JP2009089138A - Infrared ray camera - Google Patents

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幹雄 亀井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that conventional camera is delivered while writing the sensitivity correction data of a detector in an ROM (read only memory), however, error is generated from the obtained data by radiant heat from a mirror cylinder or an optical system when photographing is effected in an environment different from that upon obtaining the data and the effect of image correction, obtained originally from the error, is lowered or the effect of image correction is lowered in the same manner when secular change is generated in image sensor characteristics after the delivery, and to obtain the image, which is not influenced by such the environment wherein the camera is placed or the secular change of the image sensor characteristics and reduced in the existence of fixed pattern. <P>SOLUTION: Uniform temperature (shutter) is photographed by the imaging element. The electric charge accumulating time (time of exposure) of the imaging element is changed and an image data A is stored upon the charge accumulating time A. An image data B is stored upon the charge accumulating time B. A difference between the image data A and the image data B becomes sensitivity data. The producing of the sensitivity data and image correcting operation employing the sensitivity data are effected to obtain the maximum image correction effect. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、赤外線カメラに関するものである。   The present invention relates to an infrared camera.

従来の赤外線カメラはその感度補正データが素子温度により一定であるため、素子温度が変わると感度特性が変り、補正ずれが生じて画像に固定パターン雑音が目立っていた。この対策として、予め取得した感度補正データをメモリに格納しておき、そのデータをもとに画像補正を行い固定パターン雑音の低減を行っていた(例えば、特許文献1参照)。   In the conventional infrared camera, the sensitivity correction data is constant depending on the element temperature. Therefore, when the element temperature changes, the sensitivity characteristic changes, a correction shift occurs, and the fixed pattern noise is conspicuous in the image. As countermeasures, sensitivity correction data acquired in advance is stored in a memory, and image correction is performed based on the data to reduce fixed pattern noise (see, for example, Patent Document 1).

特開2005−236550号公報JP 2005-236550 A

然るに、鏡筒や光学系からの輻射熱が感度補正データ取得時の輻射熱と異なる環境で撮像を行った場合、取得した感度補正データから誤差が発生することで本来求めていた画像補正の効果が低くなるという課題があった。
また、撮像素子特性に経年変化が発生した場合、感度補正データでは十分に補正ができずに画像補正の効果が低くなるという課題があった。
However, when imaging is performed in an environment where the radiant heat from the lens barrel or optical system is different from the radiant heat at the time of sensitivity correction data acquisition, an error occurs from the acquired sensitivity correction data, so the effect of image correction originally obtained is low. There was a problem of becoming.
In addition, when an aging change occurs in the image sensor characteristics, there is a problem that the sensitivity correction data cannot be sufficiently corrected and the effect of image correction is reduced.

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、カメラの置かれる環境や撮像素子特性の経年変化に左右されず、固定パターン雑音の少ない赤外線カメラを得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to obtain an infrared camera with less fixed pattern noise regardless of the environment in which the camera is placed and the secular change in the characteristics of the imaging device.

本発明の赤外線カメラは、赤外光学系と、上記赤外光学系の結像面に位置する撮像素子と、閉じると前記撮像素子の視野を覆うことの出来る位置に設置した面内が均一温度であるシャッターと、上記撮像素子を駆動するドライバ回路と、上記撮像素子に接続した信号処理表示手段と、を備え、上記信号処理表示手段は、上記シャッターを閉じた状態で上記撮像素子が異なる2以上の蓄積時間で撮像した出力結果の差分をとることにより感度補正データを取得し、上記感度補正データを用いて上記撮像素子の出力の感度補正を行うようにした。   The infrared camera according to the present invention includes an infrared optical system, an image pickup element positioned on the image forming plane of the infrared optical system, and a surface installed at a position where the visual field of the image pickup element can be covered when closed. And a signal processing display means connected to the image pickup device, and the signal processing display means is different in the image pickup device when the shutter is closed. Sensitivity correction data is acquired by taking the difference between the output results captured in the above accumulation time, and the sensitivity correction of the output of the image sensor is performed using the sensitivity correction data.

本発明の赤外線カメラによれば、撮像時の環境や撮像素子の感度の経年変化に影響されず、簡単な構成で、固定パターン雑音の少ない画像を得ることができる。   According to the infrared camera of the present invention, an image with little fixed pattern noise can be obtained with a simple configuration without being influenced by the environment at the time of imaging and the secular change in sensitivity of the imaging device.

