KR20090012337A - 수차 허용의 원적외선 이미징 시스템 - Google Patents

수차 허용의 원적외선 이미징 시스템 Download PDF

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케네스 에쉴리 메이콘
조엘 에프. 루트코우스키
마이오드래그 쉐파노빅
한스 브랜든. 와크
브라디스라브 5세 추마첸코
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옴니비젼 씨디엠 옵틱스 인코퍼레이티드
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Abstract

원적외선 이미징 시스템은, 미리 정해진 위상변경을 수행하는 하나 이상의 광학요소와, 하나 이상의 광학요소에 의해 형성된 이미지를 전자데이터로 변환하는 검출기와, 그리고 전자데이터를 처리하기 위한 후처리기를 포함한다.
Figure P1020087028849
공차, 원적외선, 위상함수, 전자데이터, 변조전달함수, 이미징 시스템

Description

수차 허용의 원적외선 이미징 시스템{ABERRATION-TOLERANT FAR INFRARED IMAGING SYSTEM}
본 출원은 "원적외선 카메라시스템"이라는 제하의 2006년 5월 9일에 출원된 미국 특허 출원(출원번호 60/798,986)을 우선권으로 주장하고 있으며, 상기 출원은 참조문헌으로 여기에 반영된다.
생명체는 일반적으로 적외선(infrared) 방사선을 방출하므로, 차량들은 적외선 스펙트럼(분광)으로 형성된 이미지를 유익하게 이용할 수 있다. 인간에게는 보이지 않는 이와 같은 방사선은, 자연광이 이용될 수 없는 밤이나 또는 너무 흐려서 유용한 이미지를 형성할 수 없을 때에도 적외선 카메라에 의해 보여질 수 있다.
원적외선 이미징 시스템은 미리 정해진 위상변경을 실행하는 하나 이상의 광학요소와, 상기 하나 이상의 광학요소에 의해 형성된 이미지를 전자데이터로 변환하는 검출기와, 상기 전자데이터를 처리하기 위한 후처리기를 포함한다. 또한, 상기 시스템은 이와 같이 처리된 전자데이터를 표시하기 위한 표시장치를 더 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 원적외선 이미징 시스템을 나타낸다.
도 2 및 도 3은 도 1의 원적외선 이미징 시스템에 사용하기에 적합한 광학요소의 설계상세를 나타낸다.
도 4 내지 도 6은 이미징 시스템으로부터 100m에 위치한 물체에 대해 3개의 다른 온도 설정값에서의 종래의 이미징 시스템(즉, 거기에 포함된 미리 정해진 위상변경이 없는)에 대해 0°와 12°입사각에 대한 변조전달함수(MTF:modulation transfer function)의 도면을 나타낸다.
도 7 내지 도 9는 이미징 시스템으로부터 100m에 있는 물체에 대해 3개의 다른 온도 설정값에 대해, 일실시예에 따른 미리 정해진 위상변경을 포함하는 원적외선 이미징 시스템에 대해 0°와 12°입사각에 대한 변조전달함수의 도면을 나타낸다.
도 10 내지 도 12는 이미징 시스템으로부터 10m에 위치한 물체에 대해 3개의 다른 온도 설정값에서의 종래의 이미징 시스템에 대해 0°와 12°입사각에 대한 변조전달함수의 도면을 나타낸다.
도 13 내지 도 15는 이미징 시스템으로부터 10m에 있는 물체에 대해 3개의 다른 온도 설정값에 대해, 일실시예에 따른 미리 정해진 위상변경을 포함하는 원적외선 이미징 시스템에 대해 0°와 12°입사각에 대한 변조전달함수의 도면을 나타낸다.
도 16 내지 도 18은 일실시예에 따른, 원적외선 이미징 시스템에 의해 포착된 이미지를 처리하는데 있어서 이용하기 위한 활성 필터 핵(aggressive filter kernel)의 2차원, 3차원 및 표에 의한 표현을 나타낸다.
