(57)【要約】灰色体または黒体放射体の温度の遠隔検知は、その放射線（２４）を変調された赤外フィルター分光計を通すことによって行われる。該赤外フィルターは、順次、帯域通過フィルター２０、放射線を偏光させる第１の偏光子（２１）、偏光された放射線を２つの直交する偏光成分に分裂させる電気光学エレメント（２２）を含む。レンズ（２８）は第２の偏光子を去る放射線をディテクター（２７）にイメージする。ディテクター２７からの電気信号は数値アナライザーに入力される。典型的には、複屈折性結晶アセンブリ（２５）および複屈折性トリムプレート（２６）を含む電気光学エレメントは、直交する偏光成分が、再度合成された成分がそれらのインターフェログラム中のピークまたはトラフにおける、またはその近くにあるように、直交する偏光成分の正味の遅れがそのようになるように配置される。正弦的に変化する電圧が電気光学エレメントに印加されて、電気光学エレメントを通過した成分の正味の遅れを変調させる。数値アナライザーは、ディテクター（２７）からそれを受領する信号の高調波振幅比（変調電圧の周波数の基本波および第２高調波における信号振幅の比率）を計算するようにプログラムされる。高調波振幅比は、キャリブレーション検索表を参照して見積もることができる放射体の温度の関数である。
2005505774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波スペクトルの赤外および／または可視領域において放射線を発する物体の温度を見積もる方法であって、該方法は、
（ａ）所定の波長バンド内にて該物体からの放射線を選択し；
（ｂ）該選択された放射線を第一の偏光子を通過させることによって、それを偏光させ；
（ｃ）該偏光され選択された放射線を複屈折性エレメントを通過させて、該偏光された放射線を第１および第２の直交偏光成分に分裂させ、これは、該エレメントを去るに際して、該複屈折性エレメント内にて該偏光成分の１つの他の成分に対する光路長遅れがあるように、異なる速度にて該複屈折性エレメントを通って並進し；
（ｄ）該成分を第２の偏光子を通過させて、該成分を合成し；次いで、
（ｅ）該第１および第２の成分を合成することによって生じたインターフェログラムにおける地点において強度値を観察することを含み、ここに
該複屈折性エレメントは、該第１および第２の成分の間の正味の光路遅れが、該成分の合成に際して、該強度値が、該インターフェログラム中のピークまたはトラフにおける、またはその近くの強度であるようになるように配置される電気光学複屈折性エレメントであり；および
（ｆ）周期的に変化する電圧を該電気光学エレメントに印加することによって、該電気光学エレメントにおける光路長遅れを変調し；
（ｇ）インターフェログラムの観察点にて、変調電圧の周波数の基本波および第２高調波における観察された強度の振幅の比率である高調波振幅比を計算し；
（ｈ）該高調波振幅比をキャリブレーション検索表中のこの比率の値と比較することによって、該放射体の温度を該高調波振幅比の値から決定する追加の工程を含む；
ことを特徴とする該方法。
【請求項２】
該電気光学エレメントが：
（ａ）該偏光成分の一方の他の成分に対する所定の短い遅れを生じさせるためにバイアス電圧を印加した、各々が結晶Ｙ−軸に沿って放射線を伝搬させる、２つの交差した単軸複屈折性結晶；
（ｂ）該偏光成分の一方の他の成分に対する所定の短い遅れを生じさせる複屈折性トリムプレートと直列とした、バイアス電圧が印加されていない、各々が結晶Ｙ−軸に沿って放射線を伝搬させる、２つの交差した単軸複屈折性結晶；
（ｃ）該偏光成分の一方の他の成分に対する所定の短い遅れを生じさせる複屈折性トリムプレートと直列とした、バイアス電圧が印加されていない、Ｚ−軸に沿って伝搬させる電気光学結晶；および
（ｄ）該偏光成分の一方の他の成分に対する所定の短い遅れを生じさせる複屈折性トリムプレートと直列とした、バイアス電圧が印加されていない、等方性電気光学プレート；
よりなる群から選択される電気光学エレメントである請求項１記載の方法。
【請求項３】
該周期的に変化させる電圧が、正弦的に変化させる電圧である請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
順次、（ａ）所定の波長バンドにおいて放射体からの放射線のそれを通っての通過を可能とする帯域通過フィルター；
（ｂ）第１の偏光子；
（ｃ）電圧がそれに印加された場合に、入射偏光放射線を異なる速度で当該エレメントを通って並進する第１および第２の直交偏光成分に分裂させる電気光学エレメント；
（ｄ）該成分が該電気光学エレメントを出る時に、該成分を合成する第２の偏光子および；
（ｅ）該第１および第２の成分を合成することによって生じるインターフェログラムにおける地点にて強度値を観察するための観察手段を含み、ここに、
（ｆ）周期的に変化する電圧を供給するのに適した電圧供給手段は該電気光学エレメントに動作可能に連結されて該エレメントの変調された複屈折を生じさせ、
（ｇ）印加された変調電圧の不存在下においては、該第１および第２の成分の間の正味の光路長遅れが、該成分の合成に際して、該強度値がインターフェログラム中のピークまたはトラフにおける、またはそれ近くにおける強度であるようになるように、該電気光学エレメントが配置され；
（ｈ）該観察手段は、観察された強度値を示す信号を生じさせるための手段を含み、該信号は高周波振幅比を見積もる解析手段に入力され、該比は、インターフェログラムの観察点にて、変調電圧の周波数の基本波および第２高調波における強度の振幅比である；
ことを特徴とする電気光学的に変調された複屈折性フィルター。
【請求項５】
該電気光学エレメントが：
（ａ）該偏光成分の一方の他の成分に対する所定の短い遅れを生じさせるためにバイアス電圧を印加した、各々が結晶Ｙ−軸に沿って放射線を伝搬させる、２つの交差した単軸複屈折性結晶；
（ｂ）該偏光成分の一方の他の成分に対する所定の短い遅れを生じさせる複屈折性トリムプレートと直列とした、バイアス電圧が印加されていない、各々が結晶Ｙ−軸に沿って放射線を伝搬させる、２つの交差した単軸複屈折性結晶；
（ｃ）該偏光成分の一方の他の成分に対する所定の短い遅れを生じさせる複屈折性トリムプレートと直列とした、バイアス電圧が印加されていない、Ｚ−軸に沿って伝搬させる電気光学結晶；および
（ｄ）該偏光成分の一方の他の成分に対する所定の短い遅れを生じさせる複屈折性トリムプレートと直列とした、バイアス電圧が印加されていない、等方性電気光学プレート；
よりなる群から選択される電気光学エレメントである請求項４記載の電気光学的に変調されたフィルター。
【請求項６】
該周期的に変化させる電圧が正弦的に変化させる電圧である請求項４または５記載の電気光学的に変調されたフィルター。
【請求項７】
該解析手段が、該高調波振幅比を計算するようにプログラムされた数値アナライザーである請求項４、５または６記載の電気光学的に変調されたフィルター。
【請求項８】
