JPH0743209A - 赤外線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遮光手段を適切に配置することにより鏡筒等
からの熱放射を遮り、冷却手段の負荷を増大させること
なく該熱放射による悪影響を防止し、良好なる赤外像が
得られる赤外線撮像装置を提供すること。 【構成】 物体からの赤外光の入射光量を制限する開口
絞りと該物体を一次結像面上に一次像として形成させる
結像手段と、該一次像を二次結像面上に再結像させるリ
レーレンズ群と、該二次結像面近傍に配置した赤外領域
に感度を有する撮像素子と、を有する赤外撮像装置に於
て、該結像手段及びリレーレンズ群の少なくとも一部を
介して該開口絞りと共役な位置近傍に遮光手段を設けた
こと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は昼夜間に亘る人物、船舶
等の監視や、動物の生態観察、或は人体表面、地表等の
温度分布の測定を行う赤外線カメラ等に好適な赤外線撮
像装置に関し、特に鏡筒等からの熱放射による悪影響を
防止した赤外線撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、赤外線撮像装置は物体からの
赤外光を用いて物体の温度分布の測定や、夜間或は雲天
時に視認不可能な物体を撮影する等の用途に使用されて
いる。

【０００３】赤外波長域では温度を有する全ての物体が
光源と成ってしまう為、光学系を製作する際、撮影する
物体以外の物体からの熱放射が撮影に悪影響を及ぼさな
い様に注意する必要がある。

【０００４】特に、レンズや反射鏡等の光学部材を保持
する鏡筒等からの熱放射が撮像面まで到達してゴースト
像を生じる事を防ぐ為に、従来より、幾つかの方法が提
案されている。

【０００５】図５は従来の赤外線撮像装置の要部該略図
である。図中、５１は結像手段であり、鏡筒５４に保持
されている。結像手段５１は撮像素子５７の撮像面５６
上に物体像を形成している。

【０００６】撮像素子５７は赤外領域に感度を有し、撮
像面５６上に形成された物体像（赤外線像）を光電変換
している。

【０００７】５５はコールドシールドであり、冷却手段
（不図示）により低温に保たれている。コールドシール
ド５５は射出瞳面５３にて鏡筒５４からの熱放射を遮る
と共に、撮像素子５７を包囲するように配置して、その
他の部材からの熱放射を遮っている。

【０００８】これらの構成より撮影光を遮ること無く鏡
筒５４等からの熱放射だけを遮っている。尚、コールド
シールド５５及び撮像素子５７は低温に冷却されている
為、ここからの放射の影響は無視できるレベルである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述の如く、コールド
シールド５５により放射熱を効果的に遮る為には、射出
瞳を撮像手段面の物体側近傍に配置する必要がある。

【００１０】しかしながら、光学系の射出瞳は必ずしも
撮像素子近傍に配置できるとは限らず、光学性能上の要
求を満たす為に撮像面から遠い位置に配置せざるを得な
い場合がある。

【００１１】例えば、結像光学系を２次結像系とし、前
述と同様に射出瞳面から撮像素子にかけてコールドシー
ルド５５にて包囲した構成とすると、コールドシールド
５５が大型化し、冷却装置の負荷が大きく成ると言う問
題点があった。

【００１２】本発明は結像手段及びリレーレンズ群を介
して開口絞りと共役な位置に遮光手段を設けることによ
り鏡筒等からの熱放射を遮り、冷却手段の負荷を増大さ
せることなく該熱放射による悪影響を防止し、良好なる
赤外像が得られる赤外線撮像装置の提供を目的としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の赤外線撮像装置
は、物体からの赤外光の入射光量を制限する開口絞りと
該物体を一次結像面上に一次像として形成させる結像手
段と、該一次像を二次結像面上に再結像させるリレーレ
ンズ群と、該二次結像面近傍に配置した赤外領域に感度
を有する撮像素子と、を有する赤外撮像装置に於て、該
結像手段及びリレーレンズ群の少なくとも一部を介して
該開口絞りと共役な位置近傍に遮光手段を設けたことを
特徴としている。

【００１４】特に、前記遮光手段は前記開口絞りを通過
した赤外光が前記撮像素子に張る立体角より大きな立体
角で該撮像素子に入射してくる赤外光を遮光すること
や、前記開口絞りと一次結像面との間に前記物体からの
赤外光の光路を折り曲げる反射部材を有し、該反射部材
を保持する保持部材を該開口絞り近傍に設けており、前
記遮光手段は前記結像手段とリレーレンズ群の少なくと
も一部とにより形成される該保持部材の像と相似の遮光
範囲を有すること等を特徴としている。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部該略図であ
る。図中、８は物体側に凹状の反射面を向けた主鏡であ
り、一次結像面１０に一次像を形成している。２は入射
光量を制限する開口絞りである。

【００１６】４は鏡筒であり、主鏡８や開口絞り２等を
保持している。９は第１平面反射鏡であり、保持部材
（スパイダー）１４に保持され主鏡８からの赤外光の光
路を主鏡８の光軸Ｌａと直交する方向（図中Ｙ方向）に
折り曲げている。主鏡８と第１平面反射鏡９とは結像手
段の一要素を形成している。

【００１７】スパイダー１４は図３に示す様に第１平面
反射鏡９を保持する保持部１４ａや該保持部１４ａを支
持する支持部１４ｂを有し、開口絞り２近傍に配置され
ている。

【００１８】１５は撮影光を変調し、これより射出側に
あるリレーレンズ群等からの熱放射の影響を除去する為
のチョッパーである。チョッパー１５は一部に開口を有
した円盤で、回転軸１５ａを中心に回転させて撮影光を
変調している。

