JP3277776B2 - 放射温度計の照準装置 - Google Patents

放射温度計の照準装置

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    • Y10S33/21—Geometrical instruments with laser

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象の表面温
度を遠隔測定する放射温度計に係り、特にその測定領域
を表示する照準装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、測定対象の表面温度を遠隔測定す
る放射温度計において、測定対象からの放射エネルギー
を集束する測定光学系の主光軸から分岐した光軸上にレ
ーザ光源を配設し、このレーザ光源によって測定対象上
にスポット状の照射像を形成することにより測定点を示
すようにした照準装置が提案されている（実開昭５５−
３６３２７号公報、特公昭６０−５１６５４号公報参
照）。
【０００３】また、上記放射温度計において、測定対象
上に測定領域の輪郭を示すリング状の照射像を形成する
ようにした照準装置が提案されている（米国特許第５，
３６８，３９２号参照）。この照準装置では、上記リン
グ状の照射像を形成するために、レーザ光を反射して測
定対象に照射する反射ミラーを機械的に回転させるもの
や、レーザ光源を光軸の回りに機械的に旋回させるもの
等が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記実
開昭５５−３６３２７号公報又は特公昭６０−５１６５
４号公報記載の照準装置は、測定領域の中心を表示する
に過ぎないため、種々の測定対象に対して、常に照射像
を得られるものではない。また、測定領域の輪郭を表示
するものではないため、測定領域の正確な視認が困難で
ある。
【０００５】一方、上記米国特許第５，３６８，３９２
号記載の照準装置は、リング状の照射像によって測定領
域の輪郭を表示するのみであるので、微妙な光軸合わせ
を必要とする場合には不向きである。
【０００６】本発明は、上記問題を解決するもので、簡
易な構成でありながら測定対象に対する測定領域の指示
を的確に行え、操作性を向上した放射温度計の照準装置
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、測定対象から
その温度に応じて放射される放射エネルギーを集束する
測定光学系と、集束された上記放射エネルギーを検出す
る検出手段とを備え、上記測定対象の表面温度を測定す
る放射温度計において、集束された可視光を出力する発
光手段と、この発光手段からの上記集束可視光を上記測
定光学系の光軸に沿って上記測定対象に導く照準用光学
系と、この照準用光学系の光軸近傍に配置された回転軸
を有する回転駆動手段と、上記照準用光学系の光軸に臨
んで配置され、回転中心が上記回転軸に取り付けられ、
回転によって上記集束可視光の方向を上記照準用光学系
の光軸を中心にして連続的に屈曲させる光学素子とを備
え、上記光学素子は、上記照準用光学系の光軸が通過す
る領域の一部に形成された非屈曲部を有し、この非屈曲
部は、上記集束可視光を上記照準用光学系の光軸に沿っ
て進行させるものである（請求項１）。
【０００８】この構成によれば、測定対象上に、測定領
域の輪郭を示すリング状の照射像と測定中心を示すスポ
ット状の照射像とが形成され、これによって測定領域全
体及びその中心が同時に確認可能になる。
【０００９】また、請求項１記載の放射温度計の照準装
置において、上記非屈曲部が上記照準用光学系の光軸上
に位置する状態で上記光学素子の回転を停止させる駆動
制御手段と、上記光学素子を回転させる回転モードと上
記位置で上記光学素子の回転を停止させる停止モードと
を切り換えるモード切換手段とを備えたものである（請
求項２）。
【００１０】この構成によれば、測定対象上に、測定領
域の輪郭を示すリング状の照射像及び測定中心を示すス
ポット状の照射像を形成するモードと、測定中心を示す
スポット状の照射像のみを形成するモードとが選択的に
切り換え可能になる。これによって、例えば測定対象が
近距離にある場合には両方の照射像を形成してより正確
に測定領域を確認すればよく、遠距離にある場合にはス
ポット状の照射像のみを形成して集束可視光が測定対象
まで到達させるようにすればよい。
【００１１】また、測定対象からその温度に応じて放射
される放射エネルギーを集束する測定光学系と、集束さ
れた上記放射エネルギーを検出する検出手段とを備え、
上記測定対象の表面温度を測定する放射温度計におい
て、集束された可視光を出力する発光手段と、この発光
手段からの上記集束可視光を上記測定光学系の光軸に沿
って上記測定対象に導く照準用光学系と、この照準用光
学系の光軸近傍に配置された回転軸を有する回転駆動手
段と、上記照準用光学系の光軸に臨んで配置され、回転
中心が上記回転軸に取り付けられ、回転によって上記集
束可視光の方向を上記照準用光学系の光軸を中心にして
連続的に第１の角度で屈曲させる光学素子とを備え、上
記光学素子は、上記照準用光学系の光軸が通過する領域
の一部に形成された屈曲部を有し、この屈曲部は、上記
集束可視光の方向を上記第１の角度と異なる第２の角度
で屈曲させるものである（請求項３）。
【００１２】この構成によれば、測定対象上にリング状
の照射像が同心状に形成され、これによって、照射像の
確認が容易に行われることとなる。
【００１３】また、上記回転軸は、上記照準用光学系の
光軸と平行に配置され、上記光学素子は、互いに対向す
