JP2015226078A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で低コストでありながら、温度の経時変化に応じて任意のタイミングで補正の為の遮光時画素信号を取得することが出来、また遮光時画素信号取得時においても赤外画像を出力し続けることができる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置の起動から１０秒後に個眼１の遮光時画素信号更新を実施し、個眼２の遮光時画素信号更新を２０秒後とし、個眼３の遮光時画素信号更新を３０秒後とし、個眼４の遮光時画素信号更新を４０秒後とし、以下、同様な順序で繰り返すことで、非撮像期間が存在せず、常に３つ以上の画素信号から高解像度の合成画像が得られるため、監視カメラ用途などに好適である。【選択図】図４

Description

本発明は、赤外線を受光して赤外画像を形成する撮像装置に関するものである。

監視カメラ等の分野では、屋外や夜間などの監視に際して可視光を発しない被写体の情報を得るために、被写体から放射された赤外線を検出する赤外線センサを備えた撮像装置が用いられている。赤外線センサとしては、冷却型と非冷却型が知られている。非冷却型の赤外線センサは、冷却型に比べ感度や応答速度は相対的に低いが、広帯域で検出を行え、小型軽量であって常温で使用可能であることから、監視カメラ用の撮像装置等において広く用いられている。

非冷却型の赤外線センサは、被写体から放射された赤外線を受光して熱によってセンサが温められ、素子温度が上昇することで生じる電気的性質の変化を検知して被写体の温度を測定し温度情報を得るセンサである。この温度情報により被写体の温度分布が分かれば、人物など発熱する被写体を背景から分離することができる。この原理から明らかであるが、測定時における被写体の温度は、センサ自身の温度との相対値として検知される。センサ自身の温度はサーミスタなどを用いて随時測定できるが、サーミスタで温度を測定するだけでは被写体の温度を正しく測定することはできない。被写体の温度を正確に測定するためには、シャッタなどを用いて赤外線を遮ることで、赤外線を受光していない状態でのセンサ温度を基準温度として求め、かかる基準温度に基づいてセンサ出力を修正する必要がある。ところが、監視カメラの性質上、一日のうち２４時間連続して監視情報の出力を求められることが多く、短時間でも画像が出力されないと監視の信頼度が低下するため、センサをシャッタで遮ることで画像が欠落することは望ましくない。また、気温変化が顕著である屋外に設置された監視カメラにおいては、センサ温度も経時的に変化するため頻繁に修正を行う必要があるため、ますます画像の欠落を生じやすくなるという問題がある。

これに対し、特許文献１には、非冷却型の遠赤外線センサを用いたテレビカメラにおいて、２つのセンサと、単一のレンズとの間に切り換え可能なミラーを設け、レンズから入射した赤外線をミラーで反射して一方のセンサに入射しているときは、他方のセンサで赤外線を受光しない状態でのセンサ出力を求めてキャリブレーションを行うことができることを利用し、ミラーの切り換えによって双方のセンサのキャリブレーションを交互に行える技術が開示されている。

