JPH0683405B2 - Wide area high resolution imaging method - Google Patents

Wide area high resolution imaging method

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JPH0683405B2
JPH0683405B2 JP62319947A JP31994787A JPH0683405B2 JP H0683405 B2 JPH0683405 B2 JP H0683405B2 JP 62319947 A JP62319947 A JP 62319947A JP 31994787 A JP31994787 A JP 31994787A JP H0683405 B2 JPH0683405 B2 JP H0683405B2
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circuit
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imaging
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理一 奈倉
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/41Extracting pixel data from a plurality of image sensors simultaneously picking up an image, e.g. for increasing the field of view by combining the outputs of a plurality of sensors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は人工衛星等から広範囲の地域の高分解能画像観
測を行う際の撮像及び撮像信号の処理方式に関するもの
である。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an image pickup method and an image pickup signal processing method when performing high-resolution image observation of a wide area from an artificial satellite or the like.

〔従来の技術〕 人工衛星等から地表面の諸現象を高分解能にて撮像し、
地上へ伝送する高分解能観測システムはその重要性が認
識されると共に、益々、高分解能化への要求が増大して
いる。また高分解能観測システムに於ける受光素子とし
て、最近では多素子のCCD(電荷結合デバイス)が使用
されることが多くなってきている。
[Prior art] High-resolution imaging of various phenomena on the ground surface from satellites,
The importance of high-resolution observation systems transmitted to the ground is recognized, and the demand for higher resolution is increasing more and more. In recent years, CCDs (charge-coupled devices) with multiple elements have been increasingly used as light-receiving elements in high-resolution observation systems.

この様な観測システムの従来の一般的な例を第12図に示
す。第12図において、人工衛星1は地表面に対し速度V
にて進行する。地表の画像2は光学系3によって、結像
面に置かれた受光デバイス5に結像される。受光デバイ
ス5としてはCCD(電荷結合デバイス)等の光電変換素
子が使用され、これにより地表の画像信号は電気信号に
変換され信号処理されて地上へ伝送される。
Fig. 12 shows a conventional general example of such an observation system. In FIG. 12, the satellite 1 has a velocity V with respect to the ground surface.
Proceed. The image 2 of the ground surface is imaged by the optical system 3 on the light receiving device 5 placed on the image plane. A photoelectric conversion element such as a CCD (charge coupled device) is used as the light receiving device 5, whereby an image signal on the ground surface is converted into an electric signal, signal-processed, and transmitted to the ground.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

受光デバイス5の中に収容される受光素子の数は有限で
あるため、一つのCCDにて撮像を行う場合には高分解能
化が進む撮像を行える範囲が狭くなり問題が生じてく
る。これを解決する一つの方法として第13図に示すよう
に光学系の前面に反射ミラー29を配置し、この角度を変
化させることにより撮像する地域選択を行う方法があ
る。但し、高分解能化が進むと光学系入射部の口径Dを
大きくする必要があるため、その前面に配置される可動
反射ミラーも必然的に大型化する。
Since the number of light-receiving elements accommodated in the light-receiving device 5 is finite, when imaging with one CCD, the range in which imaging can be performed with higher resolution becomes narrower, which causes a problem. As one method of solving this, there is a method of arranging a reflecting mirror 29 in front of the optical system as shown in FIG. 13 and changing the angle to select an area for imaging. However, as the resolution increases, it is necessary to increase the aperture D of the optical system entrance portion, so that the movable reflecting mirror arranged in front of the optical system inevitably becomes large.

この様な大型の可動光学構造物を光学系前面に配置して
宇宙空間にて動作させることはミラーの否による分解能
劣化の他に撮像位置設定の精度、信頼度、寿命等の問題
がある。また、この方式に於いては特定部分の撮像は可
能となるが広範囲の地域を同時に撮像することは不可能
である。
Arranging such a large movable optical structure in front of the optical system and operating it in outer space has problems such as accuracy of image pickup position setting, reliability, and life in addition to deterioration of resolution due to the absence of a mirror. Further, in this method, it is possible to image a specific portion, but it is impossible to image a wide area at the same time.

また他の方式例として第14図に示すように複数の受光デ
バイスを結像平面内に配置して撮像範囲の増加を図る方
法もある。しかし、この方法においては図に示すように
光学系の球面収差のために結像内の端の部分では焦点ぼ
けが起こり解像度が劣化する問題があり、広い範囲に於
ける高分解能撮像は不可能である。そこで本発明は広範
囲の撮像を行いながら同時に特定部分の高分解能撮像を
も行う撮像方式を提供することを目的とする。
As another system example, there is also a method for increasing the imaging range by disposing a plurality of light receiving devices in the image plane as shown in FIG. However, in this method, as shown in the figure, due to spherical aberration of the optical system, defocus occurs at the edge part in the image formation and the resolution deteriorates, and high resolution imaging in a wide range is impossible. Is. Therefore, it is an object of the present invention to provide an image pickup system which simultaneously picks up a high resolution image of a specific portion while picking up an image of a wide range.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

これら従来技術の問題点を解決し、上記目的を達成する
ために本発明が講じた主な手段は以下の通りである。
The main means taken by the present invention to solve the problems of these conventional techniques and to achieve the above object are as follows.

