JP2021196246A - 温度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランプで加熱されるワークの温度を正確に測定できる温度検出装置を提供する。【解決手段】温度検出装置１は、ランプ２で加熱されるワークＷを温度検出の対象とする放射温度計１１と、当該放射温度計１１の検出波長域とは異なる波長域でランプ２の光量を検出する光量検出部１２と、補正処理部１３と、を備える。そして、補正処理部１３は、放射温度計１１で検出されるワークＷの温度（検出温度Ｔ）を、光量検出部１２で検出されるランプ２の光量（検出光量ｄ）を用いて補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、ランプで加熱されるワークの温度を検出する温度検出装置に関する。

従来、ランプアニール装置では、短波長域（例えば４μｍ以下の波長域）を検出波長域とする放射温度計を用いてワークの温度を検出することが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。その理由の１つとして、ランプアニール装置では、光透過性と耐熱性とを兼ね備えた石英チューブが熱処理室として用いられることが多く、その一方で、石英の光透過率は４μｍより大きい波長域で著しく低くなるため、石英チューブ外でワークの温度を検出するためには、放射温度計として、石英を透過する光の波長域（４μｍ以下）を検出波長域とするものが必要であったことが挙げられる。

また、ワークの温度が４００℃より低い場合、当該ワークの放射エネルギに含まれる短波長域の成分は著しく小さくなる。このため、短波長域を検出波長域とする放射温度計は、石英チューブ外でワークの温度を測定する場合に限らず、ワークの温度を直接的に測定する場合でも、４００℃より低い温度を正確に測定することは難しく、従って、短波長域の成分が大きくなる４００℃以上の温度域での測定に使用されることが多い。

特開平８−５３７６６号公報

一方、ランプでワークを加熱する方法は、太陽電池用の半導体ウェハなどを製造する過程でワークを低温（４００℃より低い温度）で熱処理する場合（例えば脱バインダ処理など）にも適用できる。この場合、４００℃より低い温度を測定できる温度計が必要となる。そして、そのような温度計として、長波長域（例えば８μｍ以上の波長域）を検出波長域とする放射温度計を用いることができる。

しかし、放射温度計は、その検出波長域が短波長域であるか長波長域であるかに拘らず、少なからずランプの光の影響を受ける。例えば、ワークの表面で反射したランプの光が放射温度計に影響する。このようなランプの光の影響は、放射温度計による温度の測定精度を低下させる。

そこで本発明の目的は、ランプで加熱されるワークの温度を正確に測定できる温度検出装置を提供することである。

本発明に係る温度検出装置は、ランプで加熱されるワークを温度検出の対象とする放射温度計と、前記放射温度計の検出波長域である第１波長域λｗ１とは異なる検出波長域である第２波長域λｗ２でランプの光量を検出する光量検出部と、補正処理部と、を備える。そして、補正処理部は、放射温度計で検出されるワークの温度を、光量検出部で検出されるランプの光量を用いて補正する。

上記温度検出装置によれば、補正処理部により、放射温度計で検出されるワークの温度からランプの光の影響が取り除かれ、その結果として、ワークの正確な温度が得られる。

上記温度検出装置において、光量検出部は、放射温度計で検出可能な所定の温度域においてワークの放射エネルギの分布波長域と重ならない波長域又は当該分布波長域との重なりが小さい波長域でランプの光量を検出してもよい。これにより、放射温度計で検出可能な所定の温度域において、ワークから放射される光についての光量検出部での検出が抑えられ、その結果として、光量検出部は、ランプの光（外乱光）を精度良く検出することが可能になる。

上記温度検出装置において、補正処理部は、第１演算処理部と、第２演算処理部と、第３演算処理部と、第４演算処理部と、を含んでいてもよい。

第１演算処理部は、光量検出部で検出されるランプの光量から当該ランプの色温度を算出する。色温度を算出することでランプの光（外乱光）の光量に比例する放射エネルギを求めることが可能である。

