(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度感応赤外線放射計(1400）と、
レーザ照準装置(1401）とを備える温度測定の為の携帯型装置であって、
上記放射計(1400）は、遠隔の温度測定対象の表面(1407）における表面温度測定の為の赤外線のエネルギー領域の範囲に対応する視界の角度を有し、かつ、
上記レーザ照準装置(1401）と共に、遠隔の赤外線放射表面(1407）に上記視界の角度を指向する状態で、レーザ照準装置(1401）における単一ビームレーザ発生装置(1402）の近傍に配置されている温度測定の為の携帯型装置において、
上記レーザ照準装置(1401）には、単一ビームレーザ発生装置(1402）を備え、
この単一ビームレーザ発生装置(1402）は、遠隔の温度測定対象の表面(1407）の向きにレーザービーム(1403）を発生させ、
１つの回折格子(1405）は、上記発生装置(1402）と遠隔の温度測定対象の表面(1407）とを結ぶ線上に配置されており、
上記回折格子(1405)は、上記発生装置(1402）からの１本のレーザービーム(1403）が入射すると、上記レーザービーム(1403）の延長線上の軸(1406）のまわりに複数の細分化されたレーザービーム(1403a)を対称的に拡散する状態で、同時に発生させて上記複数の細分化されたレーザービーム(1403a)を、表面(1407）上に複数の光点(1403ｂ）により１つの円周状となる可視パターンが形成されるように温度測定の表面(1407）に同時に到達させ、
上記遠隔の温度測定対象の表面(1407）における上記放射計(1400）が備える視界の角度の内に存在する不可視のエネルギー領域の範囲の境界を、
上記複数の光点(1403ｂ）でもって円周状の可視パターンとして表出させるようにし、
上記放射計(1400）の指向方向と、上記複数の細分化されたレーザービーム(1403a)における軸(1406）とは、不可視のエネルギー領域の範囲の境界と、円周状の可視パターンとが、対応するように調整可能にしてあることを特徴とする温度測定の為の携帯型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に、赤外線測定技術を用いて表面の温度をより正確に測定するための方法と装置とに関し、より詳細には、温度を測定するエネルギー領域の周縁をより明瞭に画定するため少なくとも１本の境界画定レーザ照準ビームを照射するように構成されたレーザ照準装置を用いるそのような方法と装置とに関する。一般に、この画定は、前記１本のレーザビームをエネルギー領域の周縁の回りに向けるか、エネルギー領域の周縁に焦点を合わせた３本以上の固定レーザビームを使用するか、またはエネルギー領域の周縁上にある３箇所以上の所定位置に向けられた制御された単一レーザビームを使用することにより行なわれている。別の例においては、例えばスリップリングを用いてエネルギー領域の周縁の周囲に単一レーザビームを回転させることができる。また別の例においては、エネルギー領域の境界を画定する一連の断続した線を形成するため単一の回転レーザを同期的にパルス化し、より小さな領域に全体のワット量を集中させ、ビームの輝度をより高くすることにより、レーザの効率を増大させることができる。さらに、エネルギー領域の中央のスポットないしそれより大きな中央領域に向けられ、かつそれらを画定する付加的なビームとともに前記境界画定ビームを用いることもできる。
さらに別の方法と実施例においては、少なくとも１本のレーザビームを回折格子などに通すことにより、３本以上の複数の細分ビームに細分化し、放射計によってエネルギー領域を調べる目標上に、照光されたスポット領域のパターンを形成することができる。本明細書において、「複数」という用語は３つ以上、例えば６、12などを意味する。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線遠隔温度測定装置（一般に赤外線高温計または放射計と称されるもの）は、多年にわたり、遠隔位置から表面の温度を測定するために使用されている。それらの動作原理は周知のものである。あらゆる表面は絶対零度を上回る温度において放射エネルギーの形で熱を放射する。この放射エネルギーは、電磁波を発生させる分子運動によって形成される。このようにして、物質中のエネルギーの一部がその物質表面から直線的に放射される。
多くの赤外線放射計は光学的な反射および／または屈折の原理を用いて所定表面からの放射エネルギーを捕捉する。
赤外線放射は検出器上に集束して解析され、周知の技術を用いて表面エネルギーを補集および処理し、温度を算出して適切な表示装置に表示する。
このような放射計を用いて表面温度を測定する際は、測定値を得るべき表面のエネルギー領域内にある目標ないし「スポット」に測定器を向ける。放射計は発せられた放射を光学系を通して受け、赤外線感応検出器上に放射を集束させる；この赤外線感応検出器は信号を発生させ、その信号が内部で処理され温度測定値に変換されて表示される。
