JPH0476081B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ (a) 明確に定められる軸線を有し、少くとも
選択された放射線帯に対して透過性であるコア
と、 (b) コアと実質的に同じ屈折率を有し、コアに被
着されて、コアの軸線に平行であり非反射性で
非屈折の界面を形成するクラツド層と、 (c) 前記クラツドに埋め込まれ、コアとクラツド
間の界面にほぼ垂直な方向にコアかあ延びる複
数の細長い放射線吸収部材と から成る非軸線放射線用フイルター。

２ コアとクラツドは選択された放射帯を透過す
るガラス組成物より形成され、放射線吸収部材
は、選択された放射線帯を吸収するガラスより形
成される請求の範囲第１項記載の非軸線放射線用
フイルター。

３ 選択された放射線帯は、可視光であり、コア
とクラツドは透明なガラスであり、放射線吸収部
材は黒色ガラスより成る請求の範囲第１項記載の
非軸線放射線用フイルター。

４ 放射線吸収部材はフアイバー形状である請求
の範囲第１項記載の非軸線放射線用フイルター。

５ 前記フアイバーは前記クラツド内に無作為に
配置されている請求の範囲第４項記載の非軸線放
射線用フイルター。

６ 前記フアイバーは、クラツドの滞積５％以下
を占有している請求の範囲第５項記載の非軸線放
射線用フイルター。

７ フアイバーはクラツドの体積のほぼ３％を占
有する請求の範囲第５項記載の非軸線放射線用フ
イルター。

８ 前記放射線吸収部材は、コアとクラツドより
も相当に高い屈折率を有する請求の範囲第１項記
載の非軸線放射線用フイルター。

発明の背景 フアイバーオプチツクスおよびレンズ技術の分
野において、放射線の収集角度範囲を改善し、レ
ンズや窓やコンジツトのいわゆる“受容角度”を
広げる技術でかなり進歩したものがある。さら
に、これらの技術の一焦点は、装置の軸線に斜め
の放射線も含めてすべての受容される放射線が内
部的に繰り返し反射されこれを検出器すなわちレ
シーバに伝達することを保証することである。

ところで、放射エネルギー、特に可視・近可視
光の検出を必要とし、対向する目的物を探索する
種々の応用が存する。典型的な応用は、微弱で遠
隔にある光源を包含するものである。目的とする
ところは、検出装置の視軸に平行に伝達しない放
射線を波して取り除くことである。これらの応
用は、長時間露光の天体写真術、および「ナビゲ
ーシヨナル・グリツド」として微弱光の星を利用
し密接に関連する航行法および宇宙航行法を含
む。他の応用は、低レベル放射検出手段、たとえ
ば軍事・警察上の監視のための夜間描像、高解像
度航空写真、さらには生物学者による夜行性動物
の研究にも関連する。

これらの応用に使用される装置は、通常Ｓ／Ｎ
比が致命的に低いところ近くですでに作動してい
る。このようなシステムに混入する光学雑音のか
なりの部分は、浴する標的からではなくバツクグ
ラウンドからやつてくる浮遊放射の形態をとる。
非常に低い放射線レベルでは、このバツクグラウ
ンド放射の強度が標的からの放射強度と等しい場
合もありあるいはそれを超える場合もあり、映像
解像度上悪影響を与えることは確実である。たと
えば、赤外探査において、標的が観察者によつて
照射される場合、後方散乱雑音の波を、システ
ムの形態を調節するか、もしくは後方散乱と標的
から反射される光との間の時間差を利用して、検
出器を“遮断して（ゲート）”することにより行
うことができる。しかし、自然発生の低放射線レ
ベルが使用される場合、いずれの手段も有効では
ない。非軸線光線を遠方へ導くような勾配で徐々
に変化する異なる屈折率を有するガラス配合物の
複数層により、複合体の非軸線用フイルターを設
計し組み立てることができる。このような装置
は、屈折率の違いにほぼ付随する熱膨張係数の違
いによつてひずみと破壊を受ける。

別の解決法は、フイルターのコアの屈折率と等
しい屈折率を有する光吸収性物質の周縁ジヤケツ
トすなわちクラツドを設けることである。これに
対する問題は、屈折率は放射線または光の周波数
に依存して変わり、ガラスの組成が異なればその
変化量も異なることである。周波数スペクトルに
わたつて、透明ガラスと黒色すなわち吸収ガラス
との屈折率を一致させて、内部反射を避けるとは
実際的でない。

従来技術および類似する装置の以上およびその
他の制約は、本発明により新規な手法で除去され
る。

それゆえ、本発明の主目的は、利用可能な放射
線の非軸線成分の伝達を減ずる放射線用コンジツ
トを提供することである。

本発明の他の目的は、低レベル放射線映像装置
のためのコントラスト改善用部品を提供すること
である。

本発明の他の目的は、低レベル放射映像装置の
ためのコントラスト改善用アバーチユアを提供し
て、浮遊放射かあの干渉なしに検出器が標的から
の放射に対して長時間露光ができるようにするこ
とである。

