JP2003344166A - 温度計測用炉内監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、高温炉内の素地面の温度状況をリア
ルタイムに把握できる温度計測用炉内監視システムを提
供する。 【解決手段】本発明の温度計測用炉内監視システム１０
は、高温雰囲気炉６０内の素地面の状態を観察可能な光
学系部材２０及び単板式ＣＣＤカラーカメラ２２を用い
て撮像されたカラー画像から温度を算出するものであ
り、カラー映像再生手段３８で再生された素地面のカラ
ー動画映像と、二色温度計測法を採用した温度計測手段
４０で求められた所定領域の素地面の温度分布とを同時
に取得し、これをディスプレイ１９にリアルタイムで表
示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス溶融炉、焼
却炉等の高温雰囲気炉内を撮像するとともに該炉内の温
度を計測するための温度計測用炉内監視システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、工業分野の温度計測において、光
を利用することが国際的に定められている１０００℃を
超える温度の計測には、単波長の放射を計測する輝度温
度計が一般的に使用されていた。また、近年では、単波
長ではなく一定の波長域の放射を計測する放射温度計
（赤外温度計）も多く使用されてきている。更に、温度
を点としてではなく、面として把握する重要性が高まっ
ており、このような要求から放射温度カメラ（赤外温度
カメラ）も多く見受けられてきている。

【０００３】ところで、放射温度計や赤外温度カメラ
は、被写体（以下、「被検体」と称する）が黒体放射で
ある場合には、正確な温度を測定できるが、一般の被検
体の場合には放射率による影響を受ける。放射率は、被
検体の物質構成や形状等によって異なるため、正確な値
を知ることは困難であり、よって、一般の被検体の場合
には、正確な温度測定が難しいという欠点があった。

【０００４】そこで、放射率や、被検体との間にある介
在物（ガラスや煙のような半透過物）の透過率の影響を
排除できる温度計測法として二色温度計測法が知られ、
これを応用した温度計も実用化されている。また、本願
出願人は、特開２００１−１５７２１４号公報等におい
て二色温度計測法の計測原理を開示している。

【０００５】一方、本願出願人は、特開２０００−２９
５５０２号公報において、中実棒状の石英ガラス製光学
系部材を適用した炉内監視システムを提案している。こ
の光学系部材は、先端面に対物レンズが形成され、この
対物レンズから取り込んだ炉内の観察像を、光学系部材
を介して伝送し、光学系部材の後端部に配置されたＣＣ
Ｄカメラの結像部に結像させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記二
色温度計測法は、非接触で高速に放射率の補正無しに温
度計測を可能とするものであるが、被検体の点の計測に
しか応用できず、よって、少なくとも所定の領域の温度
状況をリアルタイムに把握することが好ましい高温炉内
の温度計測には適さないという欠点があった。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、高温炉内の所定の領域の温度状況をリアルタイ
ムに把握することができる温度計測用炉内監視システム
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、高温雰囲気炉内の温度を計測する温度計
測用炉内監視システムにおいて、前記炉の炉壁に形成さ
れた貫通孔に挿入配置されるとともに、炉内の観察像を
伝送可能な材料で形成された光学系部材と、炉外に設置
されるとともに、前記光学系部材を介して伝送された炉
内の観察像をカラー撮像する撮像手段と、該撮像手段か
らの出力信号を処理する映像処理手段と、該映像処理手
段からの出力信号に基づいて被写体の所定領域の温度情
報を求める温度計測手段であって、前記映像処理手段か
らの出力信号のうちから複数の画素を含むエリアを抽出
するエリア抽出手段と、該エリア内の各色光に基づく画
素からの出力信号に基づいて二色温度計測法を利用して
該エリア内の温度を求める二色温度計測手段とを有する
温度計測手段と、該温度計測手段で求められた温度情報
を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００９】本発明の温度計測用炉内監視システムは、
高温雰囲気炉内の状態を観察可能な光学系部材及び撮像
手段を用いて撮像されたカラー画像から温度を算出する
ものであり、撮像手段を構成する固体撮像素子等の二次
元撮像素子によって高温雰囲気炉内の状態を撮像し、映
像再生手段で再生された被検体の動画映像と、二色温度
計測法を採用した温度計測手段で求められた所定領域の
被検体の温度情報（温度分布）とを同時に取得し、この
うち、少なくとも被検体の温度情報を表示手段にリアル
タイムで表示させる。これにより、高温炉内の所定の領
域の温度状況をリアルタイムに把握できる。

