(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有し、内面を鏡面にすることにより赤外線の反射を高めた放物面体と、表面を鏡面にすることにより赤外線の反射を高めた平面と、前記開口から入射した赤外線を検出する赤外線センサ部とを備え、前記平面を放物面体の焦点側で前記放物面体の軸に直交するように設置し、前記赤外線センサ部を前記放物面体の焦点位置に設置した赤外線検出器。
【請求項２】
放物面体を近似放物面体で構成した請求項１に記載の赤外線検出器。
【請求項３】
共通の軸を有し、焦点位置を共有する複数の放物面体を有する請求項１に記載の赤外線検出器。
【請求項４】
放物面体と、前記放物面体と隣り合う別の放物面体が、軸を共有する円筒を経て結合された請求項３に記載の赤外線検出器。
【請求項５】
赤外線センサ部は、赤外線検知素子と、前記赤外線検知素子を収容し開口部を有する金属製の管と、前記開口部を気密封止する窓を有し、前記管の前記開口部が配された面が、放物面体と対向する平面となるよう構成した請求項１〜４のいずれか１項に記載の赤外線検出器。
【請求項６】
赤外線センサ部は、赤外線検知素子と、前記赤外線検知素子を収容し開口部を有する金属製の管と、前記開口部を気密封止する窓を有し、前記管の前記開口部側の内面を放物面とし、前記開口部と対向する側の内面を、前記放物面の軸に直交するような平面とし、前記放物面の焦点に前記赤外線センサ部素子の中心を設置した請求項１〜４のいずれか１項に記載の赤外線検出器。
【請求項７】
放物面体は金属により構成され、赤外線センサ部と前記放物面体とが熱結合よく設置される請求項１〜６いずれか１項に記載の赤外線検出器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の赤外線検出器と、前記赤外線検出器の温度を検知する測温素子と、ガイドプローブと、前記赤外線検出器の出力信号と前記測温素子の出力信号から体温を計算する信号処理手段と、計算された体温を表示する表示手段を有した放射体温計。
【請求項９】
赤外線検出器へ赤外線を集光するレンズを有する請求項８に記載の放射体温計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体から放射される赤外線を検出する赤外線検出器であり、特にその光学系と、この赤外線検出器を用いた放射体温計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の赤外線検出器は、特開平８−２５４４６６号公報に記載されているものが一般的であった。この赤外線検出器１が赤外線を検知する原理について図１４を用いて説明する。すべての物体はその絶対温度の応じた赤外線を輻射している。赤外線検出器１はこの赤外線を検知するものである。赤外線検出器１は、赤外線を受けて信号を出力する赤外線センサ部２と、被測定物３から輻射される赤外線を導くための導波管４とを有している。また、導波管４は金属よりなり、その内面は赤外線の反射を高めるように鏡面加工をされている。
【０００３】
被測定物３から輻射される赤外線は、破線Ａのように赤外線センサ部２に直接入射するか、一点鎖線Ｂのように導波管４の内面で反射を繰り返しながら赤外線センサ部２に入射する。赤外線センサ部２は入射した赤外線の総和を信号として出力することで赤外線を検知する。光軸に対して小さな角度で入射する赤外線は赤外線センサ部２に直接入射し、光軸に対して大きな角度で入射する赤外線は導波管４内面で反射を繰り返しながら赤外線センサ部２に入射するため結果として視野角θ１は広くなり、広い範囲の赤外線を集光することになる。
【０００４】
赤外線センサ部２の出力信号電圧Ｖは、赤外線センサ部２として焦電素子やサーモパイル等の熱型素子を使用したものを用いた場合、被測定物３の絶対温度をＴｔ，赤外線センサ部２の絶対温度をＴｓとしたとき、（数１）で表される（Ｋは比例定数）。
【０００５】
【数１】
0003794137.tif 000002
【０００６】
これは、赤外線センサ部２が、被測定物３の絶対温度の４乗と赤外線センサ部２自身の絶対温度の４乗差に比例した出力信号を発生することを意味している。従って、赤外線センサ部２の出力信号より、被測定物３と赤外線センサ部２自身の温度差を検知することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の赤外線検出器１では、視野を絞ることができず、広い範囲の赤外線が赤外線センサ部２に入射するため、測定値は被測定物３の広い範囲の温度の平均値となってしまい、正確な測定ができないという課題があった。また、導波管４内面で反射しながら入射する赤外線を無くし視野を絞るために導波管４内面を黒色塗装して赤外線の反射を抑える構成とすると、導波管４内面から輻射される赤外線が赤外線センサ部２に入射し、正確な測定の妨げとなる。
【０００８】
この課題を解決し視野を絞るための構成として、実開平４−８５１３２号公報，特開平１−１５５２２０号公報，特開平１−１０２３２８号公報等の先行例があり、以下にこれらを説明する。
