(57)【要約】【課題】  焦点面検出器、特に、景色内の物体のエッジを検出するための焦点面検出器を提供する。【解決手段】  景色内の物体のエッジを検出するための一体化処理手段を有する、景色内の物体を画像化するための焦点面検出器。焦点面検出器は、入射する電磁放射の強度を計測するように配置された複数の検出器要素（１０）と、電磁放射の強度の差を示すように強度の計測値を組み合わせるための、焦点面検出器と一体化した処理手段とを含む。焦点面検出器は、焦点面検出器からの出力（１３）が景色内の物体のエッジに対応するように配置される。焦点面検出器は、赤外線に感応するようにすることができる。
2005517219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点面検出器であって、
それぞれが電磁放射を受けるようになっており、入射する該電磁放射の強度に依存して出力を提供するように構成された複数の検出器要素と、
前記検出器内の選択された任意の第１の検出器要素に対して、前記複数の検出器要素の残りのいずれかから第２の検出器要素を選択することができる選択手段と、
前記第１及び第２の検出器要素に入射する前記電磁放射の強度の差を示すように、該第１の検出器要素からの出力を該第２の検出器要素からの出力と結合させるための、前記検出器と一体化した手段と、を含み、
前記検出器からの出力は、前記結合手段からの結果を含む、
ことを特徴とする焦点面検出器。
【請求項２】
前記第１及び第２の検出器要素は、前記検出器内に互いに隣接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の焦点面検出器。
【請求項３】
前記検出器要素は、前記検出器内の行及び列に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の焦点面検出器。
【請求項４】
前記第１の検出器要素及び前記第２の検出器要素は、前記検出器内の隣接する列に配置されることを特徴とする請求項３に記載の焦点面検出器。
【請求項５】
前記第１の検出器要素及び前記第２の検出器要素は、前記検出器内の隣接する行に配置されることを特徴とする請求項３に記載の焦点面検出器。
【請求項６】
前記第１の検出器要素は、前記検出器内の第１の列及び第１の行に配置され、
前記第２の検出器要素は、前記第１の検出器要素の列及び行に隣接する列及び行に配置される、
ことを特徴とする請求項３に記載の焦点面検出器。
【請求項７】
前記検出器要素は、赤外線を検出するようになっていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の焦点面検出器。
【請求項８】
前記検出器要素は、３μｍ〜１４μｍの範囲の波長を有する放射を検出するようになっていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の焦点面検出器。
【請求項９】
前記検出器要素は、ボロメータを含むことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の焦点面検出器。
【請求項１０】
前記第１の検出器要素は、第１のバイアス電圧によってバイアスされ、
前記第２の検出器要素は、第２のバイアス電圧によってバイアスされ、
前記バイアス電圧は、実質的に等しい大きさである、
ことを特徴とする請求項９に記載の焦点面検出器。
【請求項１１】
前記第１及び第２のバイアス電圧は、同じ極性を有し、
前記結合手段は、前記第１及び第２の検出器要素からの出力の差を判断するための手段を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の焦点面検出器。
【請求項１２】
前記第１及び第２のバイアス電圧は、反対の極性を有し、
前記結合手段は、前記第１及び第２の検出器要素からの出力を合計するための手段を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の焦点面検出器。
【請求項１３】
前記選択手段は、前記検出器要素が焦点面アレイに第１の方向及び該第１の方向と異なる第２の方向で入射する前記電磁放射の強度の差を連続して検出するように構成されることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の焦点面検出器。
【請求項１４】
前記選択手段は、前記焦点面アレイ内の選択された任意の第１の検出器要素に対してダミー検出器要素を選択することができ、
前記結合手段は、前記第１の検出器要素に入射する前記電磁放射の強度を示すために、該第１の検出器要素からの出力を前記ダミー検出器要素からの出力と結合させるようになっている、
ことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の焦点面検出器。
【請求項１５】
添付図面の図２〜図４に関連して本明細書で実質的に説明した焦点面検出器。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の焦点面検出器を有するカメラ。
【請求項１７】
景色内の物体のエッジを検出するようになったことを特徴とする請求項１６に記載のカメラ。
【請求項１８】
