JP2021117193A - 光学監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長距離又は広範囲の温度の監視又は炎若しくは異常温度の検知を行うことができる。【解決手段】３つのアレイセンサ１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂによって、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光、０．８μｍ〜２．９μｍの帯域の赤外光、２．９μｍ〜５μｍの帯域の赤外光の各々を検出して電気信号に変換する。第２の演算処理部３０は、それぞれの電気信号の、移動平均値からの変化量である第一変化量、第二変化量、及び第三変化量を算出し、第二変化量、及び第三変化量に基づいて、異常温度を検知したか否かを判定する。【選択図】図１

Description

本発明は光学監視装置に関する。

従来の放射温度計および熱画像カメラは、アレイセンサを用いた遠赤外線域（８μｍ〜１３μｍ）の信号を検出し、そのボリュームと測定材料の放射特性（放射率）の知見に関連付けて温度を算出している。

ここで、８μｍ〜１３μｍの波長帯域を使うのは、温度変化による信号量変化が短波長側と比べて少ないため、測定レンジを大きく取ることができるためである。すわなち、温度測定の分解能を高くすることができる。また、−５０℃〜１００℃に放射発散度のピークが現れるため、１００℃付近の温度測定に適している。

特開平６−３０７９２７号公報 特開２０１６−１７０１０５号公報

しかし、８μｍ〜１３μｍの波長帯域は、短波長側と比べて信号量自体が小さくなるというデメリットを持ち、長距離、広範囲の温度測定を達成するのは容易でない。また、正確な温度測定には、対象物に合わせた放射率の入力が必要である。従って、製品としてはスポット型放射温度計や測定器（アレイセンサ）近傍の温度を測定するものが主流である。

本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、長距離又は広範囲の温度の監視又は炎若しくは異常温度の検知を行うことができる光学監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明に係る光学監視装置は、炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過させる第１帯域フィルター、略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲内であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第２帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルター、及び略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲内であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第３帯域の赤外光を透過させる第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、前記複数の帯域フィルターの各々に対して設けられた、前記帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する検出素子を含む検出部であって、前記複数の帯域フィルターの少なくとも１つ又は全てに対して設けられた検出素子は、２次元状に配列されたアレイセンサとして構成されている検出部と、前記検出部の各検出素子によって検出された電気信号の何れか複数の値に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行うと共に、前記温度が所定の条件を満たす検出素子、又は前記炎若しくは異常温度を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた位置を、前記温度が所定の条件を満たす位置、又は炎若しくは異常温度が検知された位置として判定する判定部と、を含んで構成されている。

第２の発明に係る光学監視装置は、炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過させる第１帯域フィルター、略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲内の短波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第２帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルター、及び略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲内の長波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第３帯域の赤外光を透過させる第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、前記複数の帯域フィルターの各々に対して設けられた、前記帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する検出素子を含む検出部であって、前記複数の帯域フィルターの少なくとも１つ又は全てに対して設けられた検出素子は、２次元状に配列されたアレイセンサとして構成されている検出部と、前記検出部の各検出素子によって検出された電気信号の何れか複数の値に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行うと共に、前記温度が所定の条件を満たす検出素子、又は前記炎若しくは異常温度を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた位置を、前記温度が所定の条件を満たす位置、又は炎若しくは異常温度が検知された位置として判定する判定部と、を含んで構成されている。

第３の発明に係る光学監視装置は、炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過させる第１帯域フィルター、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲内の短波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第２帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルター、及び略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲内の長波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第３帯域の赤外光を透過させる第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、前記複数の帯域フィルターの各々に対して設けられた、前記帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する検出素子を含む検出部であって、前記複数の帯域フィルターの少なくとも１つ又は全てに対して設けられた検出素子は、２次元状に配列されたアレイセンサとして構成されている検出部と、前記検出部の各検出素子によって検出された電気信号の何れか複数の値に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行うと共に、前記温度が所定の条件を満たす検出素子、又は前記炎若しくは異常温度を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた位置を、前記温度が所定の条件を満たす位置、又は炎若しくは異常温度が検知された位置として判定する判定部と、を含んで構成されている。

第４の発明に係る光学監視装置は、炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲内であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第２帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルター、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲内であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第３帯域の赤外光を透過させる第３帯域フィルター、及び所定の帯域の赤外光を透過する第４帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子と、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子と、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子と、前記第４帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第４検出素子が２次元状に配列されたアレイセンサと、を含む検出部と、前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行い、前記温度が所定の条件を満たす場合、又は前記炎若しくは異常温度を検知したと判定した場合、前記アレイセンサの各第４検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、前記温度が所定の条件を満たす位置、又は炎若しくは異常温度が検知された位置を判定する判定部と、を含んで構成されている。

第５の発明に係る光学監視装置は、炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲内の短波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第２帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルター、略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲内の長波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第３帯域の赤外光を透過させる第３帯域フィルター、及び所定の帯域の赤外光を透過する第４帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子と、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子と、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子と、前記第４帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第４検出素子が２次元状に配列されたアレイセンサと、を含む検出部と、前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行い、前記温度が所定の条件を満たす場合、又は前記炎若しくは異常温度を検知したと判定した場合、前記アレイセンサの各第４検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、前記温度が所定の条件を満たす位置、又は炎若しくは異常温度が検知された位置を判定する判定部と、を含んで構成されている。

第６の発明に係る光学監視装置は、炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲内の短波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第２帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルター、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲内の長波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第３帯域の赤外光を透過させる第３帯域フィルター、及び所定の帯域の赤外光を透過する第４帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子と、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子と、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子と、前記第４帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第４検出素子が２次元状に配列されたアレイセンサと、を含む検出部と、前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行い、前記温度が所定の条件を満たす場合、又は前記炎若しくは異常温度を検知したと判定した場合、前記アレイセンサの各第４検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、前記温度が所定の条件を満たす位置、又は炎若しくは異常温度が検知された位置を判定する判定部と、を含んで構成されている。

本発明の一態様である光学監視装置によれば、長距離又は広範囲の温度の監視又は炎若しくは異常温度の検知を行うことができる、という効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態に係る光学監視装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光学監視装置のフィルターの透過特性の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光学監視装置の第１の演算処理部及び第２の演算処理部の構成を示すブロック図である。 ０．８μｍ〜５μｍにおける各温度の放射発散度を示すグラフである。 １．８５μｍ、３．９５μｍにおける各温度の放射発散度を示すグラフである。 １．８５μｍ、３．９５μｍにおけるエネルギーの傾きと温度との関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る光学監視装置の第１の演算処理部及び第２の演算処理部における異常判定処理ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る光学監視装置の第１の演算処理部及び第２の演算処理部における異常判定処理ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る光学監視装置のフィルターの透過特性の一例を示す図である。 ６μｍ〜１３μｍにおける各温度の放射発散度を示すグラフである。 ７．７５μｍ、１１．２５μｍにおける各温度の放射発散度を示すグラフである。 ７．７５μｍ、１１．２５μｍにおけるエネルギーの傾きと温度との関係を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態に係る光学監視装置のフィルターの透過特性の一例を示す図である。 ０．８μｍ〜２μｍ、６μｍ〜１３μｍにおける各温度の放射発散度を示すグラフである。 １．４μｍ、９．５μｍにおける各温度の放射発散度を示すグラフである。 １．４μｍ、９．５μｍにおけるエネルギーの傾きと温度との関係を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態の他の例に係る光学監視装置のフィルターの透過特性の一例を示す図である。 ４μｍ、９．５μｍにおけるエネルギーの傾きと温度との関係を示すグラフである。 比較例に係る光学監視装置のフィルターの透過特性の一例を示す図である。 ２．９μｍ、９．５μｍにおけるエネルギーの傾きと温度との関係を示すグラフである。 本発明の第４の実施の形態に係る光学監視装置の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜本発明の実施の形態の概要＞
本発明の実施の形態では、少なくとも２つのアレイセンサを用いて異常温度を検知する。ここで、アレイセンサは、短波長側の出力が取れないという課題をもつ。この課題を解消するために、２つのアレイセンサの各々の波長帯域を広く設ける。そして、温度によって変化するそれぞれの波長帯域の信号量を結んで得られる直線の「傾き」を導出する。この傾きは温度に特有のものであるため、監視環境における異常温度の値を算出できる。

本発明の実施の形態では、短波長側（０．８μｍ〜５μｍ）を利用した２つのアレイセンサを用いた異常温度の検知を行う。また、他の実施の形態として、長波長側（６μｍ〜１３μｍ）を利用した２つのアレイセンサを用いた異常温度の検知を行ったり、ＣＯ２の共鳴放射帯を中心に短波長側（０．８μｍ〜２μｍ）を利用した１つのアレイセンサと長波長側（６μｍ〜１３μｍ）を利用した１つのアレイセンサとを用いた異常温度の検知を行う。

［第１の実施の形態］
＜システム構成＞
以下、本発明の第１の実施の形態に係る光学監視装置について説明する。なお、光学監視装置は、光学監視装置の一例である。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る光学監視装置１０は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光を検出する第１センサ１２と、略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲の短波長側である略０．８μｍから略２．９μｍまでの帯域の赤外光を検出する第２センサ１４と、略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲の長波長側である略２．９μｍから略５．０μｍまでの帯域の赤外光を検出する第３センサ１６とを備えている。また、光学監視装置１０は、第１センサ１２からの信号を増幅する増幅部１８と、第２センサ１４からの信号を増幅する増幅部２０と、第３センサ１６からの信号を増幅する増幅部２２と、増幅部１８、２０、２２からの信号を切り替えるスイッチ２４と、スイッチ２４からの信号をディジタル値に変換するＡＤ変換部２６とを備えている。また、光学監視装置１０は、炎検知のための前処理や外部出力部３２を制御する第１の演算処理部２８と、炎を検知する処理を行う第２の演算処理部３０と、外部出力部３２とを備えている。

