JPH10227699A - 非接触測温センサ - Google Patents
非接触測温センサInfo
- Publication number
- JPH10227699A JPH10227699A JP9029903A JP2990397A JPH10227699A JP H10227699 A JPH10227699 A JP H10227699A JP 9029903 A JP9029903 A JP 9029903A JP 2990397 A JP2990397 A JP 2990397A JP H10227699 A JPH10227699 A JP H10227699A
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- JP
- Japan
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- infrared
- chopper
- optical lens
- sensor
- temperature sensor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明はテーパを有する導光器により迷光の
ないシャープなビームを得て小型の圧電アクチュエータ
によるチョッパを活用して小型の非接触測温センサを実
現する。 【解決手段】 光学レンズ２とチョッパ３との間のチョ
ッパ３に近い位置に、筐体４に矩形の赤外線通過孔を持
つ壁を有し光学レンズ２の外形と通過孔の外周を結ぶ面
をキャビティとして構成する導光器５を備え、シャープ
なビームを赤外線センサ１に供給する。
ないシャープなビームを得て小型の圧電アクチュエータ
によるチョッパを活用して小型の非接触測温センサを実
現する。 【解決手段】 光学レンズ２とチョッパ３との間のチョ
ッパ３に近い位置に、筐体４に矩形の赤外線通過孔を持
つ壁を有し光学レンズ２の外形と通過孔の外周を結ぶ面
をキャビティとして構成する導光器５を備え、シャープ
なビームを赤外線センサ１に供給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は赤外線センサを用い
た非接触測温センサに関するものである。
た非接触測温センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年赤外線センサは、非接触で物体の検
知や温度の検出ができる点を活かして自動ドアや警報装
置、エアコンの室内温度制御などに利用されており、今
後その応用範囲は拡大していくとみられている。焦電形
赤外線センサはＬｉＴａＯ3単結晶などの焦電体による
焦電効果を利用したセンサである。焦電体は自発分極を
有しており常に表面電荷が発生するが、大気中における
定常状態では大気中の電荷と結びついて電気的に中性を
保っている。この焦電体に赤外線が入射すると焦電体の
温度が変化し、これにともない表面の電荷状態も中性状
態が壊れて変化する。この表面に発生する電荷を検出し
て赤外線入射量を測定するのが焦電形赤外線センサであ
る。物体はその温度に応じた赤外線を放射しており、こ
のセンサを用いることにより物体の位置や温度を検出で
きる。
知や温度の検出ができる点を活かして自動ドアや警報装
置、エアコンの室内温度制御などに利用されており、今
後その応用範囲は拡大していくとみられている。焦電形
赤外線センサはＬｉＴａＯ3単結晶などの焦電体による
焦電効果を利用したセンサである。焦電体は自発分極を
有しており常に表面電荷が発生するが、大気中における
定常状態では大気中の電荷と結びついて電気的に中性を
保っている。この焦電体に赤外線が入射すると焦電体の
温度が変化し、これにともない表面の電荷状態も中性状
態が壊れて変化する。この表面に発生する電荷を検出し
て赤外線入射量を測定するのが焦電形赤外線センサであ
る。物体はその温度に応じた赤外線を放射しており、こ
のセンサを用いることにより物体の位置や温度を検出で
きる。
【０００３】焦電形赤外線センサを用いて温度を検知す
るためには、入射赤外線（以下ビーム）を断続する必要
があり、このために機械式のチョッパが用いられてい
る。チョッパの構成としては回転モータや電磁アクチュ
エータ、圧電アクチュエータ等がありセンサを小型化す
るには圧電アクチュエータが適している。
るためには、入射赤外線（以下ビーム）を断続する必要
があり、このために機械式のチョッパが用いられてい
る。チョッパの構成としては回転モータや電磁アクチュ
エータ、圧電アクチュエータ等がありセンサを小型化す
るには圧電アクチュエータが適している。