熱画像装置を含むことを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載のカメラ。
【請求項１９】
それぞれが入射する電磁放射を受けるようになった複数の検出器要素を有する焦点面検出器上に入射する景色内の物体のエッジを検出する方法であって、
(i)  焦点面検出器内の第１の検出器要素と、該焦点面検出器内の複数の検出器要素の残りのいずれかから第２の検出器要素とを選択する段階と、
(ii)  前記焦点面検出器内の前記第１の検出器要素に入射する電磁放射の強度を判断する段階と、
(iii)  前記焦点面検出器内の前記第２の検出器要素に入射する電磁放射の強度を判断する段階と、
(iv)  前記第１及び第２の検出器要素に入射する前記電磁放射の強度の差を判断する段階と、
(v)  前記強度の差を前記焦点面検出器からの出力として通信する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記検出器要素は、第１の方向に整列した行と第２の方向に整列した列とを有するアレイに配置されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記焦点面検出器内の第１の列の第１の検出器要素を選択し、隣接する列の第２の検出器要素を選択し、前記第２の方向と実質的に平行に整列した物体のエッジを検出する段階を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記焦点面検出器内の第１の行の第１の検出器要素を選択し、隣接する行の第２の検出器要素を選択し、前記第１の方向と実質的に平行に整列した物体のエッジを検出する段階を含むことを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記焦点面検出器内の第１の列及び第１の行の第１の検出器要素を選択し、該第１の検出器要素の列及び行に隣接する列及び行の第２の検出器要素を選択し、前記第１及び第２の方向の間の角度を二等分する方向と実質的に平行に整列した物体のエッジを検出する段階を含むことを特徴とする請求項２０から請求項２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の方向及び前記第２の方向は、実質的に直交することを特徴とする請求項２０から請求項２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
使用中は、前記第１の方向は、実質的に垂直に配置されることを特徴とする請求項２０から請求項２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
使用中は、前記第１の方向は、実質的に水平に配置されることを特徴とする請求項２０から請求項２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
添付図面の図２〜図４に関連して本明細書で実質的に説明した焦点面検出器に入射する景色内の物体のエッジを検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点面検出器、特に、景色内の物体のエッジを検出するための焦点面検出器に関する。本発明は、限定はしないが、特に赤外線焦点面検出器との関連性を有する。
【背景技術】
【０００２】
従来の焦点面検出器は、一般的に光電子センサのアレイを有し、それらは、アレイ内のセンサに入射する電磁放射を検出するように配置される。一般的に、光電子センサは、センサに入射する電磁放射の強度の関数として変化する出力（例えば、電圧、電流、抵抗、静電容量、又は荷電）をもたらす。集束手段、例えばレンズと共に使用されると、このような焦点面アレイからのセンサ出力は、景色内の物体の画像を再構成するために使用することができる。
焦点面検出器からの出力は、処理されて景色内の物体に関する有益な情報を提供することができる。特別な処理機能の１つは、物体の外観を形成するために、景色内のこの物体のエッジを検出することである。通常、エッジ検出は、自動化された検出及び景色内の物体の認識に対して先駆的に使用される。
【０００３】
従来の焦点面検出器は、景色内の物体のエッジを検出するために、画像処理手段を使用して焦点面検出器からの出力を処理する。エッジ検出技術は、通常はソフトウエア内で実行され、景色の画像からフィーチャ（形状）を抽出するための複雑なアルゴリズムを有する。そのような画像処理システムのソフトウエア及びハードウエア要件は、技術的にも経済的にも重要である。更に、画像処理手段は、例えば焦点面検出器の有効作動速度（フレーム速度）を減速させることにより、焦点面検出器に対して性能的な制約を課す場合がある。
【０００４】
一体型画像処理手段を組み込む焦点面検出器は、簡単な焦点面検出器に対する代替案を提供する。例えば、米国特許第６，０８４，６３５号は、外部データ記憶装置に頼らずに平滑化出力をもたらすように構成された一体型画像処理手段を有する画像センサを説明している。米国特許第６，０８４，６３５号に説明された画像センサの一実施形態は、景色内の物体のエッジを検出する。画像センサは、「平滑化された」画像を有効に作り出すために、光電子素子のローカルクラスターから出力の重み付けされた平均を取る「ニューロン」ＭＯＳＦＥＴを使用する。このシステムでは、画像内のエッジの存在は、クラスター内の中央光電子素子からの出力信号を平滑化信号と比較することによって検出される。しかし、米国特許第６，０８４，６３５号に説明されたシステムのアーキテクチャは、幾分複雑であり、景色内の物体のエッジ及び景色からの従来の強度情報の両方を検出することはできない。