第１センサ１２は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光を透過するフィルター１２Ａと、フィルター１２Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１２Ｂと、フィルター１２Ａの前に配置された光学レンズ１２Ｃとを備えている。

第２センサ１４は、略０．８μｍから略２．９μｍまでの帯域の赤外光を透過させるフィルター１４Ａと、フィルター１４Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１４Ｂと、フィルター１４Ａの前に配置された光学レンズ１４Ｃとを備えている。フィルター１４Ａは、例えば、図２に示すような、略０．８μｍから略２．９μｍまでの帯域の透過率が高い透過特性２Ａを有する。

第３センサ１６は、略２．９μｍから略５．０μｍまでの帯域の赤外光を透過させるフィルター１６Ａと、フィルター１６Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１６Ｂと、フィルター１６Ａの前に配置された光学レンズ１６Ｃとを備えている。フィルター１４Ｂは、例えば、図２に示すような、略２．９μｍから略５．０μｍまでの帯域の透過率が高い透過特性２Ｂを有する。

アレイセンサ１２Ｂの各検出素子は、アレイセンサ１４Ｂの各検出素子及びアレイセンサ１６Ｂの各検出素子と対応するように配置されている。

また、アレイセンサ１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂは、予め定められた監視角度（例えば、９０度）で、赤外光を検出しており、対応するアレイセンサ１２Ｂの検出素子、アレイセンサ１４Ｂの検出素子、及びアレイセンサ１６Ｂの検出素子は、予め定められた同じ領域からの赤外光を検出している。

また、光学レンズ１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃは、各々１枚以上のレンズで構成されている。なお、光学レンズ１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃは、各々２枚以上のレンズで構成されていることが望ましい。これは、アレイセンサ１２Ｂの検出素子、アレイセンサ１４Ｂの検出素子、及びアレイセンサ１６Ｂの検出素子の広い監視角度に対して、フラットな面にできる限り焦点を結ばせるためである。また、レンズの反射によりロスを少なくする為に、レンズに反射防止膜（ＡＲコート）を蒸着することにより、検出素子の感度を増加させることも可能である。レンズ材料は、カルコゲナイドガラス、シリコン、ゲルマニウムなどである。

なお、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ 近傍の帯域の赤外光を検出する弱い電気信号を確実に捉えるために、第１センサ１２と同じセンサを更に設けてもよい。

アレイセンサ１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂの検出素子は、サーモパイルで構成されているが、ＩｎＡｓＳｂ素子など、他の光起電力タイプの素子や、抵抗変化を利用したマイクロボロメータ素子、ＰｂＳｅなどの光導電タイプの素子で構成することもある。なお、サーモパイルやマイクロボロメータと比較して、他の素子は、赤外線検出速度が極めて速い。このため、回路構成は同じでも、ＡＤ変換速度を速くする事で、極めて高速に炎を検出することが出来る光学監視装置を構成することが可能となる。

増幅部１８、２０、２２は、第１センサ１２の各検出素子の電気信号、第２センサ１４の各検出素子の電気信号、及び第３センサ１６の各検出素子の電気信号をそれぞれ独立して増幅する。

スイッチ２４は、増幅部１８、２０、２２によって個別に増幅された電気信号を、一定の時間で順次切り替えて一つの電気信号に集約するスイッチ部（図示省略）を含み、当該スイッチ部により一つに集約された電気信号を出力する。なお、スイッチ２４を設けずに、増幅部１８、２０、２２のそれぞれに対して、ＡＤ変換部を設けて、増幅された電気信号をディジタル値に個別に変換して第１の演算処理部２８に出力するようにしてもよい。

第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０は、それぞれＣＰＵで構成されている。第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図３に示すように、第１の演算処理部２８は、信号取得部４０、補正係数設定部４２、補正部４４、及び警報表示部４６Ａを備えている。また、第２の演算処理部３０は、平均算出部５０、変化量算出部５２、異常条件判定部５４、異常位置算出部５６、距離情報取得部５８、補正係数取得部６０、変化量修正部６２、異常規模判定部６４、反映判定部６６、異常再判定部６８、回数判定部７０、警報制御部７２、異常出力部７６、及び警報出力部４６Ｂを備えている。

信号取得部４０は、ＡＤ変換部２６から出力された信号から、第１センサ１２の各検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の各検出素子からの電気信号の値、第３センサ１６の各検出素子からの電気信号の値を取得する。

補正係数設定部４２は、第１センサ１２の各検出素子、第２センサ１４の各検出素子、及び第３センサ１６の各検出素子に対して、センサ間の感度のばらつきを均等化するための補正係数、光学監視装置１０の個体間の感度のばらつきを均等化するための補正係数、及びオフセット補正を行うための補正係数を事前に設定する。なお、各補正係数は、黒体炉などの基準光源から赤外光の基準光を照射したときに、信号取得部４０によって取得された電気信号の各々の値に基づいて設定される。

補正部４４は、信号取得部４０によって取得された、第１センサ１２の各検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の各検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の各検出素子からの電気信号の値に対して、補正係数設定部４２によって設定された補正係数を用いて補正を行い、第２の演算処理部３０へ出力する。

平均算出部５０は、第１センサ１２の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号の値の移動平均値（例えば過去１００秒間の平均値）を、第１センサ１２の当該検出素子の信号の監視環境信号値として算出する。また、平均算出部５０は、同様に、第２センサ１４の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号の値の移動平均値を、第２センサ１４の当該検出素子の信号の監視環境信号値として算出する。また、平均算出部５０は、同様に、第３センサ１６の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号の値の移動平均値を、第３センサ１６の当該検出素子の信号の監視環境信号値として算出する。

変化量算出部５２は、第１センサ１２の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該検出素子の信号の監視環境信号値との差を、第一変化量として算出する。また、変化量算出部５２は、同様に、第２センサ１４の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該検出素子の信号の監視環境信号値との差を、第二変化量として算出する。また、変化量算出部５２は、同様に、第３センサ１６の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該検出素子の信号の監視環境信号値との差を、第三変化量として算出する。

ここで、異常温度を検知する原理について説明する。

本実施の形態では、図４に示すように、０．８μｍ〜５μｍの範囲を半分に分け、第２センサ１４で検出する光の波長帯域を０．８μｍ〜２．９μｍとし、第３センサ１６で検出する光の波長帯域を２．９μｍ〜５μｍとする。信号値の傾きを求めるための波長は、それぞれの波長帯域の中心とすると、１．８５μｍ（０．８μｍ〜２．９μｍの中心）と、３．９５μｍ（２．９μｍ〜５μｍの中心）とである。

また、プランクの法則式による０．８μ〜２．９μの範囲における放射発散度の積分は、以下の式で表される。

（１）

ここで、式中のｉは波長、ｃ_１はプランクの第一定数、ｃ_２はプランクの第二定数、Ｔは温度である。

温度Ｔを、８０℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃の各々として、放射発散度の積分値を計算する。算出された積分値を波長範囲の幅である２．１μｍで除算し、波長１．８５μｍに相当する各温度Ｔの放射発散度を求める。

温度Ｔの放射発散度＝Ｅ_{（０．８〜２．９）}／２．１ （２）

上記（２）式と同様に波長帯域２．９〜５μｍにおいても、波長３．９５μｍに相当する各温度Ｔの放射発散度（＝Ｅ_{（２．９〜５）}／２．１）を求める。求めた、１．８５μｍと３．９５μｍの放射発散度をプロットすると図５（Ａ）の通りとなる。なお、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のグラフのうち、８０℃と１００℃の放射発散度について拡大して表示したものである。

求めた２点の値より、近似直線の傾きを算出する。傾きの算出式は次のとおりである。

（３）

ここで、ｘが波長、ｙがエネルギーである。ｘ_１が１．８５、ｘ_２が３．９５、ｙ_１がＥ_１．８５、ｙ_２がＥ_３．９５であるとすると、以下の（４）式が得られる。

（４）

１００℃、２００℃、３００℃、４００℃の各温度より算出された傾きを図６に示す。図６に示すように、放射される温度により傾きの値が変化するため、傾きの値をパラメータとして温度を検出することが可能である。なお、低温ほど検出される信号が小さいため他の温度と比べて傾きの値が小さくなる。ただし、温度異常は殆どが８０℃以上の事象となるため、見分けることが可能である。

アレイセンサのような受光素子面積が小さいものは、欲しい波長において検出される信号が小さくなる問題がある。これに対し、本実施の形態では、広い波長帯の信号を検出することで、上記の問題を解決する。

なお、波長帯域（２．９μｍ〜５μｍ）は、ＣＯ２の共鳴放射帯を含むが、ＣＯ２の共鳴放射帯による影響は当該波長帯域（２．９μｍ〜５μｍ）全体から見れば微々たるものであるため、当該波長帯域（２．９μｍ〜５μｍ）の信号をそのまま温度検出に用いる。

