JP3663760B2 - 温度検出器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非接触で対象物の温度を検出する温度検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の温度検出器は、特公平４−１３６０３号公報に示すようなものが一般的であった。以下、図３８と図３９を参照にしながら説明する。図３８は従来例の温度検出器の動作を示すタイムチャート、図３９は同フローチャートである。図３８に示すように所定周期でオン、オフするチョッパ駆動信号を発し、オン時にはチョッパから発せられる赤外線が、オフ時には被測定物から発せられる赤外線が赤外線検出手段に照射される。この時、被測定物の温度がチョッパの温度より低ければ赤外線検出手段の出力は図に示す波形となる。この波形をＡ／Ｄ変換手段を介してマイクロコンピュータが入力するのであるが、その手順を図３９に示す。マイクロコンピュータは、まずチョッパ駆動信号をオンすると同時に、またオフすると同時にそれぞれ内部タイマをセットし、それぞれｔ時間後に赤外線検出手段の出力をＡ／Ｄ変換手段を介してデジタル信号として取り込む。時間ｔは赤外線検出手段の出力が正または負において略ピーク値となるタイミングで赤外線検出手段の特性を考慮して予めプログラミング設定される。次にマイクロコンピュータはチョッパの近傍に配設された温度センサの出力を同様にＡ／Ｄ変換手段を介して取り込む。この温度センサの出力はチョッパ温度のデータで、この赤外線検出手段のデータとチョッパ温度データを加算または減算を行なうことで被測定物の温度を求めるのである。
【０００３】
また別の方法として特公平６−６３８５１号公報に示すようなものを図４０を参照にしながら説明する。図４０は第２の従来例の温度検出器の動作を示すタイムチャートである。図４０では温度計の内周温度よりも高い温度の対象の温度測定例に対する赤外線温度センサの焦電センサ信号（Ｖｉｒ）の変化をグラフ表示している。図示するように、所定の時間ｔ０においてＶｉｒを積分し、この積分値を基に温度計の内周温度と測定対象との温度差を演算する。積分値はピーク値と相関を持つので、ピーク値で被測定物の温度を求めるのと同様に積分値を使っても被測定物の温度を求めることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の温度検出器では、赤外線検出手段の出力の略ピーク値をＡ／Ｄ変換してデータとしているのでノイズ等の影響を受けやすくデータとしての信頼性が低いという問題がある。即ち、赤外線検出手段の出力は微小電圧でＡ／Ｄ変換するために大きく増幅しなければならない。増幅率が大きいと微小なノイズ等の成分も同時に増幅されるので影響を受けやすい。特に被測定物が電子レンジのような電磁波を発生する加熱装置の庫内に置かれている食品である場合には、その電磁波の影響を受けやすく、そのために電磁波遮断対策としてリング状部材を備えたり（実公平２−１８５５８号公報）、貫通コンデンサを介する（実開昭５４−１４９１０７号公報）などの方法がとられていた。いずれの方法も有効ではあるが、赤外線検出手段は電磁波が発生している環境を直接臨む以上、完全に影響を押さえ込むことはできるものでなく、略ピークにおけるデジタル値にはいくらかのノイズの影響がある。そのためにデータの信頼性が低いという課題を有していた。
【０００５】
そのノイズ等の影響を受けにくくするために第２の従来例のような積分方式があるが、この場合でも積分開始時点の赤外線検出器の出力との差を積分することになるので、積分開始時点の出力がノイズ等の影響を受けているとデータとしての信頼性はあまり高くならないという課題を有していた。
【０００６】
また積分方式の場合、赤外線検出器およびその検出回路の応答時定数はばらつきを持っているので同じピーク値であっても積分結果は違った結果になる。そのために応答時定数の調整手段を設けるなど複雑な構成になるという課題を有していた。
【０００７】
また積分方式の場合、応答時定数が同じであっても積分開始時点とチョッパ開放のタイミングがずれると積分結果は違った結果になる。このタイミングを一定に管理することは困難で、データとしての信頼性が低いという課題を有していた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、被測定物が放射する赤外線を検出する赤外線検出手段と、前記赤外線検出手段に至る赤外線光路を断続するチョッパと、前記赤外線検出手段の出力となるアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、複数回サンプリングした前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値を処理するデジタル値処理手段と、前記デジタル値処理手段の出力により被測定物の温度を換算する温度換算手段を備え、前記デジタル値処理手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値より前記チョッパの入光期間と遮光期間の少なくとも一方における回帰直線の傾きを算出する傾き演算手段と、前記傾き演算手段の演算結果を前記温度換算手段に出力する構成とした。
【０００９】
上記発明によれば、赤外線検出器が被測定物の放射する赤外線を検出し、チョッパが赤外線検出器に至る赤外線光路を断続し、Ａ／Ｄ変換器が前記赤外線検出器の出力となるアナログ値をデジタル値に変換し、デジタル値処理手段が複数回サンプリングしたデジタル値を処理し、温度換算手段がこのデジタル値処理手段の出力により被測定物の温度を換算する。そして、傾き演算手段がチョッパの入光期間が遮光期間の少なくとも一方での回帰直線の傾きを算出し、その傾きより被測定物の温度換算をするので、ノイズの影響を低減し、応答時定数のばらつき、タイミングのずれの影響も受けにくい信頼性の高い温度データを得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、被測定物が放射する赤外線を検出する赤外線検出手段と、前記赤外線検出手段に至る赤外線光路を断続するチョッパと、前記赤外線検出手段の出力となるアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、複数回サンプリングした前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値を処理するデジタル値処理手段と、前記デジタル値処理手段の出力により被測定物の温度を換算する温度換算手段を備え、前記デジタル値処理手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値より前記チョッパの入光期間と遮光期間の少なくとも一方における回帰直線の傾きを算出する傾き演算手段と、前記傾き演算手段の演算結果を前記温度換算手段に出力する構成とした。
【００１１】
そして赤外線検出器が被測定物の放射する赤外線を検出し、チョッパが赤外線検出器に至る赤外線光路を断続し、Ａ／Ｄ変換器が前記赤外線検出器の出力となるアナログ値をデジタル値に変換し、デジタル値処理手段が複数回サンプリングしたデジタル値を処理し、温度換算手段がこのデジタル値処理手段の出力により被測定物の温度を換算する。そして、傾き演算手段がチョッパの入光期間が遮光期間の少なくとも一方での回帰直線の傾きを算出し、その傾きより被測定物の温度換算をするので、ノイズの影響を低減し、応答時定数のばらつき、タイミングのずれの影響も受けにくい信頼性の高い温度データを得ることができる。
【００２２】
また傾き演算手段はＡ／Ｄ変換手段の出力デジタル値の有効期間を管理する傾き演算有効期間管理手段を有し、前記傾き演算有効期間管理手段はチョッパの入光と遮光の状態変化の時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数の経過時点までを有効期間とするものである。
【００２３】
そして傾き演算有効期間管理手段が、チョッパの入光と遮光の状態変化の時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数の経過時点までをＡ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値の有効期間として管理し、傾き演算手段が入光期間と遮光期間の少なくとも一方で、有効期間における回帰直線の傾きを算出することでノイズの影響を低減し、信頼性の高い温度データが得られる。
【００２４】
また被測定物が放射する赤外線を検出する赤外線検出手段と、前記赤外線検出手段に至る赤外線光路を断続するチョッパと、前記赤外線検出手段の出力となるアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、複数回サンプリングした前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値を処理するデジタル値処理手段と、前記デジタル値処理手段の出力により被測定物の温度を換算する温度換算手段を備え、前記デジタル値処理手段は、チョッパの入光期間と遮光期間のそれぞれで前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値より回帰直線を算出する回帰直線算出手段と、前記回帰直線算出手段によって求められる回帰直線に所定の値を代入し前記回帰直線上の１点の値を出力する代入演算手段と、前記代入演算手段の演算結果を前記温度換算手段に出力するものである。
【００２５】
そして赤外線検出器が被測定物の放射する赤外線を検出し、チョッパが赤外線検出器に至る赤外線光路を断続し、Ａ／Ｄ変換器が前記赤外線検出器の出力となるアナログ値をデジタル値に変換し、デジタル値処理手段が複数回サンプリングしたデジタル値を処理し、温度換算手段がこのデジタル値処理手段の出力により被測定物の温度を換算する。そして回帰直線算出手段がＡ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値よりチョッパの入光期間と遮光期間のそれぞれで回帰直線を算出し、代入演算手段が算出された回帰直線に所定の値を代入して回帰直線上の１点の値を出力することでノイズの影響を低減し、その出力値に基づき温度換算手段が被測定物の温度を換算するので信頼性の高い温度データが得られる。
【００２６】
また回帰直線算出手段はＡ／Ｄ変換手段の出力デジタル値の有効期間を管理する回帰直線算出有効期間管理手段を有し、前記回帰直線算出有効期間管理手段は入光と遮光の状態変化の時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数の経過時点までを有効期間とするものである。
【００２７】
そして回帰直線算出有効期間管理手段が、チョッパの入光と遮光の状態変化の時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数の経過時点までをＡ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値の有効期間として管理し、回帰直線算出手段が入光期間と遮光期間の少なくとも一方で、有効期間における回帰直線を算出し、代入演算手段が回帰直線上の１点の値を出力することでノイズの影響を低減し、その出力値に基づき温度換算手段が被測定物の温度を換算するので信頼性の高い温度データが得られる。
【００２８】
また被測定物が放射する赤外線を検出する赤外線検出手段と、前記赤外線検出手段に至る赤外線光路を断続するチョッパと、前記赤外線検出手段の出力となるアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、複数回サンプリングした前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値を処理するデジタル値処理手段と、前記デジタル値処理手段の出力により被測定物の温度を換算する温度換算手段を備え、前記デジタル値処理手段は、チョッパの入光期間と遮光期間の少なくとも一方で前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値の入光と遮光の状態変化時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数までの期間を含む回帰直線の傾きを算出する傾き演算手段と、チョッパの入光期間と遮光期間のそれぞれでＡ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値の入光と遮光の状態変化時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数までの期間を除き積分演算を行う積分演算手段と、前記傾き演算手段と前記積分演算手段の演算結果を前記温度換算手段に出力するするものである。
