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JP5084473B2 - Infrared imaging device - Google Patents
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JP5084473B2 - Infrared imaging device - Google Patents

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Description

本発明は、赤外線撮像装置に関し、特に撮像素子から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換において、ダイナミックレンジを有効に利用した変換を行うものである。   The present invention relates to an infrared imaging device, and in particular, performs A / D conversion that effectively uses a dynamic range in A / D conversion for converting an analog signal output from an imaging device into a digital signal.

赤外線撮像装置は、被写体が放射する赤外線を映像化するもので、赤外線を吸収することにより生じる温度上昇の差が画像の濃淡となる。被写体が放射する赤外線はレンズにより集光され、撮像素子上に結像する。撮像素子には赤外を検知する素子がニ次元平面上に配列されており、各素子は赤外線強度に応じた電圧を出力する。
従来の赤外線撮像装置においては、撮像素子が出力する電圧を前置増幅回路で増幅し、デジタル信号に変換した後、固定パターンノイズを除去し、アナログのビデオ信号に変換して出力している(特許文献1参照)。
The infrared imaging device visualizes infrared rays emitted from a subject, and the difference in temperature rise caused by absorbing infrared rays becomes the shading of an image. The infrared rays emitted from the subject are collected by the lens and formed on the image sensor. Elements that detect infrared rays are arranged on a two-dimensional plane in the imaging element, and each element outputs a voltage corresponding to the infrared intensity.
In a conventional infrared imaging device, the voltage output from the imaging device is amplified by a preamplifier circuit and converted into a digital signal, and then fixed pattern noise is removed, and the analog image signal is output after being converted into an analog video signal ( Patent Document 1).

特開2000−88644公報(段落0004〜0005)JP 2000-88644 (paragraphs 0004 to 0005)

赤外線撮像装置においては、被写体が放射する赤外線の強度に応じて生じる温度変化は、撮像素子の出力のバラツキ(固定パターンノイズ(FPN))に対して微小なものである。よって、従来の赤外線撮像装置のように、固定パターンノイズを含む信号をデジタル変換してから固定パターンノイズを除去すると、信号の有効ダイナミックレンジが固定パターンノイズのために小さくなってしまい、量子化ノイズが大きくなって、画質が低下すると言う問題があった。 また、固定パターンノイズの更新に要する処理のため、撮像を効率的に行なうことができなかった。   In an infrared imaging device, a temperature change that occurs according to the intensity of infrared rays emitted from a subject is minute with respect to variations in output of the imaging device (fixed pattern noise (FPN)). Therefore, if the fixed pattern noise is removed after digital conversion of the signal including fixed pattern noise as in the conventional infrared imaging device, the effective dynamic range of the signal is reduced due to the fixed pattern noise, and the quantization noise is reduced. There is a problem that the image quality is degraded due to an increase in the image quality. Also, because of the processing required for updating the fixed pattern noise, it has not been possible to efficiently perform imaging.

この発明の赤外線撮像装置は、
所定の波長域に対して感度のある有効画素と感度の無い無効画素を有する撮像手段と、
所定の波長域成分を前記撮像手段の撮像面上で結像させる結像手段と、
所定の波長域成分の前記撮像手段への入射を遮る遮蔽手段と、
前記撮像手段の出力信号からアナログ固定パターンノイズを除去する差分手段と、
前記差分手段から出力される映像信号をデジタル信号に変換してデジタル映像信号を出力するデジタル変換手段と、
前記デジタル映像信号に基づいて固定パターンノイズを取得するFPN取得手段と、
前記FPN取得手段で取得した固定パターンノイズをアナログ信号に変換して前記アナログ固定パターンノイズを出力するアナログ変換手段と、
前記遮蔽手段と前記FPN取得手段の動作を制御する制御手段とを備えた赤外線撮像装置において、
前記FPN取得手段は、
前記固定パターンノイズを格納するフレームメモリと、
前記デジタル映像信号と前記フレームメモリに格納された固定パターンノイズと混合して新たな固定パターンノイズを算出する混合手段と、
前記フレームメモリに格納されている固定パターンノイズを前記混合手段で算出された新たな固定パターンノイズで更新する更新手段とを有し、
前記制御手段は、
前記遮蔽手段を所定のタイミングで開放状態や遮蔽状態にする遮蔽制御手段と、
前記無効画素のデジタル映像信号に基づいて、固定パターンノイズの取得開始のタイミングを決定し、前記有効画素のデジタル映像信号と前記無効画素のデジタル映像信号に基づいて、固定パターンノイズの取得完了のタイミングを検出する検出手段と、
前記検出手段から出力される検出信号に基づいて、前記遮蔽制御手段の遮蔽動作タイミング信号を生成するタイミングと、前記更新回路を更新実行状態や更新停止状態にするための更新動作タイミング信号を生成するタイミング生成手段と
を有することを特徴とする。
The infrared imaging device of the present invention is
Imaging means having effective pixels sensitive to a predetermined wavelength range and ineffective pixels having no sensitivity;
Imaging means for forming an image of a predetermined wavelength region component on the imaging surface of the imaging means;
Shielding means for shielding incidence of the predetermined wavelength region component to the imaging means;
Difference means for removing analog fixed pattern noise from the output signal of the imaging means;
Digital conversion means for converting the video signal output from the difference means into a digital signal and outputting the digital video signal;
FPN acquisition means for acquiring fixed pattern noise based on the digital video signal;
Analog conversion means for converting the fixed pattern noise acquired by the FPN acquisition means into an analog signal and outputting the analog fixed pattern noise;
In an infrared imaging device comprising the shielding means and a control means for controlling the operation of the FPN acquisition means,
The FPN acquisition means
A frame memory for storing the fixed pattern noise;
A mixing means for calculating a new fixed pattern noise by mixing the digital video signal and the fixed pattern noise stored in the frame memory;
Updating means for updating the fixed pattern noise stored in the frame memory with a new fixed pattern noise calculated by the mixing means;
The control means includes
Shielding control means for making the shielding means open or shielded at a predetermined timing;
The fixed pattern noise acquisition start timing is determined based on the invalid pixel digital video signal, and the fixed pattern noise acquisition completion timing is determined based on the effective pixel digital video signal and the invalid pixel digital video signal. Detecting means for detecting
Based on a detection signal output from the detection means, a timing for generating a shielding operation timing signal of the shielding control means, and an update operation timing signal for setting the update circuit to an update execution state or an update stop state are generated. And a timing generation means.

この発明によれば、撮像素子から出力される信号と、固定パターンノイズに相当する成分が記録されているフレームメモリの出力信号との差分をデジタル変換することにより、より支配的な固定パターンノイズが差し引かれた信号をデジタル変換することになり、アナログ−デジタル(A/D)変換器のダイナミックレンジを有効に利用することができ、このため、デジタル変換による量子化ノイズが低減し、画質が向上する。
更に、固定パターンノイズ取得の開始と終了のタイミングを自動的に検出することで、固定パターンノイズの取得に必要なフレーム数(動作時間)を必要最小限に抑え、キャリブレーション処理を効率よく実行することができる。
According to the present invention, by converting the difference between the signal output from the image sensor and the output signal of the frame memory in which the component corresponding to the fixed pattern noise is recorded, a more dominant fixed pattern noise is generated. The subtracted signal will be digitally converted, and the dynamic range of the analog-to-digital (A / D) converter can be used effectively. This reduces the quantization noise due to digital conversion and improves image quality. To do.
In addition, by automatically detecting the start and end timing of fixed pattern noise acquisition, the number of frames (operation time) required to acquire fixed pattern noise is minimized, and the calibration process is executed efficiently. be able to.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1の赤外線撮像装置の構成を表すブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the infrared imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図示の赤外線撮像装置は、レンズ1と、シャッタ2と、撮像素子3と、差分回路4と、増幅回路5と、A/D変換器6と、混合回路7と、更新回路8と、フレームメモリ9と、D/A変換器10と、シャッタ制御回路11と、タイミング生成回路12と、検出回路13と、積分回路21と、利得制御回路22とを有する。
混合回路7と、更新回路8と、フレームメモリ9とで、FPN取得手段30が構成されている。
シャッタ制御回路11と、タイミング生成回路12と、検出回路13とで制御手段40が構成されている。
The illustrated infrared imaging device includes a lens 1, a shutter 2, an imaging device 3, a difference circuit 4, an amplifier circuit 5, an A / D converter 6, a mixing circuit 7, an update circuit 8, and a frame memory. 9, a D / A converter 10, a shutter control circuit 11, a timing generation circuit 12, a detection circuit 13, an integration circuit 21, and a gain control circuit 22.
The mixing circuit 7, the update circuit 8, and the frame memory 9 constitute an FPN acquisition unit 30.
The shutter control circuit 11, the timing generation circuit 12, and the detection circuit 13 constitute a control means 40.

撮像素子3は、所定の波長域、例えば概ね8〜14マイクロメートルの波長域に感度を有する。
レンズ1は、上記所定の波長域成分を撮像素子3の撮像面上で結像させる結像手段として用いられている。
増幅回路5は、撮像素子3から出力される撮像信号を増幅する。
A/D変換器6は、増幅回路5のアナログ出力信号をデジタル信号に変換してデジタル撮像信号を出力するデジタル変換手段として用いられている。
まず標準動作状態としてシャッタ2が開いた状態での動作を説明する。
The image sensor 3 has sensitivity in a predetermined wavelength range, for example, a wavelength range of approximately 8 to 14 micrometers.
The lens 1 is used as image forming means for forming an image of the predetermined wavelength band component on the image pickup surface of the image pickup device 3.
The amplifier circuit 5 amplifies the imaging signal output from the imaging element 3.
The A / D converter 6 is used as digital conversion means for converting the analog output signal of the amplifier circuit 5 into a digital signal and outputting a digital image pickup signal.
First, an operation in a state where the shutter 2 is opened as a standard operation state will be described.

