JP2680879B2 - 赤外線撮像装置 - Google Patents
赤外線撮像装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 撮像素子の視野を制限するために冷却された開口であ
るコールドアパーチャを備えた赤外線撮像装置に関し、 簡単な構成の補正手段により、周囲温度による出力撮
像信号への影響を排除することを目的とし、コールドヘ
ッドにより冷却され、集光レンズを介して入射する撮像
対象からの赤外光を光電変換して撮像信号を出力する撮
像素子と、集光レンズを保持する鏡筒に設けられた温度
センサと、 温度センサとの温度データと、鏡筒の温度変動に対応
した撮像素子の出力信号（補正値）を予め記憶させたメ
モリと、 撮像素子からの出力信号から、温度センサの温度デー
タに対応してメモリから読出された補正値を減算するた
めの演算論理ユニットとを設けた構成とし、 また、コールドヘッドにより冷却され、撮像対象から
の赤外光を光電変換して撮像信号を出力する一次元配列
の撮像素子と、コールドヘッドに配置されており、撮像
素子と同じ特性を持ち同じ条件で信号を取出す補正用受
光素子と、鏡筒から撮像素子への入射光が各撮像素子で
均一になるように開口された撮像素子開口部と、鏡筒か
らの入射光が撮像素子と補正用受光素子とで等しくなる
ように開口された補正用受光素子開口部とを設けられた
コールドアパーチャと、撮像素子の出力信号から補正用
受光素子の出力信号を減算する信号処理回路とを設けた
構成とする。
るコールドアパーチャを備えた赤外線撮像装置に関し、 簡単な構成の補正手段により、周囲温度による出力撮
像信号への影響を排除することを目的とし、コールドヘ
ッドにより冷却され、集光レンズを介して入射する撮像
対象からの赤外光を光電変換して撮像信号を出力する撮
像素子と、集光レンズを保持する鏡筒に設けられた温度
センサと、 温度センサとの温度データと、鏡筒の温度変動に対応
した撮像素子の出力信号（補正値）を予め記憶させたメ
モリと、 撮像素子からの出力信号から、温度センサの温度デー
タに対応してメモリから読出された補正値を減算するた
めの演算論理ユニットとを設けた構成とし、 また、コールドヘッドにより冷却され、撮像対象から
の赤外光を光電変換して撮像信号を出力する一次元配列
の撮像素子と、コールドヘッドに配置されており、撮像
素子と同じ特性を持ち同じ条件で信号を取出す補正用受
光素子と、鏡筒から撮像素子への入射光が各撮像素子で
均一になるように開口された撮像素子開口部と、鏡筒か
らの入射光が撮像素子と補正用受光素子とで等しくなる
ように開口された補正用受光素子開口部とを設けられた
コールドアパーチャと、撮像素子の出力信号から補正用
受光素子の出力信号を減算する信号処理回路とを設けた
構成とする。
本発明は赤外線撮像装置に関し、特に撮像素子の視野
を制限するために冷却された開口であるコールドアパー
チャを備えた赤外線撮像装置に関する。
を制限するために冷却された開口であるコールドアパー
チャを備えた赤外線撮像装置に関する。
従来の赤外線撮像装置は第８図に示すように、赤外線
撮像素子１がコールドヘッド２上に取付けられ、また撮
像素子１には集光のためのレンズ3,赤外線を透過する例
えばゲルマニウム（Ge）製のウィンド4,コールドアパー
チャ５を順次通して赤外線が入射される。
撮像素子１がコールドヘッド２上に取付けられ、また撮
像素子１には集光のためのレンズ3,赤外線を透過する例
えばゲルマニウム（Ge）製のウィンド4,コールドアパー
チャ５を順次通して赤外線が入射される。
撮像素子1,コールドヘッド2,コールドアパーチャ５は
例えばガラス製の撮像素子容器６内に収納されており、
撮像素子容器６の一部は前記ウィンド４が設けられてい
る。撮像素子容器６の内部は真空とされている。レンズ
３は鏡筒７に取付けられている。
例えばガラス製の撮像素子容器６内に収納されており、
撮像素子容器６の一部は前記ウィンド４が設けられてい
る。撮像素子容器６の内部は真空とされている。レンズ
３は鏡筒７に取付けられている。
コールドアパーチャ５は撮像素子１とウィンド４との
間に設けられ、主にレンズ３からの赤外光を制限する
（換言すると、撮像素子１の視野８を制限することによ
り、撮像素子１に入射する撮像対象からの背景光を制限
する）ことを目的とし、また鏡筒７などのレンズ面以外
の物体を撮像素子１が見込まないようにする目的も兼ね
ている。
間に設けられ、主にレンズ３からの赤外光を制限する
（換言すると、撮像素子１の視野８を制限することによ
り、撮像素子１に入射する撮像対象からの背景光を制限
する）ことを目的とし、また鏡筒７などのレンズ面以外
