JPH09264794A - 赤外線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 赤外線放射温度測定用の赤外線撮像装置の赤
外線撮像光路に配設する感度調整用基準黒体の移動機構
や赤外線撮像光路外に配した基準黒体を赤外線検出器に
取り入れるミラー等を省略して、感度補正用の基準黒体
が赤外線光路内に挿入可能な赤外線撮像装置を得る。 【解決手段】 赤外フィルタ８の配設された赤外線フィ
ルタ切換機構１４に感度調整用の基準黒体３を配設し
て、赤外フィルタ８及び基準黒体３の赤外撮像光路中へ
の出し入れを赤外線フィルタ切換機構１４で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被写体より放射され
る赤外線を計測するための赤外線放射温度測定用の赤外
線撮像装置に係わり、特に撮像光路中に配設した感度調
整用基準黒体の駆動を簡単にした赤外線撮像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、被写体等から自然放射されて
いる赤外線を検知してその温度分布等を画像化する赤外
線放射温度測定用の赤外線撮像装置はサーモグラフィー
装置としてよく知られている。

【０００３】これら赤外線撮像装置は被写体から放射さ
れる赤外線を撮像用の光学系を介してインジューム，ア
ンチモン又はセレン化鉛（ＩｎＳｂ：ＰｂＳｅ）、或い
は水銀カドミウムテルル（ＨｇＣｄＴｅ）等で構成した
赤外線検出器に導かれ、該赤外線検出器では赤外線の強
さ（赤外線エネルギー）に応じた電気信号を発生する。
この信号をプリアンプを介して増幅し、例えばデジタル
系の信号処理回路に供給した後にサーモグラフィーデー
タとしたものを表示装置等で被写体の温度分布として画
像化して表示する様に成されている。

【０００４】この様な赤外線撮像装置に用いる赤外線光
学系の構成は従来は図４及び図５の如く構成されてい
た。先ず、図４について説明する。

【０００５】図４に於いて、被写体１の温度分布を測定
するための検出部は上記した赤外検出器１０の前段の赤
外線撮像光路に赤外検出器１０側から赤外線フィルタ
８，チョッパ６，赤外レンズ５，ミラー２等が配され、
図示しないが走査系のガルバノミラー等を介して被写体
１を上から下に更に左から右に水平に順次走査して行く
ことで、これら光路中に配した光学系を介して赤外検出
器１０で検出された赤外エネルギーの検出出力はプリア
ンプ１１を介して信号処理回路に供給されてサーモグラ
フィーデータと成される。

【０００６】赤外検出器１０と被写体１間に配された赤
外フィルタ８は撮像する被写体の物性、例えばガラス、
或いはプラスチック等の性質や温度に応じて切換えて使
用されるために、コンピュータ（以下ＣＰＵと記す）等
に接続されたフィルタ移動回路９及び移動機構によっ
て、被写体の温度レンジ或は撮像する被写体の違いによ
って複数の赤外フィルタの内の１つが選択されて撮像光
路中に配設される様に成されている。

【０００７】チョッパ６はスクリュー状回転盤或は回転
円盤に窓を設けたもので通常の温度測定時に基準黒体と
して使用されていてチョッパ駆動回路７によって駆動さ
れる。チョッパ６は窓部が赤外線撮像光路上に配された
開かれた状態では、被写体１の赤外線温度検出を行な
い。黒く塗られている円盤の遮蔽部が赤外線光路上に来
た時には赤外線撮像時のレベル基準黒体として使用され
る。赤外レンズ５は対物レンズとして機能する。赤外レ
ンズ５の前方に配設されているミラー２は赤外線光路中
に４５°傾斜して配され、このミラー２は検出部の視野
外（光路外）に配設された黒体基準３から基準黒体の撮
像赤外線を取り込む、この黒体基準３はレベル基準とし
てではなくゲイン補正を行う場合に用いられる。

