(57)【要約】      （修正有）【課題】周囲の物体からの迷ＩＲ信号を除去する非接触赤外線温度計を提供する。【解決手段】物体の表面から温度を計測する非接触赤外線（ＩＲ）温度計は、発熱体１２に取り付けられるセンサ７と、高出力を有するセンサの視野内に位置する内表面を有する熱遮蔽体１０とを備える。発熱体１２を制御する電子回路１４は、物体の予想表面温度に略近いセンサ７及び遮蔽体１０の温度を維持する。センサ７は、さらに基準温度センサ３０と熱的に結合されている。遮蔽体１０の前側に位置する光学システムが物体からの熱放射をセンサ７の表面に集中させ、一方、遮蔽体１０は迷放射線がセンサ７に到達することを防止する。ＩＲ及び基準センサ３０からの信号は、物体の表面温度を計算するのに用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の表面温度を測定する熱放射線温度計において、
熱放射線を受ける開口を有するセンサ筐体を備えた熱放射線センサと、
物体によって放射される熱放射線を受け、熱放射線を熱放射線センサのセンサ筐体に集中させるように構成された光学装置と、
熱放射線センサに熱的に結合される基準温度センサと、
外表面、熱吸収塗料膜で被覆された内表面及び熱放射線センサを収める内部空洞を有し、熱放射線センサに接触して熱的に接続される熱遮蔽体と、
熱放射線センサ及び熱遮蔽体に熱的に結合される発熱体と、
発熱体、熱放射線センサ及び基準温度センサに電気的に結合され、熱放射線センサ及び基準温度センサにより生成された信号を処理して物体の表面温度を計算するように構成されるとともに、熱放射線センサ及び熱遮蔽体の温度が互いに略近くなり、物体の予想表面温度に近くなるように、基準温度センサにより生成された信号を処理して発熱体に供給されるエネルギー量を制御するように構成される電子回路と、
熱放射線センサ、光学装置、及び熱遮蔽体を囲うとともに、互いの位置を固定的に合わせる装置筐体と、を備え、
熱遮蔽体の内部空洞が熱放射線センサの視野内にあり、
熱遮蔽体は、さらに、装置筐体の内側表面から放射する迷放射線がセンサ筐体の開口に入ることを略防止するように装置筐体内に構成されることを特徴とする熱放射線温度計。
【請求項２】
発熱体は熱遮蔽体の外表面上にあることを特徴とする請求項１に記載の熱放射線温度計。
【請求項３】
熱放射線センサは、
開口で受けた熱放射線を検出するように位置する検出要素を有し、装置筐体内にある内部空洞をさらに備え、
熱検出要素は、基準温度センサに熱的に結合されることを特徴とする請求項１に記載の熱放射線温度計。
【請求項４】
光学装置は、熱放射線センサのセンサ筐体の開口内に位置するレンズを備えることを特徴とする請求項３に記載の熱放射線温度計。
【請求項５】
レンズは、フレネルレンズであることを特徴とする請求項４に記載の熱放射線温度計。
【請求項６】
光学装置は、光学装置の焦点距離とほぼ等しい熱放射線センサからの距離における視野内に位置することを特徴とする請求項１に記載の熱放射線温度計。
【請求項７】
光学装置は、レンズを備えることを特徴とする請求項６に記載の熱放射線温度計。
【請求項８】
レンズは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）からなることを特徴とする請求項７に記載の熱放射線温度計。
【請求項９】
光学装置はミラーを備えることを特徴とする請求項６に記載の熱放射線温度計。
【請求項１０】
ミラーは、物体によって放射される熱放射線に対して熱遮蔽体の内部空洞を閉鎖する閉鎖位置と、物体から放射される熱放射線に対して熱遮蔽体の内部空洞を開放する開放位置との間で回転可能であることを特徴とする請求項９に記載の熱放射線温度計。
【請求項１１】
ミラーは、放物線反射面を有し、放物線反射面は、カーブミラーが開放位置にあるときに、熱放射線を熱放射線センサに向けることを特徴とする請求項９に記載の熱放射線温度計。
【請求項１２】
物体の表面上の視野の少なくとも一部を略照明する発光体をさらに備え、
ミラーは、カーブミラーが閉鎖位置にあるときに発光体の光線を物体の表面に向ける角度の付いた反射面を有することを特徴とする請求項９に記載の熱放射線温度計。
