JPS63298127A

JPS63298127A - 熱赤外撮像カメラ

Info

Publication number: JPS63298127A
Application number: JP62135254A
Authority: JP
Inventors: Kunio Nakamura; 中村　邦雄
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1988-12-05

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被写体の二次元温度分布を非接触で観測するこ
とができ、サーモグラフィー、二次元熱赤外放射分布計
等の機能を有する装置の光学機構として、工場での熱管
理、温度管理、防災等に利用することができる熱赤外撮
像カメラに関するものである。

従来の技術熱赤外撮像カメラは、可視カメラのような外部から照明
してその反射光を検出するものではなく、被写体向から
が放射している熱赤外線を検出して、その温度分布像を
観測するもので、暗闇でも観測できるカメラである。

しかし、暗闇で、温度分布を計測する場合を別にして考
えると、可視像が同時に観測できることにより、はるか
に計測が容易になる。その理由は、温度分布像は、可視
像とかなり異り、かつ形状を把握しにくいので、どこを
観測しているのか判別することが困難なためである。特
に、観測後のデータ解析においては、判別不可能な場合
が多い。

そこで、可視像を同時に観測できることが、強く要望さ
れることになる。従来、第４図に示すように、各々熱赤
外カメラ２１と可視カメラ２２を並べて被写体からの赤
外光を熱赤外結像レンズ２３で熱赤外カメラ２１に集光
して撮像し、一方可視光を可視結像レンズ２５で可視カ
メラ２２に集光して同時観測する方式があるが、この場
合、視差の問題がある。つまり、被写体が遠い場合は、
視差は生じないが、近距離の被写体観測の場合、ｊａｎ
−１（△／β）なる角度だけ視差が生ずる。

ここで、△は熱赤外カメラと可視カメラの光軸間間隔、
βは、被写体までの距離である。

この問題を解決するために、反射鏡を組み合せ、熱赤外
像と可視像を同一光軸で交互に観測する方式がある。（
特開昭６１−７６９２５号公報）この方式では、可視又
は熱赤外カメラの一方の対物レンズの直前に光軸に４５
°の状態及び平行の状態を交互に繰り返すことのできる
可動鏡を用いて、この可動鏡が４５°の状態の時に入射
光を直角に他のカメラの受光反射鏡へ向け、被写体を交
互に観測している。

第５図は他の従来例で、熱赤外カメラ２１の集光レンズ
２３の前に光軸に対して４５°の角度をなす反射鏡２６
を設け、更に第６図に示した円形の一部を切欠いた形状
の回転セクタ２７を光軸に対して４５°の傾きで可視集
光レンズ２５の前で回転させるようにして、回転セフ４
２フ０回転に応じて、回転セクタ２７で反射させたとき
はその光を更に反射鏡２６で反射させて赤外集光レンズ
２３を経て熱赤外カメラ２１に入射させ、回転セクタ２
７の切欠部が来たときは入射光を集光レンズ２５で集光
して可視カメラ２２に入射させるよう５へにしたものである。２８は光束断面である。

発明が解決しようとする問題点これらの従来の熱赤外撮像カメラはいずれも熱赤外系と
可視光系のレンズを各々有した設計で、カメラが２台重
ねられた状態で、寸法、重量共２台分を要する。しかも
、高価な大型赤外レンズが使われていて、コＸ）面の問
題点もある。

そこで、本発明は、視差がなく、高価な大型赤外レンズ
を用いず、主集光系がひとつで、寸法、重量共はとんど
１台分に納まる可視像同時観測可能な熱赤外撮像カメラ
を提供しようとするものである。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するための本発明の技術的手段は、熱
赤外及び可視の画像を結像させるための集光曲面鏡群と
結像光を交互に反射及び透過する回転反射鏡と、反射及
び透過光の一方を熱赤外撮像素子に結像させるレンズ群
と他方を可視撮像素子に結像させるレンズ群とを有し、
回転反射鏡を集光曲面鏡群の結像面附近に光軸に対して
４５°の６　へ。

角度で設置して、可視と熱赤外像を交互に切換えるよう
にし、かつ熱赤外撮像素子に被写体からの光が入射して
いない時は、基準赤外光が入射されるように基準黒体光
源を設置したものである。

作用上記技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、集光曲面鏡群を赤外系と可視系で共通で使用
する方式なので、主集光系は１組で済み視差がなく、ま
た、赤外集光系はあらかじめ主集光系で収束された状態
で使用するので、大型の赤外レンズが不要であり、更に
、熱赤外及び可視系各々に専用の小型集光レンズ群が設
置されているので、色収差の問題がなく、かつ回転鏡を
これら小型集光レンズ群に対して４５°の角度で設置す
ることにより全体を小型にかつ軽量化することができる
。

実施例以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明による熱赤外撮像カメラの構成図である
。第２図は、第１図の構成に用いられる回転反射鏡の形
状図である。各図において、同一部材には同一符号を付
す。

第１図に示すように、反射型の第１集光曲面鏡１と第２
集光曲面鏡２とで構成されるカセグレン集光系を用いた
。焦点距離５１Ｊｌ、Ｆ　／　１．０で、結像位置は第
２集光曲面鏡２より後方１０原とした。回転反射鏡７は
半径５０期で、第２図に示すように半径の１／２　（２
５Ｍ）　の円で、９０°ずつの範囲２ケ所を削除して切
欠部１９を形成した形状にし、９００　ｒｐｍ　（，１
５回転／秒）で回転させ開閉−組を１サイクルとするチ
ョッピングを３０Ｈｚに設定した。回転反射鏡７が開の
時、すなわち切欠部１９が第２集光曲面鏡２の光路中に
回転してきたとき入射光は可視結像レンズ群５に入り、
可視撮像素子６に可視像を結ぶ。寸た基準黒体光源９か
らの基準赤外光からレンズ８、熱赤外結像レンズ群３を
通って熱赤外撮像素子４に入射する。

