JPH05296846A - サーモグラフィー装置 - Google Patents
サーモグラフィー装置Info
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- JPH05296846A JPH05296846A JP13008792A JP13008792A JPH05296846A JP H05296846 A JPH05296846 A JP H05296846A JP 13008792 A JP13008792 A JP 13008792A JP 13008792 A JP13008792 A JP 13008792A JP H05296846 A JPH05296846 A JP H05296846A
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- thermogram
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、サーモグラフィー装置に関し、サ
ーモグラムのほかに各画素ごとに赤外放射率を計測し
て、放射率分布及び放射率を補正した表面温度分布を画
像表示するとともに、対象表面付近の熱浸透率を算出し
てその分布を画像表示する。 【構成】 環境放射温度をステップ状に変化させ、撮影
したサーモグラムから、各画素ごとの放射率及び放射率
補正された表面温度を算出し、また、対象表面の媒質の
熱浸透率分布を算出し、放射率分布画像及びサーモグラ
ムを表示する。このサーモグラムは、対象表面に面して
交換自在に置かれた複数のシェード３、６によって対象
表面を囲み、各々の該シェードは異なった温度に保持さ
れ移動可能とした手段から撮影されるサーモグラフィー
装置によって提供される。
ーモグラムのほかに各画素ごとに赤外放射率を計測し
て、放射率分布及び放射率を補正した表面温度分布を画
像表示するとともに、対象表面付近の熱浸透率を算出し
てその分布を画像表示する。 【構成】 環境放射温度をステップ状に変化させ、撮影
したサーモグラムから、各画素ごとの放射率及び放射率
補正された表面温度を算出し、また、対象表面の媒質の
熱浸透率分布を算出し、放射率分布画像及びサーモグラ
ムを表示する。このサーモグラムは、対象表面に面して
交換自在に置かれた複数のシェード３、６によって対象
表面を囲み、各々の該シェードは異なった温度に保持さ
れ移動可能とした手段から撮影されるサーモグラフィー
装置によって提供される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各画素ごとに赤外放射
率を計測して、放射率分布及び放射率を補正した表面温
度分布を画像表示するとともに、対象表面付近の熱浸透
率を算出してその分布を画像表示することができるサー
モグラフィー装置に関する。
率を計測して、放射率分布及び放射率を補正した表面温
度分布を画像表示するとともに、対象表面付近の熱浸透
率を算出してその分布を画像表示することができるサー
モグラフィー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から赤外波長域の熱輻射を検出して
対象表面の温度分布を計測する方式のサーモグラフィー
は工業や医療に広く用いられてきた。特に医療において
は、体表の温度分布の計測に用いるため、体温近辺で放
射エネルギーが最大となる１０μｍ付近の波長、たとえ
ば８−１４μｍの波長域が利用されてきた。従来は、こ
の波長域では皮膚は黒体、すなわち放射率が１．０とみ
なして良いとされていたが、実際には放射率が０．９７
程度であること、すなわち３％程度の反射が起きること
が最近の研究で明らかにされた。そのため、環境の放射
温度の影響を受け誤差を生ずる。したがって、正確な表
面温度の計測のためには放射率を予め計測して、環境放
射温度と放射率による補正を行う必要がある。しかし、
対象表面の放射率が一様でない場合には、従来のサーモ
グラフィー装置には各画素の放射率を計測する手段が備
わっていないため、放射率補正を正確に行うことができ
ない欠点があった。
対象表面の温度分布を計測する方式のサーモグラフィー
は工業や医療に広く用いられてきた。特に医療において
は、体表の温度分布の計測に用いるため、体温近辺で放
射エネルギーが最大となる１０μｍ付近の波長、たとえ
ば８−１４μｍの波長域が利用されてきた。従来は、こ
の波長域では皮膚は黒体、すなわち放射率が１．０とみ
なして良いとされていたが、実際には放射率が０．９７
程度であること、すなわち３％程度の反射が起きること
が最近の研究で明らかにされた。そのため、環境の放射
温度の影響を受け誤差を生ずる。したがって、正確な表
面温度の計測のためには放射率を予め計測して、環境放
射温度と放射率による補正を行う必要がある。しかし、