被写体が放射する赤外線はレンズ1により集光され、シャッタ2が開放状態のとき撮像素子3上に結像する。撮像素子には赤外を検知する画素(有効画素)がニ次元平面上に配列されており、各画素からは赤外線強度に応じて変化する信号が得られる。   Infrared light emitted from the subject is collected by the lens 1 and forms an image on the image sensor 3 when the shutter 2 is open. Pixels that detect infrared rays (effective pixels) are arranged on the two-dimensional plane in the imaging device, and a signal that changes in accordance with the infrared intensity is obtained from each pixel.

撮像素子3には、赤外線に対して感度のある画素(有効画素)の他に、感度の無い画素(無効画素)も備えている。図2に、水平期間における撮像素子からの出力信号の波形の一例を示す。1水平期間Phは、有効画素からの出力信号が現れる期間Pe、無効画素からの出力信号が現れる期間Pfからなり、無効画素からの出力信号が現れる期間Pfの一部がブランキング期間Pbである。図示した波形では、有効画素からの出力の前後に無効画素からの出力がある。無効画素には感度が無いが、無効画素からの出力信号のレベルは周辺環境や素子の自己発熱等の温度変化により変動する。   The image sensor 3 includes pixels having no sensitivity (invalid pixels) in addition to pixels having sensitivity to infrared rays (effective pixels). FIG. 2 shows an example of the waveform of the output signal from the image sensor during the horizontal period. One horizontal period Ph includes a period Pe in which an output signal from an effective pixel appears, a period Pf in which an output signal from an invalid pixel appears, and a part of the period Pf in which an output signal from an invalid pixel appears is a blanking period Pb. . In the illustrated waveform, there is an output from the invalid pixel before and after the output from the effective pixel. The invalid pixel has no sensitivity, but the level of the output signal from the invalid pixel fluctuates due to a temperature change such as the surrounding environment or self-heating of the element.

シャッタ2の開閉制御はシャッタ制御回路11が行う。シャッタ制御回路11は、タイミング生成回路12から送られてくる遮蔽動作タイミング信号STに従いシャッタ2を開いたり(開放)閉じたり(遮蔽)する。シャッタ2を開いて開放状態にすると、レンズ1の前方にある被写体が放射する赤外線が撮像素子3へ入射する。シャッタ2を閉じて遮蔽状態にすると、レンズ1で集光した赤外線の撮像素子3への入射は遮断されるため、撮像素子3からは、信号成分が含まれていない固定パターンノイズに相当する撮像信号が出力される。   The shutter control circuit 11 performs opening / closing control of the shutter 2. The shutter control circuit 11 opens (opens) or closes (shields) the shutter 2 in accordance with the shielding operation timing signal ST sent from the timing generation circuit 12. When the shutter 2 is opened and opened, infrared rays emitted from a subject in front of the lens 1 enter the image sensor 3. When the shutter 2 is closed and blocked, the infrared rays collected by the lens 1 are blocked from being incident on the image pickup device 3, so that the image pickup device 3 picks up an image corresponding to fixed pattern noise that does not include a signal component. A signal is output.

差分回路4は、撮像素子3の出力信号である撮像信号INと、フレームメモリ9に格納されている固定パターンノイズFPNをアナログ変換して得られるアナログ固定パターンノイズOとの差分を取り、映像信号Sを生成する。差分回路4で生成した映像信号Sは、増幅回路5で増幅された後、A/D変換器6でデジタル映像信号ADに変換される。   The difference circuit 4 obtains a difference between the image signal IN that is an output signal of the image sensor 3 and the analog fixed pattern noise O obtained by analog conversion of the fixed pattern noise FPN stored in the frame memory 9 to obtain a video signal. S is generated. The video signal S generated by the difference circuit 4 is amplified by the amplifier circuit 5 and then converted into a digital video signal AD by the A / D converter 6.

混合回路7は、フレームメモリ9に格納されている固定パターンノイズFPNと、A/D変換器6から得られるデジタル映像信号ADを混合して、新しい固定パターンノイズDを生成する。   The mixing circuit 7 mixes the fixed pattern noise FPN stored in the frame memory 9 and the digital video signal AD obtained from the A / D converter 6 to generate a new fixed pattern noise D.

図3に混合回路の一例を示す。図示の混合回路7は、係数生成回路7a、7bと、乗算器7c、7dと加算器7eとを有する。係数生成回路7aは、第1の係数1/K(Kは1より大きい数)を設定する。第2の係数生成回路7bは、第2の係数(K−1)/Kを設定する。
第1の乗算器7cは、デジタル映像信号ADに第1の係数1/Kを掛けて、AD/Kを出力する。第2の乗算器7dは、固定パターンノイズFPNに第2の係数(K−1)/Kを掛けて、FPN・(K−1)/Kを出力する。加算器7eは、第1の乗算器7cの出力AD/Kと第2の乗算器7dの出力(FPN・(K−1)/Kを加算して出力する。このように、図3に示される混合回路7は、デジタル映像信号ADとフレームメモリに記憶されている固定パターンノイズとを所定の割合で混合して新たな固定パターンノイズを算出する。
FIG. 3 shows an example of the mixing circuit. The illustrated mixing circuit 7 includes coefficient generation circuits 7a and 7b, multipliers 7c and 7d, and an adder 7e. The coefficient generation circuit 7a sets the first coefficient 1 / K (K is a number greater than 1). The second coefficient generation circuit 7b sets the second coefficient (K-1) / K.
The first multiplier 7c multiplies the digital video signal AD by the first coefficient 1 / K and outputs AD / K. The second multiplier 7d multiplies the fixed pattern noise FPN by the second coefficient (K-1) / K and outputs FPN · (K-1) / K. The adder 7e adds the output AD / K of the first multiplier 7c and the output (FPN · (K−1) / K) of the second multiplier 7d and outputs the result, as shown in FIG. The mixing circuit 7 calculates a new fixed pattern noise by mixing the digital video signal AD and the fixed pattern noise stored in the frame memory at a predetermined ratio.

なお、上記のように、固定パターンノイズFPNを(K−1)/K倍に減衰したものを加算器7eに供給する代わりに、そのまま加算器7eに供給することとして良い。即ち、デジタル映像信号ADを1/K倍に減衰したものと、固定パターンノイズFPNを加算してもよい。   As described above, the fixed pattern noise FPN attenuated by (K−1) / K times may be supplied to the adder 7e as it is instead of being supplied to the adder 7e. That is, the digital image signal AD attenuated 1 / K times and the fixed pattern noise FPN may be added.

図4に混合回路の他の例を示す。図示の混合回路7は、図3の混合回路と類似であるが、基準値生成回路7f及び減算器7gが付加されている。基準値生成回路7fは、基準値RFを出力する。減算回路7gは、デジタル映像信号ADから基準値RFを減算し、減算結果AEを出力する。第1の乗算器7cは、減算回路7gの出力AEに、係数生成回路7aからの第1の係数1/Kを掛けて、AE/Kを出力する。第2の乗算器7dは、固定パターンノイズFPNに、係数生成回路7bからの第2の係数(K−1)/Kを掛けて、FPN・(K−1)/Kを出力する。加算器7eは、第1の乗算器7cの出力AE/Kと第2の乗算器7dの出力(FPN・(K−1)/Kを加算して出力する。係数生成回路7a及び7bは、図3に示すものと同様のものである。このように、図4に示される混合回路7は、デジタル映像信号ADから基準値RFを引いた後、フレームメモリに格納されている固定パターンノイズFPNと所定の割合で混合して新たな固定パターンノイズを算出する。   FIG. 4 shows another example of the mixing circuit. The mixing circuit 7 shown is similar to the mixing circuit of FIG. 3, but a reference value generation circuit 7f and a subtractor 7g are added. The reference value generation circuit 7f outputs a reference value RF. The subtraction circuit 7g subtracts the reference value RF from the digital video signal AD and outputs a subtraction result AE. The first multiplier 7c multiplies the output AE of the subtraction circuit 7g by the first coefficient 1 / K from the coefficient generation circuit 7a, and outputs AE / K. The second multiplier 7d multiplies the fixed pattern noise FPN by the second coefficient (K-1) / K from the coefficient generation circuit 7b, and outputs FPN · (K-1) / K. The adder 7e adds and outputs the output AE / K of the first multiplier 7c and the output (FPN · (K−1) / K) of the second multiplier 7d. The coefficient generation circuits 7a and 7b The mixing circuit 7 shown in Fig. 4 subtracts the reference value RF from the digital video signal AD and then stores the fixed pattern noise FPN stored in the frame memory. Are mixed at a predetermined ratio to calculate new fixed pattern noise.

なお、上記のように、固定パターンノイズFPNを(K−1)/K倍に減衰したものを加算器7eに供給する代わりに、そのまま加算器7eに供給することとして良い。即ち、信号AEを1/K倍に減衰したものと、固定パターンノイズFPNを加算してもよい。   As described above, the fixed pattern noise FPN attenuated by (K−1) / K times may be supplied to the adder 7e as it is instead of being supplied to the adder 7e. That is, the signal AE attenuated 1 / K times and the fixed pattern noise FPN may be added.

混合回路7で加算に用いる固定パターンノイズFPNは、1フレーム周期前に差分回路4において撮像素子3の出力信号INから差し引いたアナログ固定パターンノイズOをアナログ変換する前の信号と等しい。   The fixed pattern noise FPN used for addition in the mixing circuit 7 is equal to the signal before analog conversion of the analog fixed pattern noise O subtracted from the output signal IN of the image sensor 3 in the difference circuit 4 one frame period before.

