JPH10227697A - 非接触測温センサ - Google Patents
非接触測温センサInfo
- Publication number
- JPH10227697A JPH10227697A JP9029902A JP2990297A JPH10227697A JP H10227697 A JPH10227697 A JP H10227697A JP 9029902 A JP9029902 A JP 9029902A JP 2990297 A JP2990297 A JP 2990297A JP H10227697 A JPH10227697 A JP H10227697A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical lens
- light guide
- infrared
- lens
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は光学レンズの視野特性を補正する導
光器によりシャープな視野特性の非接触測温センサを実
現する。 【解決手段】 光学レンズ２の前にテーパ状円形内面を
持つ導光器５を配置する。
光器によりシャープな視野特性の非接触測温センサを実
現する。 【解決手段】 光学レンズ２の前にテーパ状円形内面を
持つ導光器５を配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は赤外線センサを用い
た非接触測温センサに関するものである。
た非接触測温センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、赤外線センサは非接触で物体の検
知や温度の検出ができる点を活かして自動ドアや警報装
置、エアコンの室内温度制御などに利用されており、今
後その応用範囲は拡大していくとみられている。焦電形
赤外線センサはＬｉＴａＯ3単結晶などの焦電体による
焦電効果を利用したセンサである。焦電体は自発分極を
有しており常に表面電荷が発生するが、大気中における
定常状態では大気中の電荷と結びついて電気的に中性を
保っている。この焦電体に赤外線が入射すると焦電体の
温度が変化し、これにともない表面の電荷状態も中性状
態が壊れて変化する。この表面に発生する電荷を検出し
て赤外線入射量を測定するのが焦電形赤外線センサであ
る。物体はその温度に応じた赤外線を放射しており、こ
の焦電形赤外線センサを用いることにより物体の位置や
温度を検出できる。
知や温度の検出ができる点を活かして自動ドアや警報装
置、エアコンの室内温度制御などに利用されており、今
後その応用範囲は拡大していくとみられている。焦電形
赤外線センサはＬｉＴａＯ3単結晶などの焦電体による
焦電効果を利用したセンサである。焦電体は自発分極を
有しており常に表面電荷が発生するが、大気中における
定常状態では大気中の電荷と結びついて電気的に中性を
保っている。この焦電体に赤外線が入射すると焦電体の
温度が変化し、これにともない表面の電荷状態も中性状
態が壊れて変化する。この表面に発生する電荷を検出し
て赤外線入射量を測定するのが焦電形赤外線センサであ
る。物体はその温度に応じた赤外線を放射しており、こ
の焦電形赤外線センサを用いることにより物体の位置や
温度を検出できる。
【０００３】人の体温を最も忠実に反映しているとされ
る鼓膜の温度を赤外線センサにより非接触で測定する放
射体温計にも応用できる。この受光部は、従来一般的に
サーモパイルなどの赤外線センサとこれに直結された金
属製の導波管から構成されている。赤外線センサには固
有の視野角があり、この範囲から取入れる赤外線のエネ
ルギーを電気信号に変換して温度を求めており、被測定
物の面積がこの範囲を越えているときはその被測定物の
温度を正しく示すが、この範囲よりも小さい場合は被測
定物の周囲温度も含めた平均温度となってしまい測定誤
差が大きくなる。
る鼓膜の温度を赤外線センサにより非接触で測定する放
射体温計にも応用できる。この受光部は、従来一般的に
サーモパイルなどの赤外線センサとこれに直結された金
属製の導波管から構成されている。赤外線センサには固
有の視野角があり、この範囲から取入れる赤外線のエネ
ルギーを電気信号に変換して温度を求めており、被測定
物の面積がこの範囲を越えているときはその被測定物の
温度を正しく示すが、この範囲よりも小さい場合は被測
定物の周囲温度も含めた平均温度となってしまい測定誤
差が大きくなる。
【０００４】このため導波管を用いて被測定物（この場
合鼓膜）に等価的に近づけて視野角範囲に占める鼓膜の
面積をできるだけ大きくしようとしている。しかし導波
管の入口を鼓膜にあまり近づけることは身体に対して危
険であり５〜１０ｍｍ離しているのが実態である。この
場合鼓膜とその周辺温度との差が測定誤差となり、また
放射体温計を耳孔に挿入する深さのばらつきも誤差とな
る。さらに放射体温計を耳孔に挿入した直後から耳孔に
当接する外装部（プローブ）には耳孔からの熱が伝わり
これが内部の導波管に伝わることにより導波管の温度は
徐々に上昇しこれもまた測定誤差となる。これを解決す
るためプローブをあらかじめ体温付近に加熱しておくな
どの方法が提案されているが携帯用機器としてふさわし
くないことは明らかである。
