JPS6097790A - スキヤンコンバ−タ - 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】 本発明はスキャンコンバータに関し５％に機械走査方式
の赤外線撮像装置において、複数個の赤外線検出器を利
用して並列検出した複数個の映像信号全時系列の映像信
号に変換するスキャンコンバータに関する。

物体の放射する熱エネルギー全赤外線検出器で検出し、
その物体１アルタイムで映像信号として医視するか、あ
る込はまたＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙ　Ｔｕｂｅ）
等の表示手段によって映像とじて表示する赤外線撮像装
置は多くの応用分野で近時よく知られている。

赤外線検出器によって、撮像対象野いわゆるシーン（８
ｃｅｎｅ）’ｉ−詳細に撮像しようとすれば当然。

テレビカメラによって映像信号を得る場合の如くシーン
を走査（Ｓｃａｎｎｉｎｇ）することが必要となる。

このような走査を行なうことができる赤外線カメラと呼
ぶべきものも焦電気（Ｐｙｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）を
応用したものが存在するが、この感度が極めて悪く実用
には程遠い現状であ勺、従ってシーンの赤外線検出は、
たとえば水銀・カドミウム・チルライド（Ｈｇ、　Ｃｄ
）Ｔｅの如き高感度、高帯域センサ全利用する赤外線検
出器で、対物光学系を介して入力したシーンを機械的に
走査せしめて得られる走査出力な利用するのが一般的に
行なわれている走査手段となっている。

赤外線撮像システムにおいてテレビジョンのような速い
フレームレートを有するシステムは通常Ｆ’ＬＩＲ（Ｆ
ｏｒｗａｒｄ　、［、ｏｏｋｉｎｇ　工ｎｆｒａｒｅｄ
）システムと呼はれ軍用を中心に急速に発展してきたが
、この、Ｃ５な高速フレームタイム全形成するためには
従来から主として高速走査に適する並列走査が利用され
ている。この並列走査は赤外線検出器の垂直アレイでシ
ーンを水平方間に高速走査せしめその電気的出力を時系
列信号に変換してテレビジ四ン画像と全く同様にして赤
外線画像を得る方式である。

上述した赤外線撮像システムにおける機械的走査は次の
ようにして行なわれる。

すなわち、シーンの赤外線人力を対物光学系を介して平
行人力としこれを回転多面鏡に照射する。

この回転多面鏡の回転軸は垂直走査範囲に対応する角度
だけ平行入力に対して傾けるかもしくは多面鏡自体に傾
角全与えて回転し等価的に垂直走査を実施しうるように
した２つ方法が基本的に行なわれている。このような機
械的走査によって得られる走査出力を利用して赤外線撮
像信号を高速フレームレート、たとえばテレビジョン方
式で、　ＣＲＴ表示しようとすれは、前述した２つの走
査方法のうち回転反射鏡自体に傾角會つけた後者の走査
方法では回転多面鏡の回転速度會テレビジョンの水平走
査速度や回転多面鏡面数等の条件にもとづいて設足した
速度で高速回転せしめ、また前者の走査方法にあっては
回転多面鏡による反射赤外線全前記高速回転軸とは直角
方間に６０Ｈｚで回転するフレーミングミラーに投射す
ること［よって＝ｉ走査効果を与えたうえ、いずれの走
査方法であれ反射光を出力光学系によって結像して赤外
線検出器に入力して電気的信号に変換したのち所足の信
号処理を行なったのちテレビジョン表示方式でＣＲＴス
クリーンに映出するといったような方法が通常行なわれ
ている。また７レームレートを上げＡため、垂直方向に
複数の赤外線検出器を配列した検出器アレイで一方同走
査を行なってその並列出力を時系列信号に変換して出力
したうえ、直視またはテレビジョン映像としてこれ全利
用することも特に高速７レームレートで撮像したい時に
多用されているが、このような並列走査による映像出力
全時間的にシヌアルな時系列１ｇ号に変換してテレビジ
目ン表示等の高速フレーム表示とする、いわゆるスキャ
ンコンバージョンには一般的に次の２方式のいずれかが
代表的なものとして利用されている。

その１は光学方式と呼ばれるものである。この方式は両
面鐘音反射鏡として利用し、この両面鏡にセクター運動
を行なわせる。いわゆる振動型走立方式とも呼ばれるも
のであり、両面鏡の片面を赤外線走査に利用し、裏面２
発光ダイオードアレイ等による可視像走査に利用して３
０［−１ｔ／秒の往復セクター運１１Ｊｔ−この両面鏡
に与え、赤外線走査用に利用する赤外線検出器垂直アレ
イを構成する赤外線検出器の数と同数の増幅器チャンネ
ルを介して出力した検出出力によって輝度変調された発
光ダイオードもしくはＬＥＬ）による垂直アレイを接眼
光学系を介して直視するか゛またはビジコンカメラ等の
テレビジョンカメラでテレビジ！ｌ／のＣＲＴに表示す
るといった方法で等価的に時系列信号に変換する方式で
ある。

