JPH0534194A - 赤外線装置 - Google Patents
赤外線装置Info
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- JPH0534194A JPH0534194A JP3212668A JP21266891A JPH0534194A JP H0534194 A JPH0534194 A JP H0534194A JP 3212668 A JP3212668 A JP 3212668A JP 21266891 A JP21266891 A JP 21266891A JP H0534194 A JPH0534194 A JP H0534194A
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- Japan
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- frequency
- infrared
- pass filter
- characteristic
- mtf
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/14—Picture signal circuitry for video frequency region
- H04N5/20—Circuitry for controlling amplitude response
- H04N5/205—Circuitry for controlling amplitude response for correcting amplitude versus frequency characteristic
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
- H04N23/81—Camera processing pipelines; Components thereof for suppressing or minimising disturbance in the image signal generation
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
- H04N5/33—Transforming infrared radiation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学・走査系からの赤外線光出力を赤外線検
知器により赤外線画像信号に光電変換した後、該赤外線
画像信号の高周波成分をロー・パス・フィルタにより遮
断して表示器に表示する赤外線装置に関し、装置感度
（ＮＥＴＤ）が多少劣化しても、所要空間周波数特性ま
でをフラットなとくせい有するものにして、入射して来
た赤外線光の温度情報通りの変化で、正確で見易い画像
が得られようにすることを目的とする。 【構成】 光学・走査系の一次傾斜減衰周波数伝達特性
と逆の周波数伝達特性を有するハイ・パス・フィルタ
や、赤外線検知器などにおけるSINC関数の周波数伝達特
性を補償するように高域周波数での共振点で振幅特性を
持ち上げた該SINC関数の近似逆特性を有するようにした
２次ロー・パス・フィルタを２段縦属接続したものを設
ける。
知器により赤外線画像信号に光電変換した後、該赤外線
画像信号の高周波成分をロー・パス・フィルタにより遮
断して表示器に表示する赤外線装置に関し、装置感度
（ＮＥＴＤ）が多少劣化しても、所要空間周波数特性ま
でをフラットなとくせい有するものにして、入射して来
た赤外線光の温度情報通りの変化で、正確で見易い画像
が得られようにすることを目的とする。 【構成】 光学・走査系の一次傾斜減衰周波数伝達特性
と逆の周波数伝達特性を有するハイ・パス・フィルタ
や、赤外線検知器などにおけるSINC関数の周波数伝達特
性を補償するように高域周波数での共振点で振幅特性を
持ち上げた該SINC関数の近似逆特性を有するようにした
２次ロー・パス・フィルタを２段縦属接続したものを設
ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線装置に関し、特
に光検知出力を変換して得られた赤外線画像信号の高周
波数成分を補正表示する赤外線装置に関するものであ
る。
に光検知出力を変換して得られた赤外線画像信号の高周
波数成分を補正表示する赤外線装置に関するものであ
る。
【０００２】光検知出力を赤外線画像信号として表示す
る際には、そのディスプレイ表示が人間に見易い正確な
温度情報とするため、その赤外線画像信号の周波数伝達
特性を全系を通してフラットなものにする必要がある。
る際には、そのディスプレイ表示が人間に見易い正確な
温度情報とするため、その赤外線画像信号の周波数伝達
特性を全系を通してフラットなものにする必要がある。
【０００３】
【従来の技術】図６は、従来の赤外線装置を示したもの
で、図中、１は光入力に対する光学・走査系、２はこの
光学・走査系１からの赤外線光を赤外線画像信号に変換
する光電変換器としての赤外線検知器、３は赤外線検知
器２からの赤外線画像信号の高周波数成分を遮断するロ
ー・パス・フィルタ、そして、４はロー・パス・フィル
タ（パスバンドフィルタ）３からの出力信号をディスプ
レイ表示する表示器である。尚、図示していないが、電
気回路系としてのロー・パス・フィルタ３には周波数特
性がフラットな増幅回路や直流再生回路が前段に設けら
れている。
で、図中、１は光入力に対する光学・走査系、２はこの
光学・走査系１からの赤外線光を赤外線画像信号に変換
する光電変換器としての赤外線検知器、３は赤外線検知
