JP2004257769A - 多色赤外線撮像装置及び赤外エネルギーデータ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定光学系路を１系統とし、従来のチョッパ機構を利用して多色赤外線撮像装置を得る。
【解決手段】被写体１の赤外放射エネルギーを垂直及び水平走査鏡８及び９及びチョッパ兼フィルタ（ＢＰＦ）から成る遮光手段２４を介して１次元ラインセンサ２６に所定の多波長の内の１つの赤外線エネルギーを取り込み、このエネルギーを少なくとも１水平走査（１Ｈ）内、或は毎に取得し、１次元ライン２６に集光させたエネルギーを垂直走査鏡により１素子分移動させて、複数のフィルタＦ_１ ，Ｆ_２ ‥‥を入れ替えることで、少なくとも１水平走査内或は毎の多波長の温度測定を行なう様に成した多色赤外線撮像装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多色赤外線撮像装置及び赤外エネルギーデータ処理方法に係わり、特にライン順次型走査機構を用いて多波長での測定が小誤差内で可能な多色赤外線撮像装置及び赤外エネルギーデータ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から使用されている、赤外線撮像装置（サーモグラフィ装置）の基本的構成は放射温度計に走査機能を付加したもので、一般的には図７に示す如く被写体１を垂直及び水平走査鏡８及び９並びに光学系１０を介して所定の視野２０内で撮像すると共に１次或は２次元のセンサ（ＨｇｃｄＴｅ，ＰｔＳｉ，ＩｎＳｂ等）５に供給し、被写体１からの放射エネルギーをセンサ５で検出して増幅器１１で増幅する検出部１９と、制御部２２を構成するＣＰＵ（マイクロコンピュータ）等の演算手段１４並びに被写体１の温度状態を色表示する為のディスプレイ１６等で構成させたものが非特許文献１に記載されている。
【０００３】
また、従来の多色赤外線撮像装置の光学系は図８の如く、被写体１で計測した。例えば２波長の放射エネルギーは垂直走査鏡８及び水平走査鏡９等の走査系を介して、光学系を構成する対物レンズ１０及び光学フィルタより成る第１通過濾波器（ＢＰＦ）４ａ及び第２の通過濾波器４ｂから成る光学系路を経てセンサ５に取り込まれる。
【０００４】
上述の第１及び第２のＢＰＦ４ａ及び４ｂは矢印で示す様に機械的に光路上に１フィールド或は１フレーム撮像毎に着脱挿入されている。
【０００５】
更に、近赤外線の３波長で同視野を同時に観測できる広視野用のサーベイ観測用多色同時赤外線カメラ「ＳＩＲＩＵＳ」（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ−ｃｏｌｏｒ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｉｍａｇｅｒ ｆｏｒ Ｕｎｂｉａｓｅｄ Ｓｕｒｖｅｙ） として光学系にビームスプリッタを配し３分割して３バンドを同時観測し、検出器に１０２４×１０２４素子のＨｇｃｄＴｅ赤外アレイを３個装備させ、波長１．２５μｍ、１．６５μｍ、２．１μｍで視野同時撮像する赤外線カメラが非特許文献２に開示されている。
【０００６】
【非特許文献１】
「サーモグラフィの原理と応用」 ＮＥＣ三栄株式会社 三栄レポートＮｏ．１０６ ５頁 図５
【非特許文献２】
長嶋千恵 外１５名 サーベイ 観測用多色同時赤外線カメラＳＩＲＩＵＳ
（平成１４年９月２６日検索）インターネット＜ｈｔｔｐ／／ｏｐｔｉｋ２．ｍｔｋ．ｎａｏ．ａｃ．ｊｐ／｀ｈｉｄｅ／ｓ−ｐｏｓｔｅｒ９８０２４．ｐｄｆ＞
