(57)【要約】【課題】外乱や光量不足或いは画像の歪み等に起因する測定精度低下が生じ難い多波長複数画面光学系を提供する。【解決手段】第１入射面３６から垂直に第１プリズム３４に入射した光は、一部が色分離干渉鏡４８により反射されてその第１入射面３６に向かい、残部は色分離干渉鏡４８を透過して第１反射面４２に向かい、それぞれ反射されることにより第１射出面３２から射出される。このとき、第１入射面３６と第１反射面４２とが60度の角度を成し、且つ色分離干渉鏡４８がそれらの中間に位置してそれらに対して30度の角度を成していることから、色分離干渉鏡４８からそれら第１入射面３６および第１反射面４２に向かう光は、その色分離干渉鏡４８に対して対称的な進路をとり、互いに平行且つ第１射出面３２に垂直な方向に反射されるので、色分離干渉鏡４８で分岐させられた光が第１射出面３２の２つの領域からそれぞれ射出させられる。【選択図】                    図２
2005031558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光検出素子が設けられた光検出面を有する撮像素子と、
平坦な第１入射面と、その第１入射面に対して60度の角度を成しその第１入射面から入射した光を反射するための平坦な第１反射面と、それら第１入射面および第１反射面の交線に平行を成し且つそれら第１入射面および第１反射面に対して30度の角度を成してそれらの間に位置すると共にその第１入射面を通して斜め方向から入射した光の一部をその第１入射面に向かって反射し残部の少なくとも一部をその第１反射面に向かって透過させるための平坦な第１の半反射面と、それら第１入射面および第１反射面に対して60度の角度を成し且つその第１の半反射面に対して垂直を成しそれら第１入射面および第１反射面でそれぞれ反射された光を射出するための平坦な第１射出面とを有してその第１射出面が前記光検出面に平行な向きで配置された第１プリズムを備え、前記第１入射面に垂直に入射した光から第１波長の第１分光と第２波長の第２分光とを抽出して相互に平行な方向に射出することにより、それら第１分光および第２分光を前記光検出面に垂直に入射させて相互に異なるその第１領域および第２領域にそれぞれ結像させるための特定波長抽出装置と
を、含むことを特徴とする多波長複数画面光学系。
【請求項２】
前記特定波長抽出装置は、平坦な第２入射面と、その第２入射面に対して60度の角度を成しその第２入射面から入射した光を反射するための平坦な第２反射面と、それら第２入射面および第２反射面の交線に平行を成し且つそれら第２入射面および第２反射面に対して30度の角度を成してそれらの間に位置すると共にその第２入射面を通して斜め方向から入射した光の一部をその第２入射面に向かって反射し残部の少なくとも一部をその第２反射面に向かって透過させるための平坦な第２の半反射面と、それら第２入射面および第２反射面に対して60度の角度を成し且つその第２の半反射面に対して垂直を成しそれら第２入射面および第２反射面でそれぞれ反射された光を射出するための平坦な第２射出面とを有してその第２射出面が前記第１入射面に所定距離隔てて平行を成し且つその第２の半反射面がその第１入射面と前記第１反射面との交線に垂直を成す向きで配置された第２プリズムを備え、前記第２入射面に垂直に入射した光を分割して前記第２射出面から射出して前記第１入射面に垂直に入射させることにより、それら分割された光の一方から前記第１分光および第２分光を抽出すると共に他方から第３波長の第３分光および第４波長の第４分光を抽出して相互に平行な方向に射出させてそれら第３分光および第４分光を前記光検出面の前記第１領域および前記第２領域とは異なり且つ相互に異なる第３領域および第４領域にそれぞれ結像させるものである請求項１の多波長複数画面光学系。
【請求項３】
複数の光検出素子が設けられた光検出面を有する撮像素子と、
平坦な第１入射面と、その第１入射面に対して45度の角度を成し且つその第１入射面に垂直に入射した光の一部を反射し残部の少なくとも一部を透過させるための平坦な第１の半反射面と、その第１の半反射面に平行を成し且つその第１の半反射面により反射された光を反射してその進路がその第１の半反射面を透過した光と平行となるように直角に曲げるための平坦な第１反射面と、前記第１入射面に平行を成し且つその第１反射面により反射された光を透過させるための平坦な第１射出面とを有してその第１射出面が前記光検出面に平行な向きで配置された第１プリズムを備え、前記第１入射面に垂直に入射した光から第１波長の第１分光と第２波長の第２分光とを抽出して相互に平行な方向に射出することにより、それら第１分光および第２分光を前記光検出面に垂直に入射させて相互に異なるその第１領域および第２領域にそれぞれ結像させるための特定波長抽出装置と、
前記第１射出面および前記第１の半反射面からそれぞれ射出された光の前記第１入射面と前記光検出面との間の光学距離を相互に一致させるために前記光検出面と前記第１プリズムとの間に備えられた光学距離補正装置と
を、含むことを特徴とする多波長複数画面光学系。
【請求項４】
前記特定波長抽出装置は、平坦な第２入射面と、その第２入射面に対して45度の角度を成し且つその第２入射面に垂直に入射した光の一部を反射し残部の少なくとも一部を透過させるための平坦な第２の半反射面と、その第２の半反射面に平行を成し且つその第２の半反射面により反射された光を反射してその進路がその第２の半反射面を透過した光と平行となるように直角に曲げるための平坦な第２反射面と、前記第２入射面に平行を成し且つその第２反射面により反射された光を透過させるための平坦な第２射出面とを有してその第２射出面が前記第１入射面に平行に配置された第２プリズムを備え、前記第２入射面に垂直に入射した光を分割して前記第２の半反射面および前記第２射出面から射出して前記第１入射面に垂直に入射させることにより、それら分割された光の一方から前記第１分光および第２分光を抽出すると共に他方から第３波長の第３分光および第４波長の第４分光を抽出して相互に平行な方向に射出させてそれら第３分光および第４分光を前記光検出面の前記第１領域および前記第２領域とは異なり且つ相互に異なる第３領域および第４領域にそれぞれ結像させるものであり、
前記光学距離補正装置は、前記第１射出面および前記第１の半反射面からそれぞれ射出された光の前記第２入射面と前記光検出面との間の光学距離を相互に一致させるものである請求項３の多波長複数画面光学系。
【請求項５】
複数の光検出素子が設けられた光検出面を有する撮像素子と、
入射光の一部を反射し残部の少なくとも一部を透過させるための平坦な第１の半反射面と、その第１の半反射面との交線が所定の第１平面に垂直を成す平坦な第１入射面と、その第１の半反射面に対して所定の第１角度を成すと共にその第１の半反射面との交線が前記第１平面に垂直を成し且つその第１の半反射面で反射させられた光をその第１の半反射面に平行な向きに屈曲させて透過させるための平坦な第１射出面と、その第１の半反射面に対してその第１射出面とは反対方向に前記第１角度を成すと共にその第１の半反射面との交線が前記第１平面に垂直を成し且つその第１の半反射面を透過した光をその第１の半反射面に平行な向きに屈曲させて透過させるための平坦な第２射出面とを有してその第１の半反射面および前記第１平面が前記光検出面に対して垂直を成す向きで配置された第１プリズムを備え、前記第１入射面に入射して前記第１平面に平行且つ前記第１の半反射面に対して斜め方向に向かう光から第１波長の第１分光と第２波長の第２分光とを抽出して相互に平行な方向に射出することにより、それら第１分光および第２分光を前記光検出面に垂直に入射させて相互に異なるその第１領域および第２領域にそれぞれ結像させるための特定波長抽出装置と
を、含むことを特徴とする多波長複数画面光学系。
【請求項６】
前記特定波長抽出装置は、入射光の一部を反射し残部の少なくとも一部を透過させるための平坦な第２の半反射面と、その第２の半反射面との交線が所定の第２平面に垂直を成す平坦な第２入射面と、その第２の半反射面に対して所定の第２角度を成すと共にその第２の半反射面との交線が前記第２平面に垂直を成し且つその第２の半反射面で反射させられた光をその第２の半反射面に平行な向きに屈曲させて透過させるための平坦な第３射出面と、その第２の半反射面に対してその第３射出面とは反対方向に前記第２角度を成すと共にその第２の半反射面との交線が前記第２平面に垂直を成し且つその第２の半反射面を透過した光をその第２の半反射面に平行な向きに屈曲させて透過させるための平坦な第４射出面とを有してその第２反射面が前記第１反射面と垂直を成すと共に前記第１平面に平行を成し且つそれら第３射出面および第４射出面の交線が前記第１入射面に対向する位置に配置された第２プリズムを備え、前記第２入射面に入射して前記第２平面に平行且つ前記第２の半反射面に対して斜め方向に向かう光を互いに平行な２つの光に分割して前記第３射出面および前記第４射出面から射出して前記第１入射面に入射させることにより、それら分割された光の一方から前記第１分光および第２分光を抽出すると共に他方から第３波長の第３分光および第４波長の第４分光を抽出して相互に平行な方向に射出させてそれら第３分光および第４分光を前記光検出面の前記第１領域および前記第２領域とは異なり且つ相互に異なる第３領域および第４領域にそれぞれ結像させるものである請求項５の多波長複数画面光学系。
【請求項７】
前記半反射面は、特定の波長を選択的に透過させる色分離干渉鏡である請求項１乃至請求項６の何れかの多波長複数画面光学系。
【請求項８】
前記特定波長抽出装置は、前記光検出面の前記第１領域および前記第２領域の各々と前記第１プリズムとの間に前記第１波長の光および前記第２波長の光をそれぞれ選択的に透過させるためのバンドパス・フィルタを備えたものである請求項７の多波長複数画面光学系。
【請求項９】
