JPH04357770A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、異なる視野角を有する
赤外線撮像装置に関する。赤外線撮像装置は、夜間や霧
，煙等による視界不良時に於ける撮像が可能であるから
、各種の用途に適用されている。例えば、夜間等に於け
る捜索活動に於いては、広い撮像視野と共に、特定目標
物の追尾等の為の狭い撮像視野も必要とするものである
。従って、このような異なる視野角を有する赤外線撮像
装置を経済的に実現することが要望されている。

【０００２】

【従来の技術】赤外線撮像装置は、可視光より長波長の
分光感度を有するシリコン（Ｓｉ）等の半導体或いはＧ
ａＩｎＡｓ等の化合物半導体による赤外線検知素子を１
個用いて、光学的に二次元走査する構成、又は前述の赤
外線検知素子を一次元配列とし、それと直交する方向に
光学的に走査する構成、又は前述の赤外線検知素子を二
次元配列とし、電子的に走査する構成等がある。

【０００３】このような赤外線撮像装置を用いて、視界
不良時に於ける捜索活動や目標物追尾制御等を行う場合
に於いて、従来は、例えば、広視野角と狭視野角との少
なくとも２台の赤外線撮像装置を設けて、広視野角の赤
外線撮像装置により全体的な観測を行い、狭視野角の赤
外線撮像装置により目標物の追尾制御を行うものであっ
た。又２台の赤外線撮像装置を搭載できない場合は、必
要に応じてオペレータが光学系を切替えることにより、
広視野角と狭視野角とを切替えて観測するものであった
。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】少なくとも広視野角
と狭視野角とを必要とする赤外線撮像装置に於いて、前
述の従来例のように、２台の赤外線撮像装置を設けるこ
とは、これを搭載する車両や航空機等に於けるスペース
，重量等の制約を受ける問題点がある。更には、２台分
によるコストアップの問題点もある。又広視野角と狭視
野角とを光学系の切替えにより実現する場合は、１台の
赤外線撮像装置で良いことになるが、同時的に広視野角
の画像と、狭視野角の画像とを得ることができないので
、目標物の追尾等にも支障を来す問題点がある。本発明
は、少なくとも広視野角と狭視野角との赤外線画像信号
を時分割的に得ることにより、同時的に少なくとも広視
野角と狭視野角との画像を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の赤外線撮像装置
は、図１を参照して説明すると、それぞれ異なる視野角
θ１〜θｎの光学系１−１〜１−ｎと、これらの光学系
１−１〜１−ｎを所定の順序でミラー等により切替える
光学切替部２と、この光学切替部２により切替えられた
光学像が入力されて赤外線画像信号を出力する赤外線撮
像素子３と、この赤外線撮像素子３からの赤外線画像信
号を光学切替部２に同期して切替えて、光学系１−１〜
１−ｎに対応する画像処理部５−１〜５−ｎに入力する
スイッチ回路４とを備えているものである。

【０００６】又広視野角の第１の光学系と、狭視野角の
第２の光学系とを備え、往復走査による往路走査時に第
１の光学系による光学像を赤外線撮像素子３に入力し、
往復走査による復路走査時に第２の光学系による光学像
を赤外線撮像素子３に入力するように、光学切替部２に
より切替える構成とすることができる。

【０００７】

【作用】それぞれ異なる視野角θ１〜θｎの光学系１−
１〜１−ｎにより、撮像範囲が異なる光学像が得られる
。それぞれの光学像は光学切替部２により所定の順序で
切替えられて赤外線撮像素子３に入力される。その場合
、赤外線検知素子を二次元に配列して赤外線撮像素子３
を構成した場合は、電子的に二次元走査が行われて赤外
線画像信号が出力される。又赤外線検知素子を一次元に
配列して赤外線撮像素子３を構成した場合は、光学切替
部２により切替えられた光学像を光学的に走査する機構
が設けられる。又１個の赤外線検知素子により赤外線撮
像素子３を構成した場合は、光学像を光学的に二次元走
査する機構が設けられる。又スイッチ回路４は光学切替
部２による光学像の切替えと同期して、赤外線撮像素子
３の赤外線画像信号を切替えて、光学系１−１〜１−ｎ
対応の画像処理部５−１〜５−ｎに入力するもので、例
えば、広視野角の光学系の光学像が選択された時の赤外
線画像信号は、広視野角の画像処理部に於いて処理され
、例えば、広い範囲の画像の表示処理等が行われる。

【０００８】又光学的な走査を往復走査とし、往路走査
時と復路走査時とに於いて広視野角と狭視野角との光学
系による光学像を光学切替部２により切替える。従って
、時分割的に広視野角の赤外線画像信号と狭視野角の赤
外線画像信号とを得ることができる。

