(57)【要約】【課題】セラミックの焼結等に用いる被写体の放射温度測定時に焼結炉内の反射の影響を除去して、正確な放射温度測定を行なう。【解決手段】多色赤外線撮像装置６を用いて被写体１の放射エネルギーを計測する際に、少なくとも３波長エネルギーデータを基に未知のパラメータ（被写体の温度、放射率、周囲環境に基づく反射体温度）と少なくとも３波長エネルギーの関係を格納したテーブルを検索して、演算を行なって表示手段に熱画像を迅速に表示する。【選択図】        図１
2004219114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像して該被写体の放射エネルギーを測定する様に成された多色赤外線撮像装置に於いて、
上記多色赤外線撮像装置による少なくとも３波長の上記被写体の上記放射エネルギーのデータを処理解析する中央情報処理装置等から成るデータ解析手段と、上記多色赤外線撮像装置で得られた上記少なくとも３波長から計算される未知の値をパラメータとして上記計測エネルギーの関係をテーブル化した温度換算テーブルを記憶した記憶手段と、
上記データ解析手段の解析結果を２次元マップ上に表示する表示手段とを具備し、
上記多色赤外線撮像装置から得られた少なくとも３波長のエネルギーデータを基に上記データ解析手段は上記未知の値とエネルギーの関係をテーブル化した記憶手段を検索し、得られた値を上記表示手段に並べて少なくとも上記被写体の熱画像を表示させて成ることを特徴とする多色赤外線撮像装置。
【請求項２】
前記温度変換テーブルを記憶した前記記憶手段は予め計測しておいた前記被写体物質の前記少なくとも３波長での放射率定数を比例関係にあるとした未知数換算テーブル生成手段によって、該被写体装置及び該被写体反射率並びに周囲環境に基づく反射体温度の違いによる、該少なくとも３波長のエネルギーを算出、記憶する様に成したことを特徴とする請求項１記載の多色赤外線撮像装置。
【請求項３】
前記記憶手段に記憶する前記温度変換テーブルのデータは前記被写体温度及び被写体反射率並びに周囲環境に基づく反射体温度を前記少なくとも３波長のエネルギー番号順にエネルギーの大きい順に並べ替えを行なって記憶させて成ることを特徴とする請求項３記載の多色赤外線撮像装置。
【請求項４】
前記表示手段に表示する前記２次元の温度分布画像マップは放射率マップ或周囲環境に基づく反射体温度マップであることを特徴とする請求項１記載の多色赤外線撮像装置。
【請求項５】
被写体の放射エネルギーを多色赤外線撮像装置で撮像し、中央情報処理手段に取り込み、該被写体の温度又は反射率並びに周囲環境に基づく反射体温度を求めるためのデータ処理方法であって、
予め計測しておいた上記被写体の物質の放射率変化を上記中央情報処理手段で定数化する定数化ステップと、
上記多色赤外線撮像装置を介して少なくとも３波長の赤外線範囲の上記被写体のエネルギーデータを取得するエネルギーデータ取得ステップと、
上記定数化ステップと上記エネルギーデータ取得ステップで得られた上記少なくとも３波長分の該エネルギーデータを基に上記被写体の温度又は放射率並びに周囲環境に基づく反射体の温度のテーブルを上記中央情報処理手段を介して生成・記憶するテーブル生成・記憶ステップと、
上記テーブル生成・記憶ステップで記憶した上記テーブルを上記中央情報処理手段が検索して、表示装置上に表示するステップとから成ることを特徴とするデータ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多色温度計を用いて、被写体の真温度又は放射率並びに周囲環境の反射率が測定可能な多色赤外線撮像装置及びデータ処理方法に係わり、特に、被写体の多波長エネルギーをテーブル化し、このテーブルの値を順次、検索することで被写体の真温度又は放射率並びに周囲環境の反射率を計測可能な多色赤外線撮像装置及びデータ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から使用されている、赤外線撮像装置（サーモグラフィ装置）の基本的構成は放射温度計に走査機能を付加したもので、一般的には図８に示す如く被写体１を垂直及び水平走査鏡８及び９並びに光学系１０を介して所定の視野２０内で撮像すると共に１次或は２次元のセンサ（ＨｇｃｄＴｅ，ＰｔＳｉ，ＩｎＳｂ等）５に供給し、被写体１からの放射エネルギーをセンサ５で検出して増幅器１１で増幅する検出部１９と、制御部２２を構成するＣＰＵ（マイクロコンピュータ）等の演算手段１４並びに被写体１の温度状態を色表示する為のディスプレイ１６等で構成させたものが非特許文献１に記載されている。
