JP5358420B2 - 蛍光式温度センサ及び温度の測定方法 - Google Patents

Description

本発明は測定技術に係り、蛍光式温度センサ及び温度の測定方法に関する。

蛍光物質の蛍光寿命が温度によって変化する性質を利用した、蛍光式温度センサが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。蛍光式温度センサは、過酷な環境下で温度を測定可能であるという、長所を有する。

特開平９−１７８５７５号公報

かかる長所を有する蛍光式温度センサの適応分野は多岐にわたり、蛍光式温度センサのさらなる精度の向上が求められている。そこで、本発明は、温度を正確に測定可能な蛍光式温度センサ及び温度の測定方法を提供することを目的の一つとする。

本発明の態様は、（ａ）励起光を発する発光体と、（ｂ）光導波路を介して励起光を照射される蛍光体と、（ｃ）光導波路を介して蛍光体の蛍光を受光し、蛍光強度及び蛍光寿命の値を測定する蛍光測定器と、（ｄ）光導波路が所定の値の長さを有する場合の、蛍光寿命及び蛍光体の雰囲気温度の関係を保存する関係記憶部と、（ｅ）蛍光強度の測定値及び光導波路を介さずに測定された励起光の光強度の値に基づき、光導波路の長さの実測値を算出する実測長算出部と、（ｆ）光導波路の長さの所定の値からの長さの実測値の偏差に基づき、測定された蛍光寿命の値を補正する蛍光補正部と、（ｇ）蛍光寿命及び蛍光体の雰囲気温度の関係と、補正された蛍光寿命の値と、に基づき、蛍光体の雰囲気温度の値を算出する温度算出部と、を備える蛍光式温度センサであることを要旨とする。
本発明の態様に係る蛍光式温度センサは、蛍光を伝搬する光導波路の長さにかかわらず、蛍光体の雰囲気温度を正確に測定することを可能にする。

本発明の他の態様は、（ａ）発光体から励起光を発することと、（ｂ）光導波路を介して励起光を蛍光体に照射することと、（ｃ）光導波路を介して蛍光体の蛍光を受光し、蛍光強度及び蛍光寿命の値を測定することと、（ｄ）光導波路が所定の値の長さを有する場合の、蛍光寿命及び蛍光体の雰囲気温度の関係を用意することと、（ｅ）蛍光強度の測定値及び光導波路を介さずに測定された励起光の光強度の値に基づき、光導波路の長さの実測値を算出することと、（ｆ）光導波路の長さの所定の値からの長さの実測値の偏差に基づき、測定された蛍光寿命の値を補正することと、（ｇ）蛍光寿命及び蛍光体の雰囲気温度の関係と、補正された蛍光寿命の値と、に基づき、蛍光体の雰囲気温度の値を算出することと、を含む、温度の測定方法であることを要旨とする。
本発明の態様に係る温度の測定方法は、蛍光を伝搬する光導波路の長さにかかわらず、蛍光体の雰囲気温度を正確に測定することを可能にする。

本発明のさらに他の態様は、（ａ）励起光を発する発光体と、（ｂ）光導波路を介して励起光を照射される蛍光体と、（ｃ）光導波路を介して蛍光体の蛍光を受光し、蛍光強度及び蛍光寿命の値を測定する蛍光測定器と、（ｄ）光導波路が所定の値の長さを有する場合の、蛍光寿命及び蛍光体の雰囲気温度の関係を保存する関係記憶部と、（ｅ）蛍光寿命及び蛍光体の雰囲気温度の関係と、測定された蛍光寿命の値と、に基づき、蛍光体の雰囲気温度の値を算出する温度算出部と、（ｆ）蛍光強度の測定値及び光導波路を介さずに測定された励起光の光強度の値に基づき、光導波路の長さの実測値を算出する実測長算出部と、（ｇ）光導波路の長さの所定の値からの長さの実測値の偏差に基づき、蛍光体の雰囲気温度の算出値を補正する温度補正部と、を備える蛍光式温度センサであることを要旨とする。
本発明の態様に係る蛍光式温度センサも、蛍光を伝搬する光導波路の長さにかかわらず、蛍光体の雰囲気温度を正確に測定することを可能にする。

本発明のさらに他の態様は、（ａ）発光体から励起光を発することと、（ｂ）光導波路を介して励起光を蛍光体に照射することと、（ｃ）光導波路を介して蛍光体の蛍光を受光し、蛍光強度及び蛍光寿命の値を測定することと、（ｄ）光導波路が所定の値の長さを有する場合の、蛍光寿命及び蛍光体の雰囲気温度の関係を用意することと、（ｅ）蛍光寿命及び蛍光体の雰囲気温度の関係と、測定された蛍光寿命の値と、に基づき、蛍光体の雰囲気温度の値を算出することと、（ｆ）蛍光強度の測定値及び光導波路を介さずに測定された励起光の光強度の値に基づき、光導波路の長さの実測値を算出することと、（ｇ）光導波路の長さの所定の値からの長さの実測値の偏差に基づき、蛍光体の雰囲気温度の算出値を補正することと、を含む、温度の測定方法であることを要旨とする。
本発明の態様に係る温度の測定方法も、蛍光を伝搬する光導波路の長さにかかわらず、蛍光体の雰囲気温度を正確に測定することを可能にする。

本発明によれば、温度を正確に測定可能な蛍光式温度センサ及び温度の測定方法を提供可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサの模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る発光体の模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る蛍光強度の時間変化の例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る励起光を消灯後の、蛍光体の蛍光強度の雰囲気温度に依存する減衰特性の例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る蛍光体の雰囲気温度と、蛍光寿命と、の関係の例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る複数の長さの光導波路のそれぞれの透過率の波長依存性の例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る複数の異なる長さの光導波路をそれぞれ用いた場合の、蛍光強度のスペクトルの例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る光導波路の長さと、蛍光測定器で測定される蛍光寿命と、の関係の一例を示す第１のグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る励起光の光強度に対する蛍光の光強度の強度比と、光導波路の算出された長さと、の関係の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る光導波路の長さと、蛍光測定器で測定される蛍光寿命と、の関係の一例を示す第２のグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る光導波路の長さと、蛍光測定器で測定される蛍光寿命と、の関係の一例を示す第３のグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る光導波路の長さの偏差と、蛍光測定器で測定される蛍光寿命の測定誤差と、の関係の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る温度の測定方法のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る蛍光式温度センサの模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る温度の測定方法のフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る蛍光式温度センサの模式図である。 本発明の第３の実施の形態に係る温度の測定方法のフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態に係る蛍光式温度センサの模式図である。 本発明の第４の実施の形態に係る温度の測定方法のフローチャートである。 本発明の第５の実施の形態に係る蛍光式温度センサの模式図である。 本発明の第５の実施の形態に係る温度の測定方法のフローチャートである。 本発明の第６の実施の形態に係る蛍光式温度センサの模式図である。 本発明の第６の実施の形態に係る温度の測定方法のフローチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサは、図１に示すように、励起光を発する発光体２と、光導波路１５を介して励起光を照射され、スペクトルに広がりのある蛍光を発する蛍光体１と、光導波路１５を介して蛍光体１の蛍光を受光し、蛍光強度及び蛍光寿命の値を測定する蛍光測定器４と、光導波路１５を介さずに励起光を受光し、励起光の光強度の値を測定する励起光測定器３と、を備える。

