特許 6562647 赤外線温度計およびエネルギーゾーンの温度測定方法

(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】6562647

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】赤外線温度計およびエネルギーゾーンの温度測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01J 5/02 20060101AFI20190808BHJP

   G01J 5/48 20060101ALN20190808BHJP

【ＦＩ】

   G01J5/02 J

   !G01J5/48 A

【請求項の数】14

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-27880(P2015-27880)

(22)【出願日】2015年2月16日

(65)【公開番号】特開2015-152606(P2015-152606A)

(43)【公開日】2015年8月24日

【審査請求日】2018年2月15日

(31)【優先権主張番号】201410050790.4

(32)【優先日】2014年2月14日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】509233459

【氏名又は名称】フルークコーポレイション

【氏名又は名称原語表記】Ｆｌｕｋｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110001209

【氏名又は名称】特許業務法人山口国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ソボウ シェイ

(72)【発明者】

【氏名】カイユアン エルヴイ

【審査官】 小澤 瞬

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０５８３６６９４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６３９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−０２８７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４５５７５７８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４１４２８０１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４０８１６７８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−１５８９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０２５０７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｊ ５／００ − Ｇ０１Ｊ ５／６２

Ｇ０３Ｂ １３／００ − Ｇ０３Ｂ １３／２８

Ｈ０４Ｎ ５／３０ − Ｈ０４Ｎ ５／３７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エネルギーゾーンからの入射光ビームを赤外光ビームと可視光ビームへ分離するように構成されたビームスプリッターと、
該赤外光ビームを検出して該検出された赤外光ビームに応じてエネルギーゾーンの温度を示す信号を発生するように構成された赤外線検出器と、
反射レチクル画像を発生すると共に、可視光ビームを透過して照準窓にターゲット画像を発生するように構成された光学モジュールを有し、更に、参照光ビームを発光するための光源を有し、前記照準窓において前記ターゲット画像上に前記反射レチクル画像を重ね合わせて前記赤外線検出器を前記エネルギーゾーンと整列させるように構成された照準器であって、前記光学モジュールが、前記参照光ビームを前記照準窓に向かって反射して反射レチクル画像を照準窓に発生する反射面を有し、前記光学モジュールが、更に、一又はそれ以上の可視光ビーム又は参照光ビームを集光するか又は発散するように構成された補助レンズモジュールを有しており、前記参照光ビームにおける前記反射レチクル画像に対する前記可視光ビームにおける前記ターゲット画像のサイズ比を調整する照準器と、
前記ビームスプリッターと前記照準器の間の光路に配設された平面鏡であって、前記可視光ビームを前記ビームスプリッターから前記照準器に反射する平面鏡と、
前記平面鏡と前記照準器の間に配設された平レンズであって、前記照準窓に透過する可視光ビームの光度を減衰するように構成されている平レンズと、
前記ビームスプリッターと前記赤外線検出器の間に配設された赤外線集光レンズモジュールであって、赤外光ビームを赤外線検出器に集光するように構成された赤外線集光レンズモジュールとからなる
赤外線温度計。

【請求項2】

反射凹面を有し、可視光ビームを照準窓に透過すると共に参照光ビームを照準窓に向かって反射するように構成された光スプリッターを有するが、前記反射面は光スプリッターの反射凹面である前記請求項１に記載の赤外線温度計。

【請求項3】

前記光学モジュールが、
参照光ビームを集光してレチクル画像を発生するように構成された凸レンズと、
可視光ビームを照準窓に透過すると共に参照光ビームによって形成されたレチクル画像を照準窓に向かって反射するように構成されたビームコンバイナーを有するが、
前記反射面は照準窓に対面するビームコンバイナーの一側面である、前記請求項１に記載の赤外線温度計。

【請求項4】

前記光源が少なくとも一つの発光ダイオード又はレザーダイオードである前記請求項１に記載の赤外線温度計。

【請求項5】

前記少なくとも一つの発光ダイオード又はレザーダイオードが、一又はそれ以上の赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオード若しくはそれらの組み合わせである前記請求項４に記載の赤外線温度計。

【請求項6】

前記照準器が、参照光ビームを整形するように構成されたレチクルを有する、前記請求項１に記載の赤外線温度計。

【請求項7】

前記レチクルが、一又はそれ以上の中央オープニング又はその中央オープニングの周辺における環状オープニングを有する前記請求項６に記載の赤外線温度計。

【請求項8】

前記ビームスプリッターが、平面鏡と平行なビームスプリット層を有する前記請求項１に記載の赤外線温度計。

【請求項9】

赤外線検出器は、第１の認識限界視野を有するが、その第１の認識限界視野は反射レチクル画像の見える第２の認識限界視野と同等か又はそれよりも小さい前記請求項１に記載の赤外線温度計。

【請求項10】

エネルギーゾーンからの入射光ビームを赤外光ビームと可視光ビームへ分離する工程と、
入射光ビームから分離された赤外光ビームを赤外線検出器に集光する工程と、
参照光ビームを用いて反射レチクル画像を発生する工程と、
可視光ビームを平面鏡によって反射する工程と、
平面鏡から該平面鏡と照準窓の間に配設された平レンズに可視光ビームを透過する工程と、
平レンズを用いて可視光ビームの光度を減衰させる工程と、
平レンズから照準窓に可視光ビームを透過する工程と、
平レンズから透過された可視光ビームを用いて、照準窓にターゲット画像を発生する工程と、
一又はそれ以上の可視光ビーム又は参照光ビームを集光するか又は発散する補助レンズモジュールを用いて、前記反射レチクル画像に対する前記ターゲット画像のサイズ比を調整する工程と、
前記照準窓において前記ターゲット画像の上に反射レチクル画像を重ね合わせて赤外線検出器をエネルギーゾーンに整列させる工程と、
赤外線検出器によって前記赤外光ビームを検出する工程と、
該検出された赤外光ビームに応じてエネルギーゾーンの温度を示す信号を発生する工程とからなるエネルギーゾーンの温度測定方法。

