JP6885694B2 - Gas image sensor device, gas image imaging measurement device, and gas image imaging measurement system - Google Patents
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Description
この発明は、ガス画像センサ装置およびガス画像撮像測定装置およびガス画像撮像測定システムに関する。 The present invention relates to a gas image sensor device, a gas image imaging measurement device, and a gas image imaging measurement system.
赤外光領域の電磁波（以下「赤外光」と言う。）を利用した各種のセンサ装置や測定装置が広く実用化されている。例えば、対象物が放射する赤外光を、赤外光用のレンズにより２次元の受光域を有するサーモパイルセンサの受光域に結像させ、対象物における温度分布を検出するサーモグラフィは広く一般に知られている。
赤外光領域にはまた、ＣＯやＣＯ２、Ｈ２Ｓや水蒸気、エチルアルコールガス等の種々のガスの吸収波長があり、この吸収波長を検知することにより、各種ガスの有無の検出、あるいは測定を行うことが知られている（特許文献１〜３等）。
Various sensor devices and measuring devices that use electromagnetic waves in the infrared light region (hereinafter referred to as "infrared light") have been widely put into practical use. For example, thermography that detects the temperature distribution in an object by forming an image of infrared light emitted by an object in the light receiving area of a thermopile sensor having a two-dimensional light receiving area with a lens for infrared light is widely known. ing.
Also in the infrared light region, CO and CO 2, H 2 S and water vapor, there is the absorption wavelength of various gases such as ethyl alcohol gas, by detecting the absorption wavelength, the detection of the presence or absence of various gases, or It is known to perform measurement (Patent Documents 1 to 3 and the like).
例えば、特許文献１には、ＣＯ２ガスや水分の測定に関する記載があり、特許文献２には、エチレンガスの検出に関する例が記載され、特許文献３には、エチルアルコールの検出により酒気帯び運転の検知に関する記載がある。 For example, Patent Document 1 describes a measurement of CO 2 gas and water content, Patent Document 2 describes an example of detection of ethylene gas, and Patent Document 3 describes a drunken operation by detecting ethyl alcohol. There is a description about the detection of.
この発明は、赤外光を利用した新規なガス画像センサ装置の実現を課題とする。 An object of the present invention is the realization of a novel gas image sensor device using infrared light.
この発明のガス画像センサ装置は、１種以上のガスを含む撮像対象の赤外光画像を結像する赤外光結像光学系と、該赤外光結像光学系による赤外光結像光束を遠赤外光成分と中赤外光成分に分離する分離手段と、前記遠赤外光成分により結像される遠赤外光画像を撮像する遠赤外光撮像素子と、前記中赤外光成分により結像される中赤外光画像を撮像する中赤外光撮像素子と、該中赤外光撮像素子に入射する中赤外光画像を分光する中赤外光分光フィルタと、前記中赤外光画像と前記中赤外光分光フィルタとを、前記中赤外光撮像素子の受光面に平行な方向において相対的に変位させる変位手段と、を有し、前記中赤外光撮像素子は、前記中赤外光の波長領域に感度を有する多数の受光素子を、ｍ個を１列としてｎ列のｍ×ｎの２次元にアレイ配列したものであり、前記中赤外光分光フィルタは、前記中赤外光撮像素子の受光面に平行に、密接もしくは近接して設けられ、前記１種以上のガスによる赤外光吸収波長を分光波長領域に含み、且つ、分光波長が前記受光素子の２次元配列の列方向に単調且つ連続的に変化し、前記分離手段が、赤外光結像光束を、透過と反射とにより、遠赤外光成分と中赤外光成分に分離するダイクロイックフィルタであり、前記変位手段は、前記ダイクロイックフィルタを揺動させることにより、前記中赤外光画像を前記中赤外光分光フィルタに対して前記受光素子の前記列方向に変位させる機構である。 The gas image sensor device of the present invention includes an infrared light imaging optical system that forms an infrared light image of an imaging target containing one or more types of gas, and an infrared light imaging system using the infrared light imaging optical system. A separation means for separating a light beam into a far-infrared light component and a mid-infrared light component, a far-infrared light imaging element for capturing a far-infrared light image formed by the far-infrared light component, and the middle-red A mid-infrared light imaging element that captures a mid-infrared light image imaged by an external light component, a mid-infrared light spectroscopic filter that disperses a mid-infrared light image incident on the mid-infrared light imaging device, and a mid-infrared light spectroscopic filter. and said mid-infrared light spectral filter and the mid-infrared light image, anda displacement means for relatively displacing in the direction parallel to the light receiving surface of the mid-infrared light imaging device, the mid-infrared light The image pickup element is formed by arranging a large number of light receiving elements having sensitivity in the wavelength region of the mid-infrared light in an array of n rows of m × n with m as one row, and the mid-infrared light. The spectroscopic filter is provided parallel to, close to, or close to the light receiving surface of the mid-infrared light imaging element, includes the infrared light absorption wavelength of one or more of the gases in the spectral wavelength region, and has a spectral wavelength of It changes monotonously and continuously in the column direction of the two-dimensional arrangement of the light receiving elements, and the separation means converts the infrared light imaging light beam into a far-infrared light component and a mid-infrared light component by transmission and reflection. It is a dichroic filter that separates, and the displacement means is a mechanism that displaces the mid-infrared light image in the column direction of the light receiving element with respect to the mid-infrared light spectroscopic filter by swinging the dichroic filter. Is .
この発明によれば、赤外光を利用した新規なガス画像センサ装置を実現できる。 According to the present invention, a novel gas image sensor device using infrared light can be realized.
具体的な実施の形態を説明するのに先立って、用語等を簡単に説明する。
前述の如く、この明細書において「赤外光」は、赤外光領域の電磁波である。赤外光領域は「可視光の波長領域の上限よりも長波長側の波長領域」で、一般に、近赤外光、中赤外光、遠赤外光に分類される。近赤外光の波長域は「０．７〜２．５μｍ」、中赤外光の波長領域はその上限が必ずしも一義的には特定されていないが「２．５〜４．６μｍ程度」であり、これより長波長の領域の赤外光が遠赤外光であるとされる。
赤外光は一般に「赤外線」とも称されるが、この明細書では、赤外線の光学的側面を問題とすることに鑑み「赤外光」と称する。
ガス画像センサ装置は、撮像対象が１種以上のガスを含む。撮像対象が放射する赤外光は「赤外光結像光学系」により「赤外光画像を結像する赤外光結像光束」となる。
赤外光結像光学系は「赤外光に対して結像機能を有する光学系」であり、結像素子としてレンズ系を含む。このレンズ系としては、例えば、Ｇｅ（ゲルマニウム）やＺｎＳｅ（セルシウム化亜鉛）、ＭｇＦ２（２フッ化マグネシウム）を材料とするレンズを含むものとして構成できる。
これらの材料により形成されるレンズは、上述の「中赤外光の波長領域」および「遠赤外光の波長領域」の２つの波長領域の赤外光に対してレンズ作用を有するので、以下の説明において「２波長帯透過レンズ」とも呼ぶ。
なお、可視光領域から遠赤外光領域までの波長領域の電磁波に対してレンズ作用を持つレンズも知られており（例えば、特許文献１記載の「赤外線および可視光線の何れをも透過させるレンズ」）、このようなレンズも赤外光結像光学系として用い得る。
Prior to explaining a specific embodiment, terms and the like will be briefly explained.
As described above, in this specification, "infrared light" is an electromagnetic wave in the infrared light region. The infrared light region is a "wavelength region on the longer wavelength side than the upper limit of the visible light wavelength region", and is generally classified into near-infrared light, mid-infrared light, and far-infrared light. The wavelength range of near-infrared light is "0.7 to 2.5 μm", and the upper limit of the wavelength range of mid-infrared light is not necessarily uniquely specified, but it is "about 2.5 to 4.6 μm". Yes, it is said that infrared light in a longer wavelength region is far-infrared light.
Infrared light is also generally referred to as "infrared", but in this specification, it is referred to as "infrared light" in view of the problem of the optical aspect of infrared light.
The gas image sensor device includes one or more types of gas to be imaged. The infrared light emitted by the imaging target becomes an "infrared light imaging luminous flux that forms an infrared light image" by the "infrared light imaging optical system".
The infrared light imaging optical system is an "optical system having an imaging function for infrared light" and includes a lens system as an imaging element. This lens system can be configured to include, for example, a lens made of Ge (germanium), ZnSe (zinc selenide), or MgF 2 (magnesium difluoride).
A lens formed of these materials has a lens action on infrared light in the above-mentioned two wavelength regions of "mid-infrared light wavelength region" and "far-infrared light wavelength region". Also referred to as a "two-wavelength band transmission lens" in the above description.
A lens having a lens action against electromagnetic waves in the wavelength range from the visible light region to the far infrared light region is also known (for example, a lens that transmits both infrared rays and visible light described in Patent Document 1). "), Such a lens can also be used as an infrared light imaging optical system.
赤外光結像光束は、分離手段により「遠赤外光成分」と「中赤外光成分」に分離され、遠赤外光成分は「遠赤外光画像」として結像し、中赤外光成分は「中赤外光画像」として結像する。
赤外光は目視では不可視であるから、遠赤外光画像も中赤外光画像も目視できない。
遠赤外光画像は遠赤外光撮像素子により、中赤外光画像は中赤外光撮像素子により撮像される。遠赤外光画像、中赤外光画像は上記の各撮像素子による撮像出力に画像処理を施すことにより、目視可能な像として各種のディスプレイ（印刷用紙、液晶等の各種の表示パネル等）に表示可能である。
「遠赤外光撮像素子」としては、周知の「サーモパイル」や「ボロメータ」の素子を２次元的に配列したもの（これらはすでに市販されている。）を用いることができ、サーモパイル等を用いる赤外光撮像素子を用いると、遠赤外光画像を「温度分布画像」にも変換できる。
The infrared light imaging luminous flux is separated into a "far-infrared light component" and a "mid-infrared light component" by a separation means, and the far-infrared light component is imaged as a "far-infrared light image" and is medium-red. The external light component is imaged as a "mid-infrared light image".
