JP6132029B2 - 赤外線検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、赤外線検知装置に関する。

従来、入射した赤外線に応じた電気信号を出力する赤外線検知素子を備える赤外線検知装置がある。
このような赤外線検知装置としては、例えば、赤外線検知素子を２次元状に配列したFocal Plane Array（ＦＰＡ）型赤外線検知装置がある。
また、動作温度が変化し、暗電流相当成分が変化してしまう場合に、赤外線を遮断したダミー素子を用いて補償できるようにしたものもある。

特開平６−２２１９１４号公報 特開２００２−４３６１０号公報

しかしながら、動作温度が変化してしまうと、主に赤外線検知素子の暗電流が変化してしまい、赤外線検知素子から出力される電気信号が変化してしまう。
また、上述のように、赤外線を遮断したダミー素子を用いて補償する場合、完全に赤外線を遮断するのは難しいため、精度良く補償を行なうのは困難である。
そこで、動作温度が変化してしまった場合であっても、赤外線検知素子から出力される電気信号を精度良く補償できるようにしたい。

本赤外線検知装置は、入射した赤外線に応じた電気信号を出力する赤外線検知素子と、第１動作温度において第１既知温度及び第２既知温度の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に赤外線検知素子から出力される第１電気信号及び第２電気信号を用いて求められる第１暗電流相当成分を含む、動作温度変化後に第２動作温度になった場合の動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値によって、動作温度変化による赤外線検知素子から出力される電気信号の変化を補償する信号処理部とを備え、信号処理部は、第１暗電流相当成分を、温度Ｔの関数ｆ（Ｔ）を含む関係式から求め、温度Ｔの関数ｆ（Ｔ）は、赤外線検知素子の波長応答特性におけるピーク波長をλｐとし、実係数をｘとし、ボルツマン定数をｋ _Ｂ とし、プランク定数をｈとし、真空中での光速をｃとして、

で表されることを要件とする。
また、本赤外線検知装置は、入射した赤外線に応じた電気信号を出力する赤外線検知素子と、第１動作温度において第１既知温度及び第２既知温度の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に赤外線検知素子から出力される第１電気信号及び第２電気信号を用いて求められる第１暗電流相当成分を含む、動作温度変化後に第２動作温度になった場合の動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値によって、動作温度変化による赤外線検知素子から出力される電気信号の変化を補償する信号処理部とを備え、信号処理部は、第１既知温度をＴ _１ とし、第２既知温度をＴ _２ （Ｔ _２ ＞Ｔ _１ ）とし、第１電気信号をＶ _１ とし、第２電気信号をＶ _２ とし、赤外線検知素子の波長応答特性におけるピーク波長をλｐとし、実係数をｘとし、ボルツマン定数をｋ _Ｂ とし、プランク定数をｈとし、真空中での光速をｃとして、第１暗電流相当成分Ｖ _ｄ１ を、

によって求めることを要件とする。
また、本赤外線検知装置は、入射した赤外線に応じた電気信号を出力する赤外線検知素子と、第１動作温度において第１既知温度及び第２既知温度の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に赤外線検知素子から出力される第１電気信号及び第２電気信号を用いて求められる第１暗電流相当成分を含む、動作温度変化後に第２動作温度になった場合の動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値によって、動作温度変化による赤外線検知素子から出力される電気信号の変化を補償する信号処理部とを備え、信号処理部は、温度Ｔの関数をｇ（Ｔ）として、

で規定される関数Ｇ（Ｔ）を用いて、第１既知温度をＴ _１ とし、第２既知温度をＴ _２ （Ｔ _２ ＞Ｔ _１ ）とし、第１電気信号をＶ _１ とし、第２電気信号をＶ _２ として、第１暗電流相当成分Ｖ _ｄ１ を、

によって求めることを要件とする。

したがって、本赤外線検知装置によれば、動作温度が変化してしまった場合であっても、赤外線検知素子から出力される電気信号を精度良く補償できるという利点がある。

本実施形態にかかる赤外線検知装置の構成を示す図である。 本発明の課題を説明するための図である。 暗電流相当成分の動作温度依存性を表す関数ｈ（Ｔ_Ｄ）の一例を示す図である。 本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置の構成を示す図である。 本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置に備えられる赤外線イメージセンサの構成を示す図である。 本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置の赤外線イメージセンサに備えられる赤外線検知素子からの信号の読み出しを説明するための図である。 本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置における動作温度補償方法及び補正方法の第１の実施例を示すフローチャートである。 本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置における動作温度補償方法及び補正方法の第１の実施例の信号処理部に備えられるデータ保存部及び信号演算部の構成の一例を示す図である。 本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置における動作温度補償方法及び補正方法の第２の実施例を示すフローチャートである。 本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置における動作温度補償方法及び補正方法の第２の実施例の信号処理部に備えられるデータ保存部及び信号演算部の構成の一例を示す図である。 図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、本実施形態にかかる赤外線検知装置の一例であるＦＰＡ型赤外線撮像装置における動作温度補償方法による効果を説明するための図である。 線形補間による補正を行なう場合の課題を説明するための図である。

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる赤外線検知装置について、図１〜図１２を参照しながら説明する。
本実施形態では、図１に示すように、赤外線検知装置１は、入射した赤外線に応じた電気信号を出力する赤外線検知素子１０と、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を処理する信号処理部４とを備える。なお、赤外線検知装置１を、赤外線検知器又は赤外線撮像装置ともいう。また、赤外線検知素子１０を、赤外線受光素子ともいう。また、信号処理部４を、信号演算部又は制御演算部ともいう。

特に、本赤外線検知装置１では、信号処理部４は、動作温度変化後に第２動作温度になった場合の動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値によって、動作温度変化による赤外線検知素子１０から出力される電気信号（ここでは電圧；出力電圧）の変化を補償するようになっている。なお、暗電流相当成分は、暗電流に起因する成分である。
ここで、動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値は、第１動作温度において第１既知温度及び第２既知温度の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に赤外線検知素子１０から出力される第１電気信号及び第２電気信号を用いて求められる第１暗電流相当成分を含む。

以下、具体的に説明する。
まず、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性（入射光−出力信号特性）を正確に知ることができれば、動作温度が変化してしまった場合であっても、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を精度良く補償することができる。
例えば、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正する場合、例えば２つの赤外線源を用いて、既知強度の赤外線を赤外線検知素子１０に入射し、そのときに赤外線検知素子１０から出力される電気信号を取得する。このため、これらに基づいて、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性が例えば図２中、実線Ａで示すようになっていることがわかれば、赤外線検知素子１０から出力される電気信号の暗電流相当成分を求めることができる。つまり、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性が図２中、実線Ａで示すようになっていることがわかれば、温度Ｔ＝０（赤外線強度０）まで外挿し、そのときに赤外線検知素子１０から出力される電気信号Ｖを求めることで、赤外線検知素子１０から出力される電気信号の暗電流相当成分を求めることができる。このようにして求めた赤外線検知素子１０から出力される電気信号の暗電流相当成分を用いて、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を精度良く補償することが可能である。これに対し、赤外線検知素子１０の入出力特性が図２中、点線Ｂで示すように線形であると仮定した場合には、これに基づいて、赤外線検知素子１０から出力される電気信号の暗電流相当成分を正確に求めるのは難しい。このため、動作温度が変化してしまった場合、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補償するのは困難である。

ここで、対象物体の温度Ｔに対して、その物体から放出される赤外線強度をｆ（Ｔ）とし、そのときの赤外線検知素子１０の赤外線強度相当の電気信号出力（光電流相当の電圧）をＶ_ｐとする。対象物体の温度がＴからＴ＋ｄＴに変化したとき、物体から放出される赤外線強度の変化はf（Ｔ）ｄＴであり、したがって、赤外線検知素子１０の電気信号出力の変化ｄＶ_ｐは、次式のように表現することができる。

この微分方程式の解は、Ｃを積分定数として、

となる。
したがって、f（Ｔ）の関数形を解析的に積分操作可能な形で決定することができれば、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性を正確に知ることができたことになり、動作温度が変化してしまった場合であっても、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補償できることになる。

本発明者は、この関数f（Ｔ）を、後述の導出過程を経て、次式のように決定できることを見出した。なお、次式で表される関数ｆ（Ｔ）を、後述の近似関数ｆ（Ｔ）と区別するために、Ｆ（Ｔ）又は〈∂Ｗ／∂Ｔ〉と表記する場合がある。

また、この関数f（Ｔ）は、後述の近似式の導出過程を経て、実定数ｘを用いて近似すると、次式のようになる。なお、次式で表される関数ｆ（Ｔ）を近似関数ｆ（Ｔ）という。

そして、関数f（Ｔ）をこのような形に近似した場合、Ｖ_０を積分定数として、

という式から、

となる。
そして、赤外線検知素子１０から出力される電気信号Ｖ_ＤＣは、これに暗電流相当成分（暗電流相当の出力成分）Ｖ_ｄを加えて、

となる。
この式は、普遍物理定数（ｈ，ｃ，ｋ_Ｂ）及び別途決められるｘλ_ｐを除けば、未知係数はＶ_０，Ｖ_ｄの２つであるから、相異なる既知温度Ｔ_１，Ｔ_２（Ｔ_２＞Ｔ_１）の黒体相当の強度の赤外線が入射したときに赤外線検知素子１０から出力される電気信号Ｖ_ＤＣを、それぞれ、Ｖ_１，Ｖ_２とし、これらがわかれば、それぞれに対して上記の式を適用した連立方程式の解として、未知係数Ｖ_０，Ｖ_ｄを一意に決定することができる。

具体的には、未知係数Ｖ_ｄは、以下のようにして決定することができる。
まず、上記の式に、既知温度Ｔ_１に対して出力される電気信号Ｖ_１を代入し、また、既知温度Ｔ_２に対して出力される電気信号Ｖ_２を代入すると、以下の２つの等式が得られる。

