(57)【要約】【課題】光源から被検体を経ないで入射する赤外光を抑える赤外線カメラを提供する。【解決手段】  赤外光源から出射された赤外線が、対象物を経過せずに光学フィルタ内で反射を繰り返してレンズに入射する反射光が生じるのを防ぐことが可能な赤外線カメラ１００を提供する。  赤外線カメラ１００は、赤外線を集光するレンズ１ａを備える撮像装置１と、特定の波長帯域の赤外線以外を遮光する光学フィルタ２１と、赤外光源３と、遮光板１１と、を有する。光学フィルタ２１に設けられる溝部１４ｂは、レンズに入射する不要な赤外光が、レンズへ入射しない方向へと反射させる。    【選択図】  図１
2010096716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも赤外波長帯域に感度を有する撮像装置と、
前記撮像装置に隣接して設けられ、少なくとも前記特定の赤外波長を含む照明光を、前記撮像装置の撮像対象物に照射する光源と、
前記撮像装置および前記光源の前方に設けられ、前記光源からの内部反射光が前記撮像装置へ入射することを阻止する内部反射面を有し、前記特定の赤外波長の光のみを透過する光学フィルタと、
前記光源と前記撮像装置との間に設けられ、前記光学フィルタに入射する前の、前記光源からの照明光が前記撮像装置へ入射することを阻止する遮光部材と、を有すること
を特徴とする赤外線カメラ。
【請求項２】
請求項１に記載の赤外線カメラであって、
前記内部反射面は、前記光学フィルタに前記遮光部材の一端が接している位置から、前記撮像装の備えるレンズの画角に対して外側の位置、までの範囲に設けられていること
を特徴とする赤外線カメラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の赤外線カメラであって、
前記内部反射面は、前記光学フィルタに形成される三角溝の備える２つの斜面であること
を特徴とする赤外線カメラ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の赤外線カメラであって、
前記内部反射面は、前記光学フィルタに形成される溝の備える２つの側面および底面であること
を特徴とする赤外線カメラ。
【請求項５】
請求項３または４に記載の赤外線カメラであって、
前記斜面の少なくとも一方および前記側面は、前記レンズの光軸に対して平行に形成されていること
を特徴とする赤外線カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線カメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
可視光に比べて優れた透過性や分光特性を有する赤外線を利用する赤外線カメラが知られている。このような赤外線カメラでは、被検体から放射される赤外線や、照射した赤外光の反射光を利用することによって、さまざまな情報を得ることが可能である。
【０００３】
上記のような赤外線カメラにおいて、例えば、測距等で照射赤外光の反射光を利用する場合には、赤外光を照射する光源が必要となる。この点、赤外線カメラに、別途赤外線を照射する赤外光源を設けた装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２１１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、光源と赤外線カメラとを一体に構成した場合、光学フィルタによって照射赤外光が反射され、赤外線が対象物を経ずに光学系に入射してしまう可能性がある。
【０００６】
そこで本発明では、照射赤外光が光学フィルタ内で反射され、対象物を経ないでレンズに入射するのを防ぐ赤外線カメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、少なくとも赤外波長帯域に感度を有する撮像装置と、前記撮像装置に隣接して設けられ、少なくとも前記特定の赤外波長を含む照明光を、前記撮像装置の撮像対象物に照射する光源と、前記撮像装置および前記光源の前方に設けられ、前記光源からの内部反射光が前記撮像装置へ入射することを阻止する内部反射面を有し、前記特定の赤外波長の光のみを透過する光学フィルタと、前記光源と前記撮像装置との間に設けられ、前記光学フィルタに入射する前の前記光源からの照明光が前記撮像装置へ入射することを阻止する遮光部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明の赤外線カメラによれば、光源からの照射赤外光が、被検体を経ないで光学系に入射するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
