JPS6049233A - 焦電型赤外線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は物体の温度分布を二次元の映はとして表示させ
るための焦電型赤外線撮像装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 物体の温度分イＤを二次元の映像に変換する方法として
焦電物質をターゲットとして用いた焦電Ｊ（！！赤外線
撮像管があり、通常のプレビジョン方式で撮像できる点
で注目されている。この動作について説明すると、被写
体の表面からその温度分布に応じて放射させる赤外線を
光学系によりターゲ。

ト上に結像させ、ターゲット上に赤外線強度分１１ｉ像
を形成すると、焦電物質から形成さＪしているターゲッ
トに吸収され、ターゲツト面に温度変ｆＬ分布が生じ、
さらに焦電効果により電荷分布を誘起する。これを電子
ビーム走査により読み出すことにより、温度分布画像信
号を得るわけである。ところで、焦電効果は温度変化に
より電荷が誘起される現象であるから、静止している被
写体を観測する場合はチョッパーにより毎秒数回ないし
１０回程度の速さで入射赤外線を断続する必要がある。

上記焦電型赤外線撮像管を用いた撮像装置の基本構成を
第１図に示す。焦電型赤外線撮像（ｒｌのターゲ、ｌ・
２に入射する赤外線はモーター３により回転されるチョ
ッパー４によって断続され、ターゲット２に電荷分布像
を形成する。この電イ：：１分布像はターゲット２上を
偏向コイル５を用いて電子ビーム６で走査することによ
り読み出される。

読み出された映像信号は増幅器γにより増幅７＼れ、信
号処理部８で必要な信号処理を施された後、人子装置９
に供給され表示される。才だ、チョッパー４に付属して
いる発光器１０と光検出器１１はチョッパー４のチョッ
ピング時期を検出し、電子ビーｌ、の垂直同期と同期す
るようにモーター３の速度を制御する。すなわち、例え
ば８フイールドごとにチョッパー４を開閉する時、テレ
ビジョン標準同期信号発生器１２からの垂直同期信号Ｖ
Ｄを１／１６にカウントダウンした信号と、光検出器１
１からの信号を位相比較回路１３で位相比較し、その誤
差信号をモーター制御回ｉ１・６１４に送り、常に８フ
イールドごとにチョッパー４が開閉されるようにモータ
ー３の速度を制御すると同時に、テレビジョン標準同期
信号発生器１２から垂直同期信号ＶＤをカソード電源１
５、偏向電源１６等に送って電子ビーム走査を制御した
り、信号処理部８へ送ってその信号取り込みタイミング
Ａ、（、ｔを制菌したりするわけである。

さて、焦電型の赤外線撮像装置においては、ターゲット
２が熱時定数（焦電物質の熱時定数は２〜８秒程度）を
持つため標準のテレビ方式で１σフイールド電子ビーム
走査により信号をｉｋみ出した場合でも、市のフィール
ドで読み出し切、？もずに残留した電荷と次に読み出す
１での１７フィールド間のターゲット温度変化により誘
起される電荷の４１１がターゲット２土の電荷となり、
読み出しイハ−ひ：１；：の大きさは各フィールドで変
わってくる。寸だ、信号の読み出すフィールドを１４５
フイールドでは：４−く、例えば１フイールドおき、あ
るいは１フｆ−ルド読んて３フイールド読丑ないとか、
２フィールド読んで２フィールド読寸ないとか、任煮の
フィールドで信号読み出しを行う方法があり、信円の読
み出し方によっても信号出力の大きさは各フィールドで
変わってくる。寸／ζ最大信号出力のフィールドも変わ
ってくる。さらにターゲット焦電材料を変えても、その
物質定数の違いから信号出力の内容、最大信号出力フィ
ールドが変わってくる。

このように信号出力フィールドの内容が変わってくると
、例えば、信号処理部８での信号処理の信号取り込みタ
イミングが変わってくるため、その都度信号処理部８の
タイミングの調整が必要となる。よって、焦電型赤外線
撮像装置の赤外線撮像部で信号読み出し方式を変えた時
には、その都度信号処理部８でのタイミングを調整しな
くてはならないという問題が発生する。

一方、出力信号を遅延するという面から見るに、遅延回
路を用いて信号位相を変える方法も考えられるが、現在
性われているチョッピングの速さが毎秒数回〜１０回程
鹿のチョッピング速度に必要な１００　ｍ５ｅｃ　以上
の遅延を行わせるビデオ信号帯域の遅延素子技術がそこ
まで到達していないので、現時点では出力信号の遅延と
いう面からの解決は困ガｔである。

発明の目的 本発明は被写体から放射される赤外線を受けて被写体の
温度分布像を形成させるための焦電型赤外線撮像装置に
おいて、ターゲット材料や信号の読み出し方法等による
出力信号の内容変化に応じたイへ号処理を可能とさせる
ことをｆ］１的とするものである。

発明の構成 本発明は上記目的を達成させるために、基）ＩＩ−信号
に対しチョッパーの開閉位相′ｆ：変えるか、あるいは
チョッパーの開閉位相に対し基■信号の１）ｒ相を変え
ることによって基準信−どに対する相対的出力信号位相
を任意に変えることを可能とするものである。