対象表面の放射率が一様でない場合には、従来のサーモ
グラフィー装置には各画素の放射率を計測する手段が備
わっていないため、放射率補正を正確に行うことができ
ない欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】サーモグラフィー装置
において、放射率が一様でない対象に対して放射率補正
を正確に行うためには、放射率を各画素ごとに計測し
て、各画素ごとに放射率補正を行う必要がある。放射率
の測定法としては、環境放射温度をステップ状に変化さ
せたときの対象表面からの放射エネルギーの変化から算
出する方法が本発明者によって開発され皮膚放射率の計
測に用いられてきた（Togawa, T., Clin. Phys. Physio
l. Meas.誌、第１０巻第１号、３９−４８頁、１９８９
年発行）。しかしながら、この方法をサーモグラフィー
に応用し、各画素ごとに放射率を計測して画素ごとに放
射率補正を行うことが試みられてはおらず、正確な表面
温度画像を得ることができなかった。そのため、環境の
放射温度の影響を受け、誤差を生ずる結果となってい
た。
において、放射率が一様でない対象に対して放射率補正
を正確に行うためには、放射率を各画素ごとに計測し
て、各画素ごとに放射率補正を行う必要がある。放射率
の測定法としては、環境放射温度をステップ状に変化さ
せたときの対象表面からの放射エネルギーの変化から算
出する方法が本発明者によって開発され皮膚放射率の計
測に用いられてきた（Togawa, T., Clin. Phys. Physio
l. Meas.誌、第１０巻第１号、３９−４８頁、１９８９
年発行）。しかしながら、この方法をサーモグラフィー
に応用し、各画素ごとに放射率を計測して画素ごとに放
射率補正を行うことが試みられてはおらず、正確な表面
温度画像を得ることができなかった。そのため、環境の
放射温度の影響を受け、誤差を生ずる結果となってい
た。
【０００４】したがって、もし放射率が各画素ごとに計
測できれば、放射率分布の画像を構成することができ、
生体を対象とした場合における放射率が皮膚の性状を反
映するならば、放射率画を生体情報として利用すること
が期待できる。さらに、放射率計測の過程で皮膚表面か
ら体内深部への熱伝導の影響を評価できれば、その情報
を皮膚の熱的性質として画像化でき、生体情報として診
断利用への道も拓けることが期待できよう。本発明は、
各画素ごとに放射率を計測し、各画素ごとに放射率補正
を図ることを前提とするとともに、前述した欠点を解消
して、実質的に正確な表面温度画像を得ようとするサー
モグラフィー装置を達成せんとするものである。
測できれば、放射率分布の画像を構成することができ、
生体を対象とした場合における放射率が皮膚の性状を反
映するならば、放射率画を生体情報として利用すること
が期待できる。さらに、放射率計測の過程で皮膚表面か
ら体内深部への熱伝導の影響を評価できれば、その情報
を皮膚の熱的性質として画像化でき、生体情報として診
断利用への道も拓けることが期待できよう。本発明は、
各画素ごとに放射率を計測し、各画素ごとに放射率補正
を図ることを前提とするとともに、前述した欠点を解消
して、実質的に正確な表面温度画像を得ようとするサー
モグラフィー装置を達成せんとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、環境放射温度
をステップ状に変化させ、その前後に撮影したサーモグ
ラムから、各画素ごとの放射率及び放射率補正された表
面温度を算出し、放射率分布画像及びサーモグラムを表
示することを特徴とするサーモグラフィー装置によって
提供される。また、望ましくは以下の特徴を有し、複数
の前記サーモグラムから、各画素に対応する対象表面の
媒質の熱浸透率分布を算出し、画像及びサーモグラムを
表示することにより提供されるサーモグラフィー装置に
よって提供される。
をステップ状に変化させ、その前後に撮影したサーモグ
ラムから、各画素ごとの放射率及び放射率補正された表
面温度を算出し、放射率分布画像及びサーモグラムを表
示することを特徴とするサーモグラフィー装置によって
提供される。また、望ましくは以下の特徴を有し、複数
の前記サーモグラムから、各画素に対応する対象表面の
媒質の熱浸透率分布を算出し、画像及びサーモグラムを
表示することにより提供されるサーモグラフィー装置に
よって提供される。
【０００６】さらに、前記サーモグラムは、前記環境放
射温度を対象表面に面して交換自在に置かれた複数のシ
ェードによって対象表面を囲み、各々の該シェードは異
なった温度に保持され移動可能とした手段から撮影され
る前記のサーモグラフィー装置によって提供される。さ
らにまた、前記対象表面とサーモグラフィーのカメラと
の間に、移動可能な室温シェードと高温シェードを配置
し、これらを交換手段で交互に移動させて前記対象表面