該解析手段が、該高調波振幅比を計算し、それを、当該数値アナライザーに貯蔵されたキャリブレーション検索表と比較し、該表に示された温度を表示するようにプログラムされた数値アナライザーである請求項４、５、６記載の電気光学的に変調されたフィルター。
【請求項９】
電磁波スペクトルの赤外および／または可視領域において放射線を発する物体の温度を見積もる方法であって、該方法は：
（ａ）所定の波長バンド内にて該物体からの放射線を選択し；
（ｂ）該選択された放射線を第１の偏光子を通過させることによってそれを偏光させ；
（ｃ）該偏光された放射線を複屈折性エレメントに通して、該偏光放射線を第１および第２の直交偏光成分に分裂させ、これは、該エレメントを去るに際して、該複屈折性エレメント内にて該偏光成分の一方の他の成分に対する光路長遅れがあるように、異なる速度で該複屈折性エレメントを通って並進し；
（ｄ）該成分を第２の偏光子を通過させて、該成分を合成し；次いで
（ｅ）該第１および第２の成分を合成することによって生じたインターフェログラム中の地点において強度値を観察することを含み、ここに、
該複屈折性エレメントは、該第１および第２の成分の間の正味の光路遅れが、該成分の合成に際して、該強度値が該インターフェログラム中のピークまたはトラフにおける、またはそれ近くの強度値であるようになるように、配置された電気光学複屈折性エレメントであり；
さらに、
（ｆ）周期的に変化する電圧を該電気光学エレメントに印加することによって、該電気光学エレメントにおける光路長遅れを変調し；
（ｇ）比率：
【数１】
2005505774.tif 000028
（式中、ＳｍａｘおよびＳｍｉｎは、各々、該電気光学エレメントの変調の間に観察される放射線強度の最大および最小値である）
である変調比を計算し、次いで
（ｈ）該変調比をキャリブレーション検索表のこの比率の値と比較することによって、該変調比の値から、該放射体の温度を決定するさらなる工程を含む；
ことを特徴とする該方法。
【請求項１０】
順次、
（ａ）所定の波長バンドにおいて放射体からの放射線のそれを通っての通過を可能とする帯域通過フィルター；
（ｂ）第１の偏光子；
（ｃ）電圧がそれに印加されると、入射偏光放射線を異なる速度で該エレメントを通って並進する第１および第２の直交偏光成分に分裂させる電気光学エレメント；
（ｄ）該成分が該電気光学エレメントから去る時に、該成分を合成するための第２の偏光子；
（ｅ）該第１および第２の成分を合成することによって生じたインターフェログラムの中の地点において、強度値を観察するための観察手段を含み、ここに
（ｆ）周期的に変化する電圧を供給するのに適した電圧供給手段は、該電気光学エレメントに動作可能に連結されて、該エレメントの変調された複屈折を生じさせ；
（ｇ）印加された変調電圧の不存在下にて、該第１および第２の成分の間の正味の光路長遅れが、該成分の合成に際して、該強度値が、該インターフェログラム中のピークまたはトラフにおける、またはその近くの強度値であるようになるように該電気工学エレメントは配置され、かつ
（ｈ）該観察手段は観察された強度値を示す信号を生じさせるための手段を含み、該信号は、比率：
【数２】
2005505774.tif 000029
（式中、ＳｍａｘおよびＳｍｉｎは、各々、該電気光学エレメントの変調の間に観察された放射線の強度の最大および最小値である）
である変調比率を計算するようにプログラムされた数値アナライザーに入力される；
ことを特徴とする電気光学的に変調される複屈折性フィルター。
【請求項１１】
添付図面を参照して実質的に前記された請求項１記載の放射体の温度を見積もる方法。
【請求項１２】
添付図面を参照して実質的に前記された請求項４記載の電気光学的に変調された複屈折性フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、黒体または灰色体放射体の温度の遠隔観察による見積もりに関する。さらに詳しくは、本発明は、光学的に濾過され電気光学的に変調された干渉計の新規な形態を用い、比較的低い分解能のスペクトル技術によって放射体の温度を見積もることに関する。（本発明の１つの態様である）干渉計または分光計は、電磁波スペクトルの赤外および／または可視領域で作動する。本発明の方法は、フィルター分光計によって作成したインターフェログラムの選択された領域を処理することを含む。
【０００２】
発明の背景
非接触型の光学的熱測定は、過酷なまたは腐食性環境、医療画像形成、環境の研究および産業的プロセスのモニタリングの遠隔−検知における適用と共に迅速に成長している分野である。遠隔温度検知における現在最良のプラクティスは、低温赤外放射計の使用を含む。
【０００３】
赤外放射計は、環境中の放射体によって発せられた赤外放射線の「輝度温度」を測定する１０μｍ近くの波長で作動する受動的なセンサーである。赤外放射計の温度の感度は、バックグラウンドノイズに対する放射体の放射線の小さな変化を分解するその能力によって決定される。感度の良好な低温量子井戸赤外フォトディテクター（ＱＷＩＰ）を用い、温度の感度は０．０２Ｃよりも良好であり得る。もし放射体が完全な放射体（１００％放射率を持つ物体）であれば、輝度温度は放射体の物理的温度に等しい。しかしながら、１００％未満の放射率を持つ物体では輝度温度は物理的温度未満である。かくして、放射体の物理的温度の測定には、放射体の放射率を見積もる必要がある。見積もられた放射率の誤差に対する温度の不確実性の依存性の１つの結果は、放射率の見積もりにおける１０％誤差が、推定された温度（ケルビン度単位）の数パーセントのオーダーの誤差を生じ得ることである。加えて、もし放射源が測定計の視野を満たさないならば、推定された温度は実質的に誤りであり得る。そのような誤差の確率は、多くの適用においては、スペクトル情報に依拠する温度測定の方法が今日赤外放射計よりも好ましいことを意味する。
【０００４】
１つのスペクトル技術は二色高温測定である。この技術を用い、放射体の温度は、２つの独立した波長において源の放射強度の比率を測定し、黒体スペクトル放射輝度が放射源の温度Ｔによって支配される普遍的な単一のパラメーター分布であることを記述するプランクの放射則を適用することによって推定される。プランク則は、通常、関係式：
【０００５】
【数１】
2005505774.tif 000003
【０００６】
によって表される。波長全域にわたり積分し、面積Ａの表面によって放射された全出力Ｐおよび温度Ｔにおける放射率εは関係式：
【０００７】
【数２】
2005505774.tif 000004
【０００８】
（式中、σはステファン−ボルツマン定数である）
によって与えられる。一般に、放射率ε（ν，Ｔ）は波長および温度双方に依存する。
【０００９】
二色高温測定においては、２つの選択された狭い波長バンドにおける物体から放射された出力の比率が測定される。このアプローチは、放射率またはその温度の変動の知識に対する必要性を緩和する。しかしながら、（ａ）放射体は灰色でなければならず（すなわち、その放射率は１未満であって、波長から独立している）、この場合、ε（ν）＝εであり、または（ｂ）εのスペクトル依存性が知られていなければならない。放射率に対する低下した感度を有すれば、比率高温測定機は、例えば、ダスト、煙、障害物、またはレンズの汚れによる視野のもうろうとした状態に対して感受性でないという利点を有する。