実施例の説明 以下本発明の実施例について図面とともに詳、（Ａ１１
に説明する。

例えば、通常のテレビジョン方式で撮像する焦電型赤外
線撮像装置で、例えば８フィールドごとにチョッパーを
開閉する場合、その基準（ｒｊ　”’シ’として第２図
ａに示ず１／６０秒周期の・（ルスが用いられる。第２
図ｂ　−ｅはそれぞれこの、Ｃルスをもとに１／２　、
１／４　、１／８　、１／１６にカウントダウン（−７
だパルスで、それぞれ第１図における偏向電源１６、カ
ソード電源１５、信号処理部８および位相比較回路１３
に加えられる同期（ｉ’ｉ号である。

チョッパー開閉のだめのモーター制御用の基準信号には
ｅの信号が用いられ、とのｅの信号がテレビジョン同期
信号発生器１２から位相比較回路１３へ送出されて位相
比較され、モーターの制御が行われてチョッパーの開閉
が制御される。寸だ通常は基準信号としての基準パルス
に対し、撮像装置谷部位の位相、チョッパー開閉位相お
よびターゲット２からの信号出力フィールドの位相の関
係はそれぞれ第３図のａ、ｂ、ｃ、ｄのような関係にあ
る。ここでｂは基準パルスを基準として同期をとってい
る撮像装置各部位のうち、チョッパー開閉同期以外の部
位に対するもので、代表例として偏向電源用の同期信号
を示す。以下、撮像装置各部位の同期信号としてこの信
号で代表する。

さらにチョッパー開直後の信号出力フィールドを第１フ
イールド、以下第２フイールド、・・・・・・・第１６
フイールドと次のシャ、クー開直前〕１、でフＣ−ルド
番号を第３図のようにつける。

次に本発明の位相変換を行うと、すなわち、基準信号に
対しチョッパーの開閉位相をｎフィールド分変えること
によって、例えば２フィールド分（１／３０秒）遅らせ
ると、第４図のように基準信号としてのパルス信号ａに
対し、撮像装置谷部Ｉ３：’の同期信号ｂ、チョッパー
開閉Ｃおよび信じ出力フィールドｄのような位相関係ぐ
こなり、チヨノ・ぐ−位相を変えなかった場合の第３図
の位相関係と比較してみると、位相を変える「）１■の
第１フィールドに第１５フイールド、第２フイールドＱ
こ第１６フイールド、・・・・・・・・とその信号内容
が変わって入ることがわかる。

一方、チョッパーＤｉｌ閉に対し基Ｎ２信号自身ヲｎフ
ィールド分変えることによって、例えば１フフィールド
分（１０００秒）遅らせると第５図のよう４二位相関係
になり、第３図の基私信号の位相を変えなかった場合と
比較してみると、位相を変える前の第１フイールドに第
２フィールド、第２フイールドに第３フイールド、・・
　・とその（＋Ｔ−’；ｊ内容が変わって入ることがわ
かる。

すなわち、チョッパーの開閉位相あるいは基準信号位相
を変えることによって、通常動作の信シシ゛出カフイー
ルドの位置に対し任意のフィールド数ズした信号出力に
置き換える、つまり、基準信号に対し出力信号の位相を
相対的に変えることができるわけである。

実施例１ 焦電型赤外線撮像装置において、通常動作の信号読み出
し方式の場合、第６図のように基準パルスａに対し、チ
ョッパーの開閉し、連続フィールド読み出し方式による
出力信号Ｃの位相関係は図のような関係になり、信号読
み出し方式をチョッパー開閉の聞咎１回、最大信号出力
フィールドで読む方法をとるとｄのようになる。ところ
が、Ｃの場合の最大信号出力フィールドは正画像信号が
第４フイールド、負画像信号が第１２フイールドになり
、ｄの場合の最大信号出力フィールドの第８フイールド
、第１６フイールドと一致しない。

そこで、チョッパー開閉の間各１回信号読み出しを行う
時、チョッパーの位相を４フィールド分進めるか、基準
信号としての基準パルスの位相を４フィールド分遅らせ
ることによって、相対的に基準信号としての基準パルス
ａに対し、チョッパー開閉位相、出力信号位相がそれぞ
れｅ、ｆのようになり、実質的に最大出力フィールドが
同一　）、イールドになり、基準パルスに対する位相と
しては常に第４フイールドと第１２フイールドに最大信
号出力のフィールドが位置するようにできる。

