JPH042929A - 赤外線検出装置 - 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） 本発明は、赤外線検出装置の温度演算手段に関する。

（従来の技術） 赤外線検出装置は、測定対象物からの赤外線を検出して
、測定対象物の温度情報を得ているが、経時的に赤外線
検出装置の検出感度が低下したり、測定回路素子の特性
が変化すると、算出する温度値も変化する。そこで検出
感度の低下等に伴なう温度値の変化を補正しなければな
らない。赤外線検出装置では、基準温度との差が検出さ
れるので、感度補正のためには、２つの基準熱源を設け
、同２つの基準熱源から放射される赤外線の検出出力の
差と上記２つの基準熱源の温度差により、検出出力の温
度変換公式或は変換テーブルを作成し、同変換公式或は
変換テーブルを用いて、測定対象物からの検出出力を正
しい温度値に変換しなければならない。しかし、従来に
おいては、感度補正を行うために、基準熱源をもう１つ
設けると云う発想はなく、温度を演算するための基準熱
源を１つ設けているたけであった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、検出器の感度低下等が起きても、常時圧しい
赤外線レヘルを検出することかてきる赤外線検出装置を
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 赤外線検出装置において、測定対象物から放射する赤外
線を集光するレンズと、集光された赤外線のエネルギー
を検出する赤外線検出器と、同赤外線検出器を常時一定
の温度に保持する定温装置と、測定対象物から放射され
る赤外線が検出器に入射するのを断続させるチョッパー
と、同ヂョッパーの温度を測定する手段と、赤外線検出
器から放射する赤外線を反射して同赤外線検出器に入射
させるミラーを光路に挿入する手段とを備え、チョッパ
ーから放射する赤外線の検出出力と赤外線検出器から放
射される赤外線の検出出力とチョッパーの温度及び赤外
線検出器の温度を基に赤外線検出器の感度を検出する手
段とを設けた。

（作用） 本発明によれは、装置周辺温度はチョッパーの羽根の温
度と同一であり、周囲温度を測定することてチョッパー
の温度を絶えず把握することがてきることから、チョッ
パーの羽根を基準温度として用いると共に、検出器を周
囲温度と異なる一定温度となるように、検出器を定温装
置で保持し、チョッパーと検出器とを２つの基準熱源と
して用いることにより、検出器の感度の変化に対応して
測定値を適正な値に補正することが可能となった。

（実施例） 第１図に本発明の一実施例を示す。第１図において、１
は測定対象面、２はポリゴンミラーで、側面に傾斜角の
異なる複数の反射面〈仮に８面とする）を有し、不図示
のモータにより、所定速度で回転駆動させられ、測定対
象面１を２次元走査し、測定対象面］からの赤外線を集
光レンズ３に向けて反射する。集光レンズ３は、赤外線
検出器５の検出面にポリゴンミラー２で反射された測定
光を集光させる。赤外線検出器５には複数の検出素子か
一列に並んでおり、それぞれの検出素子がポリコンミラ
ーからの反射光を受光する。本実施例の装置は、この複
数の検出素子の出力によって、赤外線強度の分布を示す
画像を得るとともに、これら検出素子のうちの所定の検
出素子の出力に基づいて、測定対象の所定位置の温度を
算出するものである。４はチョッパーで、第２図に示す
ように８枚の羽根部を有しており、チョッパー４の羽根
部の１枚に回転の基準位置を示す切欠４Ａを設け、同し
く羽根部の１枚の検出器５に対向する面にミラー４Ｂを
設け、他の羽根部は検出器５に対向する面を黒くしであ
る。これらの羽根部をポリゴンミラー２の各反射面の境
界に対向するように配置し、羽根と羽根の間のスリット
かポリゴンミラー２の各反射面に対向するようにし、ポ
リコンミラー２と一体的に回転させている。ポリゴンミ
ラー２の各反射面で反射された測定光は、チョッパー４
て断続的に遮断され、赤外線検出器５に入射し、第３図
Ｂに示すような検出信号を出力する６図において、ａ、
Ｃはチョッパー４の羽根部によって赤外線の光路の一部
か遮断されている期間で、１つはチョッパー４の羽根部
による赤外線光路の遮断が完全に解除された期間で、ｄ
はチョッパ−４の羽根部によって赤外線光路が完全に遮
断された期間である。ｅはチョッパー４のミラー羽根部
４Ｂによって検出器５からの赤外線を同検出器に向けて
反射させて検出している期間である。

フォトセンサー６は、チョッパ−４の回転位置を検出し
ており、第３図Ａに示すような信号が得られる。チョッ
パー４の基準位置を示す切欠４Ａによる信号４Ａを基に
、チョッパー４の４Ｂ以外の羽根部によって赤外線光路
が完全に遮断された期間ｄを算出し、その時期にクラン
プパルス発生回路７でクランプパルスを発生し、クラン
プ回路８で検出器５からの検出信号レベルを所定電位（
２Ｖ）にクランプする。即ちｄの期間ではチョッパーの
黒い羽根か検出器５に対向しているので、この期間中検
出器はチョッパー４の温度に応答しており、これは室温
であって、これを信号電圧で２■と規定するのである。