前記半反射面はハーフミラーであり、前記特定波長抽出装置は、前記光検出面の前記第１領域および前記第２領域の各々と前記第１プリズムとの間に前記第１波長の光および前記第２波長の光をそれぞれ選択的に透過させるためのバンドパス・フィルタを備えたものである請求項１乃至請求項６の何れかの多波長複数画面光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一つの映像から波長の異なる複数の映像を得るための多波長複数画面光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、物体が放射する熱放射エネルギのうち相互に異なる任意の複数(例えば２つの)波長の画像をＣＣＤ(電荷結合素子)等のイメージ・センサ(すなわち撮像素子)に結像させて取得し、それら複数の画像の同じ部分毎に波長相互の放射強度比を求めて、その物体の表面温度分布を測定する二色法二次元温度分布計測装置(すなわち二色温度計)が知られている(例えば特許文献１、２参照)。このような二色温度計は、被測定部材表面の放射率が不明であっても、相互に異なる２つの波長毎の放射強度比と被測定部材の表面温度との間で相関関係が成立することを利用し、予め求められた関係式から実際の放射強度比に基づいて表面温度分布が算出されるので、例えば、焼成炉や加熱炉内の物体の表面温度、発熱体の表面温度などの温度分布を正確に測定することが必要とされる場合に用いられる。
【特許文献１】特開２００１−２７２２７８号公報
【特許文献２】特開２００１−３１８００４号公報
【０００３】
ところで、上記のような二色温度計では、一つの熱放射エネルギから相互に異なる複数の波長の画像を得るための多波長複数画面光学系が備えられているが、これには、以下に説明するような種々の形式のものがある。なお、以下の各例においては、熱放射エネルギから３つの波長が取り出されているが、その数は装置の使用目的に応じて２以上の範囲で適宜変更される。
【０００４】
図１３に示した光学系は、前記特許文献１等に記載されているものであって、相互に密着した状態で接着された３個のダイクロイック・プリズム２００，２０２，２０４と、それぞれの後方に配置されたそれぞれ３枚のバンドパス・フィルタ２０６およびイメージ・センサ２０８とを備えたものである。この光学系では、左方からプリズム２００に入射した光は、その光軸２１０に対して傾斜させられた各プリズム２００，２０２，２０４のダイクロイック面で各々に対応する一部の波長の光が反射させられ残部が透過させられることにより３方向に分岐させられ、各プリズム２００，２０２，２０４の光射出面から射出させられて各色毎に３枚のイメージ・センサ２０８の何れかに入射させられるので、相互に異なる複数の波長の画像が得られる。
【０００５】
また、図１４に示した光学系は、前記特許文献２等に記載されているものであって、一直線上にそれに対して例えば45度だけ傾斜して配置された２個のビーム・スプリッタ(或いはハーフミラー)２１２，２１４と、それらによる反射光の進路上およびビーム・スプリッタ２１４の後方にそれぞれ配置されたそれぞれ３枚のバンドパス・フィルタ２０６およびイメージ・センサ２０８とを備えたものである。この光学系では、左方からビーム・スプリッタ２１２に入射した光は、それらビーム・スプリッタ２１２，２１４の各々の反射波長に対応する一部の波長の光がそれぞれで反射されることにより３方向に分岐させられ、各色毎に３枚のイメージ・センサ２０８の何れかに入射させられるので、相互に異なる複数の波長の画像が得られる。
【０００６】
また、これらの他、図１５に示すような光学系も利用されている。この光学系は、比較的大きな第１レンズ２１６と、その第１レンズ２１６の光が集光させられるスクリーン２１８と、そのスクリーン２１８に平行な平面内に配列された第１レンズ２１６よりも小さい複数個例えば４個の第２レンズ２２０と、それら４個の第２レンズ２２０のうち３個の後方にそれぞれ配置された相互に波長特性の異なる３枚のバンドパス・フィルタ２０６と、その後方に配置された１枚のイメージ・センサ２０８とを備えたものである。この光学系では、左方から第１レンズ２１６に入射した光は、一旦スクリーン２１８に結像させられ、その画像が第２レンズ２２０によってイメージ・センサ２０８上の互いに異なる４つの領域に結像させられる。３個の第２レンズ２２０の後方にはバンドパス・フィルタ２０６が備えられているため、それぞれの波長特性に応じた特定波長の光のみがこれを透過するので、イメージ・センサ２０８の４つの領域には、相互に異なる波長の画像が結像させられることになる。なお、バンドパス・フィルタ２０６を通すことなくイメージ・センサ２０８に結像させられる画像は、例えば測定開始に際して位置合わせに用いられるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の図１３、図１４に示される光学系では、何れも取得しようとする画像数に応じた複数枚例えば３枚のイメージ・センサ２０８を必要とすることから、それらの出力信号の時間的同一性の確保が困難であると共に、温度変化や振動等の外乱が発生した場合に必ずしも３枚のイメージセンサ２０８や２枚のビーム・スプリッタ２１２，２１４に同じ影響が与えられないのでそれらの相対変位が生じ得る。そのため、時間的に異なるタイミングの画像を相互に比較し、或いは異なる位置の放射強度を相互に比較することにより、測定精度が得られない不都合がある。
【０００８】
また、図１５に示される光学系では、１枚のイメージ・センサ２０８を用いているので、イメージ・センサ２０８の相対変位の問題は生じないが、第２レンズ２２０の光軸２１０がスクリーン２１８に対して傾斜しているので、収差による画像の歪みが生じるため、測定精度が得られない不都合がある。しかも、一旦スクリーン２１８に結像させることからそこで輝度が低下すると共に、第２レンズ２２０の有効径が小さいことから暗くなるため、測定対象物の輝度が低い場合には光量が不足して測定精度が低下する問題もある。
【０００９】
なお、上記のような多波長複数画面光学系は、二色温度計の他、燃焼ガス中の物質が放射する熱エネルギから相互に異なる複数の波長の画像を取得し、特定波長相互の放射強度比から化学種の組成比率を同定する用途にも用いられているが、そのような用途においても上述したような複数個のイメージ・センサ２０８相互の相対変位等による測定精度低下の問題が同様に生じ得る。
【００１０】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的は、外乱や光量不足或いは画像の歪み等に起因する測定精度低下が生じ難い多波長複数画面光学系を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
斯かる目的を達成するため、第１発明の要旨とするところは、(ａ)複数の光検出素子が設けられた光検出面を有する撮像素子と、(ｂ)平坦な第１入射面と、その第１入射面に対して60度の角度を成しその第１入射面から入射した光を反射するための平坦な第１反射面と、それら第１入射面および第１反射面の交線に平行を成し且つそれら第１入射面および第１反射面に対して30度の角度を成してそれらの間に位置すると共にその第１入射面を通して斜め方向から入射した光の一部をその第１入射面に向かって反射し残部の少なくとも一部をその第１反射面に向かって透過させるための平坦な第１の半反射面と、それら第１入射面および第１反射面に対して60度の角度を成し且つその第１の半反射面に対して垂直を成しそれら第１入射面および第１反射面でそれぞれ反射された光を射出するための平坦な第１射出面とを有してその第１射出面が前記光検出面に平行な向きで配置された第１プリズムを備え、前記第１入射面に垂直に入射した光から第１波長の第１分光と第２波長の第２分光とを抽出して相互に平行な方向に射出することにより、それら第１分光および第２分光を前記光検出面に垂直に入射させて相互に異なるその第１領域および第２領域にそれぞれ結像させるための特定波長抽出装置とを、含むことにある。
【００１２】
また、前記目的を達成するための第２発明の要旨とするところは、(ａ)複数の光検出素子が設けられた光検出面を有する撮像素子と、(ｂ)平坦な第１入射面と、その第１入射面に対して45度の角度を成し且つその第１入射面に垂直に入射した光の一部を反射し残部の少なくとも一部を透過させるための平坦な第１の半反射面と、その第１の半反射面に平行を成し且つその第１の半反射面により反射された光を反射してその進路がその第１の半反射面を透過した光と平行となるように直角に曲げるための平坦な第１反射面と、前記第１入射面に平行を成し且つその第１反射面により反射された光を透過させるための平坦な第１射出面とを有してその第１射出面が前記光検出面に平行な向きで配置された第１プリズムを備え、前記第１入射面に垂直に入射した光から第１波長の第１分光と第２波長の第２分光とを抽出して相互に平行な方向に射出することにより、それら第１分光および第２分光を前記光検出面に垂直に入射させて相互に異なるその第１領域および第２領域にそれぞれ結像させるための特定波長抽出装置とを、含むことにある。
【００１３】
