JP2003270037A - 炎検知装置 - Google Patents
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Abstract
小型かつ安価な炎検知装置を得る。 【解決手段】炎から放射される可視帯域の波長光を減光
フィルタ(NDフィルタ12と可視光カットフィルタ1
4)により90%以上減光させ、この減光フィルタによ
り減光された可視帯域の波長光をCCD撮像素子22に
入射して撮像する。CCD撮像素子22で撮像された画
像を処理部28で処理し、対象物の時間的な拡大と縮小
の変化及び又はゆらぎ周波数から炎を判定する。
Description
視対象を撮像して得られた画像から炎を判定する炎検知
装置に関する。
を処理して火災による炎の判定する方法としては、
(1)炎から放射される特有の波長光であるCO2共鳴
放射帯の赤外線を抽出する方法、(2)CO2共鳴放射
帯の赤外線における光強度の時間的変化となる炎固有の
ゆらぎ周波数を抽出する方法、(3)燃焼炎の像の空間
的な振る舞いである時間的な拡大と縮小の検出を抽出す
る方法、などが知られている。
置は、埃や露滴等から装置内部を保護する入射窓、CO
2共鳴放射帯の赤外線を抽出するバンドパスフィルタ、
選択抽出された波長光の像を撮像する撮像素子、撮像素
子へ監視空間の像を結像するレンズ機構と、撮像素子か
らの画像信号を処理して火災炎を判定する処理部を備え
ている。
の波長光である4.5μmを中心としたCO2共鳴放射
帯は、炎以外の外光に対するS/Nの良い波長帯である
点で炎の判定に最適であるが、このCO2共鳴放射帯を
撮影する赤外線撮像素子は、冷却構造など複雑な構成を
要する上、非常に高価で大型のものであった。
検出する方法として、従来より赤外線撮像素子の代わり
に焦電素子などを用いた炎検知器が知られている。この
焦電素子を用いた炎検知器は、簡易かつ安価であるが、
画像処理でないために燃焼炎の像の空間的な振る舞いで
ある時間的な拡大と縮小の検出を捉えることができず、
炎検出の精度としては赤外線撮像素子を用いた画像処理
方法に対し劣る。また安価な撮像素子として通常のビデ
オ撮影機等に用いられているCCD撮像素子がある。し
かし、CCD撮像素子は比較的安価で性能の良い撮像素
子であるが、撮像可能な感度波長帯域は可視光帯域から
1.2μm程度の近赤外線までと狭く、炎の最も特徴的
とされるCO2共鳴放射帯の波長帯域に届かない。更
に、炎からの光エネルギーはCCD撮像素子のダイナミ
ックレンジからみると極端に高いレベルにあり、CCD
撮像素子を用いた監視カメラで監視中に火災により発生
した炎を捉えると、ハレーション(信号飽和)を起こし
てしまう。
撮影した場合にはダイナミックレンジを超えてハレーシ
ョンを起こしてしまい、前述のCCD撮像素子の場合と
同様の問題があった。このハレーションは、絞りやゲイ
ンコントロールによっても抑えることができず、このた
めCCD撮像素子では炎の空間的振る舞いを把握するこ
とができず、炎検知には不適であり、火災などによる炎
の監視には向かないとされていた。本発明は、CCD撮
像素子を用いて精度よく炎を判定する小型かつ安価な炎
検知装置を提供することを目的とする。また本発明は、
撮像素子を用いた場合に炎画像の階調分解能を簡単に高
められるようにした炎検知装置を提供することを目的と
する。更に本発明は、CCD撮像素子に焦電素子等の赤
外線センサを組み合わせて高精度な炎の判定を可能とす
る小型かつ安価な炎検知装置を提供することを目的とす
る。
本発明は次のように構成する。
する炎検知装置であって、炎から放射される可視〜近赤
外帯域の波長光を90%以上減光させる減光フィルタ
と、減光フィルタにより減光された可視〜近赤外帯域の
波長光を入射して撮像する撮像素子と、撮像素子で撮像
された画像から炎を判定する処理部とを備えたことを特
徴とする。
によって、撮像素子に入射する光量を、通常の撮影環境