また、チョッパー４のミラー羽根部４Ｂで反射される検
出器５自身からの赤外線を検出する時期Ｃを基準位置信
号４Ａを基にＣＰ　ＩＪ　］、　］で算出し、その算出
した時期にＣＰＵ　１．１かサンプルホールド（Ｓ／Ｈ
）パルスをサンプルホールド回路９に送り、サンプルホ
ールド回路って時期ｅにおりる」１記所定の検出素子の
検出信号をサンプルホールドする。また、上記所定の検
出素子か、測定対象の所定位置から赤外線を検出するタ
イミングＢを、基準位置信号４Ａを基にＣＰ　ｔＪ　１
１て算出し、そのタイミングでＣＰＵ１１がサンプルボ
ールド（Ｓ／Ｈ）パルスをサンプルボールド回路９に送
り、その時の検出素子５ａの出力をサンプルボールドす
る。そして、サンプルホール１へされた出力は、それぞ
れＡ／Ｄ変換器１０てＡ、／Ｄ変換されて、ＣＰＵＩＩ
に入力される。また、検出器５は冷却装置１６により、
定低温度に保持されており、その温度が温度センサー１
７て検出されてＣＰＵ１１に入力される。

更に、チョッパー４の温度は、装置内の周辺温度を検出
する温度センサー１８で検出されてＣＰ　Ｕｌｌに入力
される。ＣＰＵＩＩは、このようにして得られた検出値
に基づいて測定対象の所定位置における温度を算出する
。

一方、検出器５の複数の検出素子の出力は、所定電位に
クランプされた後、それぞれマルチプレクサ１３で切換
えられて順次Ａ／１）変換され、画像メモリ１５に記憶
される。

表示部１２は、ＣＰＵ］、１て算出された温度及び画像
メモリ１５に記憶されている画像を表示する。

次に、上記温度算出方法について説明する。測定対象の
所定位置からの赤外線エネルギーをＥ（Ｔｔ）、黒いチ
ョッパーからの赤外線エネルギーをＥ（１”ｃｈ）とす
る。また、測定対象の所定位置を走査時、つまり、上記
タイミングＢとし、該タイミングＢての上記所定検出素
子の出力をＶｌ、期間ｄすなわち黒いチョッパーに対す
る上記所定検出素子の出力をＶ２とし、その差（Ｖｌ−
Ｖ２）に対するエネルギーをＥとすると、Ｅ　（Ｔ　ｔ
　＞　−Ｅ＋Ｅ　（Ｔｃ　ｈ　）−・・・Ｉｌｌと表せ
る。ここで、チョッパー４の温度Ｔｃｈは、温度センサ
ー１８で得られるので、その値からブランクの公式によ
りＥ（Ｔｃｈ）を得ることができ、Ｅは検出素子の出力
Ｖｌ、Ｖ２から算出されるので、Ｅ（Ｔｔ、）か得られ
る。そして、このエネルギー値Ｅ（Ｔｔ）を温度Ｔｔに
変換してやれば、上記所定位置の温度か得られる。なお
、この変換の際には、予めエネルギーと温度の関係を示
すテーブルを記憶しておき、算出されたエネルギー値Ｅ
（Ｔｔ）に対応する温度を読み出すようにすればよい。

検出器５の感度が低下したときの補正方法について説明
する。期間ｅの上記所定検出素子の検出値をＶ３、温度
センサー１７の検出値をＴｄ、温度センサー１８の検出
値をＴｃｈ、感度低下のないときの検出素子の感度と、
エネルギーを電圧に変換する係数との積をＫ（Ｔｄ）と
すると、検出素子５ａの感度低下がない場合、 Ｖ２−Ｖ３　−　［ＩＥ　　（Ｔｃｈ）　　−Ｅ　　（
′ｒ”ｄ）　　］ｘＫ（Ｔｄ＞・・・・・・・・・・・
（２）が成り立つ。

感度が低下した場合の補正係数をａとすると、ａＶ２−
ａＶ３ ［Ｅ　　（Ｔｃ　ｈ　）　　−Ｅ　　（Ｔｄ　）　　］
　　Ｋ　　（Ｔｄ　）よって、 ａ−［Ｅ　（Ｔｃｈ）−Ｅ　（Ｔｄ）］　Ｋ　（Ｔｄ）
（Ｖ２−Ｖ３）・・・・・・・・・・・・・・・・・・
（３）となる。なお、［Ｅ　（Ｔｃｈ）−Ｅ　（Ｔｄ）
］　ｘＫ（１’ｄ）は、ＴｃｈとＴｄの組合わせに対す
る［Ｅ　（Ｔｃｈ）　−Ｅ　（Ｔｄ＞］　Ｋ　（Ｔｄ）
を、感度低トのない状態で、予め測定してテーブルに記
憶しておき、得られた’Ｉ”ｃｈ、Ｔｄによって読み出
すようにしている。そして、その補正係数ａにより、検
出素子の出力を補正するようにする。

