JPS6281619A - 赤外撮像用走査装置 - 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】 〔概要〕 回転多面鏡を走査鏡とする赤外撮像用走査装置の構成に
おいて、 多面鏡の頂角を挟む二つの反射面の反射による合成を利
用して、有効視野外に設けた二つの基準温度体からの光
束で一つの基準温度検知用光束を形成することにより、 多面鏡を大きくすることなく構成を単純化したものであ
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、回転多面鏡を走査鏡とする赤外撮像用走査装
置の構成に関す。

赤外線を媒体にして対象物の温度分布などを測定する赤
外撮像は、非接触で０．１°Ｃ程度の分解能を得ろこと
が出来るため、人体を対象とする医療用、工作物や構築
物を対象とする産業用、地球表面を対象とする衛星用な
どに利用されている。

そして一般に、空間的な拡がりの範囲を撮像する必要性
から走査手段が用いられ、その手段の中に回転多面鏡を
走査鏡とする走査装置があるが、その場合、装置を小型
且つ安価にするため構成が単純で然も多面鏡が小型であ
ることが望まれる。

〔従来の技術） 最初に第２図の、要部構成図ｆａ）、信号検出回路図（
ｂｌ、該回路の出力図（Ｃ１および必゛災とする温度出
力図（ｄｌ、を用いて回転多面鏡を走査鏡とした赤外撮
像用走査装置の要点を説明し、その後従来例について述
べる。

即ち第２図ｆａ）において、■は回転多面鏡、２はゲル
マニウム（Ｇｅ）などからなる赤外線用レンズ系、３は
例えば入射赤外線の強度により抵抗が変化する光導電形
（Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ形）などの赤外線検
知器である。

特定の方向から多面鏡１に入射した入射光束４は多面境
１の反射面で反射して検知光束５となりレンズ系２を通
って検知器３に入射する。そして、多面境１が例えば時
計方向に回転しているので、検知光束５になる入射光束
４は４ａから４ｂに向かう方向に１１４引するのを繰り
返す。

この際、走査装置として検知器３が機能するためには、
検知器３に入射する検知光束５を入射光束４で満たす必
要があることから、入射光束４の掃引の中で走査として
有効になる範囲は自ずと限定され、入射光束４ａから４
ｂに至る範囲となる。

この範囲を多面境１の有効視野と称するが、この有効視
野の角度（走査角）θ、多面鏡１の直径Ｄｍ、多面ＥＵ
　１の反射面数Ｎ、検知光束５の光径し、および有効視
野の中心方向と検知光束５の方向とのなす角度（光束入
射角）α、との間には次の関係がある。

Ｄｍ＝　Ｌ　／ｃｏｓ（α／２）ｓｉｎ（（π／Ｎ）　
　−（θ／４））従って、Ｌ、Ｎ、αを一定にした場合
、有効視野角（走査角）θが大きくなる程多面鏡１の直
径Ｄｍが大きくなり、走査装置が大型になる。

検知′５２に入射した検知光束５の強度は、測定する温
度に対応するものであり、第２図（ｂ）に示す回路で検
出される。即ち、検知器３により発生した電圧Ｖｉは交
流成分と直流成分を有するが、交流成分を温度変化に対
応させると直流成分は必ずしも温度の平均値に対応する
ものでないこと、また交流増幅の方が容易であることか
ら、交流成分のみが増幅されて出力信号Ｖｏを得る。

第２図（Ｃ）は多面鏡１の回転角を横軸にして出力信号
ＶｏＯ例を示した図である。出力信号Ｖｏは、連続的に
出力するが、この中で有効視野の範囲となるのは６で示
した有効視野領域である。

一方赤外撮像で必要な出力信号は、第２図ｆｃ１１の実
線部分に示す如（、温度およびその変化を与える信号で
ある。従ってこの温度出力信号を得るためには、第１図
（Ｃ１図示の出力に対して平均温度に対応する直流電圧
Ｖｒを重畳する必要がある。

