JPH1038709A - 温度計及び温度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で熱容量が小さくかつ一層高精度な温度
測定の可能な温度計を提供することにある。 【解決手段】 液体温度計１は、光源６と、温度が検出
される被検体Ｍと接触する被検液を密封する容器２ａを
備え且つこの被検液から得られる屈折率を光により検出
する光センサ部２と、光センサ部２からの出力を基に被
検液の温度を決定する温度算出部３とから構成される。
光センサ部２は上記被検液から観測される全反射臨界角
に基づいて屈折率を求めている。容器２ａは、熱伝導性
材料で構成し、被検体Ｍと被検液との温度を迅速に同じ
温度にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度計及び温度の
測定方法に関する。より詳細には液体の屈折率の温度変
化を利用した液体温度計及び液体温度の測定方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】工業上、物質の同定、溶液濃度の測定、
液体混合物濃度の測定、特定の物質へ混入する汚染物質
濃度の測定、溶液中の析出物や沈殿物の発生の監視、液
体中での反応状態の監視、重合反応の程度の監視などに
おいて液体温度の測定を必要とすることが多い。従来、
被検体の常温付近の温度を直接測定するために、例えば
アルコールや水銀等の液体を封入した液体封入ガラス温
度計、熱電対、抵抗温度計が使われていた。しかしなが
ら、液体封入ガラス温度計は、自動計測が不可能であ
り、熱電対は精度が十分でない。また、抵抗温度計は電
流を流す必要があるため、有機溶剤を対象とする場合に
安全性に問題がある。

【０００３】前記のような温度の直接測定に対して、被
検体の状態の変位、圧力、抵抗、電圧、周波数等の物理
量を温度に変換して温度測定を行う間接測定法も使用さ
れている。例えば、液体の屈折率から温度を測定するセ
ンサとして、特開平１−２９７５１９号は、一端部が入
射光源に、他端部が受光素子に接する曲率をもった光伝
導媒体と光伝導体を浸漬させる密閉容器と、密閉容器内
に充満された液体とを有し、容器外部の温度変化を容器
内の液体の屈折率又は容器内の屈折率及び吸収係数変化
による受光素子の出力変化として検出する液体温度計を
開示している。この液体温度計は、酸やアルカリ性とい
った腐食性溶液や引火性のある有機溶剤を含む溶液に対
して耐液性、防爆性に優れる。

【０００４】また、特開平１−２３３３３６号は、被測
定流体に光学ガラスを透過してレーザ光を入射させ、光
学ガラスと対向する位置に設置したレーザ光到達位置測
定装置により被測定流体の屈折角の変化によるレーザ光
到達距離を測定し、この測定したレーザ光到達距離から
得られる屈折角から屈折率を算出し、あらかじめ求めて
おいた被測定流体温度と屈折率の関係から同流体温度を
求める高温流体温度測定方法を開示している。これによ
り、数ミリ秒程度と持続時間の非常に短い被測定流体の
温度が迅速かつ正確に測定されている。

【０００５】また、出願人は、国際公開番号ＷＯ９４／
２４５４３号公報において全反射型屈折率センサを開示
している。このセンサは、基板上に導波層を具備し、こ
の導波層に光を入射させる光ファイバと接続された光入
射面と、被検体と接触する検出面と、該検出面からの反
射光を出力する光出射面とを備え、光出射面に接続され
たＣＣＤセンサのような光検出手段を有する。光ファイ
バから出射される光は固有の広がり角を有するので、被
検体の検出面には中心入射角を中心とした光束として達
する。被検体の全反射臨界角が中心入射角の広がりの範
囲内にあると、この臨界角を境に検出面での反射条件が
異なるために光出射面での光強度もその位置により変化
する。この光強度の変化は、ＣＣＤセンサによって全反
射部分と透過・反射部分との境である明暗境界として検
出される。従って、この明暗境界位置と屈折率との対応
関係を予め求めておくことにより、被検体からの全反射
光による明暗境界位置から被検体の屈折率を容易且つ正
確に求めることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の屈折率
変化を用いて温度を計測する温度計では、測定精度が十
分でなく、測温部が比較的大きくなってしまう。また、
温度計を小型化するために測定部を小さくしようとする
と、温度の測定精度が低下することになる。

