JP3193956B2 - 赤外線熱画像装置 - Google Patents

赤外線熱画像装置

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JP3193956B2
JP3193956B2 JP01582293A JP1582293A JP3193956B2 JP 3193956 B2 JP3193956 B2 JP 3193956B2 JP 01582293 A JP01582293 A JP 01582293A JP 1582293 A JP1582293 A JP 1582293A JP 3193956 B2 JP3193956 B2 JP 3193956B2
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古市恒晃
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は,最高温度あるいは最
低温度のいづれか一方の熱画像を保持することにより,
異常温度箇所を経済的に観察することのできる赤外線熱
画像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に,対象物から放射される赤外線を
感知する赤外線センサを内蔵した赤外線カメラがあり,
この赤外線カメラにより対象物を撮像して得られた熱画
像信号をプロセッサで画像処理して,その熱画像を表示
装置に次々と表示するようにした赤外線熱画像装置があ
る。そこで,赤外線カメラで捉えられ,モニタTVに次
々と表示される対象物の熱画像を,監視者が観察して,
侵入者等を監視したりあるいは工場内におけるプラント
設備の異常温度箇所の監視や温度測定が行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら,モニ
タTVに表示される熱画像は次々と変わるため,侵入者
を発見したりあるいは工場内における温度の異常箇所を
発見するためには,常に,監視者が表示装置の画面を監
視していなければならないため,24時間態勢をとらね
ばならず人件費がかさむという問題があった。又,この
ような監視者を配置できない場合には,表示画面をVT
Rに記録しておき,後でチェックしなければならず,膨
大な量のVTRとそのチェックのための時間人件費等の
ため,非常に不経済であるという問題があった。
【0004】
【問題点を解決するための手段】この発明は、前記デジ
タル変換された熱画像信号が格納されるフレームメモリ
と、入力熱画像信号がフレームメモリに格納されている
記憶熱画像信号を超える場合と下回る場合との2態様の
いずれか一方において制御信号を出力すべく予め選定す
る切換えスイッチを備え、フレームメモリに格納されて
いる記憶熱画像信号と入力熱画像信号とを画素単位で比
較し予め選定した態様のいずれかにおいて制御信号を出
力する比較器と、この比較器からの前記制御信号により
前記フレームメモリへ前記入力熱画像信号を書き込む書
き込み制御回路と、入力熱画像の比較器への入力と同期
して前記フレームメモリの記憶画像信号を読み出す読出
し制御回路と、フレームメモリの記憶画像信号を熱画像
として表示すべくTV同期信号に基いてフレームメモリ
から記憶画像信号を読み出す読出し制御回路とにより、
最高あるいは最低温度の熱画像を保持するようにしたも
のである。
【0005】
【作用】対象物1から放射される赤外線2は,赤外線検
出器9により光電変換されるとともに,その熱画像信号
は,比較器16を介してフレ−ムメモリ15に記憶熱画
像信号として書き込まれる。フレ−ムメモリ15に書き
込まれた記憶熱画像信号と次々に比較器16に入力する
入力熱画像信号とが比較器16において,各画素単位で
比較される。比較器16に入力する入力熱画像信号が,
フレ−ムメモリ15に格納されている記憶熱画像信号よ
り高温または低温の場合には,比較器16から制御信号
が出力され,この制御信号は書き込み制御回路17に入
力して,比較器16からの入力熱画像信号がフレ−ムメ
モリ15へ書き込まれるのを制御している。このように
して,フレ−ムメモリ15に格納されている記憶熱画像
信号と比較器16に次々と入力する入力熱画像信号とが
画素単位で比較され,フレ−ムメモリ15には常に最高
または最低温度の熱画像信号が書き込まれていることに
なり,この熱画像信号がTVの走査速度で読み出され,