実施の形態1. Embodiment 1 FIG.

まず最初、従来の赤外線カメラの課題を説明する。
一般に、赤外線カメラではその画素毎に感度の値が微妙に異なるため、異なる温度の物体などを撮像した場合、感度のむらが画像に現れる。このため、カメラ製造時の調整段階で全画素の感度データを取得し、この感度データより感度補正データを作成しカメラ内部の画像メモリに記憶させていた。
感度補正データG(n、T)は
G(n、T)=Rave / R(n、T) (数式1)
で表される。ここに、Raveは全画素の感度の平均値であり、R(n、T)は画素番号nにおける温度Tの時の感度である。
赤外線カメラの演算回路は、感度補正データG(n、T)と画素番号nにおける温度Tの時の素子出力Vsig(n、T)から例えば数式2に従い感度補正後の画像出力Voutを計算する。
Vout = Vsig(n、T)・G(n、T) (数式2)
しかしながら、従来の赤外線カメラでは、感度補正データは撮像素子の素子温度により一定であることを前提としていたが、実際には素子温度が変わったときに素子の感度特性が変わるために同一の感度補正データでは補正ずれが生じ、画像に固定パターン雑音が目立つという問題があった。
First, the problems of the conventional infrared camera will be described.
In general, an infrared camera has a slightly different sensitivity value for each pixel. Therefore, when an object with a different temperature is imaged, uneven sensitivity appears in the image. For this reason, sensitivity data of all pixels is acquired at the adjustment stage at the time of manufacturing the camera, and sensitivity correction data is created from this sensitivity data and stored in the image memory inside the camera.
Sensitivity correction data G (n, T) is G (n, T) = Rave / R (n, T) (Formula 1)
It is represented by Here, Rave is an average value of the sensitivities of all the pixels, and R (n, T) is a sensitivity at the temperature T at the pixel number n.
The arithmetic circuit of the infrared camera calculates the image output Vout after the sensitivity correction from the element correction Vsig (n, T) at the temperature T at the pixel number n and the element output Vsig (n, T) according to Equation 2, for example.
Vout = Vsig (n, T) · G (n, T) (Formula 2)
However, in the conventional infrared camera, it was assumed that the sensitivity correction data was constant according to the element temperature of the image sensor. However, since the sensitivity characteristic of the element changes when the element temperature actually changes, the same sensitivity correction is performed. There was a problem that correction correction occurred in the data, and fixed pattern noise was conspicuous in the image.

ここでは、簡易な構成により、上記のような画像に生ずる固定パターン雑音の少ない赤外線カメラを得る。   Here, an infrared camera with a small fixed pattern noise generated in the image as described above is obtained with a simple configuration.

次に、本実施の形態に係る赤外線カメラについて説明する。
図1は、実施の形態1に係る赤外線カメラのブロック図である。
図中、1は赤外光学系、2は赤外光学系1の結像面に位置した撮像素子、3は撮像素子2からの出力を増幅するなどアナログ処理を行うアナログ信号処理回路、4はアナログ信号処理回路の出力を量子化するA/D変換回路、5は感度補正データを用いて画像補正を行う画像データ演算回路、6は画像データ演算回路5の出力をビデオ出力に変換し出力するD/A変換回路、7は撮像素子ドライバ回路8から撮像素子2に印加する素子駆動クロックを生成するタイミング発生回路、9は閉じると撮像素子2の視野を覆うことの出来る位置に設置され面内が均一温度であるシャッター、10は撮像素子2を収納する素子パッケージ、11は素子パッケージの一部をなすもので、赤外線を透過する赤外窓である。なお、素子パッケージ10の内部は真空に保持されている。12は感度補正データを記憶した感度補正データRAMである。
Next, the infrared camera according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a block diagram of an infrared camera according to the first embodiment.
In the figure, 1 is an infrared optical system, 2 is an image pickup device positioned on the image plane of the infrared optical system 1, 3 is an analog signal processing circuit that performs analog processing such as amplifying the output from the image pickup device 2, and 4 is An A / D conversion circuit that quantizes the output of the analog signal processing circuit, 5 is an image data arithmetic circuit that performs image correction using sensitivity correction data, and 6 converts the output of the image data arithmetic circuit 5 into a video output and outputs it. A D / A conversion circuit, 7 is a timing generation circuit that generates an element driving clock to be applied to the image sensor 2 from the image sensor driver circuit 8, and 9 is installed at a position that can cover the field of view of the image sensor 2 when closed. The shutter 10 has a uniform temperature, 10 is an element package for housing the image pickup element 2, and 11 is a part of the element package, which is an infrared window that transmits infrared rays. Note that the inside of the element package 10 is held in a vacuum. A sensitivity correction data RAM 12 stores sensitivity correction data.

