JP3324829B2 - 焦電型赤外センサによる温度測定方法 - Google Patents

焦電型赤外センサによる温度測定方法

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JP3324829B2 JP15157093A JP15157093A JP3324829B2 JP 3324829 B2 JP3324829 B2 JP 3324829B2 JP 15157093 A JP15157093 A JP 15157093A JP 15157093 A JP15157093 A JP 15157093A JP 3324829 B2 JP3324829 B2 JP 3324829B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、焦電型赤外センサの前
面にシャッタを常時閉じた状態で設け、このシャッタを
開いたときに前記焦電型赤外センサに入力する赤外光に
基づいて対象物体の温度を測定する焦電型赤外センサに
よる温度測定方法(以下、単に温度測定方法という)に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の温度測定方法として、例えば昭和
62年特許出願公表第503119号公報に示されるよ
うに、体温計の本体ケース内に設けられた赤外センサの
前面に常時閉じた状態でシャッタを設け、電源ボタンを
オン操作してシャッタを開閉したときに赤外センサから
唯一つの出力信号を得るようにし、この出力信号から赤
外光量を測定して、温度表示するようにしたものがあ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の温度測定方
法は操作が非常に簡単であるが、次のような不都合があ
る。すなわち、電源がオンして直ぐに赤外光が赤外セン
サに入射するため、赤外センサから出力される信号のピ
ークが不安定である。これは、測定開始前には、赤外セ
ンサの感応部は、シャッタが閉じられているので、本体
ケース内部の温度で平衡状態となっている。このような
感応部に赤外光が突然入射すると、特に熱型赤外センサ
では、室温と赤外光量の大小とによって影響を受けるた
め、シャッタがオープンした直後に入射した赤外光に起
因する一つ目(最初の)信号は、二つ目以降の信号とは
比較にならない程不安定であるからである。
【0004】従って、従来の温度測定方法においては、
例えば±0.01℃〜0.1℃というような高精度の温
度測定を行うことが困難であった。
【0005】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的は、測定開始前の雰囲気や環境による
熱ドリフトの影響などを受けることなく、高精度に温度
測定することができる温度測定方法を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、焦電型赤外センサの前面にシャッタを常
時閉じた状態で設け、このシャッタを開いたときに前記
焦電型赤外センサに入力する赤外光に基づいて対象物体
の温度を測定する焦電型赤外センサによる温度測定方法
において、前記シャッタとして、自己保持ソレノイドに
よって直線的に往復動作する可動体に複数の開口が形成
されたものを用い、このシャッタに対して唯一つの起動
信号を与え、これによって、シャッタが1回往復動作す
ることによって得られる前記焦電型赤外センサからの複
数の出力信号のうち、最初の信号は除外し、それより後
の信号を用いて前記対象物体の温度を求めるための演算
を行うようにしている。
【0007】また、前記シャッタとして、自己保持ソレ
ノイドによって直線的に往復動作する可動体に単一の開
口が形成されたものを用い、このシャッタに対して唯一
つの起動信号を与え、これによって、シャッタが複数回
往復動作することによって得られる焦電型赤外センサか
らの複数の出力信号のうち、最初の信号は除外し、それ
より後の信号を用いて対象物体の温度を求めるための演
算を行うようにしてもよい。
【0008】
【作用】例えばシャッタとして複数の開口を有するもの
を用いた場合、このシャッタに対して唯一つの起動信号
が与えられたときにシャッタが1回往復動作することに
より、焦電型赤外センサからは複数の信号が出力され
る。この場合、既に説明しているように、シャッタがオ
ープンした直後に入射した赤外光に起因する一つ目(最
初の)信号は、二つ目以降の信号とは比較にならない程
不安定である。
【0009】そこで、本発明においては、演算処理に際
しては最初の信号のみを利用するのではなく、 最初
の信号より後の信号を用いる、 最初の信号を含めて
複数の信号を用いる、ことにより、測定開始前の雰囲気
や環境による熱ドリフトの影響などが除外される。ま
た、起動信号を与えるための操作は一回でよいから、測
定に要する操作としては従来と同様に簡単である。つま
り、本発明でいう「最初の信号は除外し、それより後の
信号を用いる」は、上記およびを含んだものであ
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。
【0011】図1〜図3は、本発明に係る温度測定方法
で用いる温度測定装置の一例を示し、まず、図1および
図2において、1は本体ケースで、2はこの本体ケース
1の前面側(図示例では上方側)に開口した中空部であ
