(57)【要約】【課題】赤外線撮像装置の動作温度範囲を超える高温下及び低温下で、赤外光学素子を含む被検体のＭＴＦ値を測定することができ、しかも低コストで構成することができる変調伝達関数測定装置と、該変調伝達関数測定装置を構成する恒温槽を提供する。【解決手段】赤外光学素子を含む被検体Ａを出し入れするための開口部を有する筐体１１と、開口部を開閉可能に閉塞する扉体１２とを備え、筐体１１内の温度を一定に保持するようにしてある恒温槽に、被検体Ａを筐体内に支持する支持具１５と、筐体１１又は扉体１２に配された赤外光透過性の正面窓部１３及び背面窓部１４とを備える。また、変調伝達関数測定装置に恒温槽１を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を出し入れするための開口部を有する筐体と、該開口部を開閉可能に閉塞する扉体とを備え、前記筐体内の温度を一定に保持するようにしてある恒温槽であって、
赤外光学素子を含む被検体を前記筐体内に支持する支持具と、
前記筐体又は前記扉体に配された赤外光透過性の窓部と
を備えることを特徴とする恒温槽。
【請求項２】
前記窓部は複数であり、一の前記窓部を透過して前記筐体外から前記被検体へ赤外光が入射し、前記被検体から他の前記窓部を透過して前記筐体外へ赤外光が出射するように前記窓部が対向配置している
ことを特徴とする請求項１に記載の恒温槽。
【請求項３】
前記窓部は、
ゲルマニウム、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、又はシリコンを含む
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の恒温槽。
【請求項４】
前記窓部は所定方向に長い形状である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の恒温槽。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の恒温槽と、
赤外光を放射する赤外光放射装置と、
該赤外光放射装置から放射された赤外光を空間光変調するチャート部材と、
該チャート部材にて空間光変調された赤外光を平行光にして前記筐体内の被検体に入射させるコリメータと、
前記被検体から前記筐体外へ出射した赤外光を撮像する赤外線撮像装置と、
該赤外線撮像装置が撮像して得た画像に基づいて前記被検体の変調伝達関数を演算する演算装置と
を備えることを特徴とする変調伝達関数測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外光透過性の窓部を有する恒温槽、及び該恒温槽内に支持されたレンズ、ミラー等の被検体の変調伝達関数（MTF:Modulation Transfer Function）を測定する変調伝達関数測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子の光学特性を示す指標の一つとして、ＭＴＦが用いられている。ＭＴＦは、正弦波パターンのような周期的構造を物体とし、被検体を通ることによる該物体の像のコントラスト変化を空間周波数の関数で表したものである。
【０００３】
赤外光学素子のＭＴＦを測定する変調伝達関数測定装置は、赤外光を放射する黒体炉を備えている。黒体炉から放射された赤外光は、明暗模様が表されたチャート部材を透過し、明暗を有する赤外光となる。チャート部材を透過した赤外光は、反射板で反射され、コリメータにて平行光となり、赤外光学素子を有する被検体に入射する。被検体を透過した赤外光はリレーレンズを介して赤外線撮像装置に入射し、該赤外線撮像装置は結像した像を撮像する。赤外線撮像装置は、撮像して得た画像をＭＴＦ演算装置に与える。ＭＴＦ演算装置は、赤外線撮像装置が撮像して得た画像における明暗のコントラストに基づいてＭＴＦ値を演算する。
ＭＴＦ値は、ある空間周波数におけるＭＴＦの値であり、例えば明暗模様を撮像した際に得られる画像の最大輝度及び最小輝度に基づいて、（最大輝度−最小輝度）／（最大輝度＋最小輝度）と定義される。従って、ＭＴＦ値が小さい程、コントラストが減衰し、ぼやけた像が結像することになる。なお、ＭＴＦは、点像又は線像の強度分布をフーリエ変換して求めても良い。
【０００４】
また、絶対零度以上の物体は赤外光を放射しているため、従来、変調伝達関数測定装置を低温の暗室内に設置する方が精度の良い結果が得られていたが、赤外光の背景輻射成分を減算し、ＭＴＦを演算することにより、常温下であっても赤外光学素子のＭＴＦを測定することができる変調伝達関数測定装置が提案されている。