51は撮像素子の各画素が対象物からの赤外線を電荷蓄積する蓄積時間がtA(time)であるときの画像データを格納する画像データRAM−A、52は同様に、撮像素子の各画素がtB(time)であるときの画像データを格納する画像データRAM−B、53はA/D変換回路4から出力された画像データを画像データRAM−A51あるいは画像データRAM−B52のどちらに格納するかを選択する書込選択回路、54は画像データRAM−A51と画像データRAM−B52を用いて感度補正データを演算しその結果を感度補正データRAM12に出力する感度補正データ演算回路である。なお、撮像素子の出力を受けて画像を出力するまでの回路を信号処理表示手段と称する。   51 is an image data RAM-A, 52 for storing image data when each pixel of the image sensor stores tA (time) for accumulating infrared rays from the object. Similarly, each pixel of the image sensor Image data RAM-B and 53 for storing image data at tB (time) store image data output from the A / D conversion circuit 4 in either the image data RAM-A51 or the image data RAM-B52. A write selection circuit 54 for selecting these is a sensitivity correction data calculation circuit for calculating sensitivity correction data using the image data RAM-A51 and the image data RAM-B52 and outputting the result to the sensitivity correction data RAM12. A circuit from the output of the image sensor to the output of an image is referred to as signal processing display means.

次に、この発明による赤外線カメラの感度補正データの取得動作について説明する。
図2は、感度補正データの取得動作の概要を示した図である。
感度補正データの取得にあたりまず赤外線カメラのシャッターを閉じ(S01)、撮像素子が電荷を蓄積する異なる蓄積時間tA、tBを設定する(S02)。次に、撮像素子は蓄積時間tAでの撮像(S03)、蓄積時間tBでの撮像(S04)を行い、感度補正データを演算する(S05)。感度補正データが得られると、取得動作を完了してシャッターを開けて(S06)、通常の撮像モードに移行する。
Next, the sensitivity correction data acquisition operation of the infrared camera according to the present invention will be described.
FIG. 2 is a diagram showing an overview of the operation of acquiring sensitivity correction data.
In acquiring sensitivity correction data, first, the shutter of the infrared camera is closed (S01), and different accumulation times tA and tB in which the image sensor accumulates charges are set (S02). Next, the imaging device performs imaging at the accumulation time tA (S03) and imaging at the accumulation time tB (S04), and calculates sensitivity correction data (S05). When the sensitivity correction data is obtained, the acquisition operation is completed, the shutter is opened (S06), and the normal imaging mode is entered.

次に感度補正データの取得動作の詳細について以下で説明する。なお、その動作全体は制御部60により制御される。
まず、赤外線カメラの電源(図示せず)を投入し所定の時間が経過して撮像可能となった時点で、制御部60はシャッター9を閉じ、撮像素子への入射光量を0とした状態で、撮像素子2は均一な温度の面であるシャッター9を撮像する。
このようにしてシャッター9を撮像することで撮影画像の感度を補正する感度補正データの取得を行う。
なお、この感度補正データの取得は電源投入後撮像可能となった時点で自動で行うようにしてもよいし、また、電源オンの状態にあって実際に撮像素子により撮像を開始する直前など、感度補正が必要となった時点で、外部からの指令により行うようにすることもできる。また、所定の時間間隔で、感度補正を行うようにしてもよい。
Next, details of the sensitivity correction data acquisition operation will be described below. Note that the entire operation is controlled by the control unit 60.
First, when a power source (not shown) of the infrared camera is turned on and imaging becomes possible after a predetermined time has elapsed, the control unit 60 closes the shutter 9 and sets the incident light amount to the image sensor to 0. The image sensor 2 captures an image of the shutter 9, which is a surface having a uniform temperature.
Sensitivity correction data for correcting the sensitivity of the captured image is acquired by imaging the shutter 9 in this manner.
This sensitivity correction data acquisition may be performed automatically when imaging is possible after the power is turned on, or immediately before imaging is actually started by the imaging device in a power-on state. When sensitivity correction is required, it can be performed by an external command. Sensitivity correction may be performed at predetermined time intervals.

