JPH1073483A - Infrared-photographing apparatus - Google Patents

Infrared-photographing apparatus

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Publication number
JPH1073483A
JPH1073483A JP8230588A JP23058896A JPH1073483A JP H1073483 A JPH1073483 A JP H1073483A JP 8230588 A JP8230588 A JP 8230588A JP 23058896 A JP23058896 A JP 23058896A JP H1073483 A JPH1073483 A JP H1073483A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
infrared
image sensor
signal
circuit
imaging device
Prior art date
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Pending
Application number
JP8230588A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norihide Omoto
憲英 大元
Naofumi Fushimi
直文 伏見
Shigeru Kato
茂 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH1073483A publication Critical patent/JPH1073483A/en
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily observe infrared rays of a large light quantity and a small light quantity by setting a variable control part for changing a charge accumulation time of an image pick-up element (CCD), etc. SOLUTION: Infrared rays emitted from an object are formed into an image at an infrared CCD element 1, photoelectrically converted and further subjected to a signal treatment at a signal-processing part 2. At the processing part 2, a function of an electronic shutter is utilized in place of a filter to control a charge accumulation time, thereby to regulate a light quantity. In other words, when the CCD element 1 is connected to an electronic shutter variable control part 4, an observation of a wide temperature range from a high temperature area to a low temperature area is continuously carried out. A high temperature area signal A and a low temperature area signal B from the processing part 2 are delayed by an amount corresponding to one screen at a delay circuit 3, and sent to a selecting circuit 5 and a comparing circuit 6. The selecting circuit 5 selects a screen on the basis of information from the comparing circuit 6 of whether the electronic shutter is driven or not. A pixel signal of a screen bringing about a saturation signal is replaced with a pixel of a screen for which the shutter is driven.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本願発明は、赤外線撮像装置
に関するものであり、特に赤外線の光量に制限されずに
使用可能な装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared imaging apparatus, and more particularly to an apparatus which can be used without being limited by the amount of infrared light.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の赤外線撮像装置の構成を図6に示
す。図6の8は赤外光学系、10は撮像素子である赤外
線CCD素子、9はNDフィルター、11は映像化回路
である。図6中左側の観測対象物12から放射された赤
外線は、赤外光学系8により集光され、NDフィルター
9を通過し、赤外線CCD素子10に結像される。この
とき赤外線CCD素子10の飽和光量を越えると、赤外
線CCD素子10による観測が不可能になってしまう。
そのため、光学系の適当な場所にNDフィルター9を挿
入し、光量を減らすことで、赤外線CCD素子10への
受光量を減衰させていた。またこのフィルターは、図6
のように固定式のものと、図7のように必要時に赤外線
の光路に設置し、不必要時には取り外すタイプのものが
あった。図7に示すように、NDフィルター9を制御部
14による制御でモータ13により駆動させる。赤外線
CCD素子10に受光された赤外線は、電気信号に変換
され、映像化回路11に出力される。映像化回路11に
入力された電気信号は、ノイズ除去などの所定の処理を
された後、TV信号として表示装置等に出力される。
2. Description of the Related Art The configuration of a conventional infrared imaging apparatus is shown in FIG. In FIG. 6, 8 is an infrared optical system, 10 is an infrared CCD device as an image sensor, 9 is an ND filter, and 11 is an imaging circuit. The infrared light emitted from the observation target 12 on the left side in FIG. 6 is collected by the infrared optical system 8, passes through the ND filter 9, and is imaged on the infrared CCD device 10. At this time, if the saturation light amount of the infrared CCD element 10 is exceeded, observation by the infrared CCD element 10 becomes impossible.
For this reason, the ND filter 9 is inserted at an appropriate place in the optical system to reduce the amount of light, thereby attenuating the amount of light received by the infrared CCD device 10. This filter is shown in FIG.
As shown in FIG. 7, there are a fixed type and a type which is installed in an infrared light path when necessary and which is removed when unnecessary. As shown in FIG. 7, the ND filter 9 is driven by the motor 13 under the control of the control unit 14. The infrared light received by the infrared CCD device 10 is converted into an electric signal and output to the imaging circuit 11. The electric signal input to the imaging circuit 11 is subjected to predetermined processing such as noise removal, and then output to a display device or the like as a TV signal.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、まず、
前記したフィルターが赤外線の光路に固定設置されてい
る従来のタイプのものを用い観測を行った。その結果、
赤外線CCD素子の飽和光量を越える光量の赤外線が素
子に入射される場合にも、フィルターにより光量が減ら
されるために、素子の飽和光量を越えるような光量を有
する観測が可能となった。しかし、対象物からの光量が
少ないものを観察する場合には、フィルターにより赤外
線CCD素子に入射される赤外線の光量が減らされてし
まうことから、低光量側の観測範囲が狭くなり、低光量
側の観測が不可能になる問題点が生じた。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors first,
Observation was performed using a conventional type in which the above-mentioned filter was fixedly installed in the infrared light path. as a result,
Even when infrared light having a light quantity exceeding the saturation light quantity of the infrared CCD element is incident on the element, the light quantity is reduced by the filter, so that observation having a light quantity exceeding the saturation light quantity of the element has become possible. However, when observing an object with a small amount of light from the object, the amount of infrared light incident on the infrared CCD element is reduced by the filter. There was a problem that observation of satellites became impossible.