その２はディジタル方式と呼ばれるものであり％機械的
もしくは光学的に水平方間にシーンを走査せしめた複数
の赤外線検出器によって構成する検出器垂直アレイによ
る並列出力を、検出器の数と同数のディジタル化回路を
介してディジタル領号に変換したのちこれらを順次続出
して時系列信号に変換する方式である。

しかしながら上述した従来の２方式にはそれぞれ次に述
べるような欠点がある・ その１の光学方式は、構成すべき光学系が央雑であると
ともに、時系列１ｇ号として赤外線検出器の出力全利用
する際にも直視によるはかはテレビカメラを介してテレ
ビジョンシステムのＣＲＴに中継する方法に駆足される
といった欠点がある・七の２のディジタル方式にあって
は、ディジタル処理のための回路構成自体が複雑化し、
これを低減すべくスキャンコンバータ管を利用してディ
ジタル処理化を図る場合にもなおかなりの複雑さ會免れ
得ないという欠点がある。

不発明の目的は上述した欠点を除去し１機械走査方式の
赤外線撮像装置において複数個の赤外線検出器の並列走
査によって検出した複数個の映像信号を人力しこれ全時
系列の映像信号に変換するスキャンコンバータにおいて
、前記複数個の映像信号を並列人力したうえこれら全赤
外線検出器の数に対応する胱出し速度で読出しつつ時系
列信号に変換して出力せしめる電荷転送デバイスを備え
てスキャンコンバージョンを図るという手段を備えるこ
とによハアナログ量の映像信号大刀をそのまま時系列１
百号に変換することができて、複雑な構成の光学系もし
くはデジタル変換回路等を必要とせす、しかも高ダイナ
ミツクレンジが確保できる小型かつ高信頼のスキャンコ
ンバータ全提供することにある。

本発明のスキャンコンバータは、機械走査方式の赤外線
撮像装置において複数個の赤外線検出器の並列走査によ
って検出した複数個の映像信号を入力しこれを時系列の
映像信号に変換するスキャンコンバータにおいて、前記
複数個の映像信号を並列入力してこれらを一時記憶した
うえその数に対応して予め設定した読出し速度で前記一
時記憶した映像イば号′ｆｃＩ１１１次胱出しつつ時系
列信号に変換して出力せしめる電荷転送デバイス？備え
て構成される。

次に図面を参照して不発明の詳細な説明する。

第１図は不発明の一実施例を示すブロック図である。

第１図に示す本発明の一実施例は赤外線検出器アレイ１
．入力増幅回路２．電荷転送デバイス３およびクロ、り
信号発生回路４全備えて構成され、これらの構成内容中
電荷転送デバイス３およびクロック信号発生回路４が本
発明に直接間る部分であり、赤外線検出器アレイｌおよ
び入力増幅回路２は機械走査方式かつ並列走査方式の赤
外線撮像装置における通常一般的な赤外線検出用の垂直
アレイならびに赤外線検出アレイによる並列走査出力の
入力増幅回路である。

赤外線検出器アレイ１は水銀、カドミウムならびにチル
ライドの複合化合物（Ｈｇ、Ｃｄ）Ｔｅ　＠利用するＮ
個の赤外線検出器１−１．１−２．１−３、・・・・・
・ｌ　−ｐｉ　ｆ有し、入力増幅回路２はこれら赤外線
検出器に対応するＮ個の人力増幅器２−１゜２−２．２
−３．・・・・・・２−Ｎｉ備えて構成される。

また、電荷転送デバイス３は、並列入力回路３１゜記憶
回路３２．転送回路３３．出力転送チャンネル３４およ
び出力回路３５等を備えてｌチップに構成され、さらに
並列入力回路はＮ個の複数の入力チャネル３１−１．３
１−２．３１−３．・・・・・・３１−Ｎ、記憶回路３
２はへ個の複数の記憶チャネル３２−１．３２−２．３
２−３．３２−Ｎ。

