JP2003166880A

JP2003166880A - 温度計測手段を有する撮像装置

Info

Publication number: JP2003166880A
Application number: JP2001366216A
Authority: JP
Inventors: Kenji Mitsui; 健司三井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】物体のカラー撮影とともに、物体の比温度
（温度）の測定を高精度に行うことができる温度計測手
段を有する撮像装置を得ること。【解決手段】被検体の像を形成する対物系と、該対物
系からの光束を４以上の光路に分岐する分岐光学系と、
該分岐光学系を介して、互いに分光特性の異なる分光像
の画像情報を得る撮像手段と、各撮像手段で得られる分
光像のうち、３つの分光像よりカラー映像を得るカラー
映像処理回路と２つの分光像より、被検体に関する温度
分布を得る温度画像処理回路とを有していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度計測手段を有
する撮像装置に関し、特にビデオ撮影と物体（被検体）
の温度を計測し、それを表示し、物体の温度分布を高精
度に測定する際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、物体の像を撮影系により撮像
手段面上に形成し、撮像手段からの出力信号を処理して
表示手段にカラー映像（カラー画像）を表示する撮像シ
ステムが種々と提案されている。

【０００３】カラー映像は、人間の目が、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色で、色を感じていることに合
わせて、映像をＲ，Ｇ，Ｂの３原色信号が得られるよう
に撮影し、３原色で再生している。

【０００４】映像より３原色信号を得る撮影方法には、
３板式カラーカメラのように、Ｒ，Ｇ，Ｂ、３色の専用
の撮像手段を３枚用いる方法と、単板式カラーカメラの
ように１つの撮像手段を用い、その各画素の光入射側に
Ｒ，Ｇ，Ｂのモザイク状のカラーフィルターを装着して
各画素よりＲ，Ｇ，Ｂの信号を算出する方法の２種類が
ある。

【０００５】一方、従来より撮影系で得られた映像（物
体）の温度分布を計測し、表示手段に表示する装置とし
て赤外線カメラが医療分野や工業分野で種々と用いられ
ている。赤外線カメラでは赤外領域の放射を画像センサ
ー（赤外センサー）で受光し、その強さの分布を濃淡で
画像として表現したり、それを色に展開して擬似カラー
として表現したりしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】物体の温度計測手段と
して、赤外線カメラを使用すれば、被写界（物体）の各
部の温度分布を知ることができるが、赤外線カメラが
「放射温度」を測定するものであるため、真温度（絶対
温度）を知ることが困難であるうえ、同時にカラー映像
を得ることができない。

【０００７】よく知られているように物体の放射温度か
ら真温度を知るためには、放射率や測定物体までの透過
率等による補正が必要になる。しかしながら放射率は物
体により、又測定波長により、その他物体の置かれた環
境により種々と異なる値を示すため、それを正確に知る
ことが極めて困難である。

【０００８】これに対して、被測定物体の二つの波長
（波長域）における放射を計測し、両者の比を算出し
て、同じ値を示す黒体の温度をその物体の温度とする比
温度（Ratio Temperature、２色温度）計測は、両波長
における放射率が同値である限り物体の温度を正確に計
測することができる。この放射率が同値であるという条
件が成り立つ限り比温度計測方法は放射率による補正の
必要も、又透過率による補正の必要もない。

【０００９】比温度計測方法を用いて物体の温度を計測
するとき、３画像センサー式のカメラ（３板式カラーカ
メラ）では、互いに色光の異なる光を受光する３つのセ
ンサー（撮像手段）からの出力信号より相対放射比を求
め、これより比温度を求めている。

【００１０】例えば３つの分光波長域をもつビデオカメ
ラで自発光映像を撮影し、その相対放射比の計算値から
温度を求めようとする時にセンサーのノイズが大きな障
害となる。ノイズがある場合は、相対放射比の計算に誤
差が生じ、正しい比温度を得ることができなくなる。ノ
イズは、受光からセンサーによって電気信号に変換した
後からの各所で発生し完全に除去する事は非常に困難で
ある。比温度計測では放射の強さによるのではなく、二
つの放射の比で温度を計測するため、放射が無い場合で
も微少なノイズが測定波長域にあると、それを放射とし
て計算し誤った温度データを出力する場合がある。また
放射がある場合でも微弱な場合は、放射データに対する
ノイズの量が多く所謂Ｓ／Ｎ比が悪い状態となり、誤っ
た値を温度データとして出力することがある。

