JPH0652197B2 - 赤外線測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、物体から発する赤外
線レベルを測定する赤外線測定装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】絶対零度以上の温度を有するあらゆる物
体は、その表面から赤外線を放射していることが知られ
ており、この放射赤外線量（エネルギ量）と物体の表面
温度との間にはプランクの放射公式と呼ばれる一定の関
係がある。このため、放射赤外線量を測定すれば物体の
表面温度が分かる。

【０００３】この赤外線量は赤外線検出器で検出する
が、１個の赤外線検出器はある定まった方向から来る赤
外線しか検出することができない。しかし、赤外線検出
器の前に光の通路を曲げる機構、すなわち走査機構を設
けると、いろいろな方向からくる赤外線放射を検出する
ことができる。

【０００４】図２は、この方法の一例を示す図であり、
１は１０個の平面鏡の垂直方向の角度が少しずつ異なる
状態で環状に構成された回転ミラー、２はシリコンウイ
ンド、３は折り返しミラー、４は集光レンズ、５は焦点
位置合わせ用モータ、６は垂直方向に１０個配列された
赤外線検出素子、７はそれぞれの赤外線検出素子毎に設
けられた増幅器であり、１０チャンネル分の独立な出力
信号を送出するようになっている。

【０００５】このように構成された装置において、赤外
線だけがシリコンウインド２を透過して回転ミラー１に
達する。回転ミラーは前述したように平面鏡が垂直方向
に少しずつ異なる角度で設けられているので、各平面鏡
は被写体の垂直方向に少しずつずれた部分を横方向に走
査することになる。この回転ミラー１の１回転で垂直方
向の１０度の範囲を走査するようになっている。

【０００６】一方、赤外線検出器６は垂直方向に１０素
子並んでおり、その間隙は垂直方向の角度１．０ 度に
相当するようになっている。このため１面の平面鏡で１
０素子の赤外線検出器６が１．０ 度おきの熱像信号を
同時に受け、次の平面鏡で前の位置よりも０．１ 度ず
れた位置の熱像信号を同時に受けることになる。

【０００７】このようにして回転ミラー１の１回転で被
写体の垂直方向１０度を走査することになる。また、水
平方向に関しては回転ミラーの各平面鏡の水平視野角
（約１８度）を走査することになる。このようにして得
られた熱像信号は１０個の増幅器でそれぞれ増幅されて
出力される。８は温度テーブルであり、そこには黒体炉
で温度補正された例えば第１表のようなデータが記憶さ
れている。第１表の温度範囲のうち、例えば１４度から
２３度の温度範囲が必要な場合、スイッチ９によって記
号イで示す温度範囲を選択し、その範囲のデータが変換
テーブル１０に書き込まれる。

【０００８】

【表１】

【０００９】この書き込みは図３に示すように、横軸に
赤外線のエネルギ相当の電圧すなわち第１表の入力電圧
値を書き込み、縦軸にそのときの温度を書き込む。第１
表はアナログ信号で記載してあるが、書き込みは８ビッ
トのデジタル信号で行うので０〜２５５の値をとる。こ
のため、第１表の値から不足する部分は補間をしてデー
タを作成する。

【００１０】この場合、最低値をゼロ、最高値を２５５
に設定する。ところが、赤外線検出器の直線性はある範
囲しか保障されていない。このため、その直線性の範囲
を外れる場合はフィルタなどで入力信号を減衰させ、直
線性の範囲に入るようにしている。このようにして測定
した結果は測定対象の温度に対応した色付けをして表示
している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら増幅器は
複数あり、その特性は同一ではなく、またフイルタを設
けても測定範囲の設定幅如何によっては赤外線検出器が
飽和してしまう場合もある。このため、変換テーブルへ
の書き込みは増幅器毎に行わなければならない。ところ
が、各増幅器はオフセット量も異なり、飽和レベルも異
なるので、その都度演算を行いながら書き込みを行うに
は相応の時間がかかり、このため被写体の高速な温度変
化に追従できないという課題があった。

