JPH0479567B2 - - Google Patents

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JPH0479567B2
JPH0479567B2 JP62282688A JP28268887A JPH0479567B2 JP H0479567 B2 JPH0479567 B2 JP H0479567B2 JP 62282688 A JP62282688 A JP 62282688A JP 28268887 A JP28268887 A JP 28268887A JP H0479567 B2 JPH0479567 B2 JP H0479567B2
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JP
Japan
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zoom
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sensing element
tdi
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Masaaki Nakamura
Ryuzo Yoshida
Yoshikazu Imazu
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 物体の温度に応じて放射される赤外線を検知
し、温度パターンとして映像表示するための信号
を得る赤外線撮像装置に関し、 いかなる走査ズーム倍率においても高温度分解
能(SN比)を得ることができ、遠方の目標物に
対して高温度分解能の映像を得ることを目的と
し、走査ズーム倍率を入力設定するズーム倍率入
力手段と、入力された走査ズーム倍率に応じて
TDIにおける各検知素子毎の遅延時間に対応した
各検知素子毎のアドレスを出力するアドレス発生
手段と、各検知素子からの各出力をアドレスに応
じて書込み、読出して各検知素子毎に異なつた遅
延量をもつ信号を得る記憶手段と、記憶手段から
の各検知素子毎の出力を加算して取出す加算手段
とよりなる構成とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、物体の温度に応じて放射される赤外
線を検知し、温度パターンとして映像表示するた
めの信号を得る赤外線撮像装置に関する。
赤外線撮像系によつて撮像された映像を表示す
る赤外線映像装置は、暗視装置或いは非接触温度
計測器として医用(例えば血行障害診断、痛み診
断、がん診断)や産業用(電力設備保守、ICや
プリント板の熱設計及び検査、建造物診断、侵入
者監視、火災検知、救難)に広く利用されてい
る。これらの応用を通じ、装置性能である温度分
解能(SN比)及び空間分解能(ズーム)のより
高性能化に対する要求が高まつている。従来、温
度分解能を達成する手段としてTDI(Time
Delay and Integration)があり、空間分解能を
達成する手段として走査ズームがある。
〔従来の技術〕
従来、前記TDIを用いた赤外線撮像装置とし
て、例えば、特開昭48−5310号公報記載のものが
知られており、拡大表示機能を備えた赤外線撮像
装置として、例えば、特開昭56−14927号公報記
載のものが知られている。ここで、一般の赤外線
撮像装置の動作について説明する。
第4図は一般の赤外線撮像装置の構成図を示
す。同図において、走査集光レンズ1の水平走査
及び垂直走査により、水平撮像範囲LH及び垂直
撮像装置LV内の瞬時視野D□(水平方向長さ及び
垂直方向長さともにD)が水平方向及び垂直方向
に順次走査され、集光されて検知素子2に至る。
これにより、目標物3の温度に応じて放射される
赤外線が検知素子2で検知され、電気信号に変換
されてモニタ4に表示される。
ここで、レンズ1の焦点距離をf、検知素子2
の長さをd(縦、横ともに長さd)、目標物3とレ
ンズ1との間の距離をL、瞬時視野の長さをDと
すると、装置の角度分解能である瞬時視野角ω
は、 ω=d/f=D/L(rad) であり、レンズ1の焦点距離f及び検知素子2の
長さdで決定される。一方、視野角θH,θVは瞬時
視野の大きさD□を単位として、水平方向及び垂
直方向に走査を行なつて撮像できる視野の大きさ
を角度で示したものであり、走査系(振動鏡等)
の走査角で決定され、撮像範囲LH,LVと、目標
物3との距離Lとの間には次の関係がある。