このため通学は、検知光束５の強度変化の時系列の中に
、検知光束５が基準温度を示す光束叩ち基準温度体から
の光束で形成された光束になる機会を挿入し、その基準
温度により電圧Ｖｒを決定する方法が採用されている。

そして検知器３のドリフトをも考慮すると検知光束５が
基準温度を示す機会は各走査毎に挿入するのが望ましい
。

このように基準温度の検知を挿入した走査装置例には、
次の二つの従来例がある。

第３図は第一の従来例の要部構成図（ａｌおよび多面鏡
回転角における領域分配図ｆｂｌである。

第３図に示す走査装置は、チョッパ方式により基準温度
の検知を挿入したもので、第２図（ａｌに示したレンズ
系２を２８に替えてその内部で検知光束５を一旦集束さ
せ、そこに歯車状の黒体回転円板をなすチョッパ７を介
在させてチョッパ７の歯が基準温度体として上記集束点
を通過するようにし、この通過時点に検知器３が基準温
度体の温度を検知するようにしたものである。

そしてモータ８と同期回路９の駆動により、第３図（ｂ
ｌに示す如く、基準温度を検知する基準温度領域１０は
相連なる有効視野領域６の間に挿入するようにしである
。

また第４図は第二の従来例の要部構成図（ａ）および多
面１１回転角における領域分配図（ｂ）である。

第４図に示す走査装置は、走査方式により基準温度の検
知を挿入したもので、走査装置内において第２図（ａ）
に示した有効視野即ち入射光束４ａから４ｂに至る範囲
の巾に例えば黒体板からなる基準温度体１１を配設した
ものである。従って、第４図（ｂ）に示す如（、基準温
度領域１０は各有効視野領域６の巾に挿入されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記第一の従来例においては、有効視野領域６の全てを
撮像の視野に利用することが出来て多面鏡１の直径Ｄｍ
が小さくなり装置が小型になるが、レンズ系２ａが複雑
になり更にチョッパ７、モータ８および同期回路９が必
要になり、装置構成が複雑になる問題がある。

また上記第二の従来例においては、複雑なレンズ系やヂ
ョノバなどを必要とせず装置構成が単純になるが、有効
視野領域６の中に基準温度領域１０が挿入されるため、
撮像の視野に利用出来る範囲が狭められる問題があり、
撮像の視野を第一の従来例と同等にするためには、有効
視野角θを第一の従来例より拡大すべく多面鏡１の直径
Ｄｍを大きくせねばならず装置が大型になる問題がある
。

［問題点を解決するための手段］ 第１図（ａｌは本発明実施例の要部構成図ｆａｔである
。

上記問題点は、第１図（ａ）に示される如く、走査鏡と
なる回転多面鏡１と、その有効視野外に配置された同一
温度の二つの基準温度体１２．１３とを具え、画情’ｌ
　？Ｈ度体１２．１３からの光束４Ｃ５４ｄが多面境１
の頂角を挾む二つの反射面１ａ、１ｂの反射により合成
されて基〆焦合度検知用光束５ａを形成する本発明の赤
外撮像用走査装置によって解決される。

〔作用〕

上記基／Ｉ’　？＋Ａｒ度検知用光束５ａは、有効視野
外から入射する光束によって形成される。そして先に第
２図（ａｌで説明したように有効視野外から入射する光
束は検知光束を満たすことが出来ないものであるにもか
かわらず、二つの光束４ｃと４ｄを使用し両者を合成す
ることにより互いに不足の部分を補完し検知光束として
十分な光束になっている。

然も光束４ａと４ｂの光源は固定された基〆表？晶度体
１２と１３であり、上記合成は多面境１によって行われ
る。

このことからこの走査装置は、有効視野を撮像の視野に
有効利用することが可能で小型になり、然も構成が単純
で安価になる。

〔実施例〕

以下、第１図（ａ）およびその多面鏡回転角における領
域分配図なる第１図（ｂ）を用い、実施例について説明
する。

第１図（Ａ）および第１図（ｂｌは第二の従来例に関す
る第４図（ａｌおよび第４図（ｂｌに対応する図である
。

この実施例なる走査装置は、第１図＋ａ）に示す如く、
第４図（ａ＋図示の基準温度体１１を除去し代わりに有
効視野の外側即ち入射光束４ａから４ｂに至る範囲の両
性側にそれぞれ１１と同様な基準温度体１２と１３を配
設したものである。

