JPH11118610A - 赤外線撮像走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つの赤外線撮像走査装置で飛越走査及び順
次走査が簡単に行え、被測定物体の高速移動及び測定温
度の急激な変動においてもライン抜けがない画像が直ち
に得られる様にする。 【解決手段】 予め垂直走査信号に対応する垂直走査鏡
位置データを記憶手段２９に格納して置き飛越走査及び
順次走査の切替えに応じて垂直走査駆動回路２５に供給
して垂直走査鏡３を２走査モードで駆動可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は赤外線撮像走査装置
の走査モードを簡単に切替えられる様にし、１台の赤外
線撮像走査装置で、順次走査及び飛越走査を行なって、
被測定物体の移動或いは急激な温度変化に対応可能な赤
外線撮像走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から温度に依存して、被測定物体か
ら放射されて来る赤外線を検出して、被測定物体の赤外
線の温度分布をＣＲＴ等の表示手段に表示させるように
成した赤外線撮像走査装置は図６に示されている様に構
成されている。

【０００３】図６で、１７は被測定物体であり、１８
は、この被測定物体のうち、例えば、Ｘ軸及びＹ軸方向
に所定の範囲を有する被測定領域、１９は後述する垂直
方向走査鏡３及び水平方向走査鏡２等のスキャナーが走
査する走査線方向を示す仮想的な走査線及びその水平走
査方向（以下Ｈと記す）及び垂直走査方向（以下Ｖと記
す）を示す。

【０００４】被測定物体１７から放射されている、赤外
線２０は赤外線撮像走査装置の筐体１の前面に設けたウ
インド１ａを介して、ガルバノミラー等の垂直方向走査
鏡３及び水平方向走査鏡２に入射される。

【０００５】これら、垂直及び水平方向走査鏡３及び２
は図示しないが垂直走査駆動回路及び水平走査駆動回路
によって所定角度範囲に回動可能に設定されている。

【０００６】垂直方向走査鏡３及び水平方向走査鏡２を
介して入射された赤外線２０は赤外線レンズ４にて赤外
線２０を透過集光させる。又、赤外線レンズ４から出射
した赤外線２０は赤外線エネルギーを電気信号に変換す
る多素子検出素子７上に焦点を結ぶ様に成され、更に赤
外線レンズ４と多素子検出器７との間に設けた赤外線２
０を断続信号に変換する光チョッパ５によってチョッピ
ングされる様に成されている。

【０００７】多素子型検出器７に用いる多素子検出素子
７ａは液体窒素やアルゴン等の冷却剤或いは冷却素子で
冷却されたＨｇ，Ｃｄ，Ｔｅ或は一定の温度に制御され
た熱センサ等で構成され、Ａ部拡大図に示す様に、例え
ば垂直方向（Ｙ軸方向）に８素子が並べられ、１ライン
の水平方向走査によって、８素子の赤外線の多素子検出
素子７ａから同時に赤外線温度分布画像信号が得られる
様に成されている。

【０００８】この赤外線温度分布画素信号はプリアンプ
８、信号処理部２１を介してＣＲＴ等の表示装置２２の
画面上に被測定物体１の画像が色分けされた温度分布パ
ターンとして表示される。

【０００９】１６は同期信号送出端子であり、図示しな
い同期信号発生回路からの同期信号はチョッパ５の駆動
や、垂直方向走査鏡３及び水平方向走査鏡２を駆動する
垂直走査駆動回路及び水平走査駆動回路（図１の２５及
び２６参照）の同期信号として利用される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来構成で説明
した赤外線撮像走査装置では、走査モードとして、主に
飛越走査が用いられている。この飛越走査については、
後述するが、２フィールド（奇数ラインと偶数ライン）
又は、２以上のフィールドのデータ取得で１フレーム、
即ち、一画像を構成する様に成されているため、高速で
移動する被測定物体１７や温度測定時の被測定物体が急
激に温度変化を生じた場合等には１画像を構成する偶数
ラインと奇数ラインで時間差があり、特に、例えば、１
１フレーム／秒と低速で機械的に走査される垂直方向走
査鏡３では画像上にライン抜けによる斑点状のパターン
等を生ずる問題があった。

