JPH05303961A - ハロゲン式近赤外線照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ハロゲン式近赤外照明装置において、ハロゲ
ンランプ(1) からの照射光を、前記ハロゲンランプ(1)
を焦点として位置する近赤外線領域のみを反射する特性
を持った放物面鏡（半反射鏡）(2A)に入射し、この半反
射鏡(2A)からの反射光を可視光成分を除去する可視光カ
ットフィルタ(3) 等を通して被照明体に照射する構成と
する。 【効果】 可視光カットフィルタ等各部の温度上昇が少
なくなる。この結果、高輝度大容量のハロゲンランプを
光源に使用して高輝度のハロゲン式近赤外照明装置を実
現できる。なお、ハロゲンランプの容量を同一とした場
合には、各部の余裕度が上がり高寿命となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＴＶカメラによる撮像
時に良好な画像信号を得るために用いられる照明装置、
特に発光源にハロゲンランプを用い主として照射光中の
近赤外線成分のみを撮像用の照明光として利用するため
の照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＶカメラが工業及び民生用途に多用さ
れており、夜間時など撮像時に被写体からの光量が不足
する場合には、光量を補い照度をあげるべく照明装置が
利用されている。なお、撮像部をＣＣＤ化したＴＶカメ
ラでは高速シヤツタの技術が確立されているが、交通用
に移動車両を捉える場合等必要で、この高速シヤツタ使
用時には撮像時間（露光時間）を短縮しているため光量
の不足が生じがちでこのような場合も一般には照明装置
を必要とする。

【０００３】特に近赤外線による撮像は、可視光の照射
が人間に眩しく好ましくない場合（交通用）や、撮影事
実を人に知られたくない場合、天候によらず良好な映像
を得たい場合等に行われ需要も増している。この被撮影
物からの近赤外光を主体に撮像する場合には対応して近
赤外線を照射する幾種類かの照明装置が用いられるが、
光源にハロゲンランプを使用し、光路に可視光カットフ
ィルタを入れたもの（ハロゲン式近赤外照明装置）が良
く用いられる。

【０００４】例えば、交通用画像処理装置では図３に示
すように、道路上方約６ｍに設置されたＴＶカメラ９を
使用して道路を撮影し、交通用画像処理装置１０におい
てその画像から走行車両１１を検知したりそのナンバー
プレートの登録番号を認識したりする装置では夜間にも
対応するために照明装置３０が必要である。図では２連
の照明装置３０が示されている。車両検知や認識車両番
号等の情報は、中央の処理装置へと伝送され例えば旅行
時間算定に利用される。また、通行者の便宜のため中央
より推定旅行時間等の情報が観測点の表示器１２に伝送
され表示される。なお撮像時間（シヤツタ時間）は１／
１０００ｓ程度の高速シヤツタを用いている。図４は、
ハロゲンランプを光源とした２連の照明装置３０及びＴ
Ｖカメラ９を道路上方に適宜に架設された支持部１３に
取付けた様子を示している。

【０００５】ところで、上記ハロゲンランプを用いたハ
ロゲン式近赤外照明装置３０は、ハロゲンランプから出
る光が可視光成分も含んでおり、そのままでは交通用に
用いる場合には車両運転者に眩惑を与えて危険であるた
め、可視光カットフィルタを前面に配置して可視光をカ
ットし赤外線成分のみを照明光として投射するようにな
っている。また、保護のため最前面に保護ガラスを設け
る場合も多い。

【０００６】図５は、従来のハロゲン式近赤外照明装置
３０の断面図（ａ）及び正面図（ｂ）を示している。筐
体５内にはハロゲンランプ１が支持部を兼ねた放物面鏡
８により放物面の焦点近くに位置するようにソケット７
と共に支持されている。これらハロゲンランプ１及び放
物面鏡８の前方（照射側）には、可視光成分を除去する
ための可視光カットフィルタ３取付けられている。この
可視光カットフィルタ３の更に外方には保護のために保
護ガラス４が設けられている。６はハロゲンランプ１に
電流を供給する導線である。ハロゲンランプ１からの光
は、直接或いは放物面鏡８の表面で反射されて大部分が
可視光カットフィルタ３に入射し、透過して可視光成分
が除かれた赤外線成分のみが前記保護ガラス４を通しビ
ーム状の照射光となって被照射物（ここでは、車両１１
の特にナンバープレート部）を集中的に照明する。