混合回路7で算出した新しい固定パターンノイズDは、更新回路8に送られる。
タイミング生成回路12が出力される遮蔽動作タイミング信号STは、更新制御信号としても用いられる。
更新回路8は、タイミング生成回路12が出力する遮蔽動作タイミング信号(更新制御信号)STに応じて、フレームメモリ9内の更新を行う。シャッタ2が遮蔽状態の時には、1フレーム周期ごとに生成される新しい固定パターンノイズDでフレームメモリ9内のデータを更新する。シャッタ2が開放状態の時には、フレームメモリ9内のデータの更新は行わない。
フレームメモリ9に格納された新しい固定パターンノイズDは、次フレームの混合回路7におけるデジタル映像信号ADとの混合演算に用いられる。また、D/A変換器10でアナログ信号に変換した後、差分回路4に送られ、次フレームの撮像信号との差分演算に用いられる。
The new fixed pattern noise D calculated by the mixing circuit 7 is sent to the update circuit 8.
The shielding operation timing signal ST output from the timing generation circuit 12 is also used as an update control signal.
The update circuit 8 updates the frame memory 9 in accordance with the shielding operation timing signal (update control signal) ST output from the timing generation circuit 12. When the shutter 2 is in the shielding state, the data in the frame memory 9 is updated with a new fixed pattern noise D generated every frame period. When the shutter 2 is in the open state, the data in the frame memory 9 is not updated.
The new fixed pattern noise D stored in the frame memory 9 is used for the mixing operation with the digital video signal AD in the mixing circuit 7 of the next frame. Also, after being converted into an analog signal by the D / A converter 10, it is sent to the difference circuit 4 and used for a difference calculation with the imaging signal of the next frame.

本実施の形態では、A/D変換器6から出力される各画素の映像信号を、フレーム毎に積算した積算値が概ね一定となるように、増幅回路5の増幅率が制御されている。   In the present embodiment, the amplification factor of the amplifier circuit 5 is controlled so that the integrated value obtained by integrating the video signals of the pixels output from the A / D converter 6 for each frame is substantially constant.

そのため、増幅回路5として、映像信号Sを利得設定値にしたがって増幅するもの(可変利得増幅手段)が用いられ、また、A/D変換器6から出力される各有効画素の映像信号を、フレーム毎に積算する積算回路21と、積分回路21から出力される積分値が所定の基準値(図2に示される)と概ね一致するように増幅回路5の利得設定値を制御する利得制御回路22とが設けられている。例えば、利得制御回路22内で上記の積分値と上記の基準値との差を求め、その差がゼロになるように、増幅回路5の利得を制御する。   For this reason, an amplifier circuit 5 that amplifies the video signal S in accordance with the gain setting value (variable gain amplification means) is used, and the video signal of each effective pixel output from the A / D converter 6 is converted into a frame. An integration circuit 21 that integrates every time, and a gain control circuit 22 that controls the gain setting value of the amplifier circuit 5 so that the integration value output from the integration circuit 21 substantially matches a predetermined reference value (shown in FIG. 2). And are provided. For example, the difference between the integral value and the reference value is obtained in the gain control circuit 22 and the gain of the amplifier circuit 5 is controlled so that the difference becomes zero.

混合回路7として、図4に示されるものが用いられる場合には、利得制御回路22で用いられる基準値は、図4の混合回路で用いられる基準値と同じ値であるのが望ましいが、異なる値であっても良い。   When the mixing circuit 7 shown in FIG. 4 is used, the reference value used in the gain control circuit 22 is preferably the same as the reference value used in the mixing circuit in FIG. It may be a value.

A/D変換器6から出力されるデジタル映像信号ADは、検出回路13にも送られる。検出回路13は、有効画素部分のデジタル映像信号と無効画素部分のデジタル映像信号の状態の変化を常に監視し、固定パターンノイズの取得処理を開始すべきタイミングを決定する(開始すべきタイミングを検出する)とともに、固定パターンノイズの取得処理中に固定パターンノイズ取得が完了したことを検出し、そしてこのように、開始すべきタイミングや、終了すべきタイミングを検出したことを示す検出信号TDをタイミング生成回路12へ送る。例えば、固定パターンノイズ取得処理を開始するときは、検出信号TDを第1の値(第1の内容)のものとし、固定パターンノイズ取得処理が完了したときは、検出信号TDを上記の第1の値(内容)とは異なる第2の値(内容)のものとする。   The digital video signal AD output from the A / D converter 6 is also sent to the detection circuit 13. The detection circuit 13 constantly monitors the change in the state of the digital video signal of the effective pixel portion and the digital video signal of the invalid pixel portion, and determines the timing for starting the acquisition process of the fixed pattern noise (detects the timing to start) In addition, during the process of acquiring the fixed pattern noise, it is detected that the acquisition of the fixed pattern noise has been completed, and the detection signal TD indicating that the timing to start and the timing to end is detected in this way This is sent to the generation circuit 12. For example, when the fixed pattern noise acquisition process is started, the detection signal TD is set to the first value (first content), and when the fixed pattern noise acquisition process is completed, the detection signal TD is set to the first signal. It is assumed that the second value (content) is different from the value (content).

以下、固定パターンノイズの取得処理を開始するタイミングの決定方法について説明する。
撮像素子3の有効画素には赤外線に対して感度があり、被写体からの赤外線の影響を受けるため、撮像素子3の固定パターンノイズの変化のみを分離、抽出することが困難である。一方、無効画素には赤外線に対する感度が無く、被写体の影響を受けないため、何らかの温度変化により固定パターンノイズが変化すると、その変化が無効画素の映像信号にムラとなって現れる。
よって、無効画素の映像信号のレベルの分散や標準偏差などバラツキを示す値や、最大値、最小値などを常に観察し、一定値以上のレベルに達したところで固定パターンノイズの再取得が必要と判定し、再取得処理の開始を促す信号を生成すればよい。即ち、無効画素のデジタル映像信号に基づいて、固定パターンノイズの取得開始のタイミングを決定することとすれば良い。
Hereinafter, a method for determining the timing for starting the acquisition process of fixed pattern noise will be described.
Since effective pixels of the image sensor 3 are sensitive to infrared rays and are affected by infrared rays from the subject, it is difficult to separate and extract only changes in fixed pattern noise of the image sensor 3. On the other hand, since the invalid pixel has no sensitivity to infrared rays and is not affected by the subject, when the fixed pattern noise changes due to some temperature change, the change appears as unevenness in the video signal of the invalid pixel.
Therefore, it is necessary to always observe values that show variations such as dispersion and standard deviation of the video signal level of invalid pixels, maximum values, minimum values, etc., and reacquire fixed pattern noise when the level reaches a certain value or higher. It is only necessary to generate a signal that determines and prompts the start of the reacquisition process. In other words, the acquisition start timing of the fixed pattern noise may be determined based on the digital video signal of the invalid pixel.

例えば、固定パターンノイズの取得動作が終了した時点の無効画素のデジタル映像信号のレベルを参照信号として記憶しておいて、撮像中の無効画素のデジタル映像信号と比較し続け、比較の結果、一定値以上の差が生じたときには固定パターンノイズの再取得が必要と判断することとしても良い。
また、記憶する参照信号は、無効画素のデジタル映像信号そのものでなくとも良く、代わりに、平均値、最大値、最小値、バラツキを示す標準偏差や分散などでもよい。即ち、固定パターンノイズの取得動作が終了した時点の無効画素のデジタル映像信号の平均値、最大値、最小値、バラツキを示す標準偏差や分散を参照信号として記憶しておいて、撮像中の無効画素のデジタル映像信号の平均値、最大値、最小値、バラツキを示す標準偏差や分散と比較し続け、比較の結果、一定値以上の差が生じたときには固定パターンノイズの再取得が必要と判断することとしても良い。
For example, the level of the digital video signal of the invalid pixel at the time when the acquisition operation of the fixed pattern noise is completed is stored as a reference signal, and is continuously compared with the digital video signal of the invalid pixel being captured. When a difference greater than the value occurs, it may be determined that it is necessary to reacquire fixed pattern noise.
The reference signal to be stored may not be the digital image signal itself of the invalid pixel, but instead may be an average value, a maximum value, a minimum value, a standard deviation or variance indicating variation, and the like. In other words, the average value, maximum value, minimum value, and standard deviation and variance indicating the dispersion of digital video signals of invalid pixels at the time when the acquisition operation of fixed pattern noise is completed are stored as reference signals, and invalid during imaging. Continue to compare with the standard deviation or variance indicating the average value, maximum value, minimum value, and dispersion of the digital video signal of the pixel. If the result of the comparison shows that a difference greater than a certain value occurs, it is determined that it is necessary to reacquire fixed pattern noise. It is also good to do.

固定パターンノイズの再取得は一定時間間隔で行ってもよいが、周辺環境によって必要なタイミングが異なるため、不要な時に再取得が実行されたり、必要な時に再取得が実行されなかったりする問題がある。また、ユーザが画像を見て必要に応じて再取得を実行する方法もあるが、利便性が劣る。固定パターンノイズの再取得の必要性を自動的に検出し、再取得の実行を自動的に開始することにより、効率的な固定パターンノイズの更新が行える。   Re-acquisition of fixed pattern noise may be performed at regular time intervals, but the required timing varies depending on the surrounding environment, so there is a problem that re-acquisition is executed when it is unnecessary or re-acquisition is not executed when necessary. is there. In addition, there is a method in which the user views the image and executes reacquisition as necessary, but the convenience is inferior. It is possible to efficiently update the fixed pattern noise by automatically detecting the necessity of reacquiring the fixed pattern noise and automatically starting the execution of the reacquisition.

次に、固定パターンノイズの取得処理中に、固定パターンノイズ取得が完了したことを検出する(取得処理をが完了したタイミングを検出する)方法について説明する。
図5(a)〜(e)は、それぞれ時刻T0〜T4における映像信号Sを示し、図5(f)〜(j)は、それぞれ時刻T0〜T4におけるA/D変換器の出力信号ADを示す。時刻T0、T1、T2、T3、T4の順に時間が経過する。
Next, a method for detecting completion of acquisition of fixed pattern noise during detection processing of fixed pattern noise (detecting timing at which acquisition processing is completed) will be described.
FIGS. 5A to 5E show the video signal S at times T0 to T4, respectively. FIGS. 5F to 5J show the output signal AD of the A / D converter at times T0 to T4, respectively. Show. Time elapses in the order of times T0, T1, T2, T3, and T4.

