(57)【要約】【課題】読出回路の入出力特性の非線形性を考慮して、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。【解決手段】赤外線検知装置を、入射した赤外線に応じて電気信号を生成する赤外線検知素子１０と、赤外線検知素子に生成された電気信号を読み出す読出回路３Ａと、読出回路から出力される電気信号の実測値と理論予測値との対応関係に基づいて、読出回路から出力される電気信号を較正する信号処理部４とを備えるものとする。【選択図】図１
2016133305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した赤外線に応じて電気信号を生成する赤外線検知素子と、
前記赤外線検知素子に生成された電気信号を読み出す読出回路と、
前記読出回路から出力される電気信号の実測値と理論予測値との対応関係に基づいて、前記読出回路から出力される電気信号を較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】
前記信号処理部は、前記実測値と前記理論予測値との対応関係を示す較正曲線に基づいて、前記読出回路から出力される電気信号を較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。
【請求項３】
前記信号処理部は、温度Ｔの物体から放射される赤外線が前記赤外線検知素子に入射した場合に前記読出回路から出力される電気信号をＶ（Ｔ）とし、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、定係数Ｖ０、Ｖｄとして、前記理論予測値を
【数１】
2016133305.tif 000119
によって求めることを特徴とする、請求項１又は２に記載の赤外線検知装置。
【請求項４】
前記信号処理部は、第１温度Ｔ１の物体から放射される赤外線が前記赤外線検知素子に入射した場合に前記読出回路から出力される電気信号を第１電気信号Ｖ１とし、第２温度Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）の物体から放射される赤外線が前記赤外線検知素子に入射した場合に前記読出回路から出力される電気信号を第２電気信号Ｖ２として、定係数Ｖ０、Ｖｄを、
【数２】
2016133305.tif 000120
によって求めることを特徴とする、請求項３に記載の赤外線検知装置。
【請求項５】
前記第１温度及び前記第２温度は、前記実測値と前記理論予測値とが一致する温度であることを特徴とする、請求項４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】特開２００５−４５５３８号公報
【特許文献２】特開平２−１８６７７９号公報
【特許文献３】特開平４−３５５５７６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、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。
【０００５】
このような補正を行なった場合、原理上ないしは理論上は、完全に補正され、同一強度の赤外線が入射した場合、同一の電気信号が得られるはずである。
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た場合の各赤外線検知素子からの電気信号の不均一性は完全に補正されるはずである。
しかしながら、実際には、このような補正を行なったとしても、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ないことがあった。
【０００６】
つまり、実際には、たとえ赤外線検知素子の入出力特性が線形であったとしても、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があった。
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しても、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の電気信号が均一にならず、不均一性が残ってしまうことがあった。
【０００７】
これについて検討した結果、赤外線検知装置は、入射した赤外線に応じて電気信号を生成する赤外線検知素子と、赤外線検知素子に生成された電気信号を読み出す読出回路とを備え、この読出回路の入出力特性に非線形性があり、これに起因することがわかった。
そこで、読出回路の入出力特性の非線形性を考慮して、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したい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本赤外線検知装置は、入射した赤外線に応じて電気信号を生成する赤外線検知素子と、赤外線検知素子に生成された電気信号を読み出す読出回路と、読出回路から出力される電気信号の実測値と理論予測値との対応関係に基づいて、読出回路から出力される電気信号を較正する信号処理部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
したがって、本赤外線検知装置によれば、読出回路の入出力特性の非線形性を考慮して、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という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】本発明の課題を説明するための図である。
【図３】本実施形態にかかる赤外線検知装置における実測値と理論予測値との対応関係（較正曲線）を示す図である。
【図４】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５】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おける較正方法及び補正方法の第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型赤外線撮像装置における較正方法及び補正方法の第１の実施例の信号処理部に備えられる較正データ演算部及び信号演算部の構成の一例を示す図である。
【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較正方法及び補正方法の第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較正方法及び補正方法の第２の実施例の信号処理部に備えられる較正データ演算部及び信号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較正方法による効果を説明するための図である。
【図１２】線形補間による補正を行なう場合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】
【００１１】
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１１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て電気信号を生成する赤外線検知素子１０と、赤外線検知素子１０に生成された電気信号を読み出す読出回路３Ａと、読出回路３Ａ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。
【００１２】
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。
特に、本赤外線検知装置１では、信号処理部４は、読出回路３Ａから出力される電気信号の実測値と理論予測値との対応関係に基づいて、読出回路３Ａから出力される電気信号を較正するようになっている。
【００１３】
これにより、読出回路３Ａの入出力特性の非線形性に起因する実測値と理論予測値との間のずれを較正することができ、ばらつきの非常に少ない均一な画像が得られる。
ここでは、信号処理部４は、実測値と理論予測値との対応関係を示す較正曲線（較正曲線データ）に基づいて、読出回路３Ａから出力される電気信号を較正するようになっている。
【００１４】
特に、信号処理部４は、温度Ｔの物体から放射される赤外線が赤外線検知素子１０に入射した場合に読出回路３Ａから出力される電気信号をＶ（Ｔ）とし、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、定係数Ｖ０、Ｖｄとして、理論予測値を
【００１５】
【数１】
2016133305.tif 000003
【００１６】
によって求めるのが好ましい。
また、信号処理部４は、第１温度Ｔ１の物体から放射される赤外線が赤外線検知素子１０に入射した場合に読出回路３Ａから出力される電気信号を第１電気信号Ｖ１とし、第２温度Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）の物体から放射される赤外線が赤外線検知素子１０に入射した場合に読出回路３Ａから出力される電気信号を第２電気信号Ｖ２として、定係数Ｖ０、Ｖｄを、
【００１７】
【数２】
2016133305.tif 000004
【００１８】
によって求めるのが好ましい。
ここで、第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２は、実測値と理論予測値とが一致する温度であることが好ましい。なお、実測値と理論予測値とが一致する温度には、ほぼ一致する温度も含まれるものとする。
また、信号処理部４は、較正された電気信号を補正（２点補正）するのが好ましい。
【００１９】
以下、具体的に説明する。
まず、赤外線検知素子１０に入射した赤外線に応じて読出回路３Ａから出力される電気信号は、赤外線検知素子１０の入出力特性（入射光−出力信号特性）に応じたものとなると考えられる。
この場合、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性を正確に知ることができれば、この実際の赤外線検知素子１０の入出力特性に基づいて、赤外線検知素子１０に入射した赤外線に応じて読出回路３Ａから出力される電気信号の理論予測値を正確に求めることができる。
【００２０】
