JPS63238435A - 熱画像装置 - 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〕 この発明は１例えば試験体の表面から放射されている赤
外線強度分布を２次元測定することによって、試験体表
面の平面温度分布を計測し、それを熱画像として画面表
示するところの熱画像装置に関するものである。

（従来の技術〕 第２図は例えば文献ＯＥＭ８６年７月号２０ぺ−ジに示
された従来の熱画像装置（サーモグラフィ装置）を示す
ブロック図であり９図において（１１は赤外線を検出し
て電気信号に変換する赤外線検知器、（２１は赤外線検
知器（１１からの電気信号を増幅する増幅器、（３）は
赤外線強度を温度情報に変換する丸めの１７　ニアライ
ザ、（４）はＡ／Ｄ変換器、（５）は測定温度レベルと
測定温度範囲を設定するための温度ルベルと温度幅設定
器、（６）は入力信号をテレビ表示データ用フォーマッ
トに変換するための高速走査変換器、（７）はメモリー
、（８）は赤外線信号による黒画ｇＲＫ計測に必要なデ
ータ等を重ね光示するためのデータ合成器、（９）はＤ
／Ａ変換器、α１はテレビの標準信号に゛変換するため
のＴＶ信号変換器、Ｑｌ）Ｆｉ画面を表示するためのＴ
Ｖモニタ、α２は赤外線を集光するための集光系、ａ３
は人力される赤外線を機械的に振って面走査するための
走査系、　（１４１は機械的面走査を電気系と同期をと
るための同期検出器、住っけ走査系（Ｉ簿を駆動する駆
動系、舖は同期検出器α着からの同期信号を受けてメモ
リー（７）等のアドレスを制御するメモリーコントロー
ラ。

（１７１は計測に必要なデータを設定するナンバ設定器
、　ａｌｌは温度計測に必要なデータ等の入出力制御を
行うＴＶコントローラ、α９は時間的に連続した２つの
計測画面を同−ＴＶ表示画面上に出すための分割制御器
、（２）は電源、Ｑυは増幅器（２１とリニアライザ（
３）と同期検出器Ｉと駆動系ａ！９とを収納したアンプ
部、（２）はアンプ部Ｑυに赤外線検知器＋１１と集光
系（１’３と走査系上３とを加えて構成される赤外カメ
ラ、（至）はＡ／Ｄ変換器（４）と温度レベルと温度幅
設定器（５）とメモリーコントローラ住ｅとナンバ設定
器ａｎとを収納した入力データ処理部、（財）は高速走
査変換器（６１とメモＩＪ−（７１と分割制御器ａ優と
を収納し九メモリ一部、Ｃｉ！１９はデータ合成器（８
）とＤ／Ａ変換器（９）とＴＶ信号変換器ｆｉＯとＴＶ
コントローラ（Ｉ８とを収納した出力データ処理部、（
１）は入力データ処理部＠とメモリ一部ＱＩＪと出力デ
ータ処理部（ハ）とに電源部■を加えて構成されるコン
トローラ、＠は赤外カメラ＠に入射されてくる赤外線、
＠はコントローラ弼と赤外カメラ（イ）とを動作させる
ために入力される電源である。

従来の熱画像装置（サーモグラフィ装置）は上記のよう
に構成され、測定の対象となる試験体から放射される赤
外線は走査系α２によって機械的に走査され、かつ集光
系も２によって集光されて赤外線検知器（１）忙受光さ
れる。赤外線検知器（ＩＩでは受光した赤外線強度に応
じた電気信号を発生し、その電気信号は増幅器（２）を
通してリニアライザ（３）に入力されるが、赤外線検知
器（１１に受光される赤外線自身が走査系α２によって
機械的に走査されているため、リニアライザ（３）に入
力される電気信号は、測定の対象となる試験体の赤外線
映像信号となっている。試験体から放射される赤外線強
度は、試験体の温度と相関があるものの試験体の温度そ
のものではないため、赤外線映像信号を温度映像信号に
変換する必要があり、そのための変換をリニアライザ（
３１によって行っている。リニアライザ（３１の出力。

即ち温度映像信号はＡ／Ｄ変換器（４）に入力されてデ
ィジタル値に変換される。ディジタル値に変換された温
度映像信号は、温度レベルと温度幅設定器（５）によっ
て測定（表示）温度レベルと温度幅に応じた階調処理を
施され、高速走査変換器（６）によってテレビ表示用フ
ォーマットに変換されてメモリー（７）に記録される。

