JPH02170026A - サーモグラフィ装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、サーモグラフィ装置に係り、特に集光鏡を交
換可能にすると共に、使用する集光鏡によらず温度指示
を一定にできるサーモグラフィ装置に関するものである
。

［従来の技術］ 被写体から放射される赤外線を検出して、被写体の温度
分布を測定する装置はサーモグラフィ装置として広く知
られており、その構成としては種々知られているが、本
出願人は先に、水平走査と垂直走査をそれぞれ専用の走
査鏡で行うようにしたサーモグラフィ装置を提案した。

その構成を第３図に示す。

第３図（ａ）はサーモグラフィ装置の正面図、同図（ｂ
）は側面図を示し、図中、３１は垂直走査鏡、３２は垂
直走査鏡駆動モータ、３３は水平走査鏡、３４は水平走
査鏡駆動モータ、３５は集光鏡、３６は光束絞り、３７
はリレーレンズ、３８は赤外線検出器を示す。

第３図＜ａ）、　　（ｂ）において、水平走査鏡３３の
中央部には小さな開口部が設けられており、集光鏡３５
、水平走査鏡３３の開口部、リレーレンズ３７、赤外線
検出器３８がこの順序で図の４０で示す光軸上に配置さ
れている。

水平走査鏡３３は、その走査偏向角が０°のとき、即ち
、水平視野の中心にある時、光軸４０とは４５°の角度
をなすように配置されており、光軸４０を４１で示す光
軸に９０’回転させる。

垂直走査鏡３１は、その走査偏向角が００のとき、即ち
、垂直視野の中心にあるとき、光軸４１を、光軸４０と
光軸４１とで形成される平面の垂線の方向に９０°回転
させる。これが図の４２で示す光軸である。

水平走査鏡３３は光軸４０と光軸４１の交点を通ってこ
れらの光軸と垂直な軸を中心に回転振動して水平走査を
行う（第３図（ａ）の矢印４３）。

この回転振動は水平走査鏡駆動モータ３４により行われ
る。

垂直走査鏡３１は光軸４１と光軸４２の交点を通ってこ
れらの光軸と垂直な軸を中心に回転振動して垂直走査を
行う（第３図（ｂ）の矢印４４）。

この回転振動は垂直走査鏡駆動モータ３２により行われ
る。

リレーレンズ３７はその位置は固定されており、赤外線
検出器３８の像を図の４５で示す中間結像点に投影する
。中間結像点４５は水平走査鏡３３の開口部の近傍にな
るようになされる。このことにより当該開口部の開口面
積は小さくできるものである。

集光鏡３５は凹面鏡で構成されており、焦点調整のため
に光軸４０の方向に移動可能となされている。

さて、第３図に示す構成によれば、集光鏡の鏡胴をユニ
ット化することで容易に交換可能にすることができる。

その例を第４図に示す。

第４図は、第３図の焦点距離の短い集光鏡３５を、より
焦点距離の長い集光鏡３５′に交換した場合を示してい
る。このように曲率の異なる、即ち焦点距離の異なる集
光鏡を交換可能にすることにより、被写体上のスポット
（被写体に結像される赤外線検出器の像の大きさ）を変
えることができ、画像分解能を優先させる場合には焦点
距離の長い集光鏡を使用し、また、温度分解能を優先さ
せたい場合には焦点距離の短い集光鏡を使用することが
できるものである。例えば、第４図の集光鏡３５′の曲
率半径が第３図の集光鏡３５のそれの２倍とすると、被
写体上のスポットは第３図の場合の約１／２になるので
画像分解能がよい赤外線像を得ることができる。走査鏡
上の光束の大きさは第３図の場合と第４図の場合とで同
じであるが、赤外線検出器３８に入射する光束の開き角
３９は第４図の場合の方が小さくなるので、第３図の場
合に比して温度分解能が悪い赤外線像を得ることになる
。

［発明が解決しようとする課題］ さて、第３図、第４図において、光束絞り３６の大きさ
は光束の大きさが走査ミラーの外形寸法からはみ出さな
い大きさに決められる。また、光束絞り３６は赤外線検
出器３８に入射する光量を制限し、温度指示が焦点範囲
によらず常に一定になるようにする機能がある。つまり
、もし、光束絞り３６を設けないとすると、被写体の距
離に応じて集光鏡３５が移動したときに赤外線検出器３
８に入射する光束の開き角３９が変化し、その結果、被
写体の検出温度は距離によらず一定であるべきであるに
も拘らず、距離によって変わってしまうことになる。

