JPH08304523A - 光波捜索装置 - Google Patents

光波捜索装置

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JPH08304523A
JPH08304523A JP7108692A JP10869295A JPH08304523A JP H08304523 A JPH08304523 A JP H08304523A JP 7108692 A JP7108692 A JP 7108692A JP 10869295 A JP10869295 A JP 10869295A JP H08304523 A JPH08304523 A JP H08304523A
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Tetsuo Sado
哲夫 佐渡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、広い視野における鮮明な視野像を
取得し得るようにして、信頼性の高い高精度な捜索を実
現することにある。 【構成】撮像カメラ10の集光レンズ10aの焦点面に
反射鏡10bを撮像素子10cに対応して走査自在に形
成し、この撮像カメラ10を走査機構部11を介して走
査自在に配設することにより、撮像カメラ10を直線的
に走査した状態で、反射鏡10bを撮像素子10cのフ
レーム周期T毎に撮像カメラ10の走査方向と逆方向に
三角走査するようにして、集光レンズ10aに取込まれ
た光波を反射鏡10bで1フレーム毎に撮像素子10c
に導いて静止視野像を取得するように構成し、所期の目
的を達成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば広視野をパッ
シブ捜索するのに好適する光波捜索装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種の光波捜索装置において
は、光波を取得するのに電荷蓄積型撮像素子を内蔵した
撮像カメラが用いられている。そして、このような撮像
カメラは、その撮像素子に視野角θがあるために、広い
視野内を捜索する場合、その捜索範囲を走査することに
より視野像を取込む方法が採られる。
【0003】ところで、このような撮像カメラは、その
撮像素子が光学系の焦点位置に配置され、その光学系で
集光した可視領域(例えば0.4μm〜0.8μm帯)
及び赤外領域(例えば3μm〜12μm帯)の光波を撮
像素子に取込んで光電変換を行い画像データを取得す
る。そのため、撮像カメラの走査速度としては、その撮
像素子の一画素の瞬時視野角に相当する角度を、撮像素
子が感光している時間以上の速度で一定方向に走査する
と、いわゆる像流れが発生して取得した視野像が不鮮明
となる。
【0004】そこで、このような撮像カメラを用いた光
波捜索装置においては、撮像カメラの前段に反射鏡を配
設して、この反射鏡を撮像素子のフレーム時間に同期し
て、視野角に相当した角度毎に階段状に走査することに
より、1フレーム時間(感光時間内)に光波を撮像カメ
ラに取込んで視野像を取得する反射鏡ステップ走査方法
や、撮像カメラを直接的に階段状に走査することによ
り、1フレーム時間(感光時間内)に光波を撮像素子に
取込んで視野像を取得するカメラステップ走査方法が採
られている。
【0005】しかしながら、上記光波捜索装置では、そ
の視野範囲を広く採るように構成すると、その焦点距離
や撮像距離等の関係上、前者の場合には、大形の反射鏡
が必要となり、後者の場合には、撮像カメラの集光レン
ズ等の光学系が大形となり、いずれも重量が非常に重く
なる。このため、これらの方法では、いずれもステップ
走査に大きな駆動力が必要となり、その走査起動時、走
査停止時に時間遅れが発生して、安定した視野像の取得
が困難であるという問題を有する。
【0006】具体的には、反射鏡あるいは撮像カメラが
大形となり、重量が重くなるために、撮像素子のフレー
ム周波数60HZ 、フレーム周期16.7ms程度の高
速度でステップ走査駆動するのが困難であり、鮮明な視
野像を取得するのが困難であるという問題を有する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の光波捜索装置では、広い視野の捜索を実現すると、
鮮明な視野像を取得することが困難であるという問題を
有する。この発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、広い視野における鮮明な視野像を取得し得るように
して、信頼性の高い高精度な捜索を実現した光波捜索装
置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、第1の光学
系で光波を集光して、この光波を第2の光学系を介して
電荷蓄積型撮像素子に取込んで視野像を取得するもの
で、前記第2の光学系が前記第1の光学系及び撮像素子
に対応して走査自在に設けられた撮像カメラと、この撮
像カメラを視野範囲に直線的に走査して、前記第1の光
学系に光波を取込むカメラ走査手段と、前記撮像カメラ
の第2の光学系を前記撮像素子のフレーム周期毎に前記
撮像カメラの走査方向と逆方向に三角形走査して、前記
第1の光学系で集光した光波を前記撮像素子に導く光学
系走査手段とを備えて光波捜索装置を構成したものであ