【０００４】図４に従来の非接触測温センサを示す。図
４において１１は赤外線センサ、１２は光学レンズ、１
３は圧電アクチュエータからなるチョッパ、１４は筐
体、１５はセンサ受光部を示している。
４において１１は赤外線センサ、１２は光学レンズ、１
３は圧電アクチュエータからなるチョッパ、１４は筐
体、１５はセンサ受光部を示している。
【０００５】ここでは光学レンズ１２から赤外線センサ
１１に至る筐体１４の内面（以下キャビティ）は光軸に
対してほぼ平行状態になっており破線で示す反射ビーム
のような光軸に対して平行でないビームはキャビティに
反射して赤外線センサ１１に入射する。このため実線で
示す直接ビームに比べてチョッパ１３の位置での分布が
広がっていることがわかる。
１１に至る筐体１４の内面（以下キャビティ）は光軸に
対してほぼ平行状態になっており破線で示す反射ビーム
のような光軸に対して平行でないビームはキャビティに
反射して赤外線センサ１１に入射する。このため実線で
示す直接ビームに比べてチョッパ１３の位置での分布が
広がっていることがわかる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】チョッパ１３の目的は
赤外線センサ１１に入射するビームを完全に遮断・通過
させることにある。このためビームが広く分布するとそ
れだけ大きな振幅が必要となる。圧電アクチュエータは
比較的振幅が小さくチョッパ１３として用いる場合、光
学レンズ１２と赤外線センサ１１の間に設置し光学レン
ズ１２によって絞られたビームを断続させることにより
この弱点をカバーしている。
赤外線センサ１１に入射するビームを完全に遮断・通過
させることにある。このためビームが広く分布するとそ
れだけ大きな振幅が必要となる。圧電アクチュエータは
比較的振幅が小さくチョッパ１３として用いる場合、光
学レンズ１２と赤外線センサ１１の間に設置し光学レン
ズ１２によって絞られたビームを断続させることにより
この弱点をカバーしている。
【０００７】光学レンズ１２の光軸に平行な入射赤外線
（以下ビーム）は光学レンズ１２の集光効果によって焦
点に収束しほぼ焦点位置に置かれた赤外線センサ１１へ
導かれる。一方、光軸に平行でないビームは光学レンズ
１２を通過したのち赤外線センサ１１の筐体１４も含め
た周辺の壁面（キャビティ）に反射して迷光となって一
部は赤外線センサ１１に入射する。この結果赤外線セン
サ１１への入射ビームの範囲が広がりチョッパ１３の振
幅は大きなものが必要となる。
（以下ビーム）は光学レンズ１２の集光効果によって焦
点に収束しほぼ焦点位置に置かれた赤外線センサ１１へ
導かれる。一方、光軸に平行でないビームは光学レンズ
１２を通過したのち赤外線センサ１１の筐体１４も含め
た周辺の壁面（キャビティ）に反射して迷光となって一
部は赤外線センサ１１に入射する。この結果赤外線セン
サ１１への入射ビームの範囲が広がりチョッパ１３の振
幅は大きなものが必要となる。
【０００８】前記周辺のキャビティの放射率が高い場合
は反射は少なくなり迷光も減少するが、今度はキャビテ
ィ自体の温度による放射ビームが赤外線センサ１１に入
射する。この場合キャビティと赤外線センサ１１に温度
差があるとノイズになり測定精度を悪化させる。
は反射は少なくなり迷光も減少するが、今度はキャビテ
ィ自体の温度による放射ビームが赤外線センサ１１に入
射する。この場合キャビティと赤外線センサ１１に温度
差があるとノイズになり測定精度を悪化させる。
【０００９】小型・高精度の非接触測温センサを実現す
るためにはチョッパ１３の制約からビームを広げずに且
つキャビティとの温度差の影響を受けない構造が求めら
れている。
るためにはチョッパ１３の制約からビームを広げずに且
つキャビティとの温度差の影響を受けない構造が求めら
れている。
【００１０】本発明は以上のような従来の欠点を除去す
るものであり、迷光のないシャープなビームを得てチョ
ッパとして小さな振幅のものが使用できる非接触測温セ
ンサを提供することを目的とする。
るものであり、迷光のないシャープなビームを得てチョ
ッパとして小さな振幅のものが使用できる非接触測温セ
ンサを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、被測定物から放射される赤外線を検出して電
気信号を発生する赤外線センサと、被測定物から放射さ
れる赤外線を集光して前記赤外線センサへ送る光学レン
ズと、前記赤外線センサ自身の温度を検出する自己温度
センサと、前記光学レンズと赤外線センサとの間にあり
赤外線センサへ入射する赤外線を機械的に断続するチョ
ッパと、前記赤外線センサ、光学レンズ、自己温度セン