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図８で説明した多色赤外線撮像装置の光学系によると、多波長に分割するための第１乃至第ｎの光学的ＢＰＦ４ａ，４ｂ‥‥を必要とし、被写体１を第１のＢＰＦ４ａで計測後に機械的に光学的ＢＰＦを切換えて次の第２のＢＰＦ４ｂで計測するため、光学系が大型化され、非常に高価となり、計測時の同時性が失われ、高速に波長の異なる赤外線エネルギーを取り出せない課題を有していた。又、非特許文献２に開示されている様なビームスプリッタによって、多波長に分割する場合は高速にデータを取得することは出来るが、分割しただけの数のセンサを必要とし、これらセンサ間の誤差を無くすことが出来ない等の課題を有していた。
【０００８】
本発明は叙上の課題を解消するために成されたもので本発明では１個のラインセンサを用いることで同時性の誤差を最小限に抑えると共に測定系の光路を１系統とすることで光学的ＢＰＦを含む光路を簡略化し、複数の波長データを加算平均して、Ｓ／Ｎ改善を図る様にしたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の赤外線撮像装置は被写体を撮像して被写体の放射エネルギーを測定する様に成された多色赤外線撮像装置に於いて、少なくとも２波長の光学的通過濾波手段を有する遮光手段を回動自在に光路内に配設し、被写体からの放射エネルギーを検出する１次元ライン検出手段と、１次元ライン検出手段の１画素だけ少なくとも１水平走査期間内或は毎に垂直方向に走査する垂直走査手段と、少なくとも２波長の１次元ライン検出手段よりの少なくとも１水平走査期間分のデータを記憶させる記憶手段と、記憶手段に記憶した記憶データを加算演算する演算手段とを具備し、演算手段で得られた演算データを熱画像データに変換して表示させて成るものである。
【００１０】
第２の本発明の多色赤外線撮像装置の１次元ライン検出手段の出力は複数画素間のバラツキを補償手段を設けて補償する様に成したものである。
【００１１】
第３の本発明の多色赤外線撮像装置の遮光手段はチョッパ兼用の光学フィルタとしたものである。
【００１２】
第４の本発明の多色赤外線撮像装置の演算手段は加算平均演算手段と成したものである。
【００１３】
第５の本発明の多色赤外線撮像装置は被写体を撮像して、被写体の放射エネルギーを測定する様に成された多色赤外線撮像装置に於いて、放射エネルギー検出手段に用いるラインセンサを１画素だけ少なくとも１水平走査期間内或は毎に垂直方向に走査させてライン順次色温度画像データを得る様に成したものである。
【００１４】
第１の本発明の赤外エネルギーデータ処理方法は被写体を撮像して、被写体の放射エネルギーを測定する様に成された赤外エネルギーデータ処理方法に於いて、少なくとも２波長の光学的通過濾波手段を有する遮光手段を回動自在に配設し、被写体からの放射エネルギーを１次元ライン検出手段を介して検出し、この１次元ライン検出手段の１画素だけ少なくとも１水平走査期間内或は毎に垂直方向に垂直走査手段を介して走査し、少なくとも２波長の１次元ライン検出手段よりの少なくとも１水平走査期間分のデータを記憶手段に記憶し、記憶手段に記憶した記憶データを演算手段を介して演算し、演算手段で得られた演算データを熱画像データに変換して表示させて成るものである。
【００１５】
第２の本発明の赤外エネルギーデータ処理方法は被写体を撮像して、被写体の放射エネルギーを測定する様に成された赤外エネルギーデータ処理方法に於いて、放射エネルギー検出手段に用いるラインセンサを１画素だけ少なくとも１水平走査期間内或は毎に垂直方向に走査させてライン順次色温度画像データを得る様に成したものである。
【００１６】
斯かる、本発明の多色赤外線撮像装置及び赤外エネルギーデータ処理方法によると、垂直走査鏡８と水平走査鏡９を介して複数の光学フィルタ（ＢＰＦ）とチョッパから成る遮光手段を光路上に配すると共に１次元ラインセンサ２６に対して少なくとも１水平期間内或は毎に垂直方向に１画素分、移動させる様にしたので被写体１の同位置を多波長で極めて短時間内に測定可能となり、これによって、同時性は少なくとも１水平期間（１Ｈ）内或は毎の遅延量となり、各波長に於ける温度誤差を低減させることができるほか、従来の走査型サーモグラフィを応用した構成で、２次元の多色温度計を実現できるため、比較的安価に製作が可能となる。
