JPS6177724A - 赤外光制御装置 - Google Patents
赤外光制御装置Info
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- JPS6177724A JPS6177724A JP59200113A JP20011384A JPS6177724A JP S6177724 A JPS6177724 A JP S6177724A JP 59200113 A JP59200113 A JP 59200113A JP 20011384 A JP20011384 A JP 20011384A JP S6177724 A JPS6177724 A JP S6177724A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、撮影対象目標からの赤外光量が多くて２次
元ＩＲ−ＣＣＤ （Ｉｎｆｒａ Ｒｅｄ −Ｃｈａｒｇ
ｅＣｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｔｃｅ ）の赤外線センサの
蓄積部の蓄積電荷量が飽和するのを防止できるようにし
た赤外光制御装置に関する。
元ＩＲ−ＣＣＤ （Ｉｎｆｒａ Ｒｅｄ −Ｃｈａｒｇ
ｅＣｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｔｃｅ ）の赤外線センサの
蓄積部の蓄積電荷量が飽和するのを防止できるようにし
た赤外光制御装置に関する。
一般に、赤外光の検知素子のひとつであるＩＲ−ＣＯＤ
を使った赤外撮像装置で赤外光を放射している目標を映
像としてとらえる場合、ＩＲ−ＣＣＤの蓄積部のエレク
トロン蓄Ｆｔ ｆｉが限られているために、常温から高
温の目標を映し出すには、ダイナミ、ツクレンツが小さ
い。また、低温側に赤外レンズの開口を設定すると高温
では飽和してしまう。後に記す（１）式で明らかなよう
に、一般には感光時間Δｔを可変にして対処している。
を使った赤外撮像装置で赤外光を放射している目標を映
像としてとらえる場合、ＩＲ−ＣＣＤの蓄積部のエレク
トロン蓄Ｆｔ ｆｉが限られているために、常温から高
温の目標を映し出すには、ダイナミ、ツクレンツが小さ
い。また、低温側に赤外レンズの開口を設定すると高温
では飽和してしまう。後に記す（１）式で明らかなよう
に、一般には感光時間Δｔを可変にして対処している。
Ｃ背景技術の問題点〕
しかし、このΔｔの可変には自と制限が生ずる。
また、（１）式で明らかなようにλ１〜λ２を狭く（す
なわち光学帯域フィルタを挿入）する。これは目標から
の信号も小さくなりあまり狭くできない。
なわち光学帯域フィルタを挿入）する。これは目標から
の信号も小さくなりあまり狭くできない。
さらに、赤外レンズの開口径（Ｆ値）が異る種々の赤外
レンズを用意し、目標に応じて交換すればよいが、交換
のわずられしさと、費用がかかり得策でな〜・。
レンズを用意し、目標に応じて交換すればよいが、交換
のわずられしさと、費用がかかり得策でな〜・。
一方、赤外センサに使用される２次元ＩＲ−ＣＯＤ検知
素子は一般の可視のＣＯＤイメージ検知器に比して、暗
電流分が多い。この暗電流が蓄稜部に蓄積される。目標
からの信号によりＩＲ−ＣＣＤ検知素子の一画素に蓄積
されるエレクトロンの数は（１）式の通りである。
素子は一般の可視のＣＯＤイメージ検知器に比して、暗
電流分が多い。この暗電流が蓄稜部に蓄積される。目標
からの信号によりＩＲ−ＣＣＤ検知素子の一画素に蓄積
されるエレクトロンの数は（１）式の通りである。
・・−・・・・・・・・・・・（１）式Ｋｏ：レンズの
透過率 Ｋａ：大気の透過率 Ｆ ：レンズのＦ値（レンズの焦点距離をｆ （ｍ）レ
ンズの開口径なり（ｃｒｎ） とした場合 Ｆ＝−） Ｓｄ：２次元ＩＲ−ＣＣＤ検知素子の受光面積（ｃｎｌ
）Δｔ：感光時間（Ｓ） η ：検知素子の量子効率 ε 二目標のエミッシビテイー Ｃ：光速（２，９９７９Ｘ１０ （ｃｎｌｇ ）
）ｈ ニブランク定数（６，６２６１９６Ｘ１０ （
Ｊｌ＋））λ ：波長（ｃｎｔ） ｋ ：ゲルラマン定数（１，３８０６２２Ｘ１０−２３
（ＪＫ−１））Ｔ ：目標の温度 λ１．λ！：検知素子のフィルタのカットオフ波長とこ
ろで、大気を通して目標をとらえる場合は、大気の温度