本発明の他の目的は、全体にわたり実質的に熱
膨張係数が同じ非軸線放射線用フイルターを提供
することである。

本発明の他の目的は、広帯域の電磁放射線の周
波数に対して有効な非軸線放射線用フイルターを
提供することである。

本発明の他の目的は、高価で誤動作の可能性の
ある電子部品もしくは電気機械部品を有さない非
軸線放射線用フイルターを提供することである。

本発明の他の目的は、最小の保守で長期間有用
なサービスが可能で、構造的に簡単で、製造する
に廉価である低レベル放射映像装置のためのコン
トラスト改善用部品を提供することである。

発明の概要 一般的に、本発明の装置は、明確に定められる
軸線を有し、かつ該軸線に平行な周囲表面上に放
射線吸収手段を備える光学的コンジツトより成
る。このコンジツトは、光学装置すなわち検出器
に当たる放射線を収集し、その軸線方向の周面で
吸収することにより、軸線に斜め方向に伝搬する
放射線を選択的に波するように構成される。

より詳細に述べると、透光性のコアガラスが、
その軸線が検出装置すなわち映像装置の視軸と整
列されるように提供される。クラツド層がコアの
周囲に提供され、そしてこのクラツドは、本質的
に、コアガラスと同じ屈折率と熱膨張係数を有す
るガラス組成物により形成される。その結果、コ
アと共に、非反射・非屈折界面が形成される。ク
ラツドの小部分は、フアイバーもしくは薄片形状
の“黒色”すなわち吸収ガラスより成り、そして
このガラスはコア上の無作為位置からコアとクラ
ツドの界面にほぼ垂直な方向に延びている。吸収
部材はクラツド物質の残部よりも高い屈折率を有
し、反射よりも吸収部材内への光の屈折を促進す
る。

本発明は、以下の諸段階によつて、円柱状のコ
ンジツトを形成する方法も含む。すなわち、無作
為の互いに平行なフアイバーもしくは薄片形状の
吸収ガラスを含む平坦なガラスシートを形成し、
このシートを数個のストリツプに切断し、これら
ストリツプを円筒形態に組み立てて、吸収部材が
その軸線および円筒からほぼ放射状に延びるよう
にし、このシートの主要成分と同じ組成のガラス
を有するコアを挿入し、この組立て体とコアを一
緒に溶融する諸段階によつてコンジツトを形成す
る。

【図面の簡単な説明】

本発明の特徴は、以下の図面によつて例示され
るような構造形態を参照することによつて最も良
く理解されるであろう。ここで 第１図は、本発明を具体化したフイルターを光
検出装置とともに示す概略図である。

第２図は、円柱形状のフイルターの具体例の斜
視図である。

第３図は、第２図の−線上の断面図であ
る。

第４図は、第２図の−線上の断面図であ
る。

第５図は、第３図の領域におけるフイルター
の詳細であり、非軸線光線および平行光線各々に
対するフイルターの効果を示している。

第６図および第７図は、透明ガラスと吸収ガラ
スのフアイバー束の端面図であり、それぞれ、こ
のフアイバー束を溶融して塊状とする前と後を示
している。

第８図は、無作為に分布する互いに平行な吸収
フアイバーを有する塊から切り出されたガラスプ
レートを示す。

第９図は、このプレートを切断して、第１０図
に例示される８角円筒を形成するストリツプとす
る一つの方式を示す。

第１１図、変更した過程によつて形成される製
品の断面図である。

好ましい実施例の説明 最初に第１図に言及すると、ここでは本発明の
一般的特徴が最も良く例示されており、総括的に
番号１０で指示される非軸線用フイルターが検出
装置すなわち映像装置１１に結合して設けられて
いる。低光レベルすなわち低放射線レベルという
状態下において、この映像装置は、ここに到達す
る放射線を増幅する手段を備えている。このよう
な映像増幅手段は周知であり、これは非常に低い
レベルの光およびその他の放射線により起動され
る。もし放射線の伝搬として光線モデルを仮定す
ると、光源１２から映像装置１１に至る視軸Ａ−
Ａに平行な光線１３が減少されずにフイルター１
０を通つて伝達する。バツクグランドから到達し
軸線Ａ−Ａに平行でない光線１４，１５はフイル
ター１０によつて伝達されないし、映像装置１１
によつて増幅されず記録もされない。

第２図に言及すると、本発明の一層特定的な具
体例が例示されている。フイルターは円柱状に形
成され、所望の放射線帯、この場合可視もしくは
近可視光線、を透過する材料よりなるコア２０を
有する。コアはその回りをジヤケツトすなわちク
ラツド２１により取り囲まれている。このクラツ
ドの大部分は、コアと同じ屈折率を有するガラス
配合物より成るので、コアとクラツドの界面２２
は非反射性であり非屈折性である。

第３図および第４図に最も良く例示されている
ように、クラツド２１は、軸線Ａ−Ａ（第４図に
おいては番号２５によつて指示されている）のほ
ぼ放射方向に延びる複数の光吸収フアイバを備え
ている。それゆえ、このフアイバは、コアとクラ
ツド間の界面にほぼ垂直である。フアイバは、コ
アを形成する材料およびクラツドの残部の材料と
比較して高い屈折率を有する材料より形成するの
が最適である。