特開２００９−１９４５２０号公報

ところが特許文献１の技術は、一方のセンサの出力停止から、他方のセンサの出力開始までの間にミラーの切り換えを行うためタイムラグがあり、その間は画像の出力を行えないという問題がある。又、精度良くミラーを切り換える駆動機構が必要となるから、定期的なミラー位置の調整などメンテナンスコストもかかるという問題がある。更に、高価なセンサを２つ備えているにも関わらず、それぞれの稼働率は５０％未満であり、使用効率が悪いという問題もある。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、小型で低コストでありながら、温度の経時変化に応じて任意のタイミングで補正の為の遮光時画素信号を取得することが出来、また遮光時画素信号取得時においても赤外画像を出力し続けることができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、
光軸を並行させてなり、被写体から放射される赤外線が入射される複数の光学素子と、
各光学素子を介して被写体から放射される赤外線を受光して画素信号に変換する複数の画素からなる受光部を、前記光学素子毎に備えた赤外線撮像素子と、
各光学素子の光路内に配置され、前記受光部に向かう赤外線を透過可能な透過状態と、該赤外線を遮断する遮光状態とのいずれかを選択可能な複数の遮光部材と、
前記赤外線撮像素子の温度に応じた信号を出力する温度センサと、
各受光部について、前記遮光部材が透過状態のとき前記赤外線撮像素子から出力される画素信号と、当該遮光部材が遮光状態のとき前記赤外線撮像素子から出力される遮光時画素信号と、前記温度センサからの出力信号とに基づいて、赤外画像情報を生成して出力する画像信号処理部と、
各受光部について、前記遮光時画素信号を記憶する記憶部と、
前記複数の遮光部材が、透過状態と遮光状態のいずれかを選択するよう独立して制御する制御部とを有し、
前記制御部は、少なくとも１つの遮光部材を透過状態とし、別の遮光部材が遮光状態になるように制御し、遮光状態にある少なくとも１つの前記遮光部材に対応する受光部の画素から出力される画素信号によって、前記記憶部に記憶されている対応する前記遮光時画素信号を更新することを特徴とする。

本発明によれば、各光学素子の光路内に配置され、前記受光部に向かう赤外線を透過可能な透過状態と、該赤外線を遮断する遮光状態とのいずれかを選択可能な複数の遮光部材を設けており、前記制御部が、遮光状態にある少なくとも１つの前記遮光部材に対応する受光部の画素から出力される画素信号によって、前記記憶部に記憶されている対応する前記遮光時画素信号を更新することで、更新された遮光時画素信号を用いて前記差分を求めることができ、これにより前記赤外線撮像素子の温度変化にかかわらず、精度の良い赤外画像を得ることができる。一方、前記制御部が、少なくとも１つの遮光部材を透過状態とし、別の遮光部材が遮光状態になるように制御するので、遮光時画素信号の採取時にも、透過状態にある前記遮光部に対応する前記受光部から出力された画素信号を得ることができるから、前記撮像装置から常に赤外画像を出力できるため、例えば監視カメラなどに用いるのに好適である。

本発明によれば、小型で低コストでありながら、温度の経時変化に応じて遮光時画素信号を取得することが出来、また遮光時画素信号取得時においても赤外画像を出力し続けることができる撮像装置を提供することができる。

本実施の形態にかかる撮像装置を正面から見た図である。 図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。 本実施の形態にかかる撮像装置のブロック図である。 遠赤外線センサのシーケンスを示す図である。 個眼１〜４から出力される画素信号に対応する赤外画像であり、遮光羽根２１が閉じた状態にある状態を示す。

以下、本発明の実施の形態にかかる撮像装置について説明する。図１は、監視カメラ等に好適な、本実施の形態にかかる撮像装置を正面から見た図である。図２は、図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図であって、模式的にシャッタ制御部を付加している。撮像装置は、矩形枠状の筐体１０を有している。筐体１０は、軸線を互いに平行して４つの円筒孔１１，１２，１３，１４を有している。各円筒孔１１，１２，１３，１４内には、光学素子としてのレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が、それぞれ光軸が平行するように配置されている。

図２における筐体１０の底部（像側）には、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に対向するようにして、赤外線撮像素子としての遠赤外線センサＲＳが配置されている。遠赤外線センサＲＳは、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を介して被写体から放射される赤外線を受光して画素信号に変換する複数の画素からなる受光部を、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４毎に備えている。本明細書においては、各レンズと対応する赤外線センサの撮像領域との組み合わせを個眼と称する場合がある。ここでは、遠赤外線センサとして、非冷却型の熱センサを用いている。非冷却型の熱センサとしては、μボロメータ型，焦電型などがあるが，どのタイプでも構わない。遠赤外線を透過可能なレンズの材料としては，Ｇｅ（ゲルマニウム）、カルコゲナイドガラス，ＺｎＳ（硫化亜鉛）、ポリエチレンなどがあるが、特に限定しない。

