專利名稱：紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)紅外線進(jìn)行檢測(cè)并將紅外線轉(zhuǎn)換處理為圖像信號(hào)的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置。
背景技術(shù)：
對(duì)遠(yuǎn)紅外線、中紅外線或近紅外線的輻射能進(jìn)行檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為映像的紅外線攝像機(jī)，被用于例如，警備上的監(jiān)視、對(duì)汽車行駛時(shí)或?yàn)?zāi)害發(fā)生時(shí)的位于暗處的人或動(dòng)物的檢測(cè)等。作為紅外線攝像機(jī)的攝像方法，例如，如專利文獻(xiàn)I (日本申請(qǐng)日本特開平10-281864號(hào)公報(bào))所公開的那樣，對(duì)紅外線進(jìn)行熱檢測(cè)的熱紅外線攝像元件被用作攝像部。專利文獻(xiàn)I中所公開的熱紅外線攝像機(jī)具備攝像部，該攝像部被構(gòu)成為，物理特性根據(jù)溫度而發(fā)生變化的溫度檢測(cè)部、和根據(jù)入射的紅外線量而發(fā)熱的紅外線吸收層處于熱結(jié)合的狀態(tài)。而且，由于在紅外線吸收層通過(guò)紅外線的入射而發(fā)熱，且該熱量使溫度檢測(cè)部產(chǎn)生溫度變化吋，將產(chǎn)生能夠作為電流或電壓的變化而讀取的、溫度檢測(cè)部的物理特性變化，因此將電流或電壓的變化作為紅外線量的電信號(hào)而輸出。然而，雖然現(xiàn)有的紅外線攝像機(jī)在防犯攝像機(jī)等的定點(diǎn)觀察用途、汽車的夜視等的用途中，處于能夠識(shí)別人或動(dòng)物的有無(wú)的程度、且能夠進(jìn)行廣角攝像，但是解像度有所不足。但是，近幾年，即使在紅外線攝像機(jī)用的鏡頭中，也要求較高解像度的鏡頭，并且，根據(jù)廣角、高倍率等目的，而如可見光攝像機(jī)那樣，提高了對(duì)根據(jù)遠(yuǎn)攝或廣角等用途而使用的替 換鏡頭的應(yīng)用的期待。例如，在專利文獻(xiàn)2 (日本申請(qǐng)日本特開2009-63942號(hào)公報(bào))中公開了ー種具備鏡頭單元和紅外線傳感器的攝像裝置，其中，所述鏡頭単元使用了由為了廣角而設(shè)計(jì)的多個(gè)透鏡構(gòu)成的遠(yuǎn)紅外線攝像機(jī)用鏡頭。該紅外線攝像機(jī)用的鏡頭使用由能夠使紅外線透過(guò)的鍺構(gòu)成的鏡頭。由于這些紅外線攝像機(jī)用的鏡頭中，溫度和鏡頭材料的折射率之間的相關(guān)性較高、且即使為微小的溫度變化，鏡頭材料的折射率也會(huì)發(fā)生變化，因此焦點(diǎn)容易發(fā)生偏移。而且，由于紅外線傳感器的靈敏度受周圍的溫度變化的有無(wú)的影響，因此在紅外線攝像機(jī)中，如專利文獻(xiàn)3(日本申請(qǐng)日本特開2010-261801號(hào)公報(bào))所公開的紅外線攝像系統(tǒng)那樣，在鏡頭與ニ維傳感器之間插入快門且使之以預(yù)定的間隔進(jìn)行開閉，并且，通過(guò)在關(guān)閉了快門的狀態(tài)下實(shí)施對(duì)ニ維傳感器的溫度補(bǔ)償，并獲得剛打開快門之后的來(lái)自ニ維傳感器的輸出，從而防止了由于ニ維傳感器周圍的溫度變化而引起的攝像精度的降低。另ー方面，在車載用或便攜用的紅外線攝像機(jī)中，要求攝像精度的提高、和小型化。但是，如上文所述，在將紅外線量作為熱量而進(jìn)行檢測(cè)的紅外線攝像機(jī)的情況下，為了進(jìn)行溫度管理，而需要將紅外線傳感器配置在真空容器內(nèi)、或配置快門，從而為了提高攝像精度，必然存在裝置變大的問題。