JPH0320955B2 - - Google Patents
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- JPH0320955B2 JPH0320955B2 JP56010380A JP1038081A JPH0320955B2 JP H0320955 B2 JPH0320955 B2 JP H0320955B2 JP 56010380 A JP56010380 A JP 56010380A JP 1038081 A JP1038081 A JP 1038081A JP H0320955 B2 JPH0320955 B2 JP H0320955B2
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- Japan
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- infrared
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- imaging device
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- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 claims description 17
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/20—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from infrared radiation only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、赤外線用固体撮像装置に関するも
のである。
のである。
多数の赤外線検出器を配列し、その電気出力を
増幅し、かつ表示する赤外線撮像装置において
は、各検知器ごとに光電変換係数すなわち感度が
異なると表示画像に輝度ムラが生じ、画質は極め
て悪いものとなる。例えば医学検診用熱像撮像装
置としてこのような赤外線撮像装置を用いると、
撮像対象の各部の温度差が少ないため、得られる
画像は実用に耐えないものとなる可能性がある。
増幅し、かつ表示する赤外線撮像装置において
は、各検知器ごとに光電変換係数すなわち感度が
異なると表示画像に輝度ムラが生じ、画質は極め
て悪いものとなる。例えば医学検診用熱像撮像装
置としてこのような赤外線撮像装置を用いると、
撮像対象の各部の温度差が少ないため、得られる
画像は実用に耐えないものとなる可能性がある。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであ
る。第１図は、赤外線固体撮像素子（以下
IRCCDと呼ぶ）を用いた赤外線撮像装置の構成
例を表わす図である。入射赤外光１は受光光学系
２によりIRCCD３上に結像される。
る。第１図は、赤外線固体撮像素子（以下
IRCCDと呼ぶ）を用いた赤外線撮像装置の構成
例を表わす図である。入射赤外光１は受光光学系
２によりIRCCD３上に結像される。
IRCCD３は、赤外線検出器配列と電荷転送素
子（以下、CCDと呼ぶ）の組合わせから成り、
各赤外線検出器に入射した赤外線光量に応じて各
赤外線検出器から発生する電荷はCCDによつて
順々に運ばれて出力される。IRCCD出力４は増
幅器５によつて増幅されて表示器６に供給され
る。また、ドライバ７はIRCCD３を駆動するの
に必要な信号を供給する。
子（以下、CCDと呼ぶ）の組合わせから成り、
各赤外線検出器に入射した赤外線光量に応じて各
赤外線検出器から発生する電荷はCCDによつて
順々に運ばれて出力される。IRCCD出力４は増
幅器５によつて増幅されて表示器６に供給され
る。また、ドライバ７はIRCCD３を駆動するの
に必要な信号を供給する。
第２図は従来の赤外線撮像装置における二次元
IRCCDの駆動状態を表わす図である。検出器配
列８は縦方向ｍ行、横方向ｎ列の赤外線検出器の
アレイであり各検出器においては入射赤外光量に
応じた電荷が発生・蓄積される。この電荷は各検
