JP2813331B2 - 放射温度計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は放射温度計に関する
ものであり、特に本体に予熱装置を用いない放射温度計
のシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】温度計として例えば近年ガラス体温計に
代わるペン型の電子体温計が普及してきた。

【０００３】この電子体温計の特徴は、壊れない、読み
取りやすい、検温の終了のブザーがあることなどである
が、検温に要する時間は５〜１０分程度必要で、ガラス
体温計とほとんど変わりがなく、これが体温測定が面倒
がられる原因である。これは、腋下や口中にセンサ部を
挿入して、測定部位に接触させて測るという方法に問題
があり、測定時間が長いのには２つの理由がある。

【０００４】第１に腋下の皮膚温や、口中の粘膜温は検
温開始前には体温より低く、腋や口を閉じることによっ
て、徐々に体温に近づくためである。

【０００５】第２に体温計センサ部は周囲温度に冷やさ
れていて、測定部位に挿入することにより、更に測定部
位の温度をさげてしまい、本来の体温に平衡するのによ
り時間を要する。

【０００６】この状態を図１４により説明する。

【０００７】図１４は横軸を検温時間、縦軸を測定温度
とする接触型電子体温計の温度測定カーブであり、Ｈは
測定部位としての腋下の温度カーブ、Ｍは体温計の測定
温度カーブである。

【０００８】すなわち検温開始時のｔ₁ に於いては、腋
下の皮膚温は３６℃以下であり、又体温計センサ部の温
度も３０℃以下に冷やされている。この状態から体温計
センサ部を腋下に挿入して腋を閉じると体温計センサ部
の測定温度Ｍは急激に上昇していくが、腋下の温度Ｈは
体温計センサ部によって冷やされることによりｔ₂ 迄加
工した後、真の体温に向けて上昇を開始する。そして体
温計のセンサ部が腋下の皮膚温度迄温められた時、点ｔ
₃ からは２つの温度カーブＨ及びＭは一致して上昇する
が、真の体温迄上昇するには前述のごとく５〜１０分程
度の時間を必要としている。

【０００９】そして実際の体温測定方法は周知のごとく
ｔ₁ 時点から一定のインターバルで測定を行い、その測
定値どうしを比較して最大値を順次記憶するとともに、
測定値間の差を判定し、測定値間の差が予め定めた値よ
り小さくなった時、点ｔ₄ に於いて検温を中止すると同
時に、その時の最大値を体温として表示するようにして
いる（例えば特開昭５０−３１８８８号公報）。

【００１０】前記第１及び第２の理由を考慮して体温測
定を短時間に行うための条件を考えて見ると、検温を開
始する前から体温となっている部位を選び、冷えている
センサを接触させることなく測定できれば、短時間測定
が可能となる。

【００１１】そこで、検温を開始する前から体温となっ
ている部位として鼓膜を選び、その部位の温度を非接触
で測る放射体温計が提案されている（例として特開昭６
１−１１７４２２号公報）。

【００１２】次に上記放射体温計の基本となっている放
射温度計の原理について説明する。『すべての物体は、
表面から赤外放射をしており、その赤外放射エネルギの
量と分光特性は物体の絶対温度で定まり、その物体の性
質や仕上げ表面状態にもよる。』この物理学の法則を基
本としている。このことを示す法則を説明する。

【００１３】まず、プランク（Ｐｌａｎｃｋ）の法則
は、黒体の放射強度、スペクトル分布および温度の関係
を表わしたものである。

【００１４】

【数１】 このプランクの法則を図示したものが図１５である。放
射エネルギは黒体の温度が高くなるにつれて増大してい
ることがわかる。また、放射エネルギは波長によって変
わり、その分布のピーク値は温度が高くなるにつれて短
波長側にシフトしていくが、広い波長帯域に渡って放射
していることもわかる。

【００１５】黒体から放出される全エネルギは（１）式
で与えられるＷ（λ，Ｔ）をλについてλ＝０からλ＝
∞まで積分して得られる。これがステファン・ボルツマ
ン（Ｓｔｅｆａｎ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ）の法則であ
る。

【００１６】

【数２】 （２）式から明らかなように、全放射エネルギＷ₁ は黒
体光源の絶対温度Ｔの４乗に比例している。また、
（２）式は黒体から放射される赤外放射を全波長につい
て積分して得られた式であることにも注意を要したい。

【００１７】上記の法則すべて放射率１．００の黒体に
ついて導かれたものである。しかし、実際にはたいてい
の物体は完全放射体ではなく、物体の放射率は１．００
より小さい。それゆえ、放射率を掛けて修正する必要が
ある。そこで、黒体でないたいていの物体の放射エネル
ギＷ₂ は（３）式のように表わせる。

【００１８】

【数３】 （３）式は物体から放射され赤外センサへ入射している
赤外放射エネルギを表わしているが、赤外センサ自身か
らも同じ法則で赤外放射している。したがって、赤外セ
ンサ自身の温度をＴ₀ とすれば、σＴ₀ ⁴ のエネルギを
赤外放射していることになり、入射から放射を差引いた
エネルギＷは（４）式となる。

【００１９】 Ｗ＝σ（εＴ⁴ ＋γＴ₀ ⁴ −Ｔ₀ ⁴ ） …（４） Ｔａ：物体の周囲温度 γ ：物体の反射率 被測定物体の透過率は零と見なせるので γ＝１−ε が成り立つ。

【００２０】（４）式においては、赤外センサは理想的
に作られており、赤外センサの放射率は１．００である
とした。

【００２１】また、赤外センサは周囲温度Ｔａの環境の
中に長い間放置してあり、赤外センサ温度Ｔ₀ は周囲温
度Ｔａと等しいとすると、（４）式は（５）式のように
なる。

【００２２】 Ｗ＝σ（εＴ⁴ ＋γＴ₀ ⁴ −Ｔ₀ ⁴ ） ＝εσ（Ｔ⁴ −Ｔ₀ ⁴ ） …（５） 図１８は従来の放射温度計の基本構成図であり、以下図
面に基づいて構成を説明する。

【００２３】放射温度計７は、光学系２、検出部３、増
幅部４、演算部５、表示装置６から構成されている。

【００２４】光学系２は、被測定物体Ｌからの赤外放射
を効率良く集光するための導光手段２ａと透過波長特性
があるフィルタ２ｂから成っている。導光手段２ａには
内面を金メッキした円筒を用いている。またフィルタ２
ｂにはシリコンフィルタが用いられている。

【００２５】検出部３は、赤外センサ３ａと感温センサ
３ｂから成っている。赤外センサ３ａは上記光学系２に
より集光された赤外放射エネルギなどの入射から赤外セ
ンサ３ａ自身からの放射を差引いた赤外放射エネルギを
電気信号すなわち赤外電圧Ｖｓに変換する。また、感温
センサ３ｂは赤外センサ３ａ及びその近辺の温度Ｔ₀を
計測するため赤外センサ３ａの近辺に配置され、感温電
圧Ｖｔを出力している。そして、赤外センサ３ａにはサ
ーモパイル、感温センサ３ｂには感温ダイオード、例え
ばサーミスタが用いられている。

【００２６】増幅部４は、赤外センサ３ａつまり、サー
モパイルの出力である赤外電圧Ｖｓを増幅する増幅回路
と、その増幅回路の出力電圧をデジタル化された赤外デ
ータＶｄに変換するＡ／Ｄ変換回路とにより構成される
赤外増幅器４ａと、感温センサ３ｂつまり、感温ダイオ
ードの順方向電圧である感温電圧Ｖｔを増幅する増幅回
路と、その増幅回路の出力電圧をデジタル化された感温
データＴ₀ に変換するＡ／Ｄ変換回路とにより構成され
る感温増幅器４ｂから成っている。

【００２７】そして、増幅部４からの前記２つの信号Ｖ
ｄ、Ｔ₀ は、演算部５によって温度データＴに変換さ
れ、表示装置６に表示される。ここで、演算部５は、被
測定物体Ｌの放射率εを設定する放射率入力手段５ａ
と、（５）式に基づいた演算をする演算回路５ｃから構
成されている。