【０００３】
また、従来から被写体１で計測した放射エネルギーを２波長の光学的な通過濾波器（ＢＰＦ）を介してセンサ５に取り込み、数１に示す様に指数ｎを近似的に設定し、この式から周囲環境に基づく反射体温度の影響を除去して被写体１の真温度Ｔ０  の関数Ｆ（Ｔ０  ）を導き出す方法が使用されている。
【０００４】
【数１】
Ｔ０１ｎ１＝ε０  （Ｔ０  ｎ１・Ｔａｎ１）＋Ｔａｎ１・・・（１）
Ｔ０２ｎ２＝ε０  （Ｔ０  ｎ２・Ｔａｎ２）＋Ｔａｎ２・・・（２）
Ｆ（Ｔ０  ）＝Ｔ０  ｎ１＋Ｔ０  ｎ２（Ｔａｎ１−Ｔ０１ｎ１）
（Ｔ０２ｎ２−Ｔａｎ２）＋（Ｔａｎ２Ｔ０１ｎ１−Ｔａｎ１Ｔ０２ｎ２）
／（Ｔ０２ｎ２−Ｔａｎ２）＝０・・・（３）
ここで
Ｔ０  ：被写体温度
Ｔａ：周囲環境に基づく反射体温度
ε０  ：被写体放射率
ｎ：１次近似した指数定数
である。
【０００５】
数１中の（１）式は第１のＢＰＦを通過後の波長λ１  での被写体１の温度、（２）式は第２のＢＰＦを通過した後の波長λ２  での被写体１の温度を夫々示し、これら（１）、（２）式より放射率ε０  を除去した（３）式に示す被写体温度Ｔ０  の関数Ｆ（Ｔ０  ）が導き出されている。
【０００６】
この様な（３）式に示す理論式を用いた従来の３色赤外線撮像装置（波長λ１  ，λ２  ，λ３  ）は波長λ１  とλ２  、波長λ２  とλ３  、波長λ１  とλ３  を組み合わせて、２色のエネルギー比を測定することで放射率ε０  の影響を除去して、真温度Ｔ０  を求めているため、結局２色赤外線撮像装置として取り扱うことになり、周囲環境に基づく反射体温度の影響は完全に除去できず、被写体１の放射率は温度によって変化するため、放射率ε０  を一定とした影響は除けず、温度換算した場合の誤差は大きくなり、（３）式の演算は近似による温度値の合わせ込みのため広い範囲の温度を測定する場合或は精度を要求する場合は問題があり、更に高次の計算が必要となるため１素子の計算に時間が掛かる課題を有していた。
【０００７】
更に、近赤外線の３波長で同視野を同時に観測できる広視野用のサーベイ観測用多色同時赤外線カメラ「ＳＩＲＩＵＳ」（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ−ｃｏｌｏｒ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｉｍａｇｅｒ  ｆｏｒ  Ｕｎｂｉａｓｅｄ  Ｓｕｒｖｅｙ）  として検出器に１０２４×１０２４素子のＨｇｃｄＴｅ赤外アレイを３個装備させ、波長１．２５μｍ、１．６５μｍ、２．１μｍで視野同時撮像する赤外線カメラが非特許文献２に開示されている。
【０００８】
【非特許文献１】
「サーモグラフィの原理と応用」  ＮＥＣ三栄株式会社  三栄レポートＮｏ．１０６  ５頁  図５
【非特許文献２】
長嶋千恵  外１５名  サーベイ  観測用多色同時赤外線カメラＳＩＲＩＵＳ
平成１４年９月２６日  インターネット＜ｈｔｔｐ／／ｏｐｔｉｋ２．ｍｔｋ．ｎａｏ．ａｃ．ｊｐ／｀ｈｉｄｅ／ｓ−ｐｏｓｔｅｒ９８０２４．ｐｄｆ＞  
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の非特許文献１の赤外線撮像装置では検出部１９の光学系１０に被写体１から入射した赤外線量の大小を単純に温度値に変換しているので被写体１の放射率が異なると、真温度が検出されない課題を有していた。
