JPH0854286A - 走査式放射計 - Google Patents
走査式放射計Info
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- JPH0854286A JPH0854286A JP21060894A JP21060894A JPH0854286A JP H0854286 A JPH0854286 A JP H0854286A JP 21060894 A JP21060894 A JP 21060894A JP 21060894 A JP21060894 A JP 21060894A JP H0854286 A JPH0854286 A JP H0854286A
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- Japan
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- mirror
- rotating mirror
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定角度による入射光量の変動がなく、常に
良好な像を得ることができる簡易機構の走査式放射計を
提供する。 【構成】 被測定物体１からの放射光を走査する回転ミ
ラー３と、前記回転ミラー３により反射された光を受光
する集光光学系４と、結像された光を電気信号に変換す
る光センサー５と、変換された電気信号をデータ処理す
る信号処理回路６とからなる走査式放射機構において、
被測定物体１と回転ミラー間の光軸上に曲内面が回転ミ
ラー方向に向かう状態に可視もしくは赤外線を透過する
半円筒状の測定窓２を介設し、前記測定窓２と対峙する
状態に湾曲反射面を有する回転ミラー３を入射光軸に対
して４５°の角度に傾斜さぜて設置してなる走査式放射
計。
良好な像を得ることができる簡易機構の走査式放射計を
提供する。 【構成】 被測定物体１からの放射光を走査する回転ミ
ラー３と、前記回転ミラー３により反射された光を受光
する集光光学系４と、結像された光を電気信号に変換す
る光センサー５と、変換された電気信号をデータ処理す
る信号処理回路６とからなる走査式放射機構において、
被測定物体１と回転ミラー間の光軸上に曲内面が回転ミ
ラー方向に向かう状態に可視もしくは赤外線を透過する
半円筒状の測定窓２を介設し、前記測定窓２と対峙する
状態に湾曲反射面を有する回転ミラー３を入射光軸に対
して４５°の角度に傾斜さぜて設置してなる走査式放射
計。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば鋼板やセメント
キルン等の一方向における輝度または温度分布を計測す
るために用いられる走査放射計に関する。
キルン等の一方向における輝度または温度分布を計測す
るために用いられる走査放射計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ラインスキャナーとして使用され
る走査放射計として、集光光学系の測定視野内をポリゴ
ンミラーのような回転多面ミラーで走査する機構のもの
が知られている。しかし、この機構方式では集光光学系
のシェーディング現象のために有効走査域の周辺部の光
量が中心に比べて小さくなるという問題があり、電気的
或いは光学的な補正手段が必要となる。このため、装置
が複雑化すると共に、有効走査角度に限界がある。
る走査放射計として、集光光学系の測定視野内をポリゴ
ンミラーのような回転多面ミラーで走査する機構のもの
が知られている。しかし、この機構方式では集光光学系
のシェーディング現象のために有効走査域の周辺部の光
量が中心に比べて小さくなるという問題があり、電気的
或いは光学的な補正手段が必要となる。このため、装置
が複雑化すると共に、有効走査角度に限界がある。
【０００３】また、被測定物体からの放射光を走査する
ための回転ミラーを集光光学系の前面に配置し、測定窓
に硬質塩化ビニルのような透明プラスチック薄板を用い
て測定窓のレンズ効果を抑制し、かつ測定角度による受
光光量差を除去したラインスキャナーが市販されてい
る。この方式では、測定窓に用いるプラスチック薄板の
機械的強度が低いため、変形や破損が生じ易い欠点があ
る。この欠点を補うために、プラスチック窓を肉厚にす
ると、測定窓のレンズ効果が無視できなくなる。また、
一般に放射温度計では赤外域の波長を利用するが、赤外
域におけるプラスチックの透過率は赤外線透過ガラスに
