WO2023276639A1 - 表面温度測定装置、表面温度測定方法及び光学特性測定装置 - Google Patents

Abstract

定められた測定範囲の物体表面から放射される赤外線をセンサにより検出して物体の表面温度を測定する放射温度計（１１）であって、測定対象物（１００）の測定対象領域よりも大きい測定範囲の表面温度（Ｔｍ）を測定する放射温度計（１１）と、放射温度計（１１）における表面温度（Ｔｍ）の測定範囲内であるが測定対象物（１００）の測定対象領域外の領域か、または測定対象領域外の領域と同一もしくは略同一の温度を有する領域、の表面温度（Ｔｎ）を測定する第２の温度測定手段（１１）と、測定された表面温度（Ｔｍ）を測定された表面温度（Ｔｎ）によって測定対象物（１００）の表面温度（Ｔ）に補正する補正手段（１２）を備えている。

Description

表面温度測定装置、表面温度測定方法及び光学特性測定装置

　この発明は、放射温度計を用いて測定対象物の表面温度を測定する表面温度測定装置と表面温度測定方法、及び表面温度測定装置を備えた光学特性測定装置に関する。

　測色計による色の測定において、一部の試料では温度によって分光反射率が変わることがあり、測定する環境の違いによって測定誤差が発生することがある。そのような温度によって分光反射率が変わる試料を測定する場合には、予め温度によってどのような分光反射率の変化があるかを調べておき、測定の際は試料の温度を測定し、温度による分光反射率の変化を補正することが行われている（例えば特許文献１の段落０１３８－０１３９）。

　しかしながら、製品の色を測色計によって管理しているような生産工程においては、色の測定に加えて温度の測定も行うことは、作業工程が煩雑になることや手間の増大を招くため望ましくない。そこで、測色計に色を測定するのと併せて温度を測定する機能を追加することが求められている。

　従来より、放射温度計は非接触で物体の温度を測定できる測定器としてよく知られている。また小型のものもあり、測色計内部に搭載して色と合わせて温度も測定できるようにすることが可能である。しかし、色測定と同じ領域の温度を測定する場合、色測定の光学系と温度測定の光学系が干渉しないように配置しなければならない。そのため、温度測定用の光学系は測定対象からある程度離す必要がある。

　例えば、内径１５０ｍｍの積分球を照明光学系として有するd:8ジオメトリのベンチトップタイプの測色計の場合、光学系との干渉を避けるには積分球の外に放射温度計を取り付ける必要があるため、測定対象と放射温度計の距離は１５０ｍｍ前後必要になる。一方、d:8ジオメトリの測色計では測定時に測定対象物を照明する範囲を限定するため、色測定領域よりも広い開口を持つターゲットマスクを積分球開口に装着し、そこに測定対象物の表面を押し当てて測定を行うことが行われている。具体例を挙げると、直径８ｍｍの色測定領域に対してはターゲットマスク開口が直径１１ｍｍ、直径４ｍｍの色測定領域に対してはターゲットマスク開口が直径７ｍｍといったサイズが一般的である。

特開２０１７－０３２２９３号公報

　ターゲットマスクを装着した状態で、放射温度計を用いて測定対象物の表面温度を測定する場合、放射温度計の温度測定範囲がターゲットマスク開口よりも小さくなければ、測定対象物の表面温度だけでなくターゲットマスクや積分球の内部も一緒に測定してしまい、正確に測定対象のみの温度を測定することができない。

　つまり、前述の例では、１５０ｍｍ程度の距離から測定対象物の１１ｍｍ以内の径の測定対象領域を測定する必要があるが、市販の放射温度計に適切な温度測定範囲の製品があるとは限らない。その場合、放射温度計にレンズを追加して、測定径を適切に合わせることも可能であるが、追加レンズ分のコストが必要となる。また、小さい領域を測定する放射温度計は、光学系の倍率を大きくする必要があるため、測定距離が長い場合、光学系の大型化を招き、測色計への搭載が難しくなるといった問題も生じる。

　このような問題は、d:8ジオメトリのベンチトップタイプの測色計において、測定対象物の表面温度を放射温度計により測定する場合に限らず、放射温度計の温度測定範囲が測定対象物の表面の測定対象領域よりも大きい場合に発生する問題である。

　この発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたものであって、放射温度計の温度測定範囲が測定対象物の表面の測定対象領域よりも大きい場合であっても、測定対象物の表面の温度を精度良く測定することができる表面温度測定装置及び表面温度測定方法並びに光学特性測定装置の提供を目的とする。