【００１０】本発明の前記撮像手段は、単板式の固体撮
像素子であり、この固体撮像素子の各画素の光入射側に
はＲ、Ｇ、Ｂのモザイク状のカラーフィルタが装着され
ていることを特徴とする。各画素は、Ｒ、Ｇ、Ｂの色光
のいずれか１つのカラーフィルタを通過した光を受光
し、各色光に基づいたＲ、Ｇ、Ｂのカラー信号を出力す
る。Ｒ、Ｇ、Ｂのカラー信号をモジュレータ回路によっ
て補間計算して、各画素ともＲ、Ｇ、Ｂのカラー信号を
保有する。この単板式の撮像手段によれば、３板式カラ
ーカメラのようにＲ、Ｇ、Ｂの３色の専用の撮像手段を
３枚用いた高価な撮像手段と比較しても、ほぼ同等の画
質を得ることができる。

【００１１】また、３板式カラーカメラでは、３枚の撮
像手段の感度等の特性が、環境温度や経年変化によって
変動する場合があり、これを二色温度計測法に適用する
と誤差の原因になる。これに対し、単板式の固体撮像素
子を用いたカラーカメラは、環境温度の変化があっても
二色温度計測法の原理から誤差は発生しないので、正確
に温度を計測できる。

【００１２】よって、本発明によれば、単板式の固体撮
像素子の上記特徴を利用し、被検体の撮像とともに、単
板式の固体撮像素子で得られる情報に基づいて被検体の
温度測定を二色温度計測法により高精度に行い、被検体
のカラー動画映像とともに被検体の温度分布を表示手段
に正確に表示できる。

【００１３】また、本発明の温度計測用炉内監視システ
ムによれば、光学系部材を筒状に形成したので、対物レ
ンズから取り込まれた被検体の観察像の光は、光学系部
材の中空部を介して撮像手段に伝送される。これによ
り、観察像の解像度の低減を抑えて撮像手段に観察像の
光を最大限に与えることができる。よって、鮮明な被検
体を撮像できるとともに、高精度な温度計測を行うこと
ができる。

【００１４】また、本発明によれば、光学系部材を本
体、レンズ部、及び支持部からなる三部材によって構成
した。本体は観察像の光を撮像手段に導く主たる部材で
あり、レンズ部と別部品とすることにより、本体及びレ
ンズ部の製造が容易になる。また、本体の後端部に連結
される支持部は、温度計測用炉内監視システム本体に支
持される部分であるため、安定支持の観点から強度を持
たすために本体よりも肉厚に形成されている。また、支
持部は、炉内観察光を通過させる孔が形成されているの
で、光は支持部で減衰されない。

【００１５】更に、本発明によれば、温度計測用炉内監
視システムの光学系部材は、石英ガラス製なので、耐熱
性がよく、高温雰囲気の炉内でも問題なく使用できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施の形態の温度計測用炉内監視
システムに適用される撮像装置は、被検体の映像を光学
系部材及び単板式の撮像手段を用いて取得する撮像系
と、被検体の所定領域の温度を計測し、表示手段にカラ
ー動画映像とともに表示する温度計測手段とを有してい
る。また、一つの画像情報により温度計測と動画画像表
示の双方を実行する。

【００１７】カラー動画映像は、単板式の固体撮像素子
等の撮像手段からの出力をインターポーレーションで色
補間した画像によって再生する。温度計測手段は、被検
体の放射率や、被検体と温度計測手段との間の透過率が
変化しても、被検体の温度を高精度に計測できる二色温
度計を採用している。

【００１８】実施の形態の温度計測用炉内監視システム
は、被検体の温度情報を単板式の固体撮像素子からの出
力信号から二色温度計測データを抽出して求め、これよ
り二次元の面（所定の大きさをもった領域）の温度分布
を高精度に求める。

【００１９】以下添付図面に従って、本発明に係る温度
計測用炉内監視システムの好ましい実施の形態について
詳説する。

【００２０】図１に示す温度計測用炉内監視システム１
０は撮像系１２、インターフェース（IEEE1394）ボード
１４、解析用コンピュータ１６、二色式温度計測アルゴ
リズムが組み込まれたＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体１８か
ら構成される。

