JPH0732467B2 - 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Info
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- JPH0732467B2 JPH0732467B2 JP1031669A JP3166989A JPH0732467B2 JP H0732467 B2 JPH0732467 B2 JP H0732467B2 JP 1031669 A JP1031669 A JP 1031669A JP 3166989 A JP3166989 A JP 3166989A JP H0732467 B2 JPH0732467 B2 JP H0732467B2
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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。
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。
第４図，第５図は赤外ビデオカメラにおけるシエーディ
ング発生の原理を表したものである。
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IRCCD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，例えばレンズの鏡筒から入射
してくる赤外光である。
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，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，強度は入射光の入射角θとするとcos4θに比例する
ので，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。
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，強度は入射光の入射角θとするとcos4θに比例する
ので，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）によるシェーデイングはレ
ンズ（１）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。
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）によるシェーデイングはレ
ンズ（１）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，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。
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，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。
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，例えばレンズの鏡筒の温度が外
気温その他の撮影で変化したり，撮像目標の赤外強度の
平均レベルが大きく変化したりすると，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。
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，例えばレンズの鏡筒の温度が外
気温その他の撮影で変化したり，撮像目標の赤外強度の
平均レベルが大きく変化したりすると，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。
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。
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，赤外検出器から鏡筒を見たときに
成す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ィ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。
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，赤外検出器から鏡筒を見たときに
成す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ィ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。
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。
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。
第１図はこの発明の１実施例を示す図であって（10）は
第１のA/Dコンバータ，（11）は温度センサ，（12）は
第２のA/Dコンバータ，（13）は第１のメモリ，（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、（24）はレンズ鏡筒で
ある。
第１のA/Dコンバータ，（11）は温度センサ，（12）は
第２のA/Dコンバータ，（13）は第１のメモリ，（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、（24）はレンズ鏡筒で
ある。
上記のように構成された赤外ビデオカメラ用シエーディ
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。
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。
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＝ωsn・Ｎ（Ts）＋ωLn・Ｎ（Tn） …（１） ここでωsn,ωLnはそれぞれ番地ｎの画素からレンズの
鏡筒（24）及びレンズを見たときに成す立体角に相当す
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（Ｔ）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。
鏡筒（24）及びレンズを見たときに成す立体角に相当す
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（Ｔ）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（24）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。
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（14）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ΔVsnが得られる。
ている。第１のメモリ（13）と第２のメモリ（14）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ΔVsnが得られる。
ΔVsn＝ωsn・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ΔVsnを引くと，次式が得
られる。
から式（２）で示した補正量ΔVsnを引くと，次式が得
られる。
Vn−ΔVsn＝ωLn・Ｎ（Tn） …（３） つまり，鏡筒（24）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。
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/ωLn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（16）の出力と
を第２の乗算器（17）によって乗算することによって次
式が得られる。
わち1/ωLn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（16）の出力と
を第２の乗算器（17）によって乗算することによって次
式が得られる。
（Vn−ΔVsn）・1/ωLn＝Ｎ（Tn） …（４） つまり以上の処理の結果，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。
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。
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，（18）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。
ィング補正装置の１実施例を示す図であって，（18）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V
n′は次式となる。
だけ減算する場合，第１のA/Dコンバータ（10）の出力V
n′は次式となる。
Vn′＝ωsn・Ｎ（Ts）＋ωLn・Ｎ（Tn）−α …（５） 鏡筒（24）によるシェーディングの補正を上記式（３）
と同じく実施すれば、次式で示される信号が得られる。
と同じく実施すれば、次式で示される信号が得られる。
Vn′−ΔVsn＝ωLn・Ｎ（Tn）−α …（６） 第３のメモリ（16）には、１−1/ωLn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。
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＋α）・（１−1/ωLn） ＝（ωLn−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 ｛ωLn・Ｎ（Tn）−α｝−｛（ωLn−１）・Ｎ（Tn）｝ ＝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。
るので ｛ωLn・Ｎ（Tn）−α｝−｛（ωLn−１）・Ｎ（Tn）｝ ＝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，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）を利用して上記鏡筒温度や直流
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。
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，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）を利用して上記鏡筒温度や直流
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。
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）に保持する。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。
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）に保持する。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。
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。
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。
第１図〜第３図はこの発明の実施例を示す構成図，第４
図，第５図は赤外ビデオカメラにおけルシェーデイング
発生の原理図，第６図は従来のシェーディング補正装置
の構成図である。 図において（10），（12），（20）はA/Dコンバータ，
（13），（14），（16）はメモリ，（15），（17）は乗
算器，（11）は温度センサ、（24）は鏡筒である。 なお，各図中，同一符号は同一または相当部分を示す。
図，第５図は赤外ビデオカメラにおけルシェーデイング
発生の原理図，第６図は従来のシェーディング補正装置
の構成図である。 図において（10），（12），（20）はA/Dコンバータ，
（13），（14），（16）はメモリ，（15），（17）は乗
算器，（11）は温度センサ、（24）は鏡筒である。 なお，各図中，同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (3)
- 【請求項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、上記赤外検出器から
鏡筒を見たときに成す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。 - 【請求項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、赤外検出器から鏡筒
を見たときに成す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、上記赤外検出器出
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。 - 【請求項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、上記赤外
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電流電圧発生回路の
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、上記赤外検出器から鏡筒を見たときに成す立体角を
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1031669A JPH0732467B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 赤外ビデオカメラ用シエーデイング補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1031669A JPH0732467B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 赤外ビデオカメラ用シエーデイング補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02211781A JPH02211781A (ja) | 1990-08-23 |
| JPH0732467B2 true JPH0732467B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=12337536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1031669A Expired - Lifetime JPH0732467B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 赤外ビデオカメラ用シエーデイング補正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732467B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5994701A (en) * | 1996-10-15 | 1999-11-30 | Nippon Avonics Co., Ltd. | Infrared sensor device with temperature correction function |
| JP4401582B2 (ja) | 2001-02-26 | 2010-01-20 | 富士通株式会社 | 赤外線撮像装置 |
| JP4180869B2 (ja) * | 2002-09-27 | 2008-11-12 | 富士通株式会社 | 赤外線撮像装置 |
| JP2008187254A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 赤外撮像装置、撮像素子の出力値算出方法 |
| JP5089486B2 (ja) * | 2008-05-16 | 2012-12-05 | 三菱電機株式会社 | 赤外線撮像装置 |
| JP6225761B2 (ja) * | 2014-03-11 | 2017-11-08 | 富士ゼロックス株式会社 | 画像の読取装置及び画像形成装置 |
-
1989
- 1989-02-10 JP JP1031669A patent/JPH0732467B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02211781A (ja) | 1990-08-23 |
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