合鼓膜）に等価的に近づけて視野角範囲に占める鼓膜の
面積をできるだけ大きくしようとしている。しかし導波
管の入口を鼓膜にあまり近づけることは身体に対して危
険であり５〜１０ｍｍ離しているのが実態である。この
場合鼓膜とその周辺温度との差が測定誤差となり、また
放射体温計を耳孔に挿入する深さのばらつきも誤差とな
る。さらに放射体温計を耳孔に挿入した直後から耳孔に
当接する外装部（プローブ）には耳孔からの熱が伝わり
これが内部の導波管に伝わることにより導波管の温度は
徐々に上昇しこれもまた測定誤差となる。これを解決す
るためプローブをあらかじめ体温付近に加熱しておくな
どの方法が提案されているが携帯用機器としてふさわし
くないことは明らかである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】赤外線センサの視野角
は一般的に５０〜９０°と広く鼓膜の直径をφ５ｍｍと
すると距離として５〜２．５ｍｍまで接近させないと上
記の問題が発生する。しかし視野角が３°程度となれば
距離は飛躍的に大きくなり９５ｍｍ程度まで延ばせる。
視野角を小さくするために光学レンズが用いられるがこ
の場合光学レンズの特性が問題となる。高価な磨きレン
ズではあまり問題はないが安価なフレネルレンズや回折
型レンズではレンズ自体の視野特性が広く測温センサと
しての視野特性を小さくすることが困難となる。
は一般的に５０〜９０°と広く鼓膜の直径をφ５ｍｍと
すると距離として５〜２．５ｍｍまで接近させないと上
記の問題が発生する。しかし視野角が３°程度となれば
距離は飛躍的に大きくなり９５ｍｍ程度まで延ばせる。
視野角を小さくするために光学レンズが用いられるがこ
の場合光学レンズの特性が問題となる。高価な磨きレン
ズではあまり問題はないが安価なフレネルレンズや回折
型レンズではレンズ自体の視野特性が広く測温センサと
しての視野特性を小さくすることが困難となる。
【０００６】本発明は上記問題点を解決するもので安価
な光学レンズを用いながら高精度な非接触測温センサを
提供することを目的とする。
な光学レンズを用いながら高精度な非接触測温センサを
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、被測定物から放射される赤外線を検出して電
気信号を発生する赤外線センサと、被測定物から放射さ
れる赤外線を集光して前記赤外線センサへ送る光学レン
ズと、前記赤外線センサ自身の温度を検出する自己温度
センサと、前記赤外線センサ、光学レンズ、自己温度セ
ンサを取り付け支持する筐体を有する非接触測温センサ
において、前記光学レンズと被測定物との間にレンズ側
に収斂するテーパ状の内径を有する導光器を配置する構
成とする。
本発明は、被測定物から放射される赤外線を検出して電
気信号を発生する赤外線センサと、被測定物から放射さ
れる赤外線を集光して前記赤外線センサへ送る光学レン
ズと、前記赤外線センサ自身の温度を検出する自己温度
センサと、前記赤外線センサ、光学レンズ、自己温度セ
ンサを取り付け支持する筐体を有する非接触測温センサ
において、前記光学レンズと被測定物との間にレンズ側
に収斂するテーパ状の内径を有する導光器を配置する構
成とする。
【０００８】上記構成とすることによって周辺の感度を
減衰させ視野特性をシャープにするものである。
減衰させ視野特性をシャープにするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、被測定物から放射される赤外線を検出して電気信号
を発生する赤外線センサと、被測定物から放射される赤
外線を集光して前記赤外線センサへ送る光学レンズと、
前記赤外線センサ自身の温度を検出する自己温度センサ
と、前記赤外線センサ、光学レンズ、自己温度センサを
取り付け支持する筐体を有する非接触測温センサにおい
て、前記光学レンズと被測定物との間にレンズ側に収斂
するテーパ状の内面を持つ導光器を有する構成としたも
のであり、視野特性をシャープにすることができる。
は、被測定物から放射される赤外線を検出して電気信号
を発生する赤外線センサと、被測定物から放射される赤
外線を集光して前記赤外線センサへ送る光学レンズと、
前記赤外線センサ自身の温度を検出する自己温度センサ
と、前記赤外線センサ、光学レンズ、自己温度センサを
取り付け支持する筐体を有する非接触測温センサにおい
て、前記光学レンズと被測定物との間にレンズ側に収斂
するテーパ状の内面を持つ導光器を有する構成としたも
のであり、視野特性をシャープにすることができる。
【００１０】請求項２に記載の発明は、導光器の内面は
赤外線の反射面としたものであり、感度を下げずに視野
特性をシャープにできる。
赤外線の反射面としたものであり、感度を下げずに視野
特性をシャープにできる。
【００１１】請求項３に記載の発明は、導光器は筐体を
介して赤外線センサに熱結合した構成であり、導光器と
赤外線センサの温度差を小さくすることで温度誤差を小
さくできる。
介して赤外線センサに熱結合した構成であり、導光器と
赤外線センサの温度差を小さくすることで温度誤差を小
さくできる。
【００１２】請求項４に記載の発明は、光学レンズとし
て回折形平面レンズを用いたものであり、低コストにで
きる。
て回折形平面レンズを用いたものであり、低コストにで