【００２８】以上の構成によって、非接触方式により被
測定物体Ｌの温度計測を行うことができるが、どのよう
に動作しているかを説明する。

【００２９】まず、被測定物体Ｌは赤外放射しており、
その波長スペクトル分布は図１５に示すように広い波長
域に及んでいる。そして、その赤外放射は導光手段２ａ
により集光され、透過波長特性のあるフィルタ２ｂを透
過して赤外センサ３ａに達する。

【００３０】その他にも赤外センサ３ａに達する赤外放
射エネルギはある。ひとつには、被測定物体Ｌの周囲に
ある物体から赤外放射されており、それが被測定物体Ｌ
により反射した後フィルタ２ｂを透過して達する赤外放
射エネルギである。他には、赤外センサ３ａまたはその
周辺にある物体から赤外放射されており、それがフィル
タ２ｂにより反射して達するものや、さらにはフィルタ
２ｂから赤外放射されて達する赤外放射エネルギがあ
る。

【００３１】そして、前記赤外センサ３ａからの赤外放
射エネルギは（３）式として表わせる。ただし、ε＝
１．００とする。つまり、赤外センサ３ａ自身の温度を
計測することは、間接的に赤外センサ３ａからの赤外放
射エネルギを測ることになる。そのために、感温センサ
３ｂは赤外センサ３ａの近辺に配置され、赤外センサ３
ａとその周辺温度Ｔ₀ を計測している。

【００３２】そして、赤外センサ３ａは入射する赤外放
射エネルギから放射する赤外放射エネルギを差引いた赤
外放射エネルギＷを電気信号に変換する。赤外センサ３
ａはサーモパイルを用いているので、この赤外放射エネ
ルギＷに比例した赤外電圧Ｖｓが出力される。

【００３３】ここで、赤外センサ３ａの出力電圧である
赤外電圧Ｖｓは、単位面積あたりの赤外放射エネルギＷ
と赤外センサ３ａの受光面積Ｓの積に感度Ｒを乗じたも
のである。また、赤外増幅器４ａの出力電圧である赤外
データＶｄは、赤外センサ３ａの赤外電圧Ｖｓに赤外増
幅器４ａの増幅率Ａを乗じたものである。

【００３４】Ｖｓ＝Ｒ・Ｗ・Ｓ Ｖｄ＝Ａ・Ｖｓ 上記の関係が成り立つことから、（５）式は（６）式と
して表わせる。

【００３５】 Ｖｄ＝ε・σＳＲＡ（Ｔ⁴ −Ｔ₀ ⁴ ） …（６） Ｖｄ：赤外増幅器４ａの出力電圧 Ｓ ：赤外センサ３ａの受光面積 Ｒ ：赤外センサの感度 Ａ ：赤外増幅器４ａの増幅率 一般には、Ｋ₁ ＝σＳＲＡ とおいて（６）式を整理し
（７）式に基づいて被測定物体Ｌの温度Ｔを演算する。

【００３６】

【数４】 しかるに従来の放射温度計に用いられている熱型の赤外
センサ自体は波長依存性がないが、該赤外センサが実装
されているキャン・パッケージの前面には窓材としてシ
リコンフィルタや石英フィルタなどの透過材料が配置さ
れている。これは、物体からの赤外放射には図１５に示
したように波長スペクトル分布があるために、主に放射
している波長帯域だけを透過させ、外光の影響を少なく
するためのものである。前記透過材料にはそれぞれ特有
の透過波長特性があり、被測定物体の温度、透過材料の
加工性、材料の価格などにより適当な透過材料が選ばれ
ている。

【００３７】この透過材料のひとつであるシリコンフィ
ルタの透過率を図示したものが図１６である。図１６に
示すシリコンフィルタは約１〜１８〔μｍ〕の波長帯域
だけを透過していることがわかる。そして、その透過率
は約５４％である。

【００３８】上記のごとく、フィルタ付赤外センサはセ
ンサ自身は熱型であり波長依存性がないが窓材であるフ
ィルタにより特定の波長帯域だけを透過させる波長依存
性をもつことになる。

【００３９】したがって、フィルタ付赤外センサに入力
する赤外放射エネルギを全波長について積分して得られ
た（５）式は、特定の波長帯域だけを透過させるフィル
タ付の赤外センサについては成り立たないことになり、
この分だけ誤差が含まれる結果となる。

【００４０】さらに従来の構成に於いては、赤外センサ
の感度Ｒは定数として取り扱ったが、実際の赤外センサ
の感度Ｒは赤外センサ温度Ｔ₀ に依存して変動してお
り、この状態を図１９に示す。

【００４１】すなわち図１９は赤外センサとして使用す
るサーモパイルの出力電圧Ｖｓを黒体を用いて実測して
感度Ｒを求めるとともに、前記赤外センサ温度Ｔ₀ を変
化させて各温度に於ける感度Ｒの変化をプロットしたも
のである。この結果前記感度Ｒの温度依存性は（８）式
のごとく直線上に近似出来ることがわかった。

【００４２】 Ｒ＝α｛１＋β（Ｔ₀ −Ｔ_m ）｝ …（８） ここで、αはＴ₀ ＝Ｔ_m のときの基準となる感度Ｒであ
る。Ｔ_m は赤外センサ温度の代表温度であり、例えば、
工場での赤外センサ感度を測定したときの赤外センサ温
度などである。βは変動の度合を表わし、１〔ｄｅｇ〕
あたりの変動率は−０．３〔％／ｄｅｇ〕であった。

【００４３】上記のような感度Ｒの変動が誤差となるこ
とは当然である。

【００４４】上記の変動率βはサーモパイルの製造条件
によって左右されるものであり、純度や加工精度を高め
ることによって小さくすることが可能であるが、量産性
を考慮した市販のサーモパイルの場合には上記の値とな
る。

【００４５】しかし通常の放射温度計は、高い温度の測
定を目的としたものであり、その測定範囲は０〜３００
℃程度、測定精度は±（２〜３）℃程度であるため前記
フィルタ特性や、赤外センサの感度変動等による誤差は
無視出来るものとして対策を省略していた。

【００４６】しかるに体温計としての測定条件を考える
と、検温範囲としては３３℃〜４３℃程度と狭くてもよ
いが、検温精度としては±０．１℃が要求される。

【００４７】従って前記放射温度計を例えば体温計とし
て使用する場合は前記フィルタ特性や赤外センサの感度
変動等による誤差に対してなんらかの対策を施すことに
より検温精度を高める必要がある。

【００４８】この対策として前記特開昭６１−１１７４
２２号公報の放射体温計では次のような方式となってい
る。

【００４９】すなわち赤外センサを備えたプローブユニ
ットと、ターゲットを備えたチョッパーユニットと、充
電ユニットの３ユニット構成となっている。

【００５０】そして前記赤外センサとターゲットとを外
耳孔のリファレンス温度（３６．５℃）に予熱するため
の加熱制御手段を設け、この加熱制御手段を前記充電ユ
ニットからの充電エネルギによって駆動している。

【００５１】そして体温測定の際はプローブユニットを
チョッパーユニットにセットして前記加熱制御手段によ
り、赤外センサを有するプローブとターゲットを予熱し
た状態にてキャリブレートを行い、しかる後にプローブ
ユニットを取外して外耳孔に挿入して鼓膜からの放射赤
外線を検出し、前記ターゲットからの放射赤外線と比較
することにより体温測定を行っている。

【００５２】次に上記方式により検温精度を高めている
理由について説明する。

【００５３】この方式は加熱制御手段によって赤外セン
サを有するプローブとターゲットとを通常の体温に近い
リファレンス温度（３６．５℃）迄予熱することによっ
て各種の誤差要因を解消しているものである。