【００１１】本発明は、物体のカラー撮影とともに、物
体の比温度（温度）の測定を高精度に行い、例えば表示
手段に物体の映像（カラー映像）とともに温度情報を表
示するようにし、これにより物体の温度分布を正確に表
示することができる機能を有した温度計測手段を有した
撮像装置の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の温度計
測手段を有する撮像装置は、被検体の像を形成する対物
系と、該対物系からの光束を４以上の光路に分岐する分
岐光学系と、該分岐光学系を介して、互いに分光特性の
異なる分光像の画像情報を得る撮像手段と、各撮像手段
で得られる分光像のうち、３つの分光像よりカラー映像
を得るカラー映像処理回路と、２つの分光像より被検体
に関する温度分布を得る温度画像処理回路とを有してい
ることを特徴としている。

【００１３】請求項２の発明の温度計測手段を有する撮
像装置は、被検体の像を形成する対物系と、該対物系か
らの光束を複数の光路に分岐する分岐光学系と、該分岐
光学系を介して複数の分光特性の異なる分光像の画像情
報を得る撮像手段と、該撮像手段で得られる分光像のう
ち同一座標位置に存在する２つの異なる分光像の各画
素、または画素群の輝度からそれぞれ該被検体の放射の
強さを算出し、両放射の強さの比により、該被検体に関
する温度を計測する温度画像処理回路と、異なる時間で
得た各画素または画素群の電気出力を時間に対して加算
平均をする加算平均回路とを有していることを特徴とし
ている。

【００１４】請求項３の発明の温度計測手段を有する撮
像装置は、被検体の像を形成する対物系と、該対物系か
らの光束を複数の光路に分岐する分岐光学系と、該分岐
光学系を介して複数の分光特性の異なる分光像の画像情
報を得る撮像手段と、該撮像手段で得られる分光像のう
ち同一座標位置に存在する２つの異なる分光像の各画
素、または画素群の輝度からそれぞれ該被検体の放射の
強さを算出し、両放射の強さの比により、該被検体に関
する温度を計測する温度画像処理回路と、異なる時間で
得た計算結果の温度分布像を加算平均する加算平均回路
を有していることを特徴としている。

【００１５】請求項４の発明の温度計測手段を有する撮
像装置は、被検体の像を形成する対物系と、該対物系か
らの光束を複数の光路に分岐する分岐光学系と、該分岐
光学系を介して複数の分光特性の異なる分光像の画像情
報を得る撮像手段と、該撮像手段で得られる分光像のう
ち同一座標位置に存在する２つの異なる分光像の各画
素、または画素群の輝度からそれぞれ該被検体の放射の
強さを算出し、両放射の強さの比により、該被検体に関
する温度を計測する温度画像処理回路と、各撮像手段に
入射する入射光に対する電気出力が直線性を維持するよ
うな補正手段とを有することを特徴としている。

【００１６】請求項５の発明の温度計測手段を有する撮
像装置は、被検体の像を形成する対物系と、該対物系か
らの光束を複数の光路に分岐する分岐光学系と、該分岐
光学系を介して複数の分光特性の異なる分光像の画像情
報を得る撮像手段と、該撮像手段で得られる分光像のう
ち同一座標位置に存在する２つの異なる分光像の各画
素、または画素群の輝度からそれぞれ該被検体の放射の
強さを算出し、両放射の強さの比により、該被検体に関
する温度を計測する温度画像処理回路と、該撮像手段か
らの出力信号の閾値以上または閾値以下の出力信号を除
外する信号除去回路とを有することを特徴としている。

