JPH06331725A - ミリ波画像撮像装置 - Google Patents
ミリ波画像撮像装置Info
- Publication number
- JPH06331725A JPH06331725A JP5119646A JP11964693A JPH06331725A JP H06331725 A JPH06331725 A JP H06331725A JP 5119646 A JP5119646 A JP 5119646A JP 11964693 A JP11964693 A JP 11964693A JP H06331725 A JPH06331725 A JP H06331725A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- millimeter wave
- antenna
- signal
- reflecting mirror
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- Pending
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- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明は、高精度な視野画像の取得を実現し
たうえで、出画時間の短縮化を図り得るようにすること
にある。 【構成】アンテナ反射鏡10の焦点面に画像を構成する
画素数に対応して複数のアンテナ素子11cを組合わせ
配置した受信アレー11を配設して、この受信アレー1
1の複数のアンテナ素子11cで受信したミリ波信号を
それぞれ検波して画素毎の画像信号を生成し、この画像
信号を走査変換して、1画像分の画像信号を取得してC
RT表示部16に表示するように構成し、所期の目的を
達成したものである。
たうえで、出画時間の短縮化を図り得るようにすること
にある。 【構成】アンテナ反射鏡10の焦点面に画像を構成する
画素数に対応して複数のアンテナ素子11cを組合わせ
配置した受信アレー11を配設して、この受信アレー1
1の複数のアンテナ素子11cで受信したミリ波信号を
それぞれ検波して画素毎の画像信号を生成し、この画像
信号を走査変換して、1画像分の画像信号を取得してC
RT表示部16に表示するように構成し、所期の目的を
達成したものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば追尾装置等に
用いるのに好適するミリ波画像撮像装置に関する。
用いるのに好適するミリ波画像撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、空間における所望の視野を撮像
する撮像装置は、そのビーム幅(例えば、円形開口アン
テナのビーム幅θ:使用波長λ、開口径Dとで、アンテ
ナの半径電力利得点でのビーム幅θ:約1.2×(λ/
D)rad)を極力小さくすることが、画像として有利
であるとされている。そして、このような撮像装置にあ
っては、アンテナの開口径Dが一定であることから、そ
の使用波長λを極力小さくする必要がある。このような
使用波長λの最小の波長域としては、大気の透過率の良
い波長域が、94GHZ 帯(λが約3mm)のミリ波信
号がある。
する撮像装置は、そのビーム幅(例えば、円形開口アン
テナのビーム幅θ:使用波長λ、開口径Dとで、アンテ
ナの半径電力利得点でのビーム幅θ:約1.2×(λ/
D)rad)を極力小さくすることが、画像として有利
であるとされている。そして、このような撮像装置にあ
っては、アンテナの開口径Dが一定であることから、そ
の使用波長λを極力小さくする必要がある。このような
使用波長λの最小の波長域としては、大気の透過率の良
い波長域が、94GHZ 帯(λが約3mm)のミリ波信
号がある。
【0003】そこで、このようなミリ波画像を撮像して
画像化するミリ波画像撮像装置にあっては、例えば図6
に示すようにアンテナ反射鏡1を機械的にビーム幅の精
度で水平・垂直方向に走査して、空間の視野からのミリ
波信号を受信してミリ波画像を生成する方法が考えられ
ている。
画像化するミリ波画像撮像装置にあっては、例えば図6
に示すようにアンテナ反射鏡1を機械的にビーム幅の精
度で水平・垂直方向に走査して、空間の視野からのミリ
波信号を受信してミリ波画像を生成する方法が考えられ
ている。
【0004】しかしながら、上記ミリ波画像撮像装置に
あっては、例えば水平方向20°、垂直方向10°の空
間において、95GHZ 帯(λ=3.16mm)の波長
のミリ波を、直径D=20cmの開口のアンテナ反射鏡
1のビーム幅約1度で走査する場合、20×10=20
0回以上(ビームの半径をオーバラップ走査すると、約
400回以上)の受信が必要となる。このため、例えば
S/N比の向上を考慮して、1受信時間を10msとす
ると、約2秒〜4秒以上の時間で、1空間の情景を撮像
することとなり、1枚の画像表示に長時間を費やすとい
う問題を有する。
あっては、例えば水平方向20°、垂直方向10°の空
間において、95GHZ 帯(λ=3.16mm)の波長
のミリ波を、直径D=20cmの開口のアンテナ反射鏡
