(57)【要約】【課題】赤外線センサ及びこれを用いた物体の大きさと表面温度の判定装置を提供すること。【解決手段】赤外線センサは、赤外線の入射開口部１０ａ〜１０ｃと検知開口部１２ａ〜１２ｃとからなる導光部が、検出領域全体をカバーする視野角を有する第一導光部１１ｃと、検出領域の一部分をカバーする視野角を有する少なくとも一つの第二導光部１１ａ，１１ｂとを含む保持体１１と、検知開口部側に配設した樹脂フィルム２０と、樹脂フィルム上の第一導光部と第二導光部の各検知開口部に対応する位置に配置された赤外線検知用感熱素子３０ａ〜３０ｃと、樹脂フィルム上に配置された赤外線検知用感熱素子と対をなす温度補償用感熱素子３１ａ〜３１ｃと、各感熱素子に対応する背後部分に空間が形成されるように有底空洞部を形成した蓋部材５０とから構成される。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線の入射開口部と赤外線の検知開口部とからなる導光部を有する保持体であって、前記導光部が、検出領域全体をカバーする視野角を有するように形成された第一導光部と、前記検出領域の一部分をカバーする視野角を有するように形成された少なくとも一つの第二導光部とを含む保持体と、
前記検知開口部側に配設した樹脂フィルムと、
前記樹脂フィルム上の前記第一導光部と前記第二導光部の前記各検知開口部に対応する位置に配置された赤外線検知用感熱素子と、
前記樹脂フィルム上に配置された前記赤外線検知用感熱素子と対をなす温度補償用感熱素子と、
前記各感熱素子に対応する背後部分に空間が形成されるように有底空洞部を形成した蓋部材と、
から構成されたことを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
前記保持体に形成された前記第一導光部の形状が角錐ホーン状であり、前記第二導光部の形状がそれぞれ円錐ホーン状と円筒状であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項３】
前記保持体に形成された前記第一導光部の形状が斜角錐ホーン状であり、前記第二導光部の形状がそれぞれ斜円錐ホーン状と円筒状であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の赤外線センサと、
前記赤外線センサの前記第一導光部に対応する前記赤外線検知用感熱素子及び前記温度補償用感熱素子に基づく第１の検出電圧と、前記第二導光部に対応する前記赤外線検知用感熱素子及び前記温度補償用感熱素子に基づく第２の検出電圧とを出力する検出部と、
前記検出部からの前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧の大小関係に基づいて、前記検出領域内に置かれた物体の大きさと表面温度を判定する判定部と
を含むことを特徴とする物体の大きさと表面温度の判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線センサ及びこれを用いた物体の大きさと表面温度の判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば電子レンジにおいては、マイクロ波を調理物に照射することによって加熱調理を行うものであって、家庭用、業務用を問わず広く用いられている。電子レンジの仕上がり状態判定装置においては、調理物の加熱仕上がり状態を正確に判定して、加熱を停止できるようにすることが要求されている。
【０００３】
ところで従来、電子レンジにおいて、調理物の仕上がり状態を判定するために重量センサをターンテーブルの軸根元に設置して調理物の重量によって調理時間を決めていたので、ターンテーブルは必須のものであったが、近年は、サーモパイルや焦電センサ等の赤外線センサを用いて調理物の仕上がり状態を判定することが可能となり、ターンテーブルの無い電子レンジも市販されるようになってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ターンテーブルの無い電子レンジの仕上がり状態判定装置においては、庫内の中央周辺の温度をサーモパイルや焦電センサ等の赤外線センサによって検知しているために、庫内の隅に調理物を置いてしまうと、調理物が十分加熱されているのにもかかわらず、赤外線センサの視野から外れてしまって、調理物が加熱されていないものと誤って判定してしまい、過大なマイクロ波エネルギが調理物に照射されるために調理を失敗したり、調理終了の判断が付かなくなり制御不能に陥ることもあった。
【０００５】
上記課題を解決する方法としては、電子レンジ庫内全体を上記赤外線センサを用いてスキャンさせる方法もあるが、調理物全体をスキャンするには時間的な遅延を生じてしまうので正確な仕上がり具合が判定できないこともあるし、機械的な設計、コストの問題もあった。また他の解決例としては、上記赤外線センサを多数使用してアレイ状にして温度検知する方法もあるが、取付けスペースの問題やコスト高になってしまう問題があった。
【０００６】