【００１７】請求項６の発明は請求項２、３、４又は５
の発明において、前記複数の撮像手段で得られる分光像
より、前記被検体に関するカラー映像と、該被検体に関
する温度情報を同時に得ることを特徴としている。

【００１８】請求項７の発明は請求項１から６のいずれ
か１項の発明において、前記複数の撮像手段の光入射側
には、各々互いに異なる特性の分光波長選択手段が設け
られていることを特徴としている。

【００１９】請求項８の発明は請求項１から７のいずれ
か１項の発明において、前記分岐光学系は、互いに分光
特性が異なる複数のダイクロイックミラーを有している
ことを特徴としている。

【００２０】請求項９の発明は請求項１から８のいずれ
か１項の発明において、前記分岐光学系は光束を青色、
緑色、赤色、赤外の光路に分岐しており、前記温度画像
処理回路は前記撮像手段で得られる赤外の分光像と前記
撮像手段に得られる青色、緑色、赤色のうちの１つの分
光像とを利用して、前記被検体の温度情報を得ているこ
とを特徴としている。

【００２１】請求項１０の発明は請求項１から９のいず
れか１項の発明において、前記温度画像処理回路は、前
記被検体の所定領域の温度情報を２色温度法を利用して
求めていることを特徴としている。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
概略図である。

【００２３】本実施形態の撮像装置は、物体（被検体）
の映像（カラー映像）を３板式の撮像手段（２次元画像
センサー）を用いて得る撮影系と、物体の所定領域の温
度（レシオ温度，Ratio Temperature、比温度、２色温
度）を計測する温度計測手段（レシオ温度計測手段）と
を有している。

【００２４】本実施形態は、被測定物（被検体）のカラ
ー画像と温度分布図を同時に得ている。

【００２５】図１において、物体（被測定物体）ＯＢか
らの光束は、対物レンズ（対物系）１に入射する。対物
レンズ１からの入射像は、分光特性を持つダイクロイッ
クミラー等の第１ミラー２によって赤色より波長の長い
近赤外領域の光（像）が反射され、バンドパス・フィル
ター（分光波長選択手段）３を通して、第１のセンサー
４に入射し受光される。

【００２６】第１ミラー２を通過した近赤外より波長の
短い可視光領域の光（像）のうち青色領域の光（像）は
ダイクロイックミラー等の第２ミラー５により反射さ
れ、バンドパス・フィルター６を通して第２センサー７
に入射する。第２ミラー５を通過した緑色と赤色の光
（像）の中の赤色はダイクロイックミラー等の第３ミラ
ー８で反射され、バンドパス・フィルター９を通して第
３センサー１０に入射する。

【００２７】第３ミラー８を通過した緑色の光（像）は
バンドパス・フィルター１１を通して第４センサー１２
に入射する。第１、第２、第３ミラー２、５、８は入射
像を４つの分光特性の異なる分光像に分岐する分岐光学
系を構成している。第１、第２、第３、第４センサー
４、７、１０、１２は撮像手段を構成している。カラー
映像処理回路１３は第２、第３、第４センサー７、１
０、１２からの出力から赤、緑、青の信号を得て、これ
らの信号を合成してカラー映像をカラー映像モニター１
４に出力する。温度画像処理回路１５は、第３センサー
１０からの赤色像に関する出力を、又第１センサー４か
ら近赤外の像に関する出力を得て、各画素単位で２色温
度法により被写体像の各部位に関する温度を算出し、擬
似カラーで温度画素モニター１６に、被検体ＯＢに関す
る温度分布を表示する。またカラー映像モニター１４か
らの信号を利用して、カラー映像の上に計測温度値を重
畳表示するようにしている。

【００２８】被測定物の温度のうち、高温度の計測は光
学的な方法で行っている。単波長または単波長域の放射
を測定することにより被測定物の温度を計測する単色法
に対して、２波長または２波長域の放射の測定から被測
定物の温度を計測する二色法には被測定物の放射率の影
響を受けにくく、より正確な温度が測定できるという特
徴がある。本実施形態では、この温度計測を映像撮影と
兼ねて行い、カラー映像から温度を計測することを可能
としている。

