(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外耳道に挿入され鼓膜および／またはその近傍から放射された赤外線を通過させるプローブと、前記プローブを通過した赤外線を受光する受光部と、前記受光部の出力を温度に演算する信号処理手段と、前記信号処理手段の出力を報知する報知手段とからなり、前記受光部は赤外受光素子と、前記赤外受光素子を内部に設け赤外線の入射する開口部を有する筐体と、少なくともプローブを通過した赤外線を集光する集光素子を有し、前記筐体の開口部は前記集光素子の焦点位置から後方に離して設置することにより、受光領域を制限したことを特徴とする放射体温計。
【請求項２】
受光部を収納する本体を有し、プローブは内部を空洞状態にして前記本体に連結し着脱自在とした請求項１記載の放射体温計。
【請求項３】
プローブは先端が開口していることを特徴とする請求項２記載の放射体温計。
【請求項４】
本体には非計測時にプローブを収納する収納部を有する請求項２記載の放射体温計。
【請求項５】
プローブは複数でそれぞれを目視で判別可能な差異を有する構成としたことを特徴とする請求項２記載の放射体温計。
【請求項６】
報知手段は信号処理手段の演算結果の温度を音声で報知する音声報知手段を有する請求項１記載の放射体温計。
【請求項７】
受光部は集光素子外からの赤外線が筐体の開口部に入射するのを遮る遮光体を有し、前記遮光体の前記筐体の開口部側に反射抑制手段を設けた請求項１記載の放射体温計。
【請求項８】
遮光体の材質として合成樹脂を用いる請求項７記載の放射体温計。
【請求項９】
集光素子は熱伝導率が低く、かつ熱容量が小さい材質よりなる請求項１記載の放射体温計。
【請求項１０】
集光素子の材質として合成樹脂を用いる請求項９記載の放射体温計。
【請求項１１】
筐体の開口部を、集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側のプローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブの先端の面と交叉する仮想先端点から光軸に対して前記仮想先端点と同じ側の集光素子の縁を通過して前記集光素子による前記仮想先端点の像点へ到達する光路と光軸との交点よりも前記集光素子から遠く且つ前記集光素子による前記仮想先端点の像点よりも前記集光素子に近い領域に設置することを特徴とする請求項１〜１０記載の放射体温計。
【請求項１２】
筐体の開口部を、集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側のプローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブの先端の面と交叉する仮想先端点から光軸に対して前記仮想先端点と同じ側の集光素子の縁を通過して前記集光素子による前記仮想先端点の像点へ到達する光路と光軸との交点と、前記集光素子による前記仮想先端点の２つの像点とで形成される、前記集光素子の子午面内の三角形内に設置することを特徴とする請求項１１記載の放射体温計。
【請求項１３】
筐体の開口部を、集光素子の焦点距離ｆと、前記筐体の開口部の半径ｒＳと、前記集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側のプローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブ先端の面と交叉する仮想先端点と光軸との距離ｒαと、前記仮想先端点と前記集光素子との距離Ｌαと、前記集光素子の半径ｒ３を用いて、
【数１】
0004126792.tif 000020
で与えられるＬ３だけ前記集光素子の焦点よりも集光素子から遠くに設置したことを特徴とする請求項１２記載の放射体温計。
【請求項１４】
筐体の開口部を、集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側のプローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブの先端の面と交叉する仮想先端点の集光素子による像点よりも前記集光素子から遠い領域に設置することを特徴とする請求項１〜１０記載の放射体温計。
【請求項１５】
筐体の開口部を、集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側のプローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブの先端の面と交叉する仮想先端点から光軸を挟んで前記仮想先端点と反対側の前記集光素子の縁を通過して前記集光素子による前記仮想先端点の像点へ到達する前記集光素子の子午面内の２つの光路で挟まれた領域に設置することを特徴とする請求項１４記載の放射体温計。
【請求項１６】
筐体の開口部を、集光素子の焦点距離ｆと、前記筐体の開口部の半径ｒＳと、前記集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側の前記プローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブの先端の面と交叉する仮想先端点と光軸との距離ｒαと、前記仮想先端点と前記集光素子との距離Ｌαと、前記集光素子の半径ｒ３を用いて、
【数２】
0004126792.tif 000021
で表されるＬ３だけ前記集光素子の焦点よりも集光素子から遠くに設置したことを特徴とする請求項１５記載の放射体温計。
【請求項１７】
集光素子が屈折レンズであることを特徴とする請求項１〜１６記載の放射体温計。
【請求項１８】
集光素子が集光ミラーであることを特徴とする請求項１〜１６記載の放射体温計。
【請求項１９】
集光ミラーは、前記集光ミラーに入射する第１の光軸と、前記集光ミラーから射出し筐体の開口部に入射する第２の光軸とを屈曲させる構成とした請求項１８記載の放射体温計。
【請求項２０】
筐体は少なくとも内面を反射率の高い材料で構成した請求項１ないし１９のいずれか１項記載の放射体温計。
【請求項２１】
筐体は金属で構成した請求項２０記載の放射体温計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生体の体温を耳孔内から発せられる赤外線量を検知することにより測定する放射体温計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より体温計として、耳孔内から発せられる赤外線量を非接触で検知して体温換算する放射体温計があり、これらは水銀や熱電対を利用した接触型のものに対して短時間で測定可能であるという特長がある。
【０００３】
この種の放射体温計の一般的な例として特開平６−１６５号公報に示されるものを図１１により説明する。図１１に示すように放射体温計は、プローブ１と、プローブ１内を長さ方向に走る導波管２と、導波管２内を伝搬した赤外線の放射強度を電気信号に変換する赤外受光素子３と、変換された電気信号から温度を測定する信号処理手段４を備える。
【０００４】
このプローブ１を外耳道に挿入することで、赤外受光素子３が鼓膜および／またはその近傍から発せられる赤外線を受光し、受光した赤外線量に相関を持った電気信号を出力し、信号処理手段４がその電気信号から鼓膜および／またはその近傍の温度を換算するというものである。
【０００５】
一般に赤外受光素子３はあらゆる方向から入射する赤外線量の総量に相関を持った電気的信号を出力するものであり、導波管２は少なくともその内面を金属で構成、またはメッキ処理を施すなどして反射率を高くしている。このような構成で鼓膜および／またはその近傍から発せられる赤外線は直接または導波管２内面で多重反射して赤外受光素子３に至る。またプローブ１の内面等から発せられる不要な赤外線は赤外受光素子３には至らない。
【０００６】
しかし、導波管２内面を完全反射体（反射率＝１）にすることは困難であり、多重反射で入射する光は反射率のｎ乗による反射ロスを生じる。また１回反射のような浅い角度での反射は一般に垂直光より反射率が低くなり、やはり反射ロスが生じる。これら反射ロスに相当する部分は導波管２から発せられる赤外線輻射が赤外受光素子３に入射することになり、プローブ１を外耳道に挿入したときに導波管２の温度変動があれば赤外受光素子３はその影響を受けて正確な体温測定ができなくなる。
【０００７】
上記従来例においてはこの課題解決のためにプローブ１の先端部を基幹部より細くして外耳道との接触を低減して導波管２の温度変動を低減している。また特開平５−４５２２９号公報に示される例においてはプローブ表面を断熱材、内部を高熱伝導性材料で構成して、外耳道からの熱の影響を受けにくくするとともに受けた熱は素早く赤外受光素子に熱伝導させて影響をキャンセルする工夫をしている。また特開平８−１２６６１５号公報に示される例においてはプローブを着脱自在とし、測定ごとにプローブを交換してプローブに貯まる熱の影響を除去するよう工夫している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、外耳道から導波管に伝わる熱の影響を排除して正確に鼓膜および／またはその近傍の温度を測定するには、上記いずれの方法も完全ではなく、導波管の温度変動の影響を受け、体温測定の正確さを欠くという課題がある。特に短時間の間隔で繰り返し測定したときに、徐々に導波管が温度変化しその影響を受けて、同一被験者であっても測定温度が徐々に変化していくという課題がある。
【０００９】
この課題による測定誤差の影響を低減するために、導波管に高い熱伝導性材料として金属を用いると、低温環境で導波管内部に結露が発生しやすいという課題がある。それは、低温環境で耳孔に挿入することで体温に近い空気に触れても金属表面の温度が容易に上昇しないからである。従って水蒸気を含む蒸気が露点以下の金属で冷却され金属表面に結露が発生する。この結露現象が、導波管のように赤外線を反射させる機能を持つ部品に発生すると、結露により赤外線が、吸収、散乱をうけ、赤外受光素子に到達する赤外線が著しく減少し、測定誤差となる。
【００１０】
またこのような放射体温計を不特定多数の人が使う場合には、一般に衛生管理の面からプローブに衛生カバーを装着して外耳道に挿入し、衛生カバーを交換し使い捨てするのが一般的である。この衛生カバーはプローブ先端に当接する部分を膜で閉じなければならない。それは導波管先端部がプローブ先端部まで延びているためで、導波管に汚れを付着させないためには先端に膜を設ける必要がある。
【００１１】
一方、家庭や少人数の職場のように被験者が特定少数であれば、個人ごとに使うプローブを決めておけば耳からの感染は防ぐことができ、衛生カバーは不要となり使い捨てのような資源の消費は解消できる。しかしこの場合でも導波管に汚れを付着させないためにプローブの先端を赤外線透過材の膜で閉じる必要がある。
【００１２】
いずれにしても衛生上の問題でプローブ先端に設けた膜を透過した赤外線量を測定することになる。ここで赤外線が膜を透過する際には吸収または反射する成分があり、完全に透過させることは困難である。この膜による赤外線の透過率は膜の厚み等によりばらつくものであり、特定の膜を付けた状態で調整しても、別の膜を付けたときには透過率のばらつきによる温度誤差が発生するという課題がある。
【００１３】
また、測定温度を音声で報知することにより、目の不自由な人が使う場合や暗闇で測定する場合においても測定結果がわかるなどの効果があり、例えば特開平６−１４２０６１号公報で示される方法などが知られている。
【００１４】
