JPH09166400A - 2波長分離光学系による2波長赤外線画像ホーミング装置 - Google Patents

2波長分離光学系による2波長赤外線画像ホーミング装置

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JPH09166400A
JPH09166400A JP7328797A JP32879795A JPH09166400A JP H09166400 A JPH09166400 A JP H09166400A JP 7328797 A JP7328797 A JP 7328797A JP 32879795 A JP32879795 A JP 32879795A JP H09166400 A JPH09166400 A JP H09166400A
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JP
Japan
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infrared
optical system
wavelength
mirror
wavelength band
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JP7328797A
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Yukito Hata
幸人 秦
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2波長分離光学系による2波長赤外線画像ホ
ーミング装置に関し、2波長分離光学系と各波長の赤外
線検知器を一体化し、ジンバルに搭載可能とする。 【解決手段】 主鏡1a、副鏡1bとで赤外線Rを受
け、赤外線フィルタ1cで長波長帯はR1 のように反射
し、中波長帯R2 は透過する。長波長帯R1 は反射鏡1
dで反射し、リレーレンズ1eに入り、中波長帯R2
リレーレンズ1fに入る。リレーレンズ1e、1fで各
赤外線は平行光となり、各赤外線検知器2、3の真空容
器2a、3aに入り、結像レンズ2b、3bに導かれ、
2次元赤外線センサ2c、3cに結像し、それぞれ電気
信号に変換される。2d、3dは冷却器である。このよ
うな2波長分離光学系と2波長の各検出器を一体化して
小型軽量となり、ジンバルに搭載できるので飛しょう体
の赤外線画像ホーミング装置が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は2波長分離光学系と
冷却器及びセンサを一体化した検知器組立部分とを組合
せた2波長赤外線画像ホーミング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、2波長の赤外線検知器をジンバル
に搭載した2波長赤外線画像ホーミング装置が無い為1
波長の赤外線画像ホーミング装置について説明する。図
3はこの場合のジンバルに搭載される中波長(3〜5μ
m帯)または長波長(8〜12μm帯)のイメージャ3
0を示しており、イメージャ30は、赤外線を集光する
屈折光学系21と2次元赤外線センサ22、冷却器2
3、コールドシールド24及び真空容器25からなる冷
却型赤外線検知器20が一体に組み立てられている。
【0003】飛しょう体に用いられるホーミング装置で
は、このように光学系21とセンサ、冷却器、シールド
等からなる赤外線検知器20とを一体化したイメージャ
30を図示省略のジンバルに搭載するようになってい
る。中波長と長波長の赤外線の2波長複合ホーミング装
置を実現するにはそれぞれの波長のイメージャを同時に
ジンバルに搭載する必要があり、大がかりな装置となる
ため飛しょう体、等には実装できず実現していない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】先ず、2波長化のため
に図3に示すような従来の1波長の赤外線イメージャ3
0を、2個ジンバル上に搭載することは、開口径が2個
分必要になり、前述したように妥当なホーミング装置の
大きさでは実現できない。
【0005】次に、開口径を妥当な大きさにする為に、
2波長共通の集光光学系とすれば、2波長を分離する必
要があること、2次元赤外線センサの性能を引き出す為
には、センサ面にホーミング装置内部からの不要な赤外
線が入射するのを防ぐ為に、コールドシールドの開口が
光学系の開口しぼりに当たるようにいわゆる開口整合を
とる必要があることにより、光学系の長さが長くなり、
ジンバル搭載時の可動範囲を確保することが困難になる
ので現状では実現していない。
【0006】本発明は、2波長共通の集光光学系と、2
波長分離光学系と、2波長それぞれの検知器とを組合せ
てジンバルに搭載することを可能とし、妥当な開口径と
光学系長さを有する2波長赤外線画像ホーミング装置を
提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、赤外
線を入射し、反射する主鏡及び同主鏡から反射する赤外
線を受け、光軸方向に反射する副鏡とよりなる集光光学
系と;同集光光学系の主鏡と副鏡との間に配置され、前
記副鏡から反射し、入射する赤外線のうち第1の波長帯
は反射し、第2の波長帯は透過するフィルタ及び前記第
1の波長帯を受けて光路を変更する反射鏡からなる2波
長分離光学系と;前記反射鏡からの赤外線を受けて赤外
線センサに導き、電気信号に変換する第1の赤外線検知
器と;前記フィルタからの透過光を受けて赤外線センサ
