JP5996139B1 - 赤外線温度計 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部温度の変化に起因して、赤外線センサ３０により測定した測定対象の温度に誤差が生じても、短時間で誤差を解消することができる赤外線温度計を提供する。【解決手段】 ケース１０の外壁２１で囲まれた設置空間２０に赤外線センサ３０と導波管４０とを配置する。この設置空間２０の周囲に、ケース１０の外壁２１を挟んで空気溜まり２２を形成する。さらに、当該空気溜まり２２を第１の隙間２３を通して外部の空気と連通させる。これにより、第１の隙間を通して外気と連通する空気溜まり２２を介して、赤外線センサ３０と導波管４０の周囲温度を外部温度に速やかに近づけることができ、温度変化に起因する測定誤差を短時間で解消することが可能となる。【選択図】 図１

Description

この発明は、測定対象から放射される赤外線からその測定対象の温度を求める赤外線温度計に関する。

赤外線温度計は、例えば、医師が患者の体温を非接触かつ短時間で測定する用途に広く用いられている。特許文献１及び２は、この種の従来の赤外線温度計を開示している。
すなわち、特許文献１には、患者の耳孔内に挿入するスペキュラ（２５）と称する部材を導波路（１１）の外周に取り付け、その内部に空間（９）を形成して、スペキュラ（２５）の外部にある熱源から導波路（１１）を断熱する構成が記載されている（同文献１の図１参照）。

また、特許文献２には、患者の耳孔内に挿入するプローブ（４０）と導波管（３０）の先端部付近との間に間隙（３３）が設けられた構成が開示されているとともに、導波管（３０）の内端と赤外線センサ（２０）との間に間隙（３４）を形成し、それら部材を互いに接触しないようにした構成が記載されている（同文献２の図１参照）。

なお、上述した従来技術の説明に用いた括弧付の符号は、各特許文献に記載されている符号を引用したものである。

特公平５−２８６１７号公報 国際公開ＷＯ２０００／０２２９７８号公報

赤外線温度計の構造的な特質として、外部の温度が大きく変化し、導波管や赤外線センサに温度変化が生じている間は、測定温度の誤差が大きくなることが知られている。

また、人体の体温を測定するための赤外線温度計には、いわゆる耳孔内接触式のものと皮膚非接触式のものとがある。このうち耳孔内接触式の赤外線温度計は、患者の耳孔内にプローブやスペキュラと称する測定子を挿入して皮膚に接触させ、この状態で耳孔内の主に鼓膜から放射される赤外線を測定する方式となっている。そのため、特に耳孔内の皮膚から直接人体の熱が伝えられる測定子の断熱が主な課題となっている。
特許文献１及び特許文献２は、この種の耳孔内接触式の赤外線温度計を開示している。そして、特許文献１に記載された空間（９）や特許文献２に記載された間隙（３３）（３４）も、断熱を目的として付加された構成要素である。

しかし、特許文献１に記載された空間（９）や特許文献２に記載された間隙（３３）は、導波管を断熱する効果をもたらすものの、通常の室温とは大きく相違する温度環境下に赤外線温度計を長時間放置した場合には、導波管の温度が変化することは避けられない。そして、その後に通常の室温環境下に戻したときは、むしろこれらの空間（９）や間隙（３３）が導波管を保温して、導波管が室温に戻るまでの時間を遅らせてしまう。

また、特許文献２に記載されたように、間隙（３４）の形成により導波管（３０）の内端と赤外線センサ（２０）との間を非接触とした場合、導波管（３０）と赤外線センサ（２０）との間の位置合わせが難しくなるとともに、外部からの振動でこれら各部材の間に位置ずれが生じて、導波管（３０）に導かれてきた赤外線を赤外線センサ（２０）へ適正に入射できなくなるおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、外部温度の変化に起因して、赤外線センサにより測定した測定対象の温度に誤差が生じても、短時間で誤差を解消することができる赤外線温度計の提供を第１の目的とする。
さらに本発明は、外部温度の変化に起因して、赤外線センサにより測定した測定対象の温度に誤差が生じたとき、その測定誤差を高精度に補正することができる赤外線温度計の提供を第２の目的とする。

本発明は、上記第１の目的を達成するために、少なくとも一部をケースの外壁で囲まれた設置空間に、測定対象の温度を検出するための赤外線センサと、先端が外部に開口し測定対象から放射される赤外線を当該開口から取り込み赤外線センサに導く導波管と、を備えた赤外線温度計において、
設置空間を囲むケースの外壁の周囲を先端カバーで被覆し、この先端カバーとケースの外壁との間に空気溜まりを形成するとともに、当該空気溜まりを外部の空気と連通させる第１の隙間を形成したことを特徴とする。

