(57)【要約】【課題】遠赤外及び中赤外の領域においても高精度に温度を算出可能な赤外線検出装置を提供する。【解決手段】赤外線検出装置１０は、検出器１，２と算出部４とを備える。検出器１は、波長λ１を有する赤外線ＩＦＲ１の分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）を検出する。検出器２は、波長λ１よりも長い波長λ２を有する赤外線ＩＦＲ２の分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）を検出する。算出部４は、分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）、Ｉ（λ２，Ｔ）の比に基づいて、対象物２０から検出器１，２までの間における赤外線ＩＦＲ１の透過率τ（λ１）と対象物２０から検出器１，２までの間における赤外線ＩＦＲ２の透過率τ（λ２）との比を算出し、その算出した透過率の比に基づいて透過率τ（λ１），τ（λ２）のいずれか一方の透過率を算出し、その算出した透過率に基づいて対象物２０の温度を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の温度、前記対象物から赤外線の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを検出する赤外線検出装置であって、
第１の波長を有する第１の赤外線の第１の分光放射照度を検出する第１の検出器と、
前記第１の波長よりも長い第２の波長を有する第２の赤外線の第２の分光放射照度を検出する第２の検出器と、
前記第１の分光放射照度と前記第２の分光放射照度との比である第１の分光放射照度比に基づいて、前記対象物から前記第１および第２の検出器までの間における前記第１の赤外線の透過率である第１の透過率と前記対象物から前記第１および第２の検出器までの間における前記第２の赤外線の透過率である第２の透過率との比である第１の透過率比を算出し、前記第１の透過率比に基づいて前記第１および第２の透過率のいずれか一方の透過率である第３の透過率を算出し、前記第３の透過率に基づいて前記対象物の温度、前記吸収体の絶対量および前記吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する算出部とを備える赤外線検出装置。
【請求項２】
前記算出部は、赤外線の透過率および黒体分光放射輝度と、分光放射照度との関係を用いて、前記第３の透過率に基づいて前記対象物の温度、前記吸収体の絶対量および前記吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する、請求項１に記載の赤外線検出装置。
【請求項３】
前記算出部は、前記対象物が放射する分光放射輝度のうち、前記第１および第２の検出器が検出する割合である検出割合と、前記対象物からの前記第１の赤外線の放射率である第１の放射率と、前記第３の透過率と、前記第１の分光放射照度とに基づいて、前記第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度を算出し、その算出した第１の黒体分光放射輝度に基づいて前記対象物の温度、前記吸収体の絶対量および前記吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する、請求項２に記載の赤外線検出装置。
【請求項４】
前記算出部は、前記対象物から前記第１および第２の検出器までの間における前記第１の赤外線の吸光係数と前記第２の赤外線の吸光係数との比である第１のパラメータと、前記第１の透過率比と、前記第３の透過率との関係を用いて、前記第１の透過率比に基づいて前記第３の透過率を算出する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の赤外線検出装置。
【請求項５】
前記算出部は、更に、前記第３の透過率に基づいて、前記対象物の温度と、前記対象物と前記検出器との間に存在する水蒸気の濃度とを算出し、前記水蒸気の濃度および前記対象物の温度から実質的な温度を算出し、
前記第１の波長は、３．５〜６．０μｍの範囲に設定され、かつ、前記第２の波長は、４．５〜６．０μｍの範囲に設定され、
または、
前記第１の波長は、３．５〜４．５μｍの範囲に設定され、かつ、前記第２の波長は、６．０〜８．０μｍの範囲に設定され、
または、
前記第１の波長は、３．５〜４．５μｍの範囲に設定され、かつ、前記第２の波長は、１３．０〜１６．０μｍの範囲に設定され、
または、
前記第１の波長は、８．０〜１６．０μｍの範囲に設定され、かつ、前記第２の波長は、１３．０〜１６．０μｍの範囲に設定される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の赤外線検出装置。
【請求項６】
前記算出部は、更に、前記第３の透過率に基づいて、前記対象物の温度と、前記対象物と前記検出器との間に存在する二酸化炭素の濃度とを算出し、前記二酸化炭素の濃度および前記対象物の温度から快適性の指標を算出し、
前記第１の波長は、３．５〜４．０μｍの範囲に設定され、かつ、前記第２の波長は、４．０〜４．５μｍの範囲に設定され、
または、
前記第１の波長は、３．５〜４．０μｍの範囲に設定され、かつ、前記第２の波長は、１３．５〜１６．０μｍの範囲に設定され、
または、
前記第１の波長は、４．５〜１６．０μｍの範囲に設定され、かつ、前記第２の波長は、１３．５〜１６．０μｍの範囲に設定される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の赤外線検出装置。
【請求項７】
前記算出部は、前記第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度と前記第２の波長における黒体分光放射輝度である第２の黒体分光放射輝度との比の近似値を用いて前記第１の分光放射照度比に基づいて前記第１の透過率比を算出する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の赤外線検出装置。
【請求項８】
前記第１の波長よりも短い第３の波長を有する第３の赤外線の第３の分光放射照度を検出する第３の検出器を更に備え、
前記算出部は、前記第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度と前記第２の波長における黒体分光放射輝度である第２の黒体分光放射輝度との比の近似値を用いて前記第１の分光放射照度比に基づいて前記第１の透過率比を算出し、前記第１の透過率比から前記第３の透過率を算出し、前記対象物から前記第１、第２および第３の検出器までの間における前記第３の赤外線の透過率である第４の透過率を前記第３の透過率から算出し、前記第４の透過率と前記第３の透過率とに基づいて前記対象物の温度、前記吸収体の絶対量および前記吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する、請求項１に記載の赤外線検出装置。
【請求項９】
前記第１および第２の波長は、黒体分光放射輝度の最大値が得られるピーク波長よりも長い、請求項７または請求項８に記載の赤外線検出装置。
【請求項１０】
前記算出部は、前記対象物から前記第１、第２および第３の検出器までの間における前記第１の赤外線の吸光係数と前記第３の赤外線の吸光係数との比である第２のパラメータと、前記第３の透過率と、前記第４の透過率との関係を用いて、前記第３の透過率から前記第４の透過率を算出する、請求項８に記載の赤外線検出装置。
【請求項１１】
前記算出部は、前記第３の透過率と前記第４の透過率との比である第２の透過率比、前記第１の分光放射照度と前記第３の分光放射照度との比である第２の分光放射照度比、および前記対象物の前記第１の波長における放射率である第１の放射率と前記対象物の前記第３の波長における放射率である第２の放射率との比である放射率比に基づいて、前記第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度と前記第３の波長における黒体分光放射輝度である第２の黒体分光放射輝度との比である黒体分光放射輝度比を算出し、その算出した黒体分光放射輝度比と温度との関係に基づいて前記対象物の温度、前記吸収体の絶対量および前記吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する、請求項８または請求項１０に記載の赤外線検出装置。
【請求項１２】
前記算出部は、更に、前記第３の透過率に基づいて、前記対象物の温度と、前記対象物と前記検出器との間に存在する水蒸気の濃度とを算出し、前記水蒸気の濃度および前記対象物の温度から実質的な温度を算出し、
前記第１の波長は、３．５〜６．０μｍの範囲に設定され、かつ、前記第２の波長は、４．５〜６．０μｍの範囲に設定され、
または、
前記第１の波長は、８．０〜１６．０μｍの範囲に設定され、かつ、前記第２の波長は、１３．０〜１６．０μｍの範囲に設定される、請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の赤外線検出装置。
【請求項１３】
前記算出部は、更に、前記第３の透過率に基づいて、前記対象物の温度と、前記対象物と前記検出器との間に存在する二酸化炭素の濃度とを算出し、前記二酸化炭素の濃度および前記対象物の温度から快適性の指数を算出し、
前記第１の波長は、３．５〜４．０μｍの範囲に設定され、かつ、前記第２の波長は、４．０〜４．５μｍの範囲に設定され、
または、
前記第１の波長は、４．５〜１６．０μｍの範囲に設定され、かつ、前記第２の波長は、１３．５〜１６．０μｍの範囲に設定される、請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の赤外線検出装置。
【請求項１４】
前記第１から第３の検出器のうちの２つまたは３つの検出器は、量子井戸型または量子ドット型の１つの検出器からなり、
前記赤外線検出装置は、前記１つの検出器に印加する電圧を制御して、検出する赤外線の波長を前記第１から第３の波長のうちの２つの波長または３つの波長に制御する制御部を更に備える、請求項８に記載の赤外線検出装置。
【請求項１５】
アレイ状に配置された前記第１および第２の検出器は、検出器群を構成し、
前記算出部は、前記第１の分光放射照度比に基づいて前記第１の透過率比を算出する処理を複数の前記検出器群によって検出された複数組の前記第１および第２の分光放射照度について実行して複数の前記第１の透過率比を算出し、前記複数の第１の透過率比に基づいて複数の前記第３の透過率を算出し、前記複数の第３の透過率に基づいて前記対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて前記対象物の温度分布を算出する、請求項１に記載の赤外線検出装置。
【請求項１６】
アレイ状に配置された前記第１から第３の検出器は、検出器群を構成し、
前記算出部は、前記近似値を用いて前記第１の分光放射照度比に基づいて前記第１の透過率比を算出する処理を複数の前記第１の分光放射照度比について実行して複数の前記第１の透過率比を算出し、前記複数の第１の透過率比から複数の前記第３の透過率を算出し、複数の前記第４の透過率を前記複数の第３の透過率から算出し、前記複数の第３の透過率および前記複数の第４の透過率に基づいて前記対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて前記対象物の温度分布を算出する、請求項８に記載の赤外線検出装置。
【請求項１７】
対象物の温度、前記対象物から赤外線の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量および前記吸収体の濃度の少なくとも１つを検出する赤外線検出方法であって、
第１の波長を有する第１の赤外線の第１の分光放射照度と、前記第１の波長よりも長い第２の波長を有する第２の赤外線の第２の分光放射照度とを検出する第１のステップと、
前記第１の分光放射照度と前記第２の分光放射照度との比である第１の分光放射照度比に基づいて、前記対象物から前記第１および第２の赤外線の検出器までの間における前記第１の赤外線の透過率である第１の透過率と前記対象物から前記検出器までの間における前記第２の赤外線の透過率である第２の透過率との比である第１の透過率比を算出する第２のステップと、
前記算出された第１の透過率比に基づいて前記第１および第２の透過率のいずれか一方の透過率である第３の透過率を算出する第３のステップと、
前記算出された第３の透過率に基づいて前記対象物の温度、前記吸収体の絶対量および前記吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する第４のステップとを備える赤外線検出方法。
【請求項１８】
前記第２のステップにおいて、前記第１の透過率比は、前記第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度と前記第２の波長における黒体分光放射輝度である第２の黒体分光放射輝度との比の近似値を用いて第１の分光放射照度比に基づいて算出される、請求項１７に記載の赤外線検出方法。
【請求項１９】
前記対象物から前記検出器までの間における前記第１の波長よりも短い第３の波長を有する第３の赤外線の透過率である第４の透過率を前記第３の透過率から算出する第５のステップを更に備え、
前記第１のステップにおいて、前記第３の赤外線の第３の分光放射照度を更に検出し、
前記第２のステップにおいて、前記第１の透過率比は、前記第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度と前記第２の波長における黒体分光放射輝度である第２の黒体分光放射輝度との比の近似値を用いて前記第１の分光放射照度比に基づいて算出され、
前記第４のステップにおいて、前記対象物の温度、前記吸収体の絶対量および前記吸収体の濃度の少なくとも１つは、前記第３の透過率および前記第４の透過率に基づいて算出される、請求項１７に記載の赤外線検出方法。
【請求項２０】
前記第２のステップにおいて、前記第１の透過率比は、黒体分光放射輝度の最大値が得られるピーク波長よりも長い前記第１の波長における前記第１の分光放射照度と前記ピーク波長よりも長い前記第２の波長における前記第２の分光放射照度とに基づいて算出される、請求項１９に記載の赤外線検出方法。
【請求項２１】
前記第４のステップにおいて、前記対象物の温度、前記吸収体の絶対量および前記吸収体の濃度の少なくとも１つは、前記第３の透過率と前記第４の透過率との比である第２の透過率比、前記第１の分光放射照度と前記第３の分光放射照度との比である第２の分光放射照度比、および前記対象物の前記第１の波長における放射率である第１の放射率と前記対象物の前記第３の波長における放射率である第２の放射率との比である放射率比に基づいて算出された、前記第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度と前記第３の波長における黒体分光放射輝度である第２の黒体分光放射輝度との比と温度との関係に基づいて算出される、請求項１９に記載の赤外線検出方法。
【請求項２２】
前記第１の赤外線を検出する第１の検出器および前記第２の赤外線を検出する第２の検出器は、アレイ状に配置されて検出器群を構成し、
前記第１のステップにおいて、複数の前記検出器群の各々は、前記第１および第２の分光放射照度を検出し、
前記第２のステップにおいて、前記第１および第２の分光放射照度に基づいて前記第１の透過率比を算出する処理を複数組の前記第１および第２の分光放射照度について実行して複数の前記第１の透過率比を算出し、
前記第３のステップにおいて、前記複数の第１の透過率比に基づいて複数の前記第３の透過率を算出し、
前記第４のステップにおいて、前記複数の第３の透過率に基づいて前記対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて前記対象物の温度分布を算出する、請求項１７に記載の赤外線検出方法。
【請求項２３】
前記第１の赤外線を検出する第１の検出器、前記第２の赤外線を検出する第２の検出器および前記第３の赤外線を検出する第３の検出器は、アレイ状に配置されて検出器群を構成し、
前記第１のステップにおいて、複数の前記検出器群の各々は、前記第１から第３の分光放射照度を検出し、
前記第２のステップにおいて、前記近似値を用いて前記第１の分光放射照度比に基づいて前記第１の透過率比を算出する処理を複数組の前記第１および第２の分光放射照度について実行して複数の前記第１の透過率比を算出し、
前記第３のステップにおいて、前記複数の第１の透過率比に基づいて複数の前記第３の透過率を算出し、
前記第５のステップにおいて、前記複数の第３の透過率から複数の前記第４の透過率を算出し、
前記第４のステップにおいて、前記複数の第３の透過率および前記複数の第４の透過率に基づいて前記対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて前記対象物の温度分布を算出する、請求項１９に記載の赤外線検出方法。
【請求項２４】
対象物の温度、前記対象物から赤外線の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量および前記吸収体の濃度の少なくとも１つの検出をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
受付手段が、第１の波長を有する第１の赤外線の第１の分光放射照度と、前記第１の波長よりも長い第２の波長を有する第２の赤外線の第２の分光放射照度とを受け付ける第１のステップと、
算出手段が、前記第１の分光放射照度と前記第２の分光放射照度との比である第１の分光放射照度比に基づいて、前記対象物から前記第１および第２の赤外線の検出器までの間における前記第１の赤外線の透過率である第１の透過率と前記対象物から前記検出器までの間における前記第２の赤外線の透過率である第２の透過率との比である第１の透過率比を算出する第２のステップと、
前記算出手段が、前記算出した第１の透過率比に基づいて前記第１および第２の透過率のいずれか一方の透過率である第３の透過率を算出する第３のステップと、
前記算出手段が、前記算出した第３の透過率に基づいて前記対象物の温度、前記吸収体の絶対量および前記吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する第４のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項２５】
前記算出手段は、前記第２のステップにおいて、前記第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度と前記第２の波長における黒体分光放射輝度である第２の黒体分光放射輝度との比の近似値を用いて前記第１の分光放射照度比に基づいて前記第１の透過率比を算出する、請求項２４に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項２６】
請求項２４または請求項２５に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、赤外線検出装置、赤外線検出方法、コンピュータに実行させるためのプログラムおよびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、赤外線の放射エネルギーを検出する赤外線検出器は、放射温度計やガスセンサの構成要素として広く利用されている。放射温度計は、非接触で測定できる赤外線の放射エネルギーを対象物の温度に換算する装置であり、ガスセンサは、対象物の赤外線エネルギーが赤外線検出器に届くまでの減衰率を観測してガス濃度に換算する装置である。
【０００３】
放射温度計およびガスセンサにおいては、さまざまな装置構成、温度およびガス濃度の算出方法が知られている。この理由は、赤外線の放射エネルギーが、対象物の温度、対象物と赤外線検出器間の透過率、および対象物の放射率によって影響されるためである。
【０００４】
放射温度計において、赤外線の放射エネルギーから温度を推定する方法は、赤外線検出器が検出する波長の数によって分類される。代表的な方法として、単一の波長の放射エネルギーを検出して、その強度を温度に換算する単色法、２波長の放射エネルギーを検出して、放射エネルギーの比を温度に換算する二色法が知られている。一方、３波長以上の波長の放射エネルギーを検出して温度を算出する多色法も知られている。
【０００５】
これらの温度の算出方法によって高精度に温度を算出するためには、それぞれの測定方法の前提条件を満たさなければならない。例えば、単色法においては、対象物の放射率と対象物と赤外線検出器との間の透過率が既知でなければ、高精度に温度を算出することはできない。一方、二色法においては、対象物の放射率や対象物と赤外線検出器との間の透過率が波長に依存しない場合、高精度に温度を算出できる。
【０００６】
対象物の放射率や対象物と赤外線検出器との間の透過率が波長に依存する場合でも、高精度に温度を算出する方法が特許文献１，２等に記載されている。特許文献１の多色法は、高温の対象物に対して放射率比を算出することで、波長依存性を持つ放射率を補正した温度の算出方法である。一方、他の検出器を用いることで、波長依存性を持つ透過率を補正する方法もある。例えば、特許文献２は、湿度計によって水蒸気の透過効果を補正した放射温度計である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７―１４６１７９号公報
【特許文献２】特開２０１４―１８２１２２号公報
【特許文献３】特開平７―１１３７４６号公報
【特許文献４】特開２００９―８５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、対象物の放射率や対象物と赤外線検出器との間の透過率が波長依存性を持つ場合、高精度に温度を算出するためには、ある限られた測定条件が必要である。特許文献１の方法は、対象物が放射する分光放射輝度がウィーンの法則で近似できる場合、すなわち、赤外線検出器の検出波長が短波長である場合のみ、利用することができる。例えば、対象物の温度が７８０℃である場合、１．４〜１．８μｍの波長を検出する赤外線検出器を利用して、波長に依存した放射率を補正して温度を算出することができる。すなわち、常温（０〜１００℃）程度の対象物や遠赤外領域の赤外線検出器では、特許文献１の方法を利用できない。一方で、特許文献２の方法に従えば、水蒸気の透過率を補正して高精度に温度を算出できる。しかしながら、追加の測定装置として湿度計が必要であり、装置が複雑化してしまう。
【０００９】
そこで、この発明の実施の形態によれば、遠赤外及び中赤外の領域においても高精度に温度を算出可能な赤外線検出装置を提供する。
【００１０】
また、この発明の実施の形態によれば、遠赤外及び中赤外の領域においても高精度に温度を算出可能な赤外線検出方法を提供する。
【００１１】
更に、この発明の実施の形態によれば、遠赤外及び中赤外の領域においても高精度な温度の算出をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。
【００１２】
更に、この発明の実施の形態によれば、遠赤外及び中赤外の領域においても高精度な温度の算出をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（構成１）
この発明の実施の形態によれば、赤外線検出装置は、対象物の温度、対象物から赤外線の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを検出する赤外線検出装置であって、第１および第２の検出器と、算出部とを備える。第１の検出器は、第１の波長を有する第１の赤外線の第１の分光放射照度を検出する。第２の検出器は、第１の波長よりも長い第２の波長を有する第２の赤外線の第２の分光放射照度を検出する。算出部は、第１の分光放射照度と第２の分光放射照度との比である第１の分光放射照度比に基づいて、対象物から第１および第２の検出器までの間における第１の赤外線の透過率である第１の透過率と対象物から第１および第２の検出器までの間における第２の赤外線の透過率である第２の透過率との比である第１の透過率比を算出し、その算出した第１の透過率比に基づいて第１および第２の透過率のいずれか一方の透過率である第３の透過率を算出し、その算出した第３の透過率に基づいて対象物の温度、吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する。
【００１４】
（構成２）
構成１において、算出部は、赤外線の透過率および黒体分光放射輝度と、分光放射照度との関係を用いて、第３の透過率に基づいて対象物の温度、吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する。
【００１５】
（構成３）
構成２において、算出部は、対象物が放射する分光放射輝度のうち、第１および第２の検出器が検出する割合である検出割合と、対象物からの第１の赤外線の放射率である第１の放射率と、第３の透過率と、第１の分光放射照度とに基づいて、第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度を算出し、その算出した第１の黒体分光放射輝度に基づいて対象物の温度、吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する。
【００１６】
（構成４）
構成１から構成３のいずれかにおいて、算出部は、対象物から第１および第２の検出器までの間における第１の赤外線の吸光係数と第２の赤外線の吸光係数との比である第１のパラメータと、第１の透過率比と、第３の透過率との関係を用いて、第１の透過率比に基づいて第３の透過率を算出する。
