JP2617261B2 - 画素情報処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像を表す画素情報を
蓄積することのできる素子のアレイを有し、該アレイは
列および行に配列されている装置を用いて、所定の方向
での像運動を補償するために画素情報を処理する方法に
関する。具体的には、被写シーンの画像が、偵察移動体
によって搬送するのに適したエレクトロ−オプチカルイ
メージアレイに対して相対的に運動するのを電子的に補
償する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速移動する被写体を箱型カメラにより
狭角で写真撮影しようとすると、被写体のフィルム画像
がぼけたり、スミアが発生したりすることを経験する。
これはフィルム上の像の相対運動によるものである。同
じような作用は、カメラを静止被写シーンに対して露光
中に移動させたときにも観察される。光条件が非常に短
い露光時間を許せば、シャッタスピードを増加させるこ
とにより画像を実質的に“静止”させることができ、ス
ミアを最小にすることができる。

【０００３】偵察カメラはしばしば、シャッタスピード
だけを増加させることによって画像スミアを除去できる
ような十分に短い露光時間の許容されない光条件の下で
画像を記録することが要求される。典型的にはこのよう
カメラは、地形被写シーンを記録するため航空機によっ
て輸送される。このようなカメラに使用される画像形成
装置はフィルムだけでなく、ＣＣＤを含むエレクトロ−
オプチカル装置を含む。記録すべき被写シーンと画像形
成装置との間に相対運動の存在するカメラではどれも、
相対運動を補償するための技術を用いないかぎり、被写
シーンの記録画像にスミアが発生する。このような技術
は一般的に、“前進運動補償”または“像運動補償”と
して知られている。補償しないでおくと、相対運動から
生じるスミアおよび画質劣化が記録画像の情報内容を低
下させる。

【０００４】対象となる被写シーンが航空機の直接下方
にある場合、視野内の被写シーン画像のポイントの運動
速度はすべてがほぼ同じであり、スミアを回避するため
の運動補正は比較的容易である。例えばもし画像形成装
置がフィルムであれば、フィルム感光紙を、カメラ焦点
面の被写シーン画像の運動と同じ速度かつ同じ方向で移
動させることによりスミアが回避される。

【０００５】対象となる被写シーンが航空機の直接下方
ではなく、飛行方向に対して垂直であり、斜角を有して
いる場合、像運動補償の問題を解決するのは困難にな
る。基本的には、航空機に対して近距離にある対象物が
より遠方にある対象物よりも相対的に速く移動するよう
に見えるからでる。同様に対象となる被写シーンが航空
機の前方にある場合、像運動補償の問題の解決はさらに
困難になる。なぜなら、前方にある地形が航空機に近い
地形よりもゆっくり移動するように見えるからである。

【０００６】航空機の速度、地上高度、カメラの俯角が
変化すればこの問題の性質も変化する。これらの変化は
カメラの焦点面での像運動速度に影響する。さらにこれ
らを補償装置の前進運動により考慮しなければならな
い。画像スミアの程度は、地上に対する航空機速度
（Ｖ）、地上高度（Ｈ）、露光時間の一番の直接的関数
である。画像スミアの程度はまた、視野の大きさおよび
視野のある水平線以下の俯角の関数でもある。

【０００７】機械的な前進運動補償手段が発明され、前
進運動による画像スミアを除去、またはそのようなスミ
アを許容レベルに低減するために使用されてきた。この
ような手段は移動フィルム、移動レンズ、または回転ミ
ラーを使用することによって実現されてきた。

【０００８】移動フィルム技術では、フィルムが画像部
分と同じ方向および速度で移動される。画像移動速度
（Ｖ_ｉ）とフィルム速度（Ｖ_ｆ）は実質的に同期され、
露光時間中のそれらの相対運動が実質的に除去される。
結果として、画像部分が露光時間中のフィルム移動に関
して実質的に静止するようになる。移動フィルム技術
は、短焦点距離および中焦点距離のフレーム型カメラに
しばしば使用される。

【０００９】移動レンズ技術では、レンズが空間を並進
させられるとき、離れた対象物の画像もレンズと共に１
対１の関係で同じ方向に並進する。従って、航空機用カ
メラ内のレンズが飛行方向と反対の方向に相応の速度で
並進され、航空機の前進運動により生じる像速度はレン
ズ移動による像速度によって相殺される。その結果、画
像はフィルムに対して実質的に静止し、従って露光時間
中に実質的な運動スミアが生じない。この形式の前進運
動補償はしばしば、短焦点距離および中焦点距離のパノ
ラマ型走査カメラに使用される。

【００１０】回転ミラー技術では、航空機が所定の飛行
経路を飛行する際、被写シーンの対象物がカメラに対し
て見かけの角速度を有する。見かけの角速度は航空機速
度およびターゲットまでのレンジに関連する。カメラが
ミラーを４５°の公称角でのぞき込めば、照準のカメラ
直線は９０°の公称角だけ偏位する。ミラーが露光中に
相応の方向へ相応の速度で回転すれば、被写シーンはカ
メラに対して相対運動をしない。従って、フィルム面に
おいて画像は実質的に静止し、前進運動画像スミアは実
質的に相殺される。回転ミラー前進運動補償の手段はし
ばしば、長焦点距離のフレームおよびライン走査形のカ
メラに使用される。

【００１１】前に述べた３つの機械的前進運動補償手段
はすべて、種々の航空機用偵察カメラ（フィルムカメ
ラ、エレクトロ−オプチカルライン走査カメラを含め
て）に使用されている。これらの前進運動補償手段の欠
点は、これらがすべて機械的機構を有しており、そのた
め複雑で重量がかさみ、画像形成装置が高価になること
である。

【００１２】前進運動補償を行う他の手段および技術も
開発されている。ＵＳ特許第４５０５５５９号明細書に
は機械的像運動補償技術が示されている。そこでは、焦
点平面シャッター上のスロットがフィルム搬送方向に対
して横方向に移動する。一方、フィルム搬送方向は飛行
方向に対して平行である。像運動成分を補償するため
に、スロットシャッタはエンコーダと結合されており、
このエンコーダは露光中に、スロットシャッタの瞬時の
フィールドをコンピュータに通報する。コンピュータは
連続的露光の間隔を決定し、フィルム駆動部を制御する
ための制御信号を送出する。

【００１３】ＵＳ特許第４１５７２１８号明細書には広
角走査型偵察カメラが示されている。このカメラは広角
レンズと湾曲された露光スリットを使用し、露光スリッ
トは画像受像面に隣接して配置されている。露光スリッ
トは同じレンジの同じ点に一致して三日月型であり、そ
のため、スロット内の像運動差は無視できる。そしてス
リットは移動体の運動方向では一定の幅を有する。

【００１４】ＵＳ特許第４９０８７０５号明細書にはエ
レクトロ−オプチカル航空機用偵察装置が示されてお
り、そこでは線形ＣＣＤ画像形成器が固定マウントされ
た広角レンズ系の焦点面に可動配置されている。線形画
像形成器は画像の見かけの運動と同じ方向で前後に運動
し、それにより画像の見かけの運動が低減され、従いス
ミアも低減される。しかしこの装置は、天底の地形、天
底の後方または前方の地形を画像形成するために構成さ
れたものであり、偵察実用技術の横−斜めでの前進運動
補償のためのものではない。

