JP6315663B2 - 赤外線体温計 - Google Patents

Description

本発明は、赤外線センサを用いて体温を、非接触で測定する赤外線体温計に関する。

体温を測定する体温計として赤外線センサを用いたものは、体温を迅速に測定できるため、泣き易かったり、寝ていたり、じっとしていないような幼児や乳児等の体温を測定するのに非常に有効である（特許文献１を参照）。

赤外線センサは、人体の皮膚等の測定対象部から放射される赤外線の量を測定して、測定対象部の温度、すなわち体温を測定するものであるが、赤外線は、距離の二乗に反比例して減衰するので、赤外線センサと測定対象部との間の距離を正確に測ったり、または測定対象部との間の距離を一定にして、赤外線の量を測定することが要求される。

そこで、従来、赤外線センサと測定対象部との間の距離の設定または測定は、測定者が「だいたい何センチに合わせる」とか、「光のマークを合わせる」等で行うため、測定者の技量に頼るところが大であった。このため、赤外線センサと測定対象部との間の距離に誤差が多く発生し、正確な体温を測定することが困難であった。

このような距離の誤差の問題を解消する赤外線体温計が、特許文献２に開示されている。特許文献２に開示されている赤外線体温計では、赤外線センサを内蔵する本体部が、人体の皮膚、例えば赤ちゃんの皮膚に直接接触したことを、接触判定手段により判定した時に、赤外線センサからの赤外線の量を測定して、その測定した赤外線の量に基づいて体温を算出するようになっている。

特開２００５−３４２３７６号公報 特開２０１２−２１７５６３号公報

ところが、特許文献２に記載されている赤外線体温計は、人体の皮膚、例えば赤ちゃんの皮膚に直接接触する構造なので、この赤ちゃんの体温が赤外線体温計のケース側に移動してしまい、体温測定に誤差が生じる可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡単な構造でありながら、被検体である例えば赤ちゃんのような人体の皮膚に触れないので、非接触で体温測定時に体温の移動が無く、正確な体温を測定することができる赤外線体温計を提供することにある。

上記課題を達成するため、請求項１に記載の赤外線体温計は、赤外線センサを有する本体部を用いて、人体に非接触で体温を測定する赤外線体温計であって、前記本体部が前記人体に接近した時の前記本体部と前記人体との距離を検出するための距離センサと、前記距離センサによって前記本体部が前記人体に対して予め定めた距離になったことを検出した時に、前記赤外線センサからの赤外線の量に基づいて、前記人体の体温を算出する制御部と、を備え、前記距離センサは、光を発する光源と、前記光源の前記光を前記人体側に投射する投射レンズと、受光センサと、前記予め定めた距離に前記本体部が位置されると、前記人体から反射して得られる前記光の戻り光を、前記受光センサに受光させる受光レンズと、を有し、前記投射レンズと前記受光レンズは、ともに半円弧状のレンズであることを特徴とする。

請求項１の赤外線体温計では、予め定めた距離に本体部が位置されると、人体で反射して得られる投射された光の戻り光を受光センサに受光させ、予め定めた距離において赤外線センサからの赤外線の量に基づいて、人体の体温を算出する。このため、簡単な構造でありながら、被検体である例えば赤ちゃんのような人体の皮膚に触れないので、非接触で体温測定時に体温の移動が無く、正確な体温を測定することができる。

特に、請求項１の赤外線体温計では、投射レンズと受光レンズを、ともに半円弧状のレンズを採用することで、投射レンズと受光レンズの間には、赤外線センサを配置できる。このため、本体部における赤外線センサのレイアウトが容易であり、本体部の小型化が図れる。

請求項２の赤外線体温計は、前記投射レンズと前記受光レンズと前記赤外線センサを搭載している回路基板を備え、前記投射レンズと前記受光レンズの間に、前記赤外線センサが配置され、前記赤外線センサを通る中心軸を中心にして、前記投射レンズと前記受光レンズが対称位置に配置されていることを特徴とする。

請求項２の赤外線体温計では、投射レンズと受光レンズの間を通して、赤外線センサは、人体からの赤外線を受けることができる。

請求項３の赤外線体温計では、前記投射レンズと前記受光レンズと前記赤外線センサを搭載している回路基板は、前記本体部の先端部分に配置されていることを特徴とする。

請求項３の赤外線体温計では、本体部の先端部を人体に近づけることにより、体温を測ることができる。

請求項４の赤外線体温計では、前記投射レンズの前記光を投射する先端部と前記受光レンズの前記戻り光を受ける先端部は、１つの焦点距離を有するように一定の角度で傾斜して形成されていることを特徴とする。

請求項４の赤外線体温計では、先端部の角度で決まる１つの焦点距離により、戻り光を受光レンズ側で受光できる。

請求項５の赤外線体温計では、前記投射レンズの前記光を投射する先端部と前記受光レンズの前記戻り光を受ける先端部は、中央位置から端部にかけて異なる複数の焦点距離を有するように連続して変化していることを特徴とする。

請求項５の赤外線体温計では、先端部の角度で決まる複数の焦点距離により、戻り光を受光レンズ側で受光できる。

請求項６の赤外線体温計では、前記投射レンズの前記光を投射する先端部と前記受光レンズの前記戻り光を受ける先端部は、中央位置から端部にかけて異なる複数の焦点距離を有するように複数の段部を形成することで段状に変化していることを特徴とする。