【００１７】
（構成５）
構成１から構成４のいずれかにおいて、算出部は、更に、第３の透過率に基づいて、対象物の温度と、対象物と検出器との間に存在する水蒸気の濃度とを算出し、水蒸気の濃度および対象物の温度から実質的な温度を算出する。そして、第１の波長は、３．５〜６．０μｍの範囲に設定され、かつ、第２の波長は、４．５〜６．０μｍの範囲に設定され、または、第１の波長は、３．５〜４．５μｍの範囲に設定され、かつ、第２の波長は、６．０〜８．０μｍの範囲に設定され、または、第１の波長は、３．５〜４．５μｍの範囲に設定され、かつ、第２の波長は、１３．０〜１６．０μｍの範囲に設定され、または、第１の波長は、８．０〜１６．０μｍの範囲に設定され、かつ、第２の波長は、１３．０〜１６．０μｍの範囲に設定される。
【００１８】
（構成６）
構成１から構成４のいずれかにおいて、算出部は、更に、第３の透過率に基づいて、対象物の温度と、対象物と検出器との間に存在する二酸化炭素の濃度とを算出し、二酸化炭素の濃度および対象物の温度から快適性の指標を算出する。そして、第１の波長は、３．５〜４．０μｍの範囲に設定され、かつ、第２の波長は、４．０〜４．５μｍの範囲に設定され、または、第１の波長は、３．５〜４．０μｍの範囲に設定され、かつ、第２の波長は、１３．５〜１６．０μｍの範囲に設定され、または、第１の波長は、４．５〜１６．０μｍの範囲に設定され、かつ、第２の波長は、１３．５〜１６．０μｍの範囲に設定される。
【００１９】
（構成７）
構成１から構成４のいずれかにおいて、算出部は、第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度と第２の波長における黒体分光放射輝度である第２の黒体分光放射輝度との比の近似値を用いて第１の分光放射照度比に基づいて第１の透過率比を算出する。
【００２０】
（構成８）
構成１において、赤外線検出装置は、第３の検出器を更に備える。第３の検出器は、第１の波長よりも短い第３の波長を有する第３の赤外線の第３の分光放射照度を検出する。算出部は、第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度と第２の波長における黒体分光放射輝度である第２の黒体分光放射輝度との比の近似値を用いて第１の分光放射照度比に基づいて第１の透過率比を算出し、その算出した第１の透過率比から第３の透過率を算出し、対象物から第１、第２および第３の検出器までの間における第３の赤外線の透過率である第４の透過率を第３の透過率から算出し、その算出した第４の透過率と第３の透過率とに基づいて対象物の温度、吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する。
【００２１】
（構成９）
構成７または構成８において、第１および第２の波長は、黒体分光放射輝度の最大値が得られるピーク波長よりも長い。
【００２２】
（構成１０）
構成８において、算出部は、対象物から第１、第２および第３の検出器までの間における第１の赤外線の吸光係数と第３の赤外線の吸光係数との比である第２のパラメータと、第３の透過率と、第４の透過率との関係を用いて、第３の透過率から第４の透過率を算出する。
【００２３】
（構成１１）
構成８または構成１０において、算出部は、第３の透過率と第４の透過率との比である第２の透過率比、第１の分光放射照度と第３の分光放射照度との比である第２の分光放射照度比、および対象物の第１の波長における放射率である第１の放射率と対象物の第３の波長における放射率である第２の放射率との比である放射率比に基づいて、第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度と第３の波長における黒体分光放射輝度である第２の黒体分光放射輝度との比である黒体分光放射輝度比を算出し、その算出した黒体分光放射輝度比と温度との関係に基づいて対象物の温度、吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する。
【００２４】
（構成１２）
構成７から構成１１のいずれかにおいて、算出部は、更に、第３の透過率に基づいて、対象物の温度と、対象物と検出器との間に存在する水蒸気の濃度とを算出し、水蒸気の濃度および対象物の温度から実質的な温度を算出する。そして、第１の波長は、３．５〜６．０μｍの範囲に設定され、かつ、第２の波長は、４．５〜６．０μｍの範囲に設定され、または、第１の波長は、８．０〜１６．０μｍの範囲に設定され、かつ、第２の波長は、１３．０〜１６．０μｍの範囲に設定される。
【００２５】
（構成１３）
構成７から構成１１のいずれかにおいて、算出部は、更に、第３の透過率に基づいて、対象物の温度と、対象物と検出器との間に存在する二酸化炭素の濃度とを算出し、二酸化炭素の濃度および対象物の温度から快適性の指数を算出する。そして、第１の波長は、３．５〜４．０μｍの範囲に設定され、かつ、第２の波長は、４．０〜４．５μｍの範囲に設定され、または、第１の波長は、４．５〜１６．０μｍの範囲に設定され、かつ、第２の波長は、１３．５〜１６．０μｍの範囲に設定される。
【００２６】
（構成１４）
構成８において、第１から第３の検出器のうちの２つまたは３つの検出器は、量子井戸型または量子ドット型の１つの検出器からなり、赤外線検出装置は、１つの検出器に印加する電圧を制御して、検出する赤外線の波長を第１から第３の波長のうちの２つの波長または３つの波長に制御する制御部を更に備える。
【００２７】
（構成１５）
構成１において、アレイ状に配置された第１および第２の検出器は、検出器群を構成する。算出部は、第１の分光放射照度比に基づいて第１の透過率比を算出する処理を複数の検出器群によって検出された複数組の第１および第２の分光放射照度について実行して複数の第１の透過率比を算出し、複数の第１の透過率比に基づいて複数の第３の透過率を算出し、複数の第３の透過率に基づいて対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて記対象物の温度分布を算出する。
【００２８】
（構成１６）
構成８において、アレイ状に配置された第１から第３の検出器は、検出器群を構成する。算出部は、近似値を用いて第１の分光放射照度比に基づいて第１の透過率比を算出する処理を複数の第１の分光放射照度比について実行して複数の第１の透過率比を算出し、複数の第１の透過率比から複数の第３の透過率を算出し、複数の第４の透過率を複数の第３の透過率から算出し、複数の第３の透過率および複数の第４の透過率に基づいて対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて対象物の温度分布を算出する。
【００２９】
（構成１７）
また、この発明の実施の形態によれば、赤外線検出方法は、対象物の温度、対象物から赤外線の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを検出する検出方法であって、第１の波長を有する第１の赤外線の第１の分光放射照度と、第１の波長よりも長い第２の波長を有する第２の赤外線の第２の分光放射照度とを検出する第１のステップと、第１の分光放射照度と第２の分光放射照度との比である第１の分光放射照度比に基づいて、対象物から第１および第２の赤外線の検出器までの間における第１の赤外線の透過率である第１の透過率と対象物から検出器までの間における第２の赤外線の透過率である第２の透過率との比である第１の透過率比を算出する第２のステップと、算出された第１の透過率比に基づいて第１および第２の透過率のいずれか一方の透過率である第３の透過率を算出する第３のステップと、算出された第３の透過率に基づいて対象物の温度、吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する第４のステップとを備える。
【００３０】
（構成１８）
構成１７の第２のステップにおいて、第１の透過率比は、第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度と第２の波長における黒体分光放射輝度である第２の黒体分光放射輝度との比の近似値を用いて第１の分光放射照度比に基づいて算出される。
【００３１】
（構成１９）
構成１７において、検出方法は、対象物から検出器までの間における第１の波長よりも短い第３の波長を有する第３の赤外線の透過率である第４の透過率を第３の透過率から算出する第５のステップを更に備える。、対象物から検出器までの間における第３の赤外線の透過率である第４の透過率を第３の透過率から算出する第６のステップとを更に備える。そして、第１のステップにおいて、第３の赤外線の第３の分光放射照度を更に検出する。また、第２のステップにおいて、第１の透過率比は、第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度と第２の波長における黒体分光放射輝度である第２の黒体分光放射輝度との比の近似値を用いて第１の分光放射照度比に基づいて算出される。更に、第４のステップにおいて、対象物の温度、吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つは、第３の透過率および第４の透過率に基づいて算出される。
【００３２】
（構成２０）
構成１９の第２のステップにおいて、第１の透過率比は、黒体分光放射輝度の最大値が得られるピーク波長よりも長い第１の波長における第１の分光放射照度とピーク波長よりも長い第２の波長における第２の分光放射照度とに基づいて算出される。
【００３３】
（構成２１）
構成１９の第４のステップにおいて、前記対象物の温度、吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つは、第３の透過率と第４の透過率との比である第２の透過率比、第１の分光放射照度と第３の分光放射照度との比である第２の分光放射照度比、および対象物の第１の波長における放射率である第１の放射率と対象物の第３の波長における放射率である第２の放射率との比である放射率比に基づいて算出された、第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度と第３の波長における黒体分光放射輝度である第２の黒体分光放射輝度との比と温度との関係に基づいて算出される。
【００３４】
（構成２２）
構成１７において、第１の赤外線を検出する第１の検出器および第２の赤外線を検出する第２の検出器は、アレイ状に配置されて検出器群を構成する。そして、第１のステップにおいて、複数の前記検出器群の各々は、第１および第２の分光放射照度を検出し、第２のステップにおいて、第１および第２の分光放射照度に基づいて第１の透過率比を算出する処理を複数組の第１および第２の分光放射照度について実行して複数の第１の透過率比を算出し、第３のステップにおいて、複数の第１の透過率比に基づいて複数の第３の透過率を算出し、第４のステップにおいて、複数の第３の透過率に基づいて対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて対象物の温度分布を算出する。
【００３５】
（構成２３）
構成１９において、第１の赤外線を検出する第１の検出器、第２の赤外線を検出する第２の検出器および第３の赤外線を検出する第３の検出器は、アレイ状に配置されて検出器群を構成する。そして、第１のステップにおいて、複数の検出器群の各々は、第１から第３の分光放射照度を検出し、第２のステップにおいて、近似値を用いて第１の分光放射照度比に基づいて第１の透過率比を算出する処理を複数組の第１および第２の分光放射照度について実行して複数の第１の透過率比を算出し、第３のステップにおいて、複数の第１の透過率比に基づいて複数の第３の透過率を算出し、第５のステップにおいて、複数の第３の透過率から複数の第４の透過率を算出し、第４のステップにおいて、複数の第３の透過率および複数の第４の透過率に基づいて対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて対象物の温度分布を算出する。
【００３６】
（構成２４）
更に、この発明の実施の形態によれば、プログラムは、対象物の温度、対象物から赤外線の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つの検出をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、受付手段が、第１の波長を有する第１の赤外線の第１の分光放射照度と、第１の波長よりも長い第２の波長を有する第２の赤外線の第２の分光放射照度とを受け付ける第１のステップと、算出手段が、第１の分光放射照度と第２の分光放射照度との比である第１の分光放射照度比に基づいて、対象物から第１および第２の赤外線の検出器までの間における第１の赤外線の透過率である第１の透過率と対象物から検出器までの間における第２の赤外線の透過率である第２の透過率との比である第１の透過率比を算出する第２のステップと、算出手段が、算出した第１の透過率比に基づいて第１および第２の透過率のいずれか一方の透過率である第３の透過率を算出する第３のステップと、算出手段が、算出した第３の透過率に基づいて対象物の温度、吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する第４のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００３７】
（構成２５）
構成２４において、算出手段は、第２のステップにおいて、第１の波長における黒体分光放射輝度である第１の黒体分光放射輝度と第２の波長における黒体分光放射輝度である第２の黒体分光放射輝度との比の近似値を用いて第１の分光放射照度比に基づいて第１の透過率比を算出する。
【００３８】
（構成２６）
更に、この発明の実施の形態によれば、記録媒体は、構成２４または構成２５に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００３９】
遠赤外及び中赤外の領域においても高精度に温度を算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施の形態１による赤外線検出装置の概略図である。
【図２】対象物の温度および／または吸収体の絶対量または濃度を検出する実施の形態１による検出方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】透過率と波長との関係を示す図である。
【図４】設定した対象物の温度とシミュレーションによって得られた算出温度との温度差を示す図である。
【図５】水蒸気の透過率と波長との関係を示す図である。
【図６】ある湿度における二酸化炭素の透過率と波長の関係を示す図である。
【図７】実施の形態２による赤外線検出装置の概略図である。
【図８】分光放射輝度と波長との関係を示す図である。
【図９】対象物の温度および／または吸収体の絶対量または濃度を検出する実施の形態２による検出方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】放射温度計の精度定格と対象物の温度の測定範囲とに基づいて２つの波長λ２，λ３を選択する選択方法を示すフローチャートである。
【図１１】放射温度計の精度定格と対象物の温度の測定範囲とに基づいて２つの波長λ２，λ３を選択する別の選択方法を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態２における対象物の温度を検出する検出方法を示すフローチャートである。
【図１３】設定した対象物の温度とシミュレーションによって得られた算出温度との温度差を示す図である。
【図１４】設定した対象物の温度とシミュレーションによって得られた補正後の算出温度との温度差を示す図である。
【図１５】実施の形態３による赤外線検出装置の概略図である。
【図１６】対象物の温度および／または吸収体の絶対量または濃度を検出する実施の形態３による検出方法を説明するためのフローチャートである。
【図１７】設定した対象物の温度とシミュレーションによって得られた算出温度の温度差を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態による対象物の温度の分布および／または対象物から赤外線の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量の分布または濃度の分布を検出する赤外線検出装置の概略図である。
【図１９】図１８に示す赤外線検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００４２】
[実施の形態１]
図１は、この発明の実施の形態１による赤外線検出装置の概略図である。図１を参照して、実施の形態１による赤外線検出装置１０は、検出器１，２と、算出部４とを備える。
【００４３】
検出器１，２は、中赤外から遠赤外までの３〜１６μｍの波長範囲に属する赤外線を検出する。より具体的には、検出器１は、対象物２０から放射された赤外線のうち、３〜１６μｍの波長範囲に属する波長λ１を有する赤外線ＩＦＲ１の分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）を検出し、その検出した分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）を算出部４へ出力する。検出器２は、対象物２０から放射された赤外線のうち、３〜１６μｍの波長範囲に属する波長λ２（＞λ１）を有する赤外線ＩＦＲ２の分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）を検出し、その検出した分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）を算出部４へ出力する。
【００４４】
なお、波長λ１，λ２は、ある程度の波長範囲を含んでいてもよい。この場合、波長λ１，λ２は、中心波長が波長λ１，λ２であることを意味する。そして、波長範囲が狭いほど、温度の検出精度が高くなる。
【００４５】
算出部４は、輝度テーブル４１と、透過率算出テーブル４２とを含む。輝度テーブル４１は、波長λ１における黒体分光放射輝度の値と温度Ｔとの関係ＢＴ１と、波長λ２における黒体分光放射輝度の値と温度Ｔとの関係ＢＴ２とを含む。透過率算出テーブル４２は、透過率の比と透過率との関係を含む。
【００４６】
算出部４は、検出器１から分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）を受け、検出器２から分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）を受ける。そして、算出部４は、輝度テーブル４１および透過率算出テーブル４２を用いて、後述する方法によって、分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ）に基づいて対象物２０の温度Ｔ、および／または対象物２０と検出器１，２との間に存在する吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出する。
【００４７】
検出器１，２の各々は、ＩｎＧａＡｓのバンドギャップで光電変換する検出器、ボロメータのような熱型検出器に波長フィルタを搭載した構成からなる検出器、多層に積層した量子ドットのエネルギー準位を利用して光電変換する量子ドット型検出器および多層に積層した量子井戸のエネルギー準位を利用して光電変換する量子井戸型検出器等からなる。
【００４８】
検出器１，２は、相互に同じあっても異なっていてもよい。検出器１，２が同じである場合、即ち、２つの検出器１，２が１つの検出器によって構成される場合、検出器１，２は、量子ドット型検出器または量子井戸型検出器からなる。量子ドット型検出器または量子井戸型検出器は、印加される電圧に応じて検出波長を制御することができる。これによって、１つの検出器で済むため、赤外線検出装置１０の小型化および低コスト化が可能である。２つの検出器１，２が１つの検出器によって構成される場合、赤外線検出装置１０は、検出する波長を波長λ１に設定するための電圧Ｖ１を検出器（量子ドット型検出器または量子井戸型検出器からなる）に印加するとともに、検出する波長を波長λ２に設定するための電圧Ｖ２を検出器（量子ドット型検出器または量子井戸型検出器からなる）に印加する制御部を更に備える。
【００４９】
[対象物の温度の算出方法]
検出器１が検出する分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）は、次式によって表される。
【００５０】
【数１】
2020085696.tif 000003
【００５１】
式（１）において、αは、検出割合であり、τ（λ１）は、透過率であり、ε（λ１）は、放射率である。Ｂ（λ１，Ｔ）は、波長λ１および温度Ｔにおける黒体分光放射輝度である。
【００５２】
検出割合αとは、対象物２０が放射する分光放射輝度のうち、検出器１または検出器２が検出する分光放射輝度の割合である。そして、検出割合αは、対象物２０の形状、対象物２０と検出器１，２との距離、および検出器１，２の向きで決定される。この発明の実施の形態においては、検出器１，２のキャリブレーションを行って検出割合αを決定してもよいし、レンズの焦点距離等で決まる設計値を検出割合αとして用いてもよい。
【００５３】
透過率τ（λ１）は、対象物２０と検出器１，２との間の赤外線ＩＦＲ１の透過率であり、対象物２０によって放射される分光放射輝度が光路を通して検出器１，２に伝搬される割合である。
【００５４】
放射率ε（λ１）は、波長λ１における熱放射において、黒体分光放射輝度に対して対象物２０によって放射される分光放射輝度の割合である。
【００５５】
式（１）に示す黒体分光放射輝度Ｂ（λ１，Ｔ）は、次式（プランクの式）によって表される。
【００５６】
【数２】
2020085696.tif 000004
【００５７】
式（２）において、ｈは、プランク定数であり、ｃは、光速であり、ｋは、ボルツマン定数であり、Ｔは、絶対温度である。
【００５８】
上述した式（１）および式（２）は、検出器２が検出する分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）についても成り立つ。
【００５９】
従って、分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）についての式（１）と、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）についての式（１）より、次式が得られる。
【００６０】
【数３】
2020085696.tif 000005
【００６１】
このように、透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）は、分光放射照度の比Ｉ（λ１，Ｔ）／Ｉ（λ２，Ｔ）、放射率の比ε（λ２）／ε（λ１）および黒体分光放射輝度の比Ｂ（λ２，Ｔ）／Ｂ（λ１，Ｔ）によって表される。
【００６２】
実施の形態１においては、放射率ε（λ１），ε（λ２）は、既知であるとする。分光放射照度の比Ｉ（λ１，Ｔ）／Ｉ（λ２，Ｔ）は、検出器１，２がそれぞれ検出する分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ）から算出可能である。黒体分光放射輝度Ｂ（λ１，Ｔ），Ｂ（λ２，Ｔ）については、輝度テーブル４１に含まれる関係ＢＴ１，ＢＴ２に基づいて、ある温度Ｔｘにおける黒体分光放射輝度Ｂ（λ１，Ｔ），Ｂ（λ２，Ｔ）を求めることができる。
【００６３】
従って、式（３）によって、透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）を算出することができる。また、式（３）によれば、透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）は、温度Ｔのみによって決定される。
【００６４】
実施の形態１においては、透過率の比と透過率との間に対応関係がある場合に、透過率を算出する方法を使用する。この一例としては、ランベルト・ベールの法則等、吸収体存在下の赤外線の減衰に関する法則を適用することができる。
【００６５】
ランベルト・ベールの法則は、次式によって表される。
【００６６】
【数４】
2020085696.tif 000006
【００６７】
式（４）において、εａ（λ１）は、波長λ１を有する赤外線ＩＦＲ１の吸光係数である。ｃａは、対象物２０から検出器１，２までの間に存在する吸収体ＡＢＳの濃度である。ｌは、対象物２０から検出器１，２までの距離である。
【００６８】
式（４）は、透過率τ（λ２）についても成立するので、透過率τ（λ１）についての式（４）と、透過率τ（λ２）についての式（４）とにより、濃度ｃａおよび距離ｌを消去すると、次式が得られる。
【００６９】
【数５】
2020085696.tif 000007
【００７０】
式（５）は、透過率の比τ（λ２）／τ（λ１）から透過率τ（λ１）を算出できることを意味する。なお、実施の形態１においては、吸光係数εａ（λ１），εａ（λ２）は、既知であるものとする。
【００７１】
透過率算出テーブル４２は、透過率の比τ（λ２）／τ（λ１）と透過率τ（λ１）との関係を含む。即ち、透過率算出テーブル４２は、検出器１，２の利用環境において、透過率の比τ（λ２）／τ（λ１）と透過率τ（λ１）との関係を予め実験によって算出し、その算出した透過率の比τ（λ２）／τ（λ１）と透過率τ（λ１）との関係を含む。
【００７２】
