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JP3174891B2 - Infrared camera - Google Patents

Infrared camera

Info

Publication number
JP3174891B2
JP3174891B2 JP07612692A JP7612692A JP3174891B2 JP 3174891 B2 JP3174891 B2 JP 3174891B2 JP 07612692 A JP07612692 A JP 07612692A JP 7612692 A JP7612692 A JP 7612692A JP 3174891 B2 JP3174891 B2 JP 3174891B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mirror
infrared
infrared rays
horizontal
vertical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP07612692A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05241260A (en
Inventor
中村公喜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Avionics Co Ltd
Original Assignee
Nippon Avionics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Avionics Co Ltd filed Critical Nippon Avionics Co Ltd
Priority to JP07612692A priority Critical patent/JP3174891B2/en
Publication of JPH05241260A publication Critical patent/JPH05241260A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3174891B2 publication Critical patent/JP3174891B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は,赤外線熱画像装置に
使用される赤外線カメラに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared camera used for an infrared thermal imaging device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に,被写体表面から放射される赤外
線を検出して,その温度分布を可視像(熱画像)として
表示する赤外線熱画像装置に使用される赤外線カメラと
しては,図5に示すように構成されたものがある。ま
ず,この赤外線カメラの光学系走査機構について説明す
る。被写体50の表面から放射された光は,ハウジング
(図示せず)の前面開口部(図示せず)に設けられたシ
リコンウインド51により可視光52が遮断され,赤外
線53のみが赤外線カメラ54内に入射される。ハウジ
ング内には,駆動モ−タ(図示せず)により一定速度で
回転される10面体の回転ミラ−55がシリコンウイン
ド51とほぼ同一平面上に配設されており,このハウジ
ング内に入射した赤外線53は,回転ミラ−55に入射
する。
2. Description of the Related Art Generally, an infrared camera used in an infrared thermal imaging apparatus for detecting infrared radiation emitted from the surface of a subject and displaying a temperature distribution as a visible image (thermal image) is shown in FIG. Some are configured as follows. First, the optical system scanning mechanism of the infrared camera will be described. Light emitted from the surface of the subject 50 is blocked by a silicon window 51 provided in a front opening (not shown) of a housing (not shown) so that visible light 52 is blocked. Incident. In the housing, a decahedral rotating mirror 55 rotated at a constant speed by a driving motor (not shown) is disposed on substantially the same plane as the silicon window 51, and is incident on the housing. The infrared light 53 enters the rotating mirror 55.

【0003】回転ミラ−55は,10面体からなるミラ
−55a〜55jが回転ミラ−の回転中心Oに対して垂
直方向に少しずつ異なった傾をもって多角錘体状に配設
されている。従って,赤外線53が回転ミラ−55に入
射すると,各ミラ−55a〜55jによって反射され
る。この際,各ミラ−55a〜55jは,被写体50の
垂直方向に少しづつずれた部分を水平方向に走査するこ
とになり,回転ミラ−55の一回転で垂直方向に1°の
範囲を走査される。このように水平および垂直方向に走
査された赤外線53は,この回転ミラ−55とほぼ同一
平面上に配置されている折り返しミラ−56に反射され
て,赤外線透過フィルタ57を透過して集光レンズ58
によりビ−ムが収束されて赤外線検出器59に入射され
る。
The rotating mirror 55 has a polygonal pyramid shape in which mirrors 55a to 55j each having a decahedral shape are slightly inclined in a direction perpendicular to the rotation center O of the rotating mirror. Therefore, when the infrared ray 53 enters the rotating mirror 55, it is reflected by each of the mirrors 55a to 55j. At this time, each of the mirrors 55a to 55j scans a portion of the subject 50 that is slightly shifted in the vertical direction in the horizontal direction, and scans a range of 1 ° in the vertical direction with one rotation of the rotating mirror 55. You. The infrared light 53 scanned in the horizontal and vertical directions in this manner is reflected by a turn-back mirror 56 disposed substantially on the same plane as the rotating mirror 55, passes through an infrared transmission filter 57, and is condensed. 58
The beam is converged by this to be incident on the infrared detector 59.

【0004】赤外線検出器59は,回転ミラ−55の回
転中心O方向に並列に配置されている10個の検出素子
からなり,その素子間隔は垂直視野角10°に対して各
素子毎に1°おきの角度に相当する間隔とされている。
従って,回転ミラ−55の最初のミラ−55aで10素
子の赤外線検出器59が被写体50の垂直方向に対して
1°おきの熱画像信号を同時に受け,1本あたり0.1
°の間隔を持った10本の走査線信号として出力され
る。次に回転ミラ−55の回転に伴い,次のミラ−55
bが被写体50からの赤外線53を反射すると,ミラ−
55bの傾の違いにより10素子の赤外線検出器59
が,前の位置より0.1°ずれた位置の熱画像信号を同
時に受け,同様にい°おきに1本当り0.1°の間隔を
持った10本の走査線信号として出力される。
The infrared detector 59 is composed of ten detection elements arranged in parallel in the direction of the rotation center O of the rotation mirror 55, and the element interval is 1 for each element for a vertical viewing angle of 10 °. The interval is set to an angle corresponding to every °.
Therefore, in the first mirror 55a of the rotary mirror 55, the infrared detector 59 of 10 elements simultaneously receives thermal image signals at intervals of 1 ° with respect to the vertical direction of the subject 50, and the thermal image signal is 0.1% per line.
It is output as ten scanning line signals with an interval of °. Next, with the rotation of the rotating mirror 55, the next mirror 55 is rotated.
b reflects the infrared light 53 from the subject 50,
Due to the difference in inclination of 55b, a 10-element infrared detector 59
Receive the thermal image signals at positions shifted by 0.1 ° from the previous position at the same time, and similarly output as ten scanning line signals at intervals of 0.1 ° per line.