【０００５】
ＥＰ０３０３９４０は、情報キャリア（例えば、印刷されたページ）からの光情報を情報キャリア及び画像センサ間の相対的な運動によって走査するように構成された線形画像センサを説明している。センサは、２つの平行なフォトダイオードの列を含む。画像センサは、両方の列の隣接するフォトダイオードが共通の電極を有するように組み立てられる。共通の電極は、隣接するフォトダイオードの照度の差に対応する差分信号を提供する。
【０００６】
米国特許第６，０８４，６３５号に説明されたシステムと同じように、ＥＰ０  ３０３９４０の線形画像センサは、情報キャリア上の物体のエッジ及び情報キャリアからの従来の強度情報の両方を検出することはできない。更に、フォトダイオードの２つの平行な列は、装置が製造される間に固定される単一の向きで機能するようになっている。
従来技術の短所の少なくとも一部を軽減することが本発明の目的である。景色内の物体のエッジから成る画像を直接出力することができる焦点面検出器を提供することが本発明の更なる目的である。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，０８４，６３５号
【特許文献２】ＥＰ０３０３９４０
【発明の開示】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、焦点面検出器は、
それぞれが電磁放射を受けるようになっており、入射する電磁放射の強度に依存して出力を提供するように構成された複数の検出器要素と、
焦点面検出器内の選択された任意の第１の検出器要素に対して、複数の検出器要素の残りのいずれかから第２の検出器要素を選択することができる選択手段と、
第１及び第２の検出器要素に入射する電磁放射の強度の差を示すように第１の検出器要素からの出力を第２の検出器要素からの出力と結合させるための、焦点面検出器と一体化した手段とを含み、
焦点面検出器からの出力は、結合手段からの結果を含む。
【０００９】
これは、焦点面検出器が、画像強度自体ではなくむしろ画像強度の勾配に関する情報を生成することによって重要な画像処理機能を提供するという点で有利である。従って、焦点面検出器は、外部の画像処理手段に頼らずに景色内の物体のエッジを検出するように構成することができる。焦点面検出器の外部にハードウエア又はソフトウエアを追加する必要はない。
選択手段により、個々の検出器要素からの出力が再構成可能であるという利点がもたらされる。選択手段によって個々の検出器要素の再構成が可能になり、それによって焦点面検出器が、複数の異なる向きで発生する景色内の物体のエッジを検出することを可能にする。焦点面検出器は、単一の向きに発生する景色内の物体のエッジの検出に制限されない。
名目上同一の同時に作動するアクティブな要素間の差が取られるこのような差分構成の付加的な利点は、共通の疑似ノイズ及びアレイ全体に影響する変化によるいかなる効果の除去にも優れていることである。
【００１０】
好ましい実施形態では、第１及び第２の検出器要素は、焦点面検出器内に互いに隣接して配置される。
好適な態様においては、検出器要素は、行及び列に配置される。
検出器要素を行列に配置することにより、焦点面検出器内での検出器要素の選択が容易になる。
好ましい実施形態では、第１の検出器要素及び第２の検出器要素は、焦点面検出器内の隣接する列に配置される。更に別の好ましい実施形態では、第１の検出器要素及び第２の検出器要素は、焦点面検出器内の隣接する行に配置される。
別の好ましい実施形態では、第１の検出器要素は、焦点面検出器内の第１の列及び第１の行に配置され、第２の検出器要素は、第１の検出器要素の列及び行に隣接する列及び行に配置される。
【００１１】
有利な態様においては、検出器要素は、赤外線を検知するように適応させることができる。
検出器要素は、３μｍ〜１４μｍの範囲の波長を有する放射を検知するように適応させることができる。
好ましい実施形態では、検出器要素はボロメータを含む。第１の検出器要素は、第１のバイアス電圧によってバイアスすることができ、第２の検出器要素は、第２のバイアス電圧によってバイアスすることができ、これらのバイアス電圧は、実質的に大きさが等しい。
【００１２】
第１及び第２のバイアス電圧は、同じ極性を有することができ、結合手段は、第１及び第２の検出器要素からの出力の差を判断するための手段を含むことができる。代替的に、第１及び第２のバイアス電圧は、反対の極性を有することができ、結合手段は、第１及び第２の検出器要素からの出力を合計するための手段を含むことができる。
上述の検出器要素に関するバイアス構成の説明は、ボロメータを含む検出器要素に特に適用可能である。しかし、この構成は、自身の作動をバイアス電圧に依存する他の種類の検出器要素にも適用可能である。
【００１３】
