(57)【要約】【課題】本発明は赤外線撮像装置に関し、シェーディング現象と検知素子特性バラツキを同時に補正することができる赤外線撮像装置を提供することを目的としている。【解決手段】赤外線検知部１０の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１１と、該Ａ／Ｄ変換回路１１の出力をハウジング成分に変換し、変換されたハウジング成分の全検知素子出力レベルに対する割合を計算する除算回路１４と、ハウジング成分出力のプロファイルとシーン入射成分出力のプロファイルの差を格納するメモリ１５と、シーン入射成分出力のプロファイルを格納するメモリ１６と、前記ハウジング成分出力レベルの割合とメモリの値を乗算する乗算回路１７と、該乗算結果と補正データ２メモリ１６の値を加算する加算回路１８と、該加算回路１８の結果により赤外線検知部出力を除算する除算回路１９とを有して構成する。【選択図】　　　図３
2004117254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を検知する赤外線検知部と、
光学系鏡筒又は光学系・検知素子固定部分等のハウジングの温度を検出する温度センサと、
該温度センサの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、
該Ａ／Ｄ変換回路の出力をハウジング成分出力レベルに変換する変換テーブルと、
前記赤外線検知部の出力を受けてフレーム毎の平均レベルを求める演算回路と、
変換されたハウジング成分出力レベルの赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合を計算する除算回路と、
ハウジング成分出力のプロファイルとシーン入射成分出力のプロファイルの差を格納する補正データ１メモリと、
シーン入射成分出力のプロファイルを格納する補正データ２メモリと、
前記ハウジング成分出力レベルの割合と補正データ１メモリの値を乗算する乗算回路と、
該乗算結果と補正データ２メモリの値を加算する加算回路と、
該加算回路の結果によりＡ／Ｄ変換された赤外線検知部出力を除算する除算回路とを有し、
該除算回路の出力を補正出力とする赤外線撮像装置。
【請求項２】
赤外線を検知する赤外線検知部と、
光学系鏡筒又は光学系・検知素子固定部分等のハウジングの温度を検出する温度センサと、
該温度センサの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、
該Ａ／Ｄ変換回路の変換出力において基準背景温度との差温度を算出する減算回路と、
該差温度をハウジング成分出力レベル変化に変換する変換テーブルと、
前記赤外線検知部の出力を受けてフレーム毎の平均値を求める演算回路と、
変換されたハウジング成分出力レベル変化の赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合を計算する除算回路と、
基準背景温度に対する出力（基準背景出力）のレベルを格納する基準レベルメモリと、
該基準レベルメモリの値の赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合（基準レベル割合）を計算する除算回路と、
ハウジング成分出力変化のプロファイルとシーン入射成分出力の基準背景出力からの変化に対するプロファイルの差を格納する補正データ１メモリと、
シーン入射成分出力の基準背景出力からの変化に対するプロファイルを格納する補正データ２メモリと、
基準背景出力のプロファイルを格納する補正データ３メモリと、
前記ハウジング成分出力変化レベルの割合と補正データ１メモリの値を乗算する乗算回路と、
前記基準レベル割合と補正データ３メモリの値を乗算する乗算回路と、
該２個の乗算結果と補正データメモリ２の値を加算する加算回路と、
該加算回路の結果によりＡ／Ｄ変換された赤外線検知素子出力を除算する除算回路とを有し、
該除算回路の出力を補正出力とする赤外線撮像装置。
【請求項３】
前記Ａ／Ｄ変換出力をハウジング成分出力レベルに変換する変換テーブルが単位電子シャッタ値に対する値を出力するものであり、ハウジング成分出力レベルの赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合を計算する前段に、ハウジング成分出力レベルを現在使用の電子シャッタ値に対応する値に換算するために前記変換テーブル出力値と電子シャッタ値とを乗算する乗算回路を有することを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像装置。
【請求項４】
前記差温度をハウジング成分出力レベル変化に変換する変換テーブルが単位電子シャッタ値に対する値を出力するものであり、ハウジング成分出力レベル変化の赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合を計算する除算回路の前段において、ハウジング成分出力レベル変化を現在使用の電子シャッタ値に対応する値に換算するために前記変換テーブル出力値と電子シャッタ値とを乗算する乗算回路を有すると共に、前記基準背景温度に対する出力レベルを格納する基準レベルメモリにおける値が電子シャッタに対応するものであり、該基準レベルメモリの値の赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合を計算する前段において、前記基準レベルを現在使用の電子シャッタ値に対応する値に変換するために前記基準レベルメモリ値と電子シャッタ値とを乗算する乗算回路を有することを特徴とする請求項２記載の赤外線撮像装置。
【請求項５】
赤外線を検知する赤外線検知部と、
光学系鏡筒又は光学系・検知器固定部分等のハウジングの温度を検出する温度センサと、
該温度センサの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、
該Ａ／Ｄ変換回路の出力において基準背景温度との差温度を算出する減算回路と、
該差温度をハウジング成分出力レベル変化に変換する変換テーブルと、
（シーン成分出力のプロファイル−ハウジング成分出力のプロファイル）に相当するプロファイルを格納する補正データ１メモリと、
前記変換テーブル出力と電子シャッタ値を乗算する乗算回路１と、
該乗算回路１の出力と補正データ１メモリからの補正データとの乗算を行なう乗算回路２と、
基準背景出力レベル×（シーン成分出力のプロファイル−基準背景出力のプロファイル）に相当するレベル分布を有する補正データ２を格納する補正データ２メモリと、
補正データ２メモリ出力と電子シャッタ値とを乗算する乗算回路３と、
前記乗算回路２及び乗算回路３の出力とＡ／Ｄ変換された赤外線検知素子出力を加算する加算回路と、
シーン成分出力のプロファイルを格納する補正データ３メモリと、
前記加算回路出力を補正データ３メモリに格納した補正データにより除算する除算回路とを有し、
該除算回路の出力を補正出力とする赤外線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は赤外線撮像装置に関し、更に詳しくは２次元配列の赤外線検知素子を使用する赤外線撮像装置に対して新規な入出力補正方法を提供するものである。
【０００２】
赤外線撮像装置は、対象シーン・物体の放射赤外線強度分布を正確に再生した画像信号を出力する必要がある。
【０００３】
この目的を実現するためには、一般的な赤外線撮像装置が抱える問題点である、▲１▼検知素子毎に特性（感度及びオフセット）のバラツキがある、▲２▼シェーディング現象により各検知素子への入射赤外線強度（照度）が特有の分布を示す、に対処し、各検知素子の出力が対象シーン・物体からの放射赤外線強度を正確に反映したものとになるように入出力特性を補正してやる必要がある。
【０００４】
即ち、撮像装置画像出力は、
各検知素子に入射する赤外線照度×各検知素子の感度＋オフセット成分に対応するものであるため、入出力特性の補正は、シェーディングと検知素子特性バラツキの両者を同時に解決するものでなければならない。ここで、シェーディング現象とは、赤外線撮像装置において均一な放射線輝度分布を有するシーン又は対象物体を撮像した時に、焦点面上での照度分布が均一にならず、特有の分布を示す現象である。
【０００５】
【従来の技術】
ここで、前述したシェーディングについて詳細に説明する。このシェーディングには、▲１▼シーン成分が光学系開口部分を通過して結像する際にその焦点面上の照度に分布が生じる光学系シェーディングと、▲２▼光学系鏡筒及び赤外線検知素子容器等（以下ハウジングと呼ぶ）、シーン以外から検知素子に入射する成分が焦点面上に照度分布を生じるハウジングシェーディングとがある。
【０００６】
図９は、光学系シェーディングの説明図である。シーン成分は、レンズ６１により集光された後、赤外線検出センサ６２上に像を結ぶ。この時、光軸上に平行な成分のみならず、それ以外の成分もレンズ６１で集光された後、赤外線検出センサ６２上に像を結ぶ。この結果、赤外線検出センサ６２に沿った軸をｘとすると、そのシェーディング特性は図１０に示すようなものとなる。