の物体を撮像素子１が見込まないようにする目的も兼ね
ている。
このように、冷却された開口であるコールドアパーチ
ャ５を備えた赤外線撮像装置においては、コールドアパ
ーチャ５が上記目的を十分に達成できる構造が重要とな
る。又、装置の環境温度が変化しても赤外画像が変化し
ない様、装置の温度安定度を向上させる必要がある。
ャ５を備えた赤外線撮像装置においては、コールドアパ
ーチャ５が上記目的を十分に達成できる構造が重要とな
る。又、装置の環境温度が変化しても赤外画像が変化し
ない様、装置の温度安定度を向上させる必要がある。
撮像素子１がレンズ面以外の装置の一部を（例えば鏡
筒７）見込んでいる場合、周囲温度の変化により装置の
温度が変化すると、撮像素子１に入射する赤外光も変化
するため、撮像対象が変化しないにも拘らず撮像素子１
の出力撮像信号が変化することになり不都合が生じる。
このため、コールドアパーチャ５とレンズ３とのサイ
ズ、位置関係の整合をとることにより、撮像素子１がレ
ンズ面のみを見込むようにしている。
筒７）見込んでいる場合、周囲温度の変化により装置の
温度が変化すると、撮像素子１に入射する赤外光も変化
するため、撮像対象が変化しないにも拘らず撮像素子１
の出力撮像信号が変化することになり不都合が生じる。
このため、コールドアパーチャ５とレンズ３とのサイ
ズ、位置関係の整合をとることにより、撮像素子１がレ
ンズ面のみを見込むようにしている。
例えば、第９図の平面図に示すような１次元のリニア
アレイ型撮像素子1aの場合は、撮像素子1aのｘ方向は１
画素分の長さで、ｙ方向が複数画素分の長さであるの
で、コールドアパーチャ5aはこの撮像素子1aの形状に応
じて長方形の開口を有する。
アレイ型撮像素子1aの場合は、撮像素子1aのｘ方向は１
画素分の長さで、ｙ方向が複数画素分の長さであるの
で、コールドアパーチャ5aはこの撮像素子1aの形状に応
じて長方形の開口を有する。
第10図はこのリニアアレイ型撮像素子を用いた従来の
赤外線撮像装置の一例の構成図を示し、同図（Ａ）は撮
像素子1aのｙ方向から見た構成図、同図（Ｂ）はｘ方向
から見た構成図で、各図中、第８図と同一構成部分には
同一符号を付し、その説明を省略する。第10図（Ａ）に
示すように、ｘ方向ではコールドアパーチャ5aにより撮
像素子1aはレンズ３のレンズ面だけを見込むことができ
る。しかし、第10図（Ｂ）に示す如く、ｘ方向では両端
の受光素子1a-1の視野を確保するためにコールドアパー
チャ5aが広く、撮像素子1aは破線で示すようにレンズ面
以外の鏡筒７を見込む不都合を生じることになる。
赤外線撮像装置の一例の構成図を示し、同図（Ａ）は撮
像素子1aのｙ方向から見た構成図、同図（Ｂ）はｘ方向
から見た構成図で、各図中、第８図と同一構成部分には
同一符号を付し、その説明を省略する。第10図（Ａ）に
示すように、ｘ方向ではコールドアパーチャ5aにより撮
像素子1aはレンズ３のレンズ面だけを見込むことができ
る。しかし、第10図（Ｂ）に示す如く、ｘ方向では両端
の受光素子1a-1の視野を確保するためにコールドアパー
チャ5aが広く、撮像素子1aは破線で示すようにレンズ面
以外の鏡筒７を見込む不都合を生じることになる。
このことを第11図を用いてより詳細に説明する。撮像
素子1aからの出力信号は、レンズ３から入射する有効入
射光成分、鏡筒７から入射する無効入射光成分、撮像素
子１自身のもつ温度により発生する暗電流成分の３種に
分けられる。
素子1aからの出力信号は、レンズ３から入射する有効入
射光成分、鏡筒７から入射する無効入射光成分、撮像素
子１自身のもつ温度により発生する暗電流成分の３種に
分けられる。
これら各成分のうち無効入射光成分は、第11図に示す
ように撮像素子1aの各位置によって異なり、即ち、中央
の素子で多く、両端の素子で少なくなる。これは、第９
図に示すような長方形のスリットをもつコールドアパー
チャ5aを各撮像素子1aが見た時の開口部の立体角が中央
の素子ほど大きく、両端の素子ほど小さくなるためであ
る。ここで、装置の環境温度が変動した場合、鏡筒７の
温度変動に伴なって無効入射光成分が変動するが、この
変動量d1は各撮像素子によって異なる。又、撮像素子の
冷却温度が変動した場合、暗電流成分が変動するが、こ
の変動量d2も各撮像装置によって異なる。
ように撮像素子1aの各位置によって異なり、即ち、中央
の素子で多く、両端の素子で少なくなる。これは、第９
図に示すような長方形のスリットをもつコールドアパー
チャ5aを各撮像素子1aが見た時の開口部の立体角が中央
の素子ほど大きく、両端の素子ほど小さくなるためであ
る。ここで、装置の環境温度が変動した場合、鏡筒７の
温度変動に伴なって無効入射光成分が変動するが、この
