JPH042930A - Thermography apparatus - Google Patents
Thermography apparatusInfo
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- JPH042930A JPH042930A JP2105030A JP10503090A JPH042930A JP H042930 A JPH042930 A JP H042930A JP 2105030 A JP2105030 A JP 2105030A JP 10503090 A JP10503090 A JP 10503090A JP H042930 A JPH042930 A JP H042930A
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- lens
- light
- detection element
- infrared
- narcissus
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、物体からの赤外線放射強度分布を検出するこ
とによりその温度分布を測定するサーモグラフィ装置の
改良に係り、特に、サーモグラフィ装置自身から放射さ
れる赤外線が物体表面で反射されて、その反射光によっ
て物体の温度分布が誤って検出される現象であるナルシ
サスを除去するようにしたサーモグラフィ装置に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an improvement in a thermography device that measures the temperature distribution of an object by detecting its infrared radiation intensity distribution. The present invention relates to a thermography device that eliminates narcissus, which is a phenomenon in which infrared rays are reflected on the surface of an object and the temperature distribution of the object is incorrectly detected due to the reflected light.
物体の放射率が1の場合は黒体に相当して反射率がゼロ
であるが、一般の物体では放射率がセロに近くて反射率
の大きいものも存在する。放射率が小さく反射率の大き
い物体の温度分布をサーモグラフィ装置により測定する
場合、周囲の物体の温度分布がその物体により反射され
、あたかもその物体から放射されたかのように検出され
て、温度分布が正確に検出できないので、通常は第6図
に示すように、ダンボール紙等の表面に黒体塗料を塗っ
た均一な温度分布の反射源物体を用意し、この反射源物
体からの像が測定物体の表面で反射されてサーモグラフ
ィ装置に入射するようにし、周囲の不均一な温度分布の
物体からの反射光は入射しないようにして、環境の温度
分布の不均一性の影響を取り除いている。なお、放射率
が1より小さいεの物体の温度分布を測定する場合、第
7図に示すように、物体から放射された赤外線と環境か
ら放射されて物体で反射された赤外線が加算されてサー
モグラフィ装置に入射するた約、放射率補正をしない場
合、見かけの温度は次のように測定される。When an object has an emissivity of 1, it corresponds to a black body and has a reflectance of zero, but there are general objects whose emissivity is close to zero and have a large reflectance. When measuring the temperature distribution of an object with low emissivity and high reflectance using a thermography device, the temperature distribution of surrounding objects is reflected by the object and detected as if it were radiated from the object, making the temperature distribution accurate. Therefore, as shown in Figure 6, a reflection source object with a uniform temperature distribution, such as a cardboard paper coated with black body paint, is usually prepared, and the image from this reflection source object is the image of the measurement object. The light is reflected from the surface and enters the thermography apparatus, and the reflected light from surrounding objects with non-uniform temperature distribution is prevented from entering, thereby eliminating the influence of non-uniformity in the temperature distribution of the environment. In addition, when measuring the temperature distribution of an object with an emissivity of ε smaller than 1, as shown in Figure 7, the infrared rays emitted from the object and the infrared rays emitted from the environment and reflected by the object are added together, and thermography is performed. Without emissivity correction for the radiation incident on the device, the apparent temperature is measured as follows:
R(T’)−E R(T)+(1−E )R(Ta)た
だし、Tは測定物体の温度、Taは環境反射源の温度、
Toは測定される見かけの温度、R(T)は温度Tの黒
体から放射される赤外線放射光量のうちサーモグラフィ
装置に検出される波長域の赤外線有効放射光量である。R(T')-E R(T)+(1-E)R(Ta)where, T is the temperature of the measuring object, Ta is the temperature of the environmental reflection source,
To is the apparent temperature to be measured, and R(T) is the effective amount of infrared radiation in the wavelength range detected by the thermography apparatus out of the amount of infrared radiation emitted from a black body at temperature T.
