JPH09113366A - 赤外線熱画像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲の２次元計測と重点計測とを１台で行
う。 【解決手段】 光スイッチ１は赤外線を遮断あるいは透
過させるセルがマトリックス状に並べられている。制御
回路４は、光スイッチ１の１セルが透過状態となって残
りが遮断状態となる走査を繰り返す２次元走査を行わせ
る。赤外線温度計３から出力された熱画像データはメモ
リ５の第１の領域に書き込まれ、このデータが表示器６
の第１の表示領域に表示される。また、制御回路４は、
２次元走査中に、任意の１セルの走査を止める代わりに
重要測定点に相当するセルを走査することを所定回数行
わせる。この重点計測の熱画像データはメモリの第２の
領域に書き込まれ、このデータが表示器６の第２の表示
領域に表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体から放射され
た赤外線を検出して熱画像を表示する赤外線熱画像装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、発電所や変電所では、高電圧
の環境の中でガイシ、トランス、送電線等の発熱部位が
多いため、これら発熱部位の温度を監視することが行わ
れている。このような発熱部位に対しては、接触型の温
度計が使用できないので、非接触で温度計測できる赤外
線温度計が多用されている。赤外線温度計は、物体から
放射された赤外線を検出して、得られた熱エネルギー量
をプランクの法則に基づいて温度値に変換して表示する
ものである。この赤外線温度計には、特定の測定点をス
ポット的に測定する測定視野の小さい点温度計と、光学
系に走査機構を付加するかあるいは２次元の赤外線検出
器を用いて水平、垂直の２次元走査を行うことにより、
広範囲な２次元の熱画像を得る赤外線熱画像装置とがあ
る。

【０００３】そして、赤外線熱画像装置は、水平、垂直
の２次元走査を行いながら温度計測を行うので、特定の
測定点に関しては、１フレーム当たり１回測定を行うこ
とになり、ある特定点を１フレーム周期よりも短い周期
で計測することはできない。そこで、発電所や変電所で
は、発電機本体やトランス、合成・分配素子等重要な部
分については、スパーク等の瞬間的な変化も監視するた
めに点温度計が用いられ、送電線やガイシなど広範囲の
温度計測については赤外線熱画像装置が用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の赤
外線熱画像装置は、ある特定点を１フレーム周期よりも
短い周期で計測することはできない。したがって、広範
囲の２次元計測と、ある１点あるいは複数点を短い周期
で連続して計測する重点計測とを両方共行う場合には、
２次元計測を行う赤外線熱画像装置と別に、重点計測を
行う測定点の数だけ点温度計を用意しなければならず、
コストや設置場所、監視人員等の損失が多大になるとい
う問題点があった。本発明は、上記課題を解決するため
になされたもので、広範囲の２次元計測と重点計測とを
１台で行うことができる赤外線熱画像装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、物体から放射
された赤外線を駆動信号に応じて遮断あるいは透過させ
るセルが縦横にマトリックス状に並べられた光スイッチ
と、この光スイッチを透過した赤外線を集光する集光手
段と、この集光手段によって導かれた赤外線を検出して
熱画像データを生成する赤外線温度計と、この赤外線温
度計から出力された熱画像データを格納するための第
１、第２の領域を有するメモリと、メモリの第１、第２
の領域に格納された熱画像データをそれぞれ第１、第２
の表示領域に表示する表示器と、駆動信号を出力するこ
とにより、光スイッチの１セルが透過状態となって残り
のセルが遮断状態となる走査を水平、垂直方向に繰り返
す２次元走査を行わせて、得られた熱画像データをメモ
リの第１の領域に順次書き込むと共に、この２次元走査
中に、任意の１セルの走査を止める代わりに予め設定さ
れた重要測定点に相当するセルを走査することを所定回
数行わせて、得られた所定回数分の熱画像データをメモ
リの第２の領域に順次書き込む制御回路とを有するもの
である。このような構成により、光スイッチの２次元走
査によって得られた熱画像データがメモリの第１の領域
に書き込まれ、この２次元計測されたデータが表示器の
第１の表示領域に表示される。また、重要測定点に相当
するセルが１フレーム中に所定回数走査されることによ
り、得られた所定回数分の熱画像データがメモリの第２
の領域に書き込まれ、この重点計測されたデータが表示
器の第２の表示領域に表示される。

