JP2016505876A - 保護用のハウジング - Google Patents

Abstract

プラットホームに装着されるカメラシステムのための保護用のハウジング（１）が開示されている。このハウジング（１）は、ドーム形状に形成され敏感な光学システムを覆っている。ハウジング（１）は、探査システムの外側ハウジングに設けられているか、その一部を構成している。ハウジング（１）は、光透過性であり、また導電性でもある。このようにして、ハウジング（１）は、プラットホーム（４）のレーダの断面を小さくするように機能して、探査システムの敏感な光学システム中への電磁無線周波数のパルスの透過を防ぎながら、ハウジングを介するマルチ波長の放射線の透過を可能にしている。【選択図】図１

Description

本願発明は、保護用のハウジングに関する。特に、本願発明は、限定されるものではないが、プラットホームに装着されたカメラのための、光学的に透明な保護用のハウジングに関する。

乗り物、飛行機、及びミサイルのような最近のプラットホームで、また、放射線監視のような他の分野で、ＩＲカメラのような感度監視装置が、度々使用されている。このような装置は、過酷な外部環境から保護されなければならず、このような保護は、カメラからの視界を妨げない光学的に透明な構造物の使用により度々なされている。このためのハウジングは、度々、ドーム形状にされており、ＩＲ又は可視光のような対象放射線の波長に対して透明である。また、このようなドーム形状のハウジングは、手で支持するカメラ装置の外部アパーチャを形成している場合もある。

マルチスペクトルの使用、例えば、中波（ＭＷ）ＩＲ及び長波（ＬＷ）ＩＲの結像のため、または、可視光（〜４００ｎｍ）からＬＥＩＲ（〜１２−１４μｍ）までのための
カメラの構成において、対象放射線の全てのバンドに対して高い透明性を有するハウジングのような、同じ外部アパーチャ、光学要素の使用が必要である。

上記ハウジングを導電性にすることは、有効である。かくして、ハウジングに、連続した「シート」か、「格子」構造の形態の導電層を与えることが知られている。このような層は、幾種かのハウジングは、自身が導電性を有しているかもしれないが、理想的には、ハウジング表面へのコプラットホームォーマルコーティングである。導電性のハウジングが必要とされているのは、次の２つの理由からである。第１は、光学系のアパーチャを介してカメラのボディに入って電子機器を妨害する、反撃のための、又は単に環境中に自然に存在する電磁（ＥＭ）放射線を防ぐためである。第２は、プラットホーム、乗り物、又はミサイルのレーダの断面が減少されて、探査や反撃に対する感受性を低くしてしまうためである。

今日まで複スペクトル光学システムで使用されてきた多くの材料、例えば、硫化亜鉛は、導電体ではない。従って、このような材料は、雰囲気中の粒子又は雨により生じる腐食に対しては度々耐性がない。このことは、特に超音速の動作にとっては正しい。「ハード」コーティングが、長期に渡る表面の損傷を避けて、十分な性能を与えるために度々望まれている。

ハウジングを保護するために適用される透明かつ導電性の層は、代表的には、金属粒子もしくは金属酸化物のサスペンジョンにより形成されている。これらは、ＩＲに対して比較的高い光損失を有することが想定され、腐食に対して低い耐性を有している。他の例が、ＵＳ特許6,180,030、ＵＳ特許20030201164、及びＵＳ特許3,698,946に開示されている。しかし、これらは、可視スペクトルに対して透明であるドームを保護するのに限られている。

更なるアプローチが、例えば、半導体の使用に関して、なされている。このようなシステムの例が、ＵＳ特許5,824,418及びＵＳ特許5,724,180に開示されている。このようなシステムは、8-14μm動作のために度々使用されるゲルマニゥムや2-5μm動作のために度々使用されるシリコンを使用している。しかし、これら半導体は、複雑な構造又は湾曲した表面上の層として容易には形成されることができない。

単一のＩＲウエイブバンドのドームが、全体に渡ってコーティング材で形成されることができる。例えば、ゲルマニゥムが、長波（ＬＷ）ＩＲドームのために使用されることができる。ゲルマニゥム（Ｇｅ）が、導電性にするためにドーパントを含んでいると、これは、電磁波に対してバリアを形成する。Ｇｅのような単一のバンドのドームに対する丈夫なコーテングが、Proc.SPIE 2286,Window and Dome Technologies and Materials IV, 376(September 28, 1994)に開示されている。