器２からの赤外線画像信号の高周波数成分を遮断するロ
ー・パス・フィルタ、そして、４はロー・パス・フィル
タ（パスバンドフィルタ）３からの出力信号をディスプ
レイ表示する表示器である。尚、図示していないが、電
気回路系としてのロー・パス・フィルタ３には周波数特
性がフラットな増幅回路や直流再生回路が前段に設けら
れている。
【０００４】このような従来の赤外線装置を設計するに
際しては、光学・走査系１では出来るだけ周波数伝達特
性のＭＴＦ(Modulation Transfer Function の略で周波
数軸上での伝達特性の絶対値（振幅）を表している) の
高域での周波数特性（分解能）を低下をさせずにフラッ
トにすると共に、赤外線検知器２も同様に ＭＴＦのフ
ラットな特性のものを作り、また、電気回路系としての
ローパスフィルタ３ではＡ／Ｄ変換における高域の雑音
がサンプリングによって低域に落ち込むことを防ぐよう
に入れる程度の設計をしていた。
際しては、光学・走査系１では出来るだけ周波数伝達特
性のＭＴＦ(Modulation Transfer Function の略で周波
数軸上での伝達特性の絶対値（振幅）を表している) の
高域での周波数特性（分解能）を低下をさせずにフラッ
トにすると共に、赤外線検知器２も同様に ＭＴＦのフ
ラットな特性のものを作り、また、電気回路系としての
ローパスフィルタ３ではＡ／Ｄ変換における高域の雑音
がサンプリングによって低域に落ち込むことを防ぐよう
に入れる程度の設計をしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の
赤外線装置では、光学系の収差や走査系の走査歪みや直
線性や赤外線検知器の面積などによって、空間周波数に
依存してそれらの伝達特性が劣化してくる問題があり、
従って、分解能を必要とする高速度で変化する信号を通
すと高域の周波数成分が減衰して、時間軸上波形が丸み
を帯びた信号（高域エネルギーが抜けた信号）となり、
その振幅が減衰してしまい、画像としてはシャープで切
れ味のよい表示が出来なくなる（変化やエッジが見えに
くい）ような現象となっていた。
赤外線装置では、光学系の収差や走査系の走査歪みや直
線性や赤外線検知器の面積などによって、空間周波数に
依存してそれらの伝達特性が劣化してくる問題があり、
従って、分解能を必要とする高速度で変化する信号を通
すと高域の周波数成分が減衰して、時間軸上波形が丸み
を帯びた信号（高域エネルギーが抜けた信号）となり、
その振幅が減衰してしまい、画像としてはシャープで切
れ味のよい表示が出来なくなる（変化やエッジが見えに
くい）ような現象となっていた。
【０００６】即ち、光学・走査系１の伝達関数 MTFO 及
び赤外線検知器２の伝達関数 MTFDは、それぞれ実験式
的に次のように表すことができる。 光学・走査系１の MTFO =O(f)=1- fS /P0 式(1) 但し、ｆS : 空間周波数 (cycle/Rad) P0 ：光学系MTF 算出係数 赤外線検知器２の伝達関数 MTFD は、一般的に言われ
るSINC関数で、 MTFD =D(f)=Sin(π・f S ・Ω)/ (π・f S ・Ω) 式(2) 但し、Ω: 瞬時視野 (Rad)
び赤外線検知器２の伝達関数 MTFDは、それぞれ実験式
的に次のように表すことができる。 光学・走査系１の MTFO =O(f)=1- fS /P0 式(1) 但し、ｆS : 空間周波数 (cycle/Rad) P0 ：光学系MTF 算出係数 赤外線検知器２の伝達関数 MTFD は、一般的に言われ
るSINC関数で、 MTFD =D(f)=Sin(π・f S ・Ω)/ (π・f S ・Ω) 式(2) 但し、Ω: 瞬時視野 (Rad)
【０００７】尚、空間周波数ｆS と電気系の周波数（ビ
デオ周波数）ｆとの関係は、次式で表されることが知ら
れている。 電気系周波数ｆ =Θ・ｆs ／Ｔ・η 式(3) 但し、Θ ：視野(Rad) ｆs ：空間周波数(c/rad) Ｔ ：走査時間(Sec) η ：走査効率
デオ周波数）ｆとの関係は、次式で表されることが知ら
れている。 電気系周波数ｆ =Θ・ｆs ／Ｔ・η 式(3) 但し、Θ ：視野(Rad) ｆs ：空間周波数(c/rad) Ｔ ：走査時間(Sec) η ：走査効率
【０００８】（例えば、人工衛星で705km 高、90km走査
幅、地上画素90m 角とすると、最高の空間周波数ｆ
s は、全視野≒90,000/705,000(rad) として、 ｆs ＝〔90,000/(90×2)〕/(90,000/705,000)=3916,667(cycle/rad) となり、電気系の周波数ｆ対応にする為、T=131 ×10-3
(S),（η)=0.5 とすると、 ｆ＝〔(90/705)/131×10-3×0.5 〕・〔90,000/(90×2)〕/(90/705） ＝7,633.6(Hz) … fmax となるビデオ信号最高周波数fmaxが得られることとな
る。）
幅、地上画素90m 角とすると、最高の空間周波数ｆ
s は、全視野≒90,000/705,000(rad) として、 ｆs ＝〔90,000/(90×2)〕/(90,000/705,000)=3916,667(cycle/rad) となり、電気系の周波数ｆ対応にする為、T=131 ×10-3
(S),（η)=0.5 とすると、 ｆ＝〔(90/705)/131×10-3×0.5 〕・〔90,000/(90×2)〕/(90/705） ＝7,633.6(Hz) … fmax となるビデオ信号最高周波数fmaxが得られることとな
る。）
【０００９】このようにして求められる図６の赤外線装
置の各部の周波数伝達特性が図７に示されており、実線
