JPH05276361A - メカニカルスキャン型の撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水平方向走査にポリゴンミラーを用いたメカ
ニカルスキャン型の撮像装置において、水平方向の画像
の大きさの変更（拡大、縮小）を簡単な構成で行なう。 【構成】 複数個の検出素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄか
ら得られるパラレルな映像信号を、クロックジェネレー
タ９の出力する書き込みクロックに同期させて、各１ラ
イン分の映像信号をアナログシフトレジスタ１０ａ、１
０ｂ、１０ｃ、１０ｄに記憶する。そして、アナログシ
フトレジスタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに取り込
むパラレルな映像信号の書き込み時間を変化させると共
に、該書き込み時間に反比例させて書き込みクロックの
周期を変化させて画像の大きさを変更する手段をクロッ
クジェネレータ９に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外線撮像装置をはじ
めとするメカニカルスキャン機構をもつあらゆる波長帯
の撮像装置に関し、特に画像の大きさの変更機能を有す
る撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の画像拡大機能を有する赤
外線撮像装置としては、被写体から放射される赤外線を
感知する為の、水平方向と直交する方向に配列された一
次元赤外線検出器と、垂直、水平方向の走査を行なうた
めの一組のガルバノメータと、を備え、各々のガルバノ
メータの走査角を操作して視野角を狭くすることによ
り、画像拡大を行っていた。

【０００３】また、画像拡大機構は有していないが、水
平方向の走査速度を上げるために、水平方向走査にポリ
ゴンミラーを用いたものがある。このものを図８を用い
て簡単に説明すると、不図示の被写体からの入射赤外光
１はガルバノミラー２で垂直走査され、赤外光学系３で
集光され、次にポリゴンミラー４で水平走査され、複数
個の検出素子をガルバノミラー２の走査方向に並べた赤
外線検出器（一次元画像検出器）５に入射する。赤外線
検出器５の出力は、パラレルに初段信号処理回路６を通
り、遅延回路７に入力される。遅延回路７は、例えば、
各検出素子に対応したアナログシフトレジスタから構成
され、パラレル映像信号をシリアル映像信号に変換し、
そのシリアル映像信号出力を後段信号処理回路８に供給
する。すなわち、遅延回路７を構成するアナログシフト
レジスタを駆動させるために、クロックジェネレータ９
より必要なクロックが遅延回路７の各アナログシフトレ
ジスタに供給される。この場合、クロックジェネレータ
９からのクロックは、各アナログシフトレジスタへの書
き込みタイミングを規定するためのクロックと、書込用
クロック及び、各アナログシフトレジスタからの読み出
しタイミングを規定するためのクロックと、読出用クロ
ックとがある。各アナログシフトレジスタに対応させた
書き込みタイミングを規定するためのクロックは同タイ
ミングで発生し、また読み出しタイミングを規定するた
めのクロックはアナログシフトレジスタの記憶内容を順
次読み出すために、クロック幅分ずつづれて順次発生す
る。各クロックは、ガルバノミラー２、ポリゴンミラー
４の回転位置との関係で同期がとられていなければなら
ないため、クロックジェネレータ９はポリゴンミラー４
の各面が所定位置にきたときに発生されるパルスに同期
して各クロックを作成している。ガルバノミラー２の回
転制御も同様にポリゴンミラー４の各面が所定位置にき
たときに発生されるパルスに同期して制御される。ま
た、書込用クロックは、ポリゴンミラー４による水平走
査方向の画像取込範囲（書込タイミングクロックにより
規定される）に相当する数が１セットとなり、この１セ
ットのパルスが発生すると、ガルバノミラー２が赤外線
検出器５の撮像範囲に相当する量だけ回転し、再び同上
の動作が繰り返される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き垂直、水平
方向走査を共にガルバノミラーで行った従来の技術に於
いては、画像拡大を比較的簡単にできるものの、水平方
向走査にガルバノミラーを用いているため、走査速度の
限界のために、被写体が移動している場合に解像力の低
下が避けられなかった。

【０００５】他方、水平方向の走査速度を上げるため
に、水平方向走査にポリゴンミラーを用いた図８で示し
た如き装置では、ポリゴンミラーの回転数を変えて視野
角を狭くしようとした場合、ポリゴンミラーを回転する
ポリゴンモータの回転数の操作（減速）によりポリゴン
ミラーのジッター及びワウフラッタの増大により画像拡
大時の画像性能劣下が生じる虞れがある。また、ポリゴ
ンモータの回転数の変更は慣性が大きいため、瞬時の切
り換えが困難であると共に、回転数変更に伴うモータ制
御回路と画像化するための映像信号処理回路に大きな変
更が生じる。