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、物体の大きさと表面温度を判定する装置に使用するための赤外線センサ及びこれを用いた物体の大きさと表面温度の判定装置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】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、赤外線の入射開口部と赤外線の検知開口部とからなる導光部を有する保持体であって、前記導光部が、検出領域全体をカバーする視野角を有するように形成された第一導光部と、前記検出領域の一部分をカバーする視野角を有するように形成された少なくとも一つの第二導光部とを含む保持体と、前記検知開口部側に配設した樹脂フィルムと、前記樹脂フィルム上の前記第一導光部と前記第二導光部の前記各検知開口部に対応する位置に配置された赤外線検知用感熱素子と、前記樹脂フィルム上に配置された前記赤外線検知用感熱素子と対をなす温度補償用感熱素子と、前記各感熱素子に対応する背後部分に空間が形成されるように有底空洞部を形成した蓋部材と、から構成されたことを特徴とする赤外線センサに存する。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、赤外線センサは、赤外線の入射開口部と赤外線の検知開口部とからなる導光部を有する保持体であって、導光部が、検出領域全体をカバーする視野角を有するように形成された第一導光部と、検出領域の一部分をカバーする視野角を有するように形成された少なくとも一つの第二導光部とを含む保持体と、検知開口部側に配設した樹脂フィルムと、樹脂フィルム上の第一導光部と第二導光部の各検知開口部に対応する位置に配置された赤外線検知用感熱素子と、樹脂フィルム上に配置された赤外線検知用感熱素子と対をなす温度補償用感熱素子と、各感熱素子に対応する背後部分に空間が形成されるように有底空洞部を形成した蓋部材と、から構成されているので、検出領域全体と検出領域の一部分をカバーすることによって、調理物の大きさと位置及び表面温度を推定し、仕上がり状態を判定する装置に使用することができる。
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、前記保持体に形成された前記第一導光部の形状が角錐ホーン状であり、前記第二導光部の形状がそれぞれ円錐ホーン状と円筒状であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサに存する。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、保持体に形成された第一導光部の形状が角錐ホーン状であり、第二導光部の形状がそれぞれ円錐ホーン状と円筒状であるので、検出領域全体が多角形である装置において、検出領域全体の多角形と検出領域の一部分として円形とをカバーすることによって、調理物の大きさと位置及び表面温度を推定し、仕上がり状態を判定する装置に使用することができる。
【００１１】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、前記保持体に形成された前記第一導光部の形状が斜角錐ホーン状であり、前記第二導光部の形状がそれぞれ斜円錐ホーン状と円筒状であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサに存する。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、保持体に形成された第一導光部の形状が斜角錐ホーン状であり、第二導光部の形状がそれぞれ斜円錐ホーン状と円筒状であるので、検出領域全体が多角形である装置において、検出領域全体と検出領域の一部分として円形をカバーすることによって、調理物の大きさと位置及び表面温度を推定し、仕上がり状態を判定する装置に使用することができる。
【００１３】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の赤外線センサと、前記赤外線センサの前記第一導光部に対応する前記赤外線検知用感熱素子及び前記温度補償用感熱素子に基づく第１の検出電圧と、前記第二導光部に対応する前記赤外線検知用感熱素子及び前記温度補償用感熱素子に基づく第２の検出電圧とを出力する検出部と、前記検出部からの前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧の大小関係に基づいて、前記検出領域内に置かれた物体の大きさと表面温度を判定する判定部とを含むことを特徴とする物体の大きさと表面温度の判定装置に存する。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、物体の大きさと表面温度の判定装置は、請求項１から３のいずれか１項に記載の赤外線センサと、赤外線センサの第一導光部に対応する赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子に基づく第１の検出電圧と、第二導光部に対応する赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子に基づく第２の検出電圧とを出力する検出部と、検出部からの第１の検出電圧と第２の検出電圧の大小関係に基づいて、検出領域内に置かれた物体の大きさと表面温度を判定する判定部とを含むので、赤外線センサの検出領域内に置かれた物体の大きさと表面温度を的確に判定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る赤外線センサの一実施の形態を各添付図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係る赤外線センサの分解斜視図、図２は、図１の赤外線センサにおける保持体の正面図、図３は、図１の赤外線センサにおける樹脂フィルムの構成を詳細に説明する説明図である。図１において、本発明の赤外線センサＳは、保持体１１と樹脂フィルム２０と蓋部材５０とから構成されている。