しかしながら、実際には、読出回路３Ａの入出力特性の非線形性によって、赤外線検知素子１０に入射した赤外線に応じて読出回路３Ａから出力される電気信号の実測値は、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性に基づいて求められた理論予測値からずれたものとなる。
この場合、理論予測値と実測値との対応関係がわかれば、この対応関係を用いて、読出回路３Ａの入出力特性の非線形性の影響を受ける実測値を較正することが可能となる。
【００２１】
このように、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性を正確に知ることができ、また、理論予測値と実測値との対応関係がわかれば、読出回路３Ａの入出力特性に非線形性があっても、実測値を較正することが可能となる。
まず、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性は、以下のようにして正確に知ることができる。
【００２２】
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。
【００２３】
【数３】
2016133305.tif 000005
【００２４】
この微分方程式の解は、Ｃを積分定数として、
【００２５】
【数４】
2016133305.tif 000006
【００２６】
となる。
したがって、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できれば、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性を正確に知ることができたことになる。
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。
【００２７】
【数５】
2016133305.tif 000007
【００２８】
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。
【００２９】
【数６】
2016133305.tif 000008
【００３０】
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、
【００３１】
【数７】
2016133305.tif 000009
【００３２】
という式から、
【００３３】
【数８】
2016133305.tif 000010
【００３４】
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、これに暗電流相当成分（暗電流相当の出力成分）Ｖｄを加えて、
【００３５】
【数９】
2016133305.tif 000011
【００３６】
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。
【００３７】
具体的には、未知係数Ｖｄは、以下のようにして決定することができる。
まず、上記の式に、既知温度Ｔ１に対して出力される電気信号Ｖ１を代入し、また、既知温度Ｔ２に対して出力される電気信号Ｖ２を代入すると、以下の２つの等式が得られる。
【００３８】
【数１０】
2016133305.tif 000012
【００３９】
そして、これらの式のうち、上側の式に、
【００４０】
【数１１】
2016133305.tif 000013
【００４１】
を掛け、下側の式に、
【００４２】
【数１２】
2016133305.tif 000014
【００４３】
を掛けて、辺々引き算することで、以下のように、未知係数Ｖｄを決定することができる。
【００４４】
【数１３】
2016133305.tif 000015
【００４５】
同様にして、未知係数Ｖ０も、以下のように、決定することができる。
【００４６】
【数１４】
2016133305.tif 000016
【００４７】
ところで、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、
【００４８】
【数１５】
2016133305.tif 000017
【００４９】
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。
【００５０】
このため、以下の不等式が成り立つ。
【００５１】
【数１６】
2016133305.tif 000018
【００５２】
したがって、上記実定数ｘは、
【００５３】
【数１７】
2016133305.tif 000019
【００５４】
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、
【００５５】
【数１８】
2016133305.tif 000020
【００５６】
が得られるから、上記実定数ｘの範囲は、
【００５７】
【数１９】
2016133305.tif 000021
【００５８】
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、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、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、
【００５９】
【数２０】
2016133305.tif 000022
【００６０】
で表される関数Ｆ（Ｔ）によって実際に求めた値に、
【００６１】
【数２１】
2016133305.tif 000023
【００６２】
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。
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、
【００６３】
【数２２】
2016133305.tif 000024
【００６４】
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、
【００６５】
【数２３】
2016133305.tif 000025
【００６６】
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、
【００６７】
【数２４】
2016133305.tif 000026
【００６８】
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、
【００６９】
【数２５】
2016133305.tif 000027
【００７０】
（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、
【００７１】
【数２６】
2016133305.tif 000028
【００７２】
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、
【００７３】
【数２７】
2016133305.tif 000029
【００７４】
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、
【００７５】
【数２８】
2016133305.tif 000030
【００７６】
となる。
ここで、ΔＴが十分微小であるとすると、括弧｛・｝の中は、
【００７７】
【数２９】
2016133305.tif 000031
【００７８】
と近似できるから、
【００７９】
【数３０】
2016133305.tif 000032
【００８０】
と表すことができる。
ここで、ΔＩｐ（ＶＩｇ）とＩＤＣ（ＶＩｇ）の比、
【００８１】
【数３１】
2016133305.tif 000033
【００８２】
を考える。ここまでの結果から、この比は、
【００８３】
【数３２】
2016133305.tif 000034
【００８４】
となる。ここで、
【００８５】
【数３３】
2016133305.tif 000035
【００８６】
である。
また、上式のうち、
【００８７】
【数３４】
2016133305.tif 000036
【００８８】
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、
【００８９】
【数３５】
2016133305.tif 000037
【００９０】
と置くと、
【００９１】
【数３６】
2016133305.tif 000038
【００９２】
となる。
したがって、
【００９３】
【数３７】
2016133305.tif 000039
【００９４】
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）３Ａ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ＲＯＩＣ３Ａ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６参照）。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、
【００９５】
【数３８】
2016133305.tif 000040
【００９６】
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、
【００９７】
【数３９】
2016133305.tif 000041
【００９８】
となるから、先ほどの結果を用いて、
【００９９】
【数４０】
2016133305.tif 000042
【０１００】
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、
【０１０１】
【数４１】
2016133305.tif 000043
【０１０２】
であるから、結局、ＶＤＣ（Ｔ，ＶＩｇ）に関する微分方程式、
【０１０３】
【数４２】
2016133305.tif 000044
【０１０４】
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、
【０１０５】
【数４３】
2016133305.tif 000045
【０１０６】
の形となる。
したがって、
【０１０７】
【数４４】
2016133305.tif 000046
【０１０８】
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、
【０１０９】
【数４５】
2016133305.tif 000047
【０１１０】
であり、
【０１１１】
【数４６】
2016133305.tif 000048
【０１１２】
の場合、
【０１１３】