1のビーム幅約1度で走査する場合、20×10=20
0回以上(ビームの半径をオーバラップ走査すると、約
400回以上)の受信が必要となる。このため、例えば
S/N比の向上を考慮して、1受信時間を10msとす
ると、約2秒〜4秒以上の時間で、1空間の情景を撮像
することとなり、1枚の画像表示に長時間を費やすとい
う問題を有する。
【0005】また、このようなミリ波画像撮像装置とし
ては、電子走査アンテナを用いて、電子的にビームを走
査するように構成することも考えられるが、この場合に
おいても、機械式にアンテナ反射鏡を走査するのと略同
様に1枚の空間の情景を撮像するのに多大な時間を要
し、1枚の画像表示に長時間を費やすという問題を有す
る。
ては、電子走査アンテナを用いて、電子的にビームを走
査するように構成することも考えられるが、この場合に
おいても、機械式にアンテナ反射鏡を走査するのと略同
様に1枚の空間の情景を撮像するのに多大な時間を要
し、1枚の画像表示に長時間を費やすという問題を有す
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のミリ波画像撮像装置では、画像表示に長時間費やす
という問題を有する。この発明は上記の事情に鑑みてな
されたもので、構成簡易にして、高精度な視野画像の取
得を実現し得、且つ視野画像の出画時間の短縮化を図り
得るようにしたミリ波画像撮像装置を提供することを目
的とする。
来のミリ波画像撮像装置では、画像表示に長時間費やす
という問題を有する。この発明は上記の事情に鑑みてな
されたもので、構成簡易にして、高精度な視野画像の取
得を実現し得、且つ視野画像の出画時間の短縮化を図り
得るようにしたミリ波画像撮像装置を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、目標方向に
対向配置され、目標方向からのミリ波信号を受信するア
ンテナ反射鏡と、このアンテナ反射鏡の焦点面に対向配
設され、該アンテナ反射鏡で反射したミリ波信号を受信
するアンテナ素子が画像を構成する画素数に対応して複
数個組合わせ配置され、これら複数のアンテナ素子で受
信したミリ波信号をそれぞれ検波して画素毎の画像信号
を生成するミリ波受信手段と、このミリ波受信手段で得
た画像信号を走査変換して1画像分の画像信号を生成
し、ミリ波画像を表示する表示手段とを備えてミリ波画
像撮像装置を構成したものである。
対向配置され、目標方向からのミリ波信号を受信するア
ンテナ反射鏡と、このアンテナ反射鏡の焦点面に対向配
設され、該アンテナ反射鏡で反射したミリ波信号を受信
するアンテナ素子が画像を構成する画素数に対応して複
数個組合わせ配置され、これら複数のアンテナ素子で受
信したミリ波信号をそれぞれ検波して画素毎の画像信号
を生成するミリ波受信手段と、このミリ波受信手段で得
た画像信号を走査変換して1画像分の画像信号を生成
し、ミリ波画像を表示する表示手段とを備えてミリ波画
像撮像装置を構成したものである。
【0008】
【作用】上記構成によれば、アンテナ反射鏡を空間の所
望の目標方向に向けて配置すると、目標方向からのミリ
波信号は、アンテナ反射鏡で反射されてミリ波受信手段
の複数のアンテナ素子に導かれ、それぞれが検波されて
画素毎の画像信号が生成され、この画素毎の電荷が走査
変換されて1画像分の画像信号に変換され、ミリ波画像
として表示される。これにより、視野方向の反射鏡走査
や、電子ビーム走査を行うことなく、視野方向のミリ波
画像の取得が可能となり、迅速にして、高精度な表示が
可能となる。
望の目標方向に向けて配置すると、目標方向からのミリ
波信号は、アンテナ反射鏡で反射されてミリ波受信手段
の複数のアンテナ素子に導かれ、それぞれが検波されて
画素毎の画像信号が生成され、この画素毎の電荷が走査
変換されて1画像分の画像信号に変換され、ミリ波画像
として表示される。これにより、視野方向の反射鏡走査
や、電子ビーム走査を行うことなく、視野方向のミリ波
画像の取得が可能となり、迅速にして、高精度な表示が
可能となる。
【0009】
【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。図1はこの発明の一実施例に係
るミリ波画像撮像装置を示すもので、図中10は、アン
テナ反射鏡で、例えばパラボラアンテナやカセグレンア
ンテナで構成される。このアンテナ反射鏡10の焦点面
Fには、図2に示すように受信アレー11が支持部材1
2を介して対向配置される。この受信アレー11は、例
えば図3に示すようにn×m個が画像の画素数に対応し
て、間隔dがアンテナ反射鏡11の焦点面をF、使用波
長をλとすると、 間隔d≧2.4×F×λ で組み合わせ配設される。ここで、アンテナ反射鏡の焦
点面Fは、アンテナ反射鏡の直径をD、アンテナ反射鏡
の焦点距離をfとすると、 F=D/f で表される。
照して詳細に説明する。図1はこの発明の一実施例に係
るミリ波画像撮像装置を示すもので、図中10は、アン
テナ反射鏡で、例えばパラボラアンテナやカセグレンア
ンテナで構成される。このアンテナ反射鏡10の焦点面
Fには、図2に示すように受信アレー11が支持部材1
