(57)【要約】【課題】実際の赤外線検知素子の入出力特性に応じて、赤外線検知素子から出力される電気信号を精度良く補正できるようにする。【解決手段】赤外線検知装置１を、入射した赤外線に応じた電気信号を出力する赤外線検知素子１０と、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に、定数ではなく、温度の関数を含む関係式に基づいて、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正する信号処理部４とを備えるものとする。【選択図】図１
2015014509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した赤外線に応じた電気信号を出力する赤外線検知素子と、
赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に、定数ではなく、温度の関数を含む関係式に基づいて、前記赤外線検知素子から出力される電気信号を補正する信号処理部とを備えることを特徴とする赤外線検知装置。
【請求項２】
前記関係式の前記赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に含まれる温度Ｔの関数ｆ（Ｔ）は、前記赤外線検知素子の波長応答特性におけるピーク波長をλｐとし、実係数をｘとし、ボルツマン定数をｋＢとし、プランク定数をｈとし、真空中での光速をｃとして、
【数１】
2015014509.tif 000144
で表されることを特徴とする、請求項１に記載の赤外線検知装置。
【請求項３】
前記実係数ｘは、前記赤外線検知素子の波長応答特性における半値全幅をＦＷＨＭとして、
【数２】
2015014509.tif 000145
を満たす温度Ｔに対して、
【数３】
2015014509.tif 000146
の範囲にあることを特徴とする、請求項２に記載の赤外線検知装置。
【請求項４】
前記実係数ｘは、赤外線の波長域をλ１〜λ２とし、赤外線強度をＷとし、温度をＴとし、前記赤外線検知素子の波長応答特性をＲ０（λ）とし、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、
【数４】
2015014509.tif 000147
で表される関数Ｆ（Ｔ）によって求めた値に前記関数ｆ（Ｔ）によって求めた値をフィッティングさせて決められた値であることを特徴とする、請求項２に記載の赤外線検知装置。
【請求項５】
前記実係数ｘは、赤外線の波長域をλ１〜λ２とし、赤外線強度をＷとし、温度をＴとし、前記赤外線検知素子の波長応答特性をＲ０（λ）とし、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、
【数５】
2015014509.tif 000148
で表される関数Ｆ（Ｔ）によって求めた値のうち、温度範囲Ｔ１〜Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１；Ｔ２≧Ｔ≧Ｔ１）における最大値をＦ（Ｔ）ｍａｘとし、最小値をＦ（Ｔ）ｍｉｎとし、Ｔｍ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２として、
【数６】
2015014509.tif 000149
の範囲にあることを特徴とする、請求項２に記載の赤外線検知装置。
【請求項６】
前記実係数ｘは、赤外線の波長域をλ１〜λ２とし、赤外線強度をＷとし、温度をＴとし、前記赤外線検知素子の波長応答特性をＲ０（λ）とし、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、
【数７】
2015014509.tif 000150
で表される関数Ｆ（Ｔ）によって求めた値のうち、温度範囲Ｔ１〜Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１；Ｔ２≧Ｔ≧Ｔ１）における最大値をＦ（Ｔ）ｍａｘとし、最小値をＦ（Ｔ）ｍｉｎとして、
【数８】
2015014509.tif 000151
の範囲にあることを特徴とする、請求項２に記載の赤外線検知装置。
【請求項７】
前記信号処理部は、既知温度Ｔ１及びＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）の黒体相当の強度の赤外線が入射したときに前記赤外線検知素子から出力される電気信号がＶ１及びＶ２である場合、
【数９】
2015014509.tif 000152
によって求められたＶ０、Ｖｄを用いて、
【数１０】
2015014509.tif 000153
によって、前記赤外線検知素子から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔ（Ｔ２≧Ｔ≧Ｔ１）を求めることで、前記赤外線検知素子から出力される電気信号を補正することを特徴とする、請求項２に記載の赤外線検知装置。
【請求項８】
前記関係式の前記赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に含まれる温度Ｔの関数ｆ（Ｔ）は、赤外線の波長域をλ１〜λ２とし、赤外線強度をＷとし、温度をＴとし、前記赤外線検知素子の波長応答特性をＲ０（λ）とし、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、
【数１１】
2015014509.tif 000154
で表されることを特徴とする、請求項１に記載の赤外線検知装置。
【請求項９】
前記信号処理部は、既知温度Ｔ１及びＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）の黒体相当の強度の赤外線が入射したときに前記赤外線検知素子から出力される電気信号がＶ１及びＶ２である場合、前記関係式の前記赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に含まれる温度Ｔの関数をｇ（Ｔ）とし、
【数１２】
2015014509.tif 000155
で規定される関数Ｇ（Ｔ）を用いて、
【数１３】
2015014509.tif 000156
によって求められたＶ０、Ｖｄを用いて、
【数１４】
2015014509.tif 000157
の方程式の解として、前記赤外線検知素子から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔ（Ｔ２≧Ｔ≧Ｔ１）を求めることで、前記赤外線検知素子から出力される電気信号を補正することを特徴とする、請求項１に記載の赤外線検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入射した赤外線に応じた電気信号を出力する赤外線検知素子を備える赤外線検知装置がある。
このような赤外線検知装置としては、例えば、赤外線検知素子を２次元状に配列したFocal Plane Array（ＦＰＡ）型赤外線検知装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１１−５０８２４３号公報
【特許文献２】特表２００８−５４１１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、同一の入出力特性を有する複数の赤外線検知素子を作製するのは難しい。つまり、同一強度の赤外線が入射した場合に同一の電気信号が出力される、複数の赤外線検知素子を作製するのは難しい。例えば、ＦＰＡ型赤外線検知装置に備えられる複数の赤外線検知素子の入出力特性を同一にするのは難しい。
このため、赤外線検知素子が異なると、同一強度の赤外線が入射しているにもかかわらず、異なる電気信号が出力されてしまうことになる。例えば、ＦＰＡ型赤外線検知装置では、強度が面内で均一な赤外線が入射しているにもかかわらず、複数の赤外線検知素子から出力される電気信号には分布が生じてしまうことになる。
【０００５】
そこで、赤外線検知素子から出力される電気信号を、赤外線検知装置に備えられる信号処理部で補正することで、赤外線検知素子が異なっても、同一強度の赤外線が入射した場合に同一の電気信号が得られるようにすることが考えられる。例えば、ＦＰＡ型赤外線検知装置では、各赤外線検知素子から出力される電気信号を信号処理部で補正することで、強度が面内で均一な赤外線が入射した場合に、各赤外線検知素子から出力される電気信号が均一になるようにすることが考えられる。
【０００６】
この場合、例えば２つの赤外線源を用いて、既知強度の赤外線を赤外線検知素子に入射し、そのときに赤外線検知素子から出力される電気信号を取得し、これらの２点間で赤外線検知素子の入出力特性は線形であると仮定して、線形補間によって、対象物体からの赤外線が赤外線検知素子に入射したときに赤外線検知素子から出力される電気信号を補正することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、実際には、赤外線検知素子の入出力特性は線形ではないため、補正ずれが生じ、赤外線検知素子から出力される電気信号を補正して得られた赤外線強度（又は赤外線強度相当の黒体温度）と、実際の対象物体からの赤外線強度（又は赤外線強度相当の黒体温度）とが異なってしまうことになる。
例えば図１４に示すように、赤外線検知素子に温度Ｔ１の黒体相当の強度の赤外線を入射し、そのときに赤外線検知素子から出力される電気信号Ｖ１を取得する。また、赤外線検知素子に温度Ｔ２の黒体相当の強度の赤外線を入射し、そのときに赤外線検知素子から出力される電気信号Ｖ２を取得する。そして、対象物体からの赤外線が赤外線検知素子に入射したときに赤外線検知素子から出力された電気信号がＶ３であった場合、実際の赤外線検知素子の入出力特性（図１４中、実線Ｂ参照）によれば、対象物体の温度はＴ３であるとされ、赤外線検知素子から出力される電気信号が正しく補正されるべきところ、２点間で赤外線検知素子の入出力特性は線形であると仮定すると（図１４中、点線Ａ参照）、対象物体の温度はＴ３′であるとされ、赤外線検知素子から出力される電気信号が誤って補正されてしまうことになる。
【０００８】
ここで、赤外線検知素子の入出力特性は線形であると仮定して赤外線検知素子から出力される電気信号を補正する場合、温度変化をｄＴとした場合の赤外線検知素子から出力される電気信号の変化をｄＶｐとし、ａを定数とし、Ｃを積分定数として、
【０００９】
【数１】
2015014509.tif 000003
【００１０】
という関係式に基づいて、赤外線検知素子から出力される電気信号を補正することになる。
そして、上述のように、補正ずれが生じ、誤って補正されてしまうのは、赤外線検知素子の入出力特性は線形であると仮定し、上記関係式において定数ａを用いていることに起因する。
【００１１】
そこで、実際の赤外線検知素子の入出力特性に応じて、赤外線検知素子から出力される電気信号を精度良く補正できるようにしたい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本赤外線検知装置は、入射した赤外線に応じた電気信号を出力する赤外線検知素子と、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に、定数ではなく、温度の関数を含む関係式に基づいて、赤外線検知素子から出力される電気信号を補正する信号処理部とを備えることを要件とする。
【発明の効果】
【００１３】
したがって、本赤外線検知装置によれば、実際の赤外線検知素子の入出力特性に応じて、赤外線検知素子から出力される電気信号を精度良く補正できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態にかかる赤外線検知装置の構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は、赤外線検知素子の分光応答特性を示す図であり、（Ｂ）は、ガウシアン形状のフィッティング関数を用いたフィッティングパラメータの決定方法を説明するための図であり、（Ｃ）は、複数のガウシアン形状のフィッティング関数を用いたフィッティングパラメータの決定方法を説明するための図である。
【図３】（Ａ）は、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値と温度Ｔとの関係（〈∂Ｗ／∂Ｔ〉−Ｔ）を示す図であり、（Ｂ）は、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値にｆ（Ｔ）によって求めた値をフィッティングさせて実定数ｘの値を決定する方法を説明するための図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値にｆ（Ｔ）によって求めた値をフィッティングさせて実定数ｘの値を決定する方法を説明するための図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値にｆ（Ｔ）によって求めた値をフィッティングさせて実定数ｘの値を決定する方法を説明するための図である。
