JPH07270243A - 赤外線センサにおけるオフセット値生成装置、オフセット及びゲインの補正方法並びに温度測定誤差補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】赤外線熱画像装置の２次元赤外線センサにおけ
る複数の赤外線検出素子に関するオフセット及びゲイン
の不揃いを正確に補正するために、完全に均一な温度の
対象物を観察して得られるのと同じ補正データを生成す
る。 【構成】光学系の光軸に直交する平面において黒体炉を
平行移動させながら、黒体炉の像を赤外線センサ１上に
結ぶことにより、赤外線センサの全ての赤外線検出素子
に黒体炉の全ての領域を見せる。ピークホールド回路２
０は、黒体炉が動かされて、全ての赤外線検出素子が黒
体炉の全ての領域からの赤外線を受けてしまうに足る一
定の時間における各画素ごとの最大値を画像メモリ９へ
記憶する。すると、画像メモリ９に記憶されるデータ
は、黒体炉における最高温度の点に関する各赤外線検出
素子の検出値であり、赤外線センサ１がその最高温度に
均一化された黒体炉を観測したときと同じデータとな
る。画像メモリ８，９に記憶されたデータを元に、オフ
セット補正及びゲイン補正のためのデータを計算により
求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、ＩｎＳｂなどでなる
複数の赤外線検出素子で対象物の温度分布を測定し、そ
の温度分布を示す熱画像を生成する赤外線熱画像装置
（サーモグラフィとも称される）に関し、特に赤外線検
出素子相互間における特性の不揃いに起因する温度測定
誤差を補うためのオフセット補正及びゲイン補正を正確
に行えるようにする方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】物体はその温度にしたがって赤外線を放
射しており、温度と赤外線放射量は一定の関係にある。
この関係を利用して対象物から放射される赤外線をとら
え、対象物の温度分布を示す像としたものを熱画像とよ
んでいる。この熱画像を得るための装置を赤外線熱画像
装置またはサーモグラフィ装置と呼んでいる。

【０００３】図２は”日本アビオニクス技報Ｖｏｌ．
９，Ｎｏ．１，１９８８，pp28−36”に所載の技術紹介
記事”赤外線映像装置（ＴＶＳ＝５０００）の開発”
（以下、文献という）において示されている赤外線セン
サ及びその出力回路の回路図である。赤外線センサ１
は、１次元に配列された赤外線検出素子ｄ１，ｄ２，ｄ
３，・・・・ｄ１０でなり、その並列出力Ｓ１，Ｓ２，
Ｓ３，・・・・Ｓ１０はマルチプレクサ２により時分割
信号に変換され直列信号１０２として出力される。マル
チプレクサ２の出力１０２は、増幅器３で増幅されたの
ち、Ａ／Ｄコンバータ４によりディジタル信号１０４に
変換される。

【０００４】赤外線検出素子ｄ１，ｄ２，ｄ３，・・・
・ｄ１０は１次元に配列されているので、光学系により
赤外線センサ１に入射する赤外線像を赤外線検出素子ｄ
１，ｄ２，ｄ３，・・・・ｄ１０の配列方向に直交する
方向に走査させることにより２次元画像を得ている。完
全に均一な特性の複数の赤外線検出素子ｄ１，ｄ２，ｄ
３，・・・・ｄ１０を製作するのは困難であり、赤外線
検出素子の出力に何らかの補正を加えないと該赤外線セ
ンサによる測定温度に誤差が生じ、Ａ／Ｄコンバータの
出力を処理して得られる熱画像に輝度（温度）のむらと
して現れる。そこで、ある一定温度（通常は低温）にお
ける各赤外線検出素子の出力の不揃いに基づくオフセッ
ト値及び高低２つの温度における赤外線検出素子の出力
の差（すなわちゲイン）の不揃い（ゲイン比）を補正す
る必要がある。

【０００５】オフセット値は、一定の温度Ｔ１の黒体炉
から赤外線センサに赤外線を受け、全ての赤外線検出素
子の出力の平均値を求め、各赤外線検出素子の出力とそ
の平均値との差で求められる。また、オフセット値を求
めた前記一定の温度Ｔ１より高い温度Ｔ２において各赤
外線検出素子の出力を求め、各赤外線検出素子について
温度Ｔ２における出力と温度Ｔ１における出力との差を
各赤外線検出素子のゲインとして計算し、全ての赤外線
検出素子のゲインの平均と各赤外線検出素子のゲインと
の比をゲイン比として求める。各赤外線検出素子ごとに
該ゲイン比も異なるのが通常である。

【０００６】各赤外線検出素子の出力からオフセット値
を減じることにより、ゼロ点補正、すなわちオフセット
補正が行える。ただし、前記平均値から前記各赤外線検
出素子の出力を差し引いたものをオフセット値としたと
きは、オフセット値に各赤外線検出素子の出力を加える
ことによりオフセット補正が行える。

【０００７】また、各赤外線検出素子の出力にゲイン比
を乗ずることにより、各赤外線検出素子ごとのゲインの
不揃いを補正できる。ただし、各赤外線検出素子のゲイ
ンを全ての赤外線検出素子のゲインの平均で除したもの
をゲイン比としたときは、各赤外線検出素子の出力をゲ
イン比で除することによりゲイン補正が行える。

【０００８】図３は、図２の回路において赤外線センサ
１の出力を処理する回路（マルチプレクサ２、増幅器３
及びＡ／Ｄコンバータ４からなる回路）を改良して、オ
フセット補正をできるようにした回路であり、上記文献
にオフセット補正回路として掲載されている。