円筒孔１１，１２，１３，１４の上部（物体側）は、遮光部材としての遮光羽根２１，２２，２３，２４により遮光可能とされている。遮光羽根２１，２２，２３，２４は、それぞれアクチュエータＡＴ１，ＡＴ２，ＡＴ３，ＡＴ４の駆動軸に連結されており、アクチュエータＡＴ１，ＡＴ２，ＡＴ３，ＡＴ４を動作させることで、円筒孔を覆う遮断位置と、円筒孔から対比する透過位置との間でそれぞれ独立して回転移動可能となっている。図１では、遮光羽根２１が透過状態にあり、遮光羽根２２，２３，２４が遮断状態にある。アクチュエータＡＴ１，ＡＴ２，ＡＴ３，ＡＴ４は、シャッタ制御部ＳＣに接続されて遮光羽根の開閉制御の為、独立して駆動されるようになっている。遮光羽根とアクチュエータとによりシャッタ装置を構成する。シャッタ制御部ＳＣからの制御信号により、アクチュエータＡＴ１，ＡＴ２，ＡＴ３，ＡＴ４が駆動されることで、遮光部材である遮光羽根２１，２２，２３，２４の位置が制御される。

シャッタ装置は、被写体側からの熱放射線を遮光できれば良く、フォーカルプレーンシャッタやリーフシャッタなどを使用できる。シャッタ装置の設置位置は、レンズの物体側に限らず、レンズと遠赤外線センサＲＳの間でも良い。筐体１０と遮光羽根２１，２２，２３，２４は暗色又は黒色の材料で構成するか、暗色又は黒色に塗装することで、円筒孔１１，１２，１３，１４内での光線反射を抑制することが好ましい。

遠赤外線センサＲＳに裏面に，温度センサとしてのサーミスタＴＭが取り付けられ、遠赤外線センサＲＳの温度に応じた信号を出力するようになっている。サーミスタＴＭから出力された信号は、遮光時データ保持部ＨＤ（図３）及び温度補正部ＳＰに入力される。

ところで、一般的な遠赤外線センサは、被写体から放射される遠赤外線を検出することにより被写体の温度を計測できるセンサであり、様々な種類がある。本実施の形態では、遠赤外線センサＲＳとして、非冷却型の熱センサを用いている。以下、非冷却型の熱センサとしてμボロメータを例に挙げて説明する。μボロメータの画素は、遠赤外線を吸収する吸収層を有している。この吸収層に遠赤外線が入射すると発熱し、その温度変化により吸収層の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を電流の変化として読み取ることにより、遠赤外線の強度（すなわち被写体温度）を得ることができる。画素は２次元状に配置されているので、各画素から出力される温度分布により２次元画像（赤外画像）を得ることができる。

ここで、μボロメータは、入射光の光量を直接検出しているのではなく、吸収層の温度変化を検出することで、間接的に受光した遠赤外線の量を検出している。そのため、遠赤外線センサ自体の発熱（動作時にセンサ自身が発する遠赤外線）により、画素の信号値が変化することとなる。

例えば、表面温度が３０℃の被写体を、温度が２０℃の遠赤外線センサで撮影した場合、温度の変化量１０℃（３０℃−２０℃）に比例した信号値（例えば１０ｍＡ）が出力される。一方、環境温度の変化等や遠赤外線センサ自身の発熱などによって、遠赤外線センサの温度が３０℃に上昇した場合、温度の変化量０℃（３０℃−３０℃）に比例した信号値（例えば０ｍＡ）が出力されることとなる。つまり、被写体温度が同じでも、遠赤外線センサから出力される信号量が異なってしまうのである。これを放置すると、精度良い赤外画像を得ることができない。そのため、遠赤外線センサの温度を測定し、これに応じて信号値を補正する補正処理が必要になる。

経時変化等によってセンサ温度は変わりうるから、μボロメータにより被写体温度を精度良く検出するためには、実際のセンサ温度を加味した補正処理が必要になる。具体的には、遠赤外線センサに赤外線を入射させない状態での、なるべく最新の画素の出力値を求めて遮光時画素信号を更新する必要がある。しかしながら、被写体を撮像中に遠赤外線センサ全体を遮光してしまうと、その間の撮像が不能となるから、監視カメラなどの用途においては好ましくない。そこで、本実施の形態では、以下のようにして、撮像と遮光時画素信号の取得とを並行させている。