【００２９】
そして赤外線検出器が被測定物の放射する赤外線を検出し、チョッパが赤外線検出器に至る赤外線光路を断続し、Ａ／Ｄ変換器が前記赤外線検出器の出力となるアナログ値をデジタル値に変換し、デジタル値処理手段が複数回サンプリングしたデジタル値を処理し、温度換算手段がこのデジタル値処理手段の出力により被測定物の温度を換算する。そして傾き演算手段がチョッパの入光期間と遮光期間の少なくとも一方で、Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値の入光と遮光の状態変化時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数の経過時点までの期間を含む回帰直線の傾きを算出し、また、積分演算手段がチョッパの入光と遮光の状態変化時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数の経過時点までの期間を除き積分演算を行い、温度換算手段が傾き演算手段と積分演算手段の演算結果に基づき被測定物の温度を換算することでノイズの影響を低減し、信頼性の高い温度データが得られる。
【００５５】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施例を図１〜図４を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施例として温度検出器を電子レンジに搭載した応用例の構成ブロック図である。また図２は赤外線検出手段の信号処理回路の回路図である。また図３は赤外線検出手段の出力信号の変化を示す特性図である。また図４はデジタル値処理手段、温度換算手段の動作を説明するフローチャートである。
【００５６】
図１において、１は加熱室で、この加熱室１内には温度を測定すべき被測定物として被加熱物である食品２を収納する。３は食品２を載置する皿である。加熱室１の天井面には赤外線透過孔４を設け、この赤外線透過孔４と対応する天井面裏側にはチョッパ５を挟んで赤外線検出手段６を配設している。チョッパ５は円形で扇型に複数のスリットを設けステッピングモータ７に連結し、ステッピングモータ７の回転により食品２から発せられて赤外線検出手段６に照射される赤外線を断続するようにしている。またチョッパ５の近傍にはチョッパ５の温度を検知するための温度センサ８を配設している。温度センサ８はサーミスタによるものである。９はマグネトロンで高周波を発生し加熱室１内にアンテナを突出させて、加熱室１内に電磁波を導き食品２を加熱する。
【００５７】
赤外線検出手段６の出力は増幅回路１０で増幅し、増幅回路１０で増幅した出力電圧と温度センサ８の出力電圧はＡ／Ｄ変換手段１１でデジタル化して制御装置１２に送信する。制御装置１２は積分期間管理手段１３を有する積分演算手段１４により構成されたデジタル値処理手段１５と温度換算手段１６、加熱制御手段１７を備えている。積分期間管理手段１３はチョッパ５の動作で赤外線検出手段６に食品２からの赤外線が照射される入光期間と、遮断される遮光期間の状態が変化する変化時点からの経過時間により積分演算の開始と終了の信号を発している。積分演算手段１４は積分期間管理手段１３の信号に基づき、増幅回路１０で増幅した赤外線検出手段６の出力のデジタル値を、チョッパ５の入光期間と遮光期間とをそれぞれ別個に積分演算を行う。また積分演算手段１４は積分期間管理手段１３の信号に基づき、温度センサ８の出力のデジタル値を入光期間と遮光期間をまとめて積分演算を行なう。温度換算手段１６は積分演算手段１４の演算結果に基づき食品２の温度を換算し、加熱制御手段１７は温度換算手段１６の温度換算結果により加熱手段であるマグネトロン９を制御する。マグネトロン９の制御は例えば所定温度に到達すれば停止、あるいは断続運転、または断続運転のデューティー（ＯＮ・ＯＦＦ比）を変えるなどである。
【００５８】
図２において、１０は増幅回路で、抵抗手段１８、１９、２０とコンデンサ２１、２２とオペアンプ２３で構成している。増幅率は抵抗手段１９と２０で決まるものであり、そこにコンデンサ２１、２２を接続したことで不要なノイズ成分を除去することができる。また温度センサであるサーミスタ８には直列に抵抗手段２４、並列にコンデンサ２５を接続して温度により電圧が変化するようにしている。Ａ／Ｄ変換手段１１には増幅回路１０の出力と温度センサ８の出力が接続されていてアナログ電圧をデジタル値に変換して制御装置であるマイクロコンピュータ１２に出力する。Ａ／Ｄ変換機能を内蔵したマイクロコンピュータの場合には、マイクロコンピュータ１２のＡ／Ｄ変換端子に増幅回路１０の出力と温度センサ８の出力を接続しても良い。またマイクロコンピュータ１２には抵抗手段２６を介してトランジスタ２７を接続し、トランジスタ２７にはマグネトロン９の通電を切り替えるリレー２８を接続している。この構成でマイクロコンピュータ１２によりマグネトロン９の通電を制御することができる。
【００５９】
図３、図４により動作を説明する。マグネトロン９により食品２を加熱し始めると、ステッピングモータ７はチョッパ５を回転させ、食品２から赤外線検出手段６に至る赤外線の光路を所定の周期で開閉する。チョッパ５より食品２の温度が高い場合には赤外線検出手段６から増幅回路を介しての出力は図３に示すような波形となる。積分演算手段１４はチョッパ５の開状態である入光期間と閉状態である遮光期間のそれぞれでｔ時間ごとにｎ回のサンプリングを行なう。
【００６０】
積分期間管理手段１３は、管理する積分期間があらかじめ設定されており、入光期間と遮光期間の状態が変化する変化時点からの経過時間がｔｊ＝（ｊ−１）ｔになると積分演算の開始信号を発し、ｔｍ＝（ｍ−１）ｔになると積分演算の終了信号を発する。ここで、ｊは１＜ｊ＜ｎの整数、ｍはｊ＜ｍ＜ｎの整数である。したがって、積分演算手段１４は入光期間に赤外線検出手段６、増幅回路１０、Ａ／Ｄ変換手段１１を介して時系列で得られるデジタル値ＶA１、ＶA２、ＶA３、・・・、ＶAｎのうち、積分期間管理手段１３が管理する積分期間のデジタル値、ＶAｊ、ＶA(ｊ＋１)、・・・、ＶA(ｍ−１)、ＶAｍを加算しΣＶAを算出する。同様に遮光期間のＶBｊ、ＶB(ｊ＋１)、・・・、ＶB(ｍ−１)、ＶBｍを加算しＶBを算出する。
【００６１】
ここで、ＶA１〜ＶA（ｊ−１）、ＶB１〜ＶB（ｊ−１）までをを積分しないのは、入光と遮光の状態変化直後は出力が急激に変化するため、サンプリングのタイミングがわずかにずれるだけで得られるデジタル値は大きな差となり、食品２の温度との相関を低下させる原因となるからである。したがって、ｔｊは出力が急激な変化を起こす過渡時期より長くｔｊ＞τ（τは赤外線検出手段６の応答時定数）として設定している。このように入光と遮光の状態変化直後にサンプリングするデジタル値を積分しない構成としているので、状態変化直前の出力の影響も受けない。したがって、例えば赤外線検出手段６の温度検出位置を移動させる場合等、検出温度が大きく刻々変化する場合でも直前の検出の温度の影響を受けることなく積分値を演算できる。
【００６２】
また、ＶA（ｍ＋１）〜ＶAｎ、ＶB（ｍ＋１）〜ＶBｎまでを積分しないのは、チョッパ５の開閉状態を変える前に積分値の演算を終了できるよう演算に要する時間だけ余裕を残すためであり、これにより、より高速に温度検出を行うことができる。
【００６３】
また入光期間に温度センサ８からＡ／Ｄ変換手段１１を介して時系列で得られるデジタル値ＶT１、ＶT２、ＶT３、・・・、ＶTｎのうち積分期間管理手段１３が管理する積分期間のデジタル値、ＶTｊ、ＶT(ｊ＋１)、・・・、ＶT(ｍ−１)、ＶTｍと、遮光期間のデジタル値、ＶTｊ、ＶT(ｊ＋１)、・・・、ＶT(ｍ−１)、ＶTｍをあわせて加算しΣＶTを算出する。
【００６４】
ここでΣＶA−ΣＶBは食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差に相関を持った値である。即ちΣＶA−ΣＶBは食品２の絶対温度の４乗とチョッパ５の絶対温度の４乗の差に比例するものである。簡易的には限定された範囲では食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差に比例するとしても、十分精度の良い近似である。一方、チョッパ５の温度はサーミスタより成る温度センサ８で検出できるもので、温度により抵抗値が変化するので基準電圧との分圧で検出すると、ΣＶTも簡易的には限定された範囲でチョッパ５の温度に比例するとして精度の良い近似ができる。温度換算手段１６は以上の特性に基づき（１）式で示す関数を予め持っていて食品２の温度Ｔを算出する。（１）式においてａ１、ａ２、ａ３は赤外線検出手段６、温度センサ８の特性と増幅回路１０の増幅率と積分回数（ｍ−ｊ＋１）より予め定めた定数である。
【００６５】

本発明の第１の実施例によれば入光期間に（ｍ−ｊ＋１）回、遮光期間に（ｍ−ｊ＋１）回サンプリングして積分演算しているので、ノイズ成分はキャンセルされ食品２の温度検出の信頼性は高い。
【００６６】
なお、温度換算手段１６は本実施例では（１）式で示す関数を持っているものとしたがΣＶA、ΣＶBの４乗根を演算したり、ΣＶTから対数関数を使うなどして温度換算による誤差を低減させても良いし、定数ａ１、ａ２、ａ３を変えた複数の関数を持って、ΣＶA、ΣＶB、ΣＶTにより使い分けても換算誤差を低減できる。また本実施例では温度換算手段１６は入光期間、遮光期間それぞれの積分演算手段１４の演算結果ΣＶA、ΣＶBの差を演算したが、これはオフセット電圧をキャンセルできる効果がある。しかし、ΣＶA、ΣＶBのいずれもが食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差と相関があるので一方だけを使っても食品２の温度を検出することは可能である。また本実施例では温度センサ８の出力も積分演算したが、温度センサ８の出力は赤外線検出手段６から増幅回路１０を介した出力に比べるとノイズの影響ははるかに小さいものであり、１回だけのサンプリングの結果を使い、積分演算を行わなくても食品２の温度検出は可能である。また積分演算手段１４はΣＶA、ΣＶB、ΣＶTをサンプリング回数の（ｍ−ｊ＋１）または２（ｍ−ｊ＋１）で割り算して平均値を演算しても同様の効果を得られる。
【００６７】
（実施例２）
次に本発明の第２の実施例を図５〜図７を用いて説明する。図５は本発明の第２の実施例として温度検出器を電子レンジに搭載した応用例の構成ブロック図である。また図６は赤外線検出手段の出力信号の変化を示す特性図である。また図７はデジタル値処理手段、温度換算手段の動作を説明するフローチャートである。なお、第１の実施例と同一機能を有する部分には同一符号を付し説明を省略する。
【００６８】
図５において、赤外線検出手段６の出力は増幅回路１０で増幅し、増幅回路１０で増幅した出力電圧はＡ／Ｄ変換手段１１でデジタル化して制御装置１２に送信する。制御装置１２は傾き演算有効期間管理手段２９を有する傾き演算手段３０により構成したデジタル値処理手段１５、温度換算手段１６、加熱制御手段１７を備えている。傾き演算手段３０は、Ａ／Ｄ変換手段１１の出力となるデジタル値より、チョッパ５の動作で赤外線検出手段６に食品２からの赤外線が照射される入光期間のうち、傾き演算有効期間管理手段２９が管理する有効期間内における回帰直線の傾きを算出する。温度換算手段１６は傾き演算手段３０の演算結果である傾きおよびチョッパ５の温度を検出する温度センサ８から得られる出力に基づき食品２の温度を換算する。加熱制御手段１７は温度換算手段１６の温度換算結果により加熱手段であるマグネトロン９を制御する。マグネトロン９の制御は例えば所定温度に到達すれば停止、あるいは断続運転、または断続運転のデューティーを変えるなどである。
【００６９】
図６、図７により動作を説明する。傾き演算手段３０はチョッパ５の開状態である入光期間でｔ時間ごとにｎ回のサンプリングを行ない、赤外線検出手段６、増幅回路１０、Ａ／Ｄ変換手段１１を介して時系列で得られるデジタル値ＶA１、ＶA２、ＶA３、・・・、ＶAｎを取り込む。今、傾き演算有効期間管理手段２９が、チョッパが遮光期間から入光期間へと変化する変化時点からの経過時間がｔｍ＝（ｍ−１）ｔまでを有効時間として管理しているとすると、傾き演算手段３０はデジタル値ＶA１、ＶA２、・・・、ＶA(ｍ−１)、ＶAｍを通る回帰直線の傾きＤ１ＶAを最小二乗法により求める。最小二乗法はＶA１〜ＶAｍのｍ個のデジタル値に対し偏差の二乗和が最小となる直線の式を算出する方法であり、図７に示すようにｍ、１〜ｍの総和であるΣｉ、１〜ｍの二乗和であるΣｉ2、ＶA１〜ＶAｍの総和であるΣＶA、ｍ個のデジタル値（ＶA１〜ＶAｍ）とそれぞれ対応するサンプリング回数（１〜ｍ）との積の総和（ＶA１×１＋ＶA２×２＋・・・＋ＶAｍ×ｍ）であるΣｉＶAを基に直線の傾きを求めることができる。ここでＶA１からＶAｍまでのデジタル値によってのみ傾きを演算するのは、演算に要する時間の余裕を残すためであるが、特に遮光から入光への状態変化直後の出力が直線的に変化する期間のデジタル値に意味があるので、ｔｍは状態変化があってから赤外線検出手段の応答時定数τまでの経過時間を含むｔｍ＞τと設定している。
