JPS60107611A - 赤外撮像装置 - Google Patents

赤外撮像装置

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JPS60107611A
JPS60107611A JP58215253A JP21525383A JPS60107611A JP S60107611 A JPS60107611 A JP S60107611A JP 58215253 A JP58215253 A JP 58215253A JP 21525383 A JP21525383 A JP 21525383A JP S60107611 A JPS60107611 A JP S60107611A
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JP
Japan
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optical system
infrared
signal
image
detecting
Prior art date
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Pending
Application number
JP58215253A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Furuya
章 古谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS60107611A publication Critical patent/JPS60107611A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/12Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices with means for image conversion or intensification
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/282Autofocusing of zoom lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は自動焦点機能を備えた赤外撮像装置に関する
ものである。
〔従来の技術〕
この釉装置は暗視装置、ミサイルの誘導装置等に使用さ
れている。まず第1図を用いて従来の装置について説明
する。
第1図において、(1)は被写体、(2a)、(2b)
(2C)は入射光路、(3)は入射光軸、(4a)、 
(4b)。
(4c)、 (4d)はアフォーカル系レンズ、(5)
は走査鏡、(6a)、(6b)は走査鏡回転11’ll
l、 を力は表示装置。
(8)はスキャナ、(9a)、 (9b)は結像光学系
レンズ。
01は結像元軸、0υは赤外光検出器、(1Bは走査信
号。
0階は検出信号、α4は増幅器、a!9は表示映像信号
θeは走査制卸回路、σMは同期信号、四は走査鏡射出
光束である。次にこの装置の動作について説明する。
被写体(11から放射される赤外線は、アフォーカル光
学系I/7ズ(4a)、 (4b)、 (4c)、(4
d)から構成されるアフォーカル元学系に入射する。入
射する光の光路を示したのが、入射光路(2a) 、 
(2k)) 。
(2C)である。入射光路(2a)、 (2b)、 (
20) ff通過して、アフォーカル光学系レンズ(4
a) jfc入射した光はアフォーカル光学系レンズ(
4b)、(40)を経て、アフォーカル光学系レンズ(
4d)から射出する。この光の射出径は、アフォーカル
光学系レンズ(4a)に入射する光の入射径より小さく
なっている。
上記アフォーカル光学系レンズ(4d)からの射出光は
走査鏡(5)によって走査さtする。走査鏡(5)はス
キャナ(8)Vこよって、駆動され、走査鏡回転+Hl
+ (6a)の回りにぐよイ2ロ方向、走査鏡回転軸(
61))の回りにはハ、二方向に回転可能となっている
走査鏡(5)によって走査さitた。アフォーカル光学
系レンズ(4d)からの射出光は結像光学系レンズ(9
a) 、(9b)から構成される結像光学系に尋かれ、
結像元学系元軸Ql上に配置された赤外ブC検出器0υ
上に集束される。
赤外検出器αυは、入射した赤外触強度に比例した検出
信号0(至)を出力する。この検出信号〇四υ、微弱な
ので、増幅器a4によって増幅される。増ψ1i器0養
から出力される表示映像信号住ωは衣示装置(7)に印
加される。
走査制帥回路tteは、映像の走査方式に応じて。
走査鏡(5)と表示装置(力の動作を制卸する機能全持
っている。
走査制陣回路叫からは、スキャナ(8)に走査信号a2
が1表示装置、−(17)に同期信号aηが印加される
このようにして、被写体(1)の2次元的赤外崖画像が
表示装置(7)に表示される。
−万、この棟装置号ミザイル誘4装置の様に。
被写体までの距離が変化し、また装置の操作に人間が介
在しない応用に用いる場合に以下の2つの問題点があっ
た。
1つには、被写体までの距離が決まっていないので、ご
く狭い距1’il: 範囲以外では1表示画像のボケが
起こる点でるる。これは結像光学系の結像位置が被写体
距離によって変化することが原因でめるO もう1つは、アフォーカル光学系レンズ(4a) 。
(4シ)、(40)、 (4d)、M家元学系レンズ(
9a)。
(9b)の材料は通常ゲルマニウムが使用され、ゲルマ
ニウムの屈折率は、温就変化によって大きく変化するの
で結像光学系の結像位置が変化し、高温及び低温時に表
示画像のボケが起こる。
前記のいずれの場合も、結像光学系レンズ(9a)。
(9b)から成る結隊元学系を結1埃元軸OI暉沿って
移動し、&示装置(7)の表示画像が最も鮮明になる点
で固定すればよい表示画像が得られる。ところがミザイ
ル誘4装置の様に、装置の操作に巻量が介在しない応用
では、最も使用ひん度の高い被写体距離及び使用温度で
、最良の表示画像が得られるように上記結合光学系を配
置することが促米行われていた。そのため、被写体まで
の距離又は使用温度が太きく変化したとき2表示画像の
劣化は好けられなかった。
〔発明の4既費〕 この発明は上記の欠点を慎官し、被写体までの距離又は
使用温度が大きく変化しても當に鮮明な表示画1?!を
実現するためのものである。
〔発明の実施例〕
以下第2図、第3図、IA4図eこ示すこの発明の一実
施例について説明する。第2図、第3図、第4図におい
て、(I)〜Q′0.及びQシは従来例の各部と同一(
幾筋と同一名称を4jする部分、 QFDは焦点恢出装
置、0:車はポルグ、(21&ユサーボモータ、 12
1+は焦点1i14全回路、(ハ)は半透過鏡、Q乃は
コリノーノヨンレンス、イオは三角ノリズム、(26a
