JPH09113797A - Optical device for infrared ray - Google Patents

Optical device for infrared ray

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JPH09113797A
JPH09113797A JP7297869A JP29786995A JPH09113797A JP H09113797 A JPH09113797 A JP H09113797A JP 7297869 A JP7297869 A JP 7297869A JP 29786995 A JP29786995 A JP 29786995A JP H09113797 A JPH09113797 A JP H09113797A
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JP
Japan
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optical system
imaging optical
infrared
imaging
objective
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Application number
JP7297869A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironobu Sakuta
博伸 作田
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH09113797A publication Critical patent/JPH09113797A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the influence of the incidence of unnecessary infrared rays on an image by making the exit pupil of a composite optical system of an object optical system and an image re-forming optical system meet the cold aperture of a sensor means for infrared rays. SOLUTION: The objective optical system 1 is an optical system which is telecentric (having its exit pupil at the infinite distance) to an image side. The imaging optical system 5, on the other hand, is telecentric (having its entrance and exit pupils at the infinite distance) to an object side and its exit pupil meets the position of the cold aperture 8. Then the objective optical system 1 and imaging optical system 5 are connected while being made eccentric with each other so that the center of a linear image (intermediate image 4) inscribed in a ring field formed by the objective optical system 1 is aligned with the optical axis of the imaging optical system 5. Thus, the exit pupil of the composite optical system of the objective optical system 1 and imaging optical system 5 meets the position of the cold aperture 8 and the composite optical system is what is called an aperture matching type optical system.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は赤外線用光学装置に
関し、特に赤外線に感度を有する1次元ラインセンサを
用い、走査によって赤外線画像を得る赤外線光学装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared optical device, and more particularly to an infrared optical device that obtains an infrared image by scanning using a one-dimensional line sensor sensitive to infrared light.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は、遠方の対象物体の赤外線画像を
得るための従来の赤外線用光学装置の構成を概略的に示
す図である。図5において、遠方の対象物体(不図示)
からの放射光は、第1反射鏡15および第2反射鏡16
で順次反射され、中間像4を形成する。このように、第
1反射鏡15と第2反射鏡16とは、共軸の対物光学系
を構成している。中間像4からの光は、イメージング光
学系5を介して、2次元状に配列された検出素子17上
に再結像する。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional infrared optical device for obtaining an infrared image of a distant target object. In FIG. 5, a distant target object (not shown)
The emitted light from the first reflecting mirror 15 and the second reflecting mirror 16
Are sequentially reflected by and form an intermediate image 4. Thus, the first reflecting mirror 15 and the second reflecting mirror 16 form a coaxial objective optical system. The light from the intermediate image 4 is re-imaged on the detection elements 17 arranged two-dimensionally via the imaging optical system 5.

【0003】検出素子17が内蔵されたデュワ6の内部
は、真空に引かれ、冷媒が満たされた容器10により冷
却されている。そして、検出素子17が対象物体以外か
らの放射光をできるだけ受光しないように、コールドシ
ールド11が設けられている。すなわち、検出素子17
の前方には、対象物体からの放射光を取り込むためのコ
ールドアパーチャ8が設けられている。対象物体以外か
らの放射光をできるだけ取り込まないためには、対物光
学系とイメージング光学系5との合成光学系の射出瞳が
このコールドアパーチャ8と一致している(開口整合を
とるという)必要がある。赤外線用の光学系は多くの場
合、開口整合をとるように設計されており、図5に示す
光学装置も開口整合をとっている。
The inside of the dewar 6 having the built-in detection element 17 is evacuated and cooled by a container 10 filled with a refrigerant. The cold shield 11 is provided so that the detection element 17 receives as little light as possible emitted from other than the target object. That is, the detection element 17
A cold aperture 8 for taking in radiated light from a target object is provided in front of. The exit pupil of the combined optical system of the objective optical system and the imaging optical system 5 must match the cold aperture 8 (in order to achieve aperture matching) in order to capture as little radiation as possible from other than the target object. is there. Optical systems for infrared rays are often designed to be aperture-matched, and the optical device shown in FIG. 5 is also aperture-matched.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図5に示す従来の赤外
線用光学装置は、開口整合型の光学系を有するけれど
も、対象物体以外からの放射光をある程度受ける。一
方、図5の赤外線用光学装置は共軸のカセグレン式対物
光学系を用いているので、光軸を中心とした円形の光束
を用いて中間像を形成するが、光束の中心付近は第2反
射鏡16に遮られている。その結果、この光束の中心付
近への不要赤外線の混入が、検出雑音の増加を引き起こ
し、得られる画像のS/Nが悪化するという不都合があ
った。
Although the conventional infrared optical device shown in FIG. 5 has an aperture-matching type optical system, it receives light emitted from other than the target object to some extent. On the other hand, since the infrared optical device of FIG. 5 uses a coaxial Cassegrain type objective optical system, an intermediate image is formed using a circular light beam centered on the optical axis, but the second part is formed near the center of the light beam. It is blocked by the reflecting mirror 16. As a result, there is an inconvenience that the mixing of unnecessary infrared rays in the vicinity of the center of the light flux causes an increase in detection noise and the S / N of the obtained image is deteriorated.

