JP2661865B2 - 赤外線焦点平面アレイの広いダイナミック範囲の不均一性補償方法および装置 - Google Patents
赤外線焦点平面アレイの広いダイナミック範囲の不均一性補償方法および装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/52—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using comparison with reference sources, e.g. disappearing-filament pyrometer
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- H—ELECTRICITY
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に赤外線映像装置、
特に赤外線焦点平面アレイの検出器素子の応答信号の不
均一性を補償する方法および装置に関する。
特に赤外線焦点平面アレイの検出器素子の応答信号の不
均一性を補償する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】赤外線映像装置は、可視画像のような有
効な形態に不可視赤外線エネルギを変換する。これは、
最初に視界中の物体から放出または反射された赤外線放
射線を検出し、その後、検出された赤外線放射線の信号
束レベルに対応した結果的なデータを生成することによ
って達成される。一般に、赤外線映像装置は、赤外線放
射線を受ける光学系、光学系により受けられた赤外線放
射線の信号束レベルに対応した応答信号を生成する焦点
平面アレイ等に配置された検出器素子、および検出器素
子によって生成された応答信号を処理して対応したデジ
タル出力を生成する電子装置を含み、所望ならば結果的
な可視画像を表示する陰極線管（ＣＲＴ）のような出力
表示装置も備えている。
効な形態に不可視赤外線エネルギを変換する。これは、
最初に視界中の物体から放出または反射された赤外線放
射線を検出し、その後、検出された赤外線放射線の信号
束レベルに対応した結果的なデータを生成することによ
って達成される。一般に、赤外線映像装置は、赤外線放
射線を受ける光学系、光学系により受けられた赤外線放
射線の信号束レベルに対応した応答信号を生成する焦点
平面アレイ等に配置された検出器素子、および検出器素
子によって生成された応答信号を処理して対応したデジ
タル出力を生成する電子装置を含み、所望ならば結果的
な可視画像を表示する陰極線管（ＣＲＴ）のような出力
表示装置も備えている。
【０００３】赤外線映像装置の動作は一般に以下のとお
りである：光学系は、視界を測定し、個々の点すなわち
画素にそれぞれ対応している検出器素子の方向に赤外線
放射線を導く；その後各検出器素子は、その検出器素子
によって受けられた赤外線放射線の信号束レベルに対応
した電圧または電流のようなアナログ応答信号を生成す
る；その後アナログ応答信号は、デジタル信号出力を生
成する電子装置において処理される；最後に、出力は出
力表示装置によって生成される可視画像のような有効な
形態に変換される。典型的にこの過程は、実行されるこ
とが望ましい映像適用に応じてほぼ実時間で一連の有効
なデータを生成するために、連続的に反復される。
りである：光学系は、視界を測定し、個々の点すなわち
画素にそれぞれ対応している検出器素子の方向に赤外線
放射線を導く；その後各検出器素子は、その検出器素子
によって受けられた赤外線放射線の信号束レベルに対応
した電圧または電流のようなアナログ応答信号を生成す
る；その後アナログ応答信号は、デジタル信号出力を生
成する電子装置において処理される；最後に、出力は出
力表示装置によって生成される可視画像のような有効な
形態に変換される。典型的にこの過程は、実行されるこ
とが望ましい映像適用に応じてほぼ実時間で一連の有効
なデータを生成するために、連続的に反復される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、焦点平
面アレイ中の個々の検出器素子はそれぞれ同一ではない
ため、各検出器素子はそれが受ける赤外線放射線の所定
の信号束レベルに対して異なる応答信号を生成すること
が経験を通して認められている。すなわち、検出器素子
“Ａ”および検出器素子“Ｂ”は赤外線放射線の同じ信
号束レベルに露出されるが、各検出器素子は特有のアナ
ログ応答信号を生成する。さらに、その反対の状態も生
じる。すなわち、検出器素子“Ａ”および検出器素子
“Ｂ”は赤外線放射線の異なる信号束レベルに露出され
るが、各検出器素子は同じアナログ応答信号を生成す
る。この現象は“応答信号の不均一性”または単に“不
均一性”として良く知られている。赤外線放射線の種々
の信号束レベルに関連して検出器素子によって生成され
た応答信号の間の関係は非直線的であることも認められ
ている。結果として、不変で信頼性の高い画像データを
生成するために、赤外線映像装置は検出器素子間の変化
