特許 7441621 赤外線測定システム

(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】

(24)【登録日】2024-02-21

(45)【発行日】2024-03-01

(54)【発明の名称】赤外線測定システム

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/02 20060101AFI20240222BHJP

【ＦＩ】

G01J1/02 H

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019166300

(22)【出願日】2019-09-12

(65)【公開番号】P2021043103

(43)【公開日】2021-03-18

【審査請求日】2022-07-06

(73)【特許権者】

【識別番号】390009667

【氏名又は名称】セイコーＮＰＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】菱沼 邦之

【審査官】田中 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－０２１７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１６８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０３２２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－０６０６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０６６４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４６－０００４００（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】中国特許出願公開第１０９５０６７８６（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０２３８７４１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１３２８０９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｊ １／００－１／６０

Ｇ０１Ｊ ５／００－５／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部空間と内部空間との間の熱の伝達を低減する断熱壁と、前記外部空間に位置する熱源から放射される赤外線を前記内部空間の集光位置に集光するレンズが備えられた測定窓と、前記集光位置に赤外線センサの赤外線入射部を保持する保持部と、前記内部空間の温度を所定の温度に制御する温度制御部とを備える恒温槽と、
前記外部空間に備えられ前記測定窓に対して赤外線を放射する熱源と、
前記内部空間の前記保持部に保持され、前記レンズが集光する前記熱源から発せられる赤外線のエネルギー量を検出する赤外線センサと、
を備え、
前記熱源は、平面熱源であり、
前記赤外線センサは、二次元配列された複数の画素を備え、前記画素は、それぞれ前記熱源から発せられる赤外線のエネルギー量を検出し、
前記レンズは、前記熱源から放射された赤外線が直接入射する位置であって前記恒温槽が有する開放穴に備えられ、
前記レンズは正のパワーを有する凸レンズであり、
前記レンズは、前記恒温槽の前記内部空間でありかつ前記赤外線センサの画角に含まれる空間である内部視野空間と、前記恒温槽の前記外部空間でありかつ前記赤外線センサの画角に含まれる空間である外部視野空間との間に位置し、
前記レンズは凸メニスカス型レンズであり、
前記内部視野空間のうち少なくとも一部が前記恒温槽の外形と前記レンズとの間に位置し、
前記保持部は、前記赤外線センサが備える赤外線入射部の少なくとも一部を、前記恒温槽が有する開放穴より前記レンズに近い位置に保持する、
赤外線測定システム。

【請求項2】

前記熱源は黒体炉である
請求項１に記載の赤外線測定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、赤外線測定システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、赤外線測定装置に備えられる光学系自身の熱エネルギーが測定結果に影響を与えることが問題となっていた。この問題を解決するための技術として、光学系自身の熱エネルギー量を測定し、赤外線センサが測定した赤外線量を補正する環境温度補正技術が知られている。（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平９－５３９９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来技術による環境温度補正技術では、赤外線センサの周囲温度を所定温度に制御した状態で、黒体炉から放射された熱エネルギー量を測定する。赤外線センサを温度制御可能な恒温槽の内部空間に配置し、黒体炉を恒温槽の外部空間に配置した場合、恒温槽の内部空間から恒温槽の外部空間に備えられた黒体炉が放射する赤外線のエネルギー量を検出するため、赤外線センサの画角に基づいた大きさの赤外線透過部を備えることが考えられる。しかしながら赤外線センサの画角に基づいた大きさの赤外線透過部を備えることにより、恒温槽内部の熱が外部に放射される問題が生じていた。

【0005】

すなわち、従来手法によると、赤外線センサの環境温度を所望の温度に制御した状態で温度測定をする場合、恒温槽内の温度管理が容易でないという問題があった。

【0006】

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、恒温槽内の温度管理が容易な赤外線測定システム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】