【００１６】
図１及び図２において、保持体１１には、その正面側に設けられた赤外線の入射開口部１０ｃと、その裏面側に形成された凹部１０ｄの底面に設けられ、入射開口部１０ｃより寸法の小さい検知開口部１２ｃとを有し、検出領域全体をカバーする視野角を有する角錐ホーン状の第一導光部１１ｃと、入射開口部１０ｂとこの入射開口部１０ｂより寸法の小さい検知開口部１２ｂとを有し、前記検出領域の一部分をカバーするための視野角を有する円錐ホーン状の第二導光部１１ｂと、入射開口部１０ａとこの入射開口部１０ａと同一寸法の検知開口部１２ａとを有し、前記検出領域の略中央部分をカバーするための筒状の他の第二導光部１１ａと、凹部１０ｄの底面にそれぞれ形成され、検知開口部１２ａ，１２ｂ，１２ｃと同一径を有する有底空洞部１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、取付穴１０ｆを有する取付部１０ｅと、引出線５５を嵌着させて固定させるための長穴１０ｇが設けられている。
【００１７】
また図２において、本実施の形態では第一導光部１１ｃを斜角錐ホーンの形状としたが、これは、長方形の庫内底面形状を有する電子レンジに適用するために、視野領域が長方形になるように形成したものであるが、第一導光部１１ｃの形状は、検出領域全体をカバーできるように、検出すべき領域の形状に合わせて適宜変更しても良いことは勿論である。また図２において、第一導光部１１ｃの入射開口部１０ｃと検知開口部１２ｃの位置は、角錐の頂点から開口面に降ろした軸線が垂直とならない斜角錐ホーン状に構成され、また、第二導光部１１ｂの入射開口部１０ｂと検知開口部１２ｂの位置は、円錐の頂点から開口面に降ろした軸線が垂直とならない斜円錐ホーン状に構成されているが、第一導光部１１ｃは、電子レンジの庫内上部に設置した際の検出領域全体をカバーするための構造であり、また第二導光部１１ｂは、上述の検出領域内一部分、例えば中央付近をカバーするようにするための構造である。なお、電子レンジの庫内上部の設置位置によっては、第一導光部１１ｃの入射開口部１０ｃと検知開口部１２ｃの位置は、角錐の頂点から開口面に降ろした軸線が垂直となる角錐ホーン状に構成され、また、第二導光部１１ｂの入射開口部１０ｂと検知開口部１２ｂの位置は、円錐の頂点から開口面に降ろした軸線が垂直となる円錐ホーン状に構成されても良い。
【００１８】
保持体１１は、赤外線を吸収し、且つ導電性を有する粉末を含有させた樹脂で形成されている。本実施例では、保持体１１は６−ナイロン樹脂にカーボン粉末又はカーボン繊維を含有させた混合物を公知のインジェクション成形法によって成形させたものである。この他にも、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ＡＢＳ、６−ナイロン、６６−ナイロン樹脂および液晶ポリマー等の何れかに、タングステン、錫、カーボン粉末、カーボン繊維、アルミニウム、銅、鉛、マグネシウムの各粉末等を含有させたものの組み合わせたもので形成してもよい。また保持体は、銅、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム金属の何れか若しくはこれらの組合せからなる合金であってもよい。
【００１９】
図３は、樹脂フィルム２０上の赤外線検知用感熱素子と温度補償用感熱素子の配置を示している。同図に示すように、樹脂フィルム２０上には、配線パターン４０ａと取付端子４０ｂが形成され、図示しないランド上に導電性ペースト等によって赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃと温度補償用感熱素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃとが電気的に接続されている。
【００２０】
樹脂フィルム２０は、保持体１１に形成された検知開口部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び有底空洞部１３ａ、１３ｂ、１３ｃが形成されている凹部１０ｄの底面に取付けられる。赤外線は、保持体１１に形成された第一導光部１１ｃ及び第二導光部１１ａ、１１ｂを通り、検知開口部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ部分に配設された樹脂フィルム２０で吸収される。樹脂フィルム２０は、フッ素、シリコーン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレン、ポリカーボネー卜、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフイド）等の高分子材料からなる樹脂が使用されるが、赤外線を吸収する材料であれば他の材料を使用しても良い。
【００２１】
