JPH0770907B2 - 多ビーム光および電磁半球面／球面センサ - Google Patents

多ビーム光および電磁半球面／球面センサ

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JPH0770907B2 JP3181563A JP18156391A JPH0770907B2 JP H0770907 B2 JPH0770907 B2 JP H0770907B2 JP 3181563 A JP3181563 A JP 3181563A JP 18156391 A JP18156391 A JP 18156391A JP H0770907 B2 JPH0770907 B2 JP H0770907B2
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  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光および電磁センサシ
ステム、特に球面または半球面ルネベルグレンズを使用
するそのようなシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ルネベルグレンズは1940年代にＲ．Ｋ．
ルネベルグ氏により初めて提案され、1964年の彼の著書
“Mathematical Theory of Optics ”の187 −188 頁に
記載されている。ルネベルグレンズは球面として簡単に
説明されることができる。その屈折率は式ｎ（ｒ）＝
（２−ｒ2 ）1/2 にしたがってその中心から外面に半径
方向に変化される。ルネベルグレンズは、遠隔ソースか
らの平面波が到来波の方向にあるレンズの直径の端部で
画像を形成されるような特性を有する。この特性は図１
に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者の知識に対して、集光ルネベルグレンズはかつて良好
に構成され使用されていなかった。不十分な近似は行わ
れたが、必要な屈折率を得るのに適切な材料（ガラス）
がないので実現が妨げられていた。半球面カバー範囲を
有するレーダアンテナが地上ベース監視レーダに使用さ
れ、優良な結果を得ている。屈折率の半径勾配は、フォ
ーム状の低誘電定数媒体の誘電体負荷によって達成され
た。
【０００４】したがって、それは光およびミリメータ波
周波数に有用なルネベルグレンズを提供するために技術
にの進歩を与える。
【０００５】適用の目的は家の壁および窓用の絶縁透明
スペーサに使用するためであるが、低屈折率の光学材料
の技術が研究されてきており、最近はチェレンコフ（Ce
renkov）放射検出器用の材料として使用されている。そ
のような材料の１種はエーロゲル(Aerogel) として知ら
れており、J.Fricke氏による1988年５月の“Aerogel ”
の92乃至97頁で開示されている。光のレイリー散乱はそ
のような材料から観察され、それは可視波長自身よりも
小さい異質性を含む媒体に生じる。これはこれらの材料
の微細な構造は１ナノメータよりも小さい第１次粒子か
ら構成することを示す。製造過程では非常に軽量な材料
を生成することが可能であり、その密度は製造に使用さ
れた液体を蒸発させシリコンのデリケートな骨組構造を
残すことにより通常のガラスの密度の数パーセントにす
ぎない。
【０００６】エーロゲルの特性は非常に優れている。達
成可能な密度は通常の固体と比較して小さい。製造過程
に依存するその屈折率は1.02程度に低いか、或いは例え
ば増加した密度を有するエーロゲル材料を製造すること
によって２の平方根より大きくされることができる。そ
れは断熱材として単に適用されるにすぎないので、アル
ゴンガスを含む銀被覆２重ガラスパネルの伝達の１／３
を有することが可能であり、非常に有効であると思われ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によると、誘電体
エーロゲル材料の複数の同心シェルが２の平方根にほぼ
等しい屈折率によって特徴付けられた中心球体材料の周
辺に配置されているレンズが提供される。レンズは外半
径ｒo を有し、各シェルの半径の値をｒとすると、製造