まず、本発明をより明確にするために、単に遮光板で区切られた空間に赤外光源および光学系を備える赤外線カメラの一例について、図５を参照しながら説明する。図５は、赤外線カメラ８００の概略構成図である。
【００１０】
赤外線カメラ８００は、撮像装置１と、光学フィルタ２と、赤外光源３と、遮光板１８と、を有する。
【００１１】
撮像装置１は、赤外光を集光して検知し、電気信号に変換するためのものであり、赤外線を集光する光学系としてのレンズ１ａと、レンズ１ａにより集光された赤外線を検知して電気信号に変換する赤外線検知器（図示しない）と、を有する。
【００１２】
レンズ１ａは、対象物から放射および反射された赤外線を受光して、赤外線検知器に集光させる。
【００１３】
赤外線検知器は、レンズ１ａにより集光された赤外線を検知して、電気信号に変換する。当該電気信号は、増幅及びデジタル信号への変換を経て、例えば、測距等の処理に利用される。
【００１４】
赤外光源３は、被検体５に赤外線を照射するための光源であり、例えば、赤外線を照射可能なハロゲンランプや赤外線ＬＥＤ、赤外線レーザ等が利用可能である。ここでは、赤外光源３は、広い波長帯域の赤外線を照射するが、光学フィルタ２の特性によって定まる特定の波長帯域の赤外光のみが、光学フィルタ２を透過する。
【００１５】
赤外光源３は、撮像装置１の側方に位置し、両者は後述の遮光板１８によって隔てられている。なお、赤外光源３は、撮像装置１のレンズ１ａの撮像範囲を照射するように配置される。
【００１６】
光学フィルタ２は、対象物５と、撮像装置１および赤外光源３との間に、撮像装置１の備えるレンズ１ａの受光面、および、赤外光源３に対向するように、設けられている。なお、光学フィルタ２は、撮像装置１の分光感度に応じて、特定の波長帯域の赤外光を通過させる。
【００１７】
遮光板１８は、光学フィルタ２にその一端を接し、撮像装置１と赤外光源３との間を隔てるように配置されている。遮光板１８は全帯域の光を遮光し、対象物５を通らずにレンズ１ａへと直接的に入射する赤外光源３からの不要な赤外光を抑制することが出来る。
【００１８】
次に、このような赤外線カメラ８００における赤外線の進路について説明する。
【００１９】
赤外光源３から出射された赤外線は、各方向へと拡散する。なお、図５では説明のため、赤外光源３から出射され、対象物５へと至る赤外線に符号１０ａ、その反射光でレンズ１ａへと到達する赤外線に符号１１ａ、対象物５を経過せずに遮光板１８を越える特定の角度で光学フィルタ２へと入射する赤外線に符号１０ｂ、その反射光でレンズ１ａへと到達する赤外線に符号１１ｂを付した。
【００２０】
図５に示すように、赤外光源３から出射された赤外線１０ａは、光学フィルタ２を通過して特定の波長帯域のみからなる赤外光となって対象物５へと到達する。対象物５へと到達した赤外線１０ａは対象物５により反射され、反射光１１ａがレンズ１ａへと到達する。これにより、例えば、赤外線カメラ８００は、赤外線の減衰率から対象物５までの距離を検出する事が可能である。
【００２１】
しかしながら、赤外光源３から出射された赤外線１０ｂのような入射角で光学フィルタ３へと入射する赤外光は、光学フィルタ２内の両境界面で反射を繰り返す。その結果、赤外線１０ｂは、対象物５へと到達せずに光学フィルタ２を透過する反射光１１ｂとして、レンズ１ａへと到達してしまう。
【００２２】
このような赤外光がレンズ１ａへと入射すると、赤外線カメラ８００における処理精度が低下してしまう。従って、赤外光源からの赤外光がどのような角度で光学フィルタ２へと入射した場合においても、当該赤外光が光学フィルタ内での反射によってレンズ１ａへと到達するのを防ぐ構造が必要である。
【００２３】
上記のような構造を備える赤外線カメラとして、図６に示すような、赤外線カメラ９００が考えられる。すなわち、赤外光源３および撮像装置１に対して、光学フィルタ２ａおよび光学フィルタ２ｂをそれぞれ設け、かつ、赤外光源３と撮像装置１との間を、光学フィルタ２ａの下面までにわたって遮光板１９で分断したものである。
