JPH0476062B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、被写体の二次元温度分布を非接触で
観測することができ、サーモグラフイー、二次元
赤外放射分布計等の機能を有する装置として工場
での熱管理、温度管理、防災等に利用することが
できる赤外撮像装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、この種の装置に用いる赤外撮像カメラ
は、焦電型赤外検出素子をビジコン管に組み込
み、赤外分布像を電子ビーム走査で読み取り、テ
レビ信号を出力するようになつている。このよう
に焦電型赤外検出素子を使用しているので、カメ
ラの首振りにより視野方向を走査するか、若しく
は赤外入射光を断続させないと赤外画像が得られ
ない。視野を走査すると、被写体が移動するの
で、一般的ではなく、特殊な被写体の温度分布観
測にのみ限定される。従つて通常はカメラ内に赤
外線を断続するためのチヨツパを設置して赤外入
射光を断続させている。しかしながらこのチヨツ
パは室温とほぼ同等の温度であるので、得られる
赤外信号は、室温と被写体温度の差となり、室温
が変動すれば、その信号は変動する。従つて相対
的な被写体の温度分布は計測できるが、絶対温度
は、計測できない。また赤外撮像カメラは、被写
体の温度分布像を出力するが、観測している赤外
線の波長は、通常10μｍ近傍であり、可視像に較
べるとその画像のピント合せはかなり困難であ
る。また赤外撮像カメラによる画像は可視像とは
大巾に異なる画像であるので、観測後、温度分布
データとして解析する時、実際に何を観測したの
か、どの部分を観測したのかを明確にするため、
可視テレビカメラを隣接して設置し、赤外画像と
可視画像を同時に観測する場合があるが、被写体
が比較的近距離の場合、視差のために微妙に両画
像に差異が生ずるという問題がある。

発明の目的 本発明の目的は、上記従来の問題点を解決し、
被写体の絶対温度測定を可能とし、また可視カメ
ラの画像によりピント合せを容易に行うことがで
き、可視画像と赤外画像に視差を生じないように
した赤外撮像装置を提供することにある。

発明の構成 本発明は 被写体の像入射方向に平行して設けられ、当該
被写体の赤外分布像を読み取つて出力するための
赤外撮像カメラと、 前記被写体の像入射方向に平行、かつ前記赤外
撮像カメラに平行に設けられ、前記被写体の可視
像を読み取つて出力するための可視テレビカメラ
と、 これら赤外撮像カメラ及び可視テレビカメラの
焦点を連動させて調整する焦点運動調整手段と、 前記赤外撮像カメラとは垂直な方向に設けら
れ、前記被写体温度に応じて任意の温度に設定し
得る基準黒体炉と、 前記被写体の像入射方向に対して45度の傾きを
もつて、前記可視テレビカメラの前方に設けられ
た反射鏡と、 一端を支点として駆動手段により45度の回動が
可能に設けられ、 回動が０度の「開」状態においては、前記赤外
撮像カメラに前記被写体の赤外分布像を入射させ
て読み取らせるとともに、前記可視テレビカメラ
に前記被写体の可視像の入射を含む、全ての像の
入射を遮断し、 一方、回動が45度の「閉」状態においては、第
１の面で反射することにより前記赤外撮像カメラ
に前記基準黒体炉からの赤外線を入射させ、また
第２の面で反射することにより前記反射鏡を介し
て前記可視テレビカメラに前記被写体の可視像を
入射させる 前記「開」状態と「閉」状態とを交互にくりか
えす両面反射鏡とを備えたことを特徴とするもの
である。