【０００８】従って、赤外線による温度測定等の前にミ
ラー２をミラー移動機構によって赤外線撮像光路中に出
し入れするための光路移動回路４が必要となる。

【０００９】従って、黒体基準３は赤外線放射温度検出
時にはミラー２が光路外に引き上げられるので、このミ
ラー２やミラー移動機構及び光路移動回路４はゲイン補
正の校正時のみに用いることになる。

【００１０】図５に示すものは、従来の他の赤外線撮像
装置の構成を示すものであり、図４との対応部分には同
一符号を付して重複説明は省略する。

【００１１】図５の場合は赤外線レンズ５と被写体１間
の赤外線光路中に校正用のゲイン補正を行なうための基
準黒体３を直接挿入する様に成したものであり、基準黒
体３は黒体移動機構及び黒体移動回路４ａによって赤外
線撮像光路中に挿入されたり光路外に排出されたりする
様に成されているもので他の構成は図３と同一である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来構成で説明
した赤外線撮像装置の光学系の構成によるとゲイン補正
を行うための基準黒体３を赤外線撮像光路中に出し入れ
させるための黒体移動機構及び黒体移動回路４ａ並びに
ミラー２を赤外線撮像光路中に出し入れさせるための光
路移動機構や光路移動回路４を黒体温度のゲイン補正だ
けの為に狭い検出部近傍に配設しなければならない問題
があった。

【００１３】本発明は叙上の問題点を解消した赤外線撮
像装置を提供しようとするものであり、その課題とする
ところはミラー等の光路移動機構或は基準黒体３を赤外
線撮像光路から出し入れするための機構や駆動回路が省
略出来て感度変動の校正も簡単に行なえる赤外線撮像装
置を得るにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の赤外線撮像装置
はその原理的構成が図１に示されている様に、被写体１
より放射される赤外線を検出して、該赤外線に対応した
熱温度を計測する様に成した赤外線撮像装置に於いて、
入射赤外光を制限する赤外線フィルタ切換機構１４に赤
外線検出器１０の感度を調整するための基準黒体３を配
設し、赤外線フィルタ切換機構１４を駆動することで赤
外線撮像光路に感度調整用の基準黒体３を介在可能と成
したものである。

【００１５】本発明の赤外線撮像装置によれば、光路中
に配したミラー２を移動する機構及び光路移動回路４
や、感度調整用の基準黒体３を移動する機構及び黒体移
動回路４ａが不要となり、赤外線撮像装置の赤外線撮像
光路中に配設されている赤外フィルタ切換機構１４中に
感度調整用基準黒体３を配設する様に成したので赤外線
撮像光路のスペースも小さくすることが出来、且つ赤外
線検出器１０の感度変動補正機能も得られる赤外線撮像
装置が得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の赤外線撮像装置の
光学経路の原理的構成を図１によって説明する。尚、従
来の図４及び図５の構成との対応部分には同一符号を付
して重複説明を省略する。

【００１７】図１の光学系の構成に於いて、本例では被
写体１の赤外エネルギーを検出部の図示しない窓を介し
てガルバノミラー等の走査機構１３で面順次走査する。
走査機構１３はＣＰＵで制御される走査回路１２で走査
駆動される。

【００１８】被写体１を走査して得られた赤外線エネル
ギーは対物レンズとして機能する赤外レンズ５を介して
チョッパ６でチョッピングされる。このチョッピングは
ＣＰＵに接続されたチョッパ移動回路７で駆動される。
チョッパ６は前記した様に赤外エネルギーを遮断する遮
蔽部ではレベル基準の黒体と成されている。開口部では
被写体１からの赤外エネルギーを通過させて、赤外フィ
ルタ８を介して赤外線検出器１０によって赤外エネルギ
ーが検出される。