【００１５】航空機偵察に対しては、エレクトロ−オプ
チカルカメラ、特にＣＣＤによるエレクトロ−オプチカ
ルカメラがフィルムカメラよりもますますよく使用され
ている。エレクトロ−オプチカルカメラでは、対象とす
る画像からの偏差は、典型的には（少なくとも）数千の
画素を有するソリッドステートデバイスに影響を与え
る。入射偏差はホト領域（ピクセル）で電荷パケット
（画素情報）に変換され、ポテンシャルウェル（電位の
井戸）に集められる。電荷パケットは被写シーン情報を
含んでおり、電荷の放電に基づいて電気信号に変換され
る。エレクトロ−オプチカル画像形成カメラの第１の利
点は、被写シーン情報が偵察航空機からほとんど瞬時に
地上ステーションへ“ダウンロード”でき、またビデオ
画像に変換できることである。ＣＣＤ画像形成カメラは
非常に小さなピクセルを密接した空間に有しているか
ら、得られる画像の解像度は非常に高くなる。エレクト
ロ−オプチカル画像形成カメラは、入射偏差の特定の周
波数に対してセンシティブに構成することができる。Ｃ
ＣＤの一般的技術情報は、多くの刊行物に記載されてい
る。

【００１６】ＵＳ特許第４９０８７０５号明細書に記載
された線形検知器のような線形エレクトロ−オプチカル
焦点面偵察検知器では、対象となる被写シーンがアレイ
の長手方向に対して垂直の方向でアレイを横切るように
１度にラインが走査される。走査手段は航空機の前進運
動により得られるのであるから、航空機は定常状態と所
定の飛行航路を被写シーンの記録中に維持しなければな
らない。被写シーンの大きさに依存していずれか１つの
ターゲットに対する記録時間は１０秒から２０秒または
それ以上になる。偵察航空機が敵の脅威を受けうるよう
な軍事的状況では、記録時間中の被攻撃性が大きすぎ
る。

【００１７】対象となる被写シーンの画像形成に必要と
なる時間、従い敵対行為に曝される時間を低減するため
に、本発明の有利な実施例では、線形（１次元）アレイ
ではなく、２次元のエレクトロ−オプチカル画像形成エ
リアアレイを使用する。エリアアレイは、１度に１直線
ではなく、被写シーン全体を同時に画像形成することが
でる。最近まで、比較的小さなエレクトロ−オプチカル
画像形成アレイしか市場流通しておらず、典型的にはテ
レビジョンカメラに使用されていた。しかし航空偵察セ
ンサに適した大型で高ピクセル数のエリアアレイが現在
使用し得るようになった。宇宙実用技術で使用された２
つの科学的画像形成アレイ、Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ ＴＫ
１０２４ＣＣＤとＦｏｒｄ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ ４
０９６×４０９６ピクセルエレメントアレイを、次のよ
うにして本発明に用いることができる。すなわち、アレ
イを列群に分割し、比較的に速いフレーム速度用の回路
構成を設けるのである。

【００１８】エリア型検知器アレイは、被写シーンの全
体画像を短い露光期間（典型的には１００分の１秒のオ
ーダ）の間に、画素情報の完全なフレームに変換する。
露光期間後、連続的露光を避けるためにシャッターを使
用することができる。一方、アレイ内の画素情報は読み
出され、信号処理ユニットに供給される。読出しの完了
後、アレイは次のフレームの露光に対してスタンバイす
る。フレーム読出し時間が短ければ（１秒より非常に短
い）、短時間で大きな被写シーンカバーエリアを得るた
めに、連続的フレームを１秒より可成り短かなインター
バルで撮影することができる。シャッタで制御される露
光時間を有するエリア検知器で運動補償を行うことによ
り、本発明は、航空機、パイロットおよび検知器アレイ
が敵の報復手段に曝される時間を格段に低減する。

【００１９】本発明の運動補償技術はまた、多数のホト
セルまたはピクセル（例えば、アレイの行および列の両
方に４０００から６０００またはそれ以上）を有する検
知器アレイの有効な使用を可能にする。このような検知
器アレイは各フレーム毎に大エリアの地形の画像を形成
する。本発明はこのようなアレイを、画像のすべてのフ
レームにおいて解像度（被写シーンの微細情報）を維持
することにより実際的なものにする。

【００２０】本発明は、アレイの露光感度を上昇させる
ことができる。すなわち、画像のぼけなしに、長い露光
時間を促進するようにして運動補償を行う。プッシュブ
ルームシステムでは、露光時間は直線速度により制限さ
れる。直線速度は航空機の高度対速度比（Ｖ／Ｈ）によ
り定められる。本発明では、露光時間は航空機のＶ／Ｈ
により制限されない。このことにより被写シーンの照度
レベルが低い場合での動作が可能になり、光高感度セン
サの昼間に使用し得る時間が拡大される。

【００２１】さらに本発明は、収集した被写シーン情報
の高速読出しを行う。アレイの電気信号の高速読出しは
高フレーム速度を得るために必要である。高フレーム速
度は、例えば立体画像で必要とされるように、短時間で
多重画像を記録することができるようにするため所望さ
れる。

【００２２】本発明は、線形エレクトロ−オプチカルセ
ンサに対しても付加的利点を提供するものである。例え
ば運動補償は、エレクトロ−オプチカル画像形成アレイ
が斜め側方、斜め前方または下方を撮像するために配置
されたかに関係なく行われる。本発明はまた、被写シー
ンのひずみを少なくし、真の立体画像を可能にする。本
発明を航空機にマウントされたフィルムカメラに代えて
使用することにより、同様の露光時間と航空機の機動特
性を維持して運動補償を行うことができる。

【００２３】本発明によれば、信頼性が高く、頑強で、
解像度がよくなる。なぜなら、前進運動補償を行うため
の機械的走査機構、例えば回転ミラー、移動レンズが必
要ないからである。

【００２４】本発明は、例えば戦術偵察、薬物阻止、低
度の戦闘、低および中高度の飛行任務および低光度での
偵察等、多種多様の適用性を有する。

【００２５】

【発明の要点】本発明の利点および実施形態は、被写シ
ーンの画像を表す画素情報を処理し、所定方向での像運
動を補償する技術によって得られる。セルのアレイが、
画像を表す画素情報を蓄積するために用いられる。セル
（ホト領域またはピクセル）は列および行に配列され、
所定の方向で運動することのできる移動体により搬送す
るのに適する。複数の列は１つまたは複数の列群に配列
され、１つまたは複数の群の画素情報（電荷パケット）
は１つまたは複数の所定転送速度で、アレイに対する画
像の一部の運動速度に依存して転送される。転送速度は
有利には、アレイの焦点面に対する像運動速度に相応す
る。１つまたは複数の所定転送速度は移動体の運動速度
または他のパラメータの変化に依存して調整される。動
作中に、列郡内の画素情報に対する所定転送速度は、列
群内の像運動速度にできるだけ近づくよう調整される。
前記の技術を使用することにより、画素から生成される
画像の解像度は維持され、移動体の前進運動から生じる
画像スミアは格段に低減される。

【００２６】本発明の実施例はシャッターおよびレンズ
系を使用する。シャッタはアレイの露光時間中開放し、
レンズは被写シーンの画像をアレイ上に集束する。画素
情報は、マスタクロック周波数の信号を送出するマスタ
クロックおよび複数のドライブおよび制御回路によって
転送される。複数のドライブおよび制御回路はマスタク
ロックからの信号に応答する。各ドライブおよび制御回
路は画素情報を列群の１つに転送する。

【００２７】ドライブおよび制御回路はカウンタとクロ
ックドライバを有している。クロックドライバは、カウ
ンタが所定のカウント数を計数するとき、画素情報を１
つの列群内のすべての列に転送する。それぞれの列群に
対するカウント数はそれぞれの列群に対する所定の転送
速度に関連する。転送速度もまた、高度対速度、レンズ
の焦点距離、アレイから画像形成すべき被写シーンのポ
イントまでの距離および以下に論議する他の係数を含む
種々のパラメータの関数である。

