JPH09168111A - 電子実効焦点距離補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、映像システムの焦点距離の変化を
電子的に補償することによって熱映像システムにおいて
高品質の情景の映像を生成するシステムを提供すること
を目的とする。 【解決手段】 情景を検出する光学系16,18 と、検出さ
れた情景からのエネルギに応答する検出器組立て体27
と、検出された情景からのエネルギの映像を検出器組立
て体27上に形成するイメージャ25とを具備する。イメー
ジャ25は温度センサ25b を備え、検出器組立て体27は第
１のクロックサンプリング速度で検出した情景のエネル
ギに応じた電気信号を出力する。さらに周囲温度変化お
よび製造誤差によるイメージャレンズの焦点距離の変化
を自動的に補償するために第１のクロックサンプリング
速度を変化させて検出された情景映像品質を最大にする
ように第１のクロックサンプリング速度を制御するプロ
セッサ84を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に熱映像シス
テムに関するものであり、特にシステムのイメージャレ
ンズの焦点距離の変化を電子的に補償するシステムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】走査熱映像システムは、監視システム、
目標検出／認識システムを含む種々の応用において使用
されている。そのようなシステムは典型的にスキャナに
結合された望遠鏡レンズ組立て体に含まれている。スキ
ャナは、情景からのエネルギをイメージ装置レンズ組立
て体を通って走査方向に垂直な複数の光電子応答性検出
器素子を有する検出器アレイに送る。これらの各検出器
素子は、特定の検出器素子における赤外線束に比例した
電気信号を供給する。検出器素子から発生された電気信
号は、システム出力装置上に表示される映像を生成する
ためにシステムセンサ電子装置によって実質的に処理さ
れる。感度を向上するために、これらのシステムの幾つ
かは走査方向と平行な検出器を具備している。理想的に
は走査された映像は並列な検出器の全てにおいて同時に
出力されるように、これらの検出器の出力は互いに時間
的に遅延される。その後、遅延された出力は加算（積
分）される。この処理は時間遅延および積分（ＴＤＩ）
と呼ばれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述されたＴＤＩを利
用した熱映像システムにおいて、正しい時間遅延量は高
い分解能のビデオ信号出力にとって非常に重要である。
遅延が正しくない場合、ある瞬間に合計された出力は情
景の異なる部分からの情報から構成されるために情報を
不明瞭にする。さらに、ＴＤＩを使用した多くの検出器
は多数のサブアレイの検出器素子を含んでいる。信号処
理電子装置は、サブアレイの空間的分離によって生じる
映像の時間的分離を１以上のサブアレイの出力を遅延す
ることにより取除かなければならない。適切な遅延は並
列な検出器とサブアレイとの間の間隔、走査速度、およ
びイメージャ実効焦点距離に関連している。この関係
は、最適な性能のために一定に保持されなければならな
い。残念ながら、製造誤差および、または環境的影響
（例えば、温度）のためにイメージャの実効焦点距離お
よび走査速度の両者は変化する可能性が高く、それを補
償しなければ性能が劣化する。

【０００４】ＴＤＩを利用した従来の熱映像システムで
は、正しい時間遅延量を保証するために種々の方法が使
用されている。正しいイメージャの実効焦点距離を保証
するために、イメージャの部品を移動して温度によるイ
メージャレンズ特性の変動を補償する機械的な装置がシ
ステム中に設けられている。これらの装置は、モータ等
の能動的なものでも、或はイメージャレンズの熱特性を
補償する固有の熱膨張特性を有する材料等の受動的なも
のでもよい。しかしながら、このような従来の熱イメー
ジャのレンズ補償装置は、これらの装置の構成に伴なう
付加的な関連素子および技術を要した設計のためにシス
テムを複雑にし、したがって費用が増大する傾向があ
る。温度によるイメージャの実効焦点距離の変化を防止
するために反射性光学素子もまた使用されている。それ
は、このタイプの光学系の温度に対する感度が低いため
である。しかしながら、反射性光学系は、これらの熱映
像システムの多くで利用される小さい容積にパッケージ
することが困難であることが多い。