る主面を有し、両主面が相対的に一方向に傾斜してなる
光学プリズムからなるものである（請求項４）。
【００１４】また、上記光学素子は、上記回転軸の直交
面に対して傾斜した反射面を有する反射ミラーからなる
ものである（請求項５）。
【００１５】また、測定対象からその温度に応じて放射
される放射エネルギーを集束する測定光学系と、集束さ
れた上記放射エネルギーを検出する検出手段とを備え、
上記測定対象の表面温度を測定する放射温度計におい
て、集束された可視光を出力する発光手段と、この発光
手段からの上記集束可視光を上記測定光学系の光軸に沿
って上記測定対象に導く照準用光学系と、この照準用光
学系の光軸近傍に配置された当該光軸に平行な回転軸を
有する回転駆動手段と、上記照準用光学系の光軸に臨ん
で配置され、回転中心が上記回転軸に取り付けられ、一
体的に回転することによって上記集束可視光の方向を上
記照準用光学系の光軸を中心にして連続的に屈曲させる
第１、第２の光学プリズムと、この第１の光学プリズム
と第２の光学プリズムとの相対的な回転位置を変更する
相対回転位置変更手段とを備え、上記第１、第２の光学
プリズムは、それぞれ、互いに対向する主面を有し、両
主面は相対的に一方向に傾斜してなるものである（請求
項６）。
【００１６】この構成によれば、第１の光学プリズムと
第２の光学プリズムとの相対的な回転位置が変更される
と、測定対象上に形成するリング状の照射像の大きさが
変更され、これによって異なる大きさの測定領域に対応
可能になる。
【００１７】また、上記測定光学系は、上記集束する放
射エネルギーの放射面積を変更するズーミング機能を有
するものである（請求項７）。
【００１８】この構成によれば、測定光学系のズーミン
グによる測定領域の大きさの変化に応じて、第１の光学
プリズムと第２の光学プリズムとの相対的な回転位置を
変更することにより、測定対象上に形成するリング状の
照射像の大きさが測定領域の大きさに対応可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図８〜図１０は、本発明が適用さ
れる放射温度計の計測器本体の外観図で、図８は側面
図、図９は前面図、図１０は背面図である。
【００２０】この放射温度計の計測器本体は、図８に示
すように、上部の計測部側と、下部の把握部側とからな
る全体構成を有し、計測部側には、その側面の中央部に
電源オン、オフ用のメインスイッチ１が、その上方にモ
ード設定スイッチ２、放射率設定スイッチ３及び操作ス
イッチ４，５が配設されている。また、図９に示すよう
に、前面の上部に測定窓６が形成されている。把握部側
には、前面側に、押し込み可能にされた測定ボタン７
が、背面に、図１０に示すように、測定結果などを表示
する表示部８が設けられている。
【００２１】上記モード設定スイッチ２は後述する測定
モードを設定するもので、放射率設定スイッチ３は測定
対象に応じた放射率を設定するものである。操作スイッ
チ４，５はそれぞれアップキー及びダウンキーで、測定
モードを選択する際のモードの切り換えと、設定すべき
放射率の数値の増減を行うものである。
【００２２】上記測定窓６は、赤外光を通すガラス材や
フィルム材等からなり、測定対象から放射される放射エ
ネルギーを入射させるものである。上記測定ボタン７
は、測定対象に放射温度計を向けた状態でオンすること
により測定を開始させるためのものである。上記表示部
８は、液晶表示装置等からなり、測定値、設定された放
射率や測定モードなどの測定に関する情報を表示するも
のである。
【００２３】図１は上記放射温度計の基本構成を説明す
るための構成図である。図２は光学素子の形状を示す図
１の一部拡大図、図３は光学素子の形状を示す斜視図で
ある。図４は上記測定器本体の内部構成を示す図８の一
部破断図である。図５はこの放射温度計から出射される
ビーム光を模式的に示す図である。
【００２４】この放射温度計は、測定系を構成する凹面
鏡１１及び赤外線センサ１２を備えるとともに、照準系
を構成する発光部１３、集光レンズ１４、光学素子１
５、モータ１６及び反射ミラー１７，１８を備えてい
る。
【００２５】上記凹面鏡１１は、測定対象から光軸Ｌ１
に沿って放射される放射エネルギーを集光するもので、
測定光学系を構成している。上記赤外線センサ１２は、
受光面が上記凹面鏡１１の焦点に配置され、サーモパイ
ル等からなる赤外線を受光するものである。赤外線セン
サ１２は、受光光量に比例したレベルの電圧信号を発生
するもので、図略の演算手段に接続され、検出レベルか
ら上記測定対象の表面温度が算出されるようになってい
る。
【００２６】上記発光部１３は、レーザダイオード等か
らなり、可視波長帯のレーザビーム光を光軸Ｌ２に沿っ
て出力するものである。上記集光レンズ１４は、上記発
光部１３から出力された上記可視光を光軸Ｌ２と平行に
するものである。上記モータ１６は、光軸Ｌ２の近傍に
配設されたパルスモータなどで、回転軸１６ａが光軸Ｌ
２と平行になる向きに設定されている。
【００２７】上記光学素子１５は、図２、図３に示すよ
うに、円板形状の透明な光学プリズムで、円板中心が上
記回転軸１６ａに固定されている。光学素子１５の両主
面は、互いに不平行な交差する平面で形成されている。
すなわち、主面１５ａは光軸Ｌ２に直交し、他方、主面
１５ｂは光軸Ｌ２に対して角度ｉだけ傾斜している。従
って、光学素子１５は、両主面間の厚さが、一方向に連
続（一定傾斜で）して変化している。
【００２８】図２は、上記光学素子１５の最も厚い部分
（以下、最厚部という）が上端に、最も薄い部分（以
下、最薄部という）が下端に配置された状態を側面方向