【0007】

本発明の一態様に係る赤外線測定システムは、外部空間と内部空間との間の熱の伝達を低減する断熱壁と、前記外部空間に位置する熱源から放射される赤外線を前記内部空間の集光位置に集光するレンズが備えられた測定窓と、前記集光位置に赤外線センサの赤外線入射部を保持する保持部と、前記内部空間の温度を所定の温度に制御する温度制御部とを備える恒温槽と、前記外部空間に備えられ前記測定窓に対して赤外線を放射する熱源と、前記内部空間の前記保持部に保持され、前記レンズが集光する前記熱源から発せられる赤外線のエネルギー量を検出する赤外線センサと、を備え、前記熱源は、平面熱源であり、前記赤外線センサは、二次元配列された複数の画素を備え、前記画素は、それぞれ前記熱源から発せられる赤外線のエネルギー量を検出し、前記レンズは、前記熱源から放射された赤外線が直接入射する位置であって前記恒温槽が有する開放穴に備えられ、前記レンズは正のパワーを有する凸レンズであり、前記レンズは、前記恒温槽の前記内部空間でありかつ前記赤外線センサの画角に含まれる空間である内部視野空間と、前記恒温槽の前記外部空間でありかつ前記赤外線センサの画角に含まれる空間である外部視野空間との間に位置し、前記レンズは凸メニスカス型レンズであり、前記内部視野空間のうち少なくとも一部が前記恒温槽の外形と前記レンズとの間に位置し、前記保持部は、前記赤外線センサが備える赤外線入射部の少なくとも一部を、前記恒温槽が有する開放穴より前記レンズに近い位置に保持する赤外線測定システム。

【0008】

また、本発明の一態様に係る赤外線測定システムにおいて、前記熱源は黒体炉である。

【0009】

また、本発明の一態様に係る赤外線測定システムにおいて、前記レンズは、前記恒温槽の前記内部空間でありかつ前記赤外線センサの画角に含まれる空間である内部視野空間と、前記恒温槽の前記外部空間でありかつ前記赤外線センサの画角に含まれる空間である外部視野空間との間に位置する。

【0010】

また、本発明の一態様に係る赤外線測定システムにおいて、前記レンズは、凸メニスカス型レンズであり、前記内部視野空間のうち少なくとも一部が前記恒温槽の外形と前記レンズとの間に位置する。

【0011】

また、本発明の一態様に係る赤外線測定システムにおいて、前記レンズは、前記内部視野空間側の面が平面である平凸レンズである。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、恒温槽内の温度管理が容易な赤外線測定システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態における赤外線測定システムの一例を示す図である。

【図2】実施形態における恒温槽の一例を示す図である。

【図3】実施形態における平凸型レンズを使用した場合の一例を示す図である。

【図4】実施形態における凸メニスカス型レンズを使用した場合の一例を示す図である。

【図5】従来技術における測定対象熱源が放射する赤外線を恒温槽内に配置された赤外線センサが検出する方法を示す図である。

【図6】従来技術における測定対象熱源が放射する赤外線を恒温槽内に配置された赤外線センサが複数位置から検出する方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、従来技術について説明する。
［従来技術について］
従来技術によると、所定の温度環境下で赤外線センサの出力を測定する場合、赤外線センサを、温度制御可能な恒温槽の内部空間に配置し、黒体炉を恒温槽の外部空間に配置していた。赤外線センサは恒温槽の内部空間から、恒温槽の外部空間に備えられた黒体炉が放射する赤外線のエネルギー量を検出する。恒温槽の内部空間に備えられた赤外線センサは、恒温槽の外部空間に備えられた黒体炉が放射する赤外線のエネルギー量を検出するため、恒温槽の壁には赤外線センサの画角に基づいた大きさの赤外線透過部を備えることがあった。

【0015】

図５は、従来技術における測定対象熱源が放射する赤外線を恒温槽内から赤外線センサが検出する方法を示す図である。
従来技術において、赤外線センサ９０は、恒温槽９１の内部空間に備えられる。測定対象熱源９５は、恒温槽９１の外部空間に備えられる。赤外線センサ９０は、恒温槽９１の外部空間に備えられる測定対象熱源９５が放射する赤外線のエネルギー量を検出する。そのため、赤外線の透過率が高い赤外線透過部材９３を開放穴９２に配置することが考えられる。
赤外線センサ９０は、赤外線透過部材９３を通して測定対象熱源９５が放射する赤外線のエネルギー量を検出する。そのため、赤外線センサ９０の画角に応じて、開放穴及び赤外線透過部材９３を大きくしなければならない。
したがって、開放穴及び赤外線透過部材９３を大きくすればするほど、恒温槽９１の内部空間から外部空間へ赤外線が放射されてしまっていた。

