JPH04372828A - 熱画像検出装置 - Google Patents

熱画像検出装置

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JPH04372828A
JPH04372828A JP3151415A JP15141591A JPH04372828A JP H04372828 A JPH04372828 A JP H04372828A JP 3151415 A JP3151415 A JP 3151415A JP 15141591 A JP15141591 A JP 15141591A JP H04372828 A JPH04372828 A JP H04372828A
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JP
Japan
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chopper
pyroelectric
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optical system
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JP3151415A
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Tatsuo Nakayama
達雄 中山
Takashi Deguchi
隆 出口
Ryoichi Takayama
良一 高山
Yoshihiro Tomita
佳宏 冨田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0803—Arrangements for time-dependent attenuation of radiation signals
    • G01J5/0805—Means for chopping radiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/34—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/20—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from infrared radiation only
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
    • H04N3/02—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only
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    • H04N3/09—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only having a moving reflector for electromagnetic radiation in the invisible region, e.g. infrared

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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は家庭内の居室の温度分布
及び人体の挙動検出など熱画像による輻射温度検出およ
び人体挙動検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、非接触で温度を測定する方式とし
ては量子型赤外線センサによるものと熱型赤外線センサ
があった。量子型赤外線センサは感度が高く、応答速度
は速いが、冷却が必要であり（−２００℃程度）、民生
用には不向きである。一方、熱型赤外線センサは比較的
感度は低く、応答速度は遅いが冷却が不要なため民生市
場では実用化されている。
【０００３】熱型赤外線センサの中では焦電効果を利用
した焦電型赤外線センサがよく使われている。焦電型赤
外線センサは微分変化出力特性を持っており、入射温度
が変化したときのみ出力を発生する。この焦電型赤外線
センサの前を人体が横切ったとき、焦電型赤外線センサ
には人体の放射温度が出現，消滅，出現，消滅，…とい
う時間変化入力として入力される。したがって焦電型赤
外線センサの出力はこの時間変化に同期して出力される
。
【０００４】また２次元熱画像を得るための手段として
は焦電型赤外線センサを２次元に配置する方式も考えら
れていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】焦電型赤外線センサを
２次元に配置するとシステムは複雑なものとなってしま
う。
【０００６】また、直線上に１次元に配置された焦電型
熱検出素子群を走査する方式によるシステムを構成する
場合、光学系が焦電型熱検出素子群の外部にあると、光
学系は走査範囲全域をカバーしなければならないため、
大きなものにならざるを得ないし、たとえ走査範囲全域
をカバーしても光学軸がずれることにより視野全体の感
度が一様にならない等の問題がある。
【０００７】本発明は、焦電型赤外線センサを用いた小
型で比較的簡単な構成の２次元熱画像を検出するシステ
ムを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、直線軸上に１次元に配置された複数の焦電
型熱検出素子群と、前記焦電型熱検出素子群と一体とな
った光学系と、前記直線軸に平行または一定の角度だけ
傾斜した回転軸を持ち、一体となった前記焦電型熱検出
素子群および前記光学系を前記回転軸を中心として回転
させて２次元熱画像を得るものである。
【０００９】また本発明は、前記光学系として非円形レ
ンズを用いたものである。また本発明は、前記焦電型熱
検出素子群と前記光学系の間を密閉した構造としたもの
である。
【００１０】また本発明は、前記焦電型熱検出素子群と
前記光学系の外部に固定したチョッパーを用いたもので
ある。
【００１１】また本発明は、前記焦電型熱検出素子群と
前記光学系の外部に可動式のチョッパーを用いたもので
ある。
【００１２】また本発明は、前記焦電型熱検出素子群と
前記光学系の間にチョッパーを配置したものである。
【００１３】また本発明は、前記可動式チョッパーを前
記回転軸に固定し前記焦電型熱検出素子群と前記光学系
とともに回転させるものである。
【００１４】また本発明は、可動式チョッパーの可動範
囲を前記焦電型熱検出素子群に割り当てられた視野内に
限定したものである。
【００１５】
【作用】本発明は、直線上に１次元に配置された焦電型
熱検出素子群と光学系を一体として回転させることによ
り、光学系を小型化し、小型かつ簡単な構成の２次元熱
画像検出システムを提供するものである。
【００１６】
【実施例】以下実施例における２次元熱画像検出装置に
ついて図１〜６を用いて説明する。
【００１７】図１において、５は焦電型熱検出素子群で
あり、５ａ〜５ｅは焦電型熱検出素子である。７は焦電
型熱検出素子群５とレンズ６を一体とするための構造で
焦電型熱検出素子群５はレンズ６の光軸２０上に配置さ
れている。
【００１８】図２は非円形レンズの一例で、円形レンズ
