(57)【要約】【課題】正確に温度を測定可能な蛍光式温度センサを提供する。【解決手段】発光体２と、発光体２の雰囲気温度を測定する温度測定器３と、発光体２から励起光を照射される蛍光体１と、蛍光体１の蛍光強度の減衰特性を測定する蛍光測定器４と、蛍光強度の減衰特性に基づき、蛍光体１の雰囲気温度を算出する温度算出部３０２と、発光体２の雰囲気温度の測定値に基づき、蛍光体１の算出される雰囲気温度を補正する補正部３０３と、を備える蛍光式温度センサを提供する。【選択図】図１
2011226999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光体と、
前記発光体の雰囲気温度を測定する温度測定器と、
前記発光体から励起光を照射される蛍光体と、
前記蛍光体の蛍光強度の減衰特性を測定する蛍光測定器と、
前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する温度算出部と、
前記発光体の雰囲気温度の測定値に基づき、前記蛍光体の前記算出される雰囲気温度を補正する補正部と、
を備える蛍光式温度センサ。
【請求項２】
前記蛍光強度の減衰特性と、前記蛍光体の雰囲気温度と、の関係を保存する関係記憶部を更に備え、
前記温度算出部が、前記蛍光強度の測定された減衰特性と、前記関係と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する、請求項１に記載の蛍光式温度センサ。
【請求項３】
前記補正部が、前記発光体の雰囲気温度の測定値と、前記関係を取得した時の前記発光体の雰囲気温度と、の差による、前記蛍光体の雰囲気温度の算出誤差を補正する、請求項２に記載の蛍光式温度センサ。
【請求項４】
前記関係を取得した時からの前記発光体の雰囲気温度の変化量に対する、前記温度算出部が算出する蛍光体の雰囲気温度の誤差の比を保存する補正情報記憶装置を更に備え、
前記補正部が、前記比に、前記発光体の雰囲気温度の測定値と、前記関係を取得した時の前記発光体の雰囲気温度と、の差を乗じ、前記温度算出部が算出した蛍光体の雰囲気温度の誤差を算出し、当該誤差に基づいて、前記温度算出部が算出した蛍光体の雰囲気温度を補正する、請求項２又は３に記載の蛍光式温度センサ。
【請求項５】
前記補正情報記憶装置が、前記比を、前記蛍光体の雰囲気温度ごとに保存する、請求項４に記載の蛍光式温度センサ。
【請求項６】
前記関係を取得した時からの前記発光体の雰囲気温度の変化量に対する、前記蛍光強度の減衰特性の変化量の比を保存する補正情報記憶装置を更に備え、
前記補正部が、前記比に、前記発光体の雰囲気温度の測定値と、前記関係を取得した時の前記発光体の雰囲気温度と、の差を乗じて、前記蛍光強度の減衰特性の変化量を算出し、当該変化量に基づいて、前記蛍光強度の測定された減衰特性を補正する、請求項２又は３に記載の蛍光式温度センサ。
【請求項７】
前記補正情報記憶装置が、前記比を、前記蛍光体の減衰特性ごとに保存する、請求項６に記載の蛍光式温度センサ。
【請求項８】
発光体の雰囲気温度を測定することと、
前記発光体からの励起光を蛍光体に照射することと、
前記蛍光体の蛍光強度の減衰特性を測定することと、
前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出することと、
前記発光体の雰囲気温度の測定値に基づき、前記蛍光体の前記算出される雰囲気温度を補正することと、
を含む温度の測定方法。
【請求項９】
前記蛍光強度の減衰特性と、前記蛍光体の雰囲気温度と、の関係を用意することを更に含み、
前記蛍光強度の測定された減衰特性と、前記関係と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度が算出される、請求項８に記載の温度の測定方法。
【請求項１０】
前記発光体の雰囲気温度の測定値と、前記関係を取得した時の前記発光体の雰囲気温度と、の差による、前記蛍光体の雰囲気温度の算出誤差を補正する、請求項９に記載の温度の測定方法。
【請求項１１】
前記関係を取得した時からの前記発光体の雰囲気温度の変化量に対する、前記蛍光体の雰囲気温度の算出誤差の比を用意することを更に含み、
前記比に、前記発光体の雰囲気温度の測定値と、前記関係を取得した時の前記発光体の雰囲気温度と、の差を乗じ、前記蛍光体の雰囲気温度の算出誤差を求め、当該求められた誤差に基づいて、前記蛍光体の算出雰囲気温度を補正する、請求項９又は１０に記載の温度の測定方法。
【請求項１２】
前記比を、前記蛍光体の雰囲気温度ごとに用意する、請求項１１に記載の温度の測定方法。
【請求項１３】
前記関係を取得した時からの発光体の雰囲気温度の変化量に対する、前記蛍光強度の減衰特性の変化量の比を用意することを更に含み、
前記比に、前記発光体の雰囲気温度の測定値と、前記関係を取得した時の前記発光体の雰囲気温度と、の差を乗じて、前記蛍光強度の減衰特性の変化量を算出し、当該変化量に基づいて、前記蛍光強度の測定された減衰特性を補正する、請求項９又は１０に記載の温度の測定方法。
【請求項１４】