第５図には、フイルターの軸線に平行に伝達す
るある量の光とフイルターの軸線に斜角に入射す
るある量の光各々に対するフイルターの効果を詳
細に示している。軸線に平行に伝搬する光量２６
は、妨害されずに透光性のコアを比較的に一定の
強度で伝搬し、検出器１１に到達しこれを起動す
る。コアガラスと同じ組成より成るクラツドガラ
スとの界面２２は、屈折率の差を持たないので、
非軸線方向の光量２７は、反射されずに界面を伝
達し、吸収フアイバー２３に捕捉される。フアイ
バーとの最初の相互作用で、光線は、コアの外側
に放射状であるネツト状置換物（配置物）で一部
吸収され、一部は反射される。フアイバーと光線
の次の相互作用も同様の効果を有する。各衝突で
吸収される光の割合は、フアイバーの屈折率の関
数であり、比較的高い屈折率のフアイバーを使用
することによつて増大されるのが好ましい。

本発明を具体化している十分に長いフアイバー
によつて直ちに波されない非軸線方向の光は、
コアとクラツドとの間の界面で黒色のフアイバー
の端部から反射する光だけであることは明らかで
ある。吸収フアイバーの体積がクラツドの体積に
対してその割合が相当に小さくても、先に述べた
非軸線光を吸収するに十分であることが分つた。
例えば、体積で約３％の吸収フアイバーを混合す
ることにより、斜軸光線を吸収するに十分であ
る。これにより、吸収フアイバー端部と界面２２
との間の面積−面積比約３％となる。反射によつ
てフアイバー端部から伝達される非軸線光の有効
量はさらに減少する。これはまず第一に、フアイ
バー端部での吸収により、第二に、そのような光
が２回目もしくはこれに続くコアとクラツドの界
面との衝突によつて吸収される可能性による。フ
アイバーとクラツドの体積−体積比を相当に小さ
なものとする利点は、フアイバーの組成がコアと
クラツドのガアスに対して相当に異なる場合でさ
えも、熱膨張差と熱収縮差に関連する問題が同様
に最低限とすることができることである。

先に述べた非軸線用フイルターを形成する方法
は数多くある。一つの実施例は、下に例示される
ように形成され得る。第１に、外被されていない
透明なガラスフアイバー束が形成される。これ
に、第６図で拡大して詳細に示されているよう
に、約３％の吸収もしくは黒色ガラスフアイバー
を添加する。第７図に例示しているように、次に
この結果できた束を溶融して連続塊にする。この
結果できたガラス塊を周知の方法で切断してプレ
ートとすることができる。このようなプレートは
第８図に示されている。ある種の応用としてこの
プレートを、当初の束における透明なフアイバー
と同様の組成のコアガラスの平坦な一片に単に融
着される場合もある。

フアイバーを付加したプレートは、平行な黒色
フアイバーでもつとも容易に形成されるので、円
柱状コンジツトに理想放射パターンは、第８図に
例示されているプレートを分割することにより近
似され得る。一例として、プレートを角度αで周
期的に分割することができる。この角度αは、こ
のストリツプを組み合わせて正多角形の円筒とし
得るように選択される。例えば、もし角度αを
45°であるように選択すると、得られたストリツ
プを組み合わせて第１０図で例示されるように８
角形の円筒管とし得る。適当に賦型されたコア
を、この段階で挿入してもよいし、あるいは中央
開口部３３をくり抜いて円形の円筒形状とし、円
柱状のコアガラスを密着挿入するのも好ましい。
完成した組立体は次に溶融して、非軸線放射を吸
収する一体の放射線用コンジツトを形成し得る。

本装置の別の具体例は下記の変更された諸段階
によつて形成され得る。第７図で例示されている
連続塊すなわちブロツク３２を吸収フアイバーに
平行に切断してスラブを形成し得る。これらのス
ラブから、正円筒を切り出して、上記のように透
過性のコアを挿入することができる。このような
変更によつて、第１１図で示される断面を提供す
る。

このような構造は、周囲の放射雑音が本質的に
単一平面に閉じ込める事が要求される応用に関し
て特に適当である。

別の手法は、透明ガラスと黒色ガラスを連続積
層して円柱を形成し、この円柱が、その軸線に垂
直で平坦かつ様々な幅の交互の透明・黒色ガラス
層を有するようにすることである。中央孔が軸線
に沿つて形成され、透明ガラスが充填されコンジ
ツトを形成する。

本発明の効果 本発明によれば、複数の細長い放射線吸収部材
がコアとクラツド層の界面にほぼ垂直な方向に延
びる構成を採用したので、細長い放射線吸収部材
は完全に浮遊放射や非軸線方向の放射を吸収する
等の効果を奏する。

本発明での本質的思想から逸脱することなく本
発明の形態および構造において小規模な様々な変
更が可能であることは明らかであろう。本発明
は、ここに例示した通りの形態に限定されるもの
でなく、請求の範囲内にあるすべてのものを包含
することが意図されるものである。