【０００６】そこで本発明は、水平方向走査にポリゴン
ミラーを用いたものにおいて、水平方向の画像の大きさ
の変更を簡単に行なえるメカニカルスキャン型の撮像装
置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点の解決の為に
本発明では、複数個の検出素子を一列に並べた一次元検
出器と、前記検出器上で被写体の画像を２次元的に走査
する為に、前記検出素子の配列方向へ画像を走査するガ
ルバノメータと前記検出素子の配列方向に直交する方向
へ画像を操作するポリゴンミラーとを含む光学部材と、
前記複数個の検出素子から同時に出力されるパラレルな
映像信号を書き込み信号に同期させて一ライン分を一時
記憶すると共に、前記記憶内容を時間的にずらせた読み
出し信号に同期させて順次読み出すことによりシリアル
な映像信号に変換する変換手段と、を有する撮像装置に
おいて、前記変換手段の取り込む画像取り込み範囲を変
化させるために、前記パラレルな映像信号の書き込み範
囲（書込タイミング規定クロックのクロック幅の調整に
よる）を変化させると共に、該書き込み範囲に反比例さ
せて前記書き込み信号（書込クロック）を変化させて画
像の大きさを変更する手段と、を前記変換手段に設けた
ことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明においては、ポリゴンミラーの走査方向
（水平方向）での画像の大きさの変更（拡大、縮小）
を、電気的な手段により行なえるので、ポリゴンミラー
を定速駆動することができ、ポリゴンミラーのジッター
やワウフラッタの増大による画像性能劣化が生じること
がなく、また、書込タイミング規定クロックのクロック
幅の調整は高速に行なえるので、倍率切換も高速に行な
える。

【０００９】

【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を説明する。なお、この際、１次元赤外線検出器の素子
数を４、拡大の倍率を２倍にした実施例について以下に
説明する。図１は図８で示したブロック図の検出器５以
降を示したもので、走査結像光学系２、３、４は図５の
従来例と同じである。図１に於ける赤外線検出器５は、
４つの素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを有し、図２に示す
ようにＣＲＴの如き表示装置に表示される画面に対応し
た撮像領域Ｌの水平走査方向（矢印Ａ）に対して垂直に
並び画像の並列走査を行う（実際には検出器５上で撮像
領域Ｌの像が移動する）。赤外線検出器５から出力され
る４本の映像信号は初段信号処理回路６で最適化され、
各映像信号を入力するように設けたアナログシフトレジ
スタ（ＣＣＤ）１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに入力
される。このアナログシフトレジスタ１０は図８の遅延
回路７に相当する。ここでアナログシフトレジスタ１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの機能について説明する。
アナログシフトレジスタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０
ｄは周知のように、水平走査一ライン分のデータ蓄積領
域を有し、データ蓄積、時間遅延、データ圧縮等の機能
を有している。４つのアナログシフトレジスタ１０ａ、
１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、入力される映像信号を、ク
ロックジェネレータ９からの書込用クロックに同期して
４ライン分の信号を読み込み、蓄積する（データ蓄積機
能）。そして、アナログシフトレジスタ１０ａから１０
ｄに向かってクロックジェネレータ９からパルス幅分だ
け順次遅れて供給される読出用クロックに同期して、画
面の上側の水平ラインに相当する映像信号から順次遅延
をかけて出力してゆく（時間遅延機能）。このように赤
外線検出器５で取り込んだパラレル映像信号はシフトレ
ジスタ１０で時間遅延され、後段のマルチプレクサ１１
で合成され、完全なシリアル映像信号に変換され、後段
信号処理回路８で標準ビデオ信号に変換されてＣＲＴ等
の表示装置１４に入力される。アナログシフトレジスタ
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄはデータの入出力のタ
イミングを決定するために、図３に示すタイミングクロ
ックを必要とする。タイミングクロックはクロックジェ
ネレータ９で発生され、データの書き込みタイミングを
決定する書込タイミング規定クロック１２とデータ出力
タイミングを決定する読出タイミング規定クロック１３
が４チャンネル（各シフトレジスタ１０ａ〜１０ｄに対
応する）で独立して４本ある。