モニタTV22に表示される。
【0006】
【発明の実施例】この発明の実施例を,図1〜図3に基
づいて詳細に説明する。図1はこの発明の構成図を示す
もので,この実施例では,高輝度の熱画像,即ち,最高
温度の熱画像を保持する場合について説明する。1は対
象物で,赤外線2が放射されている。3は光学的走査機
構で,回転ミラ−4,反射ミラ−5,収束レンズ6等の
組み合わせにより構成されている。回転ミラ−4は,8
面体に構成され,ミラ−の各面は赤外線検出器9から見
て対象物1の異なった部分を見るように,回転ミラ−4
の回転軸Oに対し0.125°ずつ傾けて固定されてい
る。
【0007】対象物1からの赤外線2は,赤外線カメラ
を形作るハウジング7の前面開口部に配設されているシ
リコンウインド8を透過して赤外線カメラ内部に入射
し,光学的走査機構3により対象物1が走査される。9
は赤外線検出器で,対象物1からの赤外線2が光電変換
される。
【0008】一方,赤外線検出器9は回転ミラ−4の回
転軸O方向に10個の検出素子がリニアアレイ状に配置
されており,そのピッチは対象物1の垂直方向に1°ず
つ異なった位置を観測するように配置されている。従っ
て,1枚のミラ−の回転により,10個の検出素子は対
象物1の垂直方向に1°間隔の水平方向の信号を同時に
得て,回転ミラ−4の1回転により対象物1の垂直方向
に10°の範囲を80本の分解能で走査する。そのた
め,水平走査角を15°とすると,回転ミラ−4の1回
転により対象物1の水平方向15°,垂直方向10°の
範囲の熱画像信号を作成するのに必要な信号が赤外線検
出器9により得られる。
【0009】10はマルチプレクサで,赤外線検出器9
からの10個の並列信号が1個の直列信号に変換され
る。11は増幅器,12はA/D変換器で,4ビットの
デジタル信号に変換される。13はフォトカプラ等のセ
ンサで,回転ミラ−4の回転数を検出して同期信号の基
準となる信号を送出するもので,1つは回転ミラ−4の
1回転に1パルス発生するPV信号,他の1つは回転ミ
ラ−4の各面について発生するPH信号で,このPH信
号は回転ミラ−4が1回転すると8パルス発生する。1
4は同期信号発生器で,センサ13からのPH信号を基
準信号として,1走査線の期間を256に分割した同期
信号(1画素単位)をA/D変換器12および後述する
書き込み制御回路17,読出し制御回路18に送出して
いる。
【0010】15はフレ−ムメモリで,1フレ−ムの情
報量は水平256本,垂直80の画素と深さ4ビットで
構成されている。16は比較器で,入力する入力熱画像
信号と,読出し制御回路18によってフレ−ムメモリ1
5から読み出された記憶熱画像とが画素単位でハイレベ
ルかロ−レベルか比較される。なお,比較器16では,
入力熱画像信号が記憶熱画像信号を超える場合の態様と
あるいは下回る場合の態様との2態様について比較され
るが,この2態様にたいする制御信号の出力をいずれに
するかは,対象物1の種類に応じて比較器16に設けら
れている切り換えスイッチ(図示せず)等であらかじめ
設定される。この実施例では,入力熱画像信号が記憶熱
画像信号を超える場合,即ち,入力熱画像信号がハイレ
ベルの時,比較器16から制御信号出力が送出されるよ
うに切り換えスイッチで設定されている。
【0011】書き込み制御回路17は,比較器16にお
ける判定結果に基づいて画素単位で出力する制御信号に
より,この入力熱画像信号の内,フレ−ムメモリ15に
書き込まれるべき信号のアドレスが制御されて,画素単
位でフレ−ムメモリ15への書き込みが行われる。即
ち,入力熱画像信号がフレ−ムメモリ15の記憶熱画像
信号より,その温度が高温である領域があると,入力熱
画像信号の内,高温部分のみがフレ−ムメモリ15の記
憶熱画像信号に画素単位で書き込まれるように制御され
ている。
【0012】読出し制御回路20は,TV同期信号発生
回路19からのTV同期信号により,フレムメモリ1
5に書き込まれている熱画像信号が順次読み出されるよ
うに制御している。21は表示処理器で,フレームメモ
リ15から読み出された熱画像信号をTV信号に変換す
るためのものである。この変換された信号はモニタTV
22に輝度の強弱あるいは疑似カラー化して表示され
る。
【0013】次に,作用動作について説明する。まず,
対象物1から放射される赤外線2のみが,ハウジング7
の前面開口部に配設されているシリコンウインド8を透
