JPH0337529A - 放射温度計 - Google Patents

放射温度計

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JPH0337529A
JPH0337529A JP17254589A JP17254589A JPH0337529A JP H0337529 A JPH0337529 A JP H0337529A JP 17254589 A JP17254589 A JP 17254589A JP 17254589 A JP17254589 A JP 17254589A JP H0337529 A JPH0337529 A JP H0337529A
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temperature
measurement
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JP17254589A
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Masayuki Yamada
正之 山田
Satoshi Aoyama
聡 青山
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Minolta Co Ltd
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Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被測定物から放射される赤外線を受光し、そ
の受光光量から被測定物の温度を求める放1温度計に関
するものである。
〔従来の技術〕
被測定物からの赤外線の放射光をレンズ等の集光体で集
光し、光電変換素子を用いた測温センサで受光すること
により、被測定物の温度を非接触で測定するようにした
放射温度計は一般に知られている。このような放射温度
計において、とくに測湿光学系が固定焦点タイプで、比
較的小さな面積の温度測定ができるように構成されてい
るものでは、被測定物の測温領域を確認することが要求
される。
従来、この種の放射温度計において、例えば特開昭63
−145929号公報に示されるように、被測定物から
放射される赤外線を集光して受光する測温光学系とは別
に、可視光線の平行光束を被測定物の測定箇所に射出す
る照準用光学系を設けることにより、測定箇所をWil
lすることができるようにしたものがある。
また、特開昭63−255630号公報に示されるよう
に、光源からの光束をマスクおJ:び対物レンス′を介
して被測定物に照射するようにしたスポラ1〜マーカー
装置を測温光学系ユニツI〜に取付け、このスポットマ
ーカー装置からの剣出先の像が被測定物上に尖鋭に現出
されるまで、被測定物に対する測温光学系ユニットの位
置および距離を調整することにより、測定箇所の確認お
よびピント合わせを行なうことかできるようにしたもの
も知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記各公報に示された従来の装置のうちの前者の装置に
よると、照準を定めることはできるものの、ピント台わ
せができず、かつピントがずれた場合の測温領域の確認
ができないため、適正な測温状態にあるかどうかの確認
が困難となる。つまり、この種の放射温度計にあっては
、被測定物が測温領域よりも小さいと被測定物以外の背
景部分からの放射も受光されて測温が不正確となるので
、適正な測温状態にあるかどうかの確認のためには、被
測定物の大きさと測温領域との関係を知る必要がある。
ところが、後に詳述するように、測温領域は放射温度計
と被測定物との距離によって変化し、ピントが合ってい
る距離から前後にずれると、測温領域が大きくなり、こ
のような場合に上記装置では測温領域の確認ができず、
不適正な測温を行なってしまうことがある。
また、後者の装置では、ピント合わせをすることにより
、ピントが合った距離で測温領域を確認することができ
るが、ピント合わせのために被測定物に対する光学系の
ユニットの位置を調整する必要があるのでその作業が面
倒である。しかも、スポットマーカー装置から被測定物
に照射された光の像を目視で調べるので、ピント合わせ
が容易でなく、とくに、被測定物自体が明るいものであ
る場合は、上記像が見にくくなるので、ピント合わせお