光学系の結像を光学系の焦点面に合わせた曲面と
し、この曲面に沿って複数個の受光デバイスを配列させ
る。
The imaging of the optical system is a curved surface that matches the focal plane of the optical system, and a plurality of light receiving devices are arranged along this curved surface.

この複数個の受光デバイスの各々の電気信号出力を
受光デバイスの一画素単位にて遅延させ、この出力を画
素単位にて通過または遮断するゲート回路に供給し、こ
れらの信号出力を加算合成することにより、特定部分の
隣接画素間積分を行わせ、更に積分期間に対応する画素
単位のサンプリングを行わせる。
Delaying the electric signal output of each of the plurality of light receiving devices in pixel units of the light receiving device, supplying this output to a gate circuit that passes or blocks it in pixel units, and add and combine these signal outputs. By this, integration between adjacent pixels in a specific portion is performed, and further sampling is performed in pixel units corresponding to the integration period.

更にこの合成及びサンプリングされた信号出力を走
査線期間単位にて通過または遮断するゲート回路に供給
し、これらの出力を加算合成することにより、特定部分
の隣接走査間の積分を行わせ、更に積分期間に対応する
走査線単位のサンプリングを行わせる。
Further, the combined and sampled signal output is supplied to a gate circuit which passes or cuts in scanning line period units, and by adding and combining these outputs, integration between adjacent scans of a specific portion is performed, and further integration is performed. Sampling is performed for each scanning line corresponding to the period.

この出力信号をメモリ回路に加え、等間隔にて読み
だしを行なわせ、出力パルスを伝送に適した形式に再配
列させる。
This output signal is applied to the memory circuit, read out at equal intervals, and the output pulses are rearranged into a format suitable for transmission.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明について具体的に図面を参照して説明す
る。
The present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

第1図(a)及び(b)に本発明による広域高分解能撮
像方式の一実施例を示す。図において1は人工衛星、2
は地表画像、3は光学系、4は結像面、5は受光デバイ
ス、6は信号選択合成回路、7は信号処理回路、8は送
信器、9は地上局受信機、10は受信信号処理回路、11は
画像処理回路、12は画像出力である。
1 (a) and 1 (b) show an embodiment of a wide area high resolution imaging system according to the present invention. In the figure, 1 is an artificial satellite, 2
Is a surface image, 3 is an optical system, 4 is an image plane, 5 is a light receiving device, 6 is a signal selecting / synthesizing circuit, 7 is a signal processing circuit, 8 is a transmitter, 9 is a ground station receiver, and 10 is received signal processing. A circuit, 11 is an image processing circuit, and 12 is an image output.

図に示すごとく、地表の画像は人工衛星内の光学系3に
より結像面4に配置された受光デバイス5に結像されて
電気信号に変換され、信号選択合成回路6を経て信号処
理回路7、送信器8に供給され地上局受信機9へ送出さ
れる。地上局受信機9の出力は受信信号処理回路10を経
て画像処理回路11に供給され、画像出力12として出力さ
れる。
As shown in the figure, the image of the surface of the earth is imaged by the optical system 3 in the artificial satellite on the light receiving device 5 arranged on the image plane 4 to be converted into an electric signal, and passes through the signal selection / synthesis circuit 6 and the signal processing circuit 7 , To the transmitter 8 and to the ground station receiver 9. The output of the ground station receiver 9 is supplied to the image processing circuit 11 via the reception signal processing circuit 10 and is output as an image output 12.

本発明の特徴の一つは複数個の検出器5を図に示すよう
に湾曲した結像面4に沿って配列させることである。こ
の部分の具体的な構成を第2図〜第5図により説明す
る。光学系の理想的な焦点面は第2図の結像面4に示す
ごとく、湾曲した形状となる。この形状は光学系の収差
の計算結果から正確に求められる。従って、結像面をこ
の理想的な焦点面の形状に一致させて製作し、複数の受
光デバイス5−1〜5−5を図に示すごとく湾曲した結
像面4に沿わせて取り付けることにより図に示すごとく
各受光デバイスを光学系の理想的な焦点面の位置に配列
させることが出来る。
One of the features of the present invention is to arrange a plurality of detectors 5 along the curved image plane 4 as shown in the figure. A specific configuration of this portion will be described with reference to FIGS. The ideal focal plane of the optical system has a curved shape as shown in the image plane 4 in FIG. This shape can be accurately obtained from the calculation result of the aberration of the optical system. Therefore, by forming the image plane so as to match the shape of the ideal focal plane, and attaching a plurality of light receiving devices 5-1 to 5-5 along the curved image plane 4 as shown in the figure, As shown in the figure, each light receiving device can be arranged at the position of the ideal focal plane of the optical system.