では考えられない90%以上減光させることにより、炎
を撮像した際の入射光利用を撮像素子のダイナミックレ
ンジに入れ、炎の撮影時に起きていたハレーションを抑
え、撮像素子により撮像した画像から炎の空間的振る舞
いを把握可能とし、従来、ほとんど不可能と考えられて
いた撮像素子による炎検知を可能とする。
用いる。CCD撮像素子は、感度波長域が可視光から
1.2μm程度と狭く、炎の最も特徴的とされる4.5
μmの炎のCO2共鳴放射帯に届かないが、炎からは紫
外〜可視〜近赤外〜赤外と広範囲の光が放射されてお
り、CCD撮像素子で炎を撮影することは十分に可能で
ある。
な振る舞いはCCD撮像素子の感度帯域においても、C
O2共鳴放射帯と類似することも知られており、CCD
撮像素子の撮影画像から高精度に炎を判定することが十
分に可能である。
〜近赤外帯域の波長光を90%以上減光させるNDフィ
ルタと、所定の波長以下の可視帯域の波長光をカットす
る可視光カットフィルタで構成される。ここで所定の波
長とは例えば800nmであり、可視光カットフィルタ
は800nm以下の可視帯域の波長光をカットする。
発生する炎を検知する炎検知装置において、炎から放射
される赤外領域の波長光を90%以上減光して通過させ
る赤外帯域フィルタと、赤外帯域フィルタにより減光さ
れた赤外帯域の波長光を入射して撮像する赤外線撮像素
子と、赤外線撮像素子で撮像された画像から炎を判定す
る処理部とを備えたことを特徴とする。
子として炎からのCO2共鳴波長帯域に感度をもつ赤外
線撮像素子を使用しているが、この赤外線撮像素子に入
射する光量を赤外線帯域フィルタによって90%以上減
光させることで、赤外線撮像素子のダイナミックレンジ
をフルに使って炎からの光エネルギーに対応した階調値
を持つ画像信号(画素信号)がえられ、画像信号の分解
能を簡単に高めて精度の高い画像処理による炎の判定が
できる。
に発生する炎を検知する炎検知装置において、炎から放
射される可視〜近赤外帯域の波長光を90%以上減光さ
せる減光フィルタと、減光フィルタにより減光された可
視〜近赤外帯域の波長光を入射して撮像する撮像素子
と、CO2共鳴放射帯の波長光を透過させる特定周波数
透過フィルタと、特定周波数透過フィルタを透過した波
長光を受光して電気信号に変換する赤外線センサと、撮
像素子で撮像された対象画像の時間的な拡大と縮小の変
化及び赤外線センサから出力された電気信号のゆらぎ周
波数から炎を判定する処理部とを備えたことを特徴とす
る。
撮像素子としてCCD撮像素子を用いており、CCD撮
像素子を用いた画像処理による炎の判定に、特定周波数
透過フィルタと赤外線センサ(焦電素子など)を用いて
炎固有のCO2共鳴放射帯の赤外線検出を組み合わせる
ことで、CCD撮像素子による利点に加え、炎判定の精
度を簡単に向上させることができる。
に発生する炎を検知する炎検知装置において、炎から放
射される可視帯域の波長光を90%以上減光させる減光
フィルタと、減光フィルタにより減光された可視〜近赤
外帯域の波長光を入射して撮像するCCD撮像素子と、
第1特定周波数透過フィルタを透過したCO2共鳴放射
帯の中心波長直前の波長光を受光して電気信号に変換す
る第1赤外線センサと、第2特定周波数透過フィルタを
透過したCO2共鳴放射帯のの中心波長光を受光して電
気信号に変換する第2赤外線センサと、第3特定周波数
透過フィルタを透過したCO2共鳴放射帯の中心波長直
後の波長光を受光して電気信号に変換する第3赤外線セ
ンサと、CCD撮像素子で撮像された対象画像の時間的
な拡大と縮小の変化及び前記第1乃至第3赤外線センサ
から出力された電気信号のピーク分布から炎を判定する
処理部とを備えたことを特徴とする。この形態をとった
本発明の炎検知装置にあっては、CCD撮像素子により
画像処理に加え、第1乃至第3赤外線センサによってC
O2共鳴放射帯の光エネルギーの強さを波長軸上の3点
