JPH04156189A - 積分時間制御方式 - 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〕 本発明は、個々の応用における赤外光の強さに応じて電
荷を蓄積する時間（以下積分時間と称する）の調節が必
要な赤外線電荷結合素子を用いた撮像装置に関し、 撮像装置へ入射する赤外光パワーの大きさの変化に対し
て、その赤外線電荷結合素子内の電荷蓄積状態に応じて
蓄積する時間を変える事を目的とし、 光電変換で得られた電荷を信号として出力する電荷結合
素子検出部と、信号を連続的な並びに走査変換するよう
に処理する信号処理部と、該信瀾を処理するタイミング
や該信号処理の動作子−［を設定するコントローラ部を
有する積分時間制御回路に於いて、 該コントローラ部から処理領域や視野内の位τに対する
重みづけ等の指定を受けて、電荷結合素子検出部からの
出力を平均化する電圧信号検出部と、その平均化して得
られた値とその平均値にえして想定される最適値との偏
差を打ち消す様に幻滅された積分時間を電荷結合検出部
へ出力する８分時間制御回路を有し、 該電圧信号検出部の出力が飽和にならないように蓄積期
間を調節することを構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、個々の応用における光の強さに応ごて電荷を
蓄積する時間（以下積分時間と称する）の調節が必要な
電荷結合素子例えば赤外線電荷結合素子を用いた撮像装
置に関する。

ト　　　　　［従来の技術〕 第４図は、従来の赤外線電荷結合素子を用いたＵ　　撮
像装置の構成図を示している。１ａは赤外線電荷結合素
子、１ｂはＡ／Ｄ変換器、２は信号処理ｃ　　　部、５
ａはタイミングコントローラ、ｌｃは電荷′　　結合素
子ドライバを示す。

３　　　以上のように構成された積分時間制御装置の動
１　　作について説明する。

１　　　赤外線電荷結合素子１ａに入射された赤外光は
１　　光電変換されて電荷となり蓄積されて電圧信号と
なる。

そして、赤外線電荷結合素子１ａの素子面上に二次元的
に連続配置された画素はある期間毎に画面上の左上に対
応する画素から順に電圧信号を読み出す。

赤外線電荷結合素子１ａはその読み出した信号をＡ／Ｄ
変換器１ｂへ出力する。

次に、該Ａ／Ｄ変換器１ｂはタイミングコントローラ５
ａからの指令により該画素からの電圧信号をディジタル
変換して信号処理部２へ出力する。

さらに、タイミングコントローラ５ａは信号処理部２へ
命令を送り、信号の処理タイミングを制御する。

そして、システムコントローラ５ｂは極性選択（赤外光
パワーの大きい領域を白表示するか黒表示するかの選択
）等の動作モード設定の指令を信号処理部２へ出力する
。

該信号処理部２はシステムコントローラ５ｂからの指令
を受けて、前記信号に走査変換等の処理を行い映像出力
とする。それから、電荷結合素子ドライバＩＣはシステ
ムコントローラ５ｂからの積分時間とタイミングコント
ローラからの駆動タイミング指令に従って、該赤外線電
荷結合素子１ａへ電荷蓄積期間等の動作を制御する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし・ながら上記のような構成では、赤外線電荷結合
素子に入射する赤外光パワーが大きいと、単位時間に発
生する電荷量が大きくなり、飽和してしまう。

また、入射する赤外光パワーが小さいと、単位時間に発
生する電荷量が小さくなり、適切な電荷を蓄積出来ず、
不充分な電荷の蓄積により装置感度が鈍るので、そのパ
ワーの変化に対応して積分時間を設定していく必要が出
てくる。

本発明ではかかる点を鑑み、撮像装置へ入射する光パワ
ーの大きさの変化に対して、対応する積分時間を制御す
る事を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、第１図に示す構成
を有する。第１図において、電荷結合素子検出部１は光
電変換により得られた信号を信号処理部２へ出力する。

電圧信号検出部３は電荷結合素子検出部１の出力信号の
大きさを検出して、コントローラ部５からの検出する大
きさの指定を受けて積分時間制御回路４へ出力する。

さらに、積分時間制御回路４は電圧信号検出部３から出
力された信号の大きさがコントローラ部５から指定され
た積分時間を基に、積分時間が最通な値をとるように積
分時間を増減して、電荷結合素子１へ出力する。