【００５４】すなわちプローブを常温より高いリファレ
ンス温度まで加熱することによって、周囲温度にかかわ
らず、赤外センサは一定温度に保つことによって赤外セ
ンサの感度変動はなくなり、その誤差は無視できる。ま
た、測定すべき体温とターゲットのリファレンス温度と
を近接した値としてキャリブレートを行った後、比較測
定を行うことにより前記フィルタ特性による誤差等を無
視出来るレベルとしている。

【００５５】さらにプローブを体温に近い温度に予熱し
ているため、従来の冷たいプローブを外耳孔に挿入した
場合、前記プローブによって外耳孔および鼓膜の温度が
低下して正しい体温測定が行われないという問題も解決
している。

【００５６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記特開昭６
１−１１７４２２号公報の放射体温計は検温精度の点に
於いて極めて優れているが、反面、コントロール精度の
高い加熱制御装置を必要とするため、その構造及び回路
構成が複雑になってコストアップになるという問題があ
る。又、プローブとターゲットを予熱し、一定温度に制
御するには長い安定時間を必要としていた。さらに加熱
制御装置を駆動するエネルギが比較的大電力であるため
形状が大で、かつ電源コードを有する充電ユニットを必
要とする結果となり、従って小型電池をエネルギ源とす
る携帯形温度計には、本方式を採用することは不可能と
いえる。

【００５７】本発明の目的は上記問題点を解決すること
により、温度計としての検温精度を維持し、携帯可能に
小型化された放射温度計をローコストにて提供すること
にある。

【００５８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の要旨は下記の通りである。

【００５９】即ち、本発明によれば、被測定物体からの
熱放射を集光するための導光手段と、該導光手段を通し
て集光された熱放射を受けて電気信号を出力する赤外セ
ンサと、基準となる絶対温度を計温して電気信号を出力
する感温センサと、前記赤外センサと前記感温センサか
らの電気信号に基づいてデジタル化された赤外データと
感温データを出力する検出信号処理手段と、前記赤外デ
ータ及び感温データに基づいて被測定物体の温度データ
を算出する温度演算手段と、前記赤外センサを導光手段
の先端側に位置する反射板から成る基準比較面に向けた
状態で比較赤外データを検出するとともに、この比較赤
外データの値が零又は微小であることを判定して比較検
出信号を出力する零検出回路を有する比較検出回路と、
前記温度データに従って温度表示を行うとともに零検出
回路から出力された比較検出信号によって点灯される測
定許可マークが設けられている表示装置と、を含み、基
準比較面を測温した比較赤外データによって放射温度計
の導光手段と赤外センサとの間の熱バランスの不整があ
った場合、熱バランスが所望の平衡状態に達するまで温
度測定を保留することを特徴とする。

【００６０】従って、本発明によれば、導光手段と赤外
センサとの間に熱バランスの不整があった場合において
も、これを比較赤外データとして検出することができ、
この比較赤外データを用いて、前記熱バランスが所望の
平衡状態に達するまで温度測定を保留したり、あるいは
この比較赤外データを温度データの演算に用いる等、各
種の測温処理に利用することが可能となる。この結果、
本発明によれば、放射温度計の検温精度を好適に保つこ
とができる。

【００６１】

【００６２】また、本発明によれば、比較赤外データの
有無によって熱バランスの状態を判定することができ、
熱バランスが所定領域内であるときに確実に正確な温度
測定を行うことが可能となる。

【００６３】また、本発明によれば、表示回路にて測温
の可否を容易に認識できるという利点がある。

【００６４】更に、本発明によれば、比較赤外データを
検出するための基準比較面が放射温度計の導光手段先端
側に設けられていることから、比較赤外データの検出が
きわめて容易となる点がある。

【００６５】また本発明は、導光手段の先端側に位置す
る反射板は、放射温度計を収納するケースに設けられて
いることを特徴とする。

【００６６】従って、本発明によれば、放射温度計によ
る測温作用を行うときに、温度計自体をケースに収納し
たままで比較赤外データの検出を行うことが可能とな
る。

【００６７】

【００６８】

【００６９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図面に基
づいて説明する。

【００７０】（基本例）図１１は本発明による放射温度
計の基本例を示す基本構成ブロック図であり、本基本例
に於いては、製造条件の良いサーモパイルを使用するこ
とにより、感度Ｒの変動を無視出来るものとし、フィル
ター特性の補正を行った基本例である。

【００７１】図１１に於いて図１８と同番号は同一構成
を示すものであり、説明を省略する。図１８と異なる点
は被測定物体Ｌとして耳の鼓膜の温度を測定することと
演算部５であり、以下に説明する。

【００７２】放射温度計７０に於ける演算部５は、被測
定物体Ｌの放射率εを設定する放射率入力手段５ａと、
フィルタ２ｂの透過波長特性の情報を設定するフィルタ
補正手段５ｂと、温度演算回路５ｃから構成されてい
る。

【００７３】従って演算部５は放射率入力手段５ａから
の放射率設定値と、フィルタ補正手段５ｂからのフィル
タ補正値とにもとづいて測定温度Ｔｂの算出を行うもの
である。

【００７４】まず、本基本例によるフィルタ付赤外セン
サの波長依存性を考慮した温度算出式について説明す
る。

【００７５】赤外センサ３ａは入射から放射を差引いた
赤外放射エネルギＷを赤外電圧Ｖｓに変換していること
は前述したが、そのエネルギＷは（９）式のようにな
る。

【００７６】

【数５】 （９）式の第１項は、放射率εの被測定物体Ｌから赤外
放射され、フィルタを透過して達するエネルギである。
第２項は温度Ｔ₀ の周囲物体から赤外放射され、被測定
物体Ｌにより反射し、フィルタ２ｂを透過して達するエ
ネルギである。第３項は温度Ｔ₀ の赤外センサ３ａまた
はその周辺にある物体より赤外放射され、フィルタ２ｂ
に反射して達するエネルギ、若しくは温度Ｔ₀ のフィル
タ２ｂから赤外放射して達するエネルギである。ここ
で、「透過材料については、透過率と反射率と放射率の
和が１に等しい。」という関係があり、この第３項はフ
ィルタ２ｂによる反射、若しくは放射を考慮した項であ
る。また、この反射は、赤外センサ３ａ側からの赤外放
射をフィルタ２ｂによって反射していることにも注意を
しておきたい。最後に、第４項は温度Ｔ₀ の赤外センサ
３ａ自身から赤外放射しているエネルギであり、負号は
マイナスとなっている。

【００７７】そして、（９）式は（１０）式と書き換え
ができる。

【００７８】

【数６】 すなわち、フィルタ２ｂを有する赤外センサ３ａの入射
から放射を差引いた赤外放射エネルギＷは、（５）式の
ごとく『絶対温度の４乗の差に比例している。』ではな
く、（１０）式のごとくフィルタ２ｂの透過波長特性を
考慮した式でなければならないことがわかった。つま
り、（２）式で示したステファン・ボルツマンの法則に
替る新たな式が必要となる。

【００７９】そこで、絶対温度Ｔの黒体から赤外放射さ
れ、透過率η（λ）のフィルタを透過する赤外放射エネ
ルギをＦ（Ｔ）とすると、（１１）式のごとく表わせ
る。

【００８０】

【数７】 ここで、絶対温度Ｔの温度範囲をＴｍｉｎからＴｍａｘ
の区間であるとして、その区間の任意の絶対温度Ｔ₁ 、
Ｔ₂ 、Ｔ₃ …Ｔ_n について（１１）式を計算し、計算結
果をまとめたものが表１である。

【００８１】

【表１】 そこで、表１に示した絶対温度Ｔとフィルタを透過した
赤外放射エネルギＦ（Ｔ）の関係がステファン・ボルツ
マンの法則とどのように係っているのかを検討した。そ
の検討過程を示すグラフが図１７である。図１７に基づ
いて説明する。

