JPH06221933A - 光学式温度測定装置 - Google Patents
光学式温度測定装置Info
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- JPH06221933A JPH06221933A JP2720993A JP2720993A JPH06221933A JP H06221933 A JPH06221933 A JP H06221933A JP 2720993 A JP2720993 A JP 2720993A JP 2720993 A JP2720993 A JP 2720993A JP H06221933 A JPH06221933 A JP H06221933A
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Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光電変換部の構成を簡単にして、安価でなお
かつ長期安定性がよく、高い変換効率を持つものを実現
する。 【構成】 蛍光物質１を励起する波長で光源３が発する
光を蛍光物質１に入射し、光ルミネセンスによって温度
情報を有する光を得る。この光を受光素子部６で二つの
電気信号に変換し、増幅回路７、７’で増幅してから、
一方の出力と、双方の和の２つの信号の比を、演算回路
８で求め、温度信号Ｑを得る。受光素子部６は、ｐ型半
導体１９、これよりバンドギャップの小さいｉ型半導体
２６、およびこれよりバンドギャップの大きいｎ型半導
体２０からなる下層の受光素子６ｂと、ｎ型半導体２
０、これよりバンドギャップの小さいｉ型半導体９、こ
れよりバンドギャップの大きいｐ型半導体２１からなる
上層の受光素子６ａとにより構成する。
かつ長期安定性がよく、高い変換効率を持つものを実現
する。 【構成】 蛍光物質１を励起する波長で光源３が発する
光を蛍光物質１に入射し、光ルミネセンスによって温度
情報を有する光を得る。この光を受光素子部６で二つの
電気信号に変換し、増幅回路７、７’で増幅してから、
一方の出力と、双方の和の２つの信号の比を、演算回路
８で求め、温度信号Ｑを得る。受光素子部６は、ｐ型半
導体１９、これよりバンドギャップの小さいｉ型半導体
２６、およびこれよりバンドギャップの大きいｎ型半導
体２０からなる下層の受光素子６ｂと、ｎ型半導体２
０、これよりバンドギャップの小さいｉ型半導体９、こ
れよりバンドギャップの大きいｐ型半導体２１からなる
上層の受光素子６ａとにより構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は測定対象物の温度を光学
的に測定する温度測定装置に関する。
的に測定する温度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば発電機や変圧器のような高電圧で
運転している機器では、あるいは、マイクロ波応用機器
のように電磁ノイズのある環境下では、熱電対に代表さ
れる従来の電気式の温度センサでは、正確な温度測定が
困難なので、光学的に温度を測定することが求められて
いる。
運転している機器では、あるいは、マイクロ波応用機器
のように電磁ノイズのある環境下では、熱電対に代表さ
れる従来の電気式の温度センサでは、正確な温度測定が
困難なので、光学的に温度を測定することが求められて
いる。
【０００３】このように温度を測定する光学式温度測定
装置としては、従来、温度センサで生じた温度情報を含
む光ルミネセンス信号の光ファイバ及び光コネクタにお
ける減衰の影響を補正するために、光ルミネセンスの波
長範囲で透過特性に波長依存性をもった干渉フィルタ
で、信号を２分割して、電気信号に変換して、一方の信
号と二つの信号の和との比をとるものが用いられてい
る。
装置としては、従来、温度センサで生じた温度情報を含
む光ルミネセンス信号の光ファイバ及び光コネクタにお
ける減衰の影響を補正するために、光ルミネセンスの波
長範囲で透過特性に波長依存性をもった干渉フィルタ