一方回転反射鏡７の反射面１８が第２集光曲面鏡２の光
路中に回転してきた閉の時は、入射光は反射により９０
°向きがかわり、熱赤外結像レンズ群３に入り、熱赤外
撮像素子４に熱赤外像を結ぶ。

熱赤外結像レンズ群３はゲルマニウム製のリレーレンズ
とし結像用第２レンズは焦点距離２０ＭでＦ／１．０と
した。一方、可視結像レンズ群５はリレーレンズの結像
用第２レンズの焦点距離が５０７１１１１１＋で、Ｆ／
２．５とした。可視系は感度に余裕があるので、明るさ
よりも、光学収差に重点を置いて設計した。

回転反射鏡７の開閉により、第３図に示すようなタイミ
ングで、可視、赤外の切換えができ、切換えに要する時
間△ｔを、有効時間ｔｏｐｅｎ　　又はｔｃｌｏｓｅ　
Ｋ比較し短かく抑えることができた。これは、第２図に
示すように、回転反射鏡面での入射光収束面２０が十分
小さくなっているためである。

熱赤外像信号は増幅器１１で信号処理後、画像処理部１
３へ送られ、（ポジ画像）−（ネガ画像）の画像処理後
表示部１５で画像表示される。その時、基準黒体光源９
の温度データは温度信号処理部１４を経由して画像処理
部１３へ送られ、増幅器１１からの信号に温度情報を与
えることになる。

また、ホトカプラ１０により回転反射鏡７の回転同期信
号が検出され画像処理部に加えられる。

一方可視像信号は増幅器１２で信号処理後、画像処理部
１３へ送られ、熱赤外信号と同時に表示部１５で、画面
の一部を占有して、可視像の表示がされる。

なお可視像の輪郭化処理を画像処理部１３で実施し、表
示部で熱赤外像と重ね合せて表示することも可能である
。

発明の効果以上のように本発明は熱赤外及び可視光に対して反射集
光系より成る共通の光学系を用いて集光し、この光学系
の結像面近傍に回転羽根型の反射鏡を設置してこの反射
鏡の可視光と透過光とを熱赤外および可視の各結像用レ
ンズで結像するようにしたもので、熱赤外光および可視
光間に視差がなく、かつ全体の構成の寸法、重量を半減
するこしユτ−ｆ−占１　咄４　Ｆ射光受ぶにより角数
差の問１０へ題を解決し、更に回転羽根型の反射光の採用により入射
光の切換え時間を短く抑えることができる。

また、高価な大型赤外レンズを不要とするため安価な熱
赤外撮像カメラが実現できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例における熱赤外撮像カメラの
全体構成を示す概略図、第２図は第１図における回転反
射鏡の形状と光束の結像位置を示す平面図、第３図は第
１図の回転反射鏡の開・閉状態のタイムチャート図、第
４図は従来の熱赤外撮像カメラの光学系の構成を示す概
略図、第５図は従来の他の熱赤外撮像カメラの光学機構
の構成を示す概略図、第６図は第５図における光学機構
の回転鏡チョッパの形状と光束断面を示す平面図である
。１．２・・・集光曲面鏡、３・・・熱赤外結像レンズ群
、４・・・熱赤外撮像素子、５・・・可視結像レンズ群
、６・・・可視撮像素子、７・・・回転反射鏡、８・・
・レンズ、９・・・基準黒体光源、１０・・ホトカプラ
、１１．１２・・・増巾器、１３・・・画像処理部、１
４・・・温度信号処１１　　へ− 皿部、１５・・表示部、１８・・・反射面、１９・・・
切欠部、２０・・・入射光集束面。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図第４図Ｉｚ５ム第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被写体の熱赤外放射分布像を読み取って出力する
ための熱赤外撮像素子と、被写体の可視像を読み取って
出力するための可視撮像素子と、熱赤外及び可視の両方
の像を結像させるための集光曲面鏡群と、前記集光曲面
鏡群の結像光を交互に反射及び透過する回転反射鏡と、
前記回転反射鏡の反射及び透過光の一方を熱赤外撮像素
子に結像させるレンズ群と、他方を可視撮像素子に結像
させるレンズ群と、熱赤外撮像素子に結像光が入射され
ていない時に、基準赤外光を入射する黒体光源を有して
いることを特徴とする熱赤外撮像カメラ。
（２）集光曲面鏡群がカセグレン型反射鏡であり、この
反射鏡の結像面近傍に回転反射鏡が入射光軸に対して４
５°の角度を形成して設置されている特許請求の範囲第
１項記載の熱赤外撮像カメラ。
（３）回転反射鏡の反射面からの反射光を熱赤外撮像素
子に入射して赤外像をとらえ、回転反射鏡の切欠部を透
過する入射光を可視撮像素子に入射させ、同時に基準黒
体光源からの基準赤外光を切欠部を介して熱赤外撮像素
子に入射する特許請求の範囲第１項記載の熱赤外撮像カ
メラ。