また、被写体１の放射率が解っていたとしても、天空等の周囲環境から放射された赤外光が被写体１の表面で反射した外乱要因を含む赤外線が赤外線撮像装置内に入射するため、これら外乱要因を含んだ赤外線量での演算処理によって間違った温度値を検出してしまう課題を有していた。
【００１０】
更に、非特許文献２に開示された多色用同時赤外線カメラでは光学系にビームスプリッタを用いて３個のセンサに同視野を同時に入射させる様にしているため装置が大型化し、センサ数も多くなって汎用の赤外線撮像装置には向かない課題を有している。
【００１１】
本発明は叙上の課題を解消するために成されたもので、本発明の解決しようとする課題は単色赤外線撮像装置（ｓｉｎｇｌｅ  ｃｏｌｏｒｅｄ  ｔｈｒｏｍｏｇｒａｐｈ）では除去不能な被写体の反射、透過、放射率の影響を３色赤外線撮像装置（３−ｃｏｌｏｒｅｄ  ｔｈｒｏｍｏｇｒａｐｈ）によって除去し、所定の物質の放射率変化の定数を定めておくことで、測定温度の誤差を低減し、被写体の放射率と真温度を測定可能な多色赤外線撮像装置及びデータ処理方法を得る様に成したものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明の多色赤外線撮像装置は、被写体１を撮像して被写体１の放射エネルギーを測定する様に成された多色赤外線撮像装置６に於いて、多色赤外線撮像装置６による少なくとも３波長の被写体１の放射エネルギーのデータを処理解析する中央情報処理装置等から成るデータ解析手段１４と、多色赤外線撮像装置６で得られた少なくとも３波長から計算される未知の値をパラメータとして計測エネルギーの関係をテーブル化した温度換算テーブルを記憶した記憶手段１３と、データ解析手段１４の解析結果を２次元マップ上に表示する表示手段１６とを具備し、多色赤外線撮像装置６から得られた少なくとも３波長のエネルギーデータを基にデータ解析手段１４は未知の値とエネルギーの関係をテーブル化した記憶手段１３を検索し、得られた値を表示手段１６に並べて少なくとも被写体の熱画像を表示させて成るものである。
【００１３】
第２の本発明の多色赤外線撮像装置６に用いる温度変換テーブルを記憶した記憶手段１３は予め計測しておいた被写体１の物質の少なくとも３波長での放射率定数を比例関係にあるとして未知数換算テーブル生成手段によって、被写体温度及び被写体反射率並びに周囲環境に基づく反射体温度の違いによる、少なくとも３波長のエネルギーを算出、記憶する様に成したものである。
【００１４】
第３の本発明の多色赤外線撮像装置６に用いる記憶手段１３に記憶する温度変換テーブルのデータは被写体温度及び被写体反射率並びに周囲環境に基づく反射体温度を少なくとも３波長のエネルギー番号順にエネルギーの大きい順に並べ替えを行なって記憶させて成るものである。
【００１５】
第４の本発明の多色赤外線撮像装置６の表示手段１６に表示する２次元の温度分布画像マップは放射率マップ或は周囲環境に基づく反射体温度マップとしたものである。
【００１６】
本発明のデータ処理方法は被写体１の放射エネルギーを多色赤外線撮像装置６で撮像し、中央情報処理手段１４に取り込み、被写体１の温度又は反射率並びに周囲環境に基づく反射体温度を求めるためのデータ処理方法であって、予め計測しておいた被写体の物質の放射率変化を中央情報処理手段で定数化する定数化ステップＳＴ１  と、多色赤外線撮像装置６を介して少なくとも３波長の赤外線範囲の被写体１のエネルギーデータを取得するエネルギーデータ取得ステップＳＴ２  と、定数化ステップＳＴ１  とエネルギーデータ取得ステップＳＴ２  で得られた少なくとも３波長分のエネルギーデータを基に被写体の温度又は放射率並びに周囲環境に基づく反射体温度のテーブルを中央情報処理手段１４を介して生成・記憶するテーブル生成・記憶ステップＳＴ３  と、テーブル生成・記憶ステップＳＴ３  で記憶したテーブルを中央情報処理手段１４が検索して、表示装置１６上に表示するステップＳＴ４  とから成るものである。
【００１７】
