JP3914186B2 - Temperature sensor using electro-optic effect - Google Patents
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Description
本発明は、電気光学効果に応じた検出光の位相差を利用して物体の温度変化を検出する電気光学効果を用いた温度センサに関する。 The present invention relates to a temperature sensor using an electro-optical effect that detects a temperature change of an object using a phase difference of detection light corresponding to the electro-optical effect.
一次の電気光学(electro-optic:EO)効果は、ポッケルス効果とも呼ばれており、例えば電気光学結晶(以下EO結晶とも記載する)等の反転対称性のない結晶において、常光と異常光の2種の光波に対する屈折率が結晶に印加される印加電界(電圧)に比例して変化する性質を表すものであり、この電気光学効果を利用して物体の物理量を検出する方法が研究されている(例えば、非特許文献1参照)。
The primary electro-optic (EO) effect is also called the Pockels effect. For example, in a crystal having no inversion symmetry such as an electro-optic crystal (hereinafter also referred to as an EO crystal), the normal light and the
また、ウェアラブルコンピュータと他のコンピュータ(他のウェアラブルコンピュータ等)との間の情報通信手段として、EO結晶の電気光学効果を利用して生体を介して情報を通信できるトランシーバの研究・開発が進められている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, research and development of a transceiver capable of communicating information via a living body using the electro-optic effect of an EO crystal as an information communication means between a wearable computer and another computer (another wearable computer or the like) has been promoted. (For example, refer to Patent Document 1).
従来のEO結晶に基づく電気光学効果を利用した物体の物理量検出方式は、検出対象となる物体の電気光学結晶に取り付けられた電極への接触に応じた印加電界の変化に対応する電気光学結晶の屈折率変化を検出光の位相差として検出する方式である。 The conventional physical quantity detection method of an object using the electro-optic effect based on the EO crystal is an electro-optic crystal corresponding to a change in an applied electric field according to contact of an object to be detected with an electrode attached to the electro-optic crystal. In this method, a change in refractive index is detected as a phase difference of detection light.
すなわち、従来の電気光学効果を利用した物体の物理量検出方式は、物体の上記電極への接触の有無に応じた検出光の強度変化を2値的(デジタル的)に検出するものであるため、物体の連続的(アナログ的)な変化、特に温度変化を検出することが困難であった。 That is, the conventional physical quantity detection method of an object using the electro-optical effect is to detect a change in intensity of detection light according to the presence or absence of contact of the object with the electrode, in a binary (digital) manner. It has been difficult to detect continuous (analog) changes in objects, particularly temperature changes.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、電気光学効果を用いて物体の温度変化を容易に検出することができる電気光学効果を用いた温度センサを提供することをその目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a temperature sensor using an electro-optic effect that can easily detect a temperature change of an object using the electro-optic effect. .
また、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、電気光学効果を用いて物体の温度変化を検出し、その検出結果に基づいて、連続的に移動する物体の移動方向および/または移動量を検出することができる電気光学効果を用いた温度センサを提供することを他の目的とする。 Further, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and detects a temperature change of an object using the electro-optic effect, and based on the detection result, the moving direction of the object that moves continuously and / or It is another object of the present invention to provide a temperature sensor using an electro-optic effect that can detect the amount of movement.
上述した目的を達成するため、本発明は、請求項1に記載したように、電気光学効果に応じた検出光の位相差を利用して物体の温度変化を検出する電気光学効果を用いた温度センサであって、前記検出光の光路上に配置された前記電気光学効果を有する電気光学結晶部と、焦電効果を有する焦電素子と、該焦電子に取付けられ、前記電気光学結晶部に隣接配置された第1の電極部と、前記焦電素子上の前記第1の電極部とは異なる位置に取付けられ、前記物体が当接する絶縁性部材とを有する前記物体の温度変化検出用の温度検出部と、前記焦電効果に対応する前記焦電素子の温度と該焦電素子内部の電界に係わるパラメータとの関係を表す情報を記憶する温度電界関係情報記憶部と、前記電気光学結晶部に、前記検出光の光路を挟んで前記第1の電極部に対向して取り付けられた第2の電極部と、を備えている。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a temperature using an electro-optical effect that detects a temperature change of an object using a phase difference of detection light corresponding to the electro-optical effect. A sensor that is disposed on an optical path of the detection light, has an electro-optic crystal part having the electro-optic effect, a pyroelectric element having a pyroelectric effect, and is attached to the pyroelectron, and is attached to the electro-optic crystal part A first electrode portion disposed adjacent to the first electrode portion on the pyroelectric element is mounted at a position different from the first electrode portion, and an insulating member with which the object abuts is used to detect a temperature change of the object. A temperature detection unit; a temperature electric field relationship information storage unit for storing information representing a relationship between a temperature of the pyroelectric element corresponding to the pyroelectric effect and a parameter relating to an electric field in the pyroelectric element; and the electro-optic crystal Part, with the optical path of the detection light in between And it includes a second electrode portion attached to face the first electrode portion.
請求項2記載の発明において、前記パラメータは、前記焦電素子に生じる分極の大きさである。
In the invention according to
請求項3記載の発明において、前記電気光学結晶部は、前記電気光学効果を有する電気光学結晶と、この電気光学結晶に隣接配置され、かつ前記第2の電極部に前記検出光を挟んで対向する前記位相変化検出用の第1の検出電極とを備え、前記第1の電極部は、前記焦電素子における前記第1の検出電極に対向する第1の面に直接または間接的に取り付けられた温度変化検出用の第2の検出電極を備える一方、温度伝導性を有し、前記第1の検出電極および前記第2の検出電極間を電気的に接続する第1の接続電極をさらに備えている。
4. The electro-optic crystal part according to
請求項4記載の発明において、前記温度検出部は、前記焦電素子における前記第2の検出電極が取り付けられた第1の面に対向する第2の面に接する温度変化検出用の第3の検出電極と、この第3の検出電極から前記焦電素子とは反対側へ向けて離間し、該第3の検出電極に対して対向配置された温度変化検出用の第4の検出電極と、温度伝導性を有し、前記第3の検出電極を、前記第4の検出電極に対して電気的に接続する弾性変形自在な第2の接続電極とを備えている。
5. The temperature detecting unit according to
請求項5記載の発明は、前記第2の電極部を介して前記電気光学効果発生用の電界を当該第2の電極部および前記第1の電極部間の電位差として前記電気光学結晶部に印加する印加手段をさらに備えている。 According to a fifth aspect of the present invention, the electric field for generating the electro-optic effect is applied to the electro-optic crystal part through the second electrode part as a potential difference between the second electrode part and the first electrode part. Applying means is further provided.
