JPWO2018008215A1 - 赤外線検出器及び放射温度計 - Google Patents

Abstract

鏡筒や鏡筒内部に配置された部品から出る赤外線が赤外線センサに入射するのを防ぎ、自家赤外線に起因する温度測定誤差を軽減し、周囲環境の温度変化が大きくても高い精度での温度測定が可能な放射温度計を提供するために、先端側に赤外線導入口１１が形成された鏡筒１と、前記鏡筒１内において前記赤外線導入口１１と対向するように基端側に配置された赤外線センサ３と、前記鏡筒１内において前記赤外線導入口１１と前記赤外線センサ３との間を仕切るように設けられた第１絞り２１と、前記鏡筒１における基端側の内部端面の少なくとも一部、又は、前記赤外線センサ３の外表面の少なくとも一部に設けられた赤外線吸収構造４と、前記鏡筒１内において前記第１絞り２１よりも基端側の内側周面の少なくとも一部、又は、前記第１絞り２１における前記赤外線センサ３側の少なくとも一部に設けられた反射構造５と、を備えた。

Description

本発明は、測定対象物から放射（輻射）される赤外線を受光し、電気信号に変換して出力する赤外線検出器、及び、赤外線検出器を用いた各種機器に関するものである。

放射温度計に用いられる赤外線検出器は、先端が開口する鏡筒と、該鏡筒の底部に配置された赤外線センサと具備しており、測定対象物から放射され、鏡筒の先端開口から内部に入った赤外線を赤外線センサで受光するように構成してある。

このときにノイズの原因となるのが、迷光である。迷光とは、外部から前記鏡筒の先端の開口から鏡筒内に侵入し、鏡筒内で反射するなどして赤外線センサに取り込まれる赤外線のことである。

このような迷光が前記赤外線センサに入射しないようにするために特許文献１等に示されるように鏡筒の内側周面や絞りを黒化処理し、入射した迷光が鏡筒の内側面や絞り等で吸収されるように構成されているものがある。

ところで、従来の放射温度計は自身の温度がほぼ一定で保たれているという前提条件を満たした上で用いられることが多かったが、近年では周囲温度環境が大きく変化するような現場でも放射温度計を用いたいという要望がある。

しかしながら、このような使用環境では放射温度計を構成する赤外線検出器自体の温度が変動するため鏡筒の内側面等において迷光を吸収するために黒化処理されている部分等から放射される赤外線（以下、自家赤外線ともいう。）の強度が一定に保たれなくなってしまう。このような強度が変化する自家赤外線が前記赤外線センサに入射してしまうと、測定温度がドリフトするといった問題が発生し得る。

特開２０１０―１３３８６９号公報

本発明は、上述したような問題を鑑みなされたものであり、鏡筒や鏡筒内部に配置された部品から出る赤外線が赤外線センサに入射するのを防ぐことができる赤外線検出器を提供することを目的とするものである。

すなわち、本発明に係る赤外線検出器は、先端側に赤外線導入口が形成された鏡筒と、前記鏡筒内を先端側と基端側に仕切るように設けられた第１絞りと、前記鏡筒内において前記第１絞りよりも基端側に配置された赤外線センサと、前記鏡筒における基端側の内部端面の少なくとも一部、又は、前記赤外線センサの外表面の少なくとも一部に設けられた赤外線吸収構造と、前記鏡筒内において前記第１絞りよりも基端側の内側周面の少なくとも一部、又は、前記第１絞りにおける前記赤外線センサ側の少なくとも一部に設けられた反射構造と、を備えたことを特徴とする。