【請求項１３】
物体の表面の視野の少なくとも一部を略照明する発光体をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の熱放射線温度計。
【請求項１４】
視野の内側及び外側を移動可能な内面を有するシャッターと、
視野の内側及び外側で内面を移動させるシャッター制御装置と、をさらに備え、
内面は、前記シャッターが視野の内側にあるときに、内部空洞の隣に位置することを特徴とする請求項１に記載の熱放射線温度計。
【請求項１５】
シャッターは、物体によって放射される熱放射線に対して熱遮蔽体の内部空洞を閉鎖する閉鎖位置と、物体によって放射される熱放射線に対して熱遮蔽体の内部空洞を開放する開放位置との間で回転可能であることを特徴とする請求項１４に記載の熱放射線温度計。
【請求項１６】
シャッターの内面は、４−１５μｍのスペクトラル範囲内の波長を有する赤外線で反射性をほぼ有することを特徴とする請求項１４に記載の熱放射線温度計。
【請求項１７】
外表面に隣接した断熱材をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の熱放射線温度計。
【請求項１８】
熱遮蔽体の内表面は、４−１５μｍのスペクトラル範囲内の波長を有する赤外線で反射性をほぼ有しないことを特徴とする請求項１に記載の熱放射線温度計。
【請求項１９】
装置筐体に固定される保護窓をさらに備え、保護窓は、物体によって放射される熱放射線を受け、熱放射線を光学装置に伝えることを特徴とする請求項１に記載の熱放射線温度計。
【請求項２０】
物体の表面温度を測定する熱放射線温度計において、
熱放射線を受ける開口を有するセンサ筐体を備えた熱放射線センサと、
物体によって放射される熱放射線を受け、熱放射線を熱放射線センサのセンサ筐体に集中させるように構成されたレンズと、
熱吸収塗料膜で被覆された内表面を有し、さらに、熱放射線センサに接触して熱的に接続される熱遮蔽体と、
熱放射線センサに熱的に結合される基準温度センサと、
熱放射線センサ及び熱遮蔽体に熱的に結合される発熱体と、
視野の内側及び外側を移動可能な内面を有するシャッターと、
視野の内側及び外側で内面を移動させるシャッター制御装置と、
発熱体、熱放射線センサ及び基準温度センサに電気的に結合されるとともに、熱放射線センサ及び熱遮蔽体の温度が互いに略近くなり、物体の予想表面温度に近くなるように、基準温度センサにより生成された信号を処理して発熱体に供給されるエネルギー量を制御し、移動可能なシャッターを動作させるように構成された電子回路と、
熱放射線センサ、レンズ、熱遮蔽体、基準温度センサ、発熱体、及び電子回路を囲うとともに位置付ける装置筐体と、を備え、
熱遮蔽体は、熱遮蔽体の内部空洞が熱放射線センサの視野内にあるように、熱放射線センサを囲うように構成され、
熱遮蔽体は、さらに、装置筐体の内側表面から放射する迷放射線がセンサ筐体の開口に入ることを略防止するように装置筐体内に構成されることを特徴とする熱放射線温度計。
【請求項２１】
物体の表面温度を測定する熱放射線温度計において、
熱放射線を受ける開口を有するセンサ筐体を備えた熱放射線センサと、
物体によって放射される熱放射線を受け、熱放射線を熱放射線センサのセンサ筐体に集中させるミラーと、
熱吸収塗料膜で被覆された内表面を有し、さらに、熱放射線センサに接触して熱的に接続される熱遮蔽体と、
熱放射線センサに熱的に結合される基準温度センサと、
熱放射線センサ及び熱遮蔽体に熱的に結合される発熱体と、
発熱体、熱放射線センサ及び基準温度センサに電気的に結合されるとともに、熱放射線センサ及び熱遮蔽体の温度が互いに略近くなり、物体の予想表面温度に近くなるように、基準温度センサにより生成された信号を処理して発熱体に供給されるエネルギー量を制御し、移動可能なシャッターを動作させるように構成された電子回路と、
熱放射線センサ、レンズ、熱遮蔽体、基準温度センサ、発熱体、及び電子回路を囲うとともに位置付ける装置筐体と、を備え、
熱遮蔽体は、熱遮蔽体の内部空洞が熱放射線センサの視野内にあるように、熱放射線センサを囲うように構成され、
