JP3817867B2 - 温度検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被接触で対象物の温度を測定する温度検出装置に関し、特に赤外線の入光と遮光を制御する遮光板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非接触で対象物の温度を検出する温度検出装置として焦電型赤外線検出器を用いたものにおいては、赤外線検出器に入射する赤外光の入光と遮光を切り替える遮光板が設けられている。この遮光板は例えば金属板のように赤外線を透過しない材料で構成し、その端部を直流モータや交流モータの回転軸に取り付け回転駆動させ、赤外線検出器に至る赤外光の入光と遮光を繰り返し断続させるという方法がある。即ち図１０に示すように半円弧状の遮光板１を直流または交流モータ２の回転軸に取り付けて矢印の方向に回転駆動することで赤外線検出器３に入射する赤外光を断続する。
【０００３】
またパルスモータを回転駆動源として所定周期でパルス印加し、所定角度を例えば正転と反転を繰り返すことで赤外光を断続させる方法もある。例えば特開平７−２８０６５２号公報に示す温度検出装置の例を図１１を参照しながら説明する。チョッパ（遮光板）１はパルスモータと同様の原理による駆動源である水晶時計ムーブメント４により往復運動するように駆動され、赤外線検出器３に至る赤外光を断続する。水晶時計ムーブメント４は永久磁石５と、コア６とコイル７を含み、永久磁石５にはチョッパ１の端部を取り付けている。コイル７は第１および第２の入力端子８、９にパルス入力を受け取り、このパルス入力に応答して永久磁石５が回動し、チョッパ１が矢印に示すように往復運動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、直流モータを駆動源として遮光板を回転させる上記従来例の場合には入光時間、遮光時間のばらつきにより、温度測定精度が低いという課題がある。直流モータは一般に電源電圧の変動等の原因で回転数が変動する。回転数が変動すれば入光、遮光の周期が変わり、この周期の変動により赤外線検出器の出力も変動して正確な温度検出ができない。回転数を安定させるためには、フォトインタラプタ等の回転数を検出する手段と電源電圧を調整する手段を設け、フィードバック制御を行うような複雑な制御回路が必要となる。
【０００５】
また交流モータを駆動源とした場合には、商用電源のように比較的安定した周波数のもとでは直流モータより回転数を安定させ易いが、商用電源のような交流電源を必要とするという課題がある。これ
は携帯型の放射温度計や放射体温計のように電池電源で構成する場合には直流電源しかなく、安定した周波数の交流電源を作るための複雑な回路が必要となり実現が困難である。
【０００６】
また水晶時計ムーブメントやパルスモータを駆動源とした場合にはマイクロプロセッサ等のデジタル信号を基に駆動するので、入光、遮光の周期は高い精度で断続できるが、遮光板が揺動しながら停止
するために入光、遮光を精度よく切り替えることが困難であるという課題がある。即ちこれら駆動源は磁力による吸引力と反発力のバランスで停止し、磁力の極性を変えることで駆動するものであるから、停止の瞬間に遮光板は揺動しながら吸引力と反発力をバランスさせて停止するという特性がある。
【０００７】
図１２にパルスモータの挙動の特性を示す。横軸は経過時間であり、駆動パルスで一定周期ｔ、デューティ５０％でＣＷ（時計方向）とＣＣＷ（反時計方向）のパルスを交互に出力している。パルスモータの回転軸の回転角度で図のように停止位置に到達する時点でオーバーシュートを起こし、その後アンダーシュートを起こし、その振幅は小さくなりながら停止位置で安定する。
【０００８】
パルスモータや水晶時計ムーブメントは一般に図１２に示すような挙動の特性を持つものであるために、これらを遮光板の駆動源として赤外光を断続すると、入光から遮光、または遮光から入光に切り替わる瞬間に非常に短い間隔で入光と遮光が切り替わる状況が発生し、そのために赤外線検出器の出力は不安定になり、温度検出の正確さを欠くという課題がある。この課題を回避するためには、揺動の最大位置であるΔθに対して十分大きい遮光板の形状にする方法があるが、この場合には温度検出装置自体も大型化してしまうという課題がある。
【０００９】
【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器と、赤外線検出器に入射する赤外線を遮光する遮光板と、遮光板を駆動する直流モータと、遮光板の停止位置に設けたストッパと、予め設定された電力供給パターンに基づいて前記直流モータに電力を供給する制御手段と、赤外線検出器の出力を基に温度換算する温度換算手段とを有し、電力供給パターンは正方向に電力を供給する正電力供給パターンと正方向と逆の方向に電力を供給する負電力供給パターンを交互に行う正負電力供給パターンを有し、正負電力供給パターンは初めに電力を供給する初期電力供給期間と、その後電力を減少させ供給する減少電力供給期間とからなり、制御手段は直流モータの回転方向を交互に反転させて、赤外線検出器に至る赤外線の入光と遮光を制御する構成としたものである。
【００１０】
上記発明によれば、制御手段は予め設定された電力供給パターン、即ち、正電力供給パターンと負電力供給パターンを交互に行う正負電力供給パターンに基づいて直流モータに電力を供給し、直流モータの回転方向を交互に反転させる。直流モータによって駆動する遮光板が停止位置に設けたストッパに衝突することによって、被測定物から赤外線検出器に至る赤外線光路の入光と遮光のそれぞれの状態で停止し、入光と遮光の状態を切り替え、温度換算手段が赤外線検出器の出力を基に被測定物の温度を換算するので、遮光板の駆動による入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度測定を行うことができる。さらに、正負電力供給パターンは初めに電力を供給する初期電力供給期間と、その後電力を減少させ供給する減少電力供給期間とからなり、初めの電力供給で遮光板をストッパ位置まで移動させ、その後は減少させた電力を供給して遮光板の位置を維持するので、消費電力を低減することができる。
【００１１】
【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器と、赤外線検出器に入射する赤外線を遮光する遮光板と、遮光板を駆動する直流モータと、遮光板の停止位置に設けたストッパと、予め設定された電力供給パターンに基づいて前記直流モータに電力を供給する制御手段と、赤外線検出器の出力を基に温度換算する温度換算手段とを有し、電力供給パターンは正方向に電力を供給する正電力供給パターンと正方向と逆の方向に電力を供給する負電力供給パターンを交互に行う正負電力供給パターンを有し、正負電力供給パターンは初めに電力を供給する初期電力供給期間と、その後電力を減少させ供給する減少電力供給期間とからなり、制御手段は直流モータの回転方向を交互に反転させて、赤外線検出器に至る赤外線の入光と遮光を制御するものである。
【００１２】
そして、制御手段は予め設定された電力供給パターン、即ち、正電力供給パターンと負電力供給パターンを交互に行う正負電力供給パターンに基づいて直流モータに電力を供給し、直流モータの回転方向を交互に反転させる。直流モータによって駆動する遮光板が停止位置に設けたストッパに衝突することによって、被測定物から赤外線検出器に至る赤外線光路の入光と遮光のそれぞれの状態で停止し、入光と遮光の状態を切り替え、温度換算手段が赤外線検出器の出力を基に被測定物の温度を換算するので、遮光板の駆動による入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度測定を行うことができる。さらに、正負電力供給パターンは初めに電力を供給する初期電力供給期間と、その後電力を減少させ供給する減少電力供給期間とからなり、初めの電力供給で遮光板をストッパ位置まで移動させ、その後は減少させた電力を供給して遮光板の位置を維持するので、消費電力を低減することができる。
【００１３】
また、減少電力供給期間は電力を間欠的に供給するものである。
【００１４】
そして、減少電力供給期間は電力を間欠的に供給するので、消費電力を低減でき、さらに回路構成を簡単にすることができる。
【００１５】
また、減少電力供給期間は電力の供給を休止するものである。
【００１６】
そして、減少電力供給期間は電力の供給を休止するので、さらに消費電力を低減することができる。
【００１７】
