JPH02306210A - リモートセンシング用自動焦点調整装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、対象物からの可視および赤外域の電磁波（光
）を光学系（レンズ等）で多素子化センサ（ＣＤＤ等）
に結像させて計測する装置を人工衛生等にとう載し、人
工衛生から対象物を計測するリモートセンシングに関し
、特に光学系の焦点を調整するりモートセンシング用自
動焦点調整方式に関する。

（従来の技術） 対象物が発生ないし反射する光を光学系で多素子化セン
サ上に結像させて計測する方式では、一般に、光学系の
焦点を調整する必要がある。このため、対象物との距離
を超音波等で測定して光学系の焦点を調整する方式が一
般に用いられている。

しかし、人工衛星、飛行機等から遠隔にある地球表面等
を対象物とするりモートセンシングにおいては、上述し
た焦点調整方式は採用することができない。

そこで、温度変化等によりレンズの形状等の変化により
光学特性（Ｍ、Ｔ、Ｆ　　ＭｏｄｕＩａｔｔｏｎ　　Ｔ
ｒａｎｓｆｅｒ　　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の低下等を考慮
して光学系の設計していた。

（発明か解決しようとする課題） ところで、リモートセンシングの適応分野が拡大するに
つれ、より高い光学性能が要求されつつある。従って、
従来のように温度変化等のとう載条件を考慮して設計し
ただけでは要求を満足しきれなくなってきている。そこ
で、光学特性を低下させないにようにするため、高精度
な温度制御機能が必要となってきている。しかし、人工
衛生等では消費電力を制限されるので、十分に精度の高
い温度制御を実現できない場合もあった。このように従
来のリモートセンシングにおける焦点調整方式には解決
すべき課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり
、その目的は、光学系の焦点を自動的に合わせることが
できるリモートセンシング用自動焦点調整方式を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 本発明のリモートセンシング用自動焦点調整方式は、上
記目的を達成するために、人工衛星等にとう載され測定
物からの電磁波をレンズ等で構成される光学系で多素子
化センサ上に結像させ、該多素子化センサの出力信号を
制御装置に送信しているリモートセンシングにおいて、 前記光学系へ略平行な光を入射させるコリメータと、 前記レンズと前記多素子化センサとの間に設られ、前記
電磁波の光路長を変化させる光路長可変部と、 前記多素子化センサの出力レベルによりコントラストを
判定するパターンＭｉｃｅ　ｍ回路と、該パターン認識
回路により判定された結果に基づいて前記光路長可変部
に光路長を変えさせる駆動機器部とを有する。

（作用） 本発明のリモートセンシング用自動焦点調整方式におい
ては、コリメータが、光学系へ略平行な光を入射させ、
光路長可変部が、レンズと多素子化センサとの間に設ら
れ、電磁波の光路長を変化させる。そして、パターン認
識回路が、多素子化センサの出力レベルによりコントラ
ストを判定し、駆動機器部が、パターン認識回路により
判定された結果に基づいて光路長可変部に光路長を変え
させる。

（実施例） 次に、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例の構成図である６同図におい
て、１はコリメータ、２は光学系、５はプリアンプ回路
、６は信号処理部、７はパターン認識回路、８はバッフ
ァ回路、９は駆動機器である。光学系２は、レンズ１０
、光路長可変部３およびＣＣＤ等の多素子化センサ４か
ら構成される。

コリメータ１は、光を発生する光源と発生した光を略平
行にする光学系より構成される。この光源としては、点
光源が理想的であるが、ある程度の光量強度が必要なこ
とから面光源を用いている。

これを理想的な点光源に近づけるためにピンホールを設
ける等の工夫をしている。フィラメントのように発光体
の形状が結像面に写し出されるものは適当でない。その
ため、板状のフィラメントを有しているリボン電球など
を用いるのか最適である。光路長可変部３は、表面がく
さび状の一対のガラス板の相互の位置関係をずらす等に
より、レンズ１０と多素子センサ４との間の光路長を可
変する。多素子化センサ４は、ＣＣＤ等で構成されレン
ズ３により結像され光を電気信号に変換する。

プリアンプ５は、多素子化センサ４の出力信号を所定の
レベルまで増幅する。信号処理部６は、所定のレベルま
で増幅された信号をディジタルデータに変換する。パタ
ーン認識回路７は、このディジタルデータを解析してコ
ントラストを判定し、所定の長さの光路長を変化させる
信号（変化量信号）を出力する。駆動機器９は、バッフ
ァ回路８で増幅された変化量信号に基き、光路長可変部
３のくさび状ガラスの相対位置を変化させる。

