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JP3263282B2 - Millimeter wave / infrared imaging device - Google Patents
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JP3263282B2 - Millimeter wave / infrared imaging device - Google Patents

Millimeter wave / infrared imaging device

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JP3263282B2
JP3263282B2 JP17514895A JP17514895A JP3263282B2 JP 3263282 B2 JP3263282 B2 JP 3263282B2 JP 17514895 A JP17514895 A JP 17514895A JP 17514895 A JP17514895 A JP 17514895A JP 3263282 B2 JP3263282 B2 JP 3263282B2
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infrared
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ミサイル用ミリ
波・赤外複合シーカあるいは地上用ミリ波・赤外複合監
視システムのセンサ等に利用され、ミリ波画像、赤外画
像を同時に得るミリ波・赤外撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for a millimeter-wave / infrared combined seeker for a missile or a sensor of a terrestrial combined millimeter-wave / infrared monitoring system, and obtains a millimeter-wave image and an infrared image simultaneously. -It relates to an infrared imaging device.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、ミリ波で空間のある視野
を画像としてとらえるミリ波撮像装置は、図7(a)に
示すように、パラボラアンテナ11を用いて機械的にミ
リ波ビームを走査するか、または図7(b)に示すよう
に、電子走査アンテナ12を用いて電気的にミリ波ビー
ムを走査することで画像化している。この方法による
と、直径20cmのパラボラアンテナを用いて希望する
視野空間(20°×10°)を94GHz帯で走査する
と数秒かかる。電子走査アンテナでも同様である。
2. Description of the Related Art As is well known, a millimeter-wave imaging apparatus that captures a spatial view with millimeter waves as an image, as shown in FIG. The image is formed by scanning or electrically scanning a millimeter wave beam using the electronic scanning antenna 12 as shown in FIG. 7B. According to this method, it takes several seconds to scan a desired viewing space (20 ° × 10 °) in a 94 GHz band using a parabolic antenna having a diameter of 20 cm. The same applies to the electronic scanning antenna.

【0003】一方、赤外線撮像装置でも、焦光光学系に
より単素子赤外線検知器の焦点面に集光するようにした
赤外線センサの赤外線入射面をプリズムや反射鏡によっ
て走査することで、機械的走査で画像化している。最近
は、焦点面アレイ検知素子により、機械走査しないで画
像化が可能となっている。
On the other hand, in an infrared imaging apparatus, mechanical scanning is performed by scanning an infrared incident surface of an infrared sensor, which is focused on a focal plane of a single-element infrared detector by a focal optical system, using a prism or a reflecting mirror. Image. Recently, the focal plane array sensing element has enabled imaging without mechanical scanning.

【0004】ところが、ミリ波画像と赤外画像を同時に
同一方向のそれぞれ希望の視野内で得るためには、それ
ぞれの撮像装置21,22を図8に示すように縦か横に
並べるしかない。この方法によると、並べる間隔によっ
てはパララックスが生じたり(2個の撮像装置の画像中
心が一致しない)、装置全体が大掛かりとなる。特にミ
リ波画像抽出までに要する時間がかかりすぎるという難
点である。
However, in order to simultaneously obtain a millimeter-wave image and an infrared image within a desired field of view in the same direction, the only way is to arrange the imaging devices 21 and 22 vertically or horizontally as shown in FIG. According to this method, parallax occurs (the image centers of the two imaging devices do not match) depending on the arrangement interval, and the entire device becomes large. In particular, it is a disadvantage that it takes too much time to extract a millimeter wave image.

【0005】[0005]

【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・赤外撮像装置では、各撮像装置を縦か横に
並べるしかなく、並べる間隔によってはパララックスが
生じたり、装置全体が大掛かりとなる。特にミリ波画像
抽出までに要する時間がかかりすぎる。
As described above, in the conventional millimeter-wave / infrared imaging apparatus, each imaging apparatus has no choice but to be arranged vertically or horizontally. Becomes a large scale. In particular, it takes too much time to extract a millimeter wave image.