【0005】このようにして,回転ミラ−55が1回転
すると,被写体50の垂直視野角10°にわたって走査
したことになり,1個の検出素子の上には10本の0.
1°づつ異なった被写体50からの赤外線53が入射す
ることになり,赤外線検出器59全体としては100本
の赤外線走査信号として出力される。そして,この赤外
線検出器59から出力される赤外線走査信号は,増幅回
路60により増幅された後,プロセッサ61で画像処理
され,モニタ62に熱画像としてカラ−表示される。
[0005] When the rotating mirror 55 makes one rotation in this way, the object 50 has been scanned over a vertical viewing angle of 10 °, and ten 0.
Infrared rays 53 from different subjects 50 enter by 1 ° each, and the infrared detector 59 as a whole is output as 100 infrared scanning signals. The infrared scanning signal output from the infrared detector 59 is amplified by an amplifier circuit 60, processed by a processor 61, and displayed as a thermal image on a monitor 62.

【0006】一方,赤外線検出器59は,赤外線53を
検出して電気信号に変換するものであるから,温度の変
化している被写体50の熱画像を限られた素子の数で2
次元像を構成し,又,高い感度を得るためには,高感度
で応答速度の早い赤外線検出器59が必要である。そこ
で,従来より,インジウムアンチモン(InSb)や水
銀カドミウムテルル(HgCdTe)等の量子型の赤外
線検出器59が用いられている。しかし,これらのIn
Sb素子やHgCdTe素子は,最高感度を得るために
は−200°C程度の極低温で冷却する必要があるた
め,アルゴンガスを冷却媒体としたJ−Tク−ラ方式や
液体窒素冷却方式等を使用して極低温まで冷却されてい
る。
On the other hand, since the infrared detector 59 detects the infrared ray 53 and converts it into an electric signal, the thermal image of the subject 50 whose temperature is changing can be reduced to two by a limited number of elements.
In order to form a two-dimensional image and obtain high sensitivity, an infrared detector 59 having high sensitivity and high response speed is required. Therefore, conventionally, a quantum infrared detector 59 such as indium antimony (InSb) or mercury cadmium tellurium (HgCdTe) has been used. However, these In
Since the Sb element and the HgCdTe element need to be cooled at an extremely low temperature of about -200 ° C in order to obtain the highest sensitivity, a JT cooler method using an argon gas as a cooling medium, a liquid nitrogen cooling method, etc. It has been cooled to cryogenic temperatures.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする問題点】このように,1個の
回転ミラ−55で赤外線53を水平方向および垂直方向
に光学走査させる構造に対して,この走査された赤外線
53を集光レンズ58により集光させる赤外線検出器5
9の素子数が複数であり,且つ,垂直方向に対して1°
に相当する間隔で配置されているため,集光位置が複数
で広範囲になり,その結果として,位置的なずれ,即
ち,走査ひずみが生じる。設計においては,被写体50
と赤外線カメラとの距離がある一定の距離にある時に,
この走査ひずみがなくなるように設計するが,その距離
がそれよりも極端にはずれると走査ひずみが大きくなる
という問題があった。その上,1個の折り返しミラ−5
6で垂直方向および水平方向の赤外線53の光軸のずれ
を修正するのは手間がかかり非常に困難であり,また,
この調整に熟練を要し,多くの時間がかるという問題が
あった。
As described above, in contrast to the structure in which the infrared ray 53 is optically scanned in the horizontal and vertical directions by one rotating mirror 55, the scanned infrared ray 53 is condensed by the condenser lens 58. Detector 5 to focus light
9 has a plurality of elements and is 1 ° with respect to the vertical direction.
Are arranged at intervals corresponding to the above, and the light-condensing positions are wide in a plurality, resulting in positional displacement, that is, scanning distortion. In the design, the subject 50
When the distance between the camera and the infrared camera is at a certain distance,
Although the design is made so as to eliminate this scanning distortion, there is a problem that the scanning distortion increases when the distance deviates much more than that. In addition, one folded mirror-5
It is time-consuming and very difficult to correct the deviation of the optical axis of the infrared ray 53 in the vertical direction and the horizontal direction in Step 6, and
This adjustment requires skill and takes a lot of time.

【0008】[0008]