【００１１】又、上述の飛越走査モード以外に順次走査
モードで水平及び垂直方向走査鏡２及び３を駆動する様
に成した赤外線撮像走査装置も知られている。この様な
順次走査による走査モードでは画像の走査線数が少なく
分解能が悪くなる問題がある。

【００１２】本発明は叙上の問題点を解消した赤外線撮
像走査装置を提供しようとするものであり、発明が解決
しようとする課題は、極めて、簡単な構成で飛越走査及
び順次走査が切替え可能で、測定時の被測定物体の急激
な温度変化、或いは移動変化等にも直ちに対応可能で、
ライン抜けの生じない赤外線撮像走査装置を提供しよう
とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の赤外線撮像走査
装置はその例が、図１に示されている様に温度に依存し
て放射される被測定物体１７からの赤外線２０を検出し
て、被測定物体１７からの温度を測定する赤外線撮像走
査装置４０において、被測定物体１７の所定の範囲から
の赤外線２０を検出し、その温度に対応した電気信号を
得るために垂直方向に配設された多素子検出手段７と、
被測定物体１７の水平方向に対する温度を得るために水
平方向に走査を行なう走査系を駆動する水平走査駆動手
段２６と、被測定物体１７の垂直方向に対する温度を得
るために垂直方向に走査を行なう走査系を駆動する垂直
走査駆動手段２５と、水平走査駆動手段２６から出力さ
れる水平走査方向への基準タイミング信号に基づいて、
垂直走査方向への垂直走査信号を発生する走査信号発生
手段３９と、この走査信号発生手段３９内に設けられ、
飛越走査及び順次走査時の垂直走査信号データが予め格
納された記憶手段２９と、走査信号発生手段３９を制御
する制御手段２７，３２と、垂直走査駆動手段２５に供
給する垂直走査信号の帰線消去期間のタイミング位置を
変更して飛越走査及び順次走査とを切替える走査切替操
作手段３５とを具備し、走査切替操作手段３５の切替操
作によって、走査信号発生手段３９内の記憶手段２９に
格納したいづれか一方の走査モードデータを制御手段２
７，３２により垂直走査駆動手段２５に供給する様に成
したものである。

【００１４】本発明の赤外線撮像走査装置によれば、走
査切替操作部３５の切替操作指示のみで迅速に走査モー
ド切替が成されるため被測定物体１７の突発的な変化に
対応して正確な温度分布画像を得ることが出来る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の赤外線撮像走査装
置の一実施例を図１乃至図５の図面によって詳記する。

【００１６】図１は本発明の赤外線撮像走査装置の一実
施例の系統図、図２は本発明に用いる多素子検出器の順
次走査及び飛越走査の説明図、図３は本発明に用いる多
素子検出器の順次走査及び飛越走査時の検出器の配列説
明図、図４は本発明に用いる順次走査及び飛越走査時の
走査信号波形図、図５は本発明に用いる水平及び垂直走
査信号の波形図である。

【００１７】図１の本例の系統図に於いて、図６との対
応部分には同一符号を付して説明する。本例の赤外線撮
像走査装置４０では被測定物体１７から放射する赤外線
２０を図６と同様に筐体１のウインド１ａを介して、垂
直方向走査鏡３に入射させる。

【００１８】垂直方向走査鏡３で反射された赤外線２０
は水平方向走査鏡２で再び反射され、図６で説明した赤
外線レンズ４、光チョッパ５を介して、例えば８個の多
素子検出素子７ａをＹ軸方向、即ち、画像のＶ方向に配
列した多素子型検出器７に入射させる。

【００１９】多素子型検出器７は赤外線２０を温度に対
応した電気信号に変換し、マルチプレクサ２３、図６の
プリアンプ８を含む信号処理部２１、アナログ−デジタ
ル変換器（以下ＡＤＣと記す）２４等で標本化、符号化
が行なわれ、デジタルデータに変換される、ＡＤＣ２４
からのデジタルデータは記憶手段３０に供給され、更
に、ＣＲＴ等の表示手段２２に供給されて、温度分布画
像をカラー表示する様に成されている。