そして、これらの式のうち、上側の式に、

を掛け、下側の式に、

を掛けて、辺々引き算することで、以下のように、未知係数Ｖ_ｄを決定することができる。

同様にして、未知係数Ｖ_０も、以下のように、決定することができる。

ところで、ｘλ_ｐの値は、以下のようにして求めることができる。
まず、λ_ｐは、赤外線検知素子の波長応答特性Ｒ_０（λ）におけるピーク波長である。つまり、赤外線検知素子の波長応答特性Ｒ_０（λ）は、適当な定数ｓを用いて、

の形に近似することができ、このときのピーク波長である。
このため、例えば当該赤外線検知素子自体、又は、別途作製した同一仕様のパイロット素子などの実測結果からλ_ｐを求めれば良い。
次に、実定数ｘは、以下のようにして決めれば良い。
まず、例えば、よく知られているように、λ＝λ_ｐ±３sに対して、Ｒ_０（λ）＝ｅｘｐ（−９）〜１．２３４×１０^−４であり、その最大値１に対して十分小さいため、現実には、λ＝λ_ｐ±３s の外側の積分範囲ではＲ_０（λ）＝０であると考えられる。

このため、以下の不等式が成り立つ。

したがって、上記実定数ｘは、

を満たす範囲に見出されるはずである。
ここで、赤外線検知素子１０の波長応答特性Ｒ_０（λ）の半値全幅（Full Width at Half Maximum：ＦＷＨＭ）を考えると、Ｒ_０（λ）＝０．５とおいてλについて解くことによって、

が得られるから、上記実定数ｘの範囲は、

となる。
したがって、この条件を満たす範囲で実定数ｘを決めれば良い。
なお、実定数ｘの決め方は、これに限られるものではない。
例えば、当該赤外線検知素子自体、又は、別途作製した同一仕様のパイロット素子などの実測結果などから、その波長応答特性Ｒ_０（λ）を得て、数値計算（数値積分）などの手法を用いて、赤外線の波長域をλ_１〜λ_２とし、赤外線強度をＷとし、温度をＴとし、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、

で表される関数Ｆ（Ｔ）によって実際に求めた値に、

で表される近似関数ｆ（Ｔ）によって求めた値をフィッティングさせて実定数ｘの値を決定することも可能である。
ところで、上述のようにして、未知係数Ｖ_ｄを決定することができることができる。このため、信号処理部４は、第１動作温度において赤外線検知素子１０から出力される電気信号の第１暗電流相当成分Ｖ_ｄ１を、第１動作温度において第１既知温度Ｔ_１及び第２既知温度Ｔ_２（Ｔ_２＞Ｔ_１）の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に赤外線検知素子１０から出力される第１電気信号Ｖ_１及び第２電気信号Ｖ_２を用いて、

によって求める。
この場合、信号処理部４は、第１暗電流相当成分を、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に、定数ではなく、温度の関数（即ち、温度を変数とする関数）を含む関係式から求めていることになる。
ここで、関係式は、赤外線検知素子１０から出力される赤外線強度相当の電気信号をＶ_ｐとし、温度変化をｄＴとした場合の赤外線検知素子１０から出力される赤外線強度相当の電気信号の変化をｄＶ_ｐとし、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分を温度Ｔの関数であるｆ（Ｔ）（Ｔを変数とする関数）として、次式のように表される。なお、関数ｆ（Ｔ）を、赤外線強度の温度に対する依存性を表す関数ともいう。

ここでは、関係式の赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に含まれる温度Ｔの関数ｆ（Ｔ）は、赤外線の波長域をλ_１〜λ_２とし、赤外線強度をＷとし、温度をＴとし、赤外線検知素子１０の波長応答特性をＲ_０（λ）とし、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性をＷ（λ，Ｔ）として、次式のように表される。なお、波長応答特性を、波長分散、分光特性、又は、規格化分光応答特性ともいう。また、次式で表される関数ｆ（Ｔ）を、後述の近似関数ｆ（Ｔ）と区別するためにＦ（Ｔ）又は〈∂Ｗ／∂Ｔ〉と表記する場合がある。

これを近似すると、赤外線検知素子１０の波長応答特性におけるピーク波長をλｐとし、実係数をｘとし、ボルツマン定数をｋ_Ｂとし、プランク定数をｈとし、真空中での光速をｃとして、次式のように表される。なお、次式で表される関数ｆ（Ｔ）を近似関数ｆ（Ｔ）という。

この場合、実係数ｘは、赤外線検知素子１０の波長応答特性における半値全幅をＦＷＨＭとして、

を満たす温度（任意の温度）Ｔに対して、

の範囲にあるのが好ましい。
ところで、第１動作温度において赤外線検知素子１０から出力される電気信号の第１暗電流相当成分Ｖ_ｄ１と、動作温度変化後の第２動作温度において赤外線検知素子１０から出力される電気信号の第２暗電流相当成分Ｖ_ｄ２との関係、即ち、ΔＶ_ｄ＝Ｖ_ｄ２／Ｖ_ｄ１は、暗電流相当成分の動作温度依存性を表す関数ｈ（Ｔ_Ｄ）を用いて、

又は、これを第１動作温度Ｔ_Ｄ１の近傍で線形化して、

というように表すことができる。ここで、ｈ´（Ｔ）は関数ｈ（Ｔ）のＴに対する導関数である。
このため、信号処理部４は、第１動作温度Ｔ_Ｄ１から第２動作温度Ｔ_Ｄ２へ動作温度が変化した場合の動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値（ここでは変化量）Ｖ_ｄ２−Ｖ_ｄ１を、暗電流相当成分の動作温度依存性を表す関数ｈ（Ｔ_Ｄ）を用いて、

又は、第１動作温度Ｔ_Ｄ１の近傍で線形化した、

によって求める。
ここで、暗電流相当成分の動作温度依存性を表す関数ｈ（Ｔ_Ｄ）は、暗電流の活性化エネルギーをＥ_ａとして、

で表されるものであれば良い。
これは、熱放出起因の電流変化の理論式、

に基づくものである。
また、暗電流相当成分の動作温度依存性を表す関数ｈ（Ｔ_Ｄ）は、暗電流の活性化エネルギーをＥ_ａとして、

で表されるものであっても良い。
これは、量子井戸型赤外線検知素子についての暗電流の理論式、

に基づくものである。
また、暗電流相当成分の動作温度依存性を表す関数ｈ（Ｔ_Ｄ）は、一の動作温度において赤外線検知素子１０から出力される電気信号の一の暗電流相当成分、及び、他の動作温度において赤外線検知素子１０から出力される電気信号の他の暗電流相当成分を用いて決定された関数であっても良い。

ここで、一の動作温度において赤外線検知素子１０から出力される電気信号の一の暗電流相当成分は、一の動作温度において第１既知温度及び第２既知温度の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に赤外線検知素子１０から出力される第１電気信号及び第２電気信号を用いて求めれば良い。また、他の動作温度において赤外線検知素子１０から出力される電気信号の他の暗電流相当成分は、他の動作温度において第１既知温度及び第２既知温度の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に赤外線検知素子１０から出力される第１電気信号及び第２電気信号を用いて求めれば良い。

例えば、一の動作温度において赤外線検知素子１０から出力される電気信号の一の暗電流相当成分、及び、他の動作温度において赤外線検知素子１０から出力される電気信号の他の暗電流相当成分は、次式によって求めれば良い。ここで、第１既知温度をＴ_１とし、第２既知温度をＴ_２（Ｔ_２＞Ｔ_１）とし、第１電気信号をＶ_１とし、第２電気信号をＶ_２とする。

具体的には、動作温度を意図的に変化させて、それぞれの動作温度における実際の赤外線検知素子１０から出力される電気信号の暗電流相当成分を求め、例えば図３に示すように、動作温度Ｔ_Ｄと暗電流相当成分Ｖ_ｄとを対応づけることで、暗電流相当成分の動作温度依存性を表す関数ｈ（Ｔ_Ｄ）を決定すれば良い。
なお、暗電流相当成分の動作温度依存性を表す関数ｈ（Ｔ_Ｄ）は、全ての赤外線検知素子１０に共通に用いても良いし、赤外線検知素子毎に、又は、適当な数の赤外線検知素子を含む赤外線検知素子群毎に、異なるものを用いても良い。

そして、信号処理部４は、上述のようにして求められた第１暗電流相当成分Ｖ_ｄ１を含む動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値によって、動作温度変化（動作温度変動）による赤外線検知素子１０から出力される電気信号の変化（変動）を補償するようになっている。
ここで、第１動作温度Ｔ_Ｄ１及び第２動作温度Ｔ_Ｄ２において同一強度の赤外線が入射したときに赤外線検知素子１０から出力される電気信号をＶ_Ｄ１及びＶ_Ｄ２とする。また、同一強度の赤外線が入射したときに赤外線検知素子１０から出力される電気信号の光電流相当成分（光電流に起因する成分；ここでは同一強度の赤外線が入射したと仮定しているため、一定である）をＶ_Ｐとする。また、Ｖ_ｄ２／Ｖ_ｄ１をΔＶ_ｄとする。なお、これらの動作温度、即ち、動作温度範囲において、赤外線検知素子１０の感度は変化しない又は無視できると仮定する。そうすると、以下のように表すことができる。

ここでは、信号処理部４は、上述のようにして求められた第１暗電流相当成分Ｖ_ｄ１を含む動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値［例えば変化量Ｖ_ｄ２−Ｖ_ｄ１、又は、Ｖ_ｄ１（Ｖ_ｄ２／Ｖ_ｄ１−１）、又は、Ｖ_ｄ１（ΔＶ_ｄ−１）］を、第２動作温度Ｔ_Ｄ２における赤外線検知素子１０からの出力電気信号Ｖ_Ｄ２から減算して、第１動作温度Ｔ_Ｄ１における赤外線検知素子１０からの出力電気信号Ｖ_Ｄ１に換算することで、動作温度変化による赤外線検知素子１０から出力される電気信号の変化を補償するようになっている。

