JP2000258154A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被写体以外の地表面物体や大気の反射や輻射
特性等に影響されない撮像装置を提供する。 【解決手段】 太陽光スペクトル検出手段によって天空
の太陽光スペクトルを検出し、被写体光撮像手段によっ
て被写体光から画像信号を検出し、第１の大気伝播減衰
計測手段は大気中の散乱光によって大気伝播の減衰量を
計測し、第２の大気伝播減衰計測手段は天空の雲による
反射光によって大気伝播の減衰量を計測し、補正演算手
段が太陽光スペクトルと第１の大気伝播減衰計測手段に
よって計測した大気伝播の減衰量と第２の大気伝播減衰
計測手段によって計測した大気伝播の減衰量とに基づい
て画像信号を補正演算する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、対象物の監視や
側距、パターン認識等に用いられる撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平０９−１０１１３８号公報に示さ
れる「赤外線撮像装置」は、レーザ光を送受信し、その
受信パワーによって大気の赤外線透過率を補正する演算
機能を用いて探知距離を知ることを特徴としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】次に、特開平０５−３
１２６５３号公報に示される「赤外線撮像装置」は、２
次元配列した赤外線撮像装置の単位画素に波長制限材料
を付加し、基準黒体を兼ねたシャッタを開閉して大気の
波長特性を取得する信号処理回路による補正手段を有し
ている。

【０００４】この技術では、天空方向を撮像して大気波
長特性を取得している場合には、撮像装置から被写体
（通常は地表面に存在する）までの間での大気の影響を
補正することはできない。また逆であれば少なからず地
表面を撮像することになり被写体以外の地表面物体の反
射、輻射特性に影響される。

【０００５】また、特開昭６１−２６５６７６号公報に
示される「画像処理装置」の様に、並列読み出し可能な
画像メモリを設けて各マルチスペクトル画像に対してテ
ーブルメモリを接続し、高速に処理する手法もある。

【０００６】しかしながらこの技術では、読み出し可能
な画像メモリに格納するデータについては、天空のスペ
クトルや大気の減衰による校正データを取得して被写体
の分光データを校正することは行っていない。

【０００７】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、被写体以外の地表面物体や大気の反射や輻射
特性等に影響されない撮像装置を提供することを目的と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明にあっては、天空の太陽
光スペクトルを検出する太陽光スペクトル検出手段と、
被写体光から画像信号を検出する被写体光撮像手段と、
大気中の散乱光によって大気伝播の減衰量を計測する第
１の大気伝播減衰計測手段と、天空の雲による反射光に
よって大気伝播の減衰量を計測する第２の大気伝播減衰
計測手段と、前記太陽光スペクトルと前記第１の大気伝
播減衰計測手段によって計測した前記大気伝播の減衰量
と前記第２の大気伝播減衰計測手段によって計測した前
記大気伝播の減衰量とに基づいて前記画像信号を補正演
算する補正演算手段とを具備することを特徴とする。ま
た、請求項２に記載の発明にあっては、請求項１に記載
の撮像装置では、複数の波長帯に感度を有する光電変換
部と、前記光電変換部に前記天空の太陽光スペクトルを
導入する太陽光スペクトル導入手段と、前記光電変換部
に前記被写体光を導入する被写体光導入手段と、前記太
陽光スペクトルに基づいて前記光電変換部の感度を決定
する感度決定手段とを具備することを特徴とする。ま
た、請求項３に記載の発明にあっては、請求項２に記載
の撮像装置では、前記感度決定手段は、（ａ）前記太陽
光スペクトルを所定の高反射率で反射して前記光電変換
部に入射させる高反射率反射板と、前記太陽光スペクト
ルを所定の低反射率で反射して前記光電変換部に入射さ
せる低反射率反射板と、前記被写体光を通過させて前記
光電変換部に入射させる視野部とが設けられた感度補正
板と、（ｂ）前記感度補正板を駆動する回転駆動部とか
ら構成されることを特徴とする。また、請求項４に記載
の発明にあっては、請求項３に記載の撮像装置では、前
記高反射率反射板の反射率と前記低反射率反射板の反射
率とは予め既知であり、前記回転駆動部によって前記感
度補正板を回転駆動することで前記太陽光スペクトルを
前記高反射率反射板で反射して前記光電変換部に入射さ
せた場合と前記太陽光スペクトルを前記低反射率反射板
で反射して前記光電変換部に入射させた場合との当該光
電変換部の出力信号強度を求め、前記太陽光スペクトル
強度に対する前記光電変換部の出力信号強度の傾きに基
づいて当該光電変換部の感度を決定することを特徴とす
る。また、請求項５に記載の発明にあっては、請求項１
ないし請求項４までの何れかに記載の撮像装置では、前
記第１の大気伝播減衰計測手段は、複数の波長のレーザ
送信部と、前記複数の波長の各々に対応するレーザ受信
部と、前記複数の波長のレーザ受信部の内の何れか２つ
による受信レベルの比を演算する複数の比較演算部とか
ら構成されることを特徴とする。また、請求項６に記載
の発明にあっては、請求項１ないし請求項５までの何れ
かに記載の撮像装置では、前記第２の大気伝播減衰計測
手段は、天空の雲からの反射光を撮影するカラーのＴＶ
カメラと、前記ＴＶカメラによって撮影した画像中の雲
の画像を選択すると共に当該雲の濃度を推測するエリア
選択部とから構成されることを特徴とする。