を一部切りとった形のレンズを用いた場合の光軸方向正
面からみたレンズと焦電型熱検出素子群の位置関係を示
したものである。５は焦電型熱検出素子群であり、焦電
型熱検出素子群５の視野をカバーするのに必要な大きさ
を持つ非円形レンズ６ａが手前に配置され、図示されて
いない焦電型熱検出素子群５とレンズ６を一体とする構
造に固定されて図１と同様のシステムを構成している。 破線は円形レンズを用いた場合のレンズの大きさを示し
ている。
【００１９】図３において、１０ａは焦電型熱検出素子
群５およびレンズ６の外側に固定したチョッパーであり
、その形状は格子になっている。２０はレンズの光軸で
ある。
【００２０】図４において１０ｂは、焦電型熱検出素子
群５およびレンズ６の外側に設置した回転式のチョッパ
ーであり、チョッパーの回転軸２１は焦電型熱検出素子
群５およびレンズ６の外部に固定されている。
【００２１】図５において１０ａは焦電型熱検出素子群
５及びレンズ６の間に設置した固定式のチョッパーであ
る。
【００２２】図６において、回転式チョッパー１０ｂの
回転軸２１は焦電型熱検出素子群５およびレンズ６の回
転軸８に固定されている。
【００２３】図７において２５は焦電型熱検出素子群５
の視野を与える窓、１０ｄは窓２５を開閉する可動型チ
ョッパーであり、ともに図に記載されていない焦電型熱
検出素子群５およびレンズ６を一体とする構造に固定さ
れている。
【００２４】図１、図２に示した構成全体は、回転軸８
を中心にして回転することによって２次元熱画像を得る
ものである。
【００２５】図３においては焦電型熱検出素子群５およ
びレンズ６を一体とする構造７を回転軸８を中心に回転
させることにより、その視野が固定式のチョッパー１０
ａを走査し、微分出力信号を得る。
【００２６】また、図４においてチョッパー１０ｂは回
転軸８を中心とする回転速度とは独立の十分な回転速度
で回転している。
【００２７】図５においては焦電型熱検出素子群５とレ
ンズ６の間に固定式チョッパー１０ａをはさみながら回
転軸８を中心に焦電型熱検出素子群５およびレンズ６が
一体となって回転する。
【００２８】図６において回転型チョッパー１０ｂは焦
電型熱検出素子群５およびレンズ６とともに回転軸８を
中心に回転しながら、チョッピンクを行なう。
【００２９】図７においてチョッパー１０ｄは往復運動
をして窓２５を開閉する。図１のように焦電型熱検出素
子群とレンズを一体とすることによりレンズと焦電型熱
検出素子群の位置関係は走査中変わらず、従って光学軸
のずれがなく、視野全体を一様の感度で検出できる。ま
た、一体としないシステムよりもレンズを小さなものに
でき、システム全体も小型化できる。
【００３０】さらに図２のようにレンズを非円形にする
ことにより、レンズを小さく、したがってシステムを小
型化することができる。
【００３１】さらに、図１において焦電型熱検出素子群
とレンズの間を密閉することにより、空気中のほこりや
煙などによる汚れを低減でき、その結果長期間安定して
熱画像を得ることができるようになる。
【００３２】また、図３のように、チョッパーとして焦
電型熱検出素子群およびレンズの外側に固定したものを
用いることにより、回転軸８を中心とする回転機構のみ
の簡単なシステムで２次元熱画像を得ることができる。
【００３３】また、図４のように焦電型熱検出素子群お
よびレンズの外側に回転型チョッパーを配置し、このチ
ョッパーを十分な速度で回転することにより、死角のな
い２次元熱画像を得ることができる。
【００３４】また図５のような構成にすれば、チョッパ
ーの位置では焦電型熱検出素子群の視野は小さく絞られ
ているため、チョッパーを小型化できる。
【００３５】さらに、図６のように可動式チョッパーを
焦電型熱検出素子群および光学系とともに回転させる方
式を取ることによりチョッパーを小型化でき、システム
全体も小型化できる。
【００３６】また、図７のように可動式チョッパーの可
動範囲を焦電型熱検出素子群に割り当てられた視野内に
限定することにより、可動式チョッパーを小型化できる
。
【００３７】なお、図４において可動式チョッパーとし
て回転式チョッパーを用いたが、図３の１０ａのような
格子形状を有する可動式チョッパー、または図７の１０
ｄのような開閉式チョッパーを用いても同様の効果が得
られる。
【００３８】また図５において、固定式チョッパーの代
わりに可動式チョッパーを用いても同様の効果が得られ
る。
【００３９】また図６において回転式チョッパーの代わ
りに格子状チョッパーを並進運動させる方式のチョッパ
ーや、図７のような開閉式のチョッパーを焦電型熱検出
素子群および光学系の回転軸に固定した場合も同様の効
果が得られる。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、１次元に配置された焦
電型熱検出素子群と光学系を一体として回転させる方式
を用いることにより、焦電型熱検出素子群と光学系の位
置関係が走査中常に変わらないため、光学軸のずれがな
く、視野全体を一様の感度で検出できる。また光学系を
小型化でき、システム全体も小型化することができる。
【００４１】さらに光学系として非円形のレンズを用い
ることにより、システムをいっそう小型化できる。
【００４２】さらに焦電型熱検出素子群とレンズの間を
密閉した構造にすることにより、空気中のほこりや煙等
の汚れによる検出感度の低下を低減でき、システムを長
期間安定して使用することができる。
【００４３】また固定式のチョッパーを用いることによ
り、チョッパー部分の構成を簡単にすることができる。
【００４４】また可動式のチョッパーを用いることによ
り、得られる２次元熱画像の死角をなくすことができる
。
【００４５】また焦電型熱検出素子群と光学系の間にチ
ョッパーを配置することにより、チョッパーはレンズで
絞られた視野をカバーすればよくなり、チョッパーを小
型化することができる。
【００４６】さらに焦電型熱検出素子群および光学系と
ともに可動式チョッパーを回転させることにより、チョ
ッパーを小型化でき、システムも小型化できる。
【００４７】さらに可動式チョッパーの可動範囲を焦電
型熱検出素子群に割り当てられた視野内に限定すること
によりチョッパーを小型化でき、システム全体も小型化
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】焦電型熱検出素子群とレンズを一体とする構造
の概略構成図
【図２】非円形レンズと焦電型熱検出素子群の位置関係
を示す光軸方向正面図
【図３】格子状固定式チョッパーを用いた２次元熱画像
装置の概略構成図
【図４】回転式チョッパーを用いた２次元熱画像装置の
概略構成図
【図５】焦電型熱検出素子群とレンズの間に固定式チョ
ッパーを配置した２次元熱画像装置の概略構成図
【図６
】可動式チョッパーを焦電型熱検出素子群および光学系
の回転軸に固定した２次元熱画像装置の概略構成図
【図７】チョッパーの可動範囲を限定したシステムの焦
電型熱検出素子群の視野とチョッパー可動範囲の関係を
示す概略構成図
【符号の説明】
５　　焦電型熱検出素子群 ５ａ〜ｅ　　焦電型熱検出素子 ６　　レンズ ６ａ　　非円形レンズ ７　　焦電型熱検出素子群とレンズを一体とする構造８
　　焦電型熱検出素子群とレンズを一体として回転させ
る回転軸 １０ａ　　格子上固定式チョッパー １０ｂ　　回転式チョッパー １０ｄ　　開閉式チョッパー ２０　　レンズの光軸 ２１　　回転式チョッパーの回転軸