更に、これら樹脂フィルム２０には、カーボンブラックまたは無機顔料（クロムイエロ、弁柄、チタンホワイト、群青の１種類以上）を混合分散させて略全波長の赤外線を吸収し得るような材料を用いてもよい。また配線パターン４０ａが形成された樹脂フィルム２０の反対面には、赤外線の吸収率を向上させて精度よく赤外線を検知するため、アクリル樹脂にカーボンブラック等を混合分散させた塗料をスプレーやスピンコートの手法によって、塗布しても良い。
【００２２】
配線パターン４０ａには、蓋部材５０との電気絶縁性を確保するために、必要に応じて絶縁フィルムを設けるか、蓋部材５０側に絶縁膜を形成する等の方法によって電気絶縁性を確保してもよい。
【００２３】
樹脂フィルム２０上に裁置される赤外線検知用感熱素子３０ａと温度補償用感熱素子３１ａは、少なくとも略等しい温度特性を有するペアリングされた感熱素子で構成される。同様に赤外線検知用感熱素子３０ｂと温度補償用感熱素子３１ｂは、少なくとも略等しい温度特性を有するペアリングされた感熱素子で構成され、赤外線検知用感熱素子３０ｃと温度補償用感熱素子３１ｃの温度特性の関係も前記と同じ略等しいもので構成される。樹脂フィルム２０上の赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、それぞれ保持体１１に形成された検知開口部１２ａ、１２ｂ、１２ｃの略中央に、温度補償用感熱素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、保持体１１の有底空洞部１３ａ、１３ｂ、１３ｃの略中央にそれぞれ位置するように配置される。本実施例で使用した赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃと温度補償用感熱素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃは薄膜サーミスタであり、その外形寸法は長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍ、厚み０．２ｍｍである。
【００２４】
上記薄膜サーミスタは、アルミナ等の絶縁基板上にマンガン、ニッケル、コバルト、銅等の金属酸化物をスパッタ等の公知の技術手段によって形成させて、電極を同様に形成させて所望の寸法にカットさせたものである。本実施の形態では、赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び温度補償用感熱素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃに薄膜サーミスタを用いたが、これに限定するものでなく、チップサーミスタや他の半導体温度センサ、熱電対等であってもよい。
【００２５】
蓋部材５０には、保持体１１の検知開口部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び有底空洞部１３ａ、１３ｂ、１３ｃに対応する位置に、それぞれ、有底空洞部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５１ａ、５１ｂ、５１ｃが形成されて密閉される構造となっている。保持体１１の裏面側に形成された凹部１０ｄに前記樹脂フィルム２０を挿入した後に前記蓋部材５０を前記凹部１０ｄに嵌合させることによって前記樹脂フィルムが密閉固定される。有底空胴部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５１ａ、５１ｂ、５１ｃには、赤外線反射膜を設けることによって、樹脂フィルム２０から放射された熱を反射させることで、より一層検出感度を向上させることができる。また、蓋部材５０に設けた赤外線反射膜によって、周囲からの輻射熱を反射させるので、より一層の検知精度を向上させることができる。また、蓋部材５０は、保持体１１と同様の材料で形成されている。
【００２６】
本実施の形態では、赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃと温度補償用感熱素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃとを有底空洞部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５１ａ、５１ｂ、５１ｃ側の樹脂フィルム２０面上に載置した例を示したが、検知開口部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び有底空洞部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ側に載置しても良いことは勿論である。
【００２７】
また、本実施の形態の保持体１１や蓋部材５０には導電性粉末を含有させているため、配線パターン４０ａや赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃと温度補償用感熱素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、保持体１１と蓋部材５０によってシールドされるので、マイクロ波の侵入によるノイズの発生を防ぐことができ、温度検知不良を防止することができる。
【００２８】
