JPH0694533A - 熱画像検出装置 - Google Patents

熱画像検出装置

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Publication number
JPH0694533A
JPH0694533A JP4247465A JP24746592A JPH0694533A JP H0694533 A JPH0694533 A JP H0694533A JP 4247465 A JP4247465 A JP 4247465A JP 24746592 A JP24746592 A JP 24746592A JP H0694533 A JPH0694533 A JP H0694533A
Authority
JP
Japan
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element group
pyroelectric
temperature
detection
infrared
Prior art date
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Pending
Application number
JP4247465A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigekazu Takada
重和 高田
Isamu Okuda
勇 奥田
Yasuto Mukai
靖人 向井
Morihiro Nakayama
森博 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP4247465A priority Critical patent/JPH0694533A/ja
Publication of JPH0694533A publication Critical patent/JPH0694533A/ja
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、非接触で2次元熱画像を検出する
もので、焦電形薄膜熱検出素子群から構成される赤外線
センサ1を用いた小型で簡単な構成・構造のシステムを
提供することを目的とする。 【構成】 赤外線センサ1や赤外透過レンズ2、および
チョッパ3等の可動部分の前方に赤外透過形の保護カバ
ー6を配置することで、システムの信頼性や安全性が向
上する。またカバー温度検出部7および基準温度検出部
4での検出温度により保護カバーの影響を補正し、精度
よく温度が測定できる。