図3、図4は、本実施の形態1に係る感度補正データの算出方法を説明する図である。
電源投入した後撮像可能となり、感度補正データを取得する時点、あるいは、感度補正データの取得の指令があった時点で、赤外線カメラの制御部60はシャッター9は閉じる指示を出力する。
シャッター9が閉じた後、制御部60はタイミング発生回路7に対して、感度補正データの取得を開始する信号、感度補正データ取得のための蓄積時間として異なる2つの蓄積時間tA、tBを設定する信号を出力する。
タイミング発生回路7はシャッター9からの赤外線を電荷蓄積する蓄積時間がtA(time)となるようにタイミング設定して素子駆動クロックを撮像素子ドライバ回路8に出力する。撮像素子ドライバ回路8は撮像素子2に対して各画素を駆動する素子駆動クロックを印加する。撮像素子2は、蓄積時間がtA(time)における画像信号Vsig(n、tA)をアナログ信号処理回路3を通じてA/D変換回路4に出力する。ここで、Vsig(n、tA)は、感度補正データ取得時における画素番号n、蓄積時間がtA(time)での出力電圧を表す。
制御部60はA/D変換回路4に対して、アナログ信号処理回路3を通じて入力した撮像素子2の出力Vsig(n、tA)を書込選択回路53に出力させる制御を行う。
一方、タイミング発生回路7は感度補正データの取得を開始する信号を受けて、書込選択回路53に対し、A/D変換回路4で先のVsig(n、tA)をA/D変換したデータVsig_ad(n、tA)を、画像データRAMの1つである画像データRAM−A51に格納させる信号を出力する。
指令を受けた書込選択回路53は、A/D変換後のデータVsig_ad(n、tA)を画像データRAM−A51に格納する。
3 and 4 are diagrams for explaining a method of calculating sensitivity correction data according to the first embodiment.
The imaging can be performed after the power is turned on, and the control unit 60 of the infrared camera outputs an instruction to close the shutter 9 when the sensitivity correction data is acquired or when the sensitivity correction data acquisition command is issued.
After the shutter 9 is closed, the control unit 60 sets two different accumulation times tA and tB as the signal for starting the acquisition of sensitivity correction data and the accumulation time for obtaining the sensitivity correction data to the timing generation circuit 7. Output a signal.
The timing generation circuit 7 sets the timing so that the accumulation time for accumulating the infrared rays from the shutter 9 is tA (time), and outputs an element drive clock to the image sensor driver circuit 8. The image sensor driver circuit 8 applies an element drive clock for driving each pixel to the image sensor 2. The image sensor 2 outputs the image signal Vsig (n, tA) at the accumulation time tA (time) to the A / D conversion circuit 4 through the analog signal processing circuit 3. Here, Vsig (n, tA) represents the output voltage at the pixel number n and the accumulation time tA (time) when the sensitivity correction data is acquired.
The control unit 60 controls the A / D conversion circuit 4 to cause the write selection circuit 53 to output the output Vsig (n, tA) of the image sensor 2 input through the analog signal processing circuit 3.
On the other hand, the timing generation circuit 7 receives the signal for starting the acquisition of the sensitivity correction data, and the A / D conversion circuit 4 performs A / D conversion on the previous Vsig (n, tA) to the write selection circuit 53. A signal for storing Vsig_ad (n, tA) in the image data RAM-A51 which is one of the image data RAMs is output.
The write selection circuit 53 that has received the command stores the data Vsig_ad (n, tA) after A / D conversion in the image data RAM-A51.