【0004】これを解決するために、前記従来技術の項
で記載したような、取り外し可能なフィルターを用いた
装置が提案された。これは、赤外線CCD素子の飽和光
量を越える光量の赤外線が素子に入射される場合にの
み、フィルターを赤外線の光路に設置し、光量が小さく
なった場合には、フィルターを光路から取り除いて観測
を行うものであった。これにより、高光量のものから低
光量のものまで幅広く観測できるようになった。
In order to solve this problem, an apparatus using a removable filter as described in the above-mentioned prior art section has been proposed. This is because a filter is installed in the infrared light path only when the amount of infrared light exceeding the saturation light amount of the infrared CCD element is incident on the element, and when the light amount becomes small, the filter is removed from the light path and observation is performed. Was to do. This has made it possible to observe a wide range of objects, from those with high light intensity to those with low light intensity.

【0005】しかし、このようなフィルターを用いる構
成は、装置の大型化の問題点を生じたり、フィルターの
設置が煩わしいものであった。本願発明は、これらの問
題点を解決し、高光量から低光量の赤外線を容易に観察
可能な赤外線撮像装置を提供することを目的とする。
[0005] However, such a configuration using a filter causes a problem of an increase in the size of the apparatus, and the installation of the filter is troublesome. It is an object of the present invention to solve these problems and to provide an infrared imaging apparatus capable of easily observing infrared rays from a high light quantity to a low light quantity.

【0006】[0006]