さらに蛍光式温度センサは、光導波路１５が所定の値の長さを有する場合の、蛍光寿命及び蛍光体の雰囲気温度の関係を保存する関係記憶部４０１と、励起光の光強度の測定値及び蛍光強度の測定値に基づき、光導波路１５の長さの実測値を算出する実測長算出部３０２と、光導波路１５の長さの所定の値からの長さの実測値の偏差に基づき、測定された蛍光寿命の値を補正する蛍光補正部３０４と、蛍光寿命及び蛍光体の雰囲気温度の関係と、補正された蛍光寿命の値と、に基づき、蛍光体１の雰囲気温度の値を算出する温度算出部３０５と、を備える。

蛍光体１は、蛍光物質、又は遷移金属がドープされた蛍光物質からなる。遷移金属がドープされた蛍光物質としては、ルビー等のＣｒ³⁺系材料、Ｍｎ²⁺系材料、Ｍｎ⁴⁺系材料、及びＦｅ²⁺系材料が使用可能である。あるいは、蛍光体１は、ユウロピウム（Ｅｕ）がドープされたアルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ₂Ｏ₄系）からなる。蛍光体１は、熱伝導性の保護容器１６に格納されていてもよい。

発光体２は、図２に示すように、例えば円筒状のパッケージ２１と、パッケージ２１の開口を覆う光学窓２２と、パッケージ２１の内部に配置された発光素子２３と、を備える。パッケージ２１には、メタルＣＡＮパッケージ及び樹脂成型パッケージ等が使用可能である。光学窓２２には、石英ガラス等からなる透明板及びレンズ等が使用可能である。発光素子２３には、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）及び半導体レーザ（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子が使用可能である。より具体的には、発光素子２３には、ＡｌＧａＩｎＰをチップ材料とする四元素系発光素子、及びＩｎＧａＮをチップ材料とする三元素系発光素子が使用可能である。例えば、発光素子２３には、図１に示す通電制御部５０１が接続される。通電制御部５０１は、発光素子２３を点滅するように通電（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御し、発光素子２３から蛍光体１の励起光を断続的に放射させる。

発光体２に対向して、ダイクロイックミラー１１が配置されている。ダイクロイックミラー１１は、励起光の一部を透過させ、励起光の一部を反射する。ダイクロイックミラー１１を透過した励起光は、励起光測定器３に到達する。励起光測定器３は、例えば、フォトダイオード等の受光素子を含む。ここで、発光体２から発せられた励起光の光強度をＩ₀、ダイクロイックミラー１１を透過する励起光の比率をα、とすると、励起光測定器３で受光される励起光の光強度Ｉ_Eは、下記（１）式で与えられる。
Ｉ_E＝αＩ₀ ・・・（１）

ダイクロイックミラー１１で反射された励起光は、進行方向を直角に折り曲げられ、レンズ１２及び光導波路１５を経て、蛍光体１に到達する。光導波路１５は、長さＬａを有する。光導波路１５の長さＬａは、第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサの設置に応じて、適宜変更され得る。光導波路１５には、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ：Ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））からなるプラスチック光ファイバ等が使用可能であるが、励起光及び蛍光を伝搬可能であれば、これに限定されない。

発光体２から励起光を照射された蛍光体１は、蛍光を発する。図３に示すように、蛍光強度は、発光体２の発光強度に依存して、時間経過とともに一定の値まで増加する。また、発光体２を消灯すると、蛍光強度は時間経過とともに減衰する。励起光が消光した瞬間又は直後と比較して蛍光強度が1／eに低下するまでに要する時間は、蛍光体１の蛍光寿命τとして定義される。なお、ｅは自然対数である。

図１に示す蛍光体１が発した蛍光は、光導波路１５及びレンズ１２を経て、ダイクロイックミラー１１に到達する。さらに、蛍光は、ダイクロイックミラー１１を透過して、蛍光測定器４に到達する。蛍光測定器４は、例えば、フォトダイオード等の受光素子を含む。ここで、例えば蛍光体１がルビー等からなる場合、励起光の光強度に対する蛍光の光強度の比率をγ、蛍光強度を測定する時間をｔ、光導波路１５の損失係数をｄとすると、蛍光測定器４で受光される蛍光の光強度Ｉ_Ftは、下記（２）式の指数関数で与えられる。
Ｉ_Ft＝γｅ^-dLaｅ^-t/τ（１−α）Ｉ₀ ・・・（２）
蛍光測定器４は、下記（３）式で与えられる、励起光が消光した瞬間又は直後（ｔ＝０）の蛍光の光強度Ｉ_Fを測定する。さらに蛍光測定器４は、蛍光体１の蛍光寿命の値τａを測定する。
Ｉ_F＝γｅ^-dLa（１−α）Ｉ₀ ・・・（３）

発光体２、ダイクロイックミラー１１、レンズ１２、励起光測定器３、及び蛍光測定器４は、例えば筺体１０の内部に配置されている。また、筺体１０と光導波路１５は、例えば光導波路１５を固定するコネクタ１４及びコネクタ１４を保持するアダプタ１３を介して固定されている。

ここで、図４は、蛍光体１の雰囲気温度を変えた場合における、励起光消光後の蛍光体１の蛍光強度の例を示している。なお、蛍光体１の雰囲気温度とは、例えば、蛍光体１又は蛍光体１を覆う保護容器１６に接する気体の温度である。図４において、第１の温度条件下で、蛍光体１の雰囲気温度は最も低く、第２乃至第５の温度条件下で、蛍光体１の雰囲気温度は順次高くなる。図４に示すように、蛍光体１の蛍光寿命τは、蛍光体１の雰囲気温度が上昇するとともに、短くなる傾向にある。したがって、図５に示すように、蛍光寿命τと、蛍光体１の雰囲気温度と、の関係を予め取得しておけば、蛍光寿命τを測定することにより、図１に示す蛍光体１の雰囲気温度を算出することが可能となる。

しかし、蛍光測定器４で測定される蛍光体１の蛍光寿命τは、蛍光体１の雰囲気温度のみならず、光導波路１５の長さによっても変化する場合がある。ここで、図６は、光導波路１５の長さを変えた場合における、透過率の波長依存性を示している。図６において、第１の長さが最も短い長さであり、第４の長さまで順次長さが長くなっている。図６に示すように、光導波路１５の長さが長くなるほど、長波長側の透過率が低下する。そのため、光導波路１５が長くなるほど、蛍光の長波長成分の損失が大きくなる。結果として、図１に示す蛍光測定器４で測定される蛍光強度のスペクトルにおいて、図７に示すように、光導波路１５の長さが長くなるほど、蛍光の長波長成分の強度が低下し、消失する。

本発明者らは、光導波路１５の長さが長くなるにつれて、蛍光の長波長成分の強度が低下することによって、蛍光測定器４で測定される蛍光寿命τも変化することを初めて見出した。図８は、光導波路１５の長さが長くなるにつれて、蛍光測定器４で測定される蛍光寿命τが、一定の温度条件下で長くなった例を示している。

