JPS6349972Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (a) 考案の技術分野 本考案は赤外線撮像装置に係り、さらに詳しく
はピンホールにより前記赤外線撮像装置の受光素
子表面に対象物体を結像させる構造を有する赤外
線撮像装置に関する。

(b) 技術の背景 赤外線はあらゆる物体の表面から放射されてい
るが、その放射分布を赤外線検知素子で受けて光
電変換をして映像化することが出来る。この所謂
表面温度パターンは各方面に広く応用されている
のは周知の通りである。

(c) 従来技術と問題点 前記赤外線撮像装置の赤外線検知素子としては
例えば水銀、カドミウム、テルル（HgCdTe）の
ような組合せの半導体化合物が広く用いられてい
るが、赤外線検知素子の単位素子数に関しては急
速な発展を見ており、殊に電荷結合デバイス
（CCD）や電荷注入デバイス（CID）と組み合わ
せると、デバイス内で信号処理が可能となり、か
つ各単位素子に対する引出し導線が不必要となる
ため、単位素子数を飛躍的に増大することが出
来、エリア・アレイも可能となつている。

前記CCDやCIDは赤外線検知素子内の光電変換
による電気信号の蓄積機能と転送機能を併せ持つ
ているから、前記赤外線検知素子の光電変換によ
る信号電流が微弱であつてもこれを蓄積した上で
出力して該信号電流を増幅することが出来る。た
だしその蓄積時間だけ信号の応答速度は低下す
る。

前記赤外線撮像装置は通常の可視光線によるカ
メラと同様に赤外線集光レンズを備え、対象物体
の赤外線像を赤外線検知素子上に結像させる。前
記赤外線集光レンズの材料としては一般にゲルマ
ニウム（Ge）またはシリコン（Si）が赤外線の
波長に応じて使用されている。従来のように信号
電流出力回路に上述の信号電流蓄積機能を持たな
い赤外線撮像装置の集光レンズは直径50mm程度の
非常に明るい（F1〜F2相当）Ge集光レンズであ
るが甚だ高価である。却つてCCDやCIDを備えた
赤外線検知器においては該集光レンズは明るすぎ
て信号電流は過剰となり、これに対応するには入
射光を絞るか、赤外線検知素子のCCDやCIDの電
荷転送速度を高速化（数ＭHz）せねばならず、後
者の場合は一層高価なデバイスを必要とし製品の
原価の昂騰を来す。

なお集光レンズといえばその解像度が問題にな
るが、一般に該解像度の限界は使用する光の波長
の２〜３倍とされているから、赤外線の場合はそ
の波長は３〜10μｍであるので、普通の可視光線
領域のカメラの集光レンズよりは一桁程要求度が
低い。いずれにしても赤外線撮像装置においては
その集光レンズのコストの低減が強く要望されて
いた。

また前記赤外線撮像装置の小型計量化の点から
見ても集光レンズ系の改善を必要としている。

(d) 考案の目的 本考案は前述の点に鑑みなされたもので、比較
的に低速度で動く物体や静止物体を対象とした赤
外線撮像装置の集光レンズの原価を大幅に削減
し、かつ前記赤外線撮像装置を小型化出来る機構
を提供しようとするものである。

(e) 考案の構成 上記の考案の目的は、蓄積型赤外線検知素子
と、該赤外線検知素子と所定の距離をおいて対向
配置されたピンホールを有する冷却されたシール
ドと、前記赤外線検知素子とシールドにそれぞれ
熱伝導的に密着して冷却するクーリングヘツド
と、撮像の対象物からの赤外線を受容透過する赤
外線窓を有し前記赤外線検知素子、シールドおよ
びクーリングヘツドを収容して真空空間を形成す
る真空容器とより構成されたことを特徴とする赤
外線撮像装置を使用することにより容易に達成さ
れる。

(f) 考案の実施例 以下本考案の実施例につき図面を参照して説明
する。図は本考案に基づく改良された赤外線撮像
装置の一実施例を概念的に示す断面図である。

図に見るように該赤外線撮像装置は真空容器１
内に納められている。真空空間２は断熱を目的と
して設けられてもので、真空容器１の頂面にGe
の赤外線窓３を備えている。

前記赤外線検知素子４は図には示していない冷
凍器により液体窒素温度までに冷却されているク
ーリングヘツド５に密着して固定されている。シ
ールド６は熱伝導の良い金属、例えば銅で形成さ
れ、熱伝導的に抵抗のないように前記クーリング
ヘツド５に接合されており、その頂面の中央部に
丁度前記赤外線検知素子４の垂直上方，即ち前記
赤外線撮像装置の光学軸Ｘ−Ｘ上に位置して、本
考案に基づくピンホール７が配設してある。上述
のようなシールド６の構造から前記ピンホール７
の孔縁も低温に保持されていて、ここから前記赤
外線撮像装置の動作中に無用の赤外線を放射しな
いように配慮されている。

前記ピンホール７の内径は赤外線検知単位素子
の寸法を考慮して約100μｍとする。

次に本赤外線撮像装置の動作について述べる。
赤外線撮像装置を基の対象物Ａに向けると、その
像Ｂは図示のように、ピンホール７を通して赤外
線検知素子４の面上に結像する。即ち本考案によ
る赤外線撮像装置には前述の高価な赤外線集光レ
ンズは不要である。

先に述べたような赤外線検知素子４の機能によ
り、像Ｂはエリア・アレイ状に配設された赤外線
検知単位素子群により信号電流に光電変換され、
一旦一定時間蓄積された後、順次転送されて出力
して、像Ｂを画像化する。上記の転送速度は数
10KHzで十分であり、駆動回路を簡略化出来るの
でその原価も低くなる。

前記ピンホール７は微小であり、そこを通過す
る光の量は少なく、前述の従来の赤外線集光レン
ズの10000分の１程度の明るさであるが、赤外線
検知素子４に組み込んだ蓄積機能で必要な信号電
流値まで上げることが出来る。反面、上記の蓄積
時間だけ該赤外線撮像装置の応答速度が低下する
のは免れないので、高速で運動する現象の撮像装
置には適しない。

(g) 考案の効果 以上の説明から明らかなように、本考案による
赤外線撮像装置は高速で変化する現象を除き、あ
らゆる赤外線を放射する物体の必要温度パターン
を撮影出来る小型軽量の赤外線撮像装置を極めて
安価に提供出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本考案に基づく赤外線撮像装置の一実施例
の構造を概念的に示す部分断面図である。 図において、１は真空容器、２は真空空間、３
は赤外線窓、４は赤外線検知素子、５はクーリン
グヘツド、６はシールド、７はピンホールをそれ
ぞれ示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 静止、若しくは低速度で変化する現象を撮像す
   るのに適した赤外線撮像装置であつて、蓄積型赤
   外線検知素子と、該赤外線検知素子と所定の距離
   をおいて対向配設されたピンホールを有する冷却
   されたシールドと、前記赤外線検知素子とシール
   ドにそれぞれ熱伝導的に密着して冷却するクーリ
   ングヘツドと、撮像の対象物からの赤外線を受容
   透過する赤外線窓を有し前記赤外線検知素子、シ
   ールドおよびクーリングヘツドを収容して真空空
   間を形成する真空容器とより構成されたことを特
   徴とする赤外線撮像装置。