【問題を解決するための手段】本発明者らは、赤外線C
CD素子への赤外線の入射光量を調節する手段として用
いていたフィルターに着目し、フィルターを用いない、
従来とは全く異なる手段を用いて入射光量を調節するこ
とにした。そこで本願発明は第1に「赤外線を検知して
電気信号を出力する撮像素子と、該撮像素子に前記赤外
線を集光する赤外線光学系を有する赤外線撮像装置にお
いて、前記撮像素子に入射する光量を電荷蓄積時間で制
御することを特徴とする赤外線撮像装置(請求項1)」
を提供する。第2に「赤外線を検知して電気信号を出力
する撮像素子と、該撮像素子に前記赤外線を集光する赤
外線光学系を有する赤外線撮像装置において、前記撮像
素子の電荷蓄積時間を変化させる可変制御部を有するこ
とを特徴とする赤外線撮像装置(請求項2)」を提供す
る。第3に「赤外線を検知して電気信号を出力する撮像
素子と、該撮像素子に前記赤外線を集光する赤外線光学
系を有する赤外線撮像装置において、前記撮像素子の電
荷蓄積時間を変化させる可変制御部と、該可変制御部に
より複数の電荷蓄積時間を設定して得られた複数の情報
を基に画像を形成する画像形成手段を有することを特徴
とする赤外線撮像装置(請求項3)」を提供する。第4
に「赤外線を検知して電気信号を出力する撮像素子と、
該撮像素子に前記赤外線を集光する赤外線光学系を有す
る赤外線撮像装置において、前記撮像素子の電荷蓄積時
間を変化させる可変制御部と、前記撮像素子からの出力
信号を所定量遅延させる遅延回路と、前記撮像素子の持
つ飽和相当信号と前記撮像素子からの出力信号とを比較
する比較回路と、前記撮像素子からの出力信号と前記遅
延回路からの出力信号とを選択する選択回路を有するこ
とを特徴とする赤外線撮像装置(請求項4)」を提供す
る。第5に「前記撮像素子の画素ごとの感度むら及び前
記光学系の前記撮像素子面での受光むらを均一出力とし
て補正する補正回路を設けることを特徴とする請求項
1、2、3、4記載の赤外線撮像装置素子(請求項
5)」を提供する。第6に「前記補正回路が電子シャッ
ターのシャッター速度に対応して補正を行うことを特徴
とする請求項5記載の赤外線撮像装置素子(請求項
6)」を提供する。
Means for Solving the Problems The present inventors have proposed an infrared C
Focusing on the filter used as a means for adjusting the amount of infrared light incident on the CD element, without using a filter,
The amount of incident light is adjusted using a completely different means. Therefore, the present invention firstly provides an image pickup device that detects an infrared ray and outputs an electric signal, and an infrared image pickup apparatus that has an infrared optical system that focuses the infrared ray on the image pickup element. Infrared imaging device characterized by control by charge storage time (Claim 1) "
I will provide a. Secondly, in an infrared imaging device having an image sensor that detects an infrared ray and outputs an electric signal and an infrared optical system that focuses the infrared ray on the image sensor, a variable control that changes the charge accumulation time of the image sensor An infrared imaging device having a unit (Claim 2) "is provided. Third, in an infrared imaging apparatus having an imaging device that detects an infrared ray and outputs an electric signal and an infrared optical system that focuses the infrared light on the imaging device, a variable control that changes the charge accumulation time of the imaging device And an image forming means for forming an image based on a plurality of pieces of information obtained by setting a plurality of charge accumulation times by the variable control section. provide. 4th
`` An image sensor that detects infrared rays and outputs an electrical signal,
An infrared imaging apparatus having an infrared optical system that focuses the infrared light on the image sensor, a variable control unit that changes a charge accumulation time of the image sensor, and a delay circuit that delays an output signal from the image sensor by a predetermined amount. A comparison circuit that compares a saturation equivalent signal of the image sensor with an output signal from the image sensor, and a selection circuit that selects an output signal from the image sensor and an output signal from the delay circuit. Infrared imaging device (claim 4) "is provided. Fifth, “a correction circuit is provided for correcting unevenness in sensitivity of each pixel of the image sensor and uneven light reception on the image sensor surface of the optical system as a uniform output. Infrared imaging device element (claim 5). " Sixth, there is provided an infrared imaging device element according to claim 5, wherein the correction circuit performs correction in accordance with a shutter speed of an electronic shutter.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】図1は、本実施例の概略を示すブ
ロック図である。以下図1を参照し、本願発明の一実施
例について説明する。対象物(不図示)から放射された
赤外線は、従来と同様に赤外光学系(不図示)に集光さ
れ、撮像素子である赤外線CCD素子1に結像される。
この赤外線は、光電変換され、信号処理部2で電気信号
処理が施される。本願発明では、従来のフィルターに代
えて、電子シャッターの機能を利用し電荷蓄積時間を制
御することにより光量の調整を行う。電荷蓄積時間の制
御は、赤外線CCD素子の駆動回路で行う。例えば、赤
外線CCD素子の電荷蓄積時間が1/30sec の赤外線
撮像装置を仮定すると、400K相当の赤外線光量を観
測したとき、赤外線CCD素子が飽和するとする。この
とき、赤外線CCD素子の電荷蓄積時間をを1/(30
×k)sec となるように制御すると、赤外線CCD素子
の発生電荷量は1/kとなる。従って、電荷蓄積量を制
御しないときと比較して、制御した装置はk倍の赤外線
放射光量まで検知可能となり、よって赤外線撮像装置の
観測温度範囲が拡大できることになる。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the present embodiment. An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Infrared rays emitted from an object (not shown) are condensed by an infrared optical system (not shown), as in the related art, and imaged on an infrared CCD device 1 as an image pickup device.
This infrared light is photoelectrically converted and subjected to electric signal processing in the signal processing unit 2. In the present invention, the amount of light is adjusted by controlling the charge accumulation time using the function of an electronic shutter instead of the conventional filter. The control of the charge accumulation time is performed by a driving circuit of the infrared CCD element. For example, assuming an infrared imaging device in which the charge accumulation time of the infrared CCD element is 1/30 sec, the infrared CCD element is saturated when an amount of infrared light equivalent to 400K is observed. At this time, the charge accumulation time of the infrared CCD element is set to 1 / (30
× k) When the control is performed so as to be sec, the amount of charge generated by the infrared CCD element becomes 1 / k. Therefore, as compared with the case where the charge accumulation amount is not controlled, the controlled device can detect up to k times the amount of infrared radiation, thereby expanding the observation temperature range of the infrared imaging device.

【0008】更に、本実施例では、赤外線CCD素子1
を電子シャッター可変制御部4と接続することにより、
高温領域から低温領域までの広い温度範囲の観測を連続
的に行うことが可能な装置が得られる。例えば、電子シ
ャッターの電荷蓄積時間を前記の如く1/(30×k)
sec にしたとする。この場合、前記の如く赤外線CCD
素子1を常時受光した場合に比べて、赤外線CCD素子
1の飽和光量を見かけ上k倍にすることができ、より高
温領域の観測が可能となる。しかし、対象物からの光量
が元々少ない低温領域の感度が鈍くなる。そこで、低温
領域の感度を高くするために、赤外線CCD素子1が受
光する赤外線の受光時間を長くすれば良いことになる
が、そうすると受光光量が多くなってしまい、高温領域
の観測時において、赤外線CCD素子1の飽和光量を越
えてしまい、高温領域の観測ができなくなってしまうこ
とになる。そこで、電子シャッター可変制御部4を設
け、画面毎に電子シャッター機能によるシャッタースピ
ードの切り替えが行えることを利用し、赤外線CCD素
子の電荷蓄積時間を切り替えることにした。つまり、高
温領域の観測に適した受光光量と低温領域に適した受光
光量を切り替えて観察するのである。本実施例において
は、高温領域観測時の受光時間を1/(30×k) se
c、低温領域観測時の電荷蓄積時間を1/30 secと
し、1画面ごとに切り替えを行うものとする。
Further, in this embodiment, the infrared CCD device 1
Is connected to the electronic shutter variable control unit 4 so that
An apparatus capable of continuously observing a wide temperature range from a high temperature region to a low temperature region can be obtained. For example, the charge storage time of the electronic shutter is set to 1 / (30 × k) as described above.
Suppose you set it to sec. In this case, as described above, the infrared CCD
The amount of saturation light of the infrared CCD element 1 can be apparently increased by k times as compared with the case where the element 1 is constantly received, so that a higher temperature region can be observed. However, the sensitivity in a low-temperature region where the amount of light from the target object is originally small becomes low. Therefore, in order to increase the sensitivity in the low temperature region, it is only necessary to lengthen the light receiving time of the infrared light received by the infrared CCD element 1. However, the amount of received light increases, and when the high temperature region is observed, the infrared light amount increases. The saturation light amount of the CCD element 1 is exceeded, and it becomes impossible to observe a high-temperature region. Therefore, the electronic shutter variable control unit 4 is provided to switch the charge accumulation time of the infrared CCD element by using the fact that the shutter speed can be switched by the electronic shutter function for each screen. That is, observation is performed by switching between the amount of received light suitable for observation in the high-temperature region and the amount of received light suitable for observation in the low-temperature region. In this embodiment, the light receiving time at the time of observation of the high temperature region is 1 / (30 × k)
c, The charge accumulation time at the time of observation in the low temperature region is set to 1/30 sec, and switching is performed for each screen.