【００７０】
温度換算手段１６には傾き演算手段３０より傾きＤ１ＶAを入力し、また、温度センサ８からはＡ／Ｄ変換手段１１を介して入光期間または遮光期間の任意のタイミングにおけるデジタル値ＶTを入力して食品２の温度換算を行う。
【００７１】
ここで傾きＤ１ＶAは食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差に相関を持った値である。即ち、傾きＤ１ＶAは食品２の絶対温度の４乗とチョッパ５の絶対温度の４乗の差に比例するものである。簡易的には限定された範囲では食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差に比例するとしても、十分精度の良い近似である。温度換算手段１６は以上の特性に基づき（２）式で示す関数を予め持っていて食品２の温度Ｔを算出する。（２）式においてｂ１、ｂ２、ｂ３は赤外線検出手段６、温度センサ８の特性と増幅回路１０の増幅率により予め定めた定数である。
【００７２】

本発明の第２の実施例によればＡ／Ｄ変換手段１１の出力となるデジタル値より、チョッパ５の入光期間における回帰直線の傾きを最小二乗法により演算しているのでノイズ成分はキャンセルされ、信頼性の高い温度データが得られる。
【００７３】
なお、本実施例では、チョッパの入光期間における回帰直線の傾きを演算したが、チョッパの遮光期間における回帰直線の傾きを演算しても同様の効果が得られる。
【００７４】
また、温度換算手段１６は本実施例では（２）式で示す関数を持っているものとしたが定数ｂ１、ｂ２、ｂ３を変えた複数の関数を持って、Ｄ１ＶA、ＶTにより使い分けても換算誤差を低減できる。
【００７５】
（実施例３）
次に本発明の第３の実施例を図８〜図１０を用いて説明する。図８は本発明の第３の実施例として温度検出器を電子レンジに搭載した応用例の構成ブロック図である。また図９は赤外線検出手段の出力信号の変化を示す特性図である。また図１０はデジタル値処理手段、温度換算手段の動作を説明するフローチャートである。なお、第１、第２の実施例と同一機能を有する部分には同一符号を付し説明を省略する。
【００７６】
図８において、赤外線検出手段６の出力は増幅回路１０で増幅し、増幅回路１０で増幅した出力電圧はＡ／Ｄ変換手段１１でデジタル化して制御装置１２に送信する。制御装置１２は回帰直線算出有効期間管理手段３１を有する回帰直線算出手段３２、代入演算手段３２により構成したデジタル値処理手段１５と、温度換算手段１６、加熱制御手段１７を備えている。回帰直線算出手段３２は、チョッパの入光期間と遮光期間のそれぞれで、回帰直線算出有効期間管理手段３１が管理する有効期間内におけるＡ／Ｄ変換手段１１の出力デジタル値より、回帰直線を算出する。代入演算手段３３は算出された回帰直線に所定の値を代入して演算を行い回帰直線上の１点の値を算出する。温度換算手段１６は代入演算手段３３の演算結果およびチョッパ５の温度を検出する温度センサ８から得られる出力に基づき食品２の温度を換算する。加熱制御手段１７は温度換算手段１６の温度換算結果により加熱手段であるマグネトロン９を制御する。マグネトロン９の制御は例えば所定温度に到達すれば停止、あるいは断続運転、または断続運転のデューティーを変えるなどである。
【００７７】
図９、図１０により動作を説明する。回帰直線算出手段３２は、チョッパ５の開状態である入光期間と閉状態である遮光期間のそれぞれでｔ時間ごとにｎ回のサンプリングを行なう。また、回帰直線算出有効期間管理手段３１は、チョッパ５が遮光期間から入光期間へと変化する変化時点からの経過時間がｔｍ＝（ｍ−１）ｔまでを有効時間として管理している。ここでｍは１＜ｍ＜ｎの整数である。すなわち、回帰直線算出手段３２は入光期間に赤外線検出手段６、増幅回路１０、Ａ／Ｄ変換手段１１を介して時系列で得られるデジタル値ＶA１、ＶA２、ＶA３、・・・、ＶAｎのうち、回帰直線算出有効期間管理手段３１が管理する期間のデジタル値、ＶA１、ＶA２、・・・、ＶA(ｍ−１)、ＶAｍを通る回帰直線の傾きＤ１ＶAと切片Ｄ０ＶAの値を最小二乗法により求め、回帰直線（３）式を算出する。（３）式において、ｉはサンプリング数、ＶA（ｉ）はｉ番目のサンプリングにおける回帰直線上の値を示す。
【００７８】
ＶA（ｉ）＝Ｄ１ＶA×ｉ＋Ｄ０ＶA （３）
次に、算出された回帰直線（３）式に、代入演算手段３３がｉ＝ｋを代入して演算を行いＶA（ｋ）の値を算出する。ここで、ｋはあらかじめ定めた定数で，ＶA（ｋ）は時間ｔｋ＝ｋ×ｔにおける回帰直線上の値である。また、遮光期間においても同様に、赤外線検出手段６、増幅回路１０、Ａ／Ｄ変換手段１１を介して時系列で得られるデジタル値ＶB１、ＶB２、ＶB３、・・・、ＶBｎのうち、回帰直線算出有効期間管理手段３０が管理する期間のデジタル値、ＶB１、ＶB２、・・・、ＶB(ｍ−１)、ＶBｍを通る回帰直線の傾きＤ１ＶBと切片Ｄ０ＶBの値を最小二乗法により求め、回帰直線（４）式を算出し、代入演算手段３３がｉ＝ｋを代入しＶB（ｋ）の値を算出する。
【００７９】
ＶB（ｉ）＝Ｄ１ＶB×ｉ＋Ｄ０ＶB （４）
ここでＶA１からＶAｍ、ＶB１からＶBｍまでのデジタル値によってのみ回帰直線の式を算出したのは、前記実施例２の説明と同様の理由により、ｔｍ＞τとして設定している。
【００８０】
温度換算手段１６には代入演算手段３３よりＶA（ｋ）とＶB（ｋ）を入力し、また、温度センサ８からはＡ／Ｄ変換手段１１を介して入光期間または遮光期間の任意のタイミングにおけるデジタル値ＶTを入力して食品２の温度換算を行う。
【００８１】
ここでＶA（ｋ）−ＶB（ｋ）は食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差に相関を持った値である。即ち、ＶA（ｋ）−ＶB（ｋ）は食品２の絶対温度の４乗とチョッパ５の絶対温度の４乗の差に比例するものである。簡易的には限定された範囲では食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差に比例するとしても、十分精度の良い近似である。温度換算手段１６は以上の特性に基づき（５）式で示す関数を予め持っていて食品２の温度Ｔを算出する。（５）式においてｃ１、ｃ２、ｃ３は赤外線検出手段６、温度センサ８の特性と増幅回路１０の増幅率により予め定めた定数である。
【００８２】

本発明の第３の実施例によればＡ／Ｄ変換手段１１の出力となるデジタル値より、チョッパ５の入光期間と遮光期間のそれぞれで回帰直線を最小二乗法により算出し、回帰直線上の１点の値を出力しているので、ノイズ成分はキャンセルされ、信頼性の高い温度データが得られる。
【００８３】
なお、温度換算手段１６は本実施例では（５）式で示す関数を持っているものとしたがＶA（ｋ）、ＶB（ｋ）の４乗根を演算したり、ＶTから対数関数を使うなどして温度換算による誤差を低減させても良いし、定数ｃ１、ｃ２、ｃ３を変えた複数の関数を持って、ＶA（ｋ）、ＶB（ｋ）、ＶTにより使い分けても換算誤差を低減できる。また本実施例では温度換算手段１６は入光期間、遮光期間それぞれの代入演算手段３２の演算結果ＶA（ｋ）、ＶB（ｋ）の差を演算したが、これはオフセット電圧をキャンセルできる効果がある。しかし、ＶA（ｋ）、ＶB（ｋ）のいずれもが食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差と相関があるので一方だけを使っても食品２の温度を検出することは可能である。
【００８４】
（実施例４）
次に本発明の第４の実施例を図１１〜図１３を用いて説明する。図１１は本発明の第４の実施例として温度検出器を電子レンジに搭載した応用例の構成ブロック図である。また図１２は赤外線検出手段の出力信号の変化を示す特性図である。また図１３はデジタル値処理手段、温度換算手段の動作を説明するフローチャートである。なお、第１〜第３の実施例と同一機能を有する部分には同一符号を付し説明を省略する。
【００８５】
図１１において、赤外線検出手段６の出力は増幅回路１０で増幅し、増幅回路１０で増幅した出力電圧はＡ／Ｄ変換手段１１でデジタル化して制御装置１２に送信する。制御装置１２は傾き演算有効期間管理手段２９を有する傾き演算手段３０と積分演算手段１４より構成したデジタル値処理手段１５、温度換算手段１６、加熱制御手段１７を備えている。傾き演算手段３０は、チョッパ５の入光期間において、Ａ／Ｄ変換手段１１の出力デジタル値より、傾き演算有効期間管理手段２９が管理する有効期間内における回帰直線の傾きを算出する。ここで、傾き演算有効期間管理手段２９は、入光と遮光の状態変化時点から赤外線検出手段６の応答時定数の経過時間を含む期間を有効期間としている。また、積分演算手段１４は、チョッパ５の入光期間と遮光期間のそれぞれで、傾き演算有効期間管理手段２８が管理する有効期間を除いた期間で、Ａ／Ｄ変換手段１１の出力となるデジタル値の積分演算を行う。温度換算手段１６は傾き演算手段２９の演算結果、積分演算手段１４の演算結果、チョッパ５の温度を検出する温度センサ８から得られる出力を基に食品２の温度を換算する。加熱制御手段１７は温度換算手段１６の温度換算結果により加熱手段であるマグネトロン９を制御する。マグネトロン９の制御は例えば所定温度に到達すれば停止、あるいは断続運転、または断続運転のデューティーを変えるなどである。
【００８６】
図１２、図１３により動作を説明する。傾き演算手段３０および積分演算手段１４はチョッパ５の開状態である入光期間と閉状態である遮光期間のそれぞれでｔ時間ごとにｎ回のサンプリングを行ない、傾き演算有効期間管理手段２８はチョッパの入光と遮光の状態変化時点からの経過時間がｔｍ＝（ｍ−１）ｔまでを有効時間として管理している。ここでｍは１＜ｍ＜ｎの整数である。
【００８７】
入光期間において、傾き演算手段２９は傾き演算有効期間管理手段２９が管理する期間のデジタル値ＶA１、ＶA２、・・・、ＶA(ｍ−１)、ＶAｍを通る回帰直線の傾きＤ１ＶAを最小二乗法により求める。また、積分演算手段１４は傾き演算有効期間管理手段２９が管理する期間を除いた期間のデジタル値ＶA（ｍ＋1)、ＶA（ｍ＋２)、・・・ＶA（ｎ−１）、ＶAｎを加算してΣＶA算出する。
【００８８】
また、遮光期間において、積分演算手段１４は傾き演算有効期間管理手段２９が管理する期間を除いた期間のデジタル値ＶB（ｍ＋1)、ＶB（ｍ＋２)、・・・ＶB（ｎ−１）、ＶBｎを加算してΣＶBを算出する。
【００８９】
ここで、傾き演算期間ｔｍは入光と遮光の状態変化があってから赤外線検出手段の応答時定数τまでの経過時間を含むｔｍ＞τと設定している。傾き演算期間を少なくとも赤外線検出手段の応答時定数τを含む期間とし、それ以降を積分演算期間としたのは、上記実施例１および実施例２の説明と同様の理由によるものである。
【００９０】
また、積分演算手段１４は温度センサ８からＡ／Ｄ変換手段１１を介して時系列で得られるデジタル値のうち、ＶT（ｍ＋1)、ＶT（ｍ＋２)、・・・ＶT（ｎ−１）、ＶTｎを入光期間と遮光期間をあわせて加算しΣＶTを算出する。
【００９１】
温度換算手段１６には傾き演算手段３０より傾きＤ１ＶAを入力し、積分演算手段１４よりΣＶAとΣＶBを入力する。また、温度センサ８からは入光期間または遮光期間の任意のタイミングにおけるデジタル値ＶTと、ΣＶTを入力して食品２の温度換算を行う。具体的には、（６）式に示すように、傾きＤ１ＶAとＶTから傾きによる換算温度Ｔｋを実施例２と同様にして求め、次に、（７）式に示すようにΣＶA、ΣＶB、ΣＶTから積分値による換算温度Ｔｓを実施例１と同様にして求める。
【００９２】
Ｔｋ＝ｆ２（Ｄ１ＶA、ＶT） （６）
Ｔｓ＝ｆ１（ΣＶA−ΣＶB、ΣＶT） （７）
次に、（８）式に示すようにそれぞれの換算温度Ｔｋ、Ｔｓの平均を演算して食品２の温度Ｔを算出する。
【００９３】
Ｔ＝（Ｔｋ＋Ｔｓ）／２ （８）
本発明の第４の実施例によればＡ／Ｄ変換手段１１の出力となるデジタル値の入光と遮光の状態変化時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数までの期間を含む回帰直線の傾きを算出し、また、入光と遮光の状態変化時点から少なくとも赤外線検出手段６の応答時定数までの期間を除きＡ／Ｄ変換手段１１の出力となるデジタル値の積分演算を行い、傾きと積分値から食品の温度を算出しているので、ノイズ成分はキャンセルされ、信頼性の高い温度データが得られる。
