(57)【要約】【課題】  高速に複数の温度基準熱源を提示でき、温度基準熱源の温度制御時の撮像画質低下をより短くできる赤外線撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】  撮像対象から赤外線検知器に至る光軸中の中間結像点位置において光軸と直交する中間結像平面上で互いに異なる複数の方向に設けられ互いに異なる温度に設定された複数の温度基準熱源４０〜４３と、中間結像平面上を移動し移動位置に応じて異なる温度基準熱源からの赤外線像を前記光軸方向の前記赤外線検知器に向けて反射可能な集合ミラー３０と、複数の温度基準熱源を赤外線検知器で撮像した結果に基づき赤外線検知器の複数の赤外線検知素子の感度ばらつきを補正する感度補正手段５０を有する。【選択図】        図１
2005106642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象からの赤外線を複数の赤外線検知素子で構成された赤外線検知器に結像入力して赤外線画像を撮像する赤外線撮像装置において、
前記撮像対象から前記赤外線検知器に至る光軸中の中間結像点位置において前記光軸と直交する中間結像平面上で互いに異なる複数の方向に設けられ互いに異なる温度に設定された複数の温度基準熱源と、
前記中間結像平面上を移動し移動位置に応じて異なる温度基準熱源からの赤外線像を前記光軸方向の前記赤外線検知器に向けて反射可能な集合ミラーと、
前記複数の温度基準熱源を前記赤外線検知器で撮像した結果に基づき前記赤外線検知器の複数の赤外線検知素子の感度ばらつきを補正する感度補正手段を
有することを特徴とする赤外線撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の赤外線撮像装置において、
前記集合ミラーを駆動して前記中間結像平面上を移動させる集合ミラー駆動手段を
有することを特徴とする赤外線撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の赤外線撮像装置において、
前記複数の温度基準熱源は、温度を可変設定する温度設定手段を
有することを特徴とする赤外線撮像装置。
【請求項４】
請求項３記載の赤外線撮像装置において、
前記複数の温度基準熱源は、前記温度設定手段で所望の温度に設定される温度基準板と、
前記温度基準板から放射される赤外線を前記中間結像点位置に集光する赤外線レンズを
有することを特徴とする赤外線撮像装置。
【請求項５】
請求項３記載の赤外線撮像装置において、
前記温度基準熱源は、１または複数のシーン温度それぞれに対応して１または複数対が設けられ、各温度基準熱源対に前記シーン温度の前後の温度を設定することを特徴とする赤外線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線撮像装置に関し、特に、複数の赤外線検知素子から構成される検知器を使用した赤外線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の赤外線検知素子から構成される赤外線検知器が使用されている赤外線撮像装置では、各赤外線検知素子に感度ばらつきがあり、補正無しの状態では均一温度の物体を見せても均一の画像が得られない。また、赤外線検知素子の感度ばらつきには経時変化が存在するため、定期的もしくは指定されたタイミングで感度補正データを更新するために、全ての赤外線検知素子に複数の一定温度の温度基準を見せる感度補正機構を持つことが必要となる。
【０００３】
従来、このような感度補正機構を持つ赤外線撮像装置として、例えば特許文献１〜４に記載のものがある。
【０００４】
特許文献１のものは、第１、第２の温度に設定された第１、第２の熱源を備え、撮像対象の温度が第１、第２の温度付近に変化したとき、第１、第２の熱源からの熱情報を熱情報伝達手段によって赤外線検知素子に伝達し、この熱情報を受けて赤外線検知素子が出力した信号を補正するよう構成されている。
【０００５】
特許文献２のものは、撮像対象からの赤外線を赤外線検知器に入射させる走査鏡の一部に基準熱源を設置し、基準熱源と走査鏡を結ぶ光軸上に光遮断性の異なる複数のフィルタが順次挿入されるようにして、赤外線検知器の複数の赤外線検知素子の補正を行う。
