(57)【要約】【課題】受光ユニットに用いて、被探知領域に映し出された温度分布を表示する場合、分割されたエリアが粗いと、モザイクの様になり、映し出されている物体を特定することが難しい事態となっていた。また、分割されたエリアを細かくし、高い解像度で表示しょうとすると、配置する受光ユニットの数量が多くなり、表示信号処理装置の価格が上昇すると言った問題があった。【解決手段】複数の相対温度差を非接触により測定する受光部と、受光部自身の温度を測定する温度測定回路と、温度測定回路から温度と相対温度差とを演算し、監視領域毎の温度を算出し、算出結果を出力する算出回路と、算出結果を保持する記憶部とを備え、第１算出結果と第２算出結果の間に中間値を作成し、擬似的に解像度を上げ、輪郭を分かりやすくする。【選択図】図３
2006090924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域を分割して監視するように配置され、前記監視領域内の熱量を測定する複数の受光ユニットを有する表示信号処理装置において、
前記受光ユニット毎に分割された前記監視領域毎との相対温度差を非接触により測定する受光部と、
前記受光部自身の温度を測定する温度測定回路と、
該温度測定回路から温度と前記相対温度差とを演算し、前記監視領域毎の温度を算出し、この第１算出結果と第２算出結果の中間値を算出し、該中間値に応じて第１及び第２算出結果とは異なる明るさ又は色を表す表示信号を発生する算出回路と、
前記算出回路における演算途中のデータを一時的に記憶する記憶部と、
前記算出回路からの前記第１算出結果、前記第２算出結果及び、前記表示信号に応じた明るさ又は色を表示する複数の表示ユニットを有する表示部と、を備えることを特徴とする表示信号処理装置。
【請求項２】
監視領域を分割して監視するように配置され、前記監視領域内の熱量を測定する複数の受光ユニットを有する表示信号処理装置において、
前記受光ユニット毎に分割された前記監視領域毎との相対温度差を非接触により測定する受光部と、
前記受光部自身の温度を測定する温度測定回路と、
該温度測定回路から温度と前記相対温度差とを演算し、前記監視領域毎の温度を算出し、算出結果を出力する算出回路と、
前記算出回路における演算途中のデータを一時的に記憶する記憶部と、
前記算出回路からの算出結果に応じた明るさ又は色を表示する複数の表示ユニットを有する表示部と、を備え、
前記算出回路は、隣接する縦２列、横２段の算出結果を拡大表示する倍率にあった前記表示ユニットの４隅に配置し、該４隅に配置された表示ユニットを頂点とする四角形に囲まれる表示ユニットにおける上端及び下端にあたる表示ユニットにおいて、
前記縦２列、横２段の測定結果とは異なる明るさ又は色を階段状に変える中間値となる第１表示信号を発生し、該第１表示信号を利用して、前記上端及び下端に挟まれる表示ユニットでも同様に、明るさ又は色を階段状に変える中間値となる第２表示信号を発生することを特徴とする表示信号処理装置。
【請求項３】
熱線探知器に用いたことを特徴する請求項１又は請求項２記載の表示信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体から放射される熱、例えば遠赤外線などにより、熱線画像検出を行い、火災や人の存在などや物体の温度を検知する表示信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱電対は、微小な人体が発する遠赤外線であっても、入射する遠赤外線を熱に変換し、熱を直接電気に変換するゼーベック効果を用いて、直流電圧を発生する装置である。
【０００３】
上記のゼーベック効果とは、異なる物質である異種金属線の両端を接続し、片方の接点を加熱し、もう一方を冷却すると熱起電力が生じます。この熱起電力を生じる特性を言う。この効果を利用して起電力の大きさから接点間の温度差を測定するためのセンサを熱電対という。更に多数の熱電対を接続して出力電圧を高くしたものを熱電堆（サーモパイル）と言う。
【０００４】
上記のサーモパイルを縦横に組み合わせて、一定領域エリアの熱の変化量を測定できる様にしたものを２次元サーモパイルアレイと言う。
【０００５】
また、従来、２次元サーモパイルアレイは、電子レンジなどの天井面に装備され、温めたい被測定物の温度を、直接触れずに測定する装置として用いられている。
【０００６】
具体的には、電子レンジは、ターンテーブルを２次元サーモパイルアレイの測定エリアとし、ターンテーブルに乗せられた被測定物の温度分布を測定することが出来る。上記の技術は、参考文献１に記載されている。
【０００７】