で示した特性Ａは上記の式(1) に対応した光学・走査系
１の一次傾斜減衰直線周波数伝達特性を示している。
置の各部の周波数伝達特性が図７に示されており、実線
で示した特性Ａは上記の式(1) に対応した光学・走査系
１の一次傾斜減衰直線周波数伝達特性を示している。
【００１０】また、実線で示した特性Ｂは上記の式(2)
に対応した赤外線検知器２の特性を示しており、これは
通常、光学系の望遠鏡を通して観測する面（目標物体又
は地表等）から放射する赤外線を集光して、ある微小面
積の赤外線センサに与えて光電変換し、電気信号として
受け取るので、その微小面積による窓（例えば正方形で
一様な感度を持つようなもの）で観測する全域・全面を
ある瞬時視野（Ω）でセンシング走査して行く装置を考
えると、赤外線検知器においては、その窓は方形状で一
様な感度ゆえ、その窓関数の伝達関数はSINC関数とな
り、検知器だけの伝達周波数応答は空間周波数が高くな
るに従って悪くなることを意味している。
に対応した赤外線検知器２の特性を示しており、これは
通常、光学系の望遠鏡を通して観測する面（目標物体又
は地表等）から放射する赤外線を集光して、ある微小面
積の赤外線センサに与えて光電変換し、電気信号として
受け取るので、その微小面積による窓（例えば正方形で
一様な感度を持つようなもの）で観測する全域・全面を
ある瞬時視野（Ω）でセンシング走査して行く装置を考
えると、赤外線検知器においては、その窓は方形状で一
様な感度ゆえ、その窓関数の伝達関数はSINC関数とな
り、検知器だけの伝達周波数応答は空間周波数が高くな
るに従って悪くなることを意味している。
【００１１】従って、赤外線検知器２の周波数伝達特性
は、赤外線検知器２の面積が大きくなると光量が多くな
って感度が上がるが、一点鎖線Ｂ’のように周波数伝達
特性ＭＴＦは悪くなってしまい、反対に赤外線検知器２
の面積が小さくなると二点鎖線Ｂ”のように周波数伝達
特性ＭＴＦは良くなるが光量が少なくなって感度が低下
して使用できなくなってしまう。
は、赤外線検知器２の面積が大きくなると光量が多くな
って感度が上がるが、一点鎖線Ｂ’のように周波数伝達
特性ＭＴＦは悪くなってしまい、反対に赤外線検知器２
の面積が小さくなると二点鎖線Ｂ”のように周波数伝達
特性ＭＴＦは良くなるが光量が少なくなって感度が低下
して使用できなくなってしまう。
【００１２】また、従来の赤外線装置においては、上述
したようにＡ／Ｄ変換における高域の雑音がサンプリン
グによって低域に落ち込むことを防ぐため、或いは、完
成してからの画像を見て少しは高域の強調をし、見た目
での伝達感度を必要とする分のみ平坦化補正するために
図示の実線で示した特性Ｃのような周波数伝達特性を有
するロー・パス・フィルタ（ＬＰＦ）３を用いていた
が、この補正は、定量的で無く、単に少し高域の周波数
特性を持ち上げ、見た目を良くしていたに過ぎず、こう
した場合は、画像や特性上でどうしてもロー・パス・フ
ィルタに代表される電気回路系の周波数伝達特性のＭＴ
Ｆでの高域を上げて出来た製品にカット・アンド・トラ
イで合わせ込んでいた。
したようにＡ／Ｄ変換における高域の雑音がサンプリン
グによって低域に落ち込むことを防ぐため、或いは、完
成してからの画像を見て少しは高域の強調をし、見た目
での伝達感度を必要とする分のみ平坦化補正するために
図示の実線で示した特性Ｃのような周波数伝達特性を有
するロー・パス・フィルタ（ＬＰＦ）３を用いていた
が、この補正は、定量的で無く、単に少し高域の周波数
特性を持ち上げ、見た目を良くしていたに過ぎず、こう
した場合は、画像や特性上でどうしてもロー・パス・フ
ィルタに代表される電気回路系の周波数伝達特性のＭＴ
Ｆでの高域を上げて出来た製品にカット・アンド・トラ
イで合わせ込んでいた。
【００１３】しかも、そうしたカット・アンド・トライ
が出来るのは、装置性能を示すＮＥＴＤ(Noise Equival
ent (Target) Temperature Difference : システムの総
合S/N=1 となる時の対象と背景あるいは、対象間の温度
差を言う) に余裕がある時に限られてしまい、経験的に
チェビシェフ型ローパスフィルタ等の回路を入れて高域
周波数での強調を行い、細かい目標からの高い空間周波
数エネルギーをもった赤外線信号の伝達低減を防ぎ分解
能をいくらか改善しているだけであった。
が出来るのは、装置性能を示すＮＥＴＤ(Noise Equival
ent (Target) Temperature Difference : システムの総
合S/N=1 となる時の対象と背景あるいは、対象間の温度
差を言う) に余裕がある時に限られてしまい、経験的に
チェビシェフ型ローパスフィルタ等の回路を入れて高域
周波数での強調を行い、細かい目標からの高い空間周波
数エネルギーをもった赤外線信号の伝達低減を防ぎ分解
能をいくらか改善しているだけであった。
【００１４】従って、設計当初より装置全系における周
波数補償を考慮されていないため、どうしても、一時の
間に合わせ、ぶっつけ本番、カット・アンド・トライ等
になってしまい、完成した装置のＮＥＴＤなど性能余裕
分でしか、その補償に対して見込むことができず、ある
程度で諦めたり、補償回路を複雑化し過ぎたり、完成後
に入れるフィルタ・スペースがなく不十分な補償になっ
たりして、中途半端な補償になることが多かった。
波数補償を考慮されていないため、どうしても、一時の
間に合わせ、ぶっつけ本番、カット・アンド・トライ等
になってしまい、完成した装置のＮＥＴＤなど性能余裕
分でしか、その補償に対して見込むことができず、ある
程度で諦めたり、補償回路を複雑化し過ぎたり、完成後
