(57)【要約】      （修正有）【課題】赤外線撮像装置の複数の画素間の出力特性の違いを除去する。【解決手段】赤外線撮像装置１０は光学系１３と赤外線撮像素子１５とシャッタ部１４と画像処理部１６とを有する。光学系１３は被写体が放射する赤外光を結像させる。赤外線撮像素子１５は赤外光を撮像する。シャッタ部１４は少なくとも１つのシャッタ１８、１９を有する。少なくとも１つのシャッタ１８、１９は光学系１３の光路ＯＰ上に開閉自在である。少なくとも１つのシャッタ１８、１９を用いて赤外線撮像素子１５の任意の画素に対して異なる時期にそれぞれ異なる放射量の赤外光を放射し得る。画像処理部１６は赤外線撮像素子１５の各画素に異なる放射量の赤外光を放射したときのそれぞれの各画素の画素信号に基づいて赤外線撮像素子１５を較正する。【選択図】図２
2018105713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体が放射する赤外光を結像させる光学系と、
前記光学系の結像面に配置され、前記赤外光を撮像する赤外線撮像素子と、
前記光学系の光路上に開閉自在な少なくとも１つのシャッタを有し、該少なくとも１つのシャッタを用いて、前記赤外線撮像素子の任意の画素に対して、異なる時期にそれぞれ異なる放射量の赤外光を放射し得るシャッタ部と、
前記少なくとも１つのシャッタを閉鎖した状態で前記赤外線撮像素子の各画素に異なる放射量の赤外光を放射したときの、それぞれの前記各画素の画素信号に基づいて、前記赤外線撮像素子を較正する画像処理部と、を備える
赤外線撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の赤外線撮像装置において、
前記少なくとも１つのシャッタは、それぞれの放射率が異なる複数のシャッタを含む
赤外線撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の赤外線撮像装置において、
前記シャッタには、放射率の異なる複数の領域が分布している
赤外線撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の赤外線撮像装置において、
前記シャッタ部は、前記少なくとも１つのシャッタの温度を複数の異なる温度に切替させる温度調整部を含む
赤外線撮像装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の赤外線撮像装置において、
前記シャッタ部は、周期的に前記少なくとも１つのシャッタを閉鎖状態に切替え、前記任意の画素に照射する赤外光の放射量を順次切替える
赤外線撮像装置。
【請求項６】
被写体が放射する赤外光を結像させる光学系と、
前記光学系の結像面に配置され、前記赤外光を撮像する赤外線撮像素子と、
前記光学系の光路上に開閉自在な少なくとも１つのシャッタを有し、該少なくとも１つのシャッタを用いて、前記赤外線撮像素子の任意の画素に対して、別々の時期にそれぞれ異なる放射量の赤外光を放射し得るシャッタ部と、
前記少なくとも１つのシャッタを閉鎖した状態で前記赤外線撮像素子の各画素に異なる放射量の赤外光を放射したときの、それぞれの前記各画素の画素信号に基づいて、前記赤外線撮像素子を較正する画像処理部と、を備える
移動体。
【請求項７】
被写体が放射する赤外光を結像させる光学系の結像面に配置される赤外線撮像素子の任意の画素に、異なる時期にそれぞれ異なる放射量の赤外光を放射し、
該それぞれ異なる放射量の赤外光を放射したときのそれぞれの前記各画素の画素信号に基づいて、前記赤外線撮像素子を較正する
較正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線撮像装置、移動体、および較正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被写体が放射する赤外線を２次元状に検出する赤外線カメラが知られている。赤外線カメラにおいては、受光部の特性バラツキに基づくノイズが画像信号に混入し、赤外線量の検出精度が低下する。そこで、シャッタを閉じた状態でシャッタ表面の撮像を行い、シャッタ表面の赤外線画像を用いてオフセット補正を行うことが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３２５０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１０に示すように、赤外線カメラの複数の画素における赤外線の受光量に対して出力する信号値のそれぞれの曲線は単に変位しているだけでなく、傾きなども異なっている。したがって、特許文献１に記載されているように、オフセット補正によっても複数の画素における出力特性の違いの影響を除去することは困難である。
【０００５】
