(57)【要約】【課題】赤外線検出器の感度補正機構を有する赤外線撮像装置に関し、感度補正機構の小型化・軽量化、構造の簡素化を図る。【解決手段】赤外線撮像装置は、複数の光学系対応に赤外線検出素子１２，１３を備え、各光学系の赤外線入射光路と交差する位置に回転ベース板１１を配置し、回転ベース板１１に、各光学系の赤外線入射光を通過させる複数の通過孔と、赤外線検出素子の感度補正用の温度基準板１６，３２，１７，３１とを設け、該回転ベース板１１を回動し、赤外線画像の撮影時に通過孔を各光学系の赤外線入射光路と交差する位置に配置し、赤外線検出素子の感度補正時に温度基準板を各光学系の赤外線入射光路と交差する位置に配置して赤外線検出素子に温度基準板を対向させ、赤外線検出素子１２，１３から低温側（又は高温側）の感度補正データを測定し、回転ベース板１１を１８０度回転してその反対側の温度の感度補正データを測定する。【選択図】      図１
2005337772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の赤外線検出素子を有する赤外線検出器を複数の光学系対応に備えた赤外線撮像装置において、
各光学系の赤外線検出器への赤外線入射光路と交差する位置に配置された回転ベース板と、該回転ベース板を回動させる駆動機構部とを備え、
前記回転ベース板に、前記各光学系の赤外線検出器への赤外線入射光をそれぞれ通過させる複数の通過孔と、前記赤外線検出素子の感度補正用の温度基準板とを設け、
前記駆動機構部は、前記回転ベース板を回動し、赤外線画像の撮影時に前記通過孔を前記各光学系の赤外線入射光路と交差する位置に配置し、前記赤外線検出素子の感度補正時に前記温度基準板を前記各光学系の赤外線入射光路と交差する位置に配置して赤外線入射光を遮断すると共に前記赤外線検出器に前記温度基準板を対向させることを特徴とする赤外線検出器の感度補正機構を有する赤外線撮像装置。
【請求項２】
前記温度基準板を前記回転ベース板の表面と裏面に高温用及び低温用の一対の温度基準板としてペルチェ素子を介在させて重ね合わせて配置し、且つ、該高温用及び低温用の一対の温度基準板を前記回転ベース板の複数の箇所に配置すると共に、該複数の箇所に配置した各一対の温度基準板の高温側及び低温側が互いに前記回転ベース板の表面と裏面とで逆向きになるよう配置したことを特徴とする請求項１に記載の赤外線検出器の感度補正機構を有する赤外線撮像装置。
【請求項３】
前記回転ベース板に放熱ピンフィンを付設し、該放熱ピンフィンに冷風を送風する冷却ファンを、該回転ベース板と一体構造として備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の赤外線検出器の感度補正機構を有する赤外線撮像装置。
【請求項４】
前記回転ベース板上に配置された前記通過孔及び前記温度基準板を少なくとも含む回転機構部の重心が、該回転ベース板の回転軸を中心として点対称になるよう該回転機構部の部材を配置したことを特徴とする１乃至３の何れかに記載の赤外線検出器の感度補正機構を有する赤外線撮像装置。
【請求項５】
前記回転ベース板の回動が所定の位置で係止するよう、係止用の溝と突起との係合機構から成る位置決め固定機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の赤外線検出器の感度補正機構を有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、赤外線検出器の感度補正機構を有する赤外線撮像装置に関する。赤外線撮像装置の構成を図５に示す。赤外線撮像装置は、物体が輻射する赤外線エネルギー５１を赤外線レンズ５２で集光し、赤外線検出器５３の赤外線検出素子５４の受光面に結像した赤外線画像を赤外線検出素子５４で検出し、その出力電流（又は電圧）を、増幅・ＡＤ変換回路５８で増幅及びＡＤ変換し、信号処理回路５９を経てモニタ６０上に映像として映し出す。なお、赤外線検出器５３において、赤外線検出素子５４は基台５６に搭載された基板５５上に複数配列され、基台５６には更に循環冷却器５７が実装される。
【０００２】
赤外線撮像装置の運用は多種多様であるが、１つの運用例として、目視では視認が不可能な夜間監視などがあり、これは、運用システム毎に適切な倍率の光学系及び感度性能・分解能の検出素子を用いて暗闇での目標物体の探知・識別・監視などに供されるものである。
【０００３】
赤外線検出器５３の感度補正は、赤外線検出素子５４の暗電流成分及び感度ばらつきによる赤外線撮像装置の画質低下を改善するために行われ、特に、複数の赤外線検出素子を有する赤外線検出器において有効であり、感度補正により画質が格段に向上する。
