JPH01287428A - 赤外線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 赤外線撮像装置に係り、特に一次元多素子検知器から得
た情報を再生する場合に予め目標物体の温度に対応した
再生設定が可能な赤外線撮像装置に関し、 目標物体を限定できる場合に該目標物体の対象温度デー
タから演算により表示すべき温度範囲を予め設定可能な
赤外線撮像装置の提供を目的とし、目標物体を走査する
走査鏡と、該走査鏡が走査する有効視野の直前に設けた
等温板と、前記走査鏡からの走査光を受光する一次元多
素子検知器とを具備してなり、該一次元多素子検知器の
出力から抽出した交流信号成分を増幅後、Ａ／Ｄ変換し
てフレームメモリに格納する赤外線撮像装置において、
前記等温板の温度を計測する温度センサを設け、該温度
センサの出力と、前記等温板を走査した時の前記フレー
ムメモリ格納データと、外部より設定される目標物体の
対象温度データとを基に算定するオフセットレベル演算
回路と、該オフセットレベル演算回路の出力を前記フレ
ームメモリから読出したデータに加算する加算器とから
なり、用途に応じて異なる最適表示温度範囲を予め外部
から設定できるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、赤外線撮像装置に係り、特に一次元多素子検
知器から得た情報を再生する場合に予め目標物体の温度
に対応した再生設定が可能な赤外線撮像装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図は従来の赤外線撮像装置のブロック図を示す。図
において、目標物体Ｐからの入射赤外線は集光光学系１
で集光された後、走査鏡２で走査され、結像光学系３に
より一次元多素子検知器４の各検知素子４−．〜４−７
の受光面上に集光され、一次元多素子検知器４の列に直
交する方向の空間的輝度変化情報が電圧の時間的変化と
して出力される。

一次元多素子検知器４はｎ個の検知素子を一列に構成し
、各検知素子４−１〜４−．．が走査鏡２の走査に対応
して出力する信号系をそれぞれＣ■（チャンネル）１〜
Ｃ）Ｉｎとする。一次元多素子検知器４、は走査鏡２の
１回の水平走査で１画面分の画素データを出力する。

一次元多素子検知器４の各検知素子４−３〜４−７は入
射赤外線パワー変化に応じた微小な抵抗値変化を電圧変
化として取り出すためにバイアス電流が流されている。

したがって各素子の出力は、直流成分を含むがその直流
成分に対して被写体の信号成分（交流）が微小なため、
直流阻止用のコンデンサＣを介して交流成分のみを抽出
し、各検知素子の出力をそれぞれ増幅器群５−１〜５−
７に入力して交流増幅を行う。増幅器群５の各出力には
所要の直流電圧を重畳して直流再生信号に変換するクラ
ンプ回路６が接続される。

ここで直流再生が必要な理由を説明する。第４図は直流
再生しない映像信号の説明図を示す、前述のように交流
増幅された信号にクランプ電位を印加せず、交流増幅の
ままで画面表示を行うと第４図（１１）に示すように、
例えば増幅器群５の出力するＣＨｍに高温物体１６が見
えたとき、そのＣＨｍの水平走査区間における高温物体
１６以外の部分の信号レベルは、高温物体１６を含まな
い他Ｃ８，例えばＣＨｎの信号レベルより低下する。

このときのＣＨｎの出力波形を第４図（ｂｌに、また、
ＣＨｍの出力波形を第４図（Ｃ）に示す。すなわち、Ｃ
Ｈｍの出力波形のレベル低下した部分は画面上では黒い
影となり画質を損なう現象となる。この現象を防止する
ために、全ＣＩが等温部分を見ている時の信号を差し引
いて（各Ｃ■の平均値は零でなくなる）等温部分との温
度差だけに対応する輝度が得られるようにし、黒い影が
発生しないようにするクランプ回路６が必要となる。

第３図の説明に戻りクランプ回路６は各ＣＩ毎に接続さ
れた直流阻止用のコンデンサＣと、分岐抵抗Ｒと、各分
岐抵抗Ｒの一端を共通接続し、その共通接続点に接続さ
れたクランプ電位の“ＯＮ”。

ＯＦＦ”を行うスイッチＳとから構成されている。

クランプ回路６が出力する各ＣＨの信号は、マルチプレ
クサ７を制御する制御タイミング発生回路８の制御信号
により時系列の信号に変換される。

つぎにＡ／Ｄ変換器９に入力され、ここで制御タイミン
グ発生回路８の制御信号によりサンプリングの上Ａ／Ｄ
変換され、各検知素子出力の各走査位置に対応したデジ
タルデータ（以下画素データと称する）に変換される。

この画素データを、視野的各画素に対応する位置のアド
レスを持つフレームメモ１月０に格納し、このフレーム
メモリ１０の格納データを、制御タイミング発生回路８
の制御信号により表示器１２に適合した配列順序で読出
し、そのデータは、Ｄ／Ａ変換器１１によりアナログの
ビデオ信号に変換され、表示器１２に入力されて可視画
像となる。

