JPH01503589A - 熱画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱画像形成装置 本発明は熱画像形成装置、特に光学的に読み取る熱画像形成装置に関する。

従来の熱画像形成装置は赤外線感応検出器と、この検出器の表面に熱部位からの 放射線を結像す゛るひとつかそれ以上の光学成分を備えている。この形式の装置 はイギリス特許出願ＧＢ２１５０３８７号明細書及び本出願人によるイギリス特 許出願ＧＢ２１８０３６］号明細書に記載されている。検出器の素材は、複屈折 性や旋光性などの温度依存光学特性の高いものを選択する。また、この検出器は 、出力が二色性ミラーから検出器に反射される可視又は近可視偏光光源によって も照射される。

検出器を透過すると、この可視光線又は近可視光線は偏光変調を受け、これは四 分の一波長板及びアナライザーによって強度変調に変換する。従って、検出器を 透過する光に付与された強度変調は赤外線が検出器に誘導する温度変化に対応す る。従来の装置では、この場合、出力をフレーム記憶装置で読み取るフーリエ面 フィルターを介してレンズにより変調光を結像する。

装置の視野を変更するためには、赤外線ズームレンズを使用して、熱部位からの 放射線を液晶に結像する必要がある。赤外線レンズは高価であり、赤外線ズーム ・レンズは特にそうである。従って、このシステムにおいては、レンズの有効範 囲は限られているのが普通である。

本発明の目的は、赤外線ズーム・レンズの使用を避けた状態で、視野を変更でき るようにした熱画像形成装置を提供することにある。

本発明による熱画像形成装置は、光学特性が温度と共に変化する成分を備えた非 画素化検出器、熱部位の画像を該非画素化検出器に結像する手段、非画素化検出 器を照射する可視光源であって、この光源からの可視光線を非画素化検出器に結 像した画像によって変調する可視光源、該変調可視光線を検出して、熱部位の画 像を示す出力を発生する別な検出器、及び非画素化検出器と上記側な検出器との 間の光路に設けた可視光線ズーム・レンズであって、該レンズの焦点距離の変更 により熱画像装置の視野を変更する可視光線ズーム・レンズからなる。

好適には、非画素化検出内の成分は液晶であり、この液晶は複屈折性や旋光性な どの温度依存光学特性を示すものであればよい。

好ましくは、可視光線を検出する、上記の別な検８器はテレビ・カメラチップと して使用されるような電荷転送素子などの画素化検出器である。あるいは、テレ ビ・ビディコンを使用してもよい。

以下、例示を目的として、本発明の一つの実施態様を添付図面について説明する 。

第１図は熱画像形成装置を示す概略図であり、そして第２図は光線図である。

いずれの図においても、液晶検出器３に入射する光線は赤外線であり、また検出 器３から出る光線は可視光線である。

まづ、第１図について説明すると、本発明装置は検出器３に熱部位の結像を形成 する手段、検出器３を照射する可視光源１７、及び検出器３とテレビ・カメラチ ップ７との間に設けた可視光線ズーム・レンズ５から構成する。

熱部位の結像手段は赤外線レンズ１に入射する赤外線をチョップするチョッパー ９を備えている。このレンズは赤外線を検出器３の全領域に向ける。

検出器３を照射するために、偏軸光源１７からの可視光線をレンズ１９によって 平行ビームに変換する。なお、ここで使用する“可視光線”は、肉眼可視光線を 実質的に透過する通常の光学レンズによって、殆ど減衰することな（伝達できる スペクトルの近赤外線及び近紫外線部分も含むものとする。偏光器２１を設けて 、検出器３の熱・光学成分を形成し、かっ旋光性を示す液晶のディレクターに対 して平行な方向にこのビームを偏光する。偏光された光は次に、検出器封入体１ １の壁に隣接して設けた二色性ミラー１５に入射する。このミラー１５は赤外線 を透過すると共に、他の波長の光線を反射するようになっている。また、このミ ラーの角度は光源１７からの光を検出器３に向けるようになっている。

検出器３は温度制御式封入体１１内に封入した液晶セル１２を備えている。この 封入体の少なくとも一つの壁１３は結像すべき視野からの赤外線を透過するよう になっている。セル１２中の液晶混合物は２種類のコレステリック液晶で形成す る。すなわち、右側構造体の塩化コレステリルと、左側構造体のミリスチン酸コ レステリルである。液晶へワックスのピッチが任意の特定温度で自然な値になる ように、液晶混合物をアラインする。このようにすると、液晶セルを透過する光 による旋光性が温度の関数として連続変化する。

