データ画像記録装置、熱分析装置、データ画像記録方法、画像データの正規化方法、熱物性量の算出方法および記録画像の表示方法
【課題】画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することのできる画像記録装置を提供する。
【解決手段】画像記録装置１００は、測定対象物Ａを動画として撮影する撮影手段１と、測定対象物Ａに関する物理量を測定する測定手段２と、撮影手段１からの映像信号から同期信号を分離する同期信号分離手段３１と、測定手段２により測定された測定データを、同期信号に基づいて動画の画像フレーム毎に取得し、画像上の明暗となるように２値化して、映像信号に合成して出力する信号合成手段３２と、有し、信号合成手段３２が、明暗に２値化された測定データを、測定データに対応する画像フレームの少なくとも１つの走査線上に表示するように出力することにより、撮影された画像を解析する際に各フレームが撮影されたタイミングと測定値取得のタイミングとが一致し、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができる。
【解決手段】画像記録装置１００は、測定対象物Ａを動画として撮影する撮影手段１と、測定対象物Ａに関する物理量を測定する測定手段２と、撮影手段１からの映像信号から同期信号を分離する同期信号分離手段３１と、測定手段２により測定された測定データを、同期信号に基づいて動画の画像フレーム毎に取得し、画像上の明暗となるように２値化して、映像信号に合成して出力する信号合成手段３２と、有し、信号合成手段３２が、明暗に２値化された測定データを、測定データに対応する画像フレームの少なくとも１つの走査線上に表示するように出力することにより、撮影された画像を解析する際に各フレームが撮影されたタイミングと測定値取得のタイミングとが一致し、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の物理的な状態の変化を動画撮影装置により撮影しつつ測定対象物の物性量等の物理量を計測する際に、計測された物理量等のデータをリアルタイムに撮影された画像に書き込むデータ画像記録装置、熱分析装置、データ画像記録方法、画像データの正規化方法、熱物性量の算出方法および記録画像の表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、測定対象物の物理的な状態の変化を動画撮影装置により撮影しつつ測定対象物の物性量等の物理量を計測する際に、計測された物理量等のデータをリアルタイムに撮影された画像に書き込むデータ画像記録装置が知られている。
【０００３】
このようなデータ画像記録装置としては、例えば、測定対象物の表面温度を温度センサにより測定するとともに、その測定状況を可視カメラにより撮影し、可視カメラによる撮影画像に測定された表面温度が表示されるように、撮影画像と表面温度を示す画像とを合成した合成画像を生成するものがある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６４４１５号公報
【特許文献２】特開２００５−３４５３８５号公報
【特許文献３】特開２０１１−００２４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたものでは、撮影画像の各フレームの撮影のタイミングと計測された物理量のデータを取得するタイミングとが同期しておらず、各フレームの撮影のタイミングより遅れて物理量のデータが記録される。
【０００６】
このため、後で、記録された画像をフレーム毎に解析した際に、画像上で測定対象物の状態変化があっても、画像上で変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、画像上で測定対象物の状態変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができるデータ画像記録装置、熱分析装置、データ画像記録方法、画像データの正規化方法、熱物性量の算出方法および記録画像の表示方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るデータ画像記録装置は、撮影画像の１フレーム毎に物理量の測定データを画像情報として記録することにより、後で撮影画像を解析する際、各フレームの撮影のタイミングと測定値の取得タイミングとが対応しているため、画像上に変化が現れた際の正確な物理量を把握することができる。
【０００９】
そこで、請求項１に係る発明は、測定対象物を動画として撮影する撮影手段と、前記測定対象物に関する物理量を測定する測定手段と、前記撮影手段からの映像信号から同期信号を分離する同期信号分離手段と、前記測定手段により測定された測定データを、前記同期信号に基づいて前記動画の画像フレーム毎に取得し、前記画像上の明暗となるように２値化して、前記映像信号に合成して出力する信号合成手段と、有し、前記信号合成手段が、前記明暗に２値化された測定データを、該測定データに対応する画像フレームの少なくとも１つの走査線上に表示するように出力するデータ画像記録装置を特徴としている。
【００１０】
そして、請求項２に係る発明は、前記２値化された測定データが表示される走査線が前記各画像フレームの最上位の走査線である請求項１に記載のデータ画像記録装置を特徴としている。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、前記信号合成手段が、前記測定データを、前記同期信号に基づいて前記映像信号に同期させた信号に変換して生成する信号生成手段と、前記同期信号に基づいて、前記撮影手段からの映像信号を遮断すると共に、前記信号生成手段により生成された信号を出力するアナログスイッチと、を有する請求項１または請求項２に記載のデータ画像記録装置を特徴としている。
【００１２】
さらに、請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のデータ画像記録装置と、該データ画像記録装置により前記測定データが合成された映像信号を画像データに変換して記録可能、かつ、変換された該画像データと該画像データに含まれる前記測定データを演算処理可能とするコンピュータシステムと、を備えた熱分析装置であって、前記コンピュータシステムが、前記動画として記録された画像を表示する画像再生手段と、前記画像データから前記明暗に２値化された測定データを抽出する２値化データ抽出手段と、前記明暗に２値化された測定データを対応する文字列のデータに変換する２値化データ変換手段と、を有する画像再生ソフトウエアを搭載している熱分析装置を特徴としている。
【００１３】
そして、請求項５に係る発明は、測定対象物を動画として撮影した映像信号と前記測定対象物に関する物理量の測定データとを取得し、前記測定データを、前記映像信号から分離した同期信号に基づいて前記動画の画像フレーム毎に取得し、前記画像上の明暗となるように２値化し、前記映像信号に合成して出力する、データ画像記録方法を特徴としている。
【００１４】
また、請求項６に係る発明は、前記撮影手段を、赤外線画像を撮影する赤外線画像撮影手段とし、前記測定手段を、前記測定対象物の温度を測定する温度センサとして、前記赤外線画像の画像データから画像フレーム毎に各画素の赤外線強度データを抽出する赤外線強度抽出手段と、前記画像データから前記測定データとしての前記測定対象物の温度データを抽出する測定データ抽出手段と、前記画像フレーム毎の各画素の赤外線強度データと該各画像フレームに対応する前記測定対象物の温度データとに基づいて、前記赤外線強度データを各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた補正温度データを算出する温度補正手段と、前記補正温度データに基づいて各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた画像データを生成する正規化画像データ生成手段と、を有する画像解析ソフトウエアを搭載している請求項４に記載の熱分析装置を特徴としている。
【００１５】
さらに、請求項７に係る発明は、測定対象物の赤外線画像を動画として撮影する赤外線画像撮影手段によって取得された画像データの画像フレーム毎に請求項５に記載のデータ画像記録方法を用いて合成され記録された前記測定対象物の温度データと、少なくとも１つの前記画像フレームの各画素の赤外線強度データと、に基づいて、前記画像フレームの各画素に対応する実効的な赤外線放射率を算出し、前記画像フレームの各画素の赤外線強度データを前記実効的な赤外線放射率によって割ることにより該実効的な赤外線放射率に関して前記画像フレームの各画素の赤外線強度データを正規化した補正赤外線強度データを算出し、該補正赤外線強度データに基づいて、前記画像フレームの各画素について正規化した補正温度データを算出する、画像データの正規化方法を特徴としている。
【００１６】
そして、請求項８に係る発明は、前記画像フレーム毎の赤外線強度データを含む複数の前記測定データのうち少なくとも１つの測定データの値が略連続となるように該少なくとも１つの測定データのデータ順序を並べ替えて参照する請求項６に記載の熱分析装置を特徴としている。
【００１７】
また、請求項９に係る発明は、前記測定対象物の裏面側から交流熱を加えつつ前記温度センサによって該測定対象物の裏面側の温度を計測した温度データとしての測定データと、前記赤外線画像撮影手段によって前記測定対象物の表面側の赤外線放射強度を計測した赤外線放射強度データとしての測定データと、を解析する熱分析装置であって、前記測定対象物の裏面側の温度の温度データと前記測定対象物の表面側の赤外線放射強度データを正規化して得られた温度データとが、それぞれ正弦波形を正確に再現するようにデータ順序を並べ替えて重ね合わせることによりデータ補完を行なうデータ補完手段と、該データ補完手段によりデータ補完された２組の正弦波形が示すデータから正弦波形がピークとなるピーク時間を取得するピーク時間取得手段と、該ピーク時間取得手段により取得された前記２組の正弦波形の各ピーク時間から各正弦波形の位相差を取得する位相差取得手段と、該位相差取得手段により取得された前記２組の正弦波形の位相差に基づいて熱拡散率および／または熱伝導率を算出する熱物性量算出手段と、を有する請求項８に記載の熱分析装置を特徴としている。
【００１８】
さらに、請求項１０に係る発明は、請求項５に記載のデータ画像記録方法を用いて、複数の前記測定データのうち少なくとも１つの測定データの値が略連続となるように画像フレームの表示順序を並び替えて表示する記録画像の表示方法を特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
このように構成された請求項１に係る発明によれば、信号合成手段が、動画の画像フレーム毎に測定データを画像として画像フレームの走査線上に記録させるため、撮影された画像を解析する際に各フレームが撮影されたタイミングと測定値取得のタイミングとが一致し、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができる。
【００２０】
また、請求項１に係る発明によれば、信号合成手段が、測定データを明暗で２値化した画像として記録させるため、撮影された画像を解析する際にコントラスト等に影響を受けることなく物理量を正確に読み取ることができる。
【００２１】
さらに、請求項２に係る発明によれば、信号合成手段は、各フレームの最上位の走査線上に測定データを記録させるため、撮影された映像の妨げとならずに測定値を画像として記録させることができる。
【００２２】
また、請求項３に係る発明によれば、アナログスイッチが同期信号に基づいて撮影手段からの映像信号を遮断すると共に生成された信号を出力するシンプルな構成により、各フレームを撮影したタイミングにおける測定値を、画像として高速で記録することができる。
【００２３】
そして、請求項４に係る発明によれば、撮影画像の画像フレーム毎に物理量の測定データを画像情報として記録することにより、後で撮影画像を解析する際、各画像フレームの撮影のタイミングと測定データの取得タイミングとが対応しているため、画像上に変化が現れた際の正確な物理量を把握することができる。
【００２４】
また、請求項５に係る発明によれば、コンピュータシステムに搭載されたソフトウエアが、画像にラインデータとして記録された測定データを、画像を再生しつつ抽出し、解析することにより、赤外線カメラにより撮影された画像の各画素に対して放射率補正を行なった温度画像が生成されるため、相転移等の物性変化をモニタ上で明確に目視することができるとともに、物性変化が起きたタイミングでの正確な温度を取得することができる。
【００２５】
さらに、請求項６に係る発明によれば、各フレームが撮影されたタイミングと測定値取得のタイミングとが一致しているので、撮影された画像を解析する際に、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができるという上記と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
そして、請求項７に係る発明によれば、相転移等の物性変化をモニタ上で明確に目視することができるとともに、物性変化が起きたタイミングでの正確な温度を取得することができるという上記と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また、請求項８に係る発明によれば、特定の測定データの値が略連続となるように、この測定データのデータ順序を並べ替えて参照することにより、これらの並べ替えた複数の測定データから目的とする熱物性量を算出するのに必要とされる情報を取得することができる。
【００２８】
さらに、請求項９に係る発明によれば、データ補完手段により正弦波形を正確に再現するので、ピーク時間取得手段により正確なピーク時間を取得でき、位相差取得手段により各正弦波形の正確な位相差を取得できるので、熱物性量算出手段により、この正確な位相差に基づいて測定対象物の正確な熱拡散率および／または熱伝導率を算出することができる。
【００２９】
これにより、例えば、交流熱の数周期から数十周期分のデータの重ね合わせることによってデータを補完することができるので、フレームレートがさほど大きくない一般的な赤外線画像撮影手段であっても、正確な熱拡散率および／または熱伝導率を算出することができる。
【００３０】
そして、請求項１０に係る発明によれば、撮影された画像の画像フレームの取得のタイミングと、計測されてラインデータとして画像データに記録された物理量の取得のタイミングとが同期しているので、計測されたある測定データが略連続となるように画像フレームの表示順序を並び替えて表示することにより、計測された物理用のうち、少なくとも１つの物理量に注目して、この物理量の変化に対して撮影された画像がどのように変化するかが分析可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】データ画像記録装置を含むインポーズシステムＸの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１のデータ画像記録装置本体の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の赤外線カメラからの映像信号（ＮＴＳＣ信号）の垂直同期信号を示すタイミングチャートである。
【図４】図１の赤外線カメラからの映像信号（ＮＴＳＣ信号）の水平同期信号を示すタイミングチャートである。
【図５】図４の水平同期信号の部分拡大図である。
【図６】測定データを映像信号に同期させた信号に変換する処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】図２のアナログスイッチのオン・オフが切り替えられて映像信号出力端子に伝送される画像信号を示すタイミングチャートである。
【図８】図１の赤外線カメラからの映像信号（ＬＤＶＳ信号）に測定データを同期させる処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】図１の赤外線カメラからの映像信号（ＬＤＶＳ信号）へのインポーズ領域を説明するための図である。
【図１０】（ａ）は、測定対象物の温度がＴ１である場合にパソコンに表示される画像を示す図であり、（ｂ）は、測定対象物が凍り始めた瞬間（測定対象物の温度がＴ２（Ｔ１＞Ｔ２））にパソコンに表示される画像を示す図である。
【図１１】実施形態２に係る熱分析システムの全体構成を示す図である。
【図１２】パソコン本体のハードディスクに搭載されたソフトウエアの構成を示す図である。
【図１３】温度補正処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。
【図１４】実施形態３のパソコン本体のハードディスクに搭載されたソフトウエアの構成を示す図である。
【図１５】測定対象物に加えられる正の勾配を有する交流熱流束の正弦波を示す図である。
【図１６】熱物性量算出処理の流れを説明するフローチャートである。
【図１７】（ａ）は、温度データと時間との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示すグラフに対してオフセット処理して得られた正弦波のグラフを示す図である。
【図１８】（ａ）は、オフセット処理後のセンサ側温度データの正弦波形であり、（ｂ）は、オフセット処理後の表面側温度データの正弦波形である。
【図１９】（ａ）は、図１７（ｂ）に示すオフセット処理後の正弦波のうちサンプリング周期（１）について抽出した図であり、（ｂ）は、図１７（ｂ）に示すオフセット処理後の正弦波のうちサンプリング周期（２）について抽出した図であり、（ｃ）は、（ａ）に示す温度データおよび（ｂ）に示す温度データを重ね合わせた図である。
【図２０】画像フレームの取得周期が交流熱流束の周期よりも大きい場合の、オフセット処理後の温度データと時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明のデータ画像記録装置の実施の形態を、図１から図１０に示す実施形態１に基づいて説明し、このデータ画像記録装置を備えた熱分析装置の実施の形態を、図１１から図１３に示す実施形態２に基づいて説明する。
【００３３】
［実施形態１］
（データ画像記録装置を含むインポーズシステムの全体構成）
図１は、データ画像記録装置を含むインポーズシステムＸの全体構成を示すブロック図である。
【００３４】
インポーズシステムＸは、図１に示すように、データ画像記録装置１００と、このデータ画像記録装置１００により生成された画像信号をパソコンで表示可能とするために信号の変換を行うキャプチャボード１１０と、キャプチャボード１１０により変換された信号に基づいて画像をモニタに表示するパソコンＰＣと、データ画像記録装置１００により生成された画像を解析する解析装置１２０と、を有している。
【００３５】
また、データ画像記録装置１００は、測定対象物Ａを撮影する赤外線カメラ１（撮影手段）と、測定対象物Ａに関する物理量を測定する測定センサ２（測定手段）と、赤外線カメラ１からの映像信号および測定センサ２からの測定データが入力され、映像信号に測定データを画像情報として記録させた画像信号を生成するデータ画像記録装置本体３と、を有している。
【００３６】
赤外線カメラ１は、撮影した測定対象物Ａの映像信号をＮＴＳＣ信号（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）またはＬＶＤＳ信号（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）としてデータ画像記録装置本体３に出力する。