図３は、本実施の形態にかかる撮像装置のブロック図である。図４は、遠赤外線センサのシーケンスを示す図である。図３，４を参照して、本実施の形態の動作を説明する。

あらかじめ、被写体温度とセンサ温度が既知の状態での、遠赤外線センサＲＳの出力値を全画素に対して測定し、基準特性として温度補正部ＳＰに保持しておく。基準特性としては、例えば、被写体温度とセンサ温度の差が０℃のときは０ｍＡ、１０℃のときは１０ｍＡなどのように、デジタル値でも良いし、得られた値を補間して関数の形で保持しても良い。

更に、図１の遮光羽根２１，２２，２３，２４を全て開いたシャッタ開状態（透過状態）で、既知の被写体を撮像する。シャッタ開状態のとき、被写体から放射される遠赤外線は、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を通して遠赤外線センサＲＳの受光部に結像され、画素毎に画素信号として出力される。

次に、遮光羽根２１，２２，２３，２４を全て閉じたシャッタ閉状態（遮断状態）で撮像する。遮光羽根２１，２２，２３，２４を閉じると、被写体からの遠赤外線は遮光羽根２１，２２，２３，２４で遮光され、遠赤外線センサＲＳの受光部には届かない。よって、遠赤外線センサＲＳから出力される画素信号に基づく赤外画像は、被写体の温度情報ではなく、遮光羽根２１，２２，２３，２４から遠赤外線センサＲＳの間で発生した遠赤外線、つまり遠赤外線センサＲＳ自身の温度を検出することになる。これを遮光時画素信号とする。このとき同時に、サーミスタＴＭで遠赤外線センサＲＳの温度を測定する。センサＲＳ自身の温度に関する情報は、遮光時データ保持部ＨＤで保持してもよいし、温度補正部ＳＰで保持してもよい。

実際の被写体を撮像する場合、図３において、遮光羽根２１，２２，２３，２４を全て開いた状態で、レンズＬ１〜Ｌ４を通して被写体からの遠赤外線が遠赤外線センサＲＳの受光部に入射する。遠赤外線センサＲＳは、読み出し制御部ＲＣの制御に従って、画素毎に画素信号を出力する。

ここで、シャッタ開状態であるときの画素の出力値が２０ｍＡであったとき、予め求めておいたシャッタ閉状態であるときの同じ画素の出力値（遮光時画素信号）が１０ｍＡであるとすると、信号差が１０ｍＡとなる。温度補正部ＳＰは、あらかじめ測定しておいた基準特性に照らし、被写体と遠赤外線センサＲＳの温度差は１０℃であることが分かる。一方、並行してサーミスタＴＭからの出力信号により、遠赤外線センサＲＳの温度が２０℃であるとすると、当該画素に対応する被写体温度は、２０℃＋１０℃＝３０℃であると分かる。温度補正部ＳＰは、レンズＬ１〜Ｌ４に対応した４つの受光部における画素毎に被写体温度を求め、４枚の赤外画像として出力する。このように、シャッタ開状態のとき遠赤外線センサＲＳから出力される画素信号と、遮光時画素信号と、温度センサからの出力信号とに基づいて、赤外画像情報を生成する。

更に画像合成部ＰＲは、レンズＬ１〜Ｌ４に対応した４つの受光部における画素信号に基づいて、画像合成を行う。本実施形態においては、画像合成は複数の低解像度画像から高解像度画像を生成する超解像処理である。超解像処理は、複数の画像の視差を利用して入力画像の位置合わせを行うことで実現する。視差の算出は一般的なテンプレートマッチング（ＳＳＤやＳＡＤなど）で行う。算出した視差をもとに複数画像の位置合わせを行い、高解像度画像を生成する。また、あらかじめ各個眼の焦点距離、画像中心、レンズのひずみ係数、個眼間の位置関係（並進、回転）の情報を求めておけば、これら係数と視差の値から、三角測量の原理により対象物までの測距が可能になる。これら係数の算出は一般的なステレオカメラのキャリブレーション手法（たとえばＺｈａｎｇの手法）によって算出しておけば良い。