される各シェルからのエーロゲル材料はその屈折率が、 式［２−（ｒ／ｒo ）2 ］1/2 と実質上等しいようにさ
れる。レンズの動作は遠隔ソースからレンズに入射する
平面電磁波の波面が到来波の波面におけるレンズの直径
の端部におけるレンズ表面上の焦点において画像を形成
することによって特徴付けられる。
【０００８】本発明の別の概念によると、レンズ表面の
特別の焦点で画像が形成されたエネルギにそれぞれ応答
するセンサ素子が設けられ、それは形成された画像のエ
ネルギを示す電気センサ信号を発生する。そのようなセ
ンサ素子は焦点でレンズ表面に直接結合されるか、或い
は光ファイバを通って焦点と結合される光感性半導体検
出器素子のような光センサを含むことができる。センサ
はまた特別な焦点に固定された金属ホーンおよびＲＦダ
イオード検出器素子のようなミリメータ波またはマイク
ロ波センサを含むことができる。
【０００９】レンズは半球面視野を有するとき、センサ
素子の焦点はレンズの半球面に位置され、電磁エネルギ
が入射されるレンズの第２の半球面部分を明るいように
維持する。レンズはまた入射孔の大部分をふさぐことな
くレンズの全面にわたって焦点を分散させることによっ
て実質上球面視野を有するように形成されることができ
る。
【００１０】電気センサ出力は特定の適用に必要なビー
ムを選択するように処理されることが可能である。例え
ば、全センサからの信号はエッジ検出、スポットライト
パターン走査、または完全な半球面／球面走査を実行す
るためにパターン走査制御装置の制御下で選択的にサン
プルされることができる。選択された信号はデジタル形
態に変換され、画像追跡、パターン認識、特徴認識、ま
たは他の画像処理アルゴリズムのような特定の適用に対
する処理機能を実行するデジタルコンピュータによって
処理される。
【００１１】シェルの誘電特性は入力放射の広範囲の周
波数にわたって有効であるので、レンズは光およびまた
はミリメータ波またはマイクロ波受動センサシステムに
使用されることができる。別の実施例において、センサ
素子は電磁エネルギの能動送信および受信を可能にする
変換器素子と置換される。適切な送信機および受信機素
子によって、システムは光およびマイクロ波の多ビーム
動作を同時にすることを可能にするレーダシステムを含
むことができる。
【００１２】したがって、レンズは半球面または球面視
野にわたって同時に作用する多数の受信ビームを与える
ために使用されることが可能である。球面に取付けた光
または無線周波数検出器素子と関係して使用されると
き、レンズはユニークな視野および感度の受動目標検出
システムを構成することができる。センサはセンサシス
テムの自動画像およびパターン認識のような機能を実行
するためにデジタル信号プロセッサに対する入力を設け
ることが可能である。さらに、送信機素子と関係して動
作されるとき、レンズは単一孔によって２重モード（電
気−光およびＲＦ）動作を行うことが可能である。
【００１３】
【実施例】図１の（ｂ）を参照にすると、本発明のエー
ロゲルルネベルグレンズ20は中心球体22を包囲する球形
誘電体シェルの入れ子にされたグループとして形成され
ている。中心球体22は約２の平方根にほぼ等しい屈折率
の材料から形成されている。シェル24A-24N は誘電体エ
ーロゲル材料から形成され、その屈折率は次の式の変化
と近似するように制御される。
【００１４】 ［２−（ｒ／ｒo ）2 ］1/2 ［１］ ここで、ｒは各シェルの半径であり、ｒo は最も外側の
シェルの半径である。各シェルの厚さを薄くすると、理
想的なルネベルグレンズに対するレンズ20の近似はより
良好であり、ビーム形成特性はより正確である。
【００１５】エーロゲルはシリカ、セルロース、および
ゼラチンを含む多くの誘電体材料材料から製造された。
【００１６】中心球形として使用するのに適した例示的
な材料は高い多孔性のれんが形態でありスウェーデンの
Airglass.A.B. 社から販売されている。高密度のれんが
は変更した商業的処理を使用するLawrenceLivermore Na
tional Laboratoryで製造されている。一般に、エーロ
ゲルれんがの均一性は良好なのでＸ線撮影はそれを特徴
付ける十分な解像度を有していない。屈折率の測定は容
