JPH06201481A - 赤外線熱画像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 最高温度あるいは最低温度のいづれか一方の
熱画像を保持することの出来る赤外線熱画像装置を提供
すること。 【構成】 熱画像信号が格納されるフレ−ムメモリと，
このフレ−ムメモリに格納されている記憶熱画像信号と
入力熱画像信号とを画素単位で比較し，入力熱画像信号
が記憶熱画像信号を超える場合と下回る場合との２態様
を予め選定するとともに，この２態様のいずれかと比較
した結果に基づく制御信号を出力する比較器と，この比
較器からの制御信号により，フレ−ムメモリへ入力熱画
像信号を書き込む書き込み制御信号と，入力熱画像の比
較器への入力と同期してフレ−ムメモリの記憶画像信号
を読み出す読出し制御回路とにより，最高あるいは最低
温度の熱画像を保持するようにしたものである。 【効果】 対象物が移動する場合には，高温領域あるい
は低温領域は熱画像の軌跡として表示画面上に帯状に残
存し，静止体の場合には，異常箇所のみ残存するので，
常時表示画面を監視する必要もない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は，最高温度あるいは最
低温度のいづれか一方の熱画像を保持することにより，
異常温度箇所を経済的に観察することのできる赤外線熱
画像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に，対象物から放射される赤外線を
感知する赤外線センサを内蔵した赤外線カメラがあり，
この赤外線カメラにより対象物を撮像して得られた熱画
像信号をプロセッサで画像処理して，その熱画像を表示
装置に次々と表示するようにした赤外線熱画像装置があ
る。そこで，赤外線カメラで捉えられ，モニタＴＶに次
々と表示される対象物の熱画像を，監視者が観察して，
侵入者等を監視したりあるいは工場内におけるプラント
設備の異常温度箇所の監視や温度測定が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら，モニ
タＴＶに表示される熱画像は次々と変わるため，侵入者
を発見したりあるいは工場内における温度の異常箇所を
発見するためには，常に，監視者が表示装置の画面を監
視していなければならないため，２４時間態勢をとらね
ばならず人件費がかさむという問題があった。又，この
ような監視者を配置できない場合には，表示画面をＶＴ
Ｒに記録しておき，後でチェックしなければならず，膨
大な量のＶＴＲとそのチェックのための時間人件費等の
ため，非常に不経済であるという問題があった。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】この発明は，熱画像信
号が格納されるフレ−ムメモリと，このフレ−ムメモリ
に格納されている記憶熱画像信号と入力熱画像信号とを
画素単位で比較し，入力熱画像信号が記憶熱画像信号を
越える場合と下回る場合との２態様を予め選定するとと
もに，この２態様のいずれかと比較した結果に基づく制
御信号を出力する比較器と，この比較期からの制御信号
により，フレ−ムメモリへ入力熱画像信号を書き込む書
き込み制御信号と，入力熱画像の比較器への入力と同期
してフレ−ムメモリの記憶画像信号を読み出す読出し制
御回路とにより，最高あるいは最低温度の熱画像を保持
するようにしたものである。

【０００５】

【作用】対象物１から放射される赤外線２は，赤外線検
出器９により光電変換されるとともに，その熱画像信号
は，比較器１６を介してフレ−ムメモリ１５に記憶熱画
像信号として書き込まれる。フレ−ムメモリ１５に書き
込まれた記憶熱画像信号と次々に比較器１６に入力する
入力熱画像信号とが比較器１６において，各画素単位で
比較される。比較器１６に入力する入力熱画像信号が，
フレ−ムメモリ１５に格納されている記憶熱画像信号よ
り高温または低温の場合には，比較器１６から制御信号
が出力され，この制御信号は書き込み制御回路１７に入
力して，比較器１６からの入力熱画像信号がフレ−ムメ
モリ１５へ書き込まれるのを制御している。このように
して，フレ−ムメモリ１５に格納されている記憶熱画像
信号と比較器１６に次々と入力する入力熱画像信号とが
画素単位で比較され，フレ−ムメモリ１５には常に最高
または最低温度の熱画像信号が書き込まれていることに
なり，この熱画像信号がＴＶの走査速度で読み出され，
モニタＴＶ２２に表示される。

