JP3688891B2

JP3688891B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP3688891B2
Application number: JP15279598A
Authority: JP
Inventors: 林　　義彦; 龍一堀江; 直樹保坂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2018-06-02
Also published as: JPH11346330A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば複数の画素から構成される受光素子を有する撮像装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、例えば赤外線撮像装置の赤外線受光素子は、複数の画素により構成されている。ところで、赤外線受光素子には、画素毎の特性にバラツキがあり、満足な赤外線画像を得るためには、画素毎の感度補正（オフセット補正，ゲイン補正）を行なう必要がある。
【０００３】
そこで、従来では、感度補正の手段として、光路内に光路を遮るようなシャッタ、つまり均一温度と見なせるシャッタを設け、感度補正時にシャッタを閉じるという方法を用いたり、また赤外線集光光学系の前方を均一温度と見なせる遮蔽板等で遮るという方法を用いている。
【０００４】
ところが、上記方法では、遮蔽板等のシャッタ機構を設けると集光光学系が複雑な構成となったり、また、遮蔽板等で遮蔽するという動作のため感度補正の作業効率が非常に悪いという問題が生じている。また、精度良く感度補正を行なうためには、２種類以上の温度をもつシャッタ、あるいは遮蔽板を用意しなければならず、このため、部品数の増加による装置の大型化を招き、さらに装置のコストが高くなるという不都合が生じることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の撮像装置では、集光光学系の光路上に感度補正を行なうためのシャッタ機構を設けていることにより、集光光学系が複雑化したり、また感度補正の作業効率が悪いという問題を有している。さらに、精度良く感度補正を行なうために、２種類以上の温度をもつシャッタ、あるいは遮蔽板を用意する必要があり、このため、装置の大型化、もしくは装置のコストが高くなるという不都合を有している。
この発明の目的は、装置を複雑化させることなく、感度補正を容易にかつ効率的に行ない得る撮像装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る撮像装置は、複数の画素を有し、外部からの光を該複数の画素で受光する受光手段と、この受光手段の周囲を覆うドームと、このドームの内面に設けられるものであって、互いに放射率が異なる複数の感度補正面と、受光手段を複数の感度補正面に指向させることで、受光手段の複数の画素の出力を一致させるように補正する感度補正手段とを備えるようにしたものである。
【０００７】
この構成によれば、受光手段の周囲を覆うドームの内面に互いに異なる放射率を有する複数の感度補正面を設けるようにし、受光手段を複数の感度補正面に指向させることにより、受光手段の複数の画素の出力が一致するように補正されるので、集光光学系を複雑化させずに済む。
【０００８】
また、複数の感度補正面の有する異なる放射率で、互いに異なる温度を実現するようにしているので、別途に２種類以上のシャッタや遮蔽板等を設ける必要がなく、受光手段を複数の感度補正面に指向させるのみで、各温度に対応して複数の画素の出力がそれぞれ一致するように補正されるので、効率的な補正処理が行なわれ、かつ高精度な感度補正が実現できる。このため、装置の小型化及び低コスト化にも寄与できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施の形態における例えば赤外線撮像装置のほぼ全体を示し、図２は、この撮像装置の断面を示している。
【００１０】
図１において、図中符号１１は軸ａ１回りに回転可能となるように図示しない固定部に支持される基板であり、その上に外部からの光を受光する例えば赤外線受光素子、つまりＣＣＤ（Charge Couple Device）素子からなる集光光学部（図２では符号２１で示す）を設けている。また、図中符号１２は集光光学部２１の周囲を覆う半球状のドームで、その球表面に外部からの光を集光光学部２１に導く窓１３を形成している。
【００１１】
集光光学部２１は、図２に示すように、基板１１上に固定された支持部２１１と、この支持部２１１により軸ａ２回りに回動可能となるように支持された受光部２１２とから構成されている。また、受光部２１２は、その内部に複数の画素を有している。すなわち、集光光学部２１は、基板１１を軸ａ１回りに回転、もしくは受光部２１２を軸ａ２回りの方向（図２中では矢印ｂ１で示す方向）に回動させることにより、外部からの光を窓１３を介し受光部２１２内の図示しないレンズにて受光する。
【００１２】
また、ドーム１２の内面には、受光部２１２の回動範囲内に集光光学部２１に対して感度補正を行なうための感度補正面１４ａ，１４ｂが設けられている。ここで、感度補正面１４ａ，１４ｂについて図３〜図５を参照して説明する。なお、図３は、ドーム１２を上方から見た感度補正面１４ａ，１４ｂの状態を示しており、図４は、集光光学部２１における感度補正時の動作を示しており、図５は、感度補正により得られる結果を示している。また、図５（ａ），（ｂ）において、縦軸は画素出力を示し、横軸は温度を示しており、特に左から右へ進むにつれて高温となる。
【００１３】
