JPS62168027A - 赤外線撮像装置における温度幅選択回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱映像を得るための赤外線撮像装置における
＠度幅選択回路に関するものであり、画像計測機器にお
ける表示制御装置にも適用し得るものである。

（従来の技術） 一般に絶体零度以上の物体はブランクの放射式に従った
電磁波を発生しており、物体が低温であればある埠長波
長の電磁波を発生する。人間の生活環境下においては、
この電磁波は１０μｍｆ中心とした赤外線となり、物体
の放射率が一定であると仮定すれば、物体はそれぞれの
温度分布に対応し念赤外線を輻射している。この赤外線
の輻射エネルギーを二次元的に測定し可視画像に変換し
たものが熱画像であるが、熱画像は周囲温度及び測定対
象とする物体の温度差に大きく影響される。第２図は赤
外線撮像装置の視舒を横軸に、温度を縦軸にとった物体
の温度分布金量す図であり、図（ａｌは比較的温度贅が
小さい場合、図（ｂ）は大きい場合ｆ示している。

（ａ）　（ｂ）両図において物体の周囲温度Ｔ。は直流
成分、物体の温度差は交流成分となるから、熱画像は主
に交流成分によって構成されることが理解できる。従っ
て、赤外線撮像装置では測定対象とする物体の温度差に
適宜対応できる構成とがっていることが望ましい。例え
ば第２図（＆）において物体の最大温度差がΔｔ１であ
るから、全体の温度分布を測定する場合にはΔｔ１の温
度幅の測定範囲を必要とし、図の中心部の微小温度差を
より効果的に測定する場合にはへｔｏの温度幅の測定範
囲で測定表示する必要がある（第２図（ｂ）においても
同様）口 そこで、従来、熱映像信号のレベルをリミッタ−回路等
を用いて複数のレベルで段階的に制限し元の映像信号と
制限された映像信号とを合成することにより、微細な温
度変化部分の映戸を強調するようにしたものが提案され
ている（特開昭５Ｏ−１５４０２４）。

（発明が解決しようとする問題点） この従来の方式では、画像に切れ目等が発生して不自然
となるばかりか基準温度レベルが画面内で異なってしま
うために絶対温度の測定ができなかった。また、アナロ
グ信号処理を用シＡでいるためにノイズ等の影響を受け
やす＜Ｓ／Ｎの改善が困難であった。

本発明は以上のような点にかんがみてなされたもので、
その目的とするところは、赤外線撮像装置の測定すべき
温度幅金ディジタル回路金用いた簡単な構成で適宜変化
させるとともに絶対温度も容易に覗得し得る装置を提供
することにある。

（問題点を解決する念めの手段） 第１図を参照して本発明全適用した赤外線撮像装置の構
成全説明する０ 物体から輻射される赤外線はガルノくノミラー等の走査
系により二次元的に走査され、ゲルマニウムレンズ等の
赤外線光学系によりＨｇＣｄＴｅ等で構成される革−受
光面積を有する赤外線検出器に入射する。赤外線検出器
は一投に測定温度に対して非線形な特性を有するため対
数増幅器、直流再生回路等で構成されたアナログ信号処
理回路により、測定温度に対して線形な特性を有する信
号に変換される。この信号は、第２図に示すような周囲
温度等の直流成分を含むため、画像濃度調整回路より発
生される前記直流成分と等価な基準電圧との差がとられ
、所望の交流成分が分離される。ここで、画像濃度調整
回路は可変抵抗器等で構成され、バイアス電圧ｖＲｅｆ
が連続的に変化できるようになっている。アナログ信号
処理回路の出力電圧Ｖ。とバイアス電圧ｖＲｅｆト（Ｄ
険Ｎ圧（Ｖｏ”Ｒｅｆ）　ｆｉ本発Ｆ’Ａ（Ｄ温１を幅
選択回路に入力される。

温度幅選択回路は、Ａ／Ｄ変換器と選択手段とから構成
され、該選択手段はコントロールパネル等の操作によジ
設定される温度幅に応じた温度幅設定信号を受けてＡ／
Ｄ変換出力の連続する所定範囲のビットを選択するとと
もに、所宗＃囲の靜上位ビットよりト位のビットがすべ
て１‘０’　　の場合には所定範囲のビット全、それ以
外の場合には出力の上限１ｍ？データノくスに送出する
ようになされている。

送出されたディジタル信号は、熱映像信号の交流成分を
所定温度範囲に制限したものとなっており、ＲＡＭに一
時的に格納されＤ／Ａ変喚器によりアナログ信号に変換
された後、同期信号等がＴＶ信号変換回路により付加さ
れ、ＴＶモニタ上に映出される。

（作用） 温度幅選択回路の選択手段により、Ａ／Ｄ変換回路の出
力が設定温度幅の上限を越えている場合には、オーバー
フローを示す意味で出力の上限直（全ビットが１１′）
がデータノくスに送出され、無意味な表示が防正される
。また、設定温度幅のいかんにかかわらず送出ディジタ
ル信号のビット数は変らないから、設定温度幅に応じた
レンジの切換がなされていることになる。