またメモリー（７）に記録された温度映像信号はデータ
合成器（８）にも入力され、データ合成器（８）におい
てメモ＋７−（７１に記録された温度映像信号と計測に
必要なデータ等とを画像合成した表示画像信号が構成さ
れる。表示画像信号は、Ｄ／Ａ変換器（９）によってア
ナログ信号に変換された後、ＴＶ信号変換器舖によって
テレビの標準信号に変換されて、’ｒｖｇ号としてＴＶ
モニタに出力される。

前述したように従来の熱画像装置【サーモグラフィ装置
）では測定の対象となる試験体から放射される赤外線は
走査系（１３によって機械的に走査されるが、走査系ａ
３は例えば多面体の回転ミラーを回転させながら上下方
向ＶＣ振動させて、赤外線検知器（１１に受光される赤
外線の方向を水平、垂直の２次元に振るような方式がと
られており、駆動系α９によって駆動されている。した
がって、このような機械的走査方式においては１画面走
査の基本タイミングは駆動系α９に依存しており、駆動
系の駆動タイミングを同期検出器（ロ）で検出して電気
的な同期信号を発生している。メモリーコントローラ（
Ｌｅでは、同期検出器Ｉの出力（同期信号）によってメ
モＩＪ　−（７１等を制御するための制御信号を発生す
るが９％に温度映像信号を所定の座標に振り当て、２次
元の画面を構成するためのメモリー等のアドレス制御が
主な役割である。

分割制御器翰はＯＨＭ８６年７月号２０ページに示され
た従来の熱画像装置（サーモグラフィ装置）の運用上の
要求から設けられているものであり、試験体の熱画像の
試験前後の２枚の画面を同−ＴＶｆｉ示画面上に出す、
いわゆる比較表示機能を実現するために、メモリーコン
トローラ←Ｑのメモリー等のアドレス制御に加えて更に
分割のためのアドレス制御を行うものである。

試験体表面の平面温度分布を計測するためには、熱画像
を表示するだけでなく９例えば１表示している熱画像が
表わしている温度範囲等の計測に必要な各種データを表
示したり、又は外部から入力したシする必要がある。Ｔ
Ｖコントローラａｇはこのような各種データの入出力を
制御するためのものであり、ナンバ設定器復η、温度レ
ベルと温度幅設遊器（５）、データ合成器（８）。

ＴＶ信号変換器（１Ｇを制御している。

（発明が解決しようとする問題点〕 上記のような従来の熱画像装置では、測定の対象となる
試験体から放射される赤外線を走査するために９例えば
多面体の回転ミラーを回転させながら上下方向に振動さ
せるような機械的走査方式を用いているため１画面の走
査時間が駆動系によって制限され、高速の走査が出来な
いという問題点があった。また１機械的な走査を行うた
めには例えば回転、振動′といった機械的な勧きを与え
る必要があるが、正確な走査を行うためＫは極めて高精
度な制御が要求され。

したがって９機構部品の加工精度、工作精度。

信頼性が製条されるという問題点があった。加えて１機
構部品の内でも特に駆動部品については駆動部分の摩耗
に起因する寿命的な問題もあった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、高速の走査が行え、かつ機械的な信頼性の高い熱
画像装置を得ることを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 この発明に係わる熱画像装置は、赤外線検知器として、
赤外線を検出して電気信号に変換するための赤外線セン
サエレメント全２次元に複数配置した２次元赤外線検知
器を用い、試験体表面から放射された赤外線を２次元赤
外線検知器上に結像させ、各単体の赤外線センサエレメ
ントに受光された赤外線強度に応じた出力信号を純粋に
電気的走査で逐次読み出し、それぞれの赤外線センサエ
レメント毎の感度バラツキやオフセットバラツキを補正
し、補正後の各赤外線センサゴレメントの出力信号を温
度信号に変換し１画像表示するも゛のである。

ｒ作用〕 この発明においては、２次元赤外線検知器の各単体の赤
外線センサエレメントの出力信号を電気的走査で読み出
すため、従来の機械走査方式では機械の駆動速度によっ
て制限されていた画面走査時間が、２次元赤外線検知器
の応答速度まで高速化することが出来る。また、純粋な
電気走査を行うことによって機械的な駆動部分を排除す
ることができるので、寿命等における信頼性を著しく向
上することが出来る。　　　　　更に、２次元赤外線検
知器を用いるに際して問題となった欠点部を補正するこ
とが出来るので２画面上に傷のない鮮明な熱画像を得る
ことが出来る。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例を示すブロック図であり
、（１）は２次元の赤外線検知器、（２１は２次元の赤
外線検知器（１１からの電気信号を増幅する増幅器、（
３）は赤外線強度を温度情報に変換するためのＩＪ　ニ
アライザ、（４）はＡ／Ｄ変換器。