【0016】

図６は、従来技術における測定対象熱源が放射する赤外線を恒温槽内から赤外線センサが複数位置から検出する方法を示す図である。
例えば、赤外線センサ９０の画角が赤外線透過部材９３の大きさを超えてしまう場合には、センサの配置位置を光軸が異なる複数位置に配置し、それぞれの配置位置からの測定結果を得ることにより、赤外線センサの画角全てについて測定することが考えられる。
赤外線センサ９０の画角が赤外線透過部材９３よりも広い場合には、全ての画角を複数回に分けて測定するため、赤外線センサ９０を複数位置に移動し、それぞれの位置からの測定を行う。この場合、赤外線センサ９０の画角に併せた大きさの、測定対象熱源９５を使用しなければならない。
別の方法として、センサが向く角度を変えながら複数回の測定を行うことも考えられるが、複数回の測定を行わなければならず、測定に時間がかかる。また、赤外線センサ９０の画角に併せた大きさの、測定対象熱源９５を使用しなければならない。

【0017】

以下、本実施形態についてについて説明する。
［本実施形態について］
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［赤外線測定システム１００の概要］
図１は、実施形態における赤外線測定システム１００の一例を示す図である。
赤外線測定システム１００は、赤外線センサ１０と、恒温槽２０と、測定対象熱源４０とを備える。赤外線測定システム１００において、赤外線センサ１０は恒温槽２０の内部空間に備えられる。赤外線センサ１０は、恒温槽２０の外部空間に備えられる測定対象熱源４０から放射される赤外線のエネルギー量を検出する。
以降の説明において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の三次元直交座標系（ｘｙｚ軸座標系）によって赤外線センサ１０、恒温槽２０及び測定対象熱源４０の向きを示す場合がある。

【0018】

赤外線センサ１０は、一例としてアレイ型赤外線センサである。赤外線センサ１０は、不図示の画素配列面内にアレイ状に配列された複数の画素を備える。ここでアレイ状に配列されるとは、一例として、赤外線検出素子がｙ軸方向とｚ軸方向とに等間隔において配列されることである。複数の画素が配列された画素配列面は、ｘ軸に垂直に配置される。複数の画素のそれぞれは赤外線検出素子である。つまり、赤外線センサ１０とは、複数の赤外線検出素子がアレイ状に配列された赤外線センサである。
本実施形態において、赤外線センサ１０は赤外線センサ窓部１１を備えている。赤外線センサ１０は、赤外線センサ窓部１１を通して、測定対象熱源４０が放射する赤外線のエネルギー量を検出する。つまり赤外線センサ窓部１１は、赤外線センサ１０の赤外線入射部である。

【0019】

本実施形態において、赤外線センサ１０は、検出した赤外線のエネルギー量を電圧値として出力する。
なお、赤外線センサ１０は、不図示のＣＰＵ又はアナログデジタルコンバータ等の信号変換ＩＣを備えていてもよい。赤外線センサ１０は、検出した赤外線のエネルギー量をシリアル通信信号や、パラレル通信信号等のデジタルデータに変換して出力してもよい。赤外線センサ１０が出力するデジタルデータは、有線接続による出力であるか、無線接続による出力であるかを問わない。

【0020】

恒温槽２０は、外部空間と内部空間との間の熱の伝達を低減する断熱壁を備えている。本実施形態において、恒温槽２０は断熱壁を六面に備える直方体である。恒温槽２０は不図示の温度制御部を備えており、温度制御部は内部空間の温度を所定の温度に制御する。赤外線測定システム１００は、温度制御部により恒温槽２０の内部空間を所定の温度に制御することにより、低温環境下又は高温環境下等の所定の温度環境下での環境試験（信頼性評価試験等）を行うことが可能である。