【０００５】したがって、温度の変化および製造誤差の
両者を補償し、それによって上述の通常の機械的に構成
された焦点距離補償装置または反射性光学系を不要に
し、それによってシステム費用、複雑性およびシステム
に必要な体積を最小にする電子的に構成された焦点距離
補償装置が必要とされている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によると、温度に
よって生じたイメージャ焦点距離変化を補償し、かつ固
有の製造誤差を補償するために熱映像適用に使用される
電子的焦点距離補償装置が提供される。この方法はまた
スキャナの速度の変化を補償するためにも使用される。
本発明は、付加的なシステム部品の構成の必要をなく
し、それによってイメージャレンズ装置の複雑さを最小
にする電子的に構成された焦点距離補償装置を提供す
る。

【０００７】特に、情景を検出するための光学系を含む
熱映像システムが提供される。このシステムには、検出
された情景からのエネルギに電気的に応答し、それに対
応した信号を出力する検出器組立て体が含まれている。
検出された情景からのエネルギの映像を検出器組立て体
上で形成して情景映像を形成する１以上のイメージャレ
ンズを含むイメージャが提供される。このイメージャ
は、イメージャ温度を監視する温度センサおよびイメー
ジャレンズを含んでいる。第１のクロック手段は、第１
のクロックサンプリング速度で検出器組立て体の出力信
号をサンプリングし、時間遅延を信号に導入する。正し
い時間遅延を確保するために第１のクロックサンプリン
グ速度を制御するプロセッサも設けられ、このプロセッ
サがイメージャレンズ焦点距離の変化、および必要な場
合には走査速度の変化を補償するようにサンプリング速
度を変化させる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のその他の目的および利点
は、以下の詳細な説明および添付図面を参照することに
より明らかになるであろう。好ましい実施形態の以下の
説明は、本質的に単に例示しているだけであり、本発明
またはその応用または使用を制限することを全く意図し
ていない。図面を参照すると、図１は、本発明の好まし
い実施形態を構成しているＬＡＶ−２５軽装甲車10を示
している。図１および２に示されているように、本発明
は、検出された目標情景14から外側に装着されているヘ
ッドミラー18に結合されたシステム望遠鏡組立て体16を
通って戻る反射されたエネルギーを処理する熱映像装置
12の一部分として構成されている。

【０００９】好ましくは、熱映像装置12はＨＩＲＥ（Hu
ghes Infrared Equipment)熱映像センサ装置である。Ｈ
ＩＲＥ装置は、全暗闇、煙、塵、およびその他の劣悪な
状態を通って優れた可視能力を与えることができる高性
能で軽量のモジュール式発射制御視覚および熱映像シス
テムである。ＨＩＲＥシステムは種々の環境において構
成可能であり、LAV-25、Piranha 、Desert Warrior、お
よびLAV-105 のような種々の装甲車に含まれている。熱
映像システム10は、独立型の熱映像化能力を備えている
が、さらにＴＯＷミサイル発射制御システムで使用する
ようにも構成されることができる。装置は幾つかの市販
の主要な部品を含み、それによって修理装置、支援装
置、訓練プログラム、および予備部品のようなものの共
通性によって論理的要求を減少する。本発明のＥＦＬ補
償装置は、従来の熱映像システムの高い費用および複雑
さを伴わずに、熱映像センサ装置がＴＤＩ検出器により
映像装置の映像品質および照準設定機能を著しく向上さ
せることを可能にする。

【００１０】本発明による電子的焦点距離（ＥＦＬ）補
償装置はＨＩＲＥシステムにおいて構成されることが好
ましいが、それはまたシステムの実効焦点距離および、
またはスキャナ速度の変化に対する焦点距離補償が要求
される任意のシステムにおいて構成されてもよいことを
理解すべきである。

【００１１】図１乃至５を参照すると、目標探索および
照準設定機能が実行される望遠鏡装置16が車両10内の保
護環境において設けられている。ヘッドミラー18は、検
出された情景を望遠鏡装置16に中継するように構成され
ている。以下説明するように、目標情景の熱エネルギ信
号が熱映像装置によって処理された後、情景が表示制御
パネル20に結合されて動作する射手用ディスプレイ19、
および命令ディスプレイ制御パネル22に結合されて動作
する命令ディスプレイ21を通して観察される。