以上の理由により、光束絞り３６を設けて常に一定の温
度指示とするようにしているのである。

このような現象は集光鏡３５を交換して倍率を変えた場
合にはより顕著に現れる。つまり、集光鏡の焦点距離を
長くして倍率を下げると被写体に結像する赤外線検出器
３８のスポットが小さくなり、同時に光束の開き角３９
が小さくなるのでより小さな光束絞り３６に交換する必
要がある。第１図で３６ａは焦点距離の短い集光鏡の場
合の光束絞りで、３６ｂは焦点距離の長い集光鏡の場合
の光束絞りである。

しかし、集光鏡の交換の度毎にオペレータが手作業で光
束絞りの交換を行うのでは煩わしく、負担になるもので
あった。

また、集光鏡の直径は、装置全体をできるだけコンパク
トに構成したいという要求もあって、倍率によらず一定
となされるために、曲率半径の大きい倍率の小さい集光
鏡の場合には光量が不足することになる。従って集光鏡
を交換すると光量が変化するので、増幅器の利得を調整
して振幅の変化を補償する必要があり、この作業をその
都度手作業で行うのも面倒であった。

なお、以上の説明は集光レンズとして凹面鏡の集光鏡を
用いて説明したが、集光手段としては凹面鏡に限らずレ
ンズを使用してもよい。但し赤外像のみならず可視像も
検出するサーモグラフィ装置では、赤外光と可視光を同
時に透過するレンズ材質を選択する必要があることは言
うまでもない。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、集光鏡
の交換に連動されて自動的に光束絞りが交換されるよう
になされたサーモグラフィ装置を提供することを目的と
するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明のサーモグラフィ
装置は、集光鏡又は集光レンズが交換可能となされたサ
ーモグラフィ装置において、集光鏡又は集光レンズの種
類を識別する手段と、光束絞りを交換する第２手段と、
赤外線検出器出力を利得調整する手段とを具備し、使用
される集光鏡又は集光レンズの種類に応じて光束絞りを
自動的に交換し、赤外線検出器出力の利得を調整するこ
とを特徴とする。

［作用および発明の効果］ 本発明によれば、集光鏡の交換に連動して光束絞りが自
動的に交換され、更に赤外線検出器出力の利得も自動調
整されるので、使用される集光手段によらず、また被写
体の距離によらず、温度の指示を一定にすることができ
る。

また、本す−キグラフィ装置においては赤外線像とバラ
ラックスのない、即ち同軸で視野が同一な可視光像を得
ることができ、その際に使用する集光鏡またはレンズに
よらず一定のコントラストの可視像を得ることができる
ものである。

［実施例コ 以下、第１図を参照しつつ本発明の１実施例を説明する
。

第１図は本発明に係るサーモグラフィ装置の１実施例の
構成を示す図であり、図中、１は集光鏡ユニット、２は
集光鏡検知器、３−は演算装置、４はＤ／Ａ変換器、５
は駆動回路、６はモータ、７は絞り板、８．１０はプリ
アンプ、９．１１は利得調整器である。

交換可能となされる集光鏡はそれぞれユニット化されて
おり、所望の集光鏡ユニットが第３図ａ１または第４図
に示すようにサーモグラフィ装置本体に装着される。こ
れが第１図の集光鏡ユニット１であり、ある集光鏡ユニ
ットが装着されると、集光鏡検知器２はサーモグラフィ
装置本体に装着された集光鏡ユニットの種類を識別し、
どの集光鏡ユニットが装着されたかを演算装置３に通知
する。そのためのメカニズムとしては、例えば、サーモ
グラフィ装置本体に電気的接点を二つ設けておき、当該
接点と接する集光鏡ユニットの接点の数、およびその配
置の組合せにより集光鏡ユニットの種類を４通り識別す
ることができる。当該接点の数を増やせばより多くの集
光鏡ユニットの種類を識別することができることは明か
であろう。

また、適当なセンサを用いてもよいものである。

演算装置３は、装着された集光鏡ユニットの種類に応じ
て使用する光束絞りの種類を決定すると共に、赤外線検
出器出力に対する利得を決定する。

使用する光束絞りの種類が決定されると、演算装置３は
、現在使用されている光束絞りの絞り板７上の位置と、
新たに挿入する光束絞りの絞り板７上の位置との相対関
係よりモータ６をどれだけ回転させればよいかを演算し
、その結果をＤ／Ａ変換器４に出力する。演算装置３の
ディジタル出力はＤ／Ａ変換器４でアナログ信号に変換
され、駆動回路５に入力される。駆動回路５は当該入力
に応じた電力を発生してモータ６に供給する。これによ
りモータ６は絞り仮７を所定の角度だけ回転させて、所
定の光束絞りを光路上に配置させる。

