(57)【要約】【目的】  使用環境による影響に左右されず、優れた長期安定性を有する標準放射温度計を提供する。【構成】  測定対象からの光は、対物レンズ６に集光され、絞りアパチャミラー８上に結像する。絞りアパチャミラー８には、視野を限定する小さな穴８ａが開口しており、この穴８ａを通過した光のみがコンデンサレンズ９及び干渉フィルタ１０を通過し、シリコン検出素子１１に導かれる。干渉フィルタ１０は、ＴｉＯ2 とＳｉＯ2 の多層膜からなり、アモルファスで、且つ、緻密な構造であり、使用環境での水分の侵入による吸湿を低減し、分光透過特性が長波長側へシフトしにくくする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象となる対象物に焦点を合せ、前記対象物から出射された光を対物レンズを通して集光した後、この光を干渉フィルターに通過させて検知対象となる波長を特定し、前記対象物の温度計測を行なう標準放射温度計において、
前記干渉フィルターは、アモルファスの多層膜からなることを特徴とする標準放射温度計。
【請求項２】
前記多層膜は、ＴｉＯ2 とＳｉＯ2 からなることを特徴とする請求項１記載の標準放射温度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体から発せられる熱放射を利用する放射温度計の温度校正を行なう標準放射温度計に係り、使用環境での温度や湿度による経時変化が起こりにくく長期安定性に優れた標準放射温度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、計測対象である物体から温度センサである物体へ電磁波として熱の移動（熱放射）が行なわれ、その電磁波の状態の変化をとらえることにより、温度を求める温度計として放射温度計が知られている。そして、この種の放射温度計の標準体系である標準放射温度計を用いた校正には、亜鉛（４１９．５２７℃），アルミニウム（６６０．３２３℃），銀（９６１．７８℃），銅（１０８４．６２℃）の定点物質の凝固点を利用した定点黒体が採用されている。
【０００３】
標準放射温度計１は、図１に示すように、接眼レンズ２、減光フィルタ３、リレーレンズ４、偏向ミラー５を介して測定対象である対象物（不図示）に焦点を合せ、対象物から出射された測定波長である光が対物レンズ６に集光され、開口絞り７を通して絞りアパチャミラー８上に結像するように配置されている。絞りアパチャミラー８には、視野を限定する小さな穴８ａが開口しており、この穴８ａを通過した光のみがコンデンサレンズ９及び干渉フィルタ１０を通過し、シリコン検出素子１１に導かれる構成である。
【０００４】
そして、シリコン検出素子１１において、光量に比例した光電変換がなされ、不図示の演算回路等により放射輝度エネルギー量に比例した出力を得ており、物体の熱放射エネルギー量を検知することで温度値を求めている。物体が完全黒体とした場合、その分光放射輝度Ｌ（λ，Ｔ）と熱力学温度Ｔとの関係は、プランクの放射則に従い、一般的には以下の公式にて表される。
【０００５】
【数１】
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【０００６】
標準放射温度計には、以下に説明するように、ＪＩＳの規定により定められた０．６５μｍ形と、０．９μｍ形の２種類の単色放射温度計が用いられている。
・０．９μｍ形：測定波長帯域の中心波長が０．８５μｍ〜０．９５μｍまでの範囲にある単色放射温度計で、中心波長から０．１μｍ以上離れた波長領域における分光感度が中心波長の２×１０-4  以下とする。
・０．６５μｍ形：測定波長帯域の中心波長が０．６４μｍ〜０．６６μｍまでの範囲にある単色放射温度計で、中心波長から０．１μｍ以上離れた波長領域における分光感度が中心波長の１×１０-4  以下とする。
【０００７】
また、ＪＩＳの規定において、単色放射温度計の特性は、以下の式で表している。
【０００８】
【数２】
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【０００９】
上記式より、０．９μｍ形は、４種類の定点黒体の測定から最小２乗法によって定数Ａ，Ｂ，Ｃを求める方法で、０．６５μｍ形では、０．６５μｍの波長の分光放射輝度の比が値付けされている光高温計用標準電球の輝度の測定から定数Ａ，Ｂを、銅点黒体の測定から定数Ｃを求める方法によって、標準放射温度計として特性付けしている。