転送回路３３はＮ個の複数の転送チャネル３３−１．３
３−２．３３−３．・・・・・・３３−Ｎケ、それぞれ
備えて構成される。

テム等における高速フレームレイト（ＩｌｌｒａｍｅＩ
Ｆｌ、ａｔｅ）　ｔ−確保するために行なう並列走査に
必要な垂直アレイ會構成するものであり、赤外線撮像装
置において通常利用式れている回転多面鏡を備えた前述
した対物光学系をブｒして、撮像するシーンの並列走査
出力］０１’に受け、これケミ気的１ｕ号に変換出力し
たのち入力増幅回路２の有する対応入力増幅器２−１〜
２−Ｎに供給して所足のレベルとしたうえ電荷転送デバ
イス３に送出する。

このようにして人力増幅器２から出力される出力は、複
数Ｎ個の赤外線検出器の並列走査によって検出されたＮ
個の並列出力信号であり、仁れによってテレビジ箇ン影
像とコンバーチプルな、あるいは類似の高速フレームレ
イトでのラスター表示を実現しようとすれば、この並列
出力信号のそれぞれをテレビジョン走査の垂直方回走査
速反に対応する速度でシーンの上部から下部に同って順
序出力せしめるようにした時系列１６号への変換。

すなわちスキャンコンバージョンが必要となる。

光学方式もしくはディジタル方式が一般的に行なわれて
いるが、それぞれの方式について欠点含有することも前
述したとおりである。

そこで不発明にあってＴＩ′ｉ第１図に示す如く、並列
走査出力の時系列変換ｋ　ＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃ
ｏ　−ｕｐｌｅｄ　１）ｅｖｉｃｅ）　ｆ利用した電荷
転送デバイス３によって実施し、前述した従来の欠点を
除去したものとしている。

電荷転送テバイスは、電荷転送電極を備えて構成される
複数個のアナログメモリのほか入力回路。

出力回路等全ワンチップ構成とした牛導体機能デバイス
であり、ＣＣＤのほかＨＢＩ）（Ｂｕｃｋｅｔ　Ｈｒ−
ｊｇａｄｅ　Ｄｅｖｉｃｅ）やＳ　ＣＦ　（８ｗｉ　ｔ
ｃｈｅｄ　Ｃａ−ｐａｃｉｔｏｎ　Ｆｉｌｔｅｒ）等が
アクこれらはすべてアナログメモリとしての電荷蓄積機
能ならびに電荷転送機能を有することはよく知られてい
る。

このような電荷転送デバイスは、アナログ入力を一時的
に蓄積するためのキャパシタが各電荷転送電極ごとに構
成されアナログ人力の順次サンプリング、ならびにサン
プリングされストアされたデータの読出しが可能である
がこれらの動作はそれぞれ所蔵のクロック信号で外部か
ら実施せしめることができることもまたよく知られてい
る。Ｃのような電荷転送素子は使用目的に合せてその４
Ｎ成回路を柔軟に形成しうるし、時間的に同時に出力さ
れる並列走査出力を５表示すべきラスター映像の垂直走
査に合せた時系列信号に変換することも極めて容易に笑
施しうる基本的機能を有する。

第１図に示す本発明の笑施例における電荷転送デバイス
３は、このような目的に対して適合するように構成した
ものであ、０．基本的にはテレビジョンカメラによる撮
像時等にあって必要とするフレーム転送処理におけるフ
レームトランスファ方式に類似の機能を持たせたＣＣＵ
によって構成する電荷転送デバイスをさらに並列走査多
入力４６号の時系列変換にも利用しうる内容としたもの
である。

上述しｆＣＣフレームトランスフッ式Ｌｒｉ、インタレ
ース方式等とともにテレビジョン等の商運フレームレー
トの時系列信号変換処理における基本的処理方式となっ
ている。このフレームトランスファ方式は、シーンの２
次元撮像を行ないその記録を一時スドアする蓄積部と、
この蓄積部によってストアされた撮像記録を所蔵のチャ
ンネル数の並列信号としていったんストアしたうえ順次
時系列信号として出力する転送を行なう転送部とを組合
せ、蓄積機能とスキャンコンバージョンのための転送機
能と全共有する電荷転送デバイスによってアナログ信号
の時系列１ｇ号化を図るものである。