実施例２ 焦電型赤外線撮像装置において、通常動作の信号読み出
し方式の場合、第７図のように基準パルスａに対し、チ
ョッパーの開閉ｂ、１フィールド置きに読み出す方式に
よる出力信号Ｃ、チョッパー開閉の聞咎１回、最大信号
出力フィールドでｗ′シむ方式による出力信号ｄの位相
関係になる。どころかＣの場合の最大信号出力フィール
ドは止・負画像信号がそれぞれ第７フイールド、第１６
フイールドになり、ｄの場合の第８フイールド、第１６
フイールドと一致しない。そこで、チョッパー開閉の間
各１回信号読み出しを行う時、チ３ッ″−の位相を１フ
ィールド分進めるか、基準イＢ　−７５とじＣの基準パ
ルスの位相を１フィールド分遅らせることによって、相
対的に基準信号としてのノ、（五￥ｉ　／　＋ルスａに
対し、チョッパー開閉位相、出力信号位相がそれぞれｅ
、ｆのようになり、実質的に最大出力フィールドが同一
　フィールドになり、基１ｉｆｉパルス（９一対する位
相としては常に第７フイールドと第１５７．イールドに
最大信号出力の）、イール１°が１→゛５・−置するよ
うにできる。

第８図は以上の位相変換を行うプζめの回路の実施例で
ある。この回路は第１図の同期信号発生器１２に対応す
るものである。なお一本発明においてこの部分以外は第
１図とすべて同一である。図において、２１は基準パル
ス発生器で、１／６０秒周期の基準パルス２１を発生ず
る。この基ｆ％ｊ−パルス（佳それぞれ分周器２２．２
３．２４．２５でそれぞれ所定の分周比で分周され、偏
向電源１６、カッ−ド電源１６、信号処理部８、位相比
較回路１３の同期信号を発生ずる。分周器２５ｉＪ基準
・ζル′）、金１／１６に分周し、移相器２６で所定の
フィールド数に対応して位相を変化させて、位相比較回
路１３へかえられる。移相器２６で移相する量はｉＫＪ
述した各実施例のように定められる。

なお、基準パルスの方を移相させる場合も同様に移相器
で行なえばよい。

発明の効果 以上のように、本発明は被写体から放射される赤外線を
受けて被写体の温度分イ１】像を形成さぜる際、撮像装
置各部の同期信号を設定するだめの基準信号の位相とチ
ョッパー開閉位相とを相対的に変化させ、基準信号に対
して出力信州の位相を相対的に変えるようにした焦電型
赤外線撮像装置で、信号電荷の読み出し方法や焦電イ、
（別の如何Ｋかかわらず常に最大信号出力フィールドを
信号処理部に取り込むことができる。特に違った赤外信
吟＋ｌ’ｉ報を得るために、信号読み出し方法を赤外線
撮像部：部において切り換えて用いることができる場合
雪その最大信号出力）、イールドが変わるため、（１，
−’；処理部での取り込みタイミングを調整することが
必要であったが、本発明を用いて赤外線撮像部での信号
読み出しの方法を切り換えると同時に、あらかじめその
最大信号出力）、イールドが信号処理部数シ込みフィー
ルド位置のタイミングに位相が合うようにしておけば、
自動的にその読み出し方法の最大出力信号が信号処理部
に取り適寸れ、信号処理が行われるという効果を発揮す
るわけである。１だ、どＡ）な信号読み出し方法の撮像
部に対しても本発明による出力信号位相の変換を行えば
一つの信号処理部で処理が可能となり、その効果を発揮
する。

焦電型赤外線撮像装置においてはクーゲットとじて焦電
物質を用いているため応答速度が遅く、Ｓ／Ｎ向−にの
ため信号処理が行わｉｔている。（ｉｊ’　−４’ｊ処
理は出力信号を取り入れて処理を行うわけであるが、例
えばチョッパー開・閉に応じて最大信号出力の１フイー
ルドを取り入れて信号処理を行う方式のものにおいては
本発明の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図はｑ）Ｙ：来の焦電型赤外線撮像装置の（（“４
成を示すブロック図、第２図は本発明による焦電Ｊ））
！赤外線ａ＋象装置に用いられる各種基準同期信号の波
形図１．■３図は位相変換を行わない通常動作時の谷（
−１・信号の波形図、第４図ないし第７図は谷々本発明
の実施例による焦電型赤外線撮ｆ’３４装置の信号波形
の波形図、第８図は本発明の実施例による焦電型赤外線
撮像装置の同期信号発生器部を示すブロック図である。 １・・・・焦電型赤外線撮像管、２・・ターゲット、３
・・・・モーター、４・・−・チー１７）よ−、８・・
・・・信−号処理部、９・・・・・表示部、１２・・・
・・・同期信号発生８：；、１３・・・・・・位相比較
回路、１４−・・モーター制御回路、２１　・・基準パ
ルス発生器、２２へ・２５・。 分周器、２６・・・・・移イ１］器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１　図 ヘ　、　へ　５　−＋ （ｊ　、ｊ）　’Ｊ　太　句 （ト）　ε　４　０　■ 図 １・、［第 １　− ８６．・−ゝ 第８図 イ ／？ 扁向変称／ム 弦邦民較回路Ｂへ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被写体から放射される赤外線像の撮像装置各部の同期信
   号を設定する基準信号の位相と、チョッパ開■】信号の
   位相とを相対的に変化させ、基準信号に対して出力画像
   信号の位相を相対的に変化させることを特徴とする焦電
   型赤外線撮像装置。