(57)【要約】  本発明は、マトリックスイメージセンサーに関し、さらに具体的には、マトリックスの多様な画素の物理的特性のばらつきに起因する空間ノイズの補正方法に関する。本発明によれば、輝度Ｌによる画素Ｐｉの照明に対応する信号Ｘｉ（Ｌ）を画素ごとに確定し、固定された基準値Ｋ０をこの信号に対して設定し、そして、適正な基準に基づく信号Ｘｉ（Ｌ）−Ｋ０に、当該画素に特有の乗算補正係数を適用することによって補正信号Ｘ＊ｉ（Ｌ）を確定する。この場合、固定された値Ｋ０は、所与の輝度Ｌ０に対して画素がすべてＫ０に等しい同一の信号Ｘｉ（Ｌ０）を供給するように選択され、前記乗算補正係数は、全画素について同一である決定基準輝度Ｌｒに対して画素Ｐｉが供給する信号Ｘｉ（Ｌｒ）から決定される。補正係数は、その画素固有の初期化レジスタＲＥＧ１に保存することが望ましい。この初期化レジスタＲＥＧ１は、輝度を表すカウント周波数の積分時間を修正するための値ｄＴｉを含む。【選択図】  図５
2010536215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックスイメージセンサーに対する感度の補正方法であって、次のステップ、すなわち、
−輝度Ｌによる画素Ｐｉの照明に対応する信号Ｘｉ（Ｌ）を画素ごとに確定するステップと、
−固定された基準値Ｋ０をこの信号に対して設定するステップであって、値Ｋ０は、所与の輝度Ｌ０に対して画素がすべてＫ０に実質的に等しい信号Ｘｉ（Ｌ０）を供給するように選択されるステップと、
−適正な基準に基づく信号Ｘｉ（Ｌ）−Ｋ０に当該画素に特有の乗算補正係数を適用し、かつその乗算の結果にＫ０を加算することによって補正信号Ｘ＊ｉ（Ｌ）を確定するステップであって、前記補正係数は、全画素について同一である決定基準輝度Ｌｒに対して画素Ｐｉが供給する信号Ｘｉ（Ｌｒ）から決定されるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記乗算補正係数が［Ｘ０（Ｌｒ）−Ｋ０］／［Ｘｉ（Ｌｒ）−Ｋ０］に等しく、この場合、Ｘ０（Ｌｒ）は、画素が前記基準輝度Ｌｒによって照明される時に、その画素から得られる補正された信号に対する所要値であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記信号Ｘｉ（Ｌ）が、輝度が増大するとそれだけ大きくなる電流値の時間積分であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
各画素に特有の前記乗算補正係数が、画素ごとに異なる電流の積分時間の形で適用される、ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記乗算補正係数を、画素が輝度Ｌｒの一様な光源によって照明される校正段階の間に各画素について計算することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の感度補正法を用いるマトリックスセンサーであって、各画素が、照明によって変化する電流を供給する感光素子と、前記電流によって変化する周波数を有するパルスを生成する電流−周波数変換素子と、前記積分時間の間作動するパルスカウンタとを含み、前記乗算補正係数はこの積分時間と固定時間Ｔ０との間の比であることを特徴とするマトリックスセンサー。
【請求項７】
画素に特有の可変積分時間が、その画素固有のレジスタから設定され、このレジスタの内容は、各積分サイクルにおいて、Ｘ＊ｉ（Ｌ）／２ｐの値だけ増分され、ここで、ｐは、少なくとも８に等しい整数、好ましくは１２〜１４の間から選択される整数であり、前記補正値Ｘ＊ｉ（Ｌ）は、長い時間にわたって画素が受け取る輝度の平均に相当するゼロ値近傍の正の値もしくは負の値を取ることができることを特徴とする請求項６に記載のマトリックスセンサー。
【請求項８】
ボロメトリックタイプの赤外線撮像用の、請求項６または７に記載のマトリックスセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリックスイメージセンサーに関し、さらに具体的には、マトリックスの多様な個別高感度ドットもしくは画素の物理的特性のばらつきに起因する空間ノイズの補正方法に関する。この空間ノイズは、赤外線イメージセンサーの場合に、それが赤外線放射によって生じる電流を測定する光起電力セルであるか、あるいは、放射によって生成される熱の結果としての温度を測定するボロメトリック素子センサーであるかには関係なく、特に大きくなる。
【背景技術】
【０００２】
