(57)【要約】【課題】  本発明は、簡単な構成により、直射日光が当たったとしても、正確に温度を検出することができるようにした非接触式温度センサを提供することを目的とする。【解決手段】  透明板材の内側に配置され且つ上記透明板材から放射される遠赤外線を検出する遠赤外線受光部１１と、上記遠赤外線受光部からの検出信号に基づいて、検出温度を演算する演算回路１３と、から成る非接触式温度センサ１０であって、上記遠赤外線受光部に隣接して配置され且つ上記遠赤外線受光部とほぼ同じ指向特性を備えた日射センサ１２と、この日射センサからの検出信号に基づいて日射量を演算する増幅回路１４と、上記演算回路からの検出温度及び上記増幅回路からの日射量に基づいて、補正温度を出力する制御回路１５と、を備えるように、非接触式温度センサ１０を構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明板材の内側に配置され且つ上記透明板材から放射される遠赤外線を検出する遠赤外線受光部と、上記遠赤外線受光部からの検出信号に基づいて、検出温度を演算する演算回路と、から成る非接触式温度センサであって、
さらに、上記遠赤外線受光部に隣接して配置され且つ上記遠赤外線受光部とほぼ同じ指向特性を備えた日射センサと、この日射センサからの検出信号を増幅して日射量を生成する増幅回路と、上記演算回路からの検出温度及び上記増幅回路からの日射量に基づいて、補正温度を算出して出力する制御回路と、を備えていることを特徴とする、非接触式温度センサ。
【請求項２】
上記制御回路が、上記増幅回路からの日射量に対応して、上記演算回路からの検出温度を補正して、補正温度を生成することを特徴とする、請求項１に記載の非接触式温度センサ。
【請求項３】
上記日射センサが、近赤外線センサであることを特徴とする、請求項１または２に記載の非接触式温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス等の透明板材の温度を検出する非接触式温度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のフロントガラス等のガラスの温度を検出する方法としては、接触式温度センサや非接触式温度センサが知られている。
接触式温度センサは、例えば特許文献１による湿度検出装置及び車両用空調装置における温度センサのように、温度センサ自体が温度を検出すべきガラスに対して直接に取り付けられている。
このため、ガラスの外側から温度センサが見えてしまい、外観見栄えが悪くなる。また、ガラスに直接に温度センサが取り付けられていることから、温度センサに応力が作用することになる。
【０００３】
これに対して、ガラスに影響を与えない温度センサとしての非接触式温度センサ１は、例えば図８に示すように構成されている。
図８において、非接触式温度センサ１は、温度を検出すべきガラス２の内側に配置された遠赤外線センサとして構成されている。
即ち、非接触式温度センサ１は、より詳細には、ガラス２の内側に配置された遠赤外線受光部３と、演算回路４と、から構成されている。
これらの遠赤外線受光部３及び演算回路４は、回路基板５上に実装されている。
【０００４】
上記遠赤外線受光部３は、公知の構成であって、ガラス２から放射される遠赤外線を検出して、検出信号を出力する。
上記演算回路４は、同様に公知の構成であって、上記遠赤外線受光部３からの検出信号に基づいて演算を行なって、検出温度Ｔｏを算出して出力する。
【０００５】
このような構成の非接触式温度センサ１は、以下のように動作する。
まず、ガラス２の温度に対応してガラス２から放射される遠赤外線Ｌ１が上記遠赤外線受光部３に入射する。
これにより、上記遠赤外線受光部３は、この遠赤外線の強度に対応した検出信号を上記演算回路４に出力する。
【０００６】
これを受けて、上記演算回路４は、上記演算回路４からの検出信号に基づいて演算を行ない、温度、即ち上記遠赤外線受光部３の温度、そしてガラス２の測定温度を算出し、検出温度Ｔｏとして出力する。
これにより、ガラス２の温度を検出することができる。
【０００７】
また、特許文献２においては、遠赤外線検知器及び近赤外線検知器と、これらの検知器の検出信号により監視領域内の人体を検知するＣＰＵと、周囲の環境温度を検出する温度センサと、ＣＰＵに対して基準設定温度を与える温度設定部とを備え、ＣＰＵが温度センサで検出された環境温度が基準温度以下の場合に両検知器の検出信号を有効として動作し、環境温度が基準温度を超えている場合には近赤外線検知器からの検出信号のみを有効として動作する、赤外線人体検知装置が開示されている。
このような赤外線人体検知装置によれば、監視領域の温度に影響されることなく、即ち夏場での検出不良がなく、また降雪や積雪及びその他の外乱光等により誤検知することがなく、人体を正確に検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−０９４３８０号公報