ところが、サーモグラフィ装置の対物レンズとして近接
拡大レンズを取り付けて、対物レンズの直ぐ前に配置し
た微小物体の温度分布を測定する場合、第6図のような
手法が採用できず、サーモグラフィ装置自身、特にその
低温に冷却されているHgCdTe、、1nsb等の赤
外線検出素子(感度を良くするために、通常液体窒素に
よって冷却されている。)からの放射が物体表面に当た
り、それがあたかも物体からの放射のように再び赤外線
検出器により検出されることにより、通常視野の中央に
温度の低い領域が現れる現象であるナルシサスが現れて
しまう。特に、微小物体としてIC表面の温度分布を測
定する場合、IC表面にはアルミニウム等の金属蒸着配
線パターンがあり、これは放射率が小さく反射率が大き
いので、IC表面の熱画像にナルシサスが現れ、画面の
中央の温度指示T゛が低くなってしまい、極めて不都合
である。However, when a close-up magnifying lens is attached as the objective lens of a thermography device and the temperature distribution of a minute object placed directly in front of the objective lens is to be measured, the method shown in Figure 6 cannot be adopted, and the thermography device itself, especially Radiation from an infrared detection element such as HgCdTe, 1nsb (usually cooled with liquid nitrogen to improve sensitivity) cooled to a low temperature hits the surface of the object, and it appears as if it were radiation from the object. By being detected again by an infrared detector, narcissus, a phenomenon in which a region of low temperature appears in the center of the normal visual field, appears. In particular, when measuring the temperature distribution on the surface of an IC as a micro object, the IC surface has a metal evaporated wiring pattern such as aluminum, which has a low emissivity and a high reflectance, so narcissus appears in the thermal image of the IC surface. , the temperature indication T' at the center of the screen becomes low, which is extremely inconvenient.
従来は、特に近接拡大して温度分布を測定する場合、上
記のようなナルシサスが現れるのは避けられないものと
考えられていた。Conventionally, it was thought that the appearance of the above-mentioned narcissus was unavoidable, especially when measuring temperature distribution with close magnification.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、
特に、上記のようなナルシサスが現れるのを低減したサ
ーモグラフィ装置を提供することを目的とする。The present invention was made in view of this situation, and
In particular, it is an object of the present invention to provide a thermography apparatus in which the appearance of the above-mentioned narcissus is reduced.
上記目的を達成するための本発明のサーモグラフィ装置
は、測定物体面を光学的に走査する走査装置、走査され
物体面を赤外線検出素子上に結像する結像光学系、及び
、走査装置から赤外線検出素子に到る光路中に配置され
赤外線検出素子に入射する光束の開き角を一定に制限す
る光束絞りを有するサーモグラフィ装置において、前記
光束絞りの開口を光軸に対して一方の側にのみ配置した
ことを特徴とするものである。To achieve the above object, the thermography apparatus of the present invention includes a scanning device that optically scans a measurement object surface, an imaging optical system that images the scanned object surface on an infrared detection element, and an infrared ray from the scanning device. In a thermography apparatus having a beam diaphragm placed in the optical path leading to the detection element and limiting the opening angle of the beam incident on the infrared detection element to a constant, the aperture of the beam diaphragm is arranged only on one side with respect to the optical axis. It is characterized by the fact that
その際、測定温度レンジの変更のための光量調節を光路
中に挿入された減光フィルターにより行うようにすると
、特に、高温の微小物体を拡大して測定する場合、光量
調節によって拡大光学系の解像力を落とさないで測定で
きる。At that time, it is possible to adjust the light intensity to change the measurement temperature range using a neutral density filter inserted in the optical path, especially when measuring a high-temperature minute object by magnifying it. Measurements can be made without reducing resolution.
また、別の本発明のサーモグラフィ装置は、測定物体面
の像を光学的に結像する結像光学系、結像光学系の結像
面に配置された赤外線1次元又は2次元検出素子、及び
、測定物体から赤外線検出素子に到る光路中に配置され
赤外線検出素子に入射する光束の開き角を一定に制限す
る光束絞りを有するサーモグラフィ装置において、前記
光束絞りの開口を光軸に対して一方の側にのみ配置した
ことを特徴とするものである。Another thermography apparatus of the present invention includes an imaging optical system that optically forms an image of the surface of the measurement object, an infrared one-dimensional or two-dimensional detection element disposed on the imaging surface of the imaging optical system, and , in a thermography apparatus having a beam diaphragm disposed in an optical path from a measurement object to an infrared detection element to limit the aperture angle of a beam incident on the infrared detection element to a constant, the aperture of the beam diaphragm is set to one side with respect to the optical axis. It is characterized by being placed only on the side of the
本発明においては、光束絞りの開口を光軸に対して一方
の側にのみ配置することにより、低温に冷却された赤外
線検出素子からの光が測定物体で反射して赤外線検出素
子自身に戻り、あたかも赤外線検出素子の温度が物体の
温度のごとく測定されるナルシサスを引き起こす光を特
に視野範囲の画像の中心部から片側においてブロックす
ることができるので、画面全体を見るとナルシサスが現
れる領域を中心部から周辺へ追いやることができ、ナル
シサスのない有効画面を増やすことができる。In the present invention, by arranging the aperture of the beam diaphragm only on one side with respect to the optical axis, the light from the infrared detection element cooled to a low temperature is reflected by the measurement object and returns to the infrared detection element itself. The temperature of the infrared detection element is measured as if it were the temperature of an object.The light that causes Narcissus can be blocked, especially on one side from the center of the image in the viewing range, so when you look at the entire screen, the area where Narcissus appears is in the center. You can push him to the periphery and increase the number of effective screens without Narcissus.
