JP2007033184A - Infrared sensing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第１および第２の赤外線検知器を回転台上に載置した赤外線検知装置に関する。 The present invention relates to an infrared detection apparatus in which first and second infrared detectors are placed on a turntable.
物体は、その物体の温度に応じた波長を持つ赤外線を発する。赤外線検知器は、物体の発する赤外線を検知する機器である。赤外線検知器は、物体からの赤外線を取り込む光学系と、取り込んだ赤外線を検知する検知素子と、その検知素子の温度を適性温度に維持するための冷却装置とを備える。 The object emits infrared light having a wavelength corresponding to the temperature of the object. An infrared detector is a device that detects infrared rays emitted from an object. The infrared detector includes an optical system that captures infrared light from an object, a detection element that detects the captured infrared light, and a cooling device that maintains the temperature of the detection element at an appropriate temperature.
熱伝導率を高めることで、検知素子の冷却効果を高めることを可能とする技術が開示されている。(例えば特許文献１)
赤外線検知装置の中には、船舶などに搭載される種類のものがある。この種類の赤外線検知装置は、回転台上に、例えば２台の赤外線検知器を載置している。そして、回転台を回転して、それぞれの赤外線検知器の光学系の視野の中心軸（視軸）を所定の向きに向けることで、その方向に存在する物体からの赤外線を取り込み、検知している。
A technique that can enhance the cooling effect of the sensing element by increasing the thermal conductivity is disclosed. (For example, Patent Document 1)
Some infrared detectors are mounted on ships and the like. In this type of infrared detecting device, for example, two infrared detectors are mounted on a turntable. Then, by rotating the turntable and orienting the central axis (visual axis) of the field of view of the optical system of each infrared detector in a predetermined direction, infrared rays from objects existing in that direction are captured and detected Yes.
赤外線検知器の冷却装置は、検知素子の端部に接触して、その検知素子に生じる熱をピストンの往復運動により吸熱するディスプレーサを備える。このディスプレーサのピストンの往復運動は、回転台の回転中心（回転軸）の回りに回転トルクを発生させる。そして、この回転台上に載置される一方の赤外線検知器のディスプレーサによる回転トルクと、他方の赤外線検知器のディスプレーサによる回転トルクとが完全に打ち消されないことから、その回転軸の回りに残留トルクが発生する。この残留トルクにより、検知された赤外線に基づいて生成された画像にブレが生じ、画像品質が劣化するという問題がある。
本発明の課題は、回転台上に２台の赤外線検知器を載置した赤外線検知装置において、検知された赤外線に基づいて生成された画像に生じるブレをなくすことを可能とした赤外線検知装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an infrared detection device capable of eliminating blurring that occurs in an image generated based on detected infrared light in an infrared detection device in which two infrared detectors are placed on a rotating table. Is to provide.
本発明の第１態様の赤外線検知装置は、第１および第２の赤外線検知器が回転台上に載置された赤外線検知装置において、前記第１または第２の赤外線検知器は、観察対象からの赤外線を取り込む光学系と、取り込んだ赤外線を検知する検知素子と、該検知素子の温度を適正温度に維持するための冷却装置とを備え、前記冷却装置による冷却動作に伴うピストンの往復運動によって、前記回転台の回転軸の回りに生じる回転トルクが、第１の赤外線検知器の冷却装置の回転トルクと第２の赤外線検知器の冷却装置の回転トルクとで打ち消し合うような回転台上の位置に、前記第１および第２の赤外線検知器は設置され、少なくとも一方の冷却装置のピストンの往復運動の位相をずらすことを可能とした位相ずらし部をさらに備えることを特徴とする赤外線検知装置である。 The infrared detection device according to the first aspect of the present invention is the infrared detection device in which the first and second infrared detectors are placed on a turntable, wherein the first or second infrared detector is from an observation target. An optical system that captures the infrared rays, a detection element that detects the captured infrared rays, and a cooling device for maintaining the temperature of the detection element at an appropriate temperature, and by a reciprocating motion of the piston accompanying a cooling operation by the cooling device The rotation torque generated around the rotation axis of the turntable cancels the rotation torque of the cooling device of the first infrared detector and the rotation torque of the cooling device of the second infrared detector. The first and second infrared detectors are installed at positions, and further includes a phase shift unit that enables shifting the phase of the reciprocating motion of the piston of at least one cooling device. An infrared detection device that.
本発明の第２態様の赤外線検知装置は、前記第１態様において、前記第１または第２の赤外線検知器の冷却装置は、前記検知素子に一方の端部が接触して、該端部を介して該検知素子に生じる熱を内部に設けられたピストンの往復運動により吸熱するディスプレーサと、該ピストンの往復運動をディスプレーサに起こさせるコンプレッサと、生成された前記コンプレッサの駆動信号に対して、前記位相ずらし部による処理を施した信号を第１または第２の赤外線検知器のコンプレッサの少なくとも一方に供給する信号供給部とを備えることを特徴とする赤外線検知装置である。 The infrared detecting device according to the second aspect of the present invention is the infrared detecting device according to the first aspect, wherein the cooling device of the first or second infrared detector is in contact with one end of the detecting element, A displacer that absorbs heat generated by the reciprocating motion of a piston provided therein, a compressor that causes the displacer to reciprocate the piston, and the generated drive signal of the compressor An infrared detection apparatus comprising: a signal supply unit that supplies a signal subjected to processing by the phase shift unit to at least one of the compressors of the first or second infrared detector.
