(57)【要約】【課題】温度変化による映像への固定パターンノイズを低減するとともに、ＮＵＣ処理の頻度を少なくすることができる赤外撮像装置及び撮像素子の出力値算出方法を提供する。【解決手段】重み付け部２４は、パッケージの温度Ｔｐ及び鏡筒の温度Ｔｓそれぞれに対して、重み付けした温度ＴｃをＴｃ＝α×Ｔｐ＋β×Ｔｓの式で算出し、算出した重み付けした温度を乗算部２６へ出力する。乗算部２６は、温度Ｔｃと撮像素子の温度特性である傾きＡｉｊを乗算し、乗算結果Ｔｃ×Ａｉｊを減算部２５へ出力する。減算部２５は、撮像素子の出力値ＵｉｊからＴｃ×Ａｉｊを減算し、撮像素子の出力値Ｖｉｊを補正し、補正後の出力値ＶｉｊをＮＵＣ処理部２８へ出力する。この場合、補正後の出力値Ｖｉｊは、Ｖｉｊ＝Ｕｉｊ−Ｔｃ×Ａｉｊで表される。なお、ｉ、ｊは、撮像素子の位置を示す。【選択図】図２
2008187254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の撮像素子を備え、該撮像素子の出力値に基づいて撮像データを取得する赤外撮像装置において、
前記撮像素子表面の温度を検出する撮像素子表面温度検出手段と、
前記撮像素子表面の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第１の変動情報を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶した第１の変動情報及び前記撮像素子表面温度検出手段で検出された温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出する算出手段と、
前記撮像素子の出力値から前記算出手段で算出された変動分を加算又は減算する加減算手段と
を備え、
該加減算手段で加算又は減算された出力値に基づいて撮像データを取得するように構成してあることを特徴とする赤外撮像装置。
【請求項２】
複数の撮像素子を備え、該撮像素子の出力値に基づいて撮像データを取得する赤外撮像装置において、
集光レンズを保持する鏡筒と、
該鏡筒の温度を検出する鏡筒温度検出手段と、
前記鏡筒の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第２の変動情報を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶した第２の変動情報及び前記鏡筒温度検出手段で検出された温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出する算出手段と、
前記撮像素子の出力値から前記算出手段で算出された変動分を加算又は減算する加減算手段と
を備え、
該加減算手段で加算又は減算された出力値に基づいて撮像データを取得するように構成してあることを特徴とする赤外撮像装置。
【請求項３】
複数の撮像素子を備え、該撮像素子の出力値に基づいて撮像データを取得する赤外撮像装置において、
前記撮像素子表面の温度を検出する撮像素子表面温度検出手段と、
集光レンズを保持する鏡筒と、
該鏡筒の温度を検出する鏡筒温度検出手段と、
前記撮像素子表面の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第１の変動情報を記憶する第１記憶手段と、
前記鏡筒の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第２の変動情報を記憶する第２記憶手段と、
前記第１記憶手段に記憶した第１の変動情報及び前記撮像素子表面温度検出手段で検出された温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出する第１算出手段と、
前記第２記憶手段に記憶した第２の変動情報及び前記鏡筒温度検出手段で検出された温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出する第２算出手段と、
前記撮像素子の出力値から前記第１算出手段で算出された変動分を加算又は減算する第１加減算手段と、
前記撮像素子の出力値から前記第２算出手段で算出された変動分を加算又は減算する第２加減算手段と
を備え、
前記第１加減算手段及び第２加減算手段で加算又は減算された出力値に基づいて撮像データを取得するように構成してあることを特徴とする赤外撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子表面温度検出手段及び／又は鏡筒温度検出手段で検出された温度に重み付けする重み付け手段と、
