JPH04204333A - 赤外検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は赤外計測に使用される焦電形の赤外検□　　釦
装置に関するもので、特に誘導弾等において用いられる
高温源検知・追跡誘導での利用に好適な赤外検知装置に
関するものである。

従来の技術 焦電形の赤外検知器は、焦電素子に赤外線が入射すると
、それを熱吸収してわずかの素子温度上昇が起り、その
温度変化により表面電荷が発生し、それを電気信号とし
て出力するようになっている。

このような現象を焦電効果というが、この焦電効果を有
する素子は、同時に圧電効果も持つ。従って、振動・衝
撃を受けると表面電荷が発生し、いわゆる圧電雑音を発
生する。これを防止するために、第４図に示すように、
焦電形赤外検知素子１を設けた赤外検知器ケース５を防
霧支持部４を介して構体６に設置し、外部からの振動・
衝撃を防いで圧電雑音の発生を抑える方法がとられてい
る。

７は赤外集光系である。また、第２の方法として、第５
図に示すように、焦電形赤外検知素子１と赤外集光系７
を構体６に組合せた装置全体を防霧支持部４を介して基
盤８に設置し、圧電雑音を抑える方法もある。

発明が解決しようとする課題 ところが、本装置は焦電形赤外検知素子と赤外集光系を
組合せて赤外放射源の分布を計測し、高温部の位置を測
定できる機能を有しているが、上記のような防腐対策を
ほどこした場合、第１の方法では、赤外集光系と焦電形
赤外検知素子との相対的位置関係が、防霧支持部４の変
形によって変動し、焦電形赤外検知素子１の視野方位が
変動することになる。また、第２の方法の場合、装置全
体の傾きが視野方位に関係し、防霧支持部４の変形の影
響を避けることができない。

このように、防霧支持部４の変形により、計測すべき高
温部の位置のデータが変動することになるので、これを
解決する必要がある。防霧支持部４の材質を吟味して、
温度変化による変形の少ない材質を採用する等の配慮は
大切であるが、本来の目的から言えば取付面の振動ある
いは衝撃を吸収して、焦電形赤外検知素子に動きを伝え
ない働きをするためのものなので、加振時にはかならず
、防霧支持部４が変形しているわけであり、根本的解決
にならない。そこで、このような視野方位の変動は抑え
ることができないわけで、むしろ問題は、そのような誤
差要因をいかにして、補正するかにある。

本発明は、上記課題を解決するもので、赤外検知素子の
視野が防霧支持部の変形によって変動しても、その変動
値を即座に補正できる焦電形の赤外検知装置を提供する
ことを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、請求項１記載の発明におい
ては、焦電形赤外検知器とアレイ光センサを同一面上に
配して防震支持体を介して支持構体に配し、赤外集光系
を焦電形赤外検知器と、光＃をアレイ光センサと各々対
向させて配したものである。

請求項２の発明は請求項１の発明における光源からの光
を一定の周波数で強度変調するものである。

請求項３および４の発明は請求項１の発明における光源
をレーザ光源としたものである。

請求項５の発明は請求項１の発明における光源を発光夕
゛イオードおよび集光系で構成したものである。

請求項６の発明は焦電形赤外検知器と赤外集光系とを支
持構体に支持して防霧支持部を介して基盤に固定し、支
持構体に反射ミラーを設けてこれと対向する基盤面に光
源およびアレイ光センサを設けたものである。

請求項７の発明は請求項６の発明における光源からの光
を一定の周波数で強度変調するものである。

請求項８および９の発明は請求項６の発明における光源
をレーザ光源としたものである。

請求項１０の発明は請求項６の発明における光源を発光
ダイオードおよび集光系で構成したものである。

請求項１１の発明は請求項１の発明と請求項６の発明を
組合せて防霧支持系を２系統としたものである。

請求項１２の発明は請求項１１の発明における各光源か
らの光を各々一定の周波数で強度変調するものである。

作　　　　用 請求項１の発明は、焦電形赤外検知器と赤外集光系の相
対位置の変動に対しては、赤外集光系光軸に垂直な面上
での焦電形赤外検知器位置を規定する２座標での位置の
変動をアレイ光センサ上での光点の位置により視野方位
の変動量に換算して補正するものである。

請求項２．７および１２の発明は光源からの光を一定周
波数で強度変調し、その周波数成分を中心に信号処理す
ることによりＳ／Ｎを向上させる。

請求項３乃至５，８乃至１０の発明においては、光源を
特定のものにすることにより空間分解網の高い変動検出
を特徴とする 請求項６の発明は、赤外検知装置全体の方位変動に対し
て基盤に配置された基準光源からの基準光を反射ミラー
で反射し、赤外検知装置全体の方位の変動を反射基準光
の方位変動としてアレイ光センサで計測して補正するも
のである。