【0021】

図２に示すように、恒温槽２０は、断熱壁のうち一面に開放穴２１を有する。以後、開放穴２１を測定窓とも表す場合がある。恒温槽２０は、開放穴２１を有することにより、恒温槽２０の内部空間と恒温槽２０の外部空間とが結合され、内部空間と外部空間との間での物質の往来が可能となる。

【0022】

図１に戻って、レンズ３０について説明する。本実施形態において、恒温槽２０は、開放穴２１にレンズ３０を備える。
レンズ３０は、赤外線透過率が高い部材により構成される。赤外線透過率が高い部材とは、フッ化カルシウム、フッ化バリウム又は硫化亜鉛等である。
レンズ３０は、恒温槽２０の外部空間に位置する物体から放射される赤外線を、恒温槽２０の内部空間の集光位置ＳＰに集光する。つまり、レンズ３０は正のパワーを有する凸レンズである。
恒温槽２０の内部空間には、レンズ３０の集光位置ＳＰに赤外線センサ１０の赤外線入射部が位置するように、赤外線センサ１０を保持する保持部１２が備えられる。赤外線センサ１０は恒温槽２０が備える保持部１２により、恒温槽２０の内部空間に保持され、レンズ３０が集光する測定対象熱源４０から発せられる赤外線のエネルギー量を検出する。

【0023】

測定対象熱源４０は、恒温槽２０の外部空間に備えられ、測定窓に対して赤外線を放射する熱源である。測定対象熱源４０は、恒温槽２０のレンズ３０を備える面に対向して、距離Ｌの位置に設置される。
一例として、測定対象熱源４０は黒体炉である。本実施形態において、測定対象熱源４０は平面黒体炉であるとして説明する。

【0024】

黒体とは、黒体自体の温度に対応した赤外線量の赤外線を放射するものであり、予め設定された温度に保持される。黒体炉では、ノイズの影響がない状態での温度測定が可能である。
平面黒体炉とは、平面形の黒体面を有する黒体炉である。
黒体炉には、平面黒体炉の他に、球形をした黒体面を有するキャビティ型黒体炉も含まれる。本実施形態においては、測定対象熱源４０は平面黒体炉である場合について説明する。

【0025】

測定対象熱源４０は、赤外線センサ１０によって観察される面である放射面ＯＰを備える。
測定対象熱源４０が備える放射面ＯＰの高さＨ及び幅Ｗは、赤外線センサ１０のセンサ画角ＳＡ、レンズ３０の屈折率及び距離Ｌによって決定される。

【0026】

［平凸型レンズを使用した場合の実施形態の一例］
図３は、実施形態における平凸型レンズを使用した場合の一例を示す図である。
赤外線測定システム１０１は、赤外線センサ１０と、恒温槽２０と、測定対象熱源４０とを備える。本実施形態において、恒温槽２０は、開放穴２１に平凸型レンズ３１を備える。図３における赤外線測定システム１０１は、図１におけるｘ－ｙ平面である。

【0027】

平凸型レンズ３１は、熱源側レンズ面３２及びセンサ側レンズ面３３を備える。平凸型レンズ３１は、熱源側レンズ面３２が凸曲面、センサ側レンズ面３３が平面で構成され、正のパワーを有するレンズである。
熱源側レンズ面３２は、平凸型レンズ３１が恒温槽２０の外部空間に面する側の面であり、センサ側レンズ面３３は、平凸型レンズ３１が恒温槽２０の内部空間に面する側の面である。
平凸型レンズ３１は、レンズ３０の一例である。

