JPH0846838A - 暗視システム - Google Patents
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- JPH0846838A JPH0846838A JP7087290A JP8729095A JPH0846838A JP H0846838 A JPH0846838 A JP H0846838A JP 7087290 A JP7087290 A JP 7087290A JP 8729095 A JP8729095 A JP 8729095A JP H0846838 A JPH0846838 A JP H0846838A
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- G03B17/02—Bodies
- G03B17/17—Bodies with reflectors arranged in beam forming the photographic image, e.g. for reducing dimensions of camera
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- G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
- G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
- G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
- G02B17/0647—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors
- G02B17/0652—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors on-axis systems with at least one of the mirrors having a central aperture
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、非冷却検出器によって生成された
温度シーンの明瞭な画像を生成する安価な暗視システム
を提供することを目的とする。 【構成】 各検出器が赤外線エネルギで照明されたとき
に電気出力信号を供給する非冷却検出器アレイ20と、広
角度の視界および大きい非円形開口を有し、入力開口か
らのエネルギをアレイ20に集中させる光学的に迅速でコ
ンパクトな反射性光学装置10とを具備していることを特
徴とする。反射性光学装置10は１次、２次、３次反射器
および折り返し反射器により構成されてコンパクトな構
造を与えている。チョッパーディスク16は反射性光学装
置10と検出器アレイ20との間に配置され、基準レベルを
設定している。
温度シーンの明瞭な画像を生成する安価な暗視システム
を提供することを目的とする。 【構成】 各検出器が赤外線エネルギで照明されたとき
に電気出力信号を供給する非冷却検出器アレイ20と、広
角度の視界および大きい非円形開口を有し、入力開口か
らのエネルギをアレイ20に集中させる光学的に迅速でコ
ンパクトな反射性光学装置10とを具備していることを特
徴とする。反射性光学装置10は１次、２次、３次反射器
および折り返し反射器により構成されてコンパクトな構
造を与えている。チョッパーディスク16は反射性光学装
置10と検出器アレイ20との間に配置され、基準レベルを
設定している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は投影システムに関する。
特に、本発明は重要な対象物から放射された熱放射線を
感知する暗視システムに関する。
特に、本発明は重要な対象物から放射された熱放射線を
感知する暗視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】暗視システムは、技術的に良く知られて
いる。暗視システムは典型的に関連した低温サブシステ
ムを備えた低温に冷却された直線検出器アレイと、直線
アレイを横切って２次元フィールドを移動する走査サブ
システムと、検出器にエネルギの焦点を結ばせる回折光
学系とを含んでいる。典型的に低温冷却装置は、典型的
な周辺環境において動作するように液体低温ガスの密閉
サイクル冷却システムまたは３−６段階の熱冷却器を使
用する。アレイ中の検出器は、重要な対象物の放射され
た熱を感知する。
いる。暗視システムは典型的に関連した低温サブシステ
ムを備えた低温に冷却された直線検出器アレイと、直線
アレイを横切って２次元フィールドを移動する走査サブ
システムと、検出器にエネルギの焦点を結ばせる回折光
学系とを含んでいる。典型的に低温冷却装置は、典型的
な周辺環境において動作するように液体低温ガスの密閉
サイクル冷却システムまたは３−６段階の熱冷却器を使
用する。アレイ中の検出器は、重要な対象物の放射され
た熱を感知する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これらのシステムは軍
事的な適用に広範囲に使用されているが、それに関連し
た走査、冷却システムおよび光学系が高価であるため
に、これまでは種々のその他の適用に対するこれらの適
用性が制限されていた。非冷却検出器は室温で動作し、
したがって高価で信頼性の低い低温冷却器が不要である
ため本質的に安価である。しかしながら、非冷却検出器
は低温に冷却された検出器ほど感度が高くない。従来の
室温で動作する非冷却検出器は、温度シーンの明瞭な画
像を生成することが不可能である。したがって、安価な
暗視システムが技術的に必要とされている。特に、非冷
却検出器によって生成された温度シーンの明瞭な画像を
提供する安価な暗視システムが技術的に必要とされてい
る。
事的な適用に広範囲に使用されているが、それに関連し
た走査、冷却システムおよび光学系が高価であるため
に、これまでは種々のその他の適用に対するこれらの適
用性が制限されていた。非冷却検出器は室温で動作し、
したがって高価で信頼性の低い低温冷却器が不要である
ため本質的に安価である。しかしながら、非冷却検出器
は低温に冷却された検出器ほど感度が高くない。従来の
室温で動作する非冷却検出器は、温度シーンの明瞭な画
像を生成することが不可能である。したがって、安価な
暗視システムが技術的に必要とされている。特に、非冷
却検出器によって生成された温度シーンの明瞭な画像を
提供する安価な暗視システムが技術的に必要とされてい
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明により暗視システ
ム用の安価なカメラを提供する技術的な必要性が満足さ
れる。広い意味において、本発明のカメラは非冷却検出
器の２次元焦点平面アレイおよびエネルギをアレイに集
中させる光学的に迅速でコンパクトな反射性光学装置を
含んでいる。光学装置は、速い速度（典型的にｆ／1.4
より下）を有する。実施例において、反射性光学装置
は、それが大きい開口の安価な赤外線投影光学系を提供
するため、広角度で大きい反射率の明瞭なシステム（Ｗ
ＡＬＲＵＳ）族である。反射性トリプレットは、高い倍
率が要求される狭視界適用に対する好ましい方法であ
る。
ム用の安価なカメラを提供する技術的な必要性が満足さ
れる。広い意味において、本発明のカメラは非冷却検出
器の２次元焦点平面アレイおよびエネルギをアレイに集
中させる光学的に迅速でコンパクトな反射性光学装置を
含んでいる。光学装置は、速い速度（典型的にｆ／1.4
より下）を有する。実施例において、反射性光学装置
は、それが大きい開口の安価な赤外線投影光学系を提供
するため、広角度で大きい反射率の明瞭なシステム（Ｗ
ＡＬＲＵＳ）族である。反射性トリプレットは、高い倍
率が要求される狭視界適用に対する好ましい方法であ
る。
【０００５】特定の構造において、カメラは入力開口を
覆った赤外線透過ウインドウを有するハウジング内に配
置される。コンパクトな反射性光学装置はハウジング内
に配置され、ウインドウを通してエネルギを焦点平面ア
レイに集中させる。チョッパーは、アレイの基準レベル
を設定し、逐次的な電子信号読取りを容易にするために
反射性光学装置と焦点平面アレイとの間に位置される。
信号処理回路はアレイから電気出力信号を抽出するため
