JPH0846870A - 熱赤外線カメラ用アナログ信号処理回路 - Google Patents
熱赤外線カメラ用アナログ信号処理回路Info
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- JPH0846870A JPH0846870A JP7087288A JP8728895A JPH0846870A JP H0846870 A JPH0846870 A JP H0846870A JP 7087288 A JP7087288 A JP 7087288A JP 8728895 A JP8728895 A JP 8728895A JP H0846870 A JPH0846870 A JP H0846870A
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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
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/67—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response
- H04N25/671—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、非冷却赤外線検出器によって供給
される信号を処理するための高性能のアナログ信号プロ
セッサを提供することを目的とする。 【構成】 アレイの各検出器／増幅器の対のＤＣオフセ
ットを補償する第１の回路212,220,294,300 と、各検出
器／増幅器の対の感度における変化を補正する第２の回
路250,294,300 とを備え、共通の入力信号に応じた各検
出器／増幅器の対の出力が等しいことを特徴とする。第
１および第２の回路はそれぞれ基準入力信号に応じて動
作する。プロセッサはさらにアレイ全体のグローバルな
自動ＤＣレベル制御信号を供給する回路270,280 を備え
ている。
される信号を処理するための高性能のアナログ信号プロ
セッサを提供することを目的とする。 【構成】 アレイの各検出器／増幅器の対のＤＣオフセ
ットを補償する第１の回路212,220,294,300 と、各検出
器／増幅器の対の感度における変化を補正する第２の回
路250,294,300 とを備え、共通の入力信号に応じた各検
出器／増幅器の対の出力が等しいことを特徴とする。第
１および第２の回路はそれぞれ基準入力信号に応じて動
作する。プロセッサはさらにアレイ全体のグローバルな
自動ＤＣレベル制御信号を供給する回路270,280 を備え
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像システムに関す
る。特に、本発明は、暗視システムで使用されるパイロ
電気検出器の出力を処理する回路およびシステムに関す
る。
る。特に、本発明は、暗視システムで使用されるパイロ
電気検出器の出力を処理する回路およびシステムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】暗視システムは、技術的によく知られて
いる。暗視システムは、典型的に、関連した低温サブシ
ステムを備えた低温に冷却されたリニア検出器アレイ
と、２次元アレイにわたって画像を動かす走査システム
と、検出器にエネルギの焦点を結ばせる屈折光学システ
ムとを含む。アレイ内の検出器は、物体の熱を感知する
かまたは低い光レベルを検出する。
いる。暗視システムは、典型的に、関連した低温サブシ
ステムを備えた低温に冷却されたリニア検出器アレイ
と、２次元アレイにわたって画像を動かす走査システム
と、検出器にエネルギの焦点を結ばせる屈折光学システ
ムとを含む。アレイ内の検出器は、物体の熱を感知する
かまたは低い光レベルを検出する。
【０００３】これらのシステムは、軍事的な適用に使用
されてきたが、それに関連する走査、冷却および光シス
テムの高い費用のため、同じものを多くの他の適用に対
して応用する可能性が制限されてきた。したがって、低
い費用の暗視システムが技術的に必要とされている。
されてきたが、それに関連する走査、冷却および光シス
テムの高い費用のため、同じものを多くの他の適用に対
して応用する可能性が制限されてきた。したがって、低
い費用の暗視システムが技術的に必要とされている。
【０００４】“低い費用の暗視カメラ“と題する、S.H.
クレッパらによって出願された米国特許出願は、非冷却
検出器の焦点面アレイと、入力開口からのエネルギの焦
点をアレイに結ばせる、光学的に早く、コンパクトな反
射光装置とを含む、低い費用の暗視システム用カメラを
開示し、クレームしている。アレイは、図示している具
体例では、バリウム−ストロンチウム−チタン酸塩の材
料から製造された複数のパイロ電気検出器を含んでい
る。アレイの各画素は、独特な検出器と関係している。
各検出器の特性および出力は、例として感度、利得およ
びＤＣオフセットに関して独特である。
クレッパらによって出願された米国特許出願は、非冷却
検出器の焦点面アレイと、入力開口からのエネルギの焦
点をアレイに結ばせる、光学的に早く、コンパクトな反
射光装置とを含む、低い費用の暗視システム用カメラを
開示し、クレームしている。アレイは、図示している具
体例では、バリウム−ストロンチウム−チタン酸塩の材
料から製造された複数のパイロ電気検出器を含んでい
る。アレイの各画素は、独特な検出器と関係している。
各検出器の特性および出力は、例として感度、利得およ
びＤＣオフセットに関して独特である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、バリウム
−ストロンチウム−チタン酸塩の非冷却検出器技術は、
低い費用の赤外線検出器を提供するが、それによって供
給される出力信号を処理し表示するための従来技術は、
ある高い性能の応用に対して満足できるものではない。
−ストロンチウム−チタン酸塩の非冷却検出器技術は、