従って、算出部４は、上述した式（３）によって透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）を算出し、既知である吸光係数εａ（λ１），εａ（λ２）から吸光係数の比εａ（λ２）／εａ（λ１）を算出し、その算出した透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）の逆数と、吸光係数の比εａ（λ２）／εａ（λ１）とを式（５）に代入して透過率τ（λ１）を算出する。また、算出部４は、式（３）によって透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）を算出すると透過率算出テーブル４２に基づいて透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）に対応する透過率τ（λ１）を検出することによって、透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）から透過率τ（λ１）を算出する。
【００７３】
算出部４は、透過率τ（λ１）を算出すると、その算出した透過率τ（λ１）、既知である検出割合α、検出器１によって検出された分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）、既知である放射率ε（λ１）を式（１）に代入して黒体分光放射輝度Ｂ（λ１，Ｔ）を算出する。そして、算出部４は、算出した黒体分光放射輝度Ｂ（λ１，Ｔ）を式（２）に代入し、温度Ｔｅｓｔを算出する。
【００７４】
実施の形態１においては、算出部４は、ある温度Ｔｘを仮定して、上述した方法によって温度Ｔｅｓｔを算出する動作を、温度Ｔｘと温度Ｔｅｓｔとの差が最小になるまで繰り返し行い、温度Ｔｘと温度Ｔｅｓｔとの差が最小になったときの温度Ｔｅｓｔを対象物２０の温度として算出する。
【００７５】
また、算出部４は、上述した方法によって算出した透過率τ（λ１）と、対象物２０から検出器１，２までの距離ｌとに基づいて、対象物２０から検出器１，２までの間に存在する吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出する。
【００７６】
図２は、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を検出する実施の形態１による検出方法を説明するためのフローチャートである。
【００７７】
図２を参照して、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を検出する動作が開始されると、検出器１，２は、それぞれ分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ）を検出し（ステップＳ１）、その検出した分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ）を算出部４へ出力する。
【００７８】
算出部４は、分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ）をそれぞれ検出器１，２から受ける。そして、算出部４は、温度Ｔを、ある温度Ｔｘに設定する（ステップＳ２）。
【００７９】
その後、算出部４は、輝度テーブル４１に基づいて、温度Ｔｘに対応する黒体分光放射輝度Ｂ（λ１，Ｔ），Ｂ（λ２，Ｔ）を算出する（ステップＳ３）。
【００８０】
引き続いて、算出部４は、分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ）、放射率ε（λ１），ε（λ２）および黒体分光放射輝度Ｂ（λ１，Ｔ），Ｂ（λ２，Ｔ）を式（３）に代入して透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）を算出する（ステップＳ４）。
【００８１】
そして、算出部４は、透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）および吸光係数εａ（λ１），εａ（λ２）に基づいて透過率τ（λ１）を算出する（ステップＳ５）。より具体的には、算出部４は、透過率算出テーブル４２に基づいて、透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）に対応する透過率を検出することによって、透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）から透過率τ（λ１）を算出する。また、算出部４は、透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）の逆数および吸光係数εａ（λ１），εａ（λ２）を式（５）に代入して透過率τ（λ１）を算出する。
【００８２】
ステップＳ５の後、算出部４は、検出割合α、分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）、透過率τ（λ１）および放射率ε（λ１）を式（１）に代入して黒体分光放射輝度Ｂ（λ１，Ｔ）を算出する（ステップＳ６）。
【００８３】
そして、算出部４は、算出した黒体分光放射輝度Ｂ（λ１，Ｔ）を式（２）に代入して温度Ｔｅｓｔを算出する（ステップＳ７）。
【００８４】
そうすると、算出部４は、温度Ｔｘと温度Ｔｅｓｔとの差ΔＴを算出し（ステップＳ８）、その算出した差ΔＴが最小であるか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００８５】
ステップＳ９において、差ΔＴが最小でないと判定されたとき、算出部４は、温度Ｔｘを異なる値に設定する（ステップＳ１０）。その後、一連の動作は、ステップＳ３へ移行し、ステップＳ９において、差ΔＴが最小であると判定されるまで、ステップＳ３〜ステップＳ１０が繰り返し実行される。
【００８６】
そして、ステップＳ９において、差ΔＴが最小であると判定されると、算出部４は、差Δが最小になったときの温度Ｔｅｓｔを対象物２０の温度とする（ステップＳ１１）。その後、算出部４は、差Δが最小になったときの透過率τ（λ１）に基づいて、吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出する（ステップＳ１２）。これによって、一連の動作が終了する。
【００８７】
式（３）は、透過率τ（λ２）に対する透過率τ（λ１）の比τ（λ１）／τ（λ２）を算出する式であるが、透過率τ（λ１）に対する透過率τ（λ２）の比τ（λ２）／τ（λ１）は、分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）についての式（１）と、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）についての式（１）とから次式のように導出される。
【００８８】
【数６】
2020085696.tif 000008
【００８９】
そして、透過率τ（λ１）についての式（４）と、透過率τ（λ２）についての式（４）とにより、透過率の比τ（λ２）／τ（λ１）から透過率τ（λ２）を算出する次式が得られる。
【００９０】
【数７】
2020085696.tif 000009
【００９１】
従って、図２に示す検出方法においては、算出部４は、ステップＳ４において、式（６）によって透過率の比τ（λ２）／τ（λ１）を算出し、ステップＳ５において、算出した透過率の比τ（λ２）／τ（λ１）に基づいて透過率τ（λ２）を算出してもよい。この場合、ステップＳ６において、検出割合α、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）、透過率τ（λ２）および放射率ε（λ２）を、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）についての式（１）に代入して黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔ）を算出し、ステップＳ７において、算出した黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔ）を式（２）に代入して温度Ｔｅｓｔを算出することができる。この場合、算出部４は、ステップＳ１２において、差ΔＴが最小になるときの透過率τ（λ２）に基づいて、吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出する。なお、透過率の比τ（λ２）／τ（λ１）に基づいて透過率τ（λ２）を算出する場合、算出部４は、透過率の比τ（λ２）／τ（λ１）および吸光係数の比εａ（λ１）／εａ（λ２）を式（７）に代入して透過率τ（λ２）を算出してもよいし、透過率の比τ（λ２）／τ（λ１）と透過率τ（λ２）との関係を含む透過率算出テーブルに基づいて透過率の比τ（λ２）／τ（λ１）から透過率τ（λ２）を算出してもよい。
【００９２】
なお、実施の形態１においては、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を検出する動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、算出部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。
【００９３】
ＲＯＭは、検出器１，２からそれぞれ分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）を受け付けるステップＳ１−１と、入力装置（キーボード等）を介して放射率ε（λ１），ε（λ２）および吸光係数εａ（λ１），εａ（λ２）を受け付けるステップＳ１−２と、図２に示すステップＳ２〜ステップＳ１２とを備えるプログラムＰｒｏｇ＿Ａを格納する。また、ＲＯＭは、図１に示す輝度テーブル４１および透過率算出テーブル４２を格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵによって受け付けられた分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）、放射率ε（λ１），ε（λ２）および吸光係数εａ（λ１），εａ（λ２）、ＣＰＵによって算出された黒体分光放射輝度Ｂ（λ１，Ｔ），Ｂ（λ２，Ｔ）、ＣＰＵによって算出された透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）、ＣＰＵによって算出された透過率τ（λ１）、ＣＰＵによって算出された温度Ｔｅｓｔ、および算出された差ΔＴを一時的に記憶する。
【００９４】
ＣＰＵは、ＲＯＭからプログラムＰｒｏｇ＿Ａを読み出し、その読み出したプログラムＰｒｏｇ＿ＡのステップＳ１−１，Ｓ１−２，Ｓ２〜Ｓ１２を順次実行して、上述した方法によって、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を検出する。
【００９５】
この場合、黒体分光放射輝度Ｂ（λ１，Ｔ），Ｂ（λ２，Ｔ）、透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）、透過率τ（λ１）、温度Ｔｅｓｔ、および差ΔＴを算出するＣＰＵは、「算出手段」を構成する。また、分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）、放射率ε（λ１），ε（λ２）および吸光係数εａ（λ１），εａ（λ２）を受け付けるＣＰＵは、「受付手段」を構成する。
【００９６】
また、プログラムＰｒｏｇ＿Ａは、記録媒体（例えば、ＣＤおよびＤＶＤ等）に記録されて流通されてもよい。この場合、コンピュータ（ＣＰＵ）は、記録媒体からプログラムＰｒｏｇ＿Ａを読み出して実行し、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を検出する。従って、プログラムＰｒｏｇ＿Ａを記録したＣＤ，ＤＶＤ等は、プログラムＰｒｏｇ＿Ａを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読み取り可能な記録媒体である。
【００９７】
上述したように、実施の形態１においては、検出器１，２が検出した分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ）、既知である放射率ε（λ１），ε（λ２）、既知である吸光係数εａ（λ１），εａ（λ２）、および輝度テーブル４１から算出された黒体分光放射輝度Ｂ（λ１，Ｔ），Ｂ（λ２，Ｔ）を用いる。実施の形態１による検出方法は、上述のパラメータを使用し、透過率τ（λ１）および透過率τ（λ２）のいずれか一方を算出し、その算出した透過率（透過率τ（λ１）および透過率τ（λ２）のいずれか一方）に基づいて、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出するものであればよい。
【００９８】
このように、赤外線検出装置１０は、対象物２０の温度を算出する放射温度計および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出するガスセンサとして機能する。
【００９９】
赤外線検出装置１０においては、検出割合αおよび吸光係数の比εａ（λ２）／εａ（λ１）（または吸光係数の比εａ（λ１）／εａ（λ２））は、赤外線検出装置１０に予め設定される。
【０１００】
簡単のために、検出割合αを０．１とし、放射率ε（λ１）を１とする。また、対象物２０の温度を０〜１００℃とする。
【０１０１】
輝度テーブル４１および透過率算出テーブル４２を次のようにして予め赤外線検出装置１０に設定する。
【０１０２】
図３は、透過率と波長との関係を示す図である。図３において、縦軸は、透過率を表し、横軸は、波長を表す。
【０１０３】
図３を参照して、大気中に存在する吸収分子として、水（Ｈ２Ｏ）、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）および二酸化炭素（ＣＯ２）が吸収波長に対応付けて示されている。
【０１０４】
図３に示すように、大気の窓の範囲内において、例えば、波長λ１を８．５μｍに設定し、波長λ２を１３．０μｍに設定する。
【０１０５】
輝度テーブル４１には、温度と、波長８．５μｍおよび１３．０μｍにおける黒体分光放射輝度との関係を設定する。また、図３を参照して吸光係数の比εａ（λ２）／εａ（λ１）を、例えば、０．３７に設定し、その設定した吸光係数の比εａ（λ２）／εａ（λ１）＝０．３７を用いて、透過率の比と透過率との関係を透過率算出テーブル４２に設定する。なお、吸光係数の比εａ（λ２）／εａ（λ１）＝０．３７は、波長８．５μｍおよび１３．０μｍにおける水蒸気の吸光係数の比である。
【０１０６】
[温度の算出精度]
シミュレーションに基づいて、実施の形態１における温度の算出精度を説明する。まず、シミュレーションの課題を作成した。採用した吸光係数の比０．３７と整合する透過率τ（λ１）＝０．７７およびτ（λ２）＝０．５０を設定して、式（１）に基づいて、各温度に対応する分光放射照度Ｉ（８．５μｍ，Ｔ），Ｉ（１３．０μｍ，Ｔ）を算出した。この分光放射照度を、検出器１，２が検出する分光放射照度と定めて、図２に示す検出方法によって対象物２０の温度Ｔｅｓｔを算出した。
【０１０７】
そして、検出器１に関する式（１）と、輝度テーブル４１と、透過率算出テーブル４２とに基づいて温度を算出した。
【０１０８】
図４は、設定した対象物２０の温度とシミュレーションによって得られた算出温度との温度差を示す図である。図４において、縦軸は、算出温度と対象物２０の温度との差を表し、横軸は、対象物２０の温度を表す。
【０１０９】
図４を参照して、透過率が波長に依存する場合でも、算出温度が対象物２０の温度と＋０．３℃から＋０．５℃程度の誤差に収まる。従って、吸収体ＡＢＳの存在下で高精度に対象物２０の温度を算出できることが分かった。
【０１１０】
[実施の形態１における効果]
（放射温度計に関する効果）
赤外線検出装置１０を放射温度計として利用した場合の効果について説明する。
【０１１１】
従来の単色法では、透過率を、事前に予想した値に設定して対象物２０の温度を算出するため、透過率が予想した値と異なると、温度に算出誤差が生じる。例えば、波長８．５μｍの赤外線を検出する単色法の放射温度計を想定すると、透過率を０．７７に設定すべきところを１．０に設定したとする。即ち、放射温度計は、対象物２０の分光放射輝度を本来値の０．７７倍に見積もる。
【０１１２】
この条件下で、式（１）によって３５℃の対象物２０の温度を算出すると、算出温度は、約２１℃になり、大きな算出誤差が生じる。
【０１１３】
また、従来の二色法では、透過率が波長依存性を持つため、温度を高精度に算出することはできない。従来の二色法では、透過率が波長に依存しないと仮定して対象物２０の温度を算出するため、実際の透過率に波長依存性が生じる場合、温度に算出誤差が生じる。例えば、波長８．５μｍの赤外線と、波長１３．０μｍの赤外線とを検出する従来の二色法の放射温度計を用いて、透過率がτ（８．５μｍ）＝０．７７およびτ（１３．０）＝０．５の条件下で、対象物２０の温度を算出する場合を想定する。
【０１１４】
この条件下で、分光放射照度の比をプランクの式の比と見なして温度を算出すると、３５℃の対象物２０の温度を１３７℃と算出してしまう。一方で、シミュレーションおよび図４に示した通り、実施の形態１による放射温度計（赤外線検出装置１０）は、透過率が波長に依存する場合でも、正確な温度を算出することができる。即ち、放射温度計（赤外線検出装置１０）は、従来の放射温度計に無い透過率の補正機能を有する。
【０１１５】
実施の形態１によると、任意の波長の赤外線を検出する２つの検出器１，２を用いて、透過率を補正して対象物２０の温度を算出することができる。これによって、例えば、水蒸気等の影響で透過率が大きく変化する環境（例えば、雨および霧等の悪天候の屋外、風呂場等）において、人または動物の検出性能を向上することができる。即ち、悪天候時において、人または動物を、より遠距離から検出することができ、風呂場での事故を早期に発見できる。
【０１１６】
また、赤外線検出装置１０によると、水蒸気等の吸収体ＡＢＳの存在によって透過率が低下し得る波長λ１，λ２を用いて温度を高精度に算出することができる。例えば、従来、不適とされていた大気の窓の範囲外を検出波長λ１，λ２として利用することができる。即ち、検出波長λ１，λ２が３〜３．５μｍ、４．５〜８μｍまたは１３〜１６μｍの範囲に属する場合でも、温度Ｔｅｓｔおよび透過率τ（λ１）（または透過率τ（λ２））を高精度に算出することができる。
【０１１７】
なお、対象物２０と赤外線検出装置１０との間に存在する吸収体ＡＢＳは、波長λ１，λ２により決まってくるので、特に大気中であれば、予め吸収体ＡＢＳの種類を検査する必要はない。
【０１１８】
（ガスセンサに関する効果）
赤外線検出装置１０をガスセンサとして利用した場合の効果について説明する。赤外線検出装置１０は、吸収体ＡＢＳの透過率を算出すると同時に、吸収体ＡＢＳの絶対量を算出することができる。対象物２０と赤外線検出装置１０との間の距離ｌが既知である場合、吸収体ＡＢＳの濃度を算出することができる。例えば、吸収体ＡＢＳを水蒸気とすれば、対象物２０と赤外線検出装置１０との間の距離ｌにおける水蒸気量、および湿度を算出することができる。対象となる吸収体ＡＢＳは、水蒸気に限らず、二酸化炭素などの気体の吸収体やエアロゾルなどの散乱体であってもよい。
【０１１９】
赤外線検出装置１０によると、対象物２０の温度が一定範囲内に収まっている限り、高精度に吸収体ＡＢＳの濃度を算出することができる。即ち、例えば、特許文献３に代表される赤外線検出器を利用したガスセンサと比較して、赤外線検出装置１０は、構成要素に光源を必要としない。従って、光源の設置が困難な状況や、エネルギー消費量を抑制したい状況では、赤外線検出装置１０のガス濃度の算出が非常に有効となる。即ち、省スペース、かつ、省エネルギーのガスセンサとして利用することが可能であるため、多数のセンサを配置する必要があるＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  ｔｈｉｎｇｓ）デバイスとして利用することができる。
【０１２０】
なお、対象物２０と赤外線検出装置１０との間に存在する吸収体ＡＢＳは、波長λ１，λ２により決まってくるので、特に大気中であれば、予め、吸収体ＡＢＳの種類を検査する必要はない。
【０１２１】
また、対象物２０と赤外線検出装置１０との間の距離ｌは、対象物２０および赤外線検出装置１０が固定されているのであれば、予め、測定しておけばよい。赤外線検出装置１０にレンズが備えられている場合は、レンズの焦点距離を対象物２０と赤外線検出装置１０との間の距離ｌとすればよい。
（放射温度計およびガスセンサに関する効果）
赤外線検出装置１０を放射温度計およびガスセンサの両方の機能を有する検出装置として利用した場合の効果について説明する。
【０１２２】
赤外線検出装置１０がどのガス種を検出するかは、検出波長λ１，λ２に吸収を持つかどうかに依存する。例えば、水蒸気であれば、室内・屋外に関わらず、対象物２０の温度を測定しながら湿度を算出することができる。特許文献２では、湿度計を備えているが、この湿度計は、放射温度計付近の湿度を測定している。
【０１２３】
一方、赤外線検出装置１０は、対象物２０から検出器１，２までの平均的な湿度を測定している。従って、対象物２０と検出器１，２との間の環境が大きく異なるような状況では、赤外線検出装置１０による温度および湿度の算出が非常に有効となる。即ち、水蒸気がこもる調理器具において、温度および水蒸気量の検出などに利用することが可能であるため、ユーザーまたは調理器具自体が調理の状態を判断し、フィードバックすることができる。
【０１２４】
例えば、検出するガス種が二酸化炭素であれば、室内・室外に関わらず、対象の温度を測定しながら二酸化炭素濃度を算出することができる。特許文献４は、二酸化炭素濃度を検知するガスセンサであるが、このガスセンサは、設置場所付近の二酸化炭素濃度を測定している。
【０１２５】
一方、赤外線検出装置１０は、対象物２０から検出器１，２までの平均的な二酸化炭素濃度を測定している。従って、対象物２０と検出器１，２との間の環境が大きく異なるような状況では、赤外線検出装置１０による温度および二酸化炭素濃度の算出が非常に有効となる。即ち、二酸化炭素濃度を調節する換気設備・空調設備において、室内・室外の二酸化炭素濃度の検出などに赤外線検出装置１０を利用することが可能であるため、ユーザーまたは換気設備・空調設備自体が二酸化炭素濃度の状態を判断し、フィードバックすることができる。
【０１２６】
検出する対象をガスなどの吸収体ではなく、例えば、エアロゾルなどの散乱体にすれば、対象の温度を測定しながら散乱体の濃度を算出することができる。即ち、換気設備、空調設備および空気清浄機において、散乱体の検出などに利用することが可能であるため、ユーザーまたは換気設備、空調設備および空気清浄機自体が散乱体の濃度の状態を判断し、フィードバックすることができる。
（実質的な温度を測定する放射温度計およびガスセンサに関する効果）
以下においては、対象物２０の周囲における実質的な温度を、単に、「実質的な温度」と言う。
【０１２７】
赤外線検出装置１０は、温度と吸収体の濃度を同時に検出できるため、対象物２０の温度と吸収体ＡＢＳの濃度から算出する実質的な温度や快適性の指数を測定する装置に好適である。例えば、温度と湿度の同時検出にすることで、温度と湿度から算出する実質的な温度を測定することができる。実質的な温度には、例えば、人が感じる温度である体感温度や、調理器が食材に与える実効的な加熱温度などがある。一般的に、対象物２０の温度と湿度の増加によって、実質的な温度は、上昇する。
【０１２８】
実質的な温度を算出する際の好適な波長について説明する。上述したように、実施の形態１は、式（１）の分光放射照度の比と、対象物２０の温度によって定まる黒体分光放射輝度の比と、透過率によって定まる透過率の比の関係式に従って、対象物２０の温度と透過率を算出する。即ち、黒体分光放射輝度の比と透過率の比の切り分けに算出誤差が生じた場合、対象物２０の温度と透過率に算出誤差を生じ得る。
【０１２９】
一方で、対象物２０の温度と透過率の比の切り分けに誤差が伴う場合であっても、実質的な温度を高精度に算出することは可能である。例えば、温度と湿度のどちらの値を増加させた場合でも、分光放射照度の比が増加するという条件の下では、切り分けによる算出誤差を相殺できるため、実質的な温度を高精度に算出することができる。すなわち、実験誤差や透過モデルの誤差により温度と湿度の切り分けが不十分で、温度を実際よりも低く（高く）算出したとしても、湿度を高く（低く）算出するため、実質的な温度の算出誤差は、小さくなる。換言すれば、実質的な温度と分光放射照度の比の相関が大きくなるように波長λ１，λ２を選択することで、実質的な温度を高精度に算出することができる。
【０１３０】
実施の形態１に従って、検出波長λ１，λ２をλ１＜λ２とすると、対象物２０の温度が上昇する場合、プランクの式の性質によって、検出波長λ１，λ２の黒体分光放射輝度の比（Ｂ（λ１，Ｔ）／Ｂ（λ２，Ｔ））は、増加する。換言すれば、対象物２０の温度が増加すると、検出器１，２の分光放射照度の比（Ｉ（λ１，Ｔ）／Ｉ（λ２，Ｔ））は、増加する。
【０１３１】
従って、湿度の増加に対して、透過率の比（τ（λ１）／τ（λ２））が増加する波長λ１，λ２を選択すれば、検出器１の分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）と検出器２の分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）との比（Ｉ（λ１，Ｔ）／Ｉ（λ２，Ｔ））も増加し、温度と湿度の切り分け誤差による実質的な温度の算出誤差が小さくなる。