ここで、赤外線吸収構造は、反射される赤外線の量よりも吸収される赤外線の量の方が多くなるように構成された構造のことを言う。また、反射構造は吸収される赤外線の量よりも反射される赤外線の量のほうが多くなるように構成された構造のことを言う。なお、前記赤外線吸収構造は、前記鏡筒における基端側の内部端面、又は、前記赤外線センサの外表面のいずれか一方、あるいは両方に設けられてもよい。加えて、前記反射構造は、例えば前記鏡筒内において前記第１絞りよりも基端側の内側周面、又は、前記第１絞りにおける前記赤外線センサ側のいずれか一方あるいは両方に設けられてもよい。

このようなものであれば、前記鏡筒内において前記第１絞りよりも先端側の内側周面やその他の部材から放射される自家赤外線は前記第１絞りがあるので、当該第１絞りを通過したとしても前記赤外線センサに直接は入射せず、前記赤外線吸収構造に入射して吸収される。

さらに前記赤外線センサの近傍にある前記鏡筒内において基端側の内側周面又は前記第１絞りの前記赤外線側には反射構造が設けられているので、ほとんど自家赤外線が発生しないようにすることができる。

したがって、前記鏡筒内で発生する自家赤外線が前記赤外線センサ内にほとんど入射しないようにできる。このため本発明の赤外線検出器を用いて例えば放射温度計を構成した場合、周囲環境に温度変化により赤外線検出器自体の温度が変化したり、測定対象からの赤外線により赤外線検出器自体の温度が上昇したりしたとしても温度ドリフトを生じにくくできる。すなわち、赤外線検出器自体の温度を一定に保つことが難しい使用環境であっても本発明に係る赤外線検出器であれば従来よりも高精度での温度測定が可能となる。

前記鏡筒内の前記第１絞りよりも先端側において発生する自家赤外線が十分に前記赤外線吸収構造で吸収されるようにするには、前記赤外線吸収構造が、前記鏡筒内において前記第１絞りよりも先端側から放射される赤外線が前記第１絞りを通過して前記鏡筒における基端側の内部端面又は前記赤外線センサの外表面に到達可能な位置に設けられていればよい。例えば、前記鏡筒において先端側の内側周面の各点と、前記第１絞りの開口の各部を結ぶ直線が前記鏡筒の基端側の内部端面に到達する位置には前記赤外線吸収構造を設ければよい。

前記赤外線導入口から入射する前記赤外線センサの視野外からの赤外線である迷光が前記赤外線センサに対してより入射しにくくなり、当該赤外線センサの視野がぼやけてしまうのを防ぐには、前記鏡筒内において前記赤外線導入口と前記第１絞りとの間を仕切るように設けられた第２絞りをさらに備えたものであればよい。

前記赤外線センサに対して迷光が入射するのを防ぐための部材から発生する自家赤外線が前記赤外線センサに対して入射しにくくするには、前記第２絞りの前記赤外線センサ側の各点から放射される赤外線が前記第１絞りの開口を通過して前記鏡筒における基端側の内部端面又は前記赤外線センサの外表面に到達可能な位置に前記赤外線吸収構造が設けられていればよい。

前記鏡筒内に入射した迷光の除去効果をさらに高めるには前記鏡筒内において前記第１絞りよりも先端側の内側周面には赤外線を吸収するよう表面処理されていればよい。

組み立て作業だけで前記赤外線センサの周囲に前記赤外線吸収構造を設けられるようにするには、記赤外線吸収構造が、前記鏡筒における基端側の内部端面、又は、前記赤外線センサの外表面を覆う黒い赤外線吸収板であればよい。

前記赤外線センサと前記赤外線吸収構造との温度勾配を小さくすることができ、温度測定への影響を小さくできるようにするには、前記赤外線吸収構造が、前記鏡筒における基端側の内部端面、又は、前記赤外線センサの外表面を覆う黒い赤外線吸収板であればよい。

前記赤外線センサの近傍にある第１絞りや前記鏡筒の内側周面から赤外線が放射されにくくするための具体的な構造としては、前記反射構造が、前記鏡筒内において前記第１絞りよりも基端側の内側周面、又は、前記第１絞りにおける前記赤外線センサ側に形成された反射膜であるものが挙げられる。