また、上記の２次元サーモパイルアレイの技術は、人体検知の手法として取り入れられ、２次元サーモパイルアレイを内蔵した照明灯が提案されている。
【０００８】
サーモパイルは熱の変化量で火災や人の存在を検出することが出来、表示信号処理装置として有用である。近年、サーモパイルは火災報知器や人体検出のセキュリティ装置としても、大変期待されている。人体検出の技術は、参考文献２に記載されている。
【特許文献１】特開２００１−３５５８５３号公報
【特許文献２】特開２０００−２２３２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記背景技術には以下のような問題が発生した。被探知領域を分割されたエリア毎に配置された受光ユニットに用いて、被探知領域に映し出された温度分布を表示する。温度分布により、表示された物体を識別しょうとすると、分割されたエリアが粗いと、モザイクの様になり、映し出されている物体を特定することが難しい事態となっていた。
【００１０】
分割されたエリアを細かくし、高い解像度で表示しょうとすると、配置する受光ユニットの数量が多くなり、表示信号処理装置の価格が上昇すると言った問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る主たる発明は、監視領域を分割して監視するように配置され、前記監視領域内の熱量を測定する複数の受光ユニットを有する温度補正処理装置において、前記受光ユニット毎に分割された前記監視領域毎との相対温度差を非接触により測定する受光部と、前記受光部自身の温度を測定する温度測定回路と、該温度測定回路から温度と前記相対温度差とを演算し、前記監視領域毎の温度を算出し、算出結果を出力する算出回路と、前記算出結果を温度に応じて、色合いを変化させ表示する表示部とを備え、前記表示部のユニットは前記受光部のユニットより多くのユニットを有し、前記算出回路からの第１算出結果と第２算出結果の間に、新規に第１算出結果と第２算出結果の中間値を作成し、出力することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【００１３】
上述の如く、本発明によれば、被探知領域を線形補完法での信号処理により、従来品と同等の製造コストで画素数を増やしたのと同じように擬似的に解像度を上げることが出来る。
【００１４】
また、熱線探知器に用いることにより、解像度が上がることで、表示された物体を特定しやすくなり、精度の良い火災報知器や人体検出のセキュリティ装置を作成できるといった利点があげられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の詳細を図面に従って具体的に説明する。図１は本発明の表示信号処理装置を示すブロック図である。同図に示す表示信号処理装置において、サーモパイル型遠赤外線エリアセンサ１は、内部に２次元サーモパイルアレイ２、スキャン回路３、温度センサデバイス４を有している。
【００１６】
被探知領域５は、温度測定を行いターゲットとなる領域を示している。
被探知領域５はレンズ６を通じて、サーモパイル型遠赤外線エリアセンサ１の内部に縮小して取り込まれる。２次元サーモパイルアレイ２は、レンズ６によって縮小された被探知領域５を３２（縦）×３２（横）に分割されたエリア毎に、遠赤外線の量を比例した微弱の起電力を得る。
【００１７】
上記微弱の起電力を基に、２次元サーモパイルアレイ２は、被探知領域５のエリア毎の温度情報を取得することが出来る。
【００１８】
実際に２次元サーモパイルアレイ２が得た被探知領域５のエリア毎の温度情報は、被探知領域５との２次元サーモパイルアレイ２自身との温度差である。２次元サーモパイルアレイ２は、各分割された被探知領域５のエリア毎に、自身との温度差のみを知ることが出来る。
【００１９】
２次元サーモパイルアレイ２自身の温度は、温度センサデバイス４によって、測定することが出来る。
【００２０】
従って、マイコン９は、温度センサデバイス４からの温度情報に２次元サーモパイルアレイ２で得た被探知領域５のエリア毎の温度情報を演算することで、被探知領域５の３２（縦）×３２（横）に分割されたエリア毎の温度情報を得ることが出来る。
【００２１】
サーモパイル型遠赤外線エリアセンサ１に内蔵されたスキャン回路３は、外部からクロック信号とリセット信号が入力されている。スキャン回路３は、リセット信号が来る毎に、スキャン回路３の内部に搭載されたカウンタの値を初期化し、ゼロに戻す。
【００２２】
上記スキャン回路３の内部に搭載されたカウンタは、入力されるクロック信号の立ち上がりに同期して、カウンタの値は一つずつ増加して行く。