도 19 내지 도 21은 일실시예에 따른, 원적외선 이미징 시스템에 의해 포착된 이미지를 처리하는데 있어서 이용하기 위한 소프트(soft) 필터 핵의 표에 의한 표현을 나타낸다.
도 22는 일실시예에 따른 활성 및 소프트 필터 핵을 이용한 원적외선 이미징 시스템의 복원 필터(reconstruction filter) 변조전달함수의 도면을 나타낸다.
도 23 내지 도 25는 이미징 시스템으로부터 10m에 있는 물체에 대해 3개의 다른 온도 설정값에 대해, 일실시예에 따른 미리 정해진 위상변경을 포함하는 원적외선 이미징 시스템에 대해 다른 입사각에 대한 후처리 후의 변조전달함수의 도면을 나타낸다.
도 26 및 도 27은 일실시예에 따라, 그 내부에 설치된 다수의 원적외선 이미징 시스템을 포함하는 견본 차량의 측면도, 정면도를 각각 나타낸다.
튼튼하고, 비용 효율이 높고, 수차(收差)에 관해 관대한 원적외선 이미징 시스템을 실시하는 것이 바람직하다. 수차는, 예를 들면, 이미징 시스템의 조립동안 온도변화 그리고/또는 오정렬(misalignment)에 의해 유발될 수 있다. 예를 들면, 원적외선 이미징 시스템이 보행자 또는 장애물탐지 시스템의 부분으로서 차량에 이용되는 것이라면, 원적외선 이미징 시스템은 콤팩트해야 하고, 바로 기존 차량컴퓨터 및 전자시스템과 통합가능해야 하며, 그리고 -40℃~+85℃의 운전(구동) 온도에서의 큰 변동을 견디어낼 수 있어야 한다. 게다가, 원적외선 이미징 시스템은, 예 를 들면, 12°반시야(Half Field of View)와 같은 좋은 시야성능을 보여야 한다.
도 1은 원적외선 이미징 시스템(10)을 나타낸다. 시스템(10)은 광학요소 12, 14, 검출기(20) 및 선택창(18)을 포함할 수 있다. 시스템(10)은 광선과 같은 전자기(電磁氣)에너지를 검출기(20)에 의해 포착된 이미지(22)로 이미지화한다. 광선(5)을 형성하는 전자기에너지는, 예를 들면, 눈에 보일 수도 그리고/또는 적외선 분광(IR spectra)일 수도 있다. 광학요소 14의 표면(16)은, 미리 정해진 위상함수를 광선(5)에 부여하는 특수화된 위상 표면이고, 특히, 표면(16)은, 예를 들면, 더 높은 차수 가분(HOS:higher order separable) 또는 일정한 측면 경로(CPP:constant profile path) 위상함수와 같은 미리 정해진 위상함수를 갖고 광선(5)의 파면(wavefront)을 암호화할 수 있다. HOS 또는 CPP 위상함수, 또는 다른 위상함수는, 광학요소 14의 조립(구성)의 간소, 인공물의 시각적 외관, 그리고 그것에 의해 발생된 신호 대(對) 잡음비(比)(SN비(比))와 같은 요인들에 근거하여 주어진 장치요소에 대해 선택 및/또는 최적화될 수 있다. 적외선 스펙트럼의 이미지화를 용이하게 하기 위해서, 광학요소 12, 14(예를 들어, 표면(16)을 포함하는)는, 예를 들면, 적외선 스펙트럼에서의 전달을 위해 최적화된 광학등급 게르마늄 및/또는 다른 물질들로 제작될 수 있다. 도 1에 도시된 두개의 광학요소 12, 14보다 더 많은 또는 더 적은 광학요소가, 시스템(10)에서 이미지(22)를 형성하기 위하여 이용될 수 있는 점을 이해할 것이다.
