JPH02206976A - 赤外線撮像装置の感度補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多素子型赤外線検知器を用いた赤外線ｌ＃ｌ
像装置で、各検知集子間の感度ばらつきを補正する方法
に関する。

近年の赤外線ＣＯＤ検知器の研究開発の進展に伴ない、
より高感度な赤外線撮像装置を実現することが可能とな
ってきた。然るに、赤外線ＣＯＤ検知器の各素子間のオ
フセット値のばらつき（最小入力温度対出力値のばらつ
き）は依然として存在し、このことが装置運用上の大き
な問題となっていた。即ち、現状では、時間の経過と共
にオフセット値のばらつきがあって画像にノイズを生じ
、その度に操作名によってオフセット値のばらつきを測
定してこれを更新しているが、これを自動化し、更に高
精度に補正を行なう必要がある。

〔従来の技術〕

多素子型赤外線検知器を使用した赤外線撮像装置では各
検知素子間の感度ばらつきによって映像に輝度むらを生
じるが、この感度ばらつきはオフセット値のばらつき（
最小入力温度対出力値のばらつき）の補正及びゲインば
らつきの補正の２種の補正を行なうことによって少なく
することができる。従来のオフセット値補正は、第６図
に示す如く、検知器１の全素子に均一温度の基準温度板
（均一温度熱板）２から赤外線を入射させて夫々の素子
からの出力を補正回路３においてオフセット値補正デー
タとしてメモリに格納し、そのデータを用いて補正演算
を行なう。このようにしてオフセット値補正された検知
器出力は映像装置４にて映像信号に変換され、映像され
る。この方法では、メモリに格納されたデータをバッテ
リバックアップによって不揮発性データとすることによ
り、長時間にわたって補正データとして使用できるよう
にしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような方法でオフセット値補正データを取得した
後、周囲温度変化による光学系の温度変化や筐体輻射の
変化、又、ＣＯＤ駆動の際素子冷却温度変化等の影響に
よってオフセット値が経時変化した場合、メモリに格納
されている取得した補正データはオフセット補正のデー
タとして適合しなくなり、映像に輝度むらを生じる。例
えば、第４図（ＩＦ）に示す如く、動作開始時に１回オ
フセット値補正しただけであると経過時間に伴なって映
像の全画素平均レベルの分散σ（ばらつき）が上昇し続
ける。この映像の分散σは第６図で示す計算１５にて演
剪することができ、一般に、時間経過と共に緩やかな上
昇傾向にある。

このような全画素レベルの分散はオフセット値補正デー
タを取得し直すことによって改善できるが、・一般には
、映像信号の数フレーム毎に観測者が光路中に均一温度
熱板をその都度挿入してオフセット値補正データを取得
することは不可能であり、しかも、例えば防衛施設等の
ように人が容易に操作できないような環境では使用でき
ず、実用的でない問題点があった。

本発明は、オフセット値補正データを取得した後、周囲
温度変化等があったり、又、実背景の入ＯＡ４度範囲が
広くてもこれに対応してオフセット値補正データの更新
ができ、常に輝度むらの少ない映像を得ることができる
赤外線撮像装置の感度補正方法を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理図を示す１．同図中、３１は液晶
シャッタで、集光、結像光学系の光路中に配置され、印
加電圧の制陣によってオン、オフできる。液晶シャッタ
３１をオン、オフさせ、オフ時における液晶の光散乱効
果で入射赤外線を多素子型赤外線検知器３０にデフォー
カスさせて入射してオフセット補正データを定期的に得
、オフセット補正データにてオフセット補正する。

〔作用〕

本発明では、補正データ取得を自動化することにより逐
次補正でき、周囲温度の変化等があっても輝度むらを少
なくできる。又、オフセット補正を常に実背景の平均的
入射光で更新するように自勧化することにより、背景入
射の温度範囲が広い場合でも常にばらつきのない映像が
得られる。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例の構成図を示す。同図中、１
０は光学系、１１は液晶シャッタ、１２は検知器で、赤
外線入射光の光路中に設けられている。液晶シャッタ１
１は、液晶部１３を中心にその両側に赤外線を透過する
シリコン（Ｓｉ　）、ゲルマニウム（Ｇｅ　）等の半導
体材料で構成される透明電極１４ａ、１４ｂが設けられ
ており、更にその外側に夫々基板１５ａ、１５ｂ（材質
は上記半導体材料またはそれ以外の赤外線透過を可能と
する材料）が設けられている。１６は液晶シャッタ駆動
回路、１７は駆動電源で、赤外線ＣＯＤ駆動回路１８に
て発生される駆動制御信号にて液晶シャッタ駆動回路１
６が作動し、これにて駆動電源１７がオン、オフして後
述のように液晶シャッタ１１がオン（入射光透過）、オ
フ（入射光遮断）される。なお、後述する如く、液晶シ
ャッタ１１のオフは完全なオフ状態ではなく、赤外線入
射光が液晶部１３で散乱されて検知器１２においてデフ
ォーカスする程度に構成されている。