【００９４】
なお、本実施例において、積分演算手段１４は傾き演算有効期間管理手段２９が管理する期間を除いた期間のデジタル値を加算してΣＶA算出したが、これは本発明を限定するものではなく、積分演算手段１４はチョッパの入光期間と遮光期間のそれぞれでＡ／Ｄ変換手段１１の出力となるデジタル値の入光と遮光の状態変化時点から少なくとも赤外線検出手段６の応答時定数までの期間を除き積分演算を行えば良いのであって、積分演算の期間が傾き演算の期間と重なるなどしても良い。
【００９５】
また、（６）式において、温度センサ８から得られる入光期間または遮光期間の任意のタイミングにおけるデジタル値ＶTにより、傾きによる換算温度Ｔｋを求めたが、温度センサ８の出力を積分演算したΣＶTにより換算温度Ｔｋを求めても同様の効果が得られる。
【００９６】
また、（７）式において、温度センサ８の出力を積分演算したΣＶTにより、積分値による換算温度Ｔｓを求めたが、温度センサ８から得られる入光期間または遮光期間の任意のタイミングにおけるデジタル値ＶTにより、換算温度Ｔｓを求めても同様の効果が得られる。
【００９７】
また、（８）式において、傾きによる換算温度Ｔｋと積分値による換算温度Ｔｓを平均して食品の温度を算出したが、ＴｋとＴｓにそれぞれｗｋとｗｓの重み付けをして（９）式により食品の温度を算出しても同様の効果が得られる。
【００９８】
Ｔ＝（ｗｋ×Ｔｋ＋ｗｓ×Ｔｓ）／（ｗｋ＋ｗｓ） （９）
ここで、ｗｋとｗｓの値は、食品の温度と相関が得られるように、あらかじめ求めておけば良い。
【００９９】
また、本実施例では回帰直線の傾きによって温度換算を行ったが、傾きのかわりに実施例３で説明した様に回帰直線上の１点の値によって温度換算を行っても同様の効果が得られる。
【０１００】
（実施例５）
次に本発明の第５の実施例を図１４〜図１６を用いて説明する。図１４は本発明の第５の実施例として温度検出器を電子レンジに搭載した応用例の構成ブロック図である。また図１５は赤外線検出手段の出力信号の変化を示す特性図である。また図１６は回帰２次曲線算出手段、極値演算手段、温度換算手段の動作を説明するフローチャートである。なお、第１〜第４の実施例と同一機能を有する部分には同一符号を付し説明を省略する。
【０１０１】
図１４において、赤外線検出手段６の出力は増幅回路１０で増幅し、増幅回路１０で増幅した出力電圧はＡ／Ｄ変換手段１１でデジタル化して制御装置１２に送信する。制御装置１２は回帰２次曲線算出手段３４、極値演算手段３５により構成したデジタル値処理手段１５、温度換算手段１６、加熱制御手段１７を備えている。回帰２次曲線算出手段３４は、チョッパ５の入光期間と遮光期間のそれぞれで、Ａ／Ｄ変換手段１１の出力デジタル値より、回帰２次曲線を算出する。極値演算手段３５は、算出された回帰２次曲線の極値を演算する。温度換算手段１６は極値演算手段３５の演算結果およびチョッパ５の温度を検出する温度センサ８から得られる出力に基づき食品２の温度を換算する。加熱制御手段１７は温度換算手段１６の温度換算結果により加熱手段であるマグネトロン９を制御する。マグネトロン９の制御は例えば所定温度に到達すれば停止、あるいは断続運転、または断続運転のデューティーを変えるなどである。
【０１０２】
図１５、図１６により動作を説明する。回帰２次曲線算出手段３４は、チョッパ５の開状態である入光期間と閉状態である遮光期間のそれぞれでｔ時間ごとにｎ回のサンプリングを行なう。また、回帰２次曲線算出手段３４は、入光期間に赤外線検出手段６、増幅回路１０、Ａ／Ｄ変換手段１１を介して時系列で得られるデジタル値ＶA１、ＶA２、ＶA３、・・・、ＶAｎを通る回帰２次曲線の、２次の係数Ｄ２ＶA、１次の係数Ｄ１ＶA、０次の係数Ｄ０ＶAの値を最小二乗法により求め、回帰２次曲線（１０）式を算出する。具体的には図１６に示す様に、ｎ、１〜ｎの総和であるΣｉ、１〜ｎの二乗和であるΣｉ2、１〜ｎの３乗和であるΣｉ3、１〜ｎの４乗和であるΣｉ4、ＶA１〜ＶAｎの総和であるΣＶA、ｎ個のデジタル値（ＶA１〜ＶAｎ）とそれぞれ対応するサンプリング回数（１〜ｎ）との積の総和（ＶA１×１＋ＶA２×２＋・・・＋ＶAｎ×ｎ）であるΣｉＶA、ｎ個のデジタル値（ＶA１〜ＶAｎ）とそれぞれ対応するサンプリング回数の二乗（１2〜ｎ2）との積の総和（ＶA１×１2＋ＶA２×２2＋・・・＋ＶAｎ×ｎ2）であるΣｉ2ＶAを基に３元連立方程式を解くことにより２次曲線を算出でき、算出された２次曲線はｎ個のデジタル値に対し偏差の二乗和が最小となる式である。（１０）式においてｉはサンプリング数、ＶA（ｉ）はｉ番目のサンプリングにおける回帰２次曲線上の値を示す。
【０１０３】
ＶA（ｉ）＝Ｄ２ＶA×ｉ×ｉ＋Ｄ１ＶA×ｉ＋Ｄ０ＶA （１０）
次に、極値演算手段３５が回帰２次曲線（１０）式の極値ＫＶAを演算する。
【０１０４】
一方、遮光期間においても同様に、回帰２次曲線算出手段３４は、赤外線検出手段６、増幅回路１０、Ａ／Ｄ変換手段１１を介して時系列で得られるデジタル値ＶB１、ＶB２、ＶB３、・・・、ＶBｎを通る回帰２次曲線の、２次の係数Ｄ２ＶB、１次の係数Ｄ１ＶB、０次の係数Ｄ０ＶBの値を最小二乗法により求め、回帰２次曲線（１１）式を算出し、極値演算手段３５が回帰２次曲線（１１）式の極値ＫＶBを演算する。
【０１０５】
ＶA（ｉ）＝Ｄ２ＶB×ｉ×ｉ＋Ｄ１ＶB×ｉ＋Ｄ０ＶB （１１）
温度換算手段１６には極値演算手段３５よりＫＶAとＫＶBを入力し、また、温度センサ８からはＡ／Ｄ変換手段１１を介して入光期間または遮光期間の任意のタイミングにおけるデジタル値ＶTを入力して食品２の温度換算を行う。
【０１０６】
ここでＫＶA−ＫＶBは食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差に相関を持った値である。即ち、ＫＶA−ＫＶBは食品２の絶対温度の４乗とチョッパ５の絶対温度の４乗の差に比例するものである。簡易的には限定された範囲では食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差に比例するとしても、十分精度の良い近似である。温度換算手段１６は以上の特性に基づき（１２）式で示す関数を予め持っていて食品２の温度Ｔを算出する。（１２）式においてｅ１、ｅ２、ｅ３は赤外線検出手段６、温度センサ８の特性と増幅回路１０の増幅率により予め定めた定数である。
【０１０７】

本発明の第５の実施例によればＡ／Ｄ変換手段１１の出力となるデジタル値より、チョッパ５の入光期間と遮光期間のそれぞれで回帰２次曲線を最小二乗法により算出し、回帰２次曲線の極値を演算しているのでノイズ成分はキャンセルされ、信頼性の高い温度データが得られる。
【０１０８】
なお、温度換算手段１６は本実施例では（１２）式で示す関数を持っているものとしたがＫＶA、ＫＶBの４乗根を演算したり、ＶTから対数関数を使うなどして温度換算による誤差を低減させても良いし、定数ｅ１、ｅ２、ｅ３を変えた複数の関数を持って、ＫＶA、ＫＶB、ＶTにより使い分けても換算誤差を低減できる。 また本実施例では温度換算手段１６は入光期間、遮光期間それぞれの回帰２次曲線の極値ＫＶA、ＫＶBの差を演算したが、これはオフセット電圧をキャンセルできる効果がある。しかし、ＫＶA、ＫＶBのいずれもが食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差と相関があるので一方だけを使っても食品２の温度を検出することは可能である。
【０１０９】
（実施例６）
次に本発明の第６の実施例を図１７〜図１９を用いて説明する。図１７は本発明の第６の実施例として温度検出器を電子レンジに搭載した応用例の構成ブロック図である。また図１８は赤外線検出手段の出力信号の変化を示す特性図であり、チョッパ５と食品２の温度差が小さい場合を示す。また図１９はデジタル値処理手段、温度換算手段の動作を説明するフローチャートである。なお、第１〜第５の実施例と同一機能を有する部分には同一符号を付し説明を省略する。
【０１１０】
図１７において、赤外線検出手段６の出力は増幅回路１０で増幅し、増幅回路１０で増幅した出力電圧はＡ／Ｄ変換手段１１でデジタル化して制御装置１２に送信する。制御装置１２は回帰２次曲線算出手段３４、代入演算手段３３により構成したデジタル値処理手段１５、温度換算手段１６、加熱制御手段１７を備えている。回帰２次曲線算出手段３４は、チョッパ５の入光期間と遮光期間のそれぞれで、Ａ／Ｄ変換手段１１の出力デジタル値より、回帰２次曲線を算出する。代入演算手段３３は算出された回帰２次曲線に所定の値を代入して演算を行い回帰２次曲線上の１点の値を算出する。温度換算手段１６は代入演算手段３３の演算結果およびチョッパ５の温度を検出する温度センサ８から得られる出力に基づき食品２の温度を換算する。加熱制御手段１７は温度換算手段１６の温度換算結果により加熱手段であるマグネトロン９を制御する。マグネトロン９の制御は例えば所定温度に到達すれば停止、あるいは断続運転、または断続運転のデューティーを変えるなどである。
【０１１１】
図１８、図１９により動作を説明する。回帰２次曲線算出手段３４は、上記実施例５の説明と同様にして、チョッパ５の開状態である入光期間と閉状態である遮光期間のそれぞれでｔ時間ごとにｎ回のサンプリングを行ない、入光期間に回帰２次曲線（１０）式を、遮光期間に回帰２次曲線（１１）式を最小二乗法により算出する。代入演算手段３３は算出された回帰２次曲線（１０）式、（１１）式にｉ＝ｋをそれぞれ代入して演算を行い、ＶA（ｋ）、ＶB（ｋ）の値を算出する。ここで、サンプリング回数ｋは、赤外線検出手段６および増幅回路１０の特性により設計上出力がピーク値となる時間により、あらかじめ定めた定数で、ＶA（ｋ）、ＶB（ｋ）は時間ｔｋ＝ｋ×ｔにおける回帰２次曲線上の値である。温度換算手段１６には代入演算手段３３よりＶA（ｋ）とＶB（ｋ）を入力し、また、温度センサ８からはＡ／Ｄ変換手段１１を介して入光期間または遮光期間の任意のタイミングにおけるデジタル値ＶTを入力して食品２の温度換算を行う。
【０１１２】
ここでＶA（ｋ）−ＶB（ｋ）は食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差に相関を持った値である。即ち、ＶA（ｋ）−ＶB（ｋ）は食品２の絶対温度の４乗とチョッパ５の絶対温度の４乗の差に比例するものである。簡易的には限定された範囲では食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差に比例するとしても、十分精度の良い近似である。温度換算手段１６は以上の特性に基づき（１３）式で示す関数を予め持っていて食品２の温度Ｔを算出する。（１３）式においてｇ１、ｇ２、ｇ３は赤外線検出手段６、温度センサ８の特性と増幅回路１０の増幅率により予め定めた定数である。
【０１１３】

ところで、チョッパ５と食品２の温度差が小さい場合には、図１８に示すように、Ａ／Ｄ変換手段１１の出力となるデジタル値の変化が小さくなり、入光期間と遮光期間のそれぞれの回帰２次曲線（波線で示す）は、極値を入光期間と遮光期間の外にそれぞれ持つ事がある。このような場合、実施例５のように極値により温度換算を行うと、食品２の温度との相関が悪くなる事があったが、本実施例では回帰２次曲線上の１点の値により温度換算しているので、チョッパ５と食品２の温度差が小さい場合の相関が良くなるという効果がある。
【０１１４】
本発明の第６の実施例によればＡ／Ｄ変換手段１１の出力となるデジタル値より、チョッパ５の入光期間と遮光期間のそれぞれで回帰２次曲線を最小二乗法により算出し、回帰２次曲線上の１点の値を出力しているので、ノイズ成分はキャンセルされ、特にチョッパ５と食品２の温度差が小さい場合に、食品の温度との相関が良くなり、信頼性の高い温度データが得られる。
【０１１５】
なお、温度換算手段１６は本実施例では（１３）式で示す関数を持っているものとしたがＶA（ｋ）、ＶB（ｋ）の４乗根を演算したり、ＶTから対数関数を使うなどして温度換算による誤差を低減させても良いし、定数ｇ１、ｇ２、ｇ３を変えた複数の関数を持って、ＶA（ｋ）、ＶB（ｋ）、ＶTにより使い分けても換算誤差を低減できる。また本実施例では温度換算手段１６は入光期間、遮光期間それぞれの回帰２次曲線の極値の差ＶA（ｋ）−ＶB（ｋ）を演算したが、これはオフセット電圧をキャンセルできる効果がある。しかし、ＶA（ｋ）、ＶB（ｋ）のいずれもが食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差と相関があるので一方だけを使っても食品２の温度を検出することは可能である。