【０００７】そこで、本発明の目的は、小型で熱容量が
小さく且つ一層高精度な温度測定の可能な温度計を提供
することにある。また、本発明の別の目的は、温度を安
全且つ高精度に測定することのできる新規な温度測定方
法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様に従
えば、屈折率が測定される液体との接触面を有し、該接
触面に光を入射する光入射路及び該接触面からの反射光
を出射する出射路が形成された導波層と、該導波層に接
続されて該入射路に光を供給する光供給手段と、該導波
層に接続されて該出射路からの全反射光を検出すること
によって該液体の屈折率を求める光検出器と、上記液体
を上記導波層の接触面上に封入し且つ温度が測定される
被検体との接触面を構成する容器と、上記求められた液
体の屈折率から、予め求めておいた上記液体の温度−屈
折率の関係に基づいて該液体の温度を算出する手段とを
備え、該算出された液体の温度から被検体の温度を測定
する温度計が提供される。

【０００９】上記本発明の第１の態様に従う温度計で
は、温度−屈折率の関係が既知の液体を屈折率センサ
（導波層）の光反射面との間に封じ込めるための容器を
設ける。光検出器により液体と導波層との接触面からの
全反射光を検出し、全反射臨界角に基づいて液体の屈折
率を求める。温度算出手段により求めた屈折率及び温度
−屈折率の関係を用いて液体の温度を求めることができ
る。液体は容器を介して被検体と接しているので、液体
温度を被検体温度とみなすことができる。かかる被検体
温度を得るには、容器を熱伝導性材料で構成することが
好ましい。また、容器は入射光の波長の２倍以上の該接
触面に垂直な寸法（高さ）を有し且つ接触面における光
の照明領域を覆う縦横寸法を有することが好ましい。す
なわち、該導波層面内方向の寸法を入射光の反射面での
広がり以上、該導波層の積層方向の寸法を導波層の光透
過部の厚さ以上とすることが望ましい。導波層は基板の
上下面に形成され、一方の導波層の接触面に上記容器を
配設することにより、被検体の屈折率と温度の情報が同
時に得られる。この温度計を用いることにより、液体の
温度を０．１℃以下の精度で得ることができる。

【００１０】さらに本発明の第２の態様に従えば、被検
体の温度測定方法であって、該被検体に、温度−屈折率
の関係が既知の第１の媒質を接触する工程と、該第１の
媒質に、該第１の媒質と接触する第２の媒質の側から光
を照射する工程と、該第１の媒質と該第２の媒質との接
触面からの全反射光を検出して、その全反射臨界角に基
づいて該第１の媒質の屈折率を求める工程と、求められ
た第１の媒質の屈折率から、上記第１の媒質の温度−屈
折率の関係を用いて、上記第１の媒質及び被検体の温度
を求める工程とを含む被検体の温度測定方法が得られ
る。

【００１１】上記本発明の温度測定方法では、第１の媒
質に第２の媒質の側から光を照射し、これらの媒質の接
触面からの全反射光を検出して、全反射臨界角に基づい
て第１の媒質の屈折率を求める。第１の媒質の温度は求
められた第１の媒質の屈折率及び第１の媒質の温度−屈
折率の関係を用いることにより得ることができる。第１
の媒質を温度が測定される被検体に接触させることによ
り第１の媒質を介して被検体の温度を求めることができ
る。上述した第１の媒質は測定温度領域で化学的に安定
な液体とし、第２の媒質は導波層とする。第１の媒質を
熱伝導性材料により第２の媒質上に密封することによっ
て、熱伝導性材料は被検体の温度を第１の媒質に伝える
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態及び実施例を
図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の温度計
を適用した液体温度計の基本的な構成を示す模式図であ
る。液体温度計１は、光源６と、温度が検出される被検
体と接触する被検液を密封する容器２ａを備え且つこの
被検液から得られる屈折率を光により検出する光センサ
部２と、光センサ部２からの出力を基に被検液の温度を
決定する温度算出部３とから構成されている。