で、信号を２分割して、電気信号に変換して、一方の信
号と二つの信号の和との比をとるものが用いられてい
る。
【０００４】以下、図３を用いて、従来の光学式温度測
定装置の一例を説明する。図３において、光源３は、図
４の１４に示すように蛍光物質１を励起する波長で発光
する。光源３の光は光ファイバ２’を通って、グライン
レンズ４を透過後、光学干渉フィルタ５に入射する。光
学干渉フィルタ５は、図４の１７に示す光透過特性を持
ち、光源３からの光を反射し、光ファイバ２を経て温度
センサである蛍光物質１に伝える。
定装置の一例を説明する。図３において、光源３は、図
４の１４に示すように蛍光物質１を励起する波長で発光
する。光源３の光は光ファイバ２’を通って、グライン
レンズ４を透過後、光学干渉フィルタ５に入射する。光
学干渉フィルタ５は、図４の１７に示す光透過特性を持
ち、光源３からの光を反射し、光ファイバ２を経て温度
センサである蛍光物質１に伝える。
【０００５】蛍光物質１は、光源３の光で励起されて、
光ルミネセンスにより、光を発する。このルミネセンス
光は図４に示す、１５ａ〜ｃの様に蛍光物質１の周囲温
度で波長と強度が変るので、温度情報を持っている。
光ルミネセンスにより、光を発する。このルミネセンス
光は図４に示す、１５ａ〜ｃの様に蛍光物質１の周囲温
度で波長と強度が変るので、温度情報を持っている。
【０００６】温度情報を含む光信号は、光ファイバ２を
通って再びグラインレンズ４を経て、光学干渉フィルタ
５に至る。光学干渉フィルタ５は、図４の１７に示す特
性の光学特性をもっており、蛍光物質１の光ルミネセン
スの波長領域については透過するので、温度情報を含む
光信号はガラスブロック１０を通って光学干渉フィルタ
１１に至る。光学干渉フィルタ１１は、図４の１６に示
す様な、蛍光物質１のルミネッセンス光の波長範囲で、
波長によって変わる透過特性を持つので、ルミネセンス
光の一部が光学干渉フィルタ１１を透過し、受光素子１
２に達する。受光素子１２で、光信号を電気信号に変換
し、増幅回路７で増幅する。光学干渉フィルタ１１で反
射されたルミネセンス光は、ガラスブロック１０の中を
通って、受光素子１３に入射する。受光素子１３で光信
号は電気信号に変換し、増幅回路７’で増幅する。演算
回路８で、二つの増幅回路７、７’の出力の一方と二つ
の和の比を求めて、温度信号Ｑとして出力する。蛍光物
質１の周囲温度Ｔと温度信号Ｑの関係を図５に示す。こ
のように、温度信号Ｑは温度Ｔの単調増加関数になるの
で、温度信号Ｑから、温度Ｔを測定できる。
通って再びグラインレンズ４を経て、光学干渉フィルタ
５に至る。光学干渉フィルタ５は、図４の１７に示す特
性の光学特性をもっており、蛍光物質１の光ルミネセン
スの波長領域については透過するので、温度情報を含む
光信号はガラスブロック１０を通って光学干渉フィルタ
１１に至る。光学干渉フィルタ１１は、図４の１６に示
す様な、蛍光物質１のルミネッセンス光の波長範囲で、
波長によって変わる透過特性を持つので、ルミネセンス
光の一部が光学干渉フィルタ１１を透過し、受光素子１
２に達する。受光素子１２で、光信号を電気信号に変換
し、増幅回路７で増幅する。光学干渉フィルタ１１で反
射されたルミネセンス光は、ガラスブロック１０の中を
通って、受光素子１３に入射する。受光素子１３で光信
号は電気信号に変換し、増幅回路７’で増幅する。演算
回路８で、二つの増幅回路７、７’の出力の一方と二つ
の和の比を求めて、温度信号Ｑとして出力する。蛍光物
質１の周囲温度Ｔと温度信号Ｑの関係を図５に示す。こ
のように、温度信号Ｑは温度Ｔの単調増加関数になるの
で、温度信号Ｑから、温度Ｔを測定できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の光学式温度計では、ガラスブロック１０の周
囲に、光学干渉フィルタ５、１１や受光素子１２、１３
やグラインレンズ４を位置決めして接着する必要があ
り、製造工程が複雑であり、長期安定性にも問題があ
る。また、光学系での伝送損失があり変換効率が低い。