【0009】これら各画面での情報は信号処理部2で電
気信号処理を施される。信号処理部2からの出力信号
は、遅延回路3、選択回路5、比較回路6にそれぞれ入
力される。説明のため、1/(30×k) secに電荷蓄
積時間を制御し得られた信号をA(高温領域観測用)と
し、1/30 secに受光時間を制御し得られた信号をB
(低温領域観測用)とする。
The information on each of these screens is subjected to electrical signal processing by the signal processing unit 2. The output signal from the signal processing unit 2 is input to the delay circuit 3, the selection circuit 5, and the comparison circuit 6, respectively. For the sake of explanation, the signal obtained by controlling the charge accumulation time at 1 / (30 × k) sec is A (for high temperature region observation), and the signal obtained by controlling the light receiving time at 1/30 sec is B
(For low temperature region observation).

【0010】信号Aと信号Bは遅延回路3に入力され、
それぞれの信号を、1画面相当遅延させる。本実施の形
態においては、信号Aを信号Bに対して1画面遅延さ
せ、これらを選択回路5、比較回路6に送出する。また
比較回路6には、電子シャッター可変制御部4から、各
信号において電子シャッターが駆動した画面か否か(電
子シャッターの駆動の有無)の情報が入力される。そし
て、信号処理部2から出力された信号、例えば信号Bの
1画面の一部の画素が飽和しており、かつこの画面が電
子シャッターが駆動していない画面である場合は、これ
らの情報(飽和画素情報)が比較回路から選択回路5に
送出される。更に、選択回路5には、信号処理部2から
の受光した赤外線の情報(遅延処理はしていない)と遅
延回路3からの1画面相当遅延させられた受光した赤外
線の情報が入力される。これらの情報が入力された選択
回路5では、比較回路6から入力された電子シャッター
の駆動の有無の情報に基づき、以下の選択を行う。 〔選択1−1〕比較回路6から入力された電子シャッタ
ーの駆動の有無情報が駆動なしの画面であり、飽和画素
情報が発生している画素については、遅延回路3から選
択回路5に入力された情報を選択する。 〔選択1−2〕比較回路6から入力された電子シャッタ
ーの駆動の有無情報が駆動なしの画面であり、飽和画素
情報が発生しなかった画面については、信号処理部2か
ら選択回路5に入力された情報(遅延されていない信
号)を選択する。 〔選択2−1〕比較回路6から入力された電子シャッタ
ーの駆動の有無情報が駆動ありの画面であり、飽和画素
情報が発生した画素については、信号処理部2から選択
回路5に入力された情報(遅延されていない信号)を選
択する。 〔選択2−2〕比較回路6から入力された電子シャッタ
ーの駆動の有無情報が駆動ありの画面であり、飽和画素
情報が発生しなかった画面については、遅延回路3から
選択回路5に入力された情報を選択する。
The signal A and the signal B are input to the delay circuit 3,
Each signal is delayed by one screen. In the present embodiment, the signal A is delayed by one screen with respect to the signal B, and is sent to the selection circuit 5 and the comparison circuit 6. Further, the comparison circuit 6 receives, from the electronic shutter variable control section 4, information on whether or not each signal is a screen driven by the electronic shutter (whether the electronic shutter is driven). When some of the pixels of one screen of the signal output from the signal processing unit 2, for example, the signal B, are saturated and the screen is a screen on which the electronic shutter is not driven, these pieces of information ( (Saturated pixel information) is sent from the comparison circuit to the selection circuit 5. Further, information on the received infrared light from the signal processing unit 2 (no delay processing) and information on the received infrared light delayed by one screen from the delay circuit 3 are input to the selection circuit 5. The selection circuit 5 to which the information is input performs the following selection based on the information on the presence or absence of driving of the electronic shutter input from the comparison circuit 6. [Selection 1-1] The electronic shutter drive presence / absence information input from the comparison circuit 6 is a screen with no drive. For pixels for which saturated pixel information is generated, the pixels are input from the delay circuit 3 to the selection circuit 5. Select the information [Selection 1-2] The information indicating whether or not the electronic shutter is driven, which is input from the comparison circuit 6, is a screen without driving, and a screen in which no saturated pixel information is generated is input to the selection circuit 5 from the signal processing unit 2. Selected information (a signal that has not been delayed). [Selection 2-1] This is a screen in which the electronic shutter drive presence / absence information input from the comparison circuit 6 is driven, and the pixels for which saturated pixel information has occurred are input from the signal processing unit 2 to the selection circuit 5. Select the information (undelayed signal). [Selection 2-2] A screen in which the electronic shutter drive presence / absence information input from the comparison circuit 6 is driven and a screen in which no saturated pixel information is generated is input from the delay circuit 3 to the selection circuit 5. Select the information