空間ノイズは、有効画像の品質を劣化させる偽画像を発生させるか、あるいは、有効画像を使用不可能にさえしてしまう。すなわち、センサーが観察する状景が一様に平均的な輝度の画像であるとすると、センサーが非一様な画像を供給し、その画像は、その非一様性が特定の程度を超えると許容不可能である。さらに、観察される画像はこの一様な輝度のレベルに依存しており、このことは、２つの画素の挙動の違いがそれらが受け取る輝度による場合、このノイズを一層厄介なものにする。
【０００３】
実際、画素の挙動は、基準の輝度レベルに対して生成される信号のレベルに関してだけでなく、輝度に応じて画素の応答曲線が大きくなる勾配に関しても、画素ごとに異なるものである。
【０００４】
マトリックスセンサーにおいてこのように発生する空間ノイズを最小化するために、所与の輝度の一様画像に対して異なる画素の出力信号レベルを測定し、各画素の信号レベルを、全画素が１つの同じ基準を有するように個々にシフトさせる（第１次補正）ことがすでに提案されている。さらにまた、レベルのシフトだけでなく、変化の勾配をも補正するために、２つの異なる一様な輝度レベルに対するレベルを記録する（第２次補正）ことも提案されている。
【０００５】
レベルおよび勾配の両者を補正するために、２つの異なる一様輝度について各画素から得られる信号を測定した後、例えば次のように進めることが可能である。すなわち、
−第１段階において、信号のレベルを、その一様な照明レベルのいずれかに対して全画素に共通な１つの同じ値、すなわち基準値と考え得る値に変換する補正を行う。
−第２段階において、各画素の信号レベルをこの画素に特有の値だけシフトさせた後に、補正された信号の基準値の近傍の変化の勾配が全画素について同じになるように、ゲイン補正を実施する。すなわち、各画素に対して、２つの輝度に対して得られた補正信号間の差異を計算し、各画素に対して、ゲインを乗算したこの差異が全画素に共通の１つの値に等しくなるようにゲインを決定する。続いて、各画素に対して、補正された信号レベルおよび基準値の間の差異にこの画素特有のゲインを乗算するという補正を行う。これは、最終的な信号を得るために共通の基準値に加えられる二重補正信号を与える。
【０００６】
従って、これらの方法は、実際には、レベルのばらつきとさらにゲインのばらつきとを考慮するために、基準輝度になる１つまたは２つの一様な画像に基づく手動校正を必要とするが、これは問題である。さらに、時間経過と共に空間ノイズが変化すると、この校正をやり直さなければならない。
【０００７】
さらに、多数の連続画像の観察に基づいて、集約された画像の各ドットに対して補正計算を行うことも提案された。これは、１つの画素が受け取る光のレベルの統計的平均値および統計的分散が、時間の経過と共に受け取る画像の多様性のために全画素に対して同一であるとの仮定に基づいている。このため、各画素に対して、時間の経過と共に受け取る信号の平均値を計算し、その画素からの現在の信号を補正して、この画素に対して検出された平均と、全画素に共通の基準平均値との間の差異に相当する値だけ、現在のレベルをシフトさせる。これによって、すべての信号の平均レベルが１つの同じ基準値に変換される。この基準値は、統計的平均から導出されたものであり、一様な基準輝度のスクリーンの観察から導出されたものではない。
【０００８】
同様に、各画素について、多数の画像にわたる分散を計算する。この分散は、ある点で、輝度による信号レベルの変化曲線の勾配の近似を表している。そして、現在の信号変化に対してゲイン補正を適用する。この補正は、計算された分散と、全画素に共通の基準分散との間の差異である。この基準分散は全画素の分散の平均とすることができる。これによって、各画素の変化の勾配が１つの同じ基準値に変換される。
【０００９】
この解決策は、基準スクリーンによる校正を必要としないので非常に有利である。
【００１０】
しかし、これらの計算は、多数の画像を集めてそれらをすべて保存し、この多数の画像に及ぶ各画素について平均計算を行い、かつ、各画素に関する分散計算を行う必要であるので、きわめて膨大なものになる。実際、これは、予め保存された一連の画像に対して、強力なコンピュータによってのみ実施可能である。スナップショット用のカメラにおいて画像を集めかつ直接処理することは不可能であろう。従って、この解決策は、予め記録された画像の処理に理論的に利用できるが、即時の撮像には適用できない。
【００１１】
