撮像装置及び撮像装置における視軸整合方法
【課題】少なくとも可視光学系と赤外線光学系を含む複数の光学系で撮像を行う撮像装置において、赤外線光学系の保守工数を低減する。
【解決手段】複数の赤外線光学系撮像ユニット５０，１００が光学フレーム１０５に搭載され、各撮像ユニット５０，１００は、光学レンズ系１０１．１０７、撮像センサ１０４，１１９を備えたセンサモジュール１０２，１０８及びセンサモジュール１０２，１０８を光学フレーム１０５に搭載するベース機構１１０，１１１を備えた撮像装置１５０において、センサモジュール１０２，１０８の撮像センサ１０４，１１９の３次元方向の位置を予め調整しておき、センサモジュール１０２，１０８の保守交換時には新たなセンサモジュール１０２，１０８をベース機構１１０，１１１に搭載して視軸方向の回転調整のみを行えば良いようにした。
【解決手段】複数の赤外線光学系撮像ユニット５０，１００が光学フレーム１０５に搭載され、各撮像ユニット５０，１００は、光学レンズ系１０１．１０７、撮像センサ１０４，１１９を備えたセンサモジュール１０２，１０８及びセンサモジュール１０２，１０８を光学フレーム１０５に搭載するベース機構１１０，１１１を備えた撮像装置１５０において、センサモジュール１０２，１０８の撮像センサ１０４，１１９の３次元方向の位置を予め調整しておき、センサモジュール１０２，１０８の保守交換時には新たなセンサモジュール１０２，１０８をベース機構１１０，１１１に搭載して視軸方向の回転調整のみを行えば良いようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は撮像装置及び撮像装置における視軸整合方法に関し、特に、赤外線又は可視光線を用いた光学系を含む複数以上の撮像センサを有する撮像装置の構造、並びに撮像装置の視軸整合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置は目標物体（ターゲット）の探知、探索、識別に用いられ、海上に浮かぶ浮遊物や漂流者を探索する哨戒機や船舶に搭載されたり、路上を走行する車両に取り付けられたりしていた。撮像装置には、可視光線を用いるものの他、赤外線、紫外線やＸ線を使用して目標物体を撮像するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
一方近年、撮像装置の性能向上（探知、識別性能）に対する以下のような要求がある。
（ア）撮像センサの高感度化、多素子化
（イ）撮像センサに使用する光学系の高倍率化及び視野の変倍化
（ウ）波長帯域の異なる撮像センサを用いたマルチセンサ化
（エ）撮影画像の低ノイズ化、画像処理の高速化
また、撮像装置に採用される各撮像センサは、赤外線用撮像センサを一例とした場合、１ピクセルあたり、約２０μｍのオーダの大きさを有する撮像素子が、縦方向に４８０、横方向に６４０程度並んで構成され、光学系の結像点に一致するよう設置されている。
【０００４】
複数の撮像センサから各モニタ表示される映像は、一般的には視軸が整合されていることが探知・認識性能を向上するに際して重要である。この理由は、同一目標物体を画面中央で見た場合、それぞれの撮像センサから表示される目標物体は同じ位置でなければならないからである。このことを以下、視軸整合と称する。
【０００５】
また、撮像装置の保守整備時には、撮像センサを備えたセンサモジュールを交換する場合があるが、撮像センサ交換後も同様に視軸整合が必要である。特に、赤外線センサを用いた撮像装置では、赤外線センサを冷却する為に冷却器を用いる場合があるため、冷却器の寿命から定期的なメンテナンスが必要とされる。このような撮像装置は、適宜筐体に実装され、下記に示す様な運用によって撮像装置として運用される。
（い）視軸が一定な固定カメラ装置
（ろ）視軸を任意の方向へ向ける為の「パン・チルト機構」を有する指向性カメラ装置
（は）視軸安定機能を有する「ジンバル」機構に搭載されるジンバル撮像装置
【０００６】
ここで、ジンバル撮像装置の機能及び運用方法の一例を図１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）はジンバル撮像装置１の航空機２（例えば哨戒機２）への搭載例を示すものである。ジンバル撮像装置１は哨戒機２のコクピット３の直下の機体４に取り付けられており、必要時に機体４から突出させて海面や地表等を撮像する。また、ジンバル撮像装置１が船舶に搭載される場合には、ジンバル撮像装置１は船首や船橋（ブリッジ）の屋上部分に設置されることが多い。更に、ジンバル撮像装置１は車両に搭載されることもある。
【０００７】
ジンバル撮像装置１は、図１（ｂ）に示すように、一般的には航空機、船舶に設けられた固定台５にベース部分６が固定される。運用に適した空間安定性能を得るため、必要に応じて２軸（ヨー＝アジマス（左右）方向・ピッチ＝エレベーション（上下方向）方向）又は３軸（ロール（傾き方向）＋ヨー＋ピッチ方向）に回転軸を有する。図１（ｂ）にはヨー方向ｙの回転軸７と、ピッチ方向ｐの回転軸８を備えたジンバル撮像装置１が示してある。また、この例のジンバル撮像装置１には２つの撮像装置が内蔵されており、符号９は２つの撮像装置が使用する波長帯域を透過する「光学ウインドウ」を示している。また、符号９ａ、９ｂは２つのウインドウ９の視軸を示している。
【０００８】
図２は、図１（ｂ）に示した撮像装置１に搭載された赤外線撮像装置１０の一般的な構成例を示すものである。赤外線撮像装置１０はウインドウ９の背面側に設けられ、撮像ユニット１０Ａと、画像処理ユニット１０Ｂとから構成される。撮像ユニット１０Ａには、赤外線等、物体が放射する波長帯のエネルギーを集光する光学レンズ系１１と、集光された赤外線エネルギーを検出する検知素子１３を備えたセンサモジュール１２がある。センサモジュール１２は、検知素子１３の受光面に投射されたエネルギーを検出し、光電流として出力する。
【０００９】
一方、画像処理ユニット１０Ｂは、増幅回路１４、信号処理回路１５、ビデオ回路１６及びモニタ１７から構成される。センサモジュール１２から出力された光電流は、増幅回路１４で増幅され、信号処理回路１５とビデオ回路１６で画像処理されて、ブラウン管や液晶表示器を使用したモニタ１７に、検知素子１３が検出した画像が示される。ここでは赤外線撮像装置１０の一般的な構成例を説明したが、可視光線を使用する撮像装置の構成も、赤外線撮像装置１０の構成と大差はない。
【００１０】
撮像装置１０は、可視・赤外線撮像装置に限らず高画質・高解像度が求められており、装置構造が複雑になり、維持管理も難易度が高くなってきている。この結果、顧客におけるメンテナンスも含め保守整備性を容易にすることが製品価値を向上させ、顧客満足度を得るキーとなる。そのために、撮像装置１０の撮像ユニット１０Ａにおける視軸整合が可能な調整手段が望まれている。
【００１１】
ここで、従来の赤外又は可視光学系を含む複数の撮像センサを有する撮像ユニット２０の構造及び視軸整合方法を図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。説明を簡単にするために、ここでは第１の光学系３０と第２の光学系４０を備えた撮像ユニット２０について説明する。
【００１２】
図３（ａ）は第１の光学系３０において使用する第１のセンサモジュール３１の構成を示すものである。第１のセンサモジュール３１は、撮像センサ３２を内蔵するセンサ部３３と、センサ部３３を後述する光学フレームに取り付ける取付ベース３４とから構成される。センサ部３３には、撮像センサ３２を３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向に移動させることができる移動機構３５が内蔵されている。これは、撮像センサ３２の設計位置は破線で示す位置であるが、製造ばらつきにより、製造後の撮像センサ３２の位置は設計位置にはならず、例えば実線で示す位置にΔdet1だけずれるので、調整が必要となるためである。また、取付ベース３４の取付面には、光学フレームとの位置合わせのための凹部３６が設けられている。
【００１３】
図３（ｂ）は第２の光学系４０において使用する第２のセンサモジュール４１の構成を示すものである。第２のセンサモジュール４１は、第１のセンサモジュール３１と同様に光学フレーム上に取り付けられる。センサモジュール４１には、撮像センサ４２を内蔵するセンサ部４３と、センサ部４３を後述する光学フレームに取り付ける取付ベース４４とがある。センサ部４３には、撮像センサ４２を３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向に移動させることができる移動機構４５が内蔵されている。この図にも撮像センサ４２の設計位置を破線で示し、製造後の撮像センサ４２の位置を実線で示してある。撮像センサ４２の設計位置に対する製造後の位置の誤差はΔdet2である。また、取付ベース４４の取付面には、光学フレームとの位置合わせのための凹部４６が設けられている。
【００１４】
ここで、図３（ｃ）を用いて撮像ユニット２０の全体の構造及び視軸整合方法を説明する。撮像ユニット２０は、光学フレーム２１に、第１の光学系３０と第２の光学系４０とが搭載されて構成される。第１の光学系３０には複数の光学レンズ３８を備えた第１の光学レンズ部３７と第１のセンサモジュール３１があり、第２の光学系４０には複数の光学レンズ４８を備えた第２の光学レンズ部４７と第２のセンサモジュール４１がある。第１の光学レンズ部３７と第２の光学レンズ部４７はそれぞれ、光学フレーム２１に突設された取付部２２，２３に取り付けられている。また、第１のセンサモジュール３１と第２のセンサモジュール４１はそれぞれ光学フレーム２１の上に、ガイドピン２４，２５によって位置決めされて取り付けられている。
【００１５】
第１の光学レンズ部３７と第２の光学レンズ部４７についても、入射光の設計上の結像位置は破線で示す位置であるが、製造ばらつきにより、製造後の入射光の結像位置は設計位置にはならず、例えば実線で示す位置にそれぞれΔopt1, Δopt2だけずれる。また、光学フレーム２１に突設されたガイドピン２４，２５についても、破線で示す設計上の位置に対して製造後のガイドピン２４，２５の位置は、実線で示すようにΔmecha1、Δmecha2だけずれる。視軸整合性を阻害する各構成部品の設計誤差（光学フレーム２１、光学系３７，４７、撮像センサ３２，４２）は、総合でｍｍオーダとなる。
【００１６】
すなわち、撮像ユニット２０の各構成品で採用する部品（構造部品、撮像センサ、光学系）の寸法精度には、技術的及び費用対効果上の限界が存在する。また、視軸整合性を成立させる為の各構成品の中で「光学系、撮像センサ」に関しては、単独で物理的絶対位置を必要な精度（μｍオーダ）計測する手段が存在しない。これらの理由より、撮像ユニット２０のメンテナンス時には、視軸整合（視軸整合要求精度約２０μｍ）を阻害するレベルにあることから、以下に説明する方法で視軸整合調整を実施していた。尚、撮像ユニット２０で採用される撮像センサ３２，４２は、冷却器の寿命によって発生するメンテナンス（交換等）が顧客又はメーカにて定期的に必要であることから、メンテナンス毎に各撮像センサ間の視軸整合再調整が必須であった。
【００１７】
図３（ａ）から（ｃ）に示した従来の装置における視軸を整合して調整するためには、光学系の誤差（Δopt1, Δopt2)、光学フレームの誤差（Δmecha1、Δmecha2）、センサモジュールの誤差（Δdet1、Δdet2）の積上げ総誤差（Δ）分を視軸整合調整する。この調整は、センサモジュール３１，４１内の移動機構３５，４５により物理的に撮像センサ３２，４２を軸（ｘ、ｙ、ｚ）並進方向、及び回転（ｒｏｔ）方向へ移動させることによって行う。１つの光学系と他の光学系との視軸整合（光軸を平行にする）は撮像ユニットの製造時に行われていた。したがって、センサモジュール３１，４１の交換時には、撮像センサ３２，４２の中心を各光学系の光軸に合わせる視軸整合調整が必須である。尚、このとき部品累積誤差（約１ｍｍ）に対して、視軸整合に必要な位置精度（約２０μｍ以内)への調整が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００７−２３５７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、前述した従来の視軸整合調整方法には以下の要因より、多くの作業工数が掛かり、極めて難易度が高いという課題があった。
（ａ）撮像センサの多素子化（可視光ではハイビジョン化、赤外線では高精細化）、高感度化により撮像装置の探知性能を更に向上させる為に光学系の長焦点距離化（望遠化）が進んでいることから、視軸整合調整時の感度が大きくなった。
（ｂ）撮像システムのマルチセンサ化（可視光系、中赤外線系、遠赤外線系等）が進み、視軸整合調整対象が多くなった。
（ｃ）光学系長焦点距離化によって、光学系に高倍率ズームや複数視野を有する変倍光学系が採用されるため、光学系変倍時においても視軸整合機能を満足する必要が生じた。
（ｄ）調整時における調整機構系の内部隙間や構造物の有する剛性（バネ性）により、調整時と固定後に再現性が無い範囲が存在することから調整が困難になった。
【００２０】