【００２１】撮像系１２は、後述する光学系部材２０及
び単板式の固体撮像素子を有するＣＣＤカラーカメラ２
２等から構成される。

【００２２】ＣＣＤカラーカメラ２２は、ＶＧＡ画像
（Video Graphics Array：解像度６４０×４８０bit ）
を毎秒３０フレームで取り込み可能であり、解析用コン
ピュータ１６のディスプレイ（表示手段）１９にリアル
タイムでカラー画像を表示させる。

【００２３】また、ＣＣＤカラーカメラ２２と解析用コ
ンピュータ１６の本体１７との間の信号伝送に、通常の
監視ビデオのコンポジット信号送信用ケーブルを使用す
ると、信号の劣化に起因して精度が低下するために、温
度計測用炉内監視システム１０では、IEEE1394によるデ
ジタル伝送が採用されている。IEEE1394を採用すると、
ワイヤーで２０ｍ、オプチカル・ファイバーで５００ｍ
の延長が可能となり、これによって、撮像系１２に対し
て解析用コンピュータ１６を離間配置でき、撮像系１２
を溶融炉や焼却炉等の高温雰囲気に設置した場合には、
その雰囲気温度から解析用コンピュータ１６を保護する
ことができる。

【００２４】温度計測用炉内監視システム１０の仕様を
下記に示す。 基本機能…撮影映像のリアルタイム表示、温度の計測
及びそれらの重畳表示。 ディスプレイ１９による表示…ＸＧＡ（eXtented Gra
phics Array ：解像度１０２４×７６８bit ）画面に映
像と温度情報とを同時に表示。 ＣＣＤカラーカメラ２２の解像度…ＶＧＡ。 映像表示速度…３０fps 。 温度測定方法…二色温度計測法。 温度測定範囲…９００〜２２００℃。 表示等の機能…温度分布の疑似カラー表示、画像保存
（温度範囲は任意に指定）、温度分布の等温線表示、画
像保存（等温線は任意に指定）、指定点の温度表示（最
多１２点、指定場所は画像上任意）、指定点の温度履歴
グラフ表示（最多１２点）、指定点の温度履歴保存（最
多１２点、ＣＳＶファイル）、画像の任意箇所のズーム
可、温度の加算平均処理（最高１００回）、画像のビン
ニング処理（１〜９ピクセル）、撮影画像の記録、記録
画像の温度解析。 インターフェース…IEEE1394。 解析用コンピュータ１６…二色式温度計測アルゴリズ
ムが組み込まれた記録媒体１８が快適に動作する環境に
設定。以上である。

【００２５】図１１は、ディスプレイ１９に表示され
る、温度分布の疑似カラー表示の一例を示している。こ
の例では、ディスプレイ１９の画面が被検体のリアルタ
イム動画画像が表示されるエリアＡと、被検体の温度分
布が疑似カラーとして表示されるエリアＢと、被検体の
１２の指定点の温度表が表示されるエリアＣと、被検体
の時系列による温度推移が表示されるエリアＤとに四分
割され、それぞれ所定の位置に表示されている。

【００２６】図２の左側のブロック図は、温度計測用炉
内監視システム１０に適用された撮像系１２のブロック
図であり、光学系部材２０によって導かれた被検体の光
学像がＣＣＤカラーカメラ２２によって撮像されること
が示されている。ＣＣＤカラーカメラ２２は、多数の画
素を二次元的に配列して構成された単板式ＣＣＤ２４
と、単板式ＣＣＤ２４の各画素に対向配置されたモザイ
クフィルタ２６とから構成される。

【００２７】モザイクフィルタ２６は、Ｒ、Ｇ、Ｂの縮
小フィルタが単板式ＣＣＤ２４の各画素の一つ一つに対
向して配置されて構成され、これにより、単板式ＣＣＤ
２４の各画素はＲ、Ｇ、Ｂのいずれかのカラーフィルタ
を通した光を受光する。よって、各画素からＲ、Ｇ、又
はＢのカラー出力信号が得られる。

【００２８】単板式ＣＣＤ２４からのカラー出力信号
は、映像処理手段２８のアナログ処理回路３０によって
増幅等のアナログ処理が行われ、この後、ＡＤ変換回路
３２でＡＤ変換されて、デジタル処理回路３４に出力さ
れる。