【０００９】図３において、バイアス電圧発生回路３０
は一定の直流バイアス電圧１３０を発生する。スイッチ
回路３１は、水平同期信号ＳＨのブランク期間だけにバ
イアス電圧１３０を通過させ、バイアス電圧１３１とし
て加算器５ａへ導く。そこで、Ａ／Ｄコンバータ４の出
力１０４は、増幅器出力１０３にオフセット値がなけれ
ば、ブランク期間にはバイアス電圧１３１に相当する値
となる。増幅器出力１０３にオフセット値がないときの
ブランク期間におけるバイアス電圧１３１に相当するＡ
／Ｄコンバータ４の出力を以下で基準値とする。スイッ
チ回路３２はブランク期間だけにＡ／Ｄコンバータ４の
出力１０４を差検出回路３３へ導く。差検出回路３３
は、ブランク期間におけるＡ／Ｄコンバータ４の出力１
０４と上記基準値との差１３３を生成する。この差１３
３はオフセット値を表している。ＲＡＭ＃１はその差１
３３を記憶する。平均値回路３５は、ＲＡＭ＃１に記憶
された差１３３を３０データについて平均し、オフセッ
ト値の時間変動をならしている。ＲＡＭ＃２は平均値回
路３５の出力１３５を記憶する。加算器５は、アンブラ
ンク期間におけるＡ／Ｄコンバータ４の出力１０４をス
イッチ回路３２を経て信号１３２ａとして受け、ＲＡＭ
＃２の出力１３６と加算し、オフセット補正のなされた
赤外線センサ出力１０５を生成する。

【００１０】この図３のオフセット補正回路は、各赤外
線検出素子及びその出力のアナログ回路に経年変化によ
り生じるオフセット値の変動を補正するために設けられ
ている。

【００１１】工場で製造されるときには、赤外線センサ
に黒体炉の赤外線を入力し、各赤外線検出素子のオフセ
ット値および各赤外線検出素子のゲインの不揃いを測定
し、校正テーブルにオフセット値及びゲイン比を記憶
し、そのオフセット値を各赤外線検出素子の出力から差
し引き、更にオフセット補正された信号にゲイン比を乗
ずることにより、補正された赤外線センサ出力を得てい
た。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記図３に示した補正
回路は、オフセット値の経年変化を補正することを目的
とする回路であり、水平同期信号ＳＨのブランク期間に
もアンブランク期間におけるとまったく同じオフセット
値の変動があることを前提としたオフセット補正回路で
ある。ところが、この補正方式は、オフセット補正には
有効であっても、ゲイン補正には適用できない。また、
製造の際には黒体炉で赤外線を受けて、校正をするので
あるが、現実の黒体炉は均一な温度ではなく、位置によ
って温度を異にしている。このような黒体炉の赤外線像
を赤外線センサに形成し、その赤外線センサを構成する
各赤外線検出素子の補正をすると、過ったオフセット値
及びゲイン比に基づき補正をすることとなり、温度測定
に誤差を生じ、熱画像における輝度むらとなる。

【００１３】このように、従来のオフセット補正及びゲ
イン補正の従来の方法及び装置にはオフセット値及びゲ
イン比の正確な値の生成に関し解決すべき課題があっ
た。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本願発明は次の手段を提供する。

【００１５】平面に配列された複数の赤外線検出素子
に所定の赤外線を照射したときに、前記赤外線検出素子
ごとの出力に生ずる不揃いを表すデータを、全ての前記
赤外線検出素子の前記出力の平均値と前記各赤外線検出
素子出力との差であるオフセット値として生成する装置
において、黒体炉と、該黒体炉の赤外線像を前記赤外線
検出素子上に結ぶ光学系と、該光学系を前記赤外線検出
素子に固定する筐体と、前記光学系の光軸に直交する平
面内で前記黒体炉または前記筐体のうちの少なくとも一
方を動かし、前記黒体炉の所定の領域に関する前記光学
系による赤外線像を前記全ての赤外線検出素子上に順次
に移動させる手段と、該移動手段によりなされる前記黒
体炉と前記筐体との相対移動に応じて前記各赤外線検出
素子から順次に出力される検出値における各赤外線検出
素子ごとの最大値を記憶するピークホールド回路と、該
ピークホールド回路から読み出した全ての前記赤外線検
出素子の前記最大値の平均値を計算すると共に、各前記
赤外線検出素子ごとの該最大値と前記平均値との差を前
記オフセット値として出力する計算手段とを備えること
を特徴とするオフセット値生成装置。

【００１６】被測定物体から放射される赤外線を光学
系に受け、平面に配列された複数の赤外線検出素子でな
る赤外線センサ上に該光学系により前記被測定物の赤外
線像を結ばせる赤外線センサカメラを用い、該赤外線セ
ンサの出力から該被測定物体の温度を測定する方法にお
ける温度測定誤差を補正する方法であって、所定の赤外
線を照射したときにおける前記赤外線検出素子ごとの出
力の不揃いに基づく温度測定誤差を補正するオフセット
補正方法において、黒体炉から放射される赤外線を前記
光学系に入射させながら、該黒体炉と該赤外線センサカ
メラとの距離を一定に保持して、該光学系の光軸に直交
する平面内で該黒体炉または該赤外線センサのうちの少
なくとも一方を移動させ、該黒体炉の所定領域の赤外線
像を該赤外線センサのすべての前記赤外線検出素子に結
ばせ、該赤外線検出素子の出力の最大値を各赤外線検出
素子ごとに記憶し、前記全ての赤外線検出素子に関する
前記最大値の平均値を生成し、該平均値から各赤外線検
出素子ごとの該最大値を差し引いて得られる差を各赤外
線検出素子ごとのオフセット値として記憶し、記憶した
各赤外線検出素子ごとの該オフセット値を当該赤外線検
出素子の出力に加算して得られる和を各赤外線検出素子
ごとの補正された出力とすることを特徴とするオフセッ
ト補正方法。