しかし、例えば測定の終了をビープ音で報知するのであれば０．１〜０．２秒で十分であるが、温度を音声で報知すれば２〜３秒要する。即ち、上記してきた構成の放射体温計で音声報知すると、その報知が終わるまでプローブを耳に挿入し続けていなければならず、その間に導波管には耳の熱が伝わり温度変化を起こす。１回だけの測定ならよいが、繰り返し測定する場合にはこの報知時間中の導波管の温度変化が次の測定の測定誤差となって表れるという課題がある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、外耳道に挿入され鼓膜および／またはその近傍から放射された赤外線を通過させるプローブと、前記プローブを通過した赤外線を受光する受光部と、前記受光部の出力を温度に演算する信号処理手段と、前記信号処理手段の出力を報知する報知手段とからなり、前記受光部は赤外受光素子と、前記赤外受光素子を内部に設け赤外線の入射する開口部を有する筐体と、少なくともプローブを通過した赤外線を集光する集光素子を有し、前記筐体の開口部は前記集光素子の焦点位置から後方に離して設置することにより、受光領域を制限した構成としたものである。
【００１６】
上記発明によれば、受光部は鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した赤外線のみを受光し、信号処理手段は受光部からの出力を温度に演算し、演算結果の温度を報知手段が報知する。そして受光部の筐体の開口部には集光素子で集光された赤外線が入射し、開口部に入射した赤外線は赤外受光素子に入射することで、鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となり、正確な検温ができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１にかかる放射体温計は、外耳道に挿入され鼓膜および／またはその近傍から放射された赤外線を通過させるプローブと、前記プローブを通過した赤外線を受光する受光部と、前記受光部の出力を温度に演算する信号処理手段と、前記信号処理手段の出力を報知する報知手段とからなり、前記受光部は赤外受光素子と、前記赤外受光素子を内部に設け赤外線の入射する開口部を有する筐体と、少なくともプローブを通過した赤外線を集光する集光素子を有し、前記筐体の開口部は前記集光素子の焦点位置から後方に離して設置することにより、受光領域を制限したものである。
【００１８】
そして、受光部は鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した赤外線のみを受光し、信号処理手段は受光部からの出力を温度に演算し、演算結果の温度を報知手段が報知する。そして受光部の筐体の開口部には集光素子で集光された赤外線が入射し、開口部に入射した赤外線は赤外受光素子に入射することで、鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となり、正確な検温ができる。
【００１９】
本発明の請求項２にかかる放射体温計は、受光部を収納する本体を有し、プローブは内部を空洞状態にして前記本体に連結し着脱自在としたものである。
【００２０】
そして、本体に収納された受光部は鼓膜および／またはその近傍から発せられプローブを通過した赤外線のみを受光し、プローブは内部に導波管がなく空洞状態にして本体に着脱自在に連結しているので、導波管の温度変動による温度精度の悪化がなく、プローブ交換により衛生上の問題がなくかつプローブをはずせば突出部分がなく収納が容易になる。
【００２１】
本発明の請求項３にかかる放射体温計は、プローブは先端が開口している構成としたものである。
【００２２】
そしてプローブは先端が開口しているので、先端を覆うカバーの赤外線透過率のばらつきによる温度誤差要因が無くなり、測定温度精度を向上できる。
【００２３】
本発明の請求項４にかかる放射体温計は、本体には非計測時にプローブを収納する収納部を有するものである。
【００２４】
そして、非計測時には収納部にプローブが収納されるので、本体は収納しやすい形状になり、かつはずしたプローブを紛失する可能性は少なくなる。
【００２５】
本発明の請求項５にかかる放射体温計は、プローブは複数でそれぞれを目視で判別可能な差異を有する構成としたものである。
【００２６】
そして、目視で判別可能な複数のプローブを備えているのでプローブごとに使用者を特定することは可能でプローブ交換による感染の問題がない。
【００２７】
本発明の請求項６にかかる放射体温計は、報知手段は信号処理手段の演算結果の温度を音声で報知する音声報知手段を有するものである。
【００２８】
そして、鼓膜および／またはその近傍から直接放射される赤外線のみを受光する受光部からの出力に基づいて演算した温度を音声報知手段を有する報知手段で報知するので、耳に挿入している時間に拘わらず正確な体温を測定することができる。
【００２９】
本発明の請求項７にかかる放射体温計は、受光部は集光素子外からの赤外線が筐体の開口部に入射するのを遮る遮光体を有し、前記遮光体の前記筐体の開口部側に反射抑制手段を設けたものである。
【００３０】
そして、集光素子外からの赤外線が筐体に入射するのを遮る遮光体とを有し、遮光体の筐体側に反射抑制手段を設けたので筐体の開口部以外の位置へ進行した赤外線が反射して筐体の内部に入射してしまうことがない。従って、受光領域を制限し、鼓膜および／またはその近傍以外からの赤外線を筐体の開口部以外の点へ導くので、プローブの温度変化の影響を受けず正確な体温測定ができる。
【００３１】
本発明の請求項８にかかる放射体温計は、遮光体の材質として合成樹脂を用いるものである。
【００３２】
そして、一般に合成樹脂の放射率は０．９前後と高い値になることが知られていて、これを遮光体として用いることで赤外線の反射が抑制される。また、合成樹脂は熱伝導率が低く、かつ熱容量が小さいので、遮光体表面に結露が発生しにくい。したがって、結露による赤外線の反射や散乱がなく正確な体温測定ができる。
【００３３】
本発明の請求項９にかかる放射体温計は、集光素子は熱伝導率が低く、かつ熱容量が小さい材質よりなるものである。
【００３４】
そして、プローブからの赤外線を遮る導波管は不要であり、集光素子を含む光学系に高い熱伝導率を必要としない。そして、集光素子は熱伝導率が低く、かつ熱容量が小さい材質より構成したので、集光素子表面に結露が発生しにくく正確な体温測定ができる。
【００３５】
本発明の請求項１０にかかる放射体温計は、集光素子の材質として合成樹脂を用いるものである。
【００３６】
そして、一般に合成樹脂は熱伝導率が低く熱容量が小さいことが知られており、合成樹脂により集光素子表面の結露を抑制することができる。
【００３７】
本発明の請求項１１にかかる放射体温計は、筐体の開口部を、集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側のプローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブの先端の面と交叉する仮想先端点から光軸に対して前記仮想先端点と同じ側の集光素子の縁を通過して前記集光素子による前記仮想先端点の像点へ到達する光路と光軸との交点よりも前記集光素子から遠く且つ前記集光素子による前記仮想先端点の像点よりも前記集光素子に近い領域に設置するものである。
【００３８】
そして、筐体には集光素子で集光された赤外線が入射し、また筐体の開口部はは仮想先端点と同じ側の集光素子の縁を通過して集光素子による仮想先端点の像点へ到達する光路と光軸との交点よりも集光素子から遠く且つ集光素子による仮想先端点の像点よりも集光素子に近い領域に設置することで、プローブ内壁から集光素子に入射する赤外線を筐体の開口部以外の位置へ進行させることができ、受光領域を制限することができる。そして筐体の開口部から入射した赤外線が赤外受光素子に入射するので、鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となる。
【００３９】
本発明の請求項１２にかかる放射体温計は、筐体の開口部を、集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側のプローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブの先端の面と交叉する仮想先端点から光軸に対して前記仮想先端点と同じ側の集光素子の縁を通過して前記集光素子による前記仮想先端点の像点へ到達する光路と光軸との交点と、前記集光素子による前記仮想先端点の２つの像点とで形成される、前記集光素子の子午面内の三角形内に設置するものである。
【００４０】
そして、筐体には集光素子で集光された赤外線が入射し、また筐体の開口部は仮想先端点と同じ側の集光素子の縁を通過して集光素子による仮想先端点の像点へ到達する光路と光軸との交点と、集光素子による仮想先端点の２つの像点とで形成される、集光素子の子午面内の三角形内に設置することで、プローブ内壁から集光素子に入射する赤外線を筐体の開口部以外の位置へ進行させることができ、受光領域を制限することができる。そして筐体の開口部から入射した赤外線が赤外受光素子に入射するので、鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となる。
【００４１】
本発明の請求項１３にかかる放射体温計は、筐体の開口部を、集光素子の焦点距離ｆと、前記筐体の開口部の半径ｒＳと、前記集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側のプローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブ先端の面と交叉する仮想先端点と光軸との距離ｒαと、前記仮想先端点と前記集光素子との距離Ｌαと、前記集光素子の半径ｒ３を用いて、
【００４２】
【数３】
0004126792.tif 000002
【００４３】
で与えられるＬ３だけ前記集光素子の焦点よりも集光素子から遠くに設置したものである。
【００４４】
そして、筐体には集光素子で集光された赤外線が入射し、また筐体の開口部は集光素子の焦点距離ｆと、筐体の開口部の半径ｒＳと、仮想先端点と光軸との距離ｒαと、仮想先端点と集光素子との距離Ｌαと、集光素子の半径ｒ３を用いて、前記の式で与えられるＬ３だけ集光素子の焦点よりも集光素子から遠くに設置することで、プローブ内壁から集光素子に入射する赤外線を筐体の開口部以外の位置へ進行させることができ、受光領域を制限することができる。そして筐体の開口部に入射した赤外線が赤外受光素子に入射するので、鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となる。
【００４５】
本発明の請求項１４にかかる放射体温計は、筐体の開口部を、集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側のプローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブの先端の面と交叉する仮想先端点の集光素子による像点よりも前記集光素子から遠い領域に設置するものである。
【００４６】
そして、筐体には集光素子で集光された赤外線が入射し、また筐体の開口部を、集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側のプローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブの先端の面と交叉する仮想先端点の集光素子による像点よりも前記集光素子から遠い領域に設置することで、プローブ内壁から集光素子に入射する赤外線を筐体の開口部以外の位置へ進行させることができ、受光領域を制限することができる。そして筐体の開口部に入射した赤外線が赤外受光素子に入射するので、鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となる。