【0006】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、パララックスを生じることなく、簡易な
構造でかつ短時間にミリ波、赤外の画像を得ることので
きるミリ波・赤外撮像装置を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a simple structure and a millimeter wave / red image capable of obtaining a millimeter wave / infrared image in a short time without causing parallax. It is an object to provide an outside imaging device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、互いに同一方向からのミリ波、赤外の画
像を得るミリ波・赤外撮像装置において、前記ミリ波を
反射して集束させる1次反射鏡と、この1次反射鏡から
のミリ波反射経路上に配置され、赤外線透過素材による
複合レンズを用い、前記1次反射鏡と対向する面で前記
1次反射鏡から受けるミリ波を反射して前記1次反射鏡
上の1点に結像させると同時に、前記1次反射鏡とは反
対側の面から入射される赤外線を透過して前記1次反射
鏡上のミリ波結像面と同一面に結像させる形状を有する
2次反射鏡と、前記1次反射鏡上の結像面に配置され、
結像されたミリ波を電流検出するミリ波2次元受信アレ
イ素子と結像された赤外線を光電変換する赤外線2次元
受光アレイ素子を同一平面内に配置してなるミリ波・赤
外同一焦点面アレイと、このアレイからミリ波検出信
号、赤外検出信号を同時に読出し、走査変換を施して別
々の表示器にミリ波画像、赤外画像を表示する画像信号
に変換する信号処理手段とを具備して構成される。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention is directed to a method for generating millimeter-wave and infrared images from the same direction.
In a millimeter-wave / infrared imaging apparatus for obtaining an image, a primary reflector for reflecting and converging the millimeter wave and a primary reflector
It is placed on the millimeter wave reflection path of
Using a compound lens, the surface facing the primary reflecting mirror is
Reflecting the millimeter wave received from the primary reflecting mirror and the primary reflecting mirror
At the same time as forming an image on one point above,
Transmits infrared light incident from the opposite surface and reflects the primary light
A secondary reflecting mirror having a shape for forming an image on the same plane as the millimeter wave image forming surface on the mirror, and a secondary reflecting mirror arranged on the image forming surface on the primary reflecting mirror;
A millimeter wave / infrared co-focal plane in which a millimeter wave two-dimensional receiving array element for current detection of an imaged millimeter wave and an infrared two-dimensional light receiving array element for photoelectrically converting an imaged infrared ray are arranged in the same plane. An array, and signal processing means for simultaneously reading the millimeter-wave detection signal and the infrared detection signal from the array, performing scan conversion, and converting the millimeter-wave image and the infrared image into image signals for displaying on separate displays. It is composed.

【0008】上記構成によるミリ波・赤外撮像装置で
は、ミリ波を反射する1次反射鏡及び2次反射鏡の焦点
面に、ミリ波2次元受信アレイ素子と赤外線2次元受光
アレイ素子を同一平面内に配置したミリ波赤外同一焦点
面アレイを配し、2次反射鏡を赤外線集光レンズ構造と
することで、ミリ波・赤外共に画像として得られるよう
にしている。
In the millimeter-wave / infrared imaging apparatus having the above configuration, the two-dimensional millimeter wave receiving array element and the two-dimensional infrared light receiving array element are arranged on the focal plane of the primary reflecting mirror and the secondary reflecting mirror for reflecting the millimeter wave. A millimeter-wave infrared co-focal plane array arranged in a plane is arranged, and the secondary reflecting mirror has an infrared condensing lens structure so that both millimeter-wave and infrared light can be obtained as images.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図1乃至図6を参照してこ
の発明の実施形態を詳細に説明する。図1はこの発明に
係るミリ波・赤外撮像装置におけるカセグレンアンテナ
系の構造を示す斜視図、図2はその具体的な構造を示す
断面図、図3は信号処理系の構成を示すブロック回路図
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a Cassegrain antenna system in a millimeter wave / infrared imaging apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing the specific structure thereof, and FIG. 3 is a block circuit showing the structure of a signal processing system. FIG.

【0010】31は1次反射鏡、32は2次反射鏡であ
る。1次反射鏡31はミリ波を反射する素材で構成さ
れ、その反射面は放物面となっている。2次反射鏡32
は赤外線を透過する素材(例えばGe)による3枚のレ
ンズ321〜323で構成される。1枚面のレンズ32
1は1次反射鏡31側を双曲面として、ミリ波の2次反
射鏡として動作させ、さらにその反射を非球面として、
凹レンズ322、凸レンズ323を組み合わせ配置する
ことで、1次反射鏡31の中心が赤外の焦点面となるよ
うにする。すなわち、これら3種のGeレンズ321〜
323による2次反射鏡32は赤外線の透過型集光系と
して機能する。
Reference numeral 31 is a primary reflecting mirror, and 32 is a secondary reflecting mirror. The primary reflecting mirror 31 is made of a material that reflects millimeter waves, and its reflecting surface is a paraboloid. Secondary reflector 32
Is composed of three lenses 321 to 323 made of a material that transmits infrared rays (for example, Ge). One lens 32
Reference numeral 1 designates the primary reflecting mirror 31 side as a hyperboloid, operates as a millimeter-wave secondary reflecting mirror, and further reflects the reflection as an aspherical surface.
By arranging the concave lens 322 and the convex lens 323 in combination, the center of the primary reflecting mirror 31 is set to the infrared focal plane. That is, these three types of Ge lenses 321-
The H.323 secondary reflection mirror 32 functions as an infrared transmission type condensing system.