　上記目的は以下の手段によって達成される。
（１）定められた測定範囲の物体表面から放射される赤外線をセンサにより検出して物体の表面温度を測定する放射温度計であって、測定対象物の測定対象領域よりも大きい測定範囲の表面温度Ｔｍを測定する放射温度計と、
　前記放射温度計における前記表面温度Ｔｍの測定範囲内であるが前記測定対象物の測定対象領域外の領域か、または前記測定対象領域外の領域と同一もしくは略同一の温度を有する領域、の表面温度Ｔｎを測定する第２の温度測定手段と、
　前記放射温度計により測定された表面温度Ｔｍを、前記第２の温度測定手段により測定された表面温度Ｔｎによって、前記測定対象物の表面温度Ｔに補正する補正手段と、
　を備えた表面温度測定装置。
（２）前記第２の温度測定手段は前記放射温度計により構成され、
　前記放射温度計は少なくとも第１測定領域の表面温度と第１測定領域とは異なる第２測定領域の表面温度を測定することができ、
　前記第１測定領域の一部に前記測定対象物の測定対象領域が含まれるとともに、第１測定領域における測定対象物の測定対象領域以外の部分と、第２測定領域は同一物体の表面領域であり、
　前記表面温度Ｔｍは前記第１測定領域の測定温度であり、前記表面温度Ｔｎは前記第２測定領域の測定温度である前項１に記載の表面温度測定装置。
（３）前記放射温度計のセンサは複数の画素が一列状に配置されたラインセンサである前項１または２に記載の表面温度測定装置。
（４）前記放射温度計のセンサは複数の画素が平面状に配置されたエリアセンサである前項１または２に記載の表面温度測定装置。
（５）前記エリアセンサで事前に表面温度Ｔｎの測定を行い、温度勾配が小さい領域を表面温度Ｔｎの測定領域とする前項４に記載の表面温度測定装置。
（６）前記第２の温度測定手段は、前記表面温度Ｔｎの測定領域に配置された接触式温度計である前項１に記載の表面温度測定装置。
（７）前記放射温度計は、前記測定対象物の表面の法線から４０度以内の角度で前記表面温度Ｔｍを測定する前項１～６のいずれかに記載の表面温度測定装置。
（８）前記表面温度Ｔｎは、異なる複数の領域で測定された複数の表面温度Ｔｎの平均値である前項１～７のいずれかに記載の表面温度測定装置。
（９）定められた測定範囲の物体表面から放射される赤外線をセンサにより検出して物体の表面温度を測定する放射温度計により、測定対象物の表面の測定対象領域よりも大きい測定範囲の表面温度Ｔｍを測定する第１の温度測定ステップと、
　第２の温度測定手段により、前記放射温度計における前記表面温度Ｔｍの測定範囲内であるが前記測定対象物の測定対象領域外の領域か、または前記測定対象領域外の領域と同一もしくは略同一の温度を有する領域、の表面温度Ｔｎを測定する第２の温度測定ステップと、
　前記第１の温度測定ステップで測定された表面温度Ｔｍを、前記第２の温度測定ステップで測定された表面温度Ｔｎによって、前記測定対象物の表面温度Ｔに補正する補正ステップと、
　を備えた表面温度測定方法。
（１０）前記第２の温度測定手段は前記放射温度計により構成され、
　前記放射温度計は少なくとも異なる測定領域である第１測定領域と第２測定領域の表面温度を測定することができ、
　前記第１測定領域の一部に前記測定対象物の測定対象領域が含まれるとともに、第１測定領域における測定対象物の測定対象領域以外の部分と、第２測定領域は同一物体の表面領域であり、
　前記表面温度Ｔｍは前記第１測定領域の測定温度であり、前記表面温度Ｔｎは前記第２測定領域の測定温度である前項９に記載の表面温度測定方法。
（１１）前記放射温度計のセンサは複数の画素が一列状に配置されたラインセンサである前項９または１０に記載の表面温度測定方法。
（１２）前記放射温度計のセンサは複数の画素が平面状に配置されたエリアセンサである前項９または１０に記載の表面温度測定方法。
（１３）前記エリアセンサで事前に表面温度Ｔｎの測定を行い、温度勾配が小さい領域を表面温度Ｔｎの測定領域とする前項１２に記載の表面温度測定方法。
（１４）前記第２の度測定ステップでは、前記表面温度Ｔｎの測定領域に配置された接触式温度計により表面温度Ｔｎを測定する前項９に記載の表面温度測定方法。
（１５）前記放射温度計は、前記測定対象物の表面の法線から４０度以内の角度で前記表面温度Ｔｍを測定する前項９～１４のいずれかに記載の表面温度測定方法。
（１６）前記表面温度Ｔｎは、異なる複数の領域で測定された複数の表面温度Ｔｎの平均値である前項９～１５のいずれかに記載の表面温度測定方法。
（１７）測定対象物の表面の光学特性測定領域から生じる光を計測する光学特性測定装置であって、
　前項１～８のいずれかに記載の表面温度測定装置を備え、
　前記光学特性測定領域と、前記表面温度測定装置で測定される測定対象物の表面の測定対象領域は共通の領域を含む光学特性測定装置。
（１８）前記表面温度測定装置の放射温度計は、前記光学特性測定装置内における測定対象物の表面と同じ環境温度になる場所に配置されている前項１７に記載の光学特性測定装置。
（１９）前記表面温度測定装置の放射温度計によって表面温度Ｔｎを測定される領域は、放射率０．８以上の材質で形成されている前項１７または１８に記載の光学特性測定装置。

