特許 6797070 赤外線撮影装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6797070

(24)【登録日】2020年11月19日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】赤外線撮影装置

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/232 20060101AFI20201130BHJP

   G01J 5/48 20060101ALI20201130BHJP

   G02B 7/36 20060101ALI20201130BHJP

   G02B 7/28 20060101ALI20201130BHJP

   G03B 13/36 20060101ALI20201130BHJP

【ＦＩ】

   H04N5/232 120

   G01J5/48 D

   G02B7/36

   G02B7/28 H

   G03B13/36

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-90337(P2017-90337)

(22)【出願日】2017年4月28日

(65)【公開番号】特開2018-191072(P2018-191072A)

(43)【公開日】2018年11月29日

【審査請求日】2020年2月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227836

【氏名又は名称】日本アビオニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000925

【氏名又は名称】特許業務法人信友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大久保 修一

【審査官】 中嶋 樹理

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１９４５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０７８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２４１０７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

Ｇ０１Ｊ ５／４８

Ｇ０２Ｂ ７／２８

Ｇ０２Ｂ ７／３６

Ｇ０３Ｂ １３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

赤外線撮像素子と、
前記赤外線撮像素子に赤外線を集光するレンズと、
前記レンズに対して前記赤外線撮像素子をフォーカス方向に駆動するフォーカス駆動部と、
前記赤外線撮像素子から出力される信号に基づいて生成された赤外線撮像データを対象物の温度を示す温度データの集合体である赤外線画像データに変換する温度データ変換処理部と、
前記温度データ変換処理部から得られる前記赤外線画像データからコントラスト値を算出するコントラスト算出部と、
前記コントラスト算出部から前記コントラスト値を取得しながら前記フォーカス駆動部を駆動制御するフォーカス制御部と
を具備する赤外線撮影装置であり、
前記フォーカス制御部は、
前記赤外線撮像素子をフォーカス方向に所定の距離を高速で駆動した後、前記赤外線撮像素子を所定の整定時間が経過するまで一時停止をすべく前記フォーカス駆動部を駆動制御する粗シークを実行した後に、前記コントラスト算出部から前記コントラスト値を取得し、
現在のコントラスト値が直前の前記粗シークの時点におけるコントラスト値より小さくなった時点で前記粗シークを終了し、
前記粗シークを終了させた後、前記赤外線撮像素子をフォーカス方向に所定の距離にて低速で駆動すべく前記フォーカス駆動部を駆動制御する微シークを実行しながら前記コントラスト算出部から前記コントラスト値を取得し、
現在のコントラスト値が直前の前記微シークにおけるコントラスト値より小さく、かつ、前記粗シークの終了時点におけるコントラスト値より大きい場合に前記微シークを終了する、
赤外線撮影装置。

【請求項2】

前記フォーカス制御部は、前記粗シークにおいて、前記赤外線撮像素子を焦点深度の２倍以上４倍以下の距離で高速駆動する、
請求項１に記載の赤外線撮影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オートフォーカス機能を有する赤外線撮影装置に関する。

【背景技術】

【0002】

本出願人が開発し、製造販売している赤外線撮影装置は、離れた対象物の温度を測定することが可能であり、様々な現場や用途に利用されている。
例えば製鉄所では、レールにぶら下げられ、溶融した鉄が充填されている取鍋の表面温度を遠距離から非接触で計測することで、コンクリートの内鍋の削れ具合を監視する。
また、建造物の外壁を赤外線撮影装置で撮影し、外壁の温度上昇のムラが生じている箇所から、建造物の外壁の剥離箇所を推測することが行われている。

【0003】

本発明に関係すると思われる先行技術文献として、特許文献１が挙げられる。この特許文献１には、発熱体の移動方向を確実に検出し、自動的に撮影のための信号を生成する熱画像撮影システム及び熱画像撮影装置に関する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−１９８２５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

赤外線撮影装置にオートフォーカス機能を実装しようとすると、可視光カメラとは異なり、撮像素子が温度変化に追従するまでに時間がかかる。このため、可視光カメラに近い感覚でオートフォーカス機能を実現することが極めて困難であった。

