮像しよ
うとするには問題がある。何故なら、列が突き当たる個
所で情報損失が生じる。多数の短い検出器の列をどんな
隙間も防止して統合することによって赤外領域用の長い
検出器の列を作製することは非常にコストがかかる。

非常に長い二三の検出器の列を使用する場合でも、赤外
領域に付加的な問題が生じる。これ等の問題は、前記検
出器の列をどんな散乱ビームに対しても効果的に遮蔽す
る必要があることから生しる。これには、ビーム通路で
検出器の列の前に絞りを配設している。この絞りは検出
器の列と絞りを含む全体のケースと同じように出来るか
ぎり低い温度に冷却する必要がある。このことは、非常
な余分な装置経費と相当な余分な運転経費をもたらす。

上記の問題を第１図に基づき明確にする。この図面には
、光学素子として対物レンズ１，リレー光学系２，絞り
５と細長い検出器の列６を含む光学ビーム通路が示して
ある。物体の帯（図示していない）から対物レンズ１の
像面に高角度撮像するためそれに応じて長い線状の像４
が描いてある。

後続リレー光学系２は上記の線状像４から検出器の列６
に像を描く。リレー光学系２と検出器の列６の間には、
ビーム通路中に絞り５が配設してある。この絞りはケー
ス７の開口であり、その内側後方の壁に検出器の列６が
装備されている。検出器の列を乱れてた赤外線から遮蔽
するため、全体のケース７を冷却する必要がある。ただ
一個の長い検出器の列６があるので、絞り５の開口もそ
れに応じた外形を有し、検出器の列までの距離はそれに
応じて長い。このことも再びケース７の寸法に作用を及
ぼす。絞り５は、リレー光学系２に関しては対物側で、
しかも対物レンズ１に関しては像面側でテレセントリッ
クになるビーム通路が生じるように、リレー光学系２と
検出器の列６の間のビーム通路中に配設してある。

〔発明の課題〕 それ故、この発明の課題は、同時に非常に大きい視界角
度範囲（例えば、約１１０゜）に、しかも赤外スペクト
ル領域で完全に利用できるのに適した冒頭に述べた種類
に属する線状のカメラを提供することにある。

〔課題を解決する手段〕

上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた種類に属
する線状のカメラの場合、リレー光学系（１０／１〜１
０／５，２５．２６）の全数が、少なくとも二つのグル
ープに分割され、それぞれのグループ（２５．２６）が
他の空間方向に付属し、それぞれの個別グループのリレ
ー光学系がそのグループに付属する像部分を共通の像面
（ｌ３）で固有の検出器の列（１２／１〜１２／５，２
４．２７）の上に結像し、これ等の検出器の列がそれぞ
れの像面で線状の像（４．１９）に平行に向いた直線に
重ねて配設され、各検出器の列とこの列にそれぞれ付属
するリレー光学系の間にそれぞれ一個の絞り（１１／１
〜１　１／５，２３．２８）が配設してあるによって解
決されている。

この発明の他の有利な実施態様は従属請求項から理解で
きる。

〔実施例〕

以下に、この発明を実施例で図面に基づきより詳しく説
明する。

第２図には、対物レンズ１を通過して投影された線状の
像４が多数の連続する直線部分８／１，　　９７１〜Ｂ
／５．８／５にどのように分割されているかが模式的に
示してある。この分割はビーム偏向系（ここには図示し
てない）によって行われる。このビーム偏向系は像部分
８／１〜８／５に付属するビーム通路を一方の空間方向
、つまり第２図に図示した空間方向に、また像部分９７
１〜９／５に付属するビーム通路を他方の空間方向に偏
向させる。像部分８／１〜８／５には、五つのリレー光
学系１０／１〜１０／５が後置され、これ等の光学系は
各像部分を対応する固有の検出の列１２／ｌ〜１２／５
の上に結像する。

リレー光学系１０７１等と付属する検出器の列１２７１
等の間には、それぞれ絞り１１／ｌ等が配設してあり、
既に上で述べたテレセントリックビーム通路が再び生じ
、これ等の絞りを使用することがこの場合に特に望まし
いことが判る。この絞りによって、地表の点を対物レン
ズ１の像面に結像させるために使用され、第２図で左か
らくる図示したビームの円錐が像面上で垂直に生じ、従
ってリレー光学系１０／１に向けても垂直に続く。従っ
て、リレー光学系１０／１等に付属するビーム通路は平
行して走るのでなく、互いに狭く隣接している。

このことは、個々の検出器の列１２７１等も比較的狭く
隣合う結果になる。

リレー光学系１０／１〜１０／５は第一グループを形成
する。そして、像部分９／１〜９／５に付属する、図示
していないリレー光学系は第二グループを形成する。そ
の場合、リレー光学系の両方のグループにはそれ等のビ
ーム通路に関してそれぞれ異なった空間方向が付属して
いる。一方のグループのリレー光学系、例えばリレー光
学系１０／１〜１０／５のビーム通路は全て同じ空間方
向を向き。リレー光学系１０／１〜１０／５に付属する
像部分８７１〜８／５は共通の像面１３に結像する。つ
まり、共通の像面ｌ３で線状の像４に平行に向いた直線
に連続配設した固有な検出器の列１２／１〜１２／５上
に結像する。