更に別の好ましい実施形態では、選択手段は、検出器要素が焦点面検出器に方向が異なる第１の方向及び第２の方向に入射する電磁放射の強度の差を検出するように構成される。
好ましくは、選択手段は、焦点面アレイ内の選択された任意の第１検出器要素に対してダミー検出器要素を選択することができる。この実施形態では、結合手段は、第１検出器要素に入射する電磁放射の強度を示すように、第１検出器要素からの出力をダミー検出器要素からの出力と結合させるようになっている。
【００１４】
ダミー検出器は、焦点面検出器に入射する電磁放射に対して実質的に鈍感であるように配置される。ダミー検出器は、電磁放射に本質的に鈍感であるか、又はダミー検出器を入射放射から遮蔽することによって鈍感にすることができる。ダミー検出器は、通常は、焦点面検出器内のアクティブな検出器要素と類似の電気的及び物理的特性を備えた検出器要素を含み、実際に、ダミー検出器は、この焦点面検出器と一体化することができる。ダミー検出器は、選択した第１の検出器要素からの大部分の出力をオフセットするために使用することができる。
本発明の第２の態様によれば、ここで、本発明の第１の態様による焦点面検出器を有するカメラが提案される。好ましくは、カメラは、景色内の物体のエッジを検出するようになっている。カメラは、熱画像装置(thermal imager)を含むことができる。
【００１５】
本発明の第３の態様によれば、それぞれが入射する電磁放射を受けるようになった複数の検出器要素を有する焦点面検出器上に入射する景色内の物体のエッジを検出する方法は、
(i)  焦点面検出器内の第１の検出器要素と、焦点面検出器内の複数の検出器要素の残りのいずれかから第２の検出器要素とを選択する段階と、
(ii)  焦点面検出器内の第１の検出器要素に入射する電磁放射の強度を判断する段階と、
(iii)  焦点面検出器内の第２の検出器要素に入射する電磁放射の強度を判断する段階と、
(iv)  第１及び第２の検出器要素に入射する電磁放射の強度の差を判断する段階と、
(v)  強度の差を焦点面検出器からの出力として通信する段階とを含む。
【００１６】
景色内の物体のエッジを検出する本方法は、焦点面検出器の外部に追加するハードウエア又はソフトウエアを必要とせず、それによって技術的な複雑性、従ってシステムのコストを最小にする。
焦点面検出器内のものから第１及び第２の検出器要素を選択する段階は、個々の検出器要素からの出力をいくつかの異なる構成に組み合わせることができるという利点を提供する。検出器要素を選択する段階は、複数の異なる向きに発生する景色内の物体のエッジを検出するように個々の検出器要素を再構成することを可能にする。従って、選択段階は、検出器要素の出力を選択的に比較することを可能にする。
【００１７】
好適な態様においては、検出器要素は、第１の方向に整列した行と第２の方向に整列した列とを有するアレイに配置される。
好ましい実施形態では、本方法は、焦点面検出器内の第１の列で第１の検出器要素を選択し、隣接する列で第２の検出器要素を選択し、実質的に第２の方向と平行に整列した物体のエッジを検出する段階を含む。
更に別の好ましい実施形態では、本方法は、焦点面検出器内の第１の行で第１の検出器要素を選択し、隣接する行で第２の検出器要素を選択し、第１の方向と実質的に平行に整列した物体のエッジを検出する段階を含む。
別の好ましい実施形態では、本方法は、焦点面検出器内の第１の列及び第１の行で第１の検出器要素を選択し、第１の検出器要素の列及び行に隣接する列及び行で第２の検出器要素を選択し、第１及び第２の方向間の角度を二等分する方向と実質的に平行に整列した物体のエッジを検出する段階を含む。
【００１８】
好ましくは、第１の方向及び第２の方向は実質的に直交する。使用中は、第１の方向は、実質的に垂直に配置することができる。代替的に、第１の方向は、使用中は実質的に水平に配置することができる。
検出器要素の出力が選択手段によって再構成可能である本発明の実施形態を上述したが、焦点面検出器は、検出器要素の構成が焦点面検出器の製造中に固定されるように準備することができる。
【００１９】
従って、本発明の別の態様により、それぞれが電磁放射を受けるようになっており、入射する電磁放射の強度に依存して出力を提供するように構成された複数の検出器要素と、第１及び第２の検出器要素に入射する電磁放射の強度の差を示すように第１の検出器要素からの出力を第２の検出器要素からの出力と結合させるための、検出器と一体化した手段とを含み、検出器からの出力が結合手段からの結果を含む焦点面検出器がここで提案される。
【００２０】
これは、焦点面検出器が、画像強度自体ではなくむしろ画像強度の勾配に関する情報を生成することによって重要な画像処理機能を提供するという点で有利である。従って、焦点面検出器は、外部の画像処理手段に頼らずに景色内の物体のエッジを検出するように構成することができる。焦点面検出器の外部にハードウエア又はソフトウエアを追加する必要はない。
ここで、添付図面を参照して本発明を例示的に以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
従来型焦点面検出器は、一般的に光電子センサのアレイを含み、それらは、アレイ内のセンサに入射する電磁放射を検出するように配置される。光電子センサは、通常、行列構成に配置された個々にアドレス可能な要素を含む。各要素は、画素又は「ピクセル」と呼ばれる場合がある。