검출기(20)는 이미지(22)를, 후처리기(24)(예를 들어, 마이크로프로세서 또는 소프트웨어 콘트롤하의 컴퓨터 오퍼레이팅)에 의해 선택적으로 처리되고, 표시 장치(26) 상에 표시될 수 있는 전자데이터로 변환한다. 다른 방안으로, 검출기(20)는 전자데이터를 바로 표시장치(26)로 제공할 수 있다. 후처리기(24)는 광학요소 14의 표면(16)에 의해 흐릿해진 이미지를 선명하게 하고, 선택적으로, 시스템(10)의 하나의 변조전달함수를 증대시키기 위하여 하나 이상의 필터를 실시할 수 있다. 후처리기(24)는 또한 온도의존 필터링을 실행할 수 있다.
어떤 실시예에 있어서, 광학요소 14의 표면(16)에 의해 부여된 위상함수는 교대로 비대칭일 수 있고, 이와 같은 경우, 에일리어싱(aliasing) 및/또는 후처리와의 상호작용과 같은 영향의 최소화는 검출기(20)에 대한 광학요소 14의 교번 배열(정렬)에 의해 용이해질 수 있다. 이와 같은 일실시예에서, 배열(정렬)은, 예를 들면, 광학요소 14와 검출기(20) 둘다 또는 둘 중 하나에 대한 조립동안에 감지 및/또는 조작될 수 있는 새김눈(notch:U자 또는 V자의 벤 자리), 패인홈(groove) 또는 평평함(flat)과 같은 기계적 수단에 의해 용이해질 수 있다. 이와 같은 또 다른 실시예로서, 광학요소 14 및/또는 검출기(20)는 인간에 의해 또는 머신 비젼(machine vision) 장비에 의해 이미지화되고, 조정될 수 있는 기준마크를 포함할 수 있다. 이와 같은 또 다른 실시예로서, 시스템(10)은 적어도 하나의 광학요소 14와 검출기(20)가 회전가능한 상태로 조립되어 작용할 수 있다. 이 때, 검출기(20)에 대한 광학요소 14의 교번 배열(정렬)은 인간 또는 머신 비젼 시스템이 시스템(10)에 의해 형성된 이미지를 관찰하고 최적화한 상태에서 조정될 수 있고, 광학요소 14 및 검출기(20)의 위치는 이미지가 최적화될 때 차례로 고정될 수 있다.
도 2는 도 1의 광학요소 12에 대한 전형적인 설계(200)의 상세를 나타낸다. 전형적인 설계(200)에서, 광학요소 12는 하나의 광학등급 게르마늄(Ge)으로 구성된다. 광학요소 12는, 제1표면(SURF02)과 제2표면(SURF03)을 포함한다. 도 2에 나타낸 수치들은 밀리미터의 단위로 주어진다. SURF02의 선명한 조리개(CA) 직경은 28.7860mm이고, 반면에 SURF03의 선명한 조리개(CA)는 전형적인 설계(200)에서 23.6260mm이다. SURF02상의 CA내에서의 최대 수직접점(PVT) 침하(sag)는 5.0270mm이고, 반면에 SURF03상의 CA내에서의 최대 PVT 침하는 3.1380mm이다. 전형적인 설계(200)에서, 최대 표면거칠기(roughness)는 Rd=3.00nm, Rz=50.00nm로서 나타낼 수 있다. SURF02, SURF03사이의 최대 쐐기(wedge)는 5°이고, 반면에 SURF02, SURF03사이의 최대 중심어긋남(decenter)은 0.025mm로 설정된다. 게다가, 표면형상으로부터의 이탈은 이 전형적인 설계에서 0.005mm를 초과하지 않도록 설정되고, 그리고 중심두께(6.00mm) 공차(tolerance:허용 오차)는 ±0.025mm가 되도록 설정된다.