このようにして、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性に応じて、動作温度変化による赤外線検知素子１０から出力される電気信号の変化を補償することが可能となり、動作温度が変化してしまった場合であっても、未知温度（未知強度）の赤外線の温度（強度）に相当する電気信号を精度良く得ることが可能となる。また、暗電流相当成分を求めるのに用いる、第１動作温度において第１既知温度及び第２既知温度の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に赤外線検知素子１０から出力される第１電気信号及び第２電気信号は、例えば線形補間等の補正を行なう際に取得されるものであるため、これを利用することが可能である。この場合、補正実施時の動作温度における暗電流相当成分を求めることで第１動作温度Ｔ_Ｄ１における第１暗電流相当成分Ｖ_ｄ１を求め、さらに、理論的見積もり又は実測から、この第１暗電流相当成分Ｖ_ｄ１を含む動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値［例えば変化量Ｖ_ｄ２−Ｖ_ｄ１、又は、Ｖ_ｄ１（Ｖ_ｄ２／Ｖ_ｄ１−１）、又は、Ｖ_ｄ１（ΔＶ_ｄ−１）］を求める。そして、これを、動作温度変化後の第２動作温度Ｔ_Ｄ２に赤外線検知素子１０から出力される電気信号Ｖ_Ｄ２から減算して、第１動作温度Ｔ_Ｄ１における赤外線検知素子１０からの出力電気信号Ｖ_Ｄ１に換算する。このようにして、第１動作温度Ｔ_Ｄ１における赤外線検知素子１０からの出力電気信号Ｖ_Ｄ１を見積もる、即ち、動作温度変化による赤外線検知素子１０から出力される電気信号の変化を補償することができる。さらに、例えば赤外線を遮断したダミー素子を用いることもない。このため、装置の複雑化を招くこともない。

次に、上述の関数f（Ｔ）の導出について説明する。
赤外線検知器の感度Ｒを「単位入射光強度（パワー）に対して出力として得られる電流値Ｉの比」と定義する。ここで、波長λとλ＋ｄλの間での入射光強度Ｗ（λ）ｄλの入射光に対する出力電流ｄＩは、感度の波長分散（分光特性）をＲ（λ）として、感度の定義から、

と書ける。したがって、Ｗの全分光特性に対する出力電流Ｉは、この式を、光学系の透過波長域よりも十分広い波長域［λ_１，λ_２］で積分して、

となる。ここで、Ｒ（λ）が、素子駆動バイアス電圧（Ｖ_Ｉｇ）によって変動するピーク値Ｒ_ｐ（Ｖ_Ｉｇ）と、Ｖ_Ｉｇによっては変動しない（と仮定した場合の）規格化分光応答特性Ｒ_０（λ）によって、

の形に書ける。
また、Ｗ（λ）を、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性Ｗ（λ，Ｔ）、即ち、

（ｋ_Ｂ：ボルツマン定数、ｈ：プランク定数、ｃ：真空中での光速）とすると、光路中での減衰・散乱や、開口径によって決まる比例定数をＡ（波長に依存しないと仮定）として、上記出力電流Ｉは、

となる。
したがって、暗電流、即ち、すべての入射光強度に対して流れる一定値の電流をＩ_ｄ（Ｖ_Ｉｇ）とすると、温度Ｔ_１の黒体からの放射によって赤外線検知素子に流れる全電流Ｉ_ＤＣ（Ｖ_Ｉｇ）は、

と表されることになる。
一方、温度Ｔ_１の黒体からの放射によって赤外線検知素子に流れる全電流と、温度Ｔ_２＝Ｔ_１＋ΔＴの黒体からの放射によって赤外線検知素子に流れる全電流との差分をΔＩ_ｐ（Ｖ_Ｉｇ）とすると、

となる。
ここで、ΔＴが十分微小であるとすると、括弧｛・｝の中は、

と近似できるから、

と表すことができる。
ここで、ΔＩ_ｐ（Ｖ_Ｉｇ）とＩ_ＤＣ（Ｖ_Ｉｇ）の比、

を考える。ここまでの結果から、この比は、

となる。ここで、

である。
また、上式のうち、

は、定義ないしは仮定から、バイアス条件に依存しない温度Ｔの関数であり、これを、

と置くと、

となる。
したがって、

という関係が得られる。
ところで、赤外線検知装置１（例えばＦＰＡ）の読出回路（Read Out Integrated Circuit：ＲＯＩＣ）が、一般的な、いわゆるダイレクト・インジェクション型であるとする。この場合、赤外線検知素子１０に流れる電流（素子電流）ＩによってＲＯＩＣに備えられる容量素子１１の両端の電位差Ｖが変化する（図８参照）。容量素子１１の容量値Ｃ、蓄積電荷Ｑ及びその端子間電圧Ｖの間にはＱ＝ＣＶという良く知られた関係式があり、

となる。
ここで、出力信号Ｓを、蓄積時間Δｔでの単位温度差あたりの出力電位差、と定義すると、

となるから、先ほどの結果を用いて、

という関係が得られる。
ところで、出力信号Ｓは、その定義「蓄積時間Δｔでの単位温度差あたりの出力電位差」から、

であるから、結局、Ｖ_ＤＣ（Ｔ，Ｖ_Ｉｇ）に関する微分方程式、

が得られる。
ここで考えている赤外線検知素子１０の動作状態では、そのバイアス電圧Ｖ_Ｉｇは一定であるから、Ｖ_Ｉｇの表記を省略し、Ｖ_ＤＣ＝Ｖ_ｐ＋Ｖ_ｄであるから、この式は、結局、

の形となる。
したがって、

となる。
このようにして、形を決定すべき関数ｆ（Ｔ）を導出することができる。
次に、上述の関数ｆ（Ｔ）の近似式の導出について説明する。
対象物体を黒体と仮定した場合、温度Ｔの黒体放射強度の波長分散特性Ｗ（λ，Ｔ）（いわゆるプランクの輻射式）は、

であり、

の場合、

と近似できる。
なお、この近似条件は、一般的に赤外線検知装置１で用いられる波長であるλ＝３〜５μｍあるいはλ＝８〜１２μｍでは、それぞれ、およそ６００℃あるいは１００℃前後以下である（誤差２％を仮定）。一般的に赤外線検知装置１の応用分野としては、室温前後の物体、特に医療分野やセキュリティ分野では生物を対象としていることが多い。生物はその構成物質の大部分が水であるから、赤外線検知装置１の応用分野での対象物体の温度はおおむね０℃（水の凝固点）以上１００℃（水の沸点）以下であると考えられる。したがって、上記近似条件は、一般的な赤外線検知装置１における条件として十分であると考えられる。

このような近似が成立する範囲においては、

であるから、

となる。
ここで、定積分、即ち、

を、適当な実定数ｘを用いて、

と近似する。
この場合、

となる。
このようにして、上述の関数ｆ（Ｔ）の近似式を導出することができる。つまり、「撮像対象の物体の温度が、室温近傍」、及び、「１／λという因子が、実効的に１／ｘλ_ｐという定数因子として、積分の外に出せる」という２つの近似を用いて、解析的な形の具体的な関数形として、このような近似式を導出することができる。

ところで、ここでは、上述のように、

という式の中の関数f（Ｔ）として、実定数ｘを用いて近似したもの、即ち、

を用いているが、これに限られるものではない。
例えば、次式の中のＲ_０（λ）として、実測結果として得られるＲ_０（λ）（具体的にはこれを表現する関数）を代入し、解析的に積分を実行して、具体的なf（Ｔ）の解析的な関数形を決定し、これを上記式の中の関数f（Ｔ）として用いるようにしても良い。

つまり、Ｒ_０（λ）にガウシアンを想定し、上述のように近似して、具体的なf（Ｔ）の解析的な関数形を決定するのに代えて、Ｒ_０（λ）にガウシアン以外、例えばローレンシアン、即ち、

などを仮定して近似なしで、

の積分を実行して、具体的なf（Ｔ）の関数形を決定できれば、これを上記式の中の関数f（Ｔ）として用いることもできる。
ただし、

の積分が解析的に実行できることが望ましい。
このように、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に、定数ではなく、温度の関数を含む関係式は、

で表されるものを用いることができる。
つまり、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に、定数ではなく、温度の関数を含む関係式が、

で表される場合、この式の中の関数ｆ（Ｔ）は、

で表されるものであっても良い。
以下、複数の赤外線検知素子１０を備える赤外線検知装置１である、複数の赤外線検知素子１０を２次元状に配列したＦＰＡ型赤外線撮像装置１における各赤外線検知素子１０（画素）からの出力電気信号（画素信号）の動作温度変化に起因する変化を補償するのに本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。

ここで、赤外線撮像装置１は、物体の熱輻射によって放出される赤外線に対して、その赤外線撮像装置１に備えられる赤外線検知素子１０に投影される赤外線の強度分布を電気信号分布に変換して、赤外線画像を得る。例えば、ＦＰＡ型赤外線撮像装置１では、画素に相当する赤外線検知素子１０を平面上に２次元状に配置し、その面に投影される赤外線の強度分布を電気信号分布に変換して、赤外線画像を得る。

このような赤外線撮像装置１は、可視光領域での撮像装置などとは異なり、暗闇の中においてもその対象物体を撮像可能であるため、いわゆるセキュリティ分野などといった応用分野で利用されている。また、対象物体から放出される赤外線の強度は、その対象物体の温度の関数であるため、撮像物体中での赤外線放射強度分布から、その物体中での温度分布を反映した画像が得られる。これを利用して、医療分野などでの応用も期待されている。

しかしながら、同一の入出力特性を有する複数の赤外線検知素子を作製するのは難しい。つまり、同一強度の赤外線が入射した場合に同一の電気信号が出力される、複数の赤外線検知素子を作製するのは難しい。例えば、ＦＰＡ型赤外線検知装置に備えられる複数の赤外線検知素子の入出力特性を同一にするのは難しい。このため、赤外線検知素子が異なると、同一強度の赤外線が入射しているにもかかわらず、異なる電気信号が出力されてしまうことになる。例えば、ＦＰＡ型赤外線検知装置では、強度が面内で均一な赤外線が入射しているにもかかわらず、複数の赤外線検知素子から出力される電気信号には分布が生じてしまうことになる。このように、各赤外線検知素子の間でその特性を均一に作製することは困難であり、したがって、そのままでは、たとえ投影される赤外線強度の面内分布が均一であっても、その出力信号には分布が生じてしまう。