赤外線センサと導波管の設置空間に対してその周囲に空気溜まりを形成することで、外部の温度に僅かな変化があってもその空気溜まりが適度な断熱効果を発揮し、赤外線センサや導波管の温度変化を抑制する。

さらに本発明では、その空気溜まりを第１の隙間によって外部の空気と連通させることで、外部温度が大きく変化したときは、第１の隙間を通して外気と空気溜まり内の空気とが交換され、空気溜まり内の温度を速やかに外部温度に近づけることができる。そして、ケースの外壁を介して空気溜まりと上記設置空間との間で熱交換が行われ、赤外線センサや導波管の周囲温度を速やかに外部温度へ近付けることができる。
その結果、外部温度の変化に起因して、赤外線センサにより測定した測定対象の温度に誤差が生じても、短時間でその誤差を解消して、上記第１の目的を達成することができる。

ところで、低温の環境から高温多湿環境へ移動したとき、導波管の内周面や、赤外線センサの赤外線入射窓に結露が生じることがある。導波管の内周面に結露が生じると、先端から取り込まれた赤外線が乱反射して、赤外線センサへ導く赤外線の光量が減少してしまう。さらに、赤外線入射窓に結露が生じると、同様に結露部分で赤外線が乱反射してセンサ内部への赤外線の入射光量が減少してしまう。それらが原因で、赤外線センサにより測定した測定対象の温度に誤差が生じる。結露の状態は一定ではなく定量的な把握が困難なため、結露により生じる測定温度の誤差をコンピュータソフトウエアで補正することができない。ゆえに結露は速やかに消す必要がある。

そこで、本発明は、赤外線入射窓がある赤外線センサの正面と導波管の基端との間に、当該導波管の内部空間と設置空間とを連通する第２の隙間を形成することが好ましい。
この構成により、導波管の内部空間及び第２の隙間を介して、温度差のある外気と上記設置空間との間で空気の流動が生じ、これにより導波管の内周面と赤外線入射窓とに発生した結露を速やかに消すことが可能となる。

ここで、導波管の基端から少なくとも三本の脚部を延出し、これら各脚部をそれぞれ赤外線センサに接触させて組み合わせることで、これら脚部により導波管と赤外線センサとの位置ずれを抑制できる。第２の隙間は、各脚部によって赤外線センサの正面と導波管の基端との間に形成される。

さらに、導波管の基端から延出した各脚部を、赤外線センサにそれぞれ接触させて組み合わせたとき、導波管の中心軸と赤外線センサにおける赤外線入射窓の中心とが同軸上に配置されるように位置決めしておくことで、導波管と赤外線センサとの位置合わせを容易に行うことが可能となる。

また、導波管は、合成樹脂により製作され、内周面を鏡面仕上げし、外周面は鏡面仕上げしていない構成とすることが好ましい。
このように構成することで、鏡面仕上げした導波管の内周面は、先端から取り込んだ赤外線を効率的に反射して赤外線入射窓へ導くことができる。一方、鏡面仕上げされていない導波管の外周面は、表面積が広くかつ反射率が低いので、周囲の熱を効率的に吸収して結露の速やかな消去に貢献することができる。

本発明の上述した各構成は、外部温度の変化に起因して、赤外線センサにより測定した測定対象の温度に誤差が生じたとき、次に示す温度補正手段と相俟って、その温度測定の誤差を高精度に補正し、上記第２の目的を達成することができる。

かかる第２の目的を達成するために、本発明は、
赤外線センサが、内部の赤外線入射窓と対向する部位に赤外線検出素子を備えるとともに、当該赤外線検出素子の周囲温度を検出する温度検出素子を備え、
さらに、赤外線検出素子の出力から求めた測定対象の温度（以下、測定温度）を補正するための温度補正手段を有する構成とすることが好ましい。
温度補正手段は、温度検出素子の出力から赤外線検出素子の周囲温度の変化量（以下、センサ温度変化量）を求め、測定温度を求めた時点の当該センサ温度変化量に基づいて当該測定温度を補正する。

また、温度補正手段は、測定温度を求めた時点の当該センサ温度変化量を参照して、当該測定温度に対する補正の要否を判断する機能を備えた構成とすることが好ましい。

上述した第１の目的を達成するための構成を備えた本発明は、温度補正手段による温度補正のパラメータとなるセンサ温度変化量を速やかに減少して測定温度の誤差を低減させることができるので、温度補正手段による温度補正を必要とする期間を短縮させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、第１の隙間を通して外気と連通する空気溜まりを介して、赤外線センサと導波管の周囲温度を外部温度に速やかに近づけることができるので、外部温度の変化に起因して、赤外線センサにより測定した測定対象の温度に誤差が生じても、短時間で誤差を解消することができる。

