JPH052177B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は遠隔温度検出装置に係り、特に視覚情
報に温度分布を対応させながら温度を遠隔にて監
視する遠隔温度監視システムの視覚検出器として
好適な遠隔温度検出装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の遠隔温度検出装置としては、監視対象物
を直接フアインダーから見ながら同時に温度分布
も見ることのできる携帯用のものがあつたが、監
視対象物の所まで人間が持つて行き観察しなけれ
ばならないため、監視対象物の視覚情報に対応さ
せながら遠隔にて温度を監視するシステムには向
いていなかつた。一方、原子力施設等の機器の発
熱異常を監視する場合には、被曝低減の目的から
も遠隔にて監視のできるシステムが必要である。

このような見地から本発明の発明者は、監視対
象物の視覚情報に対応させながら遠隔にて温度を
監視することのできるシステムの研究を進めてい
る。第１０図は現在検討されている遠隔温度監視
システムの構成図である。遠隔温度検出装置２０
０は、その向きを変えるためのパン・チルト走査
機構２０１に搭載され、監視対象物の近くに設置
される。視覚装置２００から離れてモニタ２０２
や操作器２０３などが設置され、検出装置２００
とは信号伝送用ケーブル２０４で接続される。モ
ニタ２０２では監視対象物の視覚情報と温度情報
とを対応させながら表示あるいは監視することが
できるシステムである。

原子力施設等の建屋内で機器の発熱異常を監視
するためには、監視対象物の比較的近くに広視野
角の視覚検出器を置き、監視対象物の詳細な温度
分布を監視する必要がある。この場合、監視して
いる機器のどこが何度であるかを正確に表示、監
視するために、温度計測情報はテレビカメラの視
覚情報に高位置精度で対応させることが必要とな
る。

なお、この種の公知例として、昭和60年５月24
日の日本工業新聞に赤外線TVカメラの記事が報
載されているが、その具体的な構成については記
載されていない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、テレビカメラが走査する可視
光線の光軸と赤外線走査機構が走査する赤外線の
光軸とのズレを無くし、テレビカメラの可視像に
２次元で高位置精度で対応させた温度情報を容易
に得ることのできる遠隔温度検出装置を得ること
にある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明では、監視対
象物から得られる可視光線と赤外線のうち該可視
光線を通過させると共に該赤外線を所望の方向に
反射するハーフミラーと、前記ハーフミラーを通
過した可視光線を電気信号に変換する広角用のレ
ンズを備えたテレビカメラと、前記ハーフミラー
で反射された赤外線を赤外線走査機構で走査した
後、赤外線集光レンズ及びチヨツパを通して伝達
される前記赤外線を温度情報に変換する赤外線検
出器と、から構成された遠隔温度検出装置におい
て、前記赤外線走査機構は、該赤外線を反射する
１枚の赤外線走査ミラーと、該赤外線走査ミラー
を回転駆動させる第１の駆動機構と、該赤外線走
査ミラーと該第１の駆動機構とを一体的に回転駆
動させる第２の駆動機構とから構成され、前記第
１の駆動機構の回転軸中心と前記第２の駆動機構
の回転軸中心とが直行するよう構成すると共に、
該直行する点が前記赤外線走査機構の走査中心点
となるようにし、更に、前記可視光線が前記監視
対象物から前記ハーフミラーを経由してテレビカ
メラの前記レンズの中心点に至るまでの距離と、
前記赤外線が前記監視対象物から前記ハーフミラ
ーを経由して前記赤外線検出器の前記赤外線走査
機構の走査中心点に至るまでの距離とが等しくな
る位置に前記テレビカメラと赤外線検出器とを
夫々配置したものである。

つまり、赤外線走査機構を１枚の赤外線走査ミ
ラーと該赤外線走査ミラーを回転駆動させる第１
の駆動機構と該赤外線走査ミラーと該第１の駆動
機構とを回転駆動させる第２の駆動機構とから構
成しているので、２次元で赤外線を走査すること
ができる。