に入れるフィルタ・スペースがなく不十分な補償になっ
たりして、中途半端な補償になることが多かった。
【００１５】従来、こうした補償、即ちイコライジング
をしない理由や思想として考えられるのは、イコライジ
ングすることにより、赤外線検知器から出てくる周波数
特性を持たない雑音を高域強調してしまうことでトータ
ル雑音が増えることによる感度低下や、その結果、検知
器に要求する性能を更に良くする必要が有ったことや、
画像の見やすさよりも感度を言う装置のＮＥＴＤが低下
する現象が性能上の大きな問題として全てに優先して考
えられていたことや、装置の全系を評価・試験する方法
が目で見て評価することが一般となっていたこと、更に
は補償法としての定量的な設計手法が無かったからであ
る。
をしない理由や思想として考えられるのは、イコライジ
ングすることにより、赤外線検知器から出てくる周波数
特性を持たない雑音を高域強調してしまうことでトータ
ル雑音が増えることによる感度低下や、その結果、検知
器に要求する性能を更に良くする必要が有ったことや、
画像の見やすさよりも感度を言う装置のＮＥＴＤが低下
する現象が性能上の大きな問題として全てに優先して考
えられていたことや、装置の全系を評価・試験する方法
が目で見て評価することが一般となっていたこと、更に
は補償法としての定量的な設計手法が無かったからであ
る。
【００１６】このように、目標物体からの赤外線エネル
ギーが表示画面に映り、人の目に入る迄、全体を通し
て、システム構成要素間で相互に補い合うような設計で
トータルの周波数特性をフラットにする設計( イコライ
ジング) が成されておらず、苦労した割に赤外線装置と
しては、常に高域の伝達特性が低下するようなこととな
り、通常に映る画像の総合性能が悪く、迫力の欠ける画
像で、エッジ等もシャープで無く見ずらくなっていた。
ギーが表示画面に映り、人の目に入る迄、全体を通し
て、システム構成要素間で相互に補い合うような設計で
トータルの周波数特性をフラットにする設計( イコライ
ジング) が成されておらず、苦労した割に赤外線装置と
しては、常に高域の伝達特性が低下するようなこととな
り、通常に映る画像の総合性能が悪く、迫力の欠ける画
像で、エッジ等もシャープで無く見ずらくなっていた。
【００１７】従って、本発明は、光学・走査系からの赤
外線光を赤外線検知器により赤外線画像信号に変換した
後、該赤外線画像信号の高周波成分をロー・パス・フィ
ルタにより高域雑音を遮断して表示器に表示する赤外線
装置において、装置の感度（ＮＥＴＤ）が多少劣化して
も、周波数特性をフラットなものにして入射して来た赤
外線光の温度情報通りの正確で見易い画像が得られよう
にすることを目的とする。
外線光を赤外線検知器により赤外線画像信号に変換した
後、該赤外線画像信号の高周波成分をロー・パス・フィ
ルタにより高域雑音を遮断して表示器に表示する赤外線
装置において、装置の感度（ＮＥＴＤ）が多少劣化して
も、周波数特性をフラットなものにして入射して来た赤
外線光の温度情報通りの正確で見易い画像が得られよう
にすることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】まず、光学・走査系の周
波数伝達特性及び赤外線検知器など装置の信号伝達系の
周波数伝達特性は、上記のように一般的にどうしても高
域が低下するものであり、それらを個々に高域までフラ
ットなものにするには、光学・走査系及び赤外線検知器
の製作に大変な費用がかかってしまうので、本発明で
は、そうした個々の特性の高域での多少の低下や変化に
対するその補正を電気回路系で低コストで行うこととし
た。
波数伝達特性及び赤外線検知器など装置の信号伝達系の
周波数伝達特性は、上記のように一般的にどうしても高
域が低下するものであり、それらを個々に高域までフラ
ットなものにするには、光学・走査系及び赤外線検知器
の製作に大変な費用がかかってしまうので、本発明で
は、そうした個々の特性の高域での多少の低下や変化に
対するその補正を電気回路系で低コストで行うこととし
た。
【００１９】従って、本発明に係る赤外線装置において
は、図１に原理的に示すように、ロー・パス・フィルタ
３の前又は後に、光学・走査系１の伝達特性としての一
次傾斜減衰周波数伝達特性と逆の周波数伝達特性を有す
るハイ・パス・フィルタ５を設けたものである。
は、図１に原理的に示すように、ロー・パス・フィルタ
３の前又は後に、光学・走査系１の伝達特性としての一
次傾斜減衰周波数伝達特性と逆の周波数伝達特性を有す
るハイ・パス・フィルタ５を設けたものである。
【００２０】また、本発明では、ロー・パス・フィルタ
３の前又は後に、赤外線検知器２の伝達特性としてのSI
NC関数の近似逆周波数伝達特性を有する２次ロー・パス
・フィルタを２段縦属接続したものを設けることもでき
る。
３の前又は後に、赤外線検知器２の伝達特性としてのSI
NC関数の近似逆周波数伝達特性を有する２次ロー・パス
・フィルタを２段縦属接続したものを設けることもでき
る。
【００２１】
【作用】まず、図１に示すように設けたハイ・パス・フ
ィルタ５について説明する。
ィルタ５について説明する。
【００２２】このハイ・パス・フィルタ５は図１では、
上述のようにＡ／Ｄ変換における高域の雑音がサンプリ
ングによって低域に落ち込むことを防ぐためのロー・パ
ス・フィルタ３の前段に設けられるが、これらのフィル
タ３，５，６を電気回路系としてその周波数伝達特性を
MTFKAIRO とし、更に表示器４の周波数伝達特性を MTF
DISPLAY とすると、図１の赤外線装置全体の周波数伝達
特性ＭＴＦは、次式のように各伝達系のMTFの掛算で求