請求項6記載の発明において、前記物体は電界伝達媒体であり、当該電界伝達媒体が前記絶縁性部材に接触された状態で、前記電界伝達媒体に前記電気光学効果発生用の電界が誘起された際に、この誘起された電界が当該電界伝達媒体を介して前記第1の電極部に印加されるように構成されている。
7. The invention according to
請求項7記載の発明は、前記物体が前記絶縁性部材に当接して該絶縁性部材を介して前記物体の温度変化が前記温度検出部の焦電素子に伝達され、該焦電素子の焦電効果により前記物体の温度変化に応じてその自発分極の大きさが変化し、この自発分極の変化に応じて前記焦電素子に電界が発生して該電界が第1の電極部および第2の電極部を介して前記電気光学結晶部に印加され、この電気光学結晶部に印加された電界により前記検出光の位相差が変化した際に、その検出光の位相差を検出し、検出した位相差に基づいて前記温度変化を検出する検出手段をさらに備えている。 According to the seventh aspect of the present invention, the object contacts the insulating member, and the temperature change of the object is transmitted to the pyroelectric element of the temperature detecting unit via the insulating member. Due to the electric effect, the magnitude of the spontaneous polarization changes according to the temperature change of the object, and an electric field is generated in the pyroelectric element according to the change of the spontaneous polarization. When the phase difference of the detection light is changed by the electric field applied to the electro-optic crystal part, the phase difference of the detection light is detected and detected. Detection means for detecting the temperature change based on the phase difference is further provided.
上述した目的を達成するため、本発明は、請求項8に記載したように、電気光学効果に応じた複数の検出光の位相差を利用して物体の温度変化を検出する電気光学効果を用いた温度センサであって、前記複数の検出光の光路上にそれぞれ配置された電気光学効果を有する複数の電気光学結晶部と、それぞれの一端面が同一平面上に位置するように配列された焦電効果を有する複数の焦電素子、および該複数の焦電素子それぞれに取り付けられ、前記複数の電気光学結晶部に隣接配置された複数の第1の電極部を有する前記物体の温度変化検出用の温度検出部と、前記物体が接することができ、前記複数の焦電素子それぞれの一端面をそれぞれ直接あるいは間接的に被覆する絶縁性被覆部材と、前記複数の焦電素子それぞれの焦電効果に対応する前記複数の焦電素子それぞれの温度と該複数の焦電素子それぞれの内部の電界に係わるパラメータとの関係を表す情報を記憶する温度電界関係情報記憶部と、前記複数の電気光学結晶部に、前記検出光の光路を挟んで前記複数の第1の電極部に対向して取り付けられた複数の第2の電極部と、を備えている。 In order to achieve the above-described object, the present invention uses an electro-optic effect that detects a temperature change of an object by using a phase difference of a plurality of detection lights according to the electro-optic effect. A plurality of electro-optic crystal parts each having an electro-optic effect disposed on an optical path of the plurality of detection lights, and a focus sensor arranged so that one end faces thereof are positioned on the same plane. A plurality of pyroelectric elements having an electric effect, and a temperature change detection of the object having a plurality of first electrode parts attached to each of the plurality of pyroelectric elements and disposed adjacent to the plurality of electro-optic crystal parts A temperature detecting portion of the plurality of pyroelectric elements that can contact the object and directly or indirectly cover one end surface of each of the plurality of pyroelectric elements; and the pyroelectric effect of each of the plurality of pyroelectric elements Corresponding to In each of the plurality of pyroelectric elements, a temperature / electric field relation information storage unit that stores information representing a relationship between parameters related to the electric field inside each of the plurality of pyroelectric elements, and the plurality of electro-optic crystal units, A plurality of second electrode portions attached to face the plurality of first electrode portions across the optical path of the detection light.
以上述べたように、本発明の温度センサによれば、焦電素子の焦電効果を利用して、物体の温度変化を、その温度変化に対応する焦電素子内部の電界変化として検出し、検出した電界変化を、電気光学効果を有する電気光学結晶部に印加することにより、上記温度変化を、電気光学結晶部を透過する検出光の上記電界変化に対応する位相差変化として検出することができる。 As described above, according to the temperature sensor of the present invention, using the pyroelectric effect of the pyroelectric element, the temperature change of the object is detected as the electric field change inside the pyroelectric element corresponding to the temperature change, By applying the detected electric field change to the electro-optic crystal part having an electro-optic effect, the temperature change can be detected as a phase difference change corresponding to the electric field change of the detection light transmitted through the electro-optic crystal part. it can.
そして、この検出光の位相差変化に相当する焦電素子内部の電界に係わるパラメータの変化を求め、そのパラメータ変化に対応する温度変化を、焦電素子の温度とその焦電素子内部の電界に係わるパラメータとの関係を表す情報から求めることができる。 Then, the change of the parameter related to the electric field inside the pyroelectric element corresponding to the change in phase difference of the detection light is obtained, and the temperature change corresponding to the parameter change is changed to the temperature of the pyroelectric element and the electric field inside the pyroelectric element. It can be obtained from information representing the relationship with related parameters.
この結果、物体に生じた連続的(アナログ的)な温度変化を容易に検出することができる。 As a result, it is possible to easily detect a continuous (analog) temperature change generated in the object.
本発明に係わる電気光学効果を用いた温度センサの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Embodiments of a temperature sensor using an electro-optic effect according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係わる電気光学効果を用いた温度センサ1の概略構成を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
本実施形態の温度センサ1は、接地された物体である例えば生体Hの温度変化を検出するセンサである。
The
図1に示すように、温度センサ1は、例えば直方体形状を有しており、電気光学効果(ポッケルス効果)を有する電気光学結晶(電気光学結晶部材、以下、EO結晶と記載する)2を備えている。このEO結晶2としては、例えばペロブスカイト(Perovskite)構造の結晶(PZT、LiNbO3等の強誘電体材料)等がある。
As shown in FIG. 1, the
このEO結晶2は、長手方向に沿った第1の側面2aと、この第1の側面2aに対向する第2の側面2bとを有しており、この第1の側面2aおよび第2の側面2b間の距離(厚さ)は、一定の値(以下、dとする)となっている。
The EO
また、温度センサ1は、EO結晶2の第1の側面2aに隣接配置され、その第1の側面2aを被覆するように取り付けられた検出電極3を備えている。この検出電極3は、例えば略薄板形状を有し、温度伝導性の高い例えば金属等の材料で形成されている。
The
温度センサ1は、この検出電極3の一表面3aに取り付けられており、その一表面3aを被覆する例えばシリコンゴム等のフレキシブルかつ温度伝導性の高い絶縁性部材、または上記検出電極2の電極材料と密着性が良く温度伝導性の高い二酸化シリコンやアルミナ等の極薄膜絶縁性部材等から成る絶縁膜4と、例えば直方体形状を有しており、焦電効果、すなわち、温度により分極の大きさが変化する効果を有する焦電素子5とを備えている。
