JPH06331435A - 簡易赤外線結像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置構成が簡易で安価な簡易赤外線結像装置
を提供する。 【構成】 センサ基板８の上面に複数の赤外線検知部10
をマトリックス状に配設する。この２次元赤外線アレイ
センサ６の赤外線入射側に赤外遮蔽板12を配置する。赤
外遮蔽板12には各赤外線検知部10に対向する位置に赤外
透過孔13を形成する。この２次元赤外線アレイセンサ６
と赤外遮蔽板12との組み合わせにより、各赤外線検知部
10から対応する赤外透過孔13を通して見る視野によって
赤外線検知エリア16を区分する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人体等の赤外線熱源か
ら発せられる赤外映像を結像する簡易赤外線結像装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人体等の赤外線熱源から発せられる赤外
映像を結像する様々な装置が提案されている。図５に示
すものは、赤外線熱源の赤外映像１をレンズを介して結
像面２に結像するものであり、図６に示すものは、赤外
映像の赤外線を反射鏡３で反射して結像面２に結像させ
るものであり、さらに図７に示すものは赤外映像１から
発せられる赤外線をフレネル型レンズ４を通して結像さ
せるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レンズ
５を用いて赤外映像１を結像するものは、人体等の赤外
線熱源から発せられる波長10μｍ近辺の赤外線の吸収率
を非常に小さくした、例えば、シリコン、ゲルマニウ
ム、セレン化亜鉛（ZnSe）等の限られた材料を用いて光
学レンズ５を作製しなければならないため、光学レンズ
５が非常に高価なものになってしまうという問題があ
る。

【０００４】また、反射鏡３やフレネル型レンズ４を用
いて赤外映像を結像する方式も、これらの反射鏡３やフ
レネル型レンズ４を作製するために精密な金型を起こす
必要があり、そのために多大な費用を要し、装置コスト
が高価になるという問題がある。

【０００５】赤外映像を結像する装置として、解像度を
十分に高め、精密な映像解析を行う用途に使用される場
合もあるが、その一方で、赤外線熱源のだいたいの位置
や移動情報を解析できればよい簡便な用途に使用される
場合もあり、この簡便な用途に使用する場合には従来の
図４〜図６に示す装置方式では、装置コストがあまりに
も高くつくという問題がある。

【０００６】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、装置構成が簡易で安
価な簡易赤外線結像装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明の簡易赤外線結像装置は、赤外線検知部と赤外線不
感部とが互いに隣り合わせになってマトリックス状に配
置された２次元アレイ赤外線センサを備え、この２次元
アレイ赤外線センサの赤外線入射側には複数の赤外光透
過部を有する赤外線遮蔽装置が配設され、赤外線検知エ
リアが２次元アレイ赤外線センサの各赤外線検知部から
対応する赤外線遮蔽装置の赤外光透過部を通して見る視
野により区分される構成としたことを特徴として構成さ
れており、また、隣り合う各赤外線検知部の視野に少く
とも一部分のオーバーラップ共有領域を有して赤外線検
知エリアが各赤外線検知部の視野により区分されている
ことも本発明の特徴的な構成とされている。

【０００８】

【作用】上記構成の本発明において、２次元アレイ赤外
線センサの各赤外線検知部で区画された赤外線検知エリ
ア内に赤外線熱源が移動してくると、その赤外線熱源か
ら発せられる赤外線は赤外線遮蔽装置の赤外光透過部を
通って赤外線熱源が位置する視野区分に対応する赤外線
検知部に入射し、赤外線熱源の位置等に対応した赤外映
像を結像する。

【０００９】赤外線検知エリア上で赤外線熱源が他の赤
外線検知部の視野区分内に移動すると、赤外線熱源の赤
外映像は赤外線遮蔽装置の対応する赤外光透過部を通っ
てその移動後の視野区分に対応する赤外線検知部に投射
されて結像される。このように、赤外線検知エリア上を
赤外線熱源が移動するとき、その移動位置に対応する視
野区分の赤外線検知部に赤外映像が結像されるので、２
次元アレイ上に配列されている各赤外線検知部の出力信
号を解析することにより、赤外線検知エリア上での赤外
線熱源の移動位置および移動方向等の情報が得られるこ
ととなる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１には本発明に係る簡易赤外線結像装置の第１
の実施例が示されている。本実施例の装置は２次元アレ
イ赤外線センサ６と赤外線遮蔽装置７とを有して構成さ
れている。