前記比を、前記蛍光体の減衰特性ごとに用意する、請求項１３に記載の温度の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測定技術に係り、蛍光式温度センサ及び温度の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光物質の蛍光寿命が温度によって変化する性質を利用した、蛍光式温度センサが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。蛍光式温度センサは、過酷な環境下で温度を測定可能であるという、長所を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１７８５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる長所を有する蛍光式温度センサの適応分野は多岐にわたり、蛍光式温度センサのさらなる精度の向上が求められている。そこで、本発明は、正確に温度を測定可能な蛍光式温度センサ及び温度の測定方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様は、（イ）発光体と、（ロ）発光体の雰囲気温度を測定する温度測定器と、（ハ）発光体から励起光を照射される蛍光体と、（ニ）蛍光体の蛍光強度の減衰特性を測定する蛍光測定器と、（ホ）蛍光強度の減衰特性に基づき、蛍光体の雰囲気温度を算出する温度算出部と、（へ）発光体の雰囲気温度の測定値に基づき、蛍光体の算出される雰囲気温度を補正する補正部と、を備える蛍光式温度センサであることを要旨とする。
【０００６】
本発明の他の態様は、（イ）発光体の雰囲気温度を測定することと、（ロ）発光体からの励起光を蛍光体に照射することと、（ハ）蛍光体の蛍光強度の減衰特性を測定することと、（ニ）蛍光強度の減衰特性に基づき、蛍光体の雰囲気温度を算出することと、（ホ）発光体の雰囲気温度の測定値に基づき、蛍光体の算出される雰囲気温度を補正することと、を含む温度の測定方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、正確に温度を測定可能な蛍光式温度センサ及び温度の測定方法を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサの模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る発光体の第１の模式図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る蛍光強度の時間変化の例を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る励起光を消灯後の、蛍光体の蛍光強度の雰囲気温度に依存する減衰特性の例を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る蛍光体の雰囲気温度と、蛍光寿命と、の関係の例を示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る励起光のスペクトルを示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る発光体の雰囲気温度と、励起光のピーク波長と、の関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る発光体の雰囲気温度の変化による、蛍光体の雰囲気温度の算出値の変動を示すグラフである。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る温度の測定方法のフローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る発光体の第２の模式図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る蛍光体の雰囲気温度と、蛍光体の雰囲気温度の算出誤差と、の関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る蛍光体の雰囲気温度と、発光体の雰囲気温度の変化量に対する蛍光体の雰囲気温度の算出誤差の比と、の関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る発光体の雰囲気温度の変化による、蛍光体の蛍光寿命の変動を示すグラフである。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る温度の測定方法のフローチャートである。
【図１５】本発明の第２の実施の形態の変形例に係る蛍光体の蛍光寿命と、蛍光寿命の変化量と、の関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の第２の実施の形態の変形例に係る蛍光体の蛍光寿命と、発光体の雰囲気温度の変化量に対する蛍光寿命の変化量の比と、の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１０】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサは、図１に示すように、発光体２と、発光体２の雰囲気温度を測定する温度測定器３と、発光体２から励起光を照射される蛍光体１と、蛍光体１の蛍光強度の減衰特性を測定する蛍光測定器４と、蛍光強度の減衰特性に基づき、蛍光体１の雰囲気温度を算出する温度算出部３０２と、を備える。さらに、蛍光式温度センサは、発光体２の雰囲気温度の測定値に基づき、蛍光体１の算出される雰囲気温度を補正する補正部３０３を備える。