積密度の測定を与えるので、Dale-Gladstone法として知
られている簡単な関係は密度ρと屈折率の間で存在す
る、すなわちｎ＝１＋ｋρ。定数ｋはｎとρに対するＳ
ｉＯ2 の既知の値から決定され、0.21に等しくされてい
る。したがって、式ρ＝（ｎ−１）÷0.21はシリカエー
ロゲルに対する容積密度と屈折率ｎとの関係を示す。文
献（“Optical Characteristics of Aerogel Glass”１
乃至23頁、1987年７月）はNationalTechnical Informat
ion Serviceから出版されている。
【００１７】本発明に必要な屈折率の値は上記式にした
がった密度ρの値を有するエーロゲルを製造することに
よって達成されることができる。エーロゲル材料の密度
は製造の焼成および乾燥過程に使用された圧力によって
制御され、増加した圧力は増加した密度を与える。
【００１８】中心球体22および同心誘電体シェル24A-24
N は必要な誘電定数を得るために適切な密度のれんが形
状の誘電体エーロゲル材料から機械加工されることが可
能である。
【００１９】図２の（ａ）は理想的なルネベルグレンズ
に対するｒi ／ｒ0 の関数として屈折率を描くグラフで
ある。図２の（ｂ）は中心球体を包囲する５個のエーロ
ゲルシェルを有する本発明の１実施例のレンズに対する
ｒi ／ｒ0 の関数として屈折率を描くグラフである。図
２の（ｃ）は中心球体を包囲する９個のエーロゲルシェ
ルを有する本発明の第２の実施例のレンズに対するｒi
／ｒ0 の関数として屈折率を描くグラフである。
【００２０】図３を参照にすると、特定の適用に望まし
いビーム数を得るのに必要なビーム数と同じ程度に密集
してレンズ20の外面上に取付けられる光または無線周波
数検出器30が配置されている。球面カバー範囲に対する
視野は検出器によりぼかされるので、これは半球面カバ
ー範囲に対する制限はないが、２つの分離したレンズは
球面カバー範囲システムに対して必要であると思われ
る。レンズ表面上の検出器30の空間的分布は所望のビー
ム数にしたがうシステム要求により決定される。
【００２１】各検出器30からの信号は検出器において集
束された特定のビームに対するビーム出力を表す。これ
は図３に示されており、レンズ20に入射する中心光線
ｏ，ａ，ｂ，ｃで描かれ、焦点ｆo ，ｆa ，ｆb ，ｆc
で集束されるビームが示されている。利用できるビーム
数は焦点において表面上に位置されたピックオフの大き
さによってのみ制限される。信号はさらに一般的な目的
または特別の目的のコンピュータにおいて処理される。
【００２２】検出器素子30は直接アナログ形態で或いは
Ａ／Ｄ変換器によりデジタル化された後にデジタル信号
プロセッサの入力に平行同時信号を与える。図４はアナ
ログまたはデジタル形態において種々の信号ピックアッ
プ装置からデジタルまたはアナログ信号プロセッサ40へ
の信号を示す。プロセッサ40によって実行された特定の
機能は特定の適用に依存し、自動目標認識または画像処
理のような例示的な機能を含むことができる。プロセッ
サ40からの処理された出力信号は航空電子工学、宇宙、
地上または航海システム或いは飛行機衝突警告システム
のような特定の利用装置によって使用される。出力信号
はまた検出感度を改良し、他のセンサとの多重センサ結
合を実行するために、或いはレンズシステム自身によっ
て同時に実行された光およびレーダ検出の同時処理を結
合することによって使用されることができる。
【００２３】本発明のレンズを用いるシステムの特定の
１実施例について以下説明する。図５の（ａ）と（ｂ）
は半球体視野を有する同時多ビームセンサシステム100
を示す。システム100 は上記図１乃至図４に関して説明
されたようなルネベルグレンズ102 を含む。レンズ102
は取付け表面素子104 により位置を固定されるので、そ
の第１の半球面103 は半球面視野の全方向から潜在的に
入ってくる全体をビーム106 で示された到来信号に露出
される。
【００２４】複数の半導体光感性検出器素子108 は取付
け面104 より下に位置するレンズ102 の第２の半球面11
0 に固定される。図５の（ｂ）および図６でより詳細に
示されているように、検出器108はレンズ102 を含む最