したがって、図５に示す蛍光寿命τと、蛍光体１の雰囲気温度と、の関係を予め取得する際に使用された光導波路の長さと、実際に使用されている図１に示す光導波路１５の長さとが異なる場合、予め取得された関係と、蛍光測定器４で測定された蛍光寿命の値τａと、に基づいて算出された蛍光体１の雰囲気温度は、誤差を含み得る。また、光導波路１５の長さは、第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサの設置場所によって、任意に変わり得る。そのため、光導波路１５の長さを予測し、予測した長さの光導波路１５を用いて、蛍光寿命τと、蛍光体１の雰囲気温度と、の関係を予め取得するのが困難な場合がある。

これに対し、第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサにおいては、励起光測定器３及び蛍光測定器４に接続された中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００に含まれる強度比算出部３０１が、励起光測定器３から光導波路１５を経由しなかった励起光の光強度Ｉ_Eの値を受信し、蛍光測定器４から光導波路１５を経由した蛍光の光強度Ｉ_Fの値を受信する。さらに、強度比算出部３０１は、励起光の光強度Ｉ_Eの値に対する、蛍光の光強度Ｉ_Fの値の強度比Ａの測定値を算出する。ここで、強度比Ａは、下記（４）式で与えられる。
Ａ ＝ Ｉ_F／Ｉ_E
＝｛γｅ^-dLa（１−α）Ｉ₀｝／αＩ₀
＝｛（１−α）γｅ^-dLa｝／α ・・・（４）

（４）式より、光導波路１５の長さＬａは、下記（５）式で与えられる。
Ｌａ ＝ −ｌｎ［Ａα／｛γ（１−α）｝］／ｄ ・・・（５）
ダイクロイックミラー１１を透過する励起光の比率αは、励起光及びダイクロイックミラー１１によって定まる定数である。励起光の光強度に対する蛍光の光強度の比率γは、蛍光体１の組成によって定まる定数である。光導波路１５の損失係数ｄは、光導波路１５の材料等によって定まる定数である。

ＣＰＵ３００に含まれる実測長算出部３０２は、上記（５）式中の強度比Ａの変数に、算出された強度比Ａの測定値を代入し、光導波路１５の長さＬａの実測値を算出する。図９は、強度比Ａと、強度比Ａに基づいて算出された光導波路１５の長さＬａと、の関係の一例を示している。

図１に示すＣＰＵ３００には、関係記憶部４０１を含むデータ記憶装置４００が接続されている。関係記憶部４０１は、図５に示すような、所定の値の長さＬ₀の光導波路を用いて予め取得された、蛍光体１の蛍光寿命τと、蛍光体１の雰囲気温度Ｔと、の関係を表す、下記（６）式を保存する。
Ｔ＝ｆ₁（τ） ・・・（６）

図１に示すＣＰＵ３００に含まれる偏差算出部３０３は、光導波路１５の長さＬａの実測値と、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得する際に用いられた光導波路の長さＬ₀の所定の値と、の偏差Ｄの値を算出する。偏差Ｄは、下記（７）式で与えられる。
Ｄ＝Ｌａ−Ｌ₀ ・・・（７）
ここで、図１０に示すように、光導波路１５の長さＬａの実測値が、光導波路の長さＬ₀の所定の値よりも長い場合は、測定される蛍光寿命τが長くなる傾向にある。また、図１１に示すように、光導波路１５の長さＬａの実測値が、光導波路の長さＬ₀の所定の値よりも短い場合は、測定される蛍光寿命τが短くなる傾向にある。

蛍光体１の雰囲気温度が一定の場合に、所定の値の長さＬ₀を有する光導波路を用いて測定された場合の蛍光寿命τｏに対する、図１に示す実測値の長さＬａを有する光導波路１５を用いて測定された場合の蛍光寿命τａの測定誤差Δτは、下記（８）式で与えられ
る。
Δτ＝τａ−τｏ ・・・（８）
関係記憶部４０１は、図１２に示すような、所定の値からの光導波路の長さの偏差Ｄと、光導波路の長さの偏差Ｄによって生じる蛍光寿命の測定誤差Δτと、の予め取得された
関係を表す、下記（９）式を保存する。
Δτ＝ｆ₂（Ｄ） ・・・（９）

図１に示すＣＰＵ３００に含まれる蛍光補正部３０４は、偏差算出部３０３が算出した光導波路の長さの偏差Ｄの値を上記（９）式の偏差Ｄの変数に代入し、所定の値の長さＬ₀を有する光導波路を用いて測定された場合の蛍光寿命τｏに対する、実測値の長さＬａを有する光導波路１５を用いて測定された場合の蛍光寿命τａの測定誤差Δτの値を算出
する。さらに蛍光補正部３０４は、下記（１０）式に示すように、蛍光測定器４で測定された蛍光寿命の値τａから、測定誤差Δτの算出値を引き、蛍光寿命の補正値τｃを算出
する。
τｃ＝τａ−Δτ ・・・（１０）
温度算出部３０５は、上記（６）式の蛍光寿命τの変数に代入し、蛍光体１の雰囲気温度Ｔの値を算出する。

ＣＰＵ３００には、さらに入力装置３２１、出力装置３２２、プログラム記憶装置３２３、及び一時記憶装置３２４が接続される。入力装置３２１としては、スイッチ及びキーボード等が使用可能である。関係記憶部４０１に保存される蛍光体１の蛍光寿命及び蛍光体１の雰囲気温度の関係は、例えば、入力装置３２１を用いて入力される。出力装置３２２としては、光インジケータ、デジタルインジケータ、及び液晶表示装置等が使用可能である。出力装置３２２は、温度算出部３０５の算出結果に基づき、蛍光体１の雰囲気温度Ｔを表示する。プログラム記憶装置３２３は、ＣＰＵ３００に接続された装置間のデータ送受信等をＣＰＵ３００に実行させるためのプログラムを保存している。一時記憶装置３２４は、ＣＰＵ３００の演算過程でのデータを一時的に保存する。

次に図１３に示すフローチャートを用いて第１の実施の形態に係る温度の測定方法について説明する。
（ａ）ステップＳ１０１で、図１に示す発光体２は励起光を放射する。ステップＳ１０２で、励起光測定器３は、光導波路１５を介さずに励起光の光強度Ｉ_Eの値を測定し、ＣＰＵ３００に伝送する。ＣＰＵ３００の強度比算出部３０１が、励起光の光強度Ｉ_Eの値を受信する。ステップＳ１０３で、蛍光測定器４は、励起光が消光した瞬間又は直後の蛍光の光強度Ｉ_Fの値を測定し、ＣＰＵ３００に伝送する。ＣＰＵ３００の強度比算出部３０１が、蛍光の光強度Ｉ_Fの値を受信する。

（ｂ）ステップＳ１０４で、蛍光測定器４は、蛍光体１の蛍光寿命の値τａを測定し、ＣＰＵ３００に伝送する。ＣＰＵ３００の蛍光補正部３０４が、蛍光寿命の値τａを受信する。ステップＳ１０５で、強度比算出部３０１は、励起光の光強度Ｉ_Eの値に対する、蛍光の光強度Ｉ_Fの値の強度比Ａの測定値を算出する。強度比算出部３０１は、算出した強度比Ａの測定値を実測長算出部３０２に伝送する。ステップＳ２０１で、実測長算出部３０２は、上記（５）式中の強度比Ａの変数に、強度比算出部３０１から受信した強度比Ａの測定値を代入し、光導波路１５の長さＬａの実測値を算出する。実測長算出部３０２は、算出した光導波路１５の長さＬａの実測値を偏差算出部３０３に伝送する。