第２演算処理部は、前記放射温度計に対して前記第１波長域λｗ１で照射される前記ランプの光量と、前記光量検出部に対して前記第２波長域λｗ２で照射される前記ランプの光量との比率である光量比Ｒを、前記第１演算処理部で算出された前記色温度Ｔｃにおける前記ランプの放射エネルギの波長分布を用いて算出する。

ここで、光量比Ｒは、プランクの法則を用いて算出できる。すなわち、第３演算処理部は、光量検出部で検出されるランプの光量に、第２演算処理部で算出された光量比Ｒを乗ずることにより、放射温度計に対して前記第１波長域λｗ１において照射されるランプの光量の推定値を算出し、算出した当該推定値を、放射温度計で検出される温度のズレ幅に換算する。第４演算処理部は、放射温度計で検出されるワークの温度を、第３演算処理部で算出されたズレ幅で補正する。

上記構成において、光量比Ｒは、前記放射温度計に対して前記第１波長域λｗ１で照射される前記ランプの光量と、前記光量検出部に対して前記第２波長域λｗ２で照射される前記ランプの光量との比率（理論値）であり、どちらか一方の光量の値が得られれば、その値からもう一方の光量を推定するのに利用できる。よって、放射温度計で検出されるワークの温度に真値からのズレが生じる場合に、放射温度計に対して前記第１波長域λｗ１において影響するランプの放射エネルギ（光量に比例）を、光量検出部で実測されるランプの光量を光量比Ｒに乗ずることで精度良く推定できる。そして、推定した光量（推定値）を温度のズレ幅に換算することで、そのズレ幅を用いて、放射温度計で検出されるワークの温度を精度良く補正できる。

上記温度検出装置において、第１波長域λｗ１は８μｍ以上１４μｍ以下であって、第２波長域λｗ２は１．１μｍ以下であってもよい。このような第１波長域λｗ１（長波長域）を検出波長域とする放射温度計によれば、４００℃以下の低温を含む温度域でワークの温度を測定できる。そして、上記補正処理部によれば、低温の温度域であっても、放射温度計で検出されるワークの温度が精度良く補正される。よって、上記温度検出装置によれば、低温の温度域を含む広い温度範囲でワークの温度を正確に測定できる。また、長波長域（８μｍ以上）を検出波長域とする放射温度計は、短波長域（例えば４μｍ以下）を検出波長域とする放射温度計より廉価である。

本発明によれば、ランプで加熱されるワークの温度を正確に測定できる。

実施形態に係る温度検出装置を示した概念図である。 放射温度計で検出されるワークの温度（検出温度Ｔ）の真値Ｔｒからのズレを示した図である。 黒体放射モデルに従った熱放射を行うワークについての放射エネルギＬｗの波長分布特性を、ワークの温度ごとに示した図である。 シリコンフォトダイオードの分光感度特性を示した図である。 補正処理の流れを示したフローチャートである。 光量検出部の検出光量ｄとランプの色温度Ｔｃとの関係を示した図である。 ランプ２をオンしてオフするまでの放射温度計１１で検出する温度指示値を示す図である。 予め計算により得られた光量比Ｒのテーブルをグラフで表したものである。

図１は、実施形態に係る温度検出装置１を示した概念図である。温度検出装置１は、放射温度計１１と、光量検出部１２と、補正処理部１３と、を備え、ランプ２でワークＷを加熱する様々な装置（ランプアニール装置や乾燥装置など）に適用できる。ランプ２は、熱放射で光を発するものであり、ハロゲンランプなど、黒体放射モデル（黒体についての放射エネルギＬの波長分布特性と同等の特性を示すモデル）に従った熱放射を行うものである。そして、ワークＷの加熱には、可視光線から赤外線までの波長域の光が主に用いられる。図１には、ワークＷを上下何れからも加熱できるように、ワークＷの上面及び下面の各面に沿ってランプ２を複数配列した構成が示されている。尚、ワークＷに対するランプ２の配置構成は、これに限定されず、種々の変形が可能である。

＜放射温度計＞
放射温度計１１は、ランプ２で加熱されるワークＷを温度検出の対象とする。放射温度計１１として、パイロメータなどの放射温度計を採用することができる。また、放射温度計１１として、温度を検出する際の検出波長域（第１波長域λｗ１）が８μｍ以上１４μｍ以下の長波長域であるものを採用することができる（第１波長域λｗ１：下限値λ１ａ＝８μｍ、上限値λ１ｂ＝１４μｍ）。