また、一例として異常温度の赤外放射を受光したとすると異常温度判定は以下の（１）〜（２）のステップで行われる。

（１）波長０．８μｍ〜２．９μｍの帯域の変化量と波長２．９μｍ〜５μｍの帯域の変化量とを用いた近似直線の傾きを算出する。

（２）求めた変化量の傾きから、温度を推定し、温度に関する閾値を用いて、異常温度判定を行う。

以上説明した原理にしたがって、本実施の形態では、異常条件判定部５４は、アレイセンサ１２Ｂの各検出素子に対し、異常温度を検知したか否かを判定する。具体的には、異常条件判定部５４は、変化量算出部５２によって算出された当該検出素子に対応するアレイセンサ１４Ｂの検出素子の第二変化量（０．８μｍ〜２．９μｍの帯域）の値、及び当該検出素子に対応するアレイセンサ１６Ｂの検出素子の第三変化量（２．９μｍ〜５μｍ）の値から近似直線の傾きを求め、求められた傾きから、当該傾きと温度との関係を用いて、温度を検知する。温度が閾値以上である場合に、異常温度を検知したと判定する。

また、異常条件判定部５４は、アレイセンサ１２Ａの各検出素子に対し、炎を検知したか否かを判定する。具体的には、異常条件判定部５４は、変化量算出部５２によって算出された当該検出素子の第一変化量（４．５μｍ近傍）の値が閾値Ｅ以上である場合に、炎を検知したと判定する。

異常位置算出部５６は、アレイセンサ１２Ｂの検出素子のうち、異常温度を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた位置を、異常温度位置として判定する。

異常位置算出部５６は、アレイセンサ１２Ａの検出素子のうち、炎を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として判定する。

検出素子に対して予め定められる位置を求める手法として、光学監視装置１０を設置するときに、位置計測器を用いて、検出素子毎に実空間上の検出位置を計測する手法や、２台の光学監視装置及び監視対象の位置関係を基に、三角測量にて算出する手法がある。

距離情報取得部５８は、異常温度を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた距離を、異常温度位置までの距離として取得する。

距離情報取得部５８は、炎を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた距離を、火災位置までの距離として取得する。

補正係数取得部６０は、距離情報取得部５８によって取得された距離に基づいて、当該距離に対応する補正係数を取得する。

具体的には、以下の式により、補正係数ｄを計算する。

ｄ＝（Ｄ／Ｄ０）^２

ただし、Ｄは、距離情報取得部５８によって取得される、光学監視装置１０と異常温度位置又は火災位置との間の距離である。Ｄ０は、基準規模の定義で用いられる距離であり、例えば、６０ｍである。

変化量修正部６２は、異常温度を検知したと判定された検出素子の第二変化量（０．８μｍ〜２．９μｍの帯域）の値を、取得した補正係数ｄを用いて修正する。具体的には、異常温度を検知したと判定された検出素子の第二変化量の値に、補正係数ｄを乗算する。

また、変化量修正部６２は、炎を検知したと判定された検出素子の第一変化量（４．５μｍ近傍）の値を、取得した補正係数ｄを用いて修正する。具体的には、炎を検知したと判定された検出素子の第一変化量の値に、補正係数ｄを乗算する。

異常規模判定部６４は、変化量修正部６２により得られた、異常温度を検知したと判定された検出素子の第二変化量の値ｖに、補正係数ｄを乗算した結果と、予め求められた基準規模であるときの第二変化量の値ｖ０とに基づいて、異常温度の空間的な大きさである規模Ｗを判定する。

具体的には、以下の式に従って、規模Ｗを計算する。

Ｗ＝ｖ・ｄ／ｖ０

ここで、ｖ０は、基準規模の異常温度箇所との間の距離が所定距離（基準規模の定義で用いられる距離）であるときに検出素子で得られる第二変化量（０．８μｍ〜２．９μｍの帯域）である。

また、異常規模判定部６４は、変化量修正部６２により得られた、炎を検知したと判定された検出素子の第一変化量の値ｖに、補正係数ｄを乗算した結果と、予め求められた基準規模であるときの第一変化量の値ｖ０とに基づいて、炎の空間的な大きさである規模Ｗを判定する。

ここで規模については、炎及び異常温度でそれぞれ以下の通り定義する。

＜炎の規模＞
「火災報知設備の感知器および発信機に係る技術上の規格を定める省令（昭和５６年 自治省令第１７号）」第１７条の八にて規定される炎（３３［ｃｍ］×３３［ｃｍ］の角形火皿にてｎ−ヘプタンを燃焼させた場合の炎）を６０ｍ離れた位置で検出した際の炎の規模（本光学監視装置１０で得られる信号の大きさ）を１と定義する。

＜異常温度の規模＞
監視対象によって異なり、表１に一例を示す。実際の運用では、監視対象、監視場所等に応じて設定値の調整等を行う。

以上より、上記定義を基に、信号量の大きさから炎又は温度異常の規模を算出することが可能である。規模が定量的に示されることにより、規模の大きさ別で対処方法を分ける等の対応が可能となる。例えば、規模が１より小さい場合は消火設備を選択的に起動したり、放射する薬剤量を制限したりする一方、１より大きくなる場合は全エリアの消火設備を起動したり、より多量の消火剤を放射する等の場合分けができる。

なおここで用いられる消火設備は、水系消火設備だけでなく、粉末系、ガス系、泡系等の種々の消火設備も適用可能である。

反映判定部６６は、距離情報取得部５８によって取得された異常温度位置又は火災位置までの距離が、所定範囲（例えば、５［ｍ］〜６０［ｍ］の範囲）内である場合には、補正係数を、異常温度位置又は炎を検知したと判定された検出素子の第二変化量又は第一変化量の値ｖに乗算しないと判定する。一方、反映判定部６６は、距離情報取得部５８によって取得された異常温度位置又は火災位置までの距離が、所定範囲外である場合には、補正係数を、異常温度又は炎を検知したと判定された検出素子の第二変化量又は第一変化量の値ｖに乗算すると判定する。

異常再判定部６８は、反映判定部６６によって、補正係数を、異常温度又は炎を検知したと判定された検出素子の第二変化量又は第一変化量の値ｖに乗算しないと判定された場合に、異常温度又は炎を検知したと判定された検出素子の第二変化量又は第一変化量の値ｖを、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、異常温度又は炎を検知したと判定する。

また、異常再判定部６８は、反映判定部６６によって、補正係数を、異常温度又は炎を検知したと判定された検出素子の第二変化量又は第一変化量の値ｖに乗算すると判定された場合に、異常温度又は炎を検知したと判定された検出素子の第二変化量又は第一変化量の値ｖに補正係数ｄを乗算した値を、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、異常温度又は炎を検知したと判定する。

このように、異常温度又は炎を検知したと判定された検出素子の第二変化量又は第一変化量の値ｖに、補正係数ｄを乗算して再判定を行うことにより、異常温度検知又は炎検知の確実性を高め、また誤検知を防ぐことが可能となる。

上述した異常条件判定部５４による判定、及び異常再判定部６８により判定は、一定周期で繰り返し実行される。

回数判定部７０は、アレイセンサ１２Ｂ又は１２Ａの各検出素子に対し、以下の処理を行う。

回数判定部７０は、異常条件判定部５４により一定の時間内に異常温度又は炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、移動平均値を固定値とするとともに、異常温度信号又は火災信号を出力し、更に、当該検出素子に対して予め定められた位置を、異常温度位置又は火災位置として出力する。なお、異常温度位置又は火災位置が複数ある場合には、複数の異常温度位置又は火災位置を出力する。

本実施の形態では、雑音量及び／又は第一変化量と雑音量の差分に応じて、異常温度信号又は火災信号を出力するまでの判定速度を変化させるように回数に関する閾値を変更する。例えば、雑音量が大きいほど、又は第一変化量と雑音量の差分が大きいほど、異常温度信号又は火災信号を出力するまでの判定速度を速くするように回数に関する閾値を小さく変更する。

警報制御部７２は、回数判定部７０から異常温度信号又は火災信号が出力された場合、異常温度位置又は火災位置を報知するように警報表示部４６Ａ及び警報出力部４６Ｂを制御する。例えば、警報表示部４６Ａは赤色ＬＥＤを点灯させ、警報出力部４６Ｂはフォトカプラを導通状態にさせ、外部出力部３２を構成する接点出力を作動させる。

異常出力部７６は、火災位置、火災距離、火災規模を、消火装置制御部８０へ出力する。消火装置制御部８０では、出力された火災位置、火災距離、火災規模を用いて、ピンポイント消火を行う。この際、複数の火災位置が存在する場合には、優先順位をつけてピンポイント消火を行うようにしてもよい。例えば、火災規模が大きい順に、ピンポイント消火を行うようにしてもよい。

＜光学監視装置の作用＞
次に、本発明の第１の実施の形態に係る光学監視装置１０の作用について説明する。

まず、設置前の光学監視装置１０に対して、事前に補正係数を設定する。具体的には、黒体炉などの基準光源から、第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６に対して赤外光の基準光を照射しているときに、光学監視装置１０の補正係数設定部４２が、第１センサ１２の各検出素子、第２センサ１４の各検出素子、及び第３センサ１６の各検出素子に対して、補正係数を設定する。

補正係数が設定された光学監視装置１０が、異常温度判定及び火災判定を行うべき場所に設置される。そして、光学監視装置１０の第１センサ１２の各検出素子、第２センサ１４の各検出素子、及び第３センサ１６の各検出素子から電気信号が出力され、増幅部１８、２０、２２、スイッチ２４、ＡＤ変換部２６を介して各信号の値が、第１の演算処理部２８に入力されているときに、光学監視装置１０の第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０によって、図７、図８に示す異常判定処理ルーチンが一定の周期毎に繰り返し実行される。なお、異常判定処理ルーチンは、第１センサ１２の検出素子毎に実行される。

ステップＳ１００では、信号取得部４０が、ＡＤ変換部２６から出力された信号から、第１センサ１２の対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の、対応する検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の、対応する検出素子からの電気信号の値を取得する。