の環境放射温度をステップ状に変化させ、前記複数のシ
ェードの交換前後のサーモグラム撮影により各画素ごと
の放射率、放射率補正された表面温度を算出し、放射率
分布画像及びサーモグラムを表示することを特徴とする
サーモグラフィー装置によって提供される。
射温度を対象表面に面して交換自在に置かれた複数のシ
ェードによって対象表面を囲み、各々の該シェードは異
なった温度に保持され移動可能とした手段から撮影され
る前記のサーモグラフィー装置によって提供される。さ
らにまた、前記対象表面とサーモグラフィーのカメラと
の間に、移動可能な室温シェードと高温シェードを配置
し、これらを交換手段で交互に移動させて前記対象表面
の環境放射温度をステップ状に変化させ、前記複数のシ
ェードの交換前後のサーモグラム撮影により各画素ごと
の放射率、放射率補正された表面温度を算出し、放射率
分布画像及びサーモグラムを表示することを特徴とする
サーモグラフィー装置によって提供される。
【０００７】
【作用】サーモグラフィー装置において、放射率が一様
でない対象等は放射率補正を前提とする。まず、対象表
面の環境放射温度をステップ状に変化させ、その前後に
撮影したサーモグラムから、各画素ごとの放射率及び放
射率補正された表面温度を算出する。この結果から、放
射率分布画像及びサーモグラムを表示するものである。
さらに、各画素に対応する対象表面の媒質の熱浸透率分
布を算出できる。具体的には、対象表面とサーモグラフ
ィーのカメラとの間に、移動可能な室温シェードと高温
シェードを順次配置し、これらを交換手段で交互に移動
させて対象表面の環境放射温度をステップ状に変化さ
せ、前記複数のシェードの交換前後のサーモグラム撮影
によりサーモグラム撮影が行われる。このサーモグラム
から各画素ごとの放射率、放射率補正された表面温度を
算出し、放射率分布画像及びサーモグラムを表示する。
でない対象等は放射率補正を前提とする。まず、対象表
面の環境放射温度をステップ状に変化させ、その前後に
撮影したサーモグラムから、各画素ごとの放射率及び放
射率補正された表面温度を算出する。この結果から、放
射率分布画像及びサーモグラムを表示するものである。
さらに、各画素に対応する対象表面の媒質の熱浸透率分
布を算出できる。具体的には、対象表面とサーモグラフ
ィーのカメラとの間に、移動可能な室温シェードと高温
シェードを順次配置し、これらを交換手段で交互に移動
させて対象表面の環境放射温度をステップ状に変化さ
せ、前記複数のシェードの交換前後のサーモグラム撮影
によりサーモグラム撮影が行われる。このサーモグラム
から各画素ごとの放射率、放射率補正された表面温度を
算出し、放射率分布画像及びサーモグラムを表示する。
【０００８】
【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は本発明に用いる放射率の測定原理の説明図であ
る。放射計１１を温度ＴS の物体１２に向けた状態を示
す。物体１２からは放射されるエネルギーは、プランク
の輻射公式によって数１のようになる。
図１は本発明に用いる放射率の測定原理の説明図であ
る。放射計１１を温度ＴS の物体１２に向けた状態を示
す。物体１２からは放射されるエネルギーは、プランク
の輻射公式によって数１のようになる。
【数１】 ここで、Ｐ（Ｔ）は絶対温度Ｔの黒体から波長λ1 から
λ2 までの波長範囲に単位面積から単位時間に放射され
るエネルギーである。Ｃ1 及びＣ2 は定数である。物体
が黒体ではなく放射率がε（＜１）であれば、絶対温度
Ｔの物体から放射されるエネルギーはεＰ（Ｔ）とな
る。このとき物体表面は反射率γ＝１−εである。そこ
で、環境放射温度をＴa とすれば、γＰ（Ｔa ）だけの
エネルギーが物体表面で反射する。この結果、表面の絶
対温度Ｔs の物体から単位面積あたり単位時間に放射さ
れるエネルギーＰ（Ｔr ）は数２となる。
λ2 までの波長範囲に単位面積から単位時間に放射され
るエネルギーである。Ｃ1 及びＣ2 は定数である。物体
が黒体ではなく放射率がε（＜１）であれば、絶対温度
Ｔの物体から放射されるエネルギーはεＰ（Ｔ）とな
る。このとき物体表面は反射率γ＝１−εである。そこ
で、環境放射温度をＴa とすれば、γＰ（Ｔa ）だけの
エネルギーが物体表面で反射する。この結果、表面の絶
対温度Ｔs の物体から単位面積あたり単位時間に放射さ
れるエネルギーＰ（Ｔr ）は数２となる。
【数２】
【０００９】ここで、Ｔr はみかけの放射温度すなわち
黒体で校正された放射計の温度出力である。そこで環境
放射温度をＴaLからＴaHにステップ状に上昇させると、
その前後に単位表面積から単位時間に放射するエネルギ
ーＰ（ＴrL）、Ｐ（ＴrH）は数３及び数４となる。
黒体で校正された放射計の温度出力である。そこで環境
放射温度をＴaLからＴaHにステップ状に上昇させると、