次に、上述した赤外線センサＳの組立工程を、再び図１を参照して説明する。先ず、樹脂フィルム２０上に形成された配線パターン４０ａのランド上にスクリーン印刷法によって導電性接着剤等が塗布される。そして、赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃと温度補償用感熱素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃが、ランド上に載置され、１５０℃〜１８０℃の雰囲気でランドと電気的に接着固定される。
【００２９】
また、他の接着方法としては、赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃと温度補償用感熱素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃの電極部分にディスペンサーによって導電性接着剤等を塗布し、上記６つの感熱素子３０ａ，３０ｂ、３０ｃ、及び３１ａ、３１ｂ、３１ｃをランド上に載置して、同様に１５０℃〜１８０℃の雰囲気でランドと電気的に接着固定させてもよい。
【００３０】
次に引出線５５は、引出線取付端子４０ｂにはんだ付けや溶接等の手段によって電気的に接続される。次に赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃと温度補償用感熱素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃと引出線５５を接続した樹脂フィルム２０は、樹脂フィルム２０の赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃと温度補償用感熱素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃが載置されていない面を保持体１１の検知開口部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、及び有底空洞部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ側に密着するように貼着固定される。この時、引出線５５は凹部１０ｄの上面に切欠した長穴１０ｇへ嵌着させる。
【００３１】
次に蓋部材５０を保持体１１の凹部１０ｄに嵌合し、凹部１０ｄと蓋部材５０間の隙間をエポキシ樹脂等の接着剤を充填して接着固定され、赤外線センサＳが完成する。尚、本実施の形態では、接着剤で蓋部材５０を固定した例を示したが、ネジ止め等の他の手段によって凹部１０ｄに固定しても良いことは勿論である。
【００３２】
（実施例の形態２）
次に、赤外線センサＳから検知された赤外線を電圧へ変換させる赤外線センサ用検出回路について、図４を参照して説明する。この検出回路は、抵抗Ｒ１０（Ｒ３０、Ｒ５０）と温度補償用感熱素子３１ａ（３１ｂ、３１ｃ）とが電源端子Ｖと接地間に直列接続され、且つ抵抗Ｒ２０（Ｒ４０、Ｒ６０）と赤外線検知用感熱素子３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）とが電源端子Ｖと接地間に直列接続されている。このような抵抗Ｒ１０、Ｒ２０と温度補償用感熱素子３１ａ、赤外線検知用感熱素子３０ａ（Ｒ３０とＲ４０と３１ｂと３０ｂ、Ｒ５０とＲ６０と３１ｃと３０ｃ）との接続関係より、電源端子Ｖに抵抗Ｒ１０とＲ２０（Ｒ３０とＲ４０、Ｒ５０とＲ６０）の一端を共通接続すると共に、温度補償用感熱素子３１ａと赤外線検知用感熱素子３０ａ（３１ｂと３０ｂ、３１ｃと３０ｃ）の一端を接地側に共通接続し、且つ、抵抗Ｒ１０（Ｒ３０、Ｒ５０様）の他端と温度補償用感熱素子３１ａ（３１ｂ、３１ｃ）の他端とを接続すると共に、抵抗Ｒ２０（Ｒ４０、Ｒ６０）の他端と赤外線検知用感熱素子３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）の他端とを接続したブリッジ回路を構成する。
【００３３】
赤外線検知用感熱素子３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）と温度補償用熱素子３１ａ（３１ｂ、３１ｃ）は、少なくともほぼ等しい温度特性を有するペアリングされた薄膜サーミスタであり、被検知体から放射される赤外線Ｉｒａ（Ｉｒｂ、Ｉｒｃ）が導光部１１ａ（１１ｂ、１１ｃ）を通って樹脂フィルム２０に吸収されて熱に変換され、赤外線検知用感熱素子３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）の抵抗値が変化して接続点ｂ（ｄ、ｆ）の電位が変化する。同時に被検知体からの輻射熱や周囲雰囲気温度によって保持体１１の温度も上昇するため、赤外線検知用感熱素子３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）と温度補償用感熱素子３１ａ（３１ｂ、３１ｃ）の抵抗値も保持体１１の温度上昇に相当する分だけ変化し、接続点ｂ（ｄ、ｆ）、及び接続点ａ（ｃ、ｅ）の電位が変化する。
【００３４】
しかしながら、赤外線検知用感熱素子３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）と温度補償用感熱素子３１ａ（３１ｂ、３１ｃ）が同温度特性を有するため、接続点ｂ（ｄ、ｆ）の電位は、被検知体からの赤外線による温度変化に依存するものであり、従って、接続点ｂ（ｄ、ｆ）と接続点ａ（ｃ、ｅ）との電位差を演算増幅器ａｍｐ１（ａｍｐ２、ａｍｐ３）で増幅することで、演算増幅器ａｍｐ１（ａｍｐ２、ａｍｐ３）の出力端子Ｖ１（Ｖ２、Ｖ３）より被検知体から放射される赤外線Ｉｒａ（Ｉｒｂ、Ｉｒｃ）に応じた出力電圧Ｖａ（Ｖｂ、Ｖｃ）を出力することができる。