のピーク分布を捉え、より高い精度で炎を判定可能とす
る。本発明の炎検知装置のいずれの形態においても、更
に、入射する光量を調整する絞り機構を備え、90%以
上の減光フィルタで調整しきれなかった範囲についての
光量の増減を可能とする。この調整は、処理部に入力す
る信号を増幅する増幅部に利得制御部を設けて行っても
良い。
素子を用いた本発明による炎検知装置の第1実施形態の
説明図である。
は、埃や露滴等を防ぐための例えばサファイアガラスを
用いた入射窓10に続いて、監視区域からの光量を90
%以上減光する減光フィルタを構成するNDフィルタ1
2と可視光カットフィルタ14を配置している。NDフィ
ルタ12は可視〜近赤外光域の減衰フィルタとして知ら
れており、例えば図2のような波長に対する透過係数
(0〜1の範囲の値)を持っている。本発明の炎検知装
置で使用するNDフィルタ12は透過率が0.1以下
(10%以下)のフィルタ特性を必要とすることから、
図2における透過率13%のND−13と透過率0%の
ND−0の間に設定されるND−5(図示せず)として
のフィルタ特性を例えば用いたものを使用すればよい。
タ12で90%以上減光された波長光に含まれている所
定の波長以下の可視光の波長帯域をカットする。この所
定波長は例えば800nmであり、可視光カットフィル
タ14は、800nm以下の可視光の波長帯域をカット
する。可視光カットフィルタ14に続いては、レンズ1
6、絞り機構18及びレンズ20でなる結合光学系が設
けられ、レンズ20からの光をCCD撮像素子22の撮
像面に結像している。絞り機構18はNDフィルタ12
で90%以上減光され且つ可視光カットフィルタ14で
可視光帯域がカットされた波長光を、更に絞りの開閉で
光量調整可能としている。
ドット数、縦横に並べて2次元配置しており、所定周期
による素子駆動で入射した光量の蓄積電荷に応じた各画
素信号を2次元走査して映像信号として読み出す。この
CCD撮像素子22の入射光に対する撮像感度は、可視
光帯域から近赤外線帯域の1.2μmくらいまでであ
り、炎に固有なCO2共鳴放射帯域となる4.5μm付
近の赤外線帯域までの撮像感度は持っていない。
は、増幅部24で増幅された後、処理部28に与えられ
る。増幅部24には利得制御部26が設けられており、
処理部28に対するCCD撮像素子22から読み出した
画像信号のレベル調整を可能としている。このため図1
の実施形態にあっては、絞り機構18による光学的な光
量調整と利得制御部26による電気的なレベル調整の両
方を行うことができる。
れたCCD撮像素子22からの画像信号を対象に (1)炎固有のゆらぎ周波数(ちらつき周波数)の抽出 (2)炎の像の時間的な拡大と縮小の抽出 に基づいて、撮像された画像信号から炎の有無を判定す
る。
ぎ中心周波数が4.0〜5.0Hz以下の例えば2〜3
Hz付近にあることが知られており、CCD撮像素子2
2の画像信号について、各画素の階調値の総和を時間の
経過と共に求め、この時間的な画素総和の値を高速フー
リエ変換(FFT)することでピーク周波数を検出し、
このピーク周波数が炎固有の例えば2〜3Hzにあれば
炎と判定する。
ついては、CCD撮像素子22で撮像された画像信号を
2値化した後にラベリングにより炎領域を抽出し、抽出
した炎領域の面積を求めることで、炎固有の時間的な拡
大と縮小を抽出して炎を判定する。
波数の抽出と炎の時間的な拡大と縮小の抽出のいずれか
一方で行ってもよいし、両方を用いて判定精度を高める
ようにしてもよい。
の入射に対するフィルタ減光量とCCD出力範囲の関係
を示している。
図示の矢印の範囲であったとすると、これに対し検出対
象規模の炎からの信号範囲100は、CCD出力範囲の
上限に近いレベルから遥かに高いレベルまで存在するこ
とになる。
や利得制御によって左側に示すCCDの拡大可能な仮想
範囲300を持つが、このように絞り及び利得制御を行
っても、この拡大可能な仮想範囲300を超える検出対