よび測湿領域の確認が困難になるという問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、被測定物まで
の距離の測定に基づき、その距離に応じた測温領域を容
易に確認することができ、ピントがずれた距離でも測温
領域の確認が可能であって、適正な測温状態にあるかど
うかを明確に使用者に認識させることができる放OA温
度計を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は、被測定物からの111割光を集光する集光体
と光電変換素子からなる測温センサとを一定の配置で設
けた測温光学系と、被測定物までの距離を計測する測距
手段と、被測定物を観察づるファインダー系に組込まれ
て、上記測温光学系により測温される領域を上記測距手
段の出力に応じて表示する領域表示手段とを備えたもの
である。
この構成において、上記測距手段は、測温センサで測温
される波長域とは異なる波長域の光線束を被測定物に照
射する手段と、その反則光を集光して所定面上に結像さ
せる手段と、上記所定面に位置して結像位置を検出する
位置センサとを有するものであることが好ましい。
また上記領域表示手段は、ファインダー中に異なる大き
さの複数の指標を設けるとともに、測距手段の出力に応
じ、測温される領域がいずれの指標の範囲内にあるかを
1例えば指標とは別にファインダー内に設けられた指示
手段によって示すようにし、あるいは、測距手段の出力
に応じ、測温される領域を表示する指標の大きさを変更
するように構成したものであることが好ましい。
また、光学的な測距手段を用いるとともに、測温光学系
と、測距手段と、領域表示手段を組込んだファインダー
系とを、それぞれの光軸が一致する状態に配置すること
が好ましい。
〔作用〕
本発明によれば、被測定物までの距離の計測に基づき、
測温される領域の表示が適正に行なわれ、この表示によ
り、正確な測温を行なうための被測定物の必要サイズが
明確にされる。
さらに、測温センサで測温される波長域とは異なる波長
域の光線束を被測定物に投光して反則光の結像位置を検
出する測距手段を用いると、測温に影響を及ぼさずに、
光学的に被測定物までの距離が計測される。
また、領域表示手段が、測距結果に応じ、ファインダー
内に設けた複数の指標のうちのいずれの指標内に測温領
域があるかを示し、あるいは、指標の大きさを測距結果
に応じて変更するように構成されていると、その指標に
より、種々の距離において測温される領域が確認される
測温光学系と測距手段と領域表示手段を備えたファイン
ダー系とを、光軸を一致させた状態に配置すると、これ
らの光路が整合される。
〈実施例〉 先ず、本発明に適用される原理について、第1図乃至第
3図を参照しつつ説明する。
第1図は、固定焦点タイプの測温光学系の基本構成と、
被測定物までの距離に応じた測温領域を概念的に示して
いる。この図において、1は集光レンズ、2は測温セン
サの受光面であり、被測定物3からの放射光は上記レン
ズ1で集光されて測温センサで受光される。レンズ1と
受光面2との距離は一定であり、また受光面2には図外
の一定の大きさのマスク(固定絞り)を通った光が受光
される この場合、測温領域、つまり被測定物3が位置する面に
おいて放射光が受光面2に受光される領域は、被測定物
3から上記レンズ1までの距離に応じて変化し、第1図
中の線T1.T2の間の領域となる。このような距離に
応じた測温領域を示す図形を、以下にターゲットコーン
と呼ぶ。また、レンズ1および受光面2の位置を基準に
してピントがあった状態となる位置の物体側の面をフォ
ーカス面FO,ピントずれの状態となる位置の物体側の
面をテフォーカス面D「、レンズ1とフォカス面FOと
の距離をフォーカス距離Lo 、レンズAとデフォーカ
ス面DFとの距離をデフォ−力ス距1i111Lと呼ぶ
上記フォーカス距111Loとこの距離での測定径(測
温領域の直径)Dは測温光学系によって特定され、また
、デフォーカス距離しての測定径dは、上記フォーカス
距1tilLoとこの距離での測定径りと、レンズ1の
直径へとから、次のように決まる。
d−(D+A)XL/Lo −A  (L≧10の時〉
d=A−(A−D)XL/Lo   (L≦[0の時)
よって、ターゲットコーンは予め求めておくことができ
る。上記の式および図から明らかなように、測定径はフ
ォーカス距離で最小(d>D>となる。
ところで、被測定物3が測定径よりも小さい場合は、被
測定物以外の背票からの放躬も測温センサに受光されて