また、前記目的を達成するための第３発明の要旨とするところは、(ａ)複数の光検出素子が設けられた光検出面を有する撮像素子と、(ｂ)入射光の一部を反射し残部の少なくとも一部を透過させるための平坦な第１の半反射面と、その第１の半反射面との交線が所定の第１平面に垂直を成す平坦な第１入射面と、その第１の半反射面に対して所定の第１角度を成すと共にその第１の半反射面との交線が前記第１平面に垂直を成し且つその第１の半反射面で反射させられた光をその第１の半反射面に平行な向きに屈曲させて透過させるための平坦な第１射出面と、その第１の半反射面に対してその第１射出面とは反対方向に前記第１角度を成すと共にその第１の半反射面との交線が前記第１平面に垂直を成し且つその第１の半反射面を透過した光をその第１の半反射面に平行な向きに屈曲させて透過させるための平坦な第２射出面とを有してその第１の半反射面および前記第１平面が前記光検出面に対して垂直を成す向きで配置された第１プリズムを備え、前記第１入射面に入射して前記第１平面に平行且つ前記第１の半反射面に対して斜め方向に向かう光から第１波長の第１分光と第２波長の第２分光とを抽出して相互に平行な方向に射出することにより、それら第１分光および第２分光を前記光検出面に垂直に入射させて相互に異なるその第１領域および第２領域にそれぞれ結像させるための特定波長抽出装置と、(ｃ)前記第１射出面および前記第１の半反射面からそれぞれ射出された光の前記第１入射面と前記光検出面との間の光学距離を相互に一致させるために前記光検出面と前記第１プリズムとの間に備えられた光学距離補正装置とを、含むことにある。
【発明の効果】
【００１４】
第１発明によれば、第１入射面から垂直に第１プリズムに入射した光は、一部が第１の半反射面により反射されてその第１入射面に向かわせられ、そこで反射されることにより第１射出面から射出される。入射光の残部の少なくとも一部は、第１の半反射面を透過して第１反射面に向かわせられ、そこで反射されることにより第１射出面から射出される。このとき、第１入射面と第１反射面とが60度の角度を成し、且つ第１の半反射面がそれらの中間に位置してそれらに対して30度の角度を成していることから、第１の半反射面からそれら第１入射面および第１反射面に向かう光は、その第１の半反射面に対して対称的な進路をとり、互いに平行且つ第１射出面に垂直な方向に反射されるので、第１の半反射面で分岐させられた光が第１射出面のその第１の半反射面によって分割された２つの領域からそれぞれ射出させられる。そのため、第１の半反射面で第１波長或いは第２波長の光を反射することによって分光し、或いは、第１射出面の２つの領域からそれぞれ射出された後にバンドパス・フィルタ等によって第１波長および第２波長の光をそれぞれ選択的に透過させる等の適宜の方法を用いることにより、その第１射出面と平行な光検出面の相互に異なる第１領域および第２領域に第１分光および第２分光がそれぞれ結像させられる。したがって、プリズムによって分岐させられた互いに平行な第１分光および第２分光が光検出面に垂直に入射させられることから、一つの撮像素子に結像させられていても画像の歪みは無く、しかも、１個の第１プリズムで分光して１個の撮像素子に結像させることから外乱が入った場合にも撮像素子に対して２つの画像全体が変位させられるだけなので外乱に起因する画像の相対変位も生じ得ず、更に、途中でスクリーン等に結像させることも無いのでそれに起因する光量不足も生じない。上記により、外乱や光量不足或いは画像の歪み等に起因する測定精度低下が生じ難い多画面複数波長光学系が得られる。
【００１５】
また、第２発明によれば、第１入射面から垂直に第１プリズムに入射した光は、一部が第１の半反射面に反射されることにより進路が直角に曲げられて第１反射面に向かわせられ、そこで反射されることにより更に進路が直角に曲げられて第１射出面から射出される。入射光の残部の少なくとも一部は、第１の半反射面を透過してそのまま射出される。このとき、第１の半反射面および第１反射面は第１入射面に対して45度の角度を成していることから、それらで反射された光の進路はその第１の半反射面を透過した光の進路と平行になり、第１射出面は第１入射面に平行であることから、第１反射面で反射された光はその第１射出面に垂直に入射させられるので、その光はそのまま第１射出面から射出される。そのため、第１の半反射面で第１波長或いは第２波長の光を反射することによって分光し、或いは、第１の半反射面および第１射出面からそれぞれ射出された後にバンドパス・フィルタ等によって第１波長および第２波長の光をそれぞれ選択的に透過させる等の適宜の方法を用いることにより、その第１射出面と平行な光検出面の相互に異なる第１領域および第２領域に第１分光および第２分光がそれぞれ結像させられる。したがって、プリズムによって分岐させられた互いに平行な第１分光および第２分光が光検出面に垂直に入射させられることから、一つの撮像素子に結像させられていても画像の歪みは無く、しかも、１個の第１プリズムで分光して１個の撮像素子に結像させることから外乱が入った場合にも撮像素子に対して２つの画像全体が変位させられるだけなので外乱に起因する画像の相対変位も生じ得ず、更に、途中でスクリーン等に結像させることも無いのでそれに起因する光量不足も生じない。上記により、外乱や光量不足或いは画像の歪み等に起因する測定精度低下が生じ難い多画面複数波長光学系が得られる。
【００１６】
なお、上記の第２発明においては、第１の半反射面を透過して射出される分光と、第１の半反射面および第１反射面で反射されて第１射出面から射出される分光とは、第１プリズム内における光学距離が互いに相違するが、それらの光学距離は、光検出面と第１プリズムとの間に備えられた光学距離補正装置によって相互に一致させられる。そのため、異なる光路を経ることに起因して焦点がぼけ、延いては測定精度の低下することが好適に抑制される。上記光学距離補正装置は、例えば、厚さ寸法および屈折率の少なくとも一方が相互に異なる板ガラスであり、プリズム内における光学距離が短くなる射出位置ほど厚く或いは屈折率が大きくされる。
【００１７】
また、第３発明によれば、第１入射面から第１プリズムに入射した光は、一部が第１の半反射面に反射されることにより第１射出面に向かわせられ、残部の少なくとも一部がその第１の半反射面を透過して第２射出面に向かわせられて射出される。このとき、第１射出面および第２射出面は、第１の半反射面に対して同一角度を以て互いに反対側に位置することから、その第１の半反射面で反射された光とこれを透過した光とは、互いに対称的な同一の入射角度で第１射出面および第２射出面にそれぞれ入射するので、その第１の半反射面について対称的な位置から射出され且つ光検出面に入射することになる。そのため、第１の半反射面で第１波長或いは第２波長の光を反射することによって分光し、或いは、第１射出面および第２射出面からそれぞれ射出された後にバンドパス・フィルタ等によって第１波長および第２波長の光をそれぞれ選択的に透過させる等の適宜の方法を用いることにより、光検出面の相互に異なる第１領域および第２領域に第１分光および第２分光がそれぞれ結像させられる。したがって、プリズムによって分岐させられた互いに平行な第１分光および第２分光が光検出面に垂直に入射させられることから、一つの撮像素子に結像させられていても画像の歪みは無く、しかも、１個の第１プリズムで分光して１個の撮像素子に結像させることから外乱が入った場合にも撮像素子に対して２つの画像全体が変位させられるだけなので外乱に起因する画像の相対変位も生じ得ず、更に、途中でスクリーン等に結像させることも無いのでそれに起因する光量不足も生じない。上記により、外乱や光量不足或いは画像の歪み等に起因する測定精度低下が生じ難い多画面複数波長光学系が得られる。
【００１８】
なお、上記の第１発明乃至第３発明において、「入射光の一部を反射し残部の少なくとも一部を透過させる」ための半反射面は、残部の全てを透過させるか、一部を吸収するものである。反射、透過、吸収の割合は、種々の組合せがあり得るが、可及的に吸収光量が少ないことが好ましく、例えば４：４：２程度である。
【００１９】
ここで、前記第１発明において好適には、前記特定波長抽出装置は、平坦な第２入射面と、その第２入射面に対して60度の角度を成しその第２入射面から入射した光を反射するための平坦な第２反射面と、それら第２入射面および第２反射面の交線に平行を成し且つそれら第２入射面および第２反射面に対して30度の角度を成してそれらの間に位置すると共にその第２入射面を通して斜め方向から入射した光の一部をその第２入射面に向かって反射し残部の少なくとも一部をその第２反射面に向かって透過させるための平坦な第２の半反射面と、それら第２入射面および第２反射面に対して60度の角度を成し且つその第２の半反射面に対して垂直を成しそれら第２入射面および第２反射面でそれぞれ反射された光を射出するための平坦な第２射出面とを有してその第２射出面が前記第１入射面に所定距離隔てて平行を成し且つその第２の半反射面がその第１入射面と前記第１反射面との交線に垂直を成す向きで配置された第２プリズムを備え、前記第２入射面に垂直に入射した光を分割して前記第２射出面から射出して前記第１入射面に垂直に入射させることにより、それら分割された光の一方から前記第１分光および第２分光を抽出すると共に他方から第３波長の第３分光および第４波長の第４分光を抽出して相互に平行な方向に射出させてそれら第３分光および第４分光を前記光検出面の前記第１領域および前記第２領域とは異なり且つ相互に異なる第３領域および第４領域にそれぞれ結像させるものである。
【００２０】
また、前記第２発明において好適には、前記特定波長抽出装置は、平坦な第２入射面と、その第２入射面に対して45度の角度を成し且つその第２入射面に垂直に入射した光の一部を反射し残部の少なくとも一部を透過させるための平坦な第２の半反射面と、その第２の半反射面に平行を成し且つその第２の半反射面により反射された光を反射してその進路がその第２の半反射面を透過した光と平行となるように直角に曲げるための平坦な第２反射面と、前記第２入射面に平行を成し且つその第２反射面により反射された光を透過させるための平坦な第２射出面とを有してその第２射出面が前記第１入射面に平行に配置された第２プリズムを備え、前記第２入射面に垂直に入射した光を分割して前記第２の半反射面および前記第２射出面から射出して前記第１入射面に垂直に入射させることにより、それら分割された光の一方から前記第１分光および第２分光を抽出すると共に他方から第３波長の第３分光および第４波長の第４分光を抽出して相互に平行な方向に射出させてそれら第３分光および第４分光を前記光検出面の前記第１領域および前記第２領域とは異なり且つ相互に異なる第３領域および第４領域にそれぞれ結像させるものである。