低い費用の赤外線検出器を提供するが、それによって供
給される出力信号を処理し表示するための従来技術は、
ある高い性能の応用に対して満足できるものではない。
【０００６】よって、非冷却バリウム−ストロンチウム
−チタン酸塩およびその他のパイロ電気赤外線検出器に
よって供給される信号を処理し表示するためのシステム
および技術が技術的に必要とされている。
−チタン酸塩およびその他のパイロ電気赤外線検出器に
よって供給される信号を処理し表示するためのシステム
および技術が技術的に必要とされている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この技術的要求は、非冷
却検出器のアレイに使用されるアナログ信号プロセッサ
を提供する本発明によって達成される。
却検出器のアレイに使用されるアナログ信号プロセッサ
を提供する本発明によって達成される。
【０００８】各検出器は、それに関係した増幅器を有
し、各増幅器は利得を供給する。第１の回路は、アレイ
の各検出器／増幅器の対のＤＣオフセットを補償するた
めに含まれている。第２の回路は、各検出器／増幅器の
対の感度における変化を補正する。結果として、共通の
入力信号に応じた各検出器／増幅器の対の出力は等化さ
れる。特定の適用において、検出器はバリウム−ストロ
ンチウム−チタン酸塩で形成されている。
し、各増幅器は利得を供給する。第１の回路は、アレイ
の各検出器／増幅器の対のＤＣオフセットを補償するた
めに含まれている。第２の回路は、各検出器／増幅器の
対の感度における変化を補正する。結果として、共通の
入力信号に応じた各検出器／増幅器の対の出力は等化さ
れる。特定の適用において、検出器はバリウム−ストロ
ンチウム−チタン酸塩で形成されている。
【０００９】特定の実施例において、第３の回路はアレ
イにわたるグローバルな自動ＤＣレベル制御信号を供給
し、第４の回路はアレイにわたるグローバルな利得制御
を行うために含まれている。
イにわたるグローバルな自動ＤＣレベル制御信号を供給
し、第４の回路はアレイにわたるグローバルな利得制御
を行うために含まれている。
【００１０】
【実施例】本発明の有利な技術を開示するために、添付
した図面を参照して、図示している具体例および実施例
を、以下に説明する。
した図面を参照して、図示している具体例および実施例
を、以下に説明する。
【００１１】本発明は、ここでは特定の適用に対して図
示した具体例に関して説明がなされるが、本発明はこれ
に限定されるものではない。当該技術分野において通常
の知識を有し、ここに提示されている技術を得たもの
は、本発明の技術的範囲および本発明が重要なものとし
て使用される付加的な分野から逸脱することなく、付加
的な修正、適用および具体例を認識するであろう。
示した具体例に関して説明がなされるが、本発明はこれ
に限定されるものではない。当該技術分野において通常
の知識を有し、ここに提示されている技術を得たもの
は、本発明の技術的範囲および本発明が重要なものとし
て使用される付加的な分野から逸脱することなく、付加
的な修正、適用および具体例を認識するであろう。
【００１２】図１は、本発明の信号処理システム100 の
ブロック図である。熱赤外線検出器20が点線で示されて
いる。この検出器は、テキサス・インストルメント社に
よって販売されているような、非冷却パイロ電気バリウ
ム−ストロンチウム−チタン酸塩（ＢＳＴ）検出器の焦
点面アレイである。この検出器は、従来の高性能暗視画
像システムにおいて典型的に要求されるような、高価な
低温冷却装置の助けをかりずに赤外線エネルギを電気信
号に変換する。
ブロック図である。熱赤外線検出器20が点線で示されて
いる。この検出器は、テキサス・インストルメント社に
よって販売されているような、非冷却パイロ電気バリウ
ム−ストロンチウム−チタン酸塩（ＢＳＴ）検出器の焦
点面アレイである。この検出器は、従来の高性能暗視画
像システムにおいて典型的に要求されるような、高価な
低温冷却装置の助けをかりずに赤外線エネルギを電気信
号に変換する。
【００１３】図示されている具体例において使用されて
いる検出器の特性を以下の表Ｉに示す。
いる検出器の特性を以下の表Ｉに示す。
【００１４】 表Ｉ パラメータ 要求値 コメント 検出器解像度 水平画素(pixels) 328 垂直画素 164 NETD（°Ｃ） ≦0.1 平均検出器NET 変調伝達関数 MTF に変換されたナイキスト周波数 における静的方形波応答 軸方向 ≧0.2 ビデオ出力における最適位相微拡散 機能 非軸方向 ≧0.15 視界の中央20％を除外した領域 表において、“NET ”とは雑音等価温度を意味し、軸方
向および非軸方向変調伝達関数（MTF ）は、ミリメータ
当たりのラインを単位とするものである。（1987年 3月
21日にG.S.ホッパーに発行された、強誘電画像システム
と題する米国特許第4,080,532 号、1991年 4月23日にJ.
グリンベルグらに発行された、放射感知ブリッジを使用
する放射検出器アレイと題する米国特許第5,010,251
号、1991年6月 4日にL.J.ホーンベックに発行された、
赤外線検出器と題する米国特許第5,021,663 号、1991年
7月23日にL.S.タブローらに発行された、冷却せずに動
作可能な赤外線検出器と題する米国特許第5,034,608
号、W.コエスタスに発行された、非冷却赤外線検出器の
形成方法と題する米国特許第5,288,649 号も参照。これ
らのすべては、ここにおいて参照として組み入れられて
いる。） 各検出器は、検出器に入射する熱エネルギにおける変化
を示す出力信号を供給する関連した増幅器（図示せず）
を備えている。増幅器の出力は、アレイの裏に結合され
ている半導体回路によって走査される。アレイからの出
力は、シリアルデータ流として供給される。
向および非軸方向変調伝達関数（MTF ）は、ミリメータ
当たりのラインを単位とするものである。（1987年 3月
21日にG.S.ホッパーに発行された、強誘電画像システム
と題する米国特許第4,080,532 号、1991年 4月23日にJ.