【００１７】被測定物体から放射される赤外線を光学
系に受け、平面に配列された複数の赤外線検出素子でな
る赤外線センサ上に該光学系により前記被測定物の赤外
線像を結ばせる赤外線センサカメラを用い、該赤外線セ
ンサの出力から該被測定物体の温度を測定する方法にお
ける温度測定誤差を補正する方法であって、前記赤外線
検出素子ごとのゲインの不揃いに基づく温度測定誤差を
補正するゲイン補正方法において、第１の温度の黒体炉
から放射される赤外線を前記光学系に入射させながら、
該黒体炉と該赤外線センサカメラとの距離を一定に保持
して、該光学系の光軸に直交する平面内で該黒体炉また
は該赤外線センサのうちの少なくとも一方を移動させ、
該黒体炉の所定領域の赤外線像を該赤外線センサのすべ
ての前記赤外線検出素子に結ばせ、該赤外線検出素子の
出力の最大値を第１の最大値として各赤外線検出素子ご
とに記憶し、次に、第１の温度より高い第２の温度の黒
体炉から放射される赤外線を前記光学系に入射させなが
ら、該黒体炉と該赤外線センサカメラとの距離を一定に
保持して、該光学系の光軸に直交する平面内で該黒体炉
または該赤外線センサのうちの少なくとも一方を移動さ
せ、該黒体炉の所定領域の像を該赤外線センサのすべて
の前記赤外線検出素子に結ばせ、該赤外線検出素子の出
力の最大値を第２の最大値として各赤外線検出素子ごと
に記憶し、各赤外線検出素子ごとの前記第２の最大値か
ら前記第１の最大値を差し引いて、第２の温度と第１の
温度とにおける該各赤外線検出素子ごとの出力の差を生
成し、前記全ての赤外線検出素子に関する該出力差の平
均値を求め、前記赤外線検出素子ごとに前記平均値を前
記出力差で割る除算をしてその除算の商を求め、前記各
赤外線検出素子ごとに前記商を当該赤外線検出素子の出
力に乗じて得られる値を、ゲインの補正された赤外線検
出素子出力とすることを特徴とするゲイン補正方法。

【００１８】被測定物体から放射される赤外線を光学
系に受け、平面に配列された複数の赤外線検出素子でな
る赤外線センサ上に該光学系により前記被測定物の赤外
線像を結ばせ、該赤外線センサの出力から該被測定物体
の温度を表す熱画像を生成する装置に設けられ、所定の
赤外線を照射したときにおける前記赤外線検出素子ごと
の出力の不揃いに基づく温度測定誤差を補正する補正装
置において、前記赤外線センサの出力を受け、該赤外線
センサの出力を前記赤外線検出素子の出力ごとに時分割
して出力するマルチプレクサと、このマルチプレクサの
出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
前記赤外線検出素子ごとのオフセット値を記憶しておく
オフセットメモリと、前記オフセットメモリから読み出
した前記赤外線検出素子ごとの前記オフセット値と対応
する該赤外線検出素子ごとの前記Ａ／Ｄコンバータの出
力との和を生成する加算器と、前記赤外線検出素子ごと
のゲインを記憶しておくゲインメモリと、前記ゲインメ
モリから読み出した赤外線検出素子ごとの前記ゲインの
逆数と対応する前記赤外線検出素子ごとの前記加算器の
出力の前記和との積を生ずる乗算器と、一定時間におけ
る前記各赤外線検出素子ごとの前記乗算器の出力の前記
積の最大値を前記全ての赤外線検出素子について記憶す
るピークホールド回路と、前記各赤外線検出素子ごとの
前記オフセット値および前記ゲインを前記最大値から計
算し、前記オフセット値および前記ゲインを前記オフセ
ットメモリ及び前記ゲインメモリへそれぞれ記憶させる
計算手段と前記マルチプレクサ、前記オフセットメモ
リ、前記ゲインメモリおよび前記ピークホールド回路に
同期信号を供給し、前記マルチプレクサで該同期信号に
同期して時分割により前記赤外線検出素子出力を送出さ
せるとともに、該マルチプレクサで出力が送出される前
記赤外線検出素子と同じ赤外線検出素子の出力を前記オ
フセットメモリ、前記ゲインメモリおよび前記ピークホ
ールド回路から読み出させる同期信号発生器とを備え、
前記計算手段は、前記被測定物体が第１の温度の黒体炉
であるときの前記全ての赤外線検出素子に関する前記最
大値の平均値を生成し、該平均値から各赤外線検出素子
ごとの該最大値を差し引いて得られる差を各赤外線検出
素子ごとのオフセット値として前記オフセットメモリに
記憶させるとともに、前記被測定物体が前記第１の温度
の前記黒体炉であるときの前記全ての赤外線検出素子に
関する前記最大値を第１の最大値とし、前記被測定物体
が前記第１の温度より高い第２の温度の前記黒体炉であ
るときの前記全ての赤外線検出素子に関する前記最大値
を第２の最大値とし、前記各赤外線検出素子ごとの前記
第２の最大値から前記第１の最大値を差し引いて、第２
の温度と第１の温度とにおける該各赤外線検出素子ごと
の出力の差を生成し、前記全ての赤外線検出素子に関す
る該出力差の平均値を求め、前記赤外線検出素子ごとに
前記出力差を前記平均値で割る除算をしてその除算の商
を求め、前記各赤外線検出素子ごとの前記商を前記ゲイ
ンメモリへ前記ゲインとして記憶させ、前記一定時間に
は、前記黒体炉から放射される赤外線を前記光学系に入
射させながら、該黒体炉と該赤外線センサカメラとの距
離を一定に保持して、該光学系の光軸に直交する平面内
で該黒体炉または該赤外線センサのうちの少なくとも一
方を移動させ、該黒体炉の所定領域の像を該赤外線セン
サのすべての前記赤外線検出素子に結ばせるとともに、
前記オフセットメモリは前記オフセット値としてゼロを
出力し、前記ゲインメモリは前記ゲインとして１を出力
することを特徴とする温度測定誤差補正装置。

