JPH087096B2 - 赤外検知装置 - Google Patents

赤外検知装置

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JPH087096B2
JPH087096B2 JP33831990A JP33831990A JPH087096B2 JP H087096 B2 JPH087096 B2 JP H087096B2 JP 33831990 A JP33831990 A JP 33831990A JP 33831990 A JP33831990 A JP 33831990A JP H087096 B2 JPH087096 B2 JP H087096B2
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憲夫 十河
信一 森田
芳彦 西田
邦雄 中村
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Kawasaki Jukogyo KK
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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知装置
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、焦電形外検知素子1を
設けた赤外検知器ケース5を防震支持部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を
発生を抑える方法がとられている。7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
装置全体を防震支持部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、上記のような防震対策
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、防震支持部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、防震支持部4の変形を
影響を避けることができない。
このように、防震支持部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。防震支持部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、防震支持部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
の視野が防震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、光源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項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
ダ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震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
組合せて防震支持系を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能の高い変動検出を
可能とする。
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を設け
た方位基準となる光源からの各光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、
0.1mmピッチの128×128素子アレイである。赤外集光系
7は、焦点距離50mm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イングされ
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が防震支持部4を
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、128×128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、アレイ光センサ3の受光面上で50μmφの微小スポ
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±1.6mm、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、△lmm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=tan-1(△l/50) ……(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、防震支持部4に赤外集光系
7を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図に示す通り反
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、防震支持部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△lmm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 なる関係式が成り立つ。
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50mm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系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、(2)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=50mm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100mmであり、
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。具体的で述べ
ると、焦電形赤外検知素子1と同じ分解能とすると、0.
1mmのスポット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10mmとして
も、発光源の直径Dsは 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
ぎり反射ミラー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しることが必要に
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
となり、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を防震支持部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、防震支持部は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
とほゞ同等の精度で、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するこ
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、防震支持部が、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′……防震支持部、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。
フロントページの続き (72)発明者 西田 芳彦 岐阜県各務原市川崎町1番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 中村 邦雄 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−241490(JP,A) 実公 昭48−25494(JP,Y1)

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項7】光源からの光を一定を周波数で強度変調し
    た請求項6記載の赤外検知装置。
  8. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項10】光源が発光ダイオードと集光系により成
    る請求項6記載の赤外検知装置。
  11. 【請求項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. 【請求項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。
JP33831990A 1990-11-30 1990-11-30 赤外検知装置 Expired - Lifetime JPH087096B2 (ja)

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