【００１９】被写体１から放射される赤外エネルギーを
検出する赤外検出器１０の感度変動は、温度の指示精度
に直接関係し、この感度変動の主な要因は赤外線検出器
材料の径率変化によるもので、その変化量、変化速度は
固体差が大きく予測することが困難であるために複数の
基準の赤外温度黒体を測定し、感度（ゲイン）を補正す
ることになる。この感度調整用の基準黒体３を本例では
図２及び図３に示す様に赤外線フィルタ切換機構１４に
共通に配設し、フィルタ移動回路９で移動或は回動され
る。

【００２０】これら赤外線フィルタ切換機構１４に取り
付けられる複数の赤外フィルタ８は被写体１の温度、性
質によって幾種類かの特性の異なるフィルタ８が選択さ
れ、温度レンジの変更又は被写体の変更に応じて切り換
えられる。赤外線撮像装置の機能に応じて赤外フィルタ
８の枚数は異なるが、図２及び図３は３枚の赤外フィル
タ８を設けた場合を示す。

【００２１】図２は赤外線フィルタ切換機構１４として
所定の赤外フィルタ８或は感度調整用基準黒体３を赤外
線撮像光路内に挿入或は赤外線撮像光路から排出するた
めにリニア機構を用いたもので赤外線撮像光路内に矢印
Ｄ−Ｄ′で示す様に直線的に出し入れされる。

【００２２】図２に示す赤外線フィルタ切換機構１４は
略板状の第１の水平部１５ａの一端から垂直に直交する
様に延設された垂直部１５ｂと、この垂直部１５ｂの一
端から水平に直交する様に延設された３つの種類の異な
る赤外フィルタ８が並設された第２の水平部１５ｃから
成る略Ｚ字状に形成された赤外フィルタ枠１５の第１の
水平部１５ａの一端には略楕円形の透孔を穿ち、楕円形
に巻回した空芯コイル１６を貼着し、該コイル１６を挟
んで磁石１７ａを配設し、コイル端子ｔ₁ 及びｔ₂ に所
定の制御電流をＣＰＵを介して供給し、サーボコントロ
ールすれば３つの赤外フィルタ８の任意の１つを赤外撮
像光路上に持ち来して停止させることが出来る。即ち、
第１の水平部１５ａでリニアモータ１７が構成可能とな
る。

【００２３】本例の赤外フィルタ切換機構１４には感度
調整用の基準黒体３を配設するための基準黒体枠１８を
第１の水平部１５ａの後部に接合させる。

【００２４】即ち、基準黒体枠１８は第１の水平部１５
ａの左端部寄りの背面から水平部に直交して後方に延設
された一端に旗状部１８ｂを形成した板材から成る腕１
８ａを左方向に直交する様に折り曲げ、この腕１８ａの
旗状部１８ｂに基準黒体３を貼着或は嵌め込む様に成さ
れている。

【００２５】上述の３つの赤外フィルタ８が並設された
第２の水平部１５ｃと基準黒体３が配設された旗状部１
８ｂとは図１の平面図に示す様にチョッパ６を両側から
挟着する様に且つ第２の水平部１５ｃの１つの赤外フィ
ルタ８が赤外撮像光路内にある時には基準黒体３を保持
する少なくとも旗状部１８ｂは赤外撮像光路外に配設さ
れて段違いになる様に構成されている。

【００２６】上述の構成で基準黒体としてのレベル調整
には閉じた時のチョッパ６が用いられる。感度調整の時
はリニアモータ１７を制御して基準黒体３を赤外撮像光
路の中心位置に挿入する様に位置サーボし、上述の基準
黒体３を測定した値から赤外検出器１０の感度の変動を
算出して補正値とする様にする。

【００２７】上述のリニア形の基準黒体３の付加した赤
外線フィルタ切換機構１４ではリニアモータ１７を構成
させた場合を説明したが、第１の水平部１５ａの一側端
にラックを形成し、モータ軸に嵌着したピニオンをラッ
クと噛合せて赤外線フィルタ切換機構１４を矢印Ｄ−
Ｄ′方向に摺動させ、所定位置に停止させて、赤外フィ
ルタ８の任意の１つ或は感度調整用の基準黒体８を赤外
光路に挿入する様にしてもよい。