本発明の第３態様の赤外線検知装置は、前記第１態様において、前記第１の赤外線検知器の検知素子と前記第２の赤外線検知器の検知素子とでは、検知素子が正常に動作するための適正温度が異なるとともに、前記第１の赤外線検知器の冷却装置と第２の赤外線検知器の冷却装置とはサイズが異なることを特徴とする赤外線検知装置である。 In the infrared detection device according to the third aspect of the present invention, in the first aspect, the detection element operates normally between the detection element of the first infrared detector and the detection element of the second infrared detector. The first infrared detector cooling device and the second infrared detector cooling device are different in size from each other, and have different sizes.
ここで、コンプレッサのピストンの往復運動による作動ガスの圧縮／膨張がディスプレーサ内部に伝わり、そのディスプレーサのピストンの往復運動を引き起こすまでの時間（応答特性）は、冷却装置のサイズに応じて異なるので、第１の赤外線検知器のディスプレーサと、第２の赤外線検知器のディスプレーサでは、ピストンの往復運動に位相のずれが生じる。そして、この位相ずれ等に起因して、第１の赤外線検知器のディスプレーサの回転トルクと、第２の赤外線検知器のディスプレーサの回転トルクの差分（残留トルク）が生じる。位相ずらし部を操作することで、第１の赤外線検知器のディスプレーサのピストンの往復運動の位相と、第２の赤外線検知器のディスプレーサのピストンの往復運動の位相の少なくとも一方をずらして、上記の打ち消されずに残留するトルクと、逆向きで略同じ大きさのトルクを回転軸の回りに発生させれば、残留トルクをなくすことが可能となる。この結果、残留トルクに起因する、取り込んだ赤外線に基づいて生成された画像に生じるブレをなくし、画像品質を向上することが可能となる。 Here, since the compression / expansion of the working gas due to the reciprocating motion of the piston of the compressor is transmitted to the inside of the displacer and the time (response characteristic) until the reciprocating motion of the piston of the displacer varies depending on the size of the cooling device, In the displacer of the first infrared detector and the displacer of the second infrared detector, a phase shift occurs in the reciprocating motion of the piston. Due to this phase shift or the like, a difference (residual torque) between the rotational torque of the displacer of the first infrared detector and the rotational torque of the displacer of the second infrared detector occurs. By operating the phase shifter, at least one of the phase of the reciprocating motion of the piston of the displacer of the first infrared detector and the phase of the reciprocating motion of the piston of the displacer of the second infrared detector is shifted, If torque that is not canceled out and remains approximately the same magnitude in the opposite direction is generated around the rotating shaft, the residual torque can be eliminated. As a result, it is possible to eliminate the blur that occurs in the image generated based on the captured infrared rays due to the residual torque, and to improve the image quality.
本発明によれば、回転台上に２台の赤外線検知器を載置した赤外線検知装置において、装置動作時の残留トルクをなくす（無視できるレベルまで抑止する）ことができるので、その残留トルクに起因する、検知された赤外線に基づいて生成された画像に生じるブレをなくすことができ、画像品質を向上することができる。 According to the present invention, in the infrared detecting device in which two infrared detectors are placed on the turntable, the residual torque during operation of the device can be eliminated (suppressed to a negligible level). As a result, it is possible to eliminate blurring caused in an image generated based on detected infrared rays, and to improve image quality.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の赤外線検知装置の構成を示す図であり、（ａ）は、赤外線検知装置を上方から、（ｂ）は赤外線検知装置を前方から見た図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an infrared detection device according to a first embodiment of the present invention, where (a) is a view of the infrared detection device from above, and (b) is a view of the infrared detection device from the front. .
図１（ａ）または（ｂ）に示されるように、赤外線検知装置は、光学系の視野の中心軸である視軸の向きを制御する機構である視軸制御機構（回転台）１１上に２台の赤外線検知器を載置した装置である。赤外線検知器は、観察対象（物体）からの赤外線を取り込む光学系（１２１、１２２）と、取り込んだ赤外線を検知する検知素子（１３１、１３２）と、その検知素子の温度を適正温度に維持するための冷却装置（クーラ）とを備える。 As shown in FIG. 1 (a) or (b), the infrared detection device is on a visual axis control mechanism (rotary base) 11 that is a mechanism for controlling the orientation of the visual axis that is the central axis of the visual field of the optical system. It is a device on which two infrared detectors are mounted. The infrared detector has an optical system (12 1 , 12 2 ) that captures infrared rays from an observation target (object), detection elements (13 1 , 13 2 ) that detect the captured infrared rays, and the temperature of the detection elements is appropriate. A cooling device (cooler) for maintaining the temperature.
冷却装置は、検知素子に接触する熱伝導性の部材を備える一方の端部と、他方の端部との間をピストンが往復運動することにより、検知素子に生じる熱を吸熱するディスプレーサ（１５１、１５２）と、ディスプレーサのピストンに往復運動をさせるべく、ディスプレーサ内の気体を圧縮／膨張させるコンプレッサ（１４１、１４２）と、駆動信号生成部（不図示）によって生成されたコンプレッサ（１４１、１４２）の対向するピストンを駆動するための信号を、コンプレッサに供給する駆動信号供給部（不図示）とを備える。 Cooling device, and one end portion provided with a thermally conductive member in contact with the sensing element, by the piston reciprocates between the other end portion, which absorbs the heat generated in the sensing element displacer (15 1 , 15 2 ), a compressor (14 1 , 14 2 ) for compressing / expanding gas in the displacer to reciprocate the piston of the displacer, and a compressor (14) generated by a drive signal generator (not shown) 1 , 14 2 ) including a drive signal supply unit (not shown) for supplying a signal for driving the opposed pistons to the compressor.
