特許 5697890 蛍光式温度センサ及び温度の測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5697890

(24)【登録日】2015年2月20日

(45)【発行日】2015年4月8日

(54)【発明の名称】蛍光式温度センサ及び温度の測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01K 11/12 20060101AFI20150319BHJP

【ＦＩ】

   G01K11/12 H

【請求項の数】20

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2010-99106(P2010-99106)

(22)【出願日】2010年4月22日

(65)【公開番号】特開2011-226999(P2011-226999A)

(43)【公開日】2011年11月10日

【審査請求日】2013年3月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】衣笠 静一郎

(72)【発明者】

【氏名】柳川 雄成

【審査官】 平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１４５２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１３２７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１９０６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１３３８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２８７４４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ １／００−１９／００

Ｇ０１Ｊ ５／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光体と、
前記発光体の雰囲気温度を測定する温度測定器と、
前記発光体から励起光を照射される蛍光体と、
前記蛍光体の蛍光強度の減衰特性を測定する蛍光測定器と、
前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する温度算出部と、
前記発光体の雰囲気温度の測定値に基づき、前記温度算出部が算出した前記蛍光体の雰囲気温度を補正する補正部と、
を備える蛍光式温度センサ。

【請求項2】

発光体と、
前記発光体の雰囲気温度を測定する温度測定器と、
前記発光体から励起光を照射される蛍光体と、
前記蛍光体の蛍光強度の減衰特性を測定する蛍光測定器と、
前記発光体の雰囲気温度の測定値に基づき、前記測定された減衰特性を補正する補正部と、
前記補正された減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する温度算出部と、
を備える蛍光式温度センサ。

【請求項3】

前記蛍光強度の減衰特性と、前記蛍光体の雰囲気温度と、の関係を保存する関係記憶部を更に備え、
前記温度算出部が、前記蛍光強度の測定された減衰特性と、前記関係と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する、請求項１に記載の蛍光式温度センサ。

【請求項4】

前記補正部が、前記発光体の雰囲気温度の測定値と、前記関係を取得した時の前記発光体の雰囲気温度と、の差による、前記蛍光体の雰囲気温度の算出誤差を補正する、請求項３に記載の蛍光式温度センサ。

【請求項5】

前記蛍光強度の減衰特性と、前記蛍光体の雰囲気温度と、の関係を保存する関係記憶部を更に備え、
前記温度算出部が、前記蛍光強度の補正された減衰特性と、前記関係と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する、請求項２に記載の蛍光式温度センサ。

【請求項6】

前記補正部が、前記発光体の雰囲気温度の測定値と、前記関係を取得した時の前記発光体の雰囲気温度と、の差に基づき、前記測定された減衰特性を補正する、請求項５に記載の蛍光式温度センサ。

【請求項7】

発光体と、
前記発光体の雰囲気温度を測定する温度測定器と、
前記発光体から励起光を照射される蛍光体と、
前記蛍光体の蛍光強度の減衰特性を測定する蛍光測定器と、
前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する温度算出部と、
前記発光体の雰囲気温度の測定値に基づき、前記蛍光体の前記算出される雰囲気温度を補正する補正部と、
前記蛍光強度の減衰特性と、前記蛍光体の雰囲気温度と、の関係を保存する関係記憶部と、を備え、
前記温度算出部が、前記蛍光強度の測定された減衰特性と、前記関係と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出し、
前記関係を取得した時からの前記発光体の雰囲気温度の変化量に対する、前記温度算出部が算出する蛍光体の雰囲気温度の誤差の比を保存する補正情報記憶装置を更に備え、
前記補正部が、前記比に、前記発光体の雰囲気温度の測定値と、前記関係を取得した時の前記発光体の雰囲気温度と、の差を乗じ、前記温度算出部が算出した蛍光体の雰囲気温度の誤差を算出し、当該誤差に基づいて、前記温度算出部が算出した蛍光体の雰囲気温度を補正する、
蛍光式温度センサ。

【請求項8】

前記補正情報記憶装置が、前記比を、前記蛍光体の雰囲気温度ごとに保存する、請求項７に記載の蛍光式温度センサ。

【請求項9】

発光体と、
前記発光体の雰囲気温度を測定する温度測定器と、
前記発光体から励起光を照射される蛍光体と、
前記蛍光体の蛍光強度の減衰特性を測定する蛍光測定器と、
前記発光体の雰囲気温度の測定値に基づき、前記測定された減衰特性を補正する補正部と、
前記補正された減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する温度算出部と、
前記蛍光強度の減衰特性と、前記蛍光体の雰囲気温度と、の関係を保存する関係記憶部と、を備え、
前記関係を取得した時からの前記発光体の雰囲気温度の変化量に対する、前記蛍光強度の減衰特性の変化量の比を保存する補正情報記憶装置を更に備え、
前記補正部が、前記比に、前記発光体の雰囲気温度の測定値と、前記関係を取得した時の前記発光体の雰囲気温度と、の差を乗じて、前記蛍光強度の減衰特性の変化量を算出し、当該変化量に基づいて、前記蛍光強度の測定された減衰特性を補正し、
前記温度算出部が、前記蛍光強度の補正された減衰特性と、前記関係と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する、
蛍光式温度センサ。