【００３７】
なお、赤外線カメラ１に限定されず、可視カメラであってもよく、また、赤外線カメラと可視カメラとの双方が設けられている構成などであってもよい。
【００３８】
ここで、解析装置１２０には温度制御プログラム等が記憶されており、測定対象物Ａが載置される台Ｂの微妙な温度調整を行う。
【００３９】
そして、測定センサ２は、台Ｂの温度を測定することにより、室温などの周囲環境の温度に左右されることなく測定対象物Ａのうち台Ｂとの接触部分の正確な温度を取得することができる。
【００４０】
また、この測定センサ２は、取得した温度に関する測定データをアナログ信号またはデジタル信号によりデータ画像記録装置本体３に出力する。
【００４１】
なお、この測定データは複数であってもよく、アナログ信号およびデジタル信号の双方の形式でデータ画像記録装置本体３に出力される構成であってもよい。
【００４２】
（データ画像記録装置本体の構成）
図２は、図１のデータ画像記録装置本体３の構成を示すブロック図である。
【００４３】
データ画像記録装置本体３は、図２に示すように、映像信号（ＮＴＳＣ信号）から同期信号を分離する同期信号分離手段３１と、測定センサ２により測定された測定データを、同期信号に基づいて動画の画像フレーム毎に取得し、画像上の明暗となるように２値化して、映像信号に合成して出力する信号合成手段３２と、クロック信号を発生するクロック信号発生部３３と、映像信号入力端子３６と、映像信号出力端子３７と、を有している。
【００４４】
信号合成手段３２は、明暗に２値化された測定データを、該測定データに対応する画像フレームの少なくとも１つの走査線（デジタル信号の場合には画素列を意味する）上に表示するように出力する。
【００４５】
また、この信号合成手段３２は、測定データを、同期信号に基づいて映像信号に同期させた信号に変換して生成する信号生成手段３４と、同期信号に基づいて、赤外線カメラ１からの映像信号を遮断すると共に、信号生成手段３４により生成された信号を出力するアナログスイッチ３５と、を有している。
【００４６】
さらに、信号生成手段３４は、測定データを時系列に並べる（シリアル化処理する）シリアル化手段３４１と、シリアル化処理された測定データを、映像信号に同期させた信号に変換するようにタイミング調整を行うタイミング調整手段３４２と、有している。
【００４７】
また、データ画像記録装置本体３は、測定データ入力端子３８ａ（アナログ用）、３８ｂ（デジタル用）と、測定データ出力端子３９ａ（アナログ用）、３９ｂ（デジタル用）と、測定データ入力端子３８ａと信号合成手段３２とに接続されたＡＤＣ（アナログ・デジタルコンバータ）４０と、信号合成手段３２と測定データ出力端子３９ａとに接続されたＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）４１と、を有している。
【００４８】
さらに、データ画像記録装置本体３は、インターフェースとしてのＣＰＵ４２と、パソコンＰＣに接続するためのＵＳＢポート４３と、解析装置１２０に接続するためのＲＳ２３２Ｃポート４４と、を有している。
【００４９】
次に、データ画像記録装置１００による画像生成処理について映像信号がＮＴＳＣ信号である場合とＬＶＤＳ信号である場合とに分けて説明する。
【００５０】
［ＮＴＳＣ信号の場合］
（映像信号の入力）
図３は、図１の赤外線カメラ１からの映像信号（ＮＴＳＣ信号）の垂直同期信号（ＶＳＴＮＣ）を示すタイミングチャートであり、図４は、図１の赤外線カメラ１からの映像信号（ＮＴＳＣ信号）の水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）を示すタイミングチャートであり、図５は、図４の水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）の部分拡大図である。
【００５１】
赤外線カメラ１から伝送された映像信号は、ＮＴＳＣ信号によりデータ画像記録装置本体３の映像信号入力端子３６に入力され、同期信号分離手段３１およびアナログスイッチ３５に出力される。
【００５２】
この映像信号の垂直同期信号（ＶＳＹＮＣ）は、図３に示すようなタイミングチャートであって垂直同期信号の周期が１Ｖである。
【００５３】
また、映像信号の水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）は、図４および図５に示すようなタイミングチャートであって水平同期信号の周期が１Ｈである。
【００５４】
（映像信号に同期させた測定データの生成）
また、図６は、測定データを映像信号に同期させた信号に変換する処理を説明するためのタイミングチャートであり、図７は、図２のアナログスイッチ３５のオン・オフが切り替えられて映像信号出力端子３７に伝送される画像信号を示すタイミングチャートである。
【００５５】
測定データが信号生成手段３４に入力されると、シリアル化手段３４１により測定データが時系列化される。
【００５６】
さらに、図６に示すように、測定データは、タイミング調整手段３４２によりタイミング調整が行われ、測定データのビット値「１」部分では電圧Ｖｍａｘ、ビット値「０」部分では電圧Ｖｍｉｎの電圧が出力されることにより２値化された信号に変換される。
【００５７】
なお、図６の「ｔ１」は、映像信号の水平同期信号の発生が開始されたときからインポーズが開始されるまでの時間を示し、「ｔ２」は、映像信号の水平同期信号の発生が開始されたときからインポーズが終了するまでの時間を示し、「ｔ３」は、インポーズされる測定データの１ビット分の時間を示し、「ｔ４」は、待ち時間を含んだ測定データの１文字（スタートビット＋８ビット）分の時間を示し、「ｔ５」は、映像信号の水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）の水平同期信号の１周期（＝１Ｈ）を示す。
【００５８】
また、「Ｖｐ」は、ＮＴＳＣ信号のペデスタルレベル（映像信号において輝度の基準となるレベル）を示す。
【００５９】
（アナログスイッチの切替え）
そして、アナログスイッチ３５は、各フレームの最上位の走査線（図７に示すＮ番目の水平同期信号）およびフレームの上から２段目の走査線（図７に示す（Ｎ＋１）番目の水平同期信号）については、図６に示す変換された測定データが映像信号出力端子３７に伝送され、これらの走査線以外の走査線については映像信号がそのまま映像信号出力端子３７に伝送されるように、オン・オフの切り替えを行う。
【００６０】
このようにして、映像信号出力端子３７へ伝送された信号はキャプチャボード１１０を介してパソコンＰＣに出力され、パソコンＰＣのモニタ上に画像が表示される（図１０（ａ）および（ｂ）参照）。
【００６１】
［ＬＶＤＳ信号の場合］
図８は、図１の赤外線カメラ１からの映像信号（ＬＶＤＳ信号）に測定データを同期させる処理を説明するためのタイミングチャートであり、図９は、図１の赤外線カメラ１からの映像信号（ＬＶＤＳ信号）へのインポーズ領域を説明するための図である。
【００６２】
赤外線カメラ１が撮影した測定対象物Ａの映像信号がＬＶＤＳ信号である場合は、図２に示すように、映像信号（Ｄａｔａ Ｉｎｐｕｔ）、クロック信号（Ｄａｔａ Ｃｌｏｃｋ）および同期信号（Ｄａｔａ Ｓｙｎｃ）が信号生成手段３４に入力される。
【００６３】
そして、測定データが信号生成手段３４に入力されると、上記と同様にシリアル化手段３４１により測定データが時系列化され、タイミング調整手段３４２によりシリアル化処理された測定データが映像信号に同期させた信号に変換される。
【００６４】
このように生成された測定データは、例えば図９に示すように、各フレームの構成が３２４×２５６画素である場合、各フレームの最上位の画素列（０番目から３２３番目）およびフレームの上から２段目の画素列（３２４番目から６４７番目）については、２値化された画像として変換された測定データが記録され、これらの画素列以外については映像信号のままである画像信号がキャプチャボード１１０を介してパソコンＰＣに出力されパソコンＰＣのモニタ上に画像が表示される（図１０（ａ）および（ｂ）参照）。
【００６５】
［解析処理］
図１０（ａ）は、測定対象物Ａの温度がＴ１である場合のパソコンＰＣに表示される画像を示す図であり、図１０（ｂ）は、測定対象物Ａが凍り始めた瞬間（測定対象物Ａの温度がＴ２（Ｔ１＞Ｔ２））にパソコンＰＣに表示される画像を示す図である。
【００６６】
実験状況を赤外線カメラ１により撮影し、データ画像記録装置１００により生成された画像を解析装置１２０が解析することにより各フレームが撮影されたタイミングにおける測定対象物Ａの物理量（温度）を取得することができる。
【００６７】
例えば、図１０（ａ）に示す状況のように、測定対象物Ａである植物が載置された台Ｂの温度を徐々に下げていくと、ある瞬間から測定対象物Ａが凍り始める。
【００６８】
そして、この凍り始める瞬間に発熱が起こり、測定センサ２が検知する温度はわずかに上昇する。
【００６９】
このため、解析装置１２０が各フレームに画像として記録された温度を解析し、徐々に下がってきた温度がわずかに上昇したタイミングが、測定対象物Ａが凍ったタイミングであるとして画像上の変化を認識できる。
【００７０】
このように、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することにより、例えば、測定対象物Ａの位置情報を逐次取得し、各位置における温度の差異を解析することにより、測定対象物Ａの弾性変形や塑性変形に関する解析を行うことができる。
【００７１】
さらに、熱に対する刺激関数を予め記憶させておくことにより、これらの解析結果から物性値への換算をすることができる。
【００７２】
また、例えば、交流熱流束を測定対象物Ａの一部に加えて、その拡散を赤外線カメラ１により撮影する際、刺激変動（周波数や振幅など）が各フレームに画像として記録された測定値とともに取り込まれることにより、正確な可視化熱分析を行うことができる。
【００７３】
さらに、映像信号を時間軸において入れ替えることで、繰り返し行われる現象では、熱による刺激と応答の基準点からの位相遅れの順に信号を並び替えることができ、複数の映像信号を組み合わせることで疑似高速化が可能となる。
【００７４】
このように構成された実施形態１に係るデータ画像記録装置１００によれば、信号合成手段３２（信号生成手段３４およびアナログスイッチ３５）が、動画の画像フレーム毎に測定データを画像として画像フレームの走査線上に記録させるため、撮影された画像を解析する際に各フレームが撮影されたタイミングと測定値取得のタイミングとが一致し、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができる。
【００７５】
また、信号合成手段３２が、測定データを明暗で２値化した画像として記録させるため、撮影された画像を解析する際にコントラスト等に影響を受けることなく物理量を正確に読み取ることができる。
【００７６】
さらに、信号合成手段３２は、各フレームの最上位の走査線上（Ｎ番目の水平同期信号）に測定データを記録させるため、撮影された映像の妨げとならずに測定値を画像として記録させることができる。
【００７７】
なお、各フレームの最上位の走査線だけでなく、複数段の走査線（最上位および上から２段目の走査線など）についても測定データを記録させるように構成することが可能である。
【００７８】
このような構成によれば、パソコンＰＣのモニタに画像が表示される際に複数段のうちいずれかの段の走査線が切れてしまうことがあっても、他の段の走査線上に記録された測定データを解析することにより物理量を読み取ることができる。
【００７９】
また、アナログスイッチ３５が同期信号に基づいて赤外線カメラ１からの映像信号を遮断すると共に生成された信号を出力するシンプルな構成により、各フレームを撮影したタイミングにおける測定値を、画像として高速で記録することができる。
【００８０】
そして、このようなデータ画像記録方法によれば、撮影された画像を解析する際に各フレームが撮影されたタイミングと測定値取得のタイミングとが一致し、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができるという上記と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
なお、上述した実施形態では、映像信号はＮＴＳＣ信号またはＬＶＤＳ信号として伝送される場合について説明したが、本発明に係るデータ画像記録装置においては、例えばＰＡＬ信号（Ｐｈａｓｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｌｉｎｅ）など、どのような形式であってもよい。
【００８２】
［実施形態２］
一般に、物質はその種類や状態等によって赤外線の放射率が異なるため、測定対象物の温度が一様であっても、測定対象物を構成する物質の種類や状態等が異なる部分からは異なる強度の赤外線が放射される。
【００８３】
従来の赤外線カメラでは、測定対象物のうち画像上の各ピクセル部分に対応する微小領域の「温度」を計測しているのではなく、これら微小領域から放射される「赤外線強度データ」を計測している。
【００８４】
すなわち、物質の種類や状態等が異なる部分から成る測定対象物を撮影すると、この測定対象物の温度が一様であっても赤外線強度データが異なることにより、物質の種類や状態などが異なる部分はそれぞれ異なる温度であるように表示されてしまう。
【００８５】
また、従来、「赤外線強度データ」の測定から測定対象物の「温度」を計測するために、予め物質の種類や状態ごとに赤外線の放射率を調べておき、放射率の違いによる赤外線放射強度の違いを補正していた。
【００８６】
しかしながら、このような従来の方法は、予め調べておいた平均的な放射率によって補正を行なうもので、実測値によるリアルタイム（動画のフレーム毎）の補正を行なうものではなく、しかも、画像の各画素に対して補正がなされるものではなかった。
【００８７】
そこで、実施形態２として、実施形態１のデータ画像記録装置１００を用いた熱分析システム２００によって、赤外線カメラ５６により撮影された画像のフレーム毎に各画素に対して放射率補正を行なった温度画像を生成する方法、および、このような温度画像を生成する熱分析システムについて説明する。
【００８８】
［熱分析システムの全体構成］
図１１は、実施形態２に係る熱分析システム２００（熱分析装置）の全体構成を示す図である。
【００８９】
図１１に示すように、実施形態２に係る熱分析システム２００は、本発明のデータ画像記録装置本体５１と、温調用テーブル５０に固定され測定対象物を動画として撮影する赤外線カメラ５６（赤外線画像撮影手段）と、測定対象物の温度を調節する温度調節装置５３と、コンピュータシステム（以下、パソコン）ＰＣとによって構成されている。
【００９０】
［温度調節装置］
温度調節装置５３は、測定対象物Ｃの温度を調整する温調ユニット５５と、温調ユニット５５を制御する温調コントローラ５２と、によって構成されている。
【００９１】
温調ユニット５５は、温調ユニット本体部８０の上部に測定対象物Ｃが載置される載置部８１を有しており、載置部８１の上部にはサーモパイル等の温度センサ８３が設けられている。
【００９２】
薄くサンプリングされた測定対象物Ｃを載置部８１に載置すると測定対象物Ｃは温度センサ８３に直接接触するので、温度センサ８３によって測定対象物Ｃの温度を正確に測定することができる。
【００９３】
また、温調ユニット本体部８０には、ヒーターやペルチェ素子等の温調素子８２が内蔵されている。
【００９４】
そして、温調コントローラ５２は、パソコン本体５７からの制御信号により、温調素子８２から放出または吸収される熱量をコントロールして、測定対象物Ｃの温度を精密に制御することができる。
【００９５】
［コンピュータシステム（パソコン）の構成］
パソコンＰＣは、パソコン本体５７と、マウス５８と、キーボード５９と、モニタ６０と、を有している。
【００９６】
また、パソコン本体５７は、ＣＰＵやＲＡＭなどが搭載されたマザーボード（図示省略）と、ビデオキャプチャボード８４と、ハードディスク８５（大容量記憶媒体）と、を有している。
【００９７】
［熱分析システムの接続］
赤外線カメラ５６は、データ画像記録装置本体５１のビデオ入力端子（図示省略）に接続され、データ画像記録装置本体５１のビデオ出力端子（図示省略）は、パソコンＰＣに内蔵されたビデオキャプチャボード８４のビデオ入力端子（図示省略）に接続される。
【００９８】
また、温調ユニット５５の温度センサ８３の出力端子（図示省略）は、データ画像記録装置本体５１のデータ入力端子（図示省略）に接続され、データ画像記録装置本体５１とパソコンＰＣとはＵＳＢポートを介して接続される。
【００９９】
そして、温調ユニット５５と温調コントローラ５２とが接続され、温調コントローラ５２とパソコンＰＣとはＲＳ２３２Ｃポートを介して接続される。
【０１００】
［データ画像記録装置本体の構成］
データ画像記録装置本体５１の具体的な構成は、図２に示す実施形態１のデータ画像記録装置本体３と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１０１】
なお、本実施の形態に係るデータ画像記録装置本体５１は、赤外線カメラ５６から出力される動画の画像データの各画像フレームの記録開始時点に測定された、温度センサ８３によって測定された温度データＴ（ｎ）を含む測定データを、明暗の画像として２値化して画面最上部の走査線に対応する複数のピクセルに上書きする。以下、この記録された測定データを「ラインデータ」という。
【０１０２】
そして、この測定データが上書きされた動画の画像を動画ファイルとしてパソコンＰＣのハードディスク８５（大容量記憶媒体）に記録する。
【０１０３】
なお、動画ファイルがパソコンＰＣから読み込み可能になっていれば、測定データを上書きした動画ファイルを記録する大容量記憶媒体は、必ずしもハードディスクである必要はなく、例えば、ブルーレイディスクなどであってもよい。
【０１０４】
［パソコンに搭載されるソフトウエアの構成］
図１２は、実施形態２のパソコン本体５７のハードディスク８５に搭載されたソフトウエアの構成を示す図であり、図１２に示す矢印はデータの流れを示している。
【０１０５】
図１２に示すように、ハードディスク８５には、温調コントローラ５２を制御する温調コントローラ制御用ソフトウエア６１と、ビデオキャプチャボード８４からパソコンＰＣに取り込んだ画像信号をＴＩＦＦなどの圧縮されないファイル形式の動画ファイルとしてハードディスク８５に記録する録画再生ソフトウエア６２と、画像解析を行なう画像解析ソフトウエア６３とが予めインストールされている。
【０１０６】
これらのソフトウエアは、ハードディスク８５に搭載されたＯＳプログラムを介して、ＲＡＭ上のメモリー領域を作業領域としてＣＰＵにより演算処理されて実行される。
【０１０７】
画像解析ソフトウエア６３は、動画ファイルとして記録された画像データの画像フレーム毎に記録されたラインデータを対応する文字列に変換すると共に、パソコンＰＣのモニタ６０に（画像フレーム毎に、または連続して）表示する画像再生プログラム６４（画像再生ソフトウエア）と、動画ファイルとして記録された画像に対して放射率補正を行い、放射率の違いによる赤外線強度データの違いを補正する放射率補正プログラム６５（画像解析ソフトウエア）とを有している。
【０１０８】
