(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の撮像素子を二次元的に配置した撮像手段と、この撮像出力から固定パターンノイズを除去する固定パターンノイズ除去手段とを含む撮像装置であって、前記固定パターンノイズ除去手段は、前回の固定パターンノイズデータと今回の固定パターンノイズデータとの差に応じた差分データを生成する差分生成手段と、この差分データと前回の固定パターンノイズデータとを加算して新たな固定パターンノイズデータとする新固定パターンノイズデータ生成手段とを有し、
前記差分生成手段は、前記差に所定乗数を乗算して前記差分データを出力する乗算器を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記乗数は１以下の値であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記差分生成手段は、最初に前記固定パターンノイズデータを取得する際には、前記乗数を１に設定し、その後は１より小なる値に設定する手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記差分生成手段は、前記今回の固定パターンノイズデータと目標データとの差分を算出する減算器を有し、この減算出力を前記乗算器へ供給するようにしたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の撮像装置。
【請求項５】
前記新固定パターンノイズデータ生成手段は、前回の固定パターンノイズデータを記憶するメモリと、このメモリの出力と前記乗算器の出力とを加算する加算器とを有し、この加算出力を前記新たな固定パターンノイズデータとして前記メモリに格納するようにしたことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の撮像装置。
【請求項６】
前記固定パターンノイズ除去手段は、前記撮像手段の出力から前記メモリの出力を減算する減算器を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子は赤外線センサであることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置に関し、特に赤外線センサなどの複数の撮像素子を二次元的に配置した撮像部の出力から固定パターンノイズを除去する機能を有する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線撮像装置の固定パターンノイズ（以下、単にＦＰＮと称す）補正装置は、赤外線センサの各画素毎の特性ばらつきに起因する画素間の輝度むらや、視野外から入射する不要光による画像の輝度むらを除去し、赤外線画像の画質を改善するために用いられている。
【０００３】
従来のこの種の典型的なＦＰＮ補正装置では、赤外線撮像装置の光路中に設けたシャッタを閉じる等の手段により、視野全体に渡って均一な赤外線入射環境を作り出し、このときに得られる各画素毎の画像データをＦＰＮデータとしてメモリに記憶させ、通常撮像時には入力画像データから当該記憶ＦＰＮデータを減算することにより、ＦＰＮ成分の補正処理を行なっている。但し、このＦＰＮデータにはＦＰＮ成分以外のランダムノイズ成分が含まれているため、１フレーム分だけの画像データではなく、例えば１６フレーム分の画像データの平均値をＦＰＮデータとして使用するのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
赤外線撮像装置におけるＦＰＮ成分は装置内の温度環境などに影響を受けて時々刻々変化してしまうため、良質な画像出力しつづけるためには定期的にＦＰＮデータを更新する必要があるが、当然のことながらＦＰＮデータを取得している最中には通常の撮像を中断せざるを得ない。前述の通り、従来のＦＰＮ補正装置では、ＦＰＮデータを取得するために、例えば１６フレーム分以上の時間を要するので、撮像中断時間が長くなり、この期間が視覚的にも非常に目立つのもになってしまう。
【０００５】
従来方式において、この時間を短縮するためには、ＦＰＮデータ取得フレーム数を、例えば２フレームないし４フレームとすればよいが、この場合ＦＰＮ以外のランダムノイズ成分が大きくなり、良質な画像が得られなくなってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、極力短時間のうちにＦＰＮデータを更新することが可能な撮像装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数の撮像素子を二次元的に配置した撮像手段と、この撮像出力から固定パターンノイズを除去する固定パターンノイズ除去手段とを含む撮像装置であって、前記固定パターンノイズ除去手段は、前回の固定パターンノイズデータと今回の固定パターンノイズデータとの差に応じた差分データを生成する差分生成手段と、この差分データと前回の固定パターンノイズデータとを加算して新たな固定パターンノイズデータとする新固定パターンノイズデータ生成手段とを有し、前記差分生成手段は、前記差に所定乗数を乗算して前記差分データを出力する乗算器を有することを特徴とする撮像装置が得られる。
【０００８】
そして、前記差分生成手段は、前記固定パターンノイズデータを取得する際には、前記乗数を１に設定し、その後は１より小なる値に設定する手段を有することを特徴とする。また、前記差分生成手段は、前記今回の固定パターンノイズデータと目標データとの差分を算出する減算器を有し、この減算出力を前記乗算器へ供給するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記新固定パターンノイズデータ生成手段は、前回の固定パターンノイズデータを記憶するメモリと、このメモリの出力と前記乗算器の出力とを加算する加算器とを有し、この加算出力を前記新たな固定パターンノイズデータとして前記メモリに格納するようにしたことを特徴とし、また前記固定パターンノイズ除去手段は、前記撮像手段の出力から前記メモリの出力を減算する減算器を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の作用を述べる。前回取得したＦＰＮデータと今回取得したＦＰＮデータとの差分データを定数倍し、このデータに前回取得したＦＰＮデータを加算した結果を新たなＦＰＮデータとするものである。かかるＦＰＮ補正方式では、前回までに取得したＦＰＮデータに対する変動分のみを更新する作用があるため、ＦＰＮデータ取得に要する時間を短縮できるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施例につき詳述する。図１は本発明の実施例の構成を示す図である。まず、図１を参照して本発明の実施例の概略を説明する。図１において、ＦＰＮデータを取得していないとき、すなわち通常撮像時にはＦＰＮ成分が除去される前の入力画像データ３からＦＰＮデータ１４を減算することで、ＦＰＮ成分が除去された出力画像データ５が得られる。尚、このときは制御信号１３によりフレームメモリ１２のデータは更新されないようになっている。