前記赤外線センサの近傍にあり、自家赤外線が当該赤外線センサに入射し得る部位に対して表面加工のみで赤外線の放射を抑えられるようにするには、反射構造が、前記鏡筒内において前記第１絞りよりも基端側の内側周面、又は、前記第１絞りにおける前記赤外線センサ側を鏡面処理したものであればよい。特に前記鏡筒内又は前記第１絞りの前記赤外線センサ側を鏡面処理した場合には、例えば金属フィラーを含んだ樹脂により反射構造を形成した場合と比較して、さらに反射率を高めることができる。このため、前記鏡筒の基端側における自家赤外線の発生量を大幅に低減し、例えば放射温度計として用いた場合における測定精度をさらに向上させることができる。

前記赤外線センサの視野外に測定対象以外でエネルギーの大きい赤外線を発生させるものがあったとしても、そこから射出された前記光フィルタの側面を通って前記サーモパイル素子で検出されるのを防ぎ、測定誤差等が発生しないようにするには、前記赤外線センサが、サーモパイル素子と、前記サーモパイル素子を内部に収容する筐体と、筐体に形成された開口部を覆うように設けられ、所定の波長域の赤外線を通過させる板状の光フィルタと、を備え、前記光フィルタの側面が金属膜で覆われていればよい。

周囲環境の温度変化が大きい場合等、赤外線を用いて非接触で正確な温度測定できるようにするには、本発明に係る赤外線検出器と、前記赤外線センサから出力される電気信号に基づいて温度を算出する温度算出部と、を備えたことを特徴とする放射温度計を用いればよい。

このように本発明に係る赤外線検出器によれば、前記鏡筒内において前記第１絞りよりも先端側の部位で発生する自家赤外線については前記赤外線センサの近傍にある前記赤外線吸収構造で吸収させて前記赤外線センサには入射しないようにできる。また、前記赤外線センサの近傍においては前記反射構造により基端側の内部端面以外の部位に前記反射構造が設けられており、そもそも自家赤外線がほとんど発生しないようにできる。したがって、前記赤外線センサに対して自家赤外線が入射する量を従来と比較して低減することができるので、例えば本発明に係る赤外線検出器を用いた放射温度計であれば周囲環境に温度変化や測定対象からの赤外線の作用により、赤外線検出器自体の温度が変化したとしても温度ドリフトを抑えることができる。このため、赤外線検出器自体の温度を一定に保つことが難しい環境において精度の良い温度測定を実現できる。

本発明の第１実施形態に係る放射温度計を示す模式的断面図。 第１実施形態の赤外線センサの近傍を拡大した模式的拡大断面図。 第１実施形態において鏡筒の内部端面に赤外線吸収構造が設けられていない場合の自家赤外線の動きを示す模式図。 本発明の第２実施形態に係る放射温度計を示す模式的断面図。 第２実施形態の赤外線センサ及び赤外線吸収構造の詳細を示す模式的断面拡大図。 ミラーを用いたその他の実施形態における放射温度計の一例を示す模式的断面図。 ミラーを用いたその他の実施形態における放射温度計の別の例を示す模式的断面図。 本発明のその他の実施形態にかかる放射温度計を示す模式的断面図。 その他の実施形態における鏡筒の基端側内部端面の上面図。 さらに別の実施形態における赤外線センサの構造を示す模式図。

２００・・・放射温度計
１００・・・赤外線検出器
１ ・・・鏡筒
１１ ・・・赤外線導入口
１２ ・・・レンズ
２ ・・・絞り構造
２１ ・・・第１絞り
２２ ・・・第２絞り
２３ ・・・第３絞り
３ ・・・赤外線センサ
３１ ・・・筐体
３２ ・・・フィルタ
４ ・・・赤外線吸収構造
５ ・・・反射構造
Ｓ１ ・・・導入口側空間
Ｓ２ ・・・センサ側空間
ＴＣ ・・・温度算出部
Ｖ ・・・視野