【請求項10】

前記補正情報記憶装置が、前記比を、前記蛍光体の減衰特性ごとに保存する、請求項９に記載の蛍光式温度センサ。

【請求項11】

発光体の雰囲気温度を測定することと、
前記発光体からの励起光を蛍光体に照射することと、
前記蛍光体の蛍光強度の減衰特性を測定することと、
前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出することと、
前記発光体の雰囲気温度の測定値に基づき、前記算出した蛍光体の雰囲気温度を補正することと、
を含む温度の測定方法。

【請求項12】

発光体の雰囲気温度を測定することと、
前記発光体からの励起光を蛍光体に照射することと、
前記蛍光体の蛍光強度の減衰特性を測定することと、
前記発光体の雰囲気温度の測定値に基づき、前記測定された減衰特性を補正することと、
前記補正された減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出することと、
を含む温度の測定方法。

【請求項13】

前記蛍光強度の減衰特性と、前記蛍光体の雰囲気温度と、の関係を用意することを更に含み、
前記蛍光強度の測定された減衰特性と、前記関係と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度が算出される、請求項１１に記載の温度の測定方法。

【請求項14】

前記発光体の雰囲気温度の測定値と、前記関係を取得した時の前記発光体の雰囲気温度と、の差による、前記蛍光体の雰囲気温度の算出誤差を補正する、請求項１３に記載の温度の測定方法。

【請求項15】

前記蛍光強度の減衰特性と、前記蛍光体の雰囲気温度と、の関係を用意することを更に含み、
前記蛍光強度の補正された減衰特性と、前記関係と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度が算出される、請求項１２に記載の温度の測定方法。

【請求項16】

前記発光体の雰囲気温度の測定値と、前記関係を取得した時の前記発光体の雰囲気温度と、の差に基づき、前記測定された減衰特性を補正する、請求項１５に記載の温度の測定方法。

【請求項17】

蛍光強度の減衰特性と、蛍光体の雰囲気温度と、の関係を用意することと、
発光体の雰囲気温度を測定することと、
前記発光体からの励起光を蛍光体に照射することと、
前記蛍光体の蛍光強度の減衰特性を測定することと、
前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出することと、
前記発光体の雰囲気温度の測定値に基づき、前記蛍光体の前記算出される雰囲気温度を補正することと、
を含み
前記蛍光強度の測定された減衰特性と、前記関係と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度が算出され、
前記関係を取得した時からの前記発光体の雰囲気温度の変化量に対する、前記蛍光体の雰囲気温度の算出誤差の比を用意することを更に含み、
前記比に、前記発光体の雰囲気温度の測定値と、前記関係を取得した時の前記発光体の雰囲気温度と、の差を乗じ、前記蛍光体の雰囲気温度の算出誤差を求め、当該求められた誤差に基づいて、前記蛍光体の算出雰囲気温度を補正する、
温度の測定方法。

【請求項18】

前記比を、前記蛍光体の雰囲気温度ごとに用意する、請求項１７に記載の温度の測定方法。

【請求項19】

蛍光強度の減衰特性と、蛍光体の雰囲気温度と、の関係を用意することと、
発光体の雰囲気温度を測定することと、
前記発光体からの励起光を蛍光体に照射することと、
前記蛍光体の蛍光強度の減衰特性を測定することと、
前記発光体の雰囲気温度の測定値に基づき、前記測定された減衰特性を補正することと、
前記補正された減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出することと、
を含み
前記関係を取得した時からの発光体の雰囲気温度の変化量に対する、前記蛍光強度の減衰特性の変化量の比を用意することを更に含み、
前記比に、前記発光体の雰囲気温度の測定値と、前記関係を取得した時の前記発光体の雰囲気温度と、の差を乗じて、前記蛍光強度の減衰特性の変化量を算出し、当該変化量に基づいて、前記蛍光強度の測定された減衰特性を補正し、
前記蛍光強度の補正された減衰特性と、前記関係と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する、
温度の測定方法。

【請求項20】

前記比を、前記蛍光体の減衰特性ごとに用意する、請求項１９に記載の温度の測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は測定技術に係り、蛍光式温度センサ及び温度の測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

蛍光物質の蛍光寿命が温度によって変化する性質を利用した、蛍光式温度センサが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。蛍光式温度センサは、過酷な環境下で温度を測定可能であるという、長所を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９−１７８５７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

