JP2012209848A - 撮像装置、その画素出力レベル補正方法、赤外線カメラシステム及び交換可能なレンズシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、受光面11上で像位置を移動させる像シフト手段22を備え、像位置の移動の前後に受光面上の像の同一部分をそれぞれ受光した画素どうしの出力レベルの差分を算出する差分算出部131と、像位置の移動方向に配列された画素列について、出力レベルの差分を順次に積算して、画素列の画素の出力レベルのオフセット量を算出するオフセット量算出部132と、画素列の画素のオフセット量に基づいて、画素列の画素間の出力レベルのばらつきを均一化するように、画素の出力レベルを補正する補正部133とを有する。
【選択図】図1
Description
なお、オフセット量の算出から除外された画素に対しては、前回有効であった差分値を適用して積算を行いオフセット量を算出してもよい。あるいは、積算によってオフセット量を算出する代わりに、前回有効であったオフセット量を置き換えてもよい。
また、前記、オフセット量の算出から除外された画素に対しては、第1あるいは第2の配列方向の何れか有効な方向のみの積算によってオフセット量を算出することもできる。
これにより、像位置の移動と撮像のタイミングを合わせて、正確な補正の実現を図ることができる。
これにより、像位置の移動と撮像のタイミングを合わせて、正確な補正の実現を図ることができる。
撮像素子をボロメータあるいはマイクロボロメータで構成することにより、本発明の撮像装置を、赤外線画像を撮像可能なものとすることができる。
これにより、補正用シャッターを閉じることなく、赤外線を検出する画素間の出力レベルのばらつきを均一化することができる。
これにより、補正用シャッターを閉じることなく、画素間の出力レベルのばらつきを均一化することができる。
なお、被写体には、撮像視野内の全画像が含まれる。
図2のフローチャートを参照して、本実施形態の撮像装置1の第1動作例を説明する。
まず、像シフト手段22による像位置の移動前に、撮像手段12が受光面11上の像を撮像する(S201)。ここで、図3(a)の上段に、像移動前の受光面11上の像の例を示す。図3(a)に示す受光面は、2次元のマトリクス状に配列された画素によって構成されている。この受光面11上に結像した像の右側部分に、ハッチングを付して示す。
なお、補正部133が画素間の出力レベルのばらつきを均一化する方法は、上記方法に限定されず、補正部133は様々な方法を用いることができる。
次に、実施形態の撮像装置の第2動作例について説明する。第2動作例、基本的に図2に示した第1動作例のフローチャートで表される。ただし、第2動作例では、像位置が受光面11の画素の配列方向に2画素ピッチ分だけ移動する。
次に、図7のフローチャートを参照して、実施形態の撮像装置の第3動作例について説明する。第3動作例は、「シェーディング補正1」(S702)及び「シェーディング補正2」(S707)のステップが追加された他は、図2に示した第1動作例と基本的に同じである。
次に、図9のフローチャートを参照して、実施形態の撮像装置の第4動作例について説明する。第4動作例は、像位置の移動後に受光面上の像を撮像し(S904)、各画素の出力レベルを第2メモリに記憶する(S905)ステップまでは、上述の第1動作例と同じである。
なお、基準値は、撮像装置1の使用環境に応じて任意好適な値を設定することができる。
次に、図11のフローチャートを参照して、実施形態の撮像装置の第5動作例について説明する。第5動作例は、像位置の移動後に受光面上の像を撮像し(S1104)、各画素の出力レベルを第2メモリに記憶する(S1105)までは、上述の第1動作例と実質的に同じである。
画素位置(m,n)の画素の出力レベルのオフセット量、即ち(積算値m,n)の算出式は次のようになる(m及びnは、それぞれ正の整数を表す)。
(積算値m,n)={(積算値m-1,n)+(第1差分値m,n)+(積算値m,n-1)+(第2差分値m,n)}/2
なお、(第1差分値m,n)が得られなかった場合は、
(積算値m,n)=(積算値m,n-1)+(第2差分値m,n)
とすることができる。
また、(第2差分値m,n)が得られなかった場合は、
(積算値m,n)=(積算値m-1,n)+(第1差分値m,n)
とすることができる。
さらに、(第1差分値m,n)及び(第2差分値m,n)が共に得られなかった場合は、前回算出したオフセット量を採用するようにしてもよい。
図13及び図14において、カメラ本体10の撮像ブロックが、図1の撮像手段12に相当し、画像処理のブロックが、図1の画像処理手段13に相当する。また、図13及び図14において、レンズユニット20のブレ補正制御系のブロックが、図1の像シフト手段22に相当する。なお、レンズユニット20のレンズ制御系のブロックは、レンズ系の焦点やズームを制御する機能を表す。