ある特定数のイメージセンサーにおいては、所与の１つの平均輝度に対する信号レベルのばらつきは、可能な輝度の全スケールにわたる勾配の分散によるばらつきよりも遥かに大きいことが証明されている。通常、有効な輝度の範囲内における信号変化の振幅が、この振幅の１／８の大きさの画素ごとの信号のばらつきを生じさせるとすると、この信号の平均振幅のばらつきは、画素ごとに、有効な範囲内における変化の振幅の８倍もの高さになる可能性がある。これはまた、画素から得られる信号の変化が、受け入れられ得る輝度の範囲内において、画素によって供給される電気信号の平均レベルの１〜２パーセントを超えないことが多いという事実からの結果でもある。従って、これらのセンサーにおいては、応答レベルのばらつきの補正が特に重要である。
【００１２】
しかし、非常に高レベルのばらつきを有するある特定数のイメージセンサーの場合は、画素ごとの変化の勾配のばらつきが、所与の輝度に対する平均の信号レベルのばらつきと相関関係を有することが認められてきた。実際、輝度による出力信号の変化の勾配は、平均輝度に対するレベルが高ければより大きくなる。これは、これらのイメージセンサーの物理的な構成の結果である。このことは、特に、ボロメトリックタイプの赤外線センサーの場合に当てはまる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、輝度による信号レベルの変化曲線を、有効な輝度の範囲内において、すべての画素に対して１つの同じ原点を通る直線によって近似的に表現できると直感的に考えることによって、イメージセンサーの校正法を大幅に簡素化することが提案される。すなわち、画素Ｐｉによって出力される電気信号（電圧または電流または電荷の量）を、Ｘｉ（Ｌ）＝Ｋ０＋Ｇｉ（Ｌ−Ｌ０）で表現できるとするのである。ここで、Ｌは受け取る照明に結び付けられるパラメータであり、このパラメータを以下簡単化のために「輝度」と呼称する。Ｘｉ（Ｌ）は、輝度Ｌに対して画素Ｐｉが供給する信号値である。Ｌ０はすべての直線が交差する点の輝度であり、Ｋ０は、輝度Ｌ０に対してこの画素から得られる電気信号値であり、Ｇｉは、画素Ｐｉに対する、輝度による信号の変化の勾配である。
【００１４】
従って、本発明によれば、各画素から得られる電気信号で、点（Ｋ０、Ｌ０）によって表現される基準に関係付けられる電気信号を、この画素に対応する勾配Ｇｉと、全画素に対して同一の基準勾配Ｇ０との間の比を表す係数をその電気信号に単に乗算することによって補正する方法が提案される。乗数係数のこの簡単な適用によって、しかし、全画素に対して共通の原点を基準とする信号を用いることによって、加算および乗算の二重補正の利用を必要とすることなく、きわめて有効なばらつきの補正が得られる。
【００１５】
基準勾配は、全画素にわたって観察された勾配の平均、またはそれ以外に、任意の所要の勾配とすることができる。
【００１６】
さらに詳細には、本発明の方法は、マトリックスイメージセンサーに対する感度の補正方法であって、次のステップ、すなわち、
−輝度Ｌによる画素Ｐｉの照明に対応する信号Ｘｉ（Ｌ）を画素ごとに確定するステップと、
−固定された基準値Ｋ０をこの信号に対して設定するステップであって、値Ｋ０は、所与の輝度Ｌ０に対して画素がすべてＫ０に実質的に等しい信号Ｘｉ（Ｌ０）を供給するように選択されるステップと、
−適正な基準に基づく信号Ｘｉ（Ｌ）−Ｋ０に当該画素に特有の乗算補正係数を適用し、かつその乗算の結果にＫ０を加算することによって補正信号Ｘ＊ｉ（Ｌ）を確定するステップであって、この補正係数は、全画素について同一である決定基準輝度Ｌｒに対して画素Ｐｉが供給する信号Ｘｉ（Ｌｒ）から決定されるステップと、
を含むことを特徴とする方法である。
【００１７】
乗算補正係数は、［Ｘ０（Ｌｒ）−Ｋ０］／［Ｘｉ（Ｌｒ）−Ｋ０］に等しいことが望ましい。ここで、Ｘ０（Ｌｒ）は、画素が基準輝度Ｌｒによって照明される時に、その画素から得られる補正された信号に対する所要値である。
【００１８】
信号Ｘｉ（Ｌ）は、輝度が増大するとそれだけ大きくなる電流値の時間積分であることが望ましい。この積分時間は、連続する画像が撮像される時に、各積分サイクルにおいて更新される。その場合、各画素に特有の乗算補正係数は、画素ごとに異なるこの電流の積分時間の形で適用される。
【００１９】
一実施形態においては、マトリックスセンサーの各画素が、照明によって変化する電流を供給する感光素子と、電流によって変化する周波数を有するパルスを生成する電流−周波数変換素子と、前記積分時間の間作動するパルスカウンタとを含む。この場合、乗算補正係数はこの時間と固定時間Ｔ０との間の比である。
【００２０】