グリンベルグらに発行された、放射感知ブリッジを使用
する放射検出器アレイと題する米国特許第5,010,251
号、1991年6月 4日にL.J.ホーンベックに発行された、
赤外線検出器と題する米国特許第5,021,663 号、1991年
7月23日にL.S.タブローらに発行された、冷却せずに動
作可能な赤外線検出器と題する米国特許第5,034,608
号、W.コエスタスに発行された、非冷却赤外線検出器の
形成方法と題する米国特許第5,288,649 号も参照。これ
らのすべては、ここにおいて参照として組み入れられて
いる。） 各検出器は、検出器に入射する熱エネルギにおける変化
を示す出力信号を供給する関連した増幅器（図示せず）
を備えている。増幅器の出力は、アレイの裏に結合され
ている半導体回路によって走査される。アレイからの出
力は、シリアルデータ流として供給される。
【００１５】BST 検出器は、予め定められた周波数範囲
において変調された熱コントラストに対して最も敏感で
ある。この“チョッピング”と呼ばれる、シーンのこの
変調は、フィールド毎に検出器出力があるように、検出
器の前においてフィールド速度で光学素子を回転させる
ことによってなされる。これにより、それぞれの回転の
間において、アレイの各素子に熱の差をもたらす。この
チョッピングは、瞬間的に焦点を結ばせ、そして検出器
素子から熱シーンを取り除くことにより、シーンの平均
値とそのシーンとを比較することを可能にする。その結
果は、焦点が合わされたシーンからのエネルギの検出を
表す、検出増幅器対からの第１の出力であり、また、拡
散シーンを検出している検出器から得られたの検出器用
増幅器の出力を表し、等しく反対の極性の信号である第
２の出力である。これらの２つのフィールドで単一のフ
レームを構成する。
において変調された熱コントラストに対して最も敏感で
ある。この“チョッピング”と呼ばれる、シーンのこの
変調は、フィールド毎に検出器出力があるように、検出
器の前においてフィールド速度で光学素子を回転させる
ことによってなされる。これにより、それぞれの回転の
間において、アレイの各素子に熱の差をもたらす。この
チョッピングは、瞬間的に焦点を結ばせ、そして検出器
素子から熱シーンを取り除くことにより、シーンの平均
値とそのシーンとを比較することを可能にする。その結
果は、焦点が合わされたシーンからのエネルギの検出を
表す、検出増幅器対からの第１の出力であり、また、拡
散シーンを検出している検出器から得られたの検出器用
増幅器の出力を表し、等しく反対の極性の信号である第
２の出力である。これらの２つのフィールドで単一のフ
レームを構成する。
【００１６】図１の信号処理回路100 は、アレイ20から
これらの信号を受け、各画素の感度とオフセットを補正
する。そして、ビデオ信号をデジタル形式に変換するア
ナログ−デジタル変換器のダイナミックレンジに一致さ
せるために、信号処理回路100 は、ビデオ信号をオフセ
ットしスケーリングを行う。信号処理回路100 は、アナ
ログ入力部200 、デジタル論理回路300 、タイミング回
路320 およびアナログ出力部400 を含んでいる。
これらの信号を受け、各画素の感度とオフセットを補正
する。そして、ビデオ信号をデジタル形式に変換するア
ナログ−デジタル変換器のダイナミックレンジに一致さ
せるために、信号処理回路100 は、ビデオ信号をオフセ
ットしスケーリングを行う。信号処理回路100 は、アナ
ログ入力部200 、デジタル論理回路300 、タイミング回
路320 およびアナログ出力部400 を含んでいる。
【００１７】図２は、アナログ入力部200 のブロック図
である。図３は、アナログ入力部200 およびデジタル信
号処理部300 の簡単化したブロック図である。赤外線検
出器アレイから直列ビデオ信号が受信される。上述した
ように、ビデオ信号は、不活性間隔だけ間隔が離されＤ
Ｃレベルだけオフセットされており、そして変化する極
性を有する２つのフィールドから構成されている。この
信号は、バッファ増幅器210 を通り、第１の加算器212
に供給される。加算回路212 は、ビデオ信号、第１のデ
ジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）220 からの個々の画
素オフセット信号、および第１の積分器230 からのフィ
ードバック信号の３入力を有する。
である。図３は、アナログ入力部200 およびデジタル信
号処理部300 の簡単化したブロック図である。赤外線検
出器アレイから直列ビデオ信号が受信される。上述した
ように、ビデオ信号は、不活性間隔だけ間隔が離されＤ
Ｃレベルだけオフセットされており、そして変化する極
性を有する２つのフィールドから構成されている。この
信号は、バッファ増幅器210 を通り、第１の加算器212
に供給される。加算回路212 は、ビデオ信号、第１のデ
ジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）220 からの個々の画
素オフセット信号、および第１の積分器230 からのフィ
ードバック信号の３入力を有する。
【００１８】本発明の技術によると、校正モードでは、
出力が走査されてデジタル論理回路300 のフィールドメ
モリ308 に記憶される間、アレイを照射するために、均
一な冷却基準パターンが使用される。好ましい実施例で
は、この発明のデジタル論理回路300 は、プログラム可
能なリードオンリーメモリ（PROM）に記憶されているフ
ァームウェアを備えたプログラム可能なフィールドゲー
トアレイで構成される。しかしながら、当該技術分野の
通常の知識を有する者は、本発明の技術的範囲から逸脱
することなく、配線された論理回路で本発明を構成して
もよいことを認識するであろう。各検出器からの出力は
