(57)【要約】  赤外線撮像装置は、複数の赤外線検出画素を含む撮像素子と、絞りと、絞りの温度を検出する温度検出部と、絞りから放射されて撮像素子の各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第一の信号値を絞りのＦ値及び温度と関連付けて記憶するメインメモリと、第一の信号値、絞りのＦ値を任意の値にした状態で撮像素子により被写体を撮像して得られた撮像画像データ、温度検出部により検出された絞りの温度、及び上記任意の値に基づいて絞りのＦ値を制御するシステム制御部と、を備える。
2016051848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元状に配置された複数の赤外線検出画素を含む撮像素子と、
前記撮像素子よりも被写体側に配置された絞りと、
前記絞りの温度を検出する温度検出部と、
前記絞りから放射されて前記撮像素子の各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第一の信号値を前記絞りのＦ値及び温度と関連付けて記憶する記憶部と、
前記第一の信号値と、前記絞りのＦ値を任意の値にした状態で前記撮像素子により被写体を撮像して得られた撮像画像データと、前記温度検出部により検出された前記絞りの温度と、前記任意の値とに基づいて、設定可能なＦ値の中から１つを選択し、選択したＦ値に前記絞りを制御する絞り制御部と、を備える赤外線撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の赤外線撮像装置であって、
前記記憶部は、基準となる前記絞りのＦ値及び温度に関連付けて前記第一の信号値を記憶しており、
前記絞り制御部は、前記基準となる温度及び前記温度検出部により検出された前記絞りの温度の第一の比と、前記基準となるＦ値及び設定可能なＦ値の第二の比と、前記第一の信号値とを用いて、前記絞りから放射されて前記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第二の信号値をＦ値毎に算出し、前記撮像画像データと、前記任意の値について算出された前記第二の信号値と、前記各赤外線検出画素の固定パターンノイズと、前記第二の比と、を用いて、被写体から放射されて前記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第三の信号値をＦ値毎に算出し、前記各赤外線検出画素について算出された前記第二の信号値及び前記第三の信号値と、前記各赤外線検出画素の固定パターンノイズとの合計値が閾値未満となるＦ値のうちの最小値を選択する赤外線撮像装置。
【請求項３】
請求項１記載の赤外線撮像装置であって、
前記記憶部は、基準となる前記絞りのＦ値及び温度に関連付けて前記第一の信号値を記憶しており、
前記絞り制御部は、前記基準となる温度及び前記温度検出部により検出された前記絞りの温度の第一の比と、前記基準となるＦ値及び設定可能なＦ値の第二の比と、前記第一の信号値とを用いて、前記絞りから放射されて前記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第二の信号値をＦ値毎に算出し、前記撮像画像データと、前記任意の値について算出された前記第二の信号値と、前記各赤外線検出画素の固定パターンノイズと、前記第二の比と、を用いて、被写体から放射されて前記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第三の信号値をＦ値毎に算出し、指定された赤外線検出画素について算出された前記第二の信号値及び前記第三の信号値と、当該赤外線検出画素の固定パターンノイズとの合計値が閾値未満となるＦ値のうちの最小値を選択する赤外線撮像装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の赤外線撮像装置であって、
前記任意の値は、前記基準となるＦ値以上の値である赤外線撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の赤外線撮像装置であって、
前記絞り制御部は、前記撮像素子により撮像して得られる撮像画像データに基づく被写体の最高温度の変動量が閾値を超えた場合に、前記絞りの制御を行う赤外線撮像装置。
【請求項６】
二次元状に配置された複数の赤外線検出画素を含む撮像素子と、前記撮像素子よりも被写体側に配置された絞りと、前記絞りの温度を検出する温度検出部と、前記絞りから放射されて前記撮像素子の各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第一の信号値を前記絞りのＦ値及び温度と関連付けて記憶する記憶部と、を有する赤外線撮像装置による絞り制御方法であって、
前記第一の信号値と、前記絞りのＦ値を任意の値にした状態で前記撮像素子により被写体を撮像して得られた撮像画像データと、前記温度検出部により検出された前記絞りの温度と、前記任意の値とに基づいて、設定可能なＦ値の中から１つを選択し、選択したＦ値に前記絞りを制御する絞り制御ステップを備える絞り制御方法。