から見たものである。
【００２９】図２に示す状態で、光学素子１５が回転軸
１６ａを中心に回転すると、主面１５ｂが光軸Ｌ２の直
交面となす角度は、−ｉ〜ｉの間を連続的に変化する。
【００３０】図１に戻って、上記反射ミラー１７，１８
は、光学素子１５を透過した上記ビーム光を反射して光
軸Ｌ２を上記光軸Ｌ１に一致させるもので、この反射ミ
ラー１７，１８によってビーム光が、図４に示すように
測定窓７から放射される。
【００３１】次に、ビーム光の光路について説明する。
発光部１３から出力されたビーム光１３ａは、集光レン
ズ１４によって平行光にされ、図２に示すように、光軸
Ｌ２に沿って光学素子１５に入射する。このとき、ビー
ム光１３ａは、光学素子１５の主面１５ａ、すなわち入
射面に対して法線方向に入射するので、入射面では屈折
せずに直進する。そして、光学素子１５の主面１５ｂ、
すなわち出射面は、光軸Ｌ２の直交面に対して角度ｉだ
け傾斜しているので、ビーム光１３ａは、出射点Ａで傾
斜方向であって厚さの増加する方向に屈折し、光学素子
１５の主面１５ｂの法線１５０に対して角度ｉ'で出射
する。
【００３２】ここで、光学素子１５の屈折率をｎとする
と、ｉとｉ'の関係は、スネルの法則より、
【００３３】
【数１】ｎ×sinｉ＝sinｉ' すなわち、
【００３４】
【数２】ｉ'＝sin-1（ｎ×sinｉ） となる。
【００３５】モータ１６を駆動して光学素子１５を回転
させると、主面１５ｂの傾斜方向も回転するので、光学
素子１５から出射したビーム光１３ａは、光軸Ｌ２に対
して角度（ｉ'−ｉ）を保持した状態で回転する。これ
によって、図５に示すように、ビーム光１３ａは、光軸
Ｌ１に対して円錐の側面を形成するように旋回される。
このときの旋回光の照射角θ１は、２×（ｉ'−ｉ）と
なる。そして、測定対象上に対して、リング状に照射さ
れる。
【００３６】このように、光学素子１５を回転させるこ
とによって測定対象にリング光を照射することができ
る。従って、光学素子１５の傾斜角度ｉを適切に設定す
ることによって、測定対象の測定領域の輪郭を表示する
ことができる。
【００３７】なお、光学素子１５は、可逆的であること
から、主面１５ａと１５ｂとを入れ替えて形成しても、
同様の効果が得られる。
【００３８】次に、発光部１３のレーザ光の輝度変調に
ついて説明する。発光部１３としてレーザダイオード等
の半導体レーザを使用する場合には、以下の２点に留意
する必要がある。
【００３９】（１）駆動電流が大きいので電源容量を大
きくしなければならない。 （２）人体、特に眼を保護するためにレーザ光の照射量
を規定値に抑える必要があるが、汎用されている赤色レ
ーザでは視感度が低いので、上記規定値では充分な明る
さを得るのが困難である。
【００４０】そこで、本実施形態では、以下の，の
手法によって、これらの点を改善している。
【００４１】発光部１３を間欠的にパルス駆動するこ
とによって、眼が応答しない臨界融合周波数以上の周波
数でパルス発光させる。例えばこのパルス駆動のオン、
オフのデューティ比を５０％にすると、消費電流を約半
分に低減することができる。
【００４２】上記モータ１６の回転周波数と上記の
パルス駆動周波数とを適正化することによって、測定対
象に照射されるリング光の輝度を変調させることができ
る。このとき、人間の眼は輝度の高いレベルをよく感じ
ることができる。上記照射量の規定値はある一定の時間
内での平均照射量と考えられるが、上記輝度変調によっ
て平均照射量を上記規定値以下に抑制しながら、上記リ
ング光を明るくすることができる。
【００４３】ここで、上記，を行うための構成につ
いて説明する。図６は発光部１３及びモータ１６の制御
系を示すブロック図である。図７はモータ１６の駆動信
号、光学素子１５の回転検出信号及び発光部１３の駆動
信号を示すタイミングチャートである。
【００４４】この制御系は、回転センサ２１、回転量検
出部２２、モータ駆動部２３、発光駆動部２４及び制御
部２５を備えている。
【００４５】回転センサ２１は、フォトインタラプタ等
からなり、回転量検出部２２は、回転センサ２１からの
信号を用いて光学素子１５の回転を検出し、１回転毎に
検出信号２２ａを制御部２５に出力するものである。
【００４６】モータ駆動部２３及び発光駆動部２４は、
それぞれモータ１６及び発光部１３に駆動電流を供給す
るものである。
【００４７】制御部２５は、ＣＰＵ等からなり、回転量
検出部２２からの検出信号２２ａを用いてモータ１６の
回転が一定となるように、パルス制御信号２５ａをモー
タ駆動部２３に出力してフィードバック制御を行うもの
である。また、制御部２５は、発光駆動部２４にパルス
制御信号２５ｂを出力して、モータ１６の回転周波数の
整数倍の周波数で発光部１３を発光させるものである。
【００４８】ここで、発光部１３をパルス発光させたと
きに、発光パルス周波数と光学素子１５の回転周波数の
位相がずれると、輝度変調されて測定対象上に照射され
たリング光が、安定せずにゆらいで見えたり、所定方向
に回転して見えるような現象が生じる。
【００４９】しかしながら、ここでは、モータ１６の回
転周波数の整数倍の周波数で発光部１３を発光させて発
光部１３の発光パルス周波数と光学素子１５の回転周波
数の位相を一致させることによって、上記現象が生じる
のを防止し、安定したリング光を得るようにしている。
【００５０】なお、モータ駆動部２３に出力する制御信
号２５ａと、発光駆動部２４に出力する制御信号２５ｂ
のパルスの立ち上がりタイミングを同期させると、更に
安定したリング光を得ることができる。
【００５１】このように、上記，を行うことによっ
て、消費電流を低減するとともに、リング光の明るさを