に含まれている。実施例において、検出器はバリウム・
ストロンチウム・チタン材料から製造される。
覆った赤外線透過ウインドウを有するハウジング内に配
置される。コンパクトな反射性光学装置はハウジング内
に配置され、ウインドウを通してエネルギを焦点平面ア
レイに集中させる。チョッパーは、アレイの基準レベル
を設定し、逐次的な電子信号読取りを容易にするために
反射性光学装置と焦点平面アレイとの間に位置される。
信号処理回路はアレイから電気出力信号を抽出するため
に含まれている。実施例において、検出器はバリウム・
ストロンチウム・チタン材料から製造される。
【０００６】このようにして、非冷却検出器に関する問
題は、非冷却検出器と組合わせられた迅速な反射性光学
系の使用によって克服される。迅速な反射性光学系は大
きい熱流を非冷却検出器に提供し、熱検出器の低い感度
を部分的に補償する。反射性光学系は、プラスチックま
たはアルミニウムから安価に製造され、軍事システムに
おいて一般に使用される高価な赤外線材料（例えばゲル
マニウムおよびシリコン）の必要性を軽減することがで
きる。迅速な反射性光学系および非冷却検出器の組合せ
は真に安価な暗視装置用の熱カメラを提供する。
題は、非冷却検出器と組合わせられた迅速な反射性光学
系の使用によって克服される。迅速な反射性光学系は大
きい熱流を非冷却検出器に提供し、熱検出器の低い感度
を部分的に補償する。反射性光学系は、プラスチックま
たはアルミニウムから安価に製造され、軍事システムに
おいて一般に使用される高価な赤外線材料（例えばゲル
マニウムおよびシリコン）の必要性を軽減することがで
きる。迅速な反射性光学系および非冷却検出器の組合せ
は真に安価な暗視装置用の熱カメラを提供する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の利点を明らかにするために添
付図面を参照して実施例および適用例を説明する。ここ
において、本発明は特定の適用に対する実施例を参照し
て説明されているが、本発明はそれに限定されるもので
はないことを理解すべきである。当業者は本発明が非常
に有効である技術的範囲および付加的な分野内における
付加的な修正、適用および実施例を認識するであろう。
付図面を参照して実施例および適用例を説明する。ここ
において、本発明は特定の適用に対する実施例を参照し
て説明されているが、本発明はそれに限定されるもので
はないことを理解すべきである。当業者は本発明が非常
に有効である技術的範囲および付加的な分野内における
付加的な修正、適用および実施例を認識するであろう。
【０００８】図１は、分解した状態の本発明のカメラ１
の１実施例の斜視図である。カメラ１は、上部３および
下部４を有するハウジング２を含む。上部３は、赤外線
透過ウインドウ６が設けられている方形開口５を有す
る。赤外線透過ウインドウ６は、汚染からカメラを保護
する。シール７は、ハウジングの上部３と下部４との間
に配置されている。上部８および下部９から構成された
サブハウジングは、コンパクトな反射性光学装置10を支
持する。
の１実施例の斜視図である。カメラ１は、上部３および
下部４を有するハウジング２を含む。上部３は、赤外線
透過ウインドウ６が設けられている方形開口５を有す
る。赤外線透過ウインドウ６は、汚染からカメラを保護
する。シール７は、ハウジングの上部３と下部４との間
に配置されている。上部８および下部９から構成された
サブハウジングは、コンパクトな反射性光学装置10を支
持する。
【０００９】図２は、本発明のカメラのコンパクトな反
射性光学装置の側面図である。反射性光学装置10は、１
次反射器12、２次反射器14、折り返し反射器16および３
次反射器18を具備している。反射器12乃至18（偶数番号
のみ）はウインドウ６を通って受取られたエネルギを非
冷却検出素子の２次元焦点平面アレイ20に集中させる。
このようにして、カメラ１が監視する。１次反射器12
は、システムの光学軸を定める軸22を有する。１次反射
器12は、高次の非球面である表面を有する負の倍率の反
射器である。１次反射器12は、サブハウジング上部８に
取付けられている。
射性光学装置の側面図である。反射性光学装置10は、１
次反射器12、２次反射器14、折り返し反射器16および３
次反射器18を具備している。反射器12乃至18（偶数番号
のみ）はウインドウ６を通って受取られたエネルギを非
冷却検出素子の２次元焦点平面アレイ20に集中させる。
このようにして、カメラ１が監視する。１次反射器12
は、システムの光学軸を定める軸22を有する。１次反射
器12は、高次の非球面である表面を有する負の倍率の反
射器である。１次反射器12は、サブハウジング上部８に
取付けられている。
【００１０】２次反射器14は正の倍率の反射器であり、
高次の非球面表面を有する。
高次の非球面表面を有する。
【００１１】折り返し反射器16はサブハウジング８中に
取付けられており、２次反射器14と３次反射器18との間
に光学的に挿入されている。折り返し反射器16は、非平
面の好ましくは高次の非球面を有する倍率を有しない反
射器である。
取付けられており、２次反射器14と３次反射器18との間
に光学的に挿入されている。折り返し反射器16は、非平
面の好ましくは高次の非球面を有する倍率を有しない反
射器である。
【００１２】３次反射器18は正倍率の反射器であり、そ
の表面はまた高次の非球面である。
の表面はまた高次の非球面である。
【００１３】２つの正倍率の反射器14および18の倍率
は、ゼロペッツバル湾曲または平坦なフィールド状態を
提供するように１次反射器12の負の倍率によって平衡に
されている。
は、ゼロペッツバル湾曲または平坦なフィールド状態を
提供するように１次反射器12の負の倍率によって平衡に
されている。
【００１４】１次および２次反射器12および14は、ほぼ
２ｘの無限焦点倍率でガリレイ型の再投影しない無限焦
点望遠鏡を形成する。さらに、これら２つの反射器12お
よび14は、１次反射器12の背後に配置された虚像入口瞳
孔24を実像開口ストップ26にリレーする。開口ストップ
26において、折り返し反射器16は、２次反射器14からビ
ームを受取り、３次反射器18にビームを反射するように
位置されている。２次および３次反射器は、キャップ状
の下部９の内面に配置されている。３次反射器18は、チ
ョッパーディスク19を介して検出器アレイ20にビームの
焦点を結ばせ、それに導く。
２ｘの無限焦点倍率でガリレイ型の再投影しない無限焦
点望遠鏡を形成する。さらに、これら２つの反射器12お
よび14は、１次反射器12の背後に配置された虚像入口瞳
孔24を実像開口ストップ26にリレーする。開口ストップ
26において、折り返し反射器16は、２次反射器14からビ
ームを受取り、３次反射器18にビームを反射するように
位置されている。２次および３次反射器は、キャップ状
の下部９の内面に配置されている。３次反射器18は、チ
ョッパーディスク19を介して検出器アレイ20にビームの
焦点を結ばせ、それに導く。
【００１５】装置10は負、正の反射器の倍率分配を有
し、正は開口において軸上でおよびフィールドにおいて
軸を外れて使用されるリレーされない３反射器形態であ
るため、ＷＡＬＲＵＳ族である。２次反射器14と３次反
射器18との間に折り返し反射器16を配置することによっ
て、光路は互いに隣接した２次反射器14および３次反射
器18により折り返される。装置10の長さは減少され、適
用のための光学系のパッケージ化が著しく改良される。
また、折り返し反射器16にシステム開口ストップ26を配
置し、折り返し反射器16に高次の非球面のずれを適用す
ることによって、装置10の球面収差は非常に速い光学速
度に対してさえも容易に補正される。折り返し反射器16
と共に望遠鏡の３つの倍率の反射器12，14および18は、
広い２次元視界および非常に速い光速度を実現するコン
パクトな光学系を形成する。20°×40°を越える視界
は、Ｆ／1.0 の速さの光速度と同時に達成されることが
できる。
し、正は開口において軸上でおよびフィールドにおいて
軸を外れて使用されるリレーされない３反射器形態であ
るため、ＷＡＬＲＵＳ族である。２次反射器14と３次反
射器18との間に折り返し反射器16を配置することによっ
て、光路は互いに隣接した２次反射器14および３次反射
器18により折り返される。装置10の長さは減少され、適
用のための光学系のパッケージ化が著しく改良される。