【問題点を解決するための手段】この発明は,被写体の
表面から放射される赤外線のみを透過するウインドと,
反射面が垂直方向に傾けて設けられ,ウインドを透過し
た赤外線を受光して,垂直方向に反射する第1の折り返
しミラ−と,この第1の折り返しミラ−を支持するとと
もに,反射面の垂直方向の傾角度を設定する第1の支持
柱と,第1の折り返しミラ−の背面に設けられ,垂直方
向の傾角度を微調整する垂直調整機構と,第1の折り返
しミラ−からの赤外線を受光して垂直方向に所定角度走
査する振動ミラ−と,この振動ミラ−により垂直方向に
走査された赤外線を受光し,これを水平方向に走査する
回転ミラ−と,反射面が水平方向に傾けて設けられ,回
転ミラ−からの水平および垂直走査された赤外線を受光
して水平方向に反射する第2の折り返しミラ−と,この
第2の折り返しミラ−を支持するとともに,反射面の水
平方向の傾角度を設定する第2の支持柱と,第2の折り
返しミラ−の背面に設けられ,この折り返しミラ−の水
平方向の傾角度を微調整する水平調整機構と,からなる
光学走査機構からの走査された赤外線を受光して熱画像
信号として出力する赤外線検出器とを設けることによ
り,空間的な位置ずれ,走査ひずみのないリアルタイム
で感度の良い熱画像が得られるようにしたものである。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] The present invention provides a window that transmits only infrared rays emitted from the surface of a subject,
The reflecting surface is provided to be inclined in the vertical direction, receives the infrared light transmitted through the window, and supports a first folded mirror that reflects in the vertical direction, and supports the first folded mirror. A first support column for setting a tilt angle in the direction, a vertical adjustment mechanism provided on the back of the first folding mirror for finely adjusting the vertical tilt angle, and an infrared ray from the first folding mirror. A vibration mirror that receives light and scans it at a predetermined angle in the vertical direction, a rotating mirror that receives infrared light scanned vertically by the vibration mirror and scans it in the horizontal direction, and a reflecting surface that is inclined in the horizontal direction A second folding mirror which receives the horizontally and vertically scanned infrared rays from the rotating mirror and reflects the infrared rays in the horizontal direction; and supports the second folding mirror and also supports the second folding mirror in the horizontal direction of the reflection surface. Angle of inclination A second support column for setting the turning mirror, and a horizontal adjusting mechanism provided on the back of the second turning mirror for finely adjusting the inclination angle of the turning mirror in the horizontal direction. By providing an infrared detector that receives infrared rays and outputs it as a thermal image signal, a thermal image with high sensitivity in real time without spatial displacement and scanning distortion can be obtained.

【0009】[0009]

【作用】被写体から放射され,ウインドを通過した赤外
線は,第1の折り返しミラ−で受光され,振動ミラ−方
向へ反射される。この時の垂直方向の赤外線光束の光路
ずれは,垂直調整機構により反射面の垂直方向の微調整
がなされる。振動ミラ−で受光された赤外線は,垂直方
向に所定角度走査されて回転ミラ−方向へ反射される。
回転ミラ−に入射した赤外線は,各平面鏡によって水平
方向に走査される。この水平および垂直方向に走査され
た赤外線は,第2の折り返しミラ−で受光される。ここ
で,水平調整機構により反射面の赤外線光束の光路に対
する水平方向の微調整がなされ,赤外線検出器に入射
し,この赤外線検出器で光電変換されて熱画像信号が出
力される。
The infrared rays emitted from the subject and passed through the window are received by the first turning mirror and reflected in the direction of the vibration mirror. At this time, the optical path deviation of the infrared light beam in the vertical direction is finely adjusted in the vertical direction of the reflection surface by the vertical adjustment mechanism. The infrared light received by the vibration mirror is scanned at a predetermined angle in the vertical direction and is reflected in the direction of the rotating mirror.
The infrared light incident on the rotating mirror is scanned in the horizontal direction by each plane mirror. The infrared rays scanned in the horizontal and vertical directions are received by the second folding mirror. Here, the horizontal adjustment mechanism makes fine adjustment in the horizontal direction with respect to the optical path of the infrared light flux on the reflection surface, enters the infrared detector, performs photoelectric conversion by the infrared detector, and outputs a thermal image signal.

【0010】[0010]

【発明の実施例】この発明の実施例を,図1〜図6によ
り詳細に説明する。図1,図2は赤外線カメラの光学系
走査機構のそれぞれ平面図および垂直方向断面図,図3
は電子冷却型の赤外線カメラの光学系走査機構を示す要
部斜視図,図4は,水平および垂直調整機構の要部断面
図,図6は赤外線検出器10の内部にるスプライト素子
の説明図である。図1〜図3において,1は被写体,2
は可視光,3は被写体1から放射される赤外線(赤外線
像),4は可視光2を遮断し赤外線3のみを透過するウ
インドで,シリコンで形成されており,ハウジング11
の前面に開口している開口部12にウインド固定部材1
3により固定されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 are a plan view and a vertical sectional view, respectively, of an optical system scanning mechanism of an infrared camera.
FIG. 4 is a perspective view of an essential part showing an optical system scanning mechanism of an electronically cooled infrared camera, FIG. 4 is a sectional view of an essential part of a horizontal and vertical adjustment mechanism, and FIG. It is. 1 to 3, reference numeral 1 denotes a subject, 2
Is a window that transmits visible light, 3 is an infrared ray (infrared image) emitted from the subject 1, and 4 is a window that blocks the visible light 2 and transmits only the infrared ray 3, and is made of silicon.
Window fixing member 1 in an opening 12 opening in front of
3 fixed.

【0011】5は第1の折り返しミラ−で,ウインド
(以下,シリコンウインドと記す)4を透過した被写体
1の赤外線3を受光して,垂直方向下方に位置する振動
ミラ−6へ反射するもので,回転ミラ−7を覆うミラ−
カバ−部14の上面に,支持柱15を介してねじ16に
より固定されており,シリコンウインド4とほぼ同一平
面上に位置するように配設されている。第1の折り返し
ミラ−5の垂直方向の傾角度は,支持柱15により設定
されているとともに,反射面5aが正確に振動ミラ−6
方向に向くように,この反射面5aの傾角度を微調整す
るための垂直調整機構17が第1の折り返しミラ−5の
背面に設けられている。
Reference numeral 5 denotes a first folding mirror, which receives infrared rays 3 of the subject 1 transmitted through a window (hereinafter, referred to as a silicon window) 4 and reflects the infrared rays 3 to a vibration mirror 6 located vertically below. The mirror that covers the rotating mirror 7
It is fixed to the upper surface of the cover part 14 by screws 16 via support columns 15, and is disposed so as to be located on substantially the same plane as the silicon window 4. The vertical tilt angle of the first turning mirror 5 is set by the support pillar 15, and the reflecting surface 5a is accurately set to the vibration mirror 6
A vertical adjustment mechanism 17 for finely adjusting the inclination angle of the reflection surface 5a is provided on the back surface of the first folded mirror 5 so as to face in the direction.