【００４７】
本発明の請求項１５にかかる放射体温計は、筐体の開口部を、集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側のプローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブの先端の面と交叉する仮想先端点から光軸を挟んで前記仮想先端点と反対側の前記集光素子の縁を通過して前記集光素子による前記仮想先端点の像点へ到達する前記集光素子の子午面内の２つの光路で挟まれた領域に設置するものである。
【００４８】
そして、筐体には集光素子で集光された赤外線が入射し、また筐体の開口部を、集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側のプローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブの先端の面と交叉する仮想先端点から光軸を挟んで前記仮想先端点と反対側の前記集光素子の縁を通過して前記集光素子による前記仮想先端点の像点へ到達する前記集光素子の子午面内の２つの光路で挟まれた領域に設置することで、プローブ内壁から集光素子に入射する赤外線を筐体の開口部以外の位置へ進行させることができ、受光領域を制限することができる。そして筐体の開口部に入射した赤外線が赤外受光素子に入射するので、鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となる。
【００４９】
本発明の請求項１６にかかる放射体温計は、筐体の開口部を、集光素子の焦点距離ｆと、前記筐体の開口部の半径ｒＳと、前記集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側の前記プローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブの先端の面と交叉する仮想先端点と光軸との距離ｒαと、前記仮想先端点と前記集光素子との距離Ｌαと、前記集光素子の半径ｒ３を用いて、
【００５０】
【数４】
0004126792.tif 000003
【００５１】
で表されるＬ３だけ前記集光素子の焦点よりも集光素子から遠くに設置したものである。
【００５２】
そして、筐体には集光素子で集光された赤外線が入射し、また筐体の開口部は集光素子の焦点距離ｆと、筐体の開口部の半径ｒＳと、仮想先端点と光軸との距離ｒαと、仮想先端点と前記集光素子との距離Ｌαと、集光素子の半径ｒ３を用いて、前記の式で表されるＬ３だけ前記集光素子の焦点よりも集光素子から遠くに設置することで、プローブ内壁から集光素子に入射する赤外線を筐体の開口部以外の位置へ進行させることができ、受光領域を制限することができる。そして筐体の開口部に入射した赤外線が赤外受光素子に入射するので、鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となる。
【００５３】
本発明の請求項１７にかかる放射体温計は、集光素子は屈折レンズで構成している。
【００５４】
そして屈折レンズにより、筐体の開口部には集光された赤外線が入射する。
【００５５】
本発明の請求項１８にかかる放射体温計は、集光素子は集光ミラーで構成している。
【００５６】
そして集光ミラーにより、筐体の開口部には集光された赤外線が入射する。
【００５７】
本発明の請求項１９にかかる放射体温計は、集光ミラーは、前記集光ミラーに入射する第１の光軸と、前記集光ミラーから射出し筐体の開口部に入射する第２の光軸とを屈曲させるものである。
【００５８】
そして、外耳道に挿入して測定する放射体温計としての使い勝手を考慮しプローブと本体を屈曲させたとき、この角度に併せて光学系も屈曲させることができる。従って、使い勝手がよく、耳孔に挿入しやすくなることで挿入方向が安定しやすく精度よく体温測定ができる。
【００５９】
本発明の請求項２０にかかる放射体温計は、筐体は少なくとも内面を反射率の高い材料で構成したものである。
【００６０】
そして、筐体の内面を反射率の高い材料とすることで、赤外受光素子には筐体の開口部から入射する赤外線を反射させながら有効に入射させることができる。
【００６１】
本発明の請求項２１にかかる放射体温計は、筐体は金属で構成したものである。
【００６２】
そして、金属は一般に反射率が高いので、筐体を簡易に構成できる。
【００６３】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１を図１〜図４を参照しながら説明する。図１は本発明の放射体温計の構成図である。図２〜図３は複数のプローブの側面図、図４は受光部およびプローブの構成図である。
【００６４】
図１において１はプローブで体温測定に際して外耳道に挿入する部分であり、鼓膜に向かう側の先端方向に細くした形状で、先端は開口していて、反対側の端部には本体５と着脱可能なように突起部６を備えている。そしてプローブ１を本体５に取り付ける時は、押し圧により突起部６が内側に歪んで本体５に取り付けられる。はずすときはプローブ１を指で押さえることで、同様に突起部６を内側に歪ませてはずす。本体５には収納部７があり、体温測定をしないときはプローブ１をはずして収納部７に収納する。収納部７は蓋８を備え、収納時に開閉する。非測定時にプローブ１をはずすことで本体そのものの形状となり、収納しやすい形状となる。またはずしたプローブ１は収納部７で保管するので紛失する可能性は少ない。
【００６５】
９は受光部でプローブ１の開口を通過した赤外線のみを受光し、その赤外線量に応じた電気信号を出力する。４は信号処理手段で受光部９から入力する信号に基づいて温度換算する。ここで換算される温度は赤外線の照射源温度であり、鼓膜および／またはその近傍の温度に相当する。
【００６６】
信号処理手段４で換算された温度を体温として報知手段１０で使用者に報知する。報知手段１０は信号処理手段４で換算した体温を数字で表示する数字表示手段１１と音声報知手段１２から成る。数字表示手段１１は例えば液晶表示器であり、音声報知手段１２は例えばスピーカである。
【００６７】
ここで、受光部９は後に詳述するようにプローブ１の開口を通過した赤外線のみを受光するのでプローブ１の温度変動の影響を受けることはなく、また導波管も必要ない。プローブ１は着脱自在であり、複数個具備していて、例えば図２に示すようにそれぞれ、異なる記号を印刷している。図２では（ａ）には「Ａ」、（ｂ）には「Ｂ」、（ｃ）には「Ｃ」、（ｄ）には「Ｄ」の記号を印刷している。例えば家庭で使う場合、４人家族であれば個人ごとに使うプローブを決めておけば、記号が目印になって間違うことはなく耳からの感染は避けることができる。また導波管を持たないのでプローブ１の先端部分は開口していてもよく、膜で覆うようなことはないので、膜の赤外線透過率のばらつきによる温度誤差はない。
【００６８】
個人ごとに使うプローブを間違えないように目視で判断可能な差異を設ける方法として前記した記号の違いの他に、色を変えたり異なる図柄を印刷してもよい。また図３に示すように寸法を変えてもよい。図３では（ａ）を最も短く、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に長くしている。この場合には目視で判断可能な差異により使うプローブを間違えない他に、耳の小さい幼児ならば（ａ）、耳の大きい大人は（ｄ）を使うなどすれば最も耳に挿入しやすい寸法を選択できるという効果もある。
【００６９】
また音声報知手段１２で音声報知するので、暗闇で測定する場合や目の不自由な人が測定する場合でも検温結果を知ることができる。また数字表示手段１１でも報知しているので、騒音の大きい環境で測定する場合や耳の不自由な人が測定する場合でも検温結果を知ることができる。耳で温度を測定するので音声報知手段１２は十分小さな音量で被験者に報知することができ、被験者にのみ検温結果が聞こえ、被験者以外には検温結果が聞こえないようにできて、被験者の周囲に不要な雑音で迷惑をかけることはない。また被験者のプライバシーも守ることができる。
【００７０】
受光部９の構成を図４により説明する。図４において、１３は集光素子である屈折レンズ、３は赤外受光素子で、反射率の高い金属により構成された筐体１４に内蔵され、筐体１４には赤外線が入射する開口部１５が設けられている。１６は遮光体である。遮光体１６は少なくともその内面は後に詳述する合成樹脂等の反射率の低い反射抑制手段で構成している。Ａ、Ａ’は屈折レンズ１３の縁からこの縁と同じ側のプローブ１の内壁に接するように引いた直線とプローブ１の先端の面との交点で、図４のように開口から本体装着部分までの間が直線的なプローブであればプローブ１の先端内壁に位置する点である。Ｂはプローブ１の内壁における点、即ち受光したくない領域の点、Ｆは屈折レンズ１３の焦点、ＦＡは屈折レンズ１３によるＡの像点、ＦＡ’は屈折レンズ１３によるＡ’の像点、ＦＢは屈折レンズ１３によるＢの像点、Ｋ１ＡはＡから光軸に対して同じ側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦＡへ進行する光（マージナル光線）の光路、Ｋ２ＡはＡから光軸と平行に進んで焦点Ｆを通過してＦＡに到達する光の光路、Ｋ３ＡはＡから屈折レンズ１３の中心を通過してＦＡに到達する光の光路、Ｋ４ＡはＡから光軸を挟んで反対側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦＡに到達する光（マージナル光線）の光路である。また同様にＫ１Ａ’はＡ’から光軸に対して同じ側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦＡ’へ進行する光（マージナル光線）の光路、Ｋ２Ａ’はＡ’から光軸と平行に進んで焦点Ｆを通過してＦＡ’に到達する光の光路、Ｋ３Ａ’はＡ’から屈折レンズ１３の中心を通過してＦＡ’に到達する光の光路、Ｋ４Ａ’はＡ’から光軸を挟んで反対側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦＡ’に到達する光（マージナル光線）の光路、Ｋ３ＢはＢから屈折レンズ１３の中心を通過してＦＢに到達する光の光路、ＦＸは光路Ｋ１Ａと光路Ｋ１Ａ’の交点である。
【００７１】
プローブ１の開口を通過する赤外線のみが筐体１４の開口部１５に入射するような光学系を設計する。
【００７２】
筐体１４を遮光体１６に取り付け、屈折レンズ１３を通過しない赤外線は筐体１４が受光しないようにする。屈折レンズ１３を通った赤外線のみ受光する構成にした上で以下の設計を行う。
【００７３】
Ａから放射される光は光路Ｋ１Ａ、Ｋ２Ａ、Ｋ３Ａ、Ｋ４Ａなどを通ってＡの像点ＦＡに到達する。幾何光学で周知の通り、Ａの像点ＦＡは光軸を挟んでＡと反対側に形成される。図４中に示すように、光路Ｋ２Ａを通る光は、屈折レンズ１３を通過してＦで光軸と交叉したのち光軸から離れながらＦＡに到達する。同じように、光路Ｋ１Ａを通る光は、屈折レンズ１３を通過して光軸と交叉したのち光軸から離れながらＦＡに到達する。光路Ｋ３Ａを通る光は、屈折レンズ１３で光軸と交叉したのち光軸から離れながらＦＡに到達する。光路Ｋ４Ａを通る光は、光軸と交叉して屈折レンズ１３を通過し、屈折レンズ１３を通過してからは光軸と交叉せずにＦＡに到達する。このように、光路Ｋ１Ａと光軸が交叉する点ＦＸよりも屈折レンズ１３から離れた位置かつＦＡよりも屈折レンズ１３に近い位置で、Ａから放射される光が通過しない領域が存在する。この領域は、ＦＸとＦＡとＦＡ’が形成する三角形の内側となる。この三角形の内側に筐体１４の開口部１５を設置することで、Ａ、Ａ’から放射される光は、筐体１４の内部には入射せず赤外受光素子３では受光しない受光部が得られる。