【０００７】図６の表は、ハロゲンランプ１の発生する
光の分光パワー特性（Ｌ）、可視光カットフィルタ３の
分光特性（Ｆ）の一例を人間の被視感度特性（Ｍ）と共
に示したものである。ハロゲンランプからエネルギー的
には可視光以上に熱線が照射されていること、可視光に
ついては可視光カットフィルタ３により減光が可能なこ
と等が読み取れる。

【０００８】ところで、以上のような構成の従来のハロ
ゲン式近赤外照明装置３０においては、ハロゲンランプ
１の発生する光の大部分が前記可視光カットフィルタ３
や保護ガラス４に当たることになり可視光の他赤外線を
吸収するので可視光カットフィルタ３が加熱され非常に
高温になり熱的ストレスを受ける。可視光カットフィル
タ３には耐熱ガラスではなく通常のガラス板が多く使わ
れる。

【０００９】従って、照明効果を高めるために照明光の
照度を上げるべく高輝度大容量のハロゲンランプを使用
すると前面に放射される熱量も増加するため可視光カッ
トフィルタ３等の耐熱限界を越えてしまい過度の熱的な
ストレスを与えるばかりか、発火する場合もあり、大容
量のハロゲンランプを使用して所望の照度を得ることが
できなかった。

【００１０】この他にも、前記可視カットフィルタ３
が、機械的に破損することがあり、この場合にはハロゲ
ン光が直接照射されるため車両運転者の眩惑を引起し運
転操作に悪影響を与えるとの交通安全上の問題があっ
た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況に鑑みてなされたもので、入射光の近赤外線領域の
みを反射する反射鏡（以下、半反射鏡と記述する）を用
いることで、より高容量のハロゲンランプを光源として
用いることを可能とし、よって従来より高光量を得るこ
とができるハロゲン式近赤外照明装置を提案することを
課題とするものである。なお本願は併せて、前述した可
視光カットフィルタ３を全く使用しない従って構成簡易
で安価なハロゲン式近赤外照明装置をも提案する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】課題を解決するために、
本願第一発明ではハロゲン式近赤外照明装置を、ハロゲ
ンランプと、入射光の近赤外線領域のみを反射する半反
射鏡を有し、前記ハロゲンランプからの照射光を、前記
半反射鏡を介して被照明体に照射する構成とする。

【００１３】同様に本願第二発明では上記構成のハロゲ
ン式近赤外照明装置において、前記半反射鏡として前記
ハロゲンランプを焦点として位置する放物面鏡を用いた
構成する。

【００１４】また、本願第三発明ではハロゲン式近赤外
照明装置を、ハロゲンランプからの照射光に含まれる可
視光成分を除去する可視光カットフィルタを通して被照
明体に照射するハロゲン式近赤外照明装置であって、近
赤外線領域のみを反射する半反射鏡を有し、前記ハロゲ
ンランプからの照射光を、前記半反射鏡を介して前記可
視光カットフィルタに導くように構成する。

【００１５】更に、本願第四発明では上記第三発明のハ
ロゲン式近赤外照明装置において、前記反射鏡として前
記ハロゲンランプを焦点として位置する放物面鏡を用い
た構成する。

【００１６】

【作用】本願第一及び第二発明では、ハロゲンランプか
ら照射された光が、入射光の近赤外線領域のみを反射す
る半反射鏡に入射され、所定成分はこの半反射鏡部に吸
収あるいは透過してしまい残る近赤外線領域の光のみが
反射され、照明光として照射されるから可視光カットフ
ィルタを用いず近赤外照明が得られる。なお、可視光カ
ットフィルタを併用して可視光除去効果を高めても差支
えない。

【００１７】特に、第二発明では、通常この種の装置で
使用される放物面鏡に前記半反射鏡としての特性を持た
せたので、別個に半反射鏡を設けず従来と同様の構成で
上記作用を呈する。

