JPS61154278A - 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、目標物体を捜索、追尾走査を行ない、目標物
体よりの赤外線を捕捉し、電気信号に変換して画像処理
する赤外線撮像装置に関し、特に捜索時において目標物
体の走査方法と電気信号の画像処理方法を改良した赤外
線撮像装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は従来の赤外線撮像装置のブロック図であり、赤
外線撮像装置は飛行機や船舶に搭載され、集光レンズ２
，３．４よりなる光学系と、第１の走査鏡６はジンバル
に載置されてジンバルの回転による遅い走査と、走査鏡
６の速い走査とにより目標物体の捜索と追尾を行ってい
る。

目標物体１の放射赤外線エネルギーは、集光レンズ２，
３．４により集光され、多素子検知器よりなるアレー検
知器５の検知素子面上に入射する。

検知素子は紙面に垂直に並び、２次元目標の紙面に垂直
な次元の情報は対応する素子により取得される。一方目
標物体１の矢印に示される方向の情報Ｇま集光レンズ３
と４の間にある第１の走査鏡６により検知素子面上に集
光される光束を走査することにより、各素子に入射する
赤外線エネルギーの時間的変化として取得される。

このように、各素子に取得された赤外線エネルギーは、
各素子により電気信号に変換され、それぞれの素子に接
続されている増幅器７１〜７ｎにより所定の映像信号レ
ベルに増幅されて信号処理部８に入力される。

信号処理部８は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）８１と、Ａ
／Ｄ変換器８２と、フレームメモリ８３と、Ｄ／Ａ変換
器８４とより構成されている。増幅器７１〜７ｎの出力
映像信号は、ＭＵＸ８１によりシリアル信号に直された
後、Ａ／Ｄ変換器８２でディジクル信号に変換される。

変換されたディジタル信号はフレームメモリ８３で１両
面分づつ記憶されＤ／Ａ変換器８４に出力される。Ｄ／
Ａ変換器８４は１画面分づつ入力されるディジクル信号
をアナログ信号に変換し、表示部９に出力して対象物体
を画像表示する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の赤外線撮像装置は、目標物体の捜索時においては
、ジンバルによる遅い走査に加えて速い走査を行なう走
査鏡も動作させて像を得ている。

この走査方式においては、同一の目標物体に対してｌＯ
〜２０のフレームが取得できるが、これらのフレーム取
得期間中に、ジンバルの捜索移動によるフレーム中の像
位置が移動する。そこで、像の移動位置の補正を画像処
理回路において電気的に行っているが補正が不完全であ
り、フレーム積分が充分有効に実施出来ないという問題
が有った。

以上の問題点を解決する方法としては、捜索時は走査鏡
を停止し、ジンバルのみを動かずジンバル走査方式が考
えられる。しかしこの場合上記のフレーム積分と同様の
Ｓ／Ｎ改善の効果を（Ｍるためには、増幅器の帯域幅を
ジンバル走査の速度に応じて狭くしてやる必要があるが
、多数の増幅器について実施するのは困難であった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解消した赤外線撮像装置を提供
するもので、その手段は、目標物体よりの赤外線を捕捉
して集光する集光レンズと、前記集光赤外線を走査する
第１の走査鏡と、前記第１の走査鏡の反射赤外線を光電
変換するアレー検知器とを搭載して前記目標物体を追尾
するジンバルと、前記アレー検知器の出力電気信号を画
像処理する画像処理部とを備えてなる赤外線撮像装置に
おいて、前記集光レンズの集光点に集光光を遮蔽する部
材と、前記第１の走査鏡の反射光路に第２の走査鏡と、
前記目標物体の捜索、追尾のそれぞれの時点において前
記第１．第２の走査鏡の動作を制御する制御回路とを付
設するとともに、前記制御回路の制御により、前記捜索
時に前記第２の走査鏡の走査により得られた前記部材光
信号と、前記集光光信号とを積算する積算回路を前記画
像処理部に設けて成る赤外線撮像装置によってなされる
。

