JPS61283839A - 放射温度計測装置 - Google Patents

放射温度計測装置

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JPS61283839A
JPS61283839A JP60125876A JP12587685A JPS61283839A JP S61283839 A JPS61283839 A JP S61283839A JP 60125876 A JP60125876 A JP 60125876A JP 12587685 A JP12587685 A JP 12587685A JP S61283839 A JPS61283839 A JP S61283839A
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JP
Japan
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pinhole
diameter
fiber
radiation
optical fiber
Prior art date
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Pending
Application number
JP60125876A
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English (en)
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Kazuya Higeta
樋下田 和也
Takahiro Oguro
崇弘 大黒
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0831—Masks; Aperture plates; Spatial light modulators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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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】 〔発明の利用分野・〕4 本発明は微小範囲の表面温度を非接触で高速かつ連続的
に測定する光学ファイバーを用いた放射温度計測装置の
改良に関する。
〔発明の背景〕
従来、微小物体の表面温度を1該物体からの放射電磁波
、例えば赤外線を検出して測定するものが知られている
(特開昭59−87328号公報晃これは第1図に示す
如き構成となっている。すなわち、測定対象物体の測定
面1から放射される電磁波は、対物レンズ3によってそ
の結像面に位置する赤外線伝送用光学ファイバー2の入
力端面2人と集めるようにしている。赤外線は光学ファ
イバー2内を通り、他端の出力端面2Bから放出される
が、この放出赤外線を更に集光レンズ4を経て赤外線検
出器5に導くようにしている。検出器5では検出赤外線
を電気信号に変換し、電気信号を増幅器6に出力するも
のとして偽る。増幅器6で増幅された信号は制御・演算
回路7を経て温度に変換され、温度表示部8で表示され
るのである。
ところが、従来装置で温度測定範囲たる測定面lのスポ
ット径dを変えようとする場合、その変更作業は煩雑と
なシ迅速に調整できない問題があった。すなわち、スポ
ット径dは、第2図に示されるように、光学ファイバー
2のコア径りと対物レンズ3の倍率βとから、 d=−D/β     ・・・凹曲・・・曲(1)とし
て−率に決定されてしまう。このため、スポット径a4
変えようとする場合には対物レンズ3を交換してその倍
率βを変更する必要がある。しかし、対物レンズ3の作
動距離VDは倍率βにょυ変化してしまうため、スポッ
ト径dを変える都度、すなわちレンズ3を変換する毎に
、測定面lにピントを調整し直さなければならない不都
合があった。また、対物レンズ3の開口数(NA)もレ
ンズの倍率に依存するため、使用レンズの全部について
、赤外線温度計測装置の較正曲線を準備しなければなら
ず、測定には多くの手間と時間を要する欠点もあった。
一方、前記(1)式から明らかなように1第3図に示す
如く、光学ファイバー2のコア径を鎖線で示す太さDか
ら実線で示す太さり、に変化させても対物レンズ3の倍
率βを変えたと同様にスポット径が破線で示す範囲の径
dから実線で示す範囲の径d1 に変えることができる
。斯かる方法によれば、レンズの倍率βや作動距離VD
等を変える必要がなめものの、今度はファイバー2の出
力側で新たな問題を生じる。すなわち、第4図(示すよ
うに、ファイバー2の出力端面2Bから出力された赤外
線は集光レンズ4を経て赤外線検出器5の受光面8人に
集光されるが、この集光状況はファイバーコア径りによ
って異なってしt5゜ファイバーコア径りをり、tで小
さくすると、赤外線は受光面5人の一部にしか集光され
ず(破線B)、逆にり、まで大きくすると、赤外線の一
部は受光面5人に集光されなくなってしまう。受光面5
人には全体に平均的に照射されることが大きな出力を得
るために必要であり、一部にしか集光されなければ出力
が低下し、一部が集光されないと測定温度の精度が低下
してしi5のである。したがつて、ファイバーコア径を
変化させると、赤外線検出器5の効率が著しく低下して
しまう問題を生じる。
な゛お、ファイバーコア径の変化とともに集光レンズ4
の倍率を変化させれば集光面5人への照射調整が可能で
あるが、この場合にはファイバー出力端面2Bと集光レ
ンズ4および集光面5A間でピント調整を行わなければ
ならず、前述した対物レンズ3の交換の場合と同様な問
題を生じてしまうので採用できなめ。
〔発明の目的〕
本発明は、上記従来の問題点に着目し、レンズ倍率やフ
