JP2951722B2 - サーマルイメージャのための試験装置 - Google Patents

サーマルイメージャのための試験装置

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JP2951722B2 JP2512905A JP51290590A JP2951722B2 JP 2951722 B2 JP2951722 B2 JP 2951722B2 JP 2512905 A JP2512905 A JP 2512905A JP 51290590 A JP51290590 A JP 51290590A JP 2951722 B2 JP2951722 B2 JP 2951722B2
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/52—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using comparison with reference sources, e.g. disappearing-filament pyrometer
    • G01J5/53—Reference sources, e.g. standard lamps; Black bodies

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、サーマルイメージャ（thermal imager）の
ための試験装置とサーマルイメージャの試験方法に関す
る。
サーマルイメージャの試験方法と試験装置が先行技術
で公知である。この試験方法と試験装置は、一般的に、
特殊目的の実験室内の温度調整され、且つ実質的に非通
気性の環境への連絡手段を必要とする。この試験方法と
試験装置は、最小分解可能温度差（minimum resolvable
temperature difference）（MRTD）と最小検出可能温
度差（minimum detectable temperature difference）
（MDTD）とに関してイメージャを試験するために使用さ
れることが可能である。
典型的な先行技術の試験装置は、サーマルイメージャ
による視像のための、普通は五つ以上である、１組のパ
ターンプレートを組み入れる。各々のプレートは各々の
パターンを有し、これらのパターンの空間周波数は異な
っている。使用時には、これらのプレートが、普通はペ
ルティエデバイス（Peltier device）である加熱／冷却
デバイスに接続された高放射率プレートから成る加熱／
冷却要素の前方に、一度に一つずつ置かれる。そうした
複数の高放射率プレートは、厳密に言えばその放射率が
１より僅かに低いにも拘わらず、一般的に「黒体」と呼
ばれる。加熱／冷却要素は、最初に、周囲温度に対比し
て熱いパターンプレートを通して視像され、その次に、
周囲温度に対比して冷たいパターンプレートを通して視
像される。これらの温度は手動で調節される。
従って、各々のプレートが２回視像され、その試験は
時間浪費的である。「MRTD又はMDTD」対「空間周波数」
の曲線が得られるが、しかし、試験は、そのサーマルイ
メージャが合格であるか不合格であるかの迅速な評価を
与えない。しかし、最も制限的な要因は、温度調整さ
れ、且つ非通気性の実験室環境内で試験を行う必要性で
ある。これに加えて、先行技術の方法は、使用の前にそ
のシステムを較正するために、放射計の使用を含む高価
な装置を必要とする。この分野において実際的な試験が
行われることを可能にするために使用可能な先行技術の
装置又は方法はない。
サーマルイメージャを試験するための代替の装置と方
法とを提供することが、本発明の目的である。
本発明は、 ａ） その視像要素（32）が、同じ空間周波数の別々の
パターンを有する第１と第２の熱放射領域（P0、P1）を
有し、且つ ｂ） その装置が、サーマルイメージャによって視像さ
れる時に、第１と第２の熱放射領域（P0、P1）のどちら
か一方が背景温度を上回り、その他方が背景温度を下回
るように観測可能であるように、第１と第２の熱放射領
域（P0、P1）の有効温度を変化させるための制御手段
（14、40、20、50）も含むことを特徴とする、視像要素
（32）を含むサーマルイメージャのための試験装置を提
供する。
本発明は、二つ以上のパターンの観測によって、サー
マルイメージャ性能の迅速な評価が行われることを可能
にするという利点を与える。適切な場合には、これらの
パターンは同時に視像されてよい。或いは、これらの各
パターンが迅速に連続的に視像されてもよく、これらの
パターンは必要に応じて自動的に視野の中に置かれる。
本発明は、先行技術に比べて減少した大きさと低減した
コストを伴った構成が可能であり、温度調整され、且つ
実質的に非通気性の実験室環境内で使用されることを必
要としない。
好ましい実施例では、一定の範囲の空間周波数とそれ