１９はアンプ、２０はＡＤ変換器で、検知器１２の出力
を増幅し、ＡＤ変換する。２１はオフセット補正データ
取込み回路で、ＩＲＣＯＤ駆動回路１８からの同期信号
（液晶シャッタ１１をオフするタイミングに同期した信
号）にてＡＤ変換器２０の出力中液晶シャッタ１１をオ
フした時の出力のみを選択し、この出力をオフセット補
正データＲＡＭ２２に格納する。２３は減算器で、ＡＤ
変換器２０の出力データからオフセット補正データＲＡ
Ｍ２２に格納されているオフセット補正データを減算す
る。２４はゲイン補正データＲＯＭで、各素子毎のゲイ
ン補正データが予め格納されており、オフセット補正さ
れたデータは乗算器２５でＲＯＭ２４からのゲイン補正
データと乗算されることによりゲイン補正される。２６
は走査変換部で、乗算器２５の出力データを映像信号に
変換して出力する。

次に、本発明の動作について第２図〜第５図と共に説明
する。

第４図（１）に示すように映像信号のフレームデータＦ
ＲＯ，ＦＲ１，ＦＲ２，・・・の４フレーム毎のタイミ
ング（補正データ取得タイミング）で、液晶シャッタ駆
動回路１６によって液晶シャッタ１１をオフする。この
場合、液晶シャッタ１１がオンの時は第３図（Ａ）に示
すように、赤外線入射光は液晶シャッタ１１をそのまま
透過して検知器１２の検知集子１２ａに焦点を結んで映
像信号となり、一方、液晶シャッタ１１がオフの時は前
述のように完全なオフ状態ではないので、第３図（Ｂ）
に示すように、液晶部１３の結晶方向がランダムになる
ことで赤外線入射光は液晶部１３で散乱され、検知素子
１２ａに対してはデフォーカスの状態となり、各検知素
子には背景の均一な赤外線が入射する。

このような液晶シャッタ１１のオフによって検知器１２
の前に均一温度熱板を置いたのと等価となり、４フレー
ム毎に新たなオフセット補正データが得られ、オフセッ
ト補正データＲＡＭ２２に格納される。そこで、この格
納されたオフセット補正データによってＡＤ変換器２ｏ
の出力データはオフセット補正され、即ち、フレームＦ
ＲＯ。

ＦＲｌ、ＦＲ２，ＦＲ３の各タイミングのデータはフレ
ームＦＲＯのタイミングにおける補正データにて補正さ
れ、同様に、フレームＦＲ４，ＦＲ５、ＦＲ６，ＦＲ７
の各タイミングのデータはフレームＦＲ４のタイミング
における補正データにて補正され、以下同様に補正され
る。

このように４フレーム毎に自動的にオフセット補正デー
タを用いて逐次補正しているので、第４図（ＩＩＩ）に
示す如く、映像の全画素レベルの分散σ′　（ばらつき
）は４フレーム毎に零にされ、このため、周囲温度変化
等があっても第４図（ｎ）に示す従来のものに比して輝
度むらを少なくでき、高精度の映像を得ることができる
。この場合、補正データ取得を高速度でかつ自動的に行
ない得、人が容易に操作できないような環境においても
十分使用できる。

なお、液晶シャッタ１１の応答速度は一般に高速であり
、第４図に示すように映像信号の４フレーム毎に補正デ
ータ取得したり、或いは更に高精度にするために毎フレ
ーム補正データ取得することは十分可能であるが、実際
には３秒〜５秒程度毎に行なうだけで十分である。

ところで、本発明はオフセット補正データ取得の際に、
従来例のように検知器の館に単に均一温度熱板を置くの
ではなく、液晶シャッタ１１のオフによって赤外線入射
光をデフォーカスさせて全素子に均一な温度を入射させ
ているので、実際の背景入射光の温度に対応したオフセ
ット補正を行なうことができる。