【０００４】
赤外線検出素子の感度特性は図６に示すように、物体温度に対してリニアな受信感度特性とならない。即ち、赤外線検出素子の受信感度特性は、各目標物体が発する赤外線エネルギーに比例せず、各目標物体の発する赤外線エネルギーに対して２次曲線的な特性を持つ。更に、均一な赤外線エネルギーを受光しても、各赤外線検出素子の感度のばらつきにより、各赤外線検出素子が出力する電流（又は電圧）は各画素間で不均一となる。
【０００５】
この受信感度のばらつきを補正することなく赤外線影像装置を使用すると、表示される映像は品質の低いものとなる。そこで図７に示すように、赤外線検出器５３が赤外線エネルギー５１を入射する赤外線入射光路上の前方に、黒体処理された均一な赤外線放射面を有する２種類の温度基準板（常温の低温側及び高温側の基準熱源板）６２を機械的に挿入し、各赤外線検出素子５４の出力電流（又は電圧）を計測し、各赤外線検出素子５４の定常偏差を補正する。
【０００６】
温度基準板６２は、駆動回路６３によって駆動される感度補正機構６１により、感度補正実施時にのみ赤外線検出器５３の前方に挿入され、通常の撮影時には温度基準板６２は赤外線入射光路から退避した位置に移動させられる。温度基準板６２としては、常温（背景温度付近）の低温側及び高温側の２点計測による感度補正を行うために、低温及び高温の基準熱源板が必要である。
【０００７】
感度補正実施時には、温度基準板６２を赤外線光学系の光路に挿入するが、まず、高温基準熱源板を挿入し、高温データを取得して高温フレームメモリに記憶保持する。次に低温基準熱源板を挿入し、低温データを取得して低温フレームメモリに記憶保持する。
【０００８】
高温又は低温のデータの取得時間は、赤外線検出器の全検出素子からの出力データが取得される期間であり、最短でも画面１フレーム分の時間（１／３０秒）を必要とし、データ取得フレーム数を増やすことにより、より安定した感度補正を行うことができる。高温フレームメモリ及び低温フレームメモリに記憶保持されたデータを基に感度補正演算を行う。
【０００９】
以下、感度補正演算について説明する。２種類の温度基準板を入射光路中に挿入して取得した高温データ及び低温データから検出素子毎に以下の算出式により差温度データを算出する。
Ｓ１１（ΔＴ）＝Ｓ１１（Ｔ１）−Ｓ１１（Ｔ２）  ・・・（式１−１１）
Ｓ１２（ΔＴ）＝Ｓ１２（Ｔ１）−Ｓ１２（Ｔ２）  ・・・（式１−１２）
：
Ｓｌｍ（ΔＴ）＝Ｓｌｍ（Ｔ１）−Ｓｌｍ（Ｔ２）  ・・・（式１−ｌｍ）
【００１０】
ここで、ｌは水平画素数、ｍは垂直画素数、Ｔ１は高温側温度、Ｔ２は低温側温度、ΔＴはその差温度、Ｓｉｊ（Ｔ１），Ｓｉｊ（Ｔ２），Ｓｉｊ（ΔＴ）は、それぞれ水平画素位置ｉ（１≦ｉ≦ｌ）垂直画素位置ｊ（１≦ｊ≦ｍ）の、高温データ、低温データ及びその差温度データである。
【００１１】
次に、（式１−１１）〜（式１−ｌｍ）で求めた差温度データの平均値Ｓ（ΔＴ）を以下の算出式により求める。
Ｓ（ΔＴ）＝ΣＳｌｍ（ΔＴ）／ｎ  ・・・（式２）
ここでｎは全画素数である。
【００１２】
（式１−１１）〜（式１−ｌｍ）で求めた差温度データと（式２）で求めた差温度データ平均値とから検出素子毎の温度補正係数ｋ（１１）〜ｋ（ｌｍ）を以下の算出式により求める。
ｋ（１１）＝Ｓ１１（ΔＴ）／Ｓ（ΔＴ）  ・・・（式３−１１）
ｋ（１２）＝Ｓ１２（ΔＴ）／Ｓ（ΔＴ）  ・・・（式３−１２）
：
ｋ（ｌｍ）＝Ｓｌｍ（ΔＴ）／Ｓ（ΔＴ）  ・・・（式３−ｌｍ）
【００１３】
上記（式３−１１）〜（式３−ｌｍ）により求めた温度補正係数ｋ（１１）〜ｋ（ｌｍ）を各検出素子の出力データＳ１１〜Ｓｌｍに以下の式のように乗算し、感度補正後の出力データＳ１１´〜Ｓｌｍ´を得る。
Ｓ１１´＝Ｓ１１×ｋ（１１）  ・・・（式４−１１）
Ｓ１２´＝Ｓ１２×ｋ（１２）  ・・・（式４−１２）
：
Ｓｌｍ´＝Ｓｌｍ×ｋ（ｌｍ）  ・・・（式４−ｌｍ）
【００１４】
図７において信号処理回路５９は、感度補正後の赤外線画像検出データをテレビジョン走査方式等に適合した表示フォーマットに変換し、撮影した赤外線画像をモニタ１０に映し出す信号を送出する。本発明は、このような赤外線撮像装置における赤外線検出素子の暗電流成分又は感度ばらつきによる画像品質の低下を改善する感度補正の機構に関するものである。
【背景技術】
【００１５】