【００２９】尚、本実施形態において被検体を分光特性
の異なる（波長域の異なる）４つの分光像に分割してい
るが、４以上の分光像に分割し、各分光像の組み合わせ
より擬似カラー画像を得るようにしても良い。温度画像
処理回路１５と温度画像モニター１６は被検体ＯＢの温
度情報を計測する温度計測手段の一要素を構成してい
る。

【００３０】次に本実施形態において、撮像系で撮影し
ようとする物体（被測定物）の温度を温度画像処理回路
を利用して計測する所謂、比温度（２色法）の計測原理
について説明する。

【００３１】一般に物体からの電磁放射は物体の温度が
高くなるに従って、（ａ）放射量が増大する（可視光
域では輝度が高くなる。）（ｂ）最大の放射が成される波長が短くなる（可視光域
では赤色から青白い色になる。）。

【００３２】黒体について各温度での分光放射特性を図
示すると図２の様になる。この図２の放射の曲線は、温
度に対して１：１で対応している。つまり温度によって
曲線が全て異なる。これにより、ある温度の黒体の放射
に関してこの曲線、即ち分光分布特性がどれであるかを
計測すれば、黒体の温度を知ることができる。

【００３３】レシオ温度（２色温度）はこの曲線を特定
する方法として、二つの波長における放射を測定し、そ
の比を算出する。この値は各黒体温度に対して、固有で
一つの数値しかないので、これより温度を知ることがで
きる。二つの波長の輝度を比較するところから、二色温
度と呼ばれている。

【００３４】一般の物体は黒体ではないので、その物体
が黒体と同じ温度である時の放射量は、黒体のそれより
小さくなる。その両者の放射量の比を放射率εといい、
εは常に１以下となる。

【００３５】放射量から物体の温度計測を行う場合、放
射率を知ることが非常に重要となるが、放射率はその物
体の物質表面の形状等によって異なる他、温度によっ
て、波長によっても異なる。従って輝度温度計や全放射
温度計（赤外温度計等）で正確な温度測定を行うことが
極めて困難である。

【００３６】これに対してレシオ温度計では、測定する
物質の二波長の放射率が同じとなるような波長帯域を選
ぶことにより、放射率が自動的にキャンセルするように
して、その影響を受けないようにしている。

【００３７】次にその理由を図３を用いて説明する。

【００３８】レシオ温度計では一般物体および黒体の分
光放射のうち、波長Ｌ１と波長Ｌ２の輝度に着目する。

【００３９】一般物体の放射分布のうち波長Ｌ１と波長
Ｌ２を接近して選ぶと、両者の放射率εはほぼ同じにな
ると考えられる。その関係が成立する限り、以下の関係
が成立する。

【００４０】図３に示すように一般物体の波長Ｌ１，波
長Ｌ２での輝度を各々Ｒ１，Ｒ２、黒体の波長Ｌ１と波
長Ｌ２での輝度を各々Ｒｂｂ１，Ｒｂｂ２としたときＲ１＝ε×Ｒｂｂ１Ｒ２＝ε×Ｒｂｂ２

【００４１】

【数１】

【００４２】となる。

【００４３】つまり一般物体において、両波長Ｌ１，Ｌ
２での放射率εが等しいという前提が成り立つ限り、そ
の輝度の比は、黒体における両波長の輝度の比に等しい
という関係が成立する。

【００４４】また物体と測定システムの間にガラスや
煙、水等が存在してその透過率が等しくτとした場合
は、検出手段で得られる値は、波長Ｌ１，波長Ｌ２で同
じように透過率τの影響を受けるので、Ｒ１＝τ×ε×Ｒｂｂ１Ｒ２＝τ×ε×Ｒｂｂ２としたとき、

【００４５】

【数２】

【００４６】となり、透過率の影響を受けない。

【００４７】実際の測定においては、測定対象の輝度の
比Ｒ２／Ｒ１を求め、予め測定しておいた黒体の輝度の
比と比較し、値が等しくなるところの黒体の温度が一般
物体の温度になる。

