JPH0694537A - 熱画像検出装置 - Google Patents
熱画像検出装置Info
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- JPH0694537A JPH0694537A JP4247469A JP24746992A JPH0694537A JP H0694537 A JPH0694537 A JP H0694537A JP 4247469 A JP4247469 A JP 4247469A JP 24746992 A JP24746992 A JP 24746992A JP H0694537 A JPH0694537 A JP H0694537A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/12—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
-
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- G01J5/0803—Arrangements for time-dependent attenuation of radiation signals
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-
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- H—ELECTRICITY
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 焦電型熱検出素子１により非接触で検出され
た被検出対象の微少温度信号を増幅し、高精度に演算処
理して１次元または２次元の熱画像信号を得る熱画像検
出装置を提供する。 【構成】 焦電型熱検出素子１および赤外線の通路を開
閉するチョッパ３とチョッパ温度検出素子４により構成
された可動部６、その可動部６を回転させる回転手段
７、チョッパ３および回転手段７を駆動する駆動制御部
９、焦電型熱検出素子１よりの検出信号を増幅する帯域
増幅器１０、チョッパ３の開閉動作に同期した信号を出
力するタイミング出力手段１１、帯域増幅器１０よりの
信号の最大値および最小値を順次保持するピーク検出部
１２、その最大値と最小値との差、またはチョッパ閉状
態の帯域増幅器よりの基準信号と最大値または最小値と
の差、およびチョッパ温度により熱画像信号に演算処理
する演算処理部１３とにより構成される。
た被検出対象の微少温度信号を増幅し、高精度に演算処
理して１次元または２次元の熱画像信号を得る熱画像検
出装置を提供する。 【構成】 焦電型熱検出素子１および赤外線の通路を開
閉するチョッパ３とチョッパ温度検出素子４により構成
された可動部６、その可動部６を回転させる回転手段
７、チョッパ３および回転手段７を駆動する駆動制御部
９、焦電型熱検出素子１よりの検出信号を増幅する帯域
増幅器１０、チョッパ３の開閉動作に同期した信号を出
力するタイミング出力手段１１、帯域増幅器１０よりの
信号の最大値および最小値を順次保持するピーク検出部
１２、その最大値と最小値との差、またはチョッパ閉状
態の帯域増幅器よりの基準信号と最大値または最小値と
の差、およびチョッパ温度により熱画像信号に演算処理
する演算処理部１３とにより構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般家庭の室内温度分布
検出や人体の挙動検出などを行なうための焦電型熱検出
素子を用いた熱画像検出装置に関する。
検出や人体の挙動検出などを行なうための焦電型熱検出
素子を用いた熱画像検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、非接触で温度を測定する方式とし
ては量子形赤外線センサによるもの、熱形赤外線センサ
によるものがあった。量子形赤外線センサは、感度も高
く応答速度も速いという特徴があるが、冷却が必要であ
り（−２００℃程度）民生用には不向きである。一方、
熱形赤外線センサは比較的感度が低く、応答速度は遅い
が冷却が不要なため、民生市場では実用化されており、
特に焦電効果を利用した焦電形赤外線センサがよく使わ
れている。
ては量子形赤外線センサによるもの、熱形赤外線センサ
によるものがあった。量子形赤外線センサは、感度も高
く応答速度も速いという特徴があるが、冷却が必要であ
り（−２００℃程度）民生用には不向きである。一方、
熱形赤外線センサは比較的感度が低く、応答速度は遅い
が冷却が不要なため、民生市場では実用化されており、
特に焦電効果を利用した焦電形赤外線センサがよく使わ
れている。
【０００３】焦電形赤外線センサは微分変化出力特性を
有しており、入射温度が変化したときのみ出力を発生す
る。従来実用化されているものは、ポリエチレン樹脂を
使用し視野角に配光特性を持たせたフレネルレンズを焦
電形赤外線センサの全面に配置しており、人体が移動し
た時、その配光特性から人体の放射温度が時間変化入力
として入力される。そして焦電形赤外線センサの出力は
この時間変化入力に同期して出力され、人体を検出する
ことができる。一方、人体が静止の状態では、この時間
変化入力が与えられないため人体検出は行えない。
有しており、入射温度が変化したときのみ出力を発生す
る。従来実用化されているものは、ポリエチレン樹脂を
使用し視野角に配光特性を持たせたフレネルレンズを焦
電形赤外線センサの全面に配置しており、人体が移動し
た時、その配光特性から人体の放射温度が時間変化入力
として入力される。そして焦電形赤外線センサの出力は
この時間変化入力に同期して出力され、人体を検出する
ことができる。一方、人体が静止の状態では、この時間
変化入力が与えられないため人体検出は行えない。
【０００４】また、セラミックの焦電形赤外線センサと
チョッパを用いたポイント温度センサもあるが、これは
感度が低く、しかも応答速度が非常に遅いため、１〜２
秒の間に数十個の温度データを検出することが出来なか
った。この他に、温度分布を測定するための手段として
は焦電形赤外線センサを２次元に配置する方式も考えら
れていた。
チョッパを用いたポイント温度センサもあるが、これは
感度が低く、しかも応答速度が非常に遅いため、１〜２
秒の間に数十個の温度データを検出することが出来なか
った。この他に、温度分布を測定するための手段として
は焦電形赤外線センサを２次元に配置する方式も考えら
れていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法では移動す
る人体の検出は出来るが、その人体の位置や静止状態の
人体検出は行なわれず、また人体以外の温度計測、例え
ば室内の壁や床の温度分布などの測定は不可能であっ
た。また、焦電形赤外線センサを２次元に配置する方式
ではシステム構成が複雑になるという問題があった。
る人体の検出は出来るが、その人体の位置や静止状態の
人体検出は行なわれず、また人体以外の温度計測、例え
ば室内の壁や床の温度分布などの測定は不可能であっ
た。また、焦電形赤外線センサを２次元に配置する方式
ではシステム構成が複雑になるという問題があった。
【０００６】本発明は比較的簡単なシステム構成で視野
角の広い熱画像を検出するシステムを提供するものであ
り、更に焦電形赤外線センサの出力する微分変化特性を
高精度に検出処理して、熱画像検出装置の性能を向上を
図ろうとするものである。
角の広い熱画像を検出するシステムを提供するものであ
り、更に焦電形赤外線センサの出力する微分変化特性を
高精度に検出処理して、熱画像検出装置の性能を向上を
図ろうとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、まず第１に、焦電型熱検出素子および赤外
線の通路を開閉するチョッパとチョッパ温度検出素子に
より可動部を構成し、その可動部を所定の回転軸を中心
に回転させる回転手段を設け、チョッパおよび回転手段
を駆動制御部により駆動するとともに、焦電型熱検出素
子よりの検出信号を増幅する帯域増幅器と、チョッパの
開閉動作に同期した信号を出力するタイミング出力手段
の出力に応じて帯域増幅器よりの信号の最大値および最
小値を順次保持するピーク検出部と、その最大値と最小
値との差、およびチョッパ温度検出素子の検出信号によ
