JPH09257566A

JPH09257566A - 赤外線検出装置および赤外線検出方法

Info

Publication number: JPH09257566A
Application number: JP8064133A
Authority: JP
Inventors: Kenji Udagawa; 賢司宇田川; Keiichi Akagawa; 圭一赤川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】チョッパ装置のサイズを小型化すると共に、
イメージセンサの感度分布を一様にする。【解決手段】駆動装置７３により、透過部７０ａと遮
光部７０ｂを有するチョッパブレード７０を所定の周期
で上下に往復移動させ、入射される赤外線のうち、赤外
線受光部７２の奇数番目の列７２ｃまたは偶数番目の列
７２ｄに入射される赤外線を、交互に透過または遮光す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線検出装置お
よび赤外線検出方法に関し、特に、複数の赤外線受光部
により構成される赤外線検出装置および赤外線検出方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】赤外線センサの一種である熱型赤外セン
サは、入射される赤外線により素子の温度を上昇させ、
素子の温度や温度変化をもとに、入射された赤外線の強
度を検出する。すなわち、これらのセンサでは、素子自
体の温度や温度変化を電気信号に変換し、出力する。

【０００３】熱型赤外線センサの一種である焦電型セン
サや誘電型センサは、素子の温度変化を電気信号に変換
して出力するため、センサ自体の温度が飽和状態になる
と、それ以上赤外線が入射されても、温度（温度変化）
を検出することができなくなる。そのため、これらのセ
ンサでは、周期的に入射光を遮断し、センサ自体の温度
を周囲温度にリセットする必要がある。

【０００４】また、これらのセンサを使用する場合、直
流のバイアス電圧をセンサに印加することが一般的に行
われている。この様な使用状況においては、例えば、バ
イアス電圧の変動（例えばドリフトや、商用電源の混入
による変動）がノイズ成分として重畳されることにな
る。しかしながら、センサに入射される赤外線を一定の
周期Ｔで断続することにより、出力信号（赤外線の入射
に対応する出力信号）だけを、１／Ｔの周波数を通過帯
域とするバンドパスフィルタなどを用いて抽出すること
が可能となる。その結果、Ｓ／Ｎ比を向上させることが
できる。

【０００５】従って、センサの温度をリセットするため
だけでなく、ノイズの影響を抑えるために、入射される
赤外線を一定の周期で断続することが必要となる。

【０００６】図１０は、赤外線を一定の周期で断続する
ための従来のチョッパ装置の構成の一例を示す図であ
る。チョッパブレード１０は、モータ１１により一定の
角速度で回転されており、略扇形の透過部１０ａおよび
遮光部１０ｂにより、入射される赤外線を一定の周期で
断続する。チョッパブレード１０により断続された赤外
線は、赤外線センサ１２へ入射され、電気信号に変換さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１１は、赤外線セン
サとして、４つの点Ａ乃至Ｄを角点として有し、縦α、
横βの略長方形の形状の赤外線イメージセンサ（エリア
センサ）を使用した場合のチョッパ装置の構成例を示し
ている。この図において、チョッパブレード３１（図１
０のチョッパブレード１０に対応する）は、交互に配置
されている角度δの透過部３１ａおよび遮光部３１ｂよ
り構成されている。また、チョッパブレード３１は、左
回り（反時計方向）に一定の角速度で回転されている
（即ち、図１０において、赤外線の入射側から見た状態
に対応する）。ｒは、チョッパブレード３１の駆動点
（回転中心）３２からイメージセンサ３０（図１０の赤
外線センサ１２に対応する）の図中右側の角点としての
点Ａ（または点Ｄ）までの距離を示しており、θは、点
Ａ、駆動点３２、および点Ｄにより形成される角の角度
（rad）を示している（この例においては、θ＝δとさ
れている）。

【０００８】このような構成において、イメージセンサ
３０の各点に入射される赤外線の時間的関係を図１２に
示す。この図において、（ａ）乃至（ｄ）は、イメージ
センサ３０の点Ａ乃至点Ｄへ入射される赤外線の状態を
それぞれ示している。また、“明”は、赤外線が入射さ
れている状態であることを示し、“暗”は、赤外線が入
射されていない状態であることを示している。

【０００９】図１２に示すように、時刻ｔ１以降、イメ
ージセンサ３０の点Ａは、“暗”の状態となる。このと
き、点Ｂ乃至点Ｄは、まだ“明”の状態であるが、チョ
ッパブレード３１の回転に伴い、点Ｂ乃至点Ｄの順に
“暗”の状態に移行し、時刻ｔ２において、全ての点が
“暗”の状態となる。なお、“暗”の状態から“明”の
状態へ移行する場合も同様に時間的なずれがある。

