(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸上に、対物レンズと、変倍レンズと、内部に赤外線検知素子を備えた赤外線検知器を有する赤外線撮影装置において、
倍率の異なる２種類以上の変倍レンズが搭載してある移動可能な搭載板を移動機構によって光軸上の変倍レンズを別の変倍レンズで置き換えるように移動させる視野切り換え手段の上記搭載板に、赤外線検知素子の各画素の感度特性のばらつきの補正を行うために赤外線検知素子に基準温度の赤外線を放射する基準温度赤外線放射部を設けた構成であり、
前記搭載板は、円形状であり、周囲に歯を有し、中心の軸を回転可能に支持されている構成であり、
前記移動機構は、モータと、前記搭載板の周囲の歯と噛み合っており該モータによって回転されるギヤとを有する構成であり、
前記２種類以上の変倍レンズは、前記搭載板の前記中心の軸を中心として描いた円の円周上に配置してあり、
前記基準温度赤外線放射部は、ペルチェ素子を備えた高温側基準熱板と、別のペルチェ素子を備えた低温側基準熱板とよりなり、前記赤外線検知素子の各画素の感度特性のばらつきの補正を視野切り換えの途中で行うべく、前記搭載板の前記中心の軸を中心として描いた前記円の円周上であって隣り合う前記変倍レンズの間に位置して配置してあり、
更に、該搭載板の周縁の個所の上下面を挟んでおり、該搭載板が回動するときにあおりの発生を制限するガイドローラと、
前記搭載板上の所定の個所に取り付けてあり、該搭載板の回動のバランスをとるバランスウエイトとを有する構成としたことを特徴とする赤外線撮影装置。
【請求項２】
請求項１記載の赤外線撮影装置において、
前記基準温度赤外線放射部は、
前記搭載板に固定される共通のベースを有し、
該ベースの下面に、前記高温側基準熱板及び低温側基準熱板が取り付けてあり、
該ベースの上面に、放熱フィン及びファンが取り付けてある構成としたことを特徴とする赤外線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は赤外線撮影装置に係り、特に、赤外線検知器を備えてなり、視野切り換え機能と感度補正機能とを有する赤外線撮影装置に関する。
【０００２】
赤外線撮影装置は、例えば航空機等に搭載され、地上の又は空中の目標物体を認識するために使用される。このため、赤外線撮影装置は、撮影した画面の画質が良好である他に、小型であり且つ軽量であることが求められている。
【０００３】
ここで、視野切り換えとは、倍率の異なる２種類以上の変倍レンズ同士を光軸上で切り換えることである。通常の運用では、目標物体を倍率の低い変倍レンズで検知し、次に視野切り換えを行い、倍率の低い変倍レンズを倍率の高い変倍レンズに置き換え、目標物体の認識・識別を行う。
【０００４】
感度補正とは、赤外線検知素子を構成する多数の画素のそれぞれの感度のばらつきを検出して、この各画素の感度ばらつきを電気的に補正することをいう。必要に応じて感度補正を行うことによって、赤外線撮影装置の画質が改善される。
【０００５】
【従来の技術】
図１（Ａ）乃至（Ｃ）は従来の赤外線撮影装置１０を示し、図２はこの赤外線撮影装置１０を概略的に示す。赤外線撮影装置１０は、ハウジング１１を有し、且つ、対物レンズ１２と変倍レンズ１３と赤外線検知器１４とが光軸１５上に順に並んでおり、且つ、視野切り換え機構２０と感度補正機構３０とを有する構成である。対物レンズ１２はハウジング１１の上面に設けてあり、変倍レンズ１３、赤外線検知器１４、視野切り換え機構２０及び感度補正機構３０は、ハウジング１１の内部に設けてある。
【０００６】
図２に示すように、目標物体からの赤外線１６は、対物レンズ１２と変倍レンズ１３を経て、赤外線検知器１４内の赤外線検知素子５０上に到り、目標物体の像が赤外線検知素子５０上に結像される。赤外線検知素子５０からの出力は増幅され、処理された後に、表示部６０に送られて、表示部６０上に赤外線撮影された画像が映し出される。
【０００７】
視野切り換え機構２０は、Ｘ１−Ｘ２方向に移動可能に支持されており、低倍率の変倍レンズ１３と高い倍率の変倍レンズ２１とが搭載してある搭載板２２と、モータ２３と、モータ２３によって駆動されて搭載板２２をＸ１−Ｘ２方向に移動させるクランク機構２４とを有する構成である。
【０００８】
感度補正機構３０は、ギヤ機構３１の出力軸３２に支持されている扇形の感度補正ベース３３と、ギヤ機構３１を駆動するモータ３４とを有する構成である。感度補正ベース３３の下面には、常温側基準熱源板３５と低温側基準熱源板としてのミラー３６が設けてある。感度補正ベース３３は、変倍レンズ１３と赤外線検知器１４との間の空間４０内に配置してある。
【０００９】
赤外線検知器１４は、内部に、赤外線検知素子５０を有する。赤外線検知素子５０は多数の画素がマトリクス状に並んでいる構成であり、クーラ（図示せず）によって極低温に冷却されている。
