説明

赤外線撮像装置および赤外線撮像方法

【課題】高解像度でかつ高S/N比の画像を取得すること。
【解決手段】本発明の赤外線撮像装置は、被写体の撮影時に、被写体からの赤外光を集光する赤外線レンズと、画素ごとに設けられたボロメータを具備し、前記赤外線レンズにて集光された赤外光を画像信号としてボロメータにより1画素ずつ検知する赤外線センサと、N(Nは2以上の自然数)直列N並列にN×N個のボロメータを接続し、N×N個のボロメータで検知されたN×N画素分の画像信号を連結画像信号として読出し、当該読出し動作を所定の時間間隔で1画素ずつシフトさせながら繰り返す読出し処理部と、前記連結画像信号による連結画像ごとに、当該連結画像の連結画像信号と当該連結画像に重なり合う周辺の連結画像の連結画像信号とを用いて超解像処理を行う超解像処理部と、を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、赤外線撮像装置および赤外線撮像方法に関する。
【背景技術】
【0002】
赤外線撮像装置においては、高いS/N比(Signal-to-Noise Ratio)が要求されている。例えば、ボロメータ型の赤外線撮像装置のノイズは、画素ごとに設けられたボロメータが持つ1/fノイズが支配的であり、1/fノイズは、ボロメータの体積に反比例して小さくなることが知られている(特許文献1参照)。
【0003】
ところが、赤外線撮像装置において、S/N比を高めるために、赤外線センサの画素サイズを大きくしようとすると、赤外線センサを収容するパッケージサイズが大きくなるなどの問題から、解像度が落ちてしまうという問題がある。
【0004】
逆に、解像度を上げようとすると、赤外線センサの画素サイズを小さくする必要があり、その場合、S/N比が落ちてしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−121255号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述のように、赤外線撮像装置においては、高解像度でかつ高S/N比の画像を取得することが困難であるという課題がある。
【0007】
そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決し、高解像度でかつ高S/N比の画像を取得することができる赤外線撮像装置および赤外線撮像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の赤外線撮像装置は、
被写体の撮影時に、被写体からの赤外光を集光する赤外線レンズと、
画素ごとに設けられたボロメータを具備し、前記赤外線レンズにて集光された赤外光を画像信号としてボロメータにより1画素ずつ検知する赤外線センサと、
N(Nは2以上の自然数)直列N並列にN×N個のボロメータを接続し、N×N個のボロメータで検知されたN×N画素分の画像信号を連結画像信号として読出し、当該読出し動作を所定の時間間隔で1画素ずつシフトさせながら繰り返す読出し処理部と、
前記連結画像信号による連結画像ごとに、当該連結画像の連結画像信号と当該連結画像に重なり合う周辺の連結画像の連結画像信号とを用いて超解像処理を行う超解像処理部と、を有する。
【0009】
本発明の赤外線撮像方法は、
赤外線撮像装置による赤外線撮像方法であって、
被写体の撮影時に、被写体からの赤外光を赤外線レンズにより集光するステップと、
赤外線センサの画素ごとに設けられたボロメータにより、前記赤外線レンズにて集光された赤外光を画像信号として1画素ずつ検知するステップと、
N(Nは2以上の自然数)直列N並列にN×N個のボロメータを接続し、N×N個のボロメータで検知されたN×N画素分の画像信号を連結画像信号として読出し、当該読出し動作を所定の時間間隔で1画素ずつシフトさせながら繰り返す読出しステップと、
前記連結画像信号による連結画像ごとに、当該連結画像の連結画像信号と当該連結画像に重なり合う周辺の連結画像の連結画像信号とを用いて超解像処理を行うステップと、を有する。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、赤外線撮像装置において、高解像度でかつ高S/N比の画像を取得することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本実施形態の赤外線撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図2】関連する赤外線撮像装置の読出し処理を説明する図である。
【図3】本実施形態の赤外線撮像装置の読出し処理を説明する図である。
【図4A】本実施形態の赤外線撮像装置の読出し処理の具体例を説明する図である。
【図4B】本実施形態の赤外線撮像装置の読出し処理の具体例を説明する図である。