り熱画像信号に演算処理する演算処理部とにより熱画像
検出装置を構成するものである。
に本発明は、まず第１に、焦電型熱検出素子および赤外
線の通路を開閉するチョッパとチョッパ温度検出素子に
より可動部を構成し、その可動部を所定の回転軸を中心
に回転させる回転手段を設け、チョッパおよび回転手段
を駆動制御部により駆動するとともに、焦電型熱検出素
子よりの検出信号を増幅する帯域増幅器と、チョッパの
開閉動作に同期した信号を出力するタイミング出力手段
の出力に応じて帯域増幅器よりの信号の最大値および最
小値を順次保持するピーク検出部と、その最大値と最小
値との差、およびチョッパ温度検出素子の検出信号によ
り熱画像信号に演算処理する演算処理部とにより熱画像
検出装置を構成するものである。
【０００８】また第２に、前記第１の構成に対して、チ
ョッパが閉状態の時の帯域増幅器よりの信号を検出する
基準信号検出部を設け、演算処理部でピーク検出部より
の最大値または最小値とこの基準信号との差により熱画
像信号に演算処理するものである。
ョッパが閉状態の時の帯域増幅器よりの信号を検出する
基準信号検出部を設け、演算処理部でピーク検出部より
の最大値または最小値とこの基準信号との差により熱画
像信号に演算処理するものである。
【０００９】第３および第４に、焦電型熱検出素子を複
数個列状に配置して焦電型熱検出素子群とし、帯域増幅
器等も同数設けて、２次元の熱画像検出を行なうもので
ある。
数個列状に配置して焦電型熱検出素子群とし、帯域増幅
器等も同数設けて、２次元の熱画像検出を行なうもので
ある。
【００１０】さらに第５に、タイミング出力手段の入力
信号を、チョッパを駆動する駆動制御部よりのチョッパ
駆動信号としたものである。
信号を、チョッパを駆動する駆動制御部よりのチョッパ
駆動信号としたものである。
【００１１】また第６に、可動部にチョッパの実際の開
閉状態を検出する開閉検出センサを設け、タイミング出
力手段の入力信号を、開閉検出センサよりの検出信号と
したものである。
閉状態を検出する開閉検出センサを設け、タイミング出
力手段の入力信号を、開閉検出センサよりの検出信号と
したものである。
【００１２】第７に、チョッパへの非通電時には、チョ
ッパが閉状態となる閉止手段を設けたものである。
ッパが閉状態となる閉止手段を設けたものである。
【００１３】さらに第８に、第２の手段において、駆動
制御部に第１タイマと第２タイマを設け、第１タイマの
期間中はチョッパを閉状態に維持し、その後第２タイマ
の期間中に基準信号検出部で基準信号を検出させ、さら
に第２タイマ終了後に可動部を回転させ、かつチョッパ
の開閉動作を行なう構成としたものである。
制御部に第１タイマと第２タイマを設け、第１タイマの
期間中はチョッパを閉状態に維持し、その後第２タイマ
の期間中に基準信号検出部で基準信号を検出させ、さら
に第２タイマ終了後に可動部を回転させ、かつチョッパ
の開閉動作を行なう構成としたものである。
【００１４】また第９に、前項における第１タイマのタ
イマ期間を、チョッパの開閉周期の少なくとも２倍以上
としたものである。
イマ期間を、チョッパの開閉周期の少なくとも２倍以上
としたものである。
【００１５】また第１０には、第２、第８の手段におい
て、基準信号検出部に、チョッパが閉状態のとき帯域増
幅器よりの信号を複数回入力し、その平均値を計算する
平均化手段を具備したものである。
て、基準信号検出部に、チョッパが閉状態のとき帯域増
幅器よりの信号を複数回入力し、その平均値を計算する
平均化手段を具備したものである。
【００１６】さらに第１１に、チョッパの閉から開とな
る時刻近傍の所定期間に出力するようにタイミング出力
手段を構成し、ピーク検出部に極性検出手段を設け、そ
の検出された極性に応じて最大値または最小値を検出す
るものである。
る時刻近傍の所定期間に出力するようにタイミング出力
手段を構成し、ピーク検出部に極性検出手段を設け、そ
の検出された極性に応じて最大値または最小値を検出す
るものである。
【００１７】第１２に、ピーク検出部を２組のアナログ
ピークホールド手段と最大値および最小値の時刻検出手
段により構成したものである。
ピークホールド手段と最大値および最小値の時刻検出手
段により構成したものである。
【００１８】第１３に、ピーク検出部をＡＤ変換手段、
２組のディジタルピークホールド手段および時刻検出手
段により構成したものである。
２組のディジタルピークホールド手段および時刻検出手
段により構成したものである。
【００１９】さらに第１４に、前項のディジタルピーク
ホールド手段において検出した最大値または最小値と前
回までの最大値または最小値と順次平均値を求める構成
としたものである。
ホールド手段において検出した最大値または最小値と前
回までの最大値または最小値と順次平均値を求める構成
としたものである。
【００２０】本発明の第１５に、ピーク検出部を、ＡＤ
変換手段と、ＡＤ変換器よりの前回と今回の出力値の平
均値を演算し保持する平均値保持手段と、平均値保持手
段よりの出力値の最大値および最小値を検出し保持する
２組のディジタルピークホールド手段を具備させたもの
である。
変換手段と、ＡＤ変換器よりの前回と今回の出力値の平
均値を演算し保持する平均値保持手段と、平均値保持手
段よりの出力値の最大値および最小値を検出し保持する
２組のディジタルピークホールド手段を具備させたもの
である。
【００２１】
【作用】本発明によれば、第１に、焦電型熱検出素子お
よび赤外線の通路を開閉するチョッパを有する可動部を
回転させ、焦電型熱検出素子よりの検出信号を増幅し、
チョッパの一開閉動作毎に所定のタイミングで、その最
大値および最小値を検出し、その差により演算処理し
て、熱画像信号を得る小型かつ簡単な構成の熱画像検出
システムを提供することができる。
よび赤外線の通路を開閉するチョッパを有する可動部を
回転させ、焦電型熱検出素子よりの検出信号を増幅し、
チョッパの一開閉動作毎に所定のタイミングで、その最
大値および最小値を検出し、その差により演算処理し
て、熱画像信号を得る小型かつ簡単な構成の熱画像検出
システムを提供することができる。
【００２２】第２に、チョッパの閉一定状態における基
準信号と、チョッパの一開閉動作毎の最大値または最小
値との差により演算処理して、熱画像信号を得ることが
でき、この構成によれば、焦電型熱検出素子よりの検出
信号を増幅する帯域増幅器の応答速度の課題を軽減でき
るため、帯域増幅器の設計自由度および熱画像検出精度
の向上を図ることができる。
準信号と、チョッパの一開閉動作毎の最大値または最小
値との差により演算処理して、熱画像信号を得ることが
でき、この構成によれば、焦電型熱検出素子よりの検出
信号を増幅する帯域増幅器の応答速度の課題を軽減でき
るため、帯域増幅器の設計自由度および熱画像検出精度
の向上を図ることができる。
【００２３】第３および第４には、前記第１および第２
による１次元の熱画像信号に対して２次元の熱画像信号
を得ることができるため、温度分布や人体位置等の検出
能力が飛躍的に向上する。
による１次元の熱画像信号に対して２次元の熱画像信号
を得ることができるため、温度分布や人体位置等の検出
能力が飛躍的に向上する。
【００２４】第５に、チョッパ駆動信号により、チョッ
パの一開閉動作毎の最大値および最小値を検出するため
のタイミングを取ることで、簡易な構成が可能となる。
パの一開閉動作毎の最大値および最小値を検出するため
のタイミングを取ることで、簡易な構成が可能となる。
【００２５】また第６に、開閉検出センサを設けてチョ
ッパの実際の開閉状態を検出することで、焦電型熱検出
素子よりの信号の検出精度を向上し、更にチョッパの故
障検出も行える。
ッパの実際の開閉状態を検出することで、焦電型熱検出
素子よりの信号の検出精度を向上し、更にチョッパの故
障検出も行える。
【００２６】さらに第７に、チョッパを常閉とすること
で、熱画像信号の非検出時に、不要な赤外線が焦電型熱
検出素子または素子群に照射されるのを防止するととも
に、前記第２の構成におけるチョッパの閉状態を得るた
めに、通電する必要がなく、これにより省電力化が図
れ、またチョッパおよびその近傍の温度上昇を軽減する
ことができる。
で、熱画像信号の非検出時に、不要な赤外線が焦電型熱
検出素子または素子群に照射されるのを防止するととも
に、前記第２の構成におけるチョッパの閉状態を得るた
めに、通電する必要がなく、これにより省電力化が図