【0011】このような選択を選択回路5で行う。これ
により、飽和信号が発生した画素信号は、シャッター駆
動された画面の画素に置き換えられることにより、高温
部から低温部の幅広い温度範囲で画面が表示されること
になる。このように本発明においては、観測する対象物
の温度により電子シャッターのシャッタースピードを変
化させることができる。また、複数のシャッタースピー
ドを設定し、これらのシャッタースピードで得られる情
報を合成することも可能である。
Such selection is performed by the selection circuit 5. As a result, the pixel signal in which the saturation signal has been generated is replaced with the pixel of the screen driven by the shutter, so that the screen is displayed in a wide temperature range from the high temperature part to the low temperature part. As described above, in the present invention, the shutter speed of the electronic shutter can be changed according to the temperature of the object to be observed. It is also possible to set a plurality of shutter speeds and combine information obtained at these shutter speeds.

【0012】尚、本発明では図1に示したような、遅延
回路、比較回路、選択回路等を画像形成手段と称する
が、これに限定されるものではなく、画像形成手段は、
赤外線CCD素子の電荷蓄積時間、即ち電子シャッター
のスピードを可変制御部で複数のシャッタースピードに
制御し、これにより得られる複数の光量に基づく情報を
処理し少なくとも1つの画像を形成することが可能な機
能を有するものならばよい。また、電子シャッター可変
制御部は、シャッタースピードを決定する電子シャッタ
ー選択回路と電子シャッターを駆動させる電子シャッタ
ー駆動回路を有するものである。
In the present invention, the delay circuit, the comparison circuit, the selection circuit and the like as shown in FIG. 1 are referred to as image forming means. However, the present invention is not limited to this.
The charge accumulation time of the infrared CCD element, that is, the speed of the electronic shutter is controlled to a plurality of shutter speeds by a variable control unit, and information based on a plurality of light amounts obtained thereby can be processed to form at least one image. What is necessary is just to have a function. Further, the electronic shutter variable control unit has an electronic shutter selection circuit for determining a shutter speed and an electronic shutter drive circuit for driving the electronic shutter.

【0013】本発明のように、電子シャッター機能を用
いて赤外線CCD素子が受光する光量を制限する場合、
得られる画面の不均一性を高めることにより、より広い
温度範囲の観測を良好な画像で行うことが可能となる。
以下にこれを達成するための構成および原理について説
明する。図2は、本実施の形態を構成するブロック図で
ある。観測対象物から放射される赤外線は、赤外線光学
系を介し撮像素子である赤外線CCD素子に結像する。
撮像素子に結像した赤外線は光電変換され電気信号にな
る。電気信号は、撮像素子に起因する画素毎のゲイン
(感度)むらやオフセットむらを除去するための補正回
路を通して、均一対象物を観測したときに画面内が一様
な電気信号レベルとなるように補正される。本実施の形
態では、補正回路の出力は予め規定される電圧−温度変
換回路を介して温度に対して比例する出力に変換され
る。この出力によりTV信号に変換するTV処理回路で
TVモニタに映像を表示するために必要な同期信号を付
加する等の処理をTVモニタは通常のTVでよい。撮像
素子は、画像出力を出力するするために撮像素子駆動回
路を必要とする。電子シャッター選択回路は、撮像素子
を駆動する撮像素子駆動回路と補正回路と電圧−温度変
換回路に対して、選択された電子シャッターのシャッタ
ー速度への切り替えに関する命令を出す。この命令によ
り、これを受けた各回路は以下のような動作を発生させ
る。撮像素子駆動回路においては、シャッター速度の切
り替えにより撮像素子への駆動信号が変化する。つま
り、シャッター速度に応じて電荷蓄積時間を制御する。
電圧−温度変換回路においては、シャッター速度に応じ
て観測する温度範囲が異なるために、対応した温度変換
ルックアップテーブルを切り替える。また、補正回路に
おいては、シャッター速度により撮像素子の画素むらの
変化、不要輻射量の画素毎のむらの変化の補正を変化さ
せる。
In the case where the amount of light received by the infrared CCD device is limited by using the electronic shutter function as in the present invention,
By increasing the non-uniformity of the obtained screen, it is possible to observe a wider temperature range with a good image.
The configuration and principle for achieving this will be described below. FIG. 2 is a block diagram of the present embodiment. Infrared light emitted from the observation target forms an image on an infrared CCD device serving as an imaging device via an infrared optical system.
The infrared rays imaged on the image sensor are photoelectrically converted into electric signals. The electric signal is passed through a correction circuit for removing gain (sensitivity) unevenness and offset unevenness for each pixel due to the image sensor so that the electric signal level in the screen becomes uniform when a uniform object is observed. Will be corrected. In the present embodiment, the output of the correction circuit is converted into an output proportional to the temperature via a predetermined voltage-temperature conversion circuit. The TV monitor may be a normal TV for processing such as adding a synchronization signal necessary for displaying an image on the TV monitor by a TV processing circuit that converts the output into a TV signal. The image sensor requires an image sensor driving circuit to output an image output. The electronic shutter selection circuit issues an instruction regarding switching of the selected electronic shutter to the shutter speed to the image sensor driving circuit, the correction circuit, and the voltage-temperature conversion circuit that drive the image sensor. In response to this instruction, each circuit receiving the instruction generates the following operation. In the image sensor driving circuit, a drive signal to the image sensor changes by switching the shutter speed. That is, the charge accumulation time is controlled according to the shutter speed.
In the voltage-temperature conversion circuit, the temperature range to be observed is different depending on the shutter speed, so the corresponding temperature conversion lookup table is switched. In the correction circuit, the correction of the change in the pixel unevenness of the image sensor and the change in the unevenness of the unnecessary radiation amount for each pixel are changed depending on the shutter speed.