The
なお、この焦電素子5としては、例えばペロベスカイト(Perovskite)構造の結晶(PZT、LiNbO3等の強誘電体材料)、ZnO、CdTe、GaAsの結晶(III-V、II-VI族の半導体材料)等がある。焦電素子5は、EO結晶2と異なる材料で形成してもよく、同一の材料により形成してもよい。
As the
この焦電素子5は、長手方向に沿った第1の側面5aと、この第1の側面5aに対向する第2の側面5bとを有しており、焦電素子5における第1および第2の側面5aおよび5bの長手方向の長さは、例えば検出電極3の長手方向の長さよりも長くなっている。
The
焦電素子5の第2の側面5bには絶縁膜4が取り付けられ、その第2の側面5bを被覆している。
An
さらに、温度センサ1は、焦電素子5の第1の側面5aに取り付けられており、その第1の側面5aを被覆する例えばシリコンゴム等のフレキシブルかつ温度伝導性の高い絶縁性部材から成る絶縁膜6を備えている。この絶縁膜6の焦電素子側とは反対側の面6aは外部に露出しており、生体Hの少なくとも一部が接触可能になっている。
Furthermore, the
そして、温度センサ1は、生体温度変化検出用の検出光として、略単一波長の検出光である例えばレーザ光を検出電極3の長手方向に平行なレーザ光に変換し、その平行レーザ光を、例えば円偏光やEO結晶2の主軸に対して45°回転した直線偏光等に偏光した状態でレーザ光L1として出力する検出光出力部10を備えており、EO結晶2は、例えばその中央部分が検出光出力部10から出力されたレーザ光の光路上に位置するように配置されている。
The
そして、温度センサ1は、EO結晶2の第2の側面2bに取り付けられ、検出電極3と対向配置された印加電極12を含み、この印加電極12を介してEO結晶2に電界を印加するための電界印加部13を備えている。この印加電極12は、検出電極3と略同一の形状を有している。
The
さらに、温度センサ1は、EO結晶2を通過してきたレーザ光L2の位相差の変化を、波長板、偏光子や偏光ビームスプリッタ等を含む偏光検出光学系によりレーザ光の強度変化として検出し、検出したレーザ光の強度変化をフォトディテクタ等の光電変換器を介して電気信号に変換する検出部15を備えている。なお、第1の実施の形態において、EO結晶2、検出光出力部10および検出部15が電界検出光学部20を構成している。
Furthermore, the
また、第1の実施の形態において、検出電極3、絶縁膜4、焦電素子5および絶縁膜6が温度検出部30を構成している。
In the first embodiment, the
図2は、図1に示す温度センサ1における電界検出光学部20に電気的に接続された信号処理系である電界検出部32および情報処理回路42の概略構成、ならびに電界印加部13の概略構成をそれぞれ示すブロック図である。
2 shows a schematic configuration of an electric
すなわち、電界検出部32は、信号処理回路38を備えている。この信号処理回路38は、電界検出光学部20と共に受信部36を構成しており、電界検出光学部20の検出部15に接続され、この検出部15から出力された電気信号に対して、増幅処理、ノイズ除去処理等の信号処理を施すようになっている。
That is, the electric
また、電界検出部32は、信号処理回路38に接続され、この信号処理回路38により信号処理された電気信号に対して波形整形処理を施す波形整形回路40と、この電気信号を受信データとして、物理量検出処理用の情報処理回路(例えば、コンピュータを内蔵した回路)42に送信するI/O回路44とを備えている。
The electric
温度センサ1における情報処理回路42には、焦電素子5の焦電効果に対応する焦電素子5の温度Tの値と焦電素子5内部の電界に係わるパラメータである例えば焦電素子5に生じる分極の大きさPの値とが所定の分解能に基づいて互いに対応付けられた関係データRDが例えばテーブル形式で予め記憶されている。
The
一方、電界印加部13は、外部機器接続用のI/O回路46と、例えばこのI/O回路46を介して入力された信号に基づく電界を、印加電極12および検出電極3間の電位差Vとして印加電極12を介してEO結晶2に印加する電界印加回路48とを備えている。
On the other hand, the electric
次に本実施形態の温度センサ1の全体動作について説明する。
Next, the overall operation of the
マックスウェルの方程式により、焦電素子5内の電気変位(電束密度)Dは、真空の誘電率をε0、焦電素子5の内の電界をE、焦電素子5内に生じる分極の大きさをPとすると、下式(1)により表すことができる。
According to Maxwell's equation, the electric displacement (electric flux density) D in the
D=ε0E+P ・・・(1)
(1)式から、焦電素子5内の分極の大きさPが変化すれば、焦電素子5内の電位変位Dが変化して、焦電素子5内の電界Eが変化することが分かる。
D = ε 0 E + P (1)
From the equation (1), it can be seen that if the polarization magnitude P in the
ここで、生体Hが非接触状態における焦電素子5における分極の向き(+と−との向き)は、図3(a)に示すように不揃いである。
Here, as shown in FIG. 3A, the polarization directions (the directions of + and −) in the
一方、本実施形態において、EO結晶2には、検出光出力部10から出力されたレーザ光L1が入射されている。EO結晶2は、そのEO結晶2に対して検出電極3および印加電極12間に印加されている電位差Vに対応する外部電界E1(E1=V/d)が変化すると、その電気光学効果により、EO結晶2の分極Pおよび屈折率nがそれぞれ変化する。この結果、EO結晶2内を通過するレーザ光L1に対して、下式(2)で表される位相差Ψが発生する。
On the other hand, in this embodiment, the laser beam L1 output from the detection
Ψ=(2π/λ)・n3γV ・・・(2)
但し、λは、レーザ光L1の波長であり、γは、EO結晶2のポッケルス係数である。
Ψ = (2π / λ) · n 3 γV (2)
Here, λ is the wavelength of the laser beam L1, and γ is the Pockels coefficient of the
ここで、接地されている生体Hがその例えば一部(指等)を介して絶縁膜6に接触したとき、生体Hの温度変化ΔTは、絶縁膜6を介して焦電素子5に印加される(図3(b)参照)。
Here, when the grounded living body H comes into contact with the insulating
すなわち、図4に示すように、焦電素子5は、温度Tnに対応する非分極状態(分極の向きが不揃いの状態;図3(a)参照)において、印加される温度Tが温度Tnから増大していくと、焦電素子5内の分極の向きが次第に揃っていき、焦電素子5の分極の大きさPが可逆的に変化していく(図4、矢印S1参照)。
That is, as shown in FIG. 4, the
そして、印加される温度Tがキューリー温度Tcを超えると、この後の生体Hの温度に応じた焦電素子5の分極の大きさPは、図4における矢印S2、S3、S4およびS5で示すように、ヒステリシスループHLを描くように変化する。
When the applied temperature T exceeds the Curie temperature Tc, the magnitude P of the polarization of the
すなわち、一度、焦電素子5がキューリー温度Tcを超えた場合では、例えば、生体Hが絶縁膜6(焦電素子5)から離れて焦電素子5の温度が低下しても、焦電素子5の分極の大きさPは、図4に示す矢印S1に沿って可逆的に戻るのではなく、ヒステリシスループHLに沿って変化することになる。
That is, once the
このように、焦電素子5の分極の大きさPがヒステリシスループHLに沿って変化する状態において、生体Hが再度例えば一部(指等)を介して絶縁膜6に接触すると、生体Hの温度変化ΔTは、絶縁膜6を介して焦電素子5に印加される
この分極の大きさPの変化により、焦電素子5の内部の電界Eが変化し、この変化した電界ΔEは、絶縁膜4を介して検出電極3により検出されてEO結晶2に印加される。
In this way, in a state where the polarization magnitude P of the
この結果、検出電極3および印加電極12間において既にEO結晶2に印加されている電位差Vは、焦電素子5を介して新たに印加される電界変化ΔEにより変化する。
As a result, the potential difference V already applied to the
このEO結晶2に生じた電位差Vの変化により、上記(2)式に示すように、レーザ光L1の位相差Ψ1が変化する。
Due to the change in the potential difference V generated in the
このように、EO結晶2を通過した際に、生体Hの温度変化ΔTに応じてその位相差Ψ1が変化したレーザ光L2は、検出部15を介して強度変化を表す電気信号に変換され、信号処理回路38、波形整形回路40を介して増幅、波形整形処理等が施された後、I/O回路44を介して情報処理回路42に送信される。
Thus, when passing through the
情報処理回路42では、送信されてきたデータ、すなわち、生体Hの温度変化ΔT(レーザ光L2の位相差Ψ1の変化)に相当するレーザ光強度変化を表すデータが受信される。
The
このとき、情報処理回路42は、この受信データに基づいて、その受信データに対応する分極の大きさPの変化を算出し、算出した分極の大きさPの変化に対応する温度変化ΔTを、図4に示す関係データRDを参照して抽出することができる。
At this time, the
なお、焦電素子5の関係データRDは、図4に示すヒステリシスループHLに沿った対応関係を有しているため、算出された分極の大きさPの値に対応する温度値は2つ存在することになる。
Since the relation data RD of the
したがって、情報処理回路42は、焦電素子5の温度変化方向(上昇か下降か)を認識して、上昇の場合(矢印S1、S5の場合)には、その上昇ループS1、S5に対応する温度値を算出された分極の大きさPの値に対応する温度値として抽出し、一方、下降の場合(矢印S2、S3の場合)には、その下降ループS2、S3に対応する温度値を算出された分極の大きさPの値に対応する温度値として抽出することにより、正確な温度を検出している。
Therefore, the
以上述べたように、本実施形態に係わる温度センサ1によれば、焦電効果を有する焦電素子5により、生体Hの温度変化ΔTを、この温度変化ΔTに対応する焦電素子5の電界変化ΔEとして検出し、検出した電界変化ΔEをEO結晶2に対して印加することにより、EO結晶2を通過するレーザ光L1の位相差Ψ1の変化として検出することができる。
As described above, according to the
そして、このレーザ光L1の位相差Ψ1の変化に相当する焦電素子5の分極Pの変化とその温度Tの変化との対応関係から、生体Hの温度変化ΔTを算出することができる。
The temperature change ΔT of the living body H can be calculated from the correspondence between the change in the polarization P of the
この結果、生体Hに生じた連続的(アナログ的)な変化である温度変化を容易に検出することができる。 As a result, a temperature change that is a continuous (analog) change occurring in the living body H can be easily detected.