【０００９】
実開平４−８５１３２号公報に記載の構成を図１５に示す。赤外線センサ部２に赤外線を導く導波管４の内面に鏡面仕上げされた波形突起５、例えばネジ状の突起を配設したものである。これにより、視野以外から輻射された赤外線は突起５に当たり赤外線センサ部２と逆方向に反射される。
【００１０】
しかしながら、このようなネジ状の突起５では、突起５の面で反射する赤外線のうちすべてが赤外線センサ部２と逆方向へ反射されるわけではなく、一部は赤外線センサ部２方向へ入射する。具体的には、破線Ｃで示すように、突起５の外側に向いた面で反射し、次に突起５の内側に向いた面で反射する赤外線は赤外線センサ部２方向に進入する。そのため、この構成では視野以外の赤外線を完全に遮ることができないため、正確な測定ができるとは言えない。
【００１１】
また、この公報において波形鏡面突起５の形状は、ネジ状，円柱状以外の形状は何ら具体的に開示されていない。
【００１２】
また、特開平１−１５５２２０号公報に記載の構成を図１６に示す。赤外線センサ部２に赤外線を導く導波管４の内部にリング状の凹面鏡６を設置した構成である。この凹面鏡６により視野が絞られ、凹面鏡６よりも被測定物３側における導波管４内部での赤外線の反射や、不要な赤外線輻射が遮られるものである。
【００１３】
しかしながら、この構成では、凹面鏡６よりも赤外線センサ部２側での導波管４内部における反射や、不要な赤外線輻射を遮ることができない。また、赤外線センサ部２を設置したセンサ室７内部で赤外線の乱反射が赤外線センサ部２に入射することも遮ることができないため、この構成では視野以外の赤外線を完全に遮ることができないため、正確な測定ができるとは言えない。
【００１４】
また、特開平１−１０２３２８号公報に記載の構成を図１７に示す。赤外線センサ部２の前に凹面鏡の絞り８を配置する構成である。この絞り８は、赤外線センサ部２の温度測定範囲を広くするのが目的で、低温を測定する場合は外されており、高温の物体を測定するときに、赤外線センサ部２の出力を飽和させないために、絞り８が配置される。このときに絞り８を挿入したことにより、絞り８表面での赤外線の乱反射が赤外線センサ部２に入射するのを遮るために凹面鏡としている。
【００１５】
しかしながら、この構成では、低温測定時は凹面鏡の絞り８を用いない。そのため、センサ室７での赤外線の乱反射が赤外線センサ部２に入射するのを遮ることができない。つまり、この構成では視野以外の赤外線を常に遮ることができないため、正確な測定ができるとは言えない。
【００１６】
【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、赤外線透過孔を設け、内面を鏡面仕上げすることにより赤外線の反射を高めた放物面体と、表面を鏡面にすることにより赤外線の反射を高めた平面と、前記赤外線透過孔から入射した赤外線を検出する赤外線センサ部とを有し、前記平面を放物面体の焦点側で前記放物面体の軸に直交するように設置し、前記赤外線センサ部が前記放物面体の焦点位置に設置する構成としたものである。
【００１７】
上記発明によれば、光軸に対して視野角より大きな角度で入射する赤外線は放物体２で反射しても赤外線センサ部には入射しない。従って、視野以外の赤外線を完全に遮り、被測定物からの赤外線のみを検知し正確な測定をすることができる。また、放物面体の内面は鏡面にすることにより赤外線の反射を高くしているため輻射率は低くなり、放物面体からの赤外線輻射も極めて少ない。従って、不要な赤外線を受けず正確な測定ができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１にかかる赤外線検出器は、赤外線透過孔を設け、内面を鏡面仕上げすることにより赤外線の反射を高めた放物面体と、表面を鏡面にすることにより赤外線の反射を高めた平面と、前記赤外線透過孔から入射した赤外線を検出する赤外線センサ部とを有し、前記平面を放物面体の焦点側で前記放物面体の軸に直交するように設置し、前記赤外線センサ部が前記放物面体の焦点位置に設置する構成としている。
【００１９】
上記発明によれば、光軸に対して視野角より大きな角度で入射する赤外線は放物面体で反射しても赤外線センサ部には入射しない。従って、視野以外の赤外線を完全に遮り、被測定物からの赤外線のみを検知し正確な測定をすることができる。また、放物面体の内面は鏡面仕上げされ赤外線の反射を高くしているため輻射率は低くなり、放物面体からの赤外線輻射も極めて少ない。従って、不要な赤外線を受けず正確な測定ができる。
【００２０】
本発明の請求項２にかかる赤外線検出器は、放物面体を近似放物面体で構成したものである。
【００２１】
本発明の請求項３にかかる赤外線検出器は、共通の軸を有し、焦点位置を共有する複数の放物面体で構成したものである。
【００２２】
そして、放物面とそれに対向する面により作られるセンサを設置する空間の内径を、単一の放物面で構成するより小さくできる。従って、小さな構成で視野以外の赤外線を完全に遮り、被測定物からの赤外線を正確に検知し正確な測定をすることができる。
【００２３】