そこで本出願は、撮像装置の視軸整合を確保しつつ、大幅な整合調整工数の削減、難易度の低減を実現する撮像装置及び撮像装置の視軸整合方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記目的を達成する本出願の撮像装置は、少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、撮像ユニットを搭載する光学フレームを有する撮像装置であって、各撮像ユニットは、光学レンズ系、撮像センサを備えたセンサモジュール及びセンサモジュールを光学フレームに搭載するベース機構を備え、撮像センサはセンサモジュールのベース機構に対する位置決め部材に対して３次元方向の位置が予め調整されており、ベース機構には、位置決めされて搭載されたセンサモジュールの撮像センサの位置を３次元方向に調整可能な調整機構が設けられており、光学フレームには、１つの撮像ユニットの光軸に対して他の撮像ユニットの光軸を平行に調整する光軸の調整機構が設けられていることを特徴としている。
【００２２】
また、目的を達成する本出願の撮像装置の視軸整合方法は、少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、撮像ユニットを搭載する光学フレームを有し、撮像ユニットは光学レンズ系、撮像センサを内蔵するセンサモジュール及び該センサモジュールを搭載するベース機構を備える撮像装置における視軸整合方法であって、センサモジュールのベース機構への搭載位置の基準点に対して、撮像センサの位置を調整装置を用いて正確に調整する工程と、撮像ユニットの１つに対して、光学レンズ系とベース機構とを光学フレームに搭載した後にセンサモジュールをベース機構に搭載し、ベース機構に備えられた３次元方向調整で撮像センサ位置を光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、他の撮像ユニットに対して、光学レンズ系と光学フレームとの間に設けられた光軸の調整機構で、他の光学系撮像ユニットの光軸を、撮像センサ位置の調整済の撮像ユニットの光軸に平行になるように調整する工程と、他の光学系撮像ユニットに対して、ベース機構を光学フレームに搭載した後にセンサモジュールをベース機構に搭載し、ベース機構に備えられた３次元方向調整で撮像センサ位置を光学レンズ系の結像位置に調整する工程とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本出願によれば、センサ部の撮像センサ位置の位置精度を向上させ、３軸方向への移動機構を備えたベース機構を光学フレーム上に付加してこの上にセンサモジュールを搭載したので、センサモジュールの交換時の視軸整合調整が容易になった。即ち、撮像装置を構成する主要部品である「光学系」及び「光学フレーム」を部品レベルでは、製造性及びコストを重視して互換性は無くしたが、装置レベルにおいてセンサモジュールに位置互換性を持たせた。この結果、センサモジュールの交換時の視軸整合調整において「回転方向」のみの調整で容易に視軸整合が可能となり、従来装置に比べて撮像装置の性能向上と製造コストの維持を確保しつつ、保守整備のし易さが向上した。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は撮像装置を備える哨戒機の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す撮像装置の概観を示す斜視図である。
【図２】従来の赤外線撮像装置の一般的な構成例を示す構成図である。
【図３】（ａ）は光学フレームに取り付ける従来のセンサモジュールの一例の構成を示す側面図、（ｂ）は光学フレームの別の場所に取り付ける従来のセンサモジュールの一例の構成を示す側面図、（ｃ）は２系統の光学系を備えた撮像ユニットの構成例及び視軸整合方法を示す側面図である
【図４】（ａ）は本出願のセンサモジュールの構成を示す側面図、（ｂ）は（ａ）に示したセンサモジュールのガイドピンに対する撮像センサの位置を調整する調整装置の構成を示す構成図である。
【図５】（ａ）は図４（ｂ）に示した調整装置に取り付けられたセンサモジュールを平面視した平面図、（ｂ）は（ａ）に示したセンサモジュールの一実施例の詳細な構造を示す断面図である。
【図６】（ａ）は図４（ｂ）に示した調整装置の台座の上に、本出願の一実施例のセンサモジュールが計測用治具を介して取り付けられた状態を示す斜視図、（ｂ）は図４（ｂ）に示した調整装置の台座の上に、本出願の別の実施例のセンサモジュールが計測用治具を介して取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は本出願の一実施例の撮像ユニットにおけるセンサモジュールの視軸整合方法の第１の手順を説明する説明図、（ｂ）は（ａ）のあおり機構の詳細な構成を示す部分断面図である。
【図８】図７（ａ）に示した本出願の一実施例の撮像ユニットにおけるセンサモジュールの視軸整合方法の第２の手順を説明する説明図である。
【図９】（ａ）は図８に示した本出願の一実施例の撮像ユニットにおけるセンサモジュールの視軸整合方法に使用されるコリメータの構成を示す側面図、（ｂ）は（ａ）に示されるターゲットパターンのＥ矢視図である。
【図１０】図９（ａ）に示すコリメータを使用して視軸を整合調整する際の、図２で説明したモニタに表示されるターゲットパターンの、視軸整合前と視軸整合後の位置を示す図である。
【図１１】（ａ）は本出願の撮像ユニットを３つ備える撮像装置の具体的な装置概観を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した撮像装置の正面図である。
【図１２】（ａ）は図１１（ａ）、（ｂ）に示した撮像装置に内蔵された赤外線用の撮像ユニット内のウインドウからセンサモジュールまでの光路を示す光路図、（ｂ）は本出願の撮像装置に内蔵された撮像ユニット内のウインドウからセンサモジュールまでの光路の別の実施例を示す光路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を用いて本出願における撮像装置及び撮像装置の視軸整合方法の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。まず、本出願の撮像装置に使用するセンサモジュール１０２の構成について図４から図６を用いて説明する。なお、センサモジュール１０２は赤外線撮像ユニットに使用されるものとする。ここで、図４（ａ）はセンサモジュール１０２の側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示したセンサモジュール１０２のガイドピン１１６に対する撮像センサ１０４の位置を調整する計測機器１１７の構成を示す構成図である。また、図５（ａ）、（ｂ）は図４（ｂ）のＷ部を拡大して平面視した平面図及び断面図である。更に、図６（ａ）は図４（ｂ）に示した計測機器１１７の台座１１８の上に計測用治具１１５を介してセンサモジュール１０２が取り付けられた状態を示す斜視図である。
【００２６】
図４（ａ）に示すように、センサモジュール１０２には側面視Ｌ字状の取付ベース１０３があり、取付ベース１０３の外側の面の一方が取付面となっていて、ガイドピン１１６が突設されている。また、取付ベース１０３の外側の面の他方の面に撮像センサ１０４があり、撮像センサ１０４の３次元方向の位置は、取付ベース１０３に設けられた調整機構１３０によって調整することができる。撮像センサ１０４は撮像センサカバー１２０で密封されている。調整機構１３０は、撮像センサ１０４の位置をｘ方向、ｙ方向、ｚ方向及び回転方向Ｒに調整することができる。１１３は調整機構１３０に設けられた調整ねじである。
【００２７】
図４（ａ）のように構成されたセンサモジュール１０２は、図４（ｂ）に示すような計測機器１１７に取り付けられ、ガイドピン１１６に対する撮像センサ１０４の位置が調整機構１３０によって調整される。計測機器１１７は、台座１１８、台座１１８の外周部に設けられた柱部１２１、柱部１２１に保持された天井部１２２、天井部１２２の台座１１８の対向面に設けられた赤外線照射部１２３及び台座１１８の上に固着された計測用治具１１５を備える。計測用治具１１５は赤外線照射部１２３の直下に配置されている。
【００２８】
全てのセンサモジュール１０２は、製造後に撮像センサカバー１２０が取り付けられる前の状態で、撮像センサ１０４が赤外線照射部１２３に対向するように計測用治具１１５に取り付けられる。この状態が図４（ｂ）並びに図６（ａ）に示される。このとき、取付ベース１０３の撮像センサの取付面１０３Ｓは台座１１８に平行であり、取付ベース１０３のガイドピン１１６の設置面１０３Ｐは台座１１８に垂直である。撮像センサ１０４はセンサ保持部１２５によって撮像センサの取付面１０３Ｓに取り付けられており、センサ保持部１２５は調整ネジ１１３によって撮像センサの取付面１０３Ｓの上をｘ，ｙ方向に移動可能である。また、センサ保持部１２５と撮像センサの取付面１０３Ｓの間に高さ調整部材であるシム１２６を挿入することによって、撮像センサ１０４のｚ方向の撮像センサの取付面１０３Ｓからの距離を調節することができる。
【００２９】
ここで、計測装置１１７を使用したセンサモジュール１０２の調整方法について説明する。尚、調整時におけるセンサモジュール１０２は、撮像センサカバー１２０を取り付ける前のセンサモジュール製造工程にて実施されるものである。センサモジュール１０２が計測用治具１１５に取り付けられると、まず、計測装置１１７の台座１１８と測定対象物である撮像センサ１０４との平行がとられる。
【００３０】
次いで、ガイドピン１１６から撮像センサ１０４までのｚ方向計測が行われ、ガイドピン１１６から撮像センサ１０４までの距離が基準値内（約２０μｍ以内）になるように、センサ保持部１２５と取付ベース１０３のセンサ取付面１０３との間にシム１２６が挿入される。この後、ガイドピン１１６から撮像センサ１０４の中心の位置が基準値以内（約２０μｍ以内）になるように、調整ネジ１１３が緩められて撮像センサ１０４がｘ，ｙ方向に移動させられて位置調整が行われる。位置調整時のｘ、ｙ、ｚ方向計測には、非接触計測が可能な光学系１２４を有する３次元測定機１２３が使用される。この３次元測定機１２３は、接触測定子と可視映像判定による非接触の両方の機能を有するものであり、ここでは可視映像による計測機能が使用される。１２３Ａは原点位置位置計測時に使用する接触型測定子である。
【００３１】
以上のようにして撮像センサ１０４の高さと中心位置が調整された後は、撮像センサ１０４の四隅のポイントＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ（図５（ａ）参照）が計測され、撮像センサ１０４の一辺が取付ベース１０３の一辺に平行になるように調整される。例えば、図５（ａ）に示されるように、撮像センサ１０４の長辺が取付ベース１０３の長辺に対して角度θだけ傾いていた場合は、この傾きが０にされる。そして、全ての調整が終了した状態で調整ねじ１１３が固定され、撮像センサカバー１２０が取り付けられてセンサモジュール１０２の組立てが完了する。
【００３２】
なお、前述の実施例では、撮像センサ１０４の高さと中心位置、並びに取付ベース１０３との平行度の調整を調整ねじ１１３のみで行うようにしているが、実際の調整精度は基準値に対して約２０μｍ以内であるので、細かい調整が必要である。そこで、センサモジュール１０２には、図５（ｂ）並びに図６（ｂ）に示すような微調整機構１３１が設けられている。微調整機構１３１では、センサ保持部１２５と取付ベースのセンサ取付面１０３Ｓとの間にシム保持スライダ１２７があり、シム１２６はシム保持スライダ１２７の凹部とセンサ保持部１２５との間に挿入されている。
【００３３】
シム保持スライダ１２７は取付ベースのセンサ取付面１０３Ｓの上をｘ、ｙ方向に移動可能であり、調整ねじ１１３によって取付ベースのセンサ取付面１０３Ｓの上に固定される。また、調整ねじ１１４はシム保持スライダ１２７の上にシム１２６を固着すると共に、緩められれば、センサ保持部１２５がシム保持スライダ１２７の中心線ＣＬの回りに回転できるようになる。すなわち、微調整機構１３１は、第１のセンサモジュール１０２が光学フレーム１０５に設置された後に、回転方向（ｒｏｔ方向）のみ独立して位置調整が可能な構造を併せ持つ。
【００３４】
次に、精度良く調整されたセンサモジュール１０２を用いて、本出願の一実施例の撮像装置１５０の視軸調整について図７及び図８を用いて説明する。なお、撮像装置１５０には光学フレーム１０５に、第１の光学系（第１の撮像ユニット）５０と第２の光学系（第２の撮像ユニット）１００があるものとする。そして、第１の光学系５０には第１の光学レンズ部１０１と、前述の調整済みの第１のセンサモジュール１０２があり、第２の光学系１００には第２の光学レンズ部１０７と、同じく調整済みの第２のセンサモジュール１０８があるものとする。
【００３５】
