JPS6247025A - 赤外線装置の焦点位置調節法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、赤外線装置（特に熱映像装置）の自動焦、低
位ｒ！ｉ調節法に関するものである。

（従来の技術） 赤外線の波長が８乃至１２μｍ帯を使用する映像装置で
は光学系にデルマニウム光学材料等を使用している。

従来、赤外線映像装置の焦点調整は、手動により光学系
又は検出器を前後に移動させて映像面と検出器位置を二
数させることにより行っている。

赤外線装置では、可視置載のカメラのように自動焦点調
ｅ磯構が応用できないので、ミサイルや航空機搭載の赤
外線装置で焦点調節が必要な場合は、モーター駆動等の
方法で遠隔的に操作を行わなければならず、それが実行
できない場合は固定焦点にしている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、赤外線装置に使われるゲルマニウム等の赤外
線光学材料は、温度変化に対し材料の屈折率が変化する
ので、航空機搭載装置やミサイル等では温度変化が激し
く、焦点位置も大きく変わり良い映像が得られない等の
欠点があった４（問題点を解決するための手段及び作用
）本発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、赤外線光学系のレンズに電流を
通し、レンズ材料の発熱によりレンズの屈折率を変化さ
せ、これにより光学系の焦点位置を調節可能にした赤外
線装置の焦点位置調節法を提供しようとするものである
。

本発明では、赤外線装置の光学系レンズがデルマニウム
等の半導体材料であれば、レンズ自体に直接的に直流又
は交流を通電するようにし、また光学系レンズが誘電体
材料等のように絶縁材料であれば、導電性膜をレンズ表
面にコーティングして通電する。通電の結果、レンズが
発熱して温度が上昇し、これにより屈折率を変化させ、
焦点調節を行う。

（実施例） 以下、本発明に係る赤外線装置の焦点位置調節法の実施
例を図面に従って説明する。

第１図は、デルマニウムを用いた３枚構成の赤外線装置
のレンズ光学系を示している。この図において、１は凸
レンズ、２は収差補正用凹レンズ、３は最終段の収束凸
レンズであり、４，５．６はそれぞれのレンズ玉周辺に
取り付けられた電極である。マは電圧付加制御装置、８
は光学系付近に設けられた温度検出器である。

このように高性能の光学系では、収差特性を良くするた
めに凸レンズ、凹レンズの組み合わせレンズ系が用いら
れる。

光学材料の温度変化【こ伴うゲルマニウムレンズの屈折
率変化は、温度変化１°Ｃに対しおよそ４Ｘ１０−−″
である。従って、第１図の実施例では２５℃の温度変化
に対し約０．５乃至１ｍｍ焦点位置が変わる。これは、
焦点距離５０ｍｍのレンズでは無限遠に焦点を合わせた
レンズが２．５乃至５ｍの位置にピントが合ってしまう
ことになる。

つまり、温度が上昇すると凸レンズは焦点距離が短くな
り、凹レンズはその逆であるので、適当なレンズに電流
を流してレンズの温度を上昇させ焦点距離を調節する。

第１図の実施例では、装置内温度が１０℃上昇すると、
光学系の焦点距離は約０．３ｍｍ［くなるので、この温
度変化を温度検出器８が検出し、電圧付加制御装置７が
凹レンズ２に電流を流し、温度を約１５℃上げてやるこ
とによって、短くなった焦点距離をもとに戻すことがで
きる。

逆に、外気温度が下がり、レンズ温度が低くなって焦点
距離が長くなった場合は、凸レンズ１又は３に電流を流
せばよい。

電流を流す量はレンズの大きさや方式によって異なるの
で、事前に温度変化による焦点変動を調べておけばよい
。例えば、直径４０ｍａ＋、厚さ３ｍｍ（２０ｇ）のゲ
ルマニウムレンズでは、比熱が０、０７４ｃａｌ／ｇ”
Ｃであるので、温度を２０℃上昇させるためには熱の逃
げを考えなければ約３０カロリーの熱量を加えればよい
。これは１２６ジユールであるから、約１３ワツトの電
力を１０秒間加えればよいことがわかる。実際には、ピ
ントのずれ共合をモニターしてピントが一致する虫で電
流を流し続ける等の方法がある。

上記第１図の実施例では、温度変化によってピンボケに
なってしまったピント位置を補正する例を示したが、一
般に赤外線映像装置ではゲルマニウムレンズを凸レンズ
、凹レンズ含めて５乃至８枚使用するので各レンズの温
度を適当に制御することによって最初から光学系の焦点
距離調節のために本発明を適用することも可能である。

また、赤外線映像装置では、レンズの温度が上昇するこ
とによる映像への影響は、レンズ面の温度が一様である
限り問題はないので、第２図に示すようにレンズ１１の
周囲に電極１２を複数個設けて電流の流れる方向を電圧
付加切り替え装置１３で切り替えてやること１こよって
温度上昇を早く一様にすることができる。

なお、上記第１図の実施例では、レンズ材質自体が半導
体であるゲルマニウムレンズを使用したが、誘電体材料
等のようにレンズの材料自体が絶縁材料である場合には
、レンズ表面に導電性膜をコーティングして、導電性膜
に通電すればよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の赤外線装置の焦点位置調
節法によれば、赤外線装置の光学系レンズに電流を流す
ことによって、光学系の焦点位置を調節できるように構
成したので、装置が安価にでき、また、機械的駆動部分
がないので信頼性の高いものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る赤外線装置の焦点位置調節法の実
施例であって赤外線光学系の１例を示す構成図、第２図
はレンズに対する電極配置の他の例を示す構成図である
。 １．２，３．１１・・・レンズ、４，５，６．１２・・
・電極、７・・・電圧付加制御装置、８・・・温度検出
器、１３・・・電圧付加切り替え装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）赤外線装置の光学系レンズに電流を流して該光学
   系レンズの焦点位置を調節することを特徴とする赤外線
   装置の焦点位置調節法。
2. （２）前記光学系レンズは、その材質自体が半導体であ
   る特許請求の範囲第１項記載の赤外線装置の焦点位置調
   節法。
3. （３）前記光学系レンズは、表面に導電性膜をコーティ
   ングしたものである特許請求の範囲第１項記載の赤外線
   装置の焦点位置調節法。