【請求項11】

反射レチクル画像を発生する工程は、
光源から前記参照光ビームを発することと、
参照光ビームを集束するように反射して照準窓において反射レチクル画像を発生することを含んでいる、前記請求項１０に記載のエネルギーゾーンの温度測定方法。

【請求項12】

更に、参照光ビームの色を調節する工程を有する前記請求項１１に記載のエネルギーゾーンの温度測定方法。

【請求項13】

反射レチクル画像を発生する工程は、更に、参照光ビームを整形することを含んでいる前記請求項１１に記載のエネルギーゾーンの温度測定方法。

【請求項14】

レチクル画像が、中央パターン又はその中央パターンの周辺における環状パターンのうちの少なくとも一つを有する前記請求項１３に記載のエネルギーゾーンの温度測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定技術に関し、特には、赤外線温度計およびエネルギーゾーンの温度測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

赤外線温度計は産業上及び日常において広く使用され、物体表面のエネルギーゾーンの温度を測定している。しかし、エネルギーゾーンの温度を測定するために赤外線温度計が使われているときは、赤外線が目に見えないので、赤外線温度計を手にとってエネルギーゾーンにできる限り近づけるか、若しくは、赤外線温度計に対するエネルギーゾーンの位置を観察することによってしかエネルギーゾーンにねらいをつけることができない。しかし、この照準方法は、赤外線温度計の赤外線検出器をエネルギーゾーンに正確に整列することができず、それによって、測定結果の精度に影響が出ていた。

【0003】

ある種の赤外線温度計は、レザー照準器を配置して赤外線温度計の赤外線検出器をエネルギーゾーンと整列させている。そのような赤外線温度計は、被測定エネルギーゾーンにレザー光を発射して、エネルギーゾーンの表面への整列のために光スポット（すなわち、レッドスポット）を形成する。よって、エネルギーゾーンに対する光スポットの位置を観測して両者を重複させることで赤外線検出器がエネルギーゾーンと整列されているか否かを決定することができる。しかし、エネルギーゾーンの温度が、例えば、１０００℃以上のような高温である場合のような高光度の可視光をエネルギーゾーンが発することがある。エネルギーゾーンから発したこの可視光は、エネルギーゾーン上の光スポットの観測に影響を及ぼすことがあり、赤外線検出器のエネルギーゾーンに対する整列に悪影響を及ぼす。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

特開平６−１１７９３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本願発明は、被測定エネルギーゾーンに高精度で照準可能な赤外線温度計と該被測定エネルギーゾーンの温度測定方法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】

【0006】

ある一つの局面における本願発明は、赤外線温度計の一実施の形態を記載する。この赤外線温度計は、エネルギーゾーンからの入射光ビームを赤外光ビームと可視光ビームへ分離するビームスプリッターと、該赤外光ビームを検出して該検出された赤外光ビームに応じてエネルギーゾーンの温度を示す信号を発生する赤外線検出器と、反射レチクル画像を発生すると共に、可視光ビームを透過して照準窓にターゲット画像を発生するように構成された光学モジュールを有する照準器とからなり、この照準器が照準窓においてターゲット画像の上に反射レチクル画像を重ね合わせて赤外線検出器をエネルギーゾーンと整列させるように構成されている。

【0007】

ある態様の赤外線温度計においては、エネルギーゾーンからの入射光ビームが温度測定のための赤外光ビームと利用者によって照準に用いられるべき可視光ビームへ分離される。更に、この赤外線温度計は、赤外線検出器をエネルギーゾーンに整列させるための照準器を提供する。この照準器は、エネルギーゾーンの物理的表面上に直接重ね合わされた光パターンよりもむしろ、照準窓においてターゲット画像と重複する反射レチクル画像を発生するレッドドット照準器である。このように、本願発明の赤外温度計を用いてエネルギーゾーンに対する整列を行うことで利用者にとって更に利便性がよくなる。

【0008】

また、ある態様においては、本願発明に係わる赤外線温度計は、更に、ビームスプリッターと照準器の間に配設されて可視光ビームの光度を減衰する光学減衰器を有する。入射光ビームの光度、特に可視光部分の光度が比較的に大きいとき、この光学減衰器は、利用者の目を障害から保護すると共に、レチクル画像と可視光ビームによって作られたターゲット画像の間の光度比を上げて、利用者が両画像を簡単に区別することができるようにする。

【0009】

更に、ある態様においては、照準器は、更に、参照光ビームを発光するための光源を有し、光学モジュールは参照光ビームを照準窓に向かって反射して、反射レチクル画像を照準窓に発生する反射面を有する。

【0010】

ある態様においては、光学モジュールは反射凹面を有し、可視光ビームを照準窓に透過すると共に参照光ビームを照準窓に向かって反射するように構成された光スプリッターを有するが、その反射面は光スプリッターの反射凹面である。

【0011】

ある態様においては、光学モジュールは参照光ビームを集光してレチクル画像を発生するように構成された凸レンズと、可視光ビームを照準窓に透過すると共に参照光ビームによって形成されたレチクル画像を照準窓に向かって反射するように構成されたビームコンバイナーを有するが、反射面は照準窓に対面するビームコンバイナーの一側面である。