【００２４】
赤外線カメラ９００においては、図６に示すように、赤外線１０ｂは遮光板１９で反射されて、レンズ１ａへと到達し得ない方向への指向性を有する反射光１１ｃとされる。従って、対象物５を経ずにレンズ１ａへと到達する赤外光を、遮光板１９によって遮ることが可能である。
【００２５】
しかしながら、このような赤外線カメラ９００を製造するためには、撮像装置１と赤外光源３とのそれぞれに光学フィルタ２を用意しなければならないため、部品点数が増加して組立てが複雑化してしまう。その結果、赤外線カメラ８００と比較してもコストが多くかかる。
＜第一の実施形態＞
次に、本願の第一の実施形態に係る赤外線カメラ１００を、図１を参照しながら説明する。図１は、第一の実施形態に係る赤外線カメラ１００の概略構成図である。
【００２６】
赤外線カメラ１００は、撮像装置１と、光学フィルタ２１と、赤外光源３と、遮光板１１と、を備えている。
【００２７】
撮像装置１と、赤外光源３とは、上述した赤外線カメラ８００と同様の構成であるため、省略する。
【００２８】
光学フィルタ２１についても、上述の赤外線カメラ８００とほぼ同様の特徴を備えているが、その形状が上記とは異なる。なお、ここでは、光学フィルタ２１の対象物５に対向する境界面を２１ａ、撮像装置１および赤外光源３に対向する境界面を２１ｂ、として説明する。
【００２９】
光学フィルタ２１の境界面２１ｂには、溝部１４ａおよび溝部１４ｂが設けられている。
【００３０】
溝部１４ａおよび溝部１４ｂは、内部反射面としての２つの斜面からなる三角溝である。溝部１４ａには遮光板１１の一端が嵌め込まれ、固定されている。従って、光学フィルタ２１は、溝１４ａを境界として、光源側と、レンズ側と、に隔てられる。
【００３１】
なお、溝部１４ｂは、ここでは、溝部１４ａおよび遮光板１１に対して、レンズ側に設けられている。
【００３２】
次に、このような赤外線カメラ１００における赤外線の進路について説明する。
【００３３】
なお、図１では説明のため、赤外光源３から出射され、対象物５へと到達せずに遮光板１１を越える特定の角度で光学フィルタ２１へと入射する赤外線に符号１０ｂ、その反射光に符号１１ｄを付した。
【００３４】
赤外光源３から出射された赤外線１０ｂは、光学フィルタ２１の境界面２１ａで反射され、溝部１４ｂの赤外光源側の斜面へと到達する。溝部１４の斜面は、内部反射面として赤外線１０ｂを反射し、当該反射点よりも赤外光源側への指向性を有する反射光１１ｄとして、境界面２１ａへと導く。
【００３５】
なお、溝部１４ａおよび溝部１４ｂの位置および形状は、光学フィルタ２１の厚さや、反射率および屈折率によって、適宜変更することが可能である。
【００３６】
すなわち、溝部の備える斜面（内部反射面）は、対象物を経過しないでレンズに入射する特定の角度を有する赤外線を、反射点よりも赤外光源側方向への指向性を持たせるよう反射させる構成とされていれば良い。
【００３７】
また、光学フィルタ２１内で、赤外線１０ｂからレンズに入射する角度を有する反射光が生じる前に、全反射臨界角以下（でき得る限り小さい入射角）で境界面２１ａに導くことで、反射光を効率良く境界面２１ａから出射させることが出来るように、内部反射面を構成しても良い。
【００３８】
以上、本発明の一実施形態について説明した。
【００３９】
本実施形態に係る赤外カメラ１００によれば、赤外光源から出射され、対象物を経過せずに光学フィルタ内で反射を繰り返してレンズに入射する赤外光が生じるのを防ぐことが可能である。これにより、不要な赤外光を受光せずに、精度の高い処理を実行することが可能である。
＜第二の実施形態＞
次に、本願の第二の実施形態に係る赤外線カメラ２００について、その構造の一例を、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る赤外線カメラ２００の概略構成図である。
【００４０】
以下、第一の実施形態にかかる赤外線カメラ１００と比較して、異なる部分について説明する。
【００４１】
赤外線カメラ２００は、第一の実施形態にかかる赤外線カメラ１００とほぼ同様の構成であるが、光学フィルタおよび遮光板の形状において異なる。
【００４２】
赤外線カメラ２００は、撮像装置１と、光学フィルタ２２と、赤外光源３と、遮光板１２と、を有する。