本発明の第１実施形態に係る放射温度計２００について各図を参照しながら説明する。第１実施形態の放射温度計２００は、周囲環境の温度が一定に保たれておらず、従来の使用例よりも大きな温度変化が生じる現場において用いられるものである。この放射温度計２００は、測定対象物から放射される赤外線の強度に基づいて非接触で測定対象物の温度を測定できるように構成してある。

図１に示すように第１実施形態の放射温度計２００は、赤外線検出器１００と赤外線検出器１００から出力される電気信号に基づいて測定対象の温度を算出する温度算出部ＴＣと、を備えている。前記赤外線検出器１００は、先端側に赤外線導入口１１が形成された金属製で筒状の鏡筒１と、前記鏡筒１内に設けられた絞り機構２と、前記鏡筒１の基端側に設けられた赤外線センサ３と、を備えたものである。前記温度算出部ＴＣは例えばＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａコンバータ等を備えたいわゆるコンピュータ等であってメモリに格納されたプログラムが実行されることにより前記赤外線検出器１００と協業してその機能を発揮するものである。この温度算出部ＴＣには、前記赤外線センサ３が入射する赤外線の量に応じて出力する電気信号が入力され、その電気信号の示す赤外線の量を所定の変換式により温度へ算出し、その値を出力するように構成してある。

各部について詳述する。

前記鏡筒１は、先端面が開口して前記赤外線導入口１１をなすとともに、基端面が前記赤外線センサ３の取り付けられる部分以外が閉塞した円筒状をなすものである。この赤外線導入口１１を閉塞するように凸型のレンズ１２を取り付けてある。

前記絞り機構２は、前記鏡筒１の基端側に設けられた第１絞り２１と、前記鏡筒１の先端側に設けられた第２絞り２２とを備えたものである。各絞りは前記鏡筒１の軸方向に対して垂直に仕切るように設けてあり、前記第１絞り２１の方が前記第２絞り２２よりも開口径を小さく構成してある。すなわち、前記第１絞り２１は前記赤外線センサ３の視野Ｖを制限し、測定対象物から放射された赤外線が前記レンズ１２を介して入射できる範囲である視野Ｖの大きさを決めている。第１実施形態では前記第１絞り２１と前記第２絞り２２とを前記鏡筒１の軸方向に並べて設けることにより、鏡筒１内の迷光が前記赤外線センサ３へ入射しにくようにしてある。

なお、以下の説明では鏡筒１内の内部空間について前記第１絞り２１よりも先端側の空間を導入口側空間Ｓ１、前記第１絞り２１よりも基端側の空間のことをセンサ側空間Ｓ２と言う。

前記赤外線センサ３は、円筒状の筐体３１内に収容された図示しないセンサ素子と、前記筐体３１の天面に設けられた光フィルタ３２とを備えたものであり、センサ素子の受光面が軸線上に位置して前記赤外線導入口１１を向くように、鏡筒１の基端側に配設してある。

前記センサ素子は、赤外線を吸収したときの温度変化を起電力の変化として検知する熱型のものであり、ここでは、熱電対を多数直列に並べて薄膜化したサーモパイルが用いている。このセンサ素子としては、ポロメータや焦電型のような他の熱型のセンサ素子でもよいし、あるいは、熱型ではなく量子型のものを用いても構わない。

前記光フィルタ３２は、所定の波長帯域の光（電磁波）のみを通過させるバンドパスフィルタである。ここでは例えば波長が８μｍ〜１４μｍの帯域の赤外線のみを通過させるものが用いられており、この光フィルタ３２を通過した赤外線のみが前記センサ素子で受光されるように構成してある。この波長帯域（８μｍ〜１４μｍ）は大気による吸収が少ない帯域なので、温度測定に際して、測定対象物と赤外線センサ３３との間に介在する大気による吸収影響を抑制でき、より精度の高い測定が可能になる。