因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種兼?zhèn)淞藬z像精度的提高、和裝置的小型化的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人等進(jìn)行了努力研究后的結(jié)果為，通過(guò)采用以下的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置，從而達(dá)成了上述目的。本發(fā)明所涉及的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置的特征在于，具備鏡頭單元，其在框體上支承有透鏡；紅外線傳感器組件，且在具有窗部的殼體內(nèi)封入有紅外線傳感器，所述紅外線傳感器將透過(guò)了透鏡的紅外線作為熱量而進(jìn)行檢測(cè)，并轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)；快門，其被配置在該鏡頭単元與該紅外線傳感器組件之間，并且，將紅外線傳感器的傳感器面和窗部、快門以及透鏡配置成，對(duì)該紅外線傳感器的傳感器面、窗部、快門的最大開ロ各自的角部與最接近快門的透鏡的透鏡有效面的端部進(jìn)行連結(jié)的假想直線的、相對(duì)于光軸的傾斜角度成為25。至 35。。在本發(fā)明所涉及的紅外線攝像機(jī)中，進(jìn)ー步優(yōu)選為，所述鏡頭單元為，使鏡頭安裝 座與照相機(jī)攝像機(jī)主體所具備的攝像機(jī)安裝座卡合的替換鏡頭單元，且該替換鏡頭単元的鏡頭安裝座以及攝像機(jī)主體的攝像機(jī)安裝座的開口外周端部位于所述假想直線上。在本發(fā)明所涉及的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置中，進(jìn)ー步優(yōu)選為，攝像機(jī)安裝座以及鏡頭安裝座的接合面與所述紅外線傳感器的傳感器面的、在光軸方向上的分離距離為10mm 全 15mm。發(fā)明效果本發(fā)明所涉及的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置通過(guò)將紅外線傳感器的傳感器面和窗部、快門以及透鏡配置成，對(duì)紅外線傳感器的傳感器面、窗部、快門的最大開ロ以及最接近快門的透鏡的透鏡有效面各自的端部進(jìn)行連結(jié)的假想直線的、相對(duì)于光軸的傾斜角度成為25。至35°，從而能夠在提高攝像精度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)小型化。


圖I為表示本發(fā)明所涉及的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置的剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)本發(fā)明所涉及的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖I為表示本發(fā)明所涉及的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置的一個(gè)實(shí)施方式的剖視圖。紅外線攝像機(jī)I尤其被用于中紅外、遠(yuǎn)紅外的攝像中，并具備鏡頭單元2、紅外線傳感器組件3、和快門単元5。而且，本發(fā)明所涉及的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置的特征在于，將紅外線傳感器的傳感器面和窗部、快門以及透鏡配置成，對(duì)該紅外線傳感器的傳感器面、窗部、快門的最大開ロ各自的角部與最接近快門的透鏡的透鏡有效面的端部進(jìn)行連結(jié)的假想直線的、相對(duì)于光軸的傾斜角度成為25°至35°。首先，對(duì)鏡頭単元2、紅外線傳感器組件3、快門單元5進(jìn)行說(shuō)明。在鏡頭單元2中，多個(gè)透鏡14沿著光軸L而被支承在框體21上，并且該透鏡14中，變焦透鏡、對(duì)焦透鏡等以能夠在光軸方向上移動(dòng)的方式被設(shè)置。而且，在鏡頭單元2的成像側(cè)的端部上具備鏡頭安裝座22、并且該鏡頭安裝座22與攝像機(jī)主體10所具備的攝像機(jī)安裝座16卡合，從而被安裝在攝像機(jī)主體10上。