【００２８】本発明の別の実施例によれば、ピクセルか
ら隣接するピクセルへの電荷転送は、被写シーン露光時
間中に像運動の方向で行われる。アレイを横切る列群で
の電荷転送速度は群毎に、電荷転送速度と像運動速度と
がアレイ全体にわたって同期するように（不連続ステッ
プで）変化する。これはアレイが斜め側方方向に配置さ
れた場合である。このようにして、“傾斜”前進運動補
償が、運動部材なしで、改良型エレクトロ−オプチカル
センサで実現される。

【００２９】動作が斜め前方モードの場合、アレイ焦点
面の像運動はアレイの列を横切って変化しない。それに
もかかわらず、斜め前方モードでの像運動補償は斜め側
方モードの像運動補償と同じである。しかし、画素情報
の転送速度をアレイを横切って１つの列群から別の列群
へ変化させるのではなく、転送速度はアレイの列を全部
を通して同じである。

【００３０】

【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用い
て詳細に説明する。

【００３１】図１および図２に示されているように、本
発明の電子光学系の有利な実施例は、それぞれ、重心Ｃ
Ｇを通って直交する横揺れ軸Ｒ，ピッチ軸ＰＩおよび偏
揺軸Ｙを有する、航空機２２内に配設されている偵察系
２０の部分を有している。横揺れ軸およびピッチ軸は、
水平飛行期間に水平方向にあるバイラテラル面ＢＰを規
定する。系２０は、関心のあるシーンに指向することが
できるレンズ軸線ＬＡを有しているカメラ装置３６を含
んでいる。

【００３２】航空機２２は、系２０に、航空機の対地速
度（Ｖ），航空機の高度（Ｈ），および航空機の横揺れ
角度位置データ、ピッチ角度位置データおよび偏揺角度
位置データを指示する入力信号を供給するアビオニクス
系２４を有している。コンソール２８から、オペレータ
２６は、軸線ＬＡと平面ＢＰとの間の水平俯角δのよう
な付加的な入力量を系２０に供給する。アビオニクス系
２４とコンソール２８からの入力量は、カメラ制御コン
ピュータ３４に供給される。コンピュータは、飛行の前
にプログラミングされた情報と一緒に、これら入力量を
処理し、かつカメラ装置３６に対する制御信号を発生す
る。

【００３３】図２に示されているように、カメラ装置３
６は、中心点ＣＥを有している焦点面ＦＰを有するイメ
ージアレイ３２（以下単にアレイと称する）を含んでい
る。このカメラ装置３６はその他、ハウジング３８と焦
点距離Ｆ（図２には示されていない）および中心点ＣＥ
を通る軸線ＬＡを有するレンズ４０とを含んでいる。ア
レイ３２を選択的にシーンからの放射に露出するために
シャッタ４１が設けられている。振動またはその他の高
周波、低振幅運動の影響を受けないようにするために、
ハウジング３８は通例のように、航空機２２からアイソ
レーションされている。プリント配線板３９は、アレイ
３２の動作を支援するエレクトロニクスを集積してい
る。

【００３４】図３および図４は、本発明の基本的な特徴
である“傾斜”前進運動補償の有利な技術を説明する図
である。図３は、アレイ３２の焦点面ＦＰが、航空機２
２およびアレイ３２の運動の方向を定める横揺れ軸Ｒと
一致している飛行ベクトルＦＬの線に平行に配向されて
いる、斜め側方モードにおいて動作するカメラ装置３６
を支持している航空機２２を示している。図２および図
３によれば、焦点面ＦＰは、軸線ＬＡと共線的であり、
中心点ＣＥを通りかつ平面ＥＰとベクトルＦＬに対して
垂直である平面ＰＦＬを規定している。焦点面ＦＰは更
に、軸線ＬＡと共線的であり、中心点ＣＥを通りかつ平
面ＦＰおよびＰＦＬに対して垂直でありかつベクトルＦ
Ｌに対して平行である別の平面ＰＳを規定している。航
空機２２は地上を速度Ｖおよび高度Ｈにおいて飛行す
る。シーン４２を撮影するために、レンズ軸線ＬＡおよ
びアレイ３２の平面ＰＳ（図２）は、平面ＢＰ（図３）
に対して水平俯角δに配向されている。

【００３５】レンズ４０はシーン４２を、レンズの焦点
面ＦＰに配設されているレイ３２上に集束する。シーン
の境界は点Ａ−Ｄによって規定されており、かつ平面Ｆ
Ｐ内の相応の点は同じ記号によって示されいる。像の運
動速度は、アレイを通して一定でなく、むしろレンズ４
０と平面ＰＦＬ内に位置しているシーンの上記点との間
の範囲または距離Ｒに依存している。距離が大きくなれ
ばなる程、レンズの焦点面ＦＰにおける像の運動速度は
一層遅い。もっと詳しく謂いば、任意の点Ｖ_ｉにおける
アレイ内の像の運動速度は、（Ｆ／ｃｏｓθ）（Ｖ／Ｒ
_ｉ）に等しく、ただし式中θは視野の１／２の角度であ
り、かつＲ_ｉは、レンズと点Ｖ_ｉに相応する地上点との
間の距離である。焦点距離Ｆは通例、距離Ｒ_ｉと比較す
れば非常に小さいので、Ｒ_ｉは、地上点とアレイまたは
航空機との間の距離を使用することによって近似的に求
めることができる。図３に示されているように、航空機
２２から最も遠い地上点４４（即ち線分ＣＤの中点）を
選択すると、像速度Ｖ_１は（Ｆ／ｃｏｓθ）（Ｖ／
Ｒ_１）に等しい。

【００３６】Ｒ_ｉ＝Ｈ／ｓｉｎ（δ±θ）であることが
わかっているので、

【００３７】

【数１】

【００３８】が成り立つ。

【００３９】同様に、点Ｖ_２（地上点４６に相応してい
る）および点Ｖ_３（地上点４８に相応している）に対す
るアレイにおける像速度は、

【００４０】

【数２】

【００４１】と表すことができる。

【００４２】像の運動がアレイを横断する方向で変化す
るという事実を補償するために、本発明の有利な実施例
によれば、アレイ３２が複数の列群に分割され、かつシ
ーン露出の時間間隔の間の像の運動の方向において電荷
が画素から隣接画素へ転送される“傾斜”前進運動補償
技術が導入される。電荷転送速度は、像の運動を横切る
方向、即ちアレイ３２の列群を横断する方向に可変に設
定されている。このように、電荷転送速度および像の運
動速度をアレイを横切る個別ステップにおいて同期する
ことによって、傾斜形前進運動補償は、機械的に運動さ
せることなく電子的に行われる。理想的には、それぞれ
の列の画素は列固有の画素転送速度を有している。しか
しながら、数多くの用途に対して、アレイを個別番号を
有する列群に分割しかつ電荷を個別列群のすべての列に
おいて一様な速度において転送することで十分である。