【００８２】グラフの横軸は絶対温度、単位は〔Ｋ〕で
あり、縦軸は放射エネルギ、単位は〔Ｗ／cm² 〕であ
る。図１７のカーブＡはステファン・ボルツマンの法則
を示す（２）式の特性曲線であり、カーブＢはフィルタ
特性を考慮した本基本例の特性曲線である。

【００８３】前記カーブＢは表１に示す絶対温度Ｔ₁ 〜
Ｔ_n に於ける各点をブロットしてカーブＢ´を作成し、
このカーブＢ´に前記カーブＡを変形及び移動させて重
ね合わせたものであり、この変形及び移動の種類はカー
ブＡの４次項の係数ａと横軸方向への移動量ｂと縦軸方
向への移動量ｃとを選定することによって重ね合わせる
ことが可能となった。

【００８４】この結果より前記（１１）式を前記３種類
の設定値ａ、ｂ、ｃを用いて（１２）式に近似した。

【００８５】 Ｆ（Ｔ）＝ａ・（Ｔ−ｂ）⁴ ＋ｃ …（１２） そして、この表１に示した値から（１２）式に示すａ、
ｂ、ｃを最小二乗法などの手法により最適な値を求め、
この値を（１２）式に代入すると近似式となる。

【００８６】ここで、ａ、ｂ、ｃについてステファン・
ボルツマンの法則である（２）式と対比させながら説明
する。

【００８７】ａは絶対温度Ｔの４次項の係数であり、カ
ーブＡのステファン・ボルツマン定数σに相当するもの
であり、単位は〔Ｗ／cm² ・ｄｅｇ⁴ 〕、ｂは対称軸温
度を示しており、カーブＡでは、絶対温度０〔Ｋ〕であ
るが、カーブＢでは絶対温度ｂ〔Ｋ〕を対称軸としてい
る。

【００８８】ｃは、極小値を示しており、カーブＡで
は、０〔Ｗ／cm² 〕であるが、カーブＢでは、Ｃ〔Ｗ／
cm² 〕をオフセットとしている。

【００８９】そして前記近似式（１２）を用いて（１
０）式を書き換えると、（１３）式となる。

【００９０】 Ｗ＝ε〔ａ・（Ｔ−ｂ）⁴ ＋ｃ〕 −ε〔ａ・（Ｔ₀ −ｂ）⁴ ＋ｃ〕 ＝ε・ａ〔（Ｔ−ｂ）⁴ −（Ｔ₀ −ｂ）⁴ 〕 …（１３） 上記（１３）式からわかるように前記極小値ｃは、キャ
ンセルされる。

【００９１】ここで、鼓膜から放射された赤外線による
赤外データＶｄは赤外センサ３ａの受光面積Ｓ、感度
Ｒ、赤外増幅器４ａの増幅率ＡによりＫ₂ ＝ａＳＲＡと
おくと、（１３）式は（１４）式となり、（１４）式に
基づいて（１５）式にて鼓膜による体温Ｔｂを演算す
る。

【００９２】

【数８】 つまり、透過波長特性のあるフィルタが光学系部材に用
いられている場合は、「赤外放射エネルギは絶対温度Ｔ
の４乗に比例している。」という法則を用いて演算する
のではなく、「赤外放射エネルギは（絶対温度Ｔ−対称
軸温度ｂ）の４乗に比例している。」という（１４）式
に基づいて演算する必要がある。

【００９３】この結果より、図１１に示すフィルタ補正
手段５ｂからは対称軸温度ｂが出力されており、演算回
路５ｃでは（１５）式に基づいて被測定物体Ｌすなわち
鼓膜による体温Ｔｂを演算する。

【００９４】次にフィルタ２ｂとして実際に使用したシ
リコンフィルタを考慮した近似式について説明する。

【００９５】シリコンフィルタの透過波長特性を図１６
に示したが、計算を単純化させるために、『シリコンフ
ィルタの透過波長帯域は１〜１８〔μｍ〕であり、その
透過率は５４〔％〕である。』とした。

【００９６】

【数９】 Ｗ（λ，Ｔ）には（１）式を代入して計算する。

【００９７】また、測定環境および被測定物体の測定温
度範囲を０〔℃〕から５０〔℃〕の区間内としたため、
Ｔｍｉｎを２７３〔Ｋ〕、Ｔｍａｘを３２３〔Ｋ〕とし
た。表２に（１６）式の計算結果を示す。

【００９８】表２に示したデータから、（１２）式に近
似したときのａ、ｂ、ｃを最小二乗法によって求める。

【００９９】 ａ＝４．１０４×１０^-12 〔Ｗ／cm² ・ｄｅｇ⁴ 〕 ｂ＝４５．９６〔Ｋ〕 ｃ＝−６．１４４×１０^-4〔Ｗ／cm² 〕 つまり、ここで求めた４次項の係数ａ及び対称軸温度ｂ
はシリコンフィルタの透過波長特性を示す値であり、こ
の４次項の係数ａ及び対称軸温度ｂの値はフィルタ補正
手段５ｂより出力されている。そして、このフィルタ補
正手段５ｂは演算部５の演算プログラムメモリの一部で
あり、そこに４次項の係数ａ及び対称軸温度ｂは書き込
まれている。

【０１００】

【表２】 すなわち、シリコンフィルタを赤外センサの測定用の窓
材として用いている場合には、被測定物体の温度Ｔを計
算する際には、（５）式により計算するのではなく、
（１４）式により計算することによって、高精度な温度
計算を行うことができる。

【０１０１】以上の説明で明らかなように、本基本例に
よれば赤外センサの窓材として透過波長特性のある透過
材料が用いられていても、被測定物体を高精度に温度計
測することができる。

【０１０２】また、赤外センサの窓材である透過材料の
材質変更の場合にもプログラムメモリの一部であるフィ
ルタ補正手段５ｂの値を書き換えることによって高精度
に温度計測することができる。

【０１０３】尚本基本例に於いてはステファン・ボルツ
マンの法則に替る新たな式として（１２）式のごとく４
次項の近似式を採用したが、図１７に示すごとく体温計
では測定範囲としてＴｍｉｎ〜Ｔｍａｘのごとくカーブ
の一部しか使用しないので、必ずしも４次項の近似であ
る必要はなく、適当な高次式で近似しても十分体温計と
しての精度が得られるものであり、例えば２次項の近似
式として（１４）´式も採用することが出来る。

【０１０４】 Ｖｄ＝εＫ´₂ ｛（Ｔｂ−ｂ´）² −（Ｔ₀ −ｂ´）² ｝ …（１４）´ （第１実施形態）次に本発明の第１実施形態として、量
産性を考慮した市販のサーモパイルを使用して実際に製
造した放射温度計の具体的構成を説明する。実際上、本
実施形態の放射温度計は体温計として用いられる。

【０１０５】図２及び図３は本実施形態に於ける放射温
度計の裏面図及び側面図である。１は放射温度計であ
り、本体部１０とヘッド部１１とにより構成され、前記
本体部１０の裏面には温度を表示するための表示装置
６、正面には押ボタン構造のチェックボタン１２、側面
にはスライド構造の電源スイッチ１３と押ボタン構造の
メジャーボタン１４、１５が設けられている。

【０１０６】又前記ヘッド部１１は本体部１０の端部か
ら「くの字状」に突出して設けられており、該ヘッド部
１１の先端はプローブ１６となっており、該プローブ１
６は前記図１１に示す光学系２を含む導光手段と検出部
３とにより構成されている。

【０１０７】即ち、この光学系には、被測定物体からの
赤外放射を集光するための導光手段及び透過波長特性が
あるフィルタが設けられている。

【０１０８】前記放射温度計１の操作方法は、電源スイ
ッチ１３をＯＮにした状態に於いて後述するチェック動
作を行い、しかる後にプローブ１６を被検者の外耳孔に
挿入しながら前記メジャーボタン１４、１５のいずれか
一方又は両方をＯＮにするだけで瞬時に温度測定が終了
し、その結果は表示装置６に温度として表示される。