Since infrared light is invisible to the naked eye, neither the far-infrared light image nor the mid-infrared light image can be visually observed.
The far-infrared light image is captured by the far-infrared light image sensor, and the mid-infrared light image is captured by the mid-infrared light image sensor. Far-infrared light images and mid-infrared light images can be displayed on various displays (printing paper, various display panels such as liquid crystal, etc.) as visible images by performing image processing on the image pickup output of each of the above image sensors. It can be displayed.
As the "far-infrared light image sensor", a two-dimensional array of well-known "thermopile" or "bolometer" elements (these are already commercially available) can be used, and a thermopile or the like is used. By using an infrared light image sensor, a far-infrared light image can be converted into a "temperature distribution image".
また、赤外光の持つ連続スペクトルの強度は「黒体輻射に関するヴィーンの法則」に従って温度と共に変化するので、赤外光強度の波長依存性から赤外光の温度を特定でき、所謂「赤外光センサ」を用いて、赤外光画像の温度分布を生成することも従来から知られている。
遠赤外光画像を撮像する遠赤外光撮像素子は、遠赤外領域に感度を有する公知の適宜の撮像素子を用いることができる。
中赤外光画像を撮像する中赤外光撮像素子は、中赤外領域に感度を有する公知の適宜の撮像素子を用いることができる。
これら遠赤外光撮像素子、中赤外光撮像素子は何れも「２次元の受光面」を有する。
In addition, since the intensity of the continuous spectrum of infrared light changes with temperature according to "Wien's law on blackbody radiation", the temperature of infrared light can be specified from the wavelength dependence of infrared light intensity, so-called "infrared". It has also been conventionally known to generate a temperature distribution of an infrared light image by using an "optical sensor".
As the far-infrared light image sensor that captures a far-infrared light image, a known appropriate image sensor having sensitivity in the far-infrared region can be used.
As the mid-infrared light image sensor that captures the mid-infrared light image, a known appropriate image sensor having sensitivity in the mid-infrared region can be used.
Both the far-infrared light image sensor and the mid-infrared light image sensor have a "two-dimensional light receiving surface".
「分離手段」としては、赤外光結像光束を、透過と反射とにより、遠赤外光成分と中赤外光成分に分離するダイクロイックフィルタが用いられる。即ち、ダイクロイックフィルタに形成された分光透過膜により、赤外光結像光束に含まれる遠赤外光成分と中赤外光成分のうちの一方を透過させ、他方を反射して、これらの成分を分離する。
中赤外光撮像素子により撮像される中赤外光画像は、中赤外光分光フィルタにより分光される。
「中赤外光分光フィルタ」は、分離手段により赤外光結像光束から分離された中赤外光成分を分光する。
「分光」は、一般に、電磁波の強度をその波長を変数として表すことを意味するが、この発明において用いられる中赤外光分光フィルタは「中赤外光成分に含まれる特定の波長とその近傍の波長領域を抽出的に分離させる機能を持つもの」であることもできる。
このように中赤外光分光フィルタにより分光される波長領域（上記「抽出的に分離される特定の波長とその近傍の波長領域」も含む。）を「分光波長領域」と呼ぶ。
この分光波長領域は、前記１種以上のガスによる赤外光吸収波長を含む。
As the "separation means", a dichroic filter that separates the infrared light imaging light flux into a far-infrared light component and a mid-infrared light component by transmission and reflection is used. That is, the spectroscopic transmission film formed on the dichroic filter transmits one of the far-infrared light component and the mid-infrared light component contained in the infrared light imaging light beam, reflects the other, and these components. To separate.
The mid-infrared light image captured by the mid-infrared light image sensor is separated by the mid-infrared light spectroscopic filter.
The "mid-infrared light spectroscopic filter" disperses the mid-infrared light component separated from the infrared light imaging light flux by the separation means.
"Spectroscopy" generally means expressing the intensity of an electromagnetic wave with its wavelength as a variable, but the mid-infrared light spectroscopic filter used in the present invention is "a specific wavelength included in a mid-infrared light component and its vicinity. It can also have a function of extracting the wavelength region of the light.
The wavelength region thus dispersed by the mid-infrared light spectroscopic filter (including the above-mentioned “specific wavelength extracted and separated and the wavelength region in the vicinity thereof”) is referred to as a “spectral wavelength region”.
This spectral wavelength region includes an infrared light absorption wavelength by the one or more kinds of gases.
この発明のガス画像センサ装置に用いられる、中赤外光撮像素子は、上記の如く２次元の受光面を有するが、この受光面は、中赤外光の波長領域に感度を有する多数の受光素子を、ｍ個を１列としてｎ列のｍ×ｎの２次元にアレイ配列してなる。
また、中赤外光分光フィルタは、中赤外光撮像素子の受光面に平行に、密接もしくは近接して設けられ、上記の１種以上のガスによる赤外光吸収波長を分光波長領域に含み、且つ、分光波長が中赤外光撮像素子における受光素子の２次元配列の列方向に単調且つ連続的に変化している。
中赤外光分光フィルタとしては、後述する実施の形態において用いられる「透過光の波長がフィルタの１方向に単調且つ連続的に変化するフィルタで、透過光の波長の変化領域が中赤外光の波長領域を含み、例えば、２μｍないし５μｍの範囲であるもの」を挙げることができる。このような中赤外光分光フィルタにおける「透過光の波長が単調且つ連続的に変化する方向」を「分光波長領域方向」と称する。この分光波長領域方向が、中赤外光撮像素子における受光素子の配列における列方向である。
「分離手段」は、赤外光結像光束を、透過と反射とにより、遠赤外光成分と中赤外光成分に分離するダイクロイックフィルタである。
この発明のガス画像センサ装置では、中赤外光画像を中赤外光分光フィルタと中赤外光撮像素子の受光面に平行な方向において、分光波長領域方向へ変位」させる。
この相対的な変位は「変位手段」によって実行される。
即ち、「変位手段」は、分離手段をなすダイクロイックフィルタを揺動させることにより、中赤外光画像を、中赤外光分光フィルタに対して「中赤外光撮像素子の受光素子の列方向」に変位させる。
このとき、中赤外光分光フィルタと中赤外光撮像素子は、互いに平行に且つ密接もしくは近接して設けられているので、中赤外光画像は、中赤外光分光フィルタと中赤外光撮像素子に対して分光波長領域方向へ変位する。
The mid-infrared light image sensor used in the gas image sensor device of the present invention has a two-dimensional light receiving surface as described above, and this light receiving surface has a large number of light receiving surfaces having sensitivity in the wavelength region of mid-infrared light. The elements are arranged in a two-dimensional array of n rows of m × n with m elements as one row.
Further, the mid-infrared light spectroscopic filter is provided in parallel with, close to or close to the light receiving surface of the mid-infrared light imaging element, and includes the infrared light absorption wavelength of one or more of the above gases in the spectral wavelength region. Moreover, the spectral wavelength changes monotonically and continuously in the column direction of the two-dimensional arrangement of the light receiving elements in the mid-infrared light imaging element.
The mid-infrared spectroscopic filter is a filter in which the wavelength of transmitted light changes monotonously and continuously in one direction of the filter, which is used in the embodiment described later, and the region where the wavelength of transmitted light changes is mid-infrared light. Including the wavelength region of, for example, those in the range of 2 μm to 5 μm ” . The "direction in which the wavelength of transmitted light changes monotonously and continuously" in such a mid-infrared light spectroscopic filter is referred to as "spectral wavelength region direction". This spectral wavelength region direction is the column direction in the arrangement of the light receiving elements in the mid-infrared light image sensor.
The "separation means" is a dichroic filter that separates the infrared light imaging light flux into a far-infrared light component and a mid-infrared light component by transmission and reflection.
In the gas image sensor device of the present invention, the mid-infrared light image is displaced in the spectral wavelength region direction in a direction parallel to the light receiving surface of the mid-infrared light spectroscopic filter and the mid-infrared light imaging device .
This relative displacement is performed by the "displacement means".
That is, the "displacement means" causes the mid-infrared light image to be transmitted to the mid-infrared light spectroscopic filter by swinging the dichroic filter forming the separation means in the "column direction of the light receiving element of the mid-infrared light imaging element". Is displaced to.
At this time, since the mid-infrared light spectroscopic filter and the mid-infrared light imaging element are provided parallel to each other and in close proximity to each other, the mid-infrared light image can be obtained from the mid-infrared light spectroscopic filter and the mid-infrared light image. It is displaced toward the spectral wavelength region with respect to the optical image pickup element.
以下、ガス画像センサ装置を用いる「ガス画像撮像測定システム」の実施の１形態を説明する。
以下に説明するガス画像撮像測定システムは「火山ガス監視システム」を想定したものである。
説明図として例示する図１において、（ａ）は「火山ガスを噴出中の火山」の状況を示す可視画像である。火山の火口から「白煙状の火山ガス」が噴出している。
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す噴出中の火山ガスの「温度分布画像」を可視画像に重畳した画像である。図１（ｃ）は、噴出中の火山ガスに含まれる「水蒸気」、「ＣＯ２（２酸化炭素ガス）」、「Ｈ２Ｓ（硫化水素ガス）」の各分布を可視画像に重畳して表示した画像である。
Hereinafter, one embodiment of the implementation of the “gas image imaging measurement system” using the gas image sensor device will be described.
The gas image imaging measurement system described below assumes a "volcanic gas monitoring system".
In FIG. 1 illustrated as an explanatory diagram, (a) is a visible image showing the situation of "a volcano ejecting volcanic gas". "White smoke-like volcanic gas" is ejected from the crater of the volcano.