出器の列に対して設けられた第１の電荷転送素子
であるカラムCCD９通じて第２の電荷転送素子
である出力CCD１０に転送され、出力される。
なお、出力CCD１０はカラムCCD９の１セル分
の転送で全てのセルに電荷が供給されるため、カ
ラムCCD９が１セル分転送した後に出力CCD１
０はｎセル分転送し、１行分の電荷をまとめて送
り出す。一方、CCDには、一般に界面準位によ
る転送損失と雑音を低減させるために各セルに同
一量のバイアス電荷を予め供給しておくことが望
ましい。従つて、第２図の例では出力CCD１０
にバイアス電荷を供給するためのプリセツト電源
１１が示されている。
IRCCDの駆動状態を表わす図である。検出器配
列８は縦方向ｍ行、横方向ｎ列の赤外線検出器の
アレイであり各検出器においては入射赤外光量に
応じた電荷が発生・蓄積される。この電荷は各検
出器の列に対して設けられた第１の電荷転送素子
であるカラムCCD９通じて第２の電荷転送素子
である出力CCD１０に転送され、出力される。
なお、出力CCD１０はカラムCCD９の１セル分
の転送で全てのセルに電荷が供給されるため、カ
ラムCCD９が１セル分転送した後に出力CCD１
０はｎセル分転送し、１行分の電荷をまとめて送
り出す。一方、CCDには、一般に界面準位によ
る転送損失と雑音を低減させるために各セルに同
一量のバイアス電荷を予め供給しておくことが望
ましい。従つて、第２図の例では出力CCD１０
にバイアス電荷を供給するためのプリセツト電源
１１が示されている。
第３図は従来の赤外線撮像装置における
IRCCD出力の例を表わす図である。視野１２中
には、一様な温度の背景１３と背景よりわずかに
温度が高いターゲツト１４が含まれており、走査
線１５に対応する温度分布１６は方形波状である
ものとする。IRCCDを用いた赤外線撮像装置に
おいては、走査線１５に対応した一列の赤外線検
出器列が視野を見、隣り合つた各々の赤外線検出
器はそれぞれ隣り合つた瞬時視野１７内から入射
する赤外線を光電変換して電荷を発生する。とこ
ろが各検出器の光電変換係数すなわち感度は互い
にわずかであるが異なるため、たとえ温度が一様
の部分を撮像し各検出器への入射赤外線エネルギ
が等しくとも発生する電荷の量にはバラツキが生
じ、それがIRCCD４に雑音となつて現われ、表
示画像の画像を劣化させる。
IRCCD出力の例を表わす図である。視野１２中
には、一様な温度の背景１３と背景よりわずかに
温度が高いターゲツト１４が含まれており、走査
線１５に対応する温度分布１６は方形波状である
ものとする。IRCCDを用いた赤外線撮像装置に
おいては、走査線１５に対応した一列の赤外線検
出器列が視野を見、隣り合つた各々の赤外線検出
器はそれぞれ隣り合つた瞬時視野１７内から入射
する赤外線を光電変換して電荷を発生する。とこ
ろが各検出器の光電変換係数すなわち感度は互い
にわずかであるが異なるため、たとえ温度が一様
の部分を撮像し各検出器への入射赤外線エネルギ
が等しくとも発生する電荷の量にはバラツキが生
じ、それがIRCCD４に雑音となつて現われ、表
示画像の画像を劣化させる。
この発明は、この欠点を除去するために、各赤
外線検出器の感度バラツキによつて生じる出力の
バラツキを打消すバイアス信号を記憶したデイジ
タルメモリと、そのデイジタルメモリの内容によ
つてCCDのプリセツトレベルを変調する回路を
設けたもので次に、その内容を述べる。
外線検出器の感度バラツキによつて生じる出力の
バラツキを打消すバイアス信号を記憶したデイジ
タルメモリと、そのデイジタルメモリの内容によ
つてCCDのプリセツトレベルを変調する回路を
設けたもので次に、その内容を述べる。
赤外線検出器には目標の有無にかかわらず、通
常、常温の物体から放射されるエネルギが背景光
として入射する。この入射エネルギはHb、検出
器感度をＲとすると背景光によつて発生する電荷
の量Nbは次式で表わされる。
常、常温の物体から放射されるエネルギが背景光
として入射する。この入射エネルギはHb、検出
器感度をＲとすると背景光によつて発生する電荷
の量Nbは次式で表わされる。
Nb＝Ｒ×Hb (1)
また、目標が存在すると入射エネルギがHsだ
け変化し、これによつて発生する電荷量は Ns＝Ｒ×Hs (2) だけ変化する。赤外線検出器から発生する電荷