ゼロであるべきである。以下、さらに詳細に説明するよ
うに、ゼロでない検出器からの出力用のオフセット補正
信号は、デジタル論理回路300 における検出器の粗ＤＣ
オフセット補正メモリ302 においてデジタル形式で記憶
される。これらの信号は、瞬時信号出力をオフセット補
正するために、ＤＡＣ220 および加算器212 を介して各
検出器によって使用される。
出力が走査されてデジタル論理回路300 のフィールドメ
モリ308 に記憶される間、アレイを照射するために、均
一な冷却基準パターンが使用される。好ましい実施例で
は、この発明のデジタル論理回路300 は、プログラム可
能なリードオンリーメモリ（PROM）に記憶されているフ
ァームウェアを備えたプログラム可能なフィールドゲー
トアレイで構成される。しかしながら、当該技術分野の
通常の知識を有する者は、本発明の技術的範囲から逸脱
することなく、配線された論理回路で本発明を構成して
もよいことを認識するであろう。各検出器からの出力は
ゼロであるべきである。以下、さらに詳細に説明するよ
うに、ゼロでない検出器からの出力用のオフセット補正
信号は、デジタル論理回路300 における検出器の粗ＤＣ
オフセット補正メモリ302 においてデジタル形式で記憶
される。これらの信号は、瞬時信号出力をオフセット補
正するために、ＤＡＣ220 および加算器212 を介して各
検出器によって使用される。
【００１９】図４は、ＤＡＣ220 の実施例をブロック図
で示したものである。基準電圧源222 は、デジタルポテ
ンショメータ224 に基準信号を供給する。要求されるオ
フセット補正の範囲は検出器間で変化するので、デジタ
ルポテンショメータ224 によって、デジタル−アナログ
変換器226 の範囲を各検出器に一致させる。このとき、
デジタル−アナログ変換器226 は、記憶されているオフ
セット信号を加算器212 の入力用のアナログ出力信号に
変換する。
で示したものである。基準電圧源222 は、デジタルポテ
ンショメータ224 に基準信号を供給する。要求されるオ
フセット補正の範囲は検出器間で変化するので、デジタ
ルポテンショメータ224 によって、デジタル−アナログ
変換器226 の範囲を各検出器に一致させる。このとき、
デジタル−アナログ変換器226 は、記憶されているオフ
セット信号を加算器212 の入力用のアナログ出力信号に
変換する。
【００２０】積分器230 は、平均オフセットを無くすた
めに、２つの連続したフィールドを平均し、そして合計
がゼロとなるように駆動する。第１の積分器230 は、入
力信号のＤＣオフセットをキャンセルし、長い時定数を
有するAC結合と同様な機能を実行する。すなわち、ビデ
オを積分し、またその結果を第１の加算回路212 にフィ
ードバックすることによって、活性期間の平均値をゼロ
に設定する。
めに、２つの連続したフィールドを平均し、そして合計
がゼロとなるように駆動する。第１の積分器230 は、入
力信号のＤＣオフセットをキャンセルし、長い時定数を
有するAC結合と同様な機能を実行する。すなわち、ビデ
オを積分し、またその結果を第１の加算回路212 にフィ
ードバックすることによって、活性期間の平均値をゼロ
に設定する。
【００２１】図５は、第１の積分回路230 の実施例をブ
ロック図で示したものである。スイッチ232 は、タイミ
ング回路320 からブランキング信号を受ける。ＲＳ 170
表示制御タイミング回路320 は、ＲＳ 170ビデオフォー
マットに適切な、システム用のタイミングを供給する。
ブランキング信号は、ビデオ信号の不活性期間の間、積
分器234 をディスエーブルするために役立つ。
ロック図で示したものである。スイッチ232 は、タイミ
ング回路320 からブランキング信号を受ける。ＲＳ 170
表示制御タイミング回路320 は、ＲＳ 170ビデオフォー
マットに適切な、システム用のタイミングを供給する。
ブランキング信号は、ビデオ信号の不活性期間の間、積
分器234 をディスエーブルするために役立つ。
【００２２】図３を再度参照すると、加算器212 の出力
は、利得１の反転回路、すなわちＲＳ 170タイミング回
路320 の制御のもとで動作する極性スイッチ240 への入
力である。極性スイッチ240 は、アナログ乗算器／イン
バータで構成される。極性スイッチ240 の入出力波形を
図６のａおよびｂに示す。以下、さらに詳細に説明され
ているように、本発明の重要な特徴は、単利得反転回路
240 によって、各検出器の出力の交互のフィールドを反
転させることから得られる。続いてなされる処理のため
のAC信号を保存する一方で、各フィールドにおけるＤＣ
オフセットを効果的にキャンセルするフィールド間の減
算を促進する。
は、利得１の反転回路、すなわちＲＳ 170タイミング回
路320 の制御のもとで動作する極性スイッチ240 への入
力である。極性スイッチ240 は、アナログ乗算器／イン
バータで構成される。極性スイッチ240 の入出力波形を
図６のａおよびｂに示す。以下、さらに詳細に説明され
ているように、本発明の重要な特徴は、単利得反転回路
240 によって、各検出器の出力の交互のフィールドを反
転させることから得られる。続いてなされる処理のため
のAC信号を保存する一方で、各フィールドにおけるＤＣ
オフセットを効果的にキャンセルするフィールド間の減
算を促進する。
【００２３】図６のａは、典型的なパイロ電気検出器の
出力波形を図示したものである。図６のｂは、本発明の
技術にしたがって、図６のａの波形の電界間利得反転を
行った後の波形を図示したものである。図６のｃは、パ
イロ電気検出器からの出力の前のフィールドを示してい
る。図６のｄは、図６のｂおよび図６のｃに示されてい
る波形を合計した後の出力波形を示したものである。
出力波形を図示したものである。図６のｂは、本発明の
