JPH0448238A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は撮像装置に関し、特に光学的校正機能を有し非
接触温度計や放射形などに使用することのできる撮像装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の校正機能を有する撮像装置は、ランプ等
の基準光源の点滅、あるいは基準光源から撮像素子まで
の光路の途中に機械的なシャッタを配置し、このシャッ
タを開閉することによって光学的な校正を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した、校正機能を有する従来の撮像装置を、たとえ
ば、地球の周囲を航行する人工衛星に搭載して上空から
地球の表面の状態を観測する放射計として使用する場合
を考える。

このような撮像装置においては、地球表面を人工衛星の
進行と直交する方向に特定の幅に亘ってライン走査し、
このようなライン走査を人工衛星の進行とともに繰返し
行い、連続して地球の表面を撮像する場合が多い。

１ラインの走査に要する時間としては、地上から５００
〜６００ｋｍの高度を航行する人工衛星からの観測の場
合には５Ｘ１０づ秒程度が要求される場合がある。

このような場合に、毎走査毎に光学的な校正を行うとす
れば、校正に許容される時間は上述の走査に要する時間
の約１／１ｏ程度である。

上述した地球表面の観測のように長期間に亘って撮像を
行い高精度の観測データを得たい場合には極力多数回で
しがち１回当りに要する時間の短い光学的な校正を行う
ことが望ましい、′従来の撮像装置の内で基準光源を点
滅して光学的な校正を行うものでは、基準光源の点滅に
により、基準光源の寿命が短がくなること、また基準光
源に供給するエネルギ量の時間変化率を特とする特に光
源の寿命が短くなるので、撮像装置の校正状態から撮像
状態への切替、および、その逆の状態への切替の時間を
高速にすることは困難であり、ｔな、多数回の校正を基
準光源の交換なしで行うことは困難であった。

丈な、前述した機械的なシャッタをＷＪ閉して基準光源
からの校正光を断続させて光学的な校正を行う構造の撮
像装置においても、校正に要する時間を上述したように
１×１０″４秒程度に短くすることは困難で上記のよう
な放射計として使用すると光学的な校正を短時間の内に
、たとえば、毎走査毎に行うことはできなかっな。

本発明の目的は、従来のこの種の撮像装置よりも短時間
で光学的な校正を行うことができ、かつ長期間に亘り基
準光源を交換する必要のない撮像装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の撮像装！は、撮像素子の受光面上に対象物の光
像を結像させ前記対象物を撮像し前記撮像素子の撮像特
性を基準光源がらの基準光によって光学的に校正する撮
像装置において、前記撮像素子よりも前記対象物よりに
配置され外部がらの制御信号がないときはすべての偏波
成分の光を透過させ制御信号が外部から加えられたとき
特定の方向の偏波方向をもつ光のみを透過させる第１の
電子シャッタと、前記第１の電子シャッタよりも前記対
象物側に配置さされ外部がらの制御信号がないときには
入射する光をすべて遮断しまた外部から制御信号が加え
られたとき前記第１の電子シャッタと同一の偏波方向の
光のみを透過させる第２の電子シャッタと、前記第２の
電子シャッタの前記対象物側に開口部をもち内部に基準
光源を有し前記基準光源よりの校正光を前記開口部より
前記第１および第２の電子シャッタを介して撮像素子に
送出する校正光射出部とを備えている。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図（ａ）は第
１図の撮像装置が対象物を撮像する状態にあるときの説
明図、第２図（ｂ）は第１図の撮像装置が光学的な校正
状態にあるときの説明図である。

対象物からの入射光は光学レンズ１によって集光され電
子シャッタ５を透過して撮像素子２の受光面上に結像す
る。

基準光ｉ３は第１図においては外部に露出しているが、
実際にはこの基準光源３がらの光が直接撮像素子３に入
射しないように校正光射出部４内に格納されている。

校正光射出部４内に格納されている基準光源３から発せ
られる校正光は電子シャッタ６に対面して設けられてい
る校正光射出部４の開口部のみがら放射される。

この校正光射出部４の開口部から放射された校正光の内
の電子シャッタ６を透過した校正光のみが光学レンズ１
を通りさらに電子シャッタ５を透過して撮像素子２に達
する。

電子シャッタ６として、Ｍ復電圧が加えられた場合に、
この電子シャッタ６が垂直偏波成分を持つ校正光成分の
みを透過させ、制御電圧がＯであるときには校正光を遮
断する特性をもつものを使用し、また電子シャッタ５と
して、外部から制御電圧が加わえられたときに垂直偏波
成分の光のみを透過させ、外部からの制御電圧がＯのと
きにはすべての偏波成分の光を透過させる特性をもつも
のを使用する。