【0005】なお、シュヴァルツシルト型の対物光学系
を用いて中間像を形成し、中間像からの光をイメージン
グ光学系で再結像させる顕微鏡構成をとった場合も同様
に、光束の中心付近は遮られる。したがって、光束の中
心付近への不要赤外線の混入による画像のS/Nの劣化
が発生するという不都合があった。本発明は、前述の課
題に鑑みてなされたものであり、不要赤外線の混入によ
る画像のS/Nへの影響の少ない赤外線用光学装置を提
供することを目的とする。
In the case where a microscope structure is used in which an intermediate image is formed by using a Schwarzschild type objective optical system and the light from the intermediate image is re-imaged by the imaging optical system, similarly, the vicinity of the center of the light beam is Blocked. Therefore, there is a disadvantage that the S / N of the image is deteriorated due to the mixing of unnecessary infrared rays in the vicinity of the center of the light flux. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an infrared optical device in which the influence of mixing of unnecessary infrared rays on the S / N of an image is small.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、物体からの放射光に基づいて前
記物体の中間像を形成するための対物光学系と、該対物
光学系を介して形成された前記中間像からの光に基づい
て前記物体の像を再形成するための再結像光学系と、該
再結像光学系を介して再形成された前記物体の像を検出
するための赤外線用センサ手段とを備えた赤外線用光学
装置において、前記対物光学系は像側にテレセントリッ
クな光学系であり、前記再結像光学系は、物体側にテレ
セントリックな共軸の光学系であり、前記対物光学系と
前記再結像光学系とは互いに偏心して配置され、前記対
物光学系と前記再結像光学系との合成光学系の射出瞳は
前記赤外線用センサ手段のコールドアパーチャに一致し
ていることを特徴とする赤外線用光学装置を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, an objective optical system for forming an intermediate image of the object based on light emitted from the object, and the objective optical system are provided. A re-imaging optical system for re-forming the image of the object based on the light from the intermediate image formed via the re-imaging optical system, and detecting the image of the object re-formed via the re-imaging optical system. Infrared optical device including infrared sensor means for controlling the object, the objective optical system is an optical system telecentric to the image side, and the re-imaging optical system is a coaxial optical system telecentric to the object side. The objective optical system and the re-imaging optical system are arranged so as to be decentered from each other, and the exit pupil of the combined optical system of the objective optical system and the re-imaging optical system is the cold aperture of the infrared sensor means. Characterized by matching To provide an infrared optical apparatus.

【0007】本発明の好ましい態様によれば、前記対物
光学系は、前記物体からの軸外光束に基づいて前記対物
光学系の光軸を中心とした円環状フィールドに物体の良
像を形成する。
According to a preferred aspect of the present invention, the objective optical system forms a good image of the object in an annular field centered on the optical axis of the objective optical system based on the off-axis light beam from the object. .

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】上述のように、本発明において
は、対物光学系を像側にテレセントリックとし、再結像
光学系を物体側にテレセントリックとしている。また、
対物光学系と再結像光学系とが互いに偏心して接続さ
れ、合成光学系の射出瞳が赤外線用センサ手段のコール
ドアパーチャに一致している。このように、本発明の赤
外線用光学装置は、対象物体以外からの放射光を取り込
みにくい開口整合型の構成になっているので、不要赤外
線の混入は少ない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As described above, in the present invention, the objective optical system is telecentric on the image side and the re-imaging optical system is telecentric on the object side. Also,
The objective optical system and the re-imaging optical system are eccentrically connected to each other, and the exit pupil of the synthetic optical system coincides with the cold aperture of the infrared sensor means. As described above, since the infrared optical device of the present invention has the aperture-matching type configuration in which it is difficult to capture the radiation light from other than the target object, the mixing of unnecessary infrared light is small.