【図６】本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置の構成を示す図である。
【図７】本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置に備えられる赤外線イメージセンサの構成を示す図である。
【図８】本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置の赤外線イメージセンサに備えられる赤外線検知素子からの信号の読み出しを説明するための図である。
【図９】本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置における補正方法の第１の実施例を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置における補正方法の第１の実施例の信号処理部に備えられる入出力特性較正データ保存部及び補正演算部の構成の一例を示す図である。
【図１１】本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置における補正方法の第２の実施例を示すフローチャートである。
【図１２】本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置における補正方法の第２の実施例の信号処理部に備えられる入出力特性較正データ保存部及び補正演算部の構成の一例を示す図である。
【図１３】本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置における補正方法による効果を説明するための図である。
【図１４】本発明の課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる赤外線検知装置について、図１〜図１３を参照しながら説明する。
本実施形態では、図１に示すように、赤外線検知装置１は、入射した赤外線に応じた電気信号を出力する赤外線検知素子１０と、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を処理する信号処理部４とを備える。なお、赤外線検知装置１を、赤外線検知器又は赤外線撮像装置ともいう。また、赤外線検知素子１０を、赤外線受光素子ともいう。また、信号処理部４を、信号演算部又は制御演算部ともいう。
【００１６】
特に、本赤外線検知装置１では、信号処理部４は、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に、定数ではなく、温度の関数（即ち、温度を変数とする関数）を含む関係式に基づいて、赤外線検知素子１０から出力される電気信号（ここでは電圧；出力電圧）を補正するようになっている。
ここで、関係式は、赤外線検知素子１０から出力される赤外線強度相当の電気信号をＶｐとし、温度変化をｄＴとした場合の赤外線検知素子１０から出力される赤外線強度相当の電気信号の変化をｄＶｐとし、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分を温度Ｔの関数であるｆ（Ｔ）（Ｔを変数とする関数）として、次式のように表される。なお、関数ｆ（Ｔ）を、赤外線強度の温度に対する依存性を表す関数ともいう。
【００１７】
【数２】
2015014509.tif 000004
【００１８】
この関係式は、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に、定数ではなく、温度の関数を含むため、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性に応じて、対象物体からの赤外線が入射した場合に赤外線検知素子１０から出力される電気信号を精度良く補正することが可能となる。
ここでは、関係式の赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に含まれる温度Ｔの関数ｆ（Ｔ）は、赤外線の波長域をλ１〜λ２とし、赤外線強度をＷとし、温度をＴとし、赤外線検知素子１０の波長応答特性をＲ０（λ）とし、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、次式のように表される。なお、波長応答特性を、波長分散、分光特性、又は、規格化分光応答特性ともいう。また、次式で表される関数ｆ（Ｔ）を、後述の近似関数ｆ（Ｔ）と区別するためにＦ（Ｔ）又は〈∂Ｗ／∂Ｔ〉と表記する場合がある。
【００１９】
【数３】
2015014509.tif 000005
【００２０】
これを近似すると、赤外線検知素子１０の波長応答特性におけるピーク波長をλｐとし、実係数をｘとし、ボルツマン定数をｋＢとし、プランク定数をｈとし、真空中での光速をｃとして、次式のように表される。なお、次式で表される関数ｆ（Ｔ）を近似関数ｆ（Ｔ）という。
【００２１】
【数４】
2015014509.tif 000006
【００２２】
ここで、実係数ｘは、赤外線検知素子１０の波長応答特性における半値全幅をＦＷＨＭとして、
【００２３】
【数５】
2015014509.tif 000007
【００２４】
を満たす温度（任意の温度）Ｔに対して、
【００２５】
【数６】
2015014509.tif 000008
【００２６】
の範囲にあるのが好ましい。
また、実係数ｘは、赤外線の波長域をλ１〜λ２とし、赤外線強度をＷとし、温度をＴとし、赤外線検知素子１０の波長応答特性をＲ０（λ）とし、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、
【００２７】
【数７】
2015014509.tif 000009
【００２８】
で表される関数Ｆ（Ｔ）によって求めた値に近似関数ｆ（Ｔ）によって求めた値をフィッティングさせて決められた値であっても良い。
そして、信号処理部４は、既知温度Ｔ１及びＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）の黒体相当の強度の赤外線が入射したときに赤外線検知素子１０から出力される電気信号がＶ１及びＶ２である場合、
【００２９】
【数８】
2015014509.tif 000010
【００３０】
によって求められたＶ０、Ｖｄを用いて、
【００３１】
【数９】
2015014509.tif 000011
【００３２】
によって、赤外線検知素子１０から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度（未知温度）Ｔ（Ｔ２≧Ｔ≧Ｔ１）を求めることで、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正する。
このようにして補正を行なうことで、既知強度（既知温度）の２つの赤外線源からの赤外線を入射させて測定した２つの測定点を用いた２点補正を行なう場合に、これらの２つの測定点間を補間するのに、赤外線検知素子１０の入出力特性に応じた補正曲線が用いられて、赤外線検知素子１０から出力される電気信号が補正されることになる。このため、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性に応じて、対象物体からの赤外線が入射した場合に赤外線検知素子１０から出力される電気信号を精度良く補正することが可能となり、未知温度（未知強度）の赤外線の温度（強度）に相当する電気信号を精度良く得ることが可能となる。
【００３３】
ところで、上述のように、実係数ｘを、関数Ｆ（Ｔ）によって求めた値に近似関数ｆ（Ｔ）によって求めた値をフィッティングさせて決められた値とする場合、以下のような範囲とするのが好ましい。
例えば、実係数ｘは、赤外線の波長域をλ１〜λ２とし、赤外線強度をＷとし、温度をＴとし、赤外線検知素子１０の波長応答特性をＲ０（λ）とし、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、
【００３４】
【数１０】
2015014509.tif 000012
【００３５】
で表される関数Ｆ（Ｔ）によって求めた値のうち、温度範囲Ｔ１〜Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１；Ｔ２≧Ｔ≧Ｔ１）における最大値をＦ（Ｔ）ｍａｘとし、最小値をＦ（Ｔ）ｍｉｎとし、Ｔｍ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２として、
【００３６】
【数１１】
2015014509.tif 000013
【００３７】
の範囲にあるものとするのが好ましい。
また、例えば、実係数ｘは、赤外線の波長域をλ１〜λ２とし、赤外線強度をＷとし、温度をＴとし、赤外線検知素子１０の波長応答特性をＲ０（λ）とし、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、
【００３８】
【数１２】
2015014509.tif 000014
【００３９】
で表される関数Ｆ（Ｔ）によって求めた値のうち、温度範囲Ｔ１〜Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１；Ｔ２≧Ｔ≧Ｔ１）における最大値をＦ（Ｔ）ｍａｘとし、最小値をＦ（Ｔ）ｍｉｎとして、
【００４０】
【数１３】
2015014509.tif 000015
【００４１】
の範囲にあるものとするのが好ましい。
この場合、Ｔ１は０℃であり、Ｔ２は１００℃であるのが好ましい。つまり、本赤外線検知装置１を用いる対象物体の温度は、０℃以上１００℃以下であるのが好ましい。これにより、０℃以上１００℃以下の温度範囲に含まれる対象物体の温度に相当する電気信号を精度良く得ることが可能となる。
【００４２】
以下、より詳細に説明する。
まず、赤外線検知素子１０の入出力特性は線形であると仮定して赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正しているのは、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性（入射光−出力信号特性）が正確に知られていないことに起因する。
ここで、対象物体の温度Ｔに対して、その物体から放出される赤外線強度をｆ（Ｔ）とし、そのときの赤外線検知素子１０の赤外線強度相当の電気信号出力（光電流相当の電圧）をＶｐとする。対象物体の温度がＴからＴ＋ｄＴに変化したとき、物体から放出される赤外線強度の変化はf（Ｔ）ｄＴであり、したがって、赤外線検知素子１０の電気信号出力の変化ｄＶｐは、次式のように表現することができる。
【００４３】
【数１４】
2015014509.tif 000016
【００４４】
しかしながら、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性が正確に知られておらず、f（Ｔ）Ｖｐが明らかでない。そこで、線形であると仮定して、線形補間を行なうことになる。
この線形補間では、近似として、f（Ｔ）がＴによらず、また、ｄＶｐ／ｄＴがＶｐによらない、つまり、f（Ｔ）Ｖｐが定数ａとおけると仮定し、Ｃを積分定数として、
【００４５】
【数１５】
2015014509.tif 000017
【００４６】
とする。これが線形補間で仮定される線形性に対応する。
しかしながら、この関係式に基づいて、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正すると、補正ずれが生じ、誤って補正されてしまうことになる（図１４参照）。これは、赤外線検知素子１０の入出力特性は線形であると仮定し、上記関係式において定数ａを用いていることに起因する。
【００４７】
そこで、上述の式において、近似として、f（Ｔ）がＴによらない、即ち、f（Ｔ）が定数ａとおけると仮定することが考えられる。この場合、Ｃを積分定数として、
【００４８】
【数１６】
2015014509.tif 000018
【００４９】
となる。
しかしながら、この関係式に基づいて、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正したとしても、赤外線強度の温度に対する依存性が加味されていないため、即ち、赤外線強度の温度に対する依存性を表す関数f（Ｔ）が定数として扱われているため、補正の精度を向上させるのにも限界がある。