（ｃ）ステップＳ３０１で、偏差算出部３０３は、関係記憶部４０１から、蛍光体１の蛍光寿命τと、蛍光体１の雰囲気温度Ｔと、の関係を予め取得する際に用いられた光導波路の長さＬ₀の所定の値を読み出す。さらに偏差算出部３０３は、実測長算出部３０２から受信した光導波路１５の長さＬａの実測値と、関係記憶部４０１から読み出した光導波路の長さＬ₀の所定の値と、の偏差Ｄの値を算出する。偏差算出部３０３は、算出した光導波路の長さの偏差Ｄの値を蛍光補正部３０４に伝送する。

（ｄ）ステップＳ３０２で、蛍光補正部３０４は、関係記憶部４０１から、光導波路の長さの偏差Ｄと、蛍光寿命の測定誤差Δτと、の予め取得された関係を表す、上記（９）
式を読み出す。さらに蛍光補正部３０４は、偏差算出部３０３から受信した光導波路の長さの偏差Ｄの値を、上記（９）式の偏差Ｄの変数に代入し、偏差Ｄの値に対応する蛍光寿命の測定誤差Δτの値を算出する。ステップＳ３０３で、蛍光補正部３０４は、蛍光測定
器４から受信した蛍光寿命の測定値τａから、測定誤差Δτの算出値を引き、蛍光寿命の
補正値τｃを算出する。蛍光補正部３０４は、蛍光寿命の補正値τｃを温度算出部３０５に伝送する。

（ｅ）ステップＳ３０４で、温度算出部３０５は、関係記憶部４０１から、所定の値の長さＬ₀の光導波路を用いて予め取得された、蛍光体１の蛍光寿命τと、蛍光体１の雰囲気温度Ｔと、の関係を表す、上記（６）式を読み出す。次に、温度算出部３０５は、蛍光補正部３０４から受信した蛍光寿命の補正値τｃを、上記（６）式の蛍光寿命の変数τに代入し、蛍光体１の雰囲気温度の値を算出する。その後、温度算出部３０５は、算出した蛍光体１の雰囲気温度の値を出力装置３２２に出力する。

以上説明した第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサ、及び温度の測定方法によれば、関係記憶部４０１に保存されている、蛍光体１の蛍光寿命τと、蛍光体１の雰囲気温度Ｔと、の関係を予め取得する際に用いられた光導波路の長さＬ₀と、実際に使用されている光導波路１５の長さＬａと、が異なっていても、蛍光体１の雰囲気温度を正確に測定することが可能となる。そのため、使用が想定される光導波路の総ての長さに対応する、蛍光体１の蛍光寿命τと、蛍光体１の雰囲気温度Ｔと、の関係を予め取得することが、省略可能となる。

また、仮に、使用が想定される光導波路の総ての長さに対応する、蛍光体１の蛍光寿命τと、蛍光体１の雰囲気温度Ｔと、の関係を予め取得したとしても、実際に使用される光導波路１５の長さＬａが変わる度に、予め取得された複数の関係の中から、適当な一つの関係を抽出して設定するのは、非効率である。これに対し、第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサ、及び温度の測定方法によれば、光導波路１５の長さＬａが変わっても、蛍光補正部３０４が算出する蛍光寿命の補正値τｃが自動的に変化するので、効率的である。したがって、第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサ、及び温度の測定方法は、蛍光体１の雰囲気温度を正確かつ効率的に測定することを可能にする。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る蛍光式温度センサは、図１４に示すように、実測長算出部３０２が算出した光導波路１５の長さＬａの実測値が、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得する際に用いられた光導波路の長さＬ₀の所定の値に近似するか判定する長さ判定部３０６をさらに備える。例えば、ＣＰＵ３００に含まれる長さ判定部３０６は、光導波路１５の長さＬａの実測値が、所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲内に入るか否かを判定する。なお、温度測定に求められる正確性は、測定対象によって異なる。したがって、所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲は、測定対象によって任意に定められ得る。

第２の実施の形態において、長さ判定部３０６が、光導波路１５の長さＬａの実測値が、所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲内に入ると判定した場合、温度算出部３０５は、蛍光補正部３０４が算出した蛍光寿命の補正値τｃを用いず、蛍光測定器４で測定された蛍光寿命の測定値τａを上記（６）式の蛍光寿命τの変数に代入し、蛍光体１の雰囲気温度Ｔの値を算出する。また、長さ判定部３０６が、光導波路１５の長さＬａの実測値が、所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲内に入らないと判定した場合、温度算出部３０５は、第１の実施の形態と同様に、蛍光補正部３０４が算出した蛍光寿命の補正値τｃを上記（６）式の蛍光寿命τの変数に代入し、蛍光体１の雰囲気温度Ｔの値を算出する。

第２の実施の形態において、データ記憶装置４００は、範囲記憶部４０２をさらに備える。範囲記憶部４０２は、光導波路の長さの所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲を保存する。

次に図１５に示すフローチャートを用いて第２の実施の形態に係る温度の測定方法について説明する。
（ａ）まず、第１の実施の形態と同様に、ステップＳ１０１乃至ステップＳ２０１を実施する。ステップＳ２５１で、図１４に示す長さ判定部３０６は、実測長算出部３０２から、光導波路１５の長さＬａの実測値を受信する。さらに、長さ判定部３０６は、範囲記憶部４０２から、光導波路の長さＬ₀の所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲を読み出す。その後、長さ判定部３０６は、光導波路１５の長さＬａの実測値が、所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲内に入るか否かを判定する。

（ｂ）ステップＳ２５１で長さ判定部３０６が、光導波路１５の長さＬａの実測値が、所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲内に入ると判定した場合、ステップＳ４０１に進む。ステップＳ４０１で、温度算出部３０５は、関係記憶部４０１から、所定の値の長さＬ₀の光導波路を用いて予め取得された、蛍光体１の蛍光寿命τと、蛍光体１の雰囲気温度Ｔと、の関係を表す、上記（６）式を読み出す。また、温度算出部３０５は、蛍光測定器４から、蛍光寿命の測定値τａを受信する。その後、温度算出部３０５は、蛍光寿命の測定値τａを、上記（６）式の蛍光寿命の変数τに代入し、蛍光体１の雰囲気温度の値を算出する。その後、温度算出部３０５は、算出した蛍光体１の雰囲気温度の値を出力装置３２２に出力する。

（ｃ）ステップＳ２５１で長さ判定部３０６が、光導波路１５の長さＬａの実測値が、所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲内に入らないと判定した場合、ステップＳ３０１に進む。その後、第１の実施の形態と同様に、ステップＳ３０２乃至ステップＳ３０４が実施される。

以上説明した第２の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法によれば、光導波路１５の長さＬａの実測値が、所定の値に近似している場合には、偏差算出部３０３及び蛍光補正部３０４による演算を省略可能である。そのため、蛍光体１の雰囲気温度を、より高速に算出することが可能となる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る蛍光式温度センサは、図１６に示すように、強度比算出部３０１が算出した強度比Ａの測定値が、光導波路１５が所定の値の長さＬ₀を有する場合の強度比Ａの所定の値に近似するか判定する強度比判定部３０７をさらに備える。ここで、光導波路１５が所定の値の長さＬ₀を有する場合の強度比Ａの所定の値は、上記（４）式中の長さＬａの変数に、長さＬ₀の所定の値を代入して得られる。