その前後に単位表面積から単位時間に放射するエネルギ
ーＰ（ＴrL）、Ｐ（ＴrH）は数３及び数４となる。
【数３】
【数４】 この数３及び数４から放射率εについて解くと数５とな
る。
る。
【数５】 ここで環境放射温度をＴaL、ＴaHが既知であれば、
ＴrL、ＴrHは放射計出力から得られるので放射率を算出
することができる。
ＴrL、ＴrHは放射計出力から得られるので放射率を算出
することができる。
【００１０】また、放射率が算出されれば数３を解くこ
とにより数６となる。
とにより数６となる。
【数６】 これから、プランクの輻射公式、数１により真の表面温
度Ｔs を算出することができる。ここで、Ｐ（Ｔs ）は
真の表面温度Ｔs の黒体から単位面積あたり単位時間に
放射されるエネルギーである。
度Ｔs を算出することができる。ここで、Ｐ（Ｔs ）は
真の表面温度Ｔs の黒体から単位面積あたり単位時間に
放射されるエネルギーである。
【００１１】実際には、環境放射温度を瞬時に変化させ
ることは困難であるため、環境放射温度変化が始まって
から放射温度が安定してサーモグラムを撮影するまでに
若干の時間遅れがある。その間に、対象表面では熱放射
の状態が変化し、表面温度変化が起こる。一様な媒質の
境界においては、ステップ状の熱流変化に対しては、表
面温度はステップ変化の時点から時間の平方根に比例し
た温度変化が起こることが知られている（Buettner K.,
J. Appl. Physiol. 第３巻第１２号、６９１−７０２
頁、１９５１年６月発行）。すなわち、表面温度Ｔs0で
平衡状態にあるとき、単位面積あたりＱの熱流をステッ
プ状に加えると表面温度変化Ｔs （ｔ）は数７で近似す
ることができる。
ることは困難であるため、環境放射温度変化が始まって
から放射温度が安定してサーモグラムを撮影するまでに
若干の時間遅れがある。その間に、対象表面では熱放射
の状態が変化し、表面温度変化が起こる。一様な媒質の
境界においては、ステップ状の熱流変化に対しては、表
面温度はステップ変化の時点から時間の平方根に比例し
た温度変化が起こることが知られている（Buettner K.,
J. Appl. Physiol. 第３巻第１２号、６９１−７０２
頁、１９５１年６月発行）。すなわち、表面温度Ｔs0で
平衡状態にあるとき、単位面積あたりＱの熱流をステッ
プ状に加えると表面温度変化Ｔs （ｔ）は数７で近似す
ることができる。
【数７】
【００１２】ここで、ｔはステップ変化の時点を０とし
た時間、κは熱伝導率、ρは密度、ｃは比熱である。そ
こで、放射計の温度出力の時間変化を√ｔ（ｔの平方
根）に対してプロットすると、図２に示すようにほぼ直
線となる。従って、ステップ変化の時点からｔ1 及びｔ
2 を経った時点での放射温度がＴr1及びＴr2とすると、
図の２点Ａ及びＢが得られ、ＡＢを結ぶ直線を延長しｔ
＝０の点Ｃを求めれば、これが理想的なステップ状熱流
変化を与えた直後の放射温度温度ＴrHのよい近似となる
ことが期待できる。すなわち、数７の近似が適用できる
かぎり、熱流の環境放射温度を変化させた後、適当な２
点の時間の放射温度から、環境放射温度をステップ状に
変化させてその直後に放射温度を計測したのと等価な情
報が得られる。
た時間、κは熱伝導率、ρは密度、ｃは比熱である。そ
こで、放射計の温度出力の時間変化を√ｔ（ｔの平方
根）に対してプロットすると、図２に示すようにほぼ直
線となる。従って、ステップ変化の時点からｔ1 及びｔ
2 を経った時点での放射温度がＴr1及びＴr2とすると、
図の２点Ａ及びＢが得られ、ＡＢを結ぶ直線を延長しｔ
＝０の点Ｃを求めれば、これが理想的なステップ状熱流
変化を与えた直後の放射温度温度ＴrHのよい近似となる
ことが期待できる。すなわち、数７の近似が適用できる
かぎり、熱流の環境放射温度を変化させた後、適当な２
点の時間の放射温度から、環境放射温度をステップ状に
変化させてその直後に放射温度を計測したのと等価な情
報が得られる。
【００１３】ここで、図２においてＡＢを結ぶ直線の勾
配が数７より２Ｑ／√（πκρｃ）となるので、熱流Ｑ
が既知であれば熱浸透率、すなわち√（πκρｃ）が得
られる。以上の原理から、環境温度をほぼステップ状に
変化させ、変化前１回と変化後２回の放射温度計測によ
り、表面の放射率、真の表面温度及び表面付近の媒質の
熱浸透率を計測できる。この方法をサーモグラフィーに
適用すれば、環境放射温度のステップ状変化前１枚と変
化後２枚のサーモグラムから、各画素ごとに前記原理を
適用することにより表面の放射率、真の温度及び熱浸透
率の分布を画像として得ることができる。
配が数７より２Ｑ／√（πκρｃ）となるので、熱流Ｑ
が既知であれば熱浸透率、すなわち√（πκρｃ）が得
られる。以上の原理から、環境温度をほぼステップ状に
変化させ、変化前１回と変化後２回の放射温度計測によ