を補償し、“絶対的な目盛り”にそれらを補正しなけれ
ばならない。
面アレイ中の個々の検出器素子はそれぞれ同一ではない
ため、各検出器素子はそれが受ける赤外線放射線の所定
の信号束レベルに対して異なる応答信号を生成すること
が経験を通して認められている。すなわち、検出器素子
“Ａ”および検出器素子“Ｂ”は赤外線放射線の同じ信
号束レベルに露出されるが、各検出器素子は特有のアナ
ログ応答信号を生成する。さらに、その反対の状態も生
じる。すなわち、検出器素子“Ａ”および検出器素子
“Ｂ”は赤外線放射線の異なる信号束レベルに露出され
るが、各検出器素子は同じアナログ応答信号を生成す
る。この現象は“応答信号の不均一性”または単に“不
均一性”として良く知られている。赤外線放射線の種々
の信号束レベルに関連して検出器素子によって生成され
た応答信号の間の関係は非直線的であることも認められ
ている。結果として、不変で信頼性の高い画像データを
生成するために、赤外線映像装置は検出器素子間の変化
を補償し、“絶対的な目盛り”にそれらを補正しなけれ
ばならない。
【０００５】正確な画像データが赤外線映像装置によっ
て生成されるために、必要とされる“不均一性補償”を
達成する手段は、電子装置を備えた焦点平面アレイ中の
各検出器素子を較正する。この方法において、電子装置
は、所定の検出器素子によって受けられた赤外線放射線
の信号束レベルに対して、“正規化された”値を反映す
る“補正された”デジタル信号出力を生成する。典型的
に不均一性補償は、アナログ利得およびオフセット調節
を有する２点または４点較正方法を使用することによっ
て行われる。しかしながらこの技術は、特定の検出器素
子のアナログ応答信号が赤外線放射線の信号束レベルの
狭いダイナミック範囲だけしか補償されない欠点を有す
る。したがって、映像装置の視界が、“低温”の空およ
び“高温”の地形のような赤外線放射線の信号束レベル
の広いダイナミック範囲を含んでいる場合、従来の不均
一性補償方式は不十分である。
て生成されるために、必要とされる“不均一性補償”を
達成する手段は、電子装置を備えた焦点平面アレイ中の
各検出器素子を較正する。この方法において、電子装置
は、所定の検出器素子によって受けられた赤外線放射線
の信号束レベルに対して、“正規化された”値を反映す
る“補正された”デジタル信号出力を生成する。典型的
に不均一性補償は、アナログ利得およびオフセット調節
を有する２点または４点較正方法を使用することによっ
て行われる。しかしながらこの技術は、特定の検出器素
子のアナログ応答信号が赤外線放射線の信号束レベルの
狭いダイナミック範囲だけしか補償されない欠点を有す
る。したがって、映像装置の視界が、“低温”の空およ
び“高温”の地形のような赤外線放射線の信号束レベル
の広いダイナミック範囲を含んでいる場合、従来の不均
一性補償方式は不十分である。
【０００６】上記の説明を考慮すると、本発明の主目的
は、赤外線放射線の信号束レベルの広いダイナミック範
囲にわたって不均一性を補償することができる赤外線映
像装置の焦点平面アレイにおける使用のために不均一性
補正を行う方法および装置を提供することである。さら
に、本発明の別の目的は、絶対放射計として較正される
ことができる焦点平面アレイの均一な応答信号を提供す
ることである。
は、赤外線放射線の信号束レベルの広いダイナミック範
囲にわたって不均一性を補償することができる赤外線映
像装置の焦点平面アレイにおける使用のために不均一性
補正を行う方法および装置を提供することである。さら
に、本発明の別の目的は、絶対放射計として較正される
ことができる焦点平面アレイの均一な応答信号を提供す
ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によると、較正動
作および補正動作を含んでいる赤外線映像装置の赤外線
焦点平面アレイの不均一性を補償する方法および装置が
提供される。較正動作は、制御された環境において均一
な黒体により生成された赤外線放射線の既知の複数の信
号束レベルの広い範囲に対して、焦点平面アレイ中の検
出器素子により生成された応答信号を測定する。その
後、応答信号はデータ蓄積装置中に蓄積される。補正動
作は、第１の応答信号の組と第２の応答信号とを比較
し、第２の応答信号を補間することによって補正値とす
ることによって、映像装置によって測定された視界中の
物体により生成された赤外線放射線の信号束レベルに対
する検出器素子の第２の応答信号を補正する。
作および補正動作を含んでいる赤外線映像装置の赤外線
焦点平面アレイの不均一性を補償する方法および装置が
提供される。較正動作は、制御された環境において均一
な黒体により生成された赤外線放射線の既知の複数の信
号束レベルの広い範囲に対して、焦点平面アレイ中の検
出器素子により生成された応答信号を測定する。その
後、応答信号はデータ蓄積装置中に蓄積される。補正動
作は、第１の応答信号の組と第２の応答信号とを比較
し、第２の応答信号を補間することによって補正値とす
ることによって、映像装置によって測定された視界中の
物体により生成された赤外線放射線の信号束レベルに対
