JPH11316355A - 高コントラスト画像形成のための適応焦点面 - Google Patents
高コントラスト画像形成のための適応焦点面Info
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- JPH11316355A JPH11316355A JP10344129A JP34412998A JPH11316355A JP H11316355 A JPH11316355 A JP H11316355A JP 10344129 A JP10344129 A JP 10344129A JP 34412998 A JP34412998 A JP 34412998A JP H11316355 A JPH11316355 A JP H11316355A
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- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/499—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using polarisation effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/46—Indirect determination of position data
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 適応焦点面を有する高コントラスト画像形成
システムを提供する。 【解決手段】 偏光ビーム・スプリッタ４４は、検出し
たターゲット放射線の第２ビーム４６を直線偏光させ
る。ビーム偏光板４８が、検出したターゲット放射線の
第２ビーム４６を円偏光させる。適応焦点面即ちマイク
ロミラー・アレイ５２が、円偏光された検出されたター
ゲットからの放射線を反射し、ビーム偏光板４８を逆方
向に通過させて、反射した第２放射線ビーム４６を直線
偏光させる。検出アレイ５６が、反射した第２放射線ビ
ーム６２を検出し、放射線の強度に応じた信号を追跡電
子回路２２に出力する。追跡電子回路２２は、マイクロ
ミラー・アレイ５２の反射率を調節し、検出アレイ５６
に入射する放射線が所定のスレッショルド以下となるこ
とを保証する。
システムを提供する。 【解決手段】 偏光ビーム・スプリッタ４４は、検出し
たターゲット放射線の第２ビーム４６を直線偏光させ
る。ビーム偏光板４８が、検出したターゲット放射線の
第２ビーム４６を円偏光させる。適応焦点面即ちマイク
ロミラー・アレイ５２が、円偏光された検出されたター
ゲットからの放射線を反射し、ビーム偏光板４８を逆方
向に通過させて、反射した第２放射線ビーム４６を直線
偏光させる。検出アレイ５６が、反射した第２放射線ビ
ーム６２を検出し、放射線の強度に応じた信号を追跡電
子回路２２に出力する。追跡電子回路２２は、マイクロ
ミラー・アレイ５２の反射率を調節し、検出アレイ５６
に入射する放射線が所定のスレッショルド以下となるこ
とを保証する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、高コ
ントラストの部分を有する画像を捕獲し、所定のスレッ
ショルドを超える画像部分の強度を低下させる画像形成
システム（ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）に関し、更
に特定すれば、反射率が変化するアドレス可能な複数の
区域を有するマイクロミラー・アレイ（ｍｉｃｒｏｍｉ
ｒｒｏｒａｒｒａｙ）を用いることにより、各特定区域
の反射率を変化させることによって、所定の強度スレッ
ショルドを超えるマイクロミラー・アレイに照射する画
像の部分を、所定のスレッショルド以下で反射させるよ
うにする画像形成システムに関するものである。
ントラストの部分を有する画像を捕獲し、所定のスレッ
ショルドを超える画像部分の強度を低下させる画像形成
システム（ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）に関し、更
に特定すれば、反射率が変化するアドレス可能な複数の
区域を有するマイクロミラー・アレイ（ｍｉｃｒｏｍｉ
ｒｒｏｒａｒｒａｙ）を用いることにより、各特定区域
の反射率を変化させることによって、所定の強度スレッ
ショルドを超えるマイクロミラー・アレイに照射する画
像の部分を、所定のスレッショルド以下で反射させるよ
うにする画像形成システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】数多くの様々な用途において、画像を捕
獲し、捕獲した画像の分析または処理を行なう技術が利
用されている。捕獲した画像は、画像処理システムが分
析および／または判定のために用いることができる。画
像形成および画像処理システムの様々な使途の例には、
天文学、医療技術、兵器システム、およびその他の多く
の用途が含まれる。例えば、天文学では、天文学者はし
ばしば画像形成技術を用いて、太陽の黒点を調査した
り、あるいは新たな惑星または星を発見しようとしてい
る。医療分野では、画像形成装置および画像処理装置
は、Ｘ線処置や、コンピュータ支援断層撮影走査（ＣＡ
ＴＳＣＡＮ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｔ
ｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｓｃａｎｎｉｎｇ）および磁気共
鳴画像形成（ＭＲＩ：ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａ
ｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ）のような一層進んだ生理学的
走査処置に有用であることが立証されている。兵器分野
では、画像形成装置および画像処理装置は、防衛的目標
設定（ｄｅｆｅｎｓｉｖｅ ｔａｒｇｅｔｉｎｇ）や、
地上施設ならびに空挺の車両および軍需品双方の破壊に
有用であることが立証されている。
獲し、捕獲した画像の分析または処理を行なう技術が利
用されている。捕獲した画像は、画像処理システムが分
析および／または判定のために用いることができる。画
像形成および画像処理システムの様々な使途の例には、
天文学、医療技術、兵器システム、およびその他の多く
の用途が含まれる。例えば、天文学では、天文学者はし
ばしば画像形成技術を用いて、太陽の黒点を調査した
り、あるいは新たな惑星または星を発見しようとしてい
る。医療分野では、画像形成装置および画像処理装置
は、Ｘ線処置や、コンピュータ支援断層撮影走査（ＣＡ
ＴＳＣＡＮ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｔ
ｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｓｃａｎｎｉｎｇ）および磁気共
鳴画像形成（ＭＲＩ：ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａ
ｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ）のような一層進んだ生理学的
走査処置に有用であることが立証されている。兵器分野
では、画像形成装置および画像処理装置は、防衛的目標
設定（ｄｅｆｅｎｓｉｖｅ ｔａｒｇｅｔｉｎｇ）や、
地上施設ならびに空挺の車両および軍需品双方の破壊に
有用であることが立証されている。
【０００３】前述した用途の各々では、画像形成装置に
よって捕獲された画像は、典型的には、背景即ち相対的
に強度が低い領域、恐らくは相対的に中間の強度の物
体、および相対的に強度が高い物体を含み、高いコント
ラストの画像を形成する。現在の画像形成システムおよ
び画像処理装置は、これら相対的強度を判別するが、捕
獲した画像の著しい喪失や歪みを生ずることがない訳で
はない。画像形成装置および画像処理装置が特定の強度
および波長の光のみを捕獲しようとする際、種々のフィ
ルタを用いて、所定の強度および周波数帯域以外の光を
排除する場合がある。かかる濾波の結果、歪みが生じ、
特定の対象物体を歪ませる程ひどい場合もしばしばあ
る。このように、捕獲した画像全体を濾波すると、その
結果として、捕獲画像において容認できない歪みや情報
の損失さえしばしば発生する。
よって捕獲された画像は、典型的には、背景即ち相対的
に強度が低い領域、恐らくは相対的に中間の強度の物
体、および相対的に強度が高い物体を含み、高いコント
ラストの画像を形成する。現在の画像形成システムおよ