また、減少電力供給期間は電力の供給を休止後、最後に電力を供給するものである。
【００１８】
そして、減少電力供給期間は電力の供給を休止後、最後に電力を供給することにより、遮光板を再度ストッパに衝突させてから直流モータを反転させるので、簡単な回路構成で消費電力を低減し、さらに赤外線検出器に至る赤外線の入光と遮光の時間を正確に維持することができる。
【００１９】
また、初期電力供給期間は遮光板がストッパに衝突するのに要する時間より長い時間とするものである。
【００２０】
そして、遮光板がストッパに衝突するのに要する時間より長い時間電力を供給するので、遮光板がストッパに衝突して跳ね返るといった現象を防ぐことができ、赤外線検出器に至る赤外線の入光と遮光の時間を正確に維持することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例として、温度検出装置を鼓膜及びその近傍の温度を測定する放射体温計に応用した場合について、図面を用いて説明する。
【００２２】
（参考例 1）
図１は本発明の参考例 1の温度検出装置を備えた放射体温計の構成図であり、図２は直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャートであり、図３は遮光板の要部拡大図である。
【００２３】
図１において、１０は被測定物である鼓膜及びその近傍、１１は耳孔部に挿入するプローブ、１２は鼓膜及びその近傍１０から放射される赤外線を集光するレンズ、３はレンズ１２で集光された赤外線を検出する赤外線検出器である。１は赤外線検出器３に入射する赤外線を遮光する遮光板で、赤外線検出器３に対面する面を鏡面とする。２は遮光板１を駆動する直流モータ、１３ａ、１３ｂは遮光板１の停止位置に設けたストッパ、１４は直流モータ２を制御する制御手段である。制御手段１４は正電力供給パターン１５と負電力供給パターン１６とからなる正負電力供給パターン１７を有している。また、１８は赤外線検出器３自身の温度を検出するサーミスタ、１９は赤外線検出器３で出力される電圧値を増幅する増幅器、２０は増幅器１９の出力とサーミスタ１８の出力をアナログ値からデジタル値に変換するＡＤ変換器、２１はＡＤ変換器２０の出力に基づき、体温に換算する温度換算手段、２２は温度換算手段２１で算出された体温を表示する表示手段であり、２３は体温の測定を開始する測定スイッチである。
【００２４】
次に動作について説明する。体温を測定する場合、プローブ１１を耳孔部に挿入し、測定スイッチ２３を押す。測定スイッチ２３が押されれば、制御手段１４は直流モータ２の回転方向を交互に反転させる。遮光板１は直流モータ２の回転軸に取り付けられており、直流モータ２の回転により、停止位置に設けられたストッパ１３ａ、１３ｂの間で往復回動を繰り返す。従って鼓膜及びその近傍１０から放射され、レンズ１２で集光された赤外線は、遮光板１により断続的に赤外線検出器３に入光する。すなわち、鼓膜及びその近傍１０から放射される赤外線と遮光板１から放射される赤外線とが交互に赤外線検出器３で検出される。ここで、遮光板１は鏡面であるので、遮光板１から放射される赤外線は、遮光板１の鏡面で反射された赤外線検出器３自身から放射される赤外線を意味する。
【００２５】
赤外線検出器３で出力される電圧値は増幅器１９で増幅され、ＡＤ変換器２０でデジタル値に変換されてから温度換算手段２１に入力される。この時、同時に赤外線検出器３自身の温度もサーミスタ１８で検出し、ＡＤ変換器２０でデジタル値に変換され同様に温度換算手段２１に入力される。温度換算手段２１は所定の演算をすることにより、鼓膜及びその近傍１０の温度を算出し、表示手段２２に体温を表示する。
【００２６】
図２、図３を用いて遮光板１の動作及び温度換算方法について説明する。図２に示すように、制御手段１４は正方向に電力を供給する正電力供給パターン１５と、正方向とは逆方向に電力を供給する負
電力供給パターン１６とを交互に繰り返す正負電力供給パターン１７を有しており、本参考例 1では、正負電力供給パターン１７は連続して電力を供給するものとする。
【００２７】
この電力供給パターンに基づいて制御手段１４が、直流モータ２に正方向に電力Ｐ1を供給し始めると、直流モータ２が、図３に示す正方向に回転して遮光板１が赤外線検出器３を通過し始め、遮光状態から入光状態へと切り替わり、その後ストッパ１３ａと衝突して停止する。ここで、遮光板１がストッパ１３ａと衝突した後も連続して正方向に電力Ｐ1が供給され続けるので、遮光板１はストッパ１３ａに押しつけられた状態で停止する。
【００２８】
そして次に、制御手段１４が直流モータ２に正方向とは逆方向に電力Ｐ1を供給し始めると、直流モータ２が図３に示す負方向に回転して、遮光板１が赤外線検出器３に向かって動き始め、入光状態から遮光状態へと切り替わり、ストッパ１３ｂと衝突して停止する。同様に遮光板１がストッパ１３ｂと衝突した後も連続して負方向に電力Ｐ1が供給され続けるので、遮光板１はストッパ１３ｂに押しつけられた状態で停止する。
【００２９】
このようにして正電力供給パターン１５と負電力供給パターン１６とを交互に繰り返す電力供給パターンに基づいて、図２に示すように赤外線の入光と遮光とが繰り返される。ここで、赤外線の入光遮光状態を示す図の斜めの直線は入光から遮光へ、または遮光から入光へと変化する途中の状態を示しており、水平の直線は完全に入光または遮光している状態を示している。
【００３０】
このとき、赤外線検出器３の出力は、図２に示すように、鼓膜及びその近傍１０の温度と赤外線検出器３自身の温度の４乗差に比例した値が出力される。すなわち、赤外線検出器３の出力電圧の赤外線の入光状態におけるピーク値と遮光状態におけるピーク値との差をＶ、サーミスタ１８で検出される赤外線検出器３自身の絶対温度をＴ0、温度測定対象である耳孔部の絶対温度をＴとすると、（数１）の関係が成り立つ。ここで、ｋは赤外線検出手段３の特性と、増幅器１９の増幅率により予め定めた定数である。
【００３１】
【数１】
【００３２】
温度換算手段２１は、1回の入光と遮光で得られる赤外線検出器３の出力Ｖと、サーミスタ１８で検出される赤外線検出器３の温度Ｔ0から、（数１）を用いて耳孔部の絶対温度Ｔを逆算する。そしてさらに、入光と遮光とを繰り返すことにより得られる複数の耳孔部の絶対温度Ｔを平均して測定温度を算出する。このように入光と遮光を繰り返して複数のデータを平均化することにより、ノイズ等の影響を低減することが可能となり、温度測定精度を向上させることができる。
【００３３】
また、入光状態と遮光状態とを切り替える時間ｔ0、すなわち、直流モータ２の回転方向を交互に反転させる時間は、赤外線検出器３の応答時定数τより長い時間とする。これにより、赤外線検出器３の出力は高出力となり、増幅器１９の増幅率を小さくすることができるので、ノイズの影響が小さくなり、温度測定精度を向上させることができる。
【００３４】
以上、本発明の参考例 1によると、直流モータ２によって駆動する遮光板１を停止位置に設けたストッパ１３に衝突させることによって、被測定物から赤外線検出器に至る赤外線光路の入光と遮光のそれぞれの状態で停止させることができる。制御手段１４は、連続して電力を供給する正電力供給パターン１５と負電力供給パターン１６とを交互に繰り返す正負電力供給パターン１７に基づき、直流モータ２に電力を供給することにより、直流モータ２の回転方向を交互に反転させて入光と遮光の状態を切り替え、温度換算手段が赤外線検出器の出力を基に被測定物の温度を換算するので、遮光板の駆動による入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度検出を行うことができる。
【００３５】
そして、直流モータ２の回転方向を交互に反転させる時間が赤外線検出器３の応答時定数より長いので、赤外線検出器３の出力は高出力となり、温度測定精度をさらに向上させることができる。
【００３６】
なお、本参考例 1では赤外線検出器３の出力電圧のピーク値から測定温度を算出したが、これは本発明を限定するものではなく、赤外線検出器３の出力電圧の積分値や、フーリエ変換を用いて測定温度を算出することにより、さらに温度測定精度を向上させることができる。
【００３７】
また、本参考例 1では入光と遮光とを繰り返し行い測定温度を算出したが、一回の入光と遮光で得られる赤外線検出器３の出力から、測定温度を算出することにより、測定時間を短縮することができる。
【００３８】
（実施例１）
図４は本発明の実施例１の制御手段の構成ブロック図であり、図５は直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャートである。