変動量d1は各撮像素子によって異なる。又、撮像素子の
冷却温度が変動した場合、暗電流成分が変動するが、こ
の変動量d2も各撮像装置によって異なる。
上述の如く鏡筒７や、素子1aの温度が変化すれば、撮
像対象物の温度が変化していないにもかかわらず、撮像
素子からの出力が変化するという不都合がある。
像対象物の温度が変化していないにもかかわらず、撮像
素子からの出力が変化するという不都合がある。
この場合、レンズ３の径を大きくすることにより上記
無効入射光成分の変動をある程度改善できるが、このよ
うにするとコスト高となる。特に、撮像素子１の素子数
が多く、そのサイズが大きい場合、レンズ３の径を大き
くしただけでは殆ど改善できないという問題がある。
無効入射光成分の変動をある程度改善できるが、このよ
うにするとコスト高となる。特に、撮像素子１の素子数
が多く、そのサイズが大きい場合、レンズ３の径を大き
くしただけでは殆ど改善できないという問題がある。
本発明は、上記従来の欠点に鑑み、簡単な構成の補正
手段により、周囲温度や撮像素子の冷却温度による出力
撮像信号への影響を排除できる赤外線撮像装置を提供す
ることを目的とする。
手段により、周囲温度や撮像素子の冷却温度による出力
撮像信号への影響を排除できる赤外線撮像装置を提供す
ることを目的とする。
第１図は第１発明の原理図である。同図において、１
は例えば一次源の撮像素子、２は撮像素子を載置するた
めのコールドヘッドであり、このコールドヘッドは液体
チッソ等の寒剤により冷却される。３は撮像対象からの
赤外光を集光するレンズであり、７はこのレンズ３を支
持する鏡筒である。101は鏡筒に取付けられた温度セン
サである。この温度センサ101からの出力は温度データ
としてメモリ121に格納されるとともに、この温度デー
タに対応する撮像素子１からの信号出力もメモリ121に
格納され、補正値として用いられる。15は演算論理ユニ
ットであり、撮像時には撮像信号から前記補正値を減算
して出力するものである。
は例えば一次源の撮像素子、２は撮像素子を載置するた
めのコールドヘッドであり、このコールドヘッドは液体
チッソ等の寒剤により冷却される。３は撮像対象からの
赤外光を集光するレンズであり、７はこのレンズ３を支
持する鏡筒である。101は鏡筒に取付けられた温度セン
サである。この温度センサ101からの出力は温度データ
としてメモリ121に格納されるとともに、この温度デー
タに対応する撮像素子１からの信号出力もメモリ121に
格納され、補正値として用いられる。15は演算論理ユニ
ットであり、撮像時には撮像信号から前記補正値を減算
して出力するものである。
第２図は第２発明の原理図を示す。同図（Ａ）は正面
図、同図（Ｂ）はコールドアパーチャの平面図を示す。
同図中、１は一次元配列の撮像素子で、コールドヘッド
２により冷却され、集光レンズ３を介して入射光する撮
像対象からの赤外光を光電変換して撮像信号を出力す
る。20は補正用受光素子で、コールドヘッド２に配置さ
れており、該撮像素子と同じ特性を持ち同じ条件で信号
を取出す。21はコールドアパーチャで、撮像素子１の両
端に向って次第にその幅が広げられて鏡筒７から撮像素
子１への入射光が各撮像素子で均一になるように開口さ
れた撮像素子開口部211と、鏡筒７のみから補正用受光
素子20へ赤外光が入射し、鏡筒７からの入射光が撮像素
子１と補正用受光素子20とで等しくなるように開口され
た補正用受光素子開口部212とを設けられており、撮像
素子1,補正用受光素子20の各視野を制御する。30は信号
処理回路で、撮像素子１の出力信号から補正用受光素子
20の出力信号を減算する。
図、同図（Ｂ）はコールドアパーチャの平面図を示す。
同図中、１は一次元配列の撮像素子で、コールドヘッド
２により冷却され、集光レンズ３を介して入射光する撮
像対象からの赤外光を光電変換して撮像信号を出力す
る。20は補正用受光素子で、コールドヘッド２に配置さ
れており、該撮像素子と同じ特性を持ち同じ条件で信号
を取出す。21はコールドアパーチャで、撮像素子１の両
端に向って次第にその幅が広げられて鏡筒７から撮像素
子１への入射光が各撮像素子で均一になるように開口さ
れた撮像素子開口部211と、鏡筒７のみから補正用受光
素子20へ赤外光が入射し、鏡筒７からの入射光が撮像素
子１と補正用受光素子20とで等しくなるように開口され
た補正用受光素子開口部212とを設けられており、撮像
素子1,補正用受光素子20の各視野を制御する。30は信号
処理回路で、撮像素子１の出力信号から補正用受光素子
20の出力信号を減算する。
第１発明においては、第１図のように鏡筒７の温度変
動は、予め温度センサ101により測定した温度データ