第２図はフレームトランスファ方式によるフレーム転送
イメージヤの基本的構成含水すブロック図である。

フレーム転送イメージヤは第２図に示す如く、蓄積部５
と転送部６とによって構成される電荷転送デバイスを利
用するものであり、蓄積部５はたとえばＣＣＤ等の電荷
転送デバイスを光センナとして利用するものであり、撮
像すべきシーンを表示すべき画ｇＩを構成する画素（ｐ
ｉｘｅｌ）の数に対応して２次元受光する。このように
して受光される光入力５０１は少数キャリアとして画素
に対応して形成された蓄積電極に注入されて蓄積データ
となりシーンの２次元影像信号となる０次にこれら蓄積
データは１通常、ＣＲＩＴ画像表示のフライバックタイ
ムの期間で処理される時間で、転送部６に形成されてい
る。垂直方向画素列の段数に対応する数のチャネル数を
有しそれぞれ水平方向の画素に対応する蓄積データを記
憶しうる記憶電極をもったＮチャネルの転送チャネル６
１−１゜６１−２．・・・・・・６１−Ｎにストアされ
る。これらストアされた蓄積データは次に転送チャネル
６１−１の門番は転送チャネル６１−２へ、転送チャネ
ル６１−２０円内容転送チャネル６ｌ−３（図示せず）
へ、転送チャネル６１−Ｎの内容は出力転送チャネル６
２へ転送されるというようにして蓄積部５に一時スドア
されたシーンの２次元撮影データが次次に転送されて行
き、出力チャネルからはこれら転送速度のＮ倍の速さで
次次に蓄積データが読出され時系列信号６２１としてと
り出される。上述した転送処理において、転送チャネル
６１−１から６１−Ｎまでの蓄積データすべてが転送さ
れる速度は表示画像の水平掃引時間とほぼ対応し、また
、このようにして次次にフレーム転送がなされている間
２次の７レームデータが転送チャネル６１−１．６１−
２．・山・・６１−Ｎに転送されるというようにして次
次に７レームデータの時系列変換出力が実施される。

第１図の実範列に示す電荷転送デバイス３は、基本的に
は第２図に不すフレームトランス７７方式のイメージヤ
による時系列信号出方と同様に時系列毎号を得ることを
目的として形成されているが、前者は第２図に下す如く
電荷転送デバイスを受光センサとして撮像したシーンの
２次元受光記録の時系列信号変換であるのに対し、前述
した並列走査ＶＣよる赤外線垂直アレイの並列出カ全受
けてその時系列信号変換を図ることが基本的な相違点で
ある。

さて、第１図において、赤外線検出器アレイ１の有する
Ｎ個の赤外線検出器１−１〜１〜Ｎによりて得られた並
列走査出力は入力増幅回路２を介して電荷転送デバイス
３の並列入力回路３１ＯＮ個の入力チャネル３１−１〜
３ｌ−ＮＫ供給され机 入力チャネル３１−１〜３１−ＮはＮ回路の入力ライン
、入力シフトレジスタ等によって構成されるＮ個の人カ
チャイルであり、クロック信号発生回路４の出方するク
ロック信号φ１で映像表示のフライバック期間において
処理される速度で。

人力増幅回路２から供給されたＮ個の撮稼出カ信号を人
力するとともにこれ全記憶回路３２のＮ個　′の記憶チ
ャネル３２−１〜３２−Ｎにストアせしめる。

記憶チャネル３２−１〜３２−Ｎは、赤外線検出器アレ
イ１によるシーンの１並列走査分、すなわち１フレーム
の水平走査分で得られる水平方向画素数に対応する走査
データ全一時スドアしつるアナログメモリとしてのＮチ
ャネルの蓄積電極構造を有するアナログ記憶機能として
動作する。この記憶チャネル３２−１〜３２−Ｎに一時
スドアされた並列走査出力は次にクロ、り信号φ、で転
送チャネル３３−１〜３３−ＮＩＣ転送される。転送チ
ャネル３３−１〜３３−Ｎはそれぞれ記憶チャネル３２
−１〜３２−Ｎの内容全記憶しうる蓄積電極を有し、転
送チャネル３３−１には記憶チャネル３２−１の内容が
、転送チャネル３３−２には記憶チャネル３２−２の内
容が、以下同様にして記憶チャネル３３−Ｎには記憶回
路３２−Ｎの内容が水平方向掃引時間に対応する周期の
クロック１に号φ２で順序読出され転送される。このよ
うにして水平方向掃引時間の間に記憶チャネル３２−１
から３２−Ｎまでにストアされている内容が順次転送チ
ャネル３３−１から３３−Ｎまでそれぞれ１チヤンネル
ふんずつ転送されていくとともに、転送回路３３ではク
ロック信号φ２で転送チャンネル３３−１の内容は出力
転送チャネル３４に、転送チャネル３３−２の内容は転
送チャネル３３−１に、転送チャネル３３−３の内容は
転送チャネル３３−２に転送するようにして順次出力転
送チャネル３４に転送する。

このようにして転送回路３３ＯＮ個の転送チャネルの内
容が次々に出力転送チャネル３４に出力されてくるが、
出力転送チャネル３４はクロック信号発生回路４から出
力するクロ、り信号φ３でこれｔ次次に読出し出力回路
３５に供給する。