本発明の請求項４にかかる赤外線検出器は、放物面体と、前記放物面体と隣り合う別の放物面体が、軸を共有する円筒を経て結合したものである。
【００２４】
そして、放物面とそれに対向する面により作られるセンサを設置する空間の内径が、単一の放物面で構成するより複数の放物面と軸を共有する円筒で構成する方が小さくできる。従って、小さな構成で視野以外の赤外線を完全に遮り、被測定物からの赤外線を正確に検知し正確な測定をすることができる。
【００２５】
本発明の請求項５にかかる赤外線検出器は、赤外線センサ部が、赤外線検知素子と、前記赤外線検知素子を収容し開口部を有する金属製の管と、前記開口部を気密封止する窓を有し、前記管の前記開口部が配された面が、放物面体と対向する平面となるよう構成したものである。
【００２６】
本発明の請求項６にかかる赤外線検出器は、赤外線センサ部は、赤外線検知素子と、前記赤外線検知素子を収容し開口部を有する金属製の管と、前記開口部を気密封止する窓を有し、前記管の前記開口部側の内面を放物面体とし、前記開口部と対向する側の内面を、前記放物面体の軸に直交するような平面とし、前記放物面体の焦点に前記赤外線センサ部素子の中心を設置したものである。
【００２７】
本発明の請求項７にかかる赤外線検出器は、放物面体は金属により構成され、赤外線センサ部と前記放物面体とが熱結合よく設置されたものである。
【００２８】
これにより、放物面体の温度変化は即座に赤外線センサ部に伝達し、放物面体と赤外線センサ部は等温となる。従って、赤外線センサ部と放物面体の間の温度差による放物面体の内面からの不要な赤外線輻射は発生せず、より正確な赤外線の測定が可能となる。
【００２９】
本発明の請求項８にかかる放射体温計は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の赤外線
検出器と、前記赤外線検出器の温度を検知する測温素子と、ガイドプローブと、前記赤外線検出器の出力信号と前記測温素子の出力信号から体温を計算する信号処理手段と、計算された体温を表示する表示手段を有したものである。
【００３０】
そして、正確な測定の妨げとなる、被測定部以外からの輻射される赤外線は、放物面体の内部に入射して内部で反射しても、赤外線センサ部には入射することがない。また、放物面体の内面は鏡面仕上げされ赤外線の反射率を高くしており、正確な測定の妨げとなる内面からの赤外線輻射も極めて少ない。
【００３１】
従って、視野以外の赤外線を完全に遮ることができるため、体温を正確に測定することができる。
【００３２】
本発明の請求項９にかかる放射体温計は、赤外線検出器へ赤外線を集光するレンズを有したものである。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００３４】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の赤外線検出器１０を示す側面断面図である。図１において、１１は赤外線センサ部、１２は２次曲面体、１３は被測定物である。１４は２次曲面体１２に設けられた赤外線透過孔１４である、１５は２次曲面体１２の軸である光軸と直交し焦点Ｆを通る面である。また２次曲面体１２の内面は２次曲面１６を形成し、赤外線の反射率を高くするため鏡面仕上げされている。赤外線センサ部１１は赤外線透過孔１４から入射する赤外線を受けるように２次曲面１６の焦点位置Ｆに設置されている。また、２次曲面１６と、平面１５とによりセンサ室１７を形成している。
【００３５】
次に作用について説明する。この赤外線検出器の視野角θは、赤外線透過孔１４の大きさと、赤外線センサ部１１と赤外線透過孔１４の距離により決まる。ここで、光軸に対して視野角θより大きな角度で入射する赤外線は２次曲面１６で反射しても赤外線センサ部１１には入射しない。従って、視野角θ以外から輻射される不要な赤外線は赤外線センサ部１１に入射せず、視野以外の赤外線を確実に遮り、被測定物３からの赤外線を正確に測定をすることができる。
【００３６】
また、２次曲面体１２は赤外線の反射率が高いため、正確な測定の妨げとなる内面からの赤外線輻射も極めて少ない。よって、被測定物３と赤外線センサ部１１の温度差を正確に検知することが可能となる。また赤外線センサ部１１の設置されている環境の温度が既知のものであり、常に一定に保つよう管理されているならば、赤外線センサ部１１の出力と既知の室温から被測定物３の絶対温度を算出することができる。
【００３７】
尚、赤外線センサ部１１の設置されている環境の温度が常に一定ではない場合においても、赤外線センサ部１１の温度を測定するための測温素子、例えばサーミスタで赤外線センサ部１１の温度を測定することで被測定物３の絶対温度を算出することができる。
【００３８】