サ、チョッパを取り付け支持する筐体を有する非接触測
温センサにおいて、光学レンズとチョッパとの間にチョ
ッパ側に収斂するテーパ状の内面を持つ導光器を配置す
る構成とする。
本発明は、被測定物から放射される赤外線を検出して電
気信号を発生する赤外線センサと、被測定物から放射さ
れる赤外線を集光して前記赤外線センサへ送る光学レン
ズと、前記赤外線センサ自身の温度を検出する自己温度
センサと、前記光学レンズと赤外線センサとの間にあり
赤外線センサへ入射する赤外線を機械的に断続するチョ
ッパと、前記赤外線センサ、光学レンズ、自己温度セン
サ、チョッパを取り付け支持する筐体を有する非接触測
温センサにおいて、光学レンズとチョッパとの間にチョ
ッパ側に収斂するテーパ状の内面を持つ導光器を配置す
る構成とする。
【００１２】上記構成とすることにより、迷光が減少し
チョッパとしては小さな振幅のものが使用できることに
なる。
チョッパとしては小さな振幅のものが使用できることに
なる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、被測定物から放射される赤外線を検出して電気信号
を発生する赤外線センサと、被測定物から放射される赤
外線を集光して前記赤外線センサへ送る光学レンズと、
前記赤外線センサ自身の温度を検出する自己温度センサ
と、前記光学レンズと前記赤外線センサとの間にあり前
記赤外線センサへ入射する赤外線を機械的に断続するチ
ョッパと、前記赤外線センサ、光学レンズ、自己温度セ
ンサ、チョッパを取り付け支持する筐体を有する非接触
測温センサにおいて、前記光学レンズと前記チョッパと
の間に前記光学レンズの外形と前記赤外線受光部の縁を
結ぶテーパ状の内腔を持つ導光器を有する構成としたも
のであり、チョッパ通過ビームをシャープにすることが
できる。
は、被測定物から放射される赤外線を検出して電気信号
を発生する赤外線センサと、被測定物から放射される赤
外線を集光して前記赤外線センサへ送る光学レンズと、
前記赤外線センサ自身の温度を検出する自己温度センサ
と、前記光学レンズと前記赤外線センサとの間にあり前
記赤外線センサへ入射する赤外線を機械的に断続するチ
ョッパと、前記赤外線センサ、光学レンズ、自己温度セ
ンサ、チョッパを取り付け支持する筐体を有する非接触
測温センサにおいて、前記光学レンズと前記チョッパと
の間に前記光学レンズの外形と前記赤外線受光部の縁を
結ぶテーパ状の内腔を持つ導光器を有する構成としたも
のであり、チョッパ通過ビームをシャープにすることが
できる。
【００１４】請求項２に記載の発明は、内腔および前記
内腔のチョッパ側の開口面の表面は赤外線の反射面とし
たものであり、表面と赤外線センサとの温度差の影響を
小さくできる。
内腔のチョッパ側の開口面の表面は赤外線の反射面とし
たものであり、表面と赤外線センサとの温度差の影響を
小さくできる。
【００１５】請求項３に記載の発明は、内腔および前記
壁の表面は赤外線の非反射面としたものであり、表面反
射率の経時変化を少なくすることができる。
壁の表面は赤外線の非反射面としたものであり、表面反
射率の経時変化を少なくすることができる。
【００１６】請求項４に記載の発明は、内腔の表面は赤
外線の非反射面であり壁の表面は滑らかな反射面とした
ものであり、表面と赤外線センサとの温度差の影響を小
さくし、内腔の表面の反射率の経時変化を少なくするこ
とができる。
外線の非反射面であり壁の表面は滑らかな反射面とした
ものであり、表面と赤外線センサとの温度差の影響を小
さくし、内腔の表面の反射率の経時変化を少なくするこ
とができる。
【００１７】以下本発明の一実施の形態について図を参
照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態にお
ける断面図である。１は赤外線センサ、２は光学レン
ズ、３はチョッパ、４は筐体（シャーシ）、５は導光
器、６はセンサ受光部である。
照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態にお
ける断面図である。１は赤外線センサ、２は光学レン
ズ、３はチョッパ、４は筐体（シャーシ）、５は導光
器、６はセンサ受光部である。
【００１８】被測定物（図示せず）から放射された赤外
線（以下ビーム）はシリコン回折形平面レンズを用いた
光学レンズ２によって絞られ赤外線センサ１に入射す
る。チョッパ３は光学レンズ２から赤外線センサ１へ集
光するビームを一定間隔で遮断し焦電型赤外線センサに
よる連続測定を可能にするもので、本実施の形態では圧
電式アクチュエータによって機械的な往復運動をするも