画像再生プログラム６４は、動画ファイルとして記録された画像をパソコンＰＣのモニタ６０に表示されたウインドウ上に表示する画像再生ルーチン６６と、データ画像記録装置本体３により画像フレーム毎に明暗の画像として記録されたラインデータを画像データから抽出するラインデータ抽出ルーチン６７と、ラインデータ抽出ルーチン６７によって抽出されたラインデータを対応する文字列に変換するラインデータ変換ルーチン６８と、ラインデータ変換ルーチン６８により文字列に変換されたデータを上記のウインドウ上に表示するラインデータ表示ルーチン６９と、を有している。
【０１０９】
放射率補正プログラム６５は、赤外線強度抽出ルーチン７０（赤外線強度抽出手段）と、温度データ抽出ルーチン７１（温度データ抽出手段）と、温度補正ルーチン７２（温度補正手段）と、正規化画像データ生成ルーチン７３（正規化画像データ生成手段）と、補正動画ファイル記録ルーチン７４と、を有している。
【０１１０】
赤外線強度抽出ルーチン７０は、ハードディスク８５に記録された動画ファイルに含まれる画像データから画像フレーム毎の各ピクセルの赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊを抽出する（ただし、（ｎ）は、フレーム番号であり、（ｉ，ｊ）は、画像上のピクセルの位置を示すインデックスである）。
【０１１１】
温度データ抽出ルーチン７１は、上述のラインデータ変換ルーチン６８によって対応する文字列に変換されたデータから各画像フレームに対応する温度データＴ（ｎ）を抽出する。
【０１１２】
温度補正ルーチン７２は、画像フレーム毎の各画素の赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊと、これらの各画像フレームに対応する測定対象物の温度データＴ（ｎ）とに基づいて、赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊを各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた
【０１１３】
各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた画像データＤ（ｎ）ｉ，ｊ（温度画像データ）を生成する。
【０１１４】
また、補正動画ファイル記録ルーチン７４は、温度補正ルーチン７２により各画像フレームの各ピクセルに正規化された画像データＤ（ｎ）ｉ，ｊに基づいて補正動画ファイルを生成し、ハードディスク８５に記録する。
【０１１５】
《温度補正処理の例１》
赤外線強度抽出ルーチン７０によって抽出された複数の画像フレームに対応する赤外線強度データのうち、ｎ番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをＩ（ｎ）ｉ，ｊ、ｎ＋１番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをＩ（ｎ＋１）ｉ，ｊ（ただし、（ｎ），（ｎ＋１）は、フレーム番号；ｉ，ｊは、画像上の画素の位置を示す指標）とし、温度データ抽出ルーチン７１によって抽出された複数の画像フレームに対応する測定対象物の温度データのうち、ｎ番目の画像フレームに対応する温度データをＴ（ｎ）とし、ｎ＋１番目の画像フレームに対応する赤外線強度データＩ（ｎ＋１）ｉ，ｊを各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られ
【０１１６】
【０１１７】
〈式（Ａ）の説明〉
赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊと温度データＴ（ｎ）との間には、シュテファン・ボルツマンの法則により、次式（Ａ１）の関係が成り立つ。
Ｉ（ｎ）ｉ，ｊ＝ρｉ，ｊσ（Ｔ（ｎ））４＝ｋｉ，ｊ（Ｔ（ｎ））４ ・・・（Ａ１）
（ただし、Ｔ（ｎ）は、ケルビン温度：単位［Ｋ］；σは、シュテファン・ボルツマン定数；ρｉ，ｊは、赤外線放射率）
【０１１８】
なお、式（Ａ１）におけるｋｉ，ｊを、各ピクセルの実効放射率ｋｉ，ｊとする。
【０１１９】
第ｎフレームの赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊを第ｎフレームの温度データＴ（ｎ）で割ることによって、各ピクセルの実効放射率ｋｉ，ｊを算出する。
【０１２０】
この実効放射率ｋｉ，ｊによって第ｎ＋１フレームの赤外線強度データＩ（ｎ＋１）ｉ，ｊを割ること
【０１２１】
る。
【０１２２】
これらの一連の計算より
【０１２３】
すなわち、式（Ａ）を得ることができる。
【０１２４】
したがって、式（Ａ）には、実効放射率ｋｉ，ｊによって第ｎ＋１フレームの赤外線強度データＩ（ｎ＋１）ｉ，ｊを割る計算が含まれており、式（Ａ）によって算出された補正温度データ
【０１２５】
《温度補正処理の例２》
赤外線強度抽出ルーチン７０によって抽出された複数の画像フレームに対応する赤外線強度データのうち、ｎ番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをＩ（ｎ）ｉ，ｊ、ｎ＋１番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをＩ（ｎ＋１）ｉ，ｊ、ｎ＋２番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをＩ（ｎ＋２）ｉ，ｊ（ただし、（ｎ），（ｎ＋１），（ｎ＋２）は、フレーム番号；ｉ，ｊは、画像上の画素の位置を示す指標）とし、温度データ抽出ルーチン７１によって抽出された複数の画像フレームに対応する測定対象物Ｃの温度データのうち、ｎ番目の画像フレームに対応する温度データをｔ（ｎ）、ｎ＋１番目の画像フレームに対応する温度データをｔ（ｎ＋１）とし、ｎ＋２番目の画像フレームに対応する赤外線強度データＩ（ｎ＋２）ｉ，ｊを各画素に
【０１２６】
によって算出する。
【０１２７】
〈式（Ｂ）の説明〉
赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊと温度データＴ（ｎ）との間には、シュテファン・ボルツマンの法則により、次式（Ａ１）の関係が成り立つ。
Ｉ（ｎ）ｉ，ｊ＝ρｉ，ｊσ（Ｔ（ｎ））４＝ｋｉ，ｊ（Ｔ（ｎ））４ ・・・（Ｂ１）
（ただし、Ｔ（ｎ）は、ケルビン温度：単位［Ｋ］；σは、シュテファン・ボルツマン定数；ρｉ，ｊは、赤外線放射率）
【０１２８】
なお、式（Ｂ１）におけるｋｉ，ｊを、各ピクセルの実効放射率ｋｉ，ｊとする。
【０１２９】
式（Ｂ１）を、ある温度ｔ０の近傍で展開して１次近似して、第ｎフレームの赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊと第ｎ＋１フレームの赤外線強度データＩ（ｎ＋１）ｉ，ｊとの差分を取ると、次式（Ｂ２）が得られる。
Ｉ（ｎ＋１）ｉ，ｊ−Ｉ（ｎ）ｉ，ｊ＝τ・ｋｉ，ｊ（ｔ（ｎ＋１）−ｔ（ｎ） ・・・（Ｂ２）
（ただし、Ｔ（ｎ）＝ｔ０＋ｔ（ｎ），τ＝４×ｔ０３）
【０１３０】
各ピクセルの実効放射率ｋｉ，ｊを、式（Ｂ２）から得た次式（Ｂ３）によって算出する。
この実効放射率ｋｉ，ｊによって第ｎ，ｎ＋２フレームの赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊ，Ｉ（ｎ＋２）ｉ，ｊ
【０１３１】
することによって、第ｎ＋２フレームの放射率補正された温度値である補正温度データ
【０１３２】
すなわち、式（Ｂ）を得ることができる。
【０１３３】
したがって、式（Ｂ）には、実効放射率ｋｉ，ｊによって第ｎ，ｎ＋２フレームの赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊ，Ｉ（ｎ＋２）ｉ，ｊを割る計算が含まれており、式（Ｂ）によって算出された補正温
【０１３４】
［熱分析の手順］
次に、熱分析システム２００による測定対象物Ｃの温度変化に対する物性特性の変化に関する熱分析の手順について説明する。
【０１３５】
〔測定〕
まず、データ画像記録装置本体５１、温調コントローラ５２、赤外線カメラ５６、および、パソコンＰＣを起動して熱分析処理を開始する。
【０１３６】
次に、パソコンＰＣ上で温調コントローラ制御用ソフトウエア６１を起動して、この温調コントローラ制御用ソフトウエア６１のウインドウ上で、例えば、時間に対して測定対象物Ｃの温度がリニアに上昇するように温調ユニット５５の制御を設定する。
【０１３７】
そして、パソコンＰＣ上で録画再生ソフトウエア６２を起動すると、データ画像記録装置本体５１のビデオ出力端子から出力される画像信号（図２に示す信号合成手段３２により合成された信号）がビデオキャプチャボード８４を介してパソコンＰＣに取り込まれ、赤外線カメラ５６によって撮影された画像が録画再生ソフトウエア６２のウインドウに映し出される。
【０１３８】
なお、赤外線カメラ５６から出力されるビデオ出力信号はＬＶＤＳなどのデジタル信号であるのが望ましいが、赤外線カメラ５６から出力されるビデオ出力信号がＮＴＳＣなどのアナログ信号の場合でも、最終的にはビデオキャプチャボード８４によって量子化されたデジタルデータ（画像データ）に変換されるので、赤外線カメラ５６から出力されるビデオ出力信号はＮＴＳＣなどのアナログ信号であってもよい。
【０１３９】
また、この画像データには、各画像フレームの記録開始時点に計測された温度データＴ（ｎ）を含む測定データがラインデータとして記録されている。
【０１４０】
そして、この画像を、温調コントローラ制御用ソフトウエア６１による温調ユニット５５の一連の制御が終了するまで、録画再生ソフトウエア６２によってハードディスク８５に動画ファイルとして録画（記録）する。
【０１４１】
なお、温調コントローラ制御用ソフトウエア６１による温調ユニット５５の制御の開始および終了と、録画再生ソフトウエア６２による録画の開始および終了とを連動させてもよい。
【０１４２】
〔データ解析〕
次に、パソコンＰＣ上で画像解析ソフトウエア６３を起動して、ハードディスク８５に記録された動画ファイルについて記録データの解析を行う。
【０１４３】
具体的には、画像再生プログラム６４により、動画ファイルとして記録された画像が再生され、この画像から各画像フレームに記録されたラインデータが抽出され、抽出されたラインデータが対応する文字列に変換され、この変換された文字列などがモニタ６０のウインドウに表示される。
【０１４４】
実施形態２に係る熱分析システム２００では、放射率補正プログラム６５により、次のような温度補正処理が行われる。
（温度補正処理）
【０１４５】
図１３は、温度補正処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。
【０１４６】
図１３に示すように、赤外線強度抽出ルーチン７０が、ハードディスク８５に記録された動画ファイルに含まれる画像データから各ピクセルの赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊを抽出する（赤外線強度抽出処理（ステップＳ１））。
【０１４７】
そして、温度データ抽出ルーチン７１が、ラインデータ変換ルーチン６８が変換した画像フレーム毎に対応する温度データＴ（ｎ）を抽出する（温度データ抽出処理（ステップＳ２））。
【０１４８】
次に、温度補正ルーチン７２が、画像フレーム毎の各画素の赤外線強度データ（Ｉ（ｎ）ｉ，ｊ）と、これらの各画像フレームに対応する測定対象物の温度データ（Ｔ（ｎ））とに基づいて、赤外線強度データ（Ｉ（ｎ）ｉ，ｊ）を各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正
を用いて算出する（温度補正処理（ステップＳ３））。
【０１４９】
規化画像データ生成処理（ステップＳ４））。
【０１５０】
また、補正動画ファイル記録ルーチン７４が、正規化画像データ生成処理により各ピクセルに赤外線放射率に関して正規化された画像データＤ（ｎ）ｉ，ｊに基づいて補正動画ファイルを生成し、ハードディスク８５に記録する（補正動画ファイル記録処理（ステップＳ５））。
【０１５１】
〈本実施例の作用効果〉
このようにして記録された補正動画ファイルを再生すると、赤外線放射率に関して正規化され、赤外線放射率に影響されない温度のみの情報である温度画像としてモニタ６０に表示することができる。
【０１５２】
例えば、温調コントローラ制御用ソフトウエア６１を制御して温度センサ８３の温度を徐々に下げていくと、載置部８１に載置された測定対象物Ｃはある瞬間から凍り始め、この凍り始める瞬間にわずかに発熱が起こる。
【０１５３】
そして、このような温度制御を行った場合、温度画像がモニタ６０に表示されるため、わずかな発熱が例えば明るさや色の違いなどによって画像に表されるため、相転移等の物性変化をモニタ６０上で明確に目視することができるとともに、物性変化（画像上の変化）が起きたタイミングでの正確な温度を取得することができる。
【０１５４】
また、例えば測定対象物Ｃに熱を与えていった場合、この測定対象物Ｃのうち各ピクセルに対応する微小領域毎の温度の違いをモニタ６０上で目視できるため、ピクセル単位での熱の流れを把握することができる。
【０１５５】
さらに、赤外線カメラ５６により撮影した後に測定対象物Ｃが凍り始めたタイミングでの温度のみを取得するなど、後から各画像フレームの一部を任意に抽出して熱分析を行うことができる。
【０１５６】
上述したように、本発明に係るデータ画像記録装置１００は、撮影画像の画像フレーム毎に物理量の測定データを画像情報として記録することにより、後で撮影画像を解析する際、各画像フレームの撮影のタイミングと測定データの取得タイミングとが対応しているため、画像上に変化が現れた際の正確な物理量を把握することができる。
【０１５７】
そして、本実施例では、パソコンＰＣに搭載された放射率補正プログラム６５が、画像にラインデータとして記録された測定データを、画像を再生しつつ抽出し、解析することにより、赤外線カメラ５６により撮影された画像の各画素に対して放射率補正を行なった温度画像を生成することが可能になる。
【０１５８】
このように、本発明に係る熱分析システム２００によれば、物理量の測定データを撮影画像の１つの画像フレーム毎に画像情報として記録できるので、記録された画像に書き込まれた測定データを、後から、しかも、撮影時の画像フレーム毎に正確に解析することができる。
【０１５９】
［実施形態３］
従来から、交流熱流束を利用して測定対象物の熱拡散率や熱伝導率を測定する方法が知られている（特許文献２、特許文献３等参照）。
【０１６０】
特許文献２に記載の発明では、ヒーター等により測定対象物の裏面側から表面側に交流熱流束を生じさせた状態で測定対象物の裏面側の温度と表面側の温度とを計測して、計測された測定対象物の裏面側の交流的温度変化と表面側の交流的温度変化との位相差Δθを取得して、次式に基づいて測定対象物の熱拡散率αを導出している。
【０１６１】
ただし、πは円周率、ｆはヒーター等により加えられる交流熱の周波数、ｄは測定対象物の厚さである。
【０１６２】
また、熱伝導率λは、測定対象物の熱拡散率α、密度ρ、比熱容量ｃから、次式
λ＝ρ・ｃ・α
によって導出される。
【０１６３】
ところで、本発明の実施形態２に係る熱分析システム２００でも、温調ユニット５５を制御することにより測定対象物Ｃの裏面側（温度センサ８３側）から交流熱を加えつつ、温度センサ８３によって測定対象物Ｃの裏面側の温度を計測し、赤外線カメラ５６によって測定対象物Ｃの表面側の赤外線放射強度を計測してデータとして記録し、これらの記録されたデータから測定対象物Ｃの裏面側の温度変化と表面側の温度変化とを解析することは可能である。
【０１６４】
一般に、交流熱流束を利用した測定対象物の熱拡散率や熱伝導率の測定では、測定対象物の材質や厚さなどによって加える交流熱の周波数を変えるが、通常は加える交流熱の周波数が数［Ｈｚ］〜数百［Ｈｚ］程度であるのに対して、一般的な赤外線カメラのフレームレートは毎秒３０フレームである。
【０１６５】
このため、実施形態２に係る熱分析システム２００では、測定対象物Ｃの交流的温度変化１周期当たりの温度データのデータ数が０〜３０個程度になるので、１周期分の温度データだけでは、交流的温度変化の正弦波形を正確に再現するには温度データのデータ数が不十分である。
【０１６６】
測定対象物Ｃの裏面側の交流的温度変化と表面側の交流的温度変化との位相差Δθを正確に得るには、交流的温度変化がピークとなる時間（ピーク時間）を正確に得る必要があるので、実施形態２に係る熱分析システム２００では、正確な熱拡散率αや熱伝導率λを算出することができない。
【０１６７】
そこで、実施形態３では、画像フレーム毎の赤外線強度データを含む複数の測定データのうち少なくとも１つの測定データの値が略連続となるように、この測定データのデータ順序を並べ替えて参照することにより、これらの並べ替えた複数の測定データから目的とする熱物性量を算出するのに必要とされる情報を取得する。
【０１６８】
具体的には、温度センサ８３によって計測された測定対象物Ｃの裏面側の温度の温度データと、赤外線カメラ５６によって計測された測定対象物Ｃの表面側の赤外線放射強度を正規化して得られた温度データとがそれぞれ正弦波形を正確に再現するようにデータ順序を並べ替えることにより、これらの交流的温度変化の位相差Δθを取得し、これに基づいて熱拡散率や熱伝導率を導出する。
【０１６９】
［熱分析システムの全体構成］
図１１に、実施形態３に係る熱分析システム３００（熱分析装置）の全体構成が示されている。
【０１７０】
熱分析システム３００の［熱分析システムの全体構成］、［温度調節装置］、［コンピュータシステム（パソコン）の構成］、［熱分析システムの接続］、［データ画像記録装置本体の構成］については、実施形態２に係る熱分析システム２００と同様なので、ここでは説明を省略する。
【０１７１】
［パソコンに搭載されるソフトウエアの構成］
図１４は、実施形態３に係るパソコン本体５７のハードディスク８５に搭載されたソフトウエアの構成を示す図であり、図１４に示す矢印はデータの流れを示している。
【０１７２】
図１４に示すように、ハードディスク８５には、温調コントローラ制御用ソフトウエア６１と、録画再生ソフトウエア６２と、画像解析ソフトウエア６３とが予めインストールされており、これらのうち、温調コントローラ制御用ソフトウエア６１と録画再生ソフトウエア６２とは実施形態２のそれらと同一の構成となっている。
【０１７３】
また、画像解析ソフトウエア６３は、画像再生プログラム６４と、放射率補正プログラム６５と、熱物性量算出プログラム９０（熱物性量算出プログラム）とを有しており、これらのうち、画像再生プログラム６４と放射率補正プログラム６５とは実施形態２のそれと同一の構成となっている。
【０１７４】
熱物性量算出プログラム９０は、温度センサ８３によって測定された測定対象物Ｃの裏面側の温度の温度データＴ（ｎ）（以下、これを「センサ側温度データＴ（ｎ）」とする。）と、赤外線カメラ５６により得られた赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊに基づいて算出される測定対象
【０１７５】
熱物性量算出プログラム９０は、オフセットルーチン９１（オフセット手段）と、データ補完ルーチン９２（データ補完手段）と、ピーク時間取得ルーチン９３（ピーク時間取得手段）と、位相差取得ルーチン９４（位相差取得手段）と、熱物性量算出ルーチン９５（熱物性量算出手段）とを有している。
【０１７６】
オフセットルーチン９１は、上記のセンサ側温度データＴ（ｎ）と上記の表面側温度データ
処理を行う。
【０１７７】
データ補完ルーチン９２は、オフセットルーチン９１によりオフセット処理されたセン
期に等しいサンプリング周期で分割し、それらの複数のサンプリング周期の各周期に含まれる温度データを抽出し、抽出した温度データを並び替えて重ね合わせて、少なくともサンプリング周期の１周期分の温度データを補完することにより、センサ側温度データＴ（ｎ）
の補完データを生成する。
【０１７８】