)、 (26b)は亦外元検出器、(27a)、(27
b)は検出信号+ (28a)。
(28b)は増幅器、(ハ)は減算器、(至)は誤差信
号、0υはサンフルオールド、 01’−は目標位置信
号、岬は焦点誤差信号、(刊は電力増幅器、C39は合
焦1トリ陣信号。
(至)は近距離結像光束、 071は駆動フーリ、(ハ
)はワイヤ、(39a)、(59b)、(39C)、(
39d、)ij7−リ。
(1Bはパンドパスフイノし夕である。
次VC動作について1況明する。第2図において。
結球几学系レンズ(9b)と赤外光検出器■の間の空間
v(、詰隊光学系レンズ(9b)からの射出光の集束泣
を丘の、赤外光検出器Ql)の位置の間の距離を検知し
、誤差信号OIを出力する機能1勺する焦点恢出装置顛
が挿入されている。
この誤差信号60)lよ焦点調整回路CIDに印加され
走査側脚装置(16)から被写体位置を疋丘し−でいる
と推定される時刻に出力される目標位置信号02によっ
てサンフールホールドこれ、増11・1iされて2合焦
制呻信号(3つとなる。この合焦測的」信号C(ωは、
被写体(1)から放射される赤外ルJの結像’j’e学
系レンズ(9b)からの射出光の結像位置と赤外光検出
器aυの位置の誤差に応じた信号である。
この合焦側ωを信号θ9はサーボモータ舛に印加さiL
、このサーボモータ■に駆動されるホルダ(11に取り
つけられた結稼元学系レンズ(9a)、 (9b)から
成る結像死生系全体を結像’L ++’lllに沿って
移動させる。
このようにして、富に被写体(11から放射さUする赤
外線の結像光学系レンズ(9b)からの射出光の結像位
置と赤外ブ0検出器(IllO位Kを一致させることが
できるので、常に被写体(11の鮮明な表示画像が実現
できる・ 第3図は焦点検出装置αQ及び焦点調整回路(21)の
詳#IIIを示す図である。走査鏡射出光束Q4は結像
光学系レンズ(9a)、 (9b)によって県東される
が。
その一部が半透過鏡(ハ)によって折り返され、コリメ
ーションレンズC141によって平行元になる。コリメ
ーションレンズC141の射出光束は三角フリズムI、
!9によって折p返され、使用する赤外線波長イiFの
中央付近の元のみを透過するバンドパスフィルタ四を通
過後、その光束の中央に対して対称に配置された赤外光
検出器(26a)、 (261)) に入射する。
これら1対の赤外光検出器(26E1.)、(26b)
 から出力される倣弱な検出信号(27a)、 (27
b) は増’IVA器(:la)、 (28b) によ
ッテ増輻2れた後、減算器は段に印加される。減算器(
ハ)がら出カ書れる誤差信号C31はサングルホールド
0υに印)AIされて、目標位置信号に2によってサン
グルホールドされ・焦点誤差信号0罎として出力される
。この焦点誤差信号(ト)1′j:’?J3.力増幅器
OOによって増幅され、・合焦制卸信号C39として出
力きれる。合焦制卸信号(ト)はサーボモータ(イ)に
印加され、結像光学系レンズ(9a)。
(9b) i”i:XMK勤7−リC37)、ワイヤ(
至)、7−リ(39a) 。
(59b)、 C59C)、 (39d) 、ホルダ四
によって構成される移動機構によって、結像元軸α1に
沿った方向(ホ又はへの方向)に移動される。
第4図は、コリメーションレンズca41.三角プリズ
ム(ハ)、バンドパスフィルタ曲、赤外元検出器(26
a)、 (26b) による焦点検出の原理を示す図で
ある。第4図(a)は焦点が正しく合った状態を示す図
である。三角ンリズム(ハ)の頂角θは、三角7′リズ
ム(ハ)の材料の屈折率ni用いて以下の式であられさ
れる。
θ=bin’工 、=−1=、=−illこの角は臨界
角と呼ばれ、平行光入射に対して三角フリズムが全反射
と透過の中間の状態を示す角である。焦点が正しく合っ
た状態では、コリメーションレンズの射出光は平行にな
るので、赤外光検出器(26&)、 (261)) に
は同じ量の光が入射し、検出信号(27a)、 (27
b) ノL’ベルVA+V11は以下の関係となる。
VA = VB ・・・・・・・・・・・・・・ (2
)−万、第4図(b)は焦点位置が結像光学系レンズ(
9b)に近いときで、コリメーションレンズ(財)の射
出光は発散光束となるので1元束の半分は三角フリズム
(ハ)で透過し、残りの半分は全反射し、赤外光検出器
(26a) の入射光量は赤外光検出器(261)) 
の入射光量より少なくなる。よってVA。
VEは以下の関係となる。
VA (VB ・・・・・・・・・・・・・・ (3)
−万第4図(C)は焦点位置が結像元学糸レンズ(9b
)から遠い場合で、コリメーションレンズ04)の射出
光は収束光束となるので、やはり光束の半分は三角フリ
ズム(ハ)で透過し、残りの半分は透過するから、ε1
N4図(b)の場合と同様に以下の式が成立する。
VA ) VB ・・・・・・・・・・・・・ (4)
バンドパスフィルタGICiは、三角プリズムQ51の
波長による屈折率の変化による上記の焦点検出の感度ヲ
高めるために挿入されている。
〔発明の効果〕
以上述べたように、この発明は、被写体までの距離又は
使用温度が大きく変化した場合でも、當に鮮明な赤外線
表示画像を得ることができる赤外撮像装置を実現できる
という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の赤外撮像装置の一例の構成を示す図、第
2図、第3図、第4図はこの発明の一実施例としての構
成を示す図であり1図中(11は被写体、(2a)、 
(2b)、 (2C)は入射光路、(3)は入射光軸、
(4a)、 (4b)、(4c)、(4dJはアフォー
カル系レンズ、(5)は走査鏡、(6a)、 (6b)
は走査続回転軸、(7)は表示装置、(8)はスキャナ
、(9a)。 (9b)は結像光学系レンズ、α1は結像光軸、01)
は赤外光検出器、 (Iaは走査信号、 a階は検出信
号、04Jは増幅器、05)は表示映像信号、 (Ii
jは走査制御回路。 aηは同期信号、(2りは走査鏡射出光束、Hは焦点検
出装置、 (IIはホルダ、(21はザーボモータ、e
υは焦点調整回路、(ハ)は半透過綿、 C14)はコ
リメーションレンズ、(ハ)は三角ノリズム、(26a
) 、 (26b) は赤外光検出器、(27a)、 
(27b) は検出信号。 (28a)、 (28b) は増幅器、端は減算器、 
C31は誤差信号、0υはサンプルホールド、02は目
標位置信号、(ト)は焦点誤差信号、04)は電力増幅
器、 C’19は合焦制御信号、(支))は近距離結像
光束、 Cl7)は駆動フーリ、(至)はワイヤ、(3
9a)、 (59b)、(39c)、(59d)はフー
リ、 (4f)tj:バンドパスフィルタである。 なお1図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。 代理人 大 岩 増 雄 第4図 (0,)(b) V、4 vB

