JPH0582178U - 赤外線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 赤外線検知器の感度補正を外界の赤外線放射
状態で実施し、外界を撮像した場合に感度ばらつきの小
さい赤外線撮像装置を得る。 【構成】 外界からの入射赤外光を集光するための光学
系１と、結像した赤外光の像を光電変換し、更に直列電
気信号として読み出す２次元配列の赤外線検知器３と、
赤外線検知器の各画素の感度ばらつきを補正する回路９
及び１０と、赤外放射源２０と、赤外線検知器３に入射
する赤外光源を外界と赤外放射源２０とで切換える切換
え機構２１と、外界の赤外光強度に基づき赤外放射源２
０の放射量を制御する制御回路１２とより構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、撮像しようとする物体自体から放射される赤外光を受けて、画像 として出力する赤外線撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、赤外線検出装置としては、単数又は複数の赤外線検知素子と、その 受光方向を走査するために振動鏡又は回転鏡を用いる方法のものが使われている 。このうち、複数の赤外線検知器素子を使用するものにおいては、各素子間の感 度ばらつきが問題となるため、一般に各素子に対応した信号増幅器の利得を調整 してばらつきを打ち消すようにしている。

【０００３】 一方、近年上記機械的走査を必要としない２次元配列の検知素子と、更にそれ らの信号を電子的に走査し、直列の信号として読み出すための例えば、電荷転送 素子を組み合わせた赤外線検知器が実現されている。

【０００４】 この２次元赤外線検知器として代表的なものにシリコンショットキー型光電変 換素子と、シリコンの電荷転送素子を組み合わせたものがある。そして、このよ うにシリコンを母材とした赤外線検知器には、感度ばらつきが１％程度ある。こ の感度ばらつきは可視光のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃ ｅ）と同様のレベルであるが、可視光の画像とは異なり、赤外線撮像装置では例 えば常温付近を撮像した場合、絶対温度で３００Ｋ程度のエネルギーを受けなが ら、画面表示はその一部分の１０Ｋ程度を表示しなければならない。そのため、 １％の感度ばらつきも１０％相当以上に拡大されることになり、赤外線撮像装置 ではなんらかの感度補正回路が必要となっている。

【０００５】 図４は、この種の従来装置を示すブロック図である。図において、１は光学系 、２はプレート、３は赤外線検知器、４はデュア、５はクーラ、６はアンプ、７ はＳ／Ｈ（サンプルホールド）回路、８はＡ／Ｄ変換器、９はフレームメモリ、 １０は減算回路、１１はＤ／Ａ変換器、１４は赤外線、１５は画像情報信号、１ ７は冷媒、２１は切換え機構である。

【０００６】 光学系１は、外界の赤外光を赤外線検知器３上に結像させる。また、赤外線検 知器３はデュア４の中で、クーラ５により運動する冷媒１７により、最適動作温 度である約８０Ｋまで冷却される。

【０００７】 赤外線検知器３の画像情報信号１５は、アンプ６により増幅され、Ｓ／Ｈ回路 ７によってＣＣＤによる断続信号から連続信号に変換される。その変換後の画像 信号１５は更にＡ／Ｄ変換器８によりデジタル信号に変換される。

【０００８】 感度ばらつきの補正データとしては、プレート２を切り換え機構２１により外 界と赤外線検出器３との光軸上に挿入し、外界及び光学系１からの光を遮り、プ レート２から放射される赤外光を赤外線検知器３に当てた状態で、Ａ／Ｄ変換器 ８からの出力をフレームメモリ９に取り込む。したがって、フレームメモリ９内 には、赤外線検知器３の各検知素子（画素）の感度差に応じた信号レベル差がそ のまま記憶されることになる。

【０００９】 補正データが取り込まれた後は、通常の撮像動作としてプレート２を切換え機 構２１により光軸上から抜き去り、Ａ／Ｄ変換器８から出力される画像情報信号 １５から、フレームメモリ９からの補正データを各画素信号に対応して減算回路 １０で減算し、Ｄ／Ａ変換器１１へ出力する。その結果、減算回路１０以降の画 像情報信号１５は感度補正を実施した画像情報信号となる。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、以上のような感度補正は、装置を簡単にするための簡易的な方法で 、プレート２の赤外線放射量で感度補正しているにすぎない。そのため、外界を 観測した場合には、プレート２と外界との赤外線放射量の差に起因する感度補正 誤差が生じてしまうと言う問題があった。例えば、常温で使用している装置内の プレート２で感度補正を行った後、空等を観測しようとした場合、プレート２が 放射する赤外線エネルギーに比して空等のそれは極端に小さいため非常に大きな 感度補正誤差を生じていた。

【００１１】 この考案は、かかる問題点を解決するためのものであり、観測したい外界の赤 外線放射状態での感度補正が可能な赤外線撮像装置を得ることを目的としている 。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