在本實(shí)施方式中，采用了卡ロ安裝座。雖然在本實(shí)施方式中，鏡頭單元2采用了可相對(duì)于具備紅外線傳感器組件3的攝像機(jī)主體10進(jìn)行拆裝的替換鏡頭，但是，本發(fā)明即使在將鏡頭単元固定在攝像機(jī)主體上的紅外線攝像機(jī)中，也可起到效果。紅外線傳感器組件3被設(shè)置在攝像機(jī)主體10上，并具有紅外線傳感器31，該紅外線傳感器31將透過(guò)了透鏡14的紅外線量作為熱量而進(jìn)行檢測(cè)，并轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)。紅外線傳感器組件3具備紅外線傳感器31、和收納該紅外線傳感器31的殼體32。從攝像性能、設(shè)置環(huán)境的觀點(diǎn)出發(fā)，紅外線傳感器31優(yōu)選使用測(cè)輻射熱計(jì)、熱電元件、熱敏電阻等。該紅外線傳感器31被配置在第一殼體321內(nèi)，并具有對(duì)紅外線進(jìn)行檢測(cè) 的傳感器面31a。具體而言，在面向第一殼體321的開ロ 32a的位置處配置傳感器面31a，并在該開ロ 32a中嵌合并粘接鍺制的窗部32b，且通過(guò)進(jìn)行減壓處理，從而將紅外線傳感器31真空密封在第一殼體321內(nèi)。測(cè)輻射熱計(jì)(紅外線傳感器31)的傳感器面31a能夠使用由硅、鍺等的半導(dǎo)體、鉬、鎳等的金屬、鈮、錫等的超導(dǎo)體、硫?qū)倩锊ＡУ鹊碾娊橘|(zhì)構(gòu)成的薄膜。而且，紅外線傳感器31為，將紅外線量作為熱量而進(jìn)行檢測(cè)的傳感器，并為了提高靈敏度、信噪比，而保持為所需的溫度。因此，紅外線傳感器組件3具有調(diào)溫機(jī)構(gòu)33。調(diào)溫機(jī)構(gòu)33具備調(diào)溫元件33a和散熱部33b，其中，所述調(diào)溫元件33a將紅外線傳感器31的檢測(cè)面31a由于熱檢測(cè)而上升的溫度調(diào)節(jié)為預(yù)定溫度，所述散熱部33b將調(diào)溫元件33a所吸收的熱量向殼體32外進(jìn)行散熱。在本實(shí)施方式中，調(diào)溫元件33a使用了帕爾貼元件。散熱部33b為，與調(diào)溫元件33a相連接的導(dǎo)熱部件，并通過(guò)由調(diào)溫元件33a對(duì)紅外線傳感器31的檢測(cè)面31a的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而將所產(chǎn)生的熱量向第一殼體321的外部進(jìn)行散熱。在本實(shí)施方式中，將第一殼體321中除具有窗部32a的面(與快門51對(duì)置的面)以外的面設(shè)為鋁制，并將第一殼體321中的鋁制的部分設(shè)為散熱部33b。在此，紅外線傳感器組件3的殼體32由第一殼體321和第二殼體322構(gòu)成，其中，第一殼體321對(duì)紅外線傳感器31進(jìn)行密封，第二殼體322包圍至少包括散熱部33b在內(nèi)的第一殼體321的外周部。第二殼體322被設(shè)置成，不會(huì)使來(lái)自散熱部33b的熱量向攝像機(jī)主體10的外部傳遞。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)于第二殼體322，考慮到絕熱性從而將側(cè)面以及成像面?zhèn)仍O(shè)為陶瓷制，并將具有開ロ 32a的面設(shè)為金屬制。此外，第一殼體321通過(guò)采用鋁制，從而成為易于向外部散熱的結(jié)構(gòu)?？扉T單元5為，快門51以能夠開閉的狀態(tài)被安裝在框體52上的單元?？扉T51被配置在鏡頭單元2和紅外線傳感器組件3之間，且以預(yù)定的間隔進(jìn)行開閉。在將紅外線量作為熱量而進(jìn)行檢測(cè)的紅外線攝像機(jī)中，由于用紅外線傳感器31對(duì)被攝物體側(cè)的溫度分布進(jìn)行檢測(cè)，因此為了提高攝像性能，而需要將紅外線傳感器31保持為基準(zhǔn)溫度。