JPH02503226A - スペクトル光学温度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

スペクトル光学温度計 先■曵１遣 本発明は温度の測定に関するもので、特に、種々の物５質の屈折率が温度により 変化することを用いたもので、屈折し反射した光スペクトルを用いて、この装置 は高精度で温度を測定し、温度の情報を含んだ信号を光ファイバーを通じて伝送 することができる。 温度を測定し、その信号指数を伝送するものとして各種の装置が知られている。 このような装置には、熱電対、プラチナ抵抗温度計、ブルドン管など数多くのも のがある。このような装置が電子制御と結びついて使用される時は、制御部は温 度測定部から遠隔の場所にあって、データーは電気伝導により伝送するのが普通 である。このような伝導は電気的騒音、電磁誘導、電磁力、その他の電気的効果 により干渉される。このような装置ではデーターがアナログ形式で得られるのが 普通であるから、これらのデーターは現今のコンピューター制御回路で処理する ためには、その段階でアナログがらデジタル形式に変換する必要がある。高精度 をもつ装置の多くは当然ながら弱い構造で壊れやすく、また苛酷な条件の下では 不正確な動作をする。 したがって、苛酷な条件の下で動作し、高精度の温度読み取りを行い、電気的騒 音に妨害されないで平均温度に相当する信号を伝送することができるような装置 に対する需要があり、このような装置を丈夫な構造とし、合理的な安い価格で生 産し、小型のものとする必要がある。 概要としては、本発明は光学スペクトル温度計で、まを発生し、第一の屈折率を もつ光学的に透明な第一の゛媒体をもつものである。温度の関数として変化する 指数をもつ第二の媒体は、第一の媒体と隣接して配置され、スペクトル分散の一 部を遮断し、光学的に透明な第一と第二の媒体の屈折指数の差の関数として、ス ペクトルの一部をその角度が臨界入射角より大きいか小さいかによって、各々反 射し回折するような位置に配置されている。 光学的に透明なこれらの媒体により温度の関数としてスペクトル分散の変位を測 定するようになっている。 したがって、本発明の目的は、温度の関数として屈折率の変化するような光学的 に透明な媒体を用い、温度の関数としてスペクトル放射エネルギーの一部を屈折 および反射するような温度計をつくることである。 本発明の他の目的は、温度の関数として光学的に透明な媒体の屈折率の変化とま えもって決められた帯域の光ビームの分散を用い、温度の関数として屈折した光 学スペクトルを発生するような温度計をつくることである。 さらに、本発明の他の目的は、高温の環境の下で温度計が作動するような材質を 使用して、温度計をつくることである。 さらに、本発明の目的は、高い精度の温度の読み取りを安定に行うことができる 光学温度計をつくることにある。 本発明の他の目的は、計数化できる出力信号をつくる光学温度計をつくることで ある。 さらに、本発明の他の目的は、光フアイバー導体の方式により電子装置との相互 結合が出来るような温度計をつくることである。 さらに、本発明の他の目的は、外部電源なしに作動することができ、小型で丈夫 な構造をもつ光学温度計をつくることである。 ｌ乱血且叉豆１」 これらおよびその他の目的、また本発明の目的と本発明の操作は、付記されてい る図面と下記の詳細な説明によって、もっとも良く理解できる。 第一図は本発明の光学温度計を等烏口法により図示したものである。 第二図と第三図は本発明の詳細な説明するために有用なスペクトル図を示したも のである。 ましい　、の− まず最初に第一図は、１０に示した本発明のスペクトル光学温度計を等烏口で示 したものである。測定部はスペクトル有義帯域の光を発生する光源１２をもって いる。 