JP2001201400A - ２波長撮像装置 - Google Patents
２波長撮像装置Info
- Publication number
- JP2001201400A JP2001201400A JP2000011582A JP2000011582A JP2001201400A JP 2001201400 A JP2001201400 A JP 2001201400A JP 2000011582 A JP2000011582 A JP 2000011582A JP 2000011582 A JP2000011582 A JP 2000011582A JP 2001201400 A JP2001201400 A JP 2001201400A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- light beam
- wedge
- reflected
- separating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 65
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 46
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 21
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000011540 sensing material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の２波長を撮像する装置は、２つの撮像
装置を使用するとともに、２つの撮像装置の画像を合わ
せるために微妙な調整が必要であるという課題があっ
た。 【解決手段】 １列または１行毎に２つの波長の検出画
素が交互に配置された撮像素子上に、２波長の像を１画
素だけずれた位置に結像させるような２波長分離手段を
設けることにより、１つの撮像素子で同じ視野角の２つ
の波長帯の画像を同時に得ることが可能となり、かつ２
つの波長の画素は被写体の同一点を撮像することができ
る。
装置を使用するとともに、２つの撮像装置の画像を合わ
せるために微妙な調整が必要であるという課題があっ
た。 【解決手段】 １列または１行毎に２つの波長の検出画
素が交互に配置された撮像素子上に、２波長の像を１画
素だけずれた位置に結像させるような２波長分離手段を
設けることにより、１つの撮像素子で同じ視野角の２つ
の波長帯の画像を同時に得ることが可能となり、かつ２
つの波長の画素は被写体の同一点を撮像することができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、同時に２波長の
画像を得る撮像装置に関するものである。
画像を得る撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】赤外線の撮像素子で検出される信号は目
標の温度で変化するとともに、撮像素子の１画素の視野
角よりも目標の見込み角が小さくなるとその見込み角の
大きさによっても変化する。したがって、単一の波長帯
の赤外線を検出するだけでは遠方の高温小物体と、近距
離の比較的温度の低い大きな物体とを識別することがで
きない。そのため、例えば、高温物体の赤外線放射量が
多い３〜５μｍ帯と、常温物体の赤外線放射量が多い８
〜１２μｍ帯の２つの波長帯の赤外線を検出し、その信
号の比から目標の温度を推定する手法が取られる。図１
２は従来の２波長の画像を得る撮像装置の構成を示す図
で、図中、１は入射光線、２は特定の波長より短い波長
の光線を反射し特定の波長より長い波長の光線を透過す
る２波長分離板、３は２波長分離板２で反射される第１
の波長の光線、４は２波長分離板２を透過する第２の波
長の光線、５は固定焦点レンズ、６は第２の波長のカメ
ラ、７は反射板、８はズームレンズ、９は第１の波長の
カメラ、１０は第１の波長のカメラ９の視軸の方向を調
整する視軸調整機構である。
標の温度で変化するとともに、撮像素子の１画素の視野
角よりも目標の見込み角が小さくなるとその見込み角の
大きさによっても変化する。したがって、単一の波長帯
の赤外線を検出するだけでは遠方の高温小物体と、近距
離の比較的温度の低い大きな物体とを識別することがで
きない。そのため、例えば、高温物体の赤外線放射量が
多い３〜５μｍ帯と、常温物体の赤外線放射量が多い８
〜１２μｍ帯の２つの波長帯の赤外線を検出し、その信
号の比から目標の温度を推定する手法が取られる。図１
２は従来の２波長の画像を得る撮像装置の構成を示す図
で、図中、１は入射光線、２は特定の波長より短い波長
の光線を反射し特定の波長より長い波長の光線を透過す
る２波長分離板、３は２波長分離板２で反射される第１
の波長の光線、４は２波長分離板２を透過する第２の波
長の光線、５は固定焦点レンズ、６は第２の波長のカメ
ラ、７は反射板、８はズームレンズ、９は第１の波長の
カメラ、１０は第１の波長のカメラ９の視軸の方向を調
整する視軸調整機構である。
【０００３】次に動作について説明する。入射光線１は
光学薄膜フィルタである２波長分離板２で反射される第
１の波長の光線３と、２波長分離板２を透過する第２の
波長の光線４とに分離される。第２の波長の光線４は固
定焦点レンズ５により集光され第２の波長のカメラ６に
より撮像される。一方、第１の波長の光線３はズームレ
