(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物が放射する赤外線を検出して、この対象物の熱画像を生成する赤外線熱画像装置において、
赤外線エネルギ蓄積信号を受けて、前記赤外線エネルギの蓄積を開始し、熱画像を生成する２次元赤外線センサと、
記録タイミング信号の制御の下に前記２次元赤外線センサからの熱画像を記録するフレームデータ記録部と、
前記赤外線熱画像装置のフレーム同期信号を生成すると共に、内部同期モードにおいては、前記赤外線熱画像装置のフレーム同期信号に基づいて前記赤外線エネルギ蓄積信号を生成し；  外部同期モードにおいては、別途設けた観測したい事象の発生タイミングに同期した外部同期信号生成部からの外部同期信号の有無により、外部同期信号がないときは前記フレーム同期信号に基づいて前記赤外線エネルギ蓄積信号を生成し、外部同期信号があり、前記フレーム同期信号を受けて前記赤外線エネルギ蓄積信号が生成されていないときはこの外部同期信号に基づいて前記赤外線エネルギ蓄積信号を生成し、外部同期信号があり、前記フレーム同期信号を受けて前記赤外線エネルギ蓄積信号が生成されているときは、この信号をそのまま赤外線エネルギ蓄積信号とし、新たに赤外線エネルギ蓄積信号を生成しないセンサタイミングコントロール部と、
前記赤外線エネルギ蓄積信号と前記フレーム同期信号を受けて、内部同期モードにおいては、この赤外線エネルギ蓄積信号を受けるたびに、その直後の前記フレーム同期信号により前記記録タイミング信号を生成し；  外部同期モードにおいては、前記外部同期信号の有無により、外部同期信号がないときは前記赤外線エネルギ蓄積信号を受けた場合でも前記記録タイミング信号は生成せず、外部同期信号があるときは、前記赤外線エネルギ蓄積信号を受けるたびに、その直後の前記フレーム同期信号により前記記録タイミング信号を生成し、前記フレームデータ記録部の動作タイミングを制御する記録部タイミングコントロール部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の２次元赤外線熱画像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次元赤外線センサを有する赤外線熱画像装置に係り、特に対象物の温度が高速で変動する現象をタイミングよく記録する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物体はその温度にしたがって赤外線を放射しており、温度と放射赤外線量は一定の関係にある。この関係を利用して対象物の各部から放射される赤外線を検知し、対象物の温度分布を可視像として構成するための装置を赤外線熱画像装置と称し、得られた像を熱画像と称する。この計測手法では非接触で広い範囲の温度分布が瞬時に得られる。
【０００３】
一方、省エネルギーの促進、製品品質の向上、設備の正確・迅速な診断と維持等がますます必要となって来ており、接触式温度計測法のみでは限界があるとともに対応できない分野も多くある。このような背景と赤外線熱画像装置が有する特徴が一致し、ここ数年の間に産業界の種々の業種、研究機関等で赤外線熱画像装置の使用実績が徐々に増えつつあり、有効性が認識されてきている。
【０００４】
赤外線熱画像装置は回転ミラー方式で対象物が放射する赤外線エネルギを１次元の赤外線センサに入力し、熱画像を生成するものから２次元の赤外線センサを使用して赤外線エネルギを検出して熱画像を生成するものに変わってきている。以下、２次元赤外線センサを使用する赤外線熱画像装置を２次元赤外線熱画像装置と呼ぶことにする。
【０００５】
回転ミラー方式の赤外線熱画像装置はフレームレートが１／３０秒等であり比較的遅かった。これに対して２次元赤外線熱画像装置はフレームレートが１／１２０秒と約４倍程度速くなり高速現象を観測するために適用されている。
そして、その高速性という特徴を生かすために２次元赤外線センサに蓄積された熱画像のフレームデータをリアルタイムで記録する機能が必要とされている。
【０００６】
一般的に２次元赤外線熱画像装置は、１フレーム周期中の一定時間赤外線エネルギを蓄積し、１画面のデータを生成して表示するものである。この２次元赤外線熱画像装置の要部ブロック図を図３に示す。図３に示すように、この２次元赤外線熱画像装置は、入射する赤外線エネルギを一定時間蓄積し、生成された熱画像をフレームデータとして出力する２次元赤外線センサ１、２次元赤外線センサ１からのフレームデータをリアルタイムに記録するとともにスキャン変換を行うフレームデータ記録部２、フレーム同期信号や赤外線エネルギ蓄積信号を生成し、２次元赤外線センサ１の動作を制御するセンサタイミングコントロール部３１、フレームデータ記録部２の動作タイミングを制御する記録部タイミングコントロール部４１からなる。