光源１２からくる光は、照準レンズ１４を通じて光フアイバー導体１８のひとつ の端末１６へはいる。導体１８は単一ファイバー型で照準した光をその端末２０ へ送る。 端末２０は、普通の光フアイバー結合２２により標準屈折レンズ２４に結合され ている。このレンズ２４はかなり平行な光のビーム２６をつくる。このビームは 分散格子２８にぶつかる。ビーム２６は格子２８により光波長の関数として分散 して、光スペクトルを発生する。このスペクトルは複数の光線３０．３２．３４ ，３６，３８゜および４０で示されている。ここで六つの光線が図示されている が、実際にはこのスペクトルは、周波数または波長の関数として分散してできた 多数の周波数また゛は要素から成り立っていて、かなり連続な光スペクトルをも っていることがわかる。このスペクトルは第一の光媒体４２の中で分散する。こ の媒体の要素は普通石英硝子またはそれと同様な光学的に透明な物質からできて いる。 媒体４２は、光学的に透明で光の良導体であると共に、広い範囲の温度にわたっ て屈折率がかなり一定な材質である。 媒体４２の一方の側壁４４に隣接して、空洞４６があり、これは分散格子２８の 光軸と平行にかなり長く伸びて、媒体４２と第二の媒体４８まで達している。こ の第二の媒体は、媒体４２と同じように屈折率がかなり一定で光学的に十分透明 な材質からできている。空洞４６の中には光学的に透明な物質５０が配置されて いる。この材質５０は、媒体４２と異なった屈折率をもつこと、およびその屈折 率が温度の関数としてかなり線形に変化することに特徴がある。普通このような 材質としては多数の液体や気体、および若干の結晶やプラスティックなどがある 。 媒体４８は湾曲表面５２をもち、反射物質で塗膜されており、反射レンズとして はたらき、光線３２のような光を平行にして５６に示されているようなビームと する。 このビーム５６は勾配をもった第二の屈折レンズ５８により再び焦点を合わせて 他の光ファイバー７２の中へ送られる。それから、この光は適当な光スペクトル 解析器へと導かれる。 操作時には、光源１２からの光は光フアイバー導体１８を通って格子のついた屈 折レンズ２４の中を通過する。そこで光は平行にされてビーム２６となる。この ビーム２６は分散格子２８にぶつかって分散しスペクトルをつくる。このスペク トルは光源３０から４０に図示されている。光線６０．６２で示されているスペ クトルの一部は透明媒体４２を通過して表面６４からでていく。 光線３０で示されるスペクトルの一部は反射表面４４にぶつかり表面６４を通じ て外へ反射される。光線３２から３６で示されるスペクトルの帯域は、導体４２ と５０の間の連結部にはいる。スペクトルのこの部分は導体４２と５０の屈折率 の差によって屈折する。ついで、これらの光線は導体５０と４８の間の連結部を 通過し、導体４８を通過屈折しまた反射して焦点をもつ表面５２により照準され て標準屈折レンズ５８の中へ入る。角度φ′は下記のスネルの法則により決める ことができる。 ｎ　ｓｉｎφ＝ｎ’ｓｉｎφ′ ここでｎ、ｎ’　＝　媒体４２と５０の屈折率φ、φ′＝光線の媒体の間の表面 の法線に関する入射角 さらに、スネルの法則により、角度φ′が９０度の時の角度φ″が存在する。こ の角度またはこれより大きい角度で表面に入ってくる光線は、光線３８で示され ているように全部反射される。！に後に、光線４０で示される光は媒体の接触部 にぶつからないで、反射面６６と６８に５８へむかって屈折する。 この臨界角φ″は次の関係から決めることが出来る。 ｓｉｎφ″＝ｎ’／ｎ 媒体４２の屈折率はかなり一定であるから、臨界角φ″は媒体５０の屈折率ｎ′ の関数として変化することがわかる。さらに、媒体５０の屈折率はほとんど温度 の線形関数であるから、臨界角もまたほとんど温度の線形関数となることがわか る。