本実施例では、温度を求めるための検出素子の出力につ
いてのみ補正を行うようにしているか、赤外線強度の分
布を示す画像を得るための検出素子の出力についても補
正を行ってもよい。

また、複数の検出素子すべてについて補正を行うように
してもよい。この場合について、別実施例を説明する。

上記Ｋ（Ｔｄ）は、検出素子固有の関数であるので、そ
れぞれの素子について、検検索子の温度ＴｄとＫ　（Ｔ
ｄ）の関係を示すテーブルを設ける。一方、［Ｅ　（Ｔ
ｃｈ）−Ｅ　（Ｔｄ〉］は、検検索子にかかわらないの
で、チョッパーの温度Ｔｃｈ、検出素子の温度Ｔｄと［
Ｅ　（Ｔｃｈ）　−Ｅ　（Ｔｄ）］の関係を示すテーブ
ルを共通とし−ったけ設ければよい。そして、［Ｅ　（
Ｔｃ　ｈ　＞　−Ｅ　（１”ｄ　）　］ＩＫ（Ｔｄ　）
は、その検出素子に対応するテーブルからＫ（Ｔｄ＞を
得、共通のテーブルから［Ｅ　（Ｔｃ　ｈ　）−Ｅ（Ｔ
ｄ　＞　］を得るようにする。そうすると、それぞれの
素子について、Ｔｃｂ、Ｔｄと［Ｅ　（Ｔｃ　ｈ　）　
−Ｅ　（Ｔｄ＞ＩＫ（Ｔｄ）との関係を示すテーブルを
設ける場合に比べ、メモリーが節約できる。

また、特定の検出素子１個だけ（例えは、本実施例の温
度算出用の検出素子）について感度低下を検出するよう
にし、その感度低下量に基づいてすべての検出素子の検
出出力を補正するようにしてもよい。

また、本実施例ては、赤外線検出器を複数の検出素子で
構成したか、１個の検出素子て構成して、画像及び温度
をこの１個の検出素子の出力に基づいて得るようにして
もよい。この場合１個の検出素子について感度補正を行
えば画像と温度の両方とも正確な値が得られる。

上記実施例では、チョッパー４の羽根部の一部にミラー
を設けているが、第４図に、チョッパー４の羽根部は全
て黒色に塗装し、ミラーを別途設けた実施例を示す。ミ
ラーの配置位置は同図のＡ或はＢ或はＣとし、不図示の
駆動装置で、検出器の感度を測定及び補正する時に、光
軸に挿入させる。ミラーで反射される検出器５自身の温
度を測定した検出信号は、第１図の実施例と同様に、駆
動装置の駆動時期に対応させたＳ’／　Ｈパルスにより
、サンプルホールド回路９てサンプルホールドされる。

ミラーをＡ又はＢの位置に挿入する場合、ミラーの形状
を検出器５の受光素子位置を中心とする凹面とすれば、
検出器５以外の赤外線は検出器５に入射しなくなり、周
辺からの放射線の影響を除くことができる。

ミラーをＣの位置に挿入する場合、測定対象物からの赤
外線を収り込む赤外線入射窓に取付４−）るレンズキャ
ップの内側をミラーにずれはよい。この場合、必要に応
してレンズキャップをして、補正係数ａを更新するよう
にする。

上記実施例では、検出器の感度低下に対応して、測定値
を補正するようにしているが、感度か一定値以下に下か
った時点、つまり、感度低下量か許容できなくなった時
点で、適当な表示手段、例えば、警告ランプ、フサ−９
文字表示等により、使用者に注意を促すようにしても良
い。

（発明の効果） 本発明によれば、２つの基準熱源により、常時検出感度
を測定し、測定値を適正な測定値に補正することが可能
になり、装置の測定精度が一段と向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は部構成図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　測定対象物から放射する赤外線を集光するレンズと、
   集光された赤外線のエネルギーを検出する赤外線検出器
   と、同赤外線検出器を常時一定の温度に保持する定温装
   置と、測定対象物から放射される赤外線が検出器に入射
   するのを断続させるチョッパーと、同チョッパーの温度
   を測定する手段と、赤外線検出器から放射する赤外線を
   反射して同赤外線検出器に入射させるミラーを光路に挿
   入する手段とを備え、チョッパーから放射する赤外線の
   検出出力と赤外線検出器から放射される赤外線の検出出
   力とチョッパーの温度及び赤外線検出器の温度を基に赤
   外線検出器の感度を検出する手段とを設けたことを特徴
   とする赤外線検出装置。