JP2644822B2 - 赤外検知装置 - Google Patents
赤外検知装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/08—Optical arrangements
- G01J5/0803—Arrangements for time-dependent attenuation of radiation signals
- G01J5/0805—Means for chopping radiation
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Description
に関するもので、特に誘導弾等において用いられる高温
源追跡誘導への利用に好適な赤外検知装置に関するもの
である。
する表面電荷を電気信号として出力するので、チョッパ
を内蔵して、被測定物と基準赤外光源を見るような構成
で、赤外検知装置を形成している。第3図にその概念図
を示す。この図では、チョッパ1は切欠きのある円板
で、回転することにより、被測定物5と標準赤外光源9
を交互に見ることができるようになっている。ここで、
各々の熱像を焦電型赤外検出器2、9に結像するため
に、赤外レンズ3あるいは10が設定されている。得られ
る画像信号は、ポジ、ネガの交互なので、プリアンプ、
画像処理装置7にて(ポジ)−(ネガ)の処理をしてS/
Nを向上させて出力できるようになっている。
を向上させているが、赤外検知器特に常温で動作する熱
型検知器では、S/Nが十分でなく、より高いS/Nが望まれ
ている。また、アレイ状検知器の場合、空間分解能の向
上も望まれているが、素子製作上約100μmピッチが上
限で、レンズの焦点距離が決まれば、空間分解能もほゞ
決定してしまう。焦点距離を長くすれば、空間分解能は
良くなるが同じ明るさを保とうとすれば、焦点距離は長
くした分だけ、レンズ口径を拡げなければならず、装置
としては大型で高価格な方向になる。レンズ口径を拡げ
ずに焦点距離を2倍にすれば、S/Nが1/4になり、このこ
とから空間分解能とS/Nは相関々係があることが明らか
である。
間分解能を向上させることを目的とするものである。
一部を切欠いたチョッパと、前記チョッパの被測定物と
は反対側において同一円周上に配され、各々が2次元ア
レイ状素子を有する複数の赤外検出器と、前記チョッパ
の近傍に配された白金抵抗温度計と、前記複数の赤外検
出器と各出力信号及び前記白金抵抗温度計の出力信号が
入力され、前記白金抵抗温度計の出力信号から基準黒体
温度を求め、前記チョッパの開閉に対応して前記各出力
信号の位相差を補正しながら互いに加えた後、前記基準
黒体温度で補正することにより前記被測定物の絶対温度
を得る信号処理部と、前記複数の赤外検出器の少なくと
も1つの赤外検出器の有感部がその他の赤外検出器の無
感部に対応するように、前記被測定物からの赤外光を前
記複数の赤外検出器へ伝播する光学系とを有する赤外検
知装置である。
90%以上であり、白金抵抗温度計は、前記チョッパの赤
外検出器側の面の赤外放射を計測することが好適であ
る。
号処理部の演算を制御するようにしてもよい。
複数の赤外検出器を配置することにより全体の大きさを
変えずに2〜6倍の複数信号を計測できることになる。
からの赤外光が断続され、赤外集光レンズを経て各赤外
検出器に入射する。各赤外検出器はチョッパ閉のとき白
金抵抗温度計の計測値を基準光源として見、各赤外検出
器の出力を信号処理部で重ね合わせることによりS/Nの
改善された信号を得ることができる。
明する。
実施例の構成を示す図で、同図(a)は2組の赤外検出
器2a、2bを示しているが、同図(b)に示すように実際
は4組の赤外検出器2a〜2dが設置されており、横から見
て、同図(a)では2組を省略してある。
切欠いたチョッパで、同図(b)に示すように回転中心
に対して対称に切欠き11a、11bが形成されている。チョ
ッパ1の被測定物5の反対側の同心円上には複数個、図
示の場合は4個の焦電型の赤外検出器2a、2b、2c、2dが
配される。各赤外検出器2a〜2dへの入射赤外光は集光レ
ンズ3a、3b、3c、3dを介して入射される。集光レンズ3a
〜3dは焦点距離50mmのゲルマニウムレンズで、波長10μ
mを中心に反射防止膜が施され、チョッパ1の赤外検出
器2a〜2d側の同心円上に、各集光レンズ3a〜3dの中心が
チョッパ1の回転中心より50mmの位置に配される。4は
