JP2004085391A - 温度計測システム及び温度計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、半導体結晶を生成する高温炉内からの電磁放射をＴＶカメラにより測定し、適当な２つの波長の組を選択することで高温炉内の温度を計測するシステム及び方法を提供することを目的とする。
【解決手段】温度計測システムは、対象物の画像データを獲得する撮像ユニットと、撮像ユニットが対象物を第１の波長で撮像して第１の画像データを獲得するための第１の波長フィルタと、第１の波長との波長比の温度変化に対する変化率が測定対称温度付近で略一定となるように選択された第２の波長に対して、撮像ユニットが対象物を第２の波長で撮像して第２の画像データを獲得するための第２の波長フィルタと、第１の画像データ及び第２の画像データから対象物を黒体とみなして温度計算をする画像温度計算部と、画像温度計算部が計算した温度を黒体でない対象物に合わせて補正する計算温度補正部を含むことを特徴とする。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に高温炉内の温度計測システム及び方法に関し、詳しくはモニタ画像を画像処理することにより温度を計測する高温炉内の温度計測システム及び方法に関する。
【従来の技術】
一般に半導体装置に用いる半導体結晶の製造工程においては、高温炉内で高周波の電磁誘導によりルツボを加熱して、結晶素材を溶融・冷却することによって結晶生成する。この際、生成中の結晶の温度を逐次計測して電磁誘導の電圧を制御すれば、生成結晶の歩留まり率を向上させることが出来る。
【発明が解決しようとする課題】
通常、ルツボ内の結晶温度の計測には熱電対が使用される。しかし高周波の電磁誘導により加熱するルツボに熱電対を使用すると、高周波により熱電対の誤動作がおきやすいという問題がある。また熱電対を半導体材料内に挿入することで、熱電対への結晶が付着してしまうなどの問題がある。従って熱電対は、種結晶挿入前の目安のための温度計測に利用されるにとどまっていた。
【０００２】
上記の熱電対の問題点を鑑みると、高温炉内の結晶温度を計測するためには、非接触・無侵襲で計測することが好ましい。そのためには高温炉内からの電磁放射を検出することで、２波長比による温度計測法を適用することが出来る。
【０００３】
一般に、物体からの電磁放射は物体の温度が高くなるにしたがって、放射量が増大し且つ最大放射波長が短くなることが知られている。電磁放射の輝度は波長ごとに温度により変化するので、２つの異なる波長について電磁放射を計測し、２波長の比を求めれば温度が計測可能である。しかしこの際、適当な２つの波長の組を選択して適切な２波長比を用いる必要が有るが、適当な２つの波長の組を選択することに関して従来明確な指針がなかった。
【０００４】
また高温炉内の温度管理と同時に、結晶成長を観察するために形状をモニタすることも必要であり、ＴＶカメラを使用して形状観察と共に電磁放射を計測できることが望ましい。
【０００５】
以上を鑑みて、本発明は、半導体結晶を生成する高温炉内からの電磁放射をＴＶカメラにより測定し、適当な２つの波長の組を選択することで高温炉内の温度を計測するシステム及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
本発明による温度計測システムは、対象物を撮像して画像データを獲得する撮像ユニットと、該撮像ユニットが該対象物を第１の波長で撮像して第１の画像データを獲得するための第１の波長フィルタと、該第１の波長との波長比の温度変化に対する変化率が測定対称温度付近で略一定となるように選択された第２の波長に対して、該撮像ユニットが該対象物を該第２の波長で撮像して第２の画像データを獲得するための第２の波長フィルタと、該第１の画像データ及び該第２の画像データから該対象物を黒体とみなして温度計算をする画像温度計算部と、該画像温度計算部が計算した温度を黒体でない該対象物に合わせて補正する計算温度補正部を含むことを特徴とする。
【０００６】