のを採用している。
線（以下ビーム）はシリコン回折形平面レンズを用いた
光学レンズ２によって絞られ赤外線センサ１に入射す
る。チョッパ３は光学レンズ２から赤外線センサ１へ集
光するビームを一定間隔で遮断し焦電型赤外線センサに
よる連続測定を可能にするもので、本実施の形態では圧
電式アクチュエータによって機械的な往復運動をするも
のを採用している。
【００１９】本実施の形態では図２に示すように、同様
の角度を持った入射ビームはテーパに形成されたキャビ
ティ即ち導光器５に反射することで徐々に角度を変化さ
せ結局赤外線センサ１には到達しないことがわかる。し
たがって迷光とはならずチョッパ３の位置でのビームの
分布は直接ビームによる狭いままでありチョッパ振幅と
しても小さくてすむ。
の角度を持った入射ビームはテーパに形成されたキャビ
ティ即ち導光器５に反射することで徐々に角度を変化さ
せ結局赤外線センサ１には到達しないことがわかる。し
たがって迷光とはならずチョッパ３の位置でのビームの
分布は直接ビームによる狭いままでありチョッパ振幅と
しても小さくてすむ。
【００２０】迷光が減少することは同時に光学レンズ２
に入射するビームにおいても光軸からはずれたものを無
効化する効果があり視野特性の改善にも寄与する。
に入射するビームにおいても光軸からはずれたものを無
効化する効果があり視野特性の改善にも寄与する。
【００２１】ここまでは導光器５の内面の表面状態は滑
らかな反射面として考えてきたが現実に微小な凹凸が避
けがたいときは黒色の非反射面でもよい。この場合導光
器５はテーパによる角度変化効果は無いがもともと非反
射面なので迷光は発生しない。ただしこれも理想的な非
反射面は在りえないのでテーパとの併用は効果的であ
る。しかし図３における垂直壁面７は黒色の非反射面と
すると輻射ビームが発生するのでキャビティと赤外線セ
ンサ１との温度差がある場合測定誤差の要因となるので
滑らかな反射面が望ましい。
らかな反射面として考えてきたが現実に微小な凹凸が避
けがたいときは黒色の非反射面でもよい。この場合導光
器５はテーパによる角度変化効果は無いがもともと非反
射面なので迷光は発生しない。ただしこれも理想的な非
反射面は在りえないのでテーパとの併用は効果的であ
る。しかし図３における垂直壁面７は黒色の非反射面と
すると輻射ビームが発生するのでキャビティと赤外線セ
ンサ１との温度差がある場合測定誤差の要因となるので
滑らかな反射面が望ましい。
【００２２】光学レンズ３としては一般的にシリコンや
ゲルマなどの磨きレンズを用いるが、本発明のように小
形レンズの場合回折原理を応用した平板レンズは有効で
ある。これは大判のウェハより切り出して作るため面積
の縮小はコストに直結するためである。
ゲルマなどの磨きレンズを用いるが、本発明のように小
形レンズの場合回折原理を応用した平板レンズは有効で
ある。これは大判のウェハより切り出して作るため面積
の縮小はコストに直結するためである。
【００２３】赤外線センサ１自身の温度を検出するため
の自己温度センサはここでは図示していないが赤外線セ
ンサ１の近傍又は赤外線センサ１のケース内に配置され
る。
の自己温度センサはここでは図示していないが赤外線セ
ンサ１の近傍又は赤外線センサ１のケース内に配置され
る。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明はテーパを有する導
光器により迷光のないシャープなビームを得て小型の圧
電アクチュエータによるチョッパを活用して小型の非接
触測温センサを実現するものである。
光器により迷光のないシャープなビームを得て小型の圧
電アクチュエータによるチョッパを活用して小型の非接
触測温センサを実現するものである。
【図１】本発明の一実施の形態の非接触測温センサの構
成を示す断面図
成を示す断面図
【図２】本発明の一実施の形態の機能を示す断面図
【図３】本発明の一実施の形態の機能を示す断面図
【図４】従来の非接触測温センサを示す断面図
１ 赤外線センサ ２ 光学レンズ ３ チョッパ ４ 筐体 ５ 導光器 ６ センサ受光部 ７ 垂直壁面
Claims (4)
- 【請求項１】 被測定物から放射される赤外線を検出し
て電気信号を発生する赤外線センサと、被測定物から放
射される赤外線を集光して前記赤外線センサへ送る光学
レンズと、前記赤外線センサ自身の温度を検出する自己
温度センサと、前記光学レンズと赤外線センサとの間に
あり赤外線センサへ入射する赤外線を機械的に断続する
チョッパと、前記赤外線センサ、光学レンズ、自己温度
センサ、チョッパを取り付け支持する筐体を有する非接
触測温センサにおいて、前記光学レンズと前記チョッパ