LH=2LtanθH/2 LV=2LtanθV/2 又、水平画素数NH、垂直画素数NVは視野内を
瞬時視野D□を単位として走査する時のサンプリ
ング数を示し、装置性能として決定された値であ
る。このとき、モニタ4上の表示画素数もNH×
NVである。
このような撮像装置において、レンズ1の振動
幅を小さくすることにより水平及び垂直の視野角
(走査角)を狭くして即ち走査の角速度を遅くし
て撮像、表示する方法を走査ズームという。この
走査ズームは、可視CCDカメラのレンズ交換
(望遠レンズ)により行なう光学ズームと異なり、
集光系の定数は変らず、従つて、瞬時視野の大き
さD□及びサンプリング数即ち水平、垂直画素数
は変らない。
そこで、第5図に示す如く、ズーム時(2倍ズ
ーム)の撮像範囲を非ズーム時の撮像範囲LH
LVに対してその1/2のLH/2,LV/2にし、LH
2,LV/2の範囲内を水平方向、垂直方向とも
に重ねて撮像してモニタ4に表示即ち拡大表示す
る。なお、第5図では、重ね撮像の様子を分り易
くするために各視野を少しずらして描いてある。
一方、TDIは第6図に示すように、水平走査方
向に並べたnチヤンネル(例えば4個)の検知素
子21〜24にて夫々の瞬時視野の撮像を行ない、
各素子21〜23からの出力信号を第7図A〜Cに
示すように所定時間遅延させ、素子24から信号
(第7図D)が出力された時全ての信号を加算す
る。このものは、各素子の出力における、検知素
子の空間的位置と走査速度とにより決定される遅
延時間3Td,2Td,Tdを電気的に補正し、同位
相にして加算することにより、SN比を√倍改
善する。
例えば検知素子の数をnとすると、各信号成分
Sは相関があるので加算するとn×S、各雑音成
分Nは相関がないので加算すると√×Nにな
る。従つて、SN比は{(n×S)/(√×N)}
={√・(S/N)}となり、√倍温度分解能
の向上を図り得る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ここで、ズームとTDIとを合わせた動作につい
て説明する。
いま、目標物の各瞬時視野と検知素子との関係
を第2図に示す。この場合、検知素子21〜24
水平方向の長さ及び検知素子間の距離をともにd
とし、各瞬時視野A,B,C,Dを走査時間T1
で走査し、サンプリング時間T2でサンプリング
する。
例えば非ズームの場合、瞬時視野1つ1つの走
査時間T1とサンプリング時間T2とは等しく、
TDIを行なうには、検知素子21〜24の出力を
夫々瞬時視野2つ分(検知素子21〜24の各設置
距離に対応)つまりサンプリング時間2T2ずつず
れたタイミングで加算する必要がある。この場
合、第3図Aに示す如く、矢印で示す点を基準点
(第4チヤンネルの検知素子24)とすると、第1
チヤンネルの検知素子21の遅延時間は6T2、第
2チヤンネルの検知素子22の遅延時間は4T2
第3チヤンネルの検知素子23の遅延時間は2T2
となる。
一方、例えば2倍ズームの場合、サンプリング
時間T2は非ズームの場合と変らず、瞬時視野1
つ1つの走査時間T1は非ズームの場合の2倍に
する。つまり、第3図Bに示す如く、各チヤンネ
ルともAABBCCDDのように2T1=2T2の関係で
走査する。この2倍ズームでTDIを行なうには、
検知素子21〜24の出力を夫々瞬時視野2つ分つ
まりサンプリング時間4T2ずつずれたタイミング
で加算する必要がある。この場合、第3図Bに示
す如く、基準点は矢印で示す位置になり、第1チ
ヤンネルの検知素子21の遅延時間は12T2、第2
チヤンネルの検知素子の22の遅延時間は8T2
第3チヤンネルの検知素子23の遅延時間は4T2
となる。
このように、目標物を走査して得られる各検知
素子の出力信号における遅延時間はズーム倍率に
よつて異なる。ズーム倍率をm、非ズーム時の各
検知素子の遅延時間をTdi(i=1,2,3,…,
n−1)とると、m倍ズーム時の各検知素子から
の出力信号における遅延時間はm×Tdiとなる。
従つて、TDI機能を有する赤外線撮像装置にお
いてこのまま走査ズームを行なうと、ズーム倍率
を高くする程解像度劣化や画像歪が大になる不都
合があり、このため、従来の装置ではTDIと走査
ズームとの双方の機能を設けられたものはなかつ
た。従つて、高温度分解能(SN比)及び高空間
分解能(ズーム)の双方を得ることはできず、遠
方の目標物に対して高分解能の映像を得ることは
できない問題点があつた。
本発明は、いかなる走査ズーム倍率に対しても
高温度分解能(SN比)を得ることができ、遠方