（実施例） 第３図は本発明の温度幅選択回路の−実弛例であり、第
４図はその主要タイミングチャートで、（ａ）はＡ／Ｄ
変喚回路の出力が設定温度幅の上限を越えない場合、（
ｂ）は上限を越えた場合をそれぞれ示すものである。こ
の実施例はｍを１２、Ｒｆ５としたものであジ、データ
バスの大きさも８　　（＝１２−５＋１）　　ビットと
しである。

ビデオ信号に対するＡ／Ｄ変換器の出力Ｖは、出力が１
２ビットであることから次のように１０進表示できる。

一方、第５図はＡ／Ｄ変換器の出力と選択される温度幅
Ｔ＆、〜Ｔ　Ｒ，との関係を示すものであり、例えば、
ＴＲ，が選択された場合には、２９．２１０．２１１　
　にすべてＯがたっている（Ｃ９〜Ｃ１１がすべて０）
ときにｔｉ２′〜２８の各ビットの状ＩＱ（Ｃ１、Ｃ８
）がデータバスに送出され、それ以外のとき（０９〜Ｃ
１１の少くとも１つが１）には、（１、・・・、１）が
データバスに送出される。

Ａ／Ｄ変換器の最大入力電圧？ｖｒｒｌａＸとするとこ
のＡ／Ｄ変換器の分解能はＶｍａｘ／２１２となるから
選択温度幅に応じて分解能及び入力電圧範囲は次のよう
に変換される。

ここで第１図に示されるように測定温度とビデオ信号の
電圧レベルとはアナログは号処理回路で線形に変換され
ているから、物体の最大温度差をΔＴｒｒｌａｘ（℃）
とすれば、ΔＴ’ｍａｘ　Ｏ’Ｃｖｍａｘ の関係があり、Ａ／Ｄ変換器の最大入力電圧は赤外線撮
澹装置で要求される所望のΔ’ｒｍａｘ　　を考慮して
上式から決定しておけばよい。

第６図はアナログ信号処理回路の出力である測定温度に
対して線形な熱映懺言号Ｖ。が与えられたとき、設定温
度幅Ｔ　Ｒｉ％Ｔ　ＲｊとＤ／Ａ変換器の出力電圧にと
の関係″ｆｒｒ＜すもので、ＶＴＲＩ　％ＶＴｎｊｈ：
前記ノ表Ｏ入力ｔＥＥ範囲、ＶＲｅ　ｆ　１ＶＲａｆ２
は外部よシあらかじめ調整され九バイアス電圧、Ｖ　　
はＤ／Ａ変換器の最大出力である。図の−ｐ 実線１ｄＴＲｉ、破線けＴ　Ｒｊにそれぞれ対応してお
り、図かられかるようにＴ　Ｒｉが選択された場合には
温度変化が微小な部分がより強調されて表示できる。ま
た、Ｄ／Ａ変換器の最大出力Ｖ、−１けＴＶモニタの規
格によって一般に定められ、例えばＮＴＳＣ方式のＴＶ
モニタ全（資）用するときには０．７（Ｖ）に設定して
おけばよい。

第３図の温度幅選択回路の構成及び動作を詳細に説明す
る。Ａ／Ｄ変換器はビデオ信号を入力とし、出力端子〜
〜Ａ１１　はそれぞれ‘０’又は１′のいずれかのみ入
力に応じて出力する。

また、外部から与えられる５ＴＡＲＴパルス全受けてＡ
／Ｄ変喚動作を開始させるとともにＡ／Ｄ変換終了後に
１′となるパルスＥＯＣを出力する機Ｕ’ｒ有している
。

ＭＰＸはディジタルマルチプレクサでアリ、アドレス入
力Ｓ。、Ｓ７、Ｓ２に応じて入力ｌ。〜１．とそ 出力との関係が定められている（表１参照）。

一方、アドレス入力Ｓ。−８２ハコントロールパネル（
不図示）の温度幅設定スイッチＴＲＯ〜ＴＲ２の状態に
よって決定される（表２参照）。

従って、プール代数で表すと以下のようになる。

５ｏ＝Ｔ山＋ＴＲ５ ｓ、＝ＴＲ２＋Ｔ’穐 ５２＝ＴＲ４ ＴＲＯ−ＴＲ４は１箇所のスイッチがオンであれば残り
のスイッチが全てオフとなるような排他的スイッチであ
る。

ラッチはクロックパルスＣＫの立上シによシ入力信号を
内部レジスタに格納し、出力制御パルスＯＥが１‘０’
のとき格納されたデータをデータバスに送出する機能を
有している。

