JPS6224780A - 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】 （技術分野） 本発明は、物体から輻射される赤外線をとらえて可視像
に変換する赤外線撮像装置に関するものであり、特に往
復走査時の信号処理に関する。

（従来技術） 赤外線撮像装置では、赤外センサの製造上の理由から、
一般に単一受光面を有するポイントセンサが用いられて
おり、二次元的に広がる熱画像を得るために、光学系を
二次元的に走査する方法が考えられている。この二次元
的な走査方法は、集束された光束を、回転多面鏡又はプ
リズム等を用いて像面において走査する像面走査方式と
、走査平面鏡等を用いて物体面を二次元的に走査する対
物面走査方式とに大別される。

上記各走査方式のうち像面走査方式は、構成が複雑化す
ること及び軸外の結像光束を使用することから収差等の
光学的性能を良好に保つことができないため、一般には
対物面走査方式が多く採用されている。

しかし、従来の対物面走査方式の赤外ｍ撮像装置によれ
ば、水平方向の走査時において、往路又は復路の何れか
一方のみの映像信号しか利用されておらず、他方の期間
は水平帰線時間に相当するため、映像信号の有効走査時
間に対して水平帰線時間が長くなり、結果として分解能
の向上及び走査の高速化を図ることができなかった。

（目　　的） 本発明の目的は、水平方向走査時に、電気的な処理によ
って往復走査を可能にし、もって、水平帰線時間を著し
く短縮させ、従来装置に対して機械的構成をほとんど変
更することなく分解能又は走査速度を２倍以上に高密度
化又は高速化することができる赤外線撮像装置を提供す
ることにある。

（構　　成） 本発明の赤外線撮像装置は、走査平面鏡を水平方向に一
定の視野角内で往復回動させる水平方向駆動源と、走査
平面鏡の水平方向への１走査周期における往路と復路と
のそれぞれの期間内に、走査平面鏡を瞬時視野だけ垂直
方向に回動させる垂直方向駆動源と、走査平面鏡によっ
て走査された赤外線を検知して熱映像信号を得る赤外線
検知器と、この赤外線検知器によって得られた熱映像信
号を水平方向の瞬時視野に相当する時間内でデジタル信
号に変換するアナログ−デジタル変換器と、デジタル変
換された熱映像信号を格納するランダムアクセスメモリ
であって少なくとも水平方向の解像本数に対応した容量
を有する画像メモリと。

この画像メモリのアドレスを行進させ、それぞれのアド
レスにそれぞれの熱映像信号に対応したデジタル信号を
格納するアドレスコントローラと、１水平ラインの往復
路それぞれに対応した熱映像信号が画像メモリに格納さ
れたのち、これらの信号が所要アドレスに転送されるビ
デオメモリとを有してなり、上記アドレスコントローラ
による画像メモリのアドレスの行進方向又は画像メモリ
からのビデオメモリへの画像信号の転送の順序を、走査
平面鏡の水平方向の往路期間と復路期間とで互いに逆向
きとしたことを特徴とする。

以下、図示の実施例に基づいて本発明の詳細な説明する
。

第１図は、対物面走査方式赤外線撮像装置の概念図であ
って、対物レンズ系Ｌ１の前方には走査平面鏡３が設置
され、この平面鏡３は、レンズ光軸○と交わる点を中心
とし上紙面に平行な方向である水平方向と紙面に垂直な
方向である垂直方向に回動可能に設けられ、物体４の面
を二次元的に同時に走査することができるようになって
いる。対物レンズ系Ｌ１は、物体４の一点の像を点Ｂに
結び、点Ｂ上の像はリレーレンズ系Ｌｌ、　Ｌ２によっ
てポイントセンサ６上に導かれるようになっている。

いま、走査平面鏡３を水平方向又は垂直方向に回動させ
ると、物体４の面が水平又は垂直方向に走査され、ポイ
ントセンサ６からは瞬時視野へ〇に応じた画像信号を得
ることができる。