本発明の実施形態に係る赤外線温度計を示す図で、（ａ）は一部を切り欠いて示す平面断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 ケースに組み込まれた赤外線センサと導波管の周辺構造を拡大して示す図である。 赤外線センサを示す正面断面図である。 導波管を示す図で、（ａ）は平面断面図、（ｂ）は斜視図である。 温度補正手段の概略構造を示すブロック図である。 ＣＰＵによって実行される温度補正の処理手順を示すフローチャートである。 図６に続く、温度補正の処理手順を示すフローチャートである。 （ａ）はメモリに保存されたセンサ温度変化量の一例を示すグラフ、（ｂ）は補正前の測定温度と補正後の測定温度を同じグラフ上に示した図である。 補正テーブルの例を示す図である。 第１の隙間に関する実験例の結果を示す図である。 図１０に示す実験結果に対する比較例を示す図である。 図１０に示す実験結果に対する別の比較例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る赤外線温度計を示す図である。
赤外線温度計は、合成樹脂で製作されたケース１０の表面に操作ボタン１１と液晶表示部１２が設けられ、操作ボタン１１の押圧操作をもって測定動作が実行され、液晶表示部１２に測定対象の表面温度や、この表面温度から推定した内部温度が表示される仕組みとなっている。

ケース１０の内部には、赤外線センサ３０と導波管４０とが組み込まれている。ケース１０の先端面には赤外線の取込口１３が開口しており、導波管４０の先端開口部４２がこの取込口１３に配置されている。

また、ケース１０の先端部分には、合成樹脂で製作された先端カバー１４が装着してあり、この先端カバー１４に取込口１３を開閉する扉１５が回転自在に取り付けてある。扉１５は、赤外線温度計を使用していないときは、取込口１３と対向する位置に止めておくことで、導波管４０内への塵埃の侵入を防ぐことができる。そして、赤外線温度計の使用に際しては、扉１５を先端カバー１４の背面側に回動して固定することで、取込口１３の前方が解放されて、測定対象からの赤外線を取り込み可能となる。

赤外線温度計は、ケース１０の先端面に設けた取込口１３を測定対象に向け、操作ボタン１１の押圧操作に従い、測定対象から放射された赤外線を導波管４０の内部空間に取り込み、赤外線センサ３０へと導いていく。赤外線センサ３０は、赤外線の入射光量に応じた電気信号を出力する。ケース１０内には演算処理回路（図示せず）が内蔵されており、赤外線センサ３０から出力された電気信号に基づき、演算処理回路が測定対象の表面温度や内部温度を算出する。

本発明に係る赤外線温度計の主な用途は、人体の体温測定であり、導波管４０の先端を測定対象としての人体の測定部位に向けて操作することで、人体の皮膚温度や体温を知ることができる。
なお、本発明が人体の体温測定に限定されず、表面温度や内部温度を手軽にかつ迅速に測定する必要のある種々の用途に利用できることは勿論である。

ケース１０の後端部分には、光源としてのＬＥＤ１６が内蔵してあり、ケース１０の表面に設けた照明ボタン１７の押圧操作をもってケース１０に内蔵した照明回路（図示せず）がＬＥＤ１６を発光させるように仕組まれている。ケース１０の後端面には照射口１８が開口しており、この照射口１８を通してＬＥＤ１６からの光線が外部へ出射される。ＬＥＤ１６の前方周囲には反射筒１９が配置してあり、ＬＥＤ１６から放射された光線を反射して、減衰させることなく照射口１８へ導いている。なお、光源には懐中電灯に用いられる豆電球等を使用することもできる。

医師が患者の診察に赤外線温度計を使用する際は、まず患者の額等に取込口１３を向けて体温を測定し、引き続き患者の口腔内にＬＥＤ１６からの光線を照射して喉の腫れ等を観察することができるので、使い勝手がよい。

図２はケース１０に組み込まれた赤外線センサ３０と導波管４０の周辺構造を拡大して示す図である。
図２に示すように、導波管４０と赤外線センサ３０は、ケース１０の内部に形成された設置空間２０内に組み込まれている。設置空間２０の周囲はケース１０の壁で囲まれており、特に導波管４０の外周面４３と対向する部分はケース１０の外壁２１で囲まれている。
設置空間２０を囲む外壁２１の前面には取込口１３が形成してあり、この取込口１３に導波管４０の先端部が嵌め込み固定してある。