【００４３】
光学フィルタ２２の境界面２２ｂには、溝部２４ａ、溝部２４ｂおよび溝部２４ｃが、連続して形成されている。
【００４４】
各溝部は、内部反射面として、光軸Ｌａに対して平行な急斜面と、緩い斜面と、を備える三角溝である。なお、溝部２４ａには遮光板１２の一端が嵌め込まれ、固定されている。従って、光学フィルタ２２は、溝２４ａを境界として、光源側と、レンズ側と、に隔てられる。
【００４５】
なお、溝部２４ｂおよび溝部２４ｃは、ここでは、溝部２４ａおよび遮光板１２に対して、レンズ側に設けられている。
【００４６】
次に、このような赤外線カメラ２００における赤外線の進路について説明する。
【００４７】
なお、図２では説明のため、赤外光源３から出射され、対象物５へと到達せずに遮光板１２を越える特定の角度で光学フィルタ２２へと入射する赤外線に符号１０ｂ、その反射光に符号１１ｅを付した。
【００４８】
赤外光源３から出射された赤外線１０ｂは、光学フィルタ２２の境界面２２ａで反射され、溝部２４ｂの緩斜面（内部反射面）へと到達する。そして、ここでさらに反射を受けた赤外線１０ｂは、当該反射点よりも赤外光源側への指向性を有する反射光１１ｅとなって、境界面２２ａへと導かれる。
【００４９】
以上のような構成により、本実施形態にかかる赤外線カメラ２００は、溝部に形成される斜面（内部反射面）によって、赤外線の反射光を、レンズへと入射しない方向、例えば、光学フィルタに対して対象物側、かつ、遮光板に対して赤外光源側への指向性を有するように導くことが可能である。
＜第三の実施形態＞
次に、本願の第三の実施形態に係る赤外線カメラ３００について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る赤外線カメラ３００の概略構成図である。
【００５０】
以下、第一の実施形態にかかる赤外線カメラ１００と比較して、異なる部分について説明する。
【００５１】
赤外線カメラ３００は、第一の実施形態にかかる赤外線カメラ１００とは、光学フィルタおよび遮光板の形状において異なる。
【００５２】
赤外線カメラ３００は、撮像装置１と、光学フィルタ２３と、赤外光源３と、遮光板１３と、を有する。
【００５３】
光学フィルタ２３の境界面２３ｂには、溝部３４ａ、溝部３４ｂおよび溝部３４ｃが、境界面２３ａには、溝部３４ｄおよび溝部３４ｅが形成されている。溝部３４ａ〜溝部３４ｅは、その順に、対向する両境界面において交互に並んで設けられている。
【００５４】
各溝部は、内部反射面として、対向する２つの方形の側面と、方形の底面と、を有する溝であり、両側面は、光軸Ｌａに対して平行に形成されている。溝部３４ａには遮光板１３の一端が嵌め込まれ、固定されている。従って、光学フィルタ２３は、溝３４ａを境界として、光源側と、レンズ側と、に隔てられる。
【００５５】
溝部３４ｂ〜溝部３４ｅは、溝部３４ａおよび遮光板１３に対して、レンズ側に設けられている。
【００５６】
次に、このような赤外線カメラ３００における赤外線の進路について説明する。
【００５７】
なお、図３では説明のため、赤外光源３から出射され、対象物５へと至らずに遮光板１３を越える特定の角度で光学フィルタ２３へと入射する赤外線に符号１０ｂ、その反射光に符号１１ｆを付した。
【００５８】
赤外光源３から出射された赤外線１０ｂは、光学フィルタ２３の境界面２３ａ、溝部３４ｂの赤外光源側の側面（内部反射面）、および、境界面２３ｂで繰り返し反射を受ける。このような反射光１１ｆは、境界面２３ｂにおける反射点よりも赤外光源側の境界面２３ａへと導かれる。
【００５９】
以上のような構成により、本実施形態にかかる赤外線カメラ３００においても、溝部の内部反射面である側面及び底面は、対象物を経過せずにレンズへと入射する特定の角度を有する赤外線を、レンズへ入射しない方向へと導くことが可能である。
＜第四の実施形態＞
次に、本願の第四の実施形態に係る赤外線カメラ４００について、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る赤外線カメラ４００の概略構成図である。
【００６０】
以下、第一の実施形態にかかる赤外線カメラ１００と比較して、異なる部分について説明する。
【００６１】
赤外線カメラ４００は、第一の実施形態にかかる赤外線カメラ１００とは、光学フィルタおよび遮光板の形状において異なる。