【００１０】この様な場合、“暗”の状態の信号を、例
えば、時刻ｔ３で読み出す（サンプリングする）場合、
点Ａの赤外線受光部では、時刻ｔ１からｔ３の期間（＝
ΔＴ_A）継続する“暗”の状態に対する信号が得られ
る。一方、点Ｄの赤外線受光部では、時刻ｔ２から時刻
ｔ３の期間（＝ΔＴ_D＜ΔＴ_A）継続する“暗”の状態に
対応する信号が出力されることになる。同様のことは、
“明”状態に関しても成立する。

【００１１】以上を要約すると、縦または横方向に所定
の大きさを有するイメージセンサ３０のような赤外線セ
ンサとチョッパ装置とを組み合わせて使う場合、赤外線
受光部が“明”の状態または“暗”の状態になるタイミ
ングが、赤外線受光部の位置に応じて異なる。従って、
全ての赤外線受光部を同一のタイミングで読み出す、例
えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などでは、面
内で一様の強度の赤外線が入射された場合でも、出力信
号の大きさが赤外線受光部の位置によって異なる（面内
感度分布が異なる）という課題があった。

【００１２】以上の課題を解消する方法として、例え
ば、チョッパブレード３１を大きくすることが考えられ
る。図１３は、イメージセンサに比較して大きな半径の
（角度θに対して角度δが大きい）チョッパブレードを
使用したチョッパ装置を示す図である。

【００１３】この図において、チョッパブレード５０
は、角度δがπである透過部５０ａと、遮光部５０ｂと
からなり、駆動点５１を中心として一定の角速度ω［ra
d/sec］で反時計方向へ回転される。イメージセンサ５
２は、一辺の長さがαの正方形であり、図１１における
場合と同様に、駆動点５１から点Ａ（または点Ｄ）まで
の距離をｒとする。また、点Ａ、駆動点５１、および点
Ｄにより形成される角の角度をθ［rad］とする。

【００１４】以上の例において、点Ａ、駆動点５１、お
よび点Ｄが形成する角の角度θは、次の式で与えられ
る。 θ＝２ｓｉｎ^-1（α／２ｒ）（１）

【００１５】チョッパブレード５０の角速度はωである
から、点Ａが遮光されてから点Ｄが遮光されるまでの時
間ｔ［sec］は、次の式で与えられる。ｔ＝θ／ω （２）

【００１６】イメージセンサ５２の点Ａ（または点Ｄ）
が“明”（または“暗”）状態を継続する時間は、δ＝
πであるからπ／ωとなり、式（２）により得られる時
間ｔとの比Ｒ_tは、以下の式で与えられる。Ｒ_t＝ｔ／（π／ω）＝θ／π＝（２／π）・ｓｉｎ^-1（α／２ｒ）（３）

【００１７】このＲ_tが小さい程、イメージセンサ５２
の点Ａおよび点Ｄの赤外線受光部の感度が等しくなる。
例えば、イメージセンサ５２の一辺の長さαと、駆動点
５１から点Ａ（または点Ｄ）までの距離ｒが等しい（α
＝ｒ）場合、Ｒ_tは約０．３３となり、赤外線受光部の
感度の差は大きくなる。

【００１８】これに対して、駆動点５１から点Ａ（また
は点Ｄ）までの距離ｒが、イメージセンサ５２の一辺の
長さαの１０倍である（１０α＝ｒ）場合、Ｒ_tは０．
０３となり、赤外線受光部の感度の差は僅少となる。し
かしながら、この場合、例えば、イメージセンサ５２の
一辺の長さαが１０ｍｍであるとすると、チョッパブレ
ード５０の直径は２００ｍｍ以上となり、非常に大きな
ものとなる。

【００１９】このように、イメージセンサ５２の面内感
度分布を一様にするために大きなチョッパブレード５０
を使用すると、装置のサイズが大型化するという課題が
あった。また、大きなチョッパブレード５０を駆動する
には、大きなモータを必要とするため、消費電力が大き
くなるという課題もあった。

