(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外カメラと、圧縮機を内蔵した冷却器とを筐体内部に収納して構成され、支持台に前記筐体の外側側面を介して片持ち状に取り付けられる赤外線撮影装置において、
前記筐体の外側側面に片持ち状に固定された弾性体よりなる支持棒と、前記支持棒の固定端より所定距離で離されると共に、揺動可能に取り付けられた複数の板状のおもりとを備えたこと特徴とする赤外線撮影装置。
【請求項２】
前記支持棒は、その軸方向が前記圧縮機の主たる振動方向に対して直交するように取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線撮影装置。
【請求項３】
前記複数の板状のおもりは、その板面が前記支持棒の軸方向に対して直交するように取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の赤外線撮影装置。
【請求項４】
前記複数の板状のおもりは、おもりの最内側と最外側に設けられた一組の挟持具によって挟持されていることを特徴とする請求項３に記載の赤外線撮影装置。
【請求項５】
前記支持棒は、前記支持台に取り付けられる前記筐体の外側側面と対向する外側側面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線撮影装置。
【請求項６】
前記支持棒は、外側側面の上端部中央に固定され、
前記板状のおもりは、長方形状をなし、上端部中央に貫通された穴を通して前記支持棒に挿通されていることを特徴とする請求項５に記載の赤外線撮影装置。
【請求項７】
前記複数の板状のおもりは、それぞれ前記支持棒の軸方向に沿って位置決め可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧縮機を内蔵する冷却器を備えた赤外線撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線撮影装置は、赤外カメラとスターリングクーラー等の冷却器を備え、冷凍サイクルを行う冷却器の冷凍作用により赤外カメラに蓄積される熱を取り除いて特性の悪化を防いでいる。しかし、冷凍サイクルを行う際に冷却器に内蔵された圧縮機は所定の周波数で振動するため、この圧縮振動の影響により赤外線撮影装置の分解能が低下してしまう。そこで従来は、剛性の高い筐体に赤外カメラと冷却器とを収納して構成した特注の赤外線撮影装置を使用して振動の影響を低減させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特注の剛性の高い赤外線撮影装置は非常に高価であり、コスト面で問題があった。そこで、発明者は特開平２−２６６２４０号公報に開示されている近似した技術分野の赤外線検知装置の発明を参考にして、汎用の赤外線撮影装置に図１１の断面図に示すような動吸振器５０を取り付けて振動を吸収させることを考えた。
【０００４】
しかしながら、かかる構造の動吸振器５０では、ある程度の振動の影響の低減効果は見られたが、赤外カメラの分解能は未だ十分に改善されなかった。
【０００５】
そこで本発明は、安価で、かつ高い分解能を有する赤外線撮影装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するため、鋭意検討した結果、冷却器に内蔵されている圧縮機は、通常所定幅の周波数帯で振動していることを見出した。そして、動吸振器５０は、負荷マス５１の質量と支持ばね５２のばね定数Ｋmとによりただ１つに決まる固有振動数ｆmの振動を吸収するのには有効であるが、他の周波数の振動は吸収できず、却って振動を増長させる場合があることが分かった。
【０００７】
本発明者は、以上の事情を考慮して本発明を完成させた。即ち、本発明は、赤外カメラと、圧縮機を内蔵した冷却器とを筐体内部に収納して構成され、支持台に前記筐体の外側側面を介して片持ち状に取り付けられる赤外線撮影装置において、筐体の側面に片持ち状に固定された弾性体よりなる支持棒と、支持棒に所定距離で離されると共に、揺動可能に取り付けられた複数の板状のおもりとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