熱遮蔽体は、さらに、装置筐体の内側表面から放射する迷放射線がセンサ筐体の開口に入ることを略防止するように装置筐体内に構成されることを特徴とする熱放射線温度計。
【請求項２２】
熱放射線センサを備える熱放射線温度計により物体の表面温度を離れて測定する方法において、
熱放射線センサのセンサ筐体に接触して熱的に接続され、熱吸収塗料膜で被覆されるとともに熱放射線センサの視野内にある内表面を有し、熱放射線温度計の装置筐体の内側表面から放射される迷熱放射線がセンサ筐体の開口に入ることを略防止するように構成された熱遮蔽体に熱放射線センサを設ける行程と、
熱放射センサ及び熱遮蔽体を加熱して、物体の予想表面温度に近い温度に到達させる工程と、
物体から放射される熱放射線を熱放射線センサのセンサ筐体に集中させる行程と、
熱放射線センサの出力信号に応じて、物体から放射される熱放射線の熱流束を決定する行程と、
物体の表面温度を熱流束及びセンサ温度の関数として計算する行程と
熱放射線温度計の表示部に物体の計算された温度を表示する行程と、
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書は、２００８年１０月２３日に出願された米国仮出願第６１／１９７，０２３の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）に基づく利点を主張するとともに、当該出願の全ての内容を含むものとする。
【０００２】
本発明は、温度を測定するための装置に関し、より具体的には、迷放射線の影響を低減する遮蔽体を用いた医療用の非接触赤外線温度計に関する。
【背景技術】
【０００３】
熱放射線又は赤外線（ＩＲ）温度計は、測定する物体に物理的に接触することなく温度を測定可能な装置である。したがって、このような温度計は、しばしば「非接触」又は「遠隔」温度計と称される。ＩＲ温度計において、物体の温度は、物体の表面から自然放射されるＩＲ放射線の強さを検出することにより得られる。０から１００℃の間の物体では、これは、およそ３から４０マイクロメータの波長を有する放射線を検出するＩＲセンサの使用を必要とする。
【０００４】
ＩＲ温度計の一例は、人間又は動物の鼓膜、及び外耳道の周辺組織の非接触温度測定を可能とする「瞬間耳」医療用温度計である。瞬間耳温度計は、フレイデンの米国特許第４，７９７，８４０号（「‘８４０特許」）に例示され、当該特許は、参照することにより全文が本書に含まれる。他の例としては、クラウスらの米国特許第６，７８９，９３６号に例示される表皮温度（例えば、額の表皮温度）を測定するための医療用温度計があり、当該特許は、参照することにより全文が本書に含まれる。
【０００５】
物体の表面温度をそのＩＲ放射線放出により測定するために、ＩＲ放射線は、検出されて従来の電子回路による処理に適する電気信号に変換される。ＩＲ放射線を検出する作業は、ＩＲセンサ又は検出器によって成される。
【０００６】
従来のＩＲセンサは、一般的には、赤外線透過窓を有する筐体と、物体の表面から放射してＩＲセンサのＩＲ窓を通る熱放射線エネルギー流束Φに反応性のある少なくとも１つの検出要素とを備えている。ＩＲセンサは、検出要素と測定する物体との間に存在する総ＩＲ流束Φを表す電気信号を生成する機能を果たす。電気信号は、例えばさらに後述されるような適正なデータ処理により、物体の温度に関連付けることが可能である。
【０００７】
熱流束Φは、２つの温度に依存する：検出要素の表面温度Ｔｓ及び物体の表面温度Ｔｂ（ケルビンで測定される）。理論的には、熱放射線は、プランク法則に従うことが知られている。しかしながら、ＩＲ温度計の光学システムにより決定される広範囲な光学スペクトル範囲では、２つの温度Ｔｓ，Ｔｂと流束Φの関係は、４次放物線に近似できる。物理学では、この近似は、ステファン・ボルツマン法則として知られている。
Φ＝κεｂεｓσ（Ｔｂ４−Ｔｓ４）  （１）
ここで、εｂ及びεｓはそれぞれ物体及び測定要素の表面放射率であり、σはステファン・ボルツマン定数であり、κはＩＲ温度計の較正における測定によって決定できる光学定数である。
【０００８】
実際の物体の温度Ｔｂ及びセンサの温度Ｔｓ間の差異が比較的小さいため、式（１）は以下のように簡略化できる。
Φ≒４κεｂεｓσＴｓ３（Ｔｂ−Ｔｓ）  （２）