さらに、第１実施形態の放射温度計２００に用いられる赤外線検出器１００の前記鏡筒１内においてセンサ側空間Ｓ２を形成する面には赤外線吸収構造４又は反射構造５が設けてある。

より具体的には、前記赤外線吸収構造４は前記赤外線センサ３において光フィルタ３２を除く天面の全てと、前記鏡筒１の基端側における内部端面の全てを覆うように敷設された赤外線吸収板である。すなわち、光フィルタ３２を除き前記第１絞り２１と対向する部分の全てに対して前記赤外線吸収構造４が形成してある。赤外線吸収板の具体的な構成としては黒色の塗料を塗布される、あるいは、酸化処理により黒色化された金属板を挙げることができる。この赤外線吸収構造４に入射した赤外線は反射される量よりも吸収される量が多くなるように構成してある。

前記反射構造５は、前記センサ側空間Ｓ２と接する前記鏡筒１の内側周面と、前記第１絞り２１を形成する仕切板のうち前記赤外線センサ３と対向する面に設けてある。第１実施形態では前記反射構造５は、金属フィラーを含んだ樹脂等で形成された反射膜であり、入射した赤外線は吸収される量よりも反射される量が大きくなるようにしてある。言い換えると、この反射構造５は前記赤外線吸収構造４よりも赤外線を吸収しにくく、かつ、放射を発生しにくく構成してある。

なお、前記導入口側空間Ｓ１に接する前記鏡筒１の内側周面、及び、前記第２絞り２２、前記第１絞り２１の赤外線導入孔と対向する面については黒色化処理が施してあり、迷光として入射した赤外線が吸収されるようにしてある。

このように構成された第１実施形態において前記導入口側空間Ｓ１の部材から放射される赤外線である自家赤外線ＩＲが、前記センサ側空間Ｓ２にある前記赤外線センサ３には入射しにくい点について従来例と比較しながら説明する。

図３は従来の放射温度計２００Ａと同様に鏡筒１Ａの基端側の内部端面は黒色化処理等が施されておらず、金属反射面が露出している場合を示すものである。すなわち、従来においては赤外線センサ３Ａを製造する際に筐体３１Ａを形成するキャンとステムを金属接合する際の妨げにならないように酸化処理やその他の黒色化処理は赤外線センサ３Ａの筐体３１Ａに対しては施されていない。

この場合、例えば黒色化処理されている前記第２絞り２２Ａから熱放射により自家赤外線ＩＲが射出されて、第１絞り２１Ａを通過してしまうと、センサ側空間Ｓ２を形成する壁で反射が繰り返されて赤外線センサ３Ａ内に入射してしまうことがある。すなわち、赤外線センサ３Ａの視野Ｖの外側から自家赤外線ＩＲが入射することにより、温度ドリフトや視野Ｖがぼやけてしまうといった不具合が従来は発生していた。

一方、第１実施形態の放射温度計２００であれば図１に示されるように前記導入口側空間Ｓ１内で発生した自家赤外線ＩＲが前記第１絞り２１を通過して前記センサ側空間Ｓ２に入射できたとしても、前記赤外線吸収構造４へと入射し吸収されるので当該センサ側空間Ｓ２内で反射が繰り返されない。したがって、導入口側空間Ｓ１で発生する自家赤外線ＩＲは前記赤外線センサ３までほとんど到達することがない。なお、前記第１絞り２１で前記赤外線センサ３の視野Ｖは制限されているので、この視野Ｖの外側にある前記筐体３１の内側周面や前記第２絞り２２から放射された自家赤外線ＩＲが反射などを経ずに直接赤外線センサ３に入射することはない。

また、前記赤外線吸収構造４で自家赤外線ＩＲが発生しても前記赤外線センサ３の受光面と同じ方向を向いているので、このような自家赤外線ＩＲはほとんど前記赤外線センサ３に入射することはない。