【０１１６】
（実施例７）
次に本発明の第７の実施例を図２０〜図２１を用いて説明する。図２０は本発明の第７の実施例として温度検出器を電子レンジに搭載した応用例の構成ブロック図である。また図２１はデジタル値処理手段、温度換算手段の動作を説明するフローチャートである。なお、第１〜第６の実施例と同一機能を有する部分には同一符号を付し説明を省略する。
【０１１７】
図２０において、赤外線検出手段６の出力は増幅回路１０で増幅し、増幅回路１０で増幅した出力電圧はＡ／Ｄ変換手段１１でデジタル化して制御装置１２に送信する。制御装置１２は回帰２次曲線算出手段３４、極値演算手段３５、代入演算手段３３、切り替え手段３６により構成したデジタル値処理手段１５、温度換算手段１６、加熱制御手段１７を備えている。回帰２次曲線算出手段３４は、チョッパ５の入光期間と遮光期間のそれぞれで、Ａ／Ｄ変換手段１１の出力デジタル値より、回帰２次曲線を算出する。極値演算手段３５は、算出された回帰２次曲線の極値を演算し、また、代入演算手段３３は算出された回帰２次曲線に所定の値を代入して演算を行い回帰２次曲線上の１点の値を算出する。切り替え手段３６は温度換算手段１６への出力を切り替えており、極値演算手段３５の演算結果である極値が入光期間および遮光期間内に存在する場合は極値演算手段３５の演算結果を出力し、存在しない場合は代入演算手段３３の演算結果を出力する。温度換算手段１６は切り替え手段３６の出力およびチョッパ５の温度を検出する温度センサ８から得られる出力に基づき食品２の温度を換算する。加熱制御手段１７は温度換算手段１６の温度換算結果により加熱手段であるマグネトロン９を制御する。マグネトロン９の制御は例えば所定温度に到達すれば停止、あるいは断続運転、または断続運転のデューティーを変えるなどである。
【０１１８】
図２１により動作を説明する。回帰２次曲線算出手段３４は、上記実施例５の説明と同様にして、チョッパ５の開状態である入光期間と閉状態である遮光期間のそれぞれでｔ時間ごとにｎ回のサンプリングを行ない、入光期間に回帰２次曲線（１０）式を、遮光期間に回帰２次曲線（１１）式を最小二乗法により算出する。
【０１１９】
入光期間において、極値演算手段３５は回帰２次曲線（１０）式の極値ＫＶAを演算し、また、代入演算手段３３は回帰２次曲線（１０）式にｉ＝ｋを代入して演算を行いＶA（ｋ）の値を算出する。ここで、ｋは、あらかじめ定めた定数で、赤外線検出手段６および増幅回路１０の特性により設計上出力がピーク値となる時間のサンプリング回数である。切り替え手段３６は極値演算手段３５の演算結果である極値が入光期間内に存在する場合（１≦Ｄ１ＶA／（２×Ｄ２ＶA）≦ｎ）は極値演算手段３５の演算結果ＫＶAを出力し、存在しない場合は代入演算手段３３の演算結果ＶA（ｋ）を出力する。
【０１２０】
また、遮光期間においても同様に、極値演算手段３５は回帰２次曲線（１１）式の極値ＫＶBを演算し、また、代入演算手段３３は回帰２次曲線（１１）式にｉ＝ｋを代入して演算を行いＶB（ｋ）の値を算出する。切り替え手段３６は極値演算手段３５の演算結果である極値が遮光期間内に存在する場合（１≦Ｄ１ＶB／（２×Ｄ２ＶB）≦ｎ）は極値演算手段３５の演算結果ＫＶBを出力し、存在しない場合は代入演算手段３３の演算結果ＶB（ｋ）を出力する。
【０１２１】
切り替え手段３６の出力結果を入光期間と遮光期間でそれぞれＳＶA、ＳＶBとすると、温度換算手段１６にはＳＶA、ＳＶBを入力し、また、温度センサ８からはＡ／Ｄ変換手段１１を介して入光期間または遮光期間の任意のタイミングにおけるデジタル値ＶTを入力して食品２の温度換算を行う。
【０１２２】
ここでＳＶA−ＳＶBは食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差に相関を持った値である。即ち、ＳＶA−ＳＶBは食品２の絶対温度の４乗とチョッパ５の絶対温度の４乗の差に比例するものである。簡易的には限定された範囲では食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差に比例するとしても、十分精度の良い近似である。温度換算手段１６は以上の特性に基づき（１４）式で示す関数を予め持っていて食品２の温度Ｔを算出する。（１４）式においてｈ１、ｈ２、ｈ３は赤外線検出手段６、温度センサ８の特性と増幅回路１０の増幅率により予め定めた定数である。
【０１２３】

本発明の第７の実施例によればＡ／Ｄ変換手段１１の出力となるデジタル値より、チョッパ５の入光期間と遮光期間のそれぞれで回帰２次曲線を算出し、回帰２次曲線の極値が入光期間および遮光期間内に存在する場合は極値を、存在しない場合は回帰２次曲線上の１点の値を出力しているので、ノイズ成分はキャンセルされる。また、チョッパ５と食品２の温度差に関わらず食品２の温度との相関を向上させることができ、例えば赤外線検出手段６の温度検出位置を移動させる場合等、検出温度が刻々と大きく変化する場合でも信頼性の高い温度データが得られる。
【０１２４】
なお、温度換算手段１６は本実施例では（１４）式で示す関数を持っているものとしたがＳＶA、ＳＶBの４乗根を演算したり、ＶTから対数関数を使うなどして温度換算による誤差を低減させても良いし、定数ｈ１、ｈ２、ｈ３を変えた複数の関数を持って、ＳＶA、ＳＶB、ＶTにより使い分けても換算誤差を低減できる。また本実施例では温度換算手段１６は入光期間、遮光期間それぞれの切り替え手段３６の出力の差ＳＶA−ＳＶBを演算したが、これはオフセット電圧をキャンセルできる効果がある。しかし、ＳＶA、ＳＶBのいずれもが食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差と相関があるので一方だけを使っても食品２の温度を検出することは可能である。
【０１２５】
（実施例８）
次に本発明の第８の実施例を図２２〜図２４を用いて説明する。図２２は本発明の第８の実施例として温度検出器を電子レンジに搭載した応用例の構成ブロック図である。また図２３は赤外線検出手段の出力信号の変化を示す特性図である。図２４はデジタル値処理手段、温度換算手段の動作を説明するフローチャートである。なお、第１〜第７の実施例と同一機能を有する部分には同一符号を付し説明を省略する。
【０１２６】
図２２において、赤外線検出手段６の出力は増幅回路１０で増幅し、増幅回路１０で増幅した出力電圧はＡ／Ｄ変換手段１１でデジタル化して制御装置１２に送信する。制御装置１２は積分期間管理手段１３を有する偏差積分演算手段３７により構成したデジタル値処理手段１５、温度換算手段１６、加熱制御手段１７を備えている。偏差積分演算手段３７は、チョッパ５の入光期間においてＡ／Ｄ変換手段１１の出力デジタル値より、積分期間管理手段３７で管理する期間の最初にサンプリングしたデジタル値と、２回目以降にサンプリングしたデジタル値との偏差を積分する。温度換算手段１６は偏差積分演算手段３７の演算結果およびチョッパ５の温度を検出する温度センサ８から得られる出力に基づき食品２の温度を換算する。加熱制御手段１７は温度換算手段１６の温度換算結果により加熱手段であるマグネトロン９を制御する。マグネトロン９の制御は例えば所定温度に到達すれば停止、あるいは断続運転、または断続運転のデューティーを変えるなどである。
【０１２７】
図２３、図２４により動作を説明する。積分期間管理手段１３は、管理する偏差積分期間があらかじめ設定されており、入光期間と遮光期間の状態が変化する変化時点からの経過時間がｔｊ＝（ｊ−１）ｔになると偏差積分演算の開始信号を発する。この時に偏差積分演算手段３７はＡ／Ｄ変換手段１１を介して得られるデジタル値ＶAｊを最初の値として記憶し、以降Ａ／Ｄ変換手段１１を介して得られるデジタル値と最初のＶAｊとの差ＶA（ｊ＋１）−ＶAｊ、・・・、ＶA（ｍ−１）−ＶAｊ、ＶAｍ−ＶAｊを加算しΣ（ＶA−ＶAｊ）を算出する。ここで積分期間を限定しているのは赤外線検出手段の出力信号が直線的に変化する部分で、初期値との偏差を積分するので赤外線検出手段の出力信号のタイミングのずれの影響が少ない。即ち図２３において出力信号が実線を標準として遅れる場合を破線として、その偏差積分演算の結果は略三角形の面積となるがほとんど変わらない。この特性を生かすために積分期間管理手段１３で管理するデータ採用期間ｔ（ｍ−ｊ）は、変化が直線的で大きい期間である赤外線検出手段の応答時定数の時間τより短くしている。偏差を演算する基準となるＶAｊがノイズの影響を受けるとΣ（ＶA−ＶAｊ）はノイズの影響が加算されてしまうので、１回目のＶAｊはその前後複数回の赤外線検出手段の出力信号の平均値を採用することでノイズの影響を回避する。
【０１２８】
また入光期間に温度センサ８からＡ／Ｄ変換手段１１を介して時系列で得られるデジタル値ＶT１、ＶT２、ＶT３、・・・、ＶTｎのうち積分期間管理手段１３が管理する積分期間のデジタル値、ＶTｊ、ＶT(ｊ＋１)、・・・、ＶT(ｍ−１)、ＶTｍを加算しΣＶTを算出する。
【０１２９】
ここでΣ（ＶA−ＶAｊ）は食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差に相関を持った値である。即ちΣ（ＶA−ＶAｊ）は食品２の絶対温度の４乗とチョッパ５の絶対温度の４乗の差に比例するものである。簡易的には限定された範囲では食品２の温度とチョッパ５の温度の温度差に比例するとしても、十分精度の良い近似である。一方、チョッパ５の温度はサーミスタより成る温度センサ８で検出できるもので、温度により抵抗値が変化するので基準電圧との分圧で検出すると、ΣＶTも簡易的には限定された範囲でチョッパ５の温度に比例するとして精度の良い近似ができる。温度換算手段１６は以上の特性に基づき（１５）式で示す関数を予め持っていて食品２の温度Ｔを算出する。（１５）式においてｋ１、ｋ２、ｋ３は赤外線検出手段６、温度センサ８の特性と増幅回路１０の増幅率と積分回数（ｍ−ｊ＋１）より予め定めた定数である。
【０１３０】

本発明の第８の実施例によれば赤外線検出手段の出力信号が直線的に変化する部分でのみ初期値との偏差を積分演算するので、タイミングのずれに対して影響を受けず温度検出の信頼性は高い。
【０１３１】
なお、温度換算手段１６は本実施例では（１５）式で示す関数を持っているものとしたがΣ（ＶA−ＶAｊ）の４乗根を演算したり、ΣＶTから対数関数を使うなどして温度換算による誤差を低減させても良いし、定数ｋ１、ｋ２、ｋ３を変えた複数の関数を持って、Σ（ＶA−ＶAｊ）、ΣＶTにより使い分けても換算誤差を低減できる。また本実施例では温度換算手段１６は入光期間のみで偏差積分演算手段３７がΣ（ＶA−ＶAｊ）を演算したが、遮光期間で演算を行っても同様の効果が選られるし、入光期間と遮光期間の両方で演算を行いその差を演算しても同様の効果が得られ、この場合には扱うデータ数が増えるのでノイズの影響はキャンセルされやすく更に信頼性を高める効果がある。また本実施例では温度センサ８の出力も積分演算したが、温度センサ８の出力は赤外線検出手段６から増幅回路１０を介した出力に比べるとノイズの影響ははるかに小さいものであり、１回だけのサンプリングの結果を使い、積分演算を行わなくても食品２の温度検出は可能である。また偏差積分演算手段３７はΣ（ＶA−ＶAｊ）、ΣＶTをサンプリング回数の（ｍ−ｊ＋１）で割り算して平均値を演算しても同様の効果を得られる。
【０１３２】
以上の実施例１〜８の説明において本発明の温度検出器を電子レンジに搭載した応用例について説明したが、これは本発明を拘束するものでなく、非接触で検出した温度を基に制御する調理器や空調器等、また非接触で検出した温度を単に表示する放射温度計にも応用可能である。
【０１３３】
（実施例９）
次に本発明の第９の実施例を図２５〜図２７を用いて説明する。図２５は本発明の第９の実施例として温度検出器を体温計に搭載した応用例の構成ブロック図である。また図２６は赤外線検出手段の出力信号の変化を示す特性図である。また図２７はデジタル値処理手段、温度換算手段の動作を説明するフローチャートである。なお、第１〜８の実施例と同一機能を有する部品には同一番号を付し説明を省略する。
【０１３４】
一般に表面温度を計測する体温計としては、鼓膜や口腔、肛門など外気に接触しにくい部分の温度を計測することでほぼ体温を計測できる。図２５において５はチョッパで赤外線検出手段６に至る赤外線を断続する。チョッパ５はスリットの回転や圧電素子の揺動によるものである。赤外線検出手段６の出力は増幅回路１０で増幅し、増幅回路１０で増幅した出力電圧はＡ／Ｄ変換手段１１でデジタル化しデジタル値処理手段１５に送信する。デジタル値処理手段１５は記憶手段３８、平均値演算手段３９、偏差算出手段４０、偏差総和算出手段４１を備えている。平均値演算手段３９はＡ／Ｄ変換手段１１が出力する所定時間内のデジタル値を順次加算し、最後にサンプリング数で除算して平均値を算出する。一方、記憶手段３８はＡ／Ｄ変換手段１１が出力する所定時間内のデジタル値を全て記憶する。偏差算出手段４０は所定時間経過後に記憶手段３８に蓄えられた全ての記憶値と平均値演算手段３９の演算結果である平均値との差の絶対値を算出し、偏差総和演算手段４１が偏差算出手段４０で算出される全ての絶対値の総和を演算する。温度換算手段１６は偏差総和演算手段４１の演算結果とチョッパ５の温度を検出する温度センサ８から得られる出力に基づき被測定物の温度即ち体温を換算する。表示手段４２は温度換算手段１６で換算できた温度を表示する。
