(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光源が出力した測定光の光量及び第２の光源が出力した参照光の光量を測定する投光側測定部と、
温度感知部を反射して受光した前記測定光の反射光の光量及び前記参照光の反射光の光量を測定する受光側測定部と、
前記受光側測定部が測定した前記測定光の反射光の光量及び前記参照光の反射光の光量の少なくともいずれかに応じて、前記投光側測定部が測定する測定光の光量及び参照光の光量の少なくともいずれかの投光側における制御目標値を適正化し、適正化した投光側における制御目標値に基づき前記第１の光源及び前記第２の光源の少なくともいずれかの光量を制御する制御部と、
を有する、光学式温度センサ。
【請求項２】
前記制御部は、
前記受光側測定部が測定した前記測定光の反射光の光量及び前記参照光の反射光の光量の少なくともいずれかが受光側における制御目標値から外れている場合、前記第１の光源及び前記第２の光源の少なくともいずれかの光量を制御する、
請求項１に記載の光学式温度センサ。
【請求項３】
前記制御部は、
前記投光側測定部が測定した前記測定光の光量及び前記参照光の光量の少なくともいずれかに応じて、前記投光側測定部が測定する測定光の光量及び参照光の光量の少なくともいずれかの投光側における制御目標値を適正化し、適正化した投光側における制御目標値に基づき前記第１の光源及び前記第２の光源の少なくともいずれかの光量を制御する、
請求項１又は２に記載の光学式温度センサ。
【請求項４】
前記制御部は、
前記投光側測定部が測定した前記測定光の光量及び前記参照光の光量の少なくともいずれかが投光側における制御目標値から外れている場合、前記第１の光源及び前記第２の光源の少なくともいずれかの光量を制御する、
請求項３に記載の光学式温度センサ。
【請求項５】
前記制御部は、
前記投光側測定部が測定した前記測定光の光量及び前記参照光の光量を前記投光側における制御目標値のうちの上限値に到達するように前記第１の光源と前記第２の光源との出力値を調整する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学式温度センサ。
【請求項６】
前記制御部は、
前記１の光源の出力値及び前記第２の光源の出力値の少なくともいずれかが所定の下限値を下回っている場合、前記１の光源と前記第２の光源のうち下回っている光源の出力値を調整する、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学式温度センサ。
【請求項７】
前記制御部は、
前記温度感知部により検出される温度が一定の環境下で前記第１の光源の光量及び前記第２の光源の光量を調整する、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学式温度センサ。
【請求項８】
前記温度感知部により検出される一定の温度は、前記測定光の反射光の光量及び前記参照光の反射光の光量が最も大きくなる温度又はその近傍の温度である、
請求項７に記載の光学式温度センサ。
【請求項９】
前記受光側における制御目標値、前記投光側における制御目標値、前記第１の光源及び前記第２の光源の所定の下限値は、前記制御部の内部メモリに記憶される、
請求項６〜８のいずれか一項に記載の光学式温度センサ。
【請求項１０】
第１の光源が出力した測定光の光量及び第２の光源が出力した参照光の光量を測定し、
温度感知部を反射して受光した前記測定光の反射光の光量及び前記参照光の反射光の光量を測定し、
前記受光側測定部が測定した前記測定光の反射光の光量及び前記参照光の反射光の光量の少なくともいずれかに応じて、前記投光側測定部が測定する測定光の光量及び参照光の光量の少なくともいずれかの投光側における制御目標値を適正化し、
適正化した投光側における制御目標値に基づき前記第１の光源及び前記第２の光源の少なくともいずれかの光量を制御する、