【０１３２】
図５は、水蒸気の透過率と波長との関係を示す図である。図５において、縦軸は、ある湿度における水蒸気の透過率を表し、横軸は、波長を表す。
【０１３３】
図５を参照して、波長領域３．０〜１６μｍの範囲では、水蒸気の透過率を高透過率領域、第１の低透過率領域および第２の低透過率領域の３種類に分類できる。高透過率領域は、３．５〜４．５μｍおよび８．０〜１３．０μｍの高い透過率を示す波長領域である。第１の低透過率領域は、３．０〜３．５μｍおよび６．０〜８．０μｍの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が増加する波長領域である。第２の低透過率領域は、４．５〜６．０μｍおよび１３．０〜１６．０μｍの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が減少する波長領域である。
【０１３４】
式（４）に示すランベルト・ベールの法則によると、同一の吸収体の濃度では、透過率と吸光係数の間には負の相関がある。すなわち、湿度の増加に対して、透過率の比（τ（λ１）／τ（λ２））が増加する波長条件は、図５において、τ（λ１）＞τ（λ２）を満たす波長となる。すなわち、検出波長λ１が高透過率領域に属し、かつ、検出波長λ２が第１の低透過率領域または第２の低透過率領域に属する場合、および検出波長λ１およびλ２が同じ第２の低透過率領域に属する場合である。
【０１３５】
すなわち、検出波長λ１が３．５〜４．５μｍの範囲、かつ、検出波長λ２が４．５〜８．０μｍおよび１３．０〜１６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。または検出波長λ１が８．０〜１３．０μｍの範囲、かつ、検出波長λ２が１３．０〜１６．０μｍの範囲に属する場合、検出波長λ１および検出波長λ２が４．５〜６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。または検出波長λ１および検出波長λ２が１３．０〜１６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。
【０１３６】
なお、実質的な温度の算出については、輝度テーブル４１および透過率算出テーブル４２に代えて、検出波長λ１および検出波長λ２の分光放射照度から実質的な温度を直接算出する算出パラメータを算出部４に配置してもよい。
（快適性の指数を測定する放射温度計およびガスセンサに関する効果）
実質的な温度の算出に限らず、温度と二酸化炭素濃度、または温度とエアロゾル濃度などに基づいて快適性の指数を算出してもよい。これにより、ユーザーや調理器、換気装置、空調設備および空気清浄機が実質的な温度や快適性の指数に基づいて判断することで、フィードバクすることができる。
【０１３７】
温度と二酸化炭素濃度が上昇した際に減少する快適性の指数に関し、好適な波長について説明する。実質的な温度の場合と同様にして、対象物２０の温度と透過率の切り分け誤差を軽減できる条件は、二酸化炭素濃度の増加に対して、透過率の比（τ（λ１）／τ（λ２））を増加させる２つの検出波長になる。
【０１３８】
図６は、ある湿度における二酸化炭素の透過率と波長の関係を示す図である。図６を参照して、二酸化炭素の透過率の場合には、波長領域３．０〜１６μｍの範囲を高透過率領域、第２の低透過率領域および第３の低透過率領域の３種類に分類できる。高透過率領域は、３．５〜４．０μｍおよび４．５〜１３．５μｍの高い透過率を示す波長領域である。第２の低透過率領域は、１３．５〜１６．０μｍの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が減少する波長領域である。第３の低透過率領域は、４．０〜４．５μｍの低い透過率を示す波長領域である。
【０１３９】
式（４）に示すランベルト・ベールの法則によると、同一の吸収体の濃度では、透過率と吸光係数の間には負の相関がある。すなわち、湿度の増加に対して、透過率の比（τ（λ１）／τ（λ２））が増加する波長条件は、図６において、τ（λ１）＞τ（λ２）を満たす波長となる。より具体的には、検出波長λ１が高透過率領域に属し、かつ、検出波長λ２が第２の低透過率領域または第２の低透過率領域に属する場合、および検出波長λ１および検出波長λ２が同じ第２の低透過率領域に属する場合である。
【０１４０】
即ち、検出波長λ１が３．５〜４．０μｍの範囲、かつ、検出波長λ２が４．０〜４．５μｍおよび１３．５〜１６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。または検出波長λ１が４．５〜１３．５μｍの範囲、かつ、検出波長λ２が１３．５〜１６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。または検出波長λ１および検出波長λ２が１３．５〜１６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。
【０１４１】
なお、快適性の指数の算出については、輝度テーブル４１および透過率算出テーブル４２に代えて、検出波長λ１および検出波長λ２の分光放射照度から快適性の指数を直接算出する算出パラメータを算出部４に配置してもよい。
（実施の形態１の応用に関する効果）
実施の形態１では、放射率が既知である必要があるが、これは、対象物２０が人、動物、調理器具、調理具材などとわかっているので、その値を入れておくだけでよい。
【０１４２】
また、実施の形態１による赤外線検出装置１０をアレイ化することで、赤外線カメラとして利用することができる。実施の形態１を応用した赤外線カメラは、対象物２０の温度に関する画像と、吸収体の絶対量に関する画像の両方を、同時に撮影することができる。この機能によって、対象物２０の輪郭や分布をより高精度に判別することができる。
【０１４３】
[実施の形態２]
図７は、実施の形態２による赤外線検出装置の概略図である。図７を参照して、実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａは、図１に示す赤外線検出装置１０の検出器１を検出器３に変え、算出部４を算出部４Ａに変えたものであり、その他は、赤外線検出装置１０と同じである。
【０１４４】
検出器３は、波長λ３（＞λ２）を有する赤外線ＩＦＲ３の分光放射照度Ｉ（λ３，Ｔ）を検出し、その検出した分光放射照度Ｉ（λ３，Ｔ）を算出部４Ａへ出力する。
【０１４５】
実施の形態２においては、後述する理由によって、波長λ２，λ３が、黒体分光放射輝度の最大値が得られるピーク波長よりも長い場合、温度をより高精度に算出することができる。
【０１４６】
検出器３は、ＩｎＧａＡｓのバンドギャップで光電変換する検出器、ボロメータのような熱型検出器に波長フィルタを搭載した構成からなる検出器、多層に積層した量子ドットのエネルギー準位を利用して光電変換する量子ドット型検出器および多層に積層した量子井戸のエネルギー準位を利用して光電変換する量子井戸型検出器等からなる。
【０１４７】
検出器２，３は、相互に同じあっても異なっていてもよい。検出器２，３が同じである場合、即ち、２つの検出器２，３が１つの検出器によって構成される場合、検出器２，３は、量子ドット型検出器または量子井戸型検出器からなる。量子ドット型検出器または量子井戸型検出器は、印加される電圧に応じて検出波長を制御することができる。これによって、１つの検出器で済むため、赤外線検出装置１０Ａの小型化および低コスト化が可能である。２つの検出器２，３が１つの検出器によって構成される場合、赤外線検出装置１０Ａは、検出する波長を波長λ２に設定するための電圧Ｖ２を検出器（量子ドット型検出器または量子井戸型検出器からなる）に印加するとともに、検出する波長を波長λ３に設定するための電圧Ｖ３を検出器（量子ドット型検出器または量子井戸型検出器からなる）に印加する制御部を更に備える。
【０１４８】
算出部４Ａは、図１に示す算出部４において、波長選択部４４を更に含み、輝度テーブル４１に代えて輝度比パラメータ４３を含む。輝度比パラメータ４３は、黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔからなる。波長選択部４４は、後述する方法によって、放射温度計の精度定格と対象物２０の温度の測定範囲とに基づいて波長λ２，λ３を選択する。
【０１４９】
実施の形態２においては、透過率算出テーブル４２は、透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）と透過率τ（λ２）との関係を含む。また、放射率ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）は、既知であるものとする。
【０１５０】
図８は、分光放射輝度と波長との関係を示す図である。図８においては、縦軸は、分光放射輝度を表し、横軸は、波長を表す。
【０１５１】
図８を参照して、分光放射輝度の波長依存性は、式（２）（プランクの式）によって表される。そして、分光放射輝度の最大値を与えるピーク波長λｍａｘと温度Ｔとの関係は、次式によって表されるウィーンの変位則として、一般的に知られている。
【０１５２】
【数８】
2020085696.tif 000010
【０１５３】
式（８）において、ｂは、２９００[Ｋ・μｍ]である。
【０１５４】
２つの検出波長λ２，λ３を用いて透過率および対象物２０の温度を算出するための条件について説明する。
【０１５５】
条件１）検出波長λ２の吸光係数εａ（λ２）が検出波長λ３の吸光係数εａ（λ３）と異なる。
【０１５６】
吸光係数εａ（λ２）が吸光係数εａ（λ３）と同じである場合、例えば、２つの検出波長λ２，λ３についての式（５）により、透過率τ（λ２）を算出することができないので、条件１が必要である。
【０１５７】
条件２）２つの検出波長λ２，λ３が長波長である。例えば、２つの検出波長λ２，λ３が対象物２０の分光放射輝度がピーク値となる波長λｍａｘに対して長波長である。
【０１５８】
条件３）２つの検出波長λ２，λ３の波長差がしきい値Δλｔｈ以下である。しきい値Δλｔｈは、例えば、２μｍである。
【０１５９】
そして、実施の形態２においては、条件１〜条件３の組み合わせとして、次の３つの組み合わせを用いることができる。
【０１６０】
（Ｉ）条件１〜条件３の組み合わせ
（ＩＩ）条件１と条件２との組み合わせ
（ＩＩＩ）条件１と条件３との組み合わせ
波長λ２，λ３が上記の条件２を満たすとき、黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔ）と黒体分光放射輝度Ｂ（λ３，Ｔ）との比は、次式によって表され、温度依存性が低下する。
【０１６１】
【数９】
2020085696.tif 000011
【０１６２】
検出波長λ２および検出波長λ３が長波長であるほど、黒体分光放射輝度は、レイリー・ジーンズの法則に近づき、黒体分光放射輝度の比の温度依存性は小さくなる。
【０１６３】
特に、対象物２０の分光放射輝度がピーク値となる波長λｍａｘに対して、検出波長λ２および検出波長λ３が長波長である場合、黒体分光放射輝度は、レイリー・ジーンズの法則に従い、黒体分光放射輝度の比は温度に依存しなくなる。この場合、黒体分光放射輝度の比は、次式によって表される。
【０１６４】
【数１０】
2020085696.tif 000012
【０１６５】
２つの検出波長λ２，λ３の波長差がしきい値Δλｔｈ以下である場合、黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔ）と黒体分光放射輝度Ｂ（λ３，Ｔ）は、概ね等しくなる。即ち、次式が成立する。
【０１６６】
【数１１】
2020085696.tif 000013
【０１６７】
発明者は、２つの波長λ２，λ３が上記の条件２または条件３を満たすとき、黒体分光放射輝度の比Ｂ（λ３，Ｔ）／Ｂ（λ２，Ｔ）の温度依存性が一定以下に小さくなることを見出した。そこで、実施の形態２においては、黒体分光放射輝度の比の温度依存性が小さくなることを用いて対象物２０の温度を算出する。
【０１６８】
この場合、上記の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）に示す組み合わせが用いられる。そして、上記の（Ｉ）の組み合わせが用いられる場合、対象物２０の温度を最も精度良く算出することができる。
【０１６９】
分光放射照度Ｉ（λ３，Ｔ）についても、上述した式（１）が成り立つので、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）についての式（１）と、分光放射照度Ｉ（λ３，Ｔ）についての式（１）と、式（９）とにより、次式が得られる。
【０１７０】
【数１２】
2020085696.tif 000014
【０１７１】
式（１２）は、分光放射照度の比Ｉ（λ２，Ｔ）／Ｉ（λ３，Ｔ）、放射率の比ε（λ３）／ε（λ２）および黒体分光放射輝度の比Ｒによって透過率の比τ（λ２，Ｔ）／τ（λ３，Ｔ）を算出できることを意味する。
【０１７２】
実施の形態２においては、黒体分光放射輝度の比Ｒは、輝度比パラメータ４３として黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔに設定される。即ち、輝度比パラメータ４３は、近似値Ｒｅｓｔからなる。
【０１７３】
算出部４Ａは、式（１２）によって、透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）を算出する。そして、算出部４Ａは、算出した透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）に式（５）を適用して透過率τ（λ２）を算出する。
【０１７４】
その後、算出部４Ａは、検出割合α、算出した透過率τ（λ２）、検出器２が検出した分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）および既知である放射率ε（λ２）を、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）についての式（１）に代入して黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔ）を算出し、その算出した黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔ）を式（２）に代入して対象物２０の温度Ｔｅｓｔを算出する。ここで、検出割合αは、実施の形態１と同じように算出部４Ａに予め設定されている。
【０１７５】
また、算出部４Ａは、透過率τ（λ２）に基づいて、算出部４と同様にして吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出する。
【０１７６】
図９は、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を検出する実施の形態２による検出方法を説明するためのフローチャートである。
【０１７７】
図９を参照して、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を検出する動作が開始されると、検出器２，３は、それぞれ分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）を検出し（ステップＳ２１）、その検出した分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）を算出部４Ａへ出力する。
【０１７８】
算出部４Ａは、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）をそれぞれ検出器２，３から受ける。
【０１７９】
そして、算出部４Ａは、輝度比パラメータ４３から黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔを検出する（ステップＳ２２）。
【０１８０】
その後、算出部４Ａは、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）、放射率ε（λ２），ε（λ３）および黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔを式（１２）に代入して透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）を算出する（ステップＳ２３）。
【０１８１】
引き続いて、算出部４Ａは、透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）および吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）に基づいて透過率τ（λ２）を算出する（ステップＳ２４）。より具体的には、算出部４Ａは、透過率算出テーブル４２に基づいて、透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）に対応する透過率を検出することによって透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）から透過率τ（λ２）を算出する。また、算出部４Ａは、透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）の逆数および吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）を式（５）に代入して透過率τ（λ２）を算出する。
【０１８２】
ステップＳ２４の後、算出部４Ａは、検出割合α、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）、透過率τ（λ２）および放射率ε（λ２）を式（１）に代入して黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔ）を算出する（ステップＳ２５）。
【０１８３】
そして、算出部４Ａは、算出した黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔ）を式（２）に代入して温度Ｔｅｓｔを算出する（ステップＳ２６）。
【０１８４】
引き続いて、算出部４Ａは、透過率τ（λ２）に基づいて、吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出する（ステップＳ２７）。これによって、一連の動作が終了する。
【０１８５】
式（１２）は、透過率τ（λ３）に対する透過率τ（λ２）の比τ（λ２）／τ（λ３）を算出する式であるが、透過率τ（λ２）に対する透過率τ（λ３）の比τ（λ３）／τ（λ２）は、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）についての式（１）と、分光放射照度Ｉ（λ３，Ｔ）についての式（１）とから次式のように導出される。
【０１８６】
【数１３】
2020085696.tif 000015
【０１８７】
そして、透過率τ（λ２）についての式（４）と、透過率τ（λ３）についての式（４）とにより、透過率の比τ（λ３）／τ（λ２）から透過率τ（λ３）を算出する次式が得られる。
【０１８８】
【数１４】
2020085696.tif 000016
【０１８９】
従って、図９に示す検出方法においては、算出部４Ａは、ステップＳ２３において、式（１３）によって透過率の比τ（λ３）／τ（λ２）を算出し、ステップＳ２４において、式（１４）によって、算出した透過率の比τ（λ３）／τ（λ２）に基づいて透過率τ（λ３）を算出してもよい。この場合、ステップＳ２５において、検出割合α、分光放射照度Ｉ（λ３，Ｔ）、透過率τ（λ３）および放射率ε（λ３）を、分光放射照度Ｉ（λ３，Ｔ）についての式（１）に代入して黒体分光放射輝度Ｂ（λ３，Ｔ）を算出し、ステップＳ２６において、算出した黒体分光放射輝度Ｂ（λ３，Ｔ）を式（２）に代入して温度Ｔｅｓｔを算出することができる。この場合、算出部４Ａは、ステップＳ２７において、透過率τ（λ３）に基づいて、吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出する。なお、透過率の比τ（λ３）／τ（λ２）に基づいて透過率τ（λ３）を算出する場合、算出部４Ａは、透過率の比τ（λ３）／τ（λ２）および吸光係数の比εａ（λ２）／εａ（λ３）を式（１４）に代入して透過率τ（λ３）を算出してもよいし、透過率の比τ（λ３）／τ（λ２）と透過率τ（λ３）との関係を含む透過率算出テーブルに基づいて透過率の比τ（λ３）／τ（λ２）から透過率τ（λ３）を算出してもよい。
【０１９０】
なお、実施の形態２においては、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を検出する動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、算出部４Ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを備える。
【０１９１】
ＲＯＭは、検出器２，３からそれぞれ分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），分光放射照度Ｉ（λ３，Ｔ）を受け付けるステップＳ１−１Ａと、入力装置（キーボード等）を介して放射率ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）を受け付けるステップＳ１−２Ａと、図９に示すステップＳ２２〜ステップＳ２７とを備えるプログラムＰｒｏｇ＿Ｂを格納する。また、ＲＯＭは、図７に示す透過率算出テーブル４２および輝度比パラメータ４３を格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵによって受け付けられた分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）、放射率ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）、ＣＰＵによって検出された黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔ、ＣＰＵによって算出された透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）、ＣＰＵによって算出された透過率τ（λ２）、およびＣＰＵによって算出された温度Ｔｅｓｔを一時的に記憶する。
【０１９２】
ＣＰＵは、ＲＯＭからプログラムＰｒｏｇ＿Ｂを読み出し、その読み出したプログラムＰｒｏｇ＿ＢのステップＳ１−１Ａ，Ｓ１−２Ａ，Ｓ２２〜Ｓ２７を順次実行して、上述した方法によって、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を検出する。
【０１９３】
この場合、黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔを検出するＣＰＵは、「検出手段」を構成し、透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）、透過率τ（λ２）および温度Ｔｅｓｔを算出するＣＰＵは、「算出手段」を構成する。また、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）、放射率ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）を受け付けるＣＰＵは、「受付手段」を構成する。
【０１９４】
また、プログラムＰｒｏｇ＿Ｂは、記録媒体（例えば、ＣＤおよびＤＶＤ等）に記録されて流通されてもよい。この場合、コンピュータ（ＣＰＵ）は、記録媒体からプログラムＰｒｏｇ＿Ｂを読み出して実行し、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を検出する。従って、プログラムＰｒｏｇ＿Ｂを記録したＣＤ，ＤＶＤ等は、プログラムＰｒｏｇ＿Ｂを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読み取り可能な記録媒体である。
【０１９５】
上述したように、実施の形態２においては、検出器２，３が検出した分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）、既知である放射率ε（λ２），ε（λ３）、既知である吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）、および輝度比パラメータ４３から検出された黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔを用いる。実施の形態２による検出方法は、上述のパラメータを使用し、透過率τ（λ２）および透過率τ（λ３）のいずれか一方を算出し、その算出した透過率（透過率τ（λ２）および透過率τ（λ３）のいずれか一方）に基づいて、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出するものであればよい。
【０１９６】
このように、赤外線検出装置１０Ａは、対象物２０の温度を算出する放射温度計および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出するガスセンサとして機能する。
【０１９７】
[波長λ２，λ３の選択方法]