も外側のエーロゲルシェルの外面に付着される。出力信
号リード112 は各検出器チップ108 を電気信号サンプラ
120 に接続する。検出器チップ108 は特定の波長または
関係する波長、例えば赤外線に応答する。赤外線に応答
する半導体検出器は市販されている。可視放射を感知す
る光検出器もまた市販されている。
【００２５】電気信号サンプラ120 の機能はパターン走
査器130 の制御下で検出器108 から１つ以上のビームを
選択することである。パターン走査器130 はエッジ検出
またはスポットライトパターン走査、または例えば完全
な半球体走査を選択するためにサンプラ120 を制御でき
る。サンプラ120 によって実行された機能は以下のこと
を含むがそれに限定されない： ａ．ピーク検出：この機能は全センサ検出器により得ら
れた信号から最大信号を選択し、この信号の方向に関す
る角度情報を与える。
【００２６】ｂ．エッジ検出：この機能は視野の空白部
分と多重信号部分を分離する直線または曲線エッジを選
択する：これらのアルゴリズムは普通方形アレイ素子を
サンプルし、信号振幅の加算および減算によってエッジ
を識別する。エッジの形状（線形、湾曲或いはのこぎり
状）は物体の型を識別するために使用される。例えば、
飛行機は既知の形状とのエッジプロファイルの比較によ
って識別される。
【００２７】ｃ．目標からのクラッタまたは背景信号の
分離：この機能は信号の統計的分析によって実行され
る。クラッタ統計値は所望の目標からの信号よりも角度
または時間分布においてランダムであり、より少なく構
成される。この手段によって、関係する目標は木、雲、
または大洋のような背景妨害に対して識別される。
【００２８】ｄ．スポットライト走査：この機能は初期
走査が上述またはその他の機能により認識を与えないと
き、関係する小さい詳細な視野を許容する。
【００２９】ｅ．移動物体追跡：この機能は１瞬間から
の観察された視野と後の視野とを比較することによって
信号を処理する。背景の変化が遅いとき、移動目標の存
在およびその速度に関する情報は次の観察の比較によっ
て決定されることが可能である。
【００３０】信号サンプラ120 により実行される機能は
レーダ、ビデオカメラ、天気表示、その他のグラフィッ
クスクリーン制御、光学天体図像、光追跡装置、および
像座標変換技術において知られている。
【００３１】選択されたビームはアナログ−デジタル信
号変換器およびフォーマット回路135 に送られる。結果
的に生じた変換されフォーマット化された信号は特定の
システム適用により必要とされるような画像パターン認
識、追跡、特徴認識、エッジ検出、または他の画像処理
アルゴリズムのような機能を実行するためにデジタルコ
ンピュータ140 に送信される。
【００３２】図７の（ａ）と（ｂ）はレンズ102 の外面
に付着されたセンサ検出器素子108 がレンズ表面上の特
定の焦点で入射した光エネルギを半導体光センサのモザ
イク板アレイ164 に伝達する光ファイバ160 と置換され
ることを除いて、図５の（ａ）、（ｂ）および図６のシ
ステムと類似するシステム150 を示す。光ファイバは光
検出器よりも断面が小さく構成され、より少ない光で暗
くすることができる。光ファイバはレンズ表面の検出器
素子に接続されたワイヤリードを用いるよりも非常に都
合がよく電磁干渉の可能性も少なく光から電気出力へ変
換されることが可能であるとき、比較的小さい束で多く
の信号を第２の位置に伝達する方法を与える。
【００３３】エーロゲルルネベルグレンズ１５２の第１
の半球面１５３は入射した光エネルギに露出される。取
付け表面１５６はレンズ１５２の第１の半球面１５３お
よび第２の半球面１５４をそれぞれ限定する。各光ファ
イバ１６０の１端部はレンズ１５２の第２の表面１５４
上の特に望ましい焦点に固定され、特定の焦点に入射し
た光エネルギを受信する。光ファイバは薄い半透明接着
材料によりレンズに別々に接着されるか或いはグループ
で接着される。或いは余裕があれば、単一ファイバまた
は相似ファイバ束を球面に押付ける機械的クランプによ
って取付けられることもできる。
【００３４】ファイバ160 は受信された光エネルギを分
離した光感性半導体検出器のアレイを含むモザイク板16
4 に伝達される。したがって、各ファイバ160 の他端部