【０００６】
特許文献３のものは、赤外レンズと、上記赤外レンズを透過した光を通過できる窓と通過する光を拡散させる拡散レンズを有して光路内で切り替えできるシャッタと、２次元配列の複数個の画素からなるＩＲＣＣＤを含む赤外検知器と、上記赤外検知器を冷却する手段と、上記赤外検知器を制御し、その出力信号を処理する手段を有する制御信号処理部と、上記制御信号処理部から出力される赤外検知器の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、上記Ａ／Ｄコンバータの出力信号を加算または減算できる加減算器と、上記シャッタの拡散レンズが光路内にある場合、上記加減算器を加算動作させて得る信号を蓄積できる第１のメモリと、この第１のメモリの情報を処理して感度補正データとして第２のメモリに蓄積処理し、上記シャッタが上記窓の状態で、外部を撮影するときに上記加減算器を減算器として動作させ上記第２のメモリの信号と外部を撮影した時の信号を減算させる補正演算回路と、補正された信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータとからなる赤外線撮像装置において、上記シャッタと赤外検知器の間に配置した分波器からの赤外光を検出する赤外センサと赤外センサからの信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、上記シャッタの拡散レンズが光路内にある場合に上記赤外センサで検出されデジタル信号に変換された信号を蓄積できる第３のメモリと、外部を撮影する時に上記赤外センサで検出され、得られる信号と上記第３のメモリの信号を除算して補正係数を計算する補正係数演算回路と、上記第１のメモリの情報と上記補正係数を乗算する乗算器を具備している。
【０００７】
特許文献４のものは、被写体より放射される赤外線を検出して、該赤外線に対応した熱温度を計測する様に成した赤外線撮像装置に於いて、上記入射赤外光を制限する赤外線フィルタ切換機構に赤外線検出器の感度を調整するための基準黒体を配設し、該赤外線フィルタ機構を駆動することで赤外線撮像光路に該感度調整用基準黒体を介在可能と成している。
【特許文献１】特開平９−１３０６７９号公報
【特許文献２】特開昭５７−１００３２６号公報
【特許文献３】特開平６−６２３２０号公報
【特許文献４】特開平９−２６４７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
赤外線撮像装置では、感度補正用の温度基準熱源を光学系に内蔵することが必要となる。２次元赤外線検知素子を使用した赤外線撮像装置においては、感度補正機構が２次元赤外線検知素子に複数の温度基準を提示する際には、外界からの赤外線の光路内へ円板等に取り付けられた温度基準熱源を挿入機構により挿入する方法がとられるが、温度基準熱源を複数持たせたり、他の補正手段と集約しようとする場合には、取り付けられている円板等の保持部分が寸法的に大きくなり、被駆動部分の慣性が大きくなるために、複数の温度基準を高速に提示することができないという問題があった。
【０００９】
通常、温度基準熱源は、２点補正のために代表的シーン温度の上下±数°Ｃに制御されたものを２つ持つが、装置運用上、代表的シーン温度が高温シーンと低温シーンというような、かけ離れた温度の間を往復する必要がある場合には、高温シーンから低温シーンに（または低温シーンから高温シーンに）温度基準を変更するとき、新たな代表的シーン温度の上下±数°Ｃに制御されるまで数十秒〜数分待たねばならず、その間は撮像画質が低下するという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、高速に複数の温度基準熱源を提示でき、温度基準熱源の温度制御時の撮像画質低下をより短くできる赤外線撮像装置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】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、撮像対象からの赤外線を複数の赤外線検知素子で構成された赤外線検知器に結像入力して赤外線画像を撮像する赤外線撮像装置において、