次のステップＳ１０２では、補正部４４が、上記ステップＳ１００で取得した第１センサ１２の対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の、対応する検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の、対応する検出素子からの電気信号の値に対して、事前に設定された補正係数を用いて補正を行う。

そして、ステップＳ１０４では、平均算出部５０は、第１センサ１２の対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の、対応する検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の、対応する検出素子からの電気信号の値の各々に対して、上記ステップＳ１０２で補正されたセンサ値と、過去に上記ステップＳ１０２で補正されたセンサ値とに基づいて、移動平均値を算出する。

ステップＳ１０６では、変化量算出部５２は、第１センサ１２の、対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の、対応する検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の、対応する検出素子からの電気信号の値の各々に対して、上記ステップＳ１０２で補正されたセンサ値と、上記ステップＳ１０４で算出された移動平均値とに基づいて、第一変化量、第二変化量、及び第三変化量を算出する

そして、ステップＳ１０８では、異常条件判定部５４は、上記ステップＳ１０６で算出された第二変化量及び第三変化量から、近似直線の傾きを算出し、当該傾きと温度との関係を参照して、温度を推定する。

そして、ステップＳ１２２では、異常条件判定部５４は、上記ステップＳ１０６で算出された第二変化量及び第三変化量から近似直線を導出し、導出した近似直線を用いて、第一変化量に対応する計算値を、雑音量として算出する。

そして、ステップＳ１２５では、異常条件判定部５４は、上記ステップＳ１２２で算出された雑音量、及び／又は第一変化量と雑音量との差分に応じて、連続回数に関する閾値Ｎ及び累積回数に関する閾値Ｍを設定する。

次のステップＳ１２６では、異常条件判定部５４は、上記ステップ１０８で推定された温度が、温度に関する閾値以上であるか否かを判定する。推定された温度が、温度に関する閾値以上である場合には、異常温度を検知したと判定し、ステップＳ１３０へ移行する。一方、推定された温度が、温度に関する閾値未満である場合には、異常温度を検知しないと判定する。

また、異常条件判定部５４は、上記ステップＳ１０６で算出された第一変化量が、閾値以上であるか否かを判定する。第一変化量が、閾値以上である場合には、炎を検知したと判定し、ステップＳ１３０へ移行する。一方、第一変化量が、閾値未満である場合には、炎を検知しないと判定する。異常温度及び炎の何れも検知しない場合には、異常判定処理ルーチンを終了する。

ステップＳ１３０において、第１センサ１２の、対象の検出素子に対して予め定められた位置を、異常温度位置又は火災位置として判定する。

ステップＳ１３２では、距離情報取得部５８は、第１センサ１２の、対象の検出素子に対して予め定められた距離を、異常温度位置又は火災位置までの距離として取得する。

ステップＳ１３４では、補正係数取得部６０は、距離情報取得部５８によって取得された距離に基づいて、当該距離に対応する補正係数を取得する。

ステップＳ１３６では、変化量修正部６２は、第１センサ１２の、対象の検出素子の第一変化量（４．５μｍ近傍）の値、又は第２センサ１４の、対応する検出素子の第二変化量（０．８μｍ〜２．９μｍの帯域）の値を、取得した補正係数を用いて修正する。

ステップＳ１３８では、異常規模判定部６４は、変化量修正部６２により得られた、第１センサ１２の、対象の検出素子の第一変化量の値の修正結果と、予め求められた基準規模であるときの第一変化量の値とに基づいて、炎の空間的な大きさである規模を判定する。あるいは、異常規模判定部６４は、変化量修正部６２により得られた、第２センサ１４の、対応する検出素子の第二変化量の値の修正結果と、予め求められた基準規模であるときの第二変化量の値とに基づいて、異常温度の空間的な大きさである規模を判定する

ステップＳ１４０では、反映判定部６６は、距離情報取得部５８によって取得された異常温度位置又は火災位置までの距離が、所定範囲内である場合には、感度補正しないと判定し、ステップＳ１４２へ移行する。

一方、反映判定部６６は、距離情報取得部５８によって取得された異常温度位置又は火災位置までの距離が、所定範囲外である場合には、感度補正すると判定し、ステップＳ１４４へ移行する。

ステップＳ１４２では、異常再判定部６８は、第１センサ１２の、対象の検出素子の第一変化量の値、又は第２センサ１４の、対応する検出素子の第二変化量の値を、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、炎又は異常温度を検知したと判定する。

ステップＳ１４４では、異常再判定部６８は、第１センサ１２の、対象の検出素子の第一変化量の値に補正係数を乗算した値、又は第２センサ１４の、対応する検出素子の第二変化量の値に補正係数を乗算した値を、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、異常温度又は炎を検知したと判定する。

ステップＳ１４６では、上記ステップＳ１４２又はステップＳ１４４で、異常温度又は炎を検知したと判定されたか否かを判定する。上記ステップＳ１４２又はステップＳ１４４で、異常温度又は炎を検知したと判定されなかった場合には、異常判定処理ルーチンを終了する。一方、上記ステップＳ１４２又はステップＳ１４４で、異常温度又は炎を検知したと判定された場合には、ステップＳ１４８へ移行する。

ステップＳ１４８では、回数判定部７０は、上記ステップＳ１４２又はステップＳ１４４の判定結果と、過去の上記ステップＳ１４２又はステップＳ１４４の判定結果と、上記ステップＳ１２５で設定された連続回数に関する閾値Ｎとに基づいて、連続で異常温度又は炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数Ｎ以上であるか否かを判定する。連続で異常温度又は炎を検知したと判定された回数が連続回数Ｎ以上である場合には、異常温度又は火災が発生したと判断し、ステップＳ１５４へ移行する。一方、連続で異常温度又は炎を検知したと判定された回数が連続回数Ｎ未満である場合には、ステップＳ１５０へ移行する。

ステップＳ１５０では、回数判定部７０は、上記ステップＳ１４２又はステップＳ１４４の判定結果と、過去の上記ステップＳ１４２又はステップＳ１４４の判定結果と、上記ステップＳ１２５で設定された累積回数に関する閾値Ｍとに基づいて、一定の時間内に異常温度又は炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数Ｍ以上であるか否かを判定する。一定の時間内に異常温度又は炎を検知したと判定された回数が累積回数Ｍ以上である場合には、異常温度又は火災が発生したと判断し、ステップＳ１５４へ移行する。一方、連続で異常温度又は炎を検知したと判定された回数が累積回数Ｍ未満である場合には、ステップＳ１５２へ移行し、注意出力モードへ移行して、異常判定処理ルーチンを終了する。

ステップＳ１５４では、回数判定部７０は、第１センサ１２の対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４からの対応する検出素子の電気信号の値、第３センサ１６の対応する検出素子からの電気信号の値の各々に対する移動平均値を、現時点の移動平均値に固定するように設定する。そして、ステップＳ１５６において、警報制御部７２及び異常出力部７６は、異常モードへ移行して、異常温度信号と、異常温度規模と、異常温度位置としての、対象の検出素子に対して予め定められた位置及び距離とを、警報表示部４６Ａ、及び警報出力部４６Ｂに対して出力する。あるいは、警報制御部７２及び異常出力部７６は、火災信号と、火災規模と、火災位置としての、対象の検出素子に対して予め定められた位置及び距離とを、警報表示部４６Ａ、警報出力部４６Ｂ、及び消火装置制御部８０に対して出力し、異常判定処理ルーチンを終了する。

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る光学監視装置によれば、３つのアレイセンサによって、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光、０．８μｍ〜２．９μｍの帯域の赤外光、２．９μｍ〜５μｍの帯域の赤外光の各々を検出して電気信号に変換する。光学監視装置は、それぞれの電気信号の、移動平均値からの変化量である第一変化量、第二変化量、及び第三変化量を算出し、第二変化量、及び第三変化量に基づいて、異常温度を検知したか否かを判定する。これにより、長距離又は広範囲の異常温度を検知することができる。

また、異常温度又は炎を検知したと判定された検出素子によって検出された電気信号の値と、異常温度又は炎の空間的な大きさである基準となる規模に対応する予め求められた電気信号の値とに基づいて、異常温度又は炎の空間的な大きさである規模を判定することにより、精度よく異常温度又は炎の規模を推定することができる。

また、異常温度又は炎を検知した検出素子に関し、当該検出素子の変化量に対して、検知された距離に応じた補正係数を乗算し、異常温度又は炎の検知の再判定を行うことにより、異常検知の確実性を高めることができる。

また、検出素子毎に、あらかじめ検出位置までの距離を設定しておくことにより、高価な機材（レーザー距離計等）を必要とせず、異常個所から光学監視装置までの距離を取得可能となる。これにより、低価格かつ安全度の高い監視環境を実現できる。

また、異常個所までの距離が特定されることにより、当該箇所に該当する検出素子で測定された第一変化量に対して、検知された距離に応じた補正係数を乗算して修正が可能となる。これにより、光学監視装置に対して極めて近い距離に存在する小さな炎（ライターやローソク炎等）に対する誤検知を防ぐことができる。逆に、光学監視装置から遠く離れた位置（例えば６０ｍ）での炎に対して、検知の確実性を高めることができる。

また、判定された規模、位置、及び距離情報を基に、最適な消火（ピンポイント消火、最小限の水損）が実現できる

また、赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換するサーモパイルを用いるため、周波数分解処理が不要であり、早期検知が可能である。