【００２０】更に、以上の例では、赤外線受光部がマト
リクス状に配置されたエリアセンサについて説明した
が、赤外線受光部が直線状に配置されているラインセン
サの場合でも同様の課題が存在する。例えば、図１１に
おいて、エリアセンサであるイメージセンサ３０の代わ
りに、点Ａと点Ｂを結ぶ直線上に赤外線受光部が１列に
配置されたラインセンサを用いる場合を考える。この場
合でも、点Ａ、点Ｂ、および駆動点３２が一直線上に配
置された場合を除き、図１２（ａ），（ｂ）に示すよう
に、点Ａと点Ｂにある赤外線受光部へ入射される赤外線
のタイミングが異なるという課題があった。また、点
Ａ、点Ｂ、および駆動点３２を一直線上に配置するにし
てもアライメントが困難という課題があった。更に、チ
ョッパブレード３１の直径は、このラインセンサのＡＢ
方向の長さをβとすると、少なくとも２β以上は必要と
なり、イメージセンサの大きさ（長さ）と比べて、チョ
ッパブレードが大きくなるという課題があった。

【００２１】本発明は、以上のような状況に鑑みてなさ
れたもので、複数の赤外線受光部より構成されるイメー
ジセンサの面内感度分布が一様となるようにするもので
ある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の赤外線
検出装置は、直線状に配置された複数の赤外線受光部を
有するイメージセンサと、イメージセンサに赤外線が入
射される状態、または、入射されない状態になるように
制御する制御手段と、制御手段を所定の周期で駆動する
駆動手段とを備えることを特徴とする。

【００２３】請求項２に記載の赤外線検出装置は、マト
リクス状に配置された複数の赤外線受光部を有するイメ
ージセンサと、イメージセンサの縦または横方向の列を
構成する赤外線受光部に入射される赤外線が、交互に透
過または遮光されるように制御する制御手段と、制御手
段を所定の周期で駆動する駆動手段とを備えることを特
徴とする。

【００２４】請求項６に記載の赤外線検出方法は、直線
状に配置された複数の赤外線受光部を有するイメージセ
ンサに赤外線が入射される状態、または、入射されない
状態を周期的に繰り返すように制御することを特徴とす
る。

【００２５】請求項７に記載の赤外線検出方法は、マト
リクス状に配置された複数の赤外線受光部を有するイメ
ージセンサの縦または横方向の列を構成する赤外線受光
部に入射される赤外線が、交互に透過または遮光される
状態を周期的に繰り返すように制御することを特徴とす
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の赤外線検出装置
の構成の一例を示す図である。この図において、チョッ
パブレード７０（制御手段）には、略矩形の赤外線透過
部７０ａと遮光部７０ｂとが交互に配置されており（１
枚のプレートを構成する遮光部７０ｂに対して、縦方向
に長い透過部７０ａがスリット状に形成されており）、
イメージセンサ７１に入射される赤外線を、図中上下方
向（イメージセンサ７１の水平走査ラインに対して垂直
な方向）の赤外線受光部７２の列毎に、遮光または透過
するようになされている。駆動装置７３（駆動手段）
は、チョッパブレード７０を図中左右方向に一定の周期
で往復移動させるようになされている。

【００２７】図２は、図１に示す駆動装置７３の詳細な
構成の一例を示すブロック図である。この図において、
基準信号発生部９０は、３０Ｈｚの基準信号を発生する
ようになされている。駆動部９１は、基準信号発生部９
０から供給される基準信号をもとに、アクチュエータ９
２を駆動するようになされている。アクチュエータ９２
は、例えば圧電振動子や可動コイルなどにより構成さ
れ、駆動部９１から供給される駆動信号に応じて、チョ
ッパブレード７０を一定の周期で図中左右方向に往復移
動させるようになされている。

【００２８】次に、この実施例の動作について説明す
る。

【００２９】この図において、基準信号発生部９０は３
０Ｈｚの基準信号を発生し、駆動部９１へ出力する。駆
動部９１は、基準信号発生部９０から出力される基準信
号の電力を増幅し、出力する。アクチュエータ９２は、
駆動部９１より供給される駆動信号に基づき、チョッパ
ブレード７０を図中左右方向に往復移動させる。

【００３０】図３は、図２に示す駆動部９１から出力さ
れる駆動信号と、チョッパブレード７０の変位の関係を
示す図である。図３（ａ）は、駆動部９１から出力され
る駆動信号を示している。この図に示すように、駆動信
号は１／３０秒の周期で＋Ｖ_dまたは−Ｖ_dの状態を繰り
返す矩形波信号である。図３（ｂ）は、チョッパブレー
ド７０の変位の時間的な変化を示している。この図に示
すように、チョッパブレード７０は、駆動信号（図３
（ａ））に同期して、１／３０秒の周期で、図１の左右
方向に往復移動される。このときの変位は、＋ｘ／２と
−ｘ／２の間の値であり、全変位量ｘは、画素を構成す
る赤外線受光部７２の横方向（図１の左右方向）の間隔
（ピッチ）に等しい。