【００１０】
感度補正は、常温と赤外線検知素子５０自体の温度とを利用して行われる。即ち。モータ３４を駆動させ、ギヤ機構３１を介して感度補正ベース３３をＡ−Ｂ方向に回動させ、最初に、ミラー３６を光軸１５上に移動させ、このときの赤外線検知素子５０の各画素の出力を計測し、デジタル化して記憶させ、次いで、常温側基準熱源板３５を光軸１５上に移動させ、常温側基準熱源板３５からの赤外線放射を赤外線検知器１４に入射させ、このときの赤外線検知素子５０の各画素の出力を計測し、デジタル化して記憶させ、記憶されている情報を読み出して適宜演算して補正係数を算出することによって行う。なお、ミラー３６が赤外線検知器１４に対向すると、ミラー３６には赤外線検知素子５０が写り、ミラー３６からは極低温の赤外線が放射される。
【００１１】
視野切り換えは、モータ２３を駆動させ、クランク機構２４を介して搭載板２２を移動させて行われ、変倍レンズ１３が高い倍率の変倍レンズ２１に置き換えられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の赤外線撮影装置１０は、視野切り換え機構２０と感度補正機構３０とを独立に有する構成であるため、モータを２つ設ける必要があり、装置１０の小型化及び軽量化が困難であった。
【００１３】
また、感度補正機構３０は、感度補正ベース３３を、変倍レンズ１３と赤外線検知器１４との間の狭い空間４０内に配置した構成であるため、感度補正ベース３３にペルチェ素子を備えた基準熱源を設けることは不可能であり、感度補正ベース３３には常温側基準熱源板３５とミラー３６とが設けてある。このため、赤外線検知素子５０に提供される二つの基準温度赤外線の温度差が１００℃以上となり、良好な画質を得るために必要である背景温度付近でのリニアリティが得られず、よって、モニタ上に赤外線撮影された画像の画質に問題がある場合もあった。
【００１４】
そこで、本発明は、上記課題を解決した赤外線撮影装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、光軸上に、対物レンズと、変倍レンズと、内部に赤外線検知素子を備えた赤外線検知器を有する赤外線撮影装置において、
倍率の異なる２種類以上の変倍レンズが搭載してある移動可能な搭載板を移動機構によって光軸上の変倍レンズを別の変倍レンズで置き換えるように移動させる視野切り換え手段の上記搭載板に、赤外線検知素子の各画素の感度特性のばらつきの補正を行うために赤外線検知素子に基準温度の赤外線を放射する基準温度赤外線放射部を設けた構成であり、
前記搭載板は、円形状であり、周囲に歯を有し、中心の軸を回転可能に支持されている構成であり、
前記移動機構は、モータと、前記搭載板の周囲の歯と噛み合っており該モータによって回転されるギヤとを有する構成であり、
前記２種類以上の変倍レンズは、前記搭載板の前記中心の軸を中心として描いた円の円周上に配置してあり、
前記基準温度赤外線放射部は、ペルチェ素子を備えた高温側基準熱板と、別のペルチェ素子を備えた低温側基準熱板とよりなり、前記赤外線検知素子の各画素の感度特性のばらつきの補正を視野切り換えの途中で行うべく、前記搭載板の前記中心の軸を中心として描いた前記円の円周上であって隣り合う前記変倍レンズの間に位置して配置してあり、
更に、該搭載板の周縁の個所の上下面を挟んでおり、該搭載板が回動するときにあおりの発生を制限するガイドローラと、
前記搭載板上の所定の個所に取り付けてあり、該搭載板の回動のバランスをとるバランスウエイトとを有する構成としたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１記載の赤外線撮影装置において、
前記基準温度赤外線放射部は、
前記搭載板に固定される共通のベースを有し、
該ベースの下面に、前記高温側基準熱板及び低温側基準熱板が取り付けてあり、
該ベースの上面に、放熱フィン及びファンが取り付けてある構成としたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の一実施例になる赤外線撮影装置１００の原理構成を示す。対物レンズ１２０と赤外線検知器１４０とが光軸ＯＡ上に並んでいる。搭載板１０７上に、高倍系変倍レンズ１３０、低倍系変倍レンズ１５２に加えて、基準温度赤外線放射部としての低温側基準熱板１６２と高温側基準熱板１６３が搭載してある。移動機構１０８が搭載板１０７を移動させ、光軸ＯＡ上の低倍系変倍レンズ１３０が高倍系変倍レンズ１５２で置き換えられると共に、この置き換えの過程で、低温側基準熱板１６２と高温側基準熱板１６３とが光軸ＯＡ上に順次に位置するようにされる。
【００２６】