ある画素に特有の可変積分時間は、その画素固有のレジスタに基づいて再帰的方法によって定義できる。このレジスタの内容は、各積分サイクルにおいて、Ｘ＊ｉ（Ｌ）／２ｐの値だけ増分される。ｐは、少なくとも８に等しい整数、好ましくは１２〜１４の間から選択される整数であり、補正値Ｘ＊ｉ（Ｌ）は、ある長い時間にわたって画素が受け取る輝度の平均に相当するゼロ値近傍の正の値もしくは負の値を取ることができる。この再帰的方法は、全画素が十分に長い時間（通常数分間であるが、この時間はセンサーが見る画像の多様性の多少によって変化する）可変画像を観察すれば、全画素が統計的に１つの同じ平均輝度を受け取るであろうという事実に依拠している。この方法は、また、受け取る輝度に従ってレジスタの内容を正または負の方向に僅かに修正することによって、補正信号の平均がこの画素および他の画素に対してゼロになるように、この内容がある値の近傍に（ｐが大きくなればそれだけ大きくなる時定数により）徐々に安定化するであろうという事実にも基づいている。
【００２１】
画素Ｐｉのレジスタは、カウンタを始動させるのに用いられる値ｄＴｉを含むことが望ましい。このカウンタは、所定の内容まで固定周波数でカウントすることによって積分時間を決定する。この場合、積分時間は固定時間（Ｔ０）からレジスタの内容（ｄＴｉ）を減算したものに等しい。
【００２２】
一般的には、乗算補正係数を、画素の構成には関係なく、マトリックスを全画素に対して一様な輝度Ｌｒの光源によって照明する校正段階において、計算によって定めることも可能である。信号Ｘｉ（Ｌｒ）を全画素について測定し、全画素の応答曲線を１つの同じ基準曲線に変換するのに適切な乗数係数を計算する。この計算は画素マトリックスの外側で行って、バス（例えば、各画素に特有の積分時間の変調用としてレジスタを充填するバス）によって画素に伝送することが望ましい。
【００２３】
本発明は、ボロメトリックタイプの赤外線イメージセンサーに適用されるが、より一般的には、すべての画素が、相互に類似する応答曲線の形状でほとんどすべてが全画素に共通の原点を通る応答曲線の形状を有することを、その動作原理が含意する任意のマトリックスイメージセンサーに適用される。
【００２４】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照した以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】１つの同じ画素マトリックスの異なる画素に対する線形応答曲線であって、平均の輝度値Ｌｍの近傍の有効な輝度の範囲内の応答曲線を示す。
【図２】図１と同じ曲線を示すが、これらの全応答曲線の、ｘ軸Ｌ０およびｙ軸ｋ０の収束点を表している。
【図３】同じ曲線を示すが、平均輝度Ｌｍおよび基準画素Ｐ０に対して得られる信号値に対応するｙ軸に変換されている。
【図４】上記の曲線に類似の応答曲線を示すが、非線形である。
【図５】画素に関わるデジタル回路構造を示す。乗数係数によって補正される信号の確定が可能である。
【図６】画素から得られる信号に従ってレジスタの内容を漸進的に増分または減分させることによって、補正信号の再帰的な確定を可能にする回路を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、可変輝度Ｌに露出されるマトリックスセンサーの画素の、計画された用途に対して設定される有効な輝度の範囲内における個々の応答のばらつきを図解的に表現する図である。前記のように、パラメータＬを「輝度」という語で表現しているが、これは、輝度とは異なるものとすることも可能である。すべての場合に、それは、多少に関わらない強度の光への画素の大小に関わらない露出を表している。
【００２７】
３つの画素、すなわち画素Ｐｉ、画素Ｐｊおよび画素Ｐ０の応答が表現されている。３つのうちで、画素Ｐｉが、所与の輝度に対して他の画素より大きい電気信号ｘｉ（Ｌ）を供給するという点で最も敏感である。基準輝度Ｌｒ（概略的に有効範囲の中央の平均輝度Ｌｍとすることもできる）に対しては、画素Ｐｉは、同じ基準輝度に対して他の画素が供給する信号よりも高い振幅の信号ｘｉ（Ｌｒ）を供給する。画素Ｐｊは、３つのうちで最も感度が低く、同じ輝度Ｌｒに対してｘｉ（Ｌｒ）よりも小さい信号ｘｊ（Ｌｒ）を供給する。画素Ｐ０は、大き過ぎることもなく弱過ぎることもない中間感度を有する。この中間感度は、他の画素の感度を評価する基準として取り上げることができる。それは、輝度Ｌｒに露出された時、信号ｘ０（Ｌｒ）を供給する。
【００２８】