【0012】垂直調整機構17は固定用ねじ18とこの
固定用ねじ18を中心としてほぼ正三角形の各頂点に離
間して設けられている3個の調整用ねじ19,20,2
0’とにより構成されている。固定用ねじ18は支持柱
15に折り返しミラ−5を固定するためのもので,調整
用ねじ19,20,20’は折り返しミラ−5の主とし
て垂直方向の傾角度を微調整するためのもので,第4図
に示すように,支持柱15には,固定用ねじ18が貫通
する穴15a,調整用ねじ19,20,20’が貫通す
るねじ穴15b,15c,15dが形成されており,支
持柱15と第1の折り返しミラ−5との間にアルミニウ
ム板17aが配設されており,このアルミニウム板17
aには,支持柱15の穴15aとねじ穴15b,15
c,15dに対向して固定用ねじ18用のねじ穴17b
が透設されているとともに,調整用ねじ19,20,2
0’の先端部が嵌入する凹溝17c,17d,17eが
凹設されており,調整用ねじ19,20,20’を動か
すことにより,折り返しミラ−5の主として垂直方向の
傾角度を微調整できるように構成されている。
The vertical adjustment mechanism 17 includes a fixing screw 18 and three adjusting screws 19, 20, 2 provided at the respective vertices of a substantially equilateral triangle with the fixing screw 18 as a center.
0 '. The fixing screw 18 is for fixing the turning mirror 5 to the support column 15, and the adjusting screws 19, 20, and 20 'are for finely adjusting mainly the inclination angle of the turning mirror 5 in the vertical direction. As shown in FIG. 4, the support column 15 has a hole 15a through which the fixing screw 18 penetrates and screw holes 15b, 15c, 15d through which adjustment screws 19, 20, 20 'penetrate. An aluminum plate 17a is provided between the support pillar 15 and the first folded mirror 5, and this aluminum plate 17
a, the hole 15a of the support column 15 and the screw holes 15b, 15
Screw holes 17b for fixing screws 18 facing c and 15d
And adjustment screws 19, 20, 2
Concave grooves 17c, 17d, and 17e into which the tip of 0 'fits are formed, and by adjusting screws 19, 20, and 20', the tilt angle of the folded mirror 5 in the vertical direction is finely adjusted. It is configured to be able to.

【0013】6は折り返しミラ−5からの反射光(赤外
線)3を垂直方向に走査する振動ミラ−で,回転ミラ−
7とほぼ同一平面で,垂直方向から見るとシリコンウイ
ンド4とほぼ同一垂直面に位置し,ガルバノメ−タ21
により垂直方向に所定角度(垂直視野角となる)振動す
るように構成されており,この実施例では,垂直方向に
10°の有効範囲で振られるように設定されている。回
転ミラ−7は,8面の平面鏡7a〜7hにより環状に構
成され,回転中心Oに対して各平面鏡7a・・・はすべ
て平行な面角度を持たせてモ−タ22の回転軸に取付ら
れている。回転ミラ−7の周囲は,各平面鏡7a,7b
・・・にほこりが付着するのを阻止するとともに,回転
ミラ−7が回転することにより生じる騒音を防止するた
めに,モ−タケ−ス23の上面に設けられているミラ−
カバ−部14で覆われている。回転ミラ−7は,モ−タ
22により一定速度で高速回転し,この実施例では,こ
の回転速度は14,400rpmに設定されている。
Reference numeral 6 denotes a vibration mirror for scanning the reflected light (infrared light) 3 from the return mirror 5 in the vertical direction, and a rotating mirror.
7 is located substantially on the same plane as the silicon window 4 when viewed from the vertical direction.
, A predetermined angle (a vertical viewing angle) is vibrated in the vertical direction, and in this embodiment, it is set so as to vibrate in an effective range of 10 ° in the vertical direction. The rotating mirror 7 is formed in an annular shape by eight plane mirrors 7a to 7h, and each of the plane mirrors 7a... Is attached to the rotating shaft of the motor 22 so that all the plane mirrors 7a. Have been. The surroundings of the rotating mirror 7 are plane mirrors 7a and 7b.
, A mirror provided on the upper surface of the motor case 23 in order to prevent dust from adhering to the rotating mirror 7 and to prevent noise caused by rotation of the rotating mirror 7.
It is covered with a cover part 14. The rotating mirror 7 is rotated at a high speed by the motor 22 at a constant speed. In this embodiment, the rotating speed is set to 14,400 rpm.