【非特許文献１】（Gerald C. Holst）著，「Testing and Evaluation ofInfrared Imaging Systems（Press Monographs）」，（Society of Photo Optical），１９９９年５月，ｐ．２５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車載用の赤外光学素子、例えばレンズユニットにおいては、−４０℃〜８０℃の幅広い温度範囲で光学特性を保証することが求められている。
しかしながら、現状の変調伝達関数測定装置に用いられている赤外線撮像素子の動作温度範囲は狭く、室温付近でしか測定することができないため、−４０〜８０℃という幅広い温度範囲でＭＴＦを測定することができないという問題があった。
【０００６】
また、幅広い温度範囲で撮像可能な赤外線撮像素子が実用化されたとしても、非常に高価であり、変調伝達関数測定装置を低コストで製造することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、赤外線撮像素子の動作温度範囲を超える高温下又は低温下で、赤外光学素子を含む被検体のＭＴＦ値を測定することができ、しかも低コストで構成することができる変調伝達関数測定装置及び該変調伝達関数測定装
置を構成する恒温槽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】
【０００８】
第１発明に係る恒温槽は、被検体を出し入れするための開口部を有する筐体と、該開口部を開閉可能に閉塞する扉体とを備え、前記筐体内の温度を一定に保持するようにしてある恒温槽であって、赤外光学素子を含む被検体を前記筐体内に支持する支持具と、前記筐体又は前記扉体に配された赤外光透過性の窓部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第１発明にあっては、被検体は、支持具によって筐体内に支持され、開口部が扉体で閉塞された状態で一定温度に保持される。また、筐体又は扉体には赤外光透過性の窓部が配されているため、窓部を通じて、筐体外部から筐体内部の被検体に赤外光を入射させることができ、窓部を通じて、被検体から筐体外へ赤外光を出射させることができる。
従って、赤外線撮像素子を有する変調伝達関数測定装置に本発明に係る恒温槽を備えた場合、恒温槽で被検体を一定温度下におくことによって、赤外線撮像素子を常温で動作させながら、該赤外線撮像素子の動作範囲を超える低温下又は高温下における被検体のＭＴＦを測定することができる。
また、低温下又は高温下における被検体のＭＴＦを測定することが可能な変調伝達関数測定装置を低コストで構成することができる。
【００１０】
第２発明に係る恒温槽は、前記窓部は複数であり、一の前記窓部を透過して前記筐体外から前記被検体へ赤外光が入射し、前記被検体から他の前記窓部を透過して前記筐体外へ赤外光が出射するように前記窓部が対向配置していることを特徴とする。
【００１１】
第２発明にあっては、複数の窓部の内、少なくとも一の窓部と他の窓部とは対向配置されており、一の窓部を透過して入射した赤外光が被検体を透過し、他の窓部から筐体外部に出射されるように構成されている。
従って、赤外線レンズのような赤外光を透過させる被検体を支持具に支持させることにより、該被検体の光学特性を示す情報を得ることができる。
【００１２】
第３発明に係る恒温槽は、前記窓部は、ゲルマニウム、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、又はシリコンを含むことを特徴とする。
【００１３】
第３発明にあっては、窓部はゲルマニウム，硫化亜鉛、セレン化亜鉛、又はシリコンを含み、赤外光を透過させる。
特にゲルマニウムは表面処理が容易であるため、窓部をゲルマニウムにて形成することで、容易に反射防止膜を窓部に備えることができ、より正確な光学特性の情報を得ることができる。
また、硫化亜鉛、セレン化亜鉛の窓部はモールド成形可能であるため、恒温槽を低コストで構成することができる。
【００１４】
第４発明に係る恒温槽は、前記窓部は所定方向に長い形状であることを特徴とする。
【００１５】
第４発明にあっては、窓部は所定方向に長いため、赤外光の入射方向を長手方向に沿って変更することにより、種々の方向から赤外線を被検体に入射させることができ、より多くの光学特性の情報を得ることができる。また、長手方向に略垂直な方向の寸法が長手方向の寸法に比して短いため、円形のような窓部に比して、窓部を小さく構成することができる。
従って、窓部を低コストで構成することができ、また窓部を小さくすることで恒温槽の保温性を向上させることができる。
【００１６】