第２図から理解できるように、この発明により定まる配
置では、第１図の配置に比べて非常に小さい絞り１１／
１〜１ｌ／５が付属する検出器の列１２／１〜ｌ２／５
の各々の前にに非常に蜜に配設してある。このようにす
ると、絞り１１／１〜１１／５と検出器の列１２／１〜
１２／５を含むケース１４が小さくなる。従って、この
ケースを冷却するために必要な冷却経費を非常に低減さ
せる。この状況は、像部分９／１〜９／５に対して第二
ブループのリレー光学系（図示せず）を必要となること
を考えた場合にも当てはまる。前記リレー光学系には、
同様な絞りと検出器の列を備え、ケース１４に似たケー
スが付属し、その場合このケースを冷却する必要がある
。その結果、所要冷却経費は第１図の配置の場合より大
幅に低減する。更に、赤外領域に何ら問題なく市場から
人手できるような、比較的短い検出器の列を採用できる
。これ等の検出器の列は、長くて特別に製作することに
なる検出器の列よりも、極端に低価格になる。

第３図には、同時に二つの物体の帯を結像できる線状の
カメラの主要部材が示してある。対物レンズ１は二つの
湾曲した非球面状、特に楕円状の鏡、即ち凸状の第一鏡
１５と凹状の第二鏡１６で構成されている。この場合、
傾斜鏡系が大切ででる。図示していない二つの地表の帯
は紙面に対して垂直に延びている。付属するビーム通路
１７と１８は第一鏡１５と第二鏡１６を介して地表の帯
を紙面に対して垂直に延びる線状の像１９と２０として
結像させる。前記線状の像のところには、それぞれ一個
のビーム偏向系２１と２２が配設してあり、これ等の偏
向系は線状の像の重なった像部分をそれぞれ異なった二
つの空間方向に偏向させる． 例えば、ビーム偏向系２１はそれぞれ互いに間隔をおい
て、その長手軸を線状の像ｌ９の方向に向けた一列の鏡
の帯から形成されている。これ等の鏡の列はビーム通路
を９０″ほど偏向させる．前記鏡の帯の間では、ビーム
通路が偏向していないので、結局ビーム偏向系２１は紙
面に垂直に延びる線条の像ｌ９を一連の像部分に分割す
る。像部分の一郡は第一グループのリレー光学系に付属
し、これ等のリレー光学系の一つのリレー光学系２３が
図示してある。この光学系は付属する像分を図面に垂直
に向く検出器の列２４上に結像する。

この検出器の列は、リレー光学系の第一グループの共通
像面にある。リレー光学系２３と付属する検出器の列２
４の間には、一つの絞り２５が配設してある。既に上に
述べたようにテレセントリック・ビーム通路が生じるよ
うに絞りが配設してある。第一グループの他のリレー光
学系に付属するビーム通路は、リレー光学系２３に対し
て図示したビーム通路に似たように延びている。

ビーム偏向系の鏡の帯の間にある隙間にある像部分には
第二グループのリレー光学系が後続している。これ等の
内の一つのリレー光学系２６が図示してある。後者の光
学系はこの光学系に付属する線状の像１９の像部分を固
有の検出器の列２７上に結像する。この検出器の列は共
通の像面の第ニグループの全てのリレー光学系中に配設
してある。つまり、紙面に垂直に配設してある。ここで
でも、説明したような絞り２８が配設してある。

図示していない第二グループの残りのリレー光学系とそ
のビーム通路に対して同じことが当てはまる。

ビーム通ｒＩ１１１８は、第一鏡ｌ５又は第二鏡１６を
経由して第二の地表の帯を紙面に垂直に向いた線状の像
２０に結像する。この線状の像はビーム偏向系２１と同
じように形威された他のビーム偏向系２２によって同じ
ように像部分の第二グループに分割される。これ等二つ
のグループの像部分はリレー光学系の第三及び第四グル
ープに対応ずる。これ等の光学系のうち、同じようにそ
れぞれただ一個のリレー光学系のみ図示してあるが、こ
の光学系は付属する像部分を上に説明した方法に似てそ
れぞれ一個の検出器の列上に結像する。

第３図に示す線状のカメラは準ステレオ式のものである
が、このカメラを用いて角度φほと互いに離れている二
つの平行な地表の帯を同時に撮像できる．この結像は、
紙面に垂直に、つまり地表の帯の方向に非常に高角度で
行える。

第４図には、第３図の系を９０゜回転させた図が示して
ある。ビーム通路１７に付属する地表の帯の一部の結像
が示してある。この帯は像部分に直接対応している。地
表の帯の前記部分の端点から来る平行な二つのビームと
束は付属する像部分２９の端点として結像される。この
像部分は同時に全体の地表の帯を結像する線状の像ｌ９
の一部である。付属するリレー光学系２６はこの像部分
２９から付属する検出器の列２７上に一つの像を投影す
る。像部分２９のところで下向きに続く像部分はビーム
偏向系２ｌに付属する鏡の帯を経由して紙面に垂直に後
ろ向かうビーム通路を通過して付属する検出器の列上に
、例えば第３図にリレー光学系２３に付属するビーム通
路によって図示してあるように、結像される。第４図の
全体の線状の像１９は、それぞれ交互に二つのグループ
の一方に付属する、隙間なく連続する像部分に分割され
る。この状況は第４図に詳しく図示されていない。

