JPS5915379A - 熱赤外撮像カメラ - Google Patents
熱赤外撮像カメラInfo
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- JPS5915379A JPS5915379A JP57124086A JP12408682A JPS5915379A JP S5915379 A JPS5915379 A JP S5915379A JP 57124086 A JP57124086 A JP 57124086A JP 12408682 A JP12408682 A JP 12408682A JP S5915379 A JPS5915379 A JP S5915379A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
- H04N3/02—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only
- H04N3/08—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only having a moving reflector
- H04N3/09—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only having a moving reflector for electromagnetic radiation in the invisible region, e.g. infrared
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
熱赤外撮像カメラ、には真空管型と固体赤外検出素子を
用いた型があり、後者の方が寿命が長く丈夫である。後
者のなかには、■ 赤外検出素子がポイントセンザで二
次元方向に鏡を機械的走査する方式、■ 赤外検出素子
が1列に複数並んで、素子列と直角方向に鏡を1次元走
査する方式、■二次元配列された赤外検出素子のみで、
機械的走査鏡は用いない方式がある。一方固体赤外検出
素子には赤外線を光量子として検出する半導体型と、一
旦熱として吸収して素子の温度変化を何らかの方法で電
気信号に変換する熱型がある。前者は感度が高く、応答
が早いので、二次元走査鏡と組み合せて、いわゆるサー
モグラフィー装置として、開発されているが、この半導
体型素子は常温では10μm帯の赤外線は検出できず、
液体窒素などで冷却しなければならない。後者の熱型素
子は応答が遅いが、常温で動作するので、比較的簡単な
装置にま、とめることができ、使い易いという特長があ
る。熱型素子のなかでも、焦電素子は比較的感度が高く
、高速応答用にも使える。しかし、焦電素子は、温度変
化率に比例した電気信号をtJi −J−ので、赤外線
を検出するには入射赤外線に変調をかける必要がある。
用いた型があり、後者の方が寿命が長く丈夫である。後
者のなかには、■ 赤外検出素子がポイントセンザで二
次元方向に鏡を機械的走査する方式、■ 赤外検出素子
が1列に複数並んで、素子列と直角方向に鏡を1次元走
査する方式、■二次元配列された赤外検出素子のみで、
機械的走査鏡は用いない方式がある。一方固体赤外検出
素子には赤外線を光量子として検出する半導体型と、一
旦熱として吸収して素子の温度変化を何らかの方法で電
気信号に変換する熱型がある。前者は感度が高く、応答
が早いので、二次元走査鏡と組み合せて、いわゆるサー
モグラフィー装置として、開発されているが、この半導
体型素子は常温では10μm帯の赤外線は検出できず、
液体窒素などで冷却しなければならない。後者の熱型素
子は応答が遅いが、常温で動作するので、比較的簡単な
装置にま、とめることができ、使い易いという特長があ
る。熱型素子のなかでも、焦電素子は比較的感度が高く
、高速応答用にも使える。しかし、焦電素子は、温度変
化率に比例した電気信号をtJi −J−ので、赤外線
を検出するには入射赤外線に変調をかける必要がある。
このように、従来の熱赤外撮像カメラはいず71の方式
も一長一短であった。
も一長一短であった。
本発明は、−列に並んだ焦電型赤外検出素子と−・次ノ
i:: ill査鏡を組合せて、上記の問題点を一挙に
解決し、長寿命、常温度動作の小型軽量の操作の容易な