上記温度計測システムにおいて、第１の波長の画像データと第２の波長の画像データとから対称物体の温度を計算する際に、黒体の放射特性に基づいて温度を決定するが、対象物体が実際には黒体ではないのでその為の補正を行う。この目的のために、測定温度の範囲においては、２波長比の傾きが一定であることが望ましい。上記のように、第１の波長との波長比の温度変化に対する変化率が測定対称温度付近で略一定となるように選択された第２の波長を用いることで、測定温度の範囲において略一定な２波長比の傾きを実現することが出来る。
【０００７】
また上記温度計測システムは、垂直偏光のみを用いて該第１の画像データ及び該第２の画像データを獲得するための垂直偏光フィルタと、水平偏光のみを用いて第３の画像データを獲得するための水平偏光フィルタを更に含むことを特徴とする。
【０００８】
上記温度計測システムにおいては、水平偏光フィルタは水平偏光成分のみを通過させることで、観察対象（結晶素材）から到達する自発光の光と反射光のうち反射光のみを観察可能とする。これにより観察対象の形状を容易に把握することが可能となる。また垂直偏光フィルタは垂直偏光成分のみを通過させることで、観察対象（結晶素材）から到達する自発光の光と反射光のうち自発光の光のみを観察可能とする。これにより観察対象そのものの温度を反射光の影響なく計測することが可能となる。
【０００９】
また更に本発明による温度計測方法は、第１の波長の第１の波長フィルタを選択し、該第１の波長との波長比の温度変化に対する変化率が測定対称温度付近で略一定となるように第２の波長の第２の波長フィルタを選択し、該第１の波長フィルタ及び第２の波長フィルタをそれぞれ用いて第１の画像データ及び第２の画像データを獲得し、該第１及び第２の画像データを基にして対象物の温度を計算し、該対象物の電磁放射の黒体放射からのずれに関する補正係数により該計算された温度を補正する各段階を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記温度計測方法においては、第１の波長との波長比の温度変化に対する変化率が測定対称温度付近で略一定となるように選択された第２の波長を用いることで、適切に補正を行い対象物の温度を計測することが可能となる。
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を添付の図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明による高温炉温度計測システムの概略構成を示す図である。
【００１２】
図１の高温炉温度計測システム１０は、高温炉１１、ＴＶカメラ１２、及び制御装置１３を含む。
【００１３】
高温炉１１は、内部にルツボを備え電磁コイルにより高周波の電磁誘導を起こすことで、ルツボ内部に配置される半導体の結晶素材を有用させる。高温炉１１には観測窓１１ａが設けられており、ルツボ内部の結晶素材の様子を観察出来るようになっている。観測窓１１ａの近傍にはＴＶカメラ１２が配置されており、内蔵のＣＣＤ素子などにより、観測窓１１ａを介して観察される結晶素材の様子を撮像する。撮像された画像データは、制御装置１３に供給される。
【００１４】
制御装置１３は、ＴＶカメラ１２操作用の機器、コンピュータ、高温炉１１制御用の機器等からなり、ＴＶカメラ１２を制御して得られた画像データに基づいて、コンピュータにより高温炉１１内の結晶素材温度を計測し、その計測結果に基づいて高温炉１１の温度を調整する。この温度の調整は、電磁コイルに供給する電圧等を制御することで行うことが出来る。またこの調整は、測定温度から判断してオペレータが操作することにより温度調節してもよく、また測定温度に基づいてコンピュータが自動的に温度調節するよう構成してもよい。
【００１５】
図２は、高温炉１１の内部構成を示す図である。高温炉１１は、高温炉カバー２１、電磁コイル２２、及びルツボ２３を含む。電磁コイル２２に高周波電圧が印加されることで、電磁誘導によりルツボ２３内部の結晶素材が高温に熱せられる。ルツボ２３には、観察用穴２４が設けられており、図１に示される観測窓１１ａ及びこの観察用穴２４を介して、外部からルツボ２３内の結晶素材を観察することが出来る。ルツボ２３内には、結晶素材２５が入れられる。