【００２３】
２次元サーモパイルアレイ２の３２（縦）×３２（横）で分割されたエリアは、上部左隅から順番にアドレスを所有している。スキャン回路３は、上記の一つずつ増加して行くカウントの値を利用して、２次元サーモパイルアレイ２に振られたアドレス値を２次元サーモパイルアレイ２に順番に出力して行く。
【００２４】
上記のアドレスを受けた２次元サーモパイルアレイ２は、順次対応するエリア毎に取得された温度差の情報を電位差（電圧）として出力する。
【００２５】
上記の電位差は、サーモパイル型遠赤外線エリアセンサ１の出力端子であるＰ端子、Ｎ端子から出力される。Ｐ端子はＰチャネル端子で極性はプラスを意味し、Ｎ端子はＮチャンネル端子で極性はマイナスを意味している。
【００２６】
サーモパイル型遠赤外線エリアセンサ１から出力されたＰ端子、Ｎ端子は、アンプ７に入力される。アンプ７は差分増幅回路となっており、Ｐ端子とＮ端子の電位差に応じて、電位差を増幅してアンプ７から出力信号として出力する。
【００２７】
２次元サーモパイルアレイ２で発生する起電力は微弱のため、アンプ７では高倍率で増幅する必要がある。
【００２８】
本実施例のアンプ７は、Ｐ端子のＮ端子の電位差を約数千倍に増幅し、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）８へ出力される。
【００２９】
ＬＰＦ８は、抵抗とコンデンサから構成されるローパスフィルタである。ＬＰＦ８は、アンプ７で増幅された電位差に含まれる信号のうち、急激に高くなるノイズ成分を平滑化し、マイコン９内部の１２ビットＡ／Ｄコンバータ１０に出力する。
【００３０】
１２ビットＡ／Ｄコンバータ１０は、ＬＰＦ８から入力されたアナログ信号を、１２ビットのデジタルデータに変換する。
【００３１】
また、温度センサデバイス４は、２次元サーモパイルアレイ２自身の温度情報を電位差として出力する。
【００３２】
２次元サーモパイルアレイ２自身の温度情報は、１２ビットＡ／Ｄコンバータ１１に入力され、１２ビットＡ／Ｄコンバータ１１により、１２ビットのデジタルデータに変換される。
【００３３】
ＣＰＵ１２は、１２ビットＡ／Ｄコンバータ１１からの２次元サーモパイルアレイ２自身の温度情報と、１２ビットＡ／Ｄコンバータ１０からの各分割されたエリア毎の２次元サーモパイルアレイ２との温度差を示す電圧出力を演算して、３２（縦）×３２（横）に分割されたエリア毎の温度情報を得る。
【００３４】
ここでの温度情報は、被探知領域５のエリア毎の温度と２次元サーモパイルアレイ２との温度との差を示す相対温度差となる。つまり、被探知領域５のエリア毎の温度が、２次元サーモパイルアレイ２と比較して、相対的に温度がどれくらい高いか、低いかが分かる。
【００３５】
被探知領域５のエリア毎における温度情報を得るために、ＣＰＵ１２は、被探知領域５のエリア毎の温度と２次元サーモパイルアレイ２との温度との差を示す相対温度差に、２次元サーモパイルアレイ２自身の温度情報を付加して求めて行く。
【００３６】
求められた被探知領域５のエリア毎における温度情報は、ＣＰＵ１２により、ＣＰＵバスを介して、ＳＲＡＭ１（１４）に記憶させる。１回に測定される３２×３２のエリア毎の温度情報は、１フレームと呼ばれており、１つの情報単位として、まとめて処理される。
【００３７】
本実施例では、被検知領域５の温度測定は１秒間に３回程測定され、ＳＲＡＭ１（１４）には、過去３回の測定結果が記憶されている。ＳＲＡＭ１（１４）は、随時、新しく温度測定される毎に、一番古い測定結果が消去され、更新され続けている。一連の処理に関するプログラムは、ＰＲＯＭ１３に記憶されている。ＰＲＯＭ１３は、フラシュＲＯＭと呼ばれる不揮発性メモリで構成されている。従って、プログラムに修正があった場合には、書き換えが可能であり、使い勝手が良い。
【００３８】
また、図１に図示されたＳＲＡＭ１（１４）とＳＲＡＭ２（１５）は、個別に図示されている。ＣＰＵに用いられるメモリでは、一般的に全メモリをいくつかに区分して管理している。ＣＰＵからメモリへのアクセスが要求されると、メモリのアドレス情報などを基に、区分されたメモリの集合の中から対象の区分を1つ選び、読み出しあるいは書き込みを実行する。このときのメモリの区分をバンクと呼んでいる。
【００３９】
上記のバンクを用いて、メモリを２つのバンクに分け、各々をＳＲＡＭ１（１４）、ＳＲＡＭ２（１５）とし、１つのＳＲＡＭを２つ分けて使用しても良い。
【００４０】
このバンクを利用した場合には、ＳＲＡＭ１（１４）及びＳＲＡＭ２（１５）を個別に設けた場合と比較して、内蔵されているメモリアドレスデコーダの一部を共有することが出来るため、マイコン９のチップ面積を小さくすることが出来る。