【００４８】これにより、Ratio Temperature（レシオ
温度計）は物体の放射率εを知る必要がなく、また測定
体と測定器の間にガラスや煙等、両波長で透過率の等し
い物質が介在しても、正確な温度測定が可能となる。

【００４９】次に本発明に係るRatio Temperatureの数
式的な説明をする。

【００５０】比温度（Ratio Temperature）は二つの波
長における輝度温度を計測し、両者の比率をとること
で、温度を求める。

【００５１】波長λにおける放射輝度（輝度温度）Ｍλ
はＰｌａｎｃｋの公式により求められる。

【００５２】

【数３】

【００５３】ここでｃ₁：第一放射定数＝２πｃ²ｈ
＝３．７４０４１×１０^-16［Ｗｍ²］ λ：波長μｍｃ₂：第二放射定数＝ｃｈ／ｋ＝１．４３６８×１０^-2
［ｍＫ］Ｔ：絶対温度（Ｋｅｌｖｉｎ）Ｃ：真空中の光の速度ｈ：プランクの定数ｋ：ボルツマンの定数物体の放射率をε、物体から測定システムまでの透過率
をτとした場合は、

【００５４】

【数４】

【００５５】となる。

【００５６】計測する二波長は可視域の場合０．４μｍ
〜０．７μｍ内の二波長を使用する。ウィーンの近似式
を適用すると式（４）は式（５）のようになる。

【００５７】

【数５】

【００５８】いま、波長λ₀を中心とした幅Δλの狭い
波長域での放射エネルギーをＭ₀とすると，

【００５９】

【数６】

【００６０】一般物体からの放射エネルギーＭ₀は
（６）式から

【００６１】

【数７】

【００６２】ここでβ₀：比例係数 ε₀：波長λ₀での放射率 τ₀：波長λ₀での測定点から物体までの空間透過率波長λ₁およびλ₂における放射エネルギーをＭ₁，Ｍ₂と
すると２波長比（相対放射比）Ｒは、

【００６３】

【数８】

【００６４】となる。

【００６５】ここでΔλが充分小さい単色光λ₁，λ₂で
あれば、β₁，β₂はほぼ等しくβ₁／β₂＝１となる。

【００６６】また物体から測定システムまでに介在する
ものの透過率が波長に対してあまり変動しない時はτ₁
／τ₂＝１となる。この条件を（９）式に適応すると、

【００６７】

【数９】

【００６８】ここで定数Ｃ３、Ｃ４は

【００６９】

【数１０】

【００７０】となる。

【００７１】（１０）式から理解できるように、２波長
の放射量の比（即ち相対放射比Ｒ＝Ｂ／Ｇ＝Ｂ／Ｒ＝Ｇ
／Ｒ）は、温度の逆数に比例する。

【００７２】また物体の放射率に無関係であり、レンズ
やガラス、ガス等物体と測定システムとの間に介在する
もの透過率にも影響されることがない。

【００７３】本実施形態によれば以上のように、物体の
撮影とともに、撮像手段で得られる情報より物体の比温
度（温度）の測定を高精度に行い、例えば表示手段（温
度画像モニター）１６に物体の映像（カラー映像）とと
もに温度情報を表示するようにし、これにより物体の温
度分布を正確に表示している。

【００７４】被検体の二色法での温度計測では、二波長
を可視光域の波長の短い部分に設定するより、より波長
の長い、例えば波長０．７−１．５μｍに設定すると、
被検体と対物レンズ１の間に介在する微細粉末の影響等
をより少なくすることができる。またＣＣＤ等の固体セ
ンサー（撮像手段）は可視光域だけではなく、波長１μ
ｍ程度の近赤外まで感光特性を持っている。

【００７５】本実施形態はこれらを考慮し、通常の映像
撮影では除去している波長０．７μ以上の波長域をも検
出して、映像撮影及び、より高精度の温度測定を同時に
行っている。被検体をカラー映像として撮影する波長
は、青色が波長０．４５μｍ、緑色が波長０．５４μ
ｍ、赤色が波長０．６２μｍ程度を中心波長として波長
域１−４０ｎｍ程度でカラー映像を得ている。またこの
赤色信号と、波長０．６５−１．０μｍの間のいずれか
の波長の信号とで二色法により被検体の温度計測を行っ
ている。