各々の受光デバイスはパッケージに収容されているた
め、第3図に示すごとく隣接する受光デバイスを衛星の
進行方向にわずかずらせて配置させることにより、隣接
する地表画像を隙間なく撮像することが出来る。
Since each light receiving device is housed in the package, as shown in FIG. 3, by arranging the adjacent light receiving devices so as to be slightly displaced in the traveling direction of the satellite, it is possible to capture the adjacent surface image without a gap.

光学系の焦点面は第3図の4に点線で示すごとく一般に
は円形となるが実際の結像面の形状は第4図(a)に示
すごとく、このうちの一部を切り取った形状でよい。結
像面4は入射光に対し不透明な金属等にて製作すること
が可能であり、受光デバイスは第4図(b)及(c)に
示すように結像面に窓をあけて第4図(b)に示すよう
にその内側、或は(c)に示すようにその外側に取り付
けることが出来る。或は、第5図(a)において断面
図、(b)において斜視図で示すごとく結像面4を光学
的なハーフプリズムの形に構成し、受光デバイスを図の
ごとく配置させることによっても地表画像を隙間なく撮
像することが出来る。
The focal plane of the optical system is generally circular as shown by the dotted line in 4 of FIG. 3, but the actual image plane shape is as shown in FIG. 4 (a). Good. The image plane 4 can be made of a metal or the like which is opaque to the incident light, and the light receiving device has a window formed on the image plane as shown in FIGS. 4 (b) and 4 (c). It can be attached inside thereof as shown in FIG. (B) or outside thereof as shown in (c). Alternatively, as shown in the sectional view of FIG. 5 (a) and the perspective view of FIG. 5 (b), the image plane 4 is formed in the shape of an optical half prism, and the light receiving device is arranged as shown in the figure. Images can be taken without gaps.

次にこのように配列された複数の受光デバイスから得ら
れる信号出力を選択及び合成し、高分解能及び広域撮像
を行わせる方法について第6図により具体的に説明す
る。
Next, a method for selecting and synthesizing signal outputs obtained from a plurality of light receiving devices arranged in this way to perform high resolution and wide area imaging will be specifically described with reference to FIG.

第6図は第1図に於ける信号選択合成回路6の詳細図例
である。図の5−1から21−1の経路と5−2から21−
2の経路、5−3から21−3の経路、5−4から21−4
の経路、及び5−5から21−5の経路とは原理的に各々
同一である。図において受光デバイス5−1〜5の電気
信号出力は前置信号処理回路12−1〜5に加えられる。
前置信号処理回路12−1〜5において受光デバイス出力
の信号は増幅され、また後続する回路の単純化を図る場
合等にはA/D変換が行われディジタル信号に変換され
る。13−1〜5及び17−1〜5は遅延回路、14−1〜5
及び18−1〜5はゲート回路である。
FIG. 6 is an example of a detailed diagram of the signal selecting / synthesizing circuit 6 in FIG. Routes 5-1 to 21-1 and 5-2 to 21- in the figure
Route 2-5-3 to 21-3 Route 5-4 to 21-4
In principle, the paths of 5 and 21-5 are the same as each other. In the figure, the electric signal outputs of the light receiving devices 5-1 to 5 are added to the front signal processing circuits 12-1 to 12-5.
The signals output from the light receiving device are amplified in the front-end signal processing circuits 12-1 to 5-5, and A / D conversion is performed to convert the signals into digital signals when the subsequent circuits are to be simplified. 13-1 to 5 and 17-1 to 5 are delay circuits, 14-1 to 5
18-1 to 18-5 are gate circuits.

第6図の回路の動作の一例を第7図の波形図を使用しな
がら説明する。第7図の横軸は時間軸であり、縦軸はパ
ルスのレベルを表す。第7図に於いては図を簡略化する
ため各々の受光デバイスの素子数を12個として示してい
る。また図中Tは各受光素子に於ける一ラインの走査線
期間を表す。第7図において、2ライン分の走査線期間
(2T)の動作を実線で表しており、それ以前の期間に対
応する動作を点線により表している。
An example of the operation of the circuit of FIG. 6 will be described with reference to the waveform chart of FIG. The horizontal axis in FIG. 7 is the time axis, and the vertical axis represents the pulse level. In FIG. 7, the number of elements of each light receiving device is shown as 12 in order to simplify the drawing. Further, T in the figure represents a scanning line period of one line in each light receiving element. In FIG. 7, the operation during the scanning line period (2T) for two lines is represented by the solid line, and the operation corresponding to the period before that is represented by the dotted line.

