JP2002243908A - 赤外線用光学素子および赤外線カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 赤外線用光学素子および赤外線カメラの低コ
スト化を図る。 【解決手段】 赤外線を透過させて収束させる光学素子
を個別に収束能を有する複数の領域に区分けすることに
より、素子の作製に必要な材料の厚さを抑えてコストを
低減する。赤外線カメラの結像光学系としてこの光学素
子を用い、撮像素子上に複数の像を形成させて、撮像素
子の全ての画素の出力信号基づいて単一の画像を生成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線を透過させ
て収束させる光学素子および赤外線カメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】温度分布を検出して画像として表すため
に、従来より赤外線カメラが使用されている。波長が１
０μｍ前後の赤外線は３０℃程度の温度に相当し、この
波長帯の赤外線を利用する赤外線カメラは、暗中での人
の存在確認や動物の行動観察にきわめて有用である。近
年、冷却を必要としない赤外線用の撮像素子が開発され
て赤外線カメラの小型化が可能になっており、赤外線カ
メラの用途は広がっていくと予想される。

【０００３】一般に、赤外線用の非冷却撮像素子は３２
０×２４０の画素を有する。効率よく光を検出するため
には画素の大きさを波長の２〜３倍以上にする必要があ
り、したがって、波長１０μｍ程度の赤外線を検出する
撮像素子の画素は２０〜３０μｍまたはそれ以上の大き
さとされる。例えば、上記の画素数を有する撮像素子で
は、対角長が１６ｍｍのものや２４ｍｍのものが実用に
供されている。

【０００４】赤外線カメラも、可視光を対象とする通常
のカメラと同様に、結像光学系としてレンズを備え、レ
ンズによって赤外線を撮像素子上に結像させる。ここ
で、赤外線は波長が長いため、結像精度は専らレンズの
開口数（ＮＡ）に依存し、解像度の高い画像を撮影する
ためには開口数の大きい明るいレンズを備える必要があ
る。また、通常のカメラのレンズに使用されるガラスや
樹脂等の光学材料は赤外線に対する透過率が低く、赤外
線カメラの結像光学系の材料には大きな制約がある。現
在、波長１０μｍ程度の赤外線を対象とする赤外線カメ
ラのレンズの材料として用いられているのは、Ｇｅ等の
半導体の単結晶である。

【０００５】ところで、可視光を対象とするカメラにお
いては、全体構成を薄型にするために、結像光学系とし
てレンズアレイを用い、レンズアレイを構成する個々の
レンズセルによって、各レンズセルに対向する範囲に光
線を個別に結像させることが提案されている。個々のレ
ンズセルの開口数をレンズアレイ全体と同じ大きさの単
レンズの開口数と同じにする場合でも、各レンズセルは
小口径となって焦点距離も短くなるから、レンズアレイ
を撮像素子に近接させることが可能であり、これにより
薄型のカメラを実現できる。

【０００６】全てのレンズセルには略同一の撮影範囲か
らの光が入射し、撮像素子上には、レンズセルと同数で
互いに類似した像が形成される。また、個々の像が形成
される範囲に存在する画素の数は、撮像素子の全画素の
数分の１ないし数十分の１となる。このため、個々の像
が形成される範囲内の画素の出力信号から画像を個別に
生成するだけでは、解像度がきわめて低く類似した多く
の画像が得られるにとどまり、結像光学系をレンズアレ
イとする意味はない。

【０００７】しかし、撮像素子の全画素の出力信号を用
いて単一の画像を生成することで、解像度の高い画像を
得ることが可能である。レンズセルへの光の入射方向は
レンズセルごとに少しずつ相違し、各レンズセルによっ
て形成される像には位置のずれが生じ、また、撮影範囲
内の各部位からカメラまでの距離の差に起因して、内容
に差が生じるからである。全画素の出力信号に演算処理
を施して単一の画像を得る方法が、「微小光学素子を用
いた連立撮像眼モジュール（画像ラボ、Vol.11(2000) N
o.9 pp38-41）」に記されている。この方法では、単レ
ンズを用いた場合よりも解像度が少し劣る程度の良質の
画像が得られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、赤外線
カメラにおいては、結像光学系の開口数を大きくするの
が望ましい。このため、大口径の単レンズを結像光学系
として用いている。ところが、レンズの材料であるＧｅ
等の単結晶の作製は容易ではなく、大きな単結晶を得る
には厳密な制御を要してコストが高くなる。特に、単結
晶を厚く成長させるには長時間にわたって安定した制御
をしなければならず、厚さを２倍にするだけでコストは
数倍に上昇する。