きる。
【００１３】請求項５に記載の発明は、レンズと赤外線
センサとの間に赤外線センサへ入射する赤外線を機械的
な往復運動により断続する圧電式アクチュエータによる
チョッパを有する構成であり、赤外線センサとして焦電
型を使うことができる。
センサとの間に赤外線センサへ入射する赤外線を機械的
な往復運動により断続する圧電式アクチュエータによる
チョッパを有する構成であり、赤外線センサとして焦電
型を使うことができる。
【００１４】以下、本発明の一実施の形態について図面
を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態
における側断面図である。１は赤外線センサ、２は光学
レンズ、３はチョッパ、４は筐体（シャーシ）、５は導
光器である。被測定物（図示せず）から放射された赤外
線（以下ビーム）は導光器５によりシリコン回折形平面
レンズを用いた光学レンズ２に導かれ、光学レンズ２に
より集光され赤外線センサ１に入射する。
を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態
における側断面図である。１は赤外線センサ、２は光学
レンズ、３はチョッパ、４は筐体（シャーシ）、５は導
光器である。被測定物（図示せず）から放射された赤外
線（以下ビーム）は導光器５によりシリコン回折形平面
レンズを用いた光学レンズ２に導かれ、光学レンズ２に
より集光され赤外線センサ１に入射する。
【００１５】まず導光器５が無い場合の光学レンズの視
野特性を図２に示す。ここでＡは理想レンズ、Ｂはフレ
ネルや回折型レンズであり理想レンズに比べて視野の裾
野が広がっていることが分る。
野特性を図２に示す。ここでＡは理想レンズ、Ｂはフレ
ネルや回折型レンズであり理想レンズに比べて視野の裾
野が広がっていることが分る。
【００１６】次に導光器５がある場合を図３にて考える
と導光器５のテーパ角によって決まる臨界入射角以上の
入射ビームは導光器５の内面を反射しているうちに光軸
に対する角度が徐々に大きくなり光学レンズ２に到達し
なくなる。臨界入射角以下の入射ビームは直接または反
射によって光学レンズ２まで到達する。この作用によっ
て導光器５は視野特性を補正する効果があり前記テーパ
角を適切に設定することにより光学レンズ２の裾野の感
度を減衰させ理想レンズの視野特性に近づけることがで
きる。
と導光器５のテーパ角によって決まる臨界入射角以上の
入射ビームは導光器５の内面を反射しているうちに光軸
に対する角度が徐々に大きくなり光学レンズ２に到達し
なくなる。臨界入射角以下の入射ビームは直接または反
射によって光学レンズ２まで到達する。この作用によっ
て導光器５は視野特性を補正する効果があり前記テーパ
角を適切に設定することにより光学レンズ２の裾野の感
度を減衰させ理想レンズの視野特性に近づけることがで
きる。
【００１７】ここで導光器５にテーパがないストレート
のものでは、図４に示すように入射ビームは反射を繰返
しても角度は変化せずすべて光学レンズ２に到達するた
め導波路として機能し光学的にはこの導波路の長さ分だ
け空間を短縮する効果がある。したがって光学レンズ２
は導波管の入口から直接被測定物を覗いているのとほぼ
同じことになり光学レンズ２の視野特性そのままとな
る。
のものでは、図４に示すように入射ビームは反射を繰返
しても角度は変化せずすべて光学レンズ２に到達するた
め導波路として機能し光学的にはこの導波路の長さ分だ
け空間を短縮する効果がある。したがって光学レンズ２
は導波管の入口から直接被測定物を覗いているのとほぼ
同じことになり光学レンズ２の視野特性そのままとな
る。
【００１８】導光器５の内面は滑らかで且つ低放射率の
必要がある。滑らかでない場合ビームは乱反射となりテ
ーパの効果が減少する。放射率が高い場合は導光器５自
身のエネルギーを放射し温度誤差となる。従って導光器
５は滑らかな金属に金メッキを施すことが望ましい。し
かし放射率は完全に０にはならないので導光器５は赤外
線センサ１と熱的に結合させることが必要である。熱的
に結合させることにより導光器５と赤外線センサ１との
温度差を小さくでき導光器５が放射するエネルギーの影
響を緩和することができる。このため導光器５は筐体４
に熱結合し赤外線センサ１も同様に筐体４に熱結合し且
つ筐体４は低熱伝導率の金属材料で構成する。
必要がある。滑らかでない場合ビームは乱反射となりテ
ーパの効果が減少する。放射率が高い場合は導光器５自
身のエネルギーを放射し温度誤差となる。従って導光器
５は滑らかな金属に金メッキを施すことが望ましい。し
かし放射率は完全に０にはならないので導光器５は赤外
線センサ１と熱的に結合させることが必要である。熱的
に結合させることにより導光器５と赤外線センサ１との
温度差を小さくでき導光器５が放射するエネルギーの影
響を緩和することができる。このため導光器５は筐体４
に熱結合し赤外線センサ１も同様に筐体４に熱結合し且
つ筐体４は低熱伝導率の金属材料で構成する。
【００１９】光学レンズ２としては一般的にシリコンや
ゲルマなどの磨きレンズを用いるが、本発明のように小
形レンズの場合回折原理を応用した平板レンズは有効で
ある。これは大判のウェハより切り出して作るため面積
の縮小はコストに直結するためである。