かかる長所を有する蛍光式温度センサの適応分野は多岐にわたり、蛍光式温度センサのさらなる精度の向上が求められている。そこで、本発明は、正確に温度を測定可能な蛍光式温度センサ及び温度の測定方法を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の態様は、（イ）発光体と、（ロ）発光体の雰囲気温度を測定する温度測定器と、（ハ）発光体から励起光を照射される蛍光体と、（ニ）蛍光体の蛍光強度の減衰特性を測定する蛍光測定器と、（ホ）蛍光強度の減衰特性に基づき、蛍光体の雰囲気温度を算出する温度算出部と、（へ）発光体の雰囲気温度の測定値に基づき、蛍光体の算出される雰囲気温度を補正する補正部と、を備える蛍光式温度センサであることを要旨とする。

【0006】

本発明の他の態様は、（イ）発光体の雰囲気温度を測定することと、（ロ）発光体からの励起光を蛍光体に照射することと、（ハ）蛍光体の蛍光強度の減衰特性を測定することと、（ニ）蛍光強度の減衰特性に基づき、蛍光体の雰囲気温度を算出することと、（ホ）発光体の雰囲気温度の測定値に基づき、蛍光体の算出される雰囲気温度を補正することと、を含む温度の測定方法であることを要旨とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、正確に温度を測定可能な蛍光式温度センサ及び温度の測定方法を提供可能である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサの模式図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態に係る発光体の第１の模式図である。

【図3】本発明の第１の実施の形態に係る蛍光強度の時間変化の例を示すグラフである。

【図4】本発明の第１の実施の形態に係る励起光を消灯後の、蛍光体の蛍光強度の雰囲気温度に依存する減衰特性の例を示すグラフである。

【図5】本発明の第１の実施の形態に係る蛍光体の雰囲気温度と、蛍光寿命と、の関係の例を示すグラフである。

【図6】本発明の第１の実施の形態に係る励起光のスペクトルを示すグラフである。

【図7】本発明の第１の実施の形態に係る発光体の雰囲気温度と、励起光のピーク波長と、の関係を示すグラフである。

【図8】本発明の第１の実施の形態に係る発光体の雰囲気温度の変化による、蛍光体の雰囲気温度の算出値の変動を示すグラフである。

【図9】本発明の第１の実施の形態に係る温度の測定方法のフローチャートである。

【図10】本発明の第１の実施の形態に係る発光体の第２の模式図である。

【図11】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る蛍光体の雰囲気温度と、蛍光体の雰囲気温度の算出誤差と、の関係を示すグラフである。

【図12】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る蛍光体の雰囲気温度と、発光体の雰囲気温度の変化量に対する蛍光体の雰囲気温度の算出誤差の比と、の関係を示すグラフである。

【図13】本発明の第２の実施の形態に係る発光体の雰囲気温度の変化による、蛍光体の蛍光寿命の変動を示すグラフである。

【図14】本発明の第２の実施の形態に係る温度の測定方法のフローチャートである。

【図15】本発明の第２の実施の形態の変形例に係る蛍光体の蛍光寿命と、蛍光寿命の変化量と、の関係を示すグラフである。

【図16】本発明の第２の実施の形態の変形例に係る蛍光体の蛍光寿命と、発光体の雰囲気温度の変化量に対する蛍光寿命の変化量の比と、の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

【0010】

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサは、図１に示すように、発光体２と、発光体２の雰囲気温度を測定する温度測定器３と、発光体２から励起光を照射される蛍光体１と、蛍光体１の蛍光強度の減衰特性を測定する蛍光測定器４と、蛍光強度の減衰特性に基づき、蛍光体１の雰囲気温度を算出する温度算出部３０２と、を備える。さらに、蛍光式温度センサは、発光体２の雰囲気温度の測定値に基づき、蛍光体１の算出される雰囲気温度を補正する補正部３０３を備える。

【0011】

発光体２は、図２に示すように、例えば円筒状のパッケージ２１と、パッケージ２１の開口を覆う光学窓２２と、パッケージ２１の内部に配置された発光素子２３と、を備える。パッケージ２１には、メタルＣＡＮパッケージ及び樹脂成型パッケージ等が使用可能である。光学窓２２には、石英ガラス等からなる透明板及びレンズ等が使用可能である。発光素子２３には、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）及び半導体レーザ（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子が使用可能である。より具体的には、発光素子２３には、ＡｌＧａＩｎＰをチップ材料とする四元素系発光素子、及びＩｎＧａＮをチップ材料とする三元素系発光素子が使用可能である。例えば、発光素子２３には、図１に示す通電制御部５０１が接続される。通電制御部５０１は、発光素子２３を点滅するように通電（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御し、発光素子２３から蛍光体１の励起光を断続的に放射させる。