放射温度計の精度定格と対象物２０の温度の測定範囲とに基づいて波長λ２，λ３を選択する方法について説明する。
【０１９８】
上述したように、実施の形態２においては、黒体分光放射輝度の比を、ある値Ｒｅｓｔに近似し、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）の比から対象物２０の温度を算出する。
【０１９９】
放射温度計の機能を有する赤外線検出装置１０Ａが検出する分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）、赤外線検出装置１０Ａが算出する透過率τｅｓｔ（λ２）、および赤外線検出装置１０Ａが算出する温度Ｔｅｓｔ１は、次式を満たす。
【０２００】
【数１５】
2020085696.tif 000017
【０２０１】
上述した方法によって、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）の比および赤外線検出装置１０Ａに設定する黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔから、透過率の比τｅｓｔ（λ３）／τｅｓｔ（λ２）を算出すると、次式が得られる。
【０２０２】
【数１６】
2020085696.tif 000018
【０２０３】
式（１６）において、近似値Ｒｅｓｔは、対象物２０の温度の測定範囲において算出されるので、対象物２０の温度の測定範囲における値をＲｅｓｔとして用いればよい。例えば、Ｒｅｓｔは、平均値でもよいし、中央値でもよい。
【０２０４】
式（１６）に式（１）および式（５）を適用すると、次式が得られる。
【０２０５】
【数１７】
2020085696.tif 000019
【０２０６】
式（１７）において、Ｒ（Ｔ）は、波長λ３における黒体分光放射輝度Ｂ（λ３，Ｔ）と波長λ２における黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔ）との比（＝Ｂ（λ３，Ｔ）／Ｂ（λ２，Ｔ））である。
【０２０７】
式（１７）は、黒体分光放射輝度Ｂ（λ３，Ｔ）と黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔ）との比Ｒ（Ｔ）と、赤外線検出装置１０Ａに設定される黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔとの商が、赤外線検出装置１０Ａが算出する透過率τｅｓｔ（λ２）の誤差要素であることを示す。
【０２０８】
式（１７）を式（１５）に代入して、式（２）を適用すると、次式が得られる。
【０２０９】
【数１８】
2020085696.tif 000020
【０２１０】
式（１８）は、赤外線検出装置１０Ａが検出する分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）、検出割合α、および既知である放射率ε（λ２），ε（λ３）によって対象物２０の温度Ｔｅｓｔ１を算出できことを示す。
【０２１１】
一方、式（１７）および式（１）を式（１５）に代入すると、次式が得られる。
【０２１２】
【数１９】
2020085696.tif 000021
【０２１３】
そして、式（１９）を、実施の形態２の前提に従って、式（１６）の下で近似的に解くと、次式が得られる。
【０２１４】
【数２０】
2020085696.tif 000022
【０２１５】
この場合、上述した条件１）および条件２）を考慮した。条件１）および条件２）によると、Ｒ（Ｔ）は、１に近く、温度依存性の小さい値であり、赤外線検出装置１０Ａに設定する黒体分光放射輝度の比Ｒｅｓｔで近似できる。
【０２１６】
放射温度計の設計では、対象物２０の温度の測定範囲として、最小温度Ｔｍｉｎと最大温度Ｔｍａｘを規定する必要がある。また、放射温度計は、ある精度定格Ｔａよりも高精度に温度を算出できる必要がある。即ち、放射温度計の検出波長は、ある測定範囲に対して精度定格Ｔａを満たすように設計しなければならない。なお、精度定格Ｔａは、算出温度の精度を規定するものである。
（算出温度１と精度定格）
式（２０）におけるＴｅｓｔ１を算出温度１とし、算出誤差１を（Ｔｅｓｔ１−Ｔ）で定義する。この場合、式（２０）の右辺の第２項が算出誤差となる。
【０２１７】
即ち、式（２１）に示すように、放射温度計の精度定格（Ｔａ）の絶対値は、対象物２０の温度の測定範囲（［Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘ］）における算出誤差の絶対値（｜Ｔｅｓｔ１−Ｔ｜）より、大きい値に設定する必要がある。
【０２１８】
【数２１】
2020085696.tif 000023
【０２１９】
検出波長λ２，λ３は、対象物２０の温度の測定範囲において、式（２１）に示す｜Ｔｅｓｔ１−Ｔ｜＜Ｔａを満たす検出波長から選択すればよい。具体的には、使用可能なλ２，λ３の組み合わせで｜Ｔｅｓｔ１−Ｔ｜を算出し、これがＴａより小さくなる組み合わせを選択すればよい。
（算出温度２と精度定格）
上述した方法によって、放射温度計が算出する対象物２０の温度（Ｔｅｓｔ１）を算出した後に、Ｔｅｓｔ１に補正を行うことで、より高精度に対象物２０の温度（Ｔ）を算出することができる。例えば、式（２２）におけるＴｅｓｔ２を算出温度２とし、算出誤差２を（Ｔｅｓｔ２−Ｔ）と定義する。
【０２２０】
【数２２】
2020085696.tif 000024
【０２２１】
式（２２）は、式（２０）の右辺の第２項が十分小さい場合に成立する、式（２０）に基づく対象物２０の温度（Ｔ）の算出式である。
【０２２２】
式（２３）によると、放射温度計の精度定格（Ｔａ）の絶対値は、対象物２０の温度の測定範囲（［Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘ］）における算出誤差の絶対値（｜Ｔｅｓｔ２−Ｔ｜）より、大きい値に設定する必要がある。
【０２２３】
【数２３】
2020085696.tif 000025
【０２２４】
補正後の放射温度計が算出する対象物２０の温度の算出には、必ずしも式（２２）を使用する必要はなく、シミュレーションによって補正関数を定めてもよい。
【０２２５】
検出波長λ２，λ３は、対象物２０の温度の測定範囲において、式（２３）に示す｜Ｔｅｓｔ２−Ｔ｜＜Ｔａを満たす検出波長から選択すればよい。具体的には、使用可能なλ２，λ３の組み合わせで｜Ｔｅｓｔ２−Ｔ｜を算出し、これがＴａより小さくなる組み合わせを選択すればよい。
【０２２６】
図１０は、放射温度計の精度定格と対象物の温度の測定範囲とに基づいて２つの波長λ２，λ３を選択する選択方法を示すフローチャートである。
【０２２７】
図１０を参照して、２つの波長λ２，λ３を選択する動作が開始されると、波長選択部４４は、黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔ、黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔ）に対する黒体分光放射輝度Ｂ（λ３，Ｔ）の比Ｂ（λ３，Ｔ）／Ｂ（λ２，Ｔ）および吸光係数の比εａ（λ３）／εａ（λ２）に基づいて算出される算出誤差ΔＴｅｓｔを用いて対象物２０の算出温度Ｔｅｓｔ１を算出する（ステップＳ３１）。つまり、波長選択部４４は、式（２０）によって算出温度Ｔｅｓｔ１を算出する。
【０２２８】
そして、波長選択部４４は、算出温度Ｔｅｓｔ１と対象物２０の温度Ｔとの差の絶対値｜Ｔｅｓｔ１−Ｔ｜を算出する（ステップＳ３２）。
【０２２９】
その後、波長選択部４４は、対象物２０の温度の測定範囲（Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘ）において、絶対値｜Ｔｅｓｔ１−Ｔ｜が精度定格Ｔａの絶対値｜Ｔａ｜よりも小さくなるように２つの波長λ２，λ３を選択する（ステップＳ３３）。これによって、２つの波長λ２，λ３を選択する動作が終了する。
【０２３０】
図１１は、放射温度計の精度定格と対象物の温度の測定範囲とに基づいて２つの波長λ２，λ３を選択する別の選択方法を示すフローチャートである。
【０２３１】
図１１を参照して、２つの波長λ２，λ３を選択する動作が開始されると、波長選択部４４は、検出割合α、放射率ε（λ２），ε（λ３）、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ）および黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔに基づいて、吸光係数の比εａ（λ３）／εａ（λ２）を含む根を使用して、推定された透過率の比の平行根を算出し、対象物２０の算出温度Ｔｅｓｔ１を算出する（ステップＳ４１）。つまり、波長選択部４４は、式（１８）によって算出温度Ｔｅｓｔ１を算出する。
【０２３２】
そして、波長選択部４４は、算出温度Ｔｅｓｔ１を補正して算出温度Ｔｅｓｔ２を算出する（ステップＳ４２）。即ち、波長選択部４４は、算出した算出温度Ｔｅｓｔ１を式（２２）に代入して算出温度Ｔｅｓｔ２を算出する。この場合、波長選択部４４は、温度および波長と黒体分光放射輝度との関係を示す輝度テーブルを予め保持しており、その保持した輝度テーブルに基づいて黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔｅｓｔ１），Ｂ（λ３，Ｔｅｓｔ１）を検出し、その検出した黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔｅｓｔ１），Ｂ（λ３，Ｔｅｓｔ１）に基づいて黒体分光放射輝度の比Ｒ（Ｔｅｓｔ１）＝Ｂ（λ３，Ｔｅｓｔ１）／Ｂ（λ２，Ｔｅｓｔ１）を算出する。
【０２３３】
ステップＳ４２の後、波長選択部４４は、算出温度Ｔｅｓｔ２と対象物２０の温度Ｔとの差の絶対値｜Ｔｅｓｔ２−Ｔ｜を算出する（ステップＳ４３）。
【０２３４】
その後、波長選択部４４は、対象物２０の温度の測定範囲（Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘ）において、絶対値｜Ｔｅｓｔ２−Ｔ｜が精度定格Ｔａの絶対値｜Ｔａ｜よりも小さくなるように２つの波長λ２，λ３を選択する（ステップＳ４４）。これによって、２つの波長λ２，λ３を選択する動作が終了する。
【０２３５】
波長選択部４４は、図１０に示すフローチャートまたは図１１に示すフローチャートに従って２つの波長λ２，λ３を選択し、その選択した２つの波長λ２，λ３を算出部４Ａへ出力する。
【０２３６】
なお、実施の形態２においては、放射温度計の精度定格と対象物の温度の測定範囲とに基づいて２つの波長λ２，λ３を選択する動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、算出部４Ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを備える。
【０２３７】
ＲＯＭは、検出器２，３からそれぞれ分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），分光放射照度Ｉ（λ３，Ｔ）を受け付けるステップＳ１−１Ａと、入力装置（キーボード等）を介して放射率ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）を受け付けるステップＳ１−２Ａと、図１０に示すステップＳ３１〜ステップＳ３３とを備えるプログラムＰｒｏｇ＿Ｃ、または検出器２，３からそれぞれ分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），分光放射照度Ｉ（λ３，Ｔ）を受け付けるステップＳ１−１Ａと、入力装置（キーボード等）を介して放射率ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）を受け付けるステップＳ１−２Ａと、図１１に示すステップＳ４１〜ステップＳ４４とを備えるプログラムＰｒｏｇ＿Ｄを格納する。また、ＲＯＭは、図７に示す透過率算出テーブル４２および輝度比パラメータ４３を格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵによって受け付けられた分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）、放射率ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）、ＣＰＵによって検出された黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔ、ＣＰＵによって算出された吸光係数の比εａ（λ３）／εａ（λ２）、ＣＰＵによって算出された算出誤差ΔＴｅｓｔ、ＣＰＵによって算出された算出温度Ｔｅｓｔ１，Ｔｅｓｔ２、およびＣＰＵによって算出された絶対値｜Ｔｅｓｔ１−Ｔ｜，｜Ｔｅｓｔ２−Ｔ｜を一時的に記憶する。
【０２３８】
ＣＰＵは、ＲＯＭからプログラムＰｒｏｇ＿ＣまたはプログラムＰｒｏｇ＿Ｄを読み出し、その読み出したプログラムＰｒｏｇ＿ＣまたはプログラムＰｒｏｇ＿Ｄを実行して、上述した方法によって、２つの波長λ２，λ３を選択する。
【０２３９】
この場合、黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔを検出するＣＰＵは、「検出手段」を構成し、吸光係数の比εａ（λ３）／εａ（λ２）、算出温度Ｔｅｓｔ１，Ｔｅｓｔ２、および絶対値｜Ｔｅｓｔ１−Ｔ｜，｜Ｔｅｓｔ２−Ｔ｜を算出するＣＰＵは、「算出手段」を構成する。また、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）、放射率ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）を受け付けるＣＰＵは、「受付手段」を構成する。
【０２４０】
また、プログラムＰｒｏｇ＿ＣまたはプログラムＰｒｏｇ＿Ｄは、記録媒体（例えば、ＣＤおよびＤＶＤ等）に記録されて流通されてもよい。この場合、コンピュータ（ＣＰＵ）は、記録媒体からプログラムＰｒｏｇ＿ＣまたはプログラムＰｒｏｇ＿Ｄを読み出して実行し、２つの波長λ２，λ３を選択する。従って、プログラムＰｒｏｇ＿ＣまたはプログラムＰｒｏｇ＿Ｄを記録したＣＤ，ＤＶＤ等は、プログラムＰｒｏｇ＿ＣまたはプログラムＰｒｏｇ＿Ｄを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読み取り可能な記録媒体である。
【０２４１】
上述したように、式（１８）によって対象物２０の算出温度Ｔｅｓｔ１を算出でき、式（２２）によって対象物２０の算出温度Ｔｅｓｔ２を算出できる。従って、実施の形態２においては、式（１８）または式（２２）を用いて対象物２０の温度を算出してもよい。
【０２４２】
図１２は、実施の形態２における対象物２０の温度を検出する検出方法を示すフローチャートである。図１２に示すフローチャートは、図９に示すフローチャートのステップＳ２３〜ステップＳ２７をステップＳ５１，Ｓ５２に変えたものであり、その他は、図９に示すフローチャートと同じである。
【０２４３】
図１２を参照して、対象物２０の温度を検出する動作が開始されると、算出部４Ａは、上述したステップＳ２１，Ｓ２２を順次実行する。そして、ステップＳ２２の後、算出部４Ａは、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）、放射率ε（λ２），ε（λ３）、吸光係数の比εａ（λ３）／εａ（λ２）および黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔに基づいて、吸光係数の比εａ（λ３）／εａ（λ２）を含む根を使用して、推定された透過率の比の平方根を算出し、対象物２０の算出温度Ｔｅｓｔ１を算出する（ステップＳ５１）。即ち、算出部４Ａは、式（１８）によって算出温度Ｔｅｓｔ１を算出する。
【０２４４】
そして、算出部４Ａは、算出温度Ｔｅｓｔ１を補正して算出温度Ｔｅｓｔ２を算出する（ステップＳ５２）。即ち、算出部４Ａは、式（２２）によって算出温度Ｔｅｓｔ１を補正して算出温度Ｔｅｓｔ２を算出する。これによって、対象物２０の温度を検出する動作が終了する。
【０２４５】
なお、対象物２０の温度を検出する検出方法は、図１２に示すステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ５１に従って対象物２０の算出温度Ｔｅｓｔ１を算出し、その算出した算出温度Ｔｅｓｔ１を対象物２０の温度として検出してもよく、図１２に示すステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ５１，Ｓ５２に従って対象物２０の算出温度Ｔｅｓｔ２を算出し、その算出した算出温度Ｔｅｓｔ２を対象物２０の温度として検出してもよい。
【０２４６】
そして、算出温度Ｔｅｓｔ２を対象物２０の温度として検出することによって、算出温度Ｔｅｓｔ１を対象物２０の温度として検出する場合よりも、対象物２０の温度を高い精度で検出できる。
【０２４７】
また、実施の形態２においては、対象物２０の温度を検出する動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、算出部４Ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを備える。
【０２４８】
ＲＯＭは、検出器２，３からそれぞれ分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），分光放射照度Ｉ（λ３，Ｔ）を受け付けるステップＳ１−１Ａと、入力装置（キーボード等）を介して放射率ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）を受け付けるステップＳ１−２Ａと、図１２に示すステップＳ２２，ステップＳ５１，ステップＳ５２とを備えるプログラムＰｒｏｇ＿Ｅを格納する。また、ＲＯＭは、図７に示す透過率算出テーブル４２および輝度比パラメータ４３を格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵによって受け付けられた分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）、放射率ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）、ＣＰＵによって検出された黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔ、吸光係数の比εａ（λ３）／εａ（λ２）および黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔに基づいてＣＰＵによって算出された「吸光係数の比εａ（λ３）／εａ（λ２）を含む根」、およびＣＰＵによって算出された温度Ｔｅｓｔ１，Ｔｅｓｔ２を一時的に記憶する。
【０２４９】
ＣＰＵは、ＲＯＭからプログラムＰｒｏｇ＿Ｅを読み出し、その読み出したプログラムＰｒｏｇ＿ＣのステップＳ１−１Ａ，Ｓ１−２Ａ，Ｓ２２，Ｓ５１またはステップＳ１−１Ａ，Ｓ１−２Ａ，Ｓ２２，Ｓ５１，Ｓ５２を順次実行して、上述した方法によって、対象物２０の温度を検出する。
【０２５０】
この場合、黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔを検出するＣＰＵは、「検出手段」を構成し、吸光係数の比εａ（λ３）／εａ（λ２）および黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔに基づいて「吸光係数の比εａ（λ３）／εａ（λ２）を含む根」を算出するＣＰＵ、および温度Ｔｅｓｔ１，Ｔｅｓｔ２を算出するＣＰＵは、「算出手段」を構成する。また、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）、放射率ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）を受け付けるＣＰＵは、「受付手段」を構成する。
【０２５１】
また、プログラムＰｒｏｇ＿Ｅは、記録媒体（例えば、ＣＤおよびＤＶＤ等）に記録されて流通されてもよい。この場合、コンピュータ（ＣＰＵ）は、記録媒体からプログラムＰｒｏｇ＿Ｅを読み出して実行し、対象物２０の温度を検出する。従って、プログラムＰｒｏｇ＿Ｅを記録したＣＤ，ＤＶＤ等は、プログラムＰｒｏｇ＿Ｅを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読み取り可能な記録媒体である。
（水蒸気の影響を補正した放射温度計）
吸収体ＡＢＳによる吸光係数の比（ε（λ＋０．５μｍ）／ε（λ））が１．５以上または０．６７以下の場合について、実施の形態２に基づいて放射温度計の検出波長λ２，λ３を設計する。
【０２５２】
波長（λ）は、ある波長領域に属する波長である。例えば、水蒸気の吸光係数では、波長λが６．５〜９．５μｍまたは１１〜１５．５μｍに属する場合、上記の関係を満足する。
【０２５３】
例えば、水蒸気による吸収環境下において、精度定格±２℃を満たし、−５０〜５０℃の対象物２０を測定する放射温度計を設計する。実施の形態２によると、式（１８）および式（２２）を使用すると、検出波長λ２，λ３が６．５〜１０μｍおよび１１〜１５．５μｍの範囲であるとき、精度定格を保障することができる。
【０２５４】
また、水蒸気による吸収環境下において、精度定格±２℃を満たし、―２０〜１２０℃の対象物２０を測定する放射温度計を設計する。実施の形態２によると、式（１８）および式（２２）を使用すると、検出波長λ２，λ３が６．５〜１０μｍの範囲で、精度定格を保障することができる。
【０２５５】
更に、水蒸気による吸収環境下において、精度定格±２℃を満たし、１００〜１０００℃の対象物２０を測定する放射温度計を設計する。実施の形態２によると、式（１８）および式（２２）を使用すると、検出波長λ２，λ３が６．５〜１０μｍの範囲で、精度定格を保障することができる。
（ピーク波長よりも長い検出波長を使用する場合の効果）
ウィーンの変位則のピーク波長より検出波長を選ぶ場合、同等の精度定格±２℃を満たし、より広い温度範囲を測定できる放射温度計を設計することができる。
【０２５６】
例えば、水蒸気による吸収環境下において、―２０〜１２０℃の対象物２０を測定する放射温度計を設計する。上記の対象物２０の温度とウィーンの変位則によれば、黒体分光放射輝度のピーク波長（λｍａｘ）は、７．４〜１１．４μｍとなる。従って、検出波長λ２，λ３をピーク波長より長波長側の１１．４〜１６μｍの範囲で定める。実施の形態２に基づいて、式（１６）および式（２０）を使用すると、精度定格±２℃を保障することができる。
【０２５７】
更に、水蒸気による吸収環境下において、−５０〜１０００℃の対象物２０を測定する放射温度計を設計する。上記の対象物２０の温度とウィーンの変位則によれば、黒体分光放射輝度のピーク波長（λｍａｘ）は、２．３〜１３μｍとなる。従って、検出波長λ２，λ３をピーク波長より長波長側の１３〜１５．５μｍの範囲で定める。実施の形態２に基づいて、式（１６）および式（２０）を使用すると、精度定格±２℃を保障することができる。
【０２５８】
［温度算出精度］
実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａが吸収体ＡＢＳの存在下で高精度に温度を算出できることを説明する。
（赤外線検出装置の設定）
まず、実施の形態２に従って赤外線検出装置１０Ａの事前準備を行う。以下、吸収体ＡＢＳが水蒸気である場合の具体例を示す。
【０２５９】
簡単のため、検出割合αを０．１とし、放射率εを１とする。対象物２０の温度は、０〜１００℃とする。
【０２６０】
図３に示す大気の窓の範囲内より、検出波長λ２を１３．０μｍとし、検出波長λ３を１３．５μｍとする。算出部４Ａには、輝度比パラメータ４３および透過率算出テーブル４２を予め設定しておく。また、輝度比パラメータ４３の値を０．９４７に設定する。例えば、黒体の温度が０〜１００℃のときの黒体分光放射輝度の比が０．９３０〜０．９６５であるから、黒体分光放射輝度の比は、約３．６％変化する。
【０２６１】
透過率算出テーブル４２は、透過率の比から透過率を算出する式（５）に基づいて、吸光係数の比εa（λ２）／εa（λ３）を、例えば、図３を参考にして０．５として作成する。これは、波長１３．０μｍおよび波長１３．５μｍでの水蒸気の吸光係数の比である。
（実施の形態２による算出精度）
シミュレーションに基づいて実施の形態２における温度の算出精度を説明する。初めに、シミュレーションの課題を作成した。採用した吸光係数の比０．５と整合する透過率τ（λ２）＝０．５０およびτ（λ３）＝０．２５を設定して、式（１）に基づき各温度に対応する分光放射照度Ｉ（１３．０μｍ，Ｔ），Ｉ（１３．５μｍ，Ｔ）の算出を行った。この分光放射照度を、検出器２，３が検出する分光放射照度と定めて、実施の形態２に基づいて対象物２０の温度を算出した。
【０２６２】
まず、分光放射照度Ｉ（１３．０μｍ，Ｔ），Ｉ（１３．５μｍ，Ｔ）の比と、分光放射輝度の比０．９４７から、対象物２０の温度を式（１８）によって算出した。
【０２６３】
図１３は、設定した対象物２０の温度とシミュレーションによって得られた算出温度との温度差を示す図である。図１３において、縦軸は、算出温度と対象物２０の温度との差を表し、横軸は、対象物２０の温度を表す。
【０２６４】
図１３を参照して、透過率が波長に依存する場合でも、算出温度が対象物２０の温度と−１．３℃から＋２．１℃程度の誤差に収まる。すなわち、検出波長λ２を１３．０μｍとし、検出波長λ３を１３．５μｍとし、これらの波長での黒体分光放射輝度の比を０．９４７とすると、対象物２０が０〜１００℃の温度範囲であれば、式（１８）により、−１．３℃から＋２．１℃の精度で温度を算出できる。