【０００６】また、制御回路は、重要測定点の重要度に
応じて所定回数を変えるものである。これにより、重点
計測の測定周期を変えることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す
赤外線熱画像装置のブロック図、図２はこの赤外線熱画
像装置で用いる光スイッチの平面図である。図示しない
測定対象物と向かい合う光スイッチ１は、凹面鏡２側か
ら見ると、図２に示すように液晶セル等からなる基本セ
ルが例えば２５６×２５６画素だけマトリックス状に配
列された構成となっている。

【０００８】また、グラフィックメモリ５は、後述する
２次元走査に対応した２５６×２５６画素の第１の領域
と、重点計測に対応した（ｎ−２５６）×２５６画素の
第２の領域とから構成されている（本実施の形態では、
ｎは３００とする）。そして、表示器６の表示画面は、
メモリ５の第１、第２の領域にそれぞれ対応した２５６
×２５６画素の第１の表示領域と、（ｎ−２５６）×２
５６画素の第２の表示領域とから構成されている。

【０００９】制御回路４は、光スイッチ１に駆動信号を
出力して、マトリックス状に配列されたセルのうちの１
つを透過状態とし、残りのセルを全て遮断状態とする走
査を行う。例えば、図２の座標（Ｘ０、Ｙ０）のセルだ
けが透過状態になると、測定対象物から放射された赤外
線のうち、このセルに入射した赤外線だけが光スイッチ
１を透過する。そして、この赤外線は集光手段である凹
面鏡２で反射されて赤外線温度計３に入射する。凹面鏡
２は、赤外線が光スイッチ１のどのセルを透過しても、
温度計３に入射させるように設置されていることは言う
までもない。

【００１０】赤外線温度計３は、この入射赤外線を検出
して、例えば８ビットの熱画像データ（温度データ）を
生成する。そして、この熱画像データは、座標（Ｘ０、
Ｙ０）のセルに対応するメモリ５の座標（Ｘ０、Ｙ０）
の画素に書き込まれる。

【００１１】次に、表示器６内の図示しない画像処理部
は、従来の赤外線熱画像装置と同様に、メモリ５から読
み出した熱画像データを温度レベルが色で表現される画
像信号に変換して、表示器６内の図示しないＣＲＴ等の
表示デバイスへ出力する。こうして、メモリ５の画素に
対応する表示器６の画面の座標（Ｘ０、Ｙ０）の位置に
温度レベルを示す色が表示される。

【００１２】このような動作を光スイッチ１の座標（Ｘ
１、Ｙ０）〜（Ｘ２５５、Ｙ０）について１セルごとに
同様に繰り返し、次にＹ方向に１段ずらして座標（Ｘ
０、Ｙ１）〜（Ｘ２５５、Ｙ１）について同様に繰り返
す。以上のような水平（Ｘ方向）、垂直（Ｙ方向）の２
次元走査を座標（Ｘ２５５、Ｙ２５５）まで繰り返せ
ば、熱画像データがメモリ５の対応する画素に順次書き
込まれ、これが表示器６の画面上の対応する位置に表示
されることにより、１フレームの画像が完成し、従来の
２次元走査式の赤外線熱画像装置と同等の動作となる。

【００１３】この赤外線熱画像装置において、図示しな
い入力装置から重点計測が指示されると、制御回路４
は、指定された重要測定点に対して後述する重要度に応
じた高速周期で熱画像データの取り込みと表示を行う。
受光面となる光スイッチ１を測定対象物に向けたとき、
例えば発電所あるいは変電所に向けたときに、重要測定
点としてトランスの位置（ここでは、この位置を座標
（Ｘ３、Ｙ３）とする）が指定され、重要度として
「１」（重要度大）が指定されたとする。

【００１４】制御回路４は、図２のように光スイッチ１
の座標（Ｘ０、Ｙ０）〜（Ｘ２、Ｙ０）の各セルを順次
透過状態にする水平走査を行った後、座標（Ｘ３、Ｙ
０）のセルを走査する代わりに座標（Ｘ３、Ｙ３）のセ
ルを透過状態にする。図３はこのとき得られた熱画像デ
ータがグラフィックメモリ５の領域に書き込まれる様子
を示す図であり、５ａは２次元走査に対応した第１の領
域、５ｂは重点計測に対応した第２の領域である。

【００１５】光スイッチ１の座標（Ｘ０、Ｙ０）〜（Ｘ
２、Ｙ０）から得られた熱画像データは、図３に示すよ
うにグラフィックメモリ５の座標（Ｘ０、Ｙ０）〜（Ｘ
２、Ｙ０）にそれぞれ書き込まれるが、光スイッチ１の
座標（Ｘ３、Ｙ３）から得られた熱画像データＤ33は、
メモリ５の座標（Ｘｉ、Ｙ０）に書き込まれる（ここ
で、ｉ＞２５５）。

