JPH05328222A - 赤外線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 赤外線検知器のバイアス電圧を装置の外部か
ら調整し、撮像目標物の温度に対応じて撮像温度範囲を
移動できる赤外線撮像装置に関し、撮像目標の温度に応
じ最適のスキミングをおこない、飽和のない赤外線画像
が得られ装置組立後に外部から各種バイアス値を運用状
態に合わせ最適バイアイス設定を可能とする。 【構成】 バイアス設定ＲＯＭ８から読み出したバイア
ス設定値に対応するバイアス電圧によって検知温度範囲
が移動するＣＣＤ型の赤外線検知器２に関し撮像目標物
を該検知器で撮像したときの画像データが飽和している
かどうかを検出する飽和検出部６と、飽和検出部６が飽
和を検出したらバイアス電圧値を該画像データの飽和が
無くなる方向に所定に変化させてバイアス設定ＲＯＭ８
を書き換えるバイアス電圧更新部７とを有する構成で、
装置外部からのバイアス設定可能な外部入力部１０を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外線検知器に供給す
るバイアス電圧を装置の外部から調整することができ、
さらに撮像目標物の温度に対応して撮像温度範囲を移動
できる赤外線撮像装置に関する。

【０００２】赤外線撮像装置は物体の温度に対応して放
射される赤外線を検知しＴＶ画像化するもので、観測物
体の温度分布を二次元的にかつ動画で表示する。

【０００３】

【従来の技術】図２は従来の赤外線撮像装置の構成図で
ある。図２において、従来の赤外線撮像装置は、撮像対
象視野からの赤外線の集光、走査を行う光学系１、入射
した赤外線を光電変換してアナログ映像信号を出力する
赤外線検知器２、アナログ映像信号をデジタルデータに
変換して各種の信号処理を行う信号処理部３、信号処理
結果の画像データをＤＡ変換してＴＶ画面に表示する表
示部４、赤外線検出部に各種のバアイスを供給するバイ
アス供給部５とからなる。

【０００４】そして、本発明が対象とする赤外線撮像装
置の赤外線検知器１にはＣＣＤ型の固体撮像素子を用い
ている。この赤外線固体撮像素子は、画素に対応して複
数の光電変換ダイオードが配置され、入射する赤外線に
比例した電荷量を光電変換ダイオードにより発生させ、
電荷結合素子（ＣＣＤ）で転送することによって画素毎
に赤外線パワーに比例したアナログ画像信号を得るもの
である。電荷結合素子が転送できる電荷量は限りがある
ので、シーン内の高輝度( 高温) 部分と低輝度( 低温)
部分との温度差が大きいと、撮像のダイナミックレンジ
を越えてしまい高輝度部分のデータが飽和してしまう。
そこで、検知器に直流バイアス電圧( スキミングバイア
ス電圧) を印加し、各光電変換ダイオードがそれぞれの
電荷蓄積部に蓄積した電荷量から一定量を差し引くスキ
ミングを行って、信号出力の足切りを行い、高輝度の測
定対象からのデータが飽和領域に入らないようにしてい
る。

【０００５】従来は、この直流バイアス値は、当初に設
定した固定値であり、運用途中に値の変更を行うのが困
難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く従来は、赤
外線検知器に供給する直流バイアス電圧値が一定であっ
たため、スキミングを行うレベルが一定となり撮像対象
温度範囲が固定しており、この温度範囲以外の撮像目標
を撮像すると画像データが飽和し、目標の精細画像が得
られないとういう問題があった。