第２図は上記の如き赤外線撮像装置における瞬時視野Δ
θを説明するためのものであり、ポイントセンサ６の有
効口径をｄ、対物レンズ系及びリレーレンズ系等でなる
結像レンズ系５の焦点距煎をｆとすると、瞬時視野Δθ
は、 Δθユｉ（ｒ　ａ　ｄ　） で与えられる。この瞬時視野Δθに応じて物体面の最小
分解長さＱが決まる。このように、瞬時視野Δθは、赤
外線撮像装置の光学的分解能を決定する。従って、対物
面走査方式では、水平方向の１ライン分の走査が行なわ
れている間に走査平面鏡を同時に瞬時視野に対応する角
度（Δθ／２）分たけ垂直方向に走査されるように制御
されなければならない。

本発明では、水平方向の往復１走査周期期間内の往復路
それぞれで（Δθ／２）だけ垂直方向に走査平面鏡を回
動させ、走査平面鏡を水平方向に１周期分回動させて物
体面を１周期分走査したとき２ライン分の映像信号が得
られるようにした。従って、水平方向の１周期の走査に
よって１ライン分の映像信号しか得られない従来の赤外
線撮像装置に比べ、本発明装置によれば１画面分の映像
信号を得るに必要な走査時間を半分に短縮することがで
きる。

第３図は、本発明に用いられる信号処理系統の例を示す
。第３図において、水平方向駆動源１は、走査平面鏡３
を水平方向に一定の視野角内で往復動させ、垂直方向駆
動源２は、走査平面鏡３の水平方向への１走査周期にお
ける往路と復路のそれぞれの期間内に走査平面鏡３を瞬
時視野だけ垂直方向に回動させるようになっている。走
査平面鏡３は、例えば、水平及び垂直の２軸ジンバルの
中心に配置し、水平方向駆動源として例えば駆動コイル
により平面鏡３を垂直軸の周りに回動させ、垂直方向駆
動源として例えばステップモータにより平面鏡３を水平
軸の周りに回動させるように構成することができる。

走査平面鏡３の水平及び垂直方向の回動により物体面が
走査され、その瞬間ごとの物体面の像が結像系５を通じ
て赤外線検知器としてのポイントセンサ６上に結像され
る。ポイントセンサ６は瞬間ごとの物体面の像に応じて
熱映像信号に変換し、この熱映像信号は熱映像処理回路
７により、入射パワーと直線的な関係を有する電圧レベ
ルの映像信号に変換される。

一方、走査機構系には、例えばフォトインタラプタ等で
なる水平同期検出系１１と垂直同期検出系１２がそれぞ
れ水平方向及び垂直方向の走査周縁部に設置されており
、これらの同期信号検出系１１゜１２からの検出信号が
同期信号発生回路１３に入力される。同期信号発生回路
１３は例えば水晶振動子等を有してなるクロックパルス
発生回路等からなり、サンプルホールド回路８及びアナ
ログ−デジタル（以下ｒＡ／ＤＪという）変換器９等に
必要な同期信号を発生させる。同期信号発生回路１３は
また、同期信号検出系１１，１２からの同期検出信号か
ら水平方向及び垂直方向の往復動作を識別するために必
要な信号ＨＤＧ、ＨＤＢ、ＶＤを発生させ、制御回路１
４に入力するようになっている。制御回路１４は、Ａ／
Ｄ変換された熱映像信号を、上水平ライン分の容量を有
する画像メモリ１５にデータバス２２を通じて格納し、
かつ読み出すための制御パルス■、ＷＥと、画像メモリ
１５のアドレスを制御する同期パルスＶ”Ｕ、ＰＤ、Ａ
ＤＳ＋１を出力する。