処理を有する、光学式温度センサの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式温度センサ及び光学式温度センサの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から様々な光学式温度センサが提案されている。例えば、温度変化に対応してエネルギーギャップが変動することで温度を感知する温度感知部を有する光学式温度センサが知られている。この光学式温度センサは、第１の発光素子から放射される測定光と第２の発光素子から放射される参照光とを温度感知部に透過させ、温度感知部を透過した測定光の反射光と参照光の反射光との光強度に基づき外部温度を測定する。
【０００３】
また、特許文献１には、光伝送路の伝送効率が変動しても温度測定値への影響を低減できる光ファイバ温度センサが開示されている。また、特許文献２には、温度測定値から外乱による光量の変化分を除くことができる光学式温度センサの温度測定方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１１８２２７号公報
【特許文献２】特開平６−１３７９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、投光部で測定される測定光と参照光の光量にバラツキがなくても、投光部の個体差や投光部から出力された光を温度感知部を反射して受光部に伝達する光ファイバケーブルの個体差により、受光側で測定される測定光と参照光の光量にバラツキが生じる場合がある。このバラツキにより受光側で測定される測定光と参照光の光量が適正な範囲外になった場合、温度の測定精度が低下するという課題がある。
【０００６】
これに対して、上記技術では、温度センサを構成する部品自体や複数の部品の組み合わせによる個体差を吸収し、温度の測定精度を所定以上に維持することは考えられていない。例えば、特許文献２における「外乱」には、温度センサを構成する部品の個体差は含まれていない。
【０００７】
上記課題に対して、一側面では、本発明は、光源から出力される光量の制御目標値を変化させることで適切な温度測定を行うことが可能な、光学式温度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、一の態様によれば、第１の光源が出力した測定光の光量及び第２の光源が出力した参照光の光量を測定する投光側測定部と、温度感知部を反射して受光した前記測定光の反射光の光量及び前記参照光の反射光の光量を測定する受光側測定部と、前記受光側測定部が測定した前記測定光の反射光の光量及び前記参照光の反射光の光量の少なくともいずれかに応じて、前記投光側測定部が測定する測定光の光量及び参照光の光量の少なくともいずれかの投光側における制御目標値を適正化し、適正化した投光側における制御目標値に基づき前記第１の光源及び前記第２の光源の少なくともいずれかの光量を制御する制御部と、を有する、光学式温度センサが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
一の態様によれば、源光源から出力される光量の制御目標値を変化させることで適切な温度測定を行うことが可能な、光学式温度センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る光量調整機能付き光学式温度センサを示す図。
【図２】一実施形態に係る温度算出処理を示すフローチャート。
【図３】一実施形態に係る光学式温度センサによる温度算出を説明するための図。
【図４】一実施形態に係る光学式温度センサの光量調整機能ブロックを示す図。
【図５】一実施形態に係る光量調整処理を示すフローチャート。
【図６】一実施形態に係る光量最適化処理を示すフローチャート。
【図７】一実施形態に係る光量調整処理のログ情報の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１２】
［光量調整機能付き光学式温度センサの構成］
まず、本発明の一実施形態に係る光量調整機能付き光学式温度センサ１０の構成について、図１を参照しながら説明する。光学式温度センサ１０は、光ファイバケーブル４を用いた温度センサであり、温度により光学的吸収波長が変化する半導体化合物のチップ（感熱体１２）が用いられる。すなわち、光学式温度センサ１０は、温度により透過する光の吸収波長が変化する感熱体１２を利用して温度を検知する半導体吸収波長式の温度センサである。なお、本実施形態の光学式温度センサ１０は、本発明の光量調整機能付き光学式温度センサの一実施形態にすぎず、本発明の光量調整機能付き光学式温度センサは、光を用いて測定された値を温度に換算可能な光学式温度センサであればどんな構成であってもよい。