従って、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、複数の画素間の出力特性の違いの影響を除去する赤外線撮像装置、移動体、および較正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した諸課題を解決すべく、第１の観点による赤外線撮像装置は、
被写体が放射する赤外光を結像させる光学系と、
前記光学系の結像面に配置され、前記赤外光を撮像する赤外線撮像素子と、
前記光学系の光路上に開閉自在な少なくとも１つのシャッタを有し、該少なくとも１つのシャッタを用いて、前記赤外線撮像素子の任意の画素に対して、異なる時期にそれぞれ異なる放射量の赤外光を放射し得るシャッタ部と、
前記少なくとも１つのシャッタを閉鎖した状態で前記赤外線撮像素子の各画素に異なる放射量の赤外光を放射したときの、それぞれの前記各画素の画素信号に基づいて、前記赤外線撮像素子を較正する画像処理部と、を備える。
【０００７】
また、第２の観点による移動体は、
被写体が放射する赤外光を結像させる光学系と、
前記光学系の結像面に配置され、前記赤外光を撮像する赤外線撮像素子と、
前記光学系の光路上に開閉自在な少なくとも１つのシャッタを有し、該少なくとも１つのシャッタを用いて、前記赤外線撮像素子の任意の画素に対して、別々の時期にそれぞれ異なる放射量の赤外光を放射し得るシャッタ部と、
前記少なくとも１つのシャッタを閉鎖した状態で前記赤外線撮像素子の各画素に異なる放射量の赤外光を放射したときの、それぞれの前記各画素の画素信号に基づいて、前記赤外線撮像素子を較正する画像処理部と、を備える。
【０００８】
上述したように本開示の解決手段を装置として説明してきたが、本開示はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【０００９】
例えば、本開示の第３の観点を方法として実現させた較正方法は、
被写体が放射する赤外光を結像させる光学系の結像面に配置される赤外線撮像素子の任意の画素に、異なる時期にそれぞれ異なる放射量の赤外線を放射し、
該それぞれ異なる放射量の赤外光を放射したときのそれぞれの前記各画素の画素信号に基づいて、前記赤外線撮像素子を較正する。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように構成された本開示に係る赤外線撮像装置、移動体、および較正方法によれば、複数の画素間の出力特性の違いの影響を除去し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の第１の実施形態に係る赤外線撮像装置の移動体への搭載位置を示す配置図である。
【図２】第１の実施形態に係る赤外線撮像装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】画素の設計上の出力特性および実際の出力を示すための、画素の赤外線照射量に対する画素信号の信号強度の関係を表わすグラフである。
【図４】第１の実施形態における制御部が実行する較正処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る赤外線撮像装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】図５の第３のシャッタの正面図である。
【図７】第２の実施形態における制御部が実行する較正処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】第３の実施形態に係る赤外線撮像装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】第３の実施形態における制御部が実行する較正処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】画素毎の出力特性のばらつきを示すための、画素の赤外線照射量に対する画素信号の信号強度の関係を表わすグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示を適用した赤外線撮像装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
本実施形態に係る赤外線撮像装置１０は、図１に示すように、移動体１１に搭載されている。赤外線撮像装置１０は、移動体１１のいずこに搭載されていてよいが、本実施形態においては、例えば、移動体１１の前方の光景を撮像可能に、移動体１１のフロントグリル１２の中央近辺に搭載されている。
【００１４】