スペクトルの一つの帯域の入射角が臨界角φ″より大きくまた小さくなるよ うに、媒体５０の位置を適当に決めると、媒体５０により屈折し反射するスペク トルの一部が、媒体５０の屈折率の変化の間数として変化することになる。この ように臨界角が変化すると、媒体５０を通過したスペクトルに第二図および第三 図に示されているような影響が出てくる。屈折率がまず最初に決められていると 、すなわち、媒体５０の温度によりｎとｎ′の常数の値が決められていると、媒 体５０を通じて伝送されるスペクトルは、その増分が第二図で３０から４０の数 字で示されているようなものとなる。スペクトルの一部は表面４４により全反射 し、したがって黒色で示されている。媒体５０にぶつからないスペクトルの部分 は全反射されて、一定白色４０で示されている。光線３８のスペクトルの部分は 全反射されるが、光線３２から３６は媒体５０を通じて伝送される。 スペクトルがレンズ５８により一つのビームに集中される時は、ビーム光は第二 図に示されているようなスペクトルとなる。 もし温度変化のために媒体５０の屈折率が変化し、媒体４２の屈折率が比較的一 定にたちたれているとすると、臨界角φ″が変化する。媒体５０の屈折率は温度 の上昇と共に減少するから、臨界角φ″が減少することがｂかる。したがって、 媒体４２と５０に入射するスペクトルは、臨界角より大きいような入射角で入射 するものが減少し、このため、より広い帯域のスペクトルが伝送される。これは 第三図に示されており、まえもって決められたある温度で、光線３８は媒体５０ を通過し、レンズ５８で気中されたスペクトルに含まれることになる。 スペクトルは非常に多数の成分から成り立っているから、ビームのスペクトル成 分がごく僅かに変動しても測定することが出来る。変化したスペクトルは、それ から第二光フアイバー導体７０、または、２４ｏ−１方式の光結合（図示されて いない）で再伝送され、スペクトル解析器へ戻される。 本発明の操作の実際化にあたり、媒体４２の屈折率が媒体５０のものより大きく 撰んである。ｔｓ体は両方とも固体でよいが、あるいはその一つが液体であって もよい。 本発明では屈折率が（温度に関して）かなり一定な材質を媒体４２として用いる ことを述べてきたが、本発明はまた温度の関数として屈折率が変化するような二 つの材質を使用することも出来ることを述べておく必要がある。 この場合は、 ｎ＋　　ｎａ＝ｆ（ｔ） 上記のことから、次のようなことが理解できる。すなわち本発明は、温度により 屈折率が変化するような媒体を通じて、まえもって決められた帯域をもつビーム を屈折させることにより、光ビームのスペクトルを変換出来るような特異の温度 計をもたらすものである。この装置は、マイクロ回路をつくるのと同じ技法を使 って非常に小型に生産することが出来る。使用する材料を選択することにより、 この装置が高い温度と物理的許容範囲をもつようにすることができる。外部電源 を必要としない。 またすべての結合部は光フアイバー導体を用いてできているから、この装置は電 磁干渉、電磁力、およびその他の電気誘導効果に対して非常に強い、典型的な材 料として、シリコンオイル、アルコール、およびこれらと同じような液体のよう な各種の材料を媒体５０として使用して、広範囲に感度の高い温度計をつくるこ とが出来る。 本発明を実施例を用いて図示説明してきたが、これは本発明の図解説明のためで あって、本発明を制限するものではないことを理解すべきである０周知の知識に より本発明に関して数多くの変化や付加をすることが可能と考えられるが、この ような変化や付加は本発明に相当するものとして、次に述べる特許請求の範囲に 含まれる。 