JPH02211781A - 赤外ビデオカメラ用シエーデイング補正装置 - Google Patents

赤外ビデオカメラ用シエーデイング補正装置

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JPH02211781A
JPH02211781A JP1031669A JP3166989A JPH02211781A JP H02211781 A JPH02211781 A JP H02211781A JP 1031669 A JP1031669 A JP 1031669A JP 3166989 A JP3166989 A JP 3166989A JP H02211781 A JPH02211781 A JP H02211781A
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lens barrel
multiplier
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Toshiki Seto
瀬戸 俊樹
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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〕 この発明は、赤外ビデオカメラの光学系による撮像画面
の中央部と周辺部での光量の差を電気回路で補正する赤
外ビデオカメラ用シェーディング補正回路に関するもの
である。
〔従来の技術〕
第4図、第5図は赤外ビデオカメラにおけるシェーディ
ング発生の原理を表したものである。
図で、(1)はレンズ、(2)は例えばrRccDのよ
うな赤外撮像素子、(3)は不要な赤外光をカットする
コールドシールド、(4)は赤外撮像素子(2)に入射
する赤外光、(5)はレンズ(1)から入射してくる赤
外光、(6)はレンズ以外1例えばレンズの鏡筒から入
射してくる赤外光である。
コールドシールド(3)は、赤外撮像素子(2)と共に
極低温に冷却されているので、それからの赤外放射は無
視できる。いま、レンズ(1)によるシェーディングは
十分小さいとして無視すると、シェーディング発生の要
因は、赤外光(6)の、赤外撮像素子(2)の中央部及
び周辺部それぞれに対する強度の差である。周知のとお
り1強度は入射光の入射角θとするとcos ’θに比
例するので9図から明らかなように中央部では周辺部よ
りも入射強度は大きくなり、レンズ(1)を通した赤外
光(5)にかかわらず、固定的に赤外撮像素子(2)の
中央部の出力にプラスのオフセットがかかる形のシェー
ディングが生じる。
更に、レンズ(1)にも無視し得ないシェーディングが
存在する場合には、赤外光(5)の、赤外撮像素子(2
)の中央部及び周辺部それぞれに対する強度の差が生じ
、上記赤外光(6)によるシェーディングに加算される
。つまり、赤外光(5)によるシェーディングはレンズ
(りへの外界からの入射赤外光にまた赤外光(6)によ
るシェーディングは、レンズの鏡筒の温度により、その
振幅が決まると考えられる。
第6図は従来の赤外ビデオカメラ用シェーディング補正
装置を示す図であり、(1)はレンズ、(7)は赤外検
出器、(8)はシェーディングパターン発生回路、(9
)は減算器である。図で、赤外検出器(7)の出力は、
第4図、第5図で説明したとおり1画面中央部が周辺部
よりも出力レベルが大きいシェーディングがかかってい
る。シェーディングパターン発生回路(8)は、予め予
想されるシェーディングパターンを作成しておき、赤外
検出器(7)の出力から減算器(9)によって差し引く
ことによってシェーディングを除去する処理を行ってい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような従来の赤外ビデオカメラ用シェーディング
補正装置では、シェーディングパターンを固定と仮定し
て減算補正しているが1例えばレンズの鏡筒の温度が外
気温その他の影響で変化したり、撮像目標の赤外強度の
平均レベルが大きく変化したとすると、シェーディング
発生の原理から明らかなようにシェーディングの振幅も
変化しそれとともにシェーディング補正もずれてくると
いった難点があった。
この発明は、このような難点を解決するためになされた
もので、何らかの影響でレンズの鏡筒の温度が変化した
り、目標の赤外強度平均レベルが大きく変化しても、シ
ェーディング補正がずれることのない赤外ビデオカメラ
用シェーディング補正装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明にかかる赤外ビデオカメラ用シェーディング補
正装置は、シェーディング発生のメカニズムがレンズか
ら入射する赤外光と、レンズ以外から入射してくる赤外
光の両者による作用であることに着目し、レンズ以外か
らの赤外光に対しては、レンズの鏡筒温度を測定する温
度センサ、温度センサの出力をデジタル信号に変換する