【００７４】
受光したくないプローブ１内壁の領域中のＢ点は、Ａよりも光軸から遠いため、屈折レンズ１３によるＢの像点ＦＢがＦＡより光軸から遠くなることは周知の通りである。従って、ＦＸとＦＡとＦＡ’が形成する三角形の内側に筐体１４の開口部１５を設置することによってＡ、Ａ’から放射される赤外線が筐体１４の内部に入射しないようにすれば、自動的にＢからの赤外線も入射せず、赤外受光素子３では受光しない構成となる。
【００７５】
以上のように、ＦＸとＦＡとＦＡ’が形成する三角形の内側に筐体１４の開口部１５を設置することによって、光軸付近の受光したい領域、即ちプローブ１の開口を通過した鼓膜および／またはその近傍から放射される赤外線のみを赤外受光素子３が受光するような受光部が得られる。
【００７６】
（実施例２）
次に本発明の実施例２を図５を用いて説明する。図５は本発明の実施例２における放射体温計の受光部およびプローブを示す構成図である。図５において、１３は屈折レンズ、３は赤外受光素子で、反射率の高い金属により構成された筐体１４に内蔵され、筐体１４には赤外線が入射する開口部１５が設けられている。１６は遮光体である。Ａ、Ａ’は屈折レンズ１３の縁からプローブ１の内壁に接するように引いた直線とプローブ１の先端の面との交点で、図５のように開口から本体装着部までの間が直線的なプローブであればプローブ１の先端内壁に位置する点である。Ｂはプローブ１の内壁における点、即ち受光したくない領域の点、Ｆは屈折レンズ１３の焦点、ＦＡは屈折レンズ１３によるＡの像点、ＦＡ’は屈折レンズ１３によるＡ’の像点、ＦＢは屈折レンズ１３によるＢの像点、Ｋ１ＡはＡから光軸に対して同じ側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦＡへ進行する光（マージナル光線）の光路、Ｋ２ＡはＡから光軸と平行に進んで焦点Ｆを通過してＦＡに到達する光の光路、Ｋ３ＡはＡから屈折レンズ１３の中心を通過してＦＡに到達する光の光路、Ｋ４ＡはＡから光軸を挟んで反対側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦＡに到達する光（マージナル光線）の光路、Ｋ１Ａ’はＡ’から光軸に対して同じ側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦＡ’へ進行する光（マージナル光線）の光路、Ｋ２Ａ’はＡ’から光軸と平行に進んで焦点Ｆを通過してＦＡ’に到達する光の光路、Ｋ３Ａ’はＡ’から屈折レンズ１３の中心を通過してＦＡ’に到達する光の光路、Ｋ４Ａ’はＡ’から光軸を挟んで反対側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦＡ’に到達する光（マージナル光線）の光路、Ｋ３ＢはＢから屈折レンズ１３の中心を通過してＦＢに到達する光の光路、Ｋ４ＢはＢから光軸を挟んで反対側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦＢに到達する光（マージナル光線）の光路、ＦＸは光路Ｋ１Ａと光路Ｋ１Ａ’の交点、ＦＹは光路Ｋ４Ａと光路Ｋ４Ａ’の交点である。
【００７７】
プローブ１の開口を通過する赤外線のみが筐体１４の開口部１５に入射するような光学系を設計する。
筐体１４を遮光体１６に取り付け、屈折レンズ１３を通過しない赤外線は筐体１４が受光しないようにする。屈折レンズ１３を通った赤外線のみ受光する構成にした上で以下の設計を行う。
【００７８】
Ａから放射される光は光路Ｋ１Ａ、Ｋ２Ａ、Ｋ３Ａ、Ｋ４Ａなどを通ってＡの像点ＦＡに到達する。幾何光学で周知の通り、Ａの像点ＦＡは光軸を挟んでＡと反対側に形成される。図５中に示すように、光路Ｋ２Ａを通る光は、屈折レンズ１３を通過してＦで光軸と交叉してＦＡに到達し光軸から離れていく。同じように、光路Ｋ１Ａを通る光は、屈折レンズ１３を通過して光軸と交叉してＦＡに到達し光軸から離れていく。光路Ｋ３Ａを通る光は、屈折レンズ１３で光軸と交叉してＦＡに到達し光軸から離れていく。光路Ｋ４Ａを通る光は、光軸と交叉して屈折レンズ１３を通過し、屈折レンズ１３を通過してからは光軸と交叉せずにＦＡに到達し、その後光軸に近づくかあるいは遠ざかっていく。
【００７９】
このように、Ａの像点ＦＡよりも屈折レンズから離れた位置でＡから放射される光が通過しない領域が存在する。この領域は、ＦＡよりも屈折レンズ１３から遠い部分の光路Ｋ４Ａと、ＦＡ’よりも屈折レンズ１３から遠い部分の光路Ｋ４Ａ’で挟まれた領域である。この領域に筐体１４の開口部１５を設置することで、Ａ、Ａ’から放射される光は、筐体１４の内部には入射せず赤外受光素子３では受光しない受光部が得られる。
【００８０】
受光したくないプローブ１内壁の領域中のＢ点は、Ａよりも光軸から遠いため、屈折レンズ１３によるＢの像点ＦＢがＦＡより光軸から遠くなることは周知の通りである。従って、ＦＡよりも屈折レンズ１３から遠い部分の光路Ｋ４Ａと、ＦＡ’よりも屈折レンズ１３から遠い部分の光路Ｋ４Ａ’で挟まれた領域内に筐体１４の開口部１５を設置することによってＡ、Ａ’から放射される赤外線が筐体１４の内部に入射しないようにすれば、自動的にＢからの赤外線も入射せず、赤外受光素子３では受光しない構成となる。
【００８１】
以上のように、ＦＡよりも屈折レンズ１３から遠い部分の光路Ｋ４Ａと、ＦＡ’よりも屈折レンズ１３から遠い部分の光路Ｋ４Ａ’で挟まれた領域内に筐体１４の開口部１５を設置することによって、光軸付近の受光したい領域、即ちプローブ１の開口を通過した鼓膜および／またはその近傍から放射される赤外線のみを赤外受光素子３が受光するような受光部が得られる。
【００８２】
（実施例３）
次に本発明の実施例３を図６を用いて説明する。図６は本発明の実施例３における放射体温計の受光部およびプローブを示す構成図である。ここでプローブ１は前記実施例と異なり、より外耳道に挿入し易いようＲ付けの部分を持たせている。図６において、１３は屈折レンズ、３は赤外受光素子で、反射率の高い金属により構成された筐体１４に内蔵され、筐体１４には赤外線が入射する開口部１５が設けられている。１６は遮光体である。α、α’は屈折レンズ１３の縁からこの縁と光軸に対して同じ側のプローブ１内壁へ接する直線がプローブ１の先端面と交わる仮想先端点、Ｆは屈折レンズ１３の焦点、Ｆα、Ｆα’はそれぞれ屈折レンズ１３によるα、α’の像点、Ｋ１αはαから光軸に対して同じ側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦαへ進行する光（マージナル光線）の光路、Ｋ２αはαから光軸と平行に進んで焦点Ｆを通過してＦαに到達する光の光路、Ｋ３αはαから屈折レンズ１３の中心を通過してＦαに到達する光の光路、Ｋ４αはαから光軸を挟んで反対側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦαに到達する光（マージナル光線）の光路、Ｋ１α’はα’から光軸に対して同じ側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦα’へ進行する光（マージナル光線）の光路、Ｋ２α’はα’から光軸と平行に進んで焦点Ｆを通過してＦα’に到達する光の光路、Ｋ３α’はα’から屈折レンズ１３の中心を通過してＦα’に到達する光の光路、Ｋ４α’はα’から光軸を挟んで反対側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦα’に到達する光（マージナル光線）の光路、ＦＸは光路Ｋ１αと光軸との交点である。
【００８３】
プローブ１の開口を通過する赤外線のみが筐体１４の開口部１５に入射するような光学系を設計する。
【００８４】
筐体１４を遮光体１６に取り付け、屈折レンズ１３を通過しない赤外線は筐体１４が受光しないようにする。屈折レンズ１３を通った赤外線のみ受光する構成にした上で以下の設計を行う。
【００８５】
鼓膜および／またはその近傍から発せられプローブ１の開口を通過した赤外光のみ筐体１４の開口部１５に入射するようにするためには、プローブ１から放射される赤外光を受光しないようにすればよい。そのため、受光したい領域と受光したくない領域の境界に位置する点を仮想し、この点から、光軸に対してこの仮想した境界に位置する点と同じ側の屈折レンズ１３の縁を通過する光（マージナル光線）の光路よりも、光軸から遠くに位置するようにプローブ１を設置すればよい。そこで、上記仮想の境界に位置する点を、屈折レンズ１３の縁からこの縁と光軸に対して同じ側のプローブ１内壁へ接する直線がプローブ１の先端面と交わる点α、α’として、ＦαとＦα’とＦＸで形成される三角形の内側に筐体１４の開口部１５を設置する。これにより、プローブ１をαと屈折レンズ１３の間で光路Ｋ１α、Ｋ１α’よりも光軸から遠くに位置させることになるため、プローブ１からの光を受光しない光学系が得られる。
【００８６】
上記について詳細を以下に述べる。αから放射される光は光路Ｋ１α、Ｋ２α、Ｋ３α、Ｋ４αなどを通ってαの像点Ｆαに到達する。幾何光学で周知の通り、αの像点Ｆαは光軸を挟んでαと反対側に形成される。図６中に示すように、光路Ｋ２αを通る光は、屈折レンズ１３を通過してＦで光軸と交叉したのち光軸から離れながらＦαに到達する。同じように、光路Ｋ１αを通る光は、屈折レンズ１３を通過して光軸と交叉したのち光軸から離れながらＦαに到達する。光路Ｋ３αを通る光は、屈折レンズ１３で光軸と交叉したのち光軸から離れながらＦαに到達する。光路Ｋ４αを通る光は、光軸と交叉して屈折レンズ１３を通過し、屈折レンズ１３を通過してからは光軸と交叉せずにＦαに到達する。このように、光路Ｋ１αと光軸が交叉する点ＦＸよりも屈折レンズ１３から離れた位置かつＦαよりも屈折レンズ１３に近い位置で、αから放射される光が通過しない領域が存在する。同じように、α’についても、光路Ｋ１α’と光軸が交叉する点よりも屈折レンズ１３から離れた位置かつＦα’よりも屈折レンズ１３に近い位置で、α’から放射される光が通過しない領域が存在する。この、Ｆα、Ｆα’、ＦＸで形成される三角形の内側よりに筐体１４の開口部１５を設置することで、α、α’から放射される光を赤外受光素子３が受光しない受光部が得られる。αと屈折レンズ１３の間の光路Ｋ１αより光軸から遠い部分からの光は、αと同じ面内で光軸からの距離がαより大きい点からの光と置き換えられる。この点の屈折レンズ１３による像点はＦαよりも光軸から遠くなることは幾何光学で周知の通りである。そのため、αからの光を受光しないようにすれば、αよりも光軸から遠い点からの光を受光せず、従ってプローブ１からの光を受光しない。同様に、α’と屈折レンズ１３の間の光路Ｋ１α’より光軸から遠い部分からの光は、α’と同じ面内で光軸からの距離がα’より大きい点からの光と置き換えられる。この点の屈折レンズ１３による像点はＦα’よりも光軸から遠くなることは幾何光学で周知の通りである。そのため、α’からの光を受光しないようにすれば、α’よりも光軸から遠い点からの光を受光せず、従ってプローブ１からの光を受光しない。
【００８７】
このように、ＦαとＦα’とＦＸで形成される三角形の内側に筐体１４の開口部１５を設置することでα、α’から放射される赤外線が入射しないようにすれば、自動的にプローブ１から放射される赤外線も筐体１４の内部には入射せず赤外受光素子３が受光しない構成となる。
【００８８】
以下、αからの光を受光しないような筐体１４の開口部１５の位置を求める。
【００８９】
開口部１５はＦαよりも屈折レンズ１３に近い。この時、次式が成り立つ。