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
およ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
ては量子形赤外線センサによるものと熱形赤外線センサ
があった。量子形赤外線センサは感度が高く、応答は速
いが冷却が必要であり、民生用には不向きである。一
方、熱形赤外線センサは比較的感度は低く、応答速度も
低いが冷却が不要のため民生市場では実用化されてい
る。
【0003】熱形赤外線センサの中では焦電効果を利用
した焦電形赤外線センサがよく使われている。焦電形赤
外線センサは微分形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。例えば、この焦
電形赤外線センサの前を人体が横切ったとき、焦電形赤
外線センサには人体の放射温度が出現、消滅、出現、消
滅、…という時間入力として入力される。従って、焦電
形赤外線センサにはこの時間変化に同期して出力され
る。また、セラミックの焦電形赤外線センサとチョッパ
を用いたポイント温度センサもあるがこれも感度が低
く、しかも応答速度が非常に遅いため、1〜2秒の間に
数十個の温度データを検出することができなかった。
【0004】さらに、2次元熱画像を得る手段として
は、焦電形赤外線センサを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】焦電形赤外線センサを
2次元に配置するとシステムが複雑になってしまう。
【0006】また、直線上に配置された焦電形熱検出素
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
ざるをえないし、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】また、焦電形赤外線センサおよび赤外透過
形レンズ等を直接外部にさらした場合、塵等の付着によ
る信頼性の劣化、可動部分が表にでていることによる安
全性の問題および外観上の問題があった。
【0008】また、前記焦電形赤外線センサおよび赤外
透過形レンズ等の前方に赤外透過形の保護カバーを付け
た場合、赤外透過形カバーにより対象物より放射された
赤外線は一部吸収され、一部は赤外透過形カバーの温度
による赤外線が焦電形赤外線センサに入射することにな
り、検出された熱画像は実際とはずれた熱画像が得られ
てしまう。
【0009】本発明は、焦電形熱検出素子群から構成さ
れる赤外線センサを用いた小型で比較的簡単な構成・構
造のシステムで、より精度・信頼性の高い熱画像検出装
置を提供するものである。
【0010】
【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、直線軸上に配置された焦電形熱検出素子
群、前記焦電形熱検出素子群と一体となった赤外透過レ
ンズ、前記赤外透過レンズを介し前記焦電形熱検出素子
群へ入射する赤外線の通路を開閉するチョッパ、前記チ
ョッパの温度を検出する基準温度検出手段とにより構成
された可動部と、前記可動部を前記直線軸に平行あるい
は一定の角度だけ傾斜させた回転軸を有し、前記回転軸
を中心として前記焦電形薄膜熱検出素子群を回転させる
回転手段と、前記可動部の前方に配置された赤外線透過
形の保護カバーと、前記チョッパおよび回転手段を駆動
制御し、かつ前記焦電形熱検出素子群の出力信号および
前記基準温度検出手段よりの検出信号を入力し、2次元
の熱画像信号に演算処理する演算制御部を持ち、2次元
の熱画像信号を得るものである。
【0011】また本発明は、前記保護カバーによる前記
焦電形熱検出素子群へ入射する赤外線の寄与率を用いて
演算補正を行なう補正手段を前記演算制御部に具備した
構成のものである。
【0012】また本発明は、前記可動部の前方に配置さ
れた赤外線透過形の保護カバーに前記保護カバーの温度
を検出するカバー温度検出部を備え、前記焦電形熱検出
素子群の出力信号および前記2つの温度検出手段よりの
検出信号を入力し、2次元の熱画像信号に演算処理する
演算制御部を持ち、2次元の熱画像信号を得るものであ
る。
【0013】また本発明は、前記カバー温度検出部とし
てサーミスタを用いて構成されたものである。
【0014】また本発明は、前記基準温度検出手段もサ
ーミスタとし、その抵抗値、B定数が前記カバー温度検
出部とほぼ同一のものを用いて構成されたものである。
【0015】また本発明は、前記焦電形熱検出素子群へ
入射する赤外線の前記保護カバーによる寄与率、前記基
準温度検出手段より得られた基準温度および前記保護カ
バー温度検出手段より得られた保護カバー温度を用いて
演算補正を行なう補正手段を前記演算制御部に具備した
構成のものである。
【0016】
【作用】本発明は、直線軸上に配置された焦電形熱検出
素子群と光学系を一体とした可動部を回転させることに
より、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。また、前記可動部の前方に保護
カバーを設けることにより、光学系および焦電形熱検出
素子群が直接外部にさらされることがなくなり、光学系
および焦電形熱検出素子群に塵、埃の付着することがな
くなり信頼性の向上となる。また、可動部が外部にさら
されない事により安全性、外観と共に向上する。また保
護カバー温度検出部によって保護カバーの温度を検出
し、演算補正を行うことでより精度の高い熱画像が検出
される。
【0017】
【実施例】本発明の実施例における2次元熱画像検出装
置について図1から図4までを用いて説明する。
【0018】図1において、1は焦電形熱検出素子群で
構成された赤外線センサであり、例えば図2中1a〜1
eに示すように直線軸上に5個の焦電形薄膜熱検出素子
が並べられ、垂直方向に視野角を5分割するように受け
持っている。2はこの各焦電形薄膜熱検出素子に熱画像
を結ぶように配置された赤外透過レンズであり、光軸が
複数の焦電形薄膜熱検出素子群の中心を通るように赤外
透過レンズ2と赤外線センサ1は一体となる構造をと
る。3は光および赤外線を透過しないシャッタを用いた
チョッパであり、4はこのチョッパ3の温度を検出する
基準温度検出部である。5は水平駆動部であり、前記1
〜4の構成要素と一体になっている。6は前記1〜5の
構成要素を覆うように配置された赤外線透過形の保護カ
バーである。この保護カバー6は外観を損なわないよう
に、赤外線は透過しても可視光は殆ど透過しない材料を
用いている。実施例ではポリエチレンを用い、また顔料
を少し混入させて保護カバー内部の可動部が外から目に
触れないようにしている。また、保護カバーによる入射
する赤外光の屈折が起きないよう保護カバーの形状は球
面状にしている。7は前記6の保護カバーの温度を検出
するカバー温度検出部である。8はチョップ3の開閉動
作に伴い赤外線センサ1から出力される微少電圧を帯域
増幅する帯域増幅部であり、各焦電形薄膜熱検出素子に
対応して備えられている。9はこの帯域増幅部8によっ
て帯域増幅された赤外線センサ1からの出力および基準
温度検出部4及びカバー温度検出部7からの検出信号を
入力し、2次元の熱画像信号に演算処理する演算制御部
である。
【0019】図2に示したような縦方向一列に並べられ
た各焦電形薄膜熱検出素子から2次元の熱画像を得る仕
組みを図3を用いて説明する。図3(a)は検出する熱
画像の立体視野角を表し、図3(b)は検出熱画像を示
す。焦電形熱検出素子群からなる赤外線センサ1は水平
方向には視野角を狭く設定しており、水平駆動部5の回
転によって水平方向の視野角を順次移動させる。また水
平方向への回転に同期して赤外線センサ1が順次垂直方
向の温度を計測するよう、チョッパ3におけるシャッタ