2を介して対向配置される。この受信アレー11は、例
えば図3に示すようにn×m個が画像の画素数に対応し
て、間隔dがアンテナ反射鏡11の焦点面をF、使用波
長をλとすると、 間隔d≧2.4×F×λ で組み合わせ配設される。ここで、アンテナ反射鏡の焦
点面Fは、アンテナ反射鏡の直径をD、アンテナ反射鏡
の焦点距離をfとすると、 F=D/f で表される。
【0010】例えば、受信アレー11は、図4に示すよ
うにGa As 基板11aとSi 基板11bが積層されて
形成され、そのうちGa As 基板11aには、アンテナ
素子11cが設けられ、このアンテナ素子11cに対応
して、低雑音増幅器(LNA)11dがHEMT(High
Eiectron Mobility Transistor)により形成されると共
に、ショツトキダイオード11eがMMIC(Monolith
c Microwave Integrated Circuit) 技術により形成され
る。他方、Si 基板11bには、入力スイッチとしてM
OSスイッチ11f、MOSコンデンサC、MOSスイ
ッチ11gがMOS構造で形成されると共に、水平方向
転送用CCD11hが形成される。そして、これらGa
As 基板11aとSi 基板11bは、相互の電極11
i、11j間が、金属11k、例えばインジューム(I
m )で圧接されて結合される。
うにGa As 基板11aとSi 基板11bが積層されて
形成され、そのうちGa As 基板11aには、アンテナ
素子11cが設けられ、このアンテナ素子11cに対応
して、低雑音増幅器(LNA)11dがHEMT(High
Eiectron Mobility Transistor)により形成されると共
に、ショツトキダイオード11eがMMIC(Monolith
c Microwave Integrated Circuit) 技術により形成され
る。他方、Si 基板11bには、入力スイッチとしてM
OSスイッチ11f、MOSコンデンサC、MOSスイ
ッチ11gがMOS構造で形成されると共に、水平方向
転送用CCD11hが形成される。そして、これらGa
As 基板11aとSi 基板11bは、相互の電極11
i、11j間が、金属11k、例えばインジューム(I
m )で圧接されて結合される。
【0011】また、上記受信アレー11は、図1に示す
ように、その信号入力端に受信アレー駆動回路13が接
続され、その出力端にはアナログ/デジタル(A/D)
変換回路14が接続される。そして、受信アレー11
は、その信号入力端に接続される受信アレー駆動回路1
3からの読出しクロックに基づいて各画素毎の画像信号
をA/D変換回路14に出力する。A/D変換回路14
は、その出力端に走査変換部15が接続され、入力した
画像信号を受信アレー駆動回路13からの変換クロック
に基づいてA/D変換して、走査変換部15に出力す
る。走査変換部15にはCRT表示部16が接続され、
A/D変換回路14からの画像信号を受信アレー駆動回
路13からのタイミング信号に基づいて走査変換して1
画像分の画像信号に変換し、CRT表示部16に出力す
る。
ように、その信号入力端に受信アレー駆動回路13が接
続され、その出力端にはアナログ/デジタル(A/D)
変換回路14が接続される。そして、受信アレー11
は、その信号入力端に接続される受信アレー駆動回路1
3からの読出しクロックに基づいて各画素毎の画像信号
をA/D変換回路14に出力する。A/D変換回路14
は、その出力端に走査変換部15が接続され、入力した
画像信号を受信アレー駆動回路13からの変換クロック
に基づいてA/D変換して、走査変換部15に出力す
る。走査変換部15にはCRT表示部16が接続され、
A/D変換回路14からの画像信号を受信アレー駆動回
路13からのタイミング信号に基づいて走査変換して1
画像分の画像信号に変換し、CRT表示部16に出力す
る。
【0012】上記構成において、アンテナ反射鏡10
は、目標方向に対向配置されると、目標方向からのミリ
波信号が鏡面に照射される。このアンテナ反射鏡10で
反射したミリ波信号は、図5に示すように受信アレー1
1のアンテナ素子11cに受信される。この際、受信ア
レー11は、MOSスイッチ11fのゲートが開かれる
と、アンテナ素子11cに導かれたミリ波信号がLNA
11dで増幅されて、ショットキダイオード11eで検
波電流に変換され、画像信号がMOSコンデンサCに蓄
積される。そして、MOSスイッチ11fのゲートが閉
されて、MOSスイッチ11gのゲートが開かれると、
MOSコンデンサCに蓄積された画像信号がCCD11
hを介してA/D変換部14に出力される。
は、目標方向に対向配置されると、目標方向からのミリ
波信号が鏡面に照射される。このアンテナ反射鏡10で
反射したミリ波信号は、図5に示すように受信アレー1
1のアンテナ素子11cに受信される。この際、受信ア
レー11は、MOSスイッチ11fのゲートが開かれる
と、アンテナ素子11cに導かれたミリ波信号がLNA
11dで増幅されて、ショットキダイオード11eで検
波電流に変換され、画像信号がMOSコンデンサCに蓄
積される。そして、MOSスイッチ11fのゲートが閉
されて、MOSスイッチ11gのゲートが開かれると、
