JPH0814512B2 - 放射温度計の光学系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．産業上の利用分野 本発明は、放射温度系の光学系に関する。

ロ．従来の技術 第６図（ａ）に従来例としてカセグレン型の反射光学
系を持つ放射温度計の受光部を示す。１は凹面鏡、２は
凸面鏡である。１′,2′は無限遠の測定対象物に応じた
光学系の位置で、１′,2′は近距離の測定対象物に応じ
て光学系を測定対象物の位置に応じて移動させたもので
ある。測定対象物からのエネルギーは凹面積１で反射さ
れ、しかる後、凸面鏡２で反射され、凹面鏡１の中心部
の開口1aを通過し、開口3aを通って検知器４に入射す
る。

検出器４に入射する光は、光量を評価するために、開
口3aの中心3bからみた光学系の明るさを考えると、測定
対象物が無限遠にある時は、最も外及び内側の光線５及
び６で決まり、測定対象物が近距離にある時は、光線
５′,6′で決まる。検出器４に入射する光量はこの明る
さに開口の3aの面積（一定）を乗じたものと考えて大き
な相違はない。図からも分かるように測定対象物が無限
遠にある時に開口3aの中心3bに入射する測定光束5,6が
なす有効開口面積に比べ、測定対象物が近距離の時には
測定光束5,6は内側に移動し５′,6′となり、有効開口
面積は小さくなる。このように光学系から検出器までの
距離つまり測定対象物までの距離により、光学系の有効
開口面積が変化する。しかし、放射温度計の場合、繰り
出し量によって入射エネルギーが変化することは不都合
なので、従来は、第５図に示すように、繰り出し量によ
って影響を受けない位置、例えば7aの位置にドーナツ状
の開口7aを有する絞り板７を設ける。

第６図（ｂ）において、1,2は無限遠の測定対象物に
応じた光学系の位置で、１′,2′は近距離の測定対象物
に応じて光学系1,2が一体的に繰り出された光学系の位
置である。測定対象物からのエネルギーは凹面鏡１で反
射され、しかる後、凸面鏡２で反射され、凹面鏡１の中
心部の開口1aを通過し、測定域規制板３の開口3aを通過
して、検知器４に入射する。光線5a,6aは測定対象物が
無限遠の時の有効光線の最外，最内側の光線である。光
線5a′,6a′は測定対象物が最近距離の時の有効光線の
最外，最内側の光線である。第５図において、７はドー
ナツ状の開口7aを有する絞り板で、鏡1,2の繰り出し量
によって検知器４に入射する光量が影響を受けない位置
に設ける。開口7aの外半径7cは、1,2を最も繰り出した
時に、凹面鏡1,凸面鏡２によって反射され、7cより内側
を通った光線は必ず開口3aを通過するように、その臨界
にあたる図の光線5a′によって決められ、一方内半径7d
は、最も繰り込まれた時に、7aより外側を通った光線が
必ず開口3aを通過するように、その臨界にあたる図の6a
によって決められる。このようにして決められた外半径
と内半径の開口7aを持つ絞り板７によって、検知器４に
入射するエネルギーは、光学系の繰り出しによらず一定
となり、検知器出力を処理回路８を経て、AD変換器９に
よってAD変換された後、マイクロコンピュータ10は放射
率設定手段11から測定対象物の放射率を入力して必要な
演算を行うことで、測定対象物の温度を求め表示装置12
に出力する。

ハ．発明が解決しようとする問題点 凹面鏡１の外径は装置の大きさを決定する最大要因で
任意に大きくはできず、これを一定とした場合、絞り板
によって光量を調整するために、検知器に入射するエネ
ルギー量が減少し、温度分解能が低下すると云う問題が
ある。

本発明は、上述した問題を解消し、光学系の口径を大
きくすることなく、検知器に入射するエネルギーを増加
させて、温度分解能を向上させることを目的とする。

ニ．問題点解決のための手段 測定対象物からの放射光エネルギーを測定する型の放
射温度計の光学系において、光軸方向に移動可能な集光
光学系と、その結像面に設置された所定の開口を有する
測定域制限板と、該測定域制限板を通過したエネルギー
を検知する検知器と、検知器の出力信号を処理する信号
処理手段と、前記集光光学系の移動量を検知する検知手
段と、上記検知手段で検知される移動量により上記検知
器で得られる出力信号に上記集光光学系から上記測定域
制限板までの距離の違いによる光学系の有効開口面積の
変化の補正をする補正手段を設けた。

ホ．作用 絞り板によって、合焦動作よる光量の変化を補正する
方法では、検知器に入射する光量が減少する。本発明は
検知器に入射する光量が鏡の繰り出し量（合焦動作位
置）によって変化することに着目し、鏡の繰り出し量を
検出する手段を設け、鏡の繰り出し量と検知器に入射す
る光量との関係を予め測定して変換式或は変換テーブル
を作成し、作成した変換テーブル等により鏡の繰り出し
量に基づいて測定値を補正するようにしたものである。

ヘ．実施例 第１図に本発明の一実施例を示す。第１図において、
１は凹面鏡、1aは凹面鏡１の開口、２は凸面鏡、３は測
定域規制板、3aは測定域規制板３の開口、3bは開口3aの
中心、４は検知器である。測定対象物からのエネルギー
は凹面鏡１で反射され、しかる後、凸面鏡２で反射さ
れ、凹面鏡１の中心部の開口1aを通り、測定規制板３の
開口3aを通過して、検知器４に入射する。