（５）は測定温度レベルと測定温度範囲を設定するため
の温度レベルと温度幅設定器、（７１はメモリー、（８
１は赤外線信号による熱画像に計測に必要なデータ等を
重ね表示するためのデータ合成器、（９）はＤ／Ａ変換
器、　＋１１はテレビの標準信号に変換するためのＴＶ
信号変換器、１υは画面を表示するためのＴＶモニタ、
　ａ’；ａは赤外線を集光するための集光系、ａｅはタ
イミング発生器（ハ）からの同期信号を受けてメモＩＪ
−（７１等のアトｙスを制御するメモリーコントローラ
、　（１７１は計測に必要なデータを設定するナンバ設
定器、（Ｉ・は温度計測に必要なデータ等の入出力制御
を行うＴＶコントローラ、（イ）は電源、勾は試験体表
面から放射されてくる赤外線、＠は各機能に電力を供給
する電源、＠は２次元の赤外線検知器（１１，Ａ／Ｄ変
換器（４１，Ｄ／Ａ変換器（９）、メモリーコントロー
ラαｅ、ＴＶコントローラα秒のタイミングを発生する
タイ・ミンク発生器、（至）は前もって２次元赤外線検
知器（１１の欠点アドレスを記録しておく補正用メモリ
ー、ａυは補正用メモリー（至）のデータを基に２次元
赤外線検知器（１：の欠点部からの信号を補正する欠点
補正器である。

上記のように構成された熱画像装置においては、測定の
対象となる試験体から放射される赤外線は集光系ａＺに
よって集光され、２次元赤外線検知器（１）に結像され
る。２次元赤外線検知器（１，１では２次元赤外線検知
器（１）を構成しているり数の赤外線センナエレメント
がそれぞれ単体で受光した赤外線強度に応じた電気信号
を発生し、その電気信号はタイミング発生器（ハ）の同
期信号によって逐次読み出され、Ａ／Ｄ変換器（４）に
入力されてディジタル値に変換される。Ａ／Ｄ’変換器
（４）の出力は欠点補正器０１）に入力されるが、欠点
補正部０１）においては補正用メモリー（至）が示す２
次元赤外線検知器（１１の欠点アドレス部のデータを無
視し９代わりにその部分に隣接している健全部のデータ
を補完して出力する。

このことを更に詳しく述べるならば、２次元赤外線検知
器（１）ではその製作上の問題として。

全く感度の無い赤外線センサエレメントや、逆に感度が
高過ぎて調整が取れないといったいわゆる欠点センサエ
レメントが存在することがある。欠点センナエレメント
は、数は少なくても画面上に現われた場合には視覚的に
かなり目立つものであ夛１品質の良い画面を作る上では
その欠点部を補正してやる必要がある。そのための補正
回路が補正用メモリー（７）と欠点補正器Ｉ３ηとで構
成されておＦ）、Ａ／Ｄ変換器（４）から欠点補正器Ｇ
υにデータが入力されると、補正用メモリー（至）がデ
ータとして記録している２次元赤外線検知器（１１の欠
点部のアドレスに対応するＡ／Ｄ変換器（４）出力デー
タは無視され９代わシにその部分に隣接している健全部
のデータが補完されて出力される。補正用メモリー（７
）には前もって調べておいた２次元赤外線検知器（１１
の欠点部のアドレスを補正用データとして記録されてい
る。

本発明による熱画像装置では、２次元赤外線検知器（１
１に結像された赤外線パターンがそのまま逐次走査され
て出力されてぐるので、　Ａ／Ｄ変換器（４）に入力さ
れる電気信号は、測定の対象となる試験体の赤外線映像
信号となっている。