【請求項７】
請求項６記載の絞り制御方法であって、
前記記憶部は、基準となる前記絞りのＦ値及び温度に関連付けて前記第一の信号値を記憶しており、
前記絞り制御ステップでは、前記基準となる温度及び前記温度検出部により検出された前記絞りの温度の第一の比と、前記基準となるＦ値及び設定可能なＦ値の第二の比と、前記第一の信号値とを用いて、前記絞りから放射されて前記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第二の信号値をＦ値毎に算出し、前記撮像画像データと、前記任意の値について算出された前記第二の信号値と、前記各赤外線検出画素の固定パターンノイズと、前記第二の比と、を用いて、被写体から放射されて前記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第三の信号値をＦ値毎に算出し、前記各赤外線検出画素について算出された前記第二の信号値及び前記第三の信号値と、前記各赤外線検出画素の固定パターンノイズとの合計値が閾値未満となるＦ値のうちの最小値を選択する絞り制御方法。
【請求項８】
請求項６記載の絞り制御方法であって、
前記記憶部は、基準となる前記絞りのＦ値及び温度に関連付けて前記第一の信号値を記憶しており、
前記絞り制御ステップでは、前記基準となる温度及び前記温度検出部により検出された前記絞りの温度の第一の比と、前記基準となるＦ値及び設定可能なＦ値の第二の比と、前記第一の信号値とを用いて、前記絞りから放射されて前記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第二の信号値をＦ値毎に算出し、前記撮像画像データと、前記任意の値について算出された前記第二の信号値と、前記各赤外線検出画素の固定パターンノイズと、前記第二の比と、を用いて、被写体から放射されて前記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第三の信号値をＦ値毎に算出し、指定された赤外線検出画素について算出された前記第二の信号値及び前記第三の信号値と、当該赤外線検出画素の固定パターンノイズとの合計値が閾値未満となるＦ値のうちの最小値を選択する絞り制御方法。
【請求項９】
請求項７又は８記載の絞り制御方法であって、
前記任意の値は、前記基準となるＦ値以上の値である絞り制御方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項記載の絞り制御方法であって、
前記撮像素子により撮像して得られる撮像画像データに基づく被写体の最高温度の変動量が閾値を超えた場合に、前記絞り制御ステップを行う絞り制御方法。
【請求項１１】
二次元状に配置された複数の赤外線検出画素を含む撮像素子と、前記撮像素子よりも被写体側に配置された絞りと、前記絞りの温度を検出する温度検出部と、前記絞りから放射されて前記撮像素子の各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第一の信号値を前記絞りのＦ値及び温度と関連付けて記憶する記憶部と、を有する赤外線撮像装置に、
前記第一の信号値と、前記絞りのＦ値を任意の値にした状態で前記撮像素子により被写体を撮像して得られた撮像画像データと、前記温度検出部により検出された前記絞りの温度と、前記任意の値とに基づいて、設定可能なＦ値の中から１つを選択し、選択したＦ値に前記絞りを制御する絞り制御ステップを実行させるための絞り制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線撮像装置、絞り制御方法、及び絞り制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーモグラフィやナイトビジョン等のように赤外線画像を撮像する赤外線撮像装置が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。【０００３】
特許文献１は、撮像光学系に絞りを有する赤外線撮像装置を開示している。【０００４】
特許文献２は、高温の被写体を撮像している場合に、撮像光学系に含まれる絞りの開口面積を最小にすることで、撮像素子の損傷を防ぐ赤外線撮像装置を開示している。【０００５】
特許文献３は、設定中の温度測定レンジによって測定される被写体の温度のうちの最高温度が、設定中の温度測定レンジの上限を超える場合に、温度測定レンジをこの最高温度が含まれるレンジに変更する赤外線撮像装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特開２０１３−０８０１３０号公報
【特許文献２】日本国特開２００８−２７８０３６号公報
【特許文献３】日本国特開平９−１０１２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
絞りを有する赤外線撮像装置では、絞り羽根から放射される赤外線が撮像素子に入射する。このため、撮像素子から出力される撮像画像データには、この絞り羽根からの赤外線に応じたデータが含まれる。【０００８】