本発明の一実施例になる赤外線撮影装置１００は、図４に示すように、筐体１０１内に組み込まれている。ＯＡは赤外線撮影装置１００の光軸（視軸）である。図４は、前カバーを取り外した状態で示す。筐体１０１は、ベース１０３を航空機、自動車、船舶等に搭載されて設けてあり、垂直の軸１０４を中心に及び水平の軸１０５を中心に回動可能である。航空機等の姿勢の変化に応じて筐体１０１が回動され、赤外線撮影装置１００の方位方向及び俯仰角度が変えられ、赤外線撮影装置１００の視軸１０２が目標物体を追跡する。
【００２７】
図５（Ａ）乃至（Ｄ）は本発明の一実施例になる赤外線撮影装置１００を概略的に示す図である。図６（Ａ）、（Ｂ）及び図７は本発明の一実施例になる赤外線撮影装置１００を示す。図８は視野切り換え機構を示す。図９乃至図１１は視野切り換え機構の各部を示す。図１２は、赤外線撮影装置１００のブロック図である。以下の説明では、赤外線撮影装置１００が、対物レンズ１２０が上側、赤外線検知器１４０が下側である姿勢にあるとして説明する。
【００２８】
赤外線撮影装置１００は、フレーム構造１１０に、対物レンズ１２０と変倍レンズ１５２と赤外線検知器１４０とが光軸ＯＡ上に順に並んで支持されており、且つ、視野切り換え機構１５０を有する構成である。視野切り換え機構１５０は、視野切り換え円板１５１上に、低倍系変倍レンズ１５２及び高倍系変倍レンズ１３０に加えて、ペルチェ素子を備えた高温側基準熱板１６２と低温側基準熱板１６３が設けてある構成であり、感度補正機能を備えている。
【００２９】
フレーム構造１１０は、サブフレーム構造体１１１がメインフレーム１１２にねじ止めしてある構造である。サブフレーム構造体１１１は、上側のフレーム１１３と下側のフレーム１１４とが複数の柱部材１１５によって連結されている構成である。
【００３０】
対物レンズ１２０は、フレーム１１３上にレンズホルダ１２１によって固定してある。
【００３１】
赤外線検知器１４０は、ＩＤＣＡ(Integrated Dweer Cooler Assembly)構造であり、内部に、赤外線検知素子１４１を有する。赤外線検知素子１４１は、多数の画素がマトリクス状に並んでいる構成であり、クーラヘッド１４２の先端に設けてある。赤外線撮影を行うときに、赤外線検知素子１４１は、外部のコンプレッサ（図示せず）によってクーラヘッド１４２を介して極低温に冷却される。
【００３２】
次に、感度補正機能を備えている視野切り換え機構１５０について説明する。
【００３３】
搭載板としての視野切り換え円板１５１は、全周に歯１５３を有し、中心に軸１５４が固定してある。軸１５４の上端がフレーム１１３に固定してある軸受部材１５５に、軸１５３の下端がフレーム１１４に設けてある軸受部材１５６に夫々回転可能に支持されている。視野切り換え円板１５１は、フレーム１１３とフレーム１１４との間の空間１５７のうち、フレーム１１４に近い位置に位置している。
【００３４】
図８に示すように、１５８は軸１５４を中心とする半径Ｒの円の円周であり、光軸ＯＡを通る。視野切り換え円板１５１には、円周１５８上に、目標物体を検知するべく広い視野を得る低倍系変倍レンズ１５２、目標物体の認識・識別を行うべく視野を狭くする高倍系変倍レンズ１３０及びペルチェ素子を備えた基準熱源ユニット１６０が設けてある。高倍系変倍レンズ１３０と低倍系変倍レンズ１５２とは、軸１５４に関して点対称の位置、即ち、軸１５４を通る一つの直径上の位置に配してあり、基準熱源ユニット１６０は、周方向上、高倍系変倍レンズ１３０と低倍系変倍レンズ１５２との中間に位置している。
【００３５】
図１０に示すように、基準温度赤外線放射部としての基準熱源ユニット１６０は、一つのベース１６１の下面に、高温側基準熱板１６２と低温側基準熱板１６３が、夫々ペルチェ素子１６４、１６５を挟んでねじ止めしてあり、このベース１６１の上面に放熱フィン１６６が固定してあり、放熱フィン１６６の上方に、ファン１６７が設けてある構成である。高温側基準熱板１６２と低温側基準熱板１６３は、赤外線を均一に放射する面１６２ａ，１６３ａを有する。視野切り換え円板１５１には、集光レンズ１６８、１６９が設けてある。基準熱源ユニット１６０は、視野切り換え円板１５１にねじ止めしてあり、高温側基準熱板１６２が集光レンズ１６８に対向し、低温側基準熱板１６３が集光レンズ１６９に対向している。高温側基準熱板１６２と低温側基準熱板１６３とは、円周１５８上、隣り合っている。
【００３６】
ペルチェ素子１６４、１６５は適宜制御され、高温側基準熱板１６２は、赤外線撮影したときの赤外線検知素子１４１の各画素からの光電流の平均値が示す背景平均温度に対して約＋１０℃の温度とされ、低温側基準熱板１６３は背景平均温度に対して約−１０℃の温度とされている。
【００３７】
図１０に示すように、基準熱源ユニット１６０の視野切り換え円板１５１の上面からの高さ寸法Ｈは高い。しかし、視野切り換え円板１５１には元々変倍レンズ１３０、１５２が搭載してあり、図６（Ｂ）に示すように、視野切り換え円板１５１の上面とフレーム１１３との間の寸法Ｓは変倍レンズ１５２に対応して広くなっている。このため、寸法Ｈが高くても不都合はない。