と、この温度データに対応する撮像素子１の信号出力
（補正値）とをメモリ121にテーブル化しておき、論理
演算ユニット15でじぃの撮像信号から補正値を減算する
ので、無効入射光成分の変動は補正されることになる。
動は、予め温度センサ101により測定した温度データ
と、この温度データに対応する撮像素子１の信号出力
（補正値）とをメモリ121にテーブル化しておき、論理
演算ユニット15でじぃの撮像信号から補正値を減算する
ので、無効入射光成分の変動は補正されることになる。
第２発明においては、第２図のように開口部211はそ
の両端で広げられているので、無効入射光成分は中央か
ら両端の各撮像素子まで均一とされ、一方の開口部212
は補正用受光素子20の入射光立体角Ω２が撮像素子１の
鏡筒７からの入射光立体角Ω１に等しくなるように開口
されているので、補正用受光素子20による無効入射光成
分は撮像素子１による無効入射光成分と等しくなる。従
って、撮像素子１の出力信号（有効入射光成分、無効入
射光成分、暗電流成分）から補正用受光素子20の出力信
号（無効入射光成分、暗電流成分）を引けば有効入射光
成分のみ残る。
の両端で広げられているので、無効入射光成分は中央か
ら両端の各撮像素子まで均一とされ、一方の開口部212
は補正用受光素子20の入射光立体角Ω２が撮像素子１の
鏡筒７からの入射光立体角Ω１に等しくなるように開口
されているので、補正用受光素子20による無効入射光成
分は撮像素子１による無効入射光成分と等しくなる。従
って、撮像素子１の出力信号（有効入射光成分、無効入
射光成分、暗電流成分）から補正用受光素子20の出力信
号（無効入射光成分、暗電流成分）を引けば有効入射光
成分のみ残る。
第３図は本発明の第１実施例の構成図を示す。温度セ
ンサ101および102でそれぞれ鏡筒７およびコールドヘッ
ド２の温度を検出する。温度センサ101,102からの信号S
1,S2はそれぞれアンプ171,172で増幅され、A/D変換器11
1,112でディジタルデータに変換され、アドレスデータA
1,A2となる。このアドレスデータA1,A2に記憶している
補正データC1,C2を読出すことになる。温度センサ101.1
02における温度が変化した時は、その温度に対応してア
ドレスデータA1,A2が変わり、メモリ121,122内の別の補
正データC1,C2が読出されることになる。
ンサ101および102でそれぞれ鏡筒７およびコールドヘッ
ド２の温度を検出する。温度センサ101,102からの信号S
1,S2はそれぞれアンプ171,172で増幅され、A/D変換器11
1,112でディジタルデータに変換され、アドレスデータA
1,A2となる。このアドレスデータA1,A2に記憶している
補正データC1,C2を読出すことになる。温度センサ101.1
02における温度が変化した時は、その温度に対応してア
ドレスデータA1,A2が変わり、メモリ121,122内の別の補
正データC1,C2が読出されることになる。
一方、撮像装置１からの信号はアンプ13で増幅された
後、A/D変換器14でディジタルデータに変換されてOut1
を出力する。
後、A/D変換器14でディジタルデータに変換されてOut1
を出力する。
演算論理ユニット（ALU）において、撮像素子出力信
号Out1から補正データC1,C2が減算され、補正済出力信
号Out2が得られる。
号Out1から補正データC1,C2が減算され、補正済出力信
号Out2が得られる。
ここで、撮像素子１のｎ個の各素子ごとの出力信号
を、Out1（ｎ）と表わす。また、補正用データC1,C
2は、温度センサ101,102の温度Ｔとｎ個の素子に対して
決まっているまで、これをそれぞれC1（T,n）C2（t,n）
と表わす。
を、Out1（ｎ）と表わす。また、補正用データC1,C
2は、温度センサ101,102の温度Ｔとｎ個の素子に対して
決まっているまで、これをそれぞれC1（T,n）C2（t,n）
と表わす。
補正済出力信号Out2はｎ個の各素子に対してOut2
（ｎ）と表わされ、ALV15の演算によって、 Out2＋（ｎ）＝Out1＋（ｎ）−C1（T,n）−C2（T,n） となる。
（ｎ）と表わされ、ALV15の演算によって、 Out2＋（ｎ）＝Out1＋（ｎ）−C1（T,n）−C2（T,n） となる。
次に、メモリ121,122中に記憶させる補正用データを
取得する方法について説明する。第４図に補正用データ
取得時の撮像素子出力信号を示す。まず、レンズ３の前
に十分低い温度のものを置き、レンズを通して入射する
有効入射光成分が十分ゼロに近いレベルとなるようにす
る。このとき、撮像素子出力信号は第４図のように無効
入射光成分と暗電流成分のみであり、これを補正用信号