【０２６５】
次に、算出温度と、分光放射輝度の比０．９４７から、補正後の算出温度を式（２２）によって算出した。
【０２６６】
図１４は、設定した対象物２０の温度とシミュレーションによって得られた補正後の算出温度の温度差を示す図である。図１４において、縦軸は、補正後の算出温度と対象物２０の温度との差を表し、横軸は、対象物２０の温度を表す。
【０２６７】
図１４を参照して、透過率が波長に依存する場合でも、補正後の算出温度が対象物２０の温度と−０．１℃から＋０．０４℃程度の誤差に収まる。すなわち、検出波長λ２を１３．０μｍとし、検出波長λ３を１３．５μｍとし、これらの波長での黒体分光放射輝度の比を０．９４７とすると、対象物２０が０〜１００℃の温度範囲であれば、式（２２）によって、−０．１℃から＋０．０４℃の精度で温度を算出できる。
【０２６８】
［実施の形態２における効果］
実施の形態２の効果について説明する。
（放射温度計に関する効果）
実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａを放射温度計として利用した場合の効果について説明する。
【０２６９】
従来の単色法では、透過率をある事前に予想した値に設定して温度を算出するため、透過率がその値から異なると、温度に算出誤差が生じる。例えば、検出波長８．５μｍの赤外線を検出する単色法の放射温度計を想定し、透過率０．７７に設定すべきところを透過率１．０と設定したとする。すなわち、放射温度計は、対象物２０の分光放射輝度を本来値の０．７７倍に見積る。この条件下で、式（１）に従って３５℃の対象物２０を検出すると、算出温度は、約２１℃となり、大きな誤差が生じる。また、従来の二色法では、透過率が波長依存性を持つため、高精度に温度を算出することはできない。従来の二色法では、透過率を波長に依存しないと仮定して温度を算出するため、実際の透過率に波長依存性が生じる場合、温度に算出誤差が生じる。
【０２７０】
例えば、検出波長８．５μｍの赤外線と検出波長１３．０μｍの赤外線を検出する従来の二色法の放射温度計を用いて、透過率がτ（８．５μｍ）＝０．７７およびτ（１３．０）＝０．５の条件下で、対象物２０の温度を算出する場合を想定する。この条件下で、分光放射照度の比をプランクの式の比と見なして温度を算出すると、３５℃の対象物２０を１３７℃と算出してしまう。
【０２７１】
一方で、シミュレーションおよび図１３，１４に示した通り、実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａは、透過率が波長に依存する場合でも、正確な温度を算出することができる。即ち、実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａは、従来の放射温度計にない透過率の補正機能を有する。
【０２７２】
実施の形態２においては、長波長領域の２波長では、黒体分光放射輝度の比の温度依存性が小さくなることを用いることにより、透過率の補正機能を追加することができる。これにより、例えば、水蒸気などの影響で透過率が大きく変化する環境（例えば、雨や霧など悪天候の屋外、風呂場など）において、人または動物の検出性能を向上することが可能である。すなわち、悪天候時において人または動物をより遠距離から検出すること、風呂場での事故の早期発見を行うことができる。
【０２７３】
また、実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａによると、水蒸気などの吸収体の存在によって透過率が低下し得る検出波長λ２，λ３を用いて、高精度に温度を算出することができる。例えば、従来、不適とされていた大気の窓の範囲外を検出波長として利用することができる。すなわち、検出波長λ２，λ３が３〜３．５μｍ、４．５〜８μｍまたは１３〜１６μｍに属する場合でも、温度と透過率を高精度に算出することができる。
【０２７４】
なお、対象物２０と赤外線検出装置１０Ａとの間に存在する吸収体ＡＢＳは、波長λ２，λ３により決まってくるので、特に、大気中であれば、あらかじめ吸収体ＡＢＳの種類を検査する必要はない。
（ガスセンサに関する効果）
実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａをガスセンサとして利用した場合の効果について説明する。
【０２７５】
実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａは、吸収体ＡＢＳの透過率を算出すると同時に、吸収体ＡＢＳの絶対量を算出することができる。対象物２０と赤外線検出装置１０Ａとの間の距離が既知である場合、吸収体の濃度を算出することができる。例えば、吸収体を水蒸気とすれば、対象物２０と赤外線検出装置１０Ａとの間の距離における水蒸気量、および湿度を算出することができる。対象となる吸収体ＡＢＳは、水蒸気に限らず、二酸化炭素などの気体の吸収体やエアロゾルなどの散乱体であってもよい。
【０２７６】
実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａによると、対象物２０の温度が一定範囲内に収まっている限り、高精度に吸収体の濃度を算出することができる。すなわち、例えば、特許文献３に代表される赤外線検出器を利用したガスセンサと比較して、実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａは、構成要素に光源を必要としない。よって、光源の設置が困難な状況や、エネルギー消費量を抑制したい状況では、実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａを用いたガス濃度の算出が非常に有効となる。すなわち、赤外線検出装置１０Ａを省スペース、かつ、省エネルギーのガスセンサとして利用することが可能であるため、多数のセンサを配置する必要があるＩｏＴデバイスとして利用することができる。
【０２７７】
なお、対象物２０と赤外線検出装置１０Ａとの間に存在する吸収体は、波長λ２，λ３により決まってくるので、特に、大気中であれば、あらかじめ吸収体の種類を検査する必要はない。
【０２７８】
なお、対象物２０と赤外線検出装置１０Ａとの間の距離は、対象物２０と赤外線検出装置１０Ａが固定されているのであれば、あらかじめ測定しておけばよい。赤外線検出装置１０Ａにレンズが備えられている場合は、レンズの焦点距離を対象物２０と赤外線検出装置１０Ａとの間の距離とすればよい。
（放射温度計およびガスセンサに関する効果）
実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａを放射温度計およびガスセンサの両方の機能を有する検出装置として利用した場合の効果について説明する。
【０２７９】
実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａがどのガス種を検出するかは、検出波長に吸収を持つかどうかに依存する。例えば、水蒸気であれば、室内・屋外に関わらず、対象物２０の温度を測定しながら湿度を算出することができる。特許文献２では、湿度計を備えているが、この湿度計は、放射温度計付近の湿度を測定している。
【０２８０】
一方、実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａは、対象物２０から検出器２，３までの平均的な湿度を測定している。よって、対象物２０と検出器２，３との間の環境が大きく異なるような状況では、実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａを用いた温度および湿度の算出が非常に有効となる。すなわち、実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａを水蒸気がこもる調理器具において、温度や水蒸気量の検出などに利用することが可能であるため、ユーザーまたは調理器具自体が調理の状態を判断し、フィードバックすることができる。
【０２８１】
例えば、検出するガス種が二酸化炭素であれば、室内・室外に関わらず、対象の温度を測定しながら二酸化炭素濃度を算出することができる。特許文献４は、二酸化炭素濃度を検知するガスセンサであるが、このガスセンサは、設置場所付近の二酸化炭素濃度を測定している。
【０２８２】
一方、実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａは、対象物２０から検出器２，３までの平均的な二酸化炭素濃度を測定している。よって、対象物２０と検出器２，３との間の環境が大きく異なるような状況では、実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａを用いた温度および二酸化炭素濃度の算出が非常に有効となる。すなわち、二酸化炭素濃度を調節する換気設備および空調設備において、実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａを室内・室外の二酸化炭素濃度の検出などに利用することが可能であるため、ユーザーまたは換気設備および空調設備自体が二酸化炭素濃度の状態を判断し、フィードバックすることができる。
【０２８３】
検出する対象をガスなどの吸収体ではなく、例えば、エアロゾルなどの散乱体にすれば、対象の温度を測定しながら散乱体の濃度を算出することができる。すなわち、換気設備、空調設備および空気清浄機において、実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａを散乱体の検出などに利用することが可能であるため、ユーザーまたは換気設備、空調設備および空気清浄機自体が散乱体の濃度の状態を判断し、フィードバックすることができる。
（実質的な温度を測定する放射温度計およびガスセンサに関する効果）
実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａは、温度と吸収体の濃度を同時に検出できるため、対象物２０の温度と吸収体の濃度から算出する実質的な温度や快適性の指数を測定する装置に好適である。例えば、温度と湿度を同時に検出することで、温度と湿度から算出する実質的な温度を測定することができる。実質的な温度には、例えば、人が感じる温度である体感温度や、調理器が食材に与える実効的な加熱温度などがある。一般的に、対象物２０の温度と湿度の増加によって、実質的な温度は増加する。
【０２８４】
実質的な温度を算出する際の好適な波長について説明する。上述したように、実施の形態２においては、対象物２０の温度が変化すると、黒体分光放射輝度の比がわずかに変化するため、対象物２０の温度と透過率に算出誤差が生じる。すなわち、対象物２０の温度と透過率の算出精度は、黒体分光放射輝度の比と透過率の比の切り分け精度に依存する。
【０２８５】
一方で、対象物２０の温度と透過率の切り分けに誤差が伴う場合であっても、実質的な温度を高精度に算出することは可能である。例えば、温度と湿度のどちらの値を増加させた場合でも、分光放射照度の比が増加するという条件の下では、切り分けによる算出誤差を相殺できるため、実質的な温度を高精度に算出することができる。すなわち、実験誤差や透過モデルからのずれにより、温度と湿度の切り分けが不十分で、湿度を実際よりも高く（低く）算出したとしても、温度を低く（高く）算出するため、実質的な温度に換算すると算出誤差が小さくなる。換言すれば、実質的な温度と分光放射照度の比の相関が大きくなるように波長を選択することで、実質的な温度を高精度に算出することができる。
【０２８６】
実施の形態２に従って、検出波長λ２，λ３をλ２＜λ３とすると、対象物２０の温度が増加する場合、プランクの式の性質によって、検出波長λ２，λ３の黒体分光放射照度の比（Ｂ（λ２，Ｔ）／Ｂ（λ３，Ｔ））は、増加する。換言すれば、対象物２０の温度が増加すると検出器２と検出器３の分光放射照度の比（Ｉ（λ２，Ｔ）／Ｉ（λ３，Ｔ））は、増加する。
【０２８７】
従って、湿度の増加に対して、透過率の比（τ（λ２）／τ（λ３））が増加する波長λ２，λ３を選択すれば、検出器２と検出器３の分光放射照度の比（Ｉ（λ２，Ｔ）／Ｉ（λ３，Ｔ））も増加し、温度と湿度の切り分け誤差による実質的な温度の算出誤差が小さくなる。
【０２８８】
ここで、ある湿度における水蒸気の透過率と波長の関係の模式図を図５に示した。波長領域３．０〜１６μｍの範囲では、水蒸気の透過率を高透過率領域、第１の低透過率領域および第２の低透過率領域の３種類に分類できる。高透過率領域は、３．５〜４．５μｍおよび８．０〜１３．０μｍの高い透過率を示す波長領域である。第１の低透過率領域は、３．０〜３．５μｍおよび６．０〜８．０μｍの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が増加する波長領域である。第２の低透過率領域は、４．５〜６．０μｍおよび１３．０〜１６．０μｍの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が減少する波長領域である。
【０２８９】
式（４）に示すランベルト・ベールの法則によると、同一の吸収体の濃度では、透過率と吸光係数の間には負の相関がある。すなわち、湿度の増加に対して、透過率の比（τ（λ２）／τ（λ３））が増加する波長条件は、図５において、τ（λ２）＞τ（λ３）を満たす波長となる。すなわち、検出波長λ２が高透過率領域に属し、かつ、検出波長λ３が隣接する低透過率領域（すなわち、第２の低透過率領域）に属する場合、および検出波長λ２，λ３が同じ第２の低透過率領域に属する場合である。
【０２９０】
つまり、検出波長λ２が３．５〜４．５μｍの範囲、かつ、検出波長λ３が４．５〜６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。または検出波長λ２が８．０〜１３．０μｍの範囲、かつ、検出波長λ３が１３．０〜１６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。または検出波長λ２，λ３が４．５〜６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。または検出波長λ２，λ３が１３．０〜１６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。
【０２９１】
なお、実質的な温度の算出については、輝度比パラメータ４３および透過率算出テーブル４２に変えて、検出波長λ２，λ３の分光放射照度から実質的な温度を直接算出する算出パラメータを算出部４Ａに配置しもよい。
（快適性の指数を測定する放射温度計およびガスセンサに関する効果）
実質的な温度の算出に限らず、温度と二酸化炭素濃度または温度とエアロゾル濃度などに基づき快適性の指数を算出してもよい。これにより、ユーザーや調理器、換気装置、空調設備および空気清浄機が実質的な温度や快適性の指数に基づき判断することで、フィードバクすることができる。
【０２９２】
温度と二酸化炭素濃度が上昇した際に減少する快適性の指数に関し、好適な波長について説明する。実質的な温度の場合と同様にして、対象物２０の温度と透過率の切り分け誤差を軽減できる条件は、二酸化炭素濃度の増加に対して、透過率の比（τ（λ２）／τ（λ３））を増加させる２つの検出波長になる。
【０２９３】
ここで、ある湿度における二酸化炭素の透過率と波長の関係の模式図を図６に示した。二酸化炭素の透過率の場合には、波長領域３．０〜１６μｍの範囲を高透過率領域、第２の低透過率領域および第３の低透過率領域の３種類に分類できる。高透過率領域は、３．５〜４．０μｍおよび４．５〜１３．５μｍの高い透過率を示す波長領域である。第２の低透過率領域は、１３．５〜１６．０μｍの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が減少する波長領域である。第３の低透過率領域は、４．０〜４．５μｍの低い透過率を示す波長領域である。
【０２９４】
式（４）に示すランベルト・ベールの法則によると、同一の吸収体の濃度では、透過率と吸光係数の間には負の相関がある。すなわち、湿度の増加に対して、透過率の比（τ（λ２）／τ（λ３））が増加する波長条件は、図６において、τ（λ２）＞τ（λ３）を満たす波長となる。すなわち、検出波長λ２が高透過率領域に属し、かつ、検出波長λ３が隣接する低透過率領域（すなわち、第２の低透過率領域）に属する場合、および検出波長λ２，λ３が同じ第２の低透過率領域に属する場合である。
【０２９５】
つまり、検出波長λ２が３．５〜４．０μｍの範囲、かつ、検出波長λ３が４．０〜４．５μｍの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。または検出波長λ２が４．５〜１３．５μｍの範囲、かつ、検出波長λ３が１３．５〜１６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。または検出波長λ２，λ３が１３．５〜１６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。
【０２９６】
なお、快適性の指数の算出については、輝度比パラメータ４３および透過率算出テーブル４２に変えて、検出波長λ２，λ３の分光放射照度から快適性の指数を直接算出する算出パラメータを算出部４Ａに配置しもよい。
（実施の形態２の応用に関する効果）
実施の形態２においては、放射率が既知である必要があるが、これは、対象物２０が人、動物、調理器具および調理具材等とわかっているので、その値を入れておくだけでよい。
【０２９７】
なお、実施の形態２による赤外線検出装置１０Ａをアレイ化することで、赤外線カメラとして利用することができる。赤外線検出装置１０Ａを応用した赤外線カメラは、対象物２０の温度に関する画像と、吸収体の絶対量に関する画像の両方を、同時に撮影することができる。この機能によって、対象物２０の輪郭や分布をより高精度に判別することができる。
【０２９８】
実施の形態２におけるその他の説明は、実施の形態１における説明と同じである。
【０２９９】
［実施の形態３］
図１５は、実施の形態３による赤外線検出装置の概略図である。図１５を参照して、実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂは、図７に示す赤外線検出装置１０Ａの算出部４Ａを算出部４Ｂに変え、実施の形態１における検出器１を追加したものであり、その他は、赤外線検出装置１０Ａと同じである。
【０３００】
検出器１は、波長λ１（＜λ２）を有する赤外線ＩＦＲ１の分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）を検出し、その検出した分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）を算出部４Ｂへ出力する。なお、波長λ１は、上述したピーク波長λｍａｘよりも長くても短くてもよい。
【０３０１】
検出器１〜３のうち、２つまたは３つの検出器は、相互に同じあっても異なっていてもよい。検出器１〜３、または検出器１〜３のうちの２つの検出器が同じである場合、即ち、検出器１〜３が１つまたは２つの検出器によって構成される場合、検出器１〜３の複数の検出を担う検出器は、量子ドット型検出器または量子井戸型検出器からなる。量子ドット型検出器または量子井戸型検出器は、印加される電圧に応じて検出波長を制御することができる。これによって、１つの検出器で済むため、赤外線検出装置１０Ｂの小型化および低コスト化が可能である。検出器１〜３が１つまたは２つの検出器によって構成される場合、赤外線検出装置１０Ｂは、検出器（量子ドット型検出器または量子井戸型検出器からなる）に印加する電圧を制御し、検出する波長を制御する制御部を更に備える。検出器１〜３が１つの検出器によって構成される場合、制御部は、検出する波長を波長λ１に設定するための電圧Ｖ１と、検出する波長を波長λ２に設定するための電圧Ｖ２と、検出する波長を波長λ３に設定するための電圧Ｖ３と、に制御する３つの機能を有する。検出器１〜３が２つの検出器によって構成される場合、制御部は、検出する波長を波長λ１に設定するための電圧Ｖ１と、検出する波長を波長λ２に設定するための電圧Ｖ２と、検出する波長を波長λ３に設定するための電圧Ｖ３と、に制御する３つの機能のうちの２つの機能を有する。
【０３０２】
算出部４Ｂは、図７に示す算出部４Ａに透過率算出テーブル４５を追加したものである。透過率算出テーブル４５は、波長λ２、波長λ３、および波長λ２，λ３の両方のいずれかの透過率（τ（λ１）、τ（λ２）およびτ（λ１），τ（λ２）のいずれか）から透過率τ（λ１）を算出するためのテーブルである。
【０３０３】
実施の形態３においては、実施の形態２と同じように、放射温度計の精度定格と対象物２０の温度の測定範囲とに基づいて波長λ２，λ３を選択し、黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔ）と黒体分光放射輝度Ｂ（λ３，Ｔ）との比の温度依存性が小さくなることを用いる。即ち、黒体分光放射輝度Ｂ（λ２，Ｔ）と黒体分光放射輝度Ｂ（λ３，Ｔ）との比の近似値Ｒｅｓｔを用いる。また、実施の形態３においては、放射率ε（λ１），ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ１），εａ（λ２），εａ（λ３）は、既知であるものとする。
【０３０４】
算出部４Ｂは、検出器１〜３からそれぞれ分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）〜Ｉ（λ３，Ｔ）を受ける。また、算出部４Ｂは、輝度比パラメータ４３から近似値Ｒｅｓｔを検出する。そして、算出部４Ｂは、分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）、放射率ε（λ２），ε（λ３）および黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔを式（１２）に代入して透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）を算出する。この場合、算出部４Ｂは、近似値Ｒｅｓｔを式（１２）のＲに代入する。
【０３０５】
その後、算出部４Ｂは、算出した透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）に基づいて透過率τ（λ２）を算出する。より具体的には、算出部４Ｂは、算出した透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）に式（５）を適用して透過率τ（λ２）を算出する。また、算出部４Ｂは、透過率算出テーブル４２を用いて、算出した透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）に対応する透過率τ（λ２）を検出することによって透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）から透過率τ（λ２）を算出する。
【０３０６】
波長λ１，λ２についてランベルト・ベールの法則が成立する場合、透過率τ（λ１）と透過率τ（λ２）との間に次式が成り立つ。
【０３０７】
【数２４】
2020085696.tif 000026
【０３０８】
従って、算出部４Ｂは、透過率τ（λ２）を算出すると、その算出した透過率τ（λ２）に基づいて透過率τ（λ１）を算出する。より具体的には、算出部４Ｂは、算出した透過率τ（λ２）と、吸光係数εａ（λ１），εａ（λ２）とを式（２４）に代入して透過率τ（λ１）を算出する。また、算出部４Ｂは、透過率算出テーブル４５を用いて、算出した透過率τ（λ２）に対応する透過率τ（λ１）を検出することによって透過率τ（λ２）から透過率τ（λ１）を算出する。
【０３０９】
そして、算出部４Ｂは、分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ）、透過率τ（λ１），τ（λ２）および放射率ε（λ１），ε（λ２）を式（３）に代入して黒体分光放射輝度の比Ｂ（λ２，Ｔ）／Ｂ（λ１，Ｔ）を算出する。
【０３１０】
対象物２０の温度を二色法によって算出する場合、黒体分光放射輝度の比Ｂ（λ１，Ｔ）／Ｂ（λ２，Ｔ）は、次式によって表される。
【０３１１】
【数２５】
2020085696.tif 000027
従って、算出部４Ｂは、黒体分光放射輝度の比Ｂ（λ２，Ｔ）／Ｂ（λ１，Ｔ）を算出すると、その算出した黒体分光放射輝度の比Ｂ（λ２，Ｔ）／Ｂ（λ１，Ｔ）を式（２５）に代入して対象物２０の温度Ｔを算出する。
【０３１２】
図１６は、対象物２０の温度および／または吸収体の絶対量または濃度を検出する実施の形態３による検出方法を説明するためのフローチャートである。
【０３１３】
図１６に示すフローチャートは、図９に示すフローチャートのステップＳ２１，Ｓ２５，Ｓ２６をそれぞれステップＳ２１Ａ，Ｓ２５Ａ，Ｓ２６Ａに変え、ステップＳ２７をステップＳ２８，Ｓ２９に変えたものであり、その他は、図９にフローチャートと同じである。
【０３１４】
図１６を参照して、対象物２０の温度および／または吸収体の絶対量または濃度を検出する動作が開始されると、検出器１〜３は、それぞれ、分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）を検出し（ステップＳ２１Ａ）、その検出した分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）を算出部４Ｂへ出力する。
【０３１５】