一般に基準温度体が有効視野の外側にある場合、その基
準温度体からの光束が多面鏡１の反射面で反射して検知
器３に入射する際には、多面！Ｊ！１の頂角が検知光束
の領域の中に入り込んでいるため、基準温度検知のため
に十分な検知光束が得られない。

しかしながらこの走査装置では第１図（ａｌに示すよう
に、多面体１の頂角が検知光束の領域の中にあっても上
記二つの基＄温度体１２および１３を有するため、基’
Ｐ　’／＋Ａ度体Ｉ２と１３からの光束４Ｃと４ｄがそ
れぞれ頂角を挟む二つの反射面１ａと１１）で反射して
合成され、互いに不足の部分を補完して基準温度検知の
ために十分な検知光束（基（表温度検知用光束）５ａを
形成する。

そして第１図（ｂ）に示す如く多面鏡１の回転５７襲こ
おいて、−上記光束５ａが形成される機会即ち基〆表温
度領域１０は、有効視野領域６の外側即ち相連なる有効
視野領域６の間に挿入される。

従ってこの走査装置は、有り１視野領域６を撮像の視野
に有効利用がｒｉＪ能で多面ｉＱ１の直径Ｄｍが第二の
従来例より小さくなることから小型にすることが出来、
然も［１が或は第二の従来例と同様に単純である。

なお−４二記基ｔ１へ温度体１２および１３は、走査装
置の筐体を利用して構成することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の構成によれば、回転多面鏡
を走査鏡とする赤外撮像用走査装置において、単純な構
成でありながら多面鏡を小さくすることが出来て、小型
で安価な走査装置の提供を可能にさせる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の要部構成図ｆａｔおよび多面鏡
回転角における領域分配図ｆｂｌ、第２図は当該走査装
置を説明する要部構成図（ａ）、信号検出回路図（ｂｌ
、該回路の出力図（Ｃ）および必要とする温度出力図（
ｄｌ、 第３図は第一の従来例の要部構成図（ａｌおよび多面鏡
回転角における領域分配図（ｂｌ、第４図は第二の従来
例の要部構成図（ａｌおよび多面鏡回転角における領域
分配図（ｂ）、である。 図において、 １は回転多面鏡、 １ａ、１ｂは反射面、 ２．２ａはレンズ系、 ３は検知器、 ４．４ａ、４ｂは入射光束、 ４ｃは１２からの光束、 ４ｄは１３からの光束、 ５は検知光束、 ５ａは基準温度検知用光束、 ６は有効視野領域、 ７はチョッパ、 ８はモータ、 ９は同期回路、 １０は基準温度領域、 １１．１２．１３は基準温度体、 である。 Ｊ （ｃＬ）で師梢反町 （１））夕聞箆＠転ｍ１１・ｌｌ’３頌べ倒岨槓ノド（
ｎ折間夕（、ろやと、イ列の　トＱ（（Ｌ）、Ｃし）寮
１　叫 （ａ）更耐構成園 中）イ占号ホ９ミ出ト弓外し１ Ｌ査辰１ε盲ＬＥｆ旧３図（ａ）〜（ｄつ卒２聞ぽの１
） （α）豐鞭楕べ図 夕藺見ｊｆ）目軌電

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 走査鏡となる回転多面鏡（１）と、その有効視野外に配
   置された同一温度の二つの基準温度体（１２、１３）と
   を具え、両該基準温度体（１２、１３）からの光束（４
   ｃ、４ｄ）が該多面鏡（１）の頂角を挟む二つの反射面
   （１ａ、１ｂ）の反射により合成されて基準温度検知用
   光束（５ａ）を形成することを特徴とする赤外撮像用走
   査装置。