JP4634544B2 - アサーマル化素子を有する赤外線レンズ組立体及びアサーマル化方法 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の技術分野
本発明は、一般的には赤外線装置、より具体的にはアサーマル化素子を有する赤外線レンズ組立体及びアサーマル化方法に関するものである。
【０００２】
発明の背景
赤外線又は熱線撮像装置は、火災、機器の過剰加熱、飛行機、自動車及び人間を検出するのに用いられる。熱線撮像装置は、温度感知プロセス装置の制御にも用いることができる。熱線撮像装置において、赤外線又は熱放射は複数の熱センサにより検出することができる。熱センサは、典型的には被写体中の種々の被写体間の熱放射の差を検出し、これらの差を被写体の可視像として表示する。
【０００３】
熱線撮像装置の基本的な構成要素は、一般的に被写体からの赤外線放射を集光し合焦させる光学素子、赤外線放射を電気信号に変換する複数の熱センサを有する赤外線検出器、及び電気信号を増幅し処理して可視表示を行い又は適当な媒体に記憶する電子回路を含む。熱線撮像装置にはチョッパがしばしば含まれ、赤外線放射を変調し基準信号を与える一定のバックグランド放射を発生させている。この熱線撮像装置の電子的処理部分は、放射信号全体から基準信号を減算して最小バックグランドバイアスの信号を発生させる。
【０００４】
熱線撮像装置として、種々の赤外線検出器を用いることができる。赤外線検出器は、赤外スペクトルの電磁波に応答するデバイスである。これらの赤外線検出器は、冷却型と非冷却型の２種類に大別される。冷却型の赤外線検出器は、液体窒素の温度のような低温度で動作させて赤外線放射の変化に対して所望の応答性を得る必要がある。冷却型検出器は、光電子の相互作用に起因して電圧変化を発生するバンドギャップの小さな半導体を有する熱センサを用いている。この後者の効果は、内部光電効果と称されている。
【０００５】
非冷却型赤外線検出器は、バンドギャップの小さな半導体を用いることができない。その理由は、室温において暗電流がいかなる信号をも消してしまうからである。従って、非冷却型検出器は別の物理現象による影響を受けやすく、冷却型の検出器よりも感度が低いものである。一方、非冷却型検出器は、冷却型検出器のエネルギー消費を必要としないので、非冷却型検出器はポータブル用、低電力及び冷却型検出器の大きな感度を必要としない用途について好適に選択される。典型的な非冷却型検出器において、赤外域のフォトンが吸収され、吸収性素子により温度差が検出される。熱線検出器は、パイロエレクトリック検出器、熱伝対、又はボロメータを含む。
【０００６】
赤外線放射は、赤外線レンズ系により熱検出器上に合焦される。赤外線レンズの問題は、レンズの焦点距離が温度変化と共に変化することである。その結果、被写体の像は熱検出器の前方又は後方に合焦し、不鮮明な画像が形成されてしまう。
【０００７】
発明の概要
従って、当該技術分野において赤外線レンズ組立体を改良する必要が生じる。本発明は、従来の赤外線レンズ組立体と関連する欠点及び問題点を除去し、又は大幅に軽減するアサーマル化素子を提供する。
【０００８】
本発明においては、赤外線レンズ組立体は、１個以上の屈折レンズを含むレンズ組を有することができる。屈折レンズは、赤外線放射を受光するように光軸に沿って配置する。レンズ組は、被写体からの赤外線放射が撮像面における合焦を維持するように構成する。アサーマル化素子は、光軸に沿って配置してレンズ組と光学的に結合させる。アサーマル化素子は、回折パターンを担持する赤外線透過部材を含むことができる。この赤外線透過部材は、赤外線透過性ポリマで構成することができる。回折パターンは、レンズ組の温度変化により生ずる焦点距離の変化を補償し、被写体からの赤外線放射の撮像面での合焦を維持する。
【０００９】
一実施例において、例えば温度が上昇すると、レンズ組の焦点距離が短くなる。温度上昇に応じて、赤外線透過部材のポリマが膨張して回折パターンを変形させる。変形した回折パターンは、アサーマル化素子の焦点距離を長くし、レンズ組の焦点距離の短縮を相殺する。