利得の調整は次のようにして行われる。

利得調整器９にはプリアンプ８を介して赤外線検出器の
出力が入力されているので、演算装置３で決定された利
得の指令を利得調整器９に与えることで調整することが
できる。利得調整器９の構成としては、例えば、ボテン
シロメータの摺動子をモータで移動させたり、トランジ
スタ等を用いた一般的な利得調整回路を使用することも
できるが、その場合にはＤ／Ａ変換器を設けなければな
らず、コストアップの要因にもなるので、Ｄ／Ａ変換器
を電子ボリウムとして用いるのがよい。このようにする
と演算装置３のディジタル出力をそのまま使えるので便
利である。

この利得調整量の決定は、使用される集光鏡ユニットに
対する利得量を収めたテーブルを参照することによって
行うことができる。即ち、ある集光鏡ユニットを使用し
た場合にはどれだけの利得が必要かは最終調整段階で得
られるので、その値をテーブルとして演算装置３に格納
しておけばよいものである。

絞り板７に配置される光束絞りは第２図のようＩＩ な構成となされる。第２図はその１例であり、透孔２０
の略中心部に遮光部２１が設けられている。

これは検出器の視野が走査ミラー３３の中心に開けられ
た穴を見ないようにするためである。遮光部２１がない
と赤外画像の中央部と端部で温度指示値のムラが生じる
ことになる。すなわち走査ミラー３３が走査されて角度
が変化すると、光束の面積に占める穴の影の面積の割合
が変化するために、温度指示の均一性が得られないので
ある。従って、当該遮光部２１は光軸上に配置され、赤
外線検出器の視野の中央部を目隠しするようになされる
。なお、この透孔２０および遮光部２１の大きさは使用
する集光鏡に応じて変わり、焦点距離の長い集光鏡検知
器２０および遮光部２１の大きさは小さくなされる。

以上、赤外線像を得る場合について説明したが、可視像
を得る場合にも同様にできるものである。

即ち、第３図に示すサーモグラフィ装置においては、中
間結像点４５に可視光検出器を挿入することによって、
赤外線像と同軸でバララックスのな＋２− い可視像を得ることができる。その際に、可視光検出出
力ラインに設けた利得調整器１１により、集光鏡ユニッ
トに応じて利得調整を行えば集光鏡の相違による光量の
違い、即ち可視像のコントラストのばらつきをなくシ、
コントラストを一定に保つことができる。この場合、演
算装置３は可視像用のテーブルを参照することは当然で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るサーモグラフィ装置の１実施例の
構成を示す図、第２図は光束絞りの構成を示す図、第３
図は本発明が適用されるサーモグラフィ装置の光学系を
示す図、第４図は第３図に示すサーモグラフィ装置にお
いて集光鏡を交換した様子を示す図である。 １・・・集光鏡ユニット、２・・・集光鏡検知器、３・
・・演算装置、４・・・Ｄ／Ａ変換器、５・・・駆動回
路、６・・・モータ、　７・・・絞り板、　８、１０・
・・プリアンプ、９．１１・・・利得調整器、３１・・
・垂直走査鏡、３２・・・垂直走査鏡駆動モータ、３３
・・・水平走査鏡、３４・・・水平走査鏡駆動モータ、
３５．３５’・・・集光鏡、３６・・・光束絞り、３７
・・・リレーレンズ、３８・・・赤外線検出器。 出　　願　　人　日本電子株式会社 代理人　弁理士　菅　井　英　雄（外５名）第 ３図 （ａ） （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）集光鏡又は集光レンズが交換可能となされたサー
   モグラフィ装置において、集光鏡又は集光レンズの種類
   を識別する手段と、光束絞りを交換する第２手段と、赤
   外線検出器出力を利得調整する手段とを具備し、使用さ
   れる集光鏡又は集光レンズの種類に応じて光束絞りを自
   動的に交換し、赤外線検出器出力の利得を調整すること
   を特徴とするサーモグラフィ装置。
2. （２）集光鏡又は集光レンズの焦点位置又は焦点位置と
   等価な位置に可視光検出器を配置可能なサーモグラフィ
   装置において、可視光検出器出力の利得調整手段をも具
   備し、使用される集光鏡又は集光レンズの種類に応じて
   可視光検出器出力の利得を調整することを特徴とする請
   求項１記載のサーモグラフィ装置。