JPH06100507B2 - 赤外撮像装置 - Google Patents
赤外撮像装置Info
- Publication number
- JPH06100507B2 JPH06100507B2 JP61062638A JP6263886A JPH06100507B2 JP H06100507 B2 JPH06100507 B2 JP H06100507B2 JP 61062638 A JP61062638 A JP 61062638A JP 6263886 A JP6263886 A JP 6263886A JP H06100507 B2 JPH06100507 B2 JP H06100507B2
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- Japan
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- infrared
- optical system
- imaging device
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- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［概要］ 受光部と不感部とがマトリックス状に配置された二次元
赤外検知素子を用い、その赤外検知素子と集光光学系と
の間に視野切換用光学系（例えばプリズム）を設けて、
前記不感部に対応したフィールドからの入射赤外光を、
視野切換用光学系を操作して複数のフィールドを受光部
で読み取る。その場合、視野切換用光学系の切り換え操
作は、例えば、赤外検知素子の非蓄積時間に同期させて
おこなう。
赤外検知素子を用い、その赤外検知素子と集光光学系と
の間に視野切換用光学系（例えばプリズム）を設けて、
前記不感部に対応したフィールドからの入射赤外光を、
視野切換用光学系を操作して複数のフィールドを受光部
で読み取る。その場合、視野切換用光学系の切り換え操
作は、例えば、赤外検知素子の非蓄積時間に同期させて
おこなう。
そうすれば、温度分解能の高い赤外撮像装置が低価格で
得られる。
得られる。
［産業上の利用分野］ 本発明は赤外撮像装置の構成に係り、特に、新規な画像
形成方式による赤外撮像装置の構成に関する。
形成方式による赤外撮像装置の構成に関する。
赤外撮像装置は、物体の温度に対応して放射される赤外
線を検知し、それを画像化するもので、対象物体の温度
を測定可能にするものである。そのうち、特に、対象物
体の温度分布を二次元的に表示できる装置は、例えば、
医療用として血行障害の診断などに利用され、また、最
近では、産業用として複合材料の内部欠陥検査，建物や
装置の熱設計，コンクリート壁のひび割れの検査・診断
など広汎に利用されている。
線を検知し、それを画像化するもので、対象物体の温度
を測定可能にするものである。そのうち、特に、対象物
体の温度分布を二次元的に表示できる装置は、例えば、
医療用として血行障害の診断などに利用され、また、最
近では、産業用として複合材料の内部欠陥検査，建物や
装置の熱設計，コンクリート壁のひび割れの検査・診断
など広汎に利用されている。
しかし、このような用途には、高温度分解能，高解像
度，リアルタイム表示が要求されて、多素子検知器を用
いることが必要になる。そのため、従来より、多素子検
知器として、リニア形の６検知素子を用いた撮像装置が
実用化されているが、未だ性能が十分でなく、多素子二
次元素子（例えばIRCCD）の実用化が要望されている。
度，リアルタイム表示が要求されて、多素子検知器を用
いることが必要になる。そのため、従来より、多素子検
知器として、リニア形の６検知素子を用いた撮像装置が
実用化されているが、未だ性能が十分でなく、多素子二
次元素子（例えばIRCCD）の実用化が要望されている。
［従来の技術］ 従来の赤外撮像装置の構成の一例を第５図に示してお
り、30は観測視野,31はポリゴンスキャナ,32は反射鏡,3
3は集光光学系,34はリニヤ６検知素子（InSbからなる検
知素子）で、30Hは観測視野の水平走査方向,30Vは垂直
走査方向である。
り、30は観測視野,31はポリゴンスキャナ,32は反射鏡,3
3は集光光学系,34はリニヤ６検知素子（InSbからなる検
知素子）で、30Hは観測視野の水平走査方向,30Vは垂直