【００１０】
灰色体としての放射源を処理することができることに依拠したもう１つの技術は、注目する領域で放射率のスペクトル変動が重要でないという意味においては、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光測定である。フーリエ変換赤外分光計は通常は、マイケルソン干渉計として設計され、ここに、ミラー（しばしば、圧電的に作動する）のうちの１つの並進は、ディテクターまたはディテクターアレイによって記録される干渉パターンを生じる。
【００１１】
最近、スペクトル技術は放射計程は小さな温度変化に対して感受性でないが、ＦＴＩＲスペクトルメーターは、今日、度以下の温度分解能を達しつつあると、Applied Optics，３７巻，1998，5928ページにおいてP. C. Dufour、 N. L. RowellおよびA. L. Steeleによって報告されている。
【００１２】
しかしながら、現行のＦＴＩＲ分光測定はいくつかの不利な点を有する。例えば、最適な性能のためには、ＦＴＩＲ分光計は注意深く整列させなければならない。また、それらはバルキーであって、外部ノイズに対して感受性であり、インターフェログラムのフーリエ変換用のコンピューターおよびスペクトルのディスプレイを必要とする。それらは画像形成デバイスとして容易に設計することができず；それらは限定された視野を有し；それらは、通常、レーザーのごとき適当な固定波長源を用いてモニターする光路長を必要とする。
【００１３】
最近開発されたスペクトル機器はいわゆるＭＯＳＳ（変調光学固体状態）分光計であり、これは１以上の光学遅れにおいて単離されたスペクトル線の複雑なコヒーレンス（干渉縞鮮明度および位相）をモニターする。この機器は、Ｈ−１ヘリアクにおいて高温プラズマの可視光線ドップラーイメージング用に用いられてきた。ＭＯＳＳ分光計は、ＷＩＰＯ公開番号WO 99/04229である国際特許出願番号PCT/AU98/00560の明細書に記載されている。また、それは、J. Howard、C. Michael、F. GlassおよびA. CheethamによってReview of Scientific Instruments，72巻，2001，888ページにおいて特徴付けられている。スペクトル線形状の高分解能研究で有用なＭＯＳＳシステムについてのより多くの情報はウエブアドレスhttp://rsphysse.anu.edu.au/prl/MOSS.htmlに見出すことができる。
【００１４】
本発明の開示
本発明は、電磁波スペクトルの赤外および／または可視領域において放射する物体の広域バンド赤外黒体放射を測定する方法、およびそのような測定で用いるための電気光学複屈折プレート干渉計である。
添付図面の図１は、フィルターを通る光路における異なる位置での関連する特徴のグラフ表示と共に、複屈折フィルター（しばしば、リオットフィルターと呼ばれる）の既知の形態の模式図である。
【００１５】
図１の既知のフィルターは帯域通過フィルター１０、第一の偏光子１１、複屈折フィルター１２および第二の偏光子１３を含み、第二の偏光子から出る放射線１４Ａはフォトチューブ（光電子増倍管）１９によってモニターされる。帯域通過フィルター１０への入力放射線１４が、図１のグラフ表示１６に示すごとく、電磁波スペクトルの可視領域および赤外領域において振幅ｖｓ波長の関係を有すると仮定する。帯域通過フィルター１０は、第一の偏光子１１への放射線の入射を制限し、それは、図１の振幅ｖｓ波長のグラフ表示１７に示すごとくフィルター中の下方および上方の波長の間にある。第一の偏光子１１がそれを通過する放射線を偏光させ、複屈折プレート１２は偏光された光を２つの成分に分裂させ、該成分は異なる速度にて複屈折板を通って並進する。かくして、偏光された放射の成分は、複屈折板内で他の成分に対して遅れる。
【００１６】
２つの成分が複屈折板を離れると、それらは第二の偏光子１３によって合わせられて、放射のビーム１４Ａを生じ、これは、複屈折板内の成分の間の正味の光路遅れに依存する振幅を有する。図１のグラフ表示１８は、ビーム１５の振幅がどのようにして複屈折板内で該遅れと共に変化するかを示す。グラフ表示１８に示された曲線は、フィルターのインターフェログラムとして知られている。インターフェログラムのピークおよびトラフは「干渉縞」として知られている。
【００１７】
もし複屈折板が電気光学材料（すなわち、電場の印加によるその複屈折を必要とする材料；そのような現象はカー効果、またはポッケルス効果として知られている）であるならば、図１に示されたリオットフィルターは電気光学フィルターとして知られている。
本発明は、その装置の形態においては、図１に示されたリオットフィルターの修飾された形態である。
【００１８】
本発明は、狭い固定された波長バンド内で、発光強度が温度の強い関数であって、黒体発光スペクトルがピーク発光λＭの波長を有し（添付図面の図１参照）、これは黒体放射体の温度にユニークに関連するという事実を利用する。ピーク発光λＭの波長はウイーンの置換則によって与えられる。
【００１９】
【数３】
2005505774.tif 000005
【００２０】
かくして、λＭまたはそれに関連するいくつかのスペクトル量を決定すると、源の温度を推定することができる。しかしながら、放射体の温度の小さな変化に伴って変化する黒体スペクトルのゆっくり変化する性質のため、λＭの正確な見積もりにはかなりのスペクトル領域にわたる測定を有する。
【００２１】
本発明者らは、λＭの結果としてのシフトを伴い、放射する黒体の温度が図１のグラフ表示１７の帯域通過曲線の形状を変化させると、もし図１に示されたフィルターを用いて黒体放射体からの放射線を観察すれば、ビーム１５のインターフェログラム（グラフ表示１８参照）の形状もまたわずかな量だけ変化することに気が付いた。さらに、時間および周波数ドメインシステムの相補性により、λＭのシフトは、電気光学分光計でプローブすることができる小さな範囲の光学的遅れにわたって出現するはずである。黒体温度を特徴付けるのに必要なスペクトルバンド幅は広く、時間コヒーレンスは小さいので、スペクトル情報のほとんどはゼロ遅れに近いインターフェログラムに存在する。
【００２２】
（λＭに関連する）与えられたスペクトルパスバンドで受け取られた放射の第一のスペクトルモーメントはインターフェログラムの単一尺度であるインターフェログラム位相によって運ばれる。受領された放射の有効スペクトル幅は小さな遅れにてインターフェログラムの曲率（干渉縞鮮明度）によって運ばれる。かくして、放射体の温度の変化の結果、インターフェログラムの位相および干渉縞鮮明度が変化する。
【００２３】