移動体１１は、例えば車両、船舶、および航空機等を含んでよい。車両は、例えば自動車、産業車両、鉄道車両、生活車両、および滑走路を走行する固定翼機等を含んでよい。自動車は、例えば乗用車、トラック、バス、二輪車、およびトロリーバス等を含んでよい。産業車両は、例えば農業および建設向けの産業車両等を含んでよい。産業車両は、例えばフォークリフトおよびゴルフカート等を含んでよい。農業向けの産業車両は、例えばトラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、および芝刈り機等を含んでよい。建設向けの産業車両は、例えばブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、およびロードローラ等を含んでよい。車両は、人力で走行するものを含んでよい。車両の分類は、上述した例に限られない。例えば、自動車は、道路を走行可能な産業車両を含んでよい。複数の分類に同じ車両が含まれてよい。船舶は、例えばマリンジェット、ボート、およびタンカー等を含んでよい。航空機は、例えば固定翼機および回転翼機等を含んでよい。
【００１５】
図２に示すように、赤外線撮像装置１０は、光学系１３、シャッタ部１４、赤外線撮像素子１５、画像処理部１６、および制御部１７を含む。本実施形態において、赤外線撮像装置１０は、例えば、遠赤外線を撮像可能なボロメータ型の遠赤外線カメラである。
【００１６】
光学系１３は、レンズまたはミラーなどの光学素子によって構成されている。光学系１３は、焦点距離、焦点深度などの所望の光学特性を満たすように設計され、形成されている。光学系１３は、被写体が放射する赤外光を結像させる。
【００１７】
シャッタ部１４は、少なくとも１つのシャッタを有する。シャッタ部１４は、少なくとも１つのシャッタを用いて、赤外線撮像素子１５の任意の画素に対して、異なる時期にそれぞれ異なる放射量の赤外光を放射し得る。
【００１８】
例えば、第１の実施形態において、シャッタ部１４は、第１のシャッタ１８、第２のシャッタ１９、およびシャッタ駆動機構２０を有する。
【００１９】
第１のシャッタ１８および第２のシャッタ１９のそれぞれは、光学系１３の光路ＯＰ上において開閉自在である。第１の実施形態では、例えば、それぞれが閉鎖状態である第１のシャッタ１８および第２のシャッタ１９が赤外線撮像素子１５の受光面に対して機構上の制約によって許される限り近接する位置に、設けられる。なお、第１のシャッタ１８および第２のシャッタ１９は、板状部材を光路ＯＰに垂直に滑動させることにより光路ＯＰの開放状態と閉鎖状態とを切替えても、複数の羽状部材の回動により光路ＯＰの開放状態と閉鎖状態とを切替えてもよい。
【００２０】
第１のシャッタ１８および第２のシャッタ１９は、例えば、放射率の異なる材料を用いて全体または表面が形成されており、それぞれ放射率が異なる。例えば、第１の実施形態において、第１のシャッタ１８には、放射率が７６％であるアルミニウム酸化物が表面に塗布されている。また、第２のシャッタ１９には、放射率が９６％から９８％である黒色ラッカが塗布されている。
【００２１】
シャッタ駆動機構２０は、制御部１７の制御に基づいて、第１のシャッタ１８および第２のシャッタ１９それぞれの、光学系１３の光路ＯＰ上における開放状態と閉鎖状態とを切替えさせる。
【００２２】
赤外線撮像素子１５は、光学系１３から所定の物体面に対する結像面に配置される。所定の物体面は、例えば、赤外線撮像装置１０の使用状況における、ボケの少ない被写体像の撮像が求められる距離だけ赤外線撮像装置１０から離れた位置などである。
【００２３】
赤外線撮像素子１５は、２次元状に配置される、マイクロボロメータを画素として有する。赤外線撮像素子１５は、被写体の赤外光による被写体像を撮像して、画像信号を生成する。赤外線撮像素子１５は、全画素それぞれが赤外光の受光量に応じて生成するそれぞれの画素信号を、１フレームの画像信号として画像処理部１６に送信する。
【００２４】
画像処理部１６は、後述する、各画素の較正式を用いて、赤外線撮像素子１５から送信される画像信号を補正することにより、赤外線撮像素子１５を較正する。画像処理部１６は、補正した画像信号に、所定の画像処理を施す。所定の画像処理は、画素信号の信号値の温度への換算、および特定の温度域の被写体の検出などである。画像処理部１６は、所定の画像処理を施した画像信号を、表示装置などの外部機器に送信する。
【００２５】
画像処理部１６は、制御部１７の制御に基づいて、それぞれ閉鎖状態の第１のシャッタ１８および第２のシャッタ１９を撮像した画像に基づいて、各画素の較正式を算出する。図３に示すように、赤外線撮像素子１５の各画素に関して、赤外光の照射量に応じた画素信号が出力する信号値である出力特性は、設計により予め定まっている。
【００２６】
画像処理部１６は、較正式を画素毎に算出する。較正式は、第１のシャッタ１８および第２のシャッタ１９それぞれを撮像したときの各画素の信号値を、第１のシャッタ１８および第２のシャッタ１９それぞれの放射率に相当する照射率に応じた設計による信号値に変換させる。較正式は、例えば、第１のシャッタ１８および第２のシャッタ１９それぞれの放射率に相当する赤外光照射量に対する、設計による信号値を結んで線形補間する式である。
【００２７】
制御部１７は、赤外線撮像装置１０の各部位の動作を制御する。例えば、制御部１７は、移動体１１の移動中に、シャッタ部１４に第１のシャッタ１８および第２のシャッタ１９を開放状態に切替えさせて、１／６０秒毎に赤外線撮像素子１５に撮像を実行させ、１フレームの画像信号を生成させる。