温度測定が不正確になるので、被測定物自身からの放射
のみを受光して正確な温度測定を行なうには、被測定物
3の直径が測定径と等しいか、これより大きいことが必
要である。従って最小測定径りに等しい大きざの被測定
物3に対しては測定距離をフォーカス距離LOにする必
要があり、また被測定物3がデフォーカス距離(にある
場合でも、被測定物3の大きさがその位置での測定径6
以上であれば、正確な温度測定を行なうことができる。
そこで本発明は、被測定物3までの測定距離を計測し、
この計測結果に基づき、測定距離によつ0 て決まる測温領域を、ファインダーを利用して表ボする
ようにしている。
なお、被測定物3の大きさが測定径以上であるという条
件が満足されれば、計測距離に関係なく被測定物3の温
度に対応した温度測定値が得られ、測温光学系の出力を
計測距離によって補正する必要はない。
この原理を説明すると、点放射体がら放射された微小立
体角dωの範囲の放射光が微小面積dsに照射されると
した場合に、放則束Pと、放射強度Tと、放則照度Eと
の間の関係は、 1=dP/dω E=dP/ds= I−dω/ds となり、放射体と照射面との距離を(、照射面の傾きを
θとすると、[dω−ds−cosθ/(2]であるの
で、 E=I−cosθ/(2 となる。また、広がりを持つ放射体の微小面(面積ds
)を法線に対してθの角度から見た場合の放射輝度Bと
、この方向の放射強度1rと放側束1 Pとの間には、 B=d I r/ (ci 5−CO3θ)=dP/(
dω・ds−cosθ〉 の関係がある。放射体が完全拡散面であれば、上記放射
輝度Bは方向に無関係に一定である。
そして、第2図に示すような測温光学系において、測温
センサの受光面3の前方のマスク4を通過した放射束は
全て受光面3に大剣されることとし、被測定物の像が上
記マスク4の位置に結像される場合を考えると、被測定
物の放射輝度(−様とする)を81、レンズ2の透過率
をτとすれば、マスク位置の像の放射輝度B2は近軸の
範囲で[B2−τB1]となって一様である。従って、
マスク位置からレンズ2を見た角度のが一定であれば、
マスク4を通過して受光面3に達する放射束Pは、被測
定物までの距離に関係なく、被測定物の放射輝度B1に
応じた値となる。また、第3図のように結像位置がマス
ク面からずれた場合には、像5を新たな放射源と考えれ
ばよく、マスク内の任意の点Aの放射照度Eは、像の微
小面積を2 ds2、像の放射輝度(−様〉を82、像とA点との距
離をQ2、光軸に対する傾きをθとすると、E=fdi
−cosθ、/ l 22 =、rB2 ◆ds2   cosθ◆ COSθ/’
 Q 22=B2 ・f (cos2 θ/ff22)
・ds2となる。ここで、ds2に対するレンズ1の面
積をdso、レンズ1からA点までの距離を(0とする
と、[ds2/dso = lQ2/ao )2]であ
るので、 E=82・f(C082θ10o2)−ds(1=82
 ・Ω となる(ΩはA点からレンズを見た立体角〉。よって、
A点の位置によるΩが一定であれば、放射照度Eは像の
放射輝度B2に応じた値となる。そして、像の大きさが
結像位置でのΩに対応した大きさ以上であれば上記の式
が成立し、かつ、像の放射輝度B2は被測定物の放射輝
度B1に対して一定の関係(82−τし1〉にあるので
、被測定物の大きさが測定径以上であるという条件が満
足される限り、マスク4を通って受光面3に達する3 光の放射束は、レンズ1から被測定物までの距離に関係
なく、被測定物の放DjJI!ili度B1に応じた値
となる。
次に、本発明の実施例に係る放射温度計の具体構造を第
4図乃至第8図によって説明する。
第4図は放射温度計全体を示し、この放!iFI温度計
は、測温光学系10と、測距系20と、ファインダー系
30とを含んでいる。測温光学系10は、集光体として
の集光鏡11と、光電変換素子からなる測温センサ12
とを備えている。上記集光鏡11は、第1図中の集光レ
ンズ1に相当するもので、被測定物(第4図では図示せ
ず)に向くようにケーシング13に固定されている。上
記測温センサ12は、集光鏡11から一定の距舶を置い
て、中心が光軸に位置するように配置され、ケーシング
13内に設けられた筒体14の集光鏡側部分に固定され
ている。そして、矢印aで示す被測定物からの赤外線放
射光が集光鏡11で集光されて測温センサ12に受光さ
れ、この測温センサ12の出力は、図外の電気回路によ
り、増幅およびり二4 アライスされ、温度情報とされるようになっている。