【００４３】図４によれば、アレイ３２におけるシーン
４２の像の境界は、シーン４２（図３）の同じ記号が付
された点に相応している点Ａ−Ｄによって示されてい
る。アレイ３２の幅Ｗは有利には４８ないし６０ｍｍで
ありかつ４０００ないし６０００の画素を表している。
アレイ３２の長さＬは有利には４８ないし６０ｍｍであ
りかつ４０００ないし６０００の画素を表している。図
４には少数の画素５１のみが示されている。アレイ３２
の画素は行および列に分割されており、かつ列は更に、
複数の列群５０にまとめられている。選択される列群の
数は、系の動作パラメータ、要求される解像度、および
所望のコストパフォーマンスに依存して選択される。１
６の列群がアレイ３２に対して非常に高いレベルの前進
運動補償を提供しかつほぼ５０００の個別列を有してい
るアレイにおいて許容できる群数であることがわかっ
た。更に図４によれば、それぞれの列群は、列群の中心
における像動き速度に依存しているそれ固有の別個の可
変電荷転送速度（一般に秒当りの画素数において測定さ
れた）を有している。この可変の電荷転送速度は、矢印
で示されており、かつ矢印が長ければ長い程、速い速度
を表している。図４に示されているように、また図３の
例によれば、直線ＡＢ（図３）に最も近い地域の像を表
す列Ｃ１６は、ラインＡＢが航空機２２に最も近いの
で、最も速い電荷転送速度を有しており、かつシーン４
２のこの部分において像の動きが現われる。電荷転送速
度はアレイを横切って単調に変化する。直線ＣＤに隣接
する地域の像を表す列Ｃ１は最も遅い電荷転送速度を有
している。

【００４４】シャッタ４１が開いているときの露出時間
の間、シーン情報を表している電荷がアレイ３２におけ
る画素に収集されかつ当該列群における転送速度に応じ
て１つの隣接画素から別の隣接画素に転送される。露出
期間が終了したとき（即ちシャッタ４１が閉鎖されたと
き）、シーンを表している累積された電荷は順次、列毎
に同時にアレイ３２から読み出され、読み出しレジスタ
５２Ａ−５２Ｄに書き込まれる。読み出しレジスタ５２
Ａ−５２Ｄから、情報はユーザによって評価のための信
号処理装置に供給される。読み出しが完了したとき、ア
レイ３２は次のシーン露出に対して準備状態になる。

【００４５】図５には、カメラ装置３６およびその関連
制御回路がブロック線図の形で示されている。アビオニ
クスシステム２４は、バス２５を介して速度および高度
情報を入力量としてカメラ制御コンピュータ３４に供給
する。コンソール２８から、オペレータはバス２９を介
してコンピュータ３４に水平俯角δ（図３）を度数入力
する。コンピュータ３に記憶されているのは、予め決め
られているミッションパラメータ、例えばレンズ４０の
焦点距離Ｆ、動作モード（斜め側方または斜め前方）、
アレイ３２の大きさ、列群の数、画素の大きさ、および
制御回路マスタクロック周波数（以下に説明する）であ
る。

【００４６】データ入力の処理後コンピュータ３４は、
カメラ３６のレンズ軸線ＬＡが所望の方位に配向される
ようにする信号をバス３５を介して伝送し、シャッタ４
１の開閉を制御することによってフレーム露出時間を制
御する信号をバス３７を介して伝送し、かつ電子装置５
４を駆動かつ制御するコマンド信号をバス６４を介して
伝送する。駆動および制御電子装置５４は、アレイ３２
の列を１つまたは複数の群に編成しかつ１つまたは複数
の群中に位置する画素情報を１つまたは複数の前以て決
められた速度で転送する信号をバス６８を介して伝送す
る。コンピュータ３４は、航空機の速度、高度、水平俯
角およびその他の必要なパラメータに依存して１つまた
は複数の前以て決められた転送速度を調整するための手
段として機能する。マスタクロック発生部５８は、電子
装置５４を駆動かつ制御するために、前以て決められた
マスタクロック周波数においてパルスを導体５９を介し
て送出する。これに代わって、このマスタクロックパル
スをコンピュータ３４が供給するようにしてもよい。

【００４７】アレイ３２におけるシーン情報はバス５３
を介して信号処理ユニット５６に供給され、信号処理ユ
ニットは情報をバス５５を介して記録または可視装置５
７、または遠隔地への伝送のためのデータリンクに送出
する。信号処理ユニット５６は更に、信号収集を最適化
するためにフレーム露出時間が調整されるように露出制
御フィードバック信号をコンピュータ３４に送出する。

【００４８】図６には、駆動および制御電子装置５４が
比較的詳しく図示されておりかつ、マスタクロックパル
スがコンピュータ３４によって供給される別の実施例が
示されている。アレイ３２の列群Ｃ１−Ｃ１６に対し
て、カウンタＣＮ１−ＣＮ６およびそれに対応するクロ
ックドライバＣＤ１−ＣＤ１６が設けられている。カウ
ンタＣＮ１−ＣＮ６の出力側はそれぞれ、導体ＣＯ１−
ＣＯ１６を介してクロックドライバＣＤ１−ＣＤ１６の
入力側に接続されている。列群Ｃ１に対するカウンタＣ
Ｎ１には、コンピュータ３４内に配設されているマスタ
クロック発生部からのパルス、フレームスタート／スト
ップ信号、および列群Ｃ１に対する電荷転送速度に関連
するカウンタ値を表しているプリロード信号を含んでい
る入力がコンピュータデータバス６４を介して供給され
る。カウンタＣＮ１がカウンタ値まで計数したとき、該
カウンタから導体ＣＯ１を介してクロックドライバＣＤ
１に対してトリガ信号が送出される。クロックドライバ
ＣＤ１はこのトリガ信号に応答して、３相出力バス６８
を介して電圧パルスを送出することによって、アレイ３
２において１行づつ列群Ｃ１のすべての列に画素情報を
転送する。カウンタ値まで計数しかつクロックドライバ
をトリガするこの処理は、アレイ３２の平面ＦＰ（図
２）における像の動き速度に依存しているシーン露出速
度の期間に何度でも繰り返すことができる。アレイの平
面における像の動き速度が迅速であればある程、像の動
きをアレイの電荷の動きに同期するためにこの計数およ
びトリガサイクルを何回も繰り返さなければならない。

【００４９】更に図６において、カメラ制御コンピュー
タ３４からの信号はデータバス６４を介してそれぞれの
列群Ｃ１−Ｃ１６に対するそれぞれのカウンタＣＮ１−
ＣＮ１６に伝送される。クロックドライバＣＤ１−ＣＤ
１６にはそれぞれ、列群毎に１組の３相クロック出力線
路φ１，φ２およびφ３が設けられている。クロック出
力線路の下付き添字は、列群Ｃ１−Ｃ１６内での相応の
列群を表している。

【００５０】図７には、任意の列群Ｃｉ（５０）および
所属のカウンタＣＮｉおよびクロックドライバＣＤｉが
独立して取り出されて示されている。この図では、列群
Ｃｉが３８４の個別列から成っている。列群におけるす
べてのアレイ行が、所属カウンタが対応するクロックド
ライバをトリガするとき同時に転送されるようにするた
めに、列群のすべての行に３相クロックを供給しなけれ
ばならない。このことは、列群Ｃｉのそれぞれの行が３
相クロックパルスを受け取るように、列群Ｃｉの長さに
延在しているクロックドライバＣＮｉの３相出力線路６
８によって示されている。

【００５１】クロックドライブ回路がアレイ上に製作さ
れていない場合、３相出力バス線路は、外部ドライブ制
御のための別個のパッケージピンにボンディングしなけ
ればならない。このようにすれば、アレイ３２に対する
垂直方向クロックドライブピンの数は、列群の数の３倍
である。