請求項６の赤外線体温計では、先端部の角度で決まる複数の焦点距離により、戻り光を受光レンズ側で受光できる。

本発明によれば、簡単な構造でありながら、被検体である例えば赤ちゃんのような人体の皮膚に触れないので、非接触で体温測定時に体温の移動が無く、正確な体温を測定することができる赤外線体温計を提供できる。

本発明の実施形態に係わる赤外線体温計を示す斜視図である。 図１に示す赤外線体温計のカバーを取り外した状態を示す斜視図である。 図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、図１に示した赤外線体温計の後面、側面および前面をそれぞれ示す図である。 距離センサと赤外線センサを搭載した回路基板を示す正面図である。 図４に示す距離センサと赤外線センサを搭載した回路基板のＡ−Ａ線における断面図である。 図４に示す距離センサと赤外線センサを搭載した回路基板のＢ−Ｂ線における断面図である。 距離センサと赤外線センサを搭載した回路基板とターゲットＴＧを示す斜視図である。 距離センサと回路基板を示す斜視図である。 光源の光ＬがターゲットＴＧに投射されて戻り光ＬＲとして、受光センサに受光される様子を示す図である。 投射レンズの先端部と受光レンズの先端部での焦点距離ＦＣが、５０ｍｍである場合の例を図である。 投射レンズの先端部と受光レンズの先端部での焦点距離ＦＣが、１００ｍｍである場合の例を示す図である。 本発明の実施形態において、投射レンズと受光レンズの先端部の形状が一定になっている様子を示す斜視図である。 本発明の実施形態において、投射レンズと受光レンズの先端部の形状が滑らかに連続して変化している様子を示す斜視図である。 本発明の実施形態において、投射レンズと受光レンズの先端部の形状が段状に変化している様子を示す斜視図である。 図１４に示す投射レンズと受光レンズの先端部の形状の断面図である。

以下、図面を用いて、本発明を実施するための形態(以下、実施形態と称する)を説明する。

図１は、本発明の実施形態に係わる赤外線体温計を示す斜視図である。図２は、図１に示す赤外線体温計１のカバー２００を取り外した状態を示す斜視図である。

図1に示す赤外線体温計１は、カバー２００を有しており、このカバー２００は、若干縦型の樽状の形状に構成される。このことから、測定者は、カバー２００の中央の少し凹んだ凹部分１Ａ等を指でつまみ易くなっている。そして、測定者は、赤外線体温計１のカバー２００の凹部分１Ａをつまんで、体温の測定対象部である例えば赤ちゃんのような人体の額の中央部の皮膚に近づいた位置で、非接触で体温を測定するようになっている。

このため、この赤外線体温計１は、人体の皮膚に対して非接触であり、つまり被検体である赤ちゃんのような人体の皮膚に触れないので、体温測定時に温度(体温)が皮膚から赤外線体温計１側に移動することが無く、より正確な体温を測定することができる。

図１に示すように、この赤外線体温計１の本体部１Ｒの前面側のほぼ中央部分、すなわち図１においてカバー２００の右下方を向いた先端部分１Ｂのほぼ中央部分は、すり鉢状に凹んでおり、すり鉢状部分１Ｃとして構成されている。このすり鉢状部分１Ｃの中心の奥まった部分には、赤外線センサ３と距離センサ３００が取り付けられている。

図２は、図１に示す赤外線体温計１のカバー２００を取り外した状態を示す斜視図である。図２に示すように、赤外線体温計１の先端部分１Ｂの内側には、図２に示すように回路基板２５０が配置されている。この回路基板２５０は、体温を測定するための赤外線センサ３、および人体の測定対象部と赤外線体温計１の先端部分１Ｂとの間の距離を測定するための距離センサ３００を搭載している。この回路基板２５０では、距離センサ３００が赤外線センサ３の周囲に設けられている。

図２に示すように、この回路基板２５０は、内部構造体２４０の先端部２４１に固定されている。すなわち、回路基板２５０は、本体部１Ｒの先端部分１Ｂに配置されている。これにより、回路基板２５０の距離センサ３００と赤外線センサ３を、人体の測定対象部である例えば赤ちゃんの額等の皮膚に容易に向けることができ、他の要素に邪魔されること無く、内部構造体２４０の先端部２４１と額等の皮膚との間の距離の測定と、額等の皮膚からの赤外線量を直接測定することができる。

回路基板２５０は、内部構造体２４０の中に配置されている制御部（図５に示す制御部２５０）に対して、例えばフレキシブル配線板２４２を用いて電気的に接続されている。距離センサ３００は、人体等の額等の皮膚の測定対象部への赤外線センサ３の接近距離を、非接触で適確に検出することができる。

距離センサ３００は距離測定センサともいう。測定者が、例えば赤ちゃんの体温を測定する際には、図１および図２に示す赤外線体温計１の赤外線センサ３や距離センサ３００を、人体の額等の皮膚に近づける。これにより、このすり鉢状部分１Ｃに設けられている距離センサ３００は、人体の皮膚との間の距離を正確に測定した位置で、赤外線体温計１を人体の皮膚には接触させない非接触状態で、赤外線センサ３により人体からの赤外線量を検出する。そして、制御部は、この検出した赤外線の量から体温を計算することで、体温を得ることができる。

図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、図１に示した赤外線体温計１の後面、側面および前面をそれぞれ示す後面図、側面図および前面図である。

図３（ａ）に示す赤外線体温計１の後面には、体温を表示したり、必要な警報内容を通知する通知手段としての液晶表示器１１が設けられている。この液晶表示器１１の上側には、押圧面の広い電源スイッチ１３が設けられている。この電源スイッチ１３をオンに操作すれば、赤外線体温計１は作動して、体温を人体の測定対象部に対して非接触で測定し、この測定した体温の数値を液晶表示器１１に表示する。