【０００７】
図１０は光学系シェーディング特性を示す図である。縦軸は照度、横軸は結像位置ｘである。赤外線検出センサ６２の中心（中心軸６３）が最も照度が強く、中心から離れるに従って、照度が弱くなっていることが分かる。
【０００８】
図１１はハウジングシェーディングの説明図である。図において、７０はレンズ７をその内部に含む鏡筒、７１はシーン成分を受けて集光するレンズである。７３はレンズ７１を透過した赤外線を透過させる透過窓、７４は鏡筒７０内に設けられたコールドシールド、７６は該コールドシールド７４の端部に設けられた赤外線検出センサである。７５は内部が真空にされた容器、７７は赤外線検知センサ７６を冷却するＪＴ（ジュール・トムソン）冷却器である。
【０００９】
赤外線検知センサ７６を冷却するのは、赤外線検知センサ７６自身及びその周辺からの不要な赤外線を放射しないようにするためである。ＪＴ冷却器７７は、赤外線検出センサ７６を−１８０゜Ｃ程度に冷却する。
【００１０】
このように構成された装置で、シーン成分は赤外線検知センサ７６に入射する。それとは別に鏡筒７０から放射された赤外線がレンズ面反射後又は直接コールドシールド７４の内壁に衝突し、反射した光（図中Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３等）も赤外線検出センサ７６に入射する。この反射光はシーン成分Ｌ０を含まない成分である。従って、この成分（ハウジング成分という）により、シェーディングが生じる。
【００１１】
図１２はハウジングシェーディングの特性を示す図である。縦軸は照度、横軸は結像位置ｘである。ｘの全域にわたりほぼ同じ照度をもつ。
【００１２】
従来技術は、シェーディング及び検知素子特性補正をそれぞれ単独に補正するものであり、両者を同時に補正する技術は提案されていない。
【００１３】
例えば、シェーディング補正方法として、次のような技術が知られている。
【００１４】
以下に示す公知例では、光学系鏡筒の温度を温度センサで測定し、測定した温度データとメモリに格納した各検知素子から鏡筒を見た時の立体角テーブルとから鏡筒成分を計算し、この計算結果を画像データから減算することにより鏡筒成分を除去すると共に、鏡筒成分除去結果に対して、メモリに格納された周辺光量分布データを乗算することにより光学系シェーディングを補正する（特許文献１参照）。
【００１５】
また、本発明者らは、ハウジング成分のレベルを通常の撮像時画像データから計算し、これをメモリ格納のハウジング成分出力のプロファイルと乗算し、この値を用いてシェーディング補正を行なう方法を提案した。
【００１６】
また、例えば検知素子の特性を補正する方法として、以下のような技術が知られている。
【００１７】
この公知例では、広範囲な赤外線入射強度範囲に対して検知素子毎の特性のバラツキを補正する巧妙な方法である（特許文献２参照）。
【００１８】
【特許文献１】
特公平７−３２４６７号公報
【特許文献２】
特開平４−１０５０２４号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
前述した特許文献１では、検知素子毎の特性バラツキが考慮されていないという問題と、シェーディング要素として鏡筒から直接入射する成分しか考慮されておらず、レンズ面やコールドシールド内面で反射して入射する成分に起因するシェーディングに対処できないという問題がある。また、本発明者らが提案した方法では、ハウジング成分を通常使用時の画像データから直接計算するため、ハウジング成分とシーン成分との割合によっては補正不可又は精度劣化となる場合がある。
【００２０】
また、前述した特許文献２では、ハウジング成分が考慮されていないため、シーン温度とハウジング温度が異なる場合にシェーディング現象が発生するという問題がある。
【００２１】
以上、述べたように、従来の技術では、シェーディング現象と検知素子特性バラツキを同時に補正し、シーン温度やハウジング温度が変化した時にもシーン画像信号を変質させることのない入出力特性補正を実現することは困難である。
【００２２】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、シェーディング現象と検知素子特性バラツキを同時に補正することができる赤外線撮像装置を提供することを目的としている。
【００２３】
以下で使用する用語の説明を行なう。
（ａ）プロファイル
２次元又は１次元に配列された検知素子各々の出力レベルの検知素子位置に対する分布を全素子平均レベルを１として相対値表示した特性
（ｂ）レベル分布
上記プロファイルと同様に、検知素子位置に対する各検知素子出力レベル値自体の分布
（ｃ）検出センサ又は検出器
２次元に配列された検知素子の総体
（ｄ）背景温度
ハウジング温度及びシーン温度が同一の状態における温度。この時の検知素子出力を基準背景出力と呼ぶ。
（ｅ）電子シャッタ
特に、検知素子が電荷蓄積型（例えばＣＣＤ）である場合、電荷蓄積時間を変えることにより感度を高く又は低く制御することができる。カメラのシャッタ時間を変えることとの類似から電子シャッタ制御と呼ばれる。ここでは、電子シャッタは電荷蓄積時間を意味する。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は次の要素からなる。
▲１▼ハウジング温度を計測し、その温度に対するハウジング成分に対する検知素子出力を求め、その結果を用いて、赤外線検知素子出力を構成する各成分であるハウジング成分，シーン成分，オフセット成分の割合を求める。ここで、オフセット成分はシーン成分が入射されていない時（赤外線入射パワーが０）における赤外線検知器の出力をいう。
▲２▼実測データを基に作成した各成分補正用校正データを前記各成分毎の割合で加算し、これの逆数を検知器出力に乗算することにより、入出力特性を補正する。
【００２５】
赤外線検出器を構成する素子（以下検知素子という）の出力をｄ（ｎ）、全検知素子平均出力レベルをＭとして、ｄ（ｎ）、Ｍはそれぞれ次式で表わすことができる。
【００２６】
ｄ（ｎ）＝｛ｓ（ｎ）＋ｈ（ｎ）｝・ｒ（ｎ）＋ｏ（ｎ）　　　　（１）
Ｍ＝（ｓ＋ｈ）・ｒ＋ｏ＝ｓ・ｒ＋ｈ・ｒ＋ｏ（ｎ）　　　　　　　　　　　　（２）
ここで、ｓ（ｎ）は検知素子ｉに入射するシーンからの赤外線パワー、ｈ（ｎ）は検知素子ｉに入射するハウジングからの赤外線パワー、ｓ及びｈはｓ（ｎ）及びｈ（ｎ）の全検知素子（ｉ＝１からＮ）に対する平均値、ｒ（ｎ）は検知素子ｉの感度（レスポンシビティ）、ｒは全検知素子平均の感度、ｏ（ｎ）は検知素子ｎのオフセット出力、ｏはｏ（ｎ）の全検知素子平均値である。
【００２７】
（１）式をｓ・ｒ、ｈ・ｒ、ｏを用いて変形すると、以下のようになる。
【００２８】
【数１】
2004117254.tif 000003
【００２９】
ハウジング温度を計測し、その温度に対応するハウジング成分平均出力ｈ・ｒ、その全検知素子出力レベルＭに対する割合ＨＲを求め、更にｏのＭに対する割合ＯＲを求めると、シーン成分平均出力ｓ・ｒの全検知素子平均出力Ｍに対する割合は
（１−ＨＲ−ＯＲ）となる。このことを利用すると、（３）式は以下のようになる。
【００３０】
【数２】
2004117254.tif 000004
【００３１】
（５）式でｓｐ（ｎ）＝｛ｓ（ｎ）・ｒ（ｎ）｝／（ｓ・ｒ）、
ｈｐ（ｎ）＝｛ｈ（ｎ）・ｒ（ｎ）｝／（ｈ・ｒ）、
ｏｐ（ｎ）＝ｏ（ｎ）／ｏは、それぞれシーン成分、ハウジング成分、オフセット成分各々の平均値に対する各検知素子の出力を示すものである。そこで、これらの値を、事前に求め、メモリデータとして格納しておき、計算に使用するようにしておけば、光学系シェーディングに起因するシーン入射成分照度分布ｓ（ｎ）、ハウジング成分照度分布ｈ（ｎ）、及び検知素子毎の感度バラツキｒ（ｎ）とオフセット成分バラツキｏ（ｎ）を補正することができる。
【００３２】
ここで、オフセット成分は、赤外線入射パワーが０の時の検知素子出力に相当する。赤外線撮像装置で赤外線入射パワー０の状態を生成することは困難であるが、検知素子出力を赤外線入射パワーが小さい場合を基準条件として、基準条件における出力及び基準条件からの検知素子出力の変化量を評価する方法をとればオフセット成分を考慮することができる。
【００３３】
図１は本発明の原理説明図である。この場合は、検知素子出力がシーン成分とハウジング成分のみから構成され、オフセット成分が無視できる場合の説明図である。（ａ）に示すように、検知素子出力はシーン成分とハウジング成分が加算されたものである。即ち、全検知素子出力の平均レベルがＭで表される場合、Ｍはハウジング成分平均レベルＨと、シーン成分平均レベルＳとが加算されたものである。ハウジング成分Ｈの割合をＨＲとすると、その割合ＨＲ＝Ｈ／Ｍで表される。この時、シーン成分の割合ＳＲ＝（＝Ｓｎ／Ｍ）＝１−ＨＲで表される。
【００３４】