因此，將被設(shè)定為基準(zhǔn)溫度的快門51設(shè)置在透鏡14和紅外線傳感器31之間，并以固定間隔對(duì)快門51進(jìn)行開閉，從而將紅外線傳感器31的溫度補(bǔ)正為基準(zhǔn)溫度。紅外線攝像機(jī)使從被攝物體側(cè)入射的紅外線透過(guò)鏡頭單元2的多個(gè)透鏡14，并在紅外線傳感器組件3的傳感器面31a上成像。在傳感器面31a上，將所成像的紅外線量作為溫度分布而進(jìn)行檢測(cè)，并將該檢測(cè)信號(hào)傳遞至圖像處理機(jī)構(gòu)(未圖示)，從而實(shí)施圖像處理。在此，快門51以固定間隔進(jìn)行開閉，從而將紅外線傳感器31的溫度補(bǔ)正為基準(zhǔn)溫度。接下來(lái)，對(duì)光學(xué)配置進(jìn)行說(shuō)明。如圖I所示，在本發(fā)明所涉及的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置中，將對(duì)紅外線傳感器31的傳感器面31a、窗部32b、快門51的最大開ロ各自的角部、與最接近快門的透鏡14a的透鏡有效面的端部進(jìn)行連結(jié)的線設(shè)為假想直線Μ。將傳感器面31a、窗部32b、快門51以及最接近快門的透鏡14a按照該順序配置成，該假想直線M相對(duì)于光軸L的傾斜角度Θ為25°至35°。即，在圖I所示的剖視圖中，對(duì)紅外線傳感器31的傳感器面31a的外周端部、和最接近快門的透鏡14a的透鏡有效面的外周端部進(jìn)行連接的假想直線M相對(duì)于光軸L的傾斜角度Θ為25°至35°，并且傳感器面31a、窗部32b、快門51的最大開ロ以及最接近快門的透鏡14a的透鏡有效面各自的端部被配置為，位于該假想直線M上。當(dāng)該假想直線M相對(duì)于光軸L的傾斜角度Θ小于25°時(shí)，將無(wú)法縮短在光軸方向上配置這些部件的長(zhǎng)度，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)紅外線攝像機(jī)的小型化，或者，無(wú)法維持所需的F值、從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)小型化以及攝像精度的提高這兩個(gè)方面。另ー方面，當(dāng)假想直線M相對(duì)于光軸L的傾斜角度Θ大于35°時(shí)，傳感器面31a、窗部32b、快門51以及最接近快門的透鏡14a的透鏡有效面各自的面積將會(huì)増大，從而與小型化背道而馳、且紅外線攝像機(jī)變重，因此不為優(yōu)選。此外，雖然在使用替換鏡頭單元以作為鏡頭單元2時(shí)，使鏡頭安裝座22與攝像機(jī)主體10所具備的攝像機(jī)安裝座16卡合，但是當(dāng)使該替換鏡頭單元的鏡頭安裝座22以及攝像機(jī)主體10的攝像機(jī)安裝座16的開口外周端部位于假想直線M上吋，將能夠防止存在于鏡頭單元2內(nèi)的紅外線等不需要的紅外線的入射。而且，在本發(fā)明所涉及的紅外線攝像機(jī)I的光學(xué)配置中，其特征之ー在于，如圖I中符號(hào)S所示，鏡頭安裝座22和攝像機(jī)安裝座16之間的接合面、與紅外線傳感器31的傳感器面31a之間的分離距離S在光軸方向上為IOmm至15mm。鏡頭安裝座22和攝像機(jī)安裝座16之間的接合面是指，在鏡頭安裝座22和攝像機(jī)安裝座16接合在一起的狀態(tài)下，在各個(gè)安裝座上與光軸L垂直的面彼此相抵接的面。在紅外線攝像機(jī)中，必須有快門單元5。而且，由于對(duì)于透鏡14以及紅外線傳感器31而言，溫度管理均較為重要，因此為了防止由于相互之間的熱量而引起的溫度變化，而無(wú)法進(jìn)行密接配置。因此，在機(jī)構(gòu)性方面無(wú)法抑制光軸方向上的長(zhǎng)度。但是，在本發(fā)明所涉及的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置中，鏡頭安裝座22和攝像機(jī)安裝座16之間的接合面、與紅外線傳感器31的傳感器面31a之間的分離距離S，在光軸方向上被抑制為IOmm至15mm的極小程度。