かかる構造としたことにより、支持棒の固定端からおもりまでの距離とおもりの重量に応じた複数の共振周波数が存在し、複数の周波数の振動を吸収して赤外線撮影装置の分解能を向上させることができる。また、構成が非常に簡素であるため、特注の剛性の高い赤外線撮影装置を使用する場合に比べて安価なものとすることができる。
【０００９】
また、本発明にかかる赤外線撮影装置は、支持棒は、その軸方向が圧縮機の主たる振動方向に対して直交するように取り付けられていることを特徴としてもよい。このようにすれば、圧縮機の主たる振動を効率よく吸収して、赤外線撮影装置の分解能を向上することができる。
【００１０】
また、本発明にかかる赤外線撮影装置は、複数の板状のおもりは、その板面が支持棒の軸方向に対して直交するように取り付けられていることを特徴としてもよい。このようにすれば、おもりどうしを近接して取り付けることができ、省スペース化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明にかかる赤外線撮影装置は、複数の板状のおもりは、おもりの最内側と最外側に設けられた一組の挟持具によって挟持されていることを特徴としてもよい。このようにすれば、複数の板状のおもりの位置決め調整を簡単に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
図１から図３は、本発明の実施形態にかかる赤外線撮影装置１０の基本構成を示しており、図１は右側面図、図２は平面図、図３は正面図である。
【００１４】
赤外線撮影装置１０は、本体部１６と吸振部１７とからなり、本体部１６は外形形状が直方体をなす筐体１１の内部に、検体より発せられる赤外線を検知して撮影を行う赤外カメラ（図示しない）と、赤外カメラを冷却するスターリングクーラー（図示しない）とを収納し、その底面より円筒状のレンズ部１２を延出して構成されている。このスターリングクーラは圧縮機（図示しない）を内蔵し、圧縮機により冷凍サイクルを行うことで赤外カメラを冷却している。
【００１５】
吸振部１７は、支持棒１３に板状のおもり１４を挿通し、ナット１５により挟持することで構成されている。
【００１６】
支持棒１３は、弾性を有するボルトからなり、筐体１１の一の側面の上端部付近中央に垂直にねじ込まれ、片持ち状に固定されている。この支持棒１３は、その軸方向が赤外線撮影装置１０の本体部１６の主たる振動方向（圧縮機の主たる振動方向）と垂直になるように固定するのが望ましく、本実施形態では、本体部１６が主として上下方向に振動する場合を想定している。
【００１７】
鉄よりなる５枚の板状のおもり１４は、筐体１１側面とほぼ同程度の面積を有する長方形状をなし、上端部付近中央に貫通された穴を通して支持棒１３にその軸方向と板面とがほぼ直交する状態で挿通されている。この５枚の板状のおもり１４は、所望の共振周波数が得られるように支持棒１３の固定端１８より所定距離離して位置決めされており、支持棒１３に螺合された一組のナット１５によって両側から挟持されている。このとき、ナット１５は固く締め付けていないので、板状のおもり１４は支持棒１３の軸の周りで揺動可能であるとともに、軸方向にも揺動可能となっている。
【００１８】
図４から図６は、本発明の実施形態にかかる赤外線撮影装置１０を搭載した発熱画像解析装置２０を示しており、図４は正面図、図５は右側面図、図６は平面図である。
【００１９】
図示のとおり、発熱画像解析装置２０は大きく分けて、赤外線撮影装置１０と、針当て観察用の顕微鏡２１と、赤外線撮影装置１０と顕微鏡２１とを支持する支持台２２と、支持台２２に連結される基台２３とで構成されている。赤外線撮影装置１０と顕微鏡２１は、背板２４を介して支持台２２に設けられたガイド２５に沿って斜方向に移動可能に取り付けられており、両者を切り替えてサンプル台２６上の検体Ｓを観察、撮影できるようになっている。従って、赤外線撮影装置１０は十分な剛性が取れず、本体部１６はスターリングクーラーの振動の影響を受け易い構造となっている。なお、サンプル台２６は、剛性の強い基台２３に固定されているため、検体Ｓ自身はスターリングクーラーの振動の影響を受けないようになっている。
【００２０】
次に、上記実施形態の作用を説明する。
【００２１】
まず、説明の便宜上、次のように３次元直交座標系を定義する。すなわち図１に示すように、赤外線撮影装置１０の上下方向（紙面上下方向）をX方向とし、支持棒１３の軸方向（紙面左右方向）をZ方向とし、このいずれにも垂直な方向（紙面垂直方向）をY方向とする。
【００２２】