도 3은 도 1의 광학요소 14에 대한 전형적인 설계(300)의 상세를 나타낸다. 전형적인 설계(300)에서, 광학요소 14는 "Umicore Optics"로부터 입수할 수 있는 GASIR®과 같은 하나의 광학등급 적외선 물질로 구성된다. 광학요소 14는 제1표면(WFC SURF04)과, -여기서 WFC는 파면코딩(wavefront coding)에 대한 약자임- 제2표면(SURF05)을 포함한다. 다시, 도 3에 나타낸 수치들은 밀리미터의 단위로 주어진다. WFC SURF04의 CA직경은 10.5171mm로 설정되고, 반면에 SURF05의 CA직경은 12.0946mm로 주어진다. WFC SURF04상의 CA내에서의 최대 PVT 침하는 0.5798mm이고, 반면에 SURF05상의 CA내에서의 최대 PVT 침하는 -0.8675mm가 되도록 설정된다. 전형적인 설계(300)에서, 최대 표면거칠기(roughness)는 Rd=3.00nm, Rz=50.00nm로 다 시 주어진다. 또한, WFC SURF04와 SURF05 사이의 최대 쐐기(wedge)는 5°이고, WFC SURF04와 SURF05 사이의 최대 중심어긋남은 0.025mm가 되어야 한다. 중심두께(5.79mm)는 ±0.025mm의 공차(tolerance) 내로 설정된다.
WFC SURF04의 더 상세는 Eqs.(1)~(5) 및 TABLE 1 에 의해 주어진다.
Figure 112008081295298-PCT00001
TABLE 1
파라미터(단위) 정의(Definition) Value
c(1/mm) 곡률(Curvature) -0.36887
r(mm) 선명한 조리개의 반경(Radius of CA) 5.25853
k 원뿔 상수(Conic constant) -1.02267
α2(1/mm) 2차 비구면 계수(2nd order aspheric coefficient) 0.16631
α4(1/mm3) 4차 비구면 계수(4th order aspheric coefficient) -2.34550x10-4
α6(1/mm5) 6차 비구면 계수(6th order aspheric coefficient) 6.96520x10-7
A3(μm) 3차 WFC 계수(3rd order WFC coefficient 15.41250
A5(μm) 5차 WFC 계수(5th order WFC coefficient) 2.88130
유사하게, SURF05의 더 상세는 Eq.(6) 및 TABLE 2 에 의해 주어진다.
Figure 112008081295298-PCT00002
TABLE 2
파라미터(단위) 정의(Definition) Value
c(1/mm) 곡률(Curvature) -0.62416
r(mm) 선명한 조리개의 반경(Radius of CA) 6.04732
k 원뿔 상수(Conic constant) -0.99574
α2(1/mm) 2차 비구면 계수(2nd order aspheric coefficient) 0.28929
α4(1/mm3) 4차 비구면 계수(4th order aspheric coefficient) 9.26257x10-5
α6(1/mm5) 6차 비구면 계수(6th order aspheric coefficient) 4.20636x10-7
도 2 및 도 3에 도시된 광학요소가 도 1의 시스템(10)에 포함될 때, 그 결과는 28.95mm의 유효초점거리(EFL)와, 1.41의 f-넘버(f/#)와, 1.8%의 최대 왜곡을 갖는 12°의 반시야(HFoV) 및 이 반시야(HFoV) 값에서 82%의 최소 상대 투광을 갖는, 빠른 원적외선 이미징 시스템이다. 광학요소 12의 전면으로부터 검출기(20)까지의 거리로 정의된, 이 시스템의 토탈 광학 트랙(TOTR)은 38mm이다.