【0006】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、迅速なオートフォーカス機能を備えた赤外線撮影装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の赤外線撮影装置は、赤外線撮像素子と、赤外線撮像素子に赤外線を集光するレンズと、レンズに対して赤外線撮像素子をフォーカス方向に駆動するフォーカス駆動部と、赤外線撮像素子から出力される信号に基づいて生成された赤外線撮像データを対象物の温度を示す温度データの集合体である赤外線画像データに変換する温度データ変換処理部と、温度データ変換処理部から得られる赤外線画像データからコントラスト値を算出するコントラスト算出部と、コントラスト算出部からコントラスト値を取得しながらフォーカス駆動部を駆動制御するフォーカス制御部とを具備する。
フォーカス制御部は、赤外線撮像素子をフォーカス方向に所定の距離を高速で駆動した後、赤外線撮像素子を所定の整定時間が経過するまで一時停止をすべくフォーカス駆動部を駆動制御する粗シークを実行する。その後、コントラスト算出部からコントラスト値を取得し、現在のコントラスト値が直前の粗シークの時点におけるコントラスト値より小さくなった時点で粗シークを終了する。そして、粗シークを終了させた後、赤外線撮像素子をフォーカス方向に所定の距離にて低速で駆動すべくフォーカス駆動部を駆動制御する微シークを実行しながらコントラスト算出部からコントラスト値を取得し、現在のコントラスト値が直前の微シークにおけるコントラスト値より小さく、かつ、粗シークの終了時点におけるコントラスト値より大きい場合に微シークを終了する。

【発明の効果】

【0008】

本発明の赤外線撮影装置によれば、従来製品と比べて大幅に迅速なオートフォーカス機能を実現することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態の例である、赤外線撮影装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図2】制御部のソフトウェア機能を示すブロック図である。

【図3】フォーカス制御部が実行するフォーカス制御の、処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】粗シークと微シークにおける赤外線撮像素子の位置とコントラスト値の対応関係を示す模式的なグラフである。

【図5】粗シークと微シークにおける赤外線撮像素子の位置とコントラスト値の対応関係を示す模式的なグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［赤外線撮影装置：ハードウェア構成］
図１は、本発明の実施形態の例である、赤外線撮影装置１０１のハードウェア構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態に係る赤外線撮影装置１０１は、可視光カメラや従来の赤外線撮影装置とは異なり、レンズ１０２を固定し、赤外線撮像素子１０３をステッピングモータ１０４とリードスクリュー１０５でフォーカス方向に駆動する。従来の赤外線撮影装置ではレンズ１０２を駆動していたが、赤外線撮像素子１０３の方がレンズ１０２に比べて軽いので、高速な駆動制御が可能となる。また、フォーカス駆動機構を構成する、ステッピングモータ１０４やリードスクリュー１０５等の機械部品の負担を軽減し、部品の長寿命化を実現することが可能になる。

【0011】

キャリッジ１１１には、赤外線撮像素子１０３とバッファアンプ１０７とＡ／Ｄ変換器１０８が載置されている。ステッピングモータ１０４によってリードスクリュー１０５を回転駆動すると、キャリッジ１１１はリードスクリュー１０５に嵌合する突出片１１０ａを通じてリードスクリュー１０５の長手方向に駆動される。
駆動対象となる構成物は、プリント基板上に固定された赤外線撮像素子１０３のみとすることも、また、赤外線撮像素子１０３の出力を増幅するバッファアンプ１０７や周波数帯域を制限する図示しないローパスフィルタ、アナログ出力をデジタル出力に変換するＡ／Ｄ変換器１０８を含むアナログフロントエンドを含めた構成とすることも可能である。

【0012】

赤外線撮像素子１０３の出力信号はバッファアンプ１０７によって増幅される。バッファアンプの出力信号はＡ／Ｄ変換器１０８によって赤外線撮像データに変換される。赤外線撮像データはＦＰＧＡ（field-programmable gate array）１０６に入力される。また、ＦＰＧＡ１０６には１画面分のデジタル赤外線画像データを蓄積するフレームバッファ１２０も接続されている。ＦＰＧＡ１０６は、マイコンよりなる制御部１１０では処理が困難な、大量のデータ処理を実行して、赤外線撮像データを対象物の温度を示す温度データの集合体である赤外線画像データに変換する。この大量のデータ処理には、赤外線撮像素子１０３を構成する個々の温度データに存在する感度のばらつきを均一化する演算処理の他、後述するコントラスト値の演算処理が含まれる。