れ、またチョッパおよびその近傍の温度上昇を軽減する
ことができる。
【００２７】また第８に、前記第２の構成におけるチョ
ッパの閉一定状態における基準信号検出を、可動部を回
転させる前に行なうことで、チョッパおよびその近傍の
温度上昇や可動部の回転動作によるノイズ等の影響を避
けることができ、この結果、熱画像の検出精度の向上を
図ることができる。
ッパの閉一定状態における基準信号検出を、可動部を回
転させる前に行なうことで、チョッパおよびその近傍の
温度上昇や可動部の回転動作によるノイズ等の影響を避
けることができ、この結果、熱画像の検出精度の向上を
図ることができる。
【００２８】さらに第９に、前記においてチョッパの閉
一定状態を、少なくともチョッパ開閉周期の２倍以上の
期間とすることで、帯域増幅器よりの出力信号を完全に
安定化させることができ、基準信号のより高精度な検出
を行なうことができる。
一定状態を、少なくともチョッパ開閉周期の２倍以上の
期間とすることで、帯域増幅器よりの出力信号を完全に
安定化させることができ、基準信号のより高精度な検出
を行なうことができる。
【００２９】また第１０には、前記第２や第８に加え、
基準信号の検出を複数回行なって、それらの平均値を求
めることにより、この基準信号に対する外来ノイズの影
響を極力軽減する効果が期待できる。
基準信号の検出を複数回行なって、それらの平均値を求
めることにより、この基準信号に対する外来ノイズの影
響を極力軽減する効果が期待できる。
【００３０】第１１に、前記第２の構成において、最大
値または最小値の検出をチョッパの閉から開となる時刻
近傍で行うことで、最大値または最小値の検出を的確に
かつ短時間で行えるため、信号処理時間に関する設計の
自由度を拡大できる。
値または最小値の検出をチョッパの閉から開となる時刻
近傍で行うことで、最大値または最小値の検出を的確に
かつ短時間で行えるため、信号処理時間に関する設計の
自由度を拡大できる。
【００３１】また第１２および第１３に、ピーク検出部
の構成をアナログ回路またはディジタル回路のいずれで
も構成が可能であり、装置全体の構成をより合理的にす
る上で適宜に選択できる効果がある。
の構成をアナログ回路またはディジタル回路のいずれで
も構成が可能であり、装置全体の構成をより合理的にす
る上で適宜に選択できる効果がある。
【００３２】更に第１４および第１５に、前項でディジ
タルピークホールド手段を用いた場合に、最大値または
最小値を求める手段として前後の平均値を算出して行な
う２通り手段が可能であり、この平均化により焦電型熱
検出素子ないし帯域増幅器よりの信号に電源ノイズや外
来ノイズ等の尖頭ノイズが入ったときに、このノイズの
影響を軽減することができるもので、熱画像信号の検出
の高精度化に寄与しうる。
タルピークホールド手段を用いた場合に、最大値または
最小値を求める手段として前後の平均値を算出して行な
う２通り手段が可能であり、この平均化により焦電型熱
検出素子ないし帯域増幅器よりの信号に電源ノイズや外
来ノイズ等の尖頭ノイズが入ったときに、このノイズの
影響を軽減することができるもので、熱画像信号の検出
の高精度化に寄与しうる。
【００３３】以上のごとく、本発明は焦電型熱検出素子
を含む可動部を回転させることにより比較的単純な構成
で１次元または２次元の高精度に熱画像を検出すること
ができ、温度分布、人体検出、人体の位置・挙動検出な
ど、安価なシステムで幅広く用いることができ、工業生
産品として優れた効果を奏するものである。
を含む可動部を回転させることにより比較的単純な構成
で１次元または２次元の高精度に熱画像を検出すること
ができ、温度分布、人体検出、人体の位置・挙動検出な
ど、安価なシステムで幅広く用いることができ、工業生
産品として優れた効果を奏するものである。
【００３４】
【実施例】本発明の実施例について添付図面に基づいて
説明する。
説明する。
【００３５】まず、図１を用いて構成を説明する。図に
おいて１は赤外線を受けて電気的特性が変化する焦電型
熱検出素子、２は焦電型熱検出素子の前面に配置され所
望の範囲からの赤外線を透過させる赤外線透過レンズ、
３は人体等の被検出対象よりの赤外線の焦電型熱検出素
子への通過を開閉するチョッパ、４はチョッパ３の温度
を検出するチョッパ温度検出素子、５はチョッパ３の実
際の開閉動作を検出する開閉検出センサであり、これら
により可動部６を構成している。７は可動部６を所定の
回転軸を中心に所定範囲、例えば１５０°の範囲で回転
させる回転手段であり、ステッピングモータ８等で構成
されている。９はチョッパ３およびステッピングモータ
８を駆動する駆動制御部であり、さらに、１０は焦電型
熱検出素子１よりの微小な検出信号Ｓ１を入力し、チョ
ッパ３の開閉周波数に等しい周波数近傍で最大増幅度を
有する帯域増幅器であり、その増幅度は例えば６０〜８
０ｄＢ程度である。１１は開閉検出センサ５よりの開閉
検出信号Ｓ６を入力して帯域増幅器１０の出力信号Ｓ２
の検出タイミングを出力するタイミング出力手段であ
り、１２は帯域増幅器１０の出力信号Ｓ２のチョッパ３
の一開閉動作毎の最大値および最小値を順次保持するピ
ーク検出部、１３はピーク検出部１２よりの出力信号Ｓ
３を入力して、その最大値と最小値との差を得るととも
にチョッパ温度検出素子４よりの検出信号を入力し、そ
れらにより熱画像信号に演算処理する演算処理部であ
る。
おいて１は赤外線を受けて電気的特性が変化する焦電型
熱検出素子、２は焦電型熱検出素子の前面に配置され所
望の範囲からの赤外線を透過させる赤外線透過レンズ、
３は人体等の被検出対象よりの赤外線の焦電型熱検出素
子への通過を開閉するチョッパ、４はチョッパ３の温度
を検出するチョッパ温度検出素子、５はチョッパ３の実
際の開閉動作を検出する開閉検出センサであり、これら
により可動部６を構成している。７は可動部６を所定の
回転軸を中心に所定範囲、例えば１５０°の範囲で回転
させる回転手段であり、ステッピングモータ８等で構成
されている。９はチョッパ３およびステッピングモータ
８を駆動する駆動制御部であり、さらに、１０は焦電型
熱検出素子１よりの微小な検出信号Ｓ１を入力し、チョ
ッパ３の開閉周波数に等しい周波数近傍で最大増幅度を
有する帯域増幅器であり、その増幅度は例えば６０〜８
０ｄＢ程度である。１１は開閉検出センサ５よりの開閉
検出信号Ｓ６を入力して帯域増幅器１０の出力信号Ｓ２
の検出タイミングを出力するタイミング出力手段であ
り、１２は帯域増幅器１０の出力信号Ｓ２のチョッパ３
の一開閉動作毎の最大値および最小値を順次保持するピ
ーク検出部、１３はピーク検出部１２よりの出力信号Ｓ
３を入力して、その最大値と最小値との差を得るととも
にチョッパ温度検出素子４よりの検出信号を入力し、そ
れらにより熱画像信号に演算処理する演算処理部であ
る。
【００３６】次に動作を説明する。図２は図１の構成に
おける動作説明図である。まず駆動制御部９はチョッパ
３および回転手段７に駆動信号を出力し、可動部６を例
えば４ms毎に約０．３°の割合で回転させるとともに、
同時にチョッパ３を例えば３２Hzで開閉させる。この
時、チョッパ駆動信号Ｓ５は、開閉周期はＴｃで、チョ
ッパ３の実際の開状態と閉状態がほぼ１／２ずつとなる
ような信号であり、開閉検出センサ５はチョッパ３の開
閉動作を検出して、図のような開閉検出信号Ｓ６を出力
する。チョッパ３の実際の動作はチョッパ駆動信号Ｓ５
に対して応答遅れがあり、時間Ｔｄだけ遅れている。こ
のチョッパ３の開閉動作に応じて、焦電型熱検出素子１
はチョッパ３が閉の時はチョッパ３の温度を入力し、チ
ョッパ３が開の時は人体等の被検出対象の温度を入力
し、その差温ΔＴ（＝被検出対象の温度−チョッパ３の
温度）にほぼ比例した微分変化出力を検出信号Ｓ１とし
て連続的に出力する。帯域増幅器１０はこの検出信号Ｓ
１を増幅し、図のような出力信号Ｓ２を出力する。出力
信号Ｓ２は、差温ΔＴ＞０なら図の実線のごとく、差温
ΔＴ＜０なら破線のごとく特性となる。この帯域増幅器
の出力信号Ｓ２において、チョッパ３の実際の開閉動作
期間、例えば図のＫ１の期間に対して、出力信号Ｓ２は
図の期間Ｋ１′内の最大値Ｖ１と最小値Ｖ２の差、即ち
Ｖ１−Ｖ２がほぼ差温ΔＴに比例する。期間Ｋ２に対し
てはＫ２′が対応する。また最大値（差温ΔＴ＜０の時
は最小値）Ｖ１は、チョッパ３が開から閉となる時刻ｔ
１の近傍に、また最小値（差温ΔＴ＜０の時は最大値）