【００２１】
また、前記第３発明において好適には、前記特定波長抽出装置は、入射光の一部を反射し残部の少なくとも一部を透過させるための平坦な第２の半反射面と、その第２の半反射面との交線が所定の第２平面に垂直を成す平坦な第２入射面と、その第２の半反射面に対して所定の第２角度を成すと共にその第２の半反射面との交線が前記第２平面に垂直を成し且つその第２の半反射面で反射させられた光をその第２の半反射面に平行な向きに屈曲させて透過させるための平坦な第３射出面と、その第２の半反射面に対してその第３射出面とは反対方向に前記第２角度を成すと共にその第２の半反射面との交線が前記第２平面に垂直を成し且つその第２の半反射面を透過した光をその第２の半反射面に平行な向きに屈曲させて透過させるための平坦な第４射出面とを有してその第２反射面が前記第１反射面と垂直を成すと共に前記第１平面に平行を成し且つそれら第３射出面および第４射出面の交線が前記第１入射面に対向する位置に配置された第２プリズムを備え、前記第２入射面に入射して前記第２平面に平行且つ前記第２の半反射面に対して斜め方向に向かう光を互いに平行な２つの光に分割して前記第３射出面および前記第４射出面から射出して前記第１入射面に入射させることにより、それら分割された光の一方から前記第１分光および第２分光を抽出すると共に他方から第３波長の第３分光および第４波長の第４分光を抽出して相互に平行な方向に射出させてそれら第３分光および第４分光を前記光検出面の前記第１領域および前記第２領域とは異なり且つ相互に異なる第３領域および第４領域にそれぞれ結像させるものであり、前記光学距離補正装置は、前記第１射出面および前記第１の半反射面からそれぞれ射出された光の前記第２入射面と前記光検出面との間の光学距離を相互に一致させるものである。
【００２２】
このようにすれば、第１乃至第３発明の何れにおいても、第１プリズムと同様に各面が構成された第２プリズムが備えられ、且つその第２プリズムによって２つの平行光に分割された光が第１入射面から入射させられるので、それら２つの光が更にそれぞれ２つに分割されることにより、第１分光および第２分光に加えてそれらとは波長の異なる第３分光および第４分光が第１射出面等から互いに平行に射出され、光検出面に垂直に入射させられ且つその相互に異なる４つの領域に結像させられる。そのため、第１プリズムのみで分光した場合に比較して更に２つの分光が得られるので、測定対象物の物性や温度等に応じてそれら４つの分光から一層好適なものを選択することにより、測定精度を一層高めることができる。このとき、第１プリズムと第２プリズムとは、前記第１発明および第３発明においては適当な台や治具などに固定されることにより、前記第２発明においては第１入射面と第２射出面とが密着した状態で相互に固着されることにより、それらの相対変位が抑制されることが望ましい。このように、２つのプリズムが用いられていても、射出される光は一個の撮像素子に結像させられるので、１個のプリズムが用いられる場合と同様に、プリズムと撮像素子が相互に相対変位しても測定精度に影響することはなく、また、複数の撮像素子相互の相対変位に起因する測定精度低下が抑制されるのである。
【００２３】
また、前記第１発明において、好適には、前記第１プリズムおよび第２プリズムは、それぞれ入射面、反射面、射出面を側面とした正三角柱形状を成すものである。すなわち、第１プリズムおよび第２プリズムは、何れも前記のような入射面、反射面、射出面、および半反射面を有するものであれば、それらの端面の形状は特に問われないのであり、例えば、正三角柱形状のものが取扱いが容易である。このようなプリズムは、例えば、ケスター・プリズムと称される。
【００２４】
また、前記第２発明において、好適には、前記第１プリズムおよび第２プリズムは、端面が正方形の直方体形状を成し且つその端面の対角線上を通ってその直方体を２等分する半反射面を内部に備えた半反射プリズムと、端面が正方形の直方体形状を成し且つその端面の対角線上を通ってその直方体を２等分する全反射面を内部に備えた全反射プリズムとを、それら半反射面および全反射面が相互に平行となる向きで貼り合わせることにより、半反射プリズムの半反射面の端面と全反射面の端面との間に位置する一面で前記入射面を、その半反射面で前記半反射面を、その全反射面で前記反射面を、全反射プリズムの半反射面の端面と全反射面の端面との間に位置する一面で前記射出面を構成したものである。すなわち、第１プリズムおよび第２プリズムは、何れも前記のような入射面、半反射面、反射面、および射出面を備えたものであれば、それらの端面の形状や他の部分の形状が問われないのであり、例えば、直方体形状のものが取扱いや組み付け等が容易である。一層好適には、上記直方体は立方体である。
【００２５】
また、前記第３発明において、好適には、前記第１プリズムおよび第２プリズムは、それぞれ端面が台形を成す台形柱体形状の２個の台形プリズムをその長辺を含む一側面において相互に貼り合わせたものである。すなわち、第１プリズムおよび第２プリズムは、何れも前記のような半反射面、入射面、および射出面を備えたものであれば、その形状が問われないのであり、例えば、台形柱体形状のプリズムを相互に貼り合わせたものが取扱いや組み付け等が容易である。
【００２６】
また、前記第１、第２、第３発明において、好適には、前記第３分光および前記第４分光の少なくとも一方は、前記入射光の光源が前記第１波長および前記第２波長の光の放射強度がそれらの放射強度比を高精度で得られない程度に低い状態にあるときに、十分に放射強度が高くなる波長範囲の光である。このような波長範囲は、例えば、第１波長および第２波長よりも短波長域または長波長域である。このようにすれば、第１波長および第２波長の光の放射強度が低い場合にも、光検出面の第３領域または第４領域に結像させられる光によって測定対象物の位置などを確認することができる。上記第３分光および第４分光の波長範囲は、例えば、光源の温度が第１分光および第２分光を用いて測定しようとする温度よりも低温であるときに十分に放射強度の高い波長域が選ばれる。すなわち、例えば測定対象物の温度が低温であって、温度測定等のために予め設定されている第１波長や第２波長が入射光に殆ど含まれていないような場合には、第１領域及び第２領域に画像が結像させられないため、その測定対象物が高温になったときにそれら第１領域および第２領域に結像するように二色温度計等を調節することが困難になるが、低温に対応する波長域の光が結像させられる領域を用意しておけば、その領域の画像を用いて位置合わせ等が可能になる。
【００２７】
なお、上記のような位置合わせ等に用いられる光は、必ずしも光検出面に結像させる必要はなく、例えば、第１プリズムから射出された光をそのまま肉眼で観察するように構成されていても良い。
【００２８】
また、好適には、前記半反射面は、特定の波長を選択的に透過させる色分離干渉鏡である。このようにすれば、光検出面の各領域に入射させようとする波長が選択的に反射され或いは透過させられるので、ハーフミラーを用いて全波長域に亘って分岐させる場合に比較して、光検出面に入射する光の強度が高められ、測定精度が高められる利点がある。一層好適には、前記特定波長抽出装置は、前記光検出面の前記第１領域および前記第２領域の各々と前記第１プリズムとの間に前記第１波長の光および前記第２波長の光をそれぞれ選択的に透過させるためのバンドパス・フィルタを備えたものである。このようにすれば、色分離干渉鏡だけで分光した場合に比較して、各領域に入射させる波長域の精度が高められるため、測定精度が一層高められる。なお、色分離干渉鏡が用いられる場合において、前記の位置合わせ等のための画像を得ようとする場合には、例えば、分光された光のうち低温の熱放射エネルギに対応する波長域の光を用いればよい。
【００２９】
また、好適には、前記半反射面はハーフミラーであり、前記特定波長抽出装置は、前記光検出面の前記第１領域および前記第２領域の各々と前記第１プリズムとの間に前記第１波長の光および前記第２波長の光をそれぞれ選択的に透過させるためのバンドパス・フィルタを備えたものである。すなわち、色分離干渉鏡に代えてハーフミラーとバンドパス・フィルタとの組合せによっても第１分光および第２分光を得ることができる。
【００３０】
また、好適には、前記多波長複数画面光学系は、二色温度計に用いられるものである。このようにすれば、高温の被測定部材の温度を高い精度で測定することができる。
【００３１】
また、好適には、前記多波長複数画面光学系は、燃焼ガス中の化学種の組成比同定に用いられるものである。このようにすれば、温度変化の激しい燃焼ガスに対しても高精度の同定が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、寸法および形状は必ずしも正確に描かれていない。
【００３３】
図１は、本発明の一実施例の光学系が備えられている温度分布測定装置１０の構成を説明する図である。図において、温度分布測定装置１０は、焼成炉、加熱炉などの炉内において加熱されている被測定部材１２に向かわせられるレンズ１４と、入射した光の光路１６を複数例えば４つに分岐する光分岐装置１８と、フィルタ２０と、ＣＣＤ等の撮像素子２２と、その撮像素子２２を制御するための撮像素子制御部２４と、モニタ２６を備えたパーソナル・コンピュータ等の演算制御装置２８等とを備えている。上記レンズ１４は像側テレセントリック光学系であり、被測定部材１２の表面から放射された光は、レンズ１４を通って全ての主光線が平行光となって光分岐装置１８に入射し、複数の光路に分岐されて多数の光検出素子が配列された撮像素子２２の光検出面３０に結像させられ、その画像データが撮像素子制御部２４を経て演算制御装置２８に送られてそのモニタ２６に表示される。本実施例においては、上記の光分岐装置１８、フィルタ２０、および撮像素子２２が多波長複数画面光学系を構成している。