該重み付け手段で重み付けされた温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出する変動分算出手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の赤外撮像装置。
【請求項５】
赤外撮像装置に備えられた複数の撮像素子の出力値を算出する出力値算出方法において、
前記撮像素子表面の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第１の変動情報を予め記憶し、
前記撮像素子表面の温度を検出し、
記憶した第１の変動情報及び検出した温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出し、
前記撮像素子の出力値から前記変動分を加算又は減算して該撮像素子の出力値を算出することを特徴とする撮像素子の出力値算出方法。
【請求項６】
赤外撮像装置に備えられた複数の撮像素子の出力値を算出する出力値算出方法において、
集光レンズを保持する鏡筒の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第２の変動情報を予め記憶し、
前記鏡筒の温度を検出し、
記憶した第２の変動情報及び検出した温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出し、
前記撮像素子の出力値から前記変動分を加算又は減算して該撮像素子の出力値を算出することを特徴とする撮像素子の出力値算出方法。
【請求項７】
赤外撮像装置に備えられた複数の撮像素子の出力値を算出する出力値算出方法において、
前記撮像素子表面の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第１の変動情報及び集光レンズを保持する鏡筒の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第２の変動情報を予め記憶し、
前記撮像素子表面の温度及び前記鏡筒の温度を検出し、
記憶した第１の変動情報及び第２の変動情報並びに検出した各温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出し、
前記撮像素子の出力値から前記変動分を加算又は減算して該撮像素子の出力値を算出することを特徴とする撮像素子の出力値算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外撮像装置の温度変化による映像への固定パターンノイズを低減することができる赤外撮像装置及び撮像素子の出力値算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
夜間に対象物が発する赤外光を集光して映像を取得する赤外線カメラ（赤外撮像装置）は、非冷却型のボロメータなどの撮像素子を２次元アレイ状に配置してあり、撮像素子で取得した赤外光（遠赤外光）を電気信号に変換して出力する。
【０００３】
しかし、撮像素子毎の特性のばらつき（非均一性）が存在し、また、装置の使用直後からの時間経過とともに周辺温度が変化して撮像素子の出力のオフセット又はドリフトなどが生じ、映像に固定ノイズパターンが重畳されて映像の画質が劣化する。
【０００４】
このため、従来の赤外撮像装置は、画質を安定させるため、表面の温度分布が略均一である板状のシャッターを集光レンズと撮像素子との間に開閉可能に配置し、シャッターを閉じた状態で撮像素子の出力値のオフセットを補正するとともに、撮像素子毎に異なる感度の非均一性を補正するＮＵＣ（Non-Uniformity Correction）処理を行っている。
【０００５】
また、撮像素子の出力値を補正する方法として、装置の環境温度の変動により鏡筒から撮像素子へ入射する無効入射光成分が変動し、撮像素子の出力が変動することを防止するため、予め鏡筒の温度データに対する撮像素子の出力値の関係を補正値として記憶しておき、撮像素子の出力値から補正値を減算する赤外線撮像装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２６８０８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の赤外撮像装置にあっては、周辺温度が変化すると撮像素子の出力値のオフセットが生じるため、装置の電源投入時だけでなく、使用中においても頻繁にＮＵＣ処理を行う必要があった。このため、ＮＵＣ処理の都度、シャッターが閉じられると映像が途切れることになり、必要な映像を取得することができないという問題があった。特に、車両に搭載されるような赤外撮像装置の場合、安全走行のためには、常に映像を取得し続ける必要があり、ＮＵＣ処理の頻度を少なくすることが望まれていた。
