(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外光を集光する赤外線レンズと、該集光された赤外光を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力信号から、画素ごとの固定パターンノイズを除去して画像信号を得る画像信号出力部と、を有してなる赤外線撮像装置であって、
前記赤外線レンズと前記赤外線センサとの間に配置され、開閉自在でかつ温度分布が均一な半透明シャッタと、
前記半透明シャッタを開状態および閉状態にした時の前記赤外線センサの出力信号の輝度を基に、画素ごとの固定パターンノイズを求める制御部と、を有する赤外線撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記半透明シャッタを開状態および閉状態にした時の前記赤外線センサの出力信号の輝度の変化量を基に、画素ごとの固定パターンノイズを求める、請求項１に記載の赤外線撮像装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記半透明シャッタを閉状態にした時の透過率を前記半透明シャッタの透過率とし、開状態にした時の透過率を１００％とし、前記半透明シャッタを開状態および閉状態にした時の前記赤外線センサの出力信号の輝度および透過率の変化量を基に、透過率を０％にした場合の前記赤外線センサの出力信号の輝度を画素ごとに推定し、該推定した輝度を固定パターンノイズとして求める、請求項１に記載の赤外線撮像装置。
【請求項４】
前記半透明シャッタの赤外光の透過率は可変であり、
前記制御部は、
前記半透明シャッタを開状態にした時と閉状態で複数の透過率にした時の前記赤外線センサの出力信号の輝度の変化量を基に、画素ごとの固定パターンノイズを求める、請求項１に記載の赤外線撮像装置。
【請求項５】
前記半透明シャッタの赤外光の透過率は可変であり、
前記制御部は、
前記半透明シャッタを閉状態にした時の透過率を前記半透明シャッタの透過率とし、開状態にした時の透過率を１００％とし、前記半透明シャッタを開状態にした時と閉状態で複数の透過率にした時の前記赤外線センサの出力信号の輝度および透過率の変化量を基に、透過率を０％にした場合の前記赤外線センサの出力信号の輝度を画素ごとに推定し、該推定した輝度を固定パターンノイズとして求める、請求項１に記載の赤外線撮像装置。
【請求項６】
前記半透明シャッタの赤外光の透過率は、０％よりも大きく１００％よりも小さい、請求項１から５のいずれか１項に記載の赤外線撮像装置。
【請求項７】
赤外線レンズにて集光された赤外光を検知する赤外線センサの出力信号から、画素ごとの固定パターンノイズを除去して画像信号を得る赤外線撮像装置による固定パターンノイズ補正方法であって、
前記赤外線レンズと前記赤外線センサとの間に配置した、開閉自在でかつ温度分布が均一な半透明シャッタを開状態および閉状態にするステップと、
前記半透明シャッタを開状態および閉状態にした時の前記赤外線センサの出力信号の輝度を基に、画素ごとの固定パターンノイズを求めるステップと、を有する固定パターンノイズ補正方法。
【請求項８】
前記固定パターンノイズを求めるステップでは、
前記半透明シャッタを開状態および閉状態にした時の前記赤外線センサの出力信号の輝度の変化量を基に、画素ごとの固定パターンノイズを求める、請求項７に記載の固定パターンノイズ補正方法。
【請求項９】
前記固定パターンノイズを求めるステップでは、
前記半透明シャッタを閉状態にした時の透過率を前記半透明シャッタの透過率とし、開状態にした時の透過率を１００％とし、
前記半透明シャッタを開状態および閉状態にした時の前記赤外線センサの出力信号の輝度および透過率の変化量を基に、透過率を０％にした場合の前記赤外線センサの出力信号の輝度を画素ごとに推定し、
前記推定した輝度を固定パターンノイズとして求める、請求項７に記載の固定パターンノイズ補正方法。
【請求項１０】
前記半透明シャッタの赤外光の透過率は可変であり、
前記固定パターンノイズを求めるステップでは、
前記半透明シャッタを開状態にした時と閉状態で複数の透過率にした時の前記赤外線センサの出力信号の輝度の変化量を基に、画素ごとの固定パターンノイズを求める、請求項７に記載の固定パターンノイズ補正方法。
【請求項１１】
前記半透明シャッタの赤外光の透過率は可変であり、
前記固定パターンノイズを求めるステップでは、
前記半透明シャッタを閉状態にした時の透過率を前記半透明シャッタの透過率とし、開状態にした時の透過率を１００％とし、
前記半透明シャッタを開状態にした時と閉状態で複数の透過率にした時の前記赤外線センサの出力信号の輝度および透過率の変化量を基に、透過率を０％にした場合の前記赤外線センサの出力信号の輝度を画素ごとに推定し、
前記推定した輝度を固定パターンノイズとして求める、請求項７に記載の固定パターンノイズ補正方法。
【請求項１２】