FIG. 1 (b) is an image in which the “temperature distribution image” of the erupting volcanic gas shown in FIG. 1 (a) is superimposed on the visible image. FIG. 1 (c), "water vapor" included in volcanic gas in the jet, "CO 2 (2 carbon dioxide gas)", each distribution of "H 2 S (hydrogen sulfide)" to be superimposed on a visible image This is the displayed image.
図１（ｂ）において、Ａは２０００℃、Ｂは１０００℃、Ｃは８００℃、Ｄは５００℃、Ｅは３００℃の領域を、それぞれ示している。また、図１（ｃ）の、Ｆは「水蒸気」、Ｇは「Ｈ２Ｓガス」、Ｈは「ＣＯ２ガス」の空間分布状態を示している。 In FIG. 1B, A is 2000 ° C., B is 1000 ° C., C is 800 ° C., D is 500 ° C., and E is 300 ° C., respectively. Further, in FIG. 1 (c), F indicates the spatial distribution state of “water vapor”, G indicates “H 2 S gas”, and H indicates the spatial distribution state of “CO 2 gas”.
図１（ｂ）に示す如き「温度分布画像」は、分離手段により分離された遠赤外光成分が「遠赤外光撮像素子の２次元の撮像領域」に結像する遠赤外光画像の強度分布を、画像処理により温度分布に変換することにより得られる。
図１（ｂ）に示すのは、温度分布画像を、複数の温度領域に分けて「温度の段階的な変化」を示すように、温度分布画像を画像処理したものである。
図１（ｃ）に示す如き「ガス種の分布」の画像は、分離手段により分離された中赤外光成分を用いて得られる。
即ち、中赤外光画像と中赤外光分光フィルタとを、分光波長領域方向において相対的に変位させて中赤外光撮像素子による撮像を行ない、中赤外光画像の分光を行う。
中赤外光撮像素子の受光面に２次元にアレイ配列された「受光素子」の個々が撮像する領域を「中赤外光画像の画素」と呼ぶ。「中赤外光画像と中赤外光分光フィルタとを、分光波長領域方向において相対的に変位」させて撮像を行なうことにより、原理的には中赤外光画像の各画素の「分光情報」を得ることができる。
各画素の分光情報の内で、撮像されている火山ガスにおける「撮像対象に含まれるガス（説明中の例で、水蒸気、Ｈ２Ｓガス、ＣＯ２ガス）の吸収波長」が含まれている画像（吸収波長の赤外光が吸収されているので「暗い画像」となる。）を吸収波長ごとに２次元画像化する。この処理も画像処理として行うことができる。
説明中の例において、水蒸気の吸収波長は２．６６μｍ、ＣＯ２ガスの吸収波長は４．２６μｍ、Ｈ２Ｓガスの吸収波長は３．８１μｍであり、従って、これらのガスは何れも「中赤外光の波長領域」に吸収波長を有している。
The "temperature distribution image" as shown in FIG. 1B is a far-infrared light image in which the far-infrared light component separated by the separation means is formed in the "two-dimensional imaging region of the far-infrared light image sensor". It is obtained by converting the intensity distribution of the above into a temperature distribution by image processing.
FIG. 1B shows an image processed of a temperature distribution image so as to divide the temperature distribution image into a plurality of temperature regions and show "gradual change in temperature".
The image of "distribution of gas species" as shown in FIG. 1 (c) is obtained by using the mid-infrared light component separated by the separation means.
That is, the mid-infrared light image and the mid-infrared light spectroscopic filter are relatively displaced in the spectral wavelength region direction to be imaged by the mid-infrared light imaging element, and the mid-infrared light image is separated.
The region imaged by each of the "light receiving elements" arranged two-dimensionally on the light receiving surface of the mid-infrared light image sensor is called a "pixel of the mid-infrared light image". By performing imaging by "relatively shifting the mid-infrared light image and the mid-infrared light spectroscopic filter in the direction of the spectral wavelength region", in principle, "spectral information" of each pixel of the mid-infrared light image is obtained. Can be obtained.
Among the spectral information of each pixel, "(in the example in the description, water vapor, H 2 S gas, CO 2 gas) gas contained in the imaging target absorption wavelength of" volcanic gas being imaged contains An image (a "dark image" is obtained because infrared light having an absorption wavelength is absorbed) is made into a two-dimensional image for each absorption wavelength. This process can also be performed as image processing.
In the example of the description, the absorption wavelength of water vapor 2.66Myuemu, absorption wavelength of the absorption wavelength 4.26 .mu.m, H 2 S gas CO 2 gas is 3.81Myuemu, therefore, none of these gases "medium It has an absorption wavelength in the "wavelength region of infrared light".
上に概略を説明した「火山ガス監視システムを想定したガス画像撮像測定システム」の実施の形態例を以下に説明する。
図２は、ガス画像撮像測定システムの実施の１形態の概念図である。
符号１００で示す部分は「ガス画像撮像測定装置」の部分を示す。
ガス画像撮像測定装置１００は、ガス画像センサ装置１０１、画像処理手段１０３、ディスプレイ手段１０５および制御手段１１０を有する。
図中の符号２０１は「可視画像撮像手段」、符号２０３は「可視画像用画像処理手段」を、それぞれ示す。
画像処理手段１０３は、ガス画像センサ装置１０１の出力に対する画像処理を行う。
可視画像撮像手段２０１は、ガス画像撮像測定装置１００の撮像領域（ガス画像センサ装置１０１の撮像領域）の可視画像を撮像し、その撮像出力を可視画像用画像処理手段２０３に入力させる。
可視画像用画像処理手段２０３は、可視画像撮像手段２０１の撮像出力に対する画像処理を行う。
ディスプレイ手段１０５は、画像処理手段１０３の出力や、可視画像用画像処理手段２０３の出力を画像として表示する。即ち、ディスプレイ手段１０５は、画像処理手段１０３と、可視画像用画像処理手段２０３に共用されており、可視画像用画像処理手段２０３との関連で「可視画像用ディスプレイ手段１０５」と言う場合もある。
An example of an embodiment of the "gas image imaging measurement system assuming a volcanic gas monitoring system" outlined above will be described below.
FIG. 2 is a conceptual diagram of one embodiment of the gas image imaging measurement system.
The portion indicated by
The gas image
In the figure,
The image processing means 103 performs image processing on the output of the gas
The visible image imaging means 201 captures a visible image of an imaging region (imaging region of the gas image sensor device 101) of the gas image
The image processing means 203 for visible images performs image processing on the image pickup output of the visible image image pickup means 201.
The display means 105 displays the output of the image processing means 103 and the output of the visible image processing means 203 as an image. That is, the display means 105 is shared by the image processing means 103 and the visible image processing means 203, and may be referred to as the "visible image display means 105" in relation to the visible image image processing means 203. ..
上記ガス画像センサ装置１０１、画像処理手段１０３、可視画像用画像処理手段２０３およびディスプレイ手段１０５は、制御手段１１０の制御を受ける。制御手段１１０は、コンピュータやＣＰＵ等として構成され、制御内容は、基本的な制御内容がデフォルトとして予め記憶されているほか、各種インタフェイス手段により外部から指定できる。
即ち、図２に示すガス画像撮像測定システムは、ガス画像撮像測定装置１００と、可視画像撮像装置と、を有し、可視画像撮像装置は、可視画像撮像手段２０１と、可視画像用画像処理手段２０３と、可視画像用ディスプレイ手段１０５と、を有する。
可視画像用ディスプレイ手段１０５は、ガス画像撮像測定装置のディスプレイ手段１０５を兼ねている。後述のように、ディスプレイ手段１０５には、ガス画像撮像測定装置１００による「１種以上のガス画像および遠赤外光画像および表示用可視画像の１以上」が、選択的に、もしくは合成画像として表示される。
なお、図２に示す、画像処理手段１０３と可視画像用画像処理手段２０３とは、図示の如くに別体として構成できることは勿論であるが、これらを「１つの手段として共通化」することもできる。このように共通化した場合を破線で示し、符号１０３０を付する。このように共通化した部分を、以下において「画像処理手段１０３０」と呼ぶ。
The gas
That is, the gas image imaging measurement system shown in FIG. 2 includes a gas image
The visible image display means 105 also serves as the display means 105 of the gas image imaging measurement device. As will be described later, in the display means 105, "one or more of one or more gas images, far infrared light images, and visible images for display" by the gas image
It goes without saying that the image processing means 103 and the image processing means 203 for visible images shown in FIG. 2 can be configured as separate bodies as shown in the drawing, but they can also be "commonly used as one means". it can. The case of being shared in this way is indicated by a broken line and is designated by
図３を参照する。
図３は、図２に示したガス画像撮像測定システムのうち、ディスプレイ手段１０５を除いた部分の具体的な構成の参考例を示している。
図３において、符号ＯＬは「撮像対象からの可視光成分」を示し、符号ＯＬＩは「撮像対象からの赤外光成分」を示す。
赤外光成分ＯＬＩは、中赤外光成分と遠赤外光成分を含んでいる。
図３において符号Ｌ０は「レンズ」を示し、符号１０Ａは「可視画像撮像素子」を示す。レンズＬ０は「可視画像結像光学系」であって、撮像対象（説明中の例では「火山の火口部」）からの可視光成分ＯＬの入射を受けて、可視画像撮像素子１０Ａの受光面上に「撮像対象の可視画像」として結像させる。
可視画像撮像素子１０Ａとしては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等「可視光の波長領域に感度を有する受光素子」を２次元に配列して「エリアセンサ」としたものを用いることができる。勿論、可視画像撮像素子１０Ａは、モノクローム画像対応のものもカラー画像対応のものも用いることができる。
See FIG.
FIG. 3 shows a reference example of a specific configuration of a portion of the gas image imaging measurement system shown in FIG. 2 excluding the display means 105.