は受信した光エネルギで対応する光検出器の活性領域を
照明するようにセンサアレイ板164 に固定される。
【００３５】モザイク焦点平面アレイ板164 は通常格子
板パターンの個々のセンサ素子を有する平面半導体チッ
プである。そのようなアレイ板は数千の素子を含むアレ
イを有する光監視システムにおいて動作的に使用され
る。情報は頻繁に家庭用テレビシステムに使用された走
査のような１ラインずつの連続的な走査によって電気信
号の制御下で焦点平面アレイを構成する素子から読み出
される。モザイク平面アレイは信号サンプラ120 によっ
て誘導される適切な信号によって他の方法で走査される
ことが可能である。光ファイバ束はまたビデオスクリー
ンのテレビ画像を表示するように、例えば市販の医療用
Ｓ字形コロノスコープ器具に使用される。
【００３６】センサアレイ164 は所望のパターンで画素
パターンを走査するパターン走査制御装置170 によって
制御される。アレイ164 の走査された出力はアナログ−
デジタル変換器172 に結合され、その変換された信号は
図６のコンピュータ140 によって実行された機能と類似
する機能を行うデジタルコンピュータ174 に送られる。
【００３７】図８は球面視野を有する光学ルネベルグレ
ンズ180 を示す。レンズ180 はできるだけ球面視野の妨
害を少なくするように構成された機械的支持体182 によ
って支持される。この実施例において、光学ピックオフ
素子は図５および図６のような信号サンプラに接続する
リードによってレンズ表面に接着された光感性半導体素
子を含むか、或いは図７の（ａ）と（ｂ）のような特定
の焦点で受信された光エネルギを検出器アレイ板に伝達
する光ファイバを含むことができる。
【００３８】図９の（ａ）と（ｂ）は同時多ビーム光お
よびミリメータ波またはマイクロ波レンズ204 を使用す
るシステム200 を示す。この実施例において、システム
は半球面視野を有しているが、図８の球面視野を使用し
て構成されることができる。このシステムにおいて、複
数のミリメータ波またはマイクロ波センサ210 および光
センサ212 はレンズ204 の半球面208 にわたって分布さ
れている。光センサ212 は図６と図８の実施例に関して
示されたようなセンサと同じ型式である。例示的なミリ
メータ波またはマイクロ波センサ素子210 は図９の
（ｂ）に示されている。センサ210 はダイオード検出器
214 を有する金属ホーンを含む。信号リード216 はダイ
オード検出器214 を信号走査器とアナログ−デジタル変
換器と図６に示された処理素子に接続する。光センサか
らの各出力もまた図５および図６の実施例に記載された
ものと類似して処理される。
【００３９】図１０の（ａ）と（ｂ）は本発明のエーロ
ゲルルネベルグレンズ252 を用いるミリメータ波／マイ
クロ波および光レーダシステム250を示す。レンズ252
は光センサおよび変換器253 およびミリメータ波または
マイクロ波センサ装置255 を含む点において図９の
（ａ）のものと類似している。光センサ装置253Bはレー
ザ送信素子を備えることができる。レーザダイオードは
レンズ球面上に取付けられ、或いはレーザ光エネルギは
光ファイバによって遠隔レーザソースから表面上の焦点
に伝達される。図７の実施例で説明されたような受信光
センサ253Aは伝送素子253Bに散在している。したがっ
て、システム250 は送信および受信集束動作を可能に
し、上記いずれかのモードで動作できる。
【００４０】システム250 は一般的にレンズ252 と、送
信／受信スイッチ254 と、光およびマイクロ波信号の変
調器および送信機256 と、光およびマイクロ波受信信号
を受信し処理する受信機および信号プロセッサ装置258
とを含む。
【００４１】スイッチ254 は単極双投スイッチに機能的
に等価である。１方の位置において、スイッチ254 はレ
ーザエネルギを表面上の点に送信し、他方の位置では、
その焦点における光を受信センサアレイに送信し戻る。
もし送信機素子が分離され受信素子の間に散在するなら
ば、送信機能は電力スイッチによってレーザ素子へオン
に切換えられ、受信センサアレイの回路が付勢されると
きにオフに切換えられる。これはパルスレーダ、パルス