検出器３の非画素化が本質的である。この場合、検出器で使用できる最も高い空 間周波数は、検出器温度において高い空間周波数変化を減衰するように作用する 横方向熱分布によって定まる。従って、検出器の特性がシステムの視野及び角度 解像に関与することはない。

チクツバ−９によって、検出器３は熱部位と均一な温度の作用を交互に受ける。

セル］２の液晶混合物の特性は温度共に変化するので、検出器３に入射する可視 光線の偏光が、液晶を透過すると、変調される。光がアナライザー２３を透過す ると、この偏光変調は強度変調に変換される。

次に、可視光線ズーム・レンズ５は検出器３からの強度変調光を画素化テレビ・ カメラチップ７に結像させ、この出力がフレーム記憶装置２７に送られる。この ようにして形成した連続ＢＪ［７レームが相互サブトラクションされて、ビデオ 出力を与える。

第２図に、検出器３に形成した熱画像をテレビ・カメラチップ７に結像するズー ム・レンズ５を示す。検出器３の左側に示した光線は可視光線で、右側に示した 光線は赤外線ビームで、これは常に検出器の全領域に結像する。ズームレンズ５ は位置Ｘにある時には、全視野をカメラチップ７に結像し、一方Ｘ１にある時に は、限られた視野を結像する。いずれの場合も、カメラチップ７の画素数が空間 解像を決定する。位置Ｘ′を選択すると、カメラチップにより設定された空間解 像が検出器３で利用できるそれに一致する。

ズーム・レンズ５は任意の通常の形のものであればよく、第１図に示すように、 制御信号インプット６を設け、これによってズーム・レンズ５の視野を変える。

ズーム・レンズ５の視野を変えると、その効果により、倍率を加減できる。本実 施態様では、位置Ｘによって表される倍率より倍率を小さくすることはできない が、検出器３の極めて小さな中心部が視野内にくるまで倍率を大きくできる。こ の後者の状態では、検出器３の非画素化性が非常に重要である。というのは、画 素化構造体それ自体が倍加視野にかなり加わるからである。

このように、従来の可視光線ズーム・レンズを使用して非常に広い範囲にわたっ て熱画像の視野を変えることができる。

非画素化検出器の成分が複屈折性を示す場合には、液晶のディレクターに対して ４５度の方向に可視光線のビームを偏光する偏光器を選択する。この場合、四分 の一波長板を検出器とアナライザーとの間に設ける。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．光学特性が温度と共に変化する成分（１２）を備えた非画素化検出器（３） 、熱部位の画像を該非画素化検出器に結像する手段（１）、非画素化検出器を照 射する可視光源であって、この光源からの可視光線を非画素化検出器に結像した 画像によって変調する可視光源（１７）、該変調可視光線を検出して、熱部位の 画像を示す出力を発生する別な検出器（７）、及び非画素化検出器と上記別な検 出器との間の光路に設けた可視光線ズーム・レンズであって、該レンズの焦点距 離の変更により熱画像装置の映像面を変更する可視光線ズーム・レンズ（５）か らなる熱画像形成装置。
2. ２．非画素化検出器（３）の成分（１２）が複屈折性を示す請求項第１項記載の 熱画像形成装置。
3. ３．非画素化検出器（３）の成分（１２）が旋光性を示す請求項第１項記載の熱 画像形成装置。
4. ４．非画素化検出器（３）の成分（１２）が液晶である請求項第１、２又は３項 記載の熱画像形成装置。
5. ５．上記の別な検出器（７）が画素化検出器である請求項第１、２、３又は４項 記載の熱画像形成装置。
6. ６．画素化検出器（７）が電荷転送素子である請求項第５項記載の熱画像形成装 置。
7. ７．画素化検出器（７）がテレビ・カメラチップである請求項第５又は６項記載 の熱画像形成装置。
8. ８．上記の別な検出器（７）がテレビ・ビディコンである請求項第１、２、３又 は４項記載の熱画像形成装置。
9. ９．光源（１７）を偏軸に設け、光源（１７）からの光を非画素化検出器（３） に偏向するように二色性ミラーを設けると共に、該非画素化検出器に入射する放 射線路に該ミラーを設けた請求項第１〜８項いずれか１項記載の熱画像形成装置 。