In FIG. 3, the reference numeral OL indicates a “visible light component from an imaging target”, and the reference numeral OLI indicates an “infrared light component from an imaging target”.
The infrared light component OLI contains a mid-infrared light component and a far-infrared light component.
In FIG. 3, reference numeral L0 indicates a “lens”, and reference numeral 10A indicates a “visible image image sensor”. The lens L0 is a "visible image imaging optical system", and receives an incident of a visible light component OL from an imaging target ("the crater of a volcano" in the example in the explanation), and receives a light receiving surface of the visible
As the visible
図２に示した可視画像撮像手段２０１は、図３に示す例では、レンズＬ０と可視画像撮像素子１０Ａとを含む。
図３において、符号ＬＩは「赤外光結像光学系」である２波長帯透過レンズを示す。２波長帯透過レンズＬＩは、赤外光成分ＯＬＩに含まれる中赤外光成分と遠赤外光成分に対してレンズ作用を有する。即ち、赤外光成分ＯＬＩは２波長帯透過レンズＬＩに入射すると、２波長帯透過レンズＬＩの光学作用により「赤外光結像光束」となり、「分離手段」であるダイクロイックフィルタＳＰに入射する。
ダイクロイックフィルタＳＰは、入射してくる赤外光成分ＯＬＩ中の遠赤外光成分（波長：５μｍ以上）は透過させ、中赤外光成分（波長：２．５〜５μｍ）は反射する。
The visible
In FIG. 3, reference numeral LI indicates a two-wavelength band transmission lens which is an “infrared optical imaging optical system”. The two-wavelength band transmission lens LI has a lens action on the mid-infrared light component and the far-infrared light component contained in the infrared light component OLI. That is, when the infrared light component OLI is incident on the two-wavelength band transmission lens LI, it becomes an "infrared light imaging luminous flux" due to the optical action of the two-wavelength band transmission lens LI, and is incident on the dichroic filter SP which is a "separation means". ..
The dichroic filter SP transmits the far-infrared light component (wavelength: 5 μm or more) in the incident infrared light component OLI, and reflects the mid-infrared light component (wavelength: 2.5 to 5 μm).
ダイクロイックフィルタＳＰを透過した遠赤外光成分は、遠赤外光撮像素子１０Ｂの受光面上に「遠赤外光画像」として結像し、遠赤外光撮像素子１０Ｂにより撮像される。遠赤外光撮像素子１０Ｂは「遠赤外光の波長領域に感度を有する受光素子」を２次元にアレイ配列した撮像素子であり、市販のものを用いることができる。
従って、遠赤外光撮像素子１０Ｂにより「遠赤外光画像」が撮像される。
The far-infrared light component transmitted through the dichroic filter SP is imaged as a "far-infrared light image" on the light receiving surface of the far-infrared
Therefore, the "far-infrared light image" is imaged by the far-infrared
ダイクロイックフィルタＳＰに反射された「中赤外光成分」は、２波長帯透過レンズＬＩのレンズ作用により中赤外光撮像素子１０Ｃの２次元の受光面に「中赤外光画像」として結像する。中赤外光撮像素子１０Ｃは「中赤外光の波長領域に感度を有する受光素子」を２次元にアレイ配列した撮像素子で、市販のものを用いることができる。
中赤外光撮像素子１０Ｃの受光面に近接して、中赤外光分光フィルタＳＰＦが配置されている。中赤外光分光フィルタＳＰＦは、図の上下方向を「分光波長領域方向」とし、この方向に「分光波長領域を２領域分」有する。即ち、中赤外光分光フィルタＳＰＦは「２ないし５μｍの分光領域」を図の上下方向に「２領域分」有している。
中赤外光分光フィルタＳＰＦは、制御手段１１０の制御を受ける往復動機構２０により図の上下方向に「分光波長領域の１領域分」往復動させられる。往復動機構２０は「変位手段」の１例であり、公知の適宜の直線往復動機構を用いることができる。
図３の状態では、中赤外光分光フィルタＳＰＦの「下半分の分光領域が中赤外光撮像素子１０Ｃの受光面に対向」しているが、この状態で分光領域の上側の分光波長が２μｍ、下側の分光波長が５μｍであるとする。
このような中赤外光分光フィルタＳＰＦとしては、例えば「VOLTEX OPTICAL COATING Ltd.製の赤外線リニア可変フィルタ」を分光波長領域方向へ２領域分配列して一体化したものを好適に用いることができる。
The "mid-infrared light component" reflected by the dichroic filter SP is imaged as a "mid-infrared light image" on the two-dimensional light receiving surface of the mid-infrared
A mid-infrared light spectroscopic filter SPF is arranged close to the light receiving surface of the mid-infrared
The mid-infrared optical spectroscopic filter SPF is reciprocated by the reciprocating mechanism 20 controlled by the control means 110 in the vertical direction of the figure for "one region of the spectral wavelength region". The reciprocating mechanism 20 is an example of the “displacement means”, and a known appropriate linear reciprocating mechanism can be used.
In the state of FIG. 3, "the lower half of the spectroscopic region of the mid-infrared light spectroscopic filter SPF faces the light receiving surface of the mid-infrared
As such a mid-infrared optical spectroscopic filter SPF, for example, an "infrared linear variable filter manufactured by VOLTEX OPTICAL COATING Ltd." can be preferably used by arranging and integrating two regions in the spectral wavelength region direction. ..
中赤外光撮像素子１０Ｃの受光領域における受光素子の配列において、図面に直交する方向の１列の配列を「受光素子列」とよび、受光素子列の１列には「ｍ個の受光素子」が配列しているものとする。受光領域にはｎ列（図の上側から下側へ向かって、第１列〜第ｎ列とする。）の受光素子列が含まれるものとする。従って、中赤外光撮像素子１０Ｃの受光領域には「ｍ×ｎ個の受光素子」が２次元にアレイ配列している。
即ち、ｍ×ｎ個の多数の受光素子は、中赤外光の波長領域に感度を有し、ｍ個を１列としてｎ列の２次元配列をなしている。この２次元配列において、ｎが変化する方向（図３において、上下方向）を「列方向」と呼ぶ。
すると上述の如く、図３の上下方向を「分光波長領域方向」とすれば、分光波長領域方向は、上記「列方向」に対応する。
図３の状態では、受光領域における「第１列の受光素子列」に結像している中赤外光画像は、中赤外光分光フィルタＳＰＦに分光されて「２μｍ近傍の波長を持つ中赤外光」による像として結像している。
また「第ｎ列の受光素子列」には、５μｍ近傍の波長を持つ中赤外光による像として結像している。そして、第２列ないし第ｎ−１列の受光素子列には、それぞれ分光波長領域の波長（２〜５μｍ）に応じた波長の中赤外光による画像が結像している。
この状態から、中赤外光分光フィルタＳＰＦを図の下方へ「１分光領域分」だけ変位させると、第１列から第ｎ列の各受光素子列に結像している中赤外光画像の波長が２μｍから５μｍまで順次切り替わる。
In the arrangement of the light receiving elements in the light receiving region of the mid-infrared
That is, a large number of m × n light receiving elements have sensitivity in the wavelength region of mid-infrared light, and m elements are arranged in one row to form an n-row two-dimensional array. In this two-dimensional array, the direction in which n changes (vertical direction in FIG. 3) is referred to as "column direction".
Then, as described above, if the vertical direction of FIG. 3 is defined as the "spectral wavelength region direction", the spectral wavelength region direction corresponds to the above "column direction".
In the state of FIG. 3, the mid-infrared light image formed in the “first row of light receiving element rows” in the light receiving region is separated by the mid-infrared light spectroscopic filter SPF and has a wavelength of around 2 μm. It is imaged as an image by "infrared light".
Further, the "nth row of light receiving element rows" is imaged as an image by mid-infrared light having a wavelength in the vicinity of 5 μm. An image of mid-infrared light having a wavelength corresponding to the wavelength (2 to 5 μm) in the spectral wavelength region is formed in each of the light receiving element rows in the second row to the n-1th row.
From this state, when the mid-infrared light spectroscopic filter SPF is displaced downward by "1 spectral region", the mid-infrared light image formed on each light receiving element row from the first row to the nth row. The wavelength of is sequentially switched from 2 μm to 5 μm.
そこで、各受光素子列における中赤外光画像の波長が切り替わるタイミングで、中赤外光撮像素子１０Ｃを駆動して、画像を取り込めば「ｍ×ｎ個の受光素子の個々に結像している中赤外光画像の画素ごとの分光情報」が得られる。
即ち、ｉ(１〜ｍ)、ｊ(１〜ｎ)をパラメータとして、中赤外光撮像素子１０Ｃにおける受光素子の２次元配列における（ｉ行，ｊ列）に対応する画素をＩＥ(ｉ，ｊ)とすれば、各画素ＩＥ(ｉ，ｊ)について「分光波長の切り替え数分の情報」が得られることになる。これらの情報は、画像処理手段１０３０に入力される。
Therefore, when the wavelength of the mid-infrared light image in each light-receiving element row is switched, the mid-infrared
That is, with i (1 to m) and j (1 to n) as parameters, the pixels corresponding to (i rows, j columns) in the two-dimensional arrangement of the light receiving elements in the mid-infrared
中赤外光撮像素子１０Ｃからの出力を便宜上「中赤外光画像データ」と称する。
このような情報のうちで、例えば「水蒸気の吸収波長：２．６６μｍ相当の中赤外光」についての画素ＩＥ(ｉ，ｊ)（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）の出力、即ち、ｍ×ｎ個の受光素子が受光した波長：２．６６μｍの「画素ごとの出力の集合」に着目する。これらの出力のうち出力の小さい、即ち「暗い画素」の集合は、中赤外光画像のうちで「水蒸気の分布」に対応し、水蒸気の濃度が高い画像が結像している画素部分ほど出力は小さい。
The output from the mid-infrared
Among such information, for example, the output of the pixel IE (i, j) (i = 1 to m, j = 1 to n) for "water vapor absorption wavelength: mid-infrared light equivalent to 2.66 μm". That is, attention is paid to the "set of outputs for each pixel" having a wavelength of 2.66 μm received by m × n light receiving elements. Of these outputs, the set of "dark pixels" with low output corresponds to the "distribution of water vapor" in the mid-infrared light image, and the pixel portion where the image with high water vapor concentration is imaged The output is small.