前記撮像対象から前記赤外線検知器に至る光軸中の中間結像点位置において前記光軸と直交する中間結像平面上で互いに異なる複数の方向に設けられ互いに異なる温度に設定された複数の温度基準熱源と、
前記中間結像平面上を移動し移動位置に応じて異なる温度基準熱源からの赤外線像を前記光軸方向の前記赤外線検知器に向けて反射可能な集合ミラーと、
前記複数の温度基準熱源を前記赤外線検知器で撮像した結果に基づき前記赤外線検知器の複数の赤外線検知素子の感度ばらつきを補正する感度補正手段を有することにより、
被駆動部分である集合ミラーの慣性を小さくでき、高速に複数の温度基準熱源を提示でき、温度基準熱源の温度制御時の撮像画質低下をより短くできる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、集合ミラーを駆動して前記中間結像平面上を移動させる集合ミラー駆動手段を有することにより、複数の温度基準熱源からの赤外線像を順次赤外線検知器に提示することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、複数の温度基準熱源は、温度を可変設定する温度設定手段を有することにより、代表的シーン温度が変更となった場合に対応することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、温度基準熱源は、１または複数のシーン温度それぞれに対応して１または複数対が設けられ、各温度基準熱源対に前記シーン温度の前後の温度を設定することにより、
代表的シーン温度が急激に大幅な変動を生じても、撮像画質低下時間を短くすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、被駆動部分である集合ミラーの慣性を小さくでき、高速に複数の温度基準熱源を提示でき、温度基準熱源の温度制御時の撮像画質低下をより短くできる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明によれば、複数の温度基準熱源からの赤外線像を順次赤外線検知器に提示することができる。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明によれば、代表的シーン温度が変更となった場合に対応することができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明によれば、代表的シーン温度が急激に大幅な変動を生じても、撮像画質低下時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図１、図２は、本発明の赤外線撮像装置の一実施形態の感度補正を行わない状態と感度補正を行う状態それぞれの横断面図を示す。また、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った縦断面図を示す。
【００２１】
図１において、光学系鏡筒１０の一端には赤外線レンズ１１が設けられ、他端には赤外線レンズ１２，１３が設けられている。撮像対象からの赤外線は赤外線レンズ１１で集光され中間結像点１４を通過したのち再び赤外線レンズ１２，１３で集光されて２次元赤外線検知器１５に結像入力される。
【００２２】
光学系鏡筒１０内部のほぼ中央位置には、光学系鏡筒１０の光軸１６と直交するように移動レール１８が固定されている。図３に示すように、移動レール１８には長方形の開口部１９が設けられている。移動レール１８の開口部１９より外側には駆動及び検出機構２０が固定され、開口部１９には集合ミラー３０が摺動自在に設けられている。開口部１９は集合ミラー３０が矢印Ａ，Ｂ方向に移動する際のガイドとして働く。また、集合ミラー３０が矢印Ｂ方向に移動し開口部１９の端面に当接した状態、つまり、図１に示す感度補正を行わない状態では、赤外線レンズ１１で集光された赤外線は開口部１９を通過して赤外線レンズ１２に至る。
【００２３】
駆動及び検出機構２０は、例えばモータ２１の駆動で回転する図示しないピニオンを有し、集合ミラー３０の基台部３１で駆動及び検出機構２０と接触する始点位置にはラックが固定されており、上記ラックとピニオンは噛合している。このため、モータ２１の回転駆動によって集合ミラー３０が矢印Ａ，Ｂ方向に移動する。また、駆動及び検出機構２０の回転検出器２２は、上記ピニオンの回転位置を検出することで集合ミラー３０が始点位置から矢印Ａ方向にどれだけ移動したかを検知する。
