JP3794137B2

JP3794137B2 - Infrared detector and radiation thermometer using the same

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Publication number: JP3794137B2
Application number: JP32409697A
Authority: JP
Inventors: 誠渋谷; 一成西井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-11-26
Filing date: 1997-11-26
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2017-11-26
Also published as: JPH11160156A

Description

【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】
【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】
【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】
【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】
【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】
【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】
【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】
【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
１２２次曲面体
１４赤外線透過孔
１５２次曲面の焦点側にあり軸に直交する平面
１６２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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an infrared detector that detects infrared rays emitted from an object, and more particularly to an optical system thereof and a radiation thermometer using the infrared detector.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of infrared detector is generally described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-254466. The principle that the infrared detector 1 detects infrared rays will be described with reference to FIG. All objects emit infrared rays according to their absolute temperature. The infrared detector 1 detects this infrared ray. The infrared detector 1 includes an infrared sensor unit 2 that receives infrared rays and outputs a signal, and a waveguide 4 that guides infrared rays radiated from the object to be measured 3. The waveguide 4 is made of metal, and its inner surface is mirror-finished so as to enhance infrared reflection.
[0003]
The infrared rays radiated from the DUT 3 are directly incident on the infrared sensor unit 2 as indicated by a broken line A, or are incident on the infrared sensor unit 2 while being repeatedly reflected on the inner surface of the waveguide 4 as indicated by a dashed line B. . The infrared sensor unit 2 detects infrared rays by outputting the sum of incident infrared rays as a signal. Infrared rays incident at a small angle with respect to the optical axis are directly incident on the infrared sensor unit 2, and infrared rays incident at a large angle with respect to the optical axis are incident on the infrared sensor unit 2 while being repeatedly reflected on the inner surface of the waveguide 4. As a result, the viewing angle θ1 is widened, and a wide range of infrared rays is collected.
[0004]
When the output signal voltage V of the infrared sensor unit 2 uses a thermal element such as a pyroelectric element or a thermopile as the infrared sensor unit 2, the absolute temperature of the object to be measured 3 is Tt, and the infrared sensor unit 2 When the absolute temperature is Ts, it is expressed by (Expression 1) (K is a proportional constant).
[0005]
[Expression 1]
[0006]
This means that the infrared sensor unit 2 generates an output signal proportional to the fourth power difference between the absolute temperature of the device under test 3 and the absolute temperature of the infrared sensor unit 2 itself. Therefore, the temperature difference between the device under test 3 and the infrared sensor unit 2 itself can be detected from the output signal of the infrared sensor unit 2.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional infrared detector 1, the field of view cannot be narrowed down, and a wide range of infrared light is incident on the infrared sensor unit 2, so that the measured value is an average value of a wide range of temperatures of the DUT 3. Therefore, there is a problem that accurate measurement cannot be performed. Further, in order to eliminate the infrared rays incident while reflecting on the inner surface of the waveguide 4 and reduce the field of view, the infrared rays radiated from the inner surface of the waveguide 4 are reduced by coating the inner surface of the waveguide 4 with black. Enters the infrared sensor unit 2 and hinders accurate measurement.
[0008]
As a configuration for solving this problem and narrowing the field of view, there are prior examples such as Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-85132, Japanese Patent Laid-Open No. 1-155220, Japanese Patent Laid-Open No. 1-102328, and the like, which will be described below.
[0009]
The configuration described in Japanese Utility Model Publication No. 4-85132 is shown in FIG. A corrugated protrusion 5, for example, a screw-shaped protrusion, is provided on the inner surface of a waveguide 4 that guides infrared rays to the infrared sensor unit 2. Thereby, the infrared rays radiated from other than the visual field hit the projection 5 and are reflected in the opposite direction to the infrared sensor unit 2.
[0010]
However, in such a screw-like projection 5, not all of the infrared rays reflected by the surface of the projection 5 are reflected in the opposite direction to the infrared sensor unit 2, and some of them are incident in the direction of the infrared sensor unit 2. . Specifically, as indicated by a broken line C, infrared rays that are reflected by the surface facing the outside of the protrusion 5 and then reflected by the surface facing the inside of the protrusion 5 enter the direction of the infrared sensor unit 2. Therefore, in this configuration, infrared rays other than the visual field cannot be completely blocked, so it cannot be said that accurate measurement can be performed.
[0011]
Further, in this publication, the shape of the corrugated mirror projection 5 is not specifically disclosed except for a screw shape or a cylindrical shape.
[0012]
FIG. 16 shows the configuration described in Japanese Patent Laid-Open No. 1-155220. In this configuration, a ring-shaped concave mirror 6 is installed inside a waveguide 4 that guides infrared rays to the infrared sensor unit 2. The concave mirror 6 narrows the field of view, and the reflection of infrared rays inside the waveguide 4 on the measured object 3 side relative to the concave mirror 6 and unnecessary infrared radiation are blocked.
[0013]
However, in this configuration, it is impossible to block reflection inside the waveguide 4 on the infrared sensor unit 2 side from the concave mirror 6 and unnecessary infrared radiation. In addition, since it is impossible to block the infrared reflection from being incident on the infrared sensor unit 2 inside the sensor chamber 7 where the infrared sensor unit 2 is installed, this configuration cannot completely block infrared rays other than the visual field. It cannot be said that it is possible to make an accurate measurement.
[0014]
FIG. 17 shows the configuration described in Japanese Patent Laid-Open No. 1-102328. In this configuration, a concave mirror diaphragm 8 is disposed in front of the infrared sensor unit 2. This diaphragm 8 is for the purpose of widening the temperature measurement range of the infrared sensor unit 2 and is removed when measuring a low temperature, and does not saturate the output of the infrared sensor unit 2 when measuring a high-temperature object. For this purpose, a diaphragm 8 is arranged. Since the diaphragm 8 is inserted at this time, a concave mirror is used to block the irregular reflection of infrared rays on the surface of the diaphragm 8 from entering the infrared sensor unit 2.
[0015]
However, in this configuration, the concave mirror aperture 8 is not used during low-temperature measurement. Therefore, it is impossible to block the infrared diffused reflection in the sensor chamber 7 from entering the infrared sensor unit 