また、光学監視装置として、２種類以上の波長の赤外光の赤外線放射量を利用して炎や監視対象物の温度を検出する場合、それぞれの波長帯域幅は狭い程、またそれぞれの波長の間隔が広い程、測定温度の精度は向上する。

しかし、当該光学監視装置の場合は、測定温度精度は２０℃〜３０℃程度の精度があれば十分であり、一般的な温度測定器の様に０．１℃〜１℃の様な精度は必要ない。６６ｍ以上の監視距離が必要な光学監視装置にとって重要なことは温度精度よりもフィルターを通して得られる赤外線放射量を大きくする事である。そこで、本実施の形態では、検出する赤外光の帯域幅を広くすることにより、長距離又は広範囲の異常温度を検知することができるようにする。

＜変形例＞
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、上記の実施の形態では、光学監視装置は、各検出素子毎に、異常温度又は火災の判定を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。光学監視装置は、アレイセンサのブロック毎に、異常温度又は火災の判定を行うようにしてもよい。この場合には、光学監視装置は、アレイセンサ１２Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックに含まれるアレイセンサ１２Ｂの検出素子の各々によって検出された電気信号の値、当該ブロックに対応するアレイセンサ１４Ｂのブロックの検出素子の各々によって検出された電気信号の値、及び当該ブロックに対応するアレイセンサ１６Ｂのブロックの検出素子の各々によって検出された電気信号の値に基づいて、異常温度又は炎を検知したか否かを判定すると共に、異常温度又は炎を検知したと判定されたブロックに対して予め定められた領域を、異常温度又は炎が検知された位置として判定すればよい。具体的には、光学監視装置は、ブロック毎に、当該ブロックに含まれる各検出素子によって検出された電気信号の値の平均値を、ブロックの値とする。平均算出部５０は、アレイセンサ１２Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックの値についての移動平均値を算出し、アレイセンサ１４Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックの値についての移動平均値を算出し、アレイセンサ１６Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックの値についての移動平均値を算出する。また、変化量算出部５２は、第１センサ１２の各ブロックに対し、当該ブロックのライブ値と、当該ブロックの移動平均値との差を、第一変化量として算出する。また、変化量算出部５２は、同様に、第２センサ１４の各ブロックに対し、当該ブロックのライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該ブロックの移動平均値との差を、第二変化量として算出する。また、変化量算出部５２は、同様に、第３センサ１６の各ブロックに対し、当該ブロックのライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該ブロックの移動平均値との差を、第三変化量として算出する。

また、光学監視装置は、上記の実施の形態と同様に、各検出素子毎に、第一変化量、第二変化量、第三変化量を算出して、アレイセンサのブロック毎に、異常温度又は火災の判定を行うようにしてもよい。この場合には、光学監視装置は、各検出素子毎に、第一変化量、第二変化量、第三変化量に基づいて、異常温度又は炎を検知したか否かを判定し、ブロック毎に、当該ブロックに含まれる検出素子のうち、異常温度又は炎を検知したと判定された検出素子の数が、閾値以上であれば、当該ブロックで異常温度又は炎を検知したと判定すればよい。

また、光学監視装置は、アレイセンサの検出素子毎に、異常温度又は火災の判定を行うと共に、アレイセンサのブロック毎に、異常温度又は火災の判定を行うようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、光学監視装置は、異常条件判定部５４により連続で異常温度若しくは炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合、又は異常条件判定部５４により一定の時間内に異常温度もしくは炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、異常温度信号又は火災信号を出力する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。光学監視装置は、異常条件判定部５４により連続で異常温度又は炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合であって、かつ、異常条件判定部５４により一定の時間内に異常温度又は炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、異常温度信号又は火災信号を出力するようにしてもよい。

また、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域以外に、０．８μｍ〜２．９μｍの帯域の赤外線および２．９μｍ〜５μｍの帯域の赤外線を検出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域以外として、０．８μｍ〜５μｍの範囲内の帯域であって少なくとも０．２μｍ以上の帯域幅を持つ短波長側の帯域のフィルターを用いて当該帯域の赤外線を検出する共に、０．８μｍ〜０．５μｍの範囲内の帯域であって少なくとも０．２μｍ以上の帯域幅を持つ長波長側の帯域のフィルターを用いて当該帯域の赤外線を検出してもよい。

一般的には、フィルターを通して得られる赤外線放射量はフィルターの帯域幅が大きい程、大きな赤外線放射量が得られる。光学監視装置に使用する場合として検討すると、光学監視装置として異常状態を監視する場合は、その監視距離が重要なファクターになる。これは、監視距離が長くなればなる程、フィルターを通して得られる赤外線放射量の値は、距離の２乗に反比例して小さくなってしまうからである。

例えば、監視距離が１０ｍ程度の短い距離であれば、フィルターの帯域は０．２μｍの帯域幅でもよいが、監視距離が３０ｍ、６０ｍ、１００ｍと長くなる場合には、フィルターを通して得られる赤外線放射量の値が小さくなる。具体的には、０．２μｍの帯域幅で得られる赤外線放射量を１とすると３０ｍ、６０ｍ、１００ｍの監視距離の場合に得られる赤外線放射量は、それぞれ１／９、１／３６、１／１００になってしまう。従って、当然フィルターの帯域幅が、０．２μｍでは、必要な赤外線放射量は得られず、帯域幅を１μｍ帯域幅や、２μｍ帯域幅にする必要があり、最大で２．１μｍの帯域幅にすることが出来る。

０．２μｍ帯域幅で得られる赤外線放射量を１とすると、１μｍ帯域幅では約５倍、２．１μ帯域幅では約１０倍の赤外線放射量を得ることが可能となり、長距離監視に対応可能となる。

すなわち、第２センサ１４で検出する光の波長帯域を、０．８μｍ〜５μｍの範囲内の短波長側の帯域であって、１．０μｍ以上の帯域幅を持つ帯域とすることが好ましく、２．１μｍの帯域幅を持つ帯域とすることがより好ましい。また、第３センサ１６で検出する光の波長帯域を、０．８μｍ〜５μｍの範囲内の長波長側の帯域であって、１．０μｍ以上の帯域幅を持つ帯域とすることが好ましく、２．１μｍの帯域幅を持つ帯域とすることがより好ましい。

また、平均算出部５０は、各センサからの電気信号の値の移動平均値を、各センサの信号の監視環境信号値として算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。光学監視装置は、各センサからの電気信号の値の加重平均値を、各センサの信号の監視環境信号値として算出するようにしてもよい。

また、第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６の全てにおいて、アレイセンサを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６の少なくとも一つにおいて、アレイセンサを用いるようにしてもよい。例えば、第２センサ１４を、アレイセンサ１４Ｂを用いて構成し、第１センサ１２、及び第３センサ１６では、アレイセンサではなく、１つの検出素子を用いて構成してもよい。この場合には、アレイセンサ１４Ｂの各検出素子毎に、第一変化量、第二変化量、第三変化量を算出して、火災判定を行う際に、第一変化量として、第１センサ１２の１つの検出素子について算出されるものを共通して使用し、第三変化量として、第３センサ１６の１つの検出素子について算出されるものを共通して使用するようにすればよい。

また、アレイセンサの各検出素子に対して、検出位置までの距離を予め設定しておく場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、２台以上の光学監視装置により、三角測量の原理を用いて異常個所から光学監視装置までの距離を算出するようにしてもよい。この場合には、異常温度又は炎を検知したと判定された検出素子に対応する位置と、他の光学監視装置において異常温度又は炎を検知したと判定された検出素子に対応する位置とに基づいて、異常個所から光学監視装置までの距離を算出する。詳細な算出方法については後述する。

［第２の実施の形態］
＜システム構成＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る光学監視装置について説明する。なお、第１の実施の形態に係る光学監視装置と同様の構成であるため、同一符号を付して説明を省略する。

本発明の第２の実施の形態に係る光学監視装置１０は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光を検出する第１センサ１２と、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲の短波長側である略６．０μｍから略９．５μｍまでの帯域の赤外光を検出する第２センサ１４と、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲の長波長側である略９．５μｍから略１３．０μｍまでの帯域の赤外光を検出する第３センサ１６とを備えている。また、光学監視装置１０は、増幅部１８と、増幅部２０と、増幅部２２と、スイッチ２４と、ＡＤ変換部２６と、第１の演算処理部２８と、第２の演算処理部３０と、外部出力部３２とを備えている。

第２センサ１４は、略６．０μｍから略９．５μｍまでの帯域の赤外光を透過させるフィルター１４Ａと、フィルター１４Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１４Ｂと、フィルター１４Ａの前に配置された光学レンズ１４Ｃとを備えている。フィルター１４Ａは、例えば、図９に示すような、略６．０μｍから略９．５μｍまでの帯域の透過率が高い透過特性９Ａを有する。

第３センサ１６は、略９．５μｍから略１３．０μｍまでの帯域の赤外光を透過させるフィルター１６Ａと、フィルター１６Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１６Ｂと、フィルター１６Ａの前に配置された光学レンズ１６Ｃとを備えている。フィルター１４Ｂは、例えば、図９に示すような、略９．５μｍから略１３．０μｍまでの帯域の透過率が高い透過特性９Ｂを有する。

ここで、異常温度を検知する原理について説明する。

本実施の形態では、図１０に示すように、６μｍ〜１３μｍの範囲を半分に分け、第２センサ１４で検出する光の波長帯域を６．０μｍ〜９．５μｍとし、第３センサ１６で検出する光の波長帯域を９．５μｍ〜１３μｍとする。信号値の近似直線の傾きを求めるための波長は、それぞれの波長帯域の中心とすると、７．７５μｍ（６．０μｍ〜９．５μｍの中心）と、１１．２５μｍ（９．５μｍ〜１３μｍの中心）とである。