與此同時(shí)，通過(guò)使最接近快門的透鏡14a、快門51、窗部32b、紅外線傳感器31的傳感器面31a各自的端部均位于假想直線M上，從而能夠成為如下的光學(xué)配置，即，將F值保持為I. O、且抑制了光軸方向上的長(zhǎng)度以及鏡頭徑向上的大小。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明所涉及的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置能夠利用于，具備替換鏡頭式的鏡頭單元、或固定式的鏡頭單元的紅外線攝像機(jī)中。而且，本發(fā)明所涉及的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配 置，能夠?qū)崿F(xiàn)兼?zhèn)淞藬z像精度的提高和小型化的紅外線攝像機(jī)，并且也能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)輕量化。因此，除了車載用、便攜用的紅外線攝像機(jī)之外，作為防犯等的監(jiān)視用攝像機(jī)，也能夠在小型高性能化方面作出貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置，其特征在于，具備 鏡頭單元，其在框體上支承有透鏡；紅外線傳感器組件，其在具有窗部的殼體內(nèi)封入有紅外線傳感器，所述紅外線傳感器將透過(guò)了透鏡的紅外線量作為熱量而進(jìn)行檢測(cè)，并轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)；快門，其被配置在該鏡頭単元與該紅外線傳感器組件之間， 將該紅外線傳感器的傳感器面和窗部、快門以及透鏡配置成，對(duì)紅外線傳感器的傳感器面、窗部、快門的最大開ロ各自的角部與最接近快門的透鏡的透鏡有效面的端部進(jìn)行連結(jié)的假想直線的、相對(duì)于光軸的傾斜角度成為25°至35°。
2.如權(quán)利要求I所述的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置，其中， 所述鏡頭單元為，使鏡頭安裝座與攝像機(jī)主體所具備的攝像機(jī)安裝座卡合的替換鏡頭單元， 該替換鏡頭單元的鏡頭安裝座以及攝像機(jī)主體的攝像機(jī)安裝座的開口外周端部位于所述假想直線上。
3.如權(quán)利要求I所述的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置，其中， 攝像機(jī)安裝座以及鏡頭安裝座之間的接合面與所述紅外線傳感器的傳感器面的、在光軸方向上的分離距離為IOmm至15mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置，其使紅外線攝像機(jī)兼?zhèn)鋽z像精度的提高、和裝置的小型化。為了達(dá)成該目的，采用了如下的紅外線攝像機(jī)的光學(xué)配置，其特征在于，具備鏡頭單元，其在框體上支承有透鏡；紅外線傳感器組件，其在具有窗部的殼體內(nèi)封入有紅外線傳感器，所述紅外線傳感器將透過(guò)了透鏡的紅外線量作為熱量而進(jìn)行檢測(cè)，并轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)；快門，其被配置在該鏡頭單元與紅外線傳感器組件之間，并且，將紅外線傳感器的傳感器面和窗部、快門以及透鏡配置成，對(duì)該紅外線傳感器的傳感器面、窗部、快門的最大開口各自的角部與最接近快門的透鏡的透鏡有效面的端部進(jìn)行連結(jié)的假想直線的、相對(duì)于光軸的傾斜角度成為25°至35°。
文檔編號(hào)H04N5/225GK102645821SQ20121004135
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者小出淳史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社騰龍