図２は、図１の冷却装置のより詳細な構成を示す図である。
図２に示すように、コンプレッサ２１とディスプレーサ２２がその内部の中空部分をトランスファ・チューブ２５によって連結されて冷却装置は構成される。このコンプレッサ２１またはディスプレーサ２２の中空部分には、気体（例えば、Ｈｅガス）が充填されている。
FIG. 2 is a diagram showing a more detailed configuration of the cooling device of FIG.
As shown in FIG. 2, a compressor 21 and a displacer 22 are connected to each other through a transfer tube 25 to form a cooling device. The hollow portion of the compressor 21 or the displacer 22 is filled with gas (for example, He gas).
コンプレッサ２１を駆動する信号によって、コンプレッサ２１の対向するピストン２３１、２３２が往復運動を開始すると、それら対向するピストン２３１、２３２に挟まれた空間が圧縮／膨張を繰り返し、その圧縮／膨張がトランスファ・チューブ２５を介してディスプレーサ２２内の空間２８に伝わり、その空間２８が圧縮／膨張を繰り返すことにより、ディスプレーサ２２のピストン２６が往復運動を開始する。 When the opposing pistons 23 1 and 23 2 of the compressor 21 start a reciprocating motion by a signal for driving the compressor 21, the space between the opposing pistons 23 1 and 23 2 repeats compression / expansion, and the compression / expansion is performed. The expansion is transmitted to the space 28 in the displacer 22 through the transfer tube 25, and the space 28 repeats compression / expansion, whereby the piston 26 of the displacer 22 starts to reciprocate.
また、吸熱部２７は、熱伝導性を有する部材により構成されている。吸熱部２７は、検知素子に接触し、ディスプレーサ２２のピストン２６の往復運動を利用して、検知素子に生じた熱を吸熱している。なお、図中、低摩擦部品部２４は、ピストン運動を円滑に行うための軸受けである。 Moreover, the heat absorption part 27 is comprised with the member which has heat conductivity. The heat absorption part 27 contacts the detection element and absorbs heat generated in the detection element by using the reciprocating motion of the piston 26 of the displacer 22. In the drawing, the low friction part 24 is a bearing for smoothly performing the piston movement.
図３は、本発明の第１実施形態の赤外線検知装置を上から見た図であるとともに、コンプレッサに駆動信号を供給する駆動信号供給部とともに示した図である。
図３において、第１の赤外線検知器のディスプレーサと、第２の赤外線検知器のディスプレーサとは、そのピストンの往復運動の方向である長手方向が、回転の円周の接線方向に一致し、かつ、互いに平行になるように回転台上に配置される。
FIG. 3 is a view of the infrared detection device according to the first embodiment of the present invention as viewed from above, and is a view showing a drive signal supply unit that supplies a drive signal to the compressor.
In FIG. 3, the displacer of the first infrared detector and the displacer of the second infrared detector are such that the longitudinal direction, which is the direction of reciprocation of the piston, coincides with the tangential direction of the circumference of rotation, and Are arranged on a turntable so as to be parallel to each other.
また、第１の赤外線検知器のディスプレーサと、第２の赤外線検知器のディスプレーサとは、そのピストンの往復運動の方向である長手方向が、回転台の回転中心より、それぞれ距離Ｐ１、Ｐ２だけ隔てて回転台上に配置される。 Further, the displacer of the first infrared detector and the displacer of the second infrared detector have distances P 1 and P 2 in which the longitudinal direction, which is the direction of reciprocal movement of the piston, from the rotation center of the turntable, respectively. Are arranged on the turntable only apart.
なお、図３からは定かでないが、第１および第２の赤外線検知器は、検知しようとする赤外線の波長が異なることから、異なる検知素子を用いている。そして、検知素子に応じて冷却能力等が決まることから、通常、第１の赤外線検知器の冷却装置と、第２の赤外線検知器の冷却装置とではサイズが異なる。よって、それら冷却装置のディスプレーサ（１５１、１５２）のサイズや、ディスプレーサのピストンのサイズ、重量も異なる。 Although not certain from FIG. 3, the first and second infrared detectors use different detection elements because the wavelengths of infrared rays to be detected are different. Since the cooling capacity and the like are determined according to the detection element, the cooling device for the first infrared detector and the cooling device for the second infrared detector are usually different in size. Therefore, the size of the displacers (15 1 , 15 2 ) of these cooling devices and the size and weight of the pistons of the displacer are also different.
図３では、第１の赤外線検知器のディスプレーサ１５１の回転トルクと、第２の赤外線検知器のディスプレーサ１５２の回転トルクとが略打ち消すように、回転台の回転中心である回転軸と、ピストンの往復運動の方向であるディスプレーサの長手方向との距離Ｐ１、Ｐ２をピストンの重量に反比例するように設定し、それぞれのディスプレーサ１５１、１５２を回転台上に設置している。 In Figure 3, the rotational torque of the displacer 15 1 of the first infrared detector, so that the rotational torque of the displacer 15 of the second infrared detectors cancel substantially, a rotation shaft as the rotational axis of the turntable, The distances P 1 and P 2 with respect to the longitudinal direction of the displacer, which is the direction of the reciprocating motion of the piston, are set so as to be inversely proportional to the weight of the piston, and the displacers 15 1 and 15 2 are installed on the turntable.
しかし、このように、それぞれのディスプレーサを設置しても、各ディスプレーサによる回転トルクは完全には打ち消されない。すなわち、コンプレッサのピストンの往復運動による作動ガスの圧縮／膨張がディスプレーサ内部に伝わり、そのディスプレーサのピストンの往復運動を引き起こすまでの時間（応答特性）は、冷却装置のサイズに応じて異なるので、第１の赤外線検知器のディスプレーサ１５１と、第２の赤外線検知器のディスプレーサ１５２では、ピストンの往復運動に位相のずれが生じることになる。 However, even if each displacer is installed in this way, the rotational torque by each displacer is not completely cancelled. That is, since the compression / expansion of the working gas due to the reciprocating movement of the piston of the compressor is transmitted to the inside of the displacer and the reciprocating movement of the piston of the displacer is caused (response characteristic) depends on the size of the cooling device. 1 and displacer 15 1 of the infrared detector, the displacer 15 2 of the second infrared detector, so that a phase shift occurs in the reciprocating motion of the piston.