【００７６】本実施形態はＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳ等の画像
センサー（撮像手段）上に撮影系（対物レンズ）により
被測定物（被検体）を形成し、撮像手段からの出力信号
から画像を得ると同時に被測定物の温度分布を得ると
き、各色光に基づく撮像手段からの出力信号を適切に設
定することにより、より誤差の少ない温度計算値を確保
している。画像センサーは対物レンズの結像面にフォト
ダイオードを複数、例えば標準テレビ画像の場合は約３
５万個（７２０×４８０）配置し、各フォトダイオード
からの出力を画素として陰極線管等に出力して画像を再
生している。カラー映像の場合は赤、緑、青色光に分光
し３つのセンサーで受光するものと１つのセンサーで画
素別に赤、緑、青を分担して受光し補間で各画素が赤、
緑、青色光の信号を得るようにしたものが適用可能であ
る。このカラー映像において各画素の二つの波長域例え
ば赤と緑色光の出力から放射の強さを計算し、両者の比
を算出し、その比が温度と関数関係をもつことを利用し
た、所謂２色法による２色画像温度計測システムを利用
している。

【００７７】二色画像温度計測システムは、この関係を
利用し、被測定物の画像と温度分布を同時に得ることが
できるものであり、本実施形態はこの二色画像温度計測
システムにおいて、被測定物の温度を正確に計測してい
る。

【００７８】次に本発明の実施形態２について説明す
る。

【００７９】実施形態２では、ＣＣＤが暗電流ノイズや
読出しノイズに起因して不正確な出力を行うことに対し
て、同じ画素の時間経過出力を何回か加算平均する加算
平均回路を利用することにより、被検体の温度計測の誤
差を減ずるようにしている。

【００８０】次に本発明の実施形態３について説明す
る。

【００８１】実施形態３では、センサー出力に加算して
ではなく、計算結果に対して加算平均する加算平均回路
を利用して被検体の温度情報を高精度に計測している。

【００８２】次に本発明の実施形態４について説明す
る。

【００８３】実施形態４は撮像手段（センサー）および
付帯回路からの出力の光入力に対する非直線性に起因す
る温度誤差を補正する補正手段を有していることを特徴
としている。赤外温度計等の放射温度計では、対象物体
からの放射の強さを計測し、放射の強さが温度と関数関
係にあることを利用して温度を計測している。しかし対
象物体が黒体である場合は放射率が１であり、放射率が
既知である為正確な温度が計測できるが、一般の物体は
黒体でないので放射率による補正が必要となってくる。
又、測定する場合、測定光路にガラス等の媒介がある場
合はその透過率による補正も必要となってくる。

【００８４】二色温度法では、対象物の単波長における
放射の絶対量ではなく、二波長における放射の比を算出
しその比が温度と関数関係にあることから温度を求める
ものであるため、前述した図３に示すように放射率や透
過率の影響を受けず正確な温度計測が可能ある。図３に
おいて波長Ｌ１の計測値のみから温度を求めると放射率
等の影響により誤差が発生するが、波長Ｌ１と波長Ｌ２
の計測値の比は放射率等がキャンセルされ、誤差が発生
しない。

【００８５】しかし二色温度法であっても、輝度（光の
強さ）に対するセンサー回路出力は直線（１次関数の関
係）であることが必要である。これが非直線である場合
に放射比を求めると、放射の強さによって二波長の放射
比が異なることになり、温度計測ができなくなる。

【００８６】図４（ａ）において波長Ｌ１における輝度
をＲ１、波長Ｌ２における輝度をＲ２とするとき、Ｒ１
／Ｌ１はＲ２／Ｌ２と等しいが、図４（ｂ）ではＲ１／
Ｌ１はＲ２／Ｌ２とは等しくならない。つまり放射の強
弱によって二つの波長比が異なることになり、正確な温
度計測ができない。