특수화된 위상 표면을 갖는 그리고 갖지 않는 원적외선 이미징 시스템(10)의 성능 비교가 이하에 바로 기술된다. 도 4 내지 도 6은 -40℃, +20℃, +85℃ 각각의 온도에서 이미징 시스템으로부터 100m에 위치한 물체에 대해, 특수화된 위상 표면을 갖지 않는(즉, WFC SURF04가 없는) 종래의 원적외선 이미징 시스템에 들어가는 온-축(on-axis)(0°입사각)과 오프-축(off-axis)(12°입사각) 광선에 대해, MTF 도면 400, 500, 600 각각을 나타낸다. 도 4의 MTF 도면(400)은 온-축 MTF에 대한 실 선(410)을 포함한다. 본 발명의 문맥에 있어서, 온-축 MTF는 사실상 겹쳐지는 접선(tangential)MTF 및 화살모양(sagittal)MTF를 포함하는 것에 주목해야 한다. 게다가, MTF 도면(400)은 오프축의 접선 MTF(420) 및 오프-축의 화살모양 MTF(430)를 포함한다. 도 5의 MTF 도면(500)은 온-축 MTF와, 오프-축 접선 MTF(520) 및 화살모양 MTF(530)에 대한 실선(510)을 포함한다. 도 6의 MTF 도면(600)은 온-축 MTF와, 오프-축 접선 MTF(620) 및 오프-축 화살모양 MTF(630)에 대한 실선(610)을 포함한다. 도 4 내지 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, MTF는 온-축과 오프-축 입사각 사이에서 다른 온도에 대해 광범위하게 변화한다.
도 7 내지 도 9는 -40℃, +20℃, +85℃ 각각의 온도에서 이미징 시스템으로부터 100m에 위치한 물체에 대해, 특수화된 위상 표면(16)(즉, WFC SURF04를 포함하는)을 포함하는 원적외선 이미징 시스템(10)에 들어가는 온-축(0°입사각)과 오프-축(12°입사각) 광선에 대한 MTF 도면을 나타낸다. 도 7의 MTF 도면(700)은 온-축 MTF와, 오프-축 접선 MTF(720) 및 오프-축 화살모양 MTF(730)에 대한 실선(710)을 포함한다. 도 8의 MTF 도면(800)은 온-축 MTF와, 오프-축 접선 MTF(820) 및 오프-축 화살모양 MTF(830)에 대한 실선(810)을 포함한다. 도 9의 MTF 도면(900)은 온-축 MTF와, 오프-축 접선 MTF(920) 및 오프-축 화살모양 MTF(930)에 대한 실선(910)을 포함한다. 도 7 내지 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 온-축 광선(파선(dashed line)으로 나타낸)과 오프-축 광선(실선으로 나타낸)에 대한 MTF는 모양과 크기에 있어서 아주 유사하고, 종래의 시스템에 대해 도 4 내지 도 6에 나타낸 MTF만큼 변화하지 않는다.
유사하게, 도 10 내지 도 12는 -40℃, +20℃, +85℃ 각각의 온도에서 이미징 시스템으로부터 10m에 위치한 물체에 대해, 특수화된 위상표면을 갖지 않는(즉, WFC SURF04가 없는) 종래의 원적외선 이미징 시스템(10)에 들어가는 온-축(0°입사각)과 오프-축(12°입사각) 광선에 대한 MTF 도면을 나타낸다. 도 10의 MTF 도면(1000)은 온-축 MTF와, 오프-축 접선 MTF(1020) 및 오프-축 화살모양 MTF(1030)에 대한 실선(1010)을 포함한다. 도 11의 MTF 도면(1100)은 온-축 MTF와, 오프-축 접선 MTF(1120) 및 오프-축 화살모양 MTF(1130)에 대한 실선(1110)을 포함한다. 도 12의 MTF 도면(1200)은 온-축 MTF와, 오프-축 접선 MTF(1220) 및 오프-축 화살모양 MTF(1230)에 대한 실선(1210)을 포함한다. 다시, MTF는 종래의 이미징 시스템에 있어서 온-축과 오프-축 입사각 사이에서, 그리고 다른 온도에 대해 광범위하게 변화한다.