一方、環境温度など経時変化等により、シャッタ閉状態であるときの画素の出力値が変化する恐れがある。そこで、適切なタイミングで、レンズＬ１〜Ｌ４のいずれかに対応したシャッタを閉状態とし、遠赤外線を遮断した状態で、画素値を読み出して遮光時画素信号を更新する作業が必要になる。かかる作業を図４に示す模式的なシーケンスを用いて説明する。

図４において、レンズＬ１に対応する遠赤外線センサＲＳの受光部を個眼１とし、レンズＬ２に対応する遠赤外線センサＲＳの受光部を個眼２とし、レンズＬ３に対応する遠赤外線センサＲＳの受光部を個眼３とし、レンズＬ４に対応する遠赤外線センサＲＳの受光部を個眼４とする。

撮像装置の起動直後（時刻Ｔ０）において、遮光羽根２１，２２，２３，２４全てを閉じた状態にして、それぞれの個眼１〜４から出力された画素信号（遮光Ａ０、遮光Ｂ０、遮光Ｃ０、遮光Ｄ０）を取得する。このシャッタ遮光時の画素信号（遮光Ａ０、遮光Ｂ０、遮光Ｃ０、遮光Ｄ０）は、遮光時画素信号として、遮光時データ保持部（記憶部）ＨＤに記憶される。このときサーミスタＴＭでセンサＲＳの温度も計測し、遮光時データ保持部ＨＤや温度補正部ＳＰに保持する。

実際の撮像に際し、時刻Ｔ１では、遮光羽根２１，２２，２３，２４を全て開いた状態にして、個眼１〜４の画素信号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１を取得し、これと同時に遮光時データ保持部ＨＤから遮光時画像信号である遮光Ａ０、遮光Ｂ０、遮光Ｃ０、遮光Ｄ０を読みだす。更に、温度補正部ＳＰにて画素信号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１と遮光時画像信号である遮光Ａ０、遮光Ｂ０、遮光Ｃ０、遮光Ｄ０との差分をそれぞれとり、上述した基準特性を用いて温度情報へ換算し、さらにサーミスタＴＭから出力されるセンサＲＳ自身の温度情報を加算して、画素毎に温度補正した画素信号Ａ１’、Ｂ１’、Ｃ１’、Ｄ１’を生成する。得られた画素信号Ａ１’、Ｂ１’、Ｃ１’、Ｄ１’を用いて画像合成部ＰＲが合成画像１'を形成する。時刻Ｔ２でも同様であり、合成画像２'が形成される。温度補正部ＳＰと画像合成部ＰＲとによって、各受光部について、遮光羽根が透過状態のとき遠赤外線センサＲＳから出力される画素信号と、遮光羽根が遮光状態のとき遠赤外線センサＲＳから出力される遮光時画素信号との差分を算出し、算出された各差分と、温度センサにより検出される信号とに基づいて、赤外画像情報を生成して出力する画像信号処理部が構成される。

ここで、遮光時画素信号（遮光Ａ０、遮光Ｂ０、遮光Ｃ０、遮光Ｄ０）は、更新されるまで遮光時データ保持部ＨＤに保存されており、個眼１〜４からの出力画像が読みだされるたびに、それぞれ読み出されて温度補正に使用される。

撮像装置の起動後に、遠赤外線センサＲＳの温度が上昇する。それに伴い、温度ドリフトが発生するため、適切なタイミングで遮光時画素信号の更新を実行する。例えば、遮光時画素信号の更新を実行するタイミングとしては、予め定めた更新条件に合致したとき（例えば、サーミスタＴＭの検出温度が１０℃上昇した場合）や、所定の時間経過毎（たとえば１０秒間隔で定期的に）などがある。前者の場合は、更新条件に合致するまで継続的に質の高い画像を得ることができる。後者の場合、センサＲＳが温度変化しても常に安定した品質の画像を得ることができる。