【００１１】２次元赤外線アレイセンサ６はセンサ基板
（例えば焦電体基板）８上に縦４列横４列の０番から15
番までの合計16個の赤外線検知部10を、その間に赤外線
不感部11を隣り合わせに介してマトリックス上に配設す
ることにより構成されている。２次元赤外線アレイセン
サ６が焦電センサの場合は、焦電体基板上に赤外線検知
部10としての受光電極を配設することにより構成する。

【００１２】赤外線遮蔽装置７は２次元赤外線アレイセ
ンサ６の直上位置、つまり、２次元赤外線アレイセンサ
６の赤外線入射側に配置されている。この赤外線遮蔽装
置７は赤外遮蔽板12に２次元赤外線アレイセンサ６の各
赤外線検知部10との対向位置に赤外光透過部としてのピ
ンホール状の赤外透過孔13を開けることにより形成され
ており、赤外遮蔽板12の赤外線入射側の表面には赤外線
を反射する反射膜14が形成されており、また、赤外透過
孔13の赤外線透過壁面には黒体塗料等の赤外線吸収膜15
が設けられている。

【００１３】本実施例では、赤外透過孔13の孔の大きさ
は赤外線検知部10と同程度あるいはそれよりも小さいサ
イズに形成されている。また、赤外遮蔽板12の厚みと２
次元赤外線アレイセンサ６からの距離は、各赤外線検知
部10から赤外透過孔13を通して見る視野によって平面上
の赤外線検知エリア16が区分される寸法に設定されてい
る。

【００１４】前記赤外線遮蔽装置７による検知エリア16
の分割により、赤外線検知エリア16は16個の赤外線検知
部10の各視野により縦４列横４列の合計16個のエリアに
区分されており、この区分エリアの番号は同番号の赤外
線検知部10の視野に対応している。例えば、０番の赤外
線検知部10の視野に対応するエリアが０番のエリア区分
に対応しており、同様に、１番の赤外線検知部10の視野
に対応するエリアが１番のエリア区分に対応している。

【００１５】この実施例は上記のように構成されてお
り、次に、その作用を説明する。平面状の赤外線検知エ
リア16上を赤外線熱源が移動するとき、例えば、０番の
エリア区分に赤外線熱源がいるときには、その赤外線熱
源から発せられる赤外映像はこの０番のエリア区分の視
野に対応する赤外線遮蔽装置７の赤外透過孔13を通って
０番の赤外線検知部10に投射結像される。赤外線熱源が
隣りの１番のエリア区分に移動すると、今度はその１番
のエリア区分の視野に対応する赤外線透過孔13を通って
赤外映像は１番の赤外線検知部10に投射結像される。こ
のように、赤外線検知エリア16上を赤外線熱源が移動す
ると、その移動エリアに対応する視野の赤外線検知部10
に赤外映像が順次結像されることとなり、これら赤外線
検知部10からの赤外線検知信号（検知出力）を解析する
ことにより、赤外線検知エリア16上の赤外線熱源の移動
位置、移動方向および移動速度等の情報が求められる。

【００１６】本実施例は、２次元赤外線アレイセンサ６
の赤外入射側に赤外線遮蔽装置７を配置しただけの極め
て簡易な構成なので、その製造組立が極めて容易であ
り、装置コストを極めて安価なものにすることができ
る。

【００１７】また、赤外遮蔽板12の赤外入射面側には反
射膜14を形成したので、入射する赤外線によって赤外遮
蔽板12が熱を帯びるということを防止でき、この赤外遮
蔽板12からの熱の２次輻射による悪影響を防止できる。
また、赤外透過孔13の壁面には赤外線吸収膜15が設けら
れているので、一方側の赤外透過孔13を通る赤外映像の
反射光と隣りの赤外透過孔13を通る赤外映像の反射光と
の干渉によるノイズの悪影響を防止することができる。