熱赤外線撮像装置を提供するものである。
i:: ill査鏡を組合せて、上記の問題点を一挙に
解決し、長寿命、常温度動作の小型軽量の操作の容易な
熱赤外線撮像装置を提供するものである。
前述の」:うに焦電素子は、赤外線入射量の変化率に比
例して電気信号を出力するので、−次元走査鏡とその走
査方向と直角方向に多数配列した焦電素子及び結像用光
学レンズを絹合せると焦電素子に入る赤外線は順次二次
元の視野を走査した部分からの赤外光量になる。
例して電気信号を出力するので、−次元走査鏡とその走
査方向と直角方向に多数配列した焦電素子及び結像用光
学レンズを絹合せると焦電素子に入る赤外線は順次二次
元の視野を走査した部分からの赤外光量になる。
第1図はこの様子を示す。図において、1は複数の焦電
型赤外検出素子を一列に配列したりニアアレイ、2はゲ
ルマニウム等から成る赤外光結像用光学レンズ、3は回
転@4の捷わりに回転して一次元のパニング走査をする
反射鏡で、パニング走査方向はりニアアレイ1の配列方
向と直角方向である。5は撮像すべき視野を示す。い1
、反射鏡3が図の位置に静止した状態を考えると、反射
鏡3には視野5からの二次元の像が入射し、光学レンズ
2を通って焦電型赤外検出素子リニアアレイ1に入射す
る。ところかりニアアレイ1は一次元に配列されている
ので、二次元像すべてを受光することは出来ず、一次元
像、たとえば視野5の左端部分の一次元像6のみが受光
される。つきに、反射鏡3が回転軸4を中心に図の矢印
a方向に若干回転すると、リニアアレイ1に受光される
視野5の像は図において若干右側に移動した一次元像と
なる。したがって、反射鏡3を更に矢印a方向に回転さ
せつづけると、視野5全体の二次元像が走査されてリニ
アアレイ1に受光されることになる。
型赤外検出素子を一列に配列したりニアアレイ、2はゲ
ルマニウム等から成る赤外光結像用光学レンズ、3は回
転@4の捷わりに回転して一次元のパニング走査をする
反射鏡で、パニング走査方向はりニアアレイ1の配列方
向と直角方向である。5は撮像すべき視野を示す。い1
、反射鏡3が図の位置に静止した状態を考えると、反射
鏡3には視野5からの二次元の像が入射し、光学レンズ
2を通って焦電型赤外検出素子リニアアレイ1に入射す
る。ところかりニアアレイ1は一次元に配列されている
ので、二次元像すべてを受光することは出来ず、一次元
像、たとえば視野5の左端部分の一次元像6のみが受光
される。つきに、反射鏡3が回転軸4を中心に図の矢印
a方向に若干回転すると、リニアアレイ1に受光される
視野5の像は図において若干右側に移動した一次元像と
なる。したがって、反射鏡3を更に矢印a方向に回転さ
せつづけると、視野5全体の二次元像が走査されてリニ
アアレイ1に受光されることになる。
第2図は、第1図の視野5の赤外放射分布とりニアアレ
イ1の出力信号の関係を示す。い寸、第1図のA−A線
上の赤外放射分布計が第2図(a)に示すような場合、
リニアアレイ1の対応する焦電素子からは、反射鏡3の
走査に従って第2図(1))に示すような赤外放射分布
の微分信号が出力信号としてとり出される。リニアアレ
イ1の他の部分からも同様に視野5の赤外放射分布の微
分信号が反射鏡3の走査に従ってとり出される。
イ1の出力信号の関係を示す。い寸、第1図のA−A線
上の赤外放射分布計が第2図(a)に示すような場合、
リニアアレイ1の対応する焦電素子からは、反射鏡3の
走査に従って第2図(1))に示すような赤外放射分布
の微分信号が出力信号としてとり出される。リニアアレ
イ1の他の部分からも同様に視野5の赤外放射分布の微
分信号が反射鏡3の走査に従ってとり出される。
この信号d、各素子からその視野方向に対応したものに
なっているので、これらを信号処理部で、積分処1jl
iすれば、二次元の赤外放射温度分布の相り・1値を8
1側できることになる。第3図に、−素子相当の積分処
理後の出力信号の様子を示す。
なっているので、これらを信号処理部で、積分処1jl
iすれば、二次元の赤外放射温度分布の相り・1値を8
1側できることになる。第3図に、−素子相当の積分処
理後の出力信号の様子を示す。
このような機能は、焦電素子1ケと二次元走査鏡の組合
せでも原理的には達成可能であるが、焦電素子は熱型の
赤外検出素子なので、半導体素子はと高速応答特性は良