MOSコンデンサCに蓄積された画像信号がCCD11
hを介してA/D変換部14に出力される。
【0013】A/D変換部14には、アンテナ素子11
cで受信したn×m個の水平・垂直方向の画素に対応し
た画像信号を時系列に入力され、入力したm×n個の画
素に対応した画像信号をA/D変換して走査変換部15
に出力する。走査変換部15は、A/D変換回路14か
らの画像信号を受信アレー駆動回路13からのタイミン
グ信号に基づいて走査変換して1画像分の画像信号に変
換し、CRT表示部16に出力する。ここで、CRT表
示部16には、画像信号に基づいた目標方向を中心とす
る所望の視野のミリ波画像が表示される。
cで受信したn×m個の水平・垂直方向の画素に対応し
た画像信号を時系列に入力され、入力したm×n個の画
素に対応した画像信号をA/D変換して走査変換部15
に出力する。走査変換部15は、A/D変換回路14か
らの画像信号を受信アレー駆動回路13からのタイミン
グ信号に基づいて走査変換して1画像分の画像信号に変
換し、CRT表示部16に出力する。ここで、CRT表
示部16には、画像信号に基づいた目標方向を中心とす
る所望の視野のミリ波画像が表示される。
【0014】このように、上記ミリ波画像撮像装置は、
アンテナ反射鏡10の焦点面に画像を構成する画素数に
対応して複数のアンテナ素子11cを組合わせ配置した
受信アレー11を配設して、この受信アレー11の複数
のアンテナ素子11cで受信したミリ波信号をそれぞれ
検波して画素毎の画像信号を生成し、この画像信号を走
査変換して、1画像分の画像信号を取得してCRT表示
部16に表示するように構成した。これによれば、アン
テナ反射鏡10を空間の所望の目標方向に向けて配置す
るだけで、目標方向のミリ波画像の取得が可能となるこ
とにより、従来のような視野方向の反射鏡走査や、電子
ビーム走査を行うことがなくなるため、走査に伴うブラ
インドが効果的に防止され、迅速にして、高精度なミリ
波画像の表示が実現される。即ち、画像処理上、受信ゲ
ート時間として、(1/60)sec/1フレーム以上
の速度で行うことが可能なことにより、従来に比して1
枚のミリ波画像の出画速度が迅速化されるため、例えば
飛翔体に搭載する精密追尾システムに適用することが好
適される。
アンテナ反射鏡10の焦点面に画像を構成する画素数に
対応して複数のアンテナ素子11cを組合わせ配置した
受信アレー11を配設して、この受信アレー11の複数
のアンテナ素子11cで受信したミリ波信号をそれぞれ
検波して画素毎の画像信号を生成し、この画像信号を走
査変換して、1画像分の画像信号を取得してCRT表示
部16に表示するように構成した。これによれば、アン
テナ反射鏡10を空間の所望の目標方向に向けて配置す
るだけで、目標方向のミリ波画像の取得が可能となるこ
とにより、従来のような視野方向の反射鏡走査や、電子
ビーム走査を行うことがなくなるため、走査に伴うブラ
インドが効果的に防止され、迅速にして、高精度なミリ
波画像の表示が実現される。即ち、画像処理上、受信ゲ
ート時間として、(1/60)sec/1フレーム以上
の速度で行うことが可能なことにより、従来に比して1
枚のミリ波画像の出画速度が迅速化されるため、例えば
飛翔体に搭載する精密追尾システムに適用することが好
適される。
【0015】また、これによれば、従来のようなアンテ
ナ反射鏡1を走査するための走査機構を備えなく済むこ
とにより、取得する画像の信頼性が向上されると共に、
小形・軽量化の促進が図れ、しかも受信アレー11を半
導体技術を用いて形成することが可能なことにより、量
産化が図れて製作が簡略化されるという効用を有する。
ナ反射鏡1を走査するための走査機構を備えなく済むこ
とにより、取得する画像の信頼性が向上されると共に、
小形・軽量化の促進が図れ、しかも受信アレー11を半
導体技術を用いて形成することが可能なことにより、量
産化が図れて製作が簡略化されるという効用を有する。
【0016】なお、上記実施例では、目標方向から放射
されるミリ波信号を受信するパッシブ受信方式に適用し
た場合で説明したが、これに限ることなく、例えばミリ
波信号を目標方向に放射して目標で反射したミリ波信号
を受信するアクティブ受信方式においても適用可能であ
る。よって、この発明は、上記実施例に限ることなく、
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形
を実施し得ることは勿論である。
されるミリ波信号を受信するパッシブ受信方式に適用し
た場合で説明したが、これに限ることなく、例えばミリ
波信号を目標方向に放射して目標で反射したミリ波信号
を受信するアクティブ受信方式においても適用可能であ
る。よって、この発明は、上記実施例に限ることなく、
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形
を実施し得ることは勿論である。
【0017】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、構成簡易にして、高精度な視野画像の取得を実現し
得、且つ視野画像の出画時間の短縮化を図り得るように