【００１３】
本実施形態にかかる光学式温度センサ１０は、測温部１、投光部２、受光部３及び光ファイバケーブル４を有する。測温部１と投光部２、及び測温部１と受光部３は、光ファイバケーブル４を介して接続されている。また、光学式温度センサ１０は、光量調整を行うことが可能な制御部５０を有する。
【００１４】
測温部１は、伝熱用アルミ板１１、反射膜１５、感熱体１２、保持部材１３及び固定部材１４を有している。感熱体１２は、ガリウム砒素ＧａＡｓの化合物半導体で形成される。感熱体１２は、温度に応じて光透過特性が変化する温度感知部の一例である。温度感知部を構成する材質は、温度に応じて光透過特性が変化する物質であれば、ガリウム砒素ＧａＡｓの化合物半導体に限られない。
【００１５】
感熱体１２の上面には、熱伝導率の高い伝熱用アルミ板１１に接着され、これにより、感熱体１２は、伝熱用アルミ板１１を介して保持部材１３の先端部の内側に固定される。保持部材１３は中空であり、内部には光ファイバケーブル４が挿入されている。保持部材１３の内部に挿入された光ファイバケーブル４は、固定部材１４により保持部材１３の内部で固定される。保持部材１３及び固定部材１４は絶縁体から形成され、感熱体１２の熱が保持部材１３や光ファイバケーブル４側に伝わり難い構造を有する。また、光ファイバケーブル４の先端面は、感熱体１２の近傍に位置付られる。
【００１６】
投光部２は、測定用ＬＥＤ３１、参照用ＬＥＤ３２、ビームスプリッタ３３、投光側ＰＤ（シリコンフォトダイオード）３４及び光コネクタ３５を有する。受光部３は、受光側ＰＤ（シリコンフォトダイオード）３６及び光コネクタ３７を有する。
【００１７】
測定用ＬＥＤ３１は、例えば、８９０ｎｍの波長の測定光を出力する。測定用ＬＥＤ３１は、感熱体１２の温度変化に応じて感熱体１２を透過する光量が変化する波長帯の光を出力する。測定用ＬＥＤ３１から出力される光は、測定光である。
【００１８】
参照用ＬＥＤ３２は、例えば、９４５ｎｍの波長の参照光を出力する。参照用ＬＥＤ３２は、感熱体１２の温度が変化しても感熱体１２を透過する光量は変化しない波長帯の光を出力する。参照用ＬＥＤ３２から出力される光は、参照光である。
【００１９】
ビームスプリッタ３３は、入射した測定光及び参照光を分光する。ビームスプリッタ３３により分光された一の光は、光コネクタ３５に接続された光ファイバケーブル４を通して測温部１に伝えられ、他の光は、投光側ＰＤ３４に入射される。投光側ＰＤ３４は、測定光の光量Ｌ１及び参照光の光量Ｌ３を制御部５０に出力する。実際には、制御部５０は、投光側ＰＤ３４に流れる測定光の光量Ｌ１に応じた電流値及び参照光の光量Ｌ３に応じた電流値を取得する。
【００２０】
図示しない測温対象物を伝熱用アルミ板１１に接触させると、測温対象物の熱が伝熱用アルミ板１１を通して感熱体１２に伝えられる。測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２の光は投光部２から出射され、光ファイバケーブル４を通り、感熱体１２を透過して感熱体１２と伝熱用アルミ板１１との間にある反射膜１５にて反射し、再び感熱体１２を透過して、光ファイバケーブル４を通り受光部３にて受光される。
【００２１】
受光側ＰＤ３６は、測温部１からの反射光を光コネクタ３７に接続された光ファイバケーブル４を通して受光する。受光側ＰＤ３６は、測定光の反射光の光量Ｌ２及び参照光の反射光の光量Ｌ４を制御部５０に出力する。実際には、制御部５０は、受光側ＰＤ３６に流れる測定光の光量Ｌ１に応じた電流値及び参照光の光量Ｌ３に応じた電流値を取得する。
【００２２】
なお、測定用ＬＥＤ３１は第１の光源の一例であり、参照用ＬＥＤ３２は第２の光源の一例である。投光側ＰＤ３４は、第１の光源が出力した測定光と第２の光源が出力した参照光との光量を測定する投光側測定部の一例である。受光側ＰＤ３６は、温度感知部を反射して受光した測定光の反射光と参照光の反射光との光量を測定する受光側測定部の一例である。
【００２３】