ァイバーコア径を変更することなく、温度測定面のスポ
ット径を容易に変更できる構造とした放射温度計測装置
を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明に係る放射温度計測
装置は、温度測定物体からの電磁波を放射線検出器に導
く経路に集光レンズと放射線伝送用光学ファイバーを設
けた放射温度計測装置において、前記放射線伝送用光学
ファイバーの温度測定物体に対面する入力端面部に7ア
イパーコア径より小さいピンホールを有するピンホール
プレートを配置した構成とした。また、前記ピンホール
はその中心を集光レンズと光学ファイバーの・光軸上に
一致させ、あるいはファイバーコア径の範囲で移動させ
るものとしてもよい。
斯かる構成により、対物側集光レンズの結像面に位置す
るファイバー入力端面径がピンホール径で規制される結
果、見掛は上対物レンズの倍率を変化させることとなり
、ピンホール径に相当する分だけスポット径を小さくす
ることができるのである。この際、対物レンズは何ら変
わらないので、その作動距離や開口数(NA)も変わら
ず、ピント調整も較正曲線の準備も不要となり、簡単に
スポット径を変化させることが可能となる。そして、ピ
ンホールを光軸に一致させれば測定位置の特定が容易と
なり、更にピンホールを移動させればファ径相尚のスポ
ット径の範囲での多数点温度測定ができて温度分布測定
も可能となるのである。
〔発明の実施例〕
以下に、本発明に係る放射温度計測装置の実施例を図面
を参照して詳細に説明する。
第5図は実施例の赤外線温度計測装置の要部構造を示し
たものである。この場合、赤外線温度計測装置の主要構
成は第1図に示したと同様の構成となっておシ、測定面
lからの赤外線を対物集光レンズ3にて赤外線伝送用光
学ファイバー2の入力端面2人に導き、これをファイバ
ー出力端面2Bから集光レンズ4を経て赤外線検出器5
にて電気信号に変換し、増幅器6、制御・演算回路7に
て信号処理し、温度表示部8で温度表示する構成である
。ここで、本実施例では、赤外線伝達用光学ファイバー
2における入力端面2人に対し、ファイバーコア径より
も小さな径のピンホール10を有するピンホールプレー
ト1)を取付けたものである。通常採用される光学ファ
イバー2はタリウム化合物クリステンファイブの単繊維
からなり、そのコア径りは0.5〜1.0■φとされて
いるので、前記ピンホール10の直径dpはそのコア9
1 p =−0,5〜1.Ouφより小さく形成する。
ピンホールプレート1)はステンレス等の金属プレート
をもって第6図に示す如く円形に形成し、その中心部に
周縁が鋭角となるようにしてピンホール10を穿設すれ
ばよい。そして、ピンホール10の中心opと、対物レ
ンズ3と光学ファイバー2との光軸02 との間の距離
lが、 O≦j≦−CD−(lp)  ・・・・・・・・・・・
・−−−−−−(2)となるように対物レンズ3とファ
イバー2とを位置決め固定するハウジング(図示せず)
に対して装着させるのである。ピンホールプレート1)
はファイバー入力端面2人に密着して取付けるものであ
るが、対物レンズ3(直@:30〜SOxφ)の視写界
深度(十〇、1〜G、 2■)の分だけ光軸方向くずれ
ても、ピンホール10に結像される@bにおいて許容さ
れる。
このような光学ファイバー2の入力端面2AKフアイバ
ーコア径りよりも小さなピンホール10を設けたことに
より、ファイバー2に入射する赤外線はピンホールを設
けな一場合のスポラ)ill(=o、01〜2.Oss
φ)よシ小さiスポットf!4よ)放射されたいものだ
けとなり、見掛は上、対上げたのと同様になる。この見
掛は倍率β1は結局ピンホール径cap Kよって決定
され、ピンホール10の大きさを種々変更することによ
り、所望のスポット径dgにすることができ、従来よシ
更に微少範囲での温度測定が対物レンズ3や光学ファイ
バー2の変更を要することなく可能となるのでわる。し
たがって、ピンホール径dpのみの異なる複数枚のピン
ホールプレート1)を予め用意しておき、ファイバー入
力端面2人にこのピンホールプレート1)を容易に差し
替え装着可能とすれば、極めて簡単にスポット径(1,
を変更でき、これはプレート差し替え作業のみで実施で
きるのである。測定面1の小さなスポット径(1,から
の赤外線はピンホール10からファイバー入力端面2A
の中心部に集中したような分布でファイバー2内に導入
される。ファイバー2内では赤外線は伝送時に散乱し、
出力湖面2Bでの分布は散乱作用によってピンホール1
0を設けない場合と有意差はない。これは出力端側では
光量のみを集光レンズ4を介して赤外線検出器5の受光
1)5Aに伝達すればよいので、入力端面2Aと出力端
面2B間の面積差は問題とならないからである0もちろ
ん、スポット径d8が小さくなった分だけ赤外線の絶対
量は小さくなっている。
また、特に上記実施例におφて、ピンホール10の中心
Opと光軸OFとを一致させると、対物レンズ3の収差
の影響が少なく、ファイバー2の伝送特性も良好となる
上、温度測定面のスポット位置の特定も容易にたる利点
がある。
第7〜8図には複vL種の径の異なるピンホール10A
を大径円板1)Aの一円周上に形成した場合(第7図)
と、短冊板1)Bの一直線上に形成した変形例(第8図
)を示す。この例によれば単一のピンホールプレート1
)AtllBを駆動モータ12によりピッチ回転多るい
はピッチ往復移動させることにより、任意のピンホール
径を選定でき、プレート差し替え作業も省略できる。ま
た、第9図にはピンホール10の直径を可変としたプレ
ート1)Cの例であり、いわゆる絞り機構を用いてピン
ホール径d8を段階的でなく連続的に変更させることが
できるようにしたものでおる。これによれば、スポット
径の連続調整が可能となり、かつプレート1)C自身は