赤外基準光源としての白金抵抗温度計で、チョッパ1の
近傍に配される。6はフオトカプラで、チョッパ1の開
閉を光学的に検知してチョッパ1の開閉信号を発生させ
る。7a、7b、7c、7d(7c、7dは図示せず)は赤外検出器
2a、2b、2c、2dの出力信号を増幅する増幅器、8は信号
処理部である。赤外検出器2a〜2dは第2図に示すように
2次元アレイ素子13で構成され、50μm平方の有感部12
が縦横に100μmピッチで配列されている。チョッパ1
の回転中心に対して対角の位置にある2つの赤外検出
器、たとえば第1図(b)の2つの赤外検出器2a、2b
(2c、2dも同様)から得られる信号は、チョッパ1は同
じであるが、2a、2bと2c、2dとでは、180゜位相が異な
っている。そこで、位相差の補正を信号処理部8で行な
い、集光レンズ3間の光軸を若干調整して、第2図14に
示すように、縦横各各50μmずつずらした視野にして互
の不感帯を補うようにすると、空間分解能の改善をはか
ることができる。このとき、各赤外検出器2a、2b(2c、
2dも同様)の視野は500m〜1000mの遠方で一致させるこ
とができる。これは以下の方法で行った。
50mmの位置にあるので、赤外検出器2a又は2bの位置をわ
ずかチョッパ1の外周側にずらせばよい。その距離△S
は次式で決定できる。
ずらす距離、lは視野距離であり、いまf=50mm、l=
500×1000mm又は1000×1000mm△d=50mmなので である。これは、2次元アレイ素子のピッチ1/10mmに比
較して1/20〜1/40なので、無視し得る数値である。
95%として、チョッパ1近傍に設置した白金抵抗温度計
4のデータで、絶対温度を換算できるようにした。即ち
白金抵抗温度計出力に0.95を乗じた値が、基準黒体温度
であり、その演算は信号処理部8で行われる。
赤外検出器2a、2bは被測定物5からの赤外光を受光す
る。このとき、赤外検出器2c、2dはチョッパ閉であり、
チョッパ裏面からの赤外放射を受光する。つぎにチョッ
パ1が90゜回転すると、赤外検出器2a、2bはチョッパ閉
となりチョッパ裏面からの赤外放射を受光し、一方赤外
検出器2c、2dはチョッパ開となって被測定物5からの赤
外光を受光する。赤外検出器2a〜2dの出力は増幅器7a〜
7dで増幅後信号処理部8に入力され、信号処理部8で位
相差を補正して加えられる。一方白金抵抗温度計4の測
定出力も信号処理部8に加えられる。信号処理部8では
白金抵抗温度計4の出力をもとに基準黒体温度を算出
し、各赤外検出器2a〜2dの出力を加えた信号をこの基準
黒体温度を用いて補正することにより被測定物5の温度
を絶対温度に換算する。又、フォトカプラ6をチョッパ
周縁に設置してチョッパ1の開閉の位相情報を信号処理
部8に与えることにより開閉状態を把握して、赤外検出
器2a〜2dからの各出力信号の位相差を補正する際の、い
わゆる(ポジ)−(ネガ)の信号処理を確実化する。
集光レンズ3a〜3dをチョッパ1の同心円上に組み込んだ
ものであるが、集光レンズ3a〜3dの口径を小さくせず組
み込める数は最大6個である。第1図の4組の計測系か
ら得られる赤外信号をチョッパ開閉の位相差を補正して
複数の赤外検出器の少なくとも1つの赤外検出器の有感
部がその他の赤外検出器の無感部に対応するように重ね
合わせれば、空間分解能の改善が可能である。又、有感
部同士を重ね合わせればS/N比の改善が可能でもあるか
ら、S/N比も一定以上確保したい場合には、ある赤外検
出器同士は有感部と無感部を重ね合わせ、他の赤外検出
器同士は有感部同士を重ね合わせてもよい。例えばS/N
改善について述べれば4信号につき有感部同士全てを重
ね合せれば、信号Sは4倍にあり、ノイズNは になるだけなので、S/Nは に改善される。又は、4信号につき有感部と無感部を重
ね合わせれば空間分解能は縦横 に改善される。同様に、6組の赤外検出器を組込んだ場
合について検討すると、S/N空間分解能それぞれ 最大改善され得る。よって、求められる空間分解能とS/
N比との兼ね合いにより、有感部と無感部の重ね合わせ
の程度を調整してもよい。
検知器を複数組み込んで、装置全体の大きさは変えず
に、集光系の明るさも変えずに、従来の2〜6倍の計測
系を組み込み、複数の赤外検出器の少なくとも1つの赤
外検出器の有感部がその他の赤外検出器の無感部に対応
するように重ね合わせれば、S/Nを あるいは、空間分解能を縦・横 改善することができる。