ンズ８で集光され、第１の波長のカメラ９で撮像され
る。その際、第２の波長のカメラ６で撮像した画像の視
野角と同じになるようにズームレンズ８の焦点距離が調
整されるとともに、視軸調整機構１０により２台のカメ
ラの画像の中心が同一点を撮像するように第１の波長の
カメラ９の視軸の方向が調整される。
光学薄膜フィルタである２波長分離板２で反射される第
１の波長の光線３と、２波長分離板２を透過する第２の
波長の光線４とに分離される。第２の波長の光線４は固
定焦点レンズ５により集光され第２の波長のカメラ６に
より撮像される。一方、第１の波長の光線３はズームレ
ンズ８で集光され、第１の波長のカメラ９で撮像され
る。その際、第２の波長のカメラ６で撮像した画像の視
野角と同じになるようにズームレンズ８の焦点距離が調
整されるとともに、視軸調整機構１０により２台のカメ
ラの画像の中心が同一点を撮像するように第１の波長の
カメラ９の視軸の方向が調整される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の２波長帯の画像
を得る撮像装置は以上のような構成であり、２台のカメ
ラが必要であるとともに、高価なズームレンズを必要と
するために装置が大型で高価になるという問題があっ
た。
を得る撮像装置は以上のような構成であり、２台のカメ
ラが必要であるとともに、高価なズームレンズを必要と
するために装置が大型で高価になるという問題があっ
た。
【０００５】さらに、２波長の像を画素レベルで一致さ
せるためにはズームレンズと視軸調整機構により視野角
と視軸方向を正確に調整する必要があるほか、カメラの
左右方向の傾きもシム等で正確に調整しなければならな
いため、調整に長い時間を要するという問題があった。
せるためにはズームレンズと視軸調整機構により視野角
と視軸方向を正確に調整する必要があるほか、カメラの
左右方向の傾きもシム等で正確に調整しなければならな
いため、調整に長い時間を要するという問題があった。
【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、１つの撮像素子で２波長の赤外
線像を同時に撮像することを目的とする。
ためになされたもので、１つの撮像素子で２波長の赤外
線像を同時に撮像することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明による２波長
撮像装置は、集光光学系と、結像レンズと、前記集光光
学系と前記結像レンズの間に設けられ、光線を２つの異
なる波長に分離する２波長分離手段と、２波長の検出素
子が１列毎または１行毎に交互に配置された撮像素子と
を備えたものである。
撮像装置は、集光光学系と、結像レンズと、前記集光光
学系と前記結像レンズの間に設けられ、光線を２つの異
なる波長に分離する２波長分離手段と、２波長の検出素
子が１列毎または１行毎に交互に配置された撮像素子と
を備えたものである。
【０００８】第２の発明による２波長撮像装置は、２波
長分離手段として２波長分離ウェッジを備えたものであ
る。
長分離手段として２波長分離ウェッジを備えたものであ
る。
【０００９】第３の発明による２波長撮像装置は、被写
体の一点から入射する光線が２波長分離ウェッジで２波
長に分離された後、２波長の光線が撮像素子上の１画素
ずれた位置に結像するように２波長分離ウェッジの頂角
を設定したものである。
体の一点から入射する光線が２波長分離ウェッジで２波
長に分離された後、２波長の光線が撮像素子上の１画素
ずれた位置に結像するように２波長分離ウェッジの頂角
を設定したものである。
【００１０】第４の発明による２波長撮像装置は、２波
長分離手段として２波長分離板と反射板とを備えたもの
である。
長分離手段として２波長分離板と反射板とを備えたもの
である。
【００１１】第５の発明による２波長撮像装置は、被写
体の一点から入射する光線が２波長分離板で２波長に分
離された後、２波長の光線が撮像素子上の１画素ずれた
位置に結像するように２波長分離板に対して反射板を傾
けて設置したものである。
体の一点から入射する光線が２波長分離板で２波長に分
離された後、２波長の光線が撮像素子上の１画素ずれた
位置に結像するように２波長分離板に対して反射板を傾
けて設置したものである。
【００１２】第６の発明による２波長撮像装置は、２波
長分離手段として表面がハーフミラー面で裏面が２波長
分離面のハーフミラー兼２波長分離ウェッジと、裏面が
反射面の反射ウェッジとを備えたものである。
長分離手段として表面がハーフミラー面で裏面が２波長
分離面のハーフミラー兼２波長分離ウェッジと、裏面が
反射面の反射ウェッジとを備えたものである。
【００１３】第７の発明による２波長撮像装置は、被写
体の一点から入射する光線のうちハーフミラー兼２波長
分離ウェッジの２波長分離面で反射される第１の波長帯
の光線がハーフミラー面で反射される２波長の光線に対
して撮像素子上の１画素ずれた位置に結像し、反射ウェ
ッジで反射される第２の波長帯の光線が２波長の光線に
対して撮像素子上の第１の波長帯の光線と反対側に１画
素ずれた位置に結像するように２波長分離ウェッジと反
射ウェッジの頂角を設定したものである。
体の一点から入射する光線のうちハーフミラー兼２波長
分離ウェッジの２波長分離面で反射される第１の波長帯
の光線がハーフミラー面で反射される２波長の光線に対
して撮像素子上の１画素ずれた位置に結像し、反射ウェ
ッジで反射される第２の波長帯の光線が２波長の光線に