逆に、温度が低下すると、レンズ組の焦点距離が長くなる。温度低下に応じて、赤外線透過部材のポリマが収縮して回折パターンを変形させる。変形した回折パターンは、アサーマル化素子の焦点距離を短くし、レンズ組の焦点距離の延長を相殺する。
【００１０】
一実施例として、カラー補正素子を光軸に沿って配置することができる。カラー補正素子は、レンズ組及びアサーマル化素子と光学的に結合することができる。このカラー補正素子は、レンズ組及びアサーマル化素子の色収差を補正する回折面を有することができる。特定の実施例において、カラー補正素子の回折面は、赤外線透過部材のアサーマル化素子の回折パターンが形成されている側と反対側に形成することができる。
【００１１】
本発明の重要な技術的利点は、改良された赤外線レンズ組立体を提供することを含む。特に、受動型のアサーマル化素子は、温度により生じるレンズ組の焦点距離の変化を補償して、被写体からの赤外線放射を熱検出器に合焦させ続けることができる。従って、熱検出器により発生する画像は、温度変化により不鮮明になることはない。
【００１２】
本発明の別の重要な技術的利点は、赤外線レンズ組立体用の比較的安価なアサーマル化素子を提供することを含む。アサーマル化素子は、回折パターンが形成されるポリマとすることができる。さらに、アサーマル化素子を、レンズ組立体内に固定することができる。従って、アサーマル化素子は、安価に製造することができると共に、レンズ組立体内に装着することができる。
【００１３】
別の技術的利点は、以下の図面、発明の説明、及び請求の範囲から当業者には容易に明らかになるであろう。
【００１４】
本発明及び本発明の利点を、一層明瞭に理解するため、添付図面と共に説明する。
【００１５】
図１から図４を参照することにより、本発明の実施例及びその利点は最良に理解されるであろう。なお、これらの図面において同様な構成要素には同様な符号を付することにする。図１は、被写体１４の熱画像を検出し、処理し及び表示する赤外線撮像システムの線図的ブロック図を示す。この撮像システム１２は、火災、過剰に加熱された機器、飛行機、自動車及び人間を検出し、並びに温度感知処理装置を制御するために用いことができる。
【００１６】
図１に示すように、赤外線撮像システム１２は、赤外線検出器１８と光学的に結合するレンズ組立体１６を具える。この赤外線検出器１８は、赤外放射、典型的には３〜５ミクロン（０．４〜０．２５ｅＶのエネルギーを有する）又は８〜１４ミクロン（０．１６〜０．０９ｅＶのエネルギーを有する）のスペクトル域の赤外放射を検知する。３〜５ミクロンのスペクトル域は、一般的に「近赤外域」と称され、８〜１４ミクロンのスペクトル域は「遠赤外域」と称される。近赤外線域と遠赤外線域との間の赤外線放射は、大気吸収により通常は検出することができない。
【００１７】
レンズ組立体１６は、被写体１４から放出された赤外線放射を合焦して赤外線検出器１８の撮像面に入射させることができる。非冷却型検出器を用いる場合、レンズ組立体１６と赤外線検出器１８との間にチョッパ２０を配置する。チョッパ２０は、信号プロセサ２２により赤外線検出器１８の撮像面１５への赤外線画像の送出が周期的に遮断されるように制御することができる。チョッパ２０は、赤外線放射を周期的に遮断及び通過させる複数の開口が形成されている回転ディスクとすることができる。
【００１８】
赤外線検出器１８は、入射する赤外線放射を１個以上の画像及び処理のための対応する電気信号に変換する。電気信号は信号プロセサ２２に供給され、この信号プロセサにより電気信号から表示用のビデオ信号を形成する。前述したように、信号プロセサ２２はチョッパ２０の動作と同期させることもできる。この同期により、信号プロセサ２２は、入射する赤外線放射を減算的に処理して一定の赤外線バックグランド放射及び時間定数ノイズの両方を除去することができる。信号プロセサ２２の出力信号は、視認、別の処理、記憶等ができるビデオ信号とする。