【００３９】
図４において、制御手段１４は正方向に電力を供給する正電力供給パターン１５と、正方向とは逆方向に電力を供給する負電力供給パターン１６とを交互に繰り返す正負電力供給パターン１７を有している。正電力供給パターン１５は初めに電力を供給する初期電力供給期間２４ａと、その後電力を減少させて供給する減少電力供給期間２５ａとからなり、負電力供給パターン１６は、初めに電力を供給する初期電力供給期間２４ｂと、その後電力を減少させて供給する減少電力供給期間２５ｂとからなる。なお、放射体温計のその他の構成要素は第１の実施例と同様であり、説明を省略する。
【００４０】
上記構成において、制御手段１４は図５に示す電力供給パターンに基づいて直流モータを制御する。
【００４１】
まず、制御手段１４は正方向に電力を供給する。すなわち、正電力供給パターンのうち
、初めの初期電力供給期間ｔ1の間は直流モータ２に正方向に電力Ｐ1を供給する。この間に、直流モータ２は正方向に回転して遮光板１が赤外線検出器３を通過し始め、遮光状態から入光状態へと切り替わり、ストッパ１３に衝突して停止する。そして、その後の減少電力供給期間ｔ2の間は、直流モータ２に正方向に、電力Ｐ1より小さい値の電力Ｐ2を供給し、遮光板１をストッパ１３に押し当てて停止位置を維持する。
【００４２】
次に、制御手段１４は正方向とは逆向きに電力を供給する。すなわち、負電力供給パターンのうち、初めの初期電力供給期間ｔ1の間は直流モータ２に負方向に電力Ｐ1を供給する。この間、直流モータ２は負方向に回転して、遮光板１が赤外線検出器３に向かって動き始め、入光状態から遮光状態へと切り替わり、ストッパ１３と衝突して停止する。そして、その後の減少電力供給期間ｔ2の間は、直流モータ２に負方向に、電力Ｐ1より小さい値の電力Ｐ2を供給し、遮光板１をストッパ１３に押し当てて停止位置を維持する。
【００４３】
ここで、初期電力供給期間の時間ｔ1は、実験により求めた遮光板１がストッパ１３に衝突するのに要する時間より長い時間であり、減少電力供給期間の電力Ｐ2は、ストッパ１３によって停止した遮光板１の位置を維持するのに必要な電力で良い。
【００４４】
このようにして正電力供給パターン１５と負電力供給パターン１６とを交互に繰り返す電力供給パターンに基づいて、図５に示すように赤外線の入光と遮光とが繰り返される。
【００４５】
従って、本実施例によると、直流モータ２に電力を供給して遮光板１を駆動させ、遮光板１がストッパ１３に衝突して停止した後、電力を減少させて供給し、遮光板１の位置を維持するので、消費電力
を低減することができ、そして、入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度検出を行うことができる。
【００４６】
なお、本実施例では初期電力供給期間の時間ｔ1は遮光板１がストッパ１３に衝突するのに要する時間より長い時間としたが、それよりも短い時間であっても良い。
【００４７】
すなわち、初期電力Ｐ1の供給後、直流モータ２の慣性を利用して遮光板１をストッパ１３に衝突させれば良い。この場合、直流モータ２が慣性で回転しているため、遮光板１はストッパ１３との衝突時に若干の跳ね返りを起こす恐れがあるが、この跳ね返りを考慮してストッパ１３の寸法を設計すれば問題はなく、これにより、さらなる電力低減が可能となる。
【００４８】
（実施例２）
図６は本発明の実施例２の直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャートである。
【００４９】
本実施例では、制御手段１４は図６に示す電力供給パターンに基づいて直流モータを制御する。
【００５０】
まず、制御手段１４は正方向に電力を供給する。すなわち、正電力供給パターンのうち初めの初期電力供給期間ｔ1の間は、直流モータ２に正方向に電力Ｐ1を供給する。この間に、直流モータ２は正方向に回転して遮光板１が赤外線検出器３を通過し始め、遮光状態から入光状態へと切り替わり、ストッパ１３に衝突して停止する。そして、その後の減少電力供給期間ｔ2の間は、直流モータ２に正方向に、初期電力供給期間ｔ1の間の電力と同じ電力Ｐ1を間欠的に供給し、遮光板１をストッパ１３に間欠的押し当てて停止位置を維持する。
【００５１】
次に、制御手段１４は正方向とは逆向きに電力を供給する。すなわち、負電力供給パターンのうち、初めの初期電力供給期間ｔ1の間は直流モータ２に負方向に電力Ｐ1を供給する。この間、直流モー
タ２は負方向に回転して、遮光板１が赤外線検出器３に向かって動き始め、入光状態から遮光状態へと切り替わり、ストッパ１３と衝突して停止する。そして、その後の減少電力供給期間ｔ2の間は、直流モータ２に負方向に、初期電力供給期間ｔ1の間の電力と同じ電力Ｐ1を間欠的に供給し、遮光板１をストッパ１３に間欠的押し当てて停止位置を維持する。
【００５２】
このようにして図５に示す電力供給パターンに基づいて直流モータ２を制御することにより、赤外線の入光と遮光とが繰り返される。
【００５３】
従って、本実施例によると、直流モータ２に初めに電力を供給して遮光板１を駆動させ、遮光板１をストッパ１３に衝突させて停止させた後は、電力を間欠的に供給して遮光板１の位置を維持するので、実施例１において電力を減少させて供給する場合に比べて簡単な回路構成で消費電力を低減することができ、そして、遮光板の駆動による入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度検出を行うことができる。
【００５４】
（実施例３）
図７は本発明の実施例３の直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャートである。
【００５５】
本実施例では、制御手段１４は図７に示す電力供給パターンに基づいて直流モータを制御する。
【００５６】
まず、制御手段１４は正方向に電力を供給する。すなわち、正電力供給パターンのうち初めの初期電力供給期間ｔ1の間は、直流モータ２に正方向に電力Ｐ1を供給する。この間に、直流モータ２は正方向に回転して遮光板１が赤外線検出器３を通過し始め、遮光状態から入光状態へと切り替わり、ストッパ１３に衝突して停止する。そして、その後の減少電力供給期間ｔ2の間は、直流モータ２への電力の供給を休止する。
【００５７】
次に、制御手段１４は正方向とは逆向きに電力を供給する。すなわち、負電力供給パターンのうち、初めの初期電力供給期間ｔ1の間は直流モータ２に負方向に電力Ｐ1を供給する。この間、直流モー
タ２は負方向に回転して、遮光板１が赤外線検出器３に向かって動き始め、入光状態から遮光状態へと切り替わり、ストッパ１３と衝突して停止する。そして、その後の減少電力供給期間ｔ2の間は、直流モータ２への電力の供給を休止する。
【００５８】
ここで、減少電力供給期間ｔ2が十分短ければこの間の電力供給を休止しても遮光板１がストッパ１３からずれることはない。それは遮光板１がストッパ１３からずれる要因として人の手の振動が考えられるが、ｔ2が十分短く例えば０．１秒未満のような時間であれば、人の手の振動周期の方が十分長いので遮光板１はほとんどずれないからである。
【００５９】
このようにして図７に示す電力供給パターンに基づいて直流モータ２を制御することにより、赤外線の入光と遮光とが繰り返される。
【００６０】
従って、本実施例によると、初期の電力供給で遮光板１がストッパ１３と衝突して停止
後、電力を供給しないので、さらに消費電力を減少させることができる。
【００６１】
そして、遮光板の駆動による入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度検出を行うことができる。
【００６２】
（実施例４）
図８は本発明の実施例４の直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャートである。
【００６３】
本実施例では、制御手段１４は図８に示す電力供給パターンに基づいて直流モータを制御する。
【００６４】
まず、制御手段１４は正方向に電力を供給する。すなわち、正電力供給パターンのうち初めの初期電力供給期間ｔ1の間は、直流モータ２に正方向に電力Ｐ1を供給する。この間に、直流モータ２は正方向に回転して遮光板１が赤外線検出器３を通過し始め、遮光状態から入光状態へと切り替わり、ストッパ１３に衝突して停止する。その後、減少電力供給期間ｔ2の初めのｔ2aの間は直流モータ２への電力の供給を休止し、最後のｔ2bの間に電力Ｐ1を供給する。
【００６５】