このような長波長域の放射温度計によれば、室温から１０００℃程度までの温度域（即ち、４００℃以下の低温を含む温度域）でワークＷの温度Ｔｗを測定できる。尚、放射温度計１１は、このような波長域を検出波長域とするものに限らず、検出したい温度域などに応じて別の波長域を検出波長域とするものへ適宜変更できる。

放射温度計１１の検出波長域（第１波長域λｗ１）は、測定対象であるワークＷの
温度による放射エネルギＬｗの分布波長域の少なくとも一部と重なりを有する。

即ち、放射温度計１１の検出波長域が、ワークＷの放射エネルギＬｗの分布波長域の
範囲内に含まれる場合、または放射温度計１１の検出波長域における短波長側の一部がワークＷの放射エネルギＬｗの分布波長域の長波長側の一部と重なりを有する場合がある。

ここで、放射温度計１１には、ランプ２の発光に起因した外乱光が入射する。この外乱光は、ワークＷの表面で反射したランプ２の光などである。一例として、ワークＷが、表面に鏡面加工が施された半導体ウェハなどである場合、ランプ２の光は、ワークＷの表面で強く反射されて放射温度計１１に外乱光として入射する。このため、放射温度計１１は、ワークＷから放射される光（ワークＷの温度による熱放射）だけでなく、ノイズとして入射するランプ２の光（外乱光）を長波長域で検出してしまう。その結果として、放射温度計１１で検出されるワークＷの温度Ｔｗ（検出温度Ｔ）が、ランプ２の光（外乱光）の分だけ真値Ｔｒよりも大きくなってしまう。

図２は、検出温度Ｔの真値Ｔｒからのズレを示した図である。このような検出温度Ｔのズレは、ワークＷを加熱するためにランプ２の輝度が高くなっている場合や、ワークＷの温度Ｔｗが４００℃以下の低温である場合など、放射温度計１１に対するランプ２の光（外乱光）の影響が大きい場合に顕著に現れる。

そこで、本実施形態の温度検出装置１は、光量検出部１２及び補正処理部１３を用いて放射温度計１１の検出温度Ｔを補正する。以下、具体的に説明する。

＜光量検出部＞
光量検出部１２は、放射温度計１１の検出波長域である第１波長域λｗ１とは異なる検出波長域である第２波長域λｗ２でランプ２の光量を検出する。具体的には、光量検出部１２は、以下の条件を満たす波長域を検出波長域（第２波長域λｗ２）として、ランプ２の光量を検出する。
（条件）放射温度計１１で検出可能な所定の温度域においてワークＷの放射エネルギＬｗの分布波長域と重ならない波長域又は当該分布波長域との重なりが小さい波長域。

また、光量検出部１２は、上記所定の温度域において、放射温度計１１がランプ２の光（外乱光）の影響を受けやすい温度域における検出能力が高いことが望ましい。すなわち、上記条件を満たす波長域を光量検出部１２の検出波長域とすることで、放射温度計１１がランプ２の光（外乱光）の影響を受けやすい上記所定の温度域において、ワークＷから放射される光についての光量検出部１２での検出が抑えられる。その結果として、光量検出部１２は、ランプ２の光(外乱光)を精度よく検出する。

本実施形態では、放射温度計１１は、検出可能な温度域のうちの４００℃以下の温度域（所定の温度域）でランプ２の光（外乱光）の影響を受けやすくなる。ここで、ワークＷの熱放射は、黒体放射モデル（黒体についての放射エネルギＬの波長分布特性と同等の特性を示すモデル）に従う。図３は、黒体放射モデルに従った熱放射を行うワークＷについての放射エネルギＬｗの波長分布特性を、ワークＷの温度Ｔｗごとに示した図である。図３に示されるように、ワークＷの温度Ｔｗが４００℃である場合、ワークＷの放射エネルギＬｗは、１．１μｍ以下の波長域において著しく小さくなる。また、ワークＷの温度Ｔｗが４００℃より低い温度であっても、１．１μｍ以下の波長域では、ワークＷの放射エネルギＬｗは著しく小さいままである。よって、４００℃以下の温度域（所定の温度域）では、ワークＷの放射エネルギＬｗが分布する波長域の下限値は１．１μｍとなる。従って、光量検出部１２にてランプ２の光（外乱光）を精度良く検出するために、光量検出部１２の検出波長域を、上記条件を満たす１．１μｍ以下の波長域とすることが良い。