図１の場合は、異なる画素の応答を、それらの平均値の近傍においてほぼ線形と見做すことができる。それらが線形でない場合に生じる状況については後述する。しかし、これらの応答の勾配は画素ごとに異なっている。先行技術において、すべての画素を１つの同じ応答曲線に変換するために、二重補正の確立が正当化されるのはこの点である。最初に、最も敏感な画素Ｐｉから得られる信号のレベルをｘｉ（Ｌｒ）−ｘ０（Ｌｒ）の値だけ低下させ、最も低感度の画素Ｐｊから得られる信号のレベルをｘ０（Ｌｒ）−ｘｊ（Ｌｒ）の値だけ上昇させるために加算の補正を実施し、続いて、画素Ｐｉに対して輝度の変化に関してより弱い応答勾配を付与し、画素Ｐｊに対してはより強い勾配を付与するように、乗算の補正を行う。すなわち、勾配を、平均感度の画素Ｐ０の勾配、より一般的には所要の基準勾配とすることができる基準値に変換する。
【００２９】
センサーがボロメトリックセンサーである場合は、基準輝度に対する応答レベルｘｉ（Ｌｒ）、ｘｊ（Ｌｒ）、ｘ０（Ｌｒ）における差異と、画素ごとに異なる応答勾配との間に相関関係が存在することが分かる。画素Ｐｉが最も敏感であると見做されるが、それは、画素Ｐｉが基準輝度Ｌｒに対してより強い信号ｘｉ（Ｌｒ）を供給し、かつまた最大の応答曲線勾配を有するからである。最低感度の画素Ｐｊは最低の応答曲線勾配を有する。
【００３０】
ボロメトリック赤外線センサーの場合には、しかし他のタイプのセンサーの場合にも、マトリックスの個別画素の応答がすべて概略的に１つの同じ原点Ｏを通る直線であるかのような状況が生じる。
【００３１】
図２は、同じ応答曲線を表すが、この共通の原点Ｏを示している。この共通の原点は、一般的に画素の構成そのものによって説明される。例えば、画素が完全に暗中にあると画素は有効な信号を全く供給しないこと、あるいは、画素が暗中にあると画素はすべてについて厳密に同一の漏洩電流を供給すること、等が考えられる。
【００３２】
応答曲線のこの共通原点のために、画素ＰｉまたはＰｊの応答を修正することが可能であり、その応答を、画素ＰｉまたはＰｊから得られる信号に単に乗算補正因子ＦＣｉまたはＦＣｊを乗算することによって、基準画素Ｐ０の応答に変換できることが理解されるであろう。その場合、点Ｏ（ｘ軸Ｌ０、ｙ軸ｋ０）が画素から得られる信号値の原点として取られるということが条件になる。従って、輝度Ｌに対して画素Ｐｉによって供給される信号ｘｉ（Ｌ）は、ｘｉ（Ｌ）−ｋ０に補正因子ＦＣｉ＝Ｇ０／Ｇｉを乗算することによって補正されるであろう。この場合、Ｇ０は基準画素の応答の勾配を表し、Ｇｉは当該画素の応答の勾配を表す。すなわち、この乗算補正は、ｘ＊ｉ（Ｌ）−ｋ０＝［ｘｉ（Ｌ）−ｋ０］・Ｇ０／Ｇｉ、あるいは、ｘ＊ｉ（Ｌ）＝［ｘｉ（Ｌ）−ｋ０］・Ｇ０／Ｇｉ＋ｋ０であるような補正信号ｘ＊ｉ（Ｌ）を与えるであろう。
【００３３】
実際には、アナログ処理およびデジタル処理の両者において、画素から得られる信号を、平均輝度Ｌｍに対して基準画素から得られる信号を中心として配置することが考えられる。換言すれば、各画素は、平均輝度（Ｌｍ）に対する基準画素の応答であるゼロ値近傍の正または負のいずれかであるアナログまたはデジタル電気信号を供給できる。従って、応答の表現座標を変更して、応答のｙ軸のゼロがこの応答である座標軸を考えることができる。
【００３４】
その結果、以下においては、考慮の対象になるのは、ｘ軸およびｙ軸の原点Ｌ０およびｋ０を基準とする信号ｘｉ（Ｌ）ではなく、ｘ軸Ｌｍおよびｙ軸ｘ０（Ｌｍ）を基準とするシフト信号Ｘｉ（Ｌ）になるであろう。
Ｘｉ（Ｌ）＝ｘｉ（Ｌ）−ｘ０（Ｌｍ）
【００３５】
同様に、点Ｏの新しい原点の値Ｋ０は、この新しい基準に対して定義されるであろう。
Ｋ０＝ｋ０−ｘ０（Ｌｍ）
【００３６】
図３は、このように平均輝度Ｌｍに対する基準画素Ｐ０の応答を基準とする信号を表現している。
【００３７】
これらのシフト信号から、ｘ軸の点Ｌｍおよびｙ軸の点ｘ（Ｌ）＝ｘ０（Ｌｍ）またはＸ（Ｌ）＝０をも基準とする補正信号Ｘ＊ｉ（Ｌ）が得られるであろう。
【００３８】
その場合、信号Ｘｉ（Ｌ）に適用されるべき補正は、ｋ０の代わりに値Ｋ０を用いて前記と同じままである。すなわち、
Ｘ＊ｉ（Ｌ）−Ｋ０＝［Ｘｉ（Ｌ）−Ｋ０］・ＦＣｉ、
但し、補正係数ＦＣｉ＝Ｇ０／Ｇｉ
【００３９】
図３は、これらの新しい基準に対する信号Ｘ（Ｌ）の変化を示す。
【００４０】
勾配の比Ｇ０／Ｇｉは、基準輝度Ｌｒに対する各画素（および基準画素）の応答に関する知識から測定できる。
【００４１】
実際は、輝度Ｌｒに対する画素Ｐｉの応答は、Ｘｉ（Ｌｒ）−Ｋ０＝Ｇｉ・（Ｌｒ−Ｌ０）であるようなＸｉ（Ｌｒ）であり、この同じ輝度に対する基準画素Ｐ０の応答は、Ｘ０（Ｌｒ）−Ｋ０＝Ｇ０・（Ｌｒ−Ｌ０）であるようなＸ０（Ｌ）である。
【００４２】
従って、補正因子ＦＣｉ＝Ｇ０／Ｇｉは、［Ｘ０（Ｌｒ）−Ｋ０］／［Ｘｉ（Ｌｒ）−Ｋ０］に等しい。
【００４３】