この考案による赤外線撮像装置では、外界の画像情報信号をもとに感度補正デ ータを得るための赤外放射源の放射量を制御するようにしたものである。

【００１３】

【作用】

したがって、この考案によれば、観測したい外界の赤外線放射量の状態におい て感度補正を行うことが可能なため、実運用時に感度ばらつきの少ない画像を入 手できるようになる。

【００１４】

【実施例】

実施例１． 図１は、この考案の一実施例を示すブロック図であり、図２及び図３は、それ ぞれ、切換え機構に関する別の実施例を示すブロック図、赤外放射源の放射量制 御手段に関する別の実施例を示す図である。図中１、２、３、４、５、６、７、 ８、９、１０、１１、１４、１５、１７、２１は従来の装置と同一であり、２０ は赤外放射源、１２は赤外放射源の放射量制御回路、１３は温度制御器、１６は 制御信号、１８は反射ミラー、１９は液晶である。

【００１５】 図１に示す実施例においては、赤外線検知器２により撮像した画像信号情報１ ５を一旦フレームメモリ９に取り込む。

【００１６】 次に、赤外放射源２０を切換え機構２１により光軸上に挿入し赤外線検知器２ により赤外線放射源２０を撮像する。そして、赤外放射源２０を撮像した場合の 画像情報信号１５とフレームメモリ９に取り込んでおいた外界の画像情報信号１ ５とを制御回路１２で比較し、両方の差が別途設定しておいた値以下になるよう に制御信号１６で温度制御器１３を制御し、赤外線検知器２０の放射量を調整す る。

【００１７】 なおこの時、比較検討するフレームメモリ９に取り込んでおいた外界の画像情 報信号としては、全画面の情報でも良いしその一部分としても良い。

【００１８】 続いて、上記２つの画像情報信号１５の差が所定の値以下となった段階で画像 情報信号１５をフレームメモリ９に取り込み、赤外放射源２０を切換え機構２１ により光軸上から抜き去る。そしてフレームメモリ９に取り込んだ画像補正デー タを減算回路１０に出力し、外界を撮像した画像情報信号１５を補正することで 、外界の赤外線放射状態で感度ばらつきを補正した画像を取得することが可能と なる。

【００１９】 実施例２． 図２に示す実施例においては、切換え機構２１としてミラー１８を使用した場 合を示しており、赤外放射源２０を外界と赤外線検知器３との光軸外に設置して いる。ミラー１８を使用し赤外放射源２０を前記光軸外に設置することは、装置 設計上、赤外放射源２０の寸法上の制約を受け難くなるという利点がある。

【００２０】 実施例３． また、図３に示す実施例においては、赤外放射源２０の放射量制御手段として 赤外線の透過率を制御した場合の一例を示している。ここで、赤外放射源として 、例えば、鏡面に仕上げたプレート２とその前面に設置した液晶１９とを組み合 わせて使用する場合、赤外放射源２０としての放射量は、液晶１９の赤外線透過 率を制御することで制御可能となる。

【００２１】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、外界の赤外線放射条件で赤外線検知器の感 度補正が可能となるため、実運用下で感度ばらつきの小さいという高性能の赤外 線撮像装置を入手できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例を示すブロック図である。

【図２】この考案の赤外放射源の切換え機構に関する別
の実施例を示すブロック図である。

【図３】この考案の赤外放射源の放射量制御手段に関す
る別の実施例を示すブロック図である。

【図４】従来の装置を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 光学系 ２ プレート ３ 赤外線検知器 ４ デュア ５ クーラ ６ アンプ ７ Ｓ／Ｈ回路 ８ Ａ／Ｄ変換器 ９ フレームメモリ １０ 減算回路 １１ Ｄ／Ａ変換器 １２ 制御回路 １３ 温度制御器 １４ 赤外線 １５ 画像情報信号 １６ 制御信号 １７ 冷媒 １８ ミラー １９ 液晶 ２０ 赤外放射源 ２１ 切換え機構

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 外界からの入射赤外光を集光するための
   光学系と、結像した赤外光の像を光電変換し、更に直列
   電気信号として読み出す２次元配列の赤外線検知器と、
   この赤外線検知器の各画素の感度ばらつきを補正する補
   正回路とを具備した赤外線撮像装置において、赤外放射
   源と、前記赤外線検知器に入射する赤外光源を外界と前
   記赤外放射源とで切換える切換え機構と、外界の赤外光
   強度に基づき前記赤外放射源の放射量を制御する制御回
   路とを設けたことを特徴とする赤外線撮像装置。
2. 【請求項２】 赤外線放射源の放射量制御手段として、
   赤外線放射源に温度制御器を設置し、赤外線放射源の温
   度制御を行うことを特徴とする請求項１記載の赤外線撮
   像装置。
3. 【請求項３】 赤外線放射源の放射量制御手段として、
   赤外線放射源の放射面と前記赤外線検知器との間に赤外
   線透過率の可変な部品を設置し、赤外線の透過率の制御
   を行うことを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装
   置。