【００３５】
（実施の形態３）
次に、本実施の形態に係る赤外線センサＳを用いた物体の大きさと表面温度の判定装置を電子レンジへ使用した例を、図５及び図６を参照して説明する。図５は、本発明の赤外線センサＳを用いた物体の大きさと表面温度の判定装置の実施の形態を含む電子レンジを示すブロック図であり、図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、図５の電子レンジの赤外線検出領域の異なる位置に調理物Ｐが置かれた場合の出力電圧関係を説明する説明図である。
【００３６】
図５において、Ｓは本実施の形態における赤外線センサであり、Ｐは物体としての調理物、Ｅは電子レンジの庫内、７１は図４の赤外線センサ用検出回路が内蔵され、出力電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを出力する検出部、７２は調理物Ｐの大きさや庫内Ｅのどの位置へ調理物Ｐが置かれたかを推定し、且つ調理物Ｐの表面温度を推定するためのテーブルデータを有する記憶装置（図示しない）が内蔵された判定部、７４はマイクロ波を発生するマグネトロン、７３はマグネトロン７４へ電力を供給制御する制御部である。赤外線センサＳと、検出部７１と、判定部７２は、本発明の実施の形態に係る物体の大きさと表面温度の判定装置を構成する。
【００３７】
図６（ａ）〜（ｃ）において、斜線で覆われたＰａは、電子レンジ庫内Ｅの底面において、調理物Ｐが置かれた領域を示し、Ｃは、電子レンジ庫内Ｅの底面において、赤外線センサＳの第一導光部１１ｃによって検出全領域をカバーする領域（すなわち、庫内Ｅの底面全面）を示し、Ｂは、赤外線センサＳの第二導光部１１ｂによって領域Ｃの一部分をカバーする領域を示し、Ａは、赤外線センサＳの他の第二導光部１１ａによって領域Ｂの一部分をカバーする領域を示す。
【００３８】
上述の構成において、まず判定部７２の調整を行う。判定部７２に内蔵された記憶装置には、調理物Ｐの大きさや位置を推定するため、電子レンジ庫内底面全面に均一な温度が分布している時に、検出部７１からの出力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが同じ値になるような換算係数を書き込んでおく。換算係数を求める方法は、電子レンジ庫内Ｅの底面全面にヒータ等を設け、均一な１００℃の温度を作り、換算係数ｓ、ｔ、ｕを乗算した出力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが同じ値になる（すなわち、ｓ×Ｖａ＝ｔ×Ｖｂ＝ｕ×Ｖｃ）ように算出する。
【００３９】
また、判定部７２に内蔵された記憶装置には、調理物Ｐの表面温度を推定するため、領域Ａ、Ｂ、Ｃにおける庫内底面温度と出力電圧と周囲温度に相当する電圧の３つのデータからなるテーブルデータを書き込んでおく。このテーブルデータの作成方法は、前述同様のヒータを庫内Ｅの底面全面に設け、庫内底面の温度とレンジ庫内の周囲の温度とを各々一定間隔に調整し、それによって出力された出力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃと図４の検出回路の接続点ａ、ｃ、ｅの出力電圧（周囲温度に相当する電圧）を測定し、庫内底面温度を合わせた３つのデータによって完成する。
【００４０】
上述の調整後、始めに電子レンジ庫内Ｅの中心に調理物Ｐが置かれた場合の調理物Ｐの大きさと表面温度を推定する方法を図６（ａ）及び図１、４、５に基づいて説明する。
【００４１】
図６（ａ）において、調理物Ｐは、その領域Ｐａが庫内Ｅの底面のほぼ中心部の領域Ａを含んだ領域Ｂ内になるように置かれている。図５において、図示しない電源スイッチを入れると、マグネトロン７４からマイクロ波が発生し、調理物Ｐの水分子を振動させて調理物Ｐが加熱される。加熱された調理物Ｐから放射された赤外線は、図１に示す赤外線センサＳの導光部１１ａ、１１ｂ、１１ｃを通り、赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃが載置されている樹脂フィルム２０へそれぞれ赤外線Ｉｒａ、Ｉｒｂ、Ｉｒｃとして吸収される。吸収された赤外線は熱に変換され、赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃの抵抗値を変化させる。それと同時に、調理物Ｐからの輻射熱や周囲雰囲気温度によって保持体１１の温度も上昇するため、赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び温度補償用感熱素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃの抵抗値も、保持体１１の温度上昇に相当する分だけ変化する。そして、検出部７１から出力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが出力される。判定部７２は、検出部７１からの出力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの信号を受信し、換算係数を乗算した値を算出し、換算係数を乗算した値の大小関係を演算する。図６（ａ）の場合の出力電圧の関係は、（ｓ×Ｖａ）＞（ｔ×Ｖｂ）＞＞（ｕ×Ｖｃ）となり、判定部７２は、上述の出力電圧の大小関係に基づいて、領域Ａ全域を含み領域Ｂ内に収まる調理物Ｐの大きさであると推定する。次に、判定部７２は、一番大きな出力電圧値を示した（ｓ×Ｖａ）を採用し、出力電圧値Ｖａと検出回路の接続点ａの出力電圧値（周囲温度データ）から領域Ａのテーブルデータに基づいて調理物Ｐの表面温度を算出する。