【0014】8は第2の折り返しミラ−で,回転ミラ−
7の各平面鏡7a・・・により水平方向に走査された赤
外線3を受光して,水平方向に位置する赤外線検出器1
0方向に反射するもので,シリコンウインド4とほぼ同
一垂直面に位置するとともに,回転ミラ−7とほぼ同一
平面に位置して,支持柱24を介してハウジング11に
ねじ25により固定されている。第1の折り返しミラ−
5と同様に折り返しミラ−8の水平方向の傾角度は支持
柱24により設定されているとともに,傾角度を微調整
するための水平微調整機構26が第2の折り返しミラ−
8の背面にもうけられている。水平調整機構26は固定
用ねじ27とこの固定用ねじ27を中心としてほぼ正三
角形の各頂点に離間して設けられている調整用ねじ2
8,29,29’とにより構成されており,垂直調整機
構17と同様の構成および作用をするものであるから詳
細な説明は省略する。9は集光レンズで,第2の折り返
しミラ−8からの反射光(赤外線)3を赤外線検出器1
0に結像させるためのレンズで,ハウジング11にねじ
30により支持柱31を介して固定されている。
Reference numeral 8 denotes a second turning mirror, which is a rotating mirror.
7 receives the infrared rays 3 scanned in the horizontal direction by the plane mirrors 7a.
Reflected in the zero direction, it is positioned on substantially the same vertical plane as the silicon window 4 and on the same plane as the rotating mirror 7 and is fixed to the housing 11 via the support column 24 by screws 25. . First folding mirror
5, the horizontal tilt angle of the turning mirror 8 is set by the support column 24, and a horizontal fine adjusting mechanism 26 for finely adjusting the tilt angle is provided by the second turning mirror.
8 on the back. The horizontal adjusting mechanism 26 includes a fixing screw 27 and an adjusting screw 2 provided at each vertex of a substantially equilateral triangle with the fixing screw 27 as a center.
8, 29, and 29 ', which have the same configuration and operation as the vertical adjustment mechanism 17, so that detailed description is omitted. Reference numeral 9 denotes a condenser lens, which detects reflected light (infrared light) 3 from the second turning mirror 8 by an infrared detector 1
A lens for forming an image at 0, which is fixed to the housing 11 via a support column 31 by a screw 30.

【0015】赤外線検出器10は,電子冷却型の単素子
のスプライト素子(Singnal Procesing In The Elemen
t) が用いられており,図6に示すように,出力端子3
6に増幅器37を接続することにより,光電変換を行っ
ている。赤外線検出器(スプライト素子)10は電子冷
却型で,−70℃程度に冷却されている。この赤外線検
出器10はシリコンウインド4から垂直方向に離間させ
て振動ミラ−6と回転ミラ−7と第2の折り返しミラ−
8とほぼ同一平面に配置されるとともに,可能なかぎり
シリコンウインド4位置する垂直面に近接して配置され
ている。34はプロセッサで,赤外線カメラ外に配置さ
れており,各種の信号処理がなされる。35は被写体1
の熱画像を表示するための表示装置,38はスプライト
素子32のバイアス電極である。
The infrared detector 10 is an electronically cooled single element sprite element (Singnal Procesing In The Elemen).
t) is used, and as shown in FIG.
6 is connected to an amplifier 37 to perform photoelectric conversion. The infrared detector (sprite element) 10 is of an electronic cooling type and is cooled to about -70 ° C. The infrared detector 10 is vertically separated from the silicon window 4 so that the vibration mirror 6, the rotation mirror 7 and the second folded mirror are provided.
8 and is arranged as close as possible to the vertical plane where the silicon window 4 is located. Reference numeral 34 denotes a processor which is arranged outside the infrared camera and performs various signal processing. 35 is the subject 1
A display device 38 for displaying the thermal image of the above is a bias electrode of the sprite element 32.

【0016】次に,作用動作について説明する。まず,
光学系走査機構においては,被写体1からの赤外線3
が,赤外線検出器10から見て水平方向に走査している
線を空間的に伝達する部分と垂直方向に走査している線
を空間的に伝達する部分とを完全に独立させるために,
回転ミラ−7と振動ミラ−6を用い,そして垂直方向の
光軸微調整と水平方向の光軸微調整を独立させるため
に,垂直方向の折り返しミラ−5と水平方向の折り返し
ミラ−8とが用いられている。折り返しミラ−5はシリ
コンウインド4から入射する赤外線3を受光し,これを
振動ミラ−6へ正確に全反射するように位置決めされな
ければならない。又,折り返しミラ−8は回転ミラ−7
からの走査された赤外線像3を受光し,これを集光レン
ズ9へ正確に全反射するように位置決めされなければな
らない。しかし,いづれも両者は機械加工されていると
ともに,これらを支持している支持柱15,24等の部
品も機械加工されているので,設計上,垂直方向および
水平方向に若干のずれが生じる。
Next, the operation will be described. First,
In the optical scanning mechanism, the infrared rays 3 from the subject 1
However, in order to completely separate the part that spatially transmits the line scanning in the horizontal direction from the infrared detector 10 and the part that spatially transmits the line scanning in the vertical direction,
In order to use the rotating mirror 7 and the vibration mirror 6 and to make the vertical optical axis fine adjustment and the horizontal optical axis fine adjustment independent, a vertical mirror 5 and a horizontal mirror 8 are used. Is used. The turning mirror 5 must be positioned so as to receive the infrared rays 3 incident from the silicon window 4 and to totally reflect the infrared rays 3 to the vibrating mirror 6. The turning mirror 8 is a rotating mirror 7
Must be positioned so as to receive the scanned infrared image 3 from the lens and reflect it completely to the condenser lens 9 accurately. However, both of them are machined, and the parts such as the support columns 15 and 24 that support them are also machined. Therefore, a slight shift occurs in the vertical and horizontal directions in design.