うな構成の光学式温度計では、ガラスブロック１０の周
囲に、光学干渉フィルタ５、１１や受光素子１２、１３
やグラインレンズ４を位置決めして接着する必要があ
り、製造工程が複雑であり、長期安定性にも問題があ
る。また、光学系での伝送損失があり変換効率が低い。
【０００８】そこで、本発明は、製造が容易になり、か
つ変換効率が高くなるようにしたものである。
つ変換効率が高くなるようにしたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では、光ルミネセ
ンスによる蛍光物質の一面に光ファイバを取り付けた温
度センサと、この蛍光物質を励起する波長の光源と、こ
の光源からの光を反射させて温度センサに供給するとと
もに、この温度センサからのルミネセンス光を透過させ
る光学干渉フィルタと、温度センサからのルミネセンス
光を受光する、上層の受光素子が、下層の受光素子から
見て、ルミネセンス光に対して波長領域で透過率に波長
依存性をもったフィルタとなるように重なり合ってい
て、各受光素子の感度が高くなるようにｐ層とｎ層の間
にｐ層とｎ層よりバンドギャップの小さいｉ層もしくは
ｐ層、ｎ層からなる中間層を設けて、集積化された受光
素子部と、この１組の受光素子の出力信号から一方の出
力と二つの出力の和との比を求める演算回路とを設け
る。蛍光物質と各受光素子は同じ材料、例えば、ともに
ガリウム砒素系の材料で形成するのが望ましい。
ンスによる蛍光物質の一面に光ファイバを取り付けた温
度センサと、この蛍光物質を励起する波長の光源と、こ
の光源からの光を反射させて温度センサに供給するとと
もに、この温度センサからのルミネセンス光を透過させ
る光学干渉フィルタと、温度センサからのルミネセンス
光を受光する、上層の受光素子が、下層の受光素子から
見て、ルミネセンス光に対して波長領域で透過率に波長
依存性をもったフィルタとなるように重なり合ってい
て、各受光素子の感度が高くなるようにｐ層とｎ層の間
にｐ層とｎ層よりバンドギャップの小さいｉ層もしくは
ｐ層、ｎ層からなる中間層を設けて、集積化された受光
素子部と、この１組の受光素子の出力信号から一方の出
力と二つの出力の和との比を求める演算回路とを設け
る。蛍光物質と各受光素子は同じ材料、例えば、ともに
ガリウム砒素系の材料で形成するのが望ましい。
【００１０】
【作用】上記のように構成した光学式温度測定装置にお
いては、ルミネセンス光を二つに分離する光学干渉フィ
ルタの役割を受光素子の一つが果して、光学干渉フィル
タ及び二つの受光素子を一体に形成したことになるため
に、光信号を電気信号に変換する部分をより単純な構造
のものにする事ができる。また、中間層を設けること
で、受光素子の変換効率を高めることができる。
いては、ルミネセンス光を二つに分離する光学干渉フィ
ルタの役割を受光素子の一つが果して、光学干渉フィル
タ及び二つの受光素子を一体に形成したことになるため
に、光信号を電気信号に変換する部分をより単純な構造
のものにする事ができる。また、中間層を設けること
で、受光素子の変換効率を高めることができる。
【００１１】
【実施例】図１（Ａ）は本発明の光学式温度測定装置の
一例である。図１（Ａ）において、光源３は、従来例と
同じ様に、図２の１４に示すように蛍光物質１を励起す
る波長で発光する。光源３からの光は光ファイバ２’を
通って、グラインレンズ４を透過後、光学干渉フィルタ
５に入射する。光学干渉フィルタ５は、図２の１７に示
す光透過特性を持ち、光源３からの光を反射し、光ファ
イバ２を経て温度センサである蛍光物質１に伝える。蛍
光物質１は、光源３の光で励起されて、光ルミネセンス
により、光を発する。このルミネセンス光は図２に示
す、１５ａ〜ｃの様に蛍光物質１の周囲温度で波長と強
度が変るので、温度情報を持っている。
一例である。図１（Ａ）において、光源３は、従来例と
同じ様に、図２の１４に示すように蛍光物質１を励起す
る波長で発光する。光源３からの光は光ファイバ２’を
通って、グラインレンズ４を透過後、光学干渉フィルタ
５に入射する。光学干渉フィルタ５は、図２の１７に示