【００３８】
図８（Ａ）及び図９に示すように、１８０はモータ・エンコーダユニットであり、基板１８１に、モータ１８２とエンコーダ１８３とが固定してあり、モータ１８２にギヤ１８４が及びエンコーダ１８３にギヤ１８５が夫々固定してある構成である。モータ・エンコーダユニット１８０は、フレーム１１４にねじ止めしてあり、ギヤ１８４，１８５が視野切り換え円板１５１の歯１５３と噛み合っている。モータ１８２が駆動されると、視野切り換え円板１５１が回動され、エンコーダ１８３が視野切り換え円板１５１が回動位置の信号を出力する。ギヤ１８４の径は、視野切り換え円板１５１の径に比べて相当に小さい。よって、視野切り換え円板１５１を回動させるモータ１８２は出力が小さいものでよい。また、減速機ユニットは不要である。
【００３９】
図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、１９０はガイドユニットであり、ブラケット１９１に一対のガイドローラ１９２，１９３が設けてある構成である。ガイドユニット１９０はフレーム１１４にねじ止めしてあり、ガイドローラ１９２，１９３が視野切り換え円板１５１の周縁の個所の上下面を挟んでいる。視野切り換え円板１５１の周縁の個所の上下面をガイドローラ１９２，１９３によって案内されつつ、あおりの発生を制限されつつ回動される。
【００４０】
図７、図８（Ａ）、（Ｃ）、及び図１１に示すように、ロック機構ユニット２００が設けてある。ロック機構ユニット２００は、フレーム部材２０１に、ソレノイド２０２、Ｌ字形状のアーム２０３、プランジャ軸受け部材２０４が設けてあり、プランジャ軸受け部材２０４内にプランジャ２０５が設けてある構成である。Ｌ字形状のアーム２０３は、フレーム部材２０１上のピン２０６に支持されており、長さがＬ１の腕部２０３ａと、長さがＬ２の腕部２０３ｂとを有する。Ｌ１＞Ｌ２である。腕部２０３ａがプランジャ２０５のロッドに連結してある。腕部２０３ｂの先端の調整ねじ２０７がプランジャ２０５の下端を受けている。図８（Ａ）、（Ｃ）に示すように、視野切り換え円板１５１には、軸１５４に関して点対称の位置に、受け部材２１１，２１２が設けてある。受け部材２１１，２１２は、下端面に、円錐状凹部２１１ａを有する。
【００４１】
視野切り換え円板１５１が回動されて定の位置に到ったときにソレノイド２０２が駆動されると、Ｌ字形状のアーム２０３が回動されて、プランジャ２０５が押し上げられ、プランジャ２０５の円錐状の先端が円錐状凹部２１１ａに嵌合して、視野切り換え円板１５１はその位置にロックされる。ここで、Ｌ１＞Ｌ２であるため、プランジャ２０５を押し上げる力Ｆは、ソレノイド２０２の駆動力より強くなり、視野切り換え円板１５１はしっかりとロックされる。
【００４２】
図８（Ａ）に示すように、２２０はバランスウエイトであり、視野切り換え円板１５１の所定の個所にねじ止めしてあり、円板１５１の回動のバランスがとられている。
【００４３】
次に、感度補正機能に関連する構成について説明する。
【００４４】
図１２に示すように、赤外線検知器１４０に関連して、感度補正回路２４０が設けてある。この感度補正回路２４０は、赤外線検知器１４０の出力側のＡＤ変換回路２５０と接続されており、赤外線検知器１４０が高温側基準熱板１６２から検知した高温データを蓄積する高温フレームメモリ２４１と、赤外線検知器１４０が低温側基準熱板１６３から検知した低温データを蓄積する低温フレームメモリ２４２と、高温データと低温データとを所定の演算をして、感度補正係数を演算する演算回路２４３とを有する。
【００４５】
ここで、感度補正演算方式について述べる。感度補正演算方式は一般的である。
【００４６】
取得した高温データと低温データから素子毎に差温度データを算出する。
Ｓ11（ΔT）＝Ｓ11（T1）−Ｓ11（T2）      （１-11）
Ｓ12（ΔT）＝Ｓ12（T1）−Ｓ12（T2）      （１-12）
Ｓlm（ΔT）＝Ｓlm（T1）−Ｓlm（T2）      （１-lm）
ここで、Ｓlm（ΔT）：差温度信号（水平：l画素、垂直：m画素）、T1：高温、T2：低温である。
【００４７】
次に、（1-11）式〜（1-ｌｍ）式で求めた差温度データの平均値Ｓ（ΔＴ）を算出する。
【００４８】
Ｓ（ΔＴ）＝ΣＳlm（ΔT）／n      （２）
ここで、n：全画素数である。
【００４９】
次に、（1-11）式〜（1-lm）式で求めた差温度データと（２）式で求めた差温度データの平均値から画素毎の感度補正係数ｋ（lm）を求める。
【００５０】
ｋ（11）＝Ｓ11（ΔT）／Ｓ（ΔＴ）      （3-11）
ｋ（12）＝Ｓ12（ΔT）／Ｓ（ΔＴ）      （3-12）
ｋ（lm）＝Ｓlm（ΔT）／Ｓ（ΔＴ）      （3-lm）