測距系20は、筒体14内の被測定物側部分に、赤外線
LED21および投光用のレンズ22を偉えるとともに
、上記筒体14と平行に設【づられた筒体26内の被測
定物側部分に、受光用レンズ23および位置センサ24
を備えている。上記投光用のレンズ22はファインダー
系30の対物レンズを兼ねており、このレンズ22の焦
点付近に赤外線しED21が設けられ、赤外線LED2
1とレンズ22との間には、赤外線は透過して可視光線
を反射するミラー(またはハーフミラ−)25が光軸に
対して45°の角度で配置されている。
そして、矢印すで示すように、上記赤外線LED21か
らレンズ22を通して赤外線光束が被測定物に投光され
、その反射光が受光用レンズ23で集光されて位置セン
サ24上に結像され、その結像位置により、被測定物ま
での距離が計測されるようになっている。
上記赤外線LED21から被測定物に投光され5 る赤外線は、測温センサ12で受光される赤外線LED
とは異なる波長域とされることにより、測温光学系10
による温度測定と測距系20による距離計測とを同時に
行なっても、両者で影響を及ぼし合うことがないように
している。なお、測距系20の投光時期と測温時期との
タイミングをずらせるようにすれば、測距系20で投光
する赤外線と測温される赤外線とを同一波長域としても
差し支えない。また、測距系としては、この実施例に示
すものに限定されず、他の光学的な測距手段あるいは周
知の超音波を用いたものでも良い。
また、ファインダー系30は、被測定物からの可視光線
を、上記レンズ22およびミラー25を通して、筒体2
6内の所定部分に導くようにするとともに、この部分に
、45°の角度で配置されたミラー31と、リレーレン
ズ32と、焦点板33と、接眼レンズ34とを備えてい
る。そして、矢印Cで示すように、レンズ22、ミラー
25゜31、リレーレンズ32を通って焦点板33に結
ばれた像を、接眼レンズ34を通して観察するこ6 とにより、測定箇所を確認することができるようになっ
ている。なお、ファインダー光学系はパンフォーカスに
なっている。
このファインダー系30における焦点板33には、後述
のように測温される領域を表示する領域表示手段が設け
られている。そして、測距系20の位置センサ23の出
力を受ける制御回路35から領域表示手段に出力される
表示制御信号により、計測距離に応じて領域の表示が行
なわれる。
上記測距系20の投光側、つまり赤外線しED21、ミ
ラー25およびレンズ22からなる部分は、その光軸が
測温系10の光軸と一致するように配置されており、ま
た、上記レンズ22がファインダー系30の対物レンズ
を兼ねていることにより、被測定物からレンズ22、ミ
ラー25に至る範囲でファインダー系30の光軸も測温
系10の光軸と一致しでいる。このように光軸を一致さ
せることにより、測距系20による測定およびファイン
ダー系20における領域表示に誤差が生じることが防止
されるどともに、全体がコンパクト7 に構成される。
第5図はファインダー系30の焦点板33に設けられた
領域表示手段の一例を示している。この領域表示手段は
、焦点板33に表記された複数の指標と、測温領域がい
ずれの指標の範囲内にあるかを示す指示手段としての複
数のLEDとを備え、図示の例では、焦点板33のファ
インダー視野36内に、同心円状に2つの指標40.4
1が表記されるとともに、ファインダー視野36の下方
に、赤色LED42、緑色LED43、赤色LED44
の3つのLEDが設けられている。そして、位置センサ
24の出力を受ける制御回路35からの信号により、被
測定物の距離に応じてLED42〜44が選択的に点灯
されるようになっている。
上記各指標40.41に対応−4る視野の領域は、ター
ゲットコーンに刻して第6図に示す関係となるように、
各指標40.41の大きさが設定されている。すなわち
、小径の指標40に対応する領域は破線Vo 、Voで
示す範囲となり、測温領域が最小となるフォーカス距離
「0で線VO、V。
8 とターゲットコーンの線T1 、T2が重なるように設
定されている。一方、大径の指標41に対応する領域は
一点鎖線V+ 、Viで示す範囲となり、所定の前側デ
フォーカス距1llIL1および後側デフォーカス距1
1L2で線V1.V+ と線T+ 、T2が交差するよ
うに設定されている。
このように設定すると、被測定物までの測定距離×がフ
ォーカス距離し0であれば、測温領域が指標40に対応