【００１９】前記ピークホールド回路は、端子Ａ及び
Ｂにそれぞれ入力された第１及び第２の信号の大きさを
比較する比較器と、前記第１の信号が前記第２の信号よ
り大きいと前記比較器により判断されたときには該第１
の信号を選択し、その他のときには前記第２の信号を選
択するピーク選択スイッチと、該ピーク選択スイッチで
選択された信号を記憶する画像メモリとからなり、前記
比較器は、前記乗算器の出力の前記積を前記第１の信号
とし、前記画像メモりから読み出した信号を前記第２の
信号とし、前記画像メモリは、前記全ての赤外線検出素
子の出力を記憶するにたるだけの記憶容量を持ち、前記
ピーク選択スイッチで選択された信号を前記最大値とし
て記憶することを特徴とする前記に記載の温度測定誤
差補正装置。

【００２０】

【作用】上述の本願発明は、平面に配列された複数の赤
外線検出素子に所定の赤外線を照射したときに、前記赤
外線検出素子ごとの出力に生ずる不揃をオフセット値及
びゲイン比として把握し、全ての前記赤外線検出素子の
前記出力についてオフセット値及びゲイン比の補正をす
る方法及び装置である。

【００２１】各赤外線検出素子の特性を測定するための
熱源として黒体炉を用いることは従来と同じであるが、
本願発明では、赤外線像を赤外線センサ上に結ぶ光学系
の光軸に直交する平面内で黒体炉または赤外線センサの
うちの少なくとも一方を動かし、光学系による黒体炉の
赤外線像を全ての赤外線検出素子上に順次に移動させる
ところに最も大きな特徴がある。このようにして、黒体
炉と赤外線センサとを光学系に直交する方向に相対的に
動かし、黒体炉の全ての領域の赤外線像を全ての赤外線
検出素子に見せる。すなわち、黒体炉と赤外線センサと
の相対移動に応じて、各赤外線検出素子は該黒体炉の全
ての領域から赤外線を受けることができる。そこで、そ
の相対運動に応じて赤外線検出素子から順次に出力され
る検出値における各赤外線検出素子ごとの最大値をピー
クホールド回路に記憶し、該ピークホールド回路から読
み出した全ての前記赤外線検出素子の最大値の平均値を
計算すると共に、各前記赤外線検出素子ごとの該最大値
と前記平均値との差を求めることにより、その差をオフ
セット値とすることができる。

【００２２】また、黒体炉の温度を第１の温度Ｔ１にし
たときと、第２の温度Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）にしたときと
について、オフセット値を求めた方法と同様な方法で、
各赤外線検出素子ごとの最大出力を求め、温度Ｔ２のと
きの赤外線検出素子の最大出力S_T2Mと温度Ｔ１のときの
赤外線検出素子の最大出力S_T1Mとの差S_T2M−S_T1Mを各赤
外線検出素子について当該赤外線検出素子のゲインとし
て求め、各赤外線検出素子のゲインと全ての赤外線検出
素子に関するゲインの平均との比をその赤外線検出素子
のゲイン比とする。

【００２３】上述の方法でピークホールド回路に記憶さ
れる各赤外線検出素子の出力の最大値は、黒体炉のうち
で最も高い温度Ｔ_M の領域から赤外線検出素子に赤外線
を受けたときの該赤外線検出素子の出力である。したが
って、本願発明の方法は、全ての赤外線検出素子が全領
域において完全に均一化された一定の温度Ｔ_M の黒体炉
を熱源としてオフセット値およびゲイン比を測定するこ
とに相当する。なお、ゲイン比を求める方法に関する上
記説明において、温度Ｔ１の黒体炉を用いる旨を述べた
が、このＴ１は黒体炉の平均温度である。現実に存在す
る黒体炉の温度分布は、前述のとおり一様ではなく、平
均値を中心に分散している。上記最高温度Ｔ_M は平均温
度Ｔ１の黒体炉における最も高い温度を意味する。温度
Ｔ２についても同様である。