【００５０】
そこで、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を精度良く補正できるようにするために、f（Ｔ）についても近似を行なわないことが考えられる。この場合、Ｃを積分定数として、
【００５１】
【数１７】
2015014509.tif 000019
【００５２】
となる。
この関係式に基づいて、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正できるようにするためには、赤外線検知素子１０の入出力特性を正確に知り、f（Ｔ）の関数形を、解析的に積分操作可能な形で決定することが必要である。
本発明者は、この関数f（Ｔ）を、後述の導出過程を経て、次式のように決定できることを見出した。なお、次式で表される関数ｆ（Ｔ）を、後述の近似関数ｆ（Ｔ）と区別するために、Ｆ（Ｔ）又は〈∂Ｗ／∂Ｔ〉と表記する場合がある。
【００５３】
【数１８】
2015014509.tif 000020
【００５４】
また、この関数f（Ｔ）は、後述の近似式の導出過程を経て、実定数ｘを用いて近似すると、次式のようになる。なお、次式で表される関数ｆ（Ｔ）を近似関数ｆ（Ｔ）という。
【００５５】
【数１９】
2015014509.tif 000021
【００５６】
そして、関数f（Ｔ）をこのような形に近似した場合、Ｖ０を積分定数として、
【００５７】
【数２０】
2015014509.tif 000022
【００５８】
という式から、
【００５９】
【数２１】
2015014509.tif 000023
【００６０】
となる。
そして、赤外線検知素子１０から出力される電気信号ＶＤＣは、これにリーク成分（暗電流相当の電圧）Ｖｄを加えて、
【００６１】
【数２２】
2015014509.tif 000024
【００６２】
となる。
この式は、普遍物理定数（ｈ，ｃ，ｋＢ）及び別途決められるｘλｐを除けば、未知係数はＶ０，Ｖｄの２つであるから、相異なる既知温度Ｔ１，Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）の黒体相当の強度の赤外線が入射したときに赤外線検知素子１０から出力される電気信号ＶＤＣを、それぞれ、Ｖ１，Ｖ２とし、これらがわかれば、それぞれに対して上記の式を適用した連立方程式の解として、未知係数Ｖ０，Ｖｄを一意に決定することができる。
【００６３】
具体的には、未知係数Ｖ０，Ｖｄを、以下のように決定することができる。
【００６４】
【数２３】
2015014509.tif 000025
【００６５】
そして、これらのＶ０，Ｖｄを用いて、任意の未知温度Ｔの対象物体（被撮像物体）からの赤外線（赤外光）に応じて赤外線検知素子から出力される電気信号Ｖを、次式を用いて適切に補正して、その温度Ｔ（黒体換算の温度；Ｔは絶対温度）を算出することができる。
【００６６】
【数２４】
2015014509.tif 000026
【００６７】
ところで、この算出において必要となるｘλｐの値は、以下のようにして求めることができる。
まず、λｐは、赤外線検知素子の波長応答特性Ｒ０（λ）におけるピーク波長である。つまり、赤外線検知素子の波長応答特性Ｒ０（λ）は、適当な定数ｓを用いて、
【００６８】
【数２５】
2015014509.tif 000027
【００６９】
の形に近似することができ、このときのピーク波長である。
このため、例えば当該赤外線検知素子自体、又は、別途作製した同一仕様のパイロット素子などの実測結果からλｐを求めれば良い。
次に、実定数ｘは、以下のようにして決めれば良い。
まず、例えば、よく知られているように、λ＝λｐ±３sに対して、Ｒ０（λ）＝ｅｘｐ（−９）〜１．２３４×１０−４であり、その最大値１に対して十分小さいため、現実には、λ＝λｐ±３s の外側の積分範囲ではＲ０（λ）＝０であると考えられる。
【００７０】
このため、以下の不等式が成り立つ。
【００７１】
【数２６】
2015014509.tif 000028
【００７２】
したがって、上記実定数ｘは、
【００７３】
【数２７】
2015014509.tif 000029
【００７４】
を満たす範囲に見出されるはずである。
ここで、赤外線検知素子１０の波長応答特性Ｒ０（λ）の半値全幅（Full Width at Half Maximum：ＦＷＨＭ）を考えると、Ｒ０（λ）＝０．５とおいてλについて解くことによって、
【００７５】
【数２８】
2015014509.tif 000030
【００７６】
が得られるから、上記実定数ｘの範囲は、
【００７７】
【数２９】
2015014509.tif 000031
【００７８】
となる。
したがって、この条件を満たす範囲で実定数ｘを決めれば良い。
なお、実定数ｘの決め方は、これに限られるものではない。
例えば、当該赤外線検知素子自体、又は、別途作製した同一仕様のパイロット素子などの実測結果などから、その波長応答特性Ｒ０（λ）を得て、数値計算（数値積分）などの手法を用いて、
【００７９】
【数３０】
2015014509.tif 000032
【００８０】
で表される関数Ｆ（Ｔ）によって実際に求めた値に、
【００８１】
【数３１】
2015014509.tif 000033
【００８２】
で表される近似関数ｆ（Ｔ）によって求めた値をフィッティングさせて実定数ｘの値を決定することも可能である。
例えば、当該赤外線検知素子又はパイロット素子などの実測の結果、その波長応答特性、即ち、（規格化）分光応答特性が、図２（Ａ）に示すようになったとする。
この場合、いわゆるガウシアン形状のフィッティング関数、即ち、
【００８３】
【数３２】
2015014509.tif 000034
【００８４】
を用いて、図２（Ｂ）に示すように、実測結果として得られた分光応答特性に対して、例えば最小自乗法などによって最も良く当該分光応答特性を表すように、上記フィッティング関数に含まれるパラメータ（フィッティングパラメータ）λｐ及びｓを決定する。
なお、この場合、図２（Ｃ）に示すように、分光応答特性をより正確に表現するために、複数のガウシアン関数を用いて、Ｒ０（λ）を、
【００８５】
【数３３】
2015014509.tif 000035
【００８６】
のように仮定して、λｐ、ｓ、λｐｉ、ｓｉをフィッティングパラメータとして決定しても良い。
以下、簡単のために、一つのガウシアン関数を用いた場合を例に挙げて説明する。
よく知られているように、定積分、即ち、
【００８７】
【数３４】
2015014509.tif 000036
【００８８】
は、十分小さなΔλに対して、任意のＴの値について、
【００８９】
【数３５】
2015014509.tif 000037
【００９０】
によって、数値的に求めることができる。
同様に、十分小さいΔＴ及びΔλに対して、任意のＴの値について、
【００９１】
【数３６】
2015014509.tif 000038
【００９２】
を用いて数値的に求めることができる。
したがって、上述のようにして求められる、ガウシアン関数を用いて表現したＲ０（λ）を用いて、
【００９３】
【数３７】
2015014509.tif 000039
【００９４】
によって、その値を、任意のＴの値について、数値的に求めることができる。
ここで、図３（Ａ）は、このようにして実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値と温度Ｔとの関係（〈∂Ｗ／∂Ｔ〉−Ｔ）を示している。
そして、このようにして実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値と温度Ｔとの関係に対して、
【００９５】
【数３８】
2015014509.tif 000040
【００９６】
によって求めた値をフィッティングさせることで、実定数ｘの値を決定することができる。
例えば、図３（Ｂ）中、点線Ａで示すように、温度Ｔ＝５０℃で、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値とｆ（Ｔ）の値とが一致するようにフィッティングして、実定数ｘの値を求めたところ、ｘ＝１．０１３５となった。なお、図３（Ｂ）中、破線Ｂはｘ＝１の場合を示している。このようにして実定数ｘの値を決めることで、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値と温度Ｔとの関係がｆ（Ｔ）によって非常に良好な近似として解析的に表現できることがわかる。
【００９７】
なお、適宜適当と考えられる温度Ｔで、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値とｆ（Ｔ）の値とが一致するようにフィッティングして、実定数ｘの値を決定しても良いし、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値と温度Ｔとの関係とｆ（Ｔ）に対して、最小自乗法などによって、適当と考えられる温度範囲における誤差総和を最小にするようにフィッティングして、実定数ｘの値を決定しても良い。例えば、赤外線検知装置１の応用分野での対象物体の温度の範囲（例えば０℃（水の凝固点）以上１００℃（水の沸点）以下）に含まれる着目している任意の温度範囲で、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値とｆ（Ｔ）の値とが一致するようにフィッティングして、実定数ｘの値を決定するのが好ましい。
【００９８】
ところで、温度Ｔで、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値とｆ（Ｔ）の値とが一致するようにフィッティングして、実定数ｘの値を決定する場合、フィッティングした温度Ｔから離れるにしたがって、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値とｆ（Ｔ）の値とがずれてしまう。
例えば、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値と温度Ｔとの関係が、図４（Ａ）中、実線Ａで示すようになり、ｆ（Ｔ）が、図４（Ａ）中、点線Ｂ，Ｃに示すようになる場合がある。ここで、ｆ（Ｔ）は、ｘの値を大きくすると、図４（Ａ）中、下側へシフトし、ｘの値を小さくすると、図４（Ａ）中、上側へシフトする。ここでは、図４（Ａ）中、点線Ｂは、ｘの値を大きくした場合のｆ（Ｔ）を示しており、点線Ｃは、ｘの値を小さくした場合のｆ（Ｔ）を示している。また、図４（Ａ）では、温度Ｔの増加に対する、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の変化が、温度Ｔの増加に対するｆ（Ｔ）の変化よりも小さい（遅い）場合を示している。ここで、関数ｆ（Ｔ）は、
【００９９】
【数３９】
2015014509.tif 000041
【０１００】
のような依存性を持つから、ｆ（Ｔ）はＴに関する単調減少関数である。つまり、ｆ（Ｔ）は、Ｔに対して１／Ｔ２の依存性を示す。このため、温度Ｔの増加に対する、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の変化が、１／Ｔ２よりも遅いことになる。
ここで、赤外線検知装置１における２点補正は、任意の２点の既知温度Ｔ１及びＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）を用いて行なうことになる。例えば、２点の既知温度Ｔ１及びＴ２は、赤外線検知装置１の応用分野において関心が持たれる温度範囲の上限温度及び下限温度、あるいは、その温度範囲に含まれる任意の温度範囲の上限温度及び下限温度とするのが好ましい。
【０１０１】
この場合、ｘの値を大きくして、図４（Ａ）中、点線Ｂで示すように、温度範囲Ｔ１〜Ｔ２の中で最も低い温度Ｔ１でフィッティングすると、それよりも高い温度では、常に、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値がｆ（Ｔ）の値よりも大きくなる。一方、ｘの値を小さくして、図４（Ａ）中、点線Ｃで示すように、温度範囲Ｔ１〜Ｔ２の中で最も高い温度Ｔ２でフィッティングすると、それよりも低い温度では、常に、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値がｆ（Ｔ）の値よりも小さくなる。
【０１０２】