次に、図15を参照して、実施形態の撮像装置の第6動作例について説明する。図15(a)及び(b)は、受光面11を構成する画素のうち、隣接して2次元配列された4つの画素A〜Dの拡大図である。
なお、ブレ補正のために像位置が移動した場合には、像点の座標として、ブレ補正による像移動量を差し引いた値を出力するとよい。
∫(座標)×(存在時間)dt÷(区間Edの存在時間) ・・・(1)
まず、撮像手段12は、像点が円軌道R上の所定部分を移動する前後に、受光面11上の像をそれぞれ撮像する。具体的には、まず、移動前の撮像として、像点が円軌道R上の画素AのSa点に位置するときに受光面11上の像が撮像される(図11のS1101)。撮像された画像は第1メモリに記憶される(S1102)。
10 カメラ本体
11 受光面
12 撮像手段
13 画像処理手段
20 レンズユニット
21 光学系
22 像シフト手段
22a レンズ
131 差分算出部
132 オフセット量積算部
133 補正部
Claims (14)
- 受光強度に応じた出力レベルの電気信号を出力する撮像素子で構成された画素を配列した受光面を有する撮像手段と、
前記受光面に被写体の像を結像させることができる光学系と、
前記受光面上で像位置を移動させる像シフト手段と、
前記撮像手段が撮像した画像を処理する画像処理手段と、を備え、
前記撮像手段は、前記像シフト手段による像位置の移動の前後に、前記受光面上の像をそれぞれ撮像し、
前記画像処理手段は、
像位置の移動の前後に前記受光面上の像の同一部分をそれぞれ受光した画素どうしの出力レベルの差分を算出する差分算出部と、
像位置の移動方向に配列された画素列について、出力レベルの差分を順次に積算して、前記画素列の画素の出力レベルのオフセット量を算出するオフセット量算出部と、
前記画素列の画素のオフセット量に基づいて、前記画素列の画素間の出力レベルのばらつきを均一化するように、画素の出力レベルを補正する補正部と、を有する、
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記像シフト手段は、画素の配列方向に、前記受光面の画素間隔のN倍(Nは正の整数)の距離だけ像位置を移動させ、
前記差分算出部は、像位置の移動方向に配列された画素列のN画素ずれた位置との差分をそれぞれ1画素ごとに算出し、
前記オフセット量算出部は、前記画素列の第1画素から第N画素の各画素を起点として、それぞれN画素ごとの差分を順次に積算し、前記画素列の画素ごとの出力レベルのオフセット量を算出する、
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 前記画像処理手段は、撮像装置のシェーディングの影響を相殺するように、前記受光面の画素の位置に応じて、画素ごとの出力レベルを補正する、
ことを特徴とする請求項1又は2記載の撮像装置。 - 前記像シフト手段は、像位置の移動の後、再び像位置の移動前の位置へ像位置を戻し、
前記撮像手段は、像位置を戻した後に、再度受光面上の像を撮像し、
前記画像処理手段は、同一画素について、像位置の移動前と像位置を戻した後との出力レベルの変動量を算出し、
前記オフセット量算出部は、所定の基準値以上の変動量を有する画素の差分を除外してオフセット量を算出する、
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の撮像装置。 - 前記撮像手段は、画素が2次元のマトリクス状に配列された受光面を有し、
前記像シフト手段は、前記受光面の画素の第1の配列方向と、前記第1の配列方向に直交する第2の配列方向にそれぞれ像位置を移動させ、
前記差分算出部は、
前記第1の配列方向への像位置の移動の前後に像の同一部分をそれぞれ受光した画素どうしの出力レベルの差分を第1の差分として算出し、かつ、
前記第2の配列方向への像位置の移動の前後に像の同一部分をそれぞれ受光した画素どうしの出力レベルの差分を第2の差分として算出し、
前記オフセット量算出部は、
前記第1の配列方向に配列された第1の画素列について、出力レベルの第1の差分を順次に積算して、前記第1の画素列の画素の第1のオフセット量を算出し、かつ、
前記第2の配列方向に配列された第2の画素列について、出力レベルの第2の差分を順次に積算して、前記第2の画素列の画素の第2のオフセット量を算出し、
前記補正部は、前記第1及び第2のオフセット量に基づいて、画素の出力レベルを補正する、
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の撮像装置。 - 前記像シフト手段は、前記受光面上の像の任意の点の軌跡が前記受光面上で円軌道を描くように、前記像位置を並進移動させ、
前記撮像手段は、前記像の任意の点が前記円軌道上の所定部分を移動する前後に、前記受光面上の像をそれぞれ撮像し、
前記差分算出部は、前記像の任意の点が前記円軌道上の所定部分を移動する前後に像の同一部分をそれぞれ受光した画素どうしの出力レベルの差分を算出し、