【００１８】本願第三及び第四発明では、ハロゲンラン
プから照射された光が、入射光の近赤外線領域のみを反
射する半反射鏡に入射され、所定成分はこの半反射鏡部
に吸収あるいは透過してしまい残る近赤外線領域の光の
みが反射され、更に可視光カットフィルタを通して照明
光として照射される。従って可視光カットフィルタでの
発熱が少なくなるため大容量のハロゲンランプを用いて
高能率とすることができ、同時に可視光除去効果も高
い。

【００１９】特に、第四発明では、通常この種の装置で
使用される放物面鏡に前記半反射鏡としての特性を持た
せたので、別個に半反射鏡を設けず従来と同様の構成で
上述作用を呈する。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を添附図面に沿って詳細に説明
する。図中、前出図面と同一符号を付した部分は同一或
いは同等部分である。図１は、本願第四の発明に対応す
るハロゲン式近赤外線照明装置２０の一実施例を示して
おり、（ａ）は断面図又（ｂ）は正面図を示している。
筐体５内には放物面鏡２Ａが適宜支持されている。この
放物面鏡２Ａは、通常の放物面鏡とは異なり、入射光の
近赤外線帯域のみを反射する反射鏡（半反射鏡と記述す
る、詳細については後述する）であって、入射された光
のうち所定近赤外線帯域以外はこの半反射鏡部に吸収あ
るいは透過してしまい残る赤外線領域の光のみが反射さ
れる特性を備えている。放物面状反射面を持つので当然
反射光については収束作用を合わせ持つ。この放物面鏡
２Ａは支持部を兼ねており、ハロゲンランプ１が放物面
鏡２Ａの放物面の焦点近くに位置するようにソケット７
とともに支持されている。

【００２１】前記放物面鏡２Ａは基体２ａの反射面（内
方面）に薄膜２ｂが形成されている構成で、これにより
近赤外線部分（実施例では、ＴＶカメラが感度を持つ最
長波端の１２００ｎｍから８００ｎｍ程度の帯域）のみ
を主として反射する。約８００ｎｍ以下の可視光を含む
より短波長の成分及び約１２００ｎｍ以上のより長波長
の成分の光については透過あるいは吸収してしまい全て
の光量を反射することはない。反射面に形成するこのよ
うな薄膜は、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）及び二酸
化シリコン（ＳｉＯ₂ ）等の誘電体の単位薄膜が交互に
積層されている。各単位薄膜の形成には蒸着技法を用い
ることができる。

【００２２】個々の上記単位薄膜の厚みをコントロール
することにより反射波長帯域を変えることができ、適用
するＴＶカメラに合わせて前記薄膜に適切な反射波長帯
域を持たせることができる。例えば、赤外線ＴＶカメラ
に対応させるのであればその使用帯域の赤外線に合わせ
た特性の薄膜を形成した所望特性の半反射鏡を組合せ
る。

【００２３】実施例装置では、これらハロゲンランプ１
及び放物面鏡２Ａの前方（照射側）に、可視光成分を除
去するための可視光カットフィルタ３及びこれの保護の
ための保護ガラス４が順に取付けられている。６はハロ
ゲンランプに電流を供給する導線である。

【００２４】図２の表は、既述したハロゲンランプの発
生する光の分光パワー特性（Ｌ）、可視光カットフィル
タの分光特性（Ｆ）の一例及び人間の被視感度特性
（Ｍ）とに加えて、上記放物面鏡（半反射鏡）２Ａの分
光反射特性（Ｒ）を示したものである。可視光及び長波
長の赤外線については放物面鏡（反射鏡）によっても減
光可能であること、また可視光に付いては更に可視光カ
ットフィルタによって減光されることがわかる。

