JP3148868U

JP3148868U - 放射温度計

Info

Publication number: JP3148868U
Application number: JP2008008843U
Authority: JP
Inventors: 藤雅輝佐
Original assignee: 株式会社佐藤計量器製作所
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2009-03-05
Anticipated expiration: 2018-12-17

Abstract

【課題】プリズムなどの光分岐器を用いることなく、入射光学系から入射した光を撮像素子及び赤外線センサで受光させることにより、入射光学系と各素子間の距離を短くして装置全体を小型化する。【解決手段】入射光学系（１）を透過してきた光を撮像する撮像素子（６）及び赤外線センサ（５）の受光光軸（Ｘ６、Ｘ５）が択一的に入射光軸（Ｘ４）に一致するように夫々が進退可能に配され、撮像素子（６）で撮像された画像及び赤外線センサ（５）で測定された温度を表示するディスプレイパネル（８）と、撮像素子（６）を入射光軸（Ｘ４）上に位置させてその画像をディスプレイパネル（８）に表示させた状態から撮像素子（６）を退避させると共に赤外線センサ（５）を進出させて温度測定を行う温度測定スイッチ（９）を備えた。【選択図】図１

Description

本考案は、被測定物の表面から放射される赤外線を入射光学系により集光させて、赤外線センサにより、前記赤外線量を非接触で測定し、温度換算することで物体の温度を測定する放射温度計に関する。

放射温度計は、入射光学系の集光位置にサーモパイルや焦電素子などの赤外線センサが配されてなり、被測定物から放射された赤外線を集光して、赤外線センサで赤外線量を電気信号に変換し、温度測定を行う。
図５は、このような従来の放射温度計３１を示し、入射光学系は所定の視野角（画角）が存在するところから、温度測定領域Ｍｎは、被測定物までの距離Ｌｎに応じて変化し、近距離を撮像する場合は比較的狭い領域で温度測定され、距離が離れるに従いその領域が広がっていくので、放射温度計を被測定物に向けて温度測定しても、実際に測定されている領域を知ることができない。

このため、測定者が測定領域を知ることができるように、入射光学系の左右両側に視野角に沿ってレーザ光が照射される一対のレーザポインタを内蔵させている。
これによれば、例えば壁の温度を測定する場合に放射温度計を壁に向けると２つのレーザポインタにより温度測定領域Ｍｎの左右両側に２つのレーザスポットＬＳｎ，ＲＳｎが形成されるので、そのスポットＬＳｎ，ＲＳｎで結んだ線を直径とする円の領域内の温度が測定されることとなる。

しかしながら、温度測定領域Ｍｎの左右にレーザスポットＬＳｎ，ＲＳｎを照射したとしても、被測定物上に測定領域Ｍｎの境界線が示されるわけではないので、その領域Ｍｎの大体の位置をレーザスポットＬＳｎ，ＲＳｎに基づいて特定し得るに過ぎない。
また、レーザポインタは、出力０.２ｍＷ以下のクラス１のもの比較的安全性の高いものが用いられているが、状況によってはこの出力によっても直視した場合に視力低下の危険性がある。

このため、図６に示す放射温度計４１のように、入射光学系４２の入射光軸Ｘin上に赤外線センサとしてのサーモパイル４３を配し、入射光学系４２とサーモパイル４３の間に配されたプリズム４４で光の一部を分岐させ、その分岐光軸Ｘｄ上に撮像素子４５を配したものが提案されている。
特開２００３−２７００４９号公報

これによれば、撮像素子４５から出力された画像信号が、画像処理装置４６−液晶駆動装置４７を介して液晶パネル４８に画像表示されるので、その画像上で温度測定領域を確認することができ、また、サーモパイル４３で検出された赤外線量を温度測定ユニット４９で温度換算して、被測定物の表面温度を液晶パネル４８に表示させることができる。

しかしこの場合は、入射光学系４２とサーモパイル４３の間にプリズム４４を配さなければならないことから、入射光学系４２からサーモパイル４３までの距離が長くなりケーシングが大型化するという問題がある。