【００１０】この書込タイミング規定クロック１２の幅
を半分にすることで、本実施例では水平方向の２倍拡大
を実現する。図３で書込タイミング規定クロック１２の
幅をａ、幅ａ内の書込用クロックＣＫ₁ の周波数をｆ_a
とし、読出タイミング規定クロック１３の幅をｂ、幅ｂ
内の読出用クロックＣＫ₂ の周波数をｆ_b とした時に通
常の１倍モードの映像が得られるとする。すなわち、こ
こでａ＞ｂによりデータ圧縮機能が達成される。なお、
当然のことであるが、幅ａ内のクロックの数と幅ｂ内の
クロックの数とは同一である。ここで図４に示すように
４本の信号とも書込タイミング規定クロックの幅を中央
部にａ／２、そして幅ａ／２内のクロック周波数を２ｆ
_a とし、読出用クロックの周波数を図３の１倍モード時
と同じとすることにより、倍のレートで１倍時の半分の
幅の映像信号をマルチプレクサ１１に入力することにな
り、これは１倍時の映像の１／２の視野を表示装置１４
の表示画面一杯に引き延ばすことであり、これにより水
平２倍拡大が達成される。すなわち、図５（ａ）、
（ｂ）に示したように、走査領域における水平方向の長
さＰ₁ （図５（ａ））が表示領域では長さｑ₁ （＝２Ｐ
₁ ）に拡大される（図５（ｂ））。

【００１１】そして、上記構成とガルバノミラーの振れ
角を１／２にするという従来の構成を組み合わせて実施
することにより、図６に示したように２次元の２倍拡大
が実現する。すなわち、図６（ａ）に示したように、ガ
ルバノミラーの振れ角をその中心を中心として１／２に
なるように設定することにより垂直方向の走査領域が１
／２になる。従って、走査領域における垂直方向の長さ
Ｐ_y1（図６（ａ））が表示領域における垂直方向の長さ
Ｐ_y2に拡大される（図６（ｂ））。なお、水平方向につ
いては、図５の場合と同じであるので説明は省略する。

【００１２】また、図４に於いて書込タイミング規定ク
ロックの幅ａ／２を図３に於ける書込タイミング規定ク
ロック１２の幅ａ内で左右にシフトすることにより、２
倍拡大の拡大箇所を任意に選択できる。垂直方向に於い
てもガルバノミラーの走査中心を上下にシフトすること
により拡大箇所の任意選択が可能である。この水平、垂
直の２つの構成を組み合わせることにより、１倍時に表
示されている映像のいかなる箇所の２倍拡大も可能とな
る。

【００１３】ここで、クロックジェネレータ９の機能を
説明すると、クロックジェネレータ９はポリゴンミラー
４の一面毎にポリゴンミラー４の回転に同期して得られ
るパルス（図７（ａ））に同期して基本周期のパルスを
作成するパルス作成部（ポリゴンミラー４の回転に同期
して得られるパルスは周波数が低いので、ＰＬＬ回路等
を用いて高い周波数のパルスを作成する）と、このパル
ス作成部により作成されたパルスを順次分周して分周パ
ルス（図７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ））を作成する分周パ
ルス作成部（この分周によって、書込用クロックＣ
Ｋ₁ 、読出用クロックＣＫ₂ も作成する）と、書込タイ
ミング規定クロックと読出タイミング規定クロックを作
成するために、分周パルス作成部で作成された分周パル
スを基本周期のパルスの１／２周期で１つだけ生ずるよ
うに、パルスを間引くパルス間引部（図７（ｄ）から同
（ｆ）の作成）と、水平方向倍率に応じて書込タイミン
グ規定クロックを観察者のダイヤル等の操作の指示によ
り選択する選択部と、選択した書込タイミング規定クロ
ックを観察者のダイヤル等の操作による指示により連続
的に遅延させる遅延部（図７（ｃ）を時間δ₁ 遅延させ
て図７（ｅ）を作成、及び図７（ｆ）を時間δ₂ 遅延さ
せて図７（ｇ）を作成）と書込タイミング規定クロック
のパルス幅に反比例した周期の書込クロックを選択する
クロック選択部とを含んでいる。