【００２９】デジタル処理回路３４では、各種のデジタ
ル手段によってデジタル処理が行われた信号が、解析用
コンピュータ１６のハードディスク３６に記録される。
各回路３０、３２、３４が映像処理手段２８を構成して
いる。

【００３０】図２の右側のブロック図は、デジタル処理
回路３４でデジタル記憶された画像情報を再生するとき
のデジタル処理のブロックを示し、その上段はカラー映
像再生手段３８におけるカラー映像処理の過程が示さ
れ、その下段は温度計測手段４０における画像情報に対
する温度を計測するための二色温度計算の過程が示され
ている。

【００３１】ハードディスク３６に記録されたデジタル
信号は、データ再生回路４２を介してインターポーレー
ション４４に出力され、ここで補間処理されて各画素が
Ｒ、Ｇ、Ｂの信号を持つカラー映像信号に変換された
後、映像信号処理部４６に出力される。

【００３２】なお、デジタル処理回路３４の構成及びデ
ジタル処理方法は上記の例に限定されるものではない。

【００３３】一般に単板式では、ある画素にはＲ、Ｇ、
又はＢのいずれか一色の信号しかない。例えば、Ｒのフ
ィルタが結合された画素にはＲの信号はあるが、Ｇの信
号とＢの信号が欠落している。

【００３４】これを補正するために、周囲のＧフィルタ
付き画素からの信号と、Ｂフィルタ付き画素からの信号
から、当該Ｒ画素にあるべきＧ信号とＢ信号とを補間計
算することにより、擬似的に算出している。

【００３５】映像信号処理部４６では、カラー画像信号
を、ディスプレイ１９に表示の要求に合わせて、コンピ
ュータ表示のＶＧＡ映像信号の形で出力し、映像を表示
させる。

【００３６】一方、温度計測手段４０のエリア抽出手段
４８では、データ再生回路４２から出力されてくる、図
３に示すようなセンサ受光映像５０のうち、どの領域の
温度計測を行うかのエリア抽出を行う。この抽出エリア
５０ａの位置と大きさは任意に変更できるようになって
いる。なお、図３のモザイクフィルタのＲ、Ｇ、Ｂの配
列は一例であって、この他にも種々の組み合わせが可能
である。

【００３７】エリア抽出は、図２の上段ブロックの処理
を介してディスプレイ１９に表示された映像情報を観察
しながら、解析用コンピュータ１６のマウス（不図示）
によって指示することにより行う。抽出エリアの画素数
は、１画素以上であればいくつであってもよい。

【００３８】図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図２のエ
リア抽出手段４８で抽出されたエリア内のＲ、Ｇ、Ｂ画
素であり、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に分別して出力することを示し
ている。

【００３９】温度計測方法を用いた二色温度計測手段５
２によってＢ／Ｒ、Ｇ／Ｒ、又はＢ／Ｇの値（相対放射
比）が算出される。そして、温度標準で校正されたルッ
クアップテーブルに参照され、温度値としてディスプレ
イ１９に出力され、ディスプレイ１９にカラー映像とと
もに表示される。

【００４０】実施の形態では、図１０の例に示すように
Ｒ成分とＧ成分との相対放射比から温度を算出してい
る。図１０の縦軸は相対放射比を示し、横軸は温度を示
している。この例に示すように、相対放射比が３０００
を超えると、相対放射比と温度との関係が線形的に安定
するため、相対放射比３０００に対応する９００℃以上
の被検体であれば、その温度を正確に取得できる。

【００４１】なお、二色温度計測手段５２によって被検
体の温度を測定する、二色温度計測法の計測原理につい
ては、本願出願人が特開２００１−１５７２１４号公
報、及び特開２００１−２７２２７８号公報において開
示しているので、ここではその説明を省略する。

【００４２】温度計測用炉内監視システム１０による利
点は、高温炉内において炉内画像を広角で観察すること
ができ、リアルタイムカラー動画映像と温度変化を同時
に観察でき、非接触で高速に温度計測ができ、煙のよう
な半透過物が溶融ガラス等（被検体）との間に介在して
も、その影響を受けないので溶融ガラス等の素地面等の
温度を高精度に計測でき、点ではなく面の温度計測が可
能で温度分布を容易に把握できる点にある。なお、カラ
ー動画映像に限定されず、カラーの静止画像でもよく、
白黒の動画画像、又は白黒の静止画像を観察するように
してもよい。

