(57)【要約】      （修正有）【課題】微弱輝度の対象物の画像輝度レベルを増大させることができる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１０は、光ファイバ１１と、励起光源１３と、励起光入射部と、撮像器１２とを持つ。光ファイバ１１は、対象物Ｐの二次元画像を形成する複数の信号光を伝送する。光ファイバ１１は、励起光により複数の信号光を増幅する。励起光源１３は、励起光を出力する。励起光入射部は、励起光を光ファイバ１１に入射する。撮像器１２は、光ファイバ１１から出力される複数の信号光による対象物Ｐの二次元画像を撮像する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の二次元画像を形成する複数の信号光を伝送するとともに、励起光により前記複数の信号光を増幅する光ファイバと、
前記励起光を出力する励起光源と、
前記励起光を前記光ファイバに入射する励起光入射部と、
前記光ファイバから出力される前記複数の信号光による前記対象物の二次元画像を撮像する撮像器と、
を備える、
撮像装置。
【請求項２】
前記光ファイバへの前記励起光の入射のオンおよびオフの各々において前記撮像器により撮像される前記対象物の二次元画像の差分を取得する差分取得部を備える、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記励起光により増幅される前記複数の信号光の波長帯域に相当する発振波長を有する照射光を出力する照射光源と、
前記照射光を前記対象物に向けて前記光ファイバに入射する照射光入射部と、
を備える、
請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱源等の対象物の放射波長分布に応じて複数の異なる波長域で対象物を撮像し、撮像により得られる複数の画像の差分によって対象物を認識する撮像器がある。しかしながら複数の異なる波長域の画像を得るために、感度波長域が異なる複数の撮像器を用いる場合には、対象物からの光を複数のセンサに分岐する必要があり、複数の画像の各々における輝度レベルが低下する可能性があった。また、複数の異なる波長域の画像を得るために、適宜の帯域通過フィルタを用いる場合には、対象物からの光が減衰して、得られる画像の輝度レベルが低下する可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１８８４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、微弱輝度の対象物の画像輝度レベルを増大させることができる撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の撮像装置は、光ファイバと、励起光源と、励起光入射部と、撮像器とを持つ。光ファイバは、対象物の二次元画像を形成する複数の信号光を伝送する。光ファイバは、励起光により複数の信号光を増幅する。励起光源は、励起光を出力する。励起光入射部は、励起光を光ファイバに入射する。撮像器は、光ファイバから出力される複数の信号光による対象物の二次元画像を撮像する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の撮像装置の構成を模式的に示す図。
【図２】実施形態の撮像装置の光ファイバにより伝送される信号光の波長と信号レベルとの対応の一例を模式的に示す図。
【図３】実施形態の変形例に係る撮像装置の構成を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の撮像装置を、図面を参照して説明する。
【０００８】
実施形態の撮像装置１０は、図１に示すように、光ファイバ１１と、撮像器１２と、励起光源１３、波長選択ミラー１４、入射側レンズ１５と、２つの出射側レンズ１６と、制御装置１７と、を備えている。
実施形態の撮像装置１０は、例えば、地上に設置可能であるとともに、各種のプラットホーム（例えば、航空機、船、および車両など）に搭載可能である。
【０００９】
光ファイバ１１は、例えば、Ｅｒ添加ＺＢＬＡＮファイバまたはＥｒ添加ＡｌＦ３系ファイバなどの希土類元素が添加されたフッ化物光ファイバによって形成されている。光ファイバ１１は、二次元画像の画素を構成する複数のコアと、共通のクラッドとを備えるイメージファイバである。光ファイバ１１は、複数のコアに入射される対象物Ｐの二次元画像を形成する複数の信号光を伝送する。光ファイバ１１は、所定波長の励起光が入射されることにより複数の信号光の所定波長域における信号レベルを増幅する。所定波長域は、例えば、熱源等の対象物Ｐの放射波長域に相当する中赤外の波長域である。
【００１０】
撮像器１２は、撮像素子２１を備えている。撮像素子２１は、光ファイバ１１から出射される複数の信号光を受光して、対象物Ｐの二次元画像の画像データを出力する。
励起光源１３は、例えば、半導体レーザ装置などのレーザ装置である。励起光源１３は、光ファイバ１１によって伝送される複数の信号光の所定波長域の励起に寄与する励起光を出力する。
【００１１】
波長選択ミラー１４は、光ファイバ１１から出射される複数の信号光を撮像器１２に向かって透過させる。波長選択ミラー１４は、励起光源１３から出射される励起光を光ファイバ１１に向かって反射することによって、励起光を光ファイバ１１に入射する。
入射側レンズ１５は、光ファイバ１１と対象物Ｐとの間に配置される。入射側レンズ１５は、例えば対物レンズである。