【００２５】以下、実施例の作用を簡単に述べる。この
ハロゲン式近赤外照明装置２０では、ハロゲンランプ１
からの光は、一部の光は直接に可視光カットフィルタ３
に入射するが、大部分の光は放物面鏡（半反射鏡）２Ａ
の表面に入射して反射し集光された光のみが可視光カッ
トフィルタ３に入射する。従って、ハロゲンランプ３か
ら発生する熱線の大部分は上記半反射鏡２Ａに吸収され
或いはこれを透過して夫々の部分で熱効果を呈する。す
なわち、半反射鏡２Ａで吸収された熱線はこれを加熱
し、透過した熱線は夫々の吸収先各部分を加熱する。従
って、ハロゲンランプ１の放射光に起因する発熱部位が
ハロゲン式近赤外照明装置２０の各部に分散する結果と
なり、対応して可視光カットフィルタ３あるいは保護ガ
ラス４で生じる発熱、温度上昇が著しく減ずることにな
る。可視光カットフィルタ３及び保護ガラス４を通過し
た可視光成分が除かれた近赤外線成分はビーム状となっ
て被照射物（ここでは、車両特にナンバープレート部）
を集中的に照明する。

【００２６】以上のように可視光カットフィルタ３及び
保護ガラス４にて生じる温度上昇が軽減されることか
ら、可視光カットフィルタ３等が同一部品のままでもよ
り高輝度で大定格のハロゲンランプ１を光源として用い
ることが可能となる。これは即ち、高能率の照明装置を
実現できることを意味している。なお、本願発明におい
てハロゲンランプ１を従来と同一定格のままにして用い
た場合でも、装置各部の熱的ストレスが軽減されるため
装置が長寿命となる効果がある。

【００２７】以上の説明では、光線を集中させるために
従来にも用いられた放物面鏡を本願に係る特殊な半反射
鏡と兼用した例を述べたが、本願発明はこのような形態
に限らない。例えば、放物面鏡には光線の全ての成分に
ついて全反射を行う従来と同様のものを用いることと
し、ハロゲンランプ１と放物面鏡からの照射光の光路に
平板形状の本願発明に係る近赤外光のみを反射する半反
射鏡２（平板鏡）を配置して、この半反射鏡にて反射さ
れた近赤外光のみを可視光カットフィルタ３等を通して
照明光として照射する構成とすることができる（本願第
三発明に対応、図示は省略）。

【００２８】次に、本願第一、第二の発明は上記各ハロ
ゲン式近赤外線照明装置夫々に於いて、上述した半反射
鏡（平板鏡または放物面鏡）２Ａのみで可視光除去効果
を得ることとし、可視光カットフィルタ３を排除した構
成に対応するハロゲン式近赤外線照明装置である。すな
わち、先の実施例では可視光カットフィルタ３を半反射
鏡２Ａからの光路に配置したものを挙げて説明したが、
これは現状にて得られる本願発明に係る半反射鏡の可視
光除去特性が、交通画像処理用の用途には若干不足で単
独で使用すると運転者にまぶしさを感じさせるからであ
る。しかし、半反射鏡２Ａの持つ現状の可視光除去特性
にて充分な用途もあり、こうした用途にはハロゲンラン
プ１と半反射鏡のみを用いてハロゲン式近赤外線照明装
置とすることができる。勿論、充分な可視光除去特性を
持った半反射鏡が得られる場合には、可視光カットフィ
ルタを使わずに単にハロゲンランプ１と前述半反射鏡
（放物面鏡または平面鏡）のみを用いて構成簡易で小形
の交通画像処理に適用可能なハロゲン式近赤外照明装置
を構成することができる。

【００２９】以上のように本願第一及び第二発明夫々の
ハロゲン式近赤外照明装置においても先に説明したと同
様に、ハロゲンランプ１の発生する光の大部分が前記半
反射鏡に入射し、近赤外線成分以外の成分の相当部分が
前記半反射鏡にて除去され、残ったＴＶカメラによる撮
像に有効な近赤外線成分のみが前記保護ガラス４に当た
り通過して照射されることになる。従って、保護ガラス
４がいたずらに加熱され高温になることが無く当初の目
的が達成される。即ち、照明光の照度を上げるために高
輝度大容量のハロゲンランプを使用することが可能とな
るし、ハロゲンランプの容量を同一とした場合には、ハ
ロゲン式近赤外照明装置各部の余裕度が上がり、高寿命
となる。