試験体から放射される赤外線強度は、試験体の温度と相
関があるものの試験体の温度そのものではないため、赤
外線映像信号を温度映像信号に変換する必要があり、そ
のための変換？　＋７　ニアライザ（３）によって行っ
ている。リニアライザ（３１の出力、即ち温度映像信号
はメモリーコントローラ顧の制御の下でメモリー（７１
に記録される。この場合、複数の赤外線センサエレメン
トかしの信号読み出しフォーマットをテレビ表示用フォ
ーマットと同期を取るようにタイミング発生器（至）の
同期信号を設定することによって、走査変換を行う必要
が無くなる。メモ’）　−（７１に記録された温度映像
信号はデータ合成器（８）にも入力され、温度映像と計
測に必要なデータとを画像合成した表示画像信号が構成
される。表示画像信号は温度レベルと温度幅設定器（５
）によって測定（表示）温度レベルと温度幅に応じた階
調処理を施され、Ｄ／Ａ変換器（９）によってアナログ
信号に変換された後、ＴＶ信号変換器αＧによってテレ
ビの碑準信号に変換されて、ＴＶ倍信号してＴＶモニタ
に出力される。メモリーコントローラαｅでは、タイミ
ング発生器（至）の出力（同期信号）によってメモリー
（７）等を制御するための制御信号を発生するが、特に
温度映像信号を所定の座様に振シ当て、２次元の画面を
構成するためのメモリー等のアドレス制御が主な役割で
ある。試験体表面の平面温度分布を計測するためには、
熱画像を表示するだけではなく。

例えば１表示している熱画像が表わしている温度範囲等
の計測に必要な各種データを表示したシ、又は外部から
入力したシする必要がある。

ＴＶコントローラα秒はこのような各株データの入出力
を制御するためのものであシ、ナンバ設定器もη、温度
レベルと温度幅設定器（５）、データ合成器（８）、Ｔ
Ｖ信号変換器α・を制御している。

〔発明の効果〕

この発明は１以上説明したとおり、赤外線検知器を構成
する赤外線センサとして２次元配゛列の複数の赤外線セ
ンサエレメントからなる２次元赤外線検知器を用いるだ
けで、従来の機械走査方式では機械の駆動速度によって
制限されていた画面走査時間が、２次元赤外線センサの
応答速度まで高速化することが出来る。また、純粋な電
気走査を行うことによって機械的な駆動部分を排除する
ことができるので、寿命等における信頼性を著しく向上
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は従来の熱画像装置ｍを示すブロック図である。 図において、（１１は２次元赤外線検知器、（２）は増
幅器、（３）はＩＪ　＝アライザ、（４）はＡ／Ｄ変換
器、（５）は温度レベルと温度幅設定器、（７）はメモ
リー、（８１はデータ合成器、（９）はＤ／Ａ変換器、
　＋１１はＴＶ信号変換器、　ａｔ＋はＴＶモニタ、　
（１３は集光系、翰はメモリーコントローラ、錦はＴＶ
コントローラ、■は電源、　ａｎはアンプ部、（イ）は
赤外線、＠は電源である。（ハ）はタイミング発生器。 （至）は補正用メモＩＪ−，Ｃ３１）は欠点補正器であ
る。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 試験体から放射される赤外線を集光するための集光系と
   、前記赤外線を検出して電気信号に変換するための赤外
   線センサエレメントを２次元に複数配置した２次元赤外
   線検知器と、前記２次元の赤外線センサエレメントの出
   力信号を電気走査で逐次読み出すためのタイミング発生
   器と、前記２次元検知器からの電気信号を増幅する増幅
   器と、アナログ信号をディジタル信号に変換するための
   Ａ／Ｄ変換器と、前記２次元赤外線検知器の欠点アドレ
   スを記憶しておく補正用メモリーと、前記補正用メモリ
   ーのデータを基に前記２次元赤外線検知器の欠点部を補
   正する欠点補正器と、赤外線強度を温度情報に変換する
   ためのリニアライザと、測定温度レベルと測定温度範囲
   を設定するための温度レベルと温度幅設定器と、温度情
   報を平面的に記録するためのメモリーと、前記メモリー
   のアドレスを制御するメモリーコントローラと、赤外線
   信号による熱画像と温度計測に必要なデータとを重ね表
   示するためのデータ合成器と、ディジタル信号をアナロ
   グ信号に変換するためのＤ／Ａ変換器と、テレビの標準
   信号に変換するためのＴＶ信号変換器と、画面を表示す
   るためのＴＶモニタと、温度計測に必要なデータの入出
   力制御を行うＴＶコントローラと、装置全体に電力を供
   給するための電源とを有することを特徴とする熱画像装
   置。