【００１６】
図３は、図１の制御装置１３の温度計測に係る部分の構成を示す図である。
【００１７】
図３に示されるように、制御装置１３の温度計測に係る部分は、画像入力部３１、第１の波長用の画像記憶部３２、第２の波長用の画像記憶部３３、計測範囲指定部３４、画像データ読出し部３５、画像温度計算部３６、補正値換算用温度入力部３７、補正値計算部３８、補正値格納部３９、計算温度補正部４０、及び計測温度格納部４１を含む。これらの各機能は例えば、制御装置１３のコンピュータにおいてＣＰＵがソフトウェアプログラムを実行することにより実現するよう構成してよい。
【００１８】
画像入力部３１は、ＴＶカメラ１２からの画像データを入力し、第１の波長に対して検出された画像データを画像記憶部３２に送り、第２の波長に対して検出された画像データを画像記憶部３３に送る。画像記憶部３２及び３３は、夫々の画像データを格納する。
【００１９】
計測範囲指定部３４は、画像データのうちで温度計測の対象となる部位を指定する。計測範囲指定部３４が指定する部位の情報が画像データ読出し部３５に供給され、指定された部位の画像データが画像記憶部３２及び３３から読み出されて画像温度計算部３６に供給される。計測範囲指定部３４は、例えばオペレータからの指示に基づいて計測対象となる部位を指定してもよく、或いは所定の部位を自動的に指定しても良く、また広がった領域について自動的にスキャンするように構成しても良い。
【００２０】
画像温度計算部３６は、画像の指定部位の第１の波長のデータと第２の波長のデータとを基にして、当該指定部位に対応する物体の温度を計算する。この際、黒体の放射特性に基づいて温度を決定するが、対象物体が黒体ではないのでその為の補正を行う必要がある。補正値換算用温度入力部３７は補正計算のための温度情報を入力して提供し、補正値計算部３８は当該温度を用いて補正係数を計算する。計算された補正係数は補正値格納部３９に格納する。計算温度補正部４０は、画像温度計算部３６からの測定値に基づく計算温度と補正値格納部３９からの補正係数を用いて、補正後の温度を計算する。計算された補正後の温度は計測温度格納部４１に格納され、コンピュータ表示部に表示してオペレータに通知してもよく、また高温炉１１の制御のパラメータとして使用してもよい。
【００２１】
この補正計算については後程詳細に説明する。
【００２２】
図４は、本発明によるカメラ画像入力に関する構成の第１の実施例を示す図である。
【００２３】
図４の構成では、形状観察用のカメラ４１と温度測定用のカメラ４２との２つのカメラを用いる。形状観察用のカメラ４１のレンズ前方には減光フィルタ５１、干渉フィルタ５２、及び水平偏光フィルタ５３を光軸上に配置する。減光フィルタ５１は、撮像画像がカメラ４１の撮像輝度レンジ内に収まるように光強度を減らすためのものであり、水平偏光フィルタ５３は水平偏光成分のみを通過させることで、観察対象（結晶素材）から到達する自発光の光と反射光のうち反射光のみを観察可能とする。これにより観察対象の形状を容易に把握することが可能となる。
【００２４】
温度測定用のカメラ４２のレンズ前方には波長フィルタ５５、干渉フィルタ５６、及び垂直偏光フィルタ５７を光軸上に配置する。垂直偏光フィルタ５７は垂直偏光成分のみを通過させることで、観察対象（結晶素材）から到達する自発光の光と反射光のうち自発光の光のみを観察可能とする。これにより観察対象そのものの温度を反射光の影響なく計測することが可能となる。波長フィルタ５５は、第１の波長フィルタと第２の波長フィルタとを入れ換えて、夫々の波長で結晶素材を撮像する。この際、両波長の輝度差が大きいので、一方の波長の入力輝度をカメラのダイナミックレンジに収まるように設定すると、他方の波長の入力輝度がダイナミックレンジの外に出てしまう。従って、一方の波長フィルタと共に減光フィルタを用いることで、両波長の入力光をカメラ４２の撮像輝度レンジ内に収めるようにする。
【００２５】
図５は、本発明によるカメラ画像入力に関する構成の第２の実施例を示す図である。
【００２６】