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】直線軸上に１次元に配置された複数の焦電
    型熱検出素子群と、前記焦電型熱検出素子群と一体とな
    った光学系と、前記直線軸に平行または一定の角度だけ
    傾斜した回転軸を中心として前記焦電型熱検出素子群と
    前記光学系を回転させて２次元画像を得る熱画像検出装
    置。
  2. 【請求項２】光学系として非円形のレンズを用いた請求
    項１記載の熱画像検出装置。
  3. 【請求項３】焦電型熱検出素子群と前記光学系の間を密
    閉した構造とした請求項１記載の熱画像検出装置。
  4. 【請求項４】焦電型熱検出素子群と前記光学系の外部に
    固定したチョッパーを持つ請求項１記載の熱画像検出装
    置。
  5. 【請求項５】焦電型熱検出素子群と前記光学系の外部に
    可動式のチョッパーを持つ請求項１記載の熱画像検出装
    置。
  6. 【請求項６】焦電型熱検出素子群と前記光学系との間に
    チョッパーを持つ請求項１記載の熱画像検出装置。
  7. 【請求項７】可動式チョッパーを前記回転軸に固定した
    請求項５記載の熱画像検出装置。
  8. 【請求項８】可動式チョッパーの可動範囲を前記焦電型
    熱検出素子群に割り当てられた視野内に限定した請求項
    ７記載の熱画像検出装置。
JP3151415A 1991-06-24 1991-06-24 熱画像検出装置 Pending JPH04372828A (ja)

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DE4292011T DE4292011T1 (ja) 1991-06-24 1992-04-27
PCT/JP1992/000549 WO1993000576A1 (en) 1991-06-24 1992-04-27 Device for sensing thermal image
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