JPH0953991A

JPH0953991A - 放射エネルギー検出装置

Info

Publication number: JPH0953991A
Application number: JP7225838A
Authority: JP
Inventors: Isao Hishikari; 功菱刈; Mitsuo Ishige; 光雄石毛
Original assignee: Chino Corp
Current assignee: Chino Corp
Priority date: 1995-08-10
Filing date: 1995-08-10
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】小形で、安価に複数波長の検出信号を得ること
ができる放射エネルギー検出装置を提供することであ
る。【解決手段】互いに異なる透過波長を有する複数の干渉
膜フィルタ２１、２２、２３と、これら各干渉膜フィル
タを透過した放射エネルギーを検出する各干渉膜フィル
タ毎に設けられた複数の検出素子３１、３２、３３と、
入射した放射エネルギーが順次各干渉膜フィルタを反射
するように各干渉膜フィルタを互いに対向して設けた保
持体１とを備えるようにした放射エネルギー検出装置で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、赤外線等の放射
エネルギーを利用して被測定対象の温度、水分、厚み等
の性状を光学的に測定するため用いられる放射エネルギ
ー検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数波長の赤外線等の放射エネル
ギーを検出するには、図４（ａ）で示すように、複数の
互いに異なる透過波長を有するフィルタＦ１、Ｆ２、…
を設けた回転セクタＳを介して検出素子Ｄ０に放射エネ
ルギーを入射させていた。これでは、比率演算測定の場
合、信号が短時間で大きく変化すると、図４（ｂ）で示
すように時刻ｔ１、ｔ２での測定時間差があるので、測
定信号ｅ１、ｅ２のタイミングが異なってしまい、大き
な演算誤差を生じ、しかも可動部があり、信頼性に欠け
る問題点があった。このため、図４（ｃ）で示すよう
に、入射する放射エネルギーを複数のハーフミラーＭ
１、Ｍ２で順次分離し、フィルタＦ１、Ｆ２、Ｆ３を介
し複数の検出素子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に入射させる方法も
あるが、この場合では、ハーフミラーを透過するごとに
光量が減衰し、測定感度が不足し、しかも、ハーフミラ
ー等の場所を多く取り、小形化が困難であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】また、回折格子等の分
光手段で分光したり、ＦＴＩＲ法（フーリエ変換赤外分
光法）を用いて検出する方法もあるが、波長分離のた
め、受光効率が低下し、分光感度が低くなる問題点があ
る。

【０００４】この発明の目的は、以上の点に鑑み、小形
で、安価に複数波長の検出信号を感度良く得ることがで
きる放射エネルギー検出装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、互いに異な
る透過波長を有する複数の干渉膜フィルタと、これら各
干渉膜フィルタを透過した放射エネルギーを検出する各
干渉膜フィルタ毎に設けられた複数の検出素子と、入射
した放射エネルギーが順次各干渉膜フィルタを反射する
ように各干渉膜フィルタを互いに対向して設けた保持体
とを備えるようにした放射エネルギー検出装置である。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施例を示
す構成説明図である。図において、１は、例えば直方体
の金属ブロック等の保持体で、各々異なる透過波長特性
を持つ複数の干渉膜フィルタ２１、２２、２３、…と、
これら各干渉膜フィルタ２１、２２、２３、…を透過し
た放射エネルギーを検出する各干渉膜フィルタ２１、２
２、２３、…毎に設けられた複数の検出素子３１、３
２、３３、…とを一体としたものを上記保持体１の両側
に設けて各干渉膜フィルタ２１、２２、２３、…を互い
に例えばずらして対向させ、保持体１の一端部から入射
した放射エネルギーＬが順次各干渉膜フィルタ２１、２
２、２３、…を反射するように保持体１内に光路１０が
形成されている。この場合、各干渉膜フィルタ２１、２
２、２３、…とともに各検出素子３１、３２、３３、…
は、保持体１の両側に設けられた一対の２枚のプリント
基板のような素子保持板４１、４２に交互にずらした位
置に夫々設けられて、保持体１の素子挿入穴に外側から
夫々挿入されている。つまり、素子保持板４１には、素
子３１、３３、素子保持板４２には、素子３２が設けら
れている。

【０００７】つまり、保持体１において、その一端部か
ら斜めに入射した放射エネルギーＬが、絞り５１を通過
し、レンズ５２で平行光線等とされ、干渉膜フィルタ２
１に達し、この干渉膜フィルタ２１を透過したは光は検
出素子３１で検出され、透過した波長以外の波長の光は
干渉膜フィルタ２１で反射し、次の干渉膜フィルタ２２
に達する。そして、干渉膜フィルタ２２を透過したは光
は検出素子３２で検出され、透過した波長以外の波長の
光は干渉膜フィルタ２２を反射し、次の干渉膜フィルタ
２３に達する。以下同様にして、干渉膜フィルタ２３を
透過したは光は検出素子３３で検出され、透過した波長
以外の波長の光は干渉膜フィルタ２３を反射し、次の干
渉膜フィルタに達し、レンズ５２で測定光が平行光線化
しているので、光量が減衰することなく、検出、反射す
ることが繰り返される。そして、この場合、最後の位置
の素子保持板４２に、レーザー発光ダイオードのような
発光手段６を設け、これにより、今までと逆方向に光を
投光し、被測定対象の測定位置に光スポットを形成し、
測定位置を目視することもできる。