そして、ピーク時間取得ルーチン９３は、データ補完ルーチン９２により生成された２組の補完データについて、それらの交流的温度変化がピークとなる時間（ピーク時間）をそれぞれ取得する。
【０１７９】
また、位相差取得ルーチン９４は、ピーク時間取得ルーチン９３により取得された２組の補完データの各ピーク時間に基づいて、これら２つの正弦波形の位相差を算出する。
【０１８０】
さらに、熱物性量算出ルーチン９５は、位相差取得ルーチン９４により取得された２つの正弦波形の位相差と、温調コントローラ制御用ソフトウエア６１等により設定された交流熱の周波数と、予め測定され、予め熱物性量算出プログラム９０を操作して入力された測定対象物Ｃの厚さ、密度、比熱容量とに基づいて測定対象物Ｃの熱拡散率や熱伝導率を算出する。
【０１８１】
［熱分析の手順］
次に、熱分析システム３００による測定対象物Ｃの温度上昇に対する熱拡散率や熱伝導率の変化に関する熱分析の手順について説明する。
【０１８２】
さらに具体的には、この熱分析では、熱分析システム３００により、図１５に示すような全体として正の勾配を有する交流熱流束を測定対象物Ｃに加えつつ計測された、測定対象物Ｃの裏面側の温度と赤外線カメラ５６によって取得された赤外線強度に基づいて算出される測定対象物Ｃの表面側の温度とから、測定対象物Ｃの融解前後における熱拡散率や熱伝導率の変化を計測する。
【０１８３】
〔測定〕
まず、データ画像記録装置本体５１、温調コントローラ５２、赤外線カメラ５６、および、パソコンＰＣを起動して熱分析処理を開始する。
【０１８４】
次に、パソコンＰＣ上で温調コントローラ制御用ソフトウエア６１を起動して温調コントローラ制御用ソフトウエア６１のウインドウ上で温調ユニット５５の制御を設定する。
【０１８５】
本実施の形態では、温調素子（ここではペルチェ素子）８２によって、測定対象物Ｃに、図１５に示すような正の勾配を有する交流熱流束（周期：Ｔｔｈ）が加わるように温調ユニット５５を制御する。
【０１８６】
そして、パソコンＰＣ上で録画再生ソフトウエア６２を起動すると、赤外線カメラ５６によって撮影された画像が録画再生ソフトウエア６２のウインドウに映し出される。
【０１８７】
この画像の画像データには、各画像フレームの記録開始時点に計測されたセンサ側温度データＴ（ｎ）を含む測定データがラインデータとして記録されている。
【０１８８】
そして、この画像を録画再生ソフトウエア６２によってハードディスク８５に動画ファイルとして録画（記録）する。
【０１８９】
〔データ解析〕
次に、パソコンＰＣ上で画像解析ソフトウエア６３を起動して、ハードディスク８５に記録された動画ファイルについて記録データの解析を行う。
【０１９０】
まず、放射率補正プログラム６５によりハードディスク８５に記録された動画ファイルに対して温度補正処理を行なう。
【０１９１】
放射率補正プログラム６５は、赤外線強度データ（Ｉ（ｎ）ｉ，ｊ）に基づいて赤外線放射率に
Ｄ（ｎ）ｉ，ｊに基づいて補正動画ファイルを生成し、生成された補正動画ファイルをハードディスク８５に記録する。
【０１９２】
【０１９３】
するが、例えば、これらの複数の画素のうち特定の画素から抽出した画素データを使用してもよいし、これらの複数の画素の画素データに対して適宜の平均処理を施してから使用してもよい。
【０１９４】
〔熱物性量算出処理〕
図１６は、熱物性量算出プログラムによる熱物性量算出処理の流れを説明するフローチ
と時間ｔとの関係を示すグラフ、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に示すグラフに対してオフセット処理して得られた正弦波のグラフを示している。
【０１９５】
上述のように、測定対象物Ｃには、図１５に示すような全体として正の勾配を有する交流熱流束が加えられるので、センサ側温度データＴ（ｎ）と時間ｔとの関係を示すグラフも、表
して正の勾配を有する正弦波形となる。
【０１９６】
（オフセット処理）
のそれぞれについて、位相差の抽出に不要な成分である温度上昇成分をオフセットして、図１７（ｂ）に示すような正弦波形の温度データを得る（ステップＳ１１）。
【０１９７】
なお、図１８（ａ）は、オフセット処理後のセンサ側温度データＴ（ｎ）の正弦波形であり、
【０１９８】
（データ補完処理）
次に、データ補完ルーチン９２は、オフセットルーチン９１によりオフセット処理され
補完処理を行う（ステップＳ１２）。
【０１９９】
このデータ補完処理を、図１７（ｂ）に示すようなＴｔｈ≧Ｔｆｒの場合について、データ補完処理の方法を示した図１９（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明する。
【０２００】
まず、データ補完ルーチン９２は、オフセットルーチン９１によりオフセット処理され
束の周期Ｔｔｈに等しいサンプリング周期Ｔｓで分割する（図１７（ｂ）参照）。
【０２０１】
このようにして分割された各周期をそれぞれ、サンプリング周期（１），サンプリング周期（２），…とすると、例えば、図１７（ｂ）に示すように、サンプリング周期（１）には、温度データＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，…が含まれ、サンプリング周期（２）には、温度データＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，…が含まれる。
【０２０２】
次に、データ補完ルーチン９２は、各サンプリング周期（１），（２），…のサンプリング開始時間と、各サンプリング周期（１），（２），…の最初の温度データＴ１１，Ｔ２１，…の取得時間との間の各時間偏差（タイムシフト量）ｔ１，ｔ２，…を、交流熱流束の周期Ｔｔｈと画像フレームの取得周期Ｔｆｒとに基づいて算出する。
【０２０３】
そして、データ補完ルーチン９２は、図１９（ａ）〜（ｃ）に示すように、分割されたサンプリング周期（１）に含まれる温度データＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，…（図１９（ａ）参照）と、サンプリング周期（２）に含まれる温度データＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，…（図１９（ｂ）参照）と、をそれぞれ基準時間からタイムシフト量ｔ１，ｔ２，…だけ時間的にシフトさせて重ね合わせる（図１９（ｃ）参照）。
【０２０４】
なお、図１９（ａ）は、図１７（ｂ）に示すオフセット処理後の正弦波のうちサンプリング周期（１）について抽出した温度データの図であり、図１９（ｂ）は、図１７（ｂ）に示すオフセット処理後の正弦波のうちサンプリング周期（２）について抽出した温度データの図であり、図１９（ｃ）は、図１９（ａ）に示す温度データおよび図１９（ｂ）に示す温度データを重ね合わせた図である。
【０２０５】
図１９（ｃ）に示すように、上述のデータ補完処理により、交流熱流束の１周期分に含まれる温度データをおよそ２倍に増やすことができる。
【０２０６】
本実施の形態では、このようなデータの重ね合わせを、例えば、数周期から数十周期分について行なうことによって、緻密な正弦波形を再現する。
【０２０７】
《時間偏差の算出例》
図１７（ｂ）に示すように、交流熱流束の周期Ｔｔｈと画像フレームの取得周期Ｔｆｒとの大小関係がＴｔｈ≧Ｔｆｒである場合には、サンプリング周期（ｎ）のタイムシフト量ｔｎは、次式（Ｃ１）により求められる。
また、図２０に示すように、交流熱流束の周期Ｔｔｈと画像フレームの取得周期Ｔｆｒとの大
（Ｃ２）により求められる。
ただし、［ ］はガウス記号であり、［ｘ］は、実数ｘを超えない最大の整数を表す。
【０２０８】
なお、図２０に示すＴｔｈ≦Ｔｆｒの場合には、各サンプリング周期内に含まれている温度デ
最初の温度データのデータ取得時間になっている。
【０２０９】
ところで、本実施の形態の熱分析システム３００では、温度センサ８３側から交流熱を加えており、この交流熱が測定対象物Ｃの温度センサ８３側から表面側まで伝達するのに
波形に対して、図１８（ａ），（ｂ）に示すような時間的遅れが生じる。
【０２１０】
また、測定対象物Ｃの表面側の温度の振幅は、温度の減衰により、実際には測定対象物Ｃのセンサ側の温度の振幅より小さくなっているが、図１８（ａ），（ｂ）に示されたグラフは、それぞれの振幅が一致するように規格化している。
【０２１１】
これらの正弦波形がピークとなる時間（ピーク時間）をそれぞれ抽出することにより、これらの正弦波形の位相差Δθ［ｒａｄ］を算出することができる。
【０２１２】
（ピーク時間取得処理）
ピーク時間取得ルーチン９３は、データ補完ルーチン９２により生成された２組の補完
波形がピークとなる時間（ピーク時間）をそれぞれ取得する（ステップＳ１３）。
【０２１３】
補完ルーチン９２により緻密な正弦波形になっているので、ピーク時間取得ルーチン９３によって正確なピーク時間を取得することができる。
【０２１４】
（位相差取得処理）
位相差取得ルーチン９４は、ピーク時間取得ルーチン９３により取得された２組の補完
て、これら２つの正弦波形の位相差Δθ［ｒａｄ］を算出する（ステップＳ１４）。
【０２１５】
（熱物性量算出処理）
熱物性量算出ルーチン９５は、位相差取得ルーチン９４により取得された２つの正弦波形の位相差Δθと、温調コントローラ制御用ソフトウエア６１等により設定された交流熱の周波数ｆと、予め測定され、予め熱物性量算出プログラム９０を操作して入力された測定対象物Ｃの厚さｄ、密度ρ、比熱容量ｃとから、次の２式に基づいて測定対象物Ｃの熱拡散率αや熱伝導率λを算出する（ステップＳ１５）。
実施形態３に係る熱分析システム３００では、各画素について赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊ
毎の各画素について熱拡散率や熱伝導率を算出することが可能である。
【０２１６】
そして、このように算出された各画素の熱拡散率や熱伝導率のデータは、時系列毎（すなわち、画像フレーム毎）に数表として出力してもよいが、データ数が膨大であるため、本実施の形態の熱分析システム２００では、各画素の熱拡散率や熱伝導率の大小を表示画像のピクセル色に対応させて表示することにより、熱拡散率や熱伝導率の分布をカラー画像として表示するように構成されている。
【０２１７】
〈本実施例の作用効果〉
このような構成により、熱拡散率や熱伝導率の分布が視覚化され、熱拡散率や熱伝導率の分布を直感的に把握することができる。
【０２１８】
また、特定の画素あるいは画像領域について、熱拡散率や熱伝導率のデータを時系列毎（すなわち、画像フレーム毎）にグラフにプロットすることにより、熱入力に対する被測定物の熱拡散率や熱伝導率の変化を調べることもできる。
【０２１９】
本実施の形態に係る測定では、測定対象物Ｃに全体として正の勾配を有する交流熱流束を加えるので、測定対象物Ｃに入力される熱流束の成分のうち、正勾配の線形成分により測定対象物Ｃの温度は徐々に上昇し、あるとき測定対象物Ｃの融解が始まる。
【０２２０】
例えば、赤外線放射率に関して正規化された補正動画ファイルの画像と、上述のカラー画像化された熱拡散率や熱伝導率の分布画像とを同時に参照することにより、測定対象物Ｃが融解する様子を温度画像で目視しつつ、融解前後での熱拡散率や熱伝導率の変化を確認することできる。
【０２２１】
このように、実施形態３に係る熱分析システム３００では、相転移などの物性状態の変化に伴う熱拡散率や熱伝導率の変化を測定することができ、熱拡散率や熱伝導率の相状態に関する依存性を調べることができる。
【０２２２】
しかも、データ補完ルーチン９２により正弦波形を正確に再現するので、ピーク時間取得ルーチン９３により正確なピーク時間を取得でき、位相差取得ルーチン９４により各正弦波形の正確な位相差を取得できるので、熱物性量算出ルーチン９５により、この正確な位相差に基づいて測定対象物の正確な熱拡散率および／または熱伝導率を算出することができる。
【０２２３】
これにより、例えば、交流熱の数周期から数十周期分のデータの重ね合わせることによってデータを補完することができるので、フレームレートがさほど大きくない一般的な赤外線カメラであっても、正確な熱拡散率および／または熱伝導率を算出することができる。
【０２２４】
なお、実施形態３の熱分析システム３００では、放射率補正プログラム６５によって、赤外線カメラ５６により撮影された測定対象物Ｃの表面側の赤外線画像データから測定対象物Ｃの表面側の温度を正確に測定することができることにより、測定対象物Ｃの正確な熱拡散率や熱伝導率の算出が可能になっている。
【０２２５】
本実施の形態で示されたように、本発明の熱分析装置では、画像フレーム毎の赤外線強度データを含む複数の測定データのうち少なくとも１つの測定データの値が略連続となるようにデータ順序を並べ替えて参照することにより、これらの並べ替えた複数の測定データから目的とする熱物性量を算出するのに必要とされる情報を取得することができる。
【０２２６】
具体的には、本実施の形態において、上記の「測定データの値が略連続となるようなデータ順序の並べ替え」は「温度データの並べ替え」であり、上記の「必要とされる情報」は「測定対象物Ｃの裏面側の交流的温度変化と表面側の交流的温度変化との位相差Δθ」であり、「目的とする熱物性量」は「熱拡散率や熱伝導率」であるが、本発明の熱分析装置では、データ順序を並べ替える物理量は、必ずしも温度である必要はなく、また、その物理量が時間に対して周期性を有する必要もない。
【０２２７】
例えば、ある測定データの値が単調に増大または減少する順に、画像フレームの表示順序を並び替えることにより、上記の測定データの増大または減少に伴い測定対象物Ｃに生じる画像上の変化をモニタ６０によって確認することもできる。
【０２２８】
このように、本発明の熱分析装置では、撮影された画像の画像フレームの取得のタイミングと、計測されてラインデータとして画像データに記録された物理量の取得のタイミングとが同期しているので、計測されたある測定データが略連続となるように画像フレームの表示順序を並び替えて表示することにより、計測された物理用のうち、少なくとも１つの物理量に注目して、この物理量の変化に対して撮影された画像がどのように変化するかが分析可能になる。
【符号の説明】
【０２２９】
１ 赤外線カメラ（撮影手段）
２ 測定センサ（測定手段）
３ データ画像記録装置本体
３１ 同期信号分離手段
３２ 信号合成手段
３３ クロック信号発生部
３４ 信号生成手段
３５ アナログスイッチ
１００ データ画像記録装置
Ａ 測定対象物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の物理的な状態の変化を動画撮影装置により撮影しつつ測定対象物の物性量等の物理量を計測する際に、計測された物理量等のデータをリアルタイムに撮影された画像に書き込むデータ画像記録装置、熱分析装置、データ画像記録方法、画像データの正規化方法、熱物性量の算出方法および記録画像の表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、測定対象物の物理的な状態の変化を動画撮影装置により撮影しつつ測定対象物の物性量等の物理量を計測する際に、計測された物理量等のデータをリアルタイムに撮影された画像に書き込むデータ画像記録装置が知られている。
【０００３】
このようなデータ画像記録装置としては、例えば、測定対象物の表面温度を温度センサにより測定するとともに、その測定状況を可視カメラにより撮影し、可視カメラによる撮影画像に測定された表面温度が表示されるように、撮影画像と表面温度を示す画像とを合成した合成画像を生成するものがある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６４４１５号公報
【特許文献２】特開２００５−３４５３８５号公報
【特許文献３】特開２０１１−００２４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたものでは、撮影画像の各フレームの撮影のタイミングと計測された物理量のデータを取得するタイミングとが同期しておらず、各フレームの撮影のタイミングより遅れて物理量のデータが記録される。
【０００６】
このため、後で、記録された画像をフレーム毎に解析した際に、画像上で測定対象物の状態変化があっても、画像上で変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、画像上で測定対象物の状態変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができるデータ画像記録装置、熱分析装置、データ画像記録方法、画像データの正規化方法、熱物性量の算出方法および記録画像の表示方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るデータ画像記録装置は、撮影画像の１フレーム毎に物理量の測定データを画像情報として記録することにより、後で撮影画像を解析する際、各フレームの撮影のタイミングと測定値の取得タイミングとが対応しているため、画像上に変化が現れた際の正確な物理量を把握することができる。
【０００９】
そこで、請求項１に係る発明は、測定対象物を動画として撮影する撮影手段と、前記測定対象物に関する物理量を測定する測定手段と、前記撮影手段からの映像信号から同期信号を分離する同期信号分離手段と、前記測定手段により測定された測定データを、前記同期信号に基づいて前記動画の画像フレーム毎に取得し、前記画像上の明暗となるように２値化して、前記映像信号に合成して出力する信号合成手段と、有し、前記信号合成手段が、前記明暗に２値化された測定データを、該測定データに対応する画像フレームの少なくとも１つの走査線上に表示するように出力するデータ画像記録装置を特徴としている。
【００１０】
そして、請求項２に係る発明は、前記２値化された測定データが表示される走査線が前記各画像フレームの最上位の走査線である請求項１に記載のデータ画像記録装置を特徴としている。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、前記信号合成手段が、前記測定データを、前記同期信号に基づいて前記映像信号に同期させた信号に変換して生成する信号生成手段と、前記同期信号に基づいて、前記撮影手段からの映像信号を遮断すると共に、前記信号生成手段により生成された信号を出力するアナログスイッチと、を有する請求項１または請求項２に記載のデータ画像記録装置を特徴としている。
【００１２】
さらに、請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のデータ画像記録装置と、該データ画像記録装置により前記測定データが合成された映像信号を画像データに変換して記録可能、かつ、変換された該画像データと該画像データに含まれる前記測定データを演算処理可能とするコンピュータシステムと、を備えた熱分析装置であって、前記コンピュータシステムが、前記動画として記録された画像を表示する画像再生手段と、前記画像データから前記明暗に２値化された測定データを抽出する２値化データ抽出手段と、前記明暗に２値化された測定データを対応する文字列のデータに変換する２値化データ変換手段と、を有する画像再生ソフトウエアを搭載している熱分析装置を特徴としている。
【００１３】
そして、請求項５に係る発明は、測定対象物を動画として撮影した映像信号と前記測定対象物に関する物理量の測定データとを取得し、前記測定データを、前記映像信号から分離した同期信号に基づいて前記動画の画像フレーム毎に取得し、前記画像上の明暗となるように２値化し、前記映像信号に合成して出力する、データ画像記録方法を特徴としている。
【００１４】