また、図３（ｂ）に示す赤外線体温計１のカバー２００の凹部分１Ａの側面には、電池収納部１５が設けられている。この電池収納部１５に例えば１．５〜３ボルトのボタン電池等の電池（図５に示す電池２２１）を入れて、蓋をビス留め等することにより、赤外線体温計１の電源として機能することから、赤外線体温計１は作動可能になる。

図３（ｃ）に示すように、本体部１Ｒのすり鉢状部分１Ｃ（先端部分１Ｂ）には、赤外線センサ３と、この赤外線センサ３の周囲において距離センサ３００が同心円状に配置されている。

次に、図４から図６を参照して、上述した距離センサ３００の好ましい構造例を、詳しく説明する。

図４は、図２に示す距離センサ３００と赤外線センサ３を搭載した回路基板２５０を示す正面図である。図５は、図４に示す距離センサ３００と赤外線センサ３を搭載した回路基板２５０のＡ−Ａ線における断面図である。図６は、図４に示す距離センサ３００と赤外線センサ３を搭載した回路基板２５０のＢ−Ｂ線における断面図である。

図７は、距離センサ３００と赤外線センサ３を搭載した回路基板２５０を示す斜視図である。図８は、距離センサ３００と回路基板２５０を示す斜視図である。図９は、光源３０１の光ＬがターゲットＴＧに投射されて、戻り光ＬＲとして、受光センサ３０２に受光される様子を示す図である。

図４に示すように、距離測定用の距離センサ３００と温度測定用の赤外線センサ３は、回路基板２５０の一方の面２５０Ａに搭載されている。回路基板２５０は、図５に示すように、制御部１５０に対して、例えばフレキシブル配線板２４２を用いて電気的に接続されている。回路基板２５０は例えば正方形の基板であるが、回路基板２５０の形状は円形であっても良い。赤外線センサ３は、回路基板２５０の中央の位置において中心軸ＣＬに沿って固定されている。距離センサ３００は、赤外線センサ３の周囲において中心軸ＣＬを中心として、赤外線センサ３と同心円状になるように固定されている。

ところで、皮膚に直接接触させて体温を測定する従来の体温計は、皮膚に接触することによって測定距離は一定にできるが、体温計本体と皮膚との間での熱の移動が起こり、本来測定したい値に誤差を生む原因となっている。

そこで、本発明の実施形態の赤外線体温計１は、皮膚からある距離をおいて非接触で体温測定をすることで、皮膚までの距離を非接触で測定する距離センサ３００が必要である。もしも測定距離を測定者の手技にゆだねるのでは、体温測定の際に体温測定値に誤差を生む要因になるので、この誤差を生む要因を排除するために、図９に示すように、赤外線体温計１では、距離センサ３００が用いて、本体部１Ｒと人体の皮膚（ターゲットＴＧ）との距離を正確に計測できるようにする。

図９に示すように、この距離センサ３００は、光学センサであり、光ＬをターゲットＴＧである皮膚に対して投射することで、受光センサ３０２はその光Ｌの戻り光ＬＲ（反射光）の光量（強さ）を受けて受光信号ＲＳを制御部１５０に送る。これにより、制御部１５０は、その戻り光ＬＲの光量の大小に基づく受光信号ＲＳの信号レベル値の大小から、測定距離を求める。

図４に示すように、距離センサ３００は、光源３０１と、受光センサ３０２と、投射レンズ３１１と、受光レンズ３１２を有している。図５に示すように、光源３０１と受光センサ３０２は、赤外線センサ３を挟んで互いに反対側の対称位置に固定されており、光源３０１と赤外線センサ３との距離Ｄと、受光センサ３０２と赤外線センサ３との距離Ｄ（Ｓ／２）は、同じに設定されている。図９では、光源３０１と受光センサ３０２の配置間隔はＳで示している。この配置間隔Ｓは、例えば１２ｍｍであるが、特に限定されない。

光源３０１としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができる。光源３０１が発する光としては、外乱光である外光と区別し易いように、可視光以外の近赤外光を使用するのが望ましい。受光センサ３０２としては、例えばフォトダイオードを用いることができ、近赤外光を受光できるものである。光源３０１は、好ましくは常時点灯ではなく一定間隔で点滅して、点灯している時と消灯している時の差をもってして受光量（戻り量）として、この受光量が、赤外線体温計１と人体の皮膚との間の距離に換算されるようになっている。

図４と図５に示すように、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２は、ともに半円弧状のレンズであり、図７と図８に示すように、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２は間隔Ｇを置いて向かい合うようにして、回路基板２５０上に固定されている。投射レンズ３１１と受光レンズ３１２は、好ましくはプラスチック製のレンズ、例えばアクリル製のレンズを使用している。空気の屈折率を１．０とした場合に、アクリルの屈折率は、１．４９である。

図５に示すＡ−Ａ線で示す断面の位置では、投射レンズ３１１の真ん中の位置の先端部３１１Ａは、角度Ｐθで外側に下がるように傾斜して形成されている。同様にして、受光レンズ３１２の真ん中の位置の先端部３１２Ａは、角度Ｐθで外側に下がるように傾斜して形成されている。

また、図６に示すＢ−Ｂ線における断面位置では、投射レンズ３１１の左右の端部の先端部３１１Ｂは、角度Ｑθで外側に下がるように傾斜して形成されている。同様にして、受光レンズ３１２の左右の端部の先端部３１２Ｂは、角度Ｑθで外側に下がるように傾斜して形成されている。角度Ｐθは、角度Ｑθよりも大きい。