例えば、ＣＰＵ３００に含まれる強度比判定部３０７は、強度比Ａの測定値が、強度比Ａの所定の値に近似しているとみなし得る強度比Ａの範囲内に入るか否かを判定する。なお、温度測定に求められる正確性は、測定対象によって異なる。したがって、強度比Ａ所定の値に近似しているとみなし得る強度比Ａの範囲は、測定対象によって任意に定められ得る。

第３の実施の形態において、強度比判定部３０７が、強度比Ａの測定値が、強度比Ａの所定の値に近似しているとみなし得る強度比の範囲内に入ると判定した場合、温度算出部３０５は、蛍光補正部３０４が算出した蛍光寿命の補正値τｃを用いず、蛍光測定器４で測定された蛍光寿命の測定値τａを上記（６）式の蛍光寿命τの変数に代入し、蛍光体１の雰囲気温度Ｔの値を算出する。また、強度比判定部３０７が、強度比Ａの測定値が、強度比Ａの所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲内に入らないと判定した場合、温度算出部３０５は、第１の実施の形態と同様に、蛍光補正部３０４が算出した蛍光寿命の補正値τｃを上記（６）式の蛍光寿命τの変数に代入し、蛍光体１の雰囲気温度Ｔの値を算出する。

第３の実施の形態において、範囲記憶部４０２は、強度比Ａの所定の値に近似しているとみなし得る強度比の範囲を保存する。

次に図１７に示すフローチャートを用いて第３の実施の形態に係る温度の測定方法について説明する。
（ａ）まず、第１の実施の形態と同様に、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０５を実施する。ステップＳ１５１で、図１６に示す強度比判定部３０７は、強度比算出部３０１から、強度比Ａの測定値を受信する。さらに、強度比判定部３０７は、範囲記憶部４０２から、強度比Ａの所定の値に近似しているとみなし得る強度比の範囲を読み出す。その後、強度比判定部３０７は、強度比Ａの測定値が、所定の値に近似しているとみなし得る強度比の範囲内に入るか否かを判定する。

（ｂ）ステップＳ１５１で強度比判定部３０７が、強度比Ａの測定値が、所定の値に近似しているとみなし得る強度比の範囲内に入ると判定した場合、ステップＳ４０１に進む。ステップＳ４０１は、第２の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。ステップＳ１５１で強度比判定部３０７が、強度比Ａの測定値が、所定の値に近似しているとみなし得る強度比の範囲内に入らないと判定した場合、ステップＳ２０１に進む。その後、第１の実施の形態と同様に、ステップＳ３０１乃至ステップＳ３０４が実施される。

以上説明した第３の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法によれば、強度比Ａの測定値が、所定の値に近似している場合には、実測長算出部３０２、偏差算出部３０３、及び蛍光補正部３０４による演算を省略可能である。そのため、蛍光体１の雰囲気温度を、より高速に算出することが可能となる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る蛍光式温度センサは、図１８に示すように、励起光を発する発光体２と、光導波路１５を介して励起光を照射される蛍光体１と、光導波路１５を介して蛍光体１の蛍光を受光し、蛍光強度Ｉ_Fの値及び蛍光寿命の値τａを測定する蛍光測定器４と、光導波路１５を介さずに励起光を受光し、励起光の光強度Ｉ_Eの値を測定する励起光測定器３と、を備える。

さらに、第４の実施の形態に係る蛍光式温度センサは、光導波路１５が所定の値の長さＬ₀を有する場合の、蛍光寿命τ及び蛍光体１の雰囲気温度Ｔの関係を保存する関係記憶部４５１と、蛍光寿命τ及び蛍光体１の雰囲気温度Ｔの関係と、測定された蛍光寿命の値τａと、に基づき、蛍光体１の雰囲気温度Ｔの値を算出する温度算出部３５５と、を備える。温度算出部３５５は、励起光測定器３及び蛍光測定器４に接続されたＣＰＵ３５０に含まれる。また、関係記憶部４５１は、ＣＰＵ３５０に接続されたデータ記憶装置４５０に含まれる。

図１に示す第１の実施の形態に係る温度算出部３０５と異なり、図１８に示す第４の実施の形態に係る温度算出部３５５は、蛍光寿命の補正値τｃを用いず、蛍光寿命の測定値τａを常に用いて、蛍光体１の雰囲気温度Ｔを算出する。

ＣＰＵ３００は、強度比算出部３５１、実測長算出部３５２、及び偏差算出部３５３をさらに含む。強度比算出部３５１、実測長算出部３５２、及び偏差算出部３５３は、図１に示す第１の実施の形態に係る強度比算出部３０１、実測長算出部３０２、及び偏差算出部３０３とそれぞれ同様に機能する。

上述したように、光導波路１５の長さＬａの実測値が光導波路の長さＬ₀の所定の値よりも長い場合は、測定される蛍光寿命τが長くなる傾向にある。また、光導波路１５の長さＬａの実測値が光導波路の長さＬ₀の所定の値よりも短い場合は、測定される蛍光寿命τが短くなる傾向にある。この場合、光導波路１５の長さＬａの実測値が光導波路の長さＬ₀の所定の値よりも長い場合は、温度算出部３５５で算出される蛍光体１の雰囲気温度Ｔの値が低くなる傾向にある。また、光導波路１５の長さＬａの実測値が光導波路の長さＬ₀の所定の値よりも短い場合は、温度算出部３５５で算出される蛍光体１の雰囲気温度Ｔの値が高くなる傾向にある。

所定の値からの光導波路の長さの偏差Ｄと、長さの偏差Ｄによって生じる温度算出部３５５で算出される蛍光体１の雰囲気温度Ｔの測定誤差ΔＴと、の関係は、予め取得可能で
ある。ここで、関係記憶部４５１は、所定の値からの光導波路の長さの偏差Ｄと、光導波路の長さの偏差Ｄによって生じる蛍光体１の雰囲気温度の測定誤差ΔＴと、の予め取得さ
れた関係を表す、下記（１１）式をさらに保存する。
ΔＴ＝ｆ₃（Ｄ） ・・・（１１）

ＣＰＵ３５０に含まれる温度補正部３５４は、偏差算出部３５３が算出した光導波路の長さの偏差Ｄの値を上記（１１）式の偏差Ｄの変数に代入し、所定の値の長さＬ₀を有する光導波路を用いて測定された場合の蛍光体１の雰囲気温度Ｔｏに対する、実測値の長さＬａを有する光導波路１５を用いて測定された場合の蛍光体１の雰囲気温度Ｔの測定誤差ΔＴの値を算出する。さらに温度補正部３５４は、下記（１２）式に示すよ
うに、温度算出部３５５で算出された蛍光体１の雰囲気温度の算出値Ｔに、測定誤差ΔＴ
の算出値を足し、蛍光体１の雰囲気温度の補正値Ｔｃを算出する。
Ｔｃ＝Ｔａ＋ΔＴ ・・・（１２）