【０１３５】
図２６、図２７により動作を説明する。記憶手段３８は赤外線検出手段６からＡ／Ｄ変換手段１１を介してｔ時間ごとに出力されるデジタル値を所定回数ｎ回取り込み、そのデジタル値をＶ１、Ｖ２、・・・Ｖｎとして記憶する。また平均値算出手段３９は同時にＡ／Ｄ変換手段１１からｔ時間ごとに出力されるデジタル値を所定回数ｎ回取り込み順次累積加算しΣＶを算出した後、サンプリング回数ｎで除算して平均値ＥＶを算出する。その後偏差算出手段４０が記憶手段３８に記憶されているｎ個のデジタル値Ｖ１、Ｖ２、・・・Ｖｎと平均値算出手段３９で算出した平均値ＥＶとの偏差の絶対値ｄＶを順次算出し、偏差総和演算手段４１がこの絶対値の総和ΣｄＶを演算する。
【０１３６】
所定のサンプリング回数ｎ回はチョッパ５の断続周期の整数倍の期間を一定時間間隔ｔごとにサンプリングできるよう決めているもので、ΣｄＶは図２６の斜線部分の面積に比例した値となる。また所定のサンプリング回数ｎ回は商用電源の周期の整数倍として設定しておくことで電源によるノイズの影響を除去できる。国内と主要諸外国では商用電源は５０Ｈｚか６０Ｈｚであり、その両方の電源の周期の整数倍は０．１秒である。即ち０．１秒の整数倍で且つチョッパ断続周期の整数倍の期間を一定間隔ｔでｎ回サンプリングしΣｄＶを算出すれば良い。またデジタル値処理手段１５は温度センサ８からＡ／Ｄ変換手段１１を介して得られるｎ回のデジタル値ＶTの総和ΣＶTを演算する。
【０１３７】
温度換算手段１６にはデジタル値処理手段１５からΣｄＶとΣＶTを入力し、被測定物の温度即ち体温を換算する。ここでΣｄＶは体温とチョッパ５の温度の温度差に相関を持った値である。即ちΣｄＶは体温の絶対温度の４乗とチョッパ５の絶対温度の４乗の差に比例するものである。簡易的には限定された範囲では体温とチョッパ５の温度差に比例するとしても、十分精度の良い近似である。温度換算手段１６は以上の特性に基づき（１６）式で示す関数を予め持っていて体温Ｔを算出する。（１６）式においてｌ１、ｌ２、ｌ３は赤外線検出手段６、温度センサ８の特性と増幅回路１０の増幅率により予め定めた定数である。
【０１３８】

ここではチョッパ５より体温の方が温度が高いものとして説明したが、体温の方が温度が低い場合には（１６）式においてｌ１、ｌ２、ｌ３を変えて温度換算すれば良い。体温の方が温度が低い場合には赤外線検出手段の出力波形の山谷が逆になるので、入光期間と遮光期間の所定のタイミングの赤外線検出手段の出力の大小関係から判断可能である。
【０１３９】
本発明の第９の実施例によればチョッパの断続周期の整数倍の期間の赤外線検出手段の出力信号を全て記憶すると同時に出力信号の平均値を算出し、記憶値と平均値の偏差の絶対値の総和を演算するので、ノイズの影響を低減できると同時に、チョッパの駆動タイミングのずれや増幅回路の位相のずれの影響も受けず温度検出の信頼性は高い。また商用電源周期の整数倍の期間の赤外線検出手段の信号を処理するので、電源ノイズの影響も除去でき温度検出の信頼性は高い。
【０１４０】
なお、平均値算出手段３９や偏差総和演算手段４１はｎ個のデジタル値Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖｎから最大値と最小値を除外して平均値ＥＶや総和ΣｄＶを演算しても良く、ノイズによる異常値がある場合にはそれを除外できるのでノイズの影響を低減できる効果がある。また、温度換算手段１６は本実施例では（１６）式で示す関数を持っているものとしたがΣｄＶの４乗根を演算したり、ΣＶTから対数関数を使うなどして温度換算による誤差を低減させても良いし、定数ｌ１、ｌ２、ｌ３を変えた複数の関数を持って、ΣｄＶ、ΣＶTにより使い分けても換算誤差を低減できる。また本実施例では温度センサ８の出力も積分演算したが、温度センサ８の出力は赤外線検出手段６から増幅回路１０を介した出力に比べるとノイズの影響ははるかに小さいものであり、１回だけのサンプリングの結果を使い、積分演算を行わなくても体温の検出は可能である。
【０１４１】
（実施例１０）
次に本発明の第１０の実施例を図２８〜図３０を用いて説明する。図２８は本発明の第１０の実施例として温度検出器を体温計に搭載した応用例の構成ブロック図である。また図２９は赤外線検出手段の出力信号の変化を示す特性図である。また図３０はデジタル値処理手段、温度換算手段の動作を説明するフローチャートである。なお、第１〜９の実施例と同一機能を有する部品には同一番号を付し説明を省略する。
【０１４２】
図２８において赤外線検出手段６の出力は増幅回路１０で増幅し、増幅回路１０で増幅した出力電圧はＡ／Ｄ変換手段１１でデジタル化しデジタル値処理手段１５に送信する。デジタル値処理手段１５は平均値演算手段３９、偏差算出手段４０、偏差総和算出手段４１を備えている。４３はチョッパ制御手段でチョッパ５の停止と断続駆動を制御する。４４は切り替え器でチョッパ制御手段４３の信号によりＡ／Ｄ変換手段１１の出力方向を、チョッパ５の停止時には平均値算出手段３９に、チョッパ５の断続駆動時には偏差算出手段４０に切り替える。
【０１４３】
平均値算出手段３９はチョッパ５の停止時にＡ／Ｄ変換手段１１が出力する所定時間内のデジタル値を順次加算し、最後にサンプリング数で除算して平均値を算出する。その後チョッパ５が断続駆動を開始すると、偏差算出手段４０はＡ／Ｄ変換手段１１の出力値と平均値演算手段３９の演算結果である平均値との差の絶対値を算出し、偏差総和演算手段４１が所定時間内に偏差算出手段４０で算出される全ての絶対値の総和を演算する。温度換算手段１６は偏差総和演算手段４１の演算結果とチョッパ５の温度を検出する温度センサ８から得られる出力に基づき被測定物の温度即ち体温を換算する。表示手段４２は温度換算手段１６で換算できた温度を表示する。
【０１４４】
図２９、図３０により動作を説明する。まずチョッパ制御手段４３はチョッパ５を停止する。この時のチョッパ５の開閉状態はいずれでも良いが、この実施例では閉状態で停止するものとする。この時切り替え器４４によりＡ／Ｄ変換手段１１の信号経路を平均値算出手段３９に入力するように設定する。平均値算出手段３９は赤外線検出手段６からＡ／Ｄ変換手段１１を介してｔ時間ごとに出力されるデジタル値を所定回数ｎ１回取り込み、そのデジタル値をＶ１、Ｖ２、・・・Ｖｎ１を順次累積加算しΣＶを算出した後、サンプリング回数ｎ１で除算して平均値ＥＶを算出する。
【０１４５】
その後チョッパ制御手段４３がチョッパ５を駆動開始する。チョッパ５は被測定物から赤外線検出手段６に至る経路を開閉する。また切り替え器４４はＡ／Ｄ変換手段１１の信号経路を偏差算出手段４０に入力するよう切り替えるが、チョッパ５の駆動開始初期は赤外線検出手段６の出力は不安定なのでｔ時間ごとｎ２回分のデータは取り込まない。
【０１４６】
その後、偏差算出手段４０は赤外線検出手段６からＡ／Ｄ変換手段１１を介してｔ時間ごとに出力されるデジタル値を所定回数ｎ３回取り込み、平均値算出手段３９で算出した平均値ＥＶとの偏差の絶対値ｄＶを順次算出し、偏差総和演算手段４１がこの絶対値の総和ΣｄＶを演算する。またデジタル値処理手段１５は温度センサ８からＡ／Ｄ変換手段１１を介して得られるｎ３回のデジタル値ＶTの総和ΣＶTを演算する。
【０１４７】
所定のサンプリング回数ｎ３回はチョッパ５の断続周期の整数倍の期間を一定時間間隔ｔごとにサンプリングできるよう決めているもので、ΣｄＶは図２９の斜線部分の面積に比例した値となる。また所定のサンプリング回数ｎ１回、ｎ３回は商用電源の周期の整数倍として設定しておくことで電源によるノイズの影響を除去できる。温度換算手段１６にはデジタル値処理手段１５からΣｄＶとΣＶTを入力し、被測定物の温度即ち体温を換算する。温度換算は前記実施例９で説明した（１６）式で行う。
【０１４８】
ここではチョッパ５より体温の方が温度が高いものとして説明したが、体温の方が温度が低い場合には（１６）式においてｌ１、ｌ２、ｌ３を変えて温度換算すれば良い。体温の方が温度が低い場合には赤外線検出手段の出力波形の山谷が逆になるので、入光期間と遮光期間の所定のタイミングの赤外線検出手段の出力の大小関係から判断可能である。
【０１４９】
本発明の第１０の実施例によればチョッパの停止時に赤外線検出手段の出力信号の平均値を算出し、チョッパの駆動時に断続周期の整数倍の期間の赤外線検出手段の出力信号と平均値の偏差の絶対値の総和を演算するので、記憶手段を必要とせず簡易な構成で温度検出できる。またノイズの影響を低減できると同時に、チョッパの駆動タイミングのずれや増幅回路の位相のずれの影響も受けず温度検出の信頼性は高い。また商用電源周期の整数倍の期間の赤外線検出手段の信号を処理するので、電源ノイズの影響も除去でき温度検出の信頼性は高い。
【０１５０】
なお、平均値算出手段３９や偏差総和演算手段４１はｎ１個のデジタル値あるいはｎ３個のデジタル値から最大値と最小値を除外して平均値ＥＶや総和ΣｄＶを演算しても良く、ノイズによる異常値がある場合にはそれを除外できるのでノイズの影響を低減できる効果がある。また、温度換算手段１６は本実施例では（１６）式で示す関数を持っているものとしたがΣｄＶの４乗根を演算したり、ΣＶTから対数関数を使うなどして温度換算による誤差を低減させても良いし、定数ｌ１、ｌ２、ｌ３を変えた複数の関数を持って、ΣｄＶ、ΣＶTにより使い分けても換算誤差を低減できる。また本実施例ではチョッパ５の駆動期間に温度センサ８の出力も積分演算したが、チョッパ５の停止期間に積分演算しても良いし、温度センサ８の出力は赤外線検出手段６から増幅回路１０を介した出力に比べるとノイズの影響ははるかに小さいものであり、１回だけのサンプリングの結果を使い、積分演算を行わなくても体温の検出は可能である。
【０１５１】
（実施例１１）
次に本発明の第１１の実施例を図３１、図３２を用いて説明する。図３１は本発明の第１１の実施例として温度検出器を体温計に搭載した応用例の構成ブロック図である。また図３２はデジタル値処理手段、温度換算手段の動作を説明するフローチャートである。なお、第１〜１０の実施例と同一機能を有する部品には同一番号を付し説明を省略する。
【０１５２】
図３１において赤外線検出手段６の出力は増幅回路１０で増幅し、増幅回路１０で増幅した出力電圧はＡ／Ｄ変換手段１１でデジタル化しデジタル値処理手段１５に送信する。デジタル値処理手段１５は平均値演算手段３９、偏差算出手段４０、偏差総和算出手段４１、切り替え器４４、周期管理手段４５を備えている。周期管理手段はチョッパ５の断続周期の整数倍で平均値算出周期と偏差算出周期に分けて切り替え器４４を制御し、切り替え器４４は周期管理手段４５の信号によりＡ／Ｄ変換手段１１の出力方向を、平均値算出周期には平均値算出手段３９に、偏差算出周期には偏差算出手段４０に切り替える。
【０１５３】
平均値算出手段３９は平均値算出周期にＡ／Ｄ変換手段１１が出力する所定時間内のデジタル値を順次加算し、最後にサンプリング数で除算して平均値を算出する。その後周期管理手段４５の信号により切り替え器４４がＡ／Ｄ変換手段１１の出力方向を偏差算出手段４０に切り替えると、偏差算出手段４０はＡ／Ｄ変換手段１１の出力値と平均値演算手段３９の演算結果である平均値との差の絶対値を算出し、偏差総和演算手段４１が所定時間内に偏差算出手段４０で算出される全ての絶対値の総和を演算する。温度換算手段１６は偏差総和演算手段４１の演算結果とチョッパ５の温度を検出する温度センサ８から得られる出力に基づき被測定物の温度即ち体温を換算する。表示手段４２は温度換算手段１６で換算できた温度を表示する。
【０１５４】
図３２により動作を説明する。チョッパ５の駆動状態で周期管理手段４５の信号により切り替え器４４はＡ／Ｄ変換手段１１の信号経路を平均値算出手段３９に入力するように設定する。平均値算出手段３９は赤外線検出手段６からＡ／Ｄ変換手段１１を介してｔ時間ごとに出力されるデジタル値を所定回数ｎ１回取り込み、そのデジタル値をＶ１、Ｖ２、・・・Ｖｎ１を順次累積加算しΣＶを算出した後、サンプリング回数ｎ１で除算して平均値ＥＶを算出する。
【０１５５】