【0009】さらに、本発明では、たとえば対物光学系
の円環状フィールドすなわち軸外のフィールドに、物体
からの軸上光束を用いることなく軸外光束のみを用いて
非点収差の少ない像を形成する。すなわち、本発明で
は、光束中心に対して遮蔽のない構成をとっているの
で、不要赤外線の混入による赤外線画像のS/Nへの影
響が少ない。なお、本発明では、再形成された像が不鮮
明とならない収差量範囲において、テレセントリック性
および開口整合性が許容される。すなわち、完全にテレ
セントリックな場合のみならず、ほぼテレセントリック
な場合も本発明に含まれる。同様に、開口整合性につい
ても、合成光学系の射出瞳が赤外線用センサ手段のコー
ルドアパーチャにほぼ一致した状態も本発明に含まれ
る。
Further, according to the present invention, for example, in an annular field of the objective optical system, that is, an off-axis field, an image with less astigmatism is formed by using only the off-axis light beam without using the on-axis light beam from the object. . That is, in the present invention, since the center of the light flux is not shielded, the influence of mixing of unnecessary infrared rays on the S / N of the infrared image is small. In the present invention, telecentricity and aperture matching are allowed in the aberration amount range where the re-formed image is not blurred. That is, the present invention includes not only the completely telecentric case but also the almost telecentric case. Similarly, with respect to aperture matching, the present invention also includes a state in which the exit pupil of the synthetic optical system substantially matches the cold aperture of the infrared sensor means.

【0010】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図1は、本発明の第1実施例にかかる赤外線用
光学装置の構成を概略的に示す図である。図1の光学装
置では、遠方の対象物体(不図示)からの放射光は、対
物光学系(図中1枚の屈折光学系で表わしている)1の
円環状フィールドに中間像4を形成する。対物光学系1
は像側にテレセントリック(射出瞳が無限遠)な光学系
であり、たとえば複数の反射鏡で構成される共軸の反射
光学系である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an infrared optical device according to a first embodiment of the present invention. In the optical device of FIG. 1, the emitted light from a distant target object (not shown) forms an intermediate image 4 in the annular field of the objective optical system (represented by one refracting optical system in the figure) 1. . Objective optical system 1
Is an optical system that is telecentric on the image side (exit pupil is infinity), and is, for example, a coaxial reflecting optical system that includes a plurality of reflecting mirrors.

【0011】対物光学系1は、対象物体からの軸外光束
に基づいて、光軸から離れた円環状フィールドに非点収
差の少ない1次元の良像を中間像4として形成する。中
間像4からの光は、再結像光学系であるイメージング光
学系5(図中1枚のレンズ成分で代表させている)を介
して、赤外線用の検出素子7上に再結像する。検出素子
7はデュワ6の内部に配設され、デュワ6の物体側の面
には赤外線を透過するようになったデュワ窓9が形成さ
れている。デュワ6の内部はほぼ真空に引かれ、たとえ
ば液体窒素のような冷媒が満たされた容器10により冷
却されている。
The objective optical system 1 forms a one-dimensional good image with little astigmatism as an intermediate image 4 in an annular field distant from the optical axis based on the off-axis light beam from the target object. The light from the intermediate image 4 is re-imaged on the infrared detecting element 7 via the imaging optical system 5 (represented by one lens component in the figure) which is a re-imaging optical system. The detecting element 7 is disposed inside the dewar 6, and a dewar window 9 that transmits infrared rays is formed on the object side surface of the dewar 6. The inside of the Dewar 6 is pulled to a substantially vacuum, and is cooled by a container 10 filled with a refrigerant such as liquid nitrogen.

【0012】そして、検出素子7が対象物体以外からの
放射光をできるだけ受光しないように、デュワ6の内部
にはコールドシールド11が設けられている。すなわ
ち、検出素子7とデュワ窓9との間には、対象物体から
の放射光を取り込むためのコールドアパーチャ8が設け
られている。このように、デュワ6、検出素子7、コー
ルドアパーチャ8、デュワ窓9、容器10は、イメージ
ング光学系5を介して再形成された物体像を検出するた
めの赤外線用センサ手段を構成している。
A cold shield 11 is provided inside the dewar 6 so that the detection element 7 receives as little light as possible emitted from other than the target object. That is, between the detection element 7 and the dewar window 9, the cold aperture 8 for taking in the emitted light from the target object is provided. As described above, the Dewar 6, the detection element 7, the cold aperture 8, the Dewar window 9, and the container 10 constitute infrared sensor means for detecting the object image reformed through the imaging optical system 5. .

【0013】上述したように、対物光学系1は、像側に
テレセントリック(射出瞳が無限遠)な光学系である。
一方、イメージング光学系5は、物体側にテレセントリ
ック(入射瞳が無限遠)で、その射出瞳はコールドアパ
ーチャ8の位置に一致している。そして、対物光学系1
とイメージング光学系5とは、対物光学系1により形成
される円環フィールドに内接する1次元像(中間像4)
の中心とイメージング光学系5の光軸とが一致するよう
に、互いに偏心して接続されている。
As described above, the objective optical system 1 is an optical system that is telecentric (exit pupil is infinity) on the image side.
On the other hand, the imaging optical system 5 is telecentric on the object side (the entrance pupil is at infinity), and its exit pupil coincides with the position of the cold aperture 8. Then, the objective optical system 1
And the imaging optical system 5 are a one-dimensional image (intermediate image 4) inscribed in the annular field formed by the objective optical system 1.
Are eccentrically connected to each other so that the center of the image and the optical axis of the imaging optical system 5 coincide with each other.