【0028】

内部視野空間ＡＲ１は、恒温槽２０の内部空間であり、かつ赤外線センサ１０のセンサ画角ＳＡに含まれる空間である。
拡張外部視野空間ＡＲ２は、恒温槽２０の外部空間であり、かつ平凸型レンズ３１による屈折を考慮しない場合の赤外線センサ１０のセンサ画角ＳＡに含まれる空間である。
外部視野空間ＡＲ３は、恒温槽２０の外部空間であり、かつ平凸型レンズ３１による屈折を考慮する場合の赤外線センサ１０のセンサ画角ＳＡに含まれる空間である。外部視野空間ＡＲ３は、拡張外部視野空間ＡＲ２に含まれる。
平凸型レンズ３１は、内部視野空間ＡＲ１と外部視野空間ＡＲ３との間に位置する。つまり、平凸型レンズ３１は、恒温槽２０の内部空間でありかつ赤外線センサ１０のセンサ画角ＳＡに含まれる空間である内部視野空間ＡＲ１と、恒温槽２０の外部空間でありかつ赤外線センサ１０のセンサ画角ＳＡに含まれる空間である外部視野空間ＡＲ３との間に位置する。
平凸型レンズ３１は、内部視野空間側の面であるセンサ側レンズ面３３が平面である。

【0029】

測定対象熱源４０は、恒温槽２０の外部空間に位置し、恒温槽２０から距離Ｌ離れた位置に設置される。本実施形態において、測定対象熱源４０は、平面黒体炉である。
測定対象熱源４０の放射面ＯＰによって放射される赤外線は、平凸型レンズ３１によって集光位置ＳＰに集光される。平凸型レンズ３１によって集光される赤外線は、赤外線センサ１０の赤外線センサ窓部１１に入射する。赤外線センサ１０は、測定対象熱源４０によって放射される赤外線のエネルギー量を検出する。

【0030】

熱源幅Ｗ２は、本実施形態における測定対象熱源４０のｙ軸方向における幅である。測定対象熱源４０から放射される赤外線は、平凸型レンズ３１により屈折し、赤外線センサ１０の赤外線センサ窓部１１に入射する。熱源幅Ｗ２の最小値は、距離Ｌ、センサ画角ＳＡ及び平凸型レンズ３１の屈折率により決定される。

【0031】

熱源幅Ｗ１は、恒温槽２０が平凸型レンズ３１を備えない場合の、測定対象熱源４０のｙ軸方向における幅である。センサ画角ＳＡを有する赤外線センサ１０は、平凸型レンズ３１による屈折を考慮しない場合、測定対象熱源４０の放射面ＯＰにおいて熱源幅Ｗ１の幅を検出可能である。したがって、熱源幅Ｗ１の最小値は、距離Ｌ、センサ画角ＳＡにより決定される。

【0032】

ここで、熱源幅Ｗ２は、熱源幅Ｗ１に比べて小さい。したがって、本実施形態において赤外線測定システム１０１は、平凸型レンズ３１を備えない場合の測定対象熱源の大きさに比べて、より小さい測定対象熱源を使用することが可能となる。

【0033】

［凸メニスカス型レンズを使用した場合の実施形態の一例］
図４は、実施形態における凸メニスカス型レンズを使用した場合の一例を示す図である。
赤外線測定システム１０２は、赤外線センサ１０と、恒温槽２０と、測定対象熱源４０とを備える。本実施形態において、恒温槽２０は、開放穴２１に凸メニスカス型レンズ３５を備える。図４における赤外線測定システム１０２は、図１におけるｘ－ｙ平面である。

【0034】

凸メニスカス型レンズ３５は、熱源側レンズ面３６及びセンサ側レンズ面３７を備える。凸メニスカス型レンズ３５は、熱源側レンズ面３６及びセンサ側レンズ面３７のいずれもが曲面で構成され、正のパワーを有するレンズである。
熱源側レンズ面３６は、凸メニスカス型レンズ３５の外部空間側であり、センサ側レンズ面３３は、凸メニスカス型レンズ３５の内部空間側である。
凸メニスカス型レンズ３５は、レンズ３０の一例である。