【００４３】このような利点により焼却炉や溶融炉にお
ける観察像の温度分布、温度変化の観察に有効であり、
ガラス等の品質に影響を与える熱の制御・管理等のため
の炉内監視システムとして有効に活用できる。

【００４４】図５は、実施の形態に係る温度計測用炉内
監視システム１０がガラス溶融炉６０に設置された要部
断面図である。同図に示す温度計測用炉内監視システム
１０は、ガラス溶融炉６０で溶融された溶融ガラスＧの
素地面（被検体）を撮像するとともに温度計測する観察
装置であり、図６の如く、導光体としての光学系部材２
０、集光レンズ６２、減光フィルタ６４、ＣＣＤカラー
カメラ２２、解析用コンピュータ１６、ディスプレイ１
９、及び空冷装置６６等から構成される。

【００４５】光学系部材２０は、炉内温度よりも軟化点
の高い材料、例えば石英ガラスで作られているので、耐
熱性がよく、高温雰囲気の炉内でも問題なく使用でき
る。また、光学系部材２０は、図７に示すように長尺の
本体７０と、本体７０の先端部に連結されたレンズ部７
２と、本体７０の後端部に連結された支持部７４とから
構成されている。

【００４６】本体７０は、観察像（ガラス溶融炉の例で
は、溶融ガラスＧの素地面）の光をＣＣＤカラーカメラ
２２に導く主たる部材であり、レンズ部７２から取り込
まれた観察像の光の減衰を最小限に抑えるように筒状に
形成されている。また、本体７０の外周面は、艶消し加
工が施されている。これにより、レンズ部７２から取り
込まれた観察像の光のみが支持部７４に伝送される。

【００４７】レンズ部７２の先端面は、図８の如く凹状
に形成された対物レンズ７２Ａをなしている。また、レ
ンズ部７２の軸方向長さＬは、対物レンズ７２Ａの焦点
距離よりも長い長さに設定されている。また、この長さ
は、対物レンズ７２Ａの視野範囲に基づいて設定され
る。なお、実施の形態のレンズ部７２は、先端面に対物
レンズ７２Ａが形成された直視タイプのものであるが、
これに限定されるものではなく、図９に示した光学系部
材７６の如く、レンズ部７８の周面（側面）に対物レン
ズ７８Ａを有する側視タイプのものでも適用できる。

【００４８】光学系部材２０は図６に示すように、筒状
ケーシング８０内に挿入配置され、光学系部材２０がガ
ラス溶融炉６０内の高温雰囲気に直接曝されないように
なっている。ケーシング８０は、炭化珪素、またはアル
ミナ等の耐熱性のある材料で作られている。ケーシング
８０に挿入配置された状態で光学系部材２０は、炉壁８
２に形成された貫通孔８４に挿入配置される。また、ケ
ーシング８０は、光学系部材２０の対物レンズ７２Ａが
溶融ガラスＧの素地面を観察することができる位置に、
且つ、支持部７４が炉外に位置する位置に、それぞれ位
置決めされることにより、貫通孔８４に対する挿入位置
が設定される。そして、ケーシング８０は、前記挿入位
置が設定された後に、キャスタブル煉瓦、煉瓦、または
セラミックウール等の耐熱性のあるシール材８８を介し
て貫通孔８４に取り付けられる。シール材８８によっ
て、炉内と炉外とが隔離され、炉内温度の温度低下が防
止される。また、セラミックウール等のシール材（不図
示）を使用して、光学系部材２０がケーシング８０に取
り付けられている。

【００４９】光学系部材２０の支持部７４の後方（図６
上右側）には、集光レンズ６２、減光フィルタ６４、及
びＣＣＤカラーカメラ２２からなる撮像系１２が配置さ
れている。この撮像系１２は、箱型の撮像装置用ケーシ
ング９０内に配置されている。

【００５０】撮像系１２の作用は次の通りである。ま
ず、光学系部材２０の支持部７４の孔７５（図７参照）
を通過した観察像の光は、図６の集光レンズ６２によっ
て集光され、そして、集光された光は、減光フィルタ６
４によって所定の明るさまで減光される。減光された観
察像の光が、モザイクフィルタ（図２参照）２６を介し
てＣＣＤカラーカメラ２２の単板式ＣＣＤ２４（図２参
照）の受光面に結像される。これにより、ＣＣＤカラー
カメラ２２によって溶融ガラスＧの素地面が所定の明る
さで撮像される。