【0014】こうして、対物光学系1とイメージング光
学系5との合成光学系の射出瞳はコールドアパーチャ8
の位置に一致し、合成光学系はいわゆる開口整合型の光
学系となっている。図1の装置では、装置と対象物体と
を所定方向に沿って相対的に走査することにより、遠方
の対象物体の2次元赤外線画像を得ることができる。な
お、対物光学系1、イメージング光学系5、およびデュ
ワ窓9等は放射率が小さく、さらに合成光学系はいわゆ
る開口整合型の光学系となっている。したがって、検出
素子7が受ける不要赤外線の量は小さい。
Thus, the exit pupil of the combined optical system of the objective optical system 1 and the imaging optical system 5 has a cold aperture 8
Coincident with the position of, the synthetic optical system is a so-called aperture matching type optical system. In the device of FIG. 1, a two-dimensional infrared image of a distant target object can be obtained by relatively scanning the device and the target object along a predetermined direction. The objective optical system 1, the imaging optical system 5, the Dewar window 9 and the like have low emissivity, and the synthetic optical system is a so-called aperture matching type optical system. Therefore, the amount of unnecessary infrared rays received by the detection element 7 is small.

【0015】さらに、上述のように、対物光学系1は、
対象物体からの軸外光束に基づいて、光軸から離れた円
環状フィールドに非点収差の少ない1次元の良像を中間
像4として形成する。したがって、図1の対物光学系1
では、対象物体からの軸上光束を用いて中間像を形成す
るカセグレン系の対物光学系(図5参照)にような光束
中心に対する遮蔽はない。したがって、第1実施例の赤
外線用光学装置では、不要赤外線の混入による赤外線画
像のS/Nへの影響を抑えて、良好な赤外線画像を得る
ことができる。
Further, as described above, the objective optical system 1 is
Based on the off-axis light flux from the target object, a one-dimensional good image with little astigmatism is formed as the intermediate image 4 in the annular field away from the optical axis. Therefore, the objective optical system 1 of FIG.
In the above, there is no shielding with respect to the center of the light flux unlike the Cassegrain objective optical system (see FIG. 5) that forms an intermediate image using the on-axis light flux from the target object. Therefore, in the infrared optical device of the first embodiment, it is possible to suppress the influence of the mixing of unnecessary infrared rays on the S / N of the infrared image and obtain a good infrared image.

【0016】図2は、本発明の第2実施例にかかる赤外
線用光学装置の構成を概略的に示す図である。第1実施
例の装置では遠方の対象物体の画像を得るのに対し、第
2実施例の装置では近距離にある対象物体の画像を得る
ように設計されている。なお、構成的には、第1実施例
と第2実施例との間で、対物光学系の構成だけが相違し
ており、イメージング光学系および赤外線用センサ手段
の構成は同じである。したがって、図2において、図1
の構成要素と基本的に同じ機能を有する要素には同じ参
照符号を付している。以下、第1実施例との相違点に着
目して、第2実施例を説明する。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of an infrared optical device according to the second embodiment of the present invention. The apparatus of the first embodiment obtains an image of a distant target object, while the apparatus of the second embodiment is designed to obtain an image of a target object at a short distance. In terms of configuration, the configuration of the objective optical system is different between the first embodiment and the second embodiment, and the configuration of the imaging optical system and the infrared sensor means are the same. Therefore, in FIG.
Elements having basically the same functions as those of the constituent elements are designated by the same reference numerals. Hereinafter, the second embodiment will be described by focusing on the differences from the first embodiment.

【0017】図2の光学装置では、近距離にある対象物
体12からの放射光は、対物光学系(図中1枚の屈折光
学系で表わしている)2の円環状フィールドに、たとえ
ば等倍の中間像4を形成する。第1実施例と同様に、対
物光学系2は像側にテレセントリックな光学系であり、
たとえば複数の反射鏡で構成される共軸の反射光学系で
ある。中間像4からの光は、イメージング光学系5を介
して、赤外線用の検出素子7上に再結像する。なお、赤
外線用センサ手段の構成は、第1実施例と同様である。
In the optical device of FIG. 2, the emitted light from the target object 12 at a short distance is, for example, at the same magnification in the annular field of the objective optical system (represented by one refracting optical system in the figure) 2. To form an intermediate image 4. Similar to the first embodiment, the objective optical system 2 is an optical system telecentric to the image side,
For example, a coaxial reflection optical system including a plurality of reflecting mirrors. The light from the intermediate image 4 is re-imaged on the infrared detecting element 7 via the imaging optical system 5. The structure of the infrared sensor means is the same as that of the first embodiment.