その後、周期管理手段４５の信号により切り替え器４４はＡ／Ｄ変換手段１１の信号経路を偏差算出手段４０に切り替える。偏差算出手段４０は赤外線検出手段６からＡ／Ｄ変換手段１１を介してｔ時間ごとに出力されるデジタル値を所定回数ｎ２回取り込み、平均値算出手段３９で算出した平均値ＥＶとの偏差の絶対値ｄＶを順次算出し、偏差総和演算手段４１がこの絶対値の総和ΣｄＶを演算する。またデジタル値処理手段１５は温度センサ８からＡ／Ｄ変換手段１１を介して得られるｎ２回のデジタル値ＶTの総和ΣＶTを演算する。
【０１５６】
所定のサンプリング回数ｎ１回、ｎ２回はチョッパ５の断続周期の整数倍の期間を一定時間間隔ｔごとにサンプリングできるよう決めている。また所定のサンプリング回数ｎ１回、ｎ２回は商用電源の周期の整数倍として設定しておくことで電源によるノイズの影響を除去できる。温度換算手段１６にはデジタル値処理手段１５からΣｄＶとΣＶTを入力し、被測定物の温度即ち体温を換算する。温度換算は前記実施例９で説明した（１６）式で行う。
【０１５７】
ここではチョッパ５より体温の方が温度が高いものとして説明したが、体温の方が温度が低い場合には（１６）式においてｌ１、ｌ２、ｌ３を変えて温度換算すれば良い。体温の方が温度が低い場合には赤外線検出手段の出力波形の山谷が逆になるので、入光期間と遮光期間の所定のタイミングの赤外線検出手段の出力の大小関係から判断可能である。
【０１５８】
本発明の第１１の実施例によればチョッパの断続周期を平均値算出周期と偏差算出周期に分け、平均値算出周期にチョッパの断続周期の整数倍の期間の赤外線検出手段の出力信号の平均値を算出し、偏差算出周期にチョッパの断続周期の整数倍の期間の赤外線検出手段の出力信号と平均値の偏差の絶対値の総和を演算するので、記憶手段を必要とせず簡易な構成で温度検出できる。またノイズの影響を低減できると同時に、チョッパの駆動タイミングのずれや増幅回路の位相のずれの影響も受けず温度検出の信頼性は高い。また商用電源周期の整数倍の期間の赤外線検出手段の信号を処理するので、電源ノイズの影響も除去でき温度検出の信頼性は高い。
【０１５９】
なお、平均値算出手段３９や偏差総和演算手段４１はｎ１個のデジタル値あるいはｎ３個のデジタル値から最大値と最小値を除外して平均値ＥＶや総和ΣｄＶを演算しても良く、ノイズによる異常値がある場合にはそれを除外できるのでノイズの影響を低減できる効果がある。また、温度換算手段１６は本実施例では（１６）式で示す関数を持っているものとしたがΣｄＶの４乗根を演算したり、ΣＶTから対数関数を使うなどして温度換算による誤差を低減させても良いし、定数ｌ１、ｌ２、ｌ３を変えた複数の関数を持って、ΣｄＶ、ΣＶTにより使い分けても換算誤差を低減できる。また本実施例では偏差算出周期に温度センサ８の出力も積分演算したが、平均値算出周期に積分演算しても良いし、温度センサ８の出力は赤外線検出手段６から増幅回路１０を介した出力に比べるとノイズの影響ははるかに小さいものであり、１回だけのサンプリングの結果を使い、積分演算を行わなくても体温の検出は可能である。
【０１６０】
（実施例１２）
次に本発明の第１２の実施例を図３３、図３４を用いて説明する。図３３は本発明の第１２の実施例として温度検出器を体温計に搭載した応用例の構成ブロック図である。また図３４はデジタル値処理手段、温度換算手段の動作を説明するフローチャートである。なお、第１〜１１の実施例と同一機能を有する部品には同一番号を付し説明を省略する。
【０１６１】
図３３において赤外線検出手段６の出力は増幅回路１０で増幅し、増幅回路１０で増幅した出力電圧はＡ／Ｄ変換手段１１でデジタル化しデジタル値処理手段１５に送信する。デジタル値処理手段１５は分散算出手段４６を備え、分散算出手段４６は累積演算手段４７と２乗累積演算手段４８を備えている。
【０１６２】
累積演算手段４７は赤外線検出手段６からＡ／Ｄ変換手段１１を介して出力する所定時間内のデジタル値を順次加算し、２乗累積演算手段４８は同じ出力の２乗を演算しそれを順次加算する。所定時間経過後には分散算出手段４６が累積演算手段４７の演算結果と、２乗累積演算手段４８の演算結果と、サンプリング回数より、所定時間内のＡ／Ｄ変換手段１１の全ての出力の標準偏差σを算出する。温度換算手段１６は分散算出手段４６の演算結果とチョッパ５の温度を検出する温度センサ８から得られる出力に基づき被測定物の温度即ち体温を換算する。表示手段４２は温度換算手段１６で換算できた温度を表示する。
【０１６３】
図３４により動作を説明する。チョッパ５の駆動状態で累積演算手段４７は赤外線検出手段６からＡ／Ｄ変換手段１１を介してｔ時間ごとに出力されるデジタル値を所定回数ｎ回取り込み、そのデジタル値をＶ１、Ｖ２、・・・Ｖｎを順次累積加算しΣＶを演算する。２乗累積演算手段４８は同様に得られるデジタル値を２乗しＶ１2、Ｖ２2、・・・Ｖｎ2を順次累積加算しΣＶ２を演算する。またデジタル値処理手段１５は温度センサ８からＡ／Ｄ変換手段１１を介して得られるｎ回のデジタル値ＶTの総和ΣＶTを演算する。
【０１６４】
所定回数ｎ回のサンプリングを終えると分散算出手段４６は（１７）式で分散値σ2を算出する。（１７）式は一般周知の分散値算出式である。
【０１６５】
σ2＝ΣＶ２−ΣＶ×ΣＶ／ｎ （１７）
分散算出手段４６は更に分散値の平方根である標準偏差σを算出する。ここで標準偏差σは実施例９〜１１で説明した偏差総和ΣｄＶに比例するもので、例えば赤外線検出手段６の出力波形が正弦波であるとするとΣｄＶにπ／２√２を乗じた値となる。
【０１６６】
従って標準偏差σは体温とチョッパ５の温度差に相関を持った値であり、体温の絶対温度の４乗とチョッパ５の絶対温度の４乗の差に比例するものである。簡易的には限定された範囲では体温とチョッパ５の温度差に比例するとしても、十分精度の良い近似である。温度換算手段１６にはデジタル値処理手段１５から標準偏差σとΣＶTを入力し、以上の特性に基づき（１８）式で示す関数を予め持っていて体温Ｔ換算する。（１８）式においてｐ１、ｐ２、ｐ３は赤外線検出手段６、温度センサ８の特性と増幅回路１０の増幅率により予め定めた定数である。
【０１６７】

ここで所定のサンプリング回数ｎ回はチョッパ５の断続周期の整数倍の期間を一定時間間隔ｔごとにサンプリングできるよう決めている。また所定のサンプリング回数ｎ回は商用電源の周期の整数倍として設定しておくことで電源によるノイズの影響を除去できる。
【０１６８】
ここではチョッパ５より体温の方が温度が高いものとして説明したが、体温の方が温度が低い場合には（１７）式においてｐ１、ｐ２、ｐ３を変えて温度換算すれば良い。体温の方が温度が低い場合には赤外線検出手段の出力波形の山谷が逆になるので、入光期間と遮光期間の所定のタイミングの赤外線検出手段の出力の大小関係から判断可能である。
【０１６９】
本発明の第１２の実施例によればチョッパの断続周期の整数倍の期間の赤外線検出手段の出力信号を累積演算手段と２乗累積演算手段で逐次加算し、最後に標準偏差を算出し、その標準偏差を基に温度換算するので、記憶手段を必要とせず簡易な構成で温度検出できる。またノイズの影響を低減できると同時に、チョッパの駆動タイミングのずれや増幅回路の位相のずれの影響も受けず温度検出の信頼性は高い。また商用電源周期の整数倍の期間の赤外線検出手段の信号を処理するので、電源ノイズの影響も除去でき温度検出の信頼性は高い。
【０１７０】
なお、分散算出手段４６はｎ個のデジタル値から最大値と最小値を除外して標準偏差δを算出しても良く、ノイズによる異常値がある場合にはそれを除外できるノイズの影響を低減できる効果がある。また、温度換算手段１６は本実施例では（１８）式で示す関数を持っているものとしたがσの４乗根を演算したり、ΣＶTから対数関数を使うなどして温度換算による誤差を低減させても良いし、定数ｐ１、ｐ２、ｐ３を変えた複数の関数を持って、σ、ΣＶTにより使い分けても換算誤差を低減できる。また本実施例では分散算出手段３６は標準偏差σを算出したが、分散値σ2を算出しても良い。この場合でも限られた範囲では（１８）式の定数を変えるだけで精度の良い近似ができる。
【０１７１】
また分散算出手段４６は累積演算手段４７と２乗累積演算手段４８を備え逐次累積加算する方法で行ったが、全てのデジタル値から平均値を算出し、次にデジタル値と平均値との差の２乗和を演算して分散値を算出、その平方根を演算して標準偏差を算出しても同様の効果が得られる。
【０１７２】
また温度センサ８の出力も積分演算したが、温度センサ８の出力は赤外線検出手段６から増幅回路１０を介した出力に比べるとノイズの影響ははるかに小さいものであり、１回だけのサンプリングの結果を使い、積分演算を行わなくても体温の検出は可能である。
【０１７３】
（実施例１３）
次に本発明の第１３の実施例を図３５〜３７を用いて説明する。図３５は本発明の第１３の実施例として温度検出器を体温計に搭載した応用例の構成ブロック図である。また図３６は赤外線検出手段の出力信号の変化を示す特性図である。また図３７はデジタル値処理手段、温度換算手段の動作を説明するフローチャートである。なお、第１〜１２の実施例と同一機能を有する部品には同一番号を付し説明を省略する。
【０１７４】
図３５において、赤外線検出器６の出力は増幅回路１０で増幅し、増幅回路１０で増幅した出力電圧はＡ／Ｄ変換手段１１でデジタル化してデジタル値処理手段１５に送信する。デジタル値処理手段１５は移動平均演算手段４９、ピーク値抽出手段５０、減算手段５１を備えている。移動平均演算手段４９は増幅回路１０で増幅した赤外線検出手段６の出力のデジタル値を、所定のサンプリング回数を保ちながらサンプリング期間をずらせつつ平均値を演算する。ピーク値抽出手段５０は時系列に得られる移動平均演算手段４９の演算結果より入光期間、遮光期間のそれぞれでピーク値を抽出する。減算手段５１はピーク値抽出手段５０より得られる入光期間のピーク値と遮光期間のピーク値の差を演算する。温度換算器１６は減算手段５１の演算結果およびチョッパ５の温度を検出する温度センサ８から得られる出力に基づき被測定物の温度即ち体温を換算する。表示手段４２は温度換算手段が換算した体温を表示する。
【０１７５】
図３６、図３７により動作を説明する。移動平均演算手段４９は入光期間と遮光期間それぞれでｔ時間ごとにｎ回のサンプリングを行なう。また入光期間に赤外線検出手段６、増幅回路１０、Ａ／Ｄ変換手段１１を介して時系列で得られるデジタル値ＶＡ１、ＶＡ２、ＶＡ３、・・・、ＶＡｎを、例えば４回ずつ、しかも１回ずつずらせながら平均値を演算する。即ちＶＡ４のデータを得た時点でＶＡ１〜ＶＡ４の平均値ＥＶＡ４を演算し、次はＶＡ５のデータを得た時点でＶＡ２〜ＶＡ５の平均値ＥＶＡ５を演算し、次はＶＡ６のデータを得た時点でＶＡ３〜ＶＡ６の平均値ＥＶＡ６を演算し、これをＶＡｎのデータを得た時点でＶＡｎ−３〜ＶＡｎの平均値ＥＶＡｎを演算するまで繰り返すのである。ピーク値抽出手段５０はこれら平均値ＥＶＡ４〜ＥＶＡｎの中から最大値ＥＶＡｐを抽出する。同様に遮光期間では移動平均演算手段４９はＶＢ１〜ＶＢ４の平均値ＥＶＢ４、ＶＢ２〜ＶＢ５の平均値ＥＶＢ５、ＶＢ３〜ＶＢ６の平均値ＥＶＢ６、・・・、ＶＢｎ−３〜ＶＢｎの平均値ＥＶＢｎを演算し、ピーク値抽出手段５０はこれら平均値ＥＶＢ４〜ＥＶＢｎの中から最小値ＥＶＢｐを抽出する。
【０１７６】
減算手段５１にはピーク値抽出手段５０よりＥＶＡｐとＥＶＢｐを入力し、その差ＥＶＡｐ−ＥＶＢｐを演算し温度換算手段１６に出力する。温度換算手段１６はまた温度センサ８からはＡ／Ｄ変換手段１１を介して入光期間または遮光期間の任意のタイミングにおけるデジタル値ＶＴを入力して、減算手段５１の演算結果と合わせ体温の温度換算を行なう。ここでＥＶＡｐ−ＥＶＢｐは体温とチョッパ５の温度の温度差に相関を持った値である。即ちＥＶＡｐ−ＥＶＢｐは体温の絶対温度の４乗とチョッパ５の絶対温度の４乗の差に比例するものである。簡易的には限定された範囲では体温とチョッパ５の温度の温度差に比例するとしても、十分精度の良い近似である。温度換算手段１６は以上の特性に基づき（１９）式で示す関数を予め持っていて体温Ｔを換算する。（１９）式においてｑ１、ｑ２、ｑ３は赤外線検出手段６、温度センサ８の特性と増幅回路１０の増幅率により予め定めた定数である。
【０１７７】

ここではチョッパ５より体温の方が温度が高いものとして入光期間には移動平均演算手段４９の演算結果の中から最大値を、遮光期間には最小値をピーク値として抽出したが、体温の方が温度が低い場合には赤外線検出手段の出力波形の山谷が逆になるので、逆に入光期間の最小値、遮光期間の最大値をピーク値として抽出することになる。チョッパ５と体温のどちらが温度が高いのかわからない場合には入光期間、遮光期間それぞれで最大値、最小値の両方を抽出し、入光期間の最大値と遮光期間の最小値の差、入光期間の最小値と遮光期間の最大値の差を比較し、絶対値の大きい方の組み合わせを選択すれば良い。