制御部５０は、受光側ＰＤ３６が測定した測定光の反射光又は参照光の反射光に応じて測定用ＬＥＤ３１又は参照用ＬＥＤ３２の出力値（光量）を調整する。制御部５０は、投光側ＰＤ３４が測定した測定光又は参照光に応じて測定用ＬＥＤ３１又は参照用ＬＥＤ３２の光量を調整してもよい。制御部５０は、測定用ＬＥＤ３１又は参照用ＬＥＤ３２の出力値が所定の下限値Ｏ１、Ｏ２を下回らないように測定用ＬＥＤ３１又は参照用ＬＥＤ３２の出力値を調整してもよい。制御部５０は、受光側ＰＤ３６の測定値、投光側ＰＤ３４の測定値、測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２の出力値の少なくともいずれかに基づき測定用ＬＥＤ３１又は参照用ＬＥＤ３２の出力値を調整してもよい。
【００２４】
制御部５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）５４、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）５６、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）或いはＦｌａｓｈ  Ｍｅｍｏｒｙ等の記憶装置５８を有する。ＣＰＵ５２は、ＲＯＭ５４等の記憶領域に格納された各種データに従って温度算出及び光量調整等の処理を実行する。なお、制御部５０の機能は、ソフトウエアを用いて動作することにより実現されてもよく、ハードウエアを用いて動作することにより実現されてもよい。
【００２５】
以上、本実施形態に係る光量調整機能付き光学式温度センサ１０の構成について説明した。次に、本実施形態に係る光学式温度センサ１０を用いた温度算出処理について説明する。
【００２６】
［温度算出処理］
図２は、本実施形態に係る光学式温度センサ１０を用いた温度算出処理を示したフローチャートである。まず、投光部２は、測定用ＬＥＤ３１を点灯する（ステップＳ１０）。測定用ＬＥＤ３１は、例えば波長が８９０ｎｍの測定光を出力する。投光側ＰＤ３４は、測定光の光量Ｌ１を測定する（ステップＳ１２）。制御部５０は、光量Ｌ１（に応じた電流値）を取得する。
【００２７】
測定光は、光ファイバケーブル４を通り、光ファイバケーブル４の先端面から出射され、感熱体１２を透過する。測定光は、感熱体１２の温度が変わると透過する光量が変化する。透過された測定光は反射膜１５で反射される。受光部３は、測定光の反射光を受光する（ステップＳ１４）。受光側ＰＤ３６は、測定光の反射光の光量Ｌ２を測定する（ステップＳ１６）。制御部５０は、光量Ｌ２（に応じた電流値）を取得する。
【００２８】
つぎに、投光部２は、参照用ＬＥＤ３２を点灯する（ステップＳ１８）。参照用ＬＥＤ３２は、例えば波長が９４５ｎｍの測定光を出力する。投光側ＰＤ３４は、参照光の光量Ｌ３を測定し、光量Ｌ３に応じた電流値を制御部５０に出力する（ステップＳ２０）。
【００２９】
参照光は、光ファイバケーブル４を通り、光ファイバケーブル４の先端面から出射され、感熱体１２を透過する。参照光は、感熱体１２の温度が変わっても透過する光量が変化しない。透過された参照光は反射膜１５で反射される。受光部３は、参照光の反射光を受光する（ステップＳ２２）。受光側ＰＤ３６は、参照光の反射光の光量Ｌ４を測定する（ステップＳ２４）。制御部５０は、光量Ｌ４（に応じた電流値）を取得する。
【００３０】
次に、投光部２は、測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２を消灯する（ステップＳ２６）。次に、制御部５０は、測定光の反射光の光量Ｌ２と、参照光の反射光の光量Ｌ４との比率を求め、その比率から温度を算出する（ステップＳ２８）。
【００３１】
以上、本実施形態に係る光学式温度センサ１０を用いた温度算出処理について説明した。本実施形態の光学式温度センサ１０によれば、図３に示すように、感熱体１２を透過する参照光の反射光の光量Ｌ４は、感熱体１２の温度（つまり、測温対象物の温度）が変化しても外因がなければ変化しない波長の光である。一方、測定光の反射光の光量Ｌ２は、感熱体１２の温度が変化するとこれに応じて変化する波長の光である。よって、制御部５０は、光量Ｌ２、Ｌ４の比率を用いて感熱体１２の温度、つまり、測温対象物の温度を算出することができる。
【００３２】
［光量調整機能ブロック］