【0012】

発光体２に対向して、ダイクロイックミラー１１が配置されている。ダイクロイックミラー１１は、励起光を反射して、励起光の進行方向を直角に折り曲げる。ダイクロイックミラー１１で反射された励起光は、レンズ１２及び光導波路１５を経て、蛍光体１に到達する。なお、光導波路１５には、光ファイバ等が使用可能である。

【0013】

蛍光体１は、蛍光物質、又は遷移金属がドープされた蛍光物質からなる。遷移金属がドープされた蛍光物質としては、ルビー等のＣｒ³⁺系材料、Ｍｎ²⁺系材料、Ｍｎ⁴⁺系材料、及びＦｅ²⁺系材料が使用可能である。あるいは、蛍光体１は、ユウロピウム（Ｅｕ）がドープされたアルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ₂Ｏ₄系）からなる。蛍光体１は、熱伝導性の保護容器１６に格納されていてもよい。

【0014】

発光体２から励起光を照射された蛍光体１は、蛍光を発する。図３に示すように、蛍光強度は、発光体２の発光強度に依存して、時間経過とともに一定の値まで増加する。また、発光体２を消灯すると、蛍光強度は時間経過とともに減衰する。励起光が消光した瞬間と比較して蛍光強度が1／eに低下するまでに要する時間は、蛍光体１の蛍光寿命τとして定義される。なお、ｅは自然対数である。

【0015】

なお、図１に示す蛍光測定器４等には、応答遅れ（励起光等の入力光が無くなっても、すぐには出力が無くならない現象）が生じ得る。したがって、励起光を発する発光体２を消灯した直後から、予め測定した（センサ全体の）応答遅れの時間よりも長い時間が経過した後に測定された蛍光強度と比較して1／eの蛍光強度に低下するまでに要する時間を、蛍光体１の蛍光寿命τとして定義してもよい。

【0016】

図４は、蛍光体１の雰囲気温度を複数に振った場合の、励起光消光後の蛍光体１の蛍光強度の例を示している。ここで、第１の温度条件下で、蛍光体１の雰囲気温度は最も低く、第２乃至第５の温度条件下で、蛍光体１の雰囲気温度は順次高くなる。図４に示すように、蛍光体１の蛍光寿命τは、蛍光体１の雰囲気温度が上昇するとともに、短くなる傾向にある。したがって、図５に示すように、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fと、の関係を予め取得しておけば、蛍光の減衰特性を測定することにより、図１に示す蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fを算出することが可能となる。なお、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fとは、例えば、蛍光体１又は蛍光体１を覆う保護容器１６に接する気体の温度である。

【0017】

蛍光体１が発した蛍光は、光導波路１５及びレンズ１２を経て、ダイクロイックミラー１１に到達する。さらに、蛍光は、ダイクロイックミラー１１を透過して、蛍光測定器４に到達する。蛍光測定器４は、例えば、フォトダイオード等の受光素子を含む。発光体２、ダイクロイックミラー１１、レンズ１２、及び蛍光測定器４は、例えば筺体１０の内部に配置されている。また、筺体１０と光導波路１５は、例えば光導波路１５を固定するコネクタ１４及びコネクタ１４を保持するアダプタ１３を介して固定されている。

【0018】

発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eを測定する温度測定器３は、例えば筺体１０上に配置されている。温度測定器３には、例えば、サーミスタ及び白金温度センサ等が使用可能である。温度測定器３が測定する発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eとは、例えば、発光体２に接する気体の温度である。温度測定器３は、例えば、発光体２の近傍に配置されるが、発光体２に接する気体の温度と等価な温度が測れる範囲内において、温度測定器３の配置は任意である。

【0019】

蛍光測定器４及び温度測定器３には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００が接続されている。蛍光測定器４は、増幅器等を介してＣＰＵ３００に接続されていてもよい。ＣＰＵ３００には、関係記憶部４０１を含むデータ記憶装置４００が接続されている。関係記憶部４０１は、図５に示すような、発光体２の所定の雰囲気温度Ｔ_{E_O}の下で予め取得された、蛍光体１の蛍光寿命τ等の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fと、の関係を保存する。発光体２の所定の雰囲気温度Ｔ_{E_O}は、例えば２５℃である。なお、関係記憶部４０１は、蛍光体１の減衰特性及び雰囲気温度の関係を、式として保存していてもよいし、表として保存していてもよい。

【0020】

図１に示すＣＰＵ３００は、減衰特性測定部３０１を含む。減衰特性測定部３０１は、蛍光測定器４が測定した蛍光体１の蛍光強度の時間変化を観測し、蛍光体１が発した蛍光の蛍光寿命τ等の減衰特性の測定値を得る。温度算出部３０２は、ＣＰＵ３００に含まれている。温度算出部３０２は、蛍光体１の減衰特性の測定値と、関係記憶部４０１に保存されている減衰特性及び雰囲気温度の関係と、に基づいて、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_{F_C}を算出する。

