JPH0126594B2 - - Google Patents
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- JPH0126594B2 JPH0126594B2 JP59096201A JP9620184A JPH0126594B2 JP H0126594 B2 JPH0126594 B2 JP H0126594B2 JP 59096201 A JP59096201 A JP 59096201A JP 9620184 A JP9620184 A JP 9620184A JP H0126594 B2 JPH0126594 B2 JP H0126594B2
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- Japan
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- field stop
- level
- stop means
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- Radiation Pyrometers (AREA)
- Picture Signal Circuits (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は赤外線撮像装置に関し、特に機械的走
査方式の赤外線撮像装置における直流再生のため
のクランプレベル制御手段に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an infrared imaging device, and more particularly to a clamp level control means for direct current reproduction in a mechanical scanning infrared imaging device.
一般に可視撮像装置においては、直流再生は広
く用いられている技術であるが、赤外領域あるい
は長赤外領域においては、その重要性はさらに大
きくなる。特にFLIRの場合には、入射光パワー
の変動分のみを抽出して出力するので、忠実な赤
外画像を得るには直流再生が不可欠となる。その
ため従来から、光学系中の実焦点面付近においた
フイールドストツプの面を走査したときの検知器
出力レベルを基準としてクランプをかける方法が
とられていた。
In general, direct current reproduction is a widely used technique in visible imaging devices, but its importance becomes even greater in the infrared region or long infrared region. In particular, in the case of FLIR, only the fluctuations in the incident light power are extracted and output, so DC reproduction is essential to obtain faithful infrared images. Conventionally, therefore, a method has been used to apply a clamp based on the output level of the detector when scanning the surface of a field stop located near the actual focal plane in the optical system.
しかしこの場合、視野内の目標物の温度とフイ
ールドストツプの温度とが極端に異なる場合は、
検知器出力信号を増幅する増幅器のダイナミツク
レンジの殆んどをこの温度差が占めてしまい、重
要な交流成分に対しては飽和による信号歪みを生
じやすくなるため、ダイナミツクレンジが相対的
に小さくなるという問題点があつた。 However, in this case, if the temperature of the target in the field of view and the temperature of the field stop are extremely different,
This temperature difference accounts for most of the dynamic range of the amplifier that amplifies the detector output signal, and signal distortion due to saturation is likely to occur for important AC components, so the dynamic range is relatively There was a problem with it being smaller.
本発明の目的は、機械的走査方式の赤外線撮像
装置において、フイールドストツプと視野内目標
物との温度差をフイールドストツプの温度を制御
することにより小さく保つて、システムの実効的
なダイナミツクレンジを大きくする手段を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to maintain the temperature difference between a field stop and a target within the field of view small by controlling the temperature of the field stop in a mechanical scanning type infrared imaging device, thereby improving the effective dynamics of the system. The purpose is to provide a means to increase the range.
本発明は、検知器出力の視野中でのレベルとフ
イールドストツプに対するレベルとを比較し、そ
の差を極小にするようにフイールドストツプの温
度を自動制御するものであり、その構成は、機械
的走査方式の赤外線撮像装置において、赤外線の
入射パワーを検出する検出器と、検出器の光学系
の実焦点面近傍に配置した温度制御可能なフイー
ルドストツプ手段と、該フイールドストツプ手段
を走査している期間を示す信号により同期制御さ
れ、検知器出力中のフイールドストツプ手段検知
時のレベルを出力する手段と、検知器出力の視野
内の選択された適当な領域に対するレベルを出力
する手段と、前記フイールドストツプ手段検知時
のレベルと前記適当な領域に対するレベルとの差
に基づいてフイールドストツプ手段の温度を制御
する手段と、前記期間を示す信号に基づいて検知
器出力信号をフイールドストツプ手段検知時のレ
ベルにクランプするクランプ回路とをそなえてい
ることを特徴としている。
The present invention compares the level of the detector output in the field of view and the level relative to the field stop, and automatically controls the temperature of the field stop to minimize the difference. A scanning type infrared imaging device includes a detector for detecting the incident power of infrared rays, a temperature-controllable field stop means disposed near the actual focal plane of an optical system of the detector, and a field stop means for scanning the field stop means. means for outputting the level at the time of detection of the field stop means in the detector output, and means for outputting the level for a selected appropriate area within the field of view of the detector output. and means for controlling the temperature of the field stop means based on the difference between the level at the time of detection of the field stop means and the level for the appropriate area, and means for controlling the temperature of the field stop means based on the signal indicating the period. It is characterized by being equipped with a clamp circuit that clamps to the level when the stop means is detected.
