JP2730479B2 - Pixel shift detector for optical camera - Google Patents

Pixel shift detector for optical camera

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JP2730479B2
JP2730479B2 JP6065485A JP6548594A JP2730479B2 JP 2730479 B2 JP2730479 B2 JP 2730479B2 JP 6065485 A JP6065485 A JP 6065485A JP 6548594 A JP6548594 A JP 6548594A JP 2730479 B2 JP2730479 B2 JP 2730479B2
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observation
light
pixel shift
sensor
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彰典 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光学カメラの画素ずれ
検出装置に関し、特に人工衛星などの宇宙航行体に搭載
して使用する光学カメラの画素ずれを検出する光学カメ
ラの画素ずれ検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pixel shift detecting device for an optical camera, and more particularly to a pixel shift detecting device for an optical camera which detects a pixel shift of an optical camera mounted on a spacecraft such as an artificial satellite. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】人工衛星などの宇宙航行体に搭載される
多バンド光学カメラにおいては、宇宙航行体の打ち上げ
時の振動などによって各バンド素子が最適値からずれた
り、あるいはバンド間の画素ずれが生じることがある。
従来、このような多バンド光学カメラにおいて、前述の
ような各バンド素子のずれやバンド間の画素ずれが生じ
た場合、これらのずれをカメラ内部で直接検出するもの
はなかった。従って、宇宙航行体の打ち上げ後に生じた
各バンド素子の最適位置からのずれやバンド間の画素ず
れについては、多バンド光学カメラが撮影したデータを
地上で処理するまで認識することができなかった。
2. Description of the Related Art In a multi-band optical camera mounted on a space vehicle such as an artificial satellite, each band element deviates from an optimum value due to vibration at the time of launch of the space vehicle, or pixel deviation between bands occurs. May occur.
Conventionally, in such a multi-band optical camera, when the above-described displacement of each band element or pixel displacement between bands has occurred, there has been no camera that directly detects these displacements inside the camera. Therefore, the deviation of each band element from the optimal position and the pixel deviation between bands, which have occurred after the launch of the spacecraft, could not be recognized until the data photographed by the multi-band optical camera was processed on the ground.

【0003】また、特開平3−239942号公報に開
示された技術では、基準十字スリット板を内部光源校正
装置に付加し、光学カメラの各バンドごとの画素ずれを
検出するという方法が提案されている。これは、その検
出結果に基づき人工衛星上で光学カメラの受光検出器を
移動させることにより、検出された画素ずれを修正し、
地上での画素ずれに関する複雑な画像補正を不要とする
ものである。
In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-239942, a method has been proposed in which a reference cross slit plate is added to an internal light source calibrating device to detect a pixel shift for each band of an optical camera. I have. This corrects the detected pixel shift by moving the photodetector of the optical camera on the artificial satellite based on the detection result,
This eliminates the need for complicated image correction relating to pixel shift on the ground.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って、このような従
来の多バンド光学カメラでは、前者の方法によれば、各
バンド素子の最適位置からのずれやバンド間の画素ずれ
を宇宙航行体上で直接検出しないため、画素ずれが生じ
た多バンド光学カメラからのデータを取得した後に、地
上にてそのデータの評価および解析を行って画素ずれを
検出することとなり、この場合には煩雑な画素ずれ検出
作業を行う必要があり、かつ画素ずれの検出精度の向上
を図るのに限界があるという問題点があった また後者の方法によれば、基準十字スリットを用いて画
素ずれを検出するようにしているため、多バンド光学カ
メラによって観測を行っている間は画素ずれを検出する
ことができず、また基準十字スリットを挿脱するための
駆動機構も必要となり、宇宙航行体に搭載する部品数が
多くなるとともに、信頼性が低下するという問題点があ
った。本発明はこのような課題を解決するためのもので
あり、部品数を増加させることなく、観測中でも画素ず
れを精度よく検出することが可能な光学カメラの画素ず
れ検出装置を提供することを目的としている。
Therefore, in such a conventional multi-band optical camera, according to the former method, the deviation of each band element from the optimum position and the pixel deviation between the bands are detected on the spacecraft. Since it is not directly detected, after acquiring data from the multi-band optical camera in which the pixel shift has occurred, the data is evaluated and analyzed on the ground to detect the pixel shift, and in this case, complicated pixel shift is performed. There is a problem that it is necessary to perform a detection operation, and there is a limit in improving the accuracy of detecting a pixel shift. According to the latter method, a pixel shift is detected using a reference cross slit. Therefore, a pixel shift cannot be detected during observation with a multi-band optical camera, and a driving mechanism for inserting and removing the reference cross slit is also required. There is a problem that the number of components mounted on the navigation body increases and the reliability decreases. An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a pixel shift detecting device of an optical camera capable of accurately detecting a pixel shift even during observation without increasing the number of components. And