【００１７】
また、２波長以上の測定も、フィルタ（ＢＰＦ）を３、４種類と変更することで、対応でき、いずれもフィルタを入れるだけの簡単な構造で実現できる。また、複数の波長データをそれぞれ加算平均することができるので、Ｓ／Ｎを改善したデータを得ることができ、高画質な画像を安価に映出できる特徴を有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多色赤外線撮像装置及び赤外エネルギーデータ処理方法を図１乃至図６によって詳記する。
【００１９】
図１は本発明の多色赤外線撮像装置の１形態例を示すブロック図、図２は本発明の多色赤外線撮像装置の光路内に配設した遮光手段の平面及び側面図、図３は本発明の遮光手段の他の構成を示す平面及び側面図、図４は本発明の赤外線撮像装置の走査方法を示す説明図、図５は走査波形図、図６は本発明の多色赤外線撮像装置の測定環境と多色赤外線撮像装置に入射する放射エネルギーを説明するための模式図である。
【００２０】
図１により、本発明の多色赤外線撮像装置及び赤外エネルギーデータ処理方法のブロックを説明する前に、図６を用いて一般的な赤外線撮像装置の測定環境として、炉３３ａの炉壁３３ｂ内に被写体１として、例えば、セラミック体を配置し、焼結時の真温度の測定等を行なう場合を以下に概観する。
【００２１】
図６に於いて、炉３３ａ内に配設した被写体１（セラミック体）の表面温度をＴ_０ 、被写体１の所定波長領域λでの放射率をε_０ 、周囲環境に基づく反射体温度、図６の場合は炉壁３３ｂの温度をＴ_ｈ とすると、炉３３ａ内の被写体１からの窓材２３を経て検出される放射エネルギーＥ_０ は数１で与えられる。
【００２２】
【数１】

【００２３】
ここでＥ_０ ＝ε_０ ｆ（Ｔ_０ ）は被写体の放射エネルギー成分であり、Ｅ_ｈ ＝（１−ε_０ ）ｆ（Ｔ_ｈ ）は炉壁３３ｂからの反射エネルギー成分である。
【００２４】
又、炉３３ａ内の水蒸気、炭酸ガス等の雰囲気３６中の放射率をε_ａ 、温度をＴ_ａ 、透過率をτ_ａ とすれば窓材２３を介して検出される雰囲気３６中の放射エネルギーＥ_ａ は数２で与えられる。
【００２５】
【数２】
Ｅ_ａ ＝τ_ａ ・ｆ（Ｔ_０ ，Ｔ_ｈ ）＋ε_ａ ・ｆ（Ｔ_ａ ）‥‥（２）
【００２６】
更に、窓材２３の温度をＴ_ｗ 、透過率をτ_ｗ 、放射率をε_ｗ とすれば、この窓材２３を介して検出される窓材２３の放射エネルギーは数３で与えられる。
【００２７】
【数３】
Ｅ_ｗ ＝τ_ｗ ・ｆ（Ｔ_０ ，Ｔ_ｈ ）＋ε_ｗ ・ｆ（Ｔ_ｗ ）‥‥（３）
【００２８】
上述の数１乃至数３式で与えられる放射エネルギーから被写体１の真温度を正しく求めるためには不確定で誤差を発生させる要素を除去する必要がある。そこで、数２式の雰囲気中の透過及び放射エネルギー成分Ｅ_ａ は透過の影響がない測定波長帯を選択し、τ_ａ ＝１，ε_ａ ＝１とすることで炉２２ａ内の水蒸気や炭酸ガスの影響を除去した。
【００２９】
更に、数３式の窓材２３での放射エネルギー成分Ｅ_ｗ は窓材２３の温度を一定に保ち、透過が最大である条件で波長選択して窓材２３の温度特性や煤の影響等を除去したが、炉壁３３ｂの反射成分であるＥ_ｈ ＝（１−ε_０ ）ｆ（Ｔ_ｈ ）は被写体（測定対象物）１の反射特性に影響を与え、被写体１の放射も放射特性に影響を与えることになるが、これらの不確定要素は除去できない。
【００３０】
そこで本発明では３つの波長帯の放射温度を測定し、炉壁３３ｂの反射成分である炉壁３３ｂからの放射率と被写体１の反射（放射率）を計算で求めて、これらを外乱として除去して炉３３ａ内の被写体１の真温度を計測する様にした。