【０００９】一方、赤外線用の非冷却撮像素子の画素
は、赤外線が長波長であるため、少なくとも前述の大き
さ以上にする必要があり、小型化には限度がある。例え
ば、３２０×２４０の画素を有し波長１０μｍ程度の赤
外線を検出する撮像素子では、対角長８ｍｍ程度が大き
さの下限となる。

【００１０】結像光学系であるレンズは、撮像素子の対
角長以上の口径とする必要がある上、口径全体にわたっ
て曲率をもたせるために、厚さも十分に確保しなければ
ならない。つまり、レンズの小口径化および薄型化には
限界があり、それ故、従来の赤外線カメラの構成ではコ
ストの低減が困難になっている。

【００１１】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、低コストの赤外線カメラおよびこれに適す
る光学素子を提供することを目的とする。なお、本発明
では、可視光を対象とする前述のレンズアレイを参考に
しているが、赤外線の結像光学系に固有の上述の問題点
に着目した点、およびこれを解決するために結像光学素
子をアレイ状とすることがきわめて有効であることを見
いだした点に、本発明は特徴を有する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、赤外線を透過させる材料より成り、透
過する赤外線を収束させる光学素子は、透過する赤外線
を個別に収束させる複数の領域に区分けされているもの
とする。

【００１３】この赤外線用の光学素子は、個別に収束能
を有する領域を集合したもの、すなわちアレイ状の素子
である。この光学素子を用いて赤外線を結像させると、
領域数と同数の類似した像が得られる。各領域に素子全
体と同程度の大きさの単レンズと同じ開口数をもたせる
場合でも、各領域は小さいから、薄い構成とすることが
できる。しかも、領域の数を増すことにより、厚さの増
大を伴うことなく、素子の面積を大きくすることができ
る。したがって、この光学素子は全体として薄型にな
り、低コストで作製することが可能である。

【００１４】この光学素子は、１μｍ以上かつ２０μｍ
以下の範囲内の波長の赤外線を透過させる光学素子とす
ることが可能である。

【００１５】材料としては、例えば、Ｇｅ、ＣｄＴｅ、
ＧａＡｓ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅおよびＳｉのうちのいずれ
かを用いることができる。Ｓｉは３μｍ前後の波長の赤
外線に対する透過率が高く、他の５種は１０μｍ前後の
波長の赤外線に対する透過率が高い。いずれの材料も厚
い単結晶とするのは容易でないが、薄くてよいため、材
料コストの低い光学素子となる。

【００１６】領域は２次元に配列するとよい。この構成
で赤外線を結像させると、得られる複数の像も２次元配
列となる。

【００１７】各領域は透過する赤外線を屈折によって収
束させる構成とすることができる。この場合、各領域を
レンズとすることになるが、小口径であるから、曲率に
よる高低差を小さくすることができ、薄型の光学素子と
なる。

【００１８】各領域は透過する赤外線を回折によって収
束させる構成とすることもできる。これは、例えば各領
域の表面を回折格子とすることで実現される。回折格子
の凹凸の高低差は赤外線の波長程度であってきわめて小
さいから、各領域をレンズとする場合よりも、さらに薄
型の素子とすることが可能である。

【００１９】前記目的を達成するために、本発明ではま
た、赤外線を結像させる結像光学系と、結像光学系から
の赤外線を受けて画像を撮影する撮像素子を備える赤外
線カメラは、結像光学系として、上記のいずれかの光学
素子を備え、撮像素子として、受けた赤外線の量を表す
信号を出力する多数の画素から成る検出部を有するセン
サを備え、さらに、センサの全画素が出力する信号に基
づいて単一の画像を生成する画像生成手段を備えるもの
とする。