【０００７】また検知器にはスキミングバイアス電圧の
他に数１０種類におよぶ各種バイアスや電源を供給する
必要がある。ところが、従来はこれらの供給電源の電圧
設定は、半固定抵抗等により手動で設定するようになっ
ていた。そしてシステム評価に際しては、各構成要素を
仮組立して精密なバイアス値の設定調整を行ったあと装
置として最終組立を行うが、組立後にバイアス設定値の
微細な調整を装置の外部から行うことが困難であるた
め、バイアスの再調整が必要な場合には装置を分解して
バイアス値の再設定を行うなど製造調整の容易性が劣る
という問題があった。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑み創出されたもの
で、第一の目的は、撮像目標の温度に応じて最適のスキ
ミングをおこなって、常に飽和のない赤外線画像を得ら
れるようにすることであり、第二の目的は装置組立後に
外部から各種バイアス値を設定できるようにして、運用
状態に合わせて最適なバイアイス設定を可能とすること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の赤外線
撮像装置のブロック構成図である。上記課題を解決する
ため、本発明の赤外線撮像装置は、印加するバイアス電
圧によって検知温度範囲が移動するＣＣＤ型の赤外線検
知器２と、該赤外線検知器２に供給するバイアス電圧が
設定されるバイアス設定ＲＯＭ８と、該バイアス設定Ｒ
ＯＭ８から読み出したバイアス設定値に対応するバイア
ス電圧を赤外線検知器２へ供給するバイアス供給部９
と、ある温度の撮像目標物を該検知器で撮像したときの
画像データが飽和しているかどうかを検出する飽和検出
部６と、該飽和検出部６が飽和を検出したらバイアス電
圧値を該画像データの飽和が無くなる方向に所定に変化
させて更新値を生成し、バイアス設定ＲＯＭ８が保持す
るバイアス設定値を該更新値に書き換えるバイアス電圧
更新部７と、を有し、目標物の温度に応じてバイアス電
圧の設定値を自動的に変更して、撮像可能温度域を目標
物に合わせて移動するようにしたことを特徴し、さら
に、装置外部からバイアス設定値を入力する外部入力部
１０を設け、バイアス更新部７は該外部入力部10から入
力されるバイアス設定値もバイアス設定ＲＯＭ８に書き
込めるようにしたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】飽和検出部が画像データの飽和を検出すると、
バイアス電圧更新部がバイアス設定ＲＯＭに設定するバ
イアス値を画像データの飽和が無くなる方向に変更する
ので、目標物の温度に応じて検知温度範囲が移動し常に
精細な赤外線画像を得ることができる。

【００１１】また、外部入力部からその他のバイアス値
を含む全てのバイアス値をバイアス設定ＲＯＭに設定す
ることができるので、システム組込立後の一体化した状
態で表示部を監視しながら総合的に調整試験ができ、シ
ステムとして最適なバイアス値を簡単、かつ正確に設定
できる。

【００１２】

【実施例】以下添付図面により本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の赤外線撮像装置のブロック図であ
る。なお全図を通じて同一符号は同一対象物を表す。

【００１３】図１において、本発明の赤外線撮像装置
は、光学系１、赤外線検知器２、信号処理部３、表示部
４、飽和検出部６、バイアス電圧更新部７、バイアス設
定ＲＯＭ８、バイアス供給部９、外部入力部10とからな
る。

【００１４】光学系１は、撮像視野からの赤外線を集
光、走査して赤外線検知器２に入射させる。赤外線検知
器２は、複数の光電変換ダイオードがライン状に配列
し、入射光量に比例して電荷量を発生させる光電変換部
と、光電変換部からの電荷量を直流バイアス電圧で規定
される分だけ差し引いて( スキミングして) 、残りを内
部で転送して時系列アナログ電圧として出力する転送部
とからなるＩＲＣＣＤ固体撮像素子である。

【００１５】信号処理部３は、入力するアナログ映像信
号をＡＤ変換し、デジタルで各種の信号処理を行って、
所定のデジタル画像データに変換し、表示部４に出力す
る。表示部４は、デジタル画像データをＤＡ変換しＴＶ
モニタ上に赤外線画像を表示させる。

【００１６】飽和検出部６およびバイアス電圧更新部７
は、実際には例えば制御用マイクロプロセッサの機能で
実現されるものである。飽和検出部６は、信号処理部３
のデジタル画像データを監視しており、所定の画素数の
データのＭＳＢ（最上位ビット）に複数フレームにわた
って“１”が継続したら、赤外線検知器の該当画素に入
射光量過大による飽和が生じて、画像データのオーバフ
ローが発生したものと判断して、バイアス電圧更新部７
に通知する。バイアス電圧更新部７は、現在の該当バイ
アス項目（スキミングバイアス電圧値）の設定値をバイ
アス設定ＲＯＭ８から読出し、飽和がオーバフローの場
合には、所定の変化量だけ現設定値から減少させたスキ
ミングバイアス設定値を発生させ、バイアス設定ＲＯＭ
８へ書き込む。飽和がアンダフローの場合にはスキミン
グバイアス設定値を所定に増加させてＲＯＭ８へ書き込
む。また、外部入力部10は、キーボード等のマンマシン
インタフエイス部からなり、スキミングバイアス値を始
め全てのバイアス値の設定を装置の外部から人手によっ
て行うことができる。

【００１７】バイアス設定ＲＯＭ８は、電気的に書き換
え可能な読出専用記憶装置であるＥＥＰＲＯＭからな
り、バイアス電圧更新部７から設定されるバイアス設定
値を該当アドレスに記憶する。バイアス供給部９は、バ
イアス設定ＲＯＭ８から読み出された各種のバイアス設
定値のデジタルデータを保持するレジスタ91a 〜91n
と、レジスタからのデジタルバイアス値をＤＡ変換して
アナログバイアス電圧値に変換して、赤外線検知器２に
供給するＤＡ変換回路92a 〜92n からなる。