【特許文献２】特開平１０−２３９４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した非接触式温度センサ１においては、自動車のフロントガラスや住宅の窓等の屋外に面したガラスの温度を検出する場合、遠赤外線センサの受光部に直接に太陽光が当たると、測定温度Ｔｏが高めに誤差を含むことになる。
即ち、太陽光Ｌに含まれる遠赤外線の多くはガラスを透過する際に反射または吸収されるが、一部の遠赤外線Ｌ２は透過して、遠赤外線センサに入射する。
【００１０】
従って、遠赤外線センサには、温度測定すべきガラスから放射される遠赤外線Ｌ１に加えて、上述したガラスを透過する遠赤外線Ｌ２が入射する。これにより、遠赤外線センサへの遠赤外線の入射光量（Ｌ１＋Ｌ２）が多くなる。
このため、演算回路４により算出される検出温度Ｔｏが高めとなり、ガラスを透過する遠赤外線Ｌ２の入射光量分だけ、高めの誤差が発生する。
【００１１】
これに対して、特許文献２による赤外線人体検知装置においては、環境温度が基準温度を超えている場合には、遠赤外線検知器からの検出信号を無効にすることにより、近赤外線検知器からの検出信号のみで人体を検出するようになっている。
ここで、例えば直射日光が当たっているような周囲温度が高い場合に、近赤外線検知器からの検出信号のみによって、即ち近赤外線の変化により人体を検出している。従って、近赤外線の検出により人体を容易に且つ確実に検知することができるが、遠赤外線に関しては全く検出していないので、例えば温度を検出するには不適である。
【００１２】
本発明は、以上の点から、簡単な構成により、直射日光が当たったとしても、正確に温度を検出することができるようにした非接触式温度センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は、本発明の第一の態様によれば、透明板材の内側に配置され且つ上記透明板材から放射される遠赤外線を検出する遠赤外線受光部と、上記遠赤外線受光部からの検出信号に基づいて、検出温度を演算する演算回路と、から成る非接触式温度センサであって、上記遠赤外線受光部に隣接して配置され且つ上記遠赤外線受光部とほぼ同じ指向特性を備えた日射センサと、この日射センサからの検出信号を増幅して日射量を生成する増幅回路と、上記演算回路からの検出温度及び上記増幅回路からの日射量に基づいて、補正温度を算出して出力する制御回路と、を備えていることを特徴とする、非接触式温度センサにより、達成される。
【００１４】
この第一の態様では、ガラス等の透明板材の内側に配置された遠赤外線受光部が、この透明板材から放射される遠赤外線を検出する。そして、この遠赤外線受光部からの検出信号に基づいて、上記演算回路が検出温度を演算する。
ここで、上記透明板材を介して遠赤外線受光部に直射日光が当たると、上記日射センサが日光を検出する。そして、この日射センサからの検出信号に基づいて、上記増幅回路が日射量を生成する。
これにより、上記制御回路は、上記増幅回路からの日射量を参照して、上記演算回路からの検出温度を補正し、補正温度として出力する。
【００１５】
従って、上記透明板材を介して上記遠赤外線受光部に直射日光が当たって、上記遠赤外線受光部が直射日光による遠赤外線をも検出したとしても、その直射日光による遠赤外線の上乗せ分が、上記日射量に基づいて修正される。
これにより、上記透明板材を介して上記遠赤外線受光部に直射日光が当たったとしても、上記制御回路が、直射日光の影響を受けない真の検出温度を演算して、出力する。
このようにして、本発明による非接触式温度センサによれば、遠赤外線受光部に直射日光が当たったとしても、透明板材から放射される遠赤外線によって、上記透明板材の温度を正確に測定することができる。
【００１６】
本発明の第二の態様による非接触式温度センサは、前記第一の態様による非接触式温度センサにおいて、上記制御回路が、上記増幅回路からの日射量に対応して、上記演算回路からの検出温度を補正して、補正温度を生成することを特徴とする。
この第二の態様では、直射日光の日射量に対応して、検出温度が補正されることによって、正確な検出温度（補正温度）が得られる。
【００１７】
本発明の第三の態様による非接触式温度センサは、前記第一または第二の態様による非接触式温度センサにおいて、上記日射センサが、近赤外線センサであることを特徴とする。
この第三の態様では、上記日射センサが直射日光のうち近赤外線成分を受光することによって、日射量に対応した検出信号を出力する。ここで、この近赤外線成分は、上記透明板材から放射される遠赤外線とは波長が異なる。従って、正確な日射量を演算することが可能となり、さらに検出温度の補正が高精度で行なわれて、より正確な検出温度（補正温度）が得られる。
【００１８】
このようにして、本発明による非接触式温度センサによれば、上記遠赤外線受光部に透明板材を介して直射日光が当たったとしても、この直射日光による日射量のみが日射センサ及び増幅回路により生成される。