び画像処理装置は、これら相対的強度を判別するが、捕
獲した画像の著しい喪失や歪みを生ずることがない訳で
はない。画像形成装置および画像処理装置が特定の強度
および波長の光のみを捕獲しようとする際、種々のフィ
ルタを用いて、所定の強度および周波数帯域以外の光を
排除する場合がある。かかる濾波の結果、歪みが生じ、
特定の対象物体を歪ませる程ひどい場合もしばしばあ
る。このように、捕獲した画像全体を濾波すると、その
結果として、捕獲画像において容認できない歪みや情報
の損失さえしばしば発生する。
【０００４】ある特定の用途では、画像追跡機（ｉｍａ
ｇｅ ｔｒａｃｋｅｒ）が、飛行中のミサイルを不能に
するために、レーザまたはその他の兵器と共にしばしば
用いられている。現在、従来の画像追跡機は非自己参照
方式（ｎｏｎ−ｓｅｌｆ−ｒｅｆｅｒｅｎｃｉｎｇ ｓ
ｃｈｅｍｅ）のみを用いて、レーザ・ビームを所望のタ
ーゲット照準点に向けている。実際には、これが意味す
るのは、空間におけるレーザ・ビームの方向は、追跡機
がミサイルを追跡する際に、追跡機の見通し線（ｌｉｎ
ｅ ｏｆ ｓｉｇｈｔ）から推測されることである。
ｇｅ ｔｒａｃｋｅｒ）が、飛行中のミサイルを不能に
するために、レーザまたはその他の兵器と共にしばしば
用いられている。現在、従来の画像追跡機は非自己参照
方式（ｎｏｎ−ｓｅｌｆ−ｒｅｆｅｒｅｎｃｉｎｇ ｓ
ｃｈｅｍｅ）のみを用いて、レーザ・ビームを所望のタ
ーゲット照準点に向けている。実際には、これが意味す
るのは、空間におけるレーザ・ビームの方向は、追跡機
がミサイルを追跡する際に、追跡機の見通し線（ｌｉｎ
ｅ ｏｆ ｓｉｇｈｔ）から推測されることである。
【０００５】画像形成、非自己参照技法を用いる追跡機
は、典型的に、電子カメラのような１台以上の画像形成
装置を利用し、最初にターゲット物体の近似即ち広い視
野（ＷＦＯＶ：ｗｉｄｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅ
ｗ）の位置を判定し、次いで瞬時的即ち狭い視野（ＮＦ
ＯＶ：ｎａｒｒｏｗ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）の
位置を判定する。次に、ターゲットの座標系を、典型的
には、ターゲット画像の重心を判定することによって確
定する。ＮＦＯＶの追跡ゲートにおいてターゲット画像
を捕獲した後、追跡機は、サーボ・ループ制御の下で、
ターゲットを追跡する。殆どの場合、追跡機は、物理的
に、ビーム・ポインタ内のジンバル上に装着されてい
る。したがって、ポインタおよび追跡機が適正に照準合
わせされているのであれば、ポインタの見通し線もター
ゲットを追跡する。
は、典型的に、電子カメラのような１台以上の画像形成
装置を利用し、最初にターゲット物体の近似即ち広い視
野（ＷＦＯＶ：ｗｉｄｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅ
ｗ）の位置を判定し、次いで瞬時的即ち狭い視野（ＮＦ
ＯＶ：ｎａｒｒｏｗ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）の
位置を判定する。次に、ターゲットの座標系を、典型的
には、ターゲット画像の重心を判定することによって確
定する。ＮＦＯＶの追跡ゲートにおいてターゲット画像
を捕獲した後、追跡機は、サーボ・ループ制御の下で、
ターゲットを追跡する。殆どの場合、追跡機は、物理的
に、ビーム・ポインタ内のジンバル上に装着されてい
る。したがって、ポインタおよび追跡機が適正に照準合
わせされているのであれば、ポインタの見通し線もター
ゲットを追跡する。
【０００６】従来の画像形成、非自己参照型追跡機は、
多くの場合適当なターゲット検出機能を装備するが、か
かるシステムには多数の制約が存在する。例えば、中波
赤外線画像直視装置（ＦＬＩＲ：ｆｏｒｗａｒｄ ｌｏ
ｏｋｉｎｇ ｉｎｆｒａｒｅｄ）を基本とする追跡機で
は、物体上のレーザ・ヒット・スポットからの瞬時的非
鏡面エコー（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｎｏｎ−ｓ
ｐｅｃｕｌａｒ ｒｅｔｕｒｎ）がしばしばカメラを覆
い隠すために、ターゲットとの交戦（ｅｎｇａｇｅｍｅ
ｎｔ）に用いられるレーザ兵器が、追跡機の画像形成シ
ステムと干渉するか、あるいは少なくともカメラの自動
利得制御に、明るいレーザ・ヒット・スポットに適応す
るようにカメラの利得を減少させるため、これによって
ターゲットの画像情報全てが失われることになる。典型
的に、レーザ反射パワーは、ターゲットの熱的シグネチ
ャー（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）よりも４
０ないし６０ｄＢ程大きい。加えて、長波ＦＬＩＲに基
づくシステムに関して、加熱された弾頭部からの明るい
熱エネルギも、かかるシステムを覆い隠し、システムが
ターゲット物体を見失う原因となる場合もある。
多くの場合適当なターゲット検出機能を装備するが、か
かるシステムには多数の制約が存在する。例えば、中波
赤外線画像直視装置（ＦＬＩＲ：ｆｏｒｗａｒｄ ｌｏ
ｏｋｉｎｇ ｉｎｆｒａｒｅｄ）を基本とする追跡機で
は、物体上のレーザ・ヒット・スポットからの瞬時的非
鏡面エコー（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｎｏｎ−ｓ
ｐｅｃｕｌａｒ ｒｅｔｕｒｎ）がしばしばカメラを覆
い隠すために、ターゲットとの交戦（ｅｎｇａｇｅｍｅ
ｎｔ）に用いられるレーザ兵器が、追跡機の画像形成シ
ステムと干渉するか、あるいは少なくともカメラの自動
利得制御に、明るいレーザ・ヒット・スポットに適応す
るようにカメラの利得を減少させるため、これによって
ターゲットの画像情報全てが失われることになる。典型
的に、レーザ反射パワーは、ターゲットの熱的シグネチ
ャー（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）よりも４
０ないし６０ｄＢ程大きい。加えて、長波ＦＬＩＲに基
づくシステムに関して、加熱された弾頭部からの明るい
熱エネルギも、かかるシステムを覆い隠し、システムが
ターゲット物体を見失う原因となる場合もある。
【０００７】前述の問題に対する解決策には、狭い視野
（ＮＦＯＶ）以外のレーザ照準点を選択するようにシス
テムをプログラムすること、および短波赤外線（ＳＷＩ
Ｒ：ｓｈｏｒｔ ｗａｖｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ）追跡帯
域をアクティブ照明（ａｃｔｉｖｅ ｉｌｌｕｍｉｎａ
ｔｉｏｎ）と共に用いることにより、レーザの反射がＮ
ＦＯＶ ＳＷＩＲカメラには見えないようにすることが
含まれる。しかしながら、レーザ照準点をＮＦＯＶの視
野以外に選択した場合、レーザ・ビームの位置指示（ｐ
ｏｉｎｔｉｎｇ）は、フィード・フォーワード推定によ
って決定しなければならない。かかる照準点選択は、ミ
サイル・ノイズ・キル（ｍｉｓｓｌｅｎｏｓｅ−ｋｉｌ
ｌ）の可能性を排除し、先に説明したような推定ノイズ
を受けるので、望ましいものではない。あるいは、ＳＷ
ＩＲ追跡帯域を用いる場合も、レーザ・ビームの目標設
定をフィード・フォーワード推定によって行なわなけれ
ばならない。かかる方式は、追跡機が大気擾乱を発生す
る可能性を増大させる。
（ＮＦＯＶ）以外のレーザ照準点を選択するようにシス
テムをプログラムすること、および短波赤外線（ＳＷＩ
Ｒ：ｓｈｏｒｔ ｗａｖｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ）追跡帯
域をアクティブ照明（ａｃｔｉｖｅ ｉｌｌｕｍｉｎａ
ｔｉｏｎ）と共に用いることにより、レーザの反射がＮ
ＦＯＶ ＳＷＩＲカメラには見えないようにすることが
含まれる。しかしながら、レーザ照準点をＮＦＯＶの視
野以外に選択した場合、レーザ・ビームの位置指示（ｐ
ｏｉｎｔｉｎｇ）は、フィード・フォーワード推定によ
って決定しなければならない。かかる照準点選択は、ミ
サイル・ノイズ・キル（ｍｉｓｓｌｅｎｏｓｅ−ｋｉｌ
ｌ）の可能性を排除し、先に説明したような推定ノイズ
を受けるので、望ましいものではない。あるいは、ＳＷ
ＩＲ追跡帯域を用いる場合も、レーザ・ビームの目標設
定をフィード・フォーワード推定によって行なわなけれ
ばならない。かかる方式は、追跡機が大気擾乱を発生す
る可能性を増大させる。
【０００８】加えて、非自己参照型画像形成追跡機で
は、追跡機の見通し線を、レーザ兵器の見通し線と正確
に合わせなければならない。かかるシステムの設計のた
めに、悪い環境条件の下で、精度高いボアサイト（ｂｏ
ｒｅ ｓｉｇｈｔ）照準を維持することは困難であるこ