ハウジング成分出力レベルはハウジングから検知素子に入射する赤外線強度に依存し、この赤外線強度は光学系と検知素子が同じものであれば、ハウジング温度で決まる。事前にハウジング温度に対するハウジング成分出力レベルの関係を求めて変換テーブルを作成しておき、ハウジング温度を計測し、変換テーブルで変換することによりハウジング成分出力レベルＨを求めることができる。
【００３５】
全検知素子出力現在値は、例えば平均レベルＭとして求めることができる。シーン成分出力レベル自体を直接的に求めることはできないが、前記検知素子出力現在値からハウジング成分出力レベルＨを差し引いた残余となる。（ｂ）に示すハウジング成分及びシーン成分のプロファイルｈｐ（ｎ）、ｓｐ（ｎ）は、光学系、検知素子の構成／構造によって決まるものであり、事前に用意しておくことができる。
【００３６】
検知素子出力現在値のレベル分布、即ち、任意位置の検知素子ｎに対する出力レベル値ｄ（ｎ）は、前記検知素子出力現在値（平均値Ｍ）、Ｍに対するハウジング成分Ｈの比率ＨＲ、及びハウジング成分とシーン成分のプロファイルｈｐ（ｎ）、ｓｐ（ｎ）から以下の式で表わすことができる。
ｄ（ｎ）＝Ｍ・ＳＲ・ｓｐ（ｎ）＋Ｍ・ＨＲ・ｈｐ（ｎ）
＝Ｍ・｛（１−ＨＲ）・ｓｐ（ｎ）＋ＨＲ・ｈｐ（ｎ）｝
＝Ｍ・｛ＨＲ・（ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））＋ｓｐ（ｎ）｝
即ち、ＨＲ、ｈｐ（ｎ）、ｓｐ（ｎ）によって全検知素子出力のプロファイル
ｐｒｆ（ｎ）＝ＨＲ・（ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））＋ｓｐ（ｎ）
が計算できることになる。このプロファイルｐｒｆ（ｎ）の逆数を任意位置の検知素子ｎの出力レベルｄ（ｎ）に乗算することにより、つまり、出力レベルｄ（ｎ）をｐｒｆ（ｎ）で除算することにより、検知素子ｎの出力レベルは平均値Ｍとなる。即ち、全検知素子の出力レベル値が平均値Ｍとなり、目的とするレベル分布の均一化、入出力特性補正が行なわれることになる。
【００３７】
次に、入出力特性補正の実施について説明する。ハウジング温度をハウジング成分Ｈに変換する変換テーブル、各成分プロファイルｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）、及びｓｐ（ｎ）を事前に作成し、メモリに格納しておく。これらのデータと、任意検知素子出力に対する平均レベルＭの計算値を使用すると、上式の
ＨＲ・（ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））＋ｓｐ（ｎ）が得られる。この値で、任意素子出力レベルｄ（ｎ）を除算すると、その結果はｍとなり、検知素子出力におけるレベル分布が補正され、全素子均一な出力レベルＭになる。
【００３８】
ｄ（ｎ）／｛ＨＲ・（ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））＋ｓｐ（ｎ）｝＝Ｍ
図２は本発明の第１の実施の形態例の動作原理説明図である。この場合、図１に示す場合と異なり、シーン成分、ハウジング成分に加えてオフセット成分が含まれる場合の説明図である。この場合、（ａ）に示すように、平均値Ｍは、ハウジング成分ＤＨ、シーン成分ＤＳ及びオフセット成分Ｌから構成される。このプロファイルは、（ｂ）に示すようなものとなる。
【００３９】
ハウジング温度を基準背景温度からの変化として計測し、ハウジング成分出力を基準背景温度に対する検知素子出力からの変化量ＤＨとして規定する。同様に、シーン成分出力も基準出力からの変化量ＤＳと考える。
【００４０】
オフセット成分出力を基準背景出力によって代表することとし、基準背景出力のレベルＬとプロファイルＩｐ（ｎ）、ハウジング成分出力変化量ＤＨ及びハウジング成分変化量に対するプロファイルｈｐ（ｎ）、及びシーン成分出力変化量に対するプロファイルｓｐ（ｎ）は、各々事前に確定でき、例えばメモリに格納しておくことができる。
【００４１】
検知素子出力現在値のレベル分布、即ち、任意位置の検知素子ｎに対する出力レベル値ｄ（ｎ）は、前記検知素子出力現在値（平均レベルＭ）、Ｍに対するハウジング成分Ｈの比率ＨＲ、オフセット成分Ｌの比率ＬＲ、及びハウジング成分、シーン成分、オフセット成分のプロファイルｈｐ（ｎ）、ｓｐ（ｎ）、ｌｐ（ｎ）から以下の式で表わすことができる。
ｄ（ｎ）＝Ｍ・ＳＲ・ｓｐ（ｎ）＋Ｍ・ＨＲ・ｈｐ（ｎ）
＋Ｍ・ＬＲ・ｌｐ（ｎ）
＝Ｍ・｛（１−ＨＲ−ＬＲ）・ｓｐ（ｎ）＋ＨＲ・ｈｐ（ｎ）
＋ＬＲ・ｌｐ（ｎ）｝
＝Ｍ・｛ＨＲ・（ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））＋ＬＲ・（ｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）
）＋ｓｐ（ｎ）｝
即ち、ＨＲ、ｈｐ（ｎ）、ｓｐ（ｎ）、ＬＲ、ｌｐ（ｎ）によって全検知素子出力のプロファイル
ｐｒｆ（ｎ）＝ＨＲ・（ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））＋ＬＲ・（ｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））＋ｓｐ（ｎ）
が計算できることになる。このプロファイルｐｒｆ（ｎ）の逆数を任意位置の検知素子ｎの出力レベルｄ（ｎ）に乗算することにより、つまり、出力レベルｄ（ｎ）をｐｒｆ（ｎ）で除算することにより、検知素子ｎの出力レベルは平均レベルＭとなる。即ち、全検知素子の出力レベル値が平均レベルＭとなり、目的とするレベル分布の均一化、入出力特性補正が行なわれることになる。
【００４２】
次に、入出力特性補正の実施について説明する。ハウジング温度をハウジング成分Ｈに変換する変換テーブル、各成分プロファイル｛ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝、｛ｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝、及びｓｐ（ｎ）を事前に作成し、メモリに格納しておく。これらのデータと、任意検知素子出力に対する平均レベルＭの計算値を使用すると、上式の
ＨＲ・（ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））＋ＬＲ・（ｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））
＋ｓｐ（ｎ）が得られる。この値で、任意素子出力レベルｄ（ｎ）を除算すると、その結果はＭとなり、検知素子出力におけるレベル分布が補正され、全素子均一な出力レベルＭになる。
【００４３】
ｄ（ｎ）／｛ＨＲ・（ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））＋ＬＲ・（ｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））＋ｓｐ（ｎ）｝＝Ｍ
（１）図３は本発明の原理ブロック図である。この原理ブロック図で示される発明の原理は図１で説明したものである。図において、１０は赤外線を検知する赤外線検知部である。該赤外線検知部１０は、赤外線光学系１と、赤外線を検出する検知素子よりなる赤外線検知器２と、該赤外線検知器２の出力を増幅するアンプ３と、該アンプ３の出力をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路４と、赤外線光学系１を保護するハウジング５と、赤外線検知部１０の温度Ｔを検出する温度センサ６より構成されている。該温度センサ６は、光学系鏡筒又は光学系・検知素子固定部分等のハウジングの温度を検出するものである。
【００４４】
１１は該温度センサ６の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、１２は該Ａ／Ｄ変換回路１１の出力をハウジング成分出力レベルに変換する変換テーブル、１３は前記赤外線検知部１０の出力を受けてフレーム毎の平均レベルＭを求める演算回路、１４は変換されたハウジング成分出力レベルＨのフレーム毎平均レベルＭに対する割合Ｈ／Ｍを計算する除算回路である。
【００４５】
１５はハウジング成分出力Ｈのプロファイルｈｐ（ｎ）とシーン入射成分出力Ｓｎのプロファイルｓｐ（ｎ）の差を格納する補正データ１メモリ、１６はシーン入射成分出力のプロファイルｓｐ（ｎ）を格納する補正データ２メモリ、１７は前記ハウジング成分出力レベルの割合Ｈ／Ｍと補正データ１メモリの値（ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））を乗算する乗算回路、１８は該乗算結果と補正データ２メモリの値を加算する加算回路、１９は該加算回路１８の結果によりＡ／Ｄ変換された赤外線検知部１０の出力を除算する除算回路である。そして、該除算回路１９の出力が補正出力となっている。
【００４６】