また、撮像装置１５０に視軸調整用の平行光を送るために、撮像装置１５０の前方には図９に示すコリメータ６０が設置されており、撮像装置１５０には図示はしないが図２で説明したような画像処理ユニットが接続されているものとする。コリメータ６０は一方が開口する円筒形のハウジング６１の内底部に凹面鏡６２が設置され、凹面鏡６２の焦点以遠のハウジング６１内にコリメータ６０の中心軸６３に対して４５度傾斜する平面鏡６４が設置されたものである。平面鏡６４の鏡面に対向するハウジング６１の側面にはウインドウ６５が設けられており、ウインドウ６５の外側にはターゲットパターン６６を備えた熱光源６７がある。図９（ｂ）に光を通す孔６６Ｈを備えたターゲットパターン６６の一実施例を示す。
【００３６】
図９（ａ）に示すように、熱光源６７からターゲットパターン６６の孔６６Ｈを通ってウインドウ６５からハウジング６１内に入射した光は、反射鏡６４で反射して凹面鏡６２に向かい、凹面鏡６２で反射されて平行光となって撮像装置１５０に向かう。凹面鏡６２で反射された平行光の直径（コリメータ６０の有効開口）Φは、撮像装置１５０を包含する大きさを備える。
【００３７】
コリメータ６０から出射されたターゲットパターン６６が、例えば、視軸整合が行われていない撮像装置１５０の第１の撮像ユニット５０に入射されると、ターゲットパターン６６によるマークＭは、図１０に示すようにモニタ１７に表示され、モニタ１７の中心点ＣＰからずれた位置にある。後述する撮像装置１５０の視軸整合調整は、ターゲットパターン６６によるマークＭがモニタ１７の中心点ＣＰに表示されるようにする調整である。
【００３８】
ここで、撮像装置１５０の視軸整合調整の一実施例について説明する。撮像装置１５０の視軸整合調整は初回製造時に実施される。この実施例では第１の光学系５０を視軸基準として最初に視軸整合調整を実施し、次いで第２の光学系１００の視軸整合調整を実施する場合について説明する。視軸整合調整時には前述の無縁遠方目標を表示するコリメータ６０を使用する。
【００３９】
（第１の光学系５０の視軸調整）
図７（ａ）に示すように、まず、光学フレーム１０５の取付部１４１に第１の光学レンズ部１０１を固定する。第１の光学レンズ部１０１の構成は、図３で説明した従来の第１の光学レンズ部３７の構成と同じで良い。次いで、光学フレーム１０５に突設されているガイドピン１１２に合わせて、光学フレーム１０５の上に第１のベース機構１１０を設置する。第１のベース機構１１０はこの上に第１のセンサモジュール１０２を搭載するものであり、内部に３軸並進方向（ｘ１，ｙ１，ｚ１方向）調整機構（以後３軸調整機構）１２８が設けられている。
【００４０】
第１のベース機構１１０を光学フレーム１０５の上に設置した後に、第１のベース機構１１０の上に、位置調整を実施済みの第１のセンサモジュール１０２をガイドピン１１６で位置決めして固定する。このとき第１の光学レンズ部１０１は前述のコリメータと正対している。この状態でコリメータにセットしたターゲットパターンを用い、第１の光学レンズ部１０１を通して第１のセンサモジュール１０２の撮像センサ１０４にターゲットパターンを結像させる。そして、撮像センサ１０４にて取得した画像をモニタ上に表示させる。この時、モニタ上に表示されたターゲットパターンの表示にピントが合い、かつモニタ中央に表示されるようにする。即ち、第１のベース機構１１０内に設けた３軸調整機構１２８により、第１のセンサモジュール１０２を微動させ、要求基準位置範囲内（約２０μｍ以内）になるよう位置調整を実施する。これで第１の光学系５０の視軸調整が完了する。
【００４１】
（第２の光学系１００の視軸調整）
第１の光学系５０の視軸調整の完了後に、第２の光学系１００の視軸調整を行う。第２の光学系１００では、第２の光学レンズ部１０７を、光学フレーム１０５に設けられた光学系あおり機構１０６に取り付ける。あおり機構１０６は図７（ｂ）に示すように、光学フレーム１０５に取り付けられるあおり調整ねじ１４２と、固定ボルト１４３、及び可動片１４４とから構成されている。そして、第２の光学レンズ部１０７は、そのフランジ部１４５が可動片１４４に取り付けられている。あおり機構１０６は、調整ねじ１４２を調整することにより、可動片１４４の光学フレーム１０５に対する取付角度を変更し、固定ボルト１４３でその取付角度を固定する。
【００４２】
第２の光学系１００の第２の光学レンズ部１０７は、あおり機構１０６の取付ボルト１４３を調整することにより、第１の光学系５０の第１の光学レンズ部１０１と光軸が平行になるように光学フレーム１０５に固定する。このように、第２の光学レンズ部１０７をあおり機構１０６を介して光学フレーム１０５に固定するのは、光学フレーム１０５、第１の光学レンズ部１０１及び第２の光学レンズ部１０７の部品精度を、従来類似品の部品精度レベルと同等にしているからである。
【００４３】
部品精度が従来通りであると、実際の光学フレーム１０５は破線で示す設計位置から実線で示す位置にずれる製造誤差（Δmecha1、Δmecha2）を有する。このため、光学フレーム１０５の第１の光学系５０及び第２の光学系１００の取付面は、製造誤差によりθfre傾いている。また、第１と第２の光学レンズ部１０１,１０７への入射光の結像位置は、破線で示す設計位置に対して、実線で示すようにΔopt1、Δdet2だけずれる。光学フレーム１０５の設計位置からのずれにより、光学フレーム１０５に第１と第２の光学レンズ部１０１,１０７を直接取り付けると、第１と第２の光学レンズ部１０１,１０７の光軸の間にθfreの角度が生じる。あおり機構１０６は、第１と第２の光学レンズ部１０１,１０７の光軸の間にθfreの角度を無くして、両者の光軸を平行にするためのものである。
【００４４】
あおり機構１０６によって第１と第２の光学レンズ部１０１,１０７の光軸を平行にする場合には、第２の光学レンズ部１０７にボアサイト調整治具１５５を取り付け、第２のセンサモジュール１０８をボアサイト調整治具１５５に固定する。このとき、第２のベース機構は光学フレーム１０５に取り付けない。そして、第２のセンサモジュール１０８にて取得したターゲットパターン像が、モニタの画面中央でピントが合う状態で表示されるよう、第２のセンサモジュール１０８全体をｘ及びｙ方向へ位置調整する。このとき、ピント調整は第２の光学レンズ部１０７のフォーカス調整機構のピント調整機能にて実施することができる。
【００４５】
ターゲットパターン像がモニタの画面中央でピントが合う状態に第２のセンサモジュール１０８を位置調整した後は、第２の光学レンズ部１０７全体をあおり１０６にて微動させ、第１の光学系５０の光軸に対して、第２の光学系１００の光軸を平行にする。このとき、第１の光学系５０のモニタに表示されたターゲットパターン像と、第２の光学系１００のモニタに表示されたターゲットパターン像とが一致するようにあおり機構１０６を調整する。あおり機構１０６の調整では、調整ねじ１４２により第２の光学レンズ部１０７全体をｘ１，ｙ１方向へ調整し、位置が決まった状態でその位置を固定ボルト１４３を締め付けて固定する。以上で第２の光学系１００のボアサイト調整が完了する。
【００４６】
この後、第２の光学レンズ部１０７に取り付けられたボアサイト調整治具１５５を取り外し、図８に示すように、光学フレーム１０５に突設されているガイドピン１１２に合わせて、光学フレーム１０５の上に第２のベース機構１１１を設置する。第２のベース機構１１１はこの上に第２のセンサモジュール１０８を搭載するものであり、内部に３軸並進方向（ｘ１，ｙ１，ｚ１方向）調整機構（以後３軸調整機構）１２９が設けられている。
【００４７】
第２のベース機構１１１を光学フレーム１０５の上に設置した後に、第２のベース機構１１１の上に、位置調整を実施済みの第２のセンサモジュール１０８をガイドピン１１６で位置決めして固定する。このとき第２の光学レンズ部１０７は前述のコリメータと正対している。この状態でコリメータにセットしたターゲットパターンを用い、第２の光学レンズ部１０７を通して第２のセンサモジュール１０８の撮像センサ１１９にターゲットパターンを結像させる。そして、撮像センサ１１９にて取得した画像をモニタ上に表示させる。この時、モニタ上に表示されたターゲットパターンの表示にピントが合い、かつモニタ中央に表示されるよう、第２のベース機構１１１内に設けた３軸調整機構１２９により、第２のセンサモジュール１１１を微動させ、要求基準位置範囲内（約２０μｍ以内）になるよう位置調整を実施する。
【００４８】
このとき、モニタ上に表示されたターゲットパターンの傾きが第１のセンサモジュール１０２にて取得したターゲットパターン像と回転方向の傾きが一致するように、ｒｏｔ方向へ第２のセンサモジュール１０８内のｒｏｔ調整機構（図示せず）により整合調整を実施する。以上で第２の光学系１００の視軸調整が完了し、撮像装置１５０の新規製造時における視軸整合調整が完了する。
【００４９】
（センサモジュール交換時の視軸整合調整）
以上説明した第１と第２の光学系５０，１００における第１と第２のセンサモジュール１０２，１０８の視軸整合調整は、撮像装置１５０の製造時に実施されるものである。一方、第１と第２のセンサモジュール１０２，１０８が赤外線用である場合に、第１と第２のセンサモジュール１０２，１０８は所定期間毎に交換が必要になる。交換時には第１と第２のセンサモジュール１０２，１０８に視軸整合調整が必要である。しかしながら、本出願の撮像装置１５０に使用する第１と第２のセンサモジュール１０２，１０８は、前述のように製造時にガイドピン１１６に対する撮像センサ１０４，１１９の位置が精密に調整されている。即ち、位置決め用のガイドピン１１６に対する第１と第２の撮像センサ１０４，１１９の位置調整は済んでいる。
【００５０】
このため、位置調整が済んでいる第１と第２のセンサモジュール１０２，１０８は、交換時に第１と第２のベース機構１１０，１１１に搭載後、第１と第２のセンサモジュール１０２，１０８に設けられているｒｏｔ調整機構によりｒｏｔ方向調整のみ実施する。ｒｏｔ調整は、図５（ｂ）に示すセンサ保持部１２５のΦＤ部の雌雄構造をガイドとして実施できる。すなわち、交換対象のセンサモジュールは、交換後のｒｏｔ調整として、調整ねじ１１４を緩めてセンサ保持部１２５を回転させて軸整合調整のみを実行することにより、視軸調整が完了する。
【００５１】
図１１（ａ）は本出願の撮像ユニットを３つ備える撮像装置１６０の具体的な実施例の装置概観を示すものであり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示した撮像装置１６０を正面から見たものである。この実施例の撮像装置１６０には、可視光学系の撮像ユニット、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットが内蔵されている。符号１６１が可視光学系の撮像ユニットのウインドウ、符号１６２が中赤外線系の撮像ユニットのウインドウ、符号１６３が遠赤外線系の撮像ユニットのウインドウである。
【００５２】
図１１（ａ）、（ｂ）に示した撮像ユニットを３つ備える撮像装置１６０に使用される撮像センサが、全てｒｏｔ調整可能な撮像センサであれば、製造時にガイドピンに対する撮像センサの位置が調整済なので、交換時にｒｏｔ調整無しに視軸整合が可能である。一方、ｒｏｔ調整が不可能な可視撮像センサがあれば、そのセンサの製造誤差を含むｒｏｔ位置を基準として、その他の撮像センサをｒｏｔ調整して視軸整合を行う。
【００５３】
可視光学系の撮像ユニットの光学系の光路は一直線状である。従って、可視光学系の撮像ユニットのセンサモジュール１６４は、撮像装置１６０の裏面側にある。可視光学系の撮像ユニットのセンサモジュール１６４は殆ど交換する必要がないので、撮像装置１６０の裏面側にあっても不便はない。一方、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の光路は２つの反射鏡によって１８０度曲げられている。遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の例を図１２（ａ）に示す。遠赤外線系の撮像ユニットの光学系１７０には２つの反射鏡１７１，１７２があり、ウインドウ１６３から入射した赤外線は、２つの反射鏡１７１，１７２で９０度ずつ反射されて、ウインドウ１６３と同じ側に設けられたセンサモジュール１６６内の撮像センサ１６７に達する。中赤外線系の撮像ユニットの光学系の構成は遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の構成と同じで良い。
【００５４】
２つの反射鏡を使用して、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の光路は１８０度曲げられている。このため、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットでは、センサモジュールを撮像装置１６０のインドウ１６２、１６３と同じ側に配置することができる。図１１において、符号１７１で示す部分が中赤外線系の撮像ユニットのセンサモジュールであり、符号１７２で示す部分が遠赤外線系の撮像ユニットのセンサモジュールである。
【００５５】
このように、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の光路が１８０度曲げられていると、センサモジュール１７１，１７２がウインドウ１６２，１６３と同じ側に来る。赤外線系の撮像ユニットは定期的な交換が必要なので、メンテナンスにおけるセンサモジュール１７１，１７２の交換が撮像装置１６０の正面側から行うことができて便利であり、センサモジュール１７１，１７２の交換工数を低減することができる。