【００１２】図３に示されているように、検出された情
景からのエネルギは、熱映像装置12を通ってスキャナモ
ータ24によって回転される多角形ミラースキャナ23に伝
送される。スキャナは８個のファセット23ａ乃至23ｈを
具備し、これらの各ファセットは走査された情景エネル
ギをディスクリートな量だけ検出器アレイ上で変位させ
るためにある角度でそれぞれカットされている。各ファ
セットによって行われるカットおよび変位を以下に示
す： 表 Ｉ ファセット カット 検出器アレイ エネルギ変位（画素における） ２３ａ ノーマル ０ ２３ｂ インターレースド −１／２ ２３ｃ アップ ＋１ ２３ｄ インターレースド −１／２ ２３ｅ ダウン −１ ２３ｆ インターレースド −１／２ ２３ｇ ノーマル ０ ２３ｈ インターレースド −１／２

【００１３】スキャナが回転すると、スキャナミラーは
全体を25で示されているイメージャ装置を通って連続的
に変化する角度で情景エネルギを反射する。イメージャ
装置は、レンズ25ａのようなイメージャレンズを含み、
このレンズが検出器装置27内に収容された検出器アレイ
26上に情景を投影する。イメージャ装置25はまたイメー
ジャの温度を監視するイメージャ光学系温度センサ25ｂ
を含んでいる。検出器装置27はジュワー瓶28内に収容さ
れ、冷却装置28ａによって低温に冷却される。ジュワー
瓶28内に収容されたコールドシールド29は、検出器素子
が望遠鏡組立て体の光学系を通った情景エネルギ入力だ
けを検出し、ハウジングの高温側からのエネルギのよう
なシステム中へのエネルギ入力のその他の周辺形態を検
出しないように検出器によって観察されることができる
熱エネルギを制限する。それによってコールドシールド
29は入力雑音を減少させて、全体的なシステムの映像品
質を改善する。

【００１４】図３に部分的に示され、図４にさらに詳細
に示されているように、本発明の検出器アレイ26は、検
出器素子の２つのずらせて配置された 120×4 サブアレ
イ26ａ，26ｂから構成され、各素子が赤外線スペクトル
の光に対して感光性であり、検出器素子出力をそれぞれ
有している。スキャナが図４において矢印Ａで示された
方向に検出器を横切って情景の映像を走査したとき、各
検出器の出力が検出器組立て体と関連している読取り積
分回路（ＲＯＩＣ）27ａ（図５）に入力され、この回路
27が出力をサンプルし、各検出器素子の行において４個
の並列な検出器素子の時間遅延および積分（ＴＤＩ）を
行ない、 240個の結果的なＴＤＩ検出器チャンネルを４
個のビデオ出力チャンネル31，32に多重化し、出力チャ
ンネル31が第１の 120×4 検出器サブアレイ26ａから出
力信号を伝送し、出力チャンネル32が第２の検出器サブ
アレイ26ｂから出力信号を伝送する。ＲＯＩＣ27ａは、
検出器出力がＴＤＩにおいてサンプルされる時を決定す
るＴＤＩクロック27ｂと、マルチプレクサ27ｃと、最小
60：1 のサンプル期間を有していることが好ましいＲＯ
ＩＣマルチプレクサ用の高速検出器クロック27ｄとを含
む。

