JPH0593655A - 赤外線温度解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間で、測定条件での高精度な温度校正が
でき、装置の特性のバラツキ、特性の経時変化の影響を
除去した温度校正ができる、赤外線温度解析装置を得
る。 【構成】 熱伝導材２６と加熱器２７を組み合せ、熱伝
導材２６に２ケ所以上の温度センサ２８、２９を設けて
温度源を構成する。加熱器２７で熱伝導材２６を加熱す
ることにより、熱伝導材２６は高温から低温まで直線的
な熱傾斜が発生する。温度センサ２８、２９は低温側Ｐ
１の位置、高温側Ｐ２の位置に取り付けられ、それぞれ
の温度Ｔ１、Ｔ２を温度測定器２４、２５で測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、赤外線カメラにより
被写体の赤外線画像を撮影し、被写体の各部の温度を測
定する赤外線温度解析装置の温度校正に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の赤外線温度解析装置の温
度校正の例である。図４において、１は被写体より放射
される赤外線を検知し電気信号を出力する赤外線セン
サ、２は赤外線センサ１より出力されるアナログ信号を
ディジタルビデオ信号に変換し出力するＡ／Ｄ変換器、
３はＡ／Ｄ変換器２のディジタルビデオ信号出力を、画
面を構成する画素毎に記憶するフレームメモリ、４はフ
レームメモリ３より出力されたディジタルビデオ信号を
アナログビデオ信号に変換し、出力するＤ／Ａ変換器、
５はＤ／Ａ変換器４より出力されたアナログビデオ信号
を画像表示するモニタ、６は上記モニタ５上に同時表示
するクロスカーソル等のカーソルを測定員が画面上で移
動させるためのカーソル操作部、７はカーソル操作部６
で移動操作したカーソルの画面上の位置を記憶する座標
記憶部、８は座標記憶部７より出力されたカーソル位置
座標にカーソルパターンを書き込み記憶するドットプレ
ーンメモリ、９は上記座標記憶部７の座標に対応した位
置の上記フレームメモリ３のディジタルビデオ信号のデ
ータを選択出力する指定座標データ読出部、１０は指定
座標データ読出部９よりのディジタルビデオ信号の階調
に対応した温度を出力する階調対温度変換器、１１は測
定員がレンズの種類、絞り等の測定条件を設定するため
の条件設定部、１２は各種条件の組合せに対応した階調
対温度の補正データを各種記憶している補正データメモ
リ、１３は予め階調対温度の補正データを測定するため
の黒体温度源である。

【０００３】次に動作について説明する。赤外線センサ
１は被写体から入射する赤外線のエネルギーの強さに対
応した階調の電気信号を出力する。電気信号は、赤外線
センサ１よりテレビ走査で順次時系列的に出力され、Ａ
／Ｄ変換器２によりアナログディジタル変換され、ディ
ジタルビデオ信号として、画面を構成する画素毎に記憶
するフレームメモリ３へ記憶される。このフレームメモ
リ３の内容は、後述するドットプレーンメモリ８の内容
と共に、テレビ走査で順次時系列的に読み出され、Ｄ／
Ａ変換器４によりアナログビデオ信号になり、モニタ５
へ加えられ、被写体の画像とカーソルが同時に表示され
る。

【０００４】カーソル操作部６はモニタ上に撮像された
被写体の画像の温度を測定したい部分にモニタ５の画像
を見ながら画面上に表示されているカーソルを移動して
合わせるための操作部である。カーソル操作部６を用い
てカーソルを縦、横方向に操作すると、カーソルの移動
に対応した位置の縦、横座標が座標記憶部７に記憶され
る。座標記憶部７の出力の一方はドットプレーンメモリ
８へ加えられ、画面を構成する画素に対応した配置のド
ットプレーンメモリ８の指定座標の場所へカーソルパタ
ーンを書き込み、ドットプレーンメモリ８の出力は前述
のごとく、テレビ走査で順次読み出され、フレームメモ
リ３の出力と共にＤ／Ａ変換器４でアナログビデオ信号
に変換され、モニタ５に被写体の画像と同時にカーソル
が表示される。座標記憶部７の他方の出力は、指定座標
データ読出部９に入力され、指定座標データ読出部９は
前述のフレームメモリ３より別に入力されるディジタル
ビデオ信号から、カーソルで指定された座標のデータの
みを選択し出力する。