次に、シャッター9が閉じたままの状態で、タイミング発生回路7はシャッター9からの赤外線を電荷蓄積する蓄積時間がtB(time)となるようにタイミング設定して、素子駆動クロックを撮像素子ドライバ回路8に出力する。撮像素子ドライバ回路8は撮像素子2に対して各画素を駆動する素子駆動クロックを印加する。撮像素子ドライバ回路8は撮像素子2に対して各画素を駆動する素子駆動クロックを印加する。撮像素子2は、蓄積時間がtB(time)の画像信号Vsig(n、tB)をアナログ信号処理回路3を通じてA/D変換回路4に出力する。ここで、Vsig(n、tB)は、感度補正データ取得時における画素番号n、蓄積時間がtB(time)での出力電圧を表す。
制御部60はA/D変換回路に対して、アナログ信号処理回路3を通じて入力した撮像素子2の出力Vsig(n、tB)を書込選択回路53に出力させる制御を行う。
一方、タイミング発生回路7は書込選択回路53に対し、A/D変換回路4で先のVsig(n、tB)をA/D変換したデータVsig_ad(n、tB)を、画像データRAMの1つである画像データRAM−B52に格納させる信号を出力する。
指令を受けた書込選択回路53は、A/D変換後のデータVsig_ad(n、tB)を画像データRAM−B52に格納する。
Next, in a state where the shutter 9 remains closed, the timing generation circuit 7 sets the timing so that the accumulation time for accumulating the infrared rays from the shutter 9 is tB (time), and sets the element drive clock to the image sensor driver. Output to the circuit 8. The image sensor driver circuit 8 applies an element drive clock for driving each pixel to the image sensor 2. The image sensor driver circuit 8 applies an element drive clock for driving each pixel to the image sensor 2. The image sensor 2 outputs an image signal Vsig (n, tB) having an accumulation time tB (time) to the A / D conversion circuit 4 through the analog signal processing circuit 3. Here, Vsig (n, tB) represents the output voltage at the pixel number n and the accumulation time tB (time) when the sensitivity correction data is acquired.
The control unit 60 controls the A / D conversion circuit to output the output Vsig (n, tB) of the image sensor 2 input through the analog signal processing circuit 3 to the writing selection circuit 53.
On the other hand, the timing generation circuit 7 sends the data Vsig_ad (n, tB) obtained by A / D converting the previous Vsig (n, tB) by the A / D conversion circuit 4 to the write selection circuit 53 as 1 in the image data RAM. A signal to be stored in one image data RAM-B52 is output.
Upon receiving the command, the write selection circuit 53 stores the data Vsig_ad (n, tB) after A / D conversion in the image data RAM-B52.

なお、この蓄積時間tA、tBは例えば数十m秒のオーダーであるが、補正に要する精度や補正に要する時間等、撮像環境の制限によりマイクロ秒のオーダーとしてもよいし、数秒の時間をかけてもよい。   The storage times tA and tB are on the order of, for example, several tens of milliseconds. However, the storage times tA and tB may be on the order of microseconds depending on the imaging environment, such as the accuracy required for correction and the time required for correction, and may take several seconds. May be.

Vsig_ad(n、tB)が画像データRAM−B52に格納されると、次に制御部60は感度補正データ演算回路54に演算実施の制御信号を出力し、この制御信号を受けた感度補正データ演算回路54は、画像データRAM−A51に格納されたデータVsig_ad(n、tA)と画像データRAM−B52に格納されたデータVsig_ad(n、tB)の差分を演算する。すなわち、校正前感度補正データGS(n)は
GS(n)=Vsig_ad(n、tB)−Vsig_ad(n、tA) (数式3)
で表される。ここで、G(n)は画素番号nにおける感度を表す。
このようにして本発明の赤外線カメラは、撮像素子の各画素について校正前感度補正データGS(n)を取得する。
When Vsig_ad (n, tB) is stored in the image data RAM-B52, the control unit 60 next outputs a control signal for execution of calculation to the sensitivity correction data calculation circuit 54, and sensitivity correction data calculation that receives this control signal. The circuit 54 calculates the difference between the data Vsig_ad (n, tA) stored in the image data RAM-A51 and the data Vsig_ad (n, tB) stored in the image data RAM-B52. That is, the sensitivity correction data GS (n) before calibration is GS (n) = Vsig_ad (n, tB) −Vsig_ad (n, tA) (Formula 3)
It is represented by Here, G (n) represents the sensitivity at pixel number n.
In this way, the infrared camera of the present invention acquires pre-calibration sensitivity correction data GS (n) for each pixel of the image sensor.