次に、制御手段１４は正方向とは逆向きに電力を供給する。すなわち、負電力供給パターンのうち、初めの初期電力供給期間ｔ1の間は直流モータ２に負方向に電力Ｐ1を供給する。この間、直流モータ２は負方向に回転して、遮光板１が赤外線検出器３に向かって動き始め、入光状態から遮光状態へと切り替わり、ストッパ１３と衝突して停止する。そして、その後の減少電力供給期間ｔ2の間の初めのｔ2aの間は直流モータ２への電力の供給を休止し、最後のｔ2bの間に電力Ｐ1を供給する。
【００６６】
このようにして図８に示す電力供給パターンに基づいて直流モータ２を制御することにより、赤外線の入光と遮光とが繰り返される。
【００６７】
ここで、応答の遅い赤外線検出器を使用した場合に、入光状態と遮光状態とを切りかえる時間が人の手の振動周期より長くなることが考えられるが、この場合、電力の供給を休止中に手の振動により遮光板１がストッパ１３ａ、１３ｂからずれても、最後に再び電力を供給することで、ずれた遮光板１をストッパ１３ａ、１３ｂに当ててから電力の供給方向を変えるので入光と遮光の状態を安定して切り替えることができる。
【００６８】
従って、本実施例によると、初期の電力供給で遮光板１がストッパ１３ａ、１３ｂと衝突して停止後、電力の供給を休止して最後に再び電力を供給してから、電力の供給方向を変えるので、消費電力を減少させることができ、遮光板の駆動による入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板１の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度検出を行うことができる。
【００６９】
（参考例２）
図９は本発明の参考例２の制御手段の構成ブロック図である。
【００７０】
図９において、制御手段１４は第１の電力供給パターン２６、第２の電力供給パターン２７、第１の電力供給パターン２６と第２の電力供給パターン２７とを切り替える電力供給パターン切替手段２８を有している。
【００７１】
上記構成において、例えば第１の電力供給パターン２６は実施例３で述べた電力供給パターン、第２の電力供給パターン２７は実施例１で述べた電力供給パターンを有するものとし、電力供給パターン切替手段２８は、室内で安静にして放射体温計を使用する時は第１の電力供給パターン２６に切り替え、救急車等の振動の大きい場所で使用する時は、第２の電力供給パターン２７に切り替える。そして、制御手段１４は電力供給パターン切替手段２８によって切り替えられた電力供給パターンに基づいて直流モータ２を制御する。
【００７２】
これにより、安静時には消費電力を低減して温度検出を行うことができ、救急車等で使用する時は直流モータ２に電力が連続して供給されるので、振動が大きくても遮光板１が停止位置からずれる心配がなく、精度の高い温度検出を行うことができる。
【００７３】
従って、本参考例２によると、制御手段が複数の電力供給パターンを有し、電力供給パターン切替手段により電力供給パターンを切り替えて、切り替えた電力供給パターンに基づいて直流モータを制御す
るので、使用状況に応じて最適な制御を行うことができる。
【００７４】
以上、本発明の実施例では、温度検出装置を鼓膜の温度を非接触で計測する放射体温計に搭載した応用例として説明を行ってきたが、これは本発明を限定するものでなく、例えば機器に組み込み非接触で
温度を検出し制御する電子レンジやエアコンなどに応用してもよく同様の効果を得ることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の温度検出装置は以下の効果を有する。
【００７６】
（１）制御手段は予め設定された電力供給パターン、即ち、正電力供給パターンと負電力供給パターンを交互に行う正負電力供給パターンに基づいて直流モータに電力を供給し、直流モータの回転方向を交互に反転させる。直流モータによって駆動する遮光板が停止位置に設けたストッパに衝突することによって、被測定物から赤外線検出器に至る赤外線光路の入光と遮光のそれぞれの状態で停止し、入光と遮光の状態を切り替え、温度換算手段が赤外線検出器の出力を基に被測定物の温度を換算するので、遮光板の駆動による入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度測定を行うことができる。さらに、正負電力供給パターンは初めに電力を供給する初期電力供給期間と、その後電力を減少させ供給する減少電力供給期間とからなり、初めの電力供給で遮光板をストッパ位置まで移動させ、その後は減少させた電力を供給して遮光板の位置を維持するので、消費電力を低減することができる。
【００７７】
（２）減少電力供給期間は電力を間欠的に供給するので、簡単な回路構成で消費電力を低減することができ、遮光板による赤外線の入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、精度の高い温度測定を行うことができる。
【００７８】
（３）減少電力供給期間は電力の供給を休止するので、さらに消費電力を低減することができ、遮光板による赤外線の入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、精度の高い温度測定を行うことができる。
【００７９】
（４）減少電力供給期間は電力の供給を休止後、最後に電力を供給することにより、遮光板を再度ストッパに衝突させてから直流モータを反転させるので、消費電力を低減し、入光状態と遮光状態とを切りかえる時間が長い場合であっても遮光板による赤外線の入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、精度の高い温度測定を行うことができる
。
【００８０】
（５）初期電力供給期間は、遮光板がストッパに衝突するのに要する時間より長い時間電力を供給するので、遮光板がストッパに衝突して跳ね返るといった現象を防ぐことができ、遮光板による赤外線の入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、精度の高い温度測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例 1における温度検出装置を備えた放射体温計の構成図
【図２】 同温度検出装置の直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャート
【図３】 同温度検出装置の遮光板の要部拡大図
【図４】 本発明の実施例１における温度検出装置の制御手段の構成ブロック図
【図５】 同温度検出装置における直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャート
【図６】 本発明の実施例２における温度検出装置の直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャート
【図７】 本発明の実施例３における温度検出装置の直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャート
【図８】 本発明の実施例４における温度検出装置の直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャート
【図９】 本発明の参考例２における温度検出装置の制御手段の構成ブロック図
【図１０】 従来の温度検出装置の構成図
【図１１】 従来の温度検出装置の構成図
【図１２】 同温度検出装置の動作を説明するタイミングチャート
【符号の説明】
１ 遮光板
２ 直流モータ
３ 赤外線検出器
１０ 被測定物
１３ａ，１３ｂ ストッパ
１４ 制御手段
１５ 正電力供給パターン
１６ 負電力供給パターン
１７ 正負電力供給パターン
２１ 温度換算手段
２４ａ，２４ｂ 初期電力供給期間
２５ａ，２５ｂ 減少電力供給期間
２６ 第１の電力供給パターン
２７ 第２の電力供給パターン
２８ 電力供給パターン切替手段
【発明の属する技術分野】
本発明は被接触で対象物の温度を測定する温度検出装置に関し、特に赤外線の入光と遮光を制御する遮光板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非接触で対象物の温度を検出する温度検出装置として焦電型赤外線検出器を用いたものにおいては、赤外線検出器に入射する赤外光の入光と遮光を切り替える遮光板が設けられている。この遮光板は例えば金属板のように赤外線を透過しない材料で構成し、その端部を直流モータや交流モータの回転軸に取り付け回転駆動させ、赤外線検出器に至る赤外光の入光と遮光を繰り返し断続させるという方法がある。即ち図１０に示すように半円弧状の遮光板１を直流または交流モータ２の回転軸に取り付けて矢印の方向に回転駆動することで赤外線検出器３に入射する赤外光を断続する。