従来的に、焦点面アレイ内の各光電子センサの出力は、アレイの出力に切り換えることができ、これによってアレイ内の光電子センサのアドレス指定が容易になる。
【００２２】
アレイ内の光電子センサからの切換可能出力は、センサに入射する電磁放射の強度の関数として変化する。集束手段、例えばレンズと共に使用されると、そのような焦点面アレイからのセンサ出力は、景色内の物体の画像を再構成するために使用することができる。
光電子センサは、可視帯域の波長（約３８０ｎｍから７８０ｎｍ）を有する電磁放射に対して感応することができる。代替的に又はそれに加えて、光電子センサは、赤外線波長帯域の波長（約７８０ｎｍから１５，０００ｎｍ）を有する電磁放射に対して感応することができる。
【００２３】
図１を参照すると、抵抗ボロメータアレイのような従来型赤外線焦点面検出器アレイは、感応検出器要素（１）の二次元アレイを含む。抵抗ボロメータアレイの場合、各検出器要素（１）は、検出器要素（１）において電流を流す電圧（Ｖｂｉａｓ）でバイアスされる。この電流の大きさが感知され、入射画像による検知器温度の変化が検知される。従来的に、ダミー検出器（４）を使用して、各検出器の列の端部においてこの電流の大部分をオフセットする。ダミー検出器チャンネルを使用することにより、バイアスのダイナミックレンジを減少させることができる。
焦点面検出器からの出力（６）は、次に、例えば景色内の物体に関する有益な情報を提供するためにアレイの外部で処理することができる。１つの特定の処理の用途は、景色内の物体のエッジを検出するためである。
【００２４】
図２を参照すると、本発明による焦点面検出器は、一体化されたエッジ検出機能を組み込む。
本発明による焦点面検出器は、外部の画像処理手段に頼らないで景色内の物体のエッジを検出するように構成される。
図２に示す本発明の実施形態では、一体型エッジ検出器を組み込む焦点面検出器は、再構成可能なアレイに配置された複数の検出器要素（１０）を含む。従来の焦点面検出器と異なり、アレイからの出力は、隣接する検出器要素（１０）に入射する電磁放射の強度の勾配に対応する。
【００２５】
特に図２ａを参照すると、図２ａは、焦点面検出器アレイ内に実質的に垂直に配置された２つの検出器要素を含む焦点面検出器の一部分を示す。焦点面検出器の作動中は、２つの検出器要素（１０）からの個々の出力は、減算（１１）されて２つの隣接する検出器要素（１０）に入射する電磁放射の強度の差に対応する焦点面出力（１３）をもたらす。出力バッファ（１２）は、検出器（１０）から焦点面出力（１３）へ差分信号を提供する。
集束手段、例えばレンズと共に使用されると、図２ａに示す構成は、景色内の実質的に水平なエッジを検出することができる。
【００２６】
図２ａに示す構成は、検出器要素（１０）の差分構成のために本質的にエッジ検出機能を呈する。例えば、２つの検出器要素（１０）が焦点面検出器内の検出器要素の共通の列内に配置され、使用時に検出器要素の列が実質的に垂直の向きに配置されると仮定する。焦点面検出器に入射する景色の画像を解析するためにこの構成で使用されると、検出器要素（１０）は、画像／景色内の実質的に垂直な向きに発生する画像強度の変化に対して最高の感度を示すことになる。従って、景色の画像が、検出器要素の１つが高輝度で照光され、他の検出器要素が低輝度で照光されるようなものである場合、それぞれの検出器要素に入射する放射強度の差が大きくなるので、焦点面検出器からの出力（１３）は大きくなることになる。
【００２７】
実質的に垂直な向きに発生する画像強度の変動は、一般的に、画像／景色内の水平的なフィーチャ、例えば景色内の物体のエッジから生じる。従って、図２ａに示す構成は、景色内の物体の水平エッジに対応する画像内の水平的なフィーチャを特に良く検出するように適応されることになる。
反対に、景色の画像が、検出器要素（１０）の両方がほぼ同じ輝度の照射で照光されるようなものである場合、それぞれの検出器要素に入射する放射強度の差は無視することができるので、焦点面検出器からの出力（１３）は小さくなることになる。従って、焦点面検出器からの小さな出力は、画像のその部分における水平的フィーチャの欠如を示すことになる。
この構成により、検出器要素（１０）に共通するいかなる外生信号も排除されることになるという利点が提供される。従って、共通の疑似ノイズ及びアレイ全体に影響するいかなる効果も排除される。これは、アレイ内の温度変化の影響を少なくするために赤外線焦点面検出器に特に適用可能である。
【００２８】
特に図２ｂを参照すると、図２ｂは、焦点面検出器アレイ内に実質的に水平に配置された２つの検出器要素（１０）を含む焦点面検出器の一部分を示す。焦点面検出器の作動中は、２つの検出器要素（１０）からの個々の出力は、減算（１１）されて２つの隣接する検出器要素（１０）に入射する電磁放射の強度の差に対応する焦点面出力（１３）をもたらす。出力バッファ（１２）は、検出器（１０）から焦点面出力（１３）へ差分信号を提供する。
集束手段、例えばレンズと共に使用されると、図２ａに示す構成は、景色内の実質的に垂直なエッジを検出することができる（上述の図２ａに関する説明を参照）。上述の場合のように、検出器要素（１０）に共通のいかなる信号も排除されることになる。