【００２０】撮像素子であるセンサは、結像光学系であ
る光学素子を透過した赤外線を受けて、その量を表す信
号を画素ごとに出力する。画像生成手段はセンサの出力
信号に基づいて画像を生成するが、その際、全画素の出
力信号すなわち撮影レンズの全ての領域を透過した赤外
線に基づいて単一の画像を生成するから、生成する画像
に、カメラまでの距離差等の撮影範囲内の各部位の位置
情報を反映させることができる。これにより、結像光学
系として単レンズを用いる場合よりも解像度が少し劣る
程度の良質の画像を得ることができる。

【００２１】光学素子の材料コストが低いため、赤外線
カメラの製造コストも抑えられる。センサの検出部の面
積にかかわらず光学素子の厚さは一定にすることができ
るから、感度を高めるためにセンサの各画素を大きくし
たり、解像度を高めるためにセンサの画素数を増したり
して、センサが大型化するときでも、製造コストが大き
く上昇するのを避けることが可能である。

【００２２】ここで、光学素子の複数の領域が全て光学
的に同等であり、光学素子の複数の領域全体がセンサの
検出部と同じ大きさを有して検出部全体に対向している
構成とするとよい。光学素子をセンサに近接して配置
し、光学素子の各領域の開口数を大きくすることができ
る。したがって、結像精度が向上し、解像度の高い画像
を提供することが可能になる。また、全ての領域を光学
的に等価にすることで、光学素子の作製が容易になり、
画像生成手段による画像生成のための処理も容易にな
る。

【００２３】光学素子の各領域を透過した赤外線のうち
透過した領域に対向する範囲外に向かうものを吸収する
吸収部材を備えるとよい。光学素子の異なる領域からの
赤外線がセンサの同一画素に入射すると、その画素の出
力信号は撮影範囲内の異なる部位からの赤外線の量の和
を表すことになって、生成する画像にノイズが生じたり
コントラストが低下したりする。吸収部材を備えて、透
過した領域に対向する範囲外に向かう赤外線を遮断する
ことにより、そのような不都合を防止することができ
る。また、透過した領域に対向する範囲外に向かう赤外
線は、吸収部材によって吸収されるため、透過した領域
に対向する範囲内の画素に入射することがなく、画像の
質を低下させる原因とならない。

【００２４】光学素子の各領域を透過した赤外線が透過
した領域に対向する範囲内に向かうもののみになるよう
に、光学素子の各領域への赤外線の入射角を規制する規
制部材を備えるようにしてもよい。この構成でも、画像
の質の低下を防止することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光学素子および赤
外線カメラの実施形態について、図面を参照しながら説
明する。第１の実施形態の赤外線カメラ１の光学構成を
図１および図２に模式的に示す。図１は斜視図、図２は
断面図である。赤外線カメラ１は、光学素子１０、撮像
素子２０および吸収部材３０を備えている。光学素子１
０と撮像素子２０により画像を撮影する撮像部５１が構
成される。

【００２６】光学素子１０は結像光学系を成し、赤外線
を透過させて撮像素子２０上に結像させる。赤外線カメ
ラ１は８〜１４μｍの波長域の赤外線を対象としてお
り、光学素子１０は、この波長域の赤外線に対して透過
率の高い材料、例えばＧｅ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、Ｚｎ
ＳまたはＺｎＳｅで作製されている。

【００２７】光学素子１０は複数の領域１１に区分けさ
れている。以下、光学素子１０の個々の領域１１をセル
という。セル１１は１辺が５００μｍ程度の正方形であ
り、２次元に配列されている。セル１１はそれぞれ凸レ
ンズとされており、個別に収束能を有する。全てのセル
１１の焦点距離、口径等の光学的特性は同等である。

【００２８】結像精度を高くするために各セル１１の開
口数は大きく設定されているが、セル１１は焦点距離と
口径が共に小さいため、曲率による高低差も小さい。し
たがって、光学素子１０は薄く形成することができる。
赤外線カメラ１では、光学素子１０の厚さを２００μｍ
程度としている。光学素子１０の材料としても厚いもの
は必要でなく、材料コストは、単レンズで結像光学系を
構成する場合の数分の１以下に抑えられる。