また、請求項６に係る発明は、前記撮影手段を、赤外線画像を撮影する赤外線画像撮影手段とし、前記測定手段を、前記測定対象物の温度を測定する温度センサとして、前記赤外線画像の画像データから画像フレーム毎に各画素の赤外線強度データを抽出する赤外線強度抽出手段と、前記画像データから前記測定データとしての前記測定対象物の温度データを抽出する測定データ抽出手段と、前記画像フレーム毎の各画素の赤外線強度データと該各画像フレームに対応する前記測定対象物の温度データとに基づいて、前記赤外線強度データを各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた補正温度データを算出する温度補正手段と、前記補正温度データに基づいて各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた画像データを生成する正規化画像データ生成手段と、を有する画像解析ソフトウエアを搭載している請求項４に記載の熱分析装置を特徴としている。
【００１５】
さらに、請求項７に係る発明は、測定対象物の赤外線画像を動画として撮影する赤外線画像撮影手段によって取得された画像データの画像フレーム毎に請求項５に記載のデータ画像記録方法を用いて合成され記録された前記測定対象物の温度データと、少なくとも１つの前記画像フレームの各画素の赤外線強度データと、に基づいて、前記画像フレームの各画素に対応する実効的な赤外線放射率を算出し、前記画像フレームの各画素の赤外線強度データを前記実効的な赤外線放射率によって割ることにより該実効的な赤外線放射率に関して前記画像フレームの各画素の赤外線強度データを正規化した補正赤外線強度データを算出し、該補正赤外線強度データに基づいて、前記画像フレームの各画素について正規化した補正温度データを算出する、画像データの正規化方法を特徴としている。
【００１６】
そして、請求項８に係る発明は、前記画像フレーム毎の赤外線強度データを含む複数の前記測定データのうち少なくとも１つの測定データの値が略連続となるように該少なくとも１つの測定データのデータ順序を並べ替えて参照する請求項６に記載の熱分析装置を特徴としている。
【００１７】
また、請求項９に係る発明は、前記測定対象物の裏面側から交流熱を加えつつ前記温度センサによって該測定対象物の裏面側の温度を計測した温度データとしての測定データと、前記赤外線画像撮影手段によって前記測定対象物の表面側の赤外線放射強度を計測した赤外線放射強度データとしての測定データと、を解析する熱分析装置であって、前記測定対象物の裏面側の温度の温度データと前記測定対象物の表面側の赤外線放射強度データを正規化して得られた温度データとが、それぞれ正弦波形を正確に再現するようにデータ順序を並べ替えて重ね合わせることによりデータ補完を行なうデータ補完手段と、該データ補完手段によりデータ補完された２組の正弦波形が示すデータから正弦波形がピークとなるピーク時間を取得するピーク時間取得手段と、該ピーク時間取得手段により取得された前記２組の正弦波形の各ピーク時間から各正弦波形の位相差を取得する位相差取得手段と、該位相差取得手段により取得された前記２組の正弦波形の位相差に基づいて熱拡散率および／または熱伝導率を算出する熱物性量算出手段と、を有する請求項８に記載の熱分析装置を特徴としている。
【００１８】
さらに、請求項１０に係る発明は、請求項５に記載のデータ画像記録方法を用いて、複数の前記測定データのうち少なくとも１つの測定データの値が略連続となるように画像フレームの表示順序を並び替えて表示する記録画像の表示方法を特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
このように構成された請求項１に係る発明によれば、信号合成手段が、動画の画像フレーム毎に測定データを画像として画像フレームの走査線上に記録させるため、撮影された画像を解析する際に各フレームが撮影されたタイミングと測定値取得のタイミングとが一致し、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができる。
【００２０】
また、請求項１に係る発明によれば、信号合成手段が、測定データを明暗で２値化した画像として記録させるため、撮影された画像を解析する際にコントラスト等に影響を受けることなく物理量を正確に読み取ることができる。
【００２１】
さらに、請求項２に係る発明によれば、信号合成手段は、各フレームの最上位の走査線上に測定データを記録させるため、撮影された映像の妨げとならずに測定値を画像として記録させることができる。
【００２２】
また、請求項３に係る発明によれば、アナログスイッチが同期信号に基づいて撮影手段からの映像信号を遮断すると共に生成された信号を出力するシンプルな構成により、各フレームを撮影したタイミングにおける測定値を、画像として高速で記録することができる。
【００２３】
そして、請求項４に係る発明によれば、撮影画像の画像フレーム毎に物理量の測定データを画像情報として記録することにより、後で撮影画像を解析する際、各画像フレームの撮影のタイミングと測定データの取得タイミングとが対応しているため、画像上に変化が現れた際の正確な物理量を把握することができる。
【００２４】
また、請求項５に係る発明によれば、コンピュータシステムに搭載されたソフトウエアが、画像にラインデータとして記録された測定データを、画像を再生しつつ抽出し、解析することにより、赤外線カメラにより撮影された画像の各画素に対して放射率補正を行なった温度画像が生成されるため、相転移等の物性変化をモニタ上で明確に目視することができるとともに、物性変化が起きたタイミングでの正確な温度を取得することができる。
【００２５】
さらに、請求項６に係る発明によれば、各フレームが撮影されたタイミングと測定値取得のタイミングとが一致しているので、撮影された画像を解析する際に、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができるという上記と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
そして、請求項７に係る発明によれば、相転移等の物性変化をモニタ上で明確に目視することができるとともに、物性変化が起きたタイミングでの正確な温度を取得することができるという上記と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また、請求項８に係る発明によれば、特定の測定データの値が略連続となるように、この測定データのデータ順序を並べ替えて参照することにより、これらの並べ替えた複数の測定データから目的とする熱物性量を算出するのに必要とされる情報を取得することができる。
【００２８】
さらに、請求項９に係る発明によれば、データ補完手段により正弦波形を正確に再現するので、ピーク時間取得手段により正確なピーク時間を取得でき、位相差取得手段により各正弦波形の正確な位相差を取得できるので、熱物性量算出手段により、この正確な位相差に基づいて測定対象物の正確な熱拡散率および／または熱伝導率を算出することができる。
【００２９】
これにより、例えば、交流熱の数周期から数十周期分のデータの重ね合わせることによってデータを補完することができるので、フレームレートがさほど大きくない一般的な赤外線画像撮影手段であっても、正確な熱拡散率および／または熱伝導率を算出することができる。
【００３０】
そして、請求項１０に係る発明によれば、撮影された画像の画像フレームの取得のタイミングと、計測されてラインデータとして画像データに記録された物理量の取得のタイミングとが同期しているので、計測されたある測定データが略連続となるように画像フレームの表示順序を並び替えて表示することにより、計測された物理用のうち、少なくとも１つの物理量に注目して、この物理量の変化に対して撮影された画像がどのように変化するかが分析可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】データ画像記録装置を含むインポーズシステムＸの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１のデータ画像記録装置本体の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の赤外線カメラからの映像信号（ＮＴＳＣ信号）の垂直同期信号を示すタイミングチャートである。
【図４】図１の赤外線カメラからの映像信号（ＮＴＳＣ信号）の水平同期信号を示すタイミングチャートである。
【図５】図４の水平同期信号の部分拡大図である。
【図６】測定データを映像信号に同期させた信号に変換する処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】図２のアナログスイッチのオン・オフが切り替えられて映像信号出力端子に伝送される画像信号を示すタイミングチャートである。
【図８】図１の赤外線カメラからの映像信号（ＬＤＶＳ信号）に測定データを同期させる処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】図１の赤外線カメラからの映像信号（ＬＤＶＳ信号）へのインポーズ領域を説明するための図である。
【図１０】（ａ）は、測定対象物の温度がＴ１である場合にパソコンに表示される画像を示す図であり、（ｂ）は、測定対象物が凍り始めた瞬間（測定対象物の温度がＴ２（Ｔ１＞Ｔ２））にパソコンに表示される画像を示す図である。
【図１１】実施形態２に係る熱分析システムの全体構成を示す図である。
【図１２】パソコン本体のハードディスクに搭載されたソフトウエアの構成を示す図である。
【図１３】温度補正処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。
【図１４】実施形態３のパソコン本体のハードディスクに搭載されたソフトウエアの構成を示す図である。
【図１５】測定対象物に加えられる正の勾配を有する交流熱流束の正弦波を示す図である。
【図１６】熱物性量算出処理の流れを説明するフローチャートである。
【図１７】（ａ）は、温度データと時間との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示すグラフに対してオフセット処理して得られた正弦波のグラフを示す図である。
【図１８】（ａ）は、オフセット処理後のセンサ側温度データの正弦波形であり、（ｂ）は、オフセット処理後の表面側温度データの正弦波形である。
【図１９】（ａ）は、図１７（ｂ）に示すオフセット処理後の正弦波のうちサンプリング周期（１）について抽出した図であり、（ｂ）は、図１７（ｂ）に示すオフセット処理後の正弦波のうちサンプリング周期（２）について抽出した図であり、（ｃ）は、（ａ）に示す温度データおよび（ｂ）に示す温度データを重ね合わせた図である。
【図２０】画像フレームの取得周期が交流熱流束の周期よりも大きい場合の、オフセット処理後の温度データと時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明のデータ画像記録装置の実施の形態を、図１から図１０に示す実施形態１に基づいて説明し、このデータ画像記録装置を備えた熱分析装置の実施の形態を、図１１から図１３に示す実施形態２に基づいて説明する。
【００３３】
［実施形態１］
（データ画像記録装置を含むインポーズシステムの全体構成）
図１は、データ画像記録装置を含むインポーズシステムＸの全体構成を示すブロック図である。
【００３４】
インポーズシステムＸは、図１に示すように、データ画像記録装置１００と、このデータ画像記録装置１００により生成された画像信号をパソコンで表示可能とするために信号の変換を行うキャプチャボード１１０と、キャプチャボード１１０により変換された信号に基づいて画像をモニタに表示するパソコンＰＣと、データ画像記録装置１００により生成された画像を解析する解析装置１２０と、を有している。
【００３５】
また、データ画像記録装置１００は、測定対象物Ａを撮影する赤外線カメラ１（撮影手段）と、測定対象物Ａに関する物理量を測定する測定センサ２（測定手段）と、赤外線カメラ１からの映像信号および測定センサ２からの測定データが入力され、映像信号に測定データを画像情報として記録させた画像信号を生成するデータ画像記録装置本体３と、を有している。
【００３６】
赤外線カメラ１は、撮影した測定対象物Ａの映像信号をＮＴＳＣ信号（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）またはＬＶＤＳ信号（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）としてデータ画像記録装置本体３に出力する。
【００３７】
なお、赤外線カメラ１に限定されず、可視カメラであってもよく、また、赤外線カメラと可視カメラとの双方が設けられている構成などであってもよい。
【００３８】
ここで、解析装置１２０には温度制御プログラム等が記憶されており、測定対象物Ａが載置される台Ｂの微妙な温度調整を行う。
【００３９】
そして、測定センサ２は、台Ｂの温度を測定することにより、室温などの周囲環境の温度に左右されることなく測定対象物Ａのうち台Ｂとの接触部分の正確な温度を取得することができる。
【００４０】
また、この測定センサ２は、取得した温度に関する測定データをアナログ信号またはデジタル信号によりデータ画像記録装置本体３に出力する。
【００４１】
なお、この測定データは複数であってもよく、アナログ信号およびデジタル信号の双方の形式でデータ画像記録装置本体３に出力される構成であってもよい。
【００４２】
（データ画像記録装置本体の構成）
図２は、図１のデータ画像記録装置本体３の構成を示すブロック図である。
【００４３】
データ画像記録装置本体３は、図２に示すように、映像信号（ＮＴＳＣ信号）から同期信号を分離する同期信号分離手段３１と、測定センサ２により測定された測定データを、同期信号に基づいて動画の画像フレーム毎に取得し、画像上の明暗となるように２値化して、映像信号に合成して出力する信号合成手段３２と、クロック信号を発生するクロック信号発生部３３と、映像信号入力端子３６と、映像信号出力端子３７と、を有している。
【００４４】
信号合成手段３２は、明暗に２値化された測定データを、該測定データに対応する画像フレームの少なくとも１つの走査線（デジタル信号の場合には画素列を意味する）上に表示するように出力する。
【００４５】
また、この信号合成手段３２は、測定データを、同期信号に基づいて映像信号に同期させた信号に変換して生成する信号生成手段３４と、同期信号に基づいて、赤外線カメラ１からの映像信号を遮断すると共に、信号生成手段３４により生成された信号を出力するアナログスイッチ３５と、を有している。
【００４６】
さらに、信号生成手段３４は、測定データを時系列に並べる（シリアル化処理する）シリアル化手段３４１と、シリアル化処理された測定データを、映像信号に同期させた信号に変換するようにタイミング調整を行うタイミング調整手段３４２と、有している。
【００４７】
また、データ画像記録装置本体３は、測定データ入力端子３８ａ（アナログ用）、３８ｂ（デジタル用）と、測定データ出力端子３９ａ（アナログ用）、３９ｂ（デジタル用）と、測定データ入力端子３８ａと信号合成手段３２とに接続されたＡＤＣ（アナログ・デジタルコンバータ）４０と、信号合成手段３２と測定データ出力端子３９ａとに接続されたＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）４１と、を有している。
【００４８】
さらに、データ画像記録装置本体３は、インターフェースとしてのＣＰＵ４２と、パソコンＰＣに接続するためのＵＳＢポート４３と、解析装置１２０に接続するためのＲＳ２３２Ｃポート４４と、を有している。
【００４９】
次に、データ画像記録装置１００による画像生成処理について映像信号がＮＴＳＣ信号である場合とＬＶＤＳ信号である場合とに分けて説明する。
【００５０】
［ＮＴＳＣ信号の場合］
（映像信号の入力）
図３は、図１の赤外線カメラ１からの映像信号（ＮＴＳＣ信号）の垂直同期信号（ＶＳＴＮＣ）を示すタイミングチャートであり、図４は、図１の赤外線カメラ１からの映像信号（ＮＴＳＣ信号）の水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）を示すタイミングチャートであり、図５は、図４の水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）の部分拡大図である。
【００５１】
赤外線カメラ１から伝送された映像信号は、ＮＴＳＣ信号によりデータ画像記録装置本体３の映像信号入力端子３６に入力され、同期信号分離手段３１およびアナログスイッチ３５に出力される。
【００５２】
この映像信号の垂直同期信号（ＶＳＹＮＣ）は、図３に示すようなタイミングチャートであって垂直同期信号の周期が１Ｖである。
【００５３】
また、映像信号の水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）は、図４および図５に示すようなタイミングチャートであって水平同期信号の周期が１Ｈである。
【００５４】
（映像信号に同期させた測定データの生成）
また、図６は、測定データを映像信号に同期させた信号に変換する処理を説明するためのタイミングチャートであり、図７は、図２のアナログスイッチ３５のオン・オフが切り替えられて映像信号出力端子３７に伝送される画像信号を示すタイミングチャートである。
【００５５】
測定データが信号生成手段３４に入力されると、シリアル化手段３４１により測定データが時系列化される。
【００５６】
さらに、図６に示すように、測定データは、タイミング調整手段３４２によりタイミング調整が行われ、測定データのビット値「１」部分では電圧Ｖｍａｘ、ビット値「０」部分では電圧Ｖｍｉｎの電圧が出力されることにより２値化された信号に変換される。
【００５７】
なお、図６の「ｔ１」は、映像信号の水平同期信号の発生が開始されたときからインポーズが開始されるまでの時間を示し、「ｔ２」は、映像信号の水平同期信号の発生が開始されたときからインポーズが終了するまでの時間を示し、「ｔ３」は、インポーズされる測定データの１ビット分の時間を示し、「ｔ４」は、待ち時間を含んだ測定データの１文字（スタートビット＋８ビット）分の時間を示し、「ｔ５」は、映像信号の水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）の水平同期信号の１周期（＝１Ｈ）を示す。
【００５８】
また、「Ｖｐ」は、ＮＴＳＣ信号のペデスタルレベル（映像信号において輝度の基準となるレベル）を示す。
【００５９】
（アナログスイッチの切替え）
そして、アナログスイッチ３５は、各フレームの最上位の走査線（図７に示すＮ番目の水平同期信号）およびフレームの上から２段目の走査線（図７に示す（Ｎ＋１）番目の水平同期信号）については、図６に示す変換された測定データが映像信号出力端子３７に伝送され、これらの走査線以外の走査線については映像信号がそのまま映像信号出力端子３７に伝送されるように、オン・オフの切り替えを行う。
【００６０】
このようにして、映像信号出力端子３７へ伝送された信号はキャプチャボード１１０を介してパソコンＰＣに出力され、パソコンＰＣのモニタ上に画像が表示される（図１０（ａ）および（ｂ）参照）。
【００６１】
［ＬＶＤＳ信号の場合］
図８は、図１の赤外線カメラ１からの映像信号（ＬＶＤＳ信号）に測定データを同期させる処理を説明するためのタイミングチャートであり、図９は、図１の赤外線カメラ１からの映像信号（ＬＶＤＳ信号）へのインポーズ領域を説明するための図である。
【００６２】