ゲルマなどの磨きレンズを用いるが、本発明のように小
形レンズの場合回折原理を応用した平板レンズは有効で
ある。これは大判のウェハより切り出して作るため面積
の縮小はコストに直結するためである。
【００２０】チョッパ３は光学レンズ２から赤外線セン
サ１へ集光するビームを一定間隔で遮断し焦電型赤外線
センサによる連続測定を可能にするもので、本実施の形
態では圧電式アクチュエータによって機械的な往復運動
をするものを採用している。
サ１へ集光するビームを一定間隔で遮断し焦電型赤外線
センサによる連続測定を可能にするもので、本実施の形
態では圧電式アクチュエータによって機械的な往復運動
をするものを採用している。
【００２１】赤外線センサ１自身の温度を検出するため
の自己温度センサはここでは図示していないが赤外線セ
ンサ１の近傍又は赤外線センサ１のケース内に配置され
る。
の自己温度センサはここでは図示していないが赤外線セ
ンサ１の近傍又は赤外線センサ１のケース内に配置され
る。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明はテーパを有する導
光器により安価な光学レンズを用いながら小さい視野角
を獲得して測定精度を向上させた非接触測温センサを実
現するものである。
光器により安価な光学レンズを用いながら小さい視野角
を獲得して測定精度を向上させた非接触測温センサを実
現するものである。
【図１】本発明の一実施の形態の非接触測温センサの構
成を示す側断面図
成を示す側断面図
【図２】同一実施の形態の特性を説明する模式図
【図３】同一実施の形態の機能を示す側断面図
【図４】本発明による課程におけるテーパのない導光器
の機能を示す側断面図
の機能を示す側断面図
１ 赤外線センサ ２ 光学レンズ ３ チョッパ ４ 筐体 ５ 導光器
Claims (5)
- 【請求項１】 被測定物から放射される赤外線を検出し
て電気信号を発生する赤外線センサと、被測定物から放
射される赤外線を集光して前記赤外線センサへ送る光学
レンズと、前記赤外線センサ自身の温度を検出する自己
温度センサと、前記赤外線センサ、光学レンズ、自己温
度センサを取り付け支持する筐体を有する非接触測温セ
ンサにおいて、前記光学レンズと前記被測定物との間に
レンズ側に収斂するテーパ状の内面を持つ導光器を有す
る非接触測温センサ。 - 【請求項２】 導光器の内面は赤外線の反射面である請
求項１に記載の非接触測温センサ。 - 【請求項３】 導光器は筐体を介して赤外線センサに熱
結合されている請求項１に記載の非接触測温センサ。 - 【請求項４】 光学レンズとして回折形平面レンズを用
いた請求項１に記載の非接触測温センサ。 - 【請求項５】 レンズと赤外線センサとの間に、赤外線
センサへ入射する赤外線を機械的な往復運動により断続
する圧電式アクチュエータによるチョッパを有する請求
項１に記載の非接触測温センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9029902A JPH10227697A (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 非接触測温センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9029902A JPH10227697A (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 非接触測温センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10227697A true JPH10227697A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12288919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9029902A Pending JPH10227697A (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 非接触測温センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10227697A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002075262A1 (fr) * | 2001-03-16 | 2002-09-26 | Seiko Epson Corporation | Element de detection infrarouge et procede de fabrication de cet element et equipement de mesure de la temperature |
| WO2006132221A1 (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Omron Healthcare Co., Ltd. | 生体情報計測センサ |
| WO2006132219A1 (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Omron Healthcare Co., Ltd. | 生体情報計測センサ |