また、可視光線が監視対象物からハーフミラー
を経由してテレビカメラのレンズの中心に至るま
での距離と、赤外線が監視対象物からハーフミラ
ーを経由して赤外線検出器の赤外線走査機構の走
査中心点に至るまでの距離とが、監視対象物のど
の点を走査している場合にも常に等しくなるよう
に構成しているため、テレビカメラが走査する可
視光線の光軸と赤外線走査機構が走査する赤外線
の光軸とが同軸上に位置するため、テレビカメラ
の可視像に高位置精度で対応させた温度情報を容
易に得ることができるものである。

〔発明の実施例〕

以下の発明の実施例を第１図、第２図及び第３
図を用いて説明する。この実施例は単一の赤外線
検出器を用い２次元の赤外線走査機構を設けた遠
隔温度検出装置を示す。各図共、温度検出装置の
ケース６０を断面にし、装置の内部構造を明示し
た図である。

温度検出装置の前面には視覚装置の内部にほこ
りが入らぬように可視光線と赤外線とを取り入れ
るガラス窓４を設け、下面にはゴム脚５４を設
け、上面に持運び用の取つ手５５を設けている。

窓４から入つて可視光線と赤外線はハーフミラ
ー５によつて可視光線と赤外線とに分割される。
本実施例においては可視光線はハーフミラー５を
通過してハーフミラー５の後に設置したテレビカ
メラ１２に入る。テレビカメラ１２には広角用の
レンズ１１が付いている。また、テレビカメラ１
２はケース６０と一体のカメラ台６２に固定され
ている。ハーフミラー５もケース６０と一体のミ
ラー台６１に固定されている。一方、ハーフミラ
ー５で反射した赤外線は、赤外線走査ミラー６で
反射し、赤外線集光レンズ７で集光され、チヨツ
パー８を通つて赤外線検出器９へ入る。赤外線検
出器９はケース６０と一体の検出器台６３に固定
されている。チヨツパー８はチヨツパー用モータ
１０により回転される。赤外線集光レンズ７及び
チヨツパー用モータ１０もケース６０に固定され
ている。

ここで、ステツピングモータ２０の回転中心軸
とステツピングモータ３０の回転中心軸とは直交
し、その交点が赤外線走査ミラー６の赤外線の反
射点の中心となるように構成している。

つまり、第１図で示した赤外線の走査中心点ｄ
は、上記赤外線走査ミラー６の赤外線の反射中心
となる。

以上のように、第１図から第３図で示した本発
明の一実施例において、監視対象物から窓４を通
つてハーフミラー５で反射し、赤外線の走査中心
点ｄに至るまでの赤外線の通つてくる距離と、監
視対象物から窓４を通つてハーフミラー５を通過
して可視光線の走査中心点ｃに至るまでの可視光
線を通つてくる距離とが等しくなるようにテレビ
カメラ１２と赤外線検出器の赤外線走査ミラー６
の取付け位置を調整しておくことにより、可視光
線の走査時の光軸と赤外線の走査時の光軸は同じ
走査角の時には常に同軸上に位置させることがで
きるのである。

なお、本実施例では、ケース６０の後面には遠
隔温度検出装置と外部機器との信号入出力用のコ
ネクタ５１〜５３を設けている。コネクタ５１を
テレビカメラのビデオ信号出力用に、コネクタ５
２を赤外線検出器の温度情報出力用に、またコネ
クタ５３をモータ制御信号入力用の３つに分けて
いる。

第４図は監視対象物からハーフミラーを通過し
てテレビカメラに入る可視光線の走査中心点（テ
レビカメラの光学系レンズの第一主点）までの可
視光線の通つてくる距離と、同様に監視対象物か
らハーフミラーで反射して赤外線検出器へ入る赤
外線の走査中心点までの赤外線の通つてくる距離
とを、監視対象物のどの点を走査している場合に
も、常に等しくなるようにテレビカメラと赤外線
検出器（赤外線走査ミラー）とを配置構成した上
記実施例の原理を第４図により説明する。本発明
では監視対象物１００の１点ａからハーフミラー
５の点ｂを通りテレビカメラの光学系レンズ１０
１の第一主点ｃまでの距離（＋）と、監視
対象物１００の１点ａからハーフミラー５の点ｂ
で反射して赤外線走査機構の走査中心点ｄまでの
距離（＋）とを等しく構成している。可視
光線はテレビカメラの撮像面１０２でビデオ信号
に変換される。第４図に示す赤外線走査機構は、
構成の単純な赤外線走査機構の例であり、２次元
のアレイ赤外線検出器１０４を使用したものであ
る。この場合の赤外線走査機構の走査中心点は、
Ge等の材質で作つた赤外線用のレンズ１０３の
第一主点ｄである。２次元のアレイ赤外線検出器
１０４を使用することにより、赤外線の２次元の
走査も固体撮像素子を使用したテレビカメラと同
様に電子回路による走査が可能である。