次に図１９に示すフローチャートを用いて第４の実施の形態に係る温度の測定方法について説明する。
（ａ）ステップＳ５０１で、図１８に示す発光体２は励起光を放射する。ステップＳ５０２で、励起光測定器３は、光導波路１５を介さずに励起光の光強度Ｉ_Eの値を測定し、ＣＰＵ３５０に伝送する。ＣＰＵ３５０の強度比算出部３５１が、励起光の光強度Ｉ_Eの値を受信する。ステップＳ５０３で、蛍光測定器４は、励起光が消光した瞬間又は直後の蛍光の光強度Ｉ_Fの値を測定し、ＣＰＵ３５０に伝送する。ＣＰＵ３５０の強度比算出部３５１が、蛍光の光強度Ｉ_Fの値を受信する。

（ｂ）ステップＳ５０４で、蛍光測定器４は、蛍光体１の蛍光寿命の値τａを測定し、ＣＰＵ３５０に伝送する。ＣＰＵ３５０の温度算出部３５５が、蛍光寿命の値τａを受信する。ステップＳ５０５で、温度算出部３５５は、関係記憶部４５１から、所定の値の長さＬ₀の光導波路を用いて予め取得された、蛍光体１の蛍光寿命τと、蛍光体１の雰囲気温度Ｔと、の関係を表す、上記（６）式を読み出す。次に、温度算出部３５５は、蛍光測定器４から受信した蛍光寿命の値τａを、上記（６）式の蛍光寿命の変数τに代入し、蛍光体１の雰囲気温度の値を算出する。

（ｃ）ステップＳ５０６で、強度比算出部３５１は、励起光の光強度Ｉ_Eの値に対する、蛍光の光強度Ｉ_Fの値の強度比Ａの測定値を算出する。強度比算出部３５１は、算出した強度比Ａの測定値を実測長算出部３５２に伝送する。ステップＳ６０１で、実測長算出部３５２は、上記（５）式中の強度比Ａの変数に、強度比算出部３５１から受信した強度比Ａの測定値を代入し、光導波路１５の長さＬａの実測値を算出する。実測長算出部３５２は、算出した光導波路１５の長さＬａの実測値を偏差算出部３５３に伝送する。

（ｄ）ステップＳ７０１で、偏差算出部３５３は、関係記憶部４５１から、蛍光体１の蛍光寿命τと、蛍光体１の雰囲気温度Ｔと、の関係を予め取得する際に用いられた光導波路の長さＬ₀の所定の値を読み出す。さらに偏差算出部３５３は、実測長算出部３５２から受信した光導波路１５の長さＬａの実測値と、関係記憶部４５１から読み出した光導波路の長さＬ₀の所定の値と、の偏差Ｄの値を算出する。偏差算出部３５３は、算出した光導波路の長さの偏差Ｄの値を温度補正部３５４に伝送する。

（ｅ）ステップＳ７０２で、温度補正部３５４は、関係記憶部４５１から、光導波路の長さの偏差Ｄと、蛍光体１の雰囲気温度の測定誤差ΔＴと、の予め取得された関係を表す
、上記（１１）式を読み出す。さらに温度補正部３５４は、偏差算出部３５３から受信した光導波路の長さの偏差Ｄの値を、上記（１１）式の偏差Ｄの変数に代入し、偏差Ｄの値に対応する蛍光体１の雰囲気温度の測定誤差ΔＴの値を算出する。ステップＳ７０３で、
温度補正部３５４は、温度算出部３５５から受信した蛍光体１の雰囲気温度の算出値Ｔに、測定誤差ΔＴの算出値を足し、蛍光体１の雰囲気温度の補正値Ｔｃを算出する。

以上説明した第４の実施の形態に係る蛍光式温度センサ、及び温度の測定方法によっても、関係記憶部４５１に保存されている、蛍光体１の蛍光寿命τと、蛍光体１の雰囲気温度Ｔと、の関係を予め取得する際に用いられた光導波路の長さＬ₀と、実際に使用されている光導波路１５の長さＬａと、が異なっていても、蛍光体１の雰囲気温度を正確に測定することが可能となる。

（第５の実施の形態）
図２０に示す第５の実施の形態に係る蛍光式温度センサの長さ判定部３５６は、図１４に示す第２の実施の形態に係る長さ判定部３０６と同様に機能する。第５の実施の形態において、光導波路１５の長さＬａの実測値が、所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲内に入ると長さ判定部３５６が判定した場合、温度算出部３５５で算出された蛍光体１の雰囲気温度の算出値Ｔが出力装置３２２等に出力され、偏差算出部３５３及び温度補正部３５４は機能を停止する。

しかし、光導波路１５の長さＬａの実測値が、所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲内に入らないと長さ判定部３５６が判定した場合、偏差算出部３５３及び温度補正部３５４は第４の実施の形態と同様に機能して、蛍光体１の雰囲気温度の補正値Ｔｃを算出する。第５の実施の形態において、データ記憶装置４５０は、範囲記憶部４５２をさらに備える。範囲記憶部４５２は、光導波路の長さの所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲を保存する。

次に図２１に示すフローチャートを用いて第５の実施の形態に係る温度の測定方法について説明する。
（ａ）まず、第４の実施の形態と同様に、ステップＳ５０１乃至ステップＳ６０１を実施する。ステップＳ６５１で、図２０に示す長さ判定部３５６は、実測長算出部３５２から、光導波路１５の長さＬａの実測値を受信する。さらに、長さ判定部３５６は、範囲記憶部４５２から、光導波路の長さＬ₀の所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲を読み出す。その後、長さ判定部３５６は、光導波路１５の長さＬａの実測値が、所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲内に入るか否かを判定する。

（ｂ）ステップＳ６５１で長さ判定部３５６が、光導波路１５の長さＬａの実測値が、所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲内に入ると判定した場合、第５の実施の形態に係る温度の測定方法は終了する。ステップＳ６５１で長さ判定部３５６が、光導波路１５の長さＬａの実測値が、所定の値に近似しているとみなし得る長さの範囲内に入らないと判定した場合、ステップＳ７０１に進む。その後、第４の実施の形態と同様に、ステップＳ７０２及びステップＳ７０が実施される。

以上説明した第５の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法によれば、光導波路１５の長さＬａの実測値が、所定の値に近似している場合には、偏差算出部３５３及び温度補正部３５４による演算を省略可能である。そのため、蛍光体１の雰囲気温度を、より高速に算出することが可能となる。

（第６の実施の形態）
図２２に示す第６の実施の形態に係る蛍光式温度センサの強度比判定部３５７は、図１６に示す第３の実施の形態に係る強度比判定部３０７と同様に機能する。第６の実施の形態において、強度比Ａの測定値が、強度比Ａの所定の値に近似しているとみなし得る強度比の範囲内に入ると強度比判定部３５７が判定した場合、温度算出部３５５で算出された蛍光体１の雰囲気温度の算出値Ｔが出力装置３２２等に出力され、実測長算出部３５２、偏差算出部３５３、及び温度補正部３５４は機能を停止する。

しかし、強度比Ａの測定値が、強度比Ａの所定の値に近似しているとみなし得る強度比の範囲内に入らないと強度比判定部３５７が判定した場合、実測長算出部３５２、偏差算出部３５３、及び温度補正部３５４は第４の実施の形態と同様に機能して、蛍光体１の雰囲気温度の補正値Ｔｃを算出する。第６の実施の形態において、範囲記憶部４５２は、強度比Ａの所定の値に近似しているとみなし得る強度比の範囲を保存する。