固定パターンノイズの取得処理を開始すると、図5(a)〜(j)に示すように、映像信号Sから固定パターンノイズ成分が徐々に除去される。この間に、フレームメモリ9には固定パターンノイズが徐々に蓄積され、やがてフレームメモリ9に格納されている固定パターンノイズが収束する。この状態を、「固定パターンノイズの取得が完了した」状態と言う。   When the fixed pattern noise acquisition process is started, the fixed pattern noise component is gradually removed from the video signal S as shown in FIGS. During this time, the fixed pattern noise is gradually accumulated in the frame memory 9 and eventually the fixed pattern noise stored in the frame memory 9 converges. This state is referred to as a “fixed pattern noise acquisition has been completed” state.

固定パターンノイズの取得完了までに必要な時間(フレーム期間数)は、A/D変換器6とD/A変換器10の分解能の差や、混合回路7での演算方法(混合割合など)により、ある程度予測できる。
しかし、素子によって、固定パターンノイズの振幅の違いや、ランダムノイズの特性の違いなどがあり、固定パターンノイズをフレームメモリ9に取り込むのに要する時間(必要なフレーム期間数)が異なる。即ち予測よりも早く取り込みが終わったり(早く収束したり)、逆に予測以上に時間が掛かったりすることがある。
The time (number of frame periods) required to complete acquisition of fixed pattern noise depends on the difference in resolution between the A / D converter 6 and the D / A converter 10 and the calculation method (mixing ratio, etc.) in the mixing circuit 7. Can be predicted to some extent.
However, depending on the element, there are differences in the amplitude of fixed pattern noise, differences in characteristics of random noise, and the like, and the time required to capture the fixed pattern noise into the frame memory 9 (the number of necessary frame periods) differs. In other words, the capture may end earlier than expected (convergence converges faster), and conversely, it may take longer than predicted.

そこで、固定パターンノイズの取得処理中に、デジタル映像信号を監視して、その結果に基づき固定パターンノイズの取得が完了したと判定し、取得処理を終了させる。
例えば、有効画素の平均値と無効画素の平均値を常に比較し、その差が一定値未満になったところで固定パターンノイズの取得が完了したと判定することとしても良い。
代わりに、有効画素、無効画素の別なく、映像信号の最大値と最小値の差が一定値未満になったときに、固定パターンノイズの取得が完了したと判定しても良い。
さらにまた、無効画素のレベルを基準とした固定パターンノイズを取得する場合には、有効画素のデジタル映像信号の最大値と最小値を、無効画素のデジタル映像信号の平均と比較し、その差が一定値未満になったときに固定パターンノイズの取得が完了したと判断しても良い。
Therefore, during the acquisition process of the fixed pattern noise, the digital video signal is monitored, and it is determined that the acquisition of the fixed pattern noise is completed based on the result, and the acquisition process is terminated.
For example, the average value of the effective pixels and the average value of the invalid pixels may be constantly compared, and it may be determined that the acquisition of the fixed pattern noise is completed when the difference becomes less than a certain value.
Instead, it may be determined that the acquisition of the fixed pattern noise is completed when the difference between the maximum value and the minimum value of the video signal becomes less than a certain value regardless of whether the pixel is valid or invalid.
Furthermore, when acquiring fixed pattern noise based on the level of invalid pixels, the maximum and minimum values of the digital video signal of valid pixels are compared with the average of the digital video signals of invalid pixels, and the difference is It may be determined that acquisition of the fixed pattern noise is completed when the value becomes less than a certain value.

また、有効画素と無効画素の信号レベルを合わせる必要が無い場合には、有効画素の最大値と最小値のみを観察し、その最大値と最小値の差が一定値未満になったときに固定パターンノイズ取得が完了したと判定しても良い。   If there is no need to match the signal levels of the effective and invalid pixels, only the maximum and minimum values of the effective pixels are observed and fixed when the difference between the maximum and minimum values is less than a certain value. It may be determined that the pattern noise acquisition has been completed.

さらにまた、有効画素のデジタル映像信号の最大値と最小値を取得し、その差が一定値未満になったときに固定パターンノイズの取得が完了したと判断しても良い。
さらにまた、有効画素のデジタル映像信号の最大値や最小値ではなく、有効画素のデジタル映像信号の平均値を、無効画素のデジタル映像信号の平均と比較して、その差が一定未満になったときに、固定パターンノイズの取得が完了したと判断しても良い。
Furthermore, the maximum value and the minimum value of the digital video signal of the effective pixel may be acquired, and it may be determined that the acquisition of the fixed pattern noise is completed when the difference becomes less than a certain value.
Furthermore, the average value of the digital video signal of the effective pixel is not the maximum value or the minimum value of the digital video signal of the effective pixel, and the difference is less than a certain value when compared with the average of the digital video signal of the invalid pixel. Sometimes, it may be determined that acquisition of fixed pattern noise has been completed.

また、有効画素の映像信号のバラツキが一定値未満になったことを検出して、固定パターンノイズの取得が完了したと判断しても良い。   Further, it may be determined that the acquisition of the fixed pattern noise is completed by detecting that the variation in the video signal of the effective pixel is less than a certain value.

検出回路13は、上記のいずれかの方法により、固定パターンノイズの取得の完了が検出されたときに、取得処理終了タイミングを検出したことを示す検出信号TDをタイミング生成回路12へ送信する(検出信号TDを、取得処理が完了したことを示す値(第2の値)のものにする)。   The detection circuit 13 transmits a detection signal TD indicating that the acquisition processing end timing has been detected to the timing generation circuit 12 when the completion of acquisition of the fixed pattern noise is detected by any of the above methods (detection). The signal TD is set to a value (second value) indicating that the acquisition process is completed).

タイミング生成回路12は、検出回路13から受信した検出信号TDに従い、遮蔽動作タイミング信号STの値(内容)を決める。
検出信号TDが、固定パターンノイズの取得処理が開始されることを示す値(第1の値)のものであるときは、遮蔽動作タイミング信号STは、シャッタを遮蔽状態にするための値(第1の値)のものとなる。
検出信号TDが、固定パターンノイズの取得処理が完了したことを示す値(第2の値)のものであるときは、遮蔽動作タイミング信号STは、シャッタを開放状態にするための値(第2の値)のものとなる。
The timing generation circuit 12 determines the value (contents) of the shielding operation timing signal ST according to the detection signal TD received from the detection circuit 13.
When the detection signal TD has a value (first value) indicating that the acquisition process of fixed pattern noise is started, the shielding operation timing signal ST is a value (first value) for putting the shutter in a shielding state. 1 value).
When the detection signal TD is a value (second value) indicating that the acquisition process of the fixed pattern noise is completed, the shielding operation timing signal ST is a value (second value) for opening the shutter. Value).

タイミング生成回路12は、遮蔽動作タイミング信号STを、更新制御信号として更新回路8にも送信する。更新回路8は、タイミング生成回路12から送られてくる遮蔽動作タイミング信号STに従いフレームメモリ9内に格納されているデータの更新を行う。シャッタ2が遮蔽状態に制御されているとき(遮蔽動作タイミング信号STが第1の値のとき)には、混合回路7から送られてくる新しい固定パターンノイズDでフレームメモリ9内のデータを更新する。シャッタが開放状態に制御されているとき(遮蔽動作タイミング信号STが第2の値のとき)には、フレームメモリ9内のデータは更新しない。   The timing generation circuit 12 also transmits the shielding operation timing signal ST to the update circuit 8 as an update control signal. The update circuit 8 updates the data stored in the frame memory 9 in accordance with the shielding operation timing signal ST sent from the timing generation circuit 12. When the shutter 2 is controlled to the shielding state (when the shielding operation timing signal ST is the first value), the data in the frame memory 9 is updated with the new fixed pattern noise D sent from the mixing circuit 7. To do. When the shutter is controlled to the open state (when the shielding operation timing signal ST is the second value), the data in the frame memory 9 is not updated.

差分回路4は、シャッタ2が遮蔽状態のときにフレームメモリ9に蓄積した固定パターンノイズ(FPNをD/A変換したアナログ固定パターンノイズO)を、シャッタ2が開放状態の時の映像信号INから減算することにより、撮像素子3から出力される撮像信号から固定パターンノイズを除去する。   The difference circuit 4 uses the fixed pattern noise (analog fixed pattern noise O obtained by D / A conversion of FPN) accumulated in the frame memory 9 when the shutter 2 is in the shielding state, from the video signal IN when the shutter 2 is in the open state. By subtracting, the fixed pattern noise is removed from the imaging signal output from the imaging device 3.

このように、撮像素子3が出力する撮像信号INからアナログ固定パターンノイズOを差し引いた信号をデジタル変換することで、撮像素子3が出力する撮像信号INを全てデジタル変換する場合と比較し、A/D変換器6のダイナミックレンジを有効に利用することができる。特に、固定パターンノイズの振幅(バラツキ)に対して映像の濃淡を示す信号の振幅が小さい撮像素子においては有効である。   In this way, by digitally converting the signal obtained by subtracting the analog fixed pattern noise O from the image pickup signal IN output from the image pickup device 3, the image pickup signal IN output from the image pickup device 3 is all digitally converted. The dynamic range of the / D converter 6 can be used effectively. In particular, this is effective in an image sensor in which the amplitude of a signal indicating the contrast of an image is small with respect to the amplitude (variation) of fixed pattern noise.