Ｖ２は、チョッパ３が閉から開となる時刻ｔ２の近傍に
現れる。
おける動作説明図である。まず駆動制御部９はチョッパ
３および回転手段７に駆動信号を出力し、可動部６を例
えば４ms毎に約０．３°の割合で回転させるとともに、
同時にチョッパ３を例えば３２Hzで開閉させる。この
時、チョッパ駆動信号Ｓ５は、開閉周期はＴｃで、チョ
ッパ３の実際の開状態と閉状態がほぼ１／２ずつとなる
ような信号であり、開閉検出センサ５はチョッパ３の開
閉動作を検出して、図のような開閉検出信号Ｓ６を出力
する。チョッパ３の実際の動作はチョッパ駆動信号Ｓ５
に対して応答遅れがあり、時間Ｔｄだけ遅れている。こ
のチョッパ３の開閉動作に応じて、焦電型熱検出素子１
はチョッパ３が閉の時はチョッパ３の温度を入力し、チ
ョッパ３が開の時は人体等の被検出対象の温度を入力
し、その差温ΔＴ（＝被検出対象の温度−チョッパ３の
温度）にほぼ比例した微分変化出力を検出信号Ｓ１とし
て連続的に出力する。帯域増幅器１０はこの検出信号Ｓ
１を増幅し、図のような出力信号Ｓ２を出力する。出力
信号Ｓ２は、差温ΔＴ＞０なら図の実線のごとく、差温
ΔＴ＜０なら破線のごとく特性となる。この帯域増幅器
の出力信号Ｓ２において、チョッパ３の実際の開閉動作
期間、例えば図のＫ１の期間に対して、出力信号Ｓ２は
図の期間Ｋ１′内の最大値Ｖ１と最小値Ｖ２の差、即ち
Ｖ１−Ｖ２がほぼ差温ΔＴに比例する。期間Ｋ２に対し
てはＫ２′が対応する。また最大値（差温ΔＴ＜０の時
は最小値）Ｖ１は、チョッパ３が開から閉となる時刻ｔ
１の近傍に、また最小値（差温ΔＴ＜０の時は最大値）
Ｖ２は、チョッパ３が閉から開となる時刻ｔ２の近傍に
現れる。
【００３７】そこで、タイミング出力手段１１は開閉検
出センサ５よりの開閉検出信号Ｓ６を入力し、チョッパ
３が閉から開となった時点から時間Ｔｉ経過後より時間
Ｔｊの間、即ち期間Ｋ１′に相当する時間、ピーク検出
部１２へ出力を発する。なお時間ＴｉとＴｊは、時間Ｔ
ｊが開閉周期Ｔｃより短く、かつ出力信号Ｓ２の最大値
Ｖ１および最小値Ｖ２を十分に検出可能な範囲となるよ
うに選ばれている。このタイミング出力手段１１より出
力される期間Ｋ１で、ピーク検出部１２において最大値
Ｖ１と最小値Ｖ２が検出かつ保持され、出力信号Ｓ３と
して演算処理部１３へ出力される。演算処理部１３は差
温ΔＴを式 ΔＴ＝ｋ（Ｖ１−Ｖ２） （ｋは所定の定数） より求め、さらにチョッパ温度検出素子４より入力した
チョッパ温度Ｔｃを用いて、被検出対象の温度Ｔａを Ｔａ＝Ｔｃ＋ΔＴ により演算する。
出センサ５よりの開閉検出信号Ｓ６を入力し、チョッパ
３が閉から開となった時点から時間Ｔｉ経過後より時間
Ｔｊの間、即ち期間Ｋ１′に相当する時間、ピーク検出
部１２へ出力を発する。なお時間ＴｉとＴｊは、時間Ｔ
ｊが開閉周期Ｔｃより短く、かつ出力信号Ｓ２の最大値
Ｖ１および最小値Ｖ２を十分に検出可能な範囲となるよ
うに選ばれている。このタイミング出力手段１１より出
力される期間Ｋ１で、ピーク検出部１２において最大値
Ｖ１と最小値Ｖ２が検出かつ保持され、出力信号Ｓ３と
して演算処理部１３へ出力される。演算処理部１３は差
温ΔＴを式 ΔＴ＝ｋ（Ｖ１−Ｖ２） （ｋは所定の定数） より求め、さらにチョッパ温度検出素子４より入力した
チョッパ温度Ｔｃを用いて、被検出対象の温度Ｔａを Ｔａ＝Ｔｃ＋ΔＴ により演算する。
【００３８】タイミング出力手段１１およびピーク検出
部１２は、チョッパ３の各開閉動作毎に同様の動作を繰
り返し、演算処理部１３は順次被検出対象の温度Ｔａを
算出する。可動部６が所定範囲の回転を終了したとき、
全範囲の一連の温度Ｔａのデータ即ち熱画像信号Ｓ４と
して外部に出力する。この熱画像信号Ｓ４は、検出範囲
における壁面温度や人体が存在した時の情報を有してお
り、外部の処理により輻射温度検出や人体検出などに利
用されるものである。
部１２は、チョッパ３の各開閉動作毎に同様の動作を繰
り返し、演算処理部１３は順次被検出対象の温度Ｔａを
算出する。可動部６が所定範囲の回転を終了したとき、
全範囲の一連の温度Ｔａのデータ即ち熱画像信号Ｓ４と
して外部に出力する。この熱画像信号Ｓ４は、検出範囲
における壁面温度や人体が存在した時の情報を有してお
り、外部の処理により輻射温度検出や人体検出などに利
用されるものである。
【００３９】次に、図３に本発明の他の実施例を示す。
図において、１４は駆動制御部９によりチョッパ３を閉
状態に維持し、その期間に帯域増幅器１０よりの信号を
検出し保持する基準信号検出部であり、その検出した基
準信号Ｓ７を演算処理部１３へ出力する。その他図１に
おける記号と同一のものは、図１の構成要素と同一また
は相当する構成要素である。
図において、１４は駆動制御部９によりチョッパ３を閉
状態に維持し、その期間に帯域増幅器１０よりの信号を
検出し保持する基準信号検出部であり、その検出した基
準信号Ｓ７を演算処理部１３へ出力する。その他図１に
おける記号と同一のものは、図１の構成要素と同一また
は相当する構成要素である。
【００４０】次に図３における実施例の動作を説明す
る。図４は図３の構成における動作説明図である。まず
駆動制御部９はチョッパ３および回転手段７に駆動信号
を出力する以前に、時刻ｔ０より時間Ｔａの間、チョッ
パ駆動信号Ｓ６を出力してチョッパ３を閉状態に維持す
る。そして時間Ｔａ経過後、さらに時間Ｔｂの間、チョ
ッパ３を閉状態に維持する。この時、帯域増幅器１０の
出力信号Ｓ２は時刻ｔ０以前の状態に関わらず、時間Ｔ
ａ終了までにその振幅が零となり、ある出力レベルＶ０
一定となる。時間Ｔｂの間もその状態を継続する。そこ
で、この時間Ｔｂの間に基準信号検出手段１４は出力信
号Ｓ２を入力し、基準信号Ｓ７としてその値を保持す
る。その後、駆動制御部９はチョッパ３および回転手段
７に駆動信号を出力し、チョッパ３および可動部６を駆
動し、前述の図２で説明したと同様な動作を行なう。そ
して演算処理部１３はピーク検出部１２よりの出力信号
Ｓ３と基準信号検出手段１４よりの基準信号Ｓ７を入力
する。演算処理部１３はピーク検出部１２の出力信号Ｓ
３のうち、時刻ｔ２の近傍の最大値または最小値Ｖ２と
基準信号Ｓ７のＶ０より、差温ΔＴを式 ΔＴ＝ｋ′（Ｖ０−Ｖ２） （ｋ′は所定の定数） より求め、さらにチョッパ温度検出素子４より入力した
チョッパ温度Ｔｃを用いて、被検出対象の温度Ｔａを Ｔａ＝Ｔｃ＋ΔＴ により算出する。
る。図４は図３の構成における動作説明図である。まず
駆動制御部９はチョッパ３および回転手段７に駆動信号
を出力する以前に、時刻ｔ０より時間Ｔａの間、チョッ
パ駆動信号Ｓ６を出力してチョッパ３を閉状態に維持す
る。そして時間Ｔａ経過後、さらに時間Ｔｂの間、チョ
ッパ３を閉状態に維持する。この時、帯域増幅器１０の
出力信号Ｓ２は時刻ｔ０以前の状態に関わらず、時間Ｔ
ａ終了までにその振幅が零となり、ある出力レベルＶ０
一定となる。時間Ｔｂの間もその状態を継続する。そこ
で、この時間Ｔｂの間に基準信号検出手段１４は出力信
号Ｓ２を入力し、基準信号Ｓ７としてその値を保持す
る。その後、駆動制御部９はチョッパ３および回転手段
７に駆動信号を出力し、チョッパ３および可動部６を駆
動し、前述の図２で説明したと同様な動作を行なう。そ
して演算処理部１３はピーク検出部１２よりの出力信号
Ｓ３と基準信号検出手段１４よりの基準信号Ｓ７を入力
する。演算処理部１３はピーク検出部１２の出力信号Ｓ
３のうち、時刻ｔ２の近傍の最大値または最小値Ｖ２と
基準信号Ｓ７のＶ０より、差温ΔＴを式 ΔＴ＝ｋ′（Ｖ０−Ｖ２） （ｋ′は所定の定数） より求め、さらにチョッパ温度検出素子４より入力した
チョッパ温度Ｔｃを用いて、被検出対象の温度Ｔａを Ｔａ＝Ｔｃ＋ΔＴ により算出する。
【００４１】そして、図１の場合と同様にチョッパ３の
各開閉動作毎に同様の動作を繰り返し、演算処理部１３
は順次被検出対象の温度Ｔａを算出する。
各開閉動作毎に同様の動作を繰り返し、演算処理部１３
は順次被検出対象の温度Ｔａを算出する。
【００４２】なお、この演算処理部１３が計算する式Δ
Ｔ＝ｋ′（Ｖ０−Ｖ２）において、出力信号Ｓ３のＶ
１，Ｖ２のうちＶ２を用いる理由は、一般に帯域増幅器
１０の応答特性から、焦電型熱検出素子１の検出した温
度信号に対してＶ１よりもＶ２の方が比例関係に優れて
いるためである。これを図５を用いて説明する。図にお
いて焦電型熱検出素子１よりの検出信号Ｓ１が、実線で
示す特性Ｌ１のごとく一定の差温を検出している場合
