(57)【要約】【課題】蛍光の温度変化による温度の決定を環境等の発光効率以外の影響を受けずに、低温における２次元の温度分布をリアルタイムで画像化することを可能にした温度分布可視化装置を提供すること。【解決手段】温度分布可視化装置として、蛍光が塗布されている対象物３に光を照射してカラーＣＣＤカメラ６により撮像する手段と、前記撮像された画像を色により分解された複数の第１の画像１１〜１３を取得する手段と、前記取得された複数の第１の画像のうち、ある色の第１の画像１１と他の色の第１の画像１２との画像比を取って第２の画像１４を取得する手段とからなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光が塗布されている対象物に光を照射してカラーＣＣＤカメラにより撮像する手段と、前記撮像された画像を色により分解された複数の第１の画像を取得する手段と、前記取得された複数の第１の画像のうち、ある色の第１の画像と他の色の第１の画像との画像比を取って第２の画像を取得する手段とからなることを特徴とする温度分布可視化装置。
【請求項２】
前記第２の画像の温度分布を視認するために該第２の画像に前記画像比に対応する温度表を付加したことを特徴とする請求項１に記載の温度分布可視化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光による温度決定を信頼性高く行うことを可能にした温度分布可視化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触で２次元の温度分布を決定することは、接触温度計等では対応困難であり、そのための計測技術が必要されている。図６は、超電導素子により構成された低温で作動する限流器の一例を示す図である。この限流器は、電力系統において事故等により異常電流が流れたとき、その電流を一定以下に抑えるものであり、高温超電導体に大電流が流れたとき、超伝導状態から常伝導状態に移転することにより電気抵抗が急激に増加することを利用したものであり、現在開発が進んでいるものである。同図に示すように、この限流器は低温容器１に、多数の超伝導限流素子２を直列かつ並列に配置して低温環境下で構成し、異常時にいくつかの超伝導限流素子から発生する発熱により常伝導転移を起し、それを全体に波及させて限流動作が起こさせるものである。
【０００３】
現時点では、電力系統における大電流、高電圧、低温環境下において、使用できる温度計はごく限られており、必要な配線量等を考慮すると、常温環境で用いられている熱画像的な手法が有効である。この熱画像的な手法は、非接触で電気的環境の影響をうけずに２次元的に配置されている素子の各温度を時々刻々決定し、システムの信頼性を飛躍的に高めることができるものである。
【０００４】
このような熱画像的な手法としては、常温から−５０℃程度までは物質の発する赤外線等を計測することに有効であるが、特開昭６３−２５３２２５号公報に開示されている温度測定器には、より低温で蛍光の発光効率あるいは蛍光の減衰時間等が温度に依存することを用いることにより温度分布を可視化することが開示されている。
また、特開平０６−２２９８４３号公報の光ファイバ温度計には、発光効率の決定は安定な光源の確保や受光路における光の減衰、受光センサの安定性等に左右されるため、長期的な温度の絶対値を決定するには環境温度の補正や制御が必要であることが述べられている。
さらに、特開平０９−１７８５７５号公報のファイバー温度計、特開２００２−７１４７３号公報の蛍光式ファイバー温度計、特開２００２−３４０６９８号公報の積分球型光ファイバー温度計には、蛍光の減衰時間が温度により変化することを用いることにより、発光効率を用いる方法の持つ欠点を有しないが、受信信号の差分により減衰時間の決定が必要であることが述べられている。
【特許文献１】特開昭６３−２５３２２５号公報
【特許文献２】特開平０６−２２９８４３号公報
【特許文献３】特開平０９−１７８５７５号公報
【特許文献４】特開２００２−７１４７３号公報
【特許文献５】特開２００２−３４０６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特開平０９−１７８５７５号公報、特開２００２−７１４７３号公報、特開２００２−３４０６９８号公報に記載の各技術は、リアルタイムに温度の２次元分布を決定するためには、複雑かつ高度の信号処理が必要であり、また、特開昭６３−２５３２２５号公報、特開平０６−２２９８４３号公報に記載の各技術は、温度値を決定することができない。従って、温度分布の可視化において、温度値の決定とその変化をリアルタイムで観測することの双方を満足することは上記公知の技術からは困難である。
【０００６】
本発明の目的は、蛍光の温度変化による温度の決定を環境等の発光効率以外の影響を受けずに、低温における２次元の温度分布をリアルタイムで画像化することを可能にした温度分布可視化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、温度分布可視化装置として、蛍光が塗布されている対象物に光を照射してカラーＣＣＤカメラにより撮像する手段と、前記撮像された画像を色により分解された複数の第１の画像を取得する手段と、前記取得された複数の第１の画像のうち、ある色の第１の画像と他の色の第１の画像との画像比を取って第２の画像を取得する手段とからなることを特徴とする。
【０００８】
第２の手段は、第１の手段において、前記第２の画像の温度分布を視認するために該第２の画像に前記画像比に対応する温度表を付加したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、色を分解し、異なった画像間の比をとることにより、温度により蛍光波長分布および蛍光効率が温度による変化する蛍光体を塗布した表面の温度分布をリアルタイムで可視化することが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、蛍光体を塗布した表面の温度分布をリアルタイムで可視化することができると共に温度を決定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施形態を図１乃至図５を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係る温度分布可視化装置の構成を示す図である。