量NoはNbとNsの和であり、感度ＲにＰだけバ
ラツキがあるときに生ずるNoのバラツキNpは次
式で表わされる。
け変化し、これによつて発生する電荷量は Ns＝Ｒ×Hs (2) だけ変化する。赤外線検出器から発生する電荷
量NoはNbとNsの和であり、感度ＲにＰだけバ
ラツキがあるときに生ずるNoのバラツキNpは次
式で表わされる。
Np＝PR（Hb＋Hs） (3)
ところで目標と背景の温度差が１℃であるとき
のHsとHbの比は受光赤外光の波長領域が熱赤外
領域（波長８〜12μｍ）であれば２％程度である
ことは良く知られた事実である。従つて、背景と
目標の温度差が数℃の場合では Hb＞＞Hs (4) と考えて良く、 Np≒PRHb (5) の関係が成り立つ。つまり、各赤外線検出器間
の感度バラツキによつて生ずるIRCCD出力のバ
ラツキは背景と目標の温度差が小さい限りは目標
からの入射エネルギに依存しない。第(5)式におい
て、Ｐ，Ｒは各検出器について固有の値、Hbは
背景の温度が常温であれば予測できる値であるた
め、Npは撮像対象にかかわらずIRCCDに固有の
値と考えられる。この発明はこの原理を用いたも
ので以下にその内容を図面を用いて詳細に説明す
る。
のHsとHbの比は受光赤外光の波長領域が熱赤外
領域（波長８〜12μｍ）であれば２％程度である
ことは良く知られた事実である。従つて、背景と
目標の温度差が数℃の場合では Hb＞＞Hs (4) と考えて良く、 Np≒PRHb (5) の関係が成り立つ。つまり、各赤外線検出器間
の感度バラツキによつて生ずるIRCCD出力のバ
ラツキは背景と目標の温度差が小さい限りは目標
からの入射エネルギに依存しない。第(5)式におい
て、Ｐ，Ｒは各検出器について固有の値、Hbは
背景の温度が常温であれば予測できる値であるた
め、Npは撮像対象にかかわらずIRCCDに固有の
値と考えられる。この発明はこの原理を用いたも
ので以下にその内容を図面を用いて詳細に説明す
る。
第４図は、この発明に係る赤外線撮像装置にお
けるIRCCDの駆動状態を示す図である。検出器
配列８の各検出器で発生、蓄積された電荷はカラ
ムCCD９を通じて出力CCD１０の各セルに転送
されるが、カラムCCD９が出力CCD１０に電荷
を転送する直前のタイミングに出力CCD１０の
各セルには各検出器の感度バラツキで生ずる背景
光による電荷量のバラツキを打消すだけの差をも
つたバイアス電荷がデイジタルメモリ１９とデイ
ジタル・アナログ変換器２０とを有するプリセツ
ト回路２３によつて予め蓄積されている。デイジ
タルメモリ１９は、このようなバイアス電荷を出
力CCD１０に与えるために検出器の個数ｍ×ｎ
だけのバイアス信号データを記憶しておくための
ものであり、ｉ行目の検出器出力に対応した電荷
を出力CCD１０が転送しているときにｉ−１行
目の検出器の感度バラツキに対応したデイジタル
メモリ１９の内容が順々に読み出され、その内容
はデイジタル・アナログ変換器２０、バツフア増
幅器２１を通じてプリセツトレベル２２を上記の
機能を果たすに必要なバイアス電荷を発生させる
分だけ変化させる。なお、デイジタルメモリ１９
としては記憶するデータがIRCCDの各個体固有
の内容を持つため、リードオンメモリ（ROM）
を用いる事が望ましい。
けるIRCCDの駆動状態を示す図である。検出器
配列８の各検出器で発生、蓄積された電荷はカラ
ムCCD９を通じて出力CCD１０の各セルに転送
されるが、カラムCCD９が出力CCD１０に電荷
を転送する直前のタイミングに出力CCD１０の
各セルには各検出器の感度バラツキで生ずる背景
光による電荷量のバラツキを打消すだけの差をも
つたバイアス電荷がデイジタルメモリ１９とデイ
ジタル・アナログ変換器２０とを有するプリセツ
ト回路２３によつて予め蓄積されている。デイジ
タルメモリ１９は、このようなバイアス電荷を出
力CCD１０に与えるために検出器の個数ｍ×ｎ
だけのバイアス信号データを記憶しておくための
ものであり、ｉ行目の検出器出力に対応した電荷
を出力CCD１０が転送しているときにｉ−１行
目の検出器の感度バラツキに対応したデイジタル
メモリ１９の内容が順々に読み出され、その内容
はデイジタル・アナログ変換器２０、バツフア増