【００１９】
このビデオ信号は、ローカルモニタ２４で見ることができ、又はリモートモニタ２６に供給して表示することもできる。ローカルモニタ２４は、電子ビューファインダ、陰極線管等を含む接眼系とすることができる。同様に、リモートモニタ２６は、テレビジョンのような電子デスプレイ、陰極線管、或いはビデオ信号を表示することができる別の形式のデバイスとすることができる。ビデオ信号は、後で再生するために記憶媒体２８に記憶することもできる。記憶媒体２８は、コンパクトディスク、ハードディスクドライブ、ランダムアクセスメモリ、或いは後で再生するために電子ビデオ信号を記憶することができる別の形式の媒体とすることができる。モニタ及び記憶媒体は、当該技術分野において周知であり、従ってさらに説明しないことにする。
【００２０】
赤外線撮像システム１２を駆動するための電力は、電源２９により供給することができる。電源２９は、チョッパ２０、赤外線検出器１８、信号プロセサ２２、及びローカルモニタ２４に直接供給することができる。例えば、レンズ１６を合焦させるためにモータが用いられる場合、レンズ１６にも電力を供給することができる。
【００２１】
図２は、レンズ組立体１６の一例を示す線図である。図２に示すように、レンズ組立体１６を光軸３０に沿って配置して、被写体１４から放出された赤外線放射を赤外線検出器１８の撮像面１５における合焦を維持することができる。このレンズ組立体１６は、レンズ組３２及びアサーマル化素子３４を具えている。レンズ組３２は、１個以上の屈折レンズ及び１個のカラー補正素子３５を含むことができる。屈折レンズは、対物レンズ３６及び集光レンズ３８を含むことができる。
【００２２】
通常、レンズの曲率半径は、曲率中心が光軸３０に沿ってレンズの右側に位置する場合、正として規定され、曲率中心が光軸３０に沿って左側に位置する場合、負として規定される。レンズは、レンズ合焦能により平行光を収束させる場合、収束性であると規定され、レンズ合焦能により平行光が虚焦点から発生するように見える場合、発散性であると規定される。さらに、レンズの側については、被写体１４と対向する側は第１の側として規定され、画像面１５と対向する側は第２の側として規定される。
【００２３】
図２の実施例に関して、対物レンズ３６及び集光レンズ３８は、正の収束レンズとする。本例では、レンズ組立体１６は単一視野レンズとして説明することができる。レンズ組立体１６は、被写体１４から放出された赤外線放出を赤外線検出器１８の撮像面１５に合焦できる別の形式のものとすることができる。例えば、レンズ組立体１６は合焦ズームレンズとすることができる。さらに、レンズ組立体１６は、本発明の範囲内において、追加のレンズ、異種レンズ、負のレンズ、及び／又は発散レンズを含むことができる。
【００２４】
対物レンズ３６及び集光レンズ３８は、ゲルマニウム、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、又はカルコゲナイトガラスのような赤外線透過性ガラスで形成することができる。カルコゲナイトガラスは、テキサスインストルーメンツ社により製造されたＴＩ−１１７３とすることができる。さらに、対物レンズ３６及び集光レンズ３８は、赤外線放射を透過させることができる別の種類のガラス又は別の材料で形成することができる。例えば、レンズ３６及び３８は、赤外線透過性ポリマで形成することができる。好適なレンズ材料は、アサーマル化素子３４及びカラー補正素子３５の形状及び構造と両立する材料とすることができる。
【００２５】
本発明の顕著な特徴は、アサーマル化素子３４の構成にある。このアサーマル化素子３４は、レンズ組立体１６のアサーマル化を積極的に行い、温度変化によりレンズ組３２の焦点距離に生じる変化を補償する。従って、アサーマル化素子３４は、被写体１４からの赤外線放射を、熱検出器１８の撮像面１５における合焦を維持する。
【００２６】