められる。 総合MTF= MTFO × MTFD × MTFKAIRO × MTFDISPLAY
上述のようにＡ／Ｄ変換における高域の雑音がサンプリ
ングによって低域に落ち込むことを防ぐためのロー・パ
ス・フィルタ３の前段に設けられるが、これらのフィル
タ３，５，６を電気回路系としてその周波数伝達特性を
MTFKAIRO とし、更に表示器４の周波数伝達特性を MTF
DISPLAY とすると、図１の赤外線装置全体の周波数伝達
特性ＭＴＦは、次式のように各伝達系のMTFの掛算で求
められる。 総合MTF= MTFO × MTFD × MTFKAIRO × MTFDISPLAY
【００２３】従って、電気回路系の MTFKAIRO は、逆の
特性であるから、 MTFKAIRO ＝(1／ MTFO ) (1／ MTFD ) (1／ MTFDISPLAY ) ＝F1・F2・F3 と表せる。
特性であるから、 MTFKAIRO ＝(1／ MTFO ) (1／ MTFD ) (1／ MTFDISPLAY ) ＝F1・F2・F3 と表せる。
【００２４】但し、ここでは、以上に述べた２つの周波
数伝達特性 MTFO と MTFD とが赤外線装置の総合MTF に
ついて支配的なものであると見做して、以下の説明を行
うこととする。従って、 総合MTF ≒ MTFO × MTFD × MTFKAIRO = 1(理想値) ならば、 MTFKAIRO = (1／ MTFO ) (1／ MTFD )=F1・F2 であればよく、電気回路系でその補正をすればよい。
数伝達特性 MTFO と MTFD とが赤外線装置の総合MTF に
ついて支配的なものであると見做して、以下の説明を行
うこととする。従って、 総合MTF ≒ MTFO × MTFD × MTFKAIRO = 1(理想値) ならば、 MTFKAIRO = (1／ MTFO ) (1／ MTFD )=F1・F2 であればよく、電気回路系でその補正をすればよい。
【００２５】そこで、本発明で求める電気回路系の周波
数伝達特性 MTFKAIRO は、式(1) 及び(2) に基づくと、 で表すことが出来る。
数伝達特性 MTFKAIRO は、式(1) 及び(2) に基づくと、 で表すことが出来る。
【００２６】上記の式(4) の右辺において、まずは初項
が F1=1/(1-fS /P0)であり、次項がSINC関数の逆数とな
った関数であり、以下、a=1/( P0・π・Ω) 、x=π・ f
S ・Ωと置くと、初項の F1=1/(1-fS /P0)は、使用する
空間周波数域（図７で０〜１／２Ωの範囲）において
は、 fS /P0 <<１と扱えるので、 F1=(1+ax) ≒F1'=K(1+ax) 式(5) と表すことができ、この式(5) から、初項(1+ax)なる伝
達関数を持つ電気回路で補償する。
が F1=1/(1-fS /P0)であり、次項がSINC関数の逆数とな
った関数であり、以下、a=1/( P0・π・Ω) 、x=π・ f
S ・Ωと置くと、初項の F1=1/(1-fS /P0)は、使用する
空間周波数域（図７で０〜１／２Ωの範囲）において
は、 fS /P0 <<１と扱えるので、 F1=(1+ax) ≒F1'=K(1+ax) 式(5) と表すことができ、この式(5) から、初項(1+ax)なる伝
達関数を持つ電気回路で補償する。
【００２７】この場合、ビデオ周波数帯の一般的周波数
をf として、f の条件は、0<f1<f≦f2となる。これはf
の最高周波数fmaxよりf2が更に上である。
をf として、f の条件は、0<f1<f≦f2となる。これはf
の最高周波数fmaxよりf2が更に上である。
【００２８】また、ハイ・パス・フィルタ５の伝達関数
をF1として、 F1=(1+ax) F1'=K(1+ax) =K〔(1+ax)2 〕1/2 ≒ K・〔12+(ax)2〕1/2 （何故なら１<<(ax)2 ） と表せる。
をF1として、 F1=(1+ax) F1'=K(1+ax) =K〔(1+ax)2 〕1/2 ≒ K・〔12+(ax)2〕1/2 （何故なら１<<(ax)2 ） と表せる。
【００２９】ここで、K =R2/(R1+ R2)、(ax)2=f/f1とす
ると、 F1'=〔R2/(R1+ R2) 〕・〔1+(f/f1)2 〕1/2 式(6) となる。
ると、 F1'=〔R2/(R1+ R2) 〕・〔1+(f/f1)2 〕1/2 式(6) となる。
【００３０】更に、次の条件として、周波数帯 fは、0<
f<f2とし、f1<<f2とすると、式(6)のF1' 項を次の関数
に置き換えることができる。
f<f2とし、f1<<f2とすると、式(6)のF1' 項を次の関数
に置き換えることができる。
【００３１】この式(7) は、一種のハイ・パス・フィル
タを示しており、図２に実線で示すような周波数伝達特
性ａを持っているので、点線で示した光学・走査系１の
周波数伝達特性Ａの逆特性になっており、この特性Ａを
打ち消すように作用することが出来る。
タを示しており、図２に実線で示すような周波数伝達特
性ａを持っているので、点線で示した光学・走査系１の
周波数伝達特性Ａの逆特性になっており、この特性Ａを
打ち消すように作用することが出来る。
【００３２】次に、式(4) の右辺における補償の２つ目
の関数については、F2=1/SINC の関数のままでは扱いに
くいので、級数近似で次のように表す。 但し、空間周波数 fS 、検知する瞬時視野Ωとして、x=
π・ f S Ω＜1 なる近似領域で扱うとものとする。
の関数については、F2=1/SINC の関数のままでは扱いに
くいので、級数近似で次のように表す。 但し、空間周波数 fS 、検知する瞬時視野Ωとして、x=
π・ f S Ω＜1 なる近似領域で扱うとものとする。