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による光学カメラの画素ずれ検出装置
は、撮影対象物を観測するための観測光学系と、観測光
学系の観測視野角内の画像を撮影する観測撮像素子と、
所定の角度で観測光学系に対してレーザ光を照射する照
射手段と、観測撮像素子近傍に配設されるとともに二次
元的に展開された受光面を有し、かつ照射手段から照射
されたレーザ光を受光面でスポット受光する受光センサ
と、受光センサの受光面におけるレーザ光の受光位置を
測定し、測定した受光位置に基づいて観測撮像素子の画
素ずれ量を算出する受光データ処理手段とを備えるもの
である。また、照射手段は、観測光学系の観測視野角外
から所定の角度で観測光学系に対してレーザ光を照射す
るようにしたものである。また、受光データ処理手段
は、観測撮像素子と受光センサとの位置関係に従って、
受光センサの受光面上のレーザ光の受光位置と、調整時
に予め計測された観測撮像素子の受光センサの受光面上
の基準位置とに基づき観測撮像素子の画素ずれ量を算出
するようにしたものである。また、受光センサは、二次
元的に展開された受光面を構成するとともに駆動に応じ
て受光レベルを示す受光信号を出力する多数の受光素子
からなり、受光データ処理手段は、所定の基準クロック
を出力するとともに、この基準クロックに基づき受光セ
ンサの各受光素子を面走査により駆動する受光素子駆動
手段と、基準クロックに基づき受光センサ上の走査位置
を順次算出するとともに、照射手段からのレーザ光をス
ポット受光している受光素子が駆動された場合に出力さ
れる受光信号に基づきこの受光素子の走査位置を示す走
査座標データを出力する走査位置算出手段と、観測撮像
素子が最適位置にある場合に予め計測された照射手段か
らのレーザ光がスポット受光される基準位置を示す基準
座標データを記憶するメモリと、走査位置算出手段から
の走査座標データとメモリ内の基準座標データとに基づ
き画素ずれ量を算出する演算手段とを備えるものであ
る。
In order to achieve the above object, an apparatus for detecting a pixel shift of an optical camera according to the present invention comprises an observation optical system for observing an object to be photographed, and an observation field of view of the observation optical system. An observation image sensor that captures an image in the corner,
Irradiating means for irradiating the observation optical system with laser light at a predetermined angle, and a laser disposed near the observation image pickup device and having a two-dimensionally expanded light receiving surface, and irradiated from the irradiating means A light-receiving sensor that spot-receives light on a light-receiving surface; and a light-receiving data processing unit that measures a light-receiving position of the laser light on the light-receiving surface of the light-receiving sensor and calculates a pixel shift amount of the observation image sensor based on the measured light-receiving position. It is provided. The irradiating means irradiates the observation optical system with laser light at a predetermined angle from outside the observation viewing angle of the observation optical system. In addition, the light reception data processing means, according to the positional relationship between the observation imaging element and the light reception sensor,
The pixel shift amount of the observation image sensor is calculated based on the light receiving position of the laser beam on the light receiving surface of the light receiving sensor and the reference position on the light receiving surface of the light receiving sensor of the observation image sensor measured in advance during adjustment. It is. Further, the light receiving sensor comprises a large number of light receiving elements which form a two-dimensionally expanded light receiving surface and output a light receiving signal indicating a light receiving level in accordance with driving, and the light receiving data processing means outputs a predetermined reference clock. A light-receiving element driving unit that drives each light-receiving element of the light-receiving sensor by surface scanning based on the reference clock, and sequentially calculates a scanning position on the light-receiving sensor based on the reference clock, and outputs laser light from the irradiation unit. A scanning position calculating means for outputting scanning coordinate data indicating a scanning position of the light receiving element based on a light receiving signal output when the light receiving element receiving the spot light is driven; A memory for storing reference coordinate data indicating a reference position at which a spot of the laser light from the irradiation unit measured in advance is received, and a scanning position calculation Those comprising calculating means for calculating a pixel shift amount based on the reference coordinate data of the scanning coordinate data and memory from stage.

【0006】[0006]

【作用】従って、照射手段により、観測光学系に対して
所定の角度でレーザ光が照射され、受光データ処理手段
により、観測光学系の観測撮像素子の近傍に配設された
受光センサの受光面におけるレーザ光の受光位置が測定
され、測定した受光位置に基づいて観測撮像素子の画素
ずれ量が算出される。また、照射手段により、観測光学
系の観測視野角外から所定の角度で観測光学系に対して
レーザ光が照射される。また、受光データ処理手段によ
り、観測撮像素子と受光センサとの位置関係に従って、
受光センサの受光面上のレーザ光の受光位置と、調整時
に予め計測された観測撮像素子の受光センサの受光面上
の基準位置とに基づき観測撮像素子の画素ずれ量が算出
される。また、受光センサは、二次元的に展開された受
光面を構成する多数の受光素子からなり、受光データ処
理手段の受光素子駆動手段により、所定の基準クロック
に基づき受光センサの各受光素子が面走査により駆動さ
れ、走査位置算出手段により、基準クロックに基づきレ
ーザ光をスポット受光している受光素子の走査位置を示
す走査座標データが出力され、演算手段により、走査位
置算出手段からの走査座標データとメモリ内の予め計測
された基準位置を示す基準座標データとに基づき画素ず
れ量が算出される。
Accordingly, the irradiating means irradiates the observation optical system with a laser beam at a predetermined angle, and the light receiving data processing means causes the light receiving surface of the light receiving sensor arranged near the observation image pickup device of the observation optical system. The light receiving position of the laser beam at is measured, and the pixel shift amount of the observation image sensor is calculated based on the measured light receiving position. The irradiation unit irradiates the observation optical system with laser light at a predetermined angle from outside the observation viewing angle of the observation optical system. Further, according to the positional relationship between the observation imaging element and the light receiving sensor,
The pixel shift amount of the observation image pickup device is calculated based on the light receiving position of the laser beam on the light reception surface of the light reception sensor and the reference position on the light reception surface of the light reception sensor of the observation image pickup device which is measured in advance during adjustment. Further, the light receiving sensor is composed of a large number of light receiving elements constituting a light receiving surface that is two-dimensionally developed, and each light receiving element of the light receiving sensor is surfaced based on a predetermined reference clock by light receiving element driving means of light receiving data processing means. Driven by scanning, the scanning position calculating means outputs scanning coordinate data indicating the scanning position of the light receiving element spot-receiving the laser beam based on the reference clock, and the calculating means outputs the scanning coordinate data from the scanning position calculating means. The pixel shift amount is calculated based on the reference coordinate data indicating the reference position measured in advance in the memory.