さらに、インターフェログラムの振幅および位相の測定は、伝達されたパスバンドにおける黒体スペクトルの測定と同等である。位相の測定は、源温度を推定するのに十分である。ステファン−ボルツマン方程式および温度値と組み合わせた振幅の測定は、推定すべき源の放射率の見積もりを可能とする。
【００２４】
また、本発明者らは、前記したリオットフィルターの複屈折板における遅れの変調はディテクターによって検知された光強度の変調を生じさせることに気が付いた。従って、光強度のこの変調の時間的特性を用いて、源温度を見積もることができ、ゼロ遅れ近くのインターフェログラムの位相に密接に関連した単一量の測定は、源温度の直接的、確固たるかつ明瞭な尺度を提供するであろう。特に、（本明細書中にて後に供する）理論的解析によって、インターフェログラムにおけるピークまたはトラフ近くのインターフェログラムの基本的（第一高調波および第二高調波）振幅の比率がインターフェログラムの位相に関連し、これは、ｈν／κＴとほぼ等しい無次元感受性因子ρを通じて源温度に関連する。
【００２５】
かくして、本発明により、電磁波スペクトルの赤外および／または可視領域において放射線を発する物体の温度を見積もる方法であって、該方法は、
（ａ）所定の波長バンド内にて該物体からの放射線を選択し；
（ｂ）該選択された放射線を第一の偏光子を通過させることによって、それを偏光させ；
（ｃ）該偏光され選択された放射線を複屈折性エレメントを通過させて、該偏光された放射線を第１および第２の直交偏光成分に分裂させ、これは、該エレメントを去るに際して、該複屈折性エレメント内にて該偏光成分の１つの他の成分に対する光路長遅れがあるように、異なる速度にて該複屈折性エレメントを通って並進し；
（ｄ）該成分を第２の偏光子を通過させて、該成分を合成し；次いで、
（ｅ）該第１および第２の成分を合成することによって生じたインターフェログラムにおける地点において強度値を観察することを含み、ここに
該複屈折性エレメントは、該第１および第２の成分の間の正味の光路遅れが、該成分の合成に際して、該強度値が、該インターフェログラム中のピークまたはトラフにおける、またはその近くの強度であるようになるように配置される電気光学複屈折性エレメントであり；および
（ｆ）周期的に変化する電圧を該電気光学エレメントに印加することによって、該電気光学エレメントにおける光路長遅れを変調し；
（ｇ）インターフェログラムの観察点にて、変調電圧の周波数の基本波および第２高調波における観察された強度の振幅の比率である高調波振幅比を計算し；
（ｈ）該高調波振幅比をキャリブレーション検索表中のこの比率の値と比較することによって、該放射体の温度を該高調波振幅比の値から決定する追加の工程を含む；
ことを特徴とする該方法が提供される。
【００２６】
また、本発明によると、順次、
（ａ）所定の波長バンドにおいて放射体からの放射線のそれを通っての通過を可能とする帯域通過フィルター；
（ｂ）第１の偏光子；
（ｃ）電圧がそれに印加された場合に、入射偏光放射線を異なる速度で当該エレメントを通って並進する第１および第２の直交偏光成分に分裂させる電気光学エレメント；
（ｄ）該成分が該電気光学エレメントを出る時に、該成分を合成する第２の偏光子および；
（ｅ）該第１および第２の成分を合成することによって生じるインターフェログラムにおける地点にて強度値を観察するための観察手段を含み、ここに、
（ｆ）周期的に変化する電圧を供給するのに適した電圧供給手段は該電気光学エレメントに動作可能に連結されて該エレメントの変調された複屈折を生じさせ、
（ｇ）印加された変調電圧の不存在下においては、該第１および第２の成分の間の正味の光路長遅れが、該成分の合成に際して、該強度値がインターフェログラム中のピークまたはトラフにおける、またはそれ近くにおける強度であるようになるように、該電気光学エレメントが配置され；
（ｈ）該観察手段は、観察された強度値を示す信号を生じさせるための手段を含み、該信号は高周波振幅比を見積もる解析手段に入力され、該比は、インターフェログラムの観察点にて、変調電圧の周波数の基本波および第２高調波における強度の振幅比である；
ことを特徴とする電気光学的に変調された複屈折性フィルターが提供される。
【００２７】
好ましくは、該解析手段は、該変調電圧の基本波および第二高調波周波数における該シグナル出力の干渉縞の波パターンにおけるピーク強度の比率を計算し、次いで、キャリブレーション検索表とこの比率を比較して、放射体の温度を決定し、それを表示するようにプログラムされた数値アナライザーである。
【００２８】
本発明で用いることができる電気光学エレメントの例は、（ａ）他の成分に対して該成分の一方の所定の短い遅れを生じる、バイアス電圧が印加された、各々が結晶Ｙ−軸に沿って放射線を伝播する、公称等しい遅れの２つの交差した単軸複屈折性結晶よりなる複合電気光学エレメント；
（ｂ）該成分の一方の他方の成分に対する所定の短い遅れを生じさせる複屈折トリムプレートと直列する、バイアス電圧は印加されていない（正味の複屈折は伴わない）、各々が結晶Ｙ−軸に沿って放射線を伝播する、公称等しい遅れの２つの交差した単軸複屈折性結晶よりなる複合電気光学エレメント；
（ｃ）当該成分の一方の他の成分に対する所定の短い遅れを生じされるための複屈折トリムプレートと直列の、バイアス電圧が印加されていない（かくして、複屈折を伴わない）Ｚ−軸に沿って伝播する単一の電気化学結晶および／または
（ｄ）当該成分の一方の他の成分に対する所定の短い遅れを生じさせるための複屈折トリムプレートと直列の、バイアス電圧を印加せず（かくして、複屈折を伴わない）等方性電気光学プレートである。
【００２９】
好ましくは、光路長の変調の周波数は、低い周波数（１／ｆ）またはフォトコンダクターに伴うフリッカーノイズから離れている。インターフェログラムシグナルの変調は、検出バンド幅の平方根に逆比例するシグナル／ノイズ比率（ＳＮＲ）を改良するために同調検出技術の使用を可能とする。本発明を良好に理解するために、その例として、添付の図面を参照して本発明の具体例を記載する。
【００３０】
発明の具体例の詳細な記載
いくつかの黒体放射体の発光スペクトルの一部を図２に示す。もしこれらの放射体からの放射線が図１に示す電気光学フィルターを通り、帯域通過フィルター１０は頂部ハット帯域通過電気光学フィルターであり、１ないし５μｍの範囲にわたるものであれば、電気光学フィルターによって導入された遅れに対して受容された放射の強度のプロットとして示される。出力放射線１５のインターフェログラムの得られた干渉縞パターンは図３に示した通りである。図３は、事実、図２の発光スペクトルのフーリエ変換である。
【００３１】
前記したごとく、源温度に最も密接に関連するのはゼロ遅れ近くのインターフェログラムの形状であるのは図１から明らかである。図１のグラフ表示１８において領域Ａによって示される第１のインターフェログラムゼロ下方のオフセット遅れ、または作動点において、干渉縞鮮明度が減少しつつインターフェログラムは温度と共に増加する。
【００３２】