図３において、ドーム１２の内面に設けられた感度補正面１４ａ，１４ｂは、それぞれ受光部２１２で受光可能な面積で形成されており、また、互いに異なる放射率を有している。なお、この発明では、２種類の温度を実現する方法として放射率の違いを利用することを特徴とする。
【００１４】
一般に物質は、それぞれ異なる放射率を有していることが知られている。また、同じ物質でも表面の形態（例えば研磨して光沢のある状態にしたもの、あるいはペイントを施したもの）が異なることが知られている。そこで、この発明は、物質の違い、あるいは処理の違いから生じる放射率の違いから生じる放射率の違いを利用することにより、感度補正のための等価的に異なる温度を実現することを特徴とするものである。
【００１５】
すなわち、この実施の形態では、感度補正面１４ａ，１４ｂは、例えば金属と布であるか、もしくは同じ物質を用いて一方にペイントを施し、他方には何も施さないようにしたものである。
【００１６】
図４において、集光光学部２１は、感度補正時に、その受光部２１２の受光側を感度補正面１４ａ，１４ｂに指向させることにより、その受光部２１２内の複数の画素（図５中では４画素）の出力が図５（ａ）のバラツキのある状態から図５（ｂ）の状態に補正される。この場合、一定温度（一定赤外線受光量）に対して各画素の出力が等しくなるように補正するオフセット補正と、温度変化（赤外線受光量変化）に対する各画素の出力変化量が等しくなるように画素毎の利得を補正するゲイン補正とが行われる。なお、感度補正は、場合によってオフセット補正及びゲイン補正のうちいずれか一方の補正を行なうようにしてもよい。
【００１７】
したがって、上記実施の形態によれば、集光光学部２１の周囲を覆うドーム１２の内面に互いに異なる放射率を有する感度補正面１４ａ，１４ｂを設けるようにし、集光光学部２１を感度補正面１４ａ，１４ｂに指向させることにより、集光光学部２１内の複数の画素の出力が一致するように補正されるので、光学系部品の複雑化を防止できる。
【００１８】
また、感度補正面１４ａ，１４ｂの有する異なる放射率で、互いに異なる温度を実現するようにしているので、別途に２種類以上のシャッタや遮蔽板等を設ける必要がなく、支持部２１１により回動自在に支持された受光部２１２の受光側を感度補正面１４ａ，１４ｂに指向させるのみで、各温度に対応して複数の画素の出力がそれぞれ一致するように補正されるので、効率的な補正処理が行なわれ、かつ高精度な感度補正が実現できる。
【００１９】
さらに、集光光学部２１を既知のドーム１２内に設けられた感度補正面１４ａ，１４ｂに指向させるのみで、高精度な補正を実現できるので、わざわざ光路を遮蔽するような機構及びこの機構の動力源を備える必要がなく、このため、装置の小型化及び低コスト化にも貢献できる。
【００２０】
なお、上記実施の形態の感度補正手段として、ドーム１２内のどの箇所に放射率が異なる物質部分を設けるか、あるいは異なる処理を施すかは、対象となる赤外線撮像装置全体の構造等によって自由に決定できることはもちろんのことである。また、上記実施の形態では、赤外線受光素子をもつものを対象として説明しているが、赤外線以外の受光素子を用いた撮像装置であっても、異なる複数の放射率を利用するものであれば、実施できることはもちろんのことである。
【００２１】
また、この発明は、上記実施の形態の範囲に必ずしも限定されるものではなく、その他この要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはもちろんのことである。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、装置を複雑化させることなく、感度補正を容易にかつ効率的に行ない得る撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示す斜視図
【図２】同実施の形態の要部を示す断面図。
【図３】同実施の形態におけるドームを上方から見た場合の感度補正面の配置状態を示す図。
【図４】同実施の形態における感度補正時の動作例を説明するために示す断面図。
【図５】同実施の形態における感度補正により得られる結果を説明するために示す特性図。
【符号の説明】
１１…基板、
１２…ドーム、
１３…窓、
１４ａ，１４ｂ…感度補正面、
２１…集光光学部、
２１１…支持部、
２１２…受光部。

Claims

複数の画素を有し、外部からの光を該複数の画素で受光する受光手段と、
この受光手段の周囲を覆うドームと、
このドームの内面に設けられるものであって、互いに放射率が異なる複数の感度補正面と、
前記受光手段を前記複数の感度補正面に指向させることで、前記受光手段の複数の画素の出力を一致させるように補正する感度補正手段とを具備してなることを特徴とする撮像装置。
前記受光手段は、赤外線受光素子からなることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記感度補正手段は、１つの感度補正面の放射率に対して前記受光手段の複数の画素の出力を同一にするオフセット補正、放射率変化に対する前記複数の画素の出力変化量を同一にするゲイン補正の少なくとも一方により補正を行なうことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記感度補正手段の複数の感度補正面は、互いに放射率が異なる複数の部材により構成されてなることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記感度補正手段の複数の感度補正面は、互いに放射率が異なるような処理を施されてなることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。