このような電子シャッタ５として、たとえば、第３図（
ａ）にすべての偏波成分が透過する状態の説明図として
示したように、平板状のＴＮ（Ｔｗｉｓｔ　Ｎｅｍａｔ
ｉｃ　）液晶セル５１の入射光側に、偏向プリズム５３
の入射面を入射光の入射方向と垂直に配置し、この偏向
プリズム５３の直上にプリズム５２を配置する。

また、液晶セル５１の入射光の入射側と反対側にプリズ
ム５２と対面して垂直方向の光の偏波成分のみを透過さ
せる偏光子５６を配置し、この偏光子５６の直後にプリ
ズム５５をその入射面を入射光の方向と直交させて配置
する。

さらに、このプリズム５５の直下にプリズム５４を配置
する。

すなわち、これらの構成要素によって電子シャッタ５を
構成する。

第３図（ａ）の説明図に示した状態ではＴＮ液晶セル５
１には外部からの制御信号が加えられていない。

このような状態では、ＴＮ液晶セル５１は、このＴＮ液
晶セル５１の面に平行な偏波成分を持つ光がこのセルを
通過する間に、その偏波方向をＴＮ液晶セル５１の面に
垂直な軸まわりに９０度回転させる。

偏光プリズム５３は垂直偏波（紙面内で上下の方向の偏
波）光に対してそのままこの光を直進させ、また水平偏
波（紙面に垂直な偏波）光に対しては、その進行方向を
９０度上方に変えて反射するプリズムである。

また、プリズム５２と５４は何れも入射【７た光の進行
方向を紙面と平行な面内で９０度変えるプリズムである
。

さらに、プリズム５５は紙面と平行に下方から入射する
光を内部で反射してその進行方向を９０度変え、また、
このプリズム５５に紙面と平行に左方から入射した光を
そのまま透過させるプリズムである。

ここで、偏光プリズム５３に入射した入射光の内の垂直
方向の偏波成分は境界面Ａを透過して直進し、ＴＮ液晶
セル５１に入り、その偏波方向がＴＮ液晶セル５１を通
過する間にこの液晶セル５１の入射面と平行な面内で９
０度回転されて水平偏波（紙面に垂直な偏波）光となり
、プリズム５４に入り、進行方向を９０度変えられてか
らプリズム５５に入射する。

さらに、このプリズム５５に入射した光は、プリズム５
５内で紙面に平行な面内で進行方向を９０度変えられ撮
像素子の方向に向う。

一方偏光プリズム５３に入射した入射光の内で水平偏波
成分の光は境界面Ａで反射されて直上に配置されている
プリズム５２に入り、このプリズム５２で進行方向を９
０度変えられて、ＴＮ液晶セル５１に入り、偏波方向が
このＴＮ液晶セル５１の入射面と平行な面内で９０度変
えられて垂直偏波光となって偏光子５６に入射するので
、この偏光子５６を通過して、さらにプリズム５５内を
その■ま直進して撮像素子に向う。

すなわち、ＴＮ液晶セル５１に外部から制御信号が加え
られていないときには、入射光がその進行方向に垂直な
面内でどのような偏波方向をもっていても、偏光プリズ
ム５３に入射した入射光はすべてプリズム５５を通過し
て撮像素子へ向うことになる。

このような電子シャッタ５を構成しているＴＮ液晶セル
５１の板面と垂直な方向に第３図（ｂ）に説明図として
示したように、外部からの制御信号としての所定の大き
さをもつ電界Ｂが加えられると、ＴＮ液晶セル５１は、
この板面に入射した光の偏波方向を変化させないで透過
させる状態となる。

このような状態においては、偏光プリズム５３に入った
入射光の内の水平偏波成分は前述したようにプリズム５
２で反射されＴＮ液晶セル５１を透過するが水平偏波で
あるため、偏光子５６を通過することができず、この偏
光子５６で反射され、プリズム５５には入射しない。

従って、入射光の内で垂直偏波成分の光のみが偏光プリ
ズ５３内を直進し、ＴＮ液晶セル５１内を偏波方向を変
えずに直進してプリズム５４に入り進行方向を９０度交
えられ、直上に配置されたプリズム５５内で進行方向を
９０度交えられ撮像素子へ向かう。

すなわち、第３図（ａ）および（ｂ）に説明図で示され
た構成のものは、外部からの制御信号が加えられないと
きには、すべての偏波成分の光を透過させ、外部から制
御信号が加えられているときには、垂直偏波の光のみを
通過させる電子シャッタとして動作する。