【００１５】次に、ＳＨＰＣカード38を検討すると、飽
和検出器64からの信号出力は、検索表74に入力される。
一般的に、デジタル化および信号等化処理の出力ダイナ
ミック・レンジは、従来の画像ディスプレイの最大のダ
イナミック・レンジよりも大きい。さらに、情報をごく
わずかに有しているあるいは情報を有していない出力ダ
イナミック・レンジの領域がある。それ故に、デジタル
化および信号等化処理の出力信号が検索表74に入力さ
れ、情報をディスプレイのダイナミック・レンジに圧縮
する。検索表は、大きい入力ダイナミック・レンジを小
さい出力ダイナミック・レンジにマッピングするプログ
ラム可能な方法を提供する。マッピングは、システムオ
ペレータからの手動の入力、あるいは自動のヒストグラ
ムベースの方法のいずれかに基づいて連続して変化され
ることができる。検索表に先行して、ビデオがヒストグ
ラム／累算器80に入力される。ヒストグラム／累算器80
は、デジタル化された情報のライン合計、ライン捕捉、
およびヒストグラミング等の所定のプログラム可能な機
能を実行する。検索表74は、飽和検出器から出力された
15ビットの信号を８ビットの出力信号に変換する。検索
表は、集積装置技術モデル（Integrated Device Techno
logy Model）No.IDT 71256等の、技術において良く知ら
れている32ｋ×8 ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡ
Ｍ）であることが好ましく、システムオペレータからの
手動の入力あるいは自動の利得アルゴリズムのいずれか
に基づいて連続的に変化することができる。飽和検出器
から出力された15ビットの信号はまたビデオシフタ76を
通して10バイトの信号に変換される。

【００１６】また、ＳＨＰＣカード38上には、マイクロ
プロセッサ82および84が配置されている。上述のよう
に、多数の機能がマイクロプロセッサの制御の下で行わ
れている。マイクロプロセッサ84は、制御パネルと関連
した多数の制御関連動作を実行し、ＥＦＬ補償に対する
ＴＤＩクロック速度およびヒストグラム／累算器機能を
制御し、各画素に対するレベル等化値、グローバルなレ
ベル制御値、および検索表の値を計算する。マイクロプ
ロセッサ82は、機能に関連したよりシステム・ベースの
処理を実行し、ＲＡＭ86およびＥＥＰＲＯＭ90と関連し
て動作する。ＲＡＭ86およびＥＥＰＲＯＭ90は両方とも
本発明の好ましい実施形態による電子的実効焦点距離補
償装置を制御するソフトウェア・ベースの命令を記憶
し、その機能は、以下に詳細に説明される。

【００１７】ＭＯＳＣカード40を参照すると、検索表74
からの８ビットの出力信号は、画素バッファ92,94 を通
って入力し、フレームメモリを介して走査変換され、デ
ジタル−アナログ変換器96を通してアナログ信号に変換
されて戻された後に射手ディスプレイ19および命令者デ
ィスプレイ21の両方に出力される。デジタル−アナログ
変換器96を通って出力される前に、符号プロセッサ98に
よって画像信号における任意の画素に対して符号も切換
えられる。そのような符号データは、命令者あるいは射
手ディスプレイのいずれかの底部において状態の指示、
照準十字線への照準、および命令テキストを含んでい
る。

【００１８】ディスプレイに出力される前に、デジタル
化された信号は走査変換される。一般的に、スキャナ
は、情景を水平に走査し、従って、データは垂直な列に
沿って多重化される。しかしながら、標準的なビデオデ
ィスプレイには、データが水平線に沿って出力されるこ
とが要求される。それ故に、デジタル化されたデータ
は、垂直列入力フォーマットから水平線出力フォーマッ
トに変換されなければならない。さらに、検出器のサブ
アレイ間の分離のために、サブアレイからのデジタル化
されたデータは時間的に互いに遅延されている。この遅
延は取り除かれなければならない。遅延は、イメージャ
の実効焦点距離に依存するものであり、データはデジタ
ル化されているので、遅延の適切な除去は、画像の焦点
距離の変化に対する正確な補償に依存する。

【００１９】好ましい実施例では、検出組立て体の４つ
の多重化出力チャンネルはさらに入力高速クロック（Ｈ
ＣＬＫ）速度で信号処理電子装置により１チャンネルに
多重化され、この速度は好ましくは最小 240：1 サンプ
ル期間を有し、図６および７を参照して後述するシステ
ム電子装置と関連される。ＥＦＬ補償装置はＴＤＩクロ
ック27ｂのサンプル速度を制御するためにＤＣＬＫ27ｄ
のサンプル速度を変化させる。