【００２４】

【実施例】次に、実施例を挙げ本発明を一層詳しく説明
する。

【００２５】図１は、本願発明の方法及び装置の実施例
を適用した赤外線熱画像装置における赤外線カメラの信
号回路を示す回路図である。図１の回路は、赤外線セン
サ１と、マルチプレクサ２と、増幅器３と、Ａ／Ｄコン
バータ４と、加算器５と、乗算器６と、ピークホールド
回路２０と、画像メモリ８と、オフセットメモリ１１
と、ゲインメモリ１２と、同期信号発生器１３と、バス
１４と、ＣＰＵ１５とからなっている。また、ピークホ
ールド回路２０は、ピーク選択スイッチ７と、画像メモ
リ９と、比較器１０とでなっている。

【００２６】赤外線センサ１は、ＩｎＳｂ（インジウム
アンチモン）赤外線検出素子を２次元にマトリクス状に
配列してなり、水平方向に３２０素子、垂直方向に２４
０素子を有し、−４０°Ｃ〜１，２００°Ｃの温度範囲
で十分な感度を有する。この赤外線センサに光学系を介
して被測定物から放射される赤外線が入射され、赤外線
像が結ばれる。マルチプレクサ２は、赤外線センサ１の
出力１０１を受け、時分割信号に変換する。増幅器３は
マルチプレクサ２の出力１０２の電圧を増幅する。Ａ／
Ｄコンバータ４は、増幅器３の出力１０３をディジタル
信号に変換する。加算器５は、Ａ／Ｄコンバータ４の出
力１０４とオフセットメモリ１１から読み出したデータ
とを加え、和１０５を出力する。乗算器６は、加算器５
の出力の和１０５にゲインメモリ１２から読み出したデ
ータを乗じ、積１０６を出力する。 比較器１０は、端
子Ａに入力された積１０６と端子Ｂに入力されたデータ
１０９ａとを比較し、積１０６がデータ１０９ａより大
きいか等しいときに出力をハイレベルにし、その他のと
きには出力をローレベルにする。ピーク選択スイッチ７
は、比較器１０の出力がハイレベルのときに端子ａの信
号を選択し端子ｃに接続し、比較器１０の出力がローレ
ベルのときに端子ｂの信号を選択し端子ｃに接続する。
画像メモリ８及び９は、フレームメモリであり、ピーク
選択スイッチ７の出力１０７を記憶する。画像メモリ８
及び９の記憶画素数は、いずれも赤外線センサ１におけ
る赤外線検出素子の数３２０×２４０以上である。

【００２７】同期信号発生器１３は、マルチプレクサ２
に同期信号１１３ａを送り、オフセットメモリ１１、ゲ
インメモリ１２及び画像メモリ９に同期信号１１３ｂを
送る。マルチプレクサ２は、同期信号１１３ａに応じ、
赤外線センサ１おける赤外線検出素子の出力ごとに時分
割により並列入力信号１０１を直列信号１０２に変換す
る。時分割信号である信号１０２は、画像信号であり、
３２０×２４０画素で１フレームをなす。信号１０２に
おける各画素は、赤外線センサ１を構成する３２０×２
４０個の赤外線検出素子の出力をそれぞれ表している。

【００２８】オフセットメモリ１１、ゲインメモリ１２
及び画像メモリ９は、同期信号１１３ｂに応じ、データ
の書込及び読み出しをする。同期信号１１３ａ，１１３
ｂの作用により、加算器５における加算、乗算器６にお
ける乗算、比較器１０における比較は、同じ赤外線検出
素子の出力、すなわち同じ画素信号について行われる。

【００２９】図１の赤外線カメラは、通常作動モードと
補正データ取得モードとを有する。通常作動モードで
は、オフセット補正及びゲイン補正のなされた画像信号
が画像メモリ８から出力される。補正データ取得モード
では、オフセット値をオフセットメモリ１１に記憶し、
ゲイン比をゲインメモリ１２へ記憶させる。

【００３０】図１の赤外線カメラを補正データ取得モー
ドで作動させる場合には、該赤外線カメラの光学系には
黒体炉から赤外線を入力させる。そして、その黒体炉は
ＸＹテーブルに搭載し、該光学系の光軸に直交する平面
内で黒体炉を運動させ、赤外線センサを構成する全ての
赤外線検出素子上に該黒体炉の全ての領域の赤外線像を
順次に形成する。すなわち、光学系の光軸に直交する平
面内で黒体炉を運動させることにより、全ての赤外線検
出素子に該黒体炉の全ての領域を見せる。

【００３１】加算器５、乗算器６及びピークホールド回
路２０が補正系をなしている。この補正系は、補正デー
タ取得モードでは、オフセットメモリ１１に記憶するオ
フセット値およびゲインメモリ１２に記憶するゲイン比
を生成する。ＣＰＵ１５は、バス１４を介して補正系を
制御する。その補正データ取得モードでは、スタート信
号１１４ｃによりピーク選択スイッチ７を制御し、ピー
ク選択スイッチ７が比較器１０の出力に応じて端子ａの
信号または端子ｂの信号を選択できるようにする。さら
に、補正データ取得モードでは、ＣＰＵ１５はオフセッ
トメモリ１１及びゲインメモリ１２を制御し、オフセッ
トメモリ１１からは全ての画素について”０”を出力さ
せ、ゲインメモリ１２からは全ての画素について”１”
を出力させる。すなわち、補正データ取得モードでは、
加算器５及び乗算器６は入力信号を単に通過させ、補正
データ取得モードにおいては画像データの補正はしな
い。補正データ取得モードで図１の赤外線カメラを作動
させるに先立って、この赤外線カメラの作動温度範囲の
中央値より低い温度Ｔ１に黒体炉の平均温度を設定す
る。黒体炉の温度は、ＣＰＵ１５の制御により設定され
る。