【０１０９】図４は前記ヘッド部１１の断面図であり、
ケース体１７、１８は、熱伝導性の極めて低い樹脂成形
体で構成されている。そしてケース体１７のプローブ１
６を形成する部分は円筒状の筒部１７ａとなっており該
筒部１７ａには、アルミ等の軽量で熱伝導性のよい金属
よりなる金属ハウジング１９が嵌合されている。この金
属ハウジング１９には円筒部１９ａと該円筒部１９ａに
連通した中空部１９ｂ及び感温素子埋設用の凹部１９ｃ
を備えた基部１９ｄとが設けられ、さらに前記円筒部１
９ａの先端にはフィルタ装着用の段部１９ｅが設けられ
ている。そして前記円筒部１９ａには真鍮（Ｂｕ）パイ
プの内周に金（Ａｕ）メッキを施した導光管２０が嵌合
されるとともに先端の段部１９ｅには赤外線の選択通過
と、防塵機能を有する硬質キャップ２１が固着されてい
る。さらに前記基部１９ｄの中空部１９ｂには前記赤外
センサ３ａとしてのサーモパイルが、又凹部１９ｃには
前記感温センサ３ｂが各々封止樹脂２２、２３によって
埋設されている。

【０１１０】そして赤外センサ３ａと感温センサ３ｂは
各々リード線２４、２５によって回路基板２６の配線パ
ターンに接続され後述する増幅回路に導かれている。

【０１１１】上記構成によれば、赤外センサ３ａと導光
管２０と硬質キャップ２１とが熱伝導性のよい金属ハウ
ジング１９によって結合されているため常に熱バランス
が得られ、その共通化された温度は感温センサ３ｂによ
って検出されるようになっている。

【０１１２】又２８は前記プローブ１６に着脱自由に被
着された検温カバーであり、熱伝導性の悪い樹脂によっ
て構成され、先端部２８ａは赤外線を透過させる材質と
なっている。

【０１１３】図５は、前記プローブ１６の先端部の拡大
断面図であり、検温カバー２８の先端部２８ａがプロー
ブ１６の先端を被うことによりプローブ１６が外耳孔の
内壁に接触することを防止している。

【０１１４】図６は前記放射温度計１を収納ケース３０
に装着した状態を示す側面図であり、収納ケース３０に
は本体部１０を載置するための載置部３０ａとプローブ
１６を収納するための収納部３０ｂが設けられており、
該収納部３０ｂの底面３０ｃの前記プローブ１６の先端
に対応する位置には、本発明において基準比較面を形成
する反射板３１が固着されている。

【０１１５】さらに収納ケース３０には前記チェックボ
タン１２の対応する位置にボタン応圧部３０ｄが設けら
れている。前記電源スイッチ１３をＯＮにした状態にて
放射温度計１を図６に示すごとく収納ケース３０にセッ
トすると、前記プローブ１６の先端が反射板３１にセッ
トされるとともにボタン応圧部３０ｄによってチェック
ボタン１２がＯＮとなる。この状態は後述する機能チェ
ック状態であり、前記表示装置６の表示状態によって温
度測定が可能か否かを知ることが出来る。

【０１１６】図７は、前記放射温度計１により温度測定
を行っている状態を示す耳部の断面図であり、４０は耳
介、４１は外耳孔、４２は鼓膜であり、外耳孔４１の内
壁には多数の産毛４３が生えている。又外耳孔４１の内
壁には耳垢４４が溜まっていることがある。

【０１１７】図示のごとく放射温度計１のプローブ１６
を外耳孔４１に挿入し、先端部を鼓膜４２に向けてメジ
ャーボタン１４、１５を押すことによって瞬時に温度測
定を行うことが出来る。

【０１１８】図１は図２に示す放射温度計１のブロック
図であり前記図１１と同一部材には同一番号を付し、説
明を省略する。

【０１１９】前記図１１と異なる部分について説明する
と５０は検出信号処理部であり図１１に示す増幅部４に
対応し、具体的構成を示す。すなわち、前記赤外センサ
３ａの出力する赤外電圧Ｖｓを増幅する赤外増幅回路５
１、感温センサ３ｂの出力する感温電圧Ｖｔを増幅する
感温増幅回路５２、赤外増幅回路５１の出力電圧Ｖｓの
ピーク値をホールドするためのピークホールド回路５
３、前記赤外増幅回路５１の出力電圧Ｖｓとピークホー
ルド回路５３の出力電圧Ｖｓｐとを各々入力端子Ｉ₁ 及
びＩ₂ に入力し、制御端子Ｃの条件に従って出力端子０
から選択出力する切換回路５４、該切換回路５４から出
力された赤外電圧Ｖｓ又はＶｓｐをデジタル化された赤
外データＶｄに変換するＡ／Ｄ変換回路５５と、前記感
温増幅回路５２の出力電圧Ｖｔをデジタル化された感温
データＴ₀ に変換するＡ／Ｄ変換回路５５とを有し、前
記検出部３から入力される赤外電圧Ｖｓ及び感温電圧Ｖ
ｔをデジタル化された赤外データＶｄと感温データＴ₀
に変換して出力する。

【０１２０】演算部６０は図１１の演算部５に対応する
ものであるが、前記放射率入力手段５ａ、フィルタ補正
手段５ｂ、演算回路５ｃに対応する温度演算回路６１、
該温度演算回路６１によって算出された温度データＴｂ
₁ を入力して表示装置６の温度表示部６ａに温度表示を
行う表示駆動回路６２と機能チェック等の測温処理時に
前記検出信号処理部５０から出力された比較赤外データ
Ｖｄを入力し、その比較赤外データＶｄが零であること
を検出した場合に検出信号Ｓ₀ を出力して前記表示装置
６の測定許可マーク６ｂを点灯させるための零検出回路
６３と、前記検出信号処理部５０から出力された感温デ
ータＴ₀ を入力し、前記図１９に示した（８）式に従っ
て感度Ｒを算出して出力するための感度補正演算回路６
４と、前記（６）式に示した赤外センサ３ａの受光面積
Ｓと赤外増幅回路５１の増幅率Ａとに基づいて外部より
入力設定された値を感度データＤとして出力する感度デ
ータ入力手段６５とを有する。

【０１２１】９０はスイッチ回路であり、図２に示すメ
ジャーボタン１４、１５によって操作されるメジャース
イッチＳＷｍとチェックボタン１２によって操作される
チェックスイッチＳＷｃとが接続されており、メジャー
ボタン１４又は１５が押されるとメジャースイッチＳＷ
ｍがＯＮとなりＭ端子よりメジャー信号Ｓｍが出力され
る。

【０１２２】又図６に示すごとく放射温度計１を収納ケ
ース３０にセットすると前記チェックボタン１２が押さ
れてチェックスイッチＳＷｃがＯＮとなりＣ端子よりチ
ェック信号Ｓｃが出力される。

【０１２３】そして前記スイッチ回路９０のＭ端子より
出力されたメジャー信号Ｓｍは前記温度演算回路６１及
び感度補正演算回路６４の各エネーブル端子Ｅに供給さ
れることによって両回路を演算モードに設定すると同時
に前記零検出回路６３をリセットする。

【０１２４】又スイッチ回路９０のＣ端子より出力され
たチェック信号Ｓｃは前記零検出回路６３のエネーブル
端子Ｅ、切換回路５４の制御端子Ｃ、ピークホールド回
路５３のリセット端子Ｒに供給されている。

【０１２５】次に上記構成を有する放射温度計１の動作
を説明する。

【０１２６】まず図２に示す放射温度計１の電源スイッ
チ１３をＯＮした初期状態に於いては、チェックスイッ
チＳＷｃとメジャースイッチＳＷｍはいずれもＯＦＦと
なっているため、スイッチ回路７０からのチェック信号
Ｓｃとメジャー信号Ｓｍはいずれも出力されていない。