【００８７】センサーからの出力が非直線性であること
は基本的な特性によるところであり、直線性が維持でき
るところだけを使用したのでは、ダイナミックレンジが
狭くなり画像センサーとしての機能が損なわれる。そこ
で本実施形態ではこれを解決する方法として、ルックア
ップテーブルにより、二波長域の輝度入力に対しての濃
度出力が直線になるよう補正手段で補正してから放射の
強さを算出することにより、放射の強さに関係なく正確
な温度を求めている。

【００８８】次に本発明の実施形態５について説明す
る。

【００８９】実施形態５では、輝度の低い入力において
は信号に対するノイズ比が高くなり、このような入力に
基づく放射比の算出から温度を求めると不正確な計測と
なるのでこれを除外することのできる温度計測法を本出
願人は先の特開２０００−８８２５９号で提案してい
る。

【００９０】同号で提案している温度計測において、各
画素のフォトダイオードへの入射光が飽和した場合は濃
度出力値も飽和し、その値を使用して放射比の計算値か
ら温度を求めると誤った温度値を得ることがある。また
飽和していなくても飽和値近辺の濃度出力は直線性を欠
き誤差の要因となる場合がある。

【００９１】本実施形態では、このような低輝度および
高輝度域での温度計算誤差を防ぐために、温度計算に採
用するセンサー出力に下限閾値と上限閾値を設け、信号
除去回路によってそれを超えるデータ−による温度計算
を避けることにより、被検体の温度計測の精度を確保し
ている。

【００９２】図５は本発明の実施形態６の要部概略図で
ある。

【００９３】本実施形態はコンピュータによる温度計測
装置を示しており、図１の実施形態１に比べて第１〜第
４センサー４、７、１０、１２からの出力信号の処理方
法が異なっている。本実施形態では、第１〜第４センサ
ー４、７、１０、１２からの出力信号をパソコン等のコ
ンピュータシステムまたはＭＰＵをベースとしたコンピ
ュータ組み込みシステムによって処理し、被検体のカラ
ー画像と温度分布を得ている。

【００９４】図５において、第１〜第４センサー４、
７、１０、１２からの出力信号は増幅手段２１によって
増幅等アナログ処理の後、アナログ信号またはディジタ
ル信号でコンピュータのキャプチャーボードまたは画像
ボード等と称せられる拡張ボード２２に入力される。Ｃ
ＰＵ２３からのバスにはキャプチャーボードの他に、メ
モリー２４やハードディスク２５、ビデオボード２６等
が接続されており、基本ソフトであるＯＳや映像捕捉／
温度計測アプリケーションソフトにより、被検体ＯＢの
カラー映像と計算処理された擬似カラーによる等の温度
分布映像が同時にまたは別個にモニター２７上に表示さ
れる。また温度源制御用としてコンピュータから発熱源
に制御信号が出力されるようにしても良い。

【００９５】このような構成によって実施形態１と同様
の効果を得ている。

【００９６】

【発明の効果】本発明によれば、物体のカラー撮影とと
もに、物体の比温度（温度）の測定を高精度に行い、例
えば表示手段に物体の映像（カラー映像）とともに温度
情報を表示するようにし、これにより物体の温度分布を
正確に表示することができる機能を有した温度計測手段
を有した撮像装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部ブロック図