【0013】

フレームバッファ１２０から得られる赤外線画像データはＦＰＧＡ１０６を通じて外部に出力される。赤外線撮像素子１０３はステッピングモータ１０４とリードスクリュー１０５によってフォーカス方向に駆動される。フォーカス駆動範囲は、フォトインタラプタ１０９ａ、１０９ｂによって規制される。
なお、フォーカス駆動範囲を規制する手段は、フォトインタラプタ１０９ａ、１０９ｂに限られない。例えばマイクロスイッチ等の他のセンサを用いる他、フォーカス駆動機構のメカストップをステッピングモータ１０４に流れる電流の変化で検出する等が考えられる。
ステッピングモータ１０４とリードスクリュー１０５は、赤外線撮像素子１０３が載置されているキャリッジ１１１をフォーカス方向に駆動するフォーカス駆動部と総称することができる。

【0014】

制御部１１０にはＦＰＧＡ１０６が接続される他、前述のフォトインタラプタ１０９ａ、１０９ｂが接続される。更に、制御部１１０には外部から制御指示情報が入力される。
制御部１１０には、ステッピングモータ１０４を駆動するモータドライバ１１２が接続されている。
制御部１１０は、外部から制御指示情報の一種であるフォーカス制御命令を受信すると、ＦＰＧＡ１０６にて算出された画像コントラスト値を参照するとともに、モータドライバ１１２を通じてステッピングモータ１０４を制御することで、フォーカス制御を実現する。

【0015】

［制御部１１０：ソフトウェア機能］
図２は、制御部１１０のソフトウェア機能を示すブロック図である。
Ａ／Ｄ変換器１０８から出力される赤外線撮像データは、ＦＰＧＡ１０６に含まれている温度データ変換処理部２０７によって、赤外線画像データに変換される。コントラスト算出部２０２は、赤外線画像データを読み込み、１フレーム分の赤外線画像データにおけるコントラスト値を算出する。
フォーカス制御部２０１は、コントラスト算出部２０２が算出した１フレーム分の赤外線画像データにおけるコントラスト値を、ＦＰＧＡ１０６から読み出す。例えば、１フレーム分の赤外線画像データを読み込むと、コントラスト算出部２０２では、予め指定された領域に相当するデータについて、微分値の絶対値（ある画素の出力値と２つ離れた画素の出力値との差を計算し、負の値であれば正の値へ転換する）を算出する。そして、微分値の絶対値の積算値を取得して、これをコントラスト値とする。なお、このコントラスト値算出処理は制御部１１０で行っても良い。指定する領域の一例として、画面中心の横１ラインの場合や、画面中央のｎ×ｎ画素領域（ｎは２０〜２００程度の整数）がある。

【0016】

フォーカス制御部２０１は、フォトインタラプタ１０９ａ、１０９ｂの出力信号と、ステッピングモータ１０４に供給したステップパルスの数を計数するステッパカウンタ２０３の値で、赤外線撮像素子１０３の位置を把握する。そして、外部からフォーカス制御の実行を指示する制御指示情報を受信すると、コントラスト算出部２０２からコントラスト値を取得し、直前コントラスト値メモリ２０４にコントラスト値を記憶しながら、赤外線撮像素子１０３を高速に移動する粗シークモードを実行する。この粗シークモードの際、フォーカス制御部２０１は固定値である閾値２０５とコントラスト値の大小関係を参照する。所定の条件を満たしたら、フォーカス制御部２０１はその時点のコントラスト値を粗シークコントラスト値メモリ２０６に記憶した上で、粗シークモードよりも赤外線撮像素子１０３を低速に移動する微シークモードに移行して、コントラスト値のピークを示す位置を探索する。
フォトインタラプタ１０９ａ、１０９ｂの出力信号は、赤外線撮像素子位置の校正及び、あるいはシーク範囲の制限に使用される。赤外線撮像素子の原点位置は例えば、フォトインタラプタ１０９ａの出力が変化した（例えば、論理信号レベルのＨｉｇｈからＬｏｗ）位置に基づいて決定され、フォトインタラプタ１０９ｂの出力が変化した位置を、これ以上シークを行わないシークの強制終了位置とする。

【0017】

［フォーカス制御部２０１：ソフトウェア機能］
図３は、フォーカス制御部２０１が実行するフォーカス制御の、処理の流れを示すフローチャートである。
フォーカス制御部２０１は、外部からの指示を受けてフォーカス制御処理を開始すると（Ｓ３０１）、先ず赤外線撮像素子１０３が載置されているキャリッジ１１１を現在の位置から近い側のシーク端へシークする（Ｓ３０２）。次に、フォーカス制御部２０１はコントラスト算出部２０２から現在のコントラスト値を取得する。そして、得られたコントラスト値を直前コントラスト値メモリ２０４に保存する（Ｓ３０３）。
フォーカス制御部２０１は、ステップＳ３０３を終了した時点から、粗シークモードになる。