す光透過特性を持ち、光源３からの光を反射し、光ファ
イバ２を経て温度センサである蛍光物質１に伝える。蛍
光物質１は、光源３の光で励起されて、光ルミネセンス
により、光を発する。このルミネセンス光は図２に示
す、１５ａ〜ｃの様に蛍光物質１の周囲温度で波長と強
度が変るので、温度情報を持っている。
【００１２】温度情報を含む光信号は、光ファイバ２を
通って再びグラインレンズ４を経て、光学干渉フィルタ
５に至る。光学干渉フィルタ５は、図２の１７に示す特
性の光学特性をもっており、蛍光物質１の光ルミネセン
スの波長領域については透過するので、ルミネセンス光
は、受光素子部６に到達する。受光素子部６の構造につ
いては後述するが、２層構造をとり、上層の受光素子６
ａと下層の受光素子６ｂからなる。受光素子６ａ、６ｂ
の光電変換の感度の波長特性は、図２の１８ａ、１８ｂ
に示すようになっている。すなわち、従来例の光学干渉
フィルタ１１と同じ様に、受光素子６ａ、６ｂの感度特
性は、蛍光物質１のルミネッセンス光の波長範囲で、波
長によって変わる感度特性を持っている。受光素子６
ａ、６ｂで、光信号を電気信号に変換し、増幅回路７、
７’で増幅する。演算回路８で、二つの増幅回路７、
７’の出力の一方と二つの和の比を求めて、温度信号Ｑ
として出力する。
通って再びグラインレンズ４を経て、光学干渉フィルタ
５に至る。光学干渉フィルタ５は、図２の１７に示す特
性の光学特性をもっており、蛍光物質１の光ルミネセン
スの波長領域については透過するので、ルミネセンス光
は、受光素子部６に到達する。受光素子部６の構造につ
いては後述するが、２層構造をとり、上層の受光素子６
ａと下層の受光素子６ｂからなる。受光素子６ａ、６ｂ
の光電変換の感度の波長特性は、図２の１８ａ、１８ｂ
に示すようになっている。すなわち、従来例の光学干渉
フィルタ１１と同じ様に、受光素子６ａ、６ｂの感度特
性は、蛍光物質１のルミネッセンス光の波長範囲で、波
長によって変わる感度特性を持っている。受光素子６
ａ、６ｂで、光信号を電気信号に変換し、増幅回路７、
７’で増幅する。演算回路８で、二つの増幅回路７、
７’の出力の一方と二つの和の比を求めて、温度信号Ｑ
として出力する。
【００１３】図１（Ｂ）に本発明で用いる受光素子部６
の構造の一例を示す。受光素子は、光ルミネセンスの光
を吸収して、電流に変換する機能が要求される。そのた
めに、ｐ型半導体の基板１９の上に、ｐ型半導体のバン
ドギャップより小さいバンドギャップを持ったｉ型半導
体２６を形成する。ｉ層の代りにドーピング濃度の低い
ｎまたは、ｐ型半導体でもよい。ｉ型半導体２６の上
に、ｉ型半導体２６よりバンドギャップが大きいｎ型半
導体２０を形成し、この三つの半導体層１９、２６、２
０はｐｎ接合（ｐ―ｉ―ｎ接合）を形成して、受光素子
であるフォトダイオード６ｂになる。ｎ型半導体２０の
上に形成された、同様に、ｎ型半導体２０よりバンドギ
ャップの小さいｉ型半導体９と、ｉ型半導体９よりバン
ドギャップの大きいｐ型半導体２１を積層する。ｉ型半
導体９の代りにドーピング濃度の低いｐまたはｎ型半導
体でもよい。このように、３つの半導体層、２１、９、
２０でｐｎ接合（ｐ―ｉ―ｎ接合）を形成し、受光素子
であるフォトダイオード６ａになる。２２、２３、２４
は電極である。この時の、各半導体層のバンドギャップ
の大きさは、ｐ型半導体２１、１９とｎ型半導体２０
は、蛍光物質１の温度測定範囲における光ルミネセンス
の波長を透過する様な大きさを選び、ｉ型半導体２６、
９は吸収するような大きさを選ぶ。言い換えると、光吸
収にはｉ層のみが関与し、ｐ層、ｎ層は、窓となる。光
信号２５は上側のｐ型半導体２１の表面から入る。光信
号２５のエネルギーは、ｐ型半導体２１のバンドギャッ
プより小さいので、光信号２５はｐ型半導体２１では吸
収されない。ｉ型半導体９に到達した光信号２５の内、
短い波長の光のほとんどは、受光素子６内部に深く入る
事はできないで、受光素子６ａのｉ型半導体９で電子−
正孔対を生成して、電流となる。長い波長の光は、ｉ型
半導体９ですべて吸収されないで、受光素子部６内部へ