【００９０】
ＬαＦ≧ｆ＋Ｌ３      （１）
したがって
Ｌ３≦ＬαＦ−ｆ      （２）
ここでＬαＦは屈折レンズ１３の中心からαの像点Ｆαまでの距離、ｆは屈折レンズ１３の中心から焦点Ｆまでの距離、Ｌ３は焦点Ｆから開口部１５までの距離である。
【００９１】
図６に示すように、受光面は光路Ｋ１αと光軸が交わる点ＦＸとＦαとの間であるので、αからＦαまでの各光路のうち受光面で開口部１５に最も近づくものはＫ１αである。したがって、αからの光が開口部１５に入射しないためには、次式を満たす必要がある。
【００９２】
ｒαＳ１＞ｒＳ        （３）
ここで、ｒαＳ１は光路Ｋ１αと開口部１５の受光面との交点ＦαＳ１から光軸までの距離、ｒＳは開口部１５の半径である。また屈折レンズ１３の半径をｒ３、光軸から像点Ｆαまでの距離をｒαＦとしたとき、幾何光学で周知の通りｒ３、ｒαＦ、ｒαＳ１、Ｌ３、ｆは幾何関係として（式４）を満たす。
【００９３】
【数５】
0004126792.tif 000004
【００９４】
したがって、（式５）を満たす。
【００９５】
【数６】
0004126792.tif 000005
【００９６】
（式５）を（式３）へ代入することで（式６）が得られる。
【００９７】
【数７】
0004126792.tif 000006
【００９８】
（式２）、（式６）から、αから放射される光が開口部１５から入射しないための条件は（式７）となる。
【００９９】
【数８】
0004126792.tif 000007
【０１００】
さらにαから光軸までの距離をｒα、プローブ１の先端から屈折レンズ１３の中心までの距離をＬαとしたときに、幾何光学で周知の通り、ｒα、Ｌα、ｒαＦ、ＬαＦは幾何関係として（式８）を満たす。
【０１０１】
【数９】
0004126792.tif 000008
【０１０２】
したがって、（式９）を満たす。
【０１０３】
【数１０】
0004126792.tif 000009
【０１０４】
（式９）を（式７）へ代入することにより、αから放射される光が開口部１５から入射しないための条件は（式１０）となる。
【０１０５】
【数１１】
0004126792.tif 000010
【０１０６】
また、ガウスの公式から（式１１）が成り立つ。
【０１０７】
【数１２】
0004126792.tif 000011
【０１０８】
したがって、（式１２）が成り立つ。
【０１０９】
【数１３】
0004126792.tif 000012
【０１１０】
（式１２）を（式１０）に代入することにより、αから放射される光が開口部１５から入射しないための条件は（式１３）となる。
【０１１１】
【数１４】
0004126792.tif 000013
【０１１２】
以上のように、プローブ１先端のαから放射される光が開口部１５から筐体１４の内部に入射せず赤外受光素子３で受光しないためには、（式７）、或いは（式１０）、或いは（式１３）を満たすよう光学系を設計する必要がある。（式７）、（式１０）、（式１３）で与えられるＬ３だけ、開口部１５を屈折レンズ１３の焦点からずらして設置することで、プローブ１から放射される赤外線が開口部１５から入射せず、鼓膜および／またはその近傍から発せられプローブ１の開口を通過した赤外線のみが開口部１５から入射して赤外受光素子３で受光させることができる。
【０１１３】
（実施例４）
次に本発明の実施例４を図７に基づいて説明する。図７は本発明の実施例４における放射体温計の受光部およびプローブを示す構成図である。図７において、１はプローブで実施例３と同様にＲ付けの部分を持たせている。また１３は屈折レンズ、３は赤外受光素子で、反射率の高い金属により構成された筐体１４に内蔵され、筐体１４には赤外線が入射する開口部１５が設けられている。１６は遮光体である。α、α’は屈折レンズ１３の縁からこの縁と光軸に対して同じ側のプローブ１内壁へ接する直線がプローブ１の先端面と交わる仮想先端点、Ｆは屈折レンズ１３の焦点、Ｆα、Ｆα’はそれぞれ屈折レンズ１３によるα、α’の像点、Ｋ１αはαから光軸に対して同じ側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦαへ進行する光（マージナル光線）の光路、Ｋ２αはαから光軸と平行に進んで焦点Ｆを通過してＦαに到達する光の光路、Ｋ３αはαから屈折レンズ１３の中心を通過してＦαに到達する光の光路、Ｋ４αはαから光軸を挟んで反対側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦαに到達する光（マージナル光線）の光路、Ｋ１α’はα’から光軸に対して同じ側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦα’へ進行する光（マージナル光線）の光路、Ｋ２α’はα’から光軸と平行に進んで焦点Ｆを通過してＦα’に到達する光の光路、Ｋ３α’はα’から屈折レンズ１３の中心を通過してＦα’に到達する光の光路、Ｋ４α’はα’から光軸を挟んで反対側の屈折レンズ１３の縁を通過してＦα’に到達する光（マージナル光線）の光路、ＦＸは光路Ｋ１αと光軸との交点である。
【０１１４】
プローブ１の開口を通過する赤外線のみが筐体１４の開口部１５に入射するような光学系を設計する。
【０１１５】
筐体１４を遮光体１６に取り付け、屈折レンズ１３を通過しない赤外線は筐体１４が受光しないようにする。屈折レンズ１３を通った赤外線のみ受光する構成にした上で以下の設計を行う。
【０１１６】
鼓膜および／またはその近傍から発せられプローブ１の開口を通過した赤外光のみを受光するためには、プローブ１から放射される赤外光を受光しないようにすればよい。そのため、受光したい領域と受光したくない領域の境界に位置する点を仮想し、この点から、光軸に対してこの仮想した境界に位置する点と同じ側の屈折レンズ１３の縁を通過する光（マージナル光線）の光路よりも、光軸から遠くに位置するようにプローブ１を設置すればよい。そこで、上記仮想の境界に位置する点を、屈折レンズ１３の縁からこの縁と光軸に対して同じ側のプローブ１内壁へ接する直線がプローブ１の先端面と交わる点α、α’として、Ｆαよりも屈折レンズ１３から遠い部分の光路Ｋ４αと、Ｆα’よりも屈折レンズ１３から遠い部分の光路Ｋ４α’で挟まれた領域に赤外受光素子３を設置する。これにより、プローブ１をαと屈折レンズ１３の間で光路Ｋ１α、Ｋ１α’よりも光軸から遠くに位置させることになるため、プローブ１からの光を受光しない光学系が得られる。
【０１１７】
上記について詳細を以下に述べる。
【０１１８】
αから放射される光は光路Ｋ１α、Ｋ２α、Ｋ３α、Ｋ４αなどを通ってαの像点Ｆαに到達する。幾何光学で周知の通り、αの像点Ｆαは光軸を挟んでαと反対側に形成される。図７中に示すように、光路Ｋ２αを通る光は、屈折レンズ１３を通過してＦで光軸と交叉してＦαに到達し光軸から離れていく。同じように、光路Ｋ１αを通る光は、屈折レンズ１３を通過して光軸と交叉してＦαに到達し光軸から離れていく。光路Ｋ３αを通る光は、屈折レンズ１３で光軸と交叉してＦαに到達し光軸から離れていく。光路Ｋ４αを通る光は、光軸と交叉して屈折レンズ１３を通過し、屈折レンズ１３を通過してからは光軸と交叉せずにＦαに到達し、その後光軸に近づくかあるいは遠ざかっていく。このように、αの像点Ｆαよりも屈折レンズ１３から離れた位置でαから放射される光が通過しない領域が存在する。同じようにα’についても、α’の像点Ｆα’よりも屈折レンズ１３から離れた位置でα’から放射される光が通過しない領域が存在する。この、Ｆαよりも屈折レンズ１３から遠い部分の光路Ｋ４αと、Ｆα’よりも屈折レンズ１３から遠い部分の光路Ｋ４α’で挟まれた領域内に開口部１５を設置することによってα、α’から放射される赤外線を受光しない受光部が得られる。αと屈折レンズ１３の間の光路Ｋ１αより光軸から遠い部分からの光は、αと同じ面内で光軸からの距離がαより大きい点からの光と置き換えられる。この点の屈折レンズ１３による像点はＦαよりも光軸から遠くなることは幾何光学で周知の通りである。そのため、αからの光が開口部１５に入射しないようにすれば、αよりも光軸から遠い点からの光は入射せず、従ってプローブ１からの光は開口部１５からは入射しない。同様に、α’と屈折レンズ１３の間の光路Ｋ１α’より光軸から遠い部分からの光は、α’と同じ面内で光軸からの距離がα’より大きい点からの光と置き換えられる。この点の屈折レンズ１３による像点はＦα’よりも光軸から遠くなることは幾何光学で周知の通りである。そのため、α’からの光が開口部１５に入射しないようにすれば、α’よりも光軸から遠い点からの光は入射せず、従ってプローブ１からの光は開口部１５から入射しない。
【０１１９】
このように、Ｆαよりも屈折レンズ１３から遠い部分の光路Ｋ４αと、Ｆα’よりも屈折レンズ１３から遠い部分の光路Ｋ４α’で挟まれた領域に開口部１５を設置することでα、α’から放射される赤外線が入射しないようにすれば、自動的にプローブ１から放射される赤外線も入射せず赤外受光素子３では受光しない構成となる。
【０１２０】
以下、αからの光を受光しないような開口部１５の位置を求める。
【０１２１】
開口部１５はＦαよりも屈折レンズ１３から遠い。この時、次式が成り立つ。
【０１２２】
ＬαＦ≦ｆ＋Ｌ３        （１４）
したがって
Ｌ３≧ＬαＦ−ｆ        （１５）
ここでＬαＦは屈折レンズ１３の中心からαの像点Ｆαまでの距離、ｆは屈折レンズ１３の中心から焦点Ｆまでの距離、Ｌ３は焦点Ｆから開口部１５までの距離である。
【０１２３】
図７に示すように、受光面はＦαよりも屈折レンズ１３から遠いので、αからＦαまでの各光路のうち受光面で開口部１５に最も近づくものはＫ４αである。したがって、αからの光が開口部１５に入射しないためには、次式を満たす必要がある。
【０１２４】
ｒαＳ４＞ｒＳ          （１６）
ここで、ｒαＳ４は光路Ｋ４αと開口部１５の受光面との交点ＦαＳ４から光軸までの距離、ｒＳは開口部１５の半径である。また屈折レンズ１３の半径をｒ３、光軸から像点Ｆαまでの距離をｒαＦとしたとき、幾何光学で周知の通りｒ３、ｒαＦ、ＬαＦ、ｒαＳ４、Ｌ３、ｆは幾何関係として（式１７）を満たす。
【０１２５】
【数１５】
0004126792.tif 000014
【０１２６】
したがって（式１８）を満たす。
【０１２７】
【数１６】
0004126792.tif 000015
【０１２８】
（式１８）を（式１６）へ代入することで（式１９）が得られる。
【０１２９】
【数１７】
0004126792.tif 000016
【０１３０】
（式１５）、（式１９）から、αから放射される光が開口部１５に入射しないための条件は（式２０）となる。
【０１３１】
【数１８】
0004126792.tif 000017
【０１３２】
さらにαから光軸までの距離をｒα、プローブ１の先端から屈折レンズ１３の中心までの距離をＬαとしたときに、幾何光学で周知の通り、ｒα、Ｌα、ｒαＦ、ＬαＦは幾何関係として前記した（式８）を満たす。したがって前記した（式９）を満たす。
【０１３３】
（式９）を（式２０）へ代入することにより、αから放射される光が開口部１５に入射しないための条件は（式２１）となる。
【０１３４】
【数１９】
0004126792.tif 000018
【０１３５】
また、ガウスの公式から前記した（式１１）が成り立つ。したがって前記した（式１２）が成り立つ。
【０１３６】
（式１２）を（式２１）に代入することにより、αから放射される光を赤外受光素子３で受光しないための条件は（式２２）となる。
【０１３７】
【数２０】
0004126792.tif 000019
【０１３８】