これにより、上記制御回路が、この日射量に基づいて、上記遠赤外線受光部及び演算回路により演算された検出温度を補正する。従って、直射日光の影響を排除して、正確な検出温度（補正温度）を生成することができるので、直射日光が当たっても、上記透明板材の正確な温度を測定することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、簡単な構成により、直射日光が当たったとしても、正確に温度を検出することができるようにした非接触式温度センサが提供され得ることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による非接触式温度センサの一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の非接触式温度センサにおける遠赤外線受光部及び日射センサを示す概略斜視図である。
【図３】図２の遠赤外線受光部及び日射センサの自動車のフロントガラス内側への設置例を示す概略図である。
【図４】フロントガラスからの遠赤外線の放射エネルギー特性及び図２の日射センサによる受光感度特性を示すグラフである。
【図５】図２の遠赤外線受光部による温度別の温度検出誤差を示すグラフである。
【図６】図５の温度別の温度検出誤差における近似的な傾きを示すグラフである。
【図７】図１の非接触式温度センサにおける制御回路による補正後の温度別の温度検出誤差を示すグラフである。
【図８】従来の非接触式温度センサの一例の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図７を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２２】
図１は、本発明による非接触式温度センサの一実施形態の構成を示している。
図１において、非接触式温度センサ１０は、遠赤外線受光部１１と、日射センサ１２と、演算回路１３と、増幅回路１４と、制御回路１５と、から構成されている。
【００２３】
遠赤外線受光部１１は、図８に示した従来の非接触式温度センサ１における遠赤外線受光部３と同様に、例えば公知の構成の遠赤外線センサから構成されており、温度を検出すべき自動車のフロントガラス（後述）の内側に配置される。
これにより、遠赤外線受光部１１は、フロントガラスから放射される遠赤外線Ｌ１を受光し、その光量に応じた検出信号を出力する。
【００２４】
上記日射センサ１２は、上記遠赤外線受光部１１とほぼ同じ指向特性を有する近赤外線センサ、例えばフォトダイオードから構成されている。
そして、上記日射センサ１２は、上述した遠赤外線受光部１１に隣接して配置されている。
これにより、上記日射センサ１２は、ガラスから放射される遠赤外線Ｌ１に対しては感度が低く、ガラスを透過して入射する直射日光に対して高い感度を有するようになっている。
【００２５】
上記遠赤外線受光部１１及び日射センサ１２は、図２に示すように、受光ユニット１６として一体に構成されている。
そして、この受光ユニット１６即ち上記遠赤外線受光部１１及び日射センサ１２は、例えば図３に示すように、自動車２０のフロントガラス２１の内側に、図示の場合には上記フロントガラス２１の近傍でインストルメントパネル２２上に配置されている。
【００２６】
ここで、フロントガラス２１の放射エネルギー特性及び日射センサ１２の受光感度特性は、図４のグラフに示すようになっている。
即ち、フロントガラス２１の放射エネルギー特性は、図４において、符号Ａ１（ガラス温度−２０℃），符号Ａ２（ガラス温度０℃），符号Ａ３（ガラス温度２０℃），符号Ａ４（ガラス温度４０℃），符号Ａ５（ガラス温度６０℃），符号Ａ６（ガラス温度８０℃），符号Ａ７（ガラス温度１００℃），符号Ａ８（ガラス温度１２０℃）で示すように、遠赤外線領域で高いエネルギー値を有し、ガラス温度に対応したエネルギー値を有していることが分かる。
【００２７】
また、日射センサ１２の受光感度特性は、図４において、符号Ｂで示すように、近赤外線領域に感度を有しており、フロントガラス２１の放射エネルギー特性とは完全に波長が異なっている。
これにより、日射センサ１２は、フロントガラス２１から放射される遠赤外線の影響を受けることなく、直射日光（太陽光）のみを検出することができる。
【００２８】
上記演算回路１３は、図８に示した従来の非接触式温度センサ１における演算回路４と同様に、上記遠赤外線受光部１１からの検出信号に基づいて演算を行なって、検出温度Ｔｏを算出する。
【００２９】
上記増幅回路１４は、上記日射センサ１２からの検出信号を増幅することにより、日射量Ｉｓを生成する。
【００３０】
上記制御回路１５は、上記演算回路１３からの検出温度Ｔｏ及び増幅回路１４からの日射量Ｉｓに基づいて、直射日光の影響を排除した補正温度Ｄｔ２即ちガラス温度Ｔｇを演算して、出力する。