一般に、赤外線の大気透過率は波長によって大きく相違する。赤外線撮像装置に用いられる赤外線波長帯としては、８〜１２μｍの長波長帯と３〜５μｍの短波長帯とがあり、大気中の水分が比較的多い夏季には短波長帯を用い、それ以外の季節では長波長帯を用いて観測を行う場合が多い。
【００１６】
また、赤外線検出器としては、各種の半導体による赤外線検出素子を二次元配列したものが用いられるが、長波長帯と短波長帯とに共用可能な高感度の赤外線検出素子が存在しないため、長波長帯用と短波長帯用とに別々に対応した赤外線検出素子を用いる構成が採られている。
【００１７】
また、遠方の対象物を観測する場合には、短波長帯用及び長波長帯用のそれぞれに高倍率光学系を設けることになる。高倍率光学系のみの赤外線撮像装置の場合、視野角の狭い探索しか行えないため、広範囲に亘る対象物の探索が困難となる。そこで、広範囲探索用に低倍率の光学系も備えることになる。即ち、長波長帯と短波長帯とにそれぞれ対応した高倍率の光学系と低倍率の光学系とを設けることになる。
【００１８】
従来の２波長光学系感度補正機構を図８に示す。同図において、（ａ）は２波長光学系及び感度補正機構の全体のレイアウト、（ｂ）は感度補正機構を上から見た平面図、（ｃ）は感度補正機構を横から見た側面図を示している。同図（ａ）に示すように、２波長光学系の赤外線撮像装置は、ａ波長帯光学系６１とｂ波長帯光学系６２とを備え、それぞれの光学系の赤外線検出素子６３，６４の前方（図示の位置では下方）に、感度補正機構６５，６６を備える。
【００１９】
それぞれの光学系６１，６２に備えた感度補正機構６５，６６は、同一構造であるので、ａ波長帯光学系６１の感度補正機構６５の詳細構成を同図の（ｂ）及び（ｃ）に示し、ｂ波長帯光学系６２の感度補正機構６６の詳細構成については図示を省略しているが、その構成は、同図の（ｂ）及び（ｃ）に示す構成を単に左右反転したものである。
【００２０】
各波長帯の光学系の赤外線検出器内の検出素子６３，６４の感度補正を行う場合、感度補正駆動回路６７からの指令信号により駆動モータ６８を駆動し、感度補正ベース板６９を回転させ、高温の温度基準板７０を赤外線入射光路に挿入した後、該温度基準板７０の赤外線放射エネルギーを赤外線検出素子６３に入射させ、該温度基準板７０からの放射エネルギーを受光したときの各検出素子の出力を計測する。
【００２１】
次に、低温の温度基準板７１を、図示省略の同様の感度補正機構により赤外線入射光路に挿入した後、該温度基準板７１からの放射エネルギーを受光したときの各赤外線検出素子の出力を計測する。そして高温及び低温の感度ばらつきに対応した出力補正を行うことにより、出力データを均一にしてモニタに送出し、赤外線映像を均一な画質に処理する。
【００２２】
次にペルチェ素子を使用した従来の感度補正機構及び冷却構造を図９〜図１２に示す。図９は従来の２波長光学系赤外線撮像装置の側面から見た構成を示し、同図において、１０１は高倍率対物反射光学系、１０２は平面ミラー、１０４は長波長帯結像屈折光学系、１０６は長波長帯検出素子、１０７は低倍率対物屈折光学系、１０８は高温用温度基準板、１１０は回転テーブル、１１１はスライドテーブル、１１５は１次反射鏡、１１６は２次反射鏡、１１７は集光屈折光学系、１１８は光学基板、１１９は回転機構である。
【００２３】
図１０は図９の２波長光学系赤外線撮像装置を上面から見た構成を示し、図９と同一の符号は同一の構成部を示し、１０３は短波長帯結像屈折光学系、１０５は短波長帯検出素子、１０９は低温用温度基準板を示す。また、図１１は短波長帯結像屈折光学系１０３と短波長帯検出素子１０５等とを含む構成を示す。なお、屈折光学系を構成する光学レンズは簡略化して示している。
【００２４】
高倍率対物反射光学系１０１は、凹面の１次反射鏡１１５と平面の２次反射鏡１１６とを有し、１次反射鏡１１５により集光した赤外線を２次反射鏡１１６によって上方に反射させ、１次結像を生じさせた後、集光屈折光学系１１７により集光して平面ミラー１０２に入射させる。
【００２５】
この平面ミラー１０２により反射されて２次結像を生じさせた後、長波長帯結像屈折光学系１０４又は短波長帯結像屈折光学系１０３に入射させる。そして、この高倍率対物反射光学系１０１の上部に、長波長帯結像屈折光学系１０４及び長波長帯検出素子１０６と、短波長帯結像屈折光学系１０３及び短波長帯検出素子１０５と、低倍率対物屈折光学系１０７とをそれぞれの光軸がほぼ平行となるように配置する。
【００２６】
なお、低倍率対物屈折光学系１０７と長波長帯結像屈折光学系１０４との光軸を一致させて配置する。長波長帯検出素子１０６及び短波長帯検出素子１０５は、前述のように、それぞれの波長帯の検出感度が高い半導体素子を用い、また、赤外線検出感度を向上させるために、図示を省略した冷却手段により冷却する。