以上のように、αから放射される光が開口部１５に入射しないためには、（式２０）、或いは（式２１）、或いは（式２２）の条件を満たすよう光学系を設計する必要がある。（式２０）、（式２１）、（式２２）で与えられるＬ３だけ、開口部１５を屈折レンズ１３の焦点からずらして設置することで、プローブ１から放射される赤外線は開口部１５から筐体１４に入射することはなく、赤外受光素子３で受光せずに、鼓膜および／またはその近傍から発せられプローブ１の開口を通過した赤外線のみが開口部１５から入射して赤外受光素子３で受光させることができる。したがってプローブ１からの赤外線を遮る導波管は不要となる。また、プローブ１からの熱を受ける導波管がないため、屈折レンズ１３に高い熱伝導率の材質を使用する必要がない。
【０１３９】
以上の実施例１〜４において、屈折レンズ１３は、例えばポリエチレン等のような１０μｍ前後の波長の赤外線を透過する合成樹脂を用いる。ポリエチレンの熱物性値は、熱伝導率λが０．３４Ｊ／ｍｓＫ、熱容量は２．１２×１０6 Ｊ／ｋｇＫ、である。参考までに金属体の、たとえば銅の物性値を掲載すると熱伝導率λが３９８Ｊ／ｍｓＫ、熱容量は３．４３×１０6Ｊ／ｋｇＫ、となり、合成樹脂の熱伝導率が小さくまた熱容量が小さいことがわかる。
【０１４０】
この時、低温の室内に放置されていた放射体温計を高温の室内に持ち込むと、低温の屈折レンズ１３を含む受光部９が、その周囲の空気を冷却し露点以下になる状態が過渡的に発生する。
【０１４１】
しかし、屈折レンズ１３は、熱容量が小さいので表面の温度が上昇しやすく、また熱伝導率が小さいので表面の熱が厚さ方向に拡散しない。よって、屈折レンズ１３の表面が露点以下になったとしてもその時間は短く、結露は発生しにくい。したがって、放射体温計の周囲の温度が変化した場合でも結露の影響がない正確な温度検出が可能な構成である。
【０１４２】
以上、受光部の集光素子として屈折レンズを用いた例を説明したが、透過型回折レンズを用いても同様に赤外受光素子を配置することにより鼓膜および／またはその近傍から発せられプローブ１の開口を通過した赤外線のみが開口部１５から筐体１４に入射し赤外受光素子３で受光させることができる他、レンズの成形が容易という効果がある。
【０１４３】
（実施例５）
次に本発明の実施例５を図８を用いて説明する。図８は本発明の実施例５における放射体温計の受光部およびプローブを示す構成図である。ここで集光素子１３は前記実施例と異なり、集光ミラーを用いている。図８において、１はプローブ、３は赤外受光素子で、反射率の高い金属により構成された筐体１４に内蔵され、筐体１４には赤外線が入射する開口部１５が設けられている。１６は遮光体である。α、α’は集光ミラー１３の縁からこの縁と光軸に対して同じ側のプローブ１内壁へ接する直線がプローブ１の先端面と交わる仮想先端点、Ｆは集光ミラー１３の焦点、Ｆα、Ｆα’はそれぞれ集光ミラー１３によるα、α’の像点、Ｋ１αはαから光軸に対して同じ側の集光ミラー１３の縁で反射してＦαへ進行する光（マージナル光線）の光路、Ｋ２αはαから光軸と平行に進んで焦点Ｆを通過してＦαに到達する光の光路、Ｋ３αはαから集光ミラー１３の中心で反射してＦαに到達する光の光路、Ｋ４αはαから光軸を挟んで反対側の集光ミラー１３の縁で反射してＦαに到達する光（マージナル光線）の光路、Ｋ１α’はα’から光軸に対して同じ側の集光ミラー１３の縁で反射してＦα’へ進行する光（マージナル光線）の光路、Ｋ２α’はα’から光軸と平行に進んで焦点Ｆを通過してＦα’に到達する光の光路、Ｋ３α’はα’から集光ミラー１３の中心で反射してＦα’に到達する光の光路、Ｋ４α’はα’から光軸を挟んで反対側の集光ミラー１３の縁で反射してＦα’に到達する光（マージナル光線）の光路、ＦＸは光路Ｋ１αと光軸との交点である。
【０１４４】
プローブ１の開口を通過する赤外線のみが筐体１４の開口部１５に入射するような光学系を設計する。
【０１４５】
筐体１４を遮光体１６内部に設け、集光ミラー１３で反射しない赤外線は筐体１４が受光しないようにする。集光ミラーで反射した赤外線のみ受光する構成にした上で以下の設計を行う。
【０１４６】
鼓膜および／またはその近傍から発せられプローブ１の開口を通過した赤外光のみを受光するためには、プローブ１から放射される赤外光を受光しないようにすればよい。そのため、受光したい領域と受光したくない領域の境界に位置する点を仮想し、この点から、光軸に対してこの仮想した境界に位置する点と同じ側の集光ミラー１３の縁で反射する光（マージナル光線）の光路よりも、光軸から遠くに位置するようにプローブ１を設置すればよい。そこで、上記仮想の境界に位置する点を、集光ミラー１３の縁からこの縁と光軸に対して同じ側のプローブ１内壁へ接する直線がプローブ１の先端面と交わる点α、α’として、ＦαとＦα’とＦＸで形成される三角形の内側に開口部１５を設置する。これにより、プローブ１をαと集光ミラー１３の間で光路Ｋ１α、Ｋ１α’よりも光軸から遠くに位置させることになるため、プローブ１からの光を受光しない光学系が得られる。
【０１４７】
上記について詳細を以下に述べる。αから放射される光は光路Ｋ１α、Ｋ２α、Ｋ３α、Ｋ４αなどを通ってαの像点Ｆαに到達する。幾何光学で周知の通り、αの像点Ｆαは光軸を挟んでαと反対側に形成される。図８中に示すように、光路Ｋ２αを通る光は、集光ミラー１３で反射してＦで光軸と交叉したのち光軸から離れながらＦαに到達する。同じように、光路Ｋ１αを通る光は、集光ミラー１３で反射して光軸と交叉したのち光軸から離れながらＦαに到達する。光路Ｋ３αを通る光は、集光ミラー１３で光軸と交叉したのち光軸から離れながらＦαに到達する。光路Ｋ４αを通る光は、光軸と交叉して集光ミラー１３で反射し、集光ミラー１３で反射してからは光軸と交叉せずにＦαに到達する。このように、光路Ｋ１αと光軸が交叉する点ＦＸよりも集光ミラー１３から離れた位置かつＦαよりも集光ミラー１３に近い位置で、αから放射される光が通過しない領域が存在する。同じように、α’についても、光路Ｋ１α’と光軸が交叉する点よりも集光ミラー１３から離れた位置かつＦα’よりも集光ミラー１３に近い位置で、α’から放射される光が通過しない領域が存在する。この、Ｆα、Ｆα’、ＦＸで形成される三角形の内側よりに開口部１５を設置することで、α、α’から放射される光を受光しない受光部が得られる。
【０１４８】
αと集光ミラー１３の間の光路Ｋ１αより光軸から遠い部分からの光は、αと同じ面内で光軸からの距離がαより大きい点からの光と置き換えられる。この点の集光ミラー１３による像点はＦαよりも光軸から遠くなることは幾何光学で周知の通りである。そのため、αからの光を受光しないようにすれば、αよりも光軸から遠い点からの光を受光せず、従ってプローブ１からの光を受光しない。同様に、α’と集光ミラー１３の間の光路Ｋ１α’より光軸から遠い部分からの光は、α’と同じ面内で光軸からの距離がα’より大きい点からの光と置き換えられる。この点の集光ミラー１３による像点はＦα’よりも光軸から遠くなることは幾何光学で周知の通りである。そのため、α’からの光を受光しないようにすれば、α’よりも光軸から遠い点からの光を受光せず、従ってプローブ１からの光を受光しない。
【０１４９】
このように、ＦαとＦα’とＦＸで形成される三角形の内側に開口部１５を設置することでα、α’から放射される赤外線が開口部１５に入射しないようにすれば、自動的にプローブ１から放射される赤外線も開口部１５から筐体１４には入射せず赤外受光素子３では受光しない構成となる。
【０１５０】
以下、αからの光を受光しないような開口部１５の位置を求める。
【０１５１】
開口部１５はＦαよりも集光ミラー１３に近い。この時、（式１）が成り立ち、したがって（式２）が成り立つ。ここでＬαＦは集光ミラー１３の中心からαの像点Ｆαまでの距離、ｆは集光ミラー１３の中心から焦点Ｆまでの距離、Ｌ３は焦点Ｆから開口部１５までの距離である。
【０１５２】
図８に示すように、受光面は光路Ｋ１αと光軸が交わる点ＦＸとＦαとの間であるので、αからＦαまでの各光路のうち受光面で開口部１５に最も近づくものはＫ１αである。したがって、αからの光が開口部１５に入射しないためには、（式３）を満たす必要がある。ここで、ｒαＳ１は光路Ｋ１αと開口部１５の受光面との交点ＦαＳ１から光軸までの距離、ｒＳは開口部１５の半径である。また集光ミラー１３の半径をｒ３、光軸から像点Ｆαまでの距離をｒαＦとしたとき、幾何光学で周知の通りｒ３、ｒαＦ、ｒαＳ１、Ｌ３、ｆは幾何関係として（式４）を満たし、したがって（式５）を満たす。また（式５）を（式３）へ代入することで（式６）が得られる。（式２）、（式６）から、αから放射される光が開口部１５に入射しないための条件は（式７）となる。
【０１５３】
さらにαから光軸までの距離をｒα、プローブ１の先端から集光ミラー１３の中心までの距離をＬαとしたときに、幾何光学で周知の通り、ｒα、Ｌα、ｒαＦ、ＬαＦは幾何関係として（式８）を満たし、したがって、（式９）を満たす。（式９）を（式７）へ代入することにより、αから放射される光が開口部１５に入射しないための条件は（式１０）となる。また、ガウスの公式から（式１１）が成り立ち、したがって、（式１２）が成り立つ。（式１２）を（式１０）に代入することにより、αから放射される光が開口部１５に入射しないための条件は（式１３）となる。
【０１５４】
以上のように、プローブ１先端のαから放射される光が開口部１５に入射しないためには、（式７）、或いは（式１０）、或いは（式１３）を満たすよう光学系を設計する必要がある。（式７）、（式１０）、（式１３）で与えられるＬ３だけ、開口部１５を集光ミラー１０の焦点からずらして設置することで、プローブ１から放射される赤外線は開口部１５に入射せずに、鼓膜および／またはその近傍から発せられプローブ１の開口を通過した赤外線のみが開口部１５から筐体１４に入射して赤外受光素子３で受光させることができる。
【０１５５】
（実施例６）
次に本発明の実施例６を図９に基づいて説明する。図９は本発明の実施例６における放射体温計の受光部およびプローブを示す構成図である。図９において、１はプローブ、１３は集光ミラー、３は赤外受光素子で、反射率の高い金属により構成された筐体１４に内蔵され、筐体１４には赤外線が入射する開口部１５が設けられている。１６は遮光体である。α、α’は集光ミラー１３の縁からこの縁と光軸に対して同じ側のプローブ１内壁へ接する直線がプローブ１の先端面と交わる仮想先端点、Ｆは集光ミラー１３の焦点、Ｆα、Ｆα’はそれぞれ集光ミラー１３によるα、α’の像点、Ｋ１αはαから光軸に対して同じ側の集光ミラー１３の縁で反射してＦαへ進行する光（マージナル光線）の光路、Ｋ２αはαから光軸と平行に進んで焦点Ｆを通過してＦαに到達する光の光路、Ｋ３αはαから集光ミラー１３の中心で反射してＦαに到達する光の光路、Ｋ４αはαから光軸を挟んで反対側の集光ミラー１３の縁で反射してＦαに到達する光（マージナル光線）の光路、Ｋ１α’はα’から光軸に対して同じ側の集光ミラー１３の縁を通過してＦα’へ進行する光（マージナル光線）の光路、Ｋ２α’はα’から光軸と平行に進んで焦点Ｆを通過してＦα’に到達する光の光路、Ｋ３α’はα’から集光ミラー１３の中心で反射してＦα’に到達する光の光路、Ｋ４α’はα’から光軸を挟んで反対側の集光ミラー１３の縁で反射してＦα’に到達する光（マージナル光線）の光路、ＦＸは光路Ｋ１αと光軸との交点である。
【０１５６】
プローブ１の開口を通過する赤外線のみが開口部１５に入射ような光学系を設計する。
【０１５７】
筐体１４を遮光体１６内部に設け、集光ミラー１３で反射する赤外線のみが開口部１５に入射するようにする。集光ミラー１３で反射した赤外線のみ入射する構成にした上で以下の設計を行う。
【０１５８】