に関連した温度差とに亙ってイメージャ性能を試験する
ために、追加の複数の熱放射領域が視像要素上に設けら
れる。
本発明は、第１の熱放射領域とそれ以外の熱放射領域
との間の一定不変の温度差を伴って構成されてもよい。
これは、サーマルイメージャ性能のGO−NOGO試験が非常
に簡単且つ迅速に行われることを可能にする。
本発明は、予め決められたパーセントだけ温度差を増
大させるための回路構成を含むことも可能である。これ
は、イメージャが部分機能的であるか又は非機能的であ
るかを評価するために、厳密性が劣る第２の試験が行わ
れることを可能にする。
本発明は、各々の熱放射領域の有効温度がそれによっ
て手動で調節されることが可能な手段を含む。これは、
十分なMRTD又はMDTD試験が先行技術の場合よりも迅速に
行われることを可能にする。
視像要素は、複数の熱放射領域を画定するために複数
のパターンが切り抜かれたパターンプレートであってよ
い。これらのパターンの有効温度は、これらのパターン
を通して視像されることが可能な熱放射要素によって与
えられるだろう。
本発明は、第１の熱放射要素が、更に別の熱放射要素
がその上に装着され、且つこれらの要素の温度がそれに
関して調整される主プレートの一部を形成するように作
られ得る。これは、比較的高レベルの熱安定性を有する
装置を与え、従って、不安定な環境内でのその装置の使
用を容易にする。
これらの熱放射領域は同様の構造に作られ、同様の方
向に向けられることが好ましい。これは、方向に応じて
変化する分解能を有するイメージャに対して試験が行わ
れることを可能にする。
本発明は、熱安定性を改善するために容器内に装着さ
れてもよい。この実施例では、その装置がそれを通して
視像されることが可能な熱集束手段の焦点面に、その装
置が配置される。
もう１つの側面では、本発明は、 ａ） その放射が、同じ空間周波数を示すために両方と
もパターンが付けられている第１と第２の熱放射領域
（P0、P1）によって放射され、且つ ｂ） その方法が、第１と第２の熱放射領域（P0、P1）
が共通の背景温度に関して互いに反対のコントラストを
伴って識別可能であるように、第１と第２の熱放射領域
の有効温度を調節することを含むことを特徴とする放射
を受けるためにサーマルイメージャを配置することを含
むサーマルイメージャの試験方法を提供する。
本発明は、その方法が先行技術よりも遥かに単純であ
り、従って試験を行うのに要する時間を著しく減少させ
るという利点を与える。第２の利点は、温度調整され、
且つ実質的に非通気性である実験室環境の外側でその方
法を使用して、有効な実地試験を行うことが可能である
ということである。
この方法は、幾つか熱放射領域からの放射を同時に受
け取るためにサーマルイメージャを配置することを含ん
でよい。これは、イメージャ性能の評価が広範囲の空間
周波数とそれに対応する温度差とに亙って拡張されるべ
きことを規定する。追加の複数の熱放射領域は、第１と
第２の領域の空間周波数よりも高い空間周波数を有する
ことが好ましい。
この方法は、第１の熱放射領域の有効温度の手動調節
を含んでもよく、それ以外の放射領域の有効温度は、第
１の熱放射領域の有効温度に対比して決定される。これ
は、サーマルイメージャ性能のGO−NOGO試験が迅速に遂
行されることを可能にする。
この方法は、各々の熱放射領域の有効温度の独立した
調節を含んでもよい。これは、先行技術で可能であるよ
りも迅速に、十分なMRTD又はMDTD試験が行われることを
可能にする。
この方法は、全て同様の構造に作られ、且つ同様の方
向に向けられているパターンの観測を含んでよい。
本発明が更に十分に理解され得るために、本発明の実
施例が、次の添付図面を参照して、単に実施例として以
下で説明されるだろう。
図１は、本発明のサーマルイメージャ試験装置の概略
図である。
図２は、図１の装置に組み込まれたMRTDパターンプレ
ートの平面図である。
図３は、一般的な４スロットのパターンの概略図であ
る。
図４は、図１の装置の主プレートコンポーネントの温
度を制御するための回路を示す概略図である。
図５は、図１の装置の補助コンポーネントを制御する
ための回路を示す概略図である。
図６は、典型的なサーマルイメージャの場合における
「ターゲット空間周波数」に対する「MRTD」のグラフで
ある。
図７は、別のMRTDパターンプレートの平面図である。
図８は、MDTDパターンプレートの平面図である。
図９は、本発明の別のサーマルイメージャ試験装置の
概略図である。
図10は、図９の装置の第１の黒体コンポーネントの温
度を制御するための回路を示す概略図である。
図11は、図９の装置の補助コンポーネントの温度を制
御するための回路を示す概略図である。
図１を参照すると、本発明のサーマルイメージャ試験
装置10の断面が概略的に示されている。サーマルイメー
ジャ試験装置10は次のコンポーネント、即ち、ヒートシ