【００３１】図４は、図１に示すチョッパブレード７０
とイメージセンサ７１との位置関係を示す図である。こ
の図は、図１に示すチョッパブレード７０とイメージセ
ンサ７１とを、駆動装置７３側から見た場合（図１の下
から上方向へ見た場合）の断面図を示している。なお、
図４（ａ）に示すチョッパブレード７０とイメージセン
サ７１との位置関係は、図１に示す状態に対応してい
る。

【００３２】図４（ａ）は、チョッパブレード７０の遮
光部７０ｂが、偶数番目（第２番目、第４番目、第６番
目）の縦方向の列（赤外線受光部７２の列７２ｂ）（以
下、偶数番目の列という）に入射される赤外線を遮光し
ている状態を示している。このとき、奇数番目（第１番
目、第３番目、第５番目）の縦方向の列（赤外線受光部
７２の列７２ａ）（以下、奇数番目の列という）には赤
外線が入射されている。

【００３３】図４（ｂ）は、チョッパブレード７０の遮
光部７０ｂが、奇数番目の列７２ａに入射される赤外線
を遮光している状態を示している。このとき、偶数番目
の列７２ｂには赤外線が入射されている。

【００３４】以上のような２つの状態は、駆動装置７３
によって交互に繰り返されるので、奇数番目の列７２ａ
と偶数番目の列７２ｂに対して赤外線が交互に入射され
ることになる。

【００３５】図５は、図１のイメージセンサ７１から得
られる画像信号を説明する図である。この実施例では、
走査スピードが通常の２倍（１／６０秒）のノンインタ
ーレース方式のイメージセンサ７１が使用されており、
水平走査ライン（図１の赤外線受光部７２の左右方向の
列）に沿って各赤外線受光部７２の出力信号が走査さ
れ、全ての水平走査ラインの画像信号が出力される。こ
のとき、入射される赤外線は、チョッパブレード７０の
位置に応じて透過または遮光されるので、イメージセン
サ７１へ入射される赤外線の状態は、図５（ａ）または
図５（ｂ）に示す状態の何れかになる。

【００３６】即ち、図５（ａ）に示す状態では、奇数番
目の列７２ａへ入射される赤外線は透過され、偶数番目
の列７２ｂへ入射される赤外線は遮光される。このよう
な状態で、イメージセンサ７１が走査されると、出力さ
れる画像信号は、奇数番目の列７２ａから出力される所
定の値の信号と、偶数番目の列７２ｂから出力される
“０”の値の信号とにより構成される画像信号となる。

【００３７】一方、図５（ｂ）に示す状態では、奇数番
目の列７２ａに入射される赤外線は遮光され、偶数番目
の列７２ｂに入射される赤外線は透過されているので、
出力される画像信号は、奇数番目の列７２ａから出力さ
れる“０”の値の信号と、偶数番目の列７２ｂから出力
される所定の値の信号とにより構成される画像信号とな
る。

【００３８】前述のように、イメージセンサ７１の走査
スピードは通常のノンインターレース方式の２倍である
ので、これら２種類の画像信号は、１／６０秒毎に交互
に出力される。ノンインターレース方式なので、いずれ
もフレーム画像となるが、説明の便宜上、図５（ａ）と
（ｂ）の画像を、それぞれ、奇数フィールド８０の画
像、または、偶数フィールド８１の画像と称する。従っ
て、２フィールド分の画像信号（１フレーム分の画像信
号）は、１／３０秒毎に出力されることになる。

【００３９】図６は、図１に示すイメージセンサ７１か
ら出力される画像信号をインタレース方式の画像信号に
変換する変換回路の構成の一例を示すブロック図であ
る。この図において、Ａ／Ｄ変換器７４は、イメージセ
ンサ７１から出力される画像信号をディジタル信号に変
換する。セレクタ７５は、Ａ／Ｄ変換器７４から出力さ
れるディジタル信号をフレームメモリ７６またはフレー
ムメモリ７７の何れか一方に供給する。フレームメモリ
７６，７７は、１フレーム分のディジタル化された画像
信号を格納するようになされている。セレクタ７８は、
フレームメモリ７６またはフレームメモリ７７の何れか
一方を選択し、格納されているデータをＤ／Ａ変換器７
９へ供給する。Ｄ／Ａ変換器７９は、フレームメモリ７
６または７７に格納されている１フレーム分のディジタ
ル化された画像信号を元のアナログ信号に変換するよう
になされている。