第５発明に係る変調伝達関数測定装置は、第１発明乃至第４発明のいずれか一つの恒温槽と、赤外光を放射する赤外光放射装置と、該赤外光放射装置から放射された赤外光を空間光変調するチャート部材と、該チャート部材にて空間光変調された赤外光を平行光にして前記筐体内の被検体に入射させるコリメータと、前記被検体から前記筐体外へ出射した赤外光を撮像する赤外線撮像装置と、該赤外線撮像装置が撮像して得た画像に基づいて前記被検体の変調伝達関数を演算する演算装置とを備えることを特徴とする。
【００１７】
第５発明にあっては、赤外光学素子を含む被検体の温度を一定に保持する恒温槽を備えており、赤外線撮像装置は恒温槽外に配されているため、赤外線撮像装置の動作温度範囲を超える高温下又は低温下で被検体のＭＴＦを演算することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、赤外光透過性の窓部を有する恒温槽を変調伝達関数測定装置に備えることにより、赤外線撮像装置の動作温度範囲を超える高温下又は低温下で、赤外光学素子を含む被検体のＭＴＦを測定することができ、しかも低コストで構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る恒温槽１を示す模式図、図２は、扉体１２を開いた状態での恒温槽１を示す模式的斜視図である。図１（ａ）は、正面側から見た恒温槽１の斜視図、図１（ｂ）は、恒温槽１の平面断面図、図１（ｃ）は、背面側から見た恒温槽１の斜視図である。図中１は恒温槽であり、恒温槽１は、正面側に矩形状の開口部１７を有する中空略直方体の筐体１１を備え、開口部１７は扉体１２によって開閉可能に閉塞されている。
【００２０】
筐体１１は断熱性を有し、底板１１ａと、底板１１ａに対して略垂直に形成された側壁１１ｂ，１１ｃ及び背面壁１１ｄと、該側壁１１ｂ，１１ｃ及び背面壁１１ｄの上端部に形成された天板１１ｅとを備え、底板１１ａ、側壁１１ｂ，１１ｃ及び天板１１ｅの正面側端部が開口部１７を構成している。
【００２１】
扉体１２は、正面視が開口部１７と略同形の矩形状であり、扉体１２の略中央部に円板状の正面窓部１３が配設されている。正面窓部１３は赤外光透過性のゲルマニウムからなり、表面には反射防止膜が成膜されている。なお、恒温槽１の保温性を向上させるべく、空気層を介して対向配置された複数枚のゲルマニウム板で正面窓部１３を構成しても良い。
また、扉体１２と筐体１１との繋ぎ部分には、扉体１２が正面側に開閉回動するように複数の蝶番１６が設けられている。より詳細には、正面視で扉体１２の左側部に蝶番１６の一片が螺子止めされ、筐体１１の側壁１１ｂの正面側部分に蝶板の他の一片が螺子止めされている、また、扉体１２の適宜箇所、例えば正面の右側部分には該扉体１２を開閉させるための把手１２ａが取り付けられている。
【００２２】
同様に、筐体１１の背面壁１１ｄの略中央部には、正面窓部１３と対向するように円板状の背面窓部１４が配設されている。背面窓部１４は赤外光透過性のゲルマニウムからなり、表面には反射防止膜が成膜されている。
【００２３】
筐体１１の底板１１ａには、赤外線レンズ、ミラー等の赤外光学素子を含む被検体Ａを筐体１１内に支持する支持具１５が立設されている。支持具１５は、長手方向が上下方向であり、一面が背面窓部１４に対向するような姿勢で底板１１ａに固定された略矩形の板状部材からなり、正面窓部１３及び背面窓部１４の中心軸と、被検体Ａの光軸とが一致す
るように該被検体Ａを保持する円形の被検体保持孔１２ａを有している。被検体保持孔１２ａに保持された被検体Ａは、例えば雄螺子にて固定される。
【００２４】
また、筐体１１内部の天板１１ｅ近傍には、図示しないヒータ、ファン及びフィルタが並設されている。ヒータは通電によって筐体１１内の空気を加熱し、ファンは筐体１１内の空気を循環させる。フィルタは、金属網を有し、空気の循環に伴って筐体１１内を浮遊する塵埃、異物を補修、除去する。
更に、恒温槽１は、筐体１１内の温度を検出する温度検出器、該温度検出器の検出結果に基づいて、筐体１１内の温度が所定の目標温度に一致するようにヒータへの通電を入切する制御回路等を備えている。
【００２５】
図３は、恒温槽１を備えた実施の形態１に係る反射型の変調伝達関数測定装置を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る変調伝達関数測定装置は、赤外光を放射する黒体炉２（赤外光放射装置）、チャート部材３、反射板４、コリメータミラー５、恒温槽１、リレーレンズ６、赤外線撮像装置７、ＭＴＦ演算装置８を備えている。
【００２６】
黒体炉２の赤外光放射領域にはチャート部材３が配されており、黒体炉２から放射された赤外光は、チャート部材３に入射する。