ンク12と、主プレートのペルティエ加熱器冷却器デバイ
ス（以下「ペルティエデバイス」と略称する）14及び16
と、主プレート18と、黒体ペルティエデバイス20、22及
び24と、小型補助黒体プレート26、28及び30と、この場
合にはパターンプレート32である視像要素とを含む。
黒体と言われるこれらのコンポーネントは、実際には
１の放射率が得られないが故に、事実上は本当の黒体に
近似したものである。これらの黒体は全て、熱伝導性材
料から製造され、0.95以上の放射率を与えるために被覆
される。これらの黒体コンポーネント全ては実質的に同
一の反射率を有する。
ヒートシンク12は厚さ7mmの銅シートから製造され、
１つの表面12aに固定された冷却フィン（図示されてい
ない）を有する。ヒートシンク12は、熱伝導性材料から
製造され、大きな熱容量を有する。従って、その温度は
比較的緩慢に変化し、その表面全体に亙って実質的に均
一である。
ペルティエデバイス14と16は、主プレート18の表面18
aと、面12aの反対側のヒートシンク面12bとに取り付け
られる。ペルティエデバイス14と16は、主プレート18の
温度を制御するために使用される熱電デバイスであり、
従って、良好な熱接触を与えるようなふうにヒートシン
ク12と主プレート18との両方に取り付けられなければな
らない。実際には、主プレート18の温度がその表面全面
に亙って実質的に一定不変であることを確保するため
に、二つ以上のペルティエデバイスが必要とされてもよ
いが、しかし、平易性のために図には二つだけが示され
ている。ペルティエデバイス14,16は後述される回路に
よって制御される。
主プレート18は、面18aの反対側に熱放射面18bを有す
る。プレート18は、面18b全面に亙って実質的に一定不
変な温度を与える。妥当な厚さの良好な熱伝導体であ
る。面18bの一つの小さな区域34が、黒体として使用さ
れ、従って、高反射率塗料で塗装される。
黒体ペルティエデバイス20、22及び24は、主プレート
18の面18bに取り付けられる。これらは、良好な熱接触
を与えるようなふうに取り付けられる。これらは、主プ
レート18の温度に対比して黒体26、28及び30の温度を制
御するために使用される。各々のペルティエデバイス2
0、22及び24は、後述される別々の回路によって制御さ
れる。
補助黒体プレート26、28及び30は、厚さ1.5mmの銅シ
ートから製造される。各々の黒体プレート26、28又は30
は、良好な熱接触を与えるようなふうに、対応するペル
ティエデバイスに取り付けられる。プレート26から30
は、高い反射率を与えるために被覆され且つ共面であ
る。別々の下部表面26bから30bを有する。その個々の温
度が、各々の面26bから30b全面に亙って実質的に一定不
変であること、即ち、±0.01℃又は±0.5％のどちらか
大きい方の範囲内であることが重要である。
パターンプレート32は、厚さ1.5mmのアルミニウムシ
ートから製造される。パターンプレート32は、共面の表
面26bから30bの2mm下方の位置において、断熱支持体
（図示されていない）上に保持される。パターンプレー
ト32は上部表面32aと下部表面32bを有する。表面32aは
反射性であり、表面32bは高反射率を与えるために被覆
される。
さて、更に図２を参照すると、パターンプレート32の
下部表面32bが概略的に示されている。パターンプレー
ト32は、そのプレートに切り抜かれた４つのスロット付
きのパターンP0、P1、P2及びP3を有する。各々のパター
ンは同様の（スロット付きの）構造であり、同様の方向
（スロット方向）に方向付けられている。組み立てられ
た装置10に関するパターンの位置が、パターンP0からP3
が夫々表面34及び表面26bから30bの下に位置することを
規定する。黒体プレート34と26から30の各々は、パター
ンP0からP3の中の対応する一つのパターンを通して見ら
れる時に、その視野を占める。パターンプレートの下部
表面32bは、試験下のサーマルイメージャによる視像の
ための試験シーン（test scene）を与える。パターンP0
からP3の各々は、その領域を通過する放射に対応する有
効温度を有する熱放射領域である。この有効温度は、パ
ターンの下に位置する各々の黒体の温度から僅かしか異
ならないだろう。パターンプレート32の残り部分は、背
景温度を与える。
さて、更に図３を参照すると、一般パターンＰが一定
の比率で示される。パターンP0からP3の各々は、パター
ンプレート32に切り抜かれた４つのスロットから成り、
パターンＰの一般形状である。即ち、各々のスロットは
幅ｘを有し、隣り合うスロットの間の間隔もｘである。
従って、そのパターンの全幅は7xである。各スロット
は、Ｌ＝7xである時に長さＬである。従って、パターン
Ｐの全体寸法は辺7xの２乗の寸法である。この実施例で
は、次のｘの値が使用される。即ち、P0とP1ではｘ＝2.