【００５２】図８には、アレイ３２の任意の列群Ｃｉの
一部分が拡大して詳しく示されている。特に、列群Ｃｉ
の部分が隣接する列群Ｃｉ−１の部分に隣接して示され
ている。列群Ｃｉは、５０００行のホト領域８５とＣＬ
１−ＣＬ３８４が付されている３８４の列とから成って
いる。それぞれのホト領域（ハッチング部分）は、Ｐ＋
チャネルストップ７０によって境界付けられている。こ
のチャネルストップはそれぞれの列を次の列から分離す
る。ポリシリコン水平方向ライン７２がホト領域および
バスを列群を横断する３相クロック信号によって分割す
る。垂直方向のクロックドライブピン７４，７６および
７８は金属化ライン８０，８２および８４に接続されて
いる。金属化ラインは列群の長さ全体にわたっている。

【００５３】電圧パルスをアレイのそれぞれの行に対し
て供給するために、チャネルストップ領域７０上にポリ
シリコン−金属接点８６が、それぞれの金属化ラインに
対して列群の長さにわたって３番目毎の水平方向ライン
に周期的に設けられている。３相クロック信号（電圧パ
ルス）は個々のホト領域電荷を垂直方向に制限するかま
たはこれら電荷パケットの垂直方向の転送を行うことが
できる。列群ＣｉおよびＣｉ−１は、ポリシリコン水平
方向ライン７２に破断箇所を設けることによって相互に
分離されている。

【００５４】図９は、図８のアレイを線Ａ−Ａ′に沿っ
て切断して見た断面略図である。ポリシリコン水平方向
ライン７２は、３相クロックθ１，θ２，θ３によって
パルス制御され、これにより電荷パケットがアレイの下
方にシフトされ、ｐ形シリコンサブストレート７１中の
電位井戸７５に累積される。図９において、ポリシリコ
ン水平方向ライン７２はＳｉＯ_２によって相互に絶縁さ
れている。また、別のＳｉＯ_２層７７は、ポリシリコン
水平方向ライン７２をサブストレート７１から分離す
る。

【００５５】図８に示されているＣＣＤアーキテクチャ
は実質的に、フルフレーム画像形態である。フルフレー
ム形態は、集光に対して利用可能な高いパーセンテージ
のシリコンウエハ領域を備えた大面積のアレイを提供す
る。反対に、フレーム転送アーキテクチャは、画像領域
として近似的に同じ大きさのシリコンウエハ領域を占め
るフレーム記憶領域を要する。インターライン転送アー
キテクチャは、フルフレーム構造の解像度および小さな
画素ピッチでないので、望ましくない。また、インター
ライン転送アーキテクチャは、隣接画素間の不感領域を
加算する垂直方向の搬送レジスタを要するので、フィル
ファクタおよび解像度が低減される。Ｘ−Ｙアドレス指
定可能な電荷注入デバイスは、本発明に対する別の可能
なアーキテクチャであるが、望ましいものとは思えな
い。ダイオード検出器エレメントの個別アレイも、本発
明に対する可能なアーキテクチャである。このようなア
レイまたは上述のアーキテクチャは、紫外線、可視光線
または赤外線の領域において動作することができる。し
かし、ここに開示した本発明の思想は、別の理由から有
利と思われるようなアーキテクチャにも容易に適用する
ことができ、かつ本発明の範囲はこれらの代替できるア
ーキテクチャも含むものである。

【００５６】系の動作 図１ないし６図に基づいて、まず傾斜前進運動補償を実
現するための、斜め側方モードにおけるアレイの動作に
ついて説明する。プリミッションプログラミングされた
情報が、カメラ制御コンピュータ３４に供給され、かつ
それらは次のものを含んでいる： Ｆ＝レンズ４０の焦点距離； ｍ＝電荷転送方向に対して垂直なアレイ幅（即ち図４の
幅Ｗ）； Ｎ＝アレイ列群の数； Ｐ_ｘ＝電荷転送方向（即ち第３図における垂直方向の矢
印の方向）における画素の大きさ； Ｘ＝マスタクロック周波数； ＦＯＶ＝視野＝２ａｒｃｔａｎ（ｍ／２Ｆ） θ１＝θｎ＝（ＦＯＶ／２）（Ｎ−１／Ｎ） オペレータが写真を撮影開始する準備ができたとき、関
心のある地上シーンをイメージするために水平俯角δ
（第２図）を選択する。この時点で、アビオニクス系２
４がコンピュータ３４に速度および高度を供給する。

【００５７】これらパラメータから、コンピュータ３４
は第１列群に対する電荷転送速度（ｆ_１）およびＮ番目
の列群に対する電荷転送速度（ｆ_ｎ）を次の式に従って
計算する：

【００５８】

【数３】

【００５９】上式中“＋”および“−”はｆ_１およびｆ
_ｎに対して反対でありかつ符号の選択はアレイの配向に
依存している。上式は０°から１８０°の水平俯角に適
用され、ただし０゜ないし９０°は専ら左斜めとして定
義されておりかつ９０°ないし１８０°は右斜めとして
定義される。

【００６０】１およびＮ間の列群に対して電荷転送速度
を決定するために、各列群の中心に対して計算されたθ
の値を用いて、次の正弦波状関数を使用することができ
る：

【００６１】

【数４】

【００６２】しかし、有利な実施例において、約０．０
０１％の誤り率を有する、実質的に同じ結果をもたらす
線形近似式が使用される。ｉ番目の列群に対する電荷転
送速度を示すこの線形近似式は次の通りである： （２）ｆ_ｉ＝ｆ_１＋（ｉ−１）（ｆ_ｎ−ｆ_１）／（Ｎ−１） それぞれの列群に対する電荷転送速度を計算した後、コ
ンピュータは駆動および制御電子装置５４（図６）にお
けるそれぞれのカウンタＣＮに対するプリロードカウン
タ値を計算する。それぞれのカウンタ（およびそれぞれ
の列群）に対するこれらカウンタ値ＣＶ_ｉは： Ｃｖ_ｉ＝Ｘ／ｆ_ｉ であり、ただしＸはマスタクロック周波数およびｆｉは
ｉ番目の列群における電荷転送速度である。それからカ
ウンタにはバス６４を介して（図６）カウンタ値がプリ
セットされる。

【００６３】オペレータが写真を撮るためにフレームを
トリガするとき、シャッタは同時にコンピュータ３４に
よって計算された露出時間の間、開放される。この例に
おいて、露出時間期間は０．０１ｓｅｃである。同時
に、駆動および制御電子装置５４におけるそれぞれのカ
ウンタは、プリセットされたカウンタ値まで周波数Ｘに
おいて計数を開始する。計数はカウンタ値までアップ方
向に行ってもよいしまたはカウンタ値から０までダウン
方向において行ってもよい。カウンタが前以て決められ
たカウント数を計数するとき、トリガ信号がカウンタか
らそのカウンタに対するクロックドライブＣＤに送出さ
れ、かつ３つのフェーズのクロックから成る１サイクル
が相応の列群においてトリガされる。これによリシーン
情報を含んでいる画素情報（電荷パケット）が、その列
群におけるすべての列において１行垂直方向に下方にシ
フトされる。

【００６４】トリガパルスをクロックドライバに送出し
た後、カウンタは自動的にリセットしかつカウンタ値ま
で再び計数開始する。再びカウンタ値に達したとき、ト
リガパルスが送出され、クロックドライバが画素情報を
該列群におけるすべての列において１行だけ垂直方向に
シフトし、カウンタはリセットされかつこのサイクルが
再び実施される。この間に、このサイクルは別の列群に
おいても実施されている。それぞれの列群は異なった転
送速度を有しかつ電荷転送を像の動き速度に整合するた
めに相応のカウンタ値を有しているので、本発明の基本
的な目的（即ち動き部分なしの電子的な動き補償）が実
現される。