【００１１】
発光体２は、図２に示すように、例えば円筒状のパッケージ２１と、パッケージ２１の開口を覆う光学窓２２と、パッケージ２１の内部に配置された発光素子２３と、を備える。パッケージ２１には、メタルＣＡＮパッケージ及び樹脂成型パッケージ等が使用可能である。光学窓２２には、石英ガラス等からなる透明板及びレンズ等が使用可能である。発光素子２３には、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）及び半導体レーザ（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子が使用可能である。より具体的には、発光素子２３には、ＡｌＧａＩｎＰをチップ材料とする四元素系発光素子、及びＩｎＧａＮをチップ材料とする三元素系発光素子が使用可能である。例えば、発光素子２３には、図１に示す通電制御部５０１が接続される。通電制御部５０１は、発光素子２３を点滅するように通電（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御し、発光素子２３から蛍光体１の励起光を断続的に放射させる。
【００１２】
発光体２に対向して、ダイクロイックミラー１１が配置されている。ダイクロイックミラー１１は、励起光を反射して、励起光の進行方向を直角に折り曲げる。ダイクロイックミラー１１で反射された励起光は、レンズ１２及び光導波路１５を経て、蛍光体１に到達する。なお、光導波路１５には、光ファイバ等が使用可能である。
【００１３】
蛍光体１は、蛍光物質、又は遷移金属がドープされた蛍光物質からなる。遷移金属がドープされた蛍光物質としては、ルビー等のＣｒ3+系材料、Ｍｎ2+系材料、Ｍｎ4+系材料、及びＦｅ2+系材料が使用可能である。あるいは、蛍光体１は、ユウロピウム（Ｅｕ）がドープされたアルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ2Ｏ4系）からなる。蛍光体１は、熱伝導性の保護容器１６に格納されていてもよい。
【００１４】
発光体２から励起光を照射された蛍光体１は、蛍光を発する。図３に示すように、蛍光強度は、発光体２の発光強度に依存して、時間経過とともに一定の値まで増加する。また、発光体２を消灯すると、蛍光強度は時間経過とともに減衰する。励起光が消光した瞬間と比較して蛍光強度が1／eに低下するまでに要する時間は、蛍光体１の蛍光寿命τとして定義される。なお、ｅは自然対数である。
【００１５】
なお、図１に示す蛍光測定器４等には、応答遅れ（励起光等の入力光が無くなっても、すぐには出力が無くならない現象）が生じ得る。したがって、励起光を発する発光体２を消灯した直後から、予め測定した（センサ全体の）応答遅れの時間よりも長い時間が経過した後に測定された蛍光強度と比較して1／eの蛍光強度に低下するまでに要する時間を、蛍光体１の蛍光寿命τとして定義してもよい。
【００１６】
図４は、蛍光体１の雰囲気温度を複数に振った場合の、励起光消光後の蛍光体１の蛍光強度の例を示している。ここで、第１の温度条件下で、蛍光体１の雰囲気温度は最も低く、第２乃至第５の温度条件下で、蛍光体１の雰囲気温度は順次高くなる。図４に示すように、蛍光体１の蛍光寿命τは、蛍光体１の雰囲気温度が上昇するとともに、短くなる傾向にある。したがって、図５に示すように、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度ＴFと、の関係を予め取得しておけば、蛍光の減衰特性を測定することにより、図１に示す蛍光体１の雰囲気温度ＴFを算出することが可能となる。なお、蛍光体１の雰囲気温度ＴFとは、例えば、蛍光体１又は蛍光体１を覆う保護容器１６に接する気体の温度である。
【００１７】
蛍光体１が発した蛍光は、光導波路１５及びレンズ１２を経て、ダイクロイックミラー１１に到達する。さらに、蛍光は、ダイクロイックミラー１１を透過して、蛍光測定器４に到達する。蛍光測定器４は、例えば、フォトダイオード等の受光素子を含む。発光体２、ダイクロイックミラー１１、レンズ１２、及び蛍光測定器４は、例えば筺体１０の内部に配置されている。また、筺体１０と光導波路１５は、例えば光導波路１５を固定するコネクタ１４及びコネクタ１４を保持するアダプタ１３を介して固定されている。
【００１８】
発光体２の雰囲気温度ＴEを測定する温度測定器３は、例えば筺体１０上に配置されている。温度測定器３には、例えば、サーミスタ及び白金温度センサ等が使用可能である。温度測定器３が測定する発光体２の雰囲気温度ＴEとは、例えば、発光体２に接する気体の温度である。温度測定器３は、例えば、発光体２の近傍に配置されるが、発光体２に接する気体の温度と等価な温度が測れる範囲内において、温度測定器３の配置は任意である。