【0011】上記1次反射鏡31の焦点面にはミリ波・
赤外同一焦点面アレイ33が配置される。このアレイ3
3はミリ波2次元受信アレイ素子と赤外線2次元受光ア
レイ素子を同一平面内に配置したもので(詳細は後述す
る)、図3に示すように、アレイ駆動回路34からの駆
動信号により、ミリ波の受信出力(検波電流)を外部に
読出し、同時に赤外受光出力(検知電荷)を外部に読出
し、A/D変換器35でデジタル化した後、走査変換器
36で走査変換を行うことで、2台の一般的なCRT表
示器37,38に別個に出画可能となっており、一方の
表示器37にはミリ波画像、他方の表示器38には赤外
画像が表示される。
The focal plane of the primary reflecting mirror 31 has a millimeter wave
An infrared co-focal plane array 33 is arranged. This array 3
Numeral 3 designates a two-dimensional millimeter wave receiving array element and an infrared two-dimensional light receiving array element arranged on the same plane (details will be described later). As shown in FIG. By reading the wave reception output (detection current) to the outside, and simultaneously reading the infrared light reception output (detection charge) to the outside, digitizing it by the A / D converter 35, and performing scan conversion by the scan converter 36, An image can be separately output on two general CRT displays 37 and 38, and one display 37 displays a millimeter-wave image and the other display 38 displays an infrared image.

【0012】図4は上記ミリ波・赤外同一焦点面アレイ
33の具体的な構造を示すもので、図4(a)はアレイ
33の上面図、図4(b)はそのA−A線断面図であ
る。このアレイ33は中央部に赤外受光アレイ部331
を配し、その周囲にミリ波受信アレイ部332を配した
もので、共にSiウェハ基板333上に形成される。全
体は約60mm×60mmの正方形である。
FIG. 4 shows a specific structure of the millimeter wave / infrared co-focal plane array 33. FIG. 4 (a) is a top view of the array 33, and FIG. 4 (b) is an AA line thereof. It is sectional drawing. This array 33 has an infrared receiving array section 331 in the center.
, And a millimeter wave receiving array unit 332 is arranged therearound, and both are formed on a Si wafer substrate 333. The whole is a square of about 60 mm × 60 mm.

【0013】Siウェハ基板333には、赤外線を光電
変換する赤外受光アレイ部331の配置部下にその光電
変換出力を転送するための赤外電荷転送CCDが形成さ
れ、ミリ波を電流検波するミリ波受信アレイ部332
配置部下にその電流検波出力を転送するためのミリ波検
波電流転送CCD335が形成される。これらのCCD
334、335は、それぞれ上部に配置される赤外受光
アレイ部331、ミリ波受信アレイ部332とIn金属
柱336を介して接続される。
The Si wafer substrate 333 emits infrared light
The photoelectric conversion unit 331 is located below the arrangement part of the infrared receiving array unit 331 to be converted.
An infrared charge transfer CCD for transferring the converted output is formed, and a millimeter wave receiving array unit 332 for current detection of the millimeter wave is provided.
Millimeter-wave detection current transfer CCD335 for transferring the current detection output to the arrangement subordinates Ru is formed. These CCD
Reference numerals 334 and 335 are connected to an infrared light receiving array unit 331 and a millimeter wave receiving array unit 332 , which are respectively disposed at the top, via In metal columns 336.

【0014】赤外受光アレイ部331はInSbまたは
PuSe等のファトダイオードアレイで構成され、赤外
線波長3〜5μmを対象とする場合、1画素寸法30μ
m角のフォトダイオードを64×64画素程度配列す
る。この場合、全体は2mm×2mm程度となり、3.
8mm×3.8mm内に配置される。
The infrared light receiving array section 331 is composed of a photodiode array such as InSb or PuSe. When an infrared wavelength of 3 to 5 μm is targeted, the size of one pixel is 30 μm.
Approximately 64 × 64 pixels of m-square photodiodes are arranged. In this case, the whole becomes about 2 mm × 2 mm.
It is arranged within 8 mm x 3.8 mm.