【0012】

ある態様においては、光学モジュールは、更に、可視光ビーム又は参照光ビームを集光するか又は発散するように構成された補助レンズモジュールを有する。

【0013】

ある態様においては、光源は少なくとも一つの発光ダイオード又はレザーダイオードである。これらのダイオードの電力消費は低く、それによって、これらは特に携帯型の赤外線温度計における使用に適している。

【0014】

ある態様においては、少なくとも一つの発光ダイオード又はレザーダイオードは、一又はそれ以上の赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオード若しくはそれらの組み合わせである。このようにして、利用者は入射光ビームの色に応じて、その入射光ビームの色と明確に区別されるべき参照光ビームの色（例えば、レチクル画像の色）を選択でき、このことは画像観察を改善することとなる。

【0015】

ある態様においては、照準器は、更に、参照光ビームを整形するように構成されたレチクルを有する。レチクル画像の形状とサイズは、参照光ビームの形状を調節することによって変更されうる。

【0016】

ある態様においては、レチクルは、一又はそれ以上の中央オープニング又はその中央オープニングの周辺における環状オープニングを有する。この中央オープニングによって形成されるパターンは、エネルギーゾーンの中心を決定するために用いられ、一方、この環状オープニングによって形成されるパターンは、エネルギーゾーンの範囲を決定する（例えば、エネルギーゾーンの周辺の輪郭を描写する）ために使用される。

【0017】

ある態様においては、赤外線温度計は、更に、赤外光ビームを赤外線検出器に集光するように構成された赤外線集光レンズモジュールを有する。

【0018】

ある態様においては、赤外線温度計は、更に、ビームスプリッターと照準器の間に配設された平面鏡であって、可視光ビームを照準器に反射する平面鏡を有する。

【0019】

ある態様においては、光スプリッターは、平面鏡と平行なビームスプリット層を有する。

【0020】

ある態様においては、赤外線検出器は、第１の認識限界視野を有するが、その第１の認識限界視野は反射レチクル画像の見える第２の認識限界視野と同等か又はそれよりも小さい。

【0021】

他の局面において、本願は、本発明に係わる、エネルギーゾーンの温度測定の方法の一実施の形態を記載している。この方法は、エネルギーゾーンからの入射光ビームを赤外光ビームと可視光ビームへ分離する工程と、反射レチクル画像を発生する工程と、可視光ビームを透過して照準窓にターゲット画像を発生する工程と、照準窓においてターゲット画像の上に反射レチクル画像を重ね合わせて赤外線検出器をエネルギーゾーンに整列させる工程と、赤外線検出器によって赤外光ビームを検出して、その検出された赤外光ビームに応じてエネルギーゾーンの温度を示す信号を発生する工程とからなる。

【0022】

ある態様においては、この方法は、可視光ビームを透過して照準窓にターゲット画像を発生する工程の前に、更に、可視光ビームの光度を減衰させる工程を有する。

【0023】

ある態様においては、反射レチクル画像を発生する工程は、参照光ビームを発する光源を提供することと、参照光ビームを集束するように反射して照準窓において反射レチクル画像を発生することを含んでいる。

【0024】

ある態様においては、この方法は、更に、参照光ビームの色を調節する工程を有する。

【0025】

ある態様においては、反射レチクル画像を発生する工程は、更に、参照光ビームを整形することを含んでいる。

【0026】

ある態様においては、レチクル画像は、中央パターン又はその中央パターンの周辺における環状パターンを有する。

【0027】

上記は、本願発明の特徴の概略を広範囲に示したものである。本願の特許請求の範囲の主題を形成する本願の更なる特徴が以下に記載される。本願発明の目的遂行のために他の構造や工程を改変したり設計したりするために、ここに開示された概念や特別な実施の形態が容易に利用されうることは所謂当業者によって理解されるべきである。そのような均等な構造が添付の特許請求の範囲に記載された本願の精神と範囲からそれていないことも所謂当業者によって理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【0028】

本願の上記特徴や他の特徴は、添付の図面と特許請求の範囲の記載を参照して、以下の記述を読むことによって十分に理解される。添付の図面が本願発明に係わる実施の形態を単に例示したにすぎず、本願発明の権利範囲を制限するものとして解釈されるべきではないことは理解される。他に特に断らない限り、添付の図面は、それぞれ比例している必要はなく、そして、一般的には、同じ部材に対して同じ引用符号を付している。

【0029】

【図1】本発明の実施の形態の赤外線温度計の構造図である。

【図2】図１の赤外線温度計の光路を示す略図である。

【図3】図１に示した赤外線温度計の照準器によって生成されるレチクル画像の例示パターンを示す図である。

【図4】図１に示した赤外線温度計の照準器によって生成されるレチクル画像の他の例示パターンを示す図である。

【図5】図１に示した赤外線温度計の照準器によって生成されるレチクル画像の別の例示パターンを示す図である。

【図6】図１に示した赤外線温度計の照準器によって生成されるレチクル画像の更に別の例示パターンを示す図である。

【図7】図１に示した赤外線温度計の照準器の構造の一例を示す略図である。

【図8】図１に示した赤外線温度計の照準器の構造の他の例を示す略図である。

【図9】本願発明の他の実施の形態に係わる、エネルギーゾーンの温度測定方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下は、本願の一部である添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。詳細な説明や添付図面や特許請求の範囲に記載された例示の実施の形態は、制限的なものではなく、本願発明の精神や主題から逸脱しない限り他の実施の形態が採用されうるか、若しくは、改変が行われうる。ここに記載され及び図示された本願発明の各局面が、多くの異なる構成に改作され、置換され、組み合わされ、分離され、設計されうることが理解されるべきであり、それらの異なる構成は、明確に表現せずとも、本願発明に含まれている。