レーザ、およびパルス超音波距離測定器において使用さ
れている標準機能である。
【００４２】通常の条件下において送信および受信動作
は同時に生じないが、そのような動作は送信中に信号の
受信を許容する送信機の周波数変調によって達成される
ことが可能である。
【００４３】上述の実施例は本発明の原理を示す実施可
能な特定の実施例を単に示すにすぎない。他の装置は本
発明の技術的範囲から逸脱することなくこの原理にした
がい当業者によって容易に工夫されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ルネベルグレンズの集束特性および本発明のル
ネベルグレンズの断面図。
【図２】図１のレンズの屈折率勾配シェル数および各同
心層の厚さの可能な選択のための屈折率勾配のグラフ。
【図３】本発明のルネベルグレンズの同時多ビーム集束
特性の概略図。
【図４】ルネベルグレンズ表面の信号ピックオフ装置か
らのアナログまたはデジタルのデータを処理するために
使用された信号プロセッサの概略ブロック図。
【図５】同時に多ビームを形成するために使用され半導
体ピックオフ装置を使用する半球面視野を有するルネベ
ルグ光学レンズと、そのレンズを使用するセンサシステ
ムの概略的なブロック図。
【図６】図５のシステムの信号処理システムのブロック
図。
【図７】ピックオフ装置として半導体または光電気検出
器に接続される光ファイバを使用する同時半球面視野多
ビームセンサ光学レンズと、そのレンズを使用するセン
サシステムの概略的なブロック図。
【図８】同時多ビーム形成を可能にする球面視野を有す
るルネベルグ光学レンズの側面図。
【図９】光とミリメータ波またはマイクロ波動作が同時
に可能であるレンズ構造と、そのレンズセンサの使用に
適切なマイクロ波ピックオフ装置の概略図。
【図１０】半球面視野を有する同時多ビームの光とミリ
メータ波またはマイクロメータ波レーダレンズと、送信
および受信集束のために単モードまたは同時に２重モー
ドで動作できるレーダレンズを使用するミリメータレー
ダまたは光レーダシステムの概略的なブロック図。
【符号の説明】
200 …システム、204 …レンズ、210,212 …センサ、20
8 …半球面、253 …変換器、258 …受信機および信号プ
ロセッサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｓ 17/02 Ｇ０２Ｂ 3/00 Ｂ Ｚ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２の平方根にほぼ等しい屈折率を有する
    エーロゲル材料の中心球体の周囲に配置されたエーロゲ
    ル材料の複数の同心誘電体シェルを具備し、 外半径ｒ０を有し、各シェルの半径をｒとすると各シェ
    ルの各屈折率は、 式［２−（ｒ／ｒ０）２］１／２とほぼ等しく、 遠隔ソースからレンズに入射した平面電磁波の波面は到
    来波の波面の方向においてレンズの直径の端部のレンズ
    表面上の焦点に画像を形成し、 各焦点に対してーつ設けられる光ファイバであって、各
    光ファイバはレンズの外部表面上の特定点において画像
    が形成された光エネルギに応答し、前記焦点に画像が形
    成された光を前記球体表面から離れて配置された共通基
    板上に構成された半導体検出器の集積アレイに伝導する
    ように配置され、信号を集積アレイに伝送する複数の光
    ファイバと、 レンズの外部表面上の前記焦点に画像が形成されたミリ
    メータ波またはマイクロ波エネルギに応答する複数のミ
    リメータ波またはマイクロ波検出ダイオードおよびマイ
    クロ波金属ホーンとをさらに具備し、 電気−光および無線周波数動作をする ことを特徴とする
    レンズ。
  2. 【請求項２】 ２の平方根にほぼ等しい屈折率を有する
    中心球体の周囲に配置されたエーロゲル材料の複数の同
    心誘電体シェルを具備し、ｒ０の外半径を有し、各シェ
    ルの半径をｒとすると各シェルの屈折率は、 式［２−（ｒ／ｒ０）２］１／２とぼぼ等しく、遠隔ソ
    ースから入射した平面電磁波の波面は到来波の波面の方
    向におけるレンズの直径の端部においてレンズ表面上の