　前項（１）及び（９）に記載の発明によれば、放射温度計により、測定対象物の表面の測定対象領域よりも大きい測定範囲の表面温度Ｔｍを測定し、放射温度計における表面温度Ｔｍの測定範囲内であるが測定対象物の測定対象領域外の領域については、当該領域か、または当該領域と同一もしくは略同一の温度を有する領域、の表面温度Ｔｎを第２の温度測定手段により測定する。そして、放射温度計により測定された表面温度Ｔｍを、第２の温度測定手段により測定された表面温度Ｔｎによって、測定対象物の表面温度Ｔに補正するから、放射温度計の温度測定範囲が測定対象物の測定対象領域よりも大きい場合であっても、測定対象物の表面の温度Ｔを精度良く測定することができる。

　前項（２）及び（１０）に記載の発明によれば、表面温度Ｔｍ及び表面温度Ｔｎを同一の放射温度計で測定することができ、第２の温度測定手段を別途配備する必要はないから表面温度測定装置の構成を簡素化できる。

　前項（３）及び（１１）に記載の発明によれば、ラインセンサのいずれかの画素で表面温度Ｔｍを測定でき、表面温度Ｔｎを他の画素で測定できるから、１つのラインセンサで表面温度Ｔｍ及びＴｎ測定できる。

　前項（４）及び（１２）に記載の発明によれば、エリアセンサのいずれかの画素で表面温度Ｔｍを測定でき、表面温度Ｔｎを他の画素で測定できるから、１つのエリアセンサで表面温度Ｔｍ及びＴｎ測定できる。

　前項（５）及び（１３）に記載の発明によれば、エリアセンサで事前に表面温度Ｔｎの測定を行い、温度勾配が小さい領域を表面温度Ｔｎの測定領域とするから、表面温度Ｔｎの誤差を小さくでき、ひいては補正誤差を小さくして精度の高い表面温度Ｔを得ることができる。

　前項（６）及び（１４）に記載の発明によれば、第２の温度測定手段は、前記表面温度Ｔｎの測定領域に配置された接触式温度計であるから、放射温度計が表面温度Ｔｍしか測定できない場合であっても、接触式温度計により表面温度Ｔｎを測定でき、測定対象物の表面温度Ｔを補正により求めることができる。

　前項（７）及び（１５）に記載の発明によれば、放射温度計が測定対象物の表面の法線に対して４０度を超えて大きく傾いた状態で測定すると、傾いた方向に測定範囲が大きくなってしまうため、測定範囲に対する測定対象物の測定対象領域の面積が相対的に小さくなってしまう。それに伴い、測定対象物の表面以外からの赤外線の受光量が増えるため、測定精度が悪くなってしまう恐れがあるが、放射温度計が測定対象物の表面の法線に対して４０度以内の角度で測定を行うことで、このような測定精度の悪化を防止することができる。

　前項（８）及び（１６）に記載の発明によれば、表面温度Ｔｎは、異なる複数の領域で測定された複数の表面温度Ｔｎの平均値であるから、領域毎に表面温度Ｔｎに温度ムラがあっても、温度ムラの影響を小さくでき、結果的に精度の高い表面温度Ｔを測定することができる。