図５に示すように、光源３０１は、投射レンズ３１１の真ん中の位置（中央位置）の先端部３１１Ａの後端部３１１Ｃに対面して配置されている。この後端面３１１Ｃには、光源３０１の発光を受けるための凹レンズ部分３１１Ｄが形成されており、光源３０１の発光は、この凹レンズ部分３１１Ｄで受けて投射レンズ３１１を通して投射レンズ３１１の先端部から投射することができるようになっている。この凹レンズ部分３１１Ｄは、光源３０１に対面している。

図５に示すように、受光センサ３０２は、受光レンズ３１２の真ん中の位置（中央位置）の後端部３１２Ｃに対面して配置されている。この後端面３１２Ｃには、凹レンズ部分３１２Ｄが形成されている。凹レンズ部分３１２Ｄは、受光レンズ３１２を通じて受光レンズ３１２を通ってきた戻り光ＬＲを受光センサ３０２に受光させる。この凹レンズ部分３１２Ｄは、受光センサ３０２に対面している。

図４と図７に示すように、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２は、赤外線センサ３の中心線ＣＬを中心として、間隔をおいて同心円状に囲むようにして、回路基板２５０に固定されている。

ここで、図５と図６に示す投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の形状を、さらに詳しく説明する。

図８に示すように、投射レンズ３１１の真ん中の位置の先端部３１１Ａは、所定の角度（図５に示す角度Ｐθ）が付けられており、真ん中の位置の先端部３１１Ａから半円弧に沿って左右の端部の先端部３１１Ｂにそれぞれ至るに従って、この角度が徐々に変わっていき、投射レンズ３１１の左右端部の先端部３１１Ｂでは、図６にも示すように角度Ｑθに減少している。

同様にして、受光レンズ３１２の真ん中の位置の先端部３１２Ａの先端部３１２Ａは、所定の角度（図５に示す角度Ｐθ）が付けられており、真ん中の位置の先端部３１１Ａから半円弧に沿って左右端部の先端部３１２Ｂにそれぞれ至るに従って、この角度が徐々に変わっていき、受光レンズ３１２の左右端部の先端部３１２Ａでは、図６にも示すように角度Ｑθに減少している。

このため、投射レンズ３１１ではこの角度Ｐθから角度Ｑθによって投射角度（射出角度）を連続的に半円弧形状にそって変化していくようにしているので、投射レンズ３１１を通った光Ｌは、図９に示す中心軸ＣＬとターゲットＴＧが交わる位置ＰＰに焦点を結ぶことができる。

また、受光レンズ３１２ではこの角度Ｐθから角度Ｑθによって受光角度（入射角度）を連続的に半円弧形状にそって変化させておくことで、ターゲットＴＧからの戻り光ＬＲが、図９に示す中心軸ＣＬとターゲットＴＧが交わる位置ＰＰ（皮膚）上で反射した時に拡散しても、受光レンズ３１２は、拡散した戻り光ＬＲをうまく入射できるようになっている。

このようにして、投射レンズ３１１の先端部３１１Ａの形状では、投射レンズ３１１を通ったいずれの光Ｌも、中心軸ＣＬとターゲットＴＧが交わる位置ＰＰを通るようになっている。投射レンズ３１１の中央位置（真ん中位置）３１１Ａから左右の先端部３１１Ｂに至る先端部の範囲からは光Ｌが投射されるが、投射レンズ３１１の中央位置（真ん中位置）３１１Ａを通る光Ｌが、最も中心軸Ｌの位置ＰＰを通り、投射レンズ３１１の左右の先端部３１１Ｂに行くに従って位置ＰＰまでの距離が長くなる。

また、ターゲットＴＧで反射した戻り光ＬＲは拡散するが、拡散した戻り光ＬＲは、図８に示す受光レンズ３１２の真ん中の先端部３１２Ａと左右端部の先端部３１２Ｂに至る範囲に入射されて、図５に示す凹レンズ部分３１２Ｄを介して、受光センサ３０２に受光されるようになっている。

これにより、光源３０１の発する光Ｌを皮膚で反射して戻り光ＬＲを受光センサ３０２で受光させる際に、制御部１５０は、受光量の変化を、距離の変化として精度良く検出できる。

図９に示すように、光源３０１からの光ＬがターゲットＴＧである例えば赤ちゃんの皮膚の表面で反射して、戻り光ＬＲとして受光センサ３０２に受光される様子を示している。図９に示すように、光源３０１からの光Ｌは、投射レンズ３１１を通って、焦点距離ＦＣを経てターゲット面である例えば赤ちゃんの皮膚の表面で、すなわち中心軸ＣＬとターゲットＴＧが交わる位置ＰＰにおいて集光して反射する。反射した戻り光ＬＲは、焦点距離ＦＣを経て受光レンズ３１２を通って受光センサ３０２に受光される。

図１０は、図９に示すように投射レンズ３１１の真ん中位置の先端部３１１Ａと受光レンズ３１２の真ん中位置の先端部３１２Ａでの焦点距離ＦＣが、５０ｍｍである場合の例を示しており、この場合の光Ｌと戻り光ＬＲについての屈折角θ１は、例えば２０．３１３度であり、その時の入射角θ２は、１３．４７度である。

また、図１１は、投射レンズ３１１の真ん中位置の先端部３１１Ａと受光レンズ３１２の真ん中位置の先端部３１２Ａでの焦点距離ＦＣが、１００ｍｍである場合の例を示しており、この場合の光Ｌと戻り光ＬＲについての屈折角θ１は、例えば１０．３４４度であり、その時の入射角θ２は、６．９１度である。