【００４０】チョッパブレード７０が、図５（ａ）に示
す赤外線の入射状態となる位置（図１に示す位置）にあ
るとき、イメージセンサ７１の走査が開始されると、図
１の最上端の水平走査ラインから最下端の水平走査ライ
ンに至るまで水平走査（図１の左から右方向への走査）
が順次行われる。その結果、イメージセンサ７１上の全
ての赤外線受光部７２の出力信号が画像信号として出力
される。なお、このとき、図５（ａ）に示すように、偶
数番目の列７２ｂに配置されている赤外線受光部７２に
は赤外線が入射されていない状態であるので、その出力
信号のレベルは“０”の状態となる。また、図５（ｂ）
に示す状態では、奇数番目の列７２ａの赤外線受光部７
２の出力信号のレベルが“０”となる。従って、１フレ
ームの完全な画像信号を得るには、図５（ａ），（ｂ）
の双方の状態における画像信号を合成する必要がある。

【００４１】そこで、いま、イメージセンサ７１に入射
されている赤外線が図５（ａ）に示す状態にあるとき、
セレクタ７５，７８を、例えば、図６の実線で示す接続
状態とする。このとき、図１のイメージセンサ７１の最
上端にある水平走査ラインから出力される信号が仮に
“ａ₁，０，ａ₂，０，ａ₃，０，・・・，ａ_n/2，０”
（ｎは水平走査ライン上に配置されている赤外線受光部
７２の個数（画素数））であるとすると、この信号は、
Ａ／Ｄ変換器７４でディジタル信号に変換され、セレク
タ７５を介してフレームメモリ７６の所定のアドレス
（最初の水平走査ラインに対応するアドレス）へ格納さ
れる。このような動作は、イメージセンサ７１の１フレ
ーム分の各水平走査ラインに対して繰り返され、図５
（ａ）の状態における画像信号がフレームメモリ７６へ
格納されることになる。

【００４２】次に、チョッパブレード７０が駆動装置７
３により移動され、図５（ｂ）に示す赤外線の入射状態
になると、イメージセンサ７１は、１フレーム分の画像
信号を再度出力する。このとき、図１に示すイメージセ
ンサ７１の最上端にある水平走査ラインから出力される
信号が仮に“０，ｂ₁，０，ｂ₂，０，ｂ₃，・・・，
０，ｂ_n/2”であるとすると、この信号は、Ａ／Ｄ変換
器７４でディジタル信号に変換され、セレクタ７５を介
してフレームメモリ７６へ供給される。このとき、フレ
ームメモリ７６には、図５（ａ）の状態における画像信
号が既に格納されているので、フレームメモリ７６は、
偶数番目の列７２ｂに対応する信号“ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃，
・・・，ｂ_n/2”だけを、信号“０”が既に書き込まれ
ているアドレスに書き込む。これにより、実質的に１フ
レーム分の映像信号が得られることになる。

【００４３】即ち、最上端の水平走査ラインに関して言
えば、図５（ａ）に示す状態における出力信号“ａ₁，
０，ａ₂，０，ａ₃，０，・・・，ａ_n/2，０”が書き込
まれた後、そのうちの“０”の出力信号が書き込まれて
いるアドレスに、図５（ｂ）の状態における出力信号
“０，ｂ₁，０，ｂ₂，０，ｂ₃，・・・，０，ｂ_n/2”の
うちの、“ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃，・・・，ｂ_n/2”が書き込ま
れる。その結果、“ａ₁，ｂ₁，ａ₂，ｂ₂，ａ₃，ｂ₃，・
・・，ａ_n/2，ｂ_n/2”がフレームメモリ７６へ格納され
る。

【００４４】このようにして得られた１フレーム分の画
像信号は、チョッパブレード７０が駆動装置７３によっ
て再度移動され、赤外線の入射状態が図５（ａ）に示す
状態になると同時に読み出され、セレクタ７８を介して
Ｄ／Ａ変換器７９へ出力される。