り、表面の放射率、真の表面温度及び表面付近の媒質の
熱浸透率を計測できる。この方法をサーモグラフィーに
適用すれば、環境放射温度のステップ状変化前１枚と変
化後２枚のサーモグラムから、各画素ごとに前記原理を
適用することにより表面の放射率、真の温度及び熱浸透
率の分布を画像として得ることができる。
【００１４】次に、前記原理を用いて本発明を具体的に
説明する。対象物表面の放射率、真の表面温度及び熱浸
透率の画像を得るため、環境温度をステップ状に変化さ
せる手段と、画面走査速度をできるだけ早くしたサーモ
グラフィー装置が必要である。環境放射温度を設定する
には、物体表面の周囲全域を一定に保持した黒体の壁で
囲繞する。さらに、環境放射温度のステップ状変化には
黒体の壁の温度のステップ状変化が考えられるが、壁材
料の熱容量のため急速な温度変化は困難で実現が難し
い。そこで、例えば、対象表面を囲む壁面全体を機械的
に移動可能とすることがよい。この壁面全体を機械的に
移動させ、異なる温度に設定された壁面と交換できるよ
うにすることが有効である。
説明する。対象物表面の放射率、真の表面温度及び熱浸
透率の画像を得るため、環境温度をステップ状に変化さ
せる手段と、画面走査速度をできるだけ早くしたサーモ
グラフィー装置が必要である。環境放射温度を設定する
には、物体表面の周囲全域を一定に保持した黒体の壁で
囲繞する。さらに、環境放射温度のステップ状変化には
黒体の壁の温度のステップ状変化が考えられるが、壁材
料の熱容量のため急速な温度変化は困難で実現が難し
い。そこで、例えば、対象表面を囲む壁面全体を機械的
に移動可能とすることがよい。この壁面全体を機械的に
移動させ、異なる温度に設定された壁面と交換できるよ
うにすることが有効である。
【００１５】図３はサーモグラフィー装置の一実施例を
示したものである。対象物体１にサーモグラフィーのカ
メラ２を向け、室温シェード３によって対象表面が囲ま
れている。室温シェード３はサーモスタット４及びヒー
ター５によって室温より高い温度に保持されている高温
シェード６とともに、駆動軸７により移動できるように
なっている。これら２つのシェードはモーター８が駆動
軸７を回転させることにより移動し、モーターコントロ
ーラー９によって室温シェード３があった位置に高温シ
ェード６が来たところで停止制御する。サーモグラムの
撮影制御、データ管理、結果の画像表示、データ保存等
はコンピュータ１０により管理される。さらに、これら
２つのシェードは図示していない温度測定及びその記録
が温度計測手段により実行される。
示したものである。対象物体１にサーモグラフィーのカ
メラ２を向け、室温シェード３によって対象表面が囲ま
れている。室温シェード３はサーモスタット４及びヒー
ター５によって室温より高い温度に保持されている高温
シェード６とともに、駆動軸７により移動できるように
なっている。これら２つのシェードはモーター８が駆動
軸７を回転させることにより移動し、モーターコントロ
ーラー９によって室温シェード３があった位置に高温シ
ェード６が来たところで停止制御する。サーモグラムの
撮影制御、データ管理、結果の画像表示、データ保存等
はコンピュータ１０により管理される。さらに、これら
２つのシェードは図示していない温度測定及びその記録
が温度計測手段により実行される。
【００１６】計測操作の手順は、まずカメラ２前方に室
温シェード３を設置し、その前方の視野内に対象物体１
を置き第１のサーモグラム撮影を行う。撮影後直ちにシ
ェード移動を行うが、最初室温シェード３のあった位置
まで高温シェード６を移動させる。高温シェード６が所
定位置に停止した後直ちに第２のサーモグラム撮影を行
う。さらに、一定時間、例えば、１０秒程度経過後に第
３のサーモグラム撮影を行い、計測操作を終了する。撮
影された３枚のサーモグラム及び室温、高温シェード６
の温度を用いて、前述した原理にしたがって各画素ごと
に放射率、真の表面温度及び熱浸透率をコンピュータ１
０により演算処理し、画像としてのスクリーン表示をす
るとともに、必要に応じてデータ保存、ハードコピー出
力、そのほかインターフェースを介して他の機器による
演算、診断等の利用も可能である。
温シェード３を設置し、その前方の視野内に対象物体１
を置き第１のサーモグラム撮影を行う。撮影後直ちにシ
ェード移動を行うが、最初室温シェード３のあった位置
まで高温シェード６を移動させる。高温シェード６が所
定位置に停止した後直ちに第２のサーモグラム撮影を行
う。さらに、一定時間、例えば、１０秒程度経過後に第
３のサーモグラム撮影を行い、計測操作を終了する。撮
影された３枚のサーモグラム及び室温、高温シェード６
の温度を用いて、前述した原理にしたがって各画素ごと
に放射率、真の表面温度及び熱浸透率をコンピュータ１
０により演算処理し、画像としてのスクリーン表示をす
