(57)【要約】      （修正有）【課題】距離が不明な目標から放射され、大気中を伝播してきた３波長赤外線を赤外線素子で受信することで目標までの正確な距離を検出する距離検出方法を提供する。【解決手段】赤外線素子３で目標１から放射される赤外線を３波長で受信することにより、３波長のうち２波長は大気中での赤外線減衰率がほぼ０である波長帯から選定し、残りの１波長を大気中で赤外線を吸収する波長帯から選定することで目標までの距離を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線素子で目標から放射される遠赤外線を３波長で受信し、目標までの距離を算出する距離検出方法
【請求項２】
前記赤外線素子で受信する３波長のうち２波長は大気中での赤外線減衰率がほぼ０である波長を用いる請求項１に記載の距離検出方法。
【請求項３】
前記赤外線素子で受信する３波長のうち１波長は大気中の二酸化炭素によって赤外線が減衰される１３．５μｍ〜１６．０μｍのＣＯ２吸収波長を用い、残りの２波長は１０．０μｍ〜１３．０μｍの範囲から選定する請求項２に記載の距離検出方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離が不明な目標から放射され、大気中を伝播してきた３波長赤外線を赤外線素子で受信することで目標までの正確な距離を検出する距離検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、夜間に赤外線カメラなどを用いて目標までの距離を検出するには、赤外線カメラとは別に目標に向けて超音波やミリ波を放射し目標から反射してきた波を利用するアクティブ方式と、赤外線カメラを２台使用する三角測量方法がある。  
【０００３】
しかしながら、アクティブ方式では目標に向けて放射するための放射源がカメラとは別に必要になるため装置の大型化やコスト上昇といった問題や放射源からの放射強度に限界があり測定距離が限られてしまう点、夜間照明がないところやライトが届かない遠距離の目標には焦点が合わせにくいといった問題がある。  三角測量方法でも測量には２台のカメラが必須であり目標が遠方にある場合には装置の大型化や２台のカメラが撮影した画像から同一目標を特定するための画像処理が必要になるという問題がある。  
【０００４】
上記２つの方法以外にも下記特許文献１に記載されているように、赤外線カメラを用いて目標から放出された赤外線を２波長で受信して目標の温度と目標までの距離を算出する方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２３２７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、目標から放射された遠赤外線の３波長を赤外線素子に受信させることで目標までの正確な距離を検出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題等を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果等を付記する。  
【０００８】
手段１．赤外線素子で目標から放射される遠赤外線を３波長で受信し、目標までの距離を算出する距離検出方法  
【０００９】
手段１によれば、赤外線素子で目標から放射される遠赤外線を３波長帯で受信することにより、３波長のうちの２波長帯を参照データとし残りの１波長を大気中で赤外線を吸収する波長から選定することで目標までの距離を検出することを特徴としている。  
【００１０】
手段２．前記赤外線素子で受信する３波長のうち２波長は大気中での赤外線減衰率がほぼ０である波長を用いる請求項１に記載の距離検出方法。  
【００１１】
手段２によれば、３波長のうち大気での減衰のない２波長強度比から、大気中で吸収のある波長の減衰前の強度を推定し、大気中で吸収のある波長の減衰した実測値から距離を算出することができる。  また、大気の減衰のない２波長強度比を参照することで赤外線素子で受信する際の各波長吸収量や温度などの各種ばらつき要因を補正することができる。  
【００１２】
手段３．前記赤外線素子で受信する３波長のうち１波長は大気中の二酸化炭素によって赤外線が減衰される１３．５μｍ〜１６．０μｍのＣＯ２吸収波長帯を用い、残りの２波長は１０．０μｍ〜１３．０μｍの範囲の波長帯から選定する請求項２に記載の距離検出方法  
【００１３】
手段３によれば、より正確に目標までの距離を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る３波長赤外線カメラ距離検出方法の実施の形態の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための最良の形態として、３波長赤外線カメラ距離検出方法の実施の形態を図面に従って説明する。  
【００１６】
図１は本発明に係る３波長赤外線カメラ距離検出方法の実施の形態であって、目標から放射された赤外線が大気により減衰を受け赤外線カメラに入射するときの説明図である。  
【００１７】
図１において目標１からは赤外線が放射されている。目標から放射された赤外線は、伝播距離Ｌだけ伝播し、赤外線カメラ２の前に置かれたレンズ３で集められフィルタ４を通り設定された波長のみ赤外線カメラ２で検出される。目標から放射された赤外線は大気中を伝播する際に波長それぞれの大気減衰率によって減衰された後に赤外線カメラ２で受信される。  
【００１８】
赤外線カメラ２で検出する３波長は、大気中での赤外線減衰の大きなＮ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２の吸収波長帯を避けた１０．０μｍ〜１３．０μｍの間の２波長（第１の波長、第２の波長）とＣＯ２の吸収波長帯である１３．５μｍ〜１６．０μｍの間の１波長（第３の波長）の３波長の赤外線強度測定値から目標までの距離を算出する。  
【００１９】
Ａ１を目標１から放射された直後の第１の波長の赤外線放射強度、Ａ２を目標１から放射された直後の第２の波長の赤外線放射強度、Ａ３を目標１から放射された直後の第３の波長の赤外線放射強度、Ｓ１を大気伝播後の減衰した赤外線カメラ２に入射する直前の前記第１の波長の赤外線放射強度、Ｓ２を大気伝播後の減衰した赤外線カメラ２に入射する直前の前記第２の波長の赤外線放射強度、Ｓ３を大気伝播後の減衰した赤外線カメラ２に入射する直前の前記第３の波長の赤外線放射強度、ｋ１を前記第１の波長の赤外線大気減衰率、ｋ２を前記第２の波長の赤外線大気減衰率、ｋ３を前記第３の波長の赤外線大気減衰率とする。  
【００２０】
経験則から大気中の減衰率はほぼ一定の値を示すので、目標１から放射された赤外線の第１の波長、第２の波長、第３の波長における赤外線カメラ２に入射する赤外線強度はそれぞれ以下の（１）式及び（２）式、（３）式として成立する。  
【数１】
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【数２】
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【数３】
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【００２１】
（１）式及び（２）式、（３）式は赤外線放射強度が大気中を指数関数的に減少することを示している。  
【００２２】
第１の波長、第２の波長において伝播する赤外線は大気中では減衰されない波長を選択したので、（１）式と（２）式、（３）式は以下の（４）式、（５）式の様になる。  
【数４】
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【数５】
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【００２３】
プランクの放射則から３波長間での強度比には、ほぼ温度依存性がないので、（６）式が導きだせる  
【数６】
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{α：３波長におけるプランクの放射則より求まる定数}  
【００２４】
（５）式と（６）式より、Ｓ３とＳ２の比は（７）式の様に表せる。  
【数７】
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【００２５】
（７）式より、伝播距離Ｌは（８）式の様に求まる。  
【数８】
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【符号の説明】
【００２６】
１  ：  目標    ２  ：  赤外線カメラ    ３  ：  レンズ    ４  ：  フィルタ
【図１】
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