A/Dコンバータ、温度データを実効的な赤外放射輝度
に数値変換するメモリ、鏡筒を見込む立体角を記憶する
メモリ、上記2つのメモリデータを乗算し鏡筒によるシ
ェーデイング量を出力する乗算器らを備え、またレンズ
からの赤外光に対しては、レンズ固有の周辺光量分布を
記憶するメモリと、このメモリデータと鏡筒によるシェ
ーディングの補正された検出器出力との乗算を行う乗算
器を備えたものである。
〔作用〕
この発明においては、シェーディング発生要因毎に補正
回路を備えているので、鏡筒の温度や撮像目標の温度が
同時に、あるいは別個に変化したとしても、シェーディ
ング補正がずれることがない。
〔実施例〕
第1図はこの発明の1実施例を示す図であって(lO)
は第1のA/Dコンバータ、 (11)は温度センサ、
(12)は第2のへ/Dコンバータ、 (13)は第1
のメモ1ハ(14)は第2のメモリ、(15)は第1の
乗算器(16)は第3のメモリ、 (17)は第2の乗
算器である。
上記のように構成された赤外ビデオカメラ用シェーディ
ング補正装置では、レンズ(1)、赤外検出器(7)は
従来装置と全く同様の動作を行う。
いま、赤外検出器(7)の番地nの画素に相当する第1
のA/Dコンバータ(10)の出力をVnとするとVn
は以下の式で表される。
Vn= (IJ snφN (Ts)+ ωLn” N
 (Tn)    −(1)ここでωsn、ωt、nは
それぞれ番地nの画素がレンズの鏡筒及びレンズを見込
む立体角に相当する量Tsは鏡筒温度、 Tnは番地n
の画素がレンズを通して見ている撮像目標の温度、N(
T)は温度Tの物体の赤外検出器(7)に対する実効的
な放射輝度に相当する量で、ωとN(丁)とを乗算する
ことにより電圧出力となるように適当に単位変換をして
いると考える。
まず、温度センサ(11)により鏡筒の温度を測定し、
第2のA/Dコンバータ(12)によってデジタル信号
に変換する。第1のメモリ(13)には、温度情報をア
ドレスとし、その温度の赤外検出器(7)に対する実効
的な放射輝度がデータとして記憶されている。従って第
1のメモリ(13)はTsからN (Ts)に変換する
機能を持つ。
第2のメモリ(14)には、ωsnがデータとして記憶
されている。第1のメモリ(13)と第2のメモリ(1
4)のデータを第1の乗算器(15)によって乗算する
ことによって以下の式に示す補正量へVHが得られる。
ΔVsn= (13sn@N (Ts)       
   −(2)式(1)で示した第1のA/Dコンバー
タ(10)の出力Vnから式(2)で示した補正量ΔV
snを引くと1次式が得られる。
Vn−ΔVsn= (IJ Ln−N (Tn)   
    −(3)つまり、鏡筒に係わるシェーディング
の影響が排除されたことになる。
次に、第3のメモリ(16)には、前述のωLnの逆数
すなわち1/ω1、nをデータとして記憶させておくと
、上記式(3)で示される信号と、第3のメモリ(I6
)の出力とを第2の乗算器(I7)によって乗算するこ
とによって次式が得られる。
(Vn−Δvsn) ・1/ ωLfi= N (Tn
)    −(4)つまり以−Eの処理の結果、鏡筒や
レンズによる影響は全て排除され、撮像目標温度Tnだ
けにより決定される出力が得られたことになる。
ところで、赤外ビデオカメラにおいては、多くの場合常
温の背景の中の物体のわずかな温度差を検出することが
求められる。つまり「差」が必要であって絶対量は必要
ではないことが多い。従ってほとんどの赤外ビデオカメ
ラでは、信号処理系のダイナミックレンジの関係で検出
器出力の直流分をカットする処理を行っている。
第2図はこのような赤外ビデオカメラにおけるシェーデ
ィング補正装置の1実施例を示す図であって、 (1g
)は直流電圧発生回路、 (19)は差動アンプ、 (
20)は第3のA/Dコンバータである。
このように赤外検出器(7)の出力から適当な直流値α
だけ減算する場合、第1のA/Dコンバータ(10)の
出力Yn’は次式となる。
Yn’= ω5n−N (Ts)十ωLn−N (Tn
) −a−(5)鏡筒によるシェーディングの補正を上
記式(3)と同じ〈実施すれば9次式で示される信号が
得られる。
Vn’−ΔVsn= (1) Ln−N (Tn) −
a      −(6)第3のメモリ(16)にはr 
 1 1/(IJLnをデータとして記憶させておく。
第3のA/Dコンバータ(20)によって上記αはデジ
タル化されているので第2の乗算器の出力は式(6)を
考慮して次式となる。
(Vn’−ΔVsn+a )(1−1/ωLn)=(ω
Ln−1)N(Tn) (7)従ってこの装置の出力は
式(6)と式(7)の減算であるので fω+、rrN(Tn)−ff 1−((ωLn−1)
・N(Tn)l−N(Tn)−α(8)が得られる。つ
まり、鏡筒やレンズによる影響が排除され、かつ適当な
直流値αが減算された出力が得られたことになる。
ところで、A/Dコンバータは一般に高価で部品数も多
くなるため装置の低価格化のためには極力使用個数を減
らす必要がある。一方、鏡筒温度や上記の減算する直流