例を示す概略図および要部拡大正面図、第2図は本発明
における視野感度分布を示す図で、第3図は従来の赤外
検知装置の構成を示す概略図である。 1……チョッパ、2a〜2d……赤外検出器、3a、3b……赤
外レンズ、4……白金抵抗温度計、5……被測定物体、
6……フォトカプラ、7a、7b……増幅器、8……信号処
理部、11……切欠き。
Claims (3)
- 【請求項1】回転円板の一部を切欠いたチョッパと、前
記チョッパの被測定物とは反対側において同一円周上に
配され、各々が2次元アレイ状素子を有する複数の赤外
検出器と、前記チョッパの近傍に配された白金抵抗温度
計と、前記複数の赤外検出器の各出力信号及び前記白金
抵抗温度計の出力信号が入力され、前記白金抵抗温度計
の出力信号から基準黒体温度を求め、前記チョッパの開
閉に対応して前記各出力信号の位相差を補正しながら互
いに加えた後、前記基準黒体温度で補正することにより
前記被測定物の絶対温度を得る信号処理部と、前記複数
の赤外検出器の少なくとも1つの赤外検出器の有感部が
その他の赤外検出器の無感部に対応するように、前記被
測定物からの赤外光を前記複数の赤外検出器へ伝播する
光学系とを有する赤外検知装置。 - 【請求項2】チョッパの赤外検出器側の面の赤外放射率
が90%以上であり、白金抵抗温度計は、前記チョッパの
赤外検出器側の面の赤外放射を計測する請求項1記載の
赤外検知装置。 - 【請求項3】チョッパの開閉をフォトカップラで検知
し、信号処理部の演算を制御する請求項1または2記載
の赤外検知装置。
Priority Applications (1)
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JP63121048A JP2644822B2 (ja) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | 赤外検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP63121048A JP2644822B2 (ja) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | 赤外検知装置 |
Publications (2)
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Family
ID=14801539
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63121048A Expired - Lifetime JP2644822B2 (ja) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | 赤外検知装置 |
Country Status (1)
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Families Citing this family (3)
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Family Cites Families (4)
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JPS52141280A (en) * | 1976-05-19 | 1977-11-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Infra-red radiation thermometer |
JPS54155879A (en) * | 1978-05-30 | 1979-12-08 | Hitachi Netsu Kigu Kk | Highhfrequency heater |
JPH0312631Y2 (ja) * | 1986-06-30 | 1991-03-25 |
-
1988
- 1988-05-18 JP JP63121048A patent/JP2644822B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01291128A (ja) | 1989-11-22 |
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