する検出器素子の第２の応答信号を補正する。
【０００８】本発明は、“低温”の空および“高温”の
地形のような赤外線放射線の信号束レベルの広いダイナ
ミック範囲にわたって、赤外線焦点平面アレイ応答信号
の不均一性の補償を行うものである。さらに、本発明は
ほぼ実時間で実行可能である。さらに、本発明の不均一
性の補償は、絶対的な放射計として較正されることがで
きる焦点平面アレイ応答信号を提供することができる。
さらに、本発明は空対空ミサイル用（例えば探索装置）
において使用される赤外線映像装置に必要とされる面倒
なターゲット捕捉および追跡能力が赤外線映像装置にお
いて得られることを可能にする。
地形のような赤外線放射線の信号束レベルの広いダイナ
ミック範囲にわたって、赤外線焦点平面アレイ応答信号
の不均一性の補償を行うものである。さらに、本発明は
ほぼ実時間で実行可能である。さらに、本発明の不均一
性の補償は、絶対的な放射計として較正されることがで
きる焦点平面アレイ応答信号を提供することができる。
さらに、本発明は空対空ミサイル用（例えば探索装置）
において使用される赤外線映像装置に必要とされる面倒
なターゲット捕捉および追跡能力が赤外線映像装置にお
いて得られることを可能にする。
【０００９】
【実施例】本発明の種々の特徴および利点は、以下の説
明から当業者に明らかになるであろう。以下の説明は本
発明の特定の実施例を説明しているが、この実施例は本
発明を現在実行する最良モードを表しているに過ぎず、
その他の修正は本発明の技術的範囲を逸脱することなく
特定の実施例に対して行われてもよいことがまず理解さ
れなければならない。
明から当業者に明らかになるであろう。以下の説明は本
発明の特定の実施例を説明しているが、この実施例は本
発明を現在実行する最良モードを表しているに過ぎず、
その他の修正は本発明の技術的範囲を逸脱することなく
特定の実施例に対して行われてもよいことがまず理解さ
れなければならない。
【００１０】図１および図２を参照すると、本発明の赤
外線焦点平面アレイの不均一性補償を行う赤外線映像装
置10が示されている。前に説明したように、また図１の
簡単化されたブロック図で示されているように、赤外線
映像装置10は一般に光学系12、焦点平面アレイ16中の検
出器素子14、電子装置18および出力表示装置20を含む。
光学系12が視界を測定すると、赤外線放射線22は焦点平
面アレイ16中の各検出器素子14で受光される。したがっ
て、各検出器素子14はそれが受ける赤外線放射線22の信
号束レベルに対応した電流または電圧のようなアナログ
応答信号24を生成する。アナログ応答信号24は、出力表
示装置20によって可視画像に変換されるアナログビデオ
出力信号31を最終的に生成するように電子装置18により
処理される。
外線焦点平面アレイの不均一性補償を行う赤外線映像装
置10が示されている。前に説明したように、また図１の
簡単化されたブロック図で示されているように、赤外線
映像装置10は一般に光学系12、焦点平面アレイ16中の検
出器素子14、電子装置18および出力表示装置20を含む。
光学系12が視界を測定すると、赤外線放射線22は焦点平
面アレイ16中の各検出器素子14で受光される。したがっ
て、各検出器素子14はそれが受ける赤外線放射線22の信
号束レベルに対応した電流または電圧のようなアナログ
応答信号24を生成する。アナログ応答信号24は、出力表
示装置20によって可視画像に変換されるアナログビデオ
出力信号31を最終的に生成するように電子装置18により
処理される。
【００１１】図１に示されているように、電子装置18
は、増幅器26、オフセット調節装置28、アナログデジタ
ル変換器30、補償装置32および走査変換器34を含む。さ
らに図２に示されているように、補償装置32は、比較器
36、検索表メモリ38、補間装置40、メモリバッファ42お
よびＣＰＵ44を含む。
は、増幅器26、オフセット調節装置28、アナログデジタ
ル変換器30、補償装置32および走査変換器34を含む。さ
らに図２に示されているように、補償装置32は、比較器
36、検索表メモリ38、補間装置40、メモリバッファ42お
よびＣＰＵ44を含む。
【００１２】さらに説明するように、本発明の赤外線焦
点平面アレイの不均一性補償は、較正および補正の両動
作を実行するものとして最も良く理解されるであろう。
点平面アレイの不均一性補償は、較正および補正の両動
作を実行するものとして最も良く理解されるであろう。
【００１３】［較正］ 既に示されたように、赤外線放射線22の所定の信号束レ
ベルに対する焦点平面アレイ16中の個々の検出器素子14
のアナログ応答信号24は、均一でなく各検出器素子14間
において変化する。さらに、検出器素子14が赤外線放射
線22に露出される時間期間すなわち積分時間、焦点平面
アレイ16中の検出器素子14のバイアス電圧設定、および
検出器素子14が動作する環境の周辺温度のような別の要
因もまた、検出器素子14によって生成されるアナログ応
答信号24に影響を与える。したがって、本発明の較正動
