JP7396898B2 - 赤外マルチスペクトル撮像用の装置及び方法 - Google Patents
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Description
-所与の寸法の像視野を形成する所定の寸法の基本検出器の組を含む検出マトリクスアレイと、
-所与の開口数及び所与の焦点距離を有し、前記開口数及び焦点距離が像視野の全ての位置で基本焦点の形成に適していて、前記焦点が少なくとも2個の並置された基本検出器の組をカバーする画像形成光学系と、
-基本金属誘電体導波モード共鳴フィルタのマトリクスアレイであって、画像形成光学系の焦点深度よりも短い距離を置いて検出マトリクスアレイの前方に配置されていて、基本フィルタの寸法が、像視野の各位置で形成された各基本焦点が少なくとも2個の基本フィルタをカバーするように選択されていて、前記基本フィルタが、前記検出波長のうち2個に等しい2個の異なる中心波長に中心を有するスペクトル帯域内の通過帯域伝送に最適化されたマトリクスアレイとを含んでいる。
-所与の開口の画像形成光学系によりシーンの画像を形成するステップ、及び所与の寸法の像視野を形成する所定の寸法の基本検出器の組を含む検出マトリクスアレイにより前記画像を取得するステップであって、画像形成光学系が像視野の全ての位置で少なくとも2個の並置された基本検出器の組をカバーする基本焦点を形成するステップと、
-前記画像形成光学系により集光された光ビームを、基本金属誘電体導波モード共鳴フィルタのマトリクスアレイによりフィルタリングするステップであって、前記マトリクスアレイが画像形成光学系の焦点深度よりも短い距離を置いて検出マトリクスアレイの前方に配置されていることにより像視野の各位置で形成された各基本焦点が少なくとも2個の基本フィルタをカバーし、前記基本フィルタが、前記検出波長のうち2個に等しい2個の異なる中心波長に中心を有するスペクトル帯域内の通過帯域伝送に最適化されているステップとを含んでいる。
φ=2.44λN (1)
により定義できる。
ここにNは画像形成光学系の開口数(N=D/F、Dは画像形成光学系の瞳孔径、及びFは焦点距離)及びλは波長である。従って、例えば、開口数がN=3、波長がλ=4.1μmであるスペクトル撮像用の装置の場合、焦点の直径は約30μmである。
Pf=2Nφ (2)
金(Au)、銀(Ag)、又は銅(Cu)からなる金属格子32、33、
λr/100~λr/10の範囲のtm、
p<λr、
a1<λr/4、a2<λr/4、a1≠a2、
誘電材料、例えば、炭化ケイ素(SiC)又は窒化ケイ素(SiN)、
λr/20~λr/2の範囲のtd。
周期p=3μm、a1=0.2μm、a2=0.7μm、tm=0.1μm及びtd=0.65μm、nd=2.15(SiNx)であり、nmは金のドルーデモデルにより与えられる。
λr=4.01μm、Tmax=75%、Δθ=17°及びΔλ=120nm
周期p=2μm、a1=0.12μm、a2=0.62μm、b1=0.15μm、b2=0.65μm、tm1=0.1μm、tm2=0.05μm、td=0.6μm、ng=2.84(SiC)、及びnmは金のドルーデモデルにより与えられる。
λr=3.98μm、Tmax=92%、Δθ=20°及びΔλ=160nm
周期p=1.5μm、a’’1=0.2μm、b’1=0.1μm、tm1=0.1μm、tm2=0.13μm、td=0.63μm、nd=2.15(SiNx)、及びnmは金のドルーデモデルにより与えられる。
λr=3.89μm、Tmax=70%、Δθ=15°及びΔλ=320nm
Claims (9)
- 少なくとも1個の第1及び1個の第2の検出波長の検出に適した赤外マルチスペクトル撮像用の装置(20)であって、
-所与の寸法の像視野を形成する所定の寸法の基本検出器(23i)の組を含む検出マトリクスアレイ(23)と、
-所与の開口数(N)及び所与の焦点距離(F)を有し、前記開口数及び焦点距離が像視野の全ての位置で基本焦点の形成に適していて、前記基本焦点が少なくとも2個の並置された基本検出器の組をカバーする画像形成光学系(22)と、