【0018】

次に、フォーカス制御部２０１はキャリッジ１１１に対し、高速な移動と一時停止を繰り返す、粗シークを実行する（Ｓ３０４）。キャリッジ１１１に対する粗シーク（１回あたりの移動）の距離は、焦点深度の２倍以上から４倍以下が好ましい。粗シークの距離がこの範囲より短いと、フォーカス制御速度の向上が見込めない。逆に、粗シークの距離がこの範囲より長いと、粗シークモード後の微シークモードで必要以上に時間が掛かってしまい、逆にフォーカス制御速度が低下する場合が生じる。

【0019】

次に、フォーカス制御部２０１は垂直同期信号２回分（２フレーム分）の時間を待った後、コントラスト算出部２０２から現在のコントラスト値を取得する（Ｓ３０５）。
キャリッジ１１１の粗シークにおける一時停止は、赤外線撮像素子１０３出力の正確な計測に必要な整定時間である。フォーカス駆動時に入力する赤外線光量は赤外線撮像素子１０３の位置変化に応じて瞬間的に変化するものの、赤外線撮像素子１０３の応答時間が１０ｍｓｅｃ程度と長いため、赤外線の受光量を正確に計測することができない。各々の停止位置における赤外線の受光量を赤外線撮像素子１０３が正しく計測するために、２フレーム分の整定時間を設けている。赤外線撮像素子のフレーム周期は通常１６．７ｍｓｅｃ程度であるため、２フレーム分の時間を設定しておけば前述の応答時間より十分に長い時間が確保できる。

【0020】

次に、フォーカス制御部２０１は、キャリッジ１１１の粗シークをこのまま継続すべきか（粗シークモードを維持し続けるか）、それとも微シークモードに移行すべきかを判定する（Ｓ３０６）。判定の条件は、以下の通りである。
＜１＞ステップＳ３０５で取得した現在のコントラスト値（以下「現在コントラスト値」と略す）が閾値２０５より大きく、かつ
＜２＞直前コントラスト値メモリ２０４に保存されているコントラスト値（以下「直前コントラスト値」と略す）が閾値２０５より大きく、かつ
＜３＞現在コントラスト値が直前コントラスト値より小さい。
なお、図３のステップＳ３０６の「＆＆」は論理積の「かつ」を意味している。

【0021】

フォーカス制御は、コントラスト値のピークを探索する作業である。ところで、先に説明したように、コントラスト算出部２０２は赤外線画像データの一部からサンプルを抜き出して、微分演算を行う。このため、コントラスト算出部２０２が算出したコントラスト値には往々にしてノイズが含まれることがある。そこで、コントラスト値のピーク値を探索する処理がノイズによって左右されないようにするため、コントラスト値が所定の閾値２０５を上回った値である、という条件を定めている。これが上記の条件＜１＞及び＜２＞である。
フォーカス位置の探索動作は、粗シークを継続するに連れて徐々に上昇するコントラスト値が、直前コントラスト値より現在コントラスト値が下回った時点で粗シークを停止する。これが上記の条件＜３＞である。

【0022】

上記＜１＞、＜２＞及び＜３＞の条件をすべて満たした場合には（Ｓ３０６のＹＥＳ）、フォーカス制御部２０１は粗シークモードを終了する条件が整ったと判断して、ステップＳ３０８へ移行する。そうでない場合、すなわち＜１＞、＜２＞または＜３＞の何れか一つでも満たさなかった場合には（Ｓ３０６のＮＯ）、ステップＳ３０５でコントラスト算出部２０２から取得した現在コントラスト値を直前コントラスト値メモリ２０４に保存する（Ｓ３０７）。そして、ステップＳ３０４から再度粗シークを継続する。

【0023】

ステップＳ３０６で上記＜１＞、＜２＞及び＜３＞の条件をすべて満たした場合には（Ｓ３０６のＹＥＳ）、フォーカス制御部２０１は粗シークモードを終了する条件が整ったと判断して、現在コントラスト値を粗シークコントラスト値メモリ２０６に保存する（Ｓ３０８）。なお、この時点で、粗シークコントラスト値メモリ２０６に保存されたコントラスト値（以下「粗シークコントラスト値」と略す）は、ステップＳ３０６の条件をクリアしているので、必ず閾値２０５より大きい値である。
フォーカス制御部２０１は、ステップＳ３０８を終了した時点から、微シークモードになる。