【００２９】撮像素子２０は多数の画素２１より成る検
出部２２を有する。各画素２１は、温度係数の大きな電
気抵抗を有するボロメータであり、受けた赤外線の量に
応じて変化する抵抗値を信号として出力する。撮像素子
２０には冷却は不要である。光学素子１０と撮像素子２
０の検出部２２は同じ大きさを有し、１ｍｍ程度の距離
を介して対向している。撮像素子２０の各画素２１は１
辺が３０〜５０μｍの正方形であり、したがって、光学
素子１０の各セル１１には百以上の画素２１が対向して
いる。なお、光学素子１０は、焦点調節のために、撮像
素子２０に対して垂直な方向に０．２ｍｍ程度可動とさ
れている。

【００３０】吸収部材３０は、赤外線を吸収する材料で
作製されており、光学素子１０のセル１１間の境界上に
位置して、光学素子１０と撮像素子２０の間の空間を仕
切る垂直な壁となっている。

【００３１】撮影対象範囲からの赤外線は光学素子１０
に入射し、各セル１１により収束させられて、撮像素子
２０上の各セル１１に対向する範囲内に像を形成する。
撮像素子２０全体には光学素子１０のセル１１と同数の
像が形成されることになる。

【００３２】光学素子１０に入射する赤外線には、入射
角（光学素子１０に対する傾き）が大きいものも含まれ
る。このような赤外線は各セル１１を透過した後、透過
したセル１１に対向する範囲の外に向かうが、吸収部材
３０によって遮断されるため、透過したセル１１に対向
する範囲外の画素２１に入射することはない。また、透
過したセル１１に対向する範囲外に向かう赤外線は、吸
収部材３０によって吸収されるため反射されることはな
く、透過したセル１１に対向する範囲内の画素２１に入
射することもない。したがって、撮像素子２０の各画素
２１には撮影対象範囲内の異なる部位からの赤外線が入
射することはなく、各画素２１が出力する信号は撮影対
象範囲の１部位からの赤外線の量を正しく表す。

【００３３】撮像素子２０上に形成される像の例を図３
に示す。全ての像は類似するが、撮影対象範囲内の同一
部位からの赤外線であってもセル１１ごとに入射角が異
なるため、セル１１対向する範囲内での像の位置は少し
ずつ相違し、像の内容も少しずつ相違する。

【００３４】赤外線カメラ１は、光学素子１０の各セル
１１に対向する範囲に位置する画素２１の出力信号を用
いて個々の画像を生成するのではなく、撮像素子２０の
全ての画素２１の出力信号を用いて単一の画像を生成す
る。これは、前述の「微小光学素子を用いた連立撮像眼
モジュール」に記されている方法によって行う。図３に
示した像から生成される画像を図４に示す。撮像素子２
０上の全ての像の情報が反映されるため、１つのセル１
１に対向する画素２１から得られる画像に比べて、はる
かに解像度の高い画像が得られる。

【００３５】赤外線カメラ１の回路構成を図５に模式的
に示す。赤外線カメラ１は、撮像部５１のほか、測距部
５２、焦点調節部５３、画像生成部５４、表示部５５、
制御部５６、操作部５７、インターフェース５８、およ
び無線通信部５９を備えている。測距部５２は撮影対象
までの距離を測定する。焦点調節部５３は、測距部５２
が測定した撮影対象までの距離に応じて光学素子１０を
移動させ、焦点が合う距離を調節する。

【００３６】画像生成部５４は、撮像素子２０の全ての
画素２１の出力信号に基づいて、上述の画像を生成す
る。画像生成部５４は、画像生成のための演算を行うＣ
ＰＵ５４ａと、ＣＰＵ５４ａが利用するプログラムやパ
ラメータを記憶しているＲＯＭ５４ｂと、画素２１の出
力信号や生成した画像を記憶するＲＡＭ５４ｃより成
る。測距部５２が測定した撮影対象までの距離および焦
点調節部５３が設定した光学素子１０と撮像素子２０の
距離は、ＣＰＵ５４ａによる画像生成のための演算に利
用される。