過して,赤外線カメラの光学的走査機構3に入射する。
この光学的走査機構3において,対象物1からの赤外線
2が回転ミラ−4に入射する。入射した赤外線2は,各
ミラ−によって反射される。ここで,各ミラ−は回転軸
Oに対して0.125°ずつ傾けて固定されているの
で,各ミラ−は,対象物1の垂直方向に少しづつずれた
部分を水平方向に走査することになり,回転ミラ−4の
1回転で1°の範囲を走査される。このように,水平お
よび垂直方向に光学的に走査された対象物1からの赤外
線2は,反射ミラ−5により反射されて,収束レンズ6
で収束されて赤外線検出器9に入射する。
【0014】赤外線検出器9は,回転ミラ−4の回転軸
O方向に10個の検出素子が配置されているので,1枚
のミラ−の回転により,10個の検出素子は,対象物1
の垂直方向に対して1°間隔の水平方向の熱画像信号を
同時に得て,走査線1本当り0.1°の間隔を持った8
本の走査線信号として出力される。従って,対象物1は
回転ミラ−4の1回転により対象物1の垂直方向に10
°の範囲を80本の分解能で走査される。そのため,水
平走査角を15°とすると,回転ミラ−4の1回転によ
り対象物1の水平方向15°,垂直方向10°の範囲の
熱画像信号を作成するのに必要な信号が,赤外線検出器
9により光電変換されて得られる。
【0015】赤外線検出器9からの10個の並列信号
は,マルチプレクサ10により1個の直列信号に変換さ
れた後,増幅器11で増幅され,A/D変換器12で4
ビット(16レベル)のデジタル量に変換される。この
デジタル信号に変換された最初の熱画像信号は,書き込
み制御回路17の指令により比較器16を介してフレ−
ムメモリ15の所定のアドレスに記憶熱画像信号として
書き込まれる。
【0016】次に,読出し制御回路18の制御のもと
に,一旦,フレ−ムメモリ15に書き込まれた記憶熱画
像信号が比較器16に読み出されるとともに,この記憶
熱画像信号は,ここで,比較器16に入力してきた入力
熱画像信号と比較される。このように,比較器16で
は,入力熱画像信号が記憶熱画像信号よりハイレベルで
あるかあるいはロ−レベルであるかが各画素単位で比較
され判断される。その結果,比較器16に入力する入力
熱画像信号が,フレ−ムメモリ15に格納されていた記
憶熱画像信号より高温の場合には,このアドレスに対応
する画素はハイレベルとなるから,比較器16からは制
御信号が出力され,この制御信号は書き込み制御回路1
7に入力する。
【0017】従って,比較器16からの制御信号が,書
き込み制御回路17に入力すると,比較器16に入力し
た入力熱画像信号の内,高温領域のアドレスに対応する
画素領域のみがフレ−ムメモリ15に入力して,対応す
るアドレスに書き込まれ,低温の領域はフレ−ムメモリ
15に書き込まれることはない。このようにして,フレ
−ムメモリ15に格納されている記憶熱画像信号と比較
器16に次々と入力する入力熱画像信号とが比較され,
フレ−ムメモリ15には常に最高温度の熱画像信号が書
き込まれることになる。
【0018】次に,フレ−ムメモリ15に格納されてい
る最高温度の熱画像信号は,TV同期信号発生回路19
からの同期信号により制御されて,読出し制御回路20
によりフレ−ムメモリ15から表示処理器21に読み出
され,TV信号に変換される。この変換されたTV信号
は,モニタTV22に輝度の強弱あるいは疑似カラ−化
した画像として表示される。
【0019】従って,この装置を,例えば,建物23の
監視装置として使用する場合には,図2に示すように,
対象物1は移動体Aであるから,この建物23に侵入者
(移動体)Aが侵入した場合,侵入者Aは壁面やコンク
リ−トより温度が高いので,この侵入者Aの動いた軌跡
が,TVモニタ22の画面上に最高温度を示す熱画像が
帯状に残存して表示されることになる。そのため,この
帯状の軌跡から,侵入者Aが建物23のどの箇所から侵
入し,建物23内部をどのように移動したかを明瞭に判
別することが出来る。
【0020】一方,プラント設備における配管24等の
異常温度の監視に利用する場合には,図3に示すよう
に,対象物1が静止体であるから,TVモニタ22に
は,最高温度の箇所Bが残存して表示される。なお,こ
の実施例では,高温領域の熱画像を保持する場合につい
て述べたが,低温領域を保持するようにしても全く同様
な作用効果が得られる。又,光学的走査機構3に替えて