この結果、このゲイン比を決定するには、Ｘｉ（Ｌｒ）の測定とＫ０を知ることとが想定されており、補正因子はＧ０／Ｇｉ＝［Ｘ０（Ｌｒ）−Ｋ０］／［Ｘｉ（Ｌｒ）−Ｋ０］である。
【００４４】
Ｋ０は、センサーの画素の物理的構成のために知ることができ、かつまた、画素そのものと当該出力電気信号Ｘ（Ｌ）との間に生じる信号処理操作の点から、それがアナログであるかデジタルであるかには関係なく、知ることができる。
【００４５】
Ｋ０が未知の場合は、それを推定することも可能であり、場合によっては、逐次的近似（これは、センサーが撮像する画像の観察によって行うことができる）によってそれを調整することができる。
【００４６】
基準画素Ｐ０は、センサー上に物理的に存在する画素ではない。重要であるのはＸ０（Ｌｒ）の値であり、マトリックスの全画素の基準とするのに望ましい値である所要の値のＸ０（Ｌｒ）を選択することが可能である。またこの値Ｘ０（Ｌｒ）は、測定と、一様な輝度Ｌｒによって照明されるマトリックスの全画素の応答の平均の計算と、続いてこの値をＸ（Ｌ）の基準値ゼロとして取ることとによって得ることができる。この基準値の計算が必要でない場合もあることが分かるであろう。
【００４７】
従って、Ｋ０と、各画素に対して決定される補正因子ＦＣｉとを知れば、画素Ｐｉから得られる測定電気信号Ｘｉ（Ｌ）を補正信号Ｘ＊ｉ（Ｌ）＝Ｋ０＋ＦＣｉ・［Ｘｉ（Ｌ）−Ｋ０］によって系統的に置き換えることが可能になる。ここで、ＦＣｉは、
ＦＣｉ＝［Ｘ０（Ｌｒ）−Ｋ０］／［Ｘｉ（Ｌｒ）−Ｋ０］
である。
【００４８】
Ｋ０の加算が、画素ごとに変化しない固定量の加算であるとすると、ただ１回の乗算補正があるだけである。補正項の乗算のみが画素ごとに変化するだけである。
【００４９】
従って、本発明の方法は２つの主ステップを含む。すなわち、
−上記の公式に従って、画素の個々の補正因子ＦＣｉを探索するステップであって、項Ｋ０は推定値または既知であるステップ、および、
−値Ｋ０を基準とする画素の個々の測定信号に、各画素に関する補正因子ＦＣｉを乗算するステップ、
である。
【００５０】
従来型の補正（加算および乗算）の通常の方式においては、センサー外のコンピュータを、しかもスナップショット用のカメラに対してさえ用いることが必要であろう。本発明の場合は、これも可能であるが、単純な乗算の補正は二重補正よりも実施が容易であるので、センサーまたはカメラ内部の計算機を用いることが有利に可能になる。
【００５１】
乗算機構をセンサー内に組み込むと、各画素に関わる個別の計算回路（その画素内に組み込まれるか、または画素マトリックスに付属する補正マトリックス内に形成される）を設けること、あるいは、各画素のレベルにおいて因子ＦＣｉの乗算に等価の操作をなす他の手段を設けることさえもが特に有利になる可能性がある。この乗算に等価の操作は、例えば、その値が画素の感度に作用する電圧またはバイアス電流を調節することによって、アナログモードにおいても行うことができる。その場合は、電流または電圧を、所要の補正をなすように各画素について個々に調節する。
【００５２】
以上においては、画素からの出力信号が輝度に対して直線的に変化するという簡単化の仮定を前提としてきたことが注目されるであろう。しかし、本発明は、ある条件の下で、非線形である場合にも実施し得るのである。その条件は、異なる画素の非線形の応答曲線が概略的に共通の原点Ｏを通ると考えられること、および、１つの曲線から他の曲線への切り換えが、当該輝度範囲内において信号（点Ｏを基準とする）に乗数因子を単に乗算することによって可能になることである。これは、構成の点で非線形性がすべてに画素について同一であることを意味している。この同一性は、すべての画素が同じ方法で普遍的に生産されるので通例のものであり、技術的なばらつきのみが、各画素に特有の乗数因子によって表現される異なる応答を各画素に付与するのである。図４は、この条件を満たす非線形の応答曲線を示す。この場合、前の図の場合のように、画素から得られる信号に前記のように同じ乗数係数を乗算する単純操作の利用を案出することが可能であることが理解されるであろう。
【００５３】