そこで「水蒸気の吸収波長：２．６６μｍ相当の中赤外光」についての画素ＩＥ(ｉ，ｊ)（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）の出力に適当な閾値を設けて「出力の低い画素の集合」を選択し、選択された画素の分布を便宜的に「水蒸気出力分布」と呼ぶ。このような水蒸気出力分布を抽出することも、画像処理手段１０３０における画像処理として行われる。 Therefore, an appropriate threshold value is set for the output of the pixels IE (i, j) (i = 1 to m, j = 1 to n) for "water vapor absorption wavelength: mid-infrared light equivalent to 2.66 μm" and "output". "A set of pixels with a low pixel count" is selected, and the distribution of the selected pixels is called "water vapor output distribution" for convenience. Extracting such a water vapor output distribution is also performed as image processing in the image processing means 1030.
同様に、中赤外光撮像素子１０Ｃの全受光素子の出力のうち「ＣＯ２ガスの吸収波長：４．２６μｍ相当の中赤外光についての出力の集合」から、便宜的に「ＣＯ２ガス出力分布」と呼ぶものを抽出でき、「Ｈ２Ｓガスの吸収波長：３．８１μｍ相当の中赤外光についての出力の集合」から、便宜的に「Ｈ２Ｓガス出力分布」と呼ぶものを抽出できる。
図３において、可視画像撮像素子１０Ａからの出力（便宜上「可視画像データ」と称する。）、遠赤外光撮像素子１０Ｂからの出力（便宜上「遠赤外光画像データ」と称する。」）は共に画像処理手段１０３０に入力する。
Similarly, from the output of all the light receiving elements of the mid-infrared
In FIG. 3, the output from the visible
画像処理手段１０３０は、入力されるこれらのデータに対し画像処理を行う。
前述の如く、画像処理手段１０３０は、図２に示す画像処理手段１０３と可視画像用画像処理手段２０３とを共通化したもので、「可視画像データに対する画像処理」と、「遠赤外光画像データに対する画像処理」および「中赤外光画像データに対する画像処理」を行うことができる。
「画像処理」は、ノイズの除去や、画像輝度の調整、コントラストの強調、ネガ・ポジの反転や、複数画像の重畳、色付け等、公知の種々の処理が可能である。
The image processing means 1030 performs image processing on these input data.
As described above, the image processing means 1030 shares the image processing means 103 shown in FIG. 2 and the image processing means 203 for visible images, and includes "image processing for visible image data" and "far infrared light image". "Image processing on data" and "image processing on mid-infrared light image data" can be performed.
"Image processing" can perform various known processing such as noise removal, image brightness adjustment, contrast enhancement, negative / positive inversion, superimposition of a plurality of images, and coloring.
画像処理手段１０３０における画像処理は、上述の可視画像データ、遠赤外光画像データ、中赤外光画像データに対する処理を、同時並列的に行うことも「データごとに別箇」に行うことも可能である。これらの処理の選択や切り替えは、制御手段１１０に予めデフォルトとして設定してある設定内容に従って行うことも、また外部入力により行うこともできる。
画像処理手段１０３０は、画像処理を施されて表示可能となったデータをディスプレイ手段１０５（図２参照）に送って「目視可能な可視画像」として表示させる。
画像処理手段１０３０により画像処理された「可視画像データ」を、ディスプレイ手段１０５に表示すれば、可視画像撮像素子１０Ａにより撮像され、画像処理された可視画像が表示される。このようにして、例えば、図１（ａ）に示したような「火山ガスを噴出中の火山」の状況を示す可視画像が表示される。
In the image processing in the image processing means 1030, the above-mentioned visible image data, far-infrared light image data, and mid-infrared light image data may be processed in parallel or "separately for each data". It is possible. The selection and switching of these processes can be performed according to the setting contents preset in the control means 110 as defaults, or can be performed by external input.
The image processing means 1030 sends the data that has been subjected to image processing and can be displayed to the display means 105 (see FIG. 2) and displays it as a “visible visible image”.
When the "visible image data" image-processed by the image processing means 1030 is displayed on the display means 105, the visible image imaged by the visible
また、遠赤外光撮像素子１０Ｂでは、遠赤外光による「遠赤外光画像」が撮像されるので、遠赤外光撮像素子１０Ｂからの遠赤外光画像データに「ノイズ除去や輝度調整等の画像処理」を施して画像処理手段１０３０から出力させれば、ディスプレイ手段１０５に通常の「遠赤外線写真」に相当する画像を表示できる。
遠赤外光画像データに対する画像処理として、前述の「温度分布画像に変換する処理」を行い、さらに、温度分布画像を複数の温度領域に分けて「温度の段階的な変化」を示すように画像処理し、その結果を、上述の「可視画像」に重畳させてディスプレイ手段１０５に表示すれば、例えば図１（ｂ）に示す如き画像が得られる。
中赤外光撮像素子１０Ｃからは上述の如く、「中赤外光画像データ」として「水蒸気出力分布と、ＣＯ２ガス出力分布と、Ｈ２Ｓガス出力分布と」が得られる。
これらの出力分布は、中赤外光撮像素子１０Ｃに結像している中赤外光画像における上記各ガスの「空間中の濃度分布」に対応するので、これら３種類の出力分布に対して画像処理手段１０３０により画像処理を行う。
画像処理として、例えば、各ガスの出力分布を「色分け」したり、画像濃度を相互に異ならせたりする処理を行い、その結果を上述の「可視画像」に重畳させてディスプレイ手段１０５に表示すれば、例えば、図１（ｃ）に示す如き画像が得られる。
Further, since the far-infrared
As image processing for far-infrared light image data, the above-mentioned "processing for converting to a temperature distribution image" is performed, and the temperature distribution image is further divided into a plurality of temperature regions to show "gradual changes in temperature". If image processing is performed and the result is superimposed on the above-mentioned "visible image" and displayed on the display means 105, an image as shown in FIG. 1B can be obtained, for example.
As mentioned above the mid-infrared
Since these output distributions correspond to the "concentration distribution in space" of each of the above gases in the mid-infrared light image imaged on the mid-infrared
As image processing, for example, processing such as "color-coding" the output distribution of each gas or making the image densities different from each other is performed, and the result is superimposed on the above-mentioned "visible image" and displayed on the display means 105. For example, an image as shown in FIG. 1 (c) can be obtained.
図４は「赤外光に対する処理を行う部分の構成」の実施の形態を特徴部分のみ示している。繁雑を避けるため、混同の恐れがないと思われるものについては、図３におけると同一の符号を付した。
中赤外光撮像素子１０Ｃは定位置に配置され、その受光面に近接して中赤外光分光フィルタＳＰＦ１が固定的に配置されている。
中赤外光分光フィルタＳＰＦ１は、図３に示した中赤外光分光フィルタＳＰＦの中赤外光分光フィルタＳＰＦの半分、即ち、分光波長領域方向に１領域分有するものであり、図の上下方向を「分光波長領域方向」とし、この方向に「２〜５μｍの分光波長領域（１領域分）」を有する。
図４に示す例では、ダイクロイックフィルタＳＰは、制御手段１１０の制御を受ける搖動機構２１により、搖動軸ＲＡの回りに搖動する。このため、ダイクロイックフィルタＳＰにより反射された中赤外光成分の方向も搖動し、中赤外光成分が結像する中赤外光画像の結像位置が搖動的に変動する。
図４に符号ＩＭ１で示すのは、ダイクロイックフィルタＳＰにより「最も上側に反射された中赤外光成分」が結像する中赤外光画像であり、符号ＩＭ２は、ダイクロイックフィルタＳＰにより「最も下側に反射された中赤外光成分」が結像する中赤外光画像である。
FIG. 4 shows only the characteristic portion of the embodiment of the "configuration of the portion that performs processing on infrared light". In order to avoid congestion, those that are not considered to be confused are designated by the same reference numerals as in FIG.
The mid-infrared
The mid-infrared light spectroscopic filter SPF1 has half of the mid-infrared light spectroscopic filter SPF shown in FIG. 3, that is, one region in the spectral wavelength region direction, and is provided at the top and bottom of the figure. The direction is defined as the "spectral wavelength region direction", and the direction has a "spectral wavelength region of 2 to 5 μm (for one region)".
In the example shown in FIG. 4, the dichroic filter SP is oscillated around the oscillating axis RA by the
In FIG. 4, reference numeral IM1 is a mid-infrared light image in which the “mid-infrared light component reflected on the uppermost side” is formed by the dichroic filter SP, and reference numeral IM2 is “lowermost” by the dichroic filter SP. It is a mid-infrared light image in which a "mid-infrared light component reflected on the side" is formed.