電子シャッタ６としては１．たとえば、平板状の液晶セ
ルと、この液晶セルの両面にそれぞれ平行して配置され
た偏光子より成る構成のものを使用すればよい。

第２図（ａ）の状態、すなわち、対象物を観測する状態
では電子シャッタ５と６に加える制御電圧をＯとすれば
、対象物からの垂直偏波入射光および水平偏波入射光と
も電子シャッタ５を透過して撮像素子２に入射するが、
基準光源３を常時点灯しておいても、この基準光源３か
ら出た校正光は電子シャッタ６で遮断されるので校正光
射出部４から外部へは出て行かない。

すなわち、対象物の撮像を行うことができる。

また、電子シャッタ５と６に所定の制Ｗ電圧を外部から
加えれば、電子シャッタ５および６の両方とも垂直偏波
を持つ光のみを透過させるから、第２図（ｂ）に示した
ように、基準光源３からの垂直偏波を持つ校正光と観測
対象物からの垂直偏波を持つ光のみが撮像素子２に入射
することになる。

今までの説明から明らかなように、電子シャッタ５と６
に同期した制御電圧を加えれば、光学的な校正を行うこ
とができる。

また、基準光源３を連続して点灯させておくことができ
る。

なお、上述の撮像装置の基準光源３の光度は観測対象物
からの予想される光度に対して十分大とし、光学的校正
時に入射する測定対象物からの入射光の光・度を所要誤
差以下にしておけばよい。

今までに説明した実施例では電子シャッタ５として、外
部から制御電圧が加えられたとき、垂直偏波成分の光の
みを透過させ、制御電圧がＯのとき、すべての偏波成分
の光を透過させる特性のものを使用し、また、電子シャ
ッタ６として、外部から制御電圧が加えられたとき垂直
偏波成分の光のみを透過させ制御電圧が０のときにはす
べての偏波成分の光を遮断するものを使用した場合を説
明した。

しかしながら、これら電子シャッタ５として、外部から
の制御電圧が加えられたとき水平偏波成分の光のみを透
過させ、制御電圧がＯのとき、すべての成分の光を透過
させるものを使用し、電子シャッタ６として、外部から
制御電圧が加えられたとき水平偏波成分の光のみを透過
させ、制御電圧が０のときに、すべての偏波成分の光を
遮断するものを使用しても本発明の撮像装置を得ること
ができることは明らかである。

このような電子シャッタ５おもび６は従来の機械的に開
閉を行うシャッタよりも動作速度を早くすることができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、電子シャッタ５と
６とを同期して外部からの制御電圧によって動作させる
ことにより従来の機械的なシャッタあるいは基準光源を
点滅することによって光学的な校正を行う撮像装置より
も高速で光学的は校正を行うことが可能となる。

また、基準光源を点滅する必要がないので従来の基準光
源を点滅して光学的校正を行う撮像装置にくらべて基準
光源を長時間に亘り交換することなく使用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図（ａ＞は第
１図の装置が撮像状態にあるときの説明図、第２図（ｂ
）は第１図の装置が光学的校正状態にあるときの説明図
、第３図（ａ）は第１図の電子シャッタ５の一実施例で
外部からの制御信号がないときの動作を示す説明図、第
３図（ｂ）は第３図（ａ＞に示した電子シャッタ５に外
部から制御信号が加えられたときの動作を示す説明図で
ある。 １・・・光学レンズ、２・・・撮像素子、３・・・基準
光源、４・・・校正光射出部、５・・・電子シャッタ、
６・・・電子シャッタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮像素子の受光面上に対象物の光像を結像させ前記対象
   物を撮像し前記撮像素子の撮像特性を基準光源からの基
   準光によって光学的に校正する撮像装置において、前記
   撮像素子よりも前記対象物よりに配置され外部からの制
   御信号がないときはすべての偏波成分の光を透過させ制
   御信号が外部から加えられたとき特定の方向の偏波方向
   をもつ光のみを透過させる第１の電子シャッタと、前記
   第１の電子シャッタよりも前記対象物側に配置さされ外
   部からの制御信号がないときには入射する光をすべて遮
   断しまた外部から制御信号が加えられたとき前記第１の
   電子シャッタと同一の偏波方向の光のみを透過させる第
   ２の電子シャッタと、前記第２の電子シャッタの前記対
   象物側に開口部をもち内部に基準光源を有し前記基準光
   源よりの校正光を前記開口部より前記第１および第２の
   電子シャッタを介して撮像素子に送出する校正光射出部
   とを有することを特徴とする撮像装置。