【0014】図3は、電子シャッターを用いない場合の
赤外線撮像装置における補正の概念を説明する概略図で
ある。図3Aは、均一な対象物を観測した場合における
補正を行わないときの撮像素子出力を示す。これを見る
と撮像素子出力は、ゲイン(感度)、オフセットがばら
ついていることが分かる。図3Bは、撮像素子の画素毎
のばらつきのみを補正したものである。光学系に起因す
る周辺における入射光量減により、画像周辺部分の出力
が低下しているのが分かる。図中点線は、光学系の不要
輻射である。図3Cは、更に図3Bの周辺光量の低下、
光学系の不要輻射を補正したものである。次に図4を用
い、電子シャッターを用いシャッター速度を変化させた
場合について説明する。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the concept of correction in an infrared imaging apparatus when an electronic shutter is not used. FIG. 3A shows the output of the image sensor when no correction is performed when a uniform target is observed. It can be seen from this that the gain (sensitivity) and offset of the image sensor output vary. FIG. 3B is obtained by correcting only the variation of each pixel of the image sensor. It can be seen that the output of the peripheral portion of the image is reduced due to the decrease in the amount of incident light at the periphery due to the optical system. The dotted line in the figure indicates unnecessary radiation from the optical system. FIG. 3C further shows a decrease in the peripheral light amount of FIG. 3B,
The unnecessary radiation of the optical system is corrected. Next, a case where the shutter speed is changed using an electronic shutter will be described with reference to FIG.

【0015】電子シャッターを用いたとき、以下のよう
な問題点を解決するための補正が必要となる。図4は、
これらを説明するための概念を示す図である。図4A
は、観測対象物の温度が十分低く、赤外線光学系からの
自己放射(不要輻射)だけのきの通常の撮像素子出力を
示している。開口整合が完全でない系に関しては、この
ように光学系の不要輻射が存在する。図4Bに示すよう
にシャッター速度が通常の場合より速い場合、不要輻射
も観測対象物からの入射と同様に減じる(実線)。従っ
て、図3の補正時にシャッター速度を変化させると、図
4Bに示される補正量の差だけ補正がずれることにな
る。この空間方向のオフセット量の補正をシャッター速
度に対応して行う必要がある。ゲインも同様に周辺光量
減に対する補正を行う必要がある。特にオフセットに関
しては、以下の関係を加味することでハードウエアの付
加を減らすことができる。不要輻射の出力は、シャッタ
ー速度に比例して減じる。
When an electronic shutter is used, correction for solving the following problems is required. FIG.
It is a figure showing the concept for explaining these. FIG. 4A
Indicates a normal image sensor output when only the self-radiation (unnecessary radiation) from the infrared optical system is obtained when the temperature of the observation target is sufficiently low. For systems where aperture matching is not perfect, there is thus unwanted radiation of the optical system. As shown in FIG. 4B, when the shutter speed is faster than the normal case, the unnecessary radiation is reduced in the same manner as the incidence from the observation target (solid line). Therefore, if the shutter speed is changed during the correction in FIG. 3, the correction will be shifted by the difference between the correction amounts shown in FIG. 4B. It is necessary to correct the offset amount in the spatial direction according to the shutter speed. The gain also needs to be corrected for a decrease in the peripheral light amount. In particular, regarding the offset, the addition of hardware can be reduced by considering the following relationship. The output of the unwanted radiation decreases in proportion to the shutter speed.