【００１３】光源６からの光は、光ファイバ４を介して
光センサ部２に供給される。また、光センサ部２と温度
算出部３は、信号線５によってつながれている。光セン
サ部２には、図２に示す全反射型光センサ２０を用いて
いる。この全反射型光センサ２０は、基板２１上にクラ
ッド２２ａ／コア２２ｂ／クラッド２２ｃなる導波構造
を形成するように基板２１上にクラッドガラス、コアガ
ラス及びクラッドガラスを順次積層し、更に接着剤２３
を介して基板２４を貼り付けた構造を有している。下部
基板２１及び上部基板２４は、例えば、Ｓｉ基板や金属
基板にすることができる。コア２２ｂ及びクラッド２２
ａ，２２ｃの材料としては、光ファイバ用の材料として
一般に使用されている材料が使用でき、例えば、コア／
クラッド材料をＳｉＯ₂ ／ＳｉＯ₂ ＋ＧｅＯ₂ ，ＳｉＯ
₂ ／ＳｉＯ₂ ＋ＴｉＯ₂ ，ＳｉＯ₂ ＋ＳｉＦ₄ ／ＳｉＯ
₂ 等にすることができる。クラッド２２ａ，２２ｃ及び
コア２２ｂは、ＣＶＤ、スパッタリング等の慣用の成膜
技術で下部基板２１上に形成することができる。接着剤
２３としては、例えば、エポキシ樹脂等が使用される。

【００１４】全反射型光センサ２０の構造は上記積層構
造に限定されず、導波層２２の代わりに、クラッド／コ
ア／クラッドなる導波構造を、コアを０．５ｍｍ〜１ｍ
ｍ厚の導波ガラスで形成し、そのコアをクラッドとなる
材料で挟み込むように接着し、更に必要に応じて基板で
挟み込んだ構造体を用いても構わない。コアとなる導波
ガラスには、石英ガラスや光学ガラス等のガラス、サフ
ァイア、ジルコニアやダイヤモンド等の光学結晶、クラ
ッドの材料には、コアとなる導波ガラスより屈折率の低
い石英ガラスや光学ガラス等のガラス、サファイア、ジ
ルコニアやダイヤモンド等の光学結晶、基板には熱伝導
性のよいＳｉや金属等が用いられる。クラッドとコアと
の接着剤には、例えば、エポキシ樹脂等が使用される。

【００１５】この積層体は、クラッド２２ａ／コア２２
ｂ／クラッド２２ｃにより形成される導波層２２に光を
入射するための光入射面２５と、入射光を反射または透
過しそして容器２ａ中の被検液との接触面を構成する検
出面２６（図３を参照）と、反射光を出力する光出射面
２７を備えている。光入射面２５は、シングルモードの
光ファイバ４が埋設された光ファイバアレイ１０と接続
される。光ファイバ４は、例えばＧａＡｓ−ＡｌＧａＡ
ｓのような半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、発光ダイ
オード（ＬＥＤ）のような図１に示した光源６に接続さ
れる。なお、光ファイバ４は、シングルモードに限定さ
れるものでなく、マルチモードの光ファイバを用いるこ
ともできる。

【００１６】光出射面２７には、光検出器として、光フ
ァイバ４が供給する広がり角を持った入射光からの反射
光を広範囲で検出可能なＣＣＤセンサアレイ２８が接続
される。このＣＣＤセンサアレイ２８からの出力は、後
述する温度算出部３に送られる。

【００１７】この全反射型光センサ２０の検出面２６上
には被検液を密封するための箱状の容器２ａが配設され
ている。この容器２ａは、熱伝導性の良い、例えば、銅
等の金属やＳｉ等の材質を用いることが好ましい。この
ような材質を選択することによって、容器２ａ内の被検
液と容器２ａの周囲の被検体Ｍの温度を迅速に同じ温度
にすることができる。箱状の容器２ａの寸法は、検出面
２６に垂直な方向の高さａを入射光の波長の２倍以上、
検出面２６の横寸法（導波層面内方向）ｂを入射光の反
射面での広がり以上、縦寸法（導波層積層方向）ｃをコ
ア２２ｂの厚さ以上に設定することが好ましい。特に、
液体内の温度のゆらぎや容器内で被検液の対流を生じさ
せないようにするには、高さａと縦寸法ｃをそれぞれ３
ｍｍ以下、横寸法ｂを５ｍｍ以下の大きさとすることが
一層好ましい。

【００１８】一般に、温度変化に対する屈折率変化の傾
きの大きさは、液体の種類による差が小さいことが知ら
れている。従って、容器２ａ内に密閉する液体は、少な
くとも測定する温度領域において化学的に安定な液体で
あれば良い。かかる液体の例としては、Ｈ₂Ｏ ，ＣＣｌ
₄ ，ＨＯＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ，ＣＨ₃ＣＨ₂ＯＨ等がある。