撮像素子の各画素において、蓄積時間を同一とした時の各画素の出力の差は各画素の感度に対応すると考えられる。一方、撮像素子の特性として入射光量が0であったときであってもオフセット出力を有することが挙げられる。
そこで、本実施の形態では、異なる蓄積時間の各出力の差分を求め、この差分の比を算出することで、各画素の感度補正データとして使用するようにした。
In each pixel of the image sensor, the difference in output of each pixel when the accumulation time is the same is considered to correspond to the sensitivity of each pixel. On the other hand, the image pickup device has an offset output even when the amount of incident light is zero.
Therefore, in the present embodiment, the difference between the outputs at different accumulation times is obtained, and the ratio of the differences is calculated so that it is used as sensitivity correction data for each pixel.

次に、感度補正データ演算回路54が、この校正前感度補正データGS(n)に基き感度補正データG(n)を演算する方法について説明する。
感度補正データ演算回路54は、校正前感度補正データGS(n)を用いて、対象物の画像の感度補正に使用する感度補正データG(n)を演算する。ここではその一例について図4を用いて説明する。
図4は、本実施の形態に係る感度補正データの算出方法を説明する図である。図中、2次元の撮像素子2の中心位置にある画素の画素番号をCとする。
各画素の感度補正データG(n)を、以下の数式4により算出する。
G(n) = GS(n)/GS(C) (数式4)
このように、2次元撮像素子の中心位置の画素における校正前の感度補正データGS(C)、すなわち、蓄積時間がtA(time)の画像信号Vsig(C、tA)と蓄積時間がtB(time)の画像信号Vsig(C、tB)の差分の値を基準にして、2次元に配置されている各画素(画素番号n)の校正前感度補正データGS(n)の比率を算出し、この算出結果を感度補正データG(n)とする。
Next, a method in which the sensitivity correction data calculation circuit 54 calculates the sensitivity correction data G (n) based on the pre-calibration sensitivity correction data GS (n) will be described.
The sensitivity correction data calculation circuit 54 calculates sensitivity correction data G (n) used for correcting the sensitivity of the image of the object using the sensitivity correction data GS (n) before calibration. Here, an example thereof will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating sensitivity correction data according to the present embodiment. In the figure, the pixel number of the pixel at the center position of the two-dimensional image sensor 2 is C.
Sensitivity correction data G (n) for each pixel is calculated by the following Equation 4.
G (n) = GS (n) / GS (C) (Formula 4)
As described above, the sensitivity correction data GS (C) before calibration in the pixel at the center position of the two-dimensional imaging device, that is, the image signal Vsig (C, tA) with the accumulation time tA (time) and the accumulation time tB (time ) Image signal Vsig (C, tB) as a reference, the ratio of the pre-calibration sensitivity correction data GS (n) of each pixel (pixel number n) arranged in two dimensions is calculated. The calculation result is defined as sensitivity correction data G (n).

このようにして感度補正データ演算回路54が各画素の感度補正データG(n)を算出すると、その結果G(n)を感度補正データRAM12に格納する。   When the sensitivity correction data calculation circuit 54 calculates the sensitivity correction data G (n) of each pixel in this way, the result G (n) is stored in the sensitivity correction data RAM 12.

このようにして感度補正データG(n)が感度補正データRAM12に格納されると、制御部60は感度補正データ取得のステップは完了したとしてタイミング発生回路7に対して感度補正データの取得が終了した信号を出力し、また、シャッター9を開き、赤外線カメラを通常の撮像可能状態に設定する。
すなわち、シャッター9を開いて撮像素子2に対象物からの赤外光を入射し、タイミング発生回路7が発生するタイミングに合わせて撮像素子ドライバ回路8が撮像素子2に素子駆動クロックを印加して、撮像素子2が対象物を撮像する。アナログ信号処理回路3は、撮像素子2の各画素の画像信号をA/D変換回路4に出力する。A/D変換回路4はA/D変換後のデータを画像データ演算回路5に出力する。
画像データ演算回路5は、感度補正データRAM12に格納された感度補正データG(n)を用いて各画素について感度補正を行い、その結果をD/A変換回路6に出力する。D/A変換回路6はビデオ出力として出力する。
When the sensitivity correction data G (n) is stored in the sensitivity correction data RAM 12 in this manner, the control unit 60 finishes acquiring the sensitivity correction data to the timing generation circuit 7 assuming that the sensitivity correction data acquisition step is completed. The signal is output, the shutter 9 is opened, and the infrared camera is set to a normal image-capable state.
That is, the shutter 9 is opened, infrared light from the object is incident on the image sensor 2, and the image sensor driver circuit 8 applies an element drive clock to the image sensor 2 in accordance with the timing generated by the timing generation circuit 7. The image sensor 2 images the object. The analog signal processing circuit 3 outputs an image signal of each pixel of the image sensor 2 to the A / D conversion circuit 4. The A / D conversion circuit 4 outputs the data after A / D conversion to the image data calculation circuit 5.
The image data arithmetic circuit 5 performs sensitivity correction for each pixel using the sensitivity correction data G (n) stored in the sensitivity correction data RAM 12, and outputs the result to the D / A conversion circuit 6. The D / A conversion circuit 6 outputs the video output.