また、例えば、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値と温度Ｔとの関係が、図４（Ｂ）中、実線Ａで示すようになり、ｆ（Ｔ）が、図４（Ｂ）中、点線Ｂ，Ｃに示すようになる場合がある。ここで、ｆ（Ｔ）は、ｘの値を大きくすると、図４（Ｂ）中、下側へシフトし、ｘの値を小さくすると、図４（Ｂ）中、上側へシフトする。ここでは、図４（Ｂ）中、点線Ｂは、ｘの値を大きくした場合のｆ（Ｔ）を示しており、点線Ｃは、ｘの値を小さくした場合のｆ（Ｔ）を示している。また、図４（Ｂ）では、温度Ｔの増加に対する、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の変化が、温度Ｔの増加に対するｆ（Ｔ）の変化よりも大きい（速い）場合を示している。なお、ｆ（Ｔ）は、Ｔに対して１／Ｔ２の依存性を示します。このため、温度Ｔの増加に対する、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の変化が、１／Ｔ２よりも速いことになる。
【０１０３】
この場合、ｘの値を大きくして、図４（Ｂ）中、点線Ｂで示すように、温度範囲Ｔ１〜Ｔ２の中で最も高い温度Ｔ２でフィッティングすると、それよりも低い温度では、常に、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値がｆ（Ｔ）の値よりも大きくなる。一方、ｘの値を小さくして、図４（Ｂ）中、点線Ｃで示すように、温度範囲Ｔ１〜Ｔ２の中で最も低い温度Ｔ１でフィッティングすると、それよりも高い温度では、常に、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値がｆ（Ｔ）の値よりも小さくなる。
【０１０４】
したがって、〈∂Ｗ／∂Ｔ〉＝Ｆ（Ｔ）とし、温度範囲Ｔ１〜Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１；Ｔ２≧Ｔ≧Ｔ１）における最大値をＦ（Ｔ）ｍａｘとし、最小値をＦ（Ｔ）ｍｉｎとして、実定数ｘを、
【０１０５】
【数４０】
2015014509.tif 000042
【０１０６】
の範囲の値に決定すれば良い。
これにより、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値（即ち、本来の〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値）と温度Ｔとの関係にできるだけ近いｆ（Ｔ）を用いることができる。この結果、２点補正を行なう場合に、赤外線検知素子１０の入出力特性にできるだけ正確に対応する補正曲線が用いられて、赤外線検知素子１０から出力される電気信号が補正されることになる。したがって、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性に応じて、対象物体からの赤外線が入射した場合に赤外線検知素子１０から出力される電気信号を精度良く補正することが可能となる。
【０１０７】
特に、温度Ｔ１は０℃（２７３Ｋ）であり、温度Ｔ２は１００℃（３７３Ｋ）であることが好ましい。つまり、２点補正において用いられる既知温度Ｔ１を０℃とし、既知温度Ｔ２を１００℃とするのが好ましい。これは、赤外線検知装置１の応用分野での対象物体の温度範囲（０℃（水の凝固点）以上１００℃（水の沸点）以下）に対応する。
この場合、実定数ｘを、
【０１０８】
【数４１】
2015014509.tif 000043
【０１０９】
の範囲の値に決定することになる。
なお、ここでは、赤外線検知装置１の応用分野での対象物体の温度範囲（０℃（水の凝固点）以上１００℃（水の沸点）以下）に対応して、温度Ｔ１を０℃とし、温度Ｔ２を１００℃としているが、これに限られるものではない。例えば、赤外線検知装置１の応用分野での対象物体の温度範囲（０℃（水の凝固点）以上１００℃（水の沸点）以下）に含まれる着目している任意の温度範囲（即ち、実際上有意な温度範囲）の下限温度をＴ１とし、上限温度をＴ２としても良い。
【０１１０】
また、ここでは、温度Ｔ１及びＴ２を用いて、実定数ｘの範囲を規定しているが、これに限られるものではない。
例えば、温度範囲の上限温度と下限温度の中点の温度（中点温度）Ｔｍを用いて、実定数ｘの範囲を規定することもできる。
つまり、〈∂Ｗ／∂Ｔ〉＝Ｆ（Ｔ）とし、温度範囲Ｔ１〜Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１；Ｔ２≧Ｔ≧Ｔ１）における最大値をＦ（Ｔ）ｍａｘとし、最小値をＦ（Ｔ）ｍｉｎとし、Ｔｍ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２として、実定数ｘを、
【０１１１】
【数４２】
2015014509.tif 000044
【０１１２】
の範囲の値に決定するようにしても良い。
例えば、赤外線検知装置１の応用分野での対象物体の温度範囲が０℃（水の凝固点）以上１００℃（水の沸点）以下の場合、温度Ｔ１を０℃とし、温度Ｔ２を１００℃とし、Ｔｍを５０℃とすれば良い。
この場合、中点温度Ｔｍで、ｆ（Ｔ）の値が、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値の温度範囲Ｔ１〜Ｔ２における最小値と最大値との間に入ることになる。これにより、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値の温度範囲Ｔ１〜Ｔ２における最小値又は最大値で、ｆ（Ｔ）を一定値とする場合［図５（Ａ），図５（Ｂ）中、点線の直線Ｄ，Ｅで示す］と比較して、少なくとも中点温度Ｔｍ近傍を含む温度範囲の半分程度の領域で、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値と温度Ｔとの関係［図５（Ａ），（Ｂ）中、実線Ａ参照］にｆ（Ｔ）［図５（Ａ），（Ｂ）中、点線Ｂ，Ｃ参照］を近づけることができる。
【０１１３】
なお、実際上有意な温度範囲が室温近傍である場合には、例えば、上記の式において、中点温度Ｔｍに代えて、室温（３００Ｋ；２７℃）を用いても良い。これにより、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値の最小値又は最大値で、ｆ（Ｔ）を一定値とする場合と比較して、少なくとも実際上有意な温度範囲である室温近傍で、実際に数値的に求めた〈∂Ｗ／∂Ｔ〉の値と温度Ｔとの関係にｆ（Ｔ）を近づけることができる。
【０１１４】
ところで、本実施形態のように、f（Ｔ）及びＶｐのいずれも定数とおけると仮定せずに、f（Ｔ）及びＶｐは温度Ｔによるものとする場合、対象物体の温度Ｔ１，Ｔ２と、それぞれに対する赤外線検知素子の出力Ｖ（Ｔ１），Ｖ（Ｔ２）との間において、
【０１１５】
【数４３】
2015014509.tif 000045
【０１１６】
の関係が成立する。
このため、例えば、1／Ｔ２−１／Ｔ1を一定（＝ΔＴ）としながらＴ１を変化させた場合、
【０１１７】
【数４４】
2015014509.tif 000046
【０１１８】
となって、任意のＴ１について、Ｖ（Ｔ２）−Ｖ（Ｔ１）の対数とＴ１の逆数１／Ｔ１の関係が、
【０１１９】
【数４５】
2015014509.tif 000047
【０１２０】
という傾きの直線になるという特徴がある。
このように、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に、定数ではなく、温度の関数を含む関係式に基づいて、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正する場合、対象物体の温度Ｔ１，Ｔ２をその差を一定としてＴ１を変化させたときに、これに対応する赤外線検知素子１０の出力（出力電気信号；出力電圧）をＶ（Ｔ１），Ｖ（Ｔ２）として、これらの差Ｖ（Ｔ２）−Ｖ（Ｔ１）の対数とＴ１の逆数１／Ｔ１の関係が直線となるという特徴がある。
【０１２１】
これに対し、線形補間のように、f（Ｔ）及びＶｐが温度Ｔによらない、即ち、f（Ｔ）Ｖｐは定数ａとおけると仮定する場合、対象物体の温度Ｔ１，Ｔ２と、それぞれに対する赤外線検知素子１０の出力Ｖ（Ｔ１），Ｖ（Ｔ２）との間において、
【０１２２】
【数４６】
2015014509.tif 000048
【０１２３】
の関係が成立するから、例えば、Ｔ２−Ｔ１を一定（＝ΔＴ）としながらＴ１を変化させた場合、
【０１２４】
【数４７】
2015014509.tif 000049
【０１２５】
となって、任意のＴ１について、Ｖ（Ｔ２）−Ｖ（Ｔ１）は一定になる。
また、上述のように、f（Ｔ）及びＶｐのうち、f（Ｔ）が温度Ｔによらない、即ち、f（Ｔ）が定数ａとおけると仮定する場合、対象物体の温度Ｔ１，Ｔ２と、それぞれに対する赤外線検知素子１０の出力Ｖ（Ｔ１），Ｖ（Ｔ２）との間において、
【０１２６】
【数４８】
2015014509.tif 000050
【０１２７】
の関係が成立するから、例えば、Ｔ２−Ｔ１を一定（＝ΔＴ）としながらＴ１を変化させた場合、
【０１２８】
【数４９】
2015014509.tif 000051
【０１２９】
となって、任意のＴ１について、Ｖ（Ｔ２）−Ｖ（Ｔ１）の対数とＴ１の関係が、傾きａの直線になる。
次に、上述の関数f（Ｔ）の導出について説明する。
赤外線検知器の感度Ｒを「単位入射光強度（パワー）に対して出力として得られる電流値Ｉの比」と定義する。ここで、波長λとλ＋ｄλの間での入射光強度Ｗ（λ）ｄλの入射光に対する出力電流ｄＩは、感度の波長分散（分光特性）をＲ（λ）として、感度の定義から、
【０１３０】
【数５０】
2015014509.tif 000052
【０１３１】
と書ける。したがって、Ｗの全分光特性に対する出力電流Ｉは、この式を、光学系の透過波長域よりも十分広い波長域［λ１，λ２］で積分して、
【０１３２】
【数５１】
2015014509.tif 000053
【０１３３】
となる。ここで、Ｒ（λ）が、素子駆動バイアス電圧（ＶＩｇ）によって変動するピーク値Ｒｐ（ＶＩｇ）と、ＶＩｇによっては変動しない（と仮定した場合の）規格化分光応答特性Ｒ０（λ）によって、
【０１３４】
【数５２】
2015014509.tif 000054
【０１３５】
の形に書ける。
また、Ｗ（λ）を、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性Ｗ（λ，Ｔ）、即ち、
【０１３６】
【数５３】
2015014509.tif 000055
【０１３７】
（ｋＢ：ボルツマン定数、ｈ：プランク定数、ｃ：真空中での光速）とすると、光路中での減衰・散乱や、開口径によって決まる比例定数をＡ（波長に依存しないと仮定）として、上記出力電流Ｉは、
【０１３８】
【数５４】
2015014509.tif 000056
【０１３９】
となる。
したがって、暗電流、即ち、すべての入射光強度に対して流れる一定値の電流をＩｄ（ＶＩｇ）とすると、温度Ｔ１の黒体からの放射によって赤外線検知素子に流れる全電流ＩＤＣ（ＶＩｇ）は、
【０１４０】
【数５５】
2015014509.tif 000057
【０１４１】
と表されることになる。
一方、温度Ｔ１の黒体からの放射によって赤外線検知素子に流れる全電流と、温度Ｔ２＝Ｔ１＋ΔＴの黒体からの放射によって赤外線検知素子に流れる全電流との差分をΔＩｐ（ＶＩｇ）とすると、
【０１４２】
【数５６】
2015014509.tif 000058
【０１４３】
となる。
ここで、ΔＴが十分微小であるとすると、括弧｛・｝の中は、
【０１４４】
【数５７】
2015014509.tif 000059
【０１４５】
と近似できるから、
【０１４６】
【数５８】
2015014509.tif 000060
【０１４７】
と表すことができる。
ここで、ΔＩｐ（ＶＩｇ）とＩＤＣ（ＶＩｇ）の比、
【０１４８】
【数５９】
2015014509.tif 000061
【０１４９】
を考える。ここまでの結果から、この比は、
【０１５０】
【数６０】
2015014509.tif 000062
【０１５１】
となる。ここで、
【０１５２】
【数６１】
2015014509.tif 000063
【０１５３】
である。
また、上式のうち、
【０１５４】
【数６２】
2015014509.tif 000064
【０１５５】
は、定義ないしは仮定から、バイアス条件に依存しない温度Ｔの関数であり、これを、
【０１５６】
【数６３】
2015014509.tif 000065
【０１５７】
と置くと、
【０１５８】
【数６４】
2015014509.tif 000066
【０１５９】
となる。
したがって、
【０１６０】
【数６５】
2015014509.tif 000067
【０１６１】
という関係が得られる。