〔作用〕

上記赤外線撮像装置は、追尾時は従来の撮像方法とし、
特に、捜索時において第１の走査鏡を固定し、ジンバル
の走査のみで像を得るとともに、第１の走査鏡の反射光
路上に設けられた第２の走査鏡により、集光点に設けら
れて集光光を遮蔽する部材（ナイフェツジ）面の放射赤
外線と、ナイフェツジを連通する外部よりの集光光とを
交互に走査し、アレー検知器の各検知素子に入射する。

各検知素子は、交互に入射された前記両光外線エネルギ
ーを光電変換して各素子に接続された増幅器により所定
の映像信号レベルに増幅され画像処理部に入力される。

画像処理部は、入力されたナイフェツジ面の電気信号と
外部よりの電気信号をＭＵＸを用いてシリアル信号に直
した後、Ａ／Ｄ変換でディジタル信号に変換し、変換し
たそれぞれのディジタル信号を積算回路にて積算し、デ
ィジタル的にＤＣ再生を施した後、フレームメモリにお
いて１画面分記憶させ表示部に出力して画像表示を行な
う。

上記方式は捜索時において、走査方法をジンバル走査の
みとし、かつナイフェツジ面と外部とを交互に走査する
ことにより、検知信号の加算と、ナイフェツジの一定温
度による信号を基準としたＤＣ再生信号を得ることによ
り、増幅器の帯域幅を切換えることなくＳ／Ｈの向上と
、理想的なフレーム積分を実施することができ、目標探
知性能を向上することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は第２
の走査鏡の走査動作を説明するための模式図、第３図は
一実施例の動作を説明するための信号波形図である。

第１図のブロック図に示すように、本発明の一実施例の
赤外線撮像装置は、第６図に示す従来の赤外線描像装置
に、集光レンズ２の集光点へに設けられ、集光光を遮蔽
するナイフェツジ１１と、第１の走査鏡６の反射光路」
二に設けられ、ナイフェツジ１１と集光点へとを交互に
走査する第２の走査鏡１２と、走査鏡１２の走査によっ
て得られたナイフェツジ１１と外部の赤外線エネルギー
を用いてディジタル的にＤ’Ｃ再生を行なう積算回路１
３と、捜索時および走査時において、第１および第２の
走査鏡６．１２の固定および走査動作と、ナイフェツジ
１１の集光点への設置および排除と、スイッチ１４の切
換え動作とを制御する制御回路１０とが付加されて構成
されている。

その動作は、捜索時は制御回路１０の制御によって第１
の走査鏡６は固定されており、ジンバルのみによって目
標物体１を遅い速度で走査する。ジンバルの走査により
捕捉された目標物体１の赤外線エネルギーは、集光鏡２
，３により集光され、固定された第１の走査鏡により反
射されて第２の走査鏡１２を介してアレー検知器５の各
検知素子に入射される。

第２の走査鏡１２は、第２図の模式図に示すようにナイ
フェツジ１１面と集光点Ａとを交互に約１１１１！１の
周期で走査する。この第２の走査鏡１２の走査によって
第３図の信号波形図に示すように、各検知素子は約１　
＋＋＋ｓの間隔を持ってナイフェツジ面の赤外線エネル
ギー信号と、その間隔内で捕捉した外部（目標物体）よ
り入射される赤外線エネルギー信号とを順次光電変換し
て出力する。

各検知素子の出力電気信号は、それぞれの素子に接続さ
れている増幅器７１〜７ｎにより所定の映像信号レベル
に増幅された後、ＭＵＸ８１でシリアル信号に直される
。

ここで、第３図の信号波形図に示すように、上記捜索モ
ードにおけるジンバル走査では走査線１本分の撮像期間
に相当する走査鏡１２の１周期（１ｍＳｅｃ）間に各素
子の信号を３０〜５０回サンプリングして取出すように
ＭＵＸ８１の切換え速度を定めてあり、各素子について
のかかるサンプル出力が逐次Ａ／Ｄ変換器８２でディジ
タル信号に変換され、切換えスイッチ１４を介して信号
処理部８に付加された積算回路１３の加算回路１３ａに
入力される。