【数４７】
2016133305.tif 000049
【０１１４】
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。
【０１１５】
このような近似が成立する範囲においては、
【０１１６】
【数４８】
2016133305.tif 000050
【０１１７】
であるから、
【０１１８】
【数４９】
2016133305.tif 000051
【０１１９】
となる。
ここで、定積分、即ち、
【０１２０】
【数５０】
2016133305.tif 000052
【０１２１】
を、適当な実定数ｘを用いて、
【０１２２】
【数５１】
2016133305.tif 000053
【０１２３】
と近似する。
この場合、
【０１２４】
【数５２】
2016133305.tif 000054
【０１２５】
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。
【０１２６】
ところで、ここでは、上述のように、
【０１２７】
【数５３】
2016133305.tif 000055
【０１２８】
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、
【０１２９】
【数５４】
2016133305.tif 000056
【０１３０】
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。
【０１３１】
【数５５】
2016133305.tif 000057
【０１３２】
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、
【０１３３】
【数５６】
2016133305.tif 000058
【０１３４】
などを仮定して近似なしで、
【０１３５】
【数５７】
2016133305.tif 000059
【０１３６】
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、
【０１３７】
【数５８】
2016133305.tif 000060
【０１３８】
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、
【０１３９】
【数５９】
2016133305.tif 000061
【０１４０】
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、
【０１４１】
【数６０】
2016133305.tif 000062
【０１４２】
で表される場合、この式の中の関数ｆ（Ｔ）は、
【０１４３】
【数６１】
2016133305.tif 000063
【０１４４】
で表されるものであっても良い。
上述のようにして、赤外線検知素子１０から出力される電気信号ＶＤＣ、即ち、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性を正確に知ることができる。
このため、この実際の赤外線検知素子１０の入出力特性に基づいて、赤外線検知素子１０に入射した赤外線に応じて読出回路３Ａから出力される電気信号の理論予測値を正確に求めることができる。
【０１４５】
つまり、信号処理部４は、温度Ｔの物体から放射される赤外線が赤外線検知素子１０に入射した場合に読出回路３Ａから出力される電気信号をＶ（Ｔ）とし、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、定係数Ｖ０、Ｖｄとして、理論予測値を
【０１４６】
【数６２】
2016133305.tif 000064
【０１４７】
によって求めることができる。
この場合、信号処理部４は、第１温度Ｔ１の物体から放射される赤外線が赤外線検知素子１０に入射した場合に読出回路３Ａから出力される電気信号を第１電気信号Ｖ１とし、第２温度Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）の物体から放射される赤外線が赤外線検知素子１０に入射した場合に読出回路３Ａから出力される電気信号を第２電気信号Ｖ２として、定係数Ｖ０、Ｖｄを、
【０１４８】
【数６３】
2016133305.tif 000065
【０１４９】
によって求めるのが好ましい。
ここで、第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２は、実測値と理論予測値とが一致する温度であることが好ましい。
ところで、赤外線検知装置１の電気信号処理系である読出回路３Ａの入出力特性には非線形性があり、これに起因して、実際には、赤外線検知素子１０に入射した赤外線に応じて読出回路３Ａから出力される電気信号の実測値は、理論予測値からずれたものとなる。
【０１５０】
この場合、読出回路３Ａの入出力特性の非線形性をあらかじめ評価し、その結果を用い、その影響を除去して、本来の赤外検知素子１０からの電気信号の出力を再現すれば良い。
このため、理論予測値と実測値との対応関係を求め、この対応関係を用いて、読出回路３Ａの入出力特性の非線形性の影響を受ける実測値を較正すれば良い。
【０１５１】
この場合、信号処理部４が、実測値と理論予測値との対応関係を示す較正曲線に基づいて、読出回路３Ａから出力される電気信号を較正するようにすれば良い。
以下、具体的に説明する。
分光応答特性がいわゆるピークを持った赤外線検知素子１０に生成された電気信号を、読出回路３Ａ（例えばDirect-Injection型の読出回路）を用いて読み出した場合、上述のように、温度Ｔの黒体放射相当の赤外線入射光に対する出力信号電圧Ｖ（Ｔ）は、赤外線検知素子（画素）毎に決まる定数Ｖ０ならびにＶｄを用いて、
【０１５２】
【数６４】
2016133305.tif 000066
【０１５３】
と表される。ここで、ｘλｐは実効ピーク波長、ｈはプランク定数、ｃは光の速度、ｋＢはボルツマン定数である。なお、これを画素出力の理論モデルという。
この場合、２点補正技術を用いるとき、即ち、温度が異なる２つの物体（温度Ｔ１、Ｔ２で既知とする）に対する赤外線検知素子１０の出力信号電圧をそれぞれＶ（Ｔ１）、Ｖ（Ｔ２）とし、任意温度Ｔｘに対する赤外線検知素子１０の出力信号電圧Ｖ（Ｔｘ）から赤外線検知装置（撮像装置）１が２点補正技術を用いて得る温度をＴｘ´とし、これを上記Ｖ（Ｔ１）、Ｖ（Ｔ２）に対する内挿点あるいは外挿点に対応する温度として決定するとき、Ｔｘ´は、このような定義から、
【０１５４】
【数６５】
2016133305.tif 000067
【０１５５】
となる。
ここで、それぞれの赤外線検知素子１０の出力（画素出力）が、上記式（１）のように表される場合、これらを定式に代入することで、
【０１５６】
【数６６】
2016133305.tif 000068
【０１５７】
となる。
ここで、上記式（３）を見ると、Ｔ１、Ｔ２は既知温度、ｈ、ｃ、ｋＢは普遍物理定数であるから、実効ピーク波長ｘλｐ以外の赤外線検知素子（画素）１０のバラつきに起因するパラメータに依存しない。
このため、赤外線検知素子（画素）１０の出力信号電圧が上記式（１）で表される場合、原理的には、２点補正技術によって、実効ピーク波長ｘλｐに起因するもの以外のすべての画素特性の不均一性が補正されるはずである。
【０１５８】
しかしながら、実際には、２点補正技術においては、補正されずに残留する素子バラつきに起因する画像上のコントラストのムラが生じてしまっている。
これについて検討した結果、この原因は、電気信号処理系である読出回路３Ａにおける非線形性にあると考えられる。
ここで、図２は、赤外線検知素子１０を２次元に配列した２次元アレイ２１に均一な温度分布を持つ温度板からの赤外線を照射した場合の画素信号出力の実測値、及び、上記式（１）を用い、係数を温度板温度２０℃及び３０℃の実測結果を用いて決定した理論予測値（理論モデル値）を、３つの画素駆動条件（バイアス条件；図２中、符号Ａ〜Ｃで示す）について示したものである。
【０１５９】
なお、図２では、符号Ａで示す画素駆動条件における実測値を黒丸でプロットし、理論予測値を実線ａで示しており、符号Ｂで示す画素駆動条件における実測値を白丸でプロットし、理論予測値を実線ｂで示しており、また、符号Ｃで示す画素駆動条件における実測値を黒三角でプロットし、理論予測値を実線ｃで示している。また、画素信号出力の実測値は、読出回路３Ａから出力される電気信号であって、読出回路３Ａの入出力特性の非線形性の影響を含むものである。
【０１６０】
図２からわかるように、画素信号出力が比較的小さい駆動条件（図２中、符号Ｃで示す）では、図２に示した温度板温度の全領域において、実測値と理論予測値とがよく一致しているのに対し、画素信号出力が大きい駆動条件では（図２中、符号Ａで示す）、実測値と理論予測値とがかい離している。
ここで、図３は、図２を、画素信号出力の実測値と理論予測値との関係として書き直したものである。
【０１６１】
図３から、画素駆動条件によらず、画素信号出力が一定の大きさを超えた領域（図３ではおよそ１．５Ｖ）で、画素信号出力の実測値と理論予測値の間にかい離が生じることがわかる。つまり、画素信号出力が大きくなると、即ち、入射赤外線の強度が高くなり、それに相当する温度が高くなると、画素信号出力の実測値が理論予測値からずれてくる。
一方、図３を見ると、画素信号出力の実測値と理論予測値との関係は、駆動条件によらずほぼ同一であることがわかる。
【０１６２】
したがって、実測値と理論予測値の間の対応関係（特に、画素信号出力が大きい領域においてどのようにずれるか；ここでは較正曲線；図３中、符号Ａで示す）を知ることができれば、実測された画素信号出力に対して、それが本来どれくらいの大きさの画素信号出力であるかを一意に決定することができ、読出回路３Ａにおける非線形性に起因して、理論予測値からずれている実測値を較正することが可能となる。
【０１６３】
次に、このような較正曲線の決定方法の一例について説明する。
まず、適当な数（例えば６点）の既知温度（例えばＴ１〜Ｔ６）相当の赤外線入射に対して、赤外線検知素子１０を２次元に配列した２次元アレイ２１の各画素１０の当該駆動条件における画素信号出力を計測する。この結果を、それぞれ、実測値ｘ１〜ｘ６とする。
【０１６４】
一方、図３に見られるように、画素信号出力が比較的小さい領域、即ち、入射赤外線の強度が低く、それに相当する温度が低い領域では、電気信号処理系である読出回路３Ａの入出力特性の線形性は保たれていると近似的に考えることができる。この領域を、読出回路３Ａの入出力特性の線形領域、即ち、読出回路３Ａの入出力特性の非線形性の影響が小さい領域ともいう。この場合、画素信号出力の実測値と理論予測値とは一致することになる。