また、温度Ｔを、８０℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃とし、プランクの法則式による６．０μｍ〜９．５μｍの範囲における放射発散度の積分値を計算する。算出された積分値から波長範囲の幅である３．５μｍを除算し、波長７．７５μｍに相当する各温度Ｔの放射発散度を求める。

温度Ｔの放射発散度＝Ｅ_{（６．０〜９．５）}／３．５ （５）

同様に波長帯域９．５μｍ〜１３μｍにおいても、波長１１．２５μｍに相当する各温度の放射発散度（＝Ｅ_{（９．５〜１３）}／３．５）を求める。求めた、７．７５μｍと１１．２５μｍの放射発散度をプロットすると図１１（Ａ）の通りとなる。なお、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のグラフのうち、８０℃と１００℃の放射発散度について拡大して表示したものである。

上記（３）式で、ｘ_１が７．７５、ｘ_２が１１．２５、ｙ_１が、Ｅ_７．７５、ｙ_２が、Ｅ１１．２５であるとし、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃の各温度について算出した傾きを図１２に示す。図１２に示すように、放射される温度により傾きの値が変化するため、傾きの値をパラメータとして温度を検出することが可能である。なお、低温ほど検出される信号が小さいため他の温度と比べて傾きの値が小さくなる。ただし、温度異常は殆どが８０℃以上の事象となるため、見分けることが可能である。

このように、本実施の形態では、アレイセンサのような受光素子面積が小さいものであっても、広い波長帯の信号を検出することで、欲しい波長において検出される信号が小さくなる問題を解決することができる。また、上記第１の実施の形態より長波長側を用いるため、信号をより多く検出できる。

以上説明した原理にしたがって、本実施の形態では、異常条件判定部５４は、アレイセンサ１２Ｂの各検出素子に対し、異常温度を検知したか否かを判定する。具体的には、異常条件判定部５４は、変化量算出部５２によって算出された当該検出素子に対応するアレイセンサ１４Ｂの検出素子の第二変化量（６．０μｍ〜９．５μｍの帯域）の値、及び当該検出素子に対応するアレイセンサ１６Ｂの検出素子の第三変化量（９．５μｍ〜１３μｍ）の値から求められる傾きから、当該傾きと温度との関係を用いて、温度を検知する。温度が閾値以上である場合に、異常温度を検知したと判定する。

なお、第２の実施の形態に係る光学監視装置１０の他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態に係る光学監視装置によれば、３つのアレイセンサによって、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光、６．０μｍ〜９．５μｍの帯域の赤外光、９．５μｍ〜１３μｍの帯域の赤外光の各々を検出して電気信号に変換する。光学監視装置は、それぞれの電気信号の、移動平均値からの変化量である第一変化量、第二変化量、及び第三変化量を算出し、第二変化量、及び第三変化量に基づいて、異常温度を検知したか否かを判定する。これにより、長距離又は広範囲の異常温度を検知することができる。

＜変形例＞
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域以外に、６．０μｍ〜９．５μｍの帯域の赤外線および９．５μｍ〜１３μｍの帯域の赤外線を検出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域以外として、６μｍ〜１３μｍの範囲内の帯域であって少なくとも０．２μｍ以上の帯域幅を持つ短波長側の帯域のフィルターを用いて当該帯域の赤外線を検出する共に、６μｍ〜１３μｍの範囲内の帯域であって少なくとも０．２μｍ以上の帯域幅を持つ長波長側の帯域のフィルターを用いて当該帯域の赤外線を検出してもよい。

ここで、０．２μｍ帯域幅で得られる赤外線放射量を１とすると、１μｍ帯域幅では約５倍、２μ帯域幅では約１０倍、最大３．５μｍの帯域幅にした場合は、約１７倍の赤外線放射量を得ることが可能となり、長距離監視に対応可能となる。

すなわち、第２センサ１４で検出する光の波長帯域を、６μｍ〜１３μｍの範囲内の短波長側の帯域であって、１．０μｍ以上の帯域幅を持つ帯域とすることが好ましく、２．０μｍの帯域幅を持つ帯域とすることがより好ましく、３．５μｍの帯域幅を持つ帯域とすることが最も好ましい。また、第３センサ１６で検出する光の波長帯域を、６μｍ〜１３μｍの範囲内の長波長側の帯域であって、１．０μｍ以上の帯域幅を持つ帯域とすることが好ましく、２μｍの帯域幅を持つ帯域とすることがより好ましく、３．５μｍの帯域幅を持つ帯域とすることが最も好ましい。

［第３の実施の形態］
＜システム構成＞
以下、本発明の第３の実施の形態に係る光学監視装置について説明する。なお、第１の実施の形態に係る光学監視装置と同様の構成であるため、同一符号を付して説明を省略する。

本発明の第３の実施の形態に係る光学監視装置１０は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光を検出する第１センサ１２と、略０．８μｍから略２．０μｍまでの帯域の赤外光を検出する第２センサ１４と、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの帯域の赤外光を検出する第３センサ１６とを備えている。また、光学監視装置１０は、増幅部１８と、増幅部２０と、増幅部２２と、スイッチ２４と、ＡＤ変換部２６と、第１の演算処理部２８と、第２の演算処理部３０と、外部出力部３２とを備えている。

第２センサ１４は、略０．８μｍから略２．０μｍまでの帯域の赤外光を透過させるフィルター１４Ａと、フィルター１４Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１４Ｂと、フィルター１４Ａの前に配置された光学レンズ１４Ｃとを備えている。フィルター１４Ａは、例えば、図１３に示すような、略０．８μｍから略２．０μｍまでの帯域の透過率が高い透過特性１３Ａを有する。

第３センサ１６は、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの帯域の赤外光を透過させるフィルター１６Ａと、フィルター１６Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１６Ｂと、フィルター１６Ａの前に配置された光学レンズ１６Ｃとを備えている。フィルター１４Ｂは、例えば、図１３に示すような、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの帯域の透過率が高い透過特性１３Ｂを有する。

ここで、異常温度を検知する原理について説明する。

本実施の形態では、図１４に示すように、第２センサ１４で検出する光の波長帯域を０．８μｍ〜２μｍとし、第３センサ１６で検出する光の波長帯域を６μｍ〜１３μｍとする。信号値の近似直線の傾きを求めるための波長は、それぞれの波長帯域の中心とすると、１．４μｍ（０．８μｍ〜２μｍの中心）と、９．５μｍ（６μｍ〜１３μｍの中心）とである。

また、温度Ｔを、８０℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃とし、プランクの法則式による（０．８μｍ〜２μｍの範囲における放射発散度の積分値を計算する。算出された積分値から波長範囲の幅である１．２μｍを除算し、波長１．４μｍに相当する各温度Ｔの放射発散度を求める。

温度Ｔの放射発散度＝Ｅ_{（０．８〜２．０）}／１．２

同様に波長帯域６μｍ〜１３μｍにおいても、波長９．５μｍに相当する各温度の放射発散度（＝Ｅ_{（６〜１３）}／７）を求める。求めた、１．４μｍと９．５μｍの放射発散度をプロットすると図１５（Ａ）の通りとなる。なお、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）のグラフのうち、８０℃と１００℃の放射発散度について拡大して表示したものである。

上記（３）式で、ｘ_１が１．４、ｘ_２が９．５、ｙ_１が、Ｅ_１．４、ｙ_２が、Ｅ_９．５であるとし、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃の各温度について算出した傾きを図１６に示す。図１６に示すように、放射される温度により傾きの値が変化するため、傾きの値をパラメータとして温度を検出することが可能である。なお、低温ほど検出される信号が小さいため他の温度と比べて傾きの値が小さくなる。ただし、温度異常は殆どが８０℃以上の事象となるため、見分けることが可能である。

以上説明した原理にしたがって、本実施の形態では、異常条件判定部５４は、アレイセンサ１２Ｂの各検出素子に対し、異常温度を検知したか否かを判定する。具体的には、異常条件判定部５４は、変化量算出部５２によって算出された当該検出素子に対応するアレイセンサ１４Ｂの検出素子の第二変化量（０．８μｍ〜２μｍの帯域）の値、及び当該検出素子に対応するアレイセンサ１６Ｂの検出素子の第三変化量（６μｍ〜１３μｍ）の値から求められる傾きから、当該傾きと温度との関係を用いて、温度を検知する。温度が閾値以上である場合に、異常温度を検知したと判定する。

なお、第３の実施の形態に係る異常検知装置１０の他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

以上説明したように、本発明の第３の実施の形態に係る光学監視装置によれば、３つのアレイセンサによって、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光、０．８μｍ〜２μｍの帯域の赤外光、６μｍ〜１３μｍの帯域の赤外光の各々を検出して電気信号に変換する。光学監視装置は、それぞれの電気信号の、移動平均値からの変化量である第一変化量、第二変化量、及び第三変化量を算出し、第二変化量、及び第三変化量に基づいて、異常温度を検知したか否かを判定する。これにより、長距離又は広範囲の異常温度を検知することができる。

＜変形例＞
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域以外に、０．８μｍ〜２μｍの帯域の赤外線および６μｍ〜１３μｍの帯域の赤外線を検出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域以外として、０．８μｍ〜５μｍの範囲内の帯域であって０．２μｍ以上２．０μｍ以下の帯域幅を持つ帯域のフィルターを用いて当該帯域の赤外線を検出する共に、６μｍ〜１３μｍの範囲内の帯域であって少なくとも０．２μｍ以上の帯域幅を持つ帯域のフィルターを用いて当該の赤外線を検出してもよい。