【００１４】すなわち、上述の書込クロックのサンプリ
ング周波数を通常モードのｎ倍とし且つクロックエリア
を１／ｎとすることにより通常モードにおける全視野の
１／ｎを通常モードと同レートにてアナログシフトレジ
スタに蓄積できるため読出クロックをはじめ他のいかな
る制御信号を操作することなく水平方向ｎ倍拡大が実現
される。画像性能に関してはサンプリング周波数を通常
モード時のｎ倍としているため、通常モード時と同等の
値が得られる。垂直方向に関しては、従来技術と同様に
ガルバノミラーの走査角を通常モード時の１／ｎとする
ことによりｎ倍拡大を実現する。

【００１５】水平、垂直方向に於いて上記方法を組み合
わせることにより２次元的なｎ倍拡大がポリゴンモータ
の回転数を変更することなく達成できる。このような構
成であるから、観察者は表示装置の画面内の特定の領域
を拡大して観察したい場合には、２つのダイヤルを操作
して、倍率（水平方向へは選択部によるタイミング規定
クロックの選択、垂直方向へは従来と同様のガルバノミ
ラーの振れ角の制御）と場所（水平方向へは遅延部によ
る遅延量の設定、垂直方向へは従来と同様のガルバノミ
ラーの振れ中心の設定）の設定を行なうことにより、画
面内の任意の場所を所望の倍率で観察することができ
る。

【００１６】なお、以上の実施例では、素子数が４の赤
外線検出器を用いた場合について説明したが、本発明は
素子数が複数の赤外線検出器を用いた場合に適用でき
る。さらに、本発明は赤外線撮像装置に限らず、あらゆ
る波長帯の撮像装置にも適用できることは言うまでもな
く当然のことである。また、以上の実施例では画像を拡
大する場合を例に上げて説明したが、書込タイミング規
定クロックの幅を２ａにし、かつ書込クロックの周波数
をｆ_a ／２にすることにより１／２倍を実現することが
できる。勿論この場合には、ポリゴンミラーの反射面
が、読込タイミング規定クロックの幅が２ａになっても
像がとぎれないような大きさでなければならない。

【００１７】さらにまた、以上の実施例はアナログビデ
オ信号処理を行なう場合を説明しているが、初段信号処
理回路６にアナログデジタルコンバータを設けると共
に、後段信号処理回路８にデジタルアナログコンバータ
を用いることによって、デジタルビデオ信号処理を行な
う場合にも、同様のクロックの操作を行なうことにより
画像の拡大、縮小を行なうことができる。

【００１８】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、ガルバノミ
ラーとポリゴンミラーの組合せによる２次元走査撮像装
置の倍率変更が安易にまた、性能を劣下させることなく
達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の要部を示すブロック図
である。

【図２】１次元赤外線検出器の並列走査方式を示す図で
ある。

【図３】１倍モード時にアナログシフトレジスタが必要
とするクロックの波形のタイミングチャート。

【図４】本発明に係る２倍拡大モード時にアナログシフ
トレジスタが必要とするクロックを示すタイミングチャ
ートである。

【図５】水平方向の画像拡大を説明する図である。

【図６】水平・垂直の２次元方向の画像拡大を説明する
図である。

【図７】クロックジェネレータの動作を説明するタイミ
ングチャートである。

【図８】従来の赤外線撮像装置の概要を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ 入射光 ２ ガルバノミラー ４ ポリゴンミラー ５ 赤外線検出器 ７ 遅延回路 １０ アナログシフトレジスタ（ＣＣＤ） １１ マルチプレクサ ９ クロックジェネレータ １２ 書き込みクロック １３ 読み出しクロック １４ 表示装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の検出素子を一列に並べた一次元
   検出器と、前記検出器上で被写体の画像を２次元的に走
   査する為に、前記検出素子の配列方向へ画像を走査する
   ガルバノメータと前記検出素子の配列方向に直交する方
   向へ画像を操作するポリゴンミラーとを含む光学部材
   と、前記複数個の検出素子から同時に出力されるパラレ
   ルな映像信号を書き込み信号に同期させて一ライン分を
   一時記憶すると共に、前記記憶内容を時間的にずらせた
   読み出し信号に同期させて順次読み出すことによりシリ
   アルな映像信号に変換する変換手段と、を有するメカニ
   カルスキャン型の撮像装置において、 前記変換手段の取り込む画像取り込み範囲を変化させる
   ために、前記パラレルな映像信号の書き込み範囲を変化
   させると共に、該書き込み範囲に反比例させて前記書き
   込み信号の周期を変化させて画像の大きさを変更する手
   段と、を前記変換手段に設けたことを特徴とするメカニ
   カルスキャン型の撮像装置。