走査方向である。
図示のように、従来の赤外撮像装置では、例えば、縦方
向に一定間隔で配列した６素子の検知素子34を用いて、
各面が異なつた倒れ角を有する10面のポリゴンスキャナ
31を回転させながら、水平および垂直走査をインタレス
状におこない、水平解像度60本，垂直解像度120本の画
面を形成している。即ち、10フィールド（10F）で１フ
レームを形成する方式で、図中の観測視野30左端の数字
１〜６は検知６素子34に対応した数字で、1F,2F…は第
1,第２…のフィールドを示しており、各フィールドは横
に細長い領域である。なお、図中の矢印は光束を図示し
ている。
向に一定間隔で配列した６素子の検知素子34を用いて、
各面が異なつた倒れ角を有する10面のポリゴンスキャナ
31を回転させながら、水平および垂直走査をインタレス
状におこない、水平解像度60本，垂直解像度120本の画
面を形成している。即ち、10フィールド（10F）で１フ
レームを形成する方式で、図中の観測視野30左端の数字
１〜６は検知６素子34に対応した数字で、1F,2F…は第
1,第２…のフィールドを示しており、各フィールドは横
に細長い領域である。なお、図中の矢印は光束を図示し
ている。
［発明が解決しようとする問題点］ さて、赤外撮像装置の性能は温度分解能（Noise Equiva
lent Temperature Difference;NETD）で表わされ、その
温度分解能は検知素子数n,水平・垂直解像度Nx,Ny,比例
定数Ｋとすると、 なる関係がある。
lent Temperature Difference;NETD）で表わされ、その
温度分解能は検知素子数n,水平・垂直解像度Nx,Ny,比例
定数Ｋとすると、 なる関係がある。
従つて、NETDを小さくして、温度分解能を高めるには、
上式より、検知素子数ｎの多い検知器を用いれば良いこ
とが明らかである。
上式より、検知素子数ｎの多い検知器を用いれば良いこ
とが明らかである。
第５図に示した従来例では、 Nx×Ny＝60×120,n＝６ であり、NETD0.2℃であるが、目標とする性能はNx×N
y128×128にして、 NETD＜0.1℃が望まれている。
y128×128にして、 NETD＜0.1℃が望まれている。
そのためには、素子数ｎの多い２次元素子を用いる必要
があるが、２次元多素子を歩留良く、安価に作成するこ
とが困難で、余り画素数を多くできず、そのため、解像
度に問題が生じる。
があるが、２次元多素子を歩留良く、安価に作成するこ
とが困難で、余り画素数を多くできず、そのため、解像
度に問題が生じる。
本発明はこのような欠点を解消して、高温度分解能が得
られる赤外撮像装置を提案するものである。
られる赤外撮像装置を提案するものである。
［問題点を解決するための手段］ その問題は、各画素からの入射赤外光を読み取る受光部
と、入射赤外光に対して感度をもたない不感部とがマト
リックス状に配置された二次元赤外検知素子を備え、赤
外検知素子と集光光学系との間に視野切換用光学系（例
えば、プリズム）を設けて、前記不感部に対応したフィ
ールドからの入射赤外光を視野切換用光学系を操作（例
えば、赤外検知素子の非蓄積時間に対応して切り換え操
作する）して、前記受光部で複数のフィールドを読み取
り、フィールドの出力を１画素として表示しながら、複
数フィールドで１フレームの画像を形成するようにした
赤外撮像装置によつて解決される。
と、入射赤外光に対して感度をもたない不感部とがマト
リックス状に配置された二次元赤外検知素子を備え、赤
外検知素子と集光光学系との間に視野切換用光学系（例
えば、プリズム）を設けて、前記不感部に対応したフィ
ールドからの入射赤外光を視野切換用光学系を操作（例
えば、赤外検知素子の非蓄積時間に対応して切り換え操
作する）して、前記受光部で複数のフィールドを読み取
り、フィールドの出力を１画素として表示しながら、複
数フィールドで１フレームの画像を形成するようにした
赤外撮像装置によつて解決される。
［作用］ 即ち、本発明は、受光部と不感部とがマトリックス状に
配置された二次元赤外検知素子を設け、その赤外検知素
子と集光光学系との間に視野切換用光学系（例えばプリ
ズム）を配置して、不感部に対応したフィールドからの
入射赤外光を、視野切換用光学系を操作して受光部で読
み取る。その際、視野切換用光学系の切り換えには、例