設置空間２０を囲むケース１０の底部壁２７はケース１０の内壁で形成され、この底部壁２７に赤外線センサ３０のリード線３６を挿通する開口２５が形成してある。
赤外線センサ３０は、ケース１０の中央部付近に配設された演算処理回路（図示せず）を搭載するプリント基板２８に、リード線３６が半田付けされた状態で支持されている。そして、後述する赤外線検出素子を内蔵する本体部分は、設置空間２０内に配置されている。なお、赤外線センサ３０は底部壁２７には接触していない。
設置空間２０内に配置された赤外線センサ３０の正面３０ａは、取込口１３と対向しており、当該赤外線センサ３０の正面と取込口１３との間に導波管４０を配置した構造となっている。

なお、ケース１０内には乾電池等の電源（図示せず）も収納されており、電源スイッチ２６をオン操作したとき、内部回路に電源が接続されて、温度測定が可能な状態となる。

設置空間２０を囲むケース１０の外壁２１は、その周囲が先端カバー１４で被覆されており、この先端カバー１４とケース１０の外壁２１との間の空間が空気溜まり２２を形成している。したがって、空気溜まり２２と設置空間２０は、ケース１０の外壁２１により仕切られている。ケース１０の外壁２１は、合成樹脂で製作されており、空気溜まり２２と設置空間２０との間に大きな温度差が生じたとき、温度の高い側の熱を吸収して温度の低い側へ放熱する熱交換手段として機能する。
空気溜まり２２は、先端カバー１４の壁によって外部と仕切られている。

さらに、ケース１０の外壁２１の前面と先端カバー１４との境界部分には、第１の隙間２３が形成してあり、空気溜まり２２はこの第１の隙間２３を通して外部の空気と連通している。したがって、外部の空気と空気溜まり２２内の空気との間に大きな温度差が生じたときは、外部と空気溜まり２２との間に気圧の差が生じるため、第１の隙間２３を通して空気が流動して、空気溜まり２２内の空気が外部の空気と入れ替えられる。その結果、空気溜まり２２の内部は、速やかに外部の温度に近づいていく。

さて、赤外線温度計が高温環境下（又は低温環境下）に長時間置かれた後、室温環境下に移されると、外部の空気は室温となるが、赤外線温度計の内部は高温環境下（又は低温環境下）での温度を保持するので、赤外線温度計の内部と外部とに、大きな温度差が生じる。そして、時間の経過とともに、赤外線温度計の内部が外部の温度に近づいていく。その間は、赤外線温度計の内部温度は変化を続ける。

既述したように、赤外線温度計は構造的な特質として、特に導波管４０や赤外線センサ３０に温度変化が生じている間は、測定温度の誤差が大きくなってしまう。そこで、赤外線温度計には、通常、測定温度の誤差を補正する機能が組み込まれており、測定温度の誤差が大きい間は当該補正機能が作動する仕組みになっている。
しかし、測定温度の誤差が大きく、補正しなければならない状況は、測定装置としての本来の機能を発揮できていないことであるから、その状況は速やかに脱却することが好ましい。

上述した本実施形態の構成によれば、空気溜まり２２内の空気が第１の隙間２３を通して外部の空気に入れ替えられ、空気溜まり２２内が速やかに外部の温度に近づいていく。そうすると、ケース１０の外壁２１を挟んで導波管４０と赤外線センサ３０の設置空間２０と空気溜まり２２との間に温度差が生じる。このとき、ケース１０の外壁２１が熱交換手段として機能し、温度の高い側の熱を吸収して温度の低い側へ放熱する。これにより、導波管４０と赤外線センサ３０の設置空間２０は、速やかに外部の温度に近づき、その結果、導波管４０と赤外線センサ３０の温度変化を短時間で収束させることが可能となる。

ここで、赤外線センサ３０と導波管４０の構成を説明する。
図３は赤外線線センサを示す正面断面図である。
本実施形態では、サーモパイル型赤外線センサ３０を利用している。
サーモパイルは、測定対象から放射される赤外線を受光すると、その入射エネルギー量に応じた熱起電力を電気信号として出力する熱型の赤外線検出素子３２である。サーモパイル型赤外線センサ３０を用いることで、測定対象に接触することなく表面温度の絶対値を検出することが可能となる。すなわち、本実施形態の赤外線温度計は、人体等の測定対象から離間した位置で、測定対象から放射された赤外線を測定する非接触式の構成を採用している。