第7図は第6図においてゲート14−1,4,5及びゲート18
−1,4,5がONの状態にあり、ゲート14−2,3については図
に示すようにそれぞれ、n(T+T1)及びn(T+T2)
の時刻に於いてゲートのON−OFF状態が切り替わる場合
の例を示す。
FIG. 7 shows gates 14-1, 4,5 and gate 18 in FIG.
-1,4,5 are ON, and gates 14-2 and 3 are n (T + T1) and n (T + T2), respectively, as shown in the figure.
An example in which the ON-OFF state of the gate is switched at the time of is shown.

第6図においてゲート回路14−1〜5及び18−1〜5が
OFFの状態(高分解能撮像モード)においては前置信号
処理回路12−1〜5の出力はそのまま各々の合成回路15
−1〜5に加えられ、この出力は更にそのまま各々の合
成回路19−1〜5に供給される。この場合には16−1〜
5及び20−1〜5のサンプリング回路はそれぞれ一画素
及び一ライン毎にサンプリングするので、受光デバイス
に於ける一画素が地表の一画素に対応する高分解能撮像
が行われる。
In FIG. 6, the gate circuits 14-1 to 5 and 18-1 to 5 are
In the OFF state (high-resolution imaging mode), the outputs of the front-end signal processing circuits 12-1 to 12-5 are the same as those of the combining circuits 15 respectively.
-1 to 5 are added to the respective synthesizing circuits 19-1 to 19-5. In this case 16-1 to
Since the sampling circuits 5 and 20-1 to 5-1 sample one pixel and one line, respectively, high resolution imaging is performed in which one pixel in the light receiving device corresponds to one pixel on the ground surface.

この状態が第7図の波形図の例に於いては図に示すごと
くゲート回路14−2,18−2に於けるn(T+T1)≦t<
(n+1)Tの期間及びゲート回路14−3,18−3におけ
るnT≦t<n(T+T2)の期間に相当し、この期間に於
いてはサンプリング回路20−2,20−3の出力は図に示す
ように地表の一画素に対応したパルス列となって出力さ
れる。実際の信号処理はディジタル変換された信号にて
行われる場合が多いが第7図に於いては分かりやすく表
現するために振幅が入力光レベルにより変化するアナロ
グ信号(PAM)の形式にて表している。
In this example, in the waveform diagram of FIG. 7, n (T + T1) ≦ t <in the gate circuits 14-2 and 18-2 as shown in the figure.
It corresponds to the period of (n + 1) T and the period of nT≤t <n (T + T2) in the gate circuits 14-3 and 18-3, and the outputs of the sampling circuits 20-2 and 20-3 are shown in the figure during this period. As shown in, the pulse train corresponding to one pixel on the ground surface is output. Actual signal processing is often performed with digitally converted signals, but in order to make it easy to understand in FIG. 7, it is expressed in the form of an analog signal (PAM) whose amplitude changes with the input light level. There is.

次に、ゲート回路14−1〜5及び18−1〜5がONの状態
(広域撮像モード)の動作について説明する。ゲート回
路14−1がONの状態に於いて信号処理回路12−1の出力
は遅延回路13−1を通して一画素分遅延された信号と遅
延を受けない信号とが15−1の合成回路に供給され隣接
画素との加算が行われる。即ち隣接画素間にて積分動作
が行われる。従って加算された後のデータは2画素毎の
情報がまとめられているためサンプリング回路16−1〜
5にて一画素置きにデータをサンプリングして出力す
る。
Next, the operation when the gate circuits 14-1 to 5 and 18-1 to 5 are ON (wide area imaging mode) will be described. When the gate circuit 14-1 is ON, the output of the signal processing circuit 12-1 is supplied to the synthesizing circuit 15-1 by a signal delayed by one pixel and a signal not delayed by the delay circuit 13-1. Then, addition with the adjacent pixel is performed. That is, the integration operation is performed between the adjacent pixels. Therefore, since the data after the addition includes information for every two pixels, the sampling circuits 16-1 to 16-1
At 5, every other pixel, data is sampled and output.

サンプリング回路16−1〜5の出力は更に相隣る走査線
期間の画素間の加算を行うため、−ライン遅延回路17−
1〜5に供給された後前述と同様に合成回路19−1〜5
にて加算が行われる。この場合は隣接するライン間にて
積分動作が行われるため、合成回路出力はサンプリング
回路20−1〜5にて一ライン置きにサンプリング動作を
行う。
The outputs of the sampling circuits 16-1 to 16-5 perform addition between pixels in adjacent scanning line periods, and therefore-the line delay circuit 17-
After being supplied to the circuits 1 to 5, the synthesis circuits 19-1 to 19-5 as described above.
Is added at. In this case, since the integration operation is performed between the adjacent lines, the output of the synthesis circuit is sampled every other line by the sampling circuits 20-1 to 20-5.