【００２９】
特に図２ｃを参照すると、図２ｃは、焦点面検出器アレイ内に実質的に対角線上に配置された２つの検出器要素（１０）を含む焦点面検出器の一部分を示す。焦点面検出器の作動中は、２つの検出器要素（１０）からの個々の出力は、減算（１１）されて２つの隣接する検出器要素（１０）に入射する電磁放射の強度の差に対応する焦点面出力（１３）をもたらす。出力バッファ（１２）は、検出器（１０）から焦点面出力（１３）へ差分信号を提供する。
集束手段、例えばレンズと共に使用されると、図２ｃに示す構成は、景色内の実質的に対角線上のエッジを検出することができる（上述の図２ａに関する説明を参照）。図２ａ及び２ｂと同様に、検出器要素（１０）に共通のいかなる信号も排除されることになる。
【００３０】
図３を参照すると、隣接する検出器要素に適用される二極バイアス電圧（それぞれ、＋Ｖｂｉａｓ及び−Ｖｂｉａｓ）を使用し、隣接する検出器要素（１０）からの個々の出力を合計（２０）することによって同じ効果を達成することができる。
図３ａは、焦点面検出器アレイ内に実質的に垂直に配置された２つの検出器要素を含む焦点面検出器の一部分を示す。焦点面検出器の作動中は、２つの検出器要素からの個々の出力は、合計（２０）されて２つの隣接する検出器要素に入射する電磁放射の強度の差に対応する焦点面出力（１３）をもたらす。集束手段、例えばレンズと共に使用されると、図３ａに示す構成は、景色内の実質的に水平なエッジを検出することができる。
【００３１】
図３ｂは、焦点面検出器アレイ内に実質的に水平に配置された２つの検出器要素を含む焦点面検出器の一部分を示す。焦点面検出器の作動中は、２つの検出器要素からの個々の出力は、合計（２０）されて２つの隣接する検出器要素に入射する電磁放射の強度の差に対応する焦点面出力（１３）をもたらす。集束手段、例えばレンズと共に使用されると、図３ｂに示す構成は、景色内の実質的に垂直なエッジを検出することができる。
【００３２】
図３ｃは、焦点面検出器アレイ内に実質的に対角線上に配置された２つの検出器要素を含む焦点面検出器の一部分を示す。焦点面検出器の作動中は、２つの検出器要素からの個々の出力は、合計（２０）されて２つの隣接する検出器要素に入射する電磁放射の強度の差に対応する焦点面出力（１３）をもたらす。集束手段、例えばレンズと共に使用されると、図３ｃに示す構成は、景色内の実質的に対角線上のエッジを検出することができる。
図２に示す実施形態と共通して、隣接する検出器要素（１０）に共通のいかなる信号も排除されることになる。
【００３３】
図４を参照すると、本発明による赤外線焦点面検出器アレイは、隣接する検出器からの出力が加算又は減算されて景色内の物体のエッジを検出することができる赤外線感知検出器要素の二次元アレイを含む。
図４に示す本発明の実施形態では、隣接する検出器要素は、反対極性のバイアス電圧（＋Ｖｂｉａｓ及び−Ｖｂｉａｓ）で作動され、スイッチ（３０、３１、３２、３３）を通じて共通読取り線に共に接続される。
【００３４】
赤外線焦点面検出器アレイの作動中は、スイッチ３０及び３２が作動して垂直エッジを検出することになる。この状態では、検出器要素（Ａ及びＢ）に共通のいかなる信号も排除されることになる。同様に、スイッチ３０及び３１の作動により、水平エッジが検出されることになる（検出器要素Ａ及びＣを使用して）。対角線上のエッジは、検出器要素の交互の行の＋Ｖｂｉａｓ及び−Ｖｂｉａｓ接続を交換し、スイッチ３０及び３３（検出器要素Ａ及びＤを作動させる）、又はスイッチ３１及び３２（検出器要素Ｂ及びＣを作動させる）を使用することによって検出することができる。
【００３５】
共通読取り線からの出力は、出力バッファ（１２）を通じて焦点面出力（１３）に出力される。
従来の強度情報は、必要な時に強度画像も得ることができるように、単にダミーチャンネルを維持することによって利用可能にすることができる。
上述の技術は、ボロメータ赤外線焦点面検出器、及び、特にマイクロボロメータ焦点面検出器に適用可能である。
【００３６】
同時に作動するアクティブな要素（名目上同一）間で差が取られる本発明による差分法の使用は、共通疑似ノイズの良好な排除をもたらす。同様に、アレイ全体に影響する温度変化の効果が低減される。焦点面検出器の外部にハードウエア／ソフトウエアを追加する必要はない。更に、焦点面検出器の読取り速度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来技術で一般的な従来型赤外線焦点面検出器の一部分の概略図である。
【図２ａ】本発明による焦点面検出器の一部分の概略図であり、水平エッジを検出することができる構成を示す図である。
【図２ｂ】本発明による焦点面検出器の一部分の概略図であり、垂直エッジを検出することができる構成を示す図である。
【図２ｃ】本発明による焦点面検出器の一部分の概略図であり、対角エッジを検出することができる構成を示す図である。
【図３ａ】本発明による焦点面検出器の一部分の概略図であり、水平エッジを検出することができる構成を示す図である。
【図３ｂ】本発明による焦点面検出器の一部分の概略図であり、垂直エッジを検出することができる構成を示す図である。
【図３ｃ】本発明による焦点面検出器の一部分の概略図であり、対角エッジを検出することができる構成を示す図である。