　前項（１７）に記載の発明によれば、測定対象物の表面の温度測定と光学特性測定を同時に行うことができる。

　前項（１８）に記載の発明によれば、放射温度計は設置される場所と測定対象物の表面の環境温度が異なると、測定誤差を生じ易いことから、放射温度計を測定対象物の表面と同じ環境温度になる場所に設置することで温度差を小さくでき、測定誤差を小さくすることができる。

　前項（１９）に記載の発明によれば、一般的に放射温度計では、測定対象物の表面の放射率によって測定値が補正され、放射率が高いほど補正量は少なくなるため、補正誤差は小さくなるが、表面温度Ｔｎを測定される領域を放射率が０．８以上の材質にすることで、補正誤差に与える影響を小さくできる。

この発明の一実施形態に係る測色計の外観図である。 積分球とその周辺部の構成を模式的に示す図である。 開口の小さいターゲットマスクを使用した場合の、積分球の内部からターゲットマスク及び測定対象物を見たときの平面図である。 開口の大きいターゲットマスクを使用した場合の、積分球の内部からターゲットマスク及び測定対象物を見たときの平面図である。 補正式における係数Ａを求めるための実験結果を示すグラフである。 係数Ａの演算結果を示すグラフである。

　以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

　図１は、この発明の一実施形態に係る光学特性測定装置の一例としてのd:8ジオメトリの測色計１の外観図である。この測色計１は下端部に円形等の測定開口部２を有し、正面上部に液晶等からなる表示パネル３を有し、表示パネル３の下方に測定ボタン４を有している。

　測定開口部２は、その下端開口を測定対象物１００に合わせるための部位である。表示パネル３は、測色計１による測定結果等を表示する。測定ボタン４は、ユーザーが測定を開始するときに押下する操作ボタンである。

　測色計１の内部には積分球が備えられている。図２は積分球５とその周辺部の構成を模式的に示す図である。

　積分球５の下端部に前述した測定開口部２が形成されており、積分球５の上部には、測定開口部２に配置された測定対象物１００の表面の法線１００ａに対して８度の位置に受光開口６が形成され、測定対象物１００と受光開口６を結ぶ直線上には受光レンズ７と分光器８が配置されている。

　受光レンズ７は、積分球５に設けられた光源９から照射され積分球５で拡散された拡散光の、測定対象物１００からの反射光を受光するものであり、分光器８は受光レンズ７で受光した反射光を波長毎に分光するものである。分光器８で分光された波長毎の光は図示しない受光センサで受光され、受光結果を基に反射率を測定する。測色結果は表示パネル３に表示される。

　この実施形態では、測色計１は表面温度測定装置１０を備えており、測定対象物１００の表面の測色と同時に温度を測定できるようになっている。表面温度測定装置１０は放射温度計１１と温度補正部１２を含む。放射温度計１１は、測定対象物１００の表面から放射される赤外線をセンサにより検出して測定対象物１００の表面温度を測定するものである。放射温度計１１は積分球５の一部に設けられた開口１３を通して、積分球５の外から測定対象の温度を測定する。開口１３の位置換言すれば放射温度計１１の位置は、測定開口部２に配置された測定対象物１００の表面の法線１００ａに対し、光源９とは逆側の位置に設定されている。放射温度計１１の位置が、測定開口部２に配置された測定対象物１００の表面の法線１００ａに対し、光源９と同じ側であると、放射温度計１１が光源９の影響を受けて温度が上昇しやすくなり、放射温度計１１の設置場所と測定対象物１００の表面の環境温度が異なったものとなり、測定誤差を生じ易い。そこで、放射温度計１１の位置を光源９とは逆側の位置に設定することで、放射温度計１１と測定対象物１００の表面が同じ環境温度になって温度差を小さくでき、測定誤差を小さくすることができる。

　また、放射温度計１１と測定対象物１００の表面の法線１００ａとのなす角度θは４０度以内であるのが望ましい。この理由は次の通りである。即ち、放射温度計１１が測定対象物１００の表面の法線１００ａに対して大きく傾いて測定すると、傾いた方向に測定範囲が大きくなってしまうため、測定範囲に対する測定対象物１００の測定対象領域の面積が相対的に小さくなってしまう。それに伴い、測定対象物１００以外からの赤外線の受光量が増えるため、測定精度が悪くなってしまう恐れがあるが、放射温度計が測定対象物の表面の法線に対して４０度以内の角度で測定を行うことで、このような測定精度の悪化を防止することができるからである。