【００２８】
また、制御部１７は、所定の法則に応じて、赤外線撮像装置１０の較正を行う。所定の法則は、例えば、１日、１月、および四半期などの所定の周期、および起動時から所定の周期毎、赤外線撮像装置１０の内部温度の変化値が変化閾値を超える毎などの所定の条件である。
【００２９】
制御部１７は、赤外線撮像装置１０の較正時に、第１のシャッタ１８および第２のシャッタ１９の少なくとも一方を別々に閉鎖状態に切替え、赤外線撮像素子１５の各画素に照射する赤外光の放射量を順次切替えるように、シャッタ駆動機構２０を制御する。制御部１７は、第１のシャッタ１８および第２のシャッタ１９の一方が閉鎖状態であるときに、赤外線撮像素子１５に撮像を実行させる。制御部１７は、第１のシャッタ１８および第２のシャッタ１９それぞれに対応する赤外光照射量に対する各画素の画素信号の信号強度に基づく各画素の較正式を、画像処理部１６に算出させる。
【００３０】
次に、第１の実施形態において制御部１７が実行する、較正処理について、図４のフローチャートを用いて説明する。較正処理は、赤外線撮像装置１０を起動するときに開始する。較正処理は赤外線撮像装置１０を停止するときに終了する。
【００３１】
ステップＳ１００において、制御部１７は、計時を開始する。計時を開始すると、プロセスはステップＳ１０１に進む。
【００３２】
ステップＳ１０１では、制御部１７は、ステップＳ１００における計時開始後の経過時間が第１の時間閾値を越えているか否かを判別する。第１の時間閾値を越えていないとき、プロセスはステップＳ１０１に戻り、第１の時間閾値を越えるまで待機状態となる。第１の時間閾値を越えるとき、プロセスはステップＳ１０２に進む。
【００３３】
ステップＳ１０２では、制御部１７は、計時を停止する。また、制御部１７は、経過時間をゼロにリセットする。計時の停止後、プロセスはステップＳ１０３に進む。
【００３４】
ステップＳ１０３では、制御部１７は、シャッタ駆動機構２０に第１のシャッタ１８を閉鎖状態に切替えさせる。第１のシャッタ１８を閉鎖させると、プロセスはステップＳ１０４に進む。
【００３５】
ステップＳ１０４では、制御部１７は、赤外線撮像素子１５に撮像を実行させて、画像信号を生成させる。撮像の実行後、プロセスはステップＳ１０５に進む。
【００３６】
ステップＳ１０５では、制御部１７は、シャッタ駆動機構２０に第１のシャッタ１８を開放状態に切替えさせる。第１のシャッタ１８を開放させると、プロセスはステップＳ１０６に進む。
【００３７】
ステップＳ１０６では、制御部１７は、第１のシャッタ１８に対してステップＳ１０４で生成した画像信号と、第２のシャッタ１９に対してステップＳ１１１で生成した画像信号に基づいて、各画素の較正式を画像処理部１６に更新させる。なお、初回の較正式の更新時には、画像処理部１６は、第１のシャッタ１８に対してステップＳ１０４で生成した画像信号と、第２のシャッタ１９に対応する初期値とに基づいて、各画素の較正式を新規に算出する。較正式を更新すると、プロセスはステップＳ１０７に進む。
【００３８】
ステップＳ１０７では、制御部１７は、計時を開始する。計時を開始すると、プロセスはステップＳ１０８に進む。
【００３９】
ステップＳ１０８では、制御部１７は、ステップＳ１０７における計時開始後の経過時間が第２の時間閾値を越えているか否かを判別する。第２の時間閾値は、第１の時間閾値と同じ値であっても異なる値であってもよい。第２の時間閾値を越えていないとき、プロセスはステップＳ１０８に戻り、第２の時間閾値を越えるまで待機状態となる。第２の時間閾値を越えるとき、プロセスはステップＳ１０９に進む。
【００４０】
ステップＳ１０９では、制御部１７は、計時を停止する。また、制御部１７は、経過時間をゼロにリセットする。計時の停止後、プロセスはステップＳ１１０に進む。
【００４１】
ステップＳ１１０では、制御部１７は、シャッタ駆動機構２０に第２のシャッタ１９を閉鎖状態に切替えさせる。第２のシャッタ１９を閉鎖させると、プロセスはステップＳ１１１に進む。
【００４２】
ステップＳ１１１では、制御部１７は、赤外線撮像素子１５に撮像を実行させて、画像信号を生成させる。撮像の実行後、プロセスはステップＳ１１２に進む。
【００４３】
ステップＳ１１２では、制御部１７は、シャッタ駆動機構２０に第２のシャッタ１９を開放状態に切替えさせる。第２のシャッタ１９を開放させると、プロセスはステップＳ１１３に進む。
【００４４】
ステップＳ１１３では、制御部１７は、第１のシャッタ１８に対してステップＳ１０４で生成した画像信号と、第２のシャッタ１９に対してステップ１１１で生成した画像信号とに基づいて、各画素の較正式を画像処理部１６に更新させる。較正式を更新すると、プロセスはステップＳ１００に戻る。
【００４５】