例えば、図１７に示すように、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域以外に、３μｍ〜５μｍの帯域の赤外線および６μｍ〜１３μｍの帯域の赤外線を検出するようにしてもよい。この場合、信号値の近似直線の傾きを求めるための波長は、それぞれの波長帯域の中心とすると、４μｍ（３μｍ〜５μｍの中心）と、９．５μｍ（６μｍ〜１３μｍの中心）とである。また、上記（３）式で、ｘ_１が４、ｘ_２が９．５、ｙ_１が、Ｅ_４、ｙ_２が、Ｅ_９．５であるとし、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃の各温度について算出した傾きを図１８に示す。図１８に示すように、放射される温度により傾きの値が変化するため、傾きの値をパラメータとして温度を検出することが可能である。

ここで、０．２μｍ帯域幅で得られる赤外線放射量を１とすると、１μｍ帯域幅では約５倍、２μ帯域幅では約１０倍、７μ帯域幅では約３５倍にすることが可能である。

すなわち、第２センサ１４で検出する光の波長帯域を、０．８μｍ〜５μｍの範囲内の帯域であって、１．０μｍ以上２．０μｍ以下の帯域幅を持つ帯域とすることが好ましい。また、第３センサ１６で検出する光の波長帯域を、６μｍ〜１３μｍの範囲内の帯域であって、１．０μｍ以上の帯域幅を持つ帯域とすることが好ましく、２μｍの帯域幅を持つ帯域とすることがより好ましく、７μｍの帯域幅を持つ帯域とすることが最も好ましい。

ここで、第２センサ１４で検出する光の波長帯域の帯域幅を２．０μｍ以下とするのは、第２センサ１４で検出する光の波長帯域の帯域幅を２．０μｍより大きくすると、傾きの値をパラメータとして温度を検出することが難しくなるからである。例えば、図１９に示すように、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域以外に、０．８μｍ〜５μｍの帯域の赤外線および６μｍ〜１３μｍの帯域の赤外線を検出する場合、信号値の近似直線の傾きを求めるための波長は、それぞれの波長帯域の中心とすると、２．９μｍ（０．８μｍ〜５μｍの中心）と、９．５μｍ（６μｍ〜１３μｍの中心）とである。また、上記（３）式で、ｘ_１が２．９、ｘ_２が９．５、ｙ_１が、Ｅ_２．９、ｙ_２が、Ｅ_９．５であるとし、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃の各温度について算出した傾きを図２０に示す。図２０に示すように、ピーク前後で同じ傾きの値が生じてしまうため、傾きの値をパラメータとして温度を検出することが難しくなる。

[第４の実施の形態]
＜システム構成＞
以下、本発明の第４の実施の形態に係る光学監視装置について説明する。

図２１に示すように、本発明の第４の実施の形態に係る光学監視装置２１０は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を検出する第１センサ２１２と、略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲の短波長側である略０．８μｍから略２．９μｍまでの帯域の赤外光を検出する第２センサ２１４と、略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲の長波長側である略２．９μｍから略５．０μｍまでの帯域の赤外光を検出する第３センサ２１６と、略０．８μmから略5.0μmまでの帯域の赤外光を検出する第４センサ２１７とを備えている。光学監視装置２１０は、第１センサ２１２からの信号を増幅する増幅部１８と、第２センサ２１４からの信号を増幅する増幅部２０と、第３センサ２１６からの信号を増幅する増幅部２２と、第４センサ２１７からの信号を増幅する増幅部２２３と、増幅部１８、２０、２２、２２３からの信号を切り替えるスイッチ２４と、ＡＤ変換部２６とを備えている。光学監視装置２１０は、第１の演算処理部２８と、第２の演算処理部３０と、外部出力部３２とを備えている。

第１センサ２１２は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を透過するフィルター２１２Ａと、フィルター２１２Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子２１２Ｂとを備えている。

第２センサ２１４は、略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲の短波長側である略０．８μｍから略２．９μｍまでの帯域の赤外光を透過させるフィルター２１４Ａと、フィルター２１４Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子２１４Ｂとを備えている。

第３センサ２１６は、略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲の長波長側である略２．９μｍから略５．０μｍまでの帯域の赤外光を透過させるフィルター２１６Ａと、フィルター２１６Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子２１６Ｂとを備えている。

第４センサ２１７は、略０．８μmから略5.0μmまでの帯域の赤外光を透過させるフィルター２１７Ａと、フィルター２１７Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ２１７Ｂと、フィルター２１７Ａの前に配置された光学レンズ２１７Ｃとを備えている。

また、アレイセンサ２１７Ｂは、予め定められた監視角度（例えば、９０度）で、赤外光を検出しており、アレイセンサ２１７Ｂの検出素子は、予め定められた領域からの赤外光を検出している。

また、光学レンズ２１７Ｃは、１枚以上のレンズで構成されている。なお、光学レンズ２１７Ｃは、アレイセンサ２１７Ｂの広い監視角度に対して、フラットな面にできる限り焦点を結ばせるためには、２枚以上のレンズで構成されていることが望ましい。また、レンズの反射によりロスを少なくする為に、レンズに反射防止膜（ＡＲコート）を蒸着することにより、検出素子の感度を増加させることも可能である。レンズ材料は、サファイア、カルコゲナイドガラス、シリコン、ゲルマニウムなどである。

検出素子２１２Ｂ、２１４Ｂ、２１６Ｂ、及びアレイセンサ２１７Ｂの検出素子は、サーモパイルで構成されているが、ＩｎＡｓＳｂ素子、マイクロボロメータなど、他の光起電力タイプの素子や、抵抗変化を利用したマイクロボロメータ素子、ＰｂＳｅなどの光導電タイプの素子で構成することもある。なお、サーモパイルやマイクロボロメータと比較して、他の素子は、赤外線検出速度が極めて速い。このため、回路構成は同じでも、ＡＤ変換速度を速くする事で、極めて高速に炎を検出することが出来る光学監視装置を構成することが可能となる。

増幅部１８、２０、２２、２２３は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂの電気信号、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂの電気信号、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂの電気信号、及び第４センサ２１７の各検出素子の電気信号をそれぞれ独立して増幅する。

スイッチ２４は、増幅部１８、２０、２２、２２３によって個別に増幅された電気信号を、一定の時間で順次切り替えて一つの電気信号に集約するスイッチ部（図示省略）を含み、当該スイッチ部により一つに集約された電気信号を、当該電気信号の強さに応じて選択的に増幅する。

信号取得部４０は、ＡＤ変換部２６から出力された信号から、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値、及び第４センサ２１７の各検出素子からの電気信号の値を取得する。

補正係数設定部４２は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂ、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂ、及び第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂに対して、センサ間の感度のばらつきを均等化するための補正係数、光学監視装置２１０の個体間の感度のばらつきを均等化するための補正係数、及びオフセット補正を行うための補正係数を事前に設定する。

補正部４４は、信号取得部４０によって取得された、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、及び第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値に対して、補正係数設定部４２によって設定された補正係数を用いて補正を行い、第２の演算処理部３０へ出力する。

平均算出部５０は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１２Ｂからの電気信号の値の移動平均値を、当該検出素子２１２Ｂの信号の監視環境信号値として算出する。また、平均算出部５０は、同様に、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１４Ｂからの電気信号の値の移動平均値を、当該検出素子２１４Ｂの信号の監視環境信号値として算出する。また、平均算出部５０は、同様に、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１６Ｂからの電気信号の値の移動平均値を、当該検出素子２１６Ｂの信号の監視環境信号値として算出する。

変化量算出部５２は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂに対し、補正部４４によって補正された当該検出素子２１２Ｂからの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該検出素子２１２Ｂの信号の監視環境信号値との差を、第一変化量として算出する。また、変化量算出部５２は、同様に、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂに対し、補正部４４によって補正された当該検出素子２１４Ｂからの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該検出素子２１４Ｂの信号の監視環境信号値との差を、第二変化量として算出する。また、変化量算出部５２は、同様に、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂに対し、補正部４４によって補正された当該検出素子２１６Ｂからの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該検出素子２１６Ｂの信号の監視環境信号値との差を、第三変化量として算出する。

異常条件判定部５４は、変化量算出部５２によって算出された検出素子２１４Ｂの第二変化量（０．８μｍ〜２．９μｍの帯域）の値、及び検出素子２１６Ｂの第三変化量（２．９μｍ〜５μｍ）の値に基づいて、異常温度を検知したか否かを判定する。具体的には、異常条件判定部５４は、変化量算出部５２によって算出された検出素子２１４Ｂの第二変化量（０．８μｍ〜２．９μｍの帯域）の値、及び検出素子２１６Ｂの第三変化量（２．９μｍ〜５μｍ）の値から近似直線の傾きを求め、求められた傾きから、当該傾きと温度との関係を用いて、温度を検知する。温度が閾値以上である場合に、異常温度を検知したと判定する。

また、異常条件判定部５４は、変化量算出部５２によって算出された検出素子２１２Ｂの第一変化量（４．５μｍ近傍）の値が閾値Ｅ以上である場合に、炎を検知したと判定する。

異常位置算出部５６は、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、電気信号の値が最大となる検出素子に対して予め定められた位置を、異常温度位置又は火災位置として判定する。