とがわかっている。
は、追跡機の見通し線を、レーザ兵器の見通し線と正確
に合わせなければならない。かかるシステムの設計のた
めに、悪い環境条件の下で、精度高いボアサイト（ｂｏ
ｒｅ ｓｉｇｈｔ）照準を維持することは困難であるこ
とがわかっている。
【０００９】自己参照追跡機は、レーザ・ビームの瞬時
位置を、追跡機の見通し線方向ではなく、ターゲット画
像自体に関係付けることによって、上述した従来の画像
形成、非自己参照追跡機の欠点を解消する。また、自己
参照追跡機は、レーザ兵器と同軸である必要のない見通
し線を有するので、結果的に、システム・ジンバル上の
重量の最小化、およびシステム伝送光学系の簡略化が図
れる。
位置を、追跡機の見通し線方向ではなく、ターゲット画
像自体に関係付けることによって、上述した従来の画像
形成、非自己参照追跡機の欠点を解消する。また、自己
参照追跡機は、レーザ兵器と同軸である必要のない見通
し線を有するので、結果的に、システム・ジンバル上の
重量の最小化、およびシステム伝送光学系の簡略化が図
れる。
【００１０】更に、”Ｌａｓｅｒ Ｃｒｏｓｓｂｏｄｙ
Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍａｎｄ Ｍｅｔｈｏ
ｄ”（レーザ・クロスボディ追跡システムおよび方法）
と題する係属中の米国特許出願第０８／６３１，６４５
号、１９９６年１２月４日に出願され、”Ａ Ｎｏｖｅ
ｌ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｍｅａｎｓ ｆｏｒ Ｄｉｓｔ
ａｎｃｅ Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ Ｍｉｓｓｉｌｅ Ｔｒ
ａｃｅｒｓ”（遠距離弾道ミサイル追跡機のための新規
の追跡手段）と題する米国特許出願第０８／７６３，６
３５号、および１９９６年１２月１４日に出願され、”
ＬａｓｅｒＣｒｏｓｓｂｏｄｙ ａｎｄ Ｆｅａｔｕｒ
ｅ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ Ｔｒａｃｋｅｒｓ”（レーザ
・クロスボディおよび特徴曲線追跡機）と題する米国特
許出願第０８／７６０，４３４号（「ＬＡＣＲＯＳＳＴ
特許出願」）に開示されているようなシステムは、非画
像形成自己参照追跡機（ｎｏｎ−ｉｍａｇｉｎｇ ｓｅ
ｌｆ−ｒｅｆｅｒｅｎｃｉｎｇ ｔｒａｃｋｅｒｓ）を
提供する。これらの特許出願の内容は、この言及により
本願にも援用されるものとする。
Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍａｎｄ Ｍｅｔｈｏ
ｄ”（レーザ・クロスボディ追跡システムおよび方法）
と題する係属中の米国特許出願第０８／６３１，６４５
号、１９９６年１２月４日に出願され、”Ａ Ｎｏｖｅ
ｌ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｍｅａｎｓ ｆｏｒ Ｄｉｓｔ
ａｎｃｅ Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ Ｍｉｓｓｉｌｅ Ｔｒ
ａｃｅｒｓ”（遠距離弾道ミサイル追跡機のための新規
の追跡手段）と題する米国特許出願第０８／７６３，６
３５号、および１９９６年１２月１４日に出願され、”
ＬａｓｅｒＣｒｏｓｓｂｏｄｙ ａｎｄ Ｆｅａｔｕｒ
ｅ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ Ｔｒａｃｋｅｒｓ”（レーザ
・クロスボディおよび特徴曲線追跡機）と題する米国特
許出願第０８／７６０，４３４号（「ＬＡＣＲＯＳＳＴ
特許出願」）に開示されているようなシステムは、非画
像形成自己参照追跡機（ｎｏｎ−ｉｍａｇｉｎｇ ｓｅ
ｌｆ−ｒｅｆｅｒｅｎｃｉｎｇ ｔｒａｃｋｅｒｓ）を
提供する。これらの特許出願の内容は、この言及により
本願にも援用されるものとする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述の問題の故に、高
コントラスト画像内の強度が異なる物体を判別可能な画
像形成システムが必要とされている。更に、特定の強度
の放射線（ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を排除しつつ、残りの
画像の歪みを抑える画像形成システムも必要とされてい
る。更にまた、アドレス可能な区域を有し、捕獲画像の
強度を区域毎に変化させる適応焦点面画像形成システム
（ａｄａｐｔｉｖｅ ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ ｉｍａ
ｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）も必要とされている。
コントラスト画像内の強度が異なる物体を判別可能な画
像形成システムが必要とされている。更に、特定の強度
の放射線（ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を排除しつつ、残りの
画像の歪みを抑える画像形成システムも必要とされてい
る。更にまた、アドレス可能な区域を有し、捕獲画像の
強度を区域毎に変化させる適応焦点面画像形成システム
（ａｄａｐｔｉｖｅ ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ ｉｍａ
ｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）も必要とされている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、高コン
トラスト画像形成光学システムは、検出したターゲット
からの放射線を受信する受信光学系を含む。受信した放
射線は変化する強度を有する。偏光ビーム・スプリッタ
が、放射線の第１部分を反射し、放射線の第２部分を通
過させる。偏光ビーム・スプリッタは、放射線の第２部
分を直線偏光させる。ビーム偏光子は、直線偏光された
第２放射線ビームを、円偏光させる。ミラーが、円偏光
された放射線を反射し、ビーム偏光子を逆に通過させ、
反射した第２放射線ビームを直線偏光させる。その直線
偏光された反射ビームは、ビーム・スプリッタによっ
て、画像形成面に向けて反射され、画像形成される。ミ
ラーは、反射率を変化させることが可能な複数の区域
（セクション）を有し、ある区域が、所定のスレッショ
ルドを超える円偏光放射線によって照射される場合、そ
の区域の反射率を変化させ、反射率を低下させる。
トラスト画像形成光学システムは、検出したターゲット
からの放射線を受信する受信光学系を含む。受信した放
射線は変化する強度を有する。偏光ビーム・スプリッタ
が、放射線の第１部分を反射し、放射線の第２部分を通
過させる。偏光ビーム・スプリッタは、放射線の第２部
分を直線偏光させる。ビーム偏光子は、直線偏光された
第２放射線ビームを、円偏光させる。ミラーが、円偏光
された放射線を反射し、ビーム偏光子を逆に通過させ、
反射した第２放射線ビームを直線偏光させる。その直線
偏光された反射ビームは、ビーム・スプリッタによっ
て、画像形成面に向けて反射され、画像形成される。ミ
ラーは、反射率を変化させることが可能な複数の区域
（セクション）を有し、ある区域が、所定のスレッショ
ルドを超える円偏光放射線によって照射される場合、そ
の区域の反射率を変化させ、反射率を低下させる。
【００１３】添付図面と関連付けた以下の詳細な説明お
よび特許請求の範囲から、本発明の他の目的および利点
は、当業者には明白となろう。
よび特許請求の範囲から、本発明の他の目的および利点
は、当業者には明白となろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、ミサイル追跡
システムが、本発明の好適な実施形態による用途の一例
として提示されており、これを全体として１０で示す。
このシステムは、レーザ兵器１２と共に実施され、レー
ザ兵器によって生成されるレーザ・ビーム１４を操舵
し、１６で示すミサイルのようなターゲットと交戦させ
る。実際のレーザ・ビーム１４の交戦点は２０で示さ
れ、以降レーザ・ビーム・ヒット・スポットと呼ぶこと
にする。ヒット・スポット２０から反射した放射線２４
は、ミサイルから反射した放射線２８と結合し、全体的
に３０で示す放射線の入力錐体（ｉｎｐｕｔ ｃｏｎ
ｅ）を形成する。これより述べるが、本発明の用途の一
例として示す追跡機は、ミサイル１６およびレーザ・ビ
ーム・ヒット・スポット２０双方の画像を形成し、その
際ミサイルの情報損失を最少に抑えるようにする。
システムが、本発明の好適な実施形態による用途の一例