表面上のエネルギー領域の正確な位置はその大きさとともに、測定結果の精度と信頼性とを保証するためにきわめて重要である。このような放射計における光学系の視野は、エネルギー領域の直径が目標までの距離に正比例して増大するようなものであることが容易に了解されよう。このような放射計の一般的なエネルギー領域は、検出器上に集束させたエネルギーの90％が見出だされる領域として定義される。従来、実際のエネルギー領域の周縁は、「対目標距離表」の使用または実際の物理的な測定によって近似させる以外に、正確に決定する方法がなかった。
目標の大きさおよび距離は、大部分の赤外線温度計の精度にとって決定的に重要である。あらゆる赤外線測定器には、ある視野（ＦＯＶ）、すなわちその測定器が検知するすべての温度を平均するところの視野の角度がある。視野はその角度または距離対大きさの比（Ｄ：Ｓ）によって表わされる。Ｄ：Ｓ＝20：１であり、かつ目標までの距離を目標の直径で除したものが正確に20であれば、その目標はその測定器の視野を過不足なく満たしている。60：１のＤ：Ｓ比は視野１度に等しい。
大部分の赤外線温度計は固定焦点の光学部品を備えているので、最小寸法スポットは指定された焦点距離において発生する。一般に、測定器がＤ：Ｓ比120：１で焦点距離152.4ｃｍ（60インチ）の固定焦点光学部品を備えている場合、その測定器が達成可能な最小スポット（分解能）は、測定器から152.4ｃｍ（60インチ）の距離において、152.4（60）を120で除したもの、すなわち1.27ｃｍ（0.5インチ）である。これは、測定器が測定可能な最小スポットに目標の大きさが近接している場合において重要となる。
しかしレーザを用いてエネルギー領域の中心位置だけを正確に特定しても、測定値を得ている実際のエネルギー領域の範囲を使用者が画定することはできない。その場合、しばしば不正確な測定値がもたらされる。例えば、放射が発せられる領域が目標の直径の限界よりも小さい場合（目標から遠すぎるか目標が小さすぎる場合）、不正確な測定値が生じる。
目標までの距離を決定するのに用いられる方法の１つは、赤外線距離検出器、ドップラー効果距離検出器、または写真術に用いられるものと同様の分割像検出器を使用することである。しかし、測定される表面の実際の領域に関していかなる程度であれ確実性を得ようとすれば、エネルギー領域の正確な大きさを知らなければならない。このことは、エネルギー領域が小さすぎる場合またはエネルギー領域が包含する表面の形状が不規則である場合に特に当てはまる。表面がエネルギー領域の全体を満たしていない場合、測定値は低くなって誤りが生じる。
同様に、表面の形状が不規則な場合、目標の一部が実際の測定されるエネルギー領域から外れるので測定値に誤りが生じる。
したがって、エネルギー領域の見かけの中心だけに単一のレーザビームを用いても、放射計の使用者は測定されているエネルギー領域の境界を明確には認知していないので、完全な精度は保証されない。
了解されるように、いずれの従来技術もこの固有の問題を認識しておらず、またそれによって生じる諸問題の解決策を提示していない。
【０００３】
従来技術においては、目標において目視可能な方法により目標表面のエネルギー領域を表示するための提案がなされている。
そのような表示の第１の種類はマルチスペクトル光を用いるものであり、例えば、目標においてエネルギー領域の境界を画定するための白熱灯光源の使用を教示している特公昭57-22521号公報に明示されている。関連する特公昭62-12848号公報も目標においてエネルギー領域の境界を画定するためのマルチスペクトル光の同様の使用を提示している。
さらに、米国特許第4494881号においてエヴェレスト（EVEREST）は、受光される赤外線ビームとマルチスペクトル光とが同じ光学装置を使用できるようなビームスプリッタ装置とともにマルチスペクトル光源を用いることを提示している。エヴェレストは、温度を測定すべき目標表面に照射される白熱灯またはストローブ光などの可視光源の使用を教示している。これは温度測定値を得る同じエネルギー領域に付加的なエネルギーを与えるものであり、精度が低下する。エヴェレストにおいてビームスプリッタが用いられる場合は、白熱光ビームによりビームスプリッタが赤外線エネルギーの放射体として作用する。エヴェレストにおいてフレネルレンズが用いられる場合は、光がフレネルレンズの温度を上昇させる傾向があり、それが赤外線検出器に反映される。
この表示方法は、非干渉性のマルチスペクトル光を用いるものであり、特に、マルチスペクトル光自体が熱要因となり、この装置のエネルギー検出手段による測定値が不正確になるという不利益がある。
レーザとは、放射刺激発射による光増幅（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）のことである。この装置は、高い干渉性をもった強力な光ビームをつくり出すため1960年に発明された。そこでは物質中の原子が同じ位相で放射を行なう。レーザ光はホログラフィに使用されている。光ビームは、すべての成分波が同位相であるときに可干渉性をもつ。レーザは可干渉光を発するが、原子が独立に振動する通常の電気白熱光は非干渉性である。