この同期パルス−９丁万、ＡＤＳ＋１はアドレスコント
ローラ１６に入力され、アドレスコントローラ１６はこ
れらの同期パルスに応じて画像メモリ１５のアドレスを
設定する。画像メモリ１５はランダムアクセスメモリで
なり、制御回路１４からの制御パルスＳ、ｗｐにより、
上記アドレスコントローラ１６を通じて設定されたアド
レスに熱映像信号を格納し、また、格納された熱映像信
号を設定されたアドレス毎に読み出す。

画像メモリ５に格納された１水平ライン分のデータは、
ビデオＲＡＭコントローラ１７のコントロールによりビ
デオＲＡＭ１８の所要アドレスに水平帰線期間内に転送
される。このとき、ビデオＲＡＭ１８のアドレスマツプ
は第６図のようになっており、（ｍ、ｎ）番目の画素デ
ータに対応するアドレスをＡ（ｍ、ｎ）とすると、この
アドレスＡ（ｍ、ｎ）は Ａ（ｍ、ｎ）＝＝ｍ＋（Ｍ＋１）ｎ で表される。ここで（Ｍ＋１）はＴＶの水平解像本数で
あり、同様に垂直解像本数は（Ｎ＋１）で表わされ、よ
って、ビデオＲＡＭ１８の必要な容量は（Ｍ＋１）Ｘ（
Ｎ＋１）ワードとなる。

ビデオＲＡＭ１ｇに格納された熱映像信号はＤ／Ａ変換
器１９によりアナログ信号に変換され、さらに、ＴＶ信
号変換器２０により所要同期信号の付加及び所要電圧レ
ベルに変換された後ＴＶモニタ２１に映し出される。

第４図は平面鏡３による往復走査に対応した主要信号の
タイミングチャートである。信号ＨＤＧは水平方向の１
往復走査を識別し、また、信号ＨＤＢは上記１往復走査
中の往路走査と復路走査を識別するために必要なもので
あり、これらの信号ＨＤＧ、ＨＤＢは、フォトインタラ
プタ等を有してなる同期検出系１１で発生される信号を
波形整形することによって得ることができる。第４図に
おいて、　信号Ｖ百、ＰＤは、信！ＨＤＧ、ＨＤＢから
フリップフロップ回路等によって得られるタイミングパ
ルスであり、同期信号発生回路１３の内部で発生される
。信号■１は、帰線期間と往路有効走査期間からなる往
路走査期間と、帰線期間と復路有効走査期間からなる復
路走査期間とを区分し、信号丁１は、往復走査期間にお
ける往路及び復路それぞれの帰線期間内においてデータ
転送期間を設定する。

第５図は、前記画像メモリ１５のアドレスコントローラ
１６の具体例を示すものであり、１水平ラインの画素数
を２５６個としたときの構成を示す。第５図において、
プリセットモード付のアップダウンカウンタ２４．２５
はアドレスカウンタをなしており、第４図に示されてい
るように、往路走査時にはタイミングパルス■はｒＯＪ
となるためカウントアツプモード′となる。このとき、
初期アドレスはタイミングパルス■によりｒＯＪにプリ
セットされ、第７図及び第９図に示されているように、
（Ｍ＋１）個の画像信号が順次一定の向きに画像メモリ
１５に格納される。この格納時のサイクル時間は平面鏡
の走査時間に対応しており、水平方向では、瞬時視野Δ
θを走査する時間に等しく、垂直方向では、瞬時視野へ
〇の走査時間が水平方向の往復走査時間のほぼ半分とな
るように制御されている。

こうして１水平ライン分の画像信号が画像メモリ１５に
格納されると、この画像信号は第６図のアドレスマツプ
に対応したビデオＲＡＭ１８のアドレスに転送される。

第９図の右半部はこの転送状態を示している。

次に、水平方向の復路走査時には、第８図に示されてい
るように、タイミングパルス■１を「１」として、アド
レスコントローラ１６のアドレスカウンタをダウンモー
ドにし、画像メモリ１５への画像信号の格納アドレスを
逆向きに行進させる。こうして１水平ライン分の画像信
号が画像メモリ１５に格納されると、第１０図の右半部
に示されているように、メモリ１５に格納された画像信
号がビデオＲＡＭ１８の所要アドレ・スに転送される。