도 13 내지 도 15는 -40℃, +20℃, +85℃ 각각의 온도에서 이미징 시스템으로부터 10m에 위치한 물체에 대해, 특수화된 위상 표면(16)(즉, WFC SURF04를 포함하는)을 포함하는 원적외선 이미징 시스템(10)에 들어가는 온-축(0°입사각)과 오프-축(12°입사각) 광선에 대한 MTF 도면을 나타낸다. 도 13의 MTF 도면(1300)은 온-축 MTF와, 오프-축 접선 MTF(1320) 및 오프-축 화살모양 MTF(1330)에 대한 실선(1310)을 포함한다. 도 14의 MTF 도면(1400)은 온-축 MTF와, 오프-축 접선 MTF(1420) 및 오프-축 화살모양 MTF(1430)에 대한 실선(1410)을 포함한다. 도 15의 MTF 도면(1500)은 온-축 MTF와, 오프-축 접선 MTF(1520) 및 오프-축 화살모양 MTF(1530)에 대한 실선(1510)을 포함한다. 도 13 내지 도 15에서 주목할 수 있는 바와 같이, 온-축 광선(파선으로 나타낸)과 오프-축 광선(실선으로 나타낸)에 대한 MTF는 다시 모양과 크기에 있어서 아주 유사하고, 종래의 시스템에 대해 도 10 내지 도 12에 나타낸 MTF 만큼 변화하지 않는다.
공차분석은, 예를 들면, ZEMAX®와 같은 광학시스템 설계 소프트웨어를 이용하여 시스템(10)에서의 광학요소들의 조합에 대해 또한 수행될 수 있다. 이 경우에 있어서, 공칭 설계와 관련하여 MTF값에 있어서의 상대적인 변화는 예상 공차들의 추정치를 제공하기 위하여 고려될 수 있다. 양(+)의 공차에 대한 공차분석의 결과는 TABLE 3 에 요약된다. 공차분석의 맥락에서, "MTFA"는 주어진 공간주파수에서 접선 및 화살모양 MTF의 평균값을 의미한다.
TABLE 3
온-축 (0°입사각) 오프-축 (12°입사각)
광학요소 12 MTFA 변화(%) MTFA 변화(%)
공차 4 1p/mm 7 1p/mm 14 1p/mm 4 1p/mm 7 1p/mm 14 1p/mm
Dec elem X(mm) 0.1 2 2 1 1 1 7
Dec surf X(mm) 0.1 4 3 2 8 0 11
Dec elem Y(mm) 0.1 2 2 1 2 3 4
Dec surf Y(mm) 0.1 4 3 2 8 20 30
Tilt elem X(°) 1 1 1 1 1 3 4
Tilt surf X(°) 1 9 12 25 10 8 18
Tilt elem Y(°) 1 1 1 1 2 8 25
Tilt surf Y(°) 1 7 6 5 8 2 20
두께(mm) 0.1 11 9 12 3 15 7
광학요소 14
Dec elem X(mm) 0.1 1 1 3 2 2 3
Dec surf X(mm) 0.1 4 4 0 4 2 20
Dec elem Y(mm) 0.1 1 1 3 2 2 3
Dec surf Y(mm) 0.1 4 4 0 14 2 6
Tilt elem X(°) 1 0 0 0 3 12 13
Tilt surf X(°) 1 2 2 4 1 8 5
Tilt elem Y(°) 1 0 0 0 2 4 12
Tilt surf Y(°) 1 2 2 2 1 1 2
두께(mm) 0.1 0 0 0 2 6 3
스페이싱:광학요소 12에서 14까지 0.25 8 12 12 1 5 4
스페이싱:광학요소 14에서 검출기까지 0.25 8 13 11 1 1 4
공차분석에 있어서 하나의 고려할 사항은, WFC SURF04에서 수하(垂下) 비대칭에 의한 광학요소 14의 순회적인 정렬 공차이다. 전형적으로, 이러한 순회적인 정렬에 대한 공차는 대략 ±1°이다. 시스템(10)의 조립에 사용된 특정 광학-기계적인 설계 및 조립방법에 의존하여, 다양한 옵션들이 이러한 순회적인 정렬을 용이하게 하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 벤 자리(notch) 또는 v-패인홈(v-groove)이 기계적 하우징(housing)과의 연결을 위해 광학요소 14의 가장자리(edge)에 삽입될 수 있다. 또 다른 예로서, 대응하는 기준 표시들이 투명한 조리개의 바깥쪽의 하우징 위에 그리고 광학요소 14상에 배치될 수 있다. 다른 방안으로, 평면 이 각도의 정렬을 돕기 위해 광학요소 14의 가장자리에 형성될 수 있다. 이들 및 다른 정렬 방법들이, 예를 들면, "ARRAYED IMAGING SYSTEMS AND ASSOCIATED METHODS"라는 제하의 2007년 4월 17일에 출원된 PCT 특허 출원(출원번호 PCT/US07/09347)에 개시되어 있다.