【００３３】ここで、 1/3！=k=1/6、 1/5！=k2=1/120
であり、x ＜１ゆえ、 x6 以降を無視すると、 1/F2=Sinc(x)≒1/F2'=1-k1x2+k2x4 式(9) と近似できる。
であり、x ＜１ゆえ、 x6 以降を無視すると、 1/F2=Sinc(x)≒1/F2'=1-k1x2+k2x4 式(9) と近似できる。
【００３４】一方、図１に示した２次のロー・パス・フ
ィルタ６の伝達関数は、通常、次式のように一般に表せ
ることが知られている（産報社発行の柳沢健著「アクテ
ィブフィルタの設計」参照）。 F2 LPF(S)=(H ・ω0 2)/〔 S2 +(ω0/Q)S+ω0 2〕 式(10) 但し、S はラプラス演算子であり、周波数領域を扱うな
ら、S= jωと置けるので、変形して次のように書くこと
ができる。 H/(Lp LPF (S))＝〔 S2+ (ω0/Q)S + ω0 2〕/(ω0 2) H/(Lp LPF (jω))＝〔(jω)2+(ω0/Q)(jω)+ω0 2〕/(ω0 2) ＝−ω2/ω0 2+j(1/Q)(ω/ ω0)+1 H/(Lp LPF (X))＝-X2+j(1/Q)X+1 ( 但し、ω/ ω0=X と置く)
ィルタ６の伝達関数は、通常、次式のように一般に表せ
ることが知られている（産報社発行の柳沢健著「アクテ
ィブフィルタの設計」参照）。 F2 LPF(S)=(H ・ω0 2)/〔 S2 +(ω0/Q)S+ω0 2〕 式(10) 但し、S はラプラス演算子であり、周波数領域を扱うな
ら、S= jωと置けるので、変形して次のように書くこと
ができる。 H/(Lp LPF (S))＝〔 S2+ (ω0/Q)S + ω0 2〕/(ω0 2) H/(Lp LPF (jω))＝〔(jω)2+(ω0/Q)(jω)+ω0 2〕/(ω0 2) ＝−ω2/ω0 2+j(1/Q)(ω/ ω0)+1 H/(Lp LPF (X))＝-X2+j(1/Q)X+1 ( 但し、ω/ ω0=X と置く)
【００３５】この式の形は、複素数（ベクトル）であ
り、スカラー量の伝達関数にする為に絶対値をとると、 ABS〔H/(Lp LPF (X))〕＝ ABS〔(1-X2)2+(1/Q)2X2〕 ＝〔1-2X2+(1/Q)2X2+X4 〕1/2 ＝〔1-〔2+(1/Q)2〕X2+X4 〕1/2 式(11) となり、これは、式(9) について述べた逆SINC関数の平
方根と実に似ている。
り、スカラー量の伝達関数にする為に絶対値をとると、 ABS〔H/(Lp LPF (X))〕＝ ABS〔(1-X2)2+(1/Q)2X2〕 ＝〔1-2X2+(1/Q)2X2+X4 〕1/2 ＝〔1-〔2+(1/Q)2〕X2+X4 〕1/2 式(11) となり、これは、式(9) について述べた逆SINC関数の平
方根と実に似ている。
【００３６】また、既に述べた通り、X=ω／ω0 、x=π
・f s ・Ωであるから、k2x4=X4 とし、k1x2＝〔2+(1/
Q)2〕X2とすると、上記の式(9) と(11)とは等しくな
る。
・f s ・Ωであるから、k2x4=X4 とし、k1x2＝〔2+(1/
Q)2〕X2とすると、上記の式(9) と(11)とは等しくな
る。
【００３７】これらの二式を関係付ける為、式(3) で示
した電気周波数と空間周波数の関係式: f=〔Θ/(T ・
η）〕f s とからω0 及び Qを求めて、高域周波数での
共振点ｆ0(ｆ0=ω0/２π）で振幅特性を持ち上げた該SI
NC関数の近似逆特性を有する２次ロー・パス・フィルタ
６が設計できることとなる。
した電気周波数と空間周波数の関係式: f=〔Θ/(T ・
η）〕f s とからω0 及び Qを求めて、高域周波数での
共振点ｆ0(ｆ0=ω0/２π）で振幅特性を持ち上げた該SI
NC関数の近似逆特性を有する２次ロー・パス・フィルタ
６が設計できることとなる。
【００３８】従って、
F2' ＝〔(Lp LOWPASS (S))/H〕2 式(12)
となり、定数のH は後で合わせることができるとして、
周波数特性の補正は、よく知られた２次ロー・パス・フ
ィルタを２段縦続接続させて図３に示すようにSINC関数
（点線で示す特性Ｂ）を実線で示す特性ｂにより補償を
行うことができることとなる。
周波数特性の補正は、よく知られた２次ロー・パス・フ
ィルタを２段縦続接続させて図３に示すようにSINC関数
（点線で示す特性Ｂ）を実線で示す特性ｂにより補償を
行うことができることとなる。
【００３９】従って、SINC関数による周波数特性を持っ
たものの多段補正は、２次のロー・パス・フィルタを多
段縦続接続することで、その減衰特性をほぼ補償できる
ことが分かる。
たものの多段補正は、２次のロー・パス・フィルタを多
段縦続接続することで、その減衰特性をほぼ補償できる
ことが分かる。
【００４０】こうしたフィルタの組合せにより、即ち一
次傾斜で周波数特性が劣化する時には、ハイ・パス・フ
ィルタで、また、SINC関数となる赤外線検知器等のよう
なものに対しては、２次ロー・パス・フィルタ(2段) で
補償出来ることから、例えば、光学・走査系１と赤外線
検知器２のＭＴＦ劣化を補償することにより、赤外線の
発した物から光学・走査系と赤外線検知器系での高域周
波数成分の低下を持ち上げて、トータルでフラットな周
波数特性を与える赤外線装置を構成することができる。
次傾斜で周波数特性が劣化する時には、ハイ・パス・フ
ィルタで、また、SINC関数となる赤外線検知器等のよう
なものに対しては、２次ロー・パス・フィルタ(2段) で
補償出来ることから、例えば、光学・走査系１と赤外線
検知器２のＭＴＦ劣化を補償することにより、赤外線の
発した物から光学・走査系と赤外線検知器系での高域周