高温の被写体に対しても撮像素子の各赤外線検出画素の出力を飽和させないようにするには、絞りの開口面積を小さくするのが有効であるが、絞りの開口面積が小さくなると、絞り羽根から放射されて撮像素子に入射する赤外線量は増える。このため、絞りの開口面積の制御は単純にはいかない。【０００９】
絞りを複数の値に変えながら撮像素子の各赤外線検出画素の出力信号値をモニタする方法も考えられるが、これでは絞りを複数の値に切り替えるための時間と電力が必要となる。【００１０】
特許文献１〜３に記載の装置は、絞り羽根から放射される赤外線を考慮した絞りの制御を行っていない。【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、絞り羽根から放射される赤外線を考慮して最適なＦ値を短時間かつ低消費電力で決めることのできる赤外線撮像装置、絞り制御方法、及び絞り制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の赤外線撮像装置は、二次元状に配置された複数の赤外線検出画素を含む撮像素子と、上記撮像素子よりも被写体側に配置された絞りと、上記絞りの温度を検出する温度検出部と、上記絞りから放射されて上記撮像素子の各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第一の信号値を上記絞りのＦ値及び温度と関連付けて記憶する記憶部と、上記第一の信号値と、上記絞りのＦ値を任意の値にした状態で上記撮像素子により被写体を撮像して得られた撮像画像データと、上記温度検出部により検出された上記絞りの温度と、上記任意の値とに基づいて、設定可能なＦ値の中から１つを選択し、選択したＦ値に上記絞りを制御する絞り制御部と、を備えるものである。【００１３】
本発明の絞り制御方法は、二次元状に配置された複数の赤外線検出画素を含む撮像素子と、上記撮像素子よりも被写体側に配置された絞りと、上記絞りの温度を検出する温度検出部と、上記絞りから放射されて上記撮像素子の各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第一の信号値を上記絞りのＦ値及び温度と関連付けて記憶する記憶部と、を有する赤外線撮像装置による絞り制御方法であって、上記第一の信号値と、上記絞りのＦ値を任意の値にした状態で上記撮像素子により被写体を撮像して得られた撮像画像データと、上記温度検出部により検出された上記絞りの温度と、上記任意の値とに基づいて、設定可能なＦ値の中から１つを選択し、選択したＦ値に上記絞りを制御する絞り制御ステップを備えるものである。【００１４】
本発明の絞り制御プログラムは、二次元状に配置された複数の赤外線検出画素を含む撮像素子と、上記撮像素子よりも被写体側に配置された絞りと、上記絞りの温度を検出する温度検出部と、上記絞りから放射されて上記撮像素子の各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第一の信号値を上記絞りのＦ値及び温度と関連付けて記憶する記憶部と、を有する赤外線撮像装置に、上記第一の信号値と、上記絞りのＦ値を任意の値にした状態で上記撮像素子により被写体を撮像して得られた撮像画像データと、上記温度検出部により検出された上記絞りの温度と、上記任意の値とに基づいて、設定可能なＦ値の中から１つを選択し、選択したＦ値に上記絞りを制御する絞り制御ステップを実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、絞り羽根から放射される赤外線を考慮して最適なＦ値を短時間かつ低消費電力で決めることのできる赤外線撮像装置、絞り制御方法、及び絞り制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を説明するための赤外線撮像装置の概略構成を示す図である。
【図２】Ｆ値＝Ｆ１とＦ値＝Ｆ１．４の状態で撮像素子３の赤外線検出画素から出力される画素信号値を例示する図である。
【図３】絞り２のＦ値と、絞り２を透過する赤外線量を示す赤外線透過率αとの関係を示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）は撮像素子３側から見た絞り２を示す図である。
【図５】Ｆ値と、絞り２から放射される赤外線量との関係を示す図である。
【図６】図１の赤外線撮像装置の絞り制御時の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態を説明するための赤外線撮像装置の概略構成を示す図である。
【００１９】
図１に示す赤外線撮像装置は、撮像レンズ１と、絞り２と、撮像レンズ１及び絞り２を通して被写体を撮像する撮像素子３と、絞り２の温度を検出するための温度検出部４と、アナログ信号処理部６と、アナログデジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）７と、絞り駆動部９と、撮像素子駆動部１０と、を備える。
【００２０】
撮像素子３は、撮像レンズ１及び絞り２を介して集光された、被写体から放射された赤外線（一般的には、波長８μｍ〜１２μｍの光）を検出する二次元状に配置された複数の赤外線検出画素を有する。撮像素子３は、撮像素子駆動部１０により駆動される。