以下に、本発明の詳細を実施例にしたがつて説
明する。
The details of the present invention will be explained below with reference to Examples.
第1図は、本発明の原理を説明するための赤外
線撮像装置の概要図である。図中、1は対象物、
2乃至4はレンズ、5および6はフイールドスト
ツプ、7は走査鏡、8は多素子検知器、9は増幅
器群を示す。多素子検知器8は後述されるように
n個の検知素子で構成され、また増幅器群9もこ
れに対応してn個の増幅器を含み、それぞれの出
力はch.1乃至ch.nで表わされている。 FIG. 1 is a schematic diagram of an infrared imaging device for explaining the principle of the present invention. In the figure, 1 is the object,
2 to 4 are lenses, 5 and 6 are field stops, 7 is a scanning mirror, 8 is a multi-element detector, and 9 is an amplifier group. The multi-element detector 8 is composed of n detection elements as will be described later, and the amplifier group 9 also includes n amplifiers correspondingly, and the outputs of each are represented by ch.1 to ch.n. I'm being ignored.
第2図は、第1図に示された装置において多素
子検知器8から眺めた走査画面を示したものであ
る。多素子検知器8は、走査領域中央部に縦方向
に配列されたn個の検知素子□1、□2、……□nとし
て示されている。nは通常100個程度であり、イ
ンタレース走査方式をとることにより、全体で2
倍の200本の走査線を得ることができる。 FIG. 2 shows a scanning screen viewed from the multi-element detector 8 in the apparatus shown in FIG. The multi-element detector 8 is shown as n sensing elements □1, □2, . . . □n arranged vertically in the center of the scanning area. n is usually about 100, and by using the interlaced scanning method, the total number of
You can get 200 scan lines.
第1図において走査鏡7を矢印方向に揺動ある
いは回転させることにより、物体1は、図の上下
方向に走査される。これは、第2図において水平
方向の走査、すなわち、多素子検知器の素子の並
びに直角な方向の走査となつて現われる。フイー
ルドストツプ5,6はレンズ2の焦点面に配置さ
れ、第2図に示すように、走査の始めと終りの部
分で視野を遮断し、視野の代りに走査される。こ
れらのフイールドストツプ5,6の面は黒体面と
して形成されており、多素子検知器8に対して基
準レベルを与えるために使用される。 In FIG. 1, by swinging or rotating the scanning mirror 7 in the direction of the arrow, the object 1 is scanned in the vertical direction of the figure. This appears in FIG. 2 as a horizontal scan, ie, a scan perpendicular to the array of elements of a multi-element detector. The field stops 5, 6 are placed in the focal plane of the lens 2 and, as shown in FIG. 2, block the field of view at the beginning and end of the scan and are scanned in place of the field of view. The surfaces of these field stops 5, 6 are formed as blackbody surfaces and are used to provide a reference level for the multi-element detector 8.
このようにして、第2図に示すような走査画面
が得られる。 In this way, a scanned screen as shown in FIG. 2 is obtained.
次に、第3図a乃至dにしたがつて、検知器出
力信号の直流再生について説明する。例えば第2
図の検知素子□1に入射する赤外線の入射パワーが
第3図aのようであつたとすると、ch.1の増幅器
出力はDC成分がカツトされて第3図bのように
なる。ここでフイールドストツプを見ているタイ
ミングで、出力を零にクランプすると第3図cの
ような波形が得られる。ところがこのとき、視野
内の物体の背景が高温であると第3図dの点線波
形Aのようになり、有効な信号の割合が小さくな
る。そこで、フイールドストツプの温度を視野内
の平均温度付近まであげてやると同図の実線波形
Bのようになり、増幅器のダイナミツクレンジを
有効に利用できるようになる。しかも、大きな温
度差を見た時に顕著になる検知素子の非直線性の
影響を減少させることができ、より直線性のよい
画面を得ることができる。 Next, DC regeneration of the detector output signal will be explained with reference to FIGS. 3a to 3d. For example, the second
If the incident power of the infrared rays incident on the detection element □1 in the figure is as shown in Figure 3a, the output of the amplifier of channel 1 has the DC component cut out and becomes as shown in Figure 3B. If you clamp the output to zero at the same time you are looking at the field stop, you will get a waveform like the one shown in Figure 3c. However, at this time, if the background of the object within the field of view is high temperature, the waveform becomes like the dotted line waveform A in FIG. 3d, and the ratio of effective signals becomes small. Therefore, if the temperature of the field stop is raised to around the average temperature within the field of view, the waveform shown by the solid line B in the same figure will be obtained, and the dynamic range of the amplifier can be effectively utilized. Moreover, the influence of nonlinearity of the sensing element, which becomes noticeable when viewing a large temperature difference, can be reduced, and a screen with better linearity can be obtained.