として提示されており、これを全体として１０で示す。
このシステムは、レーザ兵器１２と共に実施され、レー
ザ兵器によって生成されるレーザ・ビーム１４を操舵
し、１６で示すミサイルのようなターゲットと交戦させ
る。実際のレーザ・ビーム１４の交戦点は２０で示さ
れ、以降レーザ・ビーム・ヒット・スポットと呼ぶこと
にする。ヒット・スポット２０から反射した放射線２４
は、ミサイルから反射した放射線２８と結合し、全体的
に３０で示す放射線の入力錐体（ｉｎｐｕｔ ｃｏｎ
ｅ）を形成する。これより述べるが、本発明の用途の一
例として示す追跡機は、ミサイル１６およびレーザ・ビ
ーム・ヒット・スポット２０双方の画像を形成し、その
際ミサイルの情報損失を最少に抑えるようにする。
【００１５】図２を参照すると、追跡機の入力光学系１
８が、放射線の入力錐体３０を受信し、追跡光学系３２
に通過させる。以下で更に詳しく説明するが、追跡光学
系３２は、ミサイル本体およびレーザ・ビーム・ヒット
・スポット２０の画像を形成し、イメージング（ｉｍａ
ｇｉｎｇ）情報を追跡電子回路２２に出力する。追跡電
子回路２２は、制御コマンドを発生し、画像内の異なる
コントラストの物体を差別化する。また、追跡電子回路
２２は、イメージング情報を処理し、レーザ・ビーム・
ステアリング・コマンド３４をレーザ兵器１２に出力す
る。ステアリング・コマンドは、ターゲット照準点とレ
ーザ・ビーム・ヒット・スポット２０との距離を狭め、
ターゲット・キル（ｔａｒｇｅｔ ｋｉｌｌ）を達成す
るまで、ターゲット照準点にヒット・スポットを維持す
る。
８が、放射線の入力錐体３０を受信し、追跡光学系３２
に通過させる。以下で更に詳しく説明するが、追跡光学
系３２は、ミサイル本体およびレーザ・ビーム・ヒット
・スポット２０の画像を形成し、イメージング（ｉｍａ
ｇｉｎｇ）情報を追跡電子回路２２に出力する。追跡電
子回路２２は、制御コマンドを発生し、画像内の異なる
コントラストの物体を差別化する。また、追跡電子回路
２２は、イメージング情報を処理し、レーザ・ビーム・
ステアリング・コマンド３４をレーザ兵器１２に出力す
る。ステアリング・コマンドは、ターゲット照準点とレ
ーザ・ビーム・ヒット・スポット２０との距離を狭め、
ターゲット・キル（ｔａｒｇｅｔ ｋｉｌｌ）を達成す
るまで、ターゲット照準点にヒット・スポットを維持す
る。
【００１６】更に図２を参照すると、追跡光学系３２が
一層詳細に示されている。光学系は、リコリメート・レ
ンズ（ｒｅｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ ｌｅｎｓ）４２を
含む。リコリメート・レンズは、放射線３０の平行放射
線入力コラムを、偏光ビーム・スプリッタ４４上に導
く。偏光ビーム・スプリッタ４４は、放射線の入力コラ
ムを２つの別個の放射線ビームに分割する。放射線の半
分は、約３デシベル（ｄＢ）の損失で、第１放射線ビー
ムとして上方向に反射する。
一層詳細に示されている。光学系は、リコリメート・レ
ンズ（ｒｅｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ ｌｅｎｓ）４２を
含む。リコリメート・レンズは、放射線３０の平行放射
線入力コラムを、偏光ビーム・スプリッタ４４上に導
く。偏光ビーム・スプリッタ４４は、放射線の入力コラ
ムを２つの別個の放射線ビームに分割する。放射線の半
分は、約３デシベル（ｄＢ）の損失で、第１放射線ビー
ムとして上方向に反射する。
【００１７】ビーム・スプリッタ４４は、第２放射線ビ
ーム４６を、１／４波長板４８に通過させる。放射線ビ
ーム４６は、１／４波長板４８を通過した後、二次イメ
ージング・レンズ５０を通過する前に円偏光される。二
次イメージング・レンズ５０は、適応焦点面即ちマイク
ロミラー・アレイ５２上に、放射線ビームの画像を形成
する。好ましくは、マイクロミラー・アレイ５２は、複
数の個々のミラー素子から成り、これらを組み合わせ
て、放射線ビーム４６を反射し、イメージング・レンズ
５０および１／４波長板４８を通過させる。放射線ビー
ム４６は、再度１／４波長板４８を通過する際、最初の
直線偏光に対して垂直な方位に直線偏光される。その結
果、放射線は、ビーム・スプリッタ４４によって反射さ
れ、二次イメージング・レンズ５４を通って焦点面検出
アレイ５６上に達する。焦点面検出アレイ５６は、好ま
しくは、プラチナ−シリサイドまたはＨｇＣｄＴｅ電荷
結合素子（ＣＣＤ）アレイであり、格子状に配した個々
のセンサ素子から成り、その各々が、入射した放射線に
応答して電気信号を出力する。検出アレイ５６は、５８
に示すように、電気信号を発生し、追跡電子回路２２に
出力する。
ーム４６を、１／４波長板４８に通過させる。放射線ビ
ーム４６は、１／４波長板４８を通過した後、二次イメ
ージング・レンズ５０を通過する前に円偏光される。二
次イメージング・レンズ５０は、適応焦点面即ちマイク
ロミラー・アレイ５２上に、放射線ビームの画像を形成
する。好ましくは、マイクロミラー・アレイ５２は、複
数の個々のミラー素子から成り、これらを組み合わせ
て、放射線ビーム４６を反射し、イメージング・レンズ
５０および１／４波長板４８を通過させる。放射線ビー
ム４６は、再度１／４波長板４８を通過する際、最初の
直線偏光に対して垂直な方位に直線偏光される。その結
果、放射線は、ビーム・スプリッタ４４によって反射さ
れ、二次イメージング・レンズ５４を通って焦点面検出
アレイ５６上に達する。焦点面検出アレイ５６は、好ま
しくは、プラチナ−シリサイドまたはＨｇＣｄＴｅ電荷
結合素子（ＣＣＤ）アレイであり、格子状に配した個々
のセンサ素子から成り、その各々が、入射した放射線に
応答して電気信号を出力する。検出アレイ５６は、５８
に示すように、電気信号を発生し、追跡電子回路２２に
出力する。
【００１８】続いて、追跡電子回路２２は電気信号５８
を処理する。好ましくは、追跡電子回路２２は、先に引
用し本願にも含まれるものとした係属中のＬＡＣＲＯＳ
ＳＴ特許出願に開示されているもののような、ターゲッ
ト追跡アルゴリズムを用いてプログラムされたプロセッ
サを含む。追跡電子回路２２は、共通座標系における、
検出アレイ５６からの信号をターゲット照準点と共に参
照する。追跡電子回路２２は信号を処理し、それに応答
して、ビーム・ステアリング・コマンド３４を出力し、
ターゲット照準点とレーザ・ビーム・ヒット・スポット
との間の距離を近づける。また、追跡電子回路２２は、
コマンド６０を発生し、適応焦点面即ちマイクロミラー
・アレイ５２の反射率を変化させる。
を処理する。好ましくは、追跡電子回路２２は、先に引
用し本願にも含まれるものとした係属中のＬＡＣＲＯＳ
ＳＴ特許出願に開示されているもののような、ターゲッ
ト追跡アルゴリズムを用いてプログラムされたプロセッ
サを含む。追跡電子回路２２は、共通座標系における、
検出アレイ５６からの信号をターゲット照準点と共に参
照する。追跡電子回路２２は信号を処理し、それに応答
して、ビーム・ステアリング・コマンド３４を出力し、
ターゲット照準点とレーザ・ビーム・ヒット・スポット
との間の距離を近づける。また、追跡電子回路２２は、
コマンド６０を発生し、適応焦点面即ちマイクロミラー
・アレイ５２の反射率を変化させる。
【００１９】図３は、制御信号を発生し、適応焦点面即
ちマイクロミラー・アレイ５２の個々のマイクロミラー
即ち画素の反射率を変化させる電子回路の回路図であ
る。かかる回路は、制御信号６０を発生し、マイクロミ
ラー・アレイ５２に入力して特定のマイクロミラー即ち
画素の反射率を変化させる、追跡電子回路２２の一部と
してもよい。制御信号６０は、好ましくは、当該制御信
号６０によって制御される、マイクロミラー・アレイ５
２の特定の画素のアドレスを含む。好ましくは、マイク
ロミラー・アレイ５２の各マイクロミラー即ち画素は、
検出アレイ５６の画素に対応する。したがって、検出ア
レイ５６およびマイクロミラー・アレイ５２は、コレジ
スタ（ｃｏｒｅｇｉｓｔｅｒ）される。
ちマイクロミラー・アレイ５２の個々のマイクロミラー
即ち画素の反射率を変化させる電子回路の回路図であ
る。かかる回路は、制御信号６０を発生し、マイクロミ
ラー・アレイ５２に入力して特定のマイクロミラー即ち
画素の反射率を変化させる、追跡電子回路２２の一部と
してもよい。制御信号６０は、好ましくは、当該制御信
号６０によって制御される、マイクロミラー・アレイ５
２の特定の画素のアドレスを含む。好ましくは、マイク
ロミラー・アレイ５２の各マイクロミラー即ち画素は、
検出アレイ５６の画素に対応する。したがって、検出ア
レイ５６およびマイクロミラー・アレイ５２は、コレジ
スタ（ｃｏｒｅｇｉｓｔｅｒ）される。
【００２０】図３を参照すると、比較器７０が、検出ア