【００３２】ＣＰＵ１５の制御により、図１の赤外線カ
メラが補正データ取得モードで起動されると、まず最初
に画像メモリ８，９の内容を全て”０”にクリヤする。
ただし、図１では、メモリクリヤなどの制御のためにバ
ス１４と画像メモリ８，９との間に設けられている信号
線は図示を省略してある。次に、補正データ取得モード
で入力された第１番目のフレームの画像が画像メモリ９
に書き込まれる。つぎに、第２番目のフレームの画像が
画素単位で直列に信号１０６としてピークホールド回路
２０へ入力されると、画像メモリ９へすでに記憶されて
いる同じ画素のデータと比較器１０で大小が比較され、
大きい方のデータが画像メモリ９の当該画素の番地に書
き込まれる。引き続き、黒体炉の全ての領域が全ての赤
外線検出素子によって見られるまで、換言すれば、全て
の赤外線検出素子が黒体炉の全ての領域から放射された
赤外線を検知するまで、黒体炉を光軸の回りに平行運動
させながら、補正系に上記作動をさせ、黒体炉における
最高の温度の点を各赤外線検出素子が検知したときの出
力を各赤外線検出素子ごとに（すなわち、画素ごとに）
画像メモリ９に記憶させる。

【００３３】以上に述べた補正データ取得モードの作動
により、画像メモリ９は、赤外線センサ１を構成する全
ての赤外線検出素子が黒体炉における最高温度の点の赤
外線を検知したときの画素データを１フレーム分の全て
の画素について記憶する。したがって、画像メモリ９に
は、全ての領域において完全に均一な温度の黒体炉を観
察した時と同じデータが記憶される。

【００３４】つぎに、ＣＰＵ１５は、この赤外線カメラ
の作動温度範囲の中央値より高い温度Ｔ２に黒体炉の平
均温度を設定し、黒体炉の温度をＴ１に設定して行った
のと同じ制御により、第２の温度Ｔ２における各画素デ
ータを取得する。ただし、このときに得られる最大値デ
ータは画像メモリ８へ記憶される。

【００３５】以上の作動により、平均黒体炉温度Ｔ１及
びＴ２における各画素の最大値を画像メモリ９及び８へ
それぞれ記憶すると、ＣＰＵ１５は、オフセット値及び
ゲイン比を計算する。

【００３６】まず、低温Ｔ１における各画素の最大値デ
ータS_T1Mを画像メモリ９から読み出し、全ての画素に関
する最大値S_T1Mの平均値S_T1MA を求め、その平均値S
_T1MA から各画素の最大値S_T1Mを減じ、得られた差のデ
ータS_T1MA −S_T1Mを各画素のオフセット値ｄとしてオフ
セットメモリ１１の各画素アドレスへ書き込む。

【００３７】次に、高温Ｔ２における最大値データS_T2M
を画像メモリ８から読み出し、各画素ごとに、ゲインｇ
＝S_T2M−S_T1Mを求め、全ての画素に関するゲインｇの平
均値ｇ_A を計算し、各画素についてゲイン比ｒ_g ＝ｇ_A
／ｇを計算し、そのゲイン比ｒ_g をゲインメモリ１２の
各画素アドレスへ書き込む。

【００３８】補正データ取得モードによる以上の作動に
より、オフセットメモリ１１及びゲインメモリ１２には
画素ごとの正確なオフセット値ｄ及びゲイン比ｒ_g がそ
れぞれ記憶された。補正データ取得モードを終えると、
通常モードとなり、スタート信号１１４ｃは、ピーク選
択スイッチ７の端子ｃを端子ａに接続したままにし、被
測定対象物の熱画像を画像メモリ８へ記憶する。

【００３９】なお、以上には実施例を挙げ本願発明を具
体的に示した。しかし、本願発明の装置及び方法は上述
の実施例に限定されるものでないことはもちろんであ
る。例えば、上記実施例では、補正データ取得モードに
おいて、黒体炉を光軸の回りに平行移動させたが、逆に
光軸を平行に保持したまま赤外線カメラ側を動かし、黒
体炉は固定したままでも、まったく同じ補正データを得
ることができる。

【００４０】また、上記実施例では、S_T1MA −S_T1Mをオ
フセット値ｄとしたのであるが、逆にS_T1M−S_T1MA をオ
フセット値ｄ’とし、加算器５に代えて減算器を用い、
この減算器でＡ／Ｄコンバータ４の出力１０４からｄ’
を差し引くようにしても差し支えない。さらに、上記実
施例では、ｒ_g ＝ｇ_A ／ｇをゲイン比としたが、逆にｒ
_g'＝ｇ／ｇ_A をゲイン比とし、乗算器６に代えて除算器
を用い、この除算器で信号１０５をゲインメモリ１２の
出力ｒ_g'で除するようにしても差し支えない。

【００４１】

【発明の効果】以上に詳しく説明したように、本願発明
のオフセット補正及びゲイン補正の方法及び装置によれ
ば、オフセット値及びゲイン比の正確な値を生成し、ひ
いてはオフセット補正及びゲイン補正を正確に行える方
法及び装置を提供できる。

【００４２】そこで、本願発明の方法及び装置を赤外線
熱画像装置に適用すれば、輝度むらがなく、被対象物の
温度を正確に表す熱画像を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の方法及び装置の実施例を適用した赤
外線熱画像装置における赤外線カメラの信号回路を示す
回路図である。