以上のような構成の第１の実施形態の赤外線撮像装置１０は、少なくとも１つのシャッタ１８、１９を閉鎖した状態で赤外線撮像素子１５の各画素に異なる放射量の赤外光を放射したときの、それぞれの各画素の画素信号に基づいて、較正式を算出することにより赤外線撮像素子１５を較正する。したがって、赤外線撮像装置１０は、オフセット補正のみを行う構成に比べて、複数の画素間の出力特性の違いの影響を除去し得る。
【００４６】
また、第１の実施形態の赤外線撮像装置１０は、周期的に少なくとも１つのシャッタ１８、１９を閉鎖状態に切替え、各画素に照射する赤外光の放射量を順次切替えている。したがって、赤外線撮像装置１０は、周期的に較正を実行するので、長期間に亘って複数の画素間の出力特性の違いの影響を除去し得る。
【００４７】
また、第１の実施形態の赤外線撮像装置１０は、放射率が異なる複数のシャッタ１８、１９を有している。したがって、赤外線撮像装置１０は、それぞれのシャッタ１８、１９の精密な位置合わせなどの複雑な制御を行なうこと無く、赤外線撮像素子１５の較正精度を向上し得る。
【００４８】
次に、本開示の第２の実施形態に係る赤外線撮像装置について説明する。第２の実施形態ではシャッタ部の構成および機能が第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。
【００４９】
図５に示すように、第２の実施形態に係る赤外線撮像装置１００は、光学系１３、シャッタ部１４０、赤外線撮像素子１５、画像処理部１６、および制御部１７０を含む。光学系１３、赤外線撮像素子１５、および画像処理部１６の構成および機能は第１の実施形態と同じである。
【００５０】
第２の実施形態において、シャッタ部１４０は、少なくとも１つのシャッタおよびシャッタ駆動機構２００を有する。少なくとも１つのシャッタは、第２の実施形態において、単一の第３のシャッタ２１０である。
【００５１】
第３のシャッタ２１０は、第１の実施形態と同様に、光学系１３の光路ＯＰ上において開閉自在である。第２の実施形態では、例えば、閉鎖状態である第３のシャッタ２１０が、第１の実施形態と同様に、赤外線撮像素子１５の受光面に機構上の制約によって許される限り近接する位置に、設けられる。なお、第３のシャッタ２１０は、板状部材を光路ＯＰに垂直に滑動させることにより開放状態と閉鎖状態とを切替えてよい。
【００５２】
第３のシャッタ２１０の板面上には、放射率の異なる複数の領域が分布している。例えば、図６に示すように、第２の実施形態において、第３のシャッタ２１０には放射率が第１の放射率である第１の領域Ｒ１Ａと、第２の放射率である第２の領域Ｒ２Ａとが格子状に分布している。第１の領域Ｒ１Ａと第２の領域Ｒ２Ａの配置方向に沿った幅は、互いに等しい。
【００５３】
また、例えば、第２の実施形態において、第１の領域Ｒ１Ａは、放射率が７６％であるアルミニウム酸化物によって形成されている。また、第２の実施形態において、第２の領域Ｒ２Ａは、放射率が９６％から９８%である黒色ラッカによって形成されている。
【００５４】
シャッタ駆動機構２００は、制御部１７０の制御に基づいて、第３のシャッタ２１０の、光学系１３の光路ＯＰ上における開放状態と、第３のシャッタ２１０上の異なる放射率の数だけの閉鎖状態とを切替えさせる。例えば、シャッタ駆動機構２００は、上述の第１の領域Ｒ１Ａおよび第２の領域Ｒ２Ａが分布する第３のシャッタ２１０に対しては、開放状態、第１の閉鎖状態、および第２の閉鎖状態を切替えさせる。
【００５５】
シャッタ駆動機構２００は、閉鎖状態間の切替え時には、他の閉鎖状態から、複数の領域Ｒ１Ａ、Ｒ２Ａの配置方向に沿って、第３のシャッタ２１０を変位させる。例えば、第３のシャッタ２１０は、第２の閉鎖状態において、第１の閉鎖状態から、第１の領域Ｒ１Ａおよび第２の領域Ｒ２Ａの配置方向に沿って、変位させられる。変位量は、複数の閉鎖状態間の切替わりにより、少なくとも一部の画素に相対する領域を異なる領域に切替えさせる変位量である。例えば、第２の実施形態において、変位量は単一の第１の領域Ｒ１Ａおよび第２の領域Ｒ２Ａの幅である。
【００５６】
制御部１７０は、第１の実施形態と同じく、赤外線撮像装置１００の動作を制御する。また、制御部１７０は、所定の法則に応じて、赤外線撮像装置１００の較正を行う。
【００５７】
第２の実施形態に係る制御部１７０は、赤外線撮像装置１００の較正時に、第３のシャッタ２１０を閉鎖状態に切替えるように、シャッタ駆動機構２００を制御する。さらに、制御部１７０は、閉鎖状態の中で、第１の閉鎖状態および第２の閉鎖状態に順番に切替えるように、シャッタ駆動機構２００を制御する。
【００５８】
制御部１７０は、第３のシャッタ２１０が第１の閉鎖状態および第２の閉鎖状態に調整される度に、赤外線撮像素子１５に撮像を実行させる。制御部１７０は、第１の実施形態と類似して、複数の領域Ｒ１Ａ、Ｒ２Ａそれぞれに相当する赤外光照射量に対する各画素の画素信号の信号強度に基づく各画素の較正式を、画像処理部１６に算出させる。
【００５９】