また、２次曲面体１２と赤外線センサ部１１は熱結合良く結合されていることが好ましい。例えば、２次曲面体１２が熱伝導性の良い金属により構成され、その２次曲面体１２と赤外線センサ部１１が良熱伝導物質を介して設置されるよう構成する。上記構成とすることにより、もともと２次曲面体１２の内面の反射率が高く赤外線輻射は極めて小さいが、さらにその悪影響を小さく抑えることができる。それは、例えば次のような状況が発生した場合に効果がある、被測定物３に２次曲面体１２の一部が接触し２次曲面体１２の温度が上昇して、赤外線センサ部１１と２次曲面体１２の間に温度差が発生した場合に、測定誤差の要因である赤外線輻射が増大する。内面の反射率が高いが反射率を理想的な１にすることはできないので温度差が大きくなると無視できなくなる。そのため外部からの赤外線は遮ることができても、内面からの輻射により２次曲面体１２の絞りとしての機能が損なわれる。しかしながら、赤外線センサ部１１と２次曲面体１２を熱結合良く設置すれば、２次曲面体１２の温度は即座に赤外線センサ部１１に伝達するため、２次曲面体１２と赤外線センサ部１１との間に温度差は発生しない。従って不要な赤外線輻射は発生しないため、２次曲面体１２の絞りとしての機能を損なうことが無く、より正確な測定が可能となる。
【００３９】
さらに平面１５が表面を鏡面にすることにより赤外線の反射を高めた平面であり、その平面１５が２次曲面１６の焦点Ｆ側に、２次曲面１６の軸に直交するように設置され、２次曲面１６と平面１５によりセンサ室１７が形成されている。
【００４０】
上記構成により、光軸に対して視野角θより大きな角度で入射する視野範囲外の赤外線は、２次曲面１６や平面１５で反射しても赤外線センサ部１１には入射しない。従って、視野以外の赤外線を完全に遮り、正確な測定が可能となる。
【００４１】
（実施例２）
図２および図３は本発明の実施例２の赤外線検出器１０を示す側面断面図である。図２において、実施例１と異なる点は、２次曲面体１２として内面を球面１８とした球面体１２を用い、赤外線センサ部１１は球面１８の中心である焦点Ｆに設置された点である。尚、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、同様の動作，作用の説明は省略する。
【００４２】
次に、球面体１２により視野角θ以外の赤外線を遮る作用について説明する。
【００４３】
球面１８の光学的特性として、焦点Ｆから発した光が球面１８の内面で反射するとすべて焦点Ｆに戻るように反射されるという特性がある。この特性により、球面１８と面１５により形成されるセンサ室１７で反射する赤外線のうち、球面１８の焦点Ｆに位置する赤外線センサ部１１に入射する赤外線は、球面１８に垂直に入射する赤外線だけである。しかしながら、球面１８に垂直に入射する赤外線とは球面１８の焦点Ｆ、つまり赤外線センサ部１１から輻射されるものだけである。つまり、視野角θよりも大きな角度で赤外線透過孔１４から入射する赤外線は球面１８や面１５で反射しても赤外線センサ部１１に入射することがない。よって、視野以外の赤外線を完全に遮ることができる。
【００４４】
また、球面１８は鏡面仕上げされ赤外線の反射を高くしており、球面１８自身からの赤外線輻射も極めて少ない。従って、赤外線センサ部１１は視野範囲だけの赤外線を受けるため正確な測定が可能となる。
【００４５】
尚、球面体は、図３に示すように、内面の球面を近似するような平面の集合体１８Ａ，１８Ｂ…１８Ｎで構成されていても同様の効果が得られる。
【００４６】
尚、この説明では、理想的に考え赤外線センサ部１１に大きさがないものとして説明したが、赤外線センサ部１１が２次曲面体１２や赤外線透過孔１４に対して充分小さければ近似として本発明に記した効果が得られる。
【００４７】
（実施例３）
図４は本発明の実施例３の赤外線検出器１０を示す側面断面図である。本実施例３において、実施例２と異なる点は、２次曲面体１２として内面を放物面１９とした放物面体１２を用い、また表面を鏡面仕上げすることにより赤外線の反射を高めた平面２０を有し、平面２０が放物面体１２の焦点Ｆ側に、放物面体１２の軸に直交するように設置された点である。尚、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、同様の動作，作用の説明は省略する。
【００４８】
次に、放物面体１２により視野角θ以外の赤外線を遮る作用について説明する。放物面１９の光学的特性として、焦点Ｆから発した光が放物面１９の内面で反射するとすべて軸に平行に反射されるという特性がある。この特性により、放物面１９および放物面１９の焦点側にあり軸に直交する平面２０により形成されるセンサ室１７で反射する赤外線のうち、放物面１９の焦点Ｆに位置する赤外線センサ部１１に入射する赤外線は、放物面１９の軸に直交する平面２０に垂直に入射する赤外線だけである。しかしながら、平面２０に垂直に入射する赤外線とは放物面１９の焦点Ｆ、つまり赤外線センサ部１１から輻射され、さらに放物面１９で反射するものだけである。つまり、視野角θよりも大きな角度で赤外線透過孔１４から入射する赤外線は放物面１９や平面２０で反射しても赤外線センサ部１１に入射することがない。よって、放物面と軸に直交する平面を組み合わせることで、視野以外の赤外線を完全に遮ることができる。
【００４９】
また、放物面１９は鏡面仕上げされ赤外線の反射を高くしており、内面からの赤外線輻射も極めて少ない。従って、赤外線センサ部１１の視野を絞り、視野範囲だけの赤外線を受けるため正確な測定が可能となる。