【００５１】なお、集光レンズ６２、ＣＣＤカラーカメ
ラ２２は、それぞれ載置台９２、９４上に載置固定さ
れ、この載置台９２、９４は、ケーシング９０内に設置
されたテーブル９６上に、光学系部材２０の光軸Ａ方向
に前後移動自在に設けられている。よって、集光レンズ
６２、ＣＣＤカラーカメラ２２の取り付け位置は、載置
台９２、９４を光軸Ａ方向に前後移動させて設定され
る。減光フィルタ６４は、集光レンズ６２側に取り付け
てもよく、ＣＣＤカラーカメラ２２側に取り付けてもよ
い。また、テーブル９６上には、光学系部材２０の支持
部７４を支持するサポータ８６が設置されている。この
ため、支持部７４は図７の如く、強度を持たすために本
体７０よりも肉厚に形成されている。また、支持部７４
は、炉内観察光を通過させる孔７５が形成されているの
で、解像度は支持部７４で低減されない。

【００５２】図６の如くケーシング９０には、パイプ９
８を介して空冷装置６６が連結される。空冷装置６６
は、外気を吸引するブロアによって構成され、ブロアが
駆動されると、ブロアで吸引された外気がパイプ９８を
介してケーシング９０内に供給される。パイプ９８は、
ケーシング９０の下部に取り付けられ、また、排気管１
００はケーシング９０の上部に取り付けられているの
で、ケーシング９０に供給された外気は、上昇流となっ
て前記撮像装置を通過し、排気管１００から外部に排気
される。この外気の流れによって、耐熱性のない撮像装
置が効率よく冷却される。

【００５３】次に、前記の如く構成された温度計測用炉
内監視システム１０の作用について説明する。

【００５４】図５の如く温度計測用炉内監視システム１
０のケーシング８０を、炉壁８２の貫通孔８４に挿入配
置すると、溶融ガラスＧの観察像（ガラス溶融炉の例で
は、溶融ガラスＧの素地面）の光が、図６の光学系部材
２０の対物レンズ７２Ａから本体７０の中空部を介して
支持部７４の孔７５を通過する。そして、孔７５を通過
した光は、炉外に配置されたＣＣＤカラーカメラ２２の
単板式ＣＣＤ２４に受光される。これにより、図１１の
ように素地面のカラー動画映像と、温度計測手段４０
（図２参照）で温度計測された素地面の温度分布がディ
スプレイ１９にリアルタイムで重畳表示される。

【００５５】以上説明したように、実施の形態の温度計
測用炉内監視システム１０は、高温雰囲気炉６０内の素
地面の状態を観察可能な光学系部材２０及び単板式ＣＣ
Ｄカラーカメラ２２を用いて撮像されたカラー画像から
温度を算出するものであり、カラー映像再生手段３８で
再生された素地面のカラー動画映像と、二色温度計測法
を採用した温度計測手段４０で求められた所定領域の素
地面の温度分布とを同時に取得し、これをディスプレイ
１９にリアルタイムで表示する。これにより、高温炉６
０内の素地面の所定の領域の温度状況をリアルタイムに
把握できる。

【００５６】また、カラーカメラとして単板式のＣＣＤ
カラーカメラ２２を採用し、その各画素の光入射側には
Ｒ、Ｇ、Ｂのモザイク状のモザイクフィルタ２６を装着
したので、３板式カラーカメラのようにＲ、Ｇ、Ｂの３
色の専用の撮像手段を３枚用いた高価な撮像手段と比較
しても、ほぼ同等の画質を得ることができる。

【００５７】更に、３板式カラーカメラでは、３枚の撮
像手段の感度等の特性が、環境温度や経年変化によって
変動する場合があり、これを二色温度計測法に適用する
と誤差の原因になる。これに対し、単板式のＣＣＤカラ
ーカメラ２２は、環境温度の変化があっても二色温度計
測法の原理から誤差は発生しない。よって、実施の形態
の温度計測用炉内監視システム１０は、素地面のカラー
動画映像とともに素地面の温度分布をディスプレイ１９
に正確に表示できる。