増大させることができる。
【００５２】次に、本発明が適用される放射温度計の第
１実施形態について説明する。図１１は同第１実施形態
の光学素子１５の形状を示す斜視図、図１２は同第１実
施形態のモータ１６の制御系を示すブロック図である。
なお、上述の基本構成と同一構成要素には同一符号を付
し、相違点についてのみ説明する。
【００５３】第１実施形態では、光学素子１５は、図１
１に示すように、上記図２に示す光学プリズムにおい
て、上記ビーム光１３ａが通過する領域の一部、すなわ
ち回転軸１６ａを中心として回転軸１６ａと光軸Ｌ２間
の距離に等しい半径の円周上の一部に穿設された貫通孔
１５１を備えるとともに、外周に突設された遮断部１５
２を備えている。
【００５４】また、ＬＥＤ３１及びフォトダイオード３
２は、光学素子１５の前後位置であって、上記遮断部１
５２の回転軌跡上に互いに対向するように配設されると
ともに、光学素子１５が回転して上記貫通孔１５１が光
軸Ｌ２上にきた時に、上記遮断部１５２によってＬＥＤ
３１からフォトダイオード３２への光が遮断される位置
に設けられている。
【００５５】第１実施形態の制御系は、図１２に示すよ
うに、モード設定スイッチ２、ＬＥＤ３１、フォトダイ
オード３２、ＬＥＤ駆動部３３、位置検出部３４、モー
タ駆動部２３及び制御部２５を備えている。
【００５６】上記モード設定スイッチ２は、光学素子１
５を回転させる回転モード（スポット光及びリング光を
照射するモード）と、光学素子１５の貫通孔１５１と光
軸Ｌ２とが一致する位置で停止させる停止モード（スポ
ット光のみを照射するモード）とを設定するものであ
る。
【００５７】上記ＬＥＤ駆動部３３は、ＬＥＤ３１に駆
動電流を供給してＬＥＤ３１を発光させるもので、上記
位置検出部３４は、フォトダイオード３２のＬＥＤ３１
からの光の受光の有無によって位置検出信号を制御部２
５に出力するものである。
【００５８】制御部２５は、上記ＬＥＤ駆動部３３に出
力する制御信号によってＬＥＤ３１の発光を制御する。
また、上記位置検出部３４からの位置検出信号によって
光学素子１５が、貫通孔１５１と光軸Ｌ２とが一致する
位置にあるかどうかを判別するものである。
【００５９】また、制御部２５は、モード設定スイッチ
２で上記回転モードが設定されると、モータ駆動部２３
に制御信号を出力して光学素子１５を回転させ、一方、
モード設定スイッチ２で上記停止モードが設定される
と、モータ駆動部２３に制御信号を出力して位置検出部
３４からの位置検出信号が入力される位置で光学素子１
５の回転を停止させるものである。
【００６０】このように、第１実施形態では、光学素子
１５に発光部１３からのビーム光１３ａが屈折せずに直
進する貫通孔１５１を設けることで、ビーム光１３ａが
貫通孔１５１を通る位置で光学素子１５を停止させ、測
定領域の中心をスポット的に照射することにより、測定
中心の確認及び指示を容易、かつ的確に行うことができ
る。すなわち、基本構成のようにビーム光をリング光と
すると、単位面積当りの明るさが低下するので、測定対
象が遠距離にある場合や低反射率の場合に測定領域の確
認が困難になる虞れがあるが、第１実施形態では、スポ
ット的に照射してビーム光の明るさを向上させているの
で、そのような事態を防止することができる。また、測
定領域の中心が表示されるので、測定領域に対する凹面
鏡１１（測定光学系）の光軸Ｌ１の正確な位置合わせが
可能となる。
【００６１】また、光学素子１５を回転させて使用する
と、測定領域の輪郭を示すリングと、測定領域の中心位
置とが表示されることとなり、上述した基本構成の場合
に比して、測定領域の確認を一層容易かつ的確に行うこ
とができる。
【００６２】また、図１３に示すように、光学素子１５
に複数の貫通孔１５１を設けるようにしてもよい。図１
３は３個の貫通孔１５１が同一円周上に形成された光学
素子１５を回転させたときの測定対象上の照射像を模式
的に示す図で、説明の便宜上、反射ミラーなどは省略し
ている。
【００６３】測定対象上の照射像４１は、光学素子１５
で屈折されて形成されるリング像４１ａと、貫通孔１５
１を直進して形成されるスポット像４１ｂとからなる。
【００６４】このように貫通孔１５１の個数を増大する
ことによって、光学素子１５を連続回転のままでも測定
領域の中心を示すスポット光の輝度を好適に上昇させる
ことができる。
【００６５】また、上記図１１、図１３において、貫通
孔１５１に代えて、両主面を光軸Ｌ２に直交するように
形成した平板部を設けてもよい。この場合にも、貫通孔
１５１と同様にビーム光を直進させることができるの
で、同様の効果が得られる。このように、第１実施形態
によれば、貫通孔１５１又は平板部を設けるのみの簡易
な構成で、上記効果を得ることができる。
【００６６】なお、第１実施形態では、リング像４１ａ
の一部がスポット像４１ｂを形成する期間だけ遮断され
るため、図１３に示すように、リングの一部が欠けたリ
ング像４１ａとなるが、測定領域の表示という点では実
質的に問題は生じない。
【００６７】また、光学素子１５は、図２に示す光学プ
リズムに限られず、同様にその厚さが連続的に変化する
ものであれば、各主面が曲面、すなわちレンズの一部で
あるようなものでもよい。
【００６８】次に、上記放射温度計の第２実施形態につ
いて説明する。図１４は第２実施形態の光学素子１５の
形状を示す断面図である。図１５は光学素子１５の形状
を示す斜視図で、光学素子１５を回転させたときの測定
対象上の照射像を模式的に示している。図１６は光学素
子１５の回転に伴って変化するビーム光の進行方向を説
明する図である。なお、図１５、図１６では、説明の便