このように構成された装置において、赤外線検知部１０は、温度Ｔにおける赤外線検知器２の出力をディジタルデータとして出力する。演算回路１３は赤外線検知部１０の出力を受けてフレーム毎の平均レベルＭを演算する。一方、Ａ／Ｄ変換回路１１は、温度センサ６の出力をディジタルデータに変換して変換テーブル１２にその出力をアドレスとして与える。該変換テーブル１２には、温度とハウジング成分出力の関係を示すテーブルが予め記憶されている。該変換テーブル１２は、温度Ｔにおけるハウジング成分Ｈを出力する。
【００４７】
除算回路１４は、演算回路１３の出力Ｍと、変換テーブル１２の出力Ｈを受けてハウジング成分Ｈの現在の平均値Ｍに対する割合Ｈ／Ｍを演算する。一方、補正データ１メモリ１５は、ハウジング成分出力Ｈのプロファイルｈｐ（ｎ）とシーン入射成分出力Ｓのプロファイルｓｐ（ｎ）の差ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）を出力する。この結果、除算回路１４の出力と補正データ１メモリ１５の出力を受ける乗算回路１７の出力は、
（Ｈ／Ｍ）・｛ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝
となる。
【００４８】
一方、補正データ２メモリ１６は、シーン成分プロファイルｓｐ（ｎ）を出力する。乗算回路１７と補正データ２メモリ１６の出力は、加算回路１８により加算され、その出力ｐｒｆ（ｎ）は、
ｐｒｆ（ｎ）＝　（Ｈ／Ｍ）・｛ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝＋ｓｐ（ｎ）＝ＨＲ・｛ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝＋ｓｐ（ｎ）
となる。
【００４９】
一方、赤外線検知部１０の出力ｄ（ｎ）は、前述したように、
ｄ（ｎ）＝Ｍ・｛ＨＲ・（ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））＋ｓｐ（ｎ）｝
と表わされる。
【００５０】
除算回路１９は、赤外線検知部１０の出力ｄ（ｎ）を、加算回路１８の出力で除算するから、その出力は以下に示すように、
【００５１】
【数３】
2004117254.tif 000005
【００５２】
となり、補正出力はＭとなり、入出力特性の補正がなされたことになる。即ち、ハウジング成分等の影響による補正がなされた赤外線出力が得られることになる。
（２）請求項２記載の発明は、赤外線を検知する赤外線検知部と、光学系鏡筒又は光学系・検知素子固定部分等のハウジングの温度を検出する温度センサと、該温度センサの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、該Ａ／Ｄ変換回路の変換出力において基準背景温度との差温度を算出する減算回路と、該差温度をハウジング成分出力レベル変化に変換する変換テーブルと、前記赤外線検知部の出力を受けてフレーム毎の平均レベルを求める演算回路と、変換されたハウジング成分出力レベル変化の赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合を計算する除算回路と、基準背景温度に対する出力レベルを格納する基準レベルメモリと、該基準レベルメモリの値の赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合（基準レベル割合）を計算する除算回路と、ハウジング成分出力変化のプロファイルとシーン入射成分出力の基準背景出力からの変化に対するプロファイルの差を格納する補正データ１メモリと、シーン入射成分出力の基準背景出力からの変化に対するプロファイルを格納する補正データ２メモリと、基準背景出力のプロファイルを格納する補正データ３メモリと、前記ハウジング成分出力変化レベルの割合と補正データ１メモリの値を乗算する乗算回路と、前記基準レベル割合と補正データ３メモリの値を乗算する乗算回路と、該２個の乗算結果と補正データメモリ２の値を加算する加算回路と、該加算回路の結果によりＡ／Ｄ変換された赤外線検知素子出力を除算する除算回路とを有し、該除算回路の出力を補正出力とすることを特徴としている。
【００５３】
このように構成すれば、ハウジング成分及びオフセット成分の影響による補正がなされた赤外線出力を得ることができる。
（３）請求項３記載の発明は、前記Ａ／Ｄ変換出力をハウジング成分出力レベルに変換する変換テーブルが単位電子シャッタ値に対する値を出力するものであり、ハウジング成分出力レベルの赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合を計算する前段に、ハウジング成分出力レベルを現在使用の電子シャッタ値に対応する値に換算するために前記変換テーブル出力値と電子シャッタ値とを乗算する乗算回路を有することを特徴とする。
【００５４】
この発明は、電子シャッタが使用される場合の入出力特性補正方法を与えるものである。赤外線検知素子出力は、蓄積された電荷量に比例するものであり、電荷量は電子シャッタ速度に比例する。即ち、電子シャッタ速度を速くすれば、蓄積電荷量は小さくなり、シャッタ速度を遅くすると、蓄積電荷量は増大する。従って、図１又は図２において、ハウジング成分出力レベル及び基準背景出力レベルを赤外線検知部出力の現在値に対すると同じ電子シャッタ値になるように計算することにより、電子シャッタの影響を除くことができる。
【００５５】
一方、ハウジング成分、シーン成分、基準背景成分に対するプロファイルは、各々平均値を１とする相対値として規定しており、電子シャッタの影響は含まれない。以上のことにより、赤外線検知素子が如何なる電子シャッタで使用されていても、正常な入出力特性補正が可能となる。
（４）請求項４記載の発明は、前記差温度をハウジング成分出力レベル変化に変換する変換テーブルが単位電子シャッタ値に対する値を出力するものであり、変換されたハウジング成分出力レベル変化の赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合を計算する除算回路の前段において、変換されたハウジング成分出力レベル変化を現在使用の電子シャッタ値に対応する値に換算するために前記変換テーブル出力値と電子シャッタ値とを乗算する乗算回路を有すると共に、前記基準背景温度に対する出力レベルを格納する基準レベルメモリにおける値が電子シャッタに対応するものであり、該基準レベルメモリの値の赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合を計算する前段において、前記基準レベルを現在使用の電子シャッタ値に対応する値に変換するために前記基準レベルメモリ値と電子シャッタ値とを乗算する乗算回路を有することを特徴とする。
【００５６】
赤外線検知素子出力は、蓄積された電荷量に比例するものであり、電荷量は電子シャッタ速度に比例する。従って、図１又は図２において、ハウジング成分出力レベル及び基準背景出力レベルを赤外線検知部出力の現在値に対すると同じ電子シャッタ値になるように計算することにより、電子シャッタの影響を除くことができる。
（５）請求項５記載の発明は、赤外線を検知する赤外線検知部と、光学系鏡筒又は光学系・検知器固定部分等のハウジングの温度を検出する温度センサと、該温度センサの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、該Ａ／Ｄ変換回路の出力において基準背景温度との差温度を算出する減算回路と、該差温度をハウジング成分出力レベル変化に変換する変換テーブルと、（シーン成分出力のプロファイル−ハウジング成分出力のプロファイル）に相当するプロファイルを格納する補正データ１メモリと、前記変換テーブル出力と電子シャッタ値を乗算する乗算回路１と、該乗算回路１の出力と補正データ１メモリからの補正データとの乗算を行なう乗算回路２と、基準背景出力レベル平均値×（シーン成分出力のプロファイル−基準背景出力のプロファイル）に相当するレベル分布を有する補正データ２を格納する補正データ２メモリと、補正データ２メモリ出力と電子シャッタ値とを乗算する乗算回路３と、前記乗算回路２及び乗算回路３の出力とＡ／Ｄ変換された赤外線検知素子出力を加算する加算回路と、シーン成分出力のプロファイルを格納する補正データ３メモリと、前記加算回路出力を補正データ３メモリに格納した補正データにより除算する除算回路とを有し、該除算回路の出力を補正出力とすることを特徴とする。
【００５７】
このように構成すれば、ハウジング成分及び基準背景出力成分の影響を除去した赤外線出力を得ることができる。
【００５８】
また、この発明において、前記補正データ１メモリ、補正データ２メモリ、補正データ３メモリ、ハウジング成分出力変換テーブル、基準背景出力メモリに格納される値が、ハウジング及びシーンを代表する面黒体光源の温度が、それぞれ基準背景温度にある場合、一方のみを交互に基準背景温度から一定温度だけ変化させた場合の赤外線検知素子出力データから作成されることを特徴とする。
【００５９】
