(57)【要約】【課題】  プリズムなどの光分岐器を用いることなく、入射光学系から入射した光を撮像素子及び赤外線センサで受光させることにより、入射光学系と各素子間の距離を短くして装置全体を小型化する。【解決手段】  被測定物の表面から放射される赤外線を集光レンズ（４）により赤外線センサ（３）に集光させ、その赤外線量を温度換算することで被測定物の温度を測定する放射温度計（１）において、被測定物を撮像する撮像カメラ（５）が、その撮像光軸（Ｚ５）を被測定物から集光レンズ（４）に向かう赤外線の測定光軸（Ｚ４）と一致させて集光レンズ（４）の中央部に埋め込まれている。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の表面から放射される赤外線を集光レンズにより赤外線センサに集光させ、その赤外線量を温度換算することで被測定物の温度を測定する放射温度計において、
前記被測定物を撮像する撮像カメラが、その撮像光軸を前記被測定物から集光レンズに向かう前記赤外線の測定光軸と一致させて当該集光レンズ中央部に埋め込まれたことを特徴とする放射温度計。
【請求項２】
前記赤外線センサの受光面に多数の感温素子が配列されると共に、撮像カメラの影になる部分の周囲に配列された感温素子で温度測定するようになされた請求項１記載の放射温度計。
【請求項３】
前記撮像カメラの画像を表示するディスプレイを備えると共に、当該ディスプレイに前記測定光軸の位置を示す指標を表示させる指標表示手段を備えた請求項１又は２記載の放射温度計。
【請求項４】
前記集光レンズに入射される赤外線光束の視野角と、撮像カメラの視野角が等しくなるように光学設計されて成る請求項１〜３いずれか記載の放射温度計。
【請求項５】
前記集光レンズ及び赤外線センサは、当該レンズに入射される平行光束を赤外線センサに集光させるように光学設計されて成る請求項１〜３いずれか記載の放射温度計。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、被測定物の表面から放射される赤外線を集光レンズにより集光させて、赤外線センサにより、前記赤外線量を非接触で測定し、温度換算することで物体の温度を測定する放射温度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射温度計は、集光レンズの集光位置にサーモパイルや焦電素子などの赤外線センサが配されてなり、被測定物から放射された赤外線を集光して、赤外線センサで赤外線量を電気信号に変換し、温度測定を行う。
この場合に、温度の測定状況・測定場所を後から画像で確認することができるように、撮像カメラを搭載したものが提案されている。
【０００３】
このため、図６に示す放射温度計４１は、集光レンズ４２で集光される赤外線の測定光軸Ｘin上に赤外線センサとしてのサーモパイル４３を配し、集光レンズ４２とサーモパイル４３の間に配されたプリズム４４で光の一部を分岐させ、その分岐光軸Ｘｄ上に撮像素子４５を配している。
【特許文献１】特開２００３−２７００４９号公報
【０００４】
これによれば、撮像素子４５から出力された画像信号が、画像処理装置４６−液晶駆動装置４７を介して液晶パネル４８に画像表示されるので、その画像上で温度測定領域を確認することができ、また、サーモパイル４３で検出された赤外線量を温度測定ユニット４９で温度換算して、被測定物の表面温度を液晶パネル４８に表示させることができる。
【０００５】
しかしこの場合は、集光レンズ４２とサーモパイル４３の間にプリズム４４を配さなければならないことから、集光レンズ４２からサーモパイル４３までの距離が長くなりケーシングが大型化するという問題がある。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本考案は、集光レンズから赤外線センサに至る間にプリズムなどの光分岐器を配することなく、非測定物から放射された赤外線を赤外線センサに導くと同時に、可視光を撮像カメラに導いてその画像を撮像することができ、集光レンズから赤外線センサに至るまでの距離を短くすることにより装置全体を小型化できるようにすることを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するために、本考案は、被測定物の表面から放射される赤外線を集光レンズにより赤外線センサに集光させ、その赤外線量を温度換算することで被測定物の温度を測定する放射温度計において、前記被測定物を撮像する撮像カメラが、その撮像光軸を前記被測定物から集光レンズに向かう前記赤外線の測定光軸と一致させて当該集光レンズ中央部に埋め込まれたことを特徴としている。
【考案の効果】
【０００８】
本考案の放射温度計は、被測定物を撮像する撮像カメラが集光レンズ中央部に埋め込まれ、その撮像光軸が被測定物から集光レンズに向かう赤外線の測定光軸と一致しているので、非測定物の温度を測定する際に、撮像カメラで撮像された画像の中央に、測定光軸が位置し、画像を確認することにより、だいたいどこの温度を測定しているかを推認することができる。