次に図２３に示すフローチャートを用いて第６の実施の形態に係る温度の測定方法について説明する。
（ａ）まず、第４の実施の形態と同様に、ステップＳ５０１乃至ステップＳ５０６を実施する。ステップＳ５５１で、図２２に示す強度比判定部３５７は、強度比算出部３５１から、強度比Ａの測定値を受信する。さらに、強度比判定部３５７は、範囲記憶部４５２から、強度比Ａの所定の値に近似しているとみなし得る強度比の範囲を読み出す。その後、強度比判定部３５７は、強度比Ａの測定値が、所定の値に近似しているとみなし得る強度比の範囲内に入るか否かを判定する。

（ｂ）ステップＳ５５１で強度比判定部３５７が、強度比Ａの測定値が、所定の値に近似しているとみなし得る強度比の範囲内に入ると判定した場合、第６の実施の形態に係る温度の測定方法は終了する。ステップＳ５５１で強度比判定部３５７が、強度比Ａの測定値が、所定の値に近似しているとみなし得る強度比の範囲内に入らないと判定した場合、ステップＳ６０１に進む。その後、第４の実施の形態と同様に、ステップＳ７０１乃至ステップＳ７０３が実施される。

以上説明した第６の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法によれば、強度比Ａの測定値が、所定の値に近似している場合には、実測長算出部３５２、偏差算出部３５３、及び温度補正部３５４による演算を省略可能である。そのため、蛍光体１の雰囲気温度を、より高速に算出することが可能となる。

（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、第１の実施の形態において、図１に示す強度比算出部３０１が、励起光測定器３から光導波路１５を経由しなかった励起光の光強度Ｉ_Eの値を受信する例を説明した。しかし、例えば発光体２が配置される環境の温度が一定であり、光導波路１５を経由しない励起光の光強度Ｉ_Eの値の変動が低い場合は、強度比算出部３０１は、予め取得された励起光の光強度Ｉ_Eの一定の値を用いて、強度比Ａを算出してもよい。

さらに、第１の実施の形態の蛍光測定器４で受光される蛍光の光強度Ｉ_Ftを与える上記（２）式において、光導波路１５の損失係数ｄのみを考慮したが、レンズ１２の損失係数を考慮してもよい。また、蛍光測定器４で受光される蛍光の光強度Ｉ_Ftを与える式は、蛍光体１の材料や減衰特性等に応じて、任意に設定可能である。このように、蛍光測定器４で受光される蛍光の光強度Ｉ_Ftを与える式は、上記（２）式に限定されない。

さらにまた、第１の実施の形態において、強度比Ａの測定値を算出する際に、励起光の光強度Ｉ_Eを分母にし、蛍光の光強度Ｉ_Fを分子にする例を説明した。これに対し、強度比Ａの測定値を算出する際に、励起光の光強度Ｉ_Eを分子にし、蛍光の光強度Ｉ_Fを分母にしてもよいことはもちろんである。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。

本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、半導体製造装置のプラズマ中の基板の温度測定、通電状態でのハイブリット素子及び集積回路の温度測定等に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、半導体及びエレクトロニクス産業分野で利用可能である。

また、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、原油の２次及び３次産出に用いる地中深くの蒸気の温度測定、及び温度測定に基づくオイルパイプラインからの漏れ検知等に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、石油化学産業分野で利用可能である。

さらに、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、高電圧電力設備の保全等を目的とした、電力トランス巻線、高圧送電線、及び発電器等の温度測定に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、電力事業分野で利用可能である。

また、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、電子レンジ等で加熱中の食材の温度測定、マイクロ波を用いる殺菌装置又は乾燥装置の温度管理、高周波加熱を用いる木材、セラミックス、及び繊維等の加熱装置、乾燥装置、及び殺菌装置の温度管理に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、食品産業分野、材木産業分野、及び素材産業分野で利用可能である。

さらに、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、ハイパーサーミア装置やＭＲＩ装置の温度測定に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、医療産業分野で利用可能である。

１ 蛍光体
２ 発光体
３ 励起光測定器
４ 蛍光測定器
１０ 筺体
１１ ダイクロイックミラー
１２ レンズ
１３ アダプタ
１４ コネクタ
１５ 光導波路
１６ 保護容器
２１ パッケージ
２２ 光学窓
２３ 発光素子
３０１ 強度比算出部
３０２ 実測長算出部
３０３ 偏差算出部
３０４ 蛍光補正部
３０５ 温度算出部
３０６ 判定部
３０７ 強度比判定部
３２１ 入力装置
３２２ 出力装置
３２３ プログラム記憶装置
３２４ 一時記憶装置
３５１ 強度比算出部
３５２ 実測長算出部
３５３ 偏差算出部
３５４ 温度補正部
３５５ 温度算出部
３５６ 長さ判定部
３５７ 強度比判定部
４００ データ記憶装置
４０１ 関係記憶部
４０２ 範囲記憶部
４５０ データ記憶装置
４５１ 関係記憶部
４５２ 範囲記憶部
５０１ 通電制御部

Claims (30)