による黒体放射によるいわゆるパックグランド雑音が常
に混入し、これも蓄積部にエレクトロンに変換されて、
蓄積される。
透過率 Ｋａ：大気の透過率 Ｆ ：レンズのＦ値（レンズの焦点距離をｆ （ｍ）レ
ンズの開口径なり（ｃｒｎ） とした場合 Ｆ＝−） Ｓｄ：２次元ＩＲ−ＣＣＤ検知素子の受光面積（ｃｎｌ
）Δｔ：感光時間（Ｓ） η ：検知素子の量子効率 ε 二目標のエミッシビテイー Ｃ：光速（２，９９７９Ｘ１０ （ｃｎｌｇ ）
）ｈ ニブランク定数（６，６２６１９６Ｘ１０ （
Ｊｌ＋））λ ：波長（ｃｎｔ） ｋ ：ゲルラマン定数（１，３８０６２２Ｘ１０−２３
（ＪＫ−１））Ｔ ：目標の温度 λ１．λ！：検知素子のフィルタのカットオフ波長とこ
ろで、大気を通して目標をとらえる場合は、大気の温度
による黒体放射によるいわゆるパックグランド雑音が常
に混入し、これも蓄積部にエレクトロンに変換されて、
蓄積される。
以上述べたごとく、通常でも暗電流と、パックグランド
雑音で、蓄積部の目標の光電変換後のエレクトロン蓄積
量のダイナミックレンジが小さくなっている。
雑音で、蓄積部の目標の光電変換後のエレクトロン蓄積
量のダイナミックレンジが小さくなっている。
上記から明らかなように、第４図に示すごとく、２次元
ＩＲ−ＣＣＤ２１の前方に絞りのない一般の赤外−レン
ズ２２を配設した場合には、目標２３（温度Ｔ）からの
光を受光する場合に大気の温度による黒体放射によるパ
ックグランド雑音２４が視野角θ内において常に混入す
る。なお、Ｋａは大気の透過率である。
ＩＲ−ＣＣＤ２１の前方に絞りのない一般の赤外−レン
ズ２２を配設した場合には、目標２３（温度Ｔ）からの
光を受光する場合に大気の温度による黒体放射によるパ
ックグランド雑音２４が視野角θ内において常に混入す
る。なお、Ｋａは大気の透過率である。
この発明は上記従来の欠点を除去するためになされたも
ので、撮影対象目標からの赤外線光量が多くても、２次
元ＩＲ−ＣＯＤの赤外線センサの蓄積部の蓄積電荷量の
飽和を防止でき、実質入力のダイナミックレンジを拡大
できる赤外光制御装置を提供することを目的とする。
ので、撮影対象目標からの赤外線光量が多くても、２次
元ＩＲ−ＣＯＤの赤外線センサの蓄積部の蓄積電荷量の
飽和を防止でき、実質入力のダイナミックレンジを拡大
できる赤外光制御装置を提供することを目的とする。
この発明の赤外光制御装置は、２次元ＩＲ−ＣＯＤによ
る赤外線センサの前方に赤外線レンズを配設し、この赤
外線レンズに撮像対象目標からの赤外Ｅメ光量に応じて
自動的に赤外線レンズの開口面積を増減できる機械的な
絞り機構を設けたものである。
る赤外線センサの前方に赤外線レンズを配設し、この赤
外線レンズに撮像対象目標からの赤外Ｅメ光量に応じて
自動的に赤外線レンズの開口面積を増減できる機械的な
絞り機構を設けたものである。
以下、この発明の赤外光制御装置の実施例について図面
に基づき説明する。第１図はその一実施例の構成を示す
図である。この第１図において、２次元ＩＲ−ＣＣＤに
よる赤外線センサ２１の前方に、この赤外線レンジ２ノ
の受光面に結像させるために赤外レンズ２２が配設され
ている。
に基づき説明する。第１図はその一実施例の構成を示す
図である。この第１図において、２次元ＩＲ−ＣＣＤに
よる赤外線センサ２１の前方に、この赤外線レンジ２ノ
の受光面に結像させるために赤外レンズ２２が配設され
ている。
この赤外レンズ２２の後方には、絞り２５が設けられて
いる。絞り２５は目標２３（ｔｍ度Ｔ）からの赤外線の
受光量に応じて自動的に赤外レンズ２２の開口面積を増
減するように絞り機能（機械的絞り）を有するものであ
る。
いる。絞り２５は目標２３（ｔｍ度Ｔ）からの赤外線の
受光量に応じて自動的に赤外レンズ２２の開口面積を増
減するように絞り機能（機械的絞り）を有するものであ
る。
なお、この第１図において、２４はパックグランド雑音
（Ｔ、＝３００Ｋ ）、２６は絞り２５かラノ雑音、θ
は赤外Ｖ ７ 、ｅ ２２ ノＦ、Ｏ，Ｖ、（Ｆｉｅｌ
ｄｏｆ Ｖｉｅｖｒ ；視野角）、φは絞り２５により
狭くなった赤外レンズ２２の等価Ｆ、０．Ｖである。
（Ｔ、＝３００Ｋ ）、２６は絞り２５かラノ雑音、θ
は赤外Ｖ ７ 、ｅ ２２ ノＦ、Ｏ，Ｖ、（Ｆｉｅｌ
ｄｏｆ Ｖｉｅｖｒ ；視野角）、φは絞り２５により