アサーマル化素子３４は、回折パターンが形成されている赤外線透過部材４０で構成することができる。この赤外線透過部材４０は、赤外線透過ポリマとすることができる。赤外線透過ポリマは、ポリエチレン、ポリプロピレン等とすることができる。別の赤外線透過ポリマは、米国特許第５３２０４８号及び５３２５５８６号明細書に開示されている。本発明の範囲内において、別の種類の赤外線透過ポリマを用いて、赤外線透過部材４０を形成することもできる。
【００２７】
所定のレンズ構成及び材料、並びに所定の赤外線透過ポリマに対して、アサーマル化素子３４は所望の温度範囲について以下のように構成することができる。初めに、レンズ組３２の最適な熱膨張係数を決定する。
【００２８】
レンズ組３２の最適の熱膨脹係数Ｘ_rは以下の式により計算することができる。
【００２９】

【００３０】
例えば、ＴＩ １１７３ガラスを１０ミクロンの波長で用いる場合、レンズ組３２の最適な熱膨脹係数は、以下の通りである。
【００３１】

【００３２】
レンズ組３２の最適な熱膨脹係数から、次にレンズ組３２の焦点シフトを所望の温度範囲で計算する。レンズ組３２の焦点シフトΔｆ_rは、以下の式により計算することができる。
【００３３】
Δｆ_r＝ｆ_r×Ｘ_r×ΔＴ
ここで、ｆ_r＝レンズ組の焦点距離
Ｘ_r＝レンズ組の最適な熱膨脹係数
ΔＴ＝所望の温度範囲
【００３４】
温度範囲は、２５℃と６５℃との間の４０℃とすることができる。アサーマル化素子は、本発明の範囲内において別の温度範囲についても設計することができる。４０℃の温度範囲及び４インチ（10.16ｃｍ）の焦点距離について上述した例を続けると、ＴＩ１１７３ガラスのレンズ組３２の焦点シフトは以下のようになる。
【００３５】
Δｆ_r＝４（−4.34×10^-5）40
Δｆ_r＝−6.94×10^-3インチ（−0.17ｍｍ）
【００３６】
従って、このレンズ組３２の焦点距離は、レンズ組自体の方に向かって0.00694インチ（0.17ｍｍ）シフトすることになる。レンズ組３２をアサーマル化するために、アサーマル化素子３４は同一の温度範囲に対して同一の大きさで反対向きの焦点シフトを有する必要がある。従って、アサーマル化素子３４の焦点シフトは、レンズ組３２の焦点シフトに対して大きさが等しく反対向きにする。実施例の説明を続けるに、アサーマル化素子３４の焦点シフトは、＋６．９４×１０^-3インチ（+0.17ｍｍ）とすることができる。
【００３７】
アサーマル化素子３４の焦点距離ｆ_dは、以下の式から計算することができる。
【００３８】

【００３９】
ここで、Δｆ_d＝アサーマル化素子３４の焦点シフト
Ｘ_d＝アサーマル化素子の最適熱膨脹係数
ΔＴ＝温度範囲
【００４０】
前述したように、アサーマル化素子３４の焦点シフト及び温度範囲は、レンズ組３２に対して同一とする。次に、アサーマル化素子３４の最適な熱膨脹係数を決定する。アサーマル化素子３４の最適な熱膨脹係数Ｘ_dは、以下の式から計算することができる。
【００４１】

【００４２】
ここで、α_d＝アサーマル化素子の材料の熱膨脹係数
ｎ_o＝アサーマル化素子を包囲する媒質、すなわち空気の屈折率
dn_o／ｄＴ＝アサーマル化素子を包囲する媒質の温度に対する屈折率の変化
【００４３】
ポリエチレンポリマを用いる場合、アサーマル化素子３４の最適熱膨脹係数は以下の通りである。
【００４４】

【００４５】
Ｘ_d＝１．３５×１０^-4を用いると、アサーマル化素子３４の焦点距離は以下の通りである。
【００４６】

【００４７】
従って、レンズ組３２についてＴＩ１１７３ガラスを用い、アサーマル化素子３４についてポリエチレンポリマを用いる場合、アサーマル化素子３４は、４０℃の温度範囲について１．２インチ（30.48ｍｍ）の焦点距離を有することができる。
【００４８】
