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公開番号2024173540
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023099665
出願日2023-05-31
発明の名称可視光及び遠赤外光カメラ装置
出願人株式会社三井光機製作所
代理人
主分類H04N 23/45 20230101AFI20241205BHJP(電気通信技術)
要約【課題】遠赤外光カメラを含むマルチスペクトルカメラで視認性を高めた画像を取得するカメラ装置を提供する。
【解決手段】カメラ装置は、遠赤外光用撮像素子5を有する遠赤外光(FIR)カメラ1並びに光束分離プリズム8及び可視光用撮像素子を有する可視光カメラ2を備え、遠赤外光撮像素子は、遠赤外光画像を出力し、光束分離プリズムは、入射した可視光を受光する第一プリズムP1と第一プリズムとエアギャップを介して配置された第二プリズムP2を備え、第一プリズムは、入射した可視光の一部を反射光成分として取得し、第一可視光用撮像素子に入射させ、第二プリズムは、第一プリズムを透過して入射した可視光残余部分を第二可視光用撮像素子に入射させる。第一可視光用撮像素子による第一可視光画像と第二可視光用撮像素子による第二可視光画像とは、可視光合成画像として合成され、可視光合成画像と遠赤外光画像とが個別に又は合成されて出力される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
遠赤外光用撮像素子を有する遠赤外光カメラ及び光束分離プリズム及び可視光用撮像素子を有する可視光カメラを備えるカメラ装置であって、
前記遠赤外光撮像素子は、前記遠赤外光カメラで取得した遠赤外光画像を出力し、
前記光束分離プリズムは、入射した可視光を受光する第一プリズムと該第一プリズムとエアギャップを介して配置された第二プリズムとを備え、
前記第一プリズムは、入射した可視光の一部をプリズム硝材の反射により反射光成分として取得し、第一可視光用撮像素子に入射させ、
前記第二プリズムは、前記第一プリズムを透過して入射した可視光残余部分を第二可視光用撮像素子に入射させ、
第一可視光用撮像素子により光電変換された第一可視光画像と第二可視光用撮像素子により光電変換された第二可視光画像とは、可視光合成画像として合成され、
前記可視光合成画像と前記遠赤外光画像とがそれぞれ個別に又はそれぞれが合成されて出力されることを特徴とするカメラ装置。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記第一可視光用撮像素子の画像出力は、第二可視光用撮像素子の画像出力に比べ低照度の画像出力を取得し、
前記可視光合成画像は、前記第一可視光用撮像素子の画像出力が前記第二可視光用撮像素子の画像出力の飽和部分を補完するように合成され、
前記可視光合成画像と前記遠赤外光画像とがそれぞれ個別に又はそれぞれが合成されて同時に出力されることを特徴とする請求項１記載のカメラ装置。
【請求項３】
前記第一可視光用撮像素子の画像出力を調整しうるように構成したことを特徴とする請求項２記載のカメラ装置。
【請求項４】
前記第一プリズムおよび前記第二プリズムが、高屈折率硝材で構成されていることを特徴とする請求項２記載のカメラ装置。
【請求項５】
前記エアギャップが、５乃至３０μｍの範囲で形成され、エアギャップ内に窒素ガスが充填されていることを特徴とする請求項２記載のカメラ装置。
【請求項６】
前記光束分離プリズムは、赤外光画像を取得する赤外光用プリズムを更に備えており、前記赤外光画像、前記遠赤外光画像及び前期可視光画像を同時に出力することを特徴とする請求項１記載のカメラ装置。
【請求項７】
前記赤外光画像は、近赤外光画像及び・又は短波長赤外光画像であって、
前記赤外光画像の分離プリズムは、前記第一プリズムの入射側で第一プリズムに密着またはエアギャップを介して配置され、前記撮像レンズからの入射光の赤外光成分を反射し、可視光成分を透過させる分離プリズムであることを特徴とする請求項６記載のカメラ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠赤外光画像と可視光画像とを利用するマルチスペクトルカメラにおいて、可視光画像の高ダイナミックレンジを取得するのに適した光束分離プリズム構成及びそれを遠赤外光画像と組合せて利用するカメラ装置に関するものである。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラや静止画カメラなどに使用される固体撮像素子（センサ）の進歩により高解像度で、多種類の小型化された撮像装置が可能となり、可視光（カラー）撮影のみならず遠赤外光を撮影するサーマルカメラ（又はサーモカメラ）や監視カメラ（ナイトビジョン）との組合せや近赤外光（ＮＩＲ）、短波長赤外光（ＳＷＩＲ）などの画像も撮影する広帯域のマルチスペクトルカメラが種々開発されている。これらのマルチスペクトルカメラは、可視光画像に加えて遠赤外光（ＦＩＲ）やその他の赤外光（ＮＩＲ及びＳＷＩＲ）による波長特性を生かして監視カメラ、車載カメラ、医療用内視鏡カメラ、皮膚疾患観察カメラなど多種多様な用途に利用されている。