【0017】光学系においてはこのずれを補正すること
が非常に重要である。そこで,垂直方向のずれに対して
は、主として,第1の折り返しミラ−5の背面に設けら
れている垂直調整機構17により修正される。即ち,折
り返しミラ−5のミラ−部分は,固定用ねじ18を中心
にして円周端は自由端となっているので,折り返しミラ
−5の反射面5aを上向きに変更する場合には,調整用
ねじ19,20をねじ込むとともに,調整用ねじ20’
を反対に引き出すようにすれば,反射面5aは固定用ね
じ18を中心として垂直方向に上向きに傾く。反対に下
方に傾ける場合には,上記と逆の手順で垂直方向の微調
整がなされる。水平方向のずれに対しては,第2の折り
返しミラ−8の背面に設けられている水平調整機構26
により修正される。即ち,垂直調整機構17と同様に,
折り返しミラ−8がのミラ−部分は,固定用ねじ27を
中心として円周端は自由端となっているので,上記と同
様にして反射面8aは水平方向の傾角度が微調整され
る。
In an optical system, it is very important to correct this shift. Therefore, the vertical displacement is corrected mainly by the vertical adjustment mechanism 17 provided on the back surface of the first turning mirror 5. That is, since the mirror portion of the folded mirror 5 has a free end around the fixing screw 18, the adjustment is necessary when the reflecting surface 5a of the folded mirror 5 is changed upward. Screws 19 and 20 and adjusting screw 20 ′
Is pulled out in the opposite direction, the reflecting surface 5a is inclined vertically upward about the fixing screw 18. On the other hand, when tilting downward, fine adjustment in the vertical direction is performed in the reverse procedure. The horizontal adjustment mechanism 26 provided on the back surface of the second folding mirror 8 is used for horizontal displacement.
Will be corrected by That is, similar to the vertical adjustment mechanism 17,
The mirror portion of the folded mirror 8 has a free end at the circumferential end centering on the fixing screw 27, so that the horizontal inclination angle of the reflection surface 8a is finely adjusted in the same manner as described above.

【0018】次に,赤外線検出器10は,シリコンウイ
ンド4と垂直方向において離間させるとともに,可能な
かぎりシリコンウインド4が位置している垂直面方向に
近付けて配置される。これは,従来は,赤外線検出器5
9がシリコンウインド51とほぼ同一平面上に位置して
いたので,走査系の光路長が長くなるとともに,赤外線
検出器59はシリコンウインド51から見て後方に位置
することになるから,赤外線カメラの向きによっては光
学系走査機構を通過せずに,シリコンウインド51から
直接赤外線が赤外線検出器59に入射してしまい,正確
な熱画像を得ることができなかった。その上,光学系が
長くなるので,この光学系の部分をハウジング11に収
納すると,赤外線カメラ54自身の水平方向の長さが長
くなり,小型化ができなかった。このように,この実施
例では,赤外線検出器10はシリコンウインド4と垂直
方向において離間しているとともに,可能な限りシリコ
ンウインド4の位置する垂直面方向に近付けて配置され
ているので,光学走査系を通過する赤外線(回転ミラ−
7で反射された赤外線3のみ)3以外の赤外線が直接入
射することはないから,正確な熱画像が得られる。
Next, the infrared detector 10 is separated from the silicon window 4 in the vertical direction, and is arranged as close as possible to the vertical plane where the silicon window 4 is located. This is conventionally known as an infrared detector 5
9 is located on substantially the same plane as the silicon window 51, the optical path length of the scanning system becomes longer, and the infrared detector 59 is located rearward when viewed from the silicon window 51. Depending on the direction, infrared rays directly enter the infrared detector 59 from the silicon window 51 without passing through the optical system scanning mechanism, and an accurate thermal image could not be obtained. In addition, since the length of the optical system becomes longer, if the portion of this optical system is housed in the housing 11, the length of the infrared camera 54 itself in the horizontal direction becomes longer, and the size of the infrared camera 54 cannot be reduced. As described above, in this embodiment, the infrared detector 10 is vertically separated from the silicon window 4 and is arranged as close as possible to the vertical plane where the silicon window 4 is located. Infrared (rotating mirror) passing through the system
(Only infrared light 3 reflected at 7) Since infrared light other than 3 does not directly enter, an accurate thermal image can be obtained.