従って、出力パルスは第7図の20−2OUTのnT≦t<n
(T+T1)、20−3OUTのn(T+T2)≦t<(n+1)
T及び20−1,20−4,20−5OUTにて示されるように一画素
置きのサンプリング及一ライン置きのサンプリング動作
が行なわれた状態にて出力される。このサンプリング動
作により伝送するデータの量が節減され、節減されたデ
ータ量に相当する広範囲の地域のデータを取り込むこと
が可能となる。
Therefore, the output pulse is nT ≦ t <n of 20-2OUT in FIG.
(T + T1), n (T + T2) of 20−3OUT ≦ t <(n + 1)
As shown by T and 20-1, 20-4, 20-5OUT, the sampling operation is performed every other pixel and the sampling operation is performed every other line. The amount of data to be transmitted is reduced by this sampling operation, and it is possible to capture data in a wide area corresponding to the reduced amount of data.

サンプリング回路20−1〜5の出力は更に出力部のゲー
ト回路21−1〜5を通してメモリ回路22に供給され、20
−1のデータから20−5のデータが順に書き込まれる。
読み出される場合には等間隔にて読み出すことにより第
7図の22OUTに示すようにデータレートが一定の高速パ
ルス列として地上局へ送り出すことが出来る。出力のゲ
ート回路21−1〜5は地上へ伝送するデータ量が大きす
ぎる場合に於て、出力するデータの量を制限するための
ゲート回路であり、例えば2個の受光デバイスの出力を
高分解能撮像モードにて伝送することが可能な場合に
は、21−1及び21−4,5のゲート回路をOFFにすることに
より受光デバイス5−2及び5−3の出力をすべて高分
解能撮像モードにて伝送することが可能となる。
The outputs of the sampling circuits 20-1 to 5-5 are further supplied to the memory circuit 22 through the gate circuits 21-1 to 21-5 of the output section.
The data of -1 to the data of 20-5 are sequentially written.
When read out, it can be sent out to the ground station as a high-speed pulse train having a constant data rate as shown by 22OUT in FIG. 7 by reading out at equal intervals. The output gate circuits 21-1 to 21-5 are gate circuits for limiting the amount of output data when the amount of data to be transmitted to the ground is too large. When transmission is possible in the imaging mode, turn off the gate circuits of 21-1 and 21-4,5 to put all the outputs of the light receiving devices 5-2 and 5-3 in the high resolution imaging mode. Can be transmitted.

次に、このようにして送出されたパルス列を受信側にて
信号処理する方法の一例について説明する。
Next, an example of a method of performing signal processing on the receiving side on the pulse train thus transmitted will be described.

第8図は受信信号処理回路の構成方法の一例であり、第
9図、第10図は第8図の動作を説明する波形図である。
第9図、第10図の横軸、縦軸は送信側の第7図と同様で
あり、2ライン分(2T)期間の動作を表している。ま
た、送信側の説明と同様に波形図に於いては分かりやす
いようにアナログ形式(PAM)にて表示している。受信
信号処理回路の入力に於けるパルス列の構成は第9図の
INに示すように第7図における送信側の出力パルス列の
構成と同一である。
FIG. 8 is an example of a method of constructing the received signal processing circuit, and FIGS. 9 and 10 are waveform charts for explaining the operation of FIG.
The horizontal and vertical axes in FIGS. 9 and 10 are the same as those in FIG. 7 on the transmitting side, and represent the operation during the period of two lines (2T). Also, as in the explanation on the transmitting side, the waveform diagram is displayed in analog format (PAM) for easy understanding. The configuration of the pulse train at the input of the reception signal processing circuit is shown in FIG.
As indicated by IN, it has the same configuration as the output pulse train on the transmitting side in FIG.

本パルス列は先ずゲート回路23−1〜5により各受光デ
バイスに対応するパルス列に分離される。人工衛星に於
いて送信側のパルス列の構成方法は通常は地上局からの
指令により定められるため、受信側にてこのパルス列の
構成順序等は既知であり、第9図に示すごとくゲート回
路23−1〜5により各デバイス出力に対応したパルス列
に分離することが出来る。尚、分離するための別な方法
として送信パルス列を構成する際に、20−1〜5の出力
パルスに受光デバイス1〜5に対応した識別符号を挿入
し、この符号を受信側に於いて検出することによって各
デバイスに対応するパルス列に分離することも可能であ
る。
This pulse train is first separated into pulse trains corresponding to the respective light receiving devices by the gate circuits 23-1 to 23-5. In the artificial satellite, the method of constructing the pulse train on the transmitting side is usually determined by a command from the ground station, so the order of constructing the pulse train on the receiving side is known, and as shown in FIG. By 1 to 5, it is possible to separate the pulse train corresponding to each device output. As another method for separating, when constructing a transmission pulse train, an identification code corresponding to the light receiving devices 1 to 5 is inserted into the output pulses of 20-1 to 5 and this code is detected on the receiving side. By doing so, it is possible to separate the pulse train corresponding to each device.