上述したシステムは、いずれも、対象放射線のマルチウエイブバンド全体に渡って低い光損失と、低い抵抗と、腐食に対する優れた耐性とで、容易に形成することができる層を有する保護用のハウジングを提供することができない。

充分に耐性を有する長波長又はマルチスペクトル材料が無く、高いＩＲ透過率の材料が、この適用にとって無線周波数での高い反射特性を有することは、一般的に言われている。従って、高い導電性と共に高い赤外線透過率を有する材料が、知られていないとも言われている。

本願発明は、上記のような解決を与えることを目的としている。

本願発明に係われば、導電性でありプラットホームに装着されるカメラのための保護用のハウジングが提供される。

図１は、乗り物、ミサイル等のプラットホームの外面に装着可能な、カメラのためのドーム形状の保護用のハウジングを示す本願発明の１つの形態の概略的断面図である。 図２は、ドームの外面上の本願発明の１つの形態の層を示す、図１のドーム形状のハウジングの拡大図である。 図３は、ドーム形状の保護用のハウジング上のグラフェンコーティングを有するシステムでの光損失を示すグラフであり、この損失は、グラフェンコーティングにより単独で示されている。

図１は、ＩＲカメラシステムのような保護される敏感な装置（図示されていない）での使用のための代表的な保護用のドーム形状のハウジング１を示している。このドーム１は、ＩＲカメラシステム（図示されていない）の外部アパーチャを形成している。

図２に示されている本願発明の第１の実施の形態において、ドーム１は、堆積されたグラフェンの層３を上に有し、硫化亜鉛により形成された基板２を有している。このグラフェンの層３は、ドーム１を形成している基板２の外面上に堆積されたグラフェンの１原子厚さの層で形成されることができる。しかし、この層３は、グラフェンが外部環境から保護されるようにドーム形状のハウジングの内面に形成され得る。

前記層３は、各々の層が単一の原子厚さを有するグラフェンの複数のコンフォーマル層により構成され得ることは、理解できるであろう。

代わって、前記層３は、適当な光学透明材料の層間に挟まれたグラフェンの単一の層の形態をとり得る。

上述した例では、前記ドーム１は、プラットホーム４の上に、適当な装着部材５を使用してマウントされている。

グラフェンの層３は、基板２上に堆積されている。しかし、基板２の上にグラフェンの層をコーテングすることができる如何なる適当な製造方法が、使用され得ることは、判るであろう。

カメラシステム（図示されていない）は、同じ外部アパーチャ及び保護用のハウジングを使用して、単一の波長で動作可能であるか、例えば、ＭＷＩＲ及びＬＷＩＲ結像のためのマルチスペクトルの使用における、複数の個々の波長バンド、もしくは可視光（〜４００ｎｍ）からＬＥＩＲ（〜１２−１４μｍ）までの全てのバンドで動作されることができる。

本願発明の第２の実施の形態では、グラフェンの導電層３は、格子形状又は他の所望の形状のような幾何学的構造の形態をとることができる。例えば、グラフェンは、プラットホーム又はカメラに組み込まれた適当な回路を介する無線周波数（rf）のトランスミッタ又はレシーバとして機能するように構成されることができる。グラフェン層の構造と形状とは、用途に適した形状にするように、選択される。ハウジング内の導電構造体のための他の使用があることと、第２の実施の形態は、rfアンテナだけに限定されないことは、判るであろう。

本願発明の第３の実施の形態では、導電性のコーティングは、複合体とするように、マトリックス材間に挟まれたグラフェンを有する層状の構成を有している。適したマトリックス材は、硫化亜鉛であり得る。しかし、他の適当な光透過マトリックス材が使用されることができる。

本願発明の第４の実施の形態では、ハウジングは、カメラ外部アチャを有し、グラフェンは、前述したのと同様の方法で機能し、ハウジングは、カメラの光学システムの一部を構成している。