幅器２１を通じてプリセツトレベル２２を上記の
機能を果たすに必要なバイアス電荷を発生させる
分だけ変化させる。なお、デイジタルメモリ１９
としては記憶するデータがIRCCDの各個体固有
の内容を持つため、リードオンメモリ（ROM）
を用いる事が望ましい。
第５図は出力CCDの動作例を表わす図である。
第ｉ行、ｊ＋１列の検出器出力を出力した直後
に、出力CCD１０のｎ−ｊ＋１番目のセルから
ｎ番目のセルには第ｉ行１列の検出器出力Ｓ（ｉ，
１）から第ｉ行ｊ列の検出器出力Ｓ（ｉ，ｊ）が
順々に入つており、１番目のセルからｎ−ｊ番目
のセルには第ｉ−１行、ｎ−ｊ列の検出器の感度
バラツキを補正するためのバイアス電荷Ｂ（ｉ−
１，ｎ−ｊ）から第ｉ−１行、ｎ列の検出器の感
度バラツキを補正するためのバイアス電荷Ｂ（ｉ
−１，ｎ）が順々に入つている。
第ｉ行、ｊ＋１列の検出器出力を出力した直後
に、出力CCD１０のｎ−ｊ＋１番目のセルから
ｎ番目のセルには第ｉ行１列の検出器出力Ｓ（ｉ，
１）から第ｉ行ｊ列の検出器出力Ｓ（ｉ，ｊ）が
順々に入つており、１番目のセルからｎ−ｊ番目
のセルには第ｉ−１行、ｎ−ｊ列の検出器の感度
バラツキを補正するためのバイアス電荷Ｂ（ｉ−
１，ｎ−ｊ）から第ｉ−１行、ｎ列の検出器の感
度バラツキを補正するためのバイアス電荷Ｂ（ｉ
−１，ｎ）が順々に入つている。
第６図は本発明に係る赤外線撮像装置における
IRCCD出力の例を表わす図である。CCDにおい
て転送される電荷量は、各検出器の感度バラツキ
によつて生じた背景光に対する電荷量が打消され
たものとなつているために、視野１２中に温度が
一様な背景１３とターゲツト１４がある場合に
も、温度分布１６に応じたIRCCD出力４が得ら
れる。
IRCCD出力の例を表わす図である。CCDにおい
て転送される電荷量は、各検出器の感度バラツキ
によつて生じた背景光に対する電荷量が打消され
たものとなつているために、視野１２中に温度が
一様な背景１３とターゲツト１４がある場合に
も、温度分布１６に応じたIRCCD出力４が得ら
れる。
以上のようにこの発明によればIRCCDの各検
出器の感度のバラツキによるレベルの変動が補正
されるため画質の良い画像が得られる。
出器の感度のバラツキによるレベルの変動が補正
されるため画質の良い画像が得られる。
第１図は赤外線用固体撮像素子を用いた赤外線
撮像装置の構成例を表わす図、第２図は従来の赤
外線撮像装置における二次元IRCCDの駆動状態
を表わす図、第３図は従来の赤外線撮像装置にお
けるIRCCD出力の例を表わす図、第４図はこの
発明に係る赤外線撮像装置におけるIRCCDの駆
動状態を示す図、第５図は出力CCDの動作例を
表わす図、第６図はこの発明に係る赤外線撮像装
置におけるIRCCD出力の例を表わす図である。
図中、１は入射赤外光、２は受光光学系、３は
IRCCD、８は検出器配列、９はカラムCCD（第１
の電荷転送素子）、１０は出力CCD（第２の電荷
転送素子）、１９はデイジタルメモリ、２０はデ
イジタル・アナログ変換器、２２はプリセツトレ
ベル、２３はプリセツト回路である。なお、同一
あるいは相当部分には同一符号を付して示してあ
る。
撮像装置の構成例を表わす図、第２図は従来の赤
外線撮像装置における二次元IRCCDの駆動状態
を表わす図、第３図は従来の赤外線撮像装置にお
けるIRCCD出力の例を表わす図、第４図はこの
発明に係る赤外線撮像装置におけるIRCCDの駆
動状態を示す図、第５図は出力CCDの動作例を
表わす図、第６図はこの発明に係る赤外線撮像装
置におけるIRCCD出力の例を表わす図である。
図中、１は入射赤外光、２は受光光学系、３は
IRCCD、８は検出器配列、９はカラムCCD（第１
の電荷転送素子）、１０は出力CCD（第２の電荷
転送素子）、１９はデイジタルメモリ、２０はデ
イジタル・アナログ変換器、２２はプリセツトレ
ベル、２３はプリセツト回路である。なお、同一
あるいは相当部分には同一符号を付して示してあ
る。
Claims (1)
- １ 受光光学系と、前記受光光学系結像面に設け
られた固体撮像素子上に複数の赤外線検出器列か
らなる二次元の検出器配列、各赤外線検出器列が
受ける赤外線量に応じて発生した電荷を所定のセ
ルに蓄える第１の電荷転送素子の並び、前記第１