そこで本考案は、プリズムなどの光分岐器を用いることなく、入射光学系から入射した光を撮像素子及び赤外線センサで受光させることができ、入射光学系と各素子間の距離を短くして装置全体を小型化することを技術的課題としている。

この課題を解決するために、本考案は、被測定物の表面から放射される光線を入射光学系により集光させて、その入射光軸上に配された赤外線センサによりその光線に含まれる赤外線の量を非接触で測定し、温度換算することで物体の温度を測定する放射温度計において、前記入射光学系を透過してきた光を撮像する撮像素子及び前記赤外線センサの受光光軸が択一的に前記入射光軸に一致するように夫々が進退可能に配され、撮像素子で撮像された画像及び赤外線センサで測定された温度を表示するディスプレイパネルと、前記撮像素子を入射光軸上に位置させてその画像をディスプレイパネルに表示させた状態から撮像素子を退避させると共に赤外線センサを進出させて温度測定を行う温度測定スイッチを備えたことを特徴としている。

本考案の放射温度計は、撮像素子と赤外線センサが入射光学系の入射光軸に対して進退可能に配されており、いずれも入射光学系を透過した光を受光するので、撮像素子で受光する入射光線と、赤外線センサで受光する入射光線は等しく、ディスプレイパネルに表示された画像範囲が、温度測定領域に一致する。
したがって、撮像素子で撮像しながら温度測定スイッチを押すと、撮像素子が退避して赤外線センサが進出され、ディスプレイパネルに映し出された被測定物の撮像範囲から放射される赤外線に基づいて温度を計測することができる。
このとき、プリズムなどの光分岐器を用いるまでもなく、撮像素子及び赤外線センサの双方に、入射光学系を透過した入射光線を受光させることができるので、入射光学系から各素子にいたる距離を短くすることができ、放射温度計を小型にすることができるという効果がある。

本考案は、プリズムなどの光分岐器を用いることなく、入射光学系から入射した光を撮像素子及び赤外線センサで受光させることができ、入射光学系と各素子間の距離を短くして装置全体を小型化するため、入射光学系を透過してきた光を撮像する撮像素子及び前記赤外線センサの受光光軸が前記入射光軸に一致するように、各素子を入射光学系の結像面上に進退可能に配し、撮像素子で撮像された画像及び赤外線センサで測定された温度を表示するディスプレイパネルと、前記撮像素子を入射光軸上に位置させてその画像をディスプレイパネルに表示させた状態から撮像素子と赤外線センサを切り換えて温度測定を行う温度測定スイッチを備えた。

以下本考案を図面に示す実施例に基づいて具体的に説明する。
図１は本考案に係る放射温度計を示す説明図、図２はその正面図である。

本例の放射温度計１は、ケーシング２の正面に、被測定物の表面から放射される光線を集光させる結像レンズ３などを含む入射光学系４が形成されている。
ケーシング２内には、入射光学系４を透過してきた光線に含まれる赤外線の量を非接触で測定する赤外線センサとしてのサーモパイル５と、その光線に含まれる可視光画像を撮像する撮像素子６が、各素子５及び６の受光光軸Ｘ_５及びＸ_６を入射光学系４の入射光軸Ｘ_４と平行にした状態で、入射光軸Ｘ_４に対して直交する方向に往復直線移動するスライダ７に装着され、スライダ７を進退させることにより各受光光軸Ｘ_５及びＸ_６の一方が入射光軸Ｘ_２に一致するように各素子５及び６が入射光学系２の結像面Ｓ上に進退可能に配されている。

また、ケーシング２の背面側には、撮像素子６で撮像された画像及びサーモパイル５で測定された温度を表示する液晶パネル（ディスプレイパネル）８が配され、ケーシング２の上面には、撮像素子６を入射光軸上に位置させてその画像を液晶パネル８に表示させた状態から撮像素子６と赤外線センサ５を切り換えて温度測定を行う温度測定スイッチ９が配されている。

サーモパイル５の光入射面には赤外線を透過し、可視光及び紫外線を遮断する赤外線透過フィルタ１０が配されており、入射光学系４から入射される光に含まれる赤外線量を測定する。
サーモパイル５は温度測定ユニット１１に接続され、温度測定ユニット１１で測定された赤外線量に基づき、これを温度換算することで被測定物の表面温度を算出し、この結果を温度測定信号として出力する。