象規模の炎からの信号範囲100に対応した部分につい
ては破線のように、ハレーションを起こす範囲400と
して存在している。このため従来の炎検知装置にあって
は、CCD撮像素子を使用した場合、炎からの光エネル
ギーがかなり高いため、ハレーションを起こして炎の挙
動を捉えることができなかった。
ルタ12により、入射する光量を90%以上減光するよ
うにしたため、炎からの光エネルギーにあってもNDフ
ィルタ12により90%以上減光され、これによってC
CD出力範囲200の上限側から遥かに高い領域に存在
している検出対象規模の炎からの信号範囲100を、C
CD出力範囲200に入る検出対象規模の炎からの信号
範囲500に減衰している。
まま使用して、検出対象規模の炎からの信号範囲500
の設定によりハレーションを起こすことなく、CCD撮
像素子によって炎の画像を撮像することができる。この
フィルタ減衰された検出対象規模の炎からの信号範囲5
00については、図1に示している絞り機構18や利得
制御部26による調整で、絞り及び利得制御で拡大可能
な仮想範囲600まで調整することができる。
信号を構成している各画素の階調レベルによる分解能を
見ると、次のようになる。CCD撮像素子22に設けて
いる各CCD画素からの画像信号が例えば10ビットデ
ータであったとすると、図3のCCD出力範囲200を
10ビットデータで表現できることから、1024階調
の分解能を持つことになる。これに対し減衰前の検出対
象規模の炎からの信号範囲100にあっては、CCD出
力範囲200の上限部分の一部でしか有効に撮像できな
いため、このCCD出力範囲200に入る検出対象規模
の炎からの信号範囲100に対する炎解析のための分解
能は、10ビットのうちの例えば4ビットに対応した1
6階調という低い分解能しか持たない。
あっては、検出対象規模の炎からの信号範囲100を9
0%以上減光してCCD出力範囲200に合わせた検出
対象規模の炎からの信号範囲500としているため、炎
の解析にCCD出力範囲200と同じ10ビットに基づ
く1024階調の分解能を実現でき、これによって図1
の処理部28における炎判定のための揺らぎ周波数の抽
出や時間的な拡大と縮小変化の検出などの画像処理を高
精度に行うことができる。
火災による炎監視を例にとって説明する。図1の第1実
施形態による炎検知装置は、入射窓10からCCD撮像
素子22までを監視用のカメラ装置として構成してお
り、CCD撮像素子22に続く増幅部24については少
なくともカメラ装置側に組み込んでいる。処理部28
は、カメラ側に組み込んでもよいし、信号線で接続され
たパーソナルコンピュータや適宜の簡易装置側に監視カ
メラからの画像信号を取り込んで処理する機能を実現す
る例えば処理プログラムのインストールなどにより実現
してもよい。
検知装置により警戒区域を監視している場合、火災のな
い通常の監視状態にあっては監視領域からの光はNDフ
ィルタ12で90%以上減光されるため、CCD撮像素
子22に入射される光量は監視区域からの光の10%以
下であり、そのため通常監視状態で得られたCCD撮像
素子22からの画像信号のレベルはほとんどゼロレベル
にあり、例えばこの画像信号をモニタなどにより映し出
して見てもモニタ画面はほとんど真っ暗であり、監視区
域の状況は肉眼で見ることはできない。
すると、この炎からの光は図3の検出対象規模の炎から
の信号範囲100のように、CCDの出力範囲の上限か
これを遥かに上回った範囲の強い光量として入射する。
しかしながら、炎からの光はNDフィルタ12で90%
以上減光され、続いて可視光カットフィルタ14で例え
ば800nm以下の可視光領域がカットされた後に、レ
ンズ16、絞り機構18、レンズ20を通ってCCD撮
像素子22に結像される。
ってCCD出力範囲200にほぼ対応した検出対象規模
の炎からの信号範囲500に入っており、炎を撮像して
もハレーションを起こすことなく、CCD出力範囲20