　測色計１の測定開口部２には積分球５の外側においてターゲットマスク２０が取り付けられている。ターゲットマスク２０には、測定開口部２の位置に対応して測定開口部２よりも小さいサイズの円形のマスク開口２１が開けられている。測定対象物１００はターゲットマスク２０の外側（図２では下側）にターゲットマスク２０と接触した状態で配置されるとともに、ターゲットマスク２０に開けられたマスク開口２１を介して測定対象物１００の表面の一部が測定開口部２に露出している。そして、この露出した測定対象物１００の表面を測定対象領域として、測色計１による測色と表面温度測定装置１０による温度測定が行われるようになっている。従って、測定対象物１００の測定対象領域の大きさは、ターゲットマスク２０のマスク開口２１の大きさと同じである。

　この実施形態では、ターゲットマスクはLAV（Large Area of View）マスクとMAV（Medium Area of View）マスクの２種類があり、LAVマスクのマスク開口は直径２８ｍｍ、MAVマスクのマスク開口は直径１１ｍｍである。また、積分球５の測定開口部２は直径５５ｍｍである。

　この実施形態では、放射温度計１１として赤外線検出センサがエリアセンサであるタイプのものを使用しており、測定対象物１００付近の温度分布を測定することができるようになっている。エリアセンサとは、複数の画素が平面上で例えば縦横方向等に広がりを持って配列されているセンサである。

　図３は、ターゲットマスク２０としてマスク開口２１の小さいMAVマスクを使用した場合の、積分球５の内部からMAVマスク及び測定対象物１００を見たときの平面図であり、図４はターゲットマスク２０としてマスク開口２１の大きいLAVマスクを使用した場合の、積分球５の内部からLAVマスク及び測定対象物１００を見たときの平面図である。

　測定対象物１００はターゲットマスク２０に開けられたマスク開口２１の分しか露出していないが、図３に示すように、放射温度計１１の赤外線検出センサにおける１画素の温度測定範囲１１１は、例えば１２ｍｍ×１５ｍｍの楕円形であって、MAVマスク２０１のマスク開口２１よりもサイズが大きい。従ってターゲットマスク２０がMAVマスク２０１である場合は、マスク開口２１のサイズと同じである測定対象物１００の測定対象領域よりも大きい領域の温度を測定してしまう。

　図４に示すように、ターゲットマスク２０がLAVマスク２０２の場合は、１画素の温度測定範囲１１１よりも、マスク開口２１から露出している測定対象物１００の測定対象領域が大きいため、１画素の測定温度範囲１１１で測定された温度は測定対象物１００の表面温度になる。一方で図３に示したように、MAVマスク２０１の場合は、マスク開口２１のサイズと同じ測定対象物１００の測定対象領域が、１画素の温度測定範囲１１１よりも小さいため、測定対象物１００の測定対象領域とマスク開口２１の周囲のMAVマスク２０１の表面部位２０１ａを含んだ領域を測定しまい、得られた測定温度は測定対象物１００の温度とMAVマスク２０１の温度の間の温度となる。

　前述したように、放射温度計１１の赤外線検出センサはエリアセンサであるため、温度測定範囲１００以外の例えば温度測定範囲１１２、１１３の温度を測定する他の画素が存在している。これらの温度測定範囲１１２，１１３では、測定対象物１００の温度は測定していないが、測定器内部（ターゲットマスク２０の表面）の温度を測定している。なお、図示は省略したが、エリアセンサの画素は例えば縦横方向等に配置されているため、温度測定範囲１１１の周囲には温度測定範囲１１２、１１３以外の温度測定範囲も存在しているが、２つの温度測定範囲１１２、１１３を代表して示している。また、図４では温度測定範囲１１１以外の他の画素による温度測定範囲は省略している。

　なお、放射温度計１１の赤外線検出センサとして、エリアセンサに代えて、複数の画素が一列状に配置されたラインセンサであっても良い。この場合は、画素配列に対応して、温度測定範囲１１１、１１２、１１３を含む複数の温度測定範囲が一列状に存在することになる。