アサーマル化素子３４の回折パターン４２は、赤外線透過部材４０の第２の面４４に形成することができる。一例として、この回折パターン４２は、一連の同心状リングとすることができる。この回折パターン４２は、キノフォーム面（kinoform surface）、バイナリー面（binary surface）、位相プレート等とすることができる。この回折パターンは、本発明の範囲内において別の方法でも形成できるものと理解すべきである。
【００４９】
キノフォーム面は、ダイアモンドの針頭の回転、パターニング及びエッチング等により形成することができる。キノフォームは、位相変調が表面のレリーフパターンにより導入される回折素子である。回折光学面とすることにより、注目する光周波数の１波長だけ表面が正確にカットバックされ、各パターン毎にその量だけ厚さが増大するステップ関数となる。回折面についての一般式は、以下の通りである。
【００５０】

【００５１】
ここで、Ｚは、Ｚ軸すなわち光軸に沿うサグ値（sag value）であり、
Ｙは、半直径高さ（semi-diameter height）であり、
ＣＣは、表面のベース曲率（１／半径）であり、
Ｋは、表面の円錐係数であり、
Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤは、それぞれ４次、６次、８次、及び１０次の非球面係数であり、
ＨＯＲは、回折次数、一般的には１次又は−１次であり、
λは、表面についての設計波長であり、
Ｎ１は、回折面の前側の材料の屈折率であり、
Ｎ２は、回折面の後側の材料の屈折率であり、
Ｃ１，Ｃ２及びＣ３は、非球面位相距程（aspheric phase departure）を規定する係数である。
【００５２】
キノフォーム回折面に関する別の情報は、一般的に譲渡された米国特許出願第０８／１８１２６３号（１９９４年１月１３出願）明細書、名称「INFRARED CONTINUOUSZOOM TELESCOPE USING DIFFRACTIVE OPTICS」に開示されており、その内容は本明細書の内容に含まれる。
【００５３】
本発明においては、温度上昇によりレンズ組３２の焦点距離が短くなる。温度上昇に応じて、赤外線透過部材４０のポリマは膨張して回折パターン４２を変化させる。変化した回折パターン４２は、アサーマル化素子３４の焦点距離を長くし、レンズ組３２の焦点距離の短縮を相殺する。逆に、温度低下によりレンズ組３２の焦点距離を長くなる。温度低下に応じて、赤外線透過部材４０のポリマは収縮して回折パターン４２を変化させる。変化した回折パターン４２は、アサーマル化素子３４の焦点距離を短くし、レンズ組３２の焦点距離の延長を相殺する。
【００５４】
カラー補正素子３５を、アサーマル化素子３４と集光レンズ３８との間に配置することができる。このカラー補正素子３５は、第１の側５０上に形成した回折面４８を有する。この回折面４８は、軸方向の合焦色収差及びラテラル方向の合焦色収差を補正することができる。この回折面４８は、ダイアモンド針頭の回転、パターンエッチング等により形成したキノフォームとすることができる。
【００５５】
図３は、本発明による別の実施例の赤外線レンズ組立体６０の線図である。本例では、レンズ組立体６０は、被写体１４から放出された赤外線放射を赤外線検出器１８の撮像面１５上に合焦するように光軸６１に沿って配置することができる。このレンズ組立体６０は、レンズ組６２とアサーマル化素子６４とで構成することができる。レンズ組６２は、１個以上の屈折レンズ及び１個のカラー補正素子６５を含むことができる。屈折レンズは、対物レンズ６６及び補正レンズ６８を含むことができる。アサーマル化素子６４は、回折パターン７２を担持する赤外線透過部材７０を含むことができる。カラー補正素子６５は、回折面７４を含むことができる。
【００５６】
図３の実施例の場合、レンズ組６２及びアサーマル化素子６４は、図２に関連して説明したように形成することができる。カラー補正素子６５の回折面７４は、赤外線透過部材７０の第１の側７６に形成することができる。従って、カラー補正素子６５の回折面７４は、アサーマル化素子６４の回折パターン７２と対向する。
【００５７】