なお、図1および図2に示す温度センサ1においては、焦電素子5の第2の側面5bと検出電極3との間に絶縁膜4を介在させて、検出電極3および絶縁膜4により電極部を構成したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、図5に示す温度センサ1Aのように、図1の構成から絶縁膜4を取り除いて焦電素子5の第2の側面5bを検出電極3に隣接配置するように構成してもよい。
In the
また、図6に示す温度センサ1Bに示すように、例えば図5に示す構成において、焦電素子5の第1の側面5aと絶縁膜6との間に電極50を介在させてもよい。
Further, as shown in the
(第2の実施の形態)
図7は、本発明の第2の実施の形態に係わる温度センサ1Cの概略構成を示す図であり、図8は、図7に示す温度センサ1Cにおける電界検出光学部60に電気的に接続された信号処理系である電界検出部32および情報処理回路42の概略構成、ならびに電界印加部13の概略構成をそれぞれ示すブロック図である。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a temperature sensor 1C according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is electrically connected to the electric field detection
本実施形態の温度センサ1Cの電界検出光学部60は、EO結晶2の第1の側面2aに隣接してその第1の側面2aに取り付けられた例えば略薄板形状を有する第1の電極(検出電極)61を備えており、この第1の電極61は、温度伝導性の高い例えば金属等により形成されており、温度検出部30における検出電極3は、第1の電極61に対して所定間隔を空けて対向配置されている。
The electric field detection
そして、温度センサ1Cは、第1の電極61および検出電極(第2の電極)3間を電気的に接続する例えば金属、半導体等の導電性材料を材質として形成されたリボンケーブル等の接続電極(検出電極部)62を備えている。
The temperature sensor 1C is a connection electrode such as a ribbon cable formed of a conductive material such as a metal or a semiconductor that electrically connects the
この接続電極62により、温度検出部30と電界検出光学部60との間を物理的に切り離し、電気的接続関係のみを保持している。
The
なお、第2の実施の形態に係わる温度センサ1Cのその他の構成については、第1の実施の形態に係わる温度センサ1の構成要素と略同等であるため、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
Since the other components of the temperature sensor 1C according to the second embodiment are substantially the same as the components of the
次に、本実施形態の温度センサ1Cの全体動作について説明する。 Next, the overall operation of the temperature sensor 1C of the present embodiment will be described.
第1実施形態と同様に、接地されている生体Hがその例えば一部を介して絶縁膜6に接触したとき、生体Hの温度変化ΔTにより焦電素子5に対して発生した電界変化ΔEは、検出電極(第2の電極)3および接続電極62を介して電気的に電界検出光学部60の第1の電極61に送られ、第1の電極61を介してEO結晶2に対して印加される。
As in the first embodiment, when the grounded living body H contacts the insulating
EO結晶2に印加された電界変化ΔEに応じて、EO結晶2の電気光学効果により、EO結晶2内を通過するレーザ光L1の位相差Ψ1を変化させることができる。
In accordance with the electric field change ΔE applied to the
このとき、本実施形態では、接続電極62により、温度検出部30と電界検出光学部60との間を物理的に切り離し、電気的接続関係のみを保持しているため、生体Hの絶縁膜6に対する接触により温度検出部30に生じた圧力や温度変化が電界検出光学部60(EO結晶2)に対して作用することを抑制することができる。
At this time, in this embodiment, since the
この結果、EO結晶2に生じたレーザ光L1の位相差Ψ1の変化に対して、上記生体Hの接触圧やEO結晶2自体の温度変動に起因する位相変化成分が含まれることを抑制することができる。
As a result, the phase change component caused by the contact pressure of the living body H or the temperature fluctuation of the
したがって、検出部15を介して検出されるレーザ光の強度変化を表す電気信号に含まれる上記生体Hの接触圧やEO結晶2自体の温度変動に起因したノイズ成分を低減することができ、生体Hの接触動作に伴う温度変化検出精度を高く維持することができる。
Therefore, it is possible to reduce noise components caused by the contact pressure of the living body H and the temperature variation of the
(第3の実施の形態)
図9は、本発明の第3の実施の形態に係わる温度センサ1Dの概略構成を示す図であり、図10は、図9に示す温度センサ1Dにおける電界検出光学部60に電気的に接続された信号処理系である電界検出部32および情報処理回路42の概略構成、ならびに電界印加部13の概略構成をそれぞれ示すブロック図である。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a
本実施形態の温度検出部70において、絶縁膜6は、焦電素子5の第1の側面5aに対して所定間隔を空けて離間して配置されており、焦電素子5の第1の側面5aには、例えば略薄板形状を有する第3の電極71が取り付けられており、この第3の電極71は、温度伝導性の高い例えば金属等により形成されている。
In the
また、温度検出部70は、第3の電極71に対して所定間隔を空けて対向配置された第3の電極71と略同一の形状を有する第4の電極72を備えており、この第4の電極72は、温度伝導性の高い例えば金属等により形成されている。
Further, the
さらに、温度検出部70は、第3の電極71を、第4の電極72に対して電気的に接続する弾性変形自在な接続電極73を備えており、絶縁膜6は、第4の電極72における第3の電極71側とは反対側の表面72aを被覆している。
Further, the
接続電極73は、導電性を有し、温度伝導性が高く、かつ弾性変形自在な材料より構成されている。また、例えば、金属箔(アルミ箔等)を蛇腹状に折曲して形成してもよい。 The connection electrode 73 is made of a material having conductivity, high temperature conductivity, and elastic deformation. Further, for example, a metal foil (aluminum foil or the like) may be formed in a bellows shape.