さらに、センサ側空間Ｓ２を形成する壁面のうち前記赤外線吸収構造４が設けられていない部分については前記反射構造５が設けてあるので、これらの部分からそもそも自家赤外線ＩＲがほとんど発生しない。

したがって、前記赤外線センサ３に対して自家赤外線ＩＲがほとんど入射せず、測定対象物から放射された外部からの赤外線だけを入射させることができる。つまり、前記放射温度計２００の周囲温度が変化し、自家放射線の量が増減したとしても前記赤外線センサ３には温度ドリフト等やノイズ等が発生しにくい。このため、第１実施形態の放射温度計２００は、従来ほどは放射温度計２００自体の温度を一定に保つことができない場合でも高い精度で温度測定を行うことが可能である。つまり、第１実施形態の放射温度計２００は周囲環境の温度変化が大きいような場合でも非接触で高精度の温度測定を行うのに適している。

次に第２実施形態について図４を参照しながら説明する。なお、第１実施形態で説明した部材に対応ずる部材には同じ符号を付すこととする。

第２実施形態の放射温度計２００の赤外線検出器１００は、絞り機構２、赤外線吸収構造４、反射構造５が第１実施形態と異なっている。

各部について説明する。

前記絞り機構２は、第１絞り２１、第２絞り２２だけでなく、前記第２絞り２２と赤外線導入口１１との間に設けられた第３絞り２３を備えている。このように絞りの枚数を増加させることで迷光がセンサ側空間Ｓ２に侵入し、赤外線センサ３に入射してしまうのをさらに防ぎやすくなる。

また、第２実施形態の赤外線吸収は、赤外線センサ３の筐体３１の外表面と、鏡筒１の基端側の内部端面を黒化処理したものである。黒色化処理としては酸化膜を形成してあるが、例えば黒色の塗料を塗布する等しても構わない。

より具体的には図５の赤外線センサ３の断面図に示すように、筐体３１は、サーモパイル素子３３が中央に載置される土台であるステム３１１と、天面中央部にフィルタ３２が設けられ、底部側が前記ステム３１１に嵌め合わされて接合されるキャン３１２とを備えている。前記ステム３１１と前記キャン３１２はそれぞれ金属製ものであり、それぞれの接触部分は金属接合してある。また、前記キャン３１の天面外表面において前記フィルタ３２以外の部分については酸化膜を形成して赤外線吸収構造４としてある。キャン３１の外表面に赤外線吸収構造４として酸化膜を形成してあるので、赤外線吸収板を設けた場合よりもサーモパイル素子３３と赤外線吸収構造４との温度勾配を小さくできる。このため温度ドリフト等をさらに生じにくくし、測定精度の向上を実現できる。

さらに第２実施形態の反射構造５は、センサ側空間Ｓ２内において黒色化処理した部分以外について鏡面加工を施したものである。

このような第２実施形態の赤外線吸収構造４及び反射構造５によっても第１実施形態と同様に自家赤外線ＩＲが赤外線センサ３内に入射するのを防ぐことができ、測定温度における温度ドリフトやノイズ等を低減できる。

その他の実施形態について説明する。

鏡筒１に対する赤外線導入口１１及び赤外線センサ３の配置については前記実施形態に示したものに限られない。例えば図６及び図７に示すように鏡筒１内にミラーＭを設けておき、前記赤外線導入口１１から入射した赤外線をミラーＭに反射させて前記赤外線センサ３に入射するようにしてもよい。このような場合でも前記赤外線導入口１１、ミラーＭ、赤外線センサ３に至る光路上に第１絞り２１を設け、鏡筒内１を赤外線導入口１１のある先端側と、赤外線センサ３の収容される基端側とに仕切るようにし、基端側の少なくとも内部端面に赤外線吸収構造４を形成することで前記実施形態と同様に自家赤外線ＩＲが赤外線センサ３に入射するのを防ぐことができる。