る。
【0009】
【作用】上記構成によれば、撮像カメラは、カメラ走査
手段により直線的に走査され、その第2の光学系が光学
系走査手段により撮像素子のフレーム周期毎に撮像カメ
ラの走査方向と逆方向に三角走査されることにより、第
1の光学系に取込まれた光波が第2の光学系で1フレー
ム毎に撮像素子に導かれて静止視野像が取得される。こ
れにより、カメラ走査手段による撮像カメラの広い視野
の走査制御が実現され、しかも、第2の光学系が、第1
の光学系の焦点面に結合される像を取込むだけの形状寸
法でよいことにより、その高精度な走査制御が可能とな
り、広い視野範囲における鮮明な静止視野像の取得が可
能となる。
【0010】
【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。図1はこの発明の一実施例に係
る光波捜索装置を示すもので、光波を取込む撮像カメラ
10は、走査機構部11に搭載され、該走査機構部11
を介して,一軸方向(例えばアジマス方向)に走査自在
にに配設される。このような光波としては、前述した可
視領域(例えば0.4μm〜0.8μm帯)及び赤外領
域(例えば3μm〜12μm帯)等が対照となる。
【0011】上記走査機構部11は、例えば図2に示す
ようにトルカ11a及びジンバル機構11bで構成さ
れ、その入力端には、加算器12の出力端がサーボアン
プ13を介して接続される。加算器12の一方の入力端
には、角度センサ14の出力端が接続され、角度センサ
14を介して走査機構部11の走査角度信号が入力され
る。そして、加算器12の他方の入力端には、走査指令
信号発生部15が接続され、この走査指令信号発生部1
5を介して入力される走査指令信号と角度センサ14か
らのカメラ角度信号に基づいてカメラ駆動信号を生成し
て、該カメラ駆動信号をサーボアンプ13を介して走査
機構部11に出力する。走査機構部11は、入力したカ
メラ駆動信号に基づいて撮像カメラ10の走査角φを直
線的に走査制御する(図3(a)参照)。
【0012】上記撮像カメラ10は、集光レンズ10
a、反射鏡10b及び視野角θを有した電荷蓄積型撮像
素子10cが組合わせ構成され、取込んだ光波を集光レ
ンズ10aで集光して、集光した光波を反射鏡10bを
介して撮像素子10cに結像して、静止視野像を取得す
る。
【0013】即ち、反射鏡10bは、集光レンズ10a
の焦点面に対応して鏡走査駆動部17を介してカメラ走
査方向に三角走査自在に配設され、集光レンズ10aで
集光した光波を撮像素子10cに結像する。反射鏡10
bには、角度センサ18が取り付けられ、この角度セン
サ18の出力端は、加算器19の一方の入力端に接続さ
れる。この加算器19の他方の入力端には、上記走査指
令信号発生部15の出力端が接続され、この鏡走査指令
信号と角度センサ18からの鏡角度信号に基づいて鏡駆
動信号を生成してサーボアンプ20を介して上記鏡走査
機構部17に出力する。鏡走査機構部17は、入力した
鏡駆動信号に基づいて反射鏡10bを撮像カメラ10と
無関係にカメラ走査方向と逆方向に三角走査、いわゆる
首振り走査する(図3(b)参照)。ここで、撮像素子
10cには、光波が入射角Δφで入射され(図3
(c),(d)参照)、所望の視野角θが確保される。
同時に、撮像素子10cは、フレーム周期T毎に同期ト
リガーにより駆動制御されて、光学像の感光及び電荷読
出し動作が実行され(図3(e),(f)参照)、静止
視野像を取得する。
【0014】上記走査指令信号発生部15は、図示しな
い指令信号に基づいて撮像カメラ10を走査するための
走査指令信号及び反射鏡10bを走査するための鏡走査
指令信号を生成する。
【0015】上記構成において、撮像カメラ10の撮像
素子10cの視野角θを例えば3°、フレーム周波数6
0HZ 、フレーム周期T(1/60)s(1.67m
s)とする場合には、走査指令信号発生部15は、撮像
カメラ10を3°/(1/60)=180°の角速度で
一方方向(例えばアジマス方向)に一定の角速度で走査
するような走査指令信号を生成して、加算器12に出力
する。加算器12は、走査指令信号と角度センサ14か
らのカメラ角度信号を加算してカメラ駆動信号を生成
し、サーボアンプ13を介して走査機構部11を駆動制
御する。これにより、撮像カメラ10は、視野内を3°
/(1/60)=180°の角速度で一方方向(例えば
アジマス方向)に一定の角速度で走査制御され、光波が
集光レンズ10aに取込まれる。
【0016】同時に、上記走査指令信号発生部15は、
撮像カメラ10の反射鏡10bが180°/sの1/2
の角速度で、約1/60s(例えば16ms)毎に撮像
素子10cのフレーム周期Tの同期トリガーと同期して
カメラ走査方向と逆方向に三角走査するための鏡走査指
令信号を生成して加算器19に出力する。加算器19
は、走査指令信号と角度センサ18からの鏡角度信号を
加算して鏡駆動信号を生成し、サーボアンプ20を介し
て鏡走査機構部17を駆動制御する。これにより、反射
鏡10bは、180°/sの1/2の角速度で、約1/
60s(例えば16ms)毎に撮像素子10cのフレー
ム周期Tの同期トリガーと同期してカメラ走査方向と逆
方向に三角走査され、集光レンズ10aで集光された光
波を撮像素子10cに入射角Δφで導いて結像する。こ
こで、撮像素子10cは、所望の感光時間Ta が確保さ