手続補正書 １、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８７１０３３２８ ２、発明の名称 光スペクトル温度計 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所 名　称　アライド・コーポレーション ４、代理人 ζ１ 訂正明細書 １、発明の名称］ 光スペクトル温度計 ２、特許請求の範囲］ １、光スペクトル温度計にして、所定のスペクトル帯域の光ビームを発生する手 段、光ビームを受けて光ビームを波長の関数として分散させ発散するスペクトル を発生するように光学的に配置される分散手段、光学的に透明な第１媒体、及び 第１媒体に隣接する光学的に透明な第２媒体を含み、第２媒体は、第１媒体と第 ２媒体の屈折率により決まる臨界入射角より小さい入射角乃至大きい入射角の範 囲のスペクトル部分を受は入れるように光学的に配置され、第１媒体又は第２媒 体の少なくとも一方の屈折率が温度の関数として変化可能であり、第２媒体に該 臨界入射角より小さい角度及び大きい角度でぶつかるスペクトル成分が、それぞ れ第２媒体を通り屈折されそして第２媒体により反射され、屈折されるスペクト ル部分及び反射されるスペクトル部分が第１媒体及び第２媒体の温度の関数であ り、光スペクトル温度計が更に第２媒体を通り屈折されるスペクトルを分析する ２、特許請求の範囲第１項に記載の光スペクトル温度計にして、屈折されたスペ クトルを受は入れ平行にするように配置される照準レンズ手段、及び平行にされ たスペクトルを受は入れ該スペクトルの屈折された部分を含むビームを形成する ように光学的に配置される集光レンズ手段を含むことを特徴とする温度計。 ３、特許請求の範囲第２項に記載の光スペクトル温度計にして、発散するスペク トルの１つの所定成分を集光レンズ手段へ直接的に反射し第１参照スペクトル成 分を画成するように光学的に配置される第１反射面を含むことを特徴とする温度 計。 ４、特許請求の範囲第３項に記載の光スペクトル温度計にして、発散するスペク トルの第２の所定成分を第２媒体及び集光レンズ手段から離反するように反射す る光学的に配置される第２反射面を更に含み、発散するスペクトルの第２の所定 成分が第２参照スペクトル成分を画成することを特徴とする温度計。 ５、特許請求の範囲第３項又は第４項に記載の光スペクトル温度計にして、分散 手段が回折格子であることを特徴とする温度計。 ６、特許請求の範囲第１項に記載の光スペクトル温度計にして、第１媒体が固体 であり、第２媒体が液体であることを特徴とする温度計。 ７、特許請求の範囲第６項に記載の光スペクトル温度計にして、該液体がシリコ ンオイルであることを特徴とする温度計。 ８、特許請求の範囲第５項に記載の光スペクトル温度計にして、分散手段の光学 的軸線と第２媒体の境界面がほぼ平行であることを特徴とする温度計。 ９、特許請求の範囲第８項に記載の光スペクトル温度計にして、光ビームを分散 手段へ伝達する光フアイバー導体、及び光フアイバー導体と分散手段の間に光学 的に配置される照準レンズを含むことを特徴とする温度計。 １０、特許請求の範囲第９項に記載の光スペクトル温度計にして、照準レンズ及 び集光レンズが・屈折レンズであることを特徴とする温度計。 １１、特許請求の範囲第１項に記載の光スペクトル温度計にして、第１媒体の屈 折率及び第２媒体の屈折率が共に温度の関数として可変であることを特徴とする 温度計。 ３、発明の詳細な説明］ （産業上の利用分野） 本発明は、温度測定装置に関し、特に種々の物質の温度により変化する屈折率及 び物質を通り屈折され反射される光スペクトルを用いる装置に関し、高精度の温 度測定が可能であり、そして光フアイバー導体を介し温度情報を含む信号の伝達 が可能である装置を提供する。 （従来の技術及び解決しようとする課題）温度を測定し、温度を示す信号を伝達 するための種々の装置が知られる。これらの装置は、熱電対、プラチナ抵抗温度 計、ブルドン管等数多くのものを含む。このような装置が電子制御と結び付いて 使用されるときは、制御部は温度測定部から遠隔の場所にあって、データは電気 導体により伝送するのが普通である。