【００５８】更に、実施の形態の光学系部材２０は、図
７の如く主たる本体７０が筒状なので、対物レンズ７２
Ａから取り込まれた観察像の光を、本体７０の中空部を
介してＣＣＤカラーカメラ２２に導くことができる。こ
れにより、観察像の解像度の低減を抑えてＣＣＤカラー
カメラ２２に観察像の光を最大限に与えることができ
る。よって、図１に示した解析用コンピュータ１６によ
って素地面の温度を高精度で計測できる。

【００５９】また、光学系部材２０においては、その支
持部７４を、強度を持たすために本体７０よりも肉厚に
形成しているので、撮像装置用ケーシング９０に光学系
部材２０を安定して支持することができる。また、支持
部７４に、炉内観察光を通過させる孔７５を形成したの
で、ここでも光の減衰を最小限に抑える配慮がなされて
いる。

【００６０】本システムは焼却炉や溶融炉における温度
分布・温度変化の観察等に有効であり、品質に影響を与
える熱の制御・管理等のための監視システム等として活
用できる。特に、廃棄物の焼却炉ではダイオキシンの発
生を抑制する必要があるため炉内を高温に保つ必要があ
り、よって本システムを廃棄物の焼却炉に適用すること
は、温度管理の点で有効である。

【００６１】また、本システムを利用することによっ
て、全ての高温炉において炉内構造物にかかる温度を認
識する上で、構造物の寿命や状況を判断することが可能
になりメンテナンス性の向上にも有効である。

【００６２】従来の放射温度計等では、ある時間毎に１
点の温度を計測するために人手によって行う必要があっ
た。しかし、本システムは一度カメラを設置すれば、無
人で連続的に温度を計測するため省人化につながり、し
かも被検体の１点のみではなく全体の温度分布を把握で
き、異常温度の検知が容易に可能となる。

【００６３】場合によって画像監視・測温環境に応じた
システムの構築が要求されるが、監視画像は従来のアナ
ログ画像に比べてシャープであり、温度分布映像と多点
の警報が同時に得られることは、装置稼働の省力化と成
果物の品質向上に大きく貢献する。

【００６４】なお、実施の形態では、光学系部材２０と
して筒状の本体７０を有する光学系部材を例示したが、
石英ガラス製の中実棒状の本体を有する光学系部材にも
適用できる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る温度
計測用炉内監視システムによれば、高温雰囲気炉内の状
態を観察可能な光学系部材及び撮像手段を用いて撮像さ
れたカラー画像から温度を算出するものであり、映像再
生手段で再生された被検体の動画映像と、二色温度計測
法を採用した温度計測手段で求められた所定領域の被検
体の温度分布とを同時に取得し、このうち、少なくとも
温度分布を表示手段にリアルタイムで表示させるので、
高温炉内の所定の領域の温度状況をリアルタイムに把握
できる。

【００６６】また、前記撮像手段として、単板式の固体
撮像素子であり、この固体撮像素子の各画素の光入射側
にはＲ、Ｇ、Ｂのモザイク状のカラーフィルタが装着さ
れている撮像手段を用いれば、環境温度の変化があって
も誤差なく被検体温度を測定できる。

【００６７】更に、光学系部材を筒状に形成すれば、観
察像の光の減衰を抑えて撮像手段に観察像の光を最大限
に与えることができる。よって、鮮明な観察像を得るこ
とができるとともに、高精度な温度計測が可能になる。

【００６８】また、本発明によれば、光学系部材を本
体、レンズ部、及び支持部からなる三部材によって構成
することができる。本体は観察像の光を撮像手段に導く
主たる部材であり、レンズ部と別部品とすることによ
り、本体及びレンズ部の製造が容易になる。

【００６９】更に、光学系部材として石英ガラス製の光
学系部材を用いれば、耐熱性がよく高温雰囲気の炉内で
も問題なく使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態の温度計測用炉内監視システムの構
成図