【０００５】指定座標データ読出部９で選択されたディ
ジタルビデオデータは階調対温度変換部１０に加えられ
る。一方、測定条件設定部１１は、レンズの種類、絞り
等の測定条件を測定員により設定する部分で、設定され
た条件は、補正データメモリ１２に加えられ、階調対温
度の関係を選択する。補正データメモリ１２には、予め
工場で各種条件の組合せにより、黒体温度源１３の温度
を順次変えて階調対温度の関係が測定され、各種条件の
組合せ毎の階調対温度の関係が記憶されている。前述の
条件設定部１１で設定された条件により補正データメモ
リ１２の階調対温度の関係が選択され、このデータが前
述の階調対温度変換部１０に書き込まれる。したがっ
て、前述の指定座標データ読出部９によりカーソルで指
定された座標のビデオデータ出力は、この階調対温度変
換部１０で、ビデオデータの階調に対応した温度に変換
され出力される。この出力は図４に図示されていない
が、数字でモニタ等に表示される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置は、以上の
ように構成され、しかも温度校正源として黒体温度源を
用いているために、測定温度範囲内を細かく校正しよう
とすると黒体温度源を順次温度を変えて校正するか、或
いは沢山の黒体温度源を用意し校正するかしなければな
らない。したがって測定前に測定場所で測定条件での校
正は、校正時間がかかり又は校正装置が大きくなり非実
用的で、従来装置のように工場で、予め測定条件毎に校
正し、多数のデータを持つ必要があった。

【０００７】また従来の装置は、予め工場で測定条件毎
に階調対温度の関係を校正し、多数のデータを装置内に
記憶させていたので、測定場所での測定前の校正はでき
ず、それぞれの適切な測定条件で校正できない。また装
置の特性の経時変化には対応できず、校正は正確とは言
えなかった。さらに、装置の特性のバラツキ等により装
置毎にそれぞれ校正データを準備する等の問題点があっ
た。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、一台で測定温度範囲内の高温か
ら低温までの連続した温度源を与える温度源、及び測定
場所で適切な測定条件で温度校正でき、装置のバラツ
キ、装置の特性経時変化にも対応した高精度の温度校正
ができる赤外線温度解析装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る赤外線温
度解析装置は、上記従来装置に加え、黒体温度源の代わ
りに熱伝導材と熱伝導材の加熱装置によって、熱伝導材
の熱伝導中の熱傾斜を利用し温度測定範囲の高温から低
温まで連続した温度源を同時に得る温度校正源を用いた
ものである。

【００１０】また、この発明の別の発明に係る赤外線温
度解析装置は、上記熱伝導材に２ケ所以上温度センサを
備え、装置内に温度と熱伝導材の撮像ビデオデータより
階調温度の関係を求める階調対温度算出部を備えたもの
である。

【００１１】

【作用】この発明においては、熱伝導材を熱伝導材の加
熱装置によって加熱し、熱伝導材の熱伝導中の熱傾斜を
利用し温度測定範囲の高温から低温まで連続した温度源
を用いることにより１台の校正装置で高温から低温まで
同時に校正できる。

【００１２】また、温度センサにより熱伝導材の２ケ所
以上の温度を測定し、階調対温度算出部により熱伝導材
の温度と熱伝導材の撮像ビデオデータを用いて階調対温
度の関係を求める。

【００１３】

【実施例】

実施例１．図１（ａ）は、この発明の温度校正源の１実
施例であり、２ａは熱伝導によって熱傾斜を発生し、連
続的な温度変化の赤外線発生をさせるための熱伝導材で
ある。２７は前記熱伝導材２６の片側を加熱するための
加熱器であり、２４及び２５は温度測定器である。２８
及び２９は温度センサである。

【００１４】図１（ｂ）は、熱伝導材の各部の温度を表
したグラフで、加熱器２７によって加熱された熱が熱伝
導材２６を加熱側からその反対側へ伝導してゆき、熱伝
導材２６に高温から低温まで、グラフに示されたように
フーリェの法則に従って直線的な熱傾斜が発生する。温
度センサ２８及び２９は低温側Ｐ１の位置、高温側Ｐ２
の位置に取り付けられ、それぞれの温度Ｔ１及びＴ２を
温度測定器２４及び２５で測定する。Ｔ１及びＴ２を測
定することで中間の温度は熱傾斜の係数で計算できる。
熱伝導材２６の位置に設けられた突起は、熱伝導材を撮
像した時、画像上でＰ１、Ｐ２の位置を示すための印で
ある。本発明では、熱伝導材２６は、赤外線を効率良く
発射し且つ指向性がなく、波長依存性が少ないように表
面が粗面で暗色な材質を用いる。