図４は、本発明による別の実施例の赤外線レンズ組立体８０の線図である。この実施例では、レンズ組立体８０を光軸８１に沿って配置し、被写体１４から放出された赤外線放射を、赤外線検出器１８の撮像面１５に合焦させることができる。このレンズ組立体８０は、レンズ組８２とアサーマル化素子８４とで構成することができる。レンズ組８２は、１個以上の屈折レンズ及び１個のカラー補正素子８５を含むことができる。屈折レンズは、対物レンズ８６及び補正レンズ８８を含むことができる。アサーマル化素子８４は、回折パターン９２を担持する赤外線透過部材９０を含むことができる。カラー補正素子８５は、回折面９４を含むことができる。
【００５８】
図４の実施例に関して、レンズ組８２及びアサーマル化素子８４は、図２に関連して説明したように形成することができる。アサーマル化素子８４の回折パターン９２は、カラー補正素子８５の回折面９４を含むことができる。従って、回折パターン９２は、被写体１４からの赤外線放射を撮像面１５に合焦させると共に、軸方向の合焦収差及びラテラル方向の合焦収差を補正することもできる。
【００５９】
数個の実施例に基づいて本発明を説明したが、当業者にとって種々の変形や変更が想到できる。本発明は、添付した請求の範囲内においてこのような変更や変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明によるアサーマル化素子を有するレンズ組立体を具える赤外線撮像装置のブロック線図である。
【図２】図１のレンズ組立体の実施例を示す線図である。
【図３】図１のレンズ組立体の別の実施例を示す線図である。
【図４】図1のレンズ組立体のさらに別の実施例を示す線図である。

Claims (21)

1. １個以上の屈折レンズを含み、赤外線放射を受光するように光軸に沿って配置され、被写体からの赤外線放射を撮像面に合焦させるように構成されているレンズ組と、
   前記レンズ組と光学的に結合されるように前記光軸に沿って配置され、回折パターンを担持する赤外線透過部材を有し、所定の焦点距離を有し、及びカラー補正機能を与えるアサーマル化素子とを具え、
   前記赤外線透過部材は、赤外線透過ポリマを含み、
   前記回折パターンを、温度により生じる前記レンズ組の焦点距離の変化を補償し、前記被写体からの赤外線放射の撮像面への合焦を維持するように構成して、前記アサーマル化素子が前記レンズ組と同一の大きさの逆焦点シフトを有するようにした、赤外線レンズ組立体。
2. 前記アサーマル化素子は、前記光軸に沿って固定されている、請求項１に記載の赤外線レンズ組立体。
3. 前記レンズ組の焦点距離は、温度上昇に応じて短くなり、
   前記赤外線透過部材は、温度上昇に応じて前記回折パターンを変化させるように膨張し、
   変化した回折パターンは、前記レンズ組の焦点距離の短縮を相殺するように前記アサーマル化素子の焦点距離を長くする、請求項１に記載の赤外線レンズ組立体。
4. 前記レンズ組の焦点距離は、温度低下に応じて長くなり、
   前記赤外線透過部材が温度低下に応じて前記回折パターンを変化させるように収縮し、
   変化した回折パターンは、前記レンズ組の焦点距離の延長を相殺するように前記アサーマル化素子の焦点距離を短くする、請求項１に記載の赤外線レンズ組立体。
5. 前記回折パターンは、前記赤外線透過部材の表面に形成されている、請求項１に記載のレンズ赤外線組立体。
6. 前記回折パターンは、前記赤外線透過部材の表面に形成された一連の同心状リングを有する、請求項１に記載の赤外線レンズ組立体。
7. 前記回折パターンは、前記赤外線透過部材の表面に形成されたキノフォームで構成されている、請求項１に記載の赤外線レンズ組立体。
8. 光軸に沿って配置され、前記レンズ組及び前記アサーマル化素子と光学的に結合されているカラー補正素子をさらに具え、
   前記カラー補正素子は、前記レンズ組及び前記アサーマル化素子の色収差を補正する回折面を有する、請求項１に記載の赤外線レンズ組立体。