【０００９】
ＩＲ温度計の最大の目的は、物体の表面温度（Ｔｂ）を決定することであり、物体の表面温度は、逆転した式（２）からＴｂｃとして計算できる。
Ｔｂｃ＝Ｔｓ＋Φ／４κεｂεｓσＴｓ３  （３）
【００１０】
本来、計算された温度Ｔｂｃは、実際の温度Ｔｂと等しくなるはずである。実際には、これらの温度は、誤差の結果として異なる可能性がある。式（３）から分かるように、温度Ｔｂｃを計算するためには、２つの値が決定される必要がある：ＩＲ流束Φ及びＩＲ検出要素の表面温度Ｔｓの高さ。温度計算の正確性は、式（３）の右側の全変数の測定精度に依存する。第１の加数Ｔｓは、当技術分野で周知の多数の技術により、例えば、サーミスタ又はＲＴＤ温度センサを用いることにより、極めて正確に測定できる。第２の加数は、特に物体の放射率εｂの一般的に不明で予測不可能な値により、より問題となる可能性がある。例えば、医療温度測定において、放射率εｂは、肌性質及び形状により決定される肌放射率である。肌放射率は、例えば、０．９３から０．９９の範囲を取りうる。どのように放射率が精度に影響するかを判断するため、式（２）の偏導関数を計算してもよい。
∂Φ／∂εｂ＝４κεｓσＴｓ３（Ｔｂ−Ｔｓ）  （４）
【００１１】
偏導関数は、物体の不明な放射率εｂによる測定誤差を示す。式（４）は、センサの温度Ｔｓが物体の温度Ｔｂとなるとき、すなわち、Ｔｂ≒Ｔｓのときに、誤差が実質上ゼロとなることを示す。したがって、誤差を最小限にするためには、ＩＲセンサの温度Ｔｓを物体の温度Ｔｂに実際にできるだけ近づけて維持することが望ましい。瞬間耳温度計では、例えば、フライデンの米国特許第５，６４５，３４９号は温度Ｔｓ，Ｔｂを接近させるための加熱検出要素を教示し、或いは、クラウスらに発行された米国特許第７，０１４，３５８号はＩＲセンサの筐体を温める加熱要素を教示している。米国特許第５，６４５，３４９号及び米国特許第７，０１４，３５８号は、参照することにより全文が本書に含まれる。
【００１２】
表面から温度が測定されるとき、光学システムの視野内に存在しうる浮遊物体からではなく、測定される表面のみから、関連するＩＲ放射線流束ΦをＩＲセンサに向けることが重要である。浮遊物体からのＩＲ放射線は測定流束を変更し、したがって誤差の一因となる。
【００１３】
浮遊物体からの流束を拾う可能性を最小限にするための一の方法は、ＩＲ温度計の光学視野を狭めることである。光学視野を狭めるＩＲレンズを用いる一の方法は、野村らの米国特許第５，１７２，９７８号（一端に集光レンズを、他端にＩＲ検出器を取り付けた鏡筒を有する放射温度計）と、ライドレーらの米国特許第５，６５５，８３８号（多重集束レンズと、接眼部と、ビームスプリッターと、ＩＲ検出器とを有する放射温度計）とに例示され、それぞれ参照することにより全文が本書に含まれる。
【００１４】
浮遊物体からの流束を拾う可能性を最小限にするための他の方法は、湾曲レンズを用いて視野を狭めることである。この方法は、参照することにより全文が本書に含まれるエベレストの米国特許第４，４９４，８８１号に例示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
これらの方法は、周囲の物体からの迷ＩＲ信号を除去するという問題を解決できるが、ＩＲセンサを囲むＩＲ温度計の内部構成部品からの迷放射線を更に防止する点については依然として効果がない。この迷放射線源は、光学視野を制限する行為に影響を受けない。それは、ＩＲセンサを囲むＩＲ温度計の内部構成部品からの迷放射線に影響されないＩＲセンサを有する赤外線温度計を開発するのに著しく有効である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による非接触赤外線（ＩＲ）温度計は、発熱体に熱的に結合されるＩＲ放射線センサと、センサの視野内に位置する内表面を有する熱遮蔽体とを備え、このような内表面は高い放射率を有する。発熱体を制御する電子回路は、センサ及び遮蔽体の温度を物体の予想表面温度のほぼ近くに維持する。ＩＲ放射線センサは、基準温度センサにさらに熱的に結合される。遮蔽体の前側に位置する光学システムは物体の熱放射線をセンサの表面に集中させ、一方、遮蔽体は迷放射線が温度計部品のセンサに到達することを防止する。ＩＲ及び基準温度センサからの信号は物体の表面温度を計算するのに使用される。