斯かる、本発明の多色赤外線撮像装置及びデータ処理方法に依れば、計測しようとする被写体の物質の放射率変化の定数を求めておくことで、被写体の真温度の温度値の誤差を低減可能であり、３波長の撮像エネルギーと未知の値の被写体温度Ｔ０  、被写体放射率ε０  、周囲環境に基づく反射体温度Ｔｈ  を関連づけたテーブルを用いて、被写体のＴｏ  、ε０  を同時に簡単に導き出すことが出来て温度分布マップ等を迅速に表示可能なものが得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多色赤外線撮像装置及びデータ処理方法の１形態例を図１乃至図５を用いて説明する。
【００１９】
図１は本発明の多色赤外線撮像装置の１形態例を示すブロック図、図２は本発明の多色赤外線撮像装置に入射する放射エネルギーを説明するための説明図、図３は本発明のデータ処理方法を説明するための機能ブロック図、図４は本発明のデータ処理方法を説明するためのフローチャート、図５は本発明の多色赤外線撮像装置及びデータ処理方法の記憶手段に格納するテーブルデータの説明図である。尚、本発明では図８との対応部分には同一符号を付して説明する。
【００２０】
図１により、本発明の多色赤外線撮像装置及びデータ処理方法のブロックを説明する前に、図２を用いて一般的な赤外線撮像装置の測定環境として、炉２２ａの炉壁２２ｂ内に被写体１として、例えば、セラミック体を配置し、焼結時の真温度の測定等を行なう場合を以下に概観する。
【００２１】
図２に於いて、炉２２ａ内に配設した被写体１（セラミック体）の表面温度をＴ０  、被写体１の所定波長領域λでの放射率をε０  、周囲環境に基づく反射体温度、図２の場合は炉壁２２ｂの温度をＴｈ  とすると、炉２２ａ内の被写体１からの炉窓２３を経て検出される放射エネルギーＥ０  は数２で与えられる。
【００２２】
【数２】
2004219114.tif 000003
【００２３】
ここでＥ０  ＝ε０  ｆ（Ｔ０  ）は被写体の放射エネルギー成分であり、Ｅｈ  ＝（１−ε０  ）ｆ（Ｔｈ  ）は炉壁２２ｂからの反射エネルギー成分である。
【００２４】
又、炉２２ａ内の水蒸気、炭酸ガス等の雰囲気２４中の放射率をεａ  、温度をＴａ  、透過率をτａ  とすれば炉窓２３を介して検出される雰囲気２４中の放射エネルギーＥａ  は数３で与えられる。
【００２５】
【数３】
Ｅａ  ＝τａ  ・ｆ（Ｔ０  ，Ｔｈ  ）＋εａ  ・ｆ（Ｔａ  ）‥‥（５）
【００２６】
更に、炉窓２３の温度をＴｗ  、透過率をτｗ  、放射率をεｗ  とすれば、この炉窓２３を介して検出される炉窓２３の放射エネルギーは数４で与えられる。
【００２７】
【数４】
Ｅｗ  ＝τｗ  ・ｆ（Ｔ０  ，Ｔｈ  ）＋εｗ  ・ｆ（Ｔｗ  ）‥‥（６）
【００２８】
上述の数２乃至数４式で与えられる放射エネルギーから被写体１の真温度を正しく求めるためには不確定で誤差を発生させる要素を除去する必要がある。そこで、数２式の雰囲気中の透過及び放射エネルギー成分Ｅａ  は透過の影響がない測定波長帯を選択し、τａ  ＝１，εａ  ＝１とすることで炉２２ａ内の水蒸気や炭酸ガスの影響を除去した。
【００２９】
更に、数４式の炉窓２３での放射エネルギー成分Ｅｗ  は窓材の温度を一定に保ち、透過が最大である条件で波長選択して窓材の温度特性や煤の影響等を除去したが、炉壁２２ｂの反射成分であるＥｈ  ＝（１−ε０  ）ｆ（Ｔｈ  ）は被写体（測定対象物）１の反射特性に影響を与え、被写体１の放射も放射特性に影響を与えることになるが、これらの不確定要素は除去できない。
【００３０】
そこで本発明では３つの波長帯の放射温度を測定し、炉壁２２ｂの反射成分である炉壁２２ｂからの放射率と被写体１の反射（放射率）を計算で求めて、これらを外乱として除去して炉２２ａ内の被写体１の真温度を計測する様にした。
【００３１】
従って、図２で示す被写体１の炉窓２３から取り出される放射エネルギーは数２及び数３式が除去された数１式のみとなる。然し、被写体１の分光放射率ε０  は温度によって変化し、多波長（３波長λ１  ，λ２  ，λ３  ）間の放射率は等しくはないが、これら放射率間には比例関係のελ１  ＝Ｋ・ελ２  ＝Ｌ・ελ３  が温度に係わらず成り立つと仮定し、数１式の分光感度特性を考慮した３波長λ１  ，λ２  ，λ３  の積分値を被写体１の温度に対するエネルギーとして、数２から数５を求める。