また、このような構成においては、固定パターンノイズの程度によってフレームメモリ9内に固定パターンノイズを蓄積するために要する時間が異なる。更に、固定パターンノイズの変化は周辺環境に影響を受けるため、固定パターンノイズの再取得処理が必要となる頻度は一定ではない。有効画素と無効画素の映像信号のレベルから固定パターンノイズの取得処理の開始や終了を自動的に検出することにより、効率的な固定パターンノイズの取得処理が行える。   In such a configuration, the time required for accumulating the fixed pattern noise in the frame memory 9 differs depending on the degree of the fixed pattern noise. Furthermore, since the change in the fixed pattern noise is affected by the surrounding environment, the frequency at which the fixed pattern noise re-acquisition process is required is not constant. By automatically detecting the start and end of fixed pattern noise acquisition processing from the levels of the video signals of valid pixels and invalid pixels, efficient fixed pattern noise acquisition processing can be performed.

次に、A/D変換器6及びD/A変換器10の分解能について説明する。
固定パターンノイズの取得処理が完了すると、A/D変換器6には、撮像信号INとアナログ固定パターンノイズOの差である映像信号Sが入力されるが、D/A変換器9には、FPN取得手段30によって復元された固定パターンノイズFPNが入力される。よって、D/A変換器10の分解能をA/D変換器6の分解能より高くしておくことにより、A/D変換器6のダイナミックレンジを最大限まで活用できる。
Next, the resolution of the A / D converter 6 and the D / A converter 10 will be described.
When the acquisition process of the fixed pattern noise is completed, the video signal S that is the difference between the imaging signal IN and the analog fixed pattern noise O is input to the A / D converter 6, but the D / A converter 9 The fixed pattern noise FPN restored by the FPN acquisition means 30 is input. Therefore, by making the resolution of the D / A converter 10 higher than the resolution of the A / D converter 6, the dynamic range of the A / D converter 6 can be utilized to the maximum extent.

このとき固定パターンノイズは、図3の混合回路7が用いられる場合には、取り込んだデジタル映像信号ADとフレームメモリ9内に格納されているデータFPNを所定比で加算することにより取得している。1フレームだけでは固定パターンノイズの一部しか取り込めないが、数フレーム繰り返し加算処理を行うことにより固定パターンノイズを復元することができる。   At this time, when the mixing circuit 7 of FIG. 3 is used, the fixed pattern noise is acquired by adding the captured digital video signal AD and the data FPN stored in the frame memory 9 at a predetermined ratio. . Although only a part of the fixed pattern noise can be captured with only one frame, the fixed pattern noise can be restored by performing addition processing repeatedly for several frames.

D/A変換器10とA/D変換器6の分解能の差は、固定パターンノイズと信号成分の振幅差分の大きさがあればよい。例えば、固定パターンノイズの振幅(バラツキ)が、映像の濃淡を示す信号の振幅の2倍ある場合、A/D変換器6の分解能をD/A変換器10の半分にした構成にすればよい。つまり、A/D変換器6が8ビットの場合、9ビット以上のD/A変換器を用いることにより、撮像信号からFPN成分を精度よく除去した映像信号が得られ、A/D変換器6の全ての分解能を映像の濃淡を示す信号の振幅にあてることができる。   The difference in resolution between the D / A converter 10 and the A / D converter 6 only needs to be the magnitude of the amplitude difference between the fixed pattern noise and the signal component. For example, when the amplitude (variation) of the fixed pattern noise is twice the amplitude of the signal indicating the contrast of the video, the resolution of the A / D converter 6 may be set to half that of the D / A converter 10. . That is, when the A / D converter 6 is 8 bits, a video signal in which the FPN component is accurately removed from the image pickup signal can be obtained by using a 9-bit or more D / A converter, and the A / D converter 6 Can be applied to the amplitude of the signal indicating the contrast of the image.

また、A/D変換機6とD/A変換器10はビット精度が同じであっても別々の回路であるために、出力信号の振幅、リニアリティーに差がある。そのため、デジタル映像信号ADを減衰しないでそのまま固定パターンノイズFPNと加算するとA/D変換器6とD/A変換器10の特性差によっては信号が発散し、収束しにくくなる。   Further, since the A / D converter 6 and the D / A converter 10 are different circuits even if the bit precision is the same, there is a difference in the amplitude and linearity of the output signal. Therefore, if the digital video signal AD is added to the fixed pattern noise FPN as it is without being attenuated, the signal diverges depending on the characteristic difference between the A / D converter 6 and the D / A converter 10 and is difficult to converge.

一方、図3に示すように、混合回路7にてデジタル映像信号ADと固定パターンノイズFPNの振幅を減衰してから固定パターンノイズFPNと加算することとすれば、A/D変換器6とD/A変換器10の特性差が吸収でき、信号の発散を防ぐことができる。また、遮蔽時の固定パターンノイズ信号を精度よく収束させることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 3, if the mixing circuit 7 attenuates the amplitudes of the digital video signal AD and the fixed pattern noise FPN and then adds them to the fixed pattern noise FPN, the A / D converter 6 and D The characteristic difference of the / A converter 10 can be absorbed, and signal divergence can be prevented. Further, the fixed pattern noise signal at the time of shielding can be converged with high accuracy.

検出回路13における、固定パターンノイズ取得処理の開始と終了のタイミングの検出においては、動作が異常な画素のデジタル映像信号は用いないこととしてもよい。動作が異常な画素(欠陥画素)とは、有効画素であるにもかかわらず感度の無い画素や、感度のバラツキが他の画素と比較して大きく異なる画素、点滅している画素などを指す。その際、固定パターンノイズの値が他の画素と比較して極端に大きい、或いは極端に小さい画素(例えば基準値から)は欠陥画素と判断し、欠陥画素からの映像信号は、固定パターンノイズの取得の開始や終了のタイミング検出に用いる平均値、最大値、最小値、バラツキなどの算出には用いないこととする。例えば、上記の利得制御手段22で用いられる基準値に対して一定値以上ずれている場合には、他の画素と比較して極端に大きい或いは極端に小さいと判断することとしても良い。この場合、検出回路13は、フレームメモリに格納されている各画素についての固定パターンノイズの基準値からのずれが一定値未満であることを条件として、当該画素のデジタル映像信号を、固定パターンノイズの取得の開始や終了のタイミング検出に用いることとなる。欠陥画素か否かの判断が必要になるが、固定パターンノイズの取得の開始や終了の誤検出や不正な動作を防ぐことができる。   In the detection of the start and end timings of the fixed pattern noise acquisition process in the detection circuit 13, the digital video signal of the pixel with an abnormal operation may not be used. An abnormally operated pixel (defective pixel) refers to a pixel that is an effective pixel but has no sensitivity, a pixel whose sensitivity variation is significantly different from other pixels, and a blinking pixel. At that time, a pixel whose fixed pattern noise value is extremely large or extremely small compared to other pixels (for example, from a reference value) is determined as a defective pixel, and the video signal from the defective pixel is It is not used for calculating the average value, maximum value, minimum value, variation, etc. used for detection of acquisition start and end timings. For example, when the reference value used in the gain control means 22 is deviated by a certain value or more, it may be determined that the pixel is extremely large or extremely small compared to other pixels. In this case, on the condition that the deviation from the reference value of the fixed pattern noise for each pixel stored in the frame memory is less than a certain value, the detection circuit 13 converts the digital video signal of the pixel into the fixed pattern noise. This is used to detect the timing of the start and end of acquisition. Although it is necessary to determine whether or not the pixel is a defective pixel, it is possible to prevent erroneous detection of starting and ending acquisition of fixed pattern noise and unauthorized operation.

次に、各信号レベルの大きさとデジタル変換のダイナミックレンジの関係を図を参照しながら、A/D変換器6のダイナミックレンジの有効活用について説明する。   Next, the effective utilization of the dynamic range of the A / D converter 6 will be described with reference to the drawings, with respect to the relationship between the magnitude of each signal level and the dynamic range of digital conversion.

図6(a)〜(c)は、図6(a)に示すように、低温の背景LBの中に高温の被写体HSがある画像を撮影した際に、撮像素子3から出力される撮像信号INの一部(図6(b))と、固定パターンノイズを除去した後の映像信号Sの波形の一部(図6(c))を示したものである。図からもわかるように、赤外線撮像素子には、被写体が放射する赤外線強度に応じて生じる温度変化に対して画素毎の出力のバラツキが大きいという特徴がある。   FIGS. 6A to 6C show imaging signals output from the imaging device 3 when an image having a high-temperature subject HS in a low-temperature background LB is taken, as shown in FIG. 6A. A part of IN (FIG. 6B) and a part of the waveform of the video signal S after removing the fixed pattern noise (FIG. 6C) are shown. As can be seen from the figure, the infrared imaging element has a feature that the output variation of each pixel is large with respect to the temperature change caused according to the infrared intensity emitted from the subject.

図7,図8及び図9は、図2に示される1水平期間Phの一部の期間中の信号を示すものである。
図7は、撮像素子3から出力された撮像信号IN、フレームメモリ9から読み出された固定パターンノイズFPNをアナログ変換したアナログ固定パターンノイズOと、撮像信号INとアナログ固定パターンノイズOの差であるアナログ映像信号Sの関係を示した概略図である。横軸は撮像素子上の各画素の位置、縦軸は各信号の出力レベルである。
7, 8 and 9 show signals during a part of one horizontal period Ph shown in FIG.
FIG. 7 shows the difference between the imaging signal IN output from the imaging device 3, the analog fixed pattern noise O obtained by analog conversion of the fixed pattern noise FPN read from the frame memory 9, and the difference between the imaging signal IN and the analog fixed pattern noise O. 3 is a schematic diagram showing a relationship of an analog video signal S. FIG. The horizontal axis represents the position of each pixel on the image sensor, and the vertical axis represents the output level of each signal.

撮像素子3から出力された撮像信号INをそのままデジタル変換する場合、図7中の符号Raで示した範囲のレベルをデジタル変換の有効ダイナミックレンジに割り当てることになる。
しかし、赤外線撮像素子においては、出力信号のレベルのうち、素子毎の出力バラツキ、すなわち固定パターンノイズが占める割合が大きく、被写体の温度の違いによる出力信号の変動量が小さいため、デジタル変換のダイナミックレンジが有効に利用できないという問題がある。
When the image pickup signal IN output from the image pickup device 3 is directly converted into a digital signal, the level in the range indicated by the symbol Ra in FIG. 7 is assigned to the effective dynamic range of the digital conversion.
However, in the infrared imaging device, the output variation for each element, that is, the proportion of fixed pattern noise is large in the output signal level, and the fluctuation amount of the output signal due to the difference in the temperature of the subject is small. There is a problem that the range cannot be used effectively.