【００２４】
集合ミラー３０は、基台部３１に４つのミラー３２，３３，３４，３５を矢印Ａ，Ｂ方向に一列に並べた状態で固定して構成されている。図１において、集合ミラー３０が始点位置から矢印A方向に移動したとき、ミラー３２，３３，３４，３５は光軸１６位置で中間結像点１４を通るように位置決めされている。
【００２５】
また、ミラー３２，３３，３４，３５それぞれは光軸１６に直交する平面に対して角度４５°をなし、反射方向が光軸１６を中心として９０°ずつ回転させて設けられており、図３において、ミラー３２は紙面と垂直に上方から入射した光を矢印Ａ方向に反射し、ミラー３３は紙面と垂直に上方から入射した光を矢印Ｃ方向に反射し、ミラー３４は紙面と垂直に上方から入射した光を矢印Ｄ方向に反射し、ミラー３５は紙面と垂直に上方から入射した光を矢印Ｂ方向に反射するように調整されている。
【００２６】
中間結像点１４位置において光軸１６に直交する平面である中間結像平面上で、互いに直交する光軸３７，３８それぞれが光学系鏡筒１０に交わる位置には温度基準熱源４０，４１，４２，４３が設けられている。
【００２７】
温度基準熱源４０，４１，４２，４３それぞれは、熱源筐体４５とヒートシンク４６に囲まれる空間内に収納され、ヒートシンク４６に固定されたペルチェ素子４７と、ペルチェ素子４７に固定された銅またはアルミニューム等の熱伝導性の良い温度基準板４８と、温度基準板４８の放射する赤外線を中間結像点１４に集光する赤外線レンズ４９で構成されている。温度基準板４８はペルチェ素子４７によって所望の温度に設定される。
【００２８】
例えば、２点補正のために代表的シーン温度として、低温シーン＝−７°Ｃ、高温シーン＝＋６７°Ｃそれぞれの上下±２°Ｃに制御する場合、温度基準熱源４０の温度基準板４８は−９°Ｃ、温度基準熱源４１の温度基準板４８は−５°Ｃ、温度基準熱源４２の温度基準板４８は＋６５°Ｃ、温度基準熱源４３の温度基準板４８は＋６９°Ｃと設定される。
【００２９】
前述のように、図１に示す感度補正を行わない状態では、集合ミラー３０は、始点位置、つまり、中間結像点１４から離れた位置にあり、赤外線レンズ１１で集光された赤外線は開口部１９を通過して赤外線レンズ１２に至り、２次元赤外線検知素子１０は外界の被写体を撮像する。
【００３０】
感度補正時には、駆動及び検出機構２０によって集合ミラー３０は始点位置から矢印Ｂ方向に移動し、図２，図３に示すように中間結像点１２の位置に挿入される。集合ミラー３０の矢印Ａ方向の移動につれて、温度基準熱源４０，４１，４２，４３の温度基準板４８の赤外線像が順次、２次元赤外線検知器１５に提示される。これにより、温度基準の温度変化と安定化を待たずに迅速な感度補正が可能となる。
【００３１】
図４は、本発明の赤外線撮像装置の一実施形態のブロック図を示す。同図中、感度補正制御回路５０は、温度基準熱源４０，４１，４２，４３それぞれのペルチェ素子４７を駆動するペルチェ素子駆動回路５１，５２，５３，５４それぞれに温度データを設定することにより、温度基準熱源４０，４１，４２，４３それぞれの温度基準板４８の温度を所望の値に設定する。
【００３２】
また、感度補正制御回路５０は駆動及び検出機構２０のモータ２１を制御して、感度補正を行わないときは集合ミラー３０を始点位置に移動させ、感度補正時には集合ミラー３０を矢印Ａ方向に移動させ、駆動及び検出機構２０の回転検出器２２で集合ミラー３０の移動位置を検出しつつ、２次元赤外線検知器１５で温度基準熱源４０，４１，４２，４３それぞれの温度基準板４８を撮像し、２次元赤外線検知器１５を構成する複数の赤外線検知素子それぞれについての検知温度を取り込んで、複数の赤外線検知素子それぞれの感度補正を行う。
【００３３】
このように、複数の温度基準熱源を撮像対象から赤外線検知器に至る光軸中の中間結像点位置において光軸と直交する中間結像平面上で互いに異なる複数の方向に設け、集合ミラーを中間結像平面上を移動させ、中間結像点位置にて複数の温度基準熱源からの赤外線像を順次前記光軸方向の前記赤外線検知器に向けて反射することで、被駆動部分である集合ミラーの慣性を小さくでき、高速に複数の温度基準熱源を提示でき、温度基準熱源の温度制御時の撮像画質低下をより短くできる。