に導き、電気信号に変換する第2の赤外線検知器と;前
記集光光学系、前記2波長分離光学系、前記第1及び第
2の赤外線検知器を一体的に組合せると共に、これらを
搭載するジンバルとを具備してなることを特徴とする2
波長分離光学系による2波長赤外線画像ホーミング装置
を提供する。
【0008】本発明は上記の手段により、2波長共通の
集光光学系と、第1の波長帯、例えば長波長帯は反射
し、第2の波長帯、例えば長波長帯を透過するよう設計
したフィルタ及び反射鏡とからなる2波長分離光学系に
より効率よく2波長に分離されるため、1波長だけの場
合に比べて余り大きくならない妥当な開口径が実現でき
る。
【0009】また、2波長共通の集光光学系に主鏡と副
鏡からなるカセグレンタイプの反射鏡を採用すること
で、焦点距離に比べ光学系の長さを短くするだけでな
く、副鏡を光軸に対し傾け主鏡と副鏡の間に2波長分離
のためのフィルタとフィルタで反射された光路を光軸方
向に戻す反射鏡を配置できるようにし、2組のリレーレ
ンズを含めても光学系の全長を焦点距離以下の妥当な長
さを実現できる。
【0010】さらに、2波長分離後直接結像させずに、
リレーレンズにより集光光学系への平行入射光を再び平
行光に変換することができるので、入射光をコールドシ
ールド開口部で交わるようにでき、そこに配置した結像
レンズにより開口整合を実現できる。
【0011】このような集光光学系と、2波長分離光学
系と、第1、第2赤外線検出器とを一体的に組合せてイ
メージャを小型軽量化とすることが可能となり、このイ
メージャをジンバルに組込んで飛しょう体に搭載できる
2波長赤外線画像ホーミング装置が実現できる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の実
施の一形態に係る2波長分離光学系による2波長赤外線
画像ホーミング装置の2波長赤外線イメージャの断面図
である。
【0013】図において、2波長赤外線イメージャ10
は大きくは、2波長分離光学系1、長波長赤外線検知器
2及び中波長赤外線検知器3からなり、細くは、カセグ
レンタイプの2波長共通集光光学系としての主鏡1a、
副鏡1b、2波長分離光学系として中波長帯透過型の赤
外線フィルタ1c、反射鏡1d、各波長帯のリレーレン
ズ1eと1f、赤外線検知器として真空容器2aと3
a、結像レンズ2bと3b、2次元赤外線センサ2cと
3c及び冷却器2dと3dからなる。
【0014】このような構成の2波長赤外線イメージャ
10において、主鏡1aに入射した目標シーンからの入
射赤外線Rは、主鏡1aの光軸に対し傾斜して取り付け
られた副鏡1bで反射し、カセグレン焦点に集光する手
前で、フィルタ1cにより長波長帯の赤外線R1 は反射
され、中波長帯の赤外線R2 は透過されることにより、
効率的に2波長に分離できる。
【0015】長波長帯の赤外線R1 はさらに反射鏡1d
で符号R3 で示すように光軸方向に折り曲げられる。フ
ィルタ1cでの反射または透過後に1度集光した赤外線
は、発散する途中に置かれた長波長帯用のリレーレンズ
1e及び中波長帯用のリレーレンズ1fにより再び平行
光に変換され、それぞれの検知器のコールドシールド開
口部に配置された結像レンズ2bまたは3bに導かれ、
2次元赤外線センサ2cまたは3c上に結像し、電気信
号に変換される。
【0016】なお、図1に示した視野中心及び視野端か
らの赤外線入射光が、結像レンズ2b又は3bのあるコ
ールドシールド開口部でちょうど交わり、2次元赤外線
センサの中心と端に結像できることを示しており、これ
によりこの構造で開口整合も実現できる。
【0017】ここで、副鏡1bが主鏡1aの一部を遮蔽
することによる入射光量の損失とフィルタによる透過光
量損失または反射光量損失はかなり小さいのでその分見
込んでも妥当な開口径が実現できる。このような損失を
考慮した開口径の試算例について次に説明する。
【0018】副鏡1bによる遮蔽ロスを10%程度、フ
ィルタ1cを現在一般的に用いられている多層干渉フィ
ルタとして、透過ロス20%程度(反射ロスは10%程
度)とすれば、集光光学系による入射光量は1波長のみ
の場合の1/(1−0.1−0.2)≒1.4倍程度あ
ればよく、入射光量は開口径の2乗に比例するので、開
口径としては1波長のみの場合の√1.4≒1.2倍程
度の大きさで実現できる。
【0019】なお、上記の実施の形態において、フィル
タ1cを中波長帯透過型とするのは、高感度の量子型赤
外線センサの場合、使用波長帯の内長い方は、赤外線セ
ンサ自身の特性によるカットオフ波長として自然に制限
されるが、短い方は、カットオフ特性がないため、通常
フィルタ1cにより制限しなければならない。そこで2
波長分離の為のフィルタを長波長帯の検知器にとっての
短波長カットのフィルタ1cと兼用することにより余分
な光学素子を極力増やさないためである。
【0020】又、中波長用の検知器3が光軸に対する若
干の傾斜を無くすことは、フィルタの形状をプリズム化
するとか、主鏡を傾け副鏡の位置を光軸から外して光軸
に平行にすることで可能であるが光学特性に悪影響があ
るので本実施の形態においては採用していない。
【0021】前述のように本実施の形態における2波長
赤外線イメージャ10は主鏡1aと副鏡1bとを用いて
も損失はかなり小さいので妥当な開口径が実現でき、ま
た、焦点距離より短いカセグレンタイプの光学系の長さ
程度で2波長分離光学系が実現できる。
【0022】このイメージャの形状はかなり軸対称性が
高く、アンバランスなモーメント増加が小さくなる。
又、従来の屈折光学系では、レンズが重く支持中心(セ