5mmであり、P2ではｘ＝1mmであり、P3ではｘ＝0.8mmで
ある。
さて、図４を参照すると、サーボループの形の温度制
御回路40が示されている。回路40は、主プレート18の温
度を制御するために使用される。前述された諸部品は同
様の参照番号を付けられる。この回路は、ヒートシンク
12と主プレート18とに別々に取り付けられた二つの熱電
対42、44を含む。ヒートシンク熱電対42は、ヒートシン
クの温度THに対応する出力電圧VTHを生じさせる。同様
に、主プレート熱電対44は、主プレートの温度T0に対応
する出力電圧VT0を生じさせる。二つの出力電圧VTHとV
T0は差動増幅器46に入力され、差動増幅器46からの出力
電圧△VT0は、ヒートシンク12と主プレート18との間の
温度差に対応する。差動増幅器46からの出力△VT0は、
第２の差動増幅器48に入力される。差動増幅器48への第
２の入力は、△VT0の望ましい値、即ち（△VT0）requ.
を与えるように調節された可変ポテンショメータ49によ
って与えられる。差動増幅器48は、パワー増幅器（図示
されていない）を経由して直列のペルティエデバイス14
と16に送り込まれる出力信号VPを与える。増幅器48は、
その出力△VT0と（△VT0）requ.とが等しくなるまでペ
ルティエデバイス14と16を駆動し、その時点では増幅器
48の出力VPはゼロである。ペルティエデバイス14と16
は、増幅器出力VPが符号を変える時に、加熱から冷却
へ、又は冷却から加熱へと変化する。
さて、図５を参照すると、黒体26の温度を制御するた
めの更に別の温度制御回路50が概略的に示されている。
既に説明された諸部品は同様の参照番号で示されてい
る。この回路は、黒体26に取り付けられた熱電対52を組
み入れている。黒対熱電対52は、黒体26の温度に対応す
る出力電圧VT1を生じさせる。出力電圧VT1は差動増幅器
54に入力される。増幅器54は、主プレート熱電対44の電
圧VT0を第２の入力として受ける。増幅器54は、主プレ
ート18と黒体26との間の温度差ΔT1に対応する出力電圧
△VT1を生じさせる。この出力電圧△VV1は、第２の差動
増幅器56に入力される。増幅器56への第２の入力は、事
前設定されたレベルで、即ち、求められる温度差（Δ
T1）requ.に対応する電圧（△VT1）requ.で与えられ
る。増幅器56は、パワー増幅器（図示されていない）を
経由してペルティエデバイス20に送り込まれる出力を与
える。ペルティエデバイス20内を流れる電流は、主プレ
ート18と黒体26の間の望ましい温度差が接近させられる
ような黒体26の温度変化を引き起こす。
回路50に類似した別々の温度制御回路が黒体28と30に
設けられる。これらの回路の場合には、第２の差動増幅
器に入力される事前設定値は、各々に（△VT2）requ.と
（△VT3）requ.である。その電圧は、黒体28及び30と主
プレート18との間の温度差（△T2）requ.及び（△T3）r
equ.に対応する。
本発明が使用される仕方に関する以下の説明では、
「パターンの温度」は、そのパターンの４つのスロット
を通して視像された黒体の温度を意味すると理解され
る。
主プレート18の温度T0は、ポテンショメータ49の調節
によって設定される。温度制御回路50は、黒体26、28及
び30の温度と、従ってパターンP1、P2及びP3の温度と
が、主プレート18の温度に従属することを可能にする。
温度制御回路40及び50は次の温度を与えるよう設定され
る。
パターンP0での温度:T0 パターンP1での温度:T0＋ΔT1 パターンP2での温度:T0＋△T2 パターンP3での温度:T0＋△T3 回路40が、後述されるであろうようにポテンショメー
タ49によって正確に調節される時には、T0と（T0＋Δ
T1）は放射計上のゼロ（Ｒ）に関して等間隔にあり、即
ち、 である。
放射計上のゼロは、熱写真装置を通して視像される時
にパターンプレート32から識別できない。あらゆるパタ
ーンＰの温度である。これは、パターンＰのスロットを
通過して出てくる放射がパターンプレート32からの放射
と同等である時に生じる。従って、パターンプレート温
度は、パターンP0からP3のための背景温度を与える。
熱写真装置の熱分解能は、所与の空間周波数における
最小分解可能温度差（MRTD）という表現で一般的に定義
される。又は、更に一般的には、MRTDが空間周波数に依
存しているが故に、幾つかのそうした値による。最悪の
場合には、所与の熱写真システムにとって受け入れ可能
なMRTDは、第１の空間周波数（パターンP0及びP1）では
MRTD1と定義され、第２の空間周波数（パターンP2）で
はMRTD2と定義され、第３の空間周波数（パターンP3）
ではMRTD3と定義され、その後で、等式（１）から、当
然の結果として次式が得られる。
これに加えて、当然の結果として、事前設定される温
度差は、正しく設定される時に、 ΔT1＝MRTD1＋MRTD1 △T2＝MRTD1＋MRTD2 △T3＝MRTD1＋MRTD3 に対応する。