次に、本実施形態に係る光学式温度センサ１０の光量調整機能ブロックについて、図４を参照しながら説明する。光量調整機能ブロックは、増幅回路４２、増幅回路４３、Ａ／Ｄコンバータ４４、測定光用ＬＥＤドライバー４５及び参照光用ＬＥＤドライバー４６を有し、光学式温度センサ１０と制御部５０とに接続されている。
【００３３】
増幅回路４２は、投光側ＰＤ３４から出力された電流値を電圧値に変換して増幅する。増幅回路４３は、受光側ＰＤ３６から出力された電流値を電圧値に変換して増幅する。Ａ／Ｄコンバータ４４は、増幅回路４２から出力された電圧値をアナログからデジタルに変換し、変換されたデジタル値を制御部５０に入力する。これにより、制御部５０は、投光側ＰＤ３４が測定した測定光の光量Ｌ１及び参照光の光量Ｌ３のデジタル値を取得する。また、Ａ／Ｄコンバータ４４は、増幅回路４３から出力された電圧値をアナログからデジタルに変換し、変換されたデジタル値を制御部５０に入力する。これにより、制御部５０は、受光側ＰＤ３６が測定した測定光の反射光の光量Ｌ２及び参照光の反射光の光量Ｌ４のデジタル値を取得する。
【００３４】
制御部５０は、測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２の出力値を制御する制御信号を、ＰＷＭ調光方式を用いてパルス値として出力する。
【００３５】
測定光用ＬＥＤドライバー４５は、制御部５０から出力された制御信号のパルス幅に応じて測定用ＬＥＤ３１に実際に流す電流値をフィードバック制御する。参照光用ＬＥＤドライバー４６は、制御部５０から出力された制御信号のパルス幅に応じて参照用ＬＥＤ３２に実際に流す電流値をフィードバック制御する。測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２は、それぞれに供給された電流値に応じた光量の測定光及び参照光を出力する。
【００３６】
制御部５０は、測定用ＬＥＤ３１の出力値及び参照用ＬＥＤ３２の出力値を調整する。投光側における制御目標値には、投光側ＰＤ３４が測定する測定光の光量Ｌ１と比較される測定光用の制御目標値Ｃ１と、投光側ＰＤ３４が測定する参照光の光量Ｌ３と比較される参照光用の制御目標値Ｃ３が予め設定される。
【００３７】
制御部５０は、投光側ＰＤ３４が測定した光量Ｌ１が予め定められた投光側における制御目標値Ｃ１に到達するように測定用ＬＥＤ３１の出力値を制御する。
【００３８】
また、制御部５０は、投光側ＰＤ３４が測定した光量Ｌ３が予め定められた投光側における制御目標値Ｃ３に到達するように参照用ＬＥＤ３２の出力値を制御する。
【００３９】
投光側における制御目標値Ｃ１，Ｃ３は、ＲＡＭ５６や記憶装置５８等の内部メモリに記憶されている。また、制御目標値Ｃ１、Ｃ３には、それぞれ最適な範囲Ｃ１１〜Ｃ１ｈ、Ｃ３１〜Ｃ３ｈが設定されてもよい。
【００４０】
この場合、制御部５０は、光量Ｌ１、Ｌ３が、範囲Ｃ１１〜Ｃ１ｈ、Ｃ３１〜Ｃ３ｈの上限値に到達するように測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２の出力値を制御する。
【００４１】
なお、制御部５０は、受光側ＰＤ３６が測定する測定光の反射光の光量Ｌ２が予め定められた受光側における制御目標値に制御されているかを判定し、受光側における制御目標値には、受光側ＰＤ３６が測定する測定光の反射光の光量Ｌ２と比較される測定光用の制御目標値Ｃ２と、受光側ＰＤ３６が測定する参照光の反射光の光量Ｌ４と比較される参照光用の制御目標値Ｃ４を予め設定し、光量Ｌ２が受光側における制御目標値Ｃ２から外れていた場合、制御部５０は、測定用ＬＥＤ３１の出力値を変化させても良い。光量Ｌ４が受光側における制御目標値Ｃ４から外れていた場合、制御部５０は、参照用ＬＥＤ３２の出力値を変化させても良い。
【００４２】
以上、本実施形態に係る本実施形態に係る光学式温度センサ１０の光量調整機能ブロックについて説明した。次に、本実施形態に係る光量調整機能付き光学式温度センサ１０を用いた光量調整処理について説明する。
【００４３】
［光量調整処理］
図５は、本実施形態に係る光量調整処理を示したフローチャートである。図６は、図５ステップＳ５６で呼び出される本実施形態に係る光量最適化処理を示すフローチャートである。本実施形態に係る光量調整処理は、上記構成の光量調整機能付き光学式温度センサ１０を用いて実行される。