このような導体は、電気的騒音、電磁誘導 、電磁力及びその他の誘電効果を受ける。このような装置は典型的にはアナログ 形式においてデータを発生し、このデータは現代のコンピュータ制御回路で処理 するＩ；めにその後アナログ形式からデジタル形式へ変換されねばならない。高 精度を有するこれらの多くの装置は、こわれ易く、苛酷な条件において破壊又は 不正確な作動をする。 従って、苛酷な条件において動作し、高精度の温度読み取りを行い電気的騒音に 妨害されない手段により温度読み取りに対応する信号の伝達が可能である温度測 定装置の需要が存在し、そしてこのような装置を極めて丈夫にし製造費を安くし 小型とすることの需要が存在する。 それ故、本発明の１つの目的は、温度の関数として変化する屈折率を有する光学 的に透明な媒体を用い、温度の関数として輻射エネルギのスペクトルの一部分を 可変に屈折し反射する温度計を提供することである。 本発明の別の目的は、所定の帯域の光ビームの分散及び光学的透明媒体における 温度の関数としての屈折率の変化を用い、温度の関数として可変に屈折される光 スペクトルを発生する温度計を提供することである。 本発明の更に別の目的は、高温環境において作動することを可能にする材料で作 られた上記のような温度計を提供することである。 本発明の更に別の目的は、安定しており高精度の温度読み取りを行う光温度計を 作ることである。 本発明の更に別の目的は、計数化できる出力信号を発生する光学温度計を作るこ とである。 本発明の更に別の目的は、光フアイバー導体により電子装置と相互連結できる温 度計を作ることである。 本発明の更に別の目的は、外部電源なしに作動し小型で丈夫な構造の光学温度計 を作ることである。 本発明のこれらの目的及びその他の目的並びに。 本発明の温度計の作動は、添付の図面を参照す、る本発明の詳細な説明により最 も良く理解されるであろう。 （課題を解決するための手段） 本発明は、光スペクトル温度計にして、所定のスペクトル帯域の光ビームを発生 する手段、第１屈折率を有する光学的に透明な第１媒体、及び第１媒体への波長 の函数として光ビームのスペクトル分散を発生する光学的分散手段を含む光スペ クトル温度計に存する。温度の関数として可変の屈折率を有する光学的第２媒体 が、第１媒体に隣接して配置されスペクトル分散の一部分を遮り、臨界入射角よ り大きい角度及び臨界入射角より小さい角度のスペクトルの一部分を、第１媒体 と第２媒体の屈折率の差の関数としてそれぞれ反射し回折する。第１媒体及び第 ２媒体により温度の関数として可変に回折されるスペクトル分散の変位を測定す る手段が設けられる。 （実施例） 第１図を参照すると、全体的に１０により示さ示される。温度計１０は意義のあ るスペクトル帯域を有する光を発生する光源（図示されない）を有する。光源か らの光は、照準レンズ（図示されない）により平行にされ、光フアイバー導体１ ８の一端（図示されない）へ入る。導体１８は、単一７アイバー型であり、平行 にされた光を導体１８の端部２０へ送る。導体１８の端部２０は、従来の光フア イバーコネクタ２２により標準屈折レンズ２４へ接続される。レンズ２４はほぼ 平行な光ビーム２６を発生させる。光ビーム２６は分散格子２８にぶつかる。分 散格子２８は、光ビーム２６を光の波長の関数として分散して光スペクトルを発 生する。このスペクトルは複数の光線３０．３２．３４．３６．３８及び４０で 示される。６本の光線が図示されるが、実際にはこのスペクトルは、周波数又は 波長の関数として分散される多数の周波数又は要素からなるほぼ連続光スペクト ルから成ることが理解されるであろう。光スペクトルは光学的第１媒体４２中へ 分散される。 第１媒体４２は、典型的には石英ガラス又は同様の光学的に透明な材料から作ら れる要素である。 