　測定対象物１００の表面温度をＴ、図３に示した温度測定範囲１１２または１１３の測定温度をＴｎとすると、MAVマスク２０１の表面の温度はＴｎとなる。つまり、温度測定範囲１１１の領域のうち、マスク開口２１と同じ大きさの測定対象物１００の測定対象領域を除く表面部位２０１ａの温度もＴｎとなり、放射温度計１１で測定される温度測定範囲１１１の温度Ｔｍは、
　　　　Ｔｍ＝Ａ＊Ｔ＋（１－Ａ）＊Ｔｎ　（式１）
となる。（式１）を測定対象物１００の表面温度Ｔに関して解くと、
　　　　Ｔ＝Ｔｎ＋（Ｔｍ－Ｔｎ）／Ａ　（式２）
となる。つまり、放射温度計により測定された表面温度Ｔｍを、MAVマスク２０１の表面の温度Ｔｎによって、測定対象物１００の表面温度Ｔに補正することができる。上記（式１）及び（式２）において、係数Ａは予め実験を行い決定される。

　なお、MAVマスク２０１の表面の温度Ｔｎとして、温度測定範囲１１２または１１３のいずれか一方の測定温度を用いても良いが、好ましくは両方の温度測定範囲１１２、１１３の測定温度を含む複数の測定温度の平均値を温度Ｔｎとして採用するのがよい。この理由は、温度測定範囲１１２、１１３毎に表面温度Ｔｎに温度ムラがあっても、平均化することで温度ムラの影響を小さくでき、結果的に精度の高い表面温度Ｔを測定することができるからである。

　また、エリアセンサの画素毎に事前に表面温度Ｔｎの測定を行ってターゲットマスク２０の温度勾配を求め、温度勾配が小さい領域を表面温度Ｔｎの測定測定範囲としてもよい。温度勾配が小さい領域を表面温度Ｔｎの測定領域とすることで、表面温度Ｔｎの誤差を小さくでき、ひいては補正誤差を小さくして精度の高い表面温度Ｔを得ることができる。

　次に、前述した係数Ａの求め方について説明する。図５は、測色計１において、ターゲットマスク２０としてMAVマスク２０１を使用した状態で、測定対象物１００として約２６℃に温めた黒いタイルを用い、２４℃の温度環境下で放射温度計１１により、測定対象物１００の測定対象領域を含む図３の温度測定範囲１１１の温度Ｔｍを１秒に１６回連続測定し、４８０回の移動平均を取って時系列に示したグラフであり、横軸は測定回数である。また本測色計１での温度測定とは別に、近距離から他の放射温度計を用いて、測定対象物１００の実際の表面温度ＲＴを測定している。また、温度Ｔｎは図３の温度測定範囲１１２のように、MAVマスク２０１の内面のみが測定対象領域に入っている画素の測定温度であり、MAVマスク２０１の温度である。環境温度が２４℃であるため、タイルの温度ＲＴは２６℃から徐々に温度が下がっていく。ターゲットマスクであるMAVマスク２０１は環境温度になじんでいるため、温度Ｔｎはほぼ２４℃付近で安定している。放射温度計１１による測定温度Ｔｍは、測定対象物１００の実際の温度ＲＴとMAVマスク２０１の温度Ｔｎの間の測定値となっている。

　ここでＲＴを（式１）におけるＴとして各測定回毎に係数Ａを求めると、図６のグラフのようになる。求めた値は概ね＋０．２付近の値となり、温度には依存せずほぼ一定である。ただし、ＴｍとＴｎが近いと温度測定誤差の影響を受け、係数Ａの誤差が大きくなるため、ＴｍとＴｎに差がある領域での測定結果を求めることが望ましい。この値を係数Ａとすれば、測定対象物１００の温度測定時に（式２）によって測定対象物１００の表面温度Ｔを求めることができることになる。一方、図６において放射温度計１１の測定温度ＴｍとMAVマスク２０１の温度Ｔｎが近い時（図６のグラフの右側の部分）は、係数が大きく変動していることが分かる。これは温度測定誤差による係数の誤差である。係数Ａを決定するときは放射温度計１１の測定温度ＴｍとMAVマスク２０１の温度Ｔｎの差が大きい時の測定値を使用して決定するのが望ましい。

　こうして係数Ａを決定した後、放射温度計１１で得られる温度Ｔｍ、MAVマスク２０１の温度Ｔｎが測定されると、補正部１２が（式２）を用いて測定対象物１００の表面温度Ｔを補正し算出する。

　このようにして、放射温度計１１の温度測定範囲が測定対象物１００の表面の測定対象領域よりも大きい場合であっても、測定対象物１００の表面の温度Ｔを精度良く測定することができる。