同図において、３はリアルタイムの温度変化測定を対象とする薄膜からなる蛍光体を塗布した観測面、４は観測面３の裏面に設置されたヒータ、５はブラックライト、６はカラーＣＣＤカメラ、７はレンズ、８はインターフェースケーブル、９はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、１０はＰＣ９の画面上に撮影したリアルタイム画像、１１〜１３はＰＣ９によって取得されたＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の３種類の分解画像、１４はＲの分解画像とＧの分解画像との画像比であるＲ／Ｇのリアルタイム画像である。
【００１２】
ここで、ブラックライト５は、高周波電源で放電され、ちらつきによる影響を軽減している。また、カラーＣＣＤカメラ６のインターフェース８は様々な規格が用いられるが、本例では、ＩＥＥＥ１３９４規格でデジタル転送・処理を行う。またリアルタイム観測においては、温度分布の変動による画像の乱れを回避するために、一度に全ピクセルの画像を取り込むプログレシングスキャン方式により対象温度の早い変化に対するカメラ画像の信頼性を上げている。
【００１３】
この温度分布可視化装置では、裏面にヒータ４が設置された観測面３にブラックライト５が照射され、その観測面３の蛍光を発してしている表面をカラーＣＣＤカメラ６で観測し、観測された画像をＰＣ９の画面上にリアルタイム画像１０として取得し、さらに、ＰＣ９によってＲ、Ｇ、Ｂの３種類の分解画像１１〜１３を取得し、取得されたはＲの分解画像１１とＧの分解画像１２から画像比Ｒ／Ｇのリアルタイム画像１４を取得している。
【００１４】
図２は、図１に示したリアルタイム画像１４を拡大して示したリアルタイムの画像例を示す図である。
同図に示すように、画像の上方に白く見える部分は、ヒータ２によって加熱されて白く見える部分である。この白く見える部分は、例えば、画像例の側面に設けた画像比に対応する温度表１５を参照することにより、この白く見える部分の温度が何度であるかを知ることができる。
この図から明らかなように、温度分布のリアルタイムの２次元的可視化が可能であることがわかる。  
【００１５】
次に、図２に示した画像比に対応する温度表１５の作成法について図３乃至図５を用いて説明する。
図３は、画像比に対応する温度表１５を作成するための蛍光観測装置の構成を示す図である。
同図において、１６は温度計、１７は温度に対するＲプレーンおよびＧプレーンを示す図であり、その他の構成は図１に示した温度分布可視化装置の同符号の構成に対応し、またその動作も略同一であるので説明を省略する。
【００１６】
図４は、図３に示した温度に対するＲプレーンおよびＧプレーン１７を拡大して示した図であり、横軸が温度（Ｔ／Ｋ）、縦軸がＲプレーンおよびＧプレーンを示し、図３に示した蛍光観測装置において、観測面３における温度を室温から−１５０℃程度の範囲で変化させたときの、Ｒの分解画像１１におけるＲプレーンの値およびＧの分解画面１１２におけるＧプレーンの値を計測したものを表示したものである。
同図に示すように、温度の上昇に対して発光効率はプレーンにより異なり、Ｒは増加し、Ｇは減少し、Ｂはほとんど変化しない。そのため、温度に対して正の相関を画像比Ｒ／Ｇを選択し、両者の比を取ることができる。なお、測定過程において、図示していないが、システムを冷却するために、液体窒素の補充を行った際には、その蒸発により、霧が観測面３とレンズ７間の光路上に混入することがあるが、その場合でも、例えば、同図の略２００〜３００（Ｔ／Ｋ）の範囲に示すように、計測値が乱れる場合があるが、これは蛍光体を塗布した表面の温度とは無関係なノイズである。
【００１７】
図５は、横軸が温度（Ｔ／Ｋ）、縦軸が画像比Ｒ／Ｇを示し、図４において観測された結果に基づいて、画像比Ｒ／Ｇをとったものである。
同図に示すように、図４の略２００〜３００（Ｔ／Ｋ）の範囲において計測値に乱れが発生していたが、図５に示すように、画像比Ｒ／Ｇでは計測値には乱れは発生せず、温度に対してほぼ一様に増加する計測値が得られる。
従って、この図５で得られた計測値に基づいて、図２に示したような画像比Ｒ／Ｇに対応する温度表１５を得ることができる。                                                 
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る温度分布可視化装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示したリアルタイム画像１４を拡大して示したリアルタイムの画像例を示す図である。
【図３】画像比Ｒ／Ｇに対応する温度表１５を作成するための蛍光観測装置の構成を示す図である。
【図４】図３の温度に対するＲプレーンおよびＧプレーン１７を拡大して示した図である。
【図５】横軸が温度（Ｔ／Ｋ）、縦軸が画像比Ｒ／Ｇを示す図である。
【図６】超電導素子により構成された低温で作動する限流器の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  低温容器
２  超伝導限流素子
３  観測面
４  ヒータ
５  ブラックライト
６  カラーＣＣＤカメラ
７  レンズ
８  インターフェースケーブル
９  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
１０  ＰＣ９画面上に撮影したリアルタイム画像
１１〜１３  分解画像
１４  画像比Ｒ／Ｇのリアルタイム画像
１５  画像比Ｒ／Ｇに対応する温度表
１６  温度計    
１７  温度に対するＲプレーンおよびＧプレーン
【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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