作の目的は、本発明の後におけるほぼ実時間の補正動作
において使用するためにこれらの変化が記録されるよう
に、制御された環境において、赤外線放射線22の信号束
レベルの広い範囲にわたって、焦点平面アレイ16中の各
検出器素子14のアナログ応答信号24の変化を決定するこ
とである。
ベルに対する焦点平面アレイ16中の個々の検出器素子14
のアナログ応答信号24は、均一でなく各検出器素子14間
において変化する。さらに、検出器素子14が赤外線放射
線22に露出される時間期間すなわち積分時間、焦点平面
アレイ16中の検出器素子14のバイアス電圧設定、および
検出器素子14が動作する環境の周辺温度のような別の要
因もまた、検出器素子14によって生成されるアナログ応
答信号24に影響を与える。したがって、本発明の較正動
作の目的は、本発明の後におけるほぼ実時間の補正動作
において使用するためにこれらの変化が記録されるよう
に、制御された環境において、赤外線放射線22の信号束
レベルの広い範囲にわたって、焦点平面アレイ16中の各
検出器素子14のアナログ応答信号24の変化を決定するこ
とである。
【００１４】図１を参照すると、較正動作中において赤
外線映像装置10は、赤外線放射線22の既知の信号束レベ
ルを均一に放出する均一な黒体（示されていない）に露
出される。したがって、焦点平面アレイ16中の各検出器
素子14は赤外線放射線22を受け、アナログ応答信号24を
生成する。各検出器素子14は応答信号24を生成し、応答
信号24はいき続いて電子装置18に送られる。電子装置18
において、アナログ応答信号24は、アナログデジタル変
換器30に整合するように最初に増幅器26で増幅され、オ
フセット調節装置28でオフセットされる。アナログデジ
タル変換器30では良く知られている方法で、アナログ応
答信号24が例えば通常12ビット幅のデジタルワードであ
るデジタルビデオ信号25に変換される。
外線映像装置10は、赤外線放射線22の既知の信号束レベ
ルを均一に放出する均一な黒体（示されていない）に露
出される。したがって、焦点平面アレイ16中の各検出器
素子14は赤外線放射線22を受け、アナログ応答信号24を
生成する。各検出器素子14は応答信号24を生成し、応答
信号24はいき続いて電子装置18に送られる。電子装置18
において、アナログ応答信号24は、アナログデジタル変
換器30に整合するように最初に増幅器26で増幅され、オ
フセット調節装置28でオフセットされる。アナログデジ
タル変換器30では良く知られている方法で、アナログ応
答信号24が例えば通常12ビット幅のデジタルワードであ
るデジタルビデオ信号25に変換される。
【００１５】次に、デジタルビデオ信号25は図１および
図２のブロック32として示されている補償装置に送られ
る。図２に最も良く示されているように、補償装置32に
おいて、入来したデジタルビデオ信号25はメモリバッフ
ァ42に導かれ、そこに一時的に蓄積される。較正動作の
正確さを高めるために、焦点平面アレイ16は、複数の積
分時間すなわち複数の“フレーム”にわたって、均一な
黒体（示されていない）からの赤外線放射線22に露出さ
れる。したがって、個々のフレームに対する検出器素子
14のアナログ応答信号24にそれぞれ対応する多数のデジ
タルビデオ信号25が生成され、メモリバッファ42に記録
される。これらのデジタルビデオ信号25は、検出器素子
14により生成された各アナログ応答信号24の値に影響を
与える背景放射線すなわち雑音の悪影響を所望のレベル
に減少するようにＣＰＵ44によって平均化される。16個
の個々のフレームは、このような時間的な雑音を十分に
減少することが認められた。しかしながら、検出器素子
14のアナログ応答信号24に悪影響を及ぼす背景雑音の量
に応じて、もっと多くのまたは少ないフレームが要求さ
れる。積分時間中、バイアス電圧および焦点平面アレイ
16の周辺温度は既知の一定値に維持されることに注意す
ることが重要である。このようにして、検出器素子14の
個々のアナログ応答信号24が補正動作中にほぼ実時間で
測定される焦点平面アレイ16に対して“絶対的な目盛
り”が生成される。
図２のブロック32として示されている補償装置に送られ
る。図２に最も良く示されているように、補償装置32に
おいて、入来したデジタルビデオ信号25はメモリバッフ
ァ42に導かれ、そこに一時的に蓄積される。較正動作の
正確さを高めるために、焦点平面アレイ16は、複数の積
分時間すなわち複数の“フレーム”にわたって、均一な
黒体（示されていない）からの赤外線放射線22に露出さ
れる。したがって、個々のフレームに対する検出器素子
14のアナログ応答信号24にそれぞれ対応する多数のデジ
タルビデオ信号25が生成され、メモリバッファ42に記録
される。これらのデジタルビデオ信号25は、検出器素子
14により生成された各アナログ応答信号24の値に影響を
与える背景放射線すなわち雑音の悪影響を所望のレベル
に減少するようにＣＰＵ44によって平均化される。16個
の個々のフレームは、このような時間的な雑音を十分に
減少することが認められた。しかしながら、検出器素子