本発明のこの実施例の場合には、次の温度差が設定さ
れる。
ΔT1＝0.1℃ △T2＝0.3℃ △T3＝1.0℃ 本発明のこの実施例は、数キロメートル離れて対象を
観測するために通常に使用されるサーマルイメージャを
試験するのに適するように設計される。このサーマルイ
メージャは無限遠に焦点を合わせられ、観測下の熱シー
ン（thermal scene）からの放射は平行であると仮定さ
れる。従って、装置10は、パターンプレート32の前方
の、この場合には1.8mである適切な焦点距離のゲルマニ
ウムレンズを有する保護容器内に配置される。熱放射は
装置10からレンズを通過して進み、試験下のサーマルイ
メージャの開口上に入射する時には実質的に平行であ
る。
装置10は次の仕方で使用される。観測者が冷たい四つ
の線条のパターンとしてパターンP0を識別可能になる丁
度その時まで、観測者が、ポテンショメータ49と、従っ
て主プレート18と黒体34との温度T0とを調節する。標準
的な場合のように、より熱い対象をより冷たい対象より
も示すサーマルイメージャの場合には、パターンP0は、
背景に対比して四つの暗い線条として現れるだろう。こ
の場合に、P1が、背景に対比してより明るい四つの線条
として現れるべきであり、単に識別可能であるべきであ
る。
これは、放射計上のゼロが正しく位置決めされるべき
ことを規定する。P2とP3は、より高い空間周波数におい
てP1に類似しているべきである。その後で、観測者は、
そのサーマルイメージャが試験に合格したか否かを判別
するために、既に設定されているいずれの基準をも使用
することが可能である。そうした基準は、分解可能なパ
ターン面積のパーセント又は分解可能な線条の数に関連
してもよい。
本発明の別の実施例は、サーマルイメージャが標準的
な試験に不合格である時に使用するための追加の特徴を
含む。スイッチが入れられた時に全ての事前設定した温
度差ΔT1、△T2及び△T3が10％だけ増大させられるよう
に、そのスイッチが適切な回路構成と共に備えられる。
そのサーマルイメージャが、その調節された温度におい
て装置10を使用して再試験される。その再試験が成功で
あれば、そのサーマルイメージャは働いてはいるが本来
の感度ほどには敏感ではないという認識をもって、その
サーマルイメージャが使用されてよく、メンテナンスが
手配されることができる。そのサーマルイメージャが再
試験に不合格であるならば、その時には、その大半の場
合には、そのサーマルイメージャが使用前に修理される
べきである。
前述のように、MRTDは空間周波数に依存している。さ
て、図６を参照すると、「MRTD」対「空間周波数」の曲
線60の一例がグラフの形で示されている。本発明を用い
て試験されるべき特定のタイプのイメージャのいずれの
場合も、この曲線60が先行技術の機器と装置を使用して
測定される。その後で、この曲線60は、本発明において
使用するための適切な空間周波数と温度差を選択するた
めに使用される。この曲線60は、MRTDが空間周波数の増
大と共に増大することを示している。即ち、シーンの特
徴がより微細になればなるほど、その特徴の識別を可能
にするために、より大きな温度差が必要になる。
さて図７を参照すると、別のパターンプレート70が一
定の比率で示されている。四つのスロットパターンの各
々が水平方向と垂直方向に反復され、従って、分解能が
１度に二つの直交方向に試験されることを可能にする。
これに加えて、サーマルイメージャの分解能が開口の中
心において最高であることが予測可能であるが故に、最
も高い周波数のパターンP4′が中心に位置する。
本発明は、パターンプレート上の任意の位置に、任意
の設計の、任意の適切な数のパターンによって作られて
よい。パターンの最小数は同一周波数の二つである。し
かし、これは曲線60上の１つの点に関する情報だけを与
えるに過ぎないであろうが故に、本発明のこの形態は実
際には殆ど使用されないだろう。パターンプレート70の
形状は、多くの用途のための好ましい実施例である。そ
れは、四つの空間周波数の各々における二つの直交方向
の分解能を試験する。試験装置10は、MRTDに加えて、最
小検出可能温度差（MDTD）の試験に使用されてもよい。
さて、第８図を参照すると、MDTD試験に適したパター
ンプレート80が一定の比率で示されている。パターンプ
レート80は、４スロットパターンの場所においてパター
ンプレートに切り抜かれた異なった大きさの１組の円形
穴C0とC1、C2、C3とC4を有する。試験装置10の温度は、
パターンプレート32と70に関して前述されたように選択
されるだろう。その試験は類似の仕方で行われるだろ
う。
前述のように、上記の実施例は、数キロメートル離れ
て対象を観測するため設計されたイメージャと共に使用
するのに適している。異なったレンジ（ranges）のイメ
ージャと共に試験装置10を使用するためには、パターン
プレート32、70、80の前方に置かれたゲルマニウムレン
ズを変換することが必要なだけである。この代わりに、