この２次元赤外線熱画像装置の動作タイミングを図４に示す。図４において、（Ａ）はフレーム同期信号、（Ｂ）は２次元赤外線センサ１への赤外線エネルギ蓄積信号、（Ｃ）はフレーム画像データ出力を示す。
【０００７】
図４に示すようにこの２次元赤外線熱画像装置はセンサタイミングコントロール部２で生成されたフレーム同期信号、このフレーム同期信号に同期した赤外線エネルギ蓄積信号をもとに２次元赤外線センサ１においてフレーム単位で赤外線エネルギを蓄積し、熱画像を生成し、この熱画像をフレームデータとしてフレームデータ記録部３に記録する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、図４に示すように２次元赤外線熱画像装置においては、赤外線エネルギの蓄積、熱画像の生成、熱画像のフレームデータの記録と全て内部のフレーム同期信号に同期して実行される。しかしながら、実際に観測したい事象はこの内部のフレーム同期信号に同期して発生することはまれであり、したがって適切なタイミングで観測したい事象の赤外線エネルギの蓄積が開始されず所望の熱画像を得ることができないという問題点があった。
本発明は、上記課題を解決するために、２次元赤外線センサへの赤外線エネルギの蓄積を観測したい事象の発生タイミングに同期した外部同期信号に同期して実行させることで簡単に所望の熱画像の取り込み記録を可能とする２次元赤外線熱画像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明になる２次元赤外線熱画像装置は、対象物が放射する赤外線を検出して、この対象物の熱画像を生成する赤外線熱画像装置において、赤外線エネルギ蓄積信号を受けて、前記赤外線エネルギの蓄積を開始し、熱画像を生成する２次元赤外線センサと、記録タイミング信号の制御の下に前記２次元赤外線センサからの熱画像を記録するフレームデータ記録部と、前記赤外線熱画像装置のフレーム同期信号を生成すると共に、内部同期モードにおいては、前記赤外線熱画像装置のフレーム同期信号に基づいて前記赤外線エネルギ蓄積信号を生成し；  外部同期モードにおいては、別途設けた観測したい事象の発生タイミングに同期した外部同期信号生成部からの外部同期信号の有無により、外部同期信号がないときは前記フレーム同期信号に基づいて前記赤外線エネルギ蓄積信号を生成し、外部同期信号があり、前記フレーム同期信号を受けて前記赤外線エネルギ蓄積信号が生成されていないときはこの外部同期信号に基づいて前記赤外線エネルギ蓄積信号を生成し、外部同期信号があり、前記フレーム同期信号を受けて前記赤外線エネルギ蓄積信号が生成されているときは、この信号をそのまま赤外線エネルギ蓄積信号とし、新たに赤外線エネルギ蓄積信号を生成しないセンサタイミングコントロール部と、
前記赤外線エネルギ蓄積信号と前記フレーム同期信号を受けて、内部同期モードにおいては、この赤外線エネルギ蓄積信号を受けるたびに、その直後の前記フレーム同期信号により前記記録タイミング信号を生成し；  外部同期モードにおいては、前記外部同期信号の有無により、外部同期信号がないときは前記赤外線エネルギ蓄積信号を受けた場合でも前記記録タイミング信号は生成せず、外部同期信号があるときは、前記赤外線エネルギ蓄積信号を受けるたびに、その直後の前記フレーム同期信号により前記記録タイミング信号を生成し、前記フレームデータ記録部の動作タイミングを制御する記録部タイミングコントロール部と、
を有することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、２次元赤外線センサの赤外線蓄積開始を観測したい事象の発生に同期して実行することとしたので所望の熱画像の取り込み、記録が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明について、図を用いて詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である２次元赤外線熱画像装置の要部ブロック図、図２は外部同期動作時の、図４は内部同期動作時の図１の２次元赤外線熱画像装置の動作タイミングチャート図である。