宜上、反射ミラーなどは省略している。
【００６９】第２実施形態では、光学素子１５は、図１
５に示すように、図２に示す光学プリズムにおいて、上
記ビーム光１３ａが通過する領域の一部、すなわち回転
軸１６ａを中心として回転軸１６ａと光軸Ｌ２間の距離
に等しい半径の円周上の一部（好ましくは等間隔位置）
に設けられた凹部１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃ，１５
３ｄを備える。
【００７０】この凹部１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃ，
１５３ｄは、光学素子１５の上記最厚部を上端に、かつ
最薄部を下端に配置した図１４に示す状態において、光
軸Ｌ２の直交面に対して角度ｊ（＜ｉ）だけ傾斜した底
面を有している。
【００７１】図１６を用いて、発光部１３からのビーム
光１３ａの進行方向について説明すると、図１６（ａ）
に示すように、ビーム光１３ａが光学素子１５の凹部１
５３ｃを通るときは、測定中心から半径ｄ１の円周上に
照射像４２ｃが形成される。
【００７２】光学素子１５が回転して、図１６（ｂ）に
示すように、ビーム光１３ａが凹部１５３ｃから外れる
と、測定中心から半径ｄ２（＞ｄ１）の円周上に照射像
４３が形成される。そして、光学素子１５の回転に伴っ
て、図１６（ｃ）に示すように、照射像４３は上記半径
ｄ２の円周に沿って移動する。
【００７３】更に光学素子１５が回転して、ビーム光１
３ａが、図１６（ｄ）に示すように、凹部１５３ｄを通
ると、再度、測定中心から半径ｄ１の円周上に照射像４
２ｄが形成される。このとき、照射像４２ｄは、図１６
（ａ）の位置から９０°回転した位置に形成される。
【００７４】更に光学素子１５が回転し、図１６（ｅ）
に示すように、ビーム光１３ａが凹部１５３ｄから外れ
ると、再度、測定中心から半径ｄ２の円周上に照射像４
３が形成される。
【００７５】このように、第２実施形態によれば、光学
素子１５の光軸Ｌ２が通過する領域の一部に、光学素子
１５の傾斜角度ｉと異なる角度ｊの底面を有する凹部１
５３ａ〜１５３ｄを設けるようにしたので、図１５に示
すように、半径ｄ１の照射像４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，
４２ｄ及び半径ｄ２の照射像４３からなる同心状の照射
像を測定対象上に得ることができる。これによって、例
えば測定対象の色がビーム光の色に近い場合等のよう
に、照射像を見失ったり、照射像の確認が困難な場合で
も、スポット光のみの照射像や一重リングの照射像に比
べて見えやすくなり、照射像を容易に発見することがで
きる。
【００７６】なお、上記傾斜角度ｊは、ｉ＜ｊに設定し
てもよい。この場合には、凹部１５３ａ〜１５３ｄを通
過するリング光による照射像と、凹部以外の領域を通過
するリング光による照射像とは、半径の大小が入れ替わ
るだけであるので、見かけ上は変化がない。
【００７７】次に、上記放射温度計の第３実施形態につ
いて説明する。図１７は同第３実施形態の構成図、図１
８は第３実施形態の光学素子１５の形状を示す図１７の
一部拡大図である。
【００７８】第３実施形態では、光学素子１５は、図２
に示すような光学プリズムに代えて、これと同一形状の
反射ミラーからなり、反射ミラー１７を省略している。
モータ１６は、回転軸１６ａが光軸Ｌ２に対して４５°
傾斜する向きに配置され、光学素子１５の反射面は、光
学素子１５の上記最厚部を上端に、かつ最薄部を下端に
配置した図１８に示す状態において、回転軸１６ａの直
交面に対して角度ｉだけ傾斜している。
【００７９】そして、ビーム光１３ａは、図１７に示す
ように、光軸Ｌ２に沿って光学素子１５に入射し、その
表面で反射して反射ミラー１８に入射する。このとき、
図１８に示す配置のときは、光学素子１５の反射面で、
光軸Ｌ２に対して角度２ｉで反射する。
【００８０】光学素子１５が回転すると、その反射面が
回転軸１６ａの直交面となす角度は−ｉ〜ｉの間を移動
するので、上記反射光も、−２ｉ〜２ｉの間を連続的に
移動することとなる。従って、リング光の照射角は、光
軸Ｌ２を中心として角度４ｉになる。
【００８１】このように、第３実施形態によれば、光学
素子１５として、図２に示す光学プリズムと同一形状の
反射ミラーを用いるようにしたので、測定対象上に測定
領域の輪郭を示すリング光を照射することができる。
【００８２】なお、上記第１実施形態と同様に、光学素
子１５のビーム光１３ａが通過する領域の一部に、反射
面が回転軸１６ａに直交する平板部を１つ又は複数設
け、ビーム光１３ａを光軸Ｌ２に沿って反射するように
してもよい。これによって、第１実施形態と同様に、測
定対象上に、測定領域の輪郭及び測定中心の照射像を得
ることができる。また、第１実施形態と同様に、光学素
子１５を停止する停止モードと回転させる回転モードと
を切り替えし得るようにしてもよい。
【００８３】また、上記第２実施形態と同様に、光学素
子１５の上記ビーム光１３ａが通過する領域の一部に、
傾斜角度が異なる部分を複数設けるようにしてもよい。
これによって、第２実施形態と同様に、測定対象に同心
状のリング光を照射することができる。
【００８４】次に、上記放射温度計の第４実施形態につ
いて説明する。図１９は第４実施形態の光学素子１５を
示す構成図である。
【００８５】第４実施形態では、光学素子１５は、２個
で構成される。光学素子１５，１５は、それぞれ図２に
示す透明な光学プリズムと同一形状で、互いに光軸Ｌ２
に対する直交面である主面１５ａ，１５ａが対向して重
ね合わされて回転軸１６ａに配設されている。一方の光