【００６５】有利な実施例においてアレイはパフォーマ
ンスとコストとの間の妥協として１６の列群に分割され
ているが、３２以上の列群を使用することが望ましい。
列群の数が多ければ、隣接する列群間の境界におけるエ
ラー（画像スミア）は少ない。しかし、列群の数を３２
にした場合、カウンタおよびクロックドライバの数、並
びにアレイ中の制御線路の数も２倍にしなければならな
い。少ない数の列群、例えば８列群の場合、比例的に制
御回路は簡単化され、コストも低減されるが、列群のエ
ッジ近傍の画像スミアは許容できないものになる。幾つ
の列群を使用するかを決定するとき、アレイの大きさも
別のファクターである。

【００６６】図３に関連して、系動作の例として、ｌｅ
ｔ Ｖ＝４８０ノット、Ｈ＝３０００ｆｔ、Ｆ＝７６．
２ｍｍ、Ｎ＝１６、δ＝３０°斜め側方、およびθ＝２
２°（視野＝４４°）。光水準に依存している積分時間
（露出時間）は、０．０１ｓｅｃに選択された。画素の
大きさは、０．０１ｍｍである。

【００６７】最初、コンピュータが式（１）に従ってｆ
_１およびｆ_１６を計算する。それから、式（２）から、
存在する列群に対する電荷転送速度を計算するために、
線形近似式が使用される。電荷転送速度ｆ_ｉは積分時間
当りの画素数、または、換言すれば、露出時間当りの電
荷転送の行数において表される。その結果は次のような
表にすることができる： 列群 電荷転送速度 ｉ ｆ _ｉ Ｃ１ ３．５５４画素／積分時間（露出時間期間当りの行） Ｃ２ ４．４５２ Ｃ３ ５．３４９ Ｃ４ ６．２４７ Ｃ５ ７．１４５ Ｃ６ ８．０４３ Ｃ７ ８．９４０ Ｃ８ ９．８３８ Ｃ９ １０．７３６ Ｃ１０ １１．６３４ Ｃ１１ １２．５３１ Ｃ１２ １３．４２９ Ｃ１３ １４．３２７ Ｃ１４ １５．２２５ Ｃ１５ １６．１２２ Ｃ１６ １７．０２０ 例として列群９を取り上げた場合、露出時間の間、像は
列群Ｃ９においてそれぞれの列を１０．７２６画素だけ
下方に移動する。それ故に、この露出時間の間、シーン
情報を表す、列群Ｃ９における電荷パッケージは、列群
の列を垂直方向に下方に、１０．７３６画素だけシフト
されなければならない。もっと正確には、電荷パケット
は、０．０１／１０．７３６ｓｅｃ毎に垂直方向に１画
素だけ移動しなければならない。

【００６８】このことを実現するために、列群Ｃ９に対
するカウンタＣＮ９にはその特定のカウンタ値がセット
されている。マスタクロック周波数が１０ＭＨｚ、また
は１００ｎｓ／１カウントであれば、０．０１ｓｅｃの
積分時間は、露出時間において１００，０００マスタク
ロックを計数することになる。この場合、列群Ｃ９に対
するカウンタ値は１００，０００／１０．７３６または
９，３１４である。シャッタを開放した瞬間、零にセッ
トされているカウンタは、マスタクロック周波数におい
て９，３１４まで計数開始する。計数９，３１４で一致
が得られ、かつクロックドライバＣＤ９（図６）がトリ
ガされる。それから列群Ｃ９のすべての列における電荷
パケットは１行毎に垂直方向においてシフトされる。カ
ウンタＣＮ９は零にリセットされかつ再び９，３１４ま
で計数し始める。計数およびトリガの１０サイクルは９
３，１４０回の計数において得られ、かつ積分時間の残
りの期間にはもはやクロックサイクルはトリガされな
い。

【００６９】この実施例において、露出時間を０．００
５ｓｅｃまで短縮すれば、像の動きは、積分時間の間に
１０．７３６／２または５．３６８画素になり、かつそ
の上露出時間のマスタクロック計数の総数は５０，００
０に半減される。しかし、カウンタ値は同じにとどま
る。従って、露出時間は本発明を実施するのに重要でな
く、かつ前進運動補償に影響を及ぼすことなくオペレー
タによって変化することができる。カウンタ値ＣＶ_ｉは
Ｘ／ｆ_ｉとしてライン当りのクロックサイクル数におい
て計算することができ、ただしＸは秒当りのサイクル数
でありかつｆ_ｉは秒当りのライン数である。ｆ_ｉは、既
に説明したように、式（１）および式（２）において導
出されている。

【００７０】斜め前方動作 本発明のアレイは、斜め前方フレーム形成モードにおけ
る前進運動補償を実現するのに適している。図１０に示
されているように、関心ある地域４２は航空機２２の直
接前方に位置している。水平俯角φは、関心のある地域
４２の中心を通る、平面ＢＰとレンズ軸線ＬＡとの間の
角度を表している。

【００７１】斜め前方モードにおいて、アレイ３２を横
切る方向（即ち飛行方向を横断する方向）の像速度は狭
い視野に対しては近似的に一定である。しかし、アレイ
の頂部における像速度はアレイの底部における像速度と
は異なっている。解像度を最大に高めるために、アレイ
の中心近傍の像速度が選ばれ、かつアレイの列を下る電
荷転送速度はこの速度と同期するように選択されてい
る。これにより、１つの点において正しくかつアレイの
他の点に対する“最適”な妥協的解決である選択が得ら
れる。勿論、他の点を選んで、これらの点に同期されて
いるように選択された電荷転送速度を決めることもでき
る。像速度（Ｖ_ｉ）、および従って電荷転送速度は次の
式により決定される：

【００７２】

【数５】

【００７３】ただしＦはレンズ４０の焦点距離でありか
つ（φ±θ_ｉ）は、前進運動補正に対する同期のために
選ばれた点の前方水平俯角である。

【００７４】すべての列群における電荷転送速度は、斜
め前方モードにおいて同じである。従って、アレイ３２
は１つの列群に編成されている。コンピュータ３４は、
次式によって決められる電荷転送速度ｆを計算する：

【００７５】

【数６】

【００７６】すべてのカウンタに対するカウンタ値は同
じであり、かつ Ｘ／ｆ によって決められ、ただしＸはマスタクロック周波数で
ある。カウンタ値がカウンタ（図６）にセットされかつ
シャッタ４１が開放されたとき、カウンタＣＮは計数開
始し、かつクロックドライバＣＤがトリガされる。一致
したとき、カウンタはリセットされ、かつサイクルは、
斜め側方モードの場合と同様に繰り返される。

【００７７】斜め前方モードでは、クロックドライバが
アレイにおけるすべての列をトリガするならば、１つの
カウンタおよび１つのクロックドライバしか必要でな
い。本明細書に開示された列群を有していない従来の形
式のエレクトローオプチカルエリアは、先に述べた斜め
前進運動補償技術に容易に整合可能である。

【００７８】本発明の実際の利点は、航空機２２が、１
１，０００ｆｔの長さＡＬ、約４，０００ｆｔの幅を有
しかつ中心線１０２を有している、敵監視下の滑走路１
００の像を記録するものとする仮想偵察シナリオを示し
ている図１１から読み取ることができる。滑走路を正確
に記録するために、航空機２２は、４，０００ｆｔの高
度、８１０ｆｔ／ｓｅｃの速度、および中心線１０２か
ら６，５００ｆｔのスタンド・オフ・レンジＳＲで飛行
することが予定されている。スタンド・オフ・レンジＳ
Ｒにおいて、中心線１０２に対する航空機２２からの直
距離は、７，６３２ｆｔである。航空機２２において使
用されるレンズは６０ｍｍの焦点距離を有しておりかつ
３１．６°の水平俯角δにおいて配向されている。視野
は４３．６°でありかつそれ故にθは２１．８°であ
る。アレイ３２の各辺は、４８ｍｍである。