【００１８】図２には本発明の第２の実施例が示されて
いる。この第２の実施例が前記第１の実施例と異なるこ
とは、２次元アレイ状に配置されている各赤外線検知部
10から対応する赤外透過孔13を通して見る隣り合わせの
視野を赤外線検知エリア16上でその一部をオーバーラッ
プさせた状態で赤外線検知エリア16を区分するようにし
たことであり、それ以外の構成は前記第１の実施例と同
様である。この隣り合う赤外線検知部10の視野を一部オ
ーバーラップさせるには、赤外透過孔13の孔の大きさ、
赤外遮蔽板12の厚み、赤外遮蔽板12の２次元赤外線アレ
イセンサ６からの距離等の各条件の１つ以上を可変設定
することにより達成される。

【００１９】この実施例では隣り合う赤外線検知部10の
視野のオーバーラップ部分17が作り出されることによ
り、縦４列、横４列の０番〜15番までの合計16個の赤外
線検知部10によって平面状の赤外線検知エリア16上で縦
７個横７個の合計49のエリア区分が作り出されることと
なる。この各エリア区分内の番号は赤外線検知部10の番
号に対応しており、赤外線検知エリア16上に１つの赤外
線熱源が移動すると、その赤外線熱源が位置するエリア
区分に記載されている番号の各赤外線検知部10に赤外映
像が結像されることとなる。このように、この実施例で
は、前記第１の実施例に比べ、赤外線検知エリア16をよ
り細分化できることで、赤外線検知エリア16上を移動す
る１つの赤外線熱源に対して解像度をより高めることが
できる。

【００２０】図３は上記各実施例の簡易赤外線結像装置
を利用した赤外映像検知システムの一例を示したもので
ある。本実施例の簡易赤外線結像装置は赤外線カメラ18
に取り付けられ、簡易赤外線結像装置は例えば平面通路
の交差点の直上位置に配置される。この簡易赤外線結像
装置内の２次元赤外線アレイセンサの赤外線検知部10お
よび赤外線遮蔽装置７により、通路の交差点領域は赤外
線検知部10の視野により複数のエリアに区分される。赤
外線カメラ18は簡易赤外線結像装置の各赤外線検知部10
の赤外線検知信号（赤外線検知出力）をセンサ信号処理
回路20に加える。センサ信号処理回路20は各赤外線検知
部10から加えられる信号に所望の加工を施し、例えば、
前記図２に示すような検知エリアの各区分に対応する画
素上に赤外線熱源の受光量を熱分布状態で示し、その結
果を判断部に加える。判断部ではその熱分布状態に基づ
いた判断結果をディスプレイ21等の画面上に所望の形態
で、例えば、所定の時間内において、交差点を直進した
人が25人、交差点からエレベータ22側に移動した人が16
人、交差点から右Ｒ側に移動した人が35人、左Ｌ側に移
動した人が124 人という如く、所望の情報形態で赤外線
映像の解析結果を表示する。

【００２１】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ことはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記各実施例では２次元赤外線アレイセンサ６の赤外線検
知部10を縦横それぞれ４列の合計16個によりマトリック
ス状に設けたが、これら赤外線検知部10の縦列および横
列の数は任意の数でよく赤外線検知部10の合計の数もこ
の列に合わせた数にすればよい。

【００２２】また、上記各実施例では赤外透過孔13を１
枚の赤外遮蔽板12に設けたが、これとは異なり、複数の
部材（例えばスリットを設けた板）を組み合わせて赤外
線透過孔13を形成してもよい。

【００２３】さらに、実施例では赤外遮蔽板12の赤外線
入射面側に反射膜14を設け、赤外透過孔13の壁面に赤外
線吸収膜15を設けたが、赤外線の受熱による温度上昇の
影響が特に問題ない場合は反射膜14を省略でき、また、
各赤外透過孔13を通る赤外線の反射干渉による影響が生
じない場合は赤外線吸収膜15を省略することができる。