また、折り返し反射器16にシステム開口ストップ26を配
置し、折り返し反射器16に高次の非球面のずれを適用す
ることによって、装置10の球面収差は非常に速い光学速
度に対してさえも容易に補正される。折り返し反射器16
と共に望遠鏡の３つの倍率の反射器12，14および18は、
広い２次元視界および非常に速い光速度を実現するコン
パクトな光学系を形成する。20°×40°を越える視界
は、Ｆ／1.0 の速さの光速度と同時に達成されることが
できる。
【００１６】本発明によって達成される高い光速度は、
垂直および水平の両平面における大きい開口の使用によ
って可能にされたものである。実施例において、視界は
13.5°の垂直方向×27°の水平方向以上である。垂直平
面における開口は干渉を回避するために視界オフセット
の増加によって増大されなければならないため、水平平
面の開口はそれを上まわって増大されることができる。
垂直および水平の両平面における大きい開口の使用によ
って可能にされたものである。実施例において、視界は
13.5°の垂直方向×27°の水平方向以上である。垂直平
面における開口は干渉を回避するために視界オフセット
の増加によって増大されなければならないため、水平平
面の開口はそれを上まわって増大されることができる。
【００１７】システム開口ストップ26における２次反射
器14と３次反射器18との間における光路の折り返しはコ
ンパクトな構造を提供する。また、折り返し反射器16は
球面収差を補正する高次の非球面係数を含む。さらに、
装置10の光速度は大きい非円形開口の使用によって、お
よび大きい開口に適合するように視界のオフセットを増
加することによって増加される。
器14と３次反射器18との間における光路の折り返しはコ
ンパクトな構造を提供する。また、折り返し反射器16は
球面収差を補正する高次の非球面係数を含む。さらに、
装置10の光速度は大きい非円形開口の使用によって、お
よび大きい開口に適合するように視界のオフセットを増
加することによって増加される。
【００１８】高倍率の適用に対して、Wetherell 氏他に
よる米国特許第4,240,707 号明細書（1980年12月23日出
願）に記載されているような、別の反射性トリプレット
設計形態が好ましい。さらにコンパクトにするために別
の高速度回折光学設計形態も使用されることができる。
よる米国特許第4,240,707 号明細書（1980年12月23日出
願）に記載されているような、別の反射性トリプレット
設計形態が好ましい。さらにコンパクトにするために別
の高速度回折光学設計形態も使用されることができる。
【００１９】実施例において、焦点平面アレイ20は、テ
キサスインスツルメンツ社により製造および販売されて
いるバリウム・ストロンチウム・チタン（ＢＳＴ）から
形成された非冷却検出器等の複数の高効率パイロ電気装
置により構成される。この検出器は、通常の高効率暗視
投影システムにおいて典型的に固有の高価な低温冷却サ
ブシステムを使用せずに、電気信号に赤外線エネルギを
変換する。
キサスインスツルメンツ社により製造および販売されて
いるバリウム・ストロンチウム・チタン（ＢＳＴ）から
形成された非冷却検出器等の複数の高効率パイロ電気装
置により構成される。この検出器は、通常の高効率暗視
投影システムにおいて典型的に固有の高価な低温冷却サ
ブシステムを使用せずに、電気信号に赤外線エネルギを
変換する。
【００２０】図示されている実施例において使用されて
いる検出器の特性の１例を以下の表Ｉに示す。
いる検出器の特性の１例を以下の表Ｉに示す。
【００２１】 表Ｉ パラメータ 要求値 コメント 検出器解像度 水平画素(pixels) 328 垂直画素 164 NETD（°Ｃ） ≦0.1 平均検出器NET 変調伝達関数 MTF に変換されたナイキスト周波数 における静的方形波応答 軸方向 ≧0.2 ビデオ出力における最適位相微拡散 機能 非軸方向 ≧0.15 視界の中央20％を除外した領域 この表において、“NET ”とは雑音等価温度を意味し、
軸方向および非軸方向変調伝達関数（MTF ）は、ミリメ
ータ当たりのラインを単位で表された空間周波数の関数
として表わされたシステム忠実度のディメンションのな
い尺度である。（1987年 3月21日にG.S.ホッパーに発行
された米国特許第4,080,532 号明細書、1991年 4月23日
にJ.グリンベルグらに発行された米国特許第5,010,251
号明細書、1991年 6月 4日にL.J.ホーンベックに発行さ
れた米国特許第5,021,663 号明細書、1991年 7月23日に
L.S.タブローらに発行された米国特許第5,034,608 号明
細書、W.コエスタスに発行された米国特許第5,288,649
号明細書も参照。） アレイを室温に維持するために温度制御装置（示されて
いない）が使用されてもよい。温度制御装置は検出器ア
レイに熱的に結合された熱電素子、温度トランスデュー
サ、電圧基準およびエラー増幅器を含んでいてもよい。
これらは、検出器の温度を調節するフィードバックルー
プを形成する。熱電素子は、周辺温度に応じて検出器ア
レイを加熱または冷却するために使用される。
軸方向および非軸方向変調伝達関数（MTF ）は、ミリメ
ータ当たりのラインを単位で表された空間周波数の関数
として表わされたシステム忠実度のディメンションのな
い尺度である。（1987年 3月21日にG.S.ホッパーに発行
された米国特許第4,080,532 号明細書、1991年 4月23日
にJ.グリンベルグらに発行された米国特許第5,010,251
号明細書、1991年 6月 4日にL.J.ホーンベックに発行さ
れた米国特許第5,021,663 号明細書、1991年 7月23日に
L.S.タブローらに発行された米国特許第5,034,608 号明
細書、W.コエスタスに発行された米国特許第5,288,649
号明細書も参照。） アレイを室温に維持するために温度制御装置（示されて
いない）が使用されてもよい。温度制御装置は検出器ア
レイに熱的に結合された熱電素子、温度トランスデュー
サ、電圧基準およびエラー増幅器を含んでいてもよい。
これらは、検出器の温度を調節するフィードバックルー
プを形成する。熱電素子は、周辺温度に応じて検出器ア
レイを加熱または冷却するために使用される。
【００２２】実施例の非冷却検出器は、予め定められた
周波数範囲で変調された熱コントラストに最も敏感であ
る。“チョッピング”と呼ばれるこのシーン変調は、各
回転中にアレイ中の各素子に温度差を与えるように位相
が与えられた回転する光学素子によって行われる。チョ
ッピングは瞬時に検出器素子からの熱シーンの焦点を結
ばせ、その後それを取除き、チョッパーディスク19の既
知の基準とシーンの比較を行う。したがって、実施例に
おいて機械的なチョッパー30は検出器アレイ20に入射し
たエネルギを変調するために使用される。
周波数範囲で変調された熱コントラストに最も敏感であ
る。“チョッピング”と呼ばれるこのシーン変調は、各
回転中にアレイ中の各素子に温度差を与えるように位相
が与えられた回転する光学素子によって行われる。チョ
ッピングは瞬時に検出器素子からの熱シーンの焦点を結
ばせ、その後それを取除き、チョッパーディスク19の既
知の基準とシーンの比較を行う。したがって、実施例に
おいて機械的なチョッパー30は検出器アレイ20に入射し
たエネルギを変調するために使用される。
【００２３】再び図１を参照すると、チョッパー30はデ
ィスク19およびモータ32を含む。チョッパーはアレイ20
の逐次的な読取りを容易にし、シーンの平均ＤＣレベル
を表すアレイ20のＤＣ基準レベルの設定を補助する。チ
ョッパーは30ヘルツの速度で動作する。ディスク19は、
光学級のシリコンから製造される。1980年10月 7日にR.
D.ニクソンに発行された米国特許第4,227,210 号明細
書、英国特許第2,240,000 号明細書（1991年 7月17日に
A.A.ターンブルによる）を参照されたい。適切な別の検
出器は、例えばヒューズエアクラフト社、ハネウェル社
およびローレル社により製造されたシリコンマイクロボ
ロメータ検出器である。
ィスク19およびモータ32を含む。チョッパーはアレイ20
の逐次的な読取りを容易にし、シーンの平均ＤＣレベル
を表すアレイ20のＤＣ基準レベルの設定を補助する。チ
ョッパーは30ヘルツの速度で動作する。ディスク19は、
光学級のシリコンから製造される。1980年10月 7日にR.