第1図にサーモグラフィ装置のカメラ部1の光路間を示
す。カメラ部1は、測定物体の物体面2からの赤外線の
入射方向に順に配置された、走査ミラー3、集光レンズ
4、減光フィルター5、波長限定用フィルター6、光束
絞り7、リレーレンズ(結像レンズ)8、赤外線検出素
子9からなり、赤外線検出素子9の像は、光線を逆にた
どると、リレーレンズ3で一端結像された後、集光レン
ズ4により再度結像され、物体2上にピントが合わせら
れるようになっている。物体2に対するピント合わせは
、集光レンズ4を前後に調整することにより行われる。FIG. 1 shows the optical path of a camera section 1 of a thermography apparatus. The camera section 1 includes a scanning mirror 3, a condenser lens 4, a neutral density filter 5, a wavelength limiting filter 6, a light flux diaphragm 7, and a relay lens ( The image of the infrared detecting element 9 is formed by the relay lens 3 at one end, and then re-imaged by the condensing lens 4. The focus can be set on 2. Focusing on the object 2 is performed by adjusting the condenser lens 4 back and forth.
赤外線検出素子9は、上記したように感度を良くするた
めに液体窒素(77゜K)又は電子冷却器(−70°C
)によって冷却されているtlgcdTe、 InSb
等からなるもので、HgCdTe(77°K)は波長感
度が8〜13μm帯で、InSb (77°K)とfl
gcdTe (−70°C)は3〜5μm帯の大気の窓
の波長域で用いられる。光束絞り7は、光束の開き角(
明るさ)を制限する絞りで、これの存在によって光学系
の明るさが一定に保たれるので、ピント合わせのための
集光レンズ4の移動、又は、走査ミラー3による偏向(
画面走査)によっても、温度が一定の物体2に対して一
定の大きさの検出器出力が得られるものである。従来は
、図の右に示したように、光軸を中心とする円形開口の
光束絞り7を用いている。なお、減光フィルター5、波
長限定用フィルター6は、温度計測器の信頼性を増すた
めに不可欠なもので、減光フィルター5は高温物体を計
測する時に挿入されるものである(本発明の場合。従来
のものには設けられていない。)。このような、カメラ
部1を用いて、測定物体2に対して集光レンズ4を前後
に焦点調節してピントを合わせ、走査ミラ3により測定
物体2表面を走査してそれからの赤外線放射像を取り込
み、赤外線検出素子9により光電変換し、その強度分布
より温度分布を測定する。As mentioned above, the infrared detection element 9 is heated with liquid nitrogen (77°K) or an electronic cooler (-70°C) to improve sensitivity.
) cooled by tlgcdTe, InSb
HgCdTe (77°K) has wavelength sensitivity in the 8-13μm band, and InSb (77°K) and fl
gcdTe (-70°C) is used in the atmospheric window wavelength range of 3-5 μm band. The light flux diaphragm 7 adjusts the aperture angle of the light flux (
This is an aperture that limits the brightness of the optical system, and its presence keeps the brightness of the optical system constant.
Also by screen scanning), a detector output of a constant magnitude can be obtained for an object 2 whose temperature is constant. Conventionally, as shown on the right side of the figure, a light flux diaphragm 7 having a circular aperture centered on the optical axis is used. Note that the neutral density filter 5 and the wavelength limiting filter 6 are essential for increasing the reliability of the temperature measuring instrument, and the neutral density filter 5 is inserted when measuring a high temperature object (the present invention). (This is not provided in the conventional model.) Using the camera unit 1, the condenser lens 4 is adjusted back and forth to focus on the object to be measured, and the surface of the object to be measured is scanned by the scanning mirror 3 to obtain an infrared radiation image. The light is taken in and photoelectrically converted by the infrared detection element 9, and the temperature distribution is measured from the intensity distribution.
ところで、第2図に示すように、走査ミラー3の前方に
近接拡大レンズ10を取り付け、集光レンズ4を無限遠
にピントを合わせると、赤外線検出素子9から出て集光
レンズ4により平行光束に変換された光は、近接拡大レ
ンズ10で物体面2に集光される。したがって、物体面
2にある微小物体の温度分布を拡大して観察できること
になる。By the way, as shown in FIG. 2, when a close-up magnifying lens 10 is attached in front of the scanning mirror 3 and the condensing lens 4 is focused at infinity, the infrared rays are emitted from the infrared detection element 9 and collimated by the condensing lens 4. The converted light is focused on the object plane 2 by the proximity magnifying lens 10. Therefore, the temperature distribution of the minute object on the object plane 2 can be observed in an enlarged manner.