【００３１】
この制御回路１５による検出温度Ｔｏの補正演算について、以下に説明する。
即ち、一般に、黒体の放射エネルギーＥと熱力学温度Ｔの間には、
（数１）  Ｅ＝σＴ４  （シュテファン−ボルツマンの放射法則）
が成り立つ。
従って、温度測定すべきフロントガラス２１から放射されるエネルギーをＥｇ，誤差となるフロントガラス２１を透過する遠赤外光のエネルギーをＥｓとし、真のガラス温度をＴｇ，太陽光による温度検出誤差をＴｓとすると、
（数２）  Ｅｇ＋Ｅｓ＝σ（Ｔｇ＋Ｔｓ）４
となる。
この式を温度検出誤差Ｔｓについて解くと、
（数３）  Ｔｓ＝｛（Ｅｇ＋Ｅｓ）／σ｝-4−Ｔｇ
となる。
この式により、ガラス温度Ｔｇが−２０℃，０℃，２０℃，４０℃，６０℃，８０℃，１００℃の場合について、それぞれ図５のグラフにおいて符号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７で示すように表わされる。
図５のグラフから、各温度別の温度検出誤差Ｔｓの傾きを求めると、図６に示すように、ガラス温度Ｔｇが低いほど、温度検出誤差Ｔｓが大きいことが分かる。
【００３２】
図６のグラフを一次近似化するために、温度検出誤差Ｔｓの補正のための補正係数βは、
（数４）  β＝ａＴｏ２−ｂＴｏ＋ｃ（Ｔｏは検出温度、ａ，ｂ，ｃは定数）
により求められる。
従って、この補正係数βを使用して、遠赤外線受光部１１及び演算回路１３から得られた検出温度Ｔｏから、真のガラス温度Ｔｇは、
（数５）  Ｔｇ＝Ｔｏ−β×Ｉｓ（Ｉｓは日射量）
により得られる。
【００３３】
本発明による非接触式温度センサ１０は、以上のように構成されており、以下のように動作する。
即ち、自動車２０のフロントガラス２１の内側に配置された遠赤外線受光部１１が、フロントガラス２１から放射される遠赤外線を受光して、検出信号を演算回路１３に出力する。
他方、上記日射センサ１２が、フロントガラス２１を透過して入射する直射日光を受光して、検出信号を増幅回路１４に出力する。
【００３４】
これにより、演算回路１３は、遠赤外線受光部１１からの検出信号に基づいて検出温度Ｔｏを算出し、また増幅回路１４は、日射センサ１２からの検出信号を増幅して、日射量Ｉｓを生成する。
【００３５】
そして、上記制御回路１５は、演算回路１３からのガラス温度Ｔｏ及び増幅回路１４からの日射量Ｉｓに基づいて、上記式５による演算を行なって、真のガラス温度（補正温度）Ｔｇを算出する。
【００３６】
このようにして、上記制御回路１５が出力する真の補正温度Ｔｇについて、各温度における温度検出誤差Ｔｓに関して、図７のグラフにて符号Ａで示すように、直射日光による影響がほぼ完全に排除されることになる。
従って、本発明による非接触式温度センサ１０によれば、遠赤外線受光部１１に対して自動車２０のフロントガラス２１を介して直射日光が当たっていたとしても、直射日光の影響を受けることなく、真のガラス温度（即ち補正温度）Ｔｇを測定することが可能となる。
【００３７】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、直射日光が当たったとしても、正確に温度を検出することができるようにした、極めて優れた非接触式温度センサを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
上述した実施形態においては、日射センサ１２を構成する近赤外線センサとして、フォトダイオードが使用されているが、これに限らず、フロントガラス２１から放射される遠赤外線の領域に感度を持たず、直射日光のみに対してのみ感度を有する近赤外線センサが使用されてもよいことは明らかである。
【００３９】
また、上述した実施形態においては、温度を検出すべき透明板材として、自動車２０のフロントガラス２１の場合について説明したが、これに限らず、屋外で使用するガラス等の透明板材であれば、建物の窓ガラス等の温度を測定するための非接触式温度センサであってもよい。
【００４０】
さらに、上述した実施形態においては、温度を検出すべき透明板材として、ガラスの場合について説明したが、これに限らず、ガラス以外の例えばプラスチック等の透明板材の温度を測定するための非接触式温度センサであってもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１０    非接触式温度センサ
１１    遠赤外線受光部
１２    日射センサ
１３    演算回路
１４    増幅回路
１５    制御回路
１６    受光ユニット
２０    自動車
２１    フロントガラス
２２    インストルメントパネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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