【００４５】いま、フレームメモリ７６に対して、１フ
レーム分の画像信号の格納が終了した（図５（ａ）と
（ｂ）に示す状態における画像信号の書き込みが終了し
た）とすると、駆動装置７３はチョッパブレード７０
を、図１に示す状態（図５（ａ）に示す状態に対応す
る）になるように移動する。このとき、セレクタ７５，
７８は、図６に示す破線の接続状態に変更される。そし
て、フレームメモリ７６に格納されている画像信号のう
ち、奇数番目の水平走査ラインの画像信号が１／６０秒
の時間をかけて読み出され、次に、偶数番目の水平走査
ラインの画像信号が、１／６０秒の時間をかけて読み出
される。この画像信号は、セレクタ７８を介してＤ／Ａ
変換器７９へ出力される。

【００４６】Ｄ／Ａ変換器７９は、フレームメモリ７６
から出力されるディジタル化された画像信号をもとのア
ナログ信号に変換し、出力する。Ｄ／Ａ変換器７９は、
Ａ／Ｄ変換器７４の２倍の周期のクロック信号で動作し
ている。従って、Ａ／Ｄ変換器７４が、図５（ａ）と
（ｂ）の各状態から出力される２フレーム分の画像信号
を１／３０秒間かけてＡ／Ｄ変換している間に、Ｄ／Ａ
変換器７９は、フレームメモリ７６に格納されている１
フレーム分の画像信号のうち、奇数フィールドの画像信
号に１／６０秒間、偶数フィールドの画像信号に１／６
０秒間、合計１／３０秒間かけて１フレーム分の画像信
号をＤ／Ａ変換し、出力する。その結果、インターレー
ス方式に基づいた画像信号を得ることができる。

【００４７】なお、このようにフレームメモリ７６から
読み出しが行われている期間に、イメージセンサ７１か
ら新たに出力される画像信号（図５（ａ）の状態におけ
る画像信号）は、Ａ／Ｄ変換器７４によりディジタル信
号に変換された後、セレクタ７５を介してフレームメモ
リ７７へ格納される。フレームメモリ７７に対して実質
的に１フレーム分の画像信号が記憶されたとき、フレー
ムメモリ７６からの１フレーム分の画像信号の読み出し
が完了する。そして、セレクタ７５，７８が再び図６の
実線で示す接続状態に切り替えられ、フレームメモリ７
６に画像信号が再度書き込まれると共に、フレームメモ
リ７７に書き込まれた画像信号が読み出されることにな
る。

【００４８】このような構成によれば、イメージセンサ
７１上の各赤外線受光部７２に入射される赤外線が遮光
または透過される時間が、その位置によらず一定となる
ので、イメージセンサ７１の面内感度分布を一様にする
ことができる。また、チョッパブレード７０は、イメー
ジセンサ７１と同程度の大きさでよいので、装置のサイ
ズを小型化することが可能となる。

【００４９】以上の実施例では、フレームメモリ７６，
７７に格納されている画像信号を、インターレース方式
の画像信号となるように読み出すようにした。しかしな
がら、ノンインターレース方式の画像信号を得るように
読み出すこともできる。その場合、図１に示すイメージ
センサ７１の水平走査ラインを、図中最上端から最下端
に向かって順に読み出すようにすればよい。

【００５０】図７は、本発明の赤外線検出装置の他の構
成例を示す図である。以上の実施例では、図中上下方向
に長い略矩形の透過部７０ａを有するチョッパブレード
７０を使用して、入射される赤外線を、イメージセンサ
７１の縦方向の列毎に遮光または透過するようにした。
この実施例では、図中左右方向に長い略矩形の透過部７
０ａを有するチョッパブレード７０により、赤外線受光
部７２の横方向の列（奇数番目の列７２ｃと偶数番目の
列７２ｄ）（水平走査ライン）毎に遮光または透過する
ようにしている。

【００５１】即ち、チョッパブレード７０は、左右方向
に長い略矩形の透過部７０ａと、遮光部７０ｂとから構
成され（１枚のプレートを構成する遮光部７０ｂに対し
て、横方向に長い透過部７０ａがスリット状に形成さ
れ）、イメージセンサ７１の水平走査ライン上に配置さ
れている赤外線受光部７２へ入射される赤外線を、水平
走査ライン毎に透過または遮光するようになされてい
る。また、駆動装置７３は、チョッパブレード７０を図
中上下方向に一定の周期で往復移動させるようになされ
ている。なお、駆動装置７３の構成は、図２に示した場
合と同様であるので、その説明は省略する。