【００２１】
赤外線検出画素に用いる赤外線検出素子としては、例えば焦電素子が挙げられる。或いは、ゼーベック効果を生じさせる熱電対を接続したサーモパイル型、温度上昇による抵抗値の変化を利用したボロメータ型などの赤外線検出素子を用いることもできる。
【００２２】
なお、赤外線検出素子についてはこれらに限定されるべきものでなく、赤外線を検出できるものであればその種類は問わない。本明細書では、撮像素子３の全ての赤外線検出画素から出力される画素信号の集合を撮像画像データという。
【００２３】
絞り２は、撮像素子３よりも被写体側に配置されており、絞り駆動部９により開口面積が制御される。
【００２４】
温度検出部４は、絞り２近傍に配置されたサーミスタ等の温度センサにより構成され、検出した温度をシステム制御部１１に通知する。
【００２５】
アナログ信号処理部６は、撮像素子３から出力される撮像画像データの各画素信号値にゲインを乗じて増幅する増幅処理を含むアナログ信号処理を行う。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換回路７は、アナログ信号処理部６から出力されるアナログの撮像画像データをデジタルデータに変換する。
【００２７】
アナログ信号処理部６、Ａ／Ｄ変換回路７、絞り駆動部９、及び撮像素子駆動部１０は、システム制御部１１によって制御される。システム制御部１１は絞り制御部として機能する。
【００２８】
システム制御部１１には、操作部１４を通してユーザからの指示信号が入力される。
【００２９】
更に、赤外線撮像装置の電気制御系は、記憶部としてのメインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、Ａ／Ｄ変換回路７から出力される撮像画像データの固定パターンノイズ（ＦＰＮ）を補正したり、補正後の撮像画像データを表示部２３で表示可能な形式に変換したりする処理等を行うデジタル信号処理部１７と、着脱自在の記録媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、表示部２３が接続される表示制御部２２と、を備える。
【００３０】
メモリ制御部１５、デジタル信号処理部１７、外部メモリ制御部２０、及び表示制御部２２は、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令によって制御される。
【００３１】
図２は、Ｆ値＝Ｆ１とＦ値＝Ｆ１．４の状態で撮像素子３の赤外線検出画素から出力される画素信号値を例示する図である。図２において、符号４１は、Ｆ値＝Ｆ１の状態で撮像素子３の任意の座標位置の赤外線検出画素から出力される画素信号値を示す。符号４２は、Ｆ値＝Ｆ１．４の状態で撮像素子３の上記座標位置の赤外線検出画素から出力される画素信号値を示す。
【００３２】
画素信号値４１と画素信号値４２は、それぞれ、被写体から放射された赤外線に応じた信号成分Ｓｏｂｊと、絞り２から放射された赤外線に応じた絞り放射成分Ｓａｐと、固定パターンノイズ成分Ｃｆｐｎとから構成される。
【００３３】
図３は、絞り２のＦ値と、絞り２を透過する赤外線量を示す赤外線透過率αとの関係を示す図である。図３では、Ｆ値＝Ｆ１（絞り２の開口面積が最大の状態）のときの絞り２を透過する赤外線透過率αを“１００％”として規格化している。
【００３４】
図３に示したように、Ｆ値＝Ｆ１．４のときは、Ｆ値＝Ｆ１のときに比べて、撮像素子３に入射する赤外線量は半分になる。したがって、図２に示した画素信号値４２の信号成分Ｓｏｂｊは、画素信号値４１の信号成分Ｓｏｂｊの約半分となっている。
【００３５】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、撮像素子３側から見た絞り２を示す図である。図４（ａ）は絞り２を完全に開放した状態（Ｆ値＝Ｆ１）を示し、図４（ｂ）はＦ値＝Ｆ１．４のときの絞り２の状態を示し、図４（ｃ）は絞り２を完全に閉じた状態（Ｆ値＝Ｆ∞とする）を示している。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）において、符号２ａは絞り羽根の外周を示し、符号２ｂは絞り羽根の表面を示し、符号２ｃは絞り２の開口を示す。
【００３６】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、撮像素子３側から見たときに、絞り２のＦ値が変わると、絞り羽根の露出面積が変化する。例えば、Ｆ値＝Ｆ∞とＦ値＝Ｆ１．４の比較では、Ｆ値＝Ｆ∞のときに対し、Ｆ値＝Ｆ１．４のときは絞り羽根の露出面積が約１／２倍になる。図１の赤外線撮像装置では、この絞り羽根の露出部分から放射された赤外線が撮像素子３に入射し、図２に示した絞り放射成分Ｓａｐが各赤外線検出画素から出力される。絞り羽根の露出面積とは、撮像素子３から見て、絞り羽根が赤外線を遮断する障害物によって遮られていない部分の面積を示す。Ｆ値＝Ｆ１のときは、露出面積が“０”となっている。
【００３７】