【００１９】図３に、図２に示した全反射型光センサ２
０のコア層２２ｂ面に沿って切断した断面図を示す。図
３には、光ファイバ４からの入射光の光路も同様に示し
た。図３に示したように、この導波層は、入射したレー
ザ光を検出面２６以外の２つの全反射面Ａ、Ｂで反射さ
せる構造（３回反射型）を有する。かかる構造は、導波
層内で検出面だけから反射する（１回反射型）構造に比
べて光路長を２倍程度にすることができるので測定分解
能を向上させることが可能になる。また、かかる構造を
採用することにより入射面と出射面を同一面に配するこ
とができるので、光センサの構造をコンパクトにでき
る。また、この構造では、入射面２５及び出射面２７と
検出面２６とが離れているため、光ファイバ４及びＣＣ
Ｄセンサアレイ２８が温度の影響を受け難くなるという
利点もある。

【００２０】この全反射型光センサ２０には、例えばシ
ングルモードの光ファイバ４からの光が光ファイバアレ
イ１０を通して光入射面２５／光出射面２７の内の光入
射位置２５’に供給される。光ファイバ４からの出射光
は、約６〜８°程度に広がるように加工する。この広が
りを持った光線が導波層２２を通って検出面２６に隣接
する全反射面Ａの点Ｐ₁ 〜Ｐ₂ 〜Ｐ₃ に達する。これら
の点で光線は全反射して検出面２６に向かい、検出面２
６上の点Ｐ₄ 〜Ｐ₅ 〜Ｐ₆ に達する。検出面２６ではス
ネルの法則により容器２ａに収容された液体の屈折率、
コアの屈折率、及び入射角に応じて全反射または透過屈
折する。検出面２６に、隣接する全反射面Ｂ上の点Ｐ₇
〜Ｐ₈ 〜Ｐ₉ でさらに全反射し、光出射面２７（光入射
面２５と同一面）内の出射位置２７’の点Ｄ〜Ｅ〜Ｆに
達する。この出射位置２７’には、これらの点を覆うよ
うにＣＣＤセンサアレイ２８が配設されている。従っ
て、ＣＣＤセンサアレイ２８は、容器２ａを取り巻く被
検体Ｍの温度と同温にある容器２ａ内の被検液と接触す
る検出面２６での全反射を出射光として検出する。ＣＣ
Ｄセンサアレイ２８では、上記スネルの法則によって入
射光が検出面２６で全反射した出射光の画素領域が明領
域となり、検出面２６で透過屈折して画素に光が到達し
ない領域が暗領域となる。ＣＣＤセンサアレイ２８に生
じる明暗境界の位置は、液体の屈折率に応じて変化す
る。ＣＣＤセンサアレイ２８は、対応する画素位置での
受光強度に応じた電気信号に変換され、信号線２９を介
して電気信号を後述する図４の計測処理部３１に供給す
る。計測処理部３１、演算部３２（図４）を経て得られ
た屈折率が温度算出部３に送られる。

【００２１】図４に、ＣＣＤセンサアレイ２８で検出さ
れた光信号から温度を求める操作をブロック図で示す。
光センサ部２は、ＣＣＤセンサアレイ２８からの出力に
基づいて検出した光の明暗境界を一層正確に判別するた
めに、ＣＣＤセンサアレイ２８の各画素での受光強度を
統計処理する計測処理部３１と、計測処理部３１からの
出力により屈折率を計算する演算部３２とを有する。演
算部３２で計算された屈折率は温度決定部３３のメモリ
内に格納された上記被検液の温度−屈折率の関係と対応
付けられて温度が決定される。

【００２２】計測処理部３１は、直接補間法、多次曲線
補間法あるいはフィッティング法を用いて明暗境界を判
別する。かかる明暗境界の判定方法は、本出願人の国際
公開ＷＯ９４／２４５４３号公報に詳細に記載されてお
り、それを参照することができる。この公報において
は、参照光の波形と測定した光の波形との交点により決
定する方法が推奨されている。明暗境界の領域は、フレ
ネルの回折現象によってぼやけてしまうが、明領域は、
参照光の光量よりも強い光量を示すことが知られてい
る。従って、明暗境界の領域は、参照光の波形と測定光
の光量増加に最も近傍の位置、すなわち交点の位置が対
応することになる。破線の参照波形（●）に対する実線
の測定波形（○）が例えば図５（ａ）に示すように得ら
れ、上述した条件に合う領域を矢印で示した区間とす
る。図５（ｂ）は、この領域を拡大表示した様子を示し
ており、両端の画素を結ぶそれぞれの参照光波形（破
線）と測定光（実線）とは点Ｓで交わる。直線補間法
は、この点Ｓを案分点として使用する。