くなく、特性が著しく低いものとなる。ところが、−次
元走査では、例えば1秒間に1枚の画像を得る役割で割
算すると、空間外M能を走査方向に100本として、1
0m5ecの応答でよいこ七になり、この程度の応答特
性だと焦電素子の熱時定数と同しオーダなので、焦電素
子の感度を損うことなく、最適設a1をすることが1j
J能であり、焦電素子の特性を充分生かした高感度の熱
赤外撮像カメラを設言1できる。
せでも原理的には達成可能であるが、焦電素子は熱型の
赤外検出素子なので、半導体素子はと高速応答特性は良
くなく、特性が著しく低いものとなる。ところが、−次
元走査では、例えば1秒間に1枚の画像を得る役割で割
算すると、空間外M能を走査方向に100本として、1
0m5ecの応答でよいこ七になり、この程度の応答特
性だと焦電素子の熱時定数と同しオーダなので、焦電素
子の感度を損うことなく、最適設a1をすることが1j
J能であり、焦電素子の特性を充分生かした高感度の熱
赤外撮像カメラを設言1できる。
一方、二次元に焦電素子を配列して、機械的走査を行わ
ない方式は、焦電素子を用いるかぎり、赤外線の変調を
行わなければならないので、二次元素子を用いたことに
よるメリノ]・が生かされてこないことになる。したが
って、−次元アレイと一次元走査反射鏡の組合せが最適
である。
ない方式は、焦電素子を用いるかぎり、赤外線の変調を
行わなければならないので、二次元素子を用いたことに
よるメリノ]・が生かされてこないことになる。したが
って、−次元アレイと一次元走査反射鏡の組合せが最適
である。
以上のように、本発明による焦電素子の一次元アレイと
一次元走査鏡との組み合せは、焦電赤外検出素子の特性
に合った方式で、長寿命、常温動作、小型軽量、操作の
容易な、高感度の熱赤外撮像カメラを提供するととがで
きる。
一次元走査鏡との組み合せは、焦電赤外検出素子の特性
に合った方式で、長寿命、常温動作、小型軽量、操作の
容易な、高感度の熱赤外撮像カメラを提供するととがで
きる。
なお、光学レンズ2としては一般にはゲルマニウム又は
シリコン半導体拐料が使われているが、両者共に可視光
は透過しないので、光学系の調整はかなり困難である。
シリコン半導体拐料が使われているが、両者共に可視光
は透過しないので、光学系の調整はかなり困難である。
光学系の調節を行なうには、光学レンズをZ n S
e 、 KRS E5 、 Ca F 21 B a
F 2 。
e 、 KRS E5 、 Ca F 21 B a
F 2 。
ザファイヤ(Aa2o3結晶)などの可視光も透過する
材質で製造すれば、可視光でアライメント調整が可能で
ある。但し、赤外波長に対する屈折率と可視光のそれと
は異なるので、結像特性を確外することはできない。従
って、レーザ光を利用してレンズの中心に可視光を通し
て、光軸合せを行うことに限定されるが、これにより調
整は、大変容易になる。
材質で製造すれば、可視光でアライメント調整が可能で
ある。但し、赤外波長に対する屈折率と可視光のそれと
は異なるので、結像特性を確外することはできない。従
って、レーザ光を利用してレンズの中心に可視光を通し
て、光軸合せを行うことに限定されるが、これにより調
整は、大変容易になる。
第4図は本発明の他の実施例で、光学レンズを複数枚用
−て、走査鏡をレンズ系の中間に配置した実施例である
。図において、41は焦電型赤外線検出素子のりニアア
レイ、42.44は光学し/ズ、43は一次元走査鏡、
46は視野である。
−て、走査鏡をレンズ系の中間に配置した実施例である
。図において、41は焦電型赤外線検出素子のりニアア
レイ、42.44は光学し/ズ、43は一次元走査鏡、
46は視野である。
ここ斗での構成は光学レンズ44の挿入以外は第1図の
構成と同一である。46は発光ダイオードの−・次元配
列、47はスクリーン、48は焦電素子41の出力信号
の信号処理部である。
構成と同一である。46は発光ダイオードの−・次元配
列、47はスクリーン、48は焦電素子41の出力信号
の信号処理部である。
リニアアレイ41の出力は信号処理部4日で積分処理な
どの所定の信号処理をされ出力系(図示せず)に供給さ
れる。また信号処理部48の出力の一部は発光ダイオー
ド例46に加えられ発光ダイオード列46を点滅させる
。この点滅光は走査鏡43の裏面で反射されてスクリー
ン47上に可視像として表示される。すなわち視野46