1. 励起光を発する発光体と、
   光導波路を介して前記励起光を照射される蛍光体と、
   前記光導波路を介して前記蛍光体の蛍光を受光し、蛍光強度及び蛍光寿命の値を測定する蛍光測定器と、
   前記光導波路が所定の値の長さを有する場合の、前記蛍光寿命及び前記蛍光体の雰囲気温度の関係を保存する関係記憶部と、
   前記蛍光強度の測定値及び前記光導波路を介さずに測定された前記励起光の光強度の値に基づき、前記光導波路の長さの実測値を算出する実測長算出部と、
   前記光導波路の長さの所定の値からの前記長さの実測値の偏差に基づき、前記測定された蛍光寿命の値を補正する蛍光補正部と、
   前記蛍光寿命及び前記蛍光体の雰囲気温度の関係と、前記補正された蛍光寿命の値と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度の値を算出する温度算出部と、
   を備える蛍光式温度センサ。
2. 前記関係記憶部が、前記所定の値からの前記光導波路の長さの偏差と、前記長さの偏差によって生じる前記蛍光寿命の測定誤差と、の関係を更に保存する、請求項１に記載の蛍光式温度センサ。
3. 前記蛍光補正部が、前記長さの偏差及び前記蛍光寿命の測定誤差の関係と、前記所定の値からの前記長さの実測値の偏差と、に基づき、前記蛍光寿命の測定誤差の値を算出する、請求項２に記載の蛍光式温度センサ。
4. 前記蛍光補正部が、前記蛍光寿命の測定誤差の算出値に基づき、前記測定された蛍光寿命の値を補正する、請求項３に記載の蛍光式温度センサ。
5. 前記蛍光補正部が、前記測定された蛍光寿命の値から、前記蛍光寿命の測定誤差の算出値を引く、請求項４に記載の蛍光式温度センサ。
6. 前記光導波路の長さの実測値が前記所定の値に近似するか判定する長さ判定部を更に備える、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蛍光式温度センサ。
7. 前記光導波路の長さの実測値が前記所定の値に近似する場合、前記温度算出部が、前記蛍光寿命及び前記蛍光体の雰囲気温度の関係と、前記測定された蛍光寿命の値と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度の値を算出する、請求項６に記載の蛍光式温度センサ。
8. 前記励起光の光強度の測定値と、前記蛍光強度の測定値と、の強度比の測定値を算出する強度比算出部と、
   前記強度比の測定値が、前記光導波路が所定の値の長さを有する場合の強度比の所定の値に近似するか判定する強度比判定部と、
   を更に備える、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蛍光式温度センサ。
9. 前記強度比の測定値が前記強度比の所定の値に近似する場合、前記温度算出部が、前記蛍光寿命及び前記蛍光体の雰囲気温度の関係と、前記測定された蛍光寿命の値と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度の値を算出する、請求項８に記載の蛍光式温度センサ。
10. 発光体から励起光を発することと、
    光導波路を介して前記励起光を蛍光体に照射することと、
    前記光導波路を介して前記蛍光体の蛍光を受光し、蛍光強度及び蛍光寿命の値を測定することと、
    前記光導波路が所定の値の長さを有する場合の、前記蛍光寿命及び前記蛍光体の雰囲気温度の関係を用意することと、
    前記蛍光強度の測定値及び前記光導波路を介さずに測定された前記励起光の光強度の値に基づき、前記光導波路の長さの実測値を算出することと、
    前記光導波路の長さの所定の値からの前記長さの実測値の偏差に基づき、前記測定された蛍光寿命の値を補正することと、
    前記蛍光寿命及び前記蛍光体の雰囲気温度の関係と、前記補正された蛍光寿命の値と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度の値を算出することと、
    を含む、温度の測定方法。
11. 前記所定の値からの前記光導波路の長さの偏差と、前記長さの偏差によって生じる前記蛍光寿命の測定誤差と、の関係を用意することを更に含む、請求項１０に記載の温度の測定方法。
12. 前記補正することが、前記長さの偏差及び前記蛍光寿命の測定誤差の関係と、前記所定の値からの前記長さの実測値の偏差と、に基づき、前記蛍光寿命の測定誤差の値を算出することを含む、請求項１１に記載の温度の測定方法。
13. 前記補正することにおいて、前記蛍光寿命の測定誤差の算出値に基づき、前記測定された蛍光寿命の値が補正される、請求項１２に記載の温度の測定方法。
14. 前記補正することにおいて、前記測定された蛍光寿命の値から、前記蛍光寿命の測定誤差の算出値が引かれる、請求項１３に記載の温度の測定方法。
15. 前記光導波路の長さの実測値が前記所定の値に近似するか判定することを更に含む、請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の温度の測定方法。
16. 前記励起光の光強度の測定値と、前記蛍光強度の測定値と、の強度比の測定値を算出することと、
    前記強度比の測定値が、前記光導波路が所定の値の長さを有する場合の強度比の所定の値に近似するか判定することと、
    を更に含む、請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の温度の測定方法。
17. 励起光を発する発光体と、
    光導波路を介して前記励起光を照射される蛍光体と、
    前記光導波路を介して前記蛍光体の蛍光を受光し、蛍光強度及び蛍光寿命の値を測定する蛍光測定器と、
    前記光導波路が所定の値の長さを有する場合の、前記蛍光寿命及び前記蛍光体の雰囲気温度の関係を保存する関係記憶部と、
    前記蛍光寿命及び前記蛍光体の雰囲気温度の関係と、前記測定された蛍光寿命の値と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度の値を算出する温度算出部と、
    前記蛍光強度の測定値及び前記光導波路を介さずに測定された前記励起光の光強度の値に基づき、前記光導波路の長さの実測値を算出する実測長算出部と、
    前記光導波路の長さの所定の値からの前記長さの実測値の偏差に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度の算出値を補正する温度補正部と、
    を備える蛍光式温度センサ。
18. 前記関係記憶部が、前記所定の値からの前記光導波路の長さの偏差と、前記長さの偏差によって生じる前記蛍光体の雰囲気温度の測定誤差と、の関係を更に保存する、請求項１７に記載の蛍光式温度センサ。
19. 前記温度補正部が、前記長さの偏差及び前記蛍光体の雰囲気温度の測定誤差の関係と、前記所定の値からの前記長さの実測値の偏差と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度の測定誤差の値を算出する、請求項１８に記載の蛍光式温度センサ。
20. 前記温度補正部が、前記蛍光体の雰囲気温度の測定誤差の値に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度の算出値を補正する、請求項１９に記載の蛍光式温度センサ。
21. 前記温度補正部が、前記蛍光体の雰囲気温度の算出値に、前記蛍光体の雰囲気温度の測定誤差の値を足す、請求項２０に記載の蛍光式温度センサ。
22. 前記光導波路の長さの実測値が前記所定の値に近似するか判定する長さ判定部を更に備える、請求項１７乃至２１のいずれか１項に記載の蛍光式温度センサ。
23. 前記励起光の光強度の測定値と、前記蛍光強度の測定値と、の強度比の測定値を算出する強度比算出部と、
    前記強度比の測定値が、前記光導波路が所定の値の長さを有する場合の強度比の所定の値に近似するか判定する強度比判定部と、
    を更に備える、請求項１７乃至２１のいずれか１項に記載の蛍光式温度センサ。
24. 発光体から励起光を発することと、
    光導波路を介して前記励起光を蛍光体に照射することと、
    前記光導波路を介して前記蛍光体の蛍光を受光し、蛍光強度及び蛍光寿命の値を測定することと、
    前記光導波路が所定の値の長さを有する場合の、前記蛍光寿命及び前記蛍光体の雰囲気温度の関係を用意することと、
    前記蛍光寿命及び前記蛍光体の雰囲気温度の関係と、前記測定された蛍光寿命の値と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度の値を算出することと、
    前記蛍光強度の測定値及び前記光導波路を介さずに測定された前記励起光の光強度の値に基づき、前記光導波路の長さの実測値を算出することと、
    前記光導波路の長さの所定の値からの前記長さの実測値の偏差に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度の算出値を補正することと、
    を含む、温度の測定方法。
25. 前記所定の値からの前記光導波路の長さの偏差と、前記長さの偏差によって生じる前記蛍光体の雰囲気温度の測定誤差と、の関係を用意することを更に含む、請求項２４に記載の温度の測定方法。
26. 前記補正することが、前記長さの偏差及び前記蛍光体の雰囲気温度の測定誤差の関係と、前記所定の値からの前記長さの実測値の偏差と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度の測定誤差の値を算出することを含む、請求項２５に記載の温度の測定方法。
27. 前記補正することにおいて、前記蛍光体の雰囲気温度の測定誤差の値に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度の算出値が補正される、請求項２６に記載の温度の測定方法。
28. 前記補正することにおいて、前記蛍光体の雰囲気温度の算出値に、前記蛍光体の雰囲気温度の測定誤差の値が足される、請求項２７に記載の温度の測定方法。
29. 前記光導波路の長さの実測値が前記所定の値に近似するか判定することを更に含む、請求項２４乃至２８のいずれか１項に記載の温度の測定方法。
30. 前記励起光の光強度の測定値と、前記蛍光強度の測定値と、の強度比の測定値を算出することと、
    前記強度比の測定値が、前記光導波路が所定の値の長さを有する場合の強度比の所定の値に近似するか判定することと、
    を更に含む、請求項２４乃至２８のいずれか１項に記載の温度の測定方法。