【００１８】次に上記装置の動作を説明する。いまスキ
ミングバイアス値が或る値に設定されており、特定の撮
像目標からの赤外線強度が赤外線検知器の出力として飽
和がない状態から、撮像対象目標が変わって得られた目
標画像のデータに飽和が生じると、飽和検出部６がそれ
を検出する。バイアス電圧更新部７は、飽和通知を受け
るとＲＯＭ８から該当バイアス項目（スキミングバイア
ス）の設定値を読出し、該設定値を所定のステップだけ
変化させたバイアス更新値を作成し、バイアス設定ＲＯ
Ｍ８の該当アドレスを更新値に書き換える。この更新さ
れたスキミングバイアス値はレジスタ91a に読み出さ
れ、ＤＡ変換回路92a でＤ／Ａ変換された新たなスキミ
ングバイアス値が赤外線検知器２に供給される。赤外線
検知器２は、これによって足きりレベルを所定に上昇さ
せ、光電変換ダイオードにより蓄積された電荷量からの
一定差引量を増加させることによって、出力信号のレベ
ルを下げて信号処理回路に出力する。信号処理回路３は
このアナログ映像信号をＡＤ変換する。そして、ＡＤ変
換されたデジタル画像データにオーバフローがなけれ
ば、スキミングバイアスの設定値をそれ以上変化させな
い。もし未だ飽和が起こっていたら、上記過程を繰返し
てスキミングバイアス値をデータ飽和が解消するまで変
化させる。

【００１９】撮像目標の温度が現在設定されているスキ
ミングバイアス値で決まる足切り値より低い場合には、
信号処理部３のデジタル画像データに負のオーバフロー
（アンダフロー）が生じるので、飽和検出部はこれを検
出して撮像温度域が低温側になるように、蓄積電荷の足
切り量を減らす方向にスキミングバイアスの設定値を順
次変化させていき、目標の温度に最適な撮像温度範囲に
移行させる。

【００２０】なお装置組立後の初期設定は、黒体炉など
の温度既知の熱源を撮像し、スキミングバイアス値は上
記により自動設定し、その他の検知器に必要な各種バイ
アス（入力バイアス、出力バイアス等）は、表示画面を
監視しながらシステム全体として最適になるように、外
部入力部からバイアス設定ＲＯＭ８の該当項目に値を設
定する。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
赤外線撮像装置におけるバイアス設定において、熟練技
術者でなくても簡単、かつ正確に設定することが可能と
なり、また、撮像対象の温度に応じて、スキミングが自
動的に行われるので、撮像温度範囲が等価的に広がった
ことになり、赤外線撮像装置の性能向上に寄与するとこ
ろが大きいという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の赤外線撮像装置のブロック図

【図２】 従来の赤外線撮像装置のブロック図

【符号の説明】

１…光学系、２…赤外線検知器、３…信号処理部、４…
表示部、５，９…バイアス供給部、６…飽和検出部、７
…バイアス電圧更新部、８…バイアス設定ＲＯＭ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印加するバイアス電圧によって検知温度
   範囲が移動するＣＣＤ型の赤外線検知器(2) と、 該赤外線検知器(2) に供給するバイアス電圧が設定され
   るバイアス設定ＲＯＭ(8) と、 該バイアス設定ＲＯＭ(8) から読み出したバイアス設定
   値に対応するバイアス電圧を赤外線検知器(2) へ供給す
   るバイアス供給部(9) と、 ある温度の撮像目標物を該検知器で撮像したときの画像
   データが飽和しているかどうかを検出する飽和検出部
   (6) と、 該飽和検出部(6) が飽和を検出したらバイアス電圧値を
   該画像データの飽和が無くなる方向に所定に変化させた
   更新値を生成し、バイアス設定ＲＯＭ(8) が保持するバ
   イアス設定値を該更新値に書き換えるバイアス電圧更新
   部(7) と、 を有し、目標物の温度に応じてバイアス電圧の設定値を
   自動的に変更して、撮像可能温度域を目標物に合わせて
   移動するようにしたことを特徴とする赤外線撮像装置。
2. 【請求項２】 装置外部からバイアス設定値を入力する
   外部入力部(10)を設け、バイアス電圧更新部(7) は該外
   部入力部(10)から入力されるバイアス設定値もバイアス
   設定ＲＯＭ(8) に書き込めるようにしたことを特徴とす
   る請求項１記載の赤外線撮像装置。