【００３４】
また、１または複数のシーン温度それぞれに対応して１または複数対の温度基準熱源を設け、各温度基準熱源対にシーン温度の前後の温度を設定することにより、代表的シーン温度が急激に大幅な変動を生じても、撮像画質低下時間を短くすることができる。
【００３５】
なお、上記実施形態では、集合ミラー３０はミラー３２〜３５の４面であり、温度基準熱源４０〜４３もそれと対応して４つあるが、ミラー及び温度基準熱源の数を６または８のように、もっと多くしても良い。ただし、ペアをつくる場合は、ミラー面数と温度基準熱源数は２の倍数である必要がある。
【００３６】
なお、感度補正制御回路５０が請求項記載の感度補正手段に対応し、駆動及び検出機構２０が集合ミラー駆動手段に対応し、ペルチェ素子４７が温度設定手段に対応する。
（付記１）
撮像対象からの赤外線を複数の赤外線検知素子で構成された赤外線検知器に結像入力して赤外線画像を撮像する赤外線撮像装置において、
前記撮像対象から前記赤外線検知器に至る光軸中の中間結像点位置において前記光軸と直交する中間結像平面上で互いに異なる複数の方向に設けられ互いに異なる温度に設定された複数の温度基準熱源と、
前記中間結像平面上を移動し移動位置に応じて異なる温度基準熱源からの赤外線像を前記光軸方向の前記赤外線検知器に向けて反射可能な集合ミラーと、
前記複数の温度基準熱源を前記赤外線検知器で撮像した結果に基づき前記赤外線検知器の複数の赤外線検知素子の感度ばらつきを補正する感度補正手段を
有することを特徴とする赤外線撮像装置。
（付記２）
付記１記載の赤外線撮像装置において、
前記集合ミラーを駆動して前記中間結像平面上を移動させる集合ミラー駆動手段を
有することを特徴とする赤外線撮像装置。
（付記３）
付記１または２記載の赤外線撮像装置において、
前記複数の温度基準熱源は、温度を可変設定する温度設定手段を
有することを特徴とする赤外線撮像装置。
（付記４）
付記３記載の赤外線撮像装置において、
前記複数の温度基準熱源は、前記温度設定手段で所望の温度に設定される温度基準板と、
前記温度基準板から放射される赤外線を前記中間結像点位置に集光する赤外線レンズを
有することを特徴とする赤外線撮像装置。
（付記５）
付記３記載の赤外線撮像装置において、
前記温度基準熱源は、１または複数のシーン温度それぞれに対応して１または複数対が設けられ、各温度基準熱源対に前記シーン温度の前後の温度を設定することを特徴とする赤外線撮像装置。
（付記６）
付記１記載の赤外線撮像装置において、
前記集合ミラーは、中間結像平面に対して角度４５°をなし、反射方向が前記光軸を中心として所定角度ずつ回転させて一列に並べられた複数のミラーを
有することを特徴とする赤外線撮像装置。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の赤外線撮像装置の一実施形態の感度補正を行わない状態の横断面図である。
【図２】本発明の赤外線撮像装置の一実施形態の感度補正を行う状態の横断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った縦断面図である。
【図４】本発明の赤外線撮像装置の一実施形態のブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  光学系鏡筒
１１，１２，１３，４９  赤外線レンズ
１４  中間結像点
１５  ２次元赤外線検知器
１６  光軸
１８  移動レール
１９  開口部
２０  駆動及び検出機構
２１  モータ
２２  回転検出器
３０  集合ミラー
３１  基台部
３２，３３，３４，３５  ミラー
３７，３８  光軸
４０，４１，４２，４３  温度基準熱源
４５  熱源筐体
４６  ヒートシンク
４７  ペルチェ素子
４８  温度基準板
５０  感度補正制御回路
５１，５２，５３，５４  ペルチェ素子駆動回路
【図１】
2005106642.tif 000003
【図２】
2005106642.tif 000004
【図３】
2005106642.tif 000005
【図４】
2005106642.tif 000006