るとともに、必要に応じてデータ保存、ハードコピー出
力、そのほかインターフェースを介して他の機器による
演算、診断等の利用も可能である。
【００１７】実施例１ サーモグラフィー装置にはイメージ処理におけるフレー
ム速度の早いものが望ましい。本発明ではＡｇｅｍａ社
製サーモビジョン８７０型を利用した。シェードとして
は前方開口部の大きさ３２×３２ｃｍ、長さ７０ｃｍで
内面に黒体塗料を塗布した。高温シェード６は面ヒータ
ーを４面に貼り付けサーモスタットによる温度制御を
し、４０℃程度に保持した。シェード移動は直動機構を
用いて約０．５秒で行い、また、移動開始後１秒で第２
のサーモグラム撮影を行った。さらに、約５ないし１０
秒後に第３のサーモグラム撮影を行った。この結果か
ら、各画素について数５により放射率を算出し数６を解
くことにより放射率補正された表面温度Ｔs を求めるこ
とができた。また、数７を解いて熱浸透率を算出するこ
とができた。ここで、数７のＱは数８により算出され
る。数８中σはステファンボルツマン定数である。
ム速度の早いものが望ましい。本発明ではＡｇｅｍａ社
製サーモビジョン８７０型を利用した。シェードとして
は前方開口部の大きさ３２×３２ｃｍ、長さ７０ｃｍで
内面に黒体塗料を塗布した。高温シェード６は面ヒータ
ーを４面に貼り付けサーモスタットによる温度制御を
し、４０℃程度に保持した。シェード移動は直動機構を
用いて約０．５秒で行い、また、移動開始後１秒で第２
のサーモグラム撮影を行った。さらに、約５ないし１０
秒後に第３のサーモグラム撮影を行った。この結果か
ら、各画素について数５により放射率を算出し数６を解
くことにより放射率補正された表面温度Ｔs を求めるこ
とができた。また、数７を解いて熱浸透率を算出するこ
とができた。ここで、数７のＱは数８により算出され
る。数８中σはステファンボルツマン定数である。
【数８】
【００１８】実施例２ 図４の放射率測定用装置を用いてサーモグラフィーにお
ける放射率計測と表面温度の自動補正を行った。放射源
１５は１７cm×１７cmの大きさをもち、対象表面１３に
対向している。この対象表面１３はアルミ壁１７により
周囲を覆われ、外乱の影響を排除した。対象表面１３に
対向する放射源１５を覆っているシャッター１６を開く
ことにより放射温度をステップ状に変化させた。最初は
室温シェード３で次いで高温シェード６により各々実施
した。それぞれをサーモグラフィー装置１４により撮影
し、各画素の放射率ε及び表面温度の補正値Ｔs を数
９、数１０により算出した。
ける放射率計測と表面温度の自動補正を行った。放射源
１５は１７cm×１７cmの大きさをもち、対象表面１３に
対向している。この対象表面１３はアルミ壁１７により
周囲を覆われ、外乱の影響を排除した。対象表面１３に
対向する放射源１５を覆っているシャッター１６を開く
ことにより放射温度をステップ状に変化させた。最初は
室温シェード３で次いで高温シェード６により各々実施
した。それぞれをサーモグラフィー装置１４により撮影
し、各画素の放射率ε及び表面温度の補正値Ｔs を数
９、数１０により算出した。
【数９】
【数１０】 ここでＣは装置で決まる定数、Ｐ（Ｔ）は絶対温度Ｔの
黒体から波長λ1 からλ2 までの波長範囲に単位面積か
ら単位時間に放射されるエネルギーである。Ｔ1 及びＴ
2 はシャッターを開く前後の放射温度である。Ｔr は放
射源の温度（４０℃）、Ｔa はシャッターを開く前にお
ける全視野の平均放射温度である。まず放射率既知の物
体を用いてＣを決定し、被験者の手背などの計測を行っ
た。放射率既知の物体としては前記（Togawa, T., Cli
n. Phys. Physiol. Meas.誌）方法により放射率を決定
した放射率０．５０〜０．９９の範囲の約２０種類の物
体を用いた。
黒体から波長λ1 からλ2 までの波長範囲に単位面積か
ら単位時間に放射されるエネルギーである。Ｔ1 及びＴ
2 はシャッターを開く前後の放射温度である。Ｔr は放
射源の温度（４０℃）、Ｔa はシャッターを開く前にお
ける全視野の平均放射温度である。まず放射率既知の物
体を用いてＣを決定し、被験者の手背などの計測を行っ
た。放射率既知の物体としては前記（Togawa, T., Cli
n. Phys. Physiol. Meas.誌）方法により放射率を決定
した放射率０．５０〜０．９９の範囲の約２０種類の物
体を用いた。
【００１９】結果：放射率既知の物体についてＣの値を
求めた結果２．５０となり、前記文献の方法によった場
合とよく一致し、相関係数は０．９８８であった。２０
種の物体のうち表面が滑面に近い２種の物体を除き、手
背のサーモグラムについて放射率計測及び表面温度補正
を次に行った。結果は妥当な結果が得られた。特に、被
験者の手背などにファンデーションクリームを塗った皮
膚では、清浄皮膚の放射率が０．９７±０．０１である