ンサ面付近)に対しかなり頭が重いのに比べ、カセグレ
ンタイプの光学系により支持中心付近に全体の重心がく
るようになる。更に、光学系重量は屈折系より反射系の
方が軽くできるので検知器が2本に増えても重量増加は
小さくなり、これらの利点より、イメージャ10をジン
バル機構に搭載する場合には、イメージャを搭載するジ
ンバル能力への影響は小さいので、このようなイメージ
ャ10により2波長赤外線画像ホーミング装置は十分実
現できる。
【0023】図2は前述の2波長赤外線イメージャ10
をジンバル12に搭載した2波長分離光学系による2波
長赤外線画像ホーミング装置の斜視図である。図におい
て、2波長赤外線イメージャ10は前述のように主鏡1
a、副鏡1b、それらからの赤外線から2波長を分離す
るフィルタ1c、反射鏡1d、リレーレンズ1e、1
f、長波長赤外線検知器2、中波長赤外線検知器3より
なり、ジンバル12に搭載され、全体は赤外線ドーム1
1で覆われている。
【0024】このように、上記の実施の形態において
は、主鏡1aとその光軸に対して傾けた副鏡1bからな
るカセグレンタイプの2波長共通の集光光学系と、その
主鏡1aと副鏡1bの間に配置したフィルタ1cと反射
鏡1d及び2組のリレーレンズ1e、1fにより構成す
る2波長分離光学系と、コールドシールド開口部に結像
レンズ2b、3bを組み込んだ2波長それぞれの赤外線
検知器2、3を、一体に組み立てた構造の赤外線イメー
ジャ10とし、小型化してジンバル12に搭載するので
飛しょう体用の2波長赤外線画像ホーミング装置が実現
できる。
【0025】
【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
は、2波長イメージャとして、主鏡と副鏡からなる波長
共通の集光光学系と、その主鏡と副鏡の間に配置したフ
ィルタ及び反射鏡より構成する2波長分離光学系と、2
波長それぞれの赤外線検知器とを一体に組み立てた構造
を採用したので、ジンバル搭載に対し妥当な開口径と光
学系の長さを実現でき、小型のイメージャをジンバルに
搭載することができるので実用的な2波長赤外線画像ホ
ーミング装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る2波長分離光学系
による2波長赤外線画像ホーミング装置に適用される2
波長赤外線イメージャの断面図である。
【図2】本発明の実施の一形態に係る2波長分離光学系
による2波長赤外線画像ホーミング装置の斜視図であ
る。
【図3】従来の1波長赤外線イメージャの構成図であ
る。
【符号の説明】
1 2波長分離光学系 1a 主鏡 1b 副鏡 1c 赤外線フィルタ 1d 反射鏡 1e、1f リレーレンズ 2 長波長帯赤外線検知器 2a、3a 真空容器 2b、3b 結像レンズ 2c、3c 2次元赤外線センサ 2d、3d 冷却器 3 中波長帯赤外線検知器 10 2波長赤外線イメージャ 11 赤外線 12 ジンバル
───────────────────────────────────────────────────── 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 // G05D 1/12 H01L 31/02 E

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 赤外線を入射し、反射する主鏡及び同主
    鏡から反射する赤外線を受け、光軸方向に反射する副鏡
    とよりなる集光光学系と;同集光光学系の主鏡と副鏡と
    の間に配置され、前記副鏡から反射し、入射する赤外線
    のうち第1の波長帯は反射し、第2の波長帯は透過する
    フィルタ及び前記第1の波長帯を受けて光路を変更する
    反射鏡からなる2波長分離光学系と;前記反射鏡からの
    赤外線を受けて赤外線センサに導き、電気信号に変換す
    る第1の赤外線検知器と;前記フィルタからの透過光を
    受けて赤外線センサに導き、電気信号に変換する第2の
    赤外線検知器と;前記集光光学系、前記2波長分離光学
    系、前記第1及び第2の赤外線検知器を一体的に組合せ
    ると共に、これらを搭載するジンバルとを具備してなる
    ことを特徴とする2波長分離光学系による2波長赤外線
    画像ホーミング装置。
JP7328797A 1995-12-18 1995-12-18 2波長分離光学系による2波長赤外線画像ホーミング装置 Withdrawn JPH09166400A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008139250A (ja) * 2006-12-05 2008-06-19 Toshiba Corp ジンバル装置
KR101877214B1 (ko) * 2017-10-31 2018-07-12 엘아이지넥스원 주식회사 비행체 탑재용 탐색 장치
CN114895447A (zh) * 2022-04-29 2022-08-12 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种共口径多视场红外光学***
CN116068742A (zh) * 2023-02-24 2023-05-05 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中长波共口径折反式光学***

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