鼓膜および／またはその近傍から発せられプローブ１の開口を通過した赤外光のみを受光するためには、プローブ１から放射される赤外光を受光しないようにすればよい。そのため、受光したい領域と受光したくない領域の境界に位置する点を仮想し、この点から、光軸に対してこの仮想した境界に位置する点と同じ側の集光ミラー１３で反射する光（マージナル光線）の光路よりも、光軸から遠くに位置するようにプローブ１を設置すればよい。そこで、上記仮想の境界に位置する点を、集光ミラー１３の縁からこの縁と光軸に対して同じ側のプローブ１内壁へ接する直線がプローブ１の先端面と交わる点α、α’として、Ｆαよりも集光ミラー１３から遠い部分の光路Ｋ４αと、Ｆα’よりも集光ミラー１３から遠い部分の光路Ｋ４α’で挟まれた領域に開口部１５を設置する。これにより、プローブ１をαと集光ミラー１３の間で光路Ｋ１α、Ｋ１α’よりも光軸から遠くに位置させることになるため、プローブ１からの光を受光しない光学系が得られる。
【０１５９】
上記について詳細を以下に述べる。
【０１６０】
αから放射される光は光路Ｋ１α、Ｋ２α、Ｋ３α、Ｋ４αなどを通ってαの像点Ｆαに到達する。幾何光学で周知の通り、αの像点Ｆαは光軸を挟んでαと反対側に形成される。図９中に示すように、光路Ｋ２αを通る光は、集光ミラー１３で反射してＦで光軸と交叉してＦαに到達し光軸から離れていく。同じように、光路Ｋ１αを通る光は、集光ミラー１３で反射して光軸と交叉してＦαに到達し光軸から離れていく。光路Ｋ３αを通る光は、集光ミラー１３で光軸と交叉してＦαに到達し光軸から離れていく。光路Ｋ４αを通る光は、光軸と交叉して集光ミラー１３で反射し、集光ミラー１３で反射してからは光軸と交叉せずにＦαに到達し、その後光軸に近づくかあるいは遠ざかっていく。このように、αの像点Ｆαよりも集光ミラー１３から離れた位置でαから放射される光が通過しない領域が存在する。同じようにα’についても、αの像点Ｆαよりも集光ミラー１３から離れた位置でαから放射される光が通過しない領域が存在する。この、Ｆαよりも集光ミラー１３から遠い部分の光路Ｋ４αと、Ｆα’よりも集光ミラー１３から遠い部分の光路Ｋ４α’で挟まれた領域内に赤外受光素子３を設置することによってα、α’から放射される赤外線を受光しない受光部が得られる。αと集光ミラー１３の間の光路Ｋ１αより光軸から遠い部分からの光は、αと同じ面内で光軸からの距離がαより大きい点からの光と置き換えられる。この点の集光ミラー１３による像点はＦαよりも光軸から遠くなることは幾何光学で周知の通りである。そのため、αからの光を受光しないようにすれば、αよりも光軸から遠い点からの光を受光せず、従ってプローブ１からの光を受光しない。同様に、α’と集光ミラー１３の間の光路Ｋ１α’より光軸から遠い部分からの光は、α’と同じ面内で光軸からの距離がα’より大きい点からの光と置き換えられる。この点の集光ミラー１３による像点はＦα’よりも光軸から遠くなることは幾何光学で周知の通りである。そのため、α’からの光を受光しないようにすれば、α’よりも光軸から遠い点からの光を受光せず、従ってプローブ１からの光を受光しない。
【０１６１】
このように、Ｆαよりも集光ミラー１３から遠い部分の光路Ｋ４αと、Ｆα’よりも集光ミラー１３から遠い部分の光路Ｋ４α’で挟まれた領域に開口部１５を設置することでα、α’から放射される赤外線が入射しないようにすれば、自動的にプローブ１から放射される赤外線も開口部１５から筐体１４に入射せず赤外受光素子３で受光しない構成となる。
【０１６２】
以下、αからの光を受光しないような開口部１５の位置を求める。
【０１６３】
開口部１５はＦαよりも集光ミラー１３から遠い。この時、（式１４）が成り立ち、したがって（式１５）が成り立つ。ここでＬαＦは集光ミラー１３の中心からαの像点Ｆαまでの距離、ｆは集光ミラー１３の中心から焦点Ｆまでの距離、Ｌ３は焦点Ｆから開口部１５までの距離である。
【０１６４】
図９に示すように、受光面はＦαよりも集光ミラー１３から遠いので、αからＦαまでの各光路のうち受光面で赤外受光素子３に最も近づくものはＫ４αである。したがって、αからの光を赤外受光素子３で受光しないためには、（式１６）を満たす必要がある。ここで、ｒαＳ４は光路Ｋ４αと赤外受光素子３の受光面との交点ＦαＳ４から光軸までの距離、ｒＳは開口部１５の半径である。また集光ミラー１３の半径をｒ３、光軸から像点Ｆαまでの距離をｒαＦとしたとき、幾何光学で周知の通りｒ３、ｒαＦ、ＬαＦ、ｒαＳ４、Ｌ３、ｆは幾何関係として（式１７）を満たし、したがって（式１８）を満たす。（式１８）を（式１６）へ代入することで（式１９）が得られる。（式１５）、（式１９）から、αから放射される光が開口部１５に入射しないための条件は（式２０）となる。
【０１６５】
さらにαから光軸までの距離をｒα、プローブ１の先端から集光ミラー１３の中心までの距離をＬαとしたときに、幾何光学で周知の通り、ｒα、Ｌα、ｒαＦ、ＬαＦは幾何関係として（式８）を満たし、したがって（式９）を満たす。（式９）を（式２０）へ代入することにより、αから放射される光が開口部１５に入射しないための条件は（式２１）となる。また、ガウスの公式から（式１１）が成り立つので、（式１２）が成り立つ。（式１２）を（式２１）に代入することにより、αから放射される光が開口部１５に入射しないための条件は（式２２）となる。
【０１６６】
以上のように、αから放射される光が開口部１５に入射しないためには、（式２０）、或いは（式２１）、或いは（式２２）の条件を満たすよう光学系を設計する必要がある。（式２０）、（式２１）、（式２２）で与えられるＬ３だけ、開口部１５を集光ミラー１３の焦点からずらして設置することで、プローブ１から放射される赤外線は開口部１５に入射せずに、鼓膜および／またはその近傍から発せられプローブ１の開口を通過した赤外線のみを開口部１５に入射させることができる。
【０１６７】
（実施例７）
次に本発明の実施例７を図１０を用いて説明する。図１０は集光素子として集光ミラーを用いた例において、集光ミラーに入射する第１の光軸と反射して集光ミラーから出射する第２の光軸を屈曲させた例を示す。１３は集光素子としての凹面鏡でその焦点はＦにある。このうちの一部太線で示すＡ〜Ａ’の部分のみを切り出して集光ミラーとして使うことにより、この中心を通る光軸は一点鎖線で示すように屈曲させて使うことができるようになる。ここで赤外受光素子３は開口部１５を持った筐体１４の内部に設けていて、集光ミラー１３の焦点Ｆより後方に、詳細には前記した実施例で示す範囲に配置すればよい。
【０１６８】
放射体温計の使いやすさを考慮すると、図１に戻ってプローブ１と本体５を約１１５度屈曲させるのが好ましい。それは本体５を手で持って、プローブ１を外耳道に挿入する場合、自然な手の位置で体温測定できる角度が約１１５度だからである。したがって、図１０において光軸を約１１５度屈曲させる構成をとると受光部は本体に収納しやすくなる。また自然な手の位置で体温測定することで、プローブを外耳道に挿入する方向は安定しやすくなり、体温の測定精度も向上させることができる。
【０１６９】
前記実施例５〜７において集光ミラー１３の材料は、実施例１〜４で説明した屈折レンズと異なり、赤外線を透過させる必要がない。例えば、集光ミラー１３の材料としてここでは、ポリプロピレン，ポリカーボネイトを用い、その表面に金属の蒸着またはメッキを施した構成とする。ポリプロピレンの物性値は、熱伝導率λが０．１２Ｊ／ｍｓＫ、熱容量は１．７６×１０6 Ｊ／ｋｇＫ、である。またポリカーボネイトの物性値は、熱伝導率λが０．１９Ｊ／ｍｓＫ、熱容量は１．５１×１０6 Ｊ／ｋｇＫ、であり、双方とも屈折レンズの例で説明したポリエチレンと同様に十分小さい。
【０１７０】
この構成により、プローブ１から放射される赤外線を開口部１５から筐体１４に入射させずに鼓膜および／またはその近傍からの放射光のみを入射させ、赤外受光素子３で受光させることができるので、集光素子１３が被測定物から伝わる熱の影響を受け難く、光学系に高い熱伝導性を必要としない。そして、集光素子は、熱容量と熱伝導率が小さいので、屈折レンズの例と同様に、温度が変化した場合でも結露の影響がない正確な温度検出が可能な構成とすることができる。
【０１７１】
ただし、集光ミラーに用いる材質としてはポリプロピレン，ポリカーボネイト，ポリエチレンに限られるものではない。
【０１７２】
以上、受光部の集光素子として集光ミラーを用いた例を説明したが、これは屈折レンズを使う場合に比べ、透過損失がなく受光量を増大させる効果がある。また、反射型回折レンズを用いても同様に開口部１５を配置することにより鼓膜および／またはその近傍から発せられプローブ１の開口を通過した赤外線のみを開口部１５から筐体１４に入射させて赤外受光素子３で受光させることができる他、ミラーの成形が容易という効果がある。
【０１７３】
前記の各実施例において、集光素子１３で透過または反射し、開口部１５に入射しないプローブ１の内面からの赤外線は、遮光体１６の内面に入射することになる。しかし、この遮光体１６の内面は反射抑制手段であるため、入射した赤外線が反射して開口部１５に入射するようなことはない。従って、測定誤差の要因となるプローブ１からの赤外線放射が開口部１５から筐体１４に入射し赤外受光素子３が受光するのを確実に阻止し、正確な温度検出ができる。
【０１７４】
遮光体１６は、例えばＰＣ、ＰＰＳ、ＰＢＴ、ＰＰ等のような合成樹脂を用いる。一般にこれら合成樹脂の放射率は０．９前後と高い値になることが知られている。また、物体に入射する赤外線は、反射成分と吸収成分と透過成分に分けられるが、透過のない場合を考えると、反射率と吸収率の和は１になる。ここでキルヒホッフの法則より、放射率と吸収率は等しいので、結果として放射率の高い合成樹脂は反射率が低いということが言える。従って、これらの合成樹脂を使用して遮光体１６を構成することで、遮光体１６自体が反射抑制手段となり、赤外受光素子３以外の位置へ進行した不要な赤外線が、遮光体１６で反射して赤外受光素子３に入射してしまうことがない。従って、受光領域を制限しプローブ１からの不要な赤外線を赤外受光素子３に入射させない作用を完全なものとすることができる。
【０１７５】
また、遮光体１６は赤外線の透過の小さい合成樹脂を用い、また赤外線が透過しないだけの充分な厚さを持たせて設計することは言うまでもない。また、遮光体１６を合成樹脂とすることにより、集光素子と同様の原理により遮光体１６にも結露が発生しにくい。もし遮光体１６が金属ならば、遮光体１６に発生した結露が移動することにより集光素子１３に付着し、その結果、集光能力を低下させる可能性があり、また遮光体１６に発生した結露により赤外光が散乱して開口部１５から赤外受光素子３にプローブ１から放射された赤外光が入射する可能性もあるが、遮光体１６が樹脂ならば結露が発生しないためそのようなことがない。
【０１７６】
また、以上説明した集光素子１３と開口部１５の配置で、プローブから放射される赤外線が開口部１５に至らない範囲内でプローブの形状を変えることは可能であり、図３に示した長さ方向の寸法の違いだけでなく、径の違う複数のプローブを備えてもよい。特に長さ方向の寸法を短くすれば、同じ集光素子と赤外受光素子の配置で径を細くでき、幼児に対応しやすいプローブも備えることができる効果がある。
【０１７７】
以上の各実施例において赤外受光素子３はその出力が対象物との温度差に相関のあるサーモパイル型であればそのままの構成で使えば良く、赤外受光素子３の出力が測定対象の温度変化に対して相関のある焦電型であれば、入射する赤外線を強制的に変化させるチョッパを設ければよい。
【０１７８】