【図２】黒体放射の分光特性の説明図

【図３】比温度計測の説明図

【図４】本発明に係る温度計測の非直線性を補正する
為の説明図

【図５】本発明の実施形態２の要部ブロック図

【符号の説明】

１対物レンズ２第１ミラー３フィルター４第１センサー５第２ミラー６フィルター７第２センサー８第３センサー９フィルター１０第３センサー１１フィルター１２第４センサー１３カラー映像処理回路１４カラー映像モニター１５温度画像処理回路１６温度画像モニター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体の像を形成する対物系と、該対物
系からの光束を４以上の光路に分岐する分岐光学系と、
該分岐光学系を介して、互いに分光特性の異なる分光像
の画像情報を得る撮像手段と、各撮像手段で得られる分
光像のうち、３つの分光像よりカラー映像を得るカラー
映像処理回路と、２つの分光像より被検体に関する温度
分布を得る温度画像処理回路とを有していることを特徴
とする温度計測手段を有する撮像装置。
【請求項２】被検体の像を形成する対物系と、該対物
系からの光束を複数の光路に分岐する分岐光学系と、該
分岐光学系を介して複数の分光特性の異なる分光像の画
像情報を得る撮像手段と、該撮像手段で得られる分光像
のうち同一座標位置に存在する２つの異なる分光像の各
画素、または画素群の輝度からそれぞれ該被検体の放射
の強さを算出し、両放射の強さの比により、該被検体に
関する温度を計測する温度画像処理回路と、異なる時間
で得た各画素または画素群の電気出力を時間に対して加
算平均をする加算平均回路とを有していることを特徴と
する温度計測手段を有する撮像装置。
【請求項３】被検体の像を形成する対物系と、該対物
系からの光束を複数の光路に分岐する分岐光学系と、該
分岐光学系を介して複数の分光特性の異なる分光像の画
像情報を得る撮像手段と、該撮像手段で得られる分光像
のうち同一座標位置に存在する２つの異なる分光像の各
画素、または画素群の輝度からそれぞれ該被検体の放射
の強さを算出し、両放射の強さの比により、該被検体に
関する温度を計測する温度画像処理回路と、異なる時間
で得た計算結果の温度分布像を加算平均する加算平均回
路を有していることを特徴とする温度計測手段を有する
撮像装置。
【請求項４】被検体の像を形成する対物系と、該対物
系からの光束を複数の光路に分岐する分岐光学系と、該
分岐光学系を介して複数の分光特性の異なる分光像の画
像情報を得る撮像手段と、該撮像手段で得られる分光像
のうち同一座標位置に存在する２つの異なる分光像の各
画素、または画素群の輝度からそれぞれ該被検体の放射
の強さを算出し、両放射の強さの比により、該被検体に
関する温度を計測する温度画像処理回路と、各撮像手段
に入射する入射光に対する電気出力が直線性を維持する
ような補正手段とを有することを特徴とする温度計測手
段を有する撮像装置。
【請求項５】被検体の像を形成する対物系と、該対物
系からの光束を複数の光路に分岐する分岐光学系と、該
分岐光学系を介して複数の分光特性の異なる分光像の画
像情報を得る撮像手段と、該撮像手段で得られる分光像
のうち同一座標位置に存在する２つの異なる分光像の各
画素、または画素群の輝度からそれぞれ該被検体の放射
の強さを算出し、両放射の強さの比により、該被検体に
関する温度を計測する温度画像処理回路と、該撮像手段
からの出力信号の閾値以上または閾値以下の出力信号を
除外する信号除去回路とを有することを特徴とする温度
計測手段を有する撮像装置。
【請求項６】前記複数の撮像手段で得られる分光像よ
り、前記被検体に関するカラー映像と、該被検体に関す
る温度情報を同時に得ることを特徴とする請求項２、
３、４又は５の温度計測手段を有する撮像装置。
【請求項７】前記複数の撮像手段の光入射側には、各
々互いに異なる特性の分光波長選択手段が設けられてい
ることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項の温
度計測手段を有する撮像装置。
【請求項８】前記分岐光学系は、互いに分光特性が異
なる複数のダイクロイックミラーを有していることを特
徴とする請求項１から７のいずれか１項の温度計測手段
を有する撮像装置。
【請求項９】前記分岐光学系は光束を青色、緑色、赤
色、赤外の光路に分岐しており、前記温度画像処理回路
は前記撮像手段で得られる赤外の分光像と前記撮像手段
に得られる青色、緑色、赤色のうちの１つの分光像とを
利用して、前記被検体の温度情報を得ていることを特徴
とする請求項１から８のいずれか１項の温度計測手段を
有する撮像装置。
【請求項１０】前記温度画像処理回路は、前記被検体
の所定領域の温度情報を２色温度法を利用して求めてい
ることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項の温
度計測手段を有する撮像装置。