CN102650725A - 红外线用摄像机的后侧焦点调节系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及红外线用摄像机的后侧焦点调节系统，其具备：被安装在摄像机主体上的镜头单元和摄像机主体，摄像机主体具备：红外线检测器，被配置在真空室内，并具有检测红外线的检测面；存储构件，存储对红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置进行测定而得到的检测面位置信息；发送构件，向镜头单元发送检测面位置信息，镜头单元具备：接收构件，接收从摄像机主体的发送构件发送的检测面位置信息；焦点位置调节构件，对透镜组在光轴方向上的位置进行调节，其中，焦点位置调节构件根据在镜头单元的接收构件中接收到的检测面位置信息，调节透镜组在光轴方向上的基准位置，以使红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置与后侧焦点的位置相一致。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用被配置在真空室内的红外线检测器的红外线用摄像机，特别是，涉及一种即使使用替换镜头也能够进行合焦的后侧焦点调节系统及后侧焦点调节方法。
背景技术
对远红外线、中红外线或近红外线等的辐射能进行检测并转换为映像的红外线用摄像机，被用于例如，警备上的监视、对汽车行驶时或灾害发生时的位于暗处的人或动物的检测等。该红外线用摄像机具备透镜组和对透过了透镜组的红外线进行检测的红外线检测器，并将由红外线检测器检测到的信号转换处理为图像信息从而得到图像。例如，在日本专利申请(日本特开2009-63942号公报)中公开了一种具备镜头单元和红外线检测器的摄像装置，其中，所述镜头单元使用由为了广角而设计的多个透镜构成的远红外线摄像机用镜头。
虽然一直以来，防犯摄像机等的定点观察用途、汽车的夜视等的红外线摄像机，处于能够识别人或动物的有无的程度，且能够进行广角摄像，但解像度有所不足。但是，近几年，即使在红外线摄像机中，也要求较高的解像度，并且，根据广角、高倍率等目的，而如可见光摄像机那样，提高了对根据远摄或广角等用途而使用的替换镜头的应用的期待。
如日本专利申请(日本特开2009-63942号公报)所公开的摄像装置那样，为了通过红外线用摄像机而得到高解像度的图像，而需要使透过了透镜组的红外线在红外线检测器的检测面上成像。当为能够进行镜头替换的可见光摄像机时，从将镜头安装在摄像机主体上的凸缘面到后侧焦点摄像面的距离(凸缘焦点面距)被设计为相等。但是，当为使用测辐射热计以作为红外线检测器的红外线用摄像机时，测辐射热计使用检测元件在由金属或陶瓷构成的容器内被排列在平面上，并被真空密封的测辐射热计。而且，虽然测辐射热计的真空处理通过被设定为预定的减压量而实施，但是难以将测辐射热计的真空度设为固定而进行制造。此外，虽然在减压的过程中，对于光轴方向上的元件，检测面的位置会产生偏差，但是对于每个红外线检测器而言，该检测面在光轴方向上的位置的变化量不同从而并不固定。因此，难以自动实施对透镜的合焦位置的控制。此外，在将凸缘焦点面距设为固定的替换镜头中，有时会存在焦点未对准从而无法得到高画质的情况，进而无法实现产品质量的均匀化。
因此，本发明的目的在于，提供一种即使在使用了被配置于真空室内的红外线检测器的红外线用摄像机中，存在由于红外线检测器的真空处理而导致的检测面在光轴方向上的位置的个体差，也能够进行合焦的红外线用摄像机的后侧焦点调节方法。
发明内容
本发明人等进行了努力研究后的结果为，通过采用以下的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统及红外线用摄像机的后侧焦点调节方法，从而达成了上述课题。
本发明所涉及的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统的具备：镜头单元，其具备由多个透镜构成的透镜组，且被安装在摄像机主体上；摄像机主体，其用红外线检测器来检测透过了该透镜组的红外线并转换处理为图像信号。而且，特征在于，该摄像机主体具备：红外线检测器，其被配置在真空室内，并具有对红外线进行检测的检测面；存储构件，其存储检测面位置信息，所述检测面位置信息为，对该红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置进行测定而得到的信息；发送构件，其向镜头单元发送该检测面位置信息，该镜头单元具备：接收构件，其接收从摄像机主体的发送构件发送的检测面位置信息；焦点位置调节构件，其对透镜组在光轴方向上的位置进行调节，其中，焦点位置调节构件根据在该镜头单元的接收构件中接收到的检测面位置信息，而对透镜组在光轴方向上的基准位置进行调节，以使红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置与后侧焦点的位置相一致。