0の画像信号のビット数で決まる高い分解能で炎の画像
信号を撮像することができる。
幅部24でそのときの利得制御部26による制御状態で
の増幅を受けた後、処理部28に読み込まれる。処理部
28にあっては、読み込んだ炎画像の輝度変化の高速フ
ーリエ変換によってちらつき周波数の抽出及びまたは炎
画像の時間的な拡大と縮小の変化を抽出することによ
り、炎であることを判定する。
以外に燃焼監視などの分野でも適用できる。
形態の説明図であり、この実施形態にあっては撮像素子
として赤外線撮像素子を用いたことを特徴とする。
装置は入射窓10に続いて、減光フィルタとして使用す
る赤外線帯域通過フィルタ30を設けている。この赤外
線帯域通過フィルタ30は赤外線帯域の通過特性を持
ち、且つ通過する赤外線帯域の光量を90%以上減光さ
せる透過率10%以下のフィルタを使用する。もちろん
帯域通過フィルタと減光フィルタを別々に設けても良
い。
ンズ16、絞り機構18、レンズ20でなる結像光学系
が設けられ、続いて赤外線撮像素子32を設けている。
赤外線撮像素子32は、炎に特有なCO2共鳴放射帯と
なる4.5μmに撮像感度を持っている。このような赤
外線撮像素子32としては、例えばPbsやPbseア
レイが使用され、この場合には冷却機構34を用いた電
子冷却とその排熱構造を備えることになる。また赤外線
撮像素子32として非冷却型のものもあり、非冷却型と
してはサーミスタやボロメータを画素アレイとして配列
している。赤外線撮像素子32で撮像された画像信号は
増幅部24で増幅された後、処理部28に取り込まれ
る。増幅部24には利得制御部26が設けられ、赤外線
撮像素子32からの画像信号の階調レベルを調整でき
る。
外線波長帯域の画像を読み込み、 (1)炎特有のCO2共鳴放射帯の赤外線抽出 (2)CO2共鳴放射帯の赤外線による炎固有の揺らぎ
周波数の抽出 (3)炎の時間的な拡大と縮小の抽出 のいずれかまたはその組合せによる炎の判定処理を行
う。
から、炎から放射される特有の波長光であるCO2共鳴
放射帯の赤外線が直接得られるため、CO2共鳴放射帯
の中心周波数4.5μmの検出だけをもって炎と判定す
ることもできるし、ゆらぎ周波数についてもCO2共鳴
放射帯の赤外線のレベル変化の高速フーリエ変換から直
接求めるため、より正確に炎を抽出することができる。
用いた炎検知装置と同じであるが、本発明にあっては赤
外線帯域通過フィルタ30によって赤外線撮像素子32
に入射する赤外線の光量を90%以上減光させているこ
とにより、炎から光量の大きな赤外線エネルギーを受け
ても、赤外線帯域通過フィルタ30による減衰で赤外線
撮像素子32の出力範囲に赤外線の光量を抑え込み、こ
れによって赤外線撮像素子32の出力範囲を与えている
例えば10ビットの分解能をフルに使って赤外線画像信
号を得ることができる。
て赤外線撮像素子32で撮像する場合にも、図3のCC
D撮像素子の場合と同様、検出対象規模の炎からの信号
範囲は赤外線撮像素子の出力範囲の上限から更に大きく
超えており、ハレーションを起こす可能性がある。これ
に対し図4の実施形態にあっては、赤外線の光エネルギ
ーを90%以上減衰させることで赤外線撮像素子の出力
範囲に検出対象規模の炎からの信号範囲を減衰させ、こ
れによって例えば赤外線撮像素子における10ビットの
分解能をフルに使用して炎からの赤外線画像の信号処理
を行うことができる。
形態であり、この第3実施形態にあっては、図1の第1
実施形態にCO2共鳴放射帯域の赤外線を検知する赤外
線検知素子を組み合わせたことを特徴とする。
12、可視光カットフィルタ14、レンズ16、絞り機
構18、レンズ20、CCD撮像素子22及び増幅部2
4の構成は、図1の第1実施形態と同じである。これに
加えて図5の第3実施形態にあっては新たに、入射窓3
6、赤外線狭帯域通過フィルタ38、赤外線検出素子4
0、周波数フィルタ42、利得制御部46を備えた増幅