前記半透明シャッタの赤外光の透過率は、０％よりも大きく１００％よりも小さくなっている、請求項７から１１のいずれか１項に記載の固定パターンノイズ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線撮像装置および固定パターンノイズ補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線カメラ等の赤外線撮像装置は、被写体からの赤外光を赤外線レンズにて集光し、その集光された赤外光を赤外線センサにて検知する構成になっている。
【０００３】
ところが、赤外線センサには、出力信号の輝度が画素ごとにばらつくという問題点がある。この問題は、赤外線センサの出力信号に含まれているＦＰＮ（Fixed Pattern Noise：固定パターンノイズ）が、画素ごとに異なることに起因している。
【０００４】
したがって、赤外線撮像装置において、画像の画質を確保するためには、赤外線センサの出力信号からＦＰＮを除去しなければならず、そのためには、ＦＰＮを補正する必要がある。この補正は、ＦＰＮ補正と称されている。
【０００５】
例えば、特許文献１に開示された赤外線カメラにおいては、ＦＰＮ補正を行うために、図４に示すように、被写体と赤外線レンズ４１および赤外線センサ４２との間に、開閉自在でかつ温度分布が均一なシャッタ４３が配置されている。
【０００６】
そして、ＦＰＮ補正時には、シャッタ４３を閉じて被写体からの赤外光を完全に遮光し、その時の赤外線センサ４２の出力信号の輝度をＦＰＮとして求める。なお、ここで求めたＦＰＮは、シャッタ４３を開状態とした時の赤外線センサ４２の出力信号から除去され、ＦＰＮが除去された信号が画像信号として表示装置等に出力されることになる。
【特許文献１】特開平１０−２７４５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された赤外線カメラにおいては、ＦＰＮ補正時に、シャッタを閉じて被写体からの赤外光を完全に遮光する必要があるため、画像が途切れてしまうという問題があった。
【０００８】
したがって、赤外線撮像装置においては、画像を途切れさせることなくＦＰＮ補正を行うことが重要な課題となっている。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上述した課題を解決することができる赤外線撮像装置および固定パターンノイズ補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の赤外線撮像装置は、
赤外光を集光する赤外線レンズと、該集光された赤外光を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力信号から、画素ごとの固定パターンノイズを除去して画像信号を得る画像信号出力部と、を有してなる赤外線撮像装置であって、
前記赤外線レンズと前記赤外線センサとの間に配置され、開閉自在でかつ温度分布が均一な半透明シャッタと、
前記半透明シャッタを開状態および閉状態にした時の前記赤外線センサの出力信号の輝度を基に、画素ごとの固定パターンノイズを求める制御部と、を有する。
【００１１】
本発明の固定パターンノイズ補正方法は、
赤外線レンズにて集光された赤外光を検知する赤外線センサの出力信号から、画素ごとの固定パターンノイズを除去して画像信号を得る赤外線撮像装置による固定パターンノイズ補正方法であって、
前記赤外線レンズと前記赤外線センサとの間に配置した、開閉自在でかつ温度分布が均一な半透明シャッタを開状態および閉状態にするステップと、
前記半透明シャッタを開状態および閉状態にした時の前記赤外線センサの出力信号の輝度を基に、画素ごとの固定パターンノイズを求めるステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、赤外光を完全には遮光しない半透明シャッタを用いて固定パターンノイズを求めているため、固定パターンノイズ補正時に画像が途切れることがなくなるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態の赤外線撮像装置の構成を示す図である。また、図２は、図１に示した赤外線センサ１２の周辺構成の拡大図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の赤外線撮像装置は、赤外線レンズ１１と、赤外線センサ１２と、半透明シャッタ１３と、増幅部１４と、Ａ／Ｄ変換部１５と、制御部１６と、補償データメモリ１７と、画像信号出力部１８と、画像メモリ１９と、を有している。
【００１６】
赤外線レンズ１１は、被写体からの赤外光を集光する。
【００１７】
赤外線センサ１２は、赤外線レンズ１１にて集光された赤外光を検知する。赤外線センサ１２の出力信号は、増幅部１４にて増幅され、Ａ／Ｄ変換部１５にてデジタル信号に変換された後、制御部１６および画像信号出力部１８に入力される。
【００１８】
半透明シャッタ１３は、赤外線レンズ１１と赤外線センサ１２との間に配置され、開閉自在でかつ温度分布が均一なシャッタである。
【００１９】
なお、半透明シャッタ１３とは、図４に示したシャッタ４３のように赤外光を完全に遮光してしまうシャッタではなく、赤外光を完全には遮光しないシャッタ、具体的には、赤外光の透過率が０％よりも大きく１００％よりも小さなシャッタを指すものとする。