の電荷転送素子の並びの出力を所定のセルに受入
れる第２の電荷転送素子を持ち、前記２種類の電
荷転送素子の駆動によつて赤外線像を得る赤外線
撮像装置において、前記各赤外線検出器の感度の
バラツキによつて生じる出力バラツキを打消すた
めに前記第２の電荷転送素子に印加するバイアス
信号を予め記憶したデイジタルメモリと、前記デ
イジタルメモリとこのデイジタルメモリに記憶さ
れた前記バイアス信号をアナログ量に変換するデ
イジタル・アナログ変換器とを備え、前記第１の
電荷転送素子から第２の電荷転送素子に電荷が転
送される以前に、前記第２の電荷転送素子の各セ
ルに上記転送に関与する前記各赤外線検出器の感
度バラツキによつて生じる出力バラツキを打消す
ための前記アナログ量に変換されたバイアス信号
に対応するバイアス電荷を予め与えるプリセツト
回路を設けたことを特徴とする赤外線撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56010380A JPS57124726A (en) | 1981-01-27 | 1981-01-27 | Infrared-ray image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56010380A JPS57124726A (en) | 1981-01-27 | 1981-01-27 | Infrared-ray image pickup device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57124726A JPS57124726A (en) | 1982-08-03 |
| JPH0320955B2 true JPH0320955B2 (ja) | 1991-03-20 |
Family
ID=11748516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56010380A Granted JPS57124726A (en) | 1981-01-27 | 1981-01-27 | Infrared-ray image pickup device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57124726A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5498522A (en) * | 1978-01-20 | 1979-08-03 | Ricoh Co Ltd | Control system for solidstate pick up unit |
| JPS5689033A (en) * | 1979-12-21 | 1981-07-20 | Fujitsu Ltd | Method of processing infrared-ray image pickup signal |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6134786Y2 (ja) * | 1979-02-27 | 1986-10-09 |
-
1981
- 1981-01-27 JP JP56010380A patent/JPS57124726A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5498522A (en) * | 1978-01-20 | 1979-08-03 | Ricoh Co Ltd | Control system for solidstate pick up unit |
| JPS5689033A (en) * | 1979-12-21 | 1981-07-20 | Fujitsu Ltd | Method of processing infrared-ray image pickup signal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57124726A (en) | 1982-08-03 |
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