【００１０】
標準放射温度計１に採用される干渉フィルタ１０は、ガラス等の透明基板上に高屈折率の材料（例えば、ＺｎＳ等）からなる透明薄膜と、低屈折率の材料（例えば、ＭｇＦ2 等）からなる透明薄膜とを交互に複数積層したものである。つまり、屈折率の異なる透明薄膜を交互に積層し、透明薄膜による光の干渉を利用することで、所望する波長域の光を透過させるものである。
【００１１】
また、干渉フィルタ１０の各波長における光透過率は、交互に積層する各透明薄膜の光学的膜厚（薄膜の屈折率と薄膜の膜厚との積）で決まり、所望する波長域の光が透過するように、適宜、積層する透明薄膜の屈折率、膜厚、及び積層数を設定している。
【非特許文献１】計測自動制御学会“温度計測部会”編「新編温度計測」計測自動制御学会、１９９２年１０月２５日、ｐ．２５４−２５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、電子銃あるいは抵抗加熱法による光学薄膜では、膜中に形成される空隙（ボイド）に水蒸気が吸着し、屈折率が変化することで光学特性にドリフト（経時変化）が生じるため、長期安定性に欠けるという問題があった。
【００１３】
また、従来の標準放射温度計に用いられる干渉フィルタ（図１の干渉フィルタ１０）は、使用環境、特に湿度の影響を受けやすく、吸湿等により分光透過特性が長波長側にシフトしてしまうという性質がある。例えば、０．９μｍ形標準放射温度計の場合、測定の中心波長が９００ｎｍから９０１ｎｍに変化したと仮定すると、温度定点の１つである銅点においては、温度換算して約１℃の上昇誤差が生ることになる。
【００１４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、使用環境での特に湿度による経時変化が起こりにくく長期安定性に優れた標準放射温度計を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した目的を達成するために、請求項１記載の標準放射温度計は、測定対象となる対象物に焦点を合せ、前記対象物から出射された光を対物レンズを通して集光した後、この光を干渉フィルタに通過させて検知対象となる波長を特定し、前記対象物の温度計測を行なう標準放射温度計において、
前記干渉フィルタは、アモルファスの多層膜からなることを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の標準放射温度計は、請求項１記載の標準放射温度計において、前記多層膜は、ＴｉＯ2 とＳｉＯ2 からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の標準放射温度計によれば、アモルファスで、且つ、膜中に空隙が形成されにくい緻密な膜に成膜された干渉フィルタを具備したことにより、使用環境での特に湿度による水分が侵入して吸着するのを低減することができる。このため、特に湿度による経時変化が起こりにくく、分光透過特性が長波長側へシフトしにくくなるので、長期間安定性に優れた信頼性の高い標準放射温度計を提供することができる。
また、使用環境の影響が受けにくいので、定期的な校正する間隔を従来よりも長くすることができ、校正に要する手間を低減できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図１は標準放射温度計の概略構成図、図２、図３、図４は干渉フィルタの分光透過特性の経時変化テストとして、温度５０℃、湿度８０％ＲＨの加湿加速試験の結果を示している。図２は本発明に係る標準放射温度計（０．９μｍ形）に用いた干渉フィルタの加湿加速試験の分光透過特性のグラフ、図３は本発明に係る標準放射温度計（０．６５μｍ形）に用いた干渉フィルタの加湿加速試験の分光透過特性のグラフ、図４は従来の標準放射温度計（０．９μｍ形）に用いた干渉フィルタの加湿加速試験の分光透過特性のグラフである。
【００１９】
本発明に係る標準放射温度計は、従来から知られている標準放射温度計の干渉フィルタに改良を施したものである。従って、干渉フィルタ以外の構成及び温度の計測方法は、図１の標準放射温度計と略同等なので、その説明を省略する。そして、ここでは、図１の干渉フィルタ１０の本発明の構成を採用した場合を例にとって説明する。
【００２０】