図５の構成では、１つのカメラ６１を使用し、カメラ６１とレンズ６２の間に種々のフィルタを備えた回転版６７を配置して回転版６７を回転することでフィルタを選択する。レンズ６２の前には干渉フィルタ６３が設けられる。回転版６７には、形状観察用として水平偏光フィルタと減光フィルタとを組み合せたフィルタ６６、温度計測用として垂直偏光フィルタと減光フィルタと波長フィルタとを組み合せたフィルタ６４及び６５が設けられる。フィルタ６４及び６５の一方には、必要が無い場合には減光フィルタを含めなくともよい。
【００２７】
回転版６７を図１の制御装置１３により制御されるモータ（図示せず）等により回転させることで、測定目的に適したフィルタを選択して使用する。例えば形状観察が必要な場合には、回転版６７を回転させ、水平偏光フィルタと減光フィルタとを組み合せたフィルタ６６を光軸上に設定して撮像する。また温度計測が必要な場合には、回転版６７を回転させ、垂直偏光フィルタと減光フィルタと波長フィルタとを組み合せたフィルタ６４をまず光軸上に設定して撮像し、次にフィルタ６５光軸上に設定して撮像する。これにより２つの波長の画像データを得ることができる。
【００２８】
図６は、本発明によるカメラ画像入力に関する構成の第３の実施例を示す図である。
【００２９】
図６の構成は、形状観察用カメラ７１、第１の波長用カメラ７２、第２の波長用カメラ７３、波長フィルタ７４、減光フィルタと波長フィルタ７５、干渉フィルタ７６、レンズ７７、偏光スプリッタ７８、及びスプリッタ７９を含む。偏光スプリッタ７８は、干渉フィルタ７６及びレンズ７７を介して対象物から到来した光を垂直偏光と水平偏光とに分離し、水平偏光を形状観察用カメラ７１に向かう光路に供給し、垂直偏光をスプリッタ７９に向かう光路に供給する。スプリッタ７９は、垂直偏光を２つのビームに分離して、一方を波長フィルタ７４を介して第１の波長用カメラ７２に供給し、他方を減光フィルタと波長フィルタ７５を介して第２の波長用カメラ７３に供給する。これにより、形状観察用カメラ７１により水平偏光を用いて対象の形状を観察し、また第１の波長用カメラ７２及び第２の波長用カメラ７３により垂直偏光を用いて対象そのものの温度を計測することが出来る。
【００３０】
以下に本発明による温度計算方法の詳細について説明する。
【００３１】
２波長温度計測は、２種類の波長フィルタを通したカメラの撮像画像を用いて行う。通常のカメラは可視光領域を対称としているので、可視光領域の波長フィルタの組み合わせが必要となる。この際、想定する測定温度において、測定精度が高くなるように最適な２波長の組み合わせを決定する必要がある。また前述したように第１の波長のデータと第２の波長のデータとから対称物体の温度を計算する際に、黒体の放射特性に基づいて温度を決定するが、対象物体が実際には黒体ではないのでその為の補正を行う必要がある。この目的のために、測定温度の範囲においては、２波長比の傾きが一定であることが望ましい。
【００３２】
カメラによる計測に適した可視光波長を選択するとして、平均的なＣＣＤカメラの分光感度特性から考えると、有効波長は約４５０−６００ｎｍである。また波長フィルタの入手容易性・コスト等を考慮すると、市販され波長フィルタを用いて最適な組み合わせを選択する必要がある。
【００３３】
まず想定する測定温度において測定精度が高くなるように、第１の波長を適宜に選択したとき、測定温度において波長比が最大となる第２の波長を求めることが望ましい。
【００３４】
２つの波長の波長比Ｒは、
ｌｏｇＲ　＝　Ｃ３　＋　Ｃ４／Ｔ
Ｃ３　＝　５ｌｏｇ（λ２／λ１）
Ｃ４　＝　Ｃ２（１／λ２−１／λ１）
であり、λ１は第１のフィルタの波長、λ２は第２のフィルタの波長、Ｔは温度（Ｋ）、Ｃ２は第２放射定数（１．４３８７６９×（ｍＫ））である。
【００３５】
上式を展開すると、
Ｒ（Ｔ）　＝　（λ２／λ１）^５　×　ｅ　［（Ｃ２／Ｔ）（１／λ２−１／λ１）］　　　　　　（１）
となる。
【００３６】
図７は、上記の式で計算した温度と波長比の関係を適当な２波長の組み合わせについて示す図である。図に示されるように、２波長比Ｒは温度上昇により増大していくが、傾きが一定でない。そのために計算値（黒体放射比）と実測合わせの補正の際に誤差が生ずる要因となる。