【0007】[0007]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例である光学カメラの画素ず
れ検出装置を示す構成図である。同図において、1は観
測対象、2は観測対象1を撮影し各種画像データを出力
する光学カメラ本体、8は光学カメラ本体2からの画像
データに基づき画素ずれ量を算出する光学データ処理部
である。光学カメラ本体2において、3A,3Bは円筒
状の光学カメラ本体2の中心軸上に配設された2連の光
学系集光レンズ、4は光学系集光レンズ3A,3Bの背
後に配設され、これら集光レンズによって集光された画
像を透過および反射により分光する光学系分光レンズ、
7A,7Bは透過光および反射光の光軸に対してそれぞ
れ90゜の角度を持つように配設され、光学系分光レン
ズ4により分光された画像を画像データに変換する観測
撮像素子である。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a pixel shift detecting device of an optical camera according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an observation target, 2 denotes an optical camera main body that photographs the observation target 1 and outputs various image data, and 8 denotes an optical data processing unit that calculates a pixel shift amount based on image data from the optical camera main body 2. is there. In the optical camera body 2, 3A and 3B are two optical system condenser lenses arranged on the central axis of the cylindrical optical camera body 2, and 4 is arranged behind the optical system condenser lenses 3A and 3B. An optical system spectral lens that splits the image condensed by these condenser lenses by transmission and reflection;
Reference numerals 7A and 7B denote observation imaging elements which are disposed so as to have an angle of 90 ° with respect to the optical axes of the transmitted light and the reflected light, and convert an image spectrally separated by the optical system spectral lens 4 into image data.

【0008】また、5は光学カメラ本体2の先端内周部
に配置され、光学系集光レンズ3Aにレーザ光を照射す
るレーザ光出射装置、6A,6Bは2次元CCD素子な
どから構成され、レーザ光出射装置5からのレーザ光を
受光位置および受光量からなる測定データに変換するレ
ーザ光受光センサであり、観測撮像素子7A,7Bと同
一の保持機構上にそれぞれ同一の位置関係になるように
配設されている。
Reference numeral 5 denotes a laser light emitting device which is disposed on the inner peripheral portion of the distal end of the optical camera body 2 and irradiates the optical system condenser lens 3A with laser light, and 6A and 6B each comprise a two-dimensional CCD element or the like. This is a laser light receiving sensor that converts the laser light from the laser light emitting device 5 into measurement data including a light receiving position and a light receiving amount, and has the same positional relationship on the same holding mechanism as the observation imaging elements 7A and 7B. It is arranged in.

【0009】次に本発明の動作を図1を参照して説明す
る。観測対象1の画像は、光学カメラ本体2に組み込ま
れた光学系集光レンズ3A,3Bの観測視野角αの範囲
内で集光され、光学系分光レンズ4に集光される。光学
系分光レンズ4は、光学系集光レンズ3A,3Bによっ
て集光された画像を分光し、それぞれ観測撮像素子7
A,7Bに導入し、これら観測撮像素子7A,7Bによ
って観測対象1の画像が取得され、電気信号に変換され
た後、観測データとして地上に送信される。
Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIG. The image of the observation target 1 is condensed within the range of the observation viewing angle α of the optical system condenser lenses 3A and 3B incorporated in the optical camera main body 2, and is condensed on the optical system spectral lens 4. The optical system spectral lens 4 disperses the images condensed by the optical system condenser lenses 3A and 3B,
A, 7B, and an image of the observation target 1 is acquired by the observation imaging devices 7A, 7B, converted into electric signals, and transmitted to the ground as observation data.

【0010】また、光学カメラ本体2の先端部には、観
測視野角αの範囲外から光学系集光レンズ3Aにレーザ
光を照射するレーザ光出射装置5が組み込まれており、
このレーザ光出射装置5から照射されたレーザ光は、光
学系集光レンズ3A,3Bおよび光学系分光レンズ4を
経由して、観測撮像素子7A,7B近傍に配設されたレ
ーザ光受光センサ6A,6Bで受光され、ここでレーザ
光の受光位置および受光量からなる電気信号に変換さ
れ、測定データとして受光データ処理部8に出力され
る。
A laser light emitting device 5 for irradiating the optical system condenser lens 3A with laser light from outside the range of the observation viewing angle α is incorporated at the tip of the optical camera body 2.
The laser light emitted from the laser light emitting device 5 passes through the optical condenser lenses 3A and 3B and the optical spectral lens 4, and the laser light receiving sensor 6A disposed near the observation imaging elements 7A and 7B. , 6B, is converted into an electric signal composed of a light receiving position and a light receiving amount of the laser light, and is output to the light receiving data processing unit 8 as measurement data.