狭くなった赤外レンズ２２の等価Ｆ、０．Ｖである。
次に、以上のように構成されたこの発明の赤外光制御装
置の作用について説明する。第２図１（、）は第１図の
赤外レンズ２２の絞り２５と絞り２５からの熱雑音の関
係を示すもので、第２図（ｂ）は第２図（、）の側面図
である。この第２図（、）、第２図（ｂ）において、坏
１図と同一部分には同一符号が付されており、２７は絞
り２５を見込む立体角である。
置の作用について説明する。第２図１（、）は第１図の
赤外レンズ２２の絞り２５と絞り２５からの熱雑音の関
係を示すもので、第２図（ｂ）は第２図（、）の側面図
である。この第２図（、）、第２図（ｂ）において、坏
１図と同一部分には同一符号が付されており、２７は絞
り２５を見込む立体角である。
この発明では、光学帯域フィルタ（図示せず）を固定値
とし、感光時間を固定値にした場合に、低温から高温目
標まで、機械的な絞り２５により、ダイナミックレンジ
を拡大しようとするものである。
とし、感光時間を固定値にした場合に、低温から高温目
標まで、機械的な絞り２５により、ダイナミックレンジ
を拡大しようとするものである。
第１図において、パックグランドからの雑音２４により
光電変換され、２次元ＩＲ−ＣＯＤの赤外線センサ２１
の１画素に蓄積されるエレクトロンの数ＱＢを（２）式
で示す。ただし、赤外レンズ２２の明るさをＦとして、
絞りＦＢまで絞った場合、赤外レンズ２２の等価Ｆ、Ｏ
，Ｖが、ＦのときθがＦＢでψとなったとする。
光電変換され、２次元ＩＲ−ＣＯＤの赤外線センサ２１
の１画素に蓄積されるエレクトロンの数ＱＢを（２）式
で示す。ただし、赤外レンズ２２の明るさをＦとして、
絞りＦＢまで絞った場合、赤外レンズ２２の等価Ｆ、Ｏ
，Ｖが、ＦのときθがＦＢでψとなったとする。
Ｑ、＝＝［ｇ ＃ （ｌ Ｋｍ） ・Ｓｄ ・Δ１ｘη
”ｉ＋Ｘ＋（１−ｃａｉ（２ｔａｎ−１（著月〕Ｋｏ
） Ｋａ ｒ Ｓｄ ｒΔｔ、η、Ｃ，ｈ、に、λ、。
”ｉ＋Ｘ＋（１−ｃａｉ（２ｔａｎ−１（著月〕Ｋｏ
） Ｋａ ｒ Ｓｄ ｒΔｔ、η、Ｃ，ｈ、に、λ、。
λ２は（１）式と同じ、
εＢ＝大気のエミッシビテイー
ＦＢ：絞り値（レンズの等価Ｆ値）
Ｔ、二大気の温度
この第１図において、絞り２５による黒体放射により光
電変換され、２次元ＩＲ−ＣＯＤの赤外線センサ２ノの
一画素に蓄積されるエレクトロンの数Ｑ、を（３）式で
示す。
電変換され、２次元ＩＲ−ＣＯＤの赤外線センサ２ノの
一画素に蓄積されるエレクトロンの数Ｑ、を（３）式で
示す。
Ｑｔ：＝Ｓｄ −Δｔ ・η・ｔｉｘ＋ ［［Ｃ１−ｗ
（２ｔｍ−’ （２’ｙ）） ）（エレクトロン）・
・・・・・・・・（３） 式εｉ：絞りのエミッシピテ
ィ 以上（１ン式、（２）式、（３）式で得られたエレクト
ロンの数に、さらに暗電流分のエレクトロンＱ。
（２ｔｍ−’ （２’ｙ）） ）（エレクトロン）・
・・・・・・・・（３） 式εｉ：絞りのエミッシピテ
ィ 以上（１ン式、（２）式、（３）式で得られたエレクト
ロンの数に、さらに暗電流分のエレクトロンＱ。
が加算されることになる。
いま、２次元ＩＲ−ＣＯＤの赤外線センサ２ノの一画素
の蓄積容量をＱｌｌ（エレクトロン）とすると、 Ｑ８＞ （ＱＴ＋ＱＢ＋Ｑ、 ＋Ｑ、 ）なる条件を満
すように、絞りＦＢを切り換えれば、飽和しないで低温
から高温まで、広いダイナミックレンジで撮像可能であ
る。
の蓄積容量をＱｌｌ（エレクトロン）とすると、 Ｑ８＞ （ＱＴ＋ＱＢ＋Ｑ、 ＋Ｑ、 ）なる条件を満
すように、絞りＦＢを切り換えれば、飽和しないで低温
から高温まで、広いダイナミックレンジで撮像可能であ
る。
以下に、下記条件のもとで算出した目標温度対蓄積部へ
変換されたエレクトロン数を、Ｆ。
変換されたエレクトロン数を、Ｆ。
をパラメータとして第３図に示す。
レンズの透過率（光学系の透過率） Ｋｏ＝０．
５大気の透過率 Ｋａ＝０．８レン
ズの明るさ Ｆ＝１．８検知素子の一
画素の受光面積 ５ｄ＝４．７Ｘ１０ ｃｍ感光時間
Δを冨１ｍｓ量子効率
η＝０．１目標のエミッシビテイ−
ε＝ １ 大気のエミッシビティー εＢ：１絞りのエミ
ッシビティー ε、＝ １大気、測定系周
りの温度 Ｔ、＝３００に光学フィルタの帯域
λ、＝４．４μｍ〜λ、＝４．７μｍ２次元ＩＲ−ＣＯ
Ｄの赤外線センサ２１の蓄積部の面積を８００μｍとし