図１０と図１１では、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の屈折角θ１と、その時にターゲットＴＧに現れる光Ｌと戻り光ＬＲの位置を模式的に示している。

図１０と図１１の例では、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の焦点距離ＦＣは、例えば５０ｍｍと１００ｍｍを示しているが、これに限らず、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の焦点距離ＦＣは、好ましくは最小で１ｍｍから最大で２００ｍｍの範囲で設定することができる。

この焦点距離ＦＣが１ｍｍよりも小さいと、赤外線体温計１が皮膚に接触してしまうので好ましくない。また、焦点距離ＦＣが２００ｍｍよりも大きいと、皮膚からの赤外線量が少なくなりすぎて体温を測定するのが難しくなる。すなわち、図９に示す測長できる予め定めた焦点距離ＦＣの最大長は、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の外径（半径）に比例するが、赤外線体温計１内に設置できる距離センサ３００の大きさと、確保できる光量から考えると、焦点距離ＦＣは、最大で２００ｍｍに設定することができる。

焦点距離ＦＣは、戻り光ＬＲの光量と比例しているとして測定するのであるが、焦点距離ＦＣが長いと、光が減衰拡散して、戻り光ＬＲの光量が減るので、大きい焦点距離ＦＣでは、戻り光ＬＲの光量の減衰が大きくなり過ぎて、戻り光ＬＲと外光との違いが小さくなる。このため、回路基板２５０において対向した配置された投射レンズ３１１と受光レンズ３１２を用いて、投射レンズ３１１から投射した光Ｌは、ターゲットＴＧで反射した後に、ターゲットＴＧの位置ＰＰからの戻り光ＬＲは、受光レンズ３１２を用いて受光センサ３０２で受光させる構造を採用している。

この距離センサ３００の構造は、小型の赤外線体温計１内に搭載できる図９に示す電池２２１の容量が限られていることから、省電力で精度良く非接触で体温測定を行えるように考慮されている。小型の赤外線体温計１の距離センサ３００は、電力が十分に確保できるのであれば、外光に対して十分な明るさを確保できる。

次に、以上のように構成される赤外線体温計１の作用について説明する。

まず、図３（ａ）に示す赤外線体温計１の電源スイッチ１３をオン操作して、図３（ｂ）に示す電池収納部１５内に配置されている図５に示す３ボルトの電池２２１から動作電圧を赤外線体温計１に供給すると、制御部１５０の指令により、図３（ｃ）に示す赤外線体温計１の赤外線センサ３および距離センサ３００が動作を開始する。

次に、測定者は、人体の例えば額の皮膚の温度を測定する際に、人体の皮膚との間の距離を測定するために、図３に示す樽状の赤外線体温計１の凹部分１Ａを指等でつまんで、この赤外線体温計１の本体部１Ｒのすり鉢状部分１Ｃ（先端部分１Ｂ）を、人体の例えば額の皮膚に向けて近づけていく。図９に示すように、光源３０１からの光Ｌは、投射レンズ３１１を通って、人体の例えば額の皮膚であるターゲットＴＧに向けて投射される。

そして、図９に示すように、距離センサ３００がターゲットＴＧに接近して
光源３０１からの光Ｌが、投射レンズ３１１を通ってターゲットＴＧで焦点を結ぶと、このターゲットＴＧではこの光Ｌが反射して戻り光ＬＲとして、受光レンズ３１２を通して受光センサ３０２に受光される。

図９に示すように、光源３０１からの光Ｌが、投射レンズ３１１を通ってターゲットＴＧで予め定めた焦点距離ＦＣで焦点（例えば５０ｍｍ）を結ぶと、赤外線体温計１の距離センサ３００とターゲットＴＧとの距離の値が予め定めた焦点距離ＦＣ（例えば５０ｍｍ）でない場合に比べて、受光センサ３０２が受光する光量が最大になる。従って、制御部１５０は、受光センサ３０２から制御部１５０に送られる受光信号ＲＳの信号レベル値が最大になる。この予め定めた焦点距離ＦＣでない場合とは、赤外線体温計１の距離センサ３００とターゲットＴＧとの距離の値が、例えば５０ｍｍではなく、赤外線体温計１が皮膚から５０ｍｍよりも離れすぎていたり、５０ｍｍよりも近づき過ぎている場合である。

制御部１５０が、受光信号ＲＳの信号レベル値を検知すると、制御部１５０は、図３に示す液晶表示器１１において、体温の測定が可能であることを表示して、測定者に報知する。すなわち、赤外線体温計１が人体の皮膚に対して適正な測定位置に位置されたことにより、測定者に対して「体温測定状態」を報知する。そして、制御部１５０は、受光センサ３０２から制御部１５０に送られる受光信号ＲＳの信号レベル値が最大になった時点での、赤外線センサ３からの体温測定信号ＴＫから、赤外線センサ３からの赤外線量に基づいて、人体の体温を算出して体温の測定値を得ることができる。

なお、このように体温の測定を正しくできたかどうかが測定者には不明なので、正しく体温測定が成功した時には、制御部１５０は、通知手段である例えばブザー１８０を作動して「ピビッ」と鳴動させるとともに、図３（ａ）に示す液晶表示器１１に、体温測定が成功した旨を表示する。これにより、測定者は、体温測定が成功したことを、視覚的に聴覚的に確実に認識することができる。

