JPH0621822B2 - サーモグラフィ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、サーモグラフィ装置に係り、特に、被写体の
所望の位置（以下、スポット位置と称す。）の温度測定
を連続して行うことができるサーモグラフィ装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 被写体から放射される赤外線を水平、垂直の２次元に走
査、検出して、被写体の温度分布を測定する装置はサー
モグラフィ装置として広く知られており、その概略構成
を第４図に示す。

第４図に示すものは、本出願人が先に提案した、水平走
査と垂直走査をそれぞれ専用の走査鏡で行うようになさ
れたサーモグラフィ装置の例であるが、図示しない被写
体からの赤外線は、まず、図示しない垂直走査鏡により
垂直走査された後に水平走査鏡３３で水平走査される。
このように２次元走査された赤外線は、凹面鏡からなる
集光鏡３５により水平走査鏡３３の中心部に開孔された
孔部の近傍に結像され、更に、絞り３６で光束を制限さ
れ、リレーレンズ３７を介して赤外線検出器３８に至
る。

さて、サーモグラフィ装置においては、被写体の絶対温
度を指示しなければならない。そのために第４図におい
ては、水平走査鏡３３と絞り３６との間には光軸４０を
横切るようにチョッパ４６が配置されると共に、絶対温
度指示用の基準黒体温度源（以下、リファレンスと称
す。）４７が設置されている。そして当該チョッパ４６
は一部に切り欠きを有するとともに少なくとも赤外線検
出器３８に面する側が鏡面に形成されており、図示しな
いモータ等によって被写体走査の周期に同期して一定の
回転速度で回転されるようになっている。つまり、この
リファレンス温度源４７から放射される基準赤外線は、
チョッパ４６が光軸４０を遮断したときに当該チョッパ
４６の鏡面で反射されて赤外線検出器３８に到達するよ
うになされている。

次に、第５図を用いて、赤外線検出器３８によって検出
される信号を説明する。すなわち、被写体の走査周期に
同期させてチョッパ４６を回転させ、被写体からの赤外
光が入力されるときにはチョッパ４６の切り欠き部分が
光軸４０上に位置するようにし、その他の時は光軸４０
を遮断するように回転させることにより、赤外線検出器
３８には第５図に示すように基準赤外線を検出したリフ
ァレンス温度信号と被写体からのサーモ信号とが交互に
現れる信号が検出される。

次に第６図を用いて絶対温度補正方法を説明する。赤外
線検出器３８によって検出された信号をパルスクランプ
回路４８に入力し、第５図に示したリファレンス温度信
号に同期して発生するパルスクランプ信号によってパル
スクランプする。このパルスクランプ回路４８の出力信
号を加算器４９に入力し、リファレンス温度に対応した
リファレンス相当電圧を加算して絶対温度補正された出
力信号を得るようにしている。

このようにして絶対温度補正が行われた信号は、後続の
信号処理回路（図示せず）において、増幅、Ａ／Ｄ変
換、疑似カラー化等の周知の処理が行われる。そして、
測定結果は必要に応じてカラーＣＲＴディスプレイ等の
表示手段に表示されたり、所定のファイルに格納された
りする。

以上の構成により、被写体の所望の範囲の温度分布を正
確に測定することができる。

［発明が解決しようとする課題］ さて、被写体の温度変化を測定する場合に、オペレータ
は注目する特定点の温度変化を連続して観測したい場合
があるが、従来のサーモグラフィ装置は、被写体を面走
査するだけであるので、被写体の注目点、即ちスポット
の温度変化を観測しようとする場合には、第７図（ａ）
に示すように、面走査により連続して得られる複数のサ
ーモ画像＃１，＃８，＃３，＃４，……から注目するス
ポットＡの温度データＡ_１，Ａ_２，Ａ_３，Ａ_４，……を
抽出し、ＸＹプロッタ等で同図（ｂ）に示すようなグラ
フ表示を行わざるを得ないものであった。

しかしながら、サーモ画像が得られる周期Ｔは、テレビ
ジョン走査を行うものでも１／３０secであり、遅いも
のでは４sec程度かかるものもある。従って、短い時間
に急激な温度変化を示すものに対してはその変化を追う
ことができないものであった。