次に、第２の実施形態において制御部１７０が実行する、較正処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。較正処理は、赤外線撮像装置１００を起動するときに開始する。較正処理は赤外線撮像装置１００を停止するときに終了する。
【００６０】
ステップＳ２００からＳ２０２まで、制御部１７０は、第１の実施形態の較正処理のステップＳ１００からＳ１０２までと同じ動作を行なう。
【００６１】
ステップＳ２０２の次に進むステップＳ２０３では、制御部１７０は、シャッタ駆動機構２００に第３のシャッタ２１０を第１閉鎖状態に切替えさせる。第１の閉鎖状態に切替えさせると、プロセスはステップＳ２０４に進む。
【００６２】
ステップＳ２０４では、制御部１７０は、赤外線撮像素子１５に撮像を実行させて、画像信号を生成させる。撮像の実行後、プロセスはステップＳ２０５に進む。
【００６３】
ステップＳ２０５では、制御部１７０は、シャッタ駆動機構２００に第３のシャッタ２１０を開放状態に切替えさせる。第３のシャッタ２１０を開放させると、プロセスはステップＳ２０６に進む。
【００６４】
ステップＳ２０６では、制御部１７０は、第１の閉鎖状態に対してステップＳ２０４で生成した画像信号と、第２の閉鎖状態に対してステップＳ２１１で生成した画像信号に基づいて、各画素の較正式を画像処理部１６に更新させる。なお、初回の較正式の更新時には、画像処理部１６は、第１の閉鎖状態に対してステップＳ１０４で生成した画像信号と、第２の閉鎖状態に対応する各画素の初期値とに基づいて、各画素の較正式を新規に算出する。較正式を更新すると、プロセスはステップＳ２０７に進む。
【００６５】
ステップＳ２０７からＳ２０９まで、制御部１７０は、第１の実施形態の較正処理のステップＳ１０７からＳ１０９までと同じ動作を行なう。
【００６６】
ステップＳ２０９の次に進むステップＳ２１０では、制御部１７０は、シャッタ駆動機構２００に第３のシャッタ２１０を第２の閉鎖状態に切替えさせる。第２の閉鎖状態に切替えさせると、プロセスはステップＳ２１１に進む。
【００６７】
ステップＳ２１１では、制御部１７０は、赤外線撮像素子１５に撮像を実行させて、画像信号を生成させる。撮像の実行後、プロセスはステップＳ２１２に進む。
【００６８】
ステップＳ２１２では、制御部１７０は、シャッタ駆動機構２００に第３のシャッタ２１０を開放状態に切替えさせる。第３のシャッタ２１０を開放させると、プロセスはステップＳ２１３に進む。
【００６９】
ステップＳ２１３では、制御部１７０は、第１の閉鎖状態に対してステップＳ１０４で生成した画像信号と、第２の閉鎖状態に対してステップ２１１で生成した画像信号とに基づいて、各画素の較正式を画像処理部１６に更新させる。較正式を更新すると、プロセスはステップＳ２００に戻る。
【００７０】
以上のような構成の第２の実施形態の赤外線撮像装置１００も、少なくとも１つのシャッタ２１０を閉鎖した状態で赤外線撮像素子１５の各画素に異なる放射量の赤外光を放射したときの、それぞれの各画素の画素信号に基づいて、較正式を算出することにより赤外線撮像素子１５を較正する。したがって、赤外線撮像装置１００も、オフセット補正のみを行う構成に比べて、複数の画素間の出力特性の違いの影響を除去し得る。また、第２の実施形態の赤外線撮像装置１００も、周期的に少なくとも１つのシャッタ２１０を閉鎖状態に切替え、各画素に照射する赤外光の放射量を順次切替えている。したがって、赤外線撮像装置１００も、周期的に較正を実行するので、長期間に亘って複数の画素間の出力特性の違いの影響を除去し得る。
【００７１】
また、第２の実施形態の赤外線撮像装置１００においては、第３のシャッタ２１０には、放射率の異なる複数の領域Ｒ１Ａ、Ｒ２Ａが分布している。したがって、赤外線撮像装置１００は、任意の画素に異なる時期に異なる領域Ｒ１Ａ、Ｒ２Ａを相対させることにより、赤外線撮像素子１５の各画素に異なる放射量の赤外光を照射し得る。第２の実施形態では、第１の実施形態に比べてシャッタの枚数を減らせるので、赤外線撮像装置１００では構成の簡素化および小型化、ならびに製造コストの低減を実現し得る。
【００７２】
次に、本開示の第３の実施形態に係る赤外線撮像装置について説明する。第３の実施形態ではシャッタ部の構成および機能が第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第３の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。
【００７３】
図８に示すように、第３の実施形態に係る赤外線撮像装置１０１は、光学系１３、シャッタ部１４１、赤外線撮像素子１５、画像処理部１６、および制御部１７１を含む。光学系１３、赤外線撮像素子１５、および画像処理部１６の構成および機能は第１の実施形態と同じである。
【００７４】