D.ニクソンに発行された米国特許第4,227,210 号明細
書、英国特許第2,240,000 号明細書（1991年 7月17日に
A.A.ターンブルによる）を参照されたい。適切な別の検
出器は、例えばヒューズエアクラフト社、ハネウェル社
およびローレル社により製造されたシリコンマイクロボ
ロメータ検出器である。
【００２４】信号処理システム100 は、任意の標準方式
のビデオスクリーン上に表示するためにアレイ20の出力
を処理する。さらに、試験パターンに応答したアレイ20
にわたる検出器出力の不安定状態はシステム100 によっ
て補正される。システム100はチョッパーモータ32に電
力を供給し、電源42によりそれ自身給電されている。電
源42は、ケーブル46によってポート48を通じてディスプ
レイ（示されていない）等の外部回路に接続されてい
る。入力電力は、カメラ１内で使用するために必要な２
次電圧に変換される。
のビデオスクリーン上に表示するためにアレイ20の出力
を処理する。さらに、試験パターンに応答したアレイ20
にわたる検出器出力の不安定状態はシステム100 によっ
て補正される。システム100はチョッパーモータ32に電
力を供給し、電源42によりそれ自身給電されている。電
源42は、ケーブル46によってポート48を通じてディスプ
レイ（示されていない）等の外部回路に接続されてい
る。入力電力は、カメラ１内で使用するために必要な２
次電圧に変換される。
【００２５】図３は、本発明の信号処理システム100 の
ブロック図である。熱赤外線検出器20は破線で示されて
いる。各検出器は、検出器に入射した熱エネルギの変化
を示す出力信号を供給する関連した増幅器（示されてい
ない）を有している。増幅器出力は、アレイの後部に結
合された半導体回路によって走査される。アレイからの
出力は直列データ流として供給される。
ブロック図である。熱赤外線検出器20は破線で示されて
いる。各検出器は、検出器に入射した熱エネルギの変化
を示す出力信号を供給する関連した増幅器（示されてい
ない）を有している。増幅器出力は、アレイの後部に結
合された半導体回路によって走査される。アレイからの
出力は直列データ流として供給される。
【００２６】上記のように、チョッピングは瞬時に検出
器素子からの熱シーンの焦点を結ばせ、その後それを取
除いて、シーンの平均値とそのシーンを比較する。その
結果、焦点を結ばれたシーンからのエネルギの検出を表
わす検出器増幅器対からの第１の出力、および拡散され
たシーンを監視している検出器から結果的に生じた検出
器増幅器の出力を表わす大きさが等しく、極性が逆の信
号である第２の出力が生成される。
器素子からの熱シーンの焦点を結ばせ、その後それを取
除いて、シーンの平均値とそのシーンを比較する。その
結果、焦点を結ばれたシーンからのエネルギの検出を表
わす検出器増幅器対からの第１の出力、および拡散され
たシーンを監視している検出器から結果的に生じた検出
器増幅器の出力を表わす大きさが等しく、極性が逆の信
号である第２の出力が生成される。
【００２７】図３の信号処理回路100 は、アレイ20から
これらの信号を受け、各画素の感度とオフセットを補正
する。その後、それはビデオ信号をデジタル形式に変換
するアナログデジタル変換器のダイナミックレンジに一
致させるためにビデオ信号をオフセットし、スケーリン
グを行う。信号処理回路100 は、アナログ入力部200、
デジタル論理回路300 、タイミング回路320 およびアナ
ログ出力部400 を含んでいる。
これらの信号を受け、各画素の感度とオフセットを補正
する。その後、それはビデオ信号をデジタル形式に変換
するアナログデジタル変換器のダイナミックレンジに一
致させるためにビデオ信号をオフセットし、スケーリン
グを行う。信号処理回路100 は、アナログ入力部200、
デジタル論理回路300 、タイミング回路320 およびアナ
ログ出力部400 を含んでいる。
【００２８】図４は、アナログ入力部200 のブロック図
である。図５は、アナログ入力部200 およびデジタル信
号処理部300 の簡単化したブロック図である。☆赤外線
検出器アレイからの直列ビデオ信号は多重化されてい
る。上述したように、ビデオ信号は、不活性期間だけ間
隔が離されＤＣレベルだけオフセットされた交互の極性
を有する２つのフィールドから構成されている。この信
号は、バッファ増幅器210 を通り、第１の加算器212 に
供給される。加算器212 は、ビデオ信号、第１のデジタ
ル−アナログ変換器（ＤＡＣ）220 からの個々の画素オ
フセット信号、および第１の積分回路230 からのフィー
ドバック信号の３入力を有する。
である。図５は、アナログ入力部200 およびデジタル信
号処理部300 の簡単化したブロック図である。☆赤外線
検出器アレイからの直列ビデオ信号は多重化されてい
る。上述したように、ビデオ信号は、不活性期間だけ間
隔が離されＤＣレベルだけオフセットされた交互の極性
を有する２つのフィールドから構成されている。この信
号は、バッファ増幅器210 を通り、第１の加算器212 に
供給される。加算器212 は、ビデオ信号、第１のデジタ
ル−アナログ変換器（ＤＡＣ）220 からの個々の画素オ
フセット信号、および第１の積分回路230 からのフィー
ドバック信号の３入力を有する。
【００２９】本発明の技術によると、較正モードにおい
て、出力が走査されてデジタル論理回路300 のフィール
ドメモリ308 に記憶される期間中、均一な低温基準パタ
ーンがアレイを照射するために使用される。好ましい実
施例において、本発明のデジタル論理回路300 は、プロ
グラム可能な読取り専用メモリ（PROM）に記憶されてい
るファームウェアを備えたプログラム可能なフィールド
ゲートアレイで構成される。しかしながら、当業者は、
本発明がその技術的範囲から逸脱することなくマイクロ
プロセッサのソフトウェアまたはハード配線された論理
回路で構成されてもよいことを理解するであろう。各検
出器の出力はゼロであるべきである。以下、さらに詳細
に説明するように、ゼロでない検出器出力用のオフセッ
ト補正信号は、デジタル論理回路300 における検出器の
粗ＤＣオフセット補正メモリ302中にデジタル形式で記
憶される。これらの信号は、瞬時信号出力をオフセット
補正するためにＤＡＣ220 および加算器212 を介して各
検出器によって使用される。
て、出力が走査されてデジタル論理回路300 のフィール
ドメモリ308 に記憶される期間中、均一な低温基準パタ
ーンがアレイを照射するために使用される。好ましい実
施例において、本発明のデジタル論理回路300 は、プロ
グラム可能な読取り専用メモリ（PROM）に記憶されてい
るファームウェアを備えたプログラム可能なフィールド
ゲートアレイで構成される。しかしながら、当業者は、
本発明がその技術的範囲から逸脱することなくマイクロ
プロセッサのソフトウェアまたはハード配線された論理
回路で構成されてもよいことを理解するであろう。各検
出器の出力はゼロであるべきである。以下、さらに詳細
に説明するように、ゼロでない検出器出力用のオフセッ
ト補正信号は、デジタル論理回路300 における検出器の
粗ＤＣオフセット補正メモリ302中にデジタル形式で記
憶される。これらの信号は、瞬時信号出力をオフセット
補正するためにＤＡＣ220 および加算器212 を介して各
検出器によって使用される。
【００３０】図３は、ＤＡＣ220 の実施例をブロック図
で示したものである。基準電圧源222 は、デジタルポテ
ンショメータ224 に基準信号を供給する。要求されるオ
フセット補正の範囲は検出器によって変化するので、デ
ジタルポテンショメータ224によって、デジタル−アナ
ログ変換器226 の範囲を各検出器に一致させる。このと
き、デジタル−アナログ変換器226 は、記憶されている
オフセット信号を加算器212 の入力用のアナログ出力信
号に変換する。
で示したものである。基準電圧源222 は、デジタルポテ
ンショメータ224 に基準信号を供給する。要求されるオ
フセット補正の範囲は検出器によって変化するので、デ
ジタルポテンショメータ224によって、デジタル−アナ
ログ変換器226 の範囲を各検出器に一致させる。このと
き、デジタル−アナログ変換器226 は、記憶されている
オフセット信号を加算器212 の入力用のアナログ出力信
号に変換する。
【００３１】積分器230 は、２つの連続したフィールド
を平均し、そして平均オフセットを無くすために合計を
ゼロに駆動する。第１の積分器230 は、入力信号のＤＣ
オフセットをキャンセルし、長い時定数を有するＡＣ結
合と同様な機能を実行する。すなわち、ビデオを積分
し、またその結果を第１の加算器212 にフィードバック
することによって、活性期間の平均値をゼロに設定す
る。
を平均し、そして平均オフセットを無くすために合計を
ゼロに駆動する。第１の積分器230 は、入力信号のＤＣ
オフセットをキャンセルし、長い時定数を有するＡＣ結
合と同様な機能を実行する。すなわち、ビデオを積分
し、またその結果を第１の加算器212 にフィードバック
することによって、活性期間の平均値をゼロに設定す
る。
【００３２】図７は、第１の積分器230 の実施例をブロ
ック図で示したものである。スイッチ232 は、タイミン
グ回路320 からブランキング信号を受ける。ＲＳ 170表
示制御タイミング回路320 は、ＲＳ 170ビデオフォーマ
ットに適切な、システム用のタイミングを供給する。ブ
ランキング信号は、ビデオ信号の不活性期間中、積分器
234 をディスエーブルするために役立つ。
ック図で示したものである。スイッチ232 は、タイミン
グ回路320 からブランキング信号を受ける。ＲＳ 170表
示制御タイミング回路320 は、ＲＳ 170ビデオフォーマ
ットに適切な、システム用のタイミングを供給する。ブ
ランキング信号は、ビデオ信号の不活性期間中、積分器
234 をディスエーブルするために役立つ。
【００３３】図５を再度参照すると、加算器212 の出力
は、単一利得反転回路、すなわちＲＳ 170タイミング回
路320 の制御のもと動作する極性スイッチ240 への入力
である。極性スイッチ240 は、アナログ乗算／インバー
タで構成される。極性スイッチ240 の入出力波形を図８
のａおよびｂに示す。以下、さらに詳細に説明されてい
るように、本発明の重要な特徴は、単一利得の反転回路
240 によって、各検出器の出力のフィールドを交互に反