また、撮像素子６は、画像処理装置１２に接続されており、入射光学系４から入射される可視光で生成される画像を画像信号として出力する。
さらに、液晶パネル８に接続された液晶駆動装置１３には、温度測定ユニット１１及び画像処理装置１２が接続されており、液晶パネル８に形成された画像表示領域８ａに画像処理装置１２から入力された画像信号により画像が映し出され、温度表示領域８ｂに温度測定ユニット１１から入力された温度測定信号により温度数値が表示される。

スライダ７は、フレーム２０に支持され、その上下に形成された案内レール２１Ｕ、２１Ｄに案内されて入射光軸Ｘ_４と直交する左右方向に摺動可能に配されている。
そして、底面側にはラック７ａが形成されており、小型モータ２２によって正逆回転駆動されるピニオン２２ａと咬合されて、サーモパイル５と撮像素子６を入射光軸Ｘ_４に対して進退させるようになっている。

モータ２２を正逆回転駆動させるモータ制御装置２３は、その入力側に温度測定スイッチ９と温度測定ユニット１３が接続されている。
温度測定ユニット１３の処理手順は、図３に示すとおり、ステップＳＴＰ１で撮像素子６を入射光軸Ｘ_４上に位置させてその画像を液晶パネル８に表示させた状態で温度測定スイッチ９が押下されるまで待機し、温度測定スイッチ９が押下されたときにステップＳＴＰ２に移行してモータ２２を正方向に起動させた後、ステップＳＴＰ３に移行する。
ステップＳＴＰ３では、サーモパイル５が進出されてその受光光軸Ｘ_５が入射光軸Ｘ_４と一致したときにモータ２２を停止させる。本例では、具体的にはスライダ７の位置検出用のマイクロスイッチ２４Ｒからスイッチ信号が出力されたときにモータ２２が停止するようになっている。
次いで、ステップＳＴＰ４で温度測定が終了するまで待機し、温度測定ユニット１１から温度測定信号が出力されたときに、ステップＳＴＰ５に移行してモータ２２を反転起動させた後、ステップＳＴＰ６に移行する。
ステップＳＴＰ６では、撮像素子６が進出されてその受光光軸Ｘ_６が入射光軸Ｘ_４と一致したときにモータ２２を停止させる。本例では、具体的にはスライダ７の位置検出用のマイクロスイッチ２４Ｌからスイッチ信号が出力されたときにモータ２２が停止するようになっている。

以上が本考案の一構成例であって、次にその作用について説明する。
メインスイッチ（図示せず）をオンすると、入射光学系４から入射された像が入射光軸Ｘ_４上に位置する撮像素子６で撮像されて液晶パネル８に表示される。
ここで、入射光学系４を被測定物に向けると、液晶パネル８に被測定物が映し出され、その映し出されている範囲で温度測定が行われる。
したがって、被測定物に近づけば撮像範囲が狭くなるので温度測定領域も狭くなり、被測定物から遠ざかれば撮像範囲が広くなるので温度測定領域も広がる。
なお、入射光学系４としてズームレンズを装着すれば、ズーム倍率を調整することにより、被測定部に対して近づいたり離れたりすることなく、温度測定領域を調整することができる。

測定領域が特定されたところで、カメラのシャッターを切るように温度測定スイッチ９を押下すれば、モータ２２が起動されてスライダ７が移動し、撮像素子６が入射光軸Ｘ_４から退避すると同時に、サーモパイル５がその受光光軸Ｘ_５を入射光軸Ｘ_４と一致させる位置に進出して、温度測定が行われる。
このとき、多少手振れがあったとしても、温度測定領域は温度測定スイッチ９を押下する直前に撮像されていた撮像範囲に等しいから、液晶パネル８に表示されていた範囲の温度を測定することができる。
また、温度測定スイッチ９が押下されたときにその直前の画像を一次記憶して、温度を表示する際に画像と温度数値を同時に表示させ、その合成画像を記憶するようにすれば、あとからその合成画像を見たときに測定した温度と温度測定領域が同一画面上に表示されるので、どこの温度を測定したか不明になることもない。