８は信号処理回路で、検知器４で電気信号に変換され
たエネルギー信号Ｅをデジタル信号化するための処理を
する。９はアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変
換器である。10はマイクロコンピュータで、エネルギー
信号Ｅを後述する方法により測定対象物の温度値を演算
で求める。11は放射率設定装置で測定対象物の放射率を
入力する。12は表示装置でマイクロコンピュータ10で求
められた測定値及びその他の情報を表示する。13は摺動
抵抗で凹面鏡１と凸面鏡２に一体的に取付けられた接片
13aと摺動し、凹面鏡１と凸面鏡２の繰り出し量によっ
て抵抗値が変化する。14は基準電圧VRの与える基準電圧
源である。15はアナログ信号をデジタル信号に変換する
AD変換器である。

以上の構成により測定動作を説明する。測定対象物ま
での距離により、凹面鏡１と凸面鏡２を移動させて、測
定域制限板３上に測定対象物が結像するように焦点調整
を行う。測定対象物までの距離が無限大の時に凹面鏡１
は1,凸面鏡２は２に位置し、開口の中心3bに届く測定対
象物からの光は5,6となり、測定対象物までの距離が最
短の時は凹面鏡１は１′，凸面鏡２は２′に位置し、測
定対象物からの光は５′,6′となる。図上においても明
らかなように、測定対象物までの距離が短くなるにつれ
て、つまり光学系と測定域制限板との距離が長くなるに
つれて、測定対象物からの光量が少なくなる。この光学
系と測定域制限板との距離の変化による測定光量の変化
の関係を予備測定において予め測定する。光学系と測定
域制限板との距離は、摺動抵抗13に印加された基準電圧
VRを接片13aで得られる分圧VFによって検知することが
できるから、分圧VFの値とその値に対応する光量値を測
定して、分圧VFに対応する光量補正係数ｆ変換式或はVF
-f変換テーブルを作成し記憶しておく。

測定対象物までの距離に併せて凹面鏡1,凸面鏡２を移
動して焦点調整を行う。光学系1,2で収束され、測定域
制限板３を通過したエネルギーは検知器４によって電気
信号に変換される。このエネルギー信号Ｅは処理回路８
を経て、AD変換器９によってAD変換されて、マイクロコ
ンピュータ10に入力される。エネルギー信号Ｅと共に繰
出量信号として分圧VFがAD変換器15を通ってマイクロコ
ンピュータ10に入力される。放射率設定装置11により放
射率εをマイクロコンピュータ10に入力する。マイクロ
コンピュータ10において、第２図に示すフローチャート
により測定対象物の温度値を求める。エネルギー信号Ｅ
を読み取る（ア）。分圧VFを読み取る（イ）。分圧VFか
ら予め作成されたVF-f変換テーブルにより光量補正係数
ｆを求める（ウ）。Ｅ′＝E/fにより、光量補正演算を
行う（エ）。放射率εを放射率設定装置11により入力す
る（オ）。Ｅ″＝Ｅ′／εにより放射率補正演算を行う
（カ）。補正エネルギー信号値Ｅ″から測定対象物の温
度値Ｔを所定の演算方式により求める（キ）。求めた温
度値Ｔを表示装置12に表示する。

第４図に変形実施例を示す。13は摺動抵抗R2、16はア
ンプ、17は補正抵抗R3、18は補正抵抗R1である。このよ
うな構成によると、光学系1,2の繰り出し量によって摺
動抵抗R2が変化する。従って、検知器の出力のアンプの
ゲインＧがＧ＝（R2＋R3）/R1で変化する。抵抗値R1,R
2,R3を適当に選択することによって、測定対象物までの
距離の変化による、測定光量の変化を直接補正すること
が可能である。

上記実施例は合焦動作として鏡1,2を移動させている
が、鏡1,2の代わりに検知器を移動させても同様の効果
が得られる。

実験的には温度分解能を50％以上向上させることがで
きた。

ト．効果 本発明によれば、光学系の繰り出し量の変化によって
発生する測定値の変化に対する補正を、絞り板による検
出光量補正ではなく、光学系の繰り出し量の検出値によ
り補正演算を行うようにしたことで、放射温度系の光学
系で捉えた光量を減少させないで検出器に入射させるこ
とができるようになり、検出器の検知光量を増加させ、
放射温度計の温度分解能を一段と向上させることができ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図はマイクロ
コンピュータのフローチャート、第３図は鏡の繰り出し
量と検出器の検出強度による補正係数関数図、第４図は
変形実施例の構成図、第５図は従来例の構成図、第６図
（ａ）（ｂ）は光学系の繰り出し量による光線の移動の
説明図である。 1,1′……凹面鏡、2,2′……凸面鏡、３……測定域制限
板、４……検知器、5,5′,6,6′……光線、８……信号
処理回路、９……AD変換器、10……マイクロコンピュー
タ、11……放射率設定装置、12……表示装置、13……摺
動抵抗、14……基準電圧源、15……AD変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定対象物からの放射光エネルギーを測定
   する型の放射温度計において、光軸方向に移動可能な集
   光光学系と、その結像面に設置された所定の開口を有す
   る測定域制限板と、該測定域制限板を通過したエネルギ
   ーを検知する検知器と、検知器の出力信号を処理する信
   号処理手段と、前記集光光学系の移動量を検知する検知
   手段と、上記検知手段で検知される移動量により上記検
   知器で得られる出力信号に上記集光光学系からの上記測
   定域制限板までの距離の違いによる光学系の有効開口面
   積の変化の補正をする補正手段を設けたことを特徴とす
   る放射温度計の光学系。