そして、この位相ずれ等に起因して、第１の赤外線検知器のディスプレーサ１５１の回転トルクと、第２の赤外線検知器のディスプレーサ１５２の回転トルクの差分（残留トルク）が生じる。 Then, due to the phase shift or the like, a first rotating torque of the displacer 15 1 of the infrared detector, the difference between the second rotation torque of the displacer 15 and second infrared detector (residual torque) is generated.
そこで、本実施形態においては、第１の赤外線検知器のディスプレーサのピストンの往復運動の位相（タイミング）と、第２の赤外線検知器のディスプレーサのピストンの往復運動の位相（タイミング）の少なくとも一方（図３では、第２の赤外線検知器のディスプレーサ１５２のピストンの往復運動の位相）をずらすことで、上記の打ち消されずに残留するトルクと、逆向きで略同じ大きさのトルクを回転軸の回りに発生させ、残留トルクをなくしている。 Therefore, in this embodiment, at least one of the phase (timing) of the reciprocating motion of the piston of the displacer of the first infrared detector and the phase (timing) of the reciprocating motion of the piston of the displacer of the second infrared detector ( in Figure 3, by shifting the second displacer 15 2 of the piston reciprocating motion phases of infrared detectors), the torque remaining without being canceled with the, axis of rotation substantially torque of the same magnitude in the opposite direction The residual torque is eliminated.
これにより、赤外線検知装置の回転台が残留トルクによって微小に回転することで、取り込んだ赤外線に基づいて生成された画像に生じるブレをなくし、画像品質を向上することが可能となる。 As a result, the turntable of the infrared detecting device is slightly rotated by the residual torque, so that blurring that occurs in an image generated based on the captured infrared rays can be eliminated and the image quality can be improved.
具体的には、図３では、コンプレッサの駆動信号の位相を第１の赤外線検知器のコンプレッサと、第２の赤外線検知器のコンプレッサとでずらすことにより、コンプレッサのピストンの往復運動に同期しているディスプレーサのピストンの往復運動の位相をずらしている。なお、コンプレッサのピストンは対向していることから、それら対向するピストンが回転軸の回りに発生させるトルクはディスプレーサのピストンと比較して無視できる。 Specifically, in FIG. 3, the phase of the compressor drive signal is shifted between the compressor of the first infrared detector and the compressor of the second infrared detector to synchronize with the reciprocating motion of the piston of the compressor. The phase of the reciprocating motion of the displacer piston is shifted. Since the pistons of the compressor are opposed to each other, the torque generated by the opposed pistons around the rotation axis can be ignored as compared with the piston of the displacer.
図３の動作を以下に説明する。
まず、駆動信号生成部（不図示）によって、コンプレッサを駆動するための駆動信号が生成される。この駆動信号は、例えば、図４に示す矩形パルス波（パルス信号）である。
The operation of FIG. 3 will be described below.
First, a drive signal for driving the compressor is generated by a drive signal generation unit (not shown). This drive signal is, for example, a rectangular pulse wave (pulse signal) shown in FIG.
第１の赤外線検知器の基本波フィルタ３１１は、このパルス波を入力してフィルタ処理する。振幅調整器３２１は、フィルタ処理されたパルス波（正弦波）を入力し、その振幅を、振幅の調整値を示す信号の値だけ調整（変更）する。なお、振幅の変更は、冷却装置の冷却能力を変更することにつながる。振幅調整器３２１で行う振幅の調整（変更）は、冷却能力の許容範囲内で行われる微調整である。また、振幅を全く変更しないことも考えられる。上記振幅の調整値を示す信号の値は、ユーザが振幅変更部（不図示）を操作することで指定できる。 Fundamental wave filter 31 1 of the first infrared detector is filtered by entering the pulse wave. Amplitude adjuster 32 1 receives the filtered pulse wave (sine wave), the amplitude, only the value of the signal indicating the adjustment of the amplitude adjusting (changing). Note that changing the amplitude leads to changing the cooling capacity of the cooling device. Adjustment of the amplitude performed by the amplitude adjuster 32 1 (change) is a fine adjustment to be performed within the allowable range of cooling capacity. It is also conceivable that the amplitude is not changed at all. The value of the signal indicating the amplitude adjustment value can be specified by the user operating an amplitude changing unit (not shown).
続いて、パワー・アンプ３３１は、振幅調整器３２１を介した波形（信号）を増幅する。増幅された信号は第１の赤外線検知器のコンプレッサ１４１に供給される。
また、第２の赤外線検知器では、生成されたパルス波（駆動波形）は、まず、位相器（遅延回路）３４に入力される。位相器３４は、入力した駆動波形の位相を、位相ずらし量を示す信号の値だけずらす。上記位相ずらし量を示す信号の値は、ユーザが位相ずらし部（不図示）を操作することで指定できる。
Subsequently, a power amplifier 33 1 amplifies the waveform (signal) via an amplitude adjuster 32 1. The amplified signal is supplied to the compressor 14 1 of the first infrared detector.
In the second infrared detector, the generated pulse wave (drive waveform) is first input to the phase shifter (delay circuit) 34. The phase shifter 34 shifts the phase of the input drive waveform by a signal value indicating the phase shift amount. The value of the signal indicating the amount of phase shift can be specified by the user operating a phase shift section (not shown).