【００３７】
しかし２波長比Ｒと温度の曲線は、比較的傾きが一定となる個所が存在する。そこで２波長比の組み合わせを選択する際に、例えば計測範囲の中心温度において、傾きが略一定となるような組を計算により求め、２波長の組み合わせを選択する。これによって、温度計測に適した２つの波長を見つけることが可能となる。
【００３８】
２波長比Ｒの傾きが一定となる点は、１次微分Ｒ’の傾きが０であるから、２次微分Ｒ”＝０となる点である。式（１）に求めたＲを２次微分して、
Ｒ”　＝　２　＋　（Ｃ２／Ｔ）（１／λ２−１／λ１）
Ｒ”＝０として、
λ２　＝　Ｃ２　／　（−２Ｔ　＋　Ｃ２／λ１）　　　　　　　　　　　　　　　（２）
となる。
【００３９】
市販のフィルタを用いて予め用意したフィルタセットから、まず波長の短い方の第１の波長λ１を適宜選択する。この選択した波長λ１と測定温度Ｔとに基づいて式（２）を計算して波長値λ２を求める。更にこの求めた波長値λ２に最も近いフィルタ波長を第２の波長として、上記フィルタセットの中から適切なフィルタを選択する。即ち、第１の波長との波長比の温度変化に対する変化率が測定対称温度付近で略一定となるように、第２の波長を選択する。このようにして、最適な２波長のフィルタの組み合わせを選択し、以降の温度計測に使用する。
【００４０】
以下に、２つの波長画像から温度を計測する方法について説明する。
【００４１】
まず初期作業として、初期温度Ｔｓで黒体温度に対する補正係数を求めるために、初期温度Ｔｓで実際の画像を入力し、波長λ１の画像ｐ１と波長λ２の画像ｐ２との２つの画像の輝度値に基づいて、放射比Ｒｐを次式により求める。
【００４２】
Ｒｐ＝λ１画像の輝度×ｐ１ＮＤフィルタ補正値×ｐ１カメラ分光特性補正
／λ２画像の輝度×ｐ２ＮＤフィルタ補正値×ｐ２カメラ分光特性補正
求めたＲｐを次式に代入して温度Ｔｐを求める。
【００４３】
Ｔｐ　＝　Ｃ２（１／λ２−１／λ１）／（ｌｏｇＲｐ　−　５ｌｏｇ（λ２／λ１））　　　　　（３）
なおこの温度計算は、図３に示す画像温度計算部３６が行う。こうして求めた温度Ｔｐを用いて、温度換算補正係数Ｈを以下のように求める。
【００４４】
Ｈ　＝　Ｔｓ／Ｔｐ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）
この補正係数の計算処理は、図３に示す補正値計算部３８が行う。このようにして温度換算補正係数Ｈを初期作業としてまず求めておき、補正値格納部３９に格納しておく。その後、以下のように実際の温度測定を実行する。
【００４５】
温度計測のために波長λ１の画像ｐ１と波長λ２の画像ｐ２との２つの画像を入力し、画像の輝度値に基づいて、放射比Ｒを次式で求める。
【００４６】
Ｒ　＝λ１画像の輝度×ｐ１ＮＤフィルタ補正値×ｐ１カメラ分光特性補正／λ２画像の輝度×ｐ２ＮＤフィルタ補正値×ｐ２カメラ分光特性補正
求めたＲを次式に代入して温度Ｔを求める。
【００４７】
Ｔ　＝　Ｃ２（１／λ２−１／λ１）／（ｌｏｇＲ　−　５ｌｏｇ（λ２／λ１））
なおこの温度計算は、図３に示す画像温度計算部３６が行う。こうして求めた温度Ｔに式（４）より求めた温度換算補正係数Ｈを掛けて、
Ｔｐ＝Ｔ×Ｈ
計測温度Ｔｐを求める。この計測温度の補正計算は図３の計算温度補正部４０によって行われる。
【００４８】
以上のようにして、温度計測対象である結晶素材の温度を求めることが出来る。
【００４９】
図８は、最適な２波長のフィルタの組み合わせを選択して温度計測する方法を示すフローチャートである。
【００５０】
図８のステップＳ１において、まず第１の波長の波長フィルタを選択する。ステップＳ２において、測定対称温度付近で温度・波長比特性の傾きが略一定となるような第２の波長の波長フィルタを選択する。ステップＳ３において、選択したこれら２つのフィルタを用いて第１の波長の画像データと第２の波長の画像データとを獲得する。ステップＳ４において、これらの画像データを基にして温度を計算する。更にステップＳ５において、黒体放射からのずれを補正係数により補正する。これにより、温度計測対象である結晶素材の温度を被接触且つ無侵襲で計測することが可能となる。
【００５１】