個眼１に対して遮光時画素信号の更新タイミングが到来したとき（時刻Ｔ３）は、シャッタ制御部ＳＣが、遮光羽根２１のみを閉じた状態とし、遮光羽根２２，２３，２４を開いた状態にして、個眼１から画素信号Ａ３を取得し、個眼２〜４から画素信号Ｂ３、Ｃ３、Ｄ３を取得する。時刻Ｔ３における各個眼からの出力信号に対応する赤外画像の一例を図５（ａ）に示す。このとき、温度補正部ＳＰにて画素信号Ｂ３、Ｃ３、Ｄ３と遮光時画素信号である遮光Ｂ０、遮光Ｃ０、遮光Ｄ０との差分をそれぞれとり、上述した基準特性を用いて温度情報へ換算し、さらにサーミスタＴＭから出力されるセンサＲＳ自身の温度情報を加算して、画素毎に温度補正した画素信号Ｂ３’、Ｃ３’、Ｄ３’を生成する。得られた画素信号Ｂ３’、Ｃ３’、Ｄ３’から合成画像３'が形成される。

画素信号Ａ３は、シャッタ閉状態での個眼１からの画素信号なので、合成画像に用いることは不適切であるが、シャッタ閉状態での個眼１からの最新の画素信号であるから、遮光時画素信号として遮光時データ保持部ＨＤに記憶された画素信号Ａ０に置き換えて（更新して）記憶される。又、本実施の形態の場合、遮光時画素信号の更新時も含めて個眼１〜４が同時に動作しており、センサの稼働率が高く無駄が少ない。

その後、時刻Ｔ４では、遮光羽根２１，２２，２３，２４を全て開いた状態にして、個眼１〜４の画素信号Ａ４、Ｂ４、Ｃ４、Ｄ４を取得し、これと同時に遮光時データ保持部ＨＤから遮光時画素信号である遮光Ａ３、遮光Ｂ０、遮光Ｃ０、遮光Ｄ０を読みだす。更に、温度補正部ＳＰにて画素信号Ａ４、Ｂ４、Ｃ４、Ｄ４と、遮光時画素信号である遮光Ａ３、遮光Ｂ０、遮光Ｃ０、遮光Ｄ０との差分をそれぞれとり、上述した基準特性を用いて温度情報へ換算し、さらにサーミスタＴＭから出力されるセンサＲＳ自身の温度情報を加算して、画素毎に温度補正した画素信号Ａ４’、Ｂ４’、Ｃ４’、Ｄ４’を生成する。得られた画素信号Ａ４’、Ｂ４’、Ｃ４’、Ｄ４’から合成画像４'が形成される。画素信号Ａ４’は，最新の画素信号Ａ３を用いて得られたものであり、より高い精度を期待できる。時刻Ｔ５でも同様であり、合成画像５'が形成される。

個眼２に対して再度適切なタイミングが到来したとき（時刻Ｔ６）は、シャッタ制御部ＳＣが、遮光羽根２２のみを閉じた状態とし、遮光羽根２１，２３，２４を開いた状態にして、個眼２から画素信号Ｂ６を取得し、個眼１，３，４から画素信号Ａ６、Ｃ６、Ｄ６を取得する。時刻Ｔ６における各個眼からの出力信号に対応する赤外画像の一例を図５（ｂ）に示す。このとき、温度補正部ＳＰにて画素信号Ａ６、Ｃ６、Ｄ６と、遮光時画素信号である遮光Ａ３、遮光Ｃ０、遮光Ｄ０との差分をそれぞれとり、上述した基準特性を用いて温度情報へ換算し、さらにサーミスタＴＭから出力されるセンサＲＳ自身の温度情報を加算して、画素毎に温度補正した画素信号Ａ６’、Ｃ６’、Ｄ６’を生成する。得られた画素信号Ａ６’、Ｃ６’、Ｄ６’から合成画像６'が形成される。