【0015】一方、ミリ波受信アレイ部332は、Ga
As系のMMIC回路で構成され、(15×15−1)
画素を赤外受光アレイ部331の周囲に配される。ミリ
波受信アレイ部332の構造を図5に示す。図5(a)
は上面図、図5(b)は1画素の上面図、図5(c)は
その断面図を示している。
On the other hand, the millimeter wave receiving array section 332
It is composed of an As MMIC circuit, and (15 × 15-1)
Pixels are arranged around the infrared light receiving array unit 331. FIG. 5 shows the structure of the millimeter wave receiving array unit 332. FIG. 5 (a)
5B is a top view, FIG. 5B is a top view of one pixel, and FIG. 5C is a cross-sectional view thereof.

【0016】すなわち、このミリ波受信アレイ部332
は(15×15−1)画素で構成され、GaAs系基板
3321の上面に、1画素寸法にそれぞれストリップラ
インによってパッチアンテナ部3322、低雑音増幅器
(HEMT・LNA)3323、ショットキーダイオー
ド部(ミリ波検波器を構成し、ストリップライン下部に
n+層を形成することで実現される)3324、スルー
ホールによる電極3325を形成したMMIC回路で構
築される。各画素毎の電極3325はIn金属柱336
を介してSiウェハ333上の電極3331に接続され
る。
That is, the millimeter wave receiving array section 332
Are composed of (15 × 15-1) pixels. On the upper surface of the GaAs-based substrate 3321, a patch antenna unit 3322, a low noise amplifier (HEMT / LNA) 3323, and a Schottky diode unit (millimeter) are formed by strip lines for each pixel. (This is realized by forming a wave detector and forming an n + layer below the strip line) 3324, and an MMIC circuit in which an electrode 3325 is formed by a through hole. The electrode 3325 for each pixel is an In metal column 336.
Is connected to the electrode 3331 on the Si wafer 333 via the.

【0017】これに対し、Siウェハ333側には、電
極3331の下部にn+層による注入ダイオード333
2が形成され、その側部に電荷蓄積MOSコンデンサ
(Cs)3333が形成され、その上部にMOSスイッ
チゲート3334が形成され、その側部に転送CCD電
極3335が形成され、これにより上述のミリ波検波電
流転送CCD335が構成される。
On the other hand, on the side of the Si wafer 333, an injection diode 333 of an n + layer is formed below the electrode 3331.
2 is formed, a charge storage MOS capacitor (Cs) 3333 is formed on the side thereof, a MOS switch gate 3334 is formed thereon, and a transfer CCD electrode 3335 is formed on the side thereof. A detection current transfer CCD 335 is configured.

【0018】上記1画素当たりのミリ波受信構造の等価
回路を図6に示して、その動作を説明する。まず、ミリ
波MMIC回路側では、パッチアンテナ部3321で受
信したミリ波信号を低雑音増幅器3323により増幅し
た後、ショットキーダイオード部3324で電流検波
し、電極3325よりIn金属柱336を介してSiウ
ェハ333の電極3331に導出する。
FIG. 6 shows an equivalent circuit of a millimeter wave receiving structure per pixel, and its operation will be described. First, on the millimeter-wave MMIC circuit side, after the millimeter-wave signal received by the patch antenna unit 3321 is amplified by the low-noise amplifier 3323, current detection is performed by the Schottky diode unit 3324, and the Si 3 It is led to the electrode 3331 of the wafer 333.

【0019】Siウェハ333側では、電極3331に
供給される検波電流を電荷蓄積MOSコンデンサ333
3に蓄積し、その充電電圧をMOSスイッチゲート33
34により一定周期で取り出して転送CCD電極333
5を通じて転送出力する。
On the Si wafer 333 side, the detection current supplied to the electrode 3331 is transferred to the charge storage MOS capacitor 333.
3 and the charging voltage is stored in the MOS switch gate 33
34, the transfer CCD electrode 333 is taken out at a fixed cycle and transferred.
5 and output.