（前提）
本処理の前提として、受光側ＰＤ３６で測定する光量は、測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２の出力値（以下、「ＬＥＤ出力値」ともいう。）だけでなく、感熱体１２の温度（測温対象物の温度）によっても変わってくる。よって、本実施形態に係る光量調整処理は、感熱体１２により検出される温度が一定の環境下で実行される。その際、感熱体１２により検出される一定の温度は、測定光の反射光の光量と参照光の反射光の光量とが最大となる温度に設定されることが好ましい。
（初期値）
この状態で、投光側ＰＤ３４の光量の制御目標値Ｃ１，Ｃ３と、測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２の出力値の下限値Ｏ１、Ｏ２が予め設定され、内部メモリに保持されている。
【００４４】
本実施形態にかかる光量調整処理では、投光側ＰＤ３４が測定した光量Ｌ１が到達すべき制御目標値Ｃ１は、特定の範囲Ｃ１１〜Ｃ１ｈに設定されている。また、投光側ＰＤ３４が測定した光量Ｌ３が到達すべき制御目標値Ｃ３は、特定の範囲Ｃ３１〜Ｃ３ｈに設定されている。また、受光側ＰＤ３６が測定した光量Ｌ２が到達すべき制御目標値Ｃ２は、特定の範囲Ｃ２１〜Ｃ２ｈに設定されている。また、受光側ＰＤ３６が測定した光量Ｌ４が到達すべき制御目標値Ｃ４は、特定の範囲Ｃ４１〜Ｃ４ｈに設定されている。
【００４５】
図７は、本実施形態に係る光量調整処理のログ情報の一例を示す。例えば、図７に示すログ情報では、光学式温度センサ１０が動作し始めると（「温度計動作開始」）、投光側ＰＤ３４の測定光の光量Ｌ１の制御目標値（初期値）Ｃ１が「４９０００」になるように測定用ＬＥＤ３１の出力値（電流値Ｃｕ１に対応）が「２９．８」に制御される。また、投光側ＰＤ３４の参照光の光量Ｌ３の制御目標値（初期値）Ｃ３が「２５０００」になるように参照用ＬＥＤ３２の出力値（電流値Ｃｕ２に対応）が「３６．６」に制御される。なお、受光側ＰＤ３６の測定光の光量Ｌ２及び参照光の光量Ｌ４の制御目標値（初期値）Ｃ２、Ｃ４についても予め値が定められ、内部メモリに記憶されている。
【００４６】
さらに、ＬＥＤ出力値には、適正な動作範囲があり、それを外れると光学式温度計１０の寿命が短縮する。また、ＬＥＤ出力値は経時変化する。よって、測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２のＬＥＤ出力値は、予め定められた適正な動作範囲内の値を出力するように制御される。特に、ＬＥＤ出力値は、小さい値になるほどＬＥＤから出力される光量は大きくなる。よって、ＬＥＤ出力値は、適正な動作範囲の下限値Ｏ１、Ｏ２を下回らないように制御される。その際、光学式温度計１０が測定可能な最も高い温度にしたときに測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２から出力された光量を下限値とすればよい。本実施形態では、測定用ＬＥＤ３１の下限値Ｏ１が「１０」、参照用ＬＥＤ３２の下限値Ｏ２が「１６」に予め設定されている。
【００４７】
そして、受光側ＰＤ３６の測定値と、投光側ＰＤ３４の測定値と、測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２の出力値の全てが、それぞれに設けられた最適値の範囲又は下限値の条件を満たすように測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２の光量調整（出力値の調整）が下記の手順で実行される。
【００４８】
図７に示す「温度計動作開始」のタイミングになると、投光側ＰＤ３４は、所定時間毎に測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２の各出力値に対する光量Ｌ１，光量Ｌ３を測定する。同様に、受光側ＰＤ３６は、所定時間毎に測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２の各出力値に対する光量Ｌ２，光量Ｌ４を測定する。これにより、図７に示す光量Ｌ１〜Ｌ４がログ情報として内部メモリに記憶される。