【0011】受光データ処理部8は、観測撮像素子7
A,7Bと物理的に連動してずれが生じるレーザ光受光
センサ6A,6Bからの測定データを処理し、レーザ光
受光センサ6A,6Bのずれを算出することにより観測
撮像素子7A,7Bの画素ずれ量を算出する。すなわ
ち、受光データ処理部8には、観測撮像素子7A,7B
が最適位置に設置されている場合に予め地上での組立調
整時に計測されたレーザ光受光センサ6A,6Bからの
測定データ、例えば後述する座標データからなる基準位
置データが記憶されており、この基準位置データとレー
ザ光受光センサ6A,6Bからの測定データとに基づき
レーザ光受光センサ6A,6Bのずれを算出し、レーザ
光受光センサ6A,6Bと同一の保持機構に配設された
観測撮像素子7A,7Bとの位置関係に従って、観測撮
像素子7A,7Bの画素ずれ量が算出される。
The received light data processing unit 8 includes the observation image pickup device 7
Pixels of the observation imaging elements 7A, 7B are processed by processing measurement data from the laser light receiving sensors 6A, 6B, which are physically displaced in association with A, 7B, and calculating the deviations of the laser light receiving sensors 6A, 6B. The shift amount is calculated. That is, the received light data processing unit 8 includes the observation image pickup devices 7A and 7B.
Is stored at the optimum position, measurement data from the laser light receiving sensors 6A and 6B measured in advance during the assembling adjustment on the ground, for example, reference position data including coordinate data to be described later is stored. Based on the position data and the measurement data from the laser light receiving sensors 6A and 6B, the displacement of the laser light receiving sensors 6A and 6B is calculated, and the observation image pickup device provided in the same holding mechanism as the laser light receiving sensors 6A and 6B. The pixel shift amounts of the observation imaging devices 7A and 7B are calculated according to the positional relationship with the observation image sensors 7A and 7B.

【0012】図2は、レーザ光受光センサ6Aおよび観
測撮像素子7Aにおける結像状態を示す説明図であり、
同図において、1aは観測対象1からの観測光、5aは
レーザ光出射装置5から射出されたレーザ光であり、レ
ーザ光受光センサ6Aにはレーザ光5aのみが結像さ
れ、観測撮像素子7Aには観測対象1からの観測光1a
のみが結像されるものとなっている。すなわち、観測光
1aが光学系集光レンズ3Aに対して入射角θ1=90
゜で入射した場合、観測光1aは観測撮像素子7A上に
結像する。これに対して光学系集光レンズ3Aに対する
入射角θ1が小さくなるに従って入射光の結像位置はレ
ーザ光受光センサ6A側に移動する。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an image forming state in the laser light receiving sensor 6A and the observation image pickup device 7A.
In the figure, reference numeral 1a denotes observation light from the observation target 1, 5a denotes laser light emitted from the laser light emitting device 5, only the laser light 5a is imaged on the laser light receiving sensor 6A, and the observation image sensor 7A Is the observation light 1a from the observation target 1.
Only one is to be imaged. That is, the observation light 1a is incident on the optical system condenser lens 3A at an incident angle θ1 = 90.
When the light enters at ゜, the observation light 1a forms an image on the observation image sensor 7A. On the other hand, as the incident angle θ1 to the optical system condenser lens 3A decreases, the image forming position of the incident light moves toward the laser light receiving sensor 6A.

【0013】従って、レーザ光5aの光学系集光レンズ
3Aに対する入射角θ2が観測光1aの入射角θ1より
小さくなるようにレーザ光出射装置5を設置することに
より、光学系集光レンズ3Aの中心軸より外側に設置さ
れたレーザ光受光センサ6Aにレーザ光出射装置5から
のレーザ光5aのみを結像させることが可能となる。な
お、これはレーザ光受光センサ6Bと観測撮像素子7B
との関係についても同様であり、レーザ光受光センサ6
Bにはレーザ光出射装置5からのレーザ光5aのみが結
像され、観測撮像素子7Bには観測対象1からの観測光
1aのみが結像されるものとなっている。
Therefore, by installing the laser light emitting device 5 such that the incident angle θ2 of the laser beam 5a with respect to the optical system condenser lens 3A is smaller than the incident angle θ1 of the observation light 1a, the optical system condenser lens 3A Only the laser beam 5a from the laser beam emitting device 5 can be imaged on the laser beam receiving sensor 6A installed outside the central axis. It should be noted that this is a laser light receiving sensor 6B and an observation image sensor 7B
The same applies to the relationship between
Only the laser light 5a from the laser light emitting device 5 is imaged on B, and only the observation light 1a from the observation target 1 is imaged on the observation imaging element 7B.

