JPH02250571A - 赤外線撮像装置 - 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】 〔産業上の利用分骨〕 この発明は、撮像しようとする物体自体から放射される
赤外線を受けて２画像として現わす赤外線撮像装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来から、赤外線撮像装置としては、赤外線検知素子と
、その受光方向を走査するために振動又は回転鏡を用い
る方式のものが使われている。

一方近年、上記のもののように機械的な走査を必要とし
ない二次元配列の検知素子と、さらにそれらの信号を電
子的に走査し直列の信号として読み出すｔ二めの例えば
電荷転送素子を組合せｔコ撮像素子が実現されている。

この赤外撮像素子として代表的なものにシリコンレ褒ツ
トキー型光電変換素子と、シリコンの電荷転送素子を組
合せたものがある。

これは、同一のシリコンを母体とするものなので１通常
のＩＣの製造と類似の製法がとれることが大きな特徴で
ある。

第２図はシリコンショットキー型撮像素子の一例を示し
たもので、いわゆるインターライン型転送方式と呼ばれ
るものの簡略図である。

同図で、　（ｌａ）は検知素子、　（ｌｂ）は垂直転送
部。

（ｌｃ）は水平転送部）　（ｌｄ）は出力アンプである
。

各検知素子（１ｍ）は一定時間、入射赤外光を光電変換
し、電荷として蓄積している。その電荷は。

ＴＶ信号における垂直帰線時間に、右横の垂直転送部（
ｌｂ）に移される。水平走査の帰線時間毎にその電荷は
順次、水平転送部（１ｃ）に、１段ずつ送られ、水平転
送部（ＩＣ）から出力アンプ（１ｄ）を経て。

ＴＶ信号として読み出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような撮像素子においては、その感度が向上すると
検知素子（１ａ）及び垂直転送部（１ｂ）の電荷転送素
子の電荷の飽和の問題が生じて（る。これは各素子を極
力小さく作すｔコい要求と、ｒ４荷蓄積能力が相反する
ことによっている。

検知素子（ｌａ）が飽和すると、その部分がつぶれた画
像となり、垂直転送部（１ｂ）が飽和すると２画面の縦
方向に飽和した線が生じることになる。

したがって通常は、撮像素子に入射する赤外光を制限し
て使用することになる。

第３図は、との種撮像素子の該当部分のみを示した例で
あり、（１）は赤外撮像素子、（２）はデユワ。

（３）は赤外窓、（４）はコールドシールド、（５）は
クーラ。

（６）は赤外レンズである。

なお、同図でデユワ（２）は内部が見えるよう断面図で
示している。デユワ（２）の内部は真空に保たれている
。検知素子（１）はクーラ（５）により、約８０に程度
の温度まで冷却されている。なおり−ラ（５）の動作に
ついては省略する。入射赤外線は、光学レンズ（６）に
よって、検知素子（１１上に集光結像される。

このとき、コールドシールド（４）によって、不要方向
（光学レンズ（６）外の部分）からの赤外線の入射が阻
止される。

このコールドシールド（４）のアパーチャ径は、使用す
る光学レンズ（６）の明るさに合わせて作られるが、そ
れは不要外の入射光による撮像素子（１）の飽和を含む
ためである。

ところで、シリコンショットキー型の撮像素子（１）は
、ひの波長感度特性が、長波長はど感度が低下し、主に
感度を有する波長帯は３．５〜４．５μｍ程度となる。

このときの常温付近の物体から、撮像素子（１）が受け
るエネルギーは２例えば第４図のように示され、３０℃
の物体を見たときの感度を１とすると。

０℃の物体ではそれが０．２程度に低下してしまう。

したがって、物体の最高温度付近で、撮像素子（１）が
飽和しないようコールドシールド（４）による最大入射
角を制限した場合、低温下ではもっと明るい光学レンズ
（６）を用いて、撮像装置の感度を上げようとしてもコ
ールドシールド（５）によって制限されているため、感
度が上げられないという不具会が生じる。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、気温の低い季節には、物体温度も低下するので、
そのままでは感度が低下してしまうのを、より明るい光
学レンズの使用を可能にすることによって、感度低下を
補えるようにしようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の赤外線撮像装置では、光学レンズと検知素子
の間に必要な場合撮像素子の飽和を防ぐため、光学絞り
を加えると共に、絞り自体からの赤外線放射を低減する
ようにしたものである。

〔作　用〕

従来のようにコールドシールドで入射角を制限するので
はなく、デユワの外部に置いた絞りで制限するなめ、必
要に応じてその作用を変えることが可能となる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例の関連部分のみを示すも
ので、（６）の光学レンズの間に赤外光線の入射員を制
限する（７）の絞りを加えている。

第１図（ａ）は、絞り（７）自体からの赤外放射を低減
するｔこめ、絞り（７）の温度を下げるようにしている
。

それは、（８）の冷却素子で行われ１例えばペルチェ効
果による冷却を行う。（９）の放熱板は、それらの保持
と冷却素子の反対面から出る熱を吸収するためのもので
ある。

第１図（ｂ）は、別の方法例で、絞す（７）の撮像素子
（１）側の面は、光沢のある金属面などの低放射率にし
、さらに搬像素子（１）の方へ反射する光線も減らすよ
う表面を低温にし冷却素子（８）を配している。

このようにして、温度の高い状況（夏期等）には、絞り
（７）により、撮像素子（１）の飽和を防ぎ、？ａ度の
低い状況では絞り（７）の制限をゆるめて、より明るい
光学レンズ（６）を使用することが可能となる。

絞り（７）としては、外部からそのアパーチャ径を可変
できるような２例えば通常の写真レンズに用いられてい
る絞りのような構造でもよいし２種々のサイズのものを
交換する方式でもよい。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、温度とともに感度が比
較的変化する赤外線撮像装置において。

その補償手段を備えた装置を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の関連部分を示す構成図
、第２図は撮像素子の動作を説明する図。 第３図は従来の撮像装置の関連部分を示す構成図。 第４図は、撮像装置の特性を示す図である。 図において、（１）は撮像素子、　（１ｍ）は検知素子
。 （１ｂ）は垂直転送部、　（ｌｅ）は水平転送部、　（
ｌｄ）は出力アンプ、（２）はデユワ、（３）は赤外窓
、（４）はコールドシールド、（５）はクーラ、（６）
は光学レンズ、（７）は絞り、（８）は冷却素子、（９
）は放熱板である。 なお１図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入射赤外光を集光し結像するための光学レンズと、結像
   した赤外光の像を光電変換し、さらに直列電気信号とし
   て読み出す二次元配列の撮像素子とで基本的に構成され
   る赤外線撮像装置において、上記撮像素子として、波長
   ３〜５μｍ帯に主感度を有するものを用い、上記光学レ
   ンズ系の間に、素子側の面を周囲温度より低温にした光
   学絞り、あるいは素子側の面からの赤外線の放射と反射
   光線の総量が等価的に低温にしたのと同じように減少効
   果を有する光学絞りを出し入れできるようにしたことを
   特徴とする赤外線撮像装置。