【００１９】
蛍光測定器４及び温度測定器３には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００が接続されている。蛍光測定器４は、増幅器等を介してＣＰＵ３００に接続されていてもよい。ＣＰＵ３００には、関係記憶部４０１を含むデータ記憶装置４００が接続されている。関係記憶部４０１は、図５に示すような、発光体２の所定の雰囲気温度ＴE_Oの下で予め取得された、蛍光体１の蛍光寿命τ等の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度ＴFと、の関係を保存する。発光体２の所定の雰囲気温度ＴE_Oは、例えば２５℃である。なお、関係記憶部４０１は、蛍光体１の減衰特性及び雰囲気温度の関係を、式として保存していてもよいし、表として保存していてもよい。
【００２０】
図１に示すＣＰＵ３００は、減衰特性測定部３０１を含む。減衰特性測定部３０１は、蛍光測定器４が測定した蛍光体１の蛍光強度の時間変化を観測し、蛍光体１が発した蛍光の蛍光寿命τ等の減衰特性の測定値を得る。温度算出部３０２は、ＣＰＵ３００に含まれている。温度算出部３０２は、蛍光体１の減衰特性の測定値と、関係記憶部４０１に保存されている減衰特性及び雰囲気温度の関係と、に基づいて、蛍光体１の雰囲気温度ＴF_Cを算出する。
【００２１】
ここで、蛍光体１の蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性は、蛍光体１の雰囲気温度ＴFのみならず、発光体２の雰囲気温度ＴEの影響を受ける場合もある。図６は、四元素系発光素子を含む発光体２の雰囲気温度ＴEを変化させた場合の、発光体２が発する励起光のスペクトルを示すグラフである。図７に示すように、励起光のピーク波長は、発光体２の雰囲気温度ＴEが上昇するほど、長くなる傾向にある。この場合、図１に示す蛍光体１の雰囲気温度ＴFが一定であっても、蛍光体１の蛍光の減衰特性は、励起光のピーク波長の変動に依存して変動する。そのため、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度ＴE_Oと、蛍光体１の雰囲気温度を測定する時の発光体２の雰囲気温度ＴEと、が異なると、温度算出部３０２が算出する蛍光体１の雰囲気温度ＴF_Cに誤差が生じうる。
【００２２】
図８は、蛍光体１の雰囲気温度ＴFを３０℃に保ち、発光体２の雰囲気温度ＴEを変動させた場合に、温度算出部３０２が算出する蛍光体１の雰囲気温度ＴF_Cの例を示すグラフである。発光体２の雰囲気温度ＴEが、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時と同じ２５℃である場合、温度算出部３０２は、蛍光体１の雰囲気温度ＴF_Cを正確に算出している。しかし、発光体２の雰囲気温度ＴEが、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時と異なる５０℃に上昇すると、温度算出部３０２が算出する蛍光体１の雰囲気温度ＴF_Cは、実際の蛍光体１の雰囲気温度ＴFより低くなっている。
【００２３】
これに対し、第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサは、図１に示すデータ記憶装置４００に含まれる補正情報記憶部４０２をさらに備える。ここで、温度測定器３で測定された発光体２の雰囲気温度の測定値ＴEと、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度ＴE_Oと、の差は、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化量ΔＴEとして、下記（１）式で与えられる。また、温度算出部３０２が算出する蛍光体１の雰囲気温度ＴF_Cと、蛍光体１の実際の雰囲気温度ＴFと、の差は、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴFとして、下記（２）式で与えられる。
ΔTE = TE - TE_O          ・・・（１）
ΔTF = TF_C - TF          ・・・（２）
【００２４】
補正情報記憶部４０２は、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化量ΔＴEに対する、温度算出部３０２が算出する蛍光体１の雰囲気温度の誤差ΔＴFの比である、下記（３）式で与えられる補正係数Ｃ1を保存する。
C1 = (TF_C - TF) / (TE - TE_O)
= ΔTF / ΔTE          ・・・（３）
【００２５】
ＣＰＵ３００に含まれる補正部３０３は、温度測定器３から、発光体２の雰囲気温度ＴEの測定値を受信する。なお、発光体２は発光中に発熱するため、補正部３０３、発光体２の非発光タイミングを判断して、温度測定器３から、発光体２の雰囲気温度ＴEの測定値を受信してもよい。また、補正部３０３は、発光体２が消灯するごとに温度測定器３から発光体２の雰囲気温度ＴEの測定値を受信してもよいし、発光体２の周期的な発光タイミングにおいて任意の間隔で温度測定器３から発光体２の雰囲気温度ＴEの測定値を受信してもよい。