【図5】本実施形態の赤外線撮像装置の超解像処理を説明する図である。
【図6】本実施形態の赤外線撮像装置の超解像処理の具体例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【0013】
図1に示すように、本実施形態の赤外線撮像装置は、赤外線レンズ11と、赤外線センサ12と、増幅部13と、A/D変換部14と、画像処理部15と、を有している。また、画像処理部15は、読出し処理部16と、超解像処理部17と、を有している。
【0014】
赤外線レンズ11は、被写体の撮影時に、被写体からの赤外光を集光する。
【0015】
赤外線センサ12は、画素ごとに設けられたボロメータを有し、赤外線レンズ11にて集光された赤外光を画像信号としてボロメータにより1画素ずつ検知する。
【0016】
赤外線センサ12にて検知された画像信号は、画像処理部15の読出し処理部16の制御の元で読出され、増幅部13にて増幅され、A/D変換部14にてデジタル信号に変換された後、画像処理部15から不図示の表示装置へと出力される。
【0017】
以下、本実施形態の赤外線撮像装置の動作について説明する。
(1)画素の読出し処理
まず、本実施形態の赤外線撮像装置の画素の読出し処理を、関連する赤外線撮像装置と対比しながら説明する。
【0018】
図2を参照すると、関連する赤外線撮像装置においては、1つのボロメータで検知された1画素分の画像信号を読出し、この読出し動作を所定の時間間隔で1画素ずつシフトさせながら繰り返すことで、全画素を読出す。
【0019】
これに対して、図3を参照すると、本実施形態の赤外線撮像装置においては、読出し処理部16は、2直列2並列に4個のボロメータを接続し、4個のボロメータで検知された4画素分の画像信号を連結画像信号として読出し、この読出し動作を所定の時間間隔で1画素ずつシフトさせながら繰り返すことで、全画素を読出す。
【0020】
このとき、4個のボロメータの等価回路は、図3に示すように、4個のボロメータが2直列2並列に接続された回路となる。1つのボロメータの抵抗値をRbとすると、この等価回路の全体抵抗値は、(2×Rb)/2=Rbとなり、図2と同値になる。
【0021】
なお、図2および図3においては、左端の最上部の画素から右方向に1画素ずつシフトし、右端の画素まで進んだら、1画素分下方向にシフトして左端の画素から右方向に1画素ずつシフトすることを繰り返すという順序で画素の読出しを行っているが、画素を読出す順序はこれに限定されず、全画素を読出すことができれば、順序は問わない。
【0022】
ここで、本実施形態の上記読出し動作の具体的な実現手段を、図4Aおよび図4Bを参照して説明する。図4Aおよび図4Bは、赤外線センサ12の概略構成を示している。
【0023】
図4Aおよび図4Bを参照すると、赤外線センサ12は、画素ごとに設けられたボロメータ121と、ボロメータ121間に配置されたスイッチ122と、読出し処理部16の制御の元で、スイッチ122の開閉状態を制御するスイッチ制御部123と、を有する。
【0024】
例えば、図3の読出し時刻nにおいては、スイッチ制御部123は、図4Aのように、画像信号を読み出す4個の画素の4個のボロメータ間に配置されたスイッチ122を閉状態にし、その他のスイッチ122を開状態にする。
【0025】
また、図3の読出し時刻n+1においては、スイッチ制御部123は、図4Bのように、画像信号を読み出す4個の画素の4個のボロメータ間に配置されたスイッチ122を閉状態にし、その他のスイッチ122を開状態にする。
(2)超解像処理
本実施形態において、上記のように読出した連結画像信号による画像は、4画素分の画像を連結した連結画像であるため、解像度が低い低解像度画像となる。
【0026】
そこで、本実施形態においては、超解像処理部17は、連結画像信号を不図示のメモリに蓄積しておき、連結画像ごとに、その連結画像の連結画像信号とその連結画像に重なり合う周辺の連結画像の連結画像信号とを用いて超解像処理を行うことにより、その連結画像の画素を1画素ずつ読出した時と同じ画素数に高解像度化する。
【0027】
なお、超解像処理は、公知の技術であり(例えば、「業界が注目!超解像技術について」、[平成21年10月21日検索]、インターネット<http://www.toshiba.co.jp/regza/detail/superresolution/resolution.html>)、本発明は公知の技術を利用できるため、超解像処理に関する詳細な説明を省略する。
【0028】
図5を参照すると、超解像処理部17は、例えば、図3の読出し時刻nにおいて連結画像信号を読出した連結画像1を高解像度化する場合、読出し時刻nにおいて読出した連結画像1の連結画像信号と、読出し時刻n+1において読出した連結画像2の連結画像信号と、読出し時刻mにおいて読出した連結画像3の連結画像信号と、読出し時刻m+1において読出した連結画像4の連結画像信号と、を用いて超解像処理を行う。