【００４９】
投光側ＰＤ３４及び受光側ＰＤ３６による測定が始まると、図５の光量調整処理が開始され、制御部５０は、まず、受光側ＰＤ３６が測定した光量Ｌ２が制御目標値Ｃ２（Ｃ２１〜Ｃ２ｈ）の範囲内であるか、また、光量Ｌ４が制御目標値Ｃ４（Ｃ４１〜Ｃ４ｈ）の範囲内であるかを判定する（ステップＳ５０）。
【００５０】
たとえば、図７のログ情報Ｐに示す受光側ＰＤ３６の光量Ｌ２が制御目標値Ｃ２の範囲を外れているか、又は光量Ｌ４が制御目標値Ｃ４（Ｃ４１〜Ｃ４ｈ）の範囲を外れている場合、制御部５０は、ステップＳ５６に進み、図６の光量最適化処理を実行した後、本処理を終了する。
【００５１】
図７のログ情報Ｐより後ろに示されているログ情報は、光量Ｌ２又は光量Ｌ４が制御目標値Ｃ２（Ｃ２１〜Ｃ２ｈ）又はＣ４（Ｃ４１〜Ｃ４ｈ）の範囲を外れていたために、光量最適化処理が開始された後の履歴情報である。
【００５２】
光量Ｌ２が制御目標値Ｃ２（Ｃ２１〜Ｃ２ｈ）の範囲内であり、かつ光量Ｌ４が制御目標値Ｃ４（Ｃ４１〜Ｃ４ｈ）の範囲内である場合、制御部５０は、投光側ＰＤ３４が測定した光量Ｌ１が制御目標値Ｃ１（Ｃ１１〜Ｃ１ｈ）の範囲内であるか、また、光量Ｌ３が制御目標値Ｃ３（Ｃ３１〜Ｃ３ｈ）の範囲内であるかを判定する（ステップＳ５２）。光量Ｌ１が制御目標値Ｃ１（Ｃ１１〜Ｃ１ｈ）の範囲を外れているか、又は光量Ｌ３が制御目標値Ｃ３（Ｃ３１〜Ｃ３ｈ）の範囲を外れている場合、制御部５０は、ステップＳ５６に進み、図６の光量最適化処理を実行した後、本処理を終了する。
【００５３】
光量Ｌ１が制御目標値Ｃ１（Ｃ１１〜Ｃ１ｈ）の範囲内であり、かつ光量Ｌ３が制御目標値Ｃ３（Ｃ３１〜Ｃ３ｈ）の範囲内である場合、制御部５０は、ＬＥＤ出力量が下限値Ｏ１，Ｏ２を下回ったかを判定する（ステップＳ５４）。例えば、測定用ＬＥＤ３１の出力値が下限値Ｏ１である「１０」を下回ったか、又は参照用ＬＥＤ３２の出力値が下限値Ｏ２である「１６」を下回った場合、制御部５０は、ステップＳ５６に進み、図６の光量最適化処理を実行した後、本処理を終了する。ＬＥＤ出力量が下限値Ｏ１，Ｏ２を下回っていないと判定された場合、本処理を終了する。
【００５４】
（光量最適化処理）
図６の光量最適化処理では、制御部５０は、投光側における制御目標値Ｃ１、Ｃ３を段階的に変化させ、制御目標値Ｃ１、Ｃ３に応じて測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２の出力値（電流値Ｃｕ１，Ｃｕ２に対応）を変化させる（ステップＳ７０）。次に、制御部５０は、投光側ＰＤ３４が測定した測定光の光量Ｌ１及び参照光の光量Ｌ３が制御目標値Ｃ１，Ｃ３の上限値に近づいたかを判定する（ステップ７２）。ＬＥＤの光量が大きい程、光学式温度センサ１０の制御の精度は高くなる。よって、感熱体１２を透過するＬＥＤの光量は大きい方がよい。そこで、ステップＳ７２では測定光の光量Ｌ１及び参照光の光量Ｌ３が制御目標値Ｃ１，Ｃ３の上限値にそれぞれ到達するようにＬＥＤ出力値が制御される。
【００５５】
光量Ｌ１，Ｌ３が制御目標値Ｃ１，Ｃ３の上限値に近づいたと判定された場合、制御部５０は、制御目標値Ｃ１，Ｃ３の上限値を制御目標値Ｃ１，Ｃ３として確定する。制御部５０は、確定した制御目標値Ｃ１、Ｃ３を内部メモリに記憶し（ステップＳ７４）、図５の光量調整処理に戻る。
【００５６】
光量Ｌ１，Ｌ３が制御目標値の上限値に近づいていないと判定されている間、光量Ｌ１，Ｌ３が制御目標値Ｃ１，Ｃ３の上限値から所定以内の値になり、制御目標値Ｃ１，Ｃ３に近づいたと判定されるまでステップＳ７０及びステップＳ７２の処理を繰り返す。
【００５７】
たとえば、制御部５０は、制御目標値Ｃ１，Ｃ３を段階的に変化させ、制御目標値に応じたＬＥＤ出力値に制御する。これにより、図７の「光量最適化開始」の表示位置から投光側ＰＤ３４が測定した測定光の光量Ｌ１及び参照光の光量Ｌ３のログ情報が変化し始め、ログ情報Ｑに示すように、投光側ＰＤ３４が測定した測定光の光量Ｌ１及び参照光の光量Ｌ３のログ情報が得られる。
【００５８】
また、これに応じて、受光側ＰＤ３６が測定した測定光の反射光の光量Ｌ２及び参照光の反射光の光量Ｌ４のログ情報が変化していることがわかる。
【００５９】