【０００６】

【発明の実施例】この発明の実施例を，図１〜図３に基
づいて詳細に説明する。図１はこの発明の構成図を示す
もので，この実施例では，高輝度の熱画像，即ち，最高
温度の熱画像を保持する場合について説明する。１は対
象物で，赤外線２が放射されている。３は光学的走査機
構で，回転ミラ−４，反射ミラ−５，収束レンズ６等の
組み合わせにより構成されている。回転ミラ−４は，８
面体に構成され，ミラ−の各面は赤外線検出器９から見
て対象物１の異なった部分を見るように，回転ミラ−４
の回転軸Ｏに対し０．１２５°ずつ傾けて固定されてい
る。

【０００７】対象物１からの赤外線２は，赤外線カメラ
を形作るハウジング７の前面開口部に配設されているシ
リコンウインド８を透過して赤外線カメラ内部に入射
し，光学的走査機構３により対象物１が走査される。９
は赤外線検出器で，対象物１からの赤外線２が光電変換
される。

【０００８】一方，赤外線検出器９は回転ミラ−４の回
転軸Ｏ方向に１０個の検出素子がリニアアレイ状に配置
されており，そのピッチは対象物１の垂直方向に１°ず
つ異なった位置を観測するように配置されている。従っ
て，１枚のミラ−の回転により，１０個の検出素子は対
象物１の垂直方向に１°間隔の水平方向の信号を同時に
得て，回転ミラ−４の１回転により対象物１の垂直方向
に１０°の範囲を８０本の分解能で走査する。そのた
め，水平走査角を１５°とすると，回転ミラ−４の１回
転により対象物１の水平方向１５°，垂直方向１０°の
範囲の熱画像信号を作成するのに必要な信号が赤外線検
出器９により得られる。

【０００９】１０はマルチプレクサで，赤外線検出器９
からの１０個の並列信号が１個の直列信号に変換され
る。１１は増幅器，１２はＡ／Ｄ変換器で，４ビットの
デジタル信号に変換される。１３はフォトカプラ等のセ
ンサで，回転ミラ−４の回転数を検出して同期信号の基
準となる信号を送出するもので，１つは回転ミラ−４の
１回転に１パルス発生するＰＶ信号，他の１つは回転ミ
ラ−４の各面について発生するＰＨ信号で，このＰＨ信
号は回転ミラ−４が１回転すると８パルス発生する。１
４は同期信号発生器で，センサ１３からのＰＨ信号を基
準信号として，１走査線の期間を２５６に分割した同期
信号（１画素単位）をＡ／Ｄ変換器１２および後述する
書き込み制御回路１７，読出し制御回路１８に送出して
いる。

【００１０】１５はフレ−ムメモリで，１フレ−ムの情
報量は水平２５６本，垂直８０の画素と深さ４ビットで
構成されている。１６は比較器で，入力する入力熱画像
信号と，読出し制御回路１８によってフレ−ムメモリ１
５から読み出された記憶熱画像とが画素単位でハイレベ
ルかロ−レベルか比較される。なお，比較器１６では，
入力熱画像信号が記憶熱画像信号を超える場合の態様と
あるいは下回る場合の態様との２態様について比較され
るが，この２態様にたいする制御信号の出力をいずれに
するかは，対象物１の種類に応じて比較器１６に設けら
れている切り換えスイッチ（図示せず）等であらかじめ
設定される。この実施例では，入力熱画像信号が記憶熱
画像信号を超える場合，即ち，入力熱画像信号がハイレ
ベルの時，比較器１６から制御信号出力が送出されるよ
うに切り換えスイッチで設定されている。

【００１１】書き込み制御回路１７は，比較器１６にお
ける判定結果に基づいて画素単位で出力する制御信号に
より，この入力熱画像信号の内，フレ−ムメモリ１５に
書き込まれるべき信号のアドレスが制御されて，画素単
位でフレ−ムメモリ１５への書き込みが行われる。即
ち，入力熱画像信号がフレ−ムメモリ１５の記憶熱画像
信号より，その温度が高温である領域があると，入力熱
画像信号の内，高温部分のみがフレ−ムメモリ１５の記
憶熱画像信号に画素単位で書き込まれるように制御され
ている。

【００１２】読出し制御回路２０は，ＴＶ同期信号発生
回路１９からのＴＶ同期信号により，フレムメモリ１５
に書き込まれている熱画像信号が順次読み出されるよう
に制御している。２１は表示処理器で，フレ−ムメモリ
１５から読み出された熱画像信号をＴＶ信号に変換する
ためのものである。この変換された信号はモニタＴＶ２
２に輝度の強弱あるいは疑似カラ−化して表示される。