【００３４】
図２は、上記の光分岐装置１８をフィルタ２０および撮像素子２２と併せて詳しく示す斜視図である。光分岐装置１８は、第１射出面であるその一面３２がフィルタ２０の近傍にその表面に平行に対向して配置された第１プリズム３４と、第１入射面である他の一面３６に第２射出面である一面３８が平行に対向し且つ僅かに隔てて配置された第２プリズム４０とから構成されている。これらは後述するように第１入射面３６で臨界反射をさせるために入射光の波長よりも十分に大きい例えば1(mm)程度の相互間隔となり、且つ相対位置が変化しないように、金属板等の固定部材４１の底面或いは立面に端面が固着されることにより固定されている。また、例えば第１射出面３２および第１入射面３６は図において手前に位置する一辺を共有し、奥側に位置するそれらの他の辺の間には、第１反射面４２が備えられている。また、第２射出面３８は、図において上下に位置する二辺を第２入射面４４および第２反射面４６とそれぞれ共有しており、それら第２入射面４４および第２反射面４６は、図において左方に位置する一辺を共有している。第１プリズム３４および第２プリズム４０は、何れも上記三面を側面とする正三角柱形状を成すものであり、各面は相互に60度の角度を成し、その上下端面(第２プリズム４０では手前側および奥側に位置する両端面)は何れも平坦である。
【００３５】
また、上記第１プリズム３４および第２プリズム４０には、第１射出面３２および第２射出面３８にそれぞれ垂直を成し且つ正三角柱の両端面に垂直を成す色分離干渉鏡４８，５０が内部に備えられている。これら色分離干渉鏡４８、５０は、特定の波長よりも長波長の光を透過させ、短波長の光を反射するものである。第１プリズム３４の色分離反射鏡４８は、下側に位置する例えば850(nm)程度の波長特性を有する色分離反射鏡４８ａと、上側に位置する例えば650(nm)程度の波長特性を有する色分離反射鏡４８ｂとから構成されている。すなわち、第１プリズム３４は、例えば色分離反射鏡４８ａを備えたプリズムと、色分離反射鏡４８ｂを備えたプリズムとを積層して固着することにより構成されたものである。一方、第２プリズム４０の色分離反射鏡５０は例えば750(nm)程度の波長特性を有する一枚で構成されている。また、これら色分離干渉鏡４８，５０は、何れも正三角柱を２等分する位置に設けられており、前者は第１入射面３６および第１反射面４２と、後者は第２入射面４４および第２反射面４６とそれぞれ30度の角度を成し、それらと一辺を共有する。
【００３６】
このため、図２に示される光路１６のように第２プリズム４０の第２入射面４４に垂直に入射した光は、750(nm)未満の波長成分が色分離干渉鏡５０により反射され、それよりも長波長の波長成分が透過するので、直進して(すなわち透過して)第２反射面４６に向かう750(nm)以上の光の第１分光路５２と、反射されて第２入射面４４に向かう750(nm)未満の光の第２分光路５４とに二分される。これら二つの光路は、色分離干渉鏡５０に対して対称的である。
【００３７】
図３および図４は、入射光の光路を説明するための図であり、図３は第２プリズム４０の端面に平行な向きで、図４は第１プリズム３４の端面に平行な向きで、それらをそれぞれ示している。入射角度が60度と大きいことから臨界角を越えるので、第１分光路５２の光は第２反射面４６で、第２分光路５４の光は第２入射面４４でそれぞれ反射され、互いに平行な光路となって、何れも第２射出面３８からこれに垂直に射出される。分光路５２，５４の何れから射出された光も、第１プリズム３４の第１入射面３６に垂直に入射し、それぞれ色分離干渉鏡４８a，４８ｂに向かう。第１分光路５２を進む光は、850(nm)未満の波長成分が色分離干渉鏡４８ａで反射され、それよりも長波長の波長成分が透過するので、直進して第１反射面４２に向かう850(nm)以上の光の第１分光路５２と、反射されて第１入射面３６に向かう850(nm)未満の光の第３分光路５６とに二分される。また、第２分光路５４を進む光は、650(nm)未満の波長成分が色分離反射鏡４８ｂで反射され、それよりも長波長の波長成分が透過するので、直進して第１反射面４２に向かう650(nm)以上の光の第２分光路５４と、反射されて第１入射面３６に向かう650(nm)未満の光の第４分光路５８とに二分される。そして、これら４光路を進む光は、入射角が60度と大きく臨界角を越えるので、それぞれ第１入射面３６および第１反射面４２により反射されて、何れも第１射出面３２からこれに垂直に射出される。
【００３８】
第１射出面３２から射出された光は、第１分光路５２を通る光がフィルタ２０ａを通って光検出面３０の領域６０に垂直に入射させられ、第３分光路５６を通る光がフィルタ２０ｂを通って光検出面３０の領域６２に垂直に入射させられ、第２分光路５４を通る光がフィルタ２０ｃを通って光検出面３０の領域６４に垂直に入射させられ、第４分光路５８を通る光がそのまま光検出面３０の領域６６に垂直に入射させられる。すなわち、フィルタ２０は、相互に異なる波長帯の光を透過させる３枚の所謂干渉フィルタで構成されており、フィルタ２０ａは例えば中心波長がλ1＝900(nm)程度で半値幅が10(nm)程度の波長特性を有しており、フィルタ２０ｂは例えば中心波長がλ2＝800(nm)程度で半値幅が10(nm)程度の波長特性を有しており、フィルタ２０ｃは例えば中心波長がλ3＝700(nm)程度で半値幅が10(nm)程度の波長特性を有しているので、色分離干渉鏡４８，５０で分光された光からそれらフィルタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃの波長特性に対応する光のみが透過させられ、撮像素子２２に結像させられる。そのため、光検出面３０の領域６０には900(nm)程度の波長の光が、領域６２には800(nm)程度の波長の光が、領域６４には700(nm)程度の波長の光が、領域６６には650(nm)未満の波長の光がそれぞれ結像させられることになる。このようにして、相互に波長の異なる光が４つの光路に分岐させられて第１射出面３２から射出されると共にフィルタ２０を通されるので、光検出面３０には、相互に波長の異なる４画像が別々の領域６０〜６６に結像させられる。
【００３９】
すなわち、光検出面３０には、たとえば図５に示すように、被測定部材１２の表面から放射される光のうちから色分離干渉鏡４８，５０を透過しフィルタ２０ａにより選択された波長λ1の被測定部材１２の第１画像Ｇ1が光検出面３０上の領域６０に結像され、被測定部材１２の表面から放射される光のうちから色分離干渉鏡５０を透過し色分離干渉鏡４８で反射されフィルタ２０ｂにより選択された波長λ2の被測定部材１２の第２画像Ｇ2が、光検出面３０上の領域６０とは異なる領域６２に結像され、被測定部材１２の表面から放射される光のうちから色分離干渉鏡５０で反射され色分離干渉鏡４８を透過しフィルタ２０ｃにより選択された波長λ3の被測定部材１２の第３画像Ｇ3が、光検出面３０上の領域６０、６２とは異なる領域６４に結像され、被測定部材１２の表面から放射される光のうちから色分離干渉鏡４８，５０で反射された波長λ3よりも短波長の被測定部材１２の第４画像Ｇ4が、光検出面３０上の領域６０〜６４とは異なる領域６６に結像させられるようになっている。これにより、光検出面３０に配列された多数の光検出素子により、上記第１画像Ｇ1乃至第３画像Ｇ3の各部位の放射強度が素子単位すなわち画素単位で検出されるようになっている。第４画像Ｇ4は、位置合わせのために可視光を含む短波長側の光を全て結像させたものであり、放射強度は検出されない。
【００４０】
なお、上述したように、レンズ１４を通った光は第２プリズム４０の第２入射面４４に垂直に入射するように構成されているが、図１においては図示の便宜上、第２プリズム４０および第１プリズム３４をレンズ１４に対して異なる角度で示している。また、本実施例においては、色分離干渉鏡４８が第１の半反射面に、色分離干渉鏡５０が第２の半反射面に、第１分光路５２を進み領域６０に入射させられる光が第１分光および第２分光の一方に、第３分光路５６を進み領域６２に入射させられる光が第１分光および第２分光の他方に、第２分光路５４を進み領域６４に入射させられる光が第３分光および第４分光の一方に、第４分光路５８を進み領域６６に入射させられる光が第３分光および第４分光の他方にそれぞれ対応する。また、本実施例においては、請求の範囲にいう「第１波長および第２波長」よりも短波長域にある650(nm)未満の所定の波長範囲の光が結像させられる領域６６に入射する第４分光路５８が「第１波長および第２波長」の放射強度比が低いときに十分に放射強度比が高くなる第３分光または第４分光の光路である。
【００４１】
図１に戻って、撮像素子制御部２４は、基準となるクロック信号を発生する信号発生器を備えて撮像素子２２を駆動するために必要な駆動信号を出力すると共に、その撮像素子２２の受光信号を逐次に読み出して処理し、画像データを演算制御装置２８に送るためのものである。
【００４２】
また、演算制御装置２８は、たとえばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェイスなどを含む所謂マイクロコンピュータであって、ＣＰＵは予めＲＯＭやハードディスクドライブ等の記憶装置に記憶されたプログラムに従って入力信号、すなわち上記光検出面３０に配列された多数の光検出素子からの信号を処理し、モニタ２６に被測定部材１２の表面温度分布を表示させる。演算処理内容については、本実施例の理解に必要ではないため説明を省略する。
【００４３】
ここで、本実施例によれば、第１入射面３６から垂直に第１プリズム３４に入射した光は、一部が色分離干渉鏡４８により反射されてその第１入射面３６に向かわせられ、そこで反射されることにより第１射出面３２から射出される。入射光の残部は、色分離干渉鏡４８を透過して第１反射面４２に向かわせられ、そこで反射されることにより第１射出面３２から射出される。このとき、第１入射面３６と第１反射面４２とが60度の角度を成し、且つ色分離干渉鏡４８がそれらの中間に位置してそれらに対して30度の角度を成していることから、色分離干渉鏡４８からそれら第１入射面３６および第１反射面４２に向かう光は、その色分離干渉鏡４８に対して対称的な進路をとり、互いに平行且つ第１射出面３２に垂直な方向に反射されるので、色分離干渉鏡４８で分岐させられた光が第１射出面３２のその色分離干渉鏡４８によって分割された２つの領域からそれぞれ射出させられる。
【００４４】
そのため、色分離干渉鏡４８で一定の波長未満の光を反射することによって分光し且つ第１射出面３２の２つの領域からそれぞれ射出された後にフィルタ２０によって相互に波長の異なる光をそれぞれ選択的に透過させることにより、その第１射出面３２と平行な光検出面３０の相互に異なる領域６０，６２にそれら二波長の分光がそれぞれ結像させられる。したがって、第１プリズム３４によって分岐させられた互いに平行な分光が光検出面３０に垂直に入射させられることから、一つの撮像素子２２に結像させられていても画像の歪みは無く、しかも、１個の第１プリズム３４で分光して１個の撮像素子２２に結像させることから外乱が入った場合にも撮像素子２２に対して２つの画像全体が変位させられるだけなので外乱に起因する画像の相対変位も生じ得ず、更に、途中でスクリーン等に結像させることも無いのでそれに起因する光量不足も生じない。上記により、外乱や光量不足或いは画像の歪み等に起因する測定精度低下が生じ難い多波長複数画面光学系が得られる。
【００４５】
また、本実施例によれば、第１プリズム３４と同様に各面が構成された第２プリズム４０が備えられ、且つその第２プリズム４０によって２つに分割された光が第１入射面３６から第１プリズム３４に入射させられるので、それら２つの光が更にそれぞれ２つに分割されることにより、第１プリズム３４により得られる２つの分光に加えてそれらとは波長の異なる２つの分光が第１射出面等から射出され、光検出面３０の相互に異なる４つの領域６０〜６６に結像させられる。そのため、第１プリズム３４のみで分光した場合に比較して更に２つの分光が得られるので、被測定部材１２の物性や温度等に応じてそれら４つの分光から一層好適なものを選択することにより、測定精度を一層高めることができる。すなわち、二色温度計において温度測定に適当な波長域は、その温度や測定対象物の放射特性によって異なるものであるが、本実施例によれば測定用に３つの波長の画像が得られるので、温度測定に利用する２つの画像を温度域などに応じて適宜選択することにより一層測定精度を高めることができる。
【００４６】
このとき、第１プリズム３４と第２プリズム４０とは、固定部材４１にそれぞれ固定されていることから相対的に変位しないので、振動等の外乱があった場合にも２個のプリズム３４，４０が一体となって撮像素子２２に対して相対変位させられる。そのため、そのような相対変位が生じても、第１プリズム３４から射出される４つの分光全体が同一方向に同一距離だけ変位するので、光検出面３０の４つの領域の各々において画像の同一点を表す座標の対応関係は変化しない。したがって、２つのプリズム３４，４０が用いられていても射出される光は一個の撮像素子２２に結像させられるので、外乱に起因する測定精度低下を伴うこと無く、相互に波長の異なる４つの画像を得ることができる。
【００４７】
また、本実施例によれば、光検出面３０の領域６６に温度測定のために分光させられた光よりも短波長域すなわち650(nm)未満の光が結像させられるので、被測定部材１２が低温であるために領域６０〜６４に結像させられる光の放射強度が低い場合にも、領域６６に結像させられる光によって被測定部材１２の位置を確認し、位置合わせをすることができる利点がある。
【００４８】
また、本実施例においては、プリズム３４，４０内で光路を分岐させるために色分離干渉鏡４８，５０が用いられていることから、ハーフミラーで分岐させる場合に比較して、各領域６０〜６６に入射する光の強度が高められる利点がある。
【００４９】
なお、上述した実施例においては、フィルタ２０ａ、２０ｂ、２０ｃがそれぞれ900(nm)程度、800(nm)程度、700(nm)程度の波長特性に設定されていたが、これらは測定条件等に応じて適宜変更されるものであり、一般に、その中心波長は、たとえば以下のようにして決定されている。先ず、プランクの式により測定温度範囲の最低温度における黒体の波長と放射(輻射)強度との間の関係すなわち図６に示す曲線Ｌ１が求められ、次いで室温における被測定部材１２からのバックグラウンド放射強度ＥBGが測定される。次いで、そのバックグラウンド放射強度ＥBGの３倍値すなわち３×ＥBGを上まわる曲線Ｌ１上の任意の１点が第１の波長λmとして決定される。検出誤差以上の強度を用いて測定精度を高める為である。次に、波長λmの1/12の波長以下の波長Δλだけたとえば波長λmを600(nm)とすれば50(nm)(＝Δλ)だけ波長λmから上または下へずらした波長たとえば650(nm)が第２の波長λnとして決定される。良く知られた２色温度計の原理を示す近似式を成立させる為である。なお、波長λm、λnは、放射強度の測定精度を維持する為に相互の波長が重ならないように、以下において決定する半値幅の２倍以上の差が設けられるようにする。そして、上記波長λm、λnは、単色光の性質を維持する為に、その中心波長の1/20以下、たとえば20(nm)程度以下の半値幅が用いられる。また、各フィルタ２０は、それらの透過率の差が30(％)以内となるように構成されている。透過率の差が30(％)よりも大きくなると、輝度の低い側の波長において感度が低下してＳ／Ｎ比が下がり、表示温度の精度が低下する。
【００５０】
また、上記の実施例においては、多波長複数画面光学系が二色温度計に用いられていたが、この光学系は、例えば燃焼ガス中の化学種の組成比同定に用いられ得る。すなわち、燃焼ガスの色は、その燃焼ガス中に存在する物質が放射する波長に応じて定められるものであるが、複数の物質が存在する場合にはそれぞれの存在比に応じて放射強度比が変化する。そのため、予め存在する物質の組成が判っていることを前提として、その物質に応じた波長特性を有するプリズム３４，４０およびフィルタ２０を用意することにより、適当な２つの波長の放射強度比から物質の存在比すなわち組成比を知ることができるのである。
【００５１】
このような用途においては、測定対象物の温度変化速度が極めて高いことから、取得した複数の画像の時間的同一性の確保が一層要求されるが、本実施例によれば一枚の撮像素子２２に複数の画像が結像させられるため、画像相互間の時間的同一性の確保が容易である。
【００５２】
次に、本発明の他の実施例について説明する。図７は、多波長複数画面光学系を構成するための他の光分岐装置６８を示す斜視図であり、図８はその平面図、図９はその正面図である。これらの図において、光分岐装置６８は、６個のキュービック・プリズム(以下、単にプリズムという)７０，７２，７４，７６，７８，８０と、２個の立方体ブロック８２，８４とが密着した状態で相互に接着されることにより構成されている。プリズム７０、７２，７６は、その一つの稜線とその反対側に位置する他の稜線との間に特定の波長未満の光を反射する色分離干渉鏡８６，８８，９０をそれぞれ備えたものであり、プリズム７４，７８，８０は、その一つの稜線とその反対側に位置する他の稜線との間に全波長域に亘って光を反射する全反射鏡９２，９４，９６をそれぞれ備えたものである。なお、以下の説明から明らかなように、立方体ブロック８２，８４を通る光路は形成されないので、これらを構成する材料は透光性を有する必要は無く、任意の材料を用いることができる。
【００５３】
上記色分離干渉鏡８６は、例えば、650(nm)未満の波長の光を反射し、それよりも長波長の光を透過させるものである。また、色分離干渉鏡８８は、例えば750(nm)未満の波長の光を反射し、それよりも長波長の光を透過させるものである。また、色分離干渉鏡９０は、例えば550(nm)未満の波長の光を反射し、それよりも長波長の光を透過させるものである。プリズム７０〜８０は何れも立方体形状を成すものであり、色分離干渉鏡８６〜９０および全反射鏡９２〜９６は、何れもプリズムの側面に対して45度の角度を成すように設けられている。
【００５４】
このため、プリズム７０の入射面９８に垂直に入射した光は、色分離干渉鏡８６を透過する650(nm)以上の光の第１分光路１００と、反射されることにより進路を直角に曲げられる650(nm)未満の光の第２分光路１０２とに二分される。前者はプリズム７２にその一面１０４に垂直に入射させられ、後者はプリズム７４に入射して第１分光路１００に平行となるようにその全反射鏡９２によって進路を直角に曲げられてプリズム７６にその一面１０６に垂直に入射させられる。プリズム７２に入射した光は、図９に示されるように色分離干渉鏡８８を透過する750(nm)以上の光の第１分光路１００と、反射されることにより進路を直角に曲げられる750(nm)未満の光の第３分光路１０８とに二分される。また、プリズム７６に入射した光は、プリズム７２の場合と同様に、色分離干渉鏡９０を透過する550(nm)以上の光の第２分光路１０２と、反射されることにより進路を直角に曲げられる550(nm)未満の光の第４分光路１１０とに二分される。これらは図９に示される平面視において重なる同一経路を通るので、その図９に括弧書きで進路を示した。そして、色分離干渉鏡８８，９０を透過した第１分光路１００および第２分光路１０２の光は、射出面１１２に垂直に入射してそこから射出され、反射された第３分光路１０８および第４分光路１１０の光は、プリズム７８，８０にそれぞれ入射して第１分光路１００および第２分光路１０２と平行となるように全反射鏡９４，９６で反射されることにより進路を直角に曲げられ、射出面１１２に垂直に入射してそこから射出される。
【００５５】
すなわち、本実施例においても、光分岐装置６８への入射光が互いに平行で相互に異なる波長の４つの光に分けられて射出される。また、本実施例においては、上記の一面１０４，１０６が第１入射面に、色分離干渉鏡８８，９０が第１の半反射面に、全反射鏡９４，９６が第１反射面に、射出面１１２が第１射出面に、入射面９８が第２入射面に、色分離干渉鏡８６が第２の半反射面に、全反射鏡９２が第２反射面に、プリズム７４の一面１０６に接する一面１１４が第２の射出面にそれぞれ相当する。また、プリズム７２，７６，７８，８０が請求の範囲にいう第１プリズムを構成し、プリズム７０，７４が請求の範囲にいう第２プリズムを構成している。各プリズム７２，７６等が相互に接着させられることにより互いに固定されているため、これら第１プリズムおよび第２プリズムは、外乱が生じた場合にもその相対位置が変化することがない。
【００５６】
上記のようにして光分岐装置６８から射出された光は、その前方に射出面１１２に平行に備えられている光学距離補正板１１６，１１８，１２０およびフィルタ２０ａ、２０ｂ、２０ｃを透過し、それらに平行に設けられている前記の撮像素子２２に入射させられる。フィルタ２０ａは、例えば700(nm)程度の波長の光を選択的に透過させる波長特性を備えたものであり、フィルタ２０ｂは、例えば600(nm)程度の波長の光を選択的に透過させる波長特性を備えたものであり、フィルタ２０ｃは、例えば500(nm)程度の波長の光を選択的に透過させる波長特性を備えたものである。そのため、その前方に備えられている撮像素子２２には、その４つの領域６０〜６６(図５参照)に、可視光を含む750(nm)以上、700(nm)程度、600(nm)程度、および500(nm)程度の光がそれぞれ結像させられるので、本実施例においても、前述した光分岐装置１８が用いられる場合と同様にこれらのうちから選択した２波長の画像の各点の放射強度を比較することにより、被測定部材１２の温度分布を測定することができる。また、これら４つの分光のうち750(nm)以上の波長域の分光は、前述した実施例と同様に低温における位置合わせ等に用いられるものである。
【００５７】
なお、上記の光学距離補正板１１６〜１２０は、光分岐装置６８内における各光路１００，１０２，１０８，１１０の光学距離(すなわち光路長)が反射回数に応じて異なるものとなっているため、これを補正して光路差を無くすためのものであり、例えばガラス板等で構成されている。そのため、光分岐装置６８内における光学距離が最も短い第１分光路１００上には、厚い補正板１１６が備えられており、中間の光学距離である第２分光路１０２および第３分光路１０８上には相互に同様な厚さ寸法の薄い補正板１１８，１２０が備えられているが、第４分光路１１０上には補正板は備えられていない。
【００５８】
要するに、本実施例においては、一面１０４，１０６から垂直にプリズム７２，７６に入射した光は、一部が色分離干渉鏡８８，９０に反射されることにより進路が直角に曲げられて全反射鏡９４，９６に向かわせられ、そこで反射されることにより更に進路が直角に曲げられて射出面１１２から射出される。入射光の残部は、色分離干渉鏡８８，９０を透過してそのまま射出面１１２から射出される。このとき、色分離干渉鏡８８，９０および全反射鏡９４，９６は入射面である一面１０４，１０６に対して45度の角度を成していることから、それらで順次に反射された光の進路はその色分離干渉鏡８８，９０を透過した光の進路と平行になり、射出面１１２は入射面１０４、１０６に平行であることから、全反射鏡９４，９６で反射された光はその射出面１１２に垂直に入射させられるので、その光はそのままその射出面１１２から射出される。そのため、色分離干渉鏡８８，９０で２つの波長域に分光され且つ射出面１１２から射出された後にフィルタ２０によって特定波長の光をそれぞれ選択的に透過させることにより、射出面１１２と平行な光検出面３０の相互に異なる領域に分光がそれぞれ結像させられる。したがって、本実施例においても、プリズム７２，７６，７８，８０によって分岐させられた互いに平行な２つの分光が光検出面３０に垂直に入射させられることから、一つの撮像素子２２に結像させられていても画像の歪みは無く、しかも、相互に固着された実質的に１個のプリズムで分光して１個の撮像素子２２に結像させることから外乱が入った場合にも撮像素子２２に対して２つの画像全体が変位させられるだけなので外乱に起因する画像の相対変位も生じ得ない等、前述した実施例と同様な効果が得られる。
【００５９】
また、本実施例においても、第１プリズムとして機能するプリズム７２，７６，７８，８０に加えて第２プリズムとして機能するプリズム７０，７４が備えられることにより、それらプリズム７０，７４で二分された光がプリズム７２，７６に入射させられるので、前述した実施例と同様に４つの分光が得られることにより、測定精度が一層高められる。
【００６０】
また、本実施例においては、プリズム７０〜８０内を通る４つの分光路の光学距離が一様では無いが、射出面１１２から射出された後に補正板１１６〜１２０によってそれらの差が補正されるので、４つの分光の何れもが光検出面３０に合焦させられ、測定精度が一層高められる利点がある。
【００６１】
図１０は、本発明の更に他の実施例の光分岐装置１２２を示す斜視図であり、図１１はその平面図、図１２はその正面図である。これらの図において、光分岐装置１２２は、台形柱体形状の２個のプリズム１２４，１２６がそれらの台形の底面に対応する一面において色分離干渉鏡１２８を介して接着された第１プリズム１３０と、台形柱体形状の２個のプリズム１３２，１３４がそれらの台形の底面に対応する一面において色分離干渉鏡１３６を介して接着された第２プリズム１３８とが、共通の固定台１４０上に固定されることによって構成されている。そのため、これら第１プリズム１３０および第２プリズム１３８とは、振動等の外乱が発生した場合にも、その固定台１４０上において相対位置が固定されていて変化することがない。
【００６２】
上記のプリズム１２４，１２６，１３２，１３４は、例えば何れも両端面の底辺に対して二辺が45度の角度で傾斜させられたものである。そのため、第１プリズム１３０および第２プリズム１３８の側面には、それぞれの色分離干渉鏡１２８，１３６に対して４５度だけ傾斜した傾斜面１４２乃至１５６が備えられている。また、第１プリズム１３０は、その色分離干渉鏡１２８がフィルタ２０および撮像素子２２の光検出面３０に対して垂直を成し且つ傾斜面１４４、１４８の交線すなわちそれらの間の稜線がフィルタ２０および光検出面３０に平行となる向きで、その色分離干渉鏡１２８がフィルタ２０，２０の境界線上に位置する位置に配置されている。また、第２プリズム１３８は、図１１に示されるようにその一方の端面が第１プリズム１３０の色分離干渉鏡１２８と同一平面上に位置し、且つ図１２に示されるようにその色分離干渉鏡１３６が第１プリズム１３０の端面に平行となる向きで配置されている。本実施例においては、第１プリズム１３０の上端面または下端面に平行な平面が請求の範囲にいう第１平面に、第２プリズム１３８の図１１において上下に位置する両側面に平行な平面が請求の範囲にいう第２平面にそれぞれ相当する。
【００６３】
また、これら図１１、図１２に示されるように、第２プリズム１３８の高さ寸法は第１プリズム１３０を構成するプリズム１２４の底面の高さ寸法と同一寸法に構成されており、第１プリズム１３０の高さ寸法は、第２プリズム１３８を構成するプリズム１３２，１３４の底面の合計高さ寸法と同一寸法に構成されている。
【００６４】
このため、色分離干渉鏡１３６と平行な入射方向で傾斜面１５４に入射した光は、その傾斜面１５４で屈折させられて色分離干渉鏡１３６に向かい、例えば750(nm)程度のその反射波長未満の光がそこで反射され、それよりも長波長の光が透過するので、透過して傾斜面１５２に向かう750(nm)以上の光の第１分光路１５８と、反射されて傾斜面１５６に向かう750(nm)未満の光の第２分光路１６０とに二分される。それら２つの分光は、それぞれ傾斜面１５２、１５６で屈折されることにより色分離干渉鏡１３６に平行な方向に進路が曲げられ、第１プリズム１３０の傾斜面１４２に色分離干渉鏡１２８に平行な向きに入射させられる。傾斜面１４２から入射した２つの分光は、そこで屈折させられることによってそれぞれ色分離干渉鏡１２８に向かう。
【００６５】
この色分離干渉鏡１２８は、第１分光路１５８の進路上すなわち下側に位置する干渉鏡１２８ａと、第２分光路１６０の進路上すなわち上側に位置する干渉鏡１２８ｂとから構成されている。すなわち、第１プリズム１３０を構成する２個のプリズム１２４，１２６は、互いに異なる反射波長の干渉鏡１２８ａ、１２８ｂの一方および他方が設けられた２個のプリズムが高さ方向に重ねられることにより構成されているのである。
【００６６】
このため、第１分光路１５８の光は、干渉鏡１２８ａで例えば850(nm)程度未満の光が反射され、それよりも長波長の光が透過するので、透過して傾斜面１４８に向かう850(nm)以上の光の第１分光路１５８と、反射されて傾斜面１４４に向かう850(nm)未満の光の第３分光路１６２とに二分される。また、第２分光路１６０の光は、干渉鏡１２８ｂで例えば650(nm)程度未満の光が反射され、それよりも長波長の光が透過するので、透過して傾斜面１４８に向かう650(nm)以上の光の第２分光路１６０と、反射されて傾斜面１４４に向かう650(nm)未満の光の第４分光路１６４とに二分される。そして、何れの光路の光も、傾斜面１４４または傾斜面１４８で屈折させられることにより、色分離干渉鏡１２８に平行な方向に進路が曲げられ、フィルタ２０を透過して撮像素子２２に入射させられる。