14のアナログ応答信号24に悪影響を及ぼす背景雑音の量
に応じて、もっと多くのまたは少ないフレームが要求さ
れる。積分時間中、バイアス電圧および焦点平面アレイ
16の周辺温度は既知の一定値に維持されることに注意す
ることが重要である。このようにして、検出器素子14の
個々のアナログ応答信号24が補正動作中にほぼ実時間で
測定される焦点平面アレイ16に対して“絶対的な目盛
り”が生成される。
【００１６】結果的な平均デジタルビデオ信号27がＣＰ
Ｕ44によってメモリバッファ42から検索され、検索表メ
モリ38に蓄積される。較正動作は、均一の黒体によって
放出される赤外線放射線の信号束レベルを変化すること
によって赤外線放射線信号束レベルの範囲にわたって、
所望に応じて反復されることを理解しなければならな
い。赤外線放射線の16以上の個々の信号束レベルが、本
発明の広いダイナミック範囲の不均一性補償を達成する
ために望ましいことが認められている。さらに、焦点平
面アレイが較正される赤外線信号束レベル値の範囲は、
一般に赤外線映像装置により満たされることが望ましい
特定の要求に依存していることに留意することが重要で
ある。例えば、赤外線映像装置は赤外線放射線の信号束
レベルの広い範囲にわたって動作し、信号束の範囲全体
に対する分解能より大きい、信号束の２つの特定の値の
間の分解能を依然として維持する能力を有することが望
ましい。
Ｕ44によってメモリバッファ42から検索され、検索表メ
モリ38に蓄積される。較正動作は、均一の黒体によって
放出される赤外線放射線の信号束レベルを変化すること
によって赤外線放射線信号束レベルの範囲にわたって、
所望に応じて反復されることを理解しなければならな
い。赤外線放射線の16以上の個々の信号束レベルが、本
発明の広いダイナミック範囲の不均一性補償を達成する
ために望ましいことが認められている。さらに、焦点平
面アレイが較正される赤外線信号束レベル値の範囲は、
一般に赤外線映像装置により満たされることが望ましい
特定の要求に依存していることに留意することが重要で
ある。例えば、赤外線映像装置は赤外線放射線の信号束
レベルの広い範囲にわたって動作し、信号束の範囲全体
に対する分解能より大きい、信号束の２つの特定の値の
間の分解能を依然として維持する能力を有することが望
ましい。
【００１７】較正動作は、赤外線放射線22の信号束の各
所望のレベルにおける、焦点平面アレイ16中の各検出器
素子14に対する平均デジタルビデオ信号27が、検索表メ
モリ38に蓄積されるように反復される。したがって、較
正動作の終了時に検索表メモリ38は、焦点平面アレイ16
中の検出器素子14のデジタルビデオ信号27の“絶対デー
タの組”を保持する。図２に示されているように、検索
表メモリ38は、それぞれの頁39が赤外線放射線22の特定
の信号束レベルにおける焦点平面アレイ16中の全ての検
出素子14に対する平均デジタルビデオ信号27を含んでい
る16の頁39を有している。
所望のレベルにおける、焦点平面アレイ16中の各検出器
素子14に対する平均デジタルビデオ信号27が、検索表メ
モリ38に蓄積されるように反復される。したがって、較
正動作の終了時に検索表メモリ38は、焦点平面アレイ16
中の検出器素子14のデジタルビデオ信号27の“絶対デー
タの組”を保持する。図２に示されているように、検索
表メモリ38は、それぞれの頁39が赤外線放射線22の特定
の信号束レベルにおける焦点平面アレイ16中の全ての検
出素子14に対する平均デジタルビデオ信号27を含んでい
る16の頁39を有している。
【００１８】図３を参照すると、赤外線放射線22の信号
束レベルの広い範囲にわたる較正動作が終了した後の、
焦点平面アレイ16中の個々の検出器素子14の応答曲線の
簡単なグラフが示されている。検出器素子14の応答出力
ｖは、一般にそれが露出された赤外線放射線の信号束レ
ベルΨの増加に関連して非直線的な関係で増加すること
に留意しなければならない。図３は、正規化されるべき
信号束レベルΨを示す。すなわち、赤外線放射線信号束
Ψのレベルの実際の値は、異なる値に置換えられるか、
或は“マップ”される。ここにおいて、信号束Ψは直線
的に正規化される。赤外線放射線の信号束値の正規化は
技術的に良く知られており、映像装置によって達成され
る所望の結果に応じて変化することを理解すべきであ
る。したがって、正規化の後、16個の“マップされた”
信号束レベルＭが存在する。図３において、正規化は直
線であるため、マップされたそれぞれの値は一定の値Δ
によって分離される。
束レベルの広い範囲にわたる較正動作が終了した後の、
焦点平面アレイ16中の個々の検出器素子14の応答曲線の
簡単なグラフが示されている。検出器素子14の応答出力
ｖは、一般にそれが露出された赤外線放射線の信号束レ
ベルΨの増加に関連して非直線的な関係で増加すること
に留意しなければならない。図３は、正規化されるべき
信号束レベルΨを示す。すなわち、赤外線放射線信号束
Ψのレベルの実際の値は、異なる値に置換えられるか、
或は“マップ”される。ここにおいて、信号束Ψは直線