【００５０】
尚、放物面体１２は、内面の放物面１９を近似するような平面の集合体で構成されていても同様の効果が得られる。
【００５１】
（実施例４）
図５および図６は本発明の実施例４の赤外線検出器を示す側面断面図である。本実施例４において、実施例１ないし３と異なる点は、２次曲面体１２を内面を同一の焦点を持つ複数の球面を用いた球面体１２として構成した点である。尚、実施例１ないし３と同一符号のものは同一構造を有し、同様の動作，作用の説明は省略する。
【００５２】
以下に球面体１２の内面を２つの球面により構成する場合を説明する。図５のように第一の球面を１８ａ、第一の球面１８ａの焦点側にあり光軸と直交する面を１５ａ、第二の球面を１８ｂ、第二の球面１８ｂの焦点側にあり光軸と直交する面を１５ｂとし、これら４つの面によりセンサ室１７が構成される。センサ室１７の内部空間の形状は、球面１８ａと平面１５ａ、球面１８ｂと平面１５ｂがそれぞれ対となって空間を作りそれらが２つにくびれた空間を形成する。
【００５３】
また、第一の球面１８ａと第二の球面１８ｂの軸は同一で、焦点Ｆも共通，焦点Ｆに赤外線センサ部１１が設置されている。上記構成により、より小さな構成で視野角θだけの赤外線を受ける赤外線検出器１０が可能となる。
【００５４】
以下に図６を用いて２つの球面を組み合わせることで１つの球面で構成する場合よりも小型化できることについて説明する。また説明を簡単にするためにモデルも簡略化し、第二の球面１８ｂの頂点が平面１５ａに接触しているとする。また球面の軸における断面を考え２次元的に説明を進める。またさらに簡単にするため、第一の球面１８ａと平面１５ａで決定される空間の内径と第二の球面１８ｂと平面１５ｂで決定される空間の内径が同じＤ１であると条件を加える。
【００５５】
ここで図６のように光軸と直交する座標をｘ座標、光軸をｙ座標と取ると球の断面は一般に（数２）で表すことができる。ここでｒは球面の焦点と頂点の間の距離で以下焦点距離と記述する。
【００５６】
【数２】
0003794137.tif 000003
【００５７】
ここで、第一の球面１８ａの焦点距離をｒ１、第二の球面１８ｂの焦点距離をｒ２とするとＤ１は、（数３）の様になる。
【００５８】
【数３】
0003794137.tif 000004
【００５９】
次に、単一の球面で同じ焦点距離ｒ１となるよう構成する場合を考える。このとき内径Ｄ０は（数４）で表すことができる。
【００６０】
【数４】
0003794137.tif 000005
【００６１】
従って、２つの球面で構成する場合、単一の球面で構成する場合に比べて約３０％小型化できる。
【００６２】
尚、ここでは２つの球面により構成する例を説明したが、球面は２つに限られるものではない。３つ以上の球面で構成することによりさらに小さな構成で視野角θだけの赤外線を受ける赤外線検出器１０が可能となる。
【００６３】
また尚、この実施例においては、２次曲面体１２の球面１８と平面１５がつくる複数の空間の内径はすべて等しいとした。しかしながら内径が等しくなくても良い。
【００６４】
また、この２次曲面体１２は多数の平面により近似的に構成したものでも同様の効果が得られる。
【００６５】
（実施例５）
図７は本発明の実施例５の赤外線検出器を示す側面断面図である。本実施例５において、実施例４と異なる点は、２次曲面体１２を内面を同一の焦点を持つ複数の放物面と光軸に直交する複数の平面で構成した点である。尚、実施例４と同一符号のものは同一構造を有し、同様の動作，作用の説明は省略する。
【００６６】
２次曲面体１２の内面を２つの放物面により構成する場合は、図７のように第一の放物面を１９ａ、第一の放物面１９ａの焦点側にあり光軸と直交する面を２０ａ、第二の放物面を１９ｂ、第二の球面１９ｂの焦点側にあり光軸と直交する面を２０ｂとし、これら４つの面によりセンサ室１７が構成される。
【００６７】
以下に２つの放物面を組み合わせることで１つの放物面で構成する場合よりも小型化できることについて説明する。また説明を簡単にするためにモデルも簡略化し、第二の放物面１９ｂの頂点が第一の平面２０ａに接触しているとする。また放物面の軸における断面を考え２次元的に説明を進める。
【００６８】
ここで図８のように光軸と直交する座標をｘ座標、光軸をｙ座標ととると放物面の断面の式は一般に（数５）で表すことができる。ここでｆは放物面の焦点と頂点の間の距離で以下焦点距離と記述する。
【００６９】
【数５】
0003794137.tif 000006
【００７０】
ここで、第一の放物面１９ａの焦点距離をｆ１、第二の放物面１９ｂの焦点距離をｆ２とし、これらの２つの２次曲面と２つの平面により構成されるセンサ室１７の内径をＤ１とする。するとＤ１は、（数６）で表すことができる。
【００７１】
【数６】
0003794137.tif 000007
【００７２】
また、これを単一の２次曲面で構成することを考える。この２次曲面の焦点距離はｆ２であり内径Ｄ０は（数７）で表わすことができる。
【００７３】
【数７】
0003794137.tif 000008