グラフェンは、上述した適用に対して好ましい性質を有している。グラフェンは、導電性であり、基板材の上の層中に形成されることができ、対象放射線のマルチウエイブバンド全体に渡って低い光損失を有して容易に製造され得、低い抵抗を有し、そして、腐食に対して高い耐性を有している。グラフェンは、高い導電性を有し、これの抵抗値は、室温で銀よりも約３５％低い。更に、グラフェンは、１ＴＰａ（150,000,000 psi）の縦弾性係数（剛性）で、スチールよりも２００倍大きい破壊応力を有していることが、測定されている。

光透過かつ導電材としてのグラフェンの使用のための他の同様の適用があることは、理解できるであろう。例えば、グラフェンは、ミサイル又は他の軍事品又はプラットホームのハイブリッドｒｆ／ＩＲ探査システムのためのドーム上のＩＲ透過アンテナのために使用されることができる。更に、グラフェンは、ターゲットとコンタクト時に破壊パッケージを駆動することができるドーム形状のハウジングのＩＲ透過起爆装置として使用されることができる。

グラフェンは、適した導電層を形成するのに必要な性質を有しているけれども、層がとる形態は、上述された３つの例に限定されることが無く、また、上述された目的を果たすグラフェンの適当な形態が、考えられることは、判るであろう。

Claims (17)

1. プラットホームに装着されるカメラのための保護用のハウジングであって、このハウジングは、グラフェンでできた層を有し、グラフェンは、導電体であり、無線周波数の放射線がハウジングを透過するのを防止しながら、結像放射線がハウジングを透過するのを可能にするように機能する、保護用のハウジング。
2. 前記ハウジングは、前記カメラの外部アパーチャを有している請求項１の保護用のハウジング。
3. 前記ハウジングは、更に、基板の上又は中に形成されたグラフェンの層を有している請求項１又は２の保護用のハウジング。
4. 前記ハウジングは、更に、基板の上又は中に形成されたグラフェンの格子形状の構造体を有している請求項１又は２の保護用のハウジング。
5. 前記ハウジングは、グラフェンと基板との複合体を有している請求項１又は２の保護用のハウジング。
6. 前記基板は、硫化亜鉛又は適当な光学特性を有している他の材料により形成されている
   請求項３乃至５のいずれか１の保護用のハウジング。
7. ハウジングを透過する前記結像放射線は、単一の波長の放射線、複数の分離した波長の放射線、もしくは、複数の範囲の波長の放射線である請求項１乃至６のいずれか１の保護用のハウジング。
8. ハウジングを透過する前記結像放射線は、ＭＷＩＲ及びＬＷＩＲ結像に適した放射線、または、可視光からＬＷＩＲまでの全ての波長の放射線である請求項７の保護用のハウジング。
9. 前記ハウジングは、ドーム形状に形成されている請求項１乃至８のいずれか１の保護用のハウジング。
10. 単一の波長、複数の分離した波長、もしくは、複数の範囲の波長で動作するカメラシステムであって、このカメラシステムは、プラットホームの外面に装着され、単一の外部アパーチャを有し、この外部アパーチャは、グラフェンでできた層を有し、グラフェンは、導電体であり、無線周波数の放射線がハウジングを透過するのを防止しながら、結像放射線がハウジングを透過するのを可能にするように機能する、カメラシステム。
11. 前記外部アパーチャは、ドーム形状の構成である請求項１０のカメラシステム。
12. 外部アパーチャを透過する前記結像放射線は、ＭＷＩＲ及びＬＷＩＲ結像に適した放射線、または、可視光からＬＷＩＲまでの全ての波長の放射線である請求項１０又は１１のカメラシステム。
13. 保護用のハウジングを有する探査システムであって、この探査システムは、１もしくは複数の波長又は複数の領域の波長で動作し、前記ハウジングは、導電体でありながら、光透過性を有し、ミサイルのレーダの断面を減じ、探査システムをＥＭパルスから保護するように機能する、探査システム。
14. 前記ハウジングは、グラフェンでできている請求項１３の探査システム。
15. 前記グラフェンは、格子形状に構成されている請求項１４の探査システム。
16. 保護用のハウジングを有する探査システムであって、この保護用のハウジングは、グラフェンの層を有し、このグラフェンの層は、探査システムに組み入れられた適当な回路を介して、無線周波数のトランスミッタ又はレシーバとして機能するように構成されている、探査システム。
17. 添付図面の図１乃至３を参照して前記されたような、保護用のハウジング、カメラシステム、もしくは探査システム。