【００３２】
【数５】
2004219114.tif 000004
ここで数５式の計算を３波長λ１  ，λ２  ，λ３  について計算する。すると分光放射エネルギーＭλは数６で求められる。
【００３３】
【数６】
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ここでＣ１  は第１の放射定数（２πｈＣ２  ）３．７４１７７×１０４  〔Ｗ・ｃｍ−１・μｍ４  〕、Ｃ２  は第２の放射定数（ｃｈ／ｋ）１．４３８７７×１０４  〔μｍ・Ｋ〕、λは入力波長〔μｍ〕、Ｔは絶対温度（被写体温度）〔Ｋ〕。
【００３４】
上記数１及び数４乃至数５までの計算を３波長λ１  ，λ２  ，λ３  で行なってλ１  ，λ２  ，λ３  の波長時のエネルギーをＥ１  ，Ｅ２  ，Ｅ３  とした時にε１  λ１  ＝Ｋ・ε２  λ２  ＝Ｌ・ε３  λ３  からＥ１  ，Ｅ２  ＝Ｅ２  ／Ｋ，Ｅ３  ＝Ｅ３  ／Ｌで換算し、放射率ε０  の違いを吸収する様にする。
【００３５】
被写体１がアルミナの場合の測定波長はλ１  ＝７．９μｍ、λ２  ＝１１μｍ、λ３  ＝８〜１２μｍに選択している。
【００３６】
上述の原理に基づいて被写体１内の真温度を得るための多色赤外線撮像装置を３波長の３色赤外線撮像装置とした構成で説明する。
【００３７】
図１に於いて、被写体１からの入射エネルギーＥλは窓材１８から入射した赤外光を垂直走査鏡８及び水平走査鏡９で被写体１の像を水平及び垂直走査し、対物レンズ１０で集光した光軸上に配設した光学通過濾波手段（ＢＰＦ）４を通過する。
【００３８】
この光学的ＢＰＦ４に用いる波長帯域は被写体１の種類に応じて選択される。例えば、建物のガラスの様な物質をセンサとしてＩｎＳｂ等を用いて検出する場合は４．８〜５．２μｍのＢＰＦが用いられ、被写体がタイル、コンクリート等の反射率の低い、且つ放射率の高い温度測定時等では５〜８μｍの波長範囲等が選択されているが、本例の場合のセラミック（アルミナ）では放射率が高く温度による放射率変化が小さいため、長波長帯域（７．９μｍ〜１２μｍ）を選択している。
【００３９】
また、本例では光学的ＢＰＦ４として２枚のフィルター１及びフィルター２を切換えることが出来る構成とし、フィルターなしと２種類のフィルター１及びフィルター２とで合計３通りの赤外線波長範囲λ１  ＝７．９μｍ，λ２  ＝１１μｍ，λ３  ＝８〜１２μｍを切換えることが出来る様に構成している。これにより１台で３波長λ１  ，λ２  ，λ３  の計測が可能であり、特許文献２の様に複数のセンサ５を用いる必要がないのでセンサ５の個体差を除くことが出来る。
【００４０】
光学的ＢＰＦ４を通過した赤外線エネルギーＥλは１つのＨｇｃｄＴｅ等のセンサ５に入射された後に信号増幅器１１で増幅後にアナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）１２でデジタルデータに変換された後に、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）等のデータ解析手段１４に供給されて記憶手段（メモリ）１３に格納した３波長λ１  ，λ２  ，λ３  のエネルギーと、被写体１の温度Ｔ０  及び放射率ε０  並びに周囲環境に基づく反射体温度（炉壁温度）Ｔｈ  の関係をテーブルを基に所定の後述する演算を行なって、真温度の演算が行なわれ、ディスプレイ１６やレコーダ１７に温度データが出力されて、表示や印刷が行なわれる。尚、１５はＣＰＵ１４を介してメモリ１３に放射率定数等を入力するための操作部である。
【００４１】
上述の多色赤外線撮像装置６の動作を図３乃至図５を用いて詳記する。図３の機能ブロック図で図１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。