【００７９】滑走路１００を撮影するために“プッシュ
ボタン”操作部を有する従来の形式の線形ＣＣＤに対し
て、飛行路９０に沿って６，５００ｆｔのスタンド・オ
フ・レンジにおいて関心のある領域の全長を飛行しなけ
ればならないものとする。航空機は１３．６ｓｅｃの
間、敵の攻撃に曝され（即ち１１，０００ｆｔ／８１０
ｆｔ ｐｅｒｓｅｃ）かつその時間の間、飛行路９０に
沿って常に飛行しなければならないものとする。

【００８０】これに対して、同じ速度で移動するが、本
発明のアレイを使用する航空機２２は、航路９２に沿っ
て掃飛しかつ滑走路１００をカバーするために、それぞ
れ、点ＡおよびＢにおいて２つのフレーム画像９４およ
び９６を撮影することができる。画像９４が場所Ａで撮
影されるとき、航空機２２はスタンド・オフ・レンジＳ
Ｒにおける斜め側方モードにおいて動作するが、滑走路
の中心軸に関して小さな角度において配向されている。
画像９６は場所Ｂにおいて撮影することができ、一方航
空機２２は円弧９２に沿って現われる。航空機２２は、
点ＡおよびＢ間の航路９２に沿って約１，０００ｆｔの
距離ＤＦＲしか移動しない。結果として、敵襲に曝され
る時間はほんの１．２３ｓｅｃ（即ち１１，０００ｆｔ
から８１０ｆｔ／ｓｅｃ）に低減される。それ故に、本
発明を使用することによって、偵察機２２が撮影時間に
敵襲に曝される時間は、１０分の１より低く低減され
る。

【００８１】図１２には、関心のある地域の立体画像シ
ーンを発生するために、本発明のアレイをどのように使
用することができるかが示されている。滑走路の長さＡ
Ｌが１１，０００ｆｔに代わって８，０００ｆｔである
点を除けば、図１１に関して説明したのと同じ条件およ
びパラメータが図１２にも適用することができる。航空
機２２は飛行路９０に沿って滑走路１００に平行に飛行
しかつ場所Ａ，Ｂ，ＣおよびＤにおいてそれぞれ、４つ
のフレームＦＲ１−ＦＲ４を撮影する。オーバラップし
ているフレームが関心のある地域の２つの視界図を形成
するので、領域１０４において立体画像シーンが得られ
る。

【００８２】有利な実施例のこれまでの説明は、アレイ
が単一の、モノリシック検出器であるものと仮定してき
た。しかし１つの大きなアレイを作るために比較的小さ
な個別領域アレイをモザイク状に一緒に結合することに
よって、ここに述べたアレイに等価である検出器を形成
することができる。個別アレイ（４個，２０個または１
００個）を電子的に組み合わせかつすべての個別アレイ
における列を１つまたは複数の列群に編成するための手
段および前以て決められた転送速度において１つまたは
複数の列群に配置されている画素情報を転送するための
手段を含んでいる。“モザイク”のエレメントとして使
用することができるようなアレイは、Ｔｈｏｍｓｏｎ
ＣＳＦ ＴＨＸ ３１１５７ ＣＣＤである。モザイク
において、それぞれのＣＣＤは、個別列群として別個に
制御することができる。従って、特許請求の範囲におい
て、用語“アレイ”は、単一、モノリシックアレイかま
たは電子的、光学的または物理的に相互に組み合わされ
た個別アレイから成るアレイ、またはハイブリッドモザ
イクアレイに組み立てられた個別ディスクリート検出器
を指している。

【００８３】有利な実施例のこれまで説明は、エレクト
ロ−オプチカルイメージアレイにおける運動補償を実現
するための方法および装置の例に基づいて行ったが、当
業者であれば、特許請求の範囲に特定された本発明の思
想および範囲を逸脱することなく、数多くの変形を実施
できることは明白である。例えば、アレイの列群におけ
る電荷転送速度を制御するために、これまで説明してき
たのとは別のデジタル電子制御回路を使用することがで
きる。更に、前進運動補償を実現するために電荷転送速
度を制御するためにアナログ回路、遅延回路、または別
の形式の制御回路を構成することができる。更に、説明
したデジタル電子制御回路によって実施される機能の多
くは、コンピュータ３４または別のデータプロセッサに
よるソフトウェアにおいて実施することができる。既に
述べたように、エレクトロ−オプチカルイメージアレイ
に対する別のアーキテクチャを選択することもできる。
特許請求の範囲において特定されているように、本発明
は、このようなすべての変形例を含むものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により、エレクトロ−オプチカルカメラ
装置を使用しかつ系要素間の相互関係を示している航空
偵察系の概略図である。

【図２】エレクトロ−オプチカルイメージアレイを含ん
でいる、種々の要素間の関係を示している、図１のカメ
ラ装置を拡大して示す部分斜視図である。

【図３】図２のカメラ装置の焦点面を拡大して示しかつ
焦点面と関心あるシーンとの間の関係を示すために配置
されている、斜め側方モードにおいて撮影する偵察用航
空機の概略図である。

【図４】複数の列群に分割されかつ各列群における画素
情報の転送は前以て決められた種々異なった速度で転送
され、行および列から成るアレイの構成を示している、
図２のイメージアレイの概略図である。

【図５】図２のエレクトロ−オプチカルイメージアレイ
を本発明の思想に従って操作する電子装置および制御回
路の有利な実施例のブロック線図である。

【図６】図４に示されたアレイの列群のそれぞれに画素
情報を転送するカウンタおよびクロックドライバを示し
ている、図５に示されているドライバおよび制御回路の
ブロック線図である。

【図７】図４のアレイの任意の列群に対するカウンタお
よびクロックドライバのブロック線図である。

【図８】列群に３フェーズドライバクロックを供給する
ためにアレイのホト領域間のチャネルストップ領域の上
方における金属化部を示している任意の列群の一部を示
す概略図である。

【図９】図８の列群の一部の断面図である。

【図１０】図２のカメラ装置の焦点面を拡大して示しか
つ焦点面と関心あるシーンとの間の関係を明確に示すた
めに配置されている、斜め前方モードにおいて撮影する
偵察用航空機の概略図である。

【図１１】図２のエレクトロ−オプチカルカメラ装置
の、従来の線形装置に比べた時間的な利点を示してい
る、本発明を斜め側方撮影偵察機に使用した例を示す概
略図である。

【図１２】図２のエレクトロ−オプチカルカメラ装置を
使用して立体画像シーンをどのように実現できるかを示
している、本発明を本発明を斜め側方撮影偵察機に使用
した例を示す概略図である。

【符号の説明】

２０ 偵察系、 ２２ 航空機、 ２４ アビオニクス
系、 ３２ アレイ、３４ コンピュータ、 ３６ カ
メラ装置、 ４１ シャッタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン エイ ランド アメリカ合衆国 イリノイ マッケンリ ー サウス ハリウッド 1110 (72)発明者 ウィリアム アール プファイスター アメリカ合衆国 イリノイ シャウムバ ーグ エルム ドライヴ 1325 (56)参考文献 特開 昭63−232765（ＪＰ，Ａ)