る。3はこの中空部2を閉塞するように前面側に着脱自
在に設けられる集光用レンズで、図示例においては、中
空部2を囲む側壁に形成されたねじ部4に螺着される保
持部材5に保持されている。
【0012】6は中空部2より背面側に設けられた赤外
センサで、例えばデュアルタイプの焦電型センサよりな
り、その2つの受光面6a,6bは、後述するシャッタ
7を介してレンズ3に対向している。8はシャッタ7お
よび赤外センサ6の近傍に設けられる温度補償用のサー
ミスタ、9はレンズ3の外面を保護するためのカバー体
である。
【0013】前記シャッタ7としては、常時閉じてお
り、起動信号が入力されたとき、その可動部が直線的に
往復動作するものが好ましく、そのようなシャッタとし
て、本願出願人が平成4年6月25日付けにて特許出願
している「電磁波断続装置」(特願平4−193127
号)がある。
【0014】図7および図8は、前記特許出願に係る電
磁波断続装置のうち、最も基本的なダブルソレノイドタ
イプの電磁波断続装置10の構成を概略的に示すもの
で、この図において、11,12は自己保持ソレノイド
で、それぞれ固定鉄心13,14、互いに同方向に巻か
れたコイル15,16、可動鉄心17,18および永久
磁石19,20とからなる。これらの自己保持ソレノイ
ド11,12は互いに一直線状に配置されている。
【0015】そして、この実施例においては、永久磁石
19,20における磁極の極性が互いに逆になるよう
に、例えば自己保持ソレノイド11においては、N極が
可動鉄心17に近く、また、自己保持ソレノイド12に
おいては、S極が可動鉄心18に近くなるように配置さ
れている。21は自己保持ソレノイド11,12を所定
の位置関係に載置保持するベースフレームである。
【0016】22は前記自己保持ソレノイド11,12
の間に設けられる遮蔽部で、可動鉄心17,18と連結
されることにより保持されている。そして、この遮蔽部
22は、光など電磁波を遮蔽する材料、例えばプラスチ
ック、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、鉛(X線など
に有効)よりなり、遮蔽部分23の一部に開口24を備
えている。つまり、可動鉄心17,18および遮蔽部2
2によって一つの可動体25が形成されている。なお、
26は例えば2つの受光素子26a,26bよりなるデ
ュアルタイプの焦電型センサである。
【0017】上述のように構成された電磁波断続装置1
0において、図8に示すように、自己保持ソレノイド1
1,12のコイル15,16を互いに並列に接続して、
これらのある直流のパルス信号(ワンショット信号)を
コイル15,16に与えると、各自己保持ソレノイド1
1,12には互いに同じ方向の磁界が生ずる。
【0018】今、可動鉄心17,18が同図において実
線で示した位置にあり、検出器26に対して光が到達し
ている受光状態にあるとき、実線で示すように直流電源
27を接続すると、自己保持ソレノイド11において
は、可動鉄心17を永久磁石19側に吸引するような力
が作用し、自己保持ソレノイド12においては、可動鉄
心18を永久磁石20側から反発するような力が作用し
て、可動体25が実線で示す矢印方向に移動し、これに
よって、遮蔽部22が同方向に移動するので、受光状態
の検出器26が遮光状態になる。そして、自己保持ソレ
ノイド11においては、可動鉄心17が永久磁石19に
吸着されて、その状態を保持する。
【0019】一方、可動鉄心17,18が仮想線で示し
た位置にあり、検出器26が遮光状態にあるとき、仮想
線で示すように直流電源27を接続した場合、自己保持
ソレノイド11,12においては、前記とは逆の力が作
用するので、可動体25が仮想線で示す矢印方向に移動
し、これによって、遮蔽部22が同方向に移動するの
で、遮光状態の検出器26が受光状態になる。そして、
自己保持ソレノイド12においては、可動鉄心18が永
久磁石20に吸着されて、その状態を保持する。
【0020】上述のように、コイル15,16に同じ極
性の制御信号を入力することにより、可動鉄心17,1
8および遮蔽部22からなる可動体25を移動させるこ
とができるので、検出器26を受光状態から遮光状態ま
たはその逆の状態に切換えることができる。そして、コ
イル15,16に対して極性の異なるパルス的な制御信
号を交互に与えるようにすれば、シャッタやチョッパな
どとして使用することができるのである。
【0021】そこで、本発明方法で用いる温度測定装置
においては、上述のような動作原理の下で動作する電磁
波断続装置10をさらに発展的に応用して、図1および
図3に示すようなシャッタ7を備えている。すなわち、
これらの図において、7Aはシャッタ本体で、これは図
7および図8における可動体25に相当する。また、7
B,7Cはシャッタ本体7Aの両端に設けられる自己保
持ソレノイドである。そして、シャッタ本体7Aのほぼ
中央に複数の開口7aが形成されている。
【0022】図4は、上記温度測定装置に設けられる焦
電型赤外センサ6、シャッタ7、シャッタ7を駆動させ
るためのシャッタドライバ28、焦電型赤外センサ6お
よびサーミスタ8の出力を処理する回路、電源回路など
の関係を概略的に示す図である。
【0023】上記構成の温度測定装置において、ボタン
を操作して電源をオンにすると、シャッタドライバ28
から図3および図5(A)に示すような唯一つのパルス