これにより、光量検出部１２は、４００℃以下のワークからの放射エネルギーを殆ど検出することがなく、ランプ２の光を精度よく検出することが出来る。

このような光量検出部１２として、１．１μｍ以下の短波長域を検出波長域とするセンサ、例えばシリコンフォトダイオードを含むセンサ、を採用することが出来る（検出波長域：下限値λ２ａ＝０μｍ、上限値λ２ｂ＝１．１μｍ）。

また、光量検出部１２として、図４に示す分光感度特性を有するものを採用することもできる。図４はシリコンフォトダイオードの分光感度特性を示す。

このシリコンフォトダイオードの分光感度特性は、図４に示すように、０．９５μｍ近傍の波長域で検出感度Ｒｓがピークとなり、１．１μｍ近傍でＲｓは著しく小さくなる。

これにより、光量検出部１２は、ワークＷの温度に対する放射を検出することが抑制され、ランプ２の光を精度よく検出することができる。

この光量検出部１２の検出感度Ｒｓのピーク波長は、放射温度計１１の検出感度のピーク波長に対して短波長側に位置することが好ましい。さらに、ランプ２の発光色温度（１５００〜２８００Ｋ程度）のピーク波長より短波長側に位置することが、より好ましい。

これにより、放射温度計１１がランプ２の光（外乱光）の影響を受けやすい上記所定の温度域（４００℃以下）において、ワークＷから放射される光についての光量検出部１２での検出が抑えられ、その結果として、光量検出部１２は、ランプ２の光（外乱光）を短波長域で精度良く検出することが可能になる。一方、放射温度計１１は、上述したように、ワークＷから放射される光だけでなく、ノイズとして入射するランプ２の光（外乱光）を長波長域で検出してしまう。そこで本実施形態では、補正処理部１３が、放射温度計１１で検出されるワークＷの温度Ｔｗ（検出温度Ｔ）を、光量検出部１２で検出されるランプ２の光量（検出光量ｄ）を用いて補正する（補正処理）。

ここで、光量検出部１２による放射エネルギの検出は、以上に説明した場合に限らない。例えば、図４に示されるように、光量検出部１２は、検出波長域として１．１μｍ以上、１．２μｍ以下の範囲も含む。従って、この場合、より厳密には、光量検出部１２の検出波長域は、４００℃の温度のワークＷの放射エネルギＬｗの分光波長と重なりを生じる。よって、光量検出部１２は、ランプ２の光に加え、ワークＷの放射も検出する。

また、ワークＷの温度が４００℃以上よりさらに高い温度となる場合、ワークＷの温度に伴う放射として１．１μｍ以下の波長域の放射も含み、光量検出部１２は、この放射も検出する。

従って、後に説明する放射温度計１１の検出温度Ｔを補正する際の精度を高める観点から、光量検出部１２が検出する全部の光量ｄに含まれるランプ２に対する検出値を、ワークＷの放射に対する検出値より十分大きくし、光量検出部１２がランプ２の光量を精度高く検出できることが好ましい。

＜補正処理部＞
補正処理部１３は、補正処理を実行するための構成として、第１演算処理部１３１と、第２演算処理部１３２と、第３演算処理部１３３と、第４演算処理部１３４と、を含む。これらの処理部は、補正処理部１３内に回路を構築することによってハードウェアで構成されてもよいし、補正処理部１３が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイクロコンピュータ等の処理装置にプログラムを実行させることによってソフトウェアで構成されてもよい。そして、そのようなプログラムは、読取り可能な状態で記憶媒体（例えば、フラッシュメモリ等）に記憶されてもよいし、温度検出装置１が備える記憶装置（不図示）に記憶されてもよい。