の目標物に対して高温度分解能の映像を得ること
ができる赤外線撮像装置を提供することを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、第1図に示す如く、走査ズーム倍率
を入力設定するズーム倍率入力手段12と、入力
された走査ズーム倍率に応じてTDIにおける各検
知素子毎の遅延時間に対応した各検知素子毎のア
ドレスを出力するアドレス発生手段13,14
と、各検知素子からの各出力をアドレス発生手段
13,14からのアドレスに応じて書込み、読出
して上記各検知素子毎に異なつた遅延量をもつ信
号を得る記憶手段15と、記憶手段15からの上
記各検知素子毎の出力を加算して取出す加算手段
161〜164,17とよりなる。
〔作用〕
本発明では、走査ズーム倍率に応じてTDIにお
ける各検知素子遅延時間をアドレスの形で設定す
る。記憶手段から読出すに際し、各検知素子の出
力信号を設定されたアドレスによつて読出して各
遅延量に応じた信号とし、各検知素子出力を加算
する。ズーム機能とTDI機能との双方を設けたた
め、遠方の目標物を高分解能の映像を得ることが
できる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例のブロツク図を示
す。このものは例えば4素子TDIのもので、同図
中、10はマルチプレクサで、検知素子21〜24
の各出力を各検知素子の順に繰返しシリアルに変
換して取出す。11はAD変換器で、マルチプレ
クサ10の出力をAD変換する。12はズーム倍
率入力手段で、例えば1倍〜5倍のズーム倍率を
例えば0.1ずつ細かく分けて入力できる。13は
タイミング発生器で、ズーム倍率入力手段12へ
の入力ズーム倍率に応じたアドレス信号(タイミ
ング制御信号)を出力する。
14はROMで、ズーム倍率によつて決まる各
検知素子毎の遅延時間に対応した書込みアドレス
及び読出しアドレスが予め書込まれており、タイ
ミング発生器13からのアドレス信号に応じて書
込みアドレス及び読出しアドレスを出力する。
15はRAMで、AD変換器11からのシリア
ル出力をROM14からの書込みアドレスで書込
まれ、かつ、ROM14からの読出しアドレスに
応じた第3図A又はBに示すタイミングで読出さ
れる。161〜164はレジスタ(ラツチでもよ
い)で、RAM15から読出された各検知素子21
〜24に対するシリアル出力を一時ラツチしてお
く。17は加算器で、レジスタ161〜164の各
出力を加算してTDI出力として取出し、モニタへ
送る。
次に、動作について説明する。検知素子21
4の各出力はマルチプレクサ10において、非
ズームの場合はABCADBECAFDBGECAHFDB
……(第3図A)のように、一方、2倍ズームの
場合はAABBCACADBDBECA……GECA……
(第3図B)のように夫々シリアル状態に変換さ
れ、AD変換器11でAD変換された後、後述の
ようにROM14からの書込アドレスでRAM1
5に書込まれる。
ここで、非ズーム(1倍ズーム)の場合、ズー
ム倍率入力手段12にて1倍ズームを設定する
と、タイミング発生器13から1倍ズームに対応
した固有のアドレス信号が取出され、ROM14
から1倍ズームに対応した書込みアドレスが出力
され、AD変換器11からのシリアル信号は書込
みアドレスに従つてRAM15に第3図Aに示す
マツプ形態で書込まれる(第3図Aに示す個々の
領域がアドレスに相当)。次にROM14から1
倍ズームにおける各検知素子遅延時間2T2に対応
した読出アドレスが出力される。
これにより、RAM15に書込まれた信号は、
例えば検知素子21の出力Aはアドレス、検知
素子22の出力Aはアドレス、検知素子23の出
力Aはアドレス、検知素子24の出力Aはアド
レスによつて夫々読出される。同様にして、検
知素子21の出力Bはアドレス、検知素子22
出力Bはアドレス、検知素子23の出力Bはア
ドレス、検知素子24の出力Bはアドレスに
よつて夫々読出される。
このようにして各検知素子21〜24の各出力
は、第3図A示すように遅延時間2T2ずつずれた
信号形態で読出され、レジスタ161〜164にラ
ツチされる。レジスタ161〜164からはタイミ
ング発生器13からの読出しタイミングにより、
順にAAAA,BBBB,CCCC……のようにパラ
レルに読出され、加算器17で加算される。
一方、2倍ズームの場合、ズーム倍率入力手段
12にて2倍ズームを設定すると、タイミング発
生器13から2倍ズームに対応した固有のアドレ