　測色計１による実際の測定においては、色と温度の測定データを紐づけて管理することが望まれる。つまり色を測定した時点での測定対象物１００の表面温度Ｔが重要である。色と温度を同時に測定できれば最も良いが、測定対象物１００の種類によっては測色計１の光源９からの赤外光も放射温度計１１が受光してしまうことになるため、同時の計測は望ましくない場合がある。出来るだけ色測定時の温度に近い温度を得るため、色測定の前後に温度測定を行い、その平均値を温度測定値にするのが望ましい。

　補正部１２により算出された測定対象物１００の表面温度Ｔに応じて、測色結果により得られた分光反射率の変化を補正する。分光反射率の補正の方法は公知であるので、説明は省略する。なお、放射温度計１１は、測定対象物１００の測定対象領域を含む測定範囲１１１における表面の放射率が高いほど補正量は少なくなるため、補正誤差は小さくなる。このため、表面温度Ｔｎを測定される領域（この実施形態ではターゲットマスク２０）を放射率が０．８以上の材質にすることで、補正誤差に与える影響を小さくできる。

　以上の実施形態では、放射温度計１１の赤外線検出センサとしてエリアセンサまたはラインセンサを用い、エリアセンサまたはラインセンサの１つの画素で、測定対象物１００の測定対象領域を含む測定範囲１１１の温度Ｔｍを測定し、他の画素でターゲットマスク２０の温度Ｔｎを測定した。しかし、放射温度計１１の赤外線検出センサはエリアセンサやラインセンサでなくても良く、また放射温度計１１ではない別の接触式温度計で、測定対象物１００の測定対象領域ではないが放射温度計１１の温度測定範囲内であるマスク開口２１の周囲のターゲットマスク２０の表面部位２０１ａの温度Ｔｎ、あるいはこの温度と同じと認められる部位の温度Ｔｎを測定しても良い。この場合も、複数箇所での接触温度の平均値を温度Ｔｎとして採用しても良い。

　また、温度測定装置１０を測色計１に搭載した実施形態を説明したが、測色計１とは別に温度測定装置１０を構成しても良く、要は、放射温度計１１の温度測定範囲が測定対象物１００の表面の測定対象領域よりも大きい場合において、測定対象物１００の表面温度Ｔの測定に用いられれば良い。

　本願は、２０２１年６月２８日付で出願された日本国特許出願の特願２０２１－１０６５２１号の優先権主張を伴うものであり、その開示内容は、そのまま本願の一部を構成するものである。

　本発明は、放射温度計を用いて測定対象物の表面温度を測定する表面温度測定装置として利用可能である。

　１　　　測色計
　２　　　測定開口部
　３　　　表示パネル
　４　　　測定ボタン
　５　　　積分球
　７　　　受光レンズ
　８　　　分光器
　９　　　光源
　１０　　温度測定装置
　１１　　放射温度計
　１２　　補正部
　１３　　開口
　２０　　ターゲットマスク
　２１　　マスク開口
　１１１～１１３　温度測定範囲
　２０１　MAVマスク
　２０１ａ　マスク開口近傍部位
　２０２　LAVマスク
　１００　測定対象物

Claims (19)