赤外線センサ３０は、図３に示すように、基盤３１の正面中央部に赤外線検出素子３２が配置してあり、その近傍には温度検出素子３３が配置されている。温度検出素子３３としては、赤外線検出素子３２の周囲温度に応じて抵抗値を変えるサーミスタが適用される。これら赤外線検出素子３２と温度検出素子３３は、赤外線センサ３０の外観を形成する保護部材３４で被覆されており、保護部材３４の正面中央部（すなわち、赤外線センサ３０の正面中央部）に赤外線入射窓３５が形成されている。赤外線入射窓３５は赤外線検出素子３２の受光部と対向しており、赤外線入射窓３５を通して入射してきた赤外線が赤外線検出素子３２の受光部に入射する。なお、基盤３１の背面からは、リード線３６が外部へ延出している。

図４は導波管４０を示す図である。
本実施形態で用いる導波管４０は、合成樹脂を材料として管状に製作され、内周面４１のみに金メッキを施すことで鏡面仕上げした構成となっている。内周面４１を鏡面に仕上げることで、先端開口部４２から内部空間に取り込んだ赤外線を反射させて、基端４４側に配置される赤外線センサ３０へと効率的に導くことが可能となる。

導波管４０の内周面４１の形状や先端開口部４２における開口角は、例えば、あらかじめ設定した測定距離Ｌと測定範囲Ｓを基準にして、先端開口部４２から測定距離Ｌの位置に存在する測定対象の、測定範囲Ｓの領域から放射される赤外線を、先端開口部４２から取り込んで基端４４の中央部へ導くように設計される。

導波管４０の外周面４３は、金メッキが施されず鏡面に仕上げられていない。よって、表面積が広くかつ反射率が低くなり、周囲の熱を効率的に吸収して結露の速やかな消去に貢献することができる。

さて、内周面４１のみに金メッキを施した導波管４０の製作は、例えば、二色成形（ダブルモールド）という特殊な樹脂成形方法を用いることで実現することができる。二色成形は、異なる材質の樹脂材を組み合わせて一体成形する手法であり、例えば、金メッキが付着しにくいポリカーボネート等の樹脂を外周面４３側に配置し、一方、金メッキとの親和性が高いＡＢＳ樹脂を内周面４１側に配置して一体成形することで、その後に内周面４１側だけを金メッキ処理することが可能となる。

導波管４０の基端４４からは、三本の脚部４５が軸方向へ延出している。これらの脚部４５は導波管４０の本体と一体に樹脂成形される。導波管４０の基端４４は円環状に形成され、その円周方向に三分割する各部位から脚部４５が延出している。これら脚部４５は同じ寸法形状としてあり、内周面４１側の基端４４近くに導波管４０の基端面と平行に平坦な正面支持部４６が形成してある。さらに、脚部４５の内周面４１は、正面支持部４６から先端にかけて側面支持部４７を形成している。

なお、図４（ａ）の平面断面図は、１本の脚部４５が平断面で描かれるように、導波管４０を図４（ｂ）の姿態から中心軸周りに回転させた姿態をもって描いている。（図１（ａ）、図２、図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）についても同じ。）

図２に戻り、導波管４０の基端４４から延出する各脚部４５は、設置空間２０内に配置された赤外線センサ３０に接触した状態で組み合わされている。具体的には、各脚部４５の正面支持部４６が、赤外線センサ３０の正面３０ａにおける周縁部の三箇所に接触し、各脚部４５の側面支持部４７が、赤外線センサ３０の側面３０ｂにおける三箇所に接触した状態で、赤外線センサ３０に各脚部４５が嵌め合わされている。

既述したように、導波管４０の先端部は、設置空間２０を囲む外壁２１の前面に形成した取込口１３に嵌め込み固定してあり、赤外線センサ３０は、リード線３６がプリント基板２８に半田付けして支持された状態で、本体部分が設置空間２０に配置されている。そして、導波管４０の基端４４から延出する三本の脚部４５が、赤外線センサ３０に嵌め合わされている。このように組み合わせたとき、導波管４０の中心軸と赤外線センサ３０の正面中央部に形成した赤外線入射窓３５の中心とが自動的に同軸上に配置されるように、あらかじめ位置決めして各部材を製作してある。

また、各脚部４５を赤外線センサ３０に嵌め合わせた状態では、赤外線センサ３０の正面３０ａが導波管４０の基端４４から離間して配置される。そのため赤外線センサ３０の正面３０ａと導波管４０の基端４４との間には、隙間（第２の隙間２４）が形成される。したがって、導波管４０の内部空間は、この第２の隙間２４から各脚部４５の間を通して、上述した設置空間２０に連通する。

この構成により、導波管４０の内周面４１や赤外線センサ３０の赤外線入射窓３５に結露が生じたとき、導波管４０の内部空間、各脚部４５の間の隙間及び第２の隙間２４を通して、温度差のある外気と設置空間２０との間で空気の流動が生じるので、結露を速やかに消すことが可能となる。