転させることから得られる。続いて成される処理のため
のＡＣ信号を保存する一方で、各フィールドにおけるＤ
Ｃオフセットを効果的にキャンセルするフィールド間の
減算を容易にする。
は、単一利得反転回路、すなわちＲＳ 170タイミング回
路320 の制御のもと動作する極性スイッチ240 への入力
である。極性スイッチ240 は、アナログ乗算／インバー
タで構成される。極性スイッチ240 の入出力波形を図８
のａおよびｂに示す。以下、さらに詳細に説明されてい
るように、本発明の重要な特徴は、単一利得の反転回路
240 によって、各検出器の出力のフィールドを交互に反
転させることから得られる。続いて成される処理のため
のＡＣ信号を保存する一方で、各フィールドにおけるＤ
Ｃオフセットを効果的にキャンセルするフィールド間の
減算を容易にする。
【００３４】図８のａは、典型的なパイロ電気検出器の
出力波形を図示したものである。図８のｂは、本発明の
技術にしたがって、フィールド間利得反転を行った後の
図８のａの波形を図示したものである。図８のｃは、パ
イロ電気検出器からの出力の前のフィールドを示してい
る。図８のｄは、図８のｂおよびｃに示されている波形
を合計した後の、出力波形を示したものである。
出力波形を図示したものである。図８のｂは、本発明の
技術にしたがって、フィールド間利得反転を行った後の
図８のａの波形を図示したものである。図８のｃは、パ
イロ電気検出器からの出力の前のフィールドを示してい
る。図８のｄは、図８のｂおよびｃに示されている波形
を合計した後の、出力波形を示したものである。
【００３５】上述したように、チョッパ19は、フィール
ド毎に検出器出力があるようにフィールド速度でシーン
をチョッピングする。図８のａを参照すると、極性スイ
ッチ240 は、結果的な出力が偶数フィールド（n = 0,2,
3,6,………）に対して (1)倍の検出器出力に等しく、ま
た奇数フィールド（n = 1,3,5,………）に対しては(-1)
倍の検出器出力に等しいようにフィールド間で利得反転
を実行する。図８のｂを参照。反転された信号はアナロ
グ−デジタル変換器294 によってデジタル化される。交
互のフィールドが、フィールドメモリ308 に記憶され
る。前のフィールド（フィールドn-1 ）からのデータ
が、フィールドメモリ308 から検索され、各フィールド
におけるＤＣバイアスをキャンセルするために現在のフ
ィールド（フィールドn ）と合計される（図８のｄ）。
図８のｄに示されているように、加算器310 においてフ
ィールドn-1 およびn を合計した後に、検出器のＤＣバ
イアスがキャンセルされるが、結果として得られる検出
器シーン信号は２倍となる。したがって、検出器シーン
信号をその補正信号振幅の大きさに戻すために、２によ
る除算回路312 を使用する。
ド毎に検出器出力があるようにフィールド速度でシーン
をチョッピングする。図８のａを参照すると、極性スイ
ッチ240 は、結果的な出力が偶数フィールド（n = 0,2,
3,6,………）に対して (1)倍の検出器出力に等しく、ま
た奇数フィールド（n = 1,3,5,………）に対しては(-1)
倍の検出器出力に等しいようにフィールド間で利得反転
を実行する。図８のｂを参照。反転された信号はアナロ
グ−デジタル変換器294 によってデジタル化される。交
互のフィールドが、フィールドメモリ308 に記憶され
る。前のフィールド（フィールドn-1 ）からのデータ
が、フィールドメモリ308 から検索され、各フィールド
におけるＤＣバイアスをキャンセルするために現在のフ
ィールド（フィールドn ）と合計される（図８のｄ）。
図８のｄに示されているように、加算器310 においてフ
ィールドn-1 およびn を合計した後に、検出器のＤＣバ
イアスがキャンセルされるが、結果として得られる検出
器シーン信号は２倍となる。したがって、検出器シーン
信号をその補正信号振幅の大きさに戻すために、２によ
る除算回路312 を使用する。
【００３６】較正処理における第２の段階は、均一なウ
ォーム基準パターンでアレイ20を照射することを含んで
いる。検出器出力は等しくなければならない。等しいお
よび等しくない出力は、デジタル化され、デジタル論理
回路300 の利得補正メモリ304 に記憶され、そして乗算
器250 および第２のＤＡＣ回路260 を介して感度補正の
ために使用される。
ォーム基準パターンでアレイ20を照射することを含んで
いる。検出器出力は等しくなければならない。等しいお
よび等しくない出力は、デジタル化され、デジタル論理
回路300 の利得補正メモリ304 に記憶され、そして乗算
器250 および第２のＤＡＣ回路260 を介して感度補正の
ために使用される。
【００３７】図９は、ＤＡＣ回路260 の具体例のブロッ
ク図を示したものである。積分器262 は、デジタル論理
回路300 からのパルスを積分して、所望するビデオ利得
に比例する電圧レベルを生成する。これは、最も弱い信
号出力を有する検出器に供給されるグローバル利得を制
御する。この利得係数は、感度校正において最も強い出
力を有する検出器に対しては、最小値に減らされる。利
得制御の範囲は、デジタルポテンショメータ266 によっ
て設定される。積分器262 およびポテンショメータ266
は、減算回路264 に出力を与える。この減算回路264
は、中間レベルを設定する乗算Ｄ／Ａ（デジタル−アナ
ログ）変換器265 に対する入力信号を供給する。Ｄ／Ａ
変換器の範囲が減少されるため、乗算器250 のフルスケ
ール出力が一定であるように、インバータ268 および減
算器267 によって、補足ＤＣレベルが出力に加算され
る。
ク図を示したものである。積分器262 は、デジタル論理
回路300 からのパルスを積分して、所望するビデオ利得
に比例する電圧レベルを生成する。これは、最も弱い信
号出力を有する検出器に供給されるグローバル利得を制
御する。この利得係数は、感度校正において最も強い出
力を有する検出器に対しては、最小値に減らされる。利
得制御の範囲は、デジタルポテンショメータ266 によっ
て設定される。積分器262 およびポテンショメータ266
は、減算回路264 に出力を与える。この減算回路264
は、中間レベルを設定する乗算Ｄ／Ａ（デジタル−アナ
ログ）変換器265 に対する入力信号を供給する。Ｄ／Ａ
変換器の範囲が減少されるため、乗算器250 のフルスケ
ール出力が一定であるように、インバータ268 および減
算器267 によって、補足ＤＣレベルが出力に加算され
る。
【００３８】図５を再度参照すると、Ａ／Ｄ（アナログ
−デジタル）変換器294 に入力される信号のダイナミッ
クレンジを制御するために、リミッタ290 に加えて、２
つのフィードバックループが使用されている。Ａ／Ｄ変
換器の出力が、デジタル論理回路300 のフィールド間自
動グローバル利得およびレベル制御回路306 に供給され
る。フィールド間自動グローバル利得およびレベル制御
回路306 は、デジタル化された信号を上側のしきい値お
よび下側のしきい値と比較する。デジタル値が上側のし
きい値を越えた場合、高いレベルがオフセット積分器28
0 に出力される。デジタル値が下側のしきい値を下まわ
る場合、低いレベルが積分器280 に送られる。しきい値
の３状態間を均一にすると、積分器への出力は、デジタ
ル論理回路300 から信号が出力されない。この出力は、
不活性ビデオ期間においても３状態である。積分器280
は、２つの論理レベル間の中間電圧に基準付けられる。
その結果は、画素と同じ数が上側のしきい値および下側
のしきい値の間に入る。これにより、アレイ20全体にわ
たる自動グローバルレベル制御が行われる。
−デジタル）変換器294 に入力される信号のダイナミッ
クレンジを制御するために、リミッタ290 に加えて、２
つのフィードバックループが使用されている。Ａ／Ｄ変
換器の出力が、デジタル論理回路300 のフィールド間自
動グローバル利得およびレベル制御回路306 に供給され
る。フィールド間自動グローバル利得およびレベル制御
回路306 は、デジタル化された信号を上側のしきい値お
よび下側のしきい値と比較する。デジタル値が上側のし
きい値を越えた場合、高いレベルがオフセット積分器28
0 に出力される。デジタル値が下側のしきい値を下まわ
る場合、低いレベルが積分器280 に送られる。しきい値
の３状態間を均一にすると、積分器への出力は、デジタ
ル論理回路300 から信号が出力されない。この出力は、
不活性ビデオ期間においても３状態である。積分器280
は、２つの論理レベル間の中間電圧に基準付けられる。
その結果は、画素と同じ数が上側のしきい値および下側
のしきい値の間に入る。これにより、アレイ20全体にわ
たる自動グローバルレベル制御が行われる。
【００３９】自動利得制御が多くの方式の任意の１つに
よって行われることが、当該技術分野で良く知られてい
る。好ましい具体例では、自動利得制御は、信号がしき
い値の外側になった時は高いレベルを発生させ、信号が
しきい値内である時には低いレベルを発生させ、そし
て、ビデオが不活性である時には３状態を発生させるこ
とによって行われる。これは、図９の積分器262 に供給
され、論理レベルの分数（例えば、10％）である基準と
比較される。その結果は、ほとんどの画素（90％）がし
きい値間に入り、わずかな画素（10％）がしきい値を上
まわるか若しくは下まわる。
よって行われることが、当該技術分野で良く知られてい
る。好ましい具体例では、自動利得制御は、信号がしき
い値の外側になった時は高いレベルを発生させ、信号が
しきい値内である時には低いレベルを発生させ、そし
て、ビデオが不活性である時には３状態を発生させるこ
とによって行われる。これは、図９の積分器262 に供給
され、論理レベルの分数（例えば、10％）である基準と
比較される。その結果は、ほとんどの画素（90％）がし
きい値間に入り、わずかな画素（10％）がしきい値を上
まわるか若しくは下まわる。
【００４０】したがって、図３に示されているように、
アナログ入力部200 からのデジタル信号は、デジタル論
理回路300 によって処理され、そのフレームメモリに記
憶される。デジタル論理回路300 からのデジタル出力
は、アナログ出力部400 によって標準ビデオフォーマッ
ト（典型的にはＲＳ 170）に変換される。
アナログ入力部200 からのデジタル信号は、デジタル論
理回路300 によって処理され、そのフレームメモリに記