【0031】

図１と２は、本願発明の一実施の形態に係わる赤外線温度計１００を示している。図１は赤外線温度計１００の構造を示し、図２は、赤外線温度計１００の光路を示している。赤外線温度計１００は、物体表面のエネルギーゾーンの温度を測定するために用いられる。ある種の実施の形態においては、赤外線温度計１００は、例えば、１０００℃以上の温度を計測することが可能な、高温エネルギーゾーンの温度測定のための赤外線パイロメーターであってもよい。赤外線温度計１００は携帯可能な構造として図１に図示されてはいるけれども、赤外線温度計１００は、たとえば、垂直方向の構造（例えば、フレームで支持された構造）として形成された他の適切な形状とサイズの構造でもよいことが特に記載されるべきである。

【0032】

図１と２に示されているように、赤外線温度計１００は、赤外線温度計１００の各種の光学部品や電機部品を収納するハウジング１０１を有する。入射窓１０３がハウジング１０１の前端に配設されている。そこから、（例えば、入射光ビーム１６１である）被測定エネルギーゾーンからの光が、赤外線温度計１００の内部に入ることができる。入射光ビーム１６１は、エネルギーゾーンから発射される光及び／又はエネルギーゾーンから反射される光を含んでいる。一般的に、エネルギーゾーンは、少なくとも環境光を反射し、エネルギーゾーンの温度が絶対零度以上である限り赤外光を発生することがある。このように、入射光ビーム１６１は、少なくとも、赤外光部分と可視光部分を含んでいる。エネルギーゾーンの温度が比較的に高い場合のような場合（固体温度が５００℃以上である場合）において、入射光ビーム１６１は、更に、エネルギーゾーンから発光した可視光も含んでいる。

【0033】

赤外線温度計１００は、更に、エネルギーゾーンからの入射光ビーム１６１を赤外光ビーム１６３と可視光ビーム１６５に分離するビームスプリッター１０５を有する（図２参照）。図２の例に示すように、赤外光ビーム１６３はビームスプリッター１０５を透過する透過光ビームであり、可視光ビーム１６５はビームスプリッター１０５により反射される反射光ビームである。ある例によれば、赤外光ビーム１６３は反射光ビームであり、一方、可視光ビーム１６５は透過光ビームであることもある。ある例によれば、ビームスプリッター１０５は、ポリエステルやエポキシやポリウレタンのような接着剤で互いにそれらの背後で接着された２つの３角形のプリズムを含むことがある。この接着層は、ビームスプリッター１０５のビームスプリット層を形成する。ビームスプリット層は、そこから発光した入射光ビーム１６１の一部が遠くに反射され、そして、無効な内部全反射に起因して入射光ビーム１６１の他の部分がビームスプリッター１０５を透過するような厚さを有するように設計してもよい。ビームスプリッター１０５は、光分離に適するような他の光学構造体を用いることも可能である。例えば、ビームスプリッター１０５は、偏向方向が互いに垂直である２つの偏向光ビームを透過することができるウォラストンプリズム（Ｗｏｌｌａｓｔｏｎ ｐｒｉｓｍ）であってもよい。図２において、入射光ビーム１６１の赤外光部分は、ビームスプリッター１０５を透過して赤外光ビーム１６３を形成することができ、入射光ビーム１６１の可視光部分は、ビームスプリッター１０５によって反射されて可視光ビーム１６５を形成することができる。ある例によれば、エネルギーゾーンからの入射光ビーム１６１は、実質的にコリメート光ビームであり、したがって、赤外光ビーム１６３と可視光ビーム１６５は、実質的にコリメートされた光ビームである。

【0034】

赤外線温度計１００は、更に、赤外線検出器１０９と照準器１１３を有する。赤外線検出器１０９は、赤外光ビーム１６３を検出してその検出された赤外光ビームに応じてエネルギーゾーンの温度を示す信号を発生するために用いられる。赤外線検出器１０９は、エネルギーゾーンによって発生される赤外光（例えば、赤外光ビーム１６３の）放射の出力分布を測定し、更に、図示しない、計算及び処理回路によりその赤外光放射の出力分布をエネルギーゾーンの温度を示す信号に変換することができる。その信号は赤外線温度計１００の表示ユニット１１７によって表示されて、利用者が測定結果を観察することが可能になる。ある例によれば、赤外線検出器１０９は、エネルギーゾーンの異なる部分から発光した赤外光に応じてエネルギーゾーンの温度分布を画像信号に撮像することができる赤外線撮像アレイであってもよい。利用者は計算及び処理回路を制御して入力ボタン１１９を介して測定結果を分析及び処理することができる。ある例によれば、赤外線温度計１００は、赤外光ビーム１６３を赤外線検出器１０９に集光するためにビームスプリッター１０５と赤外線検出器１０９の間に配設された赤外線集光レンズモジュール１０７を有する。例えば、赤外線集光レンズモジュール１０７は、一又はそれ以上の凸レンズや凹面鏡やその他の適切なレンズ又は鏡若しくはそれらの組み合わせを含むことがある。赤外線検出器１０９の検出面は、実質的に、赤外線集光レンズモジュール１０７の焦点若しくはその近傍にある。ある例によれば、赤外線温度計１００は、赤外光ビーム１６３を集光するための赤外線集光レンズモジュール１０７を用いることができず、赤外光ビーム１６３は直接赤外線検出器１０９に上に発光される場合もある。