【０００９】光電変換部（１）は複数の波長帯に感度を
有する検知器を具備するマルチスペクトルスキャナと称
する分光手段を付加した光電変換装置である。太陽光
（１３）は集光光学系（１４）によって集光され、太陽
光伝送手段（１５）によって感度補正板５の高反射率反
射板（１１）または低反射率反射板（１２）で反射し
て、光電変換部（１）に結像される。光電変換部（１）
の出力はＡ／Ｄ（６）によってデジタルデータに変換さ
れ、メモリ（７）を経由して較正データ生成部（１７）
に取り込まれる。λ１レーザ送信部（１８）から出力さ
れたレーザ光は、大気中での散乱および地表面で反射さ
れ、λ１レーザ受信部（１９）で受信される。同様にし
てλ２、λ３レーザ受信部（２１、２３）においてもレ
ーザ光を受信する。λ１レーザ受信部（１９）の受信信
号とλ２レーザ受信部（２１）の受信信号は比較演算部
（２４）によって比演算され、その結果はＡ／Ｄ（２
６）によってデジタル変換しメモリ（２８）を経由し
て、較正データ生成部（１７）に取り込まれる。同様に
してλ１レーザ受信部（１９）の受信信号とλ３レーザ
受信部（２３）の受信信号は比較演算部（２５）によっ
て比演算され、その結果はＡ／Ｄ（２７）によってデジ
タル変換しメモリ（２９）を経由して較正データ生成部
（１７）に取り込まれる。天空、雲からの反射光（３
１）はＴＶカメラ（３０）によって２次元画像として取
り込まれ、Ａ／Ｄ（３２）によってデジタルデータに変
換され、メモリ（３３）に一時保存される。保存された
画像に対して、天空エリアを指定するためのエリア選択
部（３４）に天空部分を切り出されて、較正データ生成
部（１７）に取り込まれる。較正データ生成部（１７）
で生成された較正データは、主演算部（３５）によって
画像メモリ（８）に保存された被写体の画像データの補
正演算に利用される。この補正演算によって、被写体に
照射される太陽光スペクトル自身の変化や、大気伝播中
の散乱、吸収による波長帯ごとの減衰量に応じて被写体
からの反射光を補正し、より微妙な波長特性の検出が可
能になり、かつ波長帯ごとの正規化を行うことによって
波長帯ごとの信号処理を簡易化かつ精度を高めることが
できる。従って本発明では、被写体の分光反射特性を補
正するための較正データを得て、主演算部（３５）は被
写体の撮像結果を補正して出力する。

【００１０】この発明によって、撮像対象である被写体
の分光反射特性は天空状態、大気伝播の減衰量に対して
補正、且つ正規化され、微妙な反射特性差の識別や信号
処理の簡易化を図ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明に
ついて説明する。図１は、本発明の一実施の形態にかか
る撮像装置の構成を示すブロック図である。図１におい
て、１は複数の波長帯に感度を有する検知器を具備する
マルチスペクトルスキャナと称する分光手段が付加され
た光電変換部である。

【００１２】被写体からの反射光２は、集光光学系３な
らびにリレー光学系４によって集光され、感度補正板５
（詳細は後述する）の視野部９を通過して光電変換部１
に結像する。この光電変換部１の出力はＡ／Ｄ６によっ
てデジタルデータに変換され、メモリ７を経由し画像メ
モリ８に一時保存される。

【００１３】感度補正板５は回転駆動部１０によって回
動する円盤であり、上述の視野部として高反射率反射板
１１と低反射率反射板１２とを有する。太陽光１３は集
光光学系１４によって集光され、太陽光伝送手段１５に
よって上述の感度補正板５まで伝送される。