【００２７】
また、回転テーブル１１０に、平面ミラー１０２を回転機構１１９と共に図示を省略した支持機構により支持し、高温用温度基準板１０８と低温用温度基準板１０９とを直交した関係位置に固定する。この回転テーブル１１０を、図示を省略しているモータ等により、軸ｄ（図９参照）を中心に矢印ａの方向に回動して、高倍率対物反射光学系１０１に対して、長波長帯結像屈折光学系１０４と短波長帯結像屈折光学系１０３との切換えを行う。
【００２８】
また、スライドテーブル１１１を、図示を省略しているモータ等により、図１０における矢印Ａの方向にスライドさせて、回転テーブル１１０上の平面ミラー１０２等を点線位置とすると、低倍率対物屈折光学系１０７の光軸と長波長帯結像屈折光学系１０４の光軸との間に存在していた平面ミラー１０２や温度基準板等が移動し、高倍率対物反射光学系１０１の２次反射鏡１１６を介した赤外線が遮断された状態となる。従って、低倍率対物屈折光学系１０７を介した赤外線を長波長帯結像屈折光学系１０４に入射し、長波長帯検出素子１０６により撮像することができる。
【００２９】
また、図９において、平面ミラー１０２を回転機構１１９により回動可能に支持し、軸ｃを中心に矢印ｂ方向に回動して、平面ミラー１０２を点線位置に移動すると、高温用温度基準板１０８を、長波長帯検出素子１０６の視野内に入れて、長波長帯検出素子１０６の高温側の補正を行うことができる。
【００３０】
また、短波長帯検出素子１０５の視野内に低温用温度基準板１０９が入ることになり、短波長帯検出素子１０５の低温側の補正を行うことができる。この状態から回転テーブル１１０を９０度回転させて、長波長帯検出素子１０６の視野内に低温用温度基準板１０９を入れて、低温側の補正を行うことができる。
【００３１】
同様に、短波長帯検出素子１０５の視野内に高温用温度基準板１０９が入るように回転テーブル１１０を回転して、短波長帯検出素子１０５の高温側の補正を行うことができる。従って、短波長帯検出素子１０５と長波長帯検出素子１０６との温度補正を随時行うことができる。
【００３２】
図１２は従来の温度基準板についての説明図であり、前述の各図と同一符号は同一構成部を示し、１１２は高温用ペルチェ素子、１１３は低温用ペルチェ素子、１１４は放熱フィンを示す。図１２の（ａ）は、高温用温度基準板１０８と低温用温度基準板１０９とを、それぞれ長波長帯結像屈折光学系及び短波長帯結像屈折光学系の瞳位置（長波長帯検出素子１０６及び短波長帯検出素子１０５による撮像範囲）となるように、回転テーブル１１０上に直交する位置に配置し、回転テーブル１１０の回転により、高温用温度基準板１０８と低温用温度基準板１０９とを切換えて温度補正処理を実行する。
【００３３】
また、図１２の（ｂ）に示すように、高温用温度基準板１０８と低温用温度基準板１０９とは、それぞれ高温用ペルチェ素子１１２と低温用ペルチェ素子１１３とに接して配置され、高温用ペルチェ素子１１２と低温用ペルチェ素子１１３の図示を省略した制御回路による電流制御によって、高温用温度基準板１０８と低温用温度基準板１０９とは、高温用基準温度と低温用基準温度とを維持し、放熱フィン１１４は各ペルチェ素子１１２，１１３の背面の熱を放散させる。
【００３４】
このように、従来のペルチェ素子を使用した感度補正機構は、高温用及び低温用ペルチェ素子１１２，１１３に接した温度基準板１０８，１０９及び放熱フィン１１４を有する構造体が、回転軸を有する回転テーブル１１０に搭載され、該回転テーブル１１０は駆動モータ及び制御カードなどにより制御され回転動作する。そして、感度補正を行わない状態では、スライドテーブル１１１により図１０のＡの方向に回転テーブル１１０をスライドし、感度補正機構全体を赤外線光路から退避させる。
【００３５】
また、回転テーブル１１０は、回転ミラー駆動も併せ持つ視野切換え機構の一部であり、従来の感度補正機構は、視野切換え及び感度補正の機構を一体化し、光学系の切換えと感度補正時の温度基準板の挿入切換えの機構を兼用する構造としていたが、駆動する部品の規模が感度補正機構のみの場合に比べて大きくなり、構造も複雑になるとともに、視野切換えの光学的な切換えに対しては精度の高い移動制御構造が必要である。
【００３６】
しかし、感度補正用の温度基準板の挿入機構は、光学系の切換え機構と異なり、レンズ位置の再現性不良によって発生する光軸ずれなどの影響はないため、本来、視野切換えの移動制御機構ほど高精度な移動制御は不要である。
【００３７】
本発明に関連する先行技術文献として下記の特許文献がある。