-基本フィルタのマトリクスアレイ(24)であって、前記画像形成光学系の焦点深度よりも短い距離を置いて前記検出マトリクスアレイ(23)の前方に配置されていて、前記基本フィルタの寸法が、前記像視野の各位置で形成された各基本焦点が少なくとも2個の互いに隣接した基本フィルタをカバーするように選択されていて、2つの前記基本フィルタの通過帯域がそれぞれ、前記第1および第2の検出波長に等しい中心波長それぞれを有するスペクトル帯域内の通過帯域であるように前記基本フィルタが最適化されたマトリクスアレイとを含み、
前記基本フィルタは、基本金属誘電体導波モード共鳴フィルタ(24i)であり、
前記基本フィルタの少なくとも1個が、平面波内で測定された、前記装置の視野端角以上の角度公差を有し、前記視野端角が前記検出マトリクスアレイに垂直な方向において前記検出マトリクスアレイに到達すべく意図された最大傾斜光ビームの角度として定義される、赤外マルチスペクトル撮像用の装置。 - 前記基本フィルタの各々が、1個の基本検出器の寸法とほぼ同一の寸法を有している、請求項1に記載の赤外マルチスペクトル撮像用の装置。
- 前記マトリクスアレイ(24)の前記基本フィルタがゾーン(Zi)の形式で配置されていて、各ゾーンが、2個の異なる中心波長に中心を有するスペクトル帯域内の通過帯域伝送に最適化された少なくとも2個の基本フィルタを含み、前記基本焦点の寸法よりも大きい寸法を有している、請求項1~2のいずれか1項に記載の赤外マルチスペクトル撮像用の装置。
- 前記基本フィルタのマトリクスアレイ(24)が、誘電材料からなる導波管と、前記誘電材料からなる導波管の両側の2個の金属格子とを含む少なくとも1個の基本DMG導波モード共鳴フィルタを含んでいる、請求項1~3のいずれか1項に記載の赤外マルチスペクトル撮像用の装置。
- 前記基本DMG導波モード共鳴フィルタが中空支持されていて、前記2個の金属格子が同一である、請求項4に記載の赤外マルチスペクトル撮像用の装置。
- 前記基本DMG導波モード共鳴フィルタが誘電材料からなる基板上に堆積されていて、前記基本フィルタの前記2個の金属格子が異なっている、請求項4に記載の赤外マルチスペクトル撮像用の装置。
- 前記基本フィルタのマトリクスアレイが、その前面に単一の金属化部を有する少なくとも1個の基本金属誘電体導波モード共鳴フィルタを含み、前記基本金属誘電体導波モード共鳴フィルタが、基板上に堆積された誘電材料からなる導波管と、前記導波管の面であって、前記基板とは反対側の面に二重金属格子とを含んでいる、請求項1~6のいずれか1項に記載の赤外マルチスペクトル撮像用の装置。
- 前記マトリクスアレイ(24)が「二原子」型である少なくとも1個の基本金属誘電体導波モード共鳴フィルタを含み、「二原子」型であるフィルタの前記少なくとも1個の金属格子が、寸法が異なる少なくとも2個の開口を有するパターンを有している、請求項1~7のいずれか1項に記載の赤外マルチスペクトル撮像用の装置。
- 少なくとも1個の第1の及び1個の第2の検出波長の検出に適した赤外マルチスペクトル撮像をする方法であって、
-所与の開口(N)の画像形成光学系によりシーンの画像を形成するステップ、及び所与の寸法の像視野を形成する所定の寸法の基本検出器の組を含む検出マトリクスアレイにより前記画像を取得するステップであって、前記画像形成光学系(22)が前記像視野の全ての位置で少なくとも2個の並置された基本検出器の組をカバーする基本焦点を形成している、ステップと、
-前記画像形成光学系により集光された光ビームを、基本金属誘電体導波モード共鳴フィルタのマトリクスアレイ(24)によりフィルタリングするステップであって、前記マトリクスアレイが画像形成光学系の焦点深度よりも短い距離を置いて前記検出マトリクスアレイ(23)の前方に配置されていることにより前記像視野の各位置で形成された各基本焦点が少なくとも2個の互いに隣接した基本フィルタをカバーし、前記2個の基本フィルタの通過帯域が、それぞれ、前記第1および第2の検出波長に等しい中心波長それぞれを有するスペクトル帯域内の通過帯域であるように前記基本フィルタが最適化されている、フィルタリングするステップとを含む方法であって、
前記基本フィルタは、基本金属誘電体導波モード共鳴フィルタ(24i)であり、
前記基本フィルタの少なくとも1個が、平面波内で測定された、請求項1-8のいずれか一項に記載の装置の視野端角以上の角度公差を有し、前記視野端角が前記検出マトリクスアレイに垂直な方向において前記検出マトリクスアレイに到達すべく意図された最大傾斜光ビームの角度として定義される、方法。
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