対して撮像素子上の第１の波長帯の光線と反対側に１画
素ずれた位置に結像するように２波長分離ウェッジと反
射ウェッジの頂角を設定したものである。
【００１４】第８の発明による２波長撮像装置は、２波
長分離手段として、表面がハーフミラー面で裏面が２波
長分離面のハーフミラー兼２波長分離ウェッジと反射板
とを備えたものである。
長分離手段として、表面がハーフミラー面で裏面が２波
長分離面のハーフミラー兼２波長分離ウェッジと反射板
とを備えたものである。
【００１５】第９の発明による２波長撮像装置は、被写
体の一点から入射する光線のうち、ハーフミラー兼２波
長分離ウェッジの２波長分離面で反射される第１の波長
帯の光線がハーフミラー面で反射される２波長の光線に
対して撮像素子上の１画素ずれた位置に結像し、反射板
で反射される第２の波長帯の光線が２波長の光線に対し
て撮像素子上の第１の波長帯の光線と反対側に１画素ず
れた位置に結像するように、ハーフミラー兼２波長分離
ウェッジの頂角と、ハーフミラー兼２波長分離ウェッジ
に対する反射板との傾き角を設定したものである。
体の一点から入射する光線のうち、ハーフミラー兼２波
長分離ウェッジの２波長分離面で反射される第１の波長
帯の光線がハーフミラー面で反射される２波長の光線に
対して撮像素子上の１画素ずれた位置に結像し、反射板
で反射される第２の波長帯の光線が２波長の光線に対し
て撮像素子上の第１の波長帯の光線と反対側に１画素ず
れた位置に結像するように、ハーフミラー兼２波長分離
ウェッジの頂角と、ハーフミラー兼２波長分離ウェッジ
に対する反射板との傾き角を設定したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示すブロック図である。図において、１
１は集光光学系、１３は２波長分離ウェッジ、１４は結
像レンズ、１５は撮像素子、１６は素子駆動回路、１７
はタイミング発生回路、１８はプリアンプ、１９はＡＤ
変換回路、２０は補正処理回路、２１は信号分離回路で
ある。
実施の形態１を示すブロック図である。図において、１
１は集光光学系、１３は２波長分離ウェッジ、１４は結
像レンズ、１５は撮像素子、１６は素子駆動回路、１７
はタイミング発生回路、１８はプリアンプ、１９はＡＤ
変換回路、２０は補正処理回路、２１は信号分離回路で
ある。
【００１７】図２はこの発明の実施の形態１における２
波長分離ウェッジ２の表面と裏面で反射した赤外線の光
路を示した図で、２波長分離ウェッジ１３の表面は、例
えば、波長４μｍ付近の赤外線は反射し、波長９μｍ付
近の赤外線は透過することにより２波長を分離する光学
薄膜フィルタで、裏面は金属反射膜を施した反射面とな
っている。表面で反射される４μｍ付近の第１の波長の
光線３は入射角θと等しい反射角θで出力されるが、裏
面で反射される９μｍ付近の第２の波長の光線４の反射
角θ1は（１）式で与えられる。 θ1＝ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎ（ｓｉｎ-1（ｓｉｎθ／ｎ）＋２ω）） （１） ただし、ωは２波長分離ウェッジ１３の頂角、ｎは屈折
率である。（θ1−θ）を結像レンズ１４による撮像素
子１５の１画素分の視野角と同じにすることにより、撮
像素子１５上で第１の波長の光線３による像と第２の波
長の光線４による像が１画素ずれた位置に結像される。
波長分離ウェッジ２の表面と裏面で反射した赤外線の光
路を示した図で、２波長分離ウェッジ１３の表面は、例
えば、波長４μｍ付近の赤外線は反射し、波長９μｍ付
近の赤外線は透過することにより２波長を分離する光学
薄膜フィルタで、裏面は金属反射膜を施した反射面とな
っている。表面で反射される４μｍ付近の第１の波長の
光線３は入射角θと等しい反射角θで出力されるが、裏
面で反射される９μｍ付近の第２の波長の光線４の反射
角θ1は（１）式で与えられる。 θ1＝ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎ（ｓｉｎ-1（ｓｉｎθ／ｎ）＋２ω）） （１） ただし、ωは２波長分離ウェッジ１３の頂角、ｎは屈折
率である。（θ1−θ）を結像レンズ１４による撮像素
子１５の１画素分の視野角と同じにすることにより、撮
像素子１５上で第１の波長の光線３による像と第２の波
長の光線４による像が１画素ずれた位置に結像される。
【００１８】撮像素子１５の検知材料としては、例えば
ＧａＡＳ／ＧａxＡｌ1-xＡｓ多重量子井戸構造を持つセ
ンサが使用される。図３はＧａＡＳ／ＧａxＡｌ1-xＡｓ
多重量子井戸構造を持つ赤外線センサの分光感度特性の
例であるが、この種のセンサのピーク波長に対する半値
幅の割合は１０〜１５％程度であり、光学フィルタを使
用しなくても狭い波長範囲の赤外線のみを検出するとい
う特徴がある。さらに、膜厚や組成比ｘを変えることに
よりピーク波長を自由に変えることができるという特徴
がある。図４はＧａＡＳ／ＧａxＡｌ1-xＡｓ多重量子井
戸構造を持つ赤外線センサを用いた撮像素子１５の画素
の配列を示した図で、例えば１５ａは４μｍ付近にピー
クを持つ第１の波長の画素の行、１５ｂは９μｍ付近に
ピークを持つ第２の波長の画素の行であり、１行毎に交
互に配置される。
ＧａＡＳ／ＧａxＡｌ1-xＡｓ多重量子井戸構造を持つセ
ンサが使用される。図３はＧａＡＳ／ＧａxＡｌ1-xＡｓ
多重量子井戸構造を持つ赤外線センサの分光感度特性の