【0029】
より具体的には、図6を参照すると、連結画像1が「A」という文字を表した画像である場合、連結画像1〜4の各々の連結画像信号を用いて超解像処理を行うことで、連結画像1の高解像度化が図れる。
【0030】
上述したように本実施形態においては、読出し処理部16は、2直列2並列に4個のボロメータを接続し、4個のボロメータで検知された4画素分の画像信号を連結画像信号として読出し、当該読出し動作を所定の時間間隔で1画素ずつシフトさせながら繰り返し、また、超解像処理部17は、連結画像ごとに、当該連結画像の連結画像信号と当該連結画像に重なり合う周辺の連結画像の連結画像信号とを用いて超解像処理を行う。
【0031】
このように、画像信号の読出し時に、4個のボロメータを2直列2並列に接続することで1/fノイズが低減されるため、高いS/N比が得ることができる。
【0032】
また、4画素分の連結画像信号による連結画像の超解像処理を行うため、その連結画像の画素を1画素ずつ読出した時と同じ画素数に高解像度化することができる。さらに、超解像処理によりホワイトノイズも低減することができる。
【0033】
したがって、赤外線撮像装置において、高解像度でかつ高S/N比の画像を取得することができるようになる。
【0034】
なお、本実施形態においては、画像信号の読出し時に、2直列2並列に4個のボロメータを接続し、4個のボロメータで検知された4画素分の画像信号を連結画像信号として読出す構成について説明したが、本発明はこれに限定されず、N(Nは2以上の自然数)直列N並列にN×N個のボロメータを接続し、N×N個のボロメータで検知されたN×N画素分の画像信号を連結画像信号として読出す構成であればよい。
【符号の説明】
【0035】
11 赤外線レンズ
12 赤外線センサ
13 増幅部
14 A/D変換部
15 画像処理部
16 読出し処理部
17 超解像処理部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
被写体の撮影時に、被写体からの赤外光を集光する赤外線レンズと、
画素ごとに設けられたボロメータを具備し、前記赤外線レンズにて集光された赤外光を画像信号としてボロメータにより1画素ずつ検知する赤外線センサと、
N(Nは2以上の自然数)直列N並列にN×N個のボロメータを接続し、N×N個のボロメータで検知されたN×N画素分の画像信号を連結画像信号として読出し、当該読出し動作を所定の時間間隔で1画素ずつシフトさせながら繰り返す読出し処理部と、
前記連結画像信号による連結画像ごとに、当該連結画像の連結画像信号と当該連結画像に重なり合う周辺の連結画像の連結画像信号とを用いて超解像処理を行う超解像処理部と、を有する赤外線撮像装置。
【請求項2】
前記赤外線センサは、
前記ボロメータ間に配置されたスイッチと、
前記読出し処理部の制御の元で、画像信号を読み出すN×N個の画素のN×N個のボロメータ間に配置されたスイッチを閉状態にし、その他のスイッチを開状態にするスイッチ制御部と、をさらに具備する、請求項1に記載の赤外線撮像装置。
【請求項3】
赤外線撮像装置による赤外線撮像方法であって、
被写体の撮影時に、被写体からの赤外光を赤外線レンズにより集光するステップと、
赤外線センサの画素ごとに設けられたボロメータにより、前記赤外線レンズにて集光された赤外光を画像信号として1画素ずつ検知するステップと、
N(Nは2以上の自然数)直列N並列にN×N個のボロメータを接続し、N×N個のボロメータで検知されたN×N画素分の画像信号を連結画像信号として読出し、当該読出し動作を所定の時間間隔で1画素ずつシフトさせながら繰り返す読出しステップと、
前記連結画像信号による連結画像ごとに、当該連結画像の連結画像信号と当該連結画像に重なり合う周辺の連結画像の連結画像信号とを用いて超解像処理を行うステップと、を有する赤外線撮像方法。
【請求項4】
前記読出しステップでは、
画像信号を読み出すN×N個の画素のN×N個のボロメータ間に配置されたスイッチを閉状態にし、その他のスイッチを開状態にする、請求項3に記載の赤外線撮像方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4A】
image rotate

【図4B】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate


【公開番号】特開2011−95044(P2011−95044A)
【公開日】平成23年5月12日(2011.5.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−247765(P2009−247765)
【出願日】平成21年10月28日(2009.10.28)
【出願人】(000004237)日本電気株式会社 (19,353)
【Fターム(参考)】