として利用する。
取得する方法について説明する。第４図に補正用データ
取得時の撮像素子出力信号を示す。まず、レンズ３の前
に十分低い温度のものを置き、レンズを通して入射する
有効入射光成分が十分ゼロに近いレベルとなるようにす
る。このとき、撮像素子出力信号は第４図のように無効
入射光成分と暗電流成分のみであり、これを補正用信号
として利用する。
第４図（Ａ）は、温度センサ101,102がそれぞれ、あ
る温度T1,T2である場合の各素子の出力信号であり、無
効入射成分と暗電流成分の合計でC0（T1,T2,n）と表わ
す。これは、そのまま、温度センサT1,T2のときの補正
用データとなる。このデータを、メモリ121の温度T1に
対応するアドレスA1（T1）の位置にｎ個の各素子ごとに
記憶させる。
る温度T1,T2である場合の各素子の出力信号であり、無
効入射成分と暗電流成分の合計でC0（T1,T2,n）と表わ
す。これは、そのまま、温度センサT1,T2のときの補正
用データとなる。このデータを、メモリ121の温度T1に
対応するアドレスA1（T1）の位置にｎ個の各素子ごとに
記憶させる。
次に鏡筒７の温度を上げ、温度センサ101の温度がΔT
11だけ上昇した場合を第４図（Ｂ）に示す。このとき、
無効入射光成分は増加し、その増加量をΔC1（ΔT1,n）
とすると、各素子の出力信号はC0（T1,T2,n）＋ΔC
1（ΔT1,n）となる・このデータを、メモリ121の温度T1
＋ΔT11に対応するアドレスA1（T1＋ΔT11）の位置にｎ
素子分記憶させる。上記のように温度センサ101の温度
上昇ΔＴ1.1，ΔＴ1.2，ΔＴ1.3…に対して、 のデータをそれぞれ温度T1＋ΔT11,T1＋ΔT12,T1＋ΔT
13…に対応するアドレスA1（T1＋ΔT11）,A1（T1＋ΔT
12）,A1（T1＋ΔT13）…の位置に記憶させる。
11だけ上昇した場合を第４図（Ｂ）に示す。このとき、
無効入射光成分は増加し、その増加量をΔC1（ΔT1,n）
とすると、各素子の出力信号はC0（T1,T2,n）＋ΔC
1（ΔT1,n）となる・このデータを、メモリ121の温度T1
＋ΔT11に対応するアドレスA1（T1＋ΔT11）の位置にｎ
素子分記憶させる。上記のように温度センサ101の温度
上昇ΔＴ1.1，ΔＴ1.2，ΔＴ1.3…に対して、 のデータをそれぞれ温度T1＋ΔT11,T1＋ΔT12,T1＋ΔT
13…に対応するアドレスA1（T1＋ΔT11）,A1（T1＋ΔT
12）,A1（T1＋ΔT13）…の位置に記憶させる。
次に、温度センサ101の温度がT1のときで、コールド
ヘッド２の温度を上げ、温度センサ102の温度がΔT21だ
け上昇した場合を第４図（Ｃ）に示す。このとき、暗電
流成分がΔC2（ΔT21,n）だけ増加し、各素子の出力信
号はC0（T1,T2,n）ｄ＋ΔC2（T21,n）となる。
ヘッド２の温度を上げ、温度センサ102の温度がΔT21だ
け上昇した場合を第４図（Ｃ）に示す。このとき、暗電
流成分がΔC2（ΔT21,n）だけ増加し、各素子の出力信
号はC0（T1,T2,n）ｄ＋ΔC2（T21,n）となる。
ここで、最初にメモリ121に書込んだC0（T1,T2,n）な
るデータをALU15において減算し、残ったΔC2（T21,n）
をメモリ122の温度T2＋ΔT21に対応するアドレスA2（T2
＋ΔT21）の位置にｎ素子分記憶させる。前述と同様に
温度センサ102の温度上昇ΔT21,ΔT22,ΔT23…に対し
て、対応するアドレスA2（T2＋ΔT21）,A22（T2＋Δ
T22）,A2（T2＋ΔT23），…の位置に補正用デーΔC
2（ΔT21,n），ΔC2（ΔT22,n），…をそれぞれｎ素子
分記憶させる。
るデータをALU15において減算し、残ったΔC2（T21,n）
をメモリ122の温度T2＋ΔT21に対応するアドレスA2（T2
＋ΔT21）の位置にｎ素子分記憶させる。前述と同様に
温度センサ102の温度上昇ΔT21,ΔT22,ΔT23…に対し
て、対応するアドレスA2（T2＋ΔT21）,A22（T2＋Δ
T22）,A2（T2＋ΔT23），…の位置に補正用デーΔC
2（ΔT21,n），ΔC2（ΔT22,n），…をそれぞれｎ素子
分記憶させる。
上記のように補正データを取得い、メモリ121,122に
記憶しておけば、例えば、鏡筒7,コールドヘッド２の温
度がそれぞれT1＋ΔT1x,T2＋Δt2xに変動した場合、ALU
15における補正減算により Out2（ｎ）＝Out1（ｎ） −C0（T1,T2,n） −ΔC1（ΔT1x,n） −ΔC2（ΔT2x,n） なる補正済出力が得られる。
記憶しておけば、例えば、鏡筒7,コールドヘッド２の温