学素子１５は、回転軸１６ａに固定されている。他方の
光学素子１５は、回転軸１６ａに回転自在に配設される
とともに、上記一方の光学素子１５に対して固定される
図略の固定部材を備えている。
【００８６】これによって、光学素子１５，１５は、互
いに相対的な回転位置関係が変更可能であって、かつ、
一体的に回転可能になっている。なお、光学素子１５，
１５の相対的な回転位置関係を自動的に変更させて固定
する相対位置変更部を備えるようにしてもよい。また、
光学素子１５，１５の間に、相対回転が容易に行えるよ
うに、微小な隙間を設けるようにしてもよい。
【００８７】第４実施形態におけるビーム光１３ａの進
行方向について説明すると、図１９（ａ）に示すよう
に、光学素子１５，１５を直交面に関して互いに左右対
称に固定した場合は、光軸Ｌ２に沿って一方の光学素子
１５に入射するビーム光１３ａは、その入射面Ｓ１（主
面１５ｂ）で屈折し、光学素子１５，１５中を直進して
他方の光学素子１５を出射するときに、その出射面Ｓ２
（主面１５ｂ）で更に屈折する。このとき、入射面Ｓ１
及び出射面Ｓ２は光軸Ｌ２に対して逆方向に傾斜してい
るので、ビーム光１３ａの出射角度は１個の光学素子１
５のみの場合に対して約２倍になる。
【００８８】一方、図１９（ｂ）に示すように、図１９
（ａ）の場合から他方の光学素子１５を一方の光学素子
１５に対して相対的に１８０°回転させて固定した場合
には、光軸Ｌ２に沿って一方の光学素子１５に入射する
ビーム光１３ａは、図１９（ａ）と同様に、一方の光学
素子１５への入射面Ｓ１及び他方の光学素子１５からの
出射面Ｓ２で屈折するが、入射面Ｓ１及び出射面Ｓ２は
光軸Ｌ２に対して同一方向に傾斜しているので屈折角度
が互いに相殺され、他方の光学素子１５から光軸Ｌ２に
平行に出射することとなる。
【００８９】従って、光学素子１５，１５を一体的に回
転させると、測定対象上に、図１９（ａ）の場合には最
大半径のリング光が照射され、図１９（ｂ）の場合には
屈折によってずれた距離に等しい最小半径のリング光が
照射される。
【００９０】また、光学素子１５，１５の相対的な回転
位置関係を図１９（ａ）と図１９（ｂ）の間に設定する
と、光学素子１５からの出射角度に応じた上記最大半径
と最小半径の間の半径のリング光が測定対象に照射され
ることとなる。例えば、光学素子１５，１５を互いに９
０°又は２７０°ずらした場合には、１個の光学素子１
５のとき、すなわち基本構成の場合とほぼ同一の半径の
リング光が測定対象に照射される。
【００９１】このように、第４実施形態によれば、図２
に示す光学プリズムと同一形状の光学素子１５，１５の
直交面側を重ね合わせるとともに、その相対的な回転位
置関係を変更可能にしたので、ビーム光１３ａの出射角
度を変更でき、これによって測定対象に照射するリング
光の半径を変更することができる。
【００９２】なお、光学素子１５，１５をそれぞれ別の
モータの回転軸に固定し、この回転軸を同軸上に配置し
て、同一回転速度で回転させるようにしてもよい。これ
によって、光学素子１５，１５の相対的な回転位置関係
を容易に変更することができる。
【００９３】次に、上記第４実施形態を応用した形態に
ついて説明する。図２０はこの応用形態の制御系の構成
を示すブロック図で、図２１〜図２３はこの応用形態の
構成図である。
【００９４】上記応用形態では、光学素子１５は、上記
第４実施形態のものが用いられている。また、図２１に
示すように、凹面鏡１１と赤外線センサ１２との間の光
軸Ｌ１上に集光レンズ１１１が介設されており、この集
光レンズ１１１及び凹面鏡１１によって測定光学系が構
成されている。上記凹面鏡１１及び集光レンズ１１１
は、光軸Ｌ１に沿って移動可能に配設されて、赤外線セ
ンサ１２に対する相対距離が変更可能になっており、上
記測定光学系はズーム機能を有するものになっている。
図２１〜図２３は異なるズーミング状態を示すもので、
図２１はミドル状態を示し、図２２はテレ状態を示し、
図２３はワイド状態を示している。これによって、上記
測定光学系は、集束する放射エネルギーが放射される測
定対象上の面積、すなわち測定領域の大きさを変更する
ことができる。
【００９５】図２０において、相対位置変更部５１は、
光学素子１５，１５の相対的な回転位置関係を変更さ
せ、その変更した状態で固定するものである。ズーム駆
動部５２は、上記凹面鏡１１及び集光レンズ１１１を移
動させることによって、凹面鏡１１及び集光レンズ１１
１の赤外線センサ１２に対する相対距離を変更させるも
のである。
【００９６】制御部２５は、上記ズーム駆動部５２に制
御信号を出力し、凹面鏡１１及び集光レンズ１１１を移
動させて測定対象の測定領域の大きさを制御するととも
に、この測定領域の大きさに連動して上記相対位置変更
部５１に制御信号を出力して光学素子１５，１５の相対
的な回転位置関係を制御するものである。
【００９７】このような構成により、測定光学系のズー
ミング動作に連動して光学素子１５，１５の相対的な回
転位置関係を変更することによって、測定対象の測定領
域の大きさに応じてリング光の半径を変更できる。従っ
て、ズーミング動作により測定領域の大きさが変更され
ても、その測定領域の輪郭を正確に表示することができ
る。
【００９８】なお、上記各実施形態では、本発明の照準
装置を放射温度計に適用しているが、測定対象を遠隔測
定する距離計や輝度計などの計測装置、あるいは照準装
置を必要とする各種光学機器にも適用可能である。
【００９９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、照準用光学系の光軸に臨んで配置され、回転中