ＡＤ変換回路２５０では、各画素の信号に演算回路２４３からの感度補正係数ｋ（lm）が乗算され、ＡＤ変換回路２５０からは、出力信号Ｓlm´が出力される。
Ｓ11´＝Ｓ11×ｋ（11）      （4-11）
Ｓ12´＝Ｓ12×ｋ（12）      （4-12）
Ｓlm´＝Ｓlm×ｋ（lm）      （4-lm）
図１２中、走査変換部２６０は、感度補正後の赤外線画像データをテレビジョン走査方式等の表示フォーマットに変換する。表示部２７０は赤外線画像を表示する。
【００５１】
また、図１２中、視野切り換え制御回路２８０は、オペレータ３００からの視野切り換え指令を受けて、モータ１８２及びソレノド２０５を駆動させると共に、エンコーダ１８３からの視野切り換え円板１５１の回動角度位置データを供給されて、視野切り換え円板１５１が回動されて、高温側基準熱板１６３及び低温側基準熱板１６２が光軸ＯＡ上に到ったときに、感度補正回路２４０を動作させる。
【００５２】
次に、赤外線撮影装置１００の視野切り換え動作、及び、視野切り換え動作の過程で行われる感度補正動作について説明する。
【００５３】
赤外線撮影装置１００は図１３（Ａ）に示すように光軸ＯＡ上に高倍系変倍レンズ１３０が位置している状態にある。赤外線検知器１４０の赤外線検知素子１４１は、外部のコンプレッサ（図示せず）によってクーラヘッド１４２を介して極低温に冷却されている。
【００５４】
オペレータ３００が高倍系変倍レンズ１３０から低倍系変倍レンズ１５２への視野切り換え指令を出すと、視野切り換え制御回路２８０がこの指令をうけて動作し、赤外線撮影装置１００は以下のように動作する。
【００５５】
まず、図７に示すように、視野切り換え制御回路２８０からの指令によってソレノド２０５がオフとされ、アーム２０３が回動されプランジャ２０５がばね２０８によって引かれて下動して受け部材２１１の円錐状凹部２１１ａから抜けて、視野切り換え円板１５１はロックを解除される。また、視野切り換え制御回路２８０からの指令によってモータ駆動回路２８１が作動してモータ１８２が駆動され、視野切り換え円板１５１が図８中時計方向に回動を開始し、１秒程度で１８０度回動される。また、エンコーダ１８３が視野切り換え円板１５１が回動位置の信号を出力する。
【００５６】
視野切り換え円板１５１が約７５度回動すると、図１３（Ａ）に示すように、高温側基準熱板１６２が光軸ＯＡに近づいてこれと交差する。このときのエンコーダ１８３からの信号に基いて、視野切り換え制御回路２８０がモータ一時停止指令を出しモータ１８２が一時的に停止され、且つ、視野切り換え制御回路２８０が高温データ取得指令を感度補正回路２４０に出し、高温側基準熱板１６２が光軸ＯＡと交差している間に、赤外線検知器１４０が高温側基準熱板１６２から高温データを検知し、この検知した高温データが高温フレームメモリ２４１に蓄積される。
【００５７】
視野切り換え円板１５１が更に約３０度回動すると、図１３（Ｃ）に示すように、低温側基準熱板１６３が光軸ＯＡに近づいてこれと交差する。このときのエンコーダ１８３からの信号に基いて、視野切り換え制御回路２８０がモータ一時停止指令を出しモータ１８２が再度一時的に停止され、且つ、視野切り換え制御回路２８０が低温データ取得指令を感度補正回路２４０に出し、低温側基準熱板１６３が光軸ＯＡと交差している間に、赤外線検知器１４０が低温側基準熱板１６３から低温データを検知し、この検知した低温データが低温フレームメモリ２４２に蓄積される。
【００５８】
その後、演算回路２４３が高温データと低温データとを前記のように演算をして、感度補正係数を求める。演算回路２４３で求めた感度補正係数はＡＤ変換回路２５０に供給される。
【００５９】
視野切り換え円板１５１が約７５度回動すると、図１３（Ｄ）に示すように、低倍系変倍レンズ１５２が光軸ＯＡに近づいてこれと交差する。このときのエンコーダ１８３からの信号に基いて、視野切り換え制御回路２８０はモータ１８２を停止させる指令、ソレノド２０５を駆動させる指令を出し、モータ１８２は停止され、ソレノド駆動回路２８２が作動されてソレノド２０５が駆動される。
【００６０】
モータ１８２が停止されて、視野切り換え円板１５１は回動を停止される。ソレノド２０５が駆動されると、図７に示すように、アーム２０３が引かれて回動されプランジャ２０５が押し上げられ受け部材２１２の下端面の円錐状凹部と係合され、視野切り換え円板１５１は、低倍系変倍レンズ１５２の中心が光軸ＯＡと一致した位置にロックされる。ソレノド２０５は駆動された状態に保たれる。
【００６１】
赤外線検知器１４０の赤外線検知素子１４１には、目標物体から出た赤外線が対物レンズ１２０及び低倍系変倍レンズ１５２を通過して結像される。ＡＤ変換回路２５０からは、各画素の信号に感度補正係数が乗算された出力信号が出力される。
【００６２】