憶される。デジタル論理回路300 からのデジタル出力
は、アナログ出力部400 によって標準ビデオフォーマッ
ト（典型的にはＲＳ 170）に変換される。
【００４１】図１０は、アナログ出力部400 の具体例の
ブロック図を示す。連続画素値として、ビデオ信号がデ
ジタル論理回路300 から入力される。これらのデジタル
信号は、ＤＡＣ401 によってアナログ形式に変換され
る。ＤＡＣ401 に対する基準電圧として積分器406 の出
力を使用することによって、これらの信号のスケール係
数を変化させる。第２の積分器407 は、加算器段402 に
おけるＤＡＣ出力に加算されるオフセット電圧を供給す
るために使用される。そして加算器の出力は、増幅器段
403 において、所望する最終出力レベルまで増幅され
る。そしてビデオ信号は、クリッパ回路404 を使用し
て、デジタル論理回路からの同期およびブランキングパ
ルスと結合される。クリッパ回路404 は、最高の負の信
号がその出力を通過するように構成されている。同期信
号は、その負の部分がブランキングおよびビデオ信号を
下まわり、その正の部分がビデオ信号範囲を上まわるよ
うに調整される。ブランキング信号は、その負のレベル
がビデオ範囲を下わるが負の同期レベルを上まわり、そ
の正のレベルがビデオ信号範囲を上まわるように調整さ
れる。同期信号が負の場合、ブランキングおよびビデオ
信号レベルにかかわらず、出力は同期レベルにある。同
期信号が正でブランキングレベルが負の場合、ビデオレ
ベルに関係なく、出力はブランキングレベルである。同
期およびブランキング信号がともに正の場合、出力はビ
デオ信号に追従する。バッファ増幅器405 は、回路に配
置されている抵抗（典型的には、75オーム）を駆動する
ために必要な出力電流を供給する。全体の利得を制御す
るために、増幅器クリッパおよびバッファ段の周辺にフ
ィードバック回路が設けられる。
ブロック図を示す。連続画素値として、ビデオ信号がデ
ジタル論理回路300 から入力される。これらのデジタル
信号は、ＤＡＣ401 によってアナログ形式に変換され
る。ＤＡＣ401 に対する基準電圧として積分器406 の出
力を使用することによって、これらの信号のスケール係
数を変化させる。第２の積分器407 は、加算器段402 に
おけるＤＡＣ出力に加算されるオフセット電圧を供給す
るために使用される。そして加算器の出力は、増幅器段
403 において、所望する最終出力レベルまで増幅され
る。そしてビデオ信号は、クリッパ回路404 を使用し
て、デジタル論理回路からの同期およびブランキングパ
ルスと結合される。クリッパ回路404 は、最高の負の信
号がその出力を通過するように構成されている。同期信
号は、その負の部分がブランキングおよびビデオ信号を
下まわり、その正の部分がビデオ信号範囲を上まわるよ
うに調整される。ブランキング信号は、その負のレベル
がビデオ範囲を下わるが負の同期レベルを上まわり、そ
の正のレベルがビデオ信号範囲を上まわるように調整さ
れる。同期信号が負の場合、ブランキングおよびビデオ
信号レベルにかかわらず、出力は同期レベルにある。同
期信号が正でブランキングレベルが負の場合、ビデオレ
ベルに関係なく、出力はブランキングレベルである。同
期およびブランキング信号がともに正の場合、出力はビ
デオ信号に追従する。バッファ増幅器405 は、回路に配
置されている抵抗（典型的には、75オーム）を駆動する
ために必要な出力電流を供給する。全体の利得を制御す
るために、増幅器クリッパおよびバッファ段の周辺にフ
ィードバック回路が設けられる。
【００４２】比較器408 および409 は、出力がビデオ範
囲の中間を越える時（比較器408 ）、または出力がビデ
オ範囲の制限近くに設定されている２つのしきい値の外
側へ越える時（比較器409 ）、を検出するために使用さ
れる。
囲の中間を越える時（比較器408 ）、または出力がビデ
オ範囲の制限近くに設定されている２つのしきい値の外
側へ越える時（比較器409 ）、を検出するために使用さ
れる。
【００４３】自動レベル制御装置は、ブランキングパル
スにより、中間点比較器408 の出力をゲートするために
デジタル論理回路を使用することによって動作する。デ
ジタル論理回路の出力は、ブランキング期間中はオープ
ン回路（３状態）にされている。ビデオ信号が中間点の
値を下まわる場合は出力は低く、ビデオ信号が中間点の
値を上まわる場合は出力は高い。この信号は、高いおよ
び低い論理レベルの中間電圧に基準付けされる積分器40
7 によって積分される。積分器の出力は、ビデオ信号に
加えられたオフセットを制御する。画素の半分が中間点
を越え、画素の半分が中間点を下まわる際に、平衡条件
が確立される。
スにより、中間点比較器408 の出力をゲートするために
デジタル論理回路を使用することによって動作する。デ
ジタル論理回路の出力は、ブランキング期間中はオープ
ン回路（３状態）にされている。ビデオ信号が中間点の
値を下まわる場合は出力は低く、ビデオ信号が中間点の
値を上まわる場合は出力は高い。この信号は、高いおよ
び低い論理レベルの中間電圧に基準付けされる積分器40
7 によって積分される。積分器の出力は、ビデオ信号に
加えられたオフセットを制御する。画素の半分が中間点
を越え、画素の半分が中間点を下まわる際に、平衡条件
が確立される。
【００４４】他方の比較器409 は、ビデオ範囲の制限近
く設定されている制限値（典型的には、ビデオ範囲の10
％および90％）を有するウインドウ比較器である。自動
利得制御装置は、ブランキングパルスでウインドウ比較
器をゲートするために、デジタル論理回路を使用するこ
とによって動作する。デジタル論理回路の出力は、ブラ
ンキング期間中はオープン回路（３状態）にされてい
る。ビデオ信号がウインドウ内にある場合は出力は低
く、ビデオ信号がウインドウ外にある場合は出力は高
い。この信号は、デジタル論理電圧の分数（典型的には
5％）である電圧に基準付けされる積分器406 によって
積分される。積分器の出力は、ＤＡＣ401 の基準電圧を
変化させる。これにより、画素の95％がビデオ範囲の10
％から90％までの間に入る平衡条件を達成するフィード
バックループが形成される。
く設定されている制限値（典型的には、ビデオ範囲の10
％および90％）を有するウインドウ比較器である。自動
利得制御装置は、ブランキングパルスでウインドウ比較
器をゲートするために、デジタル論理回路を使用するこ
とによって動作する。デジタル論理回路の出力は、ブラ
ンキング期間中はオープン回路（３状態）にされてい
る。ビデオ信号がウインドウ内にある場合は出力は低
く、ビデオ信号がウインドウ外にある場合は出力は高
い。この信号は、デジタル論理電圧の分数（典型的には
5％）である電圧に基準付けされる積分器406 によって
積分される。積分器の出力は、ＤＡＣ401 の基準電圧を
変化させる。これにより、画素の95％がビデオ範囲の10
％から90％までの間に入る平衡条件を達成するフィード
バックループが形成される。
【００４５】以上、本発明の教示にしたがって、非冷却
検出器と組合わせて速い反射性光学系を使用することに
より非冷却検出器に関する問題が克服される。速い反射
性光学系は非冷却検出器に大きい熱流を提供し、それに
よって熱検出器の低い感度を補償する。反射性光学系
は、プラスチックまたはアルミニウムから安価に製造さ
れ、軍事システムにおいて一般に使用される高価な赤外
線材料（例えばゲルマニウム）の必要性を軽減すること
ができる。迅速な反射性光学系および非冷却検出器の組
合せは本当に安価な暗視装置用の熱カメラを提供する。
検出器と組合わせて速い反射性光学系を使用することに
より非冷却検出器に関する問題が克服される。速い反射
性光学系は非冷却検出器に大きい熱流を提供し、それに
よって熱検出器の低い感度を補償する。反射性光学系
は、プラスチックまたはアルミニウムから安価に製造さ
れ、軍事システムにおいて一般に使用される高価な赤外
線材料（例えばゲルマニウム）の必要性を軽減すること
ができる。迅速な反射性光学系および非冷却検出器の組
合せは本当に安価な暗視装置用の熱カメラを提供する。
【００４６】本発明は特定の実施例を参照に説明したが
当業者はその技術的範囲内で多くの変形を認識するであ
ろう。例えば本発明は図示された反射性光学装置にも、
使用されたバリウムストロンチュウムチタンで構成され
た検出器アレイにも限定されるものではない。他の光学
装置および他の検出器材料も本発明の技術的範囲を逸脱
することなく使用できる。
当業者はその技術的範囲内で多くの変形を認識するであ
ろう。例えば本発明は図示された反射性光学装置にも、
使用されたバリウムストロンチュウムチタンで構成され
た検出器アレイにも限定されるものではない。他の光学
装置および他の検出器材料も本発明の技術的範囲を逸脱
することなく使用できる。
【００４７】したがって、そのような適用、修正および
具体例のいくつかまたは全てをカバーすることを添付さ
れた請求の範囲は意図している。
具体例のいくつかまたは全てをカバーすることを添付さ
れた請求の範囲は意図している。
【図１】分解した状態の本発明のカメラの１実施例の斜
視図。
視図。
【図２】本発明のカメラのコンパクトな光学装置の側面
図。
図。
【図３】本発明の信号処理システムのブロック図。
【図４】本発明の信号処理システムのアナログ入力部の
ブロック図。
ブロック図。
【図５】アナログ入力部およびデジタル信号処理部の簡
単化されたブロック図。
単化されたブロック図。
【図６】本発明の信号処理システムのアナログ部分の第
１のデジタルアナログ変換器の１実施例のブロック図。
１のデジタルアナログ変換器の１実施例のブロック図。
【図７】本発明の信号処理システムのアナログ部分の第
１の積分器の１実施例のブロック図。
１の積分器の１実施例のブロック図。
【図８】典型的なパイロ電気検出器の出力の波形図ａ
と、本発明の技術によるフィールド間の利得反転後のａ
の波形図ｂと、パイロ電気検出器の出力の前のフィール
ドの波形図ｃと、ｂおよびｃに示された波形を合計した
後の出力の波形図ｄ。
と、本発明の技術によるフィールド間の利得反転後のａ
の波形図ｂと、パイロ電気検出器の出力の前のフィール
ドの波形図ｃと、ｂおよびｃに示された波形を合計した
後の出力の波形図ｄ。
【図９】本発明の信号処理システムのアナログ部分の第
２のデジタルアナログ変換器の１実施例のブロック図。