【００２３】多次曲線補間法では、先ず図５（ｃ）に示
す参照光及び測定光の波形の交差する区間を限定し、そ
の上でこの区間の両端に位置する複数の点を用いて多次
の回帰曲線を算出する。次のステップでは、それぞれ算
出した参照光の曲線と測定光に対する多次曲線の交点Ｓ
が求められる。ここで、多次の回帰曲線とは、２次以上
の回帰曲線を意味している。フィッティング法でも先ず
参照光及び測定光の波形の交差する区間を限定し、その
上でこの区間の両端に位置する数点から数十点を用いて
方程式を構成する。この方程式を解くことによってフィ
ッティングカーブＣの定数が得られる。フィッティング
法は、フィッティングカーブＣの方程式を構成する定数
から例えば図５（ｄ）に描かれているような、測定光の
曲線を求め参照光との曲線の交点から明暗境界を求めて
いる。ここで、フィッティングカーブとは、半平面のフ
レネル回折の理論式を臨界角付近の反射光に適用したも
のである。案分点Ｓは、多次曲線補間やフィッティング
法を用いることによって直線補間法よりも一層高精度に
求めることができる。

【００２４】このように求めた参照光と測定光の交点、
すなわち案分点を決定して演算部３２に送る。演算部３
２では、原理的に被検液の温度での検出面２６で全反射
して到達したＣＣＤセンサアレイ２８の画素位置から臨
界屈折率が規定されるので、この規定に基づいたＣＣＤ
センサアレイ２８の画素毎に屈折率が算出される。ま
た、この演算部３２は、屈折率の絶対値のシフトも考慮
したオフセット項による補正を行っている。これによ
り、参照光と測定光との交点と明暗境界のずれの補正も
行っている。このようにして容器２ａに密閉された被検
液の屈折率を測定している。測定した屈折率は、温度決
定部３３に出力される。

【００２５】温度決定部３３は、例えば容器２ａに密閉
した被検液について予め変化させた際の温度で得られた
屈折率（臨界屈折率）情報をアドレスとして用い、この
アドレスに変化させた際の温度をアドレスデータとする
ルックアップ・テーブルのようにメモリで構成されてい
る。このように温度決定部３３は、予め温度と屈折率と
を関係付ける情報が記憶されていることから、供給され
る演算部３２からの測定した屈折率をアドレス情報とし
予め記憶されているアドレスのデータを出力すると、屈
折率と温度とを対応付けることができる。この対応が付
いた際に温度決定部３３は、メモリに格納されているデ
ータを温度情報として出力する。こうして被検体Ｍの温
度を被検液の屈折率情報から求めることができる。

【００２６】〔実施例１〕次に、本発明に係る液体温度
計のより具体的な構造を以下に例示する。図２に示した
３回反射型の全反射型屈折率センサ２０を、以下に示す
ような材料及び寸法の光センサを用いる。下部基板２１
として厚さ１ｍｍのシリコン基板を用いた全反射型屈折
率センサ２０の導波層においてクラッド層２２ａ，２２
ｃは厚さ２０μｍのＳｉＯ₂ ・ＧｅＯ₂ （屈折率：１．
４９５）とし、コア層２２ｂは厚さ８μｍのＳｉＯ₂ ・
ＧｅＯ₂ （屈折率：１．５００）とした。これらの層は
ＳｉＯ₂ にＧｅＯ₂ を種々の量でドーピングすることに
よってＣＶＤにより成膜した。

【００２７】上部基板２４として厚さ０．３ｍｍのシリ
コンを用い、導波層２２とエポキシ樹脂で互いに接着さ
せた。この全反射型屈折率センサ２０に入射光を供給す
る光ファイバ４としてシングルモード型ファイバを用
い、その端面を研磨して出射光が８゜の広がりを持つよ
うに成形した。この全反射型屈折率センサ２０は、光フ
ァイバ４からの出射光（中心光として）が検出面２６に
対して６９゜の入射角となり、出射光光路長が、３２ｍ
ｍになるように光路が構成されている。図示しないが光
ファイバ４を介して供給される光源としては、波長８５
０ｎｍのＬＥＤを使用している。