【0035】

内部視野空間ＡＲ１は、恒温槽２０の内部空間であり、かつ赤外線センサ１０のセンサ画角ＳＡに含まれる空間である。
拡張外部視野空間ＡＲ２は、恒温槽２０の外部空間であり、かつ凸メニスカス型レンズ３５による屈折を考慮しない場合の赤外線センサ１０のセンサ画角ＳＡに含まれる空間である。
外部視野空間ＡＲ３は、恒温槽２０の外部空間であり、かつ凸メニスカス型レンズ３５による屈折を考慮する場合の赤外線センサ１０のセンサ画角ＳＡに含まれる空間である。外部視野空間ＡＲ３は、拡張外部視野空間ＡＲ２に含まれる。
凸メニスカス型レンズ３５は、内部視野空間ＡＲ１と外部視野空間ＡＲ３との間に位置する。本実施形態において内部視野空間ＡＲ１のうち少なくとも一部は、恒温槽２０の外形と凸メニスカス型レンズ３５との間に位置する。

【0036】

測定対象熱源４０は、恒温槽２０の外部空間に位置し、恒温槽２０から距離Ｌ離れた位置に設置される。本実施形態において、測定対象熱源４０は、平面黒体炉である。
測定対象熱源４０によって放射される赤外線は、凸メニスカス型レンズ３５によって集光位置ＳＰに集光される。凸メニスカス型レンズ３５によって集光される赤外線は、赤外線センサ１０の赤外線センサ窓部１１に入射する。赤外線センサ１０は、測定対象熱源４０によって放射される赤外線のエネルギー量を検出する。

【0037】

熱源幅Ｗ３は、本実施形態における測定対象熱源４０のｙ軸方向における幅である。測定対象熱源４０から放射される赤外線は、凸メニスカス型レンズ３５により屈折し、赤外線センサ１０の赤外線センサ窓部１１に入射する。熱源幅Ｗ３の最小値は、距離Ｌ、センサ画角ＳＡ及び凸メニスカス型レンズ３５の屈折率により決定される。

【0038】

熱源幅Ｗ１は、恒温槽２０が凸メニスカス型レンズ３５を備えない場合の、測定対象熱源４０のｙ軸方向における幅である。センサ画角ＳＡを有する赤外線センサ１０は、凸メニスカス型レンズ３５による屈折を考慮しない場合、測定対象熱源４０の放射面ＯＰにおいて熱源幅Ｗ１の幅を検出可能である。したがって、熱源幅Ｗ１の最小値は、距離Ｌ、センサ画角ＳＡにより決定される。

【0039】

ここで、熱源幅Ｗ３は、熱源幅Ｗ１に比べて小さい。したがって、本実施形態において赤外線測定システム１０２は、凸メニスカス型レンズ３５を備えない場合の測定対象熱源の大きさに比べて、より小さい測定対象熱源を使用することが可能となる。

【0040】

［実施形態の効果のまとめ］
以上説明したように、本実施形態の赤外線測定システム１００は、恒温槽２０と、測定対象熱源４０と、赤外線センサ１０とを備える。恒温槽２０は、開放穴２１に、レンズ３０を備える。レンズ３０は外部空間に配置された熱源が放射する赤外線を恒温槽２０の内部空間へ集光する。赤外線センサ１０は、レンズ３０により集光された赤外線のエネルギー量を検出する。恒温槽２０は、開放穴２１にレンズ３０を備えることにより、開放穴２１を小さくすることができる。つまり、恒温槽２０は、開放穴２１を小さくすることにより、内部空間から外部空間に対する熱の放出を抑えることができる。
したがって、本実施形態において、恒温槽内の温度管理が容易な赤外線測定システムを提供することができる。

【0041】

また、従来技術による方法を用いた温度測定では、赤外線センサの環境温度を所定の温度に制御した状態で対象熱源の温度測定をするため、赤外線センサ及び対象熱源を恒温槽の内部空間に配置した状態で測定することも考えられる。その場合、赤外線センサ及び測定対象熱源を収容可能な大きさの恒温槽を用意しなければならなかった。赤外線センサ及び対象熱源を共に恒温槽の内部空間に配置する場合、大型の恒温槽を用いなければならず、大型の恒温槽を用意する手間と費用がかかってしまう。
本願発明によれば、測定対象熱源４０を恒温槽２０の外部空間に配置する。測定対象熱源４０を恒温槽２０の内部空間に配置する場合と比較し、恒温槽２０を小さくすることが可能となる。したがって本願発明によれば、大型の恒温槽を用意する手間と費用がからない。