したミリ波画像撮像装置を提供することができる。
ば、構成簡易にして、高精度な視野画像の取得を実現し
得、且つ視野画像の出画時間の短縮化を図り得るように
したミリ波画像撮像装置を提供することができる。
【図1】この発明の一実施例に係るミリ波画像撮像装置
を示した図。
を示した図。
【図2】図1のアンテナ反射鏡と受信アレーの配置状態
を示した図。
を示した図。
【図3】図1の受信アレーのアンテナ素子の配置例を示
した図。
した図。
【図4】図1の受信アレーの一部詳細を示した図。
【図5】図1の受信アレーの動作を説明するために示し
た図。
た図。
【図6】従来の問題点を説明するために示した図。
10…アンテナ反射鏡。 11…受信アレー。 11a…Ga As 基板。 11b…Si 基板。 11c…アンテナ素子。 11d…LNA。 11e…ショットキダイオード。 11f,11g…MOSスイッチ。 C…MOSコンデンサ。 11h…CCD。 12…支持部材。 13…受信アレー駆動回路。 14…A/D変換回路。 15…走査変換部。 16…CRT表示部。
Claims (1)
- 【請求項1】 目標方向に対向配置され、目標方向から
のミリ波信号を受信するアンテナ反射鏡と、 このアンテナ反射鏡の焦点面に対向配設され、該アンテ
ナ反射鏡で反射したミリ波信号を受信するアンテナ素子
が画像を構成する画素数に対応して複数個組合わせ配置
され、これら複数のアンテナ素子で受信したミリ波信号
をそれぞれ検波して画素毎の画像信号を生成するミリ波
受信手段と、 このミリ波入力信号受信手段で得た画像信号を走査変換
して、1画像分の画像信号を生成し、ミリ波画像を表示
する表示手段とを具備したミリ波画像撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5119646A JPH06331725A (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | ミリ波画像撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5119646A JPH06331725A (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | ミリ波画像撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06331725A true JPH06331725A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=14766606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5119646A Pending JPH06331725A (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | ミリ波画像撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06331725A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US7245264B2 (en) | 2005-03-31 | 2007-07-17 | Denso Corporation | High frequency module and array of the same |
WO2008117674A1 (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Masprodenkoh Kabushikikaisha | ミリ波撮像装置及び撮像画像表示装置 |
US7460060B2 (en) | 2005-03-30 | 2008-12-02 | Denso Corporation | Electromagnetic wave transmitting/receiving module and imaging sensor having electromagnetic wave transmitting/receiving module |
US7656346B2 (en) | 2006-03-24 | 2010-02-02 | Nec Corporation | Millimeter wave image processor and millimeter wave image processing method |
JP2013528788A (ja) * | 2010-04-20 | 2013-07-11 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 無線周波画像を検出するための装置、画像処理器エレメント、および方法(フェーズドアレイ・ミリ波画像処理技法) |
-
1993
- 1993-05-21 JP JP5119646A patent/JPH06331725A/ja active Pending
Cited By (7)
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