する領域と等しくなり、また測定距離Xがフォーカス距
離「0から前後にずれても、[「1≦X≦し2]であれ
ば、測温領域が指標41に対応する領域の範囲内となる
。そして、測温を行なうには被測定物の大きさが測温領
域以上であればよいので、ファインダーで見た被測定物
の必要測定サイズを、測定用11xがフォーカス距離L
oのときは指標40の大きさとし、[L+ ≦X〈「0
]および[Lo <x≦12 ]のときは指標41の大
きさとしておけば、指標40.41を基準にして必要測
定サイズを判断することができる。
そこで、位置センサ24により検出される測定9 距離に応じ、例えば次の第1表に示すようにしED42
〜44による表示を行なうことにより、指標40.41
のいずれを基準に必要サイズの確認を行なうかを示すよ
うにしている。
このような当実施例の放射温度計によると、測距系20
による距離計測に基づき、被測定物までの測定距離Xが
フォーカス距離1oにあるときは緑色のLED43がO
Nとなる。このとき、ファ0 インダーを通して見た被測定物が小径の指標40を完全
に含んでいれば、測温光学系10による被測定物の温度
測定が正確に行なわれる(被測定物からの放射のみが受
光される)状態にある。従ってこのときは、最小測定径
で正確に測温することができる。
また、測定距離が[「1≦x<Lo]または[Lo <
x≦し2コの範囲では、緑色のLED43と赤色のLE
D42.44のいずれかとがONとなり、このときは、
ファインダーを通して見た被測定物が少なくとも大径の
指標41を完全に含んでいれば、測部光学系10による
被測定物の温度測定が正確に行なわれる。従って、測定
距離が上記範囲内にあれば、ピントがずれていても、正
確な温度測定が可能であるかどうかを判断することがで
きる。
第7図は、ファインダー系30に組込まれる領域表示手
段の別の実施例を示す。この実施例では、ファインダー
視野36内に設けられる指標として、同心円状の複数の
リング50〜53を液晶により1 形成している。そして、この液晶により、被測定物まで
の測定距離に応じて選択的にリング50〜53のいずれ
かをそれ自身で表示し、表示されたリングを指標とする
ことにより、測定距離に応じて指標の大きさを変更する
ようにしている。この場合も、リングに対応した視野の
領域とターゲットコーンとの関係に基づき、測定距離に
応じた指標を定めるようにし、例えば、各リング50〜
53に対応する領域が第6図に線Vo 、 Vo 、線
Vio 、 Vlo 、l!;lV2[+ 、 V2O
、線V 30 、 V 30 テソh ソれ示すように
なり、このそれぞれに測温領域が含まれるようになる測
定距離の範囲がLo、LuからL 12、「21からL
22、L31から132となれば、次の第2表のように
測定距離Xに応じて指標の表示を行なうことにより、表
示された指標がファインダーで見た被測定物の必要測定
サイズとなる。
2 第2表 上記液晶による同心円状の複数のリングは、その間隔を
小さくして個数を多くする程、測定距離に応じた被測定
物の必要測定サイズを精度良く示すことができる。
また、領域表示手段に液晶を用いる他の例として、ドツ
ト状の多数の液晶を配設し、測定距離に応じて適当なド
ラI・で指標となるリングを表示するようにしてもよい
なお、ファインダー視野12内に指標を設(プる3 場合に、第9図のように、フォーカス距離での測温領域
に対応する大きさの1つの指標60のみを設けておくと
ともに、測定距離がフォーカス距離にあるときは特定色
のLED61を点灯させ、また)A−カス距離からずれ
ているときはそのずれの程度が判断できるように、例え
ばフォーカス距離に近い範囲で上記特定色以外の色のL
EDを点灯させ、あるいはフォーカス距離からのずれに
応じた周期でLED61を点滅させる等により、測定距
離をフォーカス距離に調整して必要測定サイズを調べる
ことができるようにすることも考えられる。しかしこの
ようにすると、測定距離がフォーカス距離となるように
調整する必要があり、これに対し、第5図に示した実施
例のように、測距結果に応じて複数の指標40.41の
うちのいずれの範囲内に測温領域があるかを示すように
し、または第7図に示した実施例のように、表示される
指標の大きさを変更するように構成すれば、フォーカス
距離において最小測定径を確認できるだけでなく、デフ
ォーカス距離でも必要測定サイス4 を確認することができ、被測定物が必要サイズ以上であ
ればフォーカス距離に調整しなくても正確な測温か可能