この状況を説明するため、第５図も更に使用する。この
図は線状の像１９から或るカット、つまり間隔を隔てて
配設された三つの像部分２９／１〜２９／３と付属する
ビーム通路を示している。このビーム通路を通過して、
前記像部分がリレー光学系２６／１〜２６／３を介して
これ等の光学系に付属する検出器の列上に結像される。

像部分２９／１〜２９／２等の間にある像部分はビーム
偏向系２１の鏡帯を経由して紙面に垂直に下向きになる
ビーム通路を経由して結像される。つまり、第３図でリ
レー光学系によって結像されたビーム通路に似ている。

ビーム偏向系２１と２２は、交互にそれぞれ他方の空間
方向に反射され、線状の像の方向に延びる多数の鏡の帯
から或るビーム偏向系の特別な場合である。この場合、
空間方向の連続は一つのブルーブに付属するリレー光学
系の数に応じて反復する。線状の像を二つ以上のグルー
プの像部分に分割し、これ等の像部分に二つ以上の異な
る空間方向を付属させることも考えられる。何れにして
も、個々の空間方向に各々に対して独立したグループの
リレー光学系が付属している。これ等の光学系は前記空
間方向に付属する全体の像部分を共通の像面に重ねて、
それぞれ固有の検出器の列上に結像する。

第３図と第４図に繰り返し提示した対物レンズ１は、鏡
で構成されている。このことは、明らかにた前記対物レ
ンズをレンズ系で構或することができるので、もちろん
、可能な特別な場合に過ぎない。ビーム偏向系も、それ
がビーム通路を妨害することなく透過させるのでなく、
リレー光学系の全体のグループのビーム通路を線状の像
の個所で他方の空間方向に偏向させるように形成できる
。

この状況は、付属する各鏡の帯がそれに応じて異なった
方向に向けることによって生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図、線状の像を与える従来の技術による光学系を示
すビーム通路の光線図。 第２図、この発明の原理による光学系を示すビ一ム通路
の光線図。 第３図、二つの物体の帯を同時に結像するためのこの発
明の実施例を示す光線図。 第４図、第３図の実施例に対する線状の像の像部分のビ
ーム通路を示す光線図。 第５図、リレー光学系を備えたビーム通路の光線図。 第６図、第３図の代わりに変更した実施例を示す光線図
。 図中引用符号： ｌ・・・対物レンズ、 ４．１９．２０・・・線状の像、 ８７１〜Ｂ／５．９／１〜９／５．２９．２９／１〜２
９／３・・・像部分、 １０／１〜１０／５，２３，２６．２６／１〜２６／３
・・・リレー光学系、 １１／１〜ｌ　１／５．　　２　８．　２　８／１〜２
８／３・　・　・絞り、 １２／１〜１２／５．２４，２７．２７／１〜２７／３
・・・検出器の列、 １７．１８・・・ビーム通路、 １５・・・第一鏡、 １６・・・第二鏡、 ２１．２２・・・ビーム偏向系．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、物体の帯の線状の像を形成する対物レンズと、前記
   線状の像のところにあり、隣接する像部分に付属するビ
   ーム通路をそれぞれ異なる空間方向に偏向させるように
   、この線状の像を隣接する像部分に分割するビーム偏向
   系と、それぞれの像部分を各一個の固有な検出器の列上
   に結像する、各像部分に光学的に後続するリレー光学系
   とを備えた、物体の帯を受光検出器の列上に結像する線
   状のカメラにおいて、リレー光学系（１０／１〜１０／
   ５、２５、２６）の全数は、少なくとも二つのグループ
   に分割され、それぞれのグループ（２５、２６）は他の
   空間方向に付属し、それぞれの個別グループのリレー光
   学系はそのグループに付属する像部分を共通の像面（１
   ３）で固有の検出器の列（１２／１〜１２／５、２４、
   ２７）の上に結像し、これ等の検出器の列はそれぞれの
   像面で線状の像（４、１９）に平行に向いた直線に重ね
   て配設され、各検出器の列とこの列にそれぞれ付属する
   リレー光学系の間にそれぞれ一個の絞り（１１／１〜１
   １／５、２３、２８）が配設してあることを特徴とする
   線状のカメラ。 ２、前記絞りは、リレー光学系に対して対物側で、しか
   も対物レンズに対して像面側でテレセントリックビーム
   通路を形成するように配設されていることを特徴とする
   請求項１記載の線状のカメラ。 ３、ビーム偏向系は、交互に他方の空間方向に反射し、
   線状の像の方向に延びる多数の鏡の帯で構成され、空間
   方向の順番は一つのグループに付属するリレー光学系の
   数に応じて何度も反復することを特徴とする請求項１又
   は２記載の線状のカメラ。