【００２６】
補正部３０３は、発光体２の雰囲気温度の測定値ＴEと、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度ＴE_Oと、の差をとり、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴEを算出する。また、補正部３０３は、下記（４）式に示すように、補正係数Ｃ1に、発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴEを乗じ、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴFの値を算出する。
ΔTF = C1 ×ΔTE
=(ΔTF / ΔTE) ×ΔTE              ・・・（４）
【００２７】
さらに補正部３０３は、下記（５）式に示すように、温度算出部３０２が算出した蛍光体１の雰囲気温度の算出値ＴF_Cから、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴFの値を引き、蛍光体１の補正された雰囲気温度ＴF_Aを算出する。
TF_A = TF_C -ΔTF         ・・・（５）
【００２８】
ＣＰＵ３００には、さらに入力装置３２１、出力装置３２２、プログラム記憶装置３２３、及び一時記憶装置３２４が接続される。入力装置３２１としては、スイッチ及びキーボード等が使用可能である。関係記憶部４０１に保存される蛍光体１の減衰性及び蛍光体１の雰囲気温度の関係と、補正情報記憶部４０２に保存される補正係数Ｃ1とは、例えば、入力装置３２１を用いて入力される。
【００２９】
出力装置３２２としては、光インジケータ、デジタルインジケータ、及び液晶表示装置等が使用可能である。出力装置は、スピーカ等の音響機器を含んでいてもよい。出力装置３２２は、補正部３０３の算出結果に基づき、蛍光体１の雰囲気温度を表示する。プログラム記憶装置３２３は、ＣＰＵ３００に接続された装置間のデータ送受信等をＣＰＵ３００に実行させるためのプログラムを保存している。一時記憶装置３２４は、ＣＰＵ３００の演算過程でのデータを一時的に保存する。
【００３０】
次に図９に示すフローチャートを用いて第１の実施の形態に係る温度の測定方法について説明する。
（ａ）ステップＳ１０１で、図１に示す温度測定器３は発光体２の雰囲気温度を測定し、ＣＰＵ３００に伝送する。ＣＰＵ３００の補正部３０３が、発光体２の雰囲気温度の測定値を受信する。ステップＳ１０２で、発光体２は励起光を放射し、ステップＳ１０３で蛍光体１は蛍光を発する。蛍光測定器４は、蛍光強度を測定し、ＣＰＵ３００に伝送する。ＣＰＵ３００の減衰特性測定部３０１が、蛍光の測定値を受信する。
【００３１】
（ｂ）ステップＳ１０４で、発光体２は励起光の放射を停止し、ステップＳ１０５で減衰特性測定部３０１は、蛍光強度の測定値の時間変化に基づいて、蛍光寿命τ等の減衰特性の測定値を得る。減衰特性測定部３０１は、減衰特性の測定値を温度算出部３０２に伝送する。ステップＳ１０６で温度算出部３０２は、関係記憶部４０１から、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度と、の予め取得された関係を読み出す。さらに温度算出部３０２は、蛍光寿命τ等の減衰特性の測定値と、関係記憶部４０１から読み出した関係と、に基づいて、蛍光体１の雰囲気温度ＴF_Cを算出する。温度算出部３０２は、算出した蛍光体１の雰囲気温度ＴF_Cを補正部３０３に伝送する。
【００３２】
（ｃ）ステップＳ１０７で、補正部３０３は、補正情報記憶部４０２から上記（３）式で与えられる補正係数Ｃ1を読み出す。ステップＳ１０８で、補正部３０３は、関係記憶部４０１から、蛍光の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度と、の関係を取得したときの発光体２の雰囲気温度ＴE_Oを読み出す。さらに補正部３０３は、温度測定器３が測定した発光体２の雰囲気温度の測定値ＴEと、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度ＴE_Oと、の差をとり、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴEを算出する。
【００３３】
（ｄ）ステップＳ１０９で、補正部３０３は、上記（４）式に示すように、補正係数Ｃ1に、発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴEを乗じ、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴFの値を算出する。ステップＳ１１０で、補正部３０３は、上記（５）式に示すように、温度算出部３０２が算出した蛍光体１の雰囲気温度の算出値ＴF_Cから、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴFの値を引き、蛍光体１の補正された雰囲気温度ＴF_Aを算出する。その後、補正部３０３は、出力装置３２２に蛍光体１の補正された雰囲気温度ＴF_Aを出力する。