は、帯域増幅器１０の出力信号Ｓ２は特性Ｌ１′のごと
く出力が得られるが、検出信号Ｓ１が、破線で示す特性
Ｌ２の場合には、帯域増幅器１０の出力信号Ｓ２は特性
Ｌ２′のようになる。今時刻ｔ３において、特性Ｌ２の
大きさが特性Ｌ１に対して１／２とすると、出力信号Ｓ
２は時刻ｔ３の近傍では応答遅れのため十分追従できて
いないが、時刻ｔ４の近傍では検出信号Ｓ１にほぼ対応
したピークを示す。また時刻ｔ５で差温ΔＴが特性Ｌ１
に対して逆に、即ちΔＴ＜０となると、出力信号Ｓ２は
時刻ｔ５近傍では検出信号Ｓ１への対応度合がかなり悪
く、時刻ｔ６の近傍でほぼ差温ΔＴに対応したピークを
示す。さらに時刻ｔ７で再びΔＴ＞０であれば、時刻ｔ
８近傍でほぼ差温ΔＴに対応したピークを示す。従っ
て、以上のごとく帯域増幅器１０の出力信号Ｓ２は、差
温の値が検出回転範囲で大きく異なったり、また特に差
温の極性が異なる場合は、チョッパ３が閉から開となる
近傍のピーク値である最大値または最小値Ｖ２の方が、
検出すべき差温との比例関係に優れている。
Ｔ＝ｋ′（Ｖ０−Ｖ２）において、出力信号Ｓ３のＶ
１，Ｖ２のうちＶ２を用いる理由は、一般に帯域増幅器
１０の応答特性から、焦電型熱検出素子１の検出した温
度信号に対してＶ１よりもＶ２の方が比例関係に優れて
いるためである。これを図５を用いて説明する。図にお
いて焦電型熱検出素子１よりの検出信号Ｓ１が、実線で
示す特性Ｌ１のごとく一定の差温を検出している場合
は、帯域増幅器１０の出力信号Ｓ２は特性Ｌ１′のごと
く出力が得られるが、検出信号Ｓ１が、破線で示す特性
Ｌ２の場合には、帯域増幅器１０の出力信号Ｓ２は特性
Ｌ２′のようになる。今時刻ｔ３において、特性Ｌ２の
大きさが特性Ｌ１に対して１／２とすると、出力信号Ｓ
２は時刻ｔ３の近傍では応答遅れのため十分追従できて
いないが、時刻ｔ４の近傍では検出信号Ｓ１にほぼ対応
したピークを示す。また時刻ｔ５で差温ΔＴが特性Ｌ１
に対して逆に、即ちΔＴ＜０となると、出力信号Ｓ２は
時刻ｔ５近傍では検出信号Ｓ１への対応度合がかなり悪
く、時刻ｔ６の近傍でほぼ差温ΔＴに対応したピークを
示す。さらに時刻ｔ７で再びΔＴ＞０であれば、時刻ｔ
８近傍でほぼ差温ΔＴに対応したピークを示す。従っ
て、以上のごとく帯域増幅器１０の出力信号Ｓ２は、差
温の値が検出回転範囲で大きく異なったり、また特に差
温の極性が異なる場合は、チョッパ３が閉から開となる
近傍のピーク値である最大値または最小値Ｖ２の方が、
検出すべき差温との比例関係に優れている。
【００４３】このことから、（Ｖ０−Ｖ２）は、図２の
場合に得られる（Ｖ１−Ｖ２）よりも一般に小さな値
（差温が一定の場合は約１／２の値）になるが、結果と
して図２の場合より差温ΔＴが高精度に得られることと
なる。
場合に得られる（Ｖ１−Ｖ２）よりも一般に小さな値
（差温が一定の場合は約１／２の値）になるが、結果と
して図２の場合より差温ΔＴが高精度に得られることと
なる。
【００４４】また、駆動制御部９において、時間Ｔａと
時間Ｔｂは、それぞれ第１タイマとその第１タイマ終了
後動作する第２タイマを設けることにより容易に実現で
きるが、時間Ｔａは帯域増幅器１０の応答特性からチョ
ッパ３が閉状態となった時点から、その出力信号Ｓ２の
振幅が完全に零となる時間以上とすることが適切であ
り、一般にチョッパ３の開閉周期Ｔｃの２倍以上とすれ
ば十分である。さらに基準信号検出手段１４がこの帯域
増幅器１０の出力信号Ｓ２を入力するとき、複数回読み
取りその平均値を求めて基準信号Ｓ７とすることで、耐
ノイズ性の向上が図れる。
時間Ｔｂは、それぞれ第１タイマとその第１タイマ終了
後動作する第２タイマを設けることにより容易に実現で
きるが、時間Ｔａは帯域増幅器１０の応答特性からチョ
ッパ３が閉状態となった時点から、その出力信号Ｓ２の
振幅が完全に零となる時間以上とすることが適切であ
り、一般にチョッパ３の開閉周期Ｔｃの２倍以上とすれ
ば十分である。さらに基準信号検出手段１４がこの帯域
増幅器１０の出力信号Ｓ２を入力するとき、複数回読み
取りその平均値を求めて基準信号Ｓ７とすることで、耐
ノイズ性の向上が図れる。
【００４５】またこの実施例では、演算処理部１３はピ
ーク検出部１２の出力信号Ｓ３のうち、Ｖ２を用いるが
Ｖ１を使用しないため、ピーク検出部１２の検出する最
大値または最小値をＶ２のみとすることができる。例え
ば、ピーク検出部１２が帯域増幅器１０の出力信号Ｓ２
の最大値または最小値を検出する図４における期間Ｋ
１′を時刻ｔ１の近傍のみとなるように、即ち時間Ｔｉ
を大きく、Ｔｊを小さくするようにタイミング出力手段
１１を構成し、さらにピーク検出部１２は、帯域増幅器
よりの信号の極性を検出する極性検出手段を設けて、帯
域増幅器１０よりの信号を入力し、その極性が正の時は
その最大値を、その極性が負の時はその最小値を保持す
るように構成すれば、正確に最大値または最小値Ｖ２を
検出することができる。
ーク検出部１２の出力信号Ｓ３のうち、Ｖ２を用いるが
Ｖ１を使用しないため、ピーク検出部１２の検出する最
大値または最小値をＶ２のみとすることができる。例え
ば、ピーク検出部１２が帯域増幅器１０の出力信号Ｓ２
の最大値または最小値を検出する図４における期間Ｋ
１′を時刻ｔ１の近傍のみとなるように、即ち時間Ｔｉ
を大きく、Ｔｊを小さくするようにタイミング出力手段
１１を構成し、さらにピーク検出部１２は、帯域増幅器
よりの信号の極性を検出する極性検出手段を設けて、帯
域増幅器１０よりの信号を入力し、その極性が正の時は
その最大値を、その極性が負の時はその最小値を保持す
るように構成すれば、正確に最大値または最小値Ｖ２を
検出することができる。
【００４６】以上、本発明の熱画像検出装置を図１およ
び図３に示す実施例に基づいて説明したが、これらの他
に以下のような構成も可能である。
び図３に示す実施例に基づいて説明したが、これらの他
に以下のような構成も可能である。
【００４７】まず、前述の図１および図３の実施例にお
いて、焦電型熱検出素子１が単一の場合について説明し
たが、図６のごとく焦電型熱検出素子１ａ，１ｂ，１ｃ
等を列状に複数個、例えば８個配置して焦電型熱検出素
子群１５とし、これらの列状の素子が可動部６の回転方
向に該垂直となるように焦電型熱検出素子群１５を設
け、さらにこれら複数の焦電型熱検出素子１ａ，１ｂ，
１ｃ等に対応して帯域増幅器、ピーク検出部、および図
３においては基準信号検出部も同数設けて多チャンネル
化することにより、熱画像信号Ｓ４を２次元熱画像信号
とすることができる。いま焦電型熱検出素子群１５の素
子数が８個、赤外線透過レンズ２による視野角を８０
°、可動部６の水平回転範囲１５０°とし、チョッパ３
を開閉周波数３２Hzで６４回開閉させるときは、約２秒
間で、上下８０°左右１５０°の範囲の縦８×横６４画
素の２次元の熱画像信号を得ることができる。
いて、焦電型熱検出素子１が単一の場合について説明し
たが、図６のごとく焦電型熱検出素子１ａ，１ｂ，１ｃ
等を列状に複数個、例えば８個配置して焦電型熱検出素
子群１５とし、これらの列状の素子が可動部６の回転方
向に該垂直となるように焦電型熱検出素子群１５を設
け、さらにこれら複数の焦電型熱検出素子１ａ，１ｂ，
１ｃ等に対応して帯域増幅器、ピーク検出部、および図
３においては基準信号検出部も同数設けて多チャンネル
化することにより、熱画像信号Ｓ４を２次元熱画像信号
とすることができる。いま焦電型熱検出素子群１５の素
子数が８個、赤外線透過レンズ２による視野角を８０
°、可動部６の水平回転範囲１５０°とし、チョッパ３
を開閉周波数３２Hzで６４回開閉させるときは、約２秒
間で、上下８０°左右１５０°の範囲の縦８×横６４画
素の２次元の熱画像信号を得ることができる。
【００４８】次に、前記の図１および図３の実施例にお
ける開閉検出センサ５はチョッパ３の実際の開閉動作を
検出するため、この開閉検出信号Ｓ６が正常であるか否
かタイミング出力手段１１で検出することで、チョッパ
３の故障検出を合わせて行なうことが可能である。ま
た、この実施例に対して、装置の簡素化を図るために開
閉検出センサ５を設けず、タイミング出力手段１１の入
力信号としてチョッパ駆動信号Ｓ５を用い、チョッパ３
のチョッパ駆動信号Ｓ５に対する応答遅れ時間、即ち図
２および図４におけるＴｄを考慮し、時間Ｔｊの代わり
にＴｊ＋Ｔｄとすれば、ほぼ同様の動作が可能である。