２のデジタルアナログ変換器の１実施例のブロック図。
【図１０】本発明の信号処理システムのアナログ出力部
分の１実施例のブロック図。
分の１実施例のブロック図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レーシー・ジー・クック アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90245、エル・セグンド、ユカリプタス・ ドライブ 615
Claims (10)
- 【請求項１】 各検出器が赤外線エネルギで照明された
ときに電気出力信号を供給する非冷却検出器のアレイ
と、 広角度の視界および大きい非円形開口を有し、入力開口
からのエネルギをアレイに集中させる光学的に迅速でコ
ンパクトな反射性光学装置とを具備していることを特徴
とする暗視カメラ。 - 【請求項２】 反射性光学装置は入力開口からのエネル
ギを反射する１次反射器を具備し、この１次反射器は高
次の非球面形状および負の倍率を有している請求項１記
載の暗視カメラ。 - 【請求項３】 反射性光学装置は１次反射器からのエネ
ルギを反射する２次反射器を具備し、この２次反射器は
高次の非球面および正の倍率を有している請求項２記載
の暗視カメラ。 - 【請求項４】 反射性光学装置はさらに２次反射器から
のエネルギを反射する折り返し反射器を具備している請
求項３記載の暗視カメラ。 - 【請求項５】 反射性光学装置は、折り返し反射器から
のエネルギを集中して、非冷却検出器のアレイに再指向
する３次反射器を具備している請求項４記載の暗視カメ
ラ。 - 【請求項６】 ３次反射器は正の倍率を有している請求
項５記載の暗視カメラ。 - 【請求項７】 折り返し反射器はシステム開口ストップ
に配置され、倍率を有せず、高次の非球面を有している
請求項６記載の暗視カメラ。 - 【請求項８】 基準レベルをアレイに与えるチョッパー
を具備している請求項１記載の暗視カメラ。 - 【請求項９】 さらに入力開口に取付けられた赤外線ウ
インドウを具備している請求項１記載の暗視カメラ。 - 【請求項１０】 標準方式のビデオスクリーンに表示す
るためにアレイの出力を処理する電気回路を具備してい
る請求項１記載の暗視カメラ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US23289394A | 1994-04-12 | 1994-04-12 | |
| US232893 | 1994-04-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0846838A true JPH0846838A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=22875025
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7087290A Pending JPH0846838A (ja) | 1994-04-12 | 1995-04-12 | 暗視システム |
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| EP (1) | EP0677955B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0846838A (ja) |
| KR (1) | KR0173826B1 (ja) |
| DE (1) | DE69529243T2 (ja) |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69529243T2 (de) * | 1994-04-12 | 2003-10-16 | Raytheon Co | Kostengünstiges Nachsichtgerät |
| US5619036A (en) * | 1994-04-12 | 1997-04-08 | Hughes Electronics | Low cost night vision camera for vehicles and mounting thereof |
| GB2296147B (en) * | 1994-11-29 | 1999-06-16 | Marconi Gec Ltd | A signal processor |
| US5920066A (en) * | 1996-08-02 | 1999-07-06 | Raytheon Company | Real-time adaptive thermal reference control for night vision systems |
| JP3019010B2 (ja) * | 1996-11-13 | 2000-03-13 | 日本電気株式会社 | 撮像装置 |
| US6322670B2 (en) * | 1996-12-31 | 2001-11-27 | Honeywell International Inc. | Flexible high performance microbolometer detector material fabricated via controlled ion beam sputter deposition process |
| JPH10281864A (ja) * | 1997-04-03 | 1998-10-23 | Nikon Corp | 熱型赤外線カメラ |
| WO2000037314A1 (en) | 1998-12-21 | 2000-06-29 | Alliedsignal Inc. | Ir diode based high intensity light |
| US6486473B2 (en) | 2000-03-02 | 2002-11-26 | Mine Safety Applicances Company | Thermal imaging camera |
| SE519864C2 (sv) * | 2000-10-26 | 2003-04-15 | Autoliv Dev | Anordning för förbättring av mörkersikten hos ett fordon såsom en bil |
| US20030202097A1 (en) | 2000-10-26 | 2003-10-30 | Autoliv Development Ab | Night vision arrangement |
| US6833822B2 (en) * | 2000-12-21 | 2004-12-21 | Raytheon Company | Method and apparatus for generating a visible image with an infrared transmissive window |
| US6491417B1 (en) * | 2001-06-13 | 2002-12-10 | Bendix Commercial Vehicle Systems Llc | Night vision clearance light |
| US7995095B2 (en) | 2001-10-18 | 2011-08-09 | Autoliv Development Ab | Night vision device for a vehicle |
| US7796316B2 (en) | 2001-12-21 | 2010-09-14 | Bodkin Design And Engineering Llc | Micro-optic shutter |
| US8174694B2 (en) * | 2001-12-21 | 2012-05-08 | Bodkin Design And Engineering Llc | Hyperspectral imaging systems |
| US20060072109A1 (en) * | 2004-09-03 | 2006-04-06 | Andrew Bodkin | Hyperspectral imaging systems |
| US7049597B2 (en) * | 2001-12-21 | 2006-05-23 | Andrew Bodkin | Multi-mode optical imager |
| EP1497155B1 (en) | 2002-04-23 | 2006-08-16 | Autoliv Development Ab | A night vision arrangement |
| WO2004011304A1 (en) * | 2002-07-29 | 2004-02-05 | Raytheon Company | System and method for deploying a mirror assembly of a display unit |
| RU2234818C2 (ru) * | 2002-07-29 | 2004-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт промышленного телевидения "Растр" | Охранная телевизионная система "день-ночь" |
| US6837581B1 (en) | 2002-07-29 | 2005-01-04 | Raytheon Company | System and method for deploying a mirror assembly of a display unit |
| US8483567B2 (en) * | 2004-04-09 | 2013-07-09 | Immediate Response Technologies, Inc | Infrared communication system and method |
| DE102004026993B4 (de) * | 2004-06-03 | 2010-04-01 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Kamera |
| US7411194B1 (en) * | 2005-11-09 | 2008-08-12 | Kollsman, Inc. | Aviation vision apparatus |