【0020】以上の構成によるミリ波・赤外同一焦点面
アレイ33において、ミリ波周波数を94.7GHzと
した場合、回析限界による焦点面の間隔dは約1.2×
F×λ(F=f/D:Fは明るさ、fは焦点距離、Dは
開口径)で決定される(電波の場合は電力半値幅とす
る)。
In the millimeter-wave / infrared co-focal plane array 33 having the above configuration, if the millimeter wave frequency is 94.7 GHz, the focal plane distance d due to the diffraction limit is about 1.2 ×
F × λ (F = f / D: F is the brightness, f is the focal length, and D is the aperture diameter) (in the case of radio waves, the half power width).

【0021】例えば、D=25cm、f=25cmとす
ると、d=1.2×1×3.16[mm]となる。ミリ
波受信アレイ部332について約3.8mm角を1画素
相当とすると、中心部に赤外受光アレイ部331として
64×64画素アレイ約2mm×2mmと周辺回路部を
含めて3.8mm×3.8mm、すなわちミリ波の1画
素相当を割り当てる。ミリ波受信アレイ部332は(1
5×15−1)画素であるから、約57mm角を占める
ことになる。カセグレンアンテナの2次反射鏡の径との
兼ね合いで、スピルオーバーがない程度に焦点面に占め
るミリ波画素数を決定する。
For example, if D = 25 cm and f = 25 cm, d = 1.2 × 1 × 3.16 [mm]. Assuming that about 3.8 mm square of the millimeter wave receiving array section 332 is equivalent to one pixel, the infrared receiving array section 331 has a central area of about 64 mm × 64 pixel array of about 2 mm × 2 mm and 3.8 mm × 3 including the peripheral circuit section. .8 mm, that is, one pixel equivalent of a millimeter wave. The millimeter wave receiving array unit 332 (1
5 × 15-1) pixels, so they occupy about 57 mm square. The number of millimeter-wave pixels occupying the focal plane is determined so as not to cause spillover in consideration of the diameter of the secondary reflecting mirror of the Cassegrain antenna.

【0022】以下、中心に64×64画素の赤外受光ア
レイ部331、周辺に(15×15−1)画素のミリ波
受信アレイ部332を配したものとして詳述する。赤外
検知素子(フォトダイオード)に所定の感度を持たせる
ために、このミリ波・赤外同一焦点面アレイを真空デュ
アに封入し、中心付近を冷却する構造とする。
Hereinafter, the infrared light receiving array unit 331 of 64 × 64 pixels is provided at the center, and the millimeter wave receiving array unit 332 of (15 × 15-1) pixels is provided at the periphery. In order to provide the infrared detecting element (photodiode) with a predetermined sensitivity, the millimeter-wave / infrared co-focal plane array is sealed in a vacuum dewar, and a structure near the center is cooled.

【0023】尚、ミリ波の1画素として、3.8mm×
3.8mm内にアンテナ、LNA、ショットキーダイオ
ードをMMIC回路で収めるとしているが、一般に実効
誘電率εeのマイクロストリップ線路の実効波長λgは
λg=λ/(εe)1/2 (λ:自由空間波長)であり、
GaAs系のεeは約10なので、ミリ波周波数が9
4.7GHzの場合、λgはおよそ1mmとなる。した
がって、十分アンテナ、LNA用の整合回路を与えられ
た面積内で作成することが可能である。
As one pixel of the millimeter wave, 3.8 mm ×
Although the antenna, LNA, and Schottky diode are accommodated in the MMIC circuit within 3.8 mm, the effective wavelength λg of a microstrip line having an effective permittivity εe is generally λg = λ / (εe) 1/2 (λ: free space Wavelength)
Since εe of GaAs is about 10, the millimeter wave frequency is 9
In the case of 4.7 GHz, λg is approximately 1 mm. Therefore, it is possible to sufficiently form an antenna and a matching circuit for an LNA within a given area.

【0024】上記実施形態によるミリ波・赤外同一焦点
面アレイを用いた撮像装置を、ミリ波に関し、全波ミリ
波受信機として使用した場合(自然放射のミリ波をパッ
シブ受信する)、従来方式の走査型に比して、15×1
5=225画素、すなわち1画面を形成するのに1/2
25の時間短縮となり、非常にデータレートの早いミリ
波画像が可能となる。この結果、1台のセットでミリ波
と赤外の画像をパララックスなく同時に出画可能とな
り、ASM、SSM(ミサイル径300mm)のシーカ
として十分利用することができるようになる。
When the imaging apparatus using the millimeter-wave / infrared co-focal plane array according to the above embodiment is used as a full-wave millimeter-wave receiver for millimeter waves (passive reception of spontaneous radiation millimeter waves), 15 × 1 compared to the scanning type
5 = 225 pixels, that is, 1/2 for forming one screen
25 times, and a millimeter-wave image with a very high data rate can be obtained. As a result, millimeter wave and infrared images can be simultaneously output with one set without parallax, and can be sufficiently used as ASM and SSM (missile diameter 300 mm) seekers.