請求項１１の発明は焦電形赤外検知器と赤外集光系の相
対位置の変動および赤外検知装置全体の変動の各々を支
持構体に設けた位置基準からなる光源および基盤に設け
た方位基準となる光源からの各党をアレイ光センサで検
出し、補正するものである。

実施例 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。第１図において、１は焦電形赤外検知素子で、０
．１ｓｍピッチの１２８Ｘ１２８素子アレイである。赤
外集光系７は、焦点距離５Ｃ）＋ｓのゲルマニウムレン
ズで、１０μｍの赤外波長を中心にして、反射防止膜が
コーティングされている。

焦電形赤外検知素子１は、赤外検知器ケース５に設置さ
れ、この赤外検知器ケース５が防霧支持部４ｆ：介して
構体６に設置されている。赤外検知器ケース５の一部に
アレイ光センサ２を固定し、焦電形赤外検知素子１と同
一の動きになるようにする。

アレイ光センサ２は２５μｍピッチで、１２８Ｘ１２８
素子である。一方、構体６の一部に発光ダイオード３を
設置し、プレイ光センサ２の受光面上で５０μｍｓの微
少スポットになるよう発光ダイオード３の前に微小レン
ズを設置する。

これにより、赤外集光系７に対する焦電形赤外検知素子
１の相対的位置の変動を検出することができる。変位量
は最大±１．６１１１１１１上下、左右について検出で
き、空間分解能は５０μｍである。これは、焦電形赤外
検知素子１の空間分解能１００μｍより十分良く、補正
によって空間分解能が劣化することはない。この実施例
では、例えば、へ７！閤変動すると、次式により、方位
変動量△α（度）を計算でき、この角度値で補正するこ
ともできる。

△α＝　ｊａｎ　’　（△１１５０　）　　　　　・・
・・・・・・・・・・（１）この実施例において、発光
ダイオードの代わりに、気体レーザや半導体レーザなど
のレーザ光源を用いることもできる。また、どちらの場
合も、発光を一定周波数で変調し、その周波数成分を中
心に信号処理することで、Ｓ／Ｎを向上させることも可
能である。

次に、第２図を参照しながら本発明の第２実施例につい
て説明する。本実施例の説明においては、第１実施例と
異なる部分について説明する。第２図は、第２実施例の
焦電形赤外検知装置の構成を示す側面図である。

第１実施例と異なる点は、防霧支持部４に赤外集光系７
も含めた組立品として設置し、焦電形赤外検知素子１と
赤外集光系７との相対的位置関係は変動しないようにし
たことである。この場合、組立品全体の傾きが視野方位
に影響を与えるので、構体６に、第２図に示す通シ反射
ミラー９を設置し、このミラー面の傾きで角度変動を計
測する。

具体的には、防霧支持部４を保持している基盤８にレー
ザ光源３′とアレイ光センサ２を設置して、反射ミラー
９からの反射光をアレイ光センサ２で受け、検出位置の
ずれ△１ｗｔｒから反射ミラー９の傾き変動△αを算出
することになる。この実施例の場合は、反射ミラー９と
アレイ光センサ２間の距離ｄは △α＝−！−ｊａｎ”（△ｌ　／　ｄ　）　　　−・・
−−−−−−−（２１なる関係式が成シ立つ。

従って、ｄが長いと角度分解能が良くなるが、装置の大
きさも考慮して通常は、赤外集光系７の焦点距離相当に
する。本実施例では５０菖とした。

また、この実施例において、レーザ光源３′を半導体レ
ーザあるいは集光糸付の発光ダイオードにし、発光を一
定周波数で強度変調し、その周波数成分を中心に信号処
理することでＳ／Ｎを向上させることができる。

なお、発光ダイオードを用いる場合、集光系を用いてア
レイ光センサ２上のスポットを微小化するわけであるが
、この第２の実施例では、（２１式から明らかなように
、ｄがある程度長いことが必要で、上記実施例の様にｄ
＝５０１１１１の場合、発光ダイオード直前に集光系を
設置すると、アレイ光センサ２までの光路は約１００目
であシ、像倍率が大きく、発光ダイオードの発光源面積
を極端に小さくしなければならず、実用的でない。具体
例で述べると、焦電形赤外検知素子１と同じ分解能とす
ると、０．１露のスポ・ノドに絞り込むことが必要で、
発光ダイオードと集光系間が、通常設計より長めにして
１０ｍとしても、発光源の直径ＤＳはＤｓ　”　０．１
１１＋１　ｘ竹蚤＝　０．０１　Ｍとなり、かなり微細
な発光源が必要で困難な設計となる。

そこで、集光系を光源と反射ミラー９間で、可能なかぎ
シ反射ミラー９に近づけることが必要である。但し、反
射ミラー９から反射されて、アレイ光センサ２へ向う反
射光が、集光系でけられないよう、ある程度、入反射光
と反射ミラー９とが垂直から傾いていることが必要にな
る。