【０１２７】この結果前記演算部６０は温度演算回路６
１と感度補正演算回路６４が非演算モードに設定され、
零検出回路６３も非動作モードに設定されている。

【０１２８】又検出信号処理部５０の切換回路５４はＩ
₂ 端子に入力された電圧Ｖｓｐを出力端子０に選択出力
しており、ピークホールド回路５３はリセットが解除さ
れて動作状態となっている。以上が初期状態であり、次
に機能チェックモードについて説明する。

【０１２９】前記図６に示すごとく放射温度計１を収納
ケース３０に装着すると、前記チェックボタン１２が収
納ケース３０のボタン押圧部３０ｄに押しつけられるこ
とによって図１のチェックスイッチＳＷｃがＯＮになる
とともにプローブ１６の先端が反射板３１の位置にセッ
トされる。

【０１３０】この結果、図１のスイッチ回路９０はチェ
ックスイッチＳＷｃがＯＮになることによってＣ端子か
らチェック信号Ｓｃを出力し、ピークホールド回路５
３、切換回路５４、零検出回路６３に供給する。このチ
ェック信号Ｓｃが供給されることによって検出信号処理
部５０はピークホールド回路５３がリセットされると同
時に切換回路５４は入力端子Ｉ₁ に供給される電圧Ｖｓ
を出力端子０に選択出力する状態に切換わり、前記Ａ／
Ｄ変換回路５５は赤外電圧Ｖｓをデジタル変換して赤外
データＶｄを出力する。

【０１３１】又演算部６０は前記温度演算回路６１、感
度補正演算回路６４が非演算モードに設定され、零検出
回路６３のみ動作状態となっている。以上が機能チェッ
クモードにおける各部の状態であり、この機能チェック
モードに於ける放射温度計１の動作は基準比較面を形成
する反射板３１によって反射された赤外線を赤外センサ
３ａ、赤外増幅回路５１、切換回路５４、Ａ／Ｄ変換回
路５５によって変換した比較赤外データＶｄを零検出回
路６３によって判定し、この比較赤外データＶｄが零で
あれば零検出回路６３は出力端子０に検出信号Ｓ₀ を出
力し、前記表示装置６の測定許可マーク６ｂを点灯させ
る。

【０１３２】ここで上記機能チェックモードの内容につ
いて説明する。

【０１３３】前記図４に於いて赤外センサ３ａ、導光管
２０、硬質キャップ２１は熱伝導性のよい金属ハウジン
グ１９によって結合されることによって熱バランスが得
られていることは前述の通りであり、前記機能チェック
は、この熱バランスが良くとれていることを確認するた
めのモードである。

【０１３４】すなわち温度Ｔの導光管２０や硬質キャッ
プ２１から放射された赤外放射エネルギは反射板３１に
反射されて赤外センサ３ａに入射する。又温度Ｔ₀ の赤
外センサ３ａからも赤外放射エネルギが放射されている
が、この入射から放射を差引いた差のエネルギＷは前記
（５）式に示すごとく Ｗ＝εσ（Ｔ⁴ −Ｔ₀ ⁴ ） であり、Ｔ＝Ｔ₀ であればエネルギＷは存在せず、図１
に示す各電圧Ｖｓ、Ｖｓ及び比較赤外データＶｄはいず
れも零となって零検出回路６３からは検出信号Ｓ₀ が出
力される。

【０１３５】すなわち前記光学系２の部分にはノイズと
なる熱源が存在せず、熱バランスが平衡状態にあって正
確な温度測定が可能であることを測定許可マーク６ｂの
点灯によって確認している。

【０１３６】尚零検出回路６３は比較赤外データＶｄの
値をデジタル値として判定するものであり、その判定値
としては厳密に零とする必要はなく、予め定められた判
定値より小さければ、無視出来るものとして、検出信号
Ｓ₀ を出力する。

【０１３７】しかし前記（５）式に於いてＴ≠Ｔ₀ であ
る場合、すなわち赤外センサ３ａと導光管２０及び硬質
キャップ２１の間に温度差がある場合には差のエネルギ
Ｗが存在するため比較赤外データＶｄの値が零検出回路
６３の判定レベルより大きくなる。この結果検出信号Ｓ
₀ は出力されず測定許可マーク６ｂは点灯されない。

【０１３８】実際の放射温度計１の使用時に於いて前述
のごとくＴ≠Ｔ₀ の状態が発生するのは次の様な場合で
ある。すなわち放射温度計１の使用環境温度を急変させ
た場合であり、この場合には各エレメント間の熱容量
や、応答性の違いによってＴ≠Ｔ₀ となり、熱バランス
が不整であって、その差のエネルギＷにもとづく比較赤
外データＶｄの値だけ測定誤差が生ずるため測定不可と
している。

【０１３９】この状態になった場合には、一定の環境温
度に於いてしばらく放置しておくと金属ハウジング１９
を介して熱伝導が行われることにより、やがて熱バラン
ス状態に安定し、測定許可状態となるが、この安定時間
には数十分を要する場合がある。

【０１４０】以上のように本発明によれば、基準比較面
を測温した比較赤外データを機能チェックに用い、熱バ
ランス状態が安定した状態で測定許可を行っている。し
かしながら、本発明において、この比較赤外データは任
意の測温処理、例えば熱バランスが所定値を超えた状態
であってもこの赤外データそのものを温度演算に用いる
ことも可能である。

【０１４１】以上が機能チェックモードであり、次に温
度測定モードについて説明する。

【０１４２】前記機能チェックモードに於いて測定許可
マーク６ｂの点灯を確認した後に放射温度計１を収納ケ
ース３０から取外す。

【０１４３】放射温度計１を収納ケース３０から取外す
と前記チェックボタン１２の押圧が解除されることによ
ってチェックスイッチＳＷｃがＯＦＦとなり、スイッチ
回路９０のＣ端子から出力されていたチェック信号Ｓｃ
が無くなる。

【０１４４】この結果ピークホールド回路５３のリセッ
トが解除されると同時に切換回路５４は入力端子Ｉ₂ の
選択状態に復帰し、又零検出回路６３も非動作状態に復
帰する。

【０１４５】この結果検出信号処理部５０は赤外増幅回
路５１より出力される赤外電圧Ｖｓの中からピークホー
ルド回路５３にてホールドされたピーク電圧Ｖｓｐを切
換回路５４を介してＡ／Ｄ変換回路５５に供給し、この
ピーク電圧Ｖｓｐをデジタル化した赤外データＶｄを出
力する。

【０１４６】又演算部６０の零検出回路６３は非動作状
態に復帰するが前記検出信号Ｓ₀ は零検出回路６３の内
に設けられた記憶回路によって保持されるため前記表示
装置６の測定許可マーク６ｂは点灯状態を持続する。

【０１４７】そして前記零検出回路６３の検出信号Ｓ₀
は、リセット端子Ｒにメジャー信号が供給されることに
よって記憶回路がリセットされる迄持続する。

【０１４８】以上が測定待機状態であり、この状態から
図７に示すごとく放射温度計１のプローブ１６を外耳孔
４１に挿入した後、メジャーボタン１４、１５を押すこ
とによって温度測定が行われる。

【０１４９】すなわち、メジャーボタン１４、１５が押
されることによって図１のメジャースイッチＳＷｍがＯ
Ｎになり、スイッチ回路９０のＭ端子よりメジャー信号
Ｓｍが出力される。

【０１５０】この結果演算部６０は温度演算回路６１と
感度補正演算回路６４が演算モードに設定されると同時
に零検出回路６３がリセットされ、前記表示装置６の測
定許可マーク６ｂが消灯される。

【０１５１】そして外耳孔４１に挿入されたプローブ１
６（図１では光学系２と検出部３）に入射する鼓膜４２
からの赤外放射エネルギは検出部３の赤外センサ３ａに
よって赤外電圧Ｖｓに変換され、さらに赤外増幅回路５
１で電圧Ｖｓに増幅された後、ピークホールド回路５３
にてピーク電圧Ｖｓｐがホールドされる。