このため、赤外線検知素子から出力される電気信号を、赤外線検知装置に備えられる信号処理部で補正することで、赤外線検知素子が異なっても、同一強度の赤外線が入射した場合に同一の電気信号が得られるようにしている。例えば、ＦＰＡ型赤外線検知装置１では、各赤外線検知素子から出力される電気信号を信号処理部で補正することで、強度が面内で均一な赤外線が入射した場合に、各赤外線検知素子から出力される電気信号が均一になるようにしている。

この場合、いくつかの既知強度の赤外線を、面内に均一に入射させ、その出力を測定して、その結果から既知強度以外での入射光強度に対する画素出力を補間により補正する。このような補正を行なう場合、既知強度の赤外線源を、補正点の数だけ装置内などに備える必要があるため、装置の複雑化を招くから、通常は原理的に最も補正点が少ない、２点での補間が行なわれる。この場合、通常は２点間での赤外線検知素子１０（画素素子）の線形性を仮定して、線形補間法が用いられる。つまり、例えば、２つの赤外線源を用いて、既知強度の赤外線を赤外線検知素子に入射し、そのときに赤外線検知素子から出力される電気信号を取得し、これらの２点間で赤外線検知素子の入出力特性は線形であると仮定して、線形補間によって、対象物体からの赤外線が赤外線検知素子に入射したときに赤外線検知素子から出力される電気信号を補正する。

しかしながら、例えばなんらかの擾乱によって、動作温度が変化してしまうと、主に赤外線検知素子の暗電流が変化してしまい、赤外線検知素子から出力される電気信号が変化してしまう。
例えば、上述のような補正を行なう場合であっても、動作温度変化後に赤外線検知素子から出力された電気信号に対して、動作温度変化前に赤外線検知素子から出力された電気信号に基づいて求められた赤外線検知素子の入出力特性（補正情報）を用いて補正が行なわれてしまうことになる。このため、精度良く補正を行なうのが難しい。また、上述のような補正を行なっているにもかかわらず、同一強度の赤外線が入射した場合に同一の電気信号が得られず、各赤外線検知素子の特性のバラつきが反映される形で各赤外線検知素子から出力される電気信号のバラつきが再出現してしまう。この結果、得られる画像の画質が損なわれることになる。また、動作温度変化による出力電気信号の変化（主に暗電流相当成分の変化）は、各赤外線検知素子から出力される電気信号の平均値を変化させることになる。このため、例えば、各赤外線検知素子から出力される電気信号の大小を、画像の白黒のコントラストに対応させているような場合、撮像画像の全体的な色調を変化させてしまうことになる。例えば、画像全体が白く又は黒く変化してしまうことになる。

また、赤外線を遮断したダミー素子を用いて補償する場合、完全に赤外線を遮断するのは難しいため、精度良く補償を行なうのは困難である。例えば、赤外線検知装置では、撮像対象とする赤外線が、その温度に対応した形で周囲の物体のすべてから放射されており、少なくとも実際に装置として組み込まれた状態において赤外線を完全に遮光することは困難である。また、例えば、複数の赤外線検知素子のそれぞれの暗電流相当成分を見積もるのは難しく、複数の赤外線検知素子の特性バラつきに応じて精度良く補償を行なうのは困難である。また、例えば、複数の赤外線検知素子のそれぞれにダミー素子を組み込むことも考えられるが、素子構造の複雑化を招いてしまう。

そこで、動作温度が変化してしまった場合であっても、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を精度良く補償できるようにすべく、上述の手法を適用して、ＦＰＡ型赤外線撮像装置１における各赤外線検知素子１０からの出力電気信号の動作温度変化に起因する変化を補償するようにしている。この場合、各赤外線検知素子１０からの出力電気信号の暗電流相当成分を直接かつ個別に求めることができ、動作温度変化に起因する出力電気信号の変化を補償することが可能となる。

ここで、図１に示すように、赤外線検知装置１としてのＦＰＡ型赤外線撮像装置は、赤外線イメージセンサ２と、赤外線イメージセンサ２に備えられる各赤外線検知素子１０（画素）から出力される電気信号を処理する信号処理部４とを備える。
このうち、赤外線イメージセンサ２は、図５に示すように、複数の赤外線検知素子１０を２次元状に配列した２次元アレイ（赤外線検知素子アレイ）２１と、赤外線が入射して各赤外線検知素子１０（画素）に流れた電流量に応じた出力電圧を順次読み出す読出回路を備える読出回路チップ３とを備える。なお、読出回路をＲＯＩＣ（readout integrated circuit）ともいう。そして、２次元アレイ２１と読出回路チップ３とは、導電性の金属バンプ（導電バンプ；ここではＩｎバンプ）５を介して接続（ハイブリッド接続）され、一体化されている。ここでは、赤外線検知素子は、例えば量子井戸型赤外線検知素子又は量子ドット型赤外線検知素子などであって、動作温度変化によって、抵抗値が変化し、暗電流が変化するものである。

ここで、読出回路チップ３は、図４に示すように、行選択スイッチ部２２と、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３とを備える。なお、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３に含まれる信号取り出し部は、赤外線検知素子１０毎に設けられている。そして、行選択スイッチ部２２及び信号取り出し＆シフトレジスタ部２３を用いて、各赤外線検知素子１０から出力される電気信号を個別に取り出すことができるようになっている。つまり、行選択スイッチ部２２により、指定した行位置にある画素を選択し、さらに信号取り出し＆シフトレジスタ部２３により、指定した列位置にある画素を選択して、指定した行位置及び列位置にある画素１０から、当該画素１０の撮影データを出力電圧として読み出すことができるようになっている。

また、２次元アレイ２１は、２次元アレイ２１又は赤外線検知素子１０の動作温度を検出するための温度センサ７０を備える。この温度センサ７０は、２次元アレイ２１又は赤外線検知素子１０の近傍に設けられており、２次元アレイ２１又は赤外線検知素子１０の動作温度を検出（測定）するようになっている。このため、温度センサ７０によって、２次元アレイ２１の全体の動作温度、即ち、複数の赤外線検知素子１０の平均的な動作温度が検出されるようになっている。そして、温度センサ７０からの出力信号は、信号処理部４へ送られるようになっている。なお、温度センサ７０をアレイ温度センサともいう。

なお、温度センサ７０は、赤外線検知素子毎に、又は、適当な数の赤外線検知素子群毎に設け、赤外線検知素子毎に、又は、適当な数の赤外線検知素子群毎に動作温度を検出するようにしても良い。また、温度センサ７０は、温度を検出することができるものであれば良く、例えば、赤外線検知素子１０に抵抗体を設け、その電流電圧特性から温度を推定するようなものであっても良い。このため、温度センサ７０を温度検出手段ともいう。

また、信号処理部４は、データ保存部２４と、信号演算部２５と、信号出力部２６と、スイッチ２７とを含む。
このように、ＦＰＡ型赤外線撮像装置１は、２次元アレイ２１、行選択スイッチ部２２、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３、データ保存部２４、信号演算部２５、信号出力部２６、及び、スイッチ２７を含む。

なお、図４において、各ボックスで示される各機能ブロックと他の機能ブロックとの境界は、基本的には機能的な境界を示すものであり、物理的な位置の分離、電気的な信号の分離、制御論理的な分離等に対応するとは限らない。各機能ブロックは、他のブロックと物理的にある程度分離された１つのハードウェアモジュールであってもよいし、或いは他のブロックと物理的に一体となったハードウェアモジュール中の１つの機能を示したものであってもよい。

ところで、ここでは、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３に含まれる信号取り出し部は、それぞれ、図６に示すように、容量素子１１（キャパシタ）と、スイッチ１２として動作するトランジスタとを備え、赤外線検知素子１０に接続されている。赤外線検知素子１０は、入射赤外線の量に応じて電気抵抗値が変化する特性を有し、入射赤外線に応じた出力電気量を生成する（例えば電流を流す）。赤外線検知素子１０の抵抗値に応じた量の電流が、容量素子１１からスイッチ１２及び赤外線検知素子１０を介してグランドＧＮＤ側に流れ、容量素子１１の電荷が減少する。この電荷の減少により変化する容量素子１１の両端電位差に応じた電圧が、撮像データとして信号取り出し部に取り出される。そして、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３に含まれるシフトレジスタ部は、選択された行での一定バイアス電圧下での列出力信号を時系列のシリアル信号として取り出す。このときのシリアル信号では、各赤外線検知素子１０の入出力特性のばらつきによって、たとえ同じ強度の入射光量であっても、出力電圧強度がばらついている。

信号取り出し＆シフトレジスタ部２３により取り出された各赤外線検知素子１０の出力電圧は、図４に示すように、スイッチ２７を介して、データ保存部２４又は信号演算部２５に供給される。
装置の立ち上げ時（又は補正実施時）には、データ保存部２４には、既知温度の黒体からの面内で均一な放射赤外線を２次元アレイ２１に入射した状態で、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３からの出力電圧を供給する。これにより、データ保存部２４に、補正用及び動作温度補償用のデータを保存する。