【００２０】現在設けられている検出器アレイは典型的
に60乃至 120個の検出器素子を具備し、それぞれ関連す
る出力ワイヤを有する。従って、本発明の検出器アレイ
は付加的な検出器素子によってより高い分解能を示す。
さらに本発明の検出器アレイは多重化された検出器アレ
イ出力ラインを利用し、それによって検出器素子の出力
ワイヤを最小にし、アレイを設けるのに必要な領域を最
小にし組立ておよび修理を容易にする。

【００２１】図５を参照すると、映像システム部品の動
作は通常システム電子装置34により制御される。システ
ム電子装置34はシステムマザーボード35に結合する３つ
のカード上で構成される。カードはアナログビデオ処理
カード（ＡＶＰＣ）36、情景に基づいたヒストグラムプ
ロセッサカード（ＳＨＰＣ）38、メモリ出力シンボルカ
ード（ＭＯＳＣ）40を含んでいる。それらの３つのカー
ドの関連機能をより詳細に以下説明する。また、マザー
ボード35に電源カード42が結合され、これはシステムが
設けられている車輛から電力入力を受け、個々のシステ
ム部品により必要とされる電圧レベルで種々のシステム
部品へパワーを出力する。

【００２２】図６および７を詳細に参照すると、ブロッ
ク図全体は３つのカード36,38,40上に設けられている部
品を示している。最初にＡＶＰＣカード36を参照する
と、チャンネル出力31,32 は関連する高速システム乗算
器クロック（ＨＣＬＫ）53を有するＳ／ＨＭＵＸ52へ入
力される。好ましくは全部で 960個の検出器素子（ 240
画素）はクロックサンプリング期間中クロックされる。
Ｓ／ＨＭＵＸ52は好ましくは多重化された検出器素子出
力をサンプリングしさらに多重化するように設計されて
いるヒューズ社のカスタム集積回路、部品番号 6364060
PGA-DEVである。これらの多重化された信号は調節可能
なサンプリング速度でサンプルされる。しかしながら、
さらに信号処理をするために、信号はＩ−Ｖ変換器54を
介して電圧信号へ変換される。これらの信号が一度変換
されると、信号はアナログデジタル変換器56によりデジ
タル化される。

【００２３】デジタル信号に変換後、検出器素子出力信
号は信号等化装置60へ入力される。信号等化装置60はメ
モリ62に記憶された関連する利得およびレベル値を付加
し、63における 240個の検出器画素のそれぞれに対して
多重化されたデジタル信号出力が均一であり映像品質を
強化するように各検出器画素信号からの利得およびレベ
ル差を補正する。

【００２４】さらにＡＶＰＣカード36を参照すると、
（信号等化装置60への）デジタル入力信号は12ビットで
ある。しかしながら、信号等化装置は信号利得およびレ
ベル差を補正するとき、デジタル信号出力を19桁ビット
へ増加する。信号が使用可能なデータの15ビットのみを
含むとき、飽和検出器64は15ビット範囲を越える全ての
データを飽和レベル１へ設定し、15ビット範囲より下の
全てのデータを飽和レベル０に設定する、それ故、15ビ
ット範囲内の有用なデータのみがＳＨＰＣカード38へ出
力される。ＡＶＰＣカードはまたサンプリング期間中に
Ｓ／ＨＭＵＸから多重化された信号をクロックするため
のクロック53およびラインタイミングを備えているタイ
ミング／制御処理装置68を含んでいる。好ましくは、ラ
インタイミングＨＣＬＫはサンプリング期間プラス16ク
ロック静止時間につき 240個のＴＤＩチャンネルのクロ
ックサンプリング速度を有する。しかしながら、この速
度は以下説明するように必要とされるとき、本発明によ
り変化されてもよい。ＡＶＰＣカードはまたＡＶＰＣカ
ード部品をシステムマイクロプロセッサバス72へ接続す
るインターフェイス70を含んでいる。本発明のＥＦＬ補
償装置は、以下に説明するようにこれらの両機能を実行
する。