なお以上に説明した温度計算において、画像の輝度値に基づいて温度を求めるが、この際入力された画像データの１画素ごとの輝度値を計算に用いることで、１画素ごとの温度分布を画像として算出することが出来る。また１画素ごとの輝度値ではノイズが大きく適正に温度分布を計算することが難しい場合等には、複数画素の輝度値を平均することにより、平滑化フィルタが掛けられた画像を用いて温度分布を算出してもよい。
【００５２】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能である。
【００５３】
なお本発明は、以下の内容を含むものである。
（付記１）対象物を撮像して画像データを獲得する撮像ユニットと、
該撮像ユニットが該対象物を第１の波長で撮像して第１の画像データを獲得するための第１の波長フィルタと、
該第１の波長との波長比の温度変化に対する変化率が測定対称温度付近で略一定となるように選択された第２の波長に対して、該撮像ユニットが該対象物を該第２の波長で撮像して第２の画像データを獲得するための第２の波長フィルタと、
該第１の画像データ及び該第２の画像データから該対象物を黒体とみなして温度計算をする画像温度計算部と、
該画像温度計算部が計算した温度を黒体でない該対象物に合わせて補正する計算温度補正部
を含むことを特徴とする温度計測システム。
（付記２）垂直偏光のみを用いて該第１の画像データ及び該第２の画像データを獲得するための垂直偏光フィルタと、
水平偏光のみを用いて第３の画像データを獲得するための水平偏光フィルタ
を更に含むことを特徴とする付記１記載の温度計測システム。
（付記３）電磁誘導により該対象物を加熱する高温炉と、
該高温炉を制御する制御装置
を更に含むことを特徴とする付記１記載の温度計測システム。
（付記４）該撮像ユニットは、
単一のカメラと、
該第１の波長フィルタと該第２の波長フィルタとを支持する可動支持部材
を含み、該可動支持部材を動かすことで該カメラに使用するフィルタを逐次交換することを特徴とする付記１記載の温度計測システム。
（付記５）該撮像ユニットは、
第１のカメラと、
第２のカメラと、
該対象物から到来する光を２つの光路に分割する第１のスプリッタ
を含み、該第１のスプリッタにより分割された一方の光路には該第１のフィルタと該第１のカメラを配置し他方の光路には該第２のフィルタと該第２のカメラを配置することを特徴とする付記１記載の温度計測システム。
（付記６）該対象物から到来する光を垂直偏光と水平偏光との２つに分割する偏光スプリッタである第２のスプリッタと、
該第２のスプリッタからの該水平偏光により第３の画像データを獲得する第３のカメラ
を更に含み、該第２のスプリッタからの該垂直偏光を該第１のスプリッタに供給して該垂直偏光により該第１の画像データ及び該第２の画像データを獲得することを特徴とする付記５記載の温度計測システム。
（付記７）該第１のフィルタ及び該第２のフィルタが選択される複数のフィルタからなるフィルタキットを更に含むことを特徴とする付記１記載の温度計測システム。
（付記８）該画像温度計算部は該温度計算を該第１の画像データ及び該第２の画像データの１画素ごとに実行することを特徴とする付記１記載の温度計測システム。
（付記９）該画像温度計算部は該第１の画像データ及び該第２の画像データの複数画素ごとの平均値に対して該温度計算を実行することを特徴とする付記１記載の温度計測システム。
（付記１０）第１の波長の第１の波長フィルタを選択し、
該第１の波長との波長比の温度変化に対する変化率が測定対称温度付近で略一定となるように第２の波長の第２の波長フィルタを選択し、
該第１の波長フィルタ及び第２の波長フィルタをそれぞれ用いて第１の画像データ及び第２の画像データを獲得し、
該第１及び第２の画像データを基にして対象物の温度を計算し、
該対象物の電磁放射の黒体放射からのずれに関する補正係数により該計算された温度を補正する
各段階を含むことを特徴とする温度計測方法。
【発明の効果】