本发明所涉及的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统进一步优选为，所述红外线检测器为测辐射热计、热电元件或热敏电阻中的某一个。
在本发明所涉及的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统中，进一步优选为，所述镜头单元为，能够相对于摄像机主体进行拆装的替换镜头。
本发明所涉及的红外线用摄像机的后侧焦点调节方法为，使用了上述红外线用摄像机的后侧焦点调节系统的红外线用摄像机的后侧焦点调节方法。而且，特征在于，对被配置在真空室内的红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置进行测定，并将所测定到的红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置作为检测面位置信息，而存储在摄像机主体所具有的存储构件中，通过摄像机主体所具备的所述发送构件，从而对被安装在所述摄像机主体上的镜头单元发送该检测面位置信息，通过根据在镜头单元的所述接收构件中接收到的该检测面位置信息，并以红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置为后侧焦点，来对透镜组在光轴方向上的位置进行调节，从而对准镜头单元的焦点对准。
本发明所涉及的红外线用摄像机的后侧焦点调节方法优选为，所述红外线检测器的检测面位置根据如下的图像而被测定，所述图像为，在将摄像距离、摄像对象以及室温设定为预定的值的试验环境下，使用试验用摄像机而拍摄到的图像。
发明效果
由于本发明所涉及的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统及红外线用摄像机的后侧焦点调节方法能够对应于因红外线检测器的真空处理而导致的个体误差，而对替换镜头的凸缘焦点面距个别地进行补正，因此能够将红外线用摄像机的摄像性能保持为等质且高性能。
附图说明
图1为表示红外线用摄像机的主要部分结构例的模式图。
图2为表示本发明所涉及的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统的结构的框图。
图3为表示本发明所涉及的红外线用摄像机的后侧焦点调节方法的框图。
具体实施方式
以下，对本发明所涉及的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统及红外线用摄像机的后侧焦点调节方法的优选实施方式进行说明。
首先，对应用了本发明所涉及的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统的红外线用摄像机进行说明。图1为表示红外线用摄像机1的主要部分结构例的模式图。图1所示的红外线用摄像机1尤其被应用在中红外线、远红外线的摄像中，并由镜头单元11和摄像机主体12构成，其中，所述镜头单元11具备由多个透镜14构成的透镜组11a。在镜头单元11中，多个透镜14沿着光轴L而被保持在镜筒13上，并且上述多个透镜14中，变焦透镜、对焦透镜等以能够在光轴方向上移动的方式被设置。此外，在镜头单元11的成像面侧的端部上具备镜头安装座15，并且该镜头安装座15与摄像机主体12所具备的摄像机安装座16卡合，从而被安装在摄像机主体12上。此外，在摄像机主体12中，于镜头单元11与红外线检测器17之间设置有快门6。
摄像机主体12用红外线检测器17对透过了镜头单元11的透镜组11a的红外线进行检测，并转换处理为图像信号。如图2所示，该摄像机主体12除了具备红外线检测器17之外，还具备存储构件2和发送构件3。
从摄像性能、设置环境的观点出发，红外线检测器17优选使用测辐射热计、热电元件或热敏电阻。该红外线检测器17被配置在真空室17a内，且具有对红外线进行检测的检测面17b。具体而言，在面向收纳室17c的开口17d的光轴方向上的位置处配置检测面17b，并在该开口17d中嵌合锗制的窗17e，且通过实施减压处理从而进行真空密封。此外，为了提高灵敏度、信噪比，而保持为所需的温度。测辐射热计的检测面能够使用由硅、锗等的半导体、铂、镍等的金属、铌、锡等的超导体、硫属化物玻璃等的电介质构成的薄膜。
此外，在摄像机主体12中具有存储构件2，该存储构件2对检测面位置信息进行存储，所述检测面位置信息为，对红外线检测器17的检测面17b在光轴方向上的位置进行测定而得到的信息。存储构件2能够使用被内置于摄像机主体12中的存储器、或与摄像机主体12相连接的外部存储器。对检测面17b在光轴方向上的位置的测定方法并没有特别地限定。对检测面17b在光轴方向上的位置的测定方法的详细内容将在后文中进行叙述。
发送构件3为，能够通过有线通信或无线通信而向镜头单元11侧发送数据的构件。通过发送构件3，从而向镜头单元11侧发送被记录在存储构件2中的检测面位置信息。