図５は、Ｆ値と、絞り２から放射される赤外線量との関係を示す図である。図５では、Ｆ値＝Ｆ１のときの絞り２から放射される赤外線量βを“０”とし、Ｆ値＝Ｆ∞のときの絞り２からの赤外線量を“１００”として規格化している。
【００３８】
図５に示したように、Ｆ値＝Ｆ１．４のときは、Ｆ値＝Ｆ∞のときに比べて、絞り２から放射される赤外線量βは約１／２倍となる。
【００３９】
なお、図５のデータは、絞り２の温度によって異なるものとなる。画素信号値に含まれる絞り放射成分Ｓａｐは、絞り２の温度の４乗と絞り２の露出面積との積に比例する。このため、絞り２が任意のＦ値及び温度の状態で被写体を撮像して得られる撮像画像データの各画素信号値に含まれる絞り放射成分Ｓａｐを実験的に予め求めておけば、撮像時においてＦ値と絞り２の温度が変わった場合でも、そのＦ値及び温度での撮像で得られる画素信号値に含まれる絞り放射成分Ｓａｐを算出することができる。
【００４０】
図１の赤外線撮像装置では、その製造段階において、作業者が、Ｆ値を基準Ｆ値（以下ではＦａとする）に設定し、絞り２の温度を基準温度Ｔａ０にした状態で、撮像素子３により温度が既知の被写体を撮像して撮像画像データを取得する。
【００４１】
基準Ｆ値Ｆａは、各赤外線検出画素の出力信号が飽和しない程度の最小値に設定する。また、これとは別工程で、作業者は、各赤外線検出画素から出力される固定パターンノイズ成分Ｃｆｐｎを周知の方法により求めておく。
【００４２】
作業者は、取得した撮像画像データの各画素信号値から、撮像した被写体の温度に相当する信号値を減算し、更に、固定パターンノイズ成分Ｃｆｐｎを減算することで、第一の信号値である絞り放射成分Ｓａｐ（以下、Ｓａｐ０とする）を算出する。そして、算出した絞り放射成分Ｓａｐ０を基準Ｆ値Ｆａ及び基準温度Ｔａ０と関連付けてメインメモリ１６に記憶する。
【００４３】
したがって、Ｆ値が任意の値に設定され、そのときの絞り２の温度が分かれば、撮像素子３で被写体を撮像して得られる撮像画像データの各画素信号値に含まれる絞り放射成分Ｓａｐをメインメモリ１６に記憶されたデータを用いて算出することができる。
【００４４】
また、撮像画像データの各画素信号値に含まれる固定パターンノイズ成分Ｃｆｐｎは、周知の方法により算出することができる。例えば、撮像光学系の光軸上に温度一様のシャッタを挿入可能としておき、システム制御部１１は、このシャッタを撮像素子３により撮像させて得られる撮像画像データに基づいて、各画素信号値に含まれる固定パターンノイズ成分Ｃｆｐｎを算出する。
【００４５】
撮像画像データの各画素信号値において、絞り放射成分Ｓａｐと固定パターンノイズ成分Ｃｆｐｎが算出できれば、図２に示す関係から、信号成分Ｓｏｂｊを算出することができる。
【００４６】
図３に示したように、Ｆ値の変化に対する信号成分Ｓｏｂｊの変化量は既知である。このため、基準Ｆ値Ｆａに設定した状態で得られた撮像画像データの各画素信号値に含まれる信号成分Ｓｏｂｊが算出できれば、他の全てのＦ値に設定した状態で得られた撮像画像データの各画素信号値に含まれる信号成分Ｓｏｂｊを算出することができる。
【００４７】
そして、設定可能なＦ値毎の信号成分Ｓｏｂｊが算出できれば、設定可能なＦ値毎に、そのＦ値に設定した状態で被写体を撮像した場合に得られる撮像画像データの各画素信号値がどの程度の値になるのかを知ることができる。
【００４８】
図１の赤外線撮像装置では、システム制御部１１が、設定可能なＦ値毎に、そのＦ値に設定した状態で被写体を撮像した場合に得られる撮像画像データの各画素信号値を算出する。システム制御部１１は、算出した各画素信号値が飽和レベル（閾値）未満となる撮像画像データのうち、対応するＦ値が最小となるＦ値を最適Ｆ値として選択し、この最適Ｆ値に絞り２を制御する。この制御により、高温の被写体を飽和させることなく正確に撮像することが可能となる。
【００４９】
以下、赤外線撮像装置の絞り制御時の動作についてフローチャートを参照して説明する。
【００５０】
図６は、図１の赤外線撮像装置の絞り制御時の動作を説明するためのフローチャートである。
【００５１】
まず、システム制御部１１は、絞り２のＦ値を任意の値に設定し、この状態で、撮像素子３により被写体を撮像させる（ステップＳ１）。ここでは、任意の値を基準Ｆ値Ｆａとする。
【００５２】
ステップＳ１の撮像が終わると、撮像素子３からは撮像画像データが出力され、これがアナログ信号処理されたのちに、メインメモリ１６に一時記憶される（ステップＳ２）。この撮像画像データの各画素信号値が飽和レベルに達するのを防いで最適Ｆ値を精度よく決めるために、上記任意の値は、基準Ｆ値Ｆａ以上の値としておくのが好ましい。
【００５３】
次に、システム制御部１１は、温度検出部４により検出された温度を取得する（ステップＳ３）。ここで取得した温度を温度Ｔａとする。
【００５４】
次に、システム制御部１１は、基準Ｆ値Ｆａ及び基準温度Ｔａ０と、基準Ｆ値Ｆａ及び基準温度Ｔａ０に関連付けられた絞り放射成分Ｓａｐ０とをメインメモリ１６から取得する。システム制御部１１は、取得した情報と、ステップＳ３で取得した温度Ｔａと、赤外線撮像装置に設定可能な各Ｆ値と、絞り２から放射される赤外線量βが最小（絞り羽根の露出面積が最小）となるＦ値（＝Ｆ１）と、に基づいて、以下の式（１）により、各Ｆ値に設定した状態で撮像素子３により撮像した場合に得られる撮像画像データの各画素信号値に含まれる第二の信号値である絞り放射成分Ｓａｐ（Ｆ）を算出する（ステップＳ４）。