【図２】図１に示した温度計測用炉内監視システムのブ
ロック図

【図３】データ再生回路から出力されてくるセンサ受光
映像の一例を示した説明図

【図４】温度計測用炉内監視システムのエリア抽出手段
で抽出された画素の説明図

【図５】実施の形態に係る温度計測用炉内監視システム
が適用されたガラス溶融炉の要部断面図

【図６】図５に示した温度計測用炉内監視システムの構
造図

【図７】図５に示した温度計測用炉内監視システムの光
学系部材の断面図

【図８】図７に示した光学系部材の対物レンズ近傍の拡
大断面図

【図９】光学系部材の他の実施の形態を示す断面図

【図１０】Ｇ／Ｒの相対放射比と温度との関係を示す図

【図１１】ディスプレイに表示される温度分布の疑似カ
ラー表示等を示した説明図

【符号の説明】

１０…温度計測用炉内監視システム、１２…撮像系、１
４…インターフェース（IEEE1394）ボード、１６…解析
用コンピュータ、１７…本体、１８…記録媒体、１９…
ディスプレイ、２０…光学系部材、２２…ＣＣＤカラー
カメラ、２４…単板式ＣＣＤ、２６…モザイクフィル
タ、２８…映像処理手段、３０…アナログ処理回路、３
２…ＡＤ変換回路、３４…デジタル処理回路、３６…ハ
ードディスク、３８…カラー映像再生手段、４０…温度
計測手段、４２…データ再生回路、４４…インターポー
レーション、４６…映像信号処理部、４８…エリア抽出
手段、５０…センサ受光映像、５０ａ…抽出エリア、５
２…二色温度計測手段、６０…ガラス溶融炉、６２…集
光レンズ、６４…減光フィルタ、６６…空冷装置、７０
…本体、７２…レンズ部、７２Ａ…対物レンズ、７４…
支持部、７５…孔、７６…光学系部材、７８…レンズ
部、７８Ａ…対物レンズ、８０…ケーシング、８２…炉
壁、８４…貫通孔、８６…サポータ、８８…シール材、
９０…撮像装置用ケーシング、９２、９４…載置台、９
６…テーブル、９８…パイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五月女 典央 東京都千代田区内神田一丁目17番９号 旭 グラス・マシナリー株式会社内 Ｆターム(参考） 2G066 AA15 AC01 BA14 BA22 BC07 BC15 CA02 5C054 AA01 AA05 CA04 CC03 CD03 CE06 EA01 EA05 EE00 FC07 HA02 HA20

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温雰囲気炉内の温度を計測する温度計
   測用炉内監視システムにおいて、 前記炉の炉壁に形成された貫通孔に挿入配置されるとと
   もに、炉内の観察像を伝送可能な材料で形成された光学
   系部材と、 炉外に設置されるとともに、前記光学系部材を介して伝
   送された炉内の観察像をカラー撮像する撮像手段と、 該撮像手段からの出力信号を処理する映像処理手段と、 該映像処理手段からの出力信号に基づいて被写体の所定
   領域の温度情報を求める温度計測手段であって、前記映
   像処理手段からの出力信号のうちから複数の画素を含む
   エリアを抽出するエリア抽出手段と、該エリア内の各色
   光に基づく画素からの出力信号に基づいて二色温度計測
   法を利用して該エリア内の温度を求める二色温度計測手
   段とを有する温度計測手段と、 該温度計測手段で求められた温度情報を表示する表示手
   段と、 を備えたことを特徴とする温度計測用炉内監視システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記温度計測用炉内監視システムには、
   前記映像処理手段からの出力信号を動画映像に再生する
   映像再生手段を有し、映像再生手段で再生された動画映
   像が前記表示手段に表示されることを特徴とする請求項
   １に記載の温度計測用炉内監視システム。
3. 【請求項３】 前記撮像手段は、単板式の固体撮像素子
   であり、該固体撮像素子の各画素の光入射側にはＲ、
   Ｇ、Ｂのモザイク状のカラーフィルタが装着されている
   ことを特徴とする請求項１、または２に記載の温度計測
   用炉内監視システム。
4. 【請求項４】 前記光学系部材は、 筒状に形成された本体と、 該本体の先端部に連結されるとともに対物レンズが形成
   されたレンズ部と、 該本体の後端部に連結されるとともに本体より厚肉に形
   成され、本体の中空部を介して伝送された炉内観察光を
   通過させる孔が形成された支持部と、 を有することを特徴とする請求項１、２または３のうち
   いずれか一つに記載の温度計測用炉内監視システム。
5. 【請求項５】 前記光学系部材は、石英ガラス製である
   ことを特徴とする請求項１、２、３または４のうちいず
   れか一つに記載の温度計測用炉内監視システム。