検出素子に対して予め定められる位置は、光学監視装置２１０を設置するときに、位置計測器を用いて、検出素子毎に実空間上の検出位置を計測して設定しておけばよい。

なお、第４の実施の形態に係る光学監視装置２１０の他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
＜変形例＞
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、上記の実施の形態では、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、異常温度位置又は火災位置を判定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。平均算出部５０が、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値についても、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値と同様に、移動平均値を算出してもよい。また、変化量算出部５２が、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子に対し、移動平均値に対するライブ値の変化量を算出し、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値に対する変化量に基づいて、異常温度位置又は火災位置を判定するようにしてもよい。この場合には、変化量が最大値となる検出素子に対して予め定められた位置を、異常温度位置又は火災位置として判定すればよい。

また、上記の実施の形態では、光学監視装置は、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、異常温度位置又は火災位置を判定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。光学監視装置は、アレイセンサ２１７Ｂのブロック毎の電気信号の値に基づいて、異常温度位置又は火災位置を判定するようにしてもよい。この場合には、アレイセンサ２１７Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックに含まれる検出素子の各々によって検出された電気信号の値の平均値を、当該ブロックの値とする。そして、光学監視装置は、ブロックの値が最大値となるブロックに対して予め定められた領域を、異常温度位置又は火災位置として判定すればよい。

また、光学監視装置は、アレイセンサの検出素子毎に、異常温度位置又は火災位置の判定を行うと共に、アレイセンサのブロック毎に、異常温度位置又は火災位置の判定を行うようにしてもよい。

また、第２センサ２１４が、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲の短波長側である略６．０μｍから略９．５μｍまでの帯域の赤外光を検出し、第３センサ２１６が、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲の長波長側である略９．５μｍから略１３．０μｍまでの帯域の赤外光を検出し、第４センサ２１７が、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの帯域の赤外光を検出するようにしてもよい。
この場合、第２センサ２１４のフィルター２１４Ａは、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲の短波長側である略６．０μｍから略９．５μｍまでの帯域の赤外光を透過させる。第３センサ２１６のフィルター２１６Ａは、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲の長波長側である略９．５μｍから略１３．０μｍまでの帯域の赤外光を透過させる。第４センサ２１７のフィルター２１７Ａは、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの帯域の赤外光を透過させる。また、異常条件判定部５４は、変化量算出部５２によって算出された検出素子２１４Ｂの第二変化量（６．０μｍ〜９．５μｍの帯域）の値、及び検出素子２１６Ｂの第三変化量（９．５μｍ〜１３．０μｍ）の値から近似直線の傾きを求め、求められた傾きから、当該傾きと温度との関係を用いて、温度を検知する。温度が閾値以上である場合に、異常温度を検知したと判定する。

また、第２センサ２１４が、略０．８μｍから略２．０μｍまでの帯域の赤外光を検出し、第３センサ２１６が、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの帯域の赤外光を検出し、第４センサ２１７が、略０．８μｍから略１３．０μｍまでの帯域の赤外光を検出するようにしてもよい。
この場合、第２センサ２１４のフィルター２１４Ａは、略０．８μｍから略２．０μｍまでの帯域の赤外光を透過させる。第３センサ２１６のフィルター２１６Ａは、略６．０μｍから略１３．０μｍまでの帯域の赤外光を透過させる。第４センサ２１７のフィルター２１７Ａは、略０．８μｍから略１３．０μｍまでの帯域の赤外光を透過させる。また、異常条件判定部５４は、変化量算出部５２によって算出された検出素子２１４Ｂの第二変化量（０．８μｍ〜２．０μｍの帯域）の値、及び検出素子２１６Ｂの第三変化量（６．０μｍ〜１３．０μｍ）の値から近似直線の傾きを求め、求められた傾きから、当該傾きと温度との関係を用いて、温度を検知する。温度が閾値以上である場合に、異常温度を検知したと判定する。

また、上記の実施の形態では、炎又は異常温度を検知したか否かの判定を行うと共に、炎又は異常温度が検知された位置を判定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、温度の監視を行うと共に、温度が所定の条件を満たす検出素子に対して予め定められた位置を、温度が所定の条件を満たす位置として判定するようにしてもよい。

１０ 光学監視装置
１２ 第１センサ
１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ フィルター
１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂ アレイセンサ
１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃ 光学レンズ
１４ 第２センサ
１６ 第３センサ
１８、２０、２２ 増幅部
２４ スイッチ
２６ ＡＤ変換部
２８ 第１の演算処理部
３０ 第２の演算処理部
３２ 外部出力部
４０ 信号取得部
４２ 補正係数設定部
４４ 補正部
４６Ａ 警報表示部
４６Ｂ 警報出力部
５０ 平均算出部
５２ 変化量算出部
５４ 異常条件判定部
５６ 異常位置算出部
５８ 距離情報取得部
６０ 補正係数取得部
６２ 変化量修正部
６４ 異常規模判定部
６６ 反映判定部
６８ 異常再判定部
７０ 回数判定部
７２ 警報制御部
７６ 異常出力部
８０ 消火装置制御部

Claims (9)

1. 炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過させる第１帯域フィルター、
   略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲内であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第２帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルター、及び
   略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲内であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第３帯域の赤外光を透過させる第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
   前記複数の帯域フィルターの各々に対して設けられた、前記帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する検出素子を含む検出部であって、前記複数の帯域フィルターの少なくとも１つ又は全てに対して設けられた検出素子は、２次元状に配列されたアレイセンサとして構成されている検出部と、
   前記検出部の各検出素子によって検出された電気信号の何れか複数の値に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行うと共に、前記温度が所定の条件を満たす検出素子、又は前記炎若しくは異常温度を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた位置を、前記温度が所定の条件を満たす位置、又は炎若しくは異常温度が検知された位置として判定する判定部と、
   を含む光学監視装置。
2. 炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過させる第１帯域フィルター、
   略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲内の短波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第２帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルター、及び
   略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲内の長波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第３帯域の赤外光を透過させる第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
   前記複数の帯域フィルターの各々に対して設けられた、前記帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する検出素子を含む検出部であって、前記複数の帯域フィルターの少なくとも１つ又は全てに対して設けられた検出素子は、２次元状に配列されたアレイセンサとして構成されている検出部と、
   前記検出部の各検出素子によって検出された電気信号の何れか複数の値に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行うと共に、前記温度が所定の条件を満たす検出素子、又は前記炎若しくは異常温度を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた位置を、前記温度が所定の条件を満たす位置、又は炎若しくは異常温度が検知された位置として判定する判定部と、
   を含む光学監視装置。
3. 炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過させる第１帯域フィルター、
   略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲内の短波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第２帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルター、及び
   略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲内の長波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第３帯域の赤外光を透過させる第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
   前記複数の帯域フィルターの各々に対して設けられた、前記帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する検出素子を含む検出部であって、前記複数の帯域フィルターの少なくとも１つ又は全てに対して設けられた検出素子は、２次元状に配列されたアレイセンサとして構成されている検出部と、
   前記検出部の各検出素子によって検出された電気信号の何れか複数の値に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行うと共に、前記温度が所定の条件を満たす検出素子、又は前記炎若しくは異常温度を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた位置を、前記温度が所定の条件を満たす位置、又は炎若しくは異常温度が検知された位置として判定する判定部と、
   を含む光学監視装置。
4. 炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、
   略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲内であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第２帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルター、
   略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲内であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第３帯域の赤外光を透過させる第３帯域フィルター、及び
   所定の帯域の赤外光を透過する第４帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
   前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子と、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子と、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子と、前記第４帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第４検出素子が２次元状に配列されたアレイセンサと、を含む検出部と、
   前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行い、
   前記温度が所定の条件を満たす場合、又は前記炎若しくは異常温度を検知したと判定した場合、前記アレイセンサの各第４検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、前記温度が所定の条件を満たす位置、又は炎若しくは異常温度が検知された位置を判定する判定部と、
   を含む光学監視装置。
5. 炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、
   略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲内の短波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第２帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルター、
   略０．８μｍから略５．０μｍまでの範囲内の長波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第３帯域の赤外光を透過させる第３帯域フィルター、及び
   所定の帯域の赤外光を透過する第４帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
   前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子と、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子と、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子と、前記第４帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第４検出素子が２次元状に配列されたアレイセンサと、を含む検出部と、
   前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行い、
   前記温度が所定の条件を満たす場合、又は前記炎若しくは異常温度を検知したと判定した場合、前記アレイセンサの各第４検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、前記温度が所定の条件を満たす位置、又は炎若しくは異常温度が検知された位置を判定する判定部と、
   を含む光学監視装置。
6. 炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、
   略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲内の短波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第２帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルター、
   略６．０μｍから略１３．０μｍまでの範囲内の長波長側の帯域であって、帯域幅が０．２μｍ以上である第３帯域の赤外光を透過させる第３帯域フィルター、及び
   所定の帯域の赤外光を透過する第４帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
   前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子と、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子と、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子と、前記第４帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第４検出素子が２次元状に配列されたアレイセンサと、を含む検出部と、
   前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行い、
   前記温度が所定の条件を満たす場合、又は前記炎若しくは異常温度を検知したと判定した場合、前記アレイセンサの各第４検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、前記温度が所定の条件を満たす位置、又は炎若しくは異常温度が検知された位置を判定する判定部と、
   を含む光学監視装置。
7. 前記検出部は、前記アレイセンサに対して配置される光学レンズを備える請求項１〜請求項６の何れか１項記載の光学監視装置。
8. 前記光学レンズは、カルコゲナイドガラス、シリコン、ゲルマニウム、又はサファイヤで形成されている請求項７記載の光学監視装置。
9. 前記検出素子は、サーモパイル、ＩｎＡｓＳｂ素子、又はマイクロボロメータで構成されている請求項１〜請求項８の何れか１項記載の光学監視装置。

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