本発明は上記の課題を解決するものであって、面走査を
行うサーモグラフィ装置において、被写体のスポット位
置の温度を連続して測定できるサーモグラフィ装置を提
供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明のサーモグラフィ
装置は、所定周期の面走査及び指示された所定のスポッ
ト位置で走査を停止することが可能となされた走査手段
と、走査手段により走査集光された被写体からの赤外線
が導入される赤外線検出器と、基準黒体温度源と、面走
査時には定められた所定の周期で被写体からの赤外線を
遮り基準黒体温度源からの基準赤外線を赤外線検出器に
導き、走査手段がスポット位置で走査が停止された場合
には設定された周期で被写体からの赤外線を遮り基準黒
体温度源からの基準赤外線を赤外線検出器に導くチョッ
パと、赤外線検出器から出力される被写体からの赤外線
を検出したサーモ信号に基準赤外線を検出したリファレ
ンス温度信号に基づいて絶対温度補正を少なくとも行う
信号処理回路と、信号処理回路から出力されるサーモ信
号が供給される表示信号と、スポット位置の温度測定が
指示された場合には、走査手段を当該指示されたスポッ
ト位置で停止させると共に、チョッパが被写体からの赤
外線を遮り基準黒体温度源からの基準赤外線を赤外線検
出器に導く周期を指示された周期に設定する制御手段と
を備えることを特徴とする。

［作用］ 本発明のサーモグラフィ装置は、赤外線検出器と、走査
手段と、基準黒体温度源と、チョッパと、信号処理回路
と、表示装置と、制御手段とを備える。

走査手段は、面走査が可能であり、且つ指示された所定
のスポット位置で走査を停止して当該スポット位置の温
度を連続して測定することが可能となされている。ま
た、チョッパは、面走査時には定められた所定の周期で
被写体からの赤外線を遮り基準黒体温度源からの基準赤
外線を赤外線検出器に導き、走査手段がスポット位置で
走査が停止された場合には設定された周期で被写体から
の赤外線を遮り基準黒体温度源からの基準赤外線を赤外
線検出器に導くものである。

信号処置回路は赤外線検出器の出力信号に対して種々の
処理を施すものであるが、少なくとも、被写体を検出し
たサーモ信号に対して、基準赤外線を検出したリファレ
ンス温度信号に基づいて絶対温度補正の処理を施す。そ
して、この信号処理回路の出力は表示装置に表示され
る。

制御手段は、スポット位置の温度測定が指示された場合
には、走査手段を当該指示されたスポット位置で停止さ
せる。そして、チョッパに対しては被写体からの赤外線
を遮り基準黒体温度源からの基準赤外線を赤外線検出器
に導く周期を指示された周期に設定する。

従って、本発明のサーモグラフィ装置によれば、面走査
により得られたサーモ画像を観察しているときに被写体
の特定の位置の温度変化を観察する必要が生じた場合に
は、走査手段を面走査からスポット位置の観測に切り換
えることができ、 しかもこの場合にも基準黒体温度源からの基準赤外線を
指示された周期で取り込むことができるので、当該スポ
ット位置の温度変化を正確に把握することができる。

［実施例］ 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係るサーモグラフィ装置の一実施例構
成を示す図であり、図中、１は走査手段、２は赤外線検
出器、３は信号処理回路、４は表示装置、５は制御手
段、６は入力手段、７、８は信号線を示す。