【００１５】図２は、この発明の熱傾斜温度源を温度校
正用として用いた時のモニタ画像を示したものである。
３０はモニタ画面、３１は撮像された熱傾斜温度源の熱
伝導材２６の画像、３２及び３３は同時に表示されたカ
ーソルを示す。カーソル３２及び３３は、熱傾斜温度源
の熱伝導材２６の２つの温度センサ２８及び２９の位置
Ｐ１、Ｐ２に後述するカーソル操作部によって合わすこ
とにより、画面上のＰ１及びＰ２の座標Ｐ１（Ｘ１，Ｙ
１）及びＰ２（Ｘ２，Ｙ２）を求める。熱伝導材２６の
突起は、この時、温度センサ２８及び２９の位置を確認
するために付けられている。形状から位置が確認できれ
ば、突起でなくても同様の効果がある。

【００１６】図３は、上記熱傾斜温度源を用いて温度校
正する赤外線温度解析装置の１例である。図３において
１〜１０は従来の装置と全く同一のものである。１４
は、熱伝導材２６に設けられた温度センサ２８及び２９
で測定した温度と熱伝導材２６の撮像ビデオデータより
階調対温度の関係を求める階調対温度算出部、１５は、
図２のモニタ画像で示した温度センサ２８及び２９の位
置、Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）とＰ２（Ｘ２，Ｙ２）の座標を
結ぶ直線をｎ等分した各点の座標を計算するｎ点座標計
算部、１６は、熱傾斜温度源の温度測定装置２４及び２
５で測定した測定点Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）及びＰ２（Ｘ
２，Ｙ２）の温度Ｔ１及びＴ２を設定するための温度設
定部、１７は、温度設定部１６で設定した温度、Ｔ１及
びＴ２を受けて、測定点Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）から測定点
Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２）までをｎ等分して各点の温度を計算
するｎ点温度計算部、１８は、ｎ点温度計算部１７より
の温度データと、別に指定座標データ読出部９よりのｎ
点座標計算部１５で計算されたｎ点の座標で選択された
ディジタルビデオデータとを対応して記憶するメモリ、
１９は等分されたｎ点の間を、さらに各階調毎に温度を
補間計算する補間計算部、２０、２１、２２は、温度校
正と測定のモード切り替えスイッチで、ａ側が温度校正
時を表す。２３は図１に示した熱伝導材２６及び加熱器
２７よりなる熱傾斜温度源である。

【００１７】次に図３を用いて本発明の実施例の動作に
ついて説明する。１〜５は従来の装置の動作と同様であ
る。この発明の装置は被写体の温度を測定する前に温度
を自動校正する場合、熱傾斜温度源２３を赤外線センサ
１で撮像すると、モニタ５には図２のごとく熱傾斜温度
源の熱伝導材及びカーソルが表示される。カーソル操作
部６によって、２つのカーソルを縦・横方向に操作する
と、座標記憶部７に各カーソルの縦、横方向の座標が順
次記憶され、その座標出力によってドットプレーンメモ
リ８に座標に対応した位置にカーソルパターンが書き込
まれる。ドットプレーンメモリ８の出力はテレビ走査に
よって順次読み出され、フレームメモリ３よりのディジ
タルビデオデータと共に、Ｄ／Ａ変換器４に入り、ディ
ジタルアナログ変換されてアナログビデオデータとして
モニタ５へ送られ、図２に示されたように熱伝導材の画
像とカーソルが同時に表示される。

【００１８】この画面を見ながら、２つのカーソルを温
度センサの位置Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）、Ｐ２（Ｘ２，Ｙ
２）になるように前述のカーソル操作部６を操作する。
この時点でｎ点座標計算部１５が動作し、Ｐ１（Ｘ１，
Ｙ１）とＰ２（Ｘ２，Ｙ２）の座標間をｎ等分した座標
を計算し、この座標を順次指定座標データ読出部９に送
る。指定座標データ読出部９は、別に入力されるフレー
ムメモリ４よりのディジタルビデオデータより、ｎ点座
標計算部１５から送られたｎ点の座標点のビデオデータ
を選択して、メモリ１８へ格納する。温度設定部１６
は、熱傾斜温度源のＰ１及びＰ２の温度を温度測定装置
２４及び２５で測定したデータを設定するためのもので
ある。ｎ点温度計算部１７は、熱傾斜温度源のＰ１とＰ
２の間をｎ等分した各点の温度を直線式で計算する。ｎ
点温度計算部１７で計算された各点の温度は、前記メモ
リ１８へ前述のビデオデータに対応して格納する。補間
計算部１９は、メモリ１８に格納されたｎ点の温度対ビ
デオデータを更にビデオデータの階調毎に補間計算す
る。