【0016】図5に補正回路の一実施例を示す。図5に
おいて撮像素子むら補正回路は、撮像素子の画素毎のば
らつきを補正するものである。光学系オフセットむら補
正回路は、光学系に起因する不要輻射の補正を行う回路
である。光学系ゲインむら補正回路は、光学系に起因す
る空間方向の光量変化の補正を行う回路である。光学系
オフセットむら補正回路では、通常状態(電子シャッタ
ーのシャッター速度1/60sec )に対して、例えばシ
ャッター速度1/500sec の場合(1/500)/(1
/60)に不要輻射の成分が減じる。従って、図5Bに示
すように、通常補正回路にシャッター速度差分、補正回
路において、(選択された電子シャッター速度/基準電
子シャッター速度−1)×(基準電子シャッター速度で
の補正量)の加算演算を行うことで、シャッター速度変
化に伴う光学系オフセット変化の補正を行うことが可能
となる。
FIG. 5 shows an embodiment of the correction circuit. In FIG. 5, the image sensor unevenness correction circuit corrects variations of the image sensor for each pixel. The optical system offset unevenness correction circuit is a circuit that corrects unnecessary radiation caused by the optical system. The optical system gain non-uniformity correction circuit is a circuit that corrects a light amount change in a spatial direction caused by the optical system. In the optical system offset unevenness correction circuit, for example, when the shutter speed is 1/500 sec (1/500) / (1) with respect to the normal state (the shutter speed of the electronic shutter is 1/60 sec).
/ 60), the unnecessary radiation component is reduced. Therefore, as shown in FIG. 5B, the shutter speed difference is added to the normal correction circuit, and the addition calculation of (selected electronic shutter speed / reference electronic shutter speed−1) × (correction amount at reference electronic shutter speed) is performed in the correction circuit. Is performed, it is possible to correct the change in the optical system offset due to the change in the shutter speed.

【0017】図2の実施の形態の例では、図1に示した
電子シャッターの可変制御部が記載されていないが、撮
像素子にこれを設置することも勿論可能である。また図
2に示した電圧−温度変換回路は必ずしも必要ではな
く、使用目的、条件により任意に設けてもよい。
Although the variable control section of the electronic shutter shown in FIG. 1 is not described in the embodiment of FIG. 2, it is of course possible to install the variable section in the image pickup device. Further, the voltage-temperature conversion circuit shown in FIG. 2 is not always necessary, and may be arbitrarily provided depending on the purpose of use and conditions.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上のように、本発明の赤外線撮像装置
によれば、高温の対象物の観測にあたり、従来のような
NDフィルターを用いずに、高温領域の観測が可能とな
るので、対象物の温度によりフィルターの装着を行う必
要がないので連続した観測が可能となり、観測の煩わし
さが軽減される。また、NDフィルターを用いないの
で、部品点数が減り装置の小型化が実現できる。また、
高価なNDフィルターを用いないので製造コストを低減
させることができる。更に、電子シャッターのシャッタ
ースピードを可変制御手段により任意に調節できるの
で、複数のNDフィルターを用意することもない。更
に、シャッタースピードを調節し、得られた情報を組み
合わせることで高温から低温領域の広範囲の温度範囲の
観測が可能となる。更に、補正回路を設けることによ
り、赤外線光学系からの不要輻射も減じることができる
ため、有効観測範囲を広くすることができる。そして、
電子シャッター速度毎に電圧−温度好感テーブルを切り
替える構成を持ち、また空間方向、画素毎の補正量を切
り替える構成とすれば電子シャッターを変化させたとき
に発生する画像むらを除去することができる。
As described above, according to the infrared imaging apparatus of the present invention, when observing a high-temperature object, it is possible to observe a high-temperature area without using a conventional ND filter. Since it is not necessary to mount the filter depending on the temperature of the object, continuous observation is possible, and the trouble of the observation is reduced. Further, since the ND filter is not used, the number of components is reduced and the size of the apparatus can be reduced. Also,
Since an expensive ND filter is not used, manufacturing costs can be reduced. Further, since the shutter speed of the electronic shutter can be arbitrarily adjusted by the variable control means, there is no need to prepare a plurality of ND filters. Further, by adjusting the shutter speed and combining the obtained information, it is possible to observe a wide temperature range from a high temperature to a low temperature. Further, by providing the correction circuit, unnecessary radiation from the infrared optical system can be reduced, so that the effective observation range can be widened. And
With a configuration in which the voltage-temperature favorable table is switched for each electronic shutter speed, and a configuration in which the correction amount is switched for each pixel in the spatial direction and for each pixel, it is possible to eliminate image unevenness that occurs when the electronic shutter is changed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】は、本発明に係わる赤外線撮像装置のブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram of an infrared imaging device according to the present invention.

【図2】は、本発明に係わる補正回路を有する赤外線撮
像装置のブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of an infrared imaging device having a correction circuit according to the present invention.