【００６７】
上記フィルタ２０も、前述した２つの実施例の場合と同様な特性を有するものが同様に配置されており、例えば、850(nm)以上の波長の第１分光路１５８の光はフィルタ２０により900(nm)程度の波長の光が選択的に透過させられ、850(nm)未満の波長の第３分光路１６２の光はフィルタ２０により800(nm)程度の波長の光が選択的に透過させられ、650(nm)以上の波長の第２分光路１６０の光はフィルタ２０により700(nm)程度の波長の光が選択的に透過させられ、650(nm)未満の波長の第４分光路１６４の光はその進路上にフィルタ２０が設けられていないのでそのまま、それぞれ光検出面３０の別々の領域６０〜６６に入射させられる。
【００６８】
したがって、本実施例においては、傾斜面１４２が第１入射面に、色分離干渉鏡１２８が第１の半反射面に、傾斜面１４４が第１射出面に、傾斜面１４８が第２射出面に、傾斜面１５４が第２入射面に、色分離干渉鏡１３６が第２の半反射面に、傾斜面１５６が第３射出面に、傾斜面１５２が第４射出面にそれぞれ対応する。
【００６９】
要するに、本実施例においても、傾斜面１４２から第１プリズム１３０に入射した光は、一部が色分離干渉鏡１２８に反射されることにより傾斜面１４４に向かわせられ、残部がその色分離干渉鏡１２８を透過して傾斜面１４８に向かわせられて射出される。このとき、傾斜面１４４および傾斜面１４８は、色分離干渉鏡１２８に対して45度程度の同一角度を以て互いに反対側に位置することから、その色分離干渉鏡１２８で反射された光とこれを透過した光とは、互いに対称的な同一の入射角度で傾斜面１４４および傾斜面１４８にそれぞれ入射するので、その色分離干渉鏡１２８について対称的な位置から射出され且つ光検出面３０に入射することになる。そのため、色分離干渉鏡１２８で分光し且つ傾斜面１４４および１４８からそれぞれ射出された後にフィルタ２０によって相互に波長の異なる２つの波長の光をそれぞれ選択的に透過させることにより、光検出面３０の相互に異なる領域６２，６４等に２つの分光がそれぞれ結像させられる。したがって、本実施例においても、前述した２つの実施例と同様な効果が得られるのである。
【００７０】
また、本実施例においても、第１プリズム１３０に加えて同様に構成された第２プリズム１３８が備えられることにより、その第２プリズム１３８で二分された光が第１プリズム１３０に入射させられるので、前述した実施例と同様に４つの分光が得られることにより、測定精度が一層高められる。このとき、前述したように第１プリズム１３０および第２プリズム１３８は固定台１４０上において相対位置が固定されているため、振動等の外乱が発生した場合にも一体となって撮像素子２２に対して変位させられることになる。したがって、２つのプリズムで光学系が構成されていても、外乱に起因する相対位置変化が生じ延いては測定精度の低下することがない。
【００７１】
なお、上記プリズム１２４，１２６，１３２，１３４の台形形状は、例えば、傾斜面１４２，１５４にそれぞれ入射した光が、その入射したプリズム１２４或いは１３４の台形の対角線に平行な方向に屈折させられるように、その台形の高さ寸法および幅寸法等が定められている。すなわち、傾斜面１５４の中央から入射した光が傾斜面１５２および傾斜面１５６の中央から射出されるように構成されている。これにより、傾斜面１５４から入射した光の全てが傾斜面１５２または傾斜面１５６から射出されて傾斜面１４２に入射し、その光の全てが傾斜面１４４または傾斜面１４８から射出されて撮像素子２２に入射することから、入射光が効率よく利用されて撮像素子２２への入射光量が十分に多くなるので、一層高い測定精度が得られる。
【００７２】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、さらに別の態様においても実施される。
【００７３】
例えば、前述した実施例においては、正三角柱形状のプリズム３４，４０、立方体形状のプリズム７２〜８０、台形形状のプリズム１３０，１３８が用いられていたが、多波長複数画面光学系を構成するプリズムは、前述した各実施例において反射や屈折等に関与する各面を備えていれば足りるので、その他の各面は任意の形状とすることができる。
【００７４】
例えば、プリズム３４，４０において、上下端面の形状は平坦である必要はなく、任意の形状を採り得る。
【００７５】
また、プリズム７２〜８０において、第２プリズムに相当する部分は、入射面９８，色分離干渉鏡８６，全反射鏡９２，一面１１４を有する台形柱体形状であっても差し支えなく、第１プリズムに相当する部分は、一面１０４，１０６，色分離干渉鏡８８，９０、全反射鏡９４，９６、射出面１１２を有する台形柱体形状であっても差し支えない。
【００７６】
また、プリズム１３０，１３８において、上下端面の形状は平坦である必要はなく、また、反射や屈折に関与しない傾斜面１５０，１４６等は、光路上に位置しない範囲で任意の角度で設けることができる。
【００７７】
また、実施例においては、それぞれ第１プリズムおよび第２プリズムに相当する２個のプリズムが備えられることにより、入射光が４つの分光路に分けられていたが、例えば１個のプリズムだけが備えられることにより、入射光が２つに分光される場合や、３個以上のプリズムが備えられることにより、入射光が６つ以上に分けられる場合にも本発明は同様に適用される。２個以上のプリズムが備えられる場合には、用いられるプリズムの形状や組合せ態様に応じて、相対変位が生じないように固定部材４１や固定台１４０のような固定装置により全てのプリズムを固定することが好ましい。
【００７８】
また、図７〜図９に示される実施例においては、各プリズム７０〜８０が立方体形状となっていたが、前述したような面構成となるのであれば、直方体形状であってもよい。
【００７９】
また、図１０〜図１２に示される実施例においては、第２プリズム１３８がその端面が色分離干渉鏡１２８と平行となる向きで配置されていたが、射出されて第１プリズム１３０に入射する光が入射面１４２の台形の短辺側の稜部と色分離干渉鏡１２８の撮像素子２２側の先端とを結ぶ直線に平行な方向に進行するのであれば、第２プリズム１３８の位置および向きや入射面１４２の色分離干渉鏡１２８に対する角度は適宜定め得る。例えば、入射面１４２を第１プリズム１３０内における光の進行方向と垂直を成すように設け、第２プリズム１３８から射出された光がこれに垂直に入射するように、すなわち、第２プリズム１３８を例えばその光の進行方向にその長手方向が一致する向きとすることもできる。
【００８０】
また、実施例においては、700(nm)程度、800(nm)程度、および900(nm)、或いは、500(nm)程度、600(nm)程度、および700(nm)程度の光を抽出して撮像素子２２に入射させていたが、抽出する波長は用途等に応じて適宜変更されるものである。
【００８１】
また、低温域における被測定部材１２の観察を可能にして温度分布測定装置１０の位置合わせをするために用いられる波長域は、被測定部材１２から低温および測定しようとする高温においてそれぞれ放射される光の各波長域相互の放射強度の比に応じて適宜定められるものであり、測定に用いられる光よりも短波長であっても、長波長であっても差し支えない。
【００８２】
また、撮像素子２２は、ＣＣＤの他、ＣＭＯＳ撮像素子や映像管等の種々のものが用いられ得る。
【００８３】
また、実施例においては、プリズム内で光を分岐させるために色分離干渉鏡４８等が用いられていたが、これに代えてハーフミラーを用いることもできる。
【００８４】
また、実施例においては、色分離干渉鏡４８等でその反射波長以下の光が全て反射され、それよりも短波長の光が全て透過するものとして説明したが、入射光の一部がその色分離干渉鏡４８等で吸収されても差し支えない。
【００８５】
その他一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施例である温度分布測定装置の構成を説明する概略図である。
【図２】図１の温度分布測定装置に備えられている光分岐装置の構成を説明するための斜視図である。
【図３】図２の光分岐装置の第２プリズムの端面に平行な向きにおいて分光路を説明する図である。
【図４】図２の光分岐装置の第１プリズムの端面に平行な向きにおいて分光路を説明する図である。
【図５】図１温度分布測定装置の光検出面上に結像された画像を説明する図である。
【図６】光分岐装置によって抽出する波長の決定方法を説明する図である。
【図７】本発明の他の実施例の光分岐装置の構成を説明するための斜視図である。
【図８】図７の光分岐装置における分光路を説明するための平面図である。
【図９】図７の光分岐装置における分光路を説明するための正面図である。
【図１０】本発明の更に他の実施例の光分岐装置の構成を説明するための斜視図である。
【図１１】図１０の光分岐装置における分光路を説明するための平面図である。
【図１２】図１０の光分岐装置における分光路を説明するための正面図である。
【図１３】従来の多波長複数画面光学系の一例を説明する図である。
【図１４】従来の多波長複数画面光学系の他の一例を説明する図である。
【図１５】従来の多波長複数画面光学系の更に他の一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００８７】
２０：フィルタ、２２：撮像素子、３０：光検出面、３２：第１射出面、３４：第１プリズム、３６：第１入射面、４０：第２プリズム、４２：第１反射面、４８：色分離干渉鏡、５０：色分離干渉鏡
【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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