【０１６５】
したがって、上記既知温度のうち、この領域に属する２点（Ｔａ、Ｔｂ∈Ｔ１〜Ｔ６とする）での画素信号出力の実測値ｘａ、ｘｂから、それぞれの画素に対する上記式（１）の係数Ｖ０ならびにＶｄを、
【０１６６】
【数６７】
2016133305.tif 000069
【０１６７】
によって決定する。この場合、２点の温度は、画素信号出力の実測値と理論予測値とが一致する温度である。
次に、これらを用い、当該画素１０の対象物体の温度Ｔ１〜Ｔ６のそれぞれに対して、上記式（１）、即ち、次式によって、画素信号出力の予測値ｙ１〜ｙ６を求める。
【０１６８】
【数６８】
2016133305.tif 000070
【０１６９】
ここで、例えば、所望の較正曲線（図３中、符号Ａで示す）を、点(ｘｉ，ｙｉ)（ｉ＝１〜６）を通る多項式として決定すると、未知係数の数とその（１次独立な）関係式の数に関する周知の数学的知見から、次式のような５次関数として決定することができる。
【０１７０】
【数６９】
2016133305.tif 000071
【０１７１】
この式（５）における６つの定係数ａ０〜ａ５を決定することが、所望の較正曲線（図３中、符号Ａで示す）を決定することになるが、ｉ＝１〜６に対応するｘｉとｙｉに関する関係式を、簡単のため行列形式で書き下すと、
【０１７２】
【数７０】
2016133305.tif 000072
【０１７３】
となる。
ここから周知の線形代数の知見を用いて、
【０１７４】
【数７１】
2016133305.tif 000073
【０１７５】
として必要な係数ａ０〜ａ５を決定することができる。ここで、Ａ−１は行列Ａの逆行列を表している。
なお、ここでは、較正曲線の決定方法を具体的に説明するために、上述のような例を用いて説明しているが、本実施形態における較正曲線は、画素信号出力の実測値と理論予測値の間の対応関係を表す関係（関係式、近似式など）が決定できれば良いため、上述のような例に限られるものではなく、必要に応じて、例えば近似曲線決定方法などのような種々の決定方法を用いることが可能である。
【０１７６】
ところで、ここで改めて上記式（２）、即ち、次式
【０１７７】
【数７２】
2016133305.tif 000074
【０１７８】
を見てみると、対象物体の温度Ｔに対する画素信号出力Ｖ（Ｔ）が、上記式（１）と同様に、波長以外の画素固有のパラメータに依存せず、温度Ｔのみの関数である関数Ｈ（Ｔ）と、定数Ｖ０、Ｖｄを用いて、
【０１７９】
【数７３】
2016133305.tif 000075
【０１８０】
という形で表されるとき、つまり、関数Ｖ（Ｔ）が関数H（Ｔ）の線形写像の形をしているとき、２点補正を行なった場合、
【０１８１】
【数７４】
2016133305.tif 000076
【０１８２】
となって、補正結果は、やはり画素の波長以外の特性バラつきに依存しない結果が得られる。
このことは、少なくとも赤外線検知装置１の補正バラつきに関する限り、例えば上記式（４）を用いて画素ごとに上記式（１）の具体的な関数形を決定せずとも、適宜決定したＶ０ならびにＶｄの値を、例えば全画素一律に適用して較正曲線を決定して用いても、実効ピーク波長ｘλｐに起因するもの以外の画素素子特性の不均一性を完全に抑制できることを意味している。
【０１８３】
この場合、信号処理部４は、画素信号出力を、応答波長及び対象物体の温度Ｔ以外の素子特性パラメータに依存しない関数の線形写像の形を持った関数に変換する機能を備えることになる。
そして、この線形写像の形を持った関数は、赤外線検知素子（画素）１０の応答ピーク波長λｐ、適当な係数ｘ、定係数Ｖ０、Ｖｄを用いて、
【０１８４】
【数７５】
2016133305.tif 000077
【０１８５】
の形で表されるものが良いことになる。
また、この関数の係数Ｖ０ならびにＶｄを、異なる温度Ｔ１ならびにＴ２を持った対象物体から放射される赤外線に対する画素信号出力Ｖ１、Ｖ２を用いて、
【０１８６】
【数７６】
2016133305.tif 000078
【０１８７】
によって求めれば良いことになる。
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、分光応答特性がいわゆるピークを持った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）を較正し、画素信号の面内不均一性を抑制するのに本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
しかしながら、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。
【０１９１】
このように、各赤外線検知素子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、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している。例えば、ＦＰＡ型赤外線検知装置１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している。
【０１９２】
この場合、いくつかの既知強度の赤外線を、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。このような補正を行なう場合、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。
【０１９３】
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。つまり、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。
【０１９４】
このような補正を行なった場合、原理上ないしは理論上は、完全に補正され、同一強度の赤外線が入射した場合、同一の電気信号が得られるはずである。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た場合の各赤外線検知素子からの電気信号の不均一性は完全に補正されるはずである。
しかしながら、実際には、このような補正を行なったとしても、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ないことがあった。
【０１９５】
つまり、実際には、たとえ赤外線検知素子の入出力特性が線形であったとしても、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があった。
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しても、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の電気信号が均一にならず、不均一性が残ってしまうことがあった。
【０１９６】
このような残留不均一性は、例えば壁面などの本来均一温度である対象物体の赤外線画像において、対象物体の温度分布によらない画像コントラストを生じることになり、赤外線画像の画質、ひいては、撮像装置としての性能の制約要因となる。
これについて検討した結果、赤外線検知装置１は、入射した赤外線に応じて電気信号を生成する赤外線検知素子１０と、赤外線検知素子１０に生成された電気信号を読み出す読出回路３Ａとを備え、この読出回路３Ａの入出力特性に非線形性があり、これに起因することがわかった。
【０１９７】
そこで、読出回路３Ａの入出力特性の非線形性を考慮して、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較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。
【０１９８】
このうち、赤外線イメージセンサ２は、図５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３Ａを備える読出回路チップ３とを備える。なお、読出回路３Ａ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。ここでは、赤外線検知素子は、例えば量子井戸型赤外線検知素子又は量子ドット型赤外線検知素子などである。
【０１９９】
ここで、読出回路チップ３は、図４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。
【０２００】
また、信号処理部４は、較正データ演算部（較正曲線データ演算部）２４と、信号演算部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、較正データ演算部２４、信号演算部２５、信号出力部２６、及び、スイッチ２７を含む。
【０２０１】
なお、図４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。
【０２０２】
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６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。
【０２０３】
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。また、読出回路３Ａとしての信号取り出し＆シフトレジスタ部２３の入出力特性の非線形性の影響も含まれている。
【０２０４】
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４に示すように、スイッチ２７を介して、較正データ演算部２４又は信号演算部２５に供給される。
装置の立ち上げ時等には、較正データ演算部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、較正データ演算部２４に、較正用及び補正用のデータを保存する。
【０２０５】
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からのシリアル信号を、信号演算部２５に供給する。