【０００７】
また、特許文献１の赤外線撮像装置にあっては、鏡筒の温度変化に対しては、撮像素子の出力値を補正することができるものの、鏡筒の温度変化が大きくない場合でも、撮像素子の出力値のオフセットが生じる場合があった。これは、撮像素子の温度変化は、搭載されたペルチェ素子の作用により、略一定に保たれるものの、撮像素子を収容しているパッケージからの熱による影響があるものと考えられ、温度変化による映像への固定パターンノイズを低減することが望まれていた。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、撮像素子の出力値から撮像素子表面の温度変化による出力値の変動分を加算又は減算することにより、温度変化による映像への固定パターンノイズを低減するとともに、ＮＵＣ処理の頻度を少なくすることができる赤外撮像装置及び撮像素子の出力値算出方法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】
【０００９】
第１発明に係る赤外撮像装置は、複数の撮像素子を備え、該撮像素子の出力値に基づいて撮像データを取得する赤外撮像装置において、前記撮像素子表面の温度を検出する撮像素子表面温度検出手段と、前記撮像素子表面の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第１の変動情報を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶した第１の変動情報及び前記撮像素子表面温度検出手段で検出された温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出する算出手段と、前記撮像素子の出力値から前記算出手段で算出された変動分を加算又は減算する加減算手段とを備え、該加減算手段で加算又は減算された出力値に基づいて撮像データを取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係る赤外撮像装置は、複数の撮像素子を備え、該撮像素子の出力値に基づいて撮像データを取得する赤外撮像装置において、集光レンズを保持する鏡筒と、該鏡筒の温度を検出する鏡筒温度検出手段と、前記鏡筒の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第２の変動情報を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶した第２の変動情報及び前記鏡筒温度検出手段で検出された温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出する算出手段と、前記撮像素子の出力値から前記算出手段で算出された変動分を加算又は減算する加減算手段とを備え、該加減算手段で加算又は減算された出力値に基づいて撮像データを取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る赤外撮像装置は、複数の撮像素子を備え、該撮像素子の出力値に基づいて撮像データを取得する赤外撮像装置において、前記撮像素子表面の温度を検出する撮像素子表面温度検出手段と、集光レンズを保持する鏡筒と、該鏡筒の温度を検出する鏡筒温度検出手段と、前記撮像素子表面の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第１の変動情報を記憶する第１記憶手段と、前記鏡筒の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第２の変動情報を記憶する第２記憶手段と、前記第１記憶手段に記憶した第１の変動情報及び前記撮像素子表面温度検出手段で検出された温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出する第１算出手段と、前記第２記憶手段に記憶した第２の変動情報及び前記鏡筒温度検出手段で検出された温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出する第２算出手段と、前記撮像素子の出力値から前記第１算出手段で算出された変動分を加算又は減算する第１加減算手段と、前記撮像素子の出力値から前記第２算出手段で算出された変動分を加算又は減算する第２加減算手段とを備え、前記第１加減算手段及び第２加減算手段で加算又は減算された出力値に基づいて撮像データを取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係る赤外撮像装置は、第１発明乃至第３発明のいずれかにおいて、前記撮像素子表面温度検出手段及び／又は鏡筒温度検出手段で検出された温度に重み付けする重み付け手段と、該重み付け手段で重み付けされた温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出する変動分算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