【００２７】
チャート部材３は、例えば透過型の連続正弦波チャートであり、チャート部材３を透過した赤外光は、所定空間周波数の明暗を有する赤外光となる。
【００２８】
チャート部材３の反黒体炉側には、反射板４が配されており、チャート部材３を透過し、反射板４で反射した赤外光は、略９０度偏向し、コリメータミラー５に入射する。
【００２９】
コリメータミラー５は、反射板４で反射された赤外光を平行光として反射し、恒温槽１に入射させる。コリメータミラー５で反射された赤外光は、恒温槽１の正面窓部１３から筐体１１内部に入射して、被検体Ａを通過し、筐体１１に設けられた背面窓部１４から筐体１１外部へ出射する。
【００３０】
恒温槽１の被検体Ａを透過した赤外光に係る像はリレーレンズ６によって拡大され、赤外線撮像装置７に入射する。赤外線撮像装置７は、赤外線レンズと、サーモパイル、ボロメータ等の赤外線撮像素子とを備えている。赤外線撮像素子は、赤外線レンズにて撮像面に結像した像を撮像、つまり赤外光の強度分布を輝度信号の強度分布に光電変換し、撮像して得た画像データをＭＴＦ演算装置８に出力する。
【００３１】
ＭＴＦ演算装置８は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにバスを介して接続されたＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を備えており、入出力インタフェースには、赤外線撮像装置７から出力された画像データが入力される。ＣＰＵは、入力インタフェースを介して画像データを取り込み、該画像データから変調伝達関数測定に必要な画像部分の切り出し、ノイズ除去等の画像処理を行い、該画像データから明暗の輝度差を演算してＭＴＦ値を算出する。なお、一の空間周波数に対するＭＴＦ値を演算する処理を説明したが、他の空間周波数に対するＭＴＦ値も同様に演算し、ＭＴＦを求めることができる。
また、言うまでもなく、赤外線撮像装置７で点像、線像、その他のパターン像を撮像し、撮像して得た画像の輝度の強度分布をフーリエ変換することでＭＴＦを演算するように構成しても良い。
ＭＴＦの演算を終えた場合、ＣＰＵは、入出力インタフェースを介して、外部の液晶ディスプレイ、ＣＲＴ、プリンタ等にＭＴＦを出力する。
【００３２】
このように構成された変調伝達関数測定装置及び恒温槽１においては、恒温槽１で被検
体Ａを一定温度下におき、赤外線透過性の正面窓部１３及び背面窓部１４を通じて被検体Ａに赤外光を透過させることができる。従って、赤外線撮像装置７を常温で動作させながら、該赤外線撮像装置７の動作範囲を超える低温下又は高温下における被検体ＡのＭＴＦを測定することができる。
【００３３】
図４は、第１の変形例に係る恒温槽１０１の構成を示す模式的斜視図である。第１の変形例に係る恒温槽１０１は、筐体１１及び扉体１１２を備え、扉体１１２の略中央部に長手方向が横方向になるように形成された略長方形の正面窓部１１３が配設されている。また、筐体１１の背面壁１１ｄの略中央部には、長手方向が横方向になるように、正面窓部１１３と同形の背面窓部１１４が配設されている。
【００３４】
図５は、被検体Ａに対する赤外光の入射方向を変更した変調伝達関数測定装置の要部を示す模式図である。第１の変形例に係る恒温槽１０１にあっては、図５中、実線及び二点鎖線で示すように、正面窓部１１３及び背面窓部１１４の長手方向に沿って、被検体Ａに対する赤外光の入射方向を変更することによって、種々の方向から赤外光を被検体Ａに入射させ、該被検体ＡのＭＴＦを得ることができる。
【００３５】
また、円形の正面窓部１１３に比して、小寸法にすることができため、正面窓部１１３及び背面窓部１１４からの放熱量を最小限に抑えることができ、恒温槽１０１の保温性を向上させることができる。
【００３６】
図６は、第２の変形例に係る恒温槽２０１を示す模式図、図７は、扉体２１２を開いた状態での恒温槽２０１を示す模式的斜視図である。第２の変形例に係る恒温槽２０１は、上部に扉体２１２を有する点が異なるため、主に上記相違点を説明する。
【００３７】
筐体２１１は、底板２１１ａと、底板２１１ａに対して略垂直に周設された正面壁２１１ｆ、側壁２１１ｂ，２１１ｃ及び背面壁２１１ｄとを備えており、上部に開口部２１７を有している。正面壁２１１ｆ及び背面壁２１１ｄには、夫々正面窓部１３及び背面窓部１４が対向するように配設されている。つまり、正面窓部１３及び背面窓部１４は、正面窓部１３を透過した赤外光が支持具１５に支持された被検体Ａを透過し、背面窓部１４から筐体２１１外へ出射するように配されている。
【００３８】