続いて、この位相がずらされた駆動波形は、第２の赤外線検知器の基本波フィルタ３１２に入力される。基本波フィルタ３１２は、このパルス波を入力してフィルタ処理する。振幅調整器３２２は、フィルタ処理されたパルス波（正弦波）を入力し、その振幅を、振幅の調整値を示す信号の値だけ調整（変更）する。なお、振幅の変更は、冷却装置の冷却能力を変更することにつながる。振幅調整器３２２で行う振幅の調整（変更）は、冷却能力の許容範囲内で行われる微調整である。また、振幅を全く変更しないことも考えられる。上記振幅の調整値を示す信号の値は、ユーザが振幅変更部（不図示）を操作することで指定できる。 Then, this phase is driving waveform offset is inputted to the fundamental wave filter 31 2 of the second infrared detector. Fundamental wave filters 31 2, filters and enter the pulse wave. Amplitude adjuster 32 2 receives the filtered pulse wave (sine wave), the amplitude, only the value of the signal indicating the adjustment of the amplitude adjusting (changing). Note that changing the amplitude leads to changing the cooling capacity of the cooling device. Adjustment of the amplitude performed by the amplitude adjuster 32 2 (change) is a fine adjustment to be performed within the allowable range of cooling capacity. It is also conceivable that the amplitude is not changed at all. The value of the signal indicating the amplitude adjustment value can be specified by the user operating an amplitude changing unit (not shown).
続いて、パワー・アンプ３３２は、振幅調整器３２２を介した波形（信号）を増幅する。増幅された信号は第２の赤外線検知器のコンプレッサ１４２に供給される。
すなわち、本実施形態においては、位相器３４に設定する位相ずらし量や振幅調整器に設定する振幅の調整値をユーザが適切な値に設定することで、図３のグラフに示されるように、第１の赤外線検知器のディスプレーサによる回転トルクと、第２の赤外線検知器のディスプレーサによる回転トルクとが略打ち消し合うように、駆動信号をそれぞれのコンプレッサ１５１、１５２に供給することが可能となる。
Subsequently, the power amplifier 33 2 amplifies the waveform (signal) via an amplitude adjuster 32 2. The amplified signal is supplied to the compressor 142 of the second infrared detector.
In other words, in the present embodiment, the phase shift amount set in the phase shifter 34 and the amplitude adjustment value set in the amplitude adjuster are set to appropriate values by the user as shown in the graph of FIG. It is possible to supply drive signals to the compressors 15 1 and 15 2 so that the rotational torque by the displacer of the first infrared detector and the rotational torque by the displacer of the second infrared detector substantially cancel each other. Become.
図５は、本発明の第２実施形態の赤外線検知装置の構成を示す図であり、（ａ）は、赤外線検知装置を上方から、（ｂ）は赤外線検知装置を前方から見た図である。
図５（ａ）および（ｂ）は、図１（ａ）および（ｂ）と比較して、角速度検出器（レートジャイロ）３６が追加されている。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an infrared detection device according to a second embodiment of the present invention, where (a) is a view of the infrared detection device from above, and (b) is a view of the infrared detection device from the front. .
5 (a) and 5 (b), an angular velocity detector (rate gyro) 36 is added as compared with FIGS. 1 (a) and 1 (b).
図６に示すように、この角速度検出器３６は、レートジャイロ制御回路３７からジャイロ駆動用信号を入力して作動し、赤外線検知装置動作時に、回転台１１の回転中心（回転軸）の回りに生じる上述の残留トルクによって、回転台１１が回転する際の角速度を検出する。そして、この検出した角速度に対応する電圧を変換部３８に出力する。変換部３８は、この角速度を入力し、ＲＯＭ等に格納されるテーブルに基づいて、対応する位相ずれ量を算出し、その算出値を位相器３４に出力する。上記テーブルとは、例えば、位相ずらし量と角速度とを対応付けるテーブルであり、例えば、製造時に赤外線検知装置ごとに実測データを収集して作成される。また、上記「算出」とは、そのテーブルの実測データに基づいて行われる線形補間等の補間処理である。 As shown in FIG. 6, the angular velocity detector 36 operates by inputting a gyro drive signal from the rate gyro control circuit 37, and rotates around the rotation center (rotation axis) of the turntable 11 during operation of the infrared detector. The angular velocity at the time when the turntable 11 rotates is detected based on the generated residual torque. Then, a voltage corresponding to the detected angular velocity is output to the conversion unit 38. The conversion unit 38 receives the angular velocity, calculates a corresponding phase shift amount based on a table stored in a ROM or the like, and outputs the calculated value to the phase shifter 34. The table is, for example, a table that associates a phase shift amount with an angular velocity, and is created by collecting measured data for each infrared detection device at the time of manufacture, for example. The “calculation” is an interpolation process such as linear interpolation performed based on the actual measurement data of the table.
なお、第２実施形態の駆動信号供給部の構成は、図６の角速度検出器に関わるユニットを除いては、図３の第１実施形態と同じである。
図７は、本発明の第３実施形態の赤外線検知装置を上方から見た図である。
The configuration of the drive signal supply unit of the second embodiment is the same as that of the first embodiment of FIG. 3 except for the unit related to the angular velocity detector of FIG.
FIG. 7 is a view of the infrared detecting device according to the third embodiment of the present invention as viewed from above.
図７に示すように、第１および第２実施形態と同様に、本第３実施形態においても、第１の赤外線検知器と第２の赤外線検知器とが回転台４１上に載置されて赤外線検知装置が構成されている。 As shown in FIG. 7, as in the first and second embodiments, the first infrared detector and the second infrared detector are placed on the turntable 41 also in the third embodiment. An infrared detection device is configured.