の開閉を連続的に繰り返すことにより、図3(b)に示
す2次元熱画像が得られる。
【0020】図1において基準温度検出部4とカバー温
度検出部7には共に温度検出手段としてサーミスタを用
い、その抵抗値・B定数が同一のものを用いることによ
り、演算制御部での取り込み、温度変換を簡易化してい
る。
【0021】演算制御部9において温度データを得るま
でのプロセスを図4のフローチャートを用いて説明す
る。ステップ401では帯域増幅部8で帯域増幅された
焦電形薄膜熱検出素子群の出力信号V、基準温度検出手
段4で得られた検出値Vcおよびカバー温度検出手段7
で得られた検出値VpのA/D変換を行う。次にステッ
プ402において焦電形薄膜熱検出素子群の出力信号V
とシグナルグランドとの差より基本となる差温データD
T1を算出する。
【0022】ここで図1の熱画像検出装置によって被写
体の温度を検出した時、保護カバー6の温度が影響す
る。仮にこの保護カバー6の赤外透過率をNとすると、
被写体より赤外線センサに到達する赤外線の量はNのみ
であり、残り(1−N)分は保護カバー6の温度が検出
されることになる。またここで、 Tp:保護カバー温度 Tc:基準温度 Ta:被写体温度 DT′:保護力×(Tp−Tc) ‥(1) よって真の差温DT(=Ta−Tc)は上式を変形する
ことにより、以下の式によって得られる。 DT=(Ta−Tc)=DT′/N−(Tp−Tc)×(1−N)/N‥(2) 従って、帯域増幅部の利得を保護カバーの透過率を補償
するように(1/N)倍とすれば、(DT′/N)は赤
外線センサからのAD入力信号となり、真の差温DTは
上式により容易に求められる。ステップ403ではステ
ップ402で求めた差温データDT1および保護カバー
温度Tp、基準温度Tcにより(2)式を用いて真の差
温DTを算出する。次にステップ404で基準温度Tc
に加算することにより被写体温度を得る。
【0023】
【発明の効果】本発明は上記説明から明らかなように、
1次元に配置された焦電形薄膜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、小型かつ簡単な構成
で熱画像が検出できる。
【0024】また赤外線センサや光学系等を含む可動部
分を保護カバーで覆うことにより塵等の付着による信頼
性の劣化を防ぎ、また安全性および外観の向上が得られ
る。
【0025】さらに保護カバー温度検出部が保護カバー
の温度を検出し、保護カバーの放射赤外線の影響の演算
補正を行なうことにより、より精度の高い熱画像を得る
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のブロック構成図
【図2】同実施例における赤外線センサの構成図
【図3】同熱画像を得る仕組みの説明図
【図4】同実施例における演算制御部の動作を説明する
フローチャート
【符号の説明】
1 赤外線センサ 2 赤外透過レンズ 3 チョッパ 4 基準温度検出部 5 水平駆動部 6 保護カバー 7 カバー温度検出部 8 帯域増幅部 9 演算制御部
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 5/33 (72)発明者 中山 森博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直線軸上に配置された焦電形熱検出素子
    群、前記焦電形熱検出素子群と一体となった赤外透過レ
    ンズ、前記赤外透過レンズを介し前記焦電形熱検出素子
    群へ入射する赤外線の通路を開閉するチョッパにより構
    成された可動部と、前記チョッパの温度を検出する基準
    温度検出部と、前記可動部を前記直線軸に平行あるいは
    一定の角度だけ傾斜させた回転軸を有し、前記回転軸を
    中心として前記焦電形熱検出素子群を回転させる回転手
    段と、前記可動部の前方に配置された赤外線透過形の保
    護カバーと、前記チョッパおよび回転手段を駆動制御
    し、かつ前記焦電形熱検出素子群の出力信号および前記
    基準温度検出手段よりの検出信号を入力し、2次元の熱
    画像信号に演算処理する演算制御部とにより構成された
    熱画像検出装置。
  2. 【請求項2】前記保護カバーによる前記焦電形熱検出素
    子群へ入射する赤外線の寄与率を用いて演算補正を行な
    う補正手段を前記演算制御部に具備してなる請求項1記
    載の熱画像検出装置。
  3. 【請求項3】直線軸上に配置された焦電形熱検出素子
    群、前記焦電形熱検出素子群と一体となった赤外透過レ
    ンズ、前記赤外透過レンズを介し前記焦電形熱検出素子
    群へ入射する赤外線の通路を開閉するチョッパにより構
    成された可動部と、前記チョッパの温度を検出する基準
    温度検出部と、前記可動部を前記直線軸に平行あるいは
    一定の角度だけ傾斜させた回転軸を有し、前記回転軸を
    中心として前記焦電形熱検出素子群を回転させる回転手
    段と、前記可動部の前方に配置された赤外線透過形の保
    護カバーと、前記保護カバーの温度を検出するカバー温
    度検出部と、前記チョッパおよび回転手段を駆動制御
    し、かつ前記焦電形熱検出素子群の出力信号および前記
    2つの温度検出手段よりの検出信号を入力し、2次元の
    熱画像信号に演算処理する演算制御部とにより構成され
    た熱画像検出装置。
  4. 【請求項4】カバー温度検出部としてサーミスタを用い
    た請求項3記載の熱画像検出装置。
  5. 【請求項5】前記基準温度検出手段もサーミスタとし、
    その抵抗値、B定数が前記カバー温度検出部とほぼ同一
    のものを用いた請求項4記載の熱画像検出装置。
  6. 【請求項6】前記焦電形熱検出素子群へ入射する赤外線
    の前記保護カバーによる寄与率、前記基準温度検出手段
    より得られた基準温度および前記保護カバー温度検出手
    段より得られた保護カバー温度を用いて演算補正を行な
    う補正手段を前記演算制御部に具備してなる請求項3記
    載の熱画像検出装置。
JP4247465A 1992-09-17 1992-09-17 熱画像検出装置 Pending JPH0694533A (ja)

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JPH0694533A true JPH0694533A (ja) 1994-04-05

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12453478B2 (en) 2019-09-20 2025-10-28 Casio Computer Co., Ltd. Cover structure, detection device, and method for manufacturing detection device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57124981A (en) * 1981-01-27 1982-08-04 Mitsubishi Electric Corp Monitor for infrared ray
JPH042929A (ja) * 1990-04-19 1992-01-07 Minolta Camera Co Ltd 赤外線検出装置
JPH04175623A (ja) * 1990-11-08 1992-06-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱画像検出装置

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