1. 　定められた測定範囲の物体表面から放射される赤外線をセンサにより検出して物体の表面温度を測定する放射温度計であって、測定対象物の測定対象領域よりも大きい測定範囲の表面温度Ｔｍを測定する放射温度計と、
   　前記放射温度計における前記表面温度Ｔｍの測定範囲内であるが前記測定対象物の測定対象領域外の領域か、または前記測定対象領域外の領域と同一もしくは略同一の温度を有する領域、の表面温度Ｔｎを測定する第２の温度測定手段と、
   　前記放射温度計により測定された表面温度Ｔｍを、前記第２の温度測定手段により測定された表面温度Ｔｎによって、前記測定対象物の表面温度Ｔに補正する補正手段と、
   　を備えた表面温度測定装置。
2. 　前記第２の温度測定手段は前記放射温度計により構成され、
   　前記放射温度計は少なくとも第１測定領域の表面温度と第１測定領域とは異なる第２測定領域の表面温度を測定することができ、
   　前記第１測定領域の一部に前記測定対象物の測定対象領域が含まれるとともに、第１測定領域における測定対象物の測定対象領域以外の部分と、第２測定領域は同一物体の表面領域であり、
   　前記表面温度Ｔｍは前記第１測定領域の測定温度であり、前記表面温度Ｔｎは前記第２測定領域の測定温度である請求項１に記載の表面温度測定装置。
3. 　前記放射温度計のセンサは複数の画素が一列状に配置されたラインセンサである請求項１または２に記載の表面温度測定装置。
4. 　前記放射温度計のセンサは複数の画素が平面状に配置されたエリアセンサである請求項１または２に記載の表面温度測定装置。
5. 　前記エリアセンサで事前に表面温度Ｔｎの測定を行い、温度勾配が小さい領域を表面温度Ｔｎの測定領域とする請求項４に記載の表面温度測定装置。
6. 　前記第２の温度測定手段は、前記表面温度Ｔｎの測定領域に配置された接触式温度計である請求項１に記載の表面温度測定装置。
7. 　前記放射温度計は、前記測定対象物の表面の法線から４０度以内の角度で前記表面温度Ｔｍを測定する請求項１～６のいずれかに記載の表面温度測定装置。
8. 　前記表面温度Ｔｎは、異なる複数の領域で測定された複数の表面温度Ｔｎの平均値である請求項１～７のいずれかに記載の表面温度測定装置。
9. 　定められた測定範囲の物体表面から放射される赤外線をセンサにより検出して物体の表面温度を測定する放射温度計により、測定対象物の表面の測定対象領域よりも大きい測定範囲の表面温度Ｔｍを測定する第１の温度測定ステップと、
   　第２の温度測定手段により、前記放射温度計における前記表面温度Ｔｍの測定範囲内であるが前記測定対象物の測定対象領域外の領域か、または前記測定対象領域外の領域と同一もしくは略同一の温度を有する領域、の表面温度Ｔｎを測定する第２の温度測定ステップと、
   　前記第１の温度測定ステップで測定された表面温度Ｔｍを、前記第２の温度測定ステップで測定された表面温度Ｔｎによって、前記測定対象物の表面温度Ｔに補正する補正ステップと、
   　を備えた表面温度測定方法。
10. 　前記第２の温度測定手段は前記放射温度計により構成され、
    　前記放射温度計は少なくとも異なる測定領域である第１測定領域と第２測定領域の表面温度を測定することができ、
    　前記第１測定領域の一部に前記測定対象物の測定対象領域が含まれるとともに、第１測定領域における測定対象物の測定対象領域以外の部分と、第２測定領域は同一物体の表面領域であり、
    　前記表面温度Ｔｍは前記第１測定領域の測定温度であり、前記表面温度Ｔｎは前記第２測定領域の測定温度である請求項９に記載の表面温度測定方法。
11. 　前記放射温度計のセンサは複数の画素が一列状に配置されたラインセンサである請求項９または１０に記載の表面温度測定方法。
12. 　前記放射温度計のセンサは複数の画素が平面状に配置されたエリアセンサである請求項９または１０に記載の表面温度測定方法。
13. 　前記エリアセンサで事前に表面温度Ｔｎの測定を行い、温度勾配が小さい領域を表面温度Ｔｎの測定領域とする請求項１２に記載の表面温度測定方法。
14. 　前記第２の度測定ステップでは、前記表面温度Ｔｎの測定領域に配置された接触式温度計により表面温度Ｔｎを測定する請求項９に記載の表面温度測定方法。
15. 　前記放射温度計は、前記測定対象物の表面の法線から４０度以内の角度で前記表面温度Ｔｍを測定する請求項９～１４のいずれかに記載の表面温度測定方法。
16. 　前記表面温度Ｔｎは、異なる複数の領域で測定された複数の表面温度Ｔｎの平均値である請求項９～１５のいずれかに記載の表面温度測定方法。
17. 　測定対象物の表面の光学特性測定領域から生じる光を計測する光学特性測定装置であって、
    　請求項１～８のいずれかに記載の表面温度測定装置を備え、
    　前記光学特性測定領域と、前記表面温度測定装置で測定される測定対象物の表面の測定対象領域は共通の領域を含む光学特性測定装置。
18. 　前記表面温度測定装置の放射温度計は、前記光学特性測定装置内における測定対象物の表面と同じ環境温度になる場所に配置されている請求項１７に記載の光学特性測定装置。
19. 　前記表面温度測定装置の放射温度計によって表面温度Ｔｎを測定される領域は、放射率０．８以上の材質で形成されている請求項１７または１８に記載の光学特性測定装置。

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