【００４２】
データ測定系路２５では、先ず放射率比率ブロック２９及び図４のフローチャートの第１ステップＳＴ１  に示す様に計測しようとする被写体１の物質の放射率ε１  ，ε２  ，ε３  を予めε１  λ１  ＝Ｋε２  λ２  ＝Ｌε３  λ３  を定め、記憶手段１３内に下記数７に示すデータを格納する。
【００４３】
【数７】
2004219114.tif 000006
【００４４】
次の第２ステップＳＴ２  では定数化した放射率変化データを基に被写体温度Ｔ０  、被写体放射率ε０  、周囲環境に基づく反射温度Ｔｈ  のテーブルを数４、数５を利用して理論的にＣＰＵ１４によって作成する。
【００４５】
次に、被写体１の波長λでのエネルギーＥλをＢＰＦ４を介して、３波長λ１  ，λ２  ，λ３  毎の被写体１の放射エネルギーＥ０  ，Ｅｈ  を赤外線撮像装置６のセンサ５を介して取得することで３波長λ１  ，λ２  ，λ３  の熱画像データ２７ａ，２７ｂ，２７ｃが得られてＣＰＵ１４の温度変換プログラム２８内に送られる（図４の第３ステップＳＴ３  ）。
【００４６】
第３ステップＳＴ３  で得られた被写体１の第１乃至第３波長範囲λ１  〜λ３  の赤外線エネルギーＥλ＝Ｅ０  ，Ｅｈ  ＝Ｅλ１  ，Ｅλ２  ，Ｅλ３  を得て、記憶手段１３に格納された数６の被写体１の放射率を数１に代入すると数８を得る。
【００４７】
【数８】
2004219114.tif 000007
ここで、Ｋ＝λ１  ，λ２  の放射比例定数
Ｌ＝λ１  ，λ３  の放射比例定数
とすると、被写体１の温度Ｔ０  、周囲環境に基づく反射体温度（炉壁温度）Ｔｈ  、被写体１の放射率ε０  ＝ε１  ，ε２  ，ε３  を数７を解くことで真温度を求めることが出来る。
【００４８】
本例では図３の機能ブロック図に示す様に未知数（被写体１の表面温度Ｔ０  、周囲環境に基づく反射体温度（炉壁温度）Ｔｈ  、被写体１の放射率ε０  ）を未知数生成プログラム３０及び温度変換プログラム２８に基づいて図４の第２ステップＳＴ２  の様に３波長λ１  ，λ２  ，λ３  の温度換算テーブル３１を生成して記憶手段１３内に格納する。
【００４９】
温度変換テーブル３１内には図５に示す様なデータが格納される。
【００５０】
先ず図５（Ａ）に示す様に被写体１の温度（セラミックの表面温度）Ｔ０  、被写体１の放射率ε０  、周囲環境に基づく反射体温度（炉壁温度）Ｔｈ  をパラメータとし、３波長λ１  ，λ２  ，λ３  でのエネルギーＥ１  ，Ｅ２  ，Ｅ３  を算出してテーブル化を行なう。
【００５１】
本例ではパラメータの被写体温度Ｔ０  の温度範囲は２００℃〜８００℃までを１℃ステップで、放射率ε０  の範囲は０．１０〜１．００までを０．０１ステップで、周囲環境に基づく反射体温度（炉壁温度）Ｔｈ  は２００℃〜１０００℃を１０℃ステップで図５（Ａ）の様にλ１  ，λ２  ，λ３  でのエネルギーＥ１  ，Ｅ２  ，Ｅ３  をＣＰＵ１４は演算して、テーブル化を行なう。
【００５２】
然し、このままでは３波長のエネルギーＥ１  ，Ｅ２  ，Ｅ３  から所定の温度Ｔ０  ，Ｔｈ  や放射率ε０  を算出するのに手間が掛かるので第１の波長λ１  の第１のエネルギーＥ１  を基本とし、Ｅ１  の値が昇順に並び替えを行なう。
また、エネルギーＥの値が同一の要素はエネルギーＥ２  の値で昇順に並び替えを行ない、エネルギーＥ３  の値についても同様の並び替えを行なうことで図５（Ｂ）の様にテーブルを再構築する。
【００５３】
次に第４ステップＳＴ４  では図５（Ｂ）の様に大きいエネルギーＥ１  ，Ｅ２  ，Ｅ３  順に並べられた記憶手段１３内のテーブルをＣＰＵ１４が検索して、この検索経過を温度変換プログラム２８等により温度分布画像３２ａを得る。反射体（炉壁）温度は反射体変換プログラムにより、同様に放射率変換プログラムによって、放射率マップ３２ｂ及び反射温度マップ３２ｃを得てエンドに至る。
【００５４】