【０１７８】
本発明の第１３の実施例によれば４回のサンプリングの平均値を演算しているので、ノイズ成分は概ねキャンセルされ、しかもピーク値を抽出しているので赤外線検出器の応答特性のばらつきの影響を受けず温度検出の信頼性は高い。
【０１７９】
なお、移動平均演算手段４９は４回のサンプリングの平均値を演算したが、これは２のｎ乗回数にすることによって割り算操作をビットシフトだけでできる効果があるが、本発明を限定するものでなく、回数は多いほどノイズ成分はキャンセルできる効果がある。また温度換算手段１６は本実施例では式（１９）で示す関数を持っているものとしたがＥＶＡｐ、ＥＶＢｐの４乗根を演算したり、ＶＴから対数関数を使うなどして温度換算による誤差を低減させても良いし、定数ｑ１、ｑ２、ｑ３を変えた複数の関数を持って、ＥＶＡｐ、ＥＶＢｐ、ＶＴにより使い分けても換算誤差を低減できる。また本実施例では温度換算手段１６は入光期間、遮光期間それぞれのピーク値抽出手段５０の抽出結果ＥＶＡｐ、ＥＶＢｐの差を演算したが、これはオフセット電圧をキャンセルできる効果がある。しかし、ＥＶＡｐ、ＥＶＢｐのいずれもが体温とチョッパ５の温度の温度差と相関があるので一方だけを使っても温度を検出することは可能である。また移動平均演算手段４９は複数回のサンプリングの平均値を演算したのでピーク値抽出手段５０が扱う数値を大きくしない効果があるが、割り算せずにΣＶＡ、ΣＶＢを出力値としても同様の効果を得られる。またサンプリングは入光期間、遮光期間の全般にわたって行わなくとも、特に期間の終わりにはあまり出力が変化しないので除外しても同様の効果を得られる。
【０１８０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の温度検出器は以下の効果を有する。
【０１８６】
（１）赤外線検出手段の出力をＡ／Ｄ変換手段でデジタル値に変換し、傾き演算手段がチョッパの入光期間と遮光期間の少なくとも一方において、出力デジタル値の回帰直線の傾きを算出することで、ノイズ成分をキャンセルし、その傾き演算手段の演算結果に基づき温度換算手段が被測定物の温度を換算するので、１回の入光期間または遮光期間でノイズの影響を小さくして信頼性の高い赤外線検出手段の出力データを取り込むことができ、チョッパの駆動回数を増やすことなく耐久性を増し、高速で温度検出することができる。
【０１８７】
（２）傾き演算有効期間管理手段がチョッパの入光と遮光の状態変化時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数の経過時点までを有効期間として管理し、傾き演算手段がチョッパの入光期間と遮光期間の少なくとも一方において、入光と遮光の状態変化直後の出力が直線的に変化する期間のデジタル値の回帰直線の傾きを算出するすることができるので、被測定物の温度との相関を向上させることができ、高速でより信頼性の高い温度検出を行うことができる。
【０１８８】
（３）赤外線検出手段の出力をＡ／Ｄ変換手段でデジタル値に変換し、回帰直線算出手段がチョッパの入光期間と遮光期間のそれぞれで、出力デジタル値の回帰直線を算出して、代入演算手段により回帰直線上の１点の値を出力することで、ノイズ成分をキャンセルし、その代入演算手段の演算結果に基づき温度換算手段が被測定物の温度を換算するので、１回の入光期間または遮光期間でノイズの影響を小さくして信頼性の高い赤外線検出手段の出力データを取り込むことができ、チョッパの駆動回数を増やすことなく耐久性を増し、高速で温度検出することができる。
【０１８９】
（４）回帰直線算出有効期間管理手段がチョッパの入光と遮光の状態変化時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数の経過時点までを有効期間として管理し、回帰直線算出手段がチョッパの入光期間と遮光期間のそれぞれで、入光と遮光の状態変化直後の出力が直線的に変化する期間のデジタル値の回帰直線を算出して、代入演算手段により回帰直線上の１点の値を出力することができるので、被測定物の温度との相関を向上させることができ、高速でより信頼性の高い温度検出を行うことができる。
【０１９０】
（５）傾き演算手段がチョッパの入光期間と遮光期間の少なくとも一方で、入光と遮光の状態変化時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数の経過時点までを含む期間において、Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値の回帰直線の傾きを算出し、積分演算手段がチョッパの入光期間と遮光期間のそれぞれで、チョッパの入光と遮光の状態変化時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数の経過時点までを含む期間を除き積分演算を行い、温度換算手段が傾き演算手段と積分演算手段の演算結果に基づき被加熱物の温度を換算することで、被測定物の温度との相関を向上させることができ、またより多くの出力デジタル値を温度換算に利用することができるのでノイズ成分がさらにキャンセルされ、１回の入光期間または遮光期間でノイズの影響を小さくして信頼性の高い赤外線検出手段の出力データを取り込むことができ、チョッパの駆動回数を増やすことなく耐久性を増し、高速で温度検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における温度検出器の構成ブロック図
【図２】同実施例の信号処理部の回路図
【図３】同実施例の赤外線検出手段の出力特性図
【図４】同実施例の動作を説明するフローチャート
【図５】本発明の第２の実施例における温度検出器の構成ブロック図
【図６】同実施例の赤外線検出手段の出力特性図
【図７】同実施例の動作を説明するフローチャート
【図８】本発明の第３の実施例における温度検出器の構成ブロック図
【図９】同実施例の赤外線検出手段の出力特性図
【図１０】同実施例の動作を説明するフローチャート
【図１１】本発明の第４の実施例における温度検出器の構成ブロック図
【図１２】同実施例の赤外線検出手段の出力特性図
【図１３】同実施例の動作を説明するフローチャート
【図１４】本発明の第５の実施例における温度検出器の構成ブロック図
【図１５】同実施例の赤外線検出手段の出力特性図
【図１６】同実施例の動作を説明するフローチャート
【図１７】本発明の第６の実施例における温度検出器の構成ブロック図
【図１８】同実施例の赤外線検出手段の出力特性図
【図１９】同実施例の動作を説明するフローチャート
【図２０】本発明の第７の実施例における温度検出器の構成ブロック図
【図２１】同実施例の動作を説明するフローチャート
【図２２】本発明の第８の実施例における温度検出器の構成ブロック図
【図２３】同実施例の赤外線検出手段の出力特性図
【図２４】同実施例の動作を説明するフローチャート
【図２５】本発明の第９の実施例における温度検出器の構成ブロック図
【図２６】同実施例の赤外線検出手段の出力特性図
【図２７】同実施例の動作を説明するフローチャート
【図２８】本発明の第１０の実施例における温度検出器の構成ブロック図
【図２９】同実施例の赤外線検出手段の出力特性図
【図３０】同実施例の動作を説明するフローチャート
【図３１】本発明の第１１の実施例における温度検出器の構成ブロック図
【図３２】同実施例の動作を説明するフローチャート
【図３３】本発明の第１２の実施例における温度検出器の構成ブロック図
【図３４】同実施例の動作を説明するフローチャート
【図３５】本発明の第１３の実施例における温度検出器の構成ブロック図
【図３６】同実施例の赤外線検出手段の出力特性図
【図３７】同実施例の動作を説明するフローチャート
【図３８】従来の温度検出器の赤外線検出手段の出力特性図
【図３９】同従来例の動作を説明するフローチャート
【図４０】第２の従来例の温度検出器の赤外線検出手段の出力特性図
【符号の説明】
２ 被測定物
５ チョッパ
６ 赤外線検出手段
１０ 増幅回路
１１ Ａ／Ｄ変換手段
１３ 積分期間管理手段
１４ 積分演算手段
１５ デジタル値処理手段
１６ 温度換算手段
２９ 傾き演算有効期間管理手段
３０ 傾き演算手段
３１ 回帰直線算出有効期間管理手段
３２ 回帰直線算出手段
３３ 代入演算手段
３４ 回帰２次曲線算出手段
３５ 極値演算手段
３６ 切り替え手段
３７ 偏差積分演算手段
３９ 平均値算出手段
４０ 偏差算出手段
４１ 偏差総和演算手段
４５ 周期管理手段
４６ 分散算出手段
４７ 累積演算手段
４８ ２乗累積演算手段
４９ 移動平均演算手段
５０ ピーク値抽出手段
５１ 減算手段

Claims (5)

1. 被測定物が放射する赤外線を検出する赤外線検出手段と、前記赤外線検出手段に至る赤外線光路を断続するチョッパと、前記赤外線検出手段の出力となるアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、複数回サンプリングした前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値を処理するデジタル値処理手段と、前記デジタル値処理手段の出力により被測定物の温度を換算する温度換算手段を備え、前記デジタル値処理手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値より前記チョッパの入光期間と遮光期間の少なくとも一方における回帰直線の傾きを算出する傾き演算手段と、前記傾き演算手段の演算結果を前記温度換算手段に出力する温度検出器。
2. 傾き演算手段はＡ／Ｄ変換手段の出力デジタル値の有効期間を管理する傾き演算有効期間管理手段を有し、前記傾き演算有効期間管理手段はチョッパの入光と遮光の状態変化の時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数の経過時点までを有効期間とする請求項１記載の温度検出器。
3. 被測定物が放射する赤外線を検出する赤外線検出手段と、前記赤外線検出手段に至る赤外線光路を断続するチョッパと、前記赤外線検出手段の出力となるアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、複数回サンプリングした前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値を処理するデジタル値処理手段と、前記デジタル値処理手段の出力により被測定物の温度を換算する温度換算手段を備え、前記デジタル値処理手段は、チョッパの入光期間と遮光期間のそれぞれで前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値より回帰直線を算出する回帰直線算出手段と、前記回帰直線算出手段によって求められる回帰直線に所定の値を代入し前記回帰直線上の１点の値を出力する代入演算手段と、前記代入演算手段の演算結果を前記温度換算手段に出力する温度検出器。
4. 回帰直線算出手段はＡ／Ｄ変換手段の出力デジタル値の有効期間を管理する回帰直線算出有効期間管理手段を有し、前記回帰直線算出有効期間管理手段は入光と遮光の状態変化の時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数の経過時点までを有効期間とする請求項３記載の温度検出器。
5. 被測定物が放射する赤外線を検出する赤外線検出手段と、前記赤外線検出手段に至る赤外線光路を断続するチョッパと、前記赤外線検出手段の出力となるアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、複数回サンプリングした前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値を処理するデジタル値処理手段と、前記デジタル値処理手段の出力により被測定物の温度を換算する温度換算手段を備え、前記デジタル値処理手段は、チョッパの入光期間と遮光期間の少なくとも一方で前記Ａ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値の入光と遮光の状態変化時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数までの期間を含む回帰直線の傾きを算出する傾き演算手段と、チョッパの入光期間と遮光期間のそれぞれでＡ／Ｄ変換手段の出力となるデジタル値の入光と遮光の状態変化時点から少なくとも赤外線検出手段の応答時定数までの期間を除き積分演算を行う積分演算手段と、前記傾き演算手段と前記積分演算手段の演算結果を前記温度換算手段に出力する温度検出器。

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