このように、本実施の形態では、蓄積時間を制御して複数種類の感度補正用データを取るようにすることで、被写体であるシャッターは、温度が均一であるという条件のみでよく、従来のように温度を変化させる必要がない。このため、シャッターは簡易な構造のものでよい。   As described above, in this embodiment, by controlling the accumulation time so as to obtain a plurality of types of sensitivity correction data, the shutter that is a subject only needs to have a uniform temperature. There is no need to change the temperature. For this reason, the shutter may have a simple structure.

本実施の形態によれば、撮像環境において、その撮像直前に、異なる蓄積時間における画素出力の結果に基き感度補正データを取得するようにしたため、感度補正データが撮像素子の素子温度により変化した場合、あるいは撮像素子特性に経年変化が発生した場合であっても、撮像時の素子温度における感度補正データを得ることができ、結果として、固定パターン雑音の少ない画像を得ることができる。 According to the present embodiment, in the imaging environment, the sensitivity correction data is acquired based on the pixel output results at different accumulation times immediately before the imaging, and therefore the sensitivity correction data changes depending on the element temperature of the imaging device. Alternatively, even when the image sensor characteristics change over time, sensitivity correction data at the element temperature at the time of imaging can be obtained, and as a result, an image with little fixed pattern noise can be obtained.

先に数式4で説明した感度補正データG(n)の算出の例(図4参照)では、2次元撮像素子の中心位置の画素を基準にして各画素の比率を算出し感度補正データとしたが、例えば、2次元撮像素子を複数のブロックに分け、各々のブロックにおいて、感度補正データを算出するようにしてもよい。
図5は感度補正データの別の算出方法を説明する図である。図5のように、撮像素子2を複数のブロック(1〜n)に分割し、各ブロックにおいて図4で説明した方法と同様にして感度補正データを算出するようにしてもよい。
In the example (see FIG. 4) of calculating the sensitivity correction data G (n) described earlier in Equation 4, the ratio of each pixel is calculated based on the pixel at the center position of the two-dimensional image sensor, and used as sensitivity correction data. However, for example, the two-dimensional image sensor may be divided into a plurality of blocks, and sensitivity correction data may be calculated in each block.
FIG. 5 is a diagram for explaining another method of calculating sensitivity correction data. As shown in FIG. 5, the image sensor 2 may be divided into a plurality of blocks (1 to n), and sensitivity correction data may be calculated in each block in the same manner as described in FIG.

また、図4で説明した感度補正データの算出方法では、2次元撮像素子の中心位置の画素を基準にして各画素の比率を算出したが、例えば、中心位置の画素と角位置の画素などの複数の画素の出力の平均を算出し、この平均値を基準にして各画素出力の比率を算出して感度補正データとするようにしてもよい。   In the sensitivity correction data calculation method described in FIG. 4, the ratio of each pixel is calculated based on the pixel at the center position of the two-dimensional image sensor. For example, the pixel at the center position and the pixel at the corner position are calculated. An average of the outputs of a plurality of pixels may be calculated, and the ratio of each pixel output may be calculated based on the average value as sensitivity correction data.

また、図3で説明した例では、異なる2つの蓄積時間から感度補正データを算出するようにしたが、感度補正データの精度を上げるために、異なる3以上の蓄積時間(tA、tB、tC、・・・)における各画素の出力結果を得て、その結果を画像データRAMに格納するようにしてもよい。そして、この異なる3以上の蓄積時間の結果に基き直線近似、あるいは曲線近似をして感度補正データを算出するようにしてもよい。   In the example described with reference to FIG. 3, the sensitivity correction data is calculated from two different accumulation times. However, in order to increase the accuracy of the sensitivity correction data, three or more different accumulation times (tA, tB, tC, ..)) May be obtained, and the result may be stored in the image data RAM. Then, the sensitivity correction data may be calculated by linear approximation or curve approximation based on the results of the three or more different accumulation times.