第１の赤外線検知器の検知素子４３１は、第２の赤外線検知器の検知素子４３２より、例えば、正常に動作するのに必要な適正温度の値が低い。このため、図では、冷却装置のサイズが、第１の赤外線検知器の冷却装置（コンプレッサ４４１、ディスプレーサ４５１）の方が、第２の赤外線検知器の冷却装置（コンプレッサ４４２、ディスプレーサ４５２）より大きい。 For example, the detection element 431 of the first infrared detector has a lower value of the appropriate temperature necessary for normal operation than the detection element 432 of the second infrared detector. Therefore, in the figure, the size of the cooling device, the cooling device of the first infrared detector (compressor 44 1, the displacer 45 1) towards the cooling device of the second infrared detector (compressor 44 2, the displacer 45 2 ) Greater than.
本実施形態においては、それぞれの冷却装置のディスプレーサのピストンの往復運動の方向が、回転台４１の回転の円周方向に直交する方向に一致するように、それぞれのディスプレーサを回転台４１上に載置した。このため、それぞれのディスプレーサのピストンの往復運動による回転トルクが、回転台４１の回転中心（回転軸）の回りに生じなくなり、結果として、それら回転トルクの差である残留トルクも生じない。本実施形態においては、残留トルクが生じないので、残留トルクに起因する、検知した赤外線に基づいて得られる画像のブレも生じない。よって、画像品質が良好な赤外線検知装置を得ることができる。 In the present embodiment, each displacer is mounted on the turntable 41 so that the reciprocating direction of the piston of the displacer of each cooling device coincides with the direction orthogonal to the circumferential direction of rotation of the turntable 41. I put it. For this reason, the rotational torque due to the reciprocating motion of the piston of each displacer does not occur around the rotational center (rotating shaft) of the turntable 41, and as a result, the residual torque that is the difference between the rotational torques does not occur. In this embodiment, since no residual torque is generated, there is no blurring of an image obtained based on the detected infrared rays due to the residual torque. Therefore, an infrared detecting device with good image quality can be obtained.
なお、第３実施形態では、ディスプレーサを回転トルクを生じないように配置したために、光学系４２１、４２２の内部に光路を曲げる機構を設けている。
また、図７のみが、第１および第２の赤外線検知器の冷却装置のサイズが異なる場合を扱っているように見えるが、図１、図３、図５においても、（図面上の外観には反映されていないが）基本的には、図７同様、第１および第２の赤外線検知器の冷却装置のサイズが異なる場合を扱っていることは、上述した通りである。
In the third embodiment, in order arranged so as not to cause rotational torque displacer is provided with a mechanism for bending the optical path within the optical system 42 1, 42 2.
Further, only FIG. 7 seems to handle the case where the sizes of the cooling devices of the first and second infrared detectors are different, but also in FIGS. 1, 3 and 5 (in the appearance on the drawing) As described above, basically, the case where the sizes of the cooling devices of the first and second infrared detectors are different is handled as in FIG.
なお、以上の説明では、２台の赤外線検知器を回転台上に載置していたが、複数台（３台、４台、５台、６台、・・・）の赤外線検知器を回転台上に載置してもよい。この場合、その赤外線検知器は、各赤外線検知器の冷却装置のディスプレーサの回転トルクが打ち消し合うように、それら複数の冷却装置のコンプレッサを駆動する信号のうち、少なくとも１つの位相をずらすことを可能とした位相ずらし部を備え、ユーザはその位相ずらし部を操作して、適切な位相ずらし量を設定する。 In the above description, two infrared detectors are mounted on the turntable. However, a plurality of (three, four, five, six,...) Infrared detectors are rotated. It may be placed on a table. In this case, the infrared detector can shift the phase of at least one of the signals for driving the compressors of the plurality of cooling devices so that the rotational torques of the displacers of the cooling devices of the infrared detectors cancel each other. The user operates the phase shift unit to set an appropriate amount of phase shift.
本発明は下記構成でもよい。
（付記１） 第１および第２の赤外線検知器が回転台上に載置された赤外線検知装置において、
前記第１または第２の赤外線検知器は、観察対象からの赤外線を取り込む光学系と、取り込んだ赤外線を検知する検知素子と、該検知素子の温度を適正温度に維持するための冷却装置とを備え、
前記冷却装置による冷却動作に伴うピストンの往復運動によって、前記回転台の回転軸の回りに生じる回転トルクが、第１の赤外線検知器の冷却装置の回転トルクと第２の赤外線検知器の冷却装置の回転トルクとで打ち消し合うような回転台上の位置に、前記第１および第２の赤外線検知器は設置され、
少なくとも一方の冷却装置のピストンの往復運動の位相をずらすことを可能とした位相ずらし部をさらに備えることを特徴とする赤外線検知装置。
（付記２） 前記第１または第２の赤外線検知器の冷却装置は、前記検知素子に一方の端部が接触して、該端部を介して該検知素子に生じる熱を内部に設けられたピストンの往復運動により吸熱するディスプレーサと、該ピストンの往復運動をディスプレーサに起こさせるコンプレッサと、生成された前記コンプレッサの駆動信号に対して、前記位相ずらし部による処理を施した信号を第１または第２の赤外線検知器のコンプレッサの少なくとも一方に供給する信号供給部とを備えることを特徴とする付記１記載の赤外線検知装置。
（付記３） 前記第１の赤外線検知器の検知素子と前記第２の赤外線検知器の検知素子とでは、検知素子が正常に動作するための適正温度が異なるとともに、前記第１の赤外線検知器の冷却装置と第２の赤外線検知器の冷却装置とはサイズが異なることを特徴とする付記１記載の赤外線検知装置。
（付記４） 少なくとも一方の冷却装置のピストンの往復運動の振幅を変更することを可能とした振幅変更部をさらに備えることを特徴とする付記１記載の赤外線検知装置。
（付記５） 第１および第２の赤外線検知器が回転台上に載置された赤外線検知装置において、
前記第１または第２の赤外線検知器は、観察対象からの赤外線を取り込む光学系と、取り込んだ赤外線を検知する検知素子と、該検知素子の温度を適正温度に維持するための冷却装置とを備え、
前記冷却装置による冷却動作に伴うピストンの往復運動によって、前記回転台の回転軸の回りに生じる回転トルクが、第１の赤外線検知器の冷却装置の回転トルクと第２の赤外線検知器の冷却装置の回転トルクとで打ち消し合うような回転台上の位置に、前記第１および第２の赤外線検知器は設置され、
検知装置動作時に残留トルクにより生じる回転台の回転の角速度を検出する角速度検出器と、検出された角速度に基づいて、少なくとも一方の冷却装置のピストンの往復運動の位相をずらす位相ずらし部とをさらに備えることを特徴とする赤外線検知装置。
（付記６） 第１および第２の赤外線検知器が回転台上に載置された赤外線検知装置において、
前記第１または第２の赤外線検知器は、観察対象からの赤外線を取り込む光学系と、取り込んだ赤外線を検知する検知素子と、該検知素子の温度を適正温度に維持するための冷却装置とを備え、
前記冷却装置による冷却動作に伴うピストンの往復運動の方向を、前記回転台の回転の円周方向と直交する方向となるように、前記第１および第２の赤外線検知器は回転台上に設置されたことを特徴とする赤外線検知装置。