ける開閉検出センサ５はチョッパ３の実際の開閉動作を
検出するため、この開閉検出信号Ｓ６が正常であるか否
かタイミング出力手段１１で検出することで、チョッパ
３の故障検出を合わせて行なうことが可能である。ま
た、この実施例に対して、装置の簡素化を図るために開
閉検出センサ５を設けず、タイミング出力手段１１の入
力信号としてチョッパ駆動信号Ｓ５を用い、チョッパ３
のチョッパ駆動信号Ｓ５に対する応答遅れ時間、即ち図
２および図４におけるＴｄを考慮し、時間Ｔｊの代わり
にＴｊ＋Ｔｄとすれば、ほぼ同様の動作が可能である。
【００４９】さらに、図１および図３の実施例における
チョッパ３は、駆動制御部９のチョッパ駆動信号Ｓ５に
より開閉状態が制御されるが、チョッパ３への非通電時
に、焦電型熱検出素子への赤外線の通路が閉となる閉止
手段をチョッパ３に設けることも可能である。この場合
は、熱画像検出を行なわない期間に、焦電型熱検出素子
１への不要な赤外線信号が入ることを防止できるととも
に、特に図３の実施例において、基準信号検出手段１４
が基準信号Ｓ７を検出する時に、駆動制御部９によるチ
ョッパ３への閉状態とする通電が不要となり、省電力化
およびそれにともなう不要な温度上昇の防止が図れ、さ
らには図４における時間Ｔａを結果として短くすること
ができ、熱画像検出の繰り返し時間の短縮化に寄与しう
る。
チョッパ３は、駆動制御部９のチョッパ駆動信号Ｓ５に
より開閉状態が制御されるが、チョッパ３への非通電時
に、焦電型熱検出素子への赤外線の通路が閉となる閉止
手段をチョッパ３に設けることも可能である。この場合
は、熱画像検出を行なわない期間に、焦電型熱検出素子
１への不要な赤外線信号が入ることを防止できるととも
に、特に図３の実施例において、基準信号検出手段１４
が基準信号Ｓ７を検出する時に、駆動制御部９によるチ
ョッパ３への閉状態とする通電が不要となり、省電力化
およびそれにともなう不要な温度上昇の防止が図れ、さ
らには図４における時間Ｔａを結果として短くすること
ができ、熱画像検出の繰り返し時間の短縮化に寄与しう
る。
【００５０】また、図１および図３の実施例において、
可動部６にチョッパ３の温度、即ち基準温度を検出する
チョッパ温度検出素子４を設けているが、これは熱画像
信号Ｓ４を得るときに、被検出対象の温度自体を算出
し、さらには焦電型熱検出素子１の検出する信号の基準
温度の違いによる若干の特性変化を補正する場合に必要
としているが、単にチョッパ温度との差温ΔＴによる熱
画像でよい場合には、このチョッパ温度検出素子４を省
略することができる。
可動部６にチョッパ３の温度、即ち基準温度を検出する
チョッパ温度検出素子４を設けているが、これは熱画像
信号Ｓ４を得るときに、被検出対象の温度自体を算出
し、さらには焦電型熱検出素子１の検出する信号の基準
温度の違いによる若干の特性変化を補正する場合に必要
としているが、単にチョッパ温度との差温ΔＴによる熱
画像でよい場合には、このチョッパ温度検出素子４を省
略することができる。
【００５１】上記の他にさらに、図１および図３の実施
例におけるピーク検出部１２を以下のようにも構成する
ことができる。
例におけるピーク検出部１２を以下のようにも構成する
ことができる。
【００５２】まず、ピーク検出部１２を、帯域増幅器１
０よりの出力信号Ｓ２の最大値および最小値（Ｖ１およ
びＶ２）をそれぞれ保持する２組のアナログピークホー
ルド手段と、その最大値および最小値が検出された時間
的前後関係（ｔ１とｔ２の前後関係）を検出する時刻検
出手段を設け、演算処理部１３によりことれらを入力し
て差温ΔＴを求めることができる。あるいはまた、ピー
ク検出部１２を、帯域増幅器１０よりの信号を逐次ディ
ジタル値に変換するＡＤ変換手段と、そのＡＤ変換手段
が出力するディジタル値が前回までの値に比しより大き
い場合、およびより小さい場合にそれぞれの値を最大値
および最小値としてそれぞれ保持する２組のディジタル
ピークホールド手段と、および最大値および最小値が検
出された時間的前後関係を検出する時刻検出手段とを設
け、演算処理部１３によりこれらを入力して差温ΔＴを
求めることもできる。従って、ピーク検出部１２をアナ
ログ回路でもディジタル回路でも構成でき、装置全体構
成の中でいずれを使用するか適宜選択可能である。
０よりの出力信号Ｓ２の最大値および最小値（Ｖ１およ
びＶ２）をそれぞれ保持する２組のアナログピークホー
ルド手段と、その最大値および最小値が検出された時間
的前後関係（ｔ１とｔ２の前後関係）を検出する時刻検
出手段を設け、演算処理部１３によりことれらを入力し
て差温ΔＴを求めることができる。あるいはまた、ピー
ク検出部１２を、帯域増幅器１０よりの信号を逐次ディ
ジタル値に変換するＡＤ変換手段と、そのＡＤ変換手段
が出力するディジタル値が前回までの値に比しより大き
い場合、およびより小さい場合にそれぞれの値を最大値
および最小値としてそれぞれ保持する２組のディジタル
ピークホールド手段と、および最大値および最小値が検
出された時間的前後関係を検出する時刻検出手段とを設
け、演算処理部１３によりこれらを入力して差温ΔＴを
求めることもできる。従って、ピーク検出部１２をアナ
ログ回路でもディジタル回路でも構成でき、装置全体構
成の中でいずれを使用するか適宜選択可能である。
【００５３】さらに前記の２組のディジタルピークホー
ルド手段を、ＡＤ変換手段の出力値が前回までに得られ
た最大値に比しより大きい場合、および前回までに得ら
れた最小値に比しより小さい場合に、その値を前回まで
の最大値または最小値との平均値を新たな最大値および
最小値として保持するように構成することができる。ま
た、ピーク検出部１２を、帯域増幅器１０よりの信号を
逐次ディジタル値に変換するＡＤ変換手段と、このＡＤ
変換手段よりの前回の出力値と今回の出力値の平均値を
演算し保持する平均値保持手段と、その出力する値の最
大値および最小値を検出しそれぞれ保持する２組のディ
ジタルピークホールド手段と、最大値および最小値が検
出された時間的前後関係を検出する時刻検出手段とによ
り構成してもよい。これら平均化処理による２通りの手
段のいずれも、理想的な最大値および最小値とは若干の
検出誤差が生じるが、検出時に電源ノイズなどのノイ
ズ、特に尖頭的ノイズに対してその影響を大幅に軽減す
る効果があり、実質の検出精度を高める効果がある。
ルド手段を、ＡＤ変換手段の出力値が前回までに得られ
た最大値に比しより大きい場合、および前回までに得ら
れた最小値に比しより小さい場合に、その値を前回まで
の最大値または最小値との平均値を新たな最大値および
最小値として保持するように構成することができる。ま
た、ピーク検出部１２を、帯域増幅器１０よりの信号を
逐次ディジタル値に変換するＡＤ変換手段と、このＡＤ
変換手段よりの前回の出力値と今回の出力値の平均値を
演算し保持する平均値保持手段と、その出力する値の最
大値および最小値を検出しそれぞれ保持する２組のディ
ジタルピークホールド手段と、最大値および最小値が検
出された時間的前後関係を検出する時刻検出手段とによ
り構成してもよい。これら平均化処理による２通りの手
段のいずれも、理想的な最大値および最小値とは若干の
検出誤差が生じるが、検出時に電源ノイズなどのノイ
ズ、特に尖頭的ノイズに対してその影響を大幅に軽減す
る効果があり、実質の検出精度を高める効果がある。
【００５４】以上、本発明の熱画像検出装置を添付図面
を主体に詳細に説明した。
を主体に詳細に説明した。
【００５５】
【発明の効果】本発明によれば、第１に、焦電型熱検出
素子および赤外線の通路を開閉するチョッパを有する可
動部を回転させ、焦電型熱検出素子よりの検出信号を増
幅し、チョッパの一開閉動作毎に所定のタイミングで、
その最大値および最小値を検出し、その差により演算処
理して、熱画像信号を得る小型かつ簡単な構成の熱画像
検出システムを提供することができる。
素子および赤外線の通路を開閉するチョッパを有する可
動部を回転させ、焦電型熱検出素子よりの検出信号を増
幅し、チョッパの一開閉動作毎に所定のタイミングで、
その最大値および最小値を検出し、その差により演算処
理して、熱画像信号を得る小型かつ簡単な構成の熱画像
検出システムを提供することができる。
【００５６】第２に、チョッパの閉一定状態における基
準信号と、チョッパの一開閉動作毎の最大値または最小
値との差により演算処理して、熱画像信号を得ることが
でき、この構成によれば、焦電型熱検出素子よりの検出