【００５６】
なお、図１２（ｂ）に示すように、撮像ユニットの光学系１８０の光路は１つの反射鏡１８１によって９０度だけ曲げ、撮像ユニットのセンサモジュール１８６を撮像装置の本体の右側の側面、或いは左側の側面に配置することも可能である。１８３はウインドウ、１８７は撮像センサを示している。
【００５７】
以上説明したように、本出願の撮像装置及び撮像装置の視軸整合方法によれば、以下が可能である。
（１）撮像装置の構成部品である光学系と光学フレームを構成上別部品としてから構成した場合、初回製造時において視軸整合調整を実施すれば、以降のセンサモジュール交換時の視軸整合調整は、回転方向の調整を除き不要ある。このため、撮像装置の視軸整合時に視軸の整合を確保しつつ大幅な整合調整工数の削減、難易度の低減が可能になる。
（２）よって、撮像装置の性能が向上し複雑な構成になっても、視軸整合調整時の負荷がこれまでよりも大幅に改善される。
（３）更に、製造メーカにおける装置メンテナンス時の視軸整合調整作業工数の大幅な削減（コスト低減効果）が見込まれる。
（４）ユーザにおける同様のメンテナンスも可能な構造とできることから、装置稼働率の向上が図れ、顧客満足度の高い製品を提供できる。
【００５８】
（５）撮像センサ位置を製造毎に視軸整合に影響の無い精度以下に調整することが可能となる。
（６）センサモジュールのベース機構を付加することで、複雑で高性能になった撮像装置にもかかわらず、それを構成する各要素部品（光学系、光学フレーム部品等）は従来類似装置で実績のある部品精度相当で、撮像装置の視軸整合機能性能を満足する。
（７）コスト的に有利な専門業者にて設計及び製造委託したものを購入することが継続して可能となる。
（８）撮像装置製造に必要な部材費が安価で入手し構成する事が可能となり、製品利益率の向上に寄与する。
（９） 将来見込まれる撮像装置の更なる高性能化に対して、要求精度が調整可能な精度以下の場合は、技術的に本出願の技術を継続して採用可能である。
【００５９】
以上、本発明を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明した。本発明の容易な理解のために、本発明の具体的な形態を以下に付記する。
【００６０】
（付記１） 少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、該撮像ユニットを搭載する光学フレームを有する撮像装置であって、
前記各撮像ユニットは、光学レンズ系、撮像センサを備えたセンサモジュール及び前記センサモジュールを前記光学フレームに搭載するベース機構を備え、
前記撮像センサは前記センサモジュールの前記ベース機構に対する位置決め部材に対して３次元方向の位置が予め調整されており、
前記ベース機構には、位置決めされて搭載された前記センサモジュールの前記撮像センサの位置を３次元方向に調整可能な調整機構が設けられており、
前記光学フレームには、前記１つの撮像ユニットの光軸に対して他の撮像ユニットの光軸を平行に調整する光軸の調整機構が設けられていることを特徴とする撮像装置。
（付記２） 前記センサモジュールには、外部からの調整により前記撮像センサを光軸に対して回転させる回転機構が設けられていることを特徴とする付記１に記載の撮像装置。
（付記３） 前記１つの撮像ユニットが赤外線光学系撮像ユニットであり、前記他の撮像ユニットが可視光線系撮像ユニットであることを特徴とする付記１又は２に記載の撮像装置。
（付記４） 前記センサモジュールの前記ベース機構に対する位置決め部材が少なくとも２つのガイドピンとガイド穴であることを特徴とする付記１から３の何れかに記載の撮像装置。
（付記５） 前記ベース機構の前記光学フレームに対する位置決め部材が少なくとも２つのガイドピンとガイド穴であることを特徴とする付記１から４の何れかに記載の撮像装置。
【００６１】
（付記６） 前記赤外線光学系撮像ユニットとして、遠赤外線光学系撮像ユニットと、注赤外線光学系撮像ユニットとが設けられていることを特徴とする付記１から５の何れかに記載の撮像装置。
（付記７） 前記各撮像ユニットの前記光学レンズ系は２つの反射鏡を備えており、前記各撮像ユニットへの入射光は前記反射鏡でそれぞれ９０度ずつ反射され、前記センサモジュールは前記光学レンズ系の入射窓と同じ側から交換可能に前記撮像装置に搭載されることを特徴とする付記１から６の何れかに記載の撮像装置。
（付記８） 前記各撮像ユニットの前記光学レンズ系は１つの反射鏡を備えており、前記各撮像ユニットへの入射光は前記反射鏡で９０度反射され、前記光学レンズ系に直交する方向に設けられた前記センサモジュール機構に入射されることを特徴とする付記１から６の何れかに記載の撮像装置。
（付記９） 少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、該撮像ユニットを搭載する光学フレームを有し、前記撮像ユニットは光学レンズ系、撮像センサを内蔵するセンサモジュール及び該センサモジュールを搭載するベース機構を備える撮像装置における視軸整合方法であって、
前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載位置の基準点に対して、前記撮像センサの位置を調整装置を用いて正確に調整する工程と、
前記撮像ユニットの１つに対して、前記光学レンズ系と前記ベース機構とを前記光学フレームに搭載した後に前記センサモジュールを前記ベース機構に搭載し、前記ベース機構に備えられた３次元方向調整で前記撮像センサ位置を前記光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、
他の前記撮像ユニットに対して、前記光学レンズ系と前記光学フレームとの間に設けられた光軸の調整機構で、前記他の光学系撮像ユニットの光軸を、前記撮像センサ位置の調整済の撮像ユニットの光軸に平行になるように調整する工程と、
前記他の光学系撮像ユニットに対して、前記ベース機構を前記光学フレームに搭載した後に前記センサモジュールを前記ベース機構に搭載し、前記ベース機構に備えられた３次元方向調整で前記撮像センサ位置を前記光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、を備えることを特徴とする撮像装置における視軸整合方法。
（付記１０） 前記センサモジュールにおける調整が、外部からの調整により前記撮像センサを光軸に対して回転させる調整を含むことを特徴とする付記９に記載の撮像装置。
【００６２】
（付記１１） 最初に調整する前記１つの撮像ユニットが前記可視光学系撮像ユニットであることを特徴とする付記９又は１０に記載の撮像装置における視軸整合方法。
（付記１２） 前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載位置の基準点に対して、前記撮像センサの位置を正確に調整する工程が、
前記調整装置と前記撮像センサとの平行をとる工程と、
前記撮像センサの前記ガイドピンからのｚ方向の距離が基準値以内になるように調整する工程と、
前記撮像センサの中心までの前記ガイドピンからのｘ，ｙ方向の距離がそれぞれ基準値以内になるように調整する工程と、
前記撮像センサの一辺が、前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載面に平行になるように、前記撮像センサを前記中心に対して回転させる工程とを備えることを特徴とする付記８に記載の撮像装置における視軸整合方法。
（付記１３） 前記基準点が、前記センサモジュールに突設された少なくとも２つのガイドピンと、前記ベース機構に設けられたガイド穴であることを特徴とする付記１２に記載の撮像装置における視軸整合方法。
（付記１４） 前記光軸の調整機構による、前記可視光学系撮像ユニットの光軸に対して赤外線光学系撮像ユニット及び他の光学系撮像ユニットの光軸を平行に調整する工程が、
前記他の光学系撮像ユニットの光出射面に、ボアサイト調整治具を用いて前記センサモジュールを、その光軸が前記赤外線光学系撮像ユニット及び他の光学系撮像ユニットの光軸に合わせて搭載する工程を含むことを特徴とする付記９から１３の何れかに記載の撮像装置における視軸整合方法。
（付記１５） 前記撮像センサの前記ガイドピンからのｚ方向の距離が基準値以内になるように調整する工程において、前記撮像センサの保持部に高さ調整用のシムが挿入されることを特徴とする付記９に記載の撮像装置における視軸整合方法。
【００６３】
（付記１６） 前記センサモジュールが交換された後の撮像装置における視軸整合方法であって、
前記ベース機構に対して新たに搭載された前記センサモジュールに対して、外部からの調整により前記撮像センサを光軸に対して回転させることを特徴とする付記１０に記載の撮像装置における視軸整合方法。
【符号の説明】
【００６４】
５０ 第１の光学系
１００ 第２の光学系
１０１ 第１の光学レンズ部
１０２ 第１のセンサモジュール
１０３ 第１の取付ベース
１０４ 第１の撮像センサ
１０５ 光学フレーム
１０６ あおり機構
１０７ 第２の光学レンズ部
１０８ 第２のセンサモジュール
１０９ 第２の取付ベース
１１０ 第１のベース機構
１１１ 第２のベース機構
１１２，１１６ ガイドピン
１１３，１１４ 調整ねじ
１１５ 計測用治具
１１７ 計測機器
１１９ 第２の撮像センサ
１２０ センサカバー
１２６ シム
１２８，１２９ ３軸調整機構
１３０ 調整機構
１３１ 微調整機構
１５０ 本願の撮像装置
１５５ ボアサイト調整治具
【技術分野】
【０００１】
本出願は撮像装置及び撮像装置における視軸整合方法に関し、特に、赤外線又は可視光線を用いた光学系を含む複数以上の撮像センサを有する撮像装置の構造、並びに撮像装置の視軸整合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置は目標物体（ターゲット）の探知、探索、識別に用いられ、海上に浮かぶ浮遊物や漂流者を探索する哨戒機や船舶に搭載されたり、路上を走行する車両に取り付けられたりしていた。撮像装置には、可視光線を用いるものの他、赤外線、紫外線やＸ線を使用して目標物体を撮像するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
一方近年、撮像装置の性能向上（探知、識別性能）に対する以下のような要求がある。
（ア）撮像センサの高感度化、多素子化
（イ）撮像センサに使用する光学系の高倍率化及び視野の変倍化
（ウ）波長帯域の異なる撮像センサを用いたマルチセンサ化
（エ）撮影画像の低ノイズ化、画像処理の高速化
また、撮像装置に採用される各撮像センサは、赤外線用撮像センサを一例とした場合、１ピクセルあたり、約２０μｍのオーダの大きさを有する撮像素子が、縦方向に４８０、横方向に６４０程度並んで構成され、光学系の結像点に一致するよう設置されている。
【０００４】
複数の撮像センサから各モニタ表示される映像は、一般的には視軸が整合されていることが探知・認識性能を向上するに際して重要である。この理由は、同一目標物体を画面中央で見た場合、それぞれの撮像センサから表示される目標物体は同じ位置でなければならないからである。このことを以下、視軸整合と称する。
【０００５】
また、撮像装置の保守整備時には、撮像センサを備えたセンサモジュールを交換する場合があるが、撮像センサ交換後も同様に視軸整合が必要である。特に、赤外線センサを用いた撮像装置では、赤外線センサを冷却する為に冷却器を用いる場合があるため、冷却器の寿命から定期的なメンテナンスが必要とされる。このような撮像装置は、適宜筐体に実装され、下記に示す様な運用によって撮像装置として運用される。
（い）視軸が一定な固定カメラ装置
（ろ）視軸を任意の方向へ向ける為の「パン・チルト機構」を有する指向性カメラ装置
（は）視軸安定機能を有する「ジンバル」機構に搭載されるジンバル撮像装置
【０００６】
ここで、ジンバル撮像装置の機能及び運用方法の一例を図１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）はジンバル撮像装置１の航空機２（例えば哨戒機２）への搭載例を示すものである。ジンバル撮像装置１は哨戒機２のコクピット３の直下の機体４に取り付けられており、必要時に機体４から突出させて海面や地表等を撮像する。また、ジンバル撮像装置１が船舶に搭載される場合には、ジンバル撮像装置１は船首や船橋（ブリッジ）の屋上部分に設置されることが多い。更に、ジンバル撮像装置１は車両に搭載されることもある。
【０００７】
ジンバル撮像装置１は、図１（ｂ）に示すように、一般的には航空機、船舶に設けられた固定台５にベース部分６が固定される。運用に適した空間安定性能を得るため、必要に応じて２軸（ヨー＝アジマス（左右）方向・ピッチ＝エレベーション（上下方向）方向）又は３軸（ロール（傾き方向）＋ヨー＋ピッチ方向）に回転軸を有する。図１（ｂ）にはヨー方向ｙの回転軸７と、ピッチ方向ｐの回転軸８を備えたジンバル撮像装置１が示してある。また、この例のジンバル撮像装置１には２つの撮像装置が内蔵されており、符号９は２つの撮像装置が使用する波長帯域を透過する「光学ウインドウ」を示している。また、符号９ａ、９ｂは２つのウインドウ９の視軸を示している。