【００２０】又、垂直方向走査鏡３及び水平方向走査鏡
２は夫々垂直走査駆動回路２５及び水平走査駆動回路２
６によって駆動され、被測定物体１７の図６で示した被
測定領域１８内での赤外線２０を取得するために、Ｈ及
びＶ方向に回動される。

【００２１】水平走査駆動回路２６及び垂直走査駆動回
路２５では例えば、夫々水平走査周波数ｆ_H ＝３９６Ｈ
Ｚ、垂直走査周波数ｆ_V ＝１１ＨＺ（又は２２ＨＺ）で
駆動される。

【００２２】垂直走査駆動回路２５はガルバノメータ等
で構成され、水平走査駆動回路２６は励振器上に片持支
持された共振スプリング先端に水平走査鏡２を固定した
共振型のアクチュエータ等で構成され、マイクロコンピ
ュータ（以下ＣＰＵと記す）２７から水平走査駆動回路
２６の励振器に供給する水平走査基準信号に基づいて水
平走査周波数ｆ_H を発振する。

【００２３】走査信号発生回路３９は、上述のＣＰＵ２
７と、アドレス制御回路２８、垂直走査信号用のＲＯＭ
２９、タイミング信号用発生回路３３で構成されてい
る。

【００２４】即ち、ＣＰＵ２７は走査切替操作部３５か
らの走査モード切替信号が与えられる記憶手段制御回路
（ＣＰＵを含む）との間で、送受信ライン３４を介して
データの送受信が行われている。

【００２５】記憶手段制御回路３２は画像表示用の記憶
手段３０との間にバスを介して、制御データを供給し
て、飛越走査及び順次走査時の切替タイミング制御が行
なわれる。

【００２６】記憶手段３０への順次走査及び飛越走査時
の温度情報データの保存は、順次走査及び飛越走査に対
して記憶手段３０へ保存するアドレスが変わるため、タ
イミング信号発生回路３３のタイミングによって、２つ
の走査モードに対応した保存を行なう様に成し、保存さ
れた温度データは表示手段２２のＣＲＴ等に表示出来る
ように成される。

【００２７】走査信号発生手段３９内のＣＰＵ２７はア
ドレス制御回路２８へ走査モードに応じた信号を与え
る。アドレス制御回路２８には水平走査駆動回路２６か
ら基準タイミング信号Ｂ_TSが供給される。この基準タイ
ミング信号Ｂ_TSは走査モード切替え時の切替えタイミン
グ信号となるものである。

【００２８】アドレス制御回路２８と垂直走査信号用Ｒ
ＯＭ２９間及びアドレス制御回路２８とタイミング信号
発生回路３３間はアドレスバス等を介して接続され、垂
直走査信号用ＲＯＭ２９にはＣＰＵ２７からＲＯＭアド
レス信号がライン３８を介して与えられている。

【００２９】アドレス制御回路２８内にはＰＬＬ等を含
み、基準タイミング信号Ｂ_TSを、例えば８１９２分割し
て作られた制御用クロックによりアドレスを発生させ
る。これらアドレスは垂直走査信号用ＲＯＭ２９及びタ
イミング信号発生回路３３に供給され、更にライン４１
を介して記憶手段制御回路３２にはＰＬＬからの制御ク
ロックが供給されている。

【００３０】垂直走査信号用ＲＯＭ２９及びタイミング
信号発生回路３３と夫々の記憶手段制御回路３２間には
ライン４２を介してサンプリング信号が与えられて、垂
直走査信号用ＲＯＭ２９からの出力は、垂直鏡位置デー
タＶ_SPとして、デジタル−アナログ変換器（以下ＤＡＣ
と記す）３１に供給され、アナログ信号に変換されて、
垂直走査信号Ｖ_S として垂直走査駆動回路２５に供給さ
れる様に成されている。