度がそれぞれT1＋ΔT1x,T2＋Δt2xに変動した場合、ALU
15における補正減算により Out2（ｎ）＝Out1（ｎ） −C0（T1,T2,n） −ΔC1（ΔT1x,n） −ΔC2（ΔT2x,n） なる補正済出力が得られる。
第５図は第２発明の原理図を示し、同図中、第３図と
同一機能を有する部分には同一番号を付してその説明を
省略する。第５図中、20は補正用受光素子で、コールド
ヘッド２上に配置されており、撮像素子１の各素子と同
じ特性を有してこれと同じ条件で信号を取出す。21はコ
ールドアパーチャで、撮像素子１に対応して撮像素子開
口部211が設けられている一方、補正用受光素子20に対
応して補正用受光素子開口部212が設けられている。
同一機能を有する部分には同一番号を付してその説明を
省略する。第５図中、20は補正用受光素子で、コールド
ヘッド２上に配置されており、撮像素子１の各素子と同
じ特性を有してこれと同じ条件で信号を取出す。21はコ
ールドアパーチャで、撮像素子１に対応して撮像素子開
口部211が設けられている一方、補正用受光素子20に対
応して補正用受光素子開口部212が設けられている。
開口部211は、第２図に示すようにその幅が中央では
従来通りであるが、両端では広げられており、両端の撮
像素子1aが鏡慎７を見込む場合の立体角を大にして中央
の撮像素子が鏡筒７を見込む立体角と同一（Ω１）にし
てある。一方、開口部212は、補正用受光素子20が鏡筒
７のみを見込み、その入射光立体角Ω２が、撮像素子１
が鏡筒７を見込む立体角Ω１に等しくなるように位置及
びサイズが決定されている。鏡筒７は、各部分で均一な
赤外線放射となるように内面は黒体処理されている。
従来通りであるが、両端では広げられており、両端の撮
像素子1aが鏡慎７を見込む場合の立体角を大にして中央
の撮像素子が鏡筒７を見込む立体角と同一（Ω１）にし
てある。一方、開口部212は、補正用受光素子20が鏡筒
７のみを見込み、その入射光立体角Ω２が、撮像素子１
が鏡筒７を見込む立体角Ω１に等しくなるように位置及
びサイズが決定されている。鏡筒７は、各部分で均一な
赤外線放射となるように内面は黒体処理されている。
次に、第２実施例の動作について第５図〜第７図と共
に説明する。
に説明する。
上記の如く、開口部211はその幅が中央では従来通り
で、両端では広げられているので、第６図に示す如く、
無効入射光成分は中央から両端の各撮像素子まで均一と
される。又、開口部212は補正用受光素子20の入射光立
体角Ω２が撮像素子１の入射光立体角Ω１に等しくされ
ているので、第６図に示す如く、補正用受光素子20によ
る無効入射光成分は撮像素子１による無効入射光成分と
等しくなる。この場合、補正用受光素子20の出力信号
（補正用信号）は、撮像素子１の出力信号のうち無効入
射光成分と暗電流成分との和と等しくなる。又、装置の
環境温度変動による無効入射光成分の変動分d1は撮像素
子１の各素子及び補正用受光素子20で共に等しく、更
に、暗電流成分の変動分d2も撮像素子１の各素子及び補
正用受光素子20で共に等しくなる。
で、両端では広げられているので、第６図に示す如く、
無効入射光成分は中央から両端の各撮像素子まで均一と
される。又、開口部212は補正用受光素子20の入射光立
体角Ω２が撮像素子１の入射光立体角Ω１に等しくされ
ているので、第６図に示す如く、補正用受光素子20によ
る無効入射光成分は撮像素子１による無効入射光成分と
等しくなる。この場合、補正用受光素子20の出力信号
（補正用信号）は、撮像素子１の出力信号のうち無効入
射光成分と暗電流成分との和と等しくなる。又、装置の
環境温度変動による無効入射光成分の変動分d1は撮像素
子１の各素子及び補正用受光素子20で共に等しく、更
に、暗電流成分の変動分d2も撮像素子１の各素子及び補
正用受光素子20で共に等しくなる。
従って、第６図より明らかな如く、単に、撮像素子１
の出力信号（有効入射光成分、無効入射光成分、暗電流
成分）から補正用受光素子20の出力信号（無効入射光成
分、暗電流成分）を引けば有効入射光成分のみが残り、
温度変動による信号変動分は除去され、温度変動の影響
のない正しい出力信号が得られる。
の出力信号（有効入射光成分、無効入射光成分、暗電流
成分）から補正用受光素子20の出力信号（無効入射光成
分、暗電流成分）を引けば有効入射光成分のみが残り、
温度変動による信号変動分は除去され、温度変動の影響
のない正しい出力信号が得られる。
いま、補正用受光素子20の出力信号（補正用信号）を
、撮像素子１の各撮像素子の出力信号を、、…と
する。補正用信号は信号転送用CCD（チャージ・カッ
プルド・デバイス）22,プリアンプ23を介してサンプル