【００１２】
一方、ＦＰＮデータ取得時は、適当な目標値８から出力画像データ５を差し引いた誤差データ９を乗算器１０によりＫ倍し、このデータ１５を既にフレームメモリ１２に記録されているＦＰＮデータ１４に加算して、新たなＦＰＮデータとしてフレームメモリ１２の内容を更新する。ここで、乗算器１０は、入力画像データ３に含まれるＦＰＮ成分以外のランダムノイズ成分を低減させるために備えるものである。
【００１３】
次に、図１を用いて本発明の実施例を更に詳細に説明する。撮像部１は、外部から入射した赤外線を集光、結像するための赤外線光学系（図示せず）と、ＦＰＮデータを取得する際に外部からの赤外線を遮光するためのシャッタ２と、結像された赤外線を電気信号に変換すべく二次元的に配置された赤外線センサ（図示せず）と、赤外線センサの出力を増幅するための増幅器（図示せず）と、増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡＤ変換器（図示せず）などで構成されているが、これら構成品は当業者にとってよく知られており、本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成は省略する。
【００１４】
ここで、シャッタ２の開閉は制御信号１３によって制御されており、通常撮像時には、開いた状態であり、ＦＰＮデータ取得中は閉じた状態になっている。
【００１５】
撮像部１から出力された入力画像データ３は減算器４へ入力され、フレームメモリ１２から出力されるＦＰＮデータ１４が差し引かれて出力画像データ５として出力される。この出力画像データ５は、種々信号処理装置や表示装置６へ入力され所望の処理が施されると同時に、減算器７へも入力されており、この減算器７によって目標値８に対する誤差分が演算されて乗算器１０へ入力される。乗算器１０へ入力されたデータはＫ倍され、加算器１１によってフレームメモリ１２から出力されるＦＰＮデータ１４と足し合わされた後、新たなＦＰＮデータとしてフレームメモリ１２に記録されるように構成されている。
【００１６】
尚、フレームメモリ１２の書込み可否は制御信号１３によって制御されており、通常撮像時には、書込不可であり、ＦＰＮデータ取得中は書込可能な状態になっている。
【００１７】
次に、図１のブロック図の動作について説明する。先ず、通常撮像時、すなわちＦＰＮデータを取得していないときの動作を説明する。通常撮像時は、シャッタ２は開いた状態であり、外界のシーンを撮像したときの画像データが入力画像データ３として撮像装置１から出力されている。一方フレームメモリ１２は書込み不可の状態であり、前回取得したＦＰＮデータがそのまま保持されている。入力画像データ３は、減算器４によって、フレームメモリ１２から出力されるＦＰＮデータ１４が差し引かれ、ＦＰＮ成分が除去された出力画像データ５として表示部６へ入力される。
【００１８】
次に、ＦＰＮ取得時の動作について説明する。ＦＰＮデータ取得時は、シャッタ２は閉じた状態であり、撮像装置１に内蔵された赤外線センサの各画素には均一強度の赤外線が入射されている。撮像装置１から出力される入力画像データ３は、減算器４によって前回取得したＦＰＮデータに基づいてＦＰＮ成分が除去された後、減算器７によって目標値８に対する誤差分が演算される。ここで、減算器７から出力される誤差データ９が、前回取得したＦＰＮデータに対する変動分となっている。尚、減算器７に入力する目標値８は固定データであり、画像信号のダイナミックレンジの中央付近の値に設定することが望ましい。
【００１９】
誤差データ９は乗算器１０によってＫ倍された後、フレームメモリ１２に記録されている前回取得したＦＰＮデータ１４と足し合わされ、新たなＦＰＮデータとして、再度フレームメモリ１２へ記録される。ここで、乗算器１０の乗率Ｋは０以上１以下の定数であり、ＦＰＮデータ１４が目標値８に達するまでの時定数と関係している。すなわち、Ｋ＝１の場合には、ＦＰＮデータ更新動作を１フレーム分実行するだけで、出力画像データ５が目標値まで達するが、入力画像データ３に含まれるランダムノイズ成分がそのままＦＰＮデータ１４に重畳されてしまう。
【００２０】
逆に、Ｋの値がゼロに近い場合には、出力画像データ５が目標値８に達するまでには数フレーム分のＦＰＮデータ更新動作を必要とするが、入力画像データ３に含まれるランダムノイズ成分を排除することができる。
【００２１】
以上のようなＦＰＮデータの更新動作は、数フレーム分以上連続して行なってもかまわないが、本発明のＦＰＮ補正装置を最も効果的に動作させるためには、装置起動後、初めてＦＰＮデータ取得する際の１フレーム分のみ乗率Ｋ＝１とし、以後は乗率Ｋを０．１〜０．２程度に設定したうえで、例えば１０秒毎に１フレームずつＦＰＮデータの更新動作を行なうようにするのが望ましい。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、前回取得したＦＰＮデータに対する変動分に基づいてＦＰＮデータを更新するため、１回のＦＰＮデータ取得動作にともなう撮像の中断時間を短縮することができるという効果がある。この結果、本発明のＦＰＮ補正装置を組み込んだ赤外線撮像装置では、ＦＰＮデータを定期的に更新するような運用が可能となり、装置内の温度環境の変化などによってＦＰＮが変化した場合でも、常に良質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  撮像部
２  シャッタ
３  入力画像データ
４，７  減算器
５  出力画像データ
６  表示部
８  目標値
９  誤差データ
１０  乗算器
１１  加算器
１２  フレームメモリ
１３  制御信号
１４  ＦＰＮデータ
【図１】
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