ＡＤ変換回路２５０からの出力信号は、走査変換部２６０でテレビジョン走査方式等の表示フォーマットに変換され、表示部２７０には低倍の赤外線画像が表示される。
【００６３】
オペレータ３００が低倍系変倍レンズ１５２から高倍系変倍レンズ１３０への視野切り換え指令を出すと、視野切り換え制御回路２８０がこの指令をうけて動作し、赤外線撮影装置１００は次のように動作する。視野切り換え円板１５１が図８中反時計方向に回動を開始し、１８０度回動される。この過程で、最初に低温側基準熱板１６３から低温データを検知し、次いで、高温側基準熱板１６２から高温データを検知し、演算回路２４３で演算を行って新たな感度補正係数を求める。赤外線検知器１４０は高倍系変倍レンズ１３０を通して目標物体を撮影する。ＡＤ変換回路２５０からは、各画素の信号に新たな感度補正係数が乗算された出力信号が出力される。ＡＤ変換回路２５０からの出力信号は、走査変換部２６０でテレビジョン走査方式等の表示フォーマットに変換され、表示部２７０には高倍の赤外線画像が表示される。
【００６４】
このように、視野切り換えの都度、感度補正係数が求めるため、赤外線検知素子２４１の感度補正の精度が向上する。また、視野切り換え後は新たに求めた感度補正係数でもって補正された信号を出力するため、表示部２７０には従来に比べて高い画質の赤外線画像が表示される。
【００６５】
なお、必要に応じて感度補正係数を求め直すことも可能である。この場合には、視野切り換え円板１５１は一方向に約１１５度回動され、最後の約３０度の回動範囲で、低温側基準熱板１６３と高温側基準熱板１６２から順次データを検知し、演算回路２４３で演算を行って新たな感度補正係数が求められる。その後に視野切り換え円板１５１は元の位置に戻される。
【００６６】
次に、赤外線撮影装置１００の特徴をまとめて説明する。
（１）赤外線撮影装置１００は、単一の視野切り換え円板１５１に、低倍系変倍レンズ１５２、高倍系変倍レンズ１３０、高温側基準熱板１６２及び低温側基準熱板１６３が搭載してある構成である。
【００６７】
このため、低倍系変倍レンズ１５２及び高倍系変倍レンズ１３０を一つの搭載板に搭載し、高温側基準熱板１６２及び低温側基準熱板１６３を別の搭載板に搭載した構成おいては、各搭載板毎にモータ及びエンコーダが必要となるのに比べて、モータ１８２は一つで足り、エンコーダ１８３も一つで足り、モータ１８２及びエンコーダ１８３に関連する機構は簡単であり、モータ１８２及びエンコーダ１８３に関連する電気回路も簡単である。よって、赤外線撮影装置１００は小型で、軽量で、且つ、低製造コストである。
【００６８】
また、モータ・エンコーダユニット１８０は小型となり、対物レンズ１２０を通って赤外線検知器１４０に到る赤外線と干渉しないように配置される。
【００６９】
視野切り換え円板１５１に代えて、例えば長方形の板でもよい。
【００７０】
また、視野切り換え円板１５１に３つ、４つの変倍レンズが搭載してあってもよい。
（２）赤外線撮影装置１００は、単一の視野切り換え円板１５１の周方向上、高温側基準熱板１６２及び低温側基準熱板１６３が、低倍系変倍レンズ１５２と高倍系変倍レンズ１３０との間に配置してある構成である。
【００７１】
このため、視野切り換えの過程で、高温側基準熱板１６２及び低温側基準熱板１６３が赤外線検知器１４０上を通過する。よって、視野切り換えの過程で、感度補正係数が求められる。即ち、視野切り換えの都度、新たな感度補正係数が求められ、赤外線検知素子２４１の感度補正の精度が向上し、表示部２７０には従来に比べて高い画質の赤外線画像が表示される。
（３）赤外線撮影装置１００は、高温側基準熱板１６２及び低温側基準熱板１６３が共にペルチェ素子１６４、１６５によって、背景平均温度に対して約＋１０℃及び約−１０℃の温度としてある構成である。
【００７２】
このため、高温側基準熱板１６２の温度と低温側基準熱板１６３の温度との差は約２０℃であり、図１の構成に示す従来のペルチェ素子を使用しない場合の温度差に比較して小さく、よって、均一で良好な画質を得るために必要である背景温度付近の感度補正係数を得ることが出来る。これによって、表示部２７０には従来に比べて高い画質の赤外線画像が表示される。
（４）赤外線撮影装置１００は、視野切り換え円板１５１をロックするロック機構ユニット２００を有する構成である。
【００７３】
よって、低倍系変倍レンズ１５２及び高倍系変倍レンズ１３０は、その光軸が赤外線検知器１４０の光軸ＯＡと一致した位置に位置決めされる。赤外線撮影装置１００は、良好な耐振動・衝撃特性を有する。
（５）赤外線撮影装置１００のロック機構ユニット２００は、プランジャ２０５を押し上げる力Ｆは、ソレノイド２０２の駆動力より強くなる構成である。
【００７４】
よって、ソレノイド２０２は小型のもので足りる。
（６）赤外線撮影装置１００のロック機構ユニット２００は、ソレノイド２０２を使用した構成である。