第５発明に係る撮像素子の出力値算出方法は、赤外撮像装置に備えられた複数の撮像素子の出力値を算出する出力値算出方法において、前記撮像素子表面の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第１の変動情報を予め記憶し、前記撮像素子表面の温度を検出し、記憶した第１の変動情報及び検出した温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出し、前記撮像素子の出力値から前記変動分を加算又は減算して該撮像素子の出力値を算出することを特徴とする。
【００１４】
第６発明に係る撮像素子の出力値算出方法は、赤外撮像装置に備えられた複数の撮像素子の出力値を算出する出力値算出方法において、集光レンズを保持する鏡筒の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第２の変動情報を予め記憶し、前記鏡筒の温度を検出し、記憶した第２の変動情報及び検出した温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出し、前記撮像素子の出力値から前記変動分を加算又は減算して該撮像素子の出力値を算出することを特徴とする。
【００１５】
第７発明に係る撮像素子の出力値算出方法は、赤外撮像装置に備えられた複数の撮像素子の出力値を算出する出力値算出方法において、前記撮像素子表面の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第１の変動情報及び集光レンズを保持する鏡筒の温度に対する前記撮像素子の出力値の変動を示す第２の変動情報を予め記憶し、前記撮像素子表面の温度及び前記鏡筒の温度を検出し、記憶した第１の変動情報及び第２の変動情報並びに検出した各温度に基づいて、前記撮像素子の出力値の変動分を算出し、前記撮像素子の出力値から前記変動分を加算又は減算して該撮像素子の出力値を算出することを特徴とする。
【００１６】
第１発明、第３発明、第５発明及び第７発明にあっては、撮像素子表面の温度に対する撮像素子の出力値の変動を示す第１の変動情報を予め記憶している。撮像素子表面の温度を検出し、記憶した第１の変動情報及び検出した温度に基づいて、撮像素子の出力値の変動分を算出する。撮像素子の出力値から変動分を加算又は減算する。すなわち、検出した温度における撮像素子の出力値に対して、変動分が正値であれば、出力値から変動分を減算し、検出した温度における撮像素子の出力値に対して、変動分が負値であれば、出力値に変動分を加算（すなわち、負値を減算）して撮像素子の出力値を補正する。なお、補正処理は、所定の時間間隔で行うことができる。
【００１７】
これにより、検出された温度が変化した場合でも、撮像素子の出力値は、温度変化に影響されずに略一定値を維持することができる。変動分が加算又は減算された出力値に基づいて撮像データを取得する。これにより、撮像素子表面の温度変化による撮像素子の出力値のオフセットが発生せず映像への固定パターンノイズを低減することができる。また、例えば、電源投入時に一度だけＮＵＣ処理を行えば、使用中に繰り返しＮＵＣ処理を行って、撮像素子の出力値のオフセットを補正する必要がなくＮＵＣ処理の頻度を少なくすることができる。
【００１８】
第２発明、第３発明、第６発明及び第７発明にあっては、集光レンズを保持する鏡筒の温度に対する撮像素子の出力値の変動を示す第２の変動情報を予め記憶している。鏡筒の温度を検出し、記憶した第２の変動情報及び検出した温度に基づいて、撮像素子の出力値の変動分を算出する。撮像素子の出力値から変動分を加算又は減算する。すなわち、検出した温度における撮像素子の出力値に対して、変動分が正値であれば、出力値から変動分を減算し、検出した温度における撮像素子の出力値に対して、変動分が負値であれば、出力値に変動分を加算（すなわち、負値を減算）して撮像素子の出力値を補正する。なお、補正処理は、所定の時間間隔で行うことができる。
【００１９】