値αは1通常の使用においては変動の時定数は非常に大
きいのが普通である従って、ビデオカメラにおけるブラ
ンキング期間(非映像期間)を利用して−り記鏡筒温度
や直流値αをデジタル変換しデータを保持更新を行えば
1つのA/Dコンバータで上記処理を行うことが可能で
ある。
第3図はA/Dコンバータを1つにした場合のシェーデ
ィング補正装置の1実施例であって、(21)はアナロ
グマルチプレクサ、 (22)は第1のラッチ回路、 
(23)は第2のラッチ回路である。
このような実施例の場合、ブランキング期間中にアナロ
グマルチプレクサ(21)を切換えることによって温度
センサ(11)及び直流電圧発生回路(18)の出力を
デジタル変換し、それぞれのデータを第1のラッチ回路
(22)及び第2のラッチ回路(23)にgmする。以
後のシェーディング補正の動作は第2図の実施例と全く
同様に行うことができる。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明した通り、鏡筒の温度や撮像目標の
温度が同時に、あるいは別個に変化したとしても、シェ
ーディング補正がずれることがないという効果がある。
図において(1G)、 (12)、 (20)はA/D
コンバータ(13)、 (14)、 (16)はメモリ
、 (]5)、 (17)は乗算器、(Il、)は、温
度センサである。
なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)赤外検出器の出力をデジタル信号に変換する第1
    のA/Dコンバータと、レンズの鏡筒温度を測定する温
    度センサと、上記温度センサの出力をデジタル信号に変
    換する第2のA/Dコンバータと、上記第2のA/Dコ
    ンバータによってデジタル信号に変換された鏡筒温度デ
    ータを当該赤外検出器の特性に応じた実効的な赤外放射
    輝度に数値変換する第1のメモリと、赤外検出器の鏡筒
    を見込む立体角を記憶する第2のメモリと、上記第1の
    メモリ及び上記第2のメモリの出力を乗算する第1の乗
    算器と、レンズの周辺光量分布を記憶する第3のメモリ
    と、上記第1のA/Dコンバータと上記第1の乗算器の
    出力の差分及び第3のメモリ出力とを乗算する第2の乗
    算器とを備えたことを特徴とする赤外ビデオカメラ用シ
    ェーディング補正装置。
  2. (2)赤外検出器の出力をデジタル信号に変換する第1
    のA/Dコンバータと、レンズの鏡筒温度を測定する温
    度センサと、上記温度センサの出力をデジタル信号に変
    換する第2のA/Dコンバータと、上記第2のA/Dコ
    ンバータによってデジタル信号に変換された鏡筒温度デ
    ータを当該赤外検出器の特性に応じた実効的な赤外放射
    輝度に数値変換する第1のメモリと、赤外検出器の鏡筒
    を見込む立体角を記憶する第2のメモリと、上記第1の
    メモリ及び上記第2のメモリの出力を乗算する第1の乗
    算器と、レンズの周辺光量分布を記憶する第3のメモリ
    と、上記第1のA/Dコンバータと上記第1の乗算器の
    出力の差分及び第3のメモリ出力とを乗算する第2の乗
    算器と、直流電圧発生回路と、赤外検出器出力から上記
    直流電圧発生回路の出力を差し引く差動アンプと、上記
    直流電圧発生回路の出力をデジタルに変換する第3のA
    /Dコンバータとを備えたことを特徴とする赤外ビデオ
    カメラ用シェーディング補正装置。
  3. (3)レンズの鏡筒温度を測定する温度センサと直流電
    圧発生回路と、赤外検出器出力から上記直流電圧発生回
    路の出力を差し引く差動アンプと、赤外検出器、上記温
    度センサ及び上記直流電圧発生回路の3つの出力のうち
    1つを選択するアナログマルチプレクサと、上記アナロ
    グマルチプレクサの出力をデジタル信号に変換するA/
    Dコンバータと、上記A/Dコンバータによってデジタ
    ル信号に変換された上記温度センサの出力をラッチする
    第1のラッチ回路と、上記A/Dコンバータによってデ
    ジタル信号に変換された上記直流電圧発生回路の出力を
    ラッチする第2のラッチ回路と上記第1のラッチ回路内
    の鏡筒温度データを当該赤外検出器の特性に応じた実行
    的な赤外放射輝度に数値変換する第1のメモリと、赤外
    検出器の鏡筒を見込む立体角を記憶する第2のメモリと
    、上記第1のメモリ及び上記第2のメモリの出力を乗算
    する第1の乗算器と、レンズの周辺光量分布を記憶する
    第3のメモリと、上記第1のA/Dコンバータと上記第
    1の乗算器の出力の差分及び第3のメモリ出力とを乗算
    する第2の乗算器とを備えたことを特徴とする赤外ビデ
    オカメラ用シェーディング補正装置。
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