なお、第3の実施の形態に係わる温度センサ1Dのその他の構成については、第2の実施の形態に係わる温度センサ1Cの構成要素と略同等であるため、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
In addition, about the other structure of
次に、本実施形態の温度センサ1Dの全体動作について説明する。
Next, the overall operation of the
第2実施形態と同様に、接地されている生体Hがその例えば一部を介して絶縁膜6に接触したとき、絶縁膜6、第4の電極72、接続電極73および第3の電極71がそれぞれ温度伝達性が高いため、生体Hの温度変化ΔTは、熱変化として、絶縁膜6、第4の電極72、接続電極73および第3の電極71を介して略損失無く焦電素子5に伝達され、伝達された温度変化ΔTにより焦電素子5に電界変化ΔEが発生する。
Similarly to the second embodiment, when the grounded living body H comes into contact with the insulating
このとき、本実施形態では、生体Hが接触する側の第4の電極72を、焦電素子5から切り離し、焦電素子5側の第3の電極71に対して、温度伝導性が高い材料により弾性変形自在に形成された接続電極73により接続している。
At this time, in the present embodiment, the
このため、生体Hの絶縁膜6に対する接触により第4の電極72に生じた圧力を、上記接続電極73の弾性変形により吸収することができ、生体Hの接触圧が焦電素子5に対して作用することを抑制することができる。
For this reason, the pressure generated in the
この結果、焦電素子5に伝達された生体Hの温度変化ΔTに基づいてEO結晶2に印加された電界変化ΔEに対応するレーザ光L1の位相差Ψ1の変化に対して、上記生体Hの接触圧に起因する位相変化成分が含まれることを抑制することができる。
As a result, with respect to the change of the phase difference Ψ1 of the laser light L1 corresponding to the electric field change ΔE applied to the
したがって、検出部15を介して検出されるレーザ光の強度変化を表す電気信号に含まれる上記生体Hの接触圧に起因したノイズ成分を低減することができ、生体Hの接触動作に伴う温度変化検出精度を高く維持することができる。
Therefore, the noise component resulting from the contact pressure of the living body H included in the electrical signal representing the intensity change of the laser light detected via the
(第4の実施の形態)
図11は、本発明の第4の実施の形態に係わる温度センサ1Eの概略構成を示す図であり、図12は、図11に示す温度センサ1Eにおける電界検出光学部80に電気的に接続された信号処理系である電界検出部32および情報処理回路42の概略構成、ならびに電界伝達媒体である生体Hを介して検出電極3に対して電界を印加するための上記特許文献1に開示されたトランシーバの概略構成をそれぞれ示すブロック図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a temperature sensor 1E according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is electrically connected to the electric field detection
本実施形態の温度センサ1Eにおける電界検出光学部80は、図11に示すように、EO結晶2の第2の側面2bに対して印加電極の代わりに取り付けられ、検出電極3と対向配置された接地電極81を備えており、この接地電極81は接地されている。
As shown in FIG. 11, the electric field detection
一方、本実施形態の温度センサ1Eにおける生体Hには、例えばウェラブルコンピュータの一部としてのトランシーバ85が取り付けられている。
On the other hand, a
このトランシーバ85は、直接または絶縁膜等の絶縁性部材を介して生体Hに接するように配置された印加電極86と、電界生成用の情報生成機能等を有する情報処理回路88と、この情報処理回路88に対する情報の入出力に関するインタフェース機能を有するI/O回路90と、このI/O回路90を介して入力された電界生成用情報に基づく一定の電界を、印加電極86を介して生体Hに誘起させる電界印加回路92aを含む電界印加部92とを備えている。
The
なお、第4の実施の形態に係わる温度センサ1Eのその他の構成については、第1の実施の形態に係わる温度センサ1の構成要素と略同等であるため、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
In addition, about the other structure of the temperature sensor 1E concerning 4th Embodiment, since it is substantially equivalent to the component of the
次に、本実施形態の温度センサ1Eの全体動作について説明する。 Next, the overall operation of the temperature sensor 1E of this embodiment will be described.
本実施形態において、生体Hに直接または絶縁膜等を介して当接された印加電極86には、トランシーバ85の情報処理回路88および電界印加部92を介して電界が誘起されている。
In the present embodiment, an electric field is induced through the
このとき、生体Hがその例えば一部を介して絶縁膜6に接触したとき、その生体Hに誘起された電界は、絶縁膜6、焦電素子5および絶縁膜4を介して検出電極3に印加される。
At this time, when the living body H comes into contact with the insulating
電界が印加された検出電極3に対してEO結晶2を挟んで対向配置された接地電極81が接地されているため、検出電極3と接地電極81との間のEO結晶2には、印加電界に対応する電位差Vが印加される。
Since the
一方、第1実施形態と同様に、絶縁膜6に接する生体Hに生じた温度変化ΔTにより焦電素子5に対して発生した電界変化ΔEは、検出電極3を介してEO結晶2に対して印加される。
On the other hand, as in the first embodiment, the electric field change ΔE generated in the
このとき、検出電極3および接地電極81間の電位差VとしてEO結晶2に印加された電位差Vは、EO結晶2に新たに印加された電界変化ΔEに応じて変化する。
At this time, the potential difference V applied to the
このEO結晶2に生じた電位差Vの変化によりレーザ光L1の位相差Ψ1が変化する。
The phase difference ψ1 of the laser light L1 changes due to the change in the potential difference V generated in the
このようにして、EO結晶2を通過した際に生体Hの温度変化ΔTに応じてその位相差Ψ1が変化したレーザ光L2は、検出部15を介して強度変化を表す電気信号に変換され、信号処理回路38、波形整形回路40を介して増幅、波形整形処理等が施された後、I/O回路44を介して情報処理回路42に送信される。
In this way, the laser light L2 whose phase difference Ψ1 has changed in accordance with the temperature change ΔT of the living body H when passing through the
情報処理回路42では、送信されてきたデータ、すなわち、生体Hの温度変化ΔT(レーザ光L2の位相差Ψ1の変化)に相当するレーザ光強度変化を表すデータが受信される。
The
このとき、情報処理回路42は、この受信データに基づいて、その受信データに対応する分極の大きさPの変化を算出し、算出した分極の大きさPの変化に対応する温度変化ΔTを、図4に示す関係データRDを参照して抽出することができる。
At this time, the
以上述べたように、本実施形態によれば、生体Hにトランシーバ85が取り付けられている場合には、その生体Hにトランシーバ85から誘起された電界が温度センサ1Eの検出電極3に対して印加され、検出電極3および接地電極81間の電位差VとしてEO結晶2に印加される。
As described above, according to this embodiment, when the
このため、温度センサ1Eにおいては、第1〜第3の実施形態に係わる温度センサ1、1A〜1Dにおける電界印加部を設けることなく、単に接地電極81を設けることにより、EO結晶2に電位を印加することが可能になる。