なお、図中、H,H’は近接拡大レンズ10の主面を表
しており、「入射瞳」は走査ミラー3 (射出瞳)の近
接拡大レンズ10による像で、走査ミラー3を出た光は
この「入射瞳」の中を通過する関係にある。In the figure, H and H' represent the main surfaces of the proximity magnifying lens 10, and the "entrance pupil" is the image of the scanning mirror 3 (exit pupil) taken by the proximity magnifying lens 10. passes through this "entrance pupil".
さて、第3図を参照にして、近接拡大レンズ10を走査
ミラー3の前方に取り付けたときの、赤外線検出素子9
から出て集光レンズ4により平行光束に変換された光の
物体面2による反射光の進行方向を検討する。走査ミラ
ー3が視野の中心を見ているときの光路を示したのが図
の(a)であり、物体面2に入射する光は何れも低温の
赤外線検出素子9から出た光であり、図の記号に従うと
入射光11は反射されて反射光12となり、入射光21
は反射光22となり、入射光31は反射光31として反
射され、逆に入射光12は反射されて反射光11となり
、入射光22は反射光21となり、第1図に示したよう
な光軸を中心とする円形の光束絞りを用いると、低温の
赤外線検出素子9から出た光は全て赤外線検出素子9へ
戻るため、画面中央部においては、温度指示値はナルシ
サスのために一番低温を示すことになる。そこで、本発
明においては、第2図の右及び第3図の右に示したよう
に、光軸を中心とする円形の光束絞りの何れか半分(第
3図では下側半分)を遮光するものとする。こうすると
、第3図(a)においては、入射光11が反射された反
射光12は光束絞り7の下側でブロックされ、また、入
射光21が反射された反射光22も同様にブロックされ
、低温の赤外線検出素子9自身からの光は検出されない
。逆に、入射光12、入射光22はブロックされないで
赤外線検出素子9に達するが、その反射源は光束絞り7
であり、その温度はカメラ部1内部の温度(常温)であ
るので、ナルシサスは視野中央部には現れない。次に、
第3図(b)の状態は、走査ミラー3が視野の上端を見
ているときの光路を六したものであり、入射光4〕)は
反射光42となって常温領域へ達し、入射光51は反射
光52となり、光束絞り7が円形開口の場合、赤外線検
出素子9自身に達する。また、光軸より下側を通って入
射して来る光61は反射光62となって赤外線検出素子
9自身に達する。したがって、光束絞り7が円形開口の
場合には、光束の略半分(光線51〜52の開き内の光
線)は赤外線検出素子9へ戻るので、ナルシサスの程度
は、視野中央に比べて半分程度になる。これに対して、
図のように光束絞り7を下側半分を遮光性のものにする
と、入射光41、入射光51は常温領域に達するか又は
光束絞り7でブロックされるので、赤外線検出素子9か
らの光が自身へ戻ることはない。したがって、視野の上
側ではナルシサスは発生しない。次に、第3図(C)の
状態は、走査ミラー3が視野の下端を見ているときの光
路を示したものであり、入射光71は反射光72となり
赤外線検出素子9へ達し、入射光81は反射光82とな
り、同様に赤外線検出素子9へ達し、光軸より下側を通
って入射して来る光91は反射光92となって常温領域
へ達す冊
る。したがって、光束絞り7が円形開口の場合には、光
束の略半分(光線81〜82の開き内の光線)は赤外線
検出素子9へ戻るので、ナルシサスの程度は、視野中央
に比べて半分程度になる。これに対して、図のように光
束絞り7を下側半分を分速光性のものにすると、入射光
71から反射光72になった光は光束絞り7でブロック
されるが、赤外線検出素子9から来た入射光81は反射
光82となって自身へ戻るので、光線81〜82の間の
什較的広い光束がナルシサスを発生させる。Now, referring to FIG. 3, when the close-up magnifying lens 10 is attached in front of the scanning mirror 3, the infrared detection element 9
The traveling direction of the light reflected by the object surface 2, which is emitted from the object plane 2 and converted into a parallel beam by the condensing lens 4, will be considered. Figure (a) shows the optical path when the scanning mirror 3 is looking at the center of the field of view, and all the light incident on the object plane 2 is light emitted from the low-temperature infrared detection element 9. According to the symbols in the figure, incident light 11 is reflected and becomes reflected light 12, and incident light 21
becomes reflected light 22, incident light 31 is reflected as reflected light 31, conversely, incident light 12 is reflected and becomes reflected light 11, incident light 22 becomes reflected light 21, and the optical axis as shown in FIG. If you use a circular light flux diaphragm centered at It will be shown. Therefore, in the present invention, as shown on the right side of Fig. 2 and on the right side of Fig. 3, either half of the circular light flux diaphragm centered on the optical axis (lower half in Fig. 3) is shielded from light. shall be taken as a thing. In this way, in FIG. 3(a), reflected light 12 resulting from the reflection of the incident light 11 is blocked below the light flux diaphragm 7, and reflected light 22 resulting from the reflection of the incident light 21 is similarly blocked. , the light from the low-temperature infrared detection element 9 itself is not detected. Conversely, the incident light 12 and the incident light 22 reach the infrared detection element 9 without being blocked, but their reflection source is the light flux diaphragm 7.