【００３１】
従って、図６で示す被写体１の窓材２３から取り出される放射エネルギーは数２及び数３式が除去された数１式のみとなる。然し、被写体１の分光放射率ε_０ は温度によって変化し、多波長（３波長λ_１ ，λ_２ ，λ_３ ）間の放射率は等しくはないが、これら放射率間には比例関係のελ_１ ＝Ｋ・ελ_２ ＝Ｌ・ελ_３ が温度に係わらず成り立つと仮定し、数１式の分光感度特性を考慮した３波長λ_１ ，λ_２ ，λ_３ の積分値を被写体１の温度に対するエネルギーとして、数１から数４を求める。
【００３２】
【数４】

ここで数４式の計算を３波長λ_１ ，λ_２ ，λ_３ について計算する。すると分光放射エネルギーＭλは数５で求められる。
【００３３】
【数５】

ここでＣ_Ａ は第１の放射定数（２πｈＣ^２ ）３．７４１７７×１０^４ 〔Ｗ・ｃｍ^−１・μｍ^４ 〕、Ｃ_Ｂ は第２の放射定数（ｃｈ／ｋ）１．４３８７７×１０^４ 〔μｍ・Ｋ〕、λは入力波長〔μｍ〕、Ｔは絶対温度（被写体温度）〔Ｋ〕である。
【００３４】
上記数１及び数４乃至数５までの計算を３波長λ_１ ，λ_２ ，λ_３ で行なってλ_１ ，λ_２ ，λ_３ の波長時のエネルギーをＥ_１ ，Ｅ_２ ，Ｅ_３ とした時にε_１ λ_１ ＝Ｋ・ε_２ λ_２ ＝Ｌ・ε_３ λ_３ からＥ_１ ，Ｅ_２ ＝Ｅ_２ ／Ｋ，Ｅ_３ ＝Ｅ_３ ／Ｌで換算し、放射率ε_０ の違いを吸収する様にする。
【００３５】
被写体１がアルミナの場合の測定波長はλ_１ ＝７．９μｍ、λ_２ ＝１１μｍ、λ_３ ＝８〜１２μｍに選択している。
【００３６】
上述の原理に基づいて被写体１内の真温度を得るための多色赤外線撮像装置を３波長の３色赤外線撮像装置とした構成で説明する。
【００３７】
図１に於いて、被写体１からの入射エネルギーＥλは窓材２３から入射した赤外光を垂直走査鏡８及び水平走査鏡９で被写体１の像を水平及び垂直走査し、対物レンズ１０で集光し、光軸上に配設した遮光手段２４を通過する。
【００３８】
この遮光手段２４は図２及び図３に示す様に構成されている。即ち、図２に於いては、通常用いられている歯車状のチョッパ円盤３９の羽根Ｃ_１ と羽根Ｃ_２ との間の空間部に第１及び第２の波長帯域の赤外光を通過させる光学的通過濾波器（ＢＰＦ、以下フィルタと記す）Ｆ_１ ，Ｆ_２ を配設すると共にチョッパ円盤３９の中心に穿った透孔にモータ２５の軸を挿通し、軸に固定したプーリを介してチョッパ円盤３９を固定し、モータ２５の回転によって、チョッパ及びフィルタ（遮光手段）２４を回動自在と成したものである。
【００３９】
図２の遮光手段２４ではチョッパ円盤３９の３６０°範囲を１８０°づつに２分割し、１８０°範囲の９０°の範囲を赤外光を遮光するチョッパＣ_１ ，Ｃ_２ とし、他の９０°範囲を第１の波長帯域の赤外光及び第２の波長帯域の赤外光のみを透過させるフィルタＦ_１ ，Ｆ_２ とし、１水平期間（１Ｈ）で半回転、２Ｈでチョッパ円盤３９を１回転させる様に成したものである。
【００４０】
図３に示す遮光手段２４は金属板等の円盤４０の中心部にモータ２５の軸を固定し、円盤４０の３６０°範囲を６０°範囲に６等分し、所定半径Ｒ上で１２０°範囲で穿った３個の透孔内に６０°範囲に亘った直径を有する円形の第１乃至第３の光学的通過濾波器であるフィルタＦ_１ ，Ｆ_２ ，Ｆ_３ を嵌合させたものであり、遮光部となるチョッパＣ_１ ，Ｃ_２ ，Ｃ_３ は通常の様に黒体との比較期間と成り、Ｆ_１ ＋Ｃ_１ ，Ｆ_２ ＋Ｃ_２ ，Ｆ_３ ＋Ｃ_３ の夫々の区間を１水平走査期間１Ｈで回転させる。即ち、１回転を３Ｈ区間で回転させる様に成されている。
【００４１】