For this reason, in the temperature sensor 1E, the potential is applied to the
この結果、第1実施の形態の効果に加えて、温度センサ1Eの小型化を図ることができる。また、トランシーバ85を有していない生体が温度センサ1Eの絶縁膜6に接触しても、温度センサ1Eでは、その接触しか検出されない。このため、温度センサ1Eの検出対象となる生体を限定することができ、温度センサ1Eを用いた温度変化検出におけるセキュリティ性を向上させることができる。
As a result, in addition to the effects of the first embodiment, the temperature sensor 1E can be downsized. Even if a living body that does not have the
(第5の実施の形態)
図13は、本発明の第5の実施の形態に係わる温度センサ1Fの概略構成を示す図であり、図14は、図13に示す温度センサ1Fにおける電界検出光学部80Aに電気的に接続された信号処理系である電界検出部32および情報処理回路42の概略構成、ならびに生体Hを介して検出電極2に対して電界を印加するための上記特許文献1に開示されたトランシーバの概略構成をそれぞれ示すブロック図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a
本実施形態の温度センサ1Fの電界検出光学部80Aは、第2の実施の形態と同様に、図13および図14に示すように、EO結晶2の第1の側面2aに隣接してその第1の側面5aに取り付けられた例えば略薄板形状を有する第1の電極61を備えており、この第1の電極61は、温度伝導性の高い例えば金属等により形成されており、温度検出部30における検出電極(第2の電極)3は、第1の電極61に対して所定間隔を空けて対向配置されている。
As in the second embodiment, the electric field detection
さらに、温度センサ1Fは、第1の電極61および検出電極(第2の電極)3間を電気的に接続する例えば金属、半導体等の導電性材料を材質として形成されたリボンケーブル等の接続電極62を備えており、この接続電極62により、温度検出部30と電界検出光学部80Aとの間を物理的に切り離し、電気的接続関係のみを保持している。
Further, the
そして、本実施形態の温度センサ1Fにおける電界検出光学部80Aは、第4の実施の形態と同様に、図13および図14に示すように、EO結晶2の第2の側面2bに対して取り付けられた接地電極81を備えており、本実施形態の温度センサ1Fにおける生体Hに対しては、第4の実施の形態と同様の構成を有するトランシーバ85が取り付けられている。
And the electric field detection
なお、第4の実施の形態に係わる温度センサ1Fのその他の構成については、第2の実施の形態に係わる温度センサ1Cおよび第4の実施の形態に係わる温度センサ1Eの構成要素と略同等であるため、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
The other components of the
次に、本実施形態の温度センサ1Fの全体動作について説明する。
Next, the overall operation of the
本実施形態においても、第4実施形態と同様に、生体Hに直接または絶縁膜等を介して当接された印加電極86には、トランシーバ85の情報処理回路88および電界印加部92を介して電界が誘起されている。
Also in the present embodiment, as in the fourth embodiment, the
今、生体Hがその例えば一部を介して絶縁膜6に接触したとき、その生体Hに誘起された電界は、絶縁膜6、焦電素子5および絶縁膜4を介して検出電極3に印加される。
Now, when the living body H comes into contact with the insulating
この検出電極3に印加された電界は、接続電極62を介して電気的に電界検出光学部80の第1の電極61に送られる。
The electric field applied to the
このとき、EO結晶2には、その第1の電極61に対向して配置された接地電極81が接地されているため、印加電界に対応する電位差VがEO結晶2の第1の電極61と接地電極81との間に対して印加される。
At this time, since the
一方、第2実施形態と同様に、絶縁膜6に接する生体Hに生じた温度変化ΔTにより焦電素子5に対して発生した電界変化ΔEは、検出電極(第2の電極)3および接続電極62を介して電気的に電界検出光学部80Aの第1の電極61に送られ、第1の電極61を介してEO結晶2に対して印加される。
On the other hand, as in the second embodiment, the electric field change ΔE generated on the
このとき、第1の電極61と接地電極81との間のEO結晶2に印加された電位差Vは、EO結晶2に新たに印加された電界変化ΔEに応じて変化する。
At this time, the potential difference V applied to the
このEO結晶2に生じた電位差Vの変化によりレーザ光L1の位相差Ψ1が変化する。
The phase difference ψ1 of the laser light L1 changes due to the change in the potential difference V generated in the
このようにして、EO結晶2を通過した際に生体Hの温度変化ΔTに応じてその位相差Ψ1が変化したレーザ光L2は、検出部15を介して強度変化を表す電気信号に変換され、信号処理回路38、波形整形回路40を介して増幅、波形整形処理等が施された後、I/O回路44を介して情報処理回路42に送信される。
In this way, the laser light L2 whose phase difference Ψ1 has changed in accordance with the temperature change ΔT of the living body H when passing through the
情報処理回路42では、送信されてきたデータ、すなわち、生体Hの温度変化ΔT(レーザ光L2の位相差Ψ1の変化)に相当するレーザ光強度変化を表すデータが受信される。
The
このとき、情報処理回路42は、この受信データに基づいて、その受信データに対応する分極の大きさPの変化を算出し、算出した分極の大きさPの変化に対応する温度変化ΔTを、図4に示す関係データRDを参照して抽出することができる。
At this time, the
以上述べたように、本実施形態によれば、生体Hにトランシーバ85が取り付けられている場合には、その生体Hにトランシーバ85から誘起された電界が温度センサ1Fの絶縁膜6、焦電素子5、絶縁膜4、検出電極3および接続電極62を介して第1の電極61に対して印加され、第1の電極61および接地電極81間の電位差VとしてEO結晶2に印加される。
As described above, according to the present embodiment, when the
このため、温度センサ1Fにおいては、第1〜第3の実施形態に係わる温度センサ1、1A〜1Dにおける電界印加部を設けることなく、単に接地電極81を設けることにより、EO結晶2に電位を印加することが可能になる。
For this reason, in the
この結果、第2実施の形態の効果に加えて、温度センサ1Fの小型化を図ることができる。また、トランシーバ85を有していない生体が温度センサ1Fの絶縁膜6に接触しても、温度センサ1Fでは、その接触しか検出されない。このため、温度センサ1Eの検出対象となる生体を限定することができ、温度センサ1Fを用いた温度変化検出におけるセキュリティ性を向上させることができる。
As a result, in addition to the effects of the second embodiment, the
(第6の実施の形態)
図15は、本発明の第6の実施の形態に係わる温度センサ1Gの概略構成を示す図である。
(Sixth embodiment)
FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of a
図15に示すように、温度センサ1Gは、図1および図2に示した温度検出部に対応する複数の温度検出部30x1、・・・、30xnを有しており、温度検出部30x1、・・・、30xnは、図1および図2に示した焦電素子に対応する焦電素子5x1、・・・、5xnをそれぞれ備えており、この焦電素子5x1、・・・、5xnの第2の側面5bには、図1および図2に示した絶縁膜に対応する絶縁膜4x1、・・・、4xnがそれぞれ取り付けられている。
As shown in FIG. 15, the
焦電素子5x1、・・・、5xnは、例えば列状あるいはマトリクス状に互いに非接触かつその第1の側面5aが同一平面上に位置するように配列されている。 The pyroelectric elements 5x 1 ,..., 5x n are arranged so as to be in non-contact with each other, for example, in a row or matrix, and their first side surfaces 5a are located on the same plane.