【００１７】
熱遮蔽体は、一つには熱放射線センサ及び熱遮蔽体の温度を略同等に維持することにより、熱放射線センサの視野内に位置する内表面から放射される迷熱的生成を減少させるように構成される。さらに、内表面は、ＩＲ放射線の無反射体として扱われうる（例えば、０．９以上の放射率を有する有機塗料で表面を被覆することによる）。
【００１８】
光学システムは、好ましくはレンズを備えてもよい。或いは、光学システムは、好ましくはカーブミラーを備えてもよい。
【００１９】
温度計は、また、遮蔽体から外部に放射される熱放射線（例えば、物体から放射される熱放射線）から熱遮蔽体及び熱放射線センサの内表面を遮蔽するように移動可能なシャッターを備えていてもよい。遮蔽される際に、熱放射線センサの基準値出力は、センサを較正するために取得できる。カーブミラーを備える温度計において、カーブミラーは、移動可能なシャッターのように好ましくは回転可能に構成される。
【００２０】
温度計は、また、好ましくは物体の表面における、熱放射線センサの視野の少なくとも一部を照明する発光体が設けられている。カーブミラーを備える温度計において、発光体は、カーブミラーの補助表面からの光線を物体の表面に投影してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本発明の前述の及び他の特徴は、以下、本発明の例示的な実施の形態の詳細な説明及び図面からより明らかとなる。
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るＩＲ温度計の断面図を示す。
【００２３】
【図２】図２は、本発明の他の実施の形態に係るＩＲ温度計の光学部品を示す。
【００２４】
【図３】図３は、本発明の他の実施の形態に係るセンサの概略図を示す。
【００２５】
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係るシャッター配置を遠隔温度計の光学部品とともに示す。
【００２６】
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る他のシャッター配置を示す。
【００２７】
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係るＩＲ温度計の光学部品に含まれる傾斜ミラーを示す。
【００２８】
【図７】図７は、図６の傾斜ミラーとともに作用する発光体を示す。
【００２９】
【図８】図８は、温度計筐体の外部表面に設けられた発光体を有する本発明に係るＩＲ温度計の概略図を示す。
【００３０】
【図９】図９は、集束レンズを有する本発明に係るＩＲ温度計のためのセンサの断面図を示す。
【００３１】
図面では、同様の温度計構成部品に対しては、同様の参照番号が用いられている。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
センサの視野に入る表面を有する熱遮蔽体を備えるＩＲ温度計が開示される。表面は、好ましくは遮蔽体からの迷放射線を最小限にする高放射率の塗装膜を含んでいる。本発明の本質を示すために、ＩＲ温度計及び熱遮蔽体のいくつかの限定されない実施の形態を以下に説明する。したがって、本発明は請求の範囲の及びその均等物によってのみ限定される。
【００３３】
図１は、遠隔温度計の概略断面図を示す。図１の温度計は、赤外線センサ７を含む筐体３と、ここにさらに説明するいくつかの光学部品と、電子回路１４を有する回路基板１３と、電源１７と、制御ボタン１５と、表示部１６とを備えている。光学部品は、ＩＲ放射線をセンサ７に入れる開口９と、レンズ５と、熱遮蔽体１０とを備えている。センサ７は、開口９の近くに光学フィルタ（不図示）を備えていてもよい。センサ７は、また、好ましくは作動中にセンサ７と熱均衡状態にある熱遮蔽体１０の内部に位置するとともに、熱遮蔽体１０と熱的に結合されてもよい。
【００３４】