深く入り、受光素子６ｂに到達するので、受光素子６ｂ
のｉ型半導体２６でも、電子−正孔対を生成して、電流
となる。いうまでもなく、ｎ型半導体２０では、バンド
ギャップが大きいので、光信号２５は吸収されない。こ
のような構造では、上層の受光素子６ａは、光学干渉フ
ィルタと同じ働きをする。このような受光素子６ａ、６
ｂの感度の波長特性は、図２の１８ａ、１８ｂのように
なる。
の構造の一例を示す。受光素子は、光ルミネセンスの光
を吸収して、電流に変換する機能が要求される。そのた
めに、ｐ型半導体の基板１９の上に、ｐ型半導体のバン
ドギャップより小さいバンドギャップを持ったｉ型半導
体２６を形成する。ｉ層の代りにドーピング濃度の低い
ｎまたは、ｐ型半導体でもよい。ｉ型半導体２６の上
に、ｉ型半導体２６よりバンドギャップが大きいｎ型半
導体２０を形成し、この三つの半導体層１９、２６、２
０はｐｎ接合（ｐ―ｉ―ｎ接合）を形成して、受光素子
であるフォトダイオード６ｂになる。ｎ型半導体２０の
上に形成された、同様に、ｎ型半導体２０よりバンドギ
ャップの小さいｉ型半導体９と、ｉ型半導体９よりバン
ドギャップの大きいｐ型半導体２１を積層する。ｉ型半
導体９の代りにドーピング濃度の低いｐまたはｎ型半導
体でもよい。このように、３つの半導体層、２１、９、
２０でｐｎ接合（ｐ―ｉ―ｎ接合）を形成し、受光素子
であるフォトダイオード６ａになる。２２、２３、２４
は電極である。この時の、各半導体層のバンドギャップ
の大きさは、ｐ型半導体２１、１９とｎ型半導体２０
は、蛍光物質１の温度測定範囲における光ルミネセンス
の波長を透過する様な大きさを選び、ｉ型半導体２６、
９は吸収するような大きさを選ぶ。言い換えると、光吸
収にはｉ層のみが関与し、ｐ層、ｎ層は、窓となる。光
信号２５は上側のｐ型半導体２１の表面から入る。光信
号２５のエネルギーは、ｐ型半導体２１のバンドギャッ
プより小さいので、光信号２５はｐ型半導体２１では吸
収されない。ｉ型半導体９に到達した光信号２５の内、
短い波長の光のほとんどは、受光素子６内部に深く入る
事はできないで、受光素子６ａのｉ型半導体９で電子−
正孔対を生成して、電流となる。長い波長の光は、ｉ型
半導体９ですべて吸収されないで、受光素子部６内部へ
深く入り、受光素子６ｂに到達するので、受光素子６ｂ
のｉ型半導体２６でも、電子−正孔対を生成して、電流
となる。いうまでもなく、ｎ型半導体２０では、バンド
ギャップが大きいので、光信号２５は吸収されない。こ
のような構造では、上層の受光素子６ａは、光学干渉フ
ィルタと同じ働きをする。このような受光素子６ａ、６
ｂの感度の波長特性は、図２の１８ａ、１８ｂのように
なる。
【００１４】受光素子部６としては、シリコンフォトダ
イオードも使用可能であるが、蛍光物質として一般的に
使われる化合物半導体と同じものを、受光素子として使
用できる。特に、蛍光物質１と同じ材料を受光素子部６
に用いると、ルミネセンス光のスペクトラムと感度の波
長特性が相似形になるので、受光素子部６の変換効率が
高くなる。図６に具体的にガリウム砒素系の材料を使っ
た時の受光素子部６の具体的な構造を示す。基板２７と
してｐ型ガリウム砒素（ＧａＡｓ）を用い、その上にｐ
型のアルミニウムガリウム砒素（Ａｌ1-xＧａxＡｓ）２
８を形成する。その上にｉ型もしくはドーピング濃度が
低いｎ型またはｐ型のガリウム砒素（ＧａＡｓ）２９を
積む。その上にｎ型アルミニウムガリウム砒素（Ａｌ1-
xＧａxＡｓ）３０を積む。さらに、その一部の上にｉ型
もしくはドーピング濃度が低いｎ型またはｐ型のガリウ
ム砒素（ＧａＡｓ）３１を積む。その上にｐ型アルミニ
ウムガリウム砒素（Ａｌ1-xＧａxＡｓ）３２を積む。こ
の様な半導体層の形成には、例えば、液相エピタキシャ
ル法を用いることができる。ｐ型のアルミニウムガリウ
ム砒素（Ａｌ1-xＧａxＡｓ）２８には、電極３３を、ｎ
型アルミニウムガリウム砒素（Ａｌ1-xＧａxＡｓ）３０
の上のｉ型もしくはドーピング濃度が低いｎ型またはｐ
型のガリウム砒素（ＧａＡｓ）３１のない部分に電極３