上述の説明ではチョッパＣ_１ 及びフィルタＦ_１ 、チョッパＣ_２ 及びフィルタＦ_２ 及びチョッパＣ_３ 及びフィルタＦ_３ のチョッパ円盤３９及び４０を夫々２分割或は３分割して１Ｈ期間で回転した場合を説明したが、チョッパＣ及びフィルタＦをｎ分割し、チョッパ円盤３９及び４０を０．５Ｈ〜ｎＨで同期回転させる様にしてもよい。
【００４２】
この光学的フィルタＦ_１ ，Ｆ_２ ，Ｆ_３ に用いる波長帯域は被写体１の種類に応じて選択される。例えば、建物のガラスの様な物質をセンサとしてＩｎＳｂ等を用いて検出する場合は４．８〜５．２μｍのＢＰＦが用いられ、被写体がタイル、コンクリート等の反射率の低い、且つ放射率の高い温度測定時等では５〜８μｍの波長範囲等が選択されているが、本例の場合のセラミック（アルミナ）では放射率が高く温度による放射率変化が小さいため、長波長帯域を７．９μｍ〜１２μｍに選択している。
【００４３】
また、本例では光学的フィルタＦ_１ ，Ｆ_２ ，Ｆ_３ として赤外線波長範囲λ_１ ＝７．９μｍ、λ_２ ＝１１μｍ、λ_３ ＝８〜１２μｍを１Ｈ以内の０．５乃至ｎＨで１垂直同期信号に同期回転させる様に構成しているので１台で３（ｎ）波長λ_１ ，λ_２ ，λ_３ （λ_ｎ ）の計測が可能であり、非特許文献２の様に複数のセンサを用いる必要がないのでセンサ２４の個体差を除くことが出来る。
【００４４】
図１に戻って遮光手段２４のフィルタＦ_１ ，Ｆ_２ ，Ｆ_３ を通過した赤外線エネルギーＥλは例えばＨｇ・Ｃｄ・Ｔｅ等の１つの１次元ラインセンサ２４に入射される。
【００４５】
１次元ラインセンサ２４の各素子毎の例えばｎ個（図１では４個）の出力が加算回路２７に供給される。加算回路２７にはマイクロコンピュータ（以下ＣＰＵと記す）に接続されたオフセット信号発生回路（ＯＧ）３５から各素子毎のオフセット値が供給されて、１次元ラインセンサ２４の各素子間のオフセット補正が成される。
【００４６】
加算回路２７からのｎ個の出力は信号増幅回路１１に供給され、所定レベルまでの増幅が行なわれた後にマルチプレクサ２８に供給されるマルチプレクサ２８では複数ｎ個の入力並列信号を１つの直列信号に成され、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）２９でデジタルデータに変換された後に記憶手段（メモリ）３０に格納される。
【００４７】
メモリ３０の出力は加算平均等の演算手段を含むデジタルコントローラを構成するＣＰＵ１４に供給されるＣＰＵ１４からはタイミング回路３１を介して、Ａ／Ｄ２９、マルチプレクサ２８、遮光手段２５の回転用のモータ２５、垂直走査鏡８を駆動するガルバノメータ４１を駆動制御する様に成されている。
【００４８】
ＣＰＵ１４には、炉３３ａの炉壁３３ｂの炉壁環境３３ｃに置かれた接触型の温度計３４から、計測温度も供給されている。１６は測定温度を擬似カラー化して表示するディスプレイ、３２は例えばＧＰＩＢ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｂａｓ）等に接続されるインタフェースである。
【００４９】
上述した多色赤外線撮像装置３８の動作を図４及び図５によって説明する。
【００５０】
図６で説明した様な例えば炉３３ａ内のセラミック等の被写体１の赤外エネルギーＥλを窓材２３を通して垂直走査鏡８及び水平走査鏡９並びに対物レンズ１０で１次元ラインセンサ２６の受光面に収束させる。対物レンズ１０とラインセンサ２６間には図２に示す様なチョッパーＣ_１ ，Ｃ_２ 、異なる２波長λ_１ ，λ_２ を通過させる光学濾波手段を構成するフィルタＦ_１ ，Ｆ_２ をチョッパ円盤３９の周辺部に４分割した位置に配置したチョッパ及びフィルタ（遮光手段）２４が設けられる。
【００５１】
ここで、ＣＰＵ１４に接続されたタイミング回路３１は図４の走査手順図及び図５の波形図に示す様なタイミングで線（ライン）順次走査を行なう。
【００５２】