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写シーンの少なくとも第１および第２
   の画像部分を表す画像情報を蓄積することのできる素子
   のアレイを有し、該アレイは列および行に配列されてい
   る装置を用いて、所定の方向での像運動を補償するため
   に画素情報を処理する方法において、 前記第１の画像部分を表す画素情報を、第１の所定転送
   速度で、前記アレイ内で１つの列から隣接する列に転送
   し、 該第１の所定転送速度は、第１の画像部分の像運動速度
   と実質的に等しく、 前記第２の画像部分を表す画素情報を、前記第１の転送
   速度とは異なる第２の転送速度で、前記アレイ内で１つ
   の列から隣接する列に転送し、 該第２の転送速度は、第２の画像部分の像運動速度と実
   質的に等しく、 前記画素情報から形成される画像の解像度を改善するこ
   とを特徴とする画素情報処理方法。
2. 【請求項２】 前記第１および第２の所定転送速度を、
   前記アレイに対する前記第１および第２の画像部分の相
   対運動速度の変化に依存して調整する請求項１記載の方
   法。
3. 【請求項３】 前記画像を前記アレイ上に配置する請求
   項２記載の方法。
4. 【請求項４】 所定の露光時間の間に、前記画像を前記
   アレイ上に配置し、前記アレイ内の画素情報を、前記所
   定の露光時間の間に１つの列から隣接する列に転送する
   請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 前記アレイはＣＣＤである請求項１記載
   の方法。
6. 【請求項６】 前記アレイの列を、少なくとも第１の列
   群と第２の列群に配列し、前記第１の列群は前記第１の
   画像部分に相応する画素情報を蓄積するものであり、前
   記第２の列群は前記第２の画像部分に相応する画素情報
   を蓄積するものであり、 画素情報を、それぞれ異なる転送速度で、前記少なくと
   も第１および第２の列群において１つの列から隣接する
   列に転送する請求項２記載の方法。
7. 【請求項７】 画素情報を転送する前記ステップは、 マスタクロック周波数のクロック信号を供給し、 前記第１および第２の列群への画素情報の転送を、列群
   に対して所定のカウント数を計数するまで、クロック信
   号に応答して開始する、 ステップをさらに含む請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 Ｘを前記マスタクロック周波数、ｆ_ｉを
   前記少なくとも前記第１および第２列群に対する所定の
   転送速度とすると、前記少なくとも第１および第２列群
   に対して設けられた前記所定のカウント数は、Ｘ／ｆ_ｉ
   に比例する請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 前記アレイの前記列を、第１および第２
   の列群を含む複数の列群に配列し、 前記第１の所定転送速度は第１の列群に対する前記第１
   の画像部分の第１の相対運動速度に比例し、前記第２の
   所定転送速度は第２の列群に対する前記第２の画像部分
   の第２の相対運動速度に比例する請求項１記載の方法。
10. 【請求項１０】 画像を表す画素情報を蓄積することの
    できる素子のアレイを有し、該アレイは列および行に配
    列されている装置を用いて、所定の方向での像運動を補
    償するために画素情報を処理する方法であって、 前記アレイの列を、少なくとも第１の列群および第２の
    列群に配列し、 前記第１の列群に位置する画素情報を、第１の所定転送
    速度で１つの列から隣接する列に転送し、かつ前記第２
    の列群に位置する画素情報を、前記第１の転送速度とは
    異なる第２の所定転送速度で１つの列から隣接する列に
    転送し、 前記第１の転送速度は第１の列群に対する第１の相対像
    運動速度に比例し、前記第２の所定転送速度は第２の列
    群に対する第２の相対像運動速度に比例し、 前記転送速度を、１つの列群から次の列群へアレイにわ
    たって単調に変化させるようにした請求項９記載の方
    法。
11. 【請求項１１】 画像を表す画素情報を蓄積することの
    できる素子のアレイを有し、該アレイは列および行に配
    列されている装置を用いて、所定の方向での像運動を補
    償するために画素情報を処理する方法であって、 前記アレイの列を、第１の列群を含むＮ個の列群に配列
    し、 画素情報を、各列群ｆ_ｉ毎に所定の転送速度で１つの列
    から隣接する列に転送し、 該所定の転送速度は、ｉを１からＮの間の整数、ｆ_１を
    前記第１の列群に対する転送速度、ｆ_ｎを前記ｎ番目の
    列群に対する転送速度とすると、 ｆ_１＋（ｉ−１）（ｆ_ｎ−ｆ_１）／（ｎ−１） に比例し、ｆ１とｆｎは前もって定められているように
    した請求項９記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記アレイ中の１点と前記被写シーン
    中の１点とを結ぶ直線は、当該直線と交差し、像運動の
    前記所定の方向を定めるベクトルに対して実質的に垂直
    であるようにし、 前記転送速度は、アレイと前記直線に沿う被写シーンの
    種々異なる部分との間の距離に反比例するようにした請
    求項９記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記アレイを、所定の方向での運動が
    可能であるように移動体に組込み、転送のステップは移
    動体にて行う請求項３記載の方法。
14. 【請求項１４】 装置はさらに、前記被写シーンを前記
    アレイ上に配置するためのレンズ手段を有しており、 該レンズ手段は、移動体運動の所定の方向を定めるベク
    トルに対して垂直な中心軸線を有しており、 前記被写シーンの第１の点に対する所定の転送速度は、
    Ｆはレンズ手段から第１の点を表す画素を含む列までの
    距離、Ｖは前記所定の方向での移動体の運動速度、Ｄは
    移動体から第１の点までの距離すると、 ＦＶ／Ｄ に比例する請求項１３記載の方法。
15. 【請求項１５】 移動体は、水平飛行期間において水平
    である基準面を有している航空機であり、 焦点距離および中心軸線を有しているレンズを備え、 前記中心軸線は前記基準面に対して水平俯角φを形成
    し、かつ アレイ列が列方向を決めている請求項１３記載の方法。
16. 【請求項１６】 画像を表す画素情報を蓄積することの
    できる素子のアレイを有し、該アレイは列および行に配
    列されており、該列は列方向を定め、該アレイは水平飛
    行の際に水平である基準面を有する航空機に配置されて
    おり、さらに焦点距離と中心軸線を備えたレンズを有し
    ており、該中心軸線は前記基準面と共に俯角φを形成す
    る装置を用いて、所定方向での像運動を補償するため、
    被写シーンを表す画素情報を処理する方法であって、 前記アレイの列を、少なくとも１つの列群に配列し、 該少なくとも１つの列群に配置された画素情報を、少な
    くとも１つの転送速度で、前記アレイに対する画像の相
    対運動速度に依存して１つの列から隣接する列に転送
    し、前記少なくとも１つの列群は、転送速度ｆで転送さ
    れる画素情報を有し、 該転送速度ｆは、Ｆを前記レンズの焦点距離、Ｐ_ｘを前
    記列方向での画素の大きさ、Ｖを航空機の速度、Ｈを航
    空機の被写シーン上の高さ、（φ±Θ_ｉ）を同期してフ
    ォワード運動補正を行うため選択された点の前方俯角で
    あるとすると、 （Ｆ／Ｐ_ｘ）（Ｖ／Ｈ）ｓｉｎ^２（φ±Θ_ｉ） に比例し、 前記少なくとも１つの所定の転送速度を、前記アレイに
    対する前記画像の相対運動速度の変化に依存して調整
    し、 前記画像を前記アレイ上に配置し、 前記被写シーンは前記航空機の前方にあり、前記アレイ
    の前記列の少なくとも１つの列群への配列および転送の
    ステップは該航空機にて行う請求項１５記載の方法。