【００２５】以下図３乃至７を参照して、本発明による
電子実効焦点距離補償装置の構造および動作を詳細に説
明する。以下の説明から理解されるように、ＥＦＬ補償
装置は、映像光学系の物理的な移動により、または周辺
温度の変化中のイメージャ光学系の物理的な特性の変化
を補償する物理的特性を有する材料から形成された光学
系によりイメージャ組立て体25の焦点距離を物理的に調
節するものではない。むしろ本発明のＥＦＬ補償装置
は、上述されたＴＤＩクロック速度を制御することによ
り、製造誤差および、または周辺温度の変化によって生
じたイメージャのＥＦＬ変化を補償する。したがって、
本発明のＥＦＬ補償装置は、上述された通常のＥＦＬ補
償機構および技術とは異なり、最小の付加的な費用およ
びシステムの複雑性で熱映像システム10において実施さ
れることができる。

【００２６】本発明のＥＦＬ補償装置は、その主要部分
がイメージャ組立て体25、検出器アレイ26、検出器組立
て体27、Ｓ／ＨＭＵＸ52およびプロセッサ84により構成
される。素子が一緒になってイメージャの焦点距離の変
化を効果的に補償するように、イメージャの温度の関数
として正しいＴＤＩクロック速度を設定することは当業
者によく知られている方法でプロセッサ84中にプログラ
ムされている。

【００２７】好ましい実施形態において、ＴＤＩ速度、
およびしたがって時間遅延は、ＴＤＩクロック27ｂの１
サンプル当たりの検出器クロックの数を変えることによ
って調節される。調節範囲は 644個の検出器クロックで
ある。検出器クロックのサンプリング速度は固定されて
おり、イメージャの実効焦点距離の全ての変化がこの調
節範囲内で補償されることができるように選択される。
完全な補償に対する、ＴＤＩクロック速度当たりの検出
器クロックの数に対する式は次のとおりである： ＴＤＩ＃理論＝ＥＦＬ傾斜＊光学系温度＋較正 （１） 上記の式において、ＥＦＬ傾斜（単位：ＤＣＬＫ／℃）
は、ＥＦＬ補償対温度の傾斜を表わし、光学温度（℃）
はイメージャ光学系の温度であり、較正（単位：ＤＣＬ
Ｋ）は以下説明する較正値を表わしている。ＴＤＩ当た
りの検出器クロックの実際の数は整数でのみ変化するた
め、 ＴＤＩ＃＝ＩＮＴ（ＴＤＩ＃理論） （２） ここで、ＩＮＴ（ｘ）は、最も近い整数にｘを四捨五入
した関数であり、例えばＩＮＴ(1.8) ＝２である。ＴＤ
Ｉ＃が変化部分で連続的に切替わらないようにするため
に、ＡＢＳ（ＴＤＩ＃理論−ＴＤＩ＃）＜0.5 −ＥＦＬ
デッドバンドであるならば、ＴＤＩ＃が変化しないよう
なデッドバンドが設けられ、ここにおいて±ＥＦＬデッ
ドバンド（単位：ＤＣＬＫ）は、ＴＤＩ＃の各変化部分
に関する所望のデッドバンドである。ＤＣＬＫクロック
27ｄにより検出器組立て体26に送られるＤＣＬＫは60を
下回ってはならない。したがって、ＴＤＩ＃が 240より
小さい場合、ＴＤＩ＃は 240に設定される。

【００２８】上記のＥＦＬ補償はボアサイトシフトを生
じさせ、したがってボアサイト補償もまた本発明のシス
テムにおいて実施される。この補償の目的は、方位角レ
チクル位置における映像をディスプレイ上で変化させな
いで保持する。方位角レチクル位置は特有の走査角度、
したがってスキャナフィールド位置信号の後の特有の時
間（すなわち、高速クロックの数）ＴＩに対応する。し
たがって、ボアサイト補償によりＴＩとレチクル位置に
対応したサンプルとの間で一定数の検出器クロックが維
持される。これは、ＴＩと入力フィールドの活性状態が
開始するときとの間の検出器クロックの数を変化させる
ことによって行われる。ＴＩとフィールドの活性状態が
開始するときとの間の検出器クロックの新しい数は、 ＴＩ ＦＡ_new ＝ ＴＩ ＦＡ_old ＋Ａｚ ＢＳ＊（ＴＤＩ＃_old −ＴＤＩ＃_new ） （３） により元の数に関連させられる。ここで、Ａｚ ＢＳ
は、入力フィールドの活性に関するボアサイトレチクル
の方位角画素カウントである。