そして、温度測定ユニット１１から温度測定信号が出力されると、温度測定が終了したと判断されて、モータ２２が逆転駆動されてスライダ７が元の位置に戻り、サーモパイル５が入射光軸Ｘ_４から退避すると同時に、撮像素子６がその受光光軸Ｘ_６を入射光軸Ｘ_４と一致させる元の位置に戻る。

このように、サーモパイル５と撮像素子６を進退させることにより、各素子５及び６は同一入射光学系４から入射された光を受光することができるので、撮像素子６で撮像した範囲を温度測定領域として、サーモパイル５で温度測定することができる。
また、入射光学系４と各素子５及び６との間にプリズムなどの光分岐器を配する必要がないので、放射温度計を小型化することができる。

なお、上述の説明では、液晶パネル８に画像表示領域８ａ及び温度表示領域８ｂを個別に形成した場合について説明したが、本考案はこれに限らず、液晶パネル８の全体に画像温度表示領域８ｃが形成され、撮像素子６で撮像された画像に重ねて、サーモパイル５で測定された温度数値を表示するようにしてもよい。

また、サーモパイル５及び撮像素子６を進退させる手段は、スライダ７に限らず、任意の進退機構を採用することができ、例えば入射光軸Ｘ_４と直交する字句を回転軸とする正四角柱ロッドの隣接する面に取り付けられ、該ロッドを９０度正逆回転することにより夫々の受光光軸Ｘ_５、Ｘ_６が入射光軸Ｘ_４と一致するように身体可能に設けられている場合であっても良い。
さらに赤外線センサは、サーモパイル５に限るものではなく、焦電素子など任意のものを使用し得る。

以上のように、本考案は、被測定物の表面から放射される赤外線量を非接触で測定し、温度換算することで物体の温度を測定する放射温度計の用途に適用できる。

本考案に係る放射温度計を示す説明図。その正面図。モータ制御装置の制御手順を示すフローチャート。液晶パネルを示す説明図。従来装置を示す説明図。従来装置を示す説明図。

符号の説明

１放射温度計
４入射光学系
Ｘ_４入射光軸
５サーモパイル（赤外線センサ）
Ｘ_５受光光軸
６撮像素子
Ｘ_６受光光軸
７スライダ
Ｓ結像面
８液晶パネル（ディスプレイパネル）
９温度測定スイッチ
２２小型モータ
２３モータ制御装置

Claims

被測定物の表面から放射される光線を入射光学系により集光させて、その入射光軸上に配された赤外線センサによりその光線に含まれる赤外線の量を非接触で測定し、温度換算することで物体の温度を測定する放射温度計において、
前記入射光学系を透過してきた光を撮像する撮像素子及び前記赤外線センサの受光光軸が択一的に前記入射光軸に一致するように夫々が進退可能に配され、
撮像素子で撮像された画像及び赤外線センサで測定された温度を表示するディスプレイパネルと、前記撮像素子を入射光軸上に位置させてその画像をディスプレイパネルに表示させた状態から撮像素子を退避させると共に赤外線センサを進出させて温度測定を行う温度測定スイッチを備えたことを特徴とする放射温度計。
前記撮像素子及び赤外線センサが、夫々の受光光軸を入射光軸と平行にした状態で、入射光軸に対して直交する方向に往復直線移動するスライダに装着された請求項１記載の放射温度計。
前記スライダを駆動する小型モータと、温度測定スイッチが押されたときに前記モータを起動させて赤外線センサの受光光軸が入射光軸上に進出したときに停止させ、温度測定が終了したときに反転起動させて撮像素子の受光光軸が入射光軸上に進出したときに停止させるモータ制御装置とを備えた請求項１又は２記載の放射温度計。
前記ディスプレイパネルに、撮像素子の画像を表示する画像表示領域と、赤外線センサで測定された温度を表示する温度表示領域が、個別に形成されて成る請求項１乃至３いずれか記載の放射温度計。
前記ディスプレイパネルに、撮像素子の画像に重ねて、赤外線センサで測定された温度を表示する画像温度表示領域が形成されて成る請求項１乃至３いずれか記載の放射温度計。