技術にしたがって、図６のａの波形の電界間利得反転を
行った後の波形を図示したものである。図６のｃは、パ
イロ電気検出器からの出力の前のフィールドを示してい
る。図６のｄは、図６のｂおよび図６のｃに示されてい
る波形を合計した後の出力波形を示したものである。
【００２４】上述したように、チョッパ19は、フィール
ド毎に検出器出力があるようにフィールド速度でシーン
をチョッピングする。図６のａを参照すると、極性スイ
ッチ240 は、偶数フィールド（n = 0,2,3,6,………）に
対しては、結果として得られる出力が検出器出力を１倍
したものに等しく、奇数フィールド（n = 1,3,5,……
…）に対しては、結果として得られる出力が検出器出力
を−１倍したものに等しくなるようにフィールド間の利
得反転を行う。図６のｂを参照すると、反転された信号
が、アナログ−デジタル変換器294 によってデジタル化
される。交互のフィールドが、フィールドメモリ308 に
記憶される。前のフィールド（フィールドn-1 ）からの
データが（図６のｃ）、フィールドメモリ308 から検索
され、各フィールドにおけるＤＣバイアスをキャンセル
するために現在のフィールド（フィールドn ）と合計さ
れる（図６のｄ）。図６のｄに示されているように、加
算器310 においてフィールドn-1 およびn を合計した後
に、検出器ＤＣバイアスがキャンセルされるが、結果と
して得られる検出器シーン信号は２倍となる。したがっ
て、検出器シーン信号をその補正信号振幅の大きさに戻
すために、２分割回路312 を使用する。
ド毎に検出器出力があるようにフィールド速度でシーン
をチョッピングする。図６のａを参照すると、極性スイ
ッチ240 は、偶数フィールド（n = 0,2,3,6,………）に
対しては、結果として得られる出力が検出器出力を１倍
したものに等しく、奇数フィールド（n = 1,3,5,……
…）に対しては、結果として得られる出力が検出器出力
を−１倍したものに等しくなるようにフィールド間の利
得反転を行う。図６のｂを参照すると、反転された信号
が、アナログ−デジタル変換器294 によってデジタル化
される。交互のフィールドが、フィールドメモリ308 に
記憶される。前のフィールド（フィールドn-1 ）からの
データが（図６のｃ）、フィールドメモリ308 から検索
され、各フィールドにおけるＤＣバイアスをキャンセル
するために現在のフィールド（フィールドn ）と合計さ
れる（図６のｄ）。図６のｄに示されているように、加
算器310 においてフィールドn-1 およびn を合計した後
に、検出器ＤＣバイアスがキャンセルされるが、結果と
して得られる検出器シーン信号は２倍となる。したがっ
て、検出器シーン信号をその補正信号振幅の大きさに戻
すために、２分割回路312 を使用する。
【００２５】校正処理における第２の段階は、均一なウ
ォーム基準パターンでアレイ20を照射することを含んで
いる。検出器出力は等しくなければならない。等しいお
よび等しくない出力は、デジタル化され、デジタル論理
回路300 の利得補正メモリ304 に記憶され、そして乗算
器250 および第２のＤＡＣ回路260 を介して感度補正と
して使用される。
ォーム基準パターンでアレイ20を照射することを含んで
いる。検出器出力は等しくなければならない。等しいお
よび等しくない出力は、デジタル化され、デジタル論理
回路300 の利得補正メモリ304 に記憶され、そして乗算
器250 および第２のＤＡＣ回路260 を介して感度補正と
して使用される。
【００２６】図７は、ＤＡＣ回路260 の具体例のブロッ
ク図を示したものである。積分器262 は、デジタル論理
回路300 からのパルスを積分して、所望するビデオ利得
に比例する電圧レベルを生成する。これは、最も弱い信
号出力を有する検出器に供給されるグローバル利得を制
御する。この利得係数は、感度校正において最も強い出
力を有する検出器に対しては、最小値に減らされる。利
得制御の範囲は、デジタルポテンショメータ266 によっ
て設定される。積分器262 およびポテンショメータ266
は、減算回路264 に出力を行う。この減算回路264 は、
中間レベルを設定する乗算Ｄ／Ａ（デジタル−アナロ
グ）変換器265 に入力信号を供給する。
ク図を示したものである。積分器262 は、デジタル論理
回路300 からのパルスを積分して、所望するビデオ利得
に比例する電圧レベルを生成する。これは、最も弱い信
号出力を有する検出器に供給されるグローバル利得を制
御する。この利得係数は、感度校正において最も強い出
力を有する検出器に対しては、最小値に減らされる。利
得制御の範囲は、デジタルポテンショメータ266 によっ
て設定される。積分器262 およびポテンショメータ266
は、減算回路264 に出力を行う。この減算回路264 は、
中間レベルを設定する乗算Ｄ／Ａ（デジタル−アナロ
グ）変換器265 に入力信号を供給する。
【００２７】Ｄ／Ａ変換器の範囲が減少されるため、乗
算器250 のフルスケール出力が一定であるように、反転
器268 および減算器267 によって、補足ＤＣレベルが出
力に加算される。
算器250 のフルスケール出力が一定であるように、反転
器268 および減算器267 によって、補足ＤＣレベルが出
力に加算される。
【００２８】図２を再度参照すると、Ａ／Ｄ（アナログ
−デジタル）変換器294 に入力される信号のダイナミッ
クレンジを制御するために、リミッタ290 に加えて、２
つのフィードバックループが使用されている。Ａ／Ｄ変
換器の出力が、デジタル論理回路300 のフィールド間自
動グローバル利得およびレベル制御回路306 に供給され
る。フィールド間自動グローバル利得およびレベル制御
回路306 は、デジタル化された信号を，上側のしきい値
および下側のしきい値と比較する。デジタル値が上側の