えば、赤外検知素子の非蓄積時間に同期させておこな
う。
配置された二次元赤外検知素子を設け、その赤外検知素
子と集光光学系との間に視野切換用光学系（例えばプリ
ズム）を配置して、不感部に対応したフィールドからの
入射赤外光を、視野切換用光学系を操作して受光部で読
み取る。その際、視野切換用光学系の切り換えには、例
えば、赤外検知素子の非蓄積時間に同期させておこな
う。
そうすれば、高温度分解能・高解像度を有する赤外撮像
装置が低価格で作成できる。
装置が低価格で作成できる。
［実施例］ 以下、図面を参照して一実施例によつて詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明にかかる赤外撮像装置の２次元検知素子
11を示しており、本例は３×３画素の場合であるが、12
は受光部,13は不感部で、14は画素である。即ち、１つ
の受光部と３つの不感部で画素を形成しており、図中の
番号１〜９は受光部の番号である。この検知素子11の大
きさは、例えば、受光部が数十ないし100μｍ角程度
で、その周囲に同寸法の不感部が３つ存在する形状であ
る。
11を示しており、本例は３×３画素の場合であるが、12
は受光部,13は不感部で、14は画素である。即ち、１つ
の受光部と３つの不感部で画素を形成しており、図中の
番号１〜９は受光部の番号である。この検知素子11の大
きさは、例えば、受光部が数十ないし100μｍ角程度
で、その周囲に同寸法の不感部が３つ存在する形状であ
る。
次に、第２図（ａ），（ｂ）は本発明にかかる構成の原
理を説明する図で、同図（ａ）は撮像画像を示してお
り、図中の矢印は、その番号の受光部で不感部に対応す
る視野からの入射光を受光できるように、視野の切換を
おこなう方向を示したものである。このように、視野を
切り換えて順次に撮像し、画像表示するのであるが、本
実施例では３×３画素の検知素子が、あたかも６×６画
素の検知素子と等価となつて、６×６の画像が表示でき
るもので、第２図（ｂ）はその表示画像を示している。
なお、このとき、受光部の寸法が１画素14′に対応する
ように光学的な設定をおこなう。
理を説明する図で、同図（ａ）は撮像画像を示してお
り、図中の矢印は、その番号の受光部で不感部に対応す
る視野からの入射光を受光できるように、視野の切換を
おこなう方向を示したものである。このように、視野を
切り換えて順次に撮像し、画像表示するのであるが、本
実施例では３×３画素の検知素子が、あたかも６×６画
素の検知素子と等価となつて、６×６の画像が表示でき
るもので、第２図（ｂ）はその表示画像を示している。
なお、このとき、受光部の寸法が１画素14′に対応する
ように光学的な設定をおこなう。
次に、第３図は本発明にかかる撮像装置の構成を示して
いる。図中、20は観測視野,20Sは検知素子の１画素に対
する視野,21,22,23,24は視野切換に対応して検知素子が
見込む第1,第2,第3,第４フィールドの視野,25は集光光
学系,26,27はそれぞれＸ方向,Y方向の視野切換用プリズ
ム,28,29はプリズム26,27を角度±θだけ各々Ｘ方向,Y
方向に振るためのガルバノメータ（又は、テスップモー
タ）,11は二次元検知素子である。
いる。図中、20は観測視野,20Sは検知素子の１画素に対
する視野,21,22,23,24は視野切換に対応して検知素子が
見込む第1,第2,第3,第４フィールドの視野,25は集光光
学系,26,27はそれぞれＸ方向,Y方向の視野切換用プリズ
ム,28,29はプリズム26,27を角度±θだけ各々Ｘ方向,Y
方向に振るためのガルバノメータ（又は、テスップモー
タ）,11は二次元検知素子である。
このＸ方向,Y方向の視野切換用プリズム26,27の振れ角
±θの組合せによつて、検知素子に入射する視野を第１
フィールドの視野から第４フィールドの視野まで切り換
えることができる。即ち、このようなプリズムはゲルマ
ニウムやサファイヤなどで作成され、その厚み，屈折
率，振れ角θを函数として、検知素子の感光部を一定幅
だけＸ方向あるいはＹ方向に振ることができ、それによ
つて視野を切り換えることができる。
±θの組合せによつて、検知素子に入射する視野を第１
フィールドの視野から第４フィールドの視野まで切り換
えることができる。即ち、このようなプリズムはゲルマ
ニウムやサファイヤなどで作成され、その厚み，屈折