次に、本実施形態の赤外線温度計に組み込まれた温度補正手段について説明する。
図５は温度補正手段の概略構造を示すブロック図である。
温度補正手段は、ケース１０に内蔵されたマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５０で構成される。ＭＰＵ５０は、赤外線センサ３０に内蔵された赤外線検出素子３２からの電気信号（アナログ）を増幅する増幅器５１と、増幅した電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５２と、赤外線センサ３０に内蔵された温度検出素子３３からの電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５３と、これらデジタル信号に基づき演算処理を実行する中央処理回路（ＣＰＵ）５４と、ＣＰＵ５４に演算処理を実行させるためのプログラムや後述する補正テーブルをあらかじめ記録するとともに、ＣＰＵ５４による算出データ等を保存するメモリ５５と、時間を計数するタイマ５６とを含んでいる。ＣＰＵ５４は、温度補正手段の機能に加えて、赤外線検出素子３２からの電気信号に基づき測定対象の温度を求める演算処理回路としても機能している。

図６及び図７はＣＰＵ５４によって実行される温度補正の処理手順を示すフローチャートである。
電源スイッチ２６が操作されて電源５７がオンの状態になると（ステップＳ１）、ＭＰＵ５０内のタイマ５６が作動して時間の計数を開始する（ステップＳ２）。そして、本実施形態では、ＭＰＵ５０が４秒毎に温度検出素子３３から出力された電気信号に基づき赤外線検出素子３２の周囲温度を算出し（ステップＳ３）、続けてこの周囲温度から４秒間での当該周囲温度の変化量（以下、センサ温度変化量ということもある）を算出してメモリ５５に保存している（ステップＳ４）。

図８（ａ）はメモリ５５に保存されたセンサ温度変化量の一例を示すグラフである。
グラフは、横軸を電源オンの状態になった後の時間経過とし、縦軸をセンサ温度変化量として、４秒毎に算出されたセンサ温度変化量がプロットされている。

４秒毎のセンサ温度変化量の算出は、電源５７がオフになるまで繰り返し続けられるが、２回目以降はそれより前に算出したセンサ温度変化量と比較して、センサ温度変化量が増加しているか、あるいは減少しているかを判定し、判定結果をメモリ５５に保存する（ステップＳ５）。なお、ＣＰＵ５４はセンサ温度変化量の増減を監視して、センサ温度変化量が増加から減少に転じたときの当該センサ温度変化量をピーク値としてメモリ５５に保存する。

その後、本実施形態では１分が経過すると自動的に電源５７をオフにして一連の処理を終了するとともに、メモリ５５に保存していた算出データを消去する（ステップＳ６）。
一方、１分間の間に操作ボタン１１が操作されると（ステップＳ７）、ＣＰＵ５４はステップ３〜５の処理に続いて、赤外線検出素子３２から出力された電気信号に基づき測定対象の温度（以下、測定温度ということもある）を算出する（ステップＳ８）。そして、算出したセンサ温度変化量の値から、まず測定温度を補正する必要があるか否かを判定する（ステップＳ９）。

図８（ｂ）は補正前の測定温度と補正後の測定温度を同じグラフ上に示したものである。
ここで、図８のグラフは３７．２℃の熱を放出する黒体炉を測定対象として得られた測定結果の一例を示している。
グラフに示された測定結果を参照すると、処理を開始してから４２０秒が経過した付近以降で、補正前の測定温度が安定して３７．２℃付近を示している。よって、かかる測定温度は誤差が少なく、補正の必要はないと考えられる。
対応する図８（ａ）のグラフにおいて、４２０秒が経過した付近のセンサ温度変化量は、０．０４５℃付近の値を示しているので、この付近のセンサ温度変化量を判断基準値としてあらかじめ設定し、ＣＰＵ５４は補正の要否を判定する。本実施形態では、センサ温度変化量が０．０４５℃よりも小さいときに、補正不要と判定している。

そして、補正が必要ないと判断した場合は（ステップＳ１０）、補正していない測定温度をそのまま液晶表示部１２へ表示する（ステップＳ１４）。
一方、補正が必要と判断した場合は（ステップＳ１０）、測定温度を算出したときのセンサ温度変化量に基づいて、補正テーブルを選択する（ステップＳ１１）

本実施形態では、図９に示すような補正テーブルをＣＰＵ５４が参照して、温度補正値を決定している。
図９に示す補正テーブルは、センサ温度変化量をパラメータとして温度補正値を設定した補正基準データである。この補正テーブルは、例えば、赤外線温度計を一定の温度環境下（例えば、１３℃）に長時間放置した後、異なる温度環境下（例えば、室温）に移して、一定の温度（例えば、３７．２℃）に保たれた黒体炉等の測定対象に対して温度測定を実施し、測定対象の実際の温度と測定温度との差を求め、当該温度差を温度補正値としてセンサ温度変化量に関連付けて作成される。