前記オフセット量算出部は、前記像の同一部分をそれぞれ受光した画素どうしを結ぶ直線方向を像位置の移動方向として、オフセット量を算出する、
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の撮像装置。 - 前記像シフト手段は、前記受光面上の像の任意の点が継続的に等速円運動を行うように、前記像位置を移動させる、
ことを特徴とする請求項6記載の撮像装置。 - 前記撮像手段及び前記画像処理手段は撮像装置本体を構成し、
前記光学系及び前記像シフト手段は、前記撮像装置本体から着脱自在なレンズユニットを構成し、
前記撮像装置本体は、前記受光面の画素間隔を含むデータを前記レンズユニットへ出力し、
前記像シフト手段は、前記データに基づいて像位置を移動させる、
ことを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の撮像装置。 - 前記撮像手段は、受光面上の像を撮像するタイミングに同期した同期信号を出力し、
前記像シフト手段は、前記同期信号に基づいて像位置を移動させる、
ことを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の撮像装置。 - 前記像シフト手段は、像位置を移動させるタイミングに同期した同期信号を出力し、
前記撮像手段は、前記同期信号に基づいて受光面上の像を撮像する、
ことを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の撮像装置。 - 前記撮像素子はボロメータあるいはマイクロボロメータである、
ことを特徴とする請求項1〜10記載の撮像装置。 - 受光強度に応じた出力レベルの電気信号を出力する撮像素子で構成された画素を配列した受光面を有する撮像手段と、前記受光面に被写体の像を結像させることができる光学系とを備えた撮像装置の画素出力レベルの補正方法であって、
前記受光面上で像位置を移動させ、
像位置の移動の前後に、前記受光面上の像をそれぞれ撮像し、
像位置の移動の前後に前記受光面上の像の同一部分をそれぞれ受光した画素どうしの出力レベルの差分を算出し、
像位置の移動方向に配列された画素列について、出力レベルの差分を順次に積算して、前記画素列の画素の出力レベルのオフセット量を算出し、
オフセット量に基づいて、前記画素列の画素の出力レベルのばらつきを均一化するように、画素の出力レベルを補正する、
ことを特徴とする撮像装置の画素出力レベル補正方法。 - 赤外線の受光強度に応じた出力レベルの電気信号を出力する撮像素子で構成された画素を配列した受光面を有する撮像手段と、
前記受光面に被写体の像を結像させることができる光学系と、
前記受光面上で像位置を移動させる像シフト手段と、
前記撮像手段が撮像した画像を処理する画像処理手段と、を備え、
前記撮像手段は、前記像シフト手段による像位置の移動の前後に、前記受光面上の像をそれぞれ撮像し、
前記画像処理手段は、
像位置の移動の前後に前記受光面上の像の同一部分をそれぞれ受光した画素どうしの出力レベルの差分を算出する差分算出部と、
像位置の移動方向に配列された画素列について、出力レベルの差分を順次に積算して、前記画素列の画素の出力レベルのオフセット量を算出するオフセット量算出部と、
前記画素列の画素のオフセット量に基づいて、前記画素列の画素間の出力レベルのばらつきを均一化するように、画素の出力レベルを補正する補正部と、
を有する、ことを特徴とする赤外線カメラシステム。 - 撮像装置本体と、前記撮像装置本体に着脱自在なレンズユニットとを備える交換可能なレンズシステムであって、
前記撮像装置本体は、
受光強度に応じた出力レベルの電気信号を出力する撮像素子で構成された画素を配列した受光面を有する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した画像を処理する画像処理手段と、を備え、
前記レンズユニットは、受光強度に応じた出力レベルの電気信号を出力する撮像素子で構成された画素を配列した受光面を有する撮像手段と、
前記受光面に被写体の像を結像させることができる光学系と、
前記受光面上で像位置を移動させる像シフト手段と、を備え、
前記撮像手段は、前記像シフト手段による像位置の移動の前後に、前記受光面上の像をそれぞれ撮像し、
前記画像処理手段は、
像位置の移動の前後に前記受光面上の像の同一部分をそれぞれ受光した画素どうしの出力レベルの差分を算出する差分算出部と、
像位置の移動方向に配列された画素列について、出力レベルの差分を順次に積算して、前記画素列の画素の出力レベルのオフセット量を算出するオフセット量算出部と、
前記画素列の画素のオフセット量に基づいて、前記画素列の画素間の出力レベルのばらつきを均一化するように、画素の出力レベルを補正する補正部と、を有する、
ことを特徴とする交換可能なレンズシステム。
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