【0018】上述したように、対物光学系2は、像側に
テレセントリックな光学系である。一方、第1実施例と
同様に、イメージング光学系5は、物体側にテレセント
リックで、その射出瞳はコールドアパーチャ8の位置に
一致している。そして、対物光学系2とイメージング光
学系5とは、対物光学系2により形成される円環フィー
ルドに内接する1次元像(中間像4)の中心とイメージ
ング光学系5の光軸とが一致するように、互いに偏心し
て接続されている。
As described above, the objective optical system 2 is an optical system telecentric on the image side. On the other hand, similarly to the first embodiment, the imaging optical system 5 is telecentric on the object side, and its exit pupil coincides with the position of the cold aperture 8. Then, in the objective optical system 2 and the imaging optical system 5, the center of the one-dimensional image (intermediate image 4) inscribed in the annular field formed by the objective optical system 2 and the optical axis of the imaging optical system 5 coincide with each other. So that they are eccentrically connected to each other.

【0019】こうして、第2実施例においても、対物光
学系2とイメージング光学系5との合成光学系の射出瞳
はコールドアパーチャ8の位置に一致し、合成光学系は
いわゆる開口整合型の光学系となっている。さらに、第
2実施例においても、対物光学系2は、対象物体からの
軸外光束に基づいて、光軸から離れた円環状フィールド
に非点収差の少ない1次元の良像を中間像4として形成
する。すなわち、図2の対物光学系2では光束中心に対
する遮蔽はなく、不要赤外線の混入による赤外線画像の
S/Nへの影響を抑えて、良好な赤外線画像を得ること
ができる。
Thus, also in the second embodiment, the exit pupil of the combined optical system of the objective optical system 2 and the imaging optical system 5 coincides with the position of the cold aperture 8 and the combined optical system is a so-called aperture matching type optical system. Has become. Further, also in the second example, the objective optical system 2 sets the one-dimensional good image with less astigmatism as the intermediate image 4 in the annular field away from the optical axis based on the off-axis light beam from the target object. Form. That is, the objective optical system 2 in FIG. 2 does not have a shield for the center of the light flux, and it is possible to suppress the influence of mixing of unnecessary infrared rays on the S / N of the infrared image and obtain a good infrared image.

【0020】図3は、本発明の第3実施例にかかる赤外
線用光学装置の構成を概略的に示す図である。第3実施
例の装置は第1実施例の装置の変形例であって、互いに
倍率の異なるイメージング光学系5aおよび5bを有す
る点、および対物光学系1からの光束の光路を切り換え
てイメージング光学系5aまたは5bに導く光路切り換
え手段を有する点だけが第1実施例と基本的に相違して
いる。したがって、図3において、図1の構成要素と基
本的に同じ機能を有する要素には同じ参照符号を付して
いる。以下、第1実施例との相違点に着目して、第3実
施例を説明する。
FIG. 3 is a schematic view showing the arrangement of an infrared optical device according to the third embodiment of the present invention. The apparatus of the third embodiment is a modification of the apparatus of the first embodiment, and has the points having imaging optical systems 5a and 5b having different magnifications, and the optical path of the light beam from the objective optical system 1 is switched to perform the imaging optical system. It is basically different from the first embodiment only in that it has an optical path switching means leading to 5a or 5b. Therefore, in FIG. 3, elements having basically the same functions as those of the constituent elements of FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Hereinafter, the third embodiment will be described by focusing on the differences from the first embodiment.

【0021】図3の光学装置では、遠方の対象物体から
の放射光は、対物光学系1の円環状フィールドに中間像
4を形成する。なお、対物光学系1を介した収束光路に
対して、ミラー18が挿脱自在に設けられている。した
がって、図中実線で示すようにミラー18が収束光路か
ら外れている場合には、直進した光束によって第1中間
像4aが形成される。一方、図中破線で示すようにミラ
ー18が収束光路中に挿入されている場合には、ミラー
18で折り曲げられた光束によって第2中間像4bが形
成される。
In the optical device of FIG. 3, the light emitted from a distant target object forms an intermediate image 4 in the annular field of the objective optical system 1. A mirror 18 is provided so that it can be inserted into and removed from the convergent optical path through the objective optical system 1. Therefore, when the mirror 18 is out of the convergent optical path as shown by the solid line in the figure, the first intermediate image 4a is formed by the light flux that has proceeded straight. On the other hand, when the mirror 18 is inserted in the convergent optical path as shown by the broken line in the figure, the second intermediate image 4b is formed by the light flux bent by the mirror 18.