レイ５６から電気信号５８を受け取る。電気信号５８
は、検出アレイ５６の特定の画素上の放射線の強度にし
たがって変化する。比較器７０は制御信号６０を出力
し、マイクロミラー・アレイ５２の特定のマイクロミラ
ー即ち画素の反射率を変化させる。また、制御信号６０
はフィードバック信号も与え、検出アレイ５６から受け
取った入力電気信号からこれを減算し、差信号７４を得
る。差信号７４は、差動増幅器７２の負端子に入力さ
れ、ここで差信号７４は、電圧源７５によって出力され
る固定電圧Ｖと比較される。電圧源７５は、固定電圧Ｖ
を上昇または低下させるように調節することにより、検
出アレイ５６の個々の画素を照射する反射光の最大強度
に対するスレッショルド値を変化させるようにすること
ができる。差動増幅器７２は、固定電圧信号Ｖと差信号
７４との間の差に応じた信号を出力する。差信号７４が
固定電圧Ｖ未満である場合、差動増幅器７２は、スイッ
チ７６を開いたまま維持する信号を出力する。差信号７
４が固定電圧Ｖを超過する場合、差動増幅器７２は、ス
イッチ７６を閉じる信号を出力し、ソースＳから抵抗８
０を介してドレイン８２への電圧降下を発生させる。こ
れによって、信号ライン８４上に出力電圧が生成され
る。その結果、出力増幅器８６は、マイクロミラー・ア
レイ５２内でアドレスされた特定の画素を駆動する制御
信号６０を生成する。制御信号６０の大きさが増大する
と、選択されアドレスされた画素の反射率が低下する。
レイ５６から電気信号５８を受け取る。電気信号５８
は、検出アレイ５６の特定の画素上の放射線の強度にし
たがって変化する。比較器７０は制御信号６０を出力
し、マイクロミラー・アレイ５２の特定のマイクロミラ
ー即ち画素の反射率を変化させる。また、制御信号６０
はフィードバック信号も与え、検出アレイ５６から受け
取った入力電気信号からこれを減算し、差信号７４を得
る。差信号７４は、差動増幅器７２の負端子に入力さ
れ、ここで差信号７４は、電圧源７５によって出力され
る固定電圧Ｖと比較される。電圧源７５は、固定電圧Ｖ
を上昇または低下させるように調節することにより、検
出アレイ５６の個々の画素を照射する反射光の最大強度
に対するスレッショルド値を変化させるようにすること
ができる。差動増幅器７２は、固定電圧信号Ｖと差信号
７４との間の差に応じた信号を出力する。差信号７４が
固定電圧Ｖ未満である場合、差動増幅器７２は、スイッ
チ７６を開いたまま維持する信号を出力する。差信号７
４が固定電圧Ｖを超過する場合、差動増幅器７２は、ス
イッチ７６を閉じる信号を出力し、ソースＳから抵抗８
０を介してドレイン８２への電圧降下を発生させる。こ
れによって、信号ライン８４上に出力電圧が生成され
る。その結果、出力増幅器８６は、マイクロミラー・ア
レイ５２内でアドレスされた特定の画素を駆動する制御
信号６０を生成する。制御信号６０の大きさが増大する
と、選択されアドレスされた画素の反射率が低下する。
【００２１】図４を参照すると、適応焦点面即ちマイク
ロミラー・アレイ５２の斜視図が示されている。この実
施形態では、マイクロミラー・アレイ５２は、複数の透
明セル９０を有するコレステリック液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）である。尚、透明セル９０は、画素（ピクセ
ル）またはマイクロミラーとも呼んでいる。前述のよう
に、適応焦点面５２の各画素９０は、検出アレイ５６の
特定の画素に対応する。適応焦点面５２は、検出アレイ
５６の対応してコレジスタされた画素を照射する放射線
ビーム６２の部分が所定値を上回る場合、特定の画素９
０の反射率を変化させるようにプログラムされている。
検出アレイ５６の照射された画素は、出力信号５８を図
３の比較器７０に送出し、制御信号６０を生成して、コ
レジスタされた画素９０の反射率を対応して低下させ
る。これは、検出アレイ５６の画素を過剰負荷から防止
する。追跡システム１０に関しては、追跡システム１０
がレーザ兵器１２と同じ帯域で動作する場合に、レーザ
・ビーム・ヒット・スポット２０によって生ずるミサイ
ル１６上の明るい燃焼スポットの存在によって生じる追
跡ジッタの要因を、これによって排除する。
ロミラー・アレイ５２の斜視図が示されている。この実
施形態では、マイクロミラー・アレイ５２は、複数の透
明セル９０を有するコレステリック液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）である。尚、透明セル９０は、画素（ピクセ
ル）またはマイクロミラーとも呼んでいる。前述のよう
に、適応焦点面５２の各画素９０は、検出アレイ５６の
特定の画素に対応する。適応焦点面５２は、検出アレイ
５６の対応してコレジスタされた画素を照射する放射線
ビーム６２の部分が所定値を上回る場合、特定の画素９
０の反射率を変化させるようにプログラムされている。
検出アレイ５６の照射された画素は、出力信号５８を図
３の比較器７０に送出し、制御信号６０を生成して、コ
レジスタされた画素９０の反射率を対応して低下させ
る。これは、検出アレイ５６の画素を過剰負荷から防止
する。追跡システム１０に関しては、追跡システム１０
がレーザ兵器１２と同じ帯域で動作する場合に、レーザ
・ビーム・ヒット・スポット２０によって生ずるミサイ
ル１６上の明るい燃焼スポットの存在によって生じる追
跡ジッタの要因を、これによって排除する。
【００２２】適応焦点面５２は、カバースリップまたは
カバープレート９４と適応焦点面５２の背面上に形成さ
れた接地電極９６との間の薄層内に形成されたコレステ
リック液晶９２を備えている。カバースリップ９４は、
適応焦点面５２の前面上に形成された、複数の透明な酸
化インディウム電極９８を含む。電極９８は、適応焦点
面５２のセル即ち画素９０に対応する。更に、各画素９
０は、液晶材料を各画素９０毎に閉じ込める薄いスペー
サ１００によっても規定される。
カバープレート９４と適応焦点面５２の背面上に形成さ
れた接地電極９６との間の薄層内に形成されたコレステ
リック液晶９２を備えている。カバースリップ９４は、
適応焦点面５２の前面上に形成された、複数の透明な酸
化インディウム電極９８を含む。電極９８は、適応焦点
面５２のセル即ち画素９０に対応する。更に、各画素９
０は、液晶材料を各画素９０毎に閉じ込める薄いスペー
サ１００によっても規定される。
【００２３】コレステリック液晶は、当技術分野では公
知であるが、ここでも説明しておく。コレステリック液
晶は、層を形成する長鎖脂肪分子であるので、これらの
層が積層されると、積層された層に垂直な方向に通過す
る光は、その偏光にねじれを蓄積する。各層は、直前の
層に対して小さな角度で整合された分子の長軸を有し、
ｐ層毎に積層パターンの繰り返しを形成する。更にこれ
も公知であるが、正常屈折率および異常屈折率の平均に
層ｐのピッチまたは数を乗算することによって規定され
る波長λ0を中心とする偏光からの小さな光学的動作の
波長領域は、以下の数１に示すように表される。
知であるが、ここでも説明しておく。コレステリック液
晶は、層を形成する長鎖脂肪分子であるので、これらの
層が積層されると、積層された層に垂直な方向に通過す
る光は、その偏光にねじれを蓄積する。各層は、直前の
層に対して小さな角度で整合された分子の長軸を有し、
ｐ層毎に積層パターンの繰り返しを形成する。更にこれ
も公知であるが、正常屈折率および異常屈折率の平均に
層ｐのピッチまたは数を乗算することによって規定され
る波長λ0を中心とする偏光からの小さな光学的動作の
波長領域は、以下の数１に示すように表される。
【００２４】
【数１】
【００２５】更に、光学的に活性な波帯域幅は、以下に
示すように、正常屈折率と異常屈折率との間の差に中心
波長λ0を乗算したものに依存する。
示すように、正常屈折率と異常屈折率との間の差に中心
波長λ0を乗算したものに依存する。
【００２６】
【数２】
【００２７】ここで、ΔλFWHM＝最大の半分における全
幅に対する波長の差である。λ0、ｎ0およびｎeは、先
に定義した通りである。コレステリック液晶に入射した
円偏光は、その左右像（ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ）が分子
誘導体（ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｄｉｒｅｃｔｏｒ）の螺旋
回転方向に一致する場合、反射される。入射光は、層か
ら層に進むに連れて、不連続な変化および屈折率を伴
い、強めあう光学的干渉を発生する。反射光は、以下の
式にしたがって移動する。
幅に対する波長の差である。λ0、ｎ0およびｎeは、先
に定義した通りである。コレステリック液晶に入射した