【０００３】
またパルスモータを回転駆動源として所定周期でパルス印加し、所定角度を例えば正転と反転を繰り返すことで赤外光を断続させる方法もある。例えば特開平７−２８０６５２号公報に示す温度検出装置の例を図１１を参照しながら説明する。チョッパ（遮光板）１はパルスモータと同様の原理による駆動源である水晶時計ムーブメント４により往復運動するように駆動され、赤外線検出器３に至る赤外光を断続する。水晶時計ムーブメント４は永久磁石５と、コア６とコイル７を含み、永久磁石５にはチョッパ１の端部を取り付けている。コイル７は第１および第２の入力端子８、９にパルス入力を受け取り、このパルス入力に応答して永久磁石５が回動し、チョッパ１が矢印に示すように往復運動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、直流モータを駆動源として遮光板を回転させる上記従来例の場合には入光時間、遮光時間のばらつきにより、温度測定精度が低いという課題がある。直流モータは一般に電源電圧の変動等の原因で回転数が変動する。回転数が変動すれば入光、遮光の周期が変わり、この周期の変動により赤外線検出器の出力も変動して正確な温度検出ができない。回転数を安定させるためには、フォトインタラプタ等の回転数を検出する手段と電源電圧を調整する手段を設け、フィードバック制御を行うような複雑な制御回路が必要となる。
【０００５】
また交流モータを駆動源とした場合には、商用電源のように比較的安定した周波数のもとでは直流モータより回転数を安定させ易いが、商用電源のような交流電源を必要とするという課題がある。これ
は携帯型の放射温度計や放射体温計のように電池電源で構成する場合には直流電源しかなく、安定した周波数の交流電源を作るための複雑な回路が必要となり実現が困難である。
【０００６】
また水晶時計ムーブメントやパルスモータを駆動源とした場合にはマイクロプロセッサ等のデジタル信号を基に駆動するので、入光、遮光の周期は高い精度で断続できるが、遮光板が揺動しながら停止
するために入光、遮光を精度よく切り替えることが困難であるという課題がある。即ちこれら駆動源は磁力による吸引力と反発力のバランスで停止し、磁力の極性を変えることで駆動するものであるから、停止の瞬間に遮光板は揺動しながら吸引力と反発力をバランスさせて停止するという特性がある。
【０００７】
図１２にパルスモータの挙動の特性を示す。横軸は経過時間であり、駆動パルスで一定周期ｔ、デューティ５０％でＣＷ（時計方向）とＣＣＷ（反時計方向）のパルスを交互に出力している。パルスモータの回転軸の回転角度で図のように停止位置に到達する時点でオーバーシュートを起こし、その後アンダーシュートを起こし、その振幅は小さくなりながら停止位置で安定する。
【０００８】
パルスモータや水晶時計ムーブメントは一般に図１２に示すような挙動の特性を持つものであるために、これらを遮光板の駆動源として赤外光を断続すると、入光から遮光、または遮光から入光に切り替わる瞬間に非常に短い間隔で入光と遮光が切り替わる状況が発生し、そのために赤外線検出器の出力は不安定になり、温度検出の正確さを欠くという課題がある。この課題を回避するためには、揺動の最大位置であるΔθに対して十分大きい遮光板の形状にする方法があるが、この場合には温度検出装置自体も大型化してしまうという課題がある。
【０００９】
【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器と、赤外線検出器に入射する赤外線を遮光する遮光板と、遮光板を駆動する直流モータと、遮光板の停止位置に設けたストッパと、予め設定された電力供給パターンに基づいて前記直流モータに電力を供給する制御手段と、赤外線検出器の出力を基に温度換算する温度換算手段とを有し、電力供給パターンは正方向に電力を供給する正電力供給パターンと正方向と逆の方向に電力を供給する負電力供給パターンを交互に行う正負電力供給パターンを有し、正負電力供給パターンは初めに電力を供給する初期電力供給期間と、その後電力を減少させ供給する減少電力供給期間とからなり、制御手段は直流モータの回転方向を交互に反転させて、赤外線検出器に至る赤外線の入光と遮光を制御する構成としたものである。
【００１０】
上記発明によれば、制御手段は予め設定された電力供給パターン、即ち、正電力供給パターンと負電力供給パターンを交互に行う正負電力供給パターンに基づいて直流モータに電力を供給し、直流モータの回転方向を交互に反転させる。直流モータによって駆動する遮光板が停止位置に設けたストッパに衝突することによって、被測定物から赤外線検出器に至る赤外線光路の入光と遮光のそれぞれの状態で停止し、入光と遮光の状態を切り替え、温度換算手段が赤外線検出器の出力を基に被測定物の温度を換算するので、遮光板の駆動による入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度測定を行うことができる。さらに、正負電力供給パターンは初めに電力を供給する初期電力供給期間と、その後電力を減少させ供給する減少電力供給期間とからなり、初めの電力供給で遮光板をストッパ位置まで移動させ、その後は減少させた電力を供給して遮光板の位置を維持するので、消費電力を低減することができる。
【００１１】
【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器と、赤外線検出器に入射する赤外線を遮光する遮光板と、遮光板を駆動する直流モータと、遮光板の停止位置に設けたストッパと、予め設定された電力供給パターンに基づいて前記直流モータに電力を供給する制御手段と、赤外線検出器の出力を基に温度換算する温度換算手段とを有し、電力供給パターンは正方向に電力を供給する正電力供給パターンと正方向と逆の方向に電力を供給する負電力供給パターンを交互に行う正負電力供給パターンを有し、正負電力供給パターンは初めに電力を供給する初期電力供給期間と、その後電力を減少させ供給する減少電力供給期間とからなり、制御手段は直流モータの回転方向を交互に反転させて、赤外線検出器に至る赤外線の入光と遮光を制御するものである。
【００１２】
そして、制御手段は予め設定された電力供給パターン、即ち、正電力供給パターンと負電力供給パターンを交互に行う正負電力供給パターンに基づいて直流モータに電力を供給し、直流モータの回転方向を交互に反転させる。直流モータによって駆動する遮光板が停止位置に設けたストッパに衝突することによって、被測定物から赤外線検出器に至る赤外線光路の入光と遮光のそれぞれの状態で停止し、入光と遮光の状態を切り替え、温度換算手段が赤外線検出器の出力を基に被測定物の温度を換算するので、遮光板の駆動による入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度測定を行うことができる。さらに、正負電力供給パターンは初めに電力を供給する初期電力供給期間と、その後電力を減少させ供給する減少電力供給期間とからなり、初めの電力供給で遮光板をストッパ位置まで移動させ、その後は減少させた電力を供給して遮光板の位置を維持するので、消費電力を低減することができる。
【００１３】
また、減少電力供給期間は電力を間欠的に供給するものである。
【００１４】
そして、減少電力供給期間は電力を間欠的に供給するので、消費電力を低減でき、さらに回路構成を簡単にすることができる。
【００１５】
また、減少電力供給期間は電力の供給を休止するものである。
【００１６】
そして、減少電力供給期間は電力の供給を休止するので、さらに消費電力を低減することができる。
【００１７】
また、減少電力供給期間は電力の供給を休止後、最後に電力を供給するものである。
【００１８】
そして、減少電力供給期間は電力の供給を休止後、最後に電力を供給することにより、遮光板を再度ストッパに衝突させてから直流モータを反転させるので、簡単な回路構成で消費電力を低減し、さらに赤外線検出器に至る赤外線の入光と遮光の時間を正確に維持することができる。
【００１９】
また、初期電力供給期間は遮光板がストッパに衝突するのに要する時間より長い時間とするものである。
【００２０】