このように構成すれば、高精度な入出力特性補正が可能となり、シーン情報を正確に反映した画像データを出力することができる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
【００６１】
先ず、図３に示す原理ブロック図について更に詳細に説明する。この例では、ハウジング温度センサ６からの出力がＡ／Ｄ変換回路１１によりＡ／Ｄ変換され、その出力が変換テーブル１２に格納されたテーブルによりハウジング成分出力Ｈに変換される。ここで、変換テーブル１２、補正データ１メモリ１５及び補正データ２メモリ１６としては、例えばＲＯＭが用いられる。
【００６２】
一方、アンプ３で増幅され、続くＡ／Ｄ変換回路４によりＡ／Ｄ変換された赤外線検知素子出力ｄ（ｎ）について、演算回路１３によりフレーム毎の平均レベルＭを計算する。次に、除算回路１４により、フレーム毎の平均レベルＭにより前記ハウジング成分出力Ｈを除算する。この結果、除算回路１４の出力はＨ／Ｍとなる。
【００６３】
この除算結果Ｈ／Ｍと、補正データ１メモリ１５から読み出された補正データ１を乗算回路１７により乗算する。乗算結果は、Ｈ／Ｍ・｛ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝となる。ここで、Ｈ／ＭはＨＲと同じである。更にこの乗算結果と、補正データ２メモリ１６から読み出された補正データ２とが加算回路１８で加算される。加算結果は、以下の通りである。
Ｈ／Ｍ・｛ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝＋ｓｐ（ｎ）
ここで平均レベルＭとハウジング成分出力Ｈはフレーム毎の値であるが、補正データ１及び補正データ２は各素子毎に規定された値である。従って、加算結果ｐｒｆ（ｎ）も各素子毎に出力される。この加算結果ｐｒｆ（ｎ）と赤外線検知素子出力ｄ（ｎ）の素子毎の値が除算回路１９で除算される。この結果、除算回路１９の出力は、次式で表される。
Ｍ・｛ＨＲ・（ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））＋ｓｐ（ｎ）｝が
ＨＲ・（ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ））＋ｓｐ（ｎ）で除算される結果、ｄ（ｎ）はＭとなり、入出力特性が補正された出力となる。ここで、乗算回路１７、加算回路１８及び除算回路１９の計算は、例えばゲートアレイ又はＦＰＧＡ（大規模ゲートアレイ）を用いて構成することができる。
【００６４】
変換テーブル１２は、ハウジング温度を　アドレスとしてその内容を読み出すことにより、該ハウジング温度に対応するハウジング成分出力Ｈが得られる。この場合に、例えばハウジング温度範囲を１００゜Ｃとすると、１００個のアドレスがあれば、１゜Ｃ刻みでハウジング成分出力を求めることができ、変換テーブル１２に必要なＲＯＭ容量はごく小さいものですむ。
【００６５】
補正データ１メモリ１５及び補正データ２メモリ１６は、検知素子番号をアドレスとして読み出される。検知素子数を１００×１００とすると、アドレス数は１００００となる。ここで、各素子に対する補正データを１６ビットとすると、必要なＲＯＭ容量は、１６０Ｋビットとなる。この程度の容量のＲＯＭは容易に入手できるものであり、実際的には補正データ１メモリ１５、補正データ２メモリ１６、変換テーブル１２を１個のＲＯＭに格納することができる。補正データ１メモリ１５、補正データ２メモリ１６、変換テーブル１２に格納するデータは、例えば図７に示す手順で作成することができる（詳細後述）。
【００６６】
図４は本発明の第１の実施の形態例を示すブロック図である。この原理ブロック図で示される発明の原理は図２で説明したものである。図３と同一のものは、同一の符号を付して示す。この発明は、ハウジング温度を基準温度からの変化量として規定し、鏡筒及びシーンの温度が基準温度である時の検知素子出力レベルを基準背景出力レベルＬとして使用するものである。
【００６７】
図において、１０は赤外線を検知する赤外線検知部である。該赤外線検知部１０は、赤外線光学系１と、赤外線を検出する検知素子よりなる赤外線検知器２と、該赤外線検知器２の出力を増幅するアンプ３と、該アンプ３の出力をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路４と、赤外線光学系１を保護するハウジング５と、赤外線検知部１０の温度Ｔを検出する温度センサ６より構成されている。該温度センサ６は、光学系鏡筒又は光学系・検知素子固定部分等のハウジングの温度を検出するものである。
【００６８】
１１は該温度センサ６の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、３０は基準背景温度相当ディジタル値Ｔ０を記憶しておくレジスタ、３１はＡ／Ｄ変換回路１１の出力Ｔを加算端子に、前記レジスタ３０の出力（基準温度）を減算端子に受ける減算回路、２１は該減算回路３１の出力を受けてハウジング成分出力の出力変化を変換テーブルとして記憶する変換テーブルである。該変換テーブル２１には、ハウジング温度Ｔと基準背景温度Ｔ０との差分に応じたハウジング成分変化量が記憶されている。
【００６９】
２０は基準背景出力レベルＬを記憶するメモリ（例えばＲＯＭ）、１３は赤外線検知部１０の出力を受けてフレーム毎の平均レベルＭを求める演算回路である。２２は該演算回路１３の出力と、基準背景出力レベルＬを受けてその比率Ｌ／Ｍ（＝ＬＲ）を求める除算回路である。２３は演算回路１３の出力である平均レベルＭと変換テーブル２１のハウジング出力変化ＤＨとを受けてこれらの値の比率を求める除算回路である。該除算回路２３の出力は、ＨＲ＝ＤＨ／Ｍで表わされる。
【００７０】
２５はプロファイルｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）を記憶している補正データ３メモリ、１５はプロファイルｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）を記憶している補正データ１メモリ、１６はプロファイルｓｐ（ｎ）を記憶している補正データ２メモリである。
【００７１】
２４は除算回路２２の出力であるＬＲと、ｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）を出力する補正データ３メモリ１５の出力を受けて乗算を行なう乗算回路である。該乗算回路２４の出力は、ＬＲ｛ｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝で表わされる。１７は除算回路２３の出力であるＨＲと、ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）を出力する補正データ１メモリ１５の出力を受けて演算を行なう乗算回路である。該乗算回路１７の出力は、ＨＲ｛ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝で表わされる。補正データ２メモリ１６にはシーン成分ｓｐ（ｎ）が記憶されている。
【００７２】
１８は乗算回路２４、乗算回路１７及び補正データ２メモリ１６の出力を受けて、これら出力を加算する加算回路である。その出力は、
ＬＲ・｛ｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝＋ＨＲ｛ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝＋ｓｐ（ｎ）で表わされる。１９は赤外線検知部１０の出力であるｄ（ｎ）と加算回路１８の出力ｐｒｆ（ｎ）を受けて、除算ｄ（ｎ）／ｐｒｆ（ｎ）を演算する除算回路である。該除算回路１９の出力が入出力特性補正データとなっている。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００７３】
赤外線検知部１０は、温度Ｔにおける赤外線検知器２の出力をディジタルデータとして出力する。演算回路１３は赤外線検知部１０の出力を受けてフレーム毎の平均値Ｍを演算する。一方、Ａ／Ｄ変換回路１１は、温度センサ６の出力をディジタルデータに変換して、その出力を減算回路３１に与える。該減算回路３１の他方の入力には、レジスタ３０に記憶されている基準背景温度相当ディジタル値Ｔ０が与えられる。該減算回路３１は、ハウジング温度Ｔと基準温度Ｔ０の差分Ｔ−Ｔ０をハウジング成分出力変化変換テーブル２１にアドレスデータとして与える。
【００７４】
変換テーブル２１は、差温度に対応するハウジング成分ＤＨを出力する。除算回路２３は、演算回路１３の出力である平均値Ｍと、変換テーブル２１の出力であるハウジング成分ＤＨを受けて比率ＨＲを求める。ＨＲ＝ＤＨ／Ｍで与えられる。
【００７５】