的に正規化される。赤外線放射線の信号束値の正規化は
技術的に良く知られており、映像装置によって達成され
る所望の結果に応じて変化することを理解すべきであ
る。したがって、正規化の後、16個の“マップされた”
信号束レベルＭが存在する。図３において、正規化は直
線であるため、マップされたそれぞれの値は一定の値Δ
によって分離される。
【００１９】焦点平面アレイ16中の検出器素子14が露出
される赤外線放射線22の信号束レベルに加えて、積分時
間、バイアス電圧および、または周辺温度のような別の
要因は検索表メモリ38中へ蓄積する非常に広い範囲の
“絶対データの組”を集めるために、較正動作中に任意
の組合せで変化されることを理解すべきである。上記の
どの要因が変化されるべきか、或は一定であるべきか、
並びにそれらの実際の値に関する決定は、赤外線映像装
置によって満たされるように要求される動作仕様または
パラメータに依存する。
される赤外線放射線22の信号束レベルに加えて、積分時
間、バイアス電圧および、または周辺温度のような別の
要因は検索表メモリ38中へ蓄積する非常に広い範囲の
“絶対データの組”を集めるために、較正動作中に任意
の組合せで変化されることを理解すべきである。上記の
どの要因が変化されるべきか、或は一定であるべきか、
並びにそれらの実際の値に関する決定は、赤外線映像装
置によって満たされるように要求される動作仕様または
パラメータに依存する。
【００２０】［補正］ 使用において、本発明の不均一補償は、ほぼ実時間の補
正動作によって赤外線映像装置において実行される。既
に示されたように、アナログ応答信号24は、それが受け
る赤外線放射線22の信号束レベルに対応する焦点平面ア
レイ16中の各検出器素子14によって生成される。応答信
号24は、最初に述べられたように電子装置18に送られ、
デジタルビデオ信号25に変換される。しかしながら、こ
の時点でデジタルビデオ信号25は補償装置32に送られ、
本発明の補正動作が開始される。
正動作によって赤外線映像装置において実行される。既
に示されたように、アナログ応答信号24は、それが受け
る赤外線放射線22の信号束レベルに対応する焦点平面ア
レイ16中の各検出器素子14によって生成される。応答信
号24は、最初に述べられたように電子装置18に送られ、
デジタルビデオ信号25に変換される。しかしながら、こ
の時点でデジタルビデオ信号25は補償装置32に送られ、
本発明の補正動作が開始される。
【００２１】図２を参照すると、デジタルビデオ信号25
は、比較器36および補間装置40に同時に伝送される。比
較器36において、検出器素子ｉの応答信号24に対応した
入来したデジタルビデオ信号25は、較正動作中に検索表
メモリ38に蓄積されたデータの頁39においてその検出器
素子ｉに対して蓄積された平均デジタルビデオ信号ｖと
比較される。比較時に比較器36は、入来したデジタルビ
デオ信号25を境界付ける、検出器素子ｉに対する蓄積さ
れた値ｖを識別する。すなわち、図４に示されているよ
うに比較器36は、入来したデジタルビデオ信号25より大
きい蓄積値ｖすなわちｖh を、および小さい蓄積値ｖす
なわちｖl を決定する。
は、比較器36および補間装置40に同時に伝送される。比
較器36において、検出器素子ｉの応答信号24に対応した
入来したデジタルビデオ信号25は、較正動作中に検索表
メモリ38に蓄積されたデータの頁39においてその検出器
素子ｉに対して蓄積された平均デジタルビデオ信号ｖと
比較される。比較時に比較器36は、入来したデジタルビ
デオ信号25を境界付ける、検出器素子ｉに対する蓄積さ
れた値ｖを識別する。すなわち、図４に示されているよ
うに比較器36は、入来したデジタルビデオ信号25より大
きい蓄積値ｖすなわちｖh を、および小さい蓄積値ｖす
なわちｖl を決定する。
【００２２】図２および図４によって示されているよう
に、比較器36からの出力ｖh 、ｖlおよびＭl は補間装
置40に伝送される。補間装置40において、デジタルビデ
オ信号25は、以下の式にしたがって不均一性が補正さ
れ、補償されたデジタルビデオ出力信号29とされる。： 補償された出力29＝Ｍ1 ＋［（ｖi −ｖl ）／（ｖh −ｖl ）］Δ 上記の式は直線補間を使用しているが、不均一性補償動
作において要求される正確さに応じて任意の形態の数学
的な補間が使用されてもよい。
に、比較器36からの出力ｖh 、ｖlおよびＭl は補間装
置40に伝送される。補間装置40において、デジタルビデ
オ信号25は、以下の式にしたがって不均一性が補正さ
れ、補償されたデジタルビデオ出力信号29とされる。： 補償された出力29＝Ｍ1 ＋［（ｖi −ｖl ）／（ｖh −ｖl ）］Δ 上記の式は直線補間を使用しているが、不均一性補償動
作において要求される正確さに応じて任意の形態の数学
的な補間が使用されてもよい。
【００２３】この点において、補償されたデジタルビデ
オ出力信号29は、それが良く知られた方法でアナログビ
デオ信号31に変換される走査変換器34に伝送される。走
査変換器34から、補償されたアナログビデオ信号31は電