変更された空間周波数を有する異なったパターンプレー
トが使用されてもよい。これに加えて、事前設定温度差
が適切に設定される。
従って、これまでに説明されたパターンプレート32、
70、80は、非常に高品質で実質的に無収差のゲルマニウ
ムレンズの使用を必要とする。そうしたレンズは非常に
高価であり、装置全体のコストの大きな部分を占めるだ
ろう。パターンがレンズ視野の中心に位置させられる時
にだけパターンが視像される場合には、品質の劣ったレ
ンズが使用されてよい。例えば、様々なパターンをレン
ズ視野の中心に迅速に連続して位置決めするためにモー
タ駆動装置やその類似物が使用される別の実施例（図示
されていない）が、構成されてもよい。各々のパターン
が、例えば１秒間のような短時間に亙ってレンズ視野の
中心に保持される。これらの実施例の操作は、行われる
べき追加の制御や調節がないが故に、高品質レンズを持
つ同等の実施例の操作と類似している。品質の劣るゲル
マニウムレンズの使用は、レンズに対するパターンの移
動に必要な追加のコンポーネントを考慮に入れてさえ
も、そうした実施例のコストを大きく低減させるだろ
う。
さて図９を参照すると、本発明の別の実施例100の断
面が概略的に図示されている。装置10と共通の諸部品
は、１を前に付けた同様の参照番号で示される。サーマ
ルイメージャ試験装置100は次のコンポーネント、即
ち、ヒートシンク112と、四つのペルティエデバイス13
6、120、122、124と、四つの黒体プレート138、126、12
8、130と、パターンプレート132とを含む。ペルティエ
デバイス136、120、122、124は、良好な熱接触を与える
ようなふうにヒートシンク表面112bに取り付けられる。
各々のペルティエデバイス136、120、122、124は、後述
される別々の回路によって制御される。各々の黒体プレ
ート138、126、128、130は、良好な熱接触を与えるよう
なふうに、対応するペルティエデバイス136、120、12
2、124に取り付けられる。黒体プレート138、126、12
8、130は、別々の下部表面138b、126b、128b、130bを有
し、これらの下部表面は共面であり、高反射率を与える
ために被覆される。パターンプレート132は、パターン
プレート32と同一である。パターンプレート132は、共
面表面138b、126b、128b、130bの2mm下の位置におい
て、断熱支持体（図示されていない）上に保持される。
パターンプレート132の位置は、パターンP0からP3が表
面138b、126b、128b、130b夫々の下に位置することを規
定する。
さて図10を参照すると、サーボループの形の温度制御
回路140が概略的に示されている。装置100と共通な諸部
品は同様の参照番号が付けられ、回路40の部品と同等の
部品は１を前に付けた同様の参照番号で示される。二つ
の熱電対142、144がヒートシンク112と黒体プレート138
に別々に取り付けられる。熱電対142は、ヒートシンク1
12の温度THに対応する出力電圧VTHを生じさせる。同様
に、熱電対144は、黒体プレート138の温度T0に対応する
出力電圧VT0を発生させる。これらの二つの電圧VTHとV
T0は、差動増幅器146に入力される。増幅器146は、ヒー
トシンク112と黒体プレート138の間の温度差に対応する
出力電圧△VT0を生じさせる。出力電圧△VT0は、第２の
差動増幅器148に入力される。増幅器148への第２の入力
は、△VT0の求められる値（△VT0）requ.を与えるため
に調節されている可変ポテンショメータ149によって与
えられる。第２の増幅器148は、パワー増幅器（図示さ
れていない）を経由してペルティエデバイス136に送り
込まれる出力VPを与える。増幅器148は、その出力△VT0
と（△VT0）requ.とが概ね等しく、且つその出力VPがゼ
ロに接近するまで、ペルティエデバイス136を駆動す
る。この配置は前述された回路40と同等である。
さて更に図11を参照すると、黒体126の温度を制御す
るための更に別の温度制御回路150が概略的に示されて
いる。装置100と共通な部品は同様の参照番号が付けら
れ、回路50の部品と同等の部品は１を前に付けた同様の
参照番号で示される。熱電対152が黒体プレート126に取
り付けられ、黒体プレート126の温度T1に対応する出力
電圧VT1生じさせる。電圧VT1第１の差動増幅器154に入
力される。黒体138の熱電対144の電圧VT0も増幅器154に
入力される。増幅器154は、黒体138と126の間の温度差
ΔT1に対応する出力電圧△VT1を生じさせる。出力電圧
△VT1は、第２の差動増幅器156に入力される。増幅器15
6への第２の入力は、求められる温度値（ΔT1）requ.に
対応する事前設定レベル（△VT1）requ.で与えられる。
増幅器156は、パワー増幅器（図示されていない）を経
由してペルティエデバイス120に送り込まれる出力を与
える。この増幅器は、求められる温度差（△TT1）requ.