ところで、赤外線検知装置１（例えばＦＰＡ）の読出回路（Read Out Integrated Circuit：ＲＯＩＣ）が、一般的な、いわゆるダイレクト・インジェクション型であるとする。この場合、赤外線検知素子１０に流れる電流（素子電流）ＩによってＲＯＩＣに備えられる容量素子１１の両端の電位差Ｖが変化する（図８参照）。容量素子１１の容量値Ｃ、蓄積電荷Ｑ及びその端子間電圧Ｖの間にはＱ＝ＣＶという良く知られた関係式があり、
【０１６２】
【数６６】
2015014509.tif 000068
【０１６３】
となる。
ここで、出力信号Ｓを、蓄積時間Δｔでの単位温度差あたりの出力電位差、と定義すると、
【０１６４】
【数６７】
2015014509.tif 000069
【０１６５】
となるから、先ほどの結果を用いて、
【０１６６】
【数６８】
2015014509.tif 000070
【０１６７】
という関係が得られる。
ところで、出力信号Ｓは、その定義「蓄積時間Δｔでの単位温度差あたりの出力電位差」から、
【０１６８】
【数６９】
2015014509.tif 000071
【０１６９】
であるから、結局、ＶＤＣ（Ｔ，ＶＩｇ）に関する微分方程式、
【０１７０】
【数７０】
2015014509.tif 000072
【０１７１】
が得られる。
ここで考えている赤外線検知素子１０の動作状態では、そのバイアス電圧ＶＩｇは一定であるから、ＶＩｇの表記を省略し、ＶＤＣ＝Ｖｐ＋Ｖｄであるから、この式は、結局、
【０１７２】
【数７１】
2015014509.tif 000073
【０１７３】
の形となる。
したがって、
【０１７４】
【数７２】
2015014509.tif 000074
【０１７５】
となる。
このようにして、形を決定すべき関数ｆ（Ｔ）を導出することができる。
次に、上述の関数ｆ（Ｔ）の近似式の導出について説明する。
対象物体を黒体と仮定した場合、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性Ｗ（λ，Ｔ）（いわゆるプランクの輻射式）は、
【０１７６】
【数７３】
2015014509.tif 000075
【０１７７】
であり、
【０１７８】
【数７４】
2015014509.tif 000076
【０１７９】
の場合、
【０１８０】
【数７５】
2015014509.tif 000077
【０１８１】
と近似できる。
なお、この近似条件は、一般的に赤外線検知装置１で用いられる波長であるλ＝３〜５μｍあるいはλ＝８〜１２μｍでは、それぞれ、およそ６００℃あるいは１００℃前後以下である（誤差２％を仮定）。一般的に赤外線検知装置１の応用分野としては、室温前後の物体、特に医療分野やセキュリティ分野では生物を対象としていることが多い。生物はその構成物質の大部分が水であるから、赤外線検知装置１の応用分野での対象物体の温度はおおむね０℃（水の凝固点）以上１００℃（水の沸点）以下であると考えられる。したがって、上記近似条件は、一般的な赤外線検知装置１における条件として十分であると考えられる。
【０１８２】
このような近似が成立する範囲においては、
【０１８３】
【数７６】
2015014509.tif 000078
【０１８４】
であるから、
【０１８５】
【数７７】
2015014509.tif 000079
【０１８６】
となる。
ここで、定積分、即ち、
【０１８７】
【数７８】
2015014509.tif 000080
【０１８８】
を、適当な実定数ｘを用いて、
【０１８９】
【数７９】
2015014509.tif 000081
【０１９０】
と近似する。
この場合、
【０１９１】
【数８０】
2015014509.tif 000082
【０１９２】
となる。
このようにして、上述の関数ｆ（Ｔ）の近似式を導出することができる。つまり、「撮像対象の物体の温度が、室温近傍」、及び、「１／λという因子が、実効的に１／ｘλｐという定数因子として、積分の外に出せる」という２つの近似を用いて、解析的な形の具体的な関数形として、このような近似式を導出することができる。
【０１９３】
ところで、ここでは、上述のように、
【０１９４】
【数８１】
2015014509.tif 000083
【０１９５】
という式の中の関数f（Ｔ）として、実定数ｘを用いて近似したもの、即ち、
【０１９６】
【数８２】
2015014509.tif 000084
【０１９７】
を用いているが、これに限られるものではない。
例えば、次式の中のＲ０（λ）として、実測結果として得られるＲ０（λ）（具体的にはこれを表現する関数）を代入し、解析的に積分を実行して、具体的なf（Ｔ）の解析的な関数形を決定し、これを上記式の中の関数f（Ｔ）として用いるようにしても良い。
【０１９８】
【数８３】
2015014509.tif 000085
【０１９９】
つまり、Ｒ０（λ）にガウシアンを想定し、上述のように近似して、具体的なf（Ｔ）の解析的な関数形を決定するのに代えて、Ｒ０（λ）にガウシアン以外、例えばローレンシアン、即ち、
【０２００】
【数８４】
2015014509.tif 000086
【０２０１】
を仮定すれば、近似なしで、
【０２０２】
【数８５】
2015014509.tif 000087
【０２０３】
の積分を実行して、具体的なf（Ｔ）の関数形を決定できれば、これを上記式の中の関数f（Ｔ）として用いることもできる。
ただし、
【０２０４】
【数８６】
2015014509.tif 000088
【０２０５】
の積分が解析的に実行できることが望ましい。
このように、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に、定数ではなく、温度の関数を含む関係式は、
【０２０６】
【数８７】
2015014509.tif 000089
【０２０７】
で表されるものを用いることができる。
つまり、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に、定数ではなく、温度の関数を含む関係式が、
【０２０８】
【数８８】
2015014509.tif 000090
【０２０９】
で表される場合、この式の中の関数ｆ（Ｔ）は、
【０２１０】
【数８９】
2015014509.tif 000091
【０２１１】
で表されるものであっても良い。
以下、複数の赤外線検知素子１０を備える赤外線検知装置１である、複数の赤外線検知素子１０を２次元状に配列したＦＰＡ型赤外線撮像装置１における各赤外線検知素子１０（画素）からの出力電気信号（画素信号）を補正するのに本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。
【０２１２】
ここで、赤外線撮像装置１は、物体の熱輻射によって放出される赤外線に対して、その赤外線撮像装置１に備えられる赤外線検知素子１０に投影される赤外線の強度分布を電気信号分布に変換して、赤外線画像を得る。例えば、ＦＰＡ型赤外線撮像装置１では、画素に相当する赤外線検知素子１０を平面上に２次元状に配置し、その面に投影される赤外線の強度分布を電気信号分布に変換して、赤外線画像を得る。
【０２１３】
このような赤外線撮像装置１は、可視光領域での撮像装置などとは異なり、暗闇の中においてもその対象物体を撮像可能であるため、いわゆるセキュリティ分野などといった応用分野で利用されている。また、対象物体から放出される赤外線の強度は、その対象物体の温度の関数であるため、撮像物体中での赤外線放射強度分布から、その物体中での温度分布を反映した画像が得られる。これを利用して、医療分野などでの応用も期待されている。
【０２１４】
しかしながら、通常、各画素の間でその特性を均一に作製することは困難であり、したがって、そのままでは、たとえ投影される赤外線強度の面内分布が均一であっても、その出力信号には分布が生じてしまう。
このため、ＦＰＡ型赤外線撮像装置１では、各画素の出力を補正して、同一強度の入射赤外線強度には、同一の画素信号が得られるようにしている。
【０２１５】
具体的には、いくつかの既知の強度の赤外線を、面内に均一に入射させ、その出力を測定して、その結果から既知強度以外での入射光強度に対する画素出力を補間により補正するようにしている。
このような補正を行う場合、既知強度の赤外線源を、補正点の数だけ装置内などに備える必要があるため、装置の複雑化を招くから、通常は原理的に最も補正点が少ない、２点での補間が行なわれる。この場合、通常は２点間での赤外線検知素子１０（画素素子）の線形性を仮定して、線形補間法が用いられる。
【０２１６】
しかしながら、一般には赤外線検知素子１０の入出力特性は線形であるとは限らず、補正ずれが生じてしまう（図１４参照）。
この補正ずれを抑制するためには、補正点を増やして細かく線形補間を行うか、多項式近似を用いてより実際の赤外線検知素子１０の入出力特性に近い補正曲線（入出力特性較正曲線）を用いて補正を行なうことなどが考えられるが、この場合には、補正点相当の既知強度の赤外線源の数が増えてしまう。補正に用いるためのこのような既知温度の赤外線源は、赤外線撮像装置１において２次元的に配置された赤外線検知素子１０の全てに均一に赤外線を照射する必要があるから、このような赤外線源を多数用意することは、赤外線撮像装置１の構造を複雑にしてしまう。したがって、赤外線撮像装置１における補正点は、少なければ少ないほど望ましく、２点での補間、即ち、既知温度の赤外線源を２つよりも増やすことは望ましくない。
【０２１７】
そこで、ここでは、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性に応じて、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を精度良く補正できるようにすべく、上述の手法を適用して、ＦＰＡ型赤外線撮像装置１における各赤外線検知素子１０からの出力電気信号を補正するようにしている。
ここで、図１に示すように、赤外線検知装置１としてのＦＰＡ型赤外線撮像装置は、赤外線イメージセンサ２と、赤外線イメージセンサ２に備えられる各赤外線検知素子１０（画素）から出力される電気信号を処理する信号処理部４とを備える。
【０２１８】
このうち、赤外線イメージセンサ２は、図７に示すように、複数の赤外線検知素子１０を２次元状に配列した２次元アレイ（赤外線検知素子アレイ）２１と、赤外線が入射して各赤外線検知素子１０（画素）に流れた電流量に応じた出力電圧を順次読み出す読出回路を備える読出回路チップ３とを備える。なお、読出回路をＲＯＩＣ（readout integrated circuit）ともいう。そして、２次元アレイ２１と読出回路チップ３とは、導電性の金属バンプ（導電バンプ；ここではＩｎバンプ）５を介して接続（ハイブリッド接続）され、一体化されている。
【０２１９】
ここで、読出回路チップ３は、図６に示すように、行選択スイッチ部２２と、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３とを備える。なお、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３に含まれる信号取り出し部は、赤外線検知素子１０毎に設けられている。そして、行選択スイッチ部２２及び信号取り出し＆シフトレジスタ部２３を用いて、各赤外線検知素子１０から出力される電気信号を個別に取り出すことができるようになっている。つまり、行選択スイッチ部２２により、指定した行位置にある画素を選択し、さらに信号取り出し＆シフトレジスタ部２３により、指定した列位置にある画素を選択して、指定した行位置及び列位置にある画素１０から、当該画素１０の撮影データを出力電圧として読み出すことができるようになっている。
【０２２０】
また、信号処理部４は、入出力特性較正データ保存部２４と、補正演算部２５と、信号出力部２６と、スイッチ２７とを含む。
このように、ＦＰＡ型赤外線撮像装置１は、２次元アレイ２１、行選択スイッチ部２２、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３、入出力特性較正データ保存部２４、補正演算部２５、信号出力部２６、及び、スイッチ２７を含む。
【０２２１】
なお、図６において、各ボックスで示される各機能ブロックと他の機能ブロックとの境界は、基本的には機能的な境界を示すものであり、物理的な位置の分離、電気的な信号の分離、制御論理的な分離等に対応するとは限らない。各機能ブロックは、他のブロックと物理的にある程度分離された１つのハードウェアモジュールであってもよいし、或いは他のブロックと物理的に一体となったハードウェアモジュール中の１つの機能を示したものであってもよい。
【０２２２】