〔作用〕

本発明は上記の構成により、電荷結合素子検出部ｌの電
荷の発生が僅かな場合には、積分時間制御回路４の制御
により電荷の蓄積時間を長くし、蓄積電荷量を増加させ
て、装置感度を上げる。

また、電荷結合素子検出部ｌの電荷の発生が多い場合は
、重積分時間制御回路４の制御により荷の蓄積時間を短
くし、蓄積電荷量が飽和しない様にして、常に適切な装
置感度で撮像する事が可能となる。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例を示した構成図である。第３
図は第２図の信号処理部２の内部の構造を示した図であ
る。第４図と同じ符号は同じ対象物を示し、その説明は
省略する。

第１図のコントローラ部５は第２図のシステムコントロ
ーラ５ｂ、　タイミングコントローラ５ａに対応し、第
１図の電荷結合素子検出部１は第２図の赤外電荷結合素
子１ａと電荷結合素子ドライバＩＣとＡ／Ｄ変換器１ｂ
に対応し、第１図の電圧信号検出部３は第２図の平均化
部３ａに対応し、第１図の積分時間制御回路４は第２図
の減算器４ａとフィルタ４ｂとセレクタ４ｅと加算器４
Ｃとラッチ４ｄに対応する。

第３図の２ａは加算器、２ｂ、２ｄはＲＯＭ、２ｃは乗
算器、２ｅはＲＡＭ、２ｆはアドレス発生器、２ｇはＤ
／Ａ変換器を示す。

以下に本発明の実施例の積分時間自動制御装置の動作に
ついて説明する。

赤外線電荷結合素子１ａは赤外線の入射光を光電交換し
て信号電荷を発生するフォト・ダイオードと、その信号
電荷を蓄積し、電圧信号として順次画素から読み出す電
荷結合素子から構成され、その電圧信号をＡ／Ｄ変換器
１ｂへ出力する。

該Ａ／Ｄ変換器１ｂは赤外線電荷結合素子１ａの出力信
号をタイミングコントローラ５ａからのＡ／Ｄクロック
信号によりディジタル変換し、そのディジタル信号を信
号処理部２と平均化部３ａへ出力する。

該平均化部３ａはタイミングコントローラ５ａからのス
トローブ指令とシステムコントローラ５ｂからの画素数
の命令とを基にして、必要とする視野領域内でのＡ／Ｄ
変換器１ｂからの電圧データの平均値を算出し、減算器
４ａへ出力する。該減算器４ａは平均化部３ａからの平
均値の信号とシステムコントローラ５ｂからの電圧デー
タ最適値との差をフィルタ４ｂへ出力する。該フィルタ
４ｂは該減算器４ａの信号の差を複数面面分平均化を行
い、加算器４ｃへ出力する。

セレクタ４ｅはシステムコントローラ５ｂからの起動時
か運転動作中かを示す信号により、起動時には、システ
ムコントローラ５ｂに予め入力されていた積分時間標準
値を加算器４ｃへ出力し、運転動作中には前フィールド
に適用した積分時間設定値を加算器４ｃへ出力する。

該加算器４ｃは通常時には、前フィールドに適用した積
分時間設定値とフィルタ４ｂからの積分時間増減分を加
算して、得られた新積分時間をラッチ４ｄへ出力する。

該ラッチ４ｄはタイミングコントローラ５ａからのフィ
ールド同期の指令により加算器１ｃの値を１フイ一ルド
期間保持しておき、セレクタ４ｅ及び電荷結合素子ドラ
イバ１ｃへ出力する。該平均化部３ａはシステムコント
ローラ５ｂより有効領域の指定を受ける。