バッファは出力制御パルスＯＥｌ、ＯＦ、、がともに‘
０’のとき、データバスの全ピットＤローＤ７に１′を
送出する機能を有している。

０ＥＣＬＫＦｉデータバスを介して送出されたデータを
ＲＡＭに書き込むための制御信号であり、このパルスが
１′の期間にデータバス上のデータがＲＡＭＫ書き込ま
れる。

０ＥＴＲ５ＯＥＬＨはそれぞれ、バッファ、ラッチの出
力制御パルスであり、プール代数で表わすと次のように
なる。

（Ａ９＋Ａ１　ｏ＋Ａ１１）・ＴＲ，・庶子（Ａ１ｏ＋
Ａ１１）　＊ＴＲ２−ＥＯＣ＋Ａ、　、　＃ＴＲ３・Ｅ
ＯＣ・・・・・・■（ｌＬＨ＝ＯＥｃＬＫ−ＯＥＴＲ、
、、、、，００式より０ＥＴＲ＝　’Ｏ’　のとき０Ｅ
ＬＨ＝’ｌ’　０ＥＴＲ＝　’１’のとき０ＥＬＨ＝Ｏ
ＥＣＬＫとなシ、バッファから出力が送出されるときは
ラッチからのデータ送出が禁とされ、逆に）９ツ７アか
らの出力送出が禁止されるときは０ＥＣＬＫのパルス幅
に同期してラッチ内のデータがデータバスに送出される
。

以下、その動作を説明する。仮Ｅｌ１度幅設定スイッチ
Ｔ馬が選択されたとしよう。（Ｓｏ、　Ｓｌ、５２）＝
（１，０，０）となるから、マルチプレクサＭＰＸから
は１１が出力されることとなる。

即ち８個のマルチプレクサは上から順にＡ／Ｄ変換器の
各端子Ａ１、〜、・”、４の出力をラッチに送出する。

今、外部から５ＴＡＲＴパルスが与えられるとＡ／Ｄ変
換動作が開始され、Ａ／Ｄ変換終了時にパルスＩＯＣが
１１′となって、Ａ／Ｄ変換変換出力−１〜ＡＲッチさ
れる。

一方、前記０式よりＴＲＩ＝１１′を仮定したときの０
ＥＴＲは、ＯＥ　Ｔ　Ｒ＝　（Ａ、＋Ａ、ｏ＋Ａ１１）
　＊ＥＯＣと表わされるから、Ａ９、Ａｌｏ、Ａ１１　
　がすべて１‘０’のときは０ＥＴＲ＝、、１１’　と
なる。このときけバッファからの出力送出は禁止され、
０ＥＣＬＫに同期してラッチ内のデータがデータバスに
送出される（第４図（ａｌ参照）。Ａ９、Ａ、ｏ、ＡＮ
の少くとも１つがＬ　１１のときは、０ＥＴＲ＝ＥＯＣ
と表わされるから、Ａ／Ｄ変換終了とともにバッファか
らデータバスの全ビットＤ。

〜Ｄ７に１１′が送出される（第４図（ｅ）参照）。

説明の便宜上、上記実施例においてはｍ　＝　１２、Ｒ
＝５の場合を示したが、一般のｍ、Ｒに対してｌｄｍ−
Ｒ＋１個のゲイジタルマルチブレクサをカスケードに接
続すればよい。また、ｍ１Ｒはそれぞれ赤外線撮像装置
で要求される最小噴出温度漫、測定対象とする物体の必
要最大温度差を考慮して決定すればよい。

発明の効果 以上詳細に説明したように、本発明によれば測定対象と
なる物体の温度分布（＠度差）に対応して適宜温度幅を
変化させた測定を行うことが可能である念め、物体の温
度分布の微細測定から全体的測定に至るまで効果的な測
定をなし得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用し念赤外線撮慮装置の全体構成図
、第２図は物体の温度分布を示す図、第３図は本発明の
一実施例を示す回路図、第４図は第３図の回路の主要タ
イミングチャート、第５図は第３図のＡ／Ｄ変換器の出
力と設定温度幅との関係を示す説明図、第６図は設定温
度幅とＤ／Ａｖ換器の出力との関係を示す説明図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 温度に対して線形な電圧特性を有する熱映像信号と外部
   よりレベル調整可能な基準電圧との差電圧を入力するｍ
   ビット（ｍは自然数）の分解能を有するＡ／Ｄ変換器と
   、該Ａ／Ｄ変換器のｍビットの出力を入力し、Ｒ個（Ｒ
   は自然数、ｍ＞Ｒ）の異なる出力レベルを有する温度幅
   設定信号に応じてｍビットの出力のうち連続するｍ−Ｒ
   ＋１ビットを選択するとともに該ｍ−Ｒ＋１ビットの最
   上位ビットより上位のビット状態を判定し、該上位ビッ
   トがすべて‘０’の場合には選択されたｍ−Ｒ＋１ビッ
   トの出力を、それ以外の場合には出力の上限値をデータ
   バスに送出する選択手段とを備えた赤外線撮像装置の温
   度幅選択回路。