光学的に透明であり良好な光導体であることに加えて、第１媒体４２の材料は、 温度の極めて広い範囲においてほぼ一定の屈折率を示す。 媒体４２の一方の側壁４４に隣接して空洞４６があり、空洞４６は、分散格子２ ８の光軸にほぼ平行に延び、媒体４２及び第２本体４８により画成される。第２ 本体４８も媒体４２と同様の光学的に透明のほぼ一定屈折率の材料により作られ る。 空洞４６内に光学的の透明な材料５０が配置される。材料５０は、媒体４２の屈 折率と異なる屈折率を有すること、及び材料５０の屈折率が温度の関数としてほ ぼ直線的に変化することに特徴がある。典型的なそのような材料は、多くの液体 及び気体並びに若干の結晶及びプラスチックスである。 第２本体４８は、光線３２のような光線を平行にし全体的に５６で示されるビー ムとする反射しンズとして作用するように、湾曲表面５２を備え、且つ反射物質 で被覆される。ビーム５６は第２標準屈折レンズ５８により再び焦点を合わせ別 の光学的ファイバー導体７２内へ送られる。それからこの光は光スペクトル分析 器へ導かれる。 操作時には、光源からの光は光フアイバー導体１８を通って格子のついた屈折レ ンズ２４の中を通過し、屈折レンズ２４において光は平行にされビーム２６にな る。ビーム２６は分散格子２８にぶつかり分散格子２８において分散されスペク トルを形成する。このスペクトルは図解的に光線３０乃至４０により示される。 光線６０．６２により表示されるこれらのスペクトルの一部分は、単に透明媒体 ４２を通過し表面６４を通り透明媒体４２から出て行く。光線３０により表示さ れるスペクトルの一部分は、反射表面４４にぶつかり表面６４を通り外方へ反射 される。光線３２乃至３６により表示されるスペクトルの帯域は、媒体４２と５ ０の間の接続部へ入る。このスペクトル部分は、媒体４２と５０の屈折率の差に よって屈折される。引き統いてこれらの光線は、媒体５０と４８の間の接披部を 通り再び曲げられ、媒体第２本体４Ｂを通る。媒体第２本体においてこれら光線 は反射され焦点をもつ表面５２により平行にされ標準屈折レンズ５Ｂへ入る。角 度−″は、下記のスネルの法則により決めることができる。 ｎ　　５ｉｌｌ　＝　ｎ’　　ｓｉｎｇ’ここでｎ、ｎ’は、媒体４２と５０の 屈折率であり、−１−′は、媒体の境界面における境界面の法線に関する光線の 入射角である。 更にスネルの法則によると、角度Ｉ”が存在する。この角度Ｉ″において一″は ９０度に等しい。 この角度−”又はこの角度より大きい角度で境界面に入って来る光線は、光線３ ８で示されるように全部反射される。通常この角度−″は臨界角と呼ばれる。最 後に光線４０で示される光は、媒体の境界面にぶつからないで、反射面６６と６ ８により複数に反射され、終局的に媒体４８を介してレンズ５８へ向けて屈折さ れる。 この臨界角Ｉ″′は、次の関係から決めることができる。 ５ｉｎＩ＃−ｎ’　／ｎ 媒体４２の屈折率はほぼ一定であるから、臨界角メ”は、媒体５０の屈折率ｎ″ の関数として変化することがわかる。更に媒体５０の屈折率はほぼ温度の関数と して線形に変化するから、臨界角もまたほぼ温度の関数として線形に変化するこ とがわかる。１つのスペクトル帯域が臨界角１”より大きい角度及び小さい角度 で媒体５０へ入射するように媒体５０を位置決めすることにより、媒体５０によ り屈折され反射されるスペクトル部分は、媒体５０の屈折率の変化の関数として 変化する。 臨界角のこの変化は、第２図及び第３図に示されるように媒体５０を通り伝達さ れるスペクトルに影響を生じる。屈折率ｎ及びｎ′が最初に所定値であるとき、 即ちｎが一定でありｎｏが媒体５０の温度により決定される特定値であるとき、 媒体５０を通り伝達されるスペクトルは、第２図に示されるようになるであろう 。第２図においては、スペクトルの個々の成分が再び数字３０乃至４０により示 される。