そこで、出力信号INとフレームメモリ9の出力信号FPN(をアナログ変換したものO)との差分をとり、固定パターンノイズFPNに相当する成分を除いた信号Sをデジタル変換すると、図7中の符号Rcで示した範囲をA/D変換器6のダイナミックレンジに割り当てることになり、ダイナミックレンジを有効に活用することができ、量子化のノイズが軽減された新しいパターンノイズFPNを取得することができる。   Therefore, when the difference between the output signal IN and the output signal FPN (analog-converted signal OPN) of the frame memory 9 is taken and the signal S excluding the component corresponding to the fixed pattern noise FPN is digitally converted, the code in FIG. The range indicated by Rc is assigned to the dynamic range of the A / D converter 6, the dynamic range can be used effectively, and a new pattern noise FPN with reduced quantization noise can be obtained. .

図8は、撮像素子からの出力信号INと、信号INをそのままデジタル変換した場合に得られる新しい固定パターンノイズD’の関係を示した概略図である。図7中の符号Raで示した広い範囲をA/D変換器6のダイナミックレンジに割り当てるため、量子化誤差が大きくなる。   FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the output signal IN from the image sensor and the new fixed pattern noise D ′ obtained when the signal IN is directly converted to digital. Since the wide range indicated by the symbol Ra in FIG. 7 is assigned to the dynamic range of the A / D converter 6, the quantization error becomes large.

図9は、映像信号Sと、映像信号Sをデジタル変換したデジタル信号ADと、映像信号Sを算出する際に使用したアナログ固定パターンノイズOをアナログ変換する前の固定パターンノイズFPNと、本実施の形態により得られる新しい固定パターンノイズDの関係を示した概略図である。   FIG. 9 shows a video signal S, a digital signal AD obtained by digitally converting the video signal S, a fixed pattern noise FPN before analog conversion of the analog fixed pattern noise O used for calculating the video signal S, and the present embodiment. It is the schematic which showed the relationship of the new fixed pattern noise D obtained by the form.

映像信号Sをデジタル変換する際、図7中の符号Rcで示した狭い範囲をデジタル変換のダイナミックレンジに割り当てているため、得られるデジタル信号ADの量子化誤差が小さくなる。その結果、デジタル信号ADを減衰回路40で1/Kに減衰させた信号に固定パターンノイズFPNを加算して得られる新しい固定パターンノイズDの量子化誤差も小さくなる。   When the video signal S is digitally converted, the narrow range indicated by the symbol Rc in FIG. 7 is assigned to the dynamic range of the digital conversion, so that the quantization error of the obtained digital signal AD is reduced. As a result, the quantization error of the new fixed pattern noise D obtained by adding the fixed pattern noise FPN to the signal obtained by attenuating the digital signal AD to 1 / K by the attenuation circuit 40 is also reduced.

次に、図10(a)〜(l)及び図11(a)〜(l)を用いて処理手順の一例を説明する。図10(a)〜(l)及び図11(a)〜(l)は、それぞれ時刻T0,T1,T2,Tnのフレーム期間において、撮像素子3で撮像される画像(図10(a)、(b)、(c)、(d))、撮像素子3から出力される撮像信号IN(図10(e)、(f)、(g)、(h))、フレームメモリ9内に格納されている固定パターンノイズFPN(図10(i)、(j)、(k)、(l))、撮像信号INと固定パターンノイズOの差分信号である映像信号S、(図11(a)、(b)、(c)、(d)))、映像信号SをA/D変換器6でデジタル変換した映像信号AD(図11(e)、(f)、(g)、(h))、混合回路7で算出した新しい固定パターンノイズD(図11(i)、(j)、(k)、(l))を図示している。なお、D/A変換器10でアナログ変換した固定パターンノイズOの波形は、フレームメモリ9内に格納されている固定パターンノイズFPN(図10(i)、(j)、(k)、(l))と同じである。   Next, an example of the processing procedure will be described with reference to FIGS. 10 (a) to 10 (l) and FIGS. 11 (a) to 11 (l). FIGS. 10A to 10L and FIGS. 11A to 11L illustrate images captured by the image sensor 3 in the frame periods of times T0, T1, T2, and Tn (FIG. 10A and FIG. 10A). (B), (c), (d)), an imaging signal IN (FIGS. 10 (e), (f), (g), (h)) output from the imaging device 3 is stored in the frame memory 9. Fixed pattern noise FPN (FIGS. 10 (i), (j), (k), (l)), a video signal S that is a difference signal between the imaging signal IN and the fixed pattern noise O, (FIG. 11 (a), (B), (c), (d))), a video signal AD obtained by digitally converting the video signal S by the A / D converter 6 (FIGS. 11E, 11F, 11G, 11H). The new fixed pattern noise D (FIGS. 11 (i), (j), (k), (l)) calculated by the mixing circuit 7 is illustrated. The waveform of the fixed pattern noise O analog-converted by the D / A converter 10 is the fixed pattern noise FPN stored in the frame memory 9 (FIGS. 10 (i), (j), (k), (l )).

図10(a)、(e)、(i)、図11(a)、(e)、(i)は、時刻T0における撮像画像、信号などを示し、図10(b)、(f)、(j)、図11(b)、(f)、(j)は、時刻T1における撮像画像、信号などを示し、図10(c)、(g)、(k)、図11(c)、(g)、(k)は、時刻T1における撮像画像、信号などを示し、図10(d)、(h)、(l)、図11(d)、(h)、(l)は、時刻Tnにおける撮像画像、信号などを示す。時刻T0,T1,T2、…Tnの順に時間が経過する。   10 (a), (e), (i), FIG. 11 (a), (e), and (i) show captured images and signals at time T0, and FIGS. 10 (b), (f), (J), FIGS. 11 (b), (f), and (j) show captured images, signals, and the like at time T1, and FIGS. 10 (c), (g), (k), FIG. 11 (c), (G) and (k) show captured images and signals at time T1, and FIGS. 10 (d), (h) and (l), and FIGS. 11 (d), (h) and (l) show time. A captured image, a signal, and the like at Tn are shown. Time elapses in the order of times T0, T1, T2, ... Tn.

まずはじめに、撮像装置の電源を投入すると、シャッタ2が閉じた状態で起動する。
撮像素子3が吸収した赤外線に応じた信号が、撮像信号IN(T0)として出力されると、差分回路4は、遮蔽状態で取得した撮像信号IN(T0)と、フレームメモリ9が保持している固定パターンノイズFPN(T0)をアナログに変換したFPN固定パターンノイズO(T0)の差をとり、映像信号S(T0)を生成する。
First, when the image pickup apparatus is powered on, it starts up with the shutter 2 closed.
When a signal corresponding to the infrared ray absorbed by the image pickup device 3 is output as the image pickup signal IN (T0), the difference circuit 4 holds the image pickup signal IN (T0) acquired in the shielding state and the frame memory 9. The video signal S (T0) is generated by taking the difference of the FPN fixed pattern noise O (T0) obtained by converting the fixed pattern noise FPN (T0) being converted into analog.

アナログ信号である映像信号S(T0)はA/D変換器6にてデジタル信号出力に変換される。混合回路7では、1/Kの信号レベルに減衰した信号AD(T0)/Kと、フレームメモリ9が保持している固定パターンノイズFPN(T0)と加算し、新しいパターンノイズD(T0)を生成する。なお、図10及び図11に示す例では、固定パターンノイズFPNを減衰させずにそのまま加算しており、また、信号ADに対する減衰係数Kも便宜上1としている。   The video signal S (T0), which is an analog signal, is converted into a digital signal output by the A / D converter 6. In the mixing circuit 7, the signal AD (T0) / K attenuated to the signal level of 1 / K is added to the fixed pattern noise FPN (T0) held in the frame memory 9, and the new pattern noise D (T0) is added. Generate. In the example shown in FIGS. 10 and 11, the fixed pattern noise FPN is added as it is without being attenuated, and the attenuation coefficient K for the signal AD is also 1 for convenience.

また、シャッタが遮蔽した状態なので、更新回路8ではフレームメモリへの書き込み制御信号が許可状態となっており、更新パターンノイズD(T0)は、フレームメモリ9に更新データとして保持され、次の時刻T1にて固定パターンノイズFPN(T1)として、差分回路4へ供給されるとともに、新しいパターンノイズD(T1)の生成に用いられる。以降、時刻T2まで同様の処理を繰り返す。   Further, since the shutter is in a shielded state, the update circuit 8 is allowed to write control signals to the frame memory, and the update pattern noise D (T0) is held as update data in the frame memory 9, and the next time At T1, the fixed pattern noise FPN (T1) is supplied to the difference circuit 4 and used to generate a new pattern noise D (T1). Thereafter, the same processing is repeated until time T2.

時刻Tnではシャッタが開放状態になる。
図では便宜上、上記のように、混合回路7用いる係数Kを1(減衰無し)としているほか、A/D変換器6とD/A変換器10の分解能の差を2倍(ビット数の差が1)、シャッタを遮蔽した状態で電源を投入し、固定パターンノイズの取得を開始してから2フレーム経過した時点で更新パターンノイズDの取得を終え、シャッタを開放して通常の撮像を開始しているが、実際の回路においては、全固定パターンノイズの積算信号レベルが安定するまで2フレーム以上の期間を要する。
At time Tn, the shutter is opened.
In the figure, for the sake of convenience, the coefficient K used in the mixing circuit 7 is set to 1 (no attenuation) as described above, and the resolution difference between the A / D converter 6 and the D / A converter 10 is doubled (the difference in the number of bits). 1) Turn on the power with the shutter shielded, and after 2 frames have passed since the acquisition of fixed pattern noise, the acquisition of the updated pattern noise D is completed, and the shutter is opened to start normal imaging. However, in an actual circuit, a period of two frames or more is required until the integrated signal level of all fixed pattern noises is stabilized.