図１にさらに示すように、センサ７は、基準温度センサ３０と熱的に結合するＩＲ検出要素８を含む。発熱体１２は、熱遮蔽体１０に結合されるとともに、センサ７と検出要素８及び基準センサ３０を含むその内部構成部品とに熱的に結合されている。このように、これらの構成部品を他のものと熱均衡状態にすることが可能である。集束レンズ５は、筐体３のＩＲ放射線受光開口４の近くに設けられ、物体１の視野２からの略並行なＩＲ光線１８を、ＩＲ光線１８が集中して検出要素８により吸収されるように、開口９に向けて集中させる構成されている。
【００３５】
図１のボタン１５は、操作されて、回路１４を起動して検出要素８及び基準センサ７から受信したデータを処理することにより、物体１の温度測定を開始する。回路１４は、また、所定のアルゴリズム（例えば、比例・積分・微分（ＰＩＤ）修正アルゴリズム）に基づいて、発熱体１２に供給するエネルギー量を制御するよう作動し、測定温度を表示するための表示部に対して処理データに基づいて出力を与える。回路１４は、増幅器と、マルチプレクサーと、ディスプレードライバを有するマイクロコントローラと、発熱体１２への電流を制御する出力トランジスタとを備えている。回路１４は、「８４０特許」に例示されるように、当技術分野で周知の設計である。
【００３６】
熱遮蔽体１０の内表面１１は、検出要素８の視野内に位置するように構成されている。熱遮蔽体１０は、好ましくは熱伝導率の良い金属（例えば、銅又はアルミニウム）を用いて形成され、０．９より高い放射率を有する有機塗料等、例えばＫＲＹＬＯＮ、の熱吸収（無反射）塗装膜１９で被覆された内表面１１を有してもよい。遮蔽体１０の外表面は、断熱層（不図示）で覆われてもよく、及び／又はＩＲスペクトラル範囲において反射するよう形成されてもよい。断熱層は発砲ウレタンであってもよく、反射特性は遮蔽体１０の外表面を研磨することにより達成できる。遮蔽体１０は、筐体３の内側表面６からの迷放射線が開口９に到達することを防止可能な大きさである。その結果、集束光学装置（レンズ５）を通るＩＲ光線１８と、遮蔽体１０の内表面１１から放射されるＩＲ光線のみが検出要素８に到達することができる。
【００３７】
本発明の好適な実施の形態は下記のように作用する。ＩＲ光線１８は、物体１の表面（例えば、人間の表皮）から自然に放射される。ＩＲ光線１８は、集束光学装置（レンズ５）により受光される。検出要素８は、レンズ５の焦点又はその近くに位置している。その結果、視野２からレンズ５に向けて放射された熱ＩＲエネルギーの一部は、熱ＩＲ流束を電気信号に変換する検出要素８に集中する。視野２内の表面の表面温度を計算するために（例えば、式（３）、又はその近似や変形を用いて）、（検出要素８の）基準温度もまた計測しなければならない。これは、ＩＲ検出要素８に熱的に結合される基準センサ３０によって成される。検出要素を基準センサに結合するこのような装置は、当技術分野で周知である。
【００３８】
これに加え、本発明によれば、熱遮蔽体１０は、迷光線が検出要素８に到達するのを防止するように、視野２から放射されるＩＲ光線１８を囲むように構成されて設けられる。
【００３９】
測定の精度をさらに向上させるため、検出要素８の温度は、好ましくは視野２内の物体１の予想表面温度と略同等となるように制御される。例えば、物体１が人間の額である場合、その表面温度は、健康及び発熱患者を含むグループでは、３１から３８℃の範囲となる可能性がある。この場合、発熱体１２の温度は、好ましくは約３４−３５℃に設定される。この温度に到達して維持するためには、基準センサ３０は、検出要素８の温度を監視し、発熱体１２にエネルギーを順次供給する回路１４にフィードバックする。実際には、この装置は、サーモスタット制御で動作する。これに加え、熱遮蔽体１０は、好ましくは筐体３及び内側表面６の温度と著しく異なる同一制御温度で又はそれに近い温度で維持される。
【００４０】
式（２）に従って、遮蔽体１０の内表面１１の温度を、検出要素８の温度付近に維持することにより、表面１１から検出要素８に向かって放射するＩＲ放射線は無くなり、あるいは、ほとんど無くなる。その結果、熱遮蔽体１０は、検出要素８に対して効果的に熱的に「無視できる」ようになる。
【００４１】