【００４２】
判定部７２によって調理物Ｐの大きさが推定されると、次に、判定部７２は、推定された調理物Ｐの大きさ及び表面温度に基づいて、制御部７３へ電力の供給信号を送る。制御部７３は、判定部７２からの供給信号によってマグネトロン７４へ電力を供給し、マグネトロン７４から発生するマイクロ波によって、調理物Ｐを加熱させて最適な調理条件で調理する。
【００４３】
また、図示しないが他の例として、領域Ｐａが領域Ａ内に収まる調理物Ｐが存在する場合には、判定部７２における出力電圧の関係は、（ｓ×Ｖａ）＞＞（ｔ×Ｖｂ）≒（ｕ×Ｖｃ）となり、判定部７２は、領域Ａ内に収まる調理物Ｐの大きさであると推定するし、また、領域Ｐａが領域Ｃ全体に収まる調理物Ｐが存在する場合には、判定部７２における出力電圧の関係は、（ｓ×Ｖａ）≒（ｔ×Ｖｂ）≒（ｕ×Ｖｃ）となり、判定部７２は、ほぼ領域Ｃの大きさの調理物Ｐであると推定する。
【００４４】
次に、電子レンジの庫内Ｅの中心部以外に調理物Ｐが置かれた場合の調理物Ｐの位置と大きさと表面温度を推定する方法について、図６（ｂ）、（ｃ）及び図１、４、５に基づいて説明する。
【００４５】
まず図６（ｂ）に示すように、その領域Ｐａが領域Ａを除いた領域Ｂ内に収まるように調理物Ｐが置かれた場合の調理物Ｐの大きさと位置と表面温度の推定方法について説明する。
【００４６】
図示しない電源スイッチを入れると、マグネトロン７４からマイクロ波が発生し、調理物Ｐの水分子を振動させて調理物Ｐが加熱される。加熱された調理物Ｐから放射された赤外線は、図１に示す赤外線センサＳの導光部１１ａ、１１ｂ、１１ｃを通り、赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃが載置されている樹脂フィルム２０へそれぞれ赤外線Ｉｒａ、Ｉｒｂ、Ｉｒｃとして吸収される。吸収された赤外線は熱に変換され、赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃの抵抗値を変化させる。それと同時に、調理物Ｐからの輻射熱や周囲雰囲気温度によって保持体１１の温度も上昇するため、赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び温度補償用感熱素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃの抵抗値も、保持体１１の温度上昇に相当する分だけ変化する。そして検出部７１から出力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが出力される。判定部７２は、検出部７１からの出力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの信号を受信し、換算係数を乗算した値を算出し、換算係数を乗算した値の大小関係を演算する。図６（ｂ）の場合は、領域Ａと領域Ｂを除いた領域Ｃの温度が低く、且つ領域Ｂ温度が一番高いので出力電圧の関係は、（ｓ×Ｖａ）＜（ｕ×Ｖｃ）＜＜（ｔ×Ｖｂ）となり、判定部７２は、この出力電圧の大小関係に基づいて、領域Ａを除いた領域Ｂ内に収まる調理物Ｐの大きさであると推定する。次に、判定部７２は、一番大きな出力電圧値を示した（ｔ×Ｖｂ）を採用し、出力電圧Ｖｂと、領域Ｂの面積Ｓｂと図６（ｂ）に示す直径ｒの円形であると仮定した直径ｒの調理物Ｐの面積Ｓｐの比（Ｓｂ／Ｓｐ）とを乗算した出力電圧値と検出回路の接続点ｃの出力電圧値（周囲温度データ）から、領域Ｂのテーブルデータに基づいて調理物Ｐの表面温度を算出する。
【００４７】
判定部７２によって調理物Ｐの大きさが推定されると、次に、判定部７２は、推定された調理物Ｐの大きさ及び表面温度に基づいて、制御部７３へ電力の供給信号を送る。制御部７３は、判定部７２からの供給信号によってマグネトロン７４へ電力を供給し、マグネトロン７４から発生するマイクロ波によって、調理物Ｐを加熱させて最適な調理条件で調理する。
【００４８】
更に図６（ｃ）に示すように、その領域Ｐａが領域Ｂを除いた領域Ｃに収まるように調理物Ｐが置かれた場合の調理物Ｐの大きさと位置と表面温度の推定方法について説明する。
【００４９】