ところで、ここでは、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３に含まれる信号取り出し部は、それぞれ、図８に示すように、容量素子１１（キャパシタ）と、スイッチ１２として動作するトランジスタとを備え、赤外線検知素子１０に接続されている。赤外線検知素子１０は、入射赤外線の量に応じて電気抵抗値が変化する特性を有し、入射赤外線に応じた出力電気量を生成する（例えば電流を流す）。赤外線検知素子１０の抵抗値に応じた量の電流が、容量素子１１からスイッチ１２及び赤外線検知素子１０を介してグランドＧＮＤ側に流れ、容量素子１１の電荷が減少する。この電荷の減少により変化する容量素子１１の両端電位差に応じた電圧が、撮像データとして信号取り出し部に取り出される。そして、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３に含まれるシフトレジスタ部は、選択された行での一定バイアス電圧下での列出力信号を時系列のシリアル信号として取り出す。このときのシリアル信号では、各赤外線検知素子１０の入出力特性のばらつきによって、たとえ同じ強度の入射光量であっても、出力電圧強度がばらついている。
【０２２３】
信号取り出し＆シフトレジスタ部２３により取り出された各赤外線検知素子１０の出力電圧は、図６に示すように、スイッチ２７を介して、入出力特性較正データ保存部２４又は補正演算部２５に供給される。入出力特性較正データ保存部２４には、既知温度の黒体からの面内で均一な放射赤外線を２次元アレイ２１に入射した状態で、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３からの出力電圧を供給する。これにより、入出力特性較正データ保存部２４に、較正用のデータを保存する。
【０２２４】
対象物体の撮像時には、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３からのばらついたシリアル信号を、補正演算部２５に供給する。補正演算部２５は、入出力特性較正データ保存部２４に保存された較正用のデータに基づいて、所定のバイアス条件における各赤外線検知素子１０の入出力特性のばらつきによって生じる出力電圧強度のばらつきを補正する演算を、各赤外線検知素子１０毎に実行する。この補正演算により、各赤外線検知素子１０の入出力特性のばらつきによって生じる出力電圧強度のばらつきを補正した補正後出力電圧が得られる。この際、補正演算部２５は、赤外線検知素子１０の出力電気量に基づいて入射赤外線に応じた温度を求める。補正後出力電圧は各赤外線検知素子１０毎に撮像対象の温度を示す電圧であり、補正演算部２５から信号出力部２６に供給される。
【０２２５】
以下に、図６に示す赤外線撮像装置１における各赤外線検知素子１０からの出力電気信号の補正方法について説明する。
図９は、赤外線撮像装置１における各赤外線検知素子１０からの出力電気信号の補正方法の第１の実施例を示すフローチャートである。図６及び図９を参照して、図９に示される補正方法について説明する。なお、フローチャートにおいて、各ステップの実行順はフローチャートに示される順番に限定されるものではなく、動作に支障が生じない限りにおいてステップの実行順を前後させてもよい。なお、２次元アレイ２１は、例えばｎ×ｎ画素からなる２次元アレイとする。
【０２２６】
まずステップＳ１で、２次元アレイ２１を所望のバイアス電圧を印加した動作状態に設定する。つまり、２次元アレイ２１の各画素を構成する赤外線検知素子１０に一定バイアス電圧ＶＩｇを印加した状態にする。
ステップＳ２で、スイッチ２７を入出力特性較正データ保存部２４側に接続する。
ステップＳ３で、温度Ｔ１の黒体相当の物体（赤外線源）から放射された赤外線（温度Ｔ１の黒体相当の強度の赤外線）を面内で均一に２次元アレイ２１に入射（照射）する。
【０２２７】
ステップＳ４で、上記赤外線を入射した状態で、行選択スイッチ部２２及び信号取り出し＆シフトレジスタ部２３を稼動させて、２次元アレイ２１の各画素１０から画素出力電圧値Ｖ１（ｉ，ｊ）を取得する。出力電圧値Ｖ１（ｉ，ｊ）は、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３から入出力特性較正データ保存部２４に供給され、入出力特性較正データ保存部２４に保存される。
【０２２８】
図１０は、入出力特性較正データ保存部２４及び補正演算部２５の構成の一例を示す図である。
入出力特性較正データ保存部２４は、ＡＤ変換部３１、記憶制御部３２、読出制御部３３、Ｖ１（ｉ，ｊ）記憶部３４、Ｖ２（ｉ，ｊ）記憶部３５、及び温度記憶部３６を含む。また、補正演算部２５は、演算部４１、及びＡＤ変換部４２を含む。
【０２２９】
ＡＤ変換部３１は、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３から供給されたアナログの出力電圧をデジタル電圧値に変換する。
入出力特性較正データ保存部２４には、現在供給されている出力電圧の画素位置（ｉ，ｊ）を示すデータと、現在入射している赤外線源の温度Ｔ１又はＴ２を示すデータとが供給される。
【０２３０】
記憶制御部３２は、ＡＤ変換部３１によるＡＤ変換後のデジタル電圧値を、Ｖ１（ｉ，ｊ）記憶部３４に格納する。この際、記憶制御部３２は、画素位置（ｉ，ｊ）に応じたメモリ位置にデジタル電圧値を格納する。また更に、記憶制御部３２は、現在の赤外線源の温度Ｔ１を温度記憶部３６に格納する。
図９に戻り、ステップＳ５で、温度Ｔ２の黒体相当の物体（赤外線源）から放射された赤外線（温度Ｔ２の黒体相当の強度の赤外線）を面内で均一に２次元アレイ２１に入射（照射）する。
【０２３１】
ステップＳ６で、上記赤外線を入射した状態で、行選択スイッチ部２２及び信号取り出し＆シフトレジスタ部２３を稼動させて、２次元アレイ２１の各画素１０から画素出力電圧値Ｖ２（ｉ，ｊ）を取得する。出力電圧値Ｖ２（ｉ，ｊ）は、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３から入出力特性較正データ保存部２４に供給され、入出力特性較正データ保存部２４に保存される。
【０２３２】
図１０に示す入出力特性較正データ保存部２４では、出力電圧値Ｖ２（ｉ，ｊ）をＡＤ変換部３１によりＡＤ変換して得られるデジタル電圧値が、記憶制御部３２により、Ｖ２（ｉ，ｊ）記憶部３５に格納される。この際、記憶制御部３２は、画素位置（ｉ，ｊ）に応じたメモリ位置にデジタル電圧値を格納する。また更に、記憶制御部３２は、現在の赤外線源の温度Ｔ2を温度記憶部３６に格納する。
【０２３３】
以上により、補正に用いられる較正データの取得が完了する。
次に、赤外線撮像装置１の通常の使用状態において、補正を実施して赤外線画像を得る動作が実行される。
図９のステップＳ７で、スイッチ２７を補正演算部２５側に接続する。
これにより、各画素を構成する赤外線検知素子１０に一定バイアス電圧ＶＩｇを印加した状態で、行選択スイッチ部２２及び信号取り出し＆シフトレジスタ部２３を稼動させて、２次元アレイ２１の各画素（ｉ，ｊ）からの画素出力Ｖ（ｉ，ｊ）を補正演算部２５に順次読みだす。
【０２３４】
補正演算部２５では、入出力特性較正データ保存部２４に格納されているデータに基づき、上述の赤外線検知素子１０からの出力電気信号を補正するための式（補正式；演算式）を用いて、各画素１０からの画素出力Ｖ（ｉ，ｊ）に対応する撮像対象の温度を求める。
例えば、補正式、
【０２３５】
【数９０】
2015014509.tif 000092
【０２３６】
を用いる場合、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３から各画素（ｉ，ｊ）の画素出力電圧Ｖ（ｉ，ｊ）が順次出力されてくると、この出力に対応する撮像対象の当該部分の温度Ｔ（ｉ，ｊ）は、
【０２３７】
【数９１】
2015014509.tif 000093
【０２３８】
で求められる。
画素（ｉ，ｊ）からの画素出力電圧Ｖ（ｉ，ｊ）が補正演算部２５に入力されると、画素位置（ｉ，ｊ）を示すデータに応じて、画素（ｉ，ｊ）に対応した補正データＶ１（ｉ，ｊ）、Ｖ２（ｉ，ｊ）、Ｔ１、Ｔ２が入出力特性較正データ保存部２４から読み出される（図９のステップＳ８）。
【０２３９】
補正演算部２５のＡＤ変換部４２は、各画素（ｉ，ｊ）からの画素出力電圧Ｖ（ｉ，ｊ）をアナログ電圧からデジタル電圧値に変換する。補正演算部２５の演算部４１は、変換後のデジタル電圧値と上記の補正式とを用いて、画素（ｉ，ｊ）の画素出力電圧Ｖ（ｉ，ｊ）に対応する撮像対象の当該部分の温度Ｔ（ｉ，ｊ）を算出し、信号出力部２６へ出力する（図９のステップＳ９）。
【０２４０】
ステップＳ８の動作とステップＳ９の動作とが、全画素に対して繰り替えされる（図９のステップＳ１０）。
信号出力部２６は、赤外線撮像装置１の構成に応じて、上記Ｔ（ｉ，ｊ）に応じた強度の信号を例えばテレビ画像出力のコントラスト信号として生成し、ディスプレイ装置に出力する（図９のステップＳ１１）。
【０２４１】
なお、上述のようにして補正を行なう場合、補正データとして、Ｖ１（ｉ，ｊ）、Ｖ２（ｉ，ｊ）、Ｔ１、Ｔ２のほかに、
【０２４２】
【数９２】
2015014509.tif 000094
【０２４３】
の値が必要になる。これらの値については、予めステップＳ６の段階で計算して入出力特性較正データ保存部２４に格納しておいてもよいし、或いはステップＳ９で逐次算出してもよい。
ところで、上記の実施例では、補正演算部２５にて、各Ｔ（ｉ，ｊ）を算出するために補正演算を逐次実行している。
【０２４４】
これに対し、例えば信号処理部４の演算速度などを考慮して、Ｔ（ｉ，ｊ）を逐次算出するのではなく、各画素出力電圧Ｖ（ｉ，ｊ）に対応する温度Ｔ（ｉ，ｊ）を予め計算しておき、計算したデータを、Ｖ（ｉ，ｊ）とＴ（ｉ，ｊ）との対応を示すテーブルとして入出力特性較正データ保存部２４に保存しておいてもよい。
このような実施例を以下に説明する。
【０２４５】
図１１は、赤外線撮像装置１における各赤外線検知素子１０からの出力電気信号の補正方法の第２の実施例を示すフローチャートである。図１１及び図１２を参照して、図１１に示される補正方法について説明する。なお、フローチャートにおいて、各ステップの実行順はフローチャートに示される順番に限定されるものではなく、動作に支障が生じない限りにおいてステップの実行順を前後させてもよい。
【０２４６】
まずステップＳ２１で、２次元アレイ２１を所望のバイアス電圧を印加した動作状態に設定する。つまり、２次元アレイ２１の各画素を構成する赤外線検知素子１０に一定バイアス電圧ＶＩｇを印加した状態にする。
ステップＳ２２で、スイッチ２７を入出力特性較正データ保存部２４側に接続する。
ステップＳ２３で、温度Ｔ１の黒体相当の物体（赤外線源）から放射された赤外線（温度Ｔ１の黒体相当の強度の赤外線）を面内で均一に２次元アレイ２１に入射（照射）する。
【０２４７】
ステップＳ２４で、上記赤外線を入射した状態で、行選択スイッチ部２２及び信号取り出し＆シフトレジスタ部２３を稼動させて、２次元アレイ２１の各画素１０から画素出力電圧値Ｖ１（ｉ，ｊ）を取得する。出力電圧値Ｖ１（ｉ，ｊ）は、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３から入出力特性較正データ保存部２４に供給され、入出力特性較正データ保存部２４に保存される。
【０２４８】
図１２は、入出力特性較正データ保存部２４及び補正演算部２５の構成の一例を示す図である。
入出力特性較正データ保存部２４は、ＡＤ変換部３１、記憶制御部３２、テーブル演算部５１、電圧・温度記憶部５２、テーブル記憶部５３、及び読出制御・比較部５４を含む。また、補正演算部２５は、演算部６１、及びＡＤ変換部４２を含む。
【０２４９】
ＡＤ変換部３１は、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３から供給されたアナログの出力電圧をデジタル電圧値に変換する。
入出力特性較正データ保存部２４には、現在供給されている出力電圧の画素位置（ｉ，ｊ）を示すデータと、現在入射している赤外線源の温度Ｔ１又はＴ２を示すデータとが供給される。
【０２５０】
記憶制御部３２は、ＡＤ変換部３１によるＡＤ変換後のデジタル電圧値を、電圧・温度記憶部５２に格納する。この際、記憶制御部３２は、画素位置（ｉ，ｊ）に応じたメモリ位置にデジタル電圧値を格納する。また更に、記憶制御部３２は、現在の赤外線源の温度Ｔ１を電圧・温度記憶部５２に格納する。
図１１に戻り、ステップＳ２５で、温度Ｔ２の黒体相当の物体（赤外線源）から放射された赤外線（温度Ｔ２の黒体相当の強度の赤外線）を面内で均一に２次元アレイ２１に入射（照射）する。
【０２５１】
ステップＳ２６で、上記赤外線を入射した状態で、行選択スイッチ部２２及び信号取り出し＆シフトレジスタ部２３を稼動させて、２次元アレイ２１の各画素１０から画素出力電圧値Ｖ２（ｉ，ｊ）を取得する。出力電圧値Ｖ２（ｉ，ｊ）は、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３から入出力特性較正データ保存部２４に供給され、入出力特性較正データ保存部２４に保存される。