図１において、１は赤外線エネルギ蓄積信号を受けて、前記赤外線エネルギを蓄積し、熱画像を生成する２次元赤外線センサ、２は記録タイミング信号の制御の下に前記２次元赤外線センサからの熱画像を記録するとともに表示のためにスキャン変換をするフレームデータ記録部、３は前記２次元赤外線熱画像装置のフレーム同期信号と共に、内部同期モードにおいては、前記フレーム同期信号に基づいて前記赤外線エネルギ蓄積信号を生成し；外部同期モードにおいては、別途設けた観測したい事象の発生タイミングに同期した外部同期信号生成部からの外部同期信号の有無により、外部同期信号がないときは前記フレーム同期信号に基づいて前記赤外線エネルギ蓄積信号を生成し、外部同期信号があり、前記フレーム同期信号を受けて前記赤外線エネルギ蓄積信号が生成されていないときは、この外部同期信号に基づいて前記赤外線エネルギ蓄積信号を生成し、外部同期信号があり、前記フレーム同期信号を受けて前記赤外線エネルギ蓄積信号が生成されているときは、この信号をそのまま赤外線エネルギ蓄積信号とし、新たに赤外線エネルギ蓄積信号を生成しないセンサタイミングコントロール部、４は前記赤外線エネルギ蓄積信号と前記フレーム同期信号を受けて、内部同期モードにおいては、この赤外線エネルギ蓄積信号を受けるたびに、その直後の前記フレーム同期信号により前記記録タイミング信号を生成し；外部同期モードにおいては、前記外部同期信号の有無により、外部同期信号がないときは前記赤外線エネルギ蓄積信号を受けた場合でも前記記録タイミング信号は生成せず、外部同期信号があるときは、前記赤外線エネルギ蓄積信号を受けるたびに、その直後の前記フレーム同期信号により前記記録タイミング信号を生成し、前記フレームデータ記録部の動作タイミングを制御する記録部タイミングコントロール部である。
【００１３】
ここで２次元赤外線センサ１およびフレームデータ記録部２は従来例と同じ構成を有するものであり、センサタイミングコントロール部３および記録部タイミングコントロール部４は外部同期信号が入力されたときその処理機能を付加した点で従来例と異なった構成を有するものである。
【００１４】
図２において、（Ａ）は２次元赤外線熱画像装置のフレーム同期信号、（Ｂ）は外部同期信号、（Ｃ）は２次元赤外線センサへの赤外線エネルギ蓄積信号、（Ｄ）はフレーム画像データ出力を示す。図４において、（Ａ）は２次元赤外線熱画像装置のフレーム同期信号、（Ｂ）は２次元赤外線センサへの赤外線エネルギ蓄積信号、（Ｃ）はフレーム画像データ出力を示す。
【００１５】
次に、本発明になる２次元赤外線熱画像装置の動作について説明する。
本発明になる２次元赤外線熱画像装置は、この装置の内部同期と非同期に発生する事象を的確に記録するために観測したい事象の発生するタイミングに同期した外部同期と通常の動作であるこの装置の内部同期で２次元赤外線センサ１からの熱画像をフレームデータとして取り出せるようにしてある。この熱画像のフレームデータはフレームデータ記録部３に記録される。
【００１６】
最初に通常動作である内部同期で動作する場合から説明する。この２次元赤外線熱画像装置は外部からの同期信号が入力されない場合は内部同期で動作する。この動作は従来例と同様であり、この時の動作タイミングは図４に示される通りである。即ち、センサタイミングコントロール部３で生成されるフレーム同期信号（図４（Ａ））と赤外線エネルギ蓄積信号を受けて、２次元赤外線センサ１は所定の時間（図４（Ｂ））観測対象である図示しない対象物からの赤外線エネルギを蓄積し、熱画像のフレームデータを出力する。この熱画像のフレームデータは記録部タイミングコントロール部４からの記録タイミング信号を受けてフレームデータ記録部２に記録され、スキャン変換されて図示しない表示部に表示される。
【００１７】
次に外部同期で動作する場合について説明する。この動作は外部からの同期信号の有無により変化する。この時の動作タイミングは図２に示される通りである。即ち、センサタイミングコントロール部３でフレーム同期信号と非同期に発生する観測したい事象に同期した外部同期信号から赤外線エネルギ蓄積信号を生成し、この信号で前述の場合と同様に図示しない対象物の発生する赤外線エネルギを所定時間蓄積し、熱画像のフレームデータとして２次元赤外線センサから出力する。
【００１８】