そして、信号演算部２５は、較正データ演算部２４に保存された較正用のデータに基づいて、読出回路３Ａとしての信号取り出し＆シフトレジスタ部２３の入出力特性の非線形性の影響を含む出力電圧の実測値を較正する演算を、各赤外線検知素子１０毎に実行する。この較正演算により、読出回路３Ａとしての信号取り出し＆シフトレジスタ部２３の入出力特性の非線形性の影響を含む出力電圧の実測値を較正した較正後出力電圧が得られる。
【０２０６】
また、信号演算部２５は、較正データ演算部２４に保存された補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、信号演算部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、信号演算部２５から信号出力部２６に供給される。
【０２０７】
以下に、図４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較正方法及び補正方法について説明する。
図７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較正方法及び補正方法の第１の実施例を示すフローチャートである。図４及び図７を参照して、図７に示される較正方法及び補正方法について説明する。
【０２０８】
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。
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。
【０２０９】
ステップＳ２で、スイッチ２７を較正データ演算部２４側に接続する。
ステップＳ３で、温度Ｔｋの黒体相当の物体（赤外線源）から放射された赤外線（温度Ｔｋ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。
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の全ての画素１０から画素出力電圧の実測値Ｖｋ（ｉ，ｊ）を取得する。ここで、（ｉ，ｊ）は画素位置を示す。
【０２１０】
このステップＳ４の動作は、適宜定めたｍ個の温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）の全てについて繰り返され、それぞれの温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）に対応した全ての画素１０からの出力電圧の実測値Ｖｋ（ｉ，ｊ）を取得する（ステップＳ５）。
そして、出力電圧の実測値Ｖｋ（ｉ，ｊ）は、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３から較正データ演算部２４に供給され、較正データ演算部２４に保存される。
【０２１１】
なお、ここでは、温度板の温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）を指定して、温度板の温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）を調整できるようになっている。そして、指定された温度板の温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）が較正データ演算部２４に入力されるようになっている。
ステップＳ６で、温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）に対応した全ての画素１０からの出力電圧の理論予測値ｙ（ｉ，ｊ）ｋを求める。
【０２１２】
そして、上述のようにして取得した実測値Ｖｋ（ｉ，ｊ）をｘ（ｉ，ｊ）ｋとし、この実測値ｘ（ｉ，ｊ）ｋと、上述のようにして求めた理論予測値ｙ（ｉ，ｊ）ｋとを用いて、較正曲線を決定する（ステップＳ７）。つまり、上述のようにして、較正曲線を決定するのに必要な実測値ｘ（ｉ，ｊ）ｋと理論予測値ｙ（ｉ，ｊ）ｋとの組（ｘ（ｉ，ｊ）ｋ、ｙ（ｉ，ｊ）ｋ）を求め、（ｘ（ｉ，ｊ）ｋ、ｙ（ｉ，ｊ）ｋ）に対して上述の較正曲線決定方法で較正曲線を決定し、即ち、較正曲線を規定する関数を特定するのに必要な係数を求め、この較正に必要なデータ（ここでは較正曲線データ）を較正データ演算部２４に保存する（ステップＳ７）。
【０２１３】
ここで、図８は、較正データ演算部２４及び信号演算部２５の構成の一例を示す図である。
較正データ演算部２４は、ＡＤ変換部３１、記憶制御部３２、読出制御部３３、ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）計算部３４、ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）記憶部３５を含む。また、信号演算部２５は、演算部４１、及びＡＤ変換部４２を含む。
【０２１４】
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。
較正データ演算部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Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）を示すデータとが供給される。
【０２１５】
記憶制御部３２は、全画素について、ＡＤ変換部３１によるＡＤ変換後のデジタル電圧値（実測値）Ｖｋ（ｉ，ｊ）を、ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）計算部３４、ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）記憶部３５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Ｖｋ（ｉ，ｊ）を格納し、また、現在の赤外線源の温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）も格納する。
【０２１６】
ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）計算部３４は、全画素について、温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）に対応した理論予測値ｙ（ｉ，ｊ）ｋを、次式によって求める。
【０２１７】
【数７７】
2016133305.tif 000079
【０２１８】
ここで、Ｖ０（ｉ，ｊ）、Ｖｄ（ｉ，ｊ）は、Ｔａ、Ｔｂ（ａ、ｂ∈１〜ｍ）を用いて、次式によって決定しても良いし、適宜決定した値を用いても良い。
【０２１９】
【数７８】
2016133305.tif 000080
【０２２０】
なお、予め、別途取得ないしは決定したｘ、λｐあるいはｘλｐの値が保存してあるものとする。
そして、ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）計算部３４は、全画素について、上述のようにして取得した実測値Ｖｋ（ｉ，ｊ）をｘ（ｉ，ｊ）ｋとし、この実測値ｘ（ｉ，ｊ）ｋと、上述のようにして求めた理論予測値ｙ（ｉ，ｊ）ｋとを用いて、較正曲線を決定する。
【０２２１】
ここでは、較正曲線を、上述の式（５）のような５次関数として決定し、この５次関数の係数ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）を、上述の式（６）を用いて求め、これらの係数ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）を、較正曲線データとして、ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）記憶部３５に保存する。
なお、ここまでのステップで、２点補正を行なう場合の補正点の温度Ｔｃ、Ｔｄに対応した画素出力電圧の実測値Ｖｘｃ（ｉ，ｊ）、Ｖｘｄ（ｉ，ｊ）を先に決定した較正曲線によって較正した較正後画素出力値Ｖｙｃ（ｉ，ｊ）、Ｖｙｄ（ｉ，ｊ）を用いて、２点補正を行なうのに必要な係数Ｋ（ｉ，ｊ）を次式によって求めて、較正データ演算部２４に保存しておいても良い。なお、Ｔｃ、Ｔｄ、Ｖｘｃ（ｉ，ｊ）、Ｖｘｄ（ｉ，ｊ）は、上述のＴｋ、Ｖｋ（ｉ，ｊ）（ｋ＝１〜ｍ）の中から適宜選んでも良いし、別途取得しても良い。
【０２２２】
【数７９】
2016133305.tif 000081
【０２２３】
以上により、較正及び補正に用いられる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、較正及び補正を実施して赤外線画像を得る動作が実行される。
図７のステップＳ８で、スイッチ２７を信号演算部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）からの出力電圧値Ｖｘ（ｉ，ｊ）を信号演算部２５に順次読みだす（図７のステップＳ９）。
【０２２４】
各画素（ｉ，ｊ）からの出力電圧値Ｖｘ（ｉ，ｊ）が信号演算部２５に入力されると、較正データ演算部２４から、画素位置（ｉ，ｊ）を示すデータに応じて、較正曲線データとして、画素（ｉ，ｊ）に対応したデータａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）が読み出され、必要に応じて２点補正を行なうのに必要なデータとして、係数Ｋ（ｉ，ｊ）、補正点の温度Ｔｄ及びこれに対応する画素信号出力Ｖｙｄ（ｉ，ｊ）、あるいは、補正点の温度Ｔｃ、Ｔｄ及びこれらに対応する画素信号出力Ｖｙｃ（ｉ，ｊ）、Ｖｙｄ（ｉ，ｊ）が読み出される（図７のステップＳ１０）。
【０２２５】
そして、各画素（ｉ，ｊ）の画素出力電圧の実測値Ｖｘ（ｉ，ｊ）を較正して較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）を求める（図７のステップＳ１１）。
その後、各画素（ｉ，ｊ）の較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）に対して補正処理を施す（図７のステップＳ１２）。
ここでは、まず、信号演算部２５のＡＤ変換部４２は、各画素（ｉ，ｊ）からの出力電圧値Ｖｘ（ｉ，ｊ）をアナログ電圧からデジタル電圧値に変換する。
【０２２６】
そして、信号演算部２５の演算部４１は、変換後のデジタル電圧値に対して較正処理を実施して、各画素（ｉ，ｊ）の画素出力電圧の実測値Ｖｘ（ｉ，ｊ）を較正した較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）を求める。