検体Ｓの撮像を開始すると、赤外線撮影装置１０に内蔵されたスターリングクーラーが運転を開始し、この影響によって支持台２２に取り付けられた赤外線撮影装置１０の本体部１６が、X方向に所定幅の周波数帯で振動を始める。この振動は、筐体１１を介して支持棒１３に伝達され、支持棒１３に取り付けられた複数の板状のおもり１４がX方向に振動する。
【００２３】
この場合、複数の板状のおもり１４はそれぞれ支持棒１３の軸方向に沿って位置決め可能に取り付けられており、各おもり１４の取り付け位置とその重量を調整することで所望の共振周波数を得られるようになっている。
【００２４】
従って、赤外線撮影装置１０の本体部１６の振動の周波数帯と、支持棒１３の固定端１８からおもり１４までの距離とおもり１４の重量とで定まる複数の共振周波数とを一致させた場合、共振により複数の吸振効果が得られ、スターリングクーラーの振動の影響を大幅に低減して、赤外線撮影装置１０の分解能を向上させることができる。
【００２５】
このように、本実施形態では、赤外線撮影装置１０の本体部１６が所定幅の周波数帯で振動した場合であっても、吸振部１７において複数の共振周波数を得ることができるので、振動の影響を十分に低減することができ、赤外線撮影装置１０の分解能を向上することができる。
【００２６】
また、本実施形態においては、支持棒１３に複数の板状のおもり１４を取り付けただけの簡素な構造で振動を吸収できるため、特注の剛性の高い赤外線撮影装置を使用する場合に比べて安価なものとすることができる。
【００２７】
なお、赤外線撮影装置１０の本体部１６は、スターリングクーラーの圧縮機が振動するX方向に大きく振動するが、この影響によりＺ方向には赤外線撮影装置１０の視野の変位が生じている。即ち、図７の模式図に示すように、赤外線撮影装置１０自体が支持台２２に対して片持ち状に固定されているため、Ｘ方向への振動に伴ってＺ方向へ視野の変位Δｚが生じ、分解能低下の一因となっている。しかし、上述したとおり吸振部１７の吸振効果によって本体部１６のＸ方向への振動が低減されているため、Ｚ方向の視野の変位量Δｚも小さくなり、赤外線撮影装置１０の分解能が一層向上されている。
【００２８】
また、赤外線撮影装置１０の本体部１６は、実際はY方向にも微小に振動しているが、支持棒１３はY方向にもたわむことができ、Y方向にも複数の共振周波数をもっているため、Y方向の振動も吸収して赤外線撮影装置１０の分解能をさらに向上することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、支持棒１３はその軸方向が赤外線撮影装置１０の本体部１６（冷却器に内蔵された圧縮機）の主たる振動方向に対して直交するように取り付けられているため、本体部１６の主たる振動を効率よく吸収して、赤外線撮影装置１０の分解能を向上することができる。
【００３０】
また、本実施形態では、支持棒１３を赤外線撮影装置１０を構成する筐体１１の側面に直交するように固定し、板状のおもり１４をその板面が支持棒１３の軸方向に対して直交するように取り付けたため、おもり１４どうしを近接して取り付けることができ、省スペース化を図ることができる。
【００３１】
また、本実施形態では、複数の板状のおもり１４は、おもりの最内側と最外側に設けられた一組のナット１５によって挟持されているため、複数の板状のおもり１４の位置決め調整を簡単に行うことができる。
【００３２】
以下、本発明の内容を実施例によりさらに具体的に説明する。
【００３３】
図８は、共振周波数を計算するための赤外線撮影装置１０の模式図であり、各おもり１４には便宜上▲１▼から▲５▼までの符号が付けられている。
【００３４】
まず、共振周波数ｆは、以下のようにして導かれる。
【００３５】
支持棒１３のたわみδは次にように表せる。
【００３６】
δ＝ＰＬ3／３ＥＩ
ここで、Ｐはおもり１４の荷重、Ｌは支持棒１３の固定端１８からおもり１４までの距離、Ｅは支持棒１３のヤング率、Ｉは断面２次モーメントである。
【００３７】
そして、支持棒１３のばね定数ｋは次にように表せる。
【００３８】
ｋ＝Ｐ／δ
従って、共振周波数ｆは次のように表せる。
【００３９】
【数１】
0004002027.tif 000002
【００４０】
このように共振周波数ｆは表されるので、おもり１４の荷重Ｐと、支持棒１３の固定端１８からおもり１４までの距離Ｌとを調節することにより、複数の共振周波数を得ることができる。
【００４１】
次に、具体的な数値を定めて、共振周波数を計算する。