ここで、この外部同期信号は赤外線エネルギ蓄積時間が開始しているか否かで有効／無効が決定される。この有効／無効の意味は、外部同期信号に同期して赤外線エネルギ蓄積信号を生成するか否かという点に着目したものである。つまり、図２（２）のように外部同期信号が入力されたときに赤外線エネルギの蓄積が開始されていないときが有効であり、この外部同期信号に同期して赤外線エネルギ蓄積信号が生成され、図２（３）のように外部同期信号が入力されたときに既に赤外線エネルギの蓄積が始まっている場合は無効であり、改めて赤外線エネルギ蓄積を開始するわけではなく、そのまま赤外線エネルギの蓄積を所定時間継続する。このようにするのは、外部同期信号が入力されたときの赤外線エネルギの蓄積を継続中であるから、観測したい事象が取込まれるからである。
【００１９】
外部同期で動作しているときで外部同期信号がないときの動作について説明する。図２（１）に示すように、外部からの同期信号のない場合はセンサタイミングコントロール部３において赤外線エネルギ蓄積信号は内部フレーム同期信号に同期して生成されているので観測したい事象の発生タイミングで生成されているわけではないから２次元赤外線センサ１からの熱画像のフレームデータは所望のものではないという点で不定であり、記録するに値しないフレームデータであるため記録部タイミングコントロール部４は記録タイミング信号を生成しないのでフレームデータ記録部２には記録されない。
【００２０】
次に外部同期信号が有効のときについて説明する。図２（２）に示すように赤外線エネルギ蓄積信号が出力されていないときに外部同期信号が入力されるとセンサタイミングコントロール部３は外部同期信号を有効と認め、この外部同期信号に同期して赤外線エネルギ蓄積信号を生成し、出力する。この時の２次元赤外線センサ１からの熱画像のフレームデータは次のフレーム同期信号に同期してフレームデータ記録部２に送られるようになっているので次のフレーム同期信号に同期して記録部タイミングコントロール部４から記録タイミング信号が出力され、フレームデータ記録部２にフレームデータが記録される。こうして所望のタイミングの熱画像が記録される。この熱画像はスキャン変換され、図示しない表示部に表示される。
【００２１】
次に外部同期信号が無効のときについて説明する。図２（３）に示すように既に赤外線エネルギ蓄積信号により赤外線エネルギの蓄積が開始している時点で外部同期信号が入力された場合は既に赤外線エネルギが開始されているので前述したように、改めて蓄積を開始することはせず外部同期信号は無効としてそのまま蓄積を続行する。こうして得られた熱画像はそのまま前述したような手順でフレームデータ記録部２へ記録され、ここでスキャン変換され、図示しない表示部へ表示される。
【００２２】
以上のように、観測したい事象に同期した外部同期信号に同期して赤外線エネルギの蓄積を開始するか、またはこの外部同期信号が入力されたときには既に赤外線エネルギの蓄積されているときは、そのとき得られた熱画像をフレームデータとして記録し、表示するようにしたので、観測したい事象がタイミングよく記録表示される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、２次元赤外線熱画像装置を内部同期、外部同期で赤外線エネルギの蓄積を可能とするようにしたので、内部同期で動作させればこの２次元赤外線熱画像装置のフレーム同期信号に同期して対象物の温度分布、温度変化を観測することが可能であり、外部同期で動作させれば、観測したい事象に同期した外部同期信号に同期して対象物の温度分布、温度変化をタイミングよく記録し、表示できるから、高速で温度が変化する対象物も確実、的確に記録し、表示できる２次元赤外線熱画像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である２次元赤外線熱画像装置の要部ブロック図である。
【図２】図１の２次元赤外線熱画像装置の外部同期動作時の動作タイミングチャート図である。
【図３】従来の２次元赤外線熱画像装置の要部ブロック図である。
【図４】従来の２次元赤外線熱画像装置の動作タイミングチャートであり、また図１の２次元赤外線熱画像装置の内部同期動作時の動作タイミングチャート図である。
【符号の説明】
１  ２次元赤外線センサ
２  フレームデータ記録部
３  センサタイミングコントロール部
４  記録部タイミングコントロール部
【図１】
0003617028.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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