走査手段１は、被写体を面走査するためもので、第４図
に示す構成と同様である。

信号処理回路３は、第６図で述べた絶対温度補正、増
幅、Ａ／Ｄ変換、および、例えばＬＵＴ（ルックアップ
テーブル）を用いた周知の疑似カラー化処理等を行う。

表示装置４としてはカラーＣＲＴディスプレイを用いる
のが好適である。

制御手段５は、信号線７および８を介して、走査手段１
および信号処理回路３に対してスポット温度測定のため
の制御信号を出力する。

入力手段６は、キーボード、マウスあるいはライトペン
等からなり、測定したいスポットの位置、信号のサンプ
リング周期などを入力するためのものである。

以下、走査手順を追いながら、第１図の動作を説明す
る。

まず、オペレータは、入力手段６により面走査を指示す
る。これによりサーモグラフィ装置は通常の動作を行
い、表示装置４には、例えば疑似カラー化されたサーモ
画像が表示される。ここでオペレータは、表示された画
像を見ながら注目したいスポット位置を入力手段６によ
り指示する。なお、サーモ画像では被写体の形状が正確
には把握できない場合があるので、サーモ画像とパララ
ックスのない可視像を得ることができるサーモグラフィ
装置においては、可視像を用いるのがよい。この点、第
４図に示す構成においては、集光鏡３５による結像位置
に可視光検出器を配置すればパララックスのない可視像
を得ることができるので非常に便利である。

いま、例えば、オペレータが表示画面の中の第３図
（ａ）のＡで示す位置を指示したとすると、制御手段５
は、当該スポット位置のアドレスを取り込み、走査手段
１をどのような位置で固定するかを算出する。

そして、オペレータによって測定開始が指示されると、
制御手段５は、信号線７を介して走査手段１を指示され
た位置に固定する。このことで赤外線検出器２のスポッ
ト像は被写体の所望の位置に結像し続けるので、被写体
の当該位置の温度を連続的に測定することができるが、
一方、チョッパ４６（第４図）は依然として所定の走査
周期で回転しているので、定期的にサーモデータが得ら
れなくなり、スポット温度を連続して測定するのに支障
を来すことになる。

そこで、本発明においては、チョッパ４６の回転周期を
任意に設定可能とし、スポット温度測定の際に支障を来
さないようにしている。つまり、スポットの温度変化が
緩慢であると予測される場合には測定時間も長くなり、
従って、後述するサーモ信号のサンプリング周期も比較
的長くてよいので、チョッパ４６の回転周期を比較的長
く設定できるのに対し、スポットの温度変化が短い時間
に急激に変化すると予測される場合にはチョッパ４６の
回転周期は比較的短くても測定に支障は生じない。この
ようなチョッパ４６の回転周期の設定は、制御手段５に
より自動的に行うことができる。

このようにして定期的にリファレンス温度源を参照しな
がら連続的に所望のスポットの温度測定を行うことがで
きる。

赤外線検出器２の出力は信号処理回路３において、従来
と同様に絶対温度補正が行われた後にサンプリングさ
れ、ディジタル化されて所望のファイルに格納される。
なお、ディジタル化を何ビットで行うかは任意である
が、温度のダイナミックレンジは広いので、１６ビット
以上とするのが望ましい。また、サンプリング周期をど
れだけにするかも適宜選択することができるが、測定結
果を表示装置４に表示した際にスポットの温度変化の様
子が的確に把握できるように、チョッパ４６の１回転周
期におけるスポット温度のサンプリング数を表示装置４
の１ラインの画素数と同じにするのがよい。その様子を
第２図に示す。

第２図（ａ）はチョッパ４６の回転周期を比較的長い時
間Ｔ_１に設定した場合の様子を示し、図のＡの期間にリ
ファレンス温度源を参照し、残りの時間にスポット温度
の測定が行われる。このときのサンプリングは同図
（ｂ）に示されるタイミングで行われる。いま、表示装
置４の１ラインの画素数が５１２であるとすると、Ｔ_１
の期間には５１２本のサンプリングパルスが発生され
る。また、第２図（ｃ）はチョッパ４６の回転周期を比
較的短い時間Ｔ_２に設定した場合の様子を示し、このと
きのリファレンス温度源の参照時間Ｂは第２図（ａ）の
Ａで示す時間よりも短くなっている。また、Ｔ_２時間に
発生されるサンプリングパルスの数は５１３本である
が、第２図（ｂ）と比較すると、チョッパ４６の回転周
期が短くなっている分、サンプリング周期は短くなって
いるものである。なお、サンプリング周波数はチョッパ
の回転周期に応じて制御手段５により自動的に設定され
るようになされているものである。