【００１６】続いて、制御回路４は、光スイッチ１の座
標（Ｘ４、Ｙ０）〜（Ｘ２５５、Ｙ０）について水平走
査を行う。このとき得られる熱画像データは、メモリ５
の座標（Ｘ４、Ｙ０）〜（Ｘ２５５、Ｙ０）に順次書き
込まれる。次に、制御回路４は、光スイッチ１の座標
（Ｘ０、Ｙ１）〜（Ｘ４、Ｙ１）の各セルを透過状態に
する水平走査を行った後、座標（Ｘ５、Ｙ１）のセルを
走査する代わりに座標（Ｘ３、Ｙ３）のセルを透過状態
にする。

【００１７】このとき、光スイッチ１の座標（Ｘ０、Ｙ
１）〜（Ｘ４、Ｙ１）から得られたデータは、メモリ５
の座標（Ｘ０、Ｙ１）〜（Ｘ４、Ｙ１）にそれぞれ書き
込まれるが、光スイッチ１の座標（Ｘ３、Ｙ３）から得
られたデータＤ33は、メモリ５の座標（Ｘｉ、Ｙ１）に
書き込まれる。そして、制御回路４は、光スイッチ１の
座標（Ｘ６、Ｙ１）〜（Ｘ２５５、Ｙ１）について水平
走査を行う。このとき得られる各データは、メモリ５の
座標（Ｘ６、Ｙ１）〜（Ｘ２５５、Ｙ１）に順次書き込
まれる。

【００１８】なお、光スイッチ１の座標（Ｘ３、Ｙ
０）、（Ｘ５、Ｙ１）については走査が行われないので
（以下、これを歯抜けと呼ぶ）、メモリ５の対応する座
標にも書き込みは行われない。したがって、図３に示す
ようにメモリ５の座標（Ｘ３、Ｙ０）、（Ｘ５、Ｙ１）
には１フレーム前のデータＤ30、Ｄ51が残ることにな
る。

【００１９】ここで、重要度「１」が指定された重要測
定点については、１フレーム周期の３２倍の高速度で測
定と温度表示を行うとすると、その他の測定点が２次元
走査により１フレーム当たり１回測定されるのに対し、
この重要測定点は１フレーム当たり３２回（これを所定
回数とする）測定される。これを実現するために、制御
回路４は、２次元走査中に上記の歯抜け制御を実施す
る。すなわち、走査を止めるセルの代わりに座標（Ｘ
３、Ｙ３）のセルを走査して、この走査終了後に歯抜け
したセルの次のセルから通常の２次元走査に戻すことを
１フレーム中に３２回行う。

【００２０】このとき、上述した説明では、光スイッチ
１の座標（Ｘ３、Ｙ０）、（Ｘ５、Ｙ１）で歯抜けが発
生したが、光スイッチ１のどのセルを歯抜けにするか
は、任意に決定される。そして、２次元走査で得られる
熱画像データは、図３に示すようにメモリ５中の２５６
×２５６画素の第１の領域５ａに順次書き込まれ、３２
個の重要測定点の熱画像データＤ33は、メモリ５中の
（ｎ−２５６）×２５６画素の第２の領域５ｂの座標Ｘ
ｉに順次書き込まれる。

【００２１】こうして、グラフィックメモリ５に書き込
まれた熱画像データが出力されることにより、表示器６
の画面に図４のような画像が表示される。つまり、表示
器６内の表示デバイスは、座標Ｘ０からＸｎ-1までの水
平走査及び座標Ｙ０からＹ２５５までの垂直走査を行っ
ているが、光スイッチ１において２次元走査のみが行わ
れている場合、メモリ５の第２の領域５ｂにはデータが
格納されていないので、熱画像データが表示されるのは
メモリ５の第１の領域５ａに対応する第１の表示領域６
ａのみである。

【００２２】これに対して、上記のような重要測定点が
設定されると、メモリ５の第２の領域５ｂに格納された
重要測定点の熱画像データ（図４の１０）がＸ２５６〜
Ｘｎ-1の第２の表示領域６ｂに表示される。以上のよう
にして、通常の測定点が１フレーム当たり１回測定され
るのに対し、重要測定点を１フレーム周期よりも高速な
周期で測定することができる。