走査鏡２が走査鏡制御器１３の駆動により視野外を走査
して、視野外にあらかじめ設けられた等基板１４の熱源
を、一次元多素子検知器４に入射すると、等基板１４を
検知した一次元検知素子は、その入射量に対応する信号
を出力する。

等基板の温度に対応する検知素子出力が有効視野内の情
報により変動しないようにクランプ電位が印加されるが
、そのタイミングは視野外を走査している時に制御タイ
ミング発生回路８によりクランプ回路６のスイッチＳが
瞬時閉じられ、その時に印加されたクランプ電位を基準
に温度変化に対応した信号電位変化が有効走査期間持続
する。

この印加サイクルがフレーム毎に反復される。

１５はクランプ電位調整回路であって、図示するように
安定化電圧を可変抵抗器１５ａで分圧する構成からなり
、このクランプ電位はオペレータが画面の映像を見なが
ら、シーンの全体が見易くなる（画面上で輝度レベルが
５０％程度となる画素数が最大数となる）ように目視感
覚によって手動設定するものである。従って、クランプ
回路６の出力は、設定されたクランプ電位に各増幅器５
−１〜５−７の出力する交流信号が重畳されたものとな
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

装置内に設けた等基板１４を見ているときの電圧をレベ
ル設定電圧にクランプして基準電圧とし、シーン各部の
温度に対応する電圧を得る。その場合レベル設定はオペ
レータが画像を見ながら、目標温度近傍が中間輝度とな
り、目標の詳細が見易くなるように手動にて行う。とこ
ろが画像を見ながらの設定ができないような場合（例え
ば無人撮像等）には交流結合のまま等基板１４は見させ
ないで、シーンのみを見させてシーンの平均レベルが沖
心となるように設定する。

この場合、その平均レベルと目標の平均温度とは一般に
一致しないため目標の詳細温度パターンが見分けられる
画像とはならない欠点がある。したがって、赤外線撮像
装置を利用した自動制御型システムにおいて、目標の詳
細温度分布情報を利用することが困難といった問題を生
じていた。

本発明は上記従来の欠点に鑑みてなされたもので、目標
物体を限定できる場合に該目標物体の対象温度データか
ら演算により表示すべき温度範囲を予め設定可能な赤外
線撮像装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の構成を示すブロック図である。目標
物体を走査する走査鏡２と、該走査鏡２が走査する有効
視野の直前に設けた等基板１４と、前記走査鏡２からの
走査光を受光する一次元多素子検知器４とを具備してな
り、該一次元多素子検知器４の出力から抽出した交流信
号成分を増幅後、Ａ／Ｄ変換してフレームメモリ１０に
格納する赤外線撮像装置において、前記等温板１４の温
度を計測する温度センサ１７を設け、該温度センサ１７
の出力と、前記等温板１４を走査した時の前記フレーム
メモリ格納データと、外部より設定される目標物体の対
象温度データとを基に算定するオフセットレベル演算回
路１８と、該オフセットレベル演算回路１８の出力を前
記フレームメモリ１０から読出したデータに加算する加
算器１９とからなり、用途に応じて異なる最適表示温度
範囲を予め外部から設定できるように構成する。

〔作　用〕

目標物体の種類を限定できる場合、表示すべき温度範囲
も限定でき、その中心温度を画像の平均レベルとすれば
目標物体の詳細な温度パターンが得られる。装置内に設
けた等基板１４に温度センサ１７を設置し、中心温度設
定値、温度センサ検出値、等基板１４を見ているときの
信号レベルおよび変換ゲインを基に、中心温度相当の信
号レベルが平均表示レベルとなるように信号レベルに与
えるべきオフセットをオフセットレベル演算回路１８に
て演算し、加算器１９により付加するものである。これ
により中心温度設定値が中間輝度で表示される。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面によって詳述する。

なお、構成、動作の説明を理解し易くするために企図を
通じて同一部分には同一符号を付してその重複説明を省
略する。

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は第１
図各部の波形図であって、以下第２図を参照しながら第
１図の説明を行う。

図において、一次元多素子検知器４に対する入力パワー
は走査鏡２によって走査されており、まず等基板１４を
見て視野内の各点を見ていく。Ｐ。

は目標物体に対応するシーンの方位／絶対温度の関係を
示したグラフであって視野内における温度変化は方位角
θの函数となりＴ（θ）であられされる。一次元多素子
検知器４の出力は絶対温度Ｔ（Ｋｌに概略比例し、第２
図（ａｌに図示するように常温約３００　（Ｋ）のレベ
ルの上に数（６）の詳細温度変化があるシーンに対応す
る電圧があられれる。この比例係数をＫｄ（Ｖ／Ｋ）と
すれば、一次元多素子検知器４の出力Ｖｄ（ｔ）　＝Ｋ
ｄ−Ｔ（θ）であられされる。ここでｔは時間を示す。

本発明では従来例で述べたクランプ回路を用いず、画素
データをフレームメモ１月Ｏから読出したのちオフセッ
トレベルをデジタル加算する手段を用いているため、ク
ランプ回路の記載はなく、かつマルチプレクサの記載も
省略している。また、走査鏡Ｍｌｊ器も直接関係がない
ので記載を省略している。