【００３１】垂直走査信号用ＲＯＭ２９等の不揮発性の
記憶手段にはＤＡＣ３１を介した時、図４Ａ及び図４Ｂ
に示す様な順次走査（ノーインタレーススキャン）及び
飛越走査（インタレーススキャン）時の波形データが格
納されている。尚、この時の垂直走査周波数ｆ_V は制御
クロックと垂直走査信号用ＲＯＭ２９等の記憶データの
１サイクルに応じた周期と成される。

【００３２】タイミング信号発生回路３３には飛越走査
及び順次走査切替え時のタイミング信号が記憶され、マ
ルチプレクサ２３を検出器切替信号Ｄ_SSによって制御し
て多素子型検出器７からの並列信号を直列信号に変換す
る。

【００３３】本発明の赤外線撮像走査装置４０は、水平
走査駆動回路２６で駆動される水平走査鏡２の基準タイ
ミング信号Ｂ_TSを基準として、基準クロックを作成し、
垂直走査信号用ＲＯＭ２９に格納された順次走査及び飛
越走査時の垂直走査周波数の垂直鏡位置データＶ_SPを切
替えて読み出し、垂直走査駆動回路２５に供給し、垂直
方向走査鏡３をＶ方向に回動させる様に成されている。

【００３４】上述の構成に於ける、本発明の赤外線撮像
走査装置４０の動作を図２乃至図５の図面を用いて説明
する。

【００３５】図２Ａ及び図２Ｂの説明図に於いて、図２
Ａは８素子の赤外線検出素子から成る多素子検出器７の
順次走査手順を示す説明図、図２Ｂは同様の飛越走査手
順を示す説明図である。

【００３６】即ち、順次走査のモードは図２Ａに示す様
に、多素子検出器７の８素子を１水平走査期間の１ライ
ンに同時にＸ軸のＨ方向に走査し、１フレーム分をＹ軸
のＶ方向に順次垂直走査して行くものである。従って、
この順次走査モードは例えば、１フレームのライン数は
１１２本であるが、走査時には偶数ラインのみを取得
し、奇数ラインは同時に埋めて１フレーム分の１画像を
形成するため１フレームは２２４ラインとなる。

【００３７】又、垂直走査信号は図４Ａに示す様に１フ
レームで１サイクルを構成する様に成され、例えば１サ
イクルでの垂直走査期間Ｔ₁ は水平走査信号の１ライン
期間をＨ₁ とすれば１４Ｈ₁ となり、垂直帰線消去期間
Ｔ₂ は４Ｈ₁ となり、垂直走査信号の１フレーム（１サ
イクル）は１８Ｈ₁ となる。

【００３８】このため順次走査では図２Ａ及び図５Ａの
様に偶数フィールドＦ₀ と奇数フィルードＦ₁ とが同時
に書き込まれるため、１画像構成時間は高速動作を実現
することができるようになる。

【００３９】即ち、上記のサイクル構成時間１８Ｈ₁ を
用いた場合、水平走査周波数ｆ_H ＝３９６ＨＺで２２フ
レーム／秒での１フレーム（１画像分）構成時間は０．
０４５１秒となる。

【００４０】一方、飛越走査は図２Ｂに示す様に、多素
子検出器７の８素子を１水平垂直期間の１ライン同時に
Ｘ軸のＨ方向に走査し、１フィールド毎に偶数ライン／
奇数ラインのデータを取得し、偶数フィールドＦ₀ 、奇
数フィールドＦ₁ のデータを順次記録して１画像分の１
フレーム分のデータを得る様に成されている。

【００４１】従って、この飛越走査モードは、例えば１
フレームのライン数２２４本であり、偶数ラインのみを
走査する偶数フィールドＦ₀ と奇数ラインのみを走査す
る奇数フィールドＦ₁ で構成され、奇数フィールドＦ₁
のスタート時は偶数フィールドＦ₀ のスタート時から１
／２ライン分（０．５素子分）ずらす様に成されてい
る。

【００４２】又、垂直走査信号は図４Ｂに示す様に２フ
ィールドで１フレームを構成するため順次走査に比べて
２倍の時間が掛かることになるが、偶数フィールド間を
次の奇数フィールドで埋めることが出来るので、画像の
分解能も２倍とすることが出来る。