【００２８】図３に示す構成は回転型のフィルタ移動機
構の例を示すものであり、ＣＰＵを介してフィルタ移動
回路９によって駆動されるモータ２３のモータ軸２４に
は略扇形状の赤外線フィルタ支持片２２及び基準黒体支
持片２０が互にモータ軸２４の長手方向にずれ、且つ互
に前方からみて重なり合わない様にモータ軸２４にセッ
トスクリュー２５等を介して螺着されている。

【００２９】基準黒体支持片２０と赤外フィルタ支持片
２２に軸受２６がこれら支持片２０及び２２回転中心位
置に固着されて、軸受２６にモータ軸２４が挿通されて
いる。

【００３０】この回転型のフィルタ赤外線切換機構１４
も、赤外フィルタ支持片２２の任意の１つの赤外フィル
タ８が赤外撮像光路中に配されているときには基準黒体
支持片２０は赤外撮像光路中から外れた位置にあり、基
準黒体支持片２０の基準黒体３が赤外撮像光路中にある
ときは赤外フィルタ支持片２０は赤外撮像光路外にある
様に互い違いに配置する角度を選択する。

【００３１】モータ２３はＣＰＵに接続されたフィルタ
移動回路９でサーボ制御されて、適宜の赤外フィルタ８
の１つ或は感度調整用の基準黒体３を赤外撮像光路の中
心位置に持ち来して停止させる様に成されている。

【００３２】本発明の赤外線撮像装置は上述の様に構成
されているので従来の様に感度調整用の基準黒体３の赤
外エネルギーを取り入れるためのミラー２を移動させる
ミラー移動機構や光路移動回路４並びにミラー２をなく
すことが出来る。或は従来の黒体移動機構や黒体移動回
路４ａを省略可能となり、これら機構及び回路を従来か
らある赤外フィルタ８を移動させるフィルタ移動機構及
びフィルタ移動回路９で兼用出来て、感度調整用の基準
黒体３が赤外フィルタ切換機構１４に簡単に搭載出来
て、赤外検出器１０の感度変動の補正が正しく行なえる
赤外線撮像装置が得られる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の赤外線撮像装置によれば下記の
効果が得られる。 （１）光路変更のためのミラー及び機構部が除ける。 （２）黒体移動（挿入）機構が除ける。 （３）感度調整用の基準黒体の搭載が容易に行え検出器
感度変動の補正機能が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の赤外線撮像装置の光路説明図である。

【図２】本発明の赤外線撮像装置に用いるフィルタ移動
機構の斜視図である。

【図３】本発明の赤外線撮像装置に用いる他のフィルタ
移動機構の斜視図である。

【図４】従来の赤外線撮像装置の光路説明図である。

【図５】従来の他の赤外線撮像装置の光路説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 被写体 ３ 基準黒体 ８ 赤外フィルタ ９ フィルタ移動回路 １４ 赤外線フィルタ切換機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体より放射される赤外線を検出し
   て、該赤外線に対応した熱温度を計測する様に成した赤
   外線撮像装置に於いて、 上記入射赤外光を制限する赤外線フィルタ切換機構に赤
   外線検出器の感度を調整するための基準黒体を配設し、
   該赤外線フィルタ機構を駆動することで赤外線撮像光路
   に該感度調整用基準黒体を介在可能と成したことを特徴
   とする赤外線撮像装置。
2. 【請求項２】 前記赤外線撮像光路に挿入する前記赤外
   線フィルタ切換機構付の基準黒体をリニア駆動手段を介
   して移動させる様に成したことを特徴とする請求項１記
   載の赤外線撮像装置。
3. 【請求項３】 前記赤外線光路に挿入する前記赤外線フ
   ィルタ切換機構付の基準黒体を回転駆動手段を介して回
   動させる様に成したことを特徴とする請求項１記載の赤
   外線撮像装置。