このように、赤外線体温計１は、距離センサ３００を用いて、被検体である人体との距離を正しく測定して、赤外線センサ３を人体に対して最適距離を離して非接触で検温することができる。

なお、この場合の赤外線センサ３を用いて測定した温度が２８度以上である場合、この温度を人体の測定対象部の体温と考えるが、この２８度未満の場合には、制御部１５０は、赤外線体温計１が人体以外の、例えば衣服や髪に触れている、あるいは机上に載置されている等であると考えて無視する。

また、赤外線センサ３は、導電性の物質に反応するが、木や樹脂等の机等には反応しない。更に、金属製の机等には反応するが、室温が高くない場合には、体温程度まで高くならないので、この時の温度は無視される。

上述したように、本実施形態では、赤外線体温計１の赤外線センサ３が人体の皮膚に接触しないようにして体温を測定する、すなわち非接触状態で体温を測定することができるので、被検体である例えば赤ちゃんのような人体の皮膚に触れないので、非接触で体温測定時に皮膚から赤外線体温計１側に温度の移動が無く、より正確な体温を測定することができる。

また、本実施形態では、赤外線体温計１の赤外線センサ３が人体の皮膚に非接触状態で体温を測定して液晶表示器１１で表示するので、体温測定で例えば顔を背けて嫌がったり、じっとしていないような幼児や乳児等の体温を測定するのに非常に有効である。すなわち、幼児や乳児等は物が触れると、反射的に顔を動かすので、本実施形態の赤外線体温計１のように非接触で体温を測定できることは、非常に有効なことであり、確実かつ簡単に失敗することなく幼児等の体温を測定することができる。

また、赤外線体温計１は、額表面の温度から腋の下の温度に換算して表示する機能も備えているが、上述したように、この時、額の中央部等の特定の位置で測定する必要がある。これはこの部位近傍にある動脈に由来する温度を測るためである。

次に、図１２から図１５を参照して、本発明の別の実施形態を説明する。

図１２は、距離センサ３００の好ましい形状例を示している。距離センサ３００の投射レンズ３１１Ｌと受光レンズ３１２Ｌの先端部の形状は、それぞれ焦点距離（焦点）が５０ｍｍに固定できるように、中央の位置から左右の位置までに渡って一定の角度で傾斜して形成されている。図１２では、投射レンズ３１１Ｌ側からの光Ｌと、５０ｍｍ位置でのターゲットＴＧで反射された戻り光ＬＲの光路例を示している。

投射レンズ３１１Ｌと受光レンズ３１２Ｌは、それぞれ焦点距離が５０ｍｍの固定長を測定できるレンズ上面形状（先端部形状）を有している。投射レンズ３１１Ｌの先端部と受光レンズ３１２Ｌの先端部は、それぞれ真ん中の位置から左右の位置まで同じ角度で傾斜して連続して形成されている。このため、投射レンズ３１１Ｌと受光レンズ３１２Ｌの真ん中の位置の先端部３１１ＬＡ、３１２ＬＡは、角度Ｐ１で外側に下がるように傾斜して形成されている。しかも、投射レンズ３１１Ｌと受光レンズ３１２Ｌの左右の端部の先端部３１１ＬＢ，３１２ＬＢは、角度Ｑ１で外側に下がるように傾斜して形成されている。この角度Ｐ１と角度Ｑ１は、Ｐ１＝Ｑ１に設定されている。

この場合に、図１２に示す投射レンズ３１１Ｌと受光レンズ３１２Ｌは、それぞれ焦点距離が５０ｍｍで固定されているが、光の拡散や乱反射のために、５０ｍｍ以外でも戻り光があるが、光の強弱で５０ｍｍ前後の距離を認識することは可能である。

次に、図１３は、距離センサ３００の別の好ましい形状例を示しており、距離センサ３００の投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の先端部の形状は、それぞれ焦点距離（焦点）が５０ｍｍ〜１００ｍｍになるように滑らかに連続変化になっている。図１３では、投射レンズ３１１側からの光Ｌと、５０ｍｍと１００ｍｍ位置でのターゲットＴＧで反射された戻り光ＬＲの光路例を示している。

投射レンズ３１１と受光レンズ３１２は、それぞれ焦点距離が５０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲で測定できるレンズ上面形状（先端部形状）を有している。投射レンズ３１１の先端部と受光レンズ３１２の先端部は、それぞれ真ん中の位置の先端部３１１Ａ，３１２Ａから左右の位置３１１Ｂ，３１２Ｂまで滑らかに連続変化するように傾斜して形成されている。このため、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の真ん中の位置の先端部３１１Ａ、３１２Ａは、角度Ｐθで外側に下がるように傾斜して形成されている。しかも、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の左右の端部の先端部３１１Ｂ、３１２Ｂは、角度Ｑθで外側に下がるように傾斜して形成されている。この角度Ｐθと角度Ｑθは、Ｐθ＞Ｑθに設定されている。

このように、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の先端部形状は、焦点距離が５０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲で測定できるように、中央の位置の先端部から左右の端部の位置にかけて滑らかに連続変化している。なお、図１２に示す角度Ｐ１と図１３に示す角度Ｐθの関係は、角度Ｐ１＝角度Ｐθである。図１２に示す角度Ｑ１と図１３に示す角度Ｑθの関係は、角度Ｑ１＞角度Ｑθである。