円偏光は、その左右像（ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ）が分子
誘導体（ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｄｉｒｅｃｔｏｒ）の螺旋
回転方向に一致する場合、反射される。入射光は、層か
ら層に進むに連れて、不連続な変化および屈折率を伴
い、強めあう光学的干渉を発生する。反射光は、以下の
式にしたがって移動する。
【００２８】
【数３】
【００２９】この角リフレクタンス（ａｎｇｕｌａｒ
ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）は、液晶分子の内部構造が規
定されたように変化しないのであれば高次が現れないこ
とを除いて、多層誘電体積層からのリフレクタンスに類
似する。この特定の発明では、入射角は垂直である。し
たがって、コレステリック液晶は、少なくとも約１０層
あれば、適切なピッチ方向で、右側または左側の円偏光
のいずれかを完全に反射する。不偏光源からの円偏光は
典型的に２つの逆回転成分を有するので、本発明におい
て対象とするセル材料は、コレステリック・ハロゲン化
物およびノナン酸塩（ｎｏｎａｎｏａｔｅ）のような、
左および右回転物質の混合である。更に、分子面に垂直
に加えられる電界が、分子を電界と整列させるため、前
述のミラー配列を破壊する。
ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）は、液晶分子の内部構造が規
定されたように変化しないのであれば高次が現れないこ
とを除いて、多層誘電体積層からのリフレクタンスに類
似する。この特定の発明では、入射角は垂直である。し
たがって、コレステリック液晶は、少なくとも約１０層
あれば、適切なピッチ方向で、右側または左側の円偏光
のいずれかを完全に反射する。不偏光源からの円偏光は
典型的に２つの逆回転成分を有するので、本発明におい
て対象とするセル材料は、コレステリック・ハロゲン化
物およびノナン酸塩（ｎｏｎａｎｏａｔｅ）のような、
左および右回転物質の混合である。更に、分子面に垂直
に加えられる電界が、分子を電界と整列させるため、前
述のミラー配列を破壊する。
【００３０】図４を参照すると、放射線４６は、上面１
０２から適応焦点面５２に入る。電極９８の材料および
カバースリップ９４は動作波長帯では透明であるので、
光は電極９８およびカバースリップ９４を通過する。電
気信号が電極９８に印加されていない場合、コレステリ
ック・クリスタル９２の分子はランダムな整列となり、
これによって個々のセル即ち画素９０に衝突する放射線
の実質的に全てを反射する。電極９８に電気信号を印加
すると、コレステリック液晶９２の分子が整列すること
によって、放射線４６がコレステリック液晶を通過し共
通電極９６に達することが可能になる。共通電極９６の
黒い表面は、その特定セル即ち画素９０の反射率を低下
させる。
０２から適応焦点面５２に入る。電極９８の材料および
カバースリップ９４は動作波長帯では透明であるので、
光は電極９８およびカバースリップ９４を通過する。電
気信号が電極９８に印加されていない場合、コレステリ
ック・クリスタル９２の分子はランダムな整列となり、
これによって個々のセル即ち画素９０に衝突する放射線
の実質的に全てを反射する。電極９８に電気信号を印加
すると、コレステリック液晶９２の分子が整列すること
によって、放射線４６がコレステリック液晶を通過し共
通電極９６に達することが可能になる。共通電極９６の
黒い表面は、その特定セル即ち画素９０の反射率を低下
させる。
【００３１】特定の用途の中には、カバー・プレート９
４が狭帯域フィルタを含み、中心波長を最大反射波長に
同調させると、適応焦点面５２のコントラスト比を高め
ることができる場合がある。狭帯域フィルタの帯域は、
中心動作波長よりも２０パーセント上または下であるこ
とが好ましい。ここでは適応焦点面５２をＬＣＤとして
記載しているが、反射率が可変でありアドレス可能な画
素を有するいずれの反射アレイでも、ここに記載するＬ
ＣＤと置換可能であることを当業者は認めよう。
４が狭帯域フィルタを含み、中心波長を最大反射波長に
同調させると、適応焦点面５２のコントラスト比を高め
ることができる場合がある。狭帯域フィルタの帯域は、
中心動作波長よりも２０パーセント上または下であるこ
とが好ましい。ここでは適応焦点面５２をＬＣＤとして
記載しているが、反射率が可変でありアドレス可能な画
素を有するいずれの反射アレイでも、ここに記載するＬ
ＣＤと置換可能であることを当業者は認めよう。
【００３２】再度図２を参照すると、マイクロミラー・
アレイ５２の各マイクロミラー９０は、初期状態では、
その最大反射率構成に維持されている。しかしながら、
検出アレイ５６内の特定の画素からの画像強度に対応す
る信号レベルが所定のスレッショルドを超過した場合、
信号を発生し、対応するマイクロミラー９０に、光を電
極９６に通過させて、そこで吸収させることによって、
そのマイクロミラー９０の反射率を低下させ、これによ
って検出アレイ５６における対応する画素からの信号を
所定値以下に維持する。この信号は、マイクロミラー９
０に規定された波形を有させ、マイクロミラー９０がそ
の正常な最大反射状態にある時間の部分を制御可能とす
る。したがって、個々のマイクロミラー素子９０の反射
率は、必要であれば、少なくとも２５６階調のグレー・
スケールが得られるように制御することができる。グレ
ー・スケールは本発明の目的のためにはあらゆる面にお
いて適しているものである。何故なら、検出アレイ５６
の出力に適用される後続の画像処理は、１および０から
成る二値画像上で行われるからである。したがって、信
号のスレッショルドが、二値画像を確立するために必要
なクリッピング・レベル（ｃｌｉｐｐｉｎｇ ｌｅｖｅ
ｌ）を超過する場合、全てのターゲットの素子は１とな
り、一方全ての背景画素は０にセットされる。このよう
にして、本システムはターゲットの形状を判定する。
アレイ５２の各マイクロミラー９０は、初期状態では、
その最大反射率構成に維持されている。しかしながら、
検出アレイ５６内の特定の画素からの画像強度に対応す
る信号レベルが所定のスレッショルドを超過した場合、
信号を発生し、対応するマイクロミラー９０に、光を電
極９６に通過させて、そこで吸収させることによって、
そのマイクロミラー９０の反射率を低下させ、これによ
って検出アレイ５６における対応する画素からの信号を
所定値以下に維持する。この信号は、マイクロミラー９
０に規定された波形を有させ、マイクロミラー９０がそ
の正常な最大反射状態にある時間の部分を制御可能とす
る。したがって、個々のマイクロミラー素子９０の反射
率は、必要であれば、少なくとも２５６階調のグレー・
スケールが得られるように制御することができる。グレ
ー・スケールは本発明の目的のためにはあらゆる面にお
いて適しているものである。何故なら、検出アレイ５６
の出力に適用される後続の画像処理は、１および０から
成る二値画像上で行われるからである。したがって、信
号のスレッショルドが、二値画像を確立するために必要
なクリッピング・レベル（ｃｌｉｐｐｉｎｇ ｌｅｖｅ
ｌ）を超過する場合、全てのターゲットの素子は１とな
り、一方全ての背景画素は０にセットされる。このよう
にして、本システムはターゲットの形状を判定する。
【００３３】その結果、検出アレイ５６はミサイルの画
像を検出する。この画像は、長波赤外線放射のような低
レベル放射線で形成され、この放射線は、典型的に中波
赤外線放射であるレーザ・ビーム・ヒット・スポット２
０を形成する放射線よりも低い。したがって、レーザ・
ビーム・ヒット・スポット２０は、マイクロミラー・ア
レイ５２の作用によって、放射照度が制限される。上述
のように追跡機がターゲット放射線を偏光させることに
より、ターゲットからの放射線のみが検出アレイ５６に
通されることが保証される。
像を検出する。この画像は、長波赤外線放射のような低
レベル放射線で形成され、この放射線は、典型的に中波
赤外線放射であるレーザ・ビーム・ヒット・スポット２
０を形成する放射線よりも低い。したがって、レーザ・
ビーム・ヒット・スポット２０は、マイクロミラー・ア
レイ５２の作用によって、放射照度が制限される。上述
のように追跡機がターゲット放射線を偏光させることに
より、ターゲットからの放射線のみが検出アレイ５６に
通されることが保証される。
【００３４】図５を参照すると、本発明の適応焦点面５
２の動作に関連する方法論を表すフロー図が、全体的に
１１０で示されている。１１２において、システムは入
力放射線を受信する。１１４において、ビーム・スプリ
ッタがこの放射線を分割する。１１６において、システ