【００５５】
【数１】
2016051848.tif 000003
・・（１）
Ｆは赤外線撮像装置に設定可能な各Ｆ値を示す。
（Ｔａ／Ｔａ０）は第一の比を構成する。｛１−（Ｆ１／Ｆ）２｝／｛１−（Ｆ１／Ｆａ）２｝は、Ｆ値＝ＦａとＦ値＝Ｆとの比に相当し、第二の比を構成する。
【００５６】
次に、システム制御部１１は、式（１）のＦをＦａとして算出した第二の信号値である絞り放射成分Ｓａｐ（Ｆ＝Ｆａ）と、ステップＳ２で記憶された撮像画像データの画素信号値Ｓｖ（ｘ，ｙ）と、画素信号値Ｓｖ（ｘ，ｙ）に含まれる固定パターンノイズ成分Ｃｆｐｎ（ｘ，ｙ）（メインメモリ１６から取得したもの）と、に基づいて、以下の式（２）により、画素信号値Ｓｖ（ｘ，ｙ）に含まれる信号成分Ｓｏｂｊ（ｘ，ｙ，Ｆａ）を算出する（ステップＳ５）。ｘ，ｙは画素信号値の座標を示す。
【００５７】
Ｓｏｂｊ（ｘ，ｙ，Ｆａ）＝Ｓｖ（ｘ，ｙ）−Ｓａｐ（Ｆ＝Ｆａ）−Ｃｆｐｎ（ｘ，ｙ）  ・・（２）
【００５８】
次に、システム制御部１１は、以下の式（３）の演算を行って、設定可能なＦ値毎に、そのＦ値に設定した状態で撮像素子３により撮像した場合に得られる撮像画像データの各画素信号値に含まれる第三の信号値である信号成分Ｓｏｂｊ（ｘ，ｙ，Ｆ）を算出する（ステップＳ６）。
【００５９】
Ｓｏｂｊ（ｘ，ｙ，Ｆ）＝Ｓｏｂｊ（ｘ，ｙ，Ｆａ）×（Ｆａ／Ｆ）２  ・・（３）
（Ｆａ／Ｆ）は第二の比を構成する。
【００６０】
システム制御部１１は、ステップＳ４で算出した絞り放射成分Ｓａｐ（Ｆ）と、ステップＳ６で算出した信号成分Ｓｏｂｊ（ｘ，ｙ，Ｆ）と、ステップＳ５で用いた固定パターンノイズ成分Ｃｆｐｎ（ｘ，ｙ）を加算して、画素信号値Ｖ（ｘ，ｙ，Ｆ）を得る（ステップＳ７）。
【００６１】
画素信号値Ｖ（ｘ，ｙ，Ｆ）は、絞り２を設定可能な各Ｆ値に設定した状態で撮像素子３により撮像した場合に得られる撮像画像データの各画素信号値に相当する。なお、画素信号値Ｖ（ｘ，ｙ，Ｆ＝Ｆａ）は、ステップＳ２で記憶済みの撮像画像データの各画素信号値と等価である。
【００６２】
システム制御部１１は、ステップＳ７で得たＦ値毎の撮像画像データのうち、画素信号値が全て閾値（飽和レベル）未満となり、かつ、最小Ｆ値で取得可能な撮像画像データを判定する。そして、判定した撮像画像データに対応するＦ値を最適Ｆ値として選択する（ステップＳ８）。
【００６３】
システム制御部１１は、最適Ｆ値に絞り２を制御して絞り制御の処理を終了する（ステップＳ９）。
【００６４】
以上のように、図１の赤外線撮像装置によれば、絞り２から放射される赤外線に応じた絞り放射成分Ｓａｐを考慮して、全ての画素信号値が飽和しない状態で撮像が可能なＦ値を決定することができる。Ｆ値を変えて複数回の撮像を行うことなく、１回の撮像（図６のステップＳ１）を行うだけで最適Ｆ値を決定することができるため、最適Ｆ値を決定するための時間と電力を少なくすることができる。
【００６５】
以上の説明では、図６のステップＳ８において、生成した撮像画像データのうち各画素信号値が閾値未満となりかつ最小Ｆ値で取得可能な撮像画像データを判定するものとした。しかし、ステップＳ８では、生成した撮像画像データのうちの指定された赤外線検出画素から出力される画素信号値が閾値未満となりかつ最小Ｆ値で取得可能な撮像画像データを判定してもよい。
【００６６】
例えば、温度が最高温度となる被写体部分が結像する赤外線検出画素を上記指定された赤外線検出画素とする。このようにすることでも、撮像画像データ全体が飽和しないＦ値を選択することができる。温度が最高温度となる被写体部分が結像する赤外線検出画素は、ステップＳ２で記憶した撮像画像データに基づく温度分布を解析することで特定可能である。
【００６７】
また、被写体のうちの主要部（例えば動く物体等）が結像する赤外線検出画素を上記指定された赤外線検出画素とする。このようにすることで、ユーザが画像で特に確認したい主要部が飽和しないＦ値を選択することができる。
【００６８】
以上の説明では、メインメモリ１６に、基準Ｆ値及び基準温度に関連付けられた絞り放射成分Ｓａｐ０だけが第一の信号値として予め記録されるものとした。この変形例として、設定可能なＦ値毎に絞り放射成分Ｓａｐを測定して得たテーブルデータを、絞り２の温度毎にメインメモリ１６に記憶する構成としてもよい。
【００６９】
例えば、温度が既知かつ温度分布が一様な被写体を撮像素子３によって撮像して得られる撮像画像データの各画素信号値から、この被写体の温度に相当する信号値と固定パターンノイズを減算することで、赤外線検出画素毎に、絞り２から放射された赤外線に応じた絞り放射成分Ｓａｐを求めることができる。
【００７０】
このような作業を、Ｆ値を変えて繰り返すことで、上記テーブルデータを求めることができる。また、Ｆ値を固定にしたまま、絞り２の温度を変えながら上記作業を繰り返すことで、同一のＦ値に対し複数のテーブルデータを生成することができる。
【００７１】