검출기(20)에서 형성된 이미지(22)는 복원필터를 실행하는 후처리기(24)에서 복원될 수 있다. 도 16 내지 도 18은, 도 1의 후처리기(24)에서 실시될 수 있는 전형적인 활성 필터 핵의 2차원, 3차원, 그리고 표에 의한 표현을 나타낸다. 유사하게, 도 19 내지 도 21은, 도 1의 후처리기(24)에서 실시될 수 있는 전형적인 소프트 필터 핵의 2차원, 3차원, 그리고 표에 의한 표현을 나타낸다. 활성 및 소프트 필터 핵 모두는, 10미터의 물체 거리에 대해 -40℃, +20℃, +85℃에서 온-축의 최상 위신호의 다색성 점 확산 함수(PSF:point spread function)를 이용하여 제작된 31×31요소 필터 핵이고, 바꾸어 말하면, 3개의 다른 PSF는 필터 핵의 설계에 이용된다. 이들 필터 핵 모두는 최종 광학시스템설계, 검출기 설계, 적용 요구조건에 따라서, 시스템 수준에서 더 최적화될 수 있다. 비록 상기 활성 및 소프트 필터 핵들이 유동적인 소수점(도 18 및 도 21 참조)으로 보인다 해도, 이들 핵은 정수(整數) 핵이 되도록 손쉽게 수정될 수 있다.
후처리에 있어서 활성 및 소프트 필터 핵의 작용 사이의 차이점은 도 22에 보여진다. 도 22는 활성 및 소프트 필터 핵을 이용하는 다른 방향에 대한 정상화된 공간주파수의 함수로서 MTF의 도면(2200)을 포함한다. 파선(2210)은 활성 필터에 의한 수평 및 수직 방향에서의 MTF에 해당하고, 반면에 실선(2220)은 활성 필터를 이용한 사선 방향에서의 MTF에 해당한다. 이점쇄선(dash-dot line)(2230)은 소프트 필터에 의한 수평 및 수직 방향에서의 MTF에 해당하고, 반면에 점선(2240)은 소프트 필터를 이용한 사선 방향에서의 MTF에 해당한다. 활성 및 소프트 필터 핵 양쪽 모두로 인해, WFC SURF04에서 더 높은 차수 가분(HOS) 위상 함수의 이용은, 도 22에 나타낸 바와 같이, 수평 및 수직 방향에서 보다 사선 상에서 훨씬 더 높은 이득(gain)을 갖는 복원 필터로 귀착한다.