ホールド回路242に供給され、サンプルホールド制御信
号発生器25からの制御信号にてサンプルされて常時その
値がホールドされ続ける。一方、出力信号、、…は
CCD22にて順次転送されて読出され、プリアンプ23を介
してサンプルホールド回路241にて順次サンプルホール
ドされる。
、撮像素子１の各撮像素子の出力信号を、、…と
する。補正用信号は信号転送用CCD（チャージ・カッ
プルド・デバイス）22,プリアンプ23を介してサンプル
ホールド回路242に供給され、サンプルホールド制御信
号発生器25からの制御信号にてサンプルされて常時その
値がホールドされ続ける。一方、出力信号、、…は
CCD22にて順次転送されて読出され、プリアンプ23を介
してサンプルホールド回路241にて順次サンプルホール
ドされる。
これにより、第７図に示す如く、補正用信号は最初
に読出されて制御信号sh2にて常時ホールドされ、出力
信号、、…はそのあと順次読出されて制御信号sh1
にて順次ホールドされ、演算増幅器26にて順次、−
、−、…のように引算が行なわれる。この結果、
有効入射光成分のみが取出され、温度変動の影響のよい
出力信号が得られる。
に読出されて制御信号sh2にて常時ホールドされ、出力
信号、、…はそのあと順次読出されて制御信号sh1
にて順次ホールドされ、演算増幅器26にて順次、−
、−、…のように引算が行なわれる。この結果、
有効入射光成分のみが取出され、温度変動の影響のよい
出力信号が得られる。
以上説明した如く、本発明鏡筒からの無効入射光成分
および暗電流成分をその変動分も含めて補正できるの
で、赤外線撮像装置の温度安定度を向上させ、良質の画
像を得ることができる。
および暗電流成分をその変動分も含めて補正できるの
で、赤外線撮像装置の温度安定度を向上させ、良質の画
像を得ることができる。
第１図は第１発明の原理図、 第２図は第２発明の原理図、 第３図は本発明の第１実施例の構成図、 第４図は第１実施例における補正用データ取得の説明
図、 第５図は第２実施例の構成図、 第６図は第２実施例における出力信号の図、 第７図は第２実施例における信号処理を示す図、 第８図は赤外線撮像装置の概略構成図、 第９図はリニアアレイ型撮像素子とコールドアパーチャ
との位置関係を示す図、 第10図は従来装置の一例の構成図、 第11図は従来における素子出力信号の図である。 図において、 １は撮像素子、 1aは端の撮像素子、 ２はコールドヘッド、 ３は集光レンズ、 ７は鏡筒、 20は補正用受光素子、 21はコールドアパーチャ、 211は撮像素子開口部、 212は補正用受光素子開口部、 22は信号転送用CCD、 241,242はサンプルホールド回路、 25はサンプルホールド制御信号発生器、 26は演算増幅器 を示す。
図、 第５図は第２実施例の構成図、 第６図は第２実施例における出力信号の図、 第７図は第２実施例における信号処理を示す図、 第８図は赤外線撮像装置の概略構成図、 第９図はリニアアレイ型撮像素子とコールドアパーチャ
との位置関係を示す図、 第10図は従来装置の一例の構成図、 第11図は従来における素子出力信号の図である。 図において、 １は撮像素子、 1aは端の撮像素子、 ２はコールドヘッド、 ３は集光レンズ、 ７は鏡筒、 20は補正用受光素子、 21はコールドアパーチャ、 211は撮像素子開口部、 212は補正用受光素子開口部、 22は信号転送用CCD、 241,242はサンプルホールド回路、 25はサンプルホールド制御信号発生器、 26は演算増幅器 を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】コールドヘッドにより冷却され、集光レン
ズを介して入射する撮像対象からの赤外光を光電変換す
るように配列された複数の撮像素子と、 上記集光レンズを保持する鏡筒に設けられた温度センサ
と、 上記撮像素子の配列位置と上記鏡筒の温度とに依存して
変動する各撮像素子の出力信号に対応した値を温度デー
タ毎の補正値として予め記憶させたメモリと、 撮像素子からの出力信号から上記温度センサの温度デー
タに対応してメモリから読出された補正値を減算して上
記鏡筒の温度変動に依存した出力信号の変動成分を補正
した撮像信号を得るための演算論理ユニットとを設けて
なることを特徴とする赤外線撮像装置。 - 【請求項２】コールドヘッドにより冷却され、集光レン
ズを介して入射する撮像対象からの赤外光を光電変換し
て撮像信号を出力する一次元配列の撮像素子と、 該コールドヘッドに配置されており、該撮像素子と同じ
特性を持ち同じ条件で信号を取出す補正用受光素子と、 上記撮像素子に対応して設けられ、上記撮像素子の両端
に向って次第にその幅が広げられて上記集光レンズ以外