即ち、図２に示す遮光手段２４をモータ２５によって１Ｈ期間でフィルタＦ_１ とチョッパＣ_１ が半回転し、更に１Ｈ期間でフィルタＦ_２ とチョッパＣ_２ が半回転する様に回転させる。
【００５３】
図５（Ａ）はフィルタ及びチョッパから成る遮光手段２４を介して２回転（４Ｈ）時の第１のフィルタＦ_１ 及び第２のフィルタＦ_２ から透過したエネルギーをＦ_１１，Ｆ_２１，Ｆ_１２，Ｆ_２２で示すものであり、Ｃ_１１，Ｃ_２１，Ｃ_１２，Ｃ_２２はチョッピング期間で黒体との補正が成される。
【００５４】
図５（Ｂ）は水平同期信号（１Ｈ）を示し、この水平同期パルスを分周したパルスを基にガルバノメータ４１を駆動してラインセンサ２６の一画素分だけ垂直走査鏡８を移動させる様に成されている。以下では４素子のラインセンサ２６が４水平走査ライン（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を同時に得る場合を説明する。
【００５５】
図５（Ｃ）は１水平走査ラインＡで第１及び第２（ｎ）のフィルタＦ_１ 及びＦ_２ （Ｆ_ｎ ）を通過したエネルギーＦ_１１，Ｆ_２１，Ｆ_１２，Ｆ_２２（‥‥Ｆ_ｎ１，Ｆ_ｎ２‥‥Ｆ_ｎｎ）をラインセンサ２６の１素子で図４の様に受光して電気変換した信号を示すものでフィルタＦ_１ ではＳ（４）乃至Ｓ（１）であり、フィルタＦ_２ ではＳ′（４）乃至Ｓ′（１）であり、図４に示す様に、第１番目のＡ水平走査ラインの１Ｈ目では遮光手段２４の第１のフィルタＦ_１ を透過したエネルギーＦ_１１は水平同期パルスＨＰ_１ に同期したパルスに依って、ガルバノメータ４１に供給したタイミング信号により、垂直走査鏡８を垂直走査方向にラインセンサ２６の１画素分移動（４画素分同時移動）してＡ水平走査ライン上の始めの位置に来る様に持ち来されている。従って、１Ｈ（Ｆ_１ ）期間ではラインセンサ２６の第４番目の素子４からＳ（４）信号を出力する。
【００５６】
次の遮光手段２４が１Ｈ分回転した２Ｈ位置では第２のフィルタＦ_２ を透過したエネルギーＦ_２１は水平同期パルスＨＰ_２ に同期したパルスによって、ガルバノメータ４１に供給したタイミング信号により、図４の２Ｈ（Ｆ_２ ）に示す様に垂直走査鏡８を垂直走査方向にラインセンサ２６の１画素分移動してＡ水平走査ラインの２Ｈ水平走査鏡上ではラインセンサ２６の第３番目の素子３上に持ち来されてＳ′（３）信号を出力する。又、この時、第４番目の素子（４）は新たなＢラインを形成するためＳ′（４）信号を出力する。
【００５７】
次に遮光手段２４が１Ｈ回転した３Ｈ信号位置では元に戻り第１のフィルタＦ_１ を通過したエネルギーＦ_１２は水平同期パルスＨＰ_３ に同期したパルスによってガルバノメータ４１に供給したタイミング信号により、図４の３Ｈ（Ｆ）に示す様に垂直走査鏡８を垂直走査方向にラインセンサ２６の１画素分移動してＡ水平走査ラインの３Ｈ水平走査線上ではラインセンサ２６の第２番目の素子２上に持ち来されて、Ｓ（２）信号を出力する。又、この時、第３、第４番目の素子３，４は新たなＣ，Ｂラインを形成するためＳ（４），Ｓ（３）信号を出力する。
【００５８】
更に、遮光手段２４が１Ｈ回転した４Ｈ信号位置では、第２のフィルタＦ_２ を通過したエネルギーＥ_２２は水平同期パルスＨＰ_４ に同期したパルスによってガルバノメータ４１に供給したタイミング信号により図４の４Ｈ（Ｆ_２ ）に示す様に垂直走査鏡８を垂直走査方向にラインセンサ２６の１画素分移動して、Ａ水平走査ラインの４Ｈ水平走査線上ではラインセンサ２６の第１番目の素子１上に持ち来されて、Ｓ′（１）信号を出力する。又、この時、第２番目の素子２は新たなＢラインを形成しＳ′（２）信号を出力し、更に、新たなＣ，Ｄラインを形成するためにＳ′（３）とＳ′（４）信号を出力する。
【００５９】