【0021】

ここで、蛍光体１の蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性は、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fのみならず、発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eの影響を受ける場合もある。図６は、四元素系発光素子を含む発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eを変化させた場合の、発光体２が発する励起光のスペクトルを示すグラフである。図７に示すように、励起光のピーク波長は、発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eが上昇するほど、長くなる傾向にある。この場合、図１に示す蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fが一定であっても、蛍光体１の蛍光の減衰特性は、励起光のピーク波長の変動に依存して変動する。そのため、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度Ｔ_{E_O}と、蛍光体１の雰囲気温度を測定する時の発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eと、が異なると、温度算出部３０２が算出する蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_{F_C}に誤差が生じうる。

【0022】

図８は、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fを３０℃に保ち、発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eを変動させた場合に、温度算出部３０２が算出する蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_{F_C}の例を示すグラフである。発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eが、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時と同じ２５℃である場合、温度算出部３０２は、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_{F_C}を正確に算出している。しかし、発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eが、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時と異なる５０℃に上昇すると、温度算出部３０２が算出する蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_{F_C}は、実際の蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fより低くなっている。

【0023】

これに対し、第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサは、図１に示すデータ記憶装置４００に含まれる補正情報記憶部４０２をさらに備える。ここで、温度測定器３で測定された発光体２の雰囲気温度の測定値Ｔ_Eと、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度Ｔ_{E_O}と、の差は、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化量ΔＴ_Eとして、下記（１）式で与えられる。また、温度算出部３０２が算出する蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_{F_C}と、蛍光体１の実際の雰囲気温度Ｔ_Fと、の差は、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴ_Fとして、下記（２）式で与えられる。
ΔT_E = T_E - T_{E_O} ・・・（１）
ΔT_F = T_{F_C} - T_F ・・・（２）

【0024】

補正情報記憶部４０２は、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化量ΔＴ_Eに対する、温度算出部３０２が算出する蛍光体１の雰囲気温度の誤差ΔＴ_Fの比である、下記（３）式で与えられる補正係数Ｃ₁を保存する。
C₁ = (T_{F_C} - T_F) / (T_E - T_{E_O})
= ΔT_F / ΔT_E ・・・（３）

【0025】

ＣＰＵ３００に含まれる補正部３０３は、温度測定器３から、発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eの測定値を受信する。なお、発光体２は発光中に発熱するため、補正部３０３、発光体２の非発光タイミングを判断して、温度測定器３から、発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eの測定値を受信してもよい。また、補正部３０３は、発光体２が消灯するごとに温度測定器３から発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eの測定値を受信してもよいし、発光体２の周期的な発光タイミングにおいて任意の間隔で温度測定器３から発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eの測定値を受信してもよい。

【0026】

補正部３０３は、発光体２の雰囲気温度の測定値Ｔ_Eと、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度Ｔ_{E_O}と、の差をとり、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴ_Eを算出する。また、補正部３０３は、下記（４）式に示すように、補正係数Ｃ₁に、発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴ_Eを乗じ、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴ_Fの値を算出する。
ΔT_F = C₁ ×ΔT_E
=(ΔT_F / ΔT_E) ×ΔT_E ・・・（４）

【0027】

さらに補正部３０３は、下記（５）式に示すように、温度算出部３０２が算出した蛍光体１の雰囲気温度の算出値Ｔ_{F_C}から、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴ_Fの値を引き、蛍光体１の補正された雰囲気温度Ｔ_{F_A}を算出する。
T_{F_A} = T_{F_C} -ΔT_F ・・・（５）

【0028】

ＣＰＵ３００には、さらに入力装置３２１、出力装置３２２、プログラム記憶装置３２３、及び一時記憶装置３２４が接続される。入力装置３２１としては、スイッチ及びキーボード等が使用可能である。関係記憶部４０１に保存される蛍光体１の減衰性及び蛍光体１の雰囲気温度の関係と、補正情報記憶部４０２に保存される補正係数Ｃ₁とは、例えば、入力装置３２１を用いて入力される。

【0029】

出力装置３２２としては、光インジケータ、デジタルインジケータ、及び液晶表示装置等が使用可能である。出力装置は、スピーカ等の音響機器を含んでいてもよい。出力装置３２２は、補正部３０３の算出結果に基づき、蛍光体１の雰囲気温度を表示する。プログラム記憶装置３２３は、ＣＰＵ３００に接続された装置間のデータ送受信等をＣＰＵ３００に実行させるためのプログラムを保存している。一時記憶装置３２４は、ＣＰＵ３００の演算過程でのデータを一時的に保存する。