実施の形態1に係る赤外線カメラのブロック図である。1 is a block diagram of an infrared camera according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る感度補正データの取得動作の概要を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing an outline of sensitivity correction data acquisition operation according to the first embodiment. 実施の形態1に係る感度補正データの算出方法を説明する図である。6 is a diagram illustrating a method for calculating sensitivity correction data according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る感度補正データの算出方法を説明する図である。6 is a diagram illustrating a method for calculating sensitivity correction data according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る感度補正データの別の算出方法を説明する図である。6 is a diagram for explaining another calculation method of sensitivity correction data according to Embodiment 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 赤外光学系、2 撮像素子、3 アナログ信号処理回路、4 A/D変換回路、5 画像データ演算回路、6 D/A変換回路、7 タイミング発生回路、8 撮像素子ドライバ回路、9 シャッター、10 温度安定容器、11 赤外線透過窓、12 感度補正データRAM、51 画像データRAM−A、52 画像データRAM−B、53 書込選択回路、54 感度補正データ演算回路、60 制御部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Infrared optical system, 2 Image sensor, 3 Analog signal processing circuit, 4 A / D conversion circuit, 5 Image data arithmetic circuit, 6 D / A conversion circuit, 7 Timing generation circuit, 8 Image sensor driver circuit, 9 Shutter, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Temperature stabilization container, 11 Infrared transmission window, 12 Sensitivity correction data RAM, 51 Image data RAM-A, 52 Image data RAM-B, 53 Write selection circuit, 54 Sensitivity correction data arithmetic circuit, 60 Control part

Claims (3)

赤外光学系と、上記赤外光学系の結像面に位置する撮像素子と、閉じると前記撮像素子の視野を覆う位置に設置した面内が均一温度であるシャッターと、上記撮像素子を駆動するドライバ回路と、上記撮像素子と上記ドライバ回路に接続した信号処理表示手段と、を備え、
上記信号処理表示手段は、上記シャッターを閉じた状態で上記撮像素子が異なる2以上の蓄積時間で撮像した各出力の差分をとり、上記差分の比率に基き感度補正データを取得し、上記感度補正データを用いて上記撮像素子の出力の感度補正を行うことを特徴とする赤外線カメラ。
Infrared optical system, image sensor located on the imaging plane of the infrared optical system, a shutter installed at a position covering the field of view of the image sensor when closed, and a uniform temperature within the surface, and driving the image sensor A driver circuit, and a signal processing display means connected to the image sensor and the driver circuit,
The signal processing display means obtains sensitivity correction data based on a ratio of the differences by taking a difference between the outputs obtained by capturing the images with two or more different accumulation times when the image pickup device is closed with the shutter closed. An infrared camera, wherein the sensitivity of the output of the image sensor is corrected using data.
上記信号処理表示手段は、上記シャッターを閉じた状態で上記撮像素子が
異なる2以上の蓄積時間で上記シャッターを撮像した各々の出力結果を記憶するメモリと、上記出力結果の差分に基いて感度補正データを算出する感度補正データ演算手段と、上記感度補正データを用いて蒸気撮像素子の出力の感度補正を行う画像データ演算手段と、を備えることを特徴とする請求項1記載の赤外線カメラ。
The signal processing display means includes a memory for storing each output result obtained by imaging the shutter at two or more different accumulation times when the image sensor is in a closed state, and sensitivity correction based on a difference between the output results. The infrared camera according to claim 1, further comprising: sensitivity correction data calculation means for calculating data; and image data calculation means for correcting the sensitivity of the output of the vapor imaging device using the sensitivity correction data.
上記信号処理手段は、上記撮像素子を構成する画素の中心位置にある画素を基準にして上記差分の比率を算出することを特徴とする請求項1、2いずれか記載の赤外線カメラ。 The infrared camera according to claim 1, wherein the signal processing unit calculates the ratio of the difference based on a pixel at a center position of the pixels constituting the image sensor.
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