対象物体の撮像時には、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３からのばらついたシリアル信号を、信号演算部２５に供給する。信号演算部２５は、データ保存部２４に保存された動作温度補償用のデータに基づいて、動作温度変化に起因する出力電気信号の変化を補償する演算を、各赤外線検知素子１０毎に実行する。この動作温度補償演算により、動作温度変化に起因する出力電圧強度の変化を補償した動作温度補償後出力電圧が得られる。また、信号演算部２５は、データ保存部２４に保存された補正用のデータに基づいて、所定のバイアス条件における各赤外線検知素子１０の入出力特性のばらつきによって生じる出力電圧強度のばらつきを補正する演算を、各赤外線検知素子１０毎に実行する。この補正演算により、各赤外線検知素子１０の入出力特性のばらつきによって生じる出力電圧強度のばらつきを補正した補正後出力電圧が得られる。この際、信号演算部２５は、赤外線検知素子１０の出力電気量に基づいて入射赤外線に応じた温度を求める。補正後出力電圧は各赤外線検知素子１０毎に撮像対象の温度を示す電圧であり、信号演算部２５から信号出力部２６に供給される。

以下に、図４に示す赤外線撮像装置１における各赤外線検知素子１０からの出力電気信号の動作温度補償方法及び補正方法について説明する。
図７は、赤外線撮像装置１における各赤外線検知素子１０からの出力電気信号の動作温度補償方法及び補正方法の第１の実施例を示すフローチャートである。図４及び図７を参照して、図７に示される動作温度補償方法及び補正方法について説明する。なお、フローチャートにおいて、各ステップの実行順はフローチャートに示される順番に限定されるものではなく、動作に支障が生じない限りにおいてステップの実行順を前後させてもよい。なお、２次元アレイ２１は、例えばｎ×ｎ画素からなる２次元アレイとする。

まずステップＳ１で、２次元アレイ２１を所望のバイアス電圧を印加した動作状態に設定する。つまり、２次元アレイ２１の各画素を構成する赤外線検知素子１０に一定バイアス電圧Ｖ_Ｉｇを印加した状態にする。
ステップＳ２で、スイッチ２７をデータ保存部２４側に接続する。
ステップＳ３で、温度Ｔ_１の黒体相当の物体（赤外線源）から放射された赤外線（温度Ｔ_１の黒体相当の強度の赤外線）を面内で均一に２次元アレイ２１に入射（照射）する。

ステップＳ４で、上記赤外線を入射した状態で、行選択スイッチ部２２及び信号取り出し＆シフトレジスタ部２３を稼動させて、２次元アレイ２１の各画素１０から画素出力電圧値Ｖ_１（ｉ，ｊ）を取得する。出力電圧値Ｖ_１（ｉ，ｊ）は、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３からデータ保存部２４に供給され、データ保存部２４に保存される。
図８は、データ保存部２４及び信号演算部２５の構成の一例を示す図である。

データ保存部２４は、ＡＤ変換部３１、記憶制御部３２、読出制御部３３、Ｖ_１（ｉ，ｊ）記憶部３４、Ｖ_２（ｉ，ｊ）記憶部３５、及び温度記憶部３６を含む。また、信号演算部２５は、演算部４１、及びＡＤ変換部４２を含む。
ＡＤ変換部３１は、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３から供給されたアナログの出力電圧をデジタル電圧値に変換する。

データ保存部２４には、現在供給されている出力電圧の画素位置（ｉ，ｊ）を示すデータと、現在入射している赤外線源の温度Ｔ_１又はＴ_２を示すデータとが供給される。
記憶制御部３２は、ＡＤ変換部３１によるＡＤ変換後のデジタル電圧値を、Ｖ_１（ｉ，ｊ）記憶部３４に格納する。この際、記憶制御部３２は、画素位置（ｉ，ｊ）に応じたメモリ位置にデジタル電圧値を格納する。また更に、記憶制御部３２は、現在の赤外線源の温度Ｔ_１を温度記憶部３６に格納する。

図７に戻り、ステップＳ５で、温度Ｔ_２の黒体相当の物体（赤外線源）から放射された赤外線（温度Ｔ_２の黒体相当の強度の赤外線）を面内で均一に２次元アレイ２１に入射（照射）する。
ステップＳ６で、上記赤外線を入射した状態で、行選択スイッチ部２２及び信号取り出し＆シフトレジスタ部２３を稼動させて、２次元アレイ２１の各画素１０から画素出力電圧値Ｖ_２（ｉ，ｊ）を取得する。出力電圧値Ｖ_２（ｉ，ｊ）は、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３からデータ保存部２４に供給され、データ保存部２４に保存される。

図８に示すデータ保存部２４では、出力電圧値Ｖ_２（ｉ，ｊ）をＡＤ変換部３１によりＡＤ変換して得られるデジタル電圧値が、記憶制御部３２により、Ｖ_２（ｉ，ｊ）記憶部３５に格納される。この際、記憶制御部３２は、画素位置（ｉ，ｊ）に応じたメモリ位置にデジタル電圧値を格納する。また更に、記憶制御部３２は、現在の赤外線源の温度Ｔ₂を温度記憶部３６に格納する。

また、記憶制御部３２は、温度センサ７０から２次元アレイ２１のこの時点の動作温度（第１動作温度）Ｔ_Ｄ１を取得し、これを温度記憶部３６に格納する。
以上により、動作温度補償及び補正に用いられるデータの取得が完了する。
なお、このほか、データ保存部２４には、別途取得したｘ、λ_ｐ又はｘλ_ｐの値が保存されている。

また、上述のデータ取得処理は、装置の立ち上げ時又は補正実施時に行なうようにすれば良い。特に、補正を実施する場合には、補正実施時に上述のデータ取得処理を行なうことになるため、これと別に上述のデータ取得処理を行なう必要はなく、補正実施時に行なった上述のデータ取得処理によって取得したデータを、動作温度補償のために用いれば良い。但し、補正実施時に行なわれる上述のデータ取得処理とは別に上述のデータ取得処理を行なうようにしても良い。

次に、赤外線撮像装置１の通常の使用状態において、動作温度補償及び補正を実施して赤外線画像を得る動作が実行される。
図７のステップＳ７で、スイッチ２７を信号演算部２５側に接続する。
これにより、各画素を構成する赤外線検知素子１０に一定バイアス電圧Ｖ_Ｉｇを印加した状態で、行選択スイッチ部２２及び信号取り出し＆シフトレジスタ部２３を稼動させて、２次元アレイ２１の各画素（ｉ，ｊ）からの画素出力Ｖ（ｉ，ｊ）を信号演算部２５に順次読みだす。ここでは、この時点の動作温度（第２動作温度；動作温度変化後の動作温度）をＴ_Ｄ２とし、この動作温度Ｔ_Ｄ２における各画素（ｉ，ｊ）からの画素出力をＶ_Ｄ２（ｉ，ｊ）とする。

各画素（ｉ，ｊ）からの画素出力電圧Ｖ_Ｄ２（ｉ，ｊ）が信号演算部２５に入力されると、画素位置（ｉ，ｊ）を示すデータに応じて、画素（ｉ，ｊ）に対応したデータＶ_１（ｉ，ｊ）、Ｖ_２（ｉ，ｊ）及びＴ_１、Ｔ_２、Ｔ_Ｄ１、ｘ、λ_ｐ又はｘλ_ｐなどの値がデータ保存部２４から読み出され（図７のステップＳ８）、また、温度センサ７０からこの時点の動作温度（第２動作温度）Ｔ_Ｄ２が取得される。

信号演算部２５のＡＤ変換部４２は、各画素（ｉ，ｊ）からの画素出力電圧Ｖ_Ｄ２（ｉ，ｊ）をアナログ電圧からデジタル電圧値に変換する。信号演算部２５の演算部４１は、変換後のデジタル電圧値に対して動作温度補償処理を実施して、動作温度Ｔ_Ｄ１における各画素（ｉ，ｊ）の画素出力電圧Ｖ_Ｄ１（ｉ，ｊ）に換算する。なお、動作温度Ｔ_Ｄ２が動作温度Ｔ_Ｄ１と同じ場合、即ち、動作温度が変化していない場合は、動作温度補償処理を実施しなくても良い。

ここでは、信号演算部２５の演算部４１は、画素（ｉ，ｊ）に対応したデータＶ_１（ｉ，ｊ）、Ｖ_２（ｉ，ｊ）及びＴ_１、Ｔ_２、ｘ、λ_ｐ又はｘλ_ｐなどの値を用いて、次式によって、第１動作温度Ｔ_Ｄ１における各画素（ｉ，ｊ）の第１暗電流相当成分（第１暗電流相当出力電圧成分）Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ）を求める。

また、信号演算部２５の演算部４１は、Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ）、Ｔ_Ｄ１、Ｔ_Ｄ２、暗電流相当成分の動作温度依存性を表す関数ｈ（Ｔ_Ｄ）を用いて、第２動作温度Ｔ_Ｄ２における各画素（ｉ，ｊ）の第２暗電流相当成分（第２暗電流相当出力電圧成分）をＶ_ｄ２（ｉ，ｊ）として、動作温度変化後に第２動作温度になった場合の動作温度変化による各画素（ｉ，ｊ）の暗電流相当成分の変化を示す値である変化量Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ）を、

又は、第１動作温度Ｔ_Ｄ１の近傍で線形化した、

によって求める。なお、暗電流相当成分の動作温度依存性を表す関数ｈ（Ｔ_Ｄ）としては、上述したものを用いれば良い。
そして、信号演算部２５の演算部４１は、次式によって、このようにして求められた動作温度変化による各画素（ｉ，ｊ）の暗電流相当成分の変化量、即ち、第２動作温度Ｔ_Ｄ２における各画素（ｉ，ｊ）の第２暗電流相当成分Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）と第１動作温度Ｔ_Ｄ１における各画素（ｉ，ｊ）の第１暗電流相当成分Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ）との差分（Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ））を、第２動作温度Ｔ_Ｄ２における各画素（ｉ，ｊ）からの画素出力電圧Ｖ_Ｄ２（ｉ，ｊ）から減算して、第１動作温度Ｔ_Ｄ１における各画素（ｉ，ｊ）の画素出力電圧Ｖ_Ｄ１（ｉ，ｊ）に換算する（図７のステップＳ９）。これにより、動作温度変化前の補正情報、即ち、第１動作温度Ｔ_Ｄ１において取得した、第１既知温度Ｔ_１及び第２既知温度Ｔ_２の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に赤外線検知素子１０から出力される第１電気信号Ｖ_１（ｉ，ｊ）及び第２電気信号Ｖ_２（ｉ，ｊ）を用いて補正を行なうのに適した画素出力電圧を得ることができる。なお、動作温度範囲において赤外線検知素子１０の感度は変化しない又は無視できると仮定した場合、動作温度変化による暗電流相当成分の変化量は、動作温度変化による画素出力電圧の変化量に等しい。
Ｖ_Ｄ１（ｉ，ｊ）＝Ｖ_Ｄ２（ｉ，ｊ）−（Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ））
このようにして、第１暗電流相当成分Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ）を含む、動作温度変化後に第２動作温度Ｔ_Ｄ２になった場合の動作温度変化による暗電流相当成分の変化量（Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ））によって、動作温度変化による赤外線検知素子から出力される電気信号の変化を補償することができる。