これにより、検出された温度が変化した場合でも、撮像素子の出力値は、温度変化に影響されずに略一定値を維持することができる。変動分が加算又は減算された出力値に基づいて撮像データを取得する。これにより、鏡筒の温度変化による撮像素子の出力値のオフセットが発生せず映像への固定パターンノイズを低減することができる。また、例えば、電源投入時に一度だけＮＵＣ処理を行えば、使用中に繰り返しＮＵＣ処理を行って、撮像素子の出力値のオフセットを補正する必要がなくＮＵＣ処理の頻度を少なくすることができる。
【００２０】
第４発明にあっては、撮像素子表面温度検出手段及び／又は鏡筒温度検出手段で検出された温度に重み付けし、重み付けされた温度に基づいて、撮像素子の出力値の変動分を算出する。例えば、撮像素子表面の温度Ｔｐに対する重み付け係数をα、鏡筒の温度Ｔｓに対する重み付け係数をβとし（α＋β＝１）、重み付けした温度Ｔｃを、Ｔｃ＝α×Ｔｐ＋β×Ｔｓで算出する。撮像素子の出力値の変動分を算出する場合、撮像素子表面の温度α×Ｔｐからの温度変化に応じた撮像素子の出力値の変動分を算出し、鏡筒の温度β×Ｔｓからの温度変化に応じた撮像素子の出力値の変動分を算出する。両者の変動分を加算することにより、撮像素子の出力値の変動分を算出することができる。あるいは、予め重み付けした温度Ｔｃに対する撮像素子の出力値の変動を示す変動情報を予め記憶しておくこともできる。
【００２１】
装置の実装如何によって、撮像素子を収容した撮像素子表面と鏡筒との配置関係、あるいは距離、両者の接触面積などが異なるため、撮像素子表面から発せられる熱の影響の度合いと、鏡筒から発せられる熱の影響の度合いとが異なる場合がある。このような場合であっても、撮像素子表面及び鏡筒の温度の影響の度合いに応じて、適宜出力値の変動分を算出することが可能となる。例えば、鏡筒の温度変化の影響が無視できるような場合であれば、βを０とし、αを１とすることができる。また、重み付け係数を装置の実装状況に応じて、適宜変更することもできる。これにより、装置の実装如何に拘わらず、周辺温度の影響を考慮して撮像素子の出力値を算出することができ、装置設計の自由度を飛躍的に向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明にあっては、撮像素子表面の温度変化による撮像素子の出力値のオフセットが発生せず映像への固定パターンノイズを低減することができる。また、例えば、電源投入時に一度だけＮＵＣ処理を行えば、使用中に繰り返しＮＵＣ処理を行って、撮像素子の出力値のオフセットを補正する必要がなくＮＵＣ処理の頻度を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る赤外撮像装置１００の構成を示すブロック図である。赤外撮像装置１００は、集光レンズ１、集光レンズ１を保持する鏡筒２、鏡筒２の温度を検出する温度センサ４、表面の温度分布が略均一である板状のシャッター３、画像撮像部１０、信号処理部２０、画像メモリ３０、通信インタフェース部４０などを備え、画像撮像部１０は、基板１１、基板１１上に２次元アレイ状に複数配置された撮像素子１２、撮像素子１２を収容するパッケージ１３、パッケージ１３の温度を検出する温度センサ５などを備えている。なお、撮像素子は、１次元アレイ状に複数配置されるものでもよい。
【００２４】
集光レンズ１は、外部から入射する赤外光を集光して、撮像素子１２の表面に入射光を照射させるためのものであり、円筒状の鏡筒２内に保持されている。鏡筒２の内側の適当な箇所には、熱電対又はサーミスタなどの温度センサ４を取り付けてあり、鏡筒２の温度Ｔｓを検出して信号処理部２０へ出力されるようになっている。
【００２５】
撮像素子１２は、例えば、ボロメータ型の遠赤外線センサであり、波長が７〜１４μｍの遠赤外光を輝度信号に変換し、変換した輝度信号を信号処理部２０へ出力する。撮像素子１２は、例えば、金属製のパッケージ１３に収容されてあり、パッケージ１３には、入射光が透過する透過部を有するとともに、パッケージ１３の適当な箇所には、熱電対又はサーミスタなどの温度センサ５を取り付けてあり、パッケージ１３（撮像素子１２の表面）の温度Ｔｐを検出して信号処理部２０へ出力されるようになっている。なお、撮像素子１２は、波長が０．８〜３μｍ程度の近赤外光を検出するものであってもよい。
【００２６】
撮像素子１２が配置された基板１１には、例えば、２種類の金属の接合部（ＰＮ接合部）に電流を流すことにより、一方の金属から他方の金属に熱が移動するというペルチェ効果を利用したペルチェ素子が実装してあり、撮像素子１２の温度を一定に維持することができる。なお、ペルチェ素子は必須ではなく、ペルチェ素子に代えて他の方法により温度の安定化を行うこともできる。
【００２７】