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +11 被写体に対向づ−るように配置されたアフォー
    カル元学系と、前記アフォーカル元学系の射出光路中に
    配置Nさり、た走査手段と、前記走査手段の射出光路中
    に配置された結像光学系と、・前記結像光学系のKfj
    像位置に配置された妨外検出器とを有する赤外撮1欣鮒
    置において、上記結像光学系を光軸方向に移動する手段
    と、前記結鍬光学系の結像する祝野内にある任意の被写
    体像の最良結像状態を検出する手段と、前記最良結1政
    状態を検出する手段からの出刃信号によって常に任意の
    被写体の最良結像状態を得るようにAil記結像元学系
    を移動する千関舶1tlj呻する手段とをMすることを
    l特徴とする赤外撮像装置。 (21Oi工記、最良結像状態を検出する手段として。 前記結像元学糸と上記赤外検出器の間に半透過鏡を備え
    、前記半透過鏡の反射光路中に配置されたコリメーノヨ
    ンレンズト、前記コリメーションレンズの射出光路中に
    配置された三角フリズムと。 111J記三角プリズムの射出光路中に配置された)(
    ンドパスフィルタと、前記パントノくスフイルタの射出
    光束を二分するように配色された2つの赤外光検出器と
    、前記の2つの赤外光検出器から出力される検出信号の
    差を検出する手段と、前述の検出信号の差をザンプル・
    ホールドする手段f備えたこと+l!’j徴とする特許
    請求範囲第(1)項記載の赤外撮像製置。
JP58215253A 1983-11-16 1983-11-16 赤外撮像装置 Pending JPS60107611A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0412314A2 (de) * 1989-08-05 1991-02-13 Firma Carl Zeiss Infrarot-Abbildungssystem mit einer Vorrichtung zum Ausgleichen des Temperatur-Einflusses auf den Fokussierzustand.
JPH0349518U (ja) * 1989-09-22 1991-05-15

Cited By (3)

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EP0412314A2 (de) * 1989-08-05 1991-02-13 Firma Carl Zeiss Infrarot-Abbildungssystem mit einer Vorrichtung zum Ausgleichen des Temperatur-Einflusses auf den Fokussierzustand.
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