その後、信号演算部２５の演算部４１は、動作温度補償後（換算後）の各画素（ｉ，ｊ）の画素出力電圧Ｖ_Ｄ１（ｉ，ｊ）に対して補正処理を実施して、動作温度補償後の各画素（ｉ，ｊ）の画素出力電圧Ｖ_Ｄ１（ｉ，ｊ）に対応する撮像対象の当該部分の温度Ｔ（ｉ，ｊ）を求め、信号出力部２６へ出力する（図７のステップＳ９）。ここで、動作温度補償後（換算後）の各画素（ｉ，ｊ）の画素出力電圧Ｖ_Ｄ１（ｉ，ｊ）に対して補正処理を実施しているのは、補正処理において、第１動作温度Ｔ_Ｄ１において取得した、第１既知温度Ｔ_１及び第２既知温度Ｔ_２の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に赤外線検知素子１０から出力される第１電気信号Ｖ_１（ｉ，ｊ）及び第２電気信号Ｖ_２（ｉ，ｊ）を用いるからである。

ステップＳ８の動作とステップＳ９の動作とが、全画素に対して繰り替えされる（図７のステップＳ１０）。
信号出力部２６は、赤外線撮像装置１の構成に応じて、上記Ｔ（ｉ，ｊ）に応じた強度の信号を例えばテレビ画像出力のコントラスト信号として生成し、ディスプレイ装置に出力する（図７のステップＳ１１）。

なお、ここでは、第１動作温度Ｔ_Ｄ１における各画素（ｉ，ｊ）の第１暗電流相当成分（第１暗電流相当出力電圧成分）Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ）をステップＳ９で逐次算出しているが、これに限られるものではなく、例えば、予めステップＳ６の段階で計算してデータ保存部２４に格納しておいても良い。
また、ここでは、動作温度補償処理（動作温度補償操作）を実施した後に補正処理（補正操作）を実施するようにしているが、これに限られるものではない。例えば、補正処理において、動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値（例えば変化量）を加味して補正を行なうようにしても良い。つまり、補正処理において、各画素（ｉ，ｊ）の画素出力電圧Ｖ（ｉ，ｊ）に対応する撮像対象の当該部分の温度Ｔ（ｉ，ｊ）を算出するのに必要な係数を、動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値（例えば変化量）に応じて変更し、変更した係数を用いて補正処理を行なうようにしても良い。このような場合も、第１動作温度において第１既知温度及び第２既知温度の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に赤外線検知素子から出力される第１電気信号及び第２電気信号を用いて求められる第１暗電流相当成分を含む、動作温度変化後に第２動作温度になった場合の動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値によって、動作温度変化による赤外線検知素子から出力される電気信号の変化を補償していることになる。

また、ここでは、各画素に対して動作温度補償処理及び補正処理を順番に行なっていくようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、各画素に対して動作温度補償処理を順番に行ない、全画素に対して動作温度補償処理が終わった後、各画素に対して補正処理を順番に行なうことで、全画素に対して補正処理を行なうようにしても良い。
ところで、上記の実施形態では、信号演算部２５にて、各（Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ））を算出するために動作温度補償演算を逐次実行している。

これに対し、例えば信号処理部４の演算速度などを考慮して、（Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ））を逐次算出するのではなく、各動作温度Ｔ_Ｄ２に対応する（Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ））を予め計算しておき、計算したデータを、各Ｔ_Ｄ２と（Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ））との対応を示すテーブルとしてデータ保存部２４に保存しておいてもよい。

このような実施形態を以下に説明する。
図９は、赤外線撮像装置１における各赤外線検知素子１０からの出力電気信号の動作温度補償方法の第２の実施例を示すフローチャートである。図９及び図１０を参照して、図９に示される動作温度補償方法について説明する。なお、フローチャートにおいて、各ステップの実行順はフローチャートに示される順番に限定されるものではなく、動作に支障が生じない限りにおいてステップの実行順を前後させてもよい。

まずステップＳ２１で、２次元アレイ２１を所望のバイアス電圧を印加した動作状態に設定する。つまり、２次元アレイ２１の各画素を構成する赤外線検知素子１０に一定バイアス電圧Ｖ_Ｉｇを印加した状態にする。
ステップＳ２２で、スイッチ２７をデータ保存部２４側に接続する。
ステップＳ２３で、温度Ｔ_１の黒体相当の物体（赤外線源）から放射された赤外線（温度Ｔ_１の黒体相当の強度の赤外線）を面内で均一に２次元アレイ２１に入射（照射）する。

ステップＳ２４で、上記赤外線を入射した状態で、行選択スイッチ部２２及び信号取り出し＆シフトレジスタ部２３を稼動させて、２次元アレイ２１の各画素１０から画素出力電圧値Ｖ_１（ｉ，ｊ）を取得する。出力電圧値Ｖ_１（ｉ，ｊ）は、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３からデータ保存部２４に供給され、データ保存部２４に保存される。
図１０は、データ保存部２４及び信号演算部２５の構成の一例を示す図である。

データ保存部２４は、ＡＤ変換部３１、記憶制御部３２、テーブル演算部５１、電圧・温度記憶部５２、テーブル記憶部５３、及び読出制御・比較部５４を含む。また、信号演算部２５は、演算部６１、及びＡＤ変換部４２を含む。
ＡＤ変換部３１は、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３から供給されたアナログの出力電圧をデジタル電圧値に変換する。

データ保存部２４には、現在供給されている出力電圧の画素位置（ｉ，ｊ）を示すデータと、現在入射している赤外線源の温度Ｔ_１又はＴ_２を示すデータと、温度センサ７０から２次元アレイ２１のこの時点の動作温度（第１動作温度）Ｔ_Ｄ１とが供給される。
記憶制御部３２は、ＡＤ変換部３１によるＡＤ変換後のデジタル電圧値を、電圧・温度記憶部５２に格納する。この際、記憶制御部３２は、画素位置（ｉ，ｊ）に応じたメモリ位置にデジタル電圧値を格納する。また更に、記憶制御部３２は、現在の赤外線源の温度Ｔ_１を電圧・温度記憶部５２に格納する。

図９に戻り、ステップＳ２５で、温度Ｔ_２の黒体相当の物体（赤外線源）から放射された赤外線（温度Ｔ_２の黒体相当の強度の赤外線）を面内で均一に２次元アレイ２１に入射（照射）する。
ステップＳ２６で、上記赤外線を入射した状態で、行選択スイッチ部２２及び信号取り出し＆シフトレジスタ部２３を稼動させて、２次元アレイ２１の各画素１０から画素出力電圧値Ｖ_２（ｉ，ｊ）を取得する。出力電圧値Ｖ_２（ｉ，ｊ）は、信号取り出し＆シフトレジスタ部２３からデータ保存部２４に供給され、データ保存部２４に保存される。

図１０に示すデータ保存部２４では、出力電圧値Ｖ_２（ｉ，ｊ）をＡＤ変換部３１によりＡＤ変換して得られるデジタル電圧値が、記憶制御部３２により、電圧・温度記憶部５２に格納される。この際、記憶制御部３２は、画素位置（ｉ，ｊ）に応じたメモリ位置にデジタル電圧値を格納する。また更に、記憶制御部３２は、現在の赤外線源の温度Ｔ₂を電圧・温度記憶部５２に格納する。

なお、上述のデータ取得処理は、装置の立ち上げ時又は補正実施時に行なうようにすれば良い。特に、補正を実施する場合には、補正実施時に上述のデータ取得処理を行なうことになるため、これと別に上述のデータ取得処理を行なう必要はなく、補正実施時に行なった上述のデータ取得処理によって取得したデータを、動作温度補償のために用いれば良い。但し、補正実施時に行なわれる上述のデータ取得処理とは別に上述のデータ取得処理を行なうようにしても良い。

ステップＳ２６では、更に、電圧・温度記憶部５２に格納されている画素（ｉ，ｊ）に対応したデータＶ_１（ｉ，ｊ）、Ｖ_２（ｉ，ｊ）、Ｔ_１、Ｔ_２、別途取得したｘ、λ_ｐ又はｘλ_ｐなどの値を用いて、次式によって、第１動作温度Ｔ_Ｄ１における各画素（ｉ，ｊ）の第１暗電流相当成分Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ）を求める。

また、第１暗電流相当成分Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ）、第１動作温度Ｔ_Ｄ１、複数の第２動作温度Ｔ_Ｄ２、暗電流相当成分の動作温度依存性を表す関数ｈ（Ｔ_Ｄ）を用いて、各第２動作温度Ｔ_Ｄ２における各画素（ｉ，ｊ）の第２暗電流相当成分（第２暗電流相当出力電圧成分）をＶ_ｄ２（ｉ，ｊ）として、動作温度変化後に第２動作温度になった場合の動作温度変化による各画素（ｉ，ｊ）の暗電流相当成分の変化を示す値である変化量Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ）を、

又は、第１動作温度Ｔ_Ｄ１の近傍で線形化した、

によって求める。
そして、各第２動作温度Ｔ_Ｄ２と（Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ））との対応を示すテーブルを作成し、テーブル記憶部５３に格納する。
ここでは、適当な区間［Ｔ_Ｄ２（ｋ），Ｔ_Ｄ２（ｋ）＋δＴ］に対して、

