JPH0197074A - 赤外線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は２次元アレイの固体撮像素子を用いた赤外線
撮像装置における。装置内部からの赤外線輻射による信
号レベルの不均一の補正に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は固体撮像素子を用いた従来の赤外線撮像装置の
一部を示した構成図である。図において。

（１）は被写体からの赤外光を集光する赤外線レンズ。

（２）は固体撮像素子を内蔵した赤外線検出器であり。

（３）は赤外線検出器（２）が十分な感度を得られるよ
うに冷却するための冷却器である。（４）は赤外線検出
器（２）の出力信号中のビデオ信号分のみを抽出するサ
ンプルホールド回路であシ、サンプルホールド回路（４
）の出力はビデオ信号として出力される。

第３図は前記赤外線検出器（２）の構造と、赤外光の入
射経路を示した図であシ、　（２ａ）は赤外線を検出す
る固体撮像素子、　（２ｂ）は冷却器（３）によって固
体撮像素子（２ａ）を液体窒素温度付近まで冷却するた
めに断熱効果を得るだめの真空デユワ、　（２ｃ）は赤
外の入射方向を制限するためのコールドシールド、　（
２ａ）は赤外を透過する真空デニワの窓である。

コールドシールド（２Ｃ）の開口部の寸法は、第３図に
示すように赤外線レンズ（１）を通して入射する赤外光
が固体撮像素子（２ａ）の受光面の端においてクランな
いような寸法に設定されている。

第４図は固体撮像素子（２ａ）の受光面の中央と端の画
素に入射する赤外線の経路を示した図であるが、固体撮
像素子（２ａ）の受光面寸法が大きくなると図中の破線
で示すような経路で装置内壁（５）からの赤外線の輻射
を受ける。

第５図は固体撮像素子（２ａ）中の１画素に入射する赤
外線の経路範囲を示した図でｔｊシ１図中斜線を施した
面Ｓ１は固体撮像素子（２ａ）から距離Ｒの面において
、固体撮像素子（２ａ）中の微少面積Ｓｄの１画素に入
射する装置内壁＜５１からの赤外線が通過する領域の面
積であ’）ｅ　　Ｓｏは赤外線レンズ（１）を通して被
写体から入射する赤外線が通過する領域の面積である。

コールドシールドは固体撮像素子（２ａ）と同様に液体
窒素温度付近まで冷却されるため、その赤外線放射量は
非常に小さく、装置内壁（５）の赤外線放射量に比べて
無視できる。従って。

ある画素と面８１中の微小面積ａｓとを結んだ直線と、
固体撮像素子（２ａ）の受光面と垂直な方向とのなす角
をθとすると、上記画素の出力信号のうち装置内部から
輻射される赤外線による信号外ｖ１は０）式となる。

ただし、（１）式中におけるＲ（λ）は固体撮像素子（
２ａ）中の各画素の分光感度であり、　Ｎ（λ、Ｔ）は
温度Ｔにおける装置内壁（５）の分光放射輝度である。

ｖｌの値は固体撮像素子（２ａ）中における各画素の位
置によって異なシ、中央の画素が１番大きく端の画素は
ど小さい。

第６図は画素の位置と、各成分による信号外との関係を
表わした図である。第６図（ａ）は固体撮像素子の受光
面を表わし、同図（ｂ）は同図（ａ）において斜線を施
した中央の１ラインの各画素の出力信号のうち、装置内
部からの赤外ｆｌＡ＠射による信号外ｖ１を表わした図
であり、中央の画素の信号レベルは端の画素の信号レベ
ルよりも大きい。同図（Ｃ）は赤外線レンズ（１）を通
して被写体から入射する赤外線による信号外ＶＱである
。同図（ｄ）は、実際の固体撮像素子（２ａ）の中央１
ラインの出力信号であＪ’ｓｖｏとｖｌが加算された信
号が出力される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の撮像装置のビデオ信号は、上記のように被写体か
ら放射される赤外線による信号の他に。

装置内部からの赤外線輻射による信号外が加算されてい
るため、均一温度の被写体を撮像しても画素の位置によ
って信号レベルが異なるうえ、装置内部の温度変化によ
って信号レベルも変化するという問題点があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、装置内部からの赤外線輻射の影響を自動的に
補正して、均一で、装置内部の温度に影響されないビデ
オ信号を得ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る撮像装置は、装置内壁の温度を検出する
温度センサと、その検出温度によって固体撮像素子の各
画素の信号中における装置内壁からの赤外線輻射による
信号外を求める手段と、固体撮像素子の出力信号から前
記装置内壁からの赤外線輻射による信号外を減算する減
算器を設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、装置内壁の温度を測定し。