【0025】また、ミサイルのシーカに限らず、カセグ
レンの直径を大とし、さらに2次反射鏡の径を大とし
て、スピルオーバーしない程度にミリ波素子数を増加す
れば、赤外、ミリ波の詳細画像が得られるようなり、複
雑な背景下の目標の識別に非常に有利となる。
In addition to the missile seeker, if the diameter of Cassegrain is increased and the diameter of the secondary reflecting mirror is increased to increase the number of millimeter-wave elements so as not to cause spillover, the details of infrared and millimeter waves can be obtained. An image is obtained, which is very advantageous for identifying a target under a complicated background.

【0026】自然放射電力不足時は、外部からミリ波の
視野内に送信し、その反射波を画像出力することもでき
る。いわゆるセミアクティブ画像レーダにも利用でき
る。尚、この発明は上記実施形態に限定されるものでは
なく、この発明の要旨を変更しない範囲で種々変形して
も同様に実施可能である。
When the natural radiation power is insufficient, it can be transmitted from the outside into the field of view of the millimeter wave, and the reflected wave can be output as an image. It can also be used for so-called semi-active image radar. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be similarly implemented by various modifications without departing from the spirit of the present invention.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、パララ
ックスを生じることなく、簡易な構造でかつ短時間にミ
リ波、赤外の画像を得ることのできるミリ波・赤外撮像
装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, there is provided a millimeter-wave / infrared imaging apparatus which can obtain a millimeter-wave / infrared image in a short time with a simple structure without causing parallax. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係るミリ波・赤外撮像装置の一実施
形態の構造を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of an embodiment of a millimeter wave / infrared imaging apparatus according to the present invention.

【図2】同実施形態のアンテナ系の具体的な構造を示す
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a specific structure of the antenna system of the embodiment.

【図3】同実施形態の信号処理系の構造を示すブロック
図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a structure of a signal processing system of the embodiment.

【図4】同実施形態のミリ波・赤外同一焦点面アレイの
具体的な構造を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a specific structure of a millimeter wave / infrared co-focal plane array of the embodiment.

【図5】同実施形態のミリ波受信アレイ部の構造をに示
す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a millimeter wave receiving array unit according to the embodiment;

【図6】同実施形態のミリ波受信アレイ部の1画素当た
りのミリ波受信構造の等価回路を示すブロック回路図で
ある。
FIG. 6 is a block circuit diagram showing an equivalent circuit of a millimeter wave receiving structure per pixel of the millimeter wave receiving array unit of the embodiment.

【図7】従来のミリ波撮像装置の構成例を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional millimeter wave imaging device.

【図8】従来のミリ波・赤外撮像装置の構成を示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional millimeter-wave / infrared imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…パラボラアンテナ、12…電子走査アンテナ、2
1…ミリ波撮像装置、22…赤外撮像装置、31…1次
反射鏡、32…2次反射鏡、321〜323…赤外線レ
ンズ、33…ミリ波・赤外同一焦点面アレイ、331…
赤外受光アレイ部、332…ミリ波受信アレイ部、33
21…GaAs系基板、3322…パッチアンテナ部、
3323…低雑音増幅器(HEMT・LNA)、332
4…ショットキーダイオード部、3325…スルーホー
ル電極、333…Siウェハ基板、3331…電極、3
332…注入ダイオード、3333…電荷蓄積MOSコ
ンデンサ、3334…MOSスイッチゲート、3335
…転送CCD電極、334…赤外電荷転送CCD、33
5…ミリ波検波電流転送CCD、336…In金属柱、
34…アレイ駆動回路、35…A/D変換器、36…走
査変換器、37,38…CRT表示器。
11: parabolic antenna, 12: electronic scanning antenna, 2
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Millimeter-wave imaging device, 22 ... Infrared imaging device, 31 ... Primary reflecting mirror, 32 ... Secondary reflecting mirror, 321-323 ... Infrared lens, 33 ... Millimeter-wave / infrared co-focal plane array, 331 ...
Infrared light receiving array section, 332 ... Millimeter wave receiving array section, 33
21: GaAs substrate, 3322: patch antenna section,
3323 ... Low noise amplifier (HEMT / LNA), 332
4: Schottky diode part, 3325: through-hole electrode, 333: Si wafer substrate, 3331: electrode, 3
332: injection diode, 3333: charge storage MOS capacitor, 3334: MOS switch gate, 3335
... Transfer CCD electrode, 334 ... Infrared charge transfer CCD, 33
5: Millimeter wave detection current transfer CCD, 336: In metal pillar,
34: Array drive circuit, 35: A / D converter, 36: Scan converter, 37, 38: CRT display.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/30 - 5/335 H04N 7/18 G01S 7/03 G01S 13/86 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H04N 5/30-5/335 H04N 7/18 G01S 7/03 G01S 13/86