もし複屈折エレメントにおける遅れがピークまたはトラフ近くの作動点近傍で電気光学的にスキャンされれば、適切に重み付けされた第２および第１の高調波振幅の正接は、（λＭに関連する）インターフェログラムの変曲点にそこで遭遇する変調サイクル中の位相の尺度である。インターフェログラムの干渉縞の変調によって生じた、インターフェログラムの基本周波数および第２高調波成分の振幅の比率は、変曲点の位置の感度良好な尺度である。インターフェログラムの干渉縞の基本波および第２高調波振幅の比率を用いて、温度を見積もることができる。本発明に従って構築された電気光学変調複屈折フィルターを取り込んだ分光計を図４に示す。図４に示したフィルターは図１に示した電気光学フィルターの修飾形態であることは明らかであろう。図４の分光計は、変調された赤外フィルター分光計であるので、本発明者らは便宜な参照用語として用語「ＭＩＲＦスペクトルメーター」と命名したが、本発明は電磁波スペクトルの赤外部分外で作動するのは遠隔検知の分野で当業者に明らかであろう。
【００３３】
図４のフィルターは図１のフィルターの単純な複屈折板の代わりの電気光学エレメント２２を有する。電気光学エレメント２２は広域バンドバイアグリットプレートまたは誘電性偏光子２１および２３の間のサンドイッチである。複屈折性板の結晶における光学的遅れは、τ＝ＬＢ（λ）／ｃによって与えられ、ここに、Ｌは伝搬方向における結晶の厚みであって、Ｂ（λ）＝ｎＥ（λ）−ｎＯ（λ）は結晶複屈折である。
【００３４】
印加された変調電圧の不存在下では、それを通って伝搬する２つの偏光放射成分に対して短い遅れのみを供するには、電気光学エレメント２２を必要とする。かくして、電気光学エレメント２２は以下の４つの代替構成のうちの１つを有するのが好ましい：
１．２つの交差した単軸複屈折結晶、各々は、結晶の光学的遅れが相互にほとんど打ち消すように結晶Ｙ−軸（結晶のいわゆるＹ−カット）に沿って放射線を伝搬し、通常に印加されたｄｃ電場を有する；
２．適当な正味の光学的遅れオフセットを供するために２つの交差した単軸複屈折結晶、各々は結晶のＹ−軸に沿って放射線を伝搬し、バイアス場は印加されないが、別の複屈折板（トリムプレートと呼ばれる）を伴う。
３．適当な光学的遅れオフセットを供するために直接の別の複屈折トリムプレートを備え、バイアス電圧が印加されていない結晶Ｚ−軸に沿って放射線が伝搬する電気光学結晶；および
４．適当な光学的遅れオフセットを供するために別の複屈折の「トリムプレート」を備えて、印加された電場の不存在下では複屈折を呈しない等方性電気光学プレート。
【００３５】
これらの４つの代替物のうちの最初のものを採用すれば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮＢＯ３）およびタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）が適当な材料であり、これは、電気光学的で、複屈折性であって、５μＭまでの可視光の範囲の放射線に対して透明である。しかしながら、必要な正味の光路長の遅れは小さいので、弱い複屈折性であるタンタル酸リチウムが好ましい材料である。これらの単軸性結晶の双方は結晶のＹ−軸に沿って伝搬する放射線に対して天然で複屈折性であり、それらの複屈折は、結晶の速軸に平行であって、伝搬の方向を横切るＺ−方向に電場を印加することによって修飾することができる。そのような結晶を、反対極性の印加電場とではなく、９０°に相互に配向したそれらの軸と組み合わせると、それらの各遅れが差し引かれて小さな正味の遅れを与える。しかしながら、もし反対極性の印加電場が変調されれば、変調成分が加えられ、それにより、変調深さが改良される。
【００３６】
また、ニオブ酸リチウムおよびタンタル酸リチウムは、第２の代替電気光学的エレメント構築のための好ましい結晶でもある。「トリムプレート」は薄い複屈折性結晶である。複屈折性「トリムプレート」または「トリムピース」は複屈折系の公知の成分である。トリムプレートは２つの交差する複屈折性結晶のうちの１つとで一体的に形成することができる。
【００３７】
フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）は、交差した結晶アセンブリーの構築に適したもう１つの赤外伝達性複屈折性材料である。フッ化マグネシウムは１００ｍｍないし８０００ｍｍの波長における高い伝達性、低い屈折率（１．３５）、小さな理想的に色消し複屈折および中程度の温度係数を有するゆえに魅力的なものである。異なる材料特性を有する波長板を組み合わせると、熱的に安定な化合物のプレートの構築が可能となる。
【００３８】
電気光学エレメントの第４の代替配置を採用すれば、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）は用いるのが便利な等方性結晶である。しかしながら、Ｚ−軸に沿った伝搬用に配向した複屈折性結晶を用いるならば、第３の代替物、ニオブ酸リチウムが適当な結晶材料である。それはＺ−軸に沿って放射線を伝搬させる場合には天然の複屈折は０であるが、Ｚ−カット結晶のＹ−軸に沿った電場の印加により、複屈折が誘導され、これを用いて、Ｚ−軸方向の光路長遅れを変調することができる。Ｚ−軸に沿って伝搬する結晶を用いる潜在的な不利は、公差Ｙ−カット結晶に必要なものよりも、３０％大きい必要な電場を生じさせるための駆動電圧を用いる必要性である。等方性および／またはカット結晶は、天然では複屈折を呈しないので、それは、正味の光学的遅れにおける熱的に誘導されたドリフトに対して感受性が低い。これは、本発明によって提供される温度の見積もりの信頼性に対して有益である。
【００３９】
電圧供給２９を電気光学エレメント２５に連結して、図４のフィルターを用いる場合、適切な程度の変調された複屈折を樹立する。電気光学エレメント用の別の配置を用いる場合には、常に、エレメント２５における光学的遅れの変調（好ましくは正弦的）は、該供給２９によって複屈折結晶または複数結晶に印加された電圧の振幅を変調することによって行われる。もし交差した電気光学結晶を用いるならば、変調された電圧を結晶のうちの１つのみに印加することができる。もし変調された電圧が結晶の双方に印加されれば、２つの結晶の光学的遅れの変化が蓄積され、同調するように、より小さな振幅の変調電圧の結晶の各々に印加することができる。
【００４０】
単純な関数発生器、ステレオオーディオ増幅器および変換器を用いて、正弦的変調駆動電圧を発生させることができる。好ましくは、変調周波数は、フィルターの最終用途によって指令される時間分解能およびハードウェアの要件に適合するように選択される。
モニターされる入力放射線（図４中）ビーム２４を直接的にフィルターにカップリングできるか、あるいはそれを光ファイバーおよびコリメーティングレンズから入力することができる。
【００４１】