【００６２】
赤外線カメラ４００は、撮像装置１と、光学フィルタ２４と、赤外光源３と、遮光板１４と、を有する。
【００６３】
光学フィルタ２４の境界面２４ｂには、溝部４４ａおよび溝部４４ｂが形成されている。
【００６４】
溝部４４ａおよび溝部４４ｂは、第三の実施形態にかかる溝部と同様に、内部反射面として、対向する２つの方形の側面と、方形の底面と、を有する溝であり、両側面は、光軸Ｌａに対して平行に形成されている。溝部４４ａには遮光板１４の一端が嵌め込まれ、固定されている。従って、光学フィルタ２４は、溝４４ａを境界として、光源側と、レンズ側と、に隔てられる。
【００６５】
なお、溝部４４ｂ〜溝部４４ｅは、溝部４４ａおよび遮光板１４に対して、レンズ側に設けられている。
【００６６】
次に、このような赤外線カメラ４００における赤外線の進路について説明する。
【００６７】
なお、図４では説明のため、赤外光源３から出射され、対象物５へと至らずに遮光板１４を越える特定の角度で光学フィルタ２４へと入射する赤外線に符号１０ｂ、その反射光に符号１１ｇを付した。
【００６８】
赤外光源３から出射された赤外線１０ｂは、光学フィルタ２４の境界面２４ａ、境界面２４ｂ、および、溝部４４ｂの赤外光源側の側面（内部反射面）で、繰り返し反射を受ける。このような反射光１１ｇは、赤外光源側への指向性を備え、境界面２４ａに導かれる。
【００６９】
以上のような構成により、本実施形態にかかる赤外線カメラ４００においても、光学フィルタ２４の備える溝部により、対象物を経過せずにレンズへと入射する特定の角度を有する赤外線を、レンズへ入射しない方向へと導くことが可能である。
【００７０】
なお、本発明は、上記実施形態に制限されない。上記実施形態は、本発明の技術的思想の範囲内で様々な変形が可能である。
【００７１】
例えば、光学フィルタ、遮光板、撮像装置、光源等が配置される位置は、上記に限定せず、撮像装置と光源を遮光板で遮光可能であれば、各部品がどのような位置関係で配置されていても良い。
【００７２】
さらに、溝部の斜面または側面が必ずしもレンズの光軸に平行である必要はなく、不要な赤外光を反射し得る角度であれば、内部反射面は、光軸に対してどのような角度を有していても良い。
【００７３】
また、上記実施形態においては、遮光板は、光学フィルタの備える溝部に嵌め込んで固定される。これにより、その位置が組立ての段階で一定に担保され、製品間のばらつきを抑制することが可能である。しかしながら、溝部に嵌め込まずに遮光板を光学フィルタに直接接着するような構成とすることも可能である。
【００７４】
なお、溝部の形状、深さ、位置、数等は上記に限定されず、赤外光源からの特定の角度を有する不要な赤外線を、レンズに入射させないような構造であれば、どのように決定しても良い。例えば、光学フィルタの厚さや、材質特性による反射率および屈折率、または、遮光板、レンズ、赤外光源等に対する光学フィルタの位置から、好適な構成を特定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第一の実施形態に係る赤外線カメラ１００の概略構成図である。
【図２】第二の実施形態に係る赤外線カメラ２００の概略構成図である。
【図３】第三の実施形態に係る赤外線カメラ３００の概略構成図である。
【図４】第四の実施形態に係る赤外線カメラ４００の概略構成図である。
【図５】撮像装置および赤外光源を備える赤外線カメラ８００の概略構成図である。
【図６】撮像装置および赤外光源が、遮光板で分離された赤外線カメラ９００の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７６】
１００・２００・３００・４００・８００・９００：赤外線カメラ、１：撮像装置、１ａ：レンズ、２・２ａ・２ｂ・２１・２２・２３・２４：光学フィルタ、３：赤外光源、５：対象物、１１・１２・１３・１４・１８・１９：遮光板。
【図１】
2010096716.tif 000003
【図２】
2010096716.tif 000004
【図３】
2010096716.tif 000005
【図４】
2010096716.tif 000006
【図５】
2010096716.tif 000007
【図６】
2010096716.tif 000008