スペクトルの一部分３０は、表面４４により全反射し、それ故黒色で示 される。 媒体５０にぶつからないスペクトルの部分は全反射され一定であり白色４０で示 される。光線３２乃至３６は、媒体５０を介して伝達されるが、光線３８により 表示されるスペクトル部分は全反射される。スペクトルがレンズ５８により再び ビームに集中されるとき、ビーム光は第２図により示されるスペクトルを含むで あろう。 媒体５０の屈折率がその温度変化により変化し、媒体４２の屈折率が比較的一定 に維持されるならば、臨界角−”は変化する。媒体５０の屈折率は温度上昇と共 に減少するから、臨界角−”は減少することがわかる。従って媒体４２と５０の 境界面に臨界角より大きな角度で入射するスペクトルが減少し、このためより広 い帯域のスペクトルが伝達される。このことは第３図により表示される。 第３図ではある所定温度で光線３８は同じく媒体５０を介して通過し、レンズ５ Ｂにより再び集中されるビームのスペクトルに含まれる。 スペクトルは寅際には極めて多数の成分から構成されるから、ビームのスペクト ル成分の極めて僅かの変動も測定することができる。次に変化されたスペクトル は、第２光フアイバー導体７２又は図示されない２対１方式光コネクタ（ｓ　１ ｗｏ　ｔ。 ｏ＋＋Ｃｏｐｔｉｃａｌ　ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）により再伝送され、スペクトル 解析器へ戻される。 本発明の実施例において、媒体４２の屈折率は、媒体５０の屈折率より大きいも のが選ばれる。媒体は両方とも固体で良く、またその内の一方が液体であっても 良い。本発明は温度に対してほぼ一定の屈折率の媒体４２を用いて記述されたが 、本発明が温度の関数として屈折率の変化する２つの材質を使用することも可能 であることに注意されるべきである。この場合は、 上記事項から本発明は、温度に関して変化する屈折率を有する媒体を通してビー ムを屈折させることにより、所定の帯域を有する光ビームのスペクトル変化を生 じることができる独特の温度計を提供することが理解されよう。 本発明の温度計は、マイクロ回路を作るのと同じ技法を用いて非常に小型に作る ことができる。 本発明の温度計に使用される材料は、高温及び物理的許容範囲を有する温度計を 提供するように選定される。外部電源を必要とせず、またすべての接続が光フア イバー導体を用いてできているから、この温度計は、電磁干渉、電磁力及びその 他の電気誘導効果に対して極めて強い。種々の材料、典型的にはシリコンオイル 、アルコール等の流体が、媒体５０に用いられることができ、広範囲に感度の高 い温度計が提供される。 本発明は、例示のための実施例について図示され説明されたが、これは本発明の 例示であり、本発明の限定ではないことが理解されるべきである。 当業者により本発明に多くの変更及び付加が可能であると考えられ、そのような 変更又は付加が本発明に相当する特許請求の範囲に含まれることが意図される。 ４、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学的温度計の等烏口法による図であり、第２図及び第３図は 本発明の詳細な説明するためのスペクトル図である。 ｌＯ・・・温度計、 １８．７２・・・光フアイバー導体、 ２４・・・屈折レンズ（照準レンズ）、２６．５６・・・光ビーム、 ２８・・・分散格子（分散手段）、 ３０〜４０・・・光線、　　４２．４８・・・第１媒体、４４・・・第２反射表 面、　４６・・・空洞、５０・・・第２媒体、 ５２・・・湾曲表面（照準レンズ手段）、５８・・・屈折レンズ（集光レンズ） 、６０．６２・・・光線、　　　６４・・・表面、６６．６８・・・第１反射面 。 手続補正書（ハ） １、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８７１０３３２８ ２、発明の名称 光スペクトル温度計 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 新大手町ビル　２０６区 電話２７０−６６４１〜６６４６ ５、補正命令の日付　　平成　２年　６月２６日　溌送日）６、補正の対象 タイプ印書により浄書した明細書及び請求の範囲の翻訳文７、補正の内容 国際調査報告 Ｓ＾　　　２０４６８