以上の各実施例において筐体１４の開口部１５を適切な位置に配置することで、赤外受光素子３の大きさには無関係に鼓膜および／またはその近傍から放射される赤外光のみを受光することができるようになるの。即ち、実施例において説明した範囲が非常に小さな領域しかなく、それに対して赤外受光素子３が大きい場合でも、開口部１５の面積を小さくするだけで赤外受光素子３は鼓膜および／またはその近傍から放射された赤外光のみを受光することができる。ここで筐体１４は反射率の高い金属にすることで簡易な構成にできる。ただし、材料を樹脂にしてその内面を金属で蒸着、またはメッキしても良い。また、内面の反射率を高くするのは開口部１５から入射する赤外光が筐体内面で反射しながら赤外受光素子３に入射するようにして、赤外受光素子３においての受光量を増大させるためである。内面が黒体の場合には開口部１５から入射した直接光のみが赤外受光素子３に入射するので、赤外受光素子３の感度が十分大きく実用上の問題がなければ筐体１４の内面の反射率を高くしなくても良い。
【０１７９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の放射体温計は以下の効果を有する。
【０１８０】
本発明の請求項１にかかる放射体温計によれば、受光部は鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した赤外線のみを受光し、信号処理手段は受光部からの出力を温度に演算し、演算結果の温度を報知手段が報知する。そして受光部の筐体の開口部には集光素子で集光された赤外線が入射し、開口部に入射した赤外線は赤外受光素子に入射することで、鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となり、正確な検温ができる。
【０１８１】
本発明の請求項２にかかる放射体温計によれば、本体に収納された受光部は鼓膜および／またはその近傍から発せられプローブを通過した赤外線のみを受光し、プローブは内部に導波管がなく空洞状態にして本体に着脱自在に連結しているので、導波管の温度変動による温度精度の悪化がなく、プローブ交換により衛生上の問題がなくかつプローブをはずせば突出部分がなく収納が容易になる。
【０１８２】
本発明の請求項３にかかる放射体温計によれば、プローブは先端が開口しているので、先端を覆うカバーの赤外線透過率のばらつきによる温度誤差要因が無くなり、測定温度精度を向上できる。
【０１８３】
本発明の請求項４にかかる放射体温計によれば、非計測時には収納部にプローブが収納されるので、本体は収納しやすい形状になり、かつはずしたプローブを紛失する可能性は少なくなる。
【０１８４】
本発明の請求項５にかかる放射体温計によれば、目視で判別可能な複数のプローブを備えているのでプローブごとに使用者を特定することは可能でプローブ交換による感染の問題がない。
【０１８５】
本発明の請求項６にかかる放射体温計によれば、鼓膜および／またはその近傍から直接放射される赤外線のみを受光する受光部からの出力に基づいて演算した温度を音声報知手段を有する報知手段で報知するので、耳に挿入している時間に拘わらず正確な体温を測定することができる。
【０１８６】
本発明の請求項７にかかる放射体温計によれば、集光素子外からの赤外線が筐体に入射するのを遮る遮光体を有し、遮光体の筐体側に反射抑制手段を設けたので、筐体の開口部以外の位置へ進行した赤外線が反射して筐体の内部に入射してしまうことがない。従って、受光領域を制限し、鼓膜および／またはその近傍以外からの赤外線を筐体の開口部以外の点へ導くので、プローブの温度変化の影響を受けず正確な体温測定ができる。
【０１８７】
本発明の請求項８にかかる放射体温計によれば、一般に合成樹脂の放射率は０．９前後と高い値になることが知られていて、これを遮光体として用いることで赤外線の反射が抑制される。また、合成樹脂は熱伝導率が低く、かつ熱容量が小さいので、遮光体表面に結露が発生しにくい。したがって、結露による赤外線の反射や散乱がなく正確な体温測定ができる。
【０１８８】
本発明の請求項９にかかる放射体温計によれば、プローブからの赤外線を遮る導波管は不要であり、集光素子を含む光学系に高い熱伝導率を必要としない。そして、集光素子は熱伝導率が低く、かつ熱容量が小さい材質より構成したので、集光素子表面に結露が発生しにくく正確な体温測定ができる。
本発明の請求項１０にかかる放射体温計によれば、一般に合成樹脂は熱伝導率が低く熱容量が小さいことが知られており、合成樹脂により集光素子表面の結露を抑制することができる。
【０１８９】
本発明の請求項１１にかかる放射体温計によれば、筐体には集光素子で集光された赤外線が入射し、また筐体の開口部はは仮想先端点と同じ側の集光素子の縁を通過して集光素子による仮想先端点の像点へ到達する光路と光軸との交点よりも集光素子から遠く且つ集光素子による仮想先端点の像点よりも集光素子に近い領域に設置することで、プローブ内壁から集光素子に入射する赤外線を筐体の開口部以外の位置へ進行させることができ、受光領域を制限することができる。そして筐体の開口部から入射した赤外線が赤外受光素子に入射するので、赤外受光素子の大きさにかかわらず鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となる。
【０１９０】
本発明の請求項１２にかかる放射体温計によれば、筐体には集光素子で集光された赤外線が入射し、また筐体の開口部は仮想先端点と同じ側の集光素子の縁を通過して集光素子による仮想先端点の像点へ到達する光路と光軸との交点と、集光素子による仮想先端点の２つの像点とで形成される、集光素子の子午面内の三角形内に設置することで、プローブ内壁から集光素子に入射する赤外線を筐体の開口部以外の位置へ進行させることができ、受光領域を制限することができる。そして筐体の開口部から入射した赤外線が赤外受光素子に入射するので、赤外受光素子の大きさにかかわらず鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となる。
【０１９１】
本発明の請求項１３にかかる放射体温計によれば、筐体には集光素子で集光された赤外線が入射し、また筐体の開口部は集光素子の焦点距離ｆと、筐体の開口部の半径ｒＳと、仮想先端点と光軸との距離ｒαと、仮想先端点と集光素子との距離Ｌαと、集光素子の半径ｒ３を用いて、（式１３）で与えられるＬ３だけ集光素子の焦点よりも集光素子から遠くに設置することで、プローブ内壁から集光素子に入射する赤外線を筐体の開口部以外の位置へ進行させることができ、受光領域を制限することができる。そして筐体の開口部に入射した赤外線が赤外受光素子に入射するので、赤外受光素子の大きさにかかわらず鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となる。
【０１９２】
本発明の請求項１４にかかる放射体温計によれば、筐体には集光素子で集光された赤外線が入射し、また筐体の開口部を、集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側のプローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブの先端の面と交叉する仮想先端点の集光素子による像点よりも前記集光素子から遠い領域に設置することで、プローブ内壁から集光素子に入射する赤外線を筐体の開口部以外の位置へ進行させることができ、受光領域を制限することができる。そして筐体の開口部に入射した赤外線が赤外受光素子に入射するので、赤外受光素子の大きさにかかわらず鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となる。
【０１９３】
本発明の請求項１５にかかる放射体温計によれば、筐体には集光素子で集光された赤外線が入射し、また筐体の開口部を、集光素子の縁から光軸に対して前記集光素子の縁と同じ側のプローブの内壁に接するように引いた直線が前記プローブの先端の面と交叉する仮想先端点から光軸を挟んで前記仮想先端点と反対側の前記集光素子の縁を通過して前記集光素子による前記仮想先端点の像点へ到達する前記集光素子の子午面内の２つの光路で挟まれた領域に設置することで、プローブ内壁から集光素子に入射する赤外線を筐体の開口部以外の位置へ進行させることができ、受光領域を制限することができる。そして筐体の開口部に入射した赤外線が赤外受光素子に入射するので、赤外受光素子の大きさにかかわらず鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となる。
【０１９４】
本発明の請求項１６にかかる放射体温計によれば、筐体には集光素子で集光された赤外線が入射し、また筐体の開口部は集光素子の焦点距離ｆと、筐体の開口部の半径ｒＳと、仮想先端点と光軸との距離ｒαと、仮想先端点と前記集光素子との距離Ｌαと、集光素子の半径ｒ３を用いて、（式２２）で表されるＬ３だけ前記集光素子の焦点よりも集光素子から遠くに設置することで、プローブ内壁から集光素子に入射する赤外線を筐体の開口部以外の位置へ進行させることができ、受光領域を制限することができる。そして筐体の開口部に入射した赤外線が赤外受光素子に入射するので、赤外受光素子の大きさにかかわらず鼓膜および／またはその近傍から放射されプローブを通過した放射光のみをスポット的に検出することが可能となる。
【０１９５】
本発明の請求項１７にかかる放射体温計によれば、屈折レンズにより筐体の開口部には集光された赤外線が入射する。
【０１９６】
本発明の請求項１８にかかる放射体温計によれば、集光ミラーにより、筐体の開口部には集光された赤外線が入射する。
【０１９７】
本発明の請求項１９にかかる放射体温計によれば、外耳道に挿入して測定する放射体温計としての使い勝手を考慮しプローブと本体を屈曲させたとき、この角度に併せて光学系も屈曲させることができる。従って、使い勝手がよく、耳孔に挿入しやすくなることで挿入方向が安定しやすく精度よく体温測定ができる。
【０１９８】
本発明の請求項２０にかかる放射体温計によれば、筐体の内面を反射率の高い材料とすることで、赤外受光素子には筐体の開口部から入射する赤外線を反射させながら有効に入射させることができる。
本発明の請求項２１にかかる放射体温計によれば、金属は一般に反射率が高いので、筐体を簡易に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の放射体温計の構成図
【図２】（ａ）〜（ｄ）同実施例の異なる記号を印刷した複数のプローブの側面図
【図３】（ａ）〜（ｄ）同実施例の寸法の異なる複数のプローブの側面図
【図４】同実施例の受光部およびプローブの構成図
【図５】本発明の実施例２の受光部およびプローブを示す構成図
【図６】本発明の実施例３の受光部およびプローブを示す構成図
【図７】本発明の実施例４の受光部およびプローブを示す構成図
【図８】本発明の実施例５の受光部およびプローブを示す構成図
【図９】本発明の実施例６の受光部およびプローブを示す構成図
【図１０】本発明の実施例７の集光素子の構成図
【図１１】従来例の放射体温計の構成ブロック図
【符号の説明】
１  プローブ
３  赤外受光素子
４  信号処理手段
５  本体
７  収納部
９  受光部
１０  報知手段
１２  音声報知手段
１３  集光素子
１４  筐体
１５  開口部
１６  遮光体（反射抑制手段）
【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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【図１０】
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【図１１】
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