比べて低い関係でエネルギーロスが大きくなり、そのう
え分子結合に起因して特定波長の透過率が減退するた
め、測定波長に制約を受ける問題点がある。
ための回転ミラーを集光光学系の前面に配置し、測定窓
に硬質塩化ビニルのような透明プラスチック薄板を用い
て測定窓のレンズ効果を抑制し、かつ測定角度による受
光光量差を除去したラインスキャナーが市販されてい
る。この方式では、測定窓に用いるプラスチック薄板の
機械的強度が低いため、変形や破損が生じ易い欠点があ
る。この欠点を補うために、プラスチック窓を肉厚にす
ると、測定窓のレンズ効果が無視できなくなる。また、
一般に放射温度計では赤外域の波長を利用するが、赤外
域におけるプラスチックの透過率は赤外線透過ガラスに
比べて低い関係でエネルギーロスが大きくなり、そのう
え分子結合に起因して特定波長の透過率が減退するた
め、測定波長に制約を受ける問題点がある。
【０００４】特開平２−３０６１２９号公報には、回転
ミラーを用いる代わりに、被撮像体からの撮像信号を走
査するために、光学系と光路変更ミラーとを連動して傾
動させる機構の機械走査式放射計が提案されている。し
かしながら、この方式では光学系と光路変更ミラーとを
連動させる駆動機構が複雑化する欠点がある。
ミラーを用いる代わりに、被撮像体からの撮像信号を走
査するために、光学系と光路変更ミラーとを連動して傾
動させる機構の機械走査式放射計が提案されている。し
かしながら、この方式では光学系と光路変更ミラーとを
連動させる駆動機構が複雑化する欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術の問題点を解消するためになされたもので、
特殊形状の測定窓を配設することにより、回転ミラーを
用いた場合に測定角度による入射光量の変動がなく、か
つ測定窓のレンズ効果の影響を受けずに常に良好な像を
得ることができる簡易機構の走査式放射計を提供するこ
とを目的とする。
な従来技術の問題点を解消するためになされたもので、
特殊形状の測定窓を配設することにより、回転ミラーを
用いた場合に測定角度による入射光量の変動がなく、か
つ測定窓のレンズ効果の影響を受けずに常に良好な像を
得ることができる簡易機構の走査式放射計を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による走査式放射計は、被測定物体からの放
射光を走査する回転ミラーと、前記回転ミラーにより反
射された光を受光する集光光学系と、結像された光を電
気信号に変換するための光センサーと、変換された電気
信号をデータ処理する信号処理回路とからなる走査式放
射機構において、被測定物体と回転ミラー間の光軸上に
曲内面が回転ミラー方向に向かう状態に可視もしくは赤
外線を透過する半円筒状の測定窓を介設し、前記測定窓
と対峙する状態に湾曲反射面を有する回転ミラーを入射
光軸に対して４５°の角度に傾斜させて設置してなるこ
とを構成上の特徴とする。
めの本発明による走査式放射計は、被測定物体からの放
射光を走査する回転ミラーと、前記回転ミラーにより反
射された光を受光する集光光学系と、結像された光を電
気信号に変換するための光センサーと、変換された電気
信号をデータ処理する信号処理回路とからなる走査式放
射機構において、被測定物体と回転ミラー間の光軸上に
曲内面が回転ミラー方向に向かう状態に可視もしくは赤
外線を透過する半円筒状の測定窓を介設し、前記測定窓
と対峙する状態に湾曲反射面を有する回転ミラーを入射
光軸に対して４５°の角度に傾斜させて設置してなるこ
とを構成上の特徴とする。
【０００７】図１は、本発明に係る走査式放射計の構成
機構を模式的に示した説明図で、１は被測定物体、２は
測定窓、３は回転ミラー、４は集光光学系、５は光セン
サー、そして６は信号処理回路である。被測定物体１か
ら放射された光は測定窓２を通って回転ミラー３で反射
され、集光光学系４に入射する。集光された光は、光セ
ンサー５に結像され、ここで電気信号に変換されたのち
信号処理回路６によって表示される。本発明は、前記の
構成機構において、図２（測定窓および回転ミラー部分
の拡大斜視図）に示すように、被測定物体１と回転ミラ
ー３の間の光軸上に曲内面が回転ミラー方向に向かう状
態に半円筒状の測定窓２を介設し、該測定窓２と対峙す
る状態に湾曲反射面を有する回転ミラー３を入射光軸に
対して４５°の角度に傾斜させて設置した点に主要な構
成要素がある。
機構を模式的に示した説明図で、１は被測定物体、２は
測定窓、３は回転ミラー、４は集光光学系、５は光セン
サー、そして６は信号処理回路である。被測定物体１か
ら放射された光は測定窓２を通って回転ミラー３で反射
され、集光光学系４に入射する。集光された光は、光セ
ンサー５に結像され、ここで電気信号に変換されたのち
信号処理回路６によって表示される。本発明は、前記の
構成機構において、図２（測定窓および回転ミラー部分
の拡大斜視図）に示すように、被測定物体１と回転ミラ
ー３の間の光軸上に曲内面が回転ミラー方向に向かう状
態に半円筒状の測定窓２を介設し、該測定窓２と対峙す
る状態に湾曲反射面を有する回転ミラー３を入射光軸に
対して４５°の角度に傾斜させて設置した点に主要な構
成要素がある。
【０００８】測定窓２は、可視もしくは赤外線を透過す
る材料により肉厚の半円筒形状として形成されている。
構成材質としては、例えばＣａＦ2 、ＭｇＦ2 、ＢａＦ
2 などの弗化物系ガラス質物や硬質塩化ビニルのような
透明プラスチック材を挙げることができる。しかし、透
明プラスチック板の分光透過率は、分子結合に起因する
吸収作用により透過率が局部的に低下する現象が生じ、
また全体の透過率も低い。これに対し、弗化物系のガラ
ス質物は透過特性が均一で透過率が高く、測定波長の制
約を受けずに大きな受光エネルギーが得られる有利性が
ある。本発明の目的には光学ガラスまたは光学結晶、特
にＣａＦ2 （屈折率１．４）を溶融成形して半円筒状に
形成した機械的強度の高い肉厚１０mm程度のものが好適
に用いられる。該測定窓２と対峙する状態で装備される
湾曲反射面を有する回転ミラー３は、その回転軸が測定
窓２の中心に位置し、入射光軸に対して４５°の傾斜角
度になるように配設されており、常にこの傾斜角度で回
転するように装備されている。
る材料により肉厚の半円筒形状として形成されている。
構成材質としては、例えばＣａＦ2 、ＭｇＦ2 、ＢａＦ
2 などの弗化物系ガラス質物や硬質塩化ビニルのような
透明プラスチック材を挙げることができる。しかし、透
明プラスチック板の分光透過率は、分子結合に起因する
吸収作用により透過率が局部的に低下する現象が生じ、
また全体の透過率も低い。これに対し、弗化物系のガラ
ス質物は透過特性が均一で透過率が高く、測定波長の制
約を受けずに大きな受光エネルギーが得られる有利性が
ある。本発明の目的には光学ガラスまたは光学結晶、特
にＣａＦ2 （屈折率１．４）を溶融成形して半円筒状に
形成した機械的強度の高い肉厚１０mm程度のものが好適
に用いられる。該測定窓２と対峙する状態で装備される
湾曲反射面を有する回転ミラー３は、その回転軸が測定
窓２の中心に位置し、入射光軸に対して４５°の傾斜角
度になるように配設されており、常にこの傾斜角度で回
転するように装備されている。
【０００９】この場合、半円筒状で肉厚の測定窓２はレ
ンズ効果をもつため、集光光学系の測定視野が一方向に
のみ拡大して歪みを生じるうえ、その曲率半径ｒによっ
ては光学系全体が発散系になるため、相対する回転ミラ
ー３の湾曲反射面を前記レンズ効果を打ち消すような曲
率半径ｒにする必要がある。このためには、半円筒状の
測定窓２および湾曲反射面を有する回転ミラー３におけ
る各球面の曲率半径ｒを、測定窓をレンズと仮定した際
の焦点距離をｆ1 とし、回転ミラーの焦点距離をｆ2 と
したとき、ｆ1 ＝−ｆ2 の関係を満たすよう設定する。
ンズ効果をもつため、集光光学系の測定視野が一方向に
のみ拡大して歪みを生じるうえ、その曲率半径ｒによっ
ては光学系全体が発散系になるため、相対する回転ミラ
ー３の湾曲反射面を前記レンズ効果を打ち消すような曲
率半径ｒにする必要がある。このためには、半円筒状の
測定窓２および湾曲反射面を有する回転ミラー３におけ
る各球面の曲率半径ｒを、測定窓をレンズと仮定した際
の焦点距離をｆ1 とし、回転ミラーの焦点距離をｆ2 と
したとき、ｆ1 ＝−ｆ2 の関係を満たすよう設定する。
【００１０】
【作用】本発明の走査式放射計によれば、測定窓を半円
筒形状に形成することにより、測定角度が変動しても入
射する光の角度は常に一定となり、測定角度による入射
光量の差はなくなる。また、測定窓は曲率半径ｒに水平
な面方向にのみ凹レンズとして作用するが、回転ミラー
の反射面を一方向にのみ凸レンズ効果をもつ湾曲形状と
し、その曲率半径および配置を前記測定窓のレンズ効果
を打ち消すように設定すれば、結像位置は測定窓と回転
ミラーがない状態と等しくなり、測定窓の影響による像
の歪みは自動的に補正される。したがって、単純な機構
により走査角の拡大が図られるうえ、常に鮮明の結像を
得ることが可能となる。
筒形状に形成することにより、測定角度が変動しても入
射する光の角度は常に一定となり、測定角度による入射
光量の差はなくなる。また、測定窓は曲率半径ｒに水平
な面方向にのみ凹レンズとして作用するが、回転ミラー
の反射面を一方向にのみ凸レンズ効果をもつ湾曲形状と
し、その曲率半径および配置を前記測定窓のレンズ効果
を打ち消すように設定すれば、結像位置は測定窓と回転
ミラーがない状態と等しくなり、測定窓の影響による像
の歪みは自動的に補正される。したがって、単純な機構
により走査角の拡大が図られるうえ、常に鮮明の結像を
得ることが可能となる。
【００１１】
実施例１〜２ 図１に示した機構の走査式放射計において、被測定物体
１の光軸上にＣａＦ2（屈折率１．４）で構成された肉
厚および焦点距離（曲率半径）の異なる半円筒状の測定
窓２と湾曲反射面を有する回転ミラー３を図２に示すよ
うに対峙させた状態で配設した。集光光学系４は副鏡と
主鏡からなるカセグレン光学系とした。この場合の結像
距離を表１に示した。なお、結像距離は、集光光学系４
の主鏡から焦点を結ぶ光センサー５までの距離とした。
標準として、測定窓を設置せず、平面の回転ミラーを用
いた際の結像距離を表１に併載した。
１の光軸上にＣａＦ2（屈折率１．４）で構成された肉
厚および焦点距離（曲率半径）の異なる半円筒状の測定
窓２と湾曲反射面を有する回転ミラー３を図２に示すよ
うに対峙させた状態で配設した。集光光学系４は副鏡と
主鏡からなるカセグレン光学系とした。この場合の結像
距離を表１に示した。なお、結像距離は、集光光学系４
の主鏡から焦点を結ぶ光センサー５までの距離とした。
標準として、測定窓を設置せず、平面の回転ミラーを用
いた際の結像距離を表１に併載した。
【００１２】実施例３ 測定窓２を、肉厚０．３mmの塩化ビニル薄板からなる半
円筒形状とし、その他は実施例１と同一機構の走査式放
射計を作製した。この場合の結像距離を表１に併載し
た。
円筒形状とし、その他は実施例１と同一機構の走査式放
射計を作製した。この場合の結像距離を表１に併載し
た。
【００１３】比較例１ 実施例１と同一の半円筒状測定窓を設置し、回転ミラー
を平面鏡とした走査式放射計を作製し、結像位置を測定
した。その結果を表１に併載した。
を平面鏡とした走査式放射計を作製し、結像位置を測定
した。その結果を表１に併載した。
【００１４】比較例２ 実施例３と同一の半円筒状測定窓を設置し、回転ミラー
を平面鏡とした走査式放射計を作製し、結像位置を測定
した。その結果を表１に併載した。
を平面鏡とした走査式放射計を作製し、結像位置を測定
した。その結果を表１に併載した。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１の結果から、実施例の走査式放射計は
半円筒状の測定窓による像の歪みは自動的に補正され、
標準と同一の結像位置を示した。また、測定角度が変動
した場合にも測定窓に対する入射光の角度は常に一定と
なり、入射光量の差を生じることはなかった。しかし、
実施例３では測定窓に塩化ビニルの薄膜を使用した関係
で、変形し易いうえ波長透過率が低い難点が認められ
た。比較例１および比較例２では、回転ミラーに平面鏡
を使用したため、半円筒状測定窓のレンズ効果が打ち消
されず、標準と比べて結像位置が大きくずれる結果を示
した。
半円筒状の測定窓による像の歪みは自動的に補正され、
標準と同一の結像位置を示した。また、測定角度が変動
した場合にも測定窓に対する入射光の角度は常に一定と
なり、入射光量の差を生じることはなかった。しかし、
実施例３では測定窓に塩化ビニルの薄膜を使用した関係
で、変形し易いうえ波長透過率が低い難点が認められ
た。比較例１および比較例２では、回転ミラーに平面鏡
を使用したため、半円筒状測定窓のレンズ効果が打ち消
されず、標準と比べて結像位置が大きくずれる結果を示
した。
【００１７】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば半円筒状
の測定窓とそのレンズ効果を消去する湾曲反射面を有す
る回転ミラーを組み合わせることにより、入射光量の測
定角度の許容範囲を拡大し、かつ像歪みのない状態で常
に高精度の測定が可能な走査式放射計を提供することが
できる。そのうえ、複雑な機構構造を必要とせず、コン
パクトに設計することができるから、製造現場にける各
種物体の輝度や温度分布の計測機器として優れた実用性
が期待される。
の測定窓とそのレンズ効果を消去する湾曲反射面を有す
る回転ミラーを組み合わせることにより、入射光量の測