【００４３】２サイクルでの垂直走査期間Ｔ₁ 及びＴ₃
は水平走査信号の１ライン期間Ｈ₁に対し夫々１４Ｈ₁
となり、垂直期間消去期間Ｔ₂ 及びＴ₄ は夫々４Ｈ₁ で
あり、垂直走査信号の１フレーム（２サイクル）は１８
Ｈ₁ ×２となる。

【００４４】この為に飛越走査では図２Ｂ及び図４Ｂに
示す様に１画像分のデータを得る時間は長くなるが、高
分解能を実現することが出来る。

【００４５】即ち、水平走査周波数ｆ_H ＝３９６ＨＺで
１１フレーム／秒での１フレーム（１画像分）構成時間
は０．０９１秒となる。

【００４６】今、赤外線撮像走査装置４０で温度測定時
に飛越走査モードで被測定物体１７の温度測定を行なっ
ているときに、被測定物体が移動を開始したり、温度が
急激に変化した様な場合には走査切替走査部３５の操作
キーの走査モードを順次走査モード側に切替える様にす
る。

【００４７】飛越走査モードでは第１フィールドＦ₀ は
図３ＢのＢ′拡大図に示す様に多素子型検出器７に対し
て偶数ライン（０，２，４‥‥）が走査され、第２フィ
ールドＦ₁ は多素子型検出器７のスタートラインは１／
２ライン分（多素子型検出器７の半素子分の距離）ずら
し、奇数ライン（１，３，５‥‥）のみ走査されてい
る。

【００４８】従って、順次走査モードに切替えた場合に
は垂直走査信号のスタートラインは図３ＡのＡ拡大図に
示す様に多素子型検出器７に対して一定にし、偶数ライ
ンと奇数ラインのスタート位置を合せなければならな
い。

【００４９】勿論、順次走査から飛越走査への切替に於
いても、図３Ａの状態から図３Ｂの状態に遷移させる必
要がある。

【００５０】走査切替操作部３５の切替操作によって、
記憶手段制御回路３２とＣＰＵ２７間の送受信データに
基づいて、ＣＰＵ２７は常時水平走査基準信号ＨＳを発
生し、水平走査駆動回路２６によって水平走査鏡２を駆
動しているので、アドレス制御回路２８は水平走査駆動
回路２６からの基準タイミング信号Ｂ_TSによって、垂直
走査信号用ＲＯＭ２９内に格納した２つの走査モードに
対応した波形データのいずれか一方のアドレスを選択す
る。勿論、タイミング信号用ＲＯＭ３３内に格納されて
いるタイミング信号に対応するアドレスもアドレス制御
回路２８から供給される。

【００５１】図５は水平走査駆動回路２６に供給される
水平走査基準信号Ｈ_S （図５Ｃ）に対し、この水平走査
駆動回路２６から出力される基準タイミング信号Ｂ
_TS（図５Ｂ）と垂直走査信号Ｖ_S とのタイミング状態を
示し、垂直走査１サイクルのスタート部（＊印部）を飛
越走査及び順次走査に応じ図３Ｂの様に多素子型検出器
７の半素子分の長さ（１／２ライン分）ずらすか、図３
Ａの様に垂直走査１サイクルのスタート部を揃える様に
成し、切替タイミングは垂直走査信号の帰線消去期間内
でタイミングを合わせる様に切替える。

【００５２】この様な切替は垂直走査信号用ＲＯＭ２９
とタイミング信号用発生回路３３の現在の走査モードに
合わされた、サンプリング信号４２によって記憶手段制
御回路３２が行なう。

【００５３】垂直走査信号用ＲＯＭ２９から読み出され
た飛越走査又は順次走査信号に対応した垂直鏡位置デー
タＶ_SPはＤＡＣ３１を介しアナログ信号の垂直走査信号
に変換されて、垂直走査駆動回路２５に供給され、垂直
走査鏡３を所定角度移動させて、赤外線からの温度デー
タの取り込みが行なわれる。