集光系の位置を光源と反射ミラーの中央点に設置すれば ２５冒 ＤＢ　＝　Ｑ、　１ｍ１Ｉ’１．ｙ：Ｑ、　Ｑ　３）１
ｍとなシ、実現容易になる。

次に、第３の実施例として、第１の実施例と第２の実施
例を組み合せた焦電形赤外検知装置を実施した。第３図
にその構成を示す。第１図と同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。第１図に示した構成における構体
６を防霧支持部４′を介して基盤８に取付ける。基盤８
の構体６との対向面にはアレイ光センサ２′およびレー
ザ光源３′が形成され、構体６に設けられた反射ミラー
９によりレーザ光源３′からのレーザ光を反射させてア
レイ光センサ２′で検知させる。

この場合、防霧支持部は２重にほどこされたことになり
、圧電雑音の低減効果が著しい。しかも、視野変動も、
２重に補正されるので、実施例１あるいは２の場合とは
ｘｌ等の精度で、目標高温部の位置を計測できる。

以上の各実施例において、反射、基準光の方位変動量の
１／２が、赤外検知装置の方位の変動として補正される
ことになる。いずれの場合も、焦電形アレイ赤外検知器
の位置信号に補正データとして加えられることになる。

発明の効果 以上のように本発明は、構体あるいは基盤に位置あるい
は方位の基準となる光源を設置し、この基準光を検出で
きるアレイ光センサで、赤外検知素子の位置あるいは赤
外検知装置の視野方位の変動を検出し、これにより視野
方位データの変動を補正し、飛躍的な精度向上を実現す
ることができる。

また、本発明により、防霧支持部が、機械的振動以外の
影響、例えば、温度変化による変形を受けても、その影
響を補正することができ、広くその効果を期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における焦電形赤外検知装
置の側面図、第２図は本発明の第２実施例における焦電
形赤外検知装置の側面図、第３図は本発明の第３実施例
における焦電形赤外検知装置の側面図、第４図および第
５図は各々従来の焦電形赤外検知器の側面図である。 １・・・焦電形赤外検知素子、２，２′・・・アレイ光
センサ、３・・・発光ダイオード、３′・・・レーザ光
源、４．４′・・・防霧支持部、５・・・赤外検知器ケ
ース、６・・・構体、７・・・赤外集光系、８・・・基
盤、９・・・反射ミラー。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）焦電形赤外検知器と、前記焦電形赤外検知器に入
   射赤外光を集光させる赤外集光系と、前記焦電形赤外検
   知器と同一面上に配されたアレイ光センサと、前記焦電
   形赤外検知器とアレイ光センサと防震支持体を介して支
   持する支持構体と、前記アレイ光センサに対向して前記
   支持構体に設けられた光源とを具備したことを特徴とす
   る赤外検知装置。
2. （２）光源からの光を一定の周波数で強度変調した請求
   項１記載の赤外検知装置。
3. （３）光源がレーザ光源である請求項１記載の赤外検知
   装置。
4. （４）レーザ光源が半導体レーザである請求項３記載の
   赤外検知装置。
5. （５）光源が発光ダイオードと集光系より成る請求項１
   記載の赤外検知装置。
6. （６）焦電形赤外検知器と、前記焦電形赤外検知器に入
   射赤外光を集光させる赤外集光系と、前記焦電形赤外検
   知器および赤外集光系を支持する支持構体と、前記支持
   構体を防震支持体を介して支持する基盤と、前記支持構
   体に設けられた反射ミラーと、前記反射ミラーに対向し
   て前記基盤の一面に配された光源およびアレイ光センサ
   とを具備したことを特徴とする赤外検知装置。
7. （７）光源からの光を一定の周波数で強度変調した請求
   項６記載の赤外検知装置。
8. （８）光源がレーザ光源である請求項６記載の赤外検知
   装置。
9. （９）レーザ光源が半導体レーザである請求項８記載の
   赤外検知装置。
10. （１０）光源が発光ダイオードと集光系より成る請求項
    ６記載の赤外検知装置。
11. （１１）焦電形赤外検知器と、前記焦電形赤外検知器に
    入射赤外光を集光させる赤外集光系と、前記焦電形赤外
    検知器と同一面上に配されたアレイ状の第１の光センサ
    と、前記焦電形赤外検知器と第１の光センサを第１の防
    震支持体を介して支持する支持構体と、前記第１の光セ
    ンサに対向して前記支持構体に設けられた第１の光源と
    、前記支持構体を第２の防震支持体を介して支持する基
    盤と、前記支持構体に設けられた反射ミラーと、前記反
    射ミラーに対向して前記基盤の一面に配された第２の光
    源およびアレイ状の第２の光センサとを具備したことを
    特徴とする赤外検知装置。
12. （１２）第１および第２の光源からの光を一定の周波数
    で強度変調した請求項１１記載の赤外検知装置。