扉体２１２は、開口部２１７と略同形の矩形状であり、扉体２１２と、筐体２１１扉体２１２とは、扉体２１２が上側に開閉するように、複数の蝶板によって接続され、扉体２１２の正面側縁部には該扉体２１２を開閉させるための把手２１２ａが設けられている。
【００３９】
このように構成され恒温槽２０１及び該恒温槽２０１を備えた変調伝達関数測定装置にあっては、上部から被検体Ａを出し入れすることができ、恒温槽２０１及び変調伝達関数測定装置の使い勝手を向上させることができる。
【００４０】
なお、実施の形態１にあっては、ヒータを備えた恒温槽によって高温下における被検体のＭＴＦを測定することができる変調伝達関数測定装置を説明したが、恒温槽に冷媒サイクルを備え、低温下における被検体のＭＴＦを測定するように構成しても良い。
【００４１】
また、正面窓部及び背面窓部をゲルマニウムで形成した恒温槽を説明したが、正面窓部及び背面窓部を硫化亜鉛、セレン化亜鉛、又はシリコン、その他の赤外光透過性部材にて形成しても良い。
特に、正面窓部及び背面窓部を硫化亜鉛又はセレン化亜鉛にてモールド成形した場合、ゲルマニウム窓に比してより低コストで恒温槽及び変調伝達関数測定装置を構成することができる。
【００４２】
更に、２つの正面窓部及び背面窓部を備えた恒温槽を備えた場合を説明したが、１つの窓部から赤外光を入射及び出射させることができる被検体、例えば赤外線ミラーのＭＴＦを測定する場合、単一の窓部を備えるように構成しても良い。また、必要に応じて３つ以上の窓部を備えるように構成しても良い。
【００４３】
更にまた、ＭＴＦ測定用に恒温槽を使用しているが、赤外光学素子を含む被検体の光学特性の情報を外部から得ることが必要な他の測定装置に、本発明に係る恒温槽を適用しても良い。例えば、ＯＴＦ（Optical Transfer Function）、ＰＴＦ（Phase Transfer Function）等の情報を得るために使用しても良い。
【００４４】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係る透過型の変調伝達関数測定装置を模式的に示すブロック図である。実施の形態２に係る変調伝達関数測定装置は、実施の形態１と同様の黒体炉２、チャート部材３、恒温槽１、リレーレンズ６、赤外線撮像装置７、及びＭＴＦ演算装置８を備えており、コリメータミラー５に代えてコリメータレンズ２０５を備え、各装置が直線的に並設されている点が実施の形態１に係る変調伝達関数測定装置と異なる。
【００４５】
実施の形態２に係る変調伝達関数測定装置にあっても、実施の形態１と同様、赤外線撮像装置７の動作温度範囲に比して低温又は高温下における被検体ＡのＭＴＦ値を測定することができる。
【００４６】
実施の形態２に係る恒温槽１及び変調伝達関数測定装置の他の構成、作用及び効果は、実施の形態１に係る恒温槽１及び変調伝達関数測定装置の構成、作用及び効果と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４７】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る恒温槽を示す模式図である。
【図２】扉体を開いた状態での恒温槽を示す模式的斜視図である。
【図３】恒温槽を備えた実施の形態１に係る反射型の変調伝達関数測定装置を示すブロック図である。
【図４】第１の変形例に係る恒温槽の構成を示す模式的斜視図である。
【図５】被検体に対する赤外光の入射方向を変更した変調伝達関数測定装置の要部を示す模式図である。
【図６】第２の変形例に係る恒温槽を示す模式図である。
【図７】扉体を開いた状態での恒温槽を示す模式的斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る透過型の変調伝達関数測定装置を模式的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  恒温槽
２  黒体炉
３  チャート部材
４  反射板
５  コリメータミラー
６  リレーレンズ
７  赤外線撮像装置
８  ＭＴＦ演算装置
１１  筐体
１２  扉体
１３  正面窓部
１４  背面窓部
１５  支持具
１６  蝶番
１７  開口部
Ａ  被検体
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009031222.tif 000005
【図４】
2009031222.tif 000006
【図５】
2009031222.tif 000007
【図６】
2009031222.tif 000008
【図７】
2009031222.tif 000009
【図８】
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