赤外線吸収構造は導入口側空間で発生する自家赤外線がセンサ側空間内で最初に入射し得る位置を覆うように少なくとも設けてあればよい。すなわち、赤外線吸収構造が、鏡筒内において第１絞りよりも先端側から放射される赤外線が第１絞りを通過して前記鏡筒における基端側の内部端面又は前記赤外線センサの外表面に到達可能な位置に設けられていればよい。例えば、図８に示すように導入口側空間Ｓ１の壁面の各点から放射状に仮想直線を描き、第１絞り２１の開口を通過して赤外線センサ３の天面又は鏡筒１の基端側内部端面に投影される領域については赤外線吸収構造４を設けるようにしてもよい。このような場合、図９の鏡筒１の基端側における内部端面を上から視た場合の図に示すように、前記赤外線センサ３の天面において内周側であり光フィルタ３２の周囲には赤外線吸収構造４が設けられておらず、天面の外周部であって自家赤外線の到達可能な位置にのみに赤外線吸収構造４が設けられるようにしてもよい。また、赤外線吸収構造は、前記鏡筒の内側周面、第１絞りの一部、あるいは、赤外線センサの一部を反射率が低く、赤外線の吸収が発生する粗面としてすることで形成してもよい。

さらに、赤外線センサ３の光フィルタ３２は薄板状に形成されたものであるが、積眼センサ３の断面図である図１０（ａ）、光フィルタ３３を裏面側から視た斜視図である図１０（ｂ）に示すように裏面においてキャン３１２に取り付けられる部分と、光フィルタ３２の側面について金属膜３４で覆うようにしても構わない。例えば赤外線センサ３の視野Ｖ外において測定対象よりもエネルギーの大きい赤外線を発生させる赤外線発生源があり、その赤外線発生源から射出された赤外線が鏡筒１内に入射し、赤外線吸収構造４が有ったとしても減衰を伴いながら鏡筒１内で反射されて前記光フィルタ３２の側面に到達する可能性がある。このような場合には、光フィルタ３２の表面から裏面へと赤外線が通過しないため十分なバンドパス効果が発揮されず、測定誤差が発生することになる。図１０に示される実施形態では金属膜３４を前記光フィルタ３３の側面等に設けることで、赤外線が光フィルタ３３の表面以外からは入射できないようにし、視野外のエネルギーの大きい赤外線がサーモパイル３３へ入射するのを防ぎ、測定誤差の発生を低減できる。このようなものであれば、例えば半導体ウエハを半導体ウエハの近傍に配置したハロゲンランプで加熱しており、温度測定対象である半導体ウエハのみが視野Ｖに入るようにしている場合でも、ハロゲンランプから発生する高エネルギーの赤外線の影響を受けることなく、半導体ウエハの温度を正確に測定する事が可能となる。

また、第２絞りの赤外線センサ側の各点から放射される赤外線が前記第１絞りの開口を通過して鏡筒における基端側の内部端面又は赤外線センサの外表面に到達可能な位置に赤外線吸収構造を設けてもよい。

さらに、鏡筒の基端側の内部端面において赤外線吸収構造が設けられていない部分に反射構造を設けて、自家赤外線が発生しないようにしてもよい。

加えて、反射構造についても各実施形態のように形成するのではなく、センサ側空間における鏡筒の内側周面の少なくとも一部、又は、第１絞りにおける赤外線センサ側の面の少なくとも一部に設けてあればよい。

絞り構造を構成する各絞りについては鏡筒の軸方向に対して垂直に設けたものに限られず、例えば軸方向に対して斜めに設けてもよい。各絞りについては鏡筒内における測定対象からの赤外線の光路に応じてその位置や向きが設定されて、赤外線センサの視野を所定の範囲に限定するものであればよい。