本実施形態では、信号演算部２５の演算部４１は、各画素（ｉ，ｊ）からの出力電圧値Ｖｘ（ｉ，ｊ）、画素（ｉ，ｊ）に対応した較正曲線データ（較正曲線の係数）ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）を用いて、次式によって、各画素の較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）を求める。
【０２２７】
【数８０】
2016133305.tif 000082
【０２２８】
そして、信号演算部２５の演算部４１は、各画素（ｉ，ｊ）の較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）に対して補正処理を実施して、各画素（ｉ，ｊ）の較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）に対応する撮像対象の当該部分の温度Ｔｘ´（ｉ，ｊ）を求め、信号出力部２６へ出力する（図７のステップＳ１２）。
ここで、上述のステップＳ１０で、２点補正を行なうのに必要なデータとして係数Ｋ（ｉ，ｊ）、補正点の温度Ｔｄ及びこれに対応する画素信号出力Ｖｙｄ（ｉ，ｊ）が読み出された場合には、この係数Ｋ（ｉ，ｊ）、補正点の温度Ｔｄ及びこれに対応する画素信号出力Ｖｙｄ（ｉ，ｊ）を用いて、次式によって２点補正を行なって、各画素（ｉ，ｊ）の較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）に対応する撮像対象の当該部分の温度Ｔｘ´（ｉ，ｊ）を求める。
【０２２９】
【数８１】
2016133305.tif 000083
【０２３０】
また、上述のステップＳ１０で、２点補正を行なうのに必要なデータとして補正点の温度Ｔｃ、Ｔｄ及びこれらに対応する画素信号出力Ｖｙｃ（ｉ，ｊ）、Ｖｙｄ（ｉ，ｊ）が読み出された場合には、これらを用いて、２点補正を行なうのに必要な係数Ｋ（ｉ，ｊ）を次式によって求め、上述のように２点補正を行なって、各画素（ｉ，ｊ）の較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）に対応する撮像対象の当該部分の温度Ｔｘ´（ｉ，ｊ）を求める。
【０２３１】
【数８２】
2016133305.tif 000084
【０２３２】
これらのステップＳ９〜Ｓ１２の処理が、全画素に対して繰り返される（図７のステップＳ１３）。
その後、信号出力部２６は、赤外線撮像装置１の構成に応じて、上記Ｔｘ´（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７のステップＳ１４）。
【０２３３】
なお、ここでは、各画素に対して較正処理及び補正処理を順番に行なっていくようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、各画素に対して較正処理を順番に行ない、全画素に対して較正処理が終わった後、各画素に対して補正処理を順番に行なうことで、全画素に対して補正処理を行なうようにしても良い。
ところで、上記の実施形態では、信号演算部２５にて、各画素（ｉ，ｊ）からの出力電圧値Ｖｘ（ｉ，ｊ）から、較正曲線データ（ここでは較正曲線の係数）を用いて、各画素の較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）を算出する較正演算を逐次実行している。
【０２３４】
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、較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）を逐次算出するのではなく、画素出力電圧値Ｖｔｌ（ｉ，ｊ）と較正後画素出力電圧値Ｖｔｌｙ（ｉ，ｊ）との対応関係をあらかじめテーブルとして作成し、これを較正データ演算部２４に保存しておいても良い。
このような実施形態を以下に説明する。
【０２３５】
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較正方法及び補正方法の第２の実施例を示すフローチャートである。図９及び図１０を参照して、図９に示される較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。
【０２３６】
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を較正データ演算部２４側に接続する。
ステップＳ２３で、温度Ｔｋの黒体相当の物体（赤外線源）から放射された赤外線（温度Ｔｋ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。
【０２３７】
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の全ての画素１０から画素出力電圧の実測値Ｖｋ（ｉ，ｊ）を取得する。ここで、（ｉ，ｊ）は画素位置を示す。
このステップＳ２４の動作は、適宜定めたｍ個の温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）の全てについて繰り返され、それぞれの温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）に対応した全ての画素１０からの出力電圧の実測値Ｖｋ（ｉ，ｊ）を取得する（ステップＳ２５）。
【０２３８】
そして、出力電圧の実測値Ｖｋ（ｉ，ｊ）は、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３から較正データ演算部２４に供給され、較正データ演算部２４に保存される。
なお、ここでは、温度板の温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）を指定して、温度板の温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）を調整できるようになっている。そして、指定された温度板の温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）が較正データ演算部２４に入力されるようになっている。
【０２３９】
ステップＳ２６で、温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）に対応した全ての画素１０からの出力電圧の理論予測値ｙ（ｉ，ｊ）ｋを求める。
そして、上述のようにして取得した実測値Ｖｋ（ｉ，ｊ）をｘ（ｉ，ｊ）ｋとし、この実測値ｘ（ｉ，ｊ）ｋと、上述のようにして求めた理論予測値ｙ（ｉ，ｊ）ｋとを用いて、較正曲線を決定する。つまり、上述のようにして、較正曲線を決定するのに必要な実測値ｘ（ｉ，ｊ）ｋと理論予測値ｙ（ｉ，ｊ）ｋとの組（ｘ（ｉ，ｊ）ｋ、ｙ（ｉ，ｊ）ｋ）を求め、（ｘ（ｉ，ｊ）ｋ、ｙ（ｉ，ｊ）ｋ）に対して上述の較正曲線決定方法で較正曲線を決定し、即ち、較正曲線を規定する関数を特定するのに必要な係数を求め、この較正に必要なデータ（ここでは較正曲線データ）を用いて、画素出力電圧値Ｖｔｌ（ｉ，ｊ）と較正後画素出力電圧値Ｖｔｌｙ（ｉ，ｊ）との対応を示すテーブル（較正テーブル）を作成し（ステップＳ２７）、このテーブルを較正データ演算部２４に保存する。
【０２４０】
ここで、図１０は、較正データ演算部２４及び信号演算部２５の構成の一例を示す図である。
較正データ演算部２４は、ＡＤ変換部３１、記憶制御部３２、読出制御部３３、テーブル作成部５１、テーブル記憶部５２を含む。また、信号演算部２５は、演算部４１、及びＡＤ変換部４２を含む。
【０２４１】
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。
較正データ演算部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Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）を示すデータとが供給される。
【０２４２】
記憶制御部３２は、全画素について、ＡＤ変換部３１によるＡＤ変換後のデジタル電圧値（実測値）Ｖｋ（ｉ，ｊ）を、テーブル作成部５１、テーブル記憶部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Ｖｋ（ｉ，ｊ）を格納し、また、現在の赤外線源の温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）も格納する。
テーブル作成部５１は、全画素について、温度Ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）に対応した理論予測値ｙ（ｉ，ｊ）ｋを、次式によって求める。
【０２４３】
【数８３】
2016133305.tif 000085
【０２４４】
ここで、Ｖ０（ｉ，ｊ）、Ｖｄ（ｉ，ｊ）は、Ｔａ、Ｔｂ（ａ、ｂ∈１〜ｍ）を用いて、次式によって決定しても良いし、適宜決定した値を用いても良い。
【０２４５】
【数８４】
2016133305.tif 000086
【０２４６】
なお、予め、別途取得ないしは決定したｘ、λｐあるいはｘλｐの値が保存してあるものとする。
そして、テーブル作成部５１は、全画素について、上述のようにして取得した実測値Ｖｋ（ｉ，ｊ）をｘ（ｉ，ｊ）ｋとし、この実測値ｘ（ｉ，ｊ）ｋと、上述のようにして求めた理論予測値ｙ（ｉ，ｊ）ｋとを用いて、較正曲線を決定する。
【０２４７】
ここでは、較正曲線を、上述の式（５）のような５次関数として決定し、較正曲線データとして、この５次関数の係数ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）を、上述の式（６）を用いて求める。
その後、テーブル作成部５１は、このようにして求めた、較正曲線データとしての係数ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）を用いて、画素出力電圧値Ｖｔｌ（ｉ，ｊ）と較正後画素出力電圧値Ｖｔｌｙ（ｉ，ｊ）との対応を示すテーブル（較正テーブル）を作成し、このテーブルをテーブル記憶部５２に保存する。
【０２４８】
ここでは、以下のようにしてテーブルを作成する。
まず、装置を実際に稼働した場合に予想される画素出力電圧値Ｖｔ（ｉ，ｊ）の範囲が、
【０２４９】
【数８５】
2016133305.tif 000087