又は、第１動作温度Ｔ_Ｄ１の近傍で線形化した、

によって、画素（ｉ，ｊ）毎に各区間に対して（Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ））（ｋ）を求める。そして、このようにして求めた（Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ））（ｋ）とＴ_Ｄ２（ｋ）とを対応づけて、テーブルとして、テーブル記憶部５３に格納する。
図９のステップＳ２７で、スイッチ２７を信号演算部２５側に接続する。

これにより、各画素を構成する赤外線検知素子１０に一定バイアス電圧Ｖ_Ｉｇを印加した状態で、行選択スイッチ部２２及び信号取り出し＆シフトレジスタ部２３を稼動させて、２次元アレイ２１の各画素（ｉ，ｊ）からの画素出力Ｖ（ｉ，ｊ）を信号演算部２５に順次読みだす。ここでは、この時点の動作温度（第２動作温度；動作温度変化後の動作温度）をＴ_Ｄ２とし、この動作温度Ｔ_Ｄ２における各画素（ｉ，ｊ）からの画素出力をＶ_Ｄ２（ｉ，ｊ）とする。

ステップＳ２８で、テーブル記憶部５３に格納されているテーブルからデータを読み出す。
具体的には、信号演算部２５のＡＤ変換部４２が、各画素（ｉ，ｊ）からの画素出力電圧Ｖ_Ｄ２（ｉ，ｊ）をアナログ電圧からデジタル電圧値に変換し、演算部６１に供給する。読出制御・比較部５４は、温度センサ７０からこの時点の動作温度（第２動作温度）Ｔ_Ｄ２を取得し、画素位置（ｉ，ｊ）を示すデータと第２動作温度Ｔ_Ｄ２とに基づいて、テーブル記憶部５３に格納されているテーブルを読み出し、このテーブルから、画素位置（ｉ，ｊ）と第２動作温度Ｔ_Ｄ２とに対応する（Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ））を読み出して、演算部６１に供給する。

ここでは、テーブル記憶部５３に格納されているテーブルから、
Ｔ_Ｄ２（ｋ）≦Ｔ_Ｄ２＜Ｔ_Ｄ２（ｋ）＋δＴ
を満たすｋに対応する（Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ））（ｋ）を読み出して、演算部６１に供給する。
ステップＳ２９で、この（Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ））、即ち、動作温度変化による各画素（ｉ，ｊ）の暗電流相当成分の変化量を、第２動作温度Ｔ_Ｄ２における各画素（ｉ，ｊ）からの画素出力電圧Ｖ_Ｄ２（ｉ，ｊ）から減算して、第１動作温度Ｔ_Ｄ１における各画素（ｉ，ｊ）の画素出力電圧Ｖ_Ｄ１（ｉ，ｊ）に換算する。
Ｖ_Ｄ１（ｉ，ｊ）＝Ｖ_Ｄ２（ｉ，ｊ）−（Ｖ_ｄ２（ｉ，ｊ）−Ｖ_ｄ１（ｉ，ｊ））
そして、この動作温度補償後（換算後）の各画素（ｉ，ｊ）の画素出力電圧Ｖ_Ｄ１（ｉ，ｊ）に対して補正処理を実施して、動作温度補償後の各画素（ｉ，ｊ）の画素出力電圧Ｖ_Ｄ１（ｉ，ｊ）に対応する撮像対象の当該部分の温度Ｔ（ｉ，ｊ）を求め、信号出力部２６へ出力する。

ステップＳ２８の動作とステップＳ２９の動作とが、全画素に対して繰り替えされる（ステップＳ３０）。
信号出力部２６は、赤外線撮像装置１の構成に応じて、上記Ｔ（ｉ，ｊ）に応じた強度の信号を例えばテレビ画像出力のコントラスト信号として生成し、ディスプレイ装置に出力する（ステップＳ３１）。

したがって、本実施形態にかかる赤外線検知装置によれば、動作温度が変化してしまった場合であっても、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を精度良く補償できるという利点がある。
なお、例えば線形補間などの補正のためのデータの取得を、周期的又は温度変化時に再度行なうようにすることで対応することも可能である。この場合、周期的又は温度変化時に、再度、例えば２つの赤外線源を用いて、既知強度の赤外線を赤外線検知素子に入射し、そのときに赤外線検知素子から出力される電気信号を取得し、線形補間などによる補正を行なうことになる。このため、このような補正を行なっている時間は、赤外線を検知することができず、むだ時間となってしまう。これに対し、上述の実施形態のように動作温度補償を行なう場合、例えば線形補間などの補正は１度行なえば良い。このため、むだ時間の発生を抑えることができる。また、一般に動作温度はフィードバック制御されているが、このフィードバック制御の精度があまり好ましい場合であっても、上述の実施形態の動作温度補償を行なうことで、これを補うことが可能である。

ここで、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、上述の本実施形態の動作温度補償を行なった場合（動作温度補償及び線形補間による補正を行なった場合）の効果を示す図である。なお、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）では、上述の本実施形態の動作温度補償を行なった場合を実線Ａで示しており、比較のために上述の本実施形態の動作温度補償を行なわなかった場合（線形補間による補正のみを行なった場合）を破線Ｂで示している。また、図１１（Ａ）は、動作温度と温度誤差（温度３０℃の均一赤外線源に対する画素出力（熱源温度換算）の誤差の平均値）との関係を示している。また、図１１（Ｂ）は、動作温度と図１１（Ａ）の場合の出力バラツキの標準偏差との関係を示している。なお、第１動作温度Ｔ_Ｄ１は７０Ｋである。

図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）から分かるように、上述の本実施形態の動作温度補償を行なった場合、上述の本実施形態の動作温度補償を行なわなかった場合と比較して、動作温度変動に伴う出力変動が抑制されているとともに、赤外線検知素子１０の特性のバラつきに起因する動作温度変動による出力変動のバラツキが抑制されていることがわかる。このように、動作温度が変化してしまった場合であっても、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を精度良く補償できることがわかる。

なお、本発明は、上述した実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上述の実施形態では、複数の赤外線検知素子１０を備える赤外線検知装置１を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、単一の赤外線検知素子を備える赤外線検知装置に本発明を適用することもできる。この場合も、赤外線検知素子から出力される電気信号を、赤外線検知装置に備えられる信号処理部で動作温度補償を行なうことで、動作温度が変化してしまった場合であっても、赤外線検知素子から出力される電気信号を精度良く補償することができる。

また、例えば、上述の実施形態において、補正処理としては、種々のものを採用しうる。例えば、２つの赤外線源を用いて、既知強度の赤外線を赤外線検知素子に入射し、そのときに赤外線検知素子から出力される電気信号を取得し、これらの２点間で赤外線検知素子の入出力特性は線形であると仮定して、線形補間によって、対象物体からの赤外線が赤外線検知素子に入射したときに赤外線検知素子から出力される電気信号を補正するのが一般的である。

しかしながら、実際には、赤外線検知素子の入出力特性は線形ではないため、補正ずれが生じ、赤外線検知素子から出力される電気信号を補正して得られた赤外線強度（又は赤外線強度相当の黒体温度）と、実際の対象物体からの赤外線強度（又は赤外線強度相当の黒体温度）とが異なってしまうことになる。
例えば図１２に示すように、赤外線検知素子に温度Ｔ_１の黒体相当の強度の赤外線を入射し、そのときに赤外線検知素子から出力される電気信号Ｖ_１を取得する。また、赤外線検知素子に温度Ｔ_２の黒体相当の強度の赤外線を入射し、そのときに赤外線検知素子から出力される電気信号Ｖ_２を取得する。そして、対象物体からの赤外線が赤外線検知素子に入射したときに赤外線検知素子から出力された電気信号がＶ_３であった場合、実際の赤外線検知素子の入出力特性（図１２中、実線Ｂ参照）によれば、対象物体の温度はＴ_３であるとされ、赤外線検知素子から出力される電気信号が正しく補正されるべきところ、２点間で赤外線検知素子の入出力特性は線形であると仮定すると（図１２中、点線Ａ参照）、対象物体の温度はＴ_３′であるとされ、赤外線検知素子から出力される電気信号が誤って補正されてしまうことになる。

ここで、赤外線検知素子の入出力特性は線形であると仮定して赤外線検知素子から出力される電気信号を補正する場合、温度変化をｄＴとした場合の赤外線検知素子から出力される電気信号の変化をｄＶ_ｐとし、ａを定数とし、Ｃを積分定数として、

という関係式に基づいて、赤外線検知素子から出力される電気信号を補正することになる。
そして、上述のように、補正ずれが生じ、誤って補正されてしまうのは、赤外線検知素子の入出力特性は線形であると仮定し、上記関係式において定数ａを用いていることに起因する。

そこで、実際の赤外線検知素子の入出力特性に応じて、赤外線検知素子から出力される電気信号を精度良く補正できるようにするのが好ましい。
例えば、信号処理部４は、既知温度Ｔ_１及びＴ_２（Ｔ_２＞Ｔ_１）の黒体相当の強度の赤外線が入射したときに赤外線検知素子１０から出力される電気信号がＶ_１及びＶ_２である場合、

によって求められたＶ_０、Ｖ_ｄを用いて、

によって、赤外線検知素子１０から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度（未知温度）Ｔ（Ｔ_２≧Ｔ≧Ｔ_１）を求めることで、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正するのが好ましい。つまり、Ｖ_０，Ｖ_ｄを用いて、任意の未知温度Ｔの対象物体（被撮像物体）からの赤外線（赤外光）に応じて赤外線検知素子から出力される電気信号Ｖを、上記の式を用いて適切に補正して、その温度Ｔ（黒体換算の温度；Ｔは絶対温度）を算出するのが好ましい。