シャッター３は、集光レンズ１と撮像素子１２との間に開閉可能に設けてあり、ＮＵＣ処理などのキャリブレーション実行時に、シャッター３を閉じることで集光レンズ１からの遠赤外光を遮断するとともに、撮像素子１２に一様な温度分布を供給する。これにより、撮像素子１２の個々の感度のばらつきによるオフセットの補正などを行うことができる。なお、シャッター３の構成は、機械式に限定されるものではなく、他の構成であってもよい。
【００２８】
信号処理部２０は、ＬＳＩで構成され、画像撮像部１０から入力された輝度信号をデジタル信号に変換し、撮像素子１２のばらつきを補正する処理、撮像素子１２の出力値（輝度信号）を算出する処理、欠陥素子の補正処理、ゲイン制御処理等を行い、処理後の映像データを画像メモリ３０へ記憶する。なお、映像データを画像メモリ３０へ一時記憶することは必須ではなく、通信インタフェース部４０を介して外部へ出力することもできる。なお、信号処理部２０の詳細は後述する。
【００２９】
通信インタフェース部４０は、ＮＴＳＣ等のアナログ映像方式、又はデジタル映像方式に対応した映像ケーブル６を介して外部へ映像データを出力する。
【００３０】
図２は信号処理部２０の構成を示すブロック図である。信号処理部２０は、Ａ／Ｄ変換部２１、２２、２３、重み付け部２４、減算部２５、乗算部２６、記憶部２７、ＮＵＣ（Non-Uniformity Correction）処理部２８、タイミング発生器２９などを備えている。
【００３１】
画像撮像部１０から入力された撮像素子１２の出力値（輝度信号）は、Ａ／Ｄ変換部２１でデジタル信号に変換され、Ａ／Ｄ変換部２１は、変換後のデジタル信号Ｕｉｊを減算部２５へ出力する。ここで、ｉ、ｊは、撮像素子１２が２次元アレイ（ｘ、ｙ）の場合、ｘ方向の位置、ｙ方向の位置を示す。したがって、Ｕｉｊは、２次元アレイの（ｘ、ｙ）の位置にある撮像素子１２の出力値である。
【００３２】
温度センサ４から入力された鏡筒２の温度は、Ａ／Ｄ変換部２２でデジタル信号に変換され、Ａ／Ｄ変換部２２は、変換後のデジタル信号Ｔｓを重み付け部２４へ出力する。また、温度センサ５から入力されたパッケージ１３の温度は、Ａ／Ｄ変換部２３でデジタル信号に変換され、Ａ／Ｄ変換部２３は、変換後のデジタル信号Ｔｐを重み付け部２４へ出力する。
【００３３】
重み付け部２４は、Ａ／Ｄ変換部２３、２２から入力されたパッケージ１３の温度Ｔｐ及び鏡筒２の温度Ｔｓそれぞれに対して、重み付け係数α、β（α＋β＝１）を付与して、重み付けした温度ＴｃをＴｃ＝α×Ｔｐ＋β×Ｔｓの式で算出し、算出した重み付けした温度を乗算部２６へ出力する。
【００３４】
重み付け係数α、βは、装置の実装状況、部品の配置状況等により適宜設定することができる。これは、装置の実装如何によって、撮像素子１２を収容したパッケージ１３と鏡筒２との配置関係、距離、あるいは両者の接触面積などが異なるため、パッケージ１３から発せられる熱の影響の度合いと、鏡筒２から発せられる熱の影響の度合いとが異なる場合があるからである。このような場合であっても、パッケージ１３及び鏡筒２の温度の影響の度合いに応じて、重み付け係数α、βを適宜設定することができる。例えば、鏡筒２の温度変化の影響が無視できるような場合であれば、βを０とし、αを１とすることができる。また、重み付け係数を装置の実装状況に応じて、適宜変更することもできる。これにより、装置の実装如何に拘わらず、周辺温度の影響を考慮して撮像素子１２の出力値を算出することができ、装置設計の自由度を飛躍的に向上させることができる。なお、重み付け係数α、βの大小関係は、概ねα＞βであると考えられる。これは、パッケージ１３が鏡筒２よりも撮像素子１２に近接しているからである。
【００３５】
図３はパッケージ１３及び鏡筒２の温度に対する撮像素子１２の出力を示す説明図である。「パッケージ」で示される略直線は、被写体の温度を一定にした状態でパッケージ１３の温度Ｔｐを変化させた場合の撮像素子１２の出力の変化を最小自乗法などで線形近似したものであり、「鏡筒」で示される略直線は、同様に鏡筒２の温度Ｔｓを変化させた場合の撮像素子１２の出力の変化を最小自乗法などで線形近似したものである。すなわち、「パッケージ」、「鏡筒」で示される略直線は、パッケージ、鏡筒などの温度変動により、撮像素子１２の出力がどのように変動するかを示したものである。
【００３６】
さらに、図３中、破線で示される直線は、パッケージ１３の温度Ｔｐと鏡筒２の温度Ｔｓとを７：４の比で重み付けした温度Ｔｃに対する撮像素子１２の出力の変化を示す。すなわち、この場合、α＝７／１１、β＝４／１１である。図３に示すように、温度Ｔｃに対する撮像素子１２の出力は、重み付けを行うことで、ほぼ線形な特性になることがわかる。周辺温度（例えば、パッケージ１３、鏡筒２）の重み付けは、パッケージ１３又は鏡筒２のサイズ、材質、両者の接触面積、温度センサ４、５の取付位置などによっても変化し、これらの状況に応じて適宜決定することができる。また、α、βの値は、同一の値であってもよい。