また、集光レンズに撮像カメラが埋め込まれているので、集光レンズから赤外線センサに至る間にプリズムを配する必要がなく、その結果、その距離を短くすることができるので、装置全体を小型化することができる。
【０００９】
このとき、請求項２に記載されたように、赤外線センサの受光面に配列された多数の感温素子のうち、撮像カメラの影になる部分に配列された感温素子は撮像素子の温度を検出する可能性があるため、撮像カメラの影になる部分の周囲に配列された感温素子で温度測定することにより、測定精度が低下することもない。
【００１０】
また、請求項３に記載されたように、撮像カメラの画像を表示するディスプレイ上に測定光軸の位置を示す指標を表示させるようにすれば、ディスプレイを見ることにより、光軸位置を確認することができるので、温度測定ポイントを外すことがない。
【００１１】
請求項４に記載されたように、集光レンズに入射される赤外線光束の視野角と、撮像カメラの視野角が等しくなるように光学設計すれば、
請求項５に記載されたように、集光レンズに入射される平行光束を赤外線センサに集光させるように光学設計すれば、例えば集光レンズの口径が３ｃｍであるときは、被測定物までの距離にかかわらず、常に、被測定物の表面の直径３ｃｍの同じ面積部分の温度を測定することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１２】
本考案は、集光レンズから赤外線センサに至る間にプリズムなどの光分岐器を配することなく、非測定物から放射された赤外線を赤外線センサに導くと同時に、可視光を撮像カメラに導いてその画像を撮像することができ、集光レンズから赤外線センサに至るまでの距離を短くして装置全体を小型化するという目的を達成するために、被測定物の表面から放射される赤外線を集光レンズにより赤外線センサに集光させ、その赤外線量を温度換算することで被測定物の温度を測定する放射温度計において、前記被測定物を撮像する撮像カメラが、その撮像光軸を前記被測定物から集光レンズに向かう前記赤外線の測定光軸と一致させて当該集光レンズ中央部に埋め込まれている。
【００１３】
以下本考案を図面に示す実施例に基づいて具体的に説明する。
図１は本考案に係る放射温度計を示す説明図、図２は視野角を示す説明図、図３はディスプレイを示す説明図、図４は本考案に係る他の実施形態を示す説明図、図５はその視野角を示す説明図である。
【実施例１】
【００１４】
本例の放射温度計１は、ケーシング２の正面に、被測定物の表面から放射される赤外線をサーモパイルや焦電素子などの赤外線センサ３に集光させる凸レンズからなる集光レンズ４が配されており、測定光軸Ｚ４に沿って被測定物から集光レンズ４に向かい、当該集光レンズ４により赤外線センサ３に達する赤外線の赤外線量を温度換算することで被測定物の温度を測定している。
【００１５】
集光レンズ４は中央部に孔４ａをあけた環状に形成され、その孔４ａに、被測定物を撮像する撮像カメラ５が、撮像光軸Ｚ５を被測定物から集光レンズ４に向かう赤外線の測定光軸Ｚ４と一致させて埋め込まれている。
この撮像カメラ５は、撮像レンズ５ａと撮像素子５ｂからなり、所定の視野角で入射される光束ＡＬを撮像素子５ｂに導き、その出力信号が画像生成装置６に入力される。そして、画像生成装置６から出力された画像データが液晶ドライバ７に入力されて液晶ディスプレイ８に映し出される。
【００１６】
また本例では、赤外線を集光する集光レンズ４の視野角と、撮像カメラ５の視野角は等しく設計されている。
これにより、図２に示すように、被測定物までの距離が大きくなればその画像Ｇｎの視野範囲は広がっていき、その画像Ｇｎより、集光レンズ４及び撮像レンズ５ａの半径差分（約１ｃｍ程度）だけ大きな領域Ｈｎから放射される赤外線光束ＩＲが集光レンズ４に入射されて、赤外線センサ３の受光面１０に集光されるため、温度測定範囲は常に画像範囲と一致する。
【００１７】
また、液晶ドライバ７には、赤外線センサ３で受光された赤外線量に基づき温度を換算する温度測定ユニット９が接続され、温度測定ユニット９から出力された温度データが液晶ドライバ７に入力される。
なお、赤外線センサ３は、その受光面１０に多数の感温素子が配列されており、温度測定ユニット９は、撮像カメラ５の影になる部分１０ａの周囲１０ｂに配列された感温素子から出力されたデータに基づいて温度測定するようになされている。
【００１８】
さらに、液晶ドライバ７には、日時データＤＣを出力するデジタル時計１１と、ディスプレイ８の中央位置に測定光軸Ｚ４の位置を示す指標ＭＫを表示させる指標表示手段１２を備えた基礎データ表示装置１３が接続されている。
これにより、図３に示すように、撮像カメラ５で撮像された画像を映し出す液晶ディスプレイ８上に指標ＭＫ、日時データＤＣ及び温度データＤＴを表示させることができる。
【００１９】