    点で画像を形成される球面レンズと、 前記レンズの外面の所望な焦点で画像を形成するエネル
    ギにそれぞれ応答し、焦点において画像を形成するビー
    ムエネルギを示す電気信号を供給する複数のセンサ素子
    と、 前記信号を処理するセンサ電気信号に応答する信号処理
    手段とを具備しているセンサシステム。
  3. 【請求項３】 ２の平方根にほぼ等しい屈折率を有する
    中心球体の周囲に配置されたエーロゲル材料の複数の同
    心誘電体シェルを具備し、ｒ０の外半径を有し、その各
    シェルの半径をｒとすると各各シェルの屈折率は、 式［２−（ｒ／ｒ０）２］１／２とほぼ等しく、遠隔ソ
    ースから入射した平面電磁波の波面は到来波の波面の方
    向におけるレンズの直径の端部におけるレンズ表面上の
    焦点で画像を形成される球面レンズと、 レンズの外面の少なくとも一部分の周辺の複数の焦点に
    位置し、前記焦点で受信された無線周波数エネルギを電
    気信号に変換し、またその逆の変換も同様に実行する複
    数の無線周波数エネルギ変換器と、 特定の変換器にそれぞれ対応する１つ以上の送信ビーム
    を生成するために１つ以上の変換器を選択的に励起する
    ために前記変換器に結合された送信機と、 １つ以上の変換器からのリターン信号を選択的に受信
    し、前記信号を処理する前記変換器に結合された受信機
    および信号プロセッサとを具備しているレーダシステ
    ム。
  4. 【請求項４】 ２の平方根にほぼ等しい屈折率を有する
    中心球体の周囲に配置されたエーロゲル材料の複数の同
    心誘電体シェルを具備し、ｒ０の外半径を有し、各シェ
    ルの半径をｒとすると各シェルの各屈折率は、 式［２−（ｒ／ｒ０）２］１／２とほぼ等しく、遠隔ソ
    ースから入射した平面電磁波の波面は到来波の波面の方
    向におけるレンズの直径の端部においてレンズ表面上の
    焦点で画像を形成される球面レンズと、 レンズの外面の少なくとも一部分の周辺における複数の
    センサ焦点に位置された複数の光センサと、光エネルギ
    を前記焦点で受信されたエネルギを示す電気信号に変換
    するエネルギ変換器と、 前記センサ焦点に分散された特定の送信焦点で光エネル
    ギを放射し電気変換器信号に応答する光エネルギを放射
    する複数の光変換器と、 特定の変換器にそれぞれ対応する１つ以上の送信ビーム
    を生成するために１つ以上の変換器を選択的に励起させ
    る前記電気変換器信号を発生する手段を含む送信機と、 １つ以上のセンサ素子からの信号を選択的に受信し前記
    信号を処理する前記光センサに結合された受信機および
    信号プロセッサとを具備しているセンサ。
  5. 【請求項５】 前記レンズの前記中心球体材料はエーロ
    ゲル材料である請求項４記載のセンサシステム。
  6. 【請求項６】 センサおよび変換器がその周辺に配置さ
    れているレンズ外面の前記部分は前記レンズ表面の半球
    面にわたって延在し、システムは半球面視野によって特
    徴付けられる請求項４記載のセンサシステム。
  7. 【請求項７】 さらに、前記レンズの外面の少なくとも
    一部分にわたって配置付着された複数の無線周波数焦点
    に位置され、前記無線周波数焦点で受信された前記無線
    周波数エネルギで受信された無線周波数エネルギを電気
    信号に変換し、またその逆の変換も同様に実行する複数
    の無線周波数エネルギ変換器を具備しているセンサシス
    テムにおいて、 それぞれ特定のビームに対応する１以上の送信ビームを
    生成するために１以上の前記変換器を選択的に励起する
    ために前記無線周波数エネルギ変換器に結合された無線
    周波数送信機と、 前記１以上の変換器からの無線信号を選択的に受信し、
    前記信号を処理するために前記無線周波数エネルギ変換
    器に結合された無線周波数受信機および信号プロセッサ
    とを具備している請求項４記載のセンサシステム。
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