【0014】また図3は、レーザ光受光センサ6Aにお
けるレーザ光の結像状態を示す説明図であり、同図にお
いて、aは観測撮像素子7Aが最適位置にある場合に、
地上での組立調整時に予め計測され設定記憶されたレー
ザ光受光センサ6A上の中心に位置する結像点を示す基
準位置、bは宇宙航行体が軌道上ある場合に計測された
レーザ光受光センサ6A上の結像位置である。受光デー
タ処理部8は、レーザ光受光センサ6Aから出力された
結像位置bを示す座標と、予め設定記憶されている基準
位置aの座標とを比較し、X軸およびY軸方向における
これらの差Δx,Δyを算出する。
FIG. 3 is an explanatory view showing an image forming state of laser light in the laser light receiving sensor 6A. In FIG. 3, a represents a case where the observation image pickup device 7A is at an optimum position.
A reference position indicating an imaging point located at the center on the laser light receiving sensor 6A measured and stored in advance during assembly adjustment on the ground, and b is a laser light receiving sensor measured when the spacecraft is in orbit. 6A is an image forming position on 6A. The light reception data processing unit 8 compares the coordinates indicating the image formation position b output from the laser light reception sensor 6A with the coordinates of the reference position a stored in advance and stores these coordinates in the X-axis and Y-axis directions. The differences Δx and Δy are calculated.

【0015】ここで、レーザ光受光センサ6Aからの測
定データに基づき算出された差Δx,Δyは、同一保持
機構に配設されている観測撮像素子7AのX軸方向およ
びY軸方向の画素ずれ量と同等であることから、このず
れ量によって観測撮像素子7Aの最適位置からのずれや
バンド間の画素ずれを検出することができる。なお、こ
れはレーザ光受光センサ6Bと観測撮像素子7Bとの関
係についても同様であり、レーザ光受光センサ6Bから
出力された結像位置bの座標と、予め設定記憶されてい
る観測撮像素子7Bが最適位置にある場合の結像位置で
ある基準位置aの座標との差Δx,Δyにより観測撮像
素子7Bの最適位置からのずれやバンド間の画素ずれが
検出される。
Here, the differences Δx and Δy calculated based on the measurement data from the laser light receiving sensor 6A are pixel shifts in the X-axis direction and the Y-axis direction of the observation image pickup device 7A provided in the same holding mechanism. Since the amount is equal to the amount, it is possible to detect a deviation from the optimum position of the observation imaging element 7A and a pixel deviation between the bands based on the deviation amount. The same applies to the relationship between the laser light receiving sensor 6B and the observation imaging device 7B. The coordinates of the image forming position b output from the laser light receiving sensor 6B and the observation imaging device 7B The deviation from the optimal position of the observation image pickup device 7B and the pixel deviation between the bands are detected from the differences Δx and Δy from the coordinates of the reference position a, which is the image forming position when is at the optimal position.

【0016】次に、図4,5を参照して、画素ずれ検出
の詳細を説明する。図4は、レーザ光受光センサ6A,
6Bの受光面を示す説明図、図5は図1の受光データ処
理部8の一例を示すブロック構成図である。図4におい
て、レーザ光受光センサ6A,6Bの受光面は二次元的
に展開されたn列×m行の多数の受光素子により構成さ
れており、各素子は面走査により一定の周期で順に駆動
され、それぞれの受光レベルに応じた受光信号を出力す
る。
Next, the details of the detection of a pixel shift will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows a laser light receiving sensor 6A,
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a light receiving surface of FIG. 6B, and FIG. 5 is a block diagram showing an example of the light receiving data processing unit 8 of FIG. In FIG. 4, the light receiving surfaces of the laser light receiving sensors 6A and 6B are composed of a large number of n columns × m rows of light receiving elements that are two-dimensionally developed, and each element is sequentially driven at a constant period by surface scanning. Then, a light receiving signal corresponding to each light receiving level is output.

【0017】この場合、駆動され受光信号が出力される
順序は、図4に示す1行目の素子E1を最初とし、以下
素子E2、E3、・・・と続き、素子Enの受光信号が
出力されると、次行に移行して2行目の素子En+1の
信号が出力される。さらに、他の素子が順に駆動され、
受光面最後の素子m×nの信号が出力されると最初にも
どって、素子E1から同様の動作が繰り返される。これ
により、各素子の配列が予め分かっていれば、各素子の
駆動時間は一定であるため、素子E1の駆動開始時間を
基準としてE1からの駆動時間をカウントすることによ
り、現在駆動されている受光素子を認識することが可能
となる。
In this case, the order of driving and outputting the light receiving signal is as follows, with the element E1 in the first row shown in FIG. 4 being the first, followed by the elements E2, E3,. Then, the process proceeds to the next row, and the signal of the element En + 1 in the second row is output. Further, the other elements are sequentially driven,
When the signal of the last element m × n of the light receiving surface is output, the operation returns to the beginning and the same operation is repeated from the element E1. As a result, if the arrangement of each element is known in advance, the drive time of each element is constant, and the current drive is performed by counting the drive time from E1 based on the drive start time of element E1. The light receiving element can be recognized.