第4図は、本発明の1実施例装置の構成図であ
り、第1図に示した赤外線撮像装置の概要図に対
応するものであつてかつ詳細な構成を示したもの
である。 FIG. 4 is a configuration diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention, which corresponds to the schematic diagram of the infrared imaging device shown in FIG. 1 and shows the detailed configuration.
第4図において、3および4はレンズ、5およ
び6はフイールドストツプ、7は走査鏡、8は多
素子検知器、9は増幅器群、10は位置検出器、
11はクランプ回路、12は平均回路、13はサ
ンプル・ホールド回路(S/H)、14は積分回
路、15は減算回路、16は温度コントローラ、
17および18はペルチエ素子、19はフイール
ドストツプ6の温度を検出する温度センサ、20
は筐体温度を検出する温度センサを示す。 In FIG. 4, 3 and 4 are lenses, 5 and 6 are field stops, 7 is a scanning mirror, 8 is a multi-element detector, 9 is an amplifier group, 10 is a position detector,
11 is a clamp circuit, 12 is an average circuit, 13 is a sample/hold circuit (S/H), 14 is an integration circuit, 15 is a subtraction circuit, 16 is a temperature controller,
17 and 18 are Peltier elements; 19 is a temperature sensor that detects the temperature of the field stop 6; and 20
indicates a temperature sensor that detects the housing temperature.
3乃至9で示す各要素は、第1図および第2図
に示されているものと同じであるため説明を省略
する。 Each element shown by 3 to 9 is the same as that shown in FIG. 1 and FIG. 2, so the explanation will be omitted.
位置検出器10は、走査鏡7の回転位置を光学
的に検出し、フイールドストツプ5あるいは6を
走査している期間を示す信号を出力する。 The position detector 10 optically detects the rotational position of the scanning mirror 7 and outputs a signal indicating the period during which the field stop 5 or 6 is being scanned.
クランプ回路11は、位置検出器10の出力信
号により同期制御され、増幅器群9の各増幅器出
力チヤネルch.1乃至ch.nごとにそれぞれの信号を
フイールドストツプ検知信号のレベルにクランプ
する。 The clamp circuit 11 is synchronously controlled by the output signal of the position detector 10, and clamps each signal of each amplifier output channel ch.1 to ch.n of the amplifier group 9 to the level of the field stop detection signal.
平均回路12は周知のアナログ加算器で構成さ
れ、図示の例ではレベル比較のための観察対象と
して画面中央の複数のチヤネルch.m乃至ch.kす
なわち(K−m+1)本の走査線の信号を選択し
て、それらの各信号を加算し、平均化する機能を
もつ。第5図に走査画面中のチヤネルch.m乃至
ch.kの位置を示す。平均回路12は、これらの
(m−K+1)本の走査線の全走査範囲に亘つて、
各水平位置ごとに対応する各増幅器の出力信号を
平均化し、サンプル・ホールド回路13および積
分回路14に印加する。 The averaging circuit 12 is composed of a well-known analog adder, and in the illustrated example, signals of multiple channels ch.m to ch.k, that is, (K-m+1) scanning lines at the center of the screen are observed for level comparison. It has a function to select, add and average each of those signals. Figure 5 shows the channels ch.m to ch.m in the scanning screen.
Indicates the location of ch.k. The averaging circuit 12 over the entire scanning range of these (m-K+1) scanning lines,
The output signals of the respective amplifiers corresponding to each horizontal position are averaged and applied to the sample-and-hold circuit 13 and the integration circuit 14.