信号を増幅する帯域増幅器の応答速度の課題を軽減でき
るため、帯域増幅器の設計自由度および熱画像検出精度
の向上を図ることができる。
準信号と、チョッパの一開閉動作毎の最大値または最小
値との差により演算処理して、熱画像信号を得ることが
でき、この構成によれば、焦電型熱検出素子よりの検出
信号を増幅する帯域増幅器の応答速度の課題を軽減でき
るため、帯域増幅器の設計自由度および熱画像検出精度
の向上を図ることができる。
【００５７】第３および第４には、前記第１および第２
による１次元の熱画像信号に対して２次元の熱画像信号
を得ることができるため、温度分布や人体位置等の検出
能力が飛躍的に向上する。
による１次元の熱画像信号に対して２次元の熱画像信号
を得ることができるため、温度分布や人体位置等の検出
能力が飛躍的に向上する。
【００５８】第５に、チョッパ駆動信号により、チョッ
パの一開閉動作毎の最大値および最小値を検出するため
のタイミングを取ることで、簡易な構成が可能となる。
パの一開閉動作毎の最大値および最小値を検出するため
のタイミングを取ることで、簡易な構成が可能となる。
【００５９】また第６に、開閉検出センサを設けてチョ
ッパの実際の開閉状態を検出することで、焦電型熱検出
素子よりの信号の検出精度を向上し、更にチョッパの故
障検出も行える。
ッパの実際の開閉状態を検出することで、焦電型熱検出
素子よりの信号の検出精度を向上し、更にチョッパの故
障検出も行える。
【００６０】さらに第７に、チョッパを常閉とすること
で、熱画像信号の非検出時に、不要な赤外線が焦電型熱
検出素子または素子群に照射されるのを防止するととも
に、前記第２の構成におけるチョッパの閉状態を得るた
めに、通電する必要がなく、これにより省電力化が図
れ、またチョッパおよびその近傍の温度上昇を軽減する
ことができる。
で、熱画像信号の非検出時に、不要な赤外線が焦電型熱
検出素子または素子群に照射されるのを防止するととも
に、前記第２の構成におけるチョッパの閉状態を得るた
めに、通電する必要がなく、これにより省電力化が図
れ、またチョッパおよびその近傍の温度上昇を軽減する
ことができる。
【００６１】また第８に、前記第２の構成におけるチョ
ッパの閉一定状態における基準信号検出を、可動部を回
転させる前に行なうことで、チョッパおよびその近傍の
温度上昇や可動部の回転動作によるノイズ等の影響を避
けることができ、この結果、熱画像の検出精度の向上を
図ることができる。
ッパの閉一定状態における基準信号検出を、可動部を回
転させる前に行なうことで、チョッパおよびその近傍の
温度上昇や可動部の回転動作によるノイズ等の影響を避
けることができ、この結果、熱画像の検出精度の向上を
図ることができる。
【００６２】さらに第９に、前記においてチョッパの閉
一定状態を、少なくともチョッパ開閉周期の２倍以上の
期間とすることで、帯域増幅器よりの出力信号を完全に
安定化させることができ、基準信号のより高精度な検出
を行なうことができる。
一定状態を、少なくともチョッパ開閉周期の２倍以上の
期間とすることで、帯域増幅器よりの出力信号を完全に
安定化させることができ、基準信号のより高精度な検出
を行なうことができる。
【００６３】また第１０には、前記第２や第８に加え、
基準信号の検出を複数回行なって、それらの平均値を求
めることにより、この基準信号に対する外来ノイズの影
響を極力軽減する効果が期待できる。
基準信号の検出を複数回行なって、それらの平均値を求
めることにより、この基準信号に対する外来ノイズの影
響を極力軽減する効果が期待できる。
【００６４】第１１に、前記第２の構成において、最大
値または最小値の検出をチョッパの閉から開となる時刻
近傍で行うことで、最大値または最小値の検出を的確に
かつ短時間で行えるため、信号処理時間に関する設計の
自由度を拡大できる。
値または最小値の検出をチョッパの閉から開となる時刻
近傍で行うことで、最大値または最小値の検出を的確に
かつ短時間で行えるため、信号処理時間に関する設計の
自由度を拡大できる。
【００６５】また第１２および第１３に、ピーク検出部
の構成をアナログ回路またはディジタル回路のいずれで
も構成が可能であり、装置全体の構成をより合理的にす
る上で適宜に選択できる効果がある。
の構成をアナログ回路またはディジタル回路のいずれで
も構成が可能であり、装置全体の構成をより合理的にす
る上で適宜に選択できる効果がある。
【００６６】更に第１４および第１５に、前項でディジ
タルピークホールド手段を用いた場合に、最大値または
最小値を求める手段として前後の平均値を算出して行な
う２通り手段が可能であり、この平均化により焦電型熱
検出素子ないし帯域増幅器よりの信号に電源ノイズや外
来ノイズ等の尖頭ノイズが入ったときに、このノイズの
影響を軽減することができるもので、熱画像信号の検出
の高精度化に寄与しうる。
タルピークホールド手段を用いた場合に、最大値または
最小値を求める手段として前後の平均値を算出して行な
う２通り手段が可能であり、この平均化により焦電型熱
検出素子ないし帯域増幅器よりの信号に電源ノイズや外
来ノイズ等の尖頭ノイズが入ったときに、このノイズの
影響を軽減することができるもので、熱画像信号の検出
の高精度化に寄与しうる。
【００６７】以上のごとく、本発明は焦電型熱検出素子
を含む可動部を回転させることにより比較的単純な構成
で１次元または２次元の高精度に熱画像を検出すること
ができ、温度分布、人体検出、人体の位置・挙動検出な
ど、安価なシステムで幅広く用いることができ、工業生
産品として優れた効果を奏するものである。
を含む可動部を回転させることにより比較的単純な構成
で１次元または２次元の高精度に熱画像を検出すること
ができ、温度分布、人体検出、人体の位置・挙動検出な
ど、安価なシステムで幅広く用いることができ、工業生
産品として優れた効果を奏するものである。
【図１】本発明の熱画像検出装置の一実施例における構
成図
成図
【図２】図１の実施例における動作説明図
【図３】本発明の熱画像検出装置の他の実施例における
構成図
構成図
【図４】図３の実施例における動作説明図
【図５】本発明の熱画像検出装置の他の実施例における
動作説明図
動作説明図
【図６】本発明の熱画像検出装置における焦電型熱検出
素子群１５の構成図
素子群１５の構成図
１ 焦電型熱検出素子 ２ 赤外線透過レンズ ３ チョッパ ４ チョッパ温度検出素子 ５ 開閉検出センサ ６ 可動部 ７ 回転手段 ８ ステッピングモータ ９ 駆動制御部 １０ 帯域増幅器 １１ タイミング出力手段 １２ ピーク検出部 １３ 演算処理部 １４ 基準信号検出手段 １５ 焦電型熱検出素子群 Ｓ１ 焦電型熱検出素子の検出信号 Ｓ２ 帯域増幅器の出力信号 Ｓ３ ピーク検出部の出力信号 Ｓ４ 熱画像信号 Ｓ５ チョッパ駆動信号 Ｓ６ 開閉検出センサの開閉検出信号 Ｓ７ 基準信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｊ 5/02 Ｍ 7204−2Ｇ Ｈ０４Ｎ 5/33 (72)発明者 中山 森博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (15)
- 【請求項１】赤外線を受けて電気的特性が変化する焦電
型熱検出素子および被検出対象よりの赤外線の、前記焦
電型熱検出素子への通路を開閉するチョッパと前記チョ
ッパの温度を検出するチョッパ温度検出素子により構成
された可動部と、前記可動部を所定の回転軸を中心に回
転させる回転手段と、前記チョッパおよび回転手段を駆
動する駆動制御部と、前記焦電型熱検出素子よりの検出
信号を増幅する帯域増幅器と、前記チョッパの開閉動作
に同期した信号を出力するタイミング出力手段と、前記
タイミング出力手段の出力に応じて前記帯域増幅器より
の信号の最大値および最小値を順次保持するピーク検出
部と、前記ピーク検出部よりの信号を入力してその最大
値と最小値との差、および前記チョッパ温度検出素子の
検出信号により熱画像信号に演算処理する演算処理部と
により構成された熱画像検出装置。 - 【請求項２】赤外線を受けて電気的特性が変化する焦電
型熱検出素子および被検出対象よりの赤外線の前記焦電
型熱検出素子への通路を開閉するチョッパと前記チョッ
パの温度を検出するチョッパ温度検出素子により構成さ
れた可動部と、前記可動部を所定の回転軸を中心に回転
させる回転手段と、前記チョッパおよび回転手段を駆動