【００３７】表示部５５は画像生成部５４が生成した画
像を表示し、制御部５６は各部の動作を制御する。操作
部５７は制御指示のために使用者によって操作される。
インターフェース５８にはケーブル（不図示）が接続さ
れる。インターフェース５８はケーブルを介して、また
無線通信部５９は無線で、画像生成部５４が生成した画
像をパーソナルコンピュータ、表示装置等の外部の機器
に送出する。なお、撮像素子２０の画素２１の出力を赤
外線カメラ１から外部の機器に送出し、外部の機器で画
像を生成するようにしてもよい。

【００３８】赤外線カメラ１は、インターフェース５８
または無線通信部５９を介して外部から操作することも
可能であり、これにより監視用カメラとして利用するこ
ともできる。

【００３９】個々のセル１１がレンズである光学素子１
０は、板状の材料を加工することによって作製する。加
工には切削研磨等の機械的な方法と、マスクを用いてエ
ッチングを行うフォトリソグラフィーの方法を採用する
ことができる。フォトリソグラフィーによる光学素子１
０の作製方法の最も簡便な例を図６に示す。

【００４０】まず、Ｇｅ等の薄い板状の材料１５を用意
し、その表面にレジスト１６を設ける（ａ）。ここで、
レジスト１６としては、加熱によって軟化して適度な表
面張力を示すものを用い、厚さは形成するレンズの高低
差程度としておく。次いで、マスクを用いてレジスト１
６を円柱状にパターニングする（ｂ）。そして、加熱し
てレジスト１６を軟化させる（ｃ）。このとき、レジス
ト１６は、その表面張力により、球面状となる。最後
に、材料１５とレジスト１６が同じ速度で除去される条
件下でエッチングを行って、レジスト１６を除去する
（ｄ）。これにより、球面状の部位が材料１５の表面に
残り、個々のセルがレンズとなった光学素子１０が得ら
れる。

【００４１】吸収部材３０の作製方法の例を図７に示
す。まず、赤外線カメラ１が対象とする８〜１４μｍの
波長域の赤外線を吸収する板状の材料３５を用意する
（ａ）。材料３５としては、例えばＳｉが利用可能であ
る。次いで、材料３５の表面にレジスト３６を設け、マ
スクを用いてレジスト３６を格子状にパターニングする
（ｂ）。そして、異方性エッチングによって、材料３５
のうちレジスト３６の下方に位置する部位のみを残す
（ｃ）。最後に、レジスト３６を除去する（ｄ）。これ
で、壁厚の薄い吸収部材３０が得られる。

【００４２】第２の実施形態の赤外線カメラ２の光学構
成を図８に模式的に示す。本実施形態の赤外線カメラ２
は、上記の赤外線カメラ１から吸収部材３０を省略した
ものであり、他の構成は赤外線カメラ１と同様である。

【００４３】吸収部材３０を省略したことにより、撮像
素子２０の画素２１には、対向するセル１１を透過した
赤外線のみならず、他のセルを透過した赤外線も入射す
ることになる。したがって、ノイズが生じたりコントラ
ストが低下したりして、生成する画像の質は低下する。
しかし、十分に視認可能な画像を得ることができる上、
製造コストを赤外線カメラ１よりもさらに低減すること
ができる。

【００４４】第３の実施形態の赤外線カメラ３の光学構
成を図９に模式的に示す。本実施形態の赤外線カメラ３
は、赤外線カメラ２に、光学素子１０への赤外線の入射
角を規制する規制部材４０を備えたものである。

【００４５】規制部材４０は、光学素子１０の入射側の
表面に固定されており、その高さは、各セル１１を透過
した赤外線が、透過したセルに対向する範囲内に向かう
もののみとなるように設定されている。したがって、赤
外線カメラ１と同様に質の高い画像を生成することがで
きる。なお、規制部材４０は吸収部材３０と同様にして
作製することができるが、赤外線を光学素子１０の反対
側に反射する微細構造を壁面に設けておけば、必ずしも
赤外線を吸収する材料で作製する必要はない。

【００４６】上記の各実施形態では光学素子１０の各セ
ル１１をレンズとして屈折により赤外線を収束させるよ
うにしているが、セル１１は回折によって赤外線を収束
させるものとすることもできる。このような光学素子１
０の構成を図１０に模式的に示し、そのセル１１の構成
を図１１に模式的に示す。これらの図において、（ａ）
は平面図、（ｂ）は断面図である。