【図２】１次元に配列された赤外線検出素子でなる赤外
線センサ及びその出力回路の回路図である。

【図３】従来のオフセット補正回路を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・赤外線センサ ２・・・・マルチプレクサ ３・・・・増幅器 ４・・・・Ａ／Ｄコンバータ ５，５ａ・・・・加算器 ６・・・・乗算器 ７・・・・ピーク選択スイッチ ８，９・・・・画像メモリ １０・・・・比較器 １１・・・・オフセットメモリ １２・・・・ゲインメモリ １３・・・・同期信号発生器 １４・・・・バス １５・・・・ＣＰＵ ３０・・・・バイアス電圧発生回路 ３１，３２・・・・スイッチ回路 ３３・・・・差検出回路 ３４，３６・・・・ＲＡＭ ３５・・・・平均値回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平面に配列された複数の赤外線検出素子に
   所定の赤外線を照射したときに、前記赤外線検出素子ご
   との出力に生ずる不揃いを表すデータを、全ての前記赤
   外線検出素子の前記出力の平均値と前記各赤外線検出素
   子出力との差であるオフセット値として生成する装置に
   おいて、 黒体炉と、該黒体炉の赤外線像を前記赤外線検出素子上
   に結ぶ光学系と、該光学系を前記赤外線検出素子に固定
   する筐体と、前記光学系の光軸に直交する平面内で前記
   黒体炉または前記筐体のうちの少なくとも一方を動か
   し、前記黒体炉の所定の領域に関する前記光学系による
   赤外線像を前記全ての赤外線検出素子上に順次に移動さ
   せる手段と、該移動手段によりなされる前記黒体炉と前
   記筐体との相対移動に応じて前記各赤外線検出素子から
   順次に出力される検出値における各赤外線検出素子ごと
   の最大値を記憶するピークホールド回路と、該ピークホ
   ールド回路から読み出した全ての前記赤外線検出素子の
   前記最大値の平均値を計算すると共に、各前記赤外線検
   出素子ごとの該最大値と前記平均値との差を前記オフセ
   ット値として出力する計算手段とを備えることを特徴と
   するオフセット値生成装置。
2. 【請求項２】被測定物体から放射される赤外線を光学系
   に受け、平面に配列された複数の赤外線検出素子でなる
   赤外線センサ上に該光学系により前記被測定物の赤外線
   像を結ばせる赤外線センサカメラを用い、該赤外線セン
   サの出力から該被測定物体の温度を測定する方法におけ
   る温度測定誤差を補正する方法であって、 所定の赤外線を照射したときにおける前記赤外線検出素
   子ごとの出力の不揃いに基づく温度測定誤差を補正する
   オフセット補正方法において、 黒体炉から放射される赤外線を前記光学系に入射させな
   がら、該黒体炉と該赤外線センサカメラとの距離を一定
   に保持して、該光学系の光軸に直交する平面内で該黒体
   炉または該赤外線センサのうちの少なくとも一方を移動
   させ、該黒体炉の所定領域の赤外線像を該赤外線センサ
   のすべての前記赤外線検出素子に結ばせ、該赤外線検出
   素子の出力の最大値を各赤外線検出素子ごとに記憶し、
   前記全ての赤外線検出素子に関する前記最大値の平均値
   を生成し、該平均値から各赤外線検出素子ごとの該最大
   値を差し引いて得られる差を各赤外線検出素子ごとのオ
   フセット値として記憶し、記憶した各赤外線検出素子ご
   との該オフセット値を当該赤外線検出素子の出力に加算
   して得られる和を各赤外線検出素子ごとの補正された出
   力とすることを特徴とするオフセット補正方法。
3. 【請求項３】被測定物体から放射される赤外線を光学系
   に受け、平面に配列された複数の赤外線検出素子でなる
   赤外線センサ上に該光学系により前記被測定物の赤外線
   像を結ばせる赤外線センサカメラを用い、該赤外線セン
   サの出力から該被測定物体の温度を測定する方法におけ
   る温度測定誤差を補正する方法であって、 前記赤外線検出素子ごとのゲインの不揃いに基づく温度
   測定誤差を補正するゲイン補正方法において、 第１の温度の黒体炉から放射される赤外線を前記光学系
   に入射させながら、該黒体炉と該赤外線センサカメラと
   の距離を一定に保持して、該光学系の光軸に直交する平
   面内で該黒体炉または該赤外線センサのうちの少なくと
   も一方を移動させ、該黒体炉の所定領域の赤外線像を該
   赤外線センサのすべての前記赤外線検出素子に結ばせ、
   該赤外線検出素子の出力の最大値を第１の最大値として
   各赤外線検出素子ごとに記憶し、 次に、第１の温度より高い第２の温度の黒体炉から放射
   される赤外線を前記光学系に入射させながら、該黒体炉
   と該赤外線センサカメラとの距離を一定に保持して、該
   光学系の光軸に直交する平面内で該黒体炉または該赤外
   線センサのうちの少なくとも一方を移動させ、該黒体炉
   の所定領域の像を該赤外線センサのすべての前記赤外線
   検出素子に結ばせ、該赤外線検出素子の出力の最大値を
   第２の最大値として各赤外線検出素子ごとに記憶し、 各赤外線検出素子ごとの前記第２の最大値から前記第１
   の最大値を差し引いて、第２の温度と第１の温度とにお