【０１５２】さらにピーク電圧ＶｓｐはＡ／Ｄ変換回路
５５にて赤外データＶｄに変換されて演算部６０に供給
される。

【０１５３】又図４の金属ハウジング１９に埋設された
感温センサ３ｂは赤外センサ３ａの温度を検出して感温
電圧Ｖｔに変換した後Ａ／Ｄ変換回路５６にて感温デー
タＴ₀ に変換し、前記演算部６０に供給する。

【０１５４】前記赤外データＶｄと感温データＴ₀ が供
給されることにより前記演算部６０は、まず感度補正演
算回路６４が供給された感温データＴ₀ と図１９に基づ
く（８）式によって感度Ｒの値を算出する。なお、変動
率βはβ＝−０．００３としている。

【０１５５】次に温度演算回路６１が、感度補正演算回
路６４によって算出された感度Ｒと感度データ入力手段
６５からの感度データＤと、フィルタ補正手段５ｂから
の４次項の係数ａとを入力してこの系の感度係数Ｋ₃ を
Ｋ₃ ＝ａＲＤによって演算する。

【０１５６】次に算出した感度係数Ｋ₃ と放射率入力手
段５ａからの放射率εを、フィルタ補正手段５ｂからの
対称軸温度ｂとを入力して（１７）式の演算を行う。

【０１５７】 Ｖｄ＝εＫ₃ ｛（Ｔｂ₁ −ｂ）⁴ −（Ｔ₀ −ｂ）⁴ ｝ …（１７） さらに（１７）式を整理することにより（１８）式に示
す温度データＴｂ₁ を算出する。なお、外耳孔は同一温
度で取り囲まれており、その空洞が黒体とみなせること
から放射率εは、ε＝１としている。

【０１５８】

【数１０】 そして前記温度データＴｂ₁ は表示駆動回路６２を介し
て表示装置６の数字表示部６ａに表示される。

【０１５９】以上が１回の温度測定動作であり、この一
連の動作を図８のフローチャートにより説明する。

【０１６０】まず外耳孔４１にプローブ１６を挿入する
（ステップ１）と鼓膜４２からの放射赤外エネルギは赤
外電圧Ｖｓとなり、そのピーク電圧Ｖｓｐがピークホー
ルド回路５３にホールドされる（ステップ２）。次にメ
ジャー信号Ｓｍの有無が判定される（ステップ３）が、
前記メジャーボタン１４、１５が押されていない場合は
ＮＯとなり、ステップ２のピーク値ホールド動作のみが
行われる。

【０１６１】又メジャーボタン１４、１５が押されると
ＹＥＳとなりメジャー信号Ｓｍによって零検出回路６３
がリセットされる（ステップ４）とともに感度補正演算
回路６４が感温データＴ₀ を読込み（ステップ５）感度
Ｒの演算を行う（ステップ６）。

【０１６２】又温度演算回路６１は、放射率ε、係数
ａ、感度Ｒ、感度データＤを読込み（ステップ７）、
ａ、Ｒ、Ｄを用いて感度係数Ｋ₃ を演算する（ステップ
８）。

【０１６３】さらに温度演算回路６１は、対称軸温度ｂ
とピークホールドされた赤外データＶｄを読込み（ステ
ップ９）温度データＴｂ₁ を演算する（ステップ１
０）。

【０１６４】そして表示駆動回路６２が前記温度データ
Ｔｂ₁ を入力して表示装置６に温度表示を行う（ステッ
プ１１）ことにより温度測定動作が終了する。

【０１６５】次に図９により図１に示すピークホールド
回路５３の役割について説明する。

【０１６６】図９は本発明に於ける放射温度計１の温度
測定カーブであり、前記図１４に示した従来の電子温度
計の温度測定カーブに対比されるものである。

【０１６７】横軸を検温時間、縦軸を測定温度、測定部
位は外耳孔４１であり、外耳孔４１の温度カーブＨｓと
放射温度計１の測定温度カーブＭｓは一致している。

【０１６８】前述のごとく図７に示す耳の外耳孔４１内
には産毛４３や耳垢４４が存在しているが、前記産毛４
３や耳垢４４の検温開始前の状態は鼓膜４２と同様に極
めて温度に近い温度に温められており、この状態が図９
のｔ₁ の時点である。

【０１６９】すなわち外耳孔４１内にプローブ１６を挿
入した瞬間がｔ₁ 時点であり、この瞬間は外耳孔４１内
がほぼ温度Ｔｂ₁ の状態にあるので赤外センサ３ａには
温度レベルの赤外放射エネルギが入射され図１のピーク
ホールド回路５３にピーク電圧Ｖｓｐとして記憶され
る。

【０１７０】しかしプローブ１６が挿入された直後には
外耳孔４１内の温度はプローブ１６によって冷やされる
ことにより温度カーブＨｓのごとく急激に低下する。こ
の低下に伴って赤外センサ３ａの検出する赤外電圧Ｖｓ
も温度測定カーブＭｓのレベルに低下してしまい、前記
ピーク電圧Ｖｓｐを超えることが出来なくなるため前記
ピークホールド回路５３にはｔ₁ 時点におけるピーク電
圧Ｖｓｐが記憶される。

【０１７１】そして低下した温度カーブＨｓが元の温度
レベルＴｂ₁ に復帰するには約１０分程度の時間を必要
とするものであるが、その理由を図７により説明する。

【０１７２】すなわち外耳孔４１にプローブ１６が挿入
されたことによって鼓膜４２、産毛４３、耳垢４４等の
温度はすべて低下するが、前記各部のうち鼓膜４２は身
体からの熱伝導によって比較的速やかに温度Ｔｂ₁ のレ
ベルに復帰することが出来る。

【０１７３】しかし身体との密着度の低い産毛４３や耳
垢４４は身体からの熱伝導率が小さいため温度Ｔｂ₁ の
レベルに復帰するのに１０分程度の時間を要する結果と
なる。

【０１７４】従って外耳孔４１の内部温度が温度Ｔｂ₁
のレベルにあるのはプローブ１６が挿入された瞬間のｔ
₁ 時点だけである。この短時間の赤外放射エネルギでは
前記放射温度計１の一連の演算処理を行うことが出来な
いため、図９に点線で示すごとく一瞬のピーク電圧Ｖｓ
ｐをピークホールド回路５３にアナログデータとして記
憶し、この記憶されたピーク電圧Ｖｓｐを用いてＡ／Ｄ
変換及び一連の演算処理を行うことにより温度測定を行
うことが出来る。

【０１７５】すなわち本発明のような予熱装置を持たな
い放射温度計に於いてはピークホールド回路５３が必要
であり、このピークホールド回路５３を用いることによ
ってｔ₁ 時点の温度Ｔｂ₁ を極めて短時間に測定するこ
とが可能となる。

【０１７６】図１０は前記ピークホールド回路５３の具
体的構成図であり、入力バッファー８０、出力バッファ
ー８１、逆流防止用のダイオード８２、信号充電用のコ
ンデンサ８３、前記コンデンサ８３に充電された電圧を
放電させるためのスイッチトランジスタ８４とにより構
成され、赤外電圧Ｖｓを入力して、そのピーク値をピー
ク電圧Ｖｓｐとして出力するとともに、リセット端子Ｒ
に供給されるチェック信号Ｓｃによってスイッチトラン
ジスタ８４がＯＮすることによりコンデンサ８３の充電
々圧を放電する。

【０１７７】（他の実施形態）図１２は本発明の他の実
施形態におけるヘッド部１１０の断面図であり、前記図
４と同一部材には同一番号を付し説明を省略する。

【０１７８】図１２に於いて図４と異なる部分は金属ハ
ウジング１９の円筒部１９ａに貫通孔１９ｆを設けるこ
とによって導光管２０を露出させ、この導光管２０の露
出部に感温センサ３ｃを固着させたことにある。