時刻Tnで出力される撮像信号は、シャッタが開放した状態で取得した信号なので、更新回路8は書込み禁止状態となり、フレームメモリ9のデータ更新は行われない。   Since the imaging signal output at time Tn is a signal acquired with the shutter opened, the update circuit 8 is in a write-inhibited state, and the data in the frame memory 9 is not updated.

ここでは、電源を投入時に遮蔽時更新パターンノイズDを取得する場合について説明したが、撮像装置の起動時に限らず、動作中に適宜取得して差し支えない。むしろ、撮像素子3の感度のバラツキは外界や装置の温度等によって変化するため、動作中にも遮蔽時更新パターンノイズDを適宜更新したほうが良い。   Although the case where the shielding update pattern noise D is acquired when the power is turned on has been described here, it is not limited to the time when the imaging apparatus is activated, and may be appropriately acquired during the operation. Rather, since the variation in sensitivity of the image sensor 3 changes depending on the external environment, the temperature of the apparatus, etc., it is better to update the shielding update pattern noise D as appropriate during operation.

検出回路13における固定パターンノイズの取得完了の判定について、映像信号SとA/D変換器6のレンジとデジタル変換したデジタル映像信号ADの関係を、先にも参照した図5(a)〜(j)を参照して説明する。   Regarding the determination of the completion of acquisition of the fixed pattern noise in the detection circuit 13, the relationship between the video signal S, the range of the A / D converter 6, and the digitally converted digital video signal AD is referred to in FIGS. This will be described with reference to j).

図5(a)〜(j)に、各時刻T0〜T4(それぞれ一つのフレームのデータが処理される時刻)における、映像信号Sとデジタル映像信号ADを示す。図5(a)〜(e)が差分回路4から出力される映像信号S、図5(f)〜(j)がA/D変換器6から出力されるデジタル映像信号ADである。映像信号Sのうち、上限ULから下限LLまでの範囲が、A/D変換器6のダイナミックレンジに相当し、この範囲内においてのみ、映像信号Sとデジタル映像信号ADの値とが比例関係を有する。図5では、A/D変換器6は6ビット、D/A変換器10は8ビット、A/D変換器6とD/A変換器10の分解能の差を4倍、混合回路7では、デジタル映像信号ADと固定パターンノイズFPNがそのまま(減衰係数を掛けられることなく)加算されるものとしている。   FIGS. 5A to 5J show the video signal S and the digital video signal AD at times T0 to T4 (time at which one frame of data is processed). 5A to 5E show the video signal S output from the difference circuit 4, and FIGS. 5F to 5J show the digital video signal AD output from the A / D converter 6. FIG. Of the video signal S, the range from the upper limit UL to the lower limit LL corresponds to the dynamic range of the A / D converter 6, and the video signal S and the value of the digital video signal AD have a proportional relationship only within this range. Have. In FIG. 5, the A / D converter 6 is 6 bits, the D / A converter 10 is 8 bits, the difference in resolution between the A / D converter 6 and the D / A converter 10 is quadrupled, and the mixing circuit 7 It is assumed that the digital video signal AD and the fixed pattern noise FPN are added as they are (without being multiplied by an attenuation coefficient).

まず、固定パターンノイズ取得処理の開始時点である時刻T0では、フレームメモリ9が初期状態のため、遮蔽状態における撮像信号IN、つまりこの素子が持っている固定パターンノイズがそのまま差分回路4から出力される。その結果、固定パターンノイズの1/4にあたる信号がデジタル信号に変換される。   First, at the time T0 when the fixed pattern noise acquisition process is started, since the frame memory 9 is in the initial state, the imaging signal IN in the shielding state, that is, the fixed pattern noise held by this element is output from the difference circuit 4 as it is. The As a result, a signal corresponding to 1/4 of the fixed pattern noise is converted into a digital signal.

混合回路7は、デジタル変換した映像信号ADとフレームメモリ9内に格納されているデータFPNを所定比(ここでは1対1)で加算し、更新回路7へ送る。更新回路7は、新しい固定パターンノイズとしてフレームメモリ9に格納する。図5(f)に示した信号がフレームメモリ9に取り込まれることになる。   The mixing circuit 7 adds the digitally converted video signal AD and the data FPN stored in the frame memory 9 at a predetermined ratio (here, 1: 1) and sends the result to the update circuit 7. The update circuit 7 stores the new fixed pattern noise in the frame memory 9. The signal shown in FIG. 5F is taken into the frame memory 9.

時刻T1では、図5(b)に示すように、図5(a)に示すのと同様の撮像信号と、図5(f)に示した固定パターンノイズとの差が、映像信号Sとなる。図5(b)に示す映像信号Sには左から右に向かって増加するシェーディング成分がない。
時刻T2、T3とさらに同様の処理を繰り返すことにより、映像信号Sからピーク状の固定パターンノイズが徐々に無くなっていく。
At time T1, as shown in FIG. 5B, the difference between the imaging signal similar to that shown in FIG. 5A and the fixed pattern noise shown in FIG. . The video signal S shown in FIG. 5B does not have a shading component that increases from left to right.
By repeating the same processing as at times T2 and T3, the peak-shaped fixed pattern noise gradually disappears from the video signal S.

時刻T3の段階では、有効画素の映像信号の最大値と最小値の差が十分小さくなっている。有効画素の信号レベルが無効画素のレベルと等しくなるところまで固定パターンノイズを除去する必要が無い場合は、この段階で固定パターンノイズの取得を終了してもよい。つまり、有効画素の映像信号の最大値と最小値の差が一定値未満になったら固定パターンノイズの取得処理を終了してもよいと判定する。   At the stage of time T3, the difference between the maximum value and the minimum value of the video signal of the effective pixel is sufficiently small. If it is not necessary to remove the fixed pattern noise until the signal level of the effective pixel becomes equal to the level of the invalid pixel, the acquisition of the fixed pattern noise may be terminated at this stage. That is, when the difference between the maximum value and the minimum value of the video signal of the effective pixel becomes less than a certain value, it is determined that the fixed pattern noise acquisition process may be terminated.

有効画素の信号レベルが無効画素のレベルと等しくなるところまで固定パターンノイズを除去する必要がある場合はさらに固定パターンノイズの取得処理を続け、時刻T4に示すように、有効画素の映像信号と無効画素の映像信号の差がなくなったところで終了する。   When it is necessary to remove the fixed pattern noise until the signal level of the effective pixel becomes equal to the level of the invalid pixel, the acquisition process of the fixed pattern noise is further continued, and as shown at time T4, the video signal of the effective pixel and the invalid pixel noise are invalidated. The process ends when there is no difference between the video signals of the pixels.

以上説明したように実施の形態1によれば、撮像素子から出力される信号と、固定パターンノイズに相当する成分が記録されているフレームメモリの出力信号との差分をデジタル変換することにより、より支配的な固定パターンノイズが差し引かれている信号をデジタル変換することになり、アナログ−デジタル(A/D)変換器のダイナミックレンジを有効に利用することができるため、デジタル変換による量子化ノイズが低減し、画質が向上する。   As described above, according to the first embodiment, the difference between the signal output from the image sensor and the output signal of the frame memory in which the component corresponding to the fixed pattern noise is recorded is converted into a digital signal. Since the signal from which the dominant fixed pattern noise is subtracted is converted into a digital signal and the dynamic range of the analog-to-digital (A / D) converter can be used effectively, the quantization noise caused by the digital conversion is reduced. Reduce and improve image quality.

また、減衰回路40にてデジタル信号ADの振幅を1/K倍してから固定パターンノイズFPNと加算することにより、A/D変換器とD/A変換器の特性差を吸収して信号の発散を防ぐため、精度よく遮蔽時の更新パターンノイズDに収束させることができる。   Also, the attenuation circuit 40 multiplies the amplitude of the digital signal AD by 1 / K and then adds it to the fixed pattern noise FPN, thereby absorbing the characteristic difference between the A / D converter and the D / A converter. In order to prevent divergence, the update pattern noise D at the time of shielding can be accurately converged.

さらに、固定パターンノイズ取得処理の開始と終了のタイミングを自動的に検出することにより、固定パターンノイズの取得を効率よく実行できるとともに、常にノイズの少ない状態を維持することができる。   Furthermore, by automatically detecting the start and end timings of the fixed pattern noise acquisition process, it is possible to efficiently acquire the fixed pattern noise and always maintain a low noise state.