   ける該各赤外線検出素子ごとの出力の差を生成し、 前記全ての赤外線検出素子に関する該出力差の平均値を
   求め、 前記赤外線検出素子ごとに前記平均値を前記出力差で割
   る除算をしてその除算の商を求め、 前記各赤外線検出素子ごとに前記商を当該赤外線検出素
   子の出力に乗じて得られる値を、ゲインの補正された赤
   外線検出素子出力とすることを特徴とするゲイン補正方
   法。
4. 【請求項４】被測定物体から放射される赤外線を光学系
   に受け、平面に配列された複数の赤外線検出素子でなる
   赤外線センサ上に該光学系により前記被測定物の赤外線
   像を結ばせ、該赤外線センサの出力から該被測定物体の
   温度を表す熱画像を生成する装置に設けられ、 所定の赤外線を照射したときにおける前記赤外線検出素
   子ごとの出力の不揃いに基づく温度測定誤差を補正する
   補正装置において、 前記赤外線センサの出力を受け、該赤外線センサの出力
   を前記赤外線検出素子の出力ごとに時分割して出力する
   マルチプレクサと、 このマルチプレクサの出力をディジタル信号に変換する
   Ａ／Ｄコンバータと、 前記赤外線検出素子ごとのオフセット値を記憶しておく
   オフセットメモリと、 前記オフセットメモリから読み出した前記赤外線検出素
   子ごとの前記オフセット値と対応する該赤外線検出素子
   ごとの前記Ａ／Ｄコンバータの出力との和を生成する加
   算器と、 前記赤外線検出素子ごとのゲインを記憶しておくゲイン
   メモリと、 前記ゲインメモリから読み出した赤外線検出素子ごとの
   前記ゲインの逆数と対応する前記赤外線検出素子ごとの
   前記加算器の出力の前記和との積を生ずる乗算器と、 一定時間における前記各赤外線検出素子ごとの前記乗算
   器の出力の前記積の最大値を前記全ての赤外線検出素子
   について記憶するピークホールド回路と、 前記各赤外線検出素子ごとの前記オフセット値および前
   記ゲインを前記最大値から計算し、前記オフセット値お
   よび前記ゲインを前記オフセットメモリ及び前記ゲイン
   メモリへそれぞれ記憶させる計算手段と前記マルチプレ
   クサ、前記オフセットメモリ、前記ゲインメモリおよび
   前記ピークホールド回路に同期信号を供給し、前記マル
   チプレクサで該同期信号に同期して時分割により前記赤
   外線検出素子出力を送出させるとともに、該マルチプレ
   クサで出力が送出される前記赤外線検出素子と同じ赤外
   線検出素子の出力を前記オフセットメモリ、前記ゲイン
   メモリおよび前記ピークホールド回路から読み出させる
   同期信号発生器とを備え、 前記計算手段は、 前記被測定物体が第１の温度の黒体炉であるときの前記
   全ての赤外線検出素子に関する前記最大値の平均値を生
   成し、該平均値から各赤外線検出素子ごとの該最大値を
   差し引いて得られる差を各赤外線検出素子ごとのオフセ
   ット値として前記オフセットメモリに記憶させるととも
   に、 前記被測定物体が前記第１の温度の前記黒体炉であると
   きの前記全ての赤外線検出素子に関する前記最大値を第
   １の最大値とし、前記被測定物体が前記第１の温度より
   高い第２の温度の前記黒体炉であるときの前記全ての赤
   外線検出素子に関する前記最大値を第２の最大値とし、 前記各赤外線検出素子ごとの前記第２の最大値から前記
   第１の最大値を差し引いて、第２の温度と第１の温度と
   における該各赤外線検出素子ごとの出力の差を生成し、 前記全ての赤外線検出素子に関する該出力差の平均値を
   求め、 前記赤外線検出素子ごとに前記出力差を前記平均値で割
   る除算をしてその除算の商を求め、 前記各赤外線検出素子ごとの前記商を前記ゲインメモリ
   へ前記ゲインとして記憶させ、 前記一定時間には、 前記黒体炉から放射される赤外線を前記光学系に入射さ
   せながら、該黒体炉と該赤外線センサカメラとの距離を
   一定に保持して、該光学系の光軸に直交する平面内で該
   黒体炉または該赤外線センサのうちの少なくとも一方を
   移動させ、該黒体炉の所定領域の像を該赤外線センサの
   すべての前記赤外線検出素子に結ばせるとともに、 前記オフセットメモリは前記オフセット値としてゼロを
   出力し、前記ゲインメモリは前記ゲインとして１を出力
   することを特徴とする温度測定誤差補正装置。
5. 【請求項５】前記ピークホールド回路は、端子Ａ及びＢ
   にそれぞれ入力された第１及び第２の信号の大きさを比
   較する比較器と、前記第１の信号が前記第２の信号より
   大きいと前記比較器により判断されたときには該第１の
   信号を選択し、その他のときには前記第２の信号を選択
   するピーク選択スイッチと、該ピーク選択スイッチで選
   択された信号を記憶する画像メモリとからなり、 前記比較器は、前記乗算器の出力の前記積を前記第１の
   信号とし、前記画像メモりから読み出した信号を前記第
   ２の信号とし、 前記画像メモリは、前記全ての赤外線検出素子の出力を
   記憶するにたるだけの記憶容量を持ち、前記ピーク選択
   スイッチで選択された信号を前記最大値として記憶する
   ことを特徴とする請求項４に記載の温度誤差補正装置。