【００３７】
図４はパッケージ温度と鏡筒温度とを重み付けした温度に対する撮像素子の出力を示す説明図である。図４において、横軸はパッケージ温度と鏡筒温度とを重み付けした温度Ｔｃであり、縦軸は撮像素子１２の出力である。図４中、Ａｉｊは、図３で示した方法で線形近似したものであり、重み付けした温度Ｔｃの変化分に対する撮像素子１２の出力の変動分、すなわち、直線の傾きを表している。ここで、ｉ、ｊは、撮像素子１２が２次元アレイ（ｘ、ｙ）の場合、ｘ方向の位置、ｙ方向の位置を示す。したがって、Ａｉｊは、２次元アレイの（ｘ、ｙ）の位置にある撮像素子１２の温度特性を線形近似した傾きである。各撮像素子１２の感度のばらつき等により、Ａｉｊは、撮像素子１２毎に異なる場合がある。すなわち、重み付けした温度Ｔｃの変動により撮像素子１２の出力変動は、傾きＡｉｊの直線で表される特性を有し、ほぼ線形な特性を得ることができる。
【００３８】
記憶部２７は、撮像素子１２の温度特性（重み付けした温度Ｔｃに対する出力）Ａｉｊを記憶している。
【００３９】
乗算部２６は、重み付け部２４から入力された温度Ｔｃと記憶部２７から読み出した傾きＡｉｊを乗算し、乗算結果Ｔｃ×Ａｉｊを減算部２５へ出力する。
【００４０】
減算部２５は、Ａ／Ｄ変換部２１から入力された撮像素子１２の出力値Ｕｉｊから乗算部２６から入力された値Ｔｃ×Ａｉｊを減算し、撮像素子１２の出力値Ｖｉｊを補正し、補正後の出力値ＶｉｊをＮＵＣ処理部２８へ出力する。撮像素子１２の出力値補正処理は、所定の時間（例えば、数十ｍｓ）経過の都度行われ、ＮＵＣ処理部２８は、最新の出力値Ｖｉｊを記憶しておく。ＮＵＣ処理では、最新の出力値Ｖｉｊが使用される。撮像素子１２の補正後の出力値Ｖｉｊは、Ｖｉｊ＝Ｕｉｊ−Ｔｃ×Ａｉｊで表される。ここで、ｉ、ｊは、撮像素子１２が２次元アレイ（ｘ、ｙ）の場合、ｘ方向の位置、ｙ方向の位置を示す。したがって、Ｖｉｊは、２次元アレイの（ｘ、ｙ）の位置にある撮像素子１２の補正後の出力値である。すなわち、撮像素子１２の出力値ＵｉｊからＴｃ×Ａｉｊを減算することにより、重み付けした温度Ｔｃにおける撮像素子１２の出力値Ｕｉｊに含まれる変動分Ｔｃ×Ａｉｊを差し引くことができる。
【００４１】
図５は補正後の撮像素子１２の出力値Ｖｉｊの温度特性の例を示す説明図である。図５において、横軸はパッケージ温度と鏡筒温度とを重み付けした温度Ｔｃであり、縦軸は撮像素子１２の出力である。撮像素子１２の補正前の出力Ｕｉｊは、図５に示すように、重み付けした温度Ｔｃの変動により変動する。例えば、温度センサ４、５で温度を検出して得られた重み付けした温度がＴｃ１である場合、撮像素子１２の補正後の出力値Ｖｉｊは、補正前の出力値ＵｉｊからＴｃ１×Ａｉｊを減算した値となる。また、温度センサ４、５で温度を検出して得られた重み付けした温度がＴｃ２である場合、撮像素子１２の補正後の出力値Ｖｉｊは、補正前の出力値ＵｉｊからＴｃ２×Ａｉｊを減算した値となる。これにより、撮像素子周辺の温度が変動することにより、撮像素子１２の出力値が変動した場合であっても、温度変動による出力値の変動分だけを除去することができ、撮像素子１２の出力値Ｖｉｊは、被写体の温度成分のみを取り出すことができる。
【００４２】
撮像素子１２の出力値補正処理は、Ｖｉｊ＝Ｕｉｊ−Ｔｃ×Ａｉｊの式に基づいて行われるが、重み付けした温度Ｔｃが０℃（基準温度）より高い場合には、撮像素子１２の出力値Ｕｉｊは、Ｔｃ×Ａｉｊに相当する値だけ減算処理が行われ、重み付けした温度Ｔｃが０℃より低い場合には、撮像素子１２の出力値Ｕｉｊは、（−Ｔｃ×Ａｉｊ）に相当する値だけ減算処理、すなわち、Ｔｃ×Ａｉｊに相当する値だけ加算処理（負の減算処理）が行われることになる。
【００４３】
なお、撮像素子１２の出力値補正処理は、上述の式に限定されるものではなく、他の式を用いることもできる。例えば、撮像素子１２の補正後の出力値Ｖｉｊを、Ｖｉｊ＝Ｕｉｊ−（Ｔｃ−２５）×Ａｉｊにより算出することもできる。赤外線撮像装置を夏場などの比較的高温になる環境で使用する場合、重み付けした温度Ｔｃも比較的高い値になる。この場合、温度変動により除去すべき変動分Ｔｃ×Ａｉｊの値が大きくなり過ぎて、補正を行うことができなくなるおそれがある。そこで、重み付けした温度Ｔｃの基準温度を０℃から例えば、２５℃（赤外線撮像装置の動作温度範囲の一例である−４０〜８５℃のほぼ中央点に相当）に設定することで、温度が高温側に変動した場合でも、十分補正を行うことが可能となる。