【０００９】

【実施例】図２は本発明の実施例のブロック図であり、
広視野角と狭視野角との光学系を切替える構成の場合を
示し、１１，１２，１３は第１，第２の光学系を構成す
るレンズ、１４は光学切替部、１５は光学走査部、１６
は赤外線検知素子を一次元配列した赤外線撮像素子、１
７はスイッチ回路、１８，１９は第１，第２の画像処理
部、２０は制御回路、２１はミラーである。

【００１０】レンズ１１，１３による第１の光学系の視
野角θ１は広角の場合を示し、又レンズ１２，１３によ
る第２の光学系の視野角θ２は狭角の場合を示す。この
場合、レンズ１３は結像レンズに相当する。又光学切替
部１４は、制御回路２０により制御されてミラー２１が
実線位置と点線位置とに切替えられる。ミラー２１が点
線位置に切替えられた時は、第１の光学系による光学像
が光学走査部１５を介して赤外線撮像素子１６に入力さ
れ、ミラー２１が実線位置に切替えられた時は、第２の
光学系による光学像が光学走査部１５を介して赤外線撮
像素子１６に入力される。又第１，第２の光学系と光学
走査部１５を介した赤外線撮像素子１６との間に、交互
に開閉を行うシャッタを設けて光学切替部１４を構成す
ることもできる。

【００１１】又光学走査部１５は、ミラーの往復走査や
ポリゴンミラーの回転走査等による走査機構を有し、制
御回路２０により制御されて光学像の走査を行い、一次
元配列の赤外線撮像素子１６に光学像を入力する構成を
有するもので、レンズ系の構成によっては、レンズ１３
の後段に配置することも可能である。又スイッチ回路１
７は、制御回路２０により制御され、光学切替部１４に
よる光学像の切替えと同期して、赤外線撮像素子１６か
らの赤外線画像信号の切替えを行うもので、光学切替部
１４により第１の光学系の光学像が選択された時に、第
１の画像処理部１８に赤外線画像信号が入力され、光学
切替部１４により第２の光学系の光学像が選択された時
に、第２画像処理部１９に赤外線画像信号が入力される
。

【００１２】第１，第２の画像処理部１８，１９は、ス
イッチ回路１７を介して入力された赤外線画像信号を処
理するものであり、例えば、広視野角の第１の光学系に
対応する第１の画像処理部１８は、赤外線画像信号をテ
レビジョン信号に変換して、ＣＲＴ等のディスプレイ装
置に加えることにより、広視野角の画像を表示させる構
成とし、狭視野角の第２の光学系に対応する第２の画像
処理部１９は、目標物の特徴抽出，位置検出等の処理を
行い、その処理結果に基づいて、第１，第２の光学系の
視野内に目標物が入るように、第１，第２の光学系の視
軸を向ける追尾制御を行わせる構成とすることができる
。又赤外線撮像装置を搭載した車両或いは航空機等を、
目標物を追尾するように方向制御する構成とすることも
できる。

【００１３】図３は本発明の実施例の動作説明図であり
、（ａ）は赤外線撮像素子１６からの赤外線画像信号、
（ｂ）は往復走査、（ｃ）は一方向走査を示し、又（ｄ
），（ｅ）は、フィールド対応の赤外線画像信号を示す
。この実施例は、往復走査の場合は、（ｂ）に示すよう
に、Ｔ／２の時間で１往復走査し、一方向走査の場合は
、（ｃ）に示すように、Ｔ／４の時間で１走査する場合
を示す。又ＢＴはブランキング期間を示し、一方向走査
の場合は、ミラーのリターン期間に相当し、往復走査の
場合は、折返時点の不安定期間に相当する。

【００１４】光学切替部１４は、Ｔ／４毎にミラー２１
を実線位置と点線位置とに切替えるように、制御回路２
０により制御され、例えば、図３の（ｂ）の往復走査の
場合に、往路走査時にミラー２１が点線位置に切替えら
れて、図３の（ａ）に示すように、第１の光学系の光学
像による赤外線画像信号Ａ１が出力され、次の復路走査
時にミラー２１が実線位置に切替えられて、図３の（ａ
）に示すように、第２の光学系の光学像による赤外線画
像信号Ｂ１が出力される。同様にして、次の往路走査時
に第１の光学系の光学像による赤外線画像信号Ａ２が出
力され、次の復路走査時に第２の光学系の光学像による
赤外線画像信号Ｂ２が出力される。又図３の（ｃ）の一
方向走査の場合は、各走査毎に、第１，第２の光学系の
光学像が切替えられるから、図３の（ａ）に示すように
、交互に第１，第２の光学系の光学像対応の赤外線画像
信号Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，・・・が出力される。