の赤外放射分布を可視光像として観察することが出来る
。
どの所定の信号処理をされ出力系(図示せず)に供給さ
れる。また信号処理部48の出力の一部は発光ダイオー
ド例46に加えられ発光ダイオード列46を点滅させる
。この点滅光は走査鏡43の裏面で反射されてスクリー
ン47上に可視像として表示される。すなわち視野46
の赤外放射分布を可視光像として観察することが出来る
。
第6図は第4図の構成に基づいて構成した熱赤外撮像カ
メラの具体的実施例を示す。図中第4図第ルンズ44は
R11=73±1 mm 、 R12=120+1mm
。
メラの具体的実施例を示す。図中第4図第ルンズ44は
R11=73±1 mm 、 R12=120+1mm
。
第2レンズ42はR21=58±I M 、 R22=
171Hmm。
171Hmm。
なるメニスカス型のKH2−5製凸レンズとし、走査鏡
43を第2レンズ42から12備の位置、第2レンズ4
2から16咽の位置(無限大に焦点が合っている)に設
置し、第2レンズ42と焦電素子41間は35朋としだ
。この光学系は焦点距離50mmで、視野角16°×1
6°、空間分解能0.15°。
43を第2レンズ42から12備の位置、第2レンズ4
2から16咽の位置(無限大に焦点が合っている)に設
置し、第2レンズ42と焦電素子41間は35朋としだ
。この光学系は焦点距離50mmで、視野角16°×1
6°、空間分解能0.15°。
温度分解能0.6°Cなる特性を有する熱赤外撮像カメ
ラを実現した。
ラを実現した。
以上のように、本発明は複数の焦電型赤外線検出素子を
一列に並べたりニアアレイと、赤外レンズ光学系と、赤
外像走査用反射鏡とを備え、この反射鏡をリニアアレイ
の配列方向と直角方向にパニング走査させるようにしだ
熱赤外撮像カメラで常温で動作するので冷却装置が不要
であり、チョッパ等の赤外線変調手段も不要であり、操
作が容易な高性能熱赤外撮像カメラを得ることが出来る
。
一列に並べたりニアアレイと、赤外レンズ光学系と、赤
外像走査用反射鏡とを備え、この反射鏡をリニアアレイ
の配列方向と直角方向にパニング走査させるようにしだ
熱赤外撮像カメラで常温で動作するので冷却装置が不要
であり、チョッパ等の赤外線変調手段も不要であり、操
作が容易な高性能熱赤外撮像カメラを得ることが出来る
。
第1図は本発明による熱赤外撮像カメラの基本構造を示
す概念図、第2図イa) 、 (b)は第1図に示し/
こ熱赤外撮像カメラにおける被写体の赤外放射分布とそ
れに対応する焦電素子の出力信号を示す波形図、第3図
は第2図の出力信号を積分処理した後の出力信号波形図
、第4図は本発明による熱赤外撮像カメラの他の実施例
を示す概念図、第5図は本発明による熱赤外撮像カメラ
の具体的実施例を示す概念図である。 1.41・・・・・・焦電素子リニアアレイ、2,42
゜44・・・・・・光学レンズ、3,43・・・・・・
反射鏡、4゜46・・・・・・視野、46・・・・・・
発光ダイオード列、47・・・・・・信号処理部、48
・・・・・・スクリーン。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 A−A’ 第3図 時開 第4図 6 46/ 第5(′ヌ1 4〆
す概念図、第2図イa) 、 (b)は第1図に示し/
こ熱赤外撮像カメラにおける被写体の赤外放射分布とそ
れに対応する焦電素子の出力信号を示す波形図、第3図
は第2図の出力信号を積分処理した後の出力信号波形図
、第4図は本発明による熱赤外撮像カメラの他の実施例
を示す概念図、第5図は本発明による熱赤外撮像カメラ
の具体的実施例を示す概念図である。 1.41・・・・・・焦電素子リニアアレイ、2,42
゜44・・・・・・光学レンズ、3,43・・・・・・
反射鏡、4゜46・・・・・・視野、46・・・・・・
発光ダイオード列、47・・・・・・信号処理部、48
・・・・・・スクリーン。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 A−A’ 第3図 時開 第4図 6 46/ 第5(′ヌ1 4〆
Claims (3)
- (1)複数の焦電型赤外線検出素子を1列に並べたりニ
アアレイと、赤外光学系と、赤外像走査用反射鏡とを備
え、前記走査リニアアレイと直角方向にパニング走査す