図５は、補正処理部１３が実行する補正処理の流れを示したフローチャートである。補正処理は、放射温度計１１の検出温度Ｔが補正処理部１３に入力された場合に開始する。このとき、補正処理部１３には、放射温度計１１によるワークＷの温度検出と同時に光量検出部１２で検出されたランプ２の光量（検出光量ｄ）も入力される。

補正処理が開始すると、先ず第１演算処理部１３１が、光量検出部１２の検出光量ｄから当該ランプ２の色温度Ｔｃを算出する（ステップＳ１１）。色温度Ｔｃを算出する理由は、色温度Ｔｃから、放射温度計１１に対して影響を及ぼすランプ２の放射エネルギ（光量に比例する）を、演算により推定できるからである。具体的には、第１演算処理部１３１は、光量検出部１２の検出光量ｄとランプ２の色温度Ｔｃとの関係式に基づいて、光量検出部１２で実測された検出光量ｄから色温度Ｔｃを算出する。この関係式は、シミュレーションや実測によって予め得られるものであり、一例としてＴｃ＝Ａ・ｌｎ（ｄ）＋Ｂ（Ａ、Ｂは定数）である。尚、図６は、光量検出部１２の検出光量ｄとランプ２の色温度Ｔｃとの関係をグラフで示した図である。尚、図６では、検出光量ｄは、ランプ２の発光制御量を最大にしたときに光量検出部１２で検出されるランプ２の光量（最大検出光量）を基準にして、それに対する割合（％）で示されている。

本実施形態では、ランプ２は、ハロゲンランプなど、黒体放射モデル（黒体についての放射エネルギＬの波長分布特性と同等の特性を示すモデル）に従った熱放射で光を発するものである。このため、ステップＳ１１で算出された色温度Ｔｃにおけるランプ２の放射エネルギＬｈ（λ、Ｔｃ）の波長分布は、当該色温度Ｔｃにおける黒体の放射エネルギＬ（λ、Ｔｃ）の波長分布にほぼ一致する。ここで、黒体の放射エネルギＬ（λ、Ｔｃ）は、プランクの法則に従って数式（１）で表される。

下記の数式（２）は、放射温度計１１において第１波長域λｗ１で検出するランプ２の放射エネルギと、光量検出部１２において第２波長域λｗ２で検出するランプ２の放射エネルギとが、それぞれ、ランプ２の光量に比例することを示している。

すなわち、前者は、Ｌｈ（λ、Ｔｃ）の積分値（下限：λ１ａ、上限：λ１ｂ）で得られる。また、後者は、Ｌｈ（λ、Ｔｃ）の積分値（下限：λ２ａ、上限：λ２ｂ）で得られる。そして、これらの放射エネルギはランプ２の検出光量に比例する。ここでは、放射温度計１１が第１波長域λｗ１で検出するランプ２の検出光量をｄｎとし、光量検出部１２が第２波長域λｗ２で検出するランプ２の検出光量をｄとしている。

本実施形態では、第１波長域λｗ１は、下限値λ１ａ＝８μｍ、上限値λ１ｂ＝１４μｍであり、第２波長域λｗ２は、下限値λ２ａ＝０μｍ、上限値λ２ｂ＝１．１μｍである。

数式（２）において、ランプ２の検出光量ｄｎは第１波長域λｗ１で検出するランプ２の放射エネルギに比例し、ランプ２の検出光量ｄは第２波長域λｗ２で検出するランプ２の放射エネルギに比例することを示すから、
ｄｎ：Ｌｈ（λ、Ｔｃ）の積分値（下限：λ１ａ、上限：λ１ｂ）
ｄ：Ｌｈ（λ、Ｔｃ）の積分値（下限：λ２ａ、上限：λ２ｂ）
である。