【０２５２】
図１２に示す入出力特性較正データ保存部２４では、出力電圧値Ｖ２（ｉ，ｊ）をＡＤ変換部３１によりＡＤ変換して得られるデジタル電圧値が、記憶制御部３２により、電圧・温度記憶部５２に格納される。この際、記憶制御部３２は、画素位置（ｉ，ｊ）に応じたメモリ位置にデジタル電圧値を格納する。また更に、記憶制御部３２は、現在の赤外線源の温度Ｔ2を電圧・温度記憶部５２に格納する。
【０２５３】
ステップＳ２６では、更に、電圧・温度記憶部５２に格納されている画素（ｉ，ｊ）に対応した補正データＶ１（ｉ，ｊ）、Ｖ２（ｉ，ｊ）、Ｔ１、Ｔ２と、例えば以下の補正式、
【０２５４】
【数９３】
2015014509.tif 000095
【０２５５】
を用いて、テーブルを作成する。つまり、適当な区間［Ｖ（ｉ，ｊ，ｋ），Ｖ（ｉ，ｊ，ｋ）＋δＶ］に対して、
【０２５６】
【数９４】
2015014509.tif 000096
【０２５７】
を用いて計算することにより、画素（ｉ，ｊ）毎に各区間に対してＴ（ｉ，ｊ，ｋ）を求める。こうして求めた値が、テーブル記憶部５３に格納される。
図１１のステップＳ２７で、スイッチ２７を補正演算部２５側に接続する。これにより、各画素の赤外線検知素子１０に一定バイアス電圧ＶＩｇを印加した状態で、行選択スイッチ部２２及び信号取り出し＆シフトレジスタ部２３を稼動させて、２次元アレイ２１の各画素（ｉ，ｊ）からの画素出力Ｖ（ｉ，ｊ）を補正演算部２５に順次読みだす。
【０２５８】
ステップＳ２８で、テーブル記憶部５３に格納されているテーブルからデータを読み出す。
具体的には、補正演算部２５のＡＤ変換部４２が、各画素（ｉ，ｊ）からの画素出力電圧Ｖ（ｉ，ｊ）をアナログ電圧からデジタル電圧値に変換する。演算部６１は、画素出力のデジタル電圧値Ｖ（ｉ，ｊ）を、入出力特性較正データ保存部２４の読出制御・比較部５４に供給する。読出制御・比較部５４は、画素位置（ｉ，ｊ）を示すデータと画素出力のデジタル電圧値Ｖ（ｉ，ｊ）とに基づいて、テーブル記憶部５３に格納されているテーブルから、画素位置（ｉ，ｊ）とデジタル電圧値Ｖ（ｉ，ｊ）とに対応する温度Ｔ（ｉ，ｊ）を読み出す。
【０２５９】
ステップＳ２９で、画素出力電圧Ｖ（ｉ，ｊ）に対応する撮像対象の当該部分の温度Ｔ（ｉ，ｊ）を求める。
つまり、テーブル記憶部５３に格納されているテーブルから、
Ｖ（ｉ，ｊ，ｋ）≦Ｖ（ｉ，ｊ）＜Ｖ（ｉ，ｊ，ｋ）＋δＶ
を満たすｋに対応するＴ（ｉ，ｊ，ｋ）を読み出し、このＴ（ｉ，ｊ，ｋ）を、画素出力電圧Ｖ（ｉ，ｊ）に対応する撮像対象の当該部分の温度Ｔ（ｉ，ｊ）とする。撮像対象の当該部分の温度Ｔ（ｉ，ｊ）は、演算部６１から信号出力部２６へ出力される。
【０２６０】
ステップＳ２８の動作とステップＳ２９の動作とが、全画素に対して繰り替えされる（ステップＳ３０）。
信号出力部２６は、赤外線撮像装置１の構成に応じて、上記Ｔ（ｉ，ｊ）に応じた強度の信号を例えばテレビ画像出力のコントラスト信号として生成し、ディスプレイ装置に出力する（ステップＳ３１）。
【０２６１】
なお、上述のようにして補正を行なう場合、補正データとして、Ｖ１（ｉ，ｊ）、Ｖ２（ｉ，ｊ）、Ｔ１、Ｔ２のほかに、
【０２６２】
【数９５】
2015014509.tif 000097
【０２６３】
の値が必要になる。これらの値については、予めステップＳ２６の段階で計算して入出力特性較正データ保存部２４に格納しておいてもよいし、或いはステップＳ２９で逐次算出してもよい。
したがって、本実施形態にかかる赤外線検知装置によれば、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性に応じて、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を精度良く補正できるという利点がある。
【０２６４】
つまり、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を、赤外線検知装置１に備えられる信号処理部４で補正することで、赤外線検知素子１０が異なっても、同一強度の赤外線が入射した場合に同一の電気信号が得られるようにすることができる。例えば、ＦＰＡ型赤外線検知装置１では、各赤外線検知素子１０から出力される電気信号を信号処理部４で補正することで、強度が面内で均一な赤外線が入射した場合に、各赤外線検知素子１０から出力される電気信号が均一になるようにすることができる。
【０２６５】
ここで、図１３は、従来技術（線形補間）を用いて補正を行なった場合と、上述の本実施形態の方法を用いて補正を行なった場合とを比較した図である。なお、図１３では、横軸は被写黒体温度を示し、縦軸は、補正された温度と本来の温度とのずれを示している。また、図１３では、Ｔ１＝２０℃であり、Ｔ２＝６０℃である場合を示してある。
図１３では、２点（Ｔ１、Ｔ２）間を従来技術により線形補間して補正した値と真の値とのずれは、点線の曲線Ａで示している。
【０２６６】
これに対し、２点（Ｔ１、Ｔ２）間を上述の本実施形態の方法により補正した値と真の値とのずれは、実線の曲線Ｂで示している。
図１３から分かるように、上述の本実施形態の方法によって補正した場合、従来技術によって補正する場合よりも補正精度が向上している。
なお、本発明は、上述した実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【０２６７】
例えば、上述の実施形態では、複数の赤外線検知素子１０を備える赤外線検知装置１を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、単一の赤外線検知素子を備える赤外線検知装置に本発明を適用することもできる。この場合も、赤外線検知素子から出力される電気信号を、赤外線検知装置に備えられる信号処理部で補正することで、赤外線検知素子が異なっても、同一強度の赤外線が入射した場合に同一の電気信号が得られるようにすることができる。
【０２６８】
また、例えば、上述の実施形態では、赤外線検知素子１０から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔを求めることで、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正しているが、これに限られるものではない。つまり、補正演算部２５で、赤外線検知素子１０から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔを求め、信号出力部２６で、温度Ｔに応じた強度の信号を例えばテレビ画像出力のコントラスト信号として生成して、ディスプレイ装置へ出力するようにしているが、これに限られるものではない。例えば、補正演算部で、赤外線検知素子から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔに応じた強度の信号を例えばテレビ画像出力のコントラスト信号として生成して、ディスプレイ装置へ出力するようにしても良い。つまり、対象物体の温度（入射赤外線光量相当の黒体温度）Ｔを求めずに、赤外線検知素子１０から出力された電気信号Ｖから、対象物体の温度Ｔと例えばテレビ画像出力のコントラスト信号の強度との対応関係に基づいて、例えばテレビ画像出力のコントラスト信号を生成して、ディスプレイ装置へ出力するようにしても良い。
【０２６９】
ところで、上述の実施形態のように近似する手法とは別に、
【０２７０】
【数９６】
2015014509.tif 000098
【０２７１】
の形を、例えばプランクの輻射式から数値的に評価し、それを適当な関数ｇ（Ｔ）で近似するという手法も考えられる。
ここで、関数ｇ（Ｔ）は、温度Ｔの１次以上の整関数や指数関数など、数学的に取扱い可能な任意の関数が原理的には使用可能である。
この場合、対象物体の温度Ｔに対する赤外線検知素子の出力電気信号Ｖ（Ｔ）の関係は、すでに述べたのと同様にして、
【０２７２】
【数９７】
2015014509.tif 000099
【０２７３】
ならびに
【０２７４】
【数９８】
2015014509.tif 000100
【０２７５】
を用いて、
【０２７６】
【数９９】
2015014509.tif 000101
【０２７７】
となる。
ここで、関数Ｇ（Ｔ）は、関数ｇ（Ｔ）の原始関数の一つ、即ち、
【０２７８】
【数１００】
2015014509.tif 000102
【０２７９】
である。
この場合、赤外線検知素子１０の出力電気信号Ｖに対応した温度Ｔは、
【０２８０】
【数１０１】
2015014509.tif 000103
【０２８１】
という方程式の解として与えられる。
この場合も、上述の実施形態の場合と同様に、赤外線検知装置１は、赤外線検知素子１０と、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に、定数ではなく、温度の関数を含む関係式に基づいて、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正する信号処理部４とを備えるものとなる。
【０２８２】
そして、関係式が、赤外線検知素子１０から出力される赤外線強度相当の電気信号をＶｐとし、温度変化をｄＴとした場合の赤外線検知素子１０から出力される赤外線強度相当の電気信号の変化をｄＶｐとし、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分を温度Ｔの関数であるｇ（Ｔ）として、
【０２８３】
【数１０２】
2015014509.tif 000104
【０２８４】
で表される。
また、信号処理部４は、既知温度Ｔ１及びＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）の黒体相当の強度の赤外線が入射したときに赤外線検知素子１０から出力される電気信号がＶ１及びＶ２である場合、関係式の赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に含まれる温度Ｔの関数をｇ（Ｔ）とし、
【０２８５】
【数１０３】
2015014509.tif 000105
【０２８６】
で規定される関数Ｇ（Ｔ）を用いて、
【０２８７】
【数１０４】
2015014509.tif 000106
【０２８８】
によって求められたＶ０、Ｖｄを用いて、
【０２８９】
【数１０５】
2015014509.tif 000107
【０２９０】
の方程式の解として、赤外線検知素子１０から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔ（Ｔ２＞Ｔ＞Ｔ１）を求めることで、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正することになる。
例えば、ｇ（Ｔ）を１次関数、即ち、
【０２９１】
【数１０６】
2015014509.tif 000108
【０２９２】
とした場合、
【０２９３】
【数１０７】
2015014509.tif 000109
【０２９４】
となるから、赤外線検知素子１０の出力電気信号Ｖに対応した温度Ｔは、
【０２９５】
【数１０８】
2015014509.tif 000110
【０２９６】
という方程式の解として、例えば解の公式から、
【０２９７】
【数１０９】
2015014509.tif 000111
【０２９８】
として与えられる。
この場合、任意の未知温度Ｔの対象物体からの赤外線に対応した赤外線検知素子１０の出力電気信号Ｖを、この式を用いて適切に補正して、その温度（黒体換算の温度；ここでＴは絶対温度）を算出することができる。
つまり、信号処理部４は、関数Ｇ（Ｔ）が、ａ（ａ≠０），ｂを定数として、
【０２９９】
【数１１０】
2015014509.tif 000112
【０３００】
で表される場合、
【０３０１】
【数１１１】
2015014509.tif 000113
【０３０２】
によって、赤外線検知素子１０から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔを求めることで、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正することができる。
なお、ｇ（Ｔ）としてＴの２次以上の整関数を用いた場合、Ｇ（Ｔ）はＴの３次以上の整関数となる。この場合、数学的には解の公式が利用できる場合もあると言われており、そのような公式を用いても良いし、その他に、Ｔの２次以上の整関数Ｇ（Ｔ）に対して、いわゆるニュートン法といったような数値的解法を用いて、方程式、即ち、