また、複数の温度検出部30x1、・・・、30xnの絶縁膜6xは、全ての温度検出部30x1、・・・、30xnにおいて共通であり、この絶縁膜6xは、焦電素子5x1、・・・、5xnのそれぞれの第1の側面5a上に、その全ての第1の側面5aを略均一の厚さで被覆するように取り付けられている。
Further, a plurality of
さらに、温度検出部30x1、・・・、30xnの焦電素子5x1、・・・、5xnの第2の側面5bには、絶縁膜4x1、・・・、4xnを介して、図1および図2における検出電極に対応する検出電極3x1、・・・、3xnがそれぞれ取り付けられている。
Further, the
そして、温度センサ1Gは、複数の温度検出部30x1、・・・、30xnそれぞれに対応して設けられており、それぞれの温度検出部30x1、・・・、30xnを介して検出された温度変化に対応する電界変化を検出するための電界検出部32x1〜32xn(電界検出部32に対応)を備えている。
Then, the
さらに、温度センサ1Gは、電界検出部32x1〜32xnに対応して設けられており、それぞれの電界検出部32x1〜32xnに対して電界を印加するための電界印加部13x1〜13xn(電界印加部13に対応)を備えている。
Furthermore, the
図16は、図15に示す温度センサ1Gにおける電界検出部32x1〜32xnおよび情報処理回路42の概略構成、ならびに電界印加部13x1〜13xnの概略構成をそれぞれ示すブロック図である。
FIG. 16 is a block diagram showing a schematic configuration of the electric field detection units 32x 1 to 32x n and the
図16に示すように、各電界検出部32x1〜32xnは、電界検出光学部20を備えており、この電界検出光学部20は、第1の実施の形態と同様に、その長手方向に沿った第1の側面2aに対して対応する各検出電極3x1〜3xnが取り付けられており、電気光学効果を有するEO結晶2(図1参照)と、各検出電極3x1〜3xnの長手方向に平行なレーザ光を、EO結晶2に対して、例えば円偏光やEO結晶2の主軸に対して45°回転した直線偏光等に偏光した状態でレーザ光L1として出力する検出光出力部10(図1参照)と、EO結晶2を通過してきたレーザ光L2の位相差の変化をレーザ光の強度変化として検出し、検出したレーザ光L2の強度変化を電気信号に変換する検出部15(図1参照)とを備えている。
As shown in FIG. 16, each of the electric field detection units 32x 1 to 32x n includes an electric field detection
各電界印加部13x1〜13xnは、各電界検出部32x1〜32xnの各EO結晶2に対して、その各レーザ光L1の光路を挟んで各検出電極3x1〜3xnに対向配置された印加電極12と、外部機器接続用のI/O回路46と、例えばこのI/O回路46を介して入力された信号に基づく一定の電界を、各電界印加部13x1〜13xnの各印加電極12および各検出電極3x1〜3xn間の一定の電位差Vとして各印加電極12を介してEO結晶2に印加する電界印加回路48とを備えている。
Each electric
また、各電界検出部32x1〜32xnは、第1の実施形態と同様に、検出部15から出力された電気信号に対して、増幅処理、ノイズ除去処理等の信号処理を施す受信部36の信号処理回路38と、この信号処理回路38により信号処理された電気信号に対して波形整形処理を施す波形整形回路40と、この電気信号を受信データとして情報処理回路42に送信するI/O回路44とを備えている。
The electric field detectors 32x 1 to 32x n receive the signal processing such as amplification processing and noise removal processing on the electrical signal output from the
温度センサ1Gにおける情報処理回路42には、第1の実施の形態と同様に、各焦電素子5x1、・・・、5xnの焦電効果に対応する各焦電素子5x1、・・・、5xnの温度Tの値と各焦電素子5x1、・・・、5xn内部の電界に係わるパラメータである例えば各焦電素子5x1、・・・、5xnに生じる分極の大きさPの値とが所定の分解能に基づいて互いに対応付けられた関係データRDが例えばテーブル形式で予め記憶されている。なお、本実施の形態においては、電界検出部32x1〜32xnそれぞれの焦電素子5x1、・・・、5xnは互いに同一の材質で形成された同一形状を有しており、上記関係データRDは、全ての焦電素子5x1、・・・、5xnで共通であるものとする。
The
次に本実施形態の温度センサ1Gの全体動作について説明する。
Next, the overall operation of the
今、例えば時間Aにおいて、接地されている生体Hが、その焦電素子5x1〜5xnの第1の側面5aよりも面積が小さい操作部位(例えば、指先等)を介して、図17に示すように、絶縁膜6xにおける焦電素子5xk−1と焦電素子5xk(1≦k≦n)との間の部位に当接し、以下、その当接部位を焦電素子5xkに向けて連続的に移動させていき、時間Bにおいて、絶縁膜6xにおける焦電素子5xkに対向する部分に到達し、時間Cにおいて焦電素子5xkの対向部分を超え、時間Zにおいて焦電素子5xk+1に対向する部分にそれぞれ到達したとする。
Now, for example, at time A, bio H being grounded, the pyroelectric element 5x 1 ~5X first side area is small operating portion than 5a of n (e.g., fingertip or the like) through a 17 as shown, contacts the part between the pyroelectric element 5x k-1 and the pyroelectric element 5x k in the insulating
ここで、生体Hの操作部位が焦電素子5xk−1の対向位置から離れて焦電素子5xkの対向位置へ向かうとき、焦電素子5xk−1に対応する検出電極3xk−1、電界検出部32xk−1および電界印加部13xk−1を介して情報処理回路42により検出される生体Hの温度が下降し、焦電素子5xkに対応する検出電極3xk、電界検出部32xk、電界印加部13xkを介して情報処理回路42により検出される生体Hの温度が上昇する。
Here, when the operating part of a living body H is directed to the opposite position of the pyroelectric element 5x k away from the opposing position of the pyroelectric element 5x k-1, the detection electrodes 3x k-1 corresponding to the pyroelectric element 5x k-1 The temperature of the living body H detected by the
同様に、生体Hの操作部位が焦電素子5xkの対向位置から離れて焦電素子5xk+1の対向位置へ向かうとき、焦電素子5xkに対応する検出電極3xk、電界検出部32xkおよび電界印加部13xkを介して情報処理回路42により検出される生体Hの温度が下降し、焦電素子5xk+1に対応する検出電極3xk+1、電界検出部32xk+1および電界印加部13xk+1を介して情報処理回路42により検出される生体Hの温度が上昇する。
Similarly, when the operation portion of the subject H is directed to the opposite position of the pyroelectric element 5x k + 1 away from the position facing the pyroelectric element 5x k, the
したがって、情報処理回路42は、電界検出部32x1〜32xnで検出される位相差の変化(温度変化)に基づいて、例えば最初に温度変化が検出された電界検出部から最後の温度変化が検出された電界検出部までの距離およびその方向を、生体Hの操作部位、すなわち、絶縁膜6xに対する当接部位の移動量および移動方向として容易に検出することができる。
Therefore, the
なお、本実施形態においても、例えば、第4の実施の形態のように、各電界印加部13x1〜13xnを各接地電極に置き換えて各電界印加部13x1〜13xnを取り除き、生体Hに取り付けられたトランシーバにより生体Hに誘起された電界を、各焦電素子5x1、・・・、5xnおよび各絶縁膜4x1、・・・、4xnを介して各検出電極3x1、・・・、3xnに印加させて、各EO結晶2に印加することも可能である。
Also in the present embodiment, for example, as in the fourth embodiment, the electric field application units 13x 1 to 13x n are replaced with the ground electrodes, and the electric field application units 13x 1 to 13x n are removed. the electric field induced in the living body H by the transceiver attached to each
また、本実施形態においては、図18に示す温度センサ1Hのように、焦電素子5x1、・・・、5xnと絶縁膜6xとの間に電極100x1、・・・、100xnをそれぞれ介挿することも可能である。
In the present embodiment, as the temperature sensor 1H shown in FIG. 18, a
なお、第1〜第6の実施の形態およびその変形例においては、温度センサの検出対象である温度変化を起こす物体を生体としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、生体以外の温度を有する物体であってもよい。 In the first to sixth embodiments and modifications thereof, an object that causes a temperature change, which is a detection target of the temperature sensor, is a living body. However, the present invention is not limited to this and is not a living body. An object having a temperature of
また、第1〜第6の実施の形態においては、信号処理回路を電界検出部の外に構成したが、電界検出部の中に一体に構成してもよい。 In the first to sixth embodiments, the signal processing circuit is configured outside the electric field detection unit, but may be configured integrally in the electric field detection unit.