【００２９】上述された“較正”値の半自動的較正は、
検出器サブアレイ26ａ，26ｂが方位角画素の正確に整数
で空間的に分離されることを使用する。したがって、Ｔ
ＤＩ当たりの検出器クロックの数は、サブアレイ上の映
像が方位角画素のこの正しい整数で時間的に分離された
場合に正しい。好ましい実施形態において、サブアレイ
は８個の画素で分離され、偶数チャンネルの全てが１つ
のサブアレイ上にあり、一方奇数のものは全て別のサブ
アレイ上に存在する。

【００３０】システム較正には、以下のステップを含
む。最初に、延長された目標情景の垂直エッジが方位角
ボアサイト位置に位置され、装置はＴＤＩ＃の較正を行
なうように命令される。ＴＤＩ＃は中間値64に設定され
る。次に、中央の偶数の検出器チャンネルに対して、方
位角ボアサイト位置に集中された多数の画素が集められ
る。このステップは、中央の奇数チャンネルに対して繰
返される。次に、温度センサ25ｂからの光学系の温度が
記録される。

【００３１】次に、１画素の分数に対する各チャンネル
（中央偶数）および（中央奇数）の50％上昇した位置
（すなわち、画素数）が決定される。１つのＴＤＩ当た
りの高速クロックの正しい数は、（中央偶数）と（中央
奇数）との間の分離を正確に８ＴＤＩにする： ＴＤＩ＃correction＝ ［ＡＢＳ（中央偶数−中央奇数）×ＴＤＩ＃］／８ （４） 工場較正値は： FACTORY CAL ＝ＴＤＩ＃correct −ＦＥＬslope ・ＴＥＭＰoptics （５） ここで、ＴＥＭＰopticsは、画素データが収集された時
に記憶されたイメージャレンズ温度センサ25ｂにより測
定された光学系の温度である。ＴＤＩ＃cal は、ＥＥＰ
ＲＯＭ90に記憶される。

【００３２】ＦＥＬslope に対する値は、システムおよ
びイメージャ設計情報から得られる。１つのＴＤＩ当た
りの高速クロックの理論的な数は、 ＴＤＩ＃theory＝［ＭＣＬＫ周波数］／［サンプリング周波数］ （６） ＝[(ＭＣＬＫ周波数・サンプル−サイズ) ／scan] 速度・イメージャ ＥＦＬ 以下の表は、本発明の好ましい１実施形態によるイメー
ジャＦＥＬ対温度、およびＴＤＩ当たりの高速クロック
の対応した数を示す。 この情報から、ＥＦＬslope ＝0.032 ＤＣＬＫ／℃

【００３３】図８を参照すると、全体を 100で示したフ
ロー図は、図１において全体を10で示した熱映像システ
ムにおいて本発明の電子的焦点距離補償装置を較正する
好ましい方法を示している。ステップ102 において、望
遠鏡組立て体／ヘッドミラー構造が目標情景を検出す
る。ステップ104 において、スキャナ23は一定速度で目
標情景を走査する。ステップ106 でイメージャ組立て体
25がスキャナ23によって走査された目標情景を検出器組
立て体26の検出器素子上に投影する。検出器素子はそれ
ぞれそこで検出されるエネルギに対応したクロックされ
た信号を、クロック27ｂおよび27ｄにより制御される調
節可能なＴＤＩサンプル速度でシステム電子装置に出力
する。対応的にステップ108 で、温度センサ25ｂは、イ
メージャ組立て体23の温度の変化があったか否かを決定
する。温度の変化が検出されず、アプリケーションが終
了していない場合、方法はステップ102 に戻り、熱映像
装置は検出された情景の処理を続け、ＴＤＩ速度は不変
のままである。イメージャ温度が設定量以上変化した場
合、ステップ110 でクロック27ｂのＴＤＩ速度がＤＣＬ
Ｋクロック27ｄの調節により調節され、次にこのＤＣＬ
Ｋクロック27ｄがＤＣＬＫ27ｂを制御する。さらに、ス
テップ112 においてディスプレイボアサイトがステップ
110 におけるＴＤＩ速度調節を補償するように調節され
る。ステップ114 において、方法は、アプリケーション
が終了されるか否かを決定する。そうである場合、ステ
ップ116 に示されているようにアプリケーションは終了
される。アプリケーションが終了されない場合、目標情
景をさらに処理するために方法はステップ102 に戻る。