【００２４】さらに、上記実施例では赤外透過孔13の大
きさを赤外線検知部10の大きさ以下としたが、隣り合う
赤外透過孔13を透過する赤外線の漏れによるノイズ影響
の問題が生じない場合は赤外透過孔13の大きさは赤外線
検知部10の大きさよりも多少大きくしてもよい。

【００２５】さらに、本発明の簡易赤外線結像装置の２
次元赤外線アレイセンサは、赤外線の受光熱量を電気信
号に変換できるものであればよく、この２次元赤外線ア
レイセンサとして、焦電タイプのもの、熱電対方式のも
の、熱による抵抗変化方式のもの等、仕様に応じ様々な
タイプの２次元赤外線アレイセンサに適用することがで
きる。

【００２６】さらに、上記各実施例では２次元赤外線ア
レイセンサを用いたもので説明したが、本発明の応用例
として、１次元赤外線アレイセンサ、つまり、センサ基
板８上に縦１列に複数の赤外線検知部10を配列したも
の、またはセンサ素子８上に横１列に複数の赤外線検知
部を配置したタイプの１次元赤外線アレイセンサを用い
て本実施例と同様に簡易赤外線結像装置を構成すること
ができる。

【００２７】さらに、上記第２の実施例では赤外線検知
エリア16上で隣り合う赤外線検知部10の視野の一部をオ
ーバーラップさせたが、隣り合う視野の全領域、つま
り、全赤外線検知部10の視野をオーバーラップさせても
よい。

【００２８】さらに、上記各実施例では赤外線検知エリ
ア16を隙間なく分割してエリア区分を作り出したが、図
４に示すように赤外線検知エリア16を隙間を介して分割
することで、エリア区分を分離した状態に作り出し、よ
り広範囲エリアを検知領域としてカバーするようにして
もよい。

【００２９】

【発明の効果】本発明は２次元アレイ赤外線センサの赤
外線入射側に赤外線遮蔽装置を設けただけの極めて簡単
な構成としたものであるから、装置の製造組立が極めて
容易となり、装置コストを安価にすることができる。

【００３０】このように、装置構成を簡易にしたにもか
かわらず、２次元赤外線アレイセンサの各赤外線検知部
の視野により赤外線検知エリアを区分しているので、赤
外線検知エリアのどの位置に赤外線熱源が移動しても、
この赤外線移動の情報を確実に検知することができる。
特に、２次元赤外線アレイセンサの隣り合う赤外線検知
部の視野を少くともその１部分をオーバーラップさせて
赤外線検知エリアを区分した構成のものにあっては、赤
外線検知エリアをより細分化することができ、赤外線映
像の解像度をより高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る簡易赤外線結像装置の第１の実施
例を示す構成説明図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す構成説明図であ
る。

【図３】本実施例の簡易赤外線結像装置を使用した赤外
線映像検知システムの１例を示す説明図である。

【図４】赤外線検知エリアの他の区分例を示す説明図で
ある。

【図５】レンズを用いた赤外線結像装置の従来例の説明
図である。

【図６】反射鏡を用いた赤外線結像装置を示す従来例の
説明図である。

【図７】フレネル型レンズを用いた赤外線結像装置を示
す従来例の説明図である。

【符号の説明】

６ ２次元赤外線アレイセンサ ７ 赤外線遮蔽装置 10 赤外線検知部 12 赤外遮蔽板 13 赤外透過孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線検知部と赤外線不感部とが互いに
   隣り合わせになってマトリックス状に配置された２次元
   アレイ赤外線センサを備え、この２次元アレイ赤外線セ
   ンサの赤外線入射側には複数の赤外光透過部を有する赤
   外線遮蔽装置が配設され、赤外線検知エリアが２次元ア
   レイ赤外線センサの各赤外線検知部から対応する赤外線
   遮蔽装置の赤外光透過部を通して見る視野により区分さ
   れる構成とした簡易赤外線結像装置。
2. 【請求項２】 隣り合う各赤外線検知部の視野に少くと
   も一部分のオーバーラップ共有領域を有して赤外線検知
   エリアが各赤外線検知部の視野により区分されている請
   求項１記載の簡易赤外線結像装置。