【0030】

次に図９に示すフローチャートを用いて第１の実施の形態に係る温度の測定方法について説明する。
（ａ）ステップＳ１０１で、図１に示す温度測定器３は発光体２の雰囲気温度を測定し、ＣＰＵ３００に伝送する。ＣＰＵ３００の補正部３０３が、発光体２の雰囲気温度の測定値を受信する。ステップＳ１０２で、発光体２は励起光を放射し、ステップＳ１０３で蛍光体１は蛍光を発する。蛍光測定器４は、蛍光強度を測定し、ＣＰＵ３００に伝送する。ＣＰＵ３００の減衰特性測定部３０１が、蛍光の測定値を受信する。

【0031】

（ｂ）ステップＳ１０４で、発光体２は励起光の放射を停止し、ステップＳ１０５で減衰特性測定部３０１は、蛍光強度の測定値の時間変化に基づいて、蛍光寿命τ等の減衰特性の測定値を得る。減衰特性測定部３０１は、減衰特性の測定値を温度算出部３０２に伝送する。ステップＳ１０６で温度算出部３０２は、関係記憶部４０１から、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度と、の予め取得された関係を読み出す。さらに温度算出部３０２は、蛍光寿命τ等の減衰特性の測定値と、関係記憶部４０１から読み出した関係と、に基づいて、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_{F_C}を算出する。温度算出部３０２は、算出した蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_{F_C}を補正部３０３に伝送する。

【0032】

（ｃ）ステップＳ１０７で、補正部３０３は、補正情報記憶部４０２から上記（３）式で与えられる補正係数Ｃ₁を読み出す。ステップＳ１０８で、補正部３０３は、関係記憶部４０１から、蛍光の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度と、の関係を取得したときの発光体２の雰囲気温度Ｔ_{E_O}を読み出す。さらに補正部３０３は、温度測定器３が測定した発光体２の雰囲気温度の測定値Ｔ_Eと、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度Ｔ_{E_O}と、の差をとり、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴ_Eを算出する。

【0033】

（ｄ）ステップＳ１０９で、補正部３０３は、上記（４）式に示すように、補正係数Ｃ₁に、発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴ_Eを乗じ、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴ_Fの値を算出する。ステップＳ１１０で、補正部３０３は、上記（５）式に示すように、温度算出部３０２が算出した蛍光体１の雰囲気温度の算出値Ｔ_{F_C}から、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴ_Fの値を引き、蛍光体１の補正された雰囲気温度Ｔ_{F_A}を算出する。その後、補正部３０３は、出力装置３２２に蛍光体１の補正された雰囲気温度Ｔ_{F_A}を出力する。

【0034】

以上説明した第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法によれば、発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eが、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度Ｔ_{E_O}と異なっていても、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fを正確に測定することが可能となる。なお、図１０に示すように、温度測定器５３を、発光体２のパッケージ２１の内部に配置してもよい。これにより、発光素子２３の発光強度に影響を与える発光素子２３近傍の温度をより正確に測定することが可能となる。また、温度測定器３が測定した発光素子２３の雰囲気温度Ｔ_Eが所定の閾値以上になった場合は、測定を中止してもよい。

【0035】

なお、補正情報記憶部４０２に保存される補正係数Ｃ₁は、以下の手順で予め取得される。まず、蛍光体１を恒温層に格納し、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fを一定に保つ。次に、発光体２を温度調整可能な容器に格納する。その後、発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eを、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度Ｔ_{E_O}から変化させながら、温度算出部３０２で蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_{F_C}を算出することを繰り返す。これにより、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化量ΔＴ_Eと、温度算出部３０２が算出する蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_{F_C}と蛍光体１の実際の雰囲気温度Ｔ_Fとの差と、の関係が複数得られる。得られた関係を例えば最小自乗法で１次関数に近似する。例えば、この１次関数の傾きが、補正係数Ｃ₁として取得される。

【0036】

（第１の実施の形態の変形例）
図１１は、温度測定器３による発光体２の雰囲気温度の測定値Ｔ_Eと、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度Ｔ_{E_O}と、の差が２５℃であった場合の、温度算出部３０２が算出する蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_{F_C}と、蛍光体１の実際の雰囲気温度Ｔ_Fと、の差である、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴ_Fを示している。図１１に示すように、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴ_Fは、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fに依存して変化しうる。

【0037】

したがって、図１に示す補正情報記憶部４０２は、上記（３）式で与えられる補正係数Ｃ₁を、図１２に示すように、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fごとに保存してもよい。具体的には、補正情報記憶部４０２は、補正係数Ｃ₁と、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fと、の関係を表す式を保存してもよいし、補正係数Ｃ₁と、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fと、の関係を示す表を保存してもよい。この場合、図１に示す補正部３０３は、温度算出部３０２が算出した蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_{F_C}に対応する補正係数Ｃ₁を、補正情報記憶部４０２から読み出す。さらに、補正部３０３は、温度算出部３０２が算出した蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_{F_C}に対応する補正係数Ｃ₁に、発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴ_Eを乗じ、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴ_Fの値を算出して、蛍光体１の補正された雰囲気温度Ｔ_{F_A}を算出する。これにより、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fをより正確に測定することが可能となる。