【０００３】
可視光カメラ及び赤外光カメラは反射光を撮影するのに対し、遠赤外光カメラは、物体の放射熱を熱画像として撮影している。撮像センサも可視光及び近赤外光や短波長赤外光に対しては主として反射光像を取得するセンサが用いられ、遠赤外光に対しては感熱センサを用いて画像を取得している。ここで、可視光、赤外光、遠赤外光とは、技術常識や定義に従うものであるが、赤外光は、可視光より長波長帯域の近赤外光（ＮＩＲ）及び短波長赤外（ＳＷＩＲ）を含む０．７５～３μｍの波長帯域、遠赤外光（ＦＩＲ）は、３～１０００μｍの波長帯域を想定している。
【０００４】
可視光領域の画像は、カラー画像を取得できるため人の眼による視認性が高いものの、逆光、夜間などの撮影においては、白飛び、黒つぶれなどにより画質が低下し、視認性が悪化する。そのため赤外光領域の赤外光画像を利用して画像を補完し、検知する種々の方法が開示されている。特に、遠赤外光（ＦＩＲ）を撮影するサーマルカメラやナイトビジョンなどの遠赤外光（ＦＩＲ）カメラは、物体の放射熱を捉えて熱画像を取得することが可能なため人物・動体検知、表面温度検知・計測、異常発熱検知、感染症対策、暗視下・悪天候下での観測など遠赤外光（ＦＩＲ）センサ機能による熱画像と可視光（カラー）画像とを組合せたり補完したりすることで利用範囲が格段に広がっている。
【０００５】
遠赤外光画像では、熱画像や蛍光画像などのモノクロ画像を加工した画像であり、監視カメラ等で求められる視認性に欠けるなどの欠点や不都合がある。サーマルカメラやナイトビジョンでは、逆光、夜、暗闇、霧、煙、粉塵、風雨などに晒される様ないかなる環境下であっても視認性の高い画像が求められている。そのために遠赤外光画像とカラー画像とを切り替えて表示する方法（特許文献１）、遠赤外光画像と可視光画像とを交互表示して合成する方法（特許文献２）などが開示されている。
【０００６】
遠赤外光画像を取得する遠赤外光カメラでは、上述の通り、人物、動体検知、体温や表面温度などの計測機能を行うのに主として利用されることがあるため、画像の視認性については、多くの場合可視光画像の品質に依存している。そのため、遠赤外光カメラ（ナイトビジョン、サーマルカメラ）においても、可視光画像での視認性が向上した画像との組合せが求められている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００９－１０４４７号公報
特開２０１６－２１７９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、上述の状況に鑑みて提供されるものであって、主として以下の課題を解決する。
（１）サーマルカメラやナイトビジョンなどの遠赤外光カメラ及び可視光カメラを含むマルチスペクトルカメラにおいて視認性を高めた画像を取得しうるカメラ装置を提供する。
（２）簡易な光束分離光学系の構成で、拡張された可視光画像のダイナミックレンジを取得し、遠赤外光画像の欠点や不都合を補完するカメラ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決し上記目的を達成するために、本発明におけるカメラ装置は、遠赤外光用撮像素子を有する遠赤外光カメラ及び光束分離プリズム及び可視光用撮像素子を有する可視光カメラを備えるカメラ装置であって、前記遠赤外光撮像素子は、前記遠赤外光カメラで取得した遠赤外光画像を出力し、前記光束分離プリズムは、入射した可視光を受光する第一プリズムと該第一プリズムとエアギャップを介して配置された第二プリズムとを備え、前記第一プリズムは、入射した可視光の一部をプリズム硝材の反射により反射光成分として取得し、第一可視光用撮像素子に入射させ、前記第二プリズムは、前記第一プリズムを透過して入射した可視光残余部分を第二可視光用撮像素子に入射させ、第一可視光用撮像素子により光電変換された第一可視光画像と第二可視光用撮像素子により光電変換された第二可視光画像とは、可視光合成画像として合成され、前記可視光合成画像と前記遠赤外光画像とがそれぞれ個別に又はそれぞれが合成されて出力されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のカメラ装置は、前記第一可視光用撮像素子の画像出力が、第二可視光用撮像素子の画像出力に比べ低照度の画像出力を取得し、前記可視光合成画像は、前記第一可視光用撮像素子の画像出力が前記第二可視光用撮像素子の画像出力の飽和部分を補完するように合成され、前記可視光合成画像と前記遠赤外光画像とがそれぞれ個別に又はそれぞれが合成されて同時に出力されるように構成することもできる。
（【００１１】以降は省略されています）

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