さらに、第1〜第6の実施の形態においては、焦電素子5の温度Tに対する関係を表す焦電素子5内部の電界に係わるパラメータとして、例えば焦電素子5に生じる分極の大きさPを用いたが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、焦電素子5内部の電界に係わるパラメータであれば、例えば焦電素子5内部の電界自体等のパラメータであってもよい。
Furthermore, in the first to sixth embodiments, as a parameter relating to the electric field inside the
1、1A〜1H…温度センサ
2…EO結晶
2a…第1の側面
2b…第2の側面
3…検出電極
3、3x1〜3xn…検出電極
4、4x1〜4xn…絶縁膜
5、5x1〜5xn…焦電素子
5a…第1の側面
5b…第2の側面
6、6x…絶縁膜
10…検出光出力部
12…印加電極
13、13x1〜13xn、92…電界印加部
15…検出部
20、60、80、80A…電界検出光学部
30、30x1〜30xn……温度検出部
32、32x1〜32xn…電界検出部
36…受信部
38…信号処理回路
40…波形整形回路
42…情報処理回路
44、46、90…I/O回路
48…電界印加回路
50、100x1〜100xn…電極
61…第1の電極
62…接続電極
62…第2の電極
63…接続電極
70…温度検出部
71…第3の電極
72…第4の電極
73、81…接続電極
85…トランシーバ
86…印加電極
88…情報処理回路
92a…電界印加回路
1,1A~1H ...
Claims (8)
前記検出光の光路上に配置された前記電気光学効果を有する電気光学結晶部と、
焦電効果を有する焦電素子と、該焦電子に取付けられ、前記電気光学結晶部に隣接配置された第1の電極部と、前記焦電素子上の前記第1の電極部とは異なる位置に取付けられ、前記物体が当接する絶縁性部材とを有する前記物体の温度変化検出用の温度検出部と、
前記焦電効果に対応する前記焦電素子の温度と該焦電素子内部の電界に係わるパラメータとの関係を表す情報を記憶する温度電界関係情報記憶部と、
前記電気光学結晶部に、前記検出光の光路を挟んで前記第1の電極部に対向して取り付けられた第2の電極部と、
を備えたことを特徴とする温度センサ。 A temperature sensor using an electro-optic effect that detects a temperature change of an object using a phase difference of detection light corresponding to the electro-optic effect,
An electro-optic crystal part having the electro-optic effect disposed on the optical path of the detection light;
A pyroelectric element having a pyroelectric effect, a first electrode part attached to the pyroelectron and disposed adjacent to the electro-optic crystal part, and a position different from the first electrode part on the pyroelectric element A temperature detection unit for detecting a temperature change of the object, and an insulating member that is in contact with the object,
A temperature electric field relation information storage unit for storing information representing a relation between a temperature of the pyroelectric element corresponding to the pyroelectric effect and a parameter relating to an electric field in the pyroelectric element;
A second electrode portion attached to the electro-optic crystal portion so as to be opposed to the first electrode portion across an optical path of the detection light;
A temperature sensor comprising:
前記第1の電極部は、前記焦電素子における前記第1の検出電極に対向する第1の面に直接または間接的に取り付けられた温度変化検出用の第2の検出電極を備える一方、
温度伝導性を有し、前記第1の検出電極および前記第2の検出電極間を電気的に接続する第1の接続電極をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2記載の温度センサ。 The electro-optic crystal part includes an electro-optic crystal having the electro-optic effect, and a phase change detection first electrode disposed adjacent to the electro-optic crystal and facing the second electrode part with the detection light interposed therebetween. 1 detection electrode,
While the first electrode portion includes a second detection electrode for temperature change detection that is directly or indirectly attached to a first surface of the pyroelectric element facing the first detection electrode,
The temperature sensor according to claim 1, further comprising a first connection electrode having temperature conductivity and electrically connecting the first detection electrode and the second detection electrode. .
前記複数の検出光の光路上にそれぞれ配置された電気光学効果を有する複数の電気光学結晶部と、
それぞれの一端面が同一平面上に位置するように配列された焦電効果を有する複数の焦電素子、および該複数の焦電素子それぞれに取り付けられ、前記複数の電気光学結晶部に隣接配置された複数の第1の電極部を有する前記物体の温度変化検出用の温度検出部と、
前記物体が接することができ、前記複数の焦電素子それぞれの一端面をそれぞれ直接あるいは間接的に被覆する絶縁性被覆部材と、
前記複数の焦電素子それぞれの焦電効果に対応する前記複数の焦電素子それぞれの温度と該複数の焦電素子それぞれの内部の電界に係わるパラメータとの関係を表す情報を記憶する温度電界関係情報記憶部と、
前記複数の電気光学結晶部に、前記検出光の光路を挟んで前記複数の第1の電極部に対向して取り付けられた複数の第2の電極部と、
を備えたことを特徴とする温度検出センサ。 A temperature sensor using an electro-optic effect that detects a temperature change of an object using a phase difference of a plurality of detection lights according to the electro-optic effect,
A plurality of electro-optic crystal parts each having an electro-optic effect disposed on an optical path of the plurality of detection lights;
A plurality of pyroelectric elements having a pyroelectric effect arranged so that one end faces thereof are positioned on the same plane, and attached to each of the plurality of pyroelectric elements, and disposed adjacent to the plurality of electro-optic crystal parts. A temperature detecting unit for detecting a temperature change of the object having a plurality of first electrode units;
An insulating covering member that can contact the object and directly or indirectly cover one end face of each of the plurality of pyroelectric elements;
Temperature electric field relationship for storing information indicating the relationship between the temperature of each of the plurality of pyroelectric elements corresponding to the pyroelectric effect of each of the plurality of pyroelectric elements and the parameter relating to the electric field inside each of the plurality of pyroelectric elements An information storage unit;
A plurality of second electrode portions attached to the plurality of electro-optic crystal portions so as to face the plurality of first electrode portions across an optical path of the detection light;
A temperature detection sensor comprising:
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