赤外線カメラ１が撮影した測定対象物Ａの映像信号がＬＶＤＳ信号である場合は、図２に示すように、映像信号（Ｄａｔａ Ｉｎｐｕｔ）、クロック信号（Ｄａｔａ Ｃｌｏｃｋ）および同期信号（Ｄａｔａ Ｓｙｎｃ）が信号生成手段３４に入力される。
【００６３】
そして、測定データが信号生成手段３４に入力されると、上記と同様にシリアル化手段３４１により測定データが時系列化され、タイミング調整手段３４２によりシリアル化処理された測定データが映像信号に同期させた信号に変換される。
【００６４】
このように生成された測定データは、例えば図９に示すように、各フレームの構成が３２４×２５６画素である場合、各フレームの最上位の画素列（０番目から３２３番目）およびフレームの上から２段目の画素列（３２４番目から６４７番目）については、２値化された画像として変換された測定データが記録され、これらの画素列以外については映像信号のままである画像信号がキャプチャボード１１０を介してパソコンＰＣに出力されパソコンＰＣのモニタ上に画像が表示される（図１０（ａ）および（ｂ）参照）。
【００６５】
［解析処理］
図１０（ａ）は、測定対象物Ａの温度がＴ１である場合のパソコンＰＣに表示される画像を示す図であり、図１０（ｂ）は、測定対象物Ａが凍り始めた瞬間（測定対象物Ａの温度がＴ２（Ｔ１＞Ｔ２））にパソコンＰＣに表示される画像を示す図である。
【００６６】
実験状況を赤外線カメラ１により撮影し、データ画像記録装置１００により生成された画像を解析装置１２０が解析することにより各フレームが撮影されたタイミングにおける測定対象物Ａの物理量（温度）を取得することができる。
【００６７】
例えば、図１０（ａ）に示す状況のように、測定対象物Ａである植物が載置された台Ｂの温度を徐々に下げていくと、ある瞬間から測定対象物Ａが凍り始める。
【００６８】
そして、この凍り始める瞬間に発熱が起こり、測定センサ２が検知する温度はわずかに上昇する。
【００６９】
このため、解析装置１２０が各フレームに画像として記録された温度を解析し、徐々に下がってきた温度がわずかに上昇したタイミングが、測定対象物Ａが凍ったタイミングであるとして画像上の変化を認識できる。
【００７０】
このように、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することにより、例えば、測定対象物Ａの位置情報を逐次取得し、各位置における温度の差異を解析することにより、測定対象物Ａの弾性変形や塑性変形に関する解析を行うことができる。
【００７１】
さらに、熱に対する刺激関数を予め記憶させておくことにより、これらの解析結果から物性値への換算をすることができる。
【００７２】
また、例えば、交流熱流束を測定対象物Ａの一部に加えて、その拡散を赤外線カメラ１により撮影する際、刺激変動（周波数や振幅など）が各フレームに画像として記録された測定値とともに取り込まれることにより、正確な可視化熱分析を行うことができる。
【００７３】
さらに、映像信号を時間軸において入れ替えることで、繰り返し行われる現象では、熱による刺激と応答の基準点からの位相遅れの順に信号を並び替えることができ、複数の映像信号を組み合わせることで疑似高速化が可能となる。
【００７４】
このように構成された実施形態１に係るデータ画像記録装置１００によれば、信号合成手段３２（信号生成手段３４およびアナログスイッチ３５）が、動画の画像フレーム毎に測定データを画像として画像フレームの走査線上に記録させるため、撮影された画像を解析する際に各フレームが撮影されたタイミングと測定値取得のタイミングとが一致し、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができる。
【００７５】
また、信号合成手段３２が、測定データを明暗で２値化した画像として記録させるため、撮影された画像を解析する際にコントラスト等に影響を受けることなく物理量を正確に読み取ることができる。
【００７６】
さらに、信号合成手段３２は、各フレームの最上位の走査線上（Ｎ番目の水平同期信号）に測定データを記録させるため、撮影された映像の妨げとならずに測定値を画像として記録させることができる。
【００７７】
なお、各フレームの最上位の走査線だけでなく、複数段の走査線（最上位および上から２段目の走査線など）についても測定データを記録させるように構成することが可能である。
【００７８】
このような構成によれば、パソコンＰＣのモニタに画像が表示される際に複数段のうちいずれかの段の走査線が切れてしまうことがあっても、他の段の走査線上に記録された測定データを解析することにより物理量を読み取ることができる。
【００７９】
また、アナログスイッチ３５が同期信号に基づいて赤外線カメラ１からの映像信号を遮断すると共に生成された信号を出力するシンプルな構成により、各フレームを撮影したタイミングにおける測定値を、画像として高速で記録することができる。
【００８０】
そして、このようなデータ画像記録方法によれば、撮影された画像を解析する際に各フレームが撮影されたタイミングと測定値取得のタイミングとが一致し、画像上の変化が起きたタイミングでの正確な物理量を把握することができるという上記と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
なお、上述した実施形態では、映像信号はＮＴＳＣ信号またはＬＶＤＳ信号として伝送される場合について説明したが、本発明に係るデータ画像記録装置においては、例えばＰＡＬ信号（Ｐｈａｓｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｌｉｎｅ）など、どのような形式であってもよい。
【００８２】
［実施形態２］
一般に、物質はその種類や状態等によって赤外線の放射率が異なるため、測定対象物の温度が一様であっても、測定対象物を構成する物質の種類や状態等が異なる部分からは異なる強度の赤外線が放射される。
【００８３】
従来の赤外線カメラでは、測定対象物のうち画像上の各ピクセル部分に対応する微小領域の「温度」を計測しているのではなく、これら微小領域から放射される「赤外線強度データ」を計測している。
【００８４】
すなわち、物質の種類や状態等が異なる部分から成る測定対象物を撮影すると、この測定対象物の温度が一様であっても赤外線強度データが異なることにより、物質の種類や状態などが異なる部分はそれぞれ異なる温度であるように表示されてしまう。
【００８５】
また、従来、「赤外線強度データ」の測定から測定対象物の「温度」を計測するために、予め物質の種類や状態ごとに赤外線の放射率を調べておき、放射率の違いによる赤外線放射強度の違いを補正していた。
【００８６】
しかしながら、このような従来の方法は、予め調べておいた平均的な放射率によって補正を行なうもので、実測値によるリアルタイム（動画のフレーム毎）の補正を行なうものではなく、しかも、画像の各画素に対して補正がなされるものではなかった。
【００８７】
そこで、実施形態２として、実施形態１のデータ画像記録装置１００を用いた熱分析システム２００によって、赤外線カメラ５６により撮影された画像のフレーム毎に各画素に対して放射率補正を行なった温度画像を生成する方法、および、このような温度画像を生成する熱分析システムについて説明する。
【００８８】
［熱分析システムの全体構成］
図１１は、実施形態２に係る熱分析システム２００（熱分析装置）の全体構成を示す図である。
【００８９】
図１１に示すように、実施形態２に係る熱分析システム２００は、本発明のデータ画像記録装置本体５１と、温調用テーブル５０に固定され測定対象物を動画として撮影する赤外線カメラ５６（赤外線画像撮影手段）と、測定対象物の温度を調節する温度調節装置５３と、コンピュータシステム（以下、パソコン）ＰＣとによって構成されている。
【００９０】
［温度調節装置］
温度調節装置５３は、測定対象物Ｃの温度を調整する温調ユニット５５と、温調ユニット５５を制御する温調コントローラ５２と、によって構成されている。
【００９１】
温調ユニット５５は、温調ユニット本体部８０の上部に測定対象物Ｃが載置される載置部８１を有しており、載置部８１の上部にはサーモパイル等の温度センサ８３が設けられている。
【００９２】
薄くサンプリングされた測定対象物Ｃを載置部８１に載置すると測定対象物Ｃは温度センサ８３に直接接触するので、温度センサ８３によって測定対象物Ｃの温度を正確に測定することができる。
【００９３】
また、温調ユニット本体部８０には、ヒーターやペルチェ素子等の温調素子８２が内蔵されている。
【００９４】
そして、温調コントローラ５２は、パソコン本体５７からの制御信号により、温調素子８２から放出または吸収される熱量をコントロールして、測定対象物Ｃの温度を精密に制御することができる。
【００９５】
［コンピュータシステム（パソコン）の構成］
パソコンＰＣは、パソコン本体５７と、マウス５８と、キーボード５９と、モニタ６０と、を有している。
【００９６】
また、パソコン本体５７は、ＣＰＵやＲＡＭなどが搭載されたマザーボード（図示省略）と、ビデオキャプチャボード８４と、ハードディスク８５（大容量記憶媒体）と、を有している。
【００９７】
［熱分析システムの接続］
赤外線カメラ５６は、データ画像記録装置本体５１のビデオ入力端子（図示省略）に接続され、データ画像記録装置本体５１のビデオ出力端子（図示省略）は、パソコンＰＣに内蔵されたビデオキャプチャボード８４のビデオ入力端子（図示省略）に接続される。
【００９８】
また、温調ユニット５５の温度センサ８３の出力端子（図示省略）は、データ画像記録装置本体５１のデータ入力端子（図示省略）に接続され、データ画像記録装置本体５１とパソコンＰＣとはＵＳＢポートを介して接続される。
【００９９】
そして、温調ユニット５５と温調コントローラ５２とが接続され、温調コントローラ５２とパソコンＰＣとはＲＳ２３２Ｃポートを介して接続される。
【０１００】
［データ画像記録装置本体の構成］
データ画像記録装置本体５１の具体的な構成は、図２に示す実施形態１のデータ画像記録装置本体３と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１０１】
なお、本実施の形態に係るデータ画像記録装置本体５１は、赤外線カメラ５６から出力される動画の画像データの各画像フレームの記録開始時点に測定された、温度センサ８３によって測定された温度データＴ（ｎ）を含む測定データを、明暗の画像として２値化して画面最上部の走査線に対応する複数のピクセルに上書きする。以下、この記録された測定データを「ラインデータ」という。
【０１０２】
そして、この測定データが上書きされた動画の画像を動画ファイルとしてパソコンＰＣのハードディスク８５（大容量記憶媒体）に記録する。
【０１０３】
なお、動画ファイルがパソコンＰＣから読み込み可能になっていれば、測定データを上書きした動画ファイルを記録する大容量記憶媒体は、必ずしもハードディスクである必要はなく、例えば、ブルーレイディスクなどであってもよい。
【０１０４】
［パソコンに搭載されるソフトウエアの構成］
図１２は、実施形態２のパソコン本体５７のハードディスク８５に搭載されたソフトウエアの構成を示す図であり、図１２に示す矢印はデータの流れを示している。
【０１０５】
図１２に示すように、ハードディスク８５には、温調コントローラ５２を制御する温調コントローラ制御用ソフトウエア６１と、ビデオキャプチャボード８４からパソコンＰＣに取り込んだ画像信号をＴＩＦＦなどの圧縮されないファイル形式の動画ファイルとしてハードディスク８５に記録する録画再生ソフトウエア６２と、画像解析を行なう画像解析ソフトウエア６３とが予めインストールされている。
【０１０６】
これらのソフトウエアは、ハードディスク８５に搭載されたＯＳプログラムを介して、ＲＡＭ上のメモリー領域を作業領域としてＣＰＵにより演算処理されて実行される。
【０１０７】
画像解析ソフトウエア６３は、動画ファイルとして記録された画像データの画像フレーム毎に記録されたラインデータを対応する文字列に変換すると共に、パソコンＰＣのモニタ６０に（画像フレーム毎に、または連続して）表示する画像再生プログラム６４（画像再生ソフトウエア）と、動画ファイルとして記録された画像に対して放射率補正を行い、放射率の違いによる赤外線強度データの違いを補正する放射率補正プログラム６５（画像解析ソフトウエア）とを有している。
【０１０８】
画像再生プログラム６４は、動画ファイルとして記録された画像をパソコンＰＣのモニタ６０に表示されたウインドウ上に表示する画像再生ルーチン６６と、データ画像記録装置本体３により画像フレーム毎に明暗の画像として記録されたラインデータを画像データから抽出するラインデータ抽出ルーチン６７と、ラインデータ抽出ルーチン６７によって抽出されたラインデータを対応する文字列に変換するラインデータ変換ルーチン６８と、ラインデータ変換ルーチン６８により文字列に変換されたデータを上記のウインドウ上に表示するラインデータ表示ルーチン６９と、を有している。
【０１０９】
放射率補正プログラム６５は、赤外線強度抽出ルーチン７０（赤外線強度抽出手段）と、温度データ抽出ルーチン７１（温度データ抽出手段）と、温度補正ルーチン７２（温度補正手段）と、正規化画像データ生成ルーチン７３（正規化画像データ生成手段）と、補正動画ファイル記録ルーチン７４と、を有している。
【０１１０】
赤外線強度抽出ルーチン７０は、ハードディスク８５に記録された動画ファイルに含まれる画像データから画像フレーム毎の各ピクセルの赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊを抽出する（ただし、（ｎ）は、フレーム番号であり、（ｉ，ｊ）は、画像上のピクセルの位置を示すインデックスである）。
【０１１１】
温度データ抽出ルーチン７１は、上述のラインデータ変換ルーチン６８によって対応する文字列に変換されたデータから各画像フレームに対応する温度データＴ（ｎ）を抽出する。
【０１１２】
温度補正ルーチン７２は、画像フレーム毎の各画素の赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊと、これらの各画像フレームに対応する測定対象物の温度データＴ（ｎ）とに基づいて、赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊを各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた
【０１１３】
各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた画像データＤ（ｎ）ｉ，ｊ（温度画像データ）を生成する。
【０１１４】
また、補正動画ファイル記録ルーチン７４は、温度補正ルーチン７２により各画像フレームの各ピクセルに正規化された画像データＤ（ｎ）ｉ，ｊに基づいて補正動画ファイルを生成し、ハードディスク８５に記録する。
【０１１５】
《温度補正処理の例１》
赤外線強度抽出ルーチン７０によって抽出された複数の画像フレームに対応する赤外線強度データのうち、ｎ番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをＩ（ｎ）ｉ，ｊ、ｎ＋１番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをＩ（ｎ＋１）ｉ，ｊ（ただし、（ｎ），（ｎ＋１）は、フレーム番号；ｉ，ｊは、画像上の画素の位置を示す指標）とし、温度データ抽出ルーチン７１によって抽出された複数の画像フレームに対応する測定対象物の温度データのうち、ｎ番目の画像フレームに対応する温度データをＴ（ｎ）とし、ｎ＋１番目の画像フレームに対応する赤外線強度データＩ（ｎ＋１）ｉ，ｊを各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られ
【０１１６】
【０１１７】
〈式（Ａ）の説明〉
赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊと温度データＴ（ｎ）との間には、シュテファン・ボルツマンの法則により、次式（Ａ１）の関係が成り立つ。
Ｉ（ｎ）ｉ，ｊ＝ρｉ，ｊσ（Ｔ（ｎ））４＝ｋｉ，ｊ（Ｔ（ｎ））４ ・・・（Ａ１）
（ただし、Ｔ（ｎ）は、ケルビン温度：単位［Ｋ］；σは、シュテファン・ボルツマン定数；ρｉ，ｊは、赤外線放射率）
【０１１８】
なお、式（Ａ１）におけるｋｉ，ｊを、各ピクセルの実効放射率ｋｉ，ｊとする。
【０１１９】
第ｎフレームの赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊを第ｎフレームの温度データＴ（ｎ）で割ることによって、各ピクセルの実効放射率ｋｉ，ｊを算出する。
【０１２０】
この実効放射率ｋｉ，ｊによって第ｎ＋１フレームの赤外線強度データＩ（ｎ＋１）ｉ，ｊを割ること
【０１２１】
る。
【０１２２】
これらの一連の計算より
【０１２３】
すなわち、式（Ａ）を得ることができる。
【０１２４】
したがって、式（Ａ）には、実効放射率ｋｉ，ｊによって第ｎ＋１フレームの赤外線強度データＩ（ｎ＋１）ｉ，ｊを割る計算が含まれており、式（Ａ）によって算出された補正温度データ
【０１２５】
《温度補正処理の例２》
赤外線強度抽出ルーチン７０によって抽出された複数の画像フレームに対応する赤外線強度データのうち、ｎ番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをＩ（ｎ）ｉ，ｊ、ｎ＋１番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをＩ（ｎ＋１）ｉ，ｊ、ｎ＋２番目の画像フレームに対応する赤外線強度データをＩ（ｎ＋２）ｉ，ｊ（ただし、（ｎ），（ｎ＋１），（ｎ＋２）は、フレーム番号；ｉ，ｊは、画像上の画素の位置を示す指標）とし、温度データ抽出ルーチン７１によって抽出された複数の画像フレームに対応する測定対象物Ｃの温度データのうち、ｎ番目の画像フレームに対応する温度データをｔ（ｎ）、ｎ＋１番目の画像フレームに対応する温度データをｔ（ｎ＋１）とし、ｎ＋２番目の画像フレームに対応する赤外線強度データＩ（ｎ＋２）ｉ，ｊを各画素に
【０１２６】
によって算出する。
【０１２７】
〈式（Ｂ）の説明〉
赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊと温度データＴ（ｎ）との間には、シュテファン・ボルツマンの法則により、次式（Ａ１）の関係が成り立つ。
Ｉ（ｎ）ｉ，ｊ＝ρｉ，ｊσ（Ｔ（ｎ））４＝ｋｉ，ｊ（Ｔ（ｎ））４ ・・・（Ｂ１）
（ただし、Ｔ（ｎ）は、ケルビン温度：単位［Ｋ］；σは、シュテファン・ボルツマン定数；ρｉ，ｊは、赤外線放射率）
【０１２８】
なお、式（Ｂ１）におけるｋｉ，ｊを、各ピクセルの実効放射率ｋｉ，ｊとする。
【０１２９】
式（Ｂ１）を、ある温度ｔ０の近傍で展開して１次近似して、第ｎフレームの赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊと第ｎ＋１フレームの赤外線強度データＩ（ｎ＋１）ｉ，ｊとの差分を取ると、次式（Ｂ２）が得られる。
Ｉ（ｎ＋１）ｉ，ｊ−Ｉ（ｎ）ｉ，ｊ＝τ・ｋｉ，ｊ（ｔ（ｎ＋１）−ｔ（ｎ） ・・・（Ｂ２）
（ただし、Ｔ（ｎ）＝ｔ０＋ｔ（ｎ），τ＝４×ｔ０３）
【０１３０】
各ピクセルの実効放射率ｋｉ，ｊを、式（Ｂ２）から得た次式（Ｂ３）によって算出する。
この実効放射率ｋｉ，ｊによって第ｎ，ｎ＋２フレームの赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊ，Ｉ（ｎ＋２）ｉ，ｊ
【０１３１】
することによって、第ｎ＋２フレームの放射率補正された温度値である補正温度データ
【０１３２】