【0022】第1中間像4aからの光は、第1イメージ
ング光学系5aを介して、第1検出素子7a上に再結像
する。一方、第2中間像4bからの光は、第1イメージ
ング光学系5aとは異なる倍率を有する第2イメージン
グ光学系5bを介して、第2検出素子7b上に再結像す
る。このように、ミラー18は、対物光学系1を介した
光束の光路を切り換えて第1イメージング光学系5aま
たは第2イメージング光学系5bに導くための光路切り
換え手段を構成している。
The light from the first intermediate image 4a is re-imaged on the first detecting element 7a via the first imaging optical system 5a. On the other hand, the light from the second intermediate image 4b is re-imaged on the second detection element 7b via the second imaging optical system 5b having a magnification different from that of the first imaging optical system 5a. Thus, the mirror 18 constitutes an optical path switching means for switching the optical path of the light flux passing through the objective optical system 1 and guiding it to the first imaging optical system 5a or the second imaging optical system 5b.

【0023】こうして、第3実施例では、ミラー18に
よる光路切り換え作用により、互いに異なる倍率を有す
る2種類の赤外線画像を択一的に得ることができる。な
お、第1検出素子7aと第2検出素子7bとが互いに異
なる波長帯に対して感度を有する場合には、各波長帯に
適した材料を用いて各イメージング光学系を構成すれば
良い。
As described above, in the third embodiment, two kinds of infrared images having different magnifications can be selectively obtained by the optical path switching action of the mirror 18. When the first detection element 7a and the second detection element 7b have sensitivities to different wavelength bands, each imaging optical system may be configured using a material suitable for each wavelength band.

【0024】図4は、本発明の第4実施例にかかる赤外
線用光学装置の構成を概略的に示す図である。第4実施
例の装置は第1実施例の装置のもう1つの変形例であっ
て、互いに倍率の異なるイメージング光学系5aおよび
5bを有する点、および対物光学系1からの光束を分割
してイメージング光学系5aおよび5bに導く光分割手
段を有する点だけが第1実施例と基本的に相違してい
る。したがって、図4において、図1の構成要素と基本
的に同じ機能を有する要素には同じ参照符号を付してい
る。以下、第1実施例との相違点に着目して、第4実施
例を説明する。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of an infrared optical device according to the fourth embodiment of the present invention. The apparatus according to the fourth embodiment is another modification of the apparatus according to the first embodiment, in which a point having imaging optical systems 5a and 5b different in magnification from each other and a light beam from the objective optical system 1 are split and imaged. It is basically different from the first embodiment only in that it has a light splitting means for guiding the optical systems 5a and 5b. Therefore, in FIG. 4, elements having basically the same functions as those of the constituent elements in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Hereinafter, the fourth embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.

【0025】図4の光学装置では、遠方の対象物体から
の放射光は、対物光学系1の円環状フィールドに中間像
4を形成する。なお、対物光学系1を介した収束光路中
には、ハーフミラー19およびハーフミラー19により
発生する収差を補正するための補正板20が設けられて
いる。したがって、ハーフミラー19および補正板20
を透過した光は第1中間像4aを形成し、ハーフミラー
19で反射された光は第2中間像4bを形成する。
In the optical arrangement of FIG. 4, the light emitted from a distant target object forms an intermediate image 4 in the annular field of the objective optical system 1. A half mirror 19 and a correction plate 20 for correcting the aberration generated by the half mirror 19 are provided in the convergent optical path through the objective optical system 1. Therefore, the half mirror 19 and the correction plate 20
The light transmitted through forms a first intermediate image 4a, and the light reflected by the half mirror 19 forms a second intermediate image 4b.

【0026】第1中間像4aからの光は、第1イメージ
ング光学系5aを介して、第1検出素子7a上に再結像
する。一方、第2中間像4bからの光は、第1イメージ
ング光学系5aとは異なる倍率を有する第2イメージン
グ光学系5bを介して、第2検出素子7b上に再結像す
る。このように、ハーフミラー19は、対物光学系1を
介した光束を分割して第1イメージング光学系5aおよ
び第2イメージング光学系5bに導くための光分割手段
を構成している。
The light from the first intermediate image 4a is re-imaged on the first detecting element 7a via the first imaging optical system 5a. On the other hand, the light from the second intermediate image 4b is re-imaged on the second detection element 7b via the second imaging optical system 5b having a magnification different from that of the first imaging optical system 5a. In this way, the half mirror 19 constitutes a light splitting means for splitting the light flux that has passed through the objective optical system 1 and guiding it to the first imaging optical system 5a and the second imaging optical system 5b.

【0027】こうして、第4実施例では、ハーフミラー
19による光分割作用により、互いに異なる倍率を有す
る2種類の赤外線画像を同時に得ることができる。な
お、第1検出素子7aと第2検出素子7bとが互いに異
なる波長帯に対して感度を有する場合には、各波長帯に
適した材料を用いて各イメージング光学系を構成すると
ともに、ハーフミラー19に代えてダイクロイックミラ
ーのような分光手段を使用すれば良い。
Thus, in the fourth embodiment, the two types of infrared images having different magnifications can be simultaneously obtained by the light splitting action of the half mirror 19. When the first detection element 7a and the second detection element 7b have sensitivities to different wavelength bands, each imaging optical system is configured using a material suitable for each wavelength band, and a half mirror is used. Instead of 19, a spectral means such as a dichroic mirror may be used.