なお、センサ温度変化量が増加している過程での温度補正値と、センサ温度変化量が減少している過程での温度補正値とは、同じセンサ温度変化量であっても値が異なる。したがって、補正テーブルは、センサ温度変化量が増加している過程のものと（図８（ａ））、センサ温度変化量が減少している過程のものを用意し（図８（ｂ））、選択して参照する必要がある（ステップＳ１１）。

次いで、ＣＰＵ５４は、測定温度を算出したときのセンサ温度変化量に対応する温度補正値を、選択した補正テーブルを参照して決定し（ステップＳ１２）、その温度補正値をもって測定温度を補正する（ステップＳ１３）。そして、補正後の測定温度を液晶表示部１２へ表示する（ステップＳ１４）。ＣＰＵ５４は、以上の処理ステップを電源５７がオフになるまで繰り返す（ステップＳ１５）。

なお、測定対象から放射された赤外線から得られる温度情報は、測定対象の表面温度である。したがって、測定対象の内部温度（人体の体温など）を液晶表示部１２へ表示する場合は、あらかじめ表面温度から内部温度を推定して算出するプログラムを組み込んでおき、ＣＰＵ５４が表面温度から自動的に内部温度を算出し、これを測定温度として液晶表示部１２へ表示する構成とする。この場合、測定対象の表面温度と内部温度の両方を液晶表示部１２へ表示することができるほか、表示モードを切り替えて測定対象の表面温度と内部温度のいずれか一方を液晶表示部１２へ表示することもできる。

〔第１の隙間２３に関する実験例〕
図１０乃至図１２は第１の隙間２３の効果を確認するために本発明者らが実施した実験結果を示している。
図１０は、同図（ａ）に示すとおり、図１に示した構成の赤外線温度計を用いて得られた測定結果を示している。
図１１は、同図（ａ）に示すように、図１に示した構成の赤外線温度計における先端カバー１４を取り除き、導波管４０と赤外線センサ３０の設置空間２０と接するケース１０の外壁２１を外部に露出させた構成のものを用いて得られた測定結果を示している。
図１２は、同図（ａ）に示すように、図１に示した構成の赤外線温度計における第１の隙間２３を取り除き、導波管４０と赤外線センサ３０の設置空間２０を密閉空間とした構成のものを用いて得られた測定結果を示している。

実験では、各赤外線温度計を１３℃の温度環境下に１時間放置した後、室温に移し、３７．２℃の熱を放出する黒体炉を測定対象として、温度測定を実施した。この実験においては、補正前と補正後の測定温度の誤差を全体にわたり観察する必要があるため、算出したすべて測定温度に対して補正処理を実行している。なお、各温度測定に用いた赤外線温度計は、上記設置空間２０に関係した構成部分以外はすべての同じ構成としてあり、測定条件も同じである。また、測定温度の補正には同じ補正テーブルを使用した。

各図の（ｂ）は測定開始からの時間経過に対するセンサ温度変化量の変化をプロットしたグラフである。
図１１（ｂ）のグラフを観察すると、センサ温度変化量が増加している区間Ａの時間幅が短く、短時間でピーク値に達していることがわかる。そして、この区間Ａにおける補正後の測定温度を同図（ｃ）のグラフで観察すると、測定対象の実際の温度（３７．２℃）に対して補正後の測定温度が大きくばらついていることがわかる。
これは、ピーク値までの温度測定回数が少なくなってしまったことに起因する誤差と思われる。これを解消するには、４秒よりもさらに短い時間でセンサ温度変化量を求めるとともに、そのセンサ温度変化量に対応した補正テーブルを作成する必要がある。しかし、センサ温度変化量を算出する周期を短くした場合、電源の消費が増大し、短い期間で充電したりあるいは電池を交換したりする必要が生じて、ユーザに余分な負担をかけてしまうおそれがある。

図１２（ｂ）のグラフを観察すると、センサ温度変化量のピーク幅Ｄが図１０（ｂ）のグラフに比べて長いことがわかる。ピーク値付近は、補正テーブルの選択が難しく、ＣＰＵ５４が選択を誤ると同図（ｃ）の符号Ｐで示した補正後の測定温度のように、測定対象の実際の温度（３７．２℃）対して補正後の測定温度も大きな誤差を含んでいることがわかる。