サンプルホールド回路13は、クランプ回路1
1と同様に位置検出器10の出力信号により同期
制御され、フイールドストツプ5,6を走査して
いるときの平均回路12の出力信号レベルをサン
プリングし、かつホールドする。他方積分回路1
4は、視野および2つのフイールドストツプから
なる水平方向の全走査範囲に亘つて平均回路12
の出力信号を積分すなわち時間軸上で平均化す
る。 The sample hold circuit 13 is the clamp circuit 1
1, it is synchronously controlled by the output signal of the position detector 10, and the output signal level of the averaging circuit 12 while scanning the field stops 5 and 6 is sampled and held. On the other hand, integrating circuit 1
4 is an averaging circuit 12 over the entire horizontal scanning range consisting of the field of view and two field stops.
The output signal of is integrated, that is, averaged on the time axis.
減算回路15は、積分回路14の出力信号から
サンプル・ホールド回路13の出力信号を減算
し、そのレベル差を表わす信号をつくり、温度コ
ントローラ16にフイードバツクする。 The subtraction circuit 15 subtracts the output signal of the sample-and-hold circuit 13 from the output signal of the integration circuit 14, creates a signal representing the level difference, and feeds it back to the temperature controller 16.
温度コントローラ16は、減算回路15から印
加されたフイードバツク信号と、温度センサ19
および20によりそれぞれ検出したフイールドス
トツプ温度および筐体温度にもとづいて、ペルチ
エ素子17および18に対する駆動信号をつく
り、ペルチエ素子17および18を駆動する。 The temperature controller 16 receives the feedback signal applied from the subtraction circuit 15 and the temperature sensor 19.
Based on the field stop temperature and the case temperature detected by and 20, drive signals for the Peltier elements 17 and 18 are generated, and the Peltier elements 17 and 18 are driven.
ペルチエ素子17および18は、ペルチエ効果
を利用した素子であり、駆動電流を流す方向によ
り冷却および加熱を行なうことができる。フイー
ルドストツプ5および6を加熱あるいは冷却する
手段としてはその他の任意適当な手段が利用でき
る。 The Peltier elements 17 and 18 are elements that utilize the Peltier effect, and can be cooled or heated depending on the direction in which the drive current is passed. Any other suitable means for heating or cooling field stops 5 and 6 may be used.
以上のようにして、フイールドストツプから検
知された信号が、全走査範囲の検知信号を平均し
た信号と一致するように、フイールドストツプ温
度が制御され、第3図dの波形Bに示すような信
号を得ることができる。 In this manner, the field stop temperature is controlled so that the signal detected from the field stop matches the average signal of the detection signals over the entire scanning range, and the field stop temperature is controlled as shown in waveform B in Figure 3d. You can get a good signal.
なお、上記した実施例では、フイールドストツ
プ温度を調整する基準として、画面中央の何チヤ
ネルかの全画面にわたる平均値をとつたが、この
基準の取り方には、下に示すようないくつかの変
形が可能である。 In the above embodiment, the average value over the entire screen of several channels in the center of the screen was taken as the standard for adjusting the field stop temperature, but there are several ways to take this standard as shown below. Variations are possible.
(1) 最適の走査線(複数でも可)画面に応じて選
び出す。オペレータが調整しても良いし、画面
中で自己相関の低い(複雑な情報を持つた)走
査線を自動的に選び出しても良い。(1) Select the optimal scanning line (or multiple lines) depending on the screen. It may be adjusted by the operator, or scanning lines with low autocorrelation (containing complex information) may be automatically selected on the screen.
(2) 縦方向のみならず水平(走査)方向について
も平均すべき領域を制御する。これは、ライン
間の平均をとつて、積分する際にその時間的な
範囲をコントロールしてやれば容易に実現でき
る。(2) Control the area to be averaged not only in the vertical direction but also in the horizontal (scanning) direction. This can be easily achieved by taking the average between lines and controlling the temporal range when integrating.
本発明によれば、画面中の重要な部分の平均出
力を零に近くすることができるのでシステム全体
としてのダイナミツクレンジを拡げることができ
る。また走査線間(素子間)のバラツキの影響を
相対的に小さくすることができ、一様な画面を得
ることができる。しかも、モニタの出力に対する
自動レベル調整の機能を持つことになり、比較的
狭いモニタのダイナミツクレンジを有効に使用す
ることができる。
According to the present invention, the average output of important parts of the screen can be made close to zero, so the dynamic range of the entire system can be expanded. Further, the influence of variations between scanning lines (between elements) can be relatively reduced, and a uniform screen can be obtained. Moreover, it has a function of automatic level adjustment for the output of the monitor, and the relatively narrow dynamic range of the monitor can be used effectively.