【０００８】つまり、図２で模式的に示すように、波長
λについて、バンドパスフィルタのようなある干渉膜フ
ィルタの透過波長特性を実線Ａとすれば、点線Ｂで示す
ように、それ以外のすべての波長の光を反射し、この反
射光が次の干渉膜フィルタに到達することができ、同様
に必要波長のみを透過し、それ以外の波長の光を反射
し、各々必要波長について１００％近く受光でき、きわ
めて効率良く複数波長の測光をすることができる。

【０００９】なお、例えば、検出素子２１、２２、２
３、…として、夫々Ｓｉ素子、ＩｎＧａＡｓ素子、サー
モパイル素子等を用い、測温範囲に応じて用いたり、あ
るいは被測定対象の性状に応じた波長の光を検出するの
に適当な素子を用いればよい。また、保持体１の上記光
路１０として、光ファイバ、光ロッド等を用いてもよ
く、この場合、保持体１は、金属ブロックではなく内部
が空洞の箱として構成できる。また、保持体１は、全体
として、均熱性が良好なので、図示しない温度センサで
検出し、測定回路において温度補償を容易に行うことが
できる。また、素子保持板４１、４２には、各種、アン
プ等のアナログ素子、μｃｐｕ等のデジタル素子からな
る測定回路を設けることができ、例えば検出素子で得ら
れた複数波長の信号についての増幅、比率演算等を行い
測温、性状測定する等の必要な測定演算が可能で、いっ
そう小型、コンパクトなものとなる。また、図１におい
て、干渉膜フィルタ２１、２２、２３、…の反射角度
は、順次反射することができれば、図示以外の角度でも
よく、１回毎の反射角度は異なっていてもよい。

【００１０】図３は、この発明の他の一実施例を示す構
成説明図である。図において、干渉膜フィルタ２１…、
検出素子３１、…を設けた素子保持板４１…は、各々別
々にユニット化されて構成され、入射した放射エネルギ
ーＬは、各々異なる透過波長特性を持つ干渉膜フィルタ
２１、２２、２３、２４、…を順次反射し、検出素子３
１、３２、３３、３４、…で順次検出される。これら干
渉膜フィルタ、検出素子を設けた素子保持板４１、４
２、４３、４４、…のユニットは、必要個数分だけ用意
すればよく、その配置は、図１のように対向した一対の
２枚のものでなく、必要に応じ何段かに積層させて、小
型、コンパクトに構成することができる。そして、検出
素子で得られた複数波長の信号について測定演算を行う
ようにする。

【００１１】なお、以上の例では、干渉膜フィルタにつ
いて説明したが同等の特性をもつものであれば、どのよ
うなものでもよい。

【００１２】

【発明の効果】以上述べたように、この発明は、互いに
異なる透過波長を有する複数の干渉膜フィルタと、これ
ら各干渉膜フィルタを透過した放射エネルギーを検出す
る各干渉膜フィルタ毎に設けられた複数の検出素子と、
入射した放射エネルギーが順次各干渉膜フィルタを反射
するように各干渉膜フィルタを互いに対向して設けた保
持体とを備えるようにした放射エネルギー検出装置であ
る。このため、検出装置部分が、従来と比較して、小形
でコンパクトに構成でき、受光効率もよく、安価に複数
波長の検出信号を得ることができ、信頼性が向上する。
また、回転セクタは不要なので、測定の時間差がなく、
大きな入力信号の変化による測定誤差が少なく、複数信
号の同時性が保て、しかも可動部がなく、高信頼性、高
寿命なものとなる。また、複数のハーフミラー等を用い
るものと比べ、光の減衰も少なく、高感度となり、部品
点数が少なく、小形、コンパクトなものとなる。また、
分光手段で分光したり、ＦＴＩＲ法で検出する方法と比
較し、広い波長範囲にわたり、波長分離が容易で、受光
効率も高く、感度も必要分とることができ、装置構成も
簡素で済む。このように、小形で、安価に複数波長の検
出信号を得ることができ、複数波長の信号を利用した多
色放射温度計、水分計、光学的測定装置等の様々な用途
に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す構成説明図である。

【図２】この発明の一実施例を示す動作説明図である。

【図３】この発明の一実施例を示す構成説明図である。

【図４】従来例を示す構成説明図である。

【符号の説明】

１保持体２１、２２、２３、２４干渉膜フィルタ３１、３２，３３、３４検出素子４１、４２、４３、４４素子保持板５１絞り５２レンズ６発光素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに異なる透過波長を有する複数の干渉
膜フィルタと、これら各干渉膜フィルタを透過した放射
エネルギーを検出する各干渉膜フィルタ毎に設けられた
複数の検出素子と、入射した放射エネルギーが順次各干
渉膜フィルタを反射するように各干渉膜フィルタを互い
に対向して設けた保持体とを備えたことを特徴とする放
射エネルギー検出装置。