波数成分の低下を持ち上げて、トータルでフラットな周
波数特性を与える赤外線装置を構成することができる。
【００４１】この結果、表示器４のディスプレイ画面で
言うと、光学系の走査で空間周波数の高い温度変化の速
度が速い物体からの表示が、実際の温度差変化より小さ
くなり見えず弱く表示したり、又、急峻変化する部分
は、変化が小さくなりエッジがボヤケてしまうようにな
る現象に対して、光学レンズへ入射した光のままで、見
た通りの物の温度（赤外線) を表示することとなる。
言うと、光学系の走査で空間周波数の高い温度変化の速
度が速い物体からの表示が、実際の温度差変化より小さ
くなり見えず弱く表示したり、又、急峻変化する部分
は、変化が小さくなりエッジがボヤケてしまうようにな
る現象に対して、光学レンズへ入射した光のままで、見
た通りの物の温度（赤外線) を表示することとなる。
【００４２】
【実施例】図４は、図１に示したハイ・パス・フィルタ
５の一実施例を示したもので、この実施例では、コンデ
ンサＣと抵抗Ｒ１との並列回路を抵抗Ｒ２と直列に接続
したもので、その並列回路と抵抗Ｒ２との接続点が出力
端子になっている。
５の一実施例を示したもので、この実施例では、コンデ
ンサＣと抵抗Ｒ１との並列回路を抵抗Ｒ２と直列に接続
したもので、その並列回路と抵抗Ｒ２との接続点が出力
端子になっている。
【００４３】このようなハイ・パス・フィルタ５では、
図２の周波数伝達特性に示したように、周波数が低域に
なるに従ってコンデンサＣにより遮断され易くなるた
め、コンデンサＣと抵抗Ｒ１，Ｒ２の値を適当に選択す
ることにより、図７に示したような光学・走査系１の一
次傾斜減衰周波数伝達特性を補償することができる。
図２の周波数伝達特性に示したように、周波数が低域に
なるに従ってコンデンサＣにより遮断され易くなるた
め、コンデンサＣと抵抗Ｒ１，Ｒ２の値を適当に選択す
ることにより、図７に示したような光学・走査系１の一
次傾斜減衰周波数伝達特性を補償することができる。
【００４４】図５は、図１に示した２次ロー・パス・フ
ィルタ６の一実施例を示したもので、この実施例ではロ
ー・パス・フィルタを２段縦属接続しており、各段にお
いては、演算増幅器ＯＰと、この演算増幅器ＯＰの入力
側の抵抗ＲA,ＲB と、演算増幅器ＯＰの入力端子と接地
電位との間に接続されたコンデンサＣE と、入力抵抗Ｒ
A −ＲB 間と演算増幅器ＯＰの出力端子との間に接続さ
れたコンデンサＣD とで構成されている。
ィルタ６の一実施例を示したもので、この実施例ではロ
ー・パス・フィルタを２段縦属接続しており、各段にお
いては、演算増幅器ＯＰと、この演算増幅器ＯＰの入力
側の抵抗ＲA,ＲB と、演算増幅器ＯＰの入力端子と接地
電位との間に接続されたコンデンサＣE と、入力抵抗Ｒ
A −ＲB 間と演算増幅器ＯＰの出力端子との間に接続さ
れたコンデンサＣD とで構成されている。
【００４５】このようなロー・パス・フィルタでは、高
周波成分をコンデンサＣE で遮断し、低周波成分はその
ままの振幅で出力するものであり、これらの抵抗ＲA,Ｒ
B 及びコンデンサＣD,ＣE の値を適当に選択（産報社発
行の柳沢健著「アクティブフィルタの設計」参照）して
上記の式(12)により２段構成にすることにより、図７に
示したような赤外線検知器２のSINC関数による周波数伝
達特性を補償することができる。
周波成分をコンデンサＣE で遮断し、低周波成分はその
ままの振幅で出力するものであり、これらの抵抗ＲA,Ｒ
B 及びコンデンサＣD,ＣE の値を適当に選択（産報社発
行の柳沢健著「アクティブフィルタの設計」参照）して
上記の式(12)により２段構成にすることにより、図７に
示したような赤外線検知器２のSINC関数による周波数伝
達特性を補償することができる。
【００４６】
【発明の効果】以上のように本発明に係る赤外線装置で
は、光学・走査系の一次傾斜減衰周波数伝達特性と逆の
周波数伝達特性を有するハイ・パス・フィルタや、赤外
線検知器におけるSINC関数の近似逆周波数伝達特性を有
する２次ロー・パス・フィルタを２段縦属接続したもの
を設けたので、光学・走査系や赤外線検知器系の特性の
補正を安価で簡単な電子回路で総合的にフラット特性に
することができ、高域周波数特性の改善が出来、その結
果、人間が見る映像（赤外線の画像）の迫力がシャープ
な木目の細かい映像となり、そうした本来ある赤外線放
射を忠実に再現して見ることができる。
は、光学・走査系の一次傾斜減衰周波数伝達特性と逆の
周波数伝達特性を有するハイ・パス・フィルタや、赤外
線検知器におけるSINC関数の近似逆周波数伝達特性を有
する２次ロー・パス・フィルタを２段縦属接続したもの
を設けたので、光学・走査系や赤外線検知器系の特性の
補正を安価で簡単な電子回路で総合的にフラット特性に
することができ、高域周波数特性の改善が出来、その結
果、人間が見る映像（赤外線の画像）の迫力がシャープ
な木目の細かい映像となり、そうした本来ある赤外線放
射を忠実に再現して見ることができる。
【００４７】また、この発明により、システム設計、機
器の設計を当初から定性的・定量的にシステム設計や回
路定数等の設計が出来るようになり、高分解能を有し経
済的に安いシステムや装置を提供することが可能とな
る。
器の設計を当初から定性的・定量的にシステム設計や回
路定数等の設計が出来るようになり、高分解能を有し経
済的に安いシステムや装置を提供することが可能とな
る。
【図１】本発明に係る赤外線装置の原理構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】本発明に用いるハイ・パス・フィルタの周波数
伝達特性を示すグラフ図である。