【０２５０】
であるとする。
この区間［Ｖｔｍｉｎ，Ｖｔｍａｘ］を、適当な幅ｄＶで適当な数の小区間［Ｖｔｌ，Ｖｔｌ＋ｄＶ］の和に分割する。なお、ここで、小区間の幅ｄＶは、すべての区間で一定であってもよいし、適宜変えてもよい。以下では簡単のためにｄＶは一定とする。
次に、小区間［Ｖｔｌ，Ｖｔｌ＋ｄＶ］に含まれる値をもった画素出力電圧値Ｖｔｌ（ｉ，ｊ）に対応した、較正後の画素出力電圧値Ｖｔｌｙ（ｉ，ｊ）を求める。
【０２５１】
ここで、較正曲線を上述したように５次関数として決定する場合、画素出力電圧値Ｖｔｌ（ｉ，ｊ）から、較正曲線データとしての係数ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）を用いて、次式によって、較正後の画素出力電圧値Ｖｔｌｙ（ｉ，ｊ）を求める。なお、以下の式ではＶｔｌ（ｉ，ｊ）の（ｉ，ｊ）を省略している。
【０２５２】
【数８６】
2016133305.tif 000088
【０２５３】
このような較正後の画素出力電圧値Ｖｔｌｙ（ｉ，ｊ）を求める処理を、区間［Ｖｔｍｉｎ，Ｖｔｍａｘ］を構成する小区間［Ｖｔｌ，Ｖｔｌ＋ｄＶ］のすべてに対して行なう。なお、この処理はすべての画素（ｉ，ｊ）について行なわれる。
そして、このようにしてすべての画素（ｉ，ｊ）について求められた較正後の画素出力電圧値Ｖｔｌｙ（ｉ，ｊ）を、画素出力電圧値Ｖｔｌ（ｉ，ｊ）と対応づけて、テーブルを作成する。
【０２５４】
なお、ここまでのステップで、２点補正を行なう場合の補正点の温度Ｔｃ、Ｔｄに対応した画素出力電圧の実測値Ｖｘｃ（ｉ，ｊ）、Ｖｘｄ（ｉ，ｊ）を先に決定した較正曲線によって較正した較正後画素出力値Ｖｙｃ（ｉ，ｊ）、Ｖｙｄ（ｉ，ｊ）を用いて、２点補正を行なうのに必要な係数Ｋ（ｉ，ｊ）を次式によって求めて、較正データ演算部２４に保存しておいても良い。なお、Ｔｃ、Ｔｄ、Ｖｘｃ（ｉ，ｊ）、Ｖｘｄ（ｉ，ｊ）は、上述のＴｋ、Ｖｋ（ｉ，ｊ）（ｋ＝１〜ｍ）の中から適宜選んでも良いし、別途取得しても良い。
【０２５５】
【数８７】
2016133305.tif 000089
【０２５６】
以上により、較正及び補正に用いられる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、較正及び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Ｓ２８で、スイッチ２７を信号演算部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）からの出力電圧値Ｖｘ（ｉ，ｊ）を信号演算部２５に順次読みだす（図９のステップＳ２９）。
【０２５７】
図９のステップＳ３０で、較正データ演算部２４のテーブル記憶部５２に格納されているテーブルから、各画素（ｉ，ｊ）の出力電圧値Ｖｘ（ｉ，ｊ）に対応した較正後の出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）を読み出して、各画素（ｉ，ｊ）の出力電圧値Ｖｘ（ｉ，ｊ）に対応した較正後の出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）を求める。また、必要に応じて２点補正を行なうのに必要なデータとして、係数Ｋ（ｉ，ｊ）、補正点の温度Ｔｄ及びこれに対応する画素信号出力Ｖｙｄ（ｉ，ｊ）、あるいは、補正点の温度Ｔｃ、Ｔｄ及びこれらに対応する画素信号出力Ｖｙｃ（ｉ，ｊ）、Ｖｙｄ（ｉ，ｊ）を読み出す。
【０２５８】
その後、各画素（ｉ，ｊ）の較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）に対して補正処理を施す（図９のステップＳ３１）。
ここでは、まず、信号演算部２５のＡＤ変換部４２は、各画素（ｉ，ｊ）からの出力電圧値Ｖｘ（ｉ，ｊ）をアナログ電圧からデジタル電圧値に変換する。
そして、信号演算部２５の演算部４１は、変換後のデジタル電圧値に対して較正処理を実施して、各画素（ｉ，ｊ）の画素出力電圧の実測値Ｖｘ（ｉ，ｊ）を較正した較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）を求める。
【０２５９】
本実施形態では、信号演算部２５の演算部４１は、較正データ演算部２４のテーブル記憶部５２に格納されているテーブルから、各画素（ｉ，ｊ）の出力電圧値Ｖｘ（ｉ，ｊ）に対応した較正後の出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）を読み出して、各画素（ｉ，ｊ）の出力電圧値Ｖｘ（ｉ，ｊ）に対応した較正後の出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）を求める。
ここでは、例えばＶｘ（ｉ，ｊ）が、
【０２６０】
【数８８】
2016133305.tif 000090
【０２６１】
の範囲にある場合、較正データ演算部２４のテーブル記憶部５２に格納されているテーブルを用いて、
【０２６２】
【数８９】
2016133305.tif 000091
【０２６３】
とすることによって、各画素（ｉ，ｊ）の出力電圧値Ｖｘ（ｉ，ｊ）に対応した較正後の出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）を読み出して、各画素（ｉ，ｊ）の出力電圧値Ｖｘ（ｉ，ｊ）に対応した較正後の出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）を求める。
そして、信号演算部２５の演算部４１は、各画素（ｉ，ｊ）の較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）に対して補正処理を実施して、各画素（ｉ，ｊ）の較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）に対応する撮像対象の当該部分の温度Ｔｘ´（ｉ，ｊ）を求め、信号出力部２６へ出力する（図９のステップＳ３１）。
【０２６４】
ここで、上述のステップＳ３０で、２点補正を行なうのに必要なデータとして係数Ｋ（ｉ，ｊ）、補正点の温度Ｔｄ及びこれに対応する画素信号出力Ｖｙｄ（ｉ，ｊ）が読み出された場合には、この係数Ｋ（ｉ，ｊ）、補正点の温度Ｔｄ及びこれに対応する画素信号出力Ｖｙｄ（ｉ，ｊ）を用いて、次式によって２点補正を行なって、各画素（ｉ，ｊ）の較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）に対応する撮像対象の当該部分の温度Ｔｘ´（ｉ，ｊ）を求める。
【０２６５】
【数９０】
2016133305.tif 000092
【０２６６】
また、上述のステップＳ３０で、２点補正を行なうのに必要なデータとして補正点の温度Ｔｃ、Ｔｄ及びこれらに対応する画素信号出力Ｖｙｃ（ｉ，ｊ）、Ｖｙｄ（ｉ，ｊ）が読み出された場合には、これらを用いて、２点補正を行なうのに必要な係数Ｋ（ｉ，ｊ）を次式によって求め、上述のように２点補正を行なって、各画素（ｉ，ｊ）の較正後画素出力電圧値Ｖｙ（ｉ，ｊ）に対応する撮像対象の当該部分の温度Ｔｘ´（ｉ，ｊ）を求める。
【０２６７】
【数９１】
2016133305.tif 000093
【０２６８】
これらのステップＳ２９〜Ｓ３１の処理が、全画素に対して繰り返される（図９のステップＳ３２）。
その後、信号出力部２６は、赤外線撮像装置１の構成に応じて、上記Ｔｘ´（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Ｓ３３）。
【０２６９】
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、読出回路３Ａの入出力特性の非線形性を考慮して、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という利点がある。
例えば、ＦＰＡ型赤外線検知装置１では、各赤外線検知素子１０の特性のばらつきや読出回路３Ａの入出力特性の非線形性の影響を抑えることができ、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からの電気信号を均一にすることができ、例えば２点補正を行なった場合に不均一性が残ってしまうのを抑制することができる。
【０２７０】
ここで、図１１は、上述の本実施形態の較正を行なった場合（較正及び線形補間による補正を行なった場合）の効果を示す図である。なお、図１１では、上述の本実施形態の較正を行なった場合を実線Ａで示しており、比較のために上述の本実施形態の較正を行なわなかった場合（線形補間による補正のみを行なった場合）を破線Ｂで示している。また、図１１は、温度板温度と出力のバラツキ（標準偏差）との関係を示している。
【０２７１】
図１１から分かるように、上述の本実施形態の較正を行なった場合、上述の本実施形態の較正を行なわなかった場合と比較して、読出回路３Ａの入出力特性の非線形性に起因する不均一性に伴う画像コントラストデータの不均一性が抑制されていることがわかる。
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。
【０２７２】
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較正することで、同一の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。
【０２７３】
また、例えば、上述の実施形態において、補正処理としては、種々のものを採用しうる。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のが一般的である。
【０２７４】
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１２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１２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１２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。
【０２７５】
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、
【０２７６】
【数９２】
2016133305.tif 000094