【0018】図5は、このような原理に基づき画素ずれ
を検出する受光データ処理部8を示すブロック構成図で
あり、同図において、11は基準クロックを出力すると
ともに、この基準クロックに基づきレーザ光受光センサ
6A,6B上の各受光素子を順に駆動する受光素子駆動
ドライバ、10はレーザ光受光センサ6A,6Bからの
信号を増幅する前置増幅回路、12,13は受光素子駆
動ドライバ11からの基準クロックに基づき駆動時間を
カウントすることにより現在駆動されている受光素子の
X軸およびY軸座標値を出力するX軸カウンタおよびY
軸カウンタ、14はX軸カウンタ12およびY軸カウン
タ13からの座標出力とメモリ15内に予め記憶されて
いる基準座標データとの差Δx,Δyを算出する演算回
路である。
FIG. 5 is a block diagram showing a light receiving data processing unit 8 for detecting a pixel shift based on such a principle. In FIG. 5, reference numeral 11 denotes a reference clock which is output and a laser beam is output based on the reference clock. A light-receiving element driving driver for sequentially driving the respective light-receiving elements on the light receiving sensors 6A and 6B, 10 is a preamplifier circuit for amplifying signals from the laser light receiving sensors 6A and 6B, and 12 and 13 are light-receiving element driving drivers 11. X-axis counter and Y-axis which output the X-axis and Y-axis coordinate values of the currently driven light receiving element by counting the driving time based on the reference clock of
Axis counters 14 are arithmetic circuits for calculating differences Δx and Δy between coordinate outputs from the X-axis counter 12 and the Y-axis counter 13 and reference coordinate data stored in the memory 15 in advance.

【0019】受光素子駆動ドライバ11は、レーザ光受
光センサ6A,6Bの素子E1(図4参照)から駆動を
開始し、X軸カウンタ12およびY軸カウンタ13は受
光素子駆動時に受光素子駆動ドライバ11から出力され
る基準クロックに基づき素子E1の駆動時から駆動時間
のカウントを開始する。ここで、各素子が順に駆動さ
れ、レーザ光出射装置5からのレーザ光をスポット受光
している受光素子が駆動された場合、そのレーザ光の受
光レベルに応じた受光信号が出力され、これが前置増幅
回路10で増幅された後、X軸カウンタ12およびY軸
カウンタ13に出力され、X軸カウンタ12およびY軸
カウンタ13のカウント動作を停止させる。
The light-receiving element driving driver 11 starts driving from the element E1 (see FIG. 4) of the laser light receiving sensors 6A and 6B, and the X-axis counter 12 and the Y-axis counter 13 operate when the light-receiving element is driven. The counting of the driving time is started from the time of driving the element E1 based on the reference clock output from. Here, when each element is driven in order and the light receiving element that spot receives the laser light from the laser light emitting device 5 is driven, a light receiving signal corresponding to the light receiving level of the laser light is output, After being amplified by the preamplifier circuit 10, it is output to the X-axis counter 12 and the Y-axis counter 13 to stop the counting operation of the X-axis counter 12 and the Y-axis counter 13.

【0020】従って、X軸カウンタ12およびY軸カウ
ンタ13からは、レーザ光をスポット受光している受光
素子の座標位置、すなわちレーザ光出射装置5からのレ
ーザ光が結像したレーザ光受光センサ6A,6B上の結
像位置b(図3参照)を示す座標データが出力されるも
のとなり、演算回路14により、この座標位置とメモリ
15内の基準座標すなわち基準位置a(図3参照)との
差ΔxとΔyがそれぞれ算出され、画素ずれ量として出
力されることになる。
Therefore, from the X-axis counter 12 and the Y-axis counter 13, the coordinate position of the light receiving element that spot-receives the laser light, that is, the laser light receiving sensor 6 A on which the laser light from the laser light emitting device 5 forms an image. , 6B, the coordinate data indicating the image forming position b (see FIG. 3) is output. The arithmetic circuit 14 outputs the coordinate data and the reference coordinates in the memory 15, that is, the reference position a (see FIG. 3). The differences Δx and Δy are calculated and output as pixel shift amounts.

【0021】このように、レーザ出射装置5からのレー
ザ光を観測視野角αの範囲外から光学系集光レンズ3A
に照射し、このレーザ光を観測撮像素子7A,7Bの近
傍に配設されたレーザ光受光センサ6A,6Bで受光
し、レーザ光受光センサ6A,6Bにおけるレーザ光の
受光位置に基づき観測撮像素子7A,7Bの画素ずれ量
を受光レーザ処理部8により算出することによって、光
学カメラの各バンド素子の最適位置からのずれやバンド
間の画素ずれを検出することが可能となる。
As described above, the laser light from the laser emitting device 5 is transmitted from outside the range of the observation viewing angle α to the optical system condenser lens 3A.
And the laser light is received by laser light receiving sensors 6A and 6B disposed near the observation image pickup elements 7A and 7B, and the observation image pickup element is detected based on the light receiving position of the laser light in the laser light reception sensors 6A and 6B. By calculating the pixel shift amounts of 7A and 7B by the light receiving laser processing unit 8, it is possible to detect the shift of each band element of the optical camera from the optimum position and the pixel shift between the bands.