しきい値を越えた場合、高いレベルがオフセット積分器
280 に出力される。デジタル値が下側のしきい値を下ま
わる場合、低いレベルが積分器280 に送られる。しきい
値の３状態間を均一にすると、デジタル論理回路300 か
ら積分器への信号がなくなる。この出力は、不活性ビデ
オ期間においても３状態である。積分器280 は、２つの
論理レベル間の中間電圧に基準付けられる。その結果
は、同じ数の画素が、上側のしきい値および下側のしき
い値を越える。これにより、アレイ20全体にわたる自動
グローバルレベル制御がもたらされる。
−デジタル）変換器294 に入力される信号のダイナミッ
クレンジを制御するために、リミッタ290 に加えて、２
つのフィードバックループが使用されている。Ａ／Ｄ変
換器の出力が、デジタル論理回路300 のフィールド間自
動グローバル利得およびレベル制御回路306 に供給され
る。フィールド間自動グローバル利得およびレベル制御
回路306 は、デジタル化された信号を，上側のしきい値
および下側のしきい値と比較する。デジタル値が上側の
しきい値を越えた場合、高いレベルがオフセット積分器
280 に出力される。デジタル値が下側のしきい値を下ま
わる場合、低いレベルが積分器280 に送られる。しきい
値の３状態間を均一にすると、デジタル論理回路300 か
ら積分器への信号がなくなる。この出力は、不活性ビデ
オ期間においても３状態である。積分器280 は、２つの
論理レベル間の中間電圧に基準付けられる。その結果
は、同じ数の画素が、上側のしきい値および下側のしき
い値を越える。これにより、アレイ20全体にわたる自動
グローバルレベル制御がもたらされる。
【００２９】自動利得制御が多くの方式の任意の一つに
よって影響を受けることが、当該技術分野で良く知られ
ている。好ましい実施例では、自動利得制御は、信号が
しきい値の外側になった時は高いレベルを発生させ、信
号がしきい値内である時には低いレベルを発生させ、そ
して、ビデオが不活性である時には３状態を発生させる
ことによってなされる。これは、図７の積分器262 に供
給され、論理レベルの分数（例えば、10％）である基準
と比較される。その結果、ほとんどの画素（90％）がし
きい値間に入り、わずかな画素（10％）がしきい値を上
まわるか若しくは下まわる。
よって影響を受けることが、当該技術分野で良く知られ
ている。好ましい実施例では、自動利得制御は、信号が
しきい値の外側になった時は高いレベルを発生させ、信
号がしきい値内である時には低いレベルを発生させ、そ
して、ビデオが不活性である時には３状態を発生させる
ことによってなされる。これは、図７の積分器262 に供
給され、論理レベルの分数（例えば、10％）である基準
と比較される。その結果、ほとんどの画素（90％）がし
きい値間に入り、わずかな画素（10％）がしきい値を上
まわるか若しくは下まわる。
【００３０】したがって、図１に示されているように、
アナログ入力部200 からのデジタル信号は、デジタル論
理回路300 によって処理され、そのフレームメモリに記
憶される。デジタル論理回路300 からのデジタル出力
は、アナログ出力部400 によって標準ビデオフォーマッ
ト（典型的にはＲＳ 170）に変換される。
アナログ入力部200 からのデジタル信号は、デジタル論
理回路300 によって処理され、そのフレームメモリに記
憶される。デジタル論理回路300 からのデジタル出力
は、アナログ出力部400 によって標準ビデオフォーマッ
ト（典型的にはＲＳ 170）に変換される。
【００３１】図８は、アナログ出力部400 の具体例のブ
ロック図を示す。連続画素値として、ビデオ信号がデジ
タル論理回路300 から入力される。これらのデジタル信
号は、ＤＡＣ401 によってアナログ形式に変換される。
ＤＡＣ401 に対する基準電圧として積分器406 の出力を
使用することによって、これらの信号のスケール係数を
変化させる。第２の積分器407 は、加算器段402 におい
てＤＡＣ出力に加算されるオフセット電圧を供給するた
めに使用される。そして加算器の出力は、増幅器段403
において、所望する最終出力レベルまで増幅される。そ
してビデオ信号は、クリッパ回路404 を使用して、デジ
タル論理回路からの同期およびブランキングパルスと結
合される。クリッパ回路404 は、最高の負の信号がその
出力を通過するように構成されている。同期信号は、そ
の負の部分がブランキングおよびビデオ信号を下まわ
り、その正の部分がビデオ信号範囲を上まわるように調
整される。ブランキング信号は、その負のレベルがビデ
オ範囲を下わるが負の同期レベルを上まわり、その正の
レベルがビデオ信号範囲を上まわるように調整される。
同期信号が負の場合、ブランキングおよびビデオ信号レ
ベルにかかわらず、出力は同期レベルにある。同期信号
が正でブランキングレベルが負の場合、ビデオレベルに
関係なく、出力はブランキングレベルである。同期およ
びブランキング信号がともに正の場合、出力はビデオ信
号に追従する。バッファ増幅器405 は、回路に配置され
ている抵抗（典型的には、75オーム）を駆動するために
必要な出力電流を供給する。全体の利得を制御するため
に、増幅器クリッパおよびバッファ段の周辺にフィード
バック回路が設けられる。
ロック図を示す。連続画素値として、ビデオ信号がデジ
タル論理回路300 から入力される。これらのデジタル信
号は、ＤＡＣ401 によってアナログ形式に変換される。
ＤＡＣ401 に対する基準電圧として積分器406 の出力を
使用することによって、これらの信号のスケール係数を
変化させる。第２の積分器407 は、加算器段402 におい
てＤＡＣ出力に加算されるオフセット電圧を供給するた
めに使用される。そして加算器の出力は、増幅器段403
において、所望する最終出力レベルまで増幅される。そ