接下来，在镜头单元11中具备接收构件4和焦点位置调节构件5。接收构件4接收从摄像机主体12的发送构件3发送的检测面位置信息。在本发明中，摄像机主体12的发送构件3以及镜头单元11的接收构件4为，能够通过将双方电连接的有线通信、或红外线通信等的无线通信，来发送接收检测面位置信息的构件。另外，在可见光用摄像机的技术中，存在如下的情况，即，摄像机安装座16与镜头安装座15卡合而被机械性地连接在一起，同时具有用于传递电力、电信号等的电连接构件，可以以与上述相同的方式构成摄像机主体12和镜头单元11之间的通信构件。此外，并不限定于在摄像机安装座16和镜头安装座15之间的抵接部上具备通信构件的结构，只需摄像机主体12和镜头单元11以能够通信的方式相连接即可。
焦点位置调节构件5对透镜组11a在光轴方向上的位置进行调节。该焦点位置调节构件5具备透镜移动机构5a和透镜移动机构控制构件5b。透镜移动机构5a为，包括驱动源在内的驱动机构，并且能够使透镜组11a沿着光轴而移动至所需的位置处。透镜移动机构控制构件5b根据在透镜单元11的接收构件4中接收到的检测面位置信息，而对透镜组11a在光轴方向上的基准位置进行指定，以使红外线检测器17的检测面17b在光轴方向上的位置成为后侧焦点。此外，透镜移动机构控制构件5b根据所指定的红外线检测器17的检测面17b的位置信息，来实施使透镜移动机构5a工作的处理。
接下来，使用图3的框图对本发明所涉及的红外线用摄像机的后侧焦点调节方法进行说明。本发明所涉及的红外线用摄像机的后侧焦点调节方法使用了上述的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统。而且，该红外线用摄像机的后侧焦点调节方法的特征在于，通过向镜头单元11侧传递红外线检测器的检测面位置信息，并根据该检测面位置信息，而对透镜组11a在光轴方向上的位置进行调节，以使红外线检测器17的检测面17b在光轴方向上的位置成为后侧焦点，从而对准镜头单元11的后侧焦点。
首先，对被配置在真空室17a内的红外线检测器17的检测面17b在光轴方向上的位置进行指定(S1)。将测辐射热计、热电元件、热敏电阻等检测元件真空密封而使用的红外线检测器17由于真空密封处理，从而使检测面17b在光轴方向上的位置略微偏移。由于需要使镜头单元11的后侧焦点对准检测面，因此即使检测面17b在光轴方向上的位置偏差极为微小，透镜组11a的焦点也无法对准，从而无法得到所需的图像。因此，在本发明中，采用了如下的方式，即，对真空密封后的红外线检测器17的检测面17b在光轴方向上的位置个别地进行指定，并以该结果为基准而使镜头单元11的焦点对准。
对红外线检测器17的检测面17b在光轴方向上的位置进行指定的方法无需特别的限定。由于在使用测辐射热计以作为红外线检测器17的情况下，将检测元件配置在真空室17a内，并用锗等的窗进行封盖再进行真空密封，因此无法从外部观察到真空室17a内的红外线检测器17的检测面17b的位置，从而无法通过目视来确认检测面17b的位置。因此，可以考虑例如以下的方法。首先，将完成了真空处理的红外线检测器17(测辐射热计)配置在，将被摄物体的大小、距离以及温度等设定为固定的预定的试验环境中，并使用镜头单元11实施对试验用的被摄物体的摄影。此时，最初使镜头单元11的凸缘焦点面距与红外线检测器17设计上的检测面17b的光轴方向上的位置相一致，并在对被摄物体进行摄影的同时，使构成试验用的镜头单元11的透镜组11a的位置在光轴方向上偏移，从而对后侧焦点进行调节。调节的结果为，只需对应当偏移的透镜组11a的移动量进行测定，便能够将凸缘焦点面距在光轴方向上的位置指定为红外线检测器17的检测面在光轴方向上的位置。将使用这种方法而指定的、红外线检测器17的检测面17b在光轴方向上的补正位置作为检测面位置信息，而存储在摄像机主体12所具有的存储构件2中(S2)。另外，检测面位置信息并不限定于刚制造出的红外线检测器17的检测面17b在光轴方向上的位置，也包括在使用过程中的维护时，通过重新指定红外线检测器17的检测面17b在光轴方向上的位置而得到的信息。
接下来，通过摄像机主体12所具备的发送构件3，来向被安装在摄像机主体12上的镜头单元11发送检测面位置信息(S3)。而且，在镜头单元11的接收构件4中接收检测面位置信息(S4)。在本发明中，镜头单元11能够使用为固定在摄像机主体12上的镜头的情况、或为替换镜头的情况，任意情况下的镜头单元。在为替换镜头的情况下，可以采用如下的结构，即，在每次更换镜头时均从摄像机主体12发送检测面位置信息。
接下来，根据所接收到的该检测面位置信息，对红外线检测器17的检测面17b在光轴方向上的位置进行指定，以使之成为后侧焦点(S5)。而且，用透镜移动机构控制构件5b对镜头单元11所具备的、具有电机和齿轮等的透镜移动机构5a进行控制，从而对透镜组11a在光轴方向上的位置进行调节，以使之成为所指定的后侧焦点的位置(S6)。通过采用这种方式而使镜头单元11的后侧焦点对准。