【００４２】
スターリングクーラーの圧縮機がＸ方向に６０ヘルツ程度で振動している場合、５枚の板状のおもり１４を支持棒１３の固定端１８よりそれぞれＬ＝２４［mm］（▲１▼）、２２［mm］（▲２▼）、２０［mm］（▲３▼）、１８［mm］（▲４▼）、１６［mm］（▲５▼）だけ離して取り付ける。尚、支持棒１３のヤング率はＥ＝２．１×１０4［kgｆmm-2］、断面二次モーメントはＩ＝πｄ4／６４＝３０．６８［mm4］（ここでｄは支持棒の断面の直径であり、５mmとする。）、一枚のおもりの荷重はＰ＝０．３６［kg］とする。そして、式（１）を使って共振周波数ｆを計算する。その結果を図９の表に示す。
【００４３】
ｆ1からｆ5は、▲１▼から▲５▼までの各おもり一枚づつでの共振周波数を示す。また、ｆ0はおもり全体としての基本共振周波数を示し、この場合は、Ｌ＝２０［mm］、Ｐ＝１．８［kg］として計算した。この他にも、おもりの組み合わせ（▲１▼、▲２▼の複合、▲１▼、▲２▼、▲３▼の複合等）により、多数の共振周波数が存在する。
【００４４】
このように、赤外線撮影装置１０の本体部１６が所定幅の周波数帯で振動した場合であっても、複数の共振周波数を得ることができたので、振動の影響を十分に低減することができ、赤外線撮影装置１０の分解能を向上することができた。
【００４５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。
【００４６】
例えば、図１０に示すように、赤外線撮影装置１０を構成する筐体１１の側面と最内側のおもり１４との間に支持棒１３の軸と軸を同じくするばね２７を介在させ、おもり１４の外側からナット１５で締め付けることでおもり１４を挟持する構造としてもよい。このようにすれば、ナット１５を回転させることで、前面側からおもり１４の位置決めが可能となる。
また、各おもり１４のそれぞれに、あるいは何枚かのおもり毎にナット等の挟持具を設けて位置決めできるようにしてもよい。また、おもり１４の枚数は、５枚に限らず事情に応じて適宜増減させてもよい。また、おもり１４の材質は、鉄以外の他の材質のものとしてもよい。また、支持棒１３とおもり１４は、筐体１１の他の側面に取り付けてもよい。また、おもり１４どうしの間にスペーサを設けてもよい。また、おもり１４の長さは適宜変更させてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、安価で、かつ高い分解能を有する赤外線撮影装置を提供することができる。すなわち、支持棒の固定端からおもりまでの距離とおもりの重量に応じた複数の共振周波数を持ち、複数の周波数の振動を吸収することができるため、赤外線撮影装置の分解能を向上させることができる。また、構成が非常に簡素であるため、特注の剛性の高い赤外線撮影装置を使用する場合に比べて安価なものにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる赤外線撮影装置の右側面図。
【図２】実施形態にかかる赤外線撮影装置の平面図。
【図３】実施形態にかかる赤外線撮影装置の正面図。
【図４】実施形態にかかる赤外線撮影装置を搭載した発熱画像解析装置の正面図。
【図５】実施形態にかかる赤外線撮影装置を搭載した発熱画像解析装置の右側面図。
【図６】実施形態にかかる赤外線撮影装置を搭載した発熱画像解析装置の平面図。
【図７】赤外線撮影装置のＺ方向への視野の変位の様子を示す模式図。
【図８】実施例にかかる赤外線撮影装置の模式図。
【図９】複数のおもりの共振周波数を示す図表。
【図１０】実施形態の変形例を示す部分拡大図。
【図１１】動吸振器を表した断面図。
【符号の説明】
１０…赤外線撮影装置、１１…筐体、１３…支持棒、１４…板状のおもり、１５…ナット、２７…ばね。
【図１】
0004002027.tif 000003
【図２】
0004002027.tif 000004
【図３】
0004002027.tif 000005
【図４】
0004002027.tif 000006
【図５】
0004002027.tif 000007
【図６】
0004002027.tif 000008
【図７】
0004002027.tif 000009
【図８】
0004002027.tif 000010
【図９】
0004002027.tif 000011
【図１０】
0004002027.tif 000012
【図１１】
0004002027.tif 000013