この変形例では、システム制御部１１が、図６のステップＳ４において、温度Ｔａに対応するテーブルデータに基づいて、Ｆ値毎の絞り放射成分Ｓａｐ（Ｆ）を算出すればよい。
【００７２】
この変形例によれば、図６に示すステップＳ４での演算量を減らすことができるため、絞り制御の高速化、低消費電力を実現することができる。
【００７３】
図６で説明した絞り制御を行うタイミングは、静止画撮像モードであれば、例えば、ユーザから撮像指示がなされた時点とすればよい。
【００７４】
動画撮像モードであれば、動画撮像開始時に絞り制御を１度行い、その後は、撮像素子３から出力される撮像画像データに基づく被写体の最高温度の変動量が閾値を超えた場合に絞り制御を実施すればよい。このように、被写体の最高温度が大きく変化する場合には、信号成分Ｓｏｂｊが大きく変動する。このため、このタイミングで最適Ｆ値を選択し直すことで、良好な動画撮像を継続することが可能となる。
【００７５】
本実施形態のシステム制御部１１が行う各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供することもできる。このようなプログラムは、このプログラムをコンピュータが読取可能な一時的でない（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）記録媒体に記録される。
【００７６】
このような「コンピュータ読取可能な記録媒体」は、たとえば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−ＲＯＭ）等の光学媒体や、メモリカード等の磁気記録媒体等を含む。また、このようなプログラムを、ネットワークを介したダウンロードによって提供することもできる。
【００７７】
以上説明したように、本明細書には以下の事項が開示されている。
【００７８】
開示された赤外線撮像装置は、二次元状に配置された複数の赤外線検出画素を含む撮像素子と、上記撮像素子よりも被写体側に配置された絞りと、上記絞りの温度を検出する温度検出部と、上記絞りから放射されて上記撮像素子の各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第一の信号値を上記絞りのＦ値及び温度と関連付けて記憶する記憶部と、上記第一の信号値と、上記絞りのＦ値を任意の値にした状態で上記撮像素子により被写体を撮像して得られた撮像画像データと、上記温度検出部により検出された上記絞りの温度と、上記任意の値とに基づいて、設定可能なＦ値の中から１つを選択し、選択したＦ値に上記絞りを制御する絞り制御部と、を備えるものである。
【００７９】
開示された赤外線撮像装置は、上記記憶部は、基準となる上記絞りのＦ値及び温度に関連付けて上記第一の信号値を記憶しており、上記絞り制御部は、上記基準となる温度及び上記温度検出部により検出された上記絞りの温度の第一の比と、上記基準となるＦ値及び設定可能なＦ値の第二の比と、上記第一の信号値とを用いて、上記絞りから放射されて上記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第二の信号値をＦ値毎に算出し、上記撮像画像データと、上記任意の値について算出された上記第二の信号値と、上記各赤外線検出画素の固定パターンノイズと、上記第二の比と、を用いて、被写体から放射されて上記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第三の信号値をＦ値毎に算出し、上記各赤外線検出画素について算出された上記第二の信号値及び上記第三の信号値と、上記各赤外線検出画素の固定パターンノイズとの合計値が閾値未満となるＦ値のうちの最小値を選択するものである。
【００８０】
開示された赤外線撮像装置は、上記記憶部は、基準となる上記絞りのＦ値及び温度に関連付けて上記第一の信号値を記憶しており、上記絞り制御部は、上記基準となる温度及び上記温度検出部により検出された上記絞りの温度の第一の比と、上記基準となるＦ値及び設定可能なＦ値の第二の比と、上記第一の信号値とを用いて、上記絞りから放射されて上記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第二の信号値をＦ値毎に算出し、上記撮像画像データと、上記任意の値について算出された上記第二の信号値と、上記各赤外線検出画素の固定パターンノイズと、上記第二の比と、を用いて、被写体から放射されて上記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第三の信号値をＦ値毎に算出し、指定された赤外線検出画素について算出された上記第二の信号値及び上記第三の信号値と、その赤外線検出画素の固定パターンノイズとの合計値が閾値未満となるＦ値のうちの最小値を選択するものである。
【００８１】
開示された赤外線撮像装置は、上記任意の値は、上記基準となるＦ値以上の値であるものである。
【００８２】
開示された赤外線撮像装置は、上記絞り制御部は、上記撮像素子により撮像して得られる撮像画像データに基づく被写体の最高温度の変動量が閾値を超えた場合に、上記絞りの制御を行うものである。
【００８３】