【００４１】
さて、図１に示された表示信号装置により、被検知領域５を、２次元サーモパイルアレイ２の３２（縦）×３２（横）で分割されたエリア毎に温度情報を得ることが出来る。画面としては、３２（縦）×３２（横）なので、１０２４の画素数となる。通常のテレビ放送の走査線数は５２５本（有効線数４８０本）に対して、如何に粗い画素数であるか、認識することできる。
【００４２】
単純に画素数を増やすためには、１画素に付き、サーモパイルアレイを１つ装備する必要があり、直接のコストアップにつながる。
【００４３】
また、少ない画素数をテレビに表示した場合には、画面の粗さだけが目立ってしまうことになる。
【００４４】
図２に示した表示例では、３２（縦）×３２（横）なので、１０２４の画素で測定された測定結果を、３２０（縦）×３２０（横）の１０２４００の画素に拡大して表示した場合には、物体を特定する輪郭がギザギザになり、映し出された輪郭（外形）から、例えば、「大人」と「子供」、「人」と「動物」の判別が難しい状態となる。
【００４５】
図３に示した本願実施例では、一端、実際の測定結果をＳＲＡＭ（１４）に蓄えた後、ＣＰＵ１２を用いて、ＳＲＡＭ（１４）のデータを、縦方向に１０倍、横方向に１０倍して、面積としては、１００倍のデータ量にする。
【００４６】
１００倍のデータ量にする際には、図２の様に単純に、拡大するだけでなく、実施の２（縦）×２（横）の４画素のデータを用いて、測定値を、２０（縦）×２０の４００画素の４隅に置く。そして、まず上端、下端のデータを、４つの測定値を用いて、距離の比によって決定していく。
【００４７】
例えば、１行目２列目の値は、４隅に置かれた測定値である１行目１列目「１」と１行目２０列目「３」によって決定される。１行目２列目の値は、距離的には、１行目２０列目より１行目１列目に近く、データを作成する場合には、１行目１列目のデータの影響を強く受ける様に設定する。
【００４８】
数式で示した様に、１行目２列目の位置は、距離の比は、１行目１列目：１行目２０列目では、１：１８であり、単純に、アドレスを比較するだけで、求めることが出来る。
【００４９】
近い距離の方がより強い影響力を持つことから、それぞれ、「１」を１８倍し、「３」を１倍した結果を足し合わせ、１９で割る。
【００５０】
同様に、１行目３列目の位置は、１行目１列目：１行目２０列目では、２：１７であり、近い距離の方がより強い影響力を持つことから、それぞれ、「１」を１７倍し、「３」を２倍した結果を足し合わせ、１９で割って求めることが出来る。
【００５１】
この動作を繰り返し行うことで、上端である１行目の値をすべて求めることが出来る。次は、下端である２０行目を、上端と同様に求めていく。
【００５２】
上端、下端を求めた後は、上端、下端で用いた論理を、１列目に用いて、順次
２０列目まで適用する。この動作により、２（縦）×２（横）の４つの測定値から、２０（縦）×２０の４００画素の擬似的測定値を計算し、計算によって求められたデータは順次、ＳＲＡＭ（１５）に記憶していく。
【００５３】
従って、ＳＲＡＭ（１４）の測定値と比較して、ＳＲＡＭ（１５）のデータとしてのサイズは、１００倍の大きさになる。
【００５４】
ＳＲＡＭ（１５）記憶されたデータを、ＵＳＢ１６を用いて、マイコン９の外部に出力し、パソコン１８では、ＵＳＢ１６から出力されたデータを受け、画面に表示する。
【００５５】
表示されたデータ図２の従来技術と異なり、図３の本願実施例では、映し出された物体の境界線は分かりづらくなるが、輪郭（外形）がクリアになる。映し出された物体が大きくなると同時に、擬似的にではあるが、解像度を上げることが出来る。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施例に係る表示信号処理装置を示すブロック図である。
【図２】従来の一実施例に係る具体的な動作を示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係る具体的な動作を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  サーモパイルアレイ、２  ２次元サーモパイルアレイ、３  スキャン回路、４  温度センサデバイス。
【図１】
2006090924.tif 000003
【図２】
2006090924.tif 000004
【図３】
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