中赤外光画像ＩＭ１が結像している状態から、ダイクロイックフィルタＳＰが時計回りに回転すると、中赤外光画像は時計回りに中赤外光画像ＩＭ２の結像位置まで変位する。中赤外光画像がこのように変位するとき、中赤外光画像は、中赤外光撮像素子１０Ｃの受光面に対して変位するが、その際、中赤外光分光フィルタＳＰＦ１に対する中赤外光画像の相対的な変位に従って、中赤外光画像の分光波長が順次変化する。
従って、中赤外光画像が、図４における中赤外光画像ＩＭ１から、中赤外光画像ＩＭ２へと変位する際に、適当なタイミングで、中赤外光撮像素子１０Ｃを駆動すれば、図３の例の場合と同様に、中赤外光撮像素子１０Ｃが撮像する各画素について「分光波長の切り替え数分の情報」が「中赤外光画像データ」として得られる。
When the dichroic filter SP rotates clockwise from the state in which the mid-infrared light image IM1 is imaged, the mid-infrared light image is displaced clockwise to the image formation position of the mid-infrared light image IM2. When the mid-infrared light image is displaced in this way, the mid-infrared light image is displaced with respect to the light receiving surface of the mid-infrared
Therefore, if the mid-infrared light
この中赤外光画像データに対して、図３の例の場合と同様の画像処理を施すことにより
「中赤外光画像データ」として、「水蒸気出力分布、ＣＯ２ガス出力分布およびＨ２Ｓガス出力分布」が得られる。これらの出力分布により図３の例の場合と同様、図１（ｃ）に示す如き画像を得ることができる。
By performing the same image processing as in the case of the example of FIG. 3 on the mid-infrared light image data, "water vapor output distribution, CO 2 gas output distribution and H 2 S" are obtained as "mid-infrared light image data". "Gas output distribution" is obtained. From these output distributions, an image as shown in FIG. 1 (c) can be obtained as in the case of the example of FIG.
上に説明した実施の形態においては、図１（ａ）の如き撮像対象に含まれている、水蒸気、ＣＯ２ガス、Ｈ２Ｓガスの３種類のガスの空間分布が求められた。
ガス画像センサ装置、ガス画像撮像測定装置およびガス画像撮像測定システムは、上記３種類のガスに限らず、４種類以上のガスを撮像・測定の対象とすることもできる。撮像対象に４種以上のガスが含まれている場合でも、これらのガスによる赤外光吸収波長が中赤外光の波長領域に含まれ、かつ相互に異なっていれば、これらのガスを個別に撮像・測定できる。
勿論、２種類のガスを対象とする撮像・測定もできるし、１種類のガスを対象とする撮像・測定もできることは言うまでもない。
In the embodiment described above, are included in the imaging object such as FIG. 1 (a), steam, CO 2 gas, the spatial distribution of three gases of H 2 S gas was determined.
The gas image sensor device, the gas image imaging measurement device, and the gas image imaging measurement system are not limited to the above three types of gases, and four or more types of gases can be targeted for imaging / measurement. Even if the imaging target contains four or more types of gas, if the infrared light absorption wavelengths of these gases are included in the wavelength region of mid-infrared light and are different from each other, these gases are individually selected. Can be imaged and measured.
Of course, it goes without saying that it is possible to perform imaging / measurement targeting two types of gas, and it is also possible to perform imaging / measurement targeting one type of gas.
また上には、中赤外光分光フィルタＳＰＦ、ＳＰＦ１として「中赤外光の分光波長が１方向に変化する分光波長領域を有するもの」を用いる場合を説明した。
以下には、中赤外光分光フィルタとして「撮像対象に含まれる１種以上のガスのうちの特定のガスによる赤外光吸収波長のみを含む波長帯域の中赤外光を透過させるバンドパスフィルタ」を用いる例を参考例として挙げる。
図５は、このような場合を参考例として説明する図である。
繁雑を避けるため、混同の恐れがないと思われるものについては、図３におけると同一の符号を付した。
図５に示す参考例が図２に示す参考例と異なる部分は、中赤外光分光フィルタＢＰＦが「撮像対象に含まれる１種以上のガスのうちの特定のガスによる赤外光吸収波長のみを含む波長帯域の中赤外光を透過させるバンドパスフィルタ」である点である。以下において中赤外光分光フィルタＢＰＦをバンドパスフィルタＢＰＦとも言う。
Further, above, the case where "the one having a spectral wavelength region in which the spectral wavelength of the mid-infrared light changes in one direction" is used as the mid-infrared light spectroscopic filters SPF and SPF1 has been described.
Below, as a mid-infrared light spectroscopic filter, "a bandpass filter that transmits mid-infrared light in a wavelength band including only the infrared light absorption wavelength by a specific gas among one or more kinds of gases included in the imaging target". Is given as a reference example.
FIG. 5 is a diagram illustrating such a case as a reference example .
In order to avoid congestion, those that are not considered to be confused are designated by the same reference numerals as in FIG.
The part where the reference example shown in FIG. 5 differs from the reference example shown in FIG. 2 is that the mid-infrared light spectroscopic filter BPF "only the infrared light absorption wavelength by a specific gas among one or more kinds of gases contained in the imaging target". It is a bandpass filter that transmits mid-infrared light in the wavelength band including. Hereinafter, the mid-infrared light spectroscopic filter BPF is also referred to as a bandpass filter BPF.
上に説明した例では、水蒸気、ＣＯ２ガス、Ｈ２Ｓガスの３種のガスを撮像・測定の対象とした。図５に示す例では、これらの３種のガスのうち、例えば、Ｈ２Ｓガスを撮像・測定の対象とする。 In the example described above, the water vapor, CO 2 gas, the three gases of H 2 S gas targeted for imaging and measurement. In the example shown in FIG. 5, of these three gases, for example, the H 2 S gas targeted for imaging and measurement.
上記３種のガスのうち、水蒸気の赤外光吸収波長は２．６６μｍ、ＣＯ２ガスの赤外光吸収波長は４．２６μｍ、Ｈ２Ｓガスの赤外光吸収波長は３．８１μｍである。従って、バンドパスフィルタＢＰＦとして「透過波長帯域が、例えば、３．０μｍないし４．０μｍであるもの」を用いれば、バンドパスフィルタＢＰＦは、上記３種のガスのうちＨ２Ｓガスによる赤外光吸収波長：３．８１μｍのみを含む波長帯域（３．０μｍ〜４．０μｍ）の中赤外光を透過させる。 Of the three gases, the infrared light absorption wavelength of water vapor 2.66Myuemu, infrared light absorption wavelength of CO 2 gas is 4.26 .mu.m, infrared light absorption wavelength of the H 2 S gas is the 3.81μm .. Therefore, as a band-pass filter BPF "transmission wavelength band, for example, those which are to not 3.0 [mu] m 4.0 .mu.m" The use of the band-pass filter BPF, infrared by H 2 S gas of the above three gases Light absorption wavelength: Transmits mid-infrared light in a wavelength band (3.0 μm to 4.0 μm) including only 3.81 μm.
撮像・測定に当たっては、まず、バンドパスフィルタＢＰＦを、図５において「破線で示す位置」に位置させる。この状態は、バンドパスフィルタＢＰＦが中赤外光撮像素子１０Ｃの受光面から退避した状態である。
この状態で、中赤外光撮像素子１０Ｃにより中赤外光画像を撮像する。このように撮像された中赤外光画像を「基準中赤外光画像」とする。
次いで、制御手段１１０により往復動機構２０を動作させて、バンドパスフィルタＢＰＦを実線の位置まで変位させ、中赤外光撮像素子１０Ｃの受光面に近接対向させ、中赤外光撮像素子１０Ｃによる撮像を行う。
In the imaging / measurement, first, the bandpass filter BPF is positioned at the “position shown by the broken line” in FIG. In this state, the bandpass filter BPF is retracted from the light receiving surface of the mid-infrared
In this state, a mid-infrared light image is imaged by the mid-infrared
Next, the reciprocating mechanism 20 is operated by the control means 110 to displace the bandpass filter BPF to the position of the solid line, and the bandpass filter BPF is brought close to the light receiving surface of the mid-infrared
この撮像により、中赤外光成分による中赤外光画像のうち波長：３．００μｍ〜４．００μｍの波長帯域の画像が撮像されるが、撮像された画像を構成する画素のうち「Ｈ２Ｓガスの中赤外光画像を構成する画素」は赤外光吸収により「暗い画素」となっている。 By this imaging, an image having a wavelength in the wavelength band of 3.00 μm to 4.00 μm among the mid-infrared light images due to the mid-infrared light component is captured, and “H 2” among the pixels constituting the captured image is captured. The "pixels constituting the mid-infrared light image of S gas" are "dark pixels" due to infrared light absorption.
従って、この暗い画素の出力の集合を選択して「Ｈ２Ｓガス出力分布」とすることができ、この「Ｈ２Ｓガス出力分布」における前記基準中赤外光画像の出力との差を画素ごとにとれば、Ｈ２Ｓガスの濃度分布を「中赤外光画像データ」として得ることができ、この中赤外光画像データに対して、図３の例の場合と同様の画像処理を施すことにより、Ｈ２Ｓガスの「目視可能な画像」を得ることができる。 Therefore, the difference between the dark to select a set of output pixels to be able to "H 2 S gas output distribution", the output of the said reference in the infrared light image in the "H 2 S gas output distribution" Taking for each pixel, the concentration distribution of H 2 S gas can be obtained as "mid-infrared light image data", for this in the infrared image data, the same image processing as in the example of FIG. 3 by the applied, it is possible to obtain a "visible image" of the H 2 S gas.
バンドパスフィルタＢＰＦのほかに、２．００μｍ〜３．００μｍの波長帯域をもつバンドパスフィルタ「ＢＰＦＨ」、４．００μｍ〜５．００μｍの波長帯域を持つバンドパスフィルタ「ＢＰＦＣ」を用意すると、ＢＰＦＨは水蒸気による赤外光吸収波長：２．６６μｍのみを含み、ＢＰＦＣはＣＯ２ガスによる赤外光吸収波長のみを含む。
従って、これら３種のバンドパスフィルタＢＰＦ、ＢＰＦＨ、ＢＰＦＣを、例えば、ターレット式に組み合わせて「中赤外光分光フィルタ」として用いれば、水蒸気・ＣＯ２ガス・Ｈ２Ｆガスの３種類のガスを対象として撮像・測定を実行できる。
In addition to the bandpass filter BPF, if a bandpass filter "BPFH" having a wavelength band of 2.00 μm to 3.00 μm and a bandpass filter “BPFC” having a wavelength band of 4.00 μm to 5.00 μm are prepared, BPFH Contains only the wavelength of infrared light absorption by water vapor: 2.66 μm, and BPFC contains only the wavelength of infrared light absorption by CO 2 gas.