したがって、光量検出部１２が検出している実際の光量Ａをｄｎ／ｄに乗じることで、第１波長域λｗ１において放射温度計１１に対するランプ２の影響分を推定できる。

そこで、まず、ステップＳ１２で、第２演算処理部１３２が、検出光量ｄｎ及びｄの比率である光量比Ｒの理論値を、数式（３）を用いて算出する。

なお、光量比Ｒは、あらかじめ計算した結果をテーブルで保持していても良い。図８は、このテーブルの内容を示すグラフである。

ステップＳ１２の後、第３演算処理部１３３が、光量検出部１２で実測された検出光量Ａに、第２演算処理部１３２（ステップＳ１２）で算出された光量比Ｒを乗ずることにより（Ａ×Ｒ）、放射温度計１１に対して第１波長域λｗ１で影響を及ぼすランプ２の放射エネルギ（光量（検出光量ｄｎ）に比例）の推定値ｄｓを算出する（ステップＳ１３。ｄｓ＝Ａ×Ｒ）。また、第３演算処理部１３３は、算出した推定値ｄｓを、放射温度計１１で検出される温度のズレ幅ΔＴ（図２参照）に換算する（ステップＳ１３）。

上記のようにして求めたズレ幅ΔＴにより、ワークＷの温度の真値Ｔｒを求めることが出来る（図２参照）。

なお、実際には、ランプ２の光量のすべてが放射温度計１１に入射するわけではない。そこで、以下のように放射温度計１１を校正して補正係数ｇを求める方法で、さらに正確な温度検出を実現できる。

補正係数ｇにより、放射温度計１１の第１波長域λｗ１においてランプ２が影響を及ぼす量は、ｇ×ｄｓ（Ａ×Ｒ）である。

図７はランプ２をオンしてオフするまでの放射温度計１１で検出する温度指示値を示す。

ｔ１においてランプ２をオンし、ｔ２においてランプ２をオフすると、ｔ２での温度指示値は、ランプ光量分が減少した値、つまりワークＷの温度真値となる。そして、ｔ２でランプ光量分が減少した値は、放射温度計１１の第１波長域λｗ１においてランプ２が影響を及ぼす値に等しく、この値はΔＴとして計測できる。

ΔＴ＝ｇ×Ａ×Ｒであり、ｇ＝ΔＴ／Ａ／Ｒとなる。

ｔ２のときの温度指示値をＳ、温度真値をＳｒｅａｌとすると、
ΔＴ＝Ｓ−Ｓｒｅａｌ
ΔＴ＝ｇ×Ａ×Ｒであるから、
Ａ×Ｒはｄｓとして求められるから、ｇは、ｇ＝ΔＴ／ｄｓ。

このようにして得られたｇを用いて、ΔＴ＝ｇ×Ａ×Ｒの式により、真値Ｔｒをより正確に求める。

ここで、上述したように光量検出部１２の検出波長域（第２波長域λｗ２）がワークＷの放射エネルギＬｗの分布波長域と重なる場合には、光量検出部１２は、ランプ２の光（外乱光）だけでなく、ワークＷから放射される光をも検出してしまう。このため、波長域が重なっている分だけ、光量検出部１２で実測される検出光量ＡにワークＷの放射光量が含まれてしまい、ステップＳ１３で算出される推定値ｄｓ（又はズレ幅ΔＴ）の精度に影響する。従って、この精度を高めるためには、光量検出部１２で実測される検出光量Ａに含まれるランプ２の光量を、当該検出光量Ａに含まれるワークＷの放射光量よりも十分に大きくすることが条件として必要とされる。以下、具体的に説明する。

先ず、光量検出部１２での検出精度Ｐが、次のように規定される。即ち、光量検出部１２で実測される検出光量Ａに含まれるランプ２の光量（検出光量ｄ１）及びワークＷの放射光量（検出光量ｄ２）の理論値は、加熱時におけるランプ２の温度Ｔｈ（＝色温度Ｔｃ）及びワークＷの温度Ｔｗと、黒体放射モデルに従うランプ２の放射エネルギＬｈ（λ、Ｔ）及びワークＷの放射エネルギＬｗ（λ、Ｔ）と、光量検出部１２の検出感度Ｒｓ（λ）と、を用いて、数式（４）で表される。そして、光量検出部１２での検出精度Ｐは、検出光量ｄ１及びｄ２の比率（ｄ１／ｄ２）で規定される（Ｐ＝ｄ１／ｄ２）。