本発明による乗算補正を、画素からの電気信号を伝送する上流側でマトリックスの出力部において実施する（すなわち補正が各画素に組み込まれる）場合には、次のように進めることが可能である。すなわち、各画素の露出時間を、画素ごとに変化する時間に個々に調節する。感度が低い画素は長い露出時間を有し（従来型の撮像器の場合、通常の２０ミリ秒の露出時間の限界内で）、高感度の画素は短い露出時間を有するようにする。このために、固定周波数でパルスをカウントする個別カウンタを各画素に設けて露出時間を設定することができる。このカウンタには、始動に関する所定の内容をそれに付与する初期化レジスタが付属するであろう。この場合、カウンタはその能力の最大値までカウントし、その結果、所与の電荷集積サイクルに対するカウント時間が、初期化レジスタの内容に応じて画素ごとに変化する。画素ごとのこの変化は、個々の画素の感度間の差異を補償するのに必要な積分時間の低減を表す。レジスタの内容は、その画素を基準画素の挙動に変換するためにこの画素に適用されるべき決定乗数因子に従って、画素ごとに確定されるであろう。最大露出時間がＴ０であり、レジスタの内容がｄＴｉであれば、乗数係数は基本的に（Ｔ０−ｄＴｉ）／Ｔ０である。この場合の基準画素は、最低感度の画素、すなわち最大露出時間Ｔ０とゼロのレジスタ内容ｄＴｉとを有する画素である。
【００５４】
図５は、撮像マトリックスの画素Ｐｉに関連するこのような乗算補正回路アーキテクチャの例を示す。画素のデジタル部分のみが表現されており、アナログ部分は示されていない。例として、画素がボロメトリック検出器を含むことが考えられる。この検出器は図示されていないが、画素の照明によって定まる電流を供給する。この電流は、図示されていない電流−周波数変換器によって周波数Ｆｉに変換される。従って、画素Ｐｉが受け取る輝度Ｌに対して、周波数Ｆｉ（Ｌ）のパルスが放出される。
【００５５】
このパルスは、周波数Ｆｉ（Ｌ）が高ければそれだけ速くカウントする第１デジタルカウンタＣＰＴ１に伝送される。第２カウンタＣＰＴ２は固定周波数ｆ０においてカウントパルスを受け取り、各サイクルにおける光集積時間を規定する時間基準を形成する。
【００５６】
２つのカウンタは、積分サイクルの始動前に、信号ＩＮＩＴの端部によって初期化される。第１カウンタＣＰＴ１はゼロに初期化されるが、第２カウンタは、初期化レジスタＲＥＧ１に含まれる値ｄＴに初期化される。カウンタは、積分サイクルのＳＴＡＲＴパルスから同時にカウントし始める。第１カウンタは周波数Ｆｉ（Ｌ）でカウントし、第２カウンタは周波数ｆ０でカウントする。
【００５７】
第２カウンタがその最大容量までカウントした後にゼロに戻った時に、第１カウンタが第２カウンタＣＰＴ２からカウント終了パルスＳＴＯＰを受け取ると、第２レジスタＲＥＧ２は第１カウンタの内容を受け取り、それを保存する。このサイクルの間にレジスタＲＥＧ２に保存される内容は、第１カウンタＣＰＴ１が速くカウントし終わるとそれだけ大きくなる。結果的に、それは、カウント周波数Ｆｉ（Ｌ）、すなわち画素が受け取る光に応じて変化する。
【００５８】
レジスタＲＥＧ２の内容は、積分サイクルの終端において、アドレス化信号によって制御されるマルチプレクサーＭＵＸを介して出力バスＢＳに伝送される。その内容は、画素ＰｉのアドレスＡＤＲｉがアドレスバス経由で到着した時に伝送される。
【００５９】
レジスタＲＥＧ１の内容ｄＴｉは、前記のように、画素の感度に応じて変化するパラメータを設定するのに用いることができる。このパラメータは、より具体的には、可変露出時間であり、画素の感度を基準画素のそれに等しい感度に変換するためにその画素に適用されるべき乗数係数の修正に用いられる。ｄＴｉの値は、可能最低感度を有する画素に対してゼロとすることができ、その場合、露出時間は、カウンタＣＰＴ２が、カウント周波数ｆ０でゼロから最大容量までカウントするのに必要な時間のＴ０である。ｄＴｉがゼロでなければ、露出時間はＴ０−ｄＴｉによって定義され、乗数係数は（Ｔ０−ｄＴｉ）／Ｔ０である。
【００６０】
レジスタＲＥＧ１の内容ｄＴｉは、校正操作において全画素から得られる信号を受け取るコンピュータによって画素ごとに決定される。それは、バスＢＳを経由してレジスタＲＥＧ１に伝送される。校正操作は一様輝度Ｌｒのスクリーンによる全画素の照明を含む。校正は、１回のみ、または複数回実施できる。複数回実施する場合は、例えば、センサーの電力供給開始の都度、あるいは場合によっては周期的に行う。これが、校正信号ＣＡＬを、バスＢＳからレジスタＲＥＧ１への値ｄＴｉの伝送を正規に認めるために設けることができる理由である。校正操作の外側の輝度信号値の出力バスＢＳへの伝送の確認用として、相補信号ＮＣＡＬを用いることができる。この輝度値は、乗数因子（Ｔ０−ｄＴｉ）／Ｔ０によって固有に補正された値である。従って、それは、前記の補正値Ｘ＊ｉ（Ｌ）である。
【００６１】
この例においては、画素の照明から決定される周波数Ｆｉが、前に述べたＫ０の値を基準として、すなわち全画素に共通の値、例えばゼロの輝度Ｌ０に対してゼロの値を基準として表されることを仮定してきた。
【００６２】