のに対し, ０．９４〜０．９５に低下し、最大０．５℃
程度の表面温度誤差を生ずる可能性があるが、ほぼ妥当
な補正値が与えられることが確認された。また、前記２
種の物体の表面は滑面に近いため乱反射が起こらず、放
射源の中央の穴の部分からの反射のみカメラに入射する
ため、シャッターを開いたときの放射源からの放射の影
響が認められないと考えられる。
求めた結果２．５０となり、前記文献の方法によった場
合とよく一致し、相関係数は０．９８８であった。２０
種の物体のうち表面が滑面に近い２種の物体を除き、手
背のサーモグラムについて放射率計測及び表面温度補正
を次に行った。結果は妥当な結果が得られた。特に、被
験者の手背などにファンデーションクリームを塗った皮
膚では、清浄皮膚の放射率が０．９７±０．０１である
のに対し, ０．９４〜０．９５に低下し、最大０．５℃
程度の表面温度誤差を生ずる可能性があるが、ほぼ妥当
な補正値が与えられることが確認された。また、前記２
種の物体の表面は滑面に近いため乱反射が起こらず、放
射源の中央の穴の部分からの反射のみカメラに入射する
ため、シャッターを開いたときの放射源からの放射の影
響が認められないと考えられる。
【００２０】なお、放射源としてはさらに正確な計測を
可能とするため、例えば全視野を覆う傘形の放射源が利
用できる。また、室温シェード３と高温シェード６につ
いての移動手段は手動のほか自動化も可能である。
可能とするため、例えば全視野を覆う傘形の放射源が利
用できる。また、室温シェード３と高温シェード６につ
いての移動手段は手動のほか自動化も可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、従来
のサーモグラムのほかに、放射率分布画像、各画素ごと
に放射率補正されたサーモグラム及び対象表面付近の媒
質の熱浸透率分布を計測することができる。したがっ
て、従来のサーモグラムでは得られなかった熱的情報を
精度良く、しかも、画像の質も向上できる効果を有す
る。また、現在のサーモグラフィー装置で温度精度は
０．１℃程度に高まったが放射率がこれに付加されなけ
れば正確な温度決定ができなかった。したがって、本発
明によれば簡便で環境放射温度をステップ状に変化させ
ることにより皮膚の放射率を精度良く測定でき、正確な
温度決定ができることが確認された。
のサーモグラムのほかに、放射率分布画像、各画素ごと
に放射率補正されたサーモグラム及び対象表面付近の媒
質の熱浸透率分布を計測することができる。したがっ
て、従来のサーモグラムでは得られなかった熱的情報を
精度良く、しかも、画像の質も向上できる効果を有す
る。また、現在のサーモグラフィー装置で温度精度は
０．１℃程度に高まったが放射率がこれに付加されなけ
れば正確な温度決定ができなかった。したがって、本発
明によれば簡便で環境放射温度をステップ状に変化させ
ることにより皮膚の放射率を精度良く測定でき、正確な
温度決定ができることが確認された。
【００２２】
【図１】図１は本発明のサーモグラフィー装置における
放射率測定原理を説明するための、放射計に入射する放
射エネルギー成分の様子を表した模式図である。
放射率測定原理を説明するための、放射計に入射する放
射エネルギー成分の様子を表した模式図である。
【図２】図２は放射率及び熱浸透率の算出方法を説明す
るため、環境温度のステップ状変化の時点からの時間の
平方根と放射計の温度出力との関係を示したグラフであ
る。
るため、環境温度のステップ状変化の時点からの時間の
平方根と放射計の温度出力との関係を示したグラフであ
る。
【図３】図３は本発明のサーモグラフィー装置の一実施
例を示したブロック図である。
例を示したブロック図である。
【図４】図４は他の実施例に使用した放射率測定用装置
である。
である。
１ 対象物体 ２ カメラ ３ 室温シェード ６ 高温シェード １１ 放射計 １３ 対象表面 １４ サーモグラフィー装置 １５ 放射源 １６ シャッター
Claims (4)
- 【請求項１】 環境放射温度をステップ状に変化さ
せ、その前後に撮影したサーモグラムから、各画素ごと
の放射率及び放射率補正された表面温度を算出し、放射
率分布画像及びサーモグラムを表示することを特徴とす
るサーモグラフィー装置。 - 【請求項２】 環境放射温度をステップ状に変化させ
た後に撮影した少なくとも複数のサーモグラムから、各
画素に対応する対象表面の媒質の熱浸透率分布を算出
し、画像及びサーモグラムを表示することを特徴とする
サーモグラフィー装置。 - 【請求項３】 前記サーモグラムは、前記環境放射温
度を対象表面に面して交換自在に置かれた複数のシェー
ドによって対象表面を囲み、各々の該シェードは異なっ
た温度に保持され移動可能とした手段から撮影される請
求項１または２記載のサーモグラフィー装置。 - 【請求項４】 前記対象表面とサーモグラフィーのカ