率，振れ角θを函数として、検知素子の感光部を一定幅
だけＸ方向あるいはＹ方向に振ることができ、それによ
つて視野を切り換えることができる。
今、Ｘ方向,Y方向のそれぞの振れ角をθx,θｙとして、
反時計廻りを正とすると、第１フィールドの視野はθｘ
＝−θ，θｙ＝＋θの時に対応し、第２フィールドの視
野はθｘ＝＋θ，θｙ＝＋θ、第３フィールドの視野は
θｘ＝＋θ，θｙ＝−θ、第４フィールドの視野はθｘ
＝−θ，θｙ＝−θの時にそれぞれ対応する。第４図の
動作状態図における（ａ）および（ｂ）は、そのＸ方
向,Y方向の視野に対した振れ角を示しており、（ｃ）は
切換後の静止時に読み取る視野のフィールド番号を示し
ている。
反時計廻りを正とすると、第１フィールドの視野はθｘ
＝−θ，θｙ＝＋θの時に対応し、第２フィールドの視
野はθｘ＝＋θ，θｙ＝＋θ、第３フィールドの視野は
θｘ＝＋θ，θｙ＝−θ、第４フィールドの視野はθｘ
＝−θ，θｙ＝−θの時にそれぞれ対応する。第４図の
動作状態図における（ａ）および（ｂ）は、そのＸ方
向,Y方向の視野に対した振れ角を示しており、（ｃ）は
切換後の静止時に読み取る視野のフィールド番号を示し
ている。
さて、このようなプリズム26,27の角度切換は、検知素
子11の動作周期に同期させておこない、素子の受光部12
が読取（受光）して蓄積動作している間は、一定の角度
関係を保つて静止状態にあり、その蓄積動作が終了して
から次のフィールドの蓄積動作が始まるまでの間、即
ち、CCDなどのレジスタで読み出し動作を行なつている
間に、プリズムの切換をおこなう。第４図の動作状態図
における（ｄ）は、検知素子の蓄積読み出し状態を図示
してたものである。
子11の動作周期に同期させておこない、素子の受光部12
が読取（受光）して蓄積動作している間は、一定の角度
関係を保つて静止状態にあり、その蓄積動作が終了して
から次のフィールドの蓄積動作が始まるまでの間、即
ち、CCDなどのレジスタで読み出し動作を行なつている
間に、プリズムの切換をおこなう。第４図の動作状態図
における（ｄ）は、検知素子の蓄積読み出し状態を図示
してたものである。
第４図（ｅ）はフィールドの読取に必要な時間、同図
（ｆ）は１フレームの表示画像に必要な時間を示してお
り、かくして、表示画像は視野切換して読み取つた第１
フィールドから第４フィールドまでの画像で、１フレー
ムを形成するようにする。
（ｆ）は１フレームの表示画像に必要な時間を示してお
り、かくして、表示画像は視野切換して読み取つた第１
フィールドから第４フィールドまでの画像で、１フレー
ムを形成するようにする。
このように構成した撮像装置によれば、二次元検知素子
の画素数を４倍にしたと同じ効果が得られ、不感部が実
質的に受光部と同等になつた検知素子で読取つたことに
なる。且つ、第１図のように形成した二次元検知素子は
受光部が少なくて、不感部が多いから、歩留良く形成す
ることができて、安価となる。そして、４倍の画素数で
観測するために、高解像度となり検知ミスは減少して、
高温度分解能をもつた撮像装置になる。
の画素数を４倍にしたと同じ効果が得られ、不感部が実
質的に受光部と同等になつた検知素子で読取つたことに
なる。且つ、第１図のように形成した二次元検知素子は
受光部が少なくて、不感部が多いから、歩留良く形成す
ることができて、安価となる。そして、４倍の画素数で
観測するために、高解像度となり検知ミスは減少して、
高温度分解能をもつた撮像装置になる。
なお、本発明による撮像装置は視野切換を集束光でおこ
なうから、小さな視野切換用光学系（プリズム）を用い
ることができて、撮像装置が小型になる利点もある。
なうから、小さな視野切換用光学系（プリズム）を用い
ることができて、撮像装置が小型になる利点もある。
［発明の効果］ 以上の実施例の説明から明らかなように、本発明によれ
ば高温度分解能・高解像度の赤外撮像装置が安価に得ら
れて、極めて優れた撮像装置の横成と云うことができ
る。
ば高温度分解能・高解像度の赤外撮像装置が安価に得ら
れて、極めて優れた撮像装置の横成と云うことができ
る。
第１図は本発明にかかる赤外撮像装置の検知素子を示す
図、 第２図（ａ）および（ｂ）は本発明にかかる赤外撮像装