する駆動制御部と、前記焦電型熱検出素子よりの検出信
号を増幅する帯域増幅器と、前記駆動制御部により前記
チョッパを閉状態に維持している期間に前記帯域増幅器
よりの信号を検出する基準信号検出部と、前記チョッパ
の開閉動作に同期した信号を出力するタイミング出力手
段と、前記タイミング出力手段の出力に応じて前記帯域
増幅器よりの信号の最大値または最小値を保持するピー
ク検出部と、前記基準信号検出部よりの基準信号と前記
ピーク検出部よりの信号を入力し、前記最大値または最
小値と前記基準信号との差、および前記チョッパ温度検
出素子の検出信号により熱画像信号に演算処理する演算
処理部とにより構成された熱画像検出装置。 - 【請求項３】焦電型熱検出素子を列状に複数個配置して
焦電型熱検出素子群とし、帯域増幅器およびピーク検出
部とを前記複数の焦電型熱検出素子に対応して同数設
け、演算制御部により前記複数のピーク検出部よりの出
力信号を入力して２次元の熱画像信号を得る特許請求の
範囲第１項記載の熱画像検出装置。 - 【請求項４】焦電型熱検出素子を列状に複数個配置して
焦電型熱検出素子群とし、帯域増幅器、ピーク検出部お
よび基準信号検出部とを前記複数の焦電型熱検出素子に
対応して同数設け、演算制御部により前記複数の基準信
号検出部およびピーク検出部の出力信号を入力して２次
元の熱画像信号を得る特許請求の範囲第２項記載の熱画
像検出装置。 - 【請求項５】タイミング出力手段は、チョッパを駆動す
る駆動制御部よりのチョッパ駆動信号を入力し、ピーク
検出部における最大値または最小値の検出タイミング信
号を発生する手段を具備して構成された特許請求の範囲
第１項および第２項記載の熱画像検出装置。 - 【請求項６】可動部にチョッパの開閉を検出する開閉検
出センサを設けると共に、タイミング出力手段は、前記
開閉検出センサよりの開閉検出信号を入力し、ピーク検
出部における最大値または最小値の検出タイミング信号
を発生する手段を具備して構成された特許請求の範囲第
１項および第２項の熱画像検出装置。 - 【請求項７】チョッパへ非通電時に、焦電型熱検出素子
への赤外線の通路が閉となる閉止手段をチョッパに具備
してなる特許請求の範囲第１項および第２項記載の熱画
像検出装置。 - 【請求項８】駆動制御部は、第１タイマと前記第１タイ
マ終了後動作する第２タイマを具備し、前記第１タイマ
の期間中はチョッパを閉状態に維持し、前記第２タイマ
の期間中は、基準信号検出部に出力を発して帯域増幅器
よりの基準信号を検出させ、前記第２タイマ終了後に、
回転手段により可動部を所定の回転軸を中心に回転させ
るとともにチョッパの開閉動作を行なう構成とした特許
請求の範囲第２項記載の熱画像検出装置。 - 【請求項９】駆動制御部の具備する第１タイマのタイマ
期間を少なくともチョッパの開閉周期の２倍以上とした
特許請求の範囲第８項記載の熱画像検出装置。 - 【請求項１０】基準信号検出部は、チョッパの閉状態に
おいて帯域増幅器よりの信号を複数回入力し、それら複
数の検出信号の平均値を計算する平均化手段を具備し、
その平均化手段の出力する平均値を基準信号としてなる
特許請求の範囲第２項および第８項記載の熱画像検出装
置。 - 【請求項１１】タイミング出力手段を、チョッパの開閉
動作に対して次回の閉から開となる時刻近傍の所定期間
で出力を発する構成とし、ピーク検出部は、帯域増幅器
よりの信号の極性を検出する極性検出手段を具備し、前
記タイミング出力手段の出力期間中に前記帯域増幅器よ
りの信号を入力し、その極性が正の時はその最大値を、
その極性が負の時はその最小値を保持する構成とした特
許請求の範囲第２項記載の熱画像検出装置。 - 【請求項１２】ピーク検出部を、帯域増幅器よりの信号
の最大値および最小値をそれぞれ保持する２組のアナロ
グピークホールド手段、および前記最大値および最小値
が検出された時間的前後関係を検出する時刻検出手段よ
り構成した特許請求の範囲第１項および第２項記載の熱
画像検出装置。 - 【請求項１３】ピーク検出部を、帯域増幅器よりの信号
を逐次ディジタル値に変換するＡＤ変換手段と、前記Ａ
Ｄ変換手段の出力値が前回までの値に比しより大きい場
合、およびより小さい場合にそれぞれの値を最大値およ
び最小値としてそれぞれ保持する２組のディジタルピー
クホールド手段、および前記最大値および最小値が検出
された時間的前後関係を検出する時刻検出手段より構成
した特許請求の範囲第１項および第２項記載の熱画像検
出装置。 - 【請求項１４】２組のディジタルピークホールド手段
を、ＡＤ変換手段の出力値が前回までに得られた最大値
に比しより大きい場合、および前回までに得られた最小
値に比しより小さい場合に、その値を前回までの最大値
または最小値との平均値を新たな最大値および最小値と
して保持する構成とした特許請求の範囲第１３項記載の
熱画像検出装置。 - 【請求項１５】ピーク検出部を、帯域増幅器よりの信号
を逐次ディジタル値に変換するＡＤ変換手段と、前記Ａ
Ｄ変換手段よりの前回の出力値と今回の出力値の平均値
を演算し保持する平均値保持手段と、前記平均値保持手
段より出力する値の最大値および最小値を検出しそれぞ
れ保持する２組のディジタルピークホールド手段、およ
び前記最大値および最小値が検出された時間的前後関係
を検出する時刻検出手段より構成した特許請求の範囲第
１項および第２項記載の熱画像検出装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4247469A JP2677127B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 熱画像検出装置 |
| US08/120,371 US5493118A (en) | 1992-09-17 | 1993-09-14 | Thermal image detecting system |
| DE69315156T DE69315156T2 (de) | 1992-09-17 | 1993-09-16 | Wärmebilddetektionssystem |
| EP93307327A EP0588644B1 (en) | 1992-09-17 | 1993-09-16 | Thermal image detecting system |
| KR1019930018596A KR0135403B1 (ko) | 1992-09-17 | 1993-09-16 | 열화상검출장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4247469A JP2677127B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 熱画像検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0694537A true JPH0694537A (ja) | 1994-04-05 |
| JP2677127B2 JP2677127B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=17163919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4247469A Expired - Fee Related JP2677127B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 熱画像検出装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5493118A (ja) |
| EP (1) | EP0588644B1 (ja) |
| JP (1) | JP2677127B2 (ja) |
| KR (1) | KR0135403B1 (ja) |
| DE (1) | DE69315156T2 (ja) |
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| JP2007502403A (ja) * | 2003-08-11 | 2007-02-08 | オプガル リミテッド | 非冷却マイクロボロメータ検出器を使用する放射測定 |
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