そして、遮光板がストッパに衝突するのに要する時間より長い時間電力を供給するので、遮光板がストッパに衝突して跳ね返るといった現象を防ぐことができ、赤外線検出器に至る赤外線の入光と遮光の時間を正確に維持することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例として、温度検出装置を鼓膜及びその近傍の温度を測定する放射体温計に応用した場合について、図面を用いて説明する。
【００２２】
（参考例 1）
図１は本発明の参考例 1の温度検出装置を備えた放射体温計の構成図であり、図２は直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャートであり、図３は遮光板の要部拡大図である。
【００２３】
図１において、１０は被測定物である鼓膜及びその近傍、１１は耳孔部に挿入するプローブ、１２は鼓膜及びその近傍１０から放射される赤外線を集光するレンズ、３はレンズ１２で集光された赤外線を検出する赤外線検出器である。１は赤外線検出器３に入射する赤外線を遮光する遮光板で、赤外線検出器３に対面する面を鏡面とする。２は遮光板１を駆動する直流モータ、１３ａ、１３ｂは遮光板１の停止位置に設けたストッパ、１４は直流モータ２を制御する制御手段である。制御手段１４は正電力供給パターン１５と負電力供給パターン１６とからなる正負電力供給パターン１７を有している。また、１８は赤外線検出器３自身の温度を検出するサーミスタ、１９は赤外線検出器３で出力される電圧値を増幅する増幅器、２０は増幅器１９の出力とサーミスタ１８の出力をアナログ値からデジタル値に変換するＡＤ変換器、２１はＡＤ変換器２０の出力に基づき、体温に換算する温度換算手段、２２は温度換算手段２１で算出された体温を表示する表示手段であり、２３は体温の測定を開始する測定スイッチである。
【００２４】
次に動作について説明する。体温を測定する場合、プローブ１１を耳孔部に挿入し、測定スイッチ２３を押す。測定スイッチ２３が押されれば、制御手段１４は直流モータ２の回転方向を交互に反転させる。遮光板１は直流モータ２の回転軸に取り付けられており、直流モータ２の回転により、停止位置に設けられたストッパ１３ａ、１３ｂの間で往復回動を繰り返す。従って鼓膜及びその近傍１０から放射され、レンズ１２で集光された赤外線は、遮光板１により断続的に赤外線検出器３に入光する。すなわち、鼓膜及びその近傍１０から放射される赤外線と遮光板１から放射される赤外線とが交互に赤外線検出器３で検出される。ここで、遮光板１は鏡面であるので、遮光板１から放射される赤外線は、遮光板１の鏡面で反射された赤外線検出器３自身から放射される赤外線を意味する。
【００２５】
赤外線検出器３で出力される電圧値は増幅器１９で増幅され、ＡＤ変換器２０でデジタル値に変換されてから温度換算手段２１に入力される。この時、同時に赤外線検出器３自身の温度もサーミスタ１８で検出し、ＡＤ変換器２０でデジタル値に変換され同様に温度換算手段２１に入力される。温度換算手段２１は所定の演算をすることにより、鼓膜及びその近傍１０の温度を算出し、表示手段２２に体温を表示する。
【００２６】
図２、図３を用いて遮光板１の動作及び温度換算方法について説明する。図２に示すように、制御手段１４は正方向に電力を供給する正電力供給パターン１５と、正方向とは逆方向に電力を供給する負
電力供給パターン１６とを交互に繰り返す正負電力供給パターン１７を有しており、本参考例 1では、正負電力供給パターン１７は連続して電力を供給するものとする。
【００２７】
この電力供給パターンに基づいて制御手段１４が、直流モータ２に正方向に電力Ｐ1を供給し始めると、直流モータ２が、図３に示す正方向に回転して遮光板１が赤外線検出器３を通過し始め、遮光状態から入光状態へと切り替わり、その後ストッパ１３ａと衝突して停止する。ここで、遮光板１がストッパ１３ａと衝突した後も連続して正方向に電力Ｐ1が供給され続けるので、遮光板１はストッパ１３ａに押しつけられた状態で停止する。
【００２８】
そして次に、制御手段１４が直流モータ２に正方向とは逆方向に電力Ｐ1を供給し始めると、直流モータ２が図３に示す負方向に回転して、遮光板１が赤外線検出器３に向かって動き始め、入光状態から遮光状態へと切り替わり、ストッパ１３ｂと衝突して停止する。同様に遮光板１がストッパ１３ｂと衝突した後も連続して負方向に電力Ｐ1が供給され続けるので、遮光板１はストッパ１３ｂに押しつけられた状態で停止する。
【００２９】
このようにして正電力供給パターン１５と負電力供給パターン１６とを交互に繰り返す電力供給パターンに基づいて、図２に示すように赤外線の入光と遮光とが繰り返される。ここで、赤外線の入光遮光状態を示す図の斜めの直線は入光から遮光へ、または遮光から入光へと変化する途中の状態を示しており、水平の直線は完全に入光または遮光している状態を示している。
【００３０】
このとき、赤外線検出器３の出力は、図２に示すように、鼓膜及びその近傍１０の温度と赤外線検出器３自身の温度の４乗差に比例した値が出力される。すなわち、赤外線検出器３の出力電圧の赤外線の入光状態におけるピーク値と遮光状態におけるピーク値との差をＶ、サーミスタ１８で検出される赤外線検出器３自身の絶対温度をＴ0、温度測定対象である耳孔部の絶対温度をＴとすると、（数１）の関係が成り立つ。ここで、ｋは赤外線検出手段３の特性と、増幅器１９の増幅率により予め定めた定数である。
【００３１】
【数１】
温度換算手段２１は、1回の入光と遮光で得られる赤外線検出器３の出力Ｖと、サーミスタ１８で検出される赤外線検出器３の温度Ｔ0から、（数１）を用いて耳孔部の絶対温度Ｔを逆算する。そしてさらに、入光と遮光とを繰り返すことにより得られる複数の耳孔部の絶対温度Ｔを平均して測定温度を算出する。このように入光と遮光を繰り返して複数のデータを平均化することにより、ノイズ等の影響を低減することが可能となり、温度測定精度を向上させることができる。
【００３３】
また、入光状態と遮光状態とを切り替える時間ｔ0、すなわち、直流モータ２の回転方向を交互に反転させる時間は、赤外線検出器３の応答時定数τより長い時間とする。これにより、赤外線検出器３の出力は高出力となり、増幅器１９の増幅率を小さくすることができるので、ノイズの影響が小さくなり、温度測定精度を向上させることができる。
【００３４】
以上、本発明の参考例 1によると、直流モータ２によって駆動する遮光板１を停止位置に設けたストッパ１３に衝突させることによって、被測定物から赤外線検出器に至る赤外線光路の入光と遮光のそれぞれの状態で停止させることができる。制御手段１４は、連続して電力を供給する正電力供給パターン１５と負電力供給パターン１６とを交互に繰り返す正負電力供給パターン１７に基づき、直流モータ２に電力を供給することにより、直流モータ２の回転方向を交互に反転させて入光と遮光の状態を切り替え、温度換算手段が赤外線検出器の出力を基に被測定物の温度を換算するので、遮光板の駆動による入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度検出を行うことができる。
【００３５】
そして、直流モータ２の回転方向を交互に反転させる時間が赤外線検出器３の応答時定数より長いので、赤外線検出器３の出力は高出力となり、温度測定精度をさらに向上させることができる。
【００３６】
なお、本参考例 1では赤外線検出器３の出力電圧のピーク値から測定温度を算出したが、これは本発明を限定するものではなく、赤外線検出器３の出力電圧の積分値や、フーリエ変換を用いて測定温度を算出することにより、さらに温度測定精度を向上させることができる。
【００３７】
また、本参考例 1では入光と遮光とを繰り返し行い測定温度を算出したが、一回の入光と遮光で得られる赤外線検出器３の出力から、測定温度を算出することにより、測定時間を短縮することができる。
【００３８】
（実施例１）
図４は本発明の実施例１の制御手段の構成ブロック図であり、図５は直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャートである。
【００３９】
図４において、制御手段１４は正方向に電力を供給する正電力供給パターン１５と、正方向とは逆方向に電力を供給する負電力供給パターン１６とを交互に繰り返す正負電力供給パターン１７を有している。正電力供給パターン１５は初めに電力を供給する初期電力供給期間２４ａと、その後電力を減少させて供給する減少電力供給期間２５ａとからなり、負電力供給パターン１６は、初めに電力を供給する初期電力供給期間２４ｂと、その後電力を減少させて供給する減少電力供給期間２５ｂとからなる。なお、放射体温計のその他の構成要素は第１の実施例と同様であり、説明を省略する。
【００４０】