【００２８】屈折率センサの検出面２６上に被検液を封
入する容器２ａは、シリコン製であり、容器２ａの寸法
としてａ＝１ｍｍ，ｂ＝４ｍｍ，ｃ＝１．５ｍｍとし
た。容器２ａ内に封入する被検液には、ＣＣｌ₄ を用い
た。

【００２９】また、温度算出部３の温度決定部３３に
は、予め測定したＣＣｌ₄ の温度変化に応じた屈折率を
記憶させている。予め測定した温度−屈折率の関係を図
６に示す。温度−屈折率の関係は、ＣＣｌ₄ の場合、温
度１℃あたり０．００５３／℃という関係にあることが
わかった。上記構成の温度計を用いることにより、０．
０５〜０．１℃以下の精度で温度測定ができることが確
認された。上記実施例のように温度計を構成することに
より、測温部が小型で高精度の安全な温度計を提供する
ことができる。

【００３０】〔実施例２〕また、本発明に係る温度計の
他の実施例について図７及び図８を用いて説明する。こ
こで、前述した構成と共通する部分には同じ参照番号を
付して説明を省略する。全反射型屈折率センサ４０は、
図２の屈折率センサ２０と同様の３回反射型の光センサ
を用いる。但し、この実施例の液体温度計は、例えば図
７に示すように、屈折率検出用の光センサ部４０ａと温
度測定用の光センサ部４０ｂとを一体化させた全反射型
屈折率センサ４０と、光センサ部４０ｂからの出力に基
づいて温度を決定する温度算出部３で構成されている。

【００３１】このような光センサ部４０ａ、４０ｂを一
体構成にするため、基板を挟んでその両面にそれぞれ導
波層を成膜形成し、いずれか一方の導波層の検出面に容
器２ａを配設する。すなわち、図８に示す全反射型屈折
率センサ４０は、中央基板４１の上面４１Ａにクラッド
層４２ａ／コア層４２ｂ／クラッド層４２ｃからなる導
波層４２を成膜形成し、接着剤４３で導波層４２と上部
基板４４を接着して光センサ部４０ａを構成し、中央基
板４１の下面４１Ｂにもクラッド層４５ａ／コア層４５
ｂ／クラッド層４５ｃからなる導波層４５を成膜形成
し、接着剤４６で導波層４６と下部基板４７と接着させ
ている。光センサ部４０ｂの検出面４８ｂ（図示せず）
は、容器２ａで覆っている。この容器２ａには、被検液
が密封されている。

【００３２】この全反射型屈折率センサ４０の各光セン
サ部４０ａ、４０ｂに光源６からの光が光ファイバ４に
より入射する。検出面４８ａ、４８ｂと隣接する全反射
面で反射して入射光は、各光センサ部４０ａ、４０ｂの
検出面４８ａ，４８ｂ（図示せず）に実施例１と同様の
入射角で入射する。光センサ部４０ａ、４０ｂの検出面
４８ａ，４８ｂに到達した入射光は、それぞれ被検体Ｍ
及び被検液で全反射されて検出面４８ａ、４８ｂと隣接
するもう一方の全反射面で全反射して出射面４９に向か
う。この出射面４９には、ＣＣＤセンサアレイ２８ａ，
２８ｂを配設している。ＣＣＤセンサアレイ２８ａは、
被検体で全反射した光を反射角に応じた各画素位置で電
気信号に変換して信号線２９ａを介して計測処理部３１
ａ（図示せず）に供給する。一方、ＣＣＤセンサアレイ
２８ｂは、被検液で全反射した光を反射角に応じた各画
素位置で電気信号に変換して信号線２９ｂを介して計測
処理部３１ｂ（図示しない）に供給する。