【００７４】
従って、２つの２次曲面で構成する場合は、単一の２次曲面で構成する場合に比べて約４０％小型化できる。
【００７５】
ここでは放物面体１２の内面を２つの放物面１９により構成する場合を説明したが、放物面１９は２つに限られるものではない。３以上の放物面１９で構成することにより、さらに小さな構成で視野角θだけの赤外線を受ける赤外線検出器１０が可能となる。
【００７６】
尚、この放物面１９は多数の平面により近似的に構成したものでも同様の効果が得られる。
【００７７】
（実施例６）
図９は本発明の実施例６の赤外線検出器を示す側面断面図である。本実施例６において、実施例４または５と異なる点は、隣り合う２次曲面が、軸を共有し表面が鏡面の円筒を経て結合されている点である。尚、実施例４または５と同一符号のものは同一構造を有し、同様の動作，作用の説明は省略する。
【００７８】
以下に放物面体１２の内面を２つの球面により構成する場合を説明する。第一の球面１８ａと第一の球面１８ａの焦点側にあり光軸と直交する面を１５ａ、第二の球面１８ｂと第二の球面１８ｂの焦点側にあり光軸と直交する面を１５ｂがあり、第一の球面１８ａと第二の球面１８ｂとは光軸を軸とする円筒２１で接続されており、これらの５つの面でセンサ室１７が構成されている。この構成で球面１８ａ，１８ｂと面１５ａ，１５ｂおよび円筒２１で構成されるセンサ室１７がより小さな構成で視野角θだけの赤外線を受ける赤外線検出器１０が可能となる。
【００７９】
次に、より小さな構成で視野角θ以外の赤外線を遮る作用について説明する。第二の球面１８ｂに設けられた赤外線透過孔２２の縁を赤外線センサ部１１がみる光軸からの角度ζとする。ηがζより大きいとき、赤外線センサ部１１からみて角度η方向は第二の球面１８ｂである。そのため角度η以上の角度から反射による赤外線は入射しない。次に、ηがθ以上ζ未満の場合、η方向は第一の球面１８ａであるため反射による赤外線は赤外線センサ部１１に入射しない。これは表現を変えれば、円筒２１が第二の球面１８ｂの死角になっているため、円筒２１で反射した赤外線は、赤外線センサ部１１に入射することがないということである。また円筒２１で反射した赤外線が第二の球面１８ｂに反射しても、また平面１５ｂに反射してから第二の球面１８ｂに反射しても赤外線センサ部１１に入射することはない。従って、視野以外の赤外線を完全に遮ることができる。
【００８０】
そしてこのとき、第一の球面１８ａにおける角度ζ以上の部分はなく、円筒２１で構成するためセンサ室１７の内径を小さくすることができる。従って、小さな構成で視野角θだけの赤外線を受ける赤外線検出器１０が可能となる。
【００８１】
尚、球面体１８ａまたは球面体１８ｂは、球面を近似するような平面の集合体で構成されていても同様の効果が得られる。
【００８２】
また尚、本実施例で円筒２１は鏡面としたが、鏡面である必要はない。その理由は、円筒２１が鏡面でなく赤外線輻射率が大きかったとしても、その赤外線輻射は第二の球面１８ｂの死角になり赤外線センサ部１１に入射することがないためである。
【００８３】
また尚、本実施例では２次曲面体１２として球面体を用いたが、２次曲面体１２として放物面体を用いても同様の効果が得られる。その場合、１９ａは第一の放物面、２０ａは放物面１９ａの焦点側にあり光軸に直交する第一の平面、１９ｂは第二の放物面体、２０ｂは放物面１８ｂの焦点側にあり光軸に直交する第二の平面となる。またこれら４つの面はすべて鏡面とする。
【００８４】
（実施例７）
図１０は本発明の実施例７の赤外線検出器１０を示す側面断面図である。本実施例７において、実施例１ないし６と異なる点は、放物面体１２の焦点Ｆ側にあり軸に直交する平面１５の構成である。これを以下に説明する。
【００８５】
赤外線センサ部１１は、赤外線検知素子２３と、赤外線検知素子２３を収容し開口部２４を有する金属製円筒形状のカン２５と、開口部２４を気密封止する窓２６を有しており、カン２５の表面は鏡面仕上げされている。カン２５は、開口部２４が配された面２７が、放物面体１２の軸と直交する様に放物面体１２に取り付けられる。尚、実施例１ないし６と同一符号のものは同一構造を有し、同様の動作，作用の説明は省略する。
【００８６】
赤外線入射孔１４から入射した赤外線はカン２５の窓２６を介して赤外線検知素子２３に入射するように赤外線透過孔１４、窓２６、赤外線検知素子２３が同軸上に配置されており、また赤外線検知素子２３は放物面体１２の焦点Ｆに位置するように配置している。
【００８７】
このような構成にすることにより、視野角θよりも大きな角度で赤外線透過孔１４から入射する赤外線は放物面１６や、カン２５の開口部２４が配された面２７で反射しても赤外線検知素子２３に入射することがない。よって、視野以外の赤外線を完全に遮ることができる。
【００８８】
（実施例８）
図１１は本発明の実施例８の赤外線検出器１０を示す側面断面図である。本実施例８において、実施例１ないし７と異なる点は、赤外線検知素子２３を収容するカン２８の形状である。本実施例はカン２８の開口部２６を開設した面の内面を球面２９とし、球面２９の中心である焦点Ｆに前記赤外線検知素子２３を設置した点である。また球面２９は鏡面とする。尚、実施例６と同一符号のものは同一構造を有し、同様の動作，作用の説明は省略する。