【０２７７】
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。
【０２７８】
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するのが好ましい。
例えば、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、
【０２７９】
【数９３】
2016133305.tif 000095
【０２８０】
によって求められたＶ０、Ｖｄを用いて、
【０２８１】
【数９４】
2016133305.tif 000096
【０２８２】
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のが好ましい。つまり、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、上記の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）を算出するのが好ましい。
【０２８３】
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。
【０２８４】
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、信号演算部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、信号演算部で、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。
【０２８５】
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、
【０２８６】
【数９５】
2016133305.tif 000097
【０２８７】
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、
【０２８８】
【数９６】
2016133305.tif 000098
【０２８９】
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、
【０２９０】
【数９７】
2016133305.tif 000099
【０２９１】
である。
この場合、未知係数Ｖｄは、以下のようにして決定することができる。
まず、上記の式に、既知温度Ｔ１に対して出力される電気信号Ｖ１を代入し、また、既知温度Ｔ２に対して出力される電気信号Ｖ２を代入すると、以下の２つの等式が得られる。
【０２９２】
【数９８】
2016133305.tif 000100
【０２９３】
そして、これらの式のうち、上側の式に、
【０２９４】
【数９９】
2016133305.tif 000101
【０２９５】
を掛け、下側の式に、
【０２９６】
【数１００】
2016133305.tif 000102
【０２９７】
を掛けて、辺々引き算することで、以下のように、未知係数Ｖｄを決定することができる。
【０２９８】
【数１０１】
2016133305.tif 000103
【０２９９】
同様にして、未知係数Ｖ０も、以下のように、決定することができる。
【０３００】
【数１０２】
2016133305.tif 000104
【０３０１】
ところで、上述のようにして、未知係数Ｖｄを決定することができる。このため、信号処理部４は、赤外線検知素子１０から出力される電気信号の暗電流相当成分Ｖｄ１を、第１既知温度Ｔ１及び第２既知温度Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に赤外線検知素子１０から出力される第１電気信号Ｖ１及び第２電気信号Ｖ２を用いて、
【０３０２】
【数１０３】
2016133305.tif 000105
【０３０３】
によって求める。
この場合も、上述の実施形態の場合と同様に、信号処理部４は、電流相当成分を、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）を含む関係式から求めていることになる。
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ｇ（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ｇ（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。
【０３０４】
【数１０４】
2016133305.tif 000106
【０３０５】
つまり、信号処理部４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の関数をｇ（Ｔ）として、
【０３０６】
【数１０５】
2016133305.tif 000107
【０３０７】
で規定される関数Ｇ（Ｔ）を用いて、第１既知温度をＴ１とし、第２既知温度をＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）とし、第１電気信号をＶ１とし、第２電気信号をＶ２として、第１暗電流相当成分Ｖｄ１を、
【０３０８】
【数１０６】
2016133305.tif 000108
【０３０９】
によって求めていることになる。
ところで、例えば、ｇ（Ｔ）を１次関数、即ち、
【０３１０】
【数１０７】
2016133305.tif 000109
【０３１１】
とした場合、
【０３１２】
【数１０８】
2016133305.tif 000110
【０３１３】
となる。
また、例えば、ｇ（Ｔ）を指数関数、即ち、
【０３１４】
【数１０９】
2016133305.tif 000111
【０３１５】
とした場合、
【０３１６】
【数１１０】
2016133305.tif 000112
【０３１７】
となる。
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、
【０３１８】
【数１１１】
2016133305.tif 000113
【０３１９】
なる関係を満たすｘ（Ｔ）を含む関数を考えると、
【０３２０】
【数１１２】
2016133305.tif 000114
【０３２１】
であるから、
【０３２２】
【数１１３】
2016133305.tif 000115
【０３２３】
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、
【０３２４】
【数１１４】
2016133305.tif 000116
【０３２５】
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て電気信号を生成する赤外線検知素子と、
前記赤外線検知素子に生成された電気信号を読み出す読出回路と、
前記読出回路から出力される電気信号の実測値と理論予測値との対応関係に基づいて、前記読出回路から出力される電気信号を較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。
【０３２６】
（付記２）
前記信号処理部は、前記実測値と前記理論予測値との対応関係を示す較正曲線に基づいて、前記読出回路から出力される電気信号を較正す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）
前記信号処理部は、温度Ｔの物体から放射される赤外線が前記赤外線検知素子に入射した場合に前記読出回路から出力される電気信号をＶ（Ｔ）とし、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、定係数Ｖ０、Ｖｄとして、前記理論予測値を
【０３２７】
【数１１５】
2016133305.tif 000117
【０３２８】
によって求め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）
前記信号処理部は、第１温度Ｔ１の物体から放射される赤外線が前記赤外線検知素子に入射した場合に前記読出回路から出力される電気信号を第１電気信号Ｖ１とし、第２温度Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）の物体から放射される赤外線が前記赤外線検知素子に入射した場合に前記読出回路から出力される電気信号を第２電気信号Ｖ２として、定係数Ｖ０、Ｖｄを、
【０３２９】
【数１１６】
2016133305.tif 000118
【０３３０】
によって求め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）
前記第１温度及び前記第２温度は、前記実測値と前記理論予測値とが一致する温度であることを特徴とする、付記４に記載の赤外線検知装置。
（付記６）
前記信号処理部は、較正された電気信号を補正することを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の赤外線検知装置。
【符号の説明】
【０３３１】
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
３Ａ  読出回路
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  較正データ演算部
２５  信号演算部
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  ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）計算部
３５  ａ０（ｉ，ｊ）〜ａ５（ｉ，ｊ）記憶部
４１  演算部
４２  ＡＤ変換部
５１  テーブル作成部
５２  テーブル記憶部
【図１】
2016133305.tif 000121
【図２】
2016133305.tif 000122
【図３】
2016133305.tif 000123
【図４】
2016133305.tif 000124
【図５】
2016133305.tif 000125
【図６】
2016133305.tif 000126
【図７】
2016133305.tif 000127
【図８】
2016133305.tif 000128
【図９】
2016133305.tif 000129
【図１０】
2016133305.tif 000130
【図１１】
2016133305.tif 000131
【図１２】
2016133305.tif 000132