実施例の説明 以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説
明する。第１図に示すように赤外撮像カメラ１と
可視テレビカメラ２が隣接して設置されている。
赤外撮像カメラ１は構体３内に焦電型赤外検出素
子を組込んだ赤外ビジコン管４が内蔵され、構体
３の前側には赤外レンズ５を保持した筒体６の基
部が前進、後退可能に螺合されている。従つて筒
体６を構体３に対し回転させることにより赤外レ
ンズ５の焦点合せを行うことができる。この赤外
撮像カメラ１の赤外レンズ５及び赤外ビジコン管
４の光学窓板等は被写体からの赤外線のみを透過
させ、可視光は入射しないようになつており、赤
外レンズ５はその一例としてゲルマニウムレンズ
が用いられ、反射防止膜の蒸着により８〜14μｍ
の波長帯を透過するように形成されている。而し
てこの赤外撮像カメラ１は被写体の赤外分布像を
読み取つて出力端子７より出力することができ
る。可視テレビカメラ２は構体８内に可視ビジコ
ン管９が内蔵され、構体８の前側に可視レンズ１
０を保持した筒体１１の基部が前進、後退可能に
螺合されている。従つて筒体１１を構体８に対し
回転させることにより可視レンズ１０の焦点合せ
を行うことができる。赤外撮像カメラ１の構体３
と可視テレビカメラ２の構体８の前側部間には支
持部材１２が取付けられ、この支持部材１２には
一対の歯車１３，１４が軸支されている。各歯車
１３，１４同士は互に噛合わされると共に各歯車
１３，１４は筒体６，１１の前側部に形成された
外歯６ａ，１１ａに噛合わされている。而して歯
車１４の回転により可視テレビカメラ２の可視レ
ンズ１０の前進、後退により焦点合せを行うこと
により歯車１３によりこれと連動して赤外撮像カ
メラ１の赤外レンズ５が前進、後退して焦点合せ
が行われるように設定されている。この可視テレ
ビカメラ２は被写体の可視像を読み取つて出力す
るようになつており、順次画像メモリ１５及びモ
ニタ１６に接続されている。赤外撮像カメラ１の
前方の側方にその光軸と直角方向に基準黒体炉１
７が配置されている。この基準黒体炉１７の温度
は被写体温度に応じて設定することができ、その
温度をモニタできるように温度信号出力端子１８
が設けられている。赤外撮像カメラ１の赤外レン
ズ５の前方には可動面面反射鏡１９が設けられて
いる。この可動両面反射鏡１９はその基部が軸２
０により回動可能に支持され、その基端が第２図
に示すようにカム２１に対し弾性体（図示省略）
等により付設されている。カム２１はモータ（図
示省略）に連結されている。而してモータの駆動
によりカム２１を回転させ、これに伴い可動両面
反射鏡１９を赤外撮像カメラ１の光軸と平行な開
状態（第１図の鎖線及び第３図参照）と、赤外撮
像カメラ１の光軸を斜め方向の閉状態（第１図実
線参照）となるように45度の角度範囲で交互に可
動するようになつている。可視テレビカメラ２の
可視レンズ１０の前方には45度の角度に傾斜され
た反射鏡２２が配置されている。而して上記のよ
うに可動両面反射鏡１９が開状態のとき被写体の
赤外線を赤外撮像カメラ１に入射させ、可動両面
反射鏡１９が閉状態のとき被写体からの光線を可
動両面反射鏡１９により直角方向に反射させ、更
に反射鏡２２により直角方向に反射させ、可視テ
レビカメラ２に入射させると共に基準黒体炉１７
からの赤外線を可動両面反射鏡１９により直角方
向に反射させ、赤外撮像カメラ１に入射させるこ
とができる。

次に上記実施例の作用について説明する。モー
タの駆動によりカム２１を回転させ、可動両面反
射鏡１９を上記の如く45°の角度範囲で開、閉の
状態に往復回転させる。而して可動両面反射鏡１
９が開状態のとき第３図に示すように被写体の赤
外線を赤外撮像カメラ１に入射させ、ビジコン管
４により赤外分布像を読み取り、出力端子７より
出力する。これとは逆に可動両面反射鏡１９が閉
状態のとき被写体からの光線を可視テレビカメラ
２に入射させ、可視ビジコン管９により可視像を
読み取り出力する。その画像信号は断続するが、
画像メモリ１５に記憶され、モニタ１６に対し常
に連続して画像信号を出すようになつている。今
可動両面反射鏡１９の開閉周期を1/4とすると、
約1/16秒各々開、閉の状態で、1/16秒間はその中
間の状態になる。可視ビジコン管９の走査速度
に、1/60秒で１枚の画面を読み出すので、１周期
で開の時に約４枚分のフレーム信号が読み出せ
る。但し、一般のテレビカメラであるから、イン
ターレス方式で、２枚のフレームで１枚分の画像
になり、その意味では、２画像分である。画像メ
モリは、1/4秒毎に２画像のうち安定した１画像、
例えば、第２、第３フレームをメモリし、即ち、
テレビ信号モードで、常時メモリ信号を出力す
る。これにより、1/4秒毎に改新された可視画像
を常時、モニタすることができる。従つてこれに
より歯車１４を操作して可視レンズ１０の焦点合
せを行い、これに伴い連動させて自動的に赤外撮
像カメラ１の赤外レンズ５の焦点合せを行うこと
ができる。また可動両面反射鏡１９が閉状態のと
き赤外撮像カメラ１には、基準黒体炉１７からの
赤外線が入射し、これを赤外ビジコン管４により
走査して出力する。而して基準黒体炉１７の温度
は被写体温度に応じて任意に設定できるので、こ
れにより被写体の絶対温度測定を行うことができ
る。この基準黒体炉１７の設定温度は、被写体温
度に近い温度に設定することにより測定精度を高
く維持できる。このように基準黒体炉１７の設置
により絶対温度測定が可能になり、常温付近での
最大感度で、比較的高い温度の被写体も観測でき
るようになつた。例えば、200℃の被写体の従来
の方式で観測すると、常温のチヨツパとの温度差
（〜180℃）を検出することにより、赤外信号出力
が飽和しないよう、レンズを絞つて観測しなけれ
ばならない。その時の感度は、32階調として、１
階調当り、約６℃になる。一方、基準黒体炉１７
を有する本発明装置においては基準黒体炉１７を
160℃に設定すれば、160℃〜190℃間で、１階調
１℃の感度で観測できる。必要であれば、最大感
度0.5℃／１階調も可能である。但しその場合、
被写体の温度範囲は16℃以内でなければならな
い。