上記検出精度Ｐによれば、その値が大きいほど、検出光量ｄに含まれるランプ２の光量がワークＷの放射光量より大きくなり、ステップＳ１３で算出される推定値ｄｓ（又はズレ幅ΔＴ）の精度が向上する。即ち、Ｐ＝１０の場合には、検出光量ｄ１に対する検出光量ｄ２の割合（誤差）が約１０％になり、Ｐ＝２０の場合には約５％になり、Ｐ＝１００の場合には約１％になる。このように光量検出部１２での検出精度Ｐを管理することにより、ステップＳ１３で算出される推定値ｄｓ（又はズレ幅ΔＴ）の精度を制御することが可能になる。

ステップＳ１３の後、第４演算処理部１３４が、放射温度計１１で検出されるワークＷの温度Ｔｗ（検出温度Ｔ）を、第３演算処理部１３３（ステップＳ１３）で算出されたズレ幅ΔＴで補正する（ステップＳ１４）。具体的には、第４演算処理部１３４は、検出温度Ｔからズレ幅ΔＴを差し引いて検出温度Ｔを補正することにより、補正後の温度Ｔｓを得る。

このような補正処理を行う上記温度検出装置１によれば、放射温度計１１で検出されるワークＷの温度Ｔｗ（検出温度Ｔ）に真値Ｔｒからのズレが生じる場合に、放射温度計１１で検出されてしまうランプ２の光量（検出光量ｄｎ）を、光量比Ｒを用いて、光量検出部１２で実測される検出光量ｄから推定できる。上述したように、上記条件を満たす波長域が光量検出部１２の検出波長域とされているため、放射温度計１１で検出可能な所定の温度域（例えば、放射温度計１１がランプ２の光（外乱光）の影響を受けやすい温度域）において、ワークＷから放射される光についての光量検出部１２での検出が抑えられ、その結果として、光量検出部１２は、ランプ２の光（外乱光）を精度良く検出することが可能になっている。よって、光量検出部１２で実測された検出光量ｄに基づいて推定される検出光量ｄｎ（推定値ｄｓ）は、ワークＷからの光量を殆ど含まず、放射温度計１１で検出されてしまうランプ２の光量の推定値として精度の高いものとなる。

また、光量検出部１２の検出波長域がワークＷの放射エネルギＬｗの分布波長域と重なる場合でも、光量検出部１２での検出精度Ｐを管理することにより、推定値ｄｓの精度を向上させることができる。

そして、放射温度計１１で検出されてしまうランプ２の光量（検出光量ｄｎ）が、検出温度Ｔの真値Ｔｒからのズレとして現れるため、精度良く推定された検出光量ｄｎ（推定値ｄｓ）を温度のズレ幅ΔＴに換算することで、そのズレ幅ΔＴを用いて放射温度計１１の検出温度Ｔを精度良く補正できる。よって、放射温度計１１の検出温度Ｔからランプ２の光（外乱光）の影響が取り除かれ、その結果として、ワークＷの正確な温度Ｔｗが得られる。

更に本実施形態では、放射温度計１１は、長波長域を検出波長域とするものであり、４００℃以下の低温を含む温度域でワークＷの温度Ｔｗを測定できる。そして、上記補正処理によれば、低温の温度域であっても、放射温度計１１で検出されるワークＷの温度Ｔｗが精度良く補正される。よって、上記温度検出装置１によれば、低温の温度域を含む広い温度範囲でワークＷの温度Ｔｗを正確に測定できる。また、長波長域（８μｍ以上）を検出波長域とする放射温度計１１は、短波長域（例えば４μｍ以下）を検出波長域とする放射温度計より廉価である。