図１０（ｃ）のグラフから明らかなように、図１に示した本発明の実施形態に係る赤外線温度計は、図１１（ａ）や図１２（ａ）に示した構造での欠点もなく、この結果から導波管４０と赤外線センサ３０の設置空間２０とこれを外部と連通する第１の隙間２３が、有効に機能していることが理解される。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施や応用実施が可能であることは勿論である。
例えば、第１の隙間２３の形成箇所や形成個数は、必要に応じて任意に設定することができる。使用する導波管４０は、図４に示した構成のものに限定されず、必要に応じて各種形状のものを適用できる。赤外線センサ３０も同様に、各種構造のものを適用できる。
導波管４０の基端４４から延出させる脚部４５は、三本が三点支持をもってがたつきなく安定した支持を実現できて好ましいが、これに限定されず四本以上であってもよい。
導波管４０は、外周面の全体を鏡面仕上げしない構成とすることが、周囲の熱を効率的に吸収する上で好ましい。ただし、これに限定されるものではなく、必要に応じて外周面の一部を鏡面仕上げしない構成としてもよい。
補正手段のセンサ温度変化量を算出する周期は、４秒毎に限定されず、必要に応じて任意の時間に設定することができる。ただし、周期が短くなるほど電源の消耗が早くなる。

１０：ケース、１１：操作ボタン、１２：液晶表示部、１３：取込口、１４：先端カバー、１５：扉、１６：ＬＥＤ、１７：照明ボタン、１８：照射口、１９：反射筒、２０：設置空間、２１：外壁、２２：空気溜まり、２３：第１の隙間、２４：第２の隙間、２５：開口、２６：電源スイッチ、２７：底部壁、２８：プリント基板、
３０：赤外線センサ、３１：基盤、３２：赤外線検出素子、３３：温度検出素子、３４：保護部材、３５：赤外線入射窓、３６：リード線、
４０：導波管、４１：内周面、４２：先端開口部、４３：外周面、４４：基端、４５：脚部、４６：正面支持部、４７：側面支持部、
５０：ＭＰＵ、５１：増幅器、５２：Ａ／Ｄ変換器、５３：Ａ／Ｄ変換器、５４：ＣＰＵ、５５：メモリ、５６：タイマ、５７：電源

Claims (7)

1. 少なくとも一部をケースの外壁で囲まれた設置空間に、測定対象の温度を検出するための赤外線センサと、先端が外部に開口し測定対象から放射される赤外線を当該開口から取り込み前記赤外線センサに導く導波管と、を備えた赤外線温度計において、
   前記設置空間を囲むケースの外壁の周囲を先端カバーで被覆し、この先端カバーと前記ケースの外壁との間に空気溜まりを形成するとともに、当該空気溜まりを外部の空気と連通させる第１の隙間を形成したことを特徴とする赤外線温度計。
2. 前記導波管は、合成樹脂により製作され、内周面を鏡面仕上げし、外周面は鏡面仕上げしていないことを特徴とする請求項１に記載の赤外線温度計。
3. 前記赤外線センサは、正面に赤外線入射窓を有し、
   前記赤外線センサの正面と前記導波管の基端との間に、当該導波管の内部空間と前記設置空間とを連通する第２の隙間を形成したことを特徴とする請求項１又は２の赤外線温度計。
4. 前記導波管の基端から少なくとも三本の脚部を延出し、これら各脚部をそれぞれ前記赤外線センサに接触させて組み合わせることで、前記赤外線センサの正面と前記導波管の基端との間に前記第２の隙間を形成したことを特徴とする請求項３の赤外線温度計。
5. 前記導波管の基端から延出した各脚部を、前記赤外線センサにそれぞれ接触させて組み合わせたとき、前記導波管の中心軸と前記赤外線センサにおける赤外線入射窓の中心とが同軸上に配置されるように位置決めしてあることを特徴とした請求項４の赤外線温度計。
6. 前記赤外線センサは、内部の前記赤外線入射窓と対向する部位に赤外線検出素子を備えるとともに、当該赤外線検出素子の周囲温度を検出する温度検出素子を備え、
   さらに、前記赤外線検出素子の出力から求めた測定対象の温度（以下、測定温度）を補正するための温度補正手段を有し、
   前記温度補正手段は、前記温度検出素子の出力から前記赤外線検出素子の周囲温度の変化量（以下、センサ温度変化量）を求め、前記測定温度を求めた時点の当該センサ温度変化量に基づいて当該測定温度を補正することを特徴とした請求項３乃至５のいずれか一項に記載の赤外線温度計。
7. 前記温度補正手段は、前記測定温度を求めた時点の当該センサ温度変化量を参照して、当該測定温度に対する補正の要否を判断することを特徴とした請求項６の赤外線温度計。

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