JPH0553220B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、CCD等のイメージセンサを利用
して、被測定対象の温度を測定する放射温度計に
関するものである。

［従来の技術］ 被測定対象からの放射エネルギーを、１次元ま
たは２次元の電荷蓄積型のCCDのようなイメー
ジセンサで受光し、温度測定を行う放射温度計が
知られている。

このイメージセンサは、各画素に蓄積された電
荷を所定時間毎に一定の走査周期で順次転送して
出力を取り出しているが、転送ノイズ等の関係で
測定可能なダイナミツクレンジ（動作範囲）が狭
い。一方、放射温度計は、温度に対する素子出力
の変化が大きいため、測温レンジを広く取るため
には、広いダイナミツクレンジが必要である。こ
の対策としては、画素間の感度ムラと暗レベルの
ムラを同時に補償する方法と、走査周期を変化さ
せる（特公昭61−16923号公報等参照）とともに
感度ムラのみを補償する方法がある。

［この発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前者の方法では、大きな補償は
難しいため、おのずから補償に限界があり、一定
値以上の測温レンジを得ることは、困難である。
また、後者の方法では、前者に比べると、走査周
期が固定されたときダイナツクレンジが狭いた
め、多くの走査周期の切換を要する。

この場合、走査周期の大小に応じて補償すべき
暗レベルが増減するため固定の暗レベル補償では
誤差を招く。また、走査周期の大小に応じて暗レ
ベル補償を行う方法も考えられるが、これは、補
償に要するメモリが大きくなるとともに補償工数
が増大してしまう。

この発明の目的は、以上の点に鑑み、リセツト
機能を有するCCDのようなイメージセンサを用
い、広い測温レンジをとることができる放射温度
計を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、被測定対象からの放射エネルギー
をイメージセンサで受光し、演算手段で温度を測
定するものにおいて、リセツト時間を変化させる
ようにした放射温度計である。

［実施例］ 第１図は、この発明に係る放射温度計の一実施
例を示す構成図である。

図において、被測定対象１からの放射エネルギ
ーは、集光レンズ２等の光学系で集光され、
CCDのような電荷蓄積型撮像素子（この例では、
１次元）であるリセツト機能を有するイメージセ
ンサ３の各画素に入射する。このイメージセンサ
３の出力は、増幅器４で増幅され、暗レベル補正
手段５で暗レベル補正され、感度ムラ補正手段６
で各画素間の感度ムラ補正され、Ａ―Ｄ変換器７
でデジタル信号とされ、リニアライズテーブルが
格納されたROMのようなリニアライズ手段８で
リニアライズされ、温度出力Ｔが取り出せる。こ
れら、増幅器４からリニアライズ手段８等で演算
手段Ｐが構成され、また、マイクロコンピユター
等で必要な演算制御を行うようにしてもよい。ま
た、増幅器４の出力は、ピークホールド手段９で
最大値を検出され、この検出値に基きリセツト時
間制御手段１０でイメージセンサ３のリセツト時
間を設定し、このリセツト時間情報をリニアライ
ズ手段８に伝える。

イメージセンサ３は、第２図で示すように、所
定の走査周期Ｔで、各画素の信号を順次出力する
が、リセツト時間制御手段１０により画素への入
力信号の大きさによりリセツト時間ｔ１１，ｔ１
２，…を変化させ、つまり電荷蓄積時間ｔ２１，
ｔ２２…を変化させて、広い測温範囲を得るよう
にする。つまり、イメージセンサ３は、一定の周
期Ｔで各画素の出力は転送されるが、リセツト時
間のリセツトがかかつている間は、各画素に電荷
が蓄積されないリセツト機能を有している。