ゲート回路23−1〜5により分離されたパルス列はそれ
ぞれメモリ回路24−1〜5に書き込まれる。メモリ回路
の読み出し動作は送信側のパルス列構成時と同様にして
行われる。即ち、メモリ回路24−1,4,5においては読み
出し速度は送信側に対応して高分解能撮像時の速度の1/
2の遅い速度にて読みだされ、且つ、一ライン読みだし
を行った後の次の一ラインにおいては前ラインのデータ
をそのままそのラインのデータとして使用する。この動
作は図に示すように、24−2におけるnT≦t<n(T+
T1)及び24−3におけるn(T+T2)≦t<(n+1)
Tの期間においても同様である。
The pulse trains separated by the gate circuits 23-1 to 23-5 are written in the memory circuits 24-1 to 24-5, respectively. The reading operation of the memory circuit is performed in the same manner as when the pulse train on the transmitting side is configured. That is, in the memory circuits 24-1, 4 and 5, the read speed corresponds to the transmission side and is 1/1 / the speed during high-resolution imaging.
The data of the previous line is used as it is as the data of that line in the next one line after reading at one slow speed and reading one line. As shown in the figure, this operation is performed by nT ≦ t <n (T +
N (T + T2) ≦ t <(n + 1) in T1) and 24-3
The same applies to the period of T.

次に、24−2におけるn(T+T1)≦t<(n+1)T
及び24−3におけるnT≦t<n(T+T2)の期間におい
ては正常の高速読み出し速度にてデータ読み出しを行
う。即ち、この場合には2ラインのデータはそれぞれ異
なった情報を有するデータが読み出される。メモリ回路
24−1〜5の出力は遅延回路25,26及び27−1〜5を経
て多重回路28へ供給され回路内のメモリへ書き込まれ
る。多重回路28からのデータの読み出しは第10図の28OU
Tに示されるように一ライン毎に24−1〜5のデータが
書き込みの速度に対応して、順に読み出され、図のごと
く全ラインのデータが時系列的に出力される。従って送
信側にて高分解能撮像を行った部分においてはパルスの
密度が高く、その他の部分では積分を行った期間に対応
してサンプリングされた形で出力される。
Next, n (T + T1) ≦ t <(n + 1) T in 24-2
In the period of nT ≦ t <n (T + T2) in 24 and 3-4, data reading is performed at a normal high speed reading speed. That is, in this case, the data of the two lines are read out as data having different information. Memory circuit
The outputs of 24-1 to 24-5 are supplied to the multiplexing circuit 28 via the delay circuits 25, 26 and 27-1 to 5 and written in the memory in the circuit. The data read from the multiplexing circuit 28 is 28OU in FIG.
As shown by T, data of 24-1 to 24-5 are sequentially read for each line corresponding to the writing speed, and the data of all lines are output in time series as shown in the figure. Therefore, the pulse density is high in the part where high-resolution imaging is performed on the transmitting side, and in the other parts, it is output in a sampled form corresponding to the period during which integration is performed.

第8図の遅延回路25,26及び27−1〜5は送信側に於け
る配置上からの各受光デバイスの撮像時間のずれを補正
するための回路である。25及び26の遅延回路は送信側に
於ける受光デバイスの配置が第3図及び第4図のごとく
奇数偶数毎にずらせて配置された場合に対応する回路で
あり相互の時間差を補正するため数ライン以上の大きな
遅延時間の補正を行うものである。これに対し、27−1
〜5の遅延回路は配置上のわずかな時間ずれを補正する
ための回路であり、数画素程度の小さな遅延時間の補正
が行われる。
The delay circuits 25, 26 and 27-1 to 5 of FIG. 8 are circuits for correcting the deviation of the image pickup time of each light receiving device from the arrangement on the transmitting side. The delay circuits 25 and 26 are circuits corresponding to the case where the light receiving devices on the transmission side are arranged so as to be shifted by odd numbers and even numbers as shown in FIGS. 3 and 4, and are required to correct the mutual time difference. It is intended to correct a delay time which is longer than the line. In contrast, 27-1
The delay circuits 5 to 5 are circuits for correcting a slight time difference in arrangement, and correction of a delay time as small as several pixels is performed.