【0035】

ある実施の形態によれば、照準器１１３は、反射レチクル画像を発生すると共に可視光ビーム１６５を透過して照準窓１１５においてターゲット画像を発生する、図示しない、光学モジュールを有する。照準器１１３は、照準窓１１５においてターゲット画像の上に反射レチクル画像を重ね合わせて、赤外線検出器１０９をエネルギーゾーンと整列させることができる。この用語「整列」は、エネルギーゾーンからの赤外光の少なくとも大部分が赤外線検出器１０９に発射されて受光されうることを意味する。ある例によれば、赤外線検出器１０９をエネルギーゾーンと整列させることは、エネルギーゾーンからの赤外光のエネルギーのうちの少なくとも５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は９９％が赤外線検出器１０９によって受光されうることを意味する。用語「反射レチクル画像」は、鏡によって反射された光により発生されたレチクル画像に関する。図１と２に示された実施の形態においては、赤外線温度計１００は、可視光ビーム１６５を照準器１１３に反射するために、ビームスプリッター１０５と照準器１１３の間に配設された平面鏡１１１を有する。好適には、ビームスプリッター１０５は、平面鏡１１１に平行なビームスプリット層を有し、そのビームスプリット層と平面鏡１１１によって反射された後で、可視光ビーム１６５が入射光ビーム１６１の方向と同じ方向に伝搬することが可能になる。更に、ビームスプリッター１０５を透過した赤外光ビーム１６３は、入射光ビーム１６１の方向と同じ方向に伝搬することが可能となり、従って、赤外光ビーム１６３と可視光ビーム１６５の伝搬方向は実質的に同じである。

【0036】

照準器１１３は、一般的に銃の照準に用いられるレッドドット照準器を用いてもよい。レッドドット照準器は、利用者によるターゲット照準のための可視パターンの形式でレチクル画像を提供する。可視パターンの形式でのレチクル画像は光の反射によって発生され、それは光の透過と類似している。言い換えれば、照準器１１３によって発生されたレチクル画像は、エネルギーゾーンの位置からの光によって発生された像と同じ形状とサイズを有して、類似するものであり、それによって、利用者は、照準窓１１５において可視光ビーム１６５によって発生されたターゲット画像と反射レチクル画像の間での画像重なりを観察することによって赤外線検出器１０９をエネルギーゾーンと整列させることができる。

【0037】

ある例によれば、照準器１１３は、参照光ビームを発光してレチクル画像を発生しそのレチクル画像を照準窓１１５に投影するための光源を有する。この光源の像は、光学モジュールによってレチクル画像として映し出されうる。この光源は、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオード若しくは他の色の光を発する適切な発光ダイオード又はレザーダイオードのような、少なくとも一つの発光ダイオード又はレザーダイオードを有することがある。ある例によれば、光源は、異なる色の光を発するこれらのダイオードの組み合わせを含むことがあり、それによって、この光源から発光された参照光ビームの色がダイオードの組み合わせの部分をオンオフすることで調整されうる。好適には、参照光ビームの光度は、発光ダイオード又はレザーダイオードの出力を変更することで調節されうる。このようにして、可視光ビーム１６５が比較的に大きな光度を有している場合、参照光ビームの光度が増加されて、可視光ビーム１６５に対する参照光ビームの光度の比率を改善し、利用者が可視光ビーム１６５によって発生したターゲット画像とレチクル画像を区別することが容易になる。照準器１１３のある種の構造の例は、図７と８に関連して後述される。

【0038】

ある例によれば、照準器１１３は、参照光ビームを整形するためのレチクルを有することがある。光源から発した参照光ビームが円形又は楕円形状の断面を有することがあるので、レチクルは参照光ビームの形状とサイズ（すなわち、断面）を調整することができ、照準窓１１５に投影されたレチクル画像は予め画定された形状とサイズを有することができる。レチクルは、光源の前面に配置された透光領域を有する不透明なプレートであってもよい。この不透明なプレートは、参照光ビームのほとんどを遮断することができ、それによって、透光領域に発光された参照光ビームの残りがそこを通過することを可能にする。このように、参照光ビームの形状若しくは断面は、照準窓１１５に投影されたレチクル画像が形状においてレチクルのある一定の透光領域と同一になるように調整されうる。ある例によれば、レチクルは、中央オープニング及び／又はその中央オープニングの周辺における環状オープニングを有する。従って、レチクル画像は、中央パターン及び／又はその中央パターンの周辺における環状パターンを有する。中央パターンはエネルギーゾーンの中心を決定するために用いられうるが、一方、環状パターンは、エネルギーゾーンの範囲を決定する（例えば、エネルギーゾーンの周囲の輪郭を描写する）ために使用されうる。この場合、レチクル画像は、光学モジュールによって発生されたレチクルの画像であり、この光学モジュールは実質的に照準窓１１５にレチクル上のパターンを結蔵するための光学結像系である。レチクル画像の範囲が赤外線検出器１０９の測定範囲に関連していることは明らかであるが、以下に詳述される。

【0039】

図３乃至６は、照準器によって発生されるレチクル画像の４つのパターンの例を示している。４つのレチクル画像のすべてが中央パターン及び環状パターンを有する。図３において、中央パターンはドット形状のパターンであり、環状パターンはほぼ１／４円である４つの円弧状の線である。図４において、中央パターンはドット形状のパターンであり、環状パターンは中央パターンの周囲において互いに均一に離間した１２個の円弧状の線である。図５において、中央パターンは十字形状のパターンであり、環状パターンは円形状パターンである。図６において、中央パターンはスケールを有する十字形状のパターンであり、環状パターンは円形状パターンである。図３乃至６に示されたレチクル画像のパターンが例示されたものでありこれらに限定されるものではないことは明らかである。ある例によれば、中央パターンはリングのような整列に適した他のパターンでもよい。