が得られ且つ維持されるようにペルティエデバイス120
を駆動する。この配置は前述された回路50と同等であ
る。
回路150に類似した別々の温度制御回路が、黒体128、
130に対して与えられる。これらの回路の場合には、第
２の差動増幅器に入力される事前設定値は各々に（△V
T2）requ.と（△VT3）requ.である。これらの電圧は、
黒体128、130と黒体138との間の温度差（△T2）requ.と
（△T3）requ.とに対応する。
装置100は、主プレート18上の黒体区域34の位置をと
る黒体138を用いて、装置10と同一の仕方で作動させら
れる。主プレート18の同等物の欠如の故に、不安定な環
境内での装置100の温度安定性は、装置10の温度安定性
よりも劣る。これは装置100の嵩高さを低減させるが、
熱時定数の減少の故に使用を幾分かより困難にする。し
かし、これは結果的に電力消費を低減させ、従って、可
搬形の実施例の場合にはより小型のバッテリーパックが
使用されることを可能にする。
更に別の実施例（図示されていない）が、GO−NOGO試
験に加えて十分なMRTD測定（例えば図６参照）に使用す
るために作られてもよい。行われるべきMRTD測定の場合
には、P0黒体の温度に関した装置内の各々の補助黒体の
温度は、手動によって調節可能でなければならない。従
って、図４と図10に例示される種類の温度制御回路が、
各補助黒体毎に必要である。そうした回路の各々毎に、
第１の熱電対がP0黒対に取り付けられ、第２の熱電対が
個々の補助黒体に取り付けられる。その後で、P0黒体と
個々の補助黒体との間の温度差が、回路40と回路140に
関して説明されたように、ポテンショメータを用いて手
動で調節されることが可能である。その後で、得られた
MRTD値が一連のディジタルディスプレー上に表示され
る。
十分なMRTD測定は次の仕方で行われる。先ず最初に、
適切なMRTD規準に従って、パターンプレートに対比して
冷たい四つのスロットが観察可能になる丁度その時まで
P0の温度を調節する。その次に、適切なMRTD規準に従っ
て、パターンプレートに対比して熱い四つのスロットが
観測可能になる丁度その時までP1の温度を調節する。従
って、同じ空間周波数の二つのパターンP0とP1を放射計
上のゼロの互いに反対側に観測することが可能である。
ところが、これが成り立たない場合には、この位置を得
るために、パターンP0とP1の何方か又は両方の温度を再
調節してよい。その後で、P0とP1を等しく可視状態に維
持しながら、更に別のパターンが適切なMRTD基準に従っ
て可視化されることが可能になるまで、前記パターンの
温度を同一の仕方で調節する。P0黒体と個々の補助黒体
との間の温度差を、前述のようにMRTD値を計算するため
に使用してもよい。その後で、MRTD値を一連のディジタ
ルディスプレーから読み取る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−79323（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−91027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−120832（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−4022（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01J 5/00 - 5/62 ＷＰＩ／Ｌ

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ａ） その視像要素（32）が、同じ空間周
    波数の別々のパターンを有する第１と第２の熱放射領域
    （P0、P1）を有し、且つ ｂ） その装置が、サーマルイメージャによって視像さ
    れる時に、第１と第２の熱放射領域（P0、P1）のどちら
    か一方が背景温度を上回り、その他方が背景温度を下回
    るように観測可能であるように、第１と第２の熱放射領
    域（P0、P1）の有効温度を変化させるための制御手段
    （14、40、20、50）も含むことを特徴とする、視像要素
    （32）を含むサーマルイメージャのための試験装置。
  2. 【請求項２】ａ） 前記制御手段（14、40、20、50）
    が、各々の熱放射領域（P0、P1）毎に、各々の制御要素
    （14、20）と、前記制御要素（14、20）の温度を調節す
    るための手段（40、50）とを含み、且つ ｂ） 各々の制御要素（14、20）が各々の熱放射領域
    （P0、P1）の有効温度を制御する ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記視像要素（32）が、別々の制御手段