Since the temperature is the temperature inside the camera unit 1 (normal temperature), Narcissus does not appear in the center of the field of view. next,
The state shown in FIG. 3(b) is the optical path when the scanning mirror 3 is looking at the upper end of the field of view, and the incident light 4]) becomes reflected light 42 and reaches the room temperature region, and the incident light 51 becomes reflected light 52, which reaches the infrared detection element 9 itself when the light flux diaphragm 7 has a circular aperture. Further, the light 61 that enters through the lower side of the optical axis becomes reflected light 62 and reaches the infrared detection element 9 itself. Therefore, when the light flux diaphragm 7 has a circular aperture, approximately half of the luminous flux (rays within the aperture of rays 51 and 52) returns to the infrared detection element 9, so the degree of Narcissus is approximately half that at the center of the field of view. Become. On the contrary,
When the lower half of the light flux diaphragm 7 is made light-shielding as shown in the figure, the incident light 41 and the incident light 51 either reach the room temperature range or are blocked by the light flux diaphragm 7, so that the light from the infrared detection element 9 is There is no going back to yourself. Therefore, narcissus does not occur in the upper part of the visual field. Next, the state of FIG. 3(C) shows the optical path when the scanning mirror 3 is looking at the lower end of the field of view, and the incident light 71 becomes reflected light 72 and reaches the infrared detection element 9, and the incident light The light 81 becomes reflected light 82 and similarly reaches the infrared detection element 9, and the light 91 that enters through the lower side of the optical axis becomes reflected light 92 and reaches the room temperature region. Therefore, when the light flux diaphragm 7 has a circular aperture, approximately half of the luminous flux (rays within the aperture of rays 81 and 82) returns to the infrared detection element 9, so the degree of Narcissus is approximately half that at the center of the field of view. Become. On the other hand, if the lower half of the light flux diaphragm 7 is made to have per-minute light properties as shown in the figure, the light that becomes the reflected light 72 from the incident light 71 is blocked by the light flux diaphragm 7, but the infrared detection element Since the incident light 81 coming from 9 returns to itself as reflected light 82, a relatively wide luminous flux between the light rays 81 and 82 generates Narcissus.
以上の説明では、光束を第3図の紙面の平面内(上下方
向反射)に限って説明したが、紙面に垂直な左右方向の
反射も考慮しなければならない。In the above explanation, the light beam has been explained only within the plane of the paper of FIG. 3 (up-down direction reflection), but reflection in the left-right direction perpendicular to the paper must also be considered.
これを考慮した場合、視野中でのナルシサスの形状は第
4図に示したようになる。すなわち、第4図(a)は、
円形絞り7を用いる従来の例であり、ナルシサスは画面
の中央から周辺へ徐々に弱まる円形形状のものとして存
在するが、円形開口の下側を覆った半円形絞り7を用い
ると、図の(b)のように視野の下側に、図のような形
状のナルシサスが生じる。なお、図中には画面中心線上
の垂直断面及び水平断面内の温度分布を略図的に示して
あり、ナルシサスの強さの分布を表している。第4図の
(a)と(b)を比較すると、(b)の場合は、画面の
上半分でナルシサスが全くないことが分かる。この点が
本発明において最も重要なことである。第4図(b)の
ナルシサスの面積をさらに小さくし、画面の中央部から
周辺へ追いやるためには次の手法がある。Taking this into consideration, the shape of Narcissus in the field of view becomes as shown in FIG. That is, FIG. 4(a) is
This is a conventional example using a circular aperture 7, and Narcissus exists as a circular shape that gradually weakens from the center of the screen to the periphery, but if a semicircular aperture 7 that covers the lower side of the circular aperture is used, As shown in b), a narcissus with the shape shown in the figure appears at the bottom of the visual field. In addition, the temperature distribution in the vertical section and horizontal section on the center line of the screen is schematically shown in the figure, and represents the distribution of the strength of Narcissus. Comparing (a) and (b) in FIG. 4, it can be seen that in the case of (b), there is no Narcissus at all in the upper half of the screen. This point is the most important point in the present invention. The following method can be used to further reduce the area of Narcissus in FIG. 4(b) and move it from the center of the screen to the periphery.
まず、■第5図(a)に示すように、光束絞り7の遮光
範囲を円形開口の半分より増やすことである。First, as shown in FIG. 5(a), the light shielding range of the light flux diaphragm 7 is increased by more than half of the circular aperture.