【００１９】以上のように計算されたビデオデータの階
調と温度の関係は、補間計算部１９より階調対温度変換
部１０に格納される。階調対温度変換部１０はビデオデ
ータの階調を温度に変換する部分で、１例としてランダ
ムアクセスメモリを使用すること、階調をアドレスとし
て温度を該当アドレスのメモリ内に格納することで、ビ
デオデータの階調に対応する温度に効率良く変換でき
る。

【００２０】次に測定モードでの動作を説明する。測定
モードでは、２０、２１、２２の各スイッチは、図示さ
れている側と反対のｂ側を選択している。温度を測定し
ようとする被写体を赤外線センサ１で撮像する。モニタ
５に撮像された画面をみながら測定員が温度を測定した
い場所にカーソル操作部６によってモニタ５上のカーソ
ルを合わせる。カーソル操作部６の操作に従い座標記憶
部７より、スイッチ２０のｂを通って指定座標データ読
出部９に座標Ｘ，Ｙが与えられ、指定座標データ読出部
９で、別途フレームメモリ３より順次読み出される被写
体のディジタルビデオデータより座標Ｘ，Ｙのディジタ
ルビデオデータを選択し、スイッチ２１のｂ側を通って
スイッチ２２のｂを通り階調対温度変換部１０へ加えら
れる。

【００２１】階調対温度変換部１０は、このディジタル
ビデオデータの階調に対応した温度を出力する。この温
度の出力は図に図示されていない経路で文字としてモニ
ター５へ表示される。このような構成により、本発明の
赤外線温度解析装置は、使用レンズの種類、絞り等の測
定条件で装置を自動的に高精度で校正し、校正後は、自
動で被写体のビデオデータを温度変換する。

【００２２】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、熱伝導
材と熱伝導材の加熱装置とによって構成し、熱伝導材の
熱伝導中の熱傾斜を温度構成源として用いれば、低温か
ら高温まで連続した温度源が得られ、短時間で高精度な
校正が得られる効果がある。

【００２３】また、上記熱伝導材に２ケ所以上の温度セ
ンサを備え、装置内に温度と熱伝導材の撮像ビデオデー
タより、階調対温度の関係を求める階調対温度算出部を
付加することにより、校正作業を自動化し、測定現場に
おいて測定前に各種測定条件で高精度の校正ができ、且
つ装置の特性のバラツキ、特性の経時変化の影響も除去
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例の温度校正源を示す図であ
る。

【図２】この発明の校正時のモニタ画像を示す図であ
る。

【図３】この発明の１実施例の赤外線温度解析装置を示
す図である。

【図４】従来の赤外線温度解析装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 赤外線センサ ２ Ａ／Ｄ変換器 ３ フレームメモリ ４ Ｄ／Ａ変換器 ５ モニタ ６ カーソル操作部 ７ 座標記憶部 ８ ドットプレーンメモリ ９ 指定座標データ読出部 １０ 階調対温度変換部 １１ 条件設定部 １２ 補正データメモリ １３ 黒体温度源 １４ 階調対温度算出部 １５ ｎ点座標計算部 １６ 温度設定部 １７ ｎ点温度計算部 １８ メモリ １９ 補間計算部 ２０ スイッチ ２１ スイッチ ２２ スイッチ ２３ 熱傾斜温度源 ２４ 温度測定装置 ２５ 温度測定装置 ２６ 熱伝導材 ２７ 加熱器 ２８ 温度センサ ２９ 温度センサ ３０ モニタ画面 ３１ 熱伝導材の画像 ３２ カーソル ３３ カーソル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線カメラにより被写体の赤外線画像
   を撮影し、ビデオ信号から被写体の各部の温度を測定す
   る赤外線温度解析装置において、温度校正装置として熱
   伝導材と熱伝導材の加熱装置とによって構成し、熱伝導
   材の熱伝導中の熱傾斜を温度校正源として用いたことを
   特徴とする赤外線温度解析装置。
2. 【請求項２】 熱伝導材に２ケ所以上、温度センサを備
   え、装置内に温度と熱伝導材の撮像ビデオデータより階
   調対温度の関係を求める階調対温度計算部を備えたこと
   を特徴とする請求項第１項記載の赤外線温度解析装置。