れ、所望の電荷読出し時間Tb が確保されて視野角θに
おける静止視野像が取得される。
【0017】そして、撮像カメラ10の一方向の走査が
完了した状態で、走査方向と略直交する方向の走査を行
う場合には、例えば撮像カメラ10を走査機構部11と
ともに同方向に走査して、再び上述した撮像カメラ10
及び反射鏡10bの走査が同様に繰り返し実行されて静
止視野像が取得される。この走査方向と略直交する方向
に走査する時刻としては、撮像素子10cの電荷読出し
時間Tb 内に設定される。
【0018】このように、上記光波捜索装置は、撮像カ
メラ10の集光レンズ10aの焦点面に反射鏡10bを
撮像素子10cに対応して走査自在に形成し、この撮像
カメラ10を走査機構部11を介して走査自在に配設す
ることにより、撮像カメラ10を直線的に走査した状態
で、反射鏡10bを撮像素子10cのフレーム周期T毎
に撮像カメラ10の走査方向と逆方向に三角走査するよ
うにして、集光レンズ10aに取込まれた光波を反射鏡
10bで1フレーム毎に撮像素子10cに導いて静止視
野像を取得するように構成した。
【0019】これによれば、撮像カメラ10の直線的走
査により、集光レンズ10aの焦点面に結像される像を
撮像素子10cに取込むだけの比較的小さな反射鏡10
bを撮像カメラ10に対応して走査すればよいことで、
撮像素子10の視野角における画像データの取得のため
の確実な動作制御が容易に実現される。従って、撮像カ
メラ10で取込んだ広い視野内における鮮明で、高精度
な静止視野像を確実に取得することができる。
【0020】また、これによれば、撮像素子10の感度
が高感度となればなる程、その感度に応じた鮮明な静止
視野像の取得が可能となることにより、撮像素子10の
感度性能の効率的な活用が実現される。
【0021】なお、上記実施例では、走査機構部11を
用いて撮像カメラ10を一軸方向に走査自在に配設する
ように構成した場合で説明したが、これに限ることな
く、例えば走査機構11をアジマス方向及びエレベーシ
ョン方向の略直交する二軸方向に走査可能に構成して、
撮像カメラ10自体を略直交する二軸方向に走査するよ
うに構成することも可能である。
【0022】また、上記実施例では、撮像カメラ10内
に走査自在に反射鏡10bを設け、この反射鏡10bで
集光レンズ10aで集光した光波を反射させて撮像カメ
ラ10に光学像を結像するように構成した場合で説明し
たが、これに限ることなく、例えば光波を透過して位相
を設定する光学位相器等の光学位相体を集光レンズ10
aの焦点面に設けて、この光学位相体を介して集光レン
ズ10aで集光した光波を撮像素子10cに導くように
構成することも可能であり、略同様の効果が期待され
る。よって、この発明は、上記実施例に限ることなく、
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形
を実施し得ることは勿論である。
【0023】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、広い視野における鮮明な視野像を取得し得るように
して、信頼性の高い高精度な捜索を実現した光波捜索装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る光波捜索装置を示し
た図。
【図2】図1の撮像カメラの配設状態を示した図。
【図3】図1の動作を説明するために示した図。
【符号の説明】
10…撮像カメラ。 10a…集光レンズ。 10b…反射鏡。 10c…撮像素子。 11…走査機構部。 11a…トルカ。 11b…ジンバル機構。 12,19…加算器。 13,20…サーボアンプ。 14,18…角度センタ。 15…走査指令信号発生部。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の光学系で光波を集光して、この光
    波を第2の光学系を介して電荷蓄積型撮像素子に取込ん
    で視野像を取得するもので、前記第2の光学系が前記第
    1の光学系及び撮像素子に対応して走査自在に設けられ
    た撮像カメラと、 この撮像カメラを視野範囲に直線的に走査して、前記第
    1の光学系に光波を取込むカメラ走査手段と、 前記撮像カメラの第2の光学系を前記撮像素子のフレー
    ム周期毎に前記撮像カメラの走査方向と逆方向に三角形
    走査して、前記第1の光学系で集光した光波を前記撮像
    素子に導く光学系走査手段とを具備した光波捜索装置。
  2. 【請求項2】 前記第2の光学系は、第1の光学系の焦
    点面に対応して設けられることを特徴とする請求項1記
    載の光波捜索装置。
  3. 【請求項3】 前記カメラ走査手段は、撮像カメラを略
    直交する二軸方向に走査して光波を取込むことを特徴と
    する請求項1又は2記載の光波捜索装置。
  4. 【請求項4】 前記撮像カメラの第2の光学系は、光波
    を反射する反射鏡で構成されることを特徴とする請求項
    1乃至3のいずれか記載の光波捜索装置。
  5. 【請求項5】 前記撮像カメラの第2の光学系は、光波
    を透過する光学位相体で構成されることを特徴とする請
    求項1乃至3のいずれか記載の光波捜索装置。
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