加算回路１３ａは第２走査鏡１２の各走査周期の間に入
力されるナイフェツジ１１および外部からの赤外線量の
サンプリング値に対応するディジタル信号のそれぞれに
ついて積算を実施し、さらに積算回路１３を構成するワ
ーキングメモリ１３ｂによりナイフェツジからの信号を
ベースとしてディジタル的にＤＣ再生を行ない、フレー
ムメモリ８３に１走査線づつ１画面分記憶させた後、表
示部９に画像表示する。

捜索が完了して目標を追尾する時は、制御回路１０の制
御によりナイフェツジ１１を集光点Ａより排除し、第２
の走査鏡１２を第１の走査鏡の反射光が各検知素子に入
射される位置へ固定して第１の走査鏡の走査を行なわし
めるとともに、切換えスイッチ１４を切換えてＡ／Ｄ変
換器８２とフレームメモリ８３を接続して従来の画像処
理を行なわしめる。

第４図は本発明の他の実施例の走査鏡の走査動作を説明
するための模式図、第５図は他の実施例の動作を説明す
るための信号波形図である。

第４図に示すように、第２の走査鏡１２を横方向の走査
に加え、縦方向の走査を追加して動作するようにしたこ
とにより、ナイフェツジと外部とを交互の走査が完了し
た時点で縦方向の走査により１個毎の検知素子を見るよ
うにしている。その結果、各素子の出力信号は第５図の
配列のビデオ信号が得られる。この実施例では追尾時に
インクレス方式を採用することができ、同一画素数に対
して半分の検知素子数ですませることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、捜索時において、
第１の走査鏡を固定してジンバルのみによる走査とし、
かつ第２の走査鏡の走査により一定温度を持ったナイフ
ェツジ面の赤外線と外部赤外線を交互に捕捉することに
より外部検知信号を積算して、ＤＣ再生を行なうことが
でき、外部信号のＳ／Ｎか改善されて画像品質が向上し
、探知性能を飛曜的に良くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施のブロック図、第２図は第２の
走査鏡の走査動作を説明するための模式図、第３図は一
実施例の動作を説明するための信号波形図、第４図は本
発明の他の実施例の走査鏡の走査動作を説明するための
模式図、第５図は他の実施例の動作を説明するための信
号波形図、第６図は従来の赤外線撮像装置のブロック図
である。 図において、１は目標物体、２．　３．　４は集光レン
ズ、５はアレー検知器、６は第１の走査鏡、７１〜７ｎ
は増幅器、８は信号処理部、８１はマルチプレクサ（Ｍ
ＵＸ）、８２はＡ／Ｄ変換器、８３はフレームメモリ、
８４はＤ／Ａ変換器、９は表示部、１０は制御回路、１
１はナイフェツジ、１２は第２の走査鏡、１３は積算回
路、１３ａは加算回路、１３ｂはワーキングメモリ、１
４は切換えスイッチをそれぞれ示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 目標物体よりの赤外線を捕捉して集光する集光レンズと
   、前記集光赤外線を走査する第１の走査鏡と、前記第１
   の走査鏡の反射赤外線を光電変換するアレー検知器とを
   搭載して前記目標物体を追尾するジンバルと、前記アレ
   ー検知器の出力電気信号を画像処理する画像処理部とを
   備えてなる赤外線撮像装置において、前記集光レンズの
   集光点に集光光を遮蔽する部材と、前記第１の走査鏡の
   反射光路に第２の走査鏡と、前記目標物体の捜索、追尾
   のそれぞれの時点において前記第１、第２の走査鏡の動
   作を制御する制御回路とを付設するとともに、前記制御
   回路の制御により、前記捜索時に前記第２の走査鏡の走
   査により得られた前記部材光信号と、前記集光光信号と
   を積算する積算回路を前記画像処理部に設けて成ること
   を特徴とする赤外線撮像装置。