【０３０３】
【数１１２】
2015014509.tif 000114
【０３０４】
の解Ｔを求めても良い。
また、例えば、ｇ（Ｔ）を指数関数、即ち、
【０３０５】
【数１１３】
2015014509.tif 000115
【０３０６】
とした場合、
【０３０７】
【数１１４】
2015014509.tif 000116
【０３０８】
となるから、赤外線検知素子１０の出力電気信号Ｖに対応した温度Ｔは、
【０３０９】
【数１１５】
2015014509.tif 000117
【０３１０】
という方程式の解として、
【０３１１】
【数１１６】
2015014509.tif 000118
【０３１２】
と与えられる。
この場合、任意の未知温度Ｔの対象物体からの赤外線に対応した赤外線検知素子１０の出力電気信号Ｖを、この式を用いて適切に補正して、その温度（黒体換算の温度；ここでＴは絶対温度）を算出することができる。
つまり、信号処理部４は、関数Ｇ（Ｔ）が、ａ（ａ≠０），ｂを定数として、
【０３１３】
【数１１７】
2015014509.tif 000119
【０３１４】
で表される場合、
【０３１５】
【数１１８】
2015014509.tif 000120
【０３１６】
によって、赤外線検知素子１０から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔを求めることで、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正することができる。
ところで、このような関数ｆ（Ｔ）の近似関数ｇ（Ｔ）を用いる場合、
【０３１７】
【数１１９】
2015014509.tif 000121
【０３１８】
なる関係を満たすｘ（Ｔ）を含む関数を考えると、
【０３１９】
【数１２０】
2015014509.tif 000122
【０３２０】
であるから、
【０３２１】
【数１２１】
2015014509.tif 000123
【０３２２】
となる。
これを上述の実施形態のＶＤＣの式と比較すると、上述の関数ｇ（Ｔ）を用いる手法は、数学的には上述の実施形態のＶＤＣの式の定数ｘに対して実効的に対象物体の温度Ｔに対する依存性を加味した場合に相当することになる。つまり、関数ｇ（Ｔ）を上述のようにした場合、上述の実施形態では実定数ｘを用いて近似した関数ｆ（Ｔ）を用いるのに対し、温度Ｔの関数ｘ（Ｔ）を用いて近似した関数ｇ（Ｔ）を用いるのに相当することになる。これは、
【０３２３】
【数１２２】
2015014509.tif 000124
【０３２４】
の形に近似した結果であるとも言うこともできる。
以下、上述の実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
入射した赤外線に応じた電気信号を出力する赤外線検知素子と、
赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に、定数ではなく、温度の関数を含む関係式に基づいて、前記赤外線検知素子から出力される電気信号を補正する信号処理部とを備えることを特徴とする赤外線検知装置。
【０３２５】
（付記２）
前記関係式が、前記赤外線検知素子から出力される赤外線強度相当の電気信号をＶｐとし、温度変化をｄＴとした場合の前記赤外線検知素子から出力される赤外線強度相当の電気信号の変化をｄＶｐとし、前記赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分を温度Ｔの関数であるｆ（Ｔ）又はｇ（Ｔ）として、
【０３２６】
【数１２３】
2015014509.tif 000125
【０３２７】
で表されることを特徴とする、付記１に記載の赤外線検知装置。
（付記３）
前記関係式の前記赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に含まれる温度Ｔの関数ｆ（Ｔ）は、前記赤外線検知素子の波長応答特性におけるピーク波長をλｐとし、実係数をｘとし、ボルツマン定数をｋＢとし、プランク定数をｈとし、真空中での光速をｃとして、
【０３２８】
【数１２４】
2015014509.tif 000126
【０３２９】
で表されることを特徴とする、付記１又は２に記載の赤外線検知装置。
（付記４）
前記実係数ｘは、前記赤外線検知素子の波長応答特性における半値全幅をＦＷＨＭとして、
【０３３０】
【数１２５】
2015014509.tif 000127
【０３３１】
を満たす温度Ｔに対して、
【０３３２】
【数１２６】
2015014509.tif 000128
【０３３３】
の範囲にあることを特徴とする、付記３に記載の赤外線検知装置。
（付記５）
前記実係数ｘは、赤外線の波長域をλ１〜λ２とし、赤外線強度をＷとし、温度をＴとし、前記赤外線検知素子の波長応答特性をＲ０（λ）とし、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、
【０３３４】
【数１２７】
2015014509.tif 000129
【０３３５】
で表される関数Ｆ（Ｔ）によって求めた値に前記関数ｆ（Ｔ）によって求めた値をフィッティングさせて決められた値であることを特徴とする、付記３に記載の赤外線検知装置。
（付記６）
前記実係数ｘは、赤外線の波長域をλ１〜λ２とし、赤外線強度をＷとし、温度をＴとし、前記赤外線検知素子の波長応答特性をＲ０（λ）とし、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、
【０３３６】
【数１２８】
2015014509.tif 000130
【０３３７】
で表される関数Ｆ（Ｔ）によって求めた値のうち、温度範囲Ｔ１〜Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１；Ｔ２≧Ｔ≧Ｔ１）における最大値をＦ（Ｔ）ｍａｘとし、最小値をＦ（Ｔ）ｍｉｎとし、Ｔｍ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２として、
【０３３８】
【数１２９】
2015014509.tif 000131
【０３３９】
の範囲にあることを特徴とする、付記３に記載の赤外線検知装置。
（付記７）
前記実係数ｘは、赤外線の波長域をλ１〜λ２とし、赤外線強度をＷとし、温度をＴとし、前記赤外線検知素子の波長応答特性をＲ０（λ）とし、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、
【０３４０】
【数１３０】
2015014509.tif 000132
【０３４１】
で表される関数Ｆ（Ｔ）によって求めた値のうち、温度範囲Ｔ１〜Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１；Ｔ２≧Ｔ≧Ｔ１）における最大値をＦ（Ｔ）ｍａｘとし、最小値をＦ（Ｔ）ｍｉｎとして、
【０３４２】
【数１３１】
2015014509.tif 000133
【０３４３】
の範囲にあることを特徴とする、付記３に記載の赤外線検知装置。
（付記８）
前記Ｔ１は０℃であり、前記Ｔ２は１００℃であることを特徴とする、付記７に記載の赤外線検知装置。
（付記９）
前記信号処理部は、既知温度Ｔ１及びＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）の黒体相当の強度の赤外線が入射したときに前記赤外線検知素子から出力される電気信号がＶ１及びＶ２である場合、
【０３４４】
【数１３２】
2015014509.tif 000134
【０３４５】
によって求められたＶ０、Ｖｄを用いて、
【０３４６】
【数１３３】
2015014509.tif 000135
【０３４７】
によって、前記赤外線検知素子から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔ（Ｔ２≧Ｔ≧Ｔ１）を求めることで、前記赤外線検知素子から出力される電気信号を補正することを特徴とする、付記３に記載の赤外線検知装置。
（付記１０）
前記関係式の前記赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に含まれる温度Ｔの関数ｆ（Ｔ）は、赤外線の波長域をλ１〜λ２とし、赤外線強度をＷとし、温度をＴとし、前記赤外線検知素子の波長応答特性をＲ０（λ）とし、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、
【０３４８】
【数１３４】
2015014509.tif 000136
【０３４９】
で表されることを特徴とする、付記１又は２に記載の赤外線検知装置。
（付記１１）
前記信号処理部は、既知温度Ｔ１及びＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）の黒体相当の強度の赤外線が入射したときに前記赤外線検知素子から出力される電気信号がＶ１及びＶ２である場合、前記関係式の前記赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に含まれる温度Ｔの関数をｇ（Ｔ）とし、
【０３５０】
【数１３５】
2015014509.tif 000137
【０３５１】
で規定される関数Ｇ（Ｔ）を用いて、
【０３５２】
【数１３６】
2015014509.tif 000138
【０３５３】
によって求められたＶ０、Ｖｄを用いて、
【０３５４】
【数１３７】
2015014509.tif 000139
【０３５５】
の方程式の解として、前記赤外線検知素子から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔ（Ｔ２≧Ｔ≧Ｔ１）を求めることで、前記赤外線検知素子から出力される電気信号を補正することを特徴とする、付記１又は２に記載の赤外線検知装置。
（付記１２）
前記信号処理部は、関数Ｇ（Ｔ）が、ａ（ａ≠０），ｂを定数として、
【０３５６】
【数１３８】
2015014509.tif 000140
【０３５７】
で表される場合、
【０３５８】
【数１３９】
2015014509.tif 000141
【０３５９】
によって、前記赤外線検知素子から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔを求めることで、前記赤外線検知素子から出力される電気信号を補正することを特徴とする、付記１１に記載の赤外線検知装置。
（付記１３）
前記信号処理部は、関数Ｇ（Ｔ）が、ａ（ａ≠０），ｂを定数として、
【０３６０】
【数１４０】
2015014509.tif 000142
【０３６１】
で表される場合、
【０３６２】
【数１４１】
2015014509.tif 000143
【０３６３】
によって、前記赤外線検知素子から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔを求めることで、前記赤外線検知素子から出力される電気信号を補正することを特徴とする、付記１１に記載の赤外線検知装置。
【符号の説明】
【０３６４】
１  赤外線検知装置
２  赤外線イメージセンサ
３  読出回路チップ
４  信号処理部
５  バンプ
１０  赤外線検知素子
１１  容量素子
１２  スイッチ
２１  ２次元アレイ（赤外線検知素子アレイ）
２２  行選択スイッチ部
２３  信号取り出し＆シフトレジスタ部
２４  入出力特性較正データ保存部
２５  補正演算部
２６  信号出力部
２７  スイッチ
３１  ＡＤ変換部
３２  記憶制御部
３３  読出制御部
３４  Ｖ１（ｉ，ｊ）記憶部
３５  Ｖ２（ｉ，ｊ）記憶部
３６  温度記憶部
４１  演算部
４２  ＡＤ変換部
５１  テーブル演算部
５２  電圧・温度記憶部
５３  テーブル記憶部
５４  読出制御・比較部
６１  演算部
【図１】
2015014509.tif 000158
【図２】
2015014509.tif 000159
【図３】
2015014509.tif 000160
【図４】
2015014509.tif 000161
【図５】
2015014509.tif 000162
【図６】
2015014509.tif 000163
【図７】
2015014509.tif 000164
【図８】
2015014509.tif 000165
【図９】
2015014509.tif 000166
【図１０】
2015014509.tif 000167
【図１１】
2015014509.tif 000168
【図１２】
2015014509.tif 000169
【図１３】
2015014509.tif 000170
【図１４】
2015014509.tif 000171