ることを特徴とする熱赤外撮像カメラ。 - (2)赤外光学系の中間に反射鏡を設置した特許請求の
範囲第1項記載の熱赤外撮像カメラ。 - (3)赤外光学系を赤外光および可視光に透明な光学拐
料で形成した特許請求の範囲第1項記載の熱赤外撮像カ
メラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57124086A JPS5915379A (ja) | 1982-07-15 | 1982-07-15 | 熱赤外撮像カメラ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57124086A JPS5915379A (ja) | 1982-07-15 | 1982-07-15 | 熱赤外撮像カメラ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5915379A true JPS5915379A (ja) | 1984-01-26 |
Family
ID=14876576
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57124086A Pending JPS5915379A (ja) | 1982-07-15 | 1982-07-15 | 熱赤外撮像カメラ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5915379A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0373807A2 (en) * | 1988-12-13 | 1990-06-20 | Pilkington Thorn Optronics Limited | Thermal imaging device |
US4998826A (en) * | 1988-11-30 | 1991-03-12 | Telatemp Corporation | Agricultural infrared thermometer |
JPH0418427U (ja) * | 1990-06-04 | 1992-02-17 | ||
JPH04352319A (ja) * | 1991-05-29 | 1992-12-07 | Nissin Electric Co Ltd | 分子線セル |
JP2015222260A (ja) * | 2013-05-17 | 2015-12-10 | パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブアメリカPanasonic Intellectual Property Corporation of America | 熱画像センサ、及び、空気調和機 |
-
1982
- 1982-07-15 JP JP57124086A patent/JPS5915379A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4998826A (en) * | 1988-11-30 | 1991-03-12 | Telatemp Corporation | Agricultural infrared thermometer |
EP0373807A2 (en) * | 1988-12-13 | 1990-06-20 | Pilkington Thorn Optronics Limited | Thermal imaging device |
JPH0418427U (ja) * | 1990-06-04 | 1992-02-17 | ||
JPH04352319A (ja) * | 1991-05-29 | 1992-12-07 | Nissin Electric Co Ltd | 分子線セル |
JP2015222260A (ja) * | 2013-05-17 | 2015-12-10 | パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブアメリカPanasonic Intellectual Property Corporation of America | 熱画像センサ、及び、空気調和機 |
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