ス信号が取出され、ROM14から2倍ズームに
対応した書込みアドレスが出力され、AD変換器
11からのシリアル信号は書込みアドレスに従つ
てRAM15に第3図Bに示すマツプ形態で書込
まれる(第3図Bに示す個々の領域がアドレスに
相当)。次にROM14から2倍ズームにおける
各検知素子遅延時間4T2に対応した読出しアドレ
スが出力される。
これにより、RAM15に書込まれた信号は、
例えば検知素子21の出力Aはアドレス、検知
素子22の出力Aはアドレス、検知素子23の出
力Aはアドレス、検知素子24の出力Aはアド
レスによつて夫々読出され、次に、検知素子2
の出力Aはアドレス、検知素子22の出力Aは
アドレス、検知素子23の出力Aはアドレス、
検知素子24の出力Aはアドレスによつて夫々
読出される。これと同様にして、検知素子21
出力Bはアドレス、検知素子22の出力Bはア
ドレス、検知素子23の出力Bはアドレス、
検知素子24の出力Bはアドレスによつて夫々
読出される。
このようにして各検知素子21〜24の各出力
は、第3図Bに示すように遅延時間4T2ずつずれ
た信号形態で読出され、レジスタ161〜164
ラツチされる。レジスタ161〜164からはタイ
ミング発生器13からの2倍ズームに対応した読
出しタイミングにより、順に、AAAA,
AAAA,BBBB,BBBB……のようにパラレル
に読出され、加算器17で加算される。
この他のズーム倍率の場合も上記の説明に準じ
る。このように、本発明では走査ズームの倍率に
応じてTDIにおける遅延時間を夫々変えているの
で、TDI機能により高温度分解能(SN比)で、
かつ、走査ズーム機能により高空間分解能(ズー
ム)を得ることができる。
なお、前記実施例では4素子TDIについて述べ
たが、この他の多素子の場合もこれと同様の方法
で高温度分解能及び高空間分解能を得ることがで
き、検知素子の数が多い程高いSN比を得ること
ができる。
〔発明の効果〕
以上説明した如く、本発明によれば、走査ズー
ム倍率に応じてTDIにおける各検知素子遅延時間
を夫々変えているので、夫々の走査ズーム倍率に
対応したTDIを得ることができ、これにより、い
かなる走査ズーム倍率においても高温度分解能を
得ることができ、遠方の目標物を高温度分解能で
映像表示できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロツク図、第2
図は目標物と検知素子との関係を示す図、第3図
はTDIとズームとの関係を示す図、第4図は一般
の赤外線撮像装置の構成図、第5図は一般の走査
ズームを説明する図、第6図は一般の4素子TDI
の構成図、第7図はTDIによる信号加算の様子を
説明する図である。 図において、1は走査集光レンズ、21〜24
検知素子、3は目標物、4はモニタ、10はマル
チプレクサ、11はAD変換器、12はズーム倍
率入力手段、13はタイミング発生器、14は
ROM、15はRAM(記憶手段)、161〜164
レジスタ、17は加算器を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数の検知素子21〜24からの出力を夫々異
    なつた量遅延して加算して取出すTDI(Time
    Delay and Integration)機能を設けられた赤外
    線撮像装置において、 走査ズーム倍率を入力設定するズーム倍率入力
    手段12と、 該ズーム倍率入力手段12にて入力された走査
    ズーム倍率に応じて上記TDIにおける上記各検知
    素子毎の遅延時間に対応した上記各検知素子毎の
    アドレスを出力するアドレス発生手段13,14
    と、 上記各検知素子からの各出力を該アドレス発生
    手段13,14からのアドレスに応じて書込み、
    読出して上記各検知素子毎に異なつた遅延量をも
    つ信号を得る記憶手段15と、 該記憶手段15からの上記各検知素子毎の出力
    を加算して取出す加算手段161〜164,17と
    よりなることを特徴とする赤外線撮像装置。
JP62282688A 1987-11-09 1987-11-09 赤外線撮像装置 Granted JPH01124728A (ja)

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JPH01124728A JPH01124728A (ja) 1989-05-17
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