部44を設けている。入射窓36は埃や露滴等を防ぐた
めに設けたサファイヤガラスを使用しており、図5にあ
っては説明を簡単にするため入射窓10と別に設けてい
るが、入射窓10と入射窓36を共通にしてプリズムな
どによる分光系で組み合わせてもよい。赤外線狭帯域通
過フィルタ38は特定波長選択フィルタとして機能し、
具体的には炎から放射される特有の波長光であるCO2
共鳴放射帯の中心波長となる4.5μmの帯域通過特性
を備えたフィルタを使用する。
波長4.5μmに検出感度を持つ素子であり、例えば焦
電センサーなどを用いることができる。なお赤外線検出
素子40には赤外線通過帯域フィルタが一体にパッケー
ジされているものがあることから、この場合には赤外線
狭帯域通過フィルタ38は不要となる。
数フィルタ42に与えられる。周波数フィルタ42は炎
のゆらぎ周波数帯域を選択して抽出する。即ち、炎のち
らつき中心周波数は例えば2〜3Hz付近にあることか
ら、例えば2〜3Hzを効率よく通過させる特性を持つ
フィルタを使用すればよい。周波数フィルタ42からの
出力信号は増幅部44で増幅された後、処理部28に入
力される。増幅部44には利得制御部46が設けられて
おり、周波数フィルタ42からのゆらぎ周波数帯域の抽
出信号をレベル調整できる。
画像信号については画像処理により炎の時間的な拡大と
縮小を抽出し、一方、赤外線検出素子40からの周波数
フィルタ42で抽出された信号については、増幅部44
より所定レベルの信号が得られれば炎固有のちらつき周
波数の検出と判定できる。即ち、赤外線検出素子40、
周波数フィルタ42及び増幅部44を介して得られた検
出信号が所定レベル以上であれば、CO2共鳴放射帯の
赤外線が抽出されており且つ炎固有の揺らぎ周波数が抽
出されており、これにより炎が判定できる。更に、CC
D撮像素子22の画像信号から炎固有の時間的な拡大と
縮小の抽出による炎判定を組み合わせることで、より高
精度な炎検知が実現できる。
出が簡単で安いコストで実現できるが、炎から放射され
る特有の波長光であるCO2共鳴放射帯の赤外線検出に
ついても、簡単な赤外線検出素子40を用いるだけでよ
いことから、低コストで実現できる。
検出される炎固有の波長光であるCO2共鳴放射帯にお
ける光エネルギーの強度分布である。即ちCO2共鳴放
射帯の中心周波数となる4.5μmでピーク強度が得ら
れ、その両側で落ち込んだ固有の波長特性が得られ、こ
の波長ピークを捉えることで炎であることを確実に判定
できる。
形態である。この第4実施形態にあっては、炎固有のC
O2共鳴放射帯の赤外線におけるピーク強度の分布を複
数の赤外線検出素子を用いて検出するようにしたことを
特徴とする。
成は、図5の第3実施形態と同様、図1の第1実施形態
をそのまま採用している。これに対しCO2共鳴放射帯
の赤外線を検出する入射窓36側にあっては、3つの赤
外線検出素子40a,40b,40cを設けている。赤
外線検出素子40a〜40cのそれぞれは検出素子の前
面となる入射窓に赤外線狭帯域通過フィルタを備えてお
り、このフィルタの通過帯域、中心波長は図8のCO2
共鳴放射帯による波長スペクトラムに示すように、赤外
線検出素子40aのフィルタ中心周波数λ1を例えば
3.9μmとし、赤外線検出素子40bのフィルタ帯域
波長λ2をCO2共鳴放射帯の中心波長4.5μmと
し、更に赤外線検出素子40cのフィルタ中心波長λ3
をλ2=4.5μmより高い5.0μmとしている。こ
のような赤外線検出素子40a〜40cに内蔵した3つ
の通過波長が、λ1〜λ3と異なる赤外線狭帯域通過フ
ィルタによって、CO2共鳴放射帯の波長スペクトラム
におけるλ1が低レベル、λ2がピークレベル、λ3が
低レベルとなるピーク分布を直接捉えるようにしてい
る。
周波数フィルタ42a,42b,42cに与えられ、そ
れぞれにおいて炎固有のゆらぎ周波数の抽出、例えば2
〜3Hzの周波数帯域の抽出が行われる。周波数フィル