第５図は、第４図において赤外線アレイ検出器
を使用した赤外線走査機構の代りに赤外線走査ミ
ラーを使用した赤外線走査機構に置き換えた一実
施例の原理図を示す。赤外線走査ミラー６で反射
した赤外線は、赤外線集光レンズ７を通過して赤
外線検出器９に入る。赤外線走査ミラーは、赤外
線走査ミラー駆動機構１０５によつて駆動され、
赤外線は機械的に走査される。この場合、赤外線
走査ミラー６で赤外線の反射する点の中心が赤外
線の走査中心点ｄとなる。第５図の一実施例にお
いても、監視対象物１００の１点ａからハーフミ
ラー５の点ｂを通つてテレビカメラの光学系レン
ズ１０１の第一主点までの距離（＋）と、
監視対象物１００の１点ａからハーフミラー５の
点ｂで反射して赤外線走査ミラー６の走査中心点
ｄまでの距離（＋）とを等しく構成してい
る。

第４図及び第５図に示す構成においては、監視
対象物１００の１点ａからの可視光線をテレビカ
メラが走査する走査角はθであり、同じく監視対
象物１００の１点ａからの赤外線を赤外線走査機
構が走査する走査角もθである。すなわち、テレ
ビカメラの走査角と赤外線走査機構の走査角とが
同じ角度の時、監視対象物１００の同一点からの
可視光線と赤外線とを各々検出することができる
ので、テレビカメラの可視像に高位置精度で対応
させた温度情報を容易に得ることができる。

第６図は、第４図においてテレビカメラの位置
を少しずらした場合の原理説明図である。第６図
においては、（₁＋₁）＞（₂＋₂）とな
つ
ているため、監視対象物１００の同じ点ａを走査
する時のテレビカメラの走査角θ₁と赤外線走査機
構の走査角θ₂とは等しくならず、走査角θ₁と同じ
監視対象物１００の点ａを走査するための走査角
θ₂を求めるためには、監視対象物から温度検出視
覚装置までの距離を変数として含む複雑な演算が
必要となる。

第７図に示すような１次元のアレイ赤外線検出
器９０と１次元走査用の赤外線走査ミラー６とを
組合せた２次元走査形の温度検出装置や第４図に
示すような２次元のアレイ赤外線検出器を使用し
た温度検出装置、あるいは１次元走査形の温度検
出装置等でないもの、すなわち、単一赤外線検出
器を用いた２次元の赤外線走査機構においては、
第１図から第３図の一実施例に示すように水平と
垂直の２次元の走査を一枚の赤外線走査ミラー６
で行うことにより、水平と垂直の両方の赤外線走
査中心点ｄから監視対象物までの距離を、テレビ
カメラの走査中心点ｃから監視対象物までの距離
と等しく設定することが容易にできる。

第８図には、水平と垂直の２次元の走査を２枚
のミラーで行つた場合の原理説明図を示す。第８
図において、赤外線検出器９に入つてくる赤外線
は赤外線走査ミラー６で反射させられて入つてく
る。赤外線走査ミラー６は、水平走査用のステツ
ピングモータ２０により水平走査制御される。ま
た、赤外線走査ミラー６に入つてくる赤外線は、
ハーフミラー５で反射して入つてくる。ハーフミ
ラー５は垂直走査用のステツピングモータ３０に
より垂直走査制御される。このように水平と垂直
の２次元の走査を２枚のミラーで行つた場合、水
平走査の走査中心点d₂は赤外線走査ミラー６にあ
り、垂直走査の走査中心点d₁はハーフミラー５に
ある。すなわち、水平と垂直の走査中心点が同一
点でないため、監視対象物から赤外線の水平走査
の走査中心点d₂までの距離を監視対象物からテレ
ビカメラの走査中心点までの距離と等しく設定し
た場合、赤外線の水平走査角はテレビカメラの走
査角と同じ走査角で制御すればよいが、赤外線の
垂直走査角は、前記第６図の原理図で説明したこ
とと同様に複雑な演算が必要となつてしまう。