【0040】

図７は、図１の赤外線温度計１００の照準器の構造の一例を示している。

【0041】

図７に示すように、照準器は光源１７１と、レチクル１７３と、光スプリッター１７５を備えた光学モジュールを有する。光スプリッター１７５は、可視光ビーム１６５を図示しない照準窓に透過すると共に光源１７１からの参照光ビームを照準窓に反射するために用いられる。例えば、光スプリッター１７５は、光スプリッターフィルムを塗布した負メニスカスレンズであってもよい。この光スプリッターフィルムは、そこに向かって発光された光ビームの一部を透過させると共に、光ビームの残りを反射することができる。特に、光スプリッター１７５は、光源１７１に面して反射凹面１７７を有する。光源１７１は、例えば、反射凹面１７７の焦点距離よりも遠いが、焦点距離の２倍よりかは近い距離において、反射凹面１７７の焦点よりも外側に配置される。光スプリッター１７５の光軸は、可視光ビームの伝搬方向に対して若干傾斜しており、光源１７１が可視光ビーム１６５の伝搬を妨げることを阻止している。光スプリッター１７５の他側は、反射凹面１７７に対応した凸面であり、可視光ビーム１６５がその凸面から光スプリッター１７５に入り込み光スプリッター１７５から反射凹面１７７を介して透過されることができる。ある例によれば、負メニスカスレンズの両面は、同じ曲率半径を有し（例えば、負メニスカスレンズは均一の厚みを有する）か、若しくは、異なる曲率半径を有することができる。言い換えれば、光スプリッター１７５は、可視光ビーム１６５を集光又は発散することができるか、若しくは、できない。ある例によれば、光学モジュールは、光スプリッターフィルムを塗布した平凹レンズであってもよい。平凹レンズの一側は、反射凹面であり、平凹レンズの他側は平面である。平凹レンズの反射凹面側は光源１７１とレチクル１７３に向き合っている。

【0042】

光源１７１から発した参照光ビームは、反射凹面１７７によって反射された後で、集光され、反射された参照光ビームは（照準光ビームである）可視光ビームと共に照準窓１１５に投影される。このように、レチクル画像が可視光ビーム１６５によって発生されたターゲット画像と照準窓１１５において重なったときには、赤外線検出器がエネルギーゾーンと整列されている。

【0043】

ある例によれば、光学モジュールは、図示しない補助レンズモジュールを有することもあるが、それらは可視光ビーム及び／又は参照光ビームを集光又は発散するために用いられる。補助レンズモジュールは、一又はそれ以上の凸レンズ、凹レンズ、又はその他の適切なレンズからなるが、それらは光スプリッター１７５と協働して照準窓においてターゲット画像及び／又はレチクル画像を発生する。ある例によれば、補助レンズモジュールは光スプリッター１７５の前面に配置され、すなわち、可視光ビーム１６５は、補助レンズモジュールと光スプリッター１７５を連続して通過する。補助レンズモジュールは、固定焦点又は可変焦点を有することができる。補助レンズモジュールは可視光ビーム１６５を集光又は発散することができ、ターゲット画像のサイズは補助レンズモジュールの焦点距離を適切に設計することで調整されうる。このようにして、レチクル画像に対するターゲット画像のサイズ比は調整可能である。ある例によれば、補助レンズモジュールは光スプリッター１７５の背後に配置されることがあり、（すなわち、光スプリッター１７５に透過された可視光ビーム１６５と光スプリッター１７５により反射された参照光ビームが補助レンズモジュールにより集光又は発散されて、ターゲット画像とレチクル画像のサイズを同時に調整することができる）。このような構造は、更に、照準器の性能を改善してターゲット画像とレチクル画像を調節する。

【0044】

図８は、図１の赤外線温度計１００の照準器の構造の他の例を示している。

【0045】

図８に示すように、照準器は光源１８１と、レチクル１８３と、凸レンズ１８５とビームコンバイナー１８７を有する光学モジュールを有する。凸レンズ１８５は、光源から発光された参照光ビームを集光してレチクル画像を発生するために用いられる。光源１８１は、凸レンズ１８５の焦点よりも外側に配置される。ビームコンバイナー１８７は、可視光ビーム１６５を照準窓に透過すると共に、参照光ビームによって発生されたレチクル画像を照準窓に反射するために用いられる。言い換えれば、光源１８１から発光された参照光ビームは連続的に凸レンズ１８５によって集光され、ビームコンバイナー１８７によって反射され、ビームコンバイナー１８７によって透過された（コリメート光ビームである）可視光ビーム１６５と一緒に照準窓に投影される。このように、照準窓で反射されたレチクル画像が可視光ビーム１６５によって発生されたターゲット画像と重なったときには、赤外線検出器がエネルギーゾーンと整列されている。ビームコンバイナー１８７は、（例えば、変更修正された光路を有する）ビームスプリッターと同じ構造であってもよく、又は、他の適切な光学部品であってもよい。ある例によれば、光学モジュールは、可視光ビーム及び／又は参照光ビームを集光又は発散する、図示しない補助レンズモジュールを有することもある。