の部分である鏡筒から上記撮像素子への入射光が各撮像
素子で均一になるように開口された撮像素子開口部と、
上記補正用受光素子に対応して設けられ、該鏡筒のみか
ら上記補正用受光素子へ赤外光が入射し、該鏡筒からの
入射光が上記撮像素子と上記補正用受光素子とで等しく
なるように開口された補正用受光素子開口部とを設けら
れた、上記撮像素子、補正用受光素子の各視野を限定す
るためのコールドアパーチャと、 上記撮像素子の出力信号から上記補正用受光素子の出力
信号を減算する信号処理回路とを設けてなることを特徴
とする赤外線撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1008176A JP2680879B2 (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | 赤外線撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1008176A JP2680879B2 (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | 赤外線撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02187633A JPH02187633A (ja) | 1990-07-23 |
| JP2680879B2 true JP2680879B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=11686009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1008176A Expired - Lifetime JP2680879B2 (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | 赤外線撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2680879B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012189987A (ja) * | 2011-02-22 | 2012-10-04 | Tamron Co Ltd | 赤外線レンズユニット、及びそれを備えた赤外線カメラシステム |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2919665B2 (ja) * | 1992-04-28 | 1999-07-12 | 株式会社日立製作所 | 熱源監視装置と温度計測方法並びに熱源監視ロボットシステム |
| JP2542781B2 (ja) * | 1993-01-20 | 1996-10-09 | 株式会社東芝 | 赤外線センサ校正装置 |
| JPH07270177A (ja) * | 1994-03-31 | 1995-10-20 | Nec Corp | 星像データ補正装置及びそれを用いた恒星センサ |
| JP2008187254A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 赤外撮像装置、撮像素子の出力値算出方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63286729A (ja) * | 1987-05-20 | 1988-11-24 | Chino Corp | サ−モパイル検出装置 |
-
1989
- 1989-01-17 JP JP1008176A patent/JP2680879B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012189987A (ja) * | 2011-02-22 | 2012-10-04 | Tamron Co Ltd | 赤外線レンズユニット、及びそれを備えた赤外線カメラシステム |
| US9338342B2 (en) | 2011-02-22 | 2016-05-10 | Tamron Co., Ltd. | Infrared lens unit and infrared camera system provided with the infrared lens unit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02187633A (ja) | 1990-07-23 |
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