【０００８】
図２は、図１（ｂ）に示した撮像装置１に搭載された赤外線撮像装置１０の一般的な構成例を示すものである。赤外線撮像装置１０はウインドウ９の背面側に設けられ、撮像ユニット１０Ａと、画像処理ユニット１０Ｂとから構成される。撮像ユニット１０Ａには、赤外線等、物体が放射する波長帯のエネルギーを集光する光学レンズ系１１と、集光された赤外線エネルギーを検出する検知素子１３を備えたセンサモジュール１２がある。センサモジュール１２は、検知素子１３の受光面に投射されたエネルギーを検出し、光電流として出力する。
【０００９】
一方、画像処理ユニット１０Ｂは、増幅回路１４、信号処理回路１５、ビデオ回路１６及びモニタ１７から構成される。センサモジュール１２から出力された光電流は、増幅回路１４で増幅され、信号処理回路１５とビデオ回路１６で画像処理されて、ブラウン管や液晶表示器を使用したモニタ１７に、検知素子１３が検出した画像が示される。ここでは赤外線撮像装置１０の一般的な構成例を説明したが、可視光線を使用する撮像装置の構成も、赤外線撮像装置１０の構成と大差はない。
【００１０】
撮像装置１０は、可視・赤外線撮像装置に限らず高画質・高解像度が求められており、装置構造が複雑になり、維持管理も難易度が高くなってきている。この結果、顧客におけるメンテナンスも含め保守整備性を容易にすることが製品価値を向上させ、顧客満足度を得るキーとなる。そのために、撮像装置１０の撮像ユニット１０Ａにおける視軸整合が可能な調整手段が望まれている。
【００１１】
ここで、従来の赤外又は可視光学系を含む複数の撮像センサを有する撮像ユニット２０の構造及び視軸整合方法を図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。説明を簡単にするために、ここでは第１の光学系３０と第２の光学系４０を備えた撮像ユニット２０について説明する。
【００１２】
図３（ａ）は第１の光学系３０において使用する第１のセンサモジュール３１の構成を示すものである。第１のセンサモジュール３１は、撮像センサ３２を内蔵するセンサ部３３と、センサ部３３を後述する光学フレームに取り付ける取付ベース３４とから構成される。センサ部３３には、撮像センサ３２を３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向に移動させることができる移動機構３５が内蔵されている。これは、撮像センサ３２の設計位置は破線で示す位置であるが、製造ばらつきにより、製造後の撮像センサ３２の位置は設計位置にはならず、例えば実線で示す位置にΔdet1だけずれるので、調整が必要となるためである。また、取付ベース３４の取付面には、光学フレームとの位置合わせのための凹部３６が設けられている。
【００１３】
図３（ｂ）は第２の光学系４０において使用する第２のセンサモジュール４１の構成を示すものである。第２のセンサモジュール４１は、第１のセンサモジュール３１と同様に光学フレーム上に取り付けられる。センサモジュール４１には、撮像センサ４２を内蔵するセンサ部４３と、センサ部４３を後述する光学フレームに取り付ける取付ベース４４とがある。センサ部４３には、撮像センサ４２を３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向に移動させることができる移動機構４５が内蔵されている。この図にも撮像センサ４２の設計位置を破線で示し、製造後の撮像センサ４２の位置を実線で示してある。撮像センサ４２の設計位置に対する製造後の位置の誤差はΔdet2である。また、取付ベース４４の取付面には、光学フレームとの位置合わせのための凹部４６が設けられている。
【００１４】
ここで、図３（ｃ）を用いて撮像ユニット２０の全体の構造及び視軸整合方法を説明する。撮像ユニット２０は、光学フレーム２１に、第１の光学系３０と第２の光学系４０とが搭載されて構成される。第１の光学系３０には複数の光学レンズ３８を備えた第１の光学レンズ部３７と第１のセンサモジュール３１があり、第２の光学系４０には複数の光学レンズ４８を備えた第２の光学レンズ部４７と第２のセンサモジュール４１がある。第１の光学レンズ部３７と第２の光学レンズ部４７はそれぞれ、光学フレーム２１に突設された取付部２２，２３に取り付けられている。また、第１のセンサモジュール３１と第２のセンサモジュール４１はそれぞれ光学フレーム２１の上に、ガイドピン２４，２５によって位置決めされて取り付けられている。
【００１５】
第１の光学レンズ部３７と第２の光学レンズ部４７についても、入射光の設計上の結像位置は破線で示す位置であるが、製造ばらつきにより、製造後の入射光の結像位置は設計位置にはならず、例えば実線で示す位置にそれぞれΔopt1, Δopt2だけずれる。また、光学フレーム２１に突設されたガイドピン２４，２５についても、破線で示す設計上の位置に対して製造後のガイドピン２４，２５の位置は、実線で示すようにΔmecha1、Δmecha2だけずれる。視軸整合性を阻害する各構成部品の設計誤差（光学フレーム２１、光学系３７，４７、撮像センサ３２，４２）は、総合でｍｍオーダとなる。
【００１６】
すなわち、撮像ユニット２０の各構成品で採用する部品（構造部品、撮像センサ、光学系）の寸法精度には、技術的及び費用対効果上の限界が存在する。また、視軸整合性を成立させる為の各構成品の中で「光学系、撮像センサ」に関しては、単独で物理的絶対位置を必要な精度（μｍオーダ）計測する手段が存在しない。これらの理由より、撮像ユニット２０のメンテナンス時には、視軸整合（視軸整合要求精度約２０μｍ）を阻害するレベルにあることから、以下に説明する方法で視軸整合調整を実施していた。尚、撮像ユニット２０で採用される撮像センサ３２，４２は、冷却器の寿命によって発生するメンテナンス（交換等）が顧客又はメーカにて定期的に必要であることから、メンテナンス毎に各撮像センサ間の視軸整合再調整が必須であった。
【００１７】
図３（ａ）から（ｃ）に示した従来の装置における視軸を整合して調整するためには、光学系の誤差（Δopt1, Δopt2)、光学フレームの誤差（Δmecha1、Δmecha2）、センサモジュールの誤差（Δdet1、Δdet2）の積上げ総誤差（Δ）分を視軸整合調整する。この調整は、センサモジュール３１，４１内の移動機構３５，４５により物理的に撮像センサ３２，４２を軸（ｘ、ｙ、ｚ）並進方向、及び回転（ｒｏｔ）方向へ移動させることによって行う。１つの光学系と他の光学系との視軸整合（光軸を平行にする）は撮像ユニットの製造時に行われていた。したがって、センサモジュール３１，４１の交換時には、撮像センサ３２，４２の中心を各光学系の光軸に合わせる視軸整合調整が必須である。尚、このとき部品累積誤差（約１ｍｍ）に対して、視軸整合に必要な位置精度（約２０μｍ以内)への調整が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００７−２３５７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、前述した従来の視軸整合調整方法には以下の要因より、多くの作業工数が掛かり、極めて難易度が高いという課題があった。
（ａ）撮像センサの多素子化（可視光ではハイビジョン化、赤外線では高精細化）、高感度化により撮像装置の探知性能を更に向上させる為に光学系の長焦点距離化（望遠化）が進んでいることから、視軸整合調整時の感度が大きくなった。
（ｂ）撮像システムのマルチセンサ化（可視光系、中赤外線系、遠赤外線系等）が進み、視軸整合調整対象が多くなった。
（ｃ）光学系長焦点距離化によって、光学系に高倍率ズームや複数視野を有する変倍光学系が採用されるため、光学系変倍時においても視軸整合機能を満足する必要が生じた。
（ｄ）調整時における調整機構系の内部隙間や構造物の有する剛性（バネ性）により、調整時と固定後に再現性が無い範囲が存在することから調整が困難になった。
【００２０】
そこで本出願は、撮像装置の視軸整合を確保しつつ、大幅な整合調整工数の削減、難易度の低減を実現する撮像装置及び撮像装置の視軸整合方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記目的を達成する本出願の撮像装置は、少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、撮像ユニットを搭載する光学フレームを有する撮像装置であって、各撮像ユニットは、光学レンズ系、撮像センサを備えたセンサモジュール及びセンサモジュールを光学フレームに搭載するベース機構を備え、撮像センサはセンサモジュールのベース機構に対する位置決め部材に対して３次元方向の位置が予め調整されており、ベース機構には、位置決めされて搭載されたセンサモジュールの撮像センサの位置を３次元方向に調整可能な調整機構が設けられており、光学フレームには、１つの撮像ユニットの光軸に対して他の撮像ユニットの光軸を平行に調整する光軸の調整機構が設けられていることを特徴としている。
【００２２】
また、目的を達成する本出願の撮像装置の視軸整合方法は、少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、撮像ユニットを搭載する光学フレームを有し、撮像ユニットは光学レンズ系、撮像センサを内蔵するセンサモジュール及び該センサモジュールを搭載するベース機構を備える撮像装置における視軸整合方法であって、センサモジュールのベース機構への搭載位置の基準点に対して、撮像センサの位置を調整装置を用いて正確に調整する工程と、撮像ユニットの１つに対して、光学レンズ系とベース機構とを光学フレームに搭載した後にセンサモジュールをベース機構に搭載し、ベース機構に備えられた３次元方向調整で撮像センサ位置を光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、他の撮像ユニットに対して、光学レンズ系と光学フレームとの間に設けられた光軸の調整機構で、他の光学系撮像ユニットの光軸を、撮像センサ位置の調整済の撮像ユニットの光軸に平行になるように調整する工程と、他の光学系撮像ユニットに対して、ベース機構を光学フレームに搭載した後にセンサモジュールをベース機構に搭載し、ベース機構に備えられた３次元方向調整で撮像センサ位置を光学レンズ系の結像位置に調整する工程とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本出願によれば、センサ部の撮像センサ位置の位置精度を向上させ、３軸方向への移動機構を備えたベース機構を光学フレーム上に付加してこの上にセンサモジュールを搭載したので、センサモジュールの交換時の視軸整合調整が容易になった。即ち、撮像装置を構成する主要部品である「光学系」及び「光学フレーム」を部品レベルでは、製造性及びコストを重視して互換性は無くしたが、装置レベルにおいてセンサモジュールに位置互換性を持たせた。この結果、センサモジュールの交換時の視軸整合調整において「回転方向」のみの調整で容易に視軸整合が可能となり、従来装置に比べて撮像装置の性能向上と製造コストの維持を確保しつつ、保守整備のし易さが向上した。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は撮像装置を備える哨戒機の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す撮像装置の概観を示す斜視図である。
【図２】従来の赤外線撮像装置の一般的な構成例を示す構成図である。
【図３】（ａ）は光学フレームに取り付ける従来のセンサモジュールの一例の構成を示す側面図、（ｂ）は光学フレームの別の場所に取り付ける従来のセンサモジュールの一例の構成を示す側面図、（ｃ）は２系統の光学系を備えた撮像ユニットの構成例及び視軸整合方法を示す側面図である
【図４】（ａ）は本出願のセンサモジュールの構成を示す側面図、（ｂ）は（ａ）に示したセンサモジュールのガイドピンに対する撮像センサの位置を調整する調整装置の構成を示す構成図である。
【図５】（ａ）は図４（ｂ）に示した調整装置に取り付けられたセンサモジュールを平面視した平面図、（ｂ）は（ａ）に示したセンサモジュールの一実施例の詳細な構造を示す断面図である。
【図６】（ａ）は図４（ｂ）に示した調整装置の台座の上に、本出願の一実施例のセンサモジュールが計測用治具を介して取り付けられた状態を示す斜視図、（ｂ）は図４（ｂ）に示した調整装置の台座の上に、本出願の別の実施例のセンサモジュールが計測用治具を介して取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は本出願の一実施例の撮像ユニットにおけるセンサモジュールの視軸整合方法の第１の手順を説明する説明図、（ｂ）は（ａ）のあおり機構の詳細な構成を示す部分断面図である。
【図８】図７（ａ）に示した本出願の一実施例の撮像ユニットにおけるセンサモジュールの視軸整合方法の第２の手順を説明する説明図である。
【図９】（ａ）は図８に示した本出願の一実施例の撮像ユニットにおけるセンサモジュールの視軸整合方法に使用されるコリメータの構成を示す側面図、（ｂ）は（ａ）に示されるターゲットパターンのＥ矢視図である。
【図１０】図９（ａ）に示すコリメータを使用して視軸を整合調整する際の、図２で説明したモニタに表示されるターゲットパターンの、視軸整合前と視軸整合後の位置を示す図である。