固定であるので光軸とピンホール中心とを常に一致させ
た状態に保ちつつスポット径の調整が迅速にできる。な
お、上記例ではいずれもピンホールを円形としているが
、正方形、長方形、三角形等の任意形状でも良いのはも
ちろんでおる。この場合、ピンホールの相当東径はコア
径より小さいことが必要であることはい5tでもなく、
温度の測定範囲の形状はピンホール形状と同一であり、
かつその大きさはピンホールの大きさと対物レンズの倍
率で定まるのは当然である。
次に第10図には他の実施例を示す。これはファイバー
コア径と対物レンズの倍率で定まる測定範囲内での温度
分布の測定をピンホールを用いて行う構造としたもので
ある。すなわち、第10図に示すれる如く、ピンホール
プレートlIDを大径の円板とし、外周部の一部にファ
イバー2が対面するように配置する。ピンホールプレー
トIIDはピッチ回転できるようにモータ12等の回転
手段に連継する。ファイバーコア面積の範囲内で分布を
とるべく、例えば測定点1641)として方眼点を作成
し、各方眼点に対応してプレート1)Dのピッチ点にピ
ンホール10を穿設するのである0これにより、プレー
ト1)Dのピッチ回転により、測定面でのピンホール1
0に対応するスポット部が連続的に移動することになり
、プレー)1)Dのピッチ点での温度測定をなすことに
より測定範囲での温度分布が得られるのでおる。この場
合、ピンホール径dsは同一にするのはいうまでもない
。斯かる実施例によれば、回転手段12によりプレート
1)Dをピッチ回転させると、ファイノ(−コア面積に
対応する測定面積中の方眼各点の温度がピンホール10
位置の連続移動により順次検出され、その測定範囲での
温度分布が測定できる。
測定点は方眼を増大し、これに応じてピンホール10の
数を増せばよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、光学ファイバー
の入力端面部にファイバーコア径より小さいピンホール
を有するピンホールプレートを配置したので、見掛は上
の倍率が大きくなり、もって測定面におけるスポット径
を小さくでき、対物レンズやファイバー等を交換するこ
となく、容易にスポット径の変更操作ができるというす
ぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の赤外線温度計測装置の構成図、第2図は
入力端部における集光状態説明図、第3図はファイバー
径変更時の同説明図、第4図は出力端部における集光状
態説明図、第5図は本発明の一実施例に係る赤外線温度
計測装置の要部断面図、第6図は同分解斜視図、第7図
〜第8図は各各ピンホールプレートの変形例を示す斜視
図、第9図(1),121は絞り機構によるピンホール
径変更前後のプレート正面図、第10図は温度分布測定
用のピンホールプレートの正面図である。 1・・・測定面、 2・・・赤外線伝送用光学ファイバー、2人・・・入力
端面、   2B・・・出力端面、3.4・・・集光レ
ンズ、5・・・赤外線検出器、10・・・ピンホール、
  1)・・・ピンホールプレート。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)温度測定物体からの電磁波を放射線検出器に導く
    経路に集光レンズと放射線伝送用光学ファイバーを設け
    た放射温度計測装置において、前記放射線伝送用光学フ
    ァイバーの温度測定物体に対面する入力端面部にファイ
    バーコア径より小さいピンホールを有するピンホールプ
    レートを配置したことを特徴とする放射温度計測装置。
  2. (2)前記ピンホールの中心を放射線伝送用光学ファイ
    バーとその前方に位置する集光レンズの光軸上に一致さ
    せたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の放射
    温度計測装置。
  3. (3)前記ピンホールをファイバーコア径の範囲で移動
    させるピンホールプレートの移動手段を設けたことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の放射温度計測装置
    。
JP60125876A 1985-06-10 1985-06-10 放射温度計測装置 Pending JPS61283839A (ja)

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JP60125876A JPS61283839A (ja) 1985-06-10 1985-06-10 放射温度計測装置

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JP60125876A JPS61283839A (ja) 1985-06-10 1985-06-10 放射温度計測装置

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JP (1) JPS61283839A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6344134A (ja) * 1986-08-11 1988-02-25 Furukawa Electric Co Ltd:The イメ−ジガイド方式放射温度計
JPH0383853U (ja) * 1989-12-14 1991-08-26

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6344134A (ja) * 1986-08-11 1988-02-25 Furukawa Electric Co Ltd:The イメ−ジガイド方式放射温度計
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