レンズ５は、例えばゲルマニウム、シリコン、セレン化亜鉛を含む適正なＩＲ透過性材料で形成してもよい。レンズ５の表面は、好ましくは波長が４から１５マイクロメータのスペクトラル範囲であるＩＲ反射防止膜で被覆されてもよい。このような膜は、当技術分野で周知であり、一般に、レンズの両側に真空蒸着された、窒化チタンや窒化ニオブ等の金属窒化物からなる薄い多層膜（５−４０ｎｍ）を備えている。低価格の応用例では、例えば、レンズ５は、０．２から０．６ｍｍの範囲の厚さを有する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）シートで成形したフレネルレンズであってもよい。
【００４２】
図１に示される構成の代わりとして、レンズ５は、遮蔽体１０の内部に配置されてもよく、或いは、図９に図示されるようにＩＲセンサ７の筐体に設けられてもよい。図９では、センサ７の内部スペース５６は、基準温度センサ３０に熱的に結合される一のＩＲ検出要素８を少なくとも含む。検出要素８は、センサ７の前端に組み込まれるレンズ５５（フレネルレンズとして図示される）の焦点、あるいは、その近くに位置している。
【００４３】
本発明の他の実施の形態では、集束光学装置は、図２に示すように、集束ミラー２０の形態として設けられている。図２に図示されるミラー２０は、ＩＲ光線１８の反射が開口９に向き直すように、光軸２２を基準に配置された放物反射面２３を有している。検出要素８は、ミラー２０の焦点に、又はその近くに位置している。保護窓２１は、好ましくはＩＲ光線１８の経路においてミラー２０の前側で使用されてもよい。窓は、ＩＲスペクトラル範囲において比較的高い透過性を有する適切な材料（例えば、ＨＤＰＥ、シリコン等）で形成されてもよい。より良い反射性のために、ミラー表面２３は、金、アルムニウム又は他の適切なＩＲ反射材料で被覆されてもよい。図１に示すように、熱遮蔽体１０は、検出要素８の視野内にあるように構成され、筐体３の内部からの迷放射線が開口９に到達することをほぼ防止する大きさである。
【００４４】
図２では、発熱体１２は、センサ８と熱遮蔽体１０との間に挟まれている。このような発熱体１２は、ポリイミドで形成されるとともに埋め込まれた銅伝導体を有する軟質フィルムの形態で形成されてもよい。あるいは、発熱体１２は、集合体の優れた熱的結合が維持される限り、この集合体の他の位置にあってもよい。例えば、図３では、発熱体１２は２つの抵抗２５，１２５を有し、抵抗は、熱遮蔽体１０に熱的に結合され、例えば、明確にするため点線で示された収縮チューブ２８によりその外壁に固定されている。抵抗は、ワイヤ２７で相互接続されるとともに、端子２６，１２６により回路基板１３に接続されている。抵抗２５，１２５は、他の個数設けられてもよく（例えば、１つの抵抗のみ、又は熱遮蔽体１０の周辺に間隔を空けて配置された４つの抵抗）、個別抵抗、膜抵抗、及び印刷抵抗を含む種々の形態で設けられてもよい。
【００４５】
正確な温度測定のために、ＩＲ検出要素８応答の熱基準値を設けることが望ましい。基準値は、外部の物体から検出要素８に到達するＩＲ流束がない状態で設定される。これは、いくつかの方法で実現できる。一の好適な方法は、図４に示されるように、シャッター３１の使用を含む。
【００４６】
基準値を設定するために、シャッター３１は、外部ＩＲ光線が熱遮蔽体１０の内部スペース３７に入りセンサ７に到達することをほぼ阻止する第１位置３４に配置される。内部スペース３７に面する表面３２は、アルミニウム又は金で被覆されてＩＲスペクトラル範囲で高い反射性を有する（すなわち、０．９を下回らない反射率を有する）。この構成に対して得られた温度測定から検出要素８の基準値出力が設定された後、物体１の温度測定が得られると、シャッター３１は、ＩＲ光線の経路から外れた第２の位置３５へ方向３５に沿って移動する。この移動は、スペース３７を開放して、物体の視野２からの外部ＩＲ放射線をセンサ７に到達させる。物体１の温度測定が完了した後、シャッター３１は、第１の位置３４である閉鎖位置に戻る。シャッター３１は、好ましくはボタン１５又は回路１４の動作により制御されるシャッター機構３３により移動する。このようなシャッター機構は、当技術分野で周知である（例えば、‘８４０特許参照）。図４の構成の代わりとして、シャッター３１は、例えば、図５に示されるような遮蔽体１０の側壁に切り込まれるスロット３８内に位置して方向３９に沿って移動してもよい。