４を、ｐ型アルミニウムガリウム砒素（Ａｌ1-xＧａxＡ
ｓ）３２の上に電極３５を形成する。電極としては、亜
鉛・金合金、ニッケル・ゲルマニウム・金合金などの金
系の合金をスパッタリングもしくは蒸着法で形成する。
このような系で、アルミニウムガリウム砒素（Ａｌ1-x
ＧａxＡｓ）のxを選ぶことによって、蛍光物質１の光ル
ミネセンス光である光信号２５の窓材料とすることがで
きる。例えば、xが０の時のバンドギャップは３００Ｋ
で約１．４ｅＶで、Xを０．３とすれば、約１．８ｅＶ
であるので、蛍光物質１としてガリウム砒素を選んだ時
の光ルミネセンスに関して窓材料となる。窓材料を用い
ることで、受光素子部６は、光信号２５を効率よく吸収
して、電流に変換する。このように、ガリウム砒素系の
材料を扱うことで、光学式温度測定装置として、他の化
合物半導体に比べて、製造工程が容易になることと、よ
り高い変換効率が期待できる。
イオードも使用可能であるが、蛍光物質として一般的に
使われる化合物半導体と同じものを、受光素子として使
用できる。特に、蛍光物質１と同じ材料を受光素子部６
に用いると、ルミネセンス光のスペクトラムと感度の波
長特性が相似形になるので、受光素子部６の変換効率が
高くなる。図６に具体的にガリウム砒素系の材料を使っ
た時の受光素子部６の具体的な構造を示す。基板２７と
してｐ型ガリウム砒素（ＧａＡｓ）を用い、その上にｐ
型のアルミニウムガリウム砒素（Ａｌ1-xＧａxＡｓ）２
８を形成する。その上にｉ型もしくはドーピング濃度が
低いｎ型またはｐ型のガリウム砒素（ＧａＡｓ）２９を
積む。その上にｎ型アルミニウムガリウム砒素（Ａｌ1-
xＧａxＡｓ）３０を積む。さらに、その一部の上にｉ型
もしくはドーピング濃度が低いｎ型またはｐ型のガリウ
ム砒素（ＧａＡｓ）３１を積む。その上にｐ型アルミニ
ウムガリウム砒素（Ａｌ1-xＧａxＡｓ）３２を積む。こ
の様な半導体層の形成には、例えば、液相エピタキシャ
ル法を用いることができる。ｐ型のアルミニウムガリウ
ム砒素（Ａｌ1-xＧａxＡｓ）２８には、電極３３を、ｎ
型アルミニウムガリウム砒素（Ａｌ1-xＧａxＡｓ）３０
の上のｉ型もしくはドーピング濃度が低いｎ型またはｐ
型のガリウム砒素（ＧａＡｓ）３１のない部分に電極３
４を、ｐ型アルミニウムガリウム砒素（Ａｌ1-xＧａxＡ
ｓ）３２の上に電極３５を形成する。電極としては、亜
鉛・金合金、ニッケル・ゲルマニウム・金合金などの金
系の合金をスパッタリングもしくは蒸着法で形成する。
このような系で、アルミニウムガリウム砒素（Ａｌ1-x
ＧａxＡｓ）のxを選ぶことによって、蛍光物質１の光ル
ミネセンス光である光信号２５の窓材料とすることがで
きる。例えば、xが０の時のバンドギャップは３００Ｋ
で約１．４ｅＶで、Xを０．３とすれば、約１．８ｅＶ
であるので、蛍光物質１としてガリウム砒素を選んだ時
の光ルミネセンスに関して窓材料となる。窓材料を用い
ることで、受光素子部６は、光信号２５を効率よく吸収
して、電流に変換する。このように、ガリウム砒素系の
材料を扱うことで、光学式温度測定装置として、他の化
合物半導体に比べて、製造工程が容易になることと、よ
り高い変換効率が期待できる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学式温度測定装置において、光電変換部の構造を単純
にでき、その結果として、長期安定でかつ安価、高い変
換効率を持つ光学式温度測定装置を実現できる。
光学式温度測定装置において、光電変換部の構造を単純
にでき、その結果として、長期安定でかつ安価、高い変
換効率を持つ光学式温度測定装置を実現できる。
【図１】本発明の光学式温度測定装置の一例を示す図で
ある。
ある。
【図２】その温度センサからの光信号の波長特性を示す
図である。
図である。
【図３】従来の光学式温度測定装置の一例を示す図であ
る。
る。
【図４】その温度センサからの光信号のスペクトラムと
光学干渉フィルタの透過特性を示す図である。
光学干渉フィルタの透過特性を示す図である。
【図５】その温度センサの周囲温度と温度測定装置の出