従って、この例においては、画素によって生成される信号が基本的に時間Ｔ０の間の電流の積分であること、および、乗算補正因子がこの積分時間の値の修正によって得られることが理解されるであろう。
【００６３】
校正段階の間に各画素に対して値ｄＴｉを決定するために、全マトリックスが一様な輝度Ｌｒによって照明される時に、全画素に対して固定される積分時間Ｔ０の間に画素から得られる信号を測定し、かつ、画素の応答に従って、各画素に適用されるべき補正因子を計算することができる。この補正因子は、例えば、輝度Ｌｒによって照明される全画素から得られる信号の平均に対して決定できる。この平均は、輝度Ｌｒによって照明される基準画素の等価の値を表す。この個別の補正因子から各画素に対するｄＴｉが得られ、この画素のレジスタＲＥＧ１にｄＴｉが保存される。
【００６４】
しかし、基準の輝度値が、多数の画像の終わりに全画素が統計的に受け取る平均値であると考えることも可能である。この場合は、多数の積分サイクルの終わりに各画素から得られる信号の平均値を観察することが可能であり、適用されるべき乗算補正因子がそれから推測され、Ｋ０を知ることになる。
【００６５】
乗算補正因子が、画素ごとに変化する露出時間Ｔ０−ｄＴｉによって決定される場合には、ｄＴｉを、基準輝度のスクリーンを補助的に用いることによって、測定を使用しない漸進的な再帰的方法によって決定することも可能である。
【００６６】
「再帰的デジタル法」という表現は、１からＮまで変化する階数ｎのＮ個の変数ｘｎの関数ＦＮ（ｘ１、ｘ２、ｘ３、．．．ｘｎ、．．．、ｘＮ）の計算法であって、出発点が、最初のｎ個の変数を用いてこの関数に見出される値ＦＮであり、値Ｆｎ＋１が、ＦＮおよび加えられた変数ｘｎ＋１の関数、すなわち、
Ｆｎ＋１＝Ｒ（ＦＮ、ｘｎ＋１）
によってｎ＋１個の変数に対して計算される方法を意味すると理解されるべきである。
【００６７】
このような方法は、漸進的にＦＮの計算に到達し、Ｎが増大すればそれは継続し得るのでＮの値によって制限されることはない。この場合、関数ＦＮは第ｎ番目の積分サイクルにおける初期化レジスタＲＥＧ１の内容である。変数ｘｎは第ｎサイクルにおいて供給される信号値である。
【００６８】
実際の手順は次のようになる。すなわち、各画像において、レジスタの現在の内容ｄＴを、その画素の出力信号のごく僅かな部分Ｘｉ（Ｌ）／２ｐをその内容に加えて修正する（信号Ｘ＊ｉ（Ｌ）は乗算補正後の信号であり、従って、それは、図５のアーキテクチャのレジスタＲＥＧ２に存在する信号である）。信号Ｘｉ（Ｌ）は正である（基準画素に対する平均よりも大きい輝度）か、または負となり（平均よりも小さい輝度）得る。従って、ｄＴは信号が正であれば僅かに増大し、信号が負であれば僅かに減少する。
【００６９】
レジスタＲＥＧ１の内容は、２ｐが大きな数であればそれだけ大きくなる時定数によって、きわめて漸進的に、１つの値に安定化されるであろう。その値は、各画素に対して異なるが、全画素が長い時間においてはその平均がゼロである信号を供給するような値である。
【００７０】
レジスタＲＥＧ１の内容を漸進的に発生させるこの原理は、図６に示すようなアーキテクチャを用いて実施できる。このアーキテクチャにおいては、校正段階は存在しない。その理由は、画素が、高度の変動性を有するがすべてに同一の平均輝度の近傍に集中する照明を統計的に受け取る時に、校正が自動的かつ漸進的に行われるからである。
【００７１】
図５に比べて、図６の校正回路はさらに１つの加算器ＡＤＤ１を含む。この加算器は、各サイクル後に、レジスタの現在の内容に値Ｘ＊ｉ（Ｌ）／２ｐを加算するためのものである。信号ＡＣＴが、１つのサイクルの終端または次のサイクルの始点においてこの加算の事象を規定する。値Ｘ＊ｉ（Ｌ）／２ｐは、デジタル値Ｘ＊ｉ（Ｌ）のビットを階数ｐだけ右シフトすることによって得られる。
【００７２】
以上の記述は、画素の信号が、照明の増大と共に高くなる周波数におけるパルスカウントから得られる画素の場合の乗算補正の例を想定したものである。
【００７３】
本発明は他の場合にも適用可能であることが理解されるであろう。また、各画素に対して個別に制御される電圧またはバイアス電流によるアナログモードであって、画素の感度がこの電流またはバイアス電圧に比例するアーキテクチャにおけるアナログモードにおいてそれを行う可能性については、上記に述べた。これは、ボロメトリックタイプの検出器構造においては一般的なケースである。
【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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