このときの転送順序は前記往路走査の場合の転送順序と
同じである。

このようにして、走査平面鏡の水平方向の往復走査のう
ち、往路走査時における画像メモリの各アドレスへの画
像信号の格納順序と復路走査時における画像メモリの各
アドレスへの画像信号の格納順序とを互いに逆向きにし
たため、往復路それぞれの熱映像信号を利用することが
可能になり、従来の装置に比較して２倍の走査速度を得
ることができる。

なお、画像メモリの各アドレスへの画像信号の格納順序
を水平走査時の往路と復路とで同じにし、画像メモリか
らビデオＲＡＭへの画像信号の転送順序を往路と復路と
で逆にしてもよい （効　　果） 本発明によれば、１水平ライン分の画像メモリを設置し
、往復走査のタイミングに従ってこの画像メモリの書き
込み制御を行なうとともに、往復路それぞれで垂直方向
に瞬時視野Δθだけ平面鏡を走査する手段を備えたこと
により、往復路それぞれの熱映像信号を利用することが
可能となり、従来の赤外線撮像装置に比較して２倍の走
査速度を得ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は対物面走査赤外線撮像装置の例を概略的に示す
光学配置図、第２図は赤外線撮像装置における瞬時視野
を説明するための光学配置図、第３図は本発明の実施例
を示すブロック図、第４図は同上実施例における平面鏡
による往復走査に対応した主要信号のタイミングチャー
ト、第５図は上記実施例中の画像メモリのアドレスコン
トローラの具体例を示す回路図、第６図は上記実施例中
のビデオＲＡＭの例を示すアドレスマツプ、第７図乃至
第１Ｏ図は上記実施例における熱映像信号の画像メモリ
への格納及び転送動作を示すタイミングチャートである
。 １・・・水平方向駆動源、２・・・垂直方向駆動源、３
・・・走査平面鏡、６・・・赤外線検知器としてのポイ
ントセンサ、９・・・アナログ−デジタル変換器、１５
・・・画像メモリ、１６・・・アドレスコントローラ、
１８・・・ビデオメモリとしてのビデオＲＡＭ。 イ戸門し　　　イ　　　　因 と 亮２　因 烏５　因 売６ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 走査平面鏡により、物体面を水平方向及び垂直方向に二
   次元的に機械的に走査する手段を有する赤外線撮像装置
   において、走査平面鏡を水平方向に一定の視野角内で往
   復回動させる水平方向駆動源と、走査平面鏡の水平方向
   への１走査周期における往路と復路とのそれぞれの期間
   内に、走査平面鏡を瞬時視野だけ垂直方向に回動させる
   垂直方向駆動源と、走査平面鏡によって走査された赤外
   線を検知して熱映像信号を得る赤外線検知器と、この赤
   外線検知器によって得られた熱映像信号を水平方向の瞬
   時視野に相当する時間内でデジタル信号に変換するアナ
   ログ−デジタル変換器と、デジタル変換された熱映像信
   号を格納するランダムアクセスメモリであって少なくと
   も水平方向の解像本数に対応した容量を有する画像メモ
   リと、この画像メモリのアドレスを行進させ、それぞれ
   のアドレスにそれぞれの熱映像信号に対応したデジタル
   信号を格納するアドレスコントローラと、１水平ライン
   の往復路それぞれに対応した熱映像信号が画像メモリに
   格納されたのち、これらの信号が所要アドレスに転送さ
   れるビデオメモリとを有してなり、上記アドレスコント
   ローラによる画像メモリのアドレスの行進方向又は画像
   メモリからのビデオメモリへの画像信号の転送の順序を
   、走査平面鏡の水平方向の往路期間と復路期間とで互い
   に逆向きとしてなる赤外線撮像装置。