（付記７） 複数台の赤外線検知器が回転台上に載置された赤外線検知装置において、
前記複数台の赤外線検知器は、観察対象からの赤外線を取り込む光学系と、取り込んだ赤外線を検知する検知素子と、該検知素子の温度を適正温度に維持するための冷却装置とをそれぞれ備え、
前記冷却装置による冷却動作に伴うピストンの往復運動によって、前記回転台の回転軸の回りに生じる回転トルクが、前記複数台の赤外線検知器の冷却装置の回転トルクが互いに打ち消し合うような回転台上の位置に、前記複数台の赤外線検知器は設置され、
複数台の赤外線検知器のうち、少なくとも１台の冷却装置のピストンの往復運動の位相をずらすことを可能とした位相ずらし部をさらに備えることを特徴とする赤外線検知装置。
The present invention may have the following configuration.
(Supplementary note 1) In an infrared detector in which the first and second infrared detectors are placed on a turntable,
The first or second infrared detector includes an optical system for capturing infrared light from an observation target, a detection element for detecting the captured infrared light, and a cooling device for maintaining the temperature of the detection element at an appropriate temperature. Prepared,
The rotational torque generated around the rotating shaft of the turntable by the reciprocating motion of the piston accompanying the cooling operation by the cooling device is the rotational torque of the cooling device of the first infrared detector and the cooling device of the second infrared detector. The first and second infrared detectors are installed at positions on the turntable so as to cancel each other with the rotational torque of
An infrared detection device, further comprising a phase shift unit that enables shifting a phase of reciprocation of a piston of at least one cooling device.
(Supplementary Note 2) The cooling device for the first or second infrared detector is provided with heat generated in the sensing element through the end, with one end contacting the sensing element. A displacer that absorbs heat by the reciprocating motion of the piston, a compressor that causes the displacer to reciprocate the piston, and a signal obtained by performing processing by the phase shifting unit on the generated drive signal of the compressor 2. The infrared detection device according to claim 1, further comprising a signal supply unit that supplies at least one of the compressors of the infrared detector of 2.
(Supplementary Note 3) The detection element of the first infrared detector and the detection element of the second infrared detector have different temperatures suitable for normal operation of the detection element, and the first infrared detector. The infrared detecting device according to appendix 1, wherein the cooling device and the cooling device of the second infrared detector are different in size.
(Additional remark 4) The infrared rays detection apparatus of Additional remark 1 characterized by further providing the amplitude change part which made it possible to change the amplitude of the reciprocating motion of the piston of at least one cooling device.
(Additional remark 5) In the infrared detector by which the 1st and 2nd infrared detector was mounted on the turntable,
The first or second infrared detector includes an optical system for capturing infrared light from an observation target, a detection element for detecting the captured infrared light, and a cooling device for maintaining the temperature of the detection element at an appropriate temperature. Prepared,
The rotational torque generated around the rotating shaft of the turntable by the reciprocating motion of the piston accompanying the cooling operation by the cooling device is the rotational torque of the cooling device of the first infrared detector and the cooling device of the second infrared detector. The first and second infrared detectors are installed at positions on the turntable so as to cancel each other with the rotational torque of
An angular velocity detector that detects the angular velocity of rotation of the turntable caused by residual torque during operation of the detection device, and a phase shift unit that shifts the phase of the reciprocating motion of the piston of at least one cooling device based on the detected angular velocity An infrared detection device comprising:
(Additional remark 6) In the infrared rays detector with which the 1st and 2nd infrared rays detectors were mounted on the turntable,
The first or second infrared detector includes an optical system for capturing infrared light from an observation target, a detection element for detecting the captured infrared light, and a cooling device for maintaining the temperature of the detection element at an appropriate temperature. Prepared,
The first and second infrared detectors are installed on the turntable so that the direction of the reciprocating motion of the piston accompanying the cooling operation by the cooling device is perpendicular to the circumferential direction of the rotation of the turntable. Infrared detector characterized by being made.