このようにしてファイルに格納されたサーモデータは、
表示装置４の走査に同期して取り込んだ順に読み出さ
れ、表示される。従って、表示装置４の１走査線の画素
数が５１２の場合、表示装置４の第１走査線には、最初
に取り込まれた５１２個のサーモデータ、即ちチョッパ
４６の最初の１回転中に得られたサーモデータ、がその
順序に表示され、第２走査線には次の回転周期中に得ら
れた５１２個のサーモデータが取り込まれた順に表示さ
れることになる。

なお、表示の仕方としては、読み出したサーモデータに
よりそのまま輝度変調を行ってもよいし、温度に応じて
所定の色を割り当てて周知の疑似カラー化を行ってもよ
い。いま、例えば疑似カラーで表示したとすると、表示
装置４の全面が同じ色で表示されている場合には全く温
度変化が無いことが分かり、何等かの色の変化が有れ
ば、設定したチョッパの回転周期から、どれだけの時間
にどのような温度変化を生じたかを認識することができ
る。

以上、本発明の１実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可
能である。例えば、上記実施例ではスポットを一つしか
指示していないが、第３図（ｂ）のように複数個指示し
てもよいものである。この場合には、制御手段５は、各
スポット位置のアドレスを取り込み、最初にリファレン
ス温度源の温度測定を行った後は、例えば、Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ａ，Ｂ，Ｃ，……という順序で各スポットの温度を
順次測定し、測定されたサーモデータはそれぞれ別個の
ファイルに格納されることになる。

また、走査手段としては、第４図に示すものに限らず、
チョッパによりリファレンス温度源を参照するようにな
されているものであれば他の方式のものでもよいもので
ある。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、１台
のサーモグラフィ装置で面走査による温度測定も、スポ
ットの温度に連続測定も行うことができ、非常に便利で
ある。また、チョッパの回転周期を任意に設定可能とな
されるので、チョッパがスポット温度測定に支障となる
ことはない。

更に本発明では定期的にリファレンス温度源を参照する
ので、サーモグラフィ装置にドリフトが生じたとしても
その影響を定期的に相殺することができ、絶対温度を正
確に指示することができる。また更に、サーモデータを
カラーＣＲＴディスプレイ等に表示することによって、
温度変化の様子を的確に把握することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るサーモグラフィ装置の一実施例構
成を示す図、第２図はチョッパの回転周期とサーモデー
タのサンプリング周期との関係を示す図、第３図はスポ
ット位置を示す図、第４図は本出願人が先に提案したサ
ーモグラフィ装置の走査系を示す図、第５図は赤外線検
出器から発生する信号の波形を模式的に示した図、第６
図は従来行われている絶対温度補正を説明する図、第７
図は従来行われていたスポットの温度測定を説明する図
である。 １……走査手段、２……赤外線検出器、３……信号処理
回路、４……表示装置、５……制御手段、６……入力手
段、７、８……信号線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定周期の面走査及び指示された所定のス
   ポット位置で走査を停止することが可能となされた走査
   手段と、 走査手段により走査集光された被写体からの赤外線が導
   入される赤外線検出器と、 基準黒体温度源と、 面走査時には定められた所定の周期で被写体からの赤外
   線を遮り基準黒体温度源からの基準赤外線を赤外線検出
   器に導き、走査手段がスポット位置で走査が停止された
   場合には設定された周期で被写体からの赤外線を遮り基
   準黒体温度源からの基準赤外線を赤外線検出器に導くチ
   ョッパと、 赤外線検出器から出力される被写体からの赤外線を検出
   したサーモ信号に基準赤外線を検出したリファレンス温
   度信号に基づいて絶対温度補正を少なくとも行う信号処
   理回路と、 信号処理回路から出力されるサーモ信号が供給される表
   示装置と、 スポット位置の温度測定が指示された場合には、走査手
   段を当該指示されたスポット位置で停止させると共に、
   チョッパが被写体からの赤外線を遮り基準黒体温度源か
   らの基準赤外線を赤外線検出器に導く周期を指示された
   周期に設定する制御手段と を備えることを特徴とするサーモグラフィ装置。