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】互いに同一方向からのミリ波、赤外の画像
を得るミリ波・赤外撮像装置において、 前記 ミリ波を反射して集束させる1次反射鏡と、 この1次反射鏡からのミリ波反射経路上に配置され、赤
外線透過素材による複合レンズを用い、前記1次反射鏡
と対向する面で前記1次反射鏡から受けるミリ波を反射
して前記1次反射鏡上の1点に結像させると同時に、前
記1次反射鏡とは反対側の面から入射される赤外線を透
過して前記1次反射鏡上のミリ波結像面と同一面に結像
させる形状を有する2次反射鏡と、 前記1次反射鏡上の結像面に配置され、結像されたミリ
波を電流検出するミリ波2次元受信アレイ素子と結像さ
れた赤外線を光電変換する赤外線2次元受光アレイ素子
を同一平面内に配置してなるミリ波・赤外同一焦点面ア
レイと、 このアレイからミリ波検出信号、赤外検出信号を同時に
読出し、走査変換を施して別々の表示器にミリ波画像、
赤外画像を表示する画像信号に変換する信号処理手段と
を具備するミリ波・赤外撮像装置。
1. Millimeter-wave and infrared images from the same direction
In Millimeter and infrared imaging device to obtain a first order reflection mirror that focuses and reflects the millimeter wave, disposed on the millimeter wave reflection path from the primary reflector, red
The primary reflecting mirror using a compound lens made of an external light transmitting material
Reflects the millimeter wave received from the primary mirror on the surface facing
To form an image on one point on the primary reflecting mirror
The infrared rays incident from the surface opposite to the primary reflecting mirror are transmitted.
Image on the same plane as the millimeter-wave image plane on the primary reflecting mirror
A secondary reflector having a shape to be formed, and a millimeter arranged on an image plane on the primary reflector and imaged.
A millimeter-wave / infrared confocal plane array in which a millimeter-wave two-dimensional receiving array element for current detection of waves and an infrared two-dimensional light-receiving array element for photoelectrically converting an imaged infrared ray are arranged in the same plane; The millimeter-wave detection signal and the infrared detection signal are simultaneously read out from the
A millimeter-wave / infrared imaging apparatus comprising: a signal processing unit that converts an infrared image into an image signal to be displayed.
【請求項2】前記1次反射鏡は放物面、2次反射鏡は双
曲面を有してカグレンアンテナを構成することを特徴
とする請求項1記載のミリ波・赤外撮像装置。
Wherein said primary reflector parabolic secondary reflectors millimeter and infrared imaging apparatus according to claim 1, characterized in that it constitutes a mosquito cell Glen antenna has a hyperboloid .
【請求項3】前記ミリ波・赤外同一焦点面アレイは、
記ミリ波2次元受信アレイ素子及び前記赤外線2次元受
光アレイ素子それぞれの下部に電荷転送デバイスを対向
配置し、各素子をそれぞれ対向配置された電荷転送デバ
イスバンプ結合して構成されることを特徴とする請求
項1記載のミリ波・赤外撮像装置。
Wherein the millimeter-wave and infrared same focal plane array, before
A millimeter wave two-dimensional receiving array element and the infrared two-dimensional receiving element;
Charge transfer device facing each lower part of optical array element
Arrangement, and the millimeter wave-infrared imaging apparatus according to claim 1, wherein the each element to the charge transfer devices respectively arranged opposite are constituted by bumps bonded.
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