心が回転駆動手段の回転軸に取り付けられ、回転によっ
て集束可視光の方向を照準用光学系の光軸を中心にして
連続的に屈曲させる光学素子を備え、上記光学素子は、
上記照準用光学系の光軸が通過する領域の一部に形成さ
れた非屈曲部を有し、この非屈曲部によって集束可視光
を上記照準用光学系の光軸に沿って進行させるようにし
たので、測定対象上に、測定領域の輪郭を示すリング状
の照射像と測定中心を示すスポット状の照射像とを形成
することができ、これによって測定領域全体及びその中
心を同時に確認することができる。従って、放射温度計
の光軸合わせを正確に行うことができる。
【０１００】また、請求項２の発明によれば、光学素子
を回転させる回転モードと非屈曲部が照準用光学系の光
軸上に位置する状態で停止させる停止モードとを切り換
えるようにしたので、例えば測定対象が近距離にある場
合には、測定領域の輪郭を示すリング状の照射像及び測
定中心を示すスポット状の照射像を形成することによ
り、より正確に測定領域を確認することができる。ま
た、測定対象が遠距離にある場合には、スポット状の照
射像のみを形成することにより、集束可視光を測定対象
まで到達させることができる。
【０１０１】また、請求項３の発明によれば、回転によ
って集束可視光の方向を照準用光学系の光軸を中心にし
て連続的に第１の角度で屈曲させる光学素子は、照準用
光学系の光軸が通過する領域の一部に形成された屈曲部
を有し、この屈曲部によって集束可視光の方向を第１の
角度と異なる第２の角度で屈曲させるようにしたので、
測定対象上にリング状の照射像を同心状に形成すること
ができ、これによって、照射像の確認を容易に行うこと
ができる。
【０１０２】また、請求項６の発明によれば、一体的に
回転することによって集束可視光の方向を照準用光学系
の光軸を中心にして連続的に屈曲させる第１、第２の光
学プリズムと、この第１の光学プリズムと第２の光学プ
リズムとの相対的な回転位置を変更する相対回転位置変
更手段とを備えるようにしたので、第１の光学プリズム
と第２の光学プリズムとの相対的な回転位置を変更する
ことによって、測定対象上に形成するリング状の照射像
の大きさを変更することができ、これによって異なる大
きさの測定領域に対応することができる。
【０１０３】また、測定光学系がズーミング機能を有す
る場合には、測定光学系のズーミングによって測定対象
の測定領域が変化するのに応じて、照射像の大きさを変
化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される放射温度計の基本構成を説
明するための構成図である。
【図２】光学素子の形状を示す図１の一部拡大図であ
る。
【図３】光学素子の形状を示す斜視図である。
【図４】測定器本体の内部構成を示す図８の一部破断図
である。
【図５】上記放射温度計から出射されるビーム光を模式
的に示す図である。
【図６】発光部及びモータの制御系を示すブロック図で
ある。
【図７】モータの駆動信号、光学素子の検出信号及び発
光部の駆動信号を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明が適用される放射温度計の計測器本体の
側面図である。
【図９】同計測器本体の前面図である。
【図１０】同計測器本体の背面図である。
【図１１】本発明が適用される放射温度計の第１実施形
態の光学素子の形状を示す斜視図である。
【図１２】同第１実施形態のモータの制御系を示すブロ
ック図である。
【図１３】３個の貫通孔が同一円周上に形成された光学
素子を回転させたときの測定対象上の照射像を模式的に
示す図である。
【図１４】本発明が適用される放射温度計の第２実施形
態の光学素子の形状を示す断面図である。
【図１５】光学素子の形状を示す斜視図で、光学素子を
回転させたときの測定対象上の照射像を模式的に示して
いる。
【図１６】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は光学素子
の回転に伴って変化するビーム光の進行方向を説明する
図である。
【図１７】本発明が適用される放射温度計の第３実施形
態の構成図である。
【図１８】同第３実施形態の光学素子の形状を示す図１
７の一部拡大図である。
【図１９】（ａ）（ｂ）は本発明が適用される放射温度
計の第４実施形態の光学素子を示す構成図である。
【図２０】同第４実施形態を応用した形態の制御系の構
成を示すブロック図である。
【図２１】同応用形態の構成図で、ミドル状態を示して
いる。
【図２２】同応用形態の構成図で、テレ状態を示してい
る。
【図２３】同応用形態の構成図で、ワイド状態を示して
いる。
【符号の説明】
２ モード設定スイッチ １１ 凹面鏡（測定光学系） １１１ 集光レンズ（測定光学系） １２ 赤外線センサ（検出手段） １３ 発光部 １３ａ ビーム光 １４ 集光レンズ（照準用光学系） １５， 光学素子 １５１ 貫通孔 １５２ 遮断部 １５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃ，１５３ｄ 凹部 １６ モータ（駆動手段） １６ａ 回転軸 １７，１８ 反射ミラー（照準用光学系） ２１ 回転センサ ２２ 回転量検出部 ２３ モータ駆動部 ２４ 発光駆動部 ２５ 制御部 ３１ ＬＥＤ ３２ フォトダイオード ３３ ＬＥＤ駆動部 ３４ 位置検出部 ５１ 相対位置変更部 ５２ ズーム駆動部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北川 栄司 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大 阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−166435（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−36327（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−35910（ＪＰ，Ｕ) 米国特許5368392（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 5/00 - 5/62 G01J 1/00 - 1/60 G01C 15/00 - 15/14 G02B 23/00 - 23/22