虽然在图1所示的方式中，简略化记载了透镜组，但是只需使用根据远摄、广角等所需的目的而设计的透镜组即可，并且只需为将后侧焦点位置设定为检测面的透镜组即可。
产业上的可利用性
由于本发明所涉及的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统能够对应于因红外线检测器的真空处理而导致的、检测面在光轴方向上的位置的个体误差，而对替换镜头的凸缘焦点面距进行设定，因此能够将红外线用摄像机的摄像性能保持为等质且高性能。本发明所涉及的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统并不限于应对刚制造出的红外线检测器的检测面位置信息，还可以应对随着红外线检测器内的真空度的时效变化而产生的、检测面在光轴方向上的位置变化。
Claims (6)
1.一种红外线用摄像机的后侧焦点调节系统，其特征在于，具备：
镜头单元，其具备由多个透镜构成的透镜组，且被安装在摄像机主体上；
摄像机主体，其用红外线检测器来检测透过了该透镜组的红外线并转换处理为图像信号，
该摄像机主体具备：
红外线检测器，其被配置在真空室内，并具有对红外线进行检测的检测面；
存储构件，其对检测面位置信息进行存储，所述检测面位置信息为，对该红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置进行测定而得到的信息；
发送构件，其向镜头单元发送该检测面位置信息，
该镜头单元具备：
接收构件，其接收从摄像机主体的发送构件发送的检测面位置信息；
焦点位置调节构件，其对透镜组在光轴方向上的位置进行调节，
焦点位置调节构件根据在该镜头单元的接收构件中接收到的检测面位置信息，而对透镜组在光轴方向上的基准位置进行调节，以使红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置与后侧焦点的位置相一致。
2.如权利要求1所述的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统，其中，
所述红外线检测器为测辐射热计、热电元件或热敏电阻中的某一个。
3.如权利要求1或权利要求2所述的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统，其中，
所述镜头单元为，能够相对于所述摄像机主体进行拆装的替换镜头。
4.一种红外线用摄像机的后侧焦点调节方法，其使用了权利要求1或权利要求2所述的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统，所述红外线用摄像机的后侧焦点调节方法的特征在于，
对被配置在真空室内的红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置进行测定，
将所测定到的红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置作为检测面位置信息，而存储在摄像机主体所具有的存储构件中，
通过摄像机主体所具备的所述发送构件，来向被安装在所述摄像机主体上的镜头单元发送该检测面位置信息，
通过根据在镜头单元的所述接收构件中接收到的该检测面位置信息，并以红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置为后侧焦点，来对透镜组在光轴方向上的位置进行调节，从而对准镜头单元的焦点。
5.一种红外线用摄像机的后侧焦点调节方法，其使用了权利要求3所述的红外线用摄像机的后侧焦点调节系统，所述红外线用摄像机的后侧焦点调节方法的特征在于，
对被配置在真空室内的红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置进行测定，
将所测定到的红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置作为检测面位置信息，而存储在摄像机主体所具有的存储构件中，
通过摄像机主体所具备的所述发送构件，来向被安装在所述摄像机主体上的镜头单元发送该检测面位置信息，
通过根据在镜头单元的所述接收构件中接收到的该检测面位置信息，并以红外线检测器的检测面在光轴方向上的位置为后侧焦点，来对透镜组在光轴方向上的位置进行调节，从而对准镜头单元的焦点。
6.如权利要求4所述的红外线用摄像机的后侧焦点调节方法，其中，
所述红外线检测器的检测面位置根据如下的图像而被测定，所述图像为，在将摄像距离、摄像对象以及室温设定为预定的值的试验环境下，使用试验用摄像机而拍摄到的图像。
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