クロツク４バ号φ３は並列走査入力の１・込み速度φ凰
のＮ倍の速さの周期をもつクロック信号であり、このり
ｐツク毎号で読出される信号はエミツタ７０ワ回路の出
力回路３５を介して次次に出力端子３００１に出力され
る。こうしてＮチャイルの並列走査入力が、同じ水平走
査周期の時系列１ｇ号に変換され１表示７レームを形成
することとなる。

上述した転送動作は１つのフレームについて述べたが、
７レームレートで次次に供給される並列走査入力につい
ても全く同様にして継続処理され。

赤外線検出器による並列走査アナログ量をそのまま利用
して並列走査出力を時系列信号に変換するスキャンコン
バージョンｖｉ−実行することができる。

なお、上述したｉ１図の実施例においては、赤外線検出
アレイ１および人力増幅回路２によって取得されるＮ個
の映像イぎ号を時系列ｉｔ号にスキャンコンバージョン
する電荷転送デバイス３は、並動入力回路３１および記
憶回路３２によって形成されるアナログ記憶機能によっ
て並列走査入力をいったん記憶、蓄積したうえ１次いで
これを転送回路３３および出力転送チャネル３４．なら
びに出力回路３５によって形成される転送出力機能によ
って時系列信号に変換するという方法で処理しているが
、これら２つの基本的機能のうちアナログ記憶機能は並
列走査映像１Ｍ号出力’ｉ７レーム単位かつ並列走査チ
ャネルごとに順次、一時スドアすることが目的であり、
従ってこの機能を確保しうる他の手段、たとえば、上述
した転送出力機能を有する電荷転送デバイス２チツプに
よって人力増幅回路２ＯＮ個の映像信号を並列に受けつ
つ一時スドアと時系列変換出力と全継続実施しうる構成
の電荷転送デバイスとしてスキャンコンバージョンする
ことも心易に実施しうる。

また、第１図の実施例においては電荷転送デバイス３は
ＣＣＩＪｉ利用しているがこれはＢＢＤの如き他の電荷
転送テバイス’ｔ”　ｘ：ｔ＋用しても同様に実施しう
ろことは明らかである。

さらに、赤外線検出器アレイ１は（Ｈｇ、　Ｃｄ　）Ｔ
ｅに替えて他の赤外線センサを利用しても同様［実施し
うろことは明らかであη、以上はすべて本発明の主旨全
損なうことなく容易に実施しうる。

以上説明した如く本発明によれば１機械走益方式の赤外
線撮像装置において複数個の赤外線検出器の並列走査出
力を電荷転送デバイス全弁して時系列倍力にスキャンコ
ンバージョンするという手段を備えることによハ検出し
たアナログ量の映像信号がそのまま利用することができ
て回ｊ６構成を著しく単純化し９るとともに、尚ダイナ
ミックレンジが確保できる小型かつ高−１，Ｗ軸性のス
キャンコンバータが実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すプロ、り図。 第２図はフレームトランスファ方式によるフレーム転送
イメージヤの基本的構成を示すブロック図である。 ｌ・・・・・・赤外線検出アレイ、１−１〜１−Ｎ・・
・・・赤外線検出器、２・・・・・・入力増幅回路、２
−１〜２−Ｎ・・・・・・入力増幅器、３・・・・・・
電荷転送デノ（イス、４・・・・・・クロック信号発生
回路、５・・・・・・蓄績部、６・・・・・・転送部、
３１・・・・・並列入力回路％　３１−１〜３１−Ｎ・
・・・・・入力チャネル、３２・・・・・・記憶回路。 ３２−１〜３２−Ｎ・・・・・・記憶チャネル、３３・
・・・・・転送回路、３３−１〜３３−Ｎ・・・・・・
転送チャネル、３４・・・・・出力転送チャネル、３５
・・・・・・出力回路。 ６１−１〜６１−Ｎ・・・・・・転送チャネル、６２・
・・・・・出力転送チャネル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機械走査方式の赤外線撮像装置において複数個の赤外線
   検出器の並列走査によって検出した複数個の映像信号を
   入力しこれを時系列の映像信号に変換スるスキャンコン
   バータにおいて、前記複数個の映像信号を並列人力して
   これらを一時記憶したうえその数に対応して予め設足し
   た読出し速庭でＭｉＪ記一時記憶した映像信号を順次読
   出しつつ時系列信号に変換して出力せしめる電荷転送デ
   バイスを備えて成ることを特徴とするスキャンコンバー
   タ。