【００２０】
制御部１６は、半透明シャッタ１３を開状態および閉状態にした時の赤外線センサ１２の出力信号の輝度を基に、画素ごとのＦＰＮを求め、求めたＦＰＮを補償データとして補償データメモリ１７に格納する。
【００２１】
画像信号出力部１８は、半透明シャッタ１３を開状態にした時の赤外線センサ１２の出力信号を、補償データメモリ１７に格納された補償データを基に、ＦＰＮを除去し補償することで画像信号を得て、得られた画像信号を画像メモリ１９に格納する。画像メモリ１９に格納された画像信号は、不図示のインタフェースを介して表示装置等へ出力される。
【００２２】
以下、図１に示した赤外線撮像装置のＦＰＮ補正時の動作について、図３を参照して説明する。なお、ＦＰＮ補正は、装置起動時や不図示の温度センサにて環境温度の変化が検知された時などに自動的に行われる。
【００２３】
図３は、図１に示した赤外線撮像装置のＦＰＮ補正時の動作を説明する図である。なお、図３は、縦軸が赤外線センサ１２の出力信号の輝度を示し、横軸が透過率を示すグラフである。ここでは、ＦＰＮ補正時に、２つの画素Ａ，ＢのＦＰＮをそれぞれ求めるものとする。また、半透明シャッタ１３の赤外光の透過率は、制御部１６において既知であり、５０％であるものとする。
【００２４】
まず、ステップ３０１において、制御部１６は、不図示の開閉機構を制御することで半透明シャッタ１３を開状態および閉状態にして、赤外線センサ１２の出力信号の画素Ａ，Ｂの輝度を、それぞれ計測する。続いて、制御部１６は、半透明シャッタ１３を開状態および閉状態にした時の赤外線センサ１２の出力信号の画素Ａ，Ｂの輝度の変化量を算出する。
【００２５】
次に、ステップ３０２において、制御部１６は、半透明シャッタ１３を開状態および閉状態にした時の透過率の変化量を求める。半透明シャッタ１３が開状態の時の透過率を１００％とすると、閉状態の時の透過率は既知の５０％であるので、透過率の変化量は（５０％−１００％）で求めることができる。続いて、制御部１６は、ステップ３０１で算出した画素Ａ，Ｂの輝度の変化量を透過率の変化量で除算することで、画素Ａ，Ｂの直線の傾きを算出する。
【００２６】
次に、ステップ３０３において、制御部１６は、半透明シャッタ１３の配置位置にて赤外光を完全に遮光状態にした場合、すなわち透過率が０％である場合の赤外線センサ１２の出力信号の画素Ａ，Ｂの輝度を推定する。具体的には、制御部１６は、ステップ３０２で算出した画素Ａ，Ｂの直線の傾きを基に、各直線を透過率０％まで延長し、そのときの輝度を透過率０％となった場合の輝度と推定する。そして、制御部１６は、推定した画素Ａ，Ｂの輝度を、ＦＰＮとして求める。
【００２７】
上述したように本実施形態においては、赤外光を完全には遮光しない半透明シャッタ１３を用いてＦＰＮを求めているため、ＦＰＮ補正時に画像が途切れることがなくなるという効果が得られる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、図３に示すように、透過率に対する赤外線センサ１２の出力信号の輝度の変化を表すグラフが直線であるものとして説明したが、このグラフは非線形、すなわち曲線になる場合も考えられる。このような場合、半透明シャッタ１３の透過率を可変にし、制御部１６は、半透明シャッタ１３を開状態にした時と閉状態で複数の透過率にした時の赤外線センサ１２の出力信号の輝度をそれぞれ計測して、赤外線センサ１２の出力信号の輝度および透過率の変化量を基に、透過率を０％にした場合の赤外線センサ１２の出力信号の輝度を画素ごとに推定し、推定した輝度をＦＰＮとして求めることで、推定精度を向上させることとしても良い。
【００２９】
また、本実施形態においては、ＦＰＮ補正時に半透明シャッタ１３を用いるため、画像が途切れることはないものの、画像の感度や輝度が低下することが懸念される。そのため、ＦＰＮ補正時には、画像メモリ１９の後段において、公知のオートコントラスト機能や、オートブライトネス機能を実現する手段により、感度や輝度の低下を補償することとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態の赤外線撮像装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した赤外線センサの周辺構成の拡大図である。
【図３】図１に示した赤外線撮像装置のＦＰＮ補正時の動作を説明する図である。
【図４】関連する赤外線撮像装置における赤外線センサの周辺構成の拡大図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１    赤外線レンズ
１２    赤外線センサ
１３    半透明シャッタ
１４    増幅部
１５    Ａ／Ｄ変換部
１６    制御部
１７    補償データメモリ
１８    画像信号出力部
１９    画像メモリ
【図１】
0005003533.tif 000002
【図２】
0005003533.tif 000003
【図３】
0005003533.tif 000004
【図４】
0005003533.tif 000005