【特許文献１】特開２００３−７８７８６号公報
【特許文献２】特開平０４−２８５８２５号公報
【特許文献３】特許第２６４４８２２号公報
【特許文献４】特開２００３−１５６３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
図８に示す従来例では、各光学系に高温及び低温の温度基準板７０を、赤外線検出素子６３に対向する適切な位置にそれぞれ個別に挿入する感度補正機構を設ける必要があるため、装置が複雑・大型化し、装置の小型・軽量化を阻害する要因となっていた。更に、感度補正ベース板６９は実装スペースの制約から円形とせずチョッパ形状とし、重心を回転軸に合わせ込むためにバランサ用の錘を取付けていたため、その分、駆動部の負荷が増大し、装置全体の小型・軽量化を困難にしていた。
【００３９】
また、図９〜図１２に示す従来例のようにペルチェ素子を用いて低温用温度基準板１０９を冷却する場合、該ペルチェ素子の背面側は発熱するため、該発熱を冷却する冷却機構を設ける必要がある。図９〜図１２に示す従来の感度補正機構及び冷却機構は、視野切換え機構と一体の構成であるため、精密な位置制御機構が要求される視野切換え機構全体の構造が大型化し、それがコスト増をもたらすこととなっていた。
【００４０】
また、従来の感度補正機構と冷却機構は、ペルチェ素子に放熱フィンを搭載していたため、近傍の冷却ファンからの冷却空気が、温度コントロールされた温度基準板の熱を奪いやすく、基準温度が安定し難いという欠点を有していた。また、大型のペルチェ素子を用いる場合、冷却効率の高い冷却構造とすることが必須となり、小型・軽量で冷却効率の高い冷却構造が要求されていた。
【００４１】
本発明は、赤外線撮像装置の感度補正機構について、小型化・軽量化を図ることを目的とする。また、温度基準板とペルチェ素子間の熱の伝達を効率的に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
本発明の赤外線撮像装置は、（１）複数の赤外線検出素子を有する赤外線検出器を複数の光学系対応に備えた赤外線撮像装置において、各光学系の赤外線検出器への赤外線入射光路と交差する位置に配置された回転ベース板と、該回転ベース板を回動させる駆動機構部とを備え、前記回転ベース板に、前記各光学系の赤外線検出器への赤外線入射光をそれぞれ通過させる複数の通過孔と、前記赤外線検出素子の感度補正用の温度基準板とを設け、前記駆動機構部は、前記回転ベース板を回動し、赤外線画像の撮影時に前記通過孔を前記各光学系の赤外線入射光路と交差する位置に配置し、前記赤外線検出素子の感度補正時に前記温度基準板を前記各光学系の赤外線入射光路と交差する位置に配置して赤外線入射光を遮断すると共に前記赤外線検出器に前記温度基準板を対向させることを特徴とする。
【００４３】
また、（２）前記温度基準板を前記回転ベース板の表面と裏面に高温用及び低温用の一対の温度基準板としてペルチェ素子を介在させて重ね合わせて配置し、且つ、該高温用及び低温用の一対の温度基準板を前記回転ベース板の複数の箇所に配置すると共に、該複数の箇所に配置した各一対の温度基準板の高温側及び低温側が互いに前記回転ベース板の表面と裏面とで逆向きになるよう配置したことを特徴とする。
【００４４】
また、（３）前記回転ベース板に放熱ピンフィンを付設し、該放熱ピンフィンに冷風を送風する冷却ファンを、該回転ベース板と一体構造として備えたことを特徴とする。
また、（４）前記回転ベース板上に配置された前記通過孔及び前記温度基準板を少なくとも含む回転機構部の重心が、該回転ベース板の回転軸を中心として点対称になるよう該回転機構部の部材を配置したことを特徴とする。
また、（５）前記回転ベース板の回動が所定の位置で係止するよう、係止用の溝と突起との係合機構から成る位置決め固定機構を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の感度補正機構は、回転ベース板に温度基準板を配置した一体構造系の温度補正機構の回動により、複数の波長帯（中赤外又は遠赤外等）の光学系に対して、温度補正機構を共用可能にしたことにより、複数の光学系それぞれに個別に感度補正機構を設置する必要がなくなり、電気回路、機構部品の部品点数及びシステム上の実装スペースが削減され、装置の小型化・軽量化・ローコスト化を図ることができる。
【００４６】
また、回転ベース板の表面と裏面に、高温用の温度基準板と低温用の温度基準板とを、ペルチェ素子を介在させて重ね合わせて配置し、且つ、温度基準板の高温側及び低温側が互いに回転ベース板の表面と裏面とで逆向きになるよう複数の温度基準板を開店ベース板に配置したことにより、吸熱と排熱とを効率良く行うことができる。