도 23 내지 도 25는 10미터의 물체 거리에 대한 활성 필터를 이용한 후처리 후의 MTF를 나타낸다. 도 23의 MTF 도면(2300)은 온-축 MTF에 대한 실선(2310), 오프-축 접선 MTF(2320) 및 오프-축 화살모양 MTF(2330)를 포함한다. 도 24의 MTF 도면(2400)은 온-축 MTF에 대한 실선(2410), 오프-축 접선 MTF(2420) 및 오프-축 화살모양 MTF(2430)를 포함한다. 도 25의 MTF 도면(2500)은 온-축 MTF에 대한 실선(2510), 오프-축 접선 MTF(2520) 및 오프-축 화살모양 MTF(2530)를 포함한다. 도 23 내지 도 25를 도 10 내지 도 12(종래 원적외선 이미징 시스템에 대한 MTF) 및 도 13 내지 도 15(도 1 내지 도 3에 나타낸 실시예에 따른 특수화된 위상 표면을 포함하는 원적외선 이미징 시스템에 대한 MTF)와 비교하면, 활성 필터 핵을 이용한 후처리는 다른 온도에서 온-축 및 오프-축 MTF사이의 윤곽에 있어서의 유사성을 유지하는 동시에, 종래 원적외선 이미징 시스템의 MTF와 크기면에서 유사한 MTF로 귀착한다는 것을 알 수 있다. 바꾸어 말하면, 특수화된 위상 표면과 후처리의 결합은 온도 변화 뿐만 아니라 다른 입사각에 대하여 허용하는 이미징 성능으로 귀착한다.
도 26 및 도 27은 차량에 있어서의 수차-허용 원적외선 이미징 시스템의 견 본 실시예를 나타낸다. 도 26은 거기에 두 개의 원적외선 이미징 시스템(2610)을 포함하는 차량(2605)의 측면도(2600)를 나타낸다. 각 원적외선 이미징 시스템(2610)은 검출기(2630) 및 이미징 시스템 전자장치(2640)와 연결된 광학계(2620)를 포함한다. 도 27은 차량의 전방에 내장된 추가적인 원적외선 이미징 시스템(2610)을 보여주는, 차량(2605)의 정면도(2600')를 나타낸다. 이미징 시스템 전자장치는, 예를 들면, 차량(2600)의 네비게이션 시스템으로 정보를 공급하도록 차량 전자장치(2650)와 연결될 수 있다. 원적외선 이미징 시스템(2610)은, 보행자 또는 장애물 탐지 및 회피, 또는 자동 네비게이션과 같은, 그러나 한정되는 것은 아닌, 기능의 보조를 수행할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 범위로부터 벗어나는 일 없이 여기에 기술된 원적외선 이미징 시스템에 있어서의 변형이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 도 3이 주어진 표면(즉, WFC SURF04)에서 실행되는 미리 정해진 위상 함수를 보여주지만, 미리 정해진 위상 함수의 효과는, "IMAGING SYSTEM WITH NON-HOMOGENEOUS WAVEFRONT CODING OPTICS"라는 제하의 2006년 4월 17일에 출원된 미국 특허 출원(출원번호 60/792,444)에 개시된 것과 같은, 다량의 물질에 의해 실행될 수 있고, 상기 출원은 참조문헌으로 여기에 반영된다. 또한, 후처리는, G.E.Johnson 등에 의해 2000년 4월 10일에 발표된 논문 "Passive ranging through wave-front coding: information and application" (Appl. Opt., 39권 11호 페이지1700~1720)에 개시된 것과 같은 동작 온도에 따라서 선택될 수 있다. 따라서, 위의 설명에 포함된 또는 첨부 도면에 도시된 사항은 예시적인 것으로 해석되어야 하며 한정하는 의미로 해 석되어서는 아닌된다는 점에 주의해야 한다. 여기에 기재된 다음의 청구항들은 언어의 범위로서, 본 방법 및 시스템의 범위의 모든 기재는 물론, 모든 일반적이고 특정한 특징들을 망라하도록 의도된 것으로서, 이들 사이에 포함된다고 말할 수 있다.

Claims (3)

  1. 미리 정해진 위상변경을 수행하기 위한 하나 이상의 광학요소와,
    상기 하나 이상의 광학요소에 의해 형성된 이미지를 전자데이터로 변환하는 검출기와,
    상기 전자데이터를 처리하기 위한 후처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 이미징 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미리 정해진 위상변경은 더 높은 차수 가분(可分)위상함수와 일정한 윤곽 경로 위상함수 중 하나의 위상함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 이미징 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전자데이터를 표시하기 위한 표시장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 이미징 시스템.
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