【図１１】（ａ）は本出願の撮像ユニットを３つ備える撮像装置の具体的な装置概観を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した撮像装置の正面図である。
【図１２】（ａ）は図１１（ａ）、（ｂ）に示した撮像装置に内蔵された赤外線用の撮像ユニット内のウインドウからセンサモジュールまでの光路を示す光路図、（ｂ）は本出願の撮像装置に内蔵された撮像ユニット内のウインドウからセンサモジュールまでの光路の別の実施例を示す光路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を用いて本出願における撮像装置及び撮像装置の視軸整合方法の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。まず、本出願の撮像装置に使用するセンサモジュール１０２の構成について図４から図６を用いて説明する。なお、センサモジュール１０２は赤外線撮像ユニットに使用されるものとする。ここで、図４（ａ）はセンサモジュール１０２の側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示したセンサモジュール１０２のガイドピン１１６に対する撮像センサ１０４の位置を調整する計測機器１１７の構成を示す構成図である。また、図５（ａ）、（ｂ）は図４（ｂ）のＷ部を拡大して平面視した平面図及び断面図である。更に、図６（ａ）は図４（ｂ）に示した計測機器１１７の台座１１８の上に計測用治具１１５を介してセンサモジュール１０２が取り付けられた状態を示す斜視図である。
【００２６】
図４（ａ）に示すように、センサモジュール１０２には側面視Ｌ字状の取付ベース１０３があり、取付ベース１０３の外側の面の一方が取付面となっていて、ガイドピン１１６が突設されている。また、取付ベース１０３の外側の面の他方の面に撮像センサ１０４があり、撮像センサ１０４の３次元方向の位置は、取付ベース１０３に設けられた調整機構１３０によって調整することができる。撮像センサ１０４は撮像センサカバー１２０で密封されている。調整機構１３０は、撮像センサ１０４の位置をｘ方向、ｙ方向、ｚ方向及び回転方向Ｒに調整することができる。１１３は調整機構１３０に設けられた調整ねじである。
【００２７】
図４（ａ）のように構成されたセンサモジュール１０２は、図４（ｂ）に示すような計測機器１１７に取り付けられ、ガイドピン１１６に対する撮像センサ１０４の位置が調整機構１３０によって調整される。計測機器１１７は、台座１１８、台座１１８の外周部に設けられた柱部１２１、柱部１２１に保持された天井部１２２、天井部１２２の台座１１８の対向面に設けられた赤外線照射部１２３及び台座１１８の上に固着された計測用治具１１５を備える。計測用治具１１５は赤外線照射部１２３の直下に配置されている。
【００２８】
全てのセンサモジュール１０２は、製造後に撮像センサカバー１２０が取り付けられる前の状態で、撮像センサ１０４が赤外線照射部１２３に対向するように計測用治具１１５に取り付けられる。この状態が図４（ｂ）並びに図６（ａ）に示される。このとき、取付ベース１０３の撮像センサの取付面１０３Ｓは台座１１８に平行であり、取付ベース１０３のガイドピン１１６の設置面１０３Ｐは台座１１８に垂直である。撮像センサ１０４はセンサ保持部１２５によって撮像センサの取付面１０３Ｓに取り付けられており、センサ保持部１２５は調整ネジ１１３によって撮像センサの取付面１０３Ｓの上をｘ，ｙ方向に移動可能である。また、センサ保持部１２５と撮像センサの取付面１０３Ｓの間に高さ調整部材であるシム１２６を挿入することによって、撮像センサ１０４のｚ方向の撮像センサの取付面１０３Ｓからの距離を調節することができる。
【００２９】
ここで、計測装置１１７を使用したセンサモジュール１０２の調整方法について説明する。尚、調整時におけるセンサモジュール１０２は、撮像センサカバー１２０を取り付ける前のセンサモジュール製造工程にて実施されるものである。センサモジュール１０２が計測用治具１１５に取り付けられると、まず、計測装置１１７の台座１１８と測定対象物である撮像センサ１０４との平行がとられる。
【００３０】
次いで、ガイドピン１１６から撮像センサ１０４までのｚ方向計測が行われ、ガイドピン１１６から撮像センサ１０４までの距離が基準値内（約２０μｍ以内）になるように、センサ保持部１２５と取付ベース１０３のセンサ取付面１０３との間にシム１２６が挿入される。この後、ガイドピン１１６から撮像センサ１０４の中心の位置が基準値以内（約２０μｍ以内）になるように、調整ネジ１１３が緩められて撮像センサ１０４がｘ，ｙ方向に移動させられて位置調整が行われる。位置調整時のｘ、ｙ、ｚ方向計測には、非接触計測が可能な光学系１２４を有する３次元測定機１２３が使用される。この３次元測定機１２３は、接触測定子と可視映像判定による非接触の両方の機能を有するものであり、ここでは可視映像による計測機能が使用される。１２３Ａは原点位置位置計測時に使用する接触型測定子である。
【００３１】
以上のようにして撮像センサ１０４の高さと中心位置が調整された後は、撮像センサ１０４の四隅のポイントＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ（図５（ａ）参照）が計測され、撮像センサ１０４の一辺が取付ベース１０３の一辺に平行になるように調整される。例えば、図５（ａ）に示されるように、撮像センサ１０４の長辺が取付ベース１０３の長辺に対して角度θだけ傾いていた場合は、この傾きが０にされる。そして、全ての調整が終了した状態で調整ねじ１１３が固定され、撮像センサカバー１２０が取り付けられてセンサモジュール１０２の組立てが完了する。
【００３２】
なお、前述の実施例では、撮像センサ１０４の高さと中心位置、並びに取付ベース１０３との平行度の調整を調整ねじ１１３のみで行うようにしているが、実際の調整精度は基準値に対して約２０μｍ以内であるので、細かい調整が必要である。そこで、センサモジュール１０２には、図５（ｂ）並びに図６（ｂ）に示すような微調整機構１３１が設けられている。微調整機構１３１では、センサ保持部１２５と取付ベースのセンサ取付面１０３Ｓとの間にシム保持スライダ１２７があり、シム１２６はシム保持スライダ１２７の凹部とセンサ保持部１２５との間に挿入されている。
【００３３】
シム保持スライダ１２７は取付ベースのセンサ取付面１０３Ｓの上をｘ、ｙ方向に移動可能であり、調整ねじ１１３によって取付ベースのセンサ取付面１０３Ｓの上に固定される。また、調整ねじ１１４はシム保持スライダ１２７の上にシム１２６を固着すると共に、緩められれば、センサ保持部１２５がシム保持スライダ１２７の中心線ＣＬの回りに回転できるようになる。すなわち、微調整機構１３１は、第１のセンサモジュール１０２が光学フレーム１０５に設置された後に、回転方向（ｒｏｔ方向）のみ独立して位置調整が可能な構造を併せ持つ。
【００３４】
次に、精度良く調整されたセンサモジュール１０２を用いて、本出願の一実施例の撮像装置１５０の視軸調整について図７及び図８を用いて説明する。なお、撮像装置１５０には光学フレーム１０５に、第１の光学系（第１の撮像ユニット）５０と第２の光学系（第２の撮像ユニット）１００があるものとする。そして、第１の光学系５０には第１の光学レンズ部１０１と、前述の調整済みの第１のセンサモジュール１０２があり、第２の光学系１００には第２の光学レンズ部１０７と、同じく調整済みの第２のセンサモジュール１０８があるものとする。
【００３５】
また、撮像装置１５０に視軸調整用の平行光を送るために、撮像装置１５０の前方には図９に示すコリメータ６０が設置されており、撮像装置１５０には図示はしないが図２で説明したような画像処理ユニットが接続されているものとする。コリメータ６０は一方が開口する円筒形のハウジング６１の内底部に凹面鏡６２が設置され、凹面鏡６２の焦点以遠のハウジング６１内にコリメータ６０の中心軸６３に対して４５度傾斜する平面鏡６４が設置されたものである。平面鏡６４の鏡面に対向するハウジング６１の側面にはウインドウ６５が設けられており、ウインドウ６５の外側にはターゲットパターン６６を備えた熱光源６７がある。図９（ｂ）に光を通す孔６６Ｈを備えたターゲットパターン６６の一実施例を示す。
【００３６】
図９（ａ）に示すように、熱光源６７からターゲットパターン６６の孔６６Ｈを通ってウインドウ６５からハウジング６１内に入射した光は、反射鏡６４で反射して凹面鏡６２に向かい、凹面鏡６２で反射されて平行光となって撮像装置１５０に向かう。凹面鏡６２で反射された平行光の直径（コリメータ６０の有効開口）Φは、撮像装置１５０を包含する大きさを備える。
【００３７】
コリメータ６０から出射されたターゲットパターン６６が、例えば、視軸整合が行われていない撮像装置１５０の第１の撮像ユニット５０に入射されると、ターゲットパターン６６によるマークＭは、図１０に示すようにモニタ１７に表示され、モニタ１７の中心点ＣＰからずれた位置にある。後述する撮像装置１５０の視軸整合調整は、ターゲットパターン６６によるマークＭがモニタ１７の中心点ＣＰに表示されるようにする調整である。
【００３８】
ここで、撮像装置１５０の視軸整合調整の一実施例について説明する。撮像装置１５０の視軸整合調整は初回製造時に実施される。この実施例では第１の光学系５０を視軸基準として最初に視軸整合調整を実施し、次いで第２の光学系１００の視軸整合調整を実施する場合について説明する。視軸整合調整時には前述の無縁遠方目標を表示するコリメータ６０を使用する。
【００３９】
（第１の光学系５０の視軸調整）
図７（ａ）に示すように、まず、光学フレーム１０５の取付部１４１に第１の光学レンズ部１０１を固定する。第１の光学レンズ部１０１の構成は、図３で説明した従来の第１の光学レンズ部３７の構成と同じで良い。次いで、光学フレーム１０５に突設されているガイドピン１１２に合わせて、光学フレーム１０５の上に第１のベース機構１１０を設置する。第１のベース機構１１０はこの上に第１のセンサモジュール１０２を搭載するものであり、内部に３軸並進方向（ｘ１，ｙ１，ｚ１方向）調整機構（以後３軸調整機構）１２８が設けられている。
【００４０】
第１のベース機構１１０を光学フレーム１０５の上に設置した後に、第１のベース機構１１０の上に、位置調整を実施済みの第１のセンサモジュール１０２をガイドピン１１６で位置決めして固定する。このとき第１の光学レンズ部１０１は前述のコリメータと正対している。この状態でコリメータにセットしたターゲットパターンを用い、第１の光学レンズ部１０１を通して第１のセンサモジュール１０２の撮像センサ１０４にターゲットパターンを結像させる。そして、撮像センサ１０４にて取得した画像をモニタ上に表示させる。この時、モニタ上に表示されたターゲットパターンの表示にピントが合い、かつモニタ中央に表示されるようにする。即ち、第１のベース機構１１０内に設けた３軸調整機構１２８により、第１のセンサモジュール１０２を微動させ、要求基準位置範囲内（約２０μｍ以内）になるよう位置調整を実施する。これで第１の光学系５０の視軸調整が完了する。
【００４１】
（第２の光学系１００の視軸調整）
第１の光学系５０の視軸調整の完了後に、第２の光学系１００の視軸調整を行う。第２の光学系１００では、第２の光学レンズ部１０７を、光学フレーム１０５に設けられた光学系あおり機構１０６に取り付ける。あおり機構１０６は図７（ｂ）に示すように、光学フレーム１０５に取り付けられるあおり調整ねじ１４２と、固定ボルト１４３、及び可動片１４４とから構成されている。そして、第２の光学レンズ部１０７は、そのフランジ部１４５が可動片１４４に取り付けられている。あおり機構１０６は、調整ねじ１４２を調整することにより、可動片１４４の光学フレーム１０５に対する取付角度を変更し、固定ボルト１４３でその取付角度を固定する。
【００４２】
第２の光学系１００の第２の光学レンズ部１０７は、あおり機構１０６の取付ボルト１４３を調整することにより、第１の光学系５０の第１の光学レンズ部１０１と光軸が平行になるように光学フレーム１０５に固定する。このように、第２の光学レンズ部１０７をあおり機構１０６を介して光学フレーム１０５に固定するのは、光学フレーム１０５、第１の光学レンズ部１０１及び第２の光学レンズ部１０７の部品精度を、従来類似品の部品精度レベルと同等にしているからである。
【００４３】
部品精度が従来通りであると、実際の光学フレーム１０５は破線で示す設計位置から実線で示す位置にずれる製造誤差（Δmecha1、Δmecha2）を有する。このため、光学フレーム１０５の第１の光学系５０及び第２の光学系１００の取付面は、製造誤差によりθfre傾いている。また、第１と第２の光学レンズ部１０１,１０７への入射光の結像位置は、破線で示す設計位置に対して、実線で示すようにΔopt1、Δdet2だけずれる。光学フレーム１０５の設計位置からのずれにより、光学フレーム１０５に第１と第２の光学レンズ部１０１,１０７を直接取り付けると、第１と第２の光学レンズ部１０１,１０７の光軸の間にθfreの角度が生じる。あおり機構１０６は、第１と第２の光学レンズ部１０１,１０７の光軸の間にθfreの角度を無くして、両者の光軸を平行にするためのものである。