【図４】本発明による赤外線焦点面検出器の概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  検出器要素
１１  出力の減算
１２  出力バッファ
１３  焦点面出力
２０  出力の合計
【図１】
2005517219.tif 000003
【図２ａ】
2005517219.tif 000004
【図２ｂ】
2005517219.tif 000005
【図２ｃ】
2005517219.tif 000006
【図３ａ】
2005517219.tif 000007
【図３ｂ】
2005517219.tif 000008
【図３ｃ】
2005517219.tif 000009
【図４】
2005517219.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年1月24日(2004.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点面検出器であって、
それぞれが電磁放射を受けるようになっており、入射する該電磁放射の強度に依存して出力を提供するように構成された複数の検出器要素と、
前記検出器内の選択された任意の第１の検出器要素に対して、前記複数の検出器要素の残りのいずれかから、該第１の検出器要素からの出力と結合させるための第２の検出器要素を選択することができる選択手段と、
前記第１及び第２の検出器要素に入射する前記電磁放射の強度の差を示すように、該第１の検出器要素からの出力を該第２の検出器要素からの出力と結合させるための、前記検出器と一体化した手段と、を含み、
前記検出器からの出力は、前記結合手段からの結果を含む、
ことを特徴とする焦点面検出器。
【請求項２】
前記第１及び第２の検出器要素は、前記検出器内に互いに隣接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の焦点面検出器。
【請求項３】
前記検出器要素は、前記検出器内の行及び列に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の焦点面検出器。
【請求項４】
前記第１の検出器要素及び前記第２の検出器要素は、前記検出器内の隣接する列に配置されることを特徴とする請求項３に記載の焦点面検出器。
【請求項５】
前記第１の検出器要素及び前記第２の検出器要素は、前記検出器内の隣接する行に配置されることを特徴とする請求項３に記載の焦点面検出器。
【請求項６】
前記第１の検出器要素は、前記検出器内の第１の列及び第１の行に配置され、
前記第２の検出器要素は、前記第１の検出器要素の列及び行に隣接する列及び行に配置される、
ことを特徴とする請求項３に記載の焦点面検出器。
【請求項７】
前記検出器要素は、赤外線を検出するようになっていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の焦点面検出器。
【請求項８】
前記検出器要素は、３μｍ〜１４μｍの範囲の波長を有する放射を検出するようになっていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の焦点面検出器。
【請求項９】
前記検出器要素は、ボロメータを含むことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の焦点面検出器。
【請求項１０】
前記第１の検出器要素は、第１のバイアス電圧によってバイアスされ、
前記第２の検出器要素は、第２のバイアス電圧によってバイアスされ、
前記バイアス電圧は、実質的に等しい大きさである、
ことを特徴とする請求項９に記載の焦点面検出器。
【請求項１１】
前記第１及び第２のバイアス電圧は、同じ極性を有し、
前記結合手段は、前記第１及び第２の検出器要素からの出力の差を判断するための手段を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の焦点面検出器。
【請求項１２】
前記第１及び第２のバイアス電圧は、反対の極性を有し、
前記結合手段は、前記第１及び第２の検出器要素からの出力を合計するための手段を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の焦点面検出器。
【請求項１３】
前記選択手段は、前記検出器要素が焦点面アレイに第１の方向及び該第１の方向と異なる第２の方向で入射する前記電磁放射の強度の差を連続して検出するように構成されることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の焦点面検出器。
【請求項１４】
前記選択手段は、前記焦点面アレイ内の選択された任意の第１の検出器要素に対してダミー検出器要素を選択することができ、
前記結合手段は、前記第１の検出器要素に入射する前記電磁放射の強度を示すために、該第１の検出器要素からの出力を前記ダミー検出器要素からの出力と結合させるようになっている、
ことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の焦点面検出器。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の焦点面検出器を有するカメラ。