定角度の許容範囲を拡大し、かつ像歪みのない状態で常
に高精度の測定が可能な走査式放射計を提供することが
できる。そのうえ、複雑な機構構造を必要とせず、コン
パクトに設計することができるから、製造現場にける各
種物体の輝度や温度分布の計測機器として優れた実用性
が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による走査式放射計の機構を模式的に示
した構造説明図である。
した構造説明図である。
【図２】図１の測定窓と回転ミラーの組合せ部分を拡大
して示した斜視図である。
して示した斜視図である。
１ 被測定物体 ２ 測定窓 ３ 回転ミラー ４ 集光光学系 ５ 光センサー ６ 信号処理回路
Claims (3)
- 【請求項１】 被測定物体からの放射光を走査する回転
ミラーと、前記回転ミラーにより反射された光を受光す
る集光光学系と、結像された光を電気信号に変換するた
めの光センサーと、変換された電気信号をデータ処理す
る信号処理回路とからなる走査式放射機構において、被
測定物体と回転ミラー間の光軸上に曲内面が回転ミラー
方向に向かう状態に可視もしくは赤外線を透過する半円
筒状の測定窓を介設し、前記測定窓と対峙する状態に湾
曲反射面を有する回転ミラーを入射光軸に対して４５°
の角度に傾斜させて設置してなることを特徴とする走査
式放射計。 - 【請求項２】 半円筒状の測定窓および湾曲反射面を有
する回転ミラーの曲率半径を、測定窓のレンズと仮定し
た際の焦点距離をｆ1 、回転ミラーの焦点距離をｆ2 と
したとき、ｆ1 ＝−ｆ2 の関係を満たすよう設定する請
求項１記載の走査放射計。 - 【請求項３】 半円筒状の測定窓が、光学ガラスまたは
光学結晶の肉厚材料により形成された請求項１記載の走
査放射計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21060894A JP3316312B2 (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 走査式放射計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21060894A JP3316312B2 (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 走査式放射計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0854286A true JPH0854286A (ja) | 1996-02-27 |
| JP3316312B2 JP3316312B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=16592148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21060894A Expired - Fee Related JP3316312B2 (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 走査式放射計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3316312B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1666913A3 (de) * | 2004-11-19 | 2007-07-18 | Leuze electronic GmbH + Co KG | Optischer sensor |
-
1994
- 1994-08-11 JP JP21060894A patent/JP3316312B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1666913A3 (de) * | 2004-11-19 | 2007-07-18 | Leuze electronic GmbH + Co KG | Optischer sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3316312B2 (ja) | 2002-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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