白熱光線は本質的に非干渉性であり、そのため不可視的な赤外線領域の境界に平行かつきわめて近接して照射された赤外線領域内側の白熱光は熱エネルギーとして反射されるので、単に白熱光源をレーザで代用することは不可能である。白熱光線を赤外線領域から明確に遠ざけると、目標領域を正確に画定することができなくなる。
第２の種類のエネルギー領域表示装置は干渉性のレーザ光を用いるもので、例えばデリンジャー（DERRINGER）の米国特許第4315150号に明示されており、そこではエネルギー領域の焦点、すなわち中心を明示するためにレーザが用いられる標的赤外線温度計が対象となっているが、デリンジャーにおいては、２本を超えるレーザビームによるエネルギー領域の境界の画定を示唆するものはない。
米国特許第5085525号においてバルトシアクら（BARTOSIAK ET AL）は、調査される目標領域を横切る連続的または断続的な線を提供するためのレーザビームの使用を教示しているが、目標領域の境界の画定も、目標領域の中心点または中心領域の表示も示唆されていない。
本発明者による関連する米国特許第5,368,392号および第5,524,984号は本発明のレーザ照準に関する先行技術を開示している。
関連するドイツ特許公報としては：
DE - 38 03 464；
DE - 36 07 679；（レーザ照準装置に関する）
DE - 32 13 955；（エネルギー領域の位置および直径を表示するためのビームスプリッタおよびデュアルレーザビームに関する）がある。
上記すべての従来技術は本件に引例として組み入れられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の背景に対し、本発明の第一の目的は、赤外線技術を用いて表面の温度を測定する装置を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、従来使用されている技術を用いて与えられるものよりも正確な表面温度の測定値を与えるそのような装置を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、測定される表面上のエネルギー領域の位置、大きさおよび温度を使用者が視覚的に認識できるような、そのような装置を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、熱検出器と、前記表面のエネルギー領域における周縁の境界を明確に画定するためのレーザビームとを使用するそのような装置を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、回折格子に通すことにより細分される少なくとも１本のレーザビームを使用して、エネルギー領域を調べる目標に当たってパターンを形成する複数の３本以上の細分ビームを形成することのできる装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明における温度測定の為の携帯型装置は、温度感応赤外線放射計1400 と、レーザ照準装置1401とを備える温度測定の為の携帯型装置であって、  上記放射計1400 は、遠隔の温度測定対象の表面1407における表面温度測定の為の赤外線のエネルギー領域の範囲に対応する視界の角度を有し、かつ、上記レーザ照準装置1401と共に、遠隔の赤外線放射表面1407に上記視界の角度を指向する状態で、レーザ照準装置1401における単一ビームレーザ発生装置1402の近傍に配置されている温度測定の為の携帯型装置において、
上記レーザ照準装置1401 には、単一ビームレーザ発生装置1402を備え、この単一ビームレーザ発生装置1402は、遠隔の温度測定対象の表面1407の向きにレーザービーム1403を発生させ、  １つの回折格子1405は、上記発生装置1402と遠隔の温度測定対象の表面1407とを結ぶ線上に配置されており、上記回折格子1405は、上記発生装置1402 からの１本のレーザービーム1403が入射すると、上記レーザービーム1403の延長線上の軸1406のまわりに複数の細分化されたレーザービーム1403ａを対称的に拡散する状態で、同時に発生させて上記複数の細分化されたレーザービーム1403ａを、表面1407上に複数の光点1403ｂにより１つの円周状となる可視パターンが形成されるように温度測定の表面1407に同時に到達させ、上記遠隔の温度測定対象の表面1407における上記放射計1400 が備える視界の角度の内に存在する不可視のエネルギー領域の範囲の境界を、上記複数の光点1403ｂでもって円周状の可視パターンとして表出させるようにし、上記放射計1400 の指向方向と、上記複数の細分化されたレーザービーム1403aにおける軸1406とは、不可視のエネルギー領域の範囲の境界と、円周状の可視パターンとが、対応するように調整可能にしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
従来技術による放射計では長い間、装置の適正な照準合わせおよび位置合わせを支援するためレーザ照準装置および方位測定器が用いられてきた。図１は、従来技術による携帯型放射計の操作に用いられる方位測定器を示している。全体的に参照符号１０で示されるこのような放射計は、温度を測定する表面２０上のスポットないし目標１８にレーザビーム１４を照射するレーザ照準器１２を包含している。このスポット１８は、放射計１０で測定されるエネルギー領域‘Ｅ’の中心に位置している。放射計１０は検出器１６を包含しており、検出器１６は、エネルギー領域Ｅ内の表面から放射されるエネルギーから間接的に算出される表面２０の温度の変換、算出および表示のための通常の内部回路および表示手段（図示せず）に接続されている。そのようなエネルギーは表面２０からすべての方向に直線的に放射され、放射計１０の検出器１６により捕捉される。赤外線放射の原理を用いることにより、この放射計はエネルギー領域Ｅ内の赤外線エネルギーを捕捉および測定し、その表面温度を表示することができる。
エネルギー領域Ｅの実際の大きさおよび形状は、放射計の光学装置と、放射計と目標との間の距離とによって決定される。各放射計は装置の仕様書に通常明記されている明確な視界の角度、すなわち「視野」をもっている。目標までの距離とともに視野が既知であれば、エネルギー領域Ｅの大きさはあらかじめ決定される。明らかに、放射計が目標から遠方で保持されるほど（すなわち前記距離が大きくなるほど）、見かけのエネルギー領域Ｅは大きくなる。
このことは「距離対スポットサイズ比」によって表わせる。例えば、「距離対スポットサイズ比」が40：１であれば、101.6ｃｍ（40インチ）の距離においてエネルギー領域周縁の直径は2.54ｃｍ（１インチ）となり、50.8ｃｍ（20インチ）の距離ではエネルギー領域の直径は1.27ｃｍ（1/2インチ）となる。高温計の製造会社は、特定の距離におけるエネルギー領域を決定するための視野表を通常提供している。
しかしながら容易に了解可能なように、このようなレーザ照準装置は、測定されるエネルギー領域の中心を明示できるだけであって、測定値を得る実際のエネルギー領域の、直径とは異なる外縁を明示することはできない。放射計１０の位置が表面から遠くなるほど、見かけのエネルギー領域Ｅは大きくなる。したがって、表面２０の大きさおよび形状により、実際のエネルギー領域Ｅは表面２０の不規則形状部分を含むか、さらには表面の縁部を越えて広がることもあると考えられる。当然ながら、そのような例においては、温度測定の結果は不正確になる。このようなエネルギー領域Ｅの外縁が分からなければ、放射計１０の使用者はそのような事実を知ることがなく、測定結果が不正確なものとなる。
本発明はエネルギー領域Ｅを可視的に画定するための手段を提供するものであり、それにより放射計１０の使用者が測定している実際のエネルギー領域を視認して、測定している表面に対してそのエネルギー領域がどのような位置にあるかを判定できるようになっている。本発明のさまざまな実施例においては、測定される表面に精度の高いレーザのスポットまたはラインが投射され、そのようなスポットまたはラインがエネルギー領域Ｅの周縁を取り囲むように位置決めされる。
エネルギー領域Ｅの周囲を囲む経路上でレーザビームを移動させることによりエネルギー領域Ｅの周縁を目標上で識別することができれば、測定を行なっているエネルギー領域が測定すべき表面上に完全に存しているかどうか、またその表面が他のものより正確な測定値を与える種類のものであるかどうかを使用者が迅速かつ正確に決定することができる。
エネルギー領域Ｅの周縁は、特定の放射計においてその仕様に明示されている前記「視野」と、放射計と目標との距離との関数として確定される。エネルギー領域の大きさおよび形状の確定は一般的な数式を用いて容易に実施することができる。確定後、以下に述べる方法および装置によりレーザビームがエネルギー領域Ｅの周縁に照射される。簡易な「照準」方法の１つは、同軸上から発散する放射計の視野と同じ角度でレーザビームを照射するか、または「距離対スポットサイズ比」の計算に従ってレーザビームの角度を機械的に調整するものである。どちらの場合においても、エネルギー領域Ｅの周縁は前記のレーザビームにより明示される。
【０００７】
図２（Ｃ）は、温度を測定する表面上のエネルギー領域の境界を画定する技術を示すものであり、そこでは、レーザビーム１４の前方に位置する鏡面３０に向けられたレーザビーム１４をレーザ照準装置１２が発射する。鏡３０は動力手段３２を用いて回転させられ、それにより円を描くようにビームを回転させて、測定する表面上のエネルギー領域Ｅを画定する。もしくは振動手段により、または磁場（図示せず）の印加により鏡３０を回転させることもできる。鏡３０の回転は、90％のエネルギー領域Ｅに対応する屈折角をもって行なうべきであり、それによってレーザビーム１４がエネルギー領域Ｅの周縁回りに回転し、放射計１０の使用者がその周縁を視認することが可能となる。
レーザ照準装置１２が放射計１０と一体をなしていてもよく、または放射計１０上またはその近傍に取り付け可能な独立の装置であってもよいことは了解されるべきである。
別の方法として、所定の角度をもった鏡３０の代わりにプリズムを使用し、このプリズムを反射鏡面として作用させ、それによってレーザビームをエネルギー領域の周縁に向けることもできる。
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、測定すべき表面上のエネルギー領域Ｅの境界をレーザビームを用いて画定する方法を示している。ビーム１４の回転は、視覚的に追跡可能な速度で行なわれるように注意して制御することが重要である。それによって最大のビーム強度が達成される。図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、レーザビームは一連のステップを通じてエネルギー領域Ｅの周囲を回転し、レーザビームが次の位置へ移動する前に少なくとも100分の１秒間、各ステップに留まるようになっている。これは、エネルギー領域Ｅの周囲に複数のステップＥ−１、Ｅ−２等を設けることにより実現される。レーザビーム１４は所定の期間各ステップに停止して、次のステップへの移動前にビームを視認できるようにする。
【０００８】
図３は、温度を測定する表面上のエネルギー領域の境界を画定する技術を示すものであり、そこでは動力手段１３２を用いてレーザ１１２を支点１２０を中心として機械的に旋回させることにより、エネルギー領域Ｅを画定する円またはその他の閉じた図形を描くようにレーザ１１２自体を回転または変位させる。もしくは振動手段（図示せず）により、または磁場（図示せず）の印加によりレーザ１１２を回転させることもできる。しかしレーザ１１２の回転は90％のエネルギー領域Ｅに対応する屈折角をもって行なうべきであり、それによってレーザビーム１１４がエネルギー領域Ｅの周縁回りに回転し、放射計１０の使用者がその周縁を視認することが可能となる。
【０００９】
図４では、磁場２２５の印加によりレーザ２１２を支点２２０を中心に回転させ、90％エネルギー領域Ｅの周縁上にレーザビーム２１４を照射することにより、放射計１０の使用者がそのビームを視認できるようになっている。このような実施例では、90％のエネルギー領域に対応してレーザを回転させるように磁場２２５を変化させる手段（図示せず）が配設されている。
【００１０】
図５では、レーザ３１２は、検出器３１６の周囲に少なくとも２本の独立したレーザビーム３１４Ａおよび３１４Ｂを形成する少なくとも２つの構成要素３１２Ａおよび３１２Ｂを備えている。これら少なくとも２本の独立したビーム３１４Ａおよび３１４Ｂは、測定表面３２０のエネルギー領域Ｅの中心ではなくエネルギー領域Ｅの周縁に向けられている。２本を超えるそのようなレーザビームの使用により、単なるＥ領域の中心ではなく重要なエネルギー領域Ｅ全体が明確に識別されるようになる。必要であれば、独立したレーザを使用するか、またはレーザ分割装置を用いて単一のレーザビームを分割することもできる。格子やホログラフィ用部品などの回折装置を用いて複数のビームを形成してもよい。前記エネルギー領域の異なる側にレーザビームを照射するように２基以上のレーザを構成してもよい。
【００１１】
図６は、温度を測定する表面上のエネルギー領域の境界を画定する技術の別の実施例を示すものであり、そこではレーザ４１２を検出器４１６の周囲に円を描くように機械的に旋回させ、表面（図示せず）の円形経路上にレーザビーム４１４を照射させることにより、エネルギー領域Ｅを画定する。レーザ４１２は連接アーム４２１上に設けたピボットベアリング４２０に回動自在に取り付けられている。アーム４２１は、モータ４２２により回転させられるピボットベアリング４２４に取り付けられている。このようにして、レーザ４１２から照射されたレーザビーム４１４は、温度を測定している表面のエネルギー領域Ｅの周囲を回転してその境界を画定する。
【００１２】
このレーザビームの回転は、図７に示すようなビームスプリッタまたは光ファイバ技術を用いて実施してもよく、そこではレーザビームは光ファイバ手段５０１を通じて照射される。そのようにして、ビームはレーザ光源から扇状に広がってエネルギー領域Ｅを取り囲み画定する。十分な数のファイバオプティクスを使用することにより、光の環、または点で形成される環によって目標領域Ｅの周縁の境界を画定することができる。これは、180度離して配置したわずか２本のファイバにより、ピックアップパターンが円形となるので実現することが可能である。さらに、光ファイバ手段はエネルギー領域の中央スポットないしはそれより大きな中央領域にレーザビームを向けるように作用してもよい。
【００１３】
図８は、レーザ６１２から照射されるレーザビーム６１４を回転させるさらに別の手段を示している。この方法では、レーザビーム６１４は回転する平面鏡６３０に向けられ、そこで、めっきされたプラスチック製の円錐鏡６３１に向けて反射される。この反射したビームは表面に照射され、エネルギー領域Ｅの周縁を画定する。平面鏡６３０はモータ６２２により駆動される。このようにして、レーザビーム６１４は測定される表面のエネルギー領域Ｅの周縁の回りを回転する。これらの鏡は、レーザ照射が赤外線検出器のピックアップ角度と同じ角度で行なわれるような角度で位置決めされている。
【００１４】
当然ながら、エネルギー領域Ｅの形状として図１から８に示す円形以外も想定可能であることは了解されよう。図９（Ａ）から（Ｃ）は、本発明の手段を用いて実現可能な光パターンとして代替的な正方形（図９（Ａ））、矩形（図９（Ｂ））および三角形（図９（Ｃ））を示している。閉じた形状が好ましい。この形状には３個以上の点またはスポットを含めてもよい。
【００１５】
図１０は、レーザビームを回転させずに円形形状を実現することが可能なエネルギー領域の画定方法を示しており、この方法は、多くのスポットを投射するように位置決めされた複数の固定した光ファイバを用いることを特徴とする。この図において、固定されたレーザ７１２がビーム７１３を出射し、このビームは光ファイバ７１５のバンドルによって複数のビーム７１４に分割され、エネルギー領域Ｅを画定するパターン７１６を表面上に投射する。必要であれば、特別な形状を使用してもよい。回折手段によってもそのようなパターンが形成される。
図１０を参照すると、複数のレーザビームを照射するための前記手段（バンドル７１５）はまた、軸方向にレーザビームを照射するように構成された光ファイバを含み、例えば、測定される表面に単一の中央スポットないしはそれよりも大きな中央領域を形成することによって、それら複数のレーザビームがエネルギー領域の中心および周縁の双方を明示かつ画定するようになっている。
【００１６】
図１１および１２は温度を測定する表面上のエネルギー領域の境界を画定する技術によるさらに別の実施例を示すものであり、そこではスリップリングおよび釣合い重りの使用によりレーザが回転するように構成されている。例えば、図１１はそのようなレーザ照準装置１０００を示している。レーザ照準装置１０００は赤外線検出器（図示せず）と組み合わせた一体の装置として配設することもでき、または赤外線検出器に対して着脱自在な照準装置として独立させることもできる。
図１１のレーザ照準装置１０００は、電源１０１８より電力を供給され目標にレーザビーム１０１４を照射するレーザ１０１２を包含している。レーザ１０１２は支点１０２０を中心に回動自在に取り付けられている。照準装置に動力を供給しレーザ１０１２を回転させるためモータ１０２１が配設されている。モータ１０２１およびレーザ１０１２の回転をオン／オフにするため外部スイッチ（図示せず）を設けてもよい。レーザ１０１２の位置、したがってより重要なレーザビーム１０１４の方向を制御するため上部および下部のねじ式調節装置１０１３および１０１１が個別に設けられている。上部のねじ式調節装置１０１３は非回転時に使用されるように構成されており、下部のねじ式調節装置１０１１はレーザ１０１２の回転中に使用される。
レーザ１０１２は電源１０１８により電力を供給される。レーザ１０１２の回転を容易にするためスリップリング１０１６が配設されている。レーザ１０１２の上方および下方には上部および下部の釣合い重り１０１５Ａおよび１０１５Ｂがそれぞれ配設され、戻しばね１０１９も配設されている。
図１１における照準装置１０００のレーザ１０１２はモータ１０２１により駆動されると支点１０２０を中心に回転するように構成されている。これにより、レーザ１０１２は目標（図示せず）に対し円形状パターンを描いてレーザビーム１０１４を照射することができる。回転中、釣合い重り１０１５Ａおよび１０１５Ｂには遠心力が作用してレーザ１０１２を傾斜させる。その傾斜角度はねじ式調節装置１０１３および１０１１により制御することが可能である。この角度は、この照準装置が用いられる赤外線検出器の赤外線検出器視野に対応するように調整される。レーザビーム１０１４はその後赤外線検出器（図示せず）の目標領域の周縁上を移動する。モータ１０２１がオフになると、戻しばね１０１９がレーザ１０１２を中央に位置決めする。このようにして、レーザビームが目標領域の中心に位置することになる。これにより使用者のための矯正機能が果たされ、レーザ照準装置の照準合わせが適正に行なわれる。
【００１７】
図１１のレーザ照準装置の変型が図１２に示されている。レーザ照準装置１１００は、赤外線視野１１６１をもつ赤外線検出器１１６２とともに示されている。レーザ照準装置１１００はレーザビーム１１１４を照射するレーザ１１１２を包含している。レーザ１１１２は支点１１２０上に回動自在に取り付けられている。支点１１２０に対してレーザ１１１２の反対側には釣合い重り１１１５が配設されている。レーザ１１１２は電源１１１８により電力を供給され、モータ１１２１により回転させられるように構成されている。レーザ１１１２の回転を容易にするためスリップリング１１１６が配設されている。
図１２のレーザ照準装置１１００は図１１の照準装置１０００と同様に動作するように構成されている。レーザ１１１２が支点１１２０を中心として回転すると、レーザビーム１１１４は目標（図示せず）に対し赤外線検出器１１６２における赤外線視野１１６１の周縁の回りに照射される。
【００１８】
図１３は温度を測定する表面上のエネルギー領域の境界を画定する技術のさらに別の実施例を示している。レーザ照準装置１２００は、標準的な赤外線検出器または放射計に対して着脱自在な独立型の装置として設けられている。照準装置１２００は、照準装置１２００のハウジング１２０１内に収納されたレーザ１２１２を包含している。レーザ１２１２は目標（図示せず）に対しレーザビーム１２１４を照射するように構成されている。レーザ１２１２は電源（図示せず）により電力を供給される。レーザ１２１２には回転アセンブリ１２２７を介してモータ１２２１が連結されており、レーザをハウジング１２０１内で回転させる。ハウジング内でのレーザ１２１２の回転を容易にするためスライダ１２２６が配設されている。
レーザ１２１２の位置、したがってレーザビーム１２１４の方向を制御するため調節ねじ１２１７が配設されている。レーザ１２１２の外側端部の周囲には、スイベルボールシート１２２０に嵌め込まれたスイベルボール１２２２が配設されている。スイベルボール１２２２近傍には、ばね座金１２１８が配設されている。
レーザ照準装置１２００は、図１１および１２に示した照準装置と実質的に同じ方式で動作する；すなわち単一のレーザ１２１２をモータ１２２１により回転させて、照射したレーザビームを赤外線フィールドの周縁回りに回転させる。
【００１９】
図１４から１６は、放射計とともに図示した温度を測定する表面上のエネルギー領域の境界を画定する技術によるさらに別のレーザ照準装置を示している。図１４から１６の実施例では、通常の放射計１３００が使用されている。この放射計は、レンズ１３０６を備え、かつ最上部に取り付けられた眼鏡照準器１３０５を包含している。眼鏡照準器１３０５により、使用者は放射計１３００を目標に向けることが可能になる。
放射計１３００の両側には少なくとも２個のレーザ照準装置１３１２が配設されている。装置１３１２は、放射計の両側に約180度離れて位置するレーザ照準装置１３１２内に配設された一対のレーザ１３１４を包含しており、これらのレーザは、放射計により測定されるエネルギー領域の両側の目標に対し一対のレーザビーム（図示せず）を照射するように構成されている。このようにレーザビームを用いて、放射計１３００により測定されているエネルギー領域の外縁を画定する。
【００２０】
別の実施例においては、図１１から１６に示したレーザを同期させてパルス作動させてもよい。図１７は、そのような実施例においてエネルギー領域の境界を画定する一連の断続した線を示す。本実施例におけるレーザの断続的使用により、レーザの効率が増大し、それによりレーザの全体的なワット量をより小さな領域に集中させビームの輝度を高めることができる。
【００２１】
図１８および１９は、本発明によるレーザ照準装置の態様を、放射計とともに示している。本実施例では、通常の放射計１４００が使用されている。全体的に参照符号１４０１で示されるレーザ照準装置は、レーザビーム１４０３を発生させる単一ビームレーザ発生装置１４０２を備えている。レーザビーム１４０３の光軸上、かつレーザ発生装置１４０２の前方には、ビームスプリッタ、ホログラフィ用部品、または一つの回折格子１４０５を収容する支持部１４０４が配置されている。本例においては、一つの回折格子１４０５が選択され、図示のように、レーザビーム１４０３が入射すると、軸１４０６に対して対称的に発散する全部で12本の細分ビーム１４０３ａを単一の入射ビーム１４０３から形成するようになっている。図１９を参照すると、相互に離間した別々の位置に形成されたレーザ光スポット１４０３ｂのパターンが示されており、温度が調べられる目標１４０７に細分ビーム１４０３ａが当たっている。回折格子１４０５の性質のゆえに、スポット１４０３ｂは、レーザビーム１４０３の光軸を中心とする円上に等しい間隔Ｂをおいて並んでおり、細分ビーム１４０３ａの全体的な広がりは目標１４０７からの装置の軸方向距離に依存する幅Ａである。支持部１４０４の近傍かつ側方には放射計１４００が配置されており、その視軸は発生したレーザビームの軸１４０６と平行であるが、必要であれば、ドット１４０３ｂ全体の中心ではなく目標における選択された領域が測定されるように軸１４０６に対して放射計１４００を調整可能とすることもできる。
【００２２】
図２、３、４、６、８、１１、１２、１３および１８のいずれかによる装置はさらに、測定すべき表面領域に当たるように軸方向にレーザビームを照射するための手段を包含することもできる；例えば図１８では細分ビーム１４０３ａだけではなく軸１４０６に沿った中央の細分ビームも形成するように回折格子１４０５が選択される。
【００２３】
図２０を参照すると、レーザ発生装置１４０１の縦方向の中心軸上、かつ前記複数のレーザビームの内側で回折格子から適切な距離下流側に放射計１４００が位置していて、スポットのパターンを形成するための細分ビームの伝送に干渉しないようなっている変型例が概略的に示されている。