| US7767963B1 (en) | 2006-12-08 | 2010-08-03 | Draeger Safety, Inc. | Thermal imaging camera internal damping system |
| US8922783B2 (en) | 2007-04-27 | 2014-12-30 | Bodkin Design And Engineering Llc | Multiband spatial heterodyne spectrometer and associated methods |
| US8154732B2 (en) * | 2007-04-27 | 2012-04-10 | Bodkin Design And Engineering, Llc | Multiband spatial heterodyne spectrometer and associated methods |
| US8555721B2 (en) * | 2007-12-27 | 2013-10-15 | Scott Taillet | Sound measuring device |
| US9209888B2 (en) | 2011-09-27 | 2015-12-08 | Rivada Research, Llc | Method and system for providing explosion proof video and communication relay module |
| US9744384B2 (en) | 2011-11-05 | 2017-08-29 | Rivada Research, Llc | Enhanced display for breathing apparatus masks |
| TWI616680B (zh) * | 2016-04-01 | 2018-03-01 | 鴻海精密工業股份有限公司 | 自由曲面離軸三反光學系統 |
| EP3527429B1 (en) * | 2018-02-15 | 2021-04-07 | Aptiv Technologies Limited | Module and support structure assembly |
| US10924685B2 (en) | 2018-05-07 | 2021-02-16 | Rubicon Products, LLC | Night vision apparatus |
| US12228724B2 (en) | 2020-07-10 | 2025-02-18 | Goodrich Corporation | Modular reconfigurable optical systems for supporting multiple modalities |
| US11268860B2 (en) | 2020-07-24 | 2022-03-08 | Raytheon Company | Radiometric calibration of detector |
| US11622062B1 (en) | 2021-04-05 | 2023-04-04 | United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa | Ruggedized miniaturized infrared camera system for aerospace environments |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3610930A (en) * | 1968-12-31 | 1971-10-05 | Texas Instruments Inc | Independent infrared landing monitor |
| US3617107A (en) * | 1969-07-28 | 1971-11-02 | Bell Telephone Labor Inc | Three-mirror schmidt telescope |
| US3886360A (en) * | 1973-09-04 | 1975-05-27 | Gulf & Western Mfg Co | Infrared intrusion detection apparatus |
| US4142207A (en) * | 1977-12-20 | 1979-02-27 | Texas Instruments Incorporated | Ferroelectric imaging system |
| US4950896A (en) * | 1978-07-18 | 1990-08-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Modified forward looking IR device to include wide angle black hole radiometer |
| US4277804A (en) * | 1978-11-01 | 1981-07-07 | Elburn Robison | System for viewing the area rearwardly of a vehicle |
| US4265510A (en) * | 1979-05-16 | 1981-05-05 | Hughes Aircraft Company | Three mirror anastigmatic optical system |
| JPS56133634A (en) * | 1980-03-25 | 1981-10-19 | Toshiba Corp | Pyroelectric detector |
| JPS61173124A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 焦電型熱画像装置 |
| US4806761A (en) * | 1985-04-08 | 1989-02-21 | Irvine Sensors Corporation | Thermal imager incorporating electronics module having focal plane sensor mosaic |
| US5001558A (en) * | 1985-06-11 | 1991-03-19 | General Motors Corporation | Night vision system with color video camera |
| US4719350A (en) * | 1986-01-30 | 1988-01-12 | Hughes Aircraft Co. | Radiation imaging enhancement |
| US4733955A (en) * | 1986-04-14 | 1988-03-29 | Hughes Aircraft Company | Reflective optical triplet having a real entrance pupil |
| US4804258A (en) * | 1986-05-05 | 1989-02-14 | Hughes Aircraft Company | Four mirror afocal wide field of view optical system |
| JPS6365328A (ja) * | 1986-09-08 | 1988-03-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 二次元赤外撮像装置 |
| JPS63282621A (ja) * | 1987-05-14 | 1988-11-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 一次元赤外撮像装置 |
| US5021663B1 (en) * | 1988-08-12 | 1997-07-01 | Texas Instruments Inc | Infrared detector |
| US5114238A (en) * | 1990-06-28 | 1992-05-19 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Infrared catadioptric zoom relay telescope |
| US5173801A (en) * | 1991-08-16 | 1992-12-22 | Hughes Aircraft Company | Wide field of view afocal three-mirror anastigmat |
| US5331470A (en) * | 1992-12-11 | 1994-07-19 | Hughes Aircraft Company | Fast folded wide angle large reflective unobscured system |
| GB9317983D0 (en) * | 1993-08-28 | 1993-10-13 | Lucas Ind Plc | A driver assistance system for a vehicle |
| US5379157A (en) * | 1993-12-02 | 1995-01-03 | Hughes Aircraft Company | Compact, folded wide-angle large reflective unobscured optical system |
| DE69529243T2 (de) * | 1994-04-12 | 2003-10-16 | Raytheon Co | Kostengünstiges Nachsichtgerät |
| US5414439A (en) * | 1994-06-09 | 1995-05-09 | Delco Electronics Corporation | Head up display with night vision enhancement |
| US5554847A (en) * | 1994-10-11 | 1996-09-10 | Hughes Aircraft Company | Flexibly connectable high precision thermal and structural focal plane array mount |
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