【００７５】
よって、視野切り換え操作は遠隔から可能である。
（７）赤外線撮影装置１００は、視野切り換え円板１５１にバランスウエイト２２０を設けてある構成である。
【００７６】
よって、低倍系変倍レンズ１５２、高倍系変倍レンズ１３０、基準熱源ユニット１６０を含めた視野切り換え円板１５１の重心が視野切り換え円板１５１の中心に位置することになり、視野切り換え円板１５１を回動させるトルクは視野切り換え円板１５１の回動角度に無関係に一定である。よって、視野切り換え円板１５１は一定のトルクで円滑に回動され、視野切り換え動作は円滑に行われる。また、モータ１８２は出力が小さいもので足りる。
（８）赤外線撮影装置１００は、ガイドローラ１９２，１９３が視野切り換え円板１５１の周縁の個所の上下面を挟んで規制すると共に案内する構成である。
【００７７】
よって、視野切り換え円板１５１の回動時に、視野切り換え円板１５１にあおりが発生すること制限される。よって、レンズの光軸が赤外線検知器１４０の光軸に対してずれることが発生しない。また、視野切り換え円板１５１は周縁を支持されており、赤外線撮影装置１００は、良好な耐振動・衝撃特性を有する。
（付記１）  光軸上に、対物レンズと、変倍レンズと、内部に赤外線検知素子を備えた赤外線検知器を有する赤外線撮影装置において、
倍率の異なる２種類以上の変倍レンズが搭載してある移動可能な搭載板を移動機構によって光軸上の変倍レンズを別の変倍レンズで置き換えるように移動させる視野切り換え手段の上記搭載板に、赤外線検知素子の各画素の特性のばらつきの補正を行うために赤外線検知素子に基準温度の赤外線を放射する基準温度赤外線放射部設けた構成としたことを特徴とする赤外線撮影装置。
（付記２）  付記１記載の赤外線撮影装置において、
上記基準温度赤外線放射部は、上記搭載板の移動方向上、隣り合う変倍レンズの間の位置に配置した構成としたことを特徴とする赤外線撮影装置。
（付記３）  付記１又は付記２記載の赤外線撮影装置において、
上記搭載板は、円形状であり、周囲に歯を有し、中心の軸を回転可能に支持された構成であり、
上記変倍レンズ及び上記基準温度赤外線放射部は、上記円形状の搭載板の中心の軸を中心として描いた円の円周上に配置してある構成であり、
上記移動機構は、モータと、上記円形状の搭載板の周囲の歯と噛み合っており該モータによって回転されるギヤとよりなる構成としたことを特徴とする赤外線撮影装置。
（付記４）  付記１乃至３のうち何れか一項記載の赤外線撮影装置において、
上記基準温度赤外線放射部は、ペルチェ素子を備えた高温側基準熱板及び別のペルチェ素子を備えた低温側基準熱板である構成としたことを特徴とする赤外線撮影装置。
（付記５）  付記４記載の赤外線撮影装置において、
上記基準温度赤外線放射部は、
共通のベースと、該ベースの下面に取り付けてある、ペルチェ素子を備えた高温側基準熱板及び別のペルチェ素子を備えた低温側基準熱板と、該ベースの下面に取り付けてある放熱フィン及びファンとよりなる基準熱源ユニットであり、
該基準熱源ユニットが、上記ベースを上記搭載板に固定されて、該搭載板に搭載してある構成としたことを特徴とする赤外線撮影装置。
（付記６）  付記３記載の赤外線撮影装置において、
該円形状の搭載板の周囲の上面及び下面を挟んで支持して、円形状の搭載板の回転する面を規制するガイド機構を更に有する構成としたことを特徴とする赤外線撮影装置。
（付記７）  付記３記載の赤外線撮影装置において、
上記円形状の搭載板にバランスウエイトを設けた構成としたことを特徴とする赤外線撮影装置。
（付記８）  付記３記載の赤外線撮影装置において、
円形状の搭載板を視野切り換え完了位置にロックするロック機構を更に有する構成としたことを特徴とする赤外線撮影装置。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明は、光軸上に、対物レンズと、変倍レンズと、内部に赤外線検知素子を備えた赤外線検知器を有する赤外線撮影装置において、倍率の異なる２種類以上の変倍レンズが搭載してある移動可能な搭載板を移動機構によって光軸上の変倍レンズを別の変倍レンズで置き換えるように移動させる視野切り換え手段の上記搭載板に、赤外線検知素子の各画素の感度特性のばらつきの補正を行うために赤外線検知素子に基準温度の赤外線を放射する基準温度赤外線放射部を設けた構成とし、前記搭載板は、円形状であり、周囲に歯を有し、中心の軸を回転可能に支持されている構成であり、前記移動機構は、モータと、前記搭載板の周囲の歯と噛み合っており該モータによって回転されるギヤとを有する構成であり、前記２種類以上の変倍レンズは、前記搭載板の前記中心の軸を中心として描いた円の円周上に配置してあり、前記基準温度赤外線放射部は、ペルチェ素子を備えた高温側基準熱板と、別のペルチェ素子を備えた低温側基準熱板とよりなり、前記赤外線検知素子の各画素の感度特性のばらつきの補正を視野切り換えの途中で行うべく、前記搭載板の前記中心の軸を中心として描いた前記円の円周上であって隣り合う前記変倍レンズの間に位置して配置してあり、更に、該搭載板の周縁の個所の上下面を挟んでおり、該搭載板が回動するときにあおりの発生を制限するガイドローラと、前記搭載板上の所定の個所に取り付けてあり、該搭載板の回動のバランスをとるバランスウエイトとを有する構成としたものであるため、基準温度赤外線放射部を、変倍レンズが搭載してある搭載板とは別の搭載板に設けた構成に比べて、赤外線撮影装置を小型且つ軽量に出来る。