【００４７】
本発明の別の実施の形態としては、検出要素８の基準値は、図６に示すように、回転可能な傾斜ミラー２０を用いて設定してもよい。第１の位置４１において、ミラー２０は、方向４２に沿って熱遮蔽体１０の内部スペースを光学的に閉鎖するように回転する。この位置において、ＩＲ光線はセンサ７に実質的にまったく到達できない。物体１の温度測定が実行されているとき、ミラー２０は、ＩＲ光線が窓２１から入ってＩＲ検出要素８に到達する第２の位置４０（明確にするため点線で示される）に回転する。測定後、ミラー２０は第１の位置４１に戻る。ミラーの回転を行う機構は、ここに更に説明することはないが、電子回路１４により制御される従来の設計であってもよい。
【００４８】
視野２のより良い識別のために、好ましくは温度が測定される領域を照明する。これを実現するための一の方法は図７に示されている。光源４４（例えば、ランプ、ＬＥＤ、又はレーザダイオード）は、遮蔽体１０の外側のミラー２０の隣に位置する。ミラー２０の表面４５は、ミラー２０が第１の位置４１にあるときに、光源４４からの光を反射して窓２１を通って視野２に向かう光線４３を形成する角度に位置している。光線４３は、ミラーが第２の位置４０に回転したときに温度が測定される視野２の同一部分を照明するように調整される。その際には、光源４４は、好ましくは照明を消す。
【００４９】
視野２を照明する別の方法は、図８に示されている。ここで、発光体５０（例えば、狭ビームＬＥＤ）は、筐体３の外面にＩＲ窓２１の近くに位置している。発光体５０によって発生した光線５１は、視野２へ向かうとともに近くに重なって発光スポット５２を形成する。
【００５０】
視野２の表面温度の値は計算された後、それは、好ましくは表示部１６に直接表示され、及び／又は更なるデータ処理のための入力データとして使用される。医療温度測定におけるさらなるデータ処理の一例は、当該技術で知られる従来のアルゴリズムを用いた肌温度から患者の内部（中心部）温度を計算することであり、温度はその後表示部１６に表示されてもよい。
【００５１】
図８を参照し、本発明による典型的な温度測定行程は、例えば、次のステップを含んでいる。
【００５２】
１．発熱体１２の温度を評価して、約３４℃の一定レベルで赤外線センサ７の温度を維持する。熱遮蔽体１０は、熱放射線が集束装置のみから受光されることを保証する。
【００５３】
２．光源４４を点灯し、物体１の視野２に光線５１を向ける。
【００５４】
３．ボタン１５を操作して測定サイクルを開始する。
【００５５】
４．発熱体１２を停止して熱放射線測定処理の阻害を防止する。
【００５６】
５．検出要素８及び基準センサ３０によって回路１４内に提供された信号を処理して物体の表面温度を計算する。
【００５７】
６．表示部６に計算した表面温度を提供する。
【００５８】
本発明は、好適な実施の形態の符号とともに具体的に示され記載されているが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく形状及び詳細を様々に変更可能であることは、当業者にとっては当然のことである。したがって、本発明は、請求の範囲及びその均等物によってのみ制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５９】
【特許文献１】米国特許第４，７９７，８４０号
【特許文献２】米国特許第６，７８９，９３６号
【特許文献３】米国特許第５，６４５，３４９号
【特許文献４】米国特許第７，０１４，３５８号
【特許文献５】米国特許第５，１７２，９７８号
【特許文献６】米国特許第５，６５５，８３８号
【特許文献７】米国特許第４，４９４，８８１号
【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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【図９】
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