【００５２】図８は、図７に示すイメージセンサ７１か
ら得られる画像信号を説明する図である。図８（ａ）
は、イメージセンサ７１の奇数フィールド９５の状態を
示している。赤外線受光部７２の奇数番目の列７２ｃに
は赤外線が入射され、偶数番目の列７２ｄでは赤外線が
遮光されている。また、図８（ｂ）は、偶数フィールド
９６の状態を示している。奇数番目の列７２ｃでは、赤
外線が遮光され、偶数番目の列７２ｄには赤外線が入射
されている。このように、奇数番目の列７２ｃと偶数番
目の列７２ｄに対して赤外線を１／６０秒毎に交互に入
射し、その出力信号を読み出すことにより、フレーム周
期が１／３０秒のインターレース方式に基づく画像信号
を生成することができる。

【００５３】このように、透過部７０ａと遮光部７０ｂ
が交互に形成されたチョッパブレード７０を介して赤外
線をイメージセンサ７１へ入射し、チョッパブレード７
０をアクチュエータ９２により１／３０秒の周期で図７
の上下方向に往復移動させ、各フィールドのラインから
出力信号を読み出すことにより、インターレース方式の
画像信号を生成することができる。

【００５４】以上のような構成によれば、イメージセン
サ７１の面内感度を一様とすることができるだけでな
く、イメージセンサ７１から出力される画像信号が、そ
のままインターレース方式に基づいた信号となるので、
得られた画像信号を特別な変換回路などを介さずに、デ
ィスプレイ装置などへ直接入力し、表示させることがで
きる。

【００５５】図９は、図１または図７に示すチョッパブ
レード７０の他の構成の一例を示す図である。なお、説
明を簡略化するため、以下では、このチョッパブレード
１００を図１に示す実施例に用いた場合について説明す
る。なお、図９は、図１に示すチョッパブレード７０と
イメージセンサ７１を駆動装置７３側から見た場合（図
１の下から上方向へ見た場合）の断面図を示している。

【００５６】チョッパブレード１００は、イメージセン
サ７１の２列分の幅（奇数番目の列の幅と偶数番目の列
の幅の和）と、イメージセンサ７１と同一かそれ以上の
長さ（図１に示すイメージセンサ７１の上下方向の長
さ）を有する複数のかまぼこ型のレンズ１０１により構
成されている。各レンズ１０１は、２列分の開口幅を有
する開口面へ入射された赤外線を、１列分の幅に収束す
るようになされている。

【００５７】図９（ａ）は、入射された赤外線が、２列
分の開口幅を有するレンズ１０１により奇数番目の列７
２ａに収束されている状態を示している。このとき、入
射される赤外線が全て奇数番目の列７２ａへ収束される
ため、結果として偶数番目の列７２ｂは遮光されること
になる。

【００５８】図９（ｂ）は、入射される赤外線がレンズ
１０１により偶数番目の列７２ｂに収束されている状態
を示している。このとき、入射される赤外線が全て偶数
番目の列７２ｂへ収束されるため、結果として奇数番目
の列７２ａは遮光されることになる。

【００５９】以上に示す２つの状態を１／６０秒毎に繰
り返し、イメージセンサ７１からの出力信号を読み出す
ことにより、画像信号を生成することができる。

【００６０】なお、このチョッパブレード１００を駆動
するには、図２のブロック図に示す駆動装置７３を用い
ればよい。

【００６１】以上のように、レンズ１０１により構成さ
れるチョッパブレード１００を用いれば、イメージセン
サ７１の赤外線受光部７２へ入射される赤外線を、その
位置に拘わらず、同一のタイミングで遮光または透過す
ることができるので、イメージセンサ７１の面内感度分
布を一様にすることができる。また、２列分の幅を有す
る赤外線を１列に収束し、これを赤外線受光部７２へ入
射するので、出力信号の信号レベルが図４に示す実施例
の場合と比べて約２倍になる。

【００６２】なお、以上の実施例では、チョッパブレー
ド７０，１００を移動させるようにしたが、イメージセ
ンサ７１を移動させるようにしてもよい。要は、チョッ
パブレード７０，１００がイメージセンサ７１に対し
て、相対的に移動されればよい。

【００６３】また、チョッパブレード７０，１００によ
りイメージセンサ７１へ入射される赤外線を透過または
遮光するようにしたが、例えば、液晶などを用いて、縦
または横方向の列に入射される赤外線を交互に透過また
は遮光するようにしてもよい。その場合、機械的な動作
部分が無くなるため、動作を確実に行わせることができ
るだけでなく、装置を更に小型化することが可能とな
る。