【0028】なお、上述の第3実施例および第4実施例
では、2組のイメージング光学系およびセンサ手段を備
えた装置について説明したが、3組以上のイメージング
光学系およびセンサ手段を備えた装置についても本発明
を適用することができることは明らかである。また、上
述の第3実施例および第4実施例では、第1実施例の変
形例として2組のイメージング光学系およびセンサ手段
を備えた装置について説明したが、第2実施例に対して
も同様に2組以上のイメージング光学系およびセンサ手
段を備えた変形例が可能である。さらに、対物光学系の
構成を適宜選択することにより、望遠鏡にも顕微鏡にも
本発明を応用することができる。
In the third and fourth embodiments described above, the apparatus provided with two sets of imaging optical systems and sensor means has been described, but the apparatus provided with three or more sets of imaging optical systems and sensor means. It is obvious that the present invention can also be applied to. Further, in the above-described third and fourth embodiments, an apparatus including two sets of imaging optical system and sensor means has been described as a modification of the first embodiment, but the same applies to the second embodiment. It is possible to provide a modified example in which two or more sets of imaging optical system and sensor means are provided. Furthermore, by appropriately selecting the configuration of the objective optical system, the present invention can be applied to a telescope and a microscope.

【0029】[0029]

【効果】以上説明したように、本発明によれば、光束中
心に対して遮蔽のない対物光学系とイメージング光学系
とを偏心接続させて開口整合型の合成光学系を構成して
いる。したがって、不要赤外線の混入による赤外線画像
のS/Nに対する影響を大幅に抑制することができる。
また、複数のイメージング光学系と光路切り換え手段、
光分割手段または分光手段との組み合わせによって、倍
率や波長帯の異なる画像を択一的にまたは同時に得るこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the objective optical system and the imaging optical system that are not shielded with respect to the center of the light beam are decentered and connected to form an aperture-matching type synthetic optical system. Therefore, it is possible to significantly suppress the influence of the mixing of unnecessary infrared rays on the S / N of the infrared image.
Also, a plurality of imaging optical systems and optical path switching means,
By combining with the light splitting means or the spectroscopic means, images with different magnifications or different wavelength bands can be obtained alternatively or simultaneously.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例にかかる赤外線用光学装置
の構成を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an infrared optical device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例にかかる赤外線用光学装置
の構成を概略的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of an infrared optical device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施例にかかる赤外線用光学装置
の構成を概略的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of an infrared optical device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4実施例にかかる赤外線用光学装置
の構成を概略的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of an infrared optical device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】遠方の対象物体の赤外線画像を得るための従来
の赤外線用光学装置の構成を概略的に示す図である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional infrared optical device for obtaining an infrared image of a distant target object.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 対物光学系 4 中間像 5 イメージング光学系 6 デュワ 7 検出素子 8 コールドアパーチャ 9 デュワ窓 10 容器 11 コールドシールド 18 ミラー 19 ハーフミラー 20 補正板 1, 2 Objective optical system 4 Intermediate image 5 Imaging optical system 6 Dewar 7 Detection element 8 Cold aperture 9 Dewar window 10 Container 11 Cold shield 18 Mirror 19 Half mirror 20 Correction plate