すなわち、式（Ｂ）を得ることができる。
【０１３３】
したがって、式（Ｂ）には、実効放射率ｋｉ，ｊによって第ｎ，ｎ＋２フレームの赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊ，Ｉ（ｎ＋２）ｉ，ｊを割る計算が含まれており、式（Ｂ）によって算出された補正温
【０１３４】
［熱分析の手順］
次に、熱分析システム２００による測定対象物Ｃの温度変化に対する物性特性の変化に関する熱分析の手順について説明する。
【０１３５】
〔測定〕
まず、データ画像記録装置本体５１、温調コントローラ５２、赤外線カメラ５６、および、パソコンＰＣを起動して熱分析処理を開始する。
【０１３６】
次に、パソコンＰＣ上で温調コントローラ制御用ソフトウエア６１を起動して、この温調コントローラ制御用ソフトウエア６１のウインドウ上で、例えば、時間に対して測定対象物Ｃの温度がリニアに上昇するように温調ユニット５５の制御を設定する。
【０１３７】
そして、パソコンＰＣ上で録画再生ソフトウエア６２を起動すると、データ画像記録装置本体５１のビデオ出力端子から出力される画像信号（図２に示す信号合成手段３２により合成された信号）がビデオキャプチャボード８４を介してパソコンＰＣに取り込まれ、赤外線カメラ５６によって撮影された画像が録画再生ソフトウエア６２のウインドウに映し出される。
【０１３８】
なお、赤外線カメラ５６から出力されるビデオ出力信号はＬＶＤＳなどのデジタル信号であるのが望ましいが、赤外線カメラ５６から出力されるビデオ出力信号がＮＴＳＣなどのアナログ信号の場合でも、最終的にはビデオキャプチャボード８４によって量子化されたデジタルデータ（画像データ）に変換されるので、赤外線カメラ５６から出力されるビデオ出力信号はＮＴＳＣなどのアナログ信号であってもよい。
【０１３９】
また、この画像データには、各画像フレームの記録開始時点に計測された温度データＴ（ｎ）を含む測定データがラインデータとして記録されている。
【０１４０】
そして、この画像を、温調コントローラ制御用ソフトウエア６１による温調ユニット５５の一連の制御が終了するまで、録画再生ソフトウエア６２によってハードディスク８５に動画ファイルとして録画（記録）する。
【０１４１】
なお、温調コントローラ制御用ソフトウエア６１による温調ユニット５５の制御の開始および終了と、録画再生ソフトウエア６２による録画の開始および終了とを連動させてもよい。
【０１４２】
〔データ解析〕
次に、パソコンＰＣ上で画像解析ソフトウエア６３を起動して、ハードディスク８５に記録された動画ファイルについて記録データの解析を行う。
【０１４３】
具体的には、画像再生プログラム６４により、動画ファイルとして記録された画像が再生され、この画像から各画像フレームに記録されたラインデータが抽出され、抽出されたラインデータが対応する文字列に変換され、この変換された文字列などがモニタ６０のウインドウに表示される。
【０１４４】
実施形態２に係る熱分析システム２００では、放射率補正プログラム６５により、次のような温度補正処理が行われる。
（温度補正処理）
【０１４５】
図１３は、温度補正処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。
【０１４６】
図１３に示すように、赤外線強度抽出ルーチン７０が、ハードディスク８５に記録された動画ファイルに含まれる画像データから各ピクセルの赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊを抽出する（赤外線強度抽出処理（ステップＳ１））。
【０１４７】
そして、温度データ抽出ルーチン７１が、ラインデータ変換ルーチン６８が変換した画像フレーム毎に対応する温度データＴ（ｎ）を抽出する（温度データ抽出処理（ステップＳ２））。
【０１４８】
次に、温度補正ルーチン７２が、画像フレーム毎の各画素の赤外線強度データ（Ｉ（ｎ）ｉ，ｊ）と、これらの各画像フレームに対応する測定対象物の温度データ（Ｔ（ｎ））とに基づいて、赤外線強度データ（Ｉ（ｎ）ｉ，ｊ）を各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正
を用いて算出する（温度補正処理（ステップＳ３））。
【０１４９】
規化画像データ生成処理（ステップＳ４））。
【０１５０】
また、補正動画ファイル記録ルーチン７４が、正規化画像データ生成処理により各ピクセルに赤外線放射率に関して正規化された画像データＤ（ｎ）ｉ，ｊに基づいて補正動画ファイルを生成し、ハードディスク８５に記録する（補正動画ファイル記録処理（ステップＳ５））。
【０１５１】
〈本実施例の作用効果〉
このようにして記録された補正動画ファイルを再生すると、赤外線放射率に関して正規化され、赤外線放射率に影響されない温度のみの情報である温度画像としてモニタ６０に表示することができる。
【０１５２】
例えば、温調コントローラ制御用ソフトウエア６１を制御して温度センサ８３の温度を徐々に下げていくと、載置部８１に載置された測定対象物Ｃはある瞬間から凍り始め、この凍り始める瞬間にわずかに発熱が起こる。
【０１５３】
そして、このような温度制御を行った場合、温度画像がモニタ６０に表示されるため、わずかな発熱が例えば明るさや色の違いなどによって画像に表されるため、相転移等の物性変化をモニタ６０上で明確に目視することができるとともに、物性変化（画像上の変化）が起きたタイミングでの正確な温度を取得することができる。
【０１５４】
また、例えば測定対象物Ｃに熱を与えていった場合、この測定対象物Ｃのうち各ピクセルに対応する微小領域毎の温度の違いをモニタ６０上で目視できるため、ピクセル単位での熱の流れを把握することができる。
【０１５５】
さらに、赤外線カメラ５６により撮影した後に測定対象物Ｃが凍り始めたタイミングでの温度のみを取得するなど、後から各画像フレームの一部を任意に抽出して熱分析を行うことができる。
【０１５６】
上述したように、本発明に係るデータ画像記録装置１００は、撮影画像の画像フレーム毎に物理量の測定データを画像情報として記録することにより、後で撮影画像を解析する際、各画像フレームの撮影のタイミングと測定データの取得タイミングとが対応しているため、画像上に変化が現れた際の正確な物理量を把握することができる。
【０１５７】
そして、本実施例では、パソコンＰＣに搭載された放射率補正プログラム６５が、画像にラインデータとして記録された測定データを、画像を再生しつつ抽出し、解析することにより、赤外線カメラ５６により撮影された画像の各画素に対して放射率補正を行なった温度画像を生成することが可能になる。
【０１５８】
このように、本発明に係る熱分析システム２００によれば、物理量の測定データを撮影画像の１つの画像フレーム毎に画像情報として記録できるので、記録された画像に書き込まれた測定データを、後から、しかも、撮影時の画像フレーム毎に正確に解析することができる。
【０１５９】
［実施形態３］
従来から、交流熱流束を利用して測定対象物の熱拡散率や熱伝導率を測定する方法が知られている（特許文献２、特許文献３等参照）。
【０１６０】
特許文献２に記載の発明では、ヒーター等により測定対象物の裏面側から表面側に交流熱流束を生じさせた状態で測定対象物の裏面側の温度と表面側の温度とを計測して、計測された測定対象物の裏面側の交流的温度変化と表面側の交流的温度変化との位相差Δθを取得して、次式に基づいて測定対象物の熱拡散率αを導出している。
【０１６１】
ただし、πは円周率、ｆはヒーター等により加えられる交流熱の周波数、ｄは測定対象物の厚さである。
【０１６２】
また、熱伝導率λは、測定対象物の熱拡散率α、密度ρ、比熱容量ｃから、次式
λ＝ρ・ｃ・α
によって導出される。
【０１６３】
ところで、本発明の実施形態２に係る熱分析システム２００でも、温調ユニット５５を制御することにより測定対象物Ｃの裏面側（温度センサ８３側）から交流熱を加えつつ、温度センサ８３によって測定対象物Ｃの裏面側の温度を計測し、赤外線カメラ５６によって測定対象物Ｃの表面側の赤外線放射強度を計測してデータとして記録し、これらの記録されたデータから測定対象物Ｃの裏面側の温度変化と表面側の温度変化とを解析することは可能である。
【０１６４】
一般に、交流熱流束を利用した測定対象物の熱拡散率や熱伝導率の測定では、測定対象物の材質や厚さなどによって加える交流熱の周波数を変えるが、通常は加える交流熱の周波数が数［Ｈｚ］〜数百［Ｈｚ］程度であるのに対して、一般的な赤外線カメラのフレームレートは毎秒３０フレームである。
【０１６５】
このため、実施形態２に係る熱分析システム２００では、測定対象物Ｃの交流的温度変化１周期当たりの温度データのデータ数が０〜３０個程度になるので、１周期分の温度データだけでは、交流的温度変化の正弦波形を正確に再現するには温度データのデータ数が不十分である。
【０１６６】
測定対象物Ｃの裏面側の交流的温度変化と表面側の交流的温度変化との位相差Δθを正確に得るには、交流的温度変化がピークとなる時間（ピーク時間）を正確に得る必要があるので、実施形態２に係る熱分析システム２００では、正確な熱拡散率αや熱伝導率λを算出することができない。
【０１６７】
そこで、実施形態３では、画像フレーム毎の赤外線強度データを含む複数の測定データのうち少なくとも１つの測定データの値が略連続となるように、この測定データのデータ順序を並べ替えて参照することにより、これらの並べ替えた複数の測定データから目的とする熱物性量を算出するのに必要とされる情報を取得する。
【０１６８】
具体的には、温度センサ８３によって計測された測定対象物Ｃの裏面側の温度の温度データと、赤外線カメラ５６によって計測された測定対象物Ｃの表面側の赤外線放射強度を正規化して得られた温度データとがそれぞれ正弦波形を正確に再現するようにデータ順序を並べ替えることにより、これらの交流的温度変化の位相差Δθを取得し、これに基づいて熱拡散率や熱伝導率を導出する。
【０１６９】
［熱分析システムの全体構成］
図１１に、実施形態３に係る熱分析システム３００（熱分析装置）の全体構成が示されている。
【０１７０】
熱分析システム３００の［熱分析システムの全体構成］、［温度調節装置］、［コンピュータシステム（パソコン）の構成］、［熱分析システムの接続］、［データ画像記録装置本体の構成］については、実施形態２に係る熱分析システム２００と同様なので、ここでは説明を省略する。
【０１７１】
［パソコンに搭載されるソフトウエアの構成］
図１４は、実施形態３に係るパソコン本体５７のハードディスク８５に搭載されたソフトウエアの構成を示す図であり、図１４に示す矢印はデータの流れを示している。
【０１７２】
図１４に示すように、ハードディスク８５には、温調コントローラ制御用ソフトウエア６１と、録画再生ソフトウエア６２と、画像解析ソフトウエア６３とが予めインストールされており、これらのうち、温調コントローラ制御用ソフトウエア６１と録画再生ソフトウエア６２とは実施形態２のそれらと同一の構成となっている。
【０１７３】
また、画像解析ソフトウエア６３は、画像再生プログラム６４と、放射率補正プログラム６５と、熱物性量算出プログラム９０（熱物性量算出プログラム）とを有しており、これらのうち、画像再生プログラム６４と放射率補正プログラム６５とは実施形態２のそれと同一の構成となっている。
【０１７４】
熱物性量算出プログラム９０は、温度センサ８３によって測定された測定対象物Ｃの裏面側の温度の温度データＴ（ｎ）（以下、これを「センサ側温度データＴ（ｎ）」とする。）と、赤外線カメラ５６により得られた赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊに基づいて算出される測定対象
【０１７５】
熱物性量算出プログラム９０は、オフセットルーチン９１（オフセット手段）と、データ補完ルーチン９２（データ補完手段）と、ピーク時間取得ルーチン９３（ピーク時間取得手段）と、位相差取得ルーチン９４（位相差取得手段）と、熱物性量算出ルーチン９５（熱物性量算出手段）とを有している。
【０１７６】
オフセットルーチン９１は、上記のセンサ側温度データＴ（ｎ）と上記の表面側温度データ
処理を行う。
【０１７７】
データ補完ルーチン９２は、オフセットルーチン９１によりオフセット処理されたセン
期に等しいサンプリング周期で分割し、それらの複数のサンプリング周期の各周期に含まれる温度データを抽出し、抽出した温度データを並び替えて重ね合わせて、少なくともサンプリング周期の１周期分の温度データを補完することにより、センサ側温度データＴ（ｎ）
の補完データを生成する。
【０１７８】
そして、ピーク時間取得ルーチン９３は、データ補完ルーチン９２により生成された２組の補完データについて、それらの交流的温度変化がピークとなる時間（ピーク時間）をそれぞれ取得する。
【０１７９】
また、位相差取得ルーチン９４は、ピーク時間取得ルーチン９３により取得された２組の補完データの各ピーク時間に基づいて、これら２つの正弦波形の位相差を算出する。
【０１８０】
さらに、熱物性量算出ルーチン９５は、位相差取得ルーチン９４により取得された２つの正弦波形の位相差と、温調コントローラ制御用ソフトウエア６１等により設定された交流熱の周波数と、予め測定され、予め熱物性量算出プログラム９０を操作して入力された測定対象物Ｃの厚さ、密度、比熱容量とに基づいて測定対象物Ｃの熱拡散率や熱伝導率を算出する。
【０１８１】
［熱分析の手順］
次に、熱分析システム３００による測定対象物Ｃの温度上昇に対する熱拡散率や熱伝導率の変化に関する熱分析の手順について説明する。
【０１８２】
さらに具体的には、この熱分析では、熱分析システム３００により、図１５に示すような全体として正の勾配を有する交流熱流束を測定対象物Ｃに加えつつ計測された、測定対象物Ｃの裏面側の温度と赤外線カメラ５６によって取得された赤外線強度に基づいて算出される測定対象物Ｃの表面側の温度とから、測定対象物Ｃの融解前後における熱拡散率や熱伝導率の変化を計測する。
【０１８３】
〔測定〕
まず、データ画像記録装置本体５１、温調コントローラ５２、赤外線カメラ５６、および、パソコンＰＣを起動して熱分析処理を開始する。
【０１８４】
次に、パソコンＰＣ上で温調コントローラ制御用ソフトウエア６１を起動して温調コントローラ制御用ソフトウエア６１のウインドウ上で温調ユニット５５の制御を設定する。
【０１８５】
本実施の形態では、温調素子（ここではペルチェ素子）８２によって、測定対象物Ｃに、図１５に示すような正の勾配を有する交流熱流束（周期：Ｔｔｈ）が加わるように温調ユニット５５を制御する。
【０１８６】
そして、パソコンＰＣ上で録画再生ソフトウエア６２を起動すると、赤外線カメラ５６によって撮影された画像が録画再生ソフトウエア６２のウインドウに映し出される。
【０１８７】
この画像の画像データには、各画像フレームの記録開始時点に計測されたセンサ側温度データＴ（ｎ）を含む測定データがラインデータとして記録されている。
【０１８８】
そして、この画像を録画再生ソフトウエア６２によってハードディスク８５に動画ファイルとして録画（記録）する。
【０１８９】
〔データ解析〕
次に、パソコンＰＣ上で画像解析ソフトウエア６３を起動して、ハードディスク８５に記録された動画ファイルについて記録データの解析を行う。
【０１９０】
まず、放射率補正プログラム６５によりハードディスク８５に記録された動画ファイルに対して温度補正処理を行なう。
【０１９１】
放射率補正プログラム６５は、赤外線強度データ（Ｉ（ｎ）ｉ，ｊ）に基づいて赤外線放射率に
Ｄ（ｎ）ｉ，ｊに基づいて補正動画ファイルを生成し、生成された補正動画ファイルをハードディスク８５に記録する。
【０１９２】
【０１９３】
するが、例えば、これらの複数の画素のうち特定の画素から抽出した画素データを使用してもよいし、これらの複数の画素の画素データに対して適宜の平均処理を施してから使用してもよい。
【０１９４】
〔熱物性量算出処理〕
図１６は、熱物性量算出プログラムによる熱物性量算出処理の流れを説明するフローチ
と時間ｔとの関係を示すグラフ、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に示すグラフに対してオフセット処理して得られた正弦波のグラフを示している。
【０１９５】
上述のように、測定対象物Ｃには、図１５に示すような全体として正の勾配を有する交流熱流束が加えられるので、センサ側温度データＴ（ｎ）と時間ｔとの関係を示すグラフも、表
して正の勾配を有する正弦波形となる。
【０１９６】
（オフセット処理）
のそれぞれについて、位相差の抽出に不要な成分である温度上昇成分をオフセットして、図１７（ｂ）に示すような正弦波形の温度データを得る（ステップＳ１１）。
【０１９７】
なお、図１８（ａ）は、オフセット処理後のセンサ側温度データＴ（ｎ）の正弦波形であり、
【０１９８】
（データ補完処理）
次に、データ補完ルーチン９２は、オフセットルーチン９１によりオフセット処理され
補完処理を行う（ステップＳ１２）。
【０１９９】
このデータ補完処理を、図１７（ｂ）に示すようなＴｔｈ≧Ｔｆｒの場合について、データ補完処理の方法を示した図１９（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明する。
【０２００】
まず、データ補完ルーチン９２は、オフセットルーチン９１によりオフセット処理され
束の周期Ｔｔｈに等しいサンプリング周期Ｔｓで分割する（図１７（ｂ）参照）。
【０２０１】
このようにして分割された各周期をそれぞれ、サンプリング周期（１），サンプリング周期（２），…とすると、例えば、図１７（ｂ）に示すように、サンプリング周期（１）には、温度データＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，…が含まれ、サンプリング周期（２）には、温度データＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，…が含まれる。
【０２０２】
次に、データ補完ルーチン９２は、各サンプリング周期（１），（２），…のサンプリング開始時間と、各サンプリング周期（１），（２），…の最初の温度データＴ１１，Ｔ２１，…の取得時間との間の各時間偏差（タイムシフト量）ｔ１，ｔ２，…を、交流熱流束の周期Ｔｔｈと画像フレームの取得周期Ｔｆｒとに基づいて算出する。
【０２０３】
そして、データ補完ルーチン９２は、図１９（ａ）〜（ｃ）に示すように、分割されたサンプリング周期（１）に含まれる温度データＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，…（図１９（ａ）参照）と、サンプリング周期（２）に含まれる温度データＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，…（図１９（ｂ）参照）と、をそれぞれ基準時間からタイムシフト量ｔ１，ｔ２，…だけ時間的にシフトさせて重ね合わせる（図１９（ｃ）参照）。
【０２０４】
なお、図１９（ａ）は、図１７（ｂ）に示すオフセット処理後の正弦波のうちサンプリング周期（１）について抽出した温度データの図であり、図１９（ｂ）は、図１７（ｂ）に示すオフセット処理後の正弦波のうちサンプリング周期（２）について抽出した温度データの図であり、図１９（ｃ）は、図１９（ａ）に示す温度データおよび図１９（ｂ）に示す温度データを重ね合わせた図である。
【０２０５】
図１９（ｃ）に示すように、上述のデータ補完処理により、交流熱流束の１周期分に含まれる温度データをおよそ２倍に増やすことができる。
【０２０６】
本実施の形態では、このようなデータの重ね合わせを、例えば、数周期から数十周期分について行なうことによって、緻密な正弦波形を再現する。
【０２０７】
《時間偏差の算出例》