【0019】次に,図1に基づいて,光学系走査機構に
ついて説明する。被写体1の表面からの光は,,ハウジ
ング11の開口部12に設けられているシリコンウイン
ド4によって可視光2が遮断され,赤外線3のみが赤外
線カメラ内に入射される。内部に入射した赤外線(赤外
線像)3はシリコンウインド4と同一平面に位置してい
る第1の折り返しミラ−5により回転ミラ−7とほぼ同
一平面に位置している振動ミラ−6方向に反射される。
この反射光(赤外線3)は振動ミラ−6により垂直方向
に約10°振られて,回転ミラ−7の各平面鏡7a・・
・に入射する。従って,各平面鏡7a・・・は,振動ミ
ラ−6が垂直方向に振動することにより,被写体1の表
面を少しずつ垂直方向にずれた部分を水平方向に走査す
ることになる。通常,この種装置の水平走査線数は10
0本程度である。この実施例では,8面体の回転ミラ−
7を用いているので,振動ミラ−6が10°振る間に回
転ミラ−7は少なくとも12.5回転しなければなら
ず,実際には振動ミラ−6の復路に要する時間も考慮し
て16回転している。即ち,回転ミラ−7の16回転で
垂直方向10°の範囲が走査され,第2の折り返しミラ
−8方向へ反射され,ここで集光レンズ9方向へ反射さ
れ,この集光レンズ9でその光束が絞られて赤外線検出
器10に入射され,赤外線検出器10面上で矢印Bに示
す方向に光学走査されて,それにより赤外線検出器10
に生じた過剰キャリア信号も矢印Bで示す走査方向に伝
達され,この熱画像の電気信号は増幅器33で増幅さ
れ,プロセッサ34により各種の信号処理がなされ,表
示装置35に表示される。
Next, the optical scanning mechanism will be described with reference to FIG. Light from the surface of the subject 1 is blocked from visible light 2 by the silicon window 4 provided in the opening 12 of the housing 11, and only the infrared light 3 enters the infrared camera. The infrared light (infrared image) 3 incident on the inside is reflected by the first turning mirror 5 located on the same plane as the silicon window 4 in the direction of the vibration mirror 6 located almost on the same plane as the rotating mirror 7. Is done.
This reflected light (infrared light 3) is vertically shaken by about 10 ° by the vibration mirror 6, and the plane mirrors 7a,.
・ It is incident on Therefore, each of the plane mirrors 7a... Scans a portion of the surface of the subject 1 that is slightly displaced in the vertical direction in the horizontal direction by vibrating the vibration mirror 6 in the vertical direction. Usually, the number of horizontal scanning lines of this type of device is 10
It is about 0. In this embodiment, an octahedral rotating mirror is used.
Since the rotation mirror 7 is used, the rotation mirror 7 must rotate at least 12.5 times while the vibration mirror 6 swings by 10 °. It is spinning. That is, a range of 10 ° in the vertical direction is scanned by 16 rotations of the rotating mirror 7, reflected in the direction of the second turning mirror 8, reflected in the direction of the condenser lens 9, and reflected by the condenser lens 9. The luminous flux is focused and incident on the infrared detector 10, and is optically scanned on the surface of the infrared detector 10 in the direction shown by the arrow B, whereby the infrared detector 10
Is transmitted in the scanning direction indicated by the arrow B, and the electric signal of the thermal image is amplified by the amplifier 33, subjected to various kinds of signal processing by the processor 34, and displayed on the display device 35.

【0020】一方,この1面の平面鏡7aで赤外線検出
器10には,0.1°に相当する赤外線3が入射する。
そして,次の平面鏡7bが走査する時には,振動ミラ−
6の面が垂直方向に0.1°ずれるため,先に平面鏡7
aで水平走査した部分とは,垂直方向に0.1°ずれた
位置が同様に走査される。従って,回転ミラ−7の1回
転で被写体1の垂直方向10°を走査し,又,水平方向
に関しては回転ミラ−7の各平面鏡7a・・・により水
平視野角(この実施例では15°)が走査される。そこ
で,リアルタイムで水平走査数100本の熱画像を得る
ためには,回転ミラ−7の回転速度を14400rpm
の高速で回転するように設定され,赤外線検出器10か
ら1秒間に15画面のリアルタイムの熱画像信号がえら
れる。
On the other hand, the infrared light 3 corresponding to 0.1 ° is incident on the infrared detector 10 by the one plane mirror 7a.
When the next plane mirror 7b scans, the vibration mirror
6 is shifted by 0.1 ° in the vertical direction.
The position which is shifted by 0.1 ° in the vertical direction from the part horizontally scanned in a is also scanned. Accordingly, one rotation of the rotating mirror 7 scans the subject 1 in the vertical direction at 10 °, and the horizontal direction is 15 ° in the horizontal direction by the plane mirrors 7a of the rotating mirror 7 in the horizontal direction. Is scanned. Therefore, in order to obtain a thermal image with 100 horizontal scans in real time, the rotational speed of the rotating mirror 7 is set to 14400 rpm.
The image is set to rotate at a high speed, and a real-time thermal image signal of 15 screens is obtained from the infrared detector 10 per second.

【0021】[0021]

【発明の効果】この発明は,被写体の表面から放射され
る赤外線のみを透過するウインドと,反射面が垂直方向
に傾けて設けられ,ウインドを透過した赤外線を受光し
て,垂直方向に反射する第1の折り返しミラ−と,この
第1の折り返しミラ−を支持するとともに,反射面の垂
直方向の傾角度を設定する第1の支持柱と,第1の折り
返しミラ−の背面に設けられ,垂直方向の傾角度を微調
整する垂直調整機構と,第1の折り返しミラ−からの赤
外線を受光して垂直方向に所定角度走査する振動ミラ−
と,この振動ミラ−により垂直方向に走査された赤外線
を受光し,これを水平方向に走査する回転ミラ−と,反
射面が水平方向に傾けて設けられ,回転ミラ−からの水
平および垂直走査された赤外線を受光して水平方向に反
射する第2の折り返しミラ−と,この第2の折り返しミ
ラ−を支持するとともに,反射面の水平方向の傾角度を
設定する第2の支持柱と,第2の折り返しミラ−の背面
に設けられ,この折り返しミラ−の水平方向の傾角度を
微調整する水平調整機構と,からなる光学走査機構から
の走査された赤外線を受光して熱画像信号として出力す
る赤外線検出器とを設けたので,赤外線検出器から見て
水平方向に走査している線を空間的に伝達する部分と垂
直方向に走査している線を空間的に伝達する部分とが完
全に独立しているとともに,ウインドから第1の折り返
しミラ−までの赤外線の光路上には何も介在しておら
ず,又,回転ミラ−から第2の折り返しミラ−までの赤
外線の光路上には何も介在していないので,垂直方向お
よび水平方向の光束の光軸微調整は,それぞれ第1およ
び第2の折り返しミラ−の背面に設けられている垂直お
よび水平調整機構によりそれぞれ反射面の傾角度を独立
に調整することが出来るから,従来のものに比較して調
整に手間がかからず,調整が容易であるとともに,短時
間で調整することができる。
According to the present invention, there is provided a window which transmits only infrared rays radiated from the surface of a subject and a reflecting surface which is provided to be inclined in a vertical direction, receives the infrared rays transmitted through the window, and reflects the infrared rays in the vertical direction. A first folding mirror, a first support column for supporting the first folding mirror and setting a vertical inclination angle of the reflection surface, and provided on a back surface of the first folding mirror; A vertical adjustment mechanism for finely adjusting the tilt angle in the vertical direction, and a vibration mirror for receiving infrared rays from the first turn-back mirror and scanning vertically at a predetermined angle.
A rotating mirror for receiving infrared light scanned in the vertical direction by the vibration mirror and scanning the infrared light in the horizontal direction, and a reflecting surface provided to be inclined in the horizontal direction, and for horizontal and vertical scanning from the rotating mirror. A second folding mirror for receiving the infrared rays received and reflecting the infrared rays in the horizontal direction; a second support column for supporting the second folding mirror and setting a horizontal inclination angle of the reflection surface; A horizontal adjusting mechanism provided on the back surface of the second folding mirror for finely adjusting the horizontal inclination angle of the folding mirror; and receiving infrared rays scanned from an optical scanning mechanism, as a thermal image signal. An infrared detector for output is provided, so that the part that spatially transmits the lines that are scanned horizontally and the part that spatially transmits the lines that are scanned vertically are viewed from the infrared detector. Completely independent In both cases, nothing intervenes on the optical path of infrared light from the window to the first turning mirror, and nothing intervenes on the optical path of infrared light from the rotating mirror to the second turning mirror. The fine adjustment of the optical axis of the light beam in the vertical direction and the horizontal direction is performed independently by the vertical and horizontal adjustment mechanisms provided on the back of the first and second folding mirrors, respectively. Since the adjustment can be performed, the adjustment does not take much time compared to the conventional one, the adjustment is easy, and the adjustment can be performed in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施例を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の実施例を示す垂直方向断面図であ
る。
FIG. 2 is a vertical sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図3】この発明の実施例を示す要部斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a main part showing an embodiment of the present invention.