【００１４】太陽光伝送手段１５によって伝送された太
陽光１３は、光電変換部１の光路上にセットされた高反
射率反射板１１または低反射率反射板１２によって反射
され、光電変換部１に結像する。この場合の光電変換部
１の出力も、Ａ／Ｄ６によってデジタルデータに変換さ
れ、メモリ７を経由して較正データ生成部１７に取り込
まれる。

【００１５】λ１レーザ送信部１８から出力されたレー
ザ光は、大気中で散乱するかあるいは地表面で反射さ
れ、これをλ１レーザ受信部１９で受信する。同様に、
λ２レーザ送信部２０から出力されたレーザ光はλ２レ
ーザ受信部２１によって受信し、λ３レーザ送信部２２
から出力されたレーザ光はλ３レーザ受信部２３によっ
て受信する。

【００１６】λ１レーザ受信部１９の受信信号とλ２レ
ーザ受信部２１の受信信号とは比較演算部２４によって
比が演算され、この演算結果はＡ／Ｄ２６によってデジ
タル変換された後にメモリ２８を経由して較正データ生
成部１７に取り込まれる。

【００１７】同様にしてλ１レーザ受信部１９の受信信
号とλ３レーザ受信部２３の受信信号とは比較演算部２
５によって比が演算され、この演算結果がＡ／Ｄ２７に
よってデジタル変換された後にメモリ２９を経由して較
正データ生成部１７に取り込まれる。

【００１８】天空および雲からの反射光３１は、ＴＶカ
メラ３０によって２次元画像として取り込まれ、Ａ／Ｄ
３２によってデジタルデータに変換された後、メモリ３
３に一時保存される。

【００１９】このメモリ３３に一時保存された画像は、
天空エリアを指定するためのエリア選択部３４によって
天空部分のみが切り出され、較正データ生成部１７に取
り込まれる。この較正データ生成部１７は、被写体の撮
像結果を補正するための較正データを生成する。

【００２０】主演算部３５は、画像メモリ８に保存され
た被写体の画像データを、較正データ生成部１７が生成
した較正データを用いて補正する。上述の回転駆動部１
０と比較演算部２４と比較演算部２５とのタイミング
は、この主演算部３５が制御するタイミング制御部１６
によって制御される。

【００２１】図４ならびに図５は、感度補正板５の構成
を示す外観図であり、図４は正面図、図５は側面図であ
る。このように感度補正板５は、高反射率反射板１１と
低反射率反射板１２、そして貫通した視野部９とから構
成されている。

【００２２】この高反射率反射板１１と低反射率反射板
１２とは、例えば反射率８０［％］の白色塗装板と反射
率５［％］の黒色塗装板とによって構成するものが挙げ
られ、光電変換部１の感度波長帯において反射率が概ね
等しいか、あるいは分光反射特性が既知なものである。

【００２３】図６は、各部の状態の時間変化の様子を示
すタイミングチャートである。以下に、図６に示すタイ
ミングチャートを参照して本実施の形態の動作について
説明する。

【００２４】まず時刻Ｔ_０において、感度補正板５にあ
る高反射率反射板１１を光電変換部１の光軸上にセット
し、高反射率反射板１１で反射されて光電変換部１に入
射する太陽光を撮像し、太陽光スペクトル基本データを
取得ならびに保存する。ここで、高反射率反射板１１で
反射後、光電変換部１に入射して得られた波長に対する
信号強度データをデータＳと定義する。

【００２５】次に時刻Ｔ_１において、感度補正板５にあ
る低反射率反射板１２を光電変換部１の光軸上にセット
し、低反射率反射板１２で反射された太陽光を撮像し、
太陽光スペクトル基本データを取得ならびに保存する。
ここで、低反射率反射板１２で反射後、光電変換部１に
入射して得られた波長に対する信号強度データをデータ
Ｌと定義する。

【００２６】時刻Ｔ_２では、較正データ生成部１７によ
って太陽光スペクトル取得演算、ならびに感度補正量取
得演算を行う。次に、時刻Ｔ_３においてはレーザ送受信
を行い、得られた受信信号が比較演算部２４ならびに比
較演算部２５によって比が演算され、時刻Ｔ_４で較正デ
ータ生成部１７において大気伝播減衰量（近傍）演算を
行う。

【００２７】なお、この場合の光電変換部１と被写体と
の位置関係は、光電変換部１の光軸を直下にした時の視
野範囲に存在している。この時の大気伝播減衰量を“大
気伝播減衰量（近傍）”と表現する。

【００２８】次に、被写体が光電変換部１の直下に存在
しない場合について説明する。この場合、時刻Ｔ_５にお
いてＴＶカメラ３０で被写体付近の天空を撮像し、較正
データ生成部１７によって大気伝播減衰量演算を行う。
このときの大気伝播減衰量を、“大気伝播減衰量（遠
方）”と表現する。

【００２９】時刻Ｔ_６においては、較正データ生成部１
７によって大気伝播減衰量を考慮した太陽光スペクトル
ならびに感度補正量の演算を行う。次に、時刻Ｔ_７にお
いては被写体を光電変換部１によって撮像し、時刻Ｔ_８
では得られた画像データを補正する。なお必要な場合に
は、再度上述の時刻Ｔ_０から繰り返し実施する。

【００３０】図２および図３は、光電変換部１が被写体
を撮像する際の感度補正板５の動作を説明するための説
明図である。本実施の形態では、光電変換部１の視野と
視野部９とを一致させるために、回転駆動部１０によっ
て感度補正板５を回転させ、視野部９を通った被写体か
らの光を光電変換部１に入射させる（図２参照）。

【００３１】一方、太陽光スペクトル取得と感度補正量
とを取得するときの構成を、図３に示している。太陽光
スペクトルを取得するためには、次の２種類の反射板に
異なるタイミングで光を反射させて光電変換部１に光を
入射させる必要がある。

【００３２】このため、感度補正板５と光電変換部１の
光路とが交わる点で太陽光伝送手段１５から出射した光
が反射して光電変換部１に入射するように、感度補正板
５を配置する。

【００３３】感度補正板５は回転駆動部１０によって回
転駆動され、太陽光伝送手段１５から出射した光が感度
補正板５と光電変換部１の光路（光軸）とが交わる点に
当たるように、高反射率反射板１１または低反射率反射
板１２の位置が制御される。

【００３４】太陽光１３は集光光学系１４によって集光
され、光ファイバまたはレンズ等の太陽光伝送手段１５
によって感度補正板５の高反射率反射板１１または低反
射率反射板１２で反射させ、光電変換部１に結像する。
この光電変換部１の出力はＡ／Ｄ６によってデジタルデ
ータに変換され、メモリ７を経由して較正データ生成部
１７に取り込まれる。

【００３５】図７は、本実施の形態の全体の処理の流れ
を示すフローチャートである。本実施の形態ではまず、
回転駆動部１０によって感度補正板５の高反射率反射板
１１あるいは低反射率反射板１２の何れかを光電変換部
１の光路に入れるため、タイミング制御部１６を制御し
て感度補正板５を回転させる。この位置決定後、反射し
た太陽光を光電変換部１で撮像し、メモリ７に一時保存
する（ステップＳａ１）。

【００３６】次に、メモリ７のデータを較正データ生成
部１７に取り込み、太陽光スペクトルデータと感度補正
量との演算を行う（ステップＳａ２）。次に、λ１レー
ザ送信部１８からλ３レーザ受信部２３までを駆動させ
てレーザ送受信を行い、比較演算部２４ならびに比較演
算部２５によって吸収および散乱の影響による大気伝播
減衰量を演算する（ステップＳａ３）。

【００３７】この後、ＴＶカメラ３０で被写体がある遠
方天空を撮像できるように、その視野角や視軸を制御
し、天空を含むようにして画像を取得後、画像中から天
空位置を選択して画像データＳを切り出す。この画像に
基づいて、天空の色と信号強度とによる濃度を算出する
（ステップＳａ４）。

【００３８】これらの演算の後、画像データが青に近い
か、あるいは白いかの判断に基づいて補正係数を算出す
る（ステップＳａ５）。次に、被写体を撮像し、画像デ
ータを保存する（ステップＳａ６）。次に、較正データ
生成部１７で生成した大気伝播減衰量を考慮した太陽光
スペクトル較正データおよび感度補正データに基づいて
被写体の画像データを補正する（ステップＳａ７）。

【００３９】図８および図９は本実施の形態における感
度補正量算出原理について説明する説明図である。この
図８では、横軸に波長をまた縦軸に信号強度を取ったグ
ラフに、高反射率反射板を使用した太陽光基本データ
（データＳ、破線）と低反射率反射板を使用した太陽光
基本データ（データＬ、実線）とを示している。ここで
波長λＡに着目した場合、両反射板使用時の信号強度
は、各々ＰＨλＡ（高反射率反射板使用時）、ＰＬλＡ
（低高反射率反射板使用時）となる。

【００４０】一方図９は、予め光電変換部１への入射光
を完全に遮断して取得した信号出力であるオフセット量
と、図８で求めた波長λＡにおける両反射板時の信号強
度とを、横軸に反射率をまた縦軸に信号強度を取って示
している。

【００４１】これら２点の値とオフセット量とに基づい
て、光電変換部１の出力から反射率への換算が可能とな
る。また、他の波長においても反射率換算が可能であ
り、全波長帯の正規化ができる。

【００４２】図１０は、上述のステップＳａ２における
太陽光スペクトルおよび感度補正量の取得アルゴリズム
について説明するフローチャートである。まず、回転駆
動部１０によって感度補正板５の高反射率反射板１１を
光電変換部１の光路に入れるために、タイミング制御部
１６を動作させて感度補正板５を回転させ（ステップＳ
ｂ１）、位置設定後に反射した太陽光を光電変換部１で
撮像する（ステップＳｂ２）。

【００４３】光電変換部１の出力は複数の波長帯毎に出
力されるため、その波長帯に応じた信号強度（明るさ）
が太陽光スペクトルの基本データをデータＳとし、デー
タＳをメモリ７に一時保存する（ステップＳｂ３）。

【００４４】次に、回転駆動部１０によって感度補正板
５の低反射率反射板１２を光電変換部１の光路に入れる
ために、タイミング制御部１６を動作させる（ステップ
Ｓｂ４）。位置設定後に、反射した太陽光を光電変換部
１で撮像し、光電変換部１の出力であるデータＬをメモ
リ７に一時保存する（ステップＳｂ５）。

【００４５】較正データ生成部１７では、データＳとデ
ータＬとに対して各波長毎に信号強度の比を求めること
によって、その波長での傾きを算出する。オフセット
は、予め光電変換部１に光が入射しない状態での出力を
測定しておくことによって設定する。

【００４６】各波長毎にゲインとオフセットとを対応さ
せたテーブルを作成する（ステップＳｂ６）。ここで、
光電変換部１によって各波長での信号強度の傾きを補正
するためのデータをデータＫと定義する。

【００４７】図１１および図１２は、レーザ光による大
気の減衰量を取得する原理について説明する説明図であ
り、図１１は受信パワーの波長特性を模擬的に示したも
のである。

【００４８】図１１では、大気中の水蒸気やスモッグ等
の状況が異なる状態を想定し、天候Ａ（破線）と天候Ｂ
（実線）の２本のグラフを示した。以下では、天候Ａの
時のデータをＰＡλｉとし、また天候Ｂの時のデータを
ＰＢλｉとする（ｉは各波長を意味する）。

【００４９】ここでλ３は大気の吸収帯であり、λ１な
らびにλ２としてこの吸収帯以外の波長を選定した。こ
こで、天候Ａと天候Ｂの各々におけるλ１とλ３との
比、即ちＰＡλ１／ＰＡλ３およびＰＢλ１／ＰＢλ
３、ならびにλ１とλ２との比、即ちＰＡλ１／ＰＡλ
２およびＰＢλ１／ＰＢλ２を求める。

【００５０】ここでの天候Ａならびに天候Ｂが上述の通
りであるとすると、ＰＡλ１／ＰＡλ３＞ＰＢλ１／Ｐ
Ｂλ３となり、天候Ｂの方が大気の減衰量が大きい。ま
た、ＰＡλ１／ＰＡλ２＞ＰＢλ１／ＰＢλ２なので、
天候Ａの方が短波長（λ２）での散乱による減衰量が大
きいことになる。

【００５１】上述したような比を定量的に測定し、予め
これらのデータと減衰量とをテーブル化することによっ
て、大気の吸収と散乱とによる減衰量を推定することが
できる。

【００５２】一方図１２は、受信パワーの時間特性を示
したものである。レーザ送信部から送信されたレーザは
大気を伝播し、最終的には地表面で反射され、これをレ
ーザ受信部によって受信する。

【００５３】また、地表面に到達する以前に、レーザ光
の一部が大気によって散乱してレーザ受信部で受信され
る。従って、予め地表面と光電変換部１までの距離が分
かれば、地表面到達前の大気によるレーザ散乱光を測定
することができる。本実施の形態では、この方法によっ
て大気伝播減衰量を測定するため、各波長におけるレー
ザ光を送受信している。

【００５４】図１３は、上述のステップＳａ３における
大気伝播減衰量（近傍）算出アルゴリズムについて説明
するフローチャートである。ここではまず、予め光電変
換部１から被写体までの距離を知ることによって被測定
大気までの距離を設定し、レーザ光の受信予測時間を入
力する（ステップＳｃ１）。

【００５５】次に、λ１レーザ送信部からレーザを送信
し、受信予測時間後の受信パワーをλ１レーザ受信部で
受信する。同時にλ２およびλ３のレーザについても送
受信する（ステップＳｃ２、Ｓｃ３、Ｓｃ４、Ｓｃ
５）。

【００５６】こうして得られたデータに基づいて、デー
タλ１とデータλ２との比を演算する（ステップＳｃ
６）。同様に、データλ１とデータλ３との比を演算す
る（ステップＳｃ７）。

【００５７】最後に、これらの演算結果を統合して大気
伝播減衰量演算を行う（ステップＳｃ８）。この時に出
力される波長に対する大気減衰量（近傍）のデータをデ
ータＴＤと定義する。このデータは、各波長に対応した
大気の減衰量をテーブル化したものである。

【００５８】図１４は、上述のステップＳａ４における
大気伝播減衰量（遠方）算出アルゴリズムについて説明
するフローチャートである。ここではまず、被写体のあ
る遠方天空を撮像できるようにＴＶカメラ３０の視野角
や視軸を制御し（ステップＳｄ１）、天空を含むように
して画像を取得する（ステップＳｄ２）。

【００５９】ここで、操作者が取得した画像を確認し
（ステップＳｄ３）、天空が撮像されていない場合はス
テップＳｄ１の処理に戻る。一方正しく撮像されている
場合には、画像中から天空位置を選択して画像データＳ
を切り出し（ステップＳｄ４）、ＴＶカメラからのＲＧ
Ｂ信号（Ｒ：赤、Ｇ：緑、Ｂ：青）の各々の信号強度か
ら天空の色と信号強度による濃度を算出する（ステップ
Ｓｄ５）。

【００６０】濃度判定の結果、画像データが青に近いか
白に近いかを判定し（ステップＳｄ６）、画像データが
青に近いならば天空は雲の少ない晴天と判断し、雲によ
る減衰がないものとして補正係数を１とする（ステップ
Ｓｄ７）。一方白と判定された場合には天空は曇天と判
定し、信号出力レベルに応じて濃度の濃淡を定め、補正
係数を算出する（ステップＳｄ８）。

【００６１】最後に、各種天候時におけるレーザ送受信
部を用いた大気伝播減衰量を求めておき、上述の補正係
数を対応付けしておく（ステップＳｄ９）。この時に出
力される波長に対する大気減衰量（遠方）のデータをデ
ータＴＬと定義する。このデータは、各波長に対応した
大気の減衰量をテーブル化したものである。

【００６２】図１５は、上述のステップＳａ５に示す較
正データ生成部における大気伝播減衰量を考慮した太陽
光スペクトル較正データおよび感度補正データの算出ア
ルゴリズムについて説明するフローチャートである。

【００６３】この処理ではまず、データＳとデータＫと
を取得する（ステップＳｅ１）とともに光電変換部の視
軸方向を取得し（ステップＳｅ２）、光電変換部１と被
写体との位置関係が近傍にあるのかあるいは遠方にある
のかを判定する（ステップＳｅ３）。

【００６４】ここで、近傍の場合にはデータＴＬを取得
する（ステップＳｅ４）とともに、データＳ×データＴ
Ｌを演算し、大気伝播減衰量を考慮した太陽光スペクト
ル較正データＳＴＬを生成する（ステップＳｅ５）。次
にデータＫ×データＴＬを演算し、大気伝播減衰量を考
慮した感度補正データＫＴＬを生成する（ステップＳｅ
６）。

【００６５】一方近傍ではない遠方の場合には、データ
ＴＬとデータＴＤとを取得する（ステップＳｅ７）とと
もに、データＳ×データＴＬ×データＴＤを演算し大気
伝播減衰量を考慮した太陽光スペクトル較正データＳＴ
Ｄを生成する（ステップＳｅ８）。

【００６６】次にデータＫ×データＴＬ×データＴＤを
演算し、大気伝播減衰量を考慮した感度補正データＫＴ
Ｄを生成する（ステップＳｅ９）。この後、光電変換部
の全波長で完了したかを判断し（ステップＳｅ１０）、
完了していなければステップＳｅ１の処理に戻る。

【００６７】なお本発明では、レーザ送受信部による近
傍の大気減衰量（近傍）演算を行う手段を除き（・・・
がなくても）、ＴＶカメラを直上および遠方の兼用して
天空を撮像することによって、被写体を撮像する方向が
光電変換部の近傍に有る場合と近傍以外（遠方）の方向
いずれの場合でも大気の減衰量演算を行うことができ
る。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、被写体以外の地表面物体や大気の反射や輻射特性等
に影響されない撮像装置が実現可能であるという効果が
得られる。

【００６９】即ち本発明では、第１にレーザ光送受信が
困難な遠方での大気減衰量を推測する手段となってお
り、可視ＴＶカメラを用いて遠方の天空を撮像し、その
画像中から雲を含めた空を切り出し、その色を判別する
ことによって大気の雲状態を推測して大気伝播減衰量を
算出することができる。

【００７０】第２に、時事刻々と変化する気象条件に対
して変化する太陽光スペクトルの光電変換部と被写体間
の大気の波長に対する減衰量を取得する手段を有してい
る。これによって、撮像する被写体の信号強度、分光反
射データを正規化および天空、大気の影響に対して補正
する事ができることである。

【００７１】第３に、遠方の雲の色情報から大気の波長
に対する減衰量を推定することによって、近傍以外の遠
方にある被写体を撮像するような光電変換部と被写体間
の大気の減衰量を測定できない場合においても、被写体
の分光反射データを補正する事ができることである。

【００７２】従って、例えば特開平０９−１０１１３８
号公報に示される「赤外線撮像装置」に対して、 １）大気の吸収、非吸収帯を感度波長とするレーザ光を
複数送受信して吸収／非吸収帯での受信パワーの比演算
を行うことによって安定した大気の減衰量を算出でき
る。 ２）予め撮像装置と地表までの距離から地表面での反射
時間を知ることによって、撮像装置から地表方向に向け
て送信されたレーザ光が地表に届く前のタイミングで大
気中を散乱した反射光を受信して、地表面の反射特性に
影響されることなく大気の減衰量を得ることができる。 ３）太陽光スペクトル取得手段と併用する事によって被
写体からの反射光をより正確に撮像、計測することがで
きる。 ４）感度波長帯が可視〜近赤外線であるマルチスペクト
ルスキャナを撮像装置の対象としており、これらの撮像
装置がそのまま使用できる。 ５）レーザ光の送受信が困難となる遠方において可視Ｔ
Ｖカメラからの色情報判別によって天空の青／白にて雲
状態を推定して大気減衰量を算出する手段を有してい
る。

【００７３】また特開平０５−３１２６５３号公報に示
される「赤外線撮像装置」に対しては、 １）感度波長帯が可視から近赤外線であるマルチスペク
トルスキャナを撮像装置の対象としており、この種の撮
像装置がそのまま使用できる。 ２）天空の太陽光スペクトルを取得するために天空方向
から光を誘導する太陽光伝送手段によって、地表面など
の被写体を撮像することがないため、地表面にある物体
の反射特性による影響がない。また、同様にレーザ光送
受信による大気の減衰量取得についても地表面到達前の
大気の散乱光を受光するため地表面での影響を受けな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にかかる撮像装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】光電変換部１が被写体を撮像する際の感度補正
板５の動作を説明するための説明図である。

【図３】光電変換部１が被写体を撮像する際の感度補正
板５の動作を説明するための説明図であり、太陽光スペ
クトル取得と感度補正量とを取得するときの構成を示す
図である。

【図４】感度補正板５の構成を示す外観図（正面図）で
ある。

【図５】感度補正板５の構成を示す外観図（側面図）で
ある。

【図６】各部の状態の時間変化の様子を示すタイミング
チャートである。

【図７】本実施の形態の全体の処理の流れを示すフロー
チャートである。

【図８】本実施の形態における感度補正量算出原理につ
いて説明する説明図である。

【図９】本実施の形態における感度補正量算出原理につ
いて説明する説明図である。

【図１０】ステップＳａ２における太陽光スペクトルお
よび感度補正量の取得アルゴリズムについて説明するフ
ローチャートである。

【図１１】レーザ光による大気の減衰量を取得する原理
について説明する説明図であり、受信パワーの波長特性
を模擬的に示したものである。

【図１２】レーザ光による大気の減衰量を取得する原理
について説明する説明図であり、受信パワーの時間特性
を示したものである。

【図１３】ステップＳａ３における大気伝播減衰量（近
傍）算出アルゴリズムについて説明するフローチャート
である。

【図１４】ステップＳａ４における大気伝播減衰量（遠
方）算出アルゴリズムについて説明するフローチャート
である。

【図１５】ステップＳａ５に示す較正データ生成部にお
ける大気伝播減衰量を考慮した太陽光スペクトル較正デ
ータおよび感度補正データの算出アルゴリズムについて
説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１ 光電変換部 ２ 被写体からの反射光（被写体光） ３ 集光光学系（被写体光導入手段） ４ リレー光学系（被写体光導入手段） ５ 感度補正板 ６ Ａ／Ｄ（補正演算手段） ７ メモリ（補正演算手段） ８ 画像メモリ（補正演算手段） ９ 視野部 １０ 回転駆動部 １１ 高反射率反射板 １２ 低反射率反射板 １３ 太陽光（太陽光スペクトル） １４ 集光光学系（太陽光スペクトル導入手段） １５ 太陽光伝送手段（太陽光スペクトル導入手段） １６ タイミング制御部 １７ 較成データ生成部（補正演算手段） １８ λ１レーザ送信部（レーザ送信部） １９ λ１レーザ受信部（レーザ受信部） ２０ λ２レーザ送信部（レーザ送信部） ２１ λ２レーザ受信部（レーザ受信部） ２２ λ３レーザ送信部（レーザ送信部） ２３ λ３レーザ受信部（レーザ受信部） ２４、２５ 比較演算部 ２６、２７、３２ Ａ／Ｄ（補正演算手段） ２８、２９、３３ メモリ（補正演算手段） ３０ ＴＶカメラ ３１ 天空の雲からの反射光（雲による反射光） ３４ エリア選択部 ３５ 主演算部（補正演算手段） ３６ 大気中の散乱光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｖ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天空の太陽光スペクトル（１３）を検出
   する太陽光スペクトル検出手段と、 被写体光（２）から画像信号を検出する被写体光撮像手
   段と、 大気中の散乱光（３６）によって大気伝播の減衰量を計
   測する第１の大気伝播減衰計測手段と、 天空の雲による反射光（３１）によって大気伝播の減衰
   量を計測する第２の大気伝播減衰計測手段と、 前記太陽光スペクトルと前記第１の大気伝播減衰計測手
   段によって計測した前記大気伝播の減衰量と前記第２の
   大気伝播減衰計測手段によって計測した前記大気伝播の
   減衰量とに基づいて前記画像信号を補正演算する補正演
   算手段（６、７、８、１７、３５、２６、２７、２８、
   ２９、３２、３３）とを具備することを特徴とする撮像
   装置。
2. 【請求項２】 複数の波長帯に感度を有する光電変換部
   （１）と、 前記光電変換部に前記天空の太陽光スペクトルを導入す
   る太陽光スペクトル導入手段（１４、１５）と、 前記光電変換部に前記被写体光を導入する被写体光導入
   手段（３、４）と、 前記太陽光スペクトルに基づいて前記光電変換部の感度
   を決定する感度決定手段とを具備することを特徴とする
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記感度決定手段は、 （ａ）前記太陽光スペクトルを所定の高反射率で反射し
   て前記光電変換部に入射させる高反射率反射板（１１）
   と、 前記太陽光スペクトルを所定の低反射率で反射して前記
   光電変換部に入射させる低反射率反射板（１２）と、 前記被写体光を通過させて前記光電変換部に入射させる
   視野部（９）とが設けられた感度補正板（５）と、 （ｂ）前記感度補正板を駆動する回転駆動部（１０）と
   から構成されることを特徴とする請求項２に記載の撮像
   装置。
4. 【請求項４】 前記高反射率反射板の反射率と前記低反
   射率反射板の反射率とは予め既知であり、 タイミング制御部（１６）によって制御される前記回転
   駆動部によって前記感度補正板を回転駆動することで前
   記太陽光スペクトルを前記高反射率反射板で反射して前
   記光電変換部に入射させた場合と前記太陽光スペクトル
   を前記低反射率反射板で反射して前記光電変換部に入射
   させた場合との当該光電変換部の出力信号強度を求め、 前記太陽光スペクトル強度に対する前記光電変換部の出
   力信号強度の傾きに基づいて当該光電変換部の感度を決
   定することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 【請求項５】 前記第１の大気伝播減衰計測手段は、 複数の波長のレーザ送信部（１８、２０、２２）と、 前記複数の波長の各々に対応するレーザ受信部（１９、
   ２１、２３）と、 前記複数の波長のレーザ受信部の内の何れか２つによる
   受信レベルの比を演算する複数の比較演算部（２４、２
   ５）とから構成されることを特徴とする請求項１ないし
   請求項４までの何れかに記載の撮像装置。
6. 【請求項６】 前記第２の大気伝播減衰計測手段は、 天空の雲からの反射光を撮影するカラーのＴＶカメラ
   （３０）と、 前記ＴＶカメラによって撮影した画像中の雲の画像を選
   択すると共に当該雲の濃度を推測するエリア選択部（３
   ４）とから構成されることを特徴とする請求項１ないし
   請求項５までの何れかに記載の撮像装置。