【００３４】
以上説明した第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法によれば、発光体２の雰囲気温度ＴEが、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度ＴE_Oと異なっていても、蛍光体１の雰囲気温度ＴFを正確に測定することが可能となる。なお、図１０に示すように、温度測定器５３を、発光体２のパッケージ２１の内部に配置してもよい。これにより、発光素子２３の発光強度に影響を与える発光素子２３近傍の温度をより正確に測定することが可能となる。また、温度測定器３が測定した発光素子２３の雰囲気温度ＴEが所定の閾値以上になった場合は、測定を中止してもよい。
【００３５】
なお、補正情報記憶部４０２に保存される補正係数Ｃ1は、以下の手順で予め取得される。まず、蛍光体１を恒温層に格納し、蛍光体１の雰囲気温度ＴFを一定に保つ。次に、発光体２を温度調整可能な容器に格納する。その後、発光体２の雰囲気温度ＴEを、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度ＴE_Oから変化させながら、温度算出部３０２で蛍光体１の雰囲気温度ＴF_Cを算出することを繰り返す。これにより、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化量ΔＴEと、温度算出部３０２が算出する蛍光体１の雰囲気温度ＴF_Cと蛍光体１の実際の雰囲気温度ＴFとの差と、の関係が複数得られる。得られた関係を例えば最小自乗法で１次関数に近似する。例えば、この１次関数の傾きが、補正係数Ｃ1として取得される。
【００３６】
（第１の実施の形態の変形例）
図１１は、温度測定器３による発光体２の雰囲気温度の測定値ＴEと、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度ＴE_Oと、の差が２５℃であった場合の、温度算出部３０２が算出する蛍光体１の雰囲気温度ＴF_Cと、蛍光体１の実際の雰囲気温度ＴFと、の差である、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴFを示している。図１１に示すように、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴFは、蛍光体１の雰囲気温度ＴFに依存して変化しうる。
【００３７】
したがって、図１に示す補正情報記憶部４０２は、上記（３）式で与えられる補正係数Ｃ1を、図１２に示すように、蛍光体１の雰囲気温度ＴFごとに保存してもよい。具体的には、補正情報記憶部４０２は、補正係数Ｃ1と、蛍光体１の雰囲気温度ＴFと、の関係を表す式を保存してもよいし、補正係数Ｃ1と、蛍光体１の雰囲気温度ＴFと、の関係を示す表を保存してもよい。この場合、図１に示す補正部３０３は、温度算出部３０２が算出した蛍光体１の雰囲気温度ＴF_Cに対応する補正係数Ｃ1を、補正情報記憶部４０２から読み出す。さらに、補正部３０３は、温度算出部３０２が算出した蛍光体１の雰囲気温度ＴF_Cに対応する補正係数Ｃ1に、発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴEを乗じ、蛍光体１の雰囲気温度の算出誤差ΔＴFの値を算出して、蛍光体１の補正された雰囲気温度ＴF_Aを算出する。これにより、蛍光体１の雰囲気温度ＴFをより正確に測定することが可能となる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、温度算出部３０２が算出した蛍光体１の雰囲気温度の算出値ＴF_Cを補正部３０３が補正する例を示した。これに対し、減衰特性測定部３０１が測定した蛍光体１の減衰特性を補正部３０３が補正してもよい。図１３は、蛍光体１の雰囲気温度ＴFを３０℃に保ち、発光体２の雰囲気温度ＴEを２５℃から５０℃に変動させた場合に、減衰特性測定部３０１が測定した蛍光体１の蛍光寿命τの例を示すグラフである。図１３に示すように、発光体２の雰囲気温度ＴEが上昇すると、蛍光体１の蛍光寿命τは長くなる傾向にある。
【００３９】
したがって、例えば関係記憶部４０１に保存されている図５に示す関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度ＴE_Oが２５℃である場合、発光体２の雰囲気温度ＴEが５０℃に上昇すると、温度算出部３０２で算出される蛍光体１の雰囲気温度の算出値ＴF_Cが、蛍光体１の実際の雰囲気温度ＴFよりも低くなりうる。
【００４０】
そこで、第２の実施の形態において、図１に示す補正情報記憶部４０２は、上記（１）式で与えられる発光体２の雰囲気温度の変化量ΔＴEに対する、蛍光体１の減衰特性の変化量Δτの比を、下記（６）式で与えられる補正係数Ｃ2として保存する。