    （22、24）によって制御される有効温度を有する追加の
    複数の熱放射領域（P2、P3）を有することを特徴とする
    請求項１又は２に記載の装置。
  4. 【請求項４】複数の熱放射領域（P0、P1、P2、P3）が同
    時に視像されることが可能であることを特徴とする請求
    項１から３のいずれか一項に記載の装置。
  5. 【請求項５】制御要素温度を調節するための手段（40、
    50）が、複数の熱放射領域（P0）の一つの有効温度と他
    の又は他の各々の熱放射領域（P1、P2、P3）の有効温度
    との間の温度差又は適切な場合には各々の温度差を一定
    不変に維持するために配置されることを特徴とする請求
    項２、３又は４に記載の装置。
  6. 【請求項６】温度差又は全ての温度差がそれによって増
    大させられることが可能な手段を含むことを特徴とする
    請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】複数の熱放射領域（P0、P1、P2、P3）の有
    効温度の独立した調節のための手段を含むことを特徴と
    する請求項１、２、３又は４に記載の装置。
  8. 【請求項８】前記視像要素が、熱放射領域を画定するた
    めに複数のパターン（P0、P1、P2、P3）が切り抜かれた
    パターンプレート（32）であることを特徴とする請求項
    １から７のいずれか一項に記載の装置。
  9. 【請求項９】各々のパターン（P0からP3）を通して視像
    されることが可能で、且つ各々の温度制御デバイス（1
    4、20、22、24）に接続された、複数の熱放射要素（3
    4、26、28、30）を含むことを特徴とする請求項８に記
    載の装置。
  10. 【請求項１０】前記複数の熱放射要素（34、26、28、3
    0）が、その他のそうした要素（26、28、30）がその上
    に装着され、且つその他のそうした要素（26、28、30）
    の温度がそれに関して制御される第１のそうした要素
    （34）を有することを特徴とする請求項９に記載の装
    置。
  11. 【請求項１１】前記複数の熱放射領域（P0、P1、P2、P
    3）が同様の構造に作られ且つ同様の方向に方向付けら
    れることを特徴とする請求項１から10のいずれか一項に
    記載の装置。
  12. 【請求項１２】装置（10、100）が熱集束手段の焦点面
    に配置され、且つ熱安定性のために容器内に装着される
    ことを特徴とする請求項１から11のいずれか一項に記載
    の装置。
  13. 【請求項１３】ａ） その放射が、同じ空間周波数を示
    すために両方ともパターンが付けられている第１と第２
    の熱放射領域（P0、P1）によって放射され、且つ ｂ） その方法が、第１と第２の熱放射領域（P0、P1）
    が共通の背景温度に関して互いに反対のコントラストを
    伴って識別可能であるように、第１と第２と熱放射領域
    の有効温度を調節することを含むことを特徴とする放射
    を受けるためにサーマルイメージャを配置することを含
    むサーマルイメージャの試験方法。
  14. 【請求項１４】更に別の複数の熱放射領域（P2、P3）が
    前記第１と第２の熱放射領域（P0、P1）に加えて設けら
    れ、且つ更に別の複数の熱放射領域（P2、P3）の有効温
    度が、前記第１の熱放射領域（P0）の有効温度に関して
    各々の差を有することを特徴とする請求項13に記載の方
    法。
  15. 【請求項１５】前記複数の熱放射領域（P0、P1、P2、P
    3）が同時に撮像されることを特徴とする請求項13又は1
    4に記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記第１の熱放射領域（P0）の有効温度
    が手動で調節され、且つ前記の更に別の又はその各々の
    熱放射領域（P1、P2、P3）の有効温度が、第１の熱放射
    領域（P0）の有効温度に対比して決定されることを特徴
    とする請求項13、14又は15に記載の方法。
  17. 【請求項１７】各々の熱放射領域（P0、P1、P2、P3）の
    有効温度が独立して調節可能であることを特徴とする請
    求項13、14又は15に記載の方法。
  18. 【請求項１８】複数の熱放射領域（P0、P1、P2、P3）が
    同様の構造に作られ、且つ同様の方法に方向付けられる
    ことを特徴とする請求項13から17のいずれか一項に記載
    の方法。
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