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．光スペクトル温度計で下記のようなものから構成されるもの： まえもって決められたスペクトル帯域の光ビームを発生する手段、広がりを持つ スペクトルをつくり、波長の関数として分散させるために、このビームを受け入 れて光学的に配置される分散手段、光学的に透明な第一の媒体、この第一の媒体 に隣接した第二の媒体、ここでこの第二の媒体は、光学的に透明な第一と第二の 媒体の屈折率により決まる臨界角より大きいかまたは小さい入射角でもって、上 記のスペクトルの一部を受け入れるように光学的に配置されている、上記の媒体 の中のすくなくとも一つの屈折率が温度の関数として変化するもの、ここで、ス ペクトルの成分は、上記の臨界角より小さい入射角または大きい入射角でもって 、光学的に透明な第二の媒体にぶつかり、上記の第二の媒体を通じて各々屈折さ れまた反射される、上記の媒体の温度の関数として屈折され反射されたスペクト ル、および上記の媒体を通じて屈折したスペクトルを解析する手段。
2. ２．請求の範囲１の温度計でさらにつぎのようなものを含むもの： 上記のスペクトルの屈折した部分を受け入れるように配置された標準レンズ手段 、および、平行にされたスペクトルを受け入れ、上記のスペクトルの屈折した部 分を含んだビームを形成するように光学的に配置された集中レンズ手段。
3. ３．請求の範囲２の温度計でさらに、上記の広がりをもったスペクトルの中でま えもって決められた成分を、第一に参照されるスペクトル成分を決めるために上 記の集中レンズにむかって反射するように、光学的に配置された第一の反射面を 合むもの。
4. ４．請求の範囲３の温度計でさらに、上記の広がりをもったスペクトルの中でま えもって決められた第二の成分を上記の第二の媒体と集中レンズから離反するよ うに反射させて、上記のスペクトルのまえもって決められた第二の成分が第二に 参照されるスペクトル成分を決めるように配置された第二の反射面を合むもの。
5. ５．請求の範囲３と４の温度計で上記の分散手段が解析格子であるようなもの。
6. ６．請求の範囲５の温度計でさらに、光を上記の温度計と離れた場所との間を前 後に送り戻しするために、上記のビームを上記の分散手段と上記の集中レンズヘ むけて伝送するようにつながれた光ファイバー導体を合むもの。
7. ７．請求の範囲１の温度計で第一の媒体が固体で第二の媒体が液体であるもの。
8. ８．請求の範囲７の温度計で上記の液体がシリコンオイルであるもの。
9. ９．請求の範囲５の温度計で上記の分散手段の光学軸と第二の光字的に透明な媒 体の連続面とがかなりの程度平行であるもの。
10. １０．請求の範囲９の温度計でさらに、上記の光ファイバー導体と上記の分散手 段の間に光学的に配置された照準レンズを含むもの。
11. １１．請求の範囲１０の温度計で上記の照準レンズと上記の集中レンズの方式が 格子のついた屈折レンズであるもの。
12. １２．請求の範囲の温度計で上記の第一と第二の媒体が固体であるもの。
13. １３．請求の範囲１で上記の第一の媒体の屈折率が第二の媒体の屈折率より大き いもの。
14. １４．請求の範囲１の温度計で上記の第一と第二の媒体の両方の屈折率が温度の 関数として変化するもの。