子装置18を出て、出力表示装置20に入力として伝送され
る。出力表示装置20において、補償されたビデオ出力信
号31は良く知られた方法で可視画像に変換される。
オ出力信号29は、それが良く知られた方法でアナログビ
デオ信号31に変換される走査変換器34に伝送される。走
査変換器34から、補償されたアナログビデオ信号31は電
子装置18を出て、出力表示装置20に入力として伝送され
る。出力表示装置20において、補償されたビデオ出力信
号31は良く知られた方法で可視画像に変換される。
【００２４】本発明の補正動作は、焦点平面アレイ中の
各検出器素子が受けた赤外線放射線の信号束レベルに対
する応答を生成するときに、連続的に反復されることを
理解しなければならない。
各検出器素子が受けた赤外線放射線の信号束レベルに対
する応答を生成するときに、連続的に反復されることを
理解しなければならない。
【００２５】本発明は、“低温”の空および“高温”の
地形のような赤外線放射線の信号束レベルの広いダイナ
ミック範囲にわたって赤外線焦点平面アレイ応答特性の
不均一性補償を実行する。さらに、本発明はほぼ実時間
で動作されることができる。さらに、本発明の不均一性
補償は、絶対放射計として較正されることができる焦点
平面アレイ応答特性を提供することができる。さらに、
本発明は空対空ミサイル用（例えば探索装置）において
使用される赤外線映像装置に必要とされる面倒な目標捕
捉および追跡能力を赤外線映像装置において得ることを
可能にする。
地形のような赤外線放射線の信号束レベルの広いダイナ
ミック範囲にわたって赤外線焦点平面アレイ応答特性の
不均一性補償を実行する。さらに、本発明はほぼ実時間
で動作されることができる。さらに、本発明の不均一性
補償は、絶対放射計として較正されることができる焦点
平面アレイ応答特性を提供することができる。さらに、
本発明は空対空ミサイル用（例えば探索装置）において
使用される赤外線映像装置に必要とされる面倒な目標捕
捉および追跡能力を赤外線映像装置において得ることを
可能にする。
【００２６】種々のその他の利点および修正は、明細
書、図面および添付された特許請求の範囲を検討するこ
とにより当業者に明らかになるであろう。
書、図面および添付された特許請求の範囲を検討するこ
とにより当業者に明らかになるであろう。
【図１】本発明の赤外線焦点平面アレイの不均一性補正
を含む赤外線映像装置の簡単なブロック図。
を含む赤外線映像装置の簡単なブロック図。
【図２】図１の赤外線映像装置の補償装置の簡単なブロ
ック図。
ック図。
【図３】直線的に正規化された赤外線放射線の信号束レ
ベルの広いダイナミック範囲にわたって較正された焦点
平面アレイ中の個々の検出器素子の非直線応答曲線を示
した簡単化されたグラフ。
ベルの広いダイナミック範囲にわたって較正された焦点
平面アレイ中の個々の検出器素子の非直線応答曲線を示
した簡単化されたグラフ。
【図４】図３の簡単化されたグラフの一部分を詳細に示
したグラフ。
したグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ・エー・スパグノリア アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91303、カノガ・パーク、ファーラロー ン・アベニュー 6465 (72)発明者 アンソニー・ジェイ・カイ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 93021、ムーアパーク、サマーシェー ド・レーン 4038 (56)参考文献 特開 平４−290932（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−109128（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−54129（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−298732（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−132031（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】 （ａ）制御された環境において均一な黒
体により生成された赤外線放射線の広い範囲の既知の複
数の信号束レベルに対する焦点平面アレイ中の各検出器
素子によって生成された第１の応答信号の各組を測定
し、 （ｂ）データ蓄積装置に前記第１の応答信号の組を蓄積
し、 （ｃ）視界中の目標物体によって生成された赤外線放射
線の信号束レベルに対する前記焦点平面アレイ中の前記
各検出器素子の第２の応答信号を測定し、 （ｄ）前記各検出器素子の前記第１の応答信号の組と前
記第２の応答信号とを比較し、 （ｅ）前記第１の応答信号の組内で前記第２の応答信号
の数学的な補間をすることにより前記第２の応答信号を
補償して補正値にするステップを含み、 それによって前記赤外線焦点平面アレイ中の前記各検出
