サーモグラフィーの仕組み 赤外線サーマルカメラの仕組み|サーモカメラについて|医療機器製造メーカー 株式会社トライアンドイー

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サーマルカメラとサーモグラフィー

皆さん、サーモグラフィーやサーマルカメラについてご存じですか?

最近ではテレビ番組などで紹介される機会も増えましたので、ほとんどの方がどんなカメラなのかご存じのことと思います。しかし、監視カメラとしてのサーマルカメラがどのような特徴を持っているか、また、どのような場所で使われているのかについては余り知られていないのではないでしょうか。
そこで、この記事ではサーモグラフィーやサーマルカメラいった装置の仕組みや特徴、用途について簡単にご紹介したいと思います。

「thermal = 熱の」という意味。

サーマルカメラは熱を検知するカメラです。サーマルカメラが映し出す映像はサーモグラフィーと呼ばれ、人やものに対して、通常、温度が高いところは赤く低いところは青く表示され、人やもの全体の表面の温度を計測することができます。

この特性を利用して、赤外線を検知して温度や熱を可視化する赤外線サーモグラフィーは、今では多種多様な分野に幅広く普及しつつあります。

サーマルカメラの仕組み

サーマルカメラが写し出す映像をサーモグラフィーといいます。サーマルカメラは熱を検知する機能を搭載したカメラで、直接肌やものに触れて温度を測る温度計とは異なる方法で温度を測定します。熱を持つ人やものは実は目には見えない赤外線という光を発しています。サーマルカメラはその赤外線を検知します。温度が高ければ高いほど赤外線の強さは強くなります。逆に、温度が低いと赤外線が弱くなります。つまり、サーマルカメラは赤外線の強さを検知し、強ければ(=温度が高ければ)赤く表示し、弱ければ(=温度が低ければ)青く表示して、赤外線の強さを色によって表示させる仕組みになっているのです。

そして、計測した温度に合わせて画像処理を行い、色をつけることで視覚的に温度の分布がわかりやすいサーモグラフィーを表示させることができるわけです。

ポイントは、サーマルカメラは温度ではなく遠赤外線を検知するカメラであるという点です。

サーマルカメラの特徴

サーマルカメラにはどんな特徴があるのでしょうか。

 表面温度を計測

サーマルカメラの仕組みでも述べましたが、温度計や体温計では計測が難しい広範囲の温度を測定できます。(※ここでいう温度とは表面温度のことです)
サーマルカメラの映し出すサーモグラフィーは、撮影している人やもの温度の変化をリアルタイムに画像として映し出します。
高速で動く物体の体表面温度の変化や、急激な温度の変化を瞬時に把握できることがサーマルカメラの最大の特徴です。

 暗闇でも撮影可能

通常、カメラというのは物体に当たって跳ね返った光を捉えて映像を撮影します。ですから、通常のカメラで撮影するには必ず光源が必要となります。光源が少ないほど明瞭な映像を撮影することは難しくなります。

しかし、サーマルカメラには撮影のための光源は必要ありません。サーマルカメラは物体自身が発している光(=遠赤外線)を捉えて映し出すからです。つまり、サーマルカメラは、光源が一切ない暗闇の中や、あるいは逆光など明る過ぎる場所といった光源の環境条件に左右されず、安定して映像を撮影することができるカメラなのです。

 透過性が高い

通常の光と比べ、遠赤外線は物体をすり抜けるという特徴を持っています。このような特性ゆえにサーマルカメラは霧や煙等で遮られた視界が悪い環境でも、霧や煙の向こう側にある物体や人をはっきりと捉えることができるのです。


こんなところで活躍!

このような特徴を持ったサーモグラフィー/サーマルカメラはどんなところで使われ、どんな活躍をしているのでしょうか。

 国境警備や海上での監視

可視光線を捉える光学カメラでは完全な暗闇の中では照明もしくは赤外線灯光器の助けなしで監視を行うことができません。このような場合、赤外線サーマルカメラを使えば、光源の有無に関係なく完全な暗闇で対象物を監視することができます。サーマルカメラの暗視性能と長距離監視性能は、障害物が少なくかつ夜間の警戒が重要な国境の警備や海上の監視に適していると言えるでしょう。霧や雨など悪天候下で視界が悪くても安定した監視が可能であるため、悪天候や暗闇に紛れての侵入者や密輸船などを素早く察知する目的で力を発揮しています。

 構造物診断や電力設備点検に

サーモグラフィーによる熱検知により構造物診断や電力設備の点検に広く使用されています。
構造物や電気施設の機械を監視し、異常発熱を検知することで故障や火災のリスクを素早く察知し、未然に事故を防ぐことができます

 空港や病院、大規模施設でウイルス感染者を監視

インフルエンザをはじめ、新型コロナウイルスやSARS(新型肺炎)等に感染し発熱している方のスクリーニング用計測器として空港や港湾で使用されています。
発熱して体表面温度が高温になっている人を瞬時に検出して知らせます。


まとめ

  • 赤外線サーマルカメラは対象物の熱エネルギーを可視化し、映像モニター上に表示するカメラ
  • 光の有無に関係なく完全な暗闇でも安定して長距離監視が可能である
  • 国境警備、海上監視、設備監視にとどまらず、空港や港湾で発熱者を検出し、パンデミックに対する水際対策に貢献するなど広範囲に活躍している

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