その後、上述したステップＳ２２〜ステップＳ２４が順次実行される。そして、ステップＳ２４の後、算出部４Ｂは、算出した透過率τ（λ２）に基づいて透過率τ（λ１）を算出する（ステップＳ２５Ａ）。より具体的には、算出部４Ｂは、算出した透過率τ（λ２）と、吸光係数εａ（λ１），εａ（λ２）とを式（２４）に代入して透過率τ（λ１）を算出する。また、算出部４Ｂは、透過率算出テーブル４５を用いて、算出した透過率τ（λ２）に対応する透過率τ（λ１）を検出することによって透過率τ（λ２）から透過率τ（λ１）を算出する。
【０３１６】
ステップＳ２５Ａの後、算出部４Ｂは、分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ）、透過率τ（λ１），τ（λ２）および放射率ε（λ１），ε（λ２）を式（３）に代入して黒体分光放射輝度の比Ｉ（λ２，Ｔ）／Ｉ（λ１，Ｔ）を算出する（ステップＳ２６Ａ）。
【０３１７】
引き続いて、算出部４Ｂは、算出した黒体分光放射輝度の比Ｉ（λ２，Ｔ）／Ｉ（λ１，Ｔ）を式（２５）に代入して対象物２０の温度Ｔを算出する（ステップＳ２８）。そして、算出部４Ｂは、透過率τ（λ１）または透過率τ（λ２）に基づいて、吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出する（ステップＳ２９）。これによって、対象物２０の温度および／または吸収体の絶対量または濃度を検出する動作が終了する。
【０３１８】
なお、実施の形態３においては、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を検出する動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、算出部４Ｂは、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを備える。
【０３１９】
ＲＯＭは、検出器１〜３からそれぞれ分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），分光放射照度Ｉ（λ３，Ｔ）を受け付けるステップＳ１−１Ｂと、入力装置（キーボード等）を介して放射率ε（λ１），ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ１），εａ（λ２），εａ（λ３）を受け付けるステップＳ１−２Ｂと、図１６に示すステップＳ２２〜Ｓ２４，Ｓ２５Ａ，Ｓ２６Ａ，Ｓ２８，Ｓ２９とを備えるプログラムＰｒｏｇ＿Ｆを格納する。また、ＲＯＭは、図１５に示す透過率算出テーブル４２、輝度比パラメータ４３および透過率算出テーブル４５を格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵによって受け付けられた分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）、放射率ε（λ１），ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ１），εａ（λ２），εａ（λ３）、ＣＰＵによって検出された黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔ、ＣＰＵによって算出された透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）、透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）および吸光係数εａ（λ２），εａ（λ３）に基づいてＣＰＵによって算出された透過率τ（λ２）、透過率τ（λ２）に基づいてＣＰＵによって算出された透過率τ（λ１）、ＣＰＵによって算出された黒体分光放射輝度の比Ｂ（λ２，ｔ）／Ｂ（λ１，ｔ）、およびＣＰＵによって算出された対象物２０の温度Ｔを一時的に記憶する。
【０３２０】
ＣＰＵは、ＲＯＭからプログラムＰｒｏｇ＿Ｆを読み出し、その読み出したプログラムＰｒｏｇ＿ＦのステップＳ１−１Ｂ，Ｓ１−２Ｂ，Ｓ２２〜Ｓ２４，Ｓ２５Ａ，Ｓ２６Ａ，Ｓ２８，Ｓ２９を順次実行して、上述した方法によって、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を検出する。
【０３２１】
この場合、黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔを検出するＣＰＵは、「検出手段」を構成し、透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）、透過率τ（λ２），τ（λ１）および温度Ｔを算出するＣＰＵは、「算出手段」を構成する。また、分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）、放射率ε（λ１），ε（λ２），ε（λ３）および吸光係数εａ（λ１），εａ（λ２），εａ（λ３）を受け付けるＣＰＵは、「受付手段」を構成する。
【０３２２】
また、プログラムＰｒｏｇ＿Ｆは、記録媒体（例えば、ＣＤおよびＤＶＤ等）に記録されて流通されてもよい。この場合、コンピュータ（ＣＰＵ）は、記録媒体からプログラムＰｒｏｇ＿Ｆを読み出して実行し、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を検出する。従って、プログラムＰｒｏｇ＿Ｆを記録したＣＤ，ＤＶＤ等は、プログラムＰｒｏｇ＿Ｆを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読み取り可能な記録媒体である。
【０３２３】
また、実施の形態３においては、算出部４Ｂは、図１２に示すフローチャートに従って対象物２０の温度を算出してもよい。この場合、算出部４Ｂは、図１２のステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ５１に従って対象物２０の算出温度Ｔｅｓｔ１を算出し、その算出した算出温度Ｔｅｓｔ１を対象物２０の温度としてもよいし、図１２のステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ５１，Ｓ５２に従って対象物２０の算出温度Ｔｅｓｔ２を算出し、その算出した算出温度Ｔｅｓｔ２を対象物２０の温度としてもよい。この場合、算出部４Ｂの動作は、上述したプログラムＰｒｏｇ＿Ｃによって実行されてもよい。
【０３２４】
[温度算出精度]
対象物２０が０〜１００℃の温度範囲にあり、水蒸気の透過率を補正して温度を算出する赤外線検出装置を例として実施の形態３における効果を説明する。
（赤外線検出装置の設定）
はじめに、実施の形態３に従って赤外線検出装置１０Ｂの事前準備を行う。以下、吸収体が水蒸気である場合の具体例を示す。簡単のため、実施の形態１および実施の形態２と同様の検出条件を仮定する。また、検出割合αを０．１とし、放射率ε（λ１），ε（λ２），ε（λ３）を１とする。
【０３２５】
図３に示す大気の窓の範囲内より、検出波長λ１を８．５μｍ、検出波長λ２を１３．０μｍ、検出波長λ３を１３．５μｍに選択する。
【０３２６】
算出部４Ｂには、輝度比パラメータ４３および透過率算出テーブル４２，４５を設定しておく。また、輝度比パラメータ４３の値を０．９４７に設定する。例えば、黒体の温度が０〜１００℃のときの黒体分光放射輝度の比が０．９３０〜０．９６５であるから、黒体分光放射輝度の比は、約３．６％変化する。
【０３２７】
透過率算出テーブル４２は、透過率の比から透過率を算出する式（５）に基づいて、吸光係数の比εa（λ２）／εa（λ３）を、例えば、図３を参考にして０．５として作成する。これは、波長１３．０μｍおよび波長１３．５μｍにおける水蒸気の吸光係数の比である。
【０３２８】
透過率算出テーブル４５は、透過率τ（λ２）から透過率τ（λ１）を算出する式（２４）に基づいて、吸光係数の比εa（λ１）／εa（λ２）を、例えば、図３を参考にして０．３７として作成する。これは、波長８．５μｍおよび波長１３．０μｍにおける水蒸気の吸光係数の比である。
（実施の形態３による算出精度）
シミュレーションに基づいて実施の形態３における温度の算出精度を説明する。初めに、シミュレーションの課題を作成した。採用した吸光係数の比０．５，０．３７と整合する透過率τ（λ１）＝０．５０、τ（λ２）＝０．２５およびτ（λ３）＝０．７７を設定して、式（１）に基づいて、各温度に対応する分光放射照度Ｉ（８．５μｍ，Ｔ）、Ｉ（１３μｍ，Ｔ）、Ｉ（１３．５μｍ，Ｔ）を算出した。この分光放射照度を、検出器１〜３が検出する分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）と定めて、実施の形態３に基づいて対象物２０の温度を算出した。
【０３２９】
はじめに、分光放射照度Ｉ（１３μｍ，Ｔ），Ｉ（１３．５μｍ，Ｔ）の分光放射照度の比と、輝度比パラメータ４３に設定した黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔから、透過率の比を式（１２）に基づいて算出した。続いて、透過率の比と吸光係数の比から、式（５）に基づいて透過率τ（λ２）を算出し、その算出した透過率τ（λ２）から式（２４）に基づいて透過率τ（λ１）を算出した。その後、分光放射照度Ｉ（１３μｍ，Ｔ），Ｉ（１３．５μｍ，Ｔ）および透過率τ（λ１），τ（λ２）から式（３）に基づいて黒体分光放射輝度の比Ｂ（λ２，Ｔ）／Ｂ（λ１，Ｔ）を算出し、その算出した黒体分光放射輝度の比Ｂ（λ２，Ｔ）／Ｂ（λ１，Ｔ）を式（２５）に代入して対象物２０の温度を算出した。
【０３３０】
図１７は、設定した対象物２０の温度とシミュレーションによって得られた算出温度の温度差を示す図である。図１７において、縦軸は、算出温度と対象物２０の温度との差を表し、横軸は、対象物２０の温度を表す。
【０３３１】
図１７を参照して、透過率が波長に依存する場合でも、算出温度が対象物２０の温度と−２．９℃から＋１．５℃程度の誤差に収まる。すなわち、検出波長λ２を１３．０μｍとし、検出波長λ３を１３．５μｍとし、これらの波長での黒体分光放射輝度の比を０．９４７とすると、対象物２０が０〜１００℃の温度範囲であれば、実施の形態３における方法により、−２．９℃から＋１．５℃の精度で温度を算出できる。
【０３３２】
[実施の形態３の効果]
実施の形態３の効果について説明する。
（放射温度計に関する効果）
実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂを放射温度計として利用した場合の効果について説明する。
【０３３３】
従来の単色法では、透過率をある事前に予想した値に設定して温度を算出するため、透過率がその値から異なると、温度に算出誤差が生じる。例えば、検出波長８．５μｍを検出する単色法の放射温度計（赤外線検出装置１０Ｂ）を想定し、透過率０．７７に設定すべきところを透過率１．０と設定したとする。すなわち、放射温度計（赤外線検出装置１０Ｂ）は、対象物２０の分光放射輝度を本来値の０．７７倍に見積る。この条件下で、式（１）に従って３５℃の対象物２０の温度を検出すると、算出温度は、約２１℃となり、大きな誤差が生じる。
【０３３４】
また、従来の二色法では、透過率が波長依存性を持つため、高精度に温度を算出することはできない。従来の二色法では、透過率が波長に依存しないと仮定して温度を算出するため、実際の透過率に波長依存性が生じる場合、温度に算出誤差が生じる。例えば、検出波長８．５μｍの赤外線と検出波長１３．０μｍの赤外線とを検出する従来の二色法の放射温度計を用いて、透過率がτ（８．５μｍ）＝０．７７およびτ（１３．０）＝０．５の条件下で、対象物２０の温度を算出する場合を想定する。この条件下で、分光放射照度の比をプランクの式の比と見なして温度を算出すると、対象物２０の温度３５℃を温度１３７℃と算出してしまう。
【０３３５】
一方で、シミュレーションおよび図１７に示した通り、実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂは、透過率が波長に依存する場合でも、正確な温度を算出することができる。即ち、実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂは、従来の放射温度計にない透過率の補正機能を有する。
【０３３６】
実施の形態３によると、実施の形態２に対して検出器１を追加することにより、二色法を利用した温度算出が可能になる。即ち、実施の形態３は、事前に対象物２０の放射率を知る必要がある実施の形態２とは異なり、対象物２０の放射率が波長に依存しない条件であれば、高精度に温度を算出することができる。例えば、対象物２０が人、動物、調理器具、調理具材などに限定されない、一般的な室外の対象物２０、例えば、人、車、路面、木などに対して高精度に温度を算出することができる。
【０３３７】
また、実施の形態３は、対象物２０と赤外線検出装置１０Ｂとの間の角度による見かけの放射率の影響を受けずに、高精度に透過率と温度を算出することができる。換言すると、実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂは、必ずしも赤外線検出装置１０Ｂを対象物２０に対して直角に配置する必要がない。そのため、ユーザーは、赤外線検出装置１０Ｂを任意に配置して、透過率と温度を算出することが可能である。例えば、部屋の角に赤外線検出装置１０Ｂを配置することで、部屋全体の透過率および温度の監視を行うことが可能である。
【０３３８】
更に、実施の形態３によると、実施の形態２と同様に、透過率を補正した温度を算出することができる。これにより、例えば、水蒸気などの影響で透過率が大きく変化する環境（例えば、雨や霧など悪天候の屋外、風呂場など）において、人または動物の検出性能を向上することが可能である。すなわち、悪天候時において、人または動物をより遠距離から検出することができ、風呂場での事故の早期発見を行うことができる。
【０３３９】
更に、実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂによれば、水蒸気などの吸収体の存在によって透過率が低下し得る検出波長λ１，λ２，λ３を用いて、高精度に温度を算出することができる。例えば、従来、不適とされていた大気の窓の範囲外を検出波長として利用することができる。すなわち、検出波長λ１，λ２，λ３が３〜３．５μｍ、４．５〜８μｍまたは１３〜１６μｍに属する場合でも、温度と透過率を高精度に算出することができる。特に、実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂは、大気の窓の範囲外を検出波長λ１または検出波長λ３として利用することで、分光放射輝度の比の算出に使用する波長の差を大きく取ることができる。これにより、対象物２０の温度が変化した場合の分光放射輝度の比の変化をより大きくすることができ、既存の二色温度計と比較してより高精度に温度を算出することができる。
【０３４０】
なお、対象物２０と赤外線検出装置１０Ｂとの間に存在する吸収体ＡＢＳは、波長λ１，λ２により決まってくるので、特に、大気中であれば、あらかじめ吸収体ＡＢＳの種類を検査する必要はない。
（ガスセンサに関する効果）
実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂをガスセンサとして利用した場合の効果について説明する。
【０３４１】
実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂは、吸収体の透過率を算出すると同時に、吸収体の絶対量を算出することができる。対象物２０と赤外線検出装置１０Ｂとの間の距離が既知である場合、吸収体の濃度を算出することができる。例えば、吸収体を水蒸気とすれば、対象物２０と赤外線検出装置１０Ｂとの間の距離における水蒸気量、および湿度を算出することができる。対象となる吸収体は、水蒸気に限らず、二酸化炭素などの気体の吸収体やエアロゾルなどの散乱体であってもよい。
【０３４２】
実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂによれば、対象物２０の温度が一定範囲内に収まっている限り、高精度に吸収体の濃度を算出することができる。すなわち、例えば、特許文献３に代表される赤外線検出器を利用したガスセンサと比較して、実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂは、構成要素に光源を必要としない。よって、光源の設置が困難な状況や、エネルギー消費量を抑制したい状況では、実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂにおけるガス濃度の算出が非常に有効となる。すなわち、赤外線検出装置１０Ｂを省スペース、かつ、省エネルギーのガスセンサとして利用することが可能であるため、多数のセンサを配置する必要があるＩｏＴデバイスとして利用することができる。
【０３４３】
なお、対象物２０と赤外線検出装置１０Ｂとの間に存在する吸収体ＡＢＳは、波長λ２，λ３により決まってくるので、特に大気中であれば、予め、吸収体ＡＢＳの種類を検査する必要はない。
【０３４４】
また、対象物２０と赤外線検出装置１０Ｂとの間の距離は、対象物２０と赤外線検出装置１０Ｂが固定されているのであれば、予め、測定しておけばよい。赤外線検出装置１０Ｂにレンズが備えられている場合は、レンズの焦点距離を対象物２０と赤外線検出装置１０Ｂとの間の距離とすればよい。
（放射温度計およびガスセンサに関する効果）
実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂを放射温度計およびガスセンサの両方の機能を有する検出装置として利用した場合の効果について説明する。
【０３４５】
実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂがどのガス種を検出するかは、検出波長に吸収を持つかどうかに依存する。例えば、水蒸気であれば、室内・屋外に関わらず、対象物２０の温度を測定しながら湿度を算出することができる。特許文献２では、湿度計を備えているが、この湿度計は、放射温度計付近の湿度を測定している。
【０３４６】
一方、実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂは、対象物２０から検出器１〜３までの平均的な湿度を測定している。よって、対象物２０と検出器１〜３との間の環境が大きく異なるような状況では、赤外線検出装置１０Ｂによる温度および湿度算出が非常に有効となる。すなわち、水蒸気がこもる調理器具において、温度や水蒸気量の検出などに利用することが可能であるため、ユーザーまたは調理器具自体が調理の状態を判断し、フィードバックすることができる。
【０３４７】
例えば、検出するガス種が二酸化炭素であれば、室内・室外に関わらず、対象の温度を測定しながら二酸化炭素濃度を算出することができる。特許文献４は、二酸化炭素濃度を検知するガスセンサであるが、このガスセンサは、設置場所付近の二酸化炭素濃度を測定している。
【０３４８】
一方、実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂは、対象物２０から検出器１〜３までの平均的な二酸化炭素濃度を測定している。よって、対象物２０と検出器１〜３との間の環境が大きく異なるような状況では、実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂにおける温度および二酸化炭素濃度の算出が非常に有効となる。すなわち、二酸化炭素濃度を調節する換気設備および空調設備において、室内・室外の二酸化炭素濃度の検出などに利用することが可能であるため、ユーザーまたは換気設備および空調設備自体が二酸化炭素濃度の状態を判断し、フィードバックすることができる。
【０３４９】
検出する対象をガスなどの吸収体ではなく、例えば、エアロゾルなどの散乱体にすれば、対象の温度を測定しながら散乱体の濃度を算出することができる。すなわち、換気設備、空調設備および空気清浄機において、散乱体の検出などに利用することが可能であるため、ユーザーまたは換気設備、空調設備および空気清浄機自体が散乱体の濃度の状態を判断し、フィードバックすることができる。
（実質的な温度を測定する放射温度計とガスセンサに関する効果）
実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂは、温度と吸収体の濃度を同時に検出できるため、対象物２０の温度と吸収体の濃度から算出する実質的な温度や快適性の指数を測定する装置に好適である。例えば、温度と湿度を同時検出することで、温度と湿度から算出する実質的な温度を測定することができる。実質的な温度には、例えば、人が感じる温度である体感温度や、調理器が食材に与える実効的な加熱温度などがある。一般的に、対象物２０の温度と湿度の増加によって、実質的な温度は増加する。
【０３５０】
実質的な温度を算出する際の好適な波長について説明する。上述したように、実施の形態３においては、対象物２０の温度が変化すると黒体分光放射輝度の比がわずかに変化するため、対象物２０の温度と透過率に算出誤差が生じる。すなわち、対象物２０の温度と透過率の算出精度は、黒体分光放射輝度の比と透過率の比の切り分け精度に依存する。
【０３５１】
一方で、対象物２０の温度と透過率の切り分けに誤差が伴う場合であっても、実質的な温度を高精度に算出することは可能である。例えば、温度と湿度のどちらの値を増加させた場合でも、分光放射照度の比が増加するという条件の下では、切り分けによる算出誤差を相殺できるため、実質的な温度を高精度に算出することができる。すなわち、実験誤差や透過モデルからのずれにより温度と湿度の切り分けが不十分で、湿度を実際よりも高く（低く）算出したとしても、温度を低く（高く）算出するため、実質的な温度に換算すると算出誤差が小さくなる。換言すれば、実質的な温度と分光放射照度の比の相関が大きくなるように波長を選択することで、実質的な温度を高精度に算出することができる。
【０３５２】
実施の形態３に従って検出波長λ２，λ３をλ２＜λ３とすると、対象物２０の温度が増加する場合、プランクの式の性質によって、検出波長λ２，λ３の黒体分光放射照度の比（Ｂ（λ２，Ｔ）／Ｂ（λ３，Ｔ））は、増加する。換言すれば、対象物２０の温度が増加すると検出器２，３によって検出される分光放射照度の比（Ｉ（λ２，Ｔ）／Ｉ（λ３，Ｔ））は、増加する。
【０３５３】
従って、湿度の増加に対して、透過率の比（τ（λ２）／τ（λ３））が増加する波長λ２，λ３を選択すれば、検出器２および検出器３によって検出される分光放射照度の比（Ｉ（λ２，Ｔ）／Ｉ（λ３，Ｔ））も増加し、温度と湿度の切り分け誤差による実質的な温度の算出誤差が小さくなる。
【０３５４】
ここで、ある湿度における水蒸気の透過率と波長の関係の模式図を図５に示した。波長領域３．０〜１６μｍの範囲では、水蒸気の透過率を高透過率領域、第１の低透過率領域および第２の低透過率領域の３種類に分類できる。高透過率領域は、３．５〜４．５μｍおよび８．０〜１３．０μｍの高い透過率を示す波長領域である。第１の低透過率領域は、３．０〜３．５μｍおよび６．０〜８．０μｍの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が増加する波長領域である。第２の低透過率領域は、４．５〜６．０μｍおよび１３．０〜１６．０μｍの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が減少する波長領域である。
【０３５５】
式（４）に示すランベルト・ベールの法則によると、同一の吸収体の濃度では、透過率と吸光係数の間には負の相関がある。すなわち、湿度の増加に対して、透過率の比（τ（λ２）／τ（λ３））が増加する波長条件は、図５において、τ（λ２）＞τ（λ３）を満たす波長となる。すなわち、検出波長λ２が高透過率領域に属し、かつ検出波長λ３が隣接する低透過率領域（すなわち、第２の低透過率領域）に属する場合、および検出波長λ２，λ３が同じ第２の低透過率領域に属する場合である。
【０３５６】
すなわち、検出波長λ２が３．５〜４．５μｍの範囲、かつ、検出波長λ３が４．５〜６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。または検出波長λ２が８．０〜１３．０μｍの範囲、かつ、検出波長λ３が１３．０〜１６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。または検出波長λ２，λ３が４．５〜６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。または検出波長λ２，λ３が１３．０〜１６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。
【０３５７】
なお、実質的な温度の算出については、輝度比パラメータ４３および透過率算出テーブル４２，４５に変えて、検出波長λ２，λ３の分光放射照度から実質的な温度を直接算出する算出パラメータを算出部４Ｂに配置しもよい。
（快適性の指数を測定する放射温度計およびガスセンサに関する効果）
実質的な温度の算出に限らず、温度と二酸化炭素濃度または温度とエアロゾル濃度などに基づいて快適性の指数を算出してもよい。これにより、ユーザーや調理器、換気装置、空調設備および空気清浄機が実質的な温度や快適性の指数に基づいて判断することで、フィードバクすることができる。
【０３５８】
温度と二酸化炭素濃度が上昇した際に減少する快適性の指数に関し、好適な波長について説明する。実質的な温度の場合と同様にして、対象物２０の温度と透過率の切り分け誤差を軽減できる条件は、二酸化炭素濃度の増加に対して、透過率の比（τ（λ２）／τ（λ３））を増加させる２つの検出波長になる。