【0022】この場合、画素ずれを検出するための構成
として、レーザ光出射装置5、レーザ光受光センサ6
A,6Bおよび受光レーザ処理部8とを設けるだけでよ
いので、部品数を多数増加させることなく、画素ずれを
検出することができる。また、レーザ光出射装置5から
のレーザ光を観測視野角αの範囲外から光学系集光レン
ズ3Aに照射するようにしたので、観測撮像素子7A,
7Bにおける観測を妨げることなく画素ずれを検出する
ことができる。さらに、画素ずれの検出はレーザ光受光
センサ6A,6Bの計測精度程度に実施することがで
き、複雑な構成を必要とせずに観測中であっても精度よ
く画素ずれを検出することが可能となる。
In this case, as a configuration for detecting a pixel shift, a laser beam emitting device 5, a laser beam receiving sensor 6
Since only the A, 6B and the light receiving laser processing unit 8 need to be provided, it is possible to detect a pixel shift without increasing the number of components. Also, since the laser light from the laser light emitting device 5 is irradiated to the optical system condenser lens 3A from outside the range of the observation viewing angle α, the observation imaging element 7A,
Pixel shift can be detected without obstructing the observation in 7B. Further, the detection of the pixel shift can be performed to the degree of the measurement accuracy of the laser light receiving sensors 6A and 6B, and the pixel shift can be accurately detected even during the observation without requiring a complicated configuration. Become.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、所定の
角度で観測光学系に対してレーザ光を照射する照射手段
と、観測撮像素子近傍に配設されるとともに照射手段か
ら照射されたレーザ光を受光面でスポット受光する受光
センサとを設けて、算出手段により、受光センサの受光
面におけるレーザ光の受光位置を測定し、測定した受光
位置に基づいて観測撮像素子の画素ずれ量を算出するよ
うにしたので、宇宙航行体に搭載させる部品数を多数増
加させることなく、観測光学系の各バンドごとに設けら
れた観測撮像素子の最適位置からのずれやバンド間の画
素ずれを検出することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the irradiating means for irradiating the observation optical system with laser light at a predetermined angle, and the irradiating means provided near the observation image pickup device and irradiated from the irradiating means. A light-receiving sensor that spot-receives the laser light on the light-receiving surface; a calculating unit that measures a light-receiving position of the laser light on the light-receiving surface of the light-receiving sensor; Detects deviation from the optimal position of the observation image sensor provided for each band of the observation optical system and pixel deviation between bands without increasing the number of components mounted on the spacecraft It is possible to do.

【0024】また、照射手段により、観測光学系の観測
視野角外から所定の角度で観測光学系に対してレーザ光
を照射するようにしたので、観測撮像素子7A,7Bに
よる観測を妨げることなく画素ずれを検出することがで
きる。また、受光データ処理手段により、観測撮像素子
と受光センサとの位置関係に従って、受光センサの受光
面上のレーザ光の受光位置と、調整時に予め計測された
観測撮像素子の受光センサの受光面上の基準位置とに基
づき観測撮像素子の画素ずれ量を算出するようにしたの
で、地上において宇宙航行体に設置した観測撮像素子の
基準位置との差を直接かつ正確に得ることが可能とな
る。
Further, the irradiating means irradiates the observation optical system with laser light at a predetermined angle from outside the observation viewing angle of the observation optical system, so that observation by the observation image pickup devices 7A and 7B is not hindered. Pixel shift can be detected. In addition, the light receiving data processing means determines the position of the laser beam on the light receiving surface of the light receiving sensor and the light receiving surface of the light receiving sensor of the observation image sensor measured in advance according to the positional relationship between the observation image sensor and the light receiving sensor. Since the pixel shift amount of the observation image pickup device is calculated based on the reference position, the difference from the reference position of the observation image pickup device installed on the spacecraft on the ground can be directly and accurately obtained.

【0025】また、受光センサとして、二次元的に展開
された受光面を構成する多数の受光素子から構成し、受
光素子駆動手段により、所定の基準クロックに基づき受
光センサの各受光素子を面走査により駆動し、走査位置
算出手段により、基準クロックに基づき照射手段からの
レーザ光をスポット受光している受光素子の走査位置を
示す走査座標データを出力し、演算手段により、観測撮
像素子が最適位置にある場合にスポット受光される基準
位置を示す基準座標データと、走査位置算出手段からの
走査座標データとに基づき画素ずれ量を算出するように
したので、画素ずれの検出を受光センサの計測精度程度
に実施することが可能となり、複雑な構成を必要とせず
に精度よく画素ずれを検出することが可能となる。
The light receiving sensor comprises a large number of light receiving elements constituting a two-dimensionally expanded light receiving surface, and the light receiving element driving means scans each light receiving element of the light receiving sensor based on a predetermined reference clock. The scanning position calculating means outputs scanning coordinate data indicating the scanning position of the light receiving element which spot-receives the laser beam from the irradiating means based on the reference clock based on the reference clock. The pixel shift amount is calculated based on the reference coordinate data indicating the reference position at which the spot light is received in the case of the above and the scanning coordinate data from the scanning position calculating means. Therefore, it is possible to accurately detect the pixel shift without requiring a complicated configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例による画素ずれ検出装置の
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a pixel shift detecting device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 レーザ光受光センサおよび観測撮像素子にお
ける結像状態を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an image forming state in a laser light receiving sensor and an observation image sensor.

【図3】 レーザ光受光センサにおけるレーザ光の結像
状態を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an image forming state of laser light in a laser light receiving sensor.

【図4】 レーザ光受光センサの受光面を示す説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a light receiving surface of a laser light receiving sensor.