このようにすると、図の(b)に示すように、ナルシサ
スの位置は画面のより下側に追いやられ、有効画面が増
える。また、■第2図の近接拡大レンズ10を光軸に対
して偏心させて取り付け、ナルシサスを画面中央から遠
ざけることもできる。さらに、■第5図(b)に黒い枠
で囲ったように、走査範囲をナルシサスが現れない領域
に限定することも1つの方法である。以上の■から■を
単独又は複数組み合わせて用いることにより、ナルシサ
スのない熱画像を得ることができる。If this is done, as shown in FIG. 3(b), Narcissus' position will be pushed to the lower part of the screen, and the effective screen will increase. Furthermore, the close-up magnifying lens 10 shown in FIG. 2 can be mounted eccentrically with respect to the optical axis to move Narcissus away from the center of the screen. Furthermore, one method is to limit the scanning range to an area where Narcissus does not appear, as shown by a black frame in FIG. 5(b). A thermal image free of narcissus can be obtained by using the above-mentioned methods (1) to (2) singly or in combination.
ところで、高温物体を測定するとき、物体から放射され
る赤外線光量が多いので、減光する必要がある。第2図
の構成では、光束が明るいほど、すなわち光学系の開口
数(Numerical Aperture)が大きい
ほど波動光学的に達成可能な理論的解像力が向上するの
で、光束を小さくすることは解像力の悪化につながる。By the way, when measuring a high-temperature object, the amount of infrared light emitted from the object is large, so it is necessary to reduce the amount of infrared light. In the configuration shown in Fig. 2, the brighter the light flux, that is, the larger the numerical aperture of the optical system, the higher the theoretical resolution that can be achieved using wave optics, so reducing the light flux will worsen the resolution. Connect.
したがって、ナルシサスを取り除く目的で、光束絞り7
の半分を遮光性にするのは止むを得ないが、上記のよう
な高温レンジで温度を測定する場合、上記の減光の目的
で光束絞り7をさらに絞り込むのは得策ではない。従来
は、減光フィルター5が高価なので、光束絞り7を絞り
込むことによって高温レンジに対応していたが、上記の
ような理由から、本発明においては、入射光束の減光は
減光フィルター5によって行う(第2図)。Therefore, for the purpose of removing Narcissus, the luminous aperture 7
It is unavoidable to make half of the light shielding property, but when measuring temperature in a high-temperature range as described above, it is not a good idea to further narrow down the light flux diaphragm 7 for the purpose of light attenuation. Conventionally, since the neutral density filter 5 is expensive, high-temperature ranges were supported by narrowing down the light flux diaphragm 7. However, for the reasons mentioned above, in the present invention, the incident light flux is attenuated by the neutral density filter 5. (Figure 2).
なお、本発明は、第1図に示したようなサーモグラフィ
装置に近接拡大レンズ10を取り付けたときに、円形の
光束絞り7の半分以上を遮光性のものにするものとして
説明してきたが、近接拡大レンズ10を取り伺けたとき
だけでなく第1図の状態(通常距離以上の物体の測定)
の場合でも、ナルシサスを取り除くのに有効であること
は明らかであろう。The present invention has been described assuming that when the close-up magnifying lens 10 is attached to the thermography apparatus as shown in FIG. Not only when the magnifying lens 10 can be accessed, but also the state shown in Figure 1 (measuring objects at a distance longer than normal)
It should be clear that it is effective in getting rid of Narcissus even in the case of
以上の説明で、カメラ部の光学走査は、検出素子の結像
光学系による像スポットが物体面上を走査する物界走査
について説明したが、測定物体の物体面が結像光学系に
よって一旦結像され、この結像された2次元画像の上を
上記像スポットを走査させる、いわゆる像界走査の光学
走査についても本発明は適用できる。また、赤夕1線検
出素子9として単素子のみでなく、例えば1次元方向に
複数の素子を配置した多素子を用いてもよいことは言う
までもない。In the above explanation, the optical scanning of the camera section was explained as object world scanning in which the image spot by the imaging optical system of the detection element scans on the object plane. The present invention is also applicable to so-called image field scanning optical scanning in which the image spot is scanned over the formed two-dimensional image. Furthermore, it goes without saying that not only a single element but also a multi-element device in which a plurality of elements are arranged in a one-dimensional direction may be used as the red evening one-ray detection element 9.
さらに、第8図に他の実施例を示す。この実施例では、
測定物体2が結像光学系11で結像され、この結像面の
位置:こ赤外線多素子検出素子12が配置されている。Furthermore, FIG. 8 shows another embodiment. In this example,
The measurement object 2 is imaged by an imaging optical system 11, and an infrared multi-element detection element 12 is disposed at the position of this imaging plane.