【００４４】
あおり機構１０６によって第１と第２の光学レンズ部１０１,１０７の光軸を平行にする場合には、第２の光学レンズ部１０７にボアサイト調整治具１５５を取り付け、第２のセンサモジュール１０８をボアサイト調整治具１５５に固定する。このとき、第２のベース機構は光学フレーム１０５に取り付けない。そして、第２のセンサモジュール１０８にて取得したターゲットパターン像が、モニタの画面中央でピントが合う状態で表示されるよう、第２のセンサモジュール１０８全体をｘ及びｙ方向へ位置調整する。このとき、ピント調整は第２の光学レンズ部１０７のフォーカス調整機構のピント調整機能にて実施することができる。
【００４５】
ターゲットパターン像がモニタの画面中央でピントが合う状態に第２のセンサモジュール１０８を位置調整した後は、第２の光学レンズ部１０７全体をあおり１０６にて微動させ、第１の光学系５０の光軸に対して、第２の光学系１００の光軸を平行にする。このとき、第１の光学系５０のモニタに表示されたターゲットパターン像と、第２の光学系１００のモニタに表示されたターゲットパターン像とが一致するようにあおり機構１０６を調整する。あおり機構１０６の調整では、調整ねじ１４２により第２の光学レンズ部１０７全体をｘ１，ｙ１方向へ調整し、位置が決まった状態でその位置を固定ボルト１４３を締め付けて固定する。以上で第２の光学系１００のボアサイト調整が完了する。
【００４６】
この後、第２の光学レンズ部１０７に取り付けられたボアサイト調整治具１５５を取り外し、図８に示すように、光学フレーム１０５に突設されているガイドピン１１２に合わせて、光学フレーム１０５の上に第２のベース機構１１１を設置する。第２のベース機構１１１はこの上に第２のセンサモジュール１０８を搭載するものであり、内部に３軸並進方向（ｘ１，ｙ１，ｚ１方向）調整機構（以後３軸調整機構）１２９が設けられている。
【００４７】
第２のベース機構１１１を光学フレーム１０５の上に設置した後に、第２のベース機構１１１の上に、位置調整を実施済みの第２のセンサモジュール１０８をガイドピン１１６で位置決めして固定する。このとき第２の光学レンズ部１０７は前述のコリメータと正対している。この状態でコリメータにセットしたターゲットパターンを用い、第２の光学レンズ部１０７を通して第２のセンサモジュール１０８の撮像センサ１１９にターゲットパターンを結像させる。そして、撮像センサ１１９にて取得した画像をモニタ上に表示させる。この時、モニタ上に表示されたターゲットパターンの表示にピントが合い、かつモニタ中央に表示されるよう、第２のベース機構１１１内に設けた３軸調整機構１２９により、第２のセンサモジュール１１１を微動させ、要求基準位置範囲内（約２０μｍ以内）になるよう位置調整を実施する。
【００４８】
このとき、モニタ上に表示されたターゲットパターンの傾きが第１のセンサモジュール１０２にて取得したターゲットパターン像と回転方向の傾きが一致するように、ｒｏｔ方向へ第２のセンサモジュール１０８内のｒｏｔ調整機構（図示せず）により整合調整を実施する。以上で第２の光学系１００の視軸調整が完了し、撮像装置１５０の新規製造時における視軸整合調整が完了する。
【００４９】
（センサモジュール交換時の視軸整合調整）
以上説明した第１と第２の光学系５０，１００における第１と第２のセンサモジュール１０２，１０８の視軸整合調整は、撮像装置１５０の製造時に実施されるものである。一方、第１と第２のセンサモジュール１０２，１０８が赤外線用である場合に、第１と第２のセンサモジュール１０２，１０８は所定期間毎に交換が必要になる。交換時には第１と第２のセンサモジュール１０２，１０８に視軸整合調整が必要である。しかしながら、本出願の撮像装置１５０に使用する第１と第２のセンサモジュール１０２，１０８は、前述のように製造時にガイドピン１１６に対する撮像センサ１０４，１１９の位置が精密に調整されている。即ち、位置決め用のガイドピン１１６に対する第１と第２の撮像センサ１０４，１１９の位置調整は済んでいる。
【００５０】
このため、位置調整が済んでいる第１と第２のセンサモジュール１０２，１０８は、交換時に第１と第２のベース機構１１０，１１１に搭載後、第１と第２のセンサモジュール１０２，１０８に設けられているｒｏｔ調整機構によりｒｏｔ方向調整のみ実施する。ｒｏｔ調整は、図５（ｂ）に示すセンサ保持部１２５のΦＤ部の雌雄構造をガイドとして実施できる。すなわち、交換対象のセンサモジュールは、交換後のｒｏｔ調整として、調整ねじ１１４を緩めてセンサ保持部１２５を回転させて軸整合調整のみを実行することにより、視軸調整が完了する。
【００５１】
図１１（ａ）は本出願の撮像ユニットを３つ備える撮像装置１６０の具体的な実施例の装置概観を示すものであり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示した撮像装置１６０を正面から見たものである。この実施例の撮像装置１６０には、可視光学系の撮像ユニット、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットが内蔵されている。符号１６１が可視光学系の撮像ユニットのウインドウ、符号１６２が中赤外線系の撮像ユニットのウインドウ、符号１６３が遠赤外線系の撮像ユニットのウインドウである。
【００５２】
図１１（ａ）、（ｂ）に示した撮像ユニットを３つ備える撮像装置１６０に使用される撮像センサが、全てｒｏｔ調整可能な撮像センサであれば、製造時にガイドピンに対する撮像センサの位置が調整済なので、交換時にｒｏｔ調整無しに視軸整合が可能である。一方、ｒｏｔ調整が不可能な可視撮像センサがあれば、そのセンサの製造誤差を含むｒｏｔ位置を基準として、その他の撮像センサをｒｏｔ調整して視軸整合を行う。
【００５３】
可視光学系の撮像ユニットの光学系の光路は一直線状である。従って、可視光学系の撮像ユニットのセンサモジュール１６４は、撮像装置１６０の裏面側にある。可視光学系の撮像ユニットのセンサモジュール１６４は殆ど交換する必要がないので、撮像装置１６０の裏面側にあっても不便はない。一方、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の光路は２つの反射鏡によって１８０度曲げられている。遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の例を図１２（ａ）に示す。遠赤外線系の撮像ユニットの光学系１７０には２つの反射鏡１７１，１７２があり、ウインドウ１６３から入射した赤外線は、２つの反射鏡１７１，１７２で９０度ずつ反射されて、ウインドウ１６３と同じ側に設けられたセンサモジュール１６６内の撮像センサ１６７に達する。中赤外線系の撮像ユニットの光学系の構成は遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の構成と同じで良い。
【００５４】
２つの反射鏡を使用して、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の光路は１８０度曲げられている。このため、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットでは、センサモジュールを撮像装置１６０のインドウ１６２、１６３と同じ側に配置することができる。図１１において、符号１７１で示す部分が中赤外線系の撮像ユニットのセンサモジュールであり、符号１７２で示す部分が遠赤外線系の撮像ユニットのセンサモジュールである。
【００５５】
このように、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の光路が１８０度曲げられていると、センサモジュール１７１，１７２がウインドウ１６２，１６３と同じ側に来る。赤外線系の撮像ユニットは定期的な交換が必要なので、メンテナンスにおけるセンサモジュール１７１，１７２の交換が撮像装置１６０の正面側から行うことができて便利であり、センサモジュール１７１，１７２の交換工数を低減することができる。
【００５６】
なお、図１２（ｂ）に示すように、撮像ユニットの光学系１８０の光路は１つの反射鏡１８１によって９０度だけ曲げ、撮像ユニットのセンサモジュール１８６を撮像装置の本体の右側の側面、或いは左側の側面に配置することも可能である。１８３はウインドウ、１８７は撮像センサを示している。
【００５７】
以上説明したように、本出願の撮像装置及び撮像装置の視軸整合方法によれば、以下が可能である。
（１）撮像装置の構成部品である光学系と光学フレームを構成上別部品としてから構成した場合、初回製造時において視軸整合調整を実施すれば、以降のセンサモジュール交換時の視軸整合調整は、回転方向の調整を除き不要ある。このため、撮像装置の視軸整合時に視軸の整合を確保しつつ大幅な整合調整工数の削減、難易度の低減が可能になる。
（２）よって、撮像装置の性能が向上し複雑な構成になっても、視軸整合調整時の負荷がこれまでよりも大幅に改善される。
（３）更に、製造メーカにおける装置メンテナンス時の視軸整合調整作業工数の大幅な削減（コスト低減効果）が見込まれる。
（４）ユーザにおける同様のメンテナンスも可能な構造とできることから、装置稼働率の向上が図れ、顧客満足度の高い製品を提供できる。
【００５８】
（５）撮像センサ位置を製造毎に視軸整合に影響の無い精度以下に調整することが可能となる。
（６）センサモジュールのベース機構を付加することで、複雑で高性能になった撮像装置にもかかわらず、それを構成する各要素部品（光学系、光学フレーム部品等）は従来類似装置で実績のある部品精度相当で、撮像装置の視軸整合機能性能を満足する。
（７）コスト的に有利な専門業者にて設計及び製造委託したものを購入することが継続して可能となる。
（８）撮像装置製造に必要な部材費が安価で入手し構成する事が可能となり、製品利益率の向上に寄与する。
（９） 将来見込まれる撮像装置の更なる高性能化に対して、要求精度が調整可能な精度以下の場合は、技術的に本出願の技術を継続して採用可能である。
【００５９】
以上、本発明を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明した。本発明の容易な理解のために、本発明の具体的な形態を以下に付記する。
【００６０】
（付記１） 少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、該撮像ユニットを搭載する光学フレームを有する撮像装置であって、
前記各撮像ユニットは、光学レンズ系、撮像センサを備えたセンサモジュール及び前記センサモジュールを前記光学フレームに搭載するベース機構を備え、
前記撮像センサは前記センサモジュールの前記ベース機構に対する位置決め部材に対して３次元方向の位置が予め調整されており、
前記ベース機構には、位置決めされて搭載された前記センサモジュールの前記撮像センサの位置を３次元方向に調整可能な調整機構が設けられており、
前記光学フレームには、前記１つの撮像ユニットの光軸に対して他の撮像ユニットの光軸を平行に調整する光軸の調整機構が設けられていることを特徴とする撮像装置。
（付記２） 前記センサモジュールには、外部からの調整により前記撮像センサを光軸に対して回転させる回転機構が設けられていることを特徴とする付記１に記載の撮像装置。
（付記３） 前記１つの撮像ユニットが赤外線光学系撮像ユニットであり、前記他の撮像ユニットが可視光線系撮像ユニットであることを特徴とする付記１又は２に記載の撮像装置。
（付記４） 前記センサモジュールの前記ベース機構に対する位置決め部材が少なくとも２つのガイドピンとガイド穴であることを特徴とする付記１から３の何れかに記載の撮像装置。
（付記５） 前記ベース機構の前記光学フレームに対する位置決め部材が少なくとも２つのガイドピンとガイド穴であることを特徴とする付記１から４の何れかに記載の撮像装置。
【００６１】
（付記６） 前記赤外線光学系撮像ユニットとして、遠赤外線光学系撮像ユニットと、注赤外線光学系撮像ユニットとが設けられていることを特徴とする付記１から５の何れかに記載の撮像装置。
（付記７） 前記各撮像ユニットの前記光学レンズ系は２つの反射鏡を備えており、前記各撮像ユニットへの入射光は前記反射鏡でそれぞれ９０度ずつ反射され、前記センサモジュールは前記光学レンズ系の入射窓と同じ側から交換可能に前記撮像装置に搭載されることを特徴とする付記１から６の何れかに記載の撮像装置。
（付記８） 前記各撮像ユニットの前記光学レンズ系は１つの反射鏡を備えており、前記各撮像ユニットへの入射光は前記反射鏡で９０度反射され、前記光学レンズ系に直交する方向に設けられた前記センサモジュール機構に入射されることを特徴とする付記１から６の何れかに記載の撮像装置。
（付記９） 少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、該撮像ユニットを搭載する光学フレームを有し、前記撮像ユニットは光学レンズ系、撮像センサを内蔵するセンサモジュール及び該センサモジュールを搭載するベース機構を備える撮像装置における視軸整合方法であって、
前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載位置の基準点に対して、前記撮像センサの位置を調整装置を用いて正確に調整する工程と、