【００３３】計測処理部３１ａは統計処理した出力を演
算部３２ａ（図示しない）に供給する。演算部３２ａ
は、被検体Ｍの屈折率を求めて出力する。また、計測処
理部３１ｂからの供給されたデータに基づいて演算する
演算部３２ｂ（図示しない）は、求めた被検液の屈折率
を温度算出部３に出力する。温度算出部３は、供給され
た屈折率と対応する温度情報を引き出して出力する。従
って、被検体Ｍの屈折率のみならず温度を同時に精度良
く測定することができるため、被検体Ｍの屈折率の温度
依存性を高精度に測定することができる。上記実施例２
のように構成することにより、小型で高精度の安全な温
度計を提供することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の温度計によれば、光センサ部か
らの出力に基づいて温度算出手段で温度情報を求めるこ
とにより、小型の構成でありながら、安全且つ高精度に
液体の温度を検出することができる。

【００３５】また、本発明の温度測定方法によれば、被
検体と接触する容器に封入した液体の屈折率から温度情
報を算出することにより、安全且つ容易に被検体の温度
を高精度に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体温度計の概略的な構成を示す
図である。

【図２】上記液体温度計に用いる全反射型屈折率センサ
の斜視図である。

【図３】全反射型屈折率センサの動作を説明する模式的
な平面図である。

【図４】液体温度計において屈折率の算出及び温度決定
を実行する部分を示す図である。

【図５】上記温度決定部の計測処理方法を説明する図で
ある。

【図６】上記温度決定部に予め記憶させたＣＣｌ₄ にお
ける屈折率−温度の関係を示すグラフである。

【図７】本発明の実施例２に係る液体温度計の概略的な
構成を示す図である。

【図８】本発明の実施例２の液体温度計に用いる全反射
型屈折率センサの斜視図である。

【符号の説明】

１ 液体温度計 ２，４０ａ，４０ｂ 光センサ部 ２ａ 容器 ３ 温度算出部 ２０，４０ 全反射型屈折率センサ ２２，４２，４５ 導波層 ３１ 計測処理部 ３２ 演算部 ３３ 温度決定部

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１０月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屈折率が測定される液体との接触面を有
   し、該接触面に光を入射する光入射路及び該接触面から
   の反射光を出射する出射路が形成された導波層と、 該導波層に接続されて該入射路に光を供給する光供給手
   段と、 該導波層に接続されて該出射路からの全反射光を検出す
   ることによって該液体の屈折率を求める光検出器と、 上記液体を上記導波層の接触面上に封入し且つ温度が測
   定される被検体との接触面を構成する容器と、 上記求められた液体の屈折率から、予め求めておいた上
   記液体の温度−屈折率の関係に基づいて該液体の温度を
   算出する手段とを備え、該算出された液体の温度から被
   検体の温度を測定する温度計。
2. 【請求項２】 上記容器が、熱伝導性材料から構成され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の温度計。
3. 【請求項３】 上記容器は、入射光の波長の２倍以上の
   高さを有し且つ該接触面における光の照射領域を覆う縦
   横寸法を有することを特徴とする請求項１または２に記
   載の温度計。
4. 【請求項４】 上記導波層は基板の上下面にそれぞれ形
   成され、一方の導波層の接触面に上記容器が配設されて
   いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記
   載の温度計。
5. 【請求項５】 上記光検出器は、全反射光による明暗境
   界を求める計測手段と該計測手段からの出力を基に屈折
   率を算出する演算手段とを備えていることを特徴とする
   請求項１記載の温度計。
6. 【請求項６】 被検体の温度測定方法であって、 該被検体に、温度−屈折率の関係が既知の第１の媒質を
   接触する工程と、 該第１の媒質に、該第１の媒質と接触する第２の媒質の
   側から光を照射する工程と、 該第１の媒質と該第２の媒質との接触面からの全反射光
   を検出して、その全反射臨界角に基づいて該第１の媒質
   の屈折率を求める工程と、 求められた第１の媒質の屈折率から、上記第１の媒質の
   温度−屈折率の関係を用いて、上記第１の媒質及び被検
   体の温度を求める工程とを含む被検体の温度測定方法。
7. 【請求項７】 上記第１の媒質が測定温度領域で化学的
   に安定な液体であり、上記第２の媒質が導波層であるこ
   とを特徴とする請求項６記載の温度測定方法。
8. 【請求項８】 上記第１の媒質を熱伝導性材料により上
   記第２の媒質上に封じ込めることによって、該熱伝導性
   材料が上記第１の媒質と被検体との界面を構成すること
   を特徴とする請求項６記載の温度測定方法。