この場合、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の先端部形状では、それぞれ焦点距離が５０ｍｍとなるように角度Ｐθを設定し、焦点距離が１００ｍｍになるように角度Ｑθを設定し、角度Ｐθから角度Ｑθまでの間は、角度が滑らかに連続的に変化している。この焦点距離の設定範囲は、焦点距離の最短（５０ｍｍ）を投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の先端部形状の中央の１点の位置として、焦点距離５０ｍｍを超えて１００ｍｍに達するように、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の先端部形状の左右位置に角度を振り分けている。これは、焦点距離が長いと到達距離が延びて光Ｌが減衰するので、投射レンズ３１１から投射した光Ｌは、ターゲットＴＧで反射して、戻り光ＬＲは２方向から受光レンズ３１２の先端部側に戻すことで、受光光量を確保するためである。なお、光Ｌが十分に強ければ、戻り光ＬＲを２方向から受光レンズ３１２の先端部に戻す必要はない。

図１４は、距離センサ３００のさらに別の好ましい形状例を示しており、距離センサ３００の投射レンズ３１１Ｐと受光レンズ３１２Ｐの先端部の形状は、それぞれ焦点距離（焦点）が５０ｍｍ〜１００ｍｍになるように段状に変化している。図１４では、投射レンズ３１１Ｐ側からの光Ｌと、５０ｍｍと１００ｍｍ位置でのターゲットＴＧで反射された戻り光ＬＲの光路例を示している。

投射レンズ３１１Ｐと受光レンズ３１２Ｐは、それぞれ焦点距離が５０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲で測定できるレンズ上面形状（先端部形状）を有している。投射レンズ３１１Ｐの先端部と受光レンズ３１２Ｐの先端部は、それぞれ真ん中の位置から左右の位置まで段状に変化するように傾斜して形成されている。このため、投射レンズ３１１Ｐと受光レンズ３１２Ｐの真ん中の位置の先端部３１１ＰＡ、３１２ＰＡは、角度Ｐ３で外側に下がるように傾斜して形成されている。しかも、投射レンズ３１１Ｐと受光レンズ３１２Ｐの左右の端部の先端部３１１ＰＢ、３１２ＰＢは、角度Ｑ３で外側に下がるように傾斜して形成されている。

この角度Ｐ３と角度Ｑ３の関係は、Ｐ３＞Ｑ３に設定されている。このように、投射レンズ３１１Ｐと受光レンズ３１２Ｐの先端部形状は、焦点距離が５０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲で測定できるように、中央の位置の先端部から左右の位置の先端部に渡って、複数の段部を設けることで、段状に変化している。なお、図１２に示す角度Ｐ１と図１３に示す角度Ｐθと図１４に示す角度Ｐ３の関係は、角度Ｐ１＝角度Ｐθ＝角度Ｐ３である。また、図１３に示す角度Ｑθと図１４に示す角度Ｑ３の関係は、角度Ｑθ＝角度Ｑ３である。

この場合に、図１４に示す投射レンズ３１１Ｐと受光レンズ３１２Ｐの先端部形状は、それぞれ焦点距離が角度Ｐ３を５０ｍｍとして、角度Ｑ３に向かって焦点距離が１００ｍｍになるように段状に変化している。この焦点距離の設定範囲は、焦点距離の最短（５０ｍｍ）を投射レンズ３１１Ｐと受光レンズ３１２Ｐの先端部形状の中央の１点の位置として、投射レンズ３１１ｐと受光レンズ３１２ｐの先端部形状の左右位置に角度を振り分けている。

図１５（Ａ），図１５（Ｂ），図１５（Ｃ）は、図１４に示す投射レンズ３１１Ｐと受光レンズ３１２Ｐの先端部形状のＶ１−Ｖ１線における断面、Ｖ２−Ｖ２線における断面、Ｖ３−Ｖ３線における断面を示す図である。

図１５（Ａ）では、先端部の中央の段部ＤＡの傾斜を示し、図１５（Ｂ）では、先端部の中央の段部ＤＡの外側の段部ＤＢの傾斜を示し、図１５（Ｃ）では、先端部の左右の段部ＤＣの傾斜を示している。先端部の中央の段部ＤＡの角度Ｐ３と段部ＤＢの角度Ｒ３と左右の段部ＤＣの角度Ｑ３の関係は、角度Ｐ３＞角度Ｒ３＞角度Ｑ３である。このような構造を採用するのは、焦点距離が長いと到達距離が延びて光Ｌが減衰するので、投射レンズ３１１Ｐから投射した光Ｌは、ターゲットＴＧで反射して、戻り光ＬＲは２方向から受光レンズ３１２Ｐの先端部に戻すことで、受光光量を確保するためである。

図１４に示す投射レンズ３１１Ｐと受光レンズ３１２Ｐの段状の先端部形状では、例えば焦点距離１０ｍｍごとに段部を有しており、これらの段部の面積は、中央の位置から左右の端部位置に至るに従って広くなっていることで、戻り光ＬＲの受光光量を確保できるようになっている。戻り光ＬＲの受光光量は、段部の面積の設計により、コントロールすることができる。ただし、戻り光ＬＲの受光光量が十分に強ければ、戻り光ＬＲを２方向から受光レンズ３１２Ｐの先端部に戻す必要はなく、段部の面積の設計を行う必要もない。

図１３と図１４に示す実施形態では、すでに説明したように、受光レンズ側の受光センサ３０２（図４を参照）は１つであるので、距離の変化は光量の変化として捉えなければならない。そこで、戻り光ＬＲの光量を、上述したように、投射レンズと受光レンズの先端部形状の設計によりコントロールすることが重要になる。

また、図１２から図１４に示す投射レンズと受光レンズを組み合わせた構造のものを採用することができる。すなわち、図１２の場合には、光は拡散や乱反射等で設計値前後を認識するのであるが、その認識幅は狭く、図１２から図１４に示す投射レンズと受光レンズを組み合わせることで、ある焦点距離の範囲を有する投射レンズと受光レンズを得ることができる。