第３の実施形態において、シャッタ部１４１は、少なくとも１つのシャッタ、温度調整部２２１、およびシャッタ駆動機構２０１を有する。少なくとも１つのシャッタは、第３の実施形態において、単一の第４のシャッタ２３１である。
【００７５】
第４のシャッタ２３１は、第１の実施形態と類似して、光学系１３の光路ＯＰ上において開閉自在である。第３の実施形態では、例えば、閉鎖状態である第４のシャッタ２３１が、第１の実施形態と類似して、赤外線撮像素子１５の受光面に機構上の制約によって許される限り近接する位置に、設けられる。なお、第４のシャッタ２３１は、板状部材を光路ＯＰに垂直に滑動させることにより開放状態と閉鎖状態とを切替えても、複数の羽状部材の回動により開放状態と閉鎖状態とを切替えてもよい。第４のシャッタ２３１は、例えば、金属などの伝熱性の大きな材料によって形成されている。
【００７６】
温度調整部２２１は、例えばヒータである。温度調整部２２１は、制御部１７１の制御に基づいて、第４のシャッタ２３１の温度を複数の異なる温度に切替えさせる。例えば、第３の実施形態において、温度調整部２２１は、第４のシャッタ２３１を第１の温度および第２の温度に加熱する。
【００７７】
シャッタ駆動機構２０１は、第１の実施形態と類似して、制御部１７１の制御に基づいて、第４のシャッタ２３１の、光学系１３の光路ＯＰ上にける開放状態と閉鎖状態とを切替えさせる。
【００７８】
第３の実施形態に係る制御部１７１は、第１の実施形態と類似して、赤外線撮像装置１０１の動作を制御する。また、制御部１７１は、所定の法則に応じて、赤外線撮像装置１０１の較正を行う。
【００７９】
第３の実施形態に係る制御部１７１は、赤外線撮像装置１０１の較正時に、第４のシャッタ２３１を閉鎖状態に切替えるように、シャッタ駆動機構２０１を制御する。さらに、制御部１７１は、第４のシャッタ２３１の閉鎖状態において、第４のシャッタ２３１の温度を第１の温度および第２の温度になるよう、温度調整部２２１を制御する。
【００８０】
制御部１７１は、第４のシャッタ２３１が閉鎖状態において第１の温度および第２の温度に切替えられる度に、赤外線撮像素子１５に撮像を実行させる。制御部１７１は、第１の実施形態と類似して、複数の温度それぞれに相当する赤外光照射量に対する各画素の画素信号の信号強度に基づく各画素の較正式を、画像処理部１６に算出させる。
【００８１】
次に、第３の実施形態において制御部１７１が実行する、較正処理について、図９のフローチャートを用いて説明する。較正処理は、赤外線撮像装置１０１を起動するときに開始する。構成処理は赤外線撮像装置１０１を停止するときに終了する。
【００８２】
ステップＳ３００において、制御部１７１は、計時を開始する。計時を開始すると、プロセスはステップＳ３０１に進む。
【００８３】
ステップＳ３０１では、制御部１７１は、第４のシャッタ２３１が第１の温度になるように、温度調整部２２１に温度調整を開始させる。温度調整を開始すると、プロセスはステップＳ３０２に進む。
【００８４】
ステップＳ３０２およびＳ３０３では、制御部１７１は、第１の実施形態の較正処理のステップＳ１０１およびＳ１０２と類似の動作を行なう。
【００８５】
ステップＳ３０３の次に進むステップＳ３０４では、制御部１７１は、温度調整部２２１による温度調整を終了させる。温度調整の終了後、プロセスはステップＳ３０５に進む。
【００８６】
ステップＳ３０５では、制御部１７１は、シャッタ駆動機構２０１に第４のシャッタ２３１を閉鎖状態に切替えさせる。第４のシャッタ２３１を閉鎖させると、プロセスはステップＳ３０６に進む。
【００８７】
ステップＳ３０６では、制御部１７１は、赤外線撮像素子１５に撮像を実行させて、画像信号を生成させる。撮像の実行後、プロセスはステップＳ３０７に進む。
【００８８】
ステップＳ３０７では、制御部１７１は、シャッタ駆動機構２０１に第４のシャッタ２３１を開放状態に切替えさせる。第４のシャッタ２３１を開放させると、プロセスはステップＳ３０８に進む。
【００８９】
ステップＳ３０８では、制御部１７１は、第１の温度に対してステップＳ３０６で生成した画像信号と、第２の温度に対してステップＳ３１５で生成した画像信号に基づいて、各画素の較正式を画像処理部１６に更新させる。なお、初回の較正式の更新時には、画像処理部１６は、第１の温度に対してステップＳ１０４で生成した画像信号と、第２の温度に対応する初期値とに基づいて、各画素の較正式を新規に算出する。較正式を更新すると、プロセスはステップＳ３０９に進む。
【００９０】
ステップＳ３０９では、制御部１７１は、計時を開始する。計時を開始すると、プロセスはステップＳ３１０に進む。
【００９１】
ステップＳ３１０では、制御部１７１は、第４のシャッタ２３１が第２の温度になるように、温度調整部２２１に温度調整を開始させる。温度調整を開始すると、プロセスはステップＳ３１１に進む。
【００９２】
ステップＳ３１１およびＳ３１２では、制御部１７１は、第１の実施形態の較正処理のステップＳ１０８およびＳ１０９と同じ動作を行なう。
【００９３】