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 測定対象からその温度に応じて放射され
    る放射エネルギーを集束する測定光学系と、集束された
    上記放射エネルギーを検出する検出手段とを備え、上記
    測定対象の表面温度を測定する放射温度計において、集
    束された可視光を出力する発光手段と、この発光手段か
    らの上記集束可視光を上記測定光学系の光軸に沿って上
    記測定対象に導く照準用光学系と、この照準用光学系の
    光軸近傍に配置された回転軸を有する回転駆動手段と、
    上記照準用光学系の光軸に臨んで配置され、回転中心が
    上記回転軸に取り付けられ、回転によって上記集束可視
    光の方向を上記照準用光学系の光軸を中心にして連続的
    に屈曲させる光学素子とを備え、上記光学素子は、上記
    照準用光学系の光軸が通過する領域の一部に形成された
    非屈曲部を有し、この非屈曲部は、上記集束可視光を上
    記照準用光学系の光軸に沿って進行させるものであるこ
    とを特徴とする放射温度計の照準装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の放射温度計の照準装置に
    おいて、上記非屈曲部が上記照準用光学系の光軸上に位
    置する状態で上記光学素子の回転を停止させる駆動制御
    手段と、上記光学素子を回転させる回転モードと上記位
    置で上記光学素子の回転を停止させる停止モードとを切
    り換えるモード切換手段とを備えたことを特徴とする放
    射温度計の照準装置。
  3. 【請求項３】 測定対象からその温度に応じて放射され
    る放射エネルギーを集束する測定光学系と、集束された
    上記放射エネルギーを検出する検出手段とを備え、上記
    測定対象の表面温度を測定する放射温度計において、集
    束された可視光を出力する発光手段と、この発光手段か
    らの上記集束可視光を上記測定光学系の光軸に沿って上
    記測定対象に導く照準用光学系と、この照準用光学系の
    光軸近傍に配置された回転軸を有する回転駆動手段と、
    上記照準用光学系の光軸に臨んで配置され、回転中心が
    上記回転軸に取り付けられ、回転によって上記集束可視
    光の方向を上記照準用光学系の光軸を中心にして連続的
    に第１の角度で屈曲させる光学素子とを備え、上記光学
    素子は、上記照準用光学系の光軸が通過する領域の一部
    に形成された屈曲部を有し、この屈曲部は、上記集束可
    視光の方向を上記第１の角度と異なる第２の角度で屈曲
    させるものであることを特徴とする放射温度計の照準装
    置。
  4. 【請求項４】 上記回転軸は、上記照準用光学系の光軸
    と平行に配置され、上記光学素子は、互いに対向する主
    面を有し、両主面が相対的に一方向に傾斜してなる光学
    プリズムからなることを特徴する請求項１〜３のいずれ
    かに記載の放射温度計の照準装置。
  5. 【請求項５】 上記光学素子は、上記回転軸の直交面に
    対して傾斜した反射面を有する反射ミラーからなること
    を特徴する請求項１〜３のいずれかに記載の放射温度計
    の照準装置。
  6. 【請求項６】 測定対象からその温度に応じて放射され
    る放射エネルギーを集束する測定光学系と、集束された
    上記放射エネルギーを検出する検出手段とを備え、上記
    測定対象の表面温度を測定する放射温度計において、集
    束された可視光を出力する発光手段と、この発光手段か
    らの上記集束可視光を上記測定光学系の光軸に沿って上
    記測定対象に導く照準用光学系と、この照準用光学系の
    光軸近傍に配置された当該光軸に平行な回転軸を有する
    回転駆動手段と、上記照準用光学系の光軸に臨んで配置
    され、回転中心が上記回転軸に取り付けられ、一体的に
    回転することによって上記集束可視光の方向を上記照準
    用光学系の光軸を中心にして連続的に屈曲させる第１、
    第２の光学プリズムと、この第１の光学プリズムと第２
    の光学プリズムとの相対的な回転位置を変更する相対回
    転位置変更手段とを備え、上記第１、第２の光学プリズ
    ムは、それぞれ、互いに対向する主面を有し、両主面は
    相対的に一方向に傾斜してなることを特徴とする放射温
    度計の照準装置。
  7. 【請求項７】 上記測定光学系は、上記集束する放射エ
    ネルギーの放射面積を変更するズーミング機能を有する
    ことを特徴する請求項６記載の放射温度計の照準装置。
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