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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-
- G—PHYSICS
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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 |
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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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