上記構成において、制御手段１４は図５に示す電力供給パターンに基づいて直流モータを制御する。
【００４１】
まず、制御手段１４は正方向に電力を供給する。すなわち、正電力供給パターンのうち
、初めの初期電力供給期間ｔ1の間は直流モータ２に正方向に電力Ｐ1を供給する。この間に、直流モータ２は正方向に回転して遮光板１が赤外線検出器３を通過し始め、遮光状態から入光状態へと切り替わり、ストッパ１３に衝突して停止する。そして、その後の減少電力供給期間ｔ2の間は、直流モータ２に正方向に、電力Ｐ1より小さい値の電力Ｐ2を供給し、遮光板１をストッパ１３に押し当てて停止位置を維持する。
【００４２】
次に、制御手段１４は正方向とは逆向きに電力を供給する。すなわち、負電力供給パターンのうち、初めの初期電力供給期間ｔ1の間は直流モータ２に負方向に電力Ｐ1を供給する。この間、直流モータ２は負方向に回転して、遮光板１が赤外線検出器３に向かって動き始め、入光状態から遮光状態へと切り替わり、ストッパ１３と衝突して停止する。そして、その後の減少電力供給期間ｔ2の間は、直流モータ２に負方向に、電力Ｐ1より小さい値の電力Ｐ2を供給し、遮光板１をストッパ１３に押し当てて停止位置を維持する。
【００４３】
ここで、初期電力供給期間の時間ｔ1は、実験により求めた遮光板１がストッパ１３に衝突するのに要する時間より長い時間であり、減少電力供給期間の電力Ｐ2は、ストッパ１３によって停止した遮光板１の位置を維持するのに必要な電力で良い。
【００４４】
このようにして正電力供給パターン１５と負電力供給パターン１６とを交互に繰り返す電力供給パターンに基づいて、図５に示すように赤外線の入光と遮光とが繰り返される。
【００４５】
従って、本実施例によると、直流モータ２に電力を供給して遮光板１を駆動させ、遮光板１がストッパ１３に衝突して停止した後、電力を減少させて供給し、遮光板１の位置を維持するので、消費電力
を低減することができ、そして、入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度検出を行うことができる。
【００４６】
なお、本実施例では初期電力供給期間の時間ｔ1は遮光板１がストッパ１３に衝突するのに要する時間より長い時間としたが、それよりも短い時間であっても良い。
【００４７】
すなわち、初期電力Ｐ1の供給後、直流モータ２の慣性を利用して遮光板１をストッパ１３に衝突させれば良い。この場合、直流モータ２が慣性で回転しているため、遮光板１はストッパ１３との衝突時に若干の跳ね返りを起こす恐れがあるが、この跳ね返りを考慮してストッパ１３の寸法を設計すれば問題はなく、これにより、さらなる電力低減が可能となる。
【００４８】
（実施例２）
図６は本発明の実施例２の直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャートである。
【００４９】
本実施例では、制御手段１４は図６に示す電力供給パターンに基づいて直流モータを制御する。
【００５０】
まず、制御手段１４は正方向に電力を供給する。すなわち、正電力供給パターンのうち初めの初期電力供給期間ｔ1の間は、直流モータ２に正方向に電力Ｐ1を供給する。この間に、直流モータ２は正方向に回転して遮光板１が赤外線検出器３を通過し始め、遮光状態から入光状態へと切り替わり、ストッパ１３に衝突して停止する。そして、その後の減少電力供給期間ｔ2の間は、直流モータ２に正方向に、初期電力供給期間ｔ1の間の電力と同じ電力Ｐ1を間欠的に供給し、遮光板１をストッパ１３に間欠的押し当てて停止位置を維持する。
【００５１】
次に、制御手段１４は正方向とは逆向きに電力を供給する。すなわち、負電力供給パターンのうち、初めの初期電力供給期間ｔ1の間は直流モータ２に負方向に電力Ｐ1を供給する。この間、直流モー
タ２は負方向に回転して、遮光板１が赤外線検出器３に向かって動き始め、入光状態から遮光状態へと切り替わり、ストッパ１３と衝突して停止する。そして、その後の減少電力供給期間ｔ2の間は、直流モータ２に負方向に、初期電力供給期間ｔ1の間の電力と同じ電力Ｐ1を間欠的に供給し、遮光板１をストッパ１３に間欠的押し当てて停止位置を維持する。
【００５２】
このようにして図５に示す電力供給パターンに基づいて直流モータ２を制御することにより、赤外線の入光と遮光とが繰り返される。
【００５３】
従って、本実施例によると、直流モータ２に初めに電力を供給して遮光板１を駆動させ、遮光板１をストッパ１３に衝突させて停止させた後は、電力を間欠的に供給して遮光板１の位置を維持するので、実施例１において電力を減少させて供給する場合に比べて簡単な回路構成で消費電力を低減することができ、そして、遮光板の駆動による入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度検出を行うことができる。
【００５４】
（実施例３）
図７は本発明の実施例３の直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャートである。
【００５５】
本実施例では、制御手段１４は図７に示す電力供給パターンに基づいて直流モータを制御する。
【００５６】
まず、制御手段１４は正方向に電力を供給する。すなわち、正電力供給パターンのうち初めの初期電力供給期間ｔ1の間は、直流モータ２に正方向に電力Ｐ1を供給する。この間に、直流モータ２は正方向に回転して遮光板１が赤外線検出器３を通過し始め、遮光状態から入光状態へと切り替わり、ストッパ１３に衝突して停止する。そして、その後の減少電力供給期間ｔ2の間は、直流モータ２への電力の供給を休止する。
【００５７】
次に、制御手段１４は正方向とは逆向きに電力を供給する。すなわち、負電力供給パターンのうち、初めの初期電力供給期間ｔ1の間は直流モータ２に負方向に電力Ｐ1を供給する。この間、直流モー
タ２は負方向に回転して、遮光板１が赤外線検出器３に向かって動き始め、入光状態から遮光状態へと切り替わり、ストッパ１３と衝突して停止する。そして、その後の減少電力供給期間ｔ2の間は、直流モータ２への電力の供給を休止する。
【００５８】
ここで、減少電力供給期間ｔ2が十分短ければこの間の電力供給を休止しても遮光板１がストッパ１３からずれることはない。それは遮光板１がストッパ１３からずれる要因として人の手の振動が考えられるが、ｔ2が十分短く例えば０．１秒未満のような時間であれば、人の手の振動周期の方が十分長いので遮光板１はほとんどずれないからである。
【００５９】
このようにして図７に示す電力供給パターンに基づいて直流モータ２を制御することにより、赤外線の入光と遮光とが繰り返される。
【００６０】
従って、本実施例によると、初期の電力供給で遮光板１がストッパ１３と衝突して停止
後、電力を供給しないので、さらに消費電力を減少させることができる。
【００６１】
そして、遮光板の駆動による入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度検出を行うことができる。
【００６２】
（実施例４）
図８は本発明の実施例４の直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャートである。
【００６３】
本実施例では、制御手段１４は図８に示す電力供給パターンに基づいて直流モータを制御する。
【００６４】
まず、制御手段１４は正方向に電力を供給する。すなわち、正電力供給パターンのうち初めの初期電力供給期間ｔ1の間は、直流モータ２に正方向に電力Ｐ1を供給する。この間に、直流モータ２は正方向に回転して遮光板１が赤外線検出器３を通過し始め、遮光状態から入光状態へと切り替わり、ストッパ１３に衝突して停止する。その後、減少電力供給期間ｔ2の初めのｔ2aの間は直流モータ２への電力の供給を休止し、最後のｔ2bの間に電力Ｐ1を供給する。
【００６５】
次に、制御手段１４は正方向とは逆向きに電力を供給する。すなわち、負電力供給パターンのうち、初めの初期電力供給期間ｔ1の間は直流モータ２に負方向に電力Ｐ1を供給する。この間、直流モータ２は負方向に回転して、遮光板１が赤外線検出器３に向かって動き始め、入光状態から遮光状態へと切り替わり、ストッパ１３と衝突して停止する。そして、その後の減少電力供給期間ｔ2の間の初めのｔ2aの間は直流モータ２への電力の供給を休止し、最後のｔ2bの間に電力Ｐ1を供給する。
【００６６】
このようにして図８に示す電力供給パターンに基づいて直流モータ２を制御することにより、赤外線の入光と遮光とが繰り返される。
【００６７】