【００４７】この光学素子１０は、Ｇｅ等の薄い板状の
材料の表面に同心円の遮光部１２を設け、遮光部１２間
の開口１３を通過する赤外線に回折を生じさせるように
したものである。レンズと同様の収束能をもたせるため
に、遮光部１２および開口１３はセル１１の中央から離
れるほど幅が狭くなるように設定されている。遮光部１
２は、例えば、材料の表面全体にＡｌ、Ｃｒ等の金属を
蒸着し、パターニングすることにより作製することがで
きる。遮光部１２は、赤外線を遮断するに足るだけの厚
さであればよいから、きわめて薄くすることが可能であ
る。したがって、セル１１をレンズとする場合よりも、
さらに光学素子１０を薄くすることができる。

【００４８】回折により赤外線を収束させる他の光学素
子１０のセル１１の構成を図１２に模式的に示す。図１
２において（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図であ
る。この光学素子１０は、Ｇｅ等の薄い板状の材料の表
面に同心円の回折格子１４を形成したものである。レン
ズと同様の収束能をもたせるために、回折格子１４の凹
凸はセル１１の中央から離れるほどピッチが小さくなる
ように設定されている。各凹凸は、中央の円形の部分を
除き、断面が鋸歯状のブレーズ形状である。

【００４９】回折格子１４の凹凸の高低差は対象とする
赤外線の波長程度であるから、光学素子１０の厚さを図
１０および図１１に示した構成と同程度にすることがで
きる。しかも、撮像素子２０に導かれる赤外線の量が図
１０および図１１に示した構成に比べて倍増するから、
同じ明るさの画像を提供するために必要な画素２１の大
きさが半減し、したがって、撮像素子２０と共に光学素
子１０を小さくすることが可能になって、光学素子１０
の材料に必要な面積も小さくなる。

【００５０】回折格子１４はフォトリソグラフィーによ
って作製することができる。なお、作製を容易にするた
めに、凹凸の傾斜面を複数段階の水平面で近似して、マ
ルチレベルのバイナリ型回折格子としてもよい。

【００５１】なお、各実施形態では光学素子を６×６の
３６領域に区分けしているが、領域数は任意に設定して
かまわない。撮像素子の画素を３２０×２４０またはそ
れ以上とするために面積の大きい光学素子とするときで
も、領域数を増すだけでよく、光学素子の厚さを増大さ
せる必要はない。また、用途に応じて、領域を１次元配
列としてもよい。

【００５２】また、ここでは単一の材料を加工すること
に光学素子を作製する例を示したが、個々の領域に相当
する複数の材料を接合することにより光学素子を作製す
ることもできる。この方法では、各領域があまりに小さ
いと個々の材料の加工や接合に際しての取扱いが難しく
なるが、各領域を２〜３ｍｍ程度の大きさにする場合
は、取扱いは容易であり、材料コストをさらに抑えるこ
とが可能になる。

【００５３】透過対象とする赤外線の波長も例示した１
０μｍ前後に限られず、温度との対応関係が良好な１μ
ｍから２０μｍの範囲内のどの波長域の赤外線を対象と
してもよい。光学素子１０の材料は、対象とする赤外線
の波長に応じて選択する。例えば、３μｍ前後の比較的
短波長の赤外線を対象とするときはＳｉを用いればよ
い。なお、ここに示したＧｅ等の材料は現在入手可能な
ものである。将来、より良好な赤外線透過材料が開発さ
れると期待されるが、当然、それらの材料も利用可能で
ある。

【００５４】

【発明の効果】本発明の光学素子は、薄型とすることが
できるため、材料のコストが抑えられ、低コストで作製
することが可能である。赤外線を透過させる材料は厚さ
が増すにつれて急激にコストが上昇するが、面積の大き
い光学素子とするときでも、領域数を増すだけでよく厚
さを増す必要はないから、コストの大きな上昇を避ける
ことができる。

【００５５】本発明の赤外線カメラは、結像光学系とし
て低コストの光学素子を使用するため、低コストで製造
することができる。また、撮像素子であるセンサに光学
素子を近接して配置することができるから、全体を薄い
構成とすることが可能であり、したがって、使いやすい
赤外線カメラとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態の赤外線カメラの光学構成を
模式的に示す斜視図。