【0046】

図から判るように、図７に示された反射凹面１７７と図８に示された凸レンズ１８５は、それぞれ、光学結像系を構成する。そのような光学結像系は、利用者の観察のために照準窓にレチクルのパターン（オブジェクト）を結像することが可能である。光学結像系の結像は、凸レンズ結像ルール又は当面鏡結像ルールに従う。例えば、図７において、光源１７１とレチクル１７３が反射凹面１７７の焦点距離よりも遠いが、焦点距離の２倍よりかは近い距離にあるときに、拡大された転倒実像が照準窓に発生されうるが、照準窓と反射凹面１７７の間の距離は焦点距離の２倍よりも大きい。光源１７１とレチクル１７３が反射凹面１７７の焦点距離の２倍よりも遠くにある場合、縮小された転倒実像が照準窓に発生されうるが、照準窓と反射凹面１７７の間の距離は焦点距離よりも大きいが焦点距離の２倍よりも近い。

【0047】

上記の実施の形態の赤外線温度計１００に関しては、ビームスプリッターによって、エネルギーゾーンからの入射光ビームは、温度測定のための赤外光ビームと利用者による照準のために用いられる可視光ビームに分離されうる。更に、赤外線温度計１００は、また、赤外線検出器をエネルギーゾーンに整列させるための照準器を提供する。ある例によれば、この照準器は、エネルギーゾーンの物理的表面上に直接投影される光パターンよりもむしろ、赤外線温度計１００の照準窓においてターゲット画像と重なるレチクル画像を発生するレッドドット照準器である。このように、利用者はより便利にエネルギーゾーンを決定してそのエネルギーゾーンと赤外線温度計１００を整列する。

【0048】

図１と２に戻って、ある種の例においては、ビームスプリッター１０５と照準窓１１３の間に設けられた光学減衰器１２１を有することもあるが、それは可視光ビーム１６５の光度を減衰するために用いられる。この光学減衰器１２１は、比較的に低い透過率を有する平レンズでよい。入射光ビーム１６１の光度、特に、その可視光部分の光度が比較的に高い場合、光学減衰器１２１を用いることは利用者の目の障害を防止することができ、そして、レチクル画像と可視光ビーム１６５によって発生されたターゲット画像の間の光度の比を上げることができ、利用者は容易に両者の画像を区別することができる。好適には、光学減衰器１２１は、ビームスプリッター１０５と照準器１１３の間で択一的に取り付けられる。特には、可視光ビーム１６５の光度が比較的に高い場合、利用者は光学減衰器１２１をビームスプリッター１０５と照準器１１３の間に配設して、可視光ビーム１６５の光度を下げることができる。可視光ビーム１６５の光度が比較的に低い場合、利用者は可視光ビーム１６５の光路から光学減衰器１２１を取り除いて、光学減衰器１２１が可視光ビーム１６５の光度を下げないようにすることができる。ある例によれば、光学減衰器１２１は、可視光ビーム１６５の光度を別々に減衰する一組の光学減衰部品を有することがある。更に、利用者は一組の光学減衰部品から一又はそれ以上の部品を選択し、ビームスプリッター１０５と照準器１１３の間に選択された部品を配設して、可視光ビーム１６５の光度に従った減衰比を設定することができる。

【0049】

上記のように、レチクル画像の範囲は、赤外線検出器１０９の測定範囲に関連している。図２に関連して、ある例によれば、赤外線温度計１０９は、反射レチクル画像の第２の認識限界視野１９３と同等又はそれよりも小さい第１の認識限界視野１９１を有する。例えば、第１の認識限界視野１９１の観測角は、第２の認識限界視野１９３のそれと同等又はそれよりも小さい。この場合、エネルギーゾーンのターゲット画像が照準窓において反射レチクル画像に重なったときに、反射レチクル画像によってカバーされるエネルギーゾーンの範囲は、赤外線検出器１０９によってサンプリングされるか、又は、検出されたエネルギーゾーンの範囲と同等か又はそれよりも小さい。言い換えれば、反射レチクル画像によって示される範囲は、赤外線検出器１０９によって検出された範囲内に必ず収まり、それによって、測定結果はより正確である。赤外線検出器１０９の第１の認識限界視野１９１の範囲が、赤外線検出器１０９の検出面のサイズや赤外線集光レンズモジュール１０７の焦点距離や入射窓１０３のサイズや赤外光ビーム１６３の光路内の他の光学部品のパラメータを含む赤外線温度計１００の各種のパラメータに依存していることは当業者によって明らかである。従って、反射レチクル画像の第２の認識限界視野１９３の範囲は、レチクルのサイズや照準窓１１３のレンズモジュールの集光面やレンズの焦点距離や入射窓１０３のサイズや可視光ビーム１６５の光路内の他の光学部品のパラメータに依存している。

【0050】

図９は、本願発明の他の実施の形態に係わる、エネルギーゾーンの温度測定方法２００を示すフローチャートを図示している。この方法２００は、エネルギーゾーンから発射された赤外光を検出することによって、エネルギーゾーンの温度を決定するために用いられうる。例えば、この温度測定方法２００は、赤外線検出器を有する赤外線温度計を用いることによって、実現可能である。

【0051】

図９に示すように、この方法２００は、工程Ｓ２０２で始まり、エネルギーゾーンからの入射光ビームが赤外光ビームと可視光ビームに分離される。例えば、入射光ビームは可視光部分と赤外光部分を含んでおり、それらが赤外光ビームと可視光ビームに分離され、ビームスプリッターによって異なる方向及び／又は光路に伝搬される。