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 物体からの放射光に基づいて前記物体の
中間像を形成するための対物光学系と、該対物光学系を
介して形成された前記中間像からの光に基づいて前記物
体の像を再形成するための再結像光学系と、該再結像光
学系を介して再形成された前記物体の像を検出するため
の赤外線用センサ手段とを備えた赤外線用光学装置にお
いて、 前記対物光学系は像側にテレセントリックな光学系であ
り、 前記再結像光学系は、物体側にテレセントリックな共軸
の光学系であり、 前記対物光学系と前記再結像光学系とは互いに偏心して
配置され、前記対物光学系と前記再結像光学系との合成
光学系の射出瞳は前記赤外線用センサ手段のコールドア
パーチャに一致していることを特徴とする赤外線用光学
装置。
1. An objective optical system for forming an intermediate image of the object based on light emitted from the object, and an object optical system for the object based on light from the intermediate image formed via the objective optical system. In an infrared optical device comprising a re-imaging optical system for re-forming an image, and infrared sensor means for detecting an image of the object re-formed via the re-imaging optical system, The objective optical system is an optical system telecentric on the image side, the re-imaging optical system is a coaxial optical system telecentric on the object side, and the objective optical system and the re-imaging optical system are mutually An infrared optical device, which is eccentrically arranged, wherein an exit pupil of a combined optical system of the objective optical system and the re-imaging optical system is coincident with a cold aperture of the infrared sensor means.
【請求項2】 前記対物光学系は、前記物体からの軸外
光束に基づいて前記対物光学系の光軸を中心とした円環
状フィールドに物体の良像を形成することを特徴とする
請求項1に記載の赤外線用光学装置。
2. The objective optical system forms a good image of an object in an annular field centered on an optical axis of the objective optical system based on an off-axis light beam from the object. 1. The infrared optical device according to 1.
【請求項3】 前記再結像光学系は、互いに倍率の異な
る第1再結像光学系と第2再結像光学系とを有し、 前記対物光学系を介した光束の光路を切り換えて前記第
1再結像光学系または前記第2再結像光学系に導くため
の光路切り換え手段をさらに備えていることを特徴とす
る請求項1または2に記載の赤外線用光学装置。
3. The re-imaging optical system includes a first re-imaging optical system and a second re-imaging optical system having different magnifications, and switching an optical path of a light beam through the objective optical system. 3. The infrared optical device according to claim 1, further comprising optical path switching means for guiding the light beam to the first re-imaging optical system or the second re-imaging optical system.
【請求項4】 前記再結像光学系は、第1波長帯の光束
を透過させる第1再結像光学系と前記第1波長帯とは異
なる第2波長帯の光束を透過させる第2再結像光学系と
を有し、 前記対物光学系を介した光束の光路を切り換えて前記第
1再結像光学系または前記第2再結像光学系に導くため
の光路切り換え手段をさらに備えていることを特徴とす
る請求項1または2に記載の赤外線用光学装置。
4. The re-imaging optical system includes a first re-imaging optical system that transmits a light beam in a first wavelength band and a second re-imaging optical system that transmits a light beam in a second wavelength band different from the first wavelength band. And an optical path switching means for switching the optical path of the light flux through the objective optical system and guiding it to the first re-imaging optical system or the second re-imaging optical system. The infrared optical device according to claim 1 or 2, characterized in that:
【請求項5】 前記光路切り換え手段は、前記対物光学
系を介した光束の光路に対して挿脱自在のミラーである
ことを特徴とする請求項3または4に記載の赤外線用光
学装置。
5. The infrared optical device according to claim 3, wherein the optical path switching means is a mirror that can be inserted into and removed from the optical path of a light beam passing through the objective optical system.
【請求項6】 前記再結像光学系は、互いに倍率の異な
る第1再結像光学系と第2再結像光学系とを有し、 前記対物光学系を介した光束を分割して前記第1再結像
光学系および前記第2再結像光学系に導くための光分割
手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1また
は2に記載の赤外線用光学装置。
6. The re-imaging optical system includes a first re-imaging optical system and a second re-imaging optical system having different magnifications, and splits a light beam passing through the objective optical system to obtain the re-imaging optical system. The infrared optical device according to claim 1 or 2, further comprising a light splitting means for guiding the light beam to the first re-imaging optical system and the second re-imaging optical system.
【請求項7】 前記光分割手段は、前記対物光学系を介
した光束の光路中に設けられたハーフミラーであること
を特徴とする請求項6に記載の赤外線用光学装置。
7. The infrared optical device according to claim 6, wherein the light splitting means is a half mirror provided in an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
【請求項8】 前記再結像光学系は、第1波長帯の光束
を透過させる第1再結像光学系と前記第1波長帯とは異
なる第2波長帯の光束を透過させる第2再結像光学系と
を有し、 前記対物光学系を介した光束を分光して前記第1再結像
光学系には前記第1波長帯の光束を前記第2再結像光学
系には前記第2波長帯の光束をそれぞれ導くための分光
手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1また
は2に記載の赤外線用光学装置。
8. The re-imaging optical system includes a first re-imaging optical system that transmits a light beam in a first wavelength band and a second re-imaging optical system that transmits a light beam in a second wavelength band different from the first wavelength band. An image-forming optical system, wherein the light flux passing through the objective optical system is dispersed, and the first re-imaging optical system receives the light beam in the first wavelength band and the second re-imaging optical system receives the light beam. The infrared optical device according to claim 1 or 2, further comprising a spectroscopic unit for guiding each of the light fluxes in the second wavelength band.
【請求項9】 前記第1再結像光学系と前記第2再結像
光学系とは、互いに異なる倍率を有することを特徴とす
る請求項8に記載の赤外線用光学装置。
9. The infrared optical device according to claim 8, wherein the first re-imaging optical system and the second re-imaging optical system have different magnifications.
【請求項10】 前記分光手段は、前記対物光学系を介
した光束の光路中に設けられたダイクロイックミラーで
あることを特徴とする請求項8または9に記載の赤外線
用光学装置。
10. The infrared optical device according to claim 8, wherein the spectroscopic unit is a dichroic mirror provided in an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
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