【図２】 第１の実施形態の赤外線カメラの光学構成を
模式的に示す断面図。

【図３】 第１の実施形態の赤外線カメラの撮像素子上
に形成される像の例を示す図。

【図４】 第１の実施形態の赤外線カメラが図３の像か
ら生成する画像を示す図。

【図５】 第１の実施形態の赤外線カメラの回路構成を
模式的に示すブロック図。

【図６】 第１の実施形態の赤外線カメラの光学素子の
作製方法の例を模式的に示す図。

【図７】 第１の実施形態の赤外線カメラの吸収部材の
作製方法の例を模式的に示す図。

【図８】 第２の実施形態の赤外線カメラの光学構成を
模式的に示す斜視図。

【図９】 第３の実施形態の赤外線カメラの光学構成を
模式的に示す斜視図。

【図１０】 回折により赤外線を収束させる光学素子の
構成を模式的に示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）。

【図１１】 図１０の光学素子の１領域の構成を模式的
に示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）。

【図１２】 回折により赤外線を収束させる他の光学素
子の１領域の構成を模式的に示す平面図（ａ）および断
面図（ｂ）。

【符号の説明】

１、２、３ 赤外線カメラ １０ 光学素子 １１ セル（領域） １２ 遮光部 １３ 開口 １４ 回折格子 １５ 光学素子材料 １６ レジスト ２０ 撮像素子 ２１ 画素 ２２ 検出部 ３０ 吸収部材 ３５ 吸収部材材料 ３６ レジスト ４０ 規制部材 ５１ 撮像部 ５２ 測距部 ５３ 焦点調節部 ５４ 画像生成部 ５４ａ ＣＰＵ ５４ｂ ＲＯＭ ５４ｃ ＲＡＭ ５５ 表示部 ５６ 制御部 ５７ 操作部 ５８ インターフェース ５９ 無線通信部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線を透過させる材料より成り、透過
   する赤外線を収束させる光学素子であって、 透過する赤外線を個別に収束させる複数の領域に区分け
   されていることを特徴とする光学素子。
2. 【請求項２】 １μｍ以上かつ２０μｍ以下の範囲内の
   波長の赤外線を透過させることを特徴とする請求項１に
   記載の光学素子。
3. 【請求項３】 材料がＧｅ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、Ｚｎ
   Ｓ、ＺｎＳｅおよびＳｉのうちのいずれかであることを
   特徴とする請求項１に記載の光学素子。
4. 【請求項４】 領域が２次元に配列されていることを特
   徴とする請求項１に記載の光学素子。
5. 【請求項５】 各領域が透過する赤外線を屈折によって
   収束させることを特徴とする請求項１に記載の光学素
   子。
6. 【請求項６】 各領域が透過する赤外線を回折によって
   収束させることを特徴とする請求項１に記載の光学素
   子。
7. 【請求項７】 赤外線を結像させる結像光学系と、結像
   光学系からの赤外線を受けて画像を撮影する撮像素子を
   備える赤外線カメラであって、 結像光学系として、請求項１ないし請求項６のいずれか
   １項に記載の光学素子を備え、 撮像素子として、受けた赤外線の量を表す信号を出力す
   る多数の画素から成る検出部を有するセンサを備え、 さらに、センサの全画素が出力する信号に基づいて単一
   の画像を生成する画像生成手段を備えることを特徴とす
   る赤外線カメラ。
8. 【請求項８】 光学素子の複数の領域が全て光学的に同
   等であり、光学素子の複数の領域全体がセンサの検出部
   と同じ大きさを有して検出部全体に対向していることを
   特徴とする請求項７に記載の赤外線カメラ。
9. 【請求項９】 光学素子の各領域を透過した赤外線のう
   ち透過した領域に対向する範囲外に向かうものを吸収す
   る吸収部材を備えることを特徴とする請求項８に記載の
   赤外線カメラ。
10. 【請求項１０】 光学素子の各領域を透過した赤外線が
    透過した領域に対向する範囲内に向かうもののみになる
    ように、光学素子の各領域への赤外線の入射角を規制す
    る規制部材を備えることを特徴とする請求項８に記載の
    赤外線カメラ。