してビデオ信号は、クリッパ回路404 を使用して、デジ
タル論理回路からの同期およびブランキングパルスと結
合される。クリッパ回路404 は、最高の負の信号がその
出力を通過するように構成されている。同期信号は、そ
の負の部分がブランキングおよびビデオ信号を下まわ
り、その正の部分がビデオ信号範囲を上まわるように調
整される。ブランキング信号は、その負のレベルがビデ
オ範囲を下わるが負の同期レベルを上まわり、その正の
レベルがビデオ信号範囲を上まわるように調整される。
同期信号が負の場合、ブランキングおよびビデオ信号レ
ベルにかかわらず、出力は同期レベルにある。同期信号
が正でブランキングレベルが負の場合、ビデオレベルに
関係なく、出力はブランキングレベルである。同期およ
びブランキング信号がともに正の場合、出力はビデオ信
号に追従する。バッファ増幅器405 は、回路に配置され
ている抵抗（典型的には、75オーム）を駆動するために
必要な出力電流を供給する。全体の利得を制御するため
に、増幅器クリッパおよびバッファ段の周辺にフィード
バック回路が設けられる。
【００３２】比較器408 および409 は、出力がビデオ範
囲の中間を越える時（比較器408 ）、または出力がビデ
オ範囲の制限近くに設定されている２つのしきい値の外
側へ越える時（比較器409 ）を検出するために使用され
る。
囲の中間を越える時（比較器408 ）、または出力がビデ
オ範囲の制限近くに設定されている２つのしきい値の外
側へ越える時（比較器409 ）を検出するために使用され
る。
【００３３】自動レベル制御装置は、ブランキングパル
スで、比較器408 の出力をゲートするためにデジタル論
理回路を使用することによって動作する。デジタル論理
回路の出力は、ブランキング期間中はオープン回路（３
状態）にされている。ビデオ信号が中間点の値を下まわ
る場合は出力は低く、ビデオ信号が中間点の値を上まわ
る場合は出力は高い。この信号は、高いおよび低い論理
レベルの中間電圧に基準付けされる積分器407 によって
積分される。積分器の出力は、ビデオ信号に加えられる
オフセットを制御する。画素の半分が中間点を越え、画
素の半分が中間点を下まわる際に、平衡条件が確立され
る。
スで、比較器408 の出力をゲートするためにデジタル論
理回路を使用することによって動作する。デジタル論理
回路の出力は、ブランキング期間中はオープン回路（３
状態）にされている。ビデオ信号が中間点の値を下まわ
る場合は出力は低く、ビデオ信号が中間点の値を上まわ
る場合は出力は高い。この信号は、高いおよび低い論理
レベルの中間電圧に基準付けされる積分器407 によって
積分される。積分器の出力は、ビデオ信号に加えられる
オフセットを制御する。画素の半分が中間点を越え、画
素の半分が中間点を下まわる際に、平衡条件が確立され
る。
【００３４】もう一方の比較器409 は、ビデオ範囲の制
限近く設定されている制限値（典型的には、ビデオ範囲
の10％および90％）を有するウインドウ比較器である。
自動利得制御装置は、ブランキングパルスで、ウインド
ウ比較器をゲートするために、デジタル論理回路を使用
することによって動作する。デジタル論理回路の出力
は、ブランキング期間中はオープン回路（３状態）にさ
れている。ビデオ信号がウインドウ内にある場合は出力
は低く、ビデオ信号がウインドウ外にある場合は出力は
高い。この信号は、デジタル論理電圧の分数（典型的に
は 5％）である電圧に基準付けされる積分器406 によっ
て積分される。積分器の出力は、ＤＡＣ401 の基準電圧
を変化させる。これにより、画素の95％がビデオ範囲の
10％から90％までの間に入る平衡条件を達成するフィー
ドバックループが形成される。
限近く設定されている制限値（典型的には、ビデオ範囲
の10％および90％）を有するウインドウ比較器である。
自動利得制御装置は、ブランキングパルスで、ウインド
ウ比較器をゲートするために、デジタル論理回路を使用
することによって動作する。デジタル論理回路の出力
は、ブランキング期間中はオープン回路（３状態）にさ
れている。ビデオ信号がウインドウ内にある場合は出力
は低く、ビデオ信号がウインドウ外にある場合は出力は
高い。この信号は、デジタル論理電圧の分数（典型的に
は 5％）である電圧に基準付けされる積分器406 によっ
て積分される。積分器の出力は、ＤＡＣ401 の基準電圧
を変化させる。これにより、画素の95％がビデオ範囲の
10％から90％までの間に入る平衡条件を達成するフィー
ドバックループが形成される。
【００３５】本発明は、特定の適用に対する特定の具体
例を参照してここに記載されている。したがって、当該
技術分野において通常の知識を有し、本発明の技術を得
たものは、本発明の技術的範囲および本発明が重要なも
のとして使用される付加的な分野から逸脱することな
く、付加的な修正、適用および具体例を認識するであろ
う。例えば、本発明は、BST パイロ電気検出器での使用
に限定されるものではない。本発明は、同様な冷却また
は非冷却検出器で使用できる。
例を参照してここに記載されている。したがって、当該
技術分野において通常の知識を有し、本発明の技術を得
たものは、本発明の技術的範囲および本発明が重要なも
のとして使用される付加的な分野から逸脱することな
く、付加的な修正、適用および具体例を認識するであろ
う。例えば、本発明は、BST パイロ電気検出器での使用
に限定されるものではない。本発明は、同様な冷却また
は非冷却検出器で使用できる。
【００３６】したがって、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなく、そのような適用、修正および具体例のいく
つかまたはすべてをカバーするために、添付された請求
項が企図されている。