【００６４】また、本実施例では複数の水平走査ライン
を有するイメージセンサ（エリアセンサ）７１を用いた
が、単一のラインからなるイメージセンサ（ラインセン
サ）を使用する場合にも本発明を適用することができる
ことはいうまでもない。

【００６５】

【発明の効果】請求項１に記載の赤外線検出装置および
請求項６に記載の赤外線検出方法によれば、直線状に配
置された複数の赤外線受光部を有するイメージセンサに
赤外線が入射される状態、または、入射されない状態が
周期的に繰り返されるように制御するようにしたので、
イメージセンサの感度分布を一様にすることができるだ
けでなく、装置のサイズを小型化することができる。

【００６６】請求項２に記載の赤外線検出装置および請
求項７に記載の赤外線検出方法によれば、マトリクス状
に赤外線受光部が配置されたイメージセンサの縦または
横方向の列を構成する赤外線受光部に入射される赤外線
が、交互に透過または遮光される状態を周期的に繰り返
すようにしたので、装置のサイズを小型化することが可
能となるだけでなく、赤外線による画像信号を簡単に生
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の赤外線検出装置の構成の一例を示す図
である。

【図２】図１の駆動装置の詳細な構成の一例を示すブロ
ック図である。

【図３】図２の駆動部の駆動信号と、チョッパブレード
の変位との関係を示す図である。

【図４】チョッパブレードと、赤外線受光部との位置関
係を説明する図である。

【図５】図１のイメージセンサにおける赤外線の入射状
態を説明する図である。

【図６】図１に示す実施例からの出力信号をインターレ
ース方式に基づく信号に変換する変換回路の構成の一例
を示すブロック図である。

【図７】本発明の赤外線検出装置の他の構成の一例を示
す図である。

【図８】図７のイメージセンサにおける赤外線の入射の
状態を説明する図である。

【図９】レンズより構成されるチョッパブレードと、赤
外線受光部との位置関係を説明する図である。

【図１０】従来のチョッパ装置の構成の一例を示す図で
ある。

【図１１】従来のチョッパブレードとイメージセンサと
の関係を示す図である。

【図１２】図１１に示すイメージセンサの角点に配置さ
れている赤外線受光部から出力される信号のタイミング
を示すタイミング図である。

【図１３】従来のチョッパ装置の他の構成の一例を示す
図である。

【符号の説明】

７０チョッパブレード（制御手段）７１イメージセンサ７２赤外線受光部７３駆動装置（駆動手段）８０奇数フィールド８１偶数フィールド９０基準信号発生部９１駆動部９２アクチュエータ１００チョッパブレード１０１レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線状に配置された複数の赤外線受光部
を有するイメージセンサと、前記イメージセンサに赤外線が入射される状態、また
は、入射されない状態になるように制御する制御手段
と、前記制御手段を所定の周期で駆動する駆動手段とを備え
ることを特徴とする赤外線検出装置。
【請求項２】マトリクス状に配置された複数の赤外線
受光部を有するイメージセンサと、前記イメージセンサの縦または横方向の列を構成する前
記赤外線受光部に入射される前記赤外線が、交互に透過
または遮光されるように制御する制御手段と、前記制御手段を所定の周期で駆動する駆動手段とを備え
ることを特徴とする赤外線検出装置。
【請求項３】前記制御手段は、奇数番目または偶数番
目の前記列の一方に前記赤外線が入射されるとき、他方
に入射されないようにし、他方に入射されるとき、一方
に入射されないようにすることを特徴とする請求項２に
記載の赤外線検出装置。
【請求項４】前記列は、前記イメージセンサの水平走
査ラインに対応し、前記制御手段は、１水平走査ラインおきに設けられた前
記水平走査ライン方向に長い赤外線透過スリットを有し
ていることを特徴とする請求項２または３に記載の赤外
線検出装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記赤外線の一部を収
束して前記イメージセンサに入射させることを特徴とす
る請求項１、２または３に記載の赤外線検出装置。
【請求項６】直線状に配置された複数の赤外線受光部
を有するイメージセンサに赤外線が入射される状態、ま
たは、入射されない状態を周期的に繰り返すように制御
することを特徴とする赤外線検出方法。
【請求項７】マトリクス状に配置された複数の赤外線
受光部を有するイメージセンサの、縦または横方向の列
を構成する前記赤外線受光部へ入射される前記赤外線
が、交互に透過または遮光される状態を周期的に繰り返
すように制御することを特徴とする赤外線検出方法。