例であるが、この種のセンサのピーク波長に対する半値
幅の割合は１０〜１５％程度であり、光学フィルタを使
用しなくても狭い波長範囲の赤外線のみを検出するとい
う特徴がある。さらに、膜厚や組成比ｘを変えることに
よりピーク波長を自由に変えることができるという特徴
がある。図４はＧａＡＳ／ＧａxＡｌ1-xＡｓ多重量子井
戸構造を持つ赤外線センサを用いた撮像素子１５の画素
の配列を示した図で、例えば１５ａは４μｍ付近にピー
クを持つ第１の波長の画素の行、１５ｂは９μｍ付近に
ピークを持つ第２の波長の画素の行であり、１行毎に交
互に配置される。
【００１９】次にこの発明による撮像装置の動作につい
て説明する。入射光線１は集光光学系１１および結像レ
ンズ１４により撮像素子１５上に結像されるが、その
際、２波長分離ウェッジ１３により４μｍ付近の第１の
波長の光線３と、９μｍ付近の第２の波長の光線４とは
撮像素子１５上の１画素に相当する角度だけずれて反射
される。したがって、撮像素子１５上では被写体の１点
から入射した光線が２つの波長に分離されて１画素ずれ
た位置に結像される。撮像素子１５はタイミング発生回
路１７で発生されるタイミングで素子駆動回路１６によ
り駆動され、その出力はプリアンプ１８で増幅された
後、ＡＤ変換回路１９でディジタルの信号に変換され、
補正処理回路２０で画素毎のバイアスレベルのばらつき
や感度のばらつきが補正される。補正処理回路２０で補
正された信号は信号分離回路２１で第１の波長の画素の
行１３ａの信号と第２の波長の画素の行１３ｂの信号と
に分離され、かつ第１の波長の画素の行１３ａの信号が
次の行の第２の波長の画素の行１３ｂの信号と同じタイ
ミングで出力されるようにタイミング調整された後、第
１の波長のビデオ信号２２と第２の波長のビデオ信号２
３として出力される。このように、撮像素子１５では２
つの波長の検知素子が１行毎に交互に配置されているの
で、２波長分離ウェッジ１３が無ければ２つの波長の画
素は被写体の別々の点を撮像することになるが、２波長
分離ウェッジ１３により隣接する２つの異なる波長の画
素が被写体の同一点を撮像するようになるので、隣接す
る画素の信号比を測定することにより被写体の温度を正
確に推定することができる。
て説明する。入射光線１は集光光学系１１および結像レ
ンズ１４により撮像素子１５上に結像されるが、その
際、２波長分離ウェッジ１３により４μｍ付近の第１の
波長の光線３と、９μｍ付近の第２の波長の光線４とは
撮像素子１５上の１画素に相当する角度だけずれて反射
される。したがって、撮像素子１５上では被写体の１点
から入射した光線が２つの波長に分離されて１画素ずれ
た位置に結像される。撮像素子１５はタイミング発生回
路１７で発生されるタイミングで素子駆動回路１６によ
り駆動され、その出力はプリアンプ１８で増幅された
後、ＡＤ変換回路１９でディジタルの信号に変換され、
補正処理回路２０で画素毎のバイアスレベルのばらつき
や感度のばらつきが補正される。補正処理回路２０で補
正された信号は信号分離回路２１で第１の波長の画素の
行１３ａの信号と第２の波長の画素の行１３ｂの信号と
に分離され、かつ第１の波長の画素の行１３ａの信号が
次の行の第２の波長の画素の行１３ｂの信号と同じタイ
ミングで出力されるようにタイミング調整された後、第
１の波長のビデオ信号２２と第２の波長のビデオ信号２
３として出力される。このように、撮像素子１５では２
つの波長の検知素子が１行毎に交互に配置されているの
で、２波長分離ウェッジ１３が無ければ２つの波長の画
素は被写体の別々の点を撮像することになるが、２波長
分離ウェッジ１３により隣接する２つの異なる波長の画
素が被写体の同一点を撮像するようになるので、隣接す
る画素の信号比を測定することにより被写体の温度を正
確に推定することができる。
【００２０】実施の形態２．図５はこの発明の実施の形
態２を示すブロック図であり、実施の形態１の２波長分
離ウェッジ１３の代わりに２波長分離板２４と反射板２
５とを備えたものである。
態２を示すブロック図であり、実施の形態１の２波長分
離ウェッジ１３の代わりに２波長分離板２４と反射板２
５とを備えたものである。
【００２１】図６は反射板２５を２波長分離板２４に対
して角度ω0だけ傾けて配置することにより、第２の波
長の光線４が第１の波長の光線３に対してω0の２倍の
角度だけずれて反射することを示しており、２波長分離
ウェッジ１３と同じ働きをすることがわかる。２波長分
離板２４と反射板２５の組み合わせは２波長分離ウェッ
ジ１３よりも製造が容易であるという利点がある。
して角度ω0だけ傾けて配置することにより、第２の波
長の光線４が第１の波長の光線３に対してω0の２倍の
角度だけずれて反射することを示しており、２波長分離
ウェッジ１３と同じ働きをすることがわかる。２波長分
離板２４と反射板２５の組み合わせは２波長分離ウェッ
ジ１３よりも製造が容易であるという利点がある。
【００２２】実施の形態３．図７はこの発明の実施の形
態３を示すブロック図であり、実施の形態１の２波長分
離ウェッジ１３の代わりにハーフミラー兼２波長分離ウ
ェッジ２６と反射ウェッジ２７とを備えたものである。
態３を示すブロック図であり、実施の形態１の２波長分
離ウェッジ１３の代わりにハーフミラー兼２波長分離ウ
ェッジ２６と反射ウェッジ２７とを備えたものである。
【００２３】図８はハーフミラー兼２波長分離ウェッジ
と反射ウェッジで２波長の光線が分離、反射される様子
