JPH03273123A

JPH03273123A - 空間温度計測システム

Info

Publication number: JPH03273123A
Application number: JP7197490A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ono; 豊大野; Shinichi Uebayashi; 植林　信一
Original assignee: Dai Dan Co Ltd
Current assignee: Dai Dan Co Ltd
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1991-12-04
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: JPH0769218B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、空間の温度分布を計測する非接触型の空間温
度計測システムに関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、温度計測システムとして１例えばフォトルミ
ネセンスを利用した接触型の光フアイバサーモメータが
知られている。

この種の温度計測システムは、測定器内の光源（キセノ
ンランプ、ＬＤ　、ＬＥＤ）から放射された光が光フア
イバケーブル内を透過し、被測定物と接触させる先端部
の半導体蛍光物質系センサ部に達すると、センサはこの
光を吸収して励起され、吸収した光とは全く異なる波長
の別の光を放射する。そして、別の復路を通るか、また
は同じ光フアイバケーブルを復路として測定器内へ返信
される。この返信光の波長はセンサの感知温度によって
異なるので、測定器はこの波長の違いを分光分析演算処
理する。すなわち、返信光は波長分波器を経てフォトダ
イオードにより検知され、参照光などと比較演算されて
液晶デイスプレィなどに温度が表示される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この種の接触型の温度計測システムでは
、不特定個所に点在する被測定物の温度を計測する場合
、その都度、光フアイバケーブルを引き廻してその先端
部のセンサを被測定物に接触させることによって温度測
定が可能になるが、このようなものでは、近年の分布計
測や面から更に立体空間における温度計測の要請に対し
て対応できないという問題があった。

例えば、スタジオなど観客員数立体室内の空間温度を考
えた場合、立体階層起伏の多い室内にはエアコンなどの
空調設備の吹出口が整備されているが、その空間各所の
温度分布は様々な値になっている。この温度分布を検出
できればそれに応じて最適な空調制御が可能となる。し
かしながら、このような空間各債所の温度分布の計測は
、従来の接触型の温度計測システムでは実大かつ複雑と
なって実施は極めて困難であった。

〔Ｍ題を解決するための手段〕

このような課題を解決するために、本発明による空間温
度計測システムは、光を出射する光出射手段と、出射光
を参照光と投光とに分割するとともに投光を空間に出射
する光学系と、空間内に配置され投光を受光して温度に
応じて励起変化した投光とは異なる波長強度の受信光を
光学系に出射するセンサと、光学系からの参照光と受信
光を受光して電気信号に変換し演算を行なって受信光の
波長からセンサの温度を測定する温度計測手段とを有し
ている。

また、センサを複数設け、投光器で各センサ部位に走査
分配するようにした。

〔作　用〕

本発明においては、光学系から放射される投光が空間に
設置されたセンナに入射すると、このセンサ内の温度に
応じた別な波長を誘発し、この光は元の光路に放射され
、この光が受信側の光学系に入射されてセンサの温度、
すなわち、センサが設置された空間の温度が測定できる
。

センサを複数設ければ、空間の温度分布が測定できる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る空間温度計測システムの一実施例
による構成を示すブロック図である。

同図において、１０は温度計測を行たう測定器であり、
この測定器１０には、例えばキセノンランプ光又はレー
ザ光などの光源光Ｌ１を発生させるための光源１１と、
その投光レンズ１２および光フィルタＦ１と、後述する
光学系から入射される参照光Ｌ２と受信光Ｌ３とをそれ
ぞれ電気信号に変換する光電変換部１３．１４と、変換
された各電気信号を比較演算する演算部１５と、その演
算結果を計測温度として数値表示する表示部１６とが設
けられている。

２０は各種の光を入出射させて往復の光路制御を行なう
光学系であり、この光学系２０には、投光レンズ１２を
介して入射されたレーザ光Ｌ１を所定方向に反射させる
ミラー２１と、このミラー２１の反射光を参照光Ｌ２と
投光Ｌ３とに分割するビームスプリッタ２２と、参照光
Ｌ２の投光レンズ２３および光フィルタＦ２と、投光Ｌ
３を所定の方向に反射させるミラ一部２４と、後述する
受信光Ｌ４を集光して測定器１０側に出射させる集光レ
ンズ２５と、ミラ一部２４で反射された投光Ｌ３を室内
空間の所定範囲の方向にわたってサーボ機構により駆動
され走査を行なうスキャンミラー２６とが設けられてい
る。

３０は光学系２０から離れて室内の温度測定領域空間に
、その受光面をスキャンミラー２６の方向に向けて設置
された複数のセンサ３１〜３４からなるセンサ部である
。これらのセンサ３１〜３４は、スキャンミラー２６か
ら出射された投光Ｌ３を受けると、センサ内の後記する
半導体蛍光物質３０ｂがルミネセンス作用により励起さ
れて異なる波長（周波数）の受信光Ｌ４を入射光の入射
方向と同じ方向に向けて回帰反射する。

この各センサは、例えば、事務所内では机、４Ｆ＃子、
書棚、ロッカ、事務機器、床面、壁面などの適当な場所
に設定する。適当な場所とは、各機器の取扱いの邪魔に
ならず、かつ、スキャンミラー２６の方向に幾何光学的
に面する場所である。また、スタジオ、劇場、ホールな
どでは、座席の椅子の上に設けられた座席番号プレート
の位置、′４路段々が適当である。さらに、天井から細
い棒で下げられたマイクや照明器具等に設けることもで
きる。また、空間内でなく壁や床などに設けることもで
きる。

第２ＦＭ（ａ）はセンサ３１の側面断面図であり、透光
性のガラス基板３０ａと、入射する投光Ｌ３を吸収する
とその入射光の刺激により励起された別の光（ルミネセ
ンス光）、すなわち受信光Ｌ４を発光する蛍光物Ｗ層３
０ｂと、入射光である投光Ｌ３と反射光である受信光Ｌ
４とが平行になる幾何光学的に回帰性を有するように光
の方向を規制するコーナキューブプリズム３０ｃとを組
合わせて構成されている。この蛍光物質ｆｉ３０ｂは、
同図（ｂ）の断面図に示すように、第１のＡＪＩＧ　ａ
Ａｓ層３０ｂｌとＧａＡｓ層３０ｂ２層と第２のＡ交Ｇ
ａＡｓ層３０ｂ３とが積層れて構成されており、投光Ｌ
３の吸収により効率良く受信光Ｌ４としてルミネセンス
光を発生させる機能を有している。また、コーナキュー
ブプリズム３０ｃは、同図（Ｃ）にＩｓ視図で示すよう
にキューブのコーナを形成するように互いに交差する３
つの反射面３０ｃｌ　　、３０ｃ２．３０ｃ３を有し、
キューブの対角線に対して垂直な入射面を膚して構成さ
れており、投光Ｌ３の入射角度にかかわらず１反射光は
全て入射方向に反射されるという機能を有している０以
上、センサ３１について説明したが、他のセンサ３２，
３３．３４も全く同じ構造である。

なお、第１図において、４１は光学系２０の投光レンズ
２３から出射された参照光Ｌ２を測定器１０内の光電変
換部１３に導光する光ファイバ、４２は同様にレンズ２
５により集光された受信光Ｌ４を光電変換部１４に導光
する光ファイバである。

このように構成された空間温度計測システムにおいて、
測定器ｌＯ内の光源Ｉｔから投光レンズ１２を介して出
射された光源光Ｌｌは、光学系２０内のミラー２１によ
り反射され、ビームスプリッタ２２に入射されて参照光
Ｌ２と投光Ｌ３とに分割される。そして、参照光Ｌ２は
投光レンズ２３および光ファイバ４１を透過して測定器
２０内の光電変換部１３に入射され電気信号に変換され
る。また、投光Ｌ３は、ミラ一部２４で反射された後、
さらにスキャンミラー２６に反射され室内空間に設置さ
れたセンナ３１〜３４を走査する。

そして、センサ部３０では、各センサ３１〜３４の蛍光
物質ｆｉ３０ｂが投光Ｌ３を受けて光ルミネセンスによ
り別の波長のルミネセンス光に変換され、受信光Ｌ４と
してスキャンミラー２６に入射される。この受信光Ｌ４
は集光レンズ２５により集光され、光フィルタＦ３を経
て光フアイバ４２内を伝達して測定器ｌＯ内の光電変換
部１４に入射されて電気信号に変換される。変換された
電気信号は、演算器１５で光電変換部１３から入力され
る参照光の電気信号と比較演算され、その演算結果が各
点の計測温度として表示部１６に表示される。

ここで、各センサ３１〜３４の蛍光物質層３０ｂから発
光されるルミネセンス光は、第３図に示すように、波長
（周波数）と強度（明るさ）が温度ＴＩ、Ｔ２．Ｔ３　
　（ＴＩ　（Ｔ２　＜Ｔ３　）に応じて比例変化するこ
とから、温度変化情報を含んだ受信光Ｌ４を光源光であ
る参照光Ｌ２と比較演算することによって、各センサ３
１〜３４が配置された場所の空間温度を正確に測定する
ことができる。

一方、第３図（ｂ）に示すように励起された光の強さｓ
ｌのピーク値がエクスポネンシャルにｓｌ／ｅまで減衰
降下（３７％）してくる時定数τ時間は、計測温度ｔ１
となる。このことから、前記と同様に空間部位の温度を
知ることができる。

以上の実施例においては、センサは第２図に示したよう
に、コーナキューブプリズムを使用した構造のものを用
いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第４
図に断面図で示したような構造のものを用いることもで
きる。第４図において、このセンサは、ガラス基板３０
ａ上に蛍光物質層３０ｂを形威し、この蛍光物質層３０
　ｂ　Ｊ：の投光受光面に多数の透光性のプラスチック
又はガラスからなるポール３０ｃｉを並設し、ガラス基
板３０ａ’で押え、このポール３０ｄとほぼ同じ屈折率
を有する接着剤３０ｅで固定したものである。３０ｆは
反射板である。この構造はルーネベルグレンズと同じよ
うな機能を有し、第２図のセンサと同様に、投光と受信
光とが平行になり良好な回帰性が得られる。投光がどの
ような方向から入射しても、受信光はこれと平行方向に
反射される。

また、投光と受信光を透過するミラ一部と集光レンズの
光学系としては、１ｓ５ｒｇＪに示したような実施例も
考えられる。第５図（ａ）において、投光Ｌ３は光ファ
イバ６１から出射光プリズム５１を経て！’！、１図の
ミラ一部２４に相当する中心レンズ部２４ａに入射され
、ここでビーム状に集光されてスキャンミラーに出射さ
れる。受信光Ｌ４は集光レンズ２５で集光され受光レン
ズ５２を経て光ファイバ４２に供給される。＄５図（ｂ
）において、集光レンズ２５の外面中心部に設けられた
出射光プリズム５１により、投光Ｌ３は直接にスキャン
ミラーに出射される。

また１以上の実施例ではセンサは複数設けたが１つでも
よく、また、スタジオ内の空間温度を計測する場合、天
井から下げたバー軸の先端にミラーポール状に各方向に
向けて複数のセンサを設け、いずれか任意の位置から投
光をこのセンサに向けて放射させることもできる。この
ような場合にはセンサの設置場所が１箇所になるので、
投光を走査する必要はなくなり光学系統が簡単になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る空間温度計測システ
ムによれば、センサのみを温度測定したい空間の任意の
個所に設置しておくだけで、遠島位置から光によりセン
サの温度を検出できるため、面および立体空間における
温度分布を無接触で正確に計測できるという極めて優れ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る空間温度計測システムの一実施例
による構成を示すブロック図、＄２図（ａ）　、　（ｂ
）　、　（ｃ）はＭ１図のセンサの構成を説明する図、
第３図（ａ）、（ｂ）は参照光および受信光の励起波長
とその強度の関係を示す図、第４図はセンサの他の実施
例による構成を示す断面図、第５図（ａ）、（ｂ）は投
光と受信光を透過するミラ一部と集光レンズの光学系の
他の実施例による構成を示す平面図である。１０−−−測定器、１１−−−光１１．１２−−・投光
レンズ、１３，１４・・・光電変換部、１５・・・演算
部、１６・・・表示部、２０・・・光学系、２１・・・
ミラー、２２・・・ビームスプリッタ、２３・・・投光
レンズ、２４・・・ミラ一部　２５・・・集光レンズ、
２６・・・スキャンミラー、３０・−・センサ部、３１
〜３４・・・センサ、３０ａ・・・ガラス基板、３０ｂ
・・・蛍光物質層、３０ｃ・・・コーナキューブプリズ
ム、４１，４２◆・・光ファイバ、Ｆｌ、Ｆ２゜Ｆ３　
◆・・光フィルタ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光を出射する光出射手段と、前記出射光を参照光と投光とに分割するとともに、投光
を空間に出射する光学系と、空間内に配置され、前記投光を受光して温度に応じて変
化した投光とは異なる波長強度の受信光を前記光学系に
出射する光励起センサと、前記光学系からの参照光と受信光を受光して電気信号に
変換し、演算処理を行なつて前記受信光の波長強度から
前記センサの温度を測定する温度計測手段とを備えたことを特徴とする空間温度計測システム。
（２）請求項１において、前記センサを異なる位置に複数個設け、前記光学系に前記投光が前記センサのすべてに出射され
るように走査する光走査受光手段を設けたことを特徴とする空間温度計測システム。