【００５４】多素子型検出器７に得られた被測定物体１
７の赤外線の温度信号は信号処理部２１を介してＡＤＣ
２４でデジタルデータに成され、表示用記憶手段３０に
格納されて表示手段２２に赤外線温度分布画像として表
示されるが、２つの走査モードの切替時には記憶手段３
０への記憶時にはアドレスが変わるためタイミング信号
用発生回路３３から記憶手段制御回路３２に供給される
サンプリング信号に基づいて記憶手段３０を２つの走査
モードに対応して保存し、保存されたデータは表示手段
２２に表示する様に成される。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば走査信号発生手段３９内
の垂直走査信号用ＲＯＭ２９内に格納した飛越走査及び
順次走査時の垂直鏡位置データに基づいて、垂直走査駆
動回路を制御する様にしたので１つの回路（装置）で走
査モードを簡単に変更出来て、飛越走査から順次走査に
切替えれば飛越走査時のライン抜け（ライン班）がない
赤外線撮像走査装置が得られる。又、飛越走査モードに
切替えれば高分解能の温度分布画像を得ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の赤外線撮像走査装置の系統図である。

【図２】本発明に用いる多素子検出器の順次走査おらび
飛越走査の説明図である。

【図３】本発明に用いる多素子検出器の順次走査及び飛
越走査時の検出器の配列説明図である。

【図４】本発明に用いる順次走査時及び飛越走査の走査
信号波形図である。

【図５】本発明に用いる水平及び垂直走査信号の波形図
である。

【図６】従来の赤外線撮像装置の系統図である。

【符号の説明】

２…水平走査鏡、３…垂直走査鏡、７…多素子型検出
器、２０…赤外線、２５…垂直走査駆動回路、２６…水
平走査駆動回路、２７…ＣＰＵ、２８…アドレス制御回
路、２９…垂直走査信号用ＲＯＭ、３２…記憶手段制御
回路、３５…走査切替操作部、３９…走査信号発生手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度に依存して放射される被測定物体か
   らの赤外線を検出して、該被測定物体からの温度を測定
   する赤外線撮像走査装置において、 上記被測定物体の所定の範囲からの赤外線を検出し、そ
   の温度に対応した電気信号を得るために垂直方向に配設
   された多素子検出手段と、 上記被測定物体の水平方向に対する温度を得るために水
   平方向に走査を行なう走査系を駆動する水平走査駆動手
   段と、 上記被測定物体の垂直方向に対する温度を得るために垂
   直方向に機械的に走査を行なう走査系を駆動する垂直走
   査駆動手段と、 上記水平走査駆動手段から出力される水平走査方向への
   基準タイミング信号に基づいて、上記垂直走査駆動手段
   を制御し、垂直走査方向への垂直走査信号を発生する走
   査信号発生手段と、 上記走査信号発生手段内に設けられ、飛越走査及び順次
   走査時の垂直走査信号データが予め格納された記憶手段
   と、 上記垂直信号発生手段を制御する制御手段と、 上記垂直走査駆動手段に供給する垂直走査信号の帰線消
   去期間のタイミング位置を変更して上記飛越走査及び順
   次走査とを切替える走査切替操作手段とを具備し、 上記走査切替操作手段の切替操作によって、上記走査信
   号発生手段内の記憶手段に格納したいずれか一方の走査
   モードデータを上記制御手段により上記垂直走査駆動手
   段に供給する様に成したことを特徴とする赤外線撮像走
   査装置。
2. 【請求項２】 前記被測定物体の移動時、或いは突発的
   な温度変化時に前記走査切替操作部を前記順次走査側に
   切替え、高分解能画像を得る場合は前記飛越走査側に切
   替えて成ることを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像
   走査装置。
3. 【請求項３】 前記走査信号発生手段による前記垂直走
   査信号を前記順次走査及び前記飛越走査に切替えて画像
   表示するために、記憶手段に格納する際のタイミング信
   号を該走査信号発生手段に接続したタイミング発生手段
   により該走査モードに対応して保存させて成ることを特
   徴とする請求項１又は請求項２記載の赤外線撮像走査装
   置。