【００３４】上述された詳細な説明から、本発明の焦点
距離補償装置の構成は、周辺温度の変動および製造誤差
によるシステムのイメージャの焦点距離変化を補償する
ための付加的な映像システム素子を不要にし、その関連
した出費を回避することが理解されるべきである。本発
明の電子的焦点距離補償装置は高い信頼性および正確度
を示し、そのソフトウェア駆動素子が熱映像システムを
フレキシブルにし、それを発展させることを可能にす
る。さらに、本発明の電子的焦点距離補償装置は、検出
される情景映像品質を向上させ、それによって全体的な
熱映像システム効率を高める。

【００３５】本発明のその他の種々の利点は、添付され
た特許請求の範囲と共に上記の説明および図面を参照す
ることにより当業者に明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施しているＬＡＶ−２５軽装甲車の
斜視図。

【図２】本発明の好ましい実施形態が設けられている熱
映像システムの斜視図。

【図３】図２に示されている熱映像システムの部分的分
解図。

【図４】図３に部分的に示されている検出器素子組立て
体の構造図。

【図５】図２に示されている熱映像システムのブロック
図。

【図６】本発明の熱映像システムのシステム電子装置の
概略的ブロック図。

【図７】本発明の熱映像システムのシステム電子装置の
概略的ブロック図。

【図８】本発明の好ましい実施形態による電子的焦点距
離補償装置の好ましい動作方法を示したフロー図。

フロントページの続き (72)発明者 ウエストン・フルカワ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90045、ロサンゼルス、ダブリュ・セブン ティーエイス・プレイス 5863

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情景を検出する光学系と、 前記検出された情景からのエネルギに応答する検出器組
   立て体と、 イメージャレンズを備え、前記検出された情景からの前
   記エネルギの映像を前記検出器組立て体上に形成するイ
   メージャと、 前記検出器組立て体信号に時間遅延を導入するために前
   記検出された情景からの前記エネルギに応答して第１の
   クロック手段のサンプリング速度で検出器組立て体の信
   号出力をサンプリングするための前記検出器組立て体と
   関連した第１のクロック手段と、 前記イメージャレンズの焦点距離変化を電子的に補償す
   るために前記第１のクロック手段のサンプリング速度に
   より検出された情景映像品質を最大にするように前記第
   １のクロック手段を制御するプロセッサとを具備してい
   ることを特徴とする映像システム。
2. 【請求項２】 さらに、前記イメージャを通って前記検
   出器組立て体上へ前記検出された情景からの前記エネル
   ギを走査するスキャナを具備している請求項１記載の映
   像システム。
3. 【請求項３】 前記第１のクロック手段は、スキャナ速
   度の変化を補償するように前記第１のクロック手段サン
   プリング速度を変化させる請求項２記載の映像システ
   ム。
4. 【請求項４】 さらに、前記イメージャレンズの前記焦
   点距離を電子的に調節して前記レンズの製造誤差を補償
   する較正手段を具備している請求項１記載の映像システ
   ム。
5. 【請求項５】 さらに、前記イメージャレンズの温度変
   化を感知するイメージャレンズ温度センサを具備してい
   る請求項１記載の映像システム。
6. 【請求項６】 前記プロセッサは、前記温度センサによ
   って感知されたイメージャレンズの温度変化による前記
   イメージャレンズの焦点距離の変化を補償するように前
   記第１のクロック手段のサンプリング速度を制御する請
   求項５記載の映像システム。