変化しているログ情報に基づき、測定用ＬＥＤ３１及び参照用ＬＥＤ３２の出力値が最適な条件となった場合、制御部５０は、そのときの投光側ＰＤ３４の光量Ｌ１，Ｌ３を新たな制御目標値Ｃ１、Ｃ３として確定する。図７では、投光側ＰＤ３４の光量Ｌ１，Ｌ３の新たな制御目標値Ｃ１，Ｃ３が、「５５０００」、「２７８００」と確定される。これらの目標値は、内部メモリに記憶される。
【００６０】
以後は、確定した新たな制御目標値Ｃ１〜Ｃ４に基づき、光量調整機能付き光学式温度センサ１０を動作させる。これにより、図７のログ情報Ｑよりも後のログ情報が得られる。
【００６１】
なお、本実施形態では、投光側ＰＤ３４が測定する光量Ｌ１，Ｌ３を制御目標値Ｃ１，Ｃ３の上限値に近づけるようにＬＥＤ出力値が制御された。これに対して、受光側ＰＤ３６が測定する光量Ｌ２，Ｌ４を制御目標値Ｃ２，Ｃ４の上限値に近づけるようにＬＥＤ出力値を制御してもよい。
【００６２】
以上、本実施形態にかかる光量調整処理（光量最適化処理）について説明した。これによれば、受光側ＰＤ３６が測定した光量や投光側ＰＤ３４が測定した光量が所定の範囲から外れた場合、制御部５０は、制御目標値を適正値に変える。これにより、光学式温度センサ１０を用いて、投光部２や光ファイバケーブル４に起因する個体差の影響を受けることなく適切な温度測定を行うことができる。
【００６３】
また、受光側ＰＤ３６が測定した光量が所定の範囲の上限値を上回り、かつ投光側ＰＤ３４が測定した光量が所定の範囲の下限値を下回っている場合、光学式温度センサ１０は故障していると判定することができる。同様に、受光側ＰＤ３６が測定した光量が所定の範囲の下限値を下回り、かつ投光側ＰＤ３４が測定した光量が所定の範囲の上限値を上回っている場合、光学式温度センサ１０は故障していると判定することができる。
【００６４】
なお、図５のステップＳ５０の判定処理の結果に基づきステップＳ５６の光量最適化処理を実行するかを判断し、ステップＳ５２及びステップＳ５４の判定処理は省略してもよい。ただし、ステップＳ５０とステップＳ５２との判定処理を組み合わせて実行したり、ステップＳ５０とステップＳ５４との判定処理を組み合わせて実行することが好ましい。更に、図５に示すようにステップＳ５０，Ｓ５２，Ｓ５４の判定処理をすべて実行することがより好ましい。
【００６５】
以上、光学式温度センサ及び光学式温度センサの制御方法を上記実施形態により説明したが、本発明にかかる光学式温度センサ及び光学式温度センサの制御方法は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【００６６】
また、本発明にかかる光学式温度センサ及び光学式温度センサの制御方法は、例えば、容量結合型プラズマ(CCP:Capacitively Coupled Plasma)装置、誘導結合型プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)、ラジアルラインスロットアンテナを用いたＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置、ヘリコン波励起型プラズマ(HWP:Helicon Wave Plasma)装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ(ECR:Electron Cyclotron Resonance Plasma)装置で利用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１：測温部
２：投光部
３：受光部
４：光ファイバケーブル
１０：光量調整機能付き光学式温度センサ
１１：伝熱用アルミ板
１２：感熱体
１３：保持部材
１４：固定部材
３１：測定用ＬＥＤ
３２：参照用ＬＥＤ
３３：ビームスプリッタ
３４：投光側ＰＤ
３５：光コネクタ
３６：受光側ＰＤ
３７：光コネクタ
４２：増幅回路
４３：増幅回路
４４：Ａ／Ｄコンバータ
４５：測定光用ＬＥＤドライバー
４６：参照光用ＬＥＤドライバー
５０：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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