【０１７９】この感温センサ３ｃは前記感温センサ３ｂ
と同じものであり、その固着方法もモールド樹脂を用い
ている。

【０１８０】すなわち、前記第１実施形態との違いは、
プローブ１６に於ける熱バランスの補正方式にある。前
記第１実施形態が熱バランスを機能チェックモードにて
確認して測定を許可する方式を採用することにより熱バ
ランスが取れていない間は測定を不許可にしているのに
対し、この実施形態は、２個の感温センサ３ｂ、３ｃを
設けることによって赤外センサ３ａと導光管２０との温
度差を検出し、この温度差が異状に大きい場合には測定
を不許可とするが、前記温度差が予め定められた設定値
より小さければ、熱バランスが取れていなくても温度測
定を許可し、その測定値に前記温度差の補正を加えた演
算を行って温度データを演算することにより、放射温度
計の測定可能条件を広くしている。

【０１８１】以下その回路構成及び動作を図１３により
説明するが図１と同一部材には同一番号を付し、説明を
省略する。

【０１８２】前記検出部３には図１２に示すごとく導光
管２０の温度Ｔｐを測定するための感温センサ３ｃが設
けられている。前記検出信号処理部５０は、切換回路５
４がなくなってピークホールド回路５３の出力電圧Ｖｓ
ｐが直接Ａ／Ｄ変換回路５５に供給されており、又感温
増幅回路５７とＡ／Ｄ変換回路５８とが新たに設けられ
て感温データＴｐを出力している。

【０１８３】又演算部６０は図１に示す放射率入力手段
５ａには導光管２０の放射率εｐが設定されており零検
出回路６３の代りに温度差検出回路６７が設けられてい
る。該温度差検出回路６７は図１２に示した２個の感温
センサ３ｂ、３ｃによって検出された赤外センサ３ａの
温度データＴ₀ と、導光管２０の温度データＴｐを入力
し、予め定められた測定限界温度差Ｔｄに対して温度差
判定を行う。

【０１８４】そして、｜Ｔ₀ −Ｔｐ｜＜Ｔｄの場合、す
なわち温度差が限界温度差より小さい場合には検出信号
Ｓ₀ を出力して表示装置６の測定許可マーク６ｂを点灯
させる。そしてこの温度差判定動作は図３に示す電源ス
イッチ１３がＯＮになっている間は常に行われており、
第１実施形態のようなチェックボタン１２の操作を必要
としていない。

【０１８５】上記測定許可マーク６ｂが点灯すると温度
測定モードに入ることは第１実施形態と同様であるが、
異なるところは、温度演算回路６１には図１にて説明し
た各データの他に導光管２０の感温データＴｐが入力さ
れており、本実施形態における温度演算回路６１は式
（１９）によって温度データＴｂ₂ を算出する。

【０１８６】

【数１１】 この温度データＴｂ₂ は前記温度差を演算によって補正
したものであり、前記表示駆動回路６２を介して表示装
置６の温度表示部６ａに表示される。

【０１８７】さらに本実施形態のスイッチ回路９０から
出力されるチェック信号Ｓｃはピークホールド回路５３
のリセットのみを行っている。従って温度の再測定を行
う場合は、測定許可マーク６ｂの点灯を確認した後、チ
ェックボタン１２を操作してピークホールド回路５３を
リセットしてから行う必要がある。

【０１８８】上記のごとく本実施形態によれば、プロー
ブ１６の各部が完全に熱バランスする迄待たなくても温
度測定を行うことが出来るため、繰返し測定のインター
バルを短縮することが出来る。又、赤外放射による機能
チェックを必要としないため切換回路や収納ケースを必
要とせず、構成の簡素化も可能となる。

【０１８９】尚本実施形態に於いては最適実施形態とし
て第２の感温センサ３ｃを導光管２０に密着させた構成
を示したが、これに限定されるものではない。すなわち
第２の感温センサ３ｃの目的は前記感温センサ３ｂの埋
設部分よりも周囲温度に対して敏感に応答する導光管２
０の表面温度を検出することであり、前記導光管２０の
表面と周囲温度が略一致していることを考慮すると感温
センサ３ｃを、測定用のＩＣチップを実装した回路基板
上に実装して周囲温度を測定し、これを導光管２０の表
面温度としても十分利用可能である。

【０１９０】

【発明の効果】上記のごとく本発明によれば、測温動作
に際して、放射温度計の赤外センサを所定の基準比較面
に向けた状態で比較赤外データを検出し、導光手段及び
赤外センサの熱バランスをチェックすることができ、こ
の機能チェック時に得られた比較赤外データを利用して
種々の測温処理、例えば熱バランスが不整な状態での測
温動作の不許可あるいは得られた赤外データを用いた温
度演算補正等を容易に行うことが可能となる。この結
果、小型電池による駆動が可能となり、測定時間が短
く、かつ小型で低価格な放射温度計を実現することが出
来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態を示す放射温度計の全
体ブロック図である。

【図２】 第１実施形態における放射温度計の裏面図で
ある。

【図３】 図２に示した放射温度計の側面図である。

【図４】 第１実施形態に示した放射温度計のヘッド部
の要部を示す断面図である。

【図５】 第１実施形態におけるプローブの先端部の拡
大断面図である。

【図６】 第１実施形態における放射温度計を収納ケー
スに装着した状態を示す側面図である。

【図７】 測定状態を示す耳部の断面図である。

【図８】 図１に示す放射温度計の動作を示すフローチ
ャートである。

【図９】 本発明の放射温度計の温度測定カーブを示す
図である。

【図１０】 図１に示すピークホールド回路の構成図で
ある。

【図１１】 本発明に係る放射温度計の基本例を示す全
体的なブロック図である。

【図１２】 本発明の他の実施形態を示すヘッド部の断
面図である。

【図１３】 他の実施形態に係る放射温度計の全体ブロ
ック図である。

【図１４】 従来の接触型電子温度計の温度測定曲線図
である。

【図１５】 物体の赤外放射エネルギの波長スペクトル
特性図である。

【図１６】 シリコンフィルタの透過波長特性図であ
る。

【図１７】 絶対温度と放射エネルギの関係を示す特性
図である。

【図１８】 従来の放射温度計のブロック図である。

【図１９】 従来の赤外センサ感度の温度特性図であ
る。

【符号の説明】

１、７０ 放射温度計、２ 光学系、３ａ 赤外セン
サ、３ｂ、３ｃ 感温センサ、５、６０ 演算部、５ｂ
フィルタ補正手段、１６ プローブ、２０ 導光管、
３０ 収納ケース、３１ 反射板、５０ 検出信号処理
部、５３ ピークホールド回路、６１ 温度演算回路、
６３ 零検出回路、６４ 感度補正演算回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01J 5/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物体からの熱放射を集光するため
   の導光手段と、 該導光手段を通して集光された熱放射を受けて電気信号
   を出力する赤外センサと、 基準となる絶対温度を計温して電気信号を出力する感温
   センサと、 前記赤外センサと前記感温センサからの電気信号に基づ
   いてデジタル化された赤外データと感温データを出力す
   る検出信号処理手段と、 前記赤外データ及び感温データに基づいて被測定物体の
   温度データを算出する温度演算手段と、 前記赤外センサを導光手段の先端側に位置する反射板か
   ら成る基準比較面に向けた状態で比較赤外データを検出
   するとともに、この比較赤外データの値が零又は微小で
   あることを判定して比較検出信号を出力する零検出回路
   を有する比較検出回路と、前記温度データに従って温度表示を行うとともに零検出
   回路から出力された比較検出信号によって点灯される測
   定許可マークが設けられている表示装置と、 を含み、基準比較面を測温した比較赤外データによって
   放射温度計の導光手段と赤外センサとの間の熱バランス
   の不整があった場合、熱バランスが所望の平衡状態に達
   するまで温度測定を保留することを特徴とする放射温度
   計。
2. 【請求項２】 導光手段の先端側に位置する反射板は、
   放射温度計を収納するケースに設けられていることを特
   徴とする請求項１記載の放射温度計。