となる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の放射温度計によると、測距手段
によって被測定物までの距離が計測され、その出力にあ
じで領域表示手段により測温領域が表示されるため、上
記距離とそれに応じた測温領域が容易に確認され、正確
な測温のための被測定物の必要測定サイズを知ることが
できる。従って、ピントが合った距離を計測して最小測
定径で正確に測温することが容易に可能となり、またピ
ントが合っていない距離でも必要測定サイズを知ること
ができる。
さらに、上記距離の計測を、測温センサで測温される波
長域とは異なる波長域の光線束を被測定物に投光してそ
の反射光の結像位置を位置センサで検出することにより
行なえば、測温に影響を及ぼさずに上記距離を精度良く
検出することができる。また、上記領域表示手段として
ファインダ5 内に複数の指標を設け、測距結果に応じていずれの指標
内に測温領域があるかを示すようにし、あるいは、指標
の大きざを測距結果に応して変更するようにしておけば
、種々の測定距離において明確に測定サイズを知ること
ができる。また、光学的な測距手段を用いるとともに、
測温光学系と、測距手段と、領域表示手段を組込んだフ
ァインダー系とを、光軸を一致させた状態に配置すれば
、全体をコンパクト化することができるとともに、距離
の計測および領域表示に誤差が生じることを防止して精
度を高めることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明に適用される原理についての
説明図、第4図は本発明の実施例に係る放射温度計の概
略断面図、第5図はi¥i域表示手段の一例を示す図、
第6図は第5図に示した領域表示手段による場合の指標
に対応するiFl域とターゲットコーンとの関係説明図
、第7図は領域表示手段の別の例を示す図、第8図は第
7図に示した領6 域表示手段による場合の指標に対応する領域とターゲッ
トコーンとの関係説明図、第9図はファインダー内の指
標を1つとした場合を示す図である。 10・・・測温光学系、11・・・集光鏡〈集光体)、
12・・・測温センサ、20・・・測距系、21・・・
赤外線LED、22・・・レンズ、23・・・受光用レ
ンズ、24・・・位置センサ、30・・・ファインダー
系、33・・・焦点板、40.41.50〜53・・・
指標。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、被測定物からの放射光を集光する集光体と光電変換
    素子からなる測温センサとを一定の配置で設けた測温光
    学系と、被測定物までの距離を計測する測距手段と、被
    測定物を観察するファインダー系に組込まれて、上記測
    温光学系により測温される領域を上記測距手段の出力に
    応じて表示する領域表示手段とを備えたことを特徴とす
    る放射温度計。 2、測距手段は、測温センサで測温される波長域とは異
    なる波長域の光線束を被測定物に投光する手段と、その
    反射光を集光して所定面上に結像させる手段と、上記所
    定面に位置して結像位置を検出する位置センサとを有す
    ることを特徴とする請求項1記載の放射温度計。 3、領域表示手段は、ファインダー中に異なる大きさの
    複数の指標を設けるとともに、測距手段の出力に応じ、
    測温される領域がいずれの指標の範囲内にあるかを示す
    ように構成したものであることを特徴とする請求項1記
    載の放射温度計。 4、測距手段の出力に応じて測温される領域がいずれの
    指標の範囲内にあるかを示す指示手段が、上記指標とは
    別にファインダー内に設けられていることを特徴とする
    請求項3記載の放射温度計。 5、領域表示手段は、測距手段の出力に応じ、測温され
    る領域を表示する指標の大きさを変更するように構成し
    たものであることを特徴とする請求項1記載の放射温度
    計。 6、測温光学系と、光学的に被測定物までの距離を測定
    するようにした測距手段と、領域表示手段を組込んだフ
    ァインダー系とを、それぞれの光軸が一致する状態に配
    置したことを特徴とする請求項1記載の放射温度計。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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