との間に、前記光学レンズの外形と前記赤外線受光部の
縁を結ぶテーパ状の内腔を持つ導光器を有する非接触測
温センサ。 - 【請求項２】 内腔および前記内腔のチョッパ側の開口
面の表面は赤外線の反射面である請求項１に記載の非接
触測温センサ。 - 【請求項３】 内腔および壁の表面は赤外線の非反射面
である請求項１に記載の非接触測温センサ。 - 【請求項４】 内腔の表面は赤外線の非反射面であり、
前記壁の表面は滑らかな反射面である請求項３記載の非
接触測温センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9029903A JPH10227699A (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 非接触測温センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9029903A JPH10227699A (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 非接触測温センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10227699A true JPH10227699A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12288950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9029903A Pending JPH10227699A (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 非接触測温センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10227699A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6880968B1 (en) | 1999-10-29 | 2005-04-19 | Roche Diagnostics Gmbh | Test element analysis system |
| KR100492575B1 (ko) * | 2002-08-17 | 2005-06-03 | 엘지전자 주식회사 | 좁은 수광각을 갖는 써모파일 적외선 센서 |
| JP2015166743A (ja) * | 2008-10-23 | 2015-09-24 | カズ ヨーロッパ エスエー | 迷放射線遮蔽体を有する非接触医療用温度計 |
| US12411046B2 (en) | 2017-01-13 | 2025-09-09 | The Research Foundation For The State University Of New York | Chopped passive infrared sensor apparatus and method for stationary and moving occupant detection |
-
1997
- 1997-02-14 JP JP9029903A patent/JPH10227699A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6880968B1 (en) | 1999-10-29 | 2005-04-19 | Roche Diagnostics Gmbh | Test element analysis system |
| KR100492575B1 (ko) * | 2002-08-17 | 2005-06-03 | 엘지전자 주식회사 | 좁은 수광각을 갖는 써모파일 적외선 센서 |
| JP2015166743A (ja) * | 2008-10-23 | 2015-09-24 | カズ ヨーロッパ エスエー | 迷放射線遮蔽体を有する非接触医療用温度計 |
| US12411046B2 (en) | 2017-01-13 | 2025-09-09 | The Research Foundation For The State University Of New York | Chopped passive infrared sensor apparatus and method for stationary and moving occupant detection |
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