【００４７】
また、温度基準板を基準温度に設定するためのペルチェ素子を回転ベース板に搭載し、回転ベース板に放熱効率の高い冷却ピンフィンを備えた構造とし、更に回転ベース板に強制空冷ファンを設け、回転ベース板と放熱構造とを一体化することにより、放熱部品が小型軽量化されるとともに、回転機構及び冷却機構を個別に設置・アセンブリする必要がなく、組立ての容易化を図ることができる。
【００４８】
また、回転ベース板上に配置した各光学系の赤外線入射光を通過させる通過孔、及び前述の温度基準板を含む回転機構部の重心が、回転ベース板の中心を対称点として対称形になるよう、即ち回転機構部の重心位置が、駆動軸となるモータ軸中心と完全に一致にするよう構成することにより、駆動負荷が軽減し、小型・軽量な駆動モータが採用可能となり、また、回転機構部の固定位置が震動・衝撃などの外乱の影響を受けにくくなり、装置全体の小型化・軽量化、低消費電力化、耐環境性能の向上化を図ることができる。
【００４９】
また、震動・衝撃などの外乱に対し、回転機構部が影響を受けないよう、感度補正を実施しないときには、回転機構部を所定の位置で係止させる位置決め固定機構を備えることにより、回転機構部の駆動制御をオフにし、駆動モータへ入力する電力をカットすることができるため、消費電力の低減及びモータの寿命延命を図ることができ、信頼性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
図１は本発明の感度補正機構を示す。同図において、１はａ波長帯光学系、２はｂ波長帯光学系、３は駆動機構部、４は回転機構部、５は駆動モータ、６はポテンショメータ、７はモータ軸、８はポテンショメータ軸、９は第１の歯車、１０は第２の歯車、１１は回転ベース板、１２はａ波長帯検出素子、１３はｂ波長帯検出素子、１４はａ波長帯低温側ペルチェ素子、１５はａ波長帯高温側ペルチェ素子、１６はａ波長帯低温側温度基準板、１７はａ波長帯高温側温度基準板、１８は冷却ファン、１９は放熱用ピンフィン、２０は上フタ、２１はａ波長帯光軸中心、２２はｂ波長帯光軸中心、２３は通過孔、２４はハーネス、２５はインタフェースコネクタ、２６はプランジャ、２７はプランジャ軸受け、２８はｂ波長帯低温側ペルチェ素子、２９はｂ波長帯高温側ペルチェ素子、３０はモニタ、３１はｂ波長帯低温側温度基準板、３２はｂ波長帯高温側温度基準板、３３はバネ、３４はボール、３５はａ波長帯赤外線検出部、３６はａ波長帯赤外線検出器、３７はＡＤ変換回路、３８は軸受けである。
【００５１】
本発明の感度補正機構は、ａ波長帯域及びｂ波長帯域の光学系１，２に対し、光学的及び物理的に共有且つ実装可能な部位に設置される。本発明の感度補正機構は、大別すると、固定部位となる駆動機構部３と回転部位となる回転機構部４とにより構成される。以下に各部位の構成について説明する。
【００５２】
駆動機構部３は、回転機構部４を駆動するための駆動モータ５、その回転角度を検出するためのポテンショメータ６、回転機構部に直結されるモータ軸７、ポテンショメータ軸８、各軸の回転伝達のための第１の歯車９、第２の歯車１０（減速比１：１）、それらを保持する玉軸受け３８から成る。なお、ポテンショメータ軸８は、モータ軸７に対し、歯車伝達によるバックラッシュ検出誤差を除去するために、第２の歯車１０にはバックラッシュレス機能を有する歯車を使用する。
【００５３】
次に回転機構部４の構成について説明する。回転機構部４は、モータ軸７に直結された回転ベース板１１を備え、回転ベース板１１には、第１の低温側温度基準板１６と第１の高温側温度基準板３２とが対となって表面と裏面とで背中合わせになるように配置し、また、該第１の低温側温度基準板１６と第１の高温側温度基準板３２の位置から１８０度回転した位置に、第２の高温側温度基準板１７と第２の低温側温度基準板３１とが対となって表面と裏面とで背中合わせになるように配置する。
【００５４】
このとき、第１の低温側温度基準板１６と第２の高温側温度基準板１７とを同一の面（図で下方の面）に配置し、また、第１の高温側温度基準板３２と第２の低音側温度基準板３１とをその反対側の面（図で上方の面）に配置する。こうすることにより、ａ波長帯及びｂ波長帯の光学系検出素子１２，１３に対して、図示のように、同時に第１の低温側温度基準板１６及び第２の低温側温度基準板３１を対向位置に挿入し、また、回転ベース板１１を１８０度回転した位置で、同時に第１の高温側温度基準板３２及び第２の高温側温度基準板１７を光学系検出素子１２，１３の対向位置に挿入し、ａ波長帯光学系１及びｂ波長帯光学系２に対して同時に感度補正を行うことができる。