た場合の飽和電荷（エレクトロン）の数は５Ｘ１０６（
エレクトロン）であり、Δｔ ” １ ｍ ｓ間の一画
素蓄積部への暗電流が電荷に換算された量は５×１０５
（エレクトロン）である（この暗電流分は、一般のＩＲ
−ＣＯＤに対して少し多いモデルである）。
５大気の透過率 Ｋａ＝０．８レン
ズの明るさ Ｆ＝１．８検知素子の一
画素の受光面積 ５ｄ＝４．７Ｘ１０ ｃｍ感光時間
Δを冨１ｍｓ量子効率
η＝０．１目標のエミッシビテイ−
ε＝ １ 大気のエミッシビティー εＢ：１絞りのエミ
ッシビティー ε、＝ １大気、測定系周
りの温度 Ｔ、＝３００に光学フィルタの帯域
λ、＝４．４μｍ〜λ、＝４．７μｍ２次元ＩＲ−ＣＯ
Ｄの赤外線センサ２１の蓄積部の面積を８００μｍとし
た場合の飽和電荷（エレクトロン）の数は５Ｘ１０６（
エレクトロン）であり、Δｔ ” １ ｍ ｓ間の一画
素蓄積部への暗電流が電荷に換算された量は５×１０５
（エレクトロン）である（この暗電流分は、一般のＩＲ
−ＣＯＤに対して少し多いモデルである）。
第３図で示すごとくに、Ｆ＝１．８（絞り全開）時には
常温３００に近くの目標は、非常に感度よく温度差を弁
別できるが、すぐに飽和レベルに達する。飽和レベルに
達すれば、絞り２５をＦＢ＝３に切り換えて、より高温
の目標を弁別できる。この実施例では２７５に〜７１５
Ｋまで、Ｆ ＝ １．８〜２２で弁別可能である。
常温３００に近くの目標は、非常に感度よく温度差を弁
別できるが、すぐに飽和レベルに達する。飽和レベルに
達すれば、絞り２５をＦＢ＝３に切り換えて、より高温
の目標を弁別できる。この実施例では２７５に〜７１５
Ｋまで、Ｆ ＝ １．８〜２２で弁別可能である。
以上のように、この発明の赤外光制御装置によれば、赤
外レンズに受光量に応じて自動的に絞りが開閉する絞り
機能をもたせるようにしたので、撮像対象目標からの赤
外光量が多（でも赤外線センサの蓄積部の蓄積電荷量の
飽和を未然に防止でき、実質入力ダイナミックレンジを
拡大できる効果を奏するものである。
外レンズに受光量に応じて自動的に絞りが開閉する絞り
機能をもたせるようにしたので、撮像対象目標からの赤
外光量が多（でも赤外線センサの蓄積部の蓄積電荷量の
飽和を未然に防止でき、実質入力ダイナミックレンジを
拡大できる効果を奏するものである。
第１図はこの発明の赤外光制御装置の−実施例の構成を
示す断面図、第２図（、）は同上赤外光制御装置におけ
る赤外レンズの絞りと絞りからの熱雑音の関係を示す断
面図、第２図（ｂ）は第２図（、）の側面図、第３図は
同上赤外光制御装置における絞りを切り換えた場合の撮
像対象目標対赤外線センサの蓄積部の総蓄積エレクトロ
ン数の関係を示す図、第４図は従来の赤外レンズを利用
した赤外線撮像装置の赤外線センサへの入射光の様子を
示す図である。 ２ノ・・・赤外線センサ、２２・・・赤外レンズ、２３
・・・目標、２４・・・バックグランド雑音、２５・・
・絞り、２６・・・絞りからの雑音。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 ２−′ ７−′ 第２図 （２） ％ （ｂ） 日々し払慶閃
示す断面図、第２図（、）は同上赤外光制御装置におけ
る赤外レンズの絞りと絞りからの熱雑音の関係を示す断
面図、第２図（ｂ）は第２図（、）の側面図、第３図は
同上赤外光制御装置における絞りを切り換えた場合の撮
像対象目標対赤外線センサの蓄積部の総蓄積エレクトロ
ン数の関係を示す図、第４図は従来の赤外レンズを利用
した赤外線撮像装置の赤外線センサへの入射光の様子を
示す図である。 ２ノ・・・赤外線センサ、２２・・・赤外レンズ、２３
・・・目標、２４・・・バックグランド雑音、２５・・
・絞り、２６・・・絞りからの雑音。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 ２−′ ７−′ 第２図 （２） ％ （ｂ） 日々し払慶閃
Claims (1)
- 赤外線チャージ・カップルド・デバイスによる赤外線セ
ンサと、この赤外線センサの前方に配設され赤外線セン
サの受光面に赤外光を結像させる赤外レンズと、入射光
量に応じて自動的に赤外レンズの実行開口面積を可変す