一方、除算回路２２は、基準背景出力レベルメモリ２０の出力Ｌと演算回路１３の出力である平均値Ｍを入力して比率ＬＲを求める。ＬＲ＝Ｌ／Ｍで与えられる。乗算回路２４は、該除算回路２２の出力ＬＲと、補正データ３メモリ２５の出力であるｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）を受けて、これらの値の乗算を行なう。従って、該乗算回路２４の出力は、ＬＲ・｛ｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝となる。
【００７６】
また、乗算回路１７は、除算回路２３の出力であるＨＲと補正データ１メモリの出力であるｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）を受けて、これらの値の乗算を行なう。従って、該乗算回路１７の出力は、ＨＲ・｛ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝となる。
【００７７】
加算回路１８は、乗算回路２４の出力と、乗算回路１７の出力と、補正データ２メモリ１６の出力であるｓｐ（ｎ）を受けて、これらの加算を行なう。従って、該加算回路１８の出力ｐｒｆ（ｎ）は、以下の式で表わされる。
【００７８】
【数４】
2004117254.tif 000006
【００７９】
一方、赤外線検知部１０の出力ｄ（ｎ）は、次式で表わされる。
【００８０】
【数５】
2004117254.tif 000007
【００８１】
除算回路１９は、赤外線検知部１０の出力ｄ（ｎ）を加算回路１８の出力であるｐｒｆ（ｎ）で除算するので、その除算結果は、
【００８２】
【数６】
2004117254.tif 000008
【００８３】
となる。以上より明らかなように、任意素子出力レベルｄ（ｎ）をｐｒｆ（ｎ）で除算すると、その結果はＭとなり、検知素子出力におけるレベル分布が補正され、全素子均一な出力レベルＭになる。
【００８４】
図５は本発明の第２の実施の形態例を示すブロック図である。図４と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、１０は赤外線を検知する赤外線検知部である。該赤外線検知部１０は、赤外線光学系１と、赤外線を検出する検知素子よりなる赤外線検知器２と、該赤外線検知器２の出力を増幅するアンプ３と、該アンプ３の出力をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路４と、赤外線光学系１を保護するハウジング５と、赤外線検知部１０の温度Ｔを検出する温度センサ６より構成されている。該温度センサ６は、光学系鏡筒又は光学系・検知素子固定部分等のハウジングの温度を検出するものである。
【００８５】
１１は該温度センサ６の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、３０は基準背景温度相当ディジタル値を記憶しておくレジスタ、３１はＡ／Ｄ変換回路１１の出力を加算端子に、前記レジスタ３０の出力（基準温度）を減算端子に受ける減算回路、３２は該減算回路３１の出力を受けてハウジング成分出力の出力変化（単位シャッタ換算値）を変換テーブルとして記憶する変換テーブルである。該変換テーブル３２には、ハウジング温度Ｔと基準背景温度Ｔ０との差分に応じたハウジング成分が記憶されている。該変換テーブル３２の変換値をＳＤＨとする。
【００８６】
３３は基準背景出力レベル（単位シャッタ換算値）ＳＬが記憶されているメモリである。１３は赤外線検知部１０の出力を受けて、フレーム毎の平均レベルＭを求める演算回路である。３４は変換テーブル３２の出力ＳＤＨとシャッタ値Ｓとを乗算する乗算回路、３５はメモリ３３の出力ＳＬとシャッタ値Ｓとを乗算する乗算回路である。
【００８７】
３６は、演算回路１３の出力Ｍと、乗算回路３５の出力とを受けて、乗算回路３５の出力をＭで除算する除算回路、３７は乗算回路３４の出力ＤＨと演算回路１３の出力Ｍを受けて、乗算回路３４の出力をＭで除算する除算回路である。２４は、除算回路３６の出力と補正データ３メモリの出力ｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）を受けて、これらの値の乗算を行なう乗算回路、１７は除算回路３７の出力と補正データ１メモリの出力ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）を受けてこれらの値の乗算を行なう乗算回路である。
【００８８】
１８は、乗算回路２４の出力と、乗算回路１７の出力と、補正データ２メモリ１６の出力とを加算する加算回路、１９は赤外線検知部１０の出力ｄ（ｎ）と、加算回路１８の出力ｐｒｆ（ｎ）を受けて、ｄ（ｎ）／ｐｒｆ（ｎ）を演算する除算回路である。該除算回路１９の出力が入出力特性補正がなされた補正出力である。
【００８９】
２５は、プロファイルｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）を記憶している補正データ３メモリ、１５はプロファイルｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）を記憶している補正データ１メモリ、１６はプロファイルｓｐ（ｎ）を記憶している補正データ２メモリである。４０は赤外線検知出力の補正出力である除算回路１９の出力を受ける上位システム、４１は該上位システム４０からの電子シャッタ指令を受ける電子シャッタ制御回路である。上位システム４０としては、例えば画像処理装置が用いられる。該電子シャッタ制御回路４１の出力（シャッタ値）Ｓは、赤外線検知器２、乗算回路３４、乗算回路３５に与えられている。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００９０】
図５に示す実施の形態例は、図４に示す実施の形態例に比較して、変換テーブル３２に記憶されたハウジング成分変化量及びメモリ３３に記憶された基準背景出力レベルが単位電子シャッタ値に換算された値を使用し、これらの出力を各々電子シャッタ値（シャッタ値Ｓ）と乗算した結果を用いてハウジング成分比率ＨＲ及び基準背景出力比率ＬＲを求める点が異なっている。その他の構成はほぼ同じである。
【００９１】
赤外線検知部１０は、温度Ｔにおける赤外線検知器２の出力をディジタルデータとして出力する。演算回路１３は赤外線検知部１０の出力を受けてフレーム毎の平均レベルＭを演算する。一方、Ａ／Ｄ変換回路１１は、温度センサ６の出力をディジタルデータに変換して、その出力を減算回路３１に与える。該減算回路３１の他方の入力には、レジスタ３０に記憶されている基準背景温度相当ディジタル値Ｔ０が与えられる。該減算回路３１は、ハウジング温度Ｔと基準温度Ｔ０の差分Ｔ−Ｔ０をハウジング成分出力変化変換テーブル３２にアドレスデータとして与える。
【００９２】
変換テーブル３２は、差温度に対応するハウジング成分ＳＤＨを出力する。該変換テーブル３２の出力ＳＤＨは、続く乗算回路３４に入る。該乗算回路３４には、シャッタ値Ｓが入力されており、該乗算回路３４は、このシャッタ値Ｓとハウジング成分ＳＤＨとを乗算する。該乗算回路３４の出力ＤＨは、ＤＨ＝Ｓ・ＳＤＨとなる。
【００９３】
乗算回路３４の出力は、除算回路３７に入る。該除算回路３７はハウジング成分の平均レベルＭに対する比率ＨＲを計算する。該除算回路３７には、平均レベルＭが入力されており、該除算回路３７の出力ＨＲは、ＨＲ＝ＤＨ／Ｍとなる。
【００９４】
一方、乗算回路３５には、基準背景出力レベルＳＬと、シャッタ値Ｓが入っており、該乗算回路３５はこれら値を乗算し、その出力ＬはＬ＝Ｓ・ＳＬとなる。該乗算回路３５の出力Ｌは除算回路３６に入る。該除算回路３６の他方の入力には平均レベルが入力されている。そして、該除算回路３６は基準背景出力レベルＬの平均レベルＭに対する比率ＬＲを計算し、その出力ＬＲはＬＲ＝Ｌ／Ｍとなる。
【００９５】
乗算回路２４は、該除算回路３６の出力ＬＲと、補正データ３メモリ２５の出力であるｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）を受けて、これらの値の乗算を行なう。従って、該乗算回路２４の出力は、ＬＲ・｛ｌｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝となる。
【００９６】
また、乗算回路１７は、除算回路３７の出力であるＨＲと補正データ１メモリ１５の出力であるｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）を受けて、これらの値の乗算を行なう。従って、該乗算回路１７の出力は、ＨＲ・｛ｈｐ（ｎ）−ｓｐ（ｎ）｝となる。
【００９７】
加算回路１８は、乗算回路２４の出力と、乗算回路１７の出力と、補正データ２メモリ１６の出力であるｓｐ（ｎ）を受けて、これらの加算を行なう。従って、該加算回路１８の出力ｐｒｆ（ｎ）は、以下の式で表わされる。
【００９８】
【数７】
2004117254.tif 000009
【００９９】
一方、赤外線検知部１０の出力ｄ（ｎ）は、次式で表わされる。