Therefore, if these three types of bandpass filters BPF, BPFH, and BPFC are combined in a turret type and used as a "mid-infrared light spectroscopic filter" , three types of gases, water vapor, CO 2 gas, and H 2 F gas, are used. It is possible to perform imaging and measurement for the target.
なお、図５に示した参考例形態において、撮像対象における「Ｈ２Ｆガスの有無」のみを検出するような場合であれば、「基準中赤外光画像」を撮像せずに、バンドパスフィルタＢＰＦを介して中赤外光画像を撮像するのみでも「Ｈ２Ｆガスの有無」は検出できる。このような場合であれば、バンドパスフィルタＢＰＦを常時、図５の実線の位置に配置しておくことができ、往復動機構２０は省略することができる。 Note that in the reference example embodiment shown in FIG. 5, in the case so as to detect only the "presence or absence of H 2 F gas" in the imaging subject, without capturing the "reference in the infrared light image", a band-pass also only imaging the mid-infrared light image through the filter BPF "presence or absence of H 2 F gas" can be detected. In such a case, the bandpass filter BPF can always be arranged at the position of the solid line in FIG. 5, and the reciprocating mechanism 20 can be omitted.
また、上に説明した例では、基準中赤外光画像を撮像したのち、バンドパスフィルタＢＰＦを中赤外光撮像素子１０Ｃの受光面に対向させた状態で撮像を行ったが、中赤外光成分を中赤外光撮像素子１０Ｃの受光面に結像させた状態で、バンドパスフィルタＢＰＦを破線の状態から実線の状態へ変位させつつ、適当なタイミングで、中赤外光撮像素子１０Ｃを駆動して、画像を取り込めば「ｍ×ｎ個の受光素子の個々に結像している中赤外光画像の画素ごとに、波長：３．００μｍ〜４．００μｍの分光情報」が得られる。
図４に示す実施の形態のように、中赤外光画像ＩＭを中赤外光撮像素子１０に対して揺動させる場合にも、同様にして「波長：３．００μｍ〜４．００μｍの分光情報」を得ることができる。
Further, in the example described above, after the reference mid-infrared light image was imaged, the image was taken with the bandpass filter BPF facing the light receiving surface of the mid-infrared
When the mid-infrared light image IM is swung with respect to the mid-infrared light image sensor 10 as in the embodiment shown in FIG. 4, similarly, “spectroscopy of wavelength: 3.00 μm to 4.00 μm” is performed. Information "can be obtained.
以上のように、この発明によれば、以下の如き、ガス画像センサ装置およびガス画像撮像測定装置およびガス画像撮像測定システムを実現できる。 As described above, according to the present invention, the gas image sensor device, the gas image imaging measurement device, and the gas image imaging measurement system can be realized as follows.
［１］
１種以上のガスを含む撮像対象の赤外光画像を結像する赤外光結像光学系（ＯＬＩ）と、該赤外光結像光学系による赤外光結像光束を遠赤外光成分と中赤外光成分に分離する分離手段（ＳＰ）と、前記遠赤外光成分により結像される遠赤外光画像を撮像する遠赤外光撮像素子（１０Ｂ）と、前記中赤外光成分により結像される中赤外光画像を撮像する中赤外光撮像素子（１０Ｃ）と、該中赤外光撮像素子に入射する中赤外光画像を分光する中赤外光分光フィルタ（ＳＰＦ１）と、前記中赤外光画像と前記中赤外光分光フィルタとを、前記中赤外光撮像素子の受光面に平行な方向において相対的に変位させる変位手段（２１）と、を有し、前記中赤外光撮像素子（１０Ｃ）は、前記中赤外光の波長領域に感度を有する多数の受光素子を、ｍ個を１列としてｎ列のｍ×ｎの２次元にアレイ配列したものであり、前記中赤外光分光フィルタ（ＳＰＦ１）は、前記中赤外光撮像素子（１０Ｃ）の受光面に平行且つ密接もしくは近接して設けられ、前記１種以上のガスによる赤外光吸収波長を分光波長領域に含み、且つ、分光波長が前記受光素子の２次元配列の列方向に単調且つ連続的に変化し、前記分離手段（ＳＰ）が、赤外光結像光束を、透過と反射とにより、遠赤外光成分と中赤外光成分に分離するダイクロイックフィルタであり、前記変位手段（２１）は、前記ダイクロイックフィルタを揺動させることにより、前記中赤外光画像（ＩＭ１）を前記中赤外光分光フィルタ（ＳＰＦ１）に対して前記受光素子の前記列方向に変位させる機構であるガス画像センサ装置（図４）。
[1]
Far-infrared light is an infrared light imaging optical system (OLI) that forms an infrared light image of an imaging target containing one or more types of gas, and an infrared light imaging light beam obtained by the infrared light imaging optical system. A separation means (SP) that separates the component and the mid-infrared light component, a far-infrared light imaging element (10B) that captures a far-infrared light image formed by the far-infrared light component, and the mid-red A mid-infrared light imager (10C) that captures a mid-infrared light image formed by an external light component and a mid-infrared light spectroscopy that disperses a mid-infrared light image incident on the mid-infrared light imaging device. Displacement means (21) that displaces the filter (SPF1) , the mid-infrared light image, and the mid-infrared light spectroscopic filter in a direction parallel to the light receiving surface of the mid-infrared light imaging element. In the mid-infrared light imaging element (10C), a large number of light receiving elements having sensitivity in the wavelength region of the mid-infrared light are arranged in n rows of m × n in two dimensions with m as one row. The mid-infrared light spectroscopic filter (SPF1) is arranged in an array, and is provided parallel to, close to, or close to the light receiving surface of the mid-infrared light imaging element (10C), and is made of one or more of the above gases. The infrared light absorption wavelength is included in the spectral wavelength region, and the spectral wavelength changes monotonously and continuously in the column direction of the two-dimensional arrangement of the light receiving element, and the separation means (SP) causes the infrared light imaging light beam. Is a dichroic filter that separates the light into a far-infrared light component and a mid-infrared light component by transmission and reflection, and the displacement means (21) swings the dichroic filter to cause the mid-infrared light. A gas image sensor device (FIG. 4) which is a mechanism for displaced an image (IM1) in the column direction of the light receiving element with respect to the mid-infrared light spectroscopic filter (SPF1 ).
［２］
［１］記載のガス画像センサ装置であって、前記変位手段が、前記中赤外光分光フィルタに平行で、且つ、前記列方向に直交する揺動軸の回りに前記ダイクロイックフィルタを揺動させることにより、前記中赤外光画像を前記中赤外光分光フィルタに対して前記受光素子の前記列方向に変位させる機構であるガス画像センサ装置（図４）。
［３］
［１］または［２］記載のガス画像センサ装置（１０１）と、前記遠赤外光撮像素子（１０Ｂ）の出力により前記遠赤外光画像を生成し、前記中赤外光撮像素子（１０Ｃ）の出力により、前記撮像対象となる１種以上のガスの画像を生成する画像処理手段（１０３）と、前記ガス画像センサ装置（１０１）と前記画像処理手段（１０３）とを制御する制御手段（１１０）を有するガス画像撮像測定装置（図２、図４）。
[2]
In the gas image sensor device according to [1], the displacement means swings the dichroic filter around a swing axis parallel to the mid-infrared spectroscopic filter and orthogonal to the column direction. A gas image sensor device (FIG. 4), which is a mechanism for displacing the mid-infrared light image in the column direction of the light receiving element with respect to the mid-infrared light spectroscopic filter .
[3]
The far-infrared light image is generated by the output of the gas image sensor device (101) according to [1] or [2] and the far-infrared light image sensor (10B), and the mid-infrared light image sensor (10C) is generated. ) Is used to control an image processing means (103) that generates an image of one or more types of gas to be imaged, a gas image sensor device (101), and the image processing means (103). A gas image image sensor having (110) (FIGS. 2 and 4).
［４］
［３］記載のガス画像撮像測定装置であって、前記画像処理手段（１０３）が、遠赤外光画像として温度分布画像を形成する機能を有するガス画像撮像測定装置（図２、図４）。
[4]
[3] The gas image imaging measurement device according to [3], wherein the image processing means (103) has a function of forming a temperature distribution image as a far-infrared light image (FIGS. 2 and 4). ..
［５］[5]
［３］または［４］記載のガス画像撮像測定装置であって、前記制御手段（１１０）による制御を受けて、前記画像処理手段による前記遠赤外光画像と前記１種以上のガスの画像とを、選択的に、もしくは合成画像として表示するディスプレイ手段（１０５）を有するガス画像撮像測定装置（図２）。The gas image imaging measurement device according to [3] or [4], which is controlled by the control means (110), and the far-infrared light image by the image processing means and an image of the one or more kinds of gas. A gas image imaging measurement device (FIG. 2) having a display means (105) for selectively displaying and as a composite image.