【図5】 受光データ処理部を示すブロック構成図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram showing a light reception data processing unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…観測対象、2…光学カメラ本体、3A,3B…光学
系集光レンズ、4…光学系分光レンズ、5…レーザ光出
射装置、6A,6B…レーザ光受光センサ、7A,7B
…観測撮像素子、8…受光データ処理部、10…前置増
幅回路、11…受光素子駆動ドライバ、12…X軸カウ
ンタ、13…Y軸カウンタ、14…演算回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Observation target, 2 ... Optical camera main body, 3A, 3B ... Optical system condensing lens, 4 ... Optical system spectral lens, 5 ... Laser beam emitting device, 6A, 6B ... Laser beam receiving sensor, 7A, 7B
... Observation imaging element, 8 ... Light receiving data processing unit, 10 ... Preamplifier circuit, 11 ... Light receiving element drive driver, 12 ... X axis counter, 13 ... Y axis counter, 14 ... Operation circuit.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 撮影対象物を観測するための観測光学系
と、 前記観測光学系の観測視野角内の画像を撮影する観測撮
像素子と、 所定の角度で前記観測光学系に対してレーザ光を照射す
る照射手段と、 前記観測撮像素子近傍に配設されるとともに二次元的に
展開された受光面を有し、かつ前記照射手段から照射さ
れたレーザ光を前記受光面でスポット受光する受光セン
サと、 前記受光センサの受光面における前記レーザ光の受光位
置を測定し、測定した受光位置に基づいて前記観測撮像
素子の画素ずれ量を算出する受光データ処理手段とを備
えることを特徴とする光学カメラの画素ずれ検出装置。
1. An observation optical system for observing an object to be photographed, an observation image pickup device for photographing an image within an observation field of view of the observation optical system, and a laser beam to the observation optical system at a predetermined angle. Irradiating means for irradiating a laser beam, the light receiving means being disposed in the vicinity of the observation imaging device and having a two-dimensionally expanded light receiving surface, and receiving a spot of laser light emitted from the irradiating means on the light receiving surface A light receiving data processing unit that measures a light receiving position of the laser light on a light receiving surface of the light receiving sensor and calculates a pixel shift amount of the observation imaging element based on the measured light receiving position. Pixel shift detector for optical cameras.
【請求項2】 請求項1記載の光学カメラの画素ずれ検
出装置において、 前記照射手段は、前記観測光学系の観測視野角外から所
定の角度で前記観測光学系に対してレーザ光を照射する
ようにしたことを特徴とする光学カメラの画素ずれ検出
装置。
2. The pixel shift detecting device for an optical camera according to claim 1, wherein the irradiating unit irradiates the observation optical system with a laser beam at a predetermined angle from outside the observation viewing angle of the observation optical system. A pixel shift detecting device for an optical camera, wherein
【請求項3】 請求項1または2記載の光学カメラの画
素ずれ検出装置において、 前記受光データ処理手段は、前記観測撮像素子と前記受
光センサとの位置関係に従って、前記受光センサの受光
面上のレーザ光の受光位置と、調整時に予め計測された
前記観測撮像素子の前記受光センサの受光面上の基準位
置とに基づき前記観測撮像素子の画素ずれ量を算出する
ようにしたことを特徴とする光学カメラの画素ずれ検出
装置。
3. The pixel shift detecting device for an optical camera according to claim 1, wherein the light receiving data processing unit is arranged on a light receiving surface of the light receiving sensor according to a positional relationship between the observation imaging element and the light receiving sensor. A pixel shift amount of the observation imaging element is calculated based on a laser light reception position and a reference position on the light receiving surface of the light reception sensor of the observation imaging element measured in advance during adjustment. Pixel shift detector for optical cameras.
【請求項4】 請求項1または2記載の光学カメラの画
素ずれ検出装置において、 前記受光センサは、二次元的に展開された受光面を構成
するとともに駆動に応じて受光レベルを示す受光信号を
出力する多数の受光素子からなり、 前記受光データ処理手段は、 所定の基準クロックを出力するとともに、この基準クロ
ックに基づき前記受光センサの各受光素子を面走査によ
り駆動する受光素子駆動手段と、 前記基準クロックに基づき前記受光センサ上の走査位置
を順次算出するとともに、前記照射手段からのレーザ光
をスポット受光している受光素子が駆動された場合に出
力される受光信号に基づきこの受光素子の走査位置を示
す走査座標データを出力する走査位置算出手段と、 前記観測撮像素子が最適位置にある場合に予め計測され
た前記照射手段からのレーザ光がスポット受光される基
準位置を示す基準座標データを記憶するメモリと、 前記走査位置算出手段からの走査座標データと前記メモ
リ内の基準座標データとに基づき画素ずれ量を算出する
演算手段とを備えることを特徴とする光学カメラの画素
ずれ検出装置。
4. The pixel shift detecting device for an optical camera according to claim 1, wherein the light receiving sensor constitutes a two-dimensionally expanded light receiving surface and outputs a light receiving signal indicating a light receiving level according to driving. A plurality of light-receiving elements for outputting, the light-receiving data processing means outputs a predetermined reference clock, and based on this reference clock, light-receiving element driving means for driving each light-receiving element of the light-receiving sensor by surface scanning; A scanning position on the light receiving sensor is sequentially calculated based on a reference clock, and scanning of the light receiving element is performed based on a light receiving signal output when a light receiving element that spot receives laser light from the irradiation unit is driven. Scanning position calculation means for outputting scanning coordinate data indicating a position, and the measurement is performed in advance when the observation imaging device is at an optimum position. A memory for storing reference coordinate data indicating a reference position at which a laser beam from the emitting unit is spot-received; and calculating a pixel shift amount based on the scanning coordinate data from the scanning position calculating unit and the reference coordinate data in the memory. A pixel shift detecting device for an optical camera, comprising:
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