信号が出力され、これが自己保持ソレノイド7B,7C
に入力することにより、シャッタ本体7Aが図3に示す
ように直線的に1回往復動作し、焦電型赤外センサ6か
らは図5(B)に示すような4つのピークP1 〜P4
もつ信号が出力される。この出力信号のうち、最初のピ
ークP1 を含む信号は、測定開始前の雰囲気や環境によ
る熱ドリフトの影響を受けており誤差を含むものである
からこれを除外し、残りのピークP2 〜P4 を含む信号
に基づいて演算を行い、例えば2番目のピーク信号P2
と3番目のピーク信号P3 の平均値によって対象物体の
温度を求めるのである。測定結果は、図4に示す液晶か
らなる表示部29において表示されると共に、メモリ3
0に適宜格納される。
【0024】上記実施例においては、最初のピークP1
を含む信号を除外し、それより後の信号に基づいて演算
を行うようにしているが、最初の信号を含む複数の信号
の例えば平均値を基にして演算を行うようにしてもよ
い。
【0025】そして、前記焦電型赤外センサ6の出力信
号を処理する場合、その処理対象の複数の信号の大きさ
が2つまたはそれ以上のレンジにわたっているときは、
そのデータを破棄し、測定をやり直すようにする。ま
た、前記焦電型赤外センサ6から出力される複数の信号
の間隔など信号波形の調整は、回路定数を適宜設定する
ことにより、任意に行なえる。
【0026】本発明は、上記実施例に限られるものでは
なく、例えば図6に示すように、シャッタ本体7Aのほ
ぼ中央に開口7aを唯一つ設け、自己保持ソレノイド7
B,7Cに対して、同図に示すような複数個のパルス信
号を与えるようにしてもよい。この場合、1回のボタン
操作によって複数のパルス信号が自己保持ソレノイド7
B,7Cに対して与えられるようにするのである。
【0027】なお、シャッタ7の構造としては、上述の
もの以外にも、例えばマイクロアクチュエータを利用し
たものや可動片タイプのアクチュエータを利用したもの
など直線的に往復移動して、焦電型赤外センサ6に対す
る赤外光の入射を断続させるものを用いることができ
る。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定開始前の雰囲気や環境による熱ドリフトの影響など
を受けることなく、高精度に温度測定することができ、
例えば±0.01℃〜0.1℃というような高精度の温
度測定を行うことができるようになり、体温計や一般の
温度計に幅広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法において用いる温度測定装置の一例
を示す斜視図である。
【図2】前記温度測定装置の縦断面図である。
【図3】前記温度測定装置におけるシャッタの構成を概
略的に示す図である。
【図4】前記温度測定装置の全体構成を概略的に示す図
である。
【図5】本発明の動作説明図である。
【図6】本発明の他の実施例におけるシャッタの構成を
概略的に示す図である。
【図7】前記温度測定装置の基礎となった電磁波断続装
置の構成を示す斜視図である。
【図8】前記電磁波断続装置の要部を概略的に示す断面
図である。
【符号の説明】
6…焦電型赤外センサ、7…シャッタ、7a…開口、1
1,12…自己保持ソレノイド、25…可動体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01J 5/00 - 5/62 G01J 1/00 - 1/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焦電型赤外センサの前面にシャッタを常
    時閉じた状態で設け、このシャッタを開いたときに前記
    焦電型赤外センサに入力する赤外光に基づいて対象物体
    の温度を測定する焦電型赤外センサによる温度測定方法
    において、前記シャッタとして、自己保持ソレノイドに
    よって直線的に往復動作する可動体に複数の開口が形成
    されたものを用い、このシャッタに対して唯一つの起動
    信号を与え、これによって、シャッタが1回往復動作す
    ることによって得られる前記焦電型赤外センサからの複
    数の出力信号のうち、最初の信号は除外し、それより後
    の信号を用いて前記対象物体の温度を求めるための演算
    を行うようにしたことを特徴とする焦電型赤外センサに
    よる温度測定方法。
  2. 【請求項2】 焦電型赤外センサの前面にシャッタを常
    時閉じた状態で設け、このシャッタを開いたときに前記
    焦電型赤外センサに入力する赤外光に基づいて対象物体
    の温度を測定する焦電型赤外センサによる温度測定方法
    において、前記シャッタとして、自己保持ソレノイドに
    よって直線的に往復動作する可動体に単一の開口が形成
    されたものを用い、このシャッタに対して唯一つの起動
    信号を与え、これによって、シャッタが複数回往復動作
    することによって得られる前記焦電型赤外センサからの
    複数の出力信号のうち、最初の信号は除外し、それより
    後の信号を用いて前記対象物体の温度を求めるための演
    算を行うようにしたことを特徴とする焦電型赤外センサ
    による温度測定方法。
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