第４図は本発明における可動両面反射鏡１９の
駆動方式の他の実施例を示すものである。本実施
例にあつては、可動両面反射鏡１９の基部側を永
久磁石１９ａにより形成し、この永久磁石１９ａ
を２個所に設置した電磁石２３により交互に吸
着、若しくは反発させて可動両面反射鏡１９を回
転させるようにしたものであり、これにより開及
び閉の時間を1/10保つことができ、開から閉又は
その迷の移動に要する時間は1/40秒で済ませるこ
とができる。開又は閉の時間が1/10秒とすること
ができるので、その間に読み出せる信号は６フレ
ーム分となる。

なお、上記実施例にあつては両カメラ１，２を
並列して全体の寸法を小さくすると共に焦点連動
調整手段として単純な組合わせの歯車１３，１４
を用いているので、反射鏡２２を必要としている
が、全体の寸法及び、焦点連動調整手段の機構の
複雑さを問題にしなければ、可視テレビカメラ２
を、赤外撮像カメラ１と直角に設置すれば反射鏡
２２は不要である。

発明の効果 以上の説明より明らかなように本発明によれ
ば、赤外撮像カメラと可視テレビカメラの焦点を
連動調整手段により連動させて調整するように
し、また可動両面反射鏡により被写体からの赤外
線が赤外撮像カメラに入射する状態及び基準黒体
炉からの赤外線が赤外撮像カメラに入射すると共
に被写体からの光線が可視テレビカメラに入射す
る状態を交互にくりかえすようにしている。従つ
て可視テレビカメラにより容易に焦点合わせを行
うことができ、同時に視差の赤外及び可視画像を
得ることができ、赤外画像データ管理を容易に行
うことができる。また基準黒体炉を用いているの
で、被写体の絶対温度測定が可能となる等の利点
がある。さらに、両面反射鏡の動きは45度の範囲
において回動させるだけで良いため、円盤型のチ
ヨツパ等に比し必要とするスペースが少なくて済
む。また、赤外撮像カメラに前記被写体の赤外分
布像を入射させて読み取らせる間（０度の「開」
状態）は、前記可視テレビカメラには前記被写体
の可視像の入射を含む、全ての像の入射を遮断し
ているため、基準黒体炉等の不要な画像を取り組
むこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明による赤外撮像装置
の一実施例を示し、第１図は一部破断全体概略
図、第２図はその可動両面反射鏡の駆動説明図、
第３図は作動説明図、第４図は可動両面反射鏡の
他の駆動方式の説明図である。 １……赤外撮像カメラ、２……可視テレビカメ
ラ、４……赤外ビジコン管、５……赤外レンズ、
９……可視ビジコン管、１０……可視レンズ、１
３，１４……歯車（焦点連動調整手段）、１５…
…画像メモリ、１６……モニタ、１７……基準黒
体炉、１９……可動両面反射鏡、２２……反射
鏡。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被写体の像入射方向に平行して設けられ、当
   該被写体の赤外分布像を読み取つて出力するため
   の赤外撮像カメラと、 前記被写体の像入射方向に平行、かつ前記赤外
   撮像カメラに平行に設けられ、前記被写体の可視
   像を読み取つて出力するための可視テレビカメラ
   と、 これら赤外撮像カメラ及び可視テレビカメラの
   焦点を連動させて調整する焦点運動調整手段と、 前記赤外撮像カメラとは垂直な方向に設けら
   れ、前記被写体温度に応じて任意の温度に設定し
   得る基準黒体炉と、 前記被写体の像入射方向に対して45度の傾きを
   もつて、前記可視テレビカメラの前方に設けられ
   た反射鏡と、 一端を支点として駆動手段により45度の回動が
   可能に設けられ、 回動が０度の「開」状態においては、前記赤外
   撮像カメラに前記被写体の赤外分布像を入射させ
   て読み取らせるとともに、前記可視テレビカメラ
   に前記被写体の可視像の入射を含む、全ての像の
   入射を遮断し、 一方、回動が45度の「閉」状態においては、第
   １の面で反射することにより前記赤外撮像カメラ
   に前記基準黒体炉からの赤外線を入射させ、また
   第２の面で反射することにより前記反射鏡を介し
   て前記可視テレビカメラに前記被写体の可視像を
   入射させる 前記「開」状態と「閉」状態とを交互にくりか
   えす両面反射鏡とを備えたことを特徴とする赤外
   撮像装置。