図示しない電源スイッチを入れると、マグネトロン７４からマイクロ波が発生し、調理物Ｐの水分子を振動させて調理物Ｐが加熱される。加熱された調理物Ｐから放射された赤外線は、図１に示す赤外線センサＳの導光部１１ａ、１１ｂ、１１ｃを通り、赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃが載置されている樹脂フィルム２０へそれぞれ赤外線Ｉｒａ、Ｉｒｂ、Ｉｒｃとして吸収される。吸収された赤外線は熱に変換され、赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃの抵抗値を変化させる。それと同時に、調理物Ｐからの輻射熱や周囲雰囲気温度によって保持体１１の温度も上昇するため、赤外線検知用感熱素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び温度補償用感熱素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃの抵抗値も、保持体１１の温度上昇に相当する分だけ変化する。そして、検出部７１から出力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが出力される。判定部７２は、検出部７１からの出力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの信号を受信し、換算係数を乗算した値を算出し、換算係数を乗算した値の大小関係を演算する。図６（ｃ）の場合は、領域Ａと領域Ｂの温度が略同じで低く、且つ領域Ｃの温度が一番高いので、出力電圧の関係は、（ｓ×Ｖａ）≒（ｔ×Ｖｂ）＜＜（ｕ×Ｖｃ）となり、判定部７２は、この出力電圧の大小関係に基づいて、領域Ｂを除いた領域Ｃ内に収まる調理物Ｐの大きさであると推定する。次に、判定部７２は、一番大きな出力電圧値を示した（ｕ×Ｖｃ）を採用し、出力電圧Ｖｃと、領域領域Ｃの面積Ｓｃと図６（ｃ）に示した直径ｒ’の円形であると仮定した直径ｒ’の調理物Ｐの面積Ｓｐの比（Ｓｃ／Ｓｐ）とを乗算した出力電圧値と検出回路の接続点ｅの出力電圧値（周囲温度データ）から、領域Ｃのテーブルデータに基づいて調理物Ｐの表面温度を算出する。以下の動作は前述と略同じなので省略する。
【００５０】
このように、本発明の赤外線センサＳを用いた物体の大きさと表面温度の判定装置の実施の形態を含む電子レンジでは、調理物Ｐの大きさ及び／または位置と表面温度を推定し、仕上がり状態を的確に判定することができる。
【００５１】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００５２】
例えば、赤外線センサＳの第一導光部１１ｃ及び第二導光部１１ａ，１１ｂの形状は、斜角錐（または角錐）ホーン状や斜円錐（または円錐）ホーンに限らず、検出領域の形状に合わせて適宜変更することができる。
【００５３】
また、本発明の赤外線センサは電子レンジに使用する例を開示したが、これに限定されるものでなく、冷蔵庫内の冷却制御やエアコンの温度制御、火災報知器の炎検出や防犯装置の人体検出に用いても良い。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の赤外線センサによれば、検出領域全体と該検出領域の一部分をカバーする第一導光部及び第二導光部を備えることによって、特に調理物の大きさと位置及び表面温度を推定し、仕上がり状態を判定する装置に使用することができる。
【００５５】
また、本発明の赤外線センサを用いた物体の大きさと表面温度の判定装置によれば、検出領域全体と該検出領域の一部分をカバーする第一導光部及び第二導光部を備える赤外線センサを用いることによって、物体の大きさと表面温度を的確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る赤外線センサの実施の形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の赤外線センサにおける保持体の正面図である。
【図３】図１の赤外線センサにおける樹脂フィルムの構成を詳細に説明する説明図である。
【図４】本実施の形態に係る赤外線センサ用検出回路の構成を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る赤外線センサを用いた物体の大きさと表面温度の判定装置の実施の形態を含む電子レンジのブロック図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、図５の電子レンジの赤外線検出領域の異なる位置に調理物Ｐが置かれた場合の出力電圧関係を説明する説明図である。
【符号の説明】
１１　　　　　　　　　　保持体
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ　入射開口部
１１ａ，１１ｂ　　　　　第二導光部
１１ｃ　　　　　　　　　第一導光部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ　検知開口部
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ　有底空洞部
２０　　　　　　　　　　樹脂フィルム
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ　赤外線検知用感熱素子
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ　温度補償用感熱素子
５０　　　　　　　　　　蓋部材
７１　　　　　　　　　　検出部
７２　　　　　　　　　　判定部
７３　　　　　　　　　　制御部
７４　　　　　　　　　　マグネトロン
【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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