開示された絞り制御方法は、二次元状に配置された複数の赤外線検出画素を含む撮像素子と、上記撮像素子よりも被写体側に配置された絞りと、上記絞りの温度を検出する温度検出部と、上記絞りから放射されて上記撮像素子の各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第一の信号値を上記絞りのＦ値及び温度と関連付けて記憶する記憶部と、を有する赤外線撮像装置による絞り制御方法であって、上記第一の信号値と、上記絞りのＦ値を任意の値にした状態で上記撮像素子により被写体を撮像して得られた撮像画像データと、上記温度検出部により検出された上記絞りの温度と、上記任意の値とに基づいて、設定可能なＦ値の中から１つを選択し、選択したＦ値に上記絞りを制御する絞り制御ステップを備えるものである。
【００８４】
開示された絞り制御方法は、上記記憶部は、基準となる上記絞りのＦ値及び温度に関連付けて上記第一の信号値を記憶しており、上記絞り制御ステップでは、上記基準となる温度及び上記温度検出部により検出された上記絞りの温度の第一の比と、上記基準となるＦ値及び設定可能なＦ値の第二の比と、上記第一の信号値とを用いて、上記絞りから放射されて上記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第二の信号値をＦ値毎に算出し、上記撮像画像データと、上記任意の値について算出された上記第二の信号値と、上記各赤外線検出画素の固定パターンノイズと、上記第二の比と、を用いて、被写体から放射されて上記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第三の信号値をＦ値毎に算出し、上記各赤外線検出画素について算出された上記第二の信号値及び上記第三の信号値と、上記各赤外線検出画素の固定パターンノイズとの合計値が閾値未満となるＦ値のうちの最小値を選択するものである。
【００８５】
開示された絞り制御方法は、上記記憶部は、基準となる上記絞りのＦ値及び温度に関連付けて上記第一の信号値を記憶しており、上記絞り制御ステップでは、上記基準となる温度及び上記温度検出部により検出された上記絞りの温度の第一の比と、上記基準となるＦ値及び設定可能なＦ値の第二の比と、上記第一の信号値とを用いて、上記絞りから放射されて上記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第二の信号値をＦ値毎に算出し、上記撮像画像データと、上記任意の値について算出された上記第二の信号値と、上記各赤外線検出画素の固定パターンノイズと、上記第二の比と、を用いて、被写体から放射されて上記各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第三の信号値をＦ値毎に算出し、指定された赤外線検出画素について算出された上記第二の信号値及び上記第三の信号値と、その赤外線検出画素の固定パターンノイズとの合計値が閾値未満となるＦ値のうちの最小値を選択するものである。
【００８６】
開示された絞り制御方法は、上記任意の値は、上記基準となるＦ値以上の値であるものである。
【００８７】
開示された絞り制御方法は、上記撮像素子により撮像して得られる撮像画像データに基づく被写体の最高温度の変動量が閾値を超えた場合に、上記絞り制御ステップを行うものである。
【００８８】
開示された絞り制御プログラムは、二次元状に配置された複数の赤外線検出画素を含む撮像素子と、上記撮像素子よりも被写体側に配置された絞りと、上記絞りの温度を検出する温度検出部と、上記絞りから放射されて上記撮像素子の各赤外線検出画素に入射する赤外線に応じた第一の信号値を上記絞りのＦ値及び温度と関連付けて記憶する記憶部と、を有する赤外線撮像装置に、上記第一の信号値と、上記絞りのＦ値を任意の値にした状態で上記撮像素子により被写体を撮像して得られた撮像画像データと、上記温度検出部により検出された上記絞りの温度と、上記任意の値とに基づいて、設定可能なＦ値の中から１つを選択し、選択したＦ値に上記絞りを制御する絞り制御ステップを実行させるためのプログラムである。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、特に車載用のカメラ等に適用して利便性が高く、有効である。【００９０】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１４年９月３０日出願の日本特許出願（特願２０１４−２０００７５）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【００９１】
２  絞り
３  撮像素子
４  温度検出部
１１  システム制御部（絞り制御部）
１６  メインメモリ（記憶部）
【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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【国際調査報告】
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