【図4】この発明の実施例で,水平および垂直調整機構
の要部断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a main part of a horizontal and vertical adjustment mechanism according to the embodiment of the present invention.

【図5】従来例を示す要部斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a main part showing a conventional example.

【図6】この発明の実施例を示すもので,スプライト素
子の説明図である。
FIG. 6 shows an embodiment of the present invention and is an explanatory view of a sprite element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被写体 3 赤外線 4 ウインド 5 第1の折り返しミラ− 6 振動ミラ− 7 回転ミラ− 8 第2の折り返しミラ− 10 赤外線検出器(スプライト素子) 15 第1の支持柱 17 垂直調整機構 24 第2の支持柱 26 水平調整機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Subject 3 Infrared 4 Window 5 First folding mirror 6 Vibration mirror 7 Rotating mirror 8 Second folding mirror 10 Infrared detector (sprite element) 15 First support column 17 Vertical adjustment mechanism 24 Second Support column 26 Horizontal adjustment mechanism

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被写体の表面から放射される赤外線のみ
を透過するウインドと,反射面が垂直方向に傾けて設け
られ,前記ウインドを透過した赤外線を受光して,垂直
方向に反射する第1の折り返しミラ−と,この第1の折
り返しミラ−を支持するとともに,反射面の垂直方向の
傾角度を設定する第1の支持柱と,前記第1の折り返し
ミラ−の背面に設けられ,垂直方向の傾角度を微調整す
る垂直調整機構と,前記第1の折り返しミラ−からの前
記赤外線を受光して垂直方向に所定角度走査する振動ミ
ラ−と,この振動ミラ−により垂直方向に走査された前
記赤外線を受光し,これを水平方向に走査する回転ミラ
−と,反射面が水平方向に傾けて設けられ,前記回転ミ
ラ−からの水平および垂直走査された前記赤外線を受光
して水平方向に反射する第2の折り返しミラ−と,この
第2の折り返しミラ−を支持するとともに,反射面の水
平方向の傾角度を設定する第2の支持柱と,前記第2の
折り返しミラ−の背面に設けられ,この折り返しミラ−
の水平方向の傾角度を微調整する水平調整機構と,から
なる光学走査機構からの走査された赤外線を受光して熱
画像信号として出力する赤外線検出器と,を備えたこと
を特徴とする赤外線カメラ。
1. A window which transmits only infrared rays radiated from the surface of a subject and a reflecting surface which is provided to be inclined in a vertical direction, receives the infrared rays transmitted through the window, and reflects the infrared rays in a vertical direction. A folded mirror, a first support column that supports the first folded mirror and sets a vertical inclination angle of the reflection surface, and is provided on a back surface of the first folded mirror, and is provided in a vertical direction. A vertical adjusting mechanism for finely adjusting the tilt angle of the mirror, a vibrating mirror for receiving the infrared rays from the first folding mirror and scanning in a vertical direction at a predetermined angle, and scanning in a vertical direction by the vibrating mirror. A rotating mirror for receiving the infrared rays and scanning the same in the horizontal direction; and a reflecting surface provided to be inclined in the horizontal direction, receiving the infrared rays horizontally and vertically scanned from the rotating mirror and receiving the infrared rays in the horizontal direction. Reflection A second mirror, a second support pillar for supporting the second mirror and setting a horizontal inclination angle of the reflection surface; and a second mirror provided on a back surface of the second mirror. And this folded mirror
A horizontal adjustment mechanism for fine-tuning the horizontal tilt angle of the camera, and an infrared detector for receiving infrared rays scanned from an optical scanning mechanism and outputting the same as a thermal image signal camera.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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