２つの出射側レンズ１６は、光ファイバ１１と撮像器１２との間に配置される。２つの出射側レンズ１６は、光ファイバ１１から出射される信号光の平行化および集光を行う。
【００１２】
制御装置１７は、励起光の出力を制御する制御信号を励起光源１３に出力する。制御装置１７は、図２に示すように、励起光源１３から光ファイバ１１への励起光の入射のオンによって、光ファイバ１１によって伝送される複数の信号光における所定波長域の信号レベルを増幅する。制御装置１７は、励起光源１３から光ファイバ１１への励起光の入射のオフによって、光ファイバ１１によって伝送される複数の信号光における信号レベルの増幅を停止する。
制御装置１７は、撮像器１２から出力される画像データを取得して、画像データを用いて対象物Ｐを認識する。制御装置１７は、例えば、励起光源１３から光ファイバ１１への励起光の入射のオン状態およびオフ状態の各々において撮像器１２から出力される画像データを取得する。制御装置１７は、励起光のオン状態の画像データと励起光のオフ状態の画像データとの差分の画像を生成し、差分の画像から熱源等の対象物Ｐを認識する。
【００１３】
以上説明した実施形態によれば、対象物Ｐの二次元画像を形成する複数の信号光を伝送するとともに、励起光により複数の信号光を増幅する光ファイバ１１を持つことにより、対象物Ｐの放射波長域に相当する所定波長域の信号レベルを増幅することができる。複数の信号光における所定波長域の信号レベルを増幅する光ファイバ１１を持つことにより、微弱輝度の対象物Ｐの画像輝度レベルを増大させることができ、対象物Ｐの検出感度を向上させることができる。対象物Ｐの検出感度を向上させる光ファイバ１１を持つことにより、より遠方の対象物Ｐ、および、より微弱輝度の対象物Ｐを、精度良く認識することができる。
【００１４】
以下、変形例について説明する。
上述した実施形態では、制御装置１７は、励起光のオン状態の画像データと励起光のオフ状態の画像データとの差分の画像から所定波長域に放射波長域を有する対象物Ｐを認識するとしたが、これに限定されない。
制御装置１７は、励起光源１３から光ファイバ１１への励起光の入射のオン状態において撮像器１２から出力される画像データを用いて、所定波長域に放射波長域を有する対象物Ｐを認識してもよい。
【００１５】
上述した実施形態では、対象物Ｐを認識しながら対象物Ｐに照射光を照射してもよい。
上述した実施形態の変形例に係る撮像装置３０は、図３に示すように、光ファイバ１１と、撮像器１２と、励起光源１３、波長選択ミラー１４、入射側レンズ１５と、２つの出射側レンズ１６と、制御装置１７と、照射光源３１と、コンバイナ３２と、を備えている。変形例に係る撮像装置３０は、照射光源３１およびコンバイナ３２を備える点において、上述した実施形態の撮像装置１０とは異なる。
以下において、上述した実施形態の撮像装置１０と同一部分については説明を省略または簡略化しながら、上述した実施形態の撮像装置１０とは異なる点について説明する。
【００１６】
照射光源３１は、例えば、量子カスケードレーザ装置などのレーザ装置である。照射光源３１は、励起光源１３の励起光が増幅する複数の信号光の所定波長域、つまり対象物Ｐの放射波長域（例えば、熱源等の対象物Ｐにおける中赤外の波長域）に相当する発振波長を有する照射光を出力する。
コンバイナ３２は、光ファイバ１１の複数のコアの少なくとも一部のコアに照射光源３１からの照射光を対象物Ｐに向けて入射する。
【００１７】
制御装置１７は、照射光の出力を制御する制御信号を照射光源３１に出力する。制御装置１７は、例えば、撮像器１２による対象物Ｐの撮像を継続しながら、または撮像器１２による断続的な撮像の合間において、照射光源３１から光ファイバ１１へ照射光を入射する。
上述した実施形態の変形例によれば、照射光源３１およびコンバイナ３２を持つことにより、撮像器１２による対象物Ｐの撮像に加えて、対象物Ｐに対象物Ｐの放射波長域に相当する発振波長を有する照射光を照射することができる。
【００１８】
上述した実施形態では、励起光を光ファイバに入射する励起光入射部として波長選択ミラー１４を備えるとしたが、これに限定されない。
励起光入射部として、コンバイナなどの他の光学部品を備えてもよい。
【００１９】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、対象物Ｐの二次元画像を形成する複数の信号光を伝送するとともに、励起光により複数の信号光を増幅する光ファイバ１１を持つことにより、対象物Ｐの放射波長域に相当する所定波長域の信号レベルを増幅することができる。複数の信号光における所定波長域の信号レベルを増幅する光ファイバ１１を持つことにより、微弱輝度の対象物Ｐの画像輝度レベルを増大させることができ、対象物Ｐの検出感度を向上させることができる。対象物Ｐの検出感度を向上させる光ファイバ１１を持つことにより、より遠方の対象物Ｐ、および、より微弱輝度の対象物Ｐを、精度良く認識することができる。
【００２０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００２１】
１０…撮像装置、１１…光ファイバ、１２…撮像器、１３…励起光源、１４…波長選択ミラー、１５…入射側レンズ、１６…出射側レンズ、１７…制御装置、３０…撮像装置、３１…照射光源、３２…コンバイナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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