尚、上述した温度検出装置１は、放射温度計１１及び光量検出部１２のそれぞれの検出波長域を適宜選択することにより、上述した温度域とは異なる様々な温度域でワークＷの温度Ｔｗを測定することが可能になる。具体的には、上述した条件が満たされるように放射温度計１１及び光量検出部１２のそれぞれの検出波長域を選択することにより、そのときに使用する放射温度計１１で測定可能な温度域においてワークＷの温度Ｔｗを正確に測定できる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 温度検出装置
２ ランプ
Ｗ ワーク
１１ 放射温度計
１２ 光量検出部
１３ 補正処理部
１３１ 第１演算処理部
１３２ 第２演算処理部
１３３ 第３演算処理部
１３４ 第４演算処理部
ｄ、ｄｎ、ｄ１、ｄ２ 検出光量
ｄｓ 推定値
ｇ 補正係数
Ｌ、Ｌｈ、Ｌｗ 放射エネルギ
Ｐ 検出精度
Ｒ 光量比
Ｒｓ 検出感度
Ｔ 検出温度
Ｔｃ 色温度
Ｔｈ、Ｔｗ 温度
Ｔｒ 真値
ΔＴ ズレ幅
Ｔｓ 補正後の温度

Claims (5)

1. ランプで加熱されるワークを温度検出の対象とする放射温度計と、
   前記放射温度計の検出波長域である第１波長域λｗ１とは異なる検出波長域である第２波長域λｗ２で前記ランプの光量を検出する光量検出部と、
   前記放射温度計で検出される前記ワークの温度を、前記光量検出部で検出される前記ランプの光量を用いて補正する補正処理部と、
   を備える、温度検出装置。
2. 前記放射温度計の検出波長域である第１波長域λｗ１は、前記放射温度計で検出可能な所定の温度域において前記ワークの放射エネルギの分布波長域の少なくとも一部と重なりを有し、
   前記光量検出部で検出する前記第２波長域λｗ２は、前記第１波長域λｗ１と重ならない波長域又は前記第１波長域λｗ１との重なりが小さい波長域である、請求項１に記載の温度検出装置。
3. 前記補正処理部は、
   前記光量検出部で検出される前記ランプの光量から当該ランプの色温度Ｔｃを算出する第１演算処理部と、
   前記第１波長域λｗ１と波長分布に重なりを有する第１光量部分と、前記第２波長域λｗ２と波長分布に重なりを有する第２光量部分を含む前記ランプの光量に対して、
   放射温度計が検出する光量と光量検出部が検出する光量の比率である光量比Ｒを、
   前記第１演算処理部で算出された前記色温度Ｔｃにおける前記ランプの放射エネルギの波長分布と、前記放射温度計の検出対象である第１波長域λｗ１に分布する放射エネルギと、前記光量検出部の検出対象である第２波長域λｗ２に分布する放射エネルギとに基づいて算出する第２演算処理部と、
   前記光量検出部で検出される前記ランプの光量に、前記第２演算処理部で算出された前記光量比Ｒを乗ずることにより、前記放射温度計に対して前記第１波長域λｗ１において影響する前記ランプの光量の推定値を算出し、算出した当該推定値を、前記放射温度計で検出される温度のズレ幅ΔＴに換算する第３演算処理部と、
   前記放射温度計で検出される前記ワークの温度を、前記第３演算処理部で算出された前記ズレ幅ΔＴで補正する第４演算処理部と、
   を含む、請求項１又は２に記載の温度検出装置。
4. 前記第２演算処理部は、数式（５）（６）および（７）に基づいて前記光量比Ｒを算出する、請求項３に記載の温度検出装置。
   

   

   

   

   ここで、Ｒ：光量比、Ｌｈ（λ、Ｔｃ）：ランプの放射エネルギ、Ｔｃ：ランプの色温度、λ：波長、λ１ａ及びλ１ｂ：放射温度計の検出波長域である前記第１波長域λｗ１の下限値及び上限値、λ２ａ及びλ２ｂ：光量検出部の検出波長域である前記第２波長域λｗ２の下限値及び上限値
5. 前記放射温度計の検出波長域である前記第１波長域λｗ１は８μｍ以上１４μｍ以下であり、
   前記光量検出部の検出波長域である前記第２波長域λｗ２は１．１μｍ以下である、請求項１〜４の何れかに記載の温度検出装置。

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