【００１９】１６は遮光手段であり、鏡筒４等からの熱
放射が撮像素子７に入射するのを遮っている。図４は遮
光手段１６の斜視図であり、遮光範囲を斜線で示してい
る。

【００２０】１１はリレーレンズ前群、１２はリレーレ
ンズ後群であり、収差を良好に補正しつつ、一次結像面
１０上の一次像を撮像素子（赤外線検出素子）７の撮像
面６上に再結像させている。

【００２１】主鏡８や第１平面反射鏡９、リレーレンズ
前群１１そしてリレーレンズ後群１２は光学系１の一要
素を構成している。

【００２２】本実施例の光学系１は収差補正系を有した
ニュートン式の反射光学系であり、また、一次結像面１
０上の物体像を撮像面６に再結像させる２次結像式であ
るので、開口絞り２の位置から発した光は結像手段１と
リレーレンズ前群１１とを介して共役な位置（以下単に
共役位置と称する。）３に集光される。

【００２３】従って開口絞り近傍に設けたスパイダー１
４からの熱放射は共役位置３に集光され、縮小像が形成
される。

【００２４】そこで本実施例では共役位置３に形成され
るスパイダー１４の像（即ちスパイダー１４が入射光を
遮る範囲）と相似の遮光範囲を有する遮光手段１６を配
置し、スパイダー１４からの熱放射が撮像素子７に到達
することを防止している。

【００２５】更に、遮光手段１６は撮影光が光学系１に
より撮像面６上に集光される際の物体側に成す立体角よ
りも大きな立体角で該撮像素子７に入射してくる赤外光
を遮光しており、これにより鏡筒４からの熱放射を遮っ
ている。

【００２６】以上の構成より、本実施例ではコールドシ
ールド５の大型化を防止しつつ撮影光以外の不要な熱放
射によるゴーストを殆ど無くしている。

【００２７】図２は本発明の実施例２の要部該略図であ
る。本実施例は図１の実施例１と比べ入射光を、物体側
に反射して集光する主鏡８等を有した結像手段に換えて
ＨＯＥ集光素子を有した結像手段とした点が異なり、他
の構成は略同じである。本実施例に於て図１と同一の要
素には同一の符番を付して再度の説明を省略している。

【００２８】図中、１７は入射光を集光するＨＯＥ集光
素子であり、結像手段の一要素を構成している。ＨＯＥ
集光素子１７は使用波長域で透明な平板に光学的厚みに
相当する分布を与えて結像作用を持たせたホログラムで
ある。

【００２９】本実施例では、物体からの赤外光を開口絞
り２を介してＨＯＥ集光素子１７で集光し反射部材９で
入射方向と直交する方向（図中Ｙ方向）に反射してい
る。

【００３０】そして、該赤外光を一次像面１０を通過
後、チョッパー１５を介して、リレーレンズ前群１１に
よりコリメートし、第２平面反射鏡１３で再び物体方向
（図中Ｘ方向）に折り曲げている。次いで遮光手段１
８、リレーレンズ後群１２を介して撮像面６上に集光
し、撮像素子７で光電変換して画像情報を得ている。

【００３１】本実施例では開口絞り２を通過してきた、
撮影光束より外側の範囲を遮光する遮光手段１６を共役
位置３に配置することにより、鏡筒４等からの熱放射が
検出素子７に到達することを防止している。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば結像手段及びリレーレン
ズ群の少なくとも一部を介して開口絞りと共役な位置に
遮光手段を設けることにより鏡筒等からの熱放射を遮
り、冷却手段の負荷を増大させることなく該熱放射によ
る悪影響を防止した赤外線撮像装置を達成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の要部該略図

【図２】 本発明の実施例２の要部該略図

【図３】 実施例１の保持部材の正面図

【図４】 実施例１の遮光手段の斜視図

【図５】 従来の赤外線撮像装置の要部概略図

【符号の説明】

１ 光学系 ２ 開口絞り ４ 鏡筒 ５ コールドシールド ６ 撮像面 ７ 撮像素子 ８ 主鏡 ９ 第１平面反射鏡 １１ リレーレンズ前群 １２ リレーレンズ後群 １３ 第２平面反射鏡 １４ 保持部材 １６ 遮光手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体からの赤外光の入射光量を制限する
   開口絞りと該物体を一次結像面上に一次像として形成さ
   せる結像手段と、該一次像を二次結像面上に再結像させ
   るリレーレンズ群と、該二次結像面近傍に配置した赤外
   領域に感度を有する撮像素子と、を有する赤外撮像装置
   に於て、該結像手段及びリレーレンズ群の少なくとも一
   部を介して該開口絞りと共役な位置近傍に遮光手段を設
   けたことを特徴とする赤外線撮像装置。
2. 【請求項２】 前記遮光手段は前記開口絞りを通過した
   赤外光が前記撮像素子に張る立体角より大きな立体角で
   該撮像素子に入射してくる赤外光を遮光することを特徴
   とする請求項１の赤外線撮像装置。
3. 【請求項３】 前記結像手段は前記開口絞りと一次結像
   面との間に前記物体からの赤外光の光路を折り曲げる反
   射部材を有し、該反射部材を保持する保持部材を該開口
   絞り近傍に設けており、前記遮光手段は前記結像手段と
   リレーレンズ群の少なくとも一部とにより形成される該
   保持部材の像と相似の遮光範囲を有することを特徴とす
   る請求項１又は２の赤外線撮像装置。