を示した図である。ハーフミラー兼２波長分離ウェッジ
２６の表面は２波長の入射光線１が半分透過し半分反射
するハーフミラーであり、入射光線１は集光光学系１１
を透過した後、ハーフミラー兼２波長分離ウェッジ２６
の表面で２波長の光線のそれぞれ半分が２波長の反射光
２８として反射され、撮像素子１５上のＰ２の画素に結
像する。次に、ハーフミラー兼２波長分離ウェッジ２６
の裏面は例えば４μｍ付近の波長の光線を反射し、９μ
ｍ付近の光線を透過する２波長分離フィルタであり、ハ
ーフミラー兼２波長分離ウェッジ２６の頂角ω1は裏面
で反射される４μｍ付近の第１の波長の光線２９が撮像
素子１５上のＰ３の画素に結像されるように設定されて
いる。一方、ハーフミラー兼２波長分離ウェッジ２６を
透過した９μｍ付近の光線は反射ウェッジ２７の裏面で
反射され、第２の波長の光線３０として撮像素子１５上
に結像されるが、その際、反射ウェッジの頂角ω2は第
２の波長の光線３０が撮像素子１５上のＰ１の画素に結
像されるように設定されている。
と反射ウェッジで２波長の光線が分離、反射される様子
を示した図である。ハーフミラー兼２波長分離ウェッジ
２６の表面は２波長の入射光線１が半分透過し半分反射
するハーフミラーであり、入射光線１は集光光学系１１
を透過した後、ハーフミラー兼２波長分離ウェッジ２６
の表面で２波長の光線のそれぞれ半分が２波長の反射光
２８として反射され、撮像素子１５上のＰ２の画素に結
像する。次に、ハーフミラー兼２波長分離ウェッジ２６
の裏面は例えば４μｍ付近の波長の光線を反射し、９μ
ｍ付近の光線を透過する２波長分離フィルタであり、ハ
ーフミラー兼２波長分離ウェッジ２６の頂角ω1は裏面
で反射される４μｍ付近の第１の波長の光線２９が撮像
素子１５上のＰ３の画素に結像されるように設定されて
いる。一方、ハーフミラー兼２波長分離ウェッジ２６を
透過した９μｍ付近の光線は反射ウェッジ２７の裏面で
反射され、第２の波長の光線３０として撮像素子１５上
に結像されるが、その際、反射ウェッジの頂角ω2は第
２の波長の光線３０が撮像素子１５上のＰ１の画素に結
像されるように設定されている。
【００２４】図９は図８において各波長の光線が撮像素
子１５上に結像される位置関係を示した図である。図９
では分かり易くするために６×６画素の少画素数の場合
を示したが、一般には数万から数十万画素の撮像素子が
使用される。奇数行は９μｍ付近にピークを持つ第２の
波長の画素の行、偶数行は４μｍ付近にピークを持つ第
１の波長の画素の行、斜線の丸で示した像３１はハーフ
ミラー兼２波長分離ウェッジ２６のハーフミラー面で反
射した２波長の光線２８による２波長の像、黒丸で示し
た像３２はハーフミラー兼２波長分離ウェッジ２６の裏
面で反射した波長４μｍ付近の第１の波長の像、白丸で
示した像３３は反射ウェッジ２７の裏面で反射した波長
９μｍ付近の第２の波長の像である。図９（ａ）、図９
（ｂ）は被写体の位置が１画素分ずれた位置にある４通
りの場合を示した図である。図９において３行目の画素
は波長９μｍ付近の第２の波長の光線のみを検出するの
で、２波長の像３１が３行目または４行目にある場合の
光線を検出する。同様に、４行目の画素は波長４μｍ付
近の第１の波長の光線のみを検出するので、２波長の像
３１が３行目と４行目にある場合の光線を検出する。つ
まり、Ｎ行目にある第２の波長の光線のみ検出する画素
は２波長の像３１がＮ行目または（Ｎ＋１）行目にある
場合の光線を検出し、同じく、（Ｎ＋１）行目にある第
１の波長の光線のみ検出する画素は２波長の像３１がＮ
行目または（Ｎ＋１）行目にある場合の光線を検出する
ことになる。したがって、Ｎ行目の第２の波長の光線の
みを検出する画素と（Ｎ＋１）行目の第１の波長の光線
のみ検出する画素とは被写体の同一点の像を検出すると
ともに、１画素で２画素分の視野角の範囲の像を検出す
ることができる。これにより、一つの波長帯の画素が１
行跳びに配置されているにも係わらず、あたかも全画素
が同じ波長帯の画素で構成されているかのように不感領
域のない撮像が可能である。
子１５上に結像される位置関係を示した図である。図９
では分かり易くするために６×６画素の少画素数の場合
を示したが、一般には数万から数十万画素の撮像素子が
使用される。奇数行は９μｍ付近にピークを持つ第２の
波長の画素の行、偶数行は４μｍ付近にピークを持つ第
１の波長の画素の行、斜線の丸で示した像３１はハーフ
ミラー兼２波長分離ウェッジ２６のハーフミラー面で反
射した２波長の光線２８による２波長の像、黒丸で示し
た像３２はハーフミラー兼２波長分離ウェッジ２６の裏
面で反射した波長４μｍ付近の第１の波長の像、白丸で
示した像３３は反射ウェッジ２７の裏面で反射した波長
９μｍ付近の第２の波長の像である。図９（ａ）、図９
（ｂ）は被写体の位置が１画素分ずれた位置にある４通
りの場合を示した図である。図９において３行目の画素
は波長９μｍ付近の第２の波長の光線のみを検出するの
で、２波長の像３１が３行目または４行目にある場合の
光線を検出する。同様に、４行目の画素は波長４μｍ付
近の第１の波長の光線のみを検出するので、２波長の像
３１が３行目と４行目にある場合の光線を検出する。つ
まり、Ｎ行目にある第２の波長の光線のみ検出する画素
は２波長の像３１がＮ行目または（Ｎ＋１）行目にある
場合の光線を検出し、同じく、（Ｎ＋１）行目にある第
１の波長の光線のみ検出する画素は２波長の像３１がＮ
行目または（Ｎ＋１）行目にある場合の光線を検出する