画素信号Ｂ６は、シャッタ閉状態で個眼２からの画素信号なので、合成画像に用いることは不適切であるが、シャッタ閉状態で個眼２からの最新の画素信号であるから、遮光時画素信号として遮光時データ保持部ＨＤに記憶された画素信号Ｂ０に置き換えて（更新して）記憶される。

その後、時刻Ｔ７では、遮光羽根２１，２２，２３，２４を全て開いた状態にして、個眼１〜４の画素信号Ａ７、Ｂ７、Ｃ７、Ｄ７を取得し、これと同時に遮光時データ保持部ＨＤから遮光時画素信号である遮光Ａ３、遮光Ｂ６、遮光Ｃ０、遮光Ｄ０を読みだす。更に、温度補正部ＳＰにて画素信号Ａ７、Ｂ７、Ｃ７、Ｄ７と、遮光時画素信号である遮光Ａ３、遮光Ｂ６、遮光Ｃ０、遮光Ｄ０の差分をそれぞれとり、上述した基準特性を用いて温度情報へ換算し、さらにサーミスタＴＭから出力されるセンサＲＳ自身の温度情報を加算して、画素毎に温度補正した画素信号Ａ７’、Ｂ７’、Ｃ７’、Ｄ７’を生成する。得られた画素信号Ａ７’、Ｂ７’、Ｃ７’、Ｄ７’から合成画像７'が形成される。画素信号Ｂ７’は，最新の画素信号Ｂ６を用いて得られたものであり、より高い精度を期待できる。

以下同様にして、適切なタイミングが到来する毎に、遮光羽根２３又は２４を閉じた状態として、個眼３又は４からの画素信号を取得し、遮光時画素信号として遮光時データ保持部ＨＤに記憶された画素信号Ｃ０又はＤ０に置き換えて（更新して）記憶される。

このように、本実施形態においては、前回の遮光時画素信号の更新の際に遮光状態にしたのとは異なる１つの遮光部材を遮光状態とし、残りの遮光部材が透過状態になるように制御し、遮光状態の遮光部材に対応する受光部の画素から出力される画素信号によって、遮光時データ保持部ＨＤに記憶されている、対応する遮光時画素信号を更新する。たとえば、撮像装置の起動から１０秒後に個眼１の遮光時画素信号更新を実施し、個眼２の遮光時画素信号更新を２０秒後とし、個眼３の遮光時画素信号更新を３０秒後とし、個眼４の遮光時画素信号更新を４０秒後とし、以降、同様の順序を繰り返す。こうして、遮光時画素信号を更新する個眼を順次切り替えるこれにより、非撮像期間が存在せず、常に３つ以上の画素信号から高解像度の合成画像が得られるため、監視カメラ用途などに好適である。また、遮光時画素信号が全個眼について均等に切り替わるため、常に安定して画質を得やすくなる。さらに、遮光時画素信号を得る際には、一つの個眼のみを使用しているので、高画質な画像を継続的に生成しやすくなる。さらに、シャッタ開状態の個眼からの情報のみで画像を得るので、赤外画像の解像度が大きく低下するのを防ぎつつ、最新の被写体の状況を反映した画像を得やすくなる。

２つの個眼について同時に遮光時画素信号更新を行っても良いし、光学素子としてのレンズＬ１〜Ｌ４を一体的に形成しても良い。このようなレンズはアレイレンズとして知られており、金型を用いた成形等によって安価に大量生産が可能である。かかるアレイレンズは、例えば特願２０１３−１８３０１５号に記載されている。

個眼の数は４つに限らず任意であり、例えば、３×３や４×４、１×３や２×３といった並び及び個数の個眼を有するものでも構わない。いずれにしても、３つ以上の個眼を有するものとすることで、上述したように、シャッタ制御部ＳＣは、３つ以上の遮光部材のうち１つの遮光部材を遮光状態とし、残りの遮光部材が透過状態になるように制御し、遮光状態の遮光部材に対応する受光部の画素から出力される画素信号によって、遮光時データ保持部ＨＤに記憶されている対応する遮光時画素信号を更新するので、２つ以上の受光部から画素信号を得ることが出来るため、情報量が多くなりノイズが少なく高解像度の赤外画像情報を得られる。