【0024】

次に、フォーカス制御部２０１は、粗シークの時とは逆方向に赤外線撮像素子１０３が載置されているキャリッジ１１１を低速で駆動する、微シーク移動を実行して（Ｓ３０９）、コントラスト算出部２０２から現在のコントラスト値を取得する（Ｓ３１０）。赤外線撮像素子１０３が載置されているキャリッジ１１１を低速で駆動するので、ステップＳ３０４及びＳ３０５で行った、粗シークにおける移動と一時停止、そして整定時間待ちの繰り返しは不要である。つまり、ステッピングモータ１０４とリードスクリュー１０５で赤外線撮像素子１０３が載置されているキャリッジ１１１を低速移動させながら、赤外線画像データを読み込み、その都度（例えば、赤外線撮影装置の１フレームの周期に相当する時間間隔、６０Ｈｚの場合であれば、１６．７ｍｓｅｃ間隔）コントラスト値を取得する。

【0025】

次に、フォーカス制御部２０１は、キャリッジ１１１に対する微シークモードをこのまま継続すべきか、それとも微シークモードを終了すべきかを判定する（Ｓ３１１）。判定の条件は、以下の通りである。
＜４＞ステップＳ３１０で取得した現在コントラスト値が直前コントラスト値より小さく、かつ
＜５＞現在コントラスト値が粗シークコントラスト値より大きい。

【0026】

ステップＳ３０８の時点では、赤外線撮像素子１０３はコントラスト値が最大を示すフォーカス位置（以下「フォーカス最適位置」と略す）を通り過ぎている。そこで、ステップＳ３０９で赤外線撮像素子１０３を逆方向に駆動して、通り過ぎたフォーカス最適位置の探索を行う。この時、ノイズがなければ、フォーカス最適位置に至る迄は、現在コントラスト値の方が直前コントラスト値より大きい。これが上記の条件＜４＞である。しかし、ノイズが混入すると、本来のフォーカス最適位置に至っていないにもかかわらず、条件＜４＞を満たしてしまう可能性が考えられる。
そこで、現在コントラスト値が必ず閾値２０５より大きい値である粗シークコントラスト値より大きければ、現在コントラスト値がノイズの影響で小さくなったのではないと判断できる。これが上記の条件＜５＞である。

【0027】

上記＜４＞及び＜５＞の条件をすべて満たした場合には（Ｓ３１１のＹＥＳ）、フォーカス制御部２０１は微シークを終了する条件が整ったと判断して、一連の処理を終了する（Ｓ３１４）。
ステップＳ３１１において、＜４＞または＜５＞の何れかまたは両方を満たさなかった場合には（Ｓ３１１のＮＯ）、フォーカス制御部２０１は次に、現在コントラスト値が閾値２０５より大きいか、確認する（Ｓ３１２）。現在コントラスト値が閾値２０５より大きいならば（Ｓ３１２のＹＥＳ）、現在コントラスト値はノイズではないので、ステップＳ３１０でコントラスト算出部２０２から取得した現在コントラスト値を直前コントラスト値メモリ２０４に保存する（Ｓ３１３）。そして、ステップＳ３０９から再度微シークを継続する。

【0028】

ステップＳ３１２において、現在コントラスト値が閾値２０５以下であるならば（Ｓ３１２のＮＯ）、現在コントラスト値はノイズであるので、ステップＳ３１３の処理を行わずに、ステップＳ３０９から再度微シークを継続する。

【0029】

図４Ａは、粗シークにおける赤外線撮像素子１０３の位置とコントラスト値の対応関係を示す模式的なグラフである。横軸は赤外線撮像素子１０３の位置であり、縦軸はコントラスト値である。
図４Ｂは、微シークにおける赤外線撮像素子１０３の位置とコントラスト値の対応関係を示す模式的なグラフである。図４Ａの頂点部分を拡大したものである。
なお、図４Ａ及び図４Ｂと、後述する図４Ｃにおいて、フォーカス最適位置をＰ４０１として示す。
赤外線撮像素子１０３がグラフの左側から右側へ、粗シーク移動と２フレーム分の一時停止を繰り返しながら移動すると、コントラスト値が徐々に上昇する。
ｍ−１回目（ｍは自然数）の粗シーク動作において、ｍ−１回目Ｐ４０２のコントラスト値はｍ−２回目Ｐ４０３のコントラスト値よりも大きい。よって、この時点では粗シークを継続する（Ｓ３０６のＮＯ）。
ｍ回目Ｐ４０４の粗シーク動作において、ｍ回目Ｐ４０４のコントラスト値はｍ−１回目Ｐ４０２のコントラスト値よりも小さい。よって、この時点では粗シークを終了する（Ｓ３０６のＹＥＳ）。