【００２３】なお、２次元走査中に発生するランダムな
歯抜けにより、この歯抜けしたセルについては熱画像デ
ータが得られないが、上述したように１フレーム前のデ
ータがメモリ５に残っているので、このデータが表示さ
れる。これにより、歯抜けによる問題が実使用上生じな
いようになっている。

【００２４】また、本実施の形態では、重要測定点を１
点としたが、複数でも可能である。この場合は、重要測
定点の各々について、歯抜けによる重点計測を上記と同
様に行い、この結果得られる熱画像データを第２の領域
５ｂの座標Ｘｉの隣に順次書き込めばよい。すなわち、
ある重要測定点については、第２の領域５ｂの座標Ｘｊ
（Ｘｊ＞Ｘｉ）に順次書き込み、別の重要測定点につい
ては、領域５ｂの座標Ｘｋ（Ｘｋ＞Ｘｊ）に順次書き込
めばよい。こうして、複数の重要測定点について測定と
表示を行うことができる。

【００２５】また、本実施の形態では、重要度「１」
（重要度大）の場合について説明したが、この重要度を
変えることで測定速度を変えることができる。例えば、
重要度「２」（重要度中）の場合には、上記所定回数を
１６とすれば、重要度「１」の場合よりも速度が落ちる
ことになる。なお、このような重要度と所定回数の関係
は、本実施の形態の例に限らないことは言うまでもな
い。なお、本実施の形態では、レンズ等の光学部品を用
いていないが、例えば光スイッチ１の前後に必要に応じ
てレンズを設けてもよいことは言うまでもない。

【００２６】また、本実施の形態では、熱画像データを
表示する処理を説明しているが、２次元計測された熱画
像データと重点計測された熱画像データとをそれぞれＤ
／Ａ変換器でアナログ画像信号に変換して、この画像信
号を入力制御信号とすることにより、温度監視や保安の
自動制御（例えば、制御信号に基づく冷却制御など）を
実現することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、光スイッチの２次元走
査によって得られた熱画像データが表示器の第１の表示
領域に表示され、重要測定点に相当するセルが１フレー
ム中に所定回数走査されることにより、この重点計測さ
れた熱画像データが表示器の第２の表示領域に表示され
るので、重要測定点のデータを１フレーム周期よりも短
い周期で計測して表示することができる。したがって、
広範囲の２次元計測と重点計測とを１台で行うことがで
き、コストや設置場所、監視人員等の損失を軽減するこ
とができる。

【００２８】また、制御回路が、重要測定点の重要度に
応じて所定回数を変えることにより、重点計測の測定周
期を変えることができるので、様々な状況の重点計測に
対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す赤外線熱画
像装置のブロック図である。

【図２】 図１の赤外線熱画像装置で用いる光スイッチ
の平面図である。

【図３】 熱画像データがグラフィックメモリの領域に
書き込まれる様子を示す図である。

【図４】 熱画像データが表示器の画面に表示される様
子を示す図である。

【符号の説明】

１…光スイッチ、２…凹面鏡、３…赤外線温度計、４…
制御回路、５…グラフィックメモリ、６…表示器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体から放射された赤外線を駆動信号に
   応じて遮断あるいは透過させるセルが縦横にマトリック
   ス状に並べられた光スイッチと、 この光スイッチを透過した赤外線を集光する集光手段
   と、 この集光手段によって導かれた赤外線を検出して熱画像
   データを生成する赤外線温度計と、 この赤外線温度計から出力された熱画像データを格納す
   るための第１、第２の領域を有するメモリと、 メモリの第１、第２の領域に格納された熱画像データを
   それぞれ第１、第２の表示領域に表示する表示器と、 前記駆動信号を出力することにより、光スイッチの１セ
   ルが透過状態となって残りのセルが遮断状態となる走査
   を水平、垂直方向に繰り返す２次元走査を行わせて、得
   られた熱画像データをメモリの第１の領域に順次書き込
   むと共に、この２次元走査中に、任意の１セルの走査を
   止める代わりに予め設定された重要測定点に相当するセ
   ルを走査することを所定回数行わせて、得られた所定回
   数分の熱画像データをメモリの第２の領域に順次書き込
   む制御回路とを有することを特徴とする赤外線熱画像装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の赤外線熱画像装置におい
   て、 前記制御回路は、前記重要測定点の重要度に応じて前記
   所定回数を変えるものであることを特徴とする赤外線熱
   画像装置。