| JP2012215436A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 赤外線センサ |
-
1997
- 1997-02-14 JP JP9029902A patent/JPH10227697A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002075262A1 (fr) * | 2001-03-16 | 2002-09-26 | Seiko Epson Corporation | Element de detection infrarouge et procede de fabrication de cet element et equipement de mesure de la temperature |
| US6909093B2 (en) | 2001-03-16 | 2005-06-21 | Seiko Epson Corporation | Infrared detecting element, method of manufacturing the same and temperature measuring device |
| WO2006132221A1 (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Omron Healthcare Co., Ltd. | 生体情報計測センサ |
| WO2006132219A1 (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Omron Healthcare Co., Ltd. | 生体情報計測センサ |
| EP1891892A1 (en) * | 2005-06-07 | 2008-02-27 | Omron Healthcare Co., Ltd. | Biometric information measuring sensor |
| EP1891892A4 (en) * | 2005-06-07 | 2010-04-21 | Omron Healthcare Co Ltd | SENSOR FOR MEASURING BIOMETRIC DATA |
| JP2012215436A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 赤外線センサ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5836694A (en) | Laser and scope aiming mechanism for a hand-held temperature measuring unit | |
| EP0797090A2 (en) | Integrally formed surface plasmon resonance sensor | |
| Ishizuya et al. | Optically readable bi-material infrared detector | |
| JPH01153927A (ja) | 熱放射形低温度測定器 | |
| EP0425229A1 (en) | High temperature sensor | |
| JP2004095314A (ja) | 誘導加熱調理器 | |
| US10054490B2 (en) | Medical thermometer having an improved optics system | |
| JPH10227697A (ja) | 非接触測温センサ | |
| JPH07190854A (ja) | 赤外線センサ | |
| JP2001050818A (ja) | 非接触測温センサ | |
| JP3085830B2 (ja) | 輻射熱センサ | |
| US5265479A (en) | Micro resonator | |
| JPH09304269A (ja) | 全反射測定装置 | |
| JPH08275925A (ja) | 放射体温計 | |
| JPH087169B2 (ja) | 熱膨張係数測定方法と装置 | |
| CN217179773U (zh) | 一种新型远距离红外测温传感器装置 | |
| KR100191209B1 (ko) | 파장변환물질을 이용한 복사형 광온도 감지 시스템 | |
| JP2000317658A (ja) | レーザ加工装置 | |
| CN101021441A (zh) | 滤波式光学读出微梁温度传感器 | |
| JP4006804B2 (ja) | 放射体温計 | |
| Dyos et al. | Two New Methods For Non-Contact Temperature Measurement | |
| JP2002048637A (ja) | 赤外線検出器およびこれを備えた測温計 | |
| JPH07286906A (ja) | 温度検知ユニット | |
| CN114593828A (zh) | 一种新型远距离红外测温传感器装置 | |
| JPH0518048B2 (ja) |