【0030】

図４Ｂは、微シークにおける赤外線撮像素子１０３の位置とコントラスト値の対応関係を示す模式的なグラフである。図４Ａの頂点部分を拡大したものである。
粗シークでは赤外線撮像素子１０３がグラフの左側から右側へ移動していた。そして、最後の粗シークで赤外線撮像素子１０３はフォーカス最適位置を通り過ぎている（Ｐ４０４）。そこで、微シークは粗シークの逆方向、つまりグラフの右側から左側へ移動する。その際、粗シークの最後の位置のコントラスト値を粗シークコントラスト値メモリ２０６に記憶しておく。
赤外線撮像素子１０３がグラフの右側から左側へ、微シーク移動すると、コントラスト値が徐々に上昇する。

【0031】

図４Ｂにおいて、粗シークにおけるｍ回目Ｐ４０４のコントラスト値は、微シークにおけるｎ＝１回目（ｎは自然数）のコントラスト値である。
ｎ＝２回目の粗シーク動作において、ｎ＝２回目Ｐ４０５のコントラスト値はｎ＝１回目Ｐ４０４のコントラスト値よりも大きい。よって、この時点では微シークを継続する（Ｓ３１１のＮＯ）。
現在コントラスト値より直前コントラスト値が小さくなった地点が、フォーカス最適位置Ｐ４０１を僅かに通り過ぎた地点となる。

【0032】

粗シークの動作には、二通りのパターンがある。
図５Ａは、粗シークにおける赤外線撮像素子１０３の位置とコントラスト値の対応関係を示す模式的なグラフである。横軸は赤外線撮像素子１０３の位置であり、縦軸はコントラスト値である。
図５Ｂは、微シークにおける赤外線撮像素子１０３の位置とコントラスト値の対応関係を示す模式的なグラフである。図５Ａの頂点部分を拡大したものである。
図４Ａ及び図４Ｂと、図５Ａ及び図５Ｂの異なる点は、フォーカス最適位置の場所である。
図４Ａ及び図４Ｂでは、フォーカス最適位置Ｐ４０１は、ｍ−１回目Ｐ４０２とｍ回目Ｐ４０４との間にある。つまり、ｍ回目の粗シークの段階で、フォーカス位置はフォーカス最適位置Ｐ４０１を通過している。
一方、図５Ａ及び図５Ｂでは、フォーカス最適位置Ｐ５０１は、ｍ−１回目Ｐ５０２とｍ−２回目Ｐ５０３との間にある。つまり、ｍ−１回目の粗シークの段階で、既にフォーカス位置はフォーカス最適位置Ｐ４０１を通過している。
しかし、何れの場合でも、図３のステップＳ３０９からＳ３１１における微シークでフォーカス最適位置Ｐ４０１を捉えることができる。

【0033】

本発明の実施形態においては、赤外線撮影装置１０１を開示した。
赤外線撮影装置１０１におけるフォーカス探索を、赤外線撮像素子１０３を高速に駆動して一時停止を行う粗シークと、赤外線撮像素子１０３を低速に駆動する微シークの組み合わせで実現した。可視光カメラとは異なり、赤外線撮像素子１０３は温度変化に対する追従性に劣るので、高速駆動には一時停止と待機時間を設けた。また、粗シークの駆動距離を焦点深度の２倍以上４倍以下に規定することで、適切な高速フォーカス駆動が実現できる。

【0034】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
例えば、上記した実施形態は本発明をわかりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることは可能であり、更にはある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

【0035】

また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行するためのソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の揮発性あるいは不揮発性のストレージ、または、ＩＣカード、光ディスク等の記録媒体に保持することができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

【符号の説明】

【0036】

１０１…赤外線撮影装置、１０２…レンズ、１０３…赤外線撮像素子、１０４…ステッピングモータ、１０５…リードスクリュー、１０６…ＦＰＧＡ、１０７…バッファアンプ、１０８…Ａ／Ｄ変換器、１２０…フレームバッファ、１０９ａ、１０９ｂ…フォトインタラプタ、１１０…制御部、１１１…キャリッジ、１１２…モータドライバ、２０１…フォーカス制御部、２０２…コントラスト算出部、２０３…ステッパカウンタ、２０４…直前コントラスト値メモリ、２０５…閾値、２０６…粗シークコントラスト値メモリ、２０７…温度データ変換処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】