伝達特性を示すグラフ図である。
【図３】本発明に用いる２次ロー・パス・フィルタの周
波数伝達特性を示すグラフ図である。
波数伝達特性を示すグラフ図である。
【図４】本発明に用いるハイ・パス・フィルタの一実施
例を示す回路図である。
例を示す回路図である。
【図５】本発明に用いる２次ロー・パス・フィルタの一
実施例を示す回路図である。
実施例を示す回路図である。
【図６】従来例を示すブロック図である。
【図７】従来例の各部の周波数伝達特性を示すグラフ図
である。
である。
１ 光学・走査系
２ 赤外線検知器
３ ロー・パス・フィルタ（パスバンドフィルタ）
４ 表示器
５ ハイ・パス・フィルタ
６ ２次ロー・パス・フィルタ
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】 光学・走査系(1) からの赤外線光を赤外
線検知器(2) により赤外線画像信号に変換した後、該赤
外線画像信号の不要高周波成分をロー・パス・フィルタ
(3) により高域雑音を遮断して表示器(4) に表示する赤
外線装置において、 該ロー・パス・フィルタ(3) の前又は後に、該光学・走
査系(1) の伝達特性としての一次傾斜減衰周波数伝達特
性と逆の周波数伝達特性を有するハイ・パス・フィルタ
(5) を設けたことを特徴とする赤外線装置。 - 【請求項２】 該ロー・パス・フィルタ(3) の前又は後
に、該赤外線検知器(2) の伝達特性としてのSINC関数の
近似逆周波数伝達特性を有する２次ロー・パス・フィル
タを２段縦属接続したものを設けたことを特徴とする請
求項１に記載の赤外線装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3212668A JPH0534194A (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 赤外線装置 |
| US07/920,889 US5268575A (en) | 1991-07-29 | 1992-07-28 | Infrared observing system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3212668A JPH0534194A (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 赤外線装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0534194A true JPH0534194A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16626425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3212668A Withdrawn JPH0534194A (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 赤外線装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5268575A (ja) |
| JP (1) | JPH0534194A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5572608A (en) * | 1994-08-24 | 1996-11-05 | International Business Machines Corporation | Sinc filter in linear lumen space for scanner |
| US7940105B2 (en) * | 2008-08-08 | 2011-05-10 | Beckman Coulter, Inc. | High-resolution parametric signal restoration |
| KR102118066B1 (ko) * | 2014-08-20 | 2020-06-03 | 현대모비스 주식회사 | 주행 안전을 위한 차량 제어방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3760181A (en) * | 1972-03-03 | 1973-09-18 | Us Army | Universal viewer for far infrared |
| GB2186146B (en) * | 1984-04-16 | 1988-06-22 | Secr Defence | Thermal detector |
| US4675532A (en) * | 1985-11-06 | 1987-06-23 | Irvine Sensors Corporation | Combined staring and scanning photodetector sensing system having both temporal and spatial filtering |
-
1991
- 1991-07-29 JP JP3212668A patent/JPH0534194A/ja not_active Withdrawn
-
1992
- 1992-07-28 US US07/920,889 patent/US5268575A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5268575A (en) | 1993-12-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |