JP2007271413A

JP2007271413A - 温度測定装置、腕時計及び温度測定方法

Info

Publication number: JP2007271413A
Application number: JP2006096514A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Iwamiya; 宏岩見谷
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】気温を精度よく検出することのできる温度測定装置等を提供する。
【解決手段】組付穴１０には、センサモジュール１１が配置されている。センサモジュール１１は、サーモパイル１２を有し、サーモパイル１２は受光面１２ａを有している。溝１３には、回転軸１４が回転自在に架設されている。この回転軸１４には、遮蔽部材１５が固定されており、この遮蔽部材１５には図示した第１の位置（閉位置）において、受光面１２ａの前方にてこれを遮蔽する対向面１５ａが設けられている。遮蔽部材１５は、前記回転軸１４の回転に伴ってこれと一体的に回転することにより、第１の位置から、略垂直に起立して対向面１５ａが前記受光面１２aの前方から退避した第２の位置（開位置）に変位自在に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象物から放射される赤外線量に基づき温度を測定する温度測定装置、これを用いた腕時計及び温度測定方法に関する。

従来、例えば腕時計においては、各種測定対象物の温度を検出して表示することが可能なものが出現するに至っている。この温度検出機能を有する腕時計は、赤外線温度センサを用い、測定対象物から放射されている赤外線の量を測定し、この測定した赤外線量に基づき対象物の温度を算出する（例えば、特許文献１参照。）。したがって、気温を測定する場合には、ユーザが気温と同等であることが想定できる対象物を選んで、当該対象物からの赤外線量を測定して温度を算出し、この算出した対象物の温度を気温とする。
特開平７−３３３０６６号公報

しかしながら、このように従来においては、外部の対象物の温度を検出して気温とすることから、気温を精度よく検出するためには、対象物の温度と気温とが一致していることが前提条件となる。したがって、直射日光がある屋外や熱源が近くにある環境下のように対象物が気温よりも高温である場合、あるいは冷源が近くにある環境下のように対象物が気温よりも低温である場合には、測定された気温と実際の気温とに誤差が生ずる。このとき、ユーザは、選択した対象物が熱影響を受けているか否かを外観上判断することができないことから、選択した対象物に起因して不可避的に誤差が生じ、気温を精度よく検出することができない。

本発明はかかる従来の実情に鑑みなされたものであり、気温を精度よく検出することのできる温度測定装置、これを用いた腕時計及び温度測定方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために請求項１記載の発明に係る温度測定装置にあっては、測定対象物から放射される赤外線を入射させる入射面を有し、この入射面から入射された赤外線量を測定する測定手段と、この測定手段により測定された赤外線量に基づき、前記測定対象物の温度を算出する算出手段と、前記測定手段の前記入射面を遮蔽する遮蔽部材とを備えることを特徴とする。

また、請求項２記載の発明に係る温度測定装置にあっては、前記遮蔽部材は、外気と接触していることを特徴とする。

また、請求項３記載の発明に係る温度測定装置にあっては、前記遮蔽部材は、前記入射面を遮蔽する第１の位置と、前記入射面を遮蔽しない第２の位置とに変位自在であることを特徴とする。

また、請求項４記載の発明に係る温度測定装置にあっては、前記遮蔽部材の位置を検出する検出手段を更に備え、前記算出手段は、前記検出手段の検出結果に基づき、前記遮蔽部材が前記第１の位置にある状態においては気温を算出し、前記第２の位置にある状態においては気温以外の測定対象物の温度を算出することを特徴とする。

また、請求５項記載の発明に係る温度測定装置にあっては、前記検出手段の検出結果に基づき、前記遮蔽部材が前記第１の位置にある状態においては、前記算出手段が気温の算出に用いる所定の放射率を設定する自動設定手段を更に備えることを特徴とする。

また、請求項６記載の発明に係る温度測定装置にあっては、前記検出手段の検出結果に基づき、前記遮蔽部材が前記第２の位置にある状態においては、前記算出手段が気温の算出に用いる放射率を可変的に設定する手動設定手段を更に備えることを特徴とする。

また、請求項７記載の発明に係る温度測定装置にあっては、前記算出手段は、前記遮蔽部材が前記第１の位置にある状態において、前記気温を所定時間毎に繰り返し算出することを特徴とする。

また、請求項８記載の発明に係る温度測定装置にあっては、前記算出手段により算出された温度を表示する表示手段を更に備えることを特徴とする。

また、請求項９記載の発明に係る腕時計にあっては、請求項１から８にいずれか記載の温度測定装置を備えること特徴とする。

また、請求項１０記載の発明に係る腕時計にあっては、請求項３記載の温度測定装置を備える腕時計であって、この腕時計の時計本体には、回転に伴って前記遮蔽部材を第１の位置と第２の位置とに駆動するベゼルが設けられたことを特徴とする。

また、請求項１１記載の発明に係る腕時計にあっては、請求項６記載の温度測定装置を備える腕時計であって、前記手動設定手段は前記腕時計の時計本体に設けられベゼルを有することを特徴とする。

また、請求項１２記載の発明に係る温度測定方法にあっては、測定対象物から放射される赤外線を入射させる入射面を遮蔽部材で遮蔽し、この入射面を遮蔽部材で遮蔽した状態で前記入射面から入射された赤外線量を測定し、この測定した赤外線量に基づき温度を算出することを特徴とする。

本発明によれば、赤外線を入射させる入射面を遮蔽部材により遮蔽して、赤外線量を測定し温度を算出することから、恒常的に所定の遮蔽部材の温度を気温として得ることができる。よって、日光や熱源等による測定対象物の温度と気温との差による影響なく、気温を精度よく検出することが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。この実施の形態は、本発明を腕時計に適用したものである。図１に示すように、腕時計１は、時計本体２とこの時計本体２の両端部に係止されたバンド３，３とで構成されている。時計本体２の周面部及び上面端部には、スイッチＳ１〜Ｓ４が配設されており、上面中央部には円形の風防ガラス４が固定されている。この風防ガラス４の周部にはベゼル５が回転自在に組み付けられており、ベゼル５の所定位置に矢印５ａが描かれている。

また、風防ガラス４の下面側には、円形のインジケータ盤７が配置されている。このインジケータ盤７の周部には、気温測定モードインジケータ７ａ，放射温度測定モードインジケータ７ｂが設けられているとともに、「０．１」「０．９」・・・等の放射率を設定するための放射率設定用文字７ｃが記載され、略中央部にはＬＣＤからなる表示部８が配置されている。

また、時計本体２の端部には、Ｌ字状の切欠部９が形成されており、このＬ字状の切欠部９の下辺部９aには、組付穴１０が形成されている。組付穴１０は、前記切欠部９側に開口しており、その内部にはセンサモジュール１１が配置されている。センサモジュール１１は、サーモパイル（放射温度センサ）１２を有し、サーモパイル１２は前記切欠部９側に露呈する受光面１２ａを有している。

また、前記Ｌ字状の切欠部９の横辺部９ｂには、溝１３が形成されており、この溝１３には、回転軸１４が回転自在に架設されている。この回転軸１４には、遮蔽部材１５が固定されており、この遮蔽部材１５には図１に示した第１の位置（閉位置）において、前記受光面１２ａの前方にてこれを遮蔽する対向面１５ａが設けられている。そして、遮蔽部材１５は、前記回転軸１４の回転に伴ってこれと一体的に回転することにより、前記第１の位置から、略垂直に起立して対向面１５ａが前記受光面１２aの前方から退避した第２の位置（開位置）に変位自在に構成されている。

図２は、腕時計１の回路構成を示すブロック図である。この回路には、各部を制御するＣＰＵ１６が設けられているとともに、ＲＯＭ１７及びＲＡＭ１８がそれぞれバス１９を介して接続されている。ＲＯＭ１７は、ＣＰＵ１６が動作するためのシステムプログラム等を記憶しており、ＲＡＭ１８は、ワーク用として使用される。

また、バス１９には、ドライバ２０、前記両インジケータ７ａ，７ｂ、計時計数回路２１、前記サーモパイル１２、スイッチＳ１〜Ｓ４、アクチュエータ２２、ベゼルセンサ２３及びサーミスタ２６が接続されている。ドライバ２０は、ＬＣＤよりなる前記表示部８を駆動するものであり、計時計数回路２１は、分周回路２４を介して水晶発振回路２５に接続されている。水晶発振回路２５は、一定周波数の信号を送出し、分周回路２４は、水晶発振回路２５からの信号を計数して計時計数回路２１に送出するものである。計時計数回路２１は、分周回路２４からの信号を計数して、現在時刻データ（年、月、日、時、分、秒データ）を得て記憶しており、これをＣＰＵ４に与える。アクチュエータ２２は、前記回転軸１４を駆動することにより、遮蔽部材１５を前記第１及び第２の位置に駆動するものでありモータ等を有している。ベゼルセンサ２３は、ユーザにより回転操作されるベゼル５の回転位置を検出するものである。サーミスタ２６は、サーモパイル１２自体の温度を検出するセンサである。

なお、この腕時計１の販売時には、図３に示す放射率の目安ガイド紙Ｐが添付されており、ユーザはこの目安ガイド紙Ｐの記載内容を記憶し、あるいはこの目安ガイド紙Ｐを携帯することにより、測定対象の放射率を知ることができる。

以上の構成にかかる本実施の形態において、ＣＰＵ１６はＲＯＭ１７に格納されているプログラムに基づき、図４に示すフローチャートに従って、遮蔽部材制御処理を実行する。すなわち、前記ベゼルセンサ２３からの信号に基づき、ユーザにより、矢印５ａが気温測定モードインジケータ７ａの「気温」を指す位置まで、ベゼル５が回転操作されたか否かを判断する（ステップＳ１０１）。回転操作された場合には、アクチュエータ２２を制御して遮蔽部材１５を第１の位置（閉位置）に駆動する（ステップＳ１０２）。また、ユーザにより、矢印５ａが放射率設定用文字７ｃの範囲内を指す位置まで、ベゼル５が回転操作されたか否かを判断する（ステップＳ１０３）。回転操作された場合には、アクチュエータ２２を制御して遮蔽部材１５を第２の位置（開位置）に駆動する（ステップＳ１０４）。

したがって、以上の処理により遮蔽部材１５は、ベゼル５の回転操作に応じて第１の位置と第２の位置とに変位する。

また、測定モードが設定されている状態において、ＣＰＵ１６はＲＯＭ１７に格納されているプログラムに基づき、図５に示すフローチャートに従って処理を実行する。すなわち、前記アクチュエータ２２の静止位置に基づき、遮蔽部材１５が第１の位置にあるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。遮蔽部材１５が第１の位置にある場合には、反射率（ε）として、遮蔽部材１５の対向面１５ａの反射率である「０．９８」を設定する（ステップＳ２０２）。

引き続き、気温測定モードインジケータ７ａを点灯させ（ステップＳ２０３）、サーミスタ２６によりサーミスタ温度（Ｔｔｍ）を測定する（ステップＳ２０４）。さらに、受光面１２ａにより対向面１５ａからの赤外線を受光したサーモパイル１２の出力であるサーモパイル電圧（Ｖｐ）を測定し（ステップＳ２０５）、以上のＴｔｍ、Ｖｐ、εを用いて算出したΔＴをサーミスタ温度（Ｔｔｍ）に加算することにより、算出温度（Ｔｃ）を得る（ステップＳ２０６）。

したがって、この算出温度（Ｔｃ）は、熱源等による影響のない所定の対象物である遮蔽部材１５の対向面１５ａから放射されている赤外線の量を用いて行われることとなる。よって、従来のように、ユーザが任意に選択した対象物に起因して誤差が生ずるようなことがなく、気温としての算出温度（Ｔｃ）を精度よく算出することができる。そして、このステップＳ２０６で得た算出温度（Ｔｃ）を表示部８に表示させる（ステップＳ２０７）。したがって、このステップＳ２０７での処理により、図１に示したように、日付や時分が表示されている表示部８に「２８．５℃」のように、現在温度が表示される。

しかる後に、所定時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ２０８）、所定時間が経過する毎に、ステップＳ２０１からの処理を繰り返す。したがって、遮蔽部材１５が第１の位置にある状態においては、ステップＳ２０１〜Ｓ２０８の処理が所定時間毎に繰り返され、これにより、表示部８に所定時間毎に変化する気温を表示させることができる。

また、ユーザが気温以外の対象物の温度を測定しようとする場合には、前記放射率の目安ガイド紙Ｐを参照して、対象物の放射率を読み取る。例えば、「雪」の温度を測定したい場合には、「０．８５」を読み取る。そして、ベゼル５を回転操作して矢印５ａを「０．９」と「０．８」の中間に合わせる。すると、図４のフローチャートにおけるステップＳ１０３の判断がＹＥＳとなって、ステップＳ１０４の処理により、アクチュエータ２２が制御されて遮蔽部材１５は第２の位置（開位置）に回転する。しかる後にユーザは、遮蔽部材１５が第２の位置（開位置）に回転することによって露出したサーモパイル１２の受光面１２ａを測定対象物である「雪」に向けておく。

一方、図５のフローチャートにおいては、前述のように遮蔽部材１５が第２の位置（開位置）に回転することにより、ステップＳ２０１の判断がＮＯとなる。したがって、ステップＳ２０１からステップＳ２０９に進み、反射率（ε）として、ベゼル５の矢印５ａにより指定されるベゼル指定値（本例の場合「０．８５」）を設定する（ステップＳ２０９）。引き続き、放射温度測定モードインジケータ７ｂを点灯させ（ステップＳ２１０）、サーミスタ温度（Ｔｔｍ）を測定する（ステップＳ２１１）。