【００８９】
カン２８の内面を球面２９としたためにカン２８の内面で反射する赤外線が赤外線検知素子２３に入射することがない。従って視野以外の赤外線を完全に遮ることができ、正確な測定が可能となる。
【００９０】
尚、本実施例ではカン２８の内面を球面２９としたが、カン２８の内面を放物面としても同様の効果が得られる。その場合、２９が放物面、放物面２９の焦点側で光軸に直交する平面３０とし、放物面２９の焦点Ｆに赤外線検知素子２３を設置した点とする。またこれら放物面２９と平面３０は鏡面とする。
【００９１】
（実施例９）
図１２は実施例１ないし８に記述した赤外線検出器１０を用いて構成した本実施例９の放射体温計の要部側面断面図である。この放射体温計は、赤外線検出器１０と、赤外線検出器１０の近傍の温度を検知する測温素子３１と、ガイドプローブ３２と、信号処理手段３３と、液晶のような表示手段３４を有している。２次曲面体１２であるセンサフレーム１２は熱伝導性の良い銅やアルミ等の金属製で、その内部は複数の放物面１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄと、放物面の焦点側に軸に直交する複数の平面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと、放物面１９ａ〜１９ｄと軸を共有する円筒２１ａ，２１ｂ，２１ｃで構成されたセンサ室１７となっている。この放物面１９ａ〜１９ｄと平面２０ａ〜２０ｄは鏡面となるように高精度研磨され、また表面の酸化等による経時変化がないよう金メッキ処理されている。また、センサフレーム１２と赤外線センサ部１１と測温素子３１はサーマルグリスを介して熱結合良く設置されている。また、赤外線センサ部１１に入射する赤外線を断続するためのチョッパーを赤外線検出器１０の赤外線センサ部１１と赤外線透過孔１４の間の要所に配置する。尚、実施例１ないし８と同一符号のものは同一構造を有し、同様の動作，作用の説明は省略する。
【００９２】
まず、体温計としての動作を説明する。人体から輻射される赤外線は赤外線センサ部１１に入射する。そして、赤外線センサ部１１の出力信号波形は、信号処理手段３３により体温に換算され、液晶表示装置３４に体温として表示される。また、体温の測定時にはガイドプローブ３２を耳孔３５に挿入して測定する。
【００９３】
体温を測定するときに耳孔３５を測定する理由は、鼓膜の近くには、脳の視床下部を流れる動脈血流があり、そのため鼓膜温度は人体の深部の体温をよく反映しているといわれているためである。
【００９４】
放射体温計で体温を測定する場合に正確な測定を妨げる要因は、赤外線センサ部１１が、視野以外の赤外線を完全に遮ることができないことである。このことによりガイドプローブ３２内面の赤外線輻射と耳孔３５入り口からの赤外線輻射が赤外線センサ部１１に入射する。しかし、本発明の赤外線検出器１０を用いて放射体温計を構成することでこの課題を解決することができる。以下に詳しく説明する。
【００９５】
次に、ガイドプローブ３２内面の赤外線輻射の発生過程を説明する。ガイドプローブ３２は測定時には耳孔３５に挿入されるため、耳孔３５からの熱によりガイドプローブ３２は温度上昇する。従って、ガイドプローブ３２の内面から絶対温度に応じた赤外線輻射をする。そのため、ガイドプローブ３２からの赤外線輻射が赤外線センサ部１１に入射すると測定誤差となり、体温測定値が実際の値よりも高くなり正確な測定ができない。
【００９６】
次に、耳孔３５入り口からの赤外線輻射の発生過程を説明する。ガイドプローブ３２は体温測定時に耳孔３５に挿入されるため、ガイドプローブ３２が耳孔３５入り口に接触せざるを得ない。そのため、耳孔３５入り口はガイドプローブ３２と接触することにより冷やされる。冷やされた耳孔３５の入り口からの赤外線が赤外線センサ部１１に入射するとそれが測定誤差となり、体温測定値が実際の値よりも低くなり正確な測定ができない。
【００９７】
しかしながら、本発明の赤外線検出器１０を用いることで、視野以外の赤外線を完全に遮ることができるため、ガイドプローブ３２や、耳孔３５入り口からの赤外線輻射が赤外線センサ部１１に入射することがない。従って、体温を正確に測定することができる。
【００９８】
尚、本実施例に示す放射体温計の別の構成として図１３のように、赤外線検出器１０の赤外線透過孔４に赤外線を集光するレンズ３６を配置する構成としても良い。
【００９９】
また、本実施例において赤外線検知素子２３として焦電型検知素子を用いたため赤外線を断続するチョッパーを必要とする構成としなったが、赤外線検知素子２３としてサーモパイルを用いれば、チョッパーは本発明の効果を実現するために必要不可欠な構成要素ではない。
【０１００】