【００５５】
第１の低温側温度基準板１６及び第１の高温側温度基準板３２と回転ベース板１１との間には、それぞれ、第１の低温側ペルチェ素子１４及び第１の高温側のペルチェ素子２９が挿入され、また、第２の低温側温度基準板３１及び第２の高温側温度基準板１７と回転ベース板１１との間には、それぞれ、第２の低温側ペルチェ素子２８及び第２の高温側のペルチェ素子１５が挿入される。
【００５６】
前述の低温側／高温側温度基準板１６，３１／１７，３２は、それぞれ、ペルチェ素子１４，２８／１５，２９の変化温度を熱伝導により均一に検出素子１２，１３に照射するためのものである。また、ペルチェ素子の発熱による回転ベース板１１の温度上昇を抑えるために、冷却ファン１８が回転ベース板１１上に設けられる。
【００５７】
なお、ペルチェ素子の発熱を冷却ファン１８で効率的に放熱するために、冷却ファン１８から排出した冷却空気が回転ベース板１１上に設けた放熱用ピンフィン１９を高速且つ効率よく流れるよう、上フタ２０を設け、回転ベース板１１と上フタ２０との間の空間をダクト構造にする。
【００５８】
回転ベース板１１のａ波長帯の感度補正用のペルチェ素子１４／２９及び温度基準板１６／３２、並びにｂ波長帯光学系の感度補正用のペルチェ素子１５／２８及び温度基準板１７／３１の相対位置は、回転ベース板１１の回転軸から対称的な位置に振り分けて配置し、且つ両波長帯の光軸中心２１，２２に合致する位置に配置する。
【００５９】
ペルチェ素子の組合せは、ａ波長帯の低温側ペルチェ素子１４とｂ波長帯の高温側ペルチェ素子２９とが、また、ａ波長帯の高温側ペルチェ素子１５とｂ波長帯の低温側ペルチェ素子２８とが互いに背面合わせになるよう実装される。回転ベース板１１上には、感度補正を行わない通常の撮影時に、目標物体の赤外線エネルギーをａ波長帯及びｂ波長帯検出素子１２，１３へ照射するために通過させる通過孔２３がａ波長帯及びｂ波長帯用として回転軸に対して対称に２つ設ける。このような構成により、回転ベース板１１の質量中心は点対称形であり、回転軸中心と完全に一致させることができる。
【００６０】
回転機構部４の各ペルチェ素子１４，１５，２８，２９及び冷却ファン１８等のハーネス２４は、モータ軸７の中空部分より適切な余長をもって駆動機構部３のインタフェースコネクタ２５へ接続し、回転機構部４が動作したときにハーネス２４がねじれても、ストレスによって断線しないようハーネス２４を固定する。
【００６１】
駆動機構部３の固定部分と回転機構部４のモータ軸７には、同図のｙ−ｙ断面図に示すように、それぞれプランジャ２６とプランジャ受け２７の部品が適切な角度で係止し、回転機構部４が感度補正を行わない通常撮影時のポジションに、回転ベース板１１の位置を固定する位置決め機構を備える。こうすることにより、サーボオフしたときでも震動等の外囲環境によって回転ベース板１１が通常撮影時の位置から回転して視野を遮らないようにすることができる。
【００６２】
図２に本発明の感度補正機構及び赤外線撮像装置の外観を示す。同図において、（ａ）は赤外線撮像装置の外観斜視図を示し、（ｂ）及び（ｃ）は感度補正機構の外観斜視図を示す。同図（ｃ）の感度補正機構の外観斜視図は、同図（ａ）に示す回転機構部４の外観斜視図をそのまま拡大表示したもので、同図（ｂ）の感度補正機構の外観斜視図は、同図（ｃ）に示す感度補正機構を図のＡ矢印の方から見た外観斜視図を示す。図の２１はａ波長帯光軸中心、２２はｂ波長帯光軸中心を示している。
【００６３】
次に本発明の感度補正機構の動作について説明する。
（１）電源オフ時又は目標物体の撮影中など、感度補正を実施していない状態では、感度補正機構は図３（ａ）に示すように、回転ベース板１１に設けられた２個所の通過孔２３の中心がそれぞれａ波長帯光学系及びｂ波長帯光学系の光軸中心２１，２２と概ね合致する位置に回転ベース板１１を回動させ、目標物体の赤外線エネルギーをそのまま通過孔２３を通過させて各波長帯検出素子１２，１３に照射させ、モニタ３０上に目標物体の映像を映し出す。
【００６４】
（２）次に、感度補正回路からの「補正開始」の指令信号によりサーボオン状態にすると、駆動モータ５に駆動電流が流れ、駆動モータ５に直結されたモータ軸７を介して回転機構部４が回転動作を開始する。
【００６５】
（３）回転機構部４は、ポテンショメータ６により検出される回転角度を基に位置制御を行い、図３（ｂ）に示すよう、時計方向へ９０°回転した後、位置制御処理によって設定された時間その位置を持続保持する。