この発明の実施の形態1に係る赤外線撮像装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the infrared imaging device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 水平期間に含まれる有効画素と無効画素とブランキング期間を示す概略図である。It is the schematic which shows the effective pixel, invalid pixel, and blanking period which are included in a horizontal period. 混合回路7の一例を示すブロック図である。3 is a block diagram illustrating an example of a mixing circuit 7. FIG. 混合回路7の他の例を示すブロック図である。6 is a block diagram showing another example of the mixing circuit 7. FIG. (a)〜(j)は、固定パターンノイズの取得完了を検出する方法を示す概略図である。(A)-(j) is the schematic which shows the method of detecting the completion of acquisition of fixed pattern noise. (a)〜(c)は、撮像画像と固定パターンノイズを含む撮像信号と固定パターンノイズを除去した映像信号を示す概略図である。(A)-(c) is the schematic which shows the video signal which removed the picked-up image, the imaging signal containing fixed pattern noise, and fixed pattern noise. 撮像信号INとアナログ固定パターンノイズOと映像信号Sの関係を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a relationship among an imaging signal IN, an analog fixed pattern noise O, and a video signal S. 撮像信号INと新しい固定パターンノイズD’の関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the relationship between imaging signal IN and new fixed pattern noise D '. 映像信号Sと新しい固定パターンノイズDの関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the relationship between the video signal S and the new fixed pattern noise D. (a)〜(l)は、固定パターンノイズDの取得手順を示す概略図である。(A)-(l) is the schematic which shows the acquisition procedure of the fixed pattern noise D. FIG. (a)〜(l)は、固定パターンノイズDの取得手順を示す概略図である。(A)-(l) is the schematic which shows the acquisition procedure of the fixed pattern noise D. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 レンズ、 2 シャッタ、 3 撮像素子、 4 差分回路、 5 増幅回路、 6 A/D変換器、 7 混合回路、 8 更新回路、 9 フレームメモリ、 10 D/A変換器、 11 シャッタ制御回路、 12 タイミング生成回路、 13 検出回路、 21 積分回路、 22 利得制御回路、 30 FPN取得手段、 40 制御手段。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens, 2 Shutter, 3 Image pick-up element, 4 Difference circuit, 5 Amplifier circuit, 6 A / D converter, 7 Mixer circuit, 8 Update circuit, 9 Frame memory, 10 D / A converter, 11 Shutter control circuit, 12 Timing generation circuit, 13 detection circuit, 21 integration circuit, 22 gain control circuit, 30 FPN acquisition means, 40 control means.

Claims (12)

所定の波長域に対して感度のある有効画素と感度の無い無効画素を有する撮像手段と、
所定の波長域成分を前記撮像手段の撮像面上で結像させる結像手段と、
所定の波長域成分の前記撮像手段への入射を遮る遮蔽手段と、
前記撮像手段の出力信号からアナログ固定パターンノイズを除去する差分手段と、
前記差分手段から出力される映像信号をデジタル信号に変換してデジタル映像信号を出力するデジタル変換手段と、
前記デジタル映像信号に基づいて固定パターンノイズを取得するFPN取得手段と、
前記FPN取得手段で取得した固定パターンノイズをアナログ信号に変換して前記アナログ固定パターンノイズを出力するアナログ変換手段と、
前記遮蔽手段と前記FPN取得手段の動作を制御する制御手段とを備えた赤外線撮像装置において、
前記FPN取得手段は、
前記固定パターンノイズを格納するフレームメモリと、
前記デジタル映像信号と前記フレームメモリに格納された固定パターンノイズと混合して新たな固定パターンノイズを算出する混合手段と、
前記フレームメモリに格納されている固定パターンノイズを前記混合手段で算出された新たな固定パターンノイズで更新する更新手段とを有し、
前記制御手段は、
前記遮蔽手段を所定のタイミングで開放状態や遮蔽状態にする遮蔽制御手段と、
前記無効画素のデジタル映像信号に基づいて、固定パターンノイズの取得開始のタイミングを決定し、前記有効画素のデジタル映像信号と前記無効画素のデジタル映像信号に基づいて、固定パターンノイズの取得完了のタイミングを検出する検出手段と、
前記検出手段から出力される検出信号に基づいて、前記遮蔽制御手段の遮蔽動作タイミング信号を生成するタイミングと、前記更新回路を更新実行状態や更新停止状態にするための更新動作タイミング信号を生成するタイミング生成手段と
を有することを特徴とする赤外線撮像装置。
Imaging means having effective pixels sensitive to a predetermined wavelength range and ineffective pixels having no sensitivity;
Imaging means for forming an image of a predetermined wavelength region component on the imaging surface of the imaging means;
Shielding means for shielding incidence of the predetermined wavelength region component to the imaging means;
Difference means for removing analog fixed pattern noise from the output signal of the imaging means;
Digital conversion means for converting the video signal output from the difference means into a digital signal and outputting the digital video signal;
FPN acquisition means for acquiring fixed pattern noise based on the digital video signal;
Analog conversion means for converting the fixed pattern noise acquired by the FPN acquisition means into an analog signal and outputting the analog fixed pattern noise;
In an infrared imaging device comprising the shielding means and a control means for controlling the operation of the FPN acquisition means,
The FPN acquisition means
A frame memory for storing the fixed pattern noise;
A mixing means for calculating a new fixed pattern noise by mixing the digital video signal and the fixed pattern noise stored in the frame memory;
Updating means for updating the fixed pattern noise stored in the frame memory with a new fixed pattern noise calculated by the mixing means;
The control means includes
Shielding control means for making the shielding means open or shielded at a predetermined timing;
The fixed pattern noise acquisition start timing is determined based on the invalid pixel digital video signal, and the fixed pattern noise acquisition completion timing is determined based on the effective pixel digital video signal and the invalid pixel digital video signal. Detecting means for detecting
Based on a detection signal output from the detection means, a timing for generating a shielding operation timing signal of the shielding control means, and an update operation timing signal for setting the update circuit to an update execution state or an update stop state are generated. An infrared imaging device comprising: timing generation means.
前記検出手段は、固定パターンノイズの取得処理中に、前記有効画素のデジタル映像信号の平均値と前記無効画素のデジタル映像信号の平均値とのずれが一定値未満になることにより、固定パターンノイズの取得が完了したことを検出することを特徴とする請求項1に記載の赤外線撮像装置。   During the process of acquiring the fixed pattern noise, the detection means detects that the deviation between the average value of the digital video signal of the effective pixel and the average value of the digital video signal of the invalid pixel is less than a certain value, The infrared imaging device according to claim 1, wherein it is detected that the acquisition of has been completed. 前記検出手段は、固定パターンノイズの取得処理中に、前記有効画素のデジタル映像信号の最大値と最小値の差が一定値未満になることにより、固定パターンノイズの取得が完了したことを検出することを特徴とする請求項1に記載の赤外線撮像装置。   The detection means detects that the acquisition of the fixed pattern noise is completed when the difference between the maximum value and the minimum value of the digital image signal of the effective pixel becomes less than a certain value during the acquisition process of the fixed pattern noise. The infrared imaging device according to claim 1. 前記検出手段は、前記有効画素のデジタル映像信号のバラツキが一定値未満になることにより、固定パターンノイズの取得が完了したことを検出することを特徴とする請求項1に記載の赤外線撮像装置。   2. The infrared imaging apparatus according to claim 1, wherein the detection unit detects that the acquisition of the fixed pattern noise is completed when the variation of the digital video signal of the effective pixel becomes less than a predetermined value. 前記検出手段は、固定パターンノイズの取得完了時に前記無効画素のデジタル映像信号の平均値を参照信号として記憶しておいて、前記参照信号と前記無効画素のデジタル映像信号の平均値とのずれが一定値以上になることにより固定パターンノイズの取得開始のタイミングを検出することを特徴とする請求項1記載の赤外線撮像装置。   The detection means stores an average value of the digital video signal of the invalid pixel as a reference signal when the acquisition of fixed pattern noise is completed, and a deviation between the reference signal and the average value of the digital video signal of the invalid pixel is detected. The infrared imaging apparatus according to claim 1, wherein the timing of starting acquisition of fixed pattern noise is detected when the value exceeds a certain value. 前記検出手段は、フレームメモリに格納されている各画素についての固定パターンノイズの基準値からのずれが一定値未満であることを条件として、当該画素のデジタル映像信号を、固定パターンノイズの取得の開始や終了のタイミング検出に用いることを特徴とする請求項1記載の赤外線撮像装置。 The detecting device, the condition that the deviation from the standard values of the fixed pattern noise for each pixel stored in the frame memory is less than a predetermined value, the digital video signal of the pixel, the acquisition of fixed pattern noise The infrared imaging device according to claim 1, wherein the infrared imaging device is used for detecting a start timing and an end timing. 前記混合手段は、前記デジタル映像信号と前記フレームメモリに格納されている固定パターンノイズとを所定の割合で混合して前記新たな固定パターンノイズを算出することを特徴とする請求項1に記載の赤外線撮像装置。   2. The mixing unit according to claim 1, wherein the mixing unit calculates the new fixed pattern noise by mixing the digital video signal and the fixed pattern noise stored in the frame memory at a predetermined ratio. Infrared imaging device. 前記混合手段は、前記デジタル映像信号から基準値を引いた後、前記フレームメモリに格納されている固定パターンノイズと所定の割合で混合して前記新たな固定パターンノイズを算出することを特徴とする請求項1に記載の赤外線撮像装置。   The mixing unit subtracts a reference value from the digital video signal and then mixes the fixed pattern noise stored in the frame memory with a predetermined ratio to calculate the new fixed pattern noise. The infrared imaging device according to claim 1. 前記差分手段から出力される前記差分信号を利得設定値にしたがって増幅して前記デジタル変換手段に供給する可変利得増幅手段をさらに備えたことを特徴とする請求項7又は8に記載の赤外線撮像装置。   9. The infrared imaging device according to claim 7, further comprising variable gain amplification means for amplifying the difference signal output from the difference means according to a gain setting value and supplying the amplified signal to the digital conversion means. . 前記デジタル変換手段から出力された前記有効画素のデジタル映像信号をフレーム単位で積分する積分手段と、
前記積分手段から出力される積分値が所定の基準値と概ね一致するように前記利得設定値を制御する利得制御手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項9に記載の赤外線撮像装置。
Integration means for integrating the digital video signal of the effective pixels output from the digital conversion means in units of frames;
The infrared imaging device according to claim 9, further comprising: gain control means for controlling the gain setting value so that an integral value output from the integrating means substantially matches a predetermined reference value.
前記アナログ変換手段の入力信号ビット数は、前記デジタル変換手段の分解能よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の赤外線撮像装置。   11. The infrared imaging apparatus according to claim 1, wherein the number of input signal bits of the analog conversion unit is larger than the resolution of the digital conversion unit. 前記所定の波長域成分は、概ね8〜14マイクロメートル波長帯域であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の赤外線撮像装置。   The infrared imaging device according to any one of claims 1 to 11, wherein the predetermined wavelength band component is approximately a wavelength band of 8 to 14 micrometers.
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