図６及び図７を用いて被写体１の放射比例定数の確認の為にアルミナ板１について下記の実験を行なった。
【００５５】
今、第２ステップＳＴ１  で仮定した放射率ε１  ，ε２  ，ε３  を予めε１  λ１  ＝Ｋ・ε２  λ２  ＝Ｌ・ε３  λ３  の関係が成り立つこと及びＴ０  ，ε０  ，Ｔｈ  の変換が成り立つことを確認するために擬似的に炉壁２２ｂと同様の反射温度Ｔｈ  を作り出す放射源４３を図６（Ａ）の様に設け、被写体１に対応する５０×５０×１ｔｍｍのアルミナ板を反射角θ＝１５°とし、３色（多色）赤外線撮像装置６によってアルミナ板の温度Ｔ０  の測定を行なった。尚、アルミナ板の背面に銅ブロック４４を置いて加熱装置４５を取り付け、アルミナ板１の温度は接触型温度計４６で計測した。
【００５６】
実験は、図６（Ａ）の装置によってアルミナ板１を３００℃，４００℃，５００℃と変化させたときに、放射源４３を夫々２００℃，４００℃，６００℃に設定し、測定波長λ１  ，λ２  ，λ３  が夫々７．９μｍ，１１μｍ，８〜１２μｍの場合で得られたエネルギーを計測した。
【００５７】
この得られたエネルギーと、予め作成しておいたエネルギーテーブルからε０  ，Ｔｈ  ，Ｔ０  を求め、接触温度計４６との比較を行なった。接触型温度計４６は測定した２次元のエネルギー分布からアルミナ板の中央付近のデータのみを抽出し、それらを代表値とした。
【００５８】
下表１はアルミナ板の放射率ε０  を波長λ１  〜λ３  について２９８．３℃，４１４．６℃，５３７．３℃の計測値を示すもので、これをプロットすると図６（Ｂ）が得られる。
【００５９】
【表１】
2004219114.tif 000008
【００６０】
図６（Ｂ）の横軸は温度、縦軸は放射率ε０  を示すもので表１及び図６（Ｂ）から明らかな様に被写体１がアルミナの場合の放射率定数は下記表２の様に定めることが出来て、図６（Ｂ）の直線３４，３５，３６の様に比例関係にあり、ελ１  ＝Ｋελ２  ＝Ｌελ３  の関係が成り立つことが確認できた。
【００６１】
【表２】
2004219114.tif 000009
【００６２】
即ち、アルミナ板１を３００℃〜５００℃で計測する場合は長波長（８〜１２μｍ）を用いると放射率の影響を除くことが出来て温度測定上有効であることが解る。
【００６３】
又、アルミナ板を多色赤外線撮像装置６によって、撮像して得た熱画像を基に計測した放射源４３の温度２０９℃，３９６℃，５４５℃に於ける３波長λ１  〜λ３  でのエネルギーを下記表３に示す。
【００６４】
【表３】
2004219114.tif 000010
【００６５】
上記表３をメモリに格納したテーブルからε０  ，Ｔ０  ，Ｔｈ  に夫々換算した各反射温度が２０９℃，３９６℃，５４５℃でのアルミナ板１の変換温度Ｔ０  と、接触型温度計３３で計測した時の測定誤差を下記の表４乃至表６に示す。
【００６６】
【表４】
2004219114.tif 000011
【００６７】
【表５】
2004219114.tif 000012
【００６８】
【表６】
2004219114.tif 000013
【００６９】
これら、表４〜表６からも明らかな様にアルミナ板１の温度は、接触型温度計３３の温度と比較して±１．７％以内の誤差範囲に入り、精度よく換算算出することが確認された。
【００７０】
この精度は、テーブルのエネルギー換算のステップ数により、大きく変化すると思われ、精度を向上させる為にステップ数を増やすと、莫大な大きさのテーブルから真温度を検索する必要がある。これはエネルギーを計測した３波長赤外線撮像装置の精度やＮＥＴＤ（雑音等価温度差：最小検知温度差）とも密接な関係があり、無駄にテーブルを大きくしても、得られる結果は３波長赤外線撮像装置の性能仕様を超えることはできない。本例では図５に示した様なステップ数をとっている。
【００７１】