9. 前記アサーマル化素子の回折パターンは、前記赤外線透過部材の一方の側の表面に形成され、
   前記アサーマル化素子は、前記赤外線透過部材の反対側の表面に前記カラー補正機能を与える回折面を含む、請求項１に記載の赤外線レンズ組立体。
10. 前記アサーマル化素子の回折パターンは、前記赤外線透過部材の一方の表面に形成され、
    前記回折パターンは、前記カラー補正機能を与える回折面を有する請求項１に記載の赤外線レンズ組立体。
11. 光軸に沿って配置され、撮像面を含む赤外線検出器と、
    １個以上の屈折レンズを含み、赤外線放射を受光するように前記光軸に沿って配置され、被写体からの赤外線放射を前記撮像面に合焦させるように構成されているレンズ組と、
    前記レンズ組と光学的に結合されるように前記光軸に沿って配置され、回折パターンを担持する赤外線透過部材を有し、所定の焦点距離を有し、及びカラー補正機能を与えるアサーマル化素子とを具え、
    前記赤外線透過部材は、赤外線透過性ポリマを有し、
    前記回折パターンを、温度により生じる前記レンズ組の焦点距離の変化を補償し、前記被写体からの赤外線放射の前記撮像面への合焦を維持するように構成して、前記アサーマル化素子が前記レンズ組と同一の大きさの逆焦点シフトを有するようにした、赤外線撮像装置。
12. 前記アサーマル化素子は、光軸に沿って固定されている、請求項１１に記載の赤外線撮像装置。
13. 前記レンズ組の焦点距離は、温度上昇に応じて短くなり、
    前記赤外線透過部材は、温度上昇に応じて前記回折パターンを変化させるように膨張し、
    変化した回折パターンは、前記レンズ組の焦点距離の短縮を相殺するように前記アサーマル化素子の焦点距離を長くする、請求項１１に記載の赤外線撮像装置。
14. 前記レンズ組の焦点距離は、温度低下に応じて長くなり、
    前記赤外線透過部材が温度低下に応じて前記回折パターンを変化させるように収縮し、
    変化した回折パターンは、前記レンズ組の焦点距離の延長を相殺するように前記アサーマル化素子の焦点距離を短くする、請求項１１に記載の赤外線撮像装置。
15. 前記回折パターンは、前記赤外線透過部材の表面に形成されている、請求項１１に記載の赤外線撮像装置。
16. 前記回折パターンは、前記赤外線透過部材の表面に形成した一連の同心状リングを有する、請求項１１に記載の赤外線撮像装置。
17. 前記回折パターンは、前記赤外線透過部材の表面に形成されたキノフォームで構成されている、請求項１１に記載の赤外線撮像装置。
18. 前記レンズ組が、光軸に沿って配置され、前記レンズ組及び前記アサーマル化素子と光学的に結合されているカラー補正素子をさらに具え、
    前記カラー補正素子は、前記レンズ組及び前記アサーマル化素子の色収差を補正する回折面を有する、請求項１１に記載の赤外線撮像装置。
19. 前記アサーマル化素子の回折パターンは、前記赤外線透過部材の一方の側の表面に形成され、
    前記アサーマル化素子は、前記赤外線透過部材の反対側の表面に前記カラー補正機能を与える回折面を含む、請求項１１に記載の赤外線撮像装置。
20. 赤外線レンズ組立体をアサーマル化する方法であって、
    被写体からの赤外線放射を、光軸に沿って配置した１個以上の屈折レンズを含むレンズ組を透過させる工程と、
    前記被写体からの赤外線放射を、前記光軸に沿って配置され前記レンズ組と光学的に結合し、カラー補正機能を与える赤外線透過部材を透過させる工程と、
    温度変化に応じて前記赤外線透過部材のポリマを調整し、前記赤外線透過部材の回折パターンを変化させ、温度により生じる前記レンズ組の焦点距離の変化を補償し、前記被写体からの赤外線放射の撮像面での合焦を維持する工程とを含む、赤外線レンズ組立体のアサーマル化方法。
21. 前記赤外線透過部材の回折パターンは、前記赤外線透過部材の表面に形成され、
    前記回折パターンは、前記カラー補正機能を与える回折面を有する、請求項１１に記載の赤外線撮像装置。

Images