このようにして出力された簡単な画像パターンの一例を
第11図に示す。図は白黒の格子状の傾いたパターンを撮
像した状況を二次元的に表したものである。横軸は走査
線上に配列された画素の位置に対応し縦軸の方向に人工
衛星が飛行して撮像が行われる状態を示す。横軸の下に
示した目盛りは受光デバイスの接続点を示す。図に示す
ように第2の受光デバイスと第3の受光デバイスの一部
分において高分解能撮像が行われ他の部分はそれぞれ2
画素毎の積分動作が行われる状態が示されている。
An example of a simple image pattern output in this way is shown in FIG. The figure is a two-dimensional representation of a situation in which an image of a black and white grid-like inclined pattern is captured. The horizontal axis corresponds to the positions of the pixels arranged on the scanning line, and shows the state in which the artificial satellite flies in the direction of the vertical axis and imaging is performed. The scale below the horizontal axis indicates the connection point of the light receiving device. As shown in the figure, high resolution imaging is performed in a part of the second light receiving device and the third light receiving device, and the other part is 2
The state where the integration operation is performed for each pixel is shown.

本発明に於て、送信側の出力部のメモリ回路22の容量を
数ライン以上に増加させることにより、或る数ラインは
広い範囲において高分解能撮像を行い、他の数ラインは
広域撮像モードに切り替えて数ラインの全体のデータレ
ートを一定に保たせて伝送することにより、広い地域の
中から特定の二次元状の地域を高分解能撮像させること
も可能である。
In the present invention, by increasing the capacity of the memory circuit 22 of the output unit on the transmission side to several lines or more, a certain number of lines perform high resolution imaging in a wide range, and the other several lines perform wide area imaging mode. By switching and transmitting while keeping the overall data rate of several lines constant, it is also possible to perform high-resolution imaging of a specific two-dimensional area from a wide area.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたごとく本発明は機械的な可動機構を一切使用
せずに広い範囲の地域の任意の特定部分について優れた
結像特性を有する高分解能撮像を行うことが出来、且つ
撮像するモードを電子的に切り替えることにより、広範
囲の地域を撮像可能であり、更に一部に地域を高分解能
撮像し、他の地域をこれと異なる分解能にて撮像するこ
とが可能である等の非常に汎用性の広い高性能撮像装置
を提供するものである。
As described above, according to the present invention, it is possible to perform high-resolution imaging having excellent imaging characteristics for an arbitrary specific part of a wide area without using any mechanical moving mechanism, and to select an electronic mode for imaging. It is possible to image a wide range of areas by switching the areas, and it is possible to image a part of the area with high resolution and to image other areas with a different resolution. A wide range of high-performance imaging devices are provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は(a)及び(b)はそれぞれ本発明の広域高分
解能撮像方式の概要を示すブロック図、第2図は第1図
の広域高分解能撮像方式の光学部及び結像部の断面図、
第3図は第1図の広域高分解能撮像方式の結像部の正面
図、第4図(a),(b)及び(c)はそれぞれ本発明
の広域高分解能撮像方式の結像部の斜視図、横断面図及
び他の横断面図、第5図(a)及び(b)はそれぞれ本
発明の広域高撮像方式の結像部の他の実施例を示す断面
図及び斜視図、第6図は第1図の広域高分解能撮像方式
の信号選択合成回路を示すブロック図、第7図は第6図
の信号選択合成回路の出力波形図、第8図は本発明の広
域高分解能撮像方式の受信信号処理回路の実施例を示す
ブロック図、第9図及び第10図はともに第8図の受信信
号処理回路の入力波形図、第11図は本発明の広域高分解
能撮像方式による取得画像パターン例、第12図は従来の
撮像方式を示すブロック図、第13図は可動反射ミラーの
概略図、第14図は従来の撮像方式による光学部及び結像
部の断面図である。 1……人工衛星、2……地表画像、3……光学系、4…
…結像面、5……受光デバイス、6……信号選択合成回
路、7……信号処理回路、8……送信機、9……地上局
受信機、10……受信信号処理回路、11……画像処理回
路、12……画像出力、13−1〜5,17−1〜5……遅延回
路、14−1〜5,18−1〜5……ゲート回路、15−1〜5,
19−1〜5……合成回路、16−1〜5,20−1〜5……サ
ンプリング回路、21−1〜5……ゲート回路、22……メ
モリ回路、23……ゲート回路、24……メモリ回路、25,2
6……遅延回路、27……遅延回路、28……多重回路、29
……可動反射ミラー。
1 (a) and 1 (b) are block diagrams showing the outline of the wide area high resolution imaging method of the present invention, respectively, and FIG. 2 is a cross section of the optical section and the imaging section of the wide area high resolution imaging method in FIG. Figure,