【0042】

また、従来技術による方法を用いた温度測定では、赤外線センサの画角に対応する大きさの測定対象熱源を用いなければならなかった。例えば、広角の赤外線センサを用いた測定をする場合には、赤外線センサの画角に応じて、測定対象熱源も大きな熱源を用いなければならなかった。また、赤外線センサの画角よりも測定対象熱源が小さい場合、センサの配置位置を光軸が異なる複数位置に配置し、それぞれの配置位置からの測定結果を得ることにより、赤外線センサの画角全てについて測定していた。もしくは、センサが向く角度を変えながら複数回の測定を行っていた。
本実施形態によれば、レンズ３０は、外部空間に位置する物体から放射される赤外線を内部空間の集光位置に集光する凸レンズである。したがって、レンズ３０により物体が放射する赤外線を集光することにより、本実施形態における赤外線測定システム１００は、一度の測定で、赤外線センサ１０の画角全てについて測定を行うことができる。
また、本実施形態における赤外線測定システム１００では、レンズ３０により物体が放射する赤外線を集光することにより、測定対象熱源４０の大きさを小さくすることができる。

【0043】

また、上述した実施形態によれば、測定対象熱源４０は黒体炉である。
本実施形態では、赤外線センサ１０は内部空間の温度を所定の温度に制御可能な恒温槽２０の内部空間に備えられ、測定対象熱源４０から発せられる赤外線のエネルギー量を検出する。
したがって、赤外線測定システム１００は、所定の温度環境下での、赤外線センサ１０の特性を測定することができる。

【0044】

また、上述した実施形態によれば、レンズ３０は内部視野空間ＡＲ１と、外部視野空間ＡＲ２との間に位置する。レンズ３０が内部視野空間ＡＲ１と、外部視野空間ＡＲ２との間に位置するため、レンズ３０と赤外線センサ１０との間には、空気が流れる空間が確保される。恒温槽２０の内部空間には、空気が流れる空間が確保されるため、空気が滞留しない。
したがって、本実施形態における恒温槽２０は、空気が滞留しないため、温度調整が容易である。

【0045】

また、上述した実施形態によれば、レンズ３０は、凸メニスカス型レンズである。凸メニスカス型レンズ３５は、内部視野空間のうち少なくとも一部が恒温槽２０の外形と凸メニスカス型レンズ３５との間に位置するように配置される。凸メニスカス型レンズ３５を使用した場合は、平凸型レンズ３１を使用した場合と比較して、赤外線センサ１０をより凸メニスカス型レンズ３５に近い位置に配置することができる。赤外線センサ１０をより凸メニスカス型レンズ３５に近い位置に配置することができるため、より高い屈折率を得ることができる。
したがって、測定対象熱源４０をより小さくすることができる。

【0046】

また、上述した実施形態によれば、レンズ３０は、内部視野空間側の面が平面である平凸レンズである。レンズ３０の内部視野空間側の面が凸曲面である場合と比較して、空気の滞留が生じない。したがって、レンズ３０に平凸レンズを使用した場合、レンズ３０の内部視野空間側の面が凸曲面である場合と比較して、温度調整が容易である。
また、平凸レンズは凸メニスカス型レンズと比較して、安価である。そのため、平凸レンズを使用する場合、凸メニスカス型レンズと比較して安価に赤外線測定システム１００を構成することができる。

【0047】

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0048】

１００、１０１、１０２…赤外線測定システム、１０…赤外線センサ、１１…赤外線センサ窓部、１２…保持部、２０…恒温槽、２１…開放穴、３０…レンズ、３１…平凸型レンズ、３２…熱源側レンズ面、３３…センサ側レンズ面、３５…凸メニスカス型レンズ、３６…熱源側レンズ面、３７…センサ側レンズ面、４０…測定対象熱源、ＳＡ…センサ画角、ＳＰ…集光位置、ＯＰ…放射面、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３…熱源幅、ＡＲ１…内部視野空間、ＡＲ２…拡張外部視野空間、ＡＲ３…外部視野空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】