ここで、応答の遅い赤外線検出器を使用した場合に、入光状態と遮光状態とを切りかえる時間が人の手の振動周期より長くなることが考えられるが、この場合、電力の供給を休止中に手の振動により遮光板１がストッパ１３ａ、１３ｂからずれても、最後に再び電力を供給することで、ずれた遮光板１をストッパ１３ａ、１３ｂに当ててから電力の供給方向を変えるので入光と遮光の状態を安定して切り替えることができる。
【００６８】
従って、本実施例によると、初期の電力供給で遮光板１がストッパ１３ａ、１３ｂと衝突して停止後、電力の供給を休止して最後に再び電力を供給してから、電力の供給方向を変えるので、消費電力を減少させることができ、遮光板の駆動による入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板１の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度検出を行うことができる。
【００６９】
（参考例２）
図９は本発明の参考例２の制御手段の構成ブロック図である。
【００７０】
図９において、制御手段１４は第１の電力供給パターン２６、第２の電力供給パターン２７、第１の電力供給パターン２６と第２の電力供給パターン２７とを切り替える電力供給パターン切替手段２８を有している。
【００７１】
上記構成において、例えば第１の電力供給パターン２６は実施例３で述べた電力供給パターン、第２の電力供給パターン２７は実施例１で述べた電力供給パターンを有するものとし、電力供給パターン切替手段２８は、室内で安静にして放射体温計を使用する時は第１の電力供給パターン２６に切り替え、救急車等の振動の大きい場所で使用する時は、第２の電力供給パターン２７に切り替える。そして、制御手段１４は電力供給パターン切替手段２８によって切り替えられた電力供給パターンに基づいて直流モータ２を制御する。
【００７２】
これにより、安静時には消費電力を低減して温度検出を行うことができ、救急車等で使用する時は直流モータ２に電力が連続して供給されるので、振動が大きくても遮光板１が停止位置からずれる心配がなく、精度の高い温度検出を行うことができる。
【００７３】
従って、本参考例２によると、制御手段が複数の電力供給パターンを有し、電力供給パターン切替手段により電力供給パターンを切り替えて、切り替えた電力供給パターンに基づいて直流モータを制御す
るので、使用状況に応じて最適な制御を行うことができる。
【００７４】
以上、本発明の実施例では、温度検出装置を鼓膜の温度を非接触で計測する放射体温計に搭載した応用例として説明を行ってきたが、これは本発明を限定するものでなく、例えば機器に組み込み非接触で
温度を検出し制御する電子レンジやエアコンなどに応用してもよく同様の効果を得ることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の温度検出装置は以下の効果を有する。
【００７６】
（１）制御手段は予め設定された電力供給パターン、即ち、正電力供給パターンと負電力供給パターンを交互に行う正負電力供給パターンに基づいて直流モータに電力を供給し、直流モータの回転方向を交互に反転させる。直流モータによって駆動する遮光板が停止位置に設けたストッパに衝突することによって、被測定物から赤外線検出器に至る赤外線光路の入光と遮光のそれぞれの状態で停止し、入光と遮光の状態を切り替え、温度換算手段が赤外線検出器の出力を基に被測定物の温度を換算するので、遮光板の駆動による入光時間、遮光時間は安定し、また遮光板の停止位置での揺動も起こさないので、遮光板は十分小型にしても入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、小型で精度の高い温度測定を行うことができる。さらに、正負電力供給パターンは初めに電力を供給する初期電力供給期間と、その後電力を減少させ供給する減少電力供給期間とからなり、初めの電力供給で遮光板をストッパ位置まで移動させ、その後は減少させた電力を供給して遮光板の位置を維持するので、消費電力を低減することができる。
【００７７】
（２）減少電力供給期間は電力を間欠的に供給するので、簡単な回路構成で消費電力を低減することができ、遮光板による赤外線の入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、精度の高い温度測定を行うことができる。
【００７８】
（３）減少電力供給期間は電力の供給を休止するので、さらに消費電力を低減することができ、遮光板による赤外線の入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、精度の高い温度測定を行うことができる。
【００７９】
（４）減少電力供給期間は電力の供給を休止後、最後に電力を供給することにより、遮光板を再度ストッパに衝突させてから直流モータを反転させるので、消費電力を低減し、入光状態と遮光状態とを切りかえる時間が長い場合であっても遮光板による赤外線の入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、精度の高い温度測定を行うことができる
。
【００８０】
（５）初期電力供給期間は、遮光板がストッパに衝突するのに要する時間より長い時間電力を供給するので、遮光板がストッパに衝突して跳ね返るといった現象を防ぐことができ、遮光板による赤外線の入光と遮光の状態を安定して切り替えることができ、精度の高い温度測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例 1における温度検出装置を備えた放射体温計の構成図
【図２】 同温度検出装置の直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャート
【図３】 同温度検出装置の遮光板の要部拡大図
【図４】 本発明の実施例１における温度検出装置の制御手段の構成ブロック図
【図５】 同温度検出装置における直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャート
【図６】 本発明の実施例２における温度検出装置の直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャート
【図７】 本発明の実施例３における温度検出装置の直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャート
【図８】 本発明の実施例４における温度検出装置の直流モータの電力供給パターンを示すタイミングチャート
【図９】 本発明の参考例２における温度検出装置の制御手段の構成ブロック図
【図１０】 従来の温度検出装置の構成図
【図１１】 従来の温度検出装置の構成図
【図１２】 同温度検出装置の動作を説明するタイミングチャート
【符号の説明】
１ 遮光板
２ 直流モータ
３ 赤外線検出器
１０ 被測定物
１３ａ，１３ｂ ストッパ
１４ 制御手段
１５ 正電力供給パターン
１６ 負電力供給パターン
１７ 正負電力供給パターン
２１ 温度換算手段
２４ａ，２４ｂ 初期電力供給期間
２５ａ，２５ｂ 減少電力供給期間
２６ 第１の電力供給パターン
２７ 第２の電力供給パターン
２８ 電力供給パターン切替手段
Claims (5)
- 被測定物が放射する赤外線を検出する赤外線検出器と、前記赤外線検出器に入射する赤外線を遮光する遮光板と、前記遮光板を駆動する直流モータと、前記遮光板の停止位置に設けたストッパと、予め設定された電力供給パターンに基づいて前記直流モータに電力を供給する制御手段と、前記赤外線検出器の出力を基に温度換算する温度換算手段とを有し、前記電力供給パターンは正方向に電力を供給する正電力供給パターンと正方向と逆の方向に電力を供給する負電力供給パターンを交互に行う正負電力供給パターンを有し、前記正負電力供給パターンは初めに電力を供給する初期電力供給期間と、その後電力を減少させ供給する減少電力供給期間とからなり、前記制御手段は前記直流モータの回転方向を交互に反転させて、前記赤外線検出器に至る赤外線の入光と遮光を制御する温度検出装置。
- 減少電力供給期間は電力を間欠的に供給する請求項１記載の温度検出装置。
- 減少電力供給期間は電力の供給を休止する請求項１記載の温度検出装置。
- 減少電力供給期間は電力の供給を休止後、最後に電力を供給する請求項１記載の温度検出装置。
- 初期電力供給期間は遮光板がストッパに衝突するのに要する時間より長い時間とする請求項１記載の温度検出装置。
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