【０１００】
【数８】
2004117254.tif 000010
【０１０１】
除算回路１９は、赤外線検知部１０の出力ｄ（ｎ）を加算回路１８の出力であるｐｒｆ（ｎ）で除算するので、その除算結果は、
【０１０２】
【数９】
2004117254.tif 000011
【０１０３】
となる。以上より明らかなように、任意素子出力レベルｄ（ｎ）をｐｒｆ（ｎ）で除算すると、その結果はＭとなり、検知素子出力におけるレベル分布が補正され、全素子均一な出力レベルＭになる。
【０１０４】
この実施の形態例によれば、電子シャッタの影響を除いた補正出力を得ることができる。
【０１０５】
上述の実施の形態例では、ハウジング成分及び基準背景レベルの出力をシャッタ値Ｓと乗算した場合について説明したが、これに限るものでない。例えば、ハウジング成分のみの出力とシャッタ値Ｓとを乗算するようにしてもよい。この場合も、電子シャッタの影響を除いた補正出力を得ることができる。
【０１０６】
図６は本発明の第３の実施の形態例を示すブロック図である。図４と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、１０は赤外線を検知する赤外線検知部である。該赤外線検知部１０は、赤外線光学系１と、赤外線を検出する検知素子よりなる赤外線検知器２と、該赤外線検知器２の出力を増幅するアンプ３と、該アンプ３の出力をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路４と、赤外線光学系１を保護するハウジング５と、赤外線検知部１０の温度Ｔを検出する温度センサ６より構成されている。該温度センサ６は、光学系鏡筒又は光学系・検知素子固定部分等のハウジングの温度を検出するものである。
【０１０７】
１１は該温度センサ６の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、３０は基準背景温度相当ディジタル値を記憶しておくレジスタ、３１はＡ／Ｄ変換回路１１の出力を加算端子に、前記レジスタ３０の出力（基準温度）を減算端子に受ける減算回路、２１は該減算回路３１の出力を受けてハウジング成分出力の出力変化を変換テーブルとして記憶する変換テーブルである。該変換テーブル２１には、ハウジング温度Ｔと基準背景温度Ｔ０との差分に応じたハウジング成分変化量が記憶されている。
【０１０８】
４５はハウジング成分変換テーブル３２の出力とシャッタ値Ｓとを乗算する乗算回路、４６は該乗算回路４５の出力と補正データ１メモリ１５’の出力であるｓｐ（ｎ）−ｈｐ（ｎ）とを乗算する乗算回路、４７は補正データ２メモリ１６’の出力であるＳＬ・｛ｓｐ（ｎ）−ｌｐ（ｎ）｝とシャッタ値Ｓとを乗算する乗算回路である。
【０１０９】
４８は赤外線検知部１０の出力であるｄ（ｎ）と、乗算回路４７の出力と、乗算回路４６の出力とを加算する加算回路である。１９は該加算回路４８の出力を受けて、補正データ３メモリ２５の出力であるｓｐ（ｎ）で除算する除算回路である。
【０１１０】
１５’はプロファイルｓｐ（ｎ）−ｈｐ（ｎ）を記憶する補正データ１メモリ、２５はプロファイルｓｐ（ｎ）を記憶する補正データ２メモリ、１６’はＳＬ・（ｓｐ（ｎ）−ｌｐ（ｎ））を記憶する補正データ３メモリである。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【０１１１】
ハウジング温度は、減算回路３１により基準温度Ｔ０からの温度変化として計算され、この温度変化分を変換テーブル２１を介してハウジング成分出力レベル変化量ＳＤＨに変換する。更に、このハウジング成分出力レベルＳＤＨが電子シャッタ値Ｓと乗算回路４５で乗算され、電子シャッタ現在値に対応するハウジング成分出力レベル変化量が求められる。
【０１１２】
この電子シャッタ現在値に対応するハウジング成分出力レベルと、補正データ１メモリ１５’に記憶された値とが乗算回路４６で乗算される。一方、補正データ３メモリ１６’に記憶された補正データ３と、電子シャッタ値とが乗算回路４７で乗算される。そして、この乗算結果と前記乗算回路４６の出力と、赤外線検知部１０の出力ｄ（ｎ）とが加算回路４８で加算される。
【０１１３】
この加算回路出力は、補正データ２メモリ２５に記憶された補正データ２によって除算され、この結果が入出力補正された補正出力となる。この実施の形態例において、補正データ１と電子シャッタ現在値に対応するハウジング成分出力レベルＤＨとの乗算結果は、ＤＨ・｛ｓｐ（ｎ）−ｈｐ（ｎ）｝となる。
【０１１４】
また、補正データ３と電子シャッタ現在値Ｓとの乗算結果は
ＳＬ・｛ｓｐ（ｎ）−ｌｐ（ｎ）｝となる。一方、Ａ／Ｄ変換された検知素子出力ｄ（ｎ）はＳｎを仮定されたシーン成分出力とすると、
ｄ（ｎ）＝Ｓｎ・ｓｐ（ｎ）＋ＤＨ・ｈｐ（ｎ）＋ＳＬ・ｌｐ（ｎ）
であるから、これに前記のＤＨ・｛ｓｐ（ｎ）−ｈｐ（ｎ）｝、
ＳＬ・｛ｓｐ（ｎ）−ｌｐ（ｎ）｝を加算すると、
【０１１５】
【数１０】
2004117254.tif 000012
【０１１６】
のようになる。この結果、平均値は加算前と同じ（Ｓ＋ＤＨ＋ＳＬ）であり、プロファイルがシーン成分プロファイルｓｐ（ｎ）の出力に変換されたことになる。この加算出力を、補正データ２メモリ２５に記憶されたｓｐ（ｎ）により除算することにより、シーン成分Ｓｎが均一な場合には、ハウジング成分の分布や感度、オフセット成分のバラツキによらず、均一な出力（Ｓ＋ＤＨ＋ＳＬ）を得ることができる。
【０１１７】
以上、説明したように、この実施の形態例によれば、ハウジング成分及び基準背景出力成分の影響を除去した赤外線出力を得ることができる。
【０１１８】
図７はメモリデータ作成部の一実施の形態例を示すブロック図である。図において、５０は赤外線検知部を覆う恒温槽である。５１は面黒体光源、５２は該面黒体光源５１の発する温度を制御する温度コントローラ、５３は恒温槽５０を一定の温度になるように制御する温度コントローラである。６０は赤外線検知器２と接続されて、検知器駆動・信号検出・画像データ取得を行なう検知器駆動・信号検出・画像データ取得部である。
【０１１９】
ここでは、前述した補正データ１メモリ、補正データ２メモリ、補正データ３メモリ、変換テーブル、基準背景出力記憶メモリに記憶させるデータの作成方法について説明する。ここで、面黒体光源５１から赤外線光学系１を通過して、赤外線検知器２に入射する赤外線は、赤外線装置の実使用時にはシーン成分に相当するものである。
【０１２０】
ここで、例えば図８に示す温度条件を設定し、各々の温度条件に対する検知器出力データｄ０（ｎ）〜ｄ３（ｎ）を基礎データとして取得する。図８は各温度条件における検知器出力データを示す図である。番号１の例は、面黒体温度がＴＳ゜Ｃ、ハウジング温度がＴＳ゜Ｃ、検知器出力データがｄ０（ｎ）、番号２の例は、面黒体温度がＴＳ＋ＤＴ゜Ｃ、ハウジング温度がＴＳ゜Ｃ、検知器出力データがｄ１（ｎ）、番号３の例は、面黒体温度がＴＳ゜Ｃ、ハウジング温度がＴＳ＋ＤＴ゜Ｃ、検知器出力データがｄ２（ｎ）、番号４の例は、面黒体温度がＴＳ＋ＤＴ゜Ｃ、ハウジング温度がＴＳ＋ＤＴ゜Ｃ、検知器出力データがｄ３（ｎ）である。
【０１２１】
このようにして検知器出力データが求まったら、これらのデータを基礎データとして以下の計算により各メモリデータを作成する。
（ａ）基準背景出力レベルＬ
基準背景温度をＴＳ゜Ｃとし、ｄ０（ｎ）の全検知素子（ｎ＝０〜ｎｍａｘ）に対する平均値をＬとする。
（ｂ）ハウジング成分出力レベルＨ
Ｈはハウジング温度Ｔにおける平均検知素子出力レベルであり、基礎データから次式で計算される。
【０１２２】
【数１１】
2004117254.tif 000013
【０１２３】
変換テーブルには、上式を用いて一定刻み毎の温度について計算し、変換テーブルを作成することができる。
（ｃ）ハウジング成分プロファイルｈｐ（ｎ）
ハウジング成分プロファイルｈｐ（ｎ）は次式による計算値を用いる。
【０１２４】
【数１２】
2004117254.tif 000014
【０１２５】
上式において、分子は各画素のハウジング成分であり、分母はその全素子平均値である。
（ｄ）シーン成分プロファイルｓｐ（ｎ）
シーン成分プロファイルｓｐ（ｎ）は次式による計算値を用いる。
【０１２６】
【数１３】
2004117254.tif 000015
【０１２７】
上式において、分子は各画素のシーン成分出力であり、分母はその全素子平均値である。
（ｅ）基準背景成分プロファイルｌｐ（ｎ）
基準背景成分プロファイルｌｐ（ｎ）は次式による計算値を用いる。
【０１２８】
【数１４】
2004117254.tif 000016
【０１２９】
上式において、分子は各画素のシーン成分出力であり、分母はその全素子平均値である。
【０１３０】
この実施の形態例によれば、高精度な入出力特性補正が可能となり、シーン情報を正確に反映した画像データを出力することができる。
【０１３１】
（付記１）　赤外線を検知する赤外線検知部と、
光学系鏡筒又は光学系・検知素子固定部分等のハウジングの温度を検出する温度センサと、