赤外線多素子検出素子12は、例えば第9図に示したよ
うな2次元に配置された赤外線CCD検出素子(CCD
=Charge (:oupled[]evice
:電荷転送素子)で、各素子から信号を順次取り出して
熱画像を作成することができるものである。最近では、
512X512素子のものが発表されている。H,H”
は結像光学系11の主面で、光束絞り7は説明を簡単
にするために射出側主平面H°の位置に置かれている。The infrared multi-element detection element 12 is, for example, an infrared CCD detection element (CCD) arranged two-dimensionally as shown in FIG.
=Charge (:upled[]evice
: charge transfer device), which can create a thermal image by sequentially extracting signals from each device. recently,
A device with 512×512 elements has been announced. H, H"
is the main surface of the imaging optical system 11, and the light flux diaphragm 7 is placed at the exit side main plane H° for the sake of simplicity.
光束絞り7を第8図の右側に書いたように半円形にする
と、第3図で説明したのと同じ理由で、ナルシサスを画
面の半分でブロックすることができる。また、前記■か
ら■を単独又は複数組み合わせてナルシサスの面積を小
さくして画面の中央部から周辺へ追いやることができる
。ただし、この実施例で■の走査範囲とは、赤外線多素
子検出素子12での出力信号取り出しの電気的走査範囲
のことである。If the light flux diaphragm 7 is made semicircular as shown on the right side of FIG. 8, Narcissus can be blocked in half of the screen for the same reason as explained in FIG. 3. Further, by using the above-mentioned items (1) to (2) alone or in combination, the area of Narcissus can be reduced and moved from the center of the screen to the periphery. However, in this embodiment, the scanning range (3) refers to the electrical scanning range for extracting the output signal from the infrared multi-element detection element 12.
赤外線多素子検出素子12を光軸に対して偏心した位置
に配置することでも、ナルシサスを画面の中央部から周
辺へ追いやることができる。なお、赤外線多素子検出素
子12は、必ずしも2次元配置のものに限られず、簡単
に1次元方向の熱分布を測定する場合は、1次元配置の
例えばラインセンサーを用いてもよい。By arranging the infrared multi-element detection element 12 at a position eccentric to the optical axis, Narcissus can also be driven from the center of the screen to the periphery. Note that the infrared multi-element detection element 12 is not necessarily limited to a two-dimensional arrangement; for example, a one-dimensional arrangement, such as a line sensor, may be used when simply measuring heat distribution in a one-dimensional direction.
本発明によるサーモグラフィ装置においては、光束絞り
の開口を光軸に対して一方の側にのみ配置することによ
り、低温に冷却された赤外線検出素子からの光が測定物
体で反射して赤外線検出素子自身に戻り、あたかも赤外
線検出素子の温度が物体の温度のごとく測定されるナル
シサスを引き起こす光を特に画像の中心部から片側にお
いてブロックすることができるので、画面全体を見ると
ナルシ勺スが現れる領域を中心部がら周辺へ追いやるこ
とができ、有効画面を増やすことができる。In the thermography apparatus according to the present invention, by arranging the aperture of the light flux diaphragm only on one side with respect to the optical axis, the light from the infrared detecting element cooled to a low temperature is reflected by the measurement object, and the infrared detecting element itself is reflected. Returning to , the temperature of the infrared detection element is measured as if it were the temperature of an object.The light that causes narcissism can be blocked, especially on one side from the center of the image, so if you look at the entire screen, you can see the area where narcissism appears. It can be moved from the center to the periphery, increasing the number of effective screens.
そして、前記した■から■を単独又は複数組み合わせて
用いることにより、ナルシサスのない熱画像を得ること
ができる。By using the above-mentioned methods (1) to (2) singly or in combination, a thermal image free of narcissus can be obtained.
また、温度測定レンジの変更のための光量調節を光路中
に挿入された減光フィルターにより行うようにすると、
特に、高温の微小物体を拡大して測定する場合、光量調
節によって拡大光学系の解像力を落とさないで測定でき
る。In addition, if the light amount is adjusted to change the temperature measurement range using a neutral density filter inserted in the optical path,
In particular, when magnifying and measuring a high-temperature minute object, the measurement can be performed without reducing the resolution of the magnifying optical system by adjusting the light amount.