ある実用的な構成形態においては、選択された測定領域に向けられる携帯型装置を提供するため、レーザビーム発生装置１４０１、回折格子支持部１４０４および放射計が支持構造（図示せず）上に適切に保持される。このように、温度を測定する領域上の放射領域の範囲を識別する方法は、前記放射計とともに使用するための照準装置であって、レーザビームを発生させるための手段を包含する照準装置を配設するステップと、前記レーザビームを回折格子手段に通すことにより複数の３つ以上の成分に分割するステップと、前記ビーム成分を前記領域に向け、前記ビーム成分が前記領域に当たる場所に複数の照光領域を形成するステップと、前記放射計により前記領域の温度を決定するステップとを包含することができる。好ましくは、前記回折格子手段は、前記領域の円その他の閉じた幾何学的図形上に間隔をおいて並んだ照光領域を形成する複数の３本以上のビームに前記レーザビームを細分化するようなものである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、回折格子1405は、単一構造の固体で、取付状態においては、衝撃に対して安定しているので、本発明の携帯型装置に用いる場合には、低コストで構成できるばかりでなく、携帯したときに振動があっても、狂いがなく、精度の良い装置として長寿命で用いることができる効果がある。
本発明の構成によれば、円形の可視パターンを認識する場合、複数の光点1403ｂが円周状の可視パターンとして同時に表出されるので、使用者は、円周上の可視パターンをちらつきのない明確な円形として視認できる効果がある。
さらに、遠隔の表面1407における温度を測定する場合、本発明の構成によれば、使用者は不可視の赤外線のエネルギー領域の範囲を、円形の可視パターンとして目視できるから、不可視の赤外線のエネルギー領域の範囲内の温度を正確に測定できる効果がある。
本発明の構成によれば、遠隔の表面1407における温度を測定する場合、温度測定の為の携帯型装置を上記表面1407から遠い位置に位置させても、近い位置に位置させても、常に不可視の赤外線のエネルギー領域の範囲と円形の可視パターンとは一致するから、使用者は常に、不可視の赤外線のエネルギー領域内の温度を正確に測定することができる効果がある。
本発明を、その好適な形態を特に参照して説明してきたが、特許請求の範囲により限定される本発明の精神および範囲から逸脱することなくさまざまな変更および変型をなしうることは明らかであろう。
また、本発明における前記およびその他の目的と利点とは、本発明の好適な実施例の詳細な説明と付属図面とを関連させることにより、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  レーザ照準装置を用いた従来技術型の放射計の略図である。
【図２】 （Ａ）および（Ｂ）は、レーザビームを段階的に移動させてエネルギー領域を画定する方法を示す。（Ｃ）は、鏡を用いてレーザビームが目標領域の境界線を描くことを特徴とする実施例の略図である。
【図３】  機械的動力手段を用いてレーザを支点を中心として旋回させる実施例の略図である。
【図４】  レーザの方向を磁場によって変え目標領域を明示させる実施例の略図である。
【図５】  多くの独立したレーザビームが、測定されているエネルギー領域を画定するように照射される実施例の略図である。
【図６】  レーザを機械的に旋回させる実施例の略図である。
【図７】  レーザビームにより目標領域のパターンを形成するためのファイバオプティクスの配置を概略的に示す。
【図８】  レーザを検出器の回りに機械的に旋回させる実施例の詳細な断面図である。
【図９】  （Ａ）から（Ｃ）は、本発明の装置を用いて投射可能な境界線の代替的な形状を示す。
【図１０】  光ファイバを使用してレーザを、エネルギー領域を画定する複数のレーザビームに分割する実施例の略図である。
【図１１】スリップリングを用いてレーザを回転させる、放射計との併用が可能なレーザ照準装置の側断面図である。
【図１２】照準装置を赤外線検出器に取り付けた、図１１のレーザ照準装置の変型例を示す側面図である。
【図１３】レーザ照準装置のさらに別の変型例を示す側面図である。
【図１４】レーザ照準装置が赤外線検出器の両側に配されるレーザビームを用いることを特徴とする実施例の側面図である。
【図１５】  図１４の実施例の正面図である。
【図１６】  図１４および１５の実施例の平面図である。
【図１７】  同期してパルス作動するレーザにより形成される断続した線を示す。
【図１８】  回折格子により複数の独立したビームに分割され発散する単一のレーザビームをレーザ照準装置が用いることを特徴とする本発明の好適な実施例の部分断面図である。
【図１９】  前記単一のレーザビームの細分化により発生する独立したビームが当たることにより目標領域上に形成されるレーザ光のドットパターンを示す線図である。
【図２０】  放射計がレーザビームの光軸上に配置されている変型例を示す図形である。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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