【００１５】Ｔ／４の時間に得られた赤外線画像信号を
、Ｔ／２のフィールド期間の赤外線画像信号とする処理
を、画像処理部１８，１９により行うもので、メモリ等
を用いることにより容易に行うことができる。従って、
図３の（ａ）に示す赤外線画像信号は、（ｄ），（ｅ）
に示すものとなり、２フィールドで１フレームＴの赤外
線画像信号を形成することができる。この場合、１フレ
ームＴを１／３０〔ｓｅｃ〕とすると、通常のテレビジ
ョン信号の２倍の走査速度で走査することにより、図３
の（ｄ），（ｅ）に示すＴ／２＝１／６０〔ｓｅｃ〕の
フィールドの赤外線画像信号となるから、通常のテレビ
ジョン受像機に赤外線画像を表示することができる。な
お、往復走査の復路走査時に得られる赤外線画像信号は
、往路走査時に得られる赤外線画像信号とは走査方向が
反対となるが、ディスプレイ装置により表示する場合は
、メモリ等を用いて走査方向の反転処理を行えば良いこ
とになり、又目標物検出等の場合は、走査方向が反対で
あっても、検出処理が可能である。

【００１６】前述の実施例は、視野角が広角と狭角との
二つの場合を示すものであるが、更に視野角が異なる光
学系を設けることも可能である。その場合に、往復走査
又は一方向走査の速度を大きくする必要が生じるが、赤
外線撮像素子１６を二次元配列構成として電子的な走査
を行う構成とすれば、高速走査が可能となる。又ディス
プレイ装置は、広視野角用と狭視野角用との二つを設け
ることなく、２画面合成により１台のディスプレイ装置
に画面分割やウインドウ型式で赤外線画像を表示させる
ことも可能である。又広視野角用のみに対してディスプ
レイ装置を設け、狭視野角の赤外線画像信号については
、目標物追尾制御処理に使用することができる。即ち、
オペレータの観測用に１台のディスプレイ装置を設けれ
ば良いことになる。

【００１７】又広視野角と狭視野角との何れか一方の赤
外線画像信号のみが必要となった場合は、光学切替部１
４に於ける切替動作を停止させることができるもので、
その場合、１フィールドの期間（Ｔ／２）に於いて、フ
ィールド対応の赤外線画像信号が２回出力されることに
なる。従って、この１フィールド期間内の赤外線画像信
号の平均化処理や加算処理等により、赤外線画像信号の
Ｓ／Ｎを改善することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、異なる
視野角θ１〜θｎの光学系１−１〜１−ｎを所定の順序
で光学切替部２により切替えて、赤外線撮像素子３に光
学像を入力し、この赤外線撮像素子３からの赤外線画像
信号を、光学系１−１〜１−ｎ対応の画像処理部５−１
〜５−ｎにスイッチ回路４により切替えて入力するもの
である。従って、異なる視野角、例えば、広視野角と狭
視野角との第１，第２の光学系を交互に切替えて、時分
割的に広視野角の赤外線画像信号と狭視野角の赤外線画
像信号とを得ることができ、その広視野角の赤外線画像
信号をディスプレイ装置に加えて表示し、全体を観測し
ながら、狭視野角の赤外線画像信号により目標物の追尾
制御処理を行わせることができる。即ち、経済的に複数
視野角の赤外線撮像装置を提供することができる。

【００１９】又往復走査の往路走査時を第１の光学系，
復路走査時を第２の光学系として、広視野角と狭視野角
との赤外線画像信号を得ることができる。その場合に、
一方向走査に比較して往復走査は、光学系の機構及び制
御が比較的簡単となるから、高速走査も容易となる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の実施例のブロック図である。

【図３】本発明の実施例の動作説明図である。

【符号の説明】

１−１〜１−ｎ　　光学系 ２　　光学切替部 ３　　赤外線撮像素子 ４　　スイッチ回路 ５−１〜５−ｎ　　画像処理部 θ１〜θｎ　　視野角

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　それぞれ異なる視野角（θ１〜θｎ）
   の光学系（１−１〜１−ｎ）と、該光学系（１−１〜１
   −ｎ）を所定の順序で切替える光学切替部（２）と、該
   光学切替部（２）により切替えられた光学像が入力され
   て赤外線画像信号を出力する赤外線撮像素子（３）と、
   該赤外線撮像素子（３）からの赤外線画像信号を前記光
   学切替部（２）に同期して切替えて、前記光学系（１−
   １〜１−ｎ）に対応する画像処理部（５−１〜５−ｎ）
   に入力するスイッチ回路（４）とを備えたことを特徴と
   する赤外線撮像装置。
2. 【請求項２】　　広視野角の第１の光学系と、狭視野角
   の第２の光学系とを備え、往復走査による往路走査時に
   前記第１の光学系による光学像を前記赤外線撮像素子（
   ３）に入力し、往復走査の復路走査時に前記第２の光学
   系による光学像を前記赤外線撮像素子（３）に入力する
   ように、前記光学切替部（２）により切替える構成とし
   たことを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装置。