なお、本発明に係る赤外線検出器は放射温度計を構成するためでなく、様々な装置を構成するために用いても構わない。例えば赤外線検出器からの出力信号の有無又は閾値を超えるかどうかによって赤外線スイッチを構成してもよい。また、プリズムと、赤外線検出器を用いて赤外線分光器を構成したり、この赤外線分光器を用いたＮＤＩＲを構成したりしてもよい。

その他の本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。

本発明に係る赤外線検出器を用いることにより、放射温度計であれば周囲環境に温度変化や測定対象からの赤外線の作用により、赤外線検出器自体の温度が変化したとしても温度ドリフトを抑えることができる。このため、赤外線検出器自体の温度を一定に保つことが難しい環境において精度の良い温度測定が可能な放射温度計を提供できる。

Claims (11)

1. 先端側に赤外線導入口が形成された鏡筒と、
   前記鏡筒内を先端側と基端側に仕切るように設けられた第１絞りと、
   前記鏡筒内において前記第１絞りよりも基端側に配置された赤外線センサと、
   前記鏡筒における基端側の内部端面の少なくとも一部、又は、前記赤外線センサの外表面の少なくとも一部に設けられた赤外線吸収構造と、
   前記鏡筒内において前記第１絞りよりも基端側の内側周面の少なくとも一部、又は、前記第１絞りにおける前記赤外線センサ側の少なくとも一部に設けられた反射構造と、を備えたことを特徴とする赤外線検出器。
2. 前記赤外線吸収構造が、前記鏡筒内において前記第１絞りよりも先端側から放射される赤外線が前記第１絞りを通過して前記鏡筒における基端側の内部端面又は前記赤外線センサの外表面に到達可能な位置に設けられている請求項１記載の赤外線検出器。
3. 前記鏡筒内において前記赤外線導入口と前記第１絞りとの間を仕切るように設けられた第２絞りをさらに備えた請求項１又は２記載の赤外線検出器。
4. 前記第２絞りの前記赤外線センサ側の各点から放射される赤外線が前記第１絞りの開口を通過して前記鏡筒における基端側の内部端面又は前記赤外線センサの外表面に到達可能な位置に前記赤外線吸収構造が設けられている請求項３記載の赤外線検出器。
5. 前記鏡筒内において前記第１絞りよりも先端側の内側周面には赤外線を吸収するよう表面処理されている請求項１乃至４いずれかに記載の赤外線検出器。
6. 前記赤外線吸収構造が、前記鏡筒における基端側の内部端面、又は、前記赤外線センサの外表面を覆う黒い赤外線吸収板である請求項１乃至５いずれかに記載の赤外線検出器。
7. 前記赤外線吸収構造が、前記鏡筒における基端側の内部端面、又は、前記赤外線センサの外表面を黒化処理したものである請求項１乃至５いずれかに記載の赤外線検出器。
8. 前記反射構造が、前記鏡筒内において前記第１絞りよりも基端側の内側周面、又は、前記第１絞りにおける前記赤外線センサ側に形成された反射膜である請求項１乃至７いずれかに記載の赤外線検出器。
9. 前記反射構造が、前記鏡筒内において前記第１絞りよりも基端側の内側周面、又は、前記第１絞りにおける前記赤外線センサ側を鏡面処理したものである請求項１乃至７いずれかに記載の赤外線検出器。
10. 前記赤外線センサが、
    サーモパイル素子と、
    前記サーモパイル素子を内部に収容する筐体と、
    筐体に形成された開口部を覆うように設けられ、所定の波長域の赤外線を通過させる板状の光フィルタと、を備え、
    前記光フィルタの側面が金属膜で覆われている請求項１乃至９いずれかに記載の赤外線検出器。
11. 請求項１乃至１０いずれかに記載の赤外線検出器と、
    前記赤外線センサから出力される電気信号に基づいて温度を算出する温度算出部と、を備えたことを特徴とする放射温度計。

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