【００１３】次に，作用動作について説明する。まず，
対象物１から放射される赤外線２のみが，ハウジング７
の前面開口部に配設されているシリコンウインド８を透
過して，赤外線カメラの光学的走査機構３に入射する。
この光学的走査機構３において，対象物１からの赤外線
２が回転ミラ−４に入射する。入射した赤外線２は，各
ミラ−によって反射される。ここで，各ミラ−は回転軸
Ｏに対して０．１２５°ずつ傾けて固定されているの
で，各ミラ−は，対象物１の垂直方向に少しづつずれた
部分を水平方向に走査することになり，回転ミラ−４の
１回転で１°の範囲を走査される。このように，水平お
よび垂直方向に光学的に走査された対象物１からの赤外
線２は，反射ミラ−５により反射されて，収束レンズ６
で収束されて赤外線検出器９に入射する。

【００１４】赤外線検出器９は，回転ミラ−４の回転軸
Ｏ方向に１０個の検出素子が配置されているので，１枚
のミラ−の回転により，１０個の検出素子は，対象物１
の垂直方向に対して１°間隔の水平方向の熱画像信号を
同時に得て，走査線１本当り０．１°の間隔を持った８
本の走査線信号として出力される。従って，対象物１は
回転ミラ−４の１回転により対象物１の垂直方向に１０
°の範囲を８０本の分解能で走査される。そのため，水
平走査角を１５°とすると，回転ミラ−４の１回転によ
り対象物１の水平方向１５°，垂直方向１０°の範囲の
熱画像信号を作成するのに必要な信号が，赤外線検出器
９により光電変換されて得られる。

【００１５】赤外線検出器９からの１０個の並列信号
は，マルチプレクサ１０により１個の直列信号に変換さ
れた後，増幅器１１で増幅され，Ａ／Ｄ変換器１２で４
ビット（１６レベル）のデジタル量に変換される。この
デジタル信号に変換された最初の熱画像信号は，書き込
み制御回路１７の指令により比較器１６を介してフレ−
ムメモリ１５の所定のアドレスに記憶熱画像信号として
書き込まれる。

【００１６】次に，読出し制御回路１８の制御のもと
に，一旦，フレ−ムメモリ１５に書き込まれた記憶熱画
像信号が比較器１６に読み出されるとともに，この記憶
熱画像信号は，ここで，比較器１６に入力してきた入力
熱画像信号と比較される。このように，比較器１６で
は，入力熱画像信号が記憶熱画像信号よりハイレベルで
あるかあるいはロ−レベルであるかが各画素単位で比較
され判断される。その結果，比較器１６に入力する入力
熱画像信号が，フレ−ムメモリ１５に格納されていた記
憶熱画像信号より高温の場合には，このアドレスに対応
する画素はハイレベルとなるから，比較器１６からは制
御信号が出力され，この制御信号は書き込み制御回路１
７に入力する。

【００１７】従って，比較器１６からの制御信号が，書
き込み制御回路１７に入力すると，比較器１６に入力し
た入力熱画像信号の内，高温領域のアドレスに対応する
画素領域のみがフレ−ムメモリ１５に入力して，対応す
るアドレスに書き込まれ，低温の領域はフレ−ムメモリ
１５に書き込まれることはない。このようにして，フレ
−ムメモリ１５に格納されている記憶熱画像信号と比較
器１６に次々と入力する入力熱画像信号とが比較され，
フレ−ムメモリ１５には常に最高温度の熱画像信号が書
き込まれることになる。

【００１８】次に，フレ−ムメモリ１５に格納されてい
る最高温度の熱画像信号は，ＴＶ同期信号発生回路１９
からの同期信号により制御されて，読出し制御回路２０
によりフレ−ムメモリ１５から表示処理器２１に読み出
され，ＴＶ信号に変換される。この変換されたＴＶ信号
は，モニタＴＶ２２に輝度の強弱あるいは疑似カラ−化
した画像として表示される。

【００１９】従って，この装置を，例えば，建物２３の
監視装置として使用する場合には，図２に示すように，
対象物１は移動体Ａであるから，この建物２３に侵入者
（移動体）Ａが侵入した場合，侵入者Ａは壁面やコンク
リ−トより温度が高いので，この侵入者Ａの動いた軌跡
が，ＴＶモニタ２２の画面上に最高温度を示す熱画像が
帯状に残存して表示されることになる。そのため，この
帯状の軌跡から，侵入者Ａが建物２３のどの箇所から侵
入し，建物２３内部をどのように移動したかを明瞭に判
別することが出来る。