器素子の前記第２の応答信号が赤外線放射線の信号束レ
ベルの広いダイナミック範囲にわたる不均一性を補償さ
れることを特徴とする赤外線焦点平面アレイの不均一性
補償方法。 - 【請求項２】 ステップ（ａ）の制御環境における均一
な黒体により生成された赤外線放射線の既知の複数の信
号束レベルの前記広い範囲は、少なくとも16の異なる信
号束レベルの赤外線放射線を含んでいる請求項１記載の
方法。 - 【請求項３】 ステップ（ａ）は赤外線放射線の各信号
束レベルに対して少なくとも16の時間期間にわたって反
復され、ステップ（ｂ）に先立って平均化される請求項
１記載の方法。 - 【請求項４】 前記数学的な補間は直線補間である請求
項１記載の方法。 - 【請求項５】 較正動作および補正動作を含む赤外線焦
点平面アレイの不均一性の補償方法において、 前記較正動作は、制御された環境において均一な黒体に
より生成された赤外線放射線の広い範囲の既知の複数の
信号束レベルに対する焦点平面アレイ中の各検出器素子
によって生成された１組の第１の応答信号を測定し、デ
ータ蓄積装置に前記第１の応答信号の組を蓄積すること
を含み、前記較正動作は前記焦点平面アレイ中の各検出
器素子に対して行われ、前記補正動作は、視界中の目標
物体によって生成された赤外線放射線の信号束レベルに
対する前記焦点平面アレイ中の前記各検出器素子の第２
の応答信号を測定し、前記各検出器素子の前記第１の応
答信号の組と各検出器素子の前記第２の応答信号とを比
較し、前記第１の応答信号の組内で前記第２の応答信号
の数学的な補間をすることにより前記第２の応答信号を
補償して補正値にすることを特徴とする赤外線焦点平面
アレイの不均一性の補償方法。 - 【請求項６】 光学系、焦点平面アレイ中の検出器素子
および電子装置を具備し、前記光学系は視界を捜索して
赤外線放射線を前記焦点平面アレイ中の前記検出器素子
の方向に導き、前記検出器素子は前記赤外線放射線の信
号束レベルに対応した応答信号を生成し、前記電子装置
は前記応答信号を処理して出力を生成し、前記赤外線映
像装置は較正手段および補正手段を含む赤外線焦点平面
アレイの不均一性を補償する赤外線映像装置において、 前記較正手段は、制御された環境において均一な黒体に
より生成された赤外線放射線の広い範囲の既知の複数の
信号束レベルに対する焦点平面アレイ中の各検出器素子
によって生成された１組の第１の応答信号を測定する手
段と、 前記各検出器素子の前記第１の応答信号の各組を蓄積す
る手段とを含み、 前記補正手段は、視界中の目標物体によって生成された
赤外線放射線の信号束レベルに対する前記焦点平面アレ
イ中の前記各検出器素子の第２の応答信号を測定する手
段と、 前記各検出器素子の前記第１の応答信号の組と前記各検
出器素子の前記第２の応答信号とを比較する手段と、 前記第１の応答信号の組内で前記第２の応答信号の数学
的な補間をすることにより前記第２の応答信号を補償し
て補正値にする手段とを具備していることを特徴とする
赤外線映像装置。 - 【請求項７】 前記第２の応答信号を補償して補正値に
する手段はさらに数学的な直線補間を行う手段を含んで
いる請求項６記載の赤外線映像装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US98630492A | 1992-12-07 | 1992-12-07 | |
| US986304 | 1992-12-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06235663A JPH06235663A (ja) | 1994-08-23 |
| JP2661865B2 true JP2661865B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=25532280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5306857A Expired - Fee Related JP2661865B2 (ja) | 1992-12-07 | 1993-12-07 | 赤外線焦点平面アレイの広いダイナミック範囲の不均一性補償方法および装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5420421A (ja) |
| EP (1) | EP0601534B1 (ja) |
| JP (1) | JP2661865B2 (ja) |
| AU (1) | AU656492B2 (ja) |
| CA (1) | CA2110368C (ja) |
| DE (1) | DE69323531T2 (ja) |
| ES (1) | ES2127779T3 (ja) |
| IL (1) | IL107828A (ja) |
| NO (1) | NO934422L (ja) |
| TR (1) | TR28036A (ja) |
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