FIG. 3 is a front view of the image forming unit of the wide area high resolution imaging system of FIG. 1, and FIGS. 4 (a), (b) and (c) are the image forming units of the wide area high resolution imaging system of the present invention, respectively. FIGS. 5A and 5B are a perspective view, a cross-sectional view and another cross-sectional view, and FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views and perspective views showing another embodiment of the image forming unit of the wide area high-imaging system of the present invention, respectively. FIG. 6 is a block diagram showing a signal selection / synthesis circuit of the wide area high resolution imaging system of FIG. 1, FIG. 7 is an output waveform diagram of the signal selection / synthesis circuit of FIG. 6, and FIG. 8 is a wide area high resolution imaging of the present invention. FIG. 9 is a block diagram showing an embodiment of a reception signal processing circuit of the present invention, FIG. 9 and FIG. 10 are input waveform diagrams of the reception signal processing circuit of FIG. 8, and FIG. 11 is an acquisition by the wide area high resolution imaging method of the present invention. Image pattern example, Fig. 12 is a block diagram showing a conventional imaging method, Fig. 13 is a schematic view of a movable reflecting mirror, and Fig. 14 is a conventional diagram. 3 is a cross-sectional view of an optical unit and an image forming unit according to the imaging method of FIG. 1 ... Artificial satellite, 2 ... Surface image, 3 ... Optical system, 4 ...
... Image plane, 5 ... Light receiving device, 6 ... Signal selection / synthesis circuit, 7 ... Signal processing circuit, 8 ... Transmitter, 9 ... Ground station receiver, 10 ... Received signal processing circuit, 11 ... ... Image processing circuit, 12 ... Image output, 13-1 to 5, 17-1 to 5 ... Delay circuit, 14-1 to 5, 18-1 to 5 ... Gate circuit, 15-1 to 5,
19-1 to 5 ... Combining circuit, 16-1 to 5, 20-1 to 5 ... Sampling circuit, 21-1 to 5 ... Gate circuit, 22 ... Memory circuit, 23 ... Gate circuit, 24 ... … Memory circuits, 25,2
6 …… Delay circuit, 27 …… Delay circuit, 28 …… Multiplex circuit, 29
...... Movable reflective mirror.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】多素子の受光素子から構成される受光デバ
イスを撮像用光学系の結像面に配置して光電変換を行う
撮像方式において、人工衛星局が結像面を光学系の焦点
面と一致する曲面の構造とし、この曲面に沿って配置さ
れた複数個の受光デバイスと、前記複数個の受光デバイ
スの各々の電気信号出力を受光デバイスの一画素単位に
遅延させる第1の遅延回路と、前記第1の遅延回路の出
力信号を画素単位にて通過または遮断する第1のゲート
回路と、前記第1のゲート回路の出力と前記電気信号と
を加算合成する第1の合成回路と、前記第1の合成回路
の出力を画素単位にサンプリングする第1のサンプリン
グ回路と、前記第1のサンプリング回路でサンプリング
された出力を走査線期間単位に遅延させる第2の遅延回
路と、前記第2の遅延回路の出力を走査線期間単位にて
通過または遮断する第2のゲート回路と、前記第1の合
成回路と第1のサンプリング回路の出力とを加算合成す
る第2の合成回路と、前記第2の合成回路の出力をサン
プリングする第2のサンプリング回路と、前記第2のサ
ンプリング回路からの出力パルス列を一時的に記録しこ
れを等間隔に再配列するメモリ回路とを有し、前記第1
及び第2のゲート回路の開閉動作により、広範囲の撮像
又は任意の特定部分の高分解能撮像を行なうことを特徴
とする広域高分解能撮像方式。
1. In an imaging system in which a light-receiving device composed of multiple light-receiving elements is arranged on an image-forming surface of an image-pickup optical system to perform photoelectric conversion, an artificial satellite station sets the image-forming surface as a focal plane of the optical system. And a plurality of light receiving devices arranged along the curved surface, and a first delay circuit for delaying the electric signal output of each of the plurality of light receiving devices in pixel units of the light receiving device. A first gate circuit that passes or blocks the output signal of the first delay circuit in pixel units; and a first combining circuit that adds and combines the output of the first gate circuit and the electrical signal. A first sampling circuit that samples the output of the first combining circuit in pixel units; a second delay circuit that delays the output sampled by the first sampling circuit in scanning line period units; 2's A second gate circuit for passing or blocking the output of the delay circuit in scanning line period units; a second combining circuit for adding and combining the outputs of the first combining circuit and the first sampling circuit; A second sampling circuit that samples the output of the second synthesizing circuit; and a memory circuit that temporarily records the output pulse train from the second sampling circuit and rearranges it at equal intervals.
And a wide-area high-resolution imaging method which performs wide-area imaging or high-resolution imaging of an arbitrary specific portion by opening / closing the second gate circuit.
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