第1図は本発明の原理を説明するための概要
図、第2図は走査画面の説明図、第3図a乃至d
は本発明による直流再生の説明図、第4図は本発
明の1実施例装置の構成図、第5図はレベル比較
の観察対象とした選択したチヤネルの例を示す説
明図である。
図中、5,6はフイードルストツプ、7は走査
鏡、8は多素子検知器、10は位置検出器、11
はクランプ回路、12は平均回路、13はサンプ
ル・ホールド回路、14は積分回路、15は減算
回路、16は温度コントローラ、17,18はペ
ルチエ素子を示す。
Figure 1 is a schematic diagram for explaining the principle of the present invention, Figure 2 is an explanatory diagram of the scanning screen, and Figures 3 a to d.
4 is an explanatory diagram of DC regeneration according to the present invention, FIG. 4 is a configuration diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of selected channels to be observed for level comparison. In the figure, 5 and 6 are field stops, 7 is a scanning mirror, 8 is a multi-element detector, 10 is a position detector, and 11
12 is a clamp circuit, 12 is an average circuit, 13 is a sample/hold circuit, 14 is an integration circuit, 15 is a subtraction circuit, 16 is a temperature controller, and 17 and 18 are Peltier elements.
Claims (1)
赤外線の入射パワーを検出する検出器と、検出器
の光学系の実焦点面近傍に配置した温度制御可能
なフイールドストツプ手段と、該フイールドスト
ツプ手段を走査している期間を示す信号により同
期制御され、検知器出力中のフイールドストツプ
手段検知時のレベルを出力する手段と、検知器出
力の視野内の選択された適当な領域に対するレベ
ルを出力する手段と、前記フイールドストツプ手
段検知時のレベルと前記適当な領域に対するレベ
ルとの差に基づいてフイールドストツプ手段の温
度を制御する手段と、前記期間を示す信号に基づ
いて検知器出力信号をフイールドストツプ手段検
知時のレベルにクランプするクランプ回路とをそ
なえていることを特徴とする赤外線撮像装置。1 In a mechanical scanning infrared imaging device,
A detector that detects the incident power of infrared rays, a temperature-controllable field stop means placed near the actual focal plane of the optical system of the detector, and synchronization by a signal indicating the scanning period of the field stop means. means for outputting a level when the field stop means is detected in the detector output; means for outputting a level for a selected appropriate area within the field of view of the detector output; and when the field stop means is detected. and means for controlling the temperature of the field stop means based on the difference between the level of the field stop means and the level for the appropriate area, and clamping the detector output signal to the level at the time of detection of the field stop means based on the signal indicative of the period. An infrared imaging device characterized by comprising a clamp circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59096201A JPS60239180A (en) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | Infrared ray image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59096201A JPS60239180A (en) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | Infrared ray image pickup device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60239180A JPS60239180A (en) | 1985-11-28 |
| JPH0126594B2 true JPH0126594B2 (en) | 1989-05-24 |
Family
ID=14158665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59096201A Granted JPS60239180A (en) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | Infrared ray image pickup device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60239180A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4873442A (en) * | 1985-12-09 | 1989-10-10 | Hughes Aircraft Company | Method and apparatus for scanning thermal images |
| JP3212874B2 (en) * | 1996-04-19 | 2001-09-25 | 日本電気株式会社 | Bolometer type infrared imaging device |
| JP4785717B2 (en) * | 2006-11-22 | 2011-10-05 | 三菱電機株式会社 | Infrared imaging device |
| CN105487436B (en) * | 2015-11-23 | 2018-06-19 | 天津津航技术物理研究所 | A kind of infrared scanning imaging and radiant correction source integrated control device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5838082A (en) * | 1981-08-31 | 1983-03-05 | Mitsubishi Electric Corp | Infrared-ray image pickup device |
-
1984
- 1984-05-14 JP JP59096201A patent/JPS60239180A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60239180A (en) | 1985-11-28 |
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