メラとの間に、移動可能な室温シェードと高温シェード
を配置し、これらを交換手段で交互に移動させて前記対
象表面の環境放射温度をステップ状に変化させ、前記複
数のシェードの交換前後のサーモグラム撮影により各画
素ごとの放射率、放射率補正された表面温度を算出し、
放射率分布画像及びサーモグラムを表示することを特徴
とするサーモグラフィー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4130087A JPH0772701B2 (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | 生体用サーモグラフィー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4130087A JPH0772701B2 (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | 生体用サーモグラフィー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296846A true JPH05296846A (ja) | 1993-11-12 |
| JPH0772701B2 JPH0772701B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=15025666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4130087A Expired - Fee Related JPH0772701B2 (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | 生体用サーモグラフィー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0772701B2 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5750627A (en) * | 1980-09-12 | 1982-03-25 | Kawasaki Steel Corp | Method and device for measuring surface temperature and emissivity |
| JPS57163831A (en) * | 1981-04-01 | 1982-10-08 | Chino Works Ltd | Radiation thermometer |
| JPS61210921A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-19 | Chino Works Ltd | 物体の放射率および温度の測定装置 |
| JPS62287124A (ja) * | 1986-06-06 | 1987-12-14 | Chino Corp | 放射温度測定装置 |
| JPH0254132A (ja) * | 1988-08-19 | 1990-02-23 | Chino Corp | 放射温度測定装置 |
-
1992
- 1992-04-23 JP JP4130087A patent/JPH0772701B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5750627A (en) * | 1980-09-12 | 1982-03-25 | Kawasaki Steel Corp | Method and device for measuring surface temperature and emissivity |
| JPS57163831A (en) * | 1981-04-01 | 1982-10-08 | Chino Works Ltd | Radiation thermometer |
| JPS61210921A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-19 | Chino Works Ltd | 物体の放射率および温度の測定装置 |
| JPS62287124A (ja) * | 1986-06-06 | 1987-12-14 | Chino Corp | 放射温度測定装置 |
| JPH0254132A (ja) * | 1988-08-19 | 1990-02-23 | Chino Corp | 放射温度測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0772701B2 (ja) | 1995-08-02 |
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