タ42a〜42cの出力は、利得制御部46a〜46c
を備えた増幅部44a〜44cでそれぞれ増幅された
後、処理部28に与えられる。したがって処理部28
は、増幅部44a〜44cの入力信号から炎のちらつき
周波数の抽出と同時に、図8に示したようなCO2共鳴
放射帯におけるピーク分布を抽出して炎を判定できる。
もちろん、この炎判定にはCCD撮像素子22からの画
像信号による炎の時間的な拡大と縮小の変化を組み合わ
せることもできる。
出素子40a〜40cに続いてちらつき周波数を抽出す
る周波数フィルタ42a〜42cを設けているが、図8
に示したようなCO2共鳴放射帯におけるピーク分布の
みを抽出して炎を判定した場合には、ちらつき周波数を
検出するための周波数フィルタ42a〜42cを取り除
いても良い。
処理についてはCCD撮像素子を使用し、CO2共鳴放
射帯の赤外線検出については赤外線検出素子を複数使用
するだけでよいことから、赤外線撮像素子を用いた場合
に比べると構成が簡単でコスト的にも安価にできる。
とのない適宜の変形を含み、また上記の実施形態に示し
た数値による限定は受けない。
ば、減光フィルタによってCCD撮像素子に入射する光
量を90%以上減光させることにより、炎を撮像した際
の入射光量をCCD撮像素子のダイナミックレンジに入
れ、従来、炎の撮影時に起きていたハレーションを抑
え、簡単でコスト的に安価なCCD撮像素子からの画像
信号の処理で確実に炎を判定することができる。
撮像素子に入射する赤外線の光量を90%以上減光させ
ることで、赤外線撮像素子のダイナミックレンジをフル
に使って炎からの赤外線に対応した階調値を持つ画像信
号が得られ、画像信号の分解能を簡単に高めて精度の高
い炎検知のための画像処理ができる。
撮像素子による炎からの画像の撮像による判定に加え、
特定帯域通過フィルタと赤外線センサーを用いて炎固有
のCO2共鳴放射帯の赤外線検出を組み合わせること
で、CCD撮像素子による利点に加え、CO2共鳴放射
帯の赤外線の直接検出で炎の判定精度を簡単且つ低コス
トで向上させることができる。
特定帯域通過フィルタと赤外線センサーを組み合わせる
ことによりCO2共鳴放射帯の赤外線エネルギーのピー
ク分布を捉えることで、CCD撮像素子の画像処理によ
る炎判定に加え、より高い精度で炎を判定することがで
きる。
を示した説明図
の説明図
するフィルタ減光量とCCD出力範囲の説明図
を示した説明図
本発明の第3実施形態を示した説明図
ーク分布を判定する本発明の第4実施形態を示した説明
図
対する検出波長の説明図
Claims (10)
- 【請求項1】火災時などに発生する炎を検知する炎検知
装置に於いて、 炎から放射される可視〜近赤外帯域の波長光を90%以
上減光させる減光フィルタと、 前記減光フィルタにより減光された可視〜近赤外帯域の
波長光を入射して撮像する撮像素子と、 前記撮像素子で撮像された画像から炎を判定する処理部
と、を備えたことを特徴とする炎検知装置。 - 【請求項2】請求項1記載の炎検知装置に於いて、前記
撮像素子がCCD撮像素子であることを特徴とする炎検
知装置。 - 【請求項3】請求項1又は2記載の炎検知装置に於い
て、前記減光フィルタは、可視〜近赤外帯域の所定の波
長光を90%以上減光させるNDフィルタと、所定の波
長以下の可視帯域の波長光をカットする可視光カットフ
ィルタで構成されたことを特徴とする炎検知装置。 - 【請求項4】請求項3記載の炎検知装置に於いて、前記
所定の波長とは800nmであることを特徴とする炎検
知装置。 - 【請求項5】火災時などに発生する炎を検知する炎検知
装置に於いて、 炎から放射される赤外領域の波長光を90%以上減光し
て通過させる赤外帯域フィルタと、 前記赤外帯域フィルタにより減光された赤外の波長光を
入射して撮像する赤外線撮像素子と、 前記赤外線撮像素子で撮像された画像から炎を判定する