尚、本実施例において、２次曲面体１２を放物面体としたが、球面体として、１９ａ〜１９ｄを球面として構成しても同様の効果が得られる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１にかかる赤外線検出器は、赤外線透過孔を設け、内面を鏡面仕上げすることにより赤外線の反射を高めた放物面体と、表面を鏡面にすることにより赤外線の反射を高めた平面と、前記赤外線透過孔から入射した赤外線を検出する赤外線センサ部とを有し、前記平面を放物面体の焦点側で前記放物面体の軸に直交するように設置し、前記赤外線センサ部が前記放物面体の焦点位置に設置する構成としているので、視野以外の赤外線を完全に遮る。また、放物面体の内面は鏡面仕上げされ赤外線の反射を高くしているため輻射率は低くなり、放物面体からの赤外線輻射も極めて少ない。従って、被測定物からの赤外線を正確に検知し正確な測定をすることができるという効果がある。
【０１０２】
本発明の請求項３にかかる赤外線検出器は、共通の軸を有し、焦点位置を共有する複数の放物面体で構成したものである。
【０１０３】
そして、放物面とそれに対向する面により作られるセンサを設置する空間の内径を、単一の放物面で構成するより小さくできる。従って、小さな構成で視野以外の赤外線を完全に遮り、被測定物からの赤外線を正確に測定をすることができるという効果がある。
【０１０４】
本発明の請求項６にかかる赤外線検出器は、放物面体は金属により構成され、赤外線センサ部と前記放物面体とが熱結合よく設置されたものである。
【０１０５】
これにより、放物面体の温度変化は即座に赤外線センサ部に伝達し、放物面体と赤外線センサ部は等温となる。従って、赤外線センサ部と放物面体の間の温度差による放物面体の内面からの不要な赤外線輻射は発生しないため、放物面体の絞りとしての機能を損なうことがなく、より正確な赤外線の測定が可能となるという効果がある。
【０１０６】
本発明の請求項８にかかる放射体温計は、赤外線検出器と、前記赤外線検出器の温度を検知する測温素子と、ガイドプローブと、前記赤外線検出器の出力信号と前記測温素子の出力信号から体温を計算する信号処理手段と、計算された体温を表示する表示手段を有したものであるため、視野以外の赤外線を完全に遮ることができ、体温を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１における赤外線検出器の側面断面図
【図２】  本発明の実施例２における赤外線検出器の側面断面図
【図３】  同赤外線検出器の別の形態の側面断面図
【図４】  本発明の実施例３における赤外線検出器の側面断面図
【図５】  本発明の実施例４における赤外線検出器の側面断面図
【図６】  同赤外線検出器の要部概念図
【図７】  本発明の実施例５における赤外線検出器の側面断面図
【図８】  同赤外線検出器の要部概念図
【図９】  本発明の実施例６における赤外線検出器の側面断面図
【図１０】  本発明の実施例７における赤外線検出器の側面断面図
【図１１】  本発明の実施例８における赤外線検出器の側面断面図
【図１２】  本発明の実施例９における放射体温計の要部側面断面図
【図１３】  本発明の実施例９における別の形態の放射体温計の要部側面断面図
【図１４】  従来例における赤外線検出器の側面断面図
【図１５】  従来の第２の従来例における赤外線検出器の側面断面図
【図１６】  従来の第３の従来例における赤外線検出器の側面断面図
【図１７】  従来の第４の従来例における赤外線検出器の側面断面図
【符号の説明】
１０  赤外線検出器
１１  赤外線センサ部
１２  ２次曲面体
１４  赤外線透過孔
１５  ２次曲面の焦点側にあり軸に直交する平面
１６  ２次曲面体の内面
１８  球面（２次曲面体の内面）
１８Ａ〜１８Ｎ  近似球面（近似２次曲面）
１９  放物面（２次曲面体の内面）
２０，３０  放物面の焦点側にあり軸に直交する平面
２１  円筒
２３  赤外線検知素子
２４  開口部
２５，２８  管
２６  窓
２７  カンの開口部が配された面
２９  開口部が配された球面（放物面）
３１  測温素子
３２  ガイドプローブ
３３  信号処理手段
３４  表示手段
Ｆ  焦点
【図１】
0003794137.tif 000009
【図２】
0003794137.tif 000010
【図３】
0003794137.tif 000011
【図４】
0003794137.tif 000012
【図５】
0003794137.tif 000013
【図６】
0003794137.tif 000014
【図７】
0003794137.tif 000015
【図８】
0003794137.tif 000016
【図９】
0003794137.tif 000017
【図１０】
0003794137.tif 000018
【図１１】
0003794137.tif 000019
【図１２】
0003794137.tif 000020
【図１３】
0003794137.tif 000021
【図１４】
0003794137.tif 000022
【図１５】
0003794137.tif 000023
【図１６】
0003794137.tif 000024
【図１７】
0003794137.tif 000025