【００３０】付言すると、本願発明のハロゲン式近赤外
線照明装置のうちで可視カットフィルタ３を含む構成で
ある第三、第四発明においては、万一前記可視カットフ
ィルタ３が、機械的に破損した場合においてもハロゲン
光からの可視光が前記半反射鏡２Ａにて減光されてから
照射されるため、運転者に与える眩しさが相応に減じる
ので交通安全に寄与するとの副次的効果が有る。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したとおり本願各発明のＴＶカ
メラ用照明装置は、何れも入射光の近赤外線領域のみを
反射する半反射鏡を有し、ハロゲンランプから発する光
をこの半反射鏡を介して照射光として利用する構成であ
るから、大部分の熱線と可視光がこの半反射鏡部に吸収
あるいは透過してしまい残る赤外線領域の光のみが反射
され照明光として照射されるため、各部の温度上昇が少
なくなる。この結果、高輝度大容量のハロゲンランプを
光源に使用してより高輝度のハロゲン式近赤外線照明装
置を実現することが可能となる。また、ハロゲンランプ
の容量を同一とした場合には、ハロゲン式近赤外照明装
置各部の余裕度が上がり、高寿命となる効果を奏する。

【００３２】なお、本願第二発明及び第四発明ではハロ
ゲンランプを焦点として位置する放物面鏡を上記半反射
鏡として用いるため、従来と略同一の構成でありながら
上述本願特有の効果を得ることができる。

【００３３】また、可視カットフィルタを排した構成で
ある第一、第二発明では、小形・安価で保守もより容易
なハロゲン式近赤外線照明装置が構成できる。

【００３４】なお、可視カットフィルタを含む構成であ
る第三、第四発明では、特に交通用画像処理装置の照明
装置として用いた場合に、仮に可視カットフィルタが機
械的に破損した場合でもハロゲン光からの可視光が前記
半反射鏡にて減光され照射されるため、運転者に与える
眩しさが相応に減じるので交通安全に寄与するとの副次
的効果が有る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明のハロゲン式近赤外照明装置の一実施
例を示す側断面図及び正面図である。

【図２】本願発明に係る、ハロゲンランプの発生する光
の分光パワー特性（Ｌ）、可視光カットフィルタの分光
特性（Ｆ）の一例、人間の被視感度特性（Ｍ）及び半反
射鏡の反射分光特性（Ｒ）を夫々示す特性表である。

【図３】ハロゲン式近赤外照明装置の交通用画像処理装
置における使用例を示す斜視図である。

【図４】ハロゲン式近赤外照明装置の外観及び設置例を
示す斜視図である。

【図５】従来のハロゲン式近赤外照明装置の一例を示す
側断面図及び正面図である。

【図６】ハロゲンランプの発生する光の分光パワー特性
（Ｌ）、可視光カットフィルタの分光特性（Ｆ）の一例
及び人間の被視感度特性（Ｈ）を示す特性表である。

【符号の説明】

１…ハロゲンランプ、 ２…半反射鏡、 ２Ａ…放物面鏡（半反射鏡）、 ３…可視光カットフィルタ、 ４…保護ガラス。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハロゲンランプ(1) と、入射光の近赤外
   線領域のみを反射する半反射鏡(2) を有し、 前記ハロゲンランプ(1) からの照射光を、前記半反射鏡
   (2) を介して被照明体に照射することを特徴とするハロ
   ゲン式近赤外照明装置。
2. 【請求項２】 前記半反射鏡(2) が、前記ハロゲンラン
   プ(1) を焦点として位置する放物面鏡(2A)であることを
   特徴とする請求項１に記載のハロゲン式近赤外照明装
   置。
3. 【請求項３】 ハロゲンランプ(1) からの照射光に含ま
   れる可視光成分を除去する可視光カットフィルタ(3) を
   通して被照明体に照射するハロゲン式近赤外照明装置に
   於いて、 前記ハロゲンランプ(1) からの照射光を、近赤外線領域
   のみを反射する反射鏡(2) を介して前記可視光カットフ
   ィルタ(3) に導くことを特徴とするハロゲン式近赤外照
   明装置。
4. 【請求項４】 前記反射鏡(2) が、前記ハロゲンランプ
   (1) を焦点として位置する放物面鏡(2A)であることを特
   徴とする請求項４に記載のハロゲン式近赤外照明装置。