また、基準温度赤外線放射部の寸法に余裕が出来、よって、ペルチェ素子を有する構成と出来る。また、視野切り換えの途中の過程で行うことが可能となり、よって、赤外線検知素子の感度補正が視野切り換えの都度行われることになり、赤外線検知素子の感度補正の精度が向上し、従来に比べて高い画質の赤外線画像を表示することが出来る。搭載板が円板であるため、変倍レンズ及び基準温度赤外線放射部を無理なく搭載することが可能となり、赤外線撮影装置も小型となる。また、円形状の搭載板は周囲の歯をモータのギヤによって駆動させるため、特別の減速ギヤ機構は必要でなく、モータも小型のもので足りるように出来る。ペルチェ素子が温度を決めるため、高温側基準熱板の温度と低温側基準熱板の温度との差を数１０℃とすることが可能となり、これによって、赤外線検知素子の感度補正が精度良く行われる。
【００８２】
請求項２の発明は、請求項１記載の赤外線撮影装置において、前記基準温度赤外線放射部は、前記搭載板に固定される共通のベースを有し、該ベースの下面に、前記高温側基準熱板及び低温側基準熱板が取り付けてあり、該ベースの上面に、放熱フィン及びファンが取り付けてある構成としたものであり、ベースを共通としたことによって、基準温度赤外線放射部を小型に出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の赤外線撮影装置を示す図である。
【図２】図１の赤外線撮影装置を概略的に示す図である。
【図３】本発明の一実施例になる赤外線撮影装置の原理構成図である。
【図４】本発明の一実施例になる赤外線撮影装置の全体を示す図である。
【図５】本発明の一実施例になる赤外線撮影装置を概略的に示す図である。
【図６】本発明の一実施例になる赤外線撮影装置を示す図である。
【図７】図６中、矢印VII方向からみた矢視図である。
【図８】図６中、視野切り換え機構を示す図である。
【図９】図８中、IX-IX線に沿う断面図である。
【図１０】図８中、X-X線に沿う断面図である。
【図１１】図７中、矢印XI方向からみた矢視図である。
【図１２】赤外線撮影装置のブロック図である。
【図１３】視野切り換え動作を説明する図である。
【符号の説明】
１００  赤外線撮影装置
１０７  搭載板
１０８  移動機構
１２０  対物レンズ
１３０  高倍系変倍レンズ
１４０  赤外線検知器
１４１  赤外線検知素子
１４２  クーラヘッド
１５０  視野切り換え機構
１５１  視野切り換え円板
１５２  低倍系変倍レンズ
１５３  歯
１５４  軸
１５５，１５６  軸受部材
１５８  円周
１６０  基準熱源ユニット
１６１  ベース
１６２  高温側基準熱板
１６３  低温側基準熱板
１６４、１６５  ペルチェ素子
１６６  放熱フィン
１６７  ファン
１６８，１６９  集光レンズ
１８０  モータ・エンコーダユニット
１８２  モータ
１８３  エンコーダ
１８４，１８５  ギヤ
１９０  ガイドユニット
１９２，１９３  ガイドローラ
２００  ロック機構ユニット
２０２  ソレノイド
２０４  プランジャ軸受け部材
２０５  プランジャ
２１１，２１２  受け部材
２２０  バランスウエイト
２４０  感度補正回路
２５０  ＡＤ変換回路
２４１  高温フレームメモリ
２４２  低温フレームメモリ
２４３  演算回路
２６０  走査変換部
２７０  表示部
２８０  視野切り換え制御回路
【図１】
0004268774.tif 000002
【図２】
0004268774.tif 000003
【図３】
0004268774.tif 000004
【図４】
0004268774.tif 000005
【図５】
0004268774.tif 000006
【図６】
0004268774.tif 000007
【図７】
0004268774.tif 000008
【図８】
0004268774.tif 000009
【図９】
0004268774.tif 000010
【図１０】
0004268774.tif 000011
【図１１】
0004268774.tif 000012
【図１２】
0004268774.tif 000013
【図１３】
0004268774.tif 000014