なお、本例では、メインスイッチ１４をオンすると撮像カメラ５が起動されてその画像が液晶ディスプレイ８に映し出され、温度測定ボタン１５を押したときに温度測定ユニット９が起動されて画面上に温度が表示され、シャッターボタン１６を押したときに温度表示された画像をメモリ１７に記録されるように成されている。
【００２０】
以上が本考案の一構成例であって、次にその作用について説明する。
メインスイッチ１４をオンすると、撮像カメラ５が起動されて、その画像が液晶ディスプレイ８に表示される。このとき、ディスプレイ８には、指標ＭＫと日時データが表示されているが、温度データは表示されていない。
【００２１】
次いで、液晶ディスプレイ８を見ながら、ディスプレイ８上に表示された指標ＭＫを、被測定物の測定部位に一致させて温度測定ボタン１５を押すと、温度測定ユニット９が起動されて、被測定物表面から集光レンズ４の視野角に応じて入射されてくる赤外線が赤外線センサ３に集光されてその赤外線量に基づき温度が測定され、温度測定ユニット９から液晶ドライバ７に温度データが出力され、液晶ディスプレイ８上に温度が表示される。
【００２２】
このとき、指標ＭＫの交点Ｐ位置が集光レンズ４に入射される赤外線の測定光軸Ｚ４と一致するため、正確に測定部位の温度を測定することができる。
また、赤外線を集光する集光レンズ４の視野角と、撮像カメラ５の視野角を等しく設計すれば、撮像距離に拘らず温度測定範囲は常に画像範囲と略一致する。
【００２３】
そして、液晶ディスプレイ８に温度を表示させた状態で、その画像を記録する必要があれば、シャッターボタン１６を押すことにより、測定日時及び温度が表示された画像がメモリ１７に記録される。
【実施例２】
【００２４】
図４は本考案に係る放射温度計の他の実施形態を示し、図１と重複する部分は、同一符号を付して詳細説明を省略する。
本例の放射温度計２１は、図４に示すように集光レンズ４及び赤外線センサ３を、レンズ４に入射される赤外線の平行光束ＰＬが赤外線センサ３の受光面１０に集光されるように光学設計した以外は実施例１と同様である。
すなわち、図５に示すように、被測定物までの距離が大きくなればその画像Ｇｎの視野範囲は広がるが、集光レンズ４に入射される平行光束ＰＬが赤外線センサ３の受光面１０に集光されるため、温度測定範囲は常に一定で維持させることができる。
【００２５】
なお、液晶ドライバ７に備えられた指標表示手段１２により、液晶ディスプレイ８上に指標ＭＫとして例えば円形内に直交する直径線を表示した図形を表示させれば、その直径線の交点Ｐが常に測定光軸Ｚ４と一致することになるので、その交点Ｐを測定しようとする部位に一致させることが極めて容易であり、測定光軸Ｚ４と測定部位の不一致による測定ミスを生じることが少ない。
そして、集光レンズ４に入射される平行光束が赤外線センサ３に集光されるように光学設計されているので、例えば集光レンズの口径が３ｃｍであるときは、被測定物までの距離にかかわらず、常に、被測定物の表面の直径３ｃｍの同じ面積部分の温度を測定することができる。
【００２６】
上述したように、いずれの実施例においても、撮像カメラ５を赤外線集光レンズ４内に埋め込んでいるので、集光レンズ４と赤外線センサ３との間にプリズムなどの光分岐器を配する必要がなく、その間の距離を短くできるので、放射温度計を小型化することができる。
なお、上述の実施例では、集光レンズ４に入射する赤外線の視野角が、撮像カメラ５の視野角と等しくなるように光学設計した場合と、集光レンズ４に平行に入射する赤外線を赤外線センサ３に集光させるように光学設計した場合について説明したが、本考案はこれに限らず、測定エリアがそれほど明確でなくてもよいのであれば、集光レンズ４と撮像カメラ５が異なる視野角を持って入射されるように設計してもよい。
また、赤外線センサとしては、サーモパイルや焦電素子など任意の赤外線センサを使用し得る。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本考案は、被測定物の表面から放射される赤外線量を非接触で測定し、温度換算することで物体の温度を測定する放射温度計の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本考案に係る放射温度計を示す説明図。
【図２】視野角の関係を示す説明図。
【図３】液晶ディスプレイを示す説明図。
【図４】本考案に係る他の放射温度計を示す説明図。
【図５】視野角の関係を示す説明図。
【図６】従来装置を示す説明図。
【符号の説明】
【００２９】
１  ２１  放射温度計
３    赤外線センサ
４    集光レンズ
Ｚ４  測定光軸
５    撮像カメラ
Ｚ５  撮像光軸
８    液晶ディスプレイ
ＭＫ    指標
１２  指標表示手段
【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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