本発明は、車載カメラや監視カメラ等に適用可能であるが、用途はそれに限られない。

１０ 筐体
１１，１２，１３，１４ 円筒孔
２１，２２，２３，２４ 遮光羽根
ＡＴ１，ＡＴ２，ＡＴ３，ＡＴ４ アクチュエータ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ レンズ
ＨＤ 遮光時データ保持部
ＰＲ 画像合成部
ＲＣ 読み出し制御部
ＲＳ 遠赤外線センサ
ＳＣ シャッタ制御部
ＳＰ 温度補正部
ＴＭ サーミスタ

Claims (8)

1. 光軸を並行させてなり、被写体から放射される赤外線が入射される複数の光学素子と、
   各光学素子を介して被写体から放射される赤外線を受光して画素信号に変換する複数の画素からなる受光部を、前記光学素子毎に備えた赤外線撮像素子と、
   各光学素子の光路内に配置され、前記受光部に向かう赤外線を透過可能な透過状態と、該赤外線を遮断する遮光状態とのいずれかを選択可能な複数の遮光部材と、
   前記赤外線撮像素子の温度に応じた信号を出力する温度センサと、
   各受光部について、前記遮光部材が透過状態のとき前記赤外線撮像素子から出力される画素信号と、当該遮光部材が遮光状態のとき前記赤外線撮像素子から出力される遮光時画素信号と、前記温度センサからの出力信号とに基づいて、赤外画像情報を生成して出力する画像信号処理部と、
   各受光部について、前記遮光時画素信号を記憶する記憶部と、
   前記複数の遮光部材が、透過状態と遮光状態のいずれかを選択するよう独立して制御する制御部とを有し、
   前記制御部は、少なくとも１つの遮光部材を透過状態とし、別の遮光部材が遮光状態になるように制御し、遮光状態にある少なくとも１つの前記遮光部材に対応する受光部の画素から出力される画素信号によって、前記記憶部に記憶されている対応する前記遮光時画素信号を更新することを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御部は、前記複数の遮光部材のうち１つの遮光部材を遮光状態とし、残りの遮光部材が透過状態になるように制御し、前記遮光状態の遮光部材に対応する受光部の画素から出力される画素信号によって、前記記憶部に記憶されている対応する前記遮光時画素信号を更新することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御部は、前回の遮光時画素信号の更新の際に遮光状態にしたのとは異なる１つの遮光部材を遮光状態とし、残りの遮光部材が透過状態になるように制御し、前記遮光状態の遮光部材に対応する受光部の画素から出力される画素信号によって、前記記憶部に記憶されている対応する前記遮光時画素信号を更新することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記画像信号処理部は、透過状態の遮光部材と遮光状態の遮光部材とが存在するときに、透過状態にある前記遮光部材に対応する受光部の画素から出力される画素信号と、対応する遮光時画素信号と、前記温度センサからの出力信号とに基づいて、前記赤外画像情報を生成して出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記光学素子はレンズであり、複数の前記レンズが一体的に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記赤外線撮像素子は、非冷却型の遠赤外線センサを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。
7. 前記制御部は、定期的に、少なくとも１つの遮光部材を透過状態とし、別の遮光部材が遮光状態になるように制御し、遮光状態にある少なくとも１つの前記遮光部材に対応する受光部の画素から出力される画素信号によって、前記記憶部に記憶されている対応する前記遮光時画素信号を更新することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の撮像装置。
8. 前記制御部は、予め定められた更新条件に合致したときに、少なくとも１つの遮光部材を透過状態とし、別の遮光部材が遮光状態になるように制御し、遮光状態にある少なくとも１つの前記遮光部材に対応する受光部の画素から出力される画素信号によって、前記記憶部に記憶されている対応する前記遮光時画素信号を更新することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の撮像装置。

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