処理部と、を備えたことを特徴とする炎検知装置。 - 【請求項6】火災時などに発生する炎を検知する炎検知
装置において、 炎から放射される可視〜近赤外帯域の波長光を90%以
上減光させる減光フィルタと、 前記減光フィルタにより減光された可視〜近赤外帯域の
波長光を入射して撮像する撮像素子と、 CO2共鳴放射帯領域の波長光を透過させる特定周波数
透過フィルタと、 前記特定周波数透過フィルタを透過した波長光を受光し
て電気信号に変換する赤外線センサと、 前記撮像素子で撮像された対象画像の時間的な拡大と縮
小の変化及び前記赤外線センサから出力された電気信号
のゆらぎ周波数から炎を判定する処理部と、を備えたこ
とを特徴とする炎検知装置。 - 【請求項7】請求項6記載の炎検知装置に於いて、前記
撮像素子がCCD撮像素子であることを特徴とする炎検
知装置。 - 【請求項8】火災時などに発生する炎を検知する炎検知
装置において、 炎から放射される可視〜近赤外帯域の波長光を90%以
上減光させる減光フィルタと、 前記減光フィルタにより減光された可視〜近赤外帯域の
波長光を入射して撮像するCCD撮像素子と、 第1特定周波数透過フィルタを透過したCO2共鳴放射
帯前の波長光を受光して電気信号に変換する第1赤外線
センサと、 第2特定周波数透過フィルタを透過したCO2共鳴放射
帯の中心波長の波長光を受光して電気信号に変換する第
2赤外線センサと、 第3特定周波数透過フィルタを透過したCO2共鳴放射
帯の中心波長直直後の波長光を受光して電気信号に変換
する第3赤外線センサと、 前記CCD撮像素子で撮像された対象画像の時間的な拡
大と縮小の変化及び前記第1乃至第3赤外線センサから
出力された電気信号のピーク分布から炎を判定する処理
部と、を備えたことを特徴とする炎検知装置。 - 【請求項9】請求項1乃至8のいずれかに記載の炎検知
装置に於いて、更に、入射する光量を調整する絞り機構
を備えたことを特徴とする炎検知装置。 - 【請求項10】請求項1乃至9のいずれかに記載の炎検
知装置に於いて、更に、前記処理部に入力する信号を増
幅する増幅部に利得制御部を設けたことを特徴とする炎
検知装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002360308A JP2003270037A (ja) | 2002-01-11 | 2002-12-12 | 炎検知装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002-4220 | 2002-01-11 | ||
JP2002004220 | 2002-01-11 | ||
JP2002360308A JP2003270037A (ja) | 2002-01-11 | 2002-12-12 | 炎検知装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003270037A true JP2003270037A (ja) | 2003-09-25 |
Family
ID=29217858
Family Applications (1)
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JP2002360308A Pending JP2003270037A (ja) | 2002-01-11 | 2002-12-12 | 炎検知装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2003270037A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2002
- 2002-12-12 JP JP2002360308A patent/JP2003270037A/ja active Pending
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