本例の標準放射温度計１に採用される干渉フィルタ１０は、ガラス等の透明基板上に高屈折率の材料（例えば、ＴｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＺｒＯ2 等）からなる透明薄膜と、低屈折率の材料（例えば、ＳｉＯ2 等）からなる透明薄膜とを交互に複数積層したものである。
【００２１】
干渉フィルタ１０の製造には、透明基板上に形成する透明薄膜の膜厚が薄いため、イオン化したガスを供給しつつ透明基板上に蒸着を行う、いわゆるイオンアシスト蒸着法を用いて、イオン化したガスの雰囲気のもとで蒸気化された蒸着材料を基板上に凝集蒸着させることにより、密着性、耐湿性などの膜特性を向上させている。
【００２２】
なお、薄膜形成の方法としては、膜の光学特性、機械特性、化学特性と膜の経時変化などに対してイオンアシスト蒸着法が有効であるが、これ以外にも、例えばスパッタリング法、プラズマイオンプレーティング成膜及びＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）イオンプレーティング成膜方法などがあり、使用する環境に応じて、適宜、成膜方法を設定することが好ましい。
【００２３】
本例では、上述した蒸着法により干渉フィルタ１０を製造している。その結果、膜の柱状構造により発生する空隙（ボイド）が形成されにくいアモルファス（非晶質）で、且つ、緻密な膜からなる干渉フィルタ１０が生成される。そして、この干渉フィルタ１０を本例の標準放射温度計１に採用することにより、使用環境の水蒸気が干渉フィルタ１０の膜中に侵入するのを低減し、吸湿に起因する分光透過特性の長波長側へのシフトを起こしにくくしている。
【００２４】
次に、本例の０．６５μｍ形、０．９μｍ形の標準放射温度計用の干渉フィルタと従来の０．９０μｍ形標準放射温度計用の干渉フィルタの分光透過特性の経時変化について図２〜図４を参照しながら説明する。
【００２５】
図４に示すように、従来の０．９μｍ形標準放射温度計に採用される干渉フィルタ１０は、加湿日数が経過するにつれて分光透過特性が長波長側にシフトしていくのに対し、本発明の０．９μｍ形標準放射温度計に採用されたイオンアシスト蒸着法により成膜された干渉フィルタ１０は、図２に示すように、初期値からの経時変化が極めて少なく、経時変化しにくいという結果が得られた。
また、図３に示すように、本発明の０．６５μｍ形標準放射温度計に採用されたイオンアシスト蒸着法により成膜された干渉フィルタ１０も同様に経時変化しにくいという結果が得られた。すなわち、イオンアシスト蒸着法により成膜された干渉フィルタ１０を採用したことにより、長期安定性を有する経時変化しにくい標準放射温度計を実現した。
【００２６】
このように、上述した標準放射温度計は、膜の柱状構造により発生する空隙（ボイド）が形成されにくいアモルファス（非晶質）で、且つ、緻密な膜を生成するイオンアシスト蒸着法により成膜した干渉フィルタを具備している。これにより、温湿度といった環境の影響で分光透過特性が長波長側へシフトしにくくなり、長期間安定した温度測定を行なうことができる。
【００２７】
以上、本発明の最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術等は、すべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る標準放射温度計の概略構成図である。
【図２】本発明に係る標準放射温度計（０．９μｍ形）に用いた干渉フィルタの加湿加速試験の分光透過特性のグラフである。
【図３】本発明に係る標準放射温度計（０．６５μｍ形）に用いた干渉フィルタの加湿加速試験の分光透過特性のグラフである。
【図４】従来の標準放射温度計（０．９μｍ形）に用いた干渉フィルタの加湿加速試験の分光透過特性のグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１  標準放射温度計
２  接眼レンズ
３  減光フィルタ
４  リレーレンズ、
５  偏向ミラー
６  対物レンズ
７  開口絞り
８  絞りアパチャミラー
８ａ  穴
９  コンデンサレンズ
１０  干渉フィルタ
１１  シリコン検出素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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