図４に示す配置を用いる場合、本発明の方法に従って、出力ビームがモニターされ、処理され、インターフェログラムのピークまたはトラフ（例えば、図１中領域ＢまたはＣ）における、またはその近くでの、変調電圧周波数の第一および第二の高調波の振幅の比率を計算する。この比率の値から、キャリブレーション検索表を参照し、放射線２４の入力ビームを生じる物体の温度が見積もられる。
【００４２】
出力ビームの処理は、便宜には、出力電気シグナルを生じるＣＣＤアレイのごときディテクターアレイに出力ビームをイメージすることによって行うことができる。この電気的信号は、デジタル的に獲得し、数値アナライザーコンピューターに送られて、これは高調波増幅比率を計算するようにプログラムされている。もし放射体の温度の絶対値が本発明によって構築されたＭＩＲＦ分光計によって測定されるべきであれば、該分光計を既知の灰色体に対してキャリブレートして、数値アナライザーのための検索表を作成することができる。
【００４３】
本明細書中で先に記載したごとく、数値アナライザーの好ましい特徴は、それが、増幅の比率または（数値アナライザーに貯蔵された検索表を確立するための分光計のキャリブレーション後には温度値を）見積もり、それを表示することである。
【００４４】
いくつかの適用のためには、本発明のＭＩＲＦ分光計は放射体の温度の直接的な読みを与えるようにキャリブレートされているのは必須でない。例えば、分光計を用いて、特定の温度範囲内に維持する必要がある商業的プロセスで用いられる放射体（おそらくは、炉）をモニターすることができる。アナライザーは、プロセス温度がその最適値にある場合に、受容された信号が放射体の高調波振幅比を示すかを認識し、観察下にある物体の温度が、所定の数の温度によるその最適値から逸脱したことを示す値までいつ変化したかの（所望により警告を含めた）表示を供するようにプログラムすることができる。そのような逸脱が起これば、プロセス温度の最適値が回復されるまで、熱を該プロセスに供するか、（またはプロセスを冷却する）。
【００４５】
本発明の証明として、図４に示されたごとく構築したＭＩＲＦ分光計をフィラメント光源からの放射線をモニターするように設定した。フィラメントランプの温度はランプを横切っての電圧の既知の関数であった。電気光学エレメントは２つの交差したニオブ酸リチウム結晶であり、各々は、５０ｍｍの長さおよび一辺が２５ｍｍの四角の開口を有するものであった。これらの結晶を、２つの広いバンドの赤色−最適化（６２０ないし１０００ｎｍ）偏光ビーム分裂キューブの間に設置した。ニオブ酸リチウム結晶の大きな厚みを考慮し、３ないし５ｍｍの範囲の直径を有する開口を用いて、ランプ源からのビームを平行とし、高い機器コントラストを確実とした。Ｈａｍａｍａｔｓｕ赤色−感受性ヒ化ガリウム光電子増倍管（型式Ｒ９４３−０２；２００ないし９００ｎｍ）をディテクターとして用いた。「ＰＣ−ＭＯＳＳ」ソフトウエア制御下で作動するＰＣ−ベースのＤＡＱカードを、高電圧増幅器と組み合わせて用いて、結晶に印加する（Ｈｚの）変調電圧を発生させた。信号は、同一ＰＣ−ベースのＤＡＱシステムを用いて同調的に獲得した。
【００４６】
インターフェログラムの一部は、ＬｉＮｂＯ３結晶を横切ってピーク振幅４００Ｖの直線的ランプを適用することによって測定した。−２０００Ｖのバイアスオフセットが、交差した結晶長における小さな不適合を補償し、光路長の不完全なｄｃ打消しを生起させるのに必要であった。このバイアスは、（ゼロの正味の遅れに対応する）「白色光」位置の両側のインターフェログラムの一部が測定されるようにした。インターフェログラムは、その最小および最大ピーク値に従って任意に正規化した。
【００４７】
測定されたインターフェログラムを、一定範囲の黒体温度についての計算されたインターフェログラムと比較した。インターフェログラムの計算により、バンド６００ないし９００ｎｍにおける放射線のみが干渉信号に寄与することが推定された。測定されたインターフェログラムおよび計算されたインターフェログラムの間には密接な類似点があり、これは、インターフェログラムをプローブするのに必要な電気光学駆動電圧についての良好な合致を含む。観察されたわずかな矛盾点は、おそらくは、計算で用いられた有効光学バンド幅の選択によるものであった。
【００４８】
同一実験配置を用い、温度に対するインターフェログラムの感度を調べた。振幅５００Ｖの２００Ｈｚ正弦変調を、電気光学結晶に印加した１９００Ｖのｄｃ電圧に適用した。フィラメントランプの温度は、フィラメント電圧を掃引することによってゆっくりと変化した（すなわち、約１０秒以内）。フィラメント電圧のこの掃引の間に、ＰＣ−ＭＯＳＳシステムを用いてインターフェログラムを記録し、基本波および第二高調波振幅の比率をフィラメント電圧の関数として計算した。この実験で得られた結果は、フィラメント電圧が０．０４Ｖ内で決定でき、数ケルビン度の分解可能な温度変化に対応する。良好な分解能が、（これらの実験では２１ミリ秒であった）積分時間またはスペクトルバンド幅いずれかを増加させることによって得られた。
【００４９】
本発明の使用
それはスペクトル的に区別されるデバイスであるので、本発明を取り込んだＭＩＲＦ分光計は、ＩＲカメラのごとき放射計−ベースの機器の場合のように絶対的な強度キャリブレーションを必要としない。他方、それは、それが関係するフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光計よりもかなり単純かつコンパクトである。
【００５０】
もし該機器を絶対的にキャリブレートすれば、強度および位相の測定を共に用いて、放射源の放射率を推定することができる。絶対的にキャリブレートするのでなくても、強度および位相の変動を用いて、源放射率の変動を見積もることができる。これは、（例えば、溶融鋼に対してスラグを区別するにおける）金属製造で適用することができる。
【００５１】
既知の温度の源を用いてキャリブレートする場合、本発明は、物体の温度の遠隔測定で用いることができる。絶対温度測定機器として、それは、赤外カメラをキャリブレートするのに便利かつ信頼性のあるデバイスである。単一チャネルまたはイメージング赤外放射計に対するプレフィルターとして、本発明は、源の放射率を直ちに測定するのを可能とする（ＭＩＲＦプレフィルターの除去は、引き続いて放射計を感度良好な絶対温度モニタリングで用いることができることを意味する）。中央−ＩＲイメージングカメラおよび適当なソフトウエアと組み合わせると、本発明は、原理的には、放射体の時間分解温度の輪郭を送達することができる。
【００５２】
本発明を含めたＭＩＲＦ分光計を赤外カメラで用い、分光計のフィルターの変調電圧周波数がＩＲカメラのフレーム率の積分高調波下であれば、連続カメラフレームに捕獲されたイメージの代数的操作は、イメージすべき物体の温度輪郭を得ることを可能とする。必要であれば、温度輪郭情報をカメラによって表示することができる。
【００５３】
各結晶の軸がエレメント中の該（または各）他の結晶の結晶軸に対して一定角度となるように、受領された放射線のコヒーレンスを多数の光学遅れにて同時にプローブすることができるように、設置された結晶と共に、複屈折性エレメントが多結晶系である本発明により構築したＭＩＲＦ分光計は、熱汚染状況において有利に用いることもできる。