第５図（Ｉ）に示すように補正を行なう竹では目標の入
力温度と出力値との関係にばらつぎを生じているが、従
来の均一の温度熱板を用いたオフセット補正及びゲイン
補正によって第５図（ＩＩ）に示すように各素子間の感
度ばらつきを少なくできる。この場合、実背景入射光の
温度と均一温度熱板の温度範囲Ｃ（例では２２．５℃〜
２７．５℃程度）とが等しければ特に問題はないが、あ
る時間ｔにおける実背景入射光の温度範囲Ａが例えば３
５℃〜５２．５℃程度であると、例えば温度Ｔ１におい
ては各素子間の出力値ばらつぎはＢ１に示す如くとなり
、画質が劣化する。

ところが本発明では、補正データ取得時、液晶シャッタ
１１を完全にオフするのではなく、赤外線入射光を液晶
部１３で散乱させて検知器１２にデフォーカス状態で入
射させるようにしているので、常に実背景入射光の温度
に対応したオフセット補正を行なうことができる。即ち
、第５図（Ｉ［［）に示す如く、実背景入射光の温度が
Ｔ＋である場合の本発明における補正温度範囲Ｃ′は例
えば４２．５℃〜４７．５℃程度となり、常に実背景入
射光の温度に対応したオフセット補正を行なうことがで
き、従って、Ｂ２に示すようにばらつきを殆どなくし得
、常に映像の輝度むらを少なくでき、高画質を得ること
ができる。このように、オフセット補正を常に実背景入
射の平均出力で更新するようにしているので、ある時間
ｔにおける実背景入射光の温度範囲Ａが例えば３５℃〜
５２．５℃程度のように広くても常にばらつきの少ない
映像が得られる。

なお、上記実施例では液晶シャッタ１１を光学系１０の
後に配置したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、光学系１０の館に配置してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば、液晶シャッタへの
印加電圧の制御によってオン、オフ各状態を周期的に得
ることができるので、周期的にオフセット補正を逐次行
なうことができ、従来例に比して輝度むらを少なくでき
、高精度の映像を得ることができ、しかも、この場合補
止データ取得を自動的に行ない得るので、人が容易に操
作できないような環境においても十分使用できる。更に
、補正データ取得時、液晶シャッタのオフによって赤外
線入射光を液晶部で散乱させて検知器にデフォーカス状
態で入射させているので、つまり、常に実背景入射の平
均出力でオフセット補正を更新しているので、常に実背
景入射光の温度に対応したオフセット補正を行なうこと
ができ、実背景入射光の温度範囲が広くても常に輝度む
らを少なくでき、ばらつきの少ない高画質の映像を得る
ことができる。更に、液晶シャッタは小型、軽分である
ので超小型の光学系にも組込むことができ、しかも液晶
シャッタの応答速度は高速であるので補正データ取得及
び更新時における映像情報の欠落を最小限に抑え得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原叩図、 第２図は本発明の一実施例の構成図、 第３図は液晶シャッタのオン、オフ状態を説明する図、 第４図は時間経過におけるオフセット補正の効果を説明
する図、 第５図は大背θ入射光の温度を用いたオフセット補正の
効果を説明する図、 第６図は従来の補正方法を説明する図である。 図において、 １０は光学系、 １１．３１は液晶シャッタ、 １２．３０は赤外線検出器、 １３は液晶部、 １４ａ、１４ｂｔ、を透明電極、 １６は液晶シャッタ駆動回路、 １７は駆動電源、 １８はＩＲＣＣＤ駆動回路、 ２１はオフセット補正データ取込み回路、２２はオフセ
ット補正データＲＡＭ。 ２３は減粋器 を示す。 （Ａ） （Ｂ） 対６シン菅ツ２のｆン尤７．入部１寥υ川１ろ回目轡−
υ（（’Ｃ） 第 図 従来。柚ニオ法石力士するトう 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　多素子型赤外線検知器（３０）を用いた赤外線画像装
   置で各検知素子の感度ばらつきを補正する方法において
   、 集光、結像光学系の光路中に、印加電圧の制御によって
   オン、オフできる液晶シャッタ（３１）を配置し、 該液晶シャッタ（３１）をオン、オフさせ、オフ時にお
   ける液晶の光散乱効果で入射赤外線を上記多素子型赤外
   線検知器（３０）にデフォーカスさせて入射してオフセ
   ット補正データを定期的に得、該オフセット補正データ
   にてオフセット補正することを特徴とする赤外線撮像装
   置の感度補正方法。