ことになる。したがって、Ｎ行目の第２の波長の光線の
みを検出する画素と（Ｎ＋１）行目の第１の波長の光線
のみ検出する画素とは被写体の同一点の像を検出すると
ともに、１画素で２画素分の視野角の範囲の像を検出す
ることができる。これにより、一つの波長帯の画素が１
行跳びに配置されているにも係わらず、あたかも全画素
が同じ波長帯の画素で構成されているかのように不感領
域のない撮像が可能である。
【００２５】実施の形態４．図１０はこの発明の実施の
形態４を示すブロック図であり、実施の形態３の反射ウ
ェッジ２７の代わりに反射板２５を備えたものである。
形態４を示すブロック図であり、実施の形態３の反射ウ
ェッジ２７の代わりに反射板２５を備えたものである。
【００２６】図１１は反射板２５をハーフミラー兼２波
長分離ウェッジ２６の裏面に対して角度ω3だけ傾けて
配置することにより、第２の波長の光線３０が第１の波
長の光線２９に対してω3の２倍の角度だけずれて反射
することを示しており、反射ウェッジ２７と同じ働きを
することがわかる。反射板２５は反射ウェッジ２７より
も製造が容易であるという利点がある。
長分離ウェッジ２６の裏面に対して角度ω3だけ傾けて
配置することにより、第２の波長の光線３０が第１の波
長の光線２９に対してω3の２倍の角度だけずれて反射
することを示しており、反射ウェッジ２７と同じ働きを
することがわかる。反射板２５は反射ウェッジ２７より
も製造が容易であるという利点がある。
【００２７】
【発明の効果】第１、第２、第３の発明によれば、２波
長分離ウェッジで２つの波長の画像を１画素ずつずらし
て結像することにより、１つの撮像素子で同時に２つの
波長の画像を得ることができるとともに、隣接する２つ
の異なる波長の画素が被写体の同一点を撮像するように
なるという効果がある。
長分離ウェッジで２つの波長の画像を１画素ずつずらし
て結像することにより、１つの撮像素子で同時に２つの
波長の画像を得ることができるとともに、隣接する２つ
の異なる波長の画素が被写体の同一点を撮像するように
なるという効果がある。
【００２８】また、第１、第４、第５の発明によれば、
製造が容易な２波長分離板と、反射板とにより２波長分
離ウェッジと同等の働きをすることができるという効果
がある。
製造が容易な２波長分離板と、反射板とにより２波長分
離ウェッジと同等の働きをすることができるという効果
がある。
【００２９】また、第１、第６、第７の発明によれば、
ハーフミラー兼波長分離ウェッジと反射ウェッジの組み
合わせにより小目標に対しても不感領域を生じることな
く２波長の撮像が可能であるとともに、隣接する２つの
異なる波長の画素が被写体の同一点を撮像するようにな
るという効果がある。
ハーフミラー兼波長分離ウェッジと反射ウェッジの組み
合わせにより小目標に対しても不感領域を生じることな
く２波長の撮像が可能であるとともに、隣接する２つの
異なる波長の画素が被写体の同一点を撮像するようにな
るという効果がある。
【００３０】また、第１、第８、第９の発明によれば、
ハーフミラー兼２波長分離ウェッジと製造が容易な反射
板との組み合わせにより、ハーフミラー型２波長分離ウ
ェッジと反射ウェッジの組み合わせと同等の働きをする
ことができるという効果がある。
ハーフミラー兼２波長分離ウェッジと製造が容易な反射
板との組み合わせにより、ハーフミラー型２波長分離ウ
ェッジと反射ウェッジの組み合わせと同等の働きをする
ことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による２波長撮像装置の実施の形態
１の構成を示すブロック図である。
１の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明による２波長撮像装置の実施の形態
１の２波長分離動作を示す図である。
１の２波長分離動作を示す図である。
【図３】 この発明による２波長撮像装置の撮像素子の
分光感度の例を示す図である。
分光感度の例を示す図である。
【図４】 この発明による２波長撮像装置の撮像素子の
画素の配置の例を示す図である。
画素の配置の例を示す図である。
【図５】 この発明による２波長撮像装置の実施の形態
２の構成を示すブロック図である。
２の構成を示すブロック図である。
【図６】 この発明による２波長撮像装置の実施の形態
２の２波長分離動作を示す図である。
２の２波長分離動作を示す図である。
【図７】 この発明による２波長撮像装置の実施の形態
３の構成を示す図である。
３の構成を示す図である。
【図８】 この発明による２波長撮像装置の実施の形態
３の２波長分離動作を示すブロック図である。
３の２波長分離動作を示すブロック図である。
【図９】 この発明による２波長撮像装置の実施の形態
３の撮像素子上の結像位置を示す図である。
３の撮像素子上の結像位置を示す図である。
【図１０】 この発明による２波長撮像装置の実施の形
態４の構成を示すブロック図である。
態４の構成を示すブロック図である。
【図１１】 この発明による２波長撮像装置の実施の形
態４の２波長分離動作を示す図である。
態４の２波長分離動作を示す図である。
【図１２】 従来の２波長を撮像する装置の構成を示す
図である。
図である。
１１ 集光光学系、１３ ２波長分離ウェッジ、１４
結像レンズ、１５ 撮像素子、２４ ２波長分離板、２
５ 反射板、２６ ハーフミラー兼２波長分離ウェッ
ジ、２７ 反射ウェッジ。
結像レンズ、１５ 撮像素子、２４ ２波長分離板、２