第1図はサーモグラフィ装置のカメラ部の光路図、第2
図は第1図のカメラ部に近接拡大レンズを取り付けた場
合の光路図、第3図は本発明に基づいてナルシサス発生
の有無を説明するための図、第4図は視野中でのナルシ
サスの形状を示す図、第5図は変形例の光束絞りの形状
とその場合のナルシサスの形状と位置を示す図、第6図
は従来の環境の温度分布の不均一性の影響を取り除く手
法を説明するだめの図、第7図はサーモグラフィ装置に
入射する赤外線が物体から放射された赤外線と物体で反
射された赤外線の和であることを説明するための図、第
8図は本発明の別の実施例のサーモグラフィ装置のカメ
ラ部の光路図、第9図は赤外線1次元又は2次元検出素
子の1例としての赤外線CCDの平面図である。
トザーモグラフィ装置のカメラ部、2・測定物体の物体
面、3・・・走査ミラー、4・・・集光レンズ、5・・
減光フィルター、6・・・波長限定用フィルタ7・光束
絞り、8・・・リレーレンズ、9・赤外線検検索子、
0・・・近接拡大レンズ、
1・・・結像光学
系、
12・・・赤外線多素子検出素子
出
願
人
日本電子株式会社Figure 1 is an optical path diagram of the camera section of the thermography device, Figure 2
The figure is an optical path diagram when a close-up magnifying lens is attached to the camera section in Figure 1, Figure 3 is a diagram for explaining the presence or absence of Narcissus occurrence based on the present invention, and Figure 4 is a diagram of Narcissus in the field of view. Figure 5 is a diagram showing the shape of the modified light flux diaphragm and the shape and position of Narcissus in that case. Figure 6 explains the conventional method of removing the effects of uneven temperature distribution in the environment. Figure 7 is a diagram for explaining that the infrared rays incident on the thermography device is the sum of the infrared rays emitted from the object and the infrared rays reflected by the object, and Figure 8 is another diagram of the present invention. FIG. 9, which is an optical path diagram of the camera section of the thermography apparatus according to the embodiment, is a plan view of an infrared CCD as an example of an infrared one-dimensional or two-dimensional detection element. Camera section of tothermography device, 2. Object surface of measurement object, 3. Scanning mirror, 4. Condensing lens, 5.
Neutral density filter, 6...Wavelength limiting filter 7, light flux diaphragm, 8...Relay lens, 9.Infrared detector, 0...Proximity magnifying lens, 1...Imaging optical system, 12. ...Infrared multi-element detection element applicant JEOL Ltd.
Claims (2)
れ物体面を単数ないし1次元又は2次元配置の多数の素
子からなる赤外線検出素子上に結像する結像光学系、及
び、走査装置から赤外線検出素子に到る光路中に配置さ
れ赤外線検出素子に入射する光束の開き角を一定に制限
する光束絞りを有するサーモグラフィ装置において、前
記光束絞りの開口を光軸に対して一方の側にのみ配置し
たことを特徴とするサーモグラフィ装置。(1) A scanning device that optically scans the measurement object surface, an imaging optical system that images the scanned object surface onto an infrared detection element consisting of a single, one-dimensional, or two-dimensionally arranged multiple elements, and a scanning device. In a thermography device having a beam diaphragm disposed in an optical path from the device to an infrared detection element to limit the aperture angle of a beam incident on the infrared detection element to a constant, the aperture of the beam diaphragm is placed on one side with respect to the optical axis. A thermography device characterized in that it is placed only in.
結像光学系の結像面に配置された赤外線1次元又は2次
元検出素子、及び、測定物体から赤外線検出素子に到る
光路中に配置され赤外線検出素子に入射する光束の開き
角を一定に制限する光束絞りを有するサーモグラフィ装
置において、前記光束絞りの開口を光軸に対して一方の
側にのみ配置したことを特徴とするサーモグラフィ装置
。(2) an imaging optical system that optically forms an image of the measurement object surface;
An infrared one-dimensional or two-dimensional detection element arranged on the imaging plane of the imaging optical system, and an infrared detection element arranged in the optical path from the measurement object to the infrared detection element to keep the opening angle of the light flux incident on the infrared detection element constant. What is claimed is: 1. A thermography apparatus having a limiting beam diaphragm, characterized in that the aperture of the beam diaphragm is disposed only on one side with respect to an optical axis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2105030A JP2766708B2 (en) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | Thermography equipment |
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| JPH042930A true JPH042930A (en) | 1992-01-07 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022131413A (en) * | 2021-02-26 | 2022-09-07 | 株式会社Screenホールディングス | Temperature measurement method |
-
1990
- 1990-04-20 JP JP2105030A patent/JP2766708B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022131413A (en) * | 2021-02-26 | 2022-09-07 | 株式会社Screenホールディングス | Temperature measurement method |
| US12412761B2 (en) | 2021-02-26 | 2025-09-09 | SCREEN Holdings Co., Ltd. | Method of controlling the patterned wafer process temperature using the contact type thermometer in the front side of a dummy substrate to accurately measure emissivity in order to perform temperature measurement using radiation thermometer |
Also Published As
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| JP2766708B2 (en) | 1998-06-18 |
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