【００４４】
ＮＵＣ処理部２８は、減算部２５から入力された撮像素子１２の出力値Ｖｉｊ（輝度信号）を補正する。この場合、ＮＵＣ処理部２８は、撮像素子１２の補正後の出力値Ｖｉｊの直近の値を用いることができる。ＮＵＣ処理部２８は、撮像素子１２毎のばらつきによる出力値Ｖｉｊを平均化等により均一化する。なお、ＮＵＣ処理部２８での処理は、例えば、電源投入後にシャッター３を閉じて、撮像素子１２の非均一性を補正すれば、使用中は再度繰り返す必要はない。これは、周辺温度による撮像素子１２の出力値は、図５に示すように補正され、周辺の温度変化に拘わらず一定の出力値を算出することができるからである。
【００４５】
タイミング発生器２９は、水平同期信号及び垂直同期信号等の同期信号を信号処理部２０内の各部へ出力し、各部の処理の実行を同期させる。
【００４６】
以上説明したように、本発明にあっては、パッケージ１３（撮像素子１２の表面）、鏡筒２などの周辺温度の変化による撮像素子１２の出力値の変動分を削除することができ、周辺温度の変動による撮像素子１２の出力値のオフセットが発生せず映像への固定パターンノイズを低減することができる。また、例えば、電源投入時に一度だけＮＵＣ処理を行えば、使用中に繰り返しＮＵＣ処理を行って、撮像素子１２の出力値のオフセットを補正する必要がなくＮＵＣ処理の頻度を少なくすることができる。
【００４７】
また、パッケージ１３の温度と鏡筒２の温度とを重み付けすることにより、装置の実装如何によって、パッケージ１３と鏡筒２との配置関係、距離、接触面積等が異なるため、パッケージ１３から発せられる熱の影響の度合いと、鏡筒２から発せられる熱の影響の度合いとが異なる場合があるとともに、両者から発せられる熱が相互に関係する場合がある。このような場合であっても、パッケージ１３及び鏡筒２の温度の影響の度合いに応じて、適宜出力値の変動分を算出することが可能となる。これにより、装置の実装如何に拘わらず、周辺温度の影響を考慮して撮像素子１２の出力値を算出することができ、装置設計の自由度を飛躍的に向上させることができる。
【００４８】
上述の実施の形態では、鏡筒２に温度センサ４を設ける構成であったが、鏡筒２からの熱の影響が無視できる場合（例えば、パッケージ１３と鏡筒２とが分離され、ある程度の離隔寸法がある場合など）には、温度センサ４を設けない構成とすることもできる。この場合には、図３中「パッケージ」で示される特性（直線の傾き）を記憶しておき、上述の実施の形態と同様に撮像素子１２の出力値の補正を行うことができる。また、逆に、温度センサ４のみ設け温度センサ５を設けない構成とすることもできる。
【００４９】
上述の実施の形態の信号処理部２０の構成は、一例であって、これに限定されるものではなく、Ｖｉｊ＝Ｕｉｊ−Ｔｃ×Ａｉｊの式で表される演算を実現できる構成であれば、いずれの構成であってもよい。例えば、図３に示すようなパッケージ１３の温度変化に対する撮像素子１２の出力特性、及び鏡筒２の温度変化に対する撮像素子１２の出力特性を個別に記憶部２７に記憶しておき、温度Ｔｐ、Ｔｓそれぞれに重み係数α、βを乗算し、乗算した温度α×Ｔｐに対して、パッケージ１３の温度変化に対する撮像素子１２の出力特性の負の傾きを乗算し、温度β×Ｔｓに対して、鏡筒２の温度変化に対する撮像素子１２の出力特性の負の傾きを乗算し、両者を加算した値で撮像素子１２の出力値を補正することもできる。
【００５０】
また、本発明は実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係る赤外撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】パッケージ及び鏡筒の温度に対する撮像素子の出力を示す説明図である。
【図４】パッケージ温度と鏡筒温度とを重み付けした温度に対する撮像素子の出力を示す説明図である。
【図５】補正後の撮像素子の出力値の温度特性の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  集光レンズ
２  鏡筒
３  シャッター
４、５  温度センサ
１０  画像撮像部
１２  撮像素子
１３  パッケージ
２０  信号処理部
２１、２２、２３  Ａ／Ｄ変換部
２４  重み付け部
２５  減算部
２６  乗算部
２７  記憶部
２８  ＮＵＣ処理部
２９  タイミング発生器
３０  画像メモリ
【図１】
2008187254.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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