本発明による温度計測システムにおいて、第１の波長の画像データと第２の波長の画像データとから対称物体の温度を計算する際に、黒体の放射特性に基づいて温度を決定するが、対象物体が実際には黒体ではないのでその為の補正を行う。この目的のために、測定温度の範囲においては、２波長比の傾きが一定であることが望ましい。本発明では、第１の波長との波長比の温度変化に対する変化率が測定対称温度付近で略一定となるように選択された第２の波長を用いることで、測定温度の範囲において略一定な２波長比の傾きを実現することが出来る。
【００５４】
また上記温度計測システムにおいては、水平偏光フィルタにより水平偏光成分のみを通過させることで、観察対象（結晶素材）から到達する自発光の光と反射光のうち反射光のみを観察可能とする。これにより観察対象の形状を容易に把握することが可能となる。また垂直偏光フィルタにより垂直偏光成分のみを通過させることで、観察対象（結晶素材）から到達する自発光の光と反射光のうち自発光の光のみを観察可能とする。これにより観察対象そのものの温度を反射光の影響なく計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高温炉温度計測システムの概略構成を示す図である。
【図２】高温炉の内部構成を示す図である。
【図３】制御装置の温度計測に係る部分の構成を示す図である。
【図４】本発明によるカメラ画像入力に関する構成の第１の実施例を示す図である。
【図５】本発明によるカメラ画像入力に関する構成の第２の実施例を示す図である。
【図６】本発明によるカメラ画像入力に関する構成の第３の実施例を示す図である。
【図７】温度と波長比の関係を種々の２波長の組み合わせについて示す図である。
【図８】最適な２波長のフィルタの組み合わせを選択して温度計測する方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０　高温炉温度計測システム
１１　高温炉
１２　ＴＶカメラ
１３　制御装置

Claims (5)

1. 対象物を撮像して画像データを獲得する撮像ユニットと、
   該撮像ユニットが該対象物を第１の波長で撮像して第１の画像データを獲得するための第１の波長フィルタと、
   該第１の波長との波長比の温度変化に対する変化率が測定対称温度付近で略一定となるように選択された第２の波長に対して、該撮像ユニットが該対象物を該第２の波長で撮像して第２の画像データを獲得するための第２の波長フィルタと、
   該第１の画像データ及び該第２の画像データから該対象物を黒体とみなして温度計算をする画像温度計算部と、
   該画像温度計算部が計算した温度を黒体でない該対象物に合わせて補正する計算温度補正部
   を含むことを特徴とする温度計測システム。
2. 垂直偏光のみを用いて該第１の画像データ及び該第２の画像データを獲得するための垂直偏光フィルタと、
   水平偏光のみを用いて第３の画像データを獲得するための水平偏光フィルタ
   を更に含むことを特徴とする請求項１記載の温度計測システム。
3. 該撮像ユニットは、
   単一のカメラと、
   該第１の波長フィルタと該第２の波長フィルタとを支持する可動支持部材
   を含み、該可動支持部材を動かすことで該カメラに使用するフィルタを逐次交換することを特徴とする請求項１記載の温度計測システム。
4. 該撮像ユニットは、
   第１のカメラと、
   第２のカメラと、
   該対象物から到来する光を２つの光路に分割する第１のスプリッタ
   を含み、該第１のスプリッタにより分割された一方の光路には該第１のフィルタと該第１のカメラを配置し他方の光路には該第２のフィルタと該第２のカメラを配置することを特徴とする請求項１記載の温度計測システム。
5. 第１の波長の第１の波長フィルタを選択し、
   該第１の波長との波長比の温度変化に対する変化率が測定対称温度付近で略一定となるように第２の波長の第２の波長フィルタを選択し、
   該第１の波長フィルタ及び第２の波長フィルタをそれぞれ用いて第１の画像データ及び第２の画像データを獲得し、
   該第１及び第２の画像データを基にして対象物の温度を計算し、
   該対象物の電磁放射の黒体放射からのずれに関する補正係数により該計算された温度を補正する
   各段階を含むことを特徴とする温度計測方法。

Images