該温度センサの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、
該Ａ／Ｄ変換回路の出力をハウジング成分出力レベルに変換する変換テーブルと、
前記赤外線検知部の出力を受けてフレーム毎の平均レベルを求める演算回路と、
変換されたハウジング成分出力レベルの赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合を計算する除算回路と、
ハウジング成分出力のプロファイルとシーン入射成分出力のプロファイルの差を格納する補正データ１メモリと、
シーン入射成分出力のプロファイルを格納する補正データ２メモリと、
前記ハウジング成分出力レベルの割合と補正データ１メモリの値を乗算する乗算回路と、
該乗算結果と補正データ２メモリの値を加算する加算回路と、
該加算回路の結果によりＡ／Ｄ変換された赤外線検知部出力を除算する除算回路とを有し、
該除算回路の出力を補正出力とする赤外線撮像装置。
【０１３２】
（付記２）　赤外線を検知する赤外線検知部と、
光学系鏡筒又は光学系・検知素子固定部分等のハウジングの温度を検出する温度センサと、
該温度センサの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、
該Ａ／Ｄ変換回路の変換出力において基準背景温度との差温度を算出する減算回路と、
該差温度をハウジング成分出力レベル変化に変換する変換テーブルと、
前記赤外線検知部の出力を受けてフレーム毎の平均値を求める演算回路と、
変換されたハウジング成分出力レベル変化の赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合を計算する除算回路と、
基準背景温度に対する出力（基準背景出力）レベルを格納する基準レベルメモリと、
該基準レベルメモリの値の赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合（基準レベル割合）を計算する除算回路と、
ハウジング成分出力変化のプロファイルとシーン入射成分出力の基準背景出力からの変化に対するプロファイルの差を格納する補正データ１メモリと、
シーン入射成分出力の基準背景出力からの変化に対するプロファイルを格納する補正データ２メモリと、
基準背景出力のプロファイルを格納する補正データ３メモリと、
前記ハウジング成分出力変化レベルの割合と補正データ１メモリの値を乗算する乗算回路と、
前記基準レベル割合と補正データ３メモリの値を乗算する乗算回路と、
該２個の乗算結果と補正データメモリ２の値を加算する加算回路と、
該加算回路の結果によりＡ／Ｄ変換された赤外線検知素子出力を除算する除算回路とを有し、
該除算回路の出力を補正出力とする赤外線撮像装置。
【０１３３】
（付記３）　前記Ａ／Ｄ変換出力をハウジング成分出力レベルに変換する変換テーブルが単位電子シャッタ値に対する値を出力するものであり、ハウジング成分出力レベルの赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合を計算する前段に、ハウジング成分出力レベルを現在使用の電子シャッタ値に対応する値に換算するため、前記変換テーブル出力値と電子シャッタ値とを乗算する乗算回路を有することを特徴とする付記１記載の赤外線撮像装置。
【０１３４】
（付記４）　前記差温度をハウジング成分出力レベル変化に変換する変換テーブルが単位電子シャッタ値に対する値を出力するものであり、ハウジング成分出力レベル変化の赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合を計算する除算回路の前段において、ハウジング成分出力レベル変化を現在使用の電子シャッタ値に対応する値に換算するために前記変換テーブル出力値と電子シャッタ値とを乗算する乗算回路を有すると共に、前記基準背景温度に対する出力レベルを格納する基準レベルメモリにおける値が電子シャッタに対応するものであり、該基準レベルメモリの値の赤外線検知部出力フレーム毎平均レベルに対する割合を計算する前段において、前記基準レベルを現在使用の電子シャッタ値に対応する値に変換するために前記基準レベルメモリ値と電子シャッタ値とを乗算する乗算回路を有することを特徴とする。
【０１３５】
（付記５）　赤外線を検知する赤外線検知部と、
光学系鏡筒又は光学系・検知器固定部分等のハウジングの温度を検出する温度センサと、
該温度センサの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、
該Ａ／Ｄ変換回路の出力において基準背景温度との差温度を算出する減算回路と、
該差温度をハウジング成分出力レベル変化に変換する変換テーブルと、
（シーン成分出力のプロファイル−ハウジング成分出力のプロファイル）に相当するプロファイルを格納する補正データ１メモリと、
前記変換テーブル出力と電子シャッタ値を乗算する乗算回路１と、
該乗算回路１の出力と補正データ１メモリからの補正データとの乗算を行なう乗算回路２と、
基準背景出力レベル×（シーン成分出力のプロファイル−基準背景出力のプロファイル）に相当するレベル分布を有する補正データ２を格納する補正データ２メモリと、
補正データ２メモリ出力と電子シャッタ値とを乗算する乗算回路３と、
前記乗算回路２及び乗算回路３の出力とＡ／Ｄ変換された赤外線検知素子出力を加算する加算回路と、
シーン成分出力のプロファイルを格納する補正データ３メモリと、
前記加算回路出力を補正データ３メモリに格納した補正データにより除算する除算回路とを有し、
該除算回路の出力を補正出力とする赤外線撮像装置。
【０１３６】
（付記６）　前記補正データ１メモリ、補正データ２メモリ、補正データ３メモリ、ハウジング成分出力変換テーブル、基準背景出力メモリに格納される値が、ハウジング及びシーンを代表する面黒体光源の温度が、それぞれ基準背景温度にある場合、一方のみを交互に基準背景温度から一定温度だけ変化させた場合の赤外線検知素子出力データから作成されることを特徴とする付記１乃至５の何れかに記載の赤外線撮像装置。
【０１３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
（１）請求項１記載の発明によれば、ハウジング成分等の影響による補正がなされた赤外線出力が得られる。
（２）請求項２記載の発明によれば、ハウジング成分及びオフセット成分の影響による補正がなされた赤外線出力を得ることができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、赤外線検知素子が如何なる電子シャッタで使用されていても、正常な入出力特性補正が可能となる。
（４）請求項４記載の発明によれば、ハウジング成分出力レベル及び基準背景出力レベルを赤外線検知部出力の現在値に対すると同じ電子シャッタ値になるように計算することにより、電子シャッタの影響を除くことができる。
（５）請求項５記載の発明によれば、ハウジング成分及び基準背景出力成分の影響を除去した赤外線出力を得ることができる。
【０１３８】
このように、本発明によれば、シェーディング現象と検知素子特性バラツキを同時に補正することができる赤外線撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態例の動作原理説明図である。
【図３】本発明の原理ブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態例を示すブロック図である。
【図７】メモリデータ作成部の一実施の形態例を示すブロック図である。
【図８】各温度条件における検知器出力データを示す図である。
【図９】光学系シェーディングの説明図である。
【図１０】光学系シェーディングの特性を示す図である。
【図１１】ハウジングシェーディングの説明図である。
【図１２】ハウジングシェーディングの特性を示す図である。
【符号の説明】
１　赤外線光学系
２　赤外線検知器
３　アンプ
４　Ａ／Ｄ変換回路
５　ハウジング
１０　赤外線検知部
１１　Ａ／Ｄ変換回路
１２　変換テーブル
１３　演算回路
１４　除算回路
１５　補正データ１メモリ
１６　補正データ２メモリ
１７　乗算回路
１８　加算回路
１９　除算回路
【図１】
2004117254.tif 000017
【図２】
2004117254.tif 000018
【図３】
2004117254.tif 000019
【図４】
2004117254.tif 000020
【図５】
2004117254.tif 000021
【図６】
2004117254.tif 000022
【図７】
2004117254.tif 000023
【図８】
2004117254.tif 000024
【図９】
2004117254.tif 000025
【図１０】
2004117254.tif 000026
【図１１】
2004117254.tif 000027
【図１２】
2004117254.tif 000028