C2 = Δτ / ΔTE          ・・・（６）
また、補正部３０３は、下記（７）式に示すように、補正係数Ｃ2に、発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴEを乗じ、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化によって生じた蛍光体１の減衰特性の変化量Δτの値を算出する。
Δτ = C2 ×ΔTE
=(Δτ / ΔTE) ×ΔTE              ・・・（７）
【００４１】
さらに補正部３０３は、下記（８）式に示すように、減衰特性測定部３０１が得た蛍光体１の減衰特性の測定値τから、発光体２の雰囲気温度の変化によって生じた蛍光体１の減衰特性の変化量Δτの値を引き、蛍光体１の補正された減衰特性τAを算出する。
τA = τ -Δτ            ・・・（８）
第２の実施の形態において、温度算出部３０２は、蛍光体１の補正された減衰特性τAと、関係記憶部４０１に保存されている減衰特性及び雰囲気温度の関係と、に基づいて、蛍光体１の補正された雰囲気温度ＴF_Aを算出する。
【００４２】
次に図１４に示すフローチャートを用いて第２の実施の形態に係る温度の測定方法について説明する。
（ａ）まず、図９に示した第１の実施の形態に係る温度の測定方法のステップＳ１０１乃至ステップＳ１０４と同様に、ステップＳ２０１乃至ステップＳ２０４を実施する。次に、ステップＳ２０５で減衰特性測定部３０１は、蛍光強度の測定値の時間変化に基づいて、蛍光寿命τ等の減衰特性の測定値を得る。減衰特性測定部３０１は、減衰特性の測定値を補正部３０３に伝送する。
【００４３】
（ｂ）ステップＳ２０６で、補正部３０３は、補正情報記憶部４０２から上記（６）式で与えられる補正係数Ｃ2を読み出す。ステップＳ２０７で、補正部３０３は、関係記憶部４０１から、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度と、の関係を取得したときの発光体２の雰囲気温度ＴE_Oを読み出す。さらに補正部３０３は、温度測定器３による発光体２の雰囲気温度の測定値ＴEと、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度ＴE_Oと、の差をとり、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴEを算出する。
【００４４】
（ｃ）ステップＳ２０８で、補正部３０３は、上記（７）式に示すように、補正係数Ｃ2に、発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴEを乗じ、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化によって生じた蛍光体１の減衰特性の変化量Δτの値を算出する。ステップＳ２０９で、補正部３０３は、上記（８）式に示すように、減衰特性測定部３０１が得た蛍光体１の減衰特性の測定値τから、発光体２の雰囲気温度の変化によって生じた蛍光体１の減衰特性の変化量Δτの値を引き、蛍光体１の補正された減衰特性の値τAを算出する。その後、補正部３０３は、蛍光体１の補正された減衰特性の値τAを、温度算出部３０２に伝送する。
【００４５】
（ｄ）ステップＳ２１０で温度算出部３０２は、関係記憶部４０１から、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度と、の予め取得された関係を読み出す。さらに温度算出部３０２は、蛍光体１の補正された減衰特性の値τAと、関係記憶部４０１から読み出した関係と、に基づいて、蛍光体１の補正された雰囲気温度ＴF_Aを算出する。その後、温度算出部３０２は、出力装置３２２に蛍光体１の補正された雰囲気温度ＴF_Aを出力する。
【００４６】
以上説明した第２の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法によっても、蛍光体１の雰囲気温度ＴFを正確に測定することが可能となる。なお、第２の実施の形態において、補正情報記憶部４０２に保存される補正係数Ｃ2は、以下の手順で予め取得される。まず、蛍光体１を恒温層に格納し、蛍光体１の雰囲気温度ＴFを一定に保つ。次に、発光体２を温度調整可能な容器に格納する。その後、発光体２の雰囲気温度ＴEを、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度ＴE_Oから変化させながら、減衰特性測定部３０１で蛍光体１の蛍光寿命τ等の減衰特性を測定することを繰り返す。これにより、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時からの発光体２の雰囲気温度の変化量ΔＴEと、蛍光体１の減衰特性の変化量Δτと、の関係が複数得られる。得られた関係を例えば最小自乗法で１次関数に近似する。例えば、この１次関数の傾きが、補正係数Ｃ2として取得される。
【００４７】
（第２の実施の形態の変形例）