［６］[6]
［５］記載のガス画像撮像測定装置と、可視画像撮像装置（２０１）と、を有し、前記可視画像撮像装置は、前記ガス画像撮像測定装置の撮像領域の可視画像を結像する可視画像結像光学系（ＬＯ）と、該可視画像結像光学系による可視画像を撮像する可視画像撮像素子（１０Ａ）と、を有する可視画像撮像手段と、前記可視画像撮像素子（１０Ａ）の出力により、表示用可視画像を生成する可視画像用画像処理手段（２０３）と、該可視画像用画像処理手段により生成された表示用可視画像を表示する可視画像用ディスプレイ手段と、を有し、前記可視画像用ディスプレイ手段は、前記ディスプレイ手段（１０５）を兼ね、前記ガス画像撮像測定装置による前記１種以上のガス画像および前記遠赤外光画像および前記表示用可視画像の１以上を、選択的に、もしくは合成画像として表示するものであるガス画像撮像測定システム（図２）。The visible image imaging device includes the gas image imaging measurement device according to [5] and the visible image imaging device (201), and the visible image imaging device forms a visible image of an imaging region of the gas image imaging measurement device. A visible image imaging means having an imaging optical system (LO) and a visible image imaging element (10A) for capturing a visible image by the visible image imaging optical system, and an output of the visible image imaging element (10A). The visible image processing means (203) for generating a visible image for display, and the visible image display means for displaying the visible image for display generated by the visible image processing means. The image display means also serves as the display means (105), and selectively selects one or more of the one or more gas images, the far infrared light image, and the visible image for display by the gas image imaging measurement device. Or, a gas image imaging measurement system that displays as a composite image (Fig. 2).
以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施の形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
上には、撮像対象となるガスとして、中赤外光の波長領域に吸収波長を持つ「水蒸気、ＣＯ２ガス、Ｈ２Ｓガス」の３種類を例示したが、撮像対象となるガスで中赤外光の波長領域に吸収波長を有するものは、これらに限らないことは言うまでもない。例えば、ＣＯガスの吸収波長は４．６μｍ、ＮＨ３ガスの吸収波長は２．９μｍ、ＣＨ４ガスの吸収波長は３．３μｍであり、これらのガスを撮像対象と出来ることは勿論、他にも種々のガスを撮像対象とすることができる。
Although the preferred embodiment of the invention has been described above, the present invention is not limited to the specific embodiment described above, and is described in the claims unless otherwise limited in the above description. Various modifications and changes are possible within the scope of the invention.
The upper, as a gas to be imaged, having an absorption wavelength in the wavelength region of mid-infrared light "steam, CO 2 gas, H 2 S gas" has been exemplified three, medium gas to be imaged Needless to say, those having an absorption wavelength in the wavelength region of infrared light are not limited to these. For example, the absorption wavelength of CO gas is 4.6 μm, the absorption wavelength of NH 3 gas is 2.9 μm, and the absorption wavelength of CH 4 gas is 3.3 μm. Can also target various gases.
この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。 The effects described in the embodiments of the present invention merely list suitable effects arising from the invention, and the effects according to the invention are not limited to those described in the embodiments.
１００ ガス画像撮像測定装置
１０１ ガス画像センサ装置
１０３ 画像処理手段
２０１ 可視画像撮像手段
２０３ 可視画像用画像処理手段
１０３０ 画像処理手段
１０５ ディスプレイ手段
ＯＬ 可視光成分
ＯＬＩ 赤外光成分
Ｌ０ 可視画像結像光学系（レンズ）
１０Ａ 可視画像撮像素子
ＬＩ 遠赤外光結像光学系（２波長帯透過レンズ）
１０Ｂ 遠赤外光撮像素子
ＳＰ 分離手段（ダイクロイックフィルタ）
１０Ｃ 中赤外光撮像素子
ＳＰＦ、ＳＰＦ１、ＢＰＦ 中赤外光分光フィルタ
２０ 往復動機構
２１ 搖動機構
１１０ 制御手段
100 gas image imaging measuring device
101 Gas image sensor device
103 Image processing means
201 Visible image imaging means
203 Image processing means for visible images
1030 Image processing means
105 Display means
OL visible light component
OLI infrared light component
L0 Visible image imaging optical system (lens)
10A visible image image sensor
LI far-infrared optical imaging optical system (two-wavelength band transmission lens)
10B far infrared light image sensor
SP separation means (dichroic filter)
10C mid-infrared light image sensor
SPF, SPF1, BPF Mid-infrared spectroscopic filter
20 Reciprocating mechanism
21 Swing mechanism
110 Control means
Claims (6)
前記遠赤外光成分により結像される遠赤外光画像を撮像する遠赤外光撮像素子と、
前記中赤外光成分により結像される中赤外光画像を撮像する中赤外光撮像素子と、
該中赤外光撮像素子に入射する中赤外光画像を分光する中赤外光分光フィルタと、
前記中赤外光画像と前記中赤外光分光フィルタとを、前記中赤外光撮像素子の受光面に平行な方向において相対的に変位させる変位手段と、を有し、
前記中赤外光撮像素子は、前記中赤外光の波長領域に感度を有する多数の受光素子を、
ｍ個を１列としてｎ列のｍ×ｎの２次元にアレイ配列したものであり、
前記中赤外光分光フィルタは、前記中赤外光撮像素子の受光面に平行に、密接もしくは近接して設けられ、前記１種以上のガスによる赤外光吸収波長を分光波長領域に含み、且つ、分光波長が前記受光素子の２次元配列の列方向に単調且つ連続的に変化し、
前記分離手段が、赤外光結像光束を、透過と反射とにより、遠赤外光成分と中赤外光成分に分離するダイクロイックフィルタであり、
前記変位手段は、前記ダイクロイックフィルタを揺動させることにより、前記中赤外光画像を前記中赤外光分光フィルタに対して前記受光素子の前記列方向に変位させる機構であるガス画像センサ装置。 An infrared light imaging optical system that forms an image of an infrared light image to be imaged containing one or more types of gas, and an infrared light imaging light beam produced by the infrared light imaging optical system as a far-infrared light component. Separation means for separating into infrared light components and
A far-infrared light image sensor that captures a far-infrared light image formed by the far-infrared light component,
A mid-infrared light image sensor that captures a mid-infrared light image formed by the mid-infrared light component,
A mid-infrared light spectroscopic filter that disperses a mid-infrared light image incident on the mid-infrared light image sensor,
It has a displacement means for displacing the mid-infrared light image and the mid-infrared light spectroscopic filter in a direction parallel to the light receiving surface of the mid-infrared light imaging element.
The mid-infrared light image sensor comprises a large number of light receiving elements having sensitivity in the wavelength region of the mid-infrared light.
It is a two-dimensional array of n rows of m × n with m pieces as one row.
The mid-infrared light spectroscopic filter is provided parallel to, close to, or close to the light receiving surface of the mid-infrared light imaging element, and includes the infrared light absorption wavelength of one or more kinds of gases in the spectral wavelength region. Moreover, the spectral wavelength changes monotonically and continuously in the column direction of the two-dimensional arrangement of the light receiving element.
The separation means is a dichroic filter that separates an infrared light imaging light flux into a far-infrared light component and a mid-infrared light component by transmission and reflection.
The displacement means is a gas image sensor device that is a mechanism that displaces the mid-infrared light image in the column direction of the light receiving element with respect to the mid-infrared light spectroscopic filter by swinging the dichroic filter.
前記変位手段が、前記中赤外光分光フィルタに平行で、且つ、前記列方向に直交する揺動軸の回りに前記ダイクロイックフィルタを揺動させることにより、前記中赤外光画像を前記中赤外光分光フィルタに対して前記受光素子の前記列方向に変位させる機構であるガス画像センサ装置。 The gas image sensor device according to claim 1.
The displacement means swings the dichroic filter around a swing axis parallel to the mid-infrared spectroscopic filter and orthogonal to the column direction, thereby displaying the mid-infrared light image in the middle red. A gas image sensor device that is a mechanism for displacing the light receiving element in the column direction with respect to an external light spectroscopic filter.
前記遠赤外光撮像素子の出力により前記遠赤外光画像を生成し、前記中赤外光撮像素子の出力により、前記撮像対象となる１種以上のガスの画像を生成する画像処理手段と、An image processing means for generating the far-infrared light image from the output of the far-infrared light image sensor and generating an image of one or more types of gas to be imaged by the output of the mid-infrared light image sensor. ,
前記ガス画像センサ装置と前記画像処理手段とを制御する制御手段を有するガス画像撮像測定装置。A gas image imaging measurement device having a control means for controlling the gas image sensor device and the image processing means.
前記画像処理手段が、遠赤外光画像として温度分布画像を形成する機能を有するガス画像撮像測定装置。A gas image imaging / measuring device in which the image processing means has a function of forming a temperature distribution image as a far-infrared light image.
前記制御手段による制御を受けて、前記画像処理手段による前記遠赤外光画像と前記１種以上のガスの画像とを、選択的に、もしくは合成画像として表示するディスプレイ手段を有するガス画像撮像測定装置。Gas image imaging measurement having a display means for selectively or as a composite image of the far-infrared light image and the image of one or more kinds of gas by the image processing means under the control of the control means. apparatus.
可視画像撮像装置と、を有し、Has a visible image imaging device,
前記可視画像撮像装置は、前記ガス画像撮像測定装置の撮像領域の可視画像を結像する可視画像結像光学系と、該可視画像結像光学系による可視画像を撮像する可視画像撮像素子と、を有する可視画像撮像手段と、The visible image imaging device includes a visible image imaging optical system that forms a visible image in an imaging region of the gas image imaging measuring device, a visible image imaging element that captures a visible image by the visible image imaging optical system, and the like. Visible image imaging means and
前記可視画像撮像素子の出力により、表示用可視画像を生成する可視画像用画像処理手段と、An image processing means for a visible image that generates a visible image for display by the output of the visible image image sensor, and
該可視画像用画像処理手段により生成された表示用可視画像を表示する可視画像用ディスプレイ手段と、を有し、It has a display means for a visible image that displays a visible image for display generated by the image processing means for a visible image.
前記可視画像用ディスプレイ手段は、前記ディスプレイ手段を兼ね、前記ガス画像撮像測定装置による前記１種以上のガス画像および前記遠赤外光画像および前記表示用可視画像の１以上を、選択的に、もしくは合成画像として表示するものであるガス画像撮像測定システム。The display means for a visible image also serves as the display means, and selectively selects one or more of the one or more gas images, the far infrared light image, and the visible image for display by the gas image imaging measurement device. Alternatively, a gas image imaging measurement system that displays as a composite image.
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