５ 反射板、２６ ハーフミラー兼２波長分離ウェッ
ジ、２７ 反射ウェッジ。
Claims (9)
- 【請求項１】 集光光学系と、結像レンズと、前記集光
光学系と前記結像レンズの間に設けられ光線を２つの異
なる波長に分離する２波長分離手段と、２波長の各検出
素子が１列毎または１行毎に交互に配置された撮像素子
とを備えたことを特徴とする２波長撮像装置。 - 【請求項２】 前記２波長分離手段が２波長分離ウェッ
ジであることを特徴とする請求項１記載の２波長撮像装
置。 - 【請求項３】 被写体の一点から入射する光線が、前記
２波長分離ウェッジの表面の２波長分離面で反射する第
１の波長の光線と裏面で反射する第２の波長の光線に分
離された後、前記第１の波長の光線による像と前記第２
の波長の光線による像が前記撮像素子上の１画素ずれた
位置に結像するように前記２波長分離ウェッジの頂角が
設定されていることを特徴とする請求項２記載の２波長
撮像装置。 - 【請求項４】 前記２波長分離手段が２波長分離板と反
射板との組み合わせであることを特徴とする請求項１記
載の２波長撮像装置。 - 【請求項５】 被写体の一点から入射する光線が、前記
２波長分離板の波長分離面で反射する第１の波長の光線
と前記２波長分離板を透過して反射板で反射する第２の
波長の光線に分離された後、前記第１の波長の光線によ
る像と前記第２の波長の光線による像が前記撮像素子上
の１画素ずれた位置に結像するように前記２波長分離板
に対する前記反射板の傾き角が設定されていることを特
徴とする請求項４記載の２波長撮像装置。 - 【請求項６】 前記２波長分離手段が、表面が２波長の
光線の半分を透過し半分を反射するハーフミラー面で裏
面が２波長分離面であるハーフミラー兼２波長分離ウェ
ッジと、表面が透過面で裏面が反射面である反射ウェッ
ジとの組み合わせであることを特徴とする請求項１記載
の２波長撮像装置。 - 【請求項７】 被写体の一点から入射する光線のうち、
前記ハーフミラー兼２波長分離ウェッジの２波長分離面
で反射される第１の波長の光線がハーフミラー面で反射
される２波長の光線に対して前記撮像素子上の１画素ず
れた位置に結像し、前記反射ウェッジの反射面で反射さ
れる第２の波長の光線が前記２波長の光線に対して前記
撮像素子上の前記第１の波長の光線と反対側に１画素ず
れた位置に結像するように前記ハーフミラー兼２波長分
離ウェッジと前記反射ウェッジの頂角が設定されている
ことを特徴とする請求項６記載の２波長撮像装置。 - 【請求項８】 前記２波長分離手段が、表面がハーフミ
ラー面で裏面が２波長分離面のハーフミラー兼２波長分
離ウェッジと反射板との組み合わせであることを特徴と
する請求項１記載の２波長撮像装置。 - 【請求項９】 被写体の一点から入射する光線のうち、
前記ハーフミラー兼２波長分離ウェッジの２波長分離面
で反射される第１の波長の光線がハーフミラー面で反射
される２波長の光線に対して前記撮像素子上の１画素ず
れた位置に結像し、前記反射板で反射される第２の波長
帯の光線が前記２波長の光線に対して前記撮像素子上の
前記第１の波長帯の光線と反対側に１画素ずれた位置に
結像するように、前記ハーフミラー兼２波長分離ウェッ
ジの頂角と、前記ハーフミラー兼２波長分離ウェッジに
対する前記反射板の傾き角が設定されていることを特徴
とする請求項８記載の２波長撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000011582A JP2001201400A (ja) | 2000-01-20 | 2000-01-20 | ２波長撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000011582A JP2001201400A (ja) | 2000-01-20 | 2000-01-20 | ２波長撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001201400A true JP2001201400A (ja) | 2001-07-27 |
Family
ID=18539428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000011582A Pending JP2001201400A (ja) | 2000-01-20 | 2000-01-20 | ２波長撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001201400A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7067810B2 (en) | 2002-03-22 | 2006-06-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Thermal type infrared imaging device and fabrication method thereof |
| WO2014147143A1 (fr) * | 2013-03-19 | 2014-09-25 | Sagem Defense Securite | Système de détection et d'imagerie par analyse spectrale dans plusieurs bandes de longueurs d'onde |