【0038】

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、温度算出部３０２が算出した蛍光体１の雰囲気温度の算出値Ｔ_{F_C}を補正部３０３が補正する例を示した。これに対し、減衰特性測定部３０１が測定した蛍光体１の減衰特性を補正部３０３が補正してもよい。図１３は、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fを３０℃に保ち、発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eを２５℃から５０℃に変動させた場合に、減衰特性測定部３０１が測定した蛍光体１の蛍光寿命τの例を示すグラフである。図１３に示すように、発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eが上昇すると、蛍光体１の蛍光寿命τは長くなる傾向にある。

【0039】

したがって、例えば関係記憶部４０１に保存されている図５に示す関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度Ｔ_{E_O}が２５℃である場合、発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eが５０℃に上昇すると、温度算出部３０２で算出される蛍光体１の雰囲気温度の算出値Ｔ_{F_C}が、蛍光体１の実際の雰囲気温度Ｔ_Fよりも低くなりうる。

【0040】

そこで、第２の実施の形態において、図１に示す補正情報記憶部４０２は、上記（１）式で与えられる発光体２の雰囲気温度の変化量ΔＴ_Eに対する、蛍光体１の減衰特性の変化量Δτの比を、下記（６）式で与えられる補正係数Ｃ₂として保存する。
C₂ = Δτ / ΔT_E ・・・（６）
また、補正部３０３は、下記（７）式に示すように、補正係数Ｃ₂に、発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴ_Eを乗じ、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化によって生じた蛍光体１の減衰特性の変化量Δτの値を算出する。
Δτ = C₂ ×ΔT_E
=(Δτ / ΔT_E) ×ΔT_E ・・・（７）

【0041】

さらに補正部３０３は、下記（８）式に示すように、減衰特性測定部３０１が得た蛍光体１の減衰特性の測定値τから、発光体２の雰囲気温度の変化によって生じた蛍光体１の減衰特性の変化量Δτの値を引き、蛍光体１の補正された減衰特性τ_Aを算出する。
τ_A = τ -Δτ ・・・（８）
第２の実施の形態において、温度算出部３０２は、蛍光体１の補正された減衰特性τ_Aと、関係記憶部４０１に保存されている減衰特性及び雰囲気温度の関係と、に基づいて、蛍光体１の補正された雰囲気温度Ｔ_{F_A}を算出する。

【0042】

次に図１４に示すフローチャートを用いて第２の実施の形態に係る温度の測定方法について説明する。
（ａ）まず、図９に示した第１の実施の形態に係る温度の測定方法のステップＳ１０１乃至ステップＳ１０４と同様に、ステップＳ２０１乃至ステップＳ２０４を実施する。次に、ステップＳ２０５で減衰特性測定部３０１は、蛍光強度の測定値の時間変化に基づいて、蛍光寿命τ等の減衰特性の測定値を得る。減衰特性測定部３０１は、減衰特性の測定値を補正部３０３に伝送する。

【0043】

（ｂ）ステップＳ２０６で、補正部３０３は、補正情報記憶部４０２から上記（６）式で与えられる補正係数Ｃ₂を読み出す。ステップＳ２０７で、補正部３０３は、関係記憶部４０１から、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度と、の関係を取得したときの発光体２の雰囲気温度Ｔ_{E_O}を読み出す。さらに補正部３０３は、温度測定器３による発光体２の雰囲気温度の測定値Ｔ_Eと、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度Ｔ_{E_O}と、の差をとり、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴ_Eを算出する。

【0044】

（ｃ）ステップＳ２０８で、補正部３０３は、上記（７）式に示すように、補正係数Ｃ₂に、発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴ_Eを乗じ、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化によって生じた蛍光体１の減衰特性の変化量Δτの値を算出する。ステップＳ２０９で、補正部３０３は、上記（８）式に示すように、減衰特性測定部３０１が得た蛍光体１の減衰特性の測定値τから、発光体２の雰囲気温度の変化によって生じた蛍光体１の減衰特性の変化量Δτの値を引き、蛍光体１の補正された減衰特性の値τ_Aを算出する。その後、補正部３０３は、蛍光体１の補正された減衰特性の値τ_Aを、温度算出部３０２に伝送する。

【0045】

（ｄ）ステップＳ２１０で温度算出部３０２は、関係記憶部４０１から、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度と、の予め取得された関係を読み出す。さらに温度算出部３０２は、蛍光体１の補正された減衰特性の値τ_Aと、関係記憶部４０１から読み出した関係と、に基づいて、蛍光体１の補正された雰囲気温度Ｔ_{F_A}を算出する。その後、温度算出部３０２は、出力装置３２２に蛍光体１の補正された雰囲気温度Ｔ_{F_A}を出力する。