本発明の実施形態の赤外線体温計１は、赤外線センサ３を用いて、人体に非接触で体温を測定する赤外線体温計であり、本体部１Ｒが人体に接近した時の本体部１Ｒと人体との距離を検出するための距離センサ３００と、距離センサ３００によって本体部１Ｒが人体に対して予め定めた距離（投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の焦点距離ＦＣ）になったことを検出した時に、赤外線センサ３からの赤外線の量に基づいて、人体の体温を算出する制御部１５０を備える。距離センサ３００は、光を発する光源３０１と、光源３０１の光Ｌを人体側に投射する投射レンズ３１１と、受光センサ３０２と、予め定めた距離（ＦＣ）に本体部１Ｒが位置されると、人体から反射して得られる投射された光Ｌの戻り光ＬＲを、受光センサ３０２に受光させる受光レンズ３１２とを備える。

これにより、赤外線体温計１では、予め定めた距離に本体部が位置されると、人体で反射して得られる投射された光の戻り光を受光センサに受光させ、予め定めた距離において赤外線センサからの赤外線の量に基づいて、人体の体温を算出するので、このため、簡単な構造でありながら、被検体である例えば赤ちゃんのような人体の皮膚に触れないので、非接触で体温測定時に体温の移動が無く、正確な体温を測定することができる。

この赤外線体温計１では、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２は、ともに半円弧状のレンズである。これにより、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２を、ともに半円弧状のレンズを採用することで、投射レンズと受光レンズの間には、赤外線センサ３を配置できる。このため、本体部１Ｒにおける赤外線センサ３のレイアウトが容易であり、本体部１Ｒの小型化が図れる。

この赤外線体温計１は、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２と赤外線センサ３を搭載している回路基板２５０を備え、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の間に、赤外線センサ３が配置され、赤外線センサ３を通る中心軸ＣＬを中心にして、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２が対称位置に配置されている。これにより、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の間を通して、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２に邪魔されずに赤外線センサ３は、人体からの赤外線を受けることができる。

赤外線体温計１では、投射レンズ３１１と受光レンズ３１２と赤外線センサ３を搭載している回路基板２５０は、本体部１Ｒの先端部分１Ｂに配置されている。これにより、回路基板２５０の距離センサ３００と赤外線センサ３を、人体の測定対象部である例えば赤ちゃんの額等の皮膚に容易に向けることができ、他の要素に邪魔されること無く、内部構造体２４０の先端部２４１と額等の皮膚との間の距離の測定と、額等の皮膚からの赤外線量を直接測定することができる。本体部の先端部分を人体に近づけることにより、体温を測ることができる。

受光量と距離との関係を用いることは、赤外線体温計を製造する際の個体差を無くして、赤外線体温計の体温測定の精度を確保できる。

以上、一例を示したが、本発明は如何様にも変形が可能であることは言うまでもないことである。

通知手段としては、図７に示す液晶表示器１１やブザー１８０に限らず、有機ＥＬ表示装置やスピーカ等であっても良い。

１ 赤外線体温計
１Ｒ 本体部
３ 赤外線センサ
２５０ 回路基板
３００ 距離センサ
３０１ 光源
３０２ 受光センサ
３１１ 投射レンズ
３１２ 受光レンズ
ＦＣ 予め定めた距離（投射レンズ３１１と受光レンズ３１２の焦点距離）

Claims (6)

1. 赤外線センサを有する本体部を用いて、人体に非接触で体温を測定する赤外線体温計であって、
   前記本体部が前記人体に接近した時の前記本体部と前記人体との距離を検出するための距離センサと、
   前記距離センサによって前記本体部が前記人体に対して予め定めた距離になったことを検出した時に、前記赤外線センサからの赤外線の量に基づいて、前記人体の体温を算出する制御部と、を備え、
   前記距離センサは、
   光を発する光源と、
   前記光源の前記光を前記人体側に投射する投射レンズと、
   受光センサと、
   前記予め定めた距離に前記本体部が位置されると、前記人体から反射して得られる前記光の戻り光を、前記受光センサに受光させる受光レンズと、
   を有し、
   前記投射レンズと前記受光レンズは、ともに半円弧状のレンズであることを特徴とする赤外線体温計。
2. 前記投射レンズと前記受光レンズと前記赤外線センサを搭載している回路基板を備え、前記投射レンズと前記受光レンズの間に、前記赤外線センサが配置され、前記赤外線センサを通る中心軸を中心にして、前記投射レンズと前記受光レンズが対称位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線体温計。
3. 前記投射レンズと前記受光レンズと前記赤外線センサを搭載している回路基板は、前記本体部の先端部分に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の赤外線体温計。
4. 前記投射レンズの前記光を投射する先端部と前記受光レンズの前記戻り光を受ける先端部は、１つの焦点距離を有するように一定の角度で傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の赤外線体温計。
5. 前記投射レンズの前記光を投射する先端部と前記受光レンズの前記戻り光を受ける先端部は、中央位置から端部にかけて異なる複数の焦点距離を有するように連続して変化していることを特徴とする請求項１または２に記載の赤外線体温計。
6. 前記投射レンズの前記光を投射する先端部と前記受光レンズの前記戻り光を受ける先端部は、中央位置から端部にかけて異なる複数の焦点距離を有するように複数の段部を形成することで段状に変化していることを特徴とする請求項１または２に記載の赤外線体温計。

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