交流結合増幅された増幅器５の出力電圧Ｖａ（ｔ）は、
一次元多素子検知器４の出力Ｖｄから直流成分である平
均電圧Ｖｍをカットされた残りが増幅されたものであっ
て増幅器５のゲインをＫａとすれば、第２図（ｂ）に示
すようニＶａ（ｔ）　＝Ｋａ　・（Ｖｄ−Ｖｗ）であら
れされる。

このＶａ（ｔ）をＡ／Ｄ変換器９にてＡ／Ｄ変換し、走
査方位θの函数としたアドレスのフレームメモＩＪＩＯ
に格納したデータがＤ（θ）であって、Ａ／Ｄ変換機９
の変換係数をＫａｄ　（ＬＳＢ／Ｖ　）とすれば、Ａ／
Ｄ変換器９の出力は第２図（Ｃ）に示すようにＤ（θ）
　＝　Ｋａｄ−Ｖａ（ｔ）であられされる。

１８はオフセットレベル演算回路であって、例えばマイ
クロプロセッサ等にて構成する。１９はデジタル型の加
算器を示す。

目標物体の対象温度Ｔｓｅｔを温度センサにて電圧変換
した値をＶｓｅｔとし、等基板１４の温度を温度センサ
にて電圧変換した値をｖｂとし、温度センサ１７の電圧
変換係数をＫｓ（Ｖ／Ｋ）とすると、対象とすべき温度
Ｔｓｅｔと等基板１４の温度差は（Ｖｓｅｔ−Ｖｂ）／
Ｋｓで得られ、この温度差に対応するデータ差は、（（
Ｖｓｅｔ−Ｖｂ）　／Ｋｓ）　　・Ｋｄ−Ｋａ−Ｋａｄ
で得られる。

一方、等基板１４の温度Ｔｂ＝Ｖｂ／Ｋｓに対するデー
タが第２図（Ｃ）に示すようにＤｂとなっているがら、
これに温度差に対応するデータ差を加えれば、対象温度
Ｔｓｅｔに対するデータが得られる。この値が零（ＬＳ
Ｂ　）となるようにするためには加算器１９において、
フレームメモリ１ｏが出力する各方位のデータＤ（θ）
から（（Ｖｓｅｔ−Ｖｂ）　／Ｋｓ）　　・にｄ・にａ
”Ｋ　ａｄ　＋　Ｄｂを引けばよい。すなわちオフセッ
トレベルＤｏｆｆの演算式は、 Ｄｏｆｆ＝　　［（（Ｖｓｅｔ−Ｖｂ）　／Ｘｓ）　　
・Ｋｄ−Ｋａ−Ｋａｄ＋Ｄｂｌ　　・・・・・・・・・
・・・・・■にて示されオフセットレベル演算回路によ
り容易に演算可能である。これにより第２図（ｄ）に示
すように加算器の出力には表示レベルが最適化された直
流再生データが得られる。表示器１２の画面上では輝度
／方位の関係はグラフＰ″に示すように中心輝度が最適
レベルとなる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、対象と
すべき温度Ｔｓｅｔ（Ｋ）を設定する電圧Ｖｓｅｔをボ
リウム調節できるようにしたり、ディジタルスイッチで
設定したデータをＤ／Ａ変換して生成することにより使
用目的に対応したレベル最適化が可能となり、無線操縦
機器搭載時等の最適画像に寄与する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は第１
図各部の波形図、 第３図は従来の赤外線撮像装置のブロック図、第４図は
直流再生しない映像信号の説明図を示す。 第１図において、２は走査鏡、４は一次元多素子検知器
、１０はフレームメモリ、１４は等基板、１７は温度セ
ンサ、１８はオフセットレベル演算回路、１９は加算器
をそれぞれ示す。 Ｏ（θ）＝にａｄ−Ｖａ　（童ン 才１可各＊Ｐ−１５Ｅｆｔｊ　ｍ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　目標物体を走査する走査鏡（２）と、該走査鏡（２）
   が走査する有効視野の直前に設けた等温板（１４）と、
   前記走査鏡（２）からの走査光を受光する一次元多素子
   検知器（４）とを具備してなり、該一次元多素子検知器
   （４）の出力から抽出した交流信号成分を増幅後、Ａ／
   Ｄ変換してフレームメモリ（１０）に格納する赤外線撮
   像装置において、 前記等温板（１４）の温度を計測する温度センサ（１７
   ）を設け、該温度センサ（１７）の出力と、 前記等温板（１４）を走査した時の前記フレームメモリ
   格納データと、 外部より設定される目標物体の対象温度データとを基に
   算定するオフセットレベル演算回路（１８）と、該オフ
   セットレベル演算回路（１８）の出力を前記フレームメ
   モリ（１０）から読出したデータに加算する加算器（１
   ９）とからなり、 用途に応じて異なる最適表示温度範囲を予め外部から設
   定できるようにしたことを特徴とする赤外線撮像装置。