ムはターゲット放射線ビームを偏光させる。１１８にお
いて、適応焦点面即ちマイクロミラー・アレイが、偏光
されたターゲット放射線ビームを反射し、放射線ビーム
を形成する。この放射線ビームは、円偏光されている
が、ステップ１１６において偏光された放射線ビームに
対して垂直な配向を有する。ステップ１２０において、
システムは、ステップ１１８で反射した放射線ビームか
らターゲット画像を検出する。ステップ１２２におい
て、追跡電子回路は、適応焦点面５２内のコレジスタさ
れた画素のいずれかによって検出された放射線が、所定
のスレッショルド放射照度未満であるか否かについて判
定を行う。ステップ１２２において、全ての画素がスレ
ッショルド未満でない場合、システムは、ステップ１２
４に示すように、全ての画素がスレッショルド未満とな
るまで、ミラーの反射率を調節する。全ての画素がスレ
ッショルド値未満である場合、適応焦点面の反射率に対
する調節は行わない。
２の動作に関連する方法論を表すフロー図が、全体的に
１１０で示されている。１１２において、システムは入
力放射線を受信する。１１４において、ビーム・スプリ
ッタがこの放射線を分割する。１１６において、システ
ムはターゲット放射線ビームを偏光させる。１１８にお
いて、適応焦点面即ちマイクロミラー・アレイが、偏光
されたターゲット放射線ビームを反射し、放射線ビーム
を形成する。この放射線ビームは、円偏光されている
が、ステップ１１６において偏光された放射線ビームに
対して垂直な配向を有する。ステップ１２０において、
システムは、ステップ１１８で反射した放射線ビームか
らターゲット画像を検出する。ステップ１２２におい
て、追跡電子回路は、適応焦点面５２内のコレジスタさ
れた画素のいずれかによって検出された放射線が、所定
のスレッショルド放射照度未満であるか否かについて判
定を行う。ステップ１２２において、全ての画素がスレ
ッショルド未満でない場合、システムは、ステップ１２
４に示すように、全ての画素がスレッショルド未満とな
るまで、ミラーの反射率を調節する。全ての画素がスレ
ッショルド値未満である場合、適応焦点面の反射率に対
する調節は行わない。
【００３５】以上の説明から認められるように、本発明
の適応焦点面・システムは、相対的に高い放射照度およ
び低い放射照度の物体を有する高コントラスト画像の捕
獲を可能にしつつ、対象の放射照度帯域における歪みや
画像の損失を僅かに抑えるものである。適応焦点面の画
素は、検出アレイの画素と対応してコレジスタされてい
るので、適応焦点面の反射率は、画素毎に調節し、選択
した画素の反射率のみを低下させることができる。適応
焦点面に制御可能なアドレス可能画素を備えることによ
り、データの損失を最小に抑えつつ、高コントラスト画
像の内強度が低い部分を捕獲することが可能となる。更
に、本発明の適応焦点面は、ここに記載した兵器の用途
以外の用途にも難なく適用可能であることを、当業者は
容易に認めよう。かかる用途には、画像が変化するに連
れて、画像の部分を連続的に消去する際に、選択的消去
のためのキャラクタ認識が含まれる。かかる種々の分野
には、Ｘ線、ＭＲＩ、およびＣＡＴＳＣＡＮも含まれ
る。適応焦点面を制御する異なる手法を用いれば、画像
の種々の部分を保存したり改良することが可能であるこ
とも、当業者は認めよう。したがって、本発明のシステ
ムは、高コントラスト画像形成のあらゆる分野に広い適
用範囲を有するものである。
の適応焦点面・システムは、相対的に高い放射照度およ
び低い放射照度の物体を有する高コントラスト画像の捕
獲を可能にしつつ、対象の放射照度帯域における歪みや
画像の損失を僅かに抑えるものである。適応焦点面の画
素は、検出アレイの画素と対応してコレジスタされてい
るので、適応焦点面の反射率は、画素毎に調節し、選択
した画素の反射率のみを低下させることができる。適応
焦点面に制御可能なアドレス可能画素を備えることによ
り、データの損失を最小に抑えつつ、高コントラスト画
像の内強度が低い部分を捕獲することが可能となる。更
に、本発明の適応焦点面は、ここに記載した兵器の用途
以外の用途にも難なく適用可能であることを、当業者は
容易に認めよう。かかる用途には、画像が変化するに連
れて、画像の部分を連続的に消去する際に、選択的消去
のためのキャラクタ認識が含まれる。かかる種々の分野
には、Ｘ線、ＭＲＩ、およびＣＡＴＳＣＡＮも含まれ
る。適応焦点面を制御する異なる手法を用いれば、画像
の種々の部分を保存したり改良することが可能であるこ
とも、当業者は認めよう。したがって、本発明のシステ
ムは、高コントラスト画像形成のあらゆる分野に広い適
用範囲を有するものである。
【００３６】前述の説明および図面を特許請求の範囲と
関連付けて検討するという恩恵を得た後では、本発明の
様々なその他の利点は当業者には明白となろう。
関連付けて検討するという恩恵を得た後では、本発明の
様々なその他の利点は当業者には明白となろう。
【図１】ミサイル追跡機として実施された、本発明の応
用例を示す概略ブロック図である。
用例を示す概略ブロック図である。
【図２】図１の本発明による高コントラスト画像形成シ
ステム用適応焦点面および付随する電子回路を示す図で
ある。
ステム用適応焦点面および付随する電子回路を示す図で
ある。
【図３】マイクロミラー・アレイの個々のマイクロミラ
ーの反射率を変化させる制御信号を発生する電子回路の
回路図である。
ーの反射率を変化させる制御信号を発生する電子回路の
回路図である。
【図４】液晶表示適応焦点面の斜視図である。
【図５】適応焦点面のマイクロミラーを制御する方法論
を示すフロー図である。
を示すフロー図である。
１０ ミサイル追跡システム １２ レーザ兵器 １４ レーザ・ビーム １６ ミサイル １８ 入力光学系 ２０ 交戦点 ２２ 追跡電子回路 ２４，２８ 放射線 ３０ 入力錐体 ３２ 追跡光学系 ３４ レーザ・ビーム・ステアリング・コマンド
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年２月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
Claims (18)
- 【請求項１】 高コントラスト画像形成光学システムで
あって、 検出したターゲットからの放射線を受信する受信光学系
であって、前記放射線が異なる強度の区域を有する、受
信光学系と、 前記放射線の第１部分を反射し、前記放射線の第２部分
を通過させる偏光ビーム・スプリッタであって、前記放
射線の第２部分を直線偏光させる偏光ビーム・スプリッ
タと、 前記直線偏光された第２放射線ビームを円偏光させるビ
ーム偏光子と、 前記円偏光された放射線を反射し、前記ビーム偏光子を
逆方向に通過させて、反射した前記第２放射線ビームを
直線偏光させるミラーであって、前記直線偏光された反
射ビームは、前記ビーム・スプリッタによって画像形成
のために１つの方向に反射され、前記ミラーは、反射率
が可変の複数の区域を有し、ある区域が、所定のスレッ
ショルドを超過する円偏光放射線によって照射された場
合、該区域の反射率を変化させてその反射率を低下させ
るようにしたミラーと、を備えた高コントラスト画像形
成光学システム。 - 【請求項２】 請求項１記載のシステムであって、更
に、前記偏光ビーム・スプリッタと光学的に整列され、
前記反射された直線偏光放射線からターゲット画像を検
出する画像検出器アレイを備えるシステム。 - 【請求項３】 請求項２記載のシステムにおいて、前記
ミラーの区域がマイクロミラーから成り、各マイクロミ
ラーが、制御信号の印加に応じて可変な反射率を有し、
各マイクロミラー毎の前記制御信号が、前記マイクロミ
ラーを照射する前記放射線の強度に応じて変化するシス
テム。 - 【請求項４】 請求項３記載のシステムにおいて、各マ
イクロミラーがアドレス可能であり、特定の波形が、ア
ドレスされたマイクロミラーの反射率を変化させること
により、前記円偏光放射線の区域が所定のスレッショル
ドを超える場合、当該アドレスされたマイクロミラーの
屈折率を実質的に低下させ、前記画像検出器アレイの対
応する区域によって検出される放射照度を制限するシス
テム。 - 【請求項５】 請求項２記載のシステムにおいて、前記
画像検出器アレイが、前記偏光ビーム・スプリッタと光
学的に連絡状態にある検出器アレイを備え、該検出器ア
レイが、反射放射線を受信し、それに応答して電気信号
を発生するシステム。 - 【請求項６】 請求項５記載のシステムにおいて、前記
検出器アレイが、電荷結合素子(ＣＣＤ）アレイから成
るシステム。 - 【請求項７】 請求項５記載のシステムにおいて、前記
検出器アレイが、焦点面検出アレイから成るシステム。 - 【請求項８】 請求項２記載のシステムにおいて、前記