図１５は、発光体２の雰囲気温度の測定値ＴEと、関係記憶部４０１に保存されている関係を取得した時の発光体２の雰囲気温度ＴE_Oと、の差が２５℃であったことによる、蛍光体１の蛍光寿命の変化量Δτを示している。図１５に示すように、蛍光体１の蛍光寿命の変化量Δτは、蛍光体１の雰囲気温度ＴFに依存する蛍光体１の蛍光寿命τによって異なる。
【００４８】
したがって、図１に示す補正情報記憶部４０２は、上記（６）式で与えられる補正係数Ｃ2を、図１６に示すように、蛍光体１の蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性ごとに保存してもよい。具体的には、補正情報記憶部４０２は、補正係数Ｃ2と、蛍光体１の蛍光寿命τと、の関係を表す式を保存してもよいし、補正係数Ｃ2と、蛍光体１の蛍光寿命τと、の関係を示す表を保存してもよい。
【００４９】
この場合、図１に示す補正部３０３は、減衰特性測定部３０１が得た蛍光体１の蛍光寿命の測定値τに対応する補正係数Ｃ2を、補正情報記憶部４０２から読み出す。さらに、補正部３０３は、減衰特性測定部３０１が得た蛍光体１の蛍光寿命の測定値τに対応する補正係数Ｃ2に、発光体２の雰囲気温度の変化量の測定値ΔＴEを乗じ、蛍光体１の蛍光寿命の変化量Δτの値を算出する。さらに補正部３０３は、減衰特性測定部３０１が得た蛍光体１の減衰特性の測定値τから、発光体２の雰囲気温度の変化によって生じた蛍光体１の減衰特性の変化量Δτの値を引き、蛍光体１の補正された減衰特性τAを算出する。これにより、蛍光体１の雰囲気温度ＴFをより正確に測定することが可能となる。
【００５０】
（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、第１の実施の形態において、図１に示す温度測定器３は、消灯中の発光体２の雰囲気温度を測定すると説明した。これに対し、温度測定器３は、点灯中の発光体２の雰囲気温度を測定してもよい。この場合、発光体２の点灯による雰囲気温度の上昇を予め計測し、雰囲気温度の所定の閾値の設定に反映させればよい。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、半導体製造装置のプラズマ中の基板の温度測定、通電状態でのハイブリット素子及び集積回路の温度測定等に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、半導体及びエレクトロニクス産業分野で利用可能である。
【００５２】
また、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、原油の２次及び３次産出に用いる地中深くの蒸気の温度測定、及び温度測定に基づくオイルパイプラインからの漏れ検知等に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、石油化学産業分野で利用可能である。
【００５３】
さらに、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、高電圧電力設備の保全等を目的とした、電力トランス巻線、高圧送電線、及び発電器等の温度測定に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、電力事業分野で利用可能である。
【００５４】
また、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、電子レンジ等で加熱中の食材の温度測定、マイクロ波を用いる殺菌装置又は乾燥装置の温度管理、高周波加熱を用いる木材、セラミックス、及び繊維等の加熱装置、乾燥装置、及び殺菌装置の温度管理に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、食品産業分野、材木産業分野、及び素材産業分野で利用可能である。
【００５５】
さらに、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、ハイパーサーミア装置やＭＲＩ装置の温度測定に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、医療産業分野で利用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１     蛍光体
２     発光体
３     温度測定器
４     蛍光測定器
１０   筺体
１１   ダイクロイックミラー
１２   レンズ
１３   アダプタ
１４   コネクタ
１５   光導波路
１６   保護容器
２１   パッケージ
２２   光学窓
２３   発光素子
５３   温度測定器
３０１ 減衰特性測定部
３０２ 温度算出部
３０３ 補正部
３２１ 入力装置
３２２ 出力装置
３２３ プログラム記憶装置
３２４ 一時記憶装置
４００ データ記憶装置
４０１ 関係記憶部
４０２ 補正情報記憶部
５０１ 通電制御部
【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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