このようにして補正を行なうことで、既知強度（既知温度）の２つの赤外線源からの赤外線を入射させて測定した２つの測定点を用いた２点補正を行なう場合に、これらの２つの測定点間を補間するのに、赤外線検知素子１０の入出力特性に応じた補正曲線が用いられて、赤外線検知素子１０から出力される電気信号が補正されることになる。このため、実際の赤外線検知素子１０の入出力特性に応じて、対象物体からの赤外線が入射した場合に赤外線検知素子１０から出力される電気信号を精度良く補正することが可能となり、未知温度（未知強度）の赤外線の温度（強度）に相当する電気信号を精度良く得ることが可能となる。

また、例えば、上述の実施形態では、赤外線検知素子１０から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔを求めることで、赤外線検知素子１０から出力される電気信号を補正しているが、これに限られるものではない。つまり、信号演算部２５で、赤外線検知素子１０から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔを求め、信号出力部２６で、温度Ｔに応じた強度の信号を例えばテレビ画像出力のコントラスト信号として生成して、ディスプレイ装置へ出力するようにしているが、これに限られるものではない。例えば、信号演算部で、赤外線検知素子から出力された電気信号Ｖから対象物体の温度Ｔに応じた強度の信号を例えばテレビ画像出力のコントラスト信号として生成して、ディスプレイ装置へ出力するようにしても良い。つまり、対象物体の温度（入射赤外線光量相当の黒体温度）Ｔを求めずに、赤外線検知素子１０から出力された電気信号Ｖから、対象物体の温度Ｔと例えばテレビ画像出力のコントラスト信号の強度との対応関係に基づいて、例えばテレビ画像出力のコントラスト信号を生成して、ディスプレイ装置へ出力するようにしても良い。

ところで、上述の実施形態のように近似する手法とは別に、

の形を、例えばプランクの輻射式から数値的に評価し、それを適当な関数ｇ（Ｔ）で近似するという手法も考えられる。
ここで、関数ｇ（Ｔ）は、温度Ｔの１次以上の整関数や指数関数など、数学的に取扱い可能な任意の関数が原理的には使用可能である。
この場合、対象物体の温度Ｔに対する赤外線検知素子の出力電気信号Ｖ（Ｔ）の関係は、すでに述べたのと同様にして、

となる。
ここで、関数Ｇ（Ｔ）は、関数ｇ（Ｔ）の原始関数の一つ、即ち、

である。
この場合、未知係数Ｖ_ｄは、以下のようにして決定することができる。
まず、上記の式に、既知温度Ｔ_１に対して出力される電気信号Ｖ_１を代入し、また、既知温度Ｔ_２に対して出力される電気信号Ｖ_２を代入すると、以下の２つの等式が得られる。

そして、これらの式のうち、上側の式に、

を掛け、下側の式に、

を掛けて、辺々引き算することで、以下のように、未知係数Ｖ_ｄを決定することができる。

同様にして、未知係数Ｖ_０も、以下のように、決定することができる。

ところで、上述のようにして、未知係数Ｖ_ｄを決定することができることができる。このため、信号処理部４は、第１動作温度において赤外線検知素子１０から出力される電気信号の第１暗電流相当成分Ｖ_ｄ１を、第１動作温度において第１既知温度Ｔ_１及び第２既知温度Ｔ_２（Ｔ_２＞Ｔ_１）の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に赤外線検知素子１０から出力される第１電気信号Ｖ_１及び第２電気信号Ｖ_２を用いて、

によって求める。
この場合も、上述の実施形態の場合と同様に、信号処理部４は、第１暗電流相当成分を、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に、定数ではなく、温度の関数（即ち、温度を変数とする関数）を含む関係式から求めていることになる。
ここで、関係式は、赤外線検知素子１０から出力される赤外線強度相当の電気信号をＶ_ｐとし、温度変化をｄＴとした場合の赤外線検知素子１０から出力される赤外線強度相当の電気信号の変化をｄＶ_ｐとし、赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分を温度Ｔの関数であるｇ（Ｔ）（Ｔを変数とする関数）として、次式のように表される。なお、関数ｇ（Ｔ）を、赤外線強度の温度に対する依存性を表す関数ともいう。

つまり、信号処理部４は、関係式の赤外線強度の温度に対する依存性に関する部分に含まれる温度Ｔの関数をｇ（Ｔ）として、

で規定される関数Ｇ（Ｔ）を用いて、第１既知温度をＴ_１とし、第２既知温度をＴ_２（Ｔ_２＞Ｔ_１）とし、第１電気信号をＶ_１とし、第２電気信号をＶ_２として、第１暗電流相当成分Ｖ_ｄ１を、

によって求めていることになる。
ところで、例えば、ｇ（Ｔ）を１次関数、即ち、

とした場合、

となる。
また、例えば、ｇ（Ｔ）を指数関数、即ち、

とした場合、

となる。
ところで、このような関数ｆ（Ｔ）の近似関数ｇ（Ｔ）を用いる場合、

なる関係を満たすｘ（Ｔ）を含む関数を考えると、

であるから、

となる。
これを上述の実施形態のＶ_ＤＣの式と比較すると、上述の関数ｇ（Ｔ）を用いる手法は、数学的には上述の実施形態のＶ_ＤＣの式の定数ｘに対して実効的に対象物体の温度Ｔに対する依存性を加味した場合に相当することになる。つまり、関数ｇ（Ｔ）を上述のようにした場合、上述の実施形態では実定数ｘを用いて近似した関数ｆ（Ｔ）を用いるのに対し、温度Ｔの関数ｘ（Ｔ）を用いて近似した関数ｇ（Ｔ）を用いるのに相当することになる。これは、

の形に近似した結果であるとも言うこともできる。

１ 赤外線検知装置
２ 赤外線イメージセンサ
３ 読出回路チップ
４ 信号処理部
５ バンプ
１０ 赤外線検知素子
１１ 容量素子
１２ スイッチ
２１ ２次元アレイ（赤外線検知素子アレイ）
２２ 行選択スイッチ部
２３ 信号取り出し＆シフトレジスタ部
２４ データ保存部
２５ 信号演算部
２６ 信号出力部
２７ スイッチ
３１ ＡＤ変換部
３２ 記憶制御部
３３ 読出制御部
３４ Ｖ_１（ｉ，ｊ）記憶部
３５ Ｖ_２（ｉ，ｊ）記憶部
３６ 温度記憶部
４１ 演算部
４２ ＡＤ変換部
５１ テーブル演算部
５２ 電圧・温度記憶部
５３ テーブル記憶部
５４ 読出制御・比較部
６１ 演算部
７０ 温度センサ

Claims (5)

1. 入射した赤外線に応じた電気信号を出力する赤外線検知素子と、
   第１動作温度において第１既知温度及び第２既知温度の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に前記赤外線検知素子から出力される第１電気信号及び第２電気信号を用いて求められる第１暗電流相当成分を含む、動作温度変化後に第２動作温度になった場合の動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値によって、動作温度変化による前記赤外線検知素子から出力される電気信号の変化を補償する信号処理部とを備え、
   前記信号処理部は、前記第１暗電流相当成分を、温度Ｔの関数ｆ（Ｔ）を含む関係式から求め、
   前記温度Ｔの関数ｆ（Ｔ）は、前記赤外線検知素子の波長応答特性におけるピーク波長をλｐとし、実係数をｘとし、ボルツマン定数をｋ _Ｂ とし、プランク定数をｈとし、真空中での光速をｃとして、
   

   

   で表されることを特徴とする赤外線検知装置。
2. 前記実係数ｘは、前記赤外線検知素子の波長応答特性における半値全幅をＦＷＨＭとして、
   

   

   を満たす温度Ｔに対して、
   

   

   の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の赤外線検知装置。
3. 入射した赤外線に応じた電気信号を出力する赤外線検知素子と、
   第１動作温度において第１既知温度及び第２既知温度の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に前記赤外線検知素子から出力される第１電気信号及び第２電気信号を用いて求められる第１暗電流相当成分を含む、動作温度変化後に第２動作温度になった場合の動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値によって、動作温度変化による前記赤外線検知素子から出力される電気信号の変化を補償する信号処理部とを備え、
   前記信号処理部は、前記第１既知温度をＴ_１とし、前記第２既知温度をＴ_２（Ｔ_２＞Ｔ_１）とし、前記第１電気信号をＶ_１とし、前記第２電気信号をＶ_２とし、前記赤外線検知素子の波長応答特性におけるピーク波長をλｐとし、実係数をｘとし、ボルツマン定数をｋ _Ｂ とし、プランク定数をｈとし、真空中での光速をｃとして、前記第１暗電流相当成分Ｖ_ｄ１を、
   

   

   によって求めることを特徴とする赤外線検知装置。
4. 入射した赤外線に応じた電気信号を出力する赤外線検知素子と、
   第１動作温度において第１既知温度及び第２既知温度の黒体相当の強度の赤外線が入射した場合に前記赤外線検知素子から出力される第１電気信号及び第２電気信号を用いて求められる第１暗電流相当成分を含む、動作温度変化後に第２動作温度になった場合の動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値によって、動作温度変化による前記赤外線検知素子から出力される電気信号の変化を補償する信号処理部とを備え、
   前記信号処理部は、温度Ｔの関数をｇ（Ｔ）として、
   

   

   で規定される関数Ｇ（Ｔ）を用いて、前記第１既知温度をＴ_１とし、前記第２既知温度をＴ_２（Ｔ_２＞Ｔ_１）とし、前記第１電気信号をＶ_１とし、前記第２電気信号をＶ_２として、前記第１暗電流相当成分Ｖ_ｄ１を、
   

   

   によって求めることを特徴とする赤外線検知装置。
5. 前記信号処理部は、暗電流相当成分の動作温度依存性を表す関数をｈ（Ｔ_Ｄ）とし、前記第１動作温度をＴ_Ｄ１とし、前記第２動作温度をＴ_Ｄ２とし、前記動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値をＶ_ｄ２−Ｖ_ｄ１として、前記動作温度変化による暗電流相当成分の変化を示す値Ｖ_ｄ２−Ｖ_ｄ１を、
   

   

   又は、前記第１動作温度Ｔ_Ｄ１の近傍で線形化した、
   

   

   によって求めることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の赤外線検知装置。

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