これに対して、第１図から第３図で説明した本
発明の一実施例では、１枚の赤外線ミラー６をス
テツピングモータ２０により回転させ、更にステ
ツピングモータ３０がステツピングモータ２０と
赤外線走査ミラー６とをいつしよに回転させ、更
に互いのモータの回転軸が直交するように構成し
たことにより、２次元の水平走査と垂直走査とを
それぞれ別々のモータで制御することができ、赤
外線の走査制御を容易に行うことができる。

また、第１図から第３図で説明した本発明の一
実施例においては、ステツピングモータ３０をそ
のモータの回転軸が赤外線走査ミラー６で反射し
て赤外線検出器９へ向う反射赤外線の光軸と同軸
上になるように配置したことにより、ステツピン
グモータ３０は走査角と同じ角度だけ回転させれ
ばよく、走査制御を容易に行うことができる。

第９図は、第１図から第３図で説明した本発明
の一実施例に示す温度検出装置のステツピングモ
ータ３０と赤外線走査ミラー６との関係のみを抜
き出した原理説明図である。ステツピングモータ
３０の回転角θは赤外線の走査角θと同じ角度で
よく、ステツピングモータ３０の走査制御は容易
に行うことができる。ただし、ステツピングモー
タ２０については、高位置精度でテレビカメラの
可視像に対応させるために、ステツピングモータ
３０の走査角度θに応じた多少の補正演算を行う
必要がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、テレビが
走査する可視光線の光軸と赤外線走査機構が走査
する赤外線の光軸とのズレを無くし、テレビカメ
ラの可視光線に水平方向と垂直方向の２次元で温
度分布を対応させることができるので高位置精度
で対応させた温度情報を容易に得ることができる
遠隔温度検出装置を得ることができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す側面図、
第２図は第１図の正面図、第３図は第１図の平面
図、第４図〜第６図は本発明の原理を説明する
図、第７図は１次元アレイ赤外線検出器を使用し
た場合の本発明の他の実施例の基本構成図、第８
図は２次元の赤外線走査を２枚のミラーで行う場
合の実施例を示す要部説明図、第９図は第１図〜
第３図に示すステツピングモータ部の構成及び原
理を説明する原理説明図、第１０図は遠隔温度監
視システム全体の構成図である。 ４……窓、５……ハーフミラー、６……赤外線
走査ミラー、１２……テレビカメラ、９……赤外
線検出器、２０……ステツピングモータ、３０…
…ステツピングモータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 監視対象物から得られる可視光線と赤外線の
   うち該可視光線を通過させると共に該赤外線を所
   望の方向に反射するハーフミラーと、 前記ハーフミラーを通過した可視光線を電気信
   号に変換する広角用のレンズを備えたテレビカメ
   ラと、 前記ハーフミラーで反射された赤外線を赤外線
   走査機構で走査した後、赤外線集光レンズ及びチ
   ヨツパを通して伝達される前記赤外線を温度情報
   に変換する赤外線検出器と、から構成された遠隔
   温度検出装置において、 前記赤外線走査機構は、該赤外線を反射する１
   枚の赤外線走査ミラーと、該赤外線走査ミラーを
   回転駆動させる第１の駆動機構と、該赤外線走査
   ミラーと該第１の駆動機構とを一体的に回転駆動
   させる第２の駆動機構とから構成され、 前記第１の駆動機構の回転軸中心と前記第２の
   駆動機構の回転軸中心とが直行するよう構成する
   と共に、該直行する点が前記赤外線走査機構の走
   査中心点となるようにし、 更に、前記可視光線が前記監視対象物から前記
   ハーフミラーを経由してテレビカメラの前記レン
   ズの中心点に至るまでの距離と、 前記赤外線が前記監視対象物から前記ハーフミ
   ラーを経由して前記赤外線検出器の前記赤外線走
   査機構の走査中心点に至るまでの距離とが等しく
   なる位置に前記テレビカメラと赤外線検出器とを
   夫々配置したことを特徴とする遠隔温度検出装
   置。