【００５４】
ＭＩＲＦ分光計を用いることができる他の適用の中には以下のものがある：
１）産業プロセスモニタリング（熱処理、成形および押し出し、テンパリング、およびガラス、金属、プラスチックおよびゴムのアニーリング、食品および製紙パルプ産業における品質制御、および樹脂、接着剤および塗料のための硬化プロセスを含む）；
２）軍事、医療、産業、気象、環境、森林、農業および化学適用における非接触温度センサー（ここに、正規の絶対温度キャリブレーションが必須である）；
３）ミサイルおよび航空機エンジンスペクトルシグニチャーの赤外放射率−ベースの識別；
４）プラズマ物理学において、溶融トカマクにおける５ＭＷ／ｍまでの負荷に付されるプラズマ直面成分（第一の壁およびプラズマ制限タイル）に対する熱フラックスのモニターとして；および
５）医療における熱イメージング（例えば、乳癌の初期検出、および赤外胃メージャーで検出することができる局所加熱および炎症に至る循環器病の原因の解明）。
本発明の使用のこれらの例は限定的なものではない。
【００５５】
本発明の利点
温度のスペクトル形状見積もりに依拠する他の技術に関しては、本発明に従って構築されたＭＩＲＦ分光計は、輝度放射計ほどは温度変化に対して感受性でない。しかしながら、他の赤外イメージング系と比較した本発明の分光計の特別の利点は以下の通りである：
（ａ）（それは、２つの別々のディテクターアレイに対するよりはむしろ、または別々の回転フィルターエレメントを通って（変調サイクルを介する）時間的にスペクトル情報を多重送信するので、本発明はデュアルバンド（２色）光学パイロメーターよりもかなり煩雑ではなく−安価である；および
（ｂ）それは比較的安価であり、機械的にスキャンされるＦＴＩＲ分光計の代替物としてよりコンパクトであり（従って携帯可能である）。
【００５６】
理論的解析
放射する源の黒体スペクトルは関係式：
【００５７】
【数４】
2005505774.tif 000006
【００５８】
によって表される（本明細書の前記参照）。
無次元パラメーターｘ＝ｈν／κＴ＝ｈｃ／λκＴを用い、黒体のスペクトルは：
【００５９】
【数５】
2005505774.tif 000007
【００６０】
として表すことができる。
ここに、αは定数であって、普遍的なスペクトル依存性は関数：
【００６１】
【数６】
2005505774.tif 000008
【００６２】
によって捕らえられる。
この分布は図５に示す。
もし放射体の温度がΔＴだけ増加すれば、放射体の強度は：
【００６３】
【数７】
2005505774.tif 000009
【００６４】
（ここに、
【００６５】
【数８】
2005505774.tif 000010
【００６６】
は正規化された異なる放射計温度の感度である）
のように増加する。図５より、ρ（ｘ）〜ｘはスペクトルの多くにわたって優れた近似であることに注意されたし。
フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光計の場合には、理想的なＦＴＩＲ信号強度（インターフェログラム）は：
【００６７】
【数９】
2005505774.tif 000011
【００６８】
（式中、Ｉ０はスペクトルを積分した放射率強度であり、τは干渉する波面間の光路時間遅れであって、γ（τ）は、ヴィーナ−クヒンキン（Weiner-Khinchine）理論式：
【００６９】
【数１０】
2005505774.tif 000012
【００７０】
を介して光スペクトル輝度Ｈν（ν）に関連する光学コヒーレンスである。）
によって表すことができる。
【００７１】
実際に、（τ＝０における）最大干渉縞鮮明度は、単位未満に対する機器スペクトル応答によって低下する。これは、複素コヒーレンスγに機器コヒーレンスγＩ＝ζＩｅｘｐ（ｉψＩ）（式中、ζＩ＜１は機器コントラストであって、ψＩは機器位相である。）を乗ずることによって計算される。特記しない限り、ζＩ＝１と推定される。
【００７２】
温度に伴うスペクトル質量中心の変化は、インターフェログラムキャリア周波数の変化として表される。変動は、時間遅れと共に増大するインターフェログラム位相において温度−依存性シフトを生じさせる。この効果の大きさを見積もるためには、光学バンド幅を十分に狭くとって、光学周波数ν＝ν０＝δνにおける黒体スペクトル輝度に対する直線近似式：
【００７３】
【数１１】
2005505774.tif 000013
【００７４】
（式中、
【００７５】
【数１２】
2005505774.tif 000014
【００７６】
であり、ｘ０＝ｈν０／κＴ、Ｈ０≡Ｈν（ｘ０）およびρ０＝ρ（ｘ０）は方程式（４）によって与えられる（図５も参照されたし））
を可能とする。方程式（７）を方程式（６）に代入し、積分を見積り、インターフェログラムコヒーレンス：
【００７７】
【数１３】
2005505774.tif 000015
【００７８】
（式中、τ０＝ＬＢ（ν０）／ｃは干渉計時間遅れであり、ψ０＝２πν０τ０は中心周波数位相遅れであって、温度−依存性インターフェログラム位相シフトは：
【００７９】
【数１４】
2005505774.tif 000016
【００８０】
（式中、
【００８１】
【数１５】
2005505774.tif 000017
【００８２】
はスケールド位相シフト座標であって、Δνは受容された放射線の光学バンド幅の半分である。）
によって近似的に与えられる）
が得られる。
【００８３】
厚みＬおよび複屈折Ｂ（υ）の複屈折遅れ板については、周波数ν０における干渉測定時間遅れは、τ０＝ＬＢ（ν０）／ｃによって与えられ、ファクター；
【００８４】
【数１６】
2005505774.tif 000018
【００８５】
は複屈折Ｂ（υ）の波長依存性を説明する。
表現（１０）は、有効であるが、但し、
【００８６】
【数１７】
2005505774.tif 000019
【００８７】
である。最低オーダーまでは、位相シフトはρ０＝３である場合、ゼロであり、これは黒体曲線のピーク（ρｐｅａｋ＝２．８２２）に対応する。
干渉縞周波数が温度と共に変化する間、干渉縞コントラストはコントラストエンベロープは遅れ；
【００８８】
【数１８】
2005505774.tif 000020
【００８９】
と共に二次にて降下し、これは、Δυ／ν０における最低オーダーまで温度に対して非感受性である。予測されるごとく、この結果は、コヒーレンス長（干渉縞コントラストの有意な減少についての必要な遅れ）が光学パスバンドの幅に逆比例することを示す。遅れオフセット（作動点）ψ０の選択は、大きな遅れに付随する干渉縞コントラストの喪失および
【００９０】
【数１９】
2005505774.tif 000021
【００９１】
と共に増加する温度−依存性位相シフトψＴの間のバランスである。
電気光学的に適用される位相変調は；
【００９２】
【数２０】
2005505774.tif 000022
【００９３】