図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はアルミナ板１の温度を接触型温度計３３を用いて３３０℃，４２０℃，５２０℃とした時の３波長λ１  ，λ２  ，λ３  及びテーブル換算時の波形３７，３８，３９及び４０を示すもので横軸に反射体温度（放射源）４３と縦軸に多元赤外線撮像装置６での熱画像温度（Ｔｅｍｐｅｒｔｕｒ  ｏｆｔｈｅｎａｌ  ｉｍａｇｅ）とをとったものである。尚、４１はアルミナ板１の温度である。
【００７２】
これらグラフから明らかな様に放射源４３の温度が２００℃では誤差は大きいが全体的に反射の影響を受けずにアルミナ板自体の温度に変換可能となる。
【００７３】
上述の構成ではセラミック等の焼結プロセスでの温度計測に於いて、アルミナ板１を被写体として用いたが、次に示す効果を得ることが確認された。
（１）  アルミナの温度計測は、その温度による分光放射率を一定の比で置きかえられるため、長波長（７．９〜１２μｍ）を使用すると測定精度を向上させるのに有効であることが確認できた。
（２）  炉内計測で問題になる反射の影響は、被写体１を３波長で計測することにより、反射成分を除去できることが確認できた。
これにより、今まで難しかった炉内のセラミックの温度を赤外線撮像装置により直接測定することが可能となる。
（３）  多色計測で得られたエネルギーから温度を求めるテーブルとアルゴリズムが実用的であることを示され、ＣＰＵを使って高速に処理し、アルミナの温度計測に適用可能であり、精度は±１．７％以内にすることが出来た。
【００７４】
上述の実施例では多色赤外線撮像装置を主に被写体の温度計として説明したが、放射率の変化を求めることで被写体の表面組成状況を分析する分析機器として、また炉壁の反射温度分布を求めて、炉壁の班等を計測する様にしてもよい。更に、被写体の反射成分が解っている場合や放射率が固定されている場合は２色温度計に応用可能でテーブルを小さく出来て、処理速度の迅速化が可能となる。更に本例ではセラミックの焼結について説明したが本発明では非接触で高精度に温度測定を行なうことができるので鉄鋼、ガラス等の生産ラインの計測に応用可能と成る。
【００７５】
【発明の効果】
本発明の多色赤外線撮像装置及びデータ処理方法によれば被写体の３波長内のエネルギー比が大きくなる様なエネルギー差が充分に大きく選択した波長λ１  ，λ２  ，λ３  のエネルギーＥ１  ，Ｅ２  ，Ｅ３  から任意の物質（被写体）の放射率定数Ｋ，Ｌを予め求めておくことで、被写体の温度Ｔ０  の測定が可能で温度値の誤差の低減を図ることができる。又、３波長のエネルギーと未知数（被写体温度Ｔ０  、被写体放射率ε０  、炉壁温度Ｔｈ  ）とを関連付けたテーブルをメモリ内に格納し、このテーブルを検索して、Ｔ０  ，ε０  ，Ｔｈ  を読み出す様にしたので、画像化に必要なスピードの迅速化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多色赤外線撮像装置の１形態例を示すブロック図である。
【図２】本発明の多色赤外線撮像装置に入射する放射エネルギーを説明するための説明図である。
【図３】本発明のデータ処理方法を説明するための機能ブロック図である。
【図４】本発明のデータ処理方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明に用いる記憶手段に格納するテーブルの説明図である。
【図６】本発明のアルミナ計測説明図及び放射率変化特性グラフである。
【図７】本発明の反射体温度変化時の熱画像温度変化を示すグラフである。
【図８】従来の赤外線撮像装置のブロック図である。
【符号の説明】
１‥‥被写体、５‥‥センサ、６‥‥多色赤外線撮像装置、１３‥‥記憶手段、１４‥‥データ解析装置（ＣＰＵ）、１６‥‥ディスプレイ、２２ａ‥‥炉、２２ｂ‥‥炉壁、２３‥‥炉窓、２４‥‥炉内ガス（雰囲気）、２８‥‥温度変換プログラム、３０‥‥未知数（温度放射率）生成プログラム、３１‥‥温度換算テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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