(Supplementary note 7) In an infrared detector in which a plurality of infrared detectors are mounted on a turntable,
The plurality of infrared detectors each include an optical system that captures infrared light from an observation target, a detection element that detects the captured infrared light, and a cooling device for maintaining the temperature of the detection element at an appropriate temperature,
The rotational torque generated around the rotating shaft of the rotating table due to the reciprocating motion of the piston accompanying the cooling operation by the cooling device is such that the rotating torques of the cooling devices of the plurality of infrared detectors cancel each other. The plurality of infrared detectors are installed at the position of
An infrared detecting device, further comprising a phase shifting section that enables shifting the phase of the reciprocating motion of the piston of at least one cooling device among the plurality of infrared detectors.
１１、４１ 回転台
１２、４２ 光学系
１３、４３ 検知素子
１４、２１、４４ コンプレッサ
１５、２２、４５ ディスプレーサ
２３ コンプレッサ・ピストン
２４ 低摩擦部品
２５ トランスファ・チューブ
２６ ディスプレーサ・ピストン
２７ 吸熱部
３１ 基本波フィルタ
３２ 振幅調整器
３３ パワー・アンプ
３４ 位相器
３６ 角速度検出器
３７ レートジャイロ制御回路
３８ 変換部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 41 Turntable 12, 42 Optical system 13, 43 Detection element 14, 21, 44 Compressor 15, 22, 45 Displacer 23 Compressor piston 24 Low friction parts 25 Transfer tube 26 Displacer piston 27 Heat absorption part 31 Fundamental wave filter 32 Amplitude adjuster 33 Power amplifier 34 Phase shifter 36 Angular velocity detector 37 Rate gyro control circuit 38 Conversion unit
Claims (5)
前記第１または第２の赤外線検知器は、観察対象からの赤外線を取り込む光学系と、取り込んだ赤外線を検知する検知素子と、該検知素子の温度を適正温度に維持するための冷却装置とを備え、
前記冷却装置による冷却動作に伴うピストンの往復運動によって、前記回転台の回転軸の回りに生じる回転トルクが、第１の赤外線検知器の冷却装置の回転トルクと第２の赤外線検知器の冷却装置の回転トルクとで打ち消し合うような回転台上の位置に、前記第１および第２の赤外線検知器は設置され、
少なくとも一方の冷却装置のピストンの往復運動の位相をずらすことを可能とした位相ずらし部をさらに備えることを特徴とする赤外線検知装置。 In the infrared detecting device in which the first and second infrared detectors are placed on a turntable,
The first or second infrared detector includes an optical system for capturing infrared light from an observation target, a detection element for detecting the captured infrared light, and a cooling device for maintaining the temperature of the detection element at an appropriate temperature. Prepared,
The rotational torque generated around the rotating shaft of the turntable by the reciprocating motion of the piston accompanying the cooling operation by the cooling device is the rotational torque of the cooling device of the first infrared detector and the cooling device of the second infrared detector. The first and second infrared detectors are installed at positions on the turntable so as to cancel each other with the rotational torque of
An infrared detection device, further comprising a phase shift unit that enables shifting a phase of reciprocation of a piston of at least one cooling device.
前記第１または第２の赤外線検知器は、観察対象からの赤外線を取り込む光学系と、取り込んだ赤外線を検知する検知素子と、該検知素子の温度を適正温度に維持するための冷却装置とを備え、
前記冷却装置による冷却動作に伴うピストンの往復運動によって、前記回転台の回転軸の回りに生じる回転トルクが、第１の赤外線検知器の冷却装置の回転トルクと第２の赤外線検知器の冷却装置の回転トルクとで打ち消し合うような回転台上の位置に、前記第１および第２の赤外線検知器は設置され、
検知装置動作時に残留トルクにより生じる回転台の回転の角速度を検出する角速度検出器と、検出された角速度に基づいて、少なくとも一方の冷却装置のピストンの往復運動の位相をずらす位相ずらし部とをさらに備えることを特徴とする赤外線検知装置。 In the infrared detecting device in which the first and second infrared detectors are placed on a turntable,
The first or second infrared detector includes an optical system for capturing infrared light from an observation target, a detection element for detecting the captured infrared light, and a cooling device for maintaining the temperature of the detection element at an appropriate temperature. Prepared,
The rotational torque generated around the rotating shaft of the turntable by the reciprocating motion of the piston accompanying the cooling operation by the cooling device is the rotational torque of the cooling device of the first infrared detector and the cooling device of the second infrared detector. The first and second infrared detectors are installed at positions on the turntable so as to cancel each other with the rotational torque of
An angular velocity detector that detects the angular velocity of rotation of the turntable caused by residual torque during operation of the detection device, and a phase shift unit that shifts the phase of the reciprocating motion of the piston of at least one cooling device based on the detected angular velocity An infrared detection device comprising:
前記第１または第２の赤外線検知器は、観察対象からの赤外線を取り込む光学系と、取り込んだ赤外線を検知する検知素子と、該検知素子の温度を適正温度に維持するための冷却装置とを備え、
前記冷却装置による冷却動作に伴うピストンの往復運動の方向を、前記回転台の回転の円周方向と直交する方向となるように、前記第１および第２の赤外線検知器は回転台上に設置されたことを特徴とする赤外線検知装置。 In the infrared detecting device in which the first and second infrared detectors are placed on a turntable,
The first or second infrared detector includes an optical system for capturing infrared light from an observation target, a detection element for detecting the captured infrared light, and a cooling device for maintaining the temperature of the detection element at an appropriate temperature. Prepared,
The first and second infrared detectors are installed on the turntable so that the direction of the reciprocating motion of the piston accompanying the cooling operation by the cooling device is perpendicular to the circumferential direction of the rotation of the turntable. Infrared detector characterized by being made.
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