前記撮像ユニットの１つに対して、前記光学レンズ系と前記ベース機構とを前記光学フレームに搭載した後に前記センサモジュールを前記ベース機構に搭載し、前記ベース機構に備えられた３次元方向調整で前記撮像センサ位置を前記光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、
他の前記撮像ユニットに対して、前記光学レンズ系と前記光学フレームとの間に設けられた光軸の調整機構で、前記他の光学系撮像ユニットの光軸を、前記撮像センサ位置の調整済の撮像ユニットの光軸に平行になるように調整する工程と、
前記他の光学系撮像ユニットに対して、前記ベース機構を前記光学フレームに搭載した後に前記センサモジュールを前記ベース機構に搭載し、前記ベース機構に備えられた３次元方向調整で前記撮像センサ位置を前記光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、を備えることを特徴とする撮像装置における視軸整合方法。
（付記１０） 前記センサモジュールにおける調整が、外部からの調整により前記撮像センサを光軸に対して回転させる調整を含むことを特徴とする付記９に記載の撮像装置。
【００６２】
（付記１１） 最初に調整する前記１つの撮像ユニットが前記可視光学系撮像ユニットであることを特徴とする付記９又は１０に記載の撮像装置における視軸整合方法。
（付記１２） 前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載位置の基準点に対して、前記撮像センサの位置を正確に調整する工程が、
前記調整装置と前記撮像センサとの平行をとる工程と、
前記撮像センサの前記ガイドピンからのｚ方向の距離が基準値以内になるように調整する工程と、
前記撮像センサの中心までの前記ガイドピンからのｘ，ｙ方向の距離がそれぞれ基準値以内になるように調整する工程と、
前記撮像センサの一辺が、前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載面に平行になるように、前記撮像センサを前記中心に対して回転させる工程とを備えることを特徴とする付記８に記載の撮像装置における視軸整合方法。
（付記１３） 前記基準点が、前記センサモジュールに突設された少なくとも２つのガイドピンと、前記ベース機構に設けられたガイド穴であることを特徴とする付記１２に記載の撮像装置における視軸整合方法。
（付記１４） 前記光軸の調整機構による、前記可視光学系撮像ユニットの光軸に対して赤外線光学系撮像ユニット及び他の光学系撮像ユニットの光軸を平行に調整する工程が、
前記他の光学系撮像ユニットの光出射面に、ボアサイト調整治具を用いて前記センサモジュールを、その光軸が前記赤外線光学系撮像ユニット及び他の光学系撮像ユニットの光軸に合わせて搭載する工程を含むことを特徴とする付記９から１３の何れかに記載の撮像装置における視軸整合方法。
（付記１５） 前記撮像センサの前記ガイドピンからのｚ方向の距離が基準値以内になるように調整する工程において、前記撮像センサの保持部に高さ調整用のシムが挿入されることを特徴とする付記９に記載の撮像装置における視軸整合方法。
【００６３】
（付記１６） 前記センサモジュールが交換された後の撮像装置における視軸整合方法であって、
前記ベース機構に対して新たに搭載された前記センサモジュールに対して、外部からの調整により前記撮像センサを光軸に対して回転させることを特徴とする付記１０に記載の撮像装置における視軸整合方法。
【符号の説明】
【００６４】
５０ 第１の光学系
１００ 第２の光学系
１０１ 第１の光学レンズ部
１０２ 第１のセンサモジュール
１０３ 第１の取付ベース
１０４ 第１の撮像センサ
１０５ 光学フレーム
１０６ あおり機構
１０７ 第２の光学レンズ部
１０８ 第２のセンサモジュール
１０９ 第２の取付ベース
１１０ 第１のベース機構
１１１ 第２のベース機構
１１２，１１６ ガイドピン
１１３，１１４ 調整ねじ
１１５ 計測用治具
１１７ 計測機器
１１９ 第２の撮像センサ
１２０ センサカバー
１２６ シム
１２８，１２９ ３軸調整機構
１３０ 調整機構
１３１ 微調整機構
１５０ 本願の撮像装置
１５５ ボアサイト調整治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、該撮像ユニットを搭載する光学フレームを有する撮像装置であって、
前記各撮像ユニットは、光学レンズ系、撮像センサを備えたセンサモジュール及び前記センサモジュールを前記光学フレームに搭載するベース機構を備え、
前記撮像センサは前記センサモジュールの前記ベース機構に対する位置決め部材に対して３次元方向の位置が予め調整されており、
前記ベース機構には、位置決めされて搭載された前記センサモジュールの前記撮像センサの位置を３次元方向に調整可能な調整機構が設けられており、
前記光学フレームには、前記１つの撮像ユニットの光軸に対して他の撮像ユニットの光軸を平行に調整する光軸の調整機構が設けられていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記各撮像ユニットの前記光学レンズ系は２つの反射鏡を備えており、前記各撮像ユニットへの入射光は前記反射鏡でそれぞれ９０度ずつ反射され、前記センサモジュールは前記光学レンズ系の入射窓と同じ側から交換可能に前記撮像装置に搭載されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、該撮像ユニットを搭載する光学フレームを有し、前記撮像ユニットは光学レンズ系、撮像センサを内蔵するセンサモジュール及び該センサモジュールを搭載するベース機構を備える撮像装置における視軸整合方法であって、
前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載位置の基準点に対して、前記撮像センサの位置を調整装置を用いて正確に調整する工程と、
前記撮像ユニットの１つに対して、前記光学レンズ系と前記ベース機構とを前記光学フレームに搭載した後に前記センサモジュールを前記ベース機構に搭載し、前記ベース機構に備えられた３次元方向調整で前記撮像センサ位置を前記光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、
他の前記撮像ユニットに対して、前記光学レンズ系と前記光学フレームとの間に設けられた光軸の調整機構で、前記他の光学系撮像ユニットの光軸を、前記撮像センサ位置の調整済の撮像ユニットの光軸に平行になるように調整する工程と、
前記他の光学系撮像ユニットに対して、前記ベース機構を前記光学フレームに搭載した後に前記センサモジュールを前記ベース機構に搭載し、前記ベース機構に備えられた３次元方向調整で前記撮像センサ位置を前記光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、を備えることを特徴とする撮像装置における視軸整合方法。
【請求項４】
前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載位置の基準点に対して、前記撮像センサの位置を正確に調整する工程が、
前記調整装置と前記撮像センサとの平行をとる工程と、
前記撮像センサの前記ガイドピンからのＺ方向の距離が基準値以内になるように調整する工程と、
前記撮像センサの中心までの前記ガイドピンからのｘ，ｙ方向の距離がそれぞれ基準値以内になるように調整する工程と、
前記撮像センサの一辺が、前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載面に平行になるように、前記撮像センサを前記中心に対して回転させる工程とを備えることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置における視軸整合方法。
【請求項５】
前記光軸の調整機構による、前記可視光学系撮像ユニットの光軸に対して赤外線光学系撮像ユニット及び他の光学系撮像ユニットの光軸を平行に調整する工程が、
前記他の光学系撮像ユニットの光出射面に、ボアサイト調整治具を用いて前記センサモジュールを、その光軸が前記赤外線光学系撮像ユニット及び他の光学系撮像ユニットの光軸に合わせて搭載する工程を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の撮像装置における視軸整合方法。
【請求項１】
少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、該撮像ユニットを搭載する光学フレームを有する撮像装置であって、
前記各撮像ユニットは、光学レンズ系、撮像センサを備えたセンサモジュール及び前記センサモジュールを前記光学フレームに搭載するベース機構を備え、
前記撮像センサは前記センサモジュールの前記ベース機構に対する位置決め部材に対して３次元方向の位置が予め調整されており、
前記ベース機構には、位置決めされて搭載された前記センサモジュールの前記撮像センサの位置を３次元方向に調整可能な調整機構が設けられており、
前記光学フレームには、前記１つの撮像ユニットの光軸に対して他の撮像ユニットの光軸を平行に調整する光軸の調整機構が設けられていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記各撮像ユニットの前記光学レンズ系は２つの反射鏡を備えており、前記各撮像ユニットへの入射光は前記反射鏡でそれぞれ９０度ずつ反射され、前記センサモジュールは前記光学レンズ系の入射窓と同じ側から交換可能に前記撮像装置に搭載されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、該撮像ユニットを搭載する光学フレームを有し、前記撮像ユニットは光学レンズ系、撮像センサを内蔵するセンサモジュール及び該センサモジュールを搭載するベース機構を備える撮像装置における視軸整合方法であって、
前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載位置の基準点に対して、前記撮像センサの位置を調整装置を用いて正確に調整する工程と、
前記撮像ユニットの１つに対して、前記光学レンズ系と前記ベース機構とを前記光学フレームに搭載した後に前記センサモジュールを前記ベース機構に搭載し、前記ベース機構に備えられた３次元方向調整で前記撮像センサ位置を前記光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、
他の前記撮像ユニットに対して、前記光学レンズ系と前記光学フレームとの間に設けられた光軸の調整機構で、前記他の光学系撮像ユニットの光軸を、前記撮像センサ位置の調整済の撮像ユニットの光軸に平行になるように調整する工程と、
前記他の光学系撮像ユニットに対して、前記ベース機構を前記光学フレームに搭載した後に前記センサモジュールを前記ベース機構に搭載し、前記ベース機構に備えられた３次元方向調整で前記撮像センサ位置を前記光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、を備えることを特徴とする撮像装置における視軸整合方法。
【請求項４】
前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載位置の基準点に対して、前記撮像センサの位置を正確に調整する工程が、
前記調整装置と前記撮像センサとの平行をとる工程と、
前記撮像センサの前記ガイドピンからのＺ方向の距離が基準値以内になるように調整する工程と、
前記撮像センサの中心までの前記ガイドピンからのｘ，ｙ方向の距離がそれぞれ基準値以内になるように調整する工程と、
前記撮像センサの一辺が、前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載面に平行になるように、前記撮像センサを前記中心に対して回転させる工程とを備えることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置における視軸整合方法。
【請求項５】
前記光軸の調整機構による、前記可視光学系撮像ユニットの光軸に対して赤外線光学系撮像ユニット及び他の光学系撮像ユニットの光軸を平行に調整する工程が、
前記他の光学系撮像ユニットの光出射面に、ボアサイト調整治具を用いて前記センサモジュールを、その光軸が前記赤外線光学系撮像ユニット及び他の光学系撮像ユニットの光軸に合わせて搭載する工程を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の撮像装置における視軸整合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−７４８２７（Ｐ２０１２−７４８２７Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１６９０２（Ｐ２０１０−２１６９０２）
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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