【００６６】
（４）上記（３）の状態のとき、ａ波長帯検出素子１２はその光学系光軸２１上にあるａ波長帯低温側温度基準板１６を、ｂ波長帯検出素子１３はその光学系光軸２２上にあるｂ波長帯低温側温度基準板３１の赤外線エネルギーを一定時間受光し、低温側温度の基準データを取得する。
【００６７】
（５）次に回転機構部４は半時計方向へ１８０°回転し、上記（３）と同様に位置制御処理によって設定された時間その位置を持続保持する。
【００６８】
（６）上記（５）の状態のとき、ａ波長帯検出素子１２はその光学系光軸２１上にあるａ波長帯高温側温度基準板１７を、ｂ波長帯検出素子１３はその光学系光軸２２上にあるｂ波長帯高温側温度基準板３２の赤外線エネルギーを一定時間受光し、高温側温度の基準データを取得する。
【００６９】
（７）上記（６）による基準データの取得後、撮影状態に戻るべく、回転機構部４を時計方向へ９０度回転し、図３（ａ）に示す状態へ復帰させた後、位置制御をオフにする。
【００７０】
なお、回転機構部４が回転し、感度補正を実施していない状態のときは、位置制御オフとなるが、このとき図４（ａ）に示すよう、モータ軸７に設けたプランジャ軸受２７の凹部と駆動機構部３に設けたプランジャ２６との係合により、回転機構部４は回転方向に対しメカニカルに固定的に位置決めされ、外部から震動等の外乱を受けても、質量重心が回転中心と一致していること、及びプランジャ２６内部に設けたバネ３３の押圧によりボール３４を一定圧力で常時加圧していることから、プランジャ軸受２７の凹部で回転位置が係止され、モータトルクなどの所定以上の回転トルクが発生しない限り、回転機構部４は回転移動しない。
【００７１】
なお、図４（ｂ）は、モータ軸７のプランジャ軸受け２７凹部と駆動機構部３に設けられたプランジャ２６との係合が外れ、回転機構部４がメカニカルに位置決めされていない状態（感度補正実行時の状態）を示している。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の感度補正機構を示す図である。
【図２】本発明の感度補正機構及び赤外線撮像装置の外観を示す図である。
【図３】本発明の感度補正機構の動作説明図である。
【図４】本発明の回転機構部の位置決め係止機構を示す図である。
【図５】赤外線撮像装置の構成を示す図である。
【図６】赤外線検出素子の感度特性を示す図である。
【図７】赤外線撮像装置の感度補正機構を示す図である。
【図８】従来の２波長光学系感度補正機構を示す図である。
【図９】ペルチェ素子を使用した従来の感度補正機構を示す図である。
【図１０】ペルチェ素子を使用した従来の感度補正機構を示す図である。
【図１１】ペルチェ素子を使用した従来の感度補正機構を示す図である。
【図１２】ペルチェ素子を使用した従来の感度補正機構及び冷却構造を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  ａ波長帯光学系
２  ｂ波長帯光学系
３  駆動機構部
４  回転機構部
５  駆動モータ
６  ポテンショメータ
７  モータ軸
８  ポテンショメータ軸
９  第１の歯車
１０  第２の歯車
１１  回転ベース板
１２  ａ波長帯検出素子
１３  ｂ波長帯検出素子
１４  ａ波長帯低温側ペルチェ素子
１５  ａ波長帯高温側ペルチェ素子
１６  ａ波長帯低温側温度基準板
１７  ａ波長帯高温側温度基準板
１８  冷却ファン
１９  放熱用ピンフィン
２０  上フタ
２１  ａ波長帯光軸中心
２２  ｂ波長帯光軸中心
２３  通過孔
２４  ハーネス
２５  インタフェースコネクタ
２６  プランジャ
２７  プランジャ軸受け
２８  ｂ波長帯低温側ペルチェ素子
２９  ｂ波長帯高温側ペルチェ素子
３０  モニタ
３１  ｂ波長帯低温側温度基準板
３２  ｂ波長帯高温側温度基準板
３３  バネ
３４  ボール
３５  ａ波長帯赤外線検出部
３６  ａ波長帯赤外線検出器
３７  ＡＤ変換回路
３８  軸受け
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005337772.tif 000009
【図８】
2005337772.tif 000010
【図９】
2005337772.tif 000011
【図１０】
2005337772.tif 000012
【図１１】
2005337772.tif 000013
【図１２】
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