なお、周知のようにイメージセンサ３は各画素
で受光した光を電荷として蓄積する蓄積部と転送
部（走査部）を含み、ある所定の走査周期Ｔで受
光部に受光された電荷は、次の走査周期Ｔのはじ
めに転送部に移りその次の走査周期Ｔの間に転送
され読み出される。つまり、第２図の時間ｔ１
１，ｔ２１（走査周期Ｔ）での受光出力は、次の
時間ｔ１２，２２（走査周期Ｔ）で読み出される
とともに、この時間Ｔ１２，ｔ２２（走査周期
Ｔ）でも引き続き次の光を受光し、以下順次各画
素の信号が読み出されることになる。そして、走
査周期Ｔ内におけるリセツト時間ｔ１１，ｔ１２
を制御しこのリセツト時間分だけ蓄積部のコンデ
ンサ等を短絡することにより、電荷蓄積時間ｔ２
１，ｔ２２を変えるようにしているものである。

たとえば、第３図の温度とイメージセンサ３の
出力相対値について、測温範囲をＡ，Ｂ，Ｃに分
割したとすると、低温側Ａでは、入射する放射エ
ネルギーは小さくイメージセンサ３の各画素に蓄
積する電荷は少いので、リセツト時間ｔ１１は短
く、電荷蓄積時間ｔ２１を長くする。高温側Ｃで
は、入射する放射エネルギーは大きく各画素に蓄
積する電荷は大きいのでリセツト時間ｔ１３は長
く、電荷蓄積時間ｔ２３は短くして飽和を防止す
る。測温範囲Ｂは、ＡとＣの中間であり、次式が
成り立つ。

リセツト時間 t11＜t12＜t13 電荷蓄積時間 t21＞t22＞t23 これら、リセツト時間の切換は、手動で行い、
これに応じリニアライズテーブルも変えてもよい
が、次のようにする。

ピークホールド手段９は、一走査における各画
素の出力のうち最大値をホールドする。リセツト
時間制御手段１０は、測温範囲に応じたリセツト
時間（t11，t12，t13等）ご設けるとともに、上
限値eH、下限値eL（第３図参照）を設け、ピー
クホールド手段９のイメージセンサ３の最大値が
上限値eH以上になつたときは、飽和しないよう
リセツト時間を長くして、たとえば、第３図Ｂか
らＣの状態に移り、下限値eL以下となつたとき
は、放射エネルギーが少いので、リセツト時間を
短くしてＢからＡの状態に移り、常にイメージセ
ンサ３の出力が下限値eH，eL間にあるようにす
る。そして、リセツト時間制御手段１０は、リニ
アライズ手段８にリセツト時間の情報を送り、リ
ニアライズ手段８ではこの測温範囲（Ａ，Ｂ，
Ｃ）であるかによつて所定のリニアライズテーブ
ルが選択され、最適なリニアライズがなされる。

［発明の効果］ この発明は、走査周期を一定としてリセツト機
能を有するイメージセンサに蓄積する電荷をリセ
ツト時間を変化させて制御しているので、容易に
広い範囲での測温が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は、この発明の一実施
例を示す説明図である。 １…被測定対象、２…集光レンズ、３…イメー
ジセンサ、４…増幅器、５…暗レベル補正手段、
６…感度ムラ補正手段、７…Ａ―Ｄ変換器、８…
リニアライズ手段、９…ピークホールド手段、１
０…リセツト時間制御手段、Ｐ…演算手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定対象からの放射エネルギーを受光する
   イメージセンサと、このイメージセンサの出力か
   ら被測定対象の温度を測定する演算手段と、前記
   イメージセンサの一走査における各画素の出力の
   うち最大値を検出するピークホールド手段と、こ
   のピークホールド手段の検出値に基き前記イメー
   ジセンサの各画素出力を読み出す所定の走査周期
   内におけるリセツト時間を測温範囲に応じて変化
   させリセツトがかつている間は各画素に電荷を蓄
   積させないようにするリセツト時間制御手段とを
   備えたことを特徴とする放射温度計。 ２ 前記リセツト時間制御手段は、測温範囲に応
   じた複数のリセツト時間を設けるとともに上限値
   および下限値を設け、イメージセンサ出力の最大
   値が上限値以上となつたときリセツト時間を長く
   し、下限値以下となつたときリセツト時間を短く
   するよう働くことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の放射温度計。 ３ 前記演算手段は、リセツト時間制御手段のリ
   セツト時間に対応してリニアライズするリニアラ
   イズ手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の放射温度計。