ることなく、そのような適用、修正および具体例のいく
つかまたはすべてをカバーするために、添付された請求
項が企図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の信号処理システムのブロック図。
【図２】本発明の信号処理システムのアナログ入力部の
ブロック図。
ブロック図。
【図３】アナログ入力部およびデジタル信号処理部の簡
単化されたブロック図。
単化されたブロック図。
【図４】本発明の信号処理システムのアナログ部分の第
１のデジタルアナログ変換器の１実施例のブロック図。
１のデジタルアナログ変換器の１実施例のブロック図。
【図５】本発明の信号処理システムのアナログ部分の第
１の積分器の１実施例のブロック図。
１の積分器の１実施例のブロック図。
【図６】典型的なパイロ電気検出器の出力の波形図ａ
と、本発明の技術によるフィールド間の利得反転後のａ
の波形図ｂと、パイロ電気検出器の出力の前のフィール
ドの波形図ｃと、ｂおよびｃに示された波形を合計した
後の出力の波形図ｄ。
と、本発明の技術によるフィールド間の利得反転後のａ
の波形図ｂと、パイロ電気検出器の出力の前のフィール
ドの波形図ｃと、ｂおよびｃに示された波形を合計した
後の出力の波形図ｄ。
【図７】本発明の信号処理システムのアナログ部分の第
２のデジタルアナログ変換器の１実施例のブロック図。
２のデジタルアナログ変換器の１実施例のブロック図。
【図８】本発明の信号処理システムのアナログ出力部分
の１実施例のブロック図。
の１実施例のブロック図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・エス・ヘイズ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90245、ローンデール、ウエスト・ワンハ ンドレッドシックスティーシックスス・ス トリート 4530 (72)発明者 フランク・エヌ・チュング アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91301、アゴーラ、バリー・ハイツ・ドラ イブ 28925 (72)発明者 ロバート・ダブリュ・クラット アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90274、ランチョ・パロス・バーデス、シ ーラベン・ドライブ 32350
Claims (7)
- 【請求項１】 非冷却検出器のアレイに使用し、各検出
器がそれに関係した増幅器を有し、各増幅器が利得を供
給するアナログ信号プロセッサにおいて、 アレイの各検出器／増幅器の対のＤＣオフセットを補償
する第１の回路と、 各検出器／増幅器の対の感度における変化を補正する第
２の回路とを具備し、 共通の入力信号に応じた各検出器／増幅器の対の出力が
等しいことを特徴とするアナログ信号プロセッサ。 - 【請求項２】 検出器が、バリウム−ストロンチウム−
チタン酸塩で形成されている請求項１記載のプロセッ
サ。 - 【請求項３】 第１の回路が、第１の基準入力信号に応
じて各検出器／増幅器の対のＤＣオフセットを決定する
請求項２記載のプロセッサ。 - 【請求項４】 第２の回路が、第２の基準入力信号に応
じて各検出器／増幅器の対の感度を決定し、それに応じ
て感度信号を生成する請求項２記載のプロセッサ。 - 【請求項５】 フィールド間のオフセットを調整する回
路をさらに含んでいる請求項２記載のプロセッサ。 - 【請求項６】 アレイにわたるグローバルな自動ＤＣレ
ベル制御信号を供給する回路をさらに含んでいる請求項
２記載のプロセッサ。 - 【請求項７】 アレイにわたるグローバルな自動利得制
御を行う回路をさらに含んでいる請求項２記載のプロセ
ッサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US226796 | 1994-04-12 | ||
| US08/226,796 US5591973A (en) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | Signal processor for infrared camera |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0846870A true JPH0846870A (ja) | 1996-02-16 |
| JP3100530B2 JP3100530B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=22850443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07087288A Expired - Lifetime JP3100530B2 (ja) | 1994-04-12 | 1995-04-12 | 熱赤外線カメラ用アナログ信号処理回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5591973A (ja) |
| EP (1) | EP0677957B1 (ja) |
| JP (1) | JP3100530B2 (ja) |
| KR (1) | KR0173827B1 (ja) |
| DE (1) | DE69529115T2 (ja) |
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| JP2001036358A (ja) * | 1999-06-15 | 2001-02-09 | Analog Devices Inc <Adi> | 可変利得増幅システム |
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