その温度によって固体撮像素子の各画素における装置内
壁からの赤外線輻射による信号外を求め。

その信号外を固体撮像素子の出力信号から減算するとと
ｋよシ装置内壁からの赤外線輻射の影響を除去する。

〔実施例〕

第１図はこの発明による赤外線撮像装置の一実施例を示
す構成図であり、＋ＩＩは赤外線レンズ、（２）は赤外
線検出器、（３）は赤外線検出器を冷却する冷却器、（
４）は出力信号中のビデオ信号外のみを抽出するサンプ
ルホールド回路であシ、上記（ｔ１〜（４）は従来装置
と同じである。（６）は装置内壁（５）の温度を検出す
るための温度センサー、（７）は温度センサー（６）の
信号をディジタル信号に変換して出力するＡカ変換器、
（８）は温度を変数として前記（１）式におけるｆＲｃ
λ）・Ｎ（λ、Ｔ）　ｄλ　の値をあらかじめ記憶して
おく第１のメモリーである。（９）はアドレスカウンタ
ーで、固体撮像素子（２ａ）中の各画素のアドレスを決
定する。Ｑｌは各アドレスに対応した前記（１）Ｓｄ−
ｃｏ！４θ 式中におけるｆ８．−１−ｄｓの値をあらかじめ記憶し
ておく第２のメモリーである。αυは第１のメモリー（
８）と第２のメモリー（１（Ｉの値を乗算する乗算器で
あり、０ｚは乗算器の出力信号をアナログ信号に変換す
るＤ／Ａ変換器である。αｊはサンプルホールド回路（
４）の出力信号からい変換器α２の出力信号を減算する
減算器である。

上記のように構成された赤外線撮像装置においては、温
度センサー（６）で測定され、　Ａ／’［）変換器（７
）においてディジタル信号に変換された温度測定値を第
１のメモリー（８）のアドレスに加えることにより第１
のメモ＋）　−（８）の出力として前記（！）式中にお
けるｆＲＣλ）・Ｎ（λ、Ｔ）　ｄλの値が得られる。

一方。

アドレスカウンター（９）の出力を第２のメモリー〇〇
のアドレスに加えることにより各画素に対応する従って
９乗算器αυにおいて第１のメモＩＪ　−＋８１の出力
と、第２のメモリー〇〇の出力とを乗算することにより
各画素に対応した前記（１）式のｖｌ　、つまり装置内
部から輻射される赤外線による信号分が得られる。これ
をＤ／Ａ変換器αりによりアナログ信号に変換すること
により、第６図（１））と同じ信号が得られる。従って
、サンプルホールド回路（４）の出力信号からＤ／Ａ変
換器（１３の出力信号を減算器αｊにより減算すること
によ抄、装置内壁（５）からの赤外線輻射による信号分
を除去することができる。

−〔発明の効果〕 以上のようにこの発明によれば、装置内壁の温度を検出
して装置内壁からの赤外線輻射による各画素の信号分を
求める手段を設け、その信号を固体撮像素子の出力信号
から減算するように構成したので、装置内壁の赤外線輻
射による影響を除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による赤外線撮像装置の一実施例を示
す構成図、第２図は従来の赤外線撮像装置の構成図、第
３図は赤外線検出器の構成図、′第４図は固体撮像素子
に入射する赤外線の経路を示す図、第５図は固体撮像素
子の１画素に入射する赤外線の経路範囲を示した図、第
６図は各入射成分による固体撮像素子の出力信号の例を
示す図である。 図において、　　（２ａ）は固体撮像素子、　　（２ｃ
）はコールドシールド、（３）は冷却器、（５）は装置
内壁、（６）は温度センサー、（８）は第１のメモリー
、（９１はアドレスカウンター、ａｌは第２のメモリー
、ａυは乗算器、　（１３は減算器である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷却器により低温に冷却されて赤外線を検出する固体撮
   像素子と、上記固体撮像素子に入射する赤外光の経路を
   制限するコールドシールドと、装置内壁の温度を検出す
   る温度センサーと、装置内壁の温度を変数として上記固
   体撮像素子の感度と装置内壁の放射輝度の乗算値を記憶
   した第１のメモリーと、上記固体撮像素子の各画素のア
   ドレスを決めるアドレスカウンターと、上記各画素が装
   置内壁から受ける赤外線量の相対値を上記各画素のアド
   レスに対応して記憶した第２のメモリーと、上記第１の
   メモリーと第２のメモリーの出力値を乗算する乗算器と
   、上記乗算器により得られる乗算値を固体撮像素子の出
   力値から減算する減算器とを備えたことを特徴とする赤
   外線撮像装置。