【００２０】一方，プラント設備における配管２４等の
異常温度の監視に利用する場合には，図３に示すよう
に，対象物１が静止体であるから，ＴＶモニタ２２に
は，最高温度の箇所Ｂが残存して表示される。なお，こ
の実施例では，高温領域の熱画像を保持する場合につい
て述べたが，低温領域を保持するようにしても全く同様
な作用効果が得られる。又，光学的走査機構３に替えて
二次元ＣＣＤ素子による電子走査式の赤外線カメラを用
いても同様な作用効果が得られる。

【００２１】

【発明の効果】この発明は，熱画像信号が格納されるフ
レ−ムメモリと，このフレ−ムメモリに格納されている
記憶熱画像信号と入力熱画像信号とを画素単位で比較
し，入力熱画像信号が記憶熱画像信号を超える場合と下
回る場合との２態様を予め選定するとともに，この２態
様のいずれかと比較した結果に基づく制御信号を出力す
る比較器と，この比較器からの制御信号により，フレ−
ムメモリへ入力熱画像信号を書き込む書き込み制御信号
と，入力熱画像の比較器への入力と同期してフレ−ムメ
モリの記憶画像信号を読み出す読出し制御回路とによ
り，赤外線カメラで撮像される対象物の最高あるいは最
低温度の箇所を熱画像として保持することが出来るの
で，対象物が移動する場合には，高温領域は熱画像上で
は高輝度の軌跡として表示される。従って，建物等の監
視装置として用いた場合，侵入者の移動範囲が表示画面
上に帯状に残存するので，常時表示画面を監視する必要
もない。又，プラント設備の監視に用いる場合には，異
常温度の箇所が保持されるので，常に２４時間態勢で監
視する必要もなく，人件費を節約することが出来る。一
方，サ−マルヘッド等のように，高温領域と低温領域と
が高速度で変化するような場合でも，最高温度の箇所の
熱画像だけ残存するので，従来温度変化があまりにも早
過ぎて熱画像を表示できなかった対象物の熱画像をも表
示することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す模試図である。

【図２】この発明により表示された熱画像である。

【符号の説明】

１ 対象物 ２ 赤外線 ９ 赤外線検出器 １５ フレ−ムメモリ １６ 比較器 １７ 書き込み制御回路 １８ 読出し制御回路

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】

【問題点を解決するための手段】この発明は，熱画像信
号が格納されるフレームメモリと，このフレームメモリ
に格納されている記憶熱画像信号と入力熱画像信号とを
画素単位で比較し，入力熱画像信号が記憶熱画像信号を
越える場合と下回る場合との２態様を予め選定するとと
もに，この２態様のいずれかと比較した結果に基づく制
御信号を出力する比較器と，この比較器からの制御信号
により，フレームメモリへ入力熱画像信号を書き込む書
き込み制御信号と，入力熱画像の比較器への入力と同期
してフレームメモリの記憶画像信号を読み出す読出し制
御回路とにより，最高あるいは最低温度の熱画像を保持
するようにしたものである。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】読出し制御回路２０は，ＴＶ同期信号発生
回路１９からのＴＶ同期信号により，フレームメモリ１
５に書き込まれている熱画像信号が順次読み出されるよ
うに制御している。２１は表示処理器で，フレームメモ
リ１５から読み出された熱画像信号をＴＶ信号に変換す
るためのものである。この変換された信号はモニタＴＶ
２２に輝度の強弱あるいは疑似カラー化して表示され
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図３

【補正方法】追加

【補正内容】

【図３】 この発明により表示された熱画像であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項】 対象物から放射される赤外線を検出する赤
   外線検出器と，この赤外線検出器からの熱画像信号をデ
   ジタル変換するＡ／Ｄ変換器と，このデジタル変換され
   た熱画像信号を画像処理して熱画像として表示する赤外
   線熱画像装置において，前記熱画像信号が格納されるフ
   レ−ムメモリと，このフレ−ムメモリに格納されている
   記憶熱画像信号と入力熱画像信号とを画素単位で比較
   し，前記入力熱画像信号が前記記憶熱画像信号を超える
   場合と下回る場合との２態様を予め選定するとともに，
   この２態様のいずれかと比較した結果に基づく制御信号
   を出力する比較器と，この比較器からの前記制御信号に
   より，前記フレ−ムメモリへ前記入力熱画像信号を書き
   込む書き込み制御信号と，前記入力熱画像の前記比較器
   への入力と同期して前記メモリの記憶画像信号を読み出
   す読出し制御回路と，を備えたことを特徴とする赤外線
   熱画像装置。