検出器アレイが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）アレイか
ら成るシステム。 - 【請求項９】 請求項２記載のシステムにおいて、前記
マイクロミラーのアレイが、湾曲性ビーム・マイクロミ
ラー・アレイから成るシステム。 - 【請求項１０】 請求項１記載のシステムにおいて、前
記ビーム偏光子が、１／４波長板から成るシステム。 - 【請求項１１】 請求項１記載のシステムにおいて、前
記受信光学系が、第１焦点距離を有する第１受信レンズ
と、前記受信レンズを通過した前記検出放射線を受信
し、該検出放射線を前記ビーム・スプリッタに通過させ
る前に、該検出放射線をリコリメートするリコリメート
・レンズとを備えるシステム。 - 【請求項１２】 請求項１１記載のシステムにおいて、
前記ミラーおよび前記光学系が、共役焦点面内にあるシ
ステム。 - 【請求項１３】 請求項１１記載のシステムであって、
更に、前記偏光ビーム・スプリッタと前記検出器アレイ
との間に位置し、前記放射線の反射ビームを前記検出器
上に結像する検出イメージング・レンズを備えるシステ
ム。 - 【請求項１４】 請求項１記載のシステムにおいて、前
記ミラーによって画像形成の目的のために第２方向に反
射される前に、前記ミラーが、前記円偏光放射線を反射
し、前記ビーム偏光子を逆方向に通過させて、検出した
ターゲット放射線の前記第２ビームを直線偏光させ、前
記第２ビームに対して垂直に前記反射放射線を方向付け
るシステム。 - 【請求項１５】 請求項２記載のシステムにおいて、前
記検出器アレイの各素子が１つの画素を画定し、前記シ
ステムが、更に、各画素を照射する放射線の強度を判定
する画像プロセッサを備え、該画像プロセッサが、前記
各画素に対応する前記ミラーの特定区域の反射率を変化
させる制御信号を発生することによって、前記各画素を
照射する前記放射線を、所定のスレッショルド未満に維
持するシステム。 - 【請求項１６】 請求項１５記載のシステムにおいて、
前記画像検出器アレイの各画素が、前記ミラーの対応す
る区域とコレジスタされるシステム。 - 【請求項１７】 高コントラスト画像形成方法であっ
て、 ターゲットからの入射放射線を受信するステップであっ
て、前記入射放射線が相対的に高い強度および低い強度
の区域を有する、ステップと、 前記入射放射線を、前記ターゲットからの第１放射線ビ
ームと第２放射線ビームとに分離するステップと、 前記ターゲットからの前記第２放射線ビームを円偏光さ
せるステップと、 適応焦点面からの、前記円偏光された第２放射線ビーム
を反射するステップと、 前記適応焦点面に衝突した前記第２ビームの強度を判定
するステップと、 前記第２ビームの強度に応じて前記適応焦点面の反射率
を変化させ、前記放射線を所定のスレッショルド未満に
維持するステップと、を含む方法。 - 【請求項１８】 請求項１７記載の方法において、 前記第２ビームの強度を判定するステップが、更に、タ
ーゲット物体からの円偏光された第２放射線ビームが、
所定の強度スレッショルドを超過するか否かについて、
区域毎に判定するステップを含み、 前記適応焦点面の反射率を変化させるステップが、更
に、前記ターゲット物体からの第２放射線ビームが前記
所定の強度スレッショルドを超過する場合、前記適応焦
点面の反射率を変化させ、前記偏光された第２放射線ビ
ームが、前記所定の強度スレッショルド未満に収まるよ
うにするステップを含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US984412 | 1997-12-03 | ||
| US08/984,412 US5939706A (en) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | Adaptive focal plane for high contrast imaging |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11316355A true JPH11316355A (ja) | 1999-11-16 |
| JP3005559B2 JP3005559B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=25530539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10344129A Expired - Fee Related JP3005559B2 (ja) | 1997-12-03 | 1998-12-03 | 高コントラスト画像形成のための適応焦点面 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0921429B1 (ja) |
| JP (1) | JP3005559B2 (ja) |
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| US6903343B2 (en) * | 2001-11-20 | 2005-06-07 | Lockheed Martin Corporation | Lightweight laser designator ranger flir optics |
| US7064810B2 (en) * | 2003-09-15 | 2006-06-20 | Deere & Company | Optical range finder with directed attention |
| DE102005018482A1 (de) * | 2005-04-21 | 2006-11-02 | Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Abbildung eines Blickfelds auf einen Detektor |
| KR100715235B1 (ko) * | 2007-02-05 | 2007-05-11 | 이화여자대학교 산학협력단 | 사건이나 사물을 관찰하기 위한 광학 모듈 |
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| KR102660315B1 (ko) * | 2020-05-29 | 2024-04-24 | 문여진 | 틈이 없는 미닫이 창호 레일과 이를 포함하는 창호 및 이의 설치 방법 |
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|---|---|---|---|---|
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| US5118191A (en) * | 1990-05-29 | 1992-06-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | High contrast switchable target discriminator |
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| US5193025A (en) * | 1992-01-21 | 1993-03-09 | Hughes Aircraft Company | Optical viewing and near infrared tracking system for a portable missle launcher |
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| US5770850A (en) * | 1997-04-30 | 1998-06-23 | At&T Corp | Sensor array tracking and detection system having an alignment positioner |
-
1997
- 1997-12-03 US US08/984,412 patent/US5939706A/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-12-02 EP EP98122561A patent/EP0921429B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-02 DE DE69819285T patent/DE69819285T2/de not_active Expired - Fee Related
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