（式中、Ｅは変調エレメントを横切って印加される電場強度であり、Ｌはエレメント長であって、Δはエレクトロオプティック効果の強度を特徴付ける定数である）
によって与えられる振幅ψＩを有する。赤外波長で作動させる場合、かつ合理的な結晶寸法および印加電圧では、位相変調振幅ψ＝ψＩｓｉｎΩｔは一般に小さい＜１）。これらの条件下で、方程式（９）および（５）を合成することができ、干渉計信号の振幅Ｓを得るのに用いるベッセル展開は：
【００９４】
【数２１】
2005505774.tif 000023
【００９５】
（式中、Ｉ０＝Ｈν（ν０）Δνは測定パスバンドにおいてスペクトルを積分した放射強度であり、および：
【００９６】
【数２２】
2005505774.tif 000024
【００９７】
である）
によって与えられる。
【００９８】
インターフェログラムにおけるピークの周りの変調については、変調信号は変調率の２倍（第２高調波）において支配的に起こる。温度が変化すると、ピーク（またはトラフ）の位置もシフトする。生じた信号はこれを基本波および第２高調波振幅の比率の変化としてこれを記録する。適切に重み付けされた第２および第１高調波振幅の正接は、インターフェログラムの（λＭに関連する）極値点が遭遇する変調サイクルにおける位相の尺度である。この測定スキームの重要な利点は、所望の情報がｄｃから変位したキャリアにシフトされることである。図３で分かるように、インターフェログラムのゼロ交差の位置は温度と共にシフトする。この場合、情報は基本（変調振幅）およびｄｃ信号成分の比率から抽出することができる。
【００９９】
適切に濾過された理想的な黒体スペクトル輝度Ｈνに関しては、今や、方程式（６）を用いて得られた変調信号変換を計算することができる。その例として、範囲６００Ｋないし１０００Ｋの温度に対する正規化された黒体のスペクトルを図６に示し、３．２５および３．７５μｍの間を伝達する理想的な狭い帯域通過フィルター（Δν／ν０＝１／１４）によって濾過された後のその関連するインターフェログラムを図７に提示する。インターフェログラムは、フッ化マグネシウムの波長板（κ０＝１．２６７）の厚みの関数としてプロットする。
【０１００】
方程式１５を用い、基本波および第２高調波の振幅は：
【０１０１】
【数２３】
2005505774.tif 000025
【０１０２】
（式中、ψ０≡ψ０（ｎ）＝２πν０τｎであり、ここに、τｎ＝ｎ／ν０はｎ番目のインターフェログラムピークについての変調に対応する）
として得られる。高調波振幅Ｑの重み付け比率は、感度ファクターρ０に対するその依存性を介して源温度に関連する（図５参照）：
【０１０３】
【数２４】
2005505774.tif 000026
【０１０４】
ψＴを得るために高調波比率を形成するにおいて、（機器構成要素を含めた）発光強度または干渉縞コントラストに対するいずれの依存性も除去されているのは非常に重要である。
【０１０５】
代替法および修飾
高温測定の分野における当業者であれば、本発明の実施例のみを前記にて記載し、記載された具体例の変形および修飾を本発明の概念から逸脱することなくなし得ることを認識するであろう。
本発明の１つの修飾は、本発明の電気光学エレメントを通過した後に再度合成された成分を観察した場合、高調波振幅比の代わりに「変調比」として知られたパラメーターを測定することである。
【０１０６】
図２を参照して、既に述べたごとく、もし本発明の電気光学エレメント内にある構成要素の正味の遅れが、図２のグラフ表示１８中の領域Ａよって示される第１のインターフェログラムゼロ未満であれば、インターフェログラムの傾きは、干渉縞鮮明度が減少しつつ、温度と共に増加する。放射体の与えられた温度において、干渉計の電気光学結晶が正弦的に変調される場合、導入される遅れ長の変動は、検出された放射線の強度Ｓの変動を生じるように、これらの２つの効果は共働する。得られた「変調比」ζは式：
【０１０７】
【数２５】
2005505774.tif 000027
【０１０８】
によって与えられ、これは、温度と共に単調に増加する。受領された強度は、放射率に依存し、かつ強く温度に依存するので、正規化された尺度を用いて絶対温度を示す必要がある。
変調比ζは、作動点がある温度間隔内の温度変化に対するより大きな感度につき最適化できつつ、遅延変調の振幅におおまかに比例するが、温度の動的範囲は小さい。
【０１０９】
実験結果および理論的計算は、変調比ζが、
（ａ）観察される放射体の温度の関数であり；
（ｂ）与えられた温度については、（適当なｄｃバイアス電圧を印加することによって合理的な範囲内に電気光学的にチューニングすることができる）印加された変調電圧に依存し；および
（ｃ）（変調サイクルの間の最小遅れ偏位である）「作動点」にも依存する；ことを示した。
【０１１０】
かくして、変調電圧および作動点がモニターすべき物体の温度について適切な値であるように選択することを仮定すれば、「変調比」の測定は、モニターすべき物体の黒体温度を示す。
前記した数値アナライザーは、適切なアルゴリズムにて、「変調比」を計算するようにプログラムすることができる。
【０１１１】
しかしながら、変調比は、インターフェログラム信号のｄｃ振幅に対する電圧変調周波数（基本波変調周波数）におけるインターフェログラム信号の振幅の比率と同等である。この比率は、「フリッカーノイズ」または「１／ｆノイズ」に従う。かくして、放射体の温度をモニターするためのこの代替配置は好ましくない。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本明細書中で既に述べたごとく、図１は（ときどきリオットフィルターと呼ばれる）複屈折フィルターの既知の形態の模式図であり、フィルターを通っての光路における異なる位置での関連特徴のグラフ表示を伴う。
【図２】図２は４００Ｋないし１０００Ｋにわたる温度に対する１ないし５μｍの波長バンドにおける黒体発光スペクトルを示す。
【図３】図３は図１に示された装置を用いて黒体から得られたインターフェログラムを示す。
【図４】図４は本発明により構築された電気光学フィルターの模式図である。
【図５】図５は、普遍的な黒体スペクトルの変動および無次元パラメーターｘ＝ｈν／κＴの関数としての放射計温度感度因子ρ（ｘ）の変動を示す。
【図６】図６は、重ね合わせた理想的な帯域通過フィルターにての、範囲６００Ｋないし１０００Ｋにおける温度についての正規化された黒体スペクトルを示す。
【図７】図７は、パスパンド３．２５ないし３．７５μｍに対する、図６のスペクトルについての正規化されたインターフェログラムを示す。
【図１】
2005505774.tif 000030
【図２】
2005505774.tif 000031
【図３】
2005505774.tif 000032
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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