第２図は、多素子化センサ４の光量分布すなわち出力レ
ベルの分布を示したものである。横軸は多素子化センサ
４を構成する各画素（ピクセル）の番号を、縦軸は各画
素の出力レベルを示す、同図において、パターン１はレ
ンズ１０の焦点が合っている場合を示し、パターン２〜
４はレンズ１０の焦点がずれている場合を示す。

次に、第１図の実施例において、レンズ１０の焦点を調
整する際の動作について説明する。先ず、パターン認識
口ｌ？８７は、所定の光路長を変化させる変化量信号を
ドライバ回路８に加える。この変化量信号は、バッファ
回路８で所定のレベルまで増幅され、駆動機器９に加え
られる。駆動機器９は、増幅された変化量信号に基づい
て光路長可変部３を駆動して所定の長さだけ光路長を変
化させる（このときの光路長を「ＡＪとする）。光路長
か変化した後、多素子化センサ４の出力信号はプリアン
プ５で所定の大きさに増幅され、信号処理部６に加えら
れる。信号処理部６は、この出力信号をディジタルデー
タに変換し、パターン認識回路７に加える。パターン認
識回路７は、このデータに基づいてコントラストを判定
する。今の場合のコントラストを例えば第２図のパター
ン４とする。

次に、パターン認識回路７は、光路長が光路長「Ａ」よ
りも大きくなるような変化量信号をバッファ回路８に加
える（この光路長を「Ｂ」とする）、そうすると、上述
したように、光路長「Ｂ」におけるコントラストが得ら
れる。この場合のコントラストを例えばパターン３とす
る６次に、パターン認識回路７は、光路長「ＡＪよりも
小さくなるようにしくこの光路長をｒ　ＣＪとする）、
このときのコントラストを得る。この場合のコントラス
トを例えばパターン２とする。

次に、このようにして得られた各パターンのいずれがパ
ターン１（即ち焦点が合っているときのパターン）に近
いかを判定する。今の場合は、パターン２がよりパター
ン１に近いので、光路長を光路長「Ｃノより更に短くし
て上述したと同様の動作をくり返す、そして、多素子化
センサ４の出力電圧を「Ｖ」、光路長の変化した長さを
「Ｘ」としてｒｄＶ／ｄｘ　　ＯＪになったとき動作を
終える。即ち、光路長を変化させても多素子化センサ４
の出力レベルが変化しない最適な光路長になったとき動
作を終える。

なお、第１図の実施例においてポイントとなるコリメー
タ１は、平行度が低下すると結像面では点から面となる
。１画素（ビクセル）が２０秒の分解能である光学製系
において、０．５度（はぼ太陽光の平行度）の平行光を
入射すると直径で９００画素の結像サークル面をつくる
（光学系Ｍ。

Ｔ、Ｆ＝１とした場合）。しかし、これは特別に問題で
なく、光学系の最適な焦点位置とパターン１が対応して
いればパターン１の光量分布く結像面）はどの様な分布
をとっても影響はない。

（発明の効果） 以上に説明したように、本発明のリモートセンシング用
自動焦点調整方式によれば、光学系の焦点を自動的に調
整することかできる。従って、本発明のリモートセンシ
ング用自動焦点調整方式を採用すれば、高精度な温度制
御を行わなくとも光学特性（Ｍ、Ｔ、Ｆ）の優れた画像
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、 第２図は多素子化センサ４の出力レベルを示す図である
。 １・・・コリメータ、２・・・光学系、４・・・多素子
センサ、５・・・プリアンプ、６・・・信号処理部、７
・・・パターン認識回路、８・・・バッファ回路、９・
・・駆動機器、１０・・・レンズ。 代理人　弁理士　本　庄　仲　介 第１図 亀 田Ｒ】゛（→　　　　　　　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 人工衛星等にとう載され測定物からの電磁波をレンズ等
   で構成される光学系で多素子化センサ上に結像させ、該
   多素子化センサの出力信号を制御装置に送信しているリ
   モートセンシングにおいて、前記光学系へ略平行な光を
   入射させるコリメータと、 前記レンズと前記多素子化センサとの間に設られ、前記
   電磁波の光路長を変化させる光路長可変部と、 前記多素子化センサの出力レベルによりコントラストを
   判定するパターン認識回路と、 該パターン認識回路により判定された結果に基づいて前
   記光路長可変部に光路長を変えさせる駆動機器部と を設けたことを特徴とするリモートセンシング用自動焦
   点調整方式。