【0046】

以上説明した第２の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法によっても、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fを正確に測定することが可能となる。なお、第２の実施の形態において、補正情報記憶部４０２に保存される補正係数Ｃ₂は、以下の手順で予め取得される。まず、蛍光体１を恒温層に格納し、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fを一定に保つ。次に、発光体２を温度調整可能な容器に格納する。その後、発光体２の雰囲気温度Ｔ_Eを、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度Ｔ_{E_O}から変化させながら、減衰特性測定部３０１で蛍光体１の蛍光寿命τ等の減衰特性を測定することを繰り返す。これにより、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化量ΔＴ_Eと、蛍光体１の減衰特性の変化量Δτと、の関係が複数得られる。得られた関係を例えば最小自乗法で１次関数に近似する。例えば、この１次関数の傾きが、補正係数Ｃ₂として取得される。

【0047】

（第２の実施の形態の変形例）
図１５は、発光体２の雰囲気温度の測定値Ｔ_Eと、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度Ｔ_{E_O}と、の差が２５℃であったことによる、蛍光体１の蛍光寿命の変化量Δτを示している。図１５に示すように、蛍光体１の蛍光寿命の変化量Δτは、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fに依存する蛍光体１の蛍光寿命τによって異なる。

【0048】

したがって、図１に示す補正情報記憶部４０２は、上記（６）式で与えられる補正係数Ｃ₂を、図１６に示すように、蛍光体１の蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性ごとに保存してもよい。具体的には、補正情報記憶部４０２は、補正係数Ｃ₂と、蛍光体１の蛍光寿命τと、の関係を表す式を保存してもよいし、補正係数Ｃ₂と、蛍光体１の蛍光寿命τと、の関係を示す表を保存してもよい。

【0049】

この場合、図１に示す補正部３０３は、減衰特性測定部３０１が得た蛍光体１の蛍光寿命の測定値τに対応する補正係数Ｃ₂を、補正情報記憶部４０２から読み出す。さらに、補正部３０３は、減衰特性測定部３０１が得た蛍光体１の蛍光寿命の測定値τに対応する補正係数Ｃ₂に、発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴ_Eを乗じ、蛍光体１の蛍光寿命の変化量Δτの値を算出する。さらに補正部３０３は、減衰特性測定部３０１が得た蛍光体１の減衰特性の測定値τから、発光体２の雰囲気温度の変化によって生じた蛍光体１の減衰特性の変化量Δτの値を引き、蛍光体１の補正された減衰特性τ_Aを算出する。これにより、蛍光体１の雰囲気温度Ｔ_Fをより正確に測定することが可能となる。

【0050】

（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、第１の実施の形態において、図１に示す温度測定器３は、消灯中の発光体２の雰囲気温度を測定すると説明した。これに対し、温度測定器３は、点灯中の発光体２の雰囲気温度を測定してもよい。この場合、発光体２の点灯による雰囲気温度の上昇を予め計測し、雰囲気温度の所定の閾値の設定に反映させればよい。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、半導体製造装置のプラズマ中の基板の温度測定、通電状態でのハイブリット素子及び集積回路の温度測定等に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、半導体及びエレクトロニクス産業分野で利用可能である。

【0052】

また、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、原油の２次及び３次産出に用いる地中深くの蒸気の温度測定、及び温度測定に基づくオイルパイプラインからの漏れ検知等に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、石油化学産業分野で利用可能である。

【0053】

さらに、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、高電圧電力設備の保全等を目的とした、電力トランス巻線、高圧送電線、及び発電器等の温度測定に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、電力事業分野で利用可能である。

【0054】

また、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、電子レンジ等で加熱中の食材の温度測定、マイクロ波を用いる殺菌装置又は乾燥装置の温度管理、高周波加熱を用いる木材、セラミックス、及び繊維等の加熱装置、乾燥装置、及び殺菌装置の温度管理に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、食品産業分野、材木産業分野、及び素材産業分野で利用可能である。

【0055】

さらに、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、ハイパーサーミア装置やＭＲＩ装置の温度測定に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、医療産業分野で利用可能である。

【符号の説明】

【0056】

１ 蛍光体
２ 発光体
３ 温度測定器
４ 蛍光測定器
１０ 筺体
１１ ダイクロイックミラー
１２ レンズ
１３ アダプタ
１４ コネクタ
１５ 光導波路
１６ 保護容器
２１ パッケージ
２２ 光学窓
２３ 発光素子
５３ 温度測定器
３０１ 減衰特性測定部
３０２ 温度算出部
３０３ 補正部
３２１ 入力装置
３２２ 出力装置
３２３ プログラム記憶装置
３２４ 一時記憶装置
４００ データ記憶装置
４０１ 関係記憶部
４０２ 補正情報記憶部
５０１ 通電制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】