【００１２】また、設定範囲その他の測定条件を変えた
場合も変換テーブルのデータを書き直す必要があるが、
その測定条件と前の測定条件とで交互に比較表示しよう
としたとき、前の測定条件に戻すためには再度細かな設
定を行わねばならないので迅速な比較ができないばかり
でなく、変換テーブルへのデータ書込みを行わなければ
ならないので、書き込みのためのデータを収集する時間
が余分に必要になりリアルタイムな比較は行えなかっ
た。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るためこの発明は、各増幅器出力の最低レベルを同一電
位に補正する最低レベル補正手段を設けるとともにその
データおよび測定条件データを記憶する記憶手段を備え
たものである。

【００１４】

【作用】各増幅器毎に最低レベルの電位が揃っているの
で最低値の書き込みは１度行えば変更する必要がなく、
最大値だけを求めて書き込みを行えば良くなる。これに
よって演算時間が短くなるとともに、測定条件変更直前
の機器内部のデータを記憶しているので、そのデータが
読み出され直ちに変更前の状態が再現できる。

【００１５】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示すブロック図
であり、赤外線カメラで発生した熱像信号は図示しない
１０チャンネル分の増幅器を介してマルチプレクサ２０
に供給される。このマルチプレクサ２０はＣＰＵ３３の
制御によって１チャンネル分ずつ選択され順次加算器２
１に供給される。加算器２１、２３はＣＰＵ３３によっ
て制御されるバイアス設定器２５、２７によってバイア
ス電圧が供給され増幅器２２およびＡ／Ｄ変換器２４が
最適のレベルで動作するよう設定される。

【００１６】増幅器２２はＣＰＵ３３によって制御され
る利得設定器２６によって利得が制御され、入力信号の
レベルが大きい場合も、小さい場合もＡ／Ｄ変換器２４
に変換許容レベルの信号を供給するようになっている。
すなわち入力信号の大きいときは増幅器２２の利得が小
さくなるようにし、入力信号が小さいときは増幅器２２
の利得が大きくなるようにし、Ａ／Ｄ変換器２４にはど
のような場合もなるべく同じレベルの信号が供給される
ようになっている。Ａ／Ｄ変換器２４はＣＰＵ３３によ
って制御されるレベル設定器２８によって動作レベルが
決められるようになっている。

【００１７】Ａ／Ｄ変換器２４の出力信号は加算器３０
に供給されると共に各チャンネル毎にオフセットレジス
タ２９に記憶される。このデータはＣＰＵ３３で読み取
られ移動平均がとられ、その値がレベル設定器３１に供
給され、それが加算器３０に供給されて各チャンネルの
零レベル補正が行われる。このようにして零レベルの電
位が各チャンネル毎に揃えられた信号が信号変換テーブ
ル３２に供給され、入力信号に対応した出力信号が得ら
れるようになっている。

【００１８】変換テーブルへのデータの設定は前述した
が、ここでさらに詳しく説明する。この装置はマイナス
４０℃〜プラス９５０℃までの範囲の温度を測定できる
ようになっている。この測定はカメラで検出した赤外線
の熱像信号エネルギを変換テーブルで温度に変換して行
うようになっている。基本的にはその範囲の熱像信号が
入力されたとき対応する温度情報が出力されるように変
換テーブルを構成しておけば良い。ところが変換テーブ
ルを測定範囲の全範囲としてしまうと測定精度が悪くな
る。このため、測定範囲をいくつかの区域に分割し、変
換テーブルにはその分割された範囲のデータだけを扱う
ようにしている。前述の第１表はこの分割されたものの
一つである。そして、さらに精度良く測定するために、
前述したように補間をしている。