図１７（ｂ）に示すように、交流熱流束の周期Ｔｔｈと画像フレームの取得周期Ｔｆｒとの大小関係がＴｔｈ≧Ｔｆｒである場合には、サンプリング周期（ｎ）のタイムシフト量ｔｎは、次式（Ｃ１）により求められる。
また、図２０に示すように、交流熱流束の周期Ｔｔｈと画像フレームの取得周期Ｔｆｒとの大
（Ｃ２）により求められる。
ただし、［ ］はガウス記号であり、［ｘ］は、実数ｘを超えない最大の整数を表す。
【０２０８】
なお、図２０に示すＴｔｈ≦Ｔｆｒの場合には、各サンプリング周期内に含まれている温度デ
最初の温度データのデータ取得時間になっている。
【０２０９】
ところで、本実施の形態の熱分析システム３００では、温度センサ８３側から交流熱を加えており、この交流熱が測定対象物Ｃの温度センサ８３側から表面側まで伝達するのに
波形に対して、図１８（ａ），（ｂ）に示すような時間的遅れが生じる。
【０２１０】
また、測定対象物Ｃの表面側の温度の振幅は、温度の減衰により、実際には測定対象物Ｃのセンサ側の温度の振幅より小さくなっているが、図１８（ａ），（ｂ）に示されたグラフは、それぞれの振幅が一致するように規格化している。
【０２１１】
これらの正弦波形がピークとなる時間（ピーク時間）をそれぞれ抽出することにより、これらの正弦波形の位相差Δθ［ｒａｄ］を算出することができる。
【０２１２】
（ピーク時間取得処理）
ピーク時間取得ルーチン９３は、データ補完ルーチン９２により生成された２組の補完
波形がピークとなる時間（ピーク時間）をそれぞれ取得する（ステップＳ１３）。
【０２１３】
補完ルーチン９２により緻密な正弦波形になっているので、ピーク時間取得ルーチン９３によって正確なピーク時間を取得することができる。
【０２１４】
（位相差取得処理）
位相差取得ルーチン９４は、ピーク時間取得ルーチン９３により取得された２組の補完
て、これら２つの正弦波形の位相差Δθ［ｒａｄ］を算出する（ステップＳ１４）。
【０２１５】
（熱物性量算出処理）
熱物性量算出ルーチン９５は、位相差取得ルーチン９４により取得された２つの正弦波形の位相差Δθと、温調コントローラ制御用ソフトウエア６１等により設定された交流熱の周波数ｆと、予め測定され、予め熱物性量算出プログラム９０を操作して入力された測定対象物Ｃの厚さｄ、密度ρ、比熱容量ｃとから、次の２式に基づいて測定対象物Ｃの熱拡散率αや熱伝導率λを算出する（ステップＳ１５）。
実施形態３に係る熱分析システム３００では、各画素について赤外線強度データＩ（ｎ）ｉ，ｊ
毎の各画素について熱拡散率や熱伝導率を算出することが可能である。
【０２１６】
そして、このように算出された各画素の熱拡散率や熱伝導率のデータは、時系列毎（すなわち、画像フレーム毎）に数表として出力してもよいが、データ数が膨大であるため、本実施の形態の熱分析システム２００では、各画素の熱拡散率や熱伝導率の大小を表示画像のピクセル色に対応させて表示することにより、熱拡散率や熱伝導率の分布をカラー画像として表示するように構成されている。
【０２１７】
〈本実施例の作用効果〉
このような構成により、熱拡散率や熱伝導率の分布が視覚化され、熱拡散率や熱伝導率の分布を直感的に把握することができる。
【０２１８】
また、特定の画素あるいは画像領域について、熱拡散率や熱伝導率のデータを時系列毎（すなわち、画像フレーム毎）にグラフにプロットすることにより、熱入力に対する被測定物の熱拡散率や熱伝導率の変化を調べることもできる。
【０２１９】
本実施の形態に係る測定では、測定対象物Ｃに全体として正の勾配を有する交流熱流束を加えるので、測定対象物Ｃに入力される熱流束の成分のうち、正勾配の線形成分により測定対象物Ｃの温度は徐々に上昇し、あるとき測定対象物Ｃの融解が始まる。
【０２２０】
例えば、赤外線放射率に関して正規化された補正動画ファイルの画像と、上述のカラー画像化された熱拡散率や熱伝導率の分布画像とを同時に参照することにより、測定対象物Ｃが融解する様子を温度画像で目視しつつ、融解前後での熱拡散率や熱伝導率の変化を確認することできる。
【０２２１】
このように、実施形態３に係る熱分析システム３００では、相転移などの物性状態の変化に伴う熱拡散率や熱伝導率の変化を測定することができ、熱拡散率や熱伝導率の相状態に関する依存性を調べることができる。
【０２２２】
しかも、データ補完ルーチン９２により正弦波形を正確に再現するので、ピーク時間取得ルーチン９３により正確なピーク時間を取得でき、位相差取得ルーチン９４により各正弦波形の正確な位相差を取得できるので、熱物性量算出ルーチン９５により、この正確な位相差に基づいて測定対象物の正確な熱拡散率および／または熱伝導率を算出することができる。
【０２２３】
これにより、例えば、交流熱の数周期から数十周期分のデータの重ね合わせることによってデータを補完することができるので、フレームレートがさほど大きくない一般的な赤外線カメラであっても、正確な熱拡散率および／または熱伝導率を算出することができる。
【０２２４】
なお、実施形態３の熱分析システム３００では、放射率補正プログラム６５によって、赤外線カメラ５６により撮影された測定対象物Ｃの表面側の赤外線画像データから測定対象物Ｃの表面側の温度を正確に測定することができることにより、測定対象物Ｃの正確な熱拡散率や熱伝導率の算出が可能になっている。
【０２２５】
本実施の形態で示されたように、本発明の熱分析装置では、画像フレーム毎の赤外線強度データを含む複数の測定データのうち少なくとも１つの測定データの値が略連続となるようにデータ順序を並べ替えて参照することにより、これらの並べ替えた複数の測定データから目的とする熱物性量を算出するのに必要とされる情報を取得することができる。
【０２２６】
具体的には、本実施の形態において、上記の「測定データの値が略連続となるようなデータ順序の並べ替え」は「温度データの並べ替え」であり、上記の「必要とされる情報」は「測定対象物Ｃの裏面側の交流的温度変化と表面側の交流的温度変化との位相差Δθ」であり、「目的とする熱物性量」は「熱拡散率や熱伝導率」であるが、本発明の熱分析装置では、データ順序を並べ替える物理量は、必ずしも温度である必要はなく、また、その物理量が時間に対して周期性を有する必要もない。
【０２２７】
例えば、ある測定データの値が単調に増大または減少する順に、画像フレームの表示順序を並び替えることにより、上記の測定データの増大または減少に伴い測定対象物Ｃに生じる画像上の変化をモニタ６０によって確認することもできる。
【０２２８】
このように、本発明の熱分析装置では、撮影された画像の画像フレームの取得のタイミングと、計測されてラインデータとして画像データに記録された物理量の取得のタイミングとが同期しているので、計測されたある測定データが略連続となるように画像フレームの表示順序を並び替えて表示することにより、計測された物理用のうち、少なくとも１つの物理量に注目して、この物理量の変化に対して撮影された画像がどのように変化するかが分析可能になる。
【符号の説明】
【０２２９】
１ 赤外線カメラ（撮影手段）
２ 測定センサ（測定手段）
３ データ画像記録装置本体
３１ 同期信号分離手段
３２ 信号合成手段
３３ クロック信号発生部
３４ 信号生成手段
３５ アナログスイッチ
１００ データ画像記録装置
Ａ 測定対象物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物を動画として撮影する撮影手段と、
前記測定対象物に関する物理量を測定する測定手段と、
前記撮影手段からの映像信号から同期信号を分離する同期信号分離手段と、
前記測定手段により測定された測定データを、前記同期信号に基づいて前記動画の画像フレーム毎に取得し、前記画像上の明暗となるように２値化して、前記映像信号に合成して出力する信号合成手段と、有し、
前記信号合成手段が、前記明暗に２値化された測定データを、該測定データに対応する画像フレームの少なくとも１つの走査線上に表示するように出力することを特徴とするデータ画像記録装置。
【請求項２】
前記２値化された測定データが表示される走査線が前記各画像フレームの最上位の走査線であることを特徴とする請求項１に記載のデータ画像記録装置。
【請求項３】
前記信号合成手段が、前記測定データを、前記同期信号に基づいて前記映像信号に同期させた信号に変換して生成する信号生成手段と、前記同期信号に基づいて、前記撮影手段からの映像信号を遮断すると共に、前記信号生成手段により生成された信号を出力するアナログスイッチと、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデータ画像記録装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のデータ画像記録装置と、
該データ画像記録装置により前記測定データが合成された映像信号を画像データに変換して記録可能、かつ、変換された該画像データと該画像データに含まれる前記測定データを演算処理可能とするコンピュータシステムと、を備えた熱分析装置であって、
前記コンピュータシステムが、前記動画として記録された画像を表示する画像再生手段と、前記画像データから前記明暗に２値化された測定データを抽出する２値化データ抽出手段と、
前記明暗に２値化された測定データを対応する文字列のデータに変換する２値化データ変換手段と、を有する画像再生ソフトウエアを搭載していることを特徴とする熱分析装置。
【請求項５】
測定対象物を動画として撮影した映像信号と前記測定対象物に関する物理量の測定データとを取得し、
前記測定データを、前記映像信号から分離した同期信号に基づいて前記動画の画像フレーム毎に取得し、
前記画像上の明暗となるように２値化し、
前記映像信号に合成して出力する、ことを特徴とするデータ画像記録方法。
【請求項６】
前記撮影手段を、赤外線画像を撮影する赤外線画像撮影手段とし、
前記測定手段を、前記測定対象物の温度を測定する温度センサとして、
前記赤外線画像の画像データから画像フレーム毎に各画素の赤外線強度データを抽出する赤外線強度抽出手段と、
前記画像データから前記測定データとしての前記測定対象物の温度データを抽出する測定データ抽出手段と、
前記画像フレーム毎の各画素の赤外線強度データと該各画像フレームに対応する前記測定対象物の温度データとに基づいて、前記赤外線強度データを各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた補正温度データを算出する温度補正手段と、
前記補正温度データに基づいて各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた画像データを生成する正規化画像データ生成手段と、を有する画像解析ソフトウエアを搭載していることを特徴とする請求項４に記載の熱分析装置。
【請求項７】
測定対象物の赤外線画像を動画として撮影する赤外線画像撮影手段によって取得された画像データの画像フレーム毎に請求項５に記載のデータ画像記録方法を用いて合成され記録された前記測定対象物の温度データと、少なくとも１つの前記画像フレームの各画素の赤外線強度データと、に基づいて、前記画像フレームの各画素に対応する実効的な赤外線放射率を算出し、
前記画像フレームの各画素の赤外線強度データを前記実効的な赤外線放射率によって割ることにより該実効的な赤外線放射率に関して前記画像フレームの各画素の赤外線強度データを正規化した補正赤外線強度データを算出し、
該補正赤外線強度データに基づいて、前記画像フレームの各画素について正規化した補正温度データを算出する、ことを特徴とする画像データの正規化方法。
【請求項８】
前記画像フレーム毎の赤外線強度データを含む複数の前記測定データのうち少なくとも１つの測定データの値が略連続となるように該少なくとも１つの測定データのデータ順序を並べ替えて参照することを特徴とする請求項６に記載の熱分析装置。
【請求項９】
前記測定対象物の裏面側から交流熱を加えつつ前記温度センサによって該測定対象物の裏面側の温度を計測した温度データとしての測定データと、前記赤外線画像撮影手段によって前記測定対象物の表面側の赤外線放射強度を計測した赤外線放射強度データとしての測定データと、を解析する熱分析装置であって、
前記測定対象物の裏面側の温度の温度データと前記測定対象物の表面側の赤外線放射強度データを正規化して得られた温度データとが、それぞれ正弦波形を正確に再現するようにデータ順序を並べ替えて重ね合わせることによりデータ補完を行なうデータ補完手段と、
該データ補完手段によりデータ補完された２組の正弦波形が示すデータから正弦波形がピークとなるピーク時間を取得するピーク時間取得手段と、
該ピーク時間取得手段により取得された前記２組の正弦波形の各ピーク時間から各正弦波形の位相差を取得する位相差取得手段と、
該位相差取得手段により取得された前記２組の正弦波形の位相差に基づいて熱拡散率および／または熱伝導率を算出する熱物性量算出手段と、
を有することを特徴とする請求項８に記載の熱分析装置。
【請求項１０】
請求項５に記載のデータ画像記録方法を用いて、
複数の前記測定データのうち少なくとも１つの測定データの値が略連続となるように画像フレームの表示順序を並び替えて表示することを特徴とする記録画像の表示方法。
【請求項１】
測定対象物を動画として撮影する撮影手段と、
前記測定対象物に関する物理量を測定する測定手段と、
前記撮影手段からの映像信号から同期信号を分離する同期信号分離手段と、
前記測定手段により測定された測定データを、前記同期信号に基づいて前記動画の画像フレーム毎に取得し、前記画像上の明暗となるように２値化して、前記映像信号に合成して出力する信号合成手段と、有し、
前記信号合成手段が、前記明暗に２値化された測定データを、該測定データに対応する画像フレームの少なくとも１つの走査線上に表示するように出力することを特徴とするデータ画像記録装置。
【請求項２】
前記２値化された測定データが表示される走査線が前記各画像フレームの最上位の走査線であることを特徴とする請求項１に記載のデータ画像記録装置。
【請求項３】
前記信号合成手段が、前記測定データを、前記同期信号に基づいて前記映像信号に同期させた信号に変換して生成する信号生成手段と、前記同期信号に基づいて、前記撮影手段からの映像信号を遮断すると共に、前記信号生成手段により生成された信号を出力するアナログスイッチと、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデータ画像記録装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のデータ画像記録装置と、
該データ画像記録装置により前記測定データが合成された映像信号を画像データに変換して記録可能、かつ、変換された該画像データと該画像データに含まれる前記測定データを演算処理可能とするコンピュータシステムと、を備えた熱分析装置であって、
前記コンピュータシステムが、前記動画として記録された画像を表示する画像再生手段と、前記画像データから前記明暗に２値化された測定データを抽出する２値化データ抽出手段と、
前記明暗に２値化された測定データを対応する文字列のデータに変換する２値化データ変換手段と、を有する画像再生ソフトウエアを搭載していることを特徴とする熱分析装置。
【請求項５】
測定対象物を動画として撮影した映像信号と前記測定対象物に関する物理量の測定データとを取得し、
前記測定データを、前記映像信号から分離した同期信号に基づいて前記動画の画像フレーム毎に取得し、
前記画像上の明暗となるように２値化し、
前記映像信号に合成して出力する、ことを特徴とするデータ画像記録方法。
【請求項６】
前記撮影手段を、赤外線画像を撮影する赤外線画像撮影手段とし、
前記測定手段を、前記測定対象物の温度を測定する温度センサとして、
前記赤外線画像の画像データから画像フレーム毎に各画素の赤外線強度データを抽出する赤外線強度抽出手段と、
前記画像データから前記測定データとしての前記測定対象物の温度データを抽出する測定データ抽出手段と、
前記画像フレーム毎の各画素の赤外線強度データと該各画像フレームに対応する前記測定対象物の温度データとに基づいて、前記赤外線強度データを各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた補正温度データを算出する温度補正手段と、
前記補正温度データに基づいて各画像フレームの各画素について赤外線放射率に関して正規化して得られた画像データを生成する正規化画像データ生成手段と、を有する画像解析ソフトウエアを搭載していることを特徴とする請求項４に記載の熱分析装置。
【請求項７】
測定対象物の赤外線画像を動画として撮影する赤外線画像撮影手段によって取得された画像データの画像フレーム毎に請求項５に記載のデータ画像記録方法を用いて合成され記録された前記測定対象物の温度データと、少なくとも１つの前記画像フレームの各画素の赤外線強度データと、に基づいて、前記画像フレームの各画素に対応する実効的な赤外線放射率を算出し、
前記画像フレームの各画素の赤外線強度データを前記実効的な赤外線放射率によって割ることにより該実効的な赤外線放射率に関して前記画像フレームの各画素の赤外線強度データを正規化した補正赤外線強度データを算出し、
該補正赤外線強度データに基づいて、前記画像フレームの各画素について正規化した補正温度データを算出する、ことを特徴とする画像データの正規化方法。
【請求項８】
前記画像フレーム毎の赤外線強度データを含む複数の前記測定データのうち少なくとも１つの測定データの値が略連続となるように該少なくとも１つの測定データのデータ順序を並べ替えて参照することを特徴とする請求項６に記載の熱分析装置。
【請求項９】
前記測定対象物の裏面側から交流熱を加えつつ前記温度センサによって該測定対象物の裏面側の温度を計測した温度データとしての測定データと、前記赤外線画像撮影手段によって前記測定対象物の表面側の赤外線放射強度を計測した赤外線放射強度データとしての測定データと、を解析する熱分析装置であって、
前記測定対象物の裏面側の温度の温度データと前記測定対象物の表面側の赤外線放射強度データを正規化して得られた温度データとが、それぞれ正弦波形を正確に再現するようにデータ順序を並べ替えて重ね合わせることによりデータ補完を行なうデータ補完手段と、
該データ補完手段によりデータ補完された２組の正弦波形が示すデータから正弦波形がピークとなるピーク時間を取得するピーク時間取得手段と、
該ピーク時間取得手段により取得された前記２組の正弦波形の各ピーク時間から各正弦波形の位相差を取得する位相差取得手段と、
該位相差取得手段により取得された前記２組の正弦波形の位相差に基づいて熱拡散率および／または熱伝導率を算出する熱物性量算出手段と、
を有することを特徴とする請求項８に記載の熱分析装置。
【請求項１０】
請求項５に記載のデータ画像記録方法を用いて、
複数の前記測定データのうち少なくとも１つの測定データの値が略連続となるように画像フレームの表示順序を並び替えて表示することを特徴とする記録画像の表示方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−１４５５５６（Ｐ２０１２−１４５５５６Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８７７４０（Ｐ２０１１−８７７４０）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（５０６３５４２１６）株式会社アイフェイズ (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（５０６３５４２１６）株式会社アイフェイズ (2)
【Ｆターム（参考）】
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