る絞りとを具備する赤外光制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59200113A JPS6177724A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 赤外光制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59200113A JPS6177724A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 赤外光制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6177724A true JPS6177724A (ja) | 1986-04-21 |
Family
ID=16419042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59200113A Pending JPS6177724A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 赤外光制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6177724A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04128619A (ja) * | 1990-09-19 | 1992-04-30 | Suga Shikenki Kk | 放射照度計 |
| WO2016051848A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 富士フイルム株式会社 | 赤外線撮像装置、絞り制御方法、及び絞り制御プログラム |
| CN106716991A (zh) * | 2014-09-30 | 2017-05-24 | 富士胶片株式会社 | 红外线摄像装置、图像处理方法及图像处理程序 |
-
1984
- 1984-09-25 JP JP59200113A patent/JPS6177724A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04128619A (ja) * | 1990-09-19 | 1992-04-30 | Suga Shikenki Kk | 放射照度計 |
| WO2016051848A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 富士フイルム株式会社 | 赤外線撮像装置、絞り制御方法、及び絞り制御プログラム |
| JPWO2016051848A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2017-04-27 | 富士フイルム株式会社 | 赤外線撮像装置、絞り制御方法、及び絞り制御プログラム |
| CN106716991A (zh) * | 2014-09-30 | 2017-05-24 | 富士胶片株式会社 | 红外线摄像装置、图像处理方法及图像处理程序 |
| CN106796142A (zh) * | 2014-09-30 | 2017-05-31 | 富士胶片株式会社 | 红外线摄像装置、光圈控制方法及光圈控制程序 |
| CN106716991B (zh) * | 2014-09-30 | 2019-07-23 | 富士胶片株式会社 | 红外线摄像装置、图像处理方法及记录介质 |
| US10362243B2 (en) | 2014-09-30 | 2019-07-23 | Fujifilm Corporation | Infrared imaging device, diaphragm control method, and diaphragm control program |
| US10462387B2 (en) | 2014-09-30 | 2019-10-29 | Fujifilm Corporation | Infrared imaging device, image processing method, and image processing program |
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