一方、信号処理部２内へ入った信号は素子間の特性のバ
ラツキとして直流成分のずれとゲインのずれとを含んで
いる。

加算器２ａはＲＯＭ２ｂに記憶された直流成分のずれの
符号を反転させた値と入力信号を加算して、直流成分の
ずれを補正し、乗算器２ｃへ出力する。

また、乗算器２ｃはＲＯＭ２　ｄがらのゲインのずれの
逆数の値と加算器２ａからの出力信号を掛は金わること
でゲインのずれを補正し、ＲＡＭ２ｅへ出力する。

続いて、アドレス発生８２１は信号の並び方を変換する
為に、ＲＡＭ２ｅへ命令を送る。それにより、ＲＡＭ２
ｅは乗算器２Ｃからの信号を書き込み時と読出し時で異
なるアドレス発生器２ｆからのアドレス信号により走査
変換し、Ｄ／Ａ変換器２ｇへ出力する。

そのＤ／Ａ変換器２ｇはＲＡＭ２ｅからの出力信号をシ
ステムコントローラ５ｂから指定された形態でアナログ
変換して映像信号として出力とする。

尚、信号処理部２内の各ブロックはタイミングコントロ
ーラ５ａからの信号により動作する。

該電荷結合素子ドライバ１ｃはタイミングコントローラ
５ａからの命令とラッチ４ｄからの積分時間設定値とを
受けて、電荷を蓄積する期間を制御する信号を赤外線電
荷結合素子１ａへ出力する。

さらに、ここでは、監視する赤外線パワーの大きさとし
て電圧信号の有効領域の平均値を用いる為、平均化の処
理を実施しているが、その他の実施例として、平均化の
処理を最大値検出に変える方法が考えられる。この時は
、考慮領域内の全画素を飽和させたくない場合に用いら
れ、画素数の情報は不要となる。また、他には平均化を
最小値検出に変える方法が考えられる。この時は、考慮
領域内の全画素の情報を所要最低のＳ／Ｎ比以上で取得
することを可能とし、画素数の情報は不要となる。

その他の応用に対しても、応用によって異なる要求条件
に応して監視情報を抽出する処理とその最適値を調整す
ることで対応が可能である。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、入射される赤外線
のパワーの変化に応じて、蓄積電荷を飽和状態あるいは
不足状態に至らしめない様に、積分時間を制御すること
が出来る。それにより、ビデオ出力の画質向上に寄与す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、第２図は本発明の一実施例を
示す赤外線電荷結合素子を用いた撮像装置の構成図、第
３図は第２図のうちの信号処理部の内部構造を示した図
、第４図は従来の赤外線電荷結合素子を用いた撮像装置
の構成図である。 １：電荷結合素子検出部、１ａ：赤外線電荷結合素子、
１　ｂ　：　Ａ／Ｄ変換器、２：信号処理部、２ａ：加
算器、２ｂ、２ｄ：ＲＯＭ、２Ｃ：乗算器、２　ｅ　：
　ＲＡＭ、２ｆニアドレス発注器、２ｇ：Ｄ／Ａ変換器
、３：電圧信号検出部、３ａ：平均化部、４：積分時間
制御回路、４ａ：’＄ｉ算器、４ｂ：フィルタ、４Ｃ：
加算器、４ｄ：ラッチ、４ｅ：セレクタ、５：コントロ
ーラ部、５ａ：タイミングコントローラ、５ｂニジステ
ムコントローラ、ＩＣ：電荷結合素子ドライバ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光電変換で得られた電荷を信号として出力する電
   荷結合素子検出部（１）と、信号を連続的な並びに走査
   変換するように処理する信号処理部（２）と、該信号を
   処理するタイミング及び該信号処理の動作モードを設定
   するコントローラ部（５）を有する積分時間制御装置に
   於いて、 該電荷結合素子検出部（１）の出力信号の大きさを検出
   する電圧信号検出部（３）と、その検出した出力信号の
   大きさとコントローラ部（５）からの電圧信号検出部（
   ３）の出力に対して想定される最適な値と電圧信号検出
   部（３）の出力との差により積分時間を制御し、その積
   分時間を電荷結合検出部（１）へ出力する積分時間制御
   回路（４）を有し、 電荷結合素子検出部（１）の積分時間を調節する事を特
   徴とする積分時間制御方式。
2. （２）該電圧信号検出部（３）はコントローラ部（５）
   からの指定された視野領域内の平均を検出することを特
   徴とする請求項１記載の積分時間制御方式。
3. （３）該電圧信号検出部（３）の検出する大きさを最大
   値又は最小値にして、積分時間を制御することを特徴と
   する請求項１記載の積分時間制御方式。