【００１９】変換テーブルで扱うデータは８ビットのデ
ジタルデータであり、そこで取り扱うデータの値は０か
ら２５５の範囲で変化する。このため、最低値に零を対
応させ、最大値に２５５を対応させる必要があり、例え
ば分割された範囲の一つがマイナス４０℃からプラス１
２７．５℃であるとすると、零をマイナス４０℃に対応
させ、２５５をプラス１２７．５℃に対応するように変
換テーブルに書き込む必要がある。

【００２０】ところがこの例では１０チャンネル分の入
力信号があり、それぞれのチャンネルは異なる増幅器で
増幅されているので、最低レベルと最高レベルは各チャ
ンネル毎に異なっている。このため、本来であれば各チ
ャンネル毎にその最低レベルと最高レベルを変換テーブ
ルの０〜２５５に対応するように演算して割り振り、そ
の演算結果を変換テーブルに書き込まねばならない。さ
らに、温度測定範囲が広いと入力信号のダイナミックレ
ンジが広いので、増幅器２２あるいはＡ／Ｄ変換器２４
の直線性が確保できなくなり、高いレベルでは飽和をし
てしまう。

【００２１】この場合、変換テーブルもそのようにデー
タの書き込みを行う必要がある。すなわち、本来であれ
ば図３に実線で示すようにデータの書き込みを行うこと
になるが、途中のレベルで飽和してしまうため、点線の
ようなデータの書き込みを行う必要がある。このような
演算をすべて書き込み時に行っていると、相応の演算時
間がかかり、処理が間に合わなくなる。このような不都
合を解決するため、増幅器の最低レベルを揃えている。

【００２２】このためには、図１で示したようにオフセ
ットレジスタ２９に各チャンネルのオフセットレベル、
即ち最低レベルを記憶させ、その移動平均値をＣＰＵ３
３で求め、レベル設定器３１を介してこの移動平均値を
加算器３０に供給する。このようにすると各チャンネル
の最低レベルが統一され、同一の値になる。したがって
最低レベルについてはチャンネル毎の演算が不要にな
り、演算時間が短縮される。

【００２３】以上は高速演算を行わせる手段であるが、
本願は以上の動作の他に、直ちに直前の測定状態に戻せ
る機能を有している。このことを実現するための手段が
図１に示す記憶回路３５である。この記憶回路には測定
条件を変える直前の各回路の動作条件を全て記憶してい
る。このため、スイッチ３６をオンにすると各回路のデ
ータは設定条件変更直前のデータに置き換えられ、表示
器には測定条件変更直前の測定状態が表示される。

【００２４】なお、当然のことであるが記憶回路３５に
は測定条件変更後のデータも記憶されており、このた
め、スイッチ３６のオンオフによって測定条件変更前、
変更後の測定状態が交互に表示される。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明は、各増幅
器出力の最低レベルを同一電位に補正する最低レベル補
正手段と、測定条件変更直前の各回路の動作状態を表す
データを記憶する記憶回路を設けたので、測定条件変更
後と変更直前の測定状態を交互に表示でき、比較測定が
容易に行えるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図

【図２】赤外線検出部の構成を示す図

【図３】変換テーブルの特性を示すグラフ

【符号の説明】

１ 回転ミラー ２ シリコンウインド ６ 赤外線検出素子 ７ 増幅器 ８ 温度テーブル １０，３２ 変換テーブル ２０ マルチテーブル ２４ Ａ／Ｄ変換器 ２９ オフセットレジスタ ３０ 加算器 ３１ レベル設定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 視野を光学的に走査することにより視野
   内各部からの赤外線を複数の赤外線検出器で検出しそれ
   ら赤外線検出器の出力信号を複数の増幅器で個別に増幅
   して熱画像を得る赤外線測定装置において、各増幅器出
   力の最低レベルを同一電位に補正する最低レベル補正手
   段と、このときの各回路の設定条件および測定条件デー
   タを記憶する記憶手段とを備えたことを特徴とする赤外
   線測定装置。