二次元CCD素子による電子走査式の赤外線カメラを用
いても同様な作用効果が得られる。
【0021】
【発明の効果】この発明は、デジタル変換された熱画像
信号が格納されるフレームメモリと、入力熱画像信号が
フレームメモリに格納されている記憶熱画像信号を超え
る場合と下回る場合との2態様のいずれか一方において
制御信号を出力すべく予め選定する切換えスイッチを備
え、フレームメモリに格納されている記憶熱画像信号と
入力熱画像信号とを画素単位で比較し予め選定した態様
のいずれかにおいて制御信号を出力する比較器と、この
比較器からの制御信号によりフレームメモリへ入力熱画
像信号を書き込む書き込み制御回路と、入力熱画像の比
較器への入力と同期してフレームメモリの記憶画像信号
を読み出す読出し制御回路と、フレームメモリの記憶画
像信号を熱画像として表示すべくTV同期信号に基いて
フレームメモリから記憶画像信号を読み出す読出し制御
回路とにより、赤外線カメラで撮像される対象物の最高
あるいは最低温度の個所を熱画像として保持することが
出来るので、対象物が移動する場合には、高温領域は熱
画像上では高輝度の軌跡として表示される。従って、建
物等の監視装置として用いた場合、侵入者の移動範囲が
表示画面上に帯状に残存するので、常時表示画面を監視
する必要もない。又、プラント設備の監視に用いる場合
には、異常温度の箇所が保持されるので、常に24時間
態勢で監視する必要もなく、人件費を節約することが出
来る。一方、サーマルヘッド等のように、高温領域と低
温領域等が高速度で変化するような場合でも、最高温度
の箇所の熱画像だけ残存するので、従来温度変化があま
りにも早過ぎて熱画像を表示できなかった対象物の熱画
像をも表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す模試図である。
【図2】この発明により表示された熱画像である。
【図3】 この発明により表示された熱画像であ
る。
【符号の説明】
1 対象物 2 赤外線 9 赤外線検出器 15 フレ−ムメモリ 16 比較器 17 書き込み制御回路 18 読出し制御回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01J 5/00 - 5/62 G08B 13/00 - 15/02 H04N 5/30 - 5/335 H04N 7/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対象物から放射される赤外線を赤外線検
    出器で検出し、 この赤外線検出器からの熱画像信号をA/D変換器にて
    デジタル変換し、 このデジタル変換された熱画像信号を画像処理して熱画
    像として表示する赤外線熱画像装置において、 前記デジタル変換された熱画像信号が格納されるフレー
    ムメモリと、 入力熱画像信号がフレームメモリに格納されている記憶
    熱画像信号を超える場合と下回る場合との2態様のいず
    れか一方において制御信号を出力すべく予め選定する切
    換えスイッチを備え、フレームメモリに格納されている
    記憶熱画像信号と入力熱画像信号とを画素単位で比較し
    予め選定した前記2態様のいずれかにおいて制御信号を
    出力する比較器と、 この比較器からの前記制御信号により前記フレームメモ
    リへ前記入力熱画像信号を書き込む書き込み制御回路
    と、 前記入力熱画像の前記比較器への入力と同期して前記フ
    レームメモリの記憶画像信号を読み出す読出し制御回路
    と、 前記フレームメモリの記憶画像信号を熱画像として表示
    すべくTV同期信号に基いて前記フレームメモリから記
    憶画像信号を読み出す読出し制御回路と、 を備えたことを特徴とする赤外線熱画像装置。
JP01582293A 1993-01-04 1993-01-04 赤外線熱画像装置 Expired - Lifetime JP3193956B2 (ja)

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JP2009063411A (ja) * 2007-09-06 2009-03-26 Hioki Ee Corp 温度検出装置および温度検出方法

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