【図3】は、一般的な赤外線撮像装置における画像補正
のを示す概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating image correction in a general infrared imaging device.

【図4】は、電子シャッターを用いる赤外線撮像装置に
おけるシャッター速度を変化させたときの問題点を示す
概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a problem when a shutter speed is changed in an infrared imaging device using an electronic shutter.

【図5】は、本発明に係わる補正回路の一例を示すブロ
ック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of a correction circuit according to the present invention.

【図6】は、従来の赤外線撮像装置の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a conventional infrared imaging device.

【図7】は、従来の赤外線撮像装置の概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a conventional infrared imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8・・・赤外光学系 9・・・NDフィルター 10・・赤外線CCD素子 11・・映像化回路 12・・観測対象物 13・・モータ 14・・制御部 8. Infrared optical system 9 ... ND filter 10. Infrared CCD element 11. Imaging circuit 12. Observation target 13. Motor 14. Control unit

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】赤外線を検知して電気信号を出力する撮像
素子と、該撮像素子に前記赤外線を集光する赤外線光学
系を有する赤外線撮像装置において、前記撮像素子に入
射する光量を電荷蓄積時間で制御することを特徴とする
赤外線撮像装置。
1. An infrared imaging apparatus comprising: an imaging device that detects an infrared ray and outputs an electric signal; and an infrared imaging system that focuses the infrared ray on the imaging device. An infrared imaging device characterized by being controlled by:
【請求項2】赤外線を検知して電気信号を出力する撮像
素子と、該撮像素子に前記赤外線を集光する赤外線光学
系を有する赤外線撮像装置において、前記撮像素子の電
荷蓄積時間を変化させる可変制御部を有することを特徴
とする赤外線撮像装置。
2. An infrared imaging apparatus comprising: an imaging device that detects an infrared ray to output an electric signal; and an infrared imaging system that focuses the infrared light on the imaging device. An infrared imaging device having a control unit.
【請求項3】赤外線を検知して電気信号を出力する撮像
素子と、該撮像素子に前記赤外線を集光する赤外線光学
系を有する赤外線撮像装置において、前記撮像素子の電
荷蓄積時間を変化させる可変制御部と、該可変制御部に
より複数の電荷蓄積時間を設定して得られた複数の情報
を基に画像を形成する画像形成手段を有することを特徴
とする赤外線撮像装置。
3. An infrared imaging apparatus having an image sensor for detecting an infrared ray and outputting an electric signal and an infrared optical system for condensing the infrared ray on the image sensor. An infrared imaging apparatus comprising: a control unit; and an image forming unit that forms an image based on a plurality of pieces of information obtained by setting a plurality of charge accumulation times by the variable control unit.
【請求項4】赤外線を検知して電気信号を出力する撮像
素子と、該撮像素子に前記赤外線を集光する赤外線光学
系を有する赤外線撮像装置において、前記撮像素子の電
荷蓄積時間を変化させる可変制御部と、前記撮像素子か
らの出力信号を所定量遅延させる遅延回路と、前記撮像
素子の持つ飽和相当信号と前記撮像素子からの出力信号
とを比較する比較回路と、前記撮像素子からの出力信号
と前記遅延回路からの出力信号とを選択する選択回路を
有することを特徴とする赤外線撮像装置。
4. An infrared imaging apparatus having an image sensor for detecting an infrared ray and outputting an electric signal and an infrared optical system for condensing the infrared ray on the image sensor, wherein the charge storage time of the image sensor is changed. A control unit, a delay circuit that delays an output signal from the image sensor by a predetermined amount, a comparison circuit that compares a saturation equivalent signal of the image sensor with an output signal from the image sensor, and an output from the image sensor. An infrared imaging device comprising a selection circuit for selecting a signal and an output signal from the delay circuit.
【請求項5】前記撮像素子の画素ごとの感度むら及び前
記光学系の前記撮像素子面での受光むらを均一出力とし
て補正する補正回路を設けることを特徴とする請求項
1、2、3、4記載の赤外線撮像装置素子。
5. A correction circuit for correcting unevenness in sensitivity of each pixel of the image sensor and uneven light reception on the image sensor surface of the optical system as a uniform output. 5. The infrared imaging device element according to 4.
【請求項6】前記補正回路が電子シャッターのシャッタ
ー速度に対応して補正を行うことを特徴とする請求項5
記載の赤外線撮像装置素子。
6. The correction circuit according to claim 5, wherein said correction circuit performs correction in accordance with a shutter speed of an electronic shutter.
An infrared imaging device element as described in the above.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008064655A (en) * 2006-09-08 2008-03-21 Toshiba Corp Infrared measuring displaying apparatus
JP2009008439A (en) * 2007-06-26 2009-01-15 Nippon Steel Corp Method and device for measuring temperature distribution
JP2009128228A (en) * 2007-11-26 2009-06-11 Panasonic Electric Works Co Ltd Infrared detector
US8648307B2 (en) 2007-06-08 2014-02-11 Panasonic Corporation Infrared ray detector

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