置の原理を説明する図、 第３図は本発明にかかる赤外撮像装置の構成を示す図、 第４図はその動作状態を示す図、 第５図は従来の赤外撮像装置の構成を示す図である。 図において、 11は２次元検知素子、12は受光部、 13は不感部、14,14′は画素、 20は観測視野、 20Sは検知素子の１画素に対する視野、 21,22,23,24はそれぞれ第1,第2,第3,第４のフィールド
の視野、 25は集光光学系、 26,27はＸ方向,Y方向の視野切換用プリズム、 28,29はＸ方向,Y方向に振るガルバノメータ を示している。
図、 第２図（ａ）および（ｂ）は本発明にかかる赤外撮像装
置の原理を説明する図、 第３図は本発明にかかる赤外撮像装置の構成を示す図、 第４図はその動作状態を示す図、 第５図は従来の赤外撮像装置の構成を示す図である。 図において、 11は２次元検知素子、12は受光部、 13は不感部、14,14′は画素、 20は観測視野、 20Sは検知素子の１画素に対する視野、 21,22,23,24はそれぞれ第1,第2,第3,第４のフィールド
の視野、 25は集光光学系、 26,27はＸ方向,Y方向の視野切換用プリズム、 28,29はＸ方向,Y方向に振るガルバノメータ を示している。
Claims (2)
- 【請求項１】各画素からの入射赤外光を読み取る受光部
と、入射赤外光に対して感度をもたない不感部とがマト
リックス状に配置された二次元赤外検知素子を備え、該
赤外検知素子と集光光学系との間に視野切換用光学系を
設けて、前記赤外検知素子の不感部に対応したフィール
ドからの入射赤外光を、該視野切換用光学系を操作し
て、前記赤外検知素子の受光部で複数のフィールドを読
み取り、１フィールドの各画素出力を１画素として表示
しながら、複数フィールドで１フレームの画像を形成す
るようにしたことを特徴とする赤外撮像装置。 - 【請求項２】前記視野切換用光学系が、集光光学系の光
軸に対してＸ方向およびＹ方向に、一定振れ角θで動作
するプリズムからなり、前記赤外検知素子の非蓄積時間
に同期させて、該プリズムを各フィールドに切り換える
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の赤外撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61062638A JPH06100507B2 (ja) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | 赤外撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61062638A JPH06100507B2 (ja) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | 赤外撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62218825A JPS62218825A (ja) | 1987-09-26 |
| JPH06100507B2 true JPH06100507B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=13206065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61062638A Expired - Fee Related JPH06100507B2 (ja) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | 赤外撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06100507B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106525245B (zh) * | 2016-11-03 | 2018-10-30 | 浙江大学 | 一种基于三梯度阈值的快速时序盲元检测与校正方法 |
-
1986
- 1986-03-20 JP JP61062638A patent/JPH06100507B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62218825A (ja) | 1987-09-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |