JP2009074889A

JP2009074889A - 赤外線撮像システム

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Publication number: JP2009074889A
Application number: JP2007243434A
Authority: JP
Inventors: Takuya Okada; 岡田　　卓也
Original assignee: APISUTE KK; Apiste Corp
Current assignee: APISUTE KK; Apiste Corp
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】レンズやフィルタの追加変更が容易な赤外線撮像システムを提供する。
【解決手段】撮像対象からの赤外線を基本の光学要素Ｌ１を介して受光する二次元センサＭ１と、二次元センサＭ１から得た撮像対象の温度データを補正するための第１補正データａ₁，ｂ₁を記憶する第１テーブル記憶部２１と、第１補正データａ₁，ｂ₁を読み出し、二次元センサＭ１から得た撮像対象の温度データを、補正して補正値を出力する演算手段１２と、演算手段１２から出力された補正値に基づいて熱画像を表示器１４に表示させる赤外線撮像システムに関する。基本の光学要素Ｌ１とは異なる別の追加の光学要素Ｌ２についての追加補正データｐ，ｑと、第１補正データａ₁，ｂ₁とに基づいて演算手段１２が二次元センサＭ１から得た撮像対象の温度データを補正して補正値を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線撮像システムに関する。

従来より、撮像対象から放射される赤外線を撮像する赤外線撮像装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開平１０−９６６６７号（要約書）

たとえば、一般的な赤外線撮像システムは、撮像対象からの赤外線をフォーカスレンズ（基本の光学要素）を介して二次元センサに導き、該二次元センサの各画素から得た撮像対象の温度データを各画素ごとに補正データに基づき補正した補正値に基づき、熱画像を表示器に表示させている。
すなわち、各画素から得た温度データは、前記補正データにより補正された補正値に基づき、撮像対象の温度が正確に反映された熱画像が前記表示器に表示される。

ところで、前記フォーカスレンズに、別途、望遠レンズや、広角レンズ、近接レンズなどを取り付けて当該撮像対象の撮影を行うことがある。また、フィルタを取り付ける場合がある。
かかる場合には、別途取り付けたレンズやフィルタからなる追加の光学要素によって、前記二次元センサからの温度データが変化し、前記補正データでは適正な補正値が得られず、撮像対象の温度が正確に反映された熱画像が得られない。
そこで、従来の赤外線撮像システムでは、前記基本の光学要素と、前記追加の光学要素との組合せに対応した別の新たな補正データを用いて前記補正を行っている。

しかし、従来では、前記新たな補正データは、メーカーが顧客から赤外線撮像システムを回収し、該メーカーにおいて追加の光学要素を装着した後に入力して設定する必要があった。そのため、追加の光学要素を取り付けるには、メーカーが新たな補正データを設定する間、顧客が赤外線撮像システムを使用できないという不具合があった。

したがって、本発明の目的は、レンズやフィルタの追加変更が容易な赤外線撮像システムを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明の赤外線撮像システムは、撮像対象からの赤外線を基本の光学要素を介して受光する二次元センサと、前記二次元センサの各画素から得た撮像対象の温度データを前記各画素ごとに補正するための第１補正データを記憶する第１テーブル記憶部と、前記第１補正データを前記各画素ごとに読み出し、前記二次元センサから得た撮像対象の温度データを、前記各画素ごとに、補正して補正値を出力する演算手段と、前記演算手段から出力された補正値に基づいて熱画像を表示器に表示させるために前記補正値を記憶する表示記憶部とを備えた赤外線撮像システムにおいて、前記基本の光学要素とは異なる別の追加の光学要素についての追加補正データと、前記第１補正データとに基づいて前記演算手段が前記二次元センサから得た撮像対象の温度データを前記各画素ごとに補正して補正値を出力することを特徴とする。

本発明によれば、追加の光学要素についての追加補正データを赤外線撮像システムにインストールすることにより、該追加補正データと、前記第１補正データとに基づいて前記温度データを各画素ごとに補正することができる。そのため、メーカーが顧客から赤外線撮像システムを回収することなく、レンズやフィルタなどの追加の光学要素の取り付けを容易に行うことができる。
したがって、メーカーに赤外線撮像システムを預けることで、長期間に渡って該赤外線撮像システムを使用できなくなるおそれがなくなるので至便である。

前記目的を達成するための別の赤外線撮像システムは、撮像対象からの赤外線を基本の光学要素を介して受光する二次元センサと、前記二次元センサの各画素から得た撮像対象の温度データを前記各画素ごとに補正するための第１補正データを記憶する第１テーブル記憶部と、前記第１補正データを前記各画素ごとに読み出し、前記二次元センサから得た撮像対象の温度データを、前記各画素ごとに、補正して補正値を出力する演算手段と、前記演算手段から出力された補正値に基づいて熱画像を表示器に表示させるために前記補正値を記憶する表示記憶部とを備えた赤外線撮像システムにおいて、前記基本の光学要素とは異なる別の追加の光学要素についての追加補正データで、前記第１補正データを補正した第２補正データを作成する補正データ作成手段を更に備え、前記作成された第２補正データに基づいて前記演算手段が前記二次元センサから得た撮像対象の温度データを前記各画素ごとに補正して補正値を出力することを特徴とする。

本態様によれば、追加補正データで第１補正データを補正した第２補正データを用いて、前記各画素ごとに温度データを補正した補正値を得るので、第１補正データと追加補正データの２つのデータに基づいて補正を行うよりも、高速に温度データの補正を行うことができる。

本発明において、前記第２補正データを記憶する第２テーブル記憶部を更に備えているのが好ましい。

本発明において、前記追加補正データを記憶するチップを本体に着脱自在に装填する装填部を設けるのが好ましい。
本態様によれば、装填部を設けることにより、チップに記憶させた追加の光学要素に対応する追加補正データを容易に赤外線撮像システムに読み込ませることができる。
また、追加補正データを、既存の温度データや画像記憶用のチップに記憶させることで、追加のハードウェアが不要となる。

本発明において、前記追加補正データを前記チップから本体内に固着された別のチップ内に形成された追加テーブル記憶部を更に備えているのが好ましい。
本態様によれば、読み出し速度の高速な本体内のチップに追加補正データを記憶させることにより、高速に温度データの補正を行うことができる。

本発明において、二次元センサ、第１テーブル記憶部、演算手段および表示記憶部を赤外線カメラに搭載してもよい。
かかる態様によれば、赤外線撮像システムを一体型の赤外線カメラに搭載することで、コンパクトに該赤外線撮像システムを作成することができる。

本発明において、前記追加補正データが各画素に相当するアドレスごとに設けられていてもよい。
本態様によれば、前記追加補正データに基づき、各画素に相当するアドレスごとに補正値を得ることができる。

なお、前記各画素のアドレスごとに補正を行う代わりに、全画素を一括して補正してもよい。また、前記アドレスを複数のエリアに分割し、該分割されたエリアごとに追加補正データを用いて補正を行うようにしてもよい。

以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１および図２は実施例１を示す。
なお、以下の説明では、図１（ｂ）に示すように、赤外線撮像システムの基本の光学要素であるフォーカスレンズＬ１に、追加の光学要素として、追加レンズＬ２を取り付ける場合について例示して説明する。

基本となる赤外線撮像システム：
図１（ａ）に示すように、基本となる赤外線撮像システムは、フォーカスレンズ（基本の光学要素）Ｌ１、二次元センサＭ１、アンプ部１０、Ａ／Ｄ変換部１１、内部メモリ２０、演算装置１２、メモリアレイ（表示記憶部）１３および表示器１４を備えている。

前記フォーカスレンズＬ１は、撮像対象から放射される赤外線Ｉｒを、たとえば、マイクロボロメータなどからなる二次元センサＭ１に導き、当該撮像対象の像を二次元センサＭ１に結ぶ光学要素を構成している。

二次元センサＭ１は、多数の画素Ａ_nを備えており、各画素Ａ_i毎に赤外線量に応じたアナログ信号をアンプ部１０に出力する。
前記アンプ部１０は、前記各画素Ａ_iごとのアナログ信号をデジタル信号に変換した温度データｔ₁を演算装置１２に出力する。前記各画素Ａ_iには、それぞれ固有のアドレス（ｉ，ｊ）が付されており、前記温度データｔ₁は当該アドレス（ｉ，ｊ）毎に出力される。

前記内部メモリ２０は、赤外線撮像システムの本体内に固着されたメモリチップからなり、該内部メモリ２０には、第１テーブル記憶部２１が設けられている。第１テーブル記憶部２１には、前記温度データｔ₁を前記アドレス（ｉ，ｊ）毎に補正するための第１補正データａ₁，ｂ₁が記憶されている。

演算装置１２は、前記内部メモリ２０の第１テーブル記憶部２１から第１補正データａ₁，ｂ₁を読み出し、当該第１補正データａ₁，ｂ₁に基づき前記温度データｔ₁を補正した補正値Ｔ₁を生成する。

ここで、演算装置１２は、前記補正値Ｔ₁の算出を下記の(1) 式に基づいて行う。
Ｔ₁＝ａ₁ｔ₁＋ｂ₁ …(1)
但し、ｔ₁：温度データ
ａ₁，ｂ₁：第１補正データ

前記演算装置１２は、Ａ／Ｄ変換部１１から、二次元センサＭ１の各画素Ａ_iごとに付されたアドレス（ｉ，ｊ）に対応する前記温度データｔ₁ごとに前記補正を行い、当該撮像対象の温度に対応する補正値Ｔ₁を当該アドレス（ｉ，ｊ）毎にメモリアレイ１３に送る。
メモリアレイ１３は、前記アドレス（ｉ，ｊ）毎に出力される補正値Ｔ₁を記憶して撮像対象の熱画像を構成し、表示器１４に当該熱画像を表示させる。

温度データｔ₁の記録：
一方、前記熱画像や温度データｔ₁は、必要に応じて操作者が所定の操作を行うことにより、装填部３０に装填された温度データ記録用のＣ／Ｆ（Compact Flash)カード３１に送られる。
前記Ｃ／Ｆカード３１は、装填部３０を介して赤外線撮像システム本体に着脱自在に形成されている。Ｃ／Ｆカード３１は、書き換え可能なメモリチップを備えており、前記温度データｔ₁や熱画像は、該Ｃ／Ｆカード３１に形成された熱画像記憶部３２に記憶される。

追加の光学要素Ｌ２の装着：
図１（ｂ）に示すように、操作者は追加レンズＬ２からなる追加の光学系をフォーカスレンズＬ１の撮像対象側に装着すると共に、前記装填部３０に当該追加レンズＬ２に対応する追加補正用のＣ／Ｆカード３１を装填する。

前記Ｃ／Ｆカード３１には、追加補正データ記憶部３３が設けられている。追加補正データ記憶部３３には、追加補正データｐ，ｑが記憶されている。

なお、前記追加補正データｐ，ｑの供給方法としては種々の方法を用いることができるが、たとえば、追加レンズＬ２に当該追加補正データｐ，ｑが記録されたＣＤ−ＲＯＭなどを添付し、操作者がパソコンを用いて前記ＣＤ−ＲＯＭから当該追加補正データｐ，ｑを読み出し、温度データ記録用のＣ／Ｆカード３１に記録することで、追加補正データ記憶部３３を作成してもよい。また、追加補正データｐ，ｑが記憶された追加補正データ記憶部３３が形成されたＣ／Ｆカード３１を追加レンズＬ２に添付して販売してもよい。

前記演算装置１２は、前記Ｃ／Ｆカード３１の追加補正データ記憶部３３から、追加補正データｐ，ｑを読み出すと共に、内部メモリ２０に追加テーブル記憶部２２を作成し、当該追加テーブル記憶部２２に追加補正データｐ，ｑを記憶させる。

撮像方法：
撮像対象から放射される赤外線Ｉｒは、追加レンズＬ２およびフォーカスレンズＬ１を通り、二次元センサＭ１に導かれる。二次元センサＭ１からのアナログ信号は、アンプ部１０およびＡ／Ｄ変換部１１により温度データとして演算装置１２に出力される。

演算装置１２は、内部メモリ２０の第１テーブル記憶部２１および追加テーブル記憶部２２から、第１補正データａ₁，ｂ₁および追加補正データｐ，ｑを読み出し、当該第１補正データａ₁，ｂ₁および追加補正データｐ，ｑに基づき、前記温度データを補正した補正値Ｔ₂を生成する。

ここで、前記演算装置１２は、補正値Ｔ₂の算出を下記の(2) 式に基づいて行う。
Ｔ₂＝ｐ（ａ₁ｔ₁＋ｂ₁）＋ｑ …(2)
但し、ｔ₁：温度データ
ａ₁，ｂ₁：第１補正データ
ｐ，ｑ：追加補正データ

前記演算装置１２は、Ａ／Ｄ変換部１１から、二次元センサＭ１の各画素Ａ_iごとに付されたアドレス（ｉ，ｊ）に対応する前記温度データ毎に前記補正を行い、当該撮像対象の温度に対応する補正値Ｔ₂を当該アドレス（ｉ，ｊ）毎にメモリアレイ１３に送る。
メモリアレイ１３は、前記アドレス（ｉ，ｊ）毎に出力される補正値Ｔ₂を記憶して撮像対象の熱画像を構成し、表示器１４に当該熱画像を表示させる。

追加補正データｐ，ｑの生成方法：
つぎに、前記追加補正データｐ，ｑの生成方法について説明する。
図２（ａ）に示すように、赤外線撮像システム本体の納品時において、第１テーブル記憶部２１には、第１補正データａ₁，ｂ₁が記憶されている。前述のように、Ａ／Ｄ変換部１１（図１（ａ））からの温度データｔ₁を第１補正データａ₁，ｂ₁に基づき補正することで、補正値Ｔ₁を得る。

一方、図２（ｂ）に示すように、メーカーの工場内には、前記赤外線撮像システム本体と同一機種のフォーカスレンズ（基本の光学要素）Ｌ１Ａ、二次元センサＭ１Ａおよび第１テーブル記憶部２１Ａを備えた追加補正データ生成用の赤外線撮像システムが形成されている。
したがって、同一温度の撮像対象を、前記追加補正データ生成用の赤外線撮像システムと、前記納品された赤外線撮像システム本体とを用いて撮像すると、同一の補正値Ｔ₁が得られる。

追加補正データｐ，ｑを生成するには、図２（ｃ）に示すように、追加レンズＬ２のサンプルをメーカー工場内の追加補正データ生成用の赤外線撮像システムに装着し、補正値が補正値Ｔ₂になるように、追加補正データｐ，ｑを設定する。

具体的には、たとえば、所定の一定温度に設定可能な恒温体を撮像することで、当該撮像対象の温度に対応する前記補正値Ｔ₂が出力されるように、追加補正データｐ，ｑの値を決定する。前記生成された追加補正データｐ，ｑは、ＣＤ−ＲＯＭやＣ／Ｆカード３１の追加補正データ記憶部３３などに記憶される。
なお、前記恒温体としては、種々の恒温体を用いることができるが、たとえば、その一例として、周知の黒体炉などを用いることができる（たとえば、特開平１０−９６６６７号公報参照）。

その後、メーカーは、追加レンズＬ２と、当該追加レンズＬ２に対応する追加補正データｐ，ｑの記憶されたＣＤ−ＲＯＭやＣ／Ｆカード３１などを生産し、販売する。

前記追加レンズＬ２の購入者は、図２（ｄ）に示すように、納品済の赤外線撮像システムに、前記追加レンズＬ２を装着すると共に、Ｃ／Ｆカード３１の追加補正データ記憶部３３から、図１（ｂ）に示す赤外線撮像システム本体の追加テーブル記憶部２２に追加補正データｐ，ｑを記憶させる（インストールする）。
かかる追加補正データｐ，ｑのインストールにより、追加レンズＬ２が装着された赤外線撮像システムは、前述したように、前記第１補正データａ₁，ｂ₁および追加補正データｐ，ｑに基づき温度データが補正されて、撮像対象の温度に対応した正確な補正値Ｔ₂に基づく熱画像を表示器１４に表示させることができるようになる。

図３は実施例２を示す。
以下に述べる実施例２では、主に、前述の実施例１と異なる部分について説明する。
図３（ａ）に示すように、本実施例２の赤外線撮像システム本体には、補正データ作成手段１５が設けられていると共に、内部メモリ２０には、後述する第２補正データａ₂，ｂ₂が記憶される第２テーブル記憶部２２が形成される。
その他の構成は、実施例１と同様であり、同一部分または相当部分に同一符号を付して、その説明を省略する。

操作者が追加レンズＬ２を装着すると共に、追加補正データｐ，ｑが記憶された追加補正用のＣ／Ｆカード３１を装填部３０に装填すると、補正データ作成手段１５が、前記追加補正データｐ，ｑをＣ／Ｆカード３１から読み出すと共に、内部メモリ２０の第１テーブル記憶部２１から第１補正データａ₁，ｂ₁を読み出し、前記追加補正データｐ，ｑおよび第１補正データａ₁，ｂ₁に基づき、下記の(2) 〜(5) 式に基づいて補正値Ｔ₂を得るための第２補正データａ₂，ｂ₂を算出する。
Ｔ₂＝ｐＴ₁＋ｑ …(2) ＝ｐ（ａ₁ｔ₁＋ｂ₁）＋ｑ …(3)
＝（ｐａ₁）ｔ₁＋（ｐｂ₁＋ｑ） …(4)
＝ａ₂ｔ₁＋ｂ₂ …(5)
但し、ｔ₁：温度データ
ａ₁，ｂ₁：第１補正データ
ｐ，ｑ：追加補正データ
ａ₂＝（ｐａ₁），ｂ₂＝（ｐｂ₁＋ｑ）：第２補正データ

補正データ作成手段１５は、内部メモリ２０に追加テーブル記憶部２２を作成し、当該追加テーブル記憶部２２に前記第２補正データａ₂，ｂ₂を記憶させる。

撮像方法：
図３（ｂ）に示すように、追加レンズＬ２を取り付けた赤外線撮像システムを用いて撮像対象を撮像すると、Ａ／Ｄ変換部１１からの温度データｔ₁が演算装置１２に入力される。演算装置１２は、前記内部メモリ２０の追加テーブル記憶部２２から第２補正データａ₂，ｂ₂を読み出し、当該第２補正データａ₂，ｂ₂に基づいて二次元センサＭ１から得た撮像対象の温度データを各画素Ａ_iごとに補正して補正値Ｔ₂をメモリアレイ１３に出力する。メモリアレイ１３は、当該補正値Ｔ₂に基づく熱画像を表示器１４に表示させる。

なお、前述の各実施例では、各画素Ａ_i毎に温度データを補正することとしたが、たとえば、全画素の温度データを一括して補正してもよいし、各画素Ａ_iに付されたアドレス（ｉ，ｊ）を複数のエリアに分割し、該分割されたエリア毎に温度データの補正を行うようにしてもよい。
また、温度データや追加補正データを記憶するためのチップとしては、前述のＣ／Ｆカードの他に、種々のメモリカードを採用することができる。

さらに、追加の光学要素は、追加レンズの他に、たとえば、フィルタなどであってもよい。
また、赤外線撮像システムは一体型であってもよいし、たとえば、監視カメラのように、光学要素と、演算装置および表示器とが別体に形成されていてもよい。

本発明は、赤外線撮像システムに利用することができる。

本発明の実施例１にかかる赤外線撮像システムを示す概略構成図である。追加補正データの生成方法を示す工程図である。本発明の実施例２にかかる赤外線撮像システムを示す概略構成図である。

符号の説明

１２：演算装置
１３：メモリアレイ（表示記憶部）
１４：表示器
１５：補正データ作成手段
２１：第１テーブル記憶部
２２：追加テーブル記憶部
ａ₁，ｂ₁：第１補正データ
ａ₂，ｂ₂：第１補正データ
Ａ_i：画素
Ｉｒ：赤外線
Ｌ１：フォーカスレンズ（基本の光学要素）
Ｍ１：二次元センサ
Ｌ２：追加レンズ（追加の光学要素）
ｐ，ｑ：追加補正データ
ｔ₁：温度データ
Ｔ₁，Ｔ₂：補正値

Claims

撮像対象からの赤外線を基本の光学要素を介して受光する二次元センサと、
前記二次元センサの各画素から得た撮像対象の温度データを前記各画素ごとに補正するための第１補正データを記憶する第１テーブル記憶部と、
前記第１補正データを前記各画素ごとに読み出し、前記二次元センサから得た撮像対象の温度データを、前記各画素ごとに、補正して補正値を出力する演算手段と、
前記演算手段から出力された補正値に基づいて熱画像を表示器に表示させるために前記補正値を記憶する表示記憶部とを備えた赤外線撮像システムにおいて、
前記基本の光学要素とは異なる別の追加の光学要素についての追加補正データと、前記第１補正データとに基づいて前記演算手段が前記二次元センサから得た撮像対象の温度データを前記各画素ごとに補正して補正値を出力することを特徴とする赤外線撮像システム。
撮像対象からの赤外線を基本の光学要素を介して受光する二次元センサと、
前記二次元センサの各画素から得た撮像対象の温度データを前記各画素ごとに補正するための第１補正データを記憶する第１テーブル記憶部と、
前記第１補正データを前記各画素ごとに読み出し、前記二次元センサから得た撮像対象の温度データを、前記各画素ごとに、補正して補正値を出力する演算手段と、
前記演算手段から出力された補正値に基づいて熱画像を表示器に表示させるために前記補正値を記憶する表示記憶部とを備えた赤外線撮像システムにおいて、
前記基本の光学要素とは異なる別の追加の光学要素についての追加補正データで、前記第１補正データを補正した第２補正データを作成する補正データ作成手段を更に備え、
前記作成された第２補正データに基づいて前記演算手段が前記二次元センサから得た撮像対象の温度データを前記各画素ごとに補正して補正値を出力することを特徴とする赤外線撮像システム。
請求項２において、前記第２補正データを記憶する第２テーブル記憶部を更に備えた赤外線撮像システム。
請求項１、２もしくは３において、前記追加補正データを記憶するチップを本体に着脱自在に装填する装填部を設けたことを特徴とする赤外線撮像システム。
請求項４において、前記追加補正データを前記チップから本体内に固着された別のチップ内に形成された追加テーブル記憶部を更に備えた赤外線撮像システム。
請求項１ないし５のいずれか１項において、二次元センサ、第１テーブル記憶部、演算手段および表示記憶部を赤外線カメラに搭載した赤外線撮像システム。
請求項１ないし６のいずれか１項において、前記追加補正データが各画素に相当するアドレスごとに設けられている赤外線撮像システム。