【0052】

その後で、工程Ｓ２０４において、反射レチクル画像が発生される。この反射レチクル画像は、可視光ビームによって発生されたターゲット画像と整列するために用いられる。ある実施の形態によれば、工程Ｓ２０４は、参照光ビームを発光する光源を提供することと参照光ビームを反射して集光し照準窓において反射レチクル画像を発生することを含んでもよい。ある実施の形態によれば、参照光ビームが整形されてレチクル画像が照準にとって適した、十字形のような様々な形状を有するようにしてもよい。例えば、レチクルは光源の前面に配置されて参照光ビームを整形することもできる。ある実施の形態によれば、反射レチクル画像は中央パターンとその中央パターンの周辺の環状パターンを有することもある。中央パターンはエネルギーゾーンの中心を決定するために用いられ、環状パターンはエネルギーゾーンの範囲を決定する、すなわち、エネルギーゾーンの周辺を描写するために用いられる。ある実施の形態によれば、工程Ｓ２０４において、参照光ビームの色が調節されて、参照光ビームの色が入射光ビームの色とよりはっきりと区別されるように選択される。これによって、画像認識が改善される。

【0053】

その後、工程Ｓ２０６で、可視光ビームが透過されて、照準窓においてターゲット画像を発生する。そして、工程Ｓ２０８で、照準窓においてターゲット画像の上に反射レチクル画像を重ね合わせることによって、赤外光ビームを検出する赤外線検出器がエネルギーゾーンと整列される。

【0054】

反射レチクル画像は、例えば、レッドドット照準器によって発生される可視パターンである。この可視パターンの反射レチクル画像は、透過光に類似する反射光によって発生される。言い換えれば、発生された反射レチクル画像は、同じ形状とサイズのエネルギーゾーンの位置からの光によって発生された像に類似するが、それによって、利用者は、照準窓において可視光ビームによって発生されたターゲット画像とレチクル画像の間の重なりを観察することによって、赤外線検出器をエネルギーゾーンに整列することができる。ある実施の形態によれば、工程Ｓ２０６に先立って、方法２００は、更に、入射光ビームの光度を減衰することを含んでいる。入射光ビームの光度、特にその可視光部分が比較的に高いときには、可視光の光度を予め減衰することは、利用者の目の障害を防止すると共に、レチクル画像と可視光ビームによって発生されたターゲット画像の間の光度比を大きくすることができ、それによって、利用者が容易に両画像を区別することができる。

【0055】

その後、工程Ｓ２１０において、赤外光ビームが赤外線検出器によって検出され、検出された赤外光ビームに応じてエネルギーゾーンの温度を示す信号を発生する。赤外線検出器は、エネルギーゾーンによって発生された赤外光放射（すなわち、赤外光ビーム）の出力分布を測定することが可能であり、更に、赤外線検出器に連結された、又は、それに統合されたプロセッサーによってエネルギーゾーンの温度を示す信号に赤外光放射のスペクトラムを変換する。この信号は、更に、表示されて利用者はその測定結果を観察することが可能である。

【0056】

上記のように、温度測定方法２００においては、エネルギーゾーンからの入射光ビームが、ビームスプリッターのような光学部品によって温度測定用の赤外光ビームと利用者によって照準に用いられるべき可視光ビームに分離される。更に、従来のレザー整列方法とは異なり、この方法２００は、照準窓において可視光ビームによって発生されたターゲット画像上にレチクル画像を重ね合わせることによって赤外線検出器をエネルギーゾーンに整列させる。このようにして、本願の測定方法を利用することで、利用者にとっては赤外線検出器をエネルギーゾーンに整列させることがより便利になる。

【0057】

上記には赤外線温度計のいくつかのモジュール又はサブモジュールが記載されているが、このような区別は例示であり、必須のものではないことを特に記載する。実際に、本願の実施の形態によれば、上記の２又はそれ以上のモジュールの機能と特徴が一のモジュールでも実施可能である。一方、上記のいずれか一つのモジュールの機能と特徴が２又はそれ以上のモジュールでも実施可能である。

【0058】

更に、本願に係わる方法の実施が特定の順序で添付の図面に関連して例示されているが、本願発明は例示されたものとは異なる処理フローを用いても実行されうる。更に、すべての実施例において必ずしもすべての工程が必要ではないことを特に記載する。言い換えれば、本願発明の精神と範囲を逸脱しない限りにおいて、一又はそれ以上の工程は省略又は代替可能である。ある例においては、本願発明の精神と範囲を逸脱しない限りにおいて、各工程が異なる順序に、互いに並行して、若しくは全体的に省略されて行われることがあり、そして／若しくは、ある追加の工程が行われることもある。

【0059】

ここに開示された実施の形態の他の変更例は、特許請求の範囲に記載された発明を実施するときに図面、明細書、特許請求の範囲を検討することで、所謂当業者によって理解されうると共に達成されうる。本願発明の範囲と精神が特許請求の範囲の記載によって定義されている。

【符号の説明】

【0060】

１００…赤外線温度計
１０１…ハウジング
１０３…入射窓
１０５…ビームスプリッター
１０７…赤外線集光レンズモジュール
１０９…赤外線検出器
１１１…平面鏡
１１３…照準器
１１５…照準窓
１１７…表示ユニット
１１９…入力ボタン
１２１…光学減衰器
１６１…入射光ビーム
１６３…赤外光ビーム
１６５…可視光ビーム
１７１…光源
１７３…レチクル
１７５…光スプリッター
１８１…光源
１８３…レチクル
１８５…凸レンズ
１８７…ビームコンバイナー
１９１…第１の認識範囲
１９３…第２の認識範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】