力を示す図である。
力を示す図である。
【図６】本発明の光学式温度測定装置の受光素子部の別
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
１ 蛍光物質 ２、２’ 光ファイバ ３ 光源 ４ グラインレンズ ５ 光学干渉フィルタ ６ 受光素子部 ６ａ、６ｂ 受光素子 ７、７’ 増幅回路 ８ 演算回路 １４ 光源のスペクトラム １５ａ、１５ｂ、１５ｃ 蛍光物質の光ルミネセンスの
スペクトラム １７ 干渉フィルタ５の透過特性
スペクトラム １７ 干渉フィルタ５の透過特性
Claims (3)
- 【請求項１】光ルミネセンスによる蛍光物質の一面に光
ファイバを取り付けた温度センサと、 上記蛍光物質を励起する波長の光源と、 上記光源からの光を反射させて上記温度センサに供給す
るとともに、上記温度センサからのルミネセンス光を透
過させる光学干渉フィルタと、 上記温度センサからのルミネセンス光を受光する、上層
の受光素子が、下層の受光素子から見て、ルミネセンス
光に対して波長領域で透過率に波長依存性をもったフィ
ルタとなるように重なり合って集積化され、各受光素子
がｐ―ｉ（または、ｎまたはｐ）―ｎの３層構造を持
ち、中間層のバンドギャップを、両側のｐ層とｎ層より
小さい材料で構成した受光素子部と、 上記１組の受光素子の出力信号から一方の出力と二つの
出力の和との比を求める演算回路と、を備える光学式温
度測定装置。 - 【請求項２】蛍光物質と各受光素子が同じ材料でできて
いることを特徴とする請求項１記載の光学式温度測定装
置。 - 【請求項３】蛍光物質と受光素子がガリウム砒素系の材
料でできていることを特徴とする請求項２記載の光学式
温度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2720993A JPH06221933A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 光学式温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2720993A JPH06221933A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 光学式温度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06221933A true JPH06221933A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=12214718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2720993A Pending JPH06221933A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 光学式温度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06221933A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101515967B1 (ko) * | 2013-11-14 | 2015-05-04 | 한국철도기술연구원 | 광전스위치를 이용한 철도차량 추진용 영구자석 동기전동기의 회전자 온도 검출장치 |
-
1993
- 1993-01-25 JP JP2720993A patent/JPH06221933A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101515967B1 (ko) * | 2013-11-14 | 2015-05-04 | 한국철도기술연구원 | 광전스위치를 이용한 철도차량 추진용 영구자석 동기전동기의 회전자 온도 검출장치 |
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