即ち、図４の５Ｈ（Ｆ_１ ）の様に４素子が垂直方向に４ライン分移動した状態でＡ水平走査ライン（１ライン）では第１及び第２のフィルタＦ_１ 及びＦ_２ の回転により処理式Ｆ_１ ：〔Ｓ（４）＋Ｓ（２）〕／２とＦ_２ ：〔Ｓ′（３）＋Ｓ′（１）〕／２及びＦ_１ ：〔Ｓ（３）＋Ｓ（１）〕／２とＦ_２ ：〔Ｓ′（４）＋Ｓ′（２）〕／２に依って、ＣＰＵ１４が平均加算処理を行なう様に成されている。
【００６０】
図５（Ｄ）及び図５（Ｅ）に示すものは加算回路２７でオフセット補償を行なって、増幅回路１１で増幅した各信号Ｓ（４）乃至Ｓ（１）及びＳ（４）乃至Ｓ′（１）をマルチプレクサ２８を介して直列信号と成した後にＡ／Ｄ変換回路２９でデジタル変換した後に、メモリ３０に第１及び第２フィルタＦ_１ 及びＦ_２ 毎に格納した格納データＭ（４），Ｍ′（４．１），Ｍ（４．３．２），Ｍ′（４．３．２．１）を示す。
【００６１】
上述の様にフィルタＦ_１ 及びフィルタＦ_２ 毎に４素子の温度データをメモリ３０に格納しメモリライン２６の素子上に持ち来す様に垂直走査鏡８を１画素分だけ垂直走査方向に移動させる様に同様の動作をＮ水平走査ライン（Ｎライン）まで行ない、図５（Ｄ），（Ｆ）の様にメモリ３０に格納することで１フィールド（或はフレーム）走査を終了する。
【００６２】
上述の構成ではラインセンサを４素子として説明したがラインセンサの素子数が垂直方向に波長数×ｎ画素程度のものを１次元ラインセンサとして用いればｎ回のＳ／Ｎ改善が可能となる。
【００６３】
図５（Ｇ）乃至（Ｊ）はメモリ３０からＣＰＵ１４を介して読み出された温度データであり、〔Ｓ（４）＋Ｓ（２）〕／２と〔Ｓ′（３）＋Ｓ′（１）〕／２及び〔Ｓ（３）＋Ｓ（１）〕／２と〔Ｓ′（４）＋Ｓ（２）〕／２の加算平均化処理を行なってディスプレイ１６に擬似色画像表示する様に成されると共にＧＰＩＢ等を介して他の計測装置にデータが取り込まれる。
【００６４】
尚、真温度の演算はメモリ３０に格納した従来の波長λ_１ ，λ_２ のエネルギーＥ_０ と被写体１の温度Ｔ_０ 及び放射率ε_０ 並びに炉壁環境（炉壁温度）３３ｃの温度Ｔ_ｈ の関係をメモリのテーブルを基に所定演算を行なって、真温度の演算を行なう様に成されている。
【００６５】
本発明の赤外線撮像装置及び赤外エネルギーデータ処理方法によると赤外線撮像装置にリニアセンサを採用することで、同時性の誤差を最小限に抑えられ、更に測定系を１系統とすることができる（リニアセンサと光学系を１個で実現できる）ため、複数のフィルタをまわすだけの簡単な構造で構成できる。また、この構成では複数の波長データをそれぞれ加算平均することができるので、Ｓ／Ｎを改善でき、安価に２次元の多色温度撮像装置を実現できる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば多素子のセンサ列と少なくとも１水平走査（１Ｈ）内或は毎に入れ替わるフィルタ機能を設けることで、被写体の同じ位置での多波長による測定が可能と成り、これにより、同時性は少なくとも１水平走査（１Ｈ）内或は毎の遅延量のみとなり、温度測定誤差を低減できるほか、従来の走査型赤外線撮像装置を応用した構成で、２次元の多色温度計の如き多色赤外線撮像装置を実現できるため、比較的安価に製作が可能となる。また、２波長以上の測定も、フィルタを３、４種類と変更することで、対応でき、いずれもフィルタを入れるだけの簡単な構造で済み、更に、複数の波長データをそれぞれ加算平均することができるので、Ｓ／Ｎを改善したデータを得ることができ、高画質擬似色画像を安価に実現できる特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多色赤外線撮像装置の１形態例を示すブロック図である。
【図２】本発明の多色赤外線撮像装置の光路内に配設した遮光手段の平面及び側面図である。