さらに、受光面１２ａにより「雪」からの赤外線を受光したサーモパイル１２の出力であるサーモパイル電圧（Ｖｐ）を測定し（ステップＳ２１２）、以上のＴｔｍ、Ｖｐ、εを用いて算出したΔＴをサーミスタ温度（Ｔｔｍ）に加算することにより、算出温度（Ｔｃ）を得る（ステップＳ２１３）。そして、このステップＳ２１３で得た算出温度（Ｔｃ）を表示部８に表示させる（ステップＳ２０７）。したがって、このステップＳ２１３での処理により、日付や時分が表示されている表示部８に測定対象物「雪」の温度（雪温）が表示されることとなる。

なお、本実施の形態においては、本発明を腕時計に適用した場合を示したが、これに限ることなく、携帯電話や電子手帳等の携帯機器、あるいは固定的な気温測定装置や各種温度測定装置に適用するようにしてもよい。

本発明の一実施の形態を適用した腕時計の外観図である。時計本体の回路構成を示すブロック図である。放射率の目安ガイド紙を示す図である。遮蔽部材制御処理の処理手順を示すフローチャートである。測定モード時の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１腕時計
２時計本体
３バンド
４風防ガラス
４ＣＰＵ
５ベゼル
５ａ矢印
７ａ気温測定モードインジケータ
７ｂ放射温度測定モードインジケータ
７ｃ放射率設定用文字
８表示部
１０組付穴
１１センサモジュール
１２サーモパイル
１２ａ受光面
１３溝
１４回転軸
１５遮蔽部材
１５ａ対向面
１６ＣＰＵ
１７ＲＯＭ
１８ＲＡＭ
２２アクチュエータ
２３ベゼルセンサ

Claims

測定対象物から放射される赤外線を入射させる入射面を有し、この入射面から入射された赤外線量を測定する測定手段と、
この測定手段により測定された赤外線量に基づき、前記測定対象物の温度を算出する算出手段と、
前記測定手段の前記入射面を遮蔽する遮蔽部材と
を備えることを特徴とする温度測定装置。
前記遮蔽部材は、外気と接触していることを特徴とする請求項１記載の温度測定装置。
前記遮蔽部材は、前記入射面を遮蔽する第１の位置と、前記入射面を遮蔽しない第２の位置とに変位自在であることを特徴とする請求項１又は２記載の温度測定装置。
前記遮蔽部材の位置を検出する検出手段を更に備え、
前記算出手段は、前記検出手段の検出結果に基づき、前記遮蔽部材が前記第１の位置にある状態においては気温を算出し、前記第２の位置にある状態においては気温以外の測定対象物の温度を算出することを特徴とする請求項３記載の温度測定装置。
前記検出手段の検出結果に基づき、前記遮蔽部材が前記第１の位置にある状態においては、前記算出手段が気温の算出に用いる所定の放射率を設定する自動設定手段を更に備えることを特徴とする請求項４記載の温度測定装置。
前記検出手段の検出結果に基づき、前記遮蔽部材が前記第２の位置にある状態においては、前記算出手段が気温の算出に用いる放射率を可変的に設定する手動設定手段を更に備えることを特徴とする請求項４又は５記載の温度測定装置。
前記算出手段は、前記検出手段の検出結果に基づき、前記遮蔽部材が前記第１の位置にある状態において、前記気温を所定時間毎に繰り返し算出することを特徴とする請求項４、５又は６記載の温度測定装置。
前記算出手段により算出された温度を表示する表示手段を更に備えることを特徴とする請求項１から７にいずれか記載の温度測定装置。
請求項１から８にいずれか記載の温度測定装置を備えること特徴とする腕時計。
請求項３記載の温度測定装置を備える腕時計であって、この腕時計の時計本体には、回転に伴って前記遮蔽部材を第１の位置と第２の位置とに駆動するベゼルが設けられたことを特徴とする腕時計。
請求項６記載の温度測定装置を備える腕時計であって、前記手動設定手段は前記腕時計の時計本体に設けられベゼルを有することを特徴とする腕時計。
測定対象物から放射される赤外線を入射させる入射面を遮蔽部材で遮蔽し、
この入射面を遮蔽部材で遮蔽した状態で前記入射面から入射された赤外線量を測定し、
この測定した赤外線量に基づき温度を算出することを特徴とする温度測定方法。