| JP2018017600A (ja) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 富士通株式会社 | 熱源探知装置、熱源探知方法、及び熱源探知プログラム |
| JP7531650B2 (ja) | 2017-12-12 | 2024-08-09 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | ペリクルに関連する状態を決定するための装置および方法 |
-
2000
- 2000-01-20 JP JP2000011582A patent/JP2001201400A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7067810B2 (en) | 2002-03-22 | 2006-06-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Thermal type infrared imaging device and fabrication method thereof |
| US7193211B2 (en) | 2002-03-22 | 2007-03-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Thermal type infrared ray imaging device and fabrication method thereof |
| WO2014147143A1 (fr) * | 2013-03-19 | 2014-09-25 | Sagem Defense Securite | Système de détection et d'imagerie par analyse spectrale dans plusieurs bandes de longueurs d'onde |
| US9683893B2 (en) | 2013-03-19 | 2017-06-20 | Sagem Defense Securite | System for detection and imaging by spectral analysis in several wavelength bands |
| JP2018017600A (ja) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 富士通株式会社 | 熱源探知装置、熱源探知方法、及び熱源探知プログラム |
| JP7531650B2 (ja) | 2017-12-12 | 2024-08-09 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | ペリクルに関連する状態を決定するための装置および方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7119842B2 (en) | Image capturing device including a spectrally-selectively transmissive diaphragm | |
| JP4826507B2 (ja) | 焦点検出装置および撮像装置 | |
| JP5092685B2 (ja) | 撮像素子および撮像装置 | |
| JP4946313B2 (ja) | 撮像装置 | |
| JP5163068B2 (ja) | 撮像装置 | |
| JP5157400B2 (ja) | 撮像装置 | |
| JP5076416B2 (ja) | 撮像素子および撮像装置 | |
| JP5045007B2 (ja) | 撮像装置 | |
| JP4983271B2 (ja) | 撮像装置 | |
| JP4992481B2 (ja) | 焦点検出装置および撮像装置 | |
| JP2008263352A (ja) | 撮像素子、焦点検出装置および撮像装置 | |
| JP2008103885A (ja) | 撮像素子、焦点検出装置および撮像装置 | |
| JP5211590B2 (ja) | 撮像素子および焦点検出装置 | |
| JP4010779B2 (ja) | 画像検出装置と絞り装置 | |
| JP2003250080A (ja) | 撮影装置および撮影システム | |
| JP4858179B2 (ja) | 焦点検出装置および撮像装置 | |
| WO2002099498A1 (en) | Device for determining focused state of taking lens | |
| JP2016048825A (ja) | 撮像装置 | |
| JP2006071741A (ja) | 焦点検出装置 | |
| JP2001201400A (ja) | ２波長撮像装置 | |
| JP2021001950A (ja) | 撮像装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体 | |
| JPH0436632B2 (ja) | ||
| JPH07281080A (ja) | カメラ | |
| JPH11337815A (ja) | 固体撮像装置及びカメラ用測距装置 | |
| US6281486B1 (en) | Off-axis image correction with spaced photodetectors |