【図３】本発明の多色赤外線撮像装置の他の遮光手段の構成を示す平面及び側面図である。
【図４】本発明の赤外線撮像装置の撮像方法を示す説明図である。
【図５】本発明の赤外線撮像装置のエネルギーデータの処理方法を説明するための波形図である。
【図６】本発明の多色赤外線撮像装置の測定環境と多色赤外撮像装置に入射する放射エネルギーを説明するための模式図である。
【図７】従来の赤外線撮像装置のブロック図である。
【図８】従来の多色赤外線撮像装置の光学系路説明図である。
【符号の説明】
１‥‥被写体、８‥‥垂直走査鏡、９‥‥水平走査鏡、１０‥‥対物レンズ、１４‥‥演算手段（ＣＰＵ）、１６‥‥ディスプレイ、２４‥‥遮光手段（チョッパ及びフィルタ）、２５‥‥モータ、２６‥‥ラインセンサ、３０‥‥メモリ、３８‥‥多色赤外線撮像装置、Ｆ_１ ，Ｆ_２ ，Ｆ_３ ‥‥フィルタ、Ｃ_１ ，Ｃ_２ ，Ｃ_３ ‥‥チョッパ

Claims (7)

1. 被写体を撮像して、該被写体の放射エネルギーを測定する様に成された多色赤外線撮像装置に於いて、
   少なくとも２波長の光学的通過濾波手段を有する遮光手段を回動自在に光路内に配設し、上記被写体からの上記放射エネルギーを検出する１次元ライン検出手段と、
   上記１次元ライン検出手段の１画素だけ少なくとも上記１水平走査期間内或は毎に垂直方向に走査する垂直走査手段と、
   上記少なくとも２波長の上記１次元ライン検出手段よりの少なくとも１水平走査期間分のデータを記憶させる記憶手段と、
   上記記憶手段に記憶した上記記憶データを加算演算する演算手段とを具備し、
   上記演算手段で得られた演算データを熱画像データに変換して表示させて成ることを特徴とする多色赤外線撮像装置。
2. 前記１次元ライン検出手段の出力は複数画素間のバラツキを補償手段によって補償する様に成したことを特徴とする請求項１記載の多色赤外線撮像装置。
3. 前記遮光手段をチョッパ兼用の光学フィルタと成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の多色赤外線撮像装置。
4. 前記演算手段は加算平均演算手段と成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のいづれか１項記載の多色赤外線撮像装置。
5. 被写体を撮像して、該被写体の放射エネルギーを測定する様に成された多色赤外線撮像装置に於いて、
   上記放射エネルギー検出手段に用いるラインセンサを１画素だけ少なくとも１水平走査期間内或は毎に垂直方向に走査させてライン順次色温度画像データを得る様に成したことを特徴とする多色赤外線撮像装置。
6. 被写体を撮像して、被写体の放射エネルギーを測定する様に成された赤外エネルギーデータ処理方法に於いて、少なくとも２波長の光学的通過濾波手段を有する遮光手段を回動自在に配設し、上記被写体からの放射エネルギーを１次元ライン検出手段を介して検出し、
   上記１次元ライン検出手段の１画素だけ少なくとも１水平走査期間内或は毎に垂直方向に垂直走査手段を介して走査し、
   上記少なくとも２波長の１次元ライン検出手段よりの少なくとも１水平走査期間分のデータを記憶手段に記憶し、
   上記記憶手段に記憶した上記記憶データを演算手段を介して演算し、演算手段で得られた演算データを熱画像データに変換して表示させて成ることを特徴とする赤外エネルギーデータ処理方法。
7. 被写体を撮像して、該被写体の放射エネルギーを測定する様に成された赤外エネルギーデータ処理方法に於いて、
   放射エネルギー検出手段に用いるラインセンサを１画素だけ少なくとも１水平走査期間内或は毎に垂直方向に走査させてライン順次色温度画像データを得る様に成したことを特徴とする赤外エネルギーデータ処理方法。

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