【０３５９】
ここで、ある湿度における二酸化炭素の透過率と波長の関係の模式図を図６に示した。二酸化炭素の透過率の場合には、波長領域３．０〜１６μｍの範囲を高透過率領域、第２の低透過率領域および第３の低透過率領域の３種類に分類できる。高透過率領域は、３．５〜４．０μｍおよび４．５〜１３．５μｍの高い透過率を示す波長領域である。第２の低透過率領域は、１３．５〜１６．０μｍの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が減少する波長領域である。第３の低透過率領域は、４．０〜４．５μｍの低い透過率を示す波長領域である。
【０３６０】
式（４）に示すランベルト・ベールの法則によると、同一の吸収体の濃度では、透過率と吸光係数の間には負の相関がある。すなわち、湿度の増加に対して、透過率の比（τ（λ２）／τ（λ３））が増加する波長条件は、図６において、τ（λ２）＞τ（λ３）を満たす波長となる。すなわち、検出波長λ２が高透過率領域に属し、かつ、検出波長λ３が隣接する低透過率領域（すなわち、第２の低透過率領域）に属する場合、および検出波長λ２，λ３が同じ第２の低透過率領域に属する場合である。
【０３６１】
すなわち、検出波長λ２が３．５〜４．０μｍの範囲、かつ、検出波長λ３が４．０〜４．５μｍの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。または検出波長λ２が４．５〜１３．５μｍの範囲、かつ、検出波長λ３が１３．５〜１６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。または検出波長λ２，λ３が１３．５〜１６．０μｍの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。
【０３６２】
なお、快適性の指数の算出については、輝度比パラメータ４３および透過率算出テーブル４２，４５に変えて、検出波長λ２，λ３の分光放射照度から快適性の指数を直接算出する算出パラメータを算出部４Ｂに配置しもよい。
（実施の形態３の応用に関する効果）
実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂをアレイ化することで、赤外線カメラとして利用することができる。実施の形態３による赤外線検出装置１０Ｂを応用した赤外線カメラは、対象物２０の温度に関する画像と吸収体の絶対量に関する画像の両方を、同時に撮影することができる。この機能によって、対象物２０の輪郭や分布をより高精度に判別することができる。
【０３６３】
実施の形態３についてのその他の説明は、実施の形態２における説明と同じである。
【０３６４】
上述した実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３では、検出波長を８．５μｍ、１３．０μｍ、１３．５μｍとした場合の効果を確認したが、別の検出波長を用いても同様に効果があることは言うまでもない。
【０３６５】
図１８は、この発明の実施の形態による対象物の温度の分布および／または対象物から赤外線の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量の分布または濃度の分布を検出する赤外線検出装置の概略図である。
【０３６６】
図１８を参照して、赤外線検出装置１００は、レンズ１１０と、検出器群１２０−１〜１２０−Ｎ（Ｎは２以上の整数）と、算出部１３０とを備える。
【０３６７】
レンズ１１０は、対象物２０の領域ＲＥＧ＿１から放出される赤外線を検出器群１２０−１に集光する。また、レンズ１１０は、対象物２０の領域ＲＥＧ＿２から放出される赤外線を検出器群１２０−２に集光する。以下、同様にして、レンズ１１０は、対象物２０の領域ＲＥＧ＿Ｎから放出される赤外線を検出器群１２０−Ｎに集光する。
【０３６８】
検出器群１２０−１〜１２０−Ｎの各々は、例えば、実施の形態１における２つの検出器１，２を１次元または２次元に配列した構成からなる。そして、検出器群１２０−１は、レンズ１１０によって集光された赤外線の分光放射照度ＩＲＥＧ＿１（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿１（λ２，Ｔ）を検出し、その検出した分光放射照度ＩＲＥＧ＿１（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿１（λ２，Ｔ）を算出部１３０へ出力する。また、検出器群１２０−２は、レンズ１１０によって集光された赤外線の分光放射照度ＩＲＥＧ＿２（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿２（λ２，Ｔ）を検出し、その検出した分光放射照度ＩＲＥＧ＿２（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿２（λ２，Ｔ）を算出部１３０へ出力する。以下、同様にして、検出器群１２０−Ｎは、レンズ１１０によって集光された赤外線の分光放射照度ＩＲＥＧ＿Ｎ（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿Ｎ（λ２，Ｔ）を検出し、その検出した分光放射照度ＩＲＥＧ＿Ｎ（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿Ｎ（λ２，Ｔ）を算出部１３０へ出力する。
【０３６９】
算出部１３０は、Ｎ個の算出部１３０−１〜１３０−Ｎを備える。算出部１３０−１〜１３０−Ｎは、それぞれ、検出器群１２０−１〜１２０−Ｎに対応して設けられる。そして、算出部１３０−１〜１３０−Ｎの各々は、例えば、実施の形態１における算出部４からなる。
【０３７０】
算出部１３０−１は、検出器群１２０−１から分光放射照度ＩＲＥＧ＿１（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿１（λ２，Ｔ）を受け、その受けた分光放射照度ＩＲＥＧ＿１（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿１（λ２，Ｔ）に基づいて、上述した実施の形態１における方法によって、対象物２０の領域ＲＥＧ＿１における温度ＴＲＥＧ＿１、対象物２０の領域ＲＥＧ＿１から検出器群１２０−１までの間における赤外線の透過率τＲＥＧ＿１（λ１）、対象物２０の領域ＲＥＧ＿１から検出器群１２０−１までの間に存在する吸収体ＡＢＳの絶対量ＡＢＡＲＥＧ＿１および濃度ＣＲＥＧ＿１を算出する。
【０３７１】
算出部１３０−２は、検出器群１２０−２から分光放射照度ＩＲＥＧ＿２（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿２（λ２，Ｔ）を受け、その受けた分光放射照度ＩＲＥＧ＿２（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿２（λ２，Ｔ）に基づいて、上述した実施の形態１における方法によって、対象物２０の領域ＲＥＧ＿２における温度ＴＲＥＧ＿２、対象物２０の領域ＲＥＧ＿２から検出器群１２０−２までの間における赤外線の透過率τＲＥＧ＿２（λ１）、対象物２０の領域ＲＥＧ＿２から検出器群１２０−１までの間に存在する吸収体ＡＢＳの絶対量ＡＢＡＲＥＧ＿２および濃度ＣＲＥＧ＿２を算出する。
【０３７２】
以下、同様にして、算出部１３０−Ｎは、検出器群１２０−Ｎから分光放射照度ＩＲＥＧ＿Ｎ（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿Ｎ（λ２，Ｔ）を受け、その受けた分光放射照度ＩＲＥＧ＿Ｎ（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿Ｎ（λ２，Ｔ）に基づいて、上述した実施の形態１における方法によって対象物２０の領域ＲＥＧ＿Ｎにおける温度温度ＴＲＥＧ＿Ｎ、対象物２０の領域ＲＥＧ＿Ｎから検出器群１２０−Ｎまでの間における赤外線の透過率τＲＥＧ＿Ｎ（λ１）、対象物２０の領域ＲＥＧ＿Ｎから検出器群１２０−Ｎまでの間に存在する吸収体ＡＢＳの絶対量ＡＢＡＲＥＧ＿Ｎまたは濃度ＣＲＥＧ＿Ｎを算出する。
【０３７３】
そして、算出部１３０は、算出部１３０−１〜算出部１３０−Ｎによってそれぞれ算出された温度ＴＲＥＧ＿１〜ＴＲＥＧ＿Ｎ、透過率τＲＥＧ＿１（λ１）〜τＲＥＧ＿Ｎ（λ１）、吸収体ＡＢＳの絶対量ＡＢＡＲＥＧ＿１〜ＡＢＡＲＥＧ＿Ｎおよび吸収体ＡＢＳの濃度ＣＲＥＧ＿１〜ＣＲＥＧ＿Ｎに基づいて、対象物２０の温度と透過率の分布、対象物２０の温度と吸収体ＡＢＳの絶対量の分布、対象物２０の温度と吸収体ＡＢＳの濃度の分布および対象物２０の温度と放射率の分布の少なくとも１つを算出する。ここで、対象物２０の温度と放射率との分布は、既知である対象物２０の放射率を用いて算出される。
【０３７４】
なお、赤外線検出装置１００においては、検出器群１２０−１〜１２０−Ｎの各々が実施の形態２における２つの検出器２，３を１次元または２次元に配列した構成からなり、算出部１３０−１〜１３０−Ｎの各々が算出部４Ａから構成されていてもよく、検出器群１２０−１〜１２０−Ｎの各々が実施の形態３における３つの検出器１〜３を１次元または２次元に配列した構成からなり、算出部１３０−１〜１３０−Ｎの各々が算出部４Ｂから構成されていてもよい。このような場合、算出部１３０（算出部１３０−１〜１３０−Ｎ）は、上述した実施の形態２または実施の形態３における方法によって、対象物２０の温度と透過率の分布、対象物２０の温度と吸収体ＡＢＳの絶対量の分布、対象物２０の温度と吸収体ＡＢＳの濃度の分布および対象物２０の温度と放射率の分布の少なくとも１つを算出する。
【０３７５】
また、算出部１３０は、Ｎ個の算出部１３０−１〜１３０−Ｎから構成されていなくてもよい。この場合、算出部１３０は、検出器群１２０−１〜１２０−Ｎからそれぞれ受けた分光放射照度ＩＲＥＧ＿１（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿１（λ２，Ｔ）、分光放射照度ＩＲＥＧ＿２（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿２（λ２，Ｔ）、・・・、分光放射照度ＩＲＥＧ＿Ｎ（λ１，Ｔ），ＩＲＥＧ＿Ｎ（λ２，Ｔ）に基づいて、実施の形態１における方法、実施の形態２における方法および実施の形態３における方法のいずれかを用いて、対象物２０の温度と透過率の分布、対象物２０の温度と吸収体ＡＢＳの絶対量の分布、対象物２０の温度と吸収体ＡＢＳの濃度の分布および対象物２０の温度と放射率の分布の少なくとも１つを算出する。
【０３７６】
更に、算出部１３０（算出部１３０−１〜１３０−Ｎ）の動作は、上述したプログラムＰｒｏｇ＿Ａ〜Ｐｒｏｇ＿Ｆのいずれかによって実行されてもよい。
【０３７７】
このように、赤外線検出装置１００を用いることによって、対象物２０の温度と透過率の分布、対象物２０の温度と吸収体ＡＢＳの絶対量の分布、対象物２０の温度と吸収体ＡＢＳの濃度の分布および対象物２０の温度と放射率の分布の少なくとも１つを算出できる。
【０３７８】
図１９は、図１８に示す赤外線検出装置１００の動作を説明するためのフローチャートである。
【０３７９】
図１９を参照して、赤外線検出装置１００の動作が開始されると、検出器群１２０−１および算出部１３０−１は、図２に示すフローチャート、図９に示すフローチャートおよび図１６に示すフローチャートのいずれかによって対象物２０の温度ＴＲＥＧ＿１、透過率τＲＥＧ＿１、吸収体ＡＢＳの絶対量ＡＢＡＲＥＧ＿１および吸収体ＡＢＳの濃度ＣＲＥＧ＿１を算出する（ステップＳ１０１−１）。
【０３８０】
また、検出器群１２０−２および算出部１３０−２は、図２に示すフローチャート、図９に示すフローチャートおよび図１６に示すフローチャートのいずれかによって対象物２０の温度ＴＲＥＧ＿２、透過率τＲＥＧ＿２、吸収体ＡＢＳの絶対量ＡＢＡＲＥＧ＿２および吸収体ＡＢＳの濃度ＣＲＥＧ＿２を算出する（ステップＳ１０１−２）。
【０３８１】
以下、同様にして、検出器群１２０−Ｎおよび算出部１３０−Ｎは、図２に示すフローチャート、図９に示すフローチャートおよび図１６に示すフローチャートのいずれかによって対象物２０の温度ＴＲＥＧ＿Ｎ、透過率τＲＥＧ＿Ｎ、吸収体ＡＢＳの絶対量ＡＢＡＲＥＧ＿Ｎおよび吸収体ＡＢＳの濃度ＣＲＥＧ＿Ｎを算出する（ステップＳ１０１−Ｎ）。
【０３８２】
そして、算出部１３０は、対象物２０の温度ＴＲＥＧ＿１〜ＴＲＥＧ＿Ｎ、透過率τＲＥＧ＿１〜τＲＥＧ＿Ｎ、吸収体ＡＢＳの絶対量ＡＢＡＲＥＧ＿１〜ＡＢＡＲＥＧ＿Ｎおよび吸収体ＡＢＳの濃度ＣＲＥＧ＿１〜ＣＲＥＧ＿Ｎに基づいて、対象物２０の温度と透過率の分布、対象物２０の温度と吸収体ＡＢＳの絶対量の分布、対象物２０の温度と吸収体ＡＢＳの濃度の分布および対象物２０の温度と放射率の分布の少なくとも１つを算出する（ステップＳ１０２）。
【０３８３】
これによって、赤外線検出装置１００の動作が終了する。
【０３８４】
ステップＳ１０１−１〜Ｓ１０１−Ｎの各々において、図２に示すフローチャートが用いられる場合、算出部１３０−１〜１３０−Ｎの各々は、検出器１によって検出された分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ）と検出器２によって検出された分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）との分光放射照度比Ｉ（λ１，Ｔ）／Ｉ（λ２，Ｔ）に基づいて透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）を算出し、その算出した透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）に基づいて透過率τ（λ１）を算出し、その算出した透過率τ（λ１）に基づいて対象物２０の温度、吸収体ＡＢＳの絶対量および濃度を算出する。
【０３８５】
従って、算出部１３０−１〜１３０−Ｎは、ステップＳ１０１−１〜Ｓ１０１−Ｎによって、分光放射照度比Ｉ（λ１，Ｔ）／Ｉ（λ２，Ｔ）に基づいて透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）を算出する処理をＮ個の検出器群によって検出されたＮ組の分光放射照度比Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ）について実行してＮ個の透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）を算出し、Ｎ個の透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）に基づいてＮ個の透過率τ（λ１）を算出し、Ｎ個の透過率τ（λ１）に基づいて対象物２０のＮ個の領域ＲＥＧ＿１〜ＲＥＧ＿ＮにおけるＮ個の温度、対象物２０のＮ個の領域ＲＥＧ＿１〜ＲＥＧ＿Ｎと検出器群１２０−１〜１２０−Ｎとの間に存在する吸収体ＡＢＳのＮ個の絶対量およびＮ個の濃度を算出する。
【０３８６】
また、ステップＳ１０１−１〜Ｓ１０１−Ｎの各々において、図９に示すフローチャートまたは図１６に示すフローチャートが用いられる場合、算出部１３０−１〜１３０−Ｎの各々は、検出器２によって検出された分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ）と検出器３によって検出された分光放射照度Ｉ（λ３，Ｔ）との分光放射照度比Ｉ（λ２，Ｔ）／Ｉ（λ３，Ｔ）および黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔに基づいて透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）を算出し、その算出した透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）に基づいて透過率τ（λ２）を算出し、その算出した透過率τ（λ２）に基づいて対象物２０の温度、吸収体ＡＢＳの絶対量および濃度を算出する。
【０３８７】
従って、算出部１３０−１〜１３０−Ｎは、ステップＳ１０１−１〜Ｓ１０１−Ｎによって、分光放射照度比Ｉ（λ２，Ｔ）／Ｉ（λ３，Ｔ）および近似値Ｒｅｓｔに基づいて透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）を算出する処理をＮ個の検出器群によって検出されたＮ組の分光放射照度比Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）について実行してＮ個の透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）を算出し、Ｎ個の透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）に基づいてＮ個の透過率τ（λ２）を算出し、Ｎ個の透過率τ（λ２）に基づいて対象物２０のＮ個の領域ＲＥＧ＿１〜ＲＥＧ＿ＮにおけるＮ個の温度、対象物２０のＮ個の領域ＲＥＧ＿１〜ＲＥＧ＿Ｎと検出器群１２０−１〜１２０−Ｎとの間に存在する吸収体ＡＢＳのＮ個の絶対量およびＮ個の濃度を算出する。
【０３８８】
なお、赤外線検出装置１００において、対象物２０の温度および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を検出する動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、算出部１３０−１〜１３０−Ｎの各々は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを備える。
【０３８９】
ＲＯＭは、上述したプログラムＰｒｏｇ＿Ａ，Ｐｒｏｇ＿Ｂ，Ｐｒｏｇ＿Ｆのいずれかを格納する。その他の説明については、上述したプログラムＰｒｏｇ＿Ａ，Ｐｒｏｇ＿Ｂ，Ｐｒｏｇ＿Ｆについての説明と同じである。
【０３９０】
上述した実施の形態１においては、まず、測定された分光放射照度Ｉ（λ１，Ｔ），Ｉ（λ２，Ｔ）に基づいて透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）（またはτ（λ２）／τ（λ１））を算出することを説明した。次に、その算出した透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）（またはτ（λ２）／τ（λ１））から透過率τ（λ１）（またはτ（λ２））を算出することを説明した。最後に、その算出した透過率τ（λ１）（またはτ（λ２））に基づいて、対象物２０の温度、および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出することを説明した。
【０３９１】
また、上述した実施の形態２においては、まず、ピーク波長λｍａｘよりも長い波長λ２，λ３を有する赤外線の分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）と、黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔとに基づいて透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）（またはτ（λ３）／τ（λ２））を算出することを説明した。次に、その算出した透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）（またはτ（λ３）／τ（λ２））から透過率τ（λ２）（またはτ（λ３））を算出することを説明した。最後に、その算出した透過率τ（λ１）（またはτ（λ３））に基づいて、対象物２０の温度、および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出することを説明した。
【０３９２】
更に、上述した実施の形態３においては、まず、ピーク波長λｍａｘよりも長い波長λ２，λ３を有する赤外線の分光放射照度Ｉ（λ２，Ｔ），Ｉ（λ３，Ｔ）と、黒体分光放射輝度の比の近似値Ｒｅｓｔとに基づいて透過率の比τ（λ２）／τ（λ３）（またはτ（λ３）／τ（λ２））を算出することを説明した。次に、その算出した透過率の比τ（λ１）／τ（λ２）（またはτ（λ３）／τ（λ２））から透過率τ（λ２）（またはτ（λ３））を算出することを説明した。最後に、その算出した透過率τ（λ１）（またはτ（λ３））から透過率τ（λ１）を算出し、その算出した透過率τ（λ１）に基づいて、対象物２０の温度、および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出することを説明した。
【０３９３】
このように、実施の形態１から実施の形態３は、２つの波長における２つの分光放射照度に基づいて２つの波長における透過率の比を算出し、その算出した透過率の比から１つの波長における透過率を算出し、その算出した１つの波長における透過率に基づいて、対象物２０の温度、および／または吸収体ＡＢＳの絶対量または濃度を算出することを特徴とする。
【０３９４】
従って、この発明の実施の形態によれば、赤外線検出装置は、対象物の温度、対象物から赤外線の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを検出する赤外線検出装置であって、第１の波長を有する第１の赤外線の第１の分光放射照度を検出する第１の検出器と、第１の波長よりも長い第２の波長を有する第２の赤外線の第２の分光放射照度を検出する第２の検出器と、第１の分光放射照度と第２の分光放射照度との比である第１の分光放射照度比に基づいて、対象物から第１および第２の検出器までの間における第１の赤外線の透過率である第１の透過率と対象物から第１および第２の検出器までの間における第２の赤外線の透過率である第２の透過率との比である第１の透過率比を算出し、その算出した第１の透過率比に基づいて第１および第２の透過率のいずれか一方の透過率である第３の透過率を算出し、その算出した第３の透過率に基づいて対象物の温度、吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する算出部とを備えていればよい。
【０３９５】
また、この発明の実施の形態によれば、赤外線検出方法は、対象物の温度、対象物から赤外線の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを検出する検出方法であって、第１の波長を有する第１の赤外線の第１の分光放射照度と、第１の波長よりも長い第２の波長を有する第２の赤外線の第２の分光放射照度とを検出する第１のステップと、第１の分光放射照度と第２の分光放射照度との比である第１の分光放射照度比に基づいて、対象物から第１および第２の赤外線の検出器までの間における第１の赤外線の透過率である第１の透過率と対象物から検出器までの間における第２の赤外線の透過率である第２の透過率との比である第１の透過率比を算出する第２のステップと、算出された第１の透過率比に基づいて第１および第２の透過率のいずれか一方の透過率である第３の透過率を算出する第３のステップと、算出された第３の透過率に基づいて対象物の温度、吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する第４のステップとを備えていればよい。
【０３９６】
更に、この発明の実施の形態によれば、プログラムは、対象物の温度、対象物から赤外線の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つの検出をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、受付手段が、第１の波長を有する第１の赤外線の第１の分光放射照度と、第１の波長よりも長い第２の波長を有する第２の赤外線の第２の分光放射照度とを受け付ける第１のステップと、算出手段が、第１の分光放射照度と第２の分光放射照度との比である第１の分光放射照度比に基づいて、対象物から第１および第２の赤外線の検出器までの間における第１の赤外線の透過率である第１の透過率と対象物から検出器までの間における第２の赤外線の透過率である第２の透過率との比である第１の透過率比を算出する第２のステップと、算出手段が、算出した第１の透過率比に基づいて第１および第２の透過率のいずれか一方の透過率である第３の透過率を算出する第３のステップと、算出手段が、算出した第３の透過率に基づいて対象物の温度、吸収体の絶対量および吸収体の濃度の少なくとも１つを算出する第４のステップとをコンピュータに実行させればよい。
【０３９７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０３９８】
この発明は、赤外線検出装置、赤外線検出方法、コンピュータに実行させるためのプログラムおよびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に適用される。
【符号の説明】
【０３９９】
１〜３  検出器、４，４Ａ，４Ｂ，１３０，１３０−１〜１３０−Ｎ  算出部、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１００  赤外線検出装置、２０  対象物、４１  輝度テーブル、４２，４５  透過率算出テーブル、４３  輝度比パラメータ、４４  波長選択部、４６  放射率算出テーブル、１１０  レンズ、１２０−１〜１２０−Ｎ  検出器群。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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