【請求項１６】
景色内の物体のエッジを検出するようになったことを特徴とする請求項１５に記載のカメラ。
【請求項１７】
熱画像装置を含むことを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載のカメラ。
【請求項１８】
それぞれが入射する電磁放射を受けるようになった複数の検出器要素を有する焦点面検出器上に入射する景色内の物体のエッジを検出する方法であって、
(i)  焦点面検出器内の第１の検出器要素と、該焦点面検出器内の複数の検出器要素の残りのいずれかから第２の検出器要素とを選択する段階と、
(ii)  前記焦点面検出器内の前記第１の検出器要素に入射する電磁放射の強度を判断する段階と、
(iii)  前記焦点面検出器内の前記第２の検出器要素に入射する電磁放射の強度を判断する段階と、
(iv)  前記第１及び第２の検出器要素に入射する前記電磁放射の強度の差を判断する段階と、
(v)  前記強度の差を前記焦点面検出器からの出力として通信する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記検出器要素は、第１の方向に整列した行と第２の方向に整列した列とを有するアレイに配置されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記焦点面検出器内の第１の列の第１の検出器要素を選択し、隣接する列の第２の検出器要素を選択し、前記第２の方向と実質的に平行に整列した物体のエッジを検出する段階を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記焦点面検出器内の第１の行の第１の検出器要素を選択し、隣接する行の第２の検出器要素を選択し、前記第１の方向と実質的に平行に整列した物体のエッジを検出する段階を含むことを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記焦点面検出器内の第１の列及び第１の行の第１の検出器要素を選択し、該第１の検出器要素の列及び行に隣接する列及び行の第２の検出器要素を選択し、前記第１及び第２の方向の間の角度を二等分する方向と実質的に平行に整列した物体のエッジを検出する段階を含むことを特徴とする請求項１９から請求項２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の方向及び前記第２の方向は、実質的に直交することを特徴とする請求項１９から請求項２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
使用中は、前記第１の方向は、実質的に垂直に配置されることを特徴とする請求項１９から請求項２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
使用中は、前記第１の方向は、実質的に水平に配置されることを特徴とする請求項１９から請求項２３のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
米国特許第６，０８４，６３５号に説明されたシステムと同じように、ＥＰ０  ３０３９４０の線形画像センサは、情報キャリア上の物体のエッジ及び情報キャリアからの従来の強度情報の両方を検出することはできない。更に、フォトダイオードの２つの平行な列は、装置が製造される間に固定される単一の向きで機能するようになっている。
更に、米国特許第５，３５１，３０９号は、景色内の物体のエッジを検出できる画像センサを説明している。
ＥＰ０６３２６６３は、カラーシングルセンサーカメラを備える画像処理装置と、カメラ内のピクセル間の輝度値を補間する方法を説明している。ＥＰ０６３２６６３は、カラーエッジアーチファクトを減少させることを目的とする。
従来技術の短所の少なくとも一部を軽減することが本発明の目的である。景色内の物体のエッジから成る画像を直接出力することができる焦点面検出器を提供することが本発明の更なる目的である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，３５１，３０９号
【特許文献２】ＥＰ０３０３９４０
【特許文献３】米国特許第６，０８４，６３５号
【特許文献４】ＥＰ０６３２６６３
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、焦点面検出器は、
それぞれが電磁放射を受けるようになっており、入射する電磁放射の強度に依存して出力を提供するように構成された複数の検出器要素と、
焦点面検出器内の選択された任意の第１の検出器要素に対して、複数の検出器要素の残りのいずれかから、第１の検出器要素からの出力と結合させるための第２の検出器要素を選択することができる選択手段と、
第１及び第２の検出器要素に入射する電磁放射の強度の差を示すように第１の検出器要素からの出力を第２の検出器要素からの出力と結合させるための、焦点面検出器と一体化した手段とを含み、
焦点面検出器からの出力は、結合手段からの結果を含む。


【国際調査報告】
2005517219.tif 000011
2005517219.tif 000012