ステップＳ３１２の次に進むステップＳ３１３では、制御部１７１は、温度調整部２２１による温度調整を終了させる。温度調整の終了後、プロセスはステップＳ３１４に進む。
【００９４】
ステップＳ３１４では、制御部１７１は、シャッタ駆動機構２０１に第４のシャッタ２３１を閉鎖状態に切替えさせる。第４のシャッタ２３１を閉鎖させると、プロセスはステップＳ３１５に進む。
【００９５】
ステップＳ３１５では、制御部１７１は、赤外線撮像素子１５に撮像を実行させて、画像信号を生成させる。撮像の実行後、プロセスはステップＳ３１６に進む。
【００９６】
ステップＳ３１６では、制御部１７１は、シャッタ駆動機構２０１に第４のシャッタ２３１を開放状態に切替えさせる。第４のシャッタ２３１を開放させると、プロセスはステップＳ３１７に進む。
【００９７】
ステップＳ３１７では、制御部１７１は、第１の温度に対してステップＳ３０６で生成した画像信号と、第２の温度に対してステップＳ３１５で生成した画像信号に基づいて、各画素の較正式を画像処理部１６に更新させる。較正式を更新すると、プロセスはステップＳ３００に戻る。
【００９８】
以上のような構成の第３の実施形態の赤外線撮像装置１０１も、少なくとも１つのシャッタ２３１を閉鎖した状態で赤外線撮像素子１５の各画素に異なる放射量の赤外光を放射したときの、それぞれの各画素の画素信号に基づいて、較正式を算出することにより赤外線撮像素子１５を較正する。したがって、赤外線撮像装置１０１も、オフセット補正のみを行う構成に比べて、複数の画素間の出力特性の違いの影響を除去し得る。また、第３の実施形態の赤外線撮像装置１０１も、周期的に少なくとも１つのシャッタ２３１を閉鎖状態に切替え、各画素に照射する赤外光の放射量を順次切替えている。したがって、赤外線撮像装置１０１も、周期的に較正を実行するので、長期間に亘って複数の画素間の出力特性の違いの影響を除去し得る。
【００９９】
また、第３の実施形態の赤外線撮像装置１０１は、第４のシャッタ２３１を複数の異なる温度に切替えさせる温度調整部２２１を含む。したがって、赤外線撮像装置１０１は、任意の画素に異なる時期に異なる温度に切替えた第４のシャッタ２１を相対させることにより、赤外線撮像素子１５の各画素に異なる放射量の赤外光を照射し得る。第３の実施形態では、第１の実施形態に比べてシャッタの枚数を減らせるので、赤外線撮像装置１０１では構成の簡素化および小型化を実現し得る。
【０１００】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【０１０１】
例えば、第１の実施形態において、シャッタ部１４は複数のシャッタとして第１のシャッタ１８および第２のシャッタ１９の２つのシャッタを有するが、３つ以上のシャッタを有してよい。また、第１の実施形態において、較正式は２点間の線形補間式であるが、シャッタ部１４が３つ以上のシャッタを有する構成においては、２次以上の曲線状の補間式であってよい。
【０１０２】
また、第２の実施形態において、シャッタ部１４０は少なくとも１つのシャッタとして、単一の第３のシャッタ２１０を有するが、複数のシャッタを有してよい。また、第２の実施形態において、第３のシャッタ２１０には第１の領域Ｒ１Ａおよび第２の領域Ｒ２Ａの放射率の異なる２つの領域Ｒ１Ａ、Ｒ２Ａが分布しているが、放射率の異なる３以上の領域が分布していてよい。また、第２の実施形態において、較正式は２点間の線形補間式であるが、放射率の異なる３以上の領域が第３のシャッタ２１０に分布する構成においては、２次以上の曲線状の補間式であってよい。
【０１０３】
また、第３の実施形態において、シャッタ部１４１は少なくとも１つのシャッタとして、単一の第４のシャッタ２３１を有するが、複数のシャッタを有してよい。また、第３の実施形態において、温度調整部２２１は第４のシャッタ２３１を第１の温度および第２の温度の２値の異なる温度値に切替えるが、異なる３以上の温度に切替えてよい。また、第３の実施形態において、較正式は２点間の線形補間式であるが、第４のシャッタ２３１の温度を異なる３以上の温度に切替える構成においては、２次以上の曲線状の補間式であってよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１０、１００、１０１  赤外線撮像装置
１１  移動体
１２  ウィンドシールド
１３  光学系
１４、１４０、１４１  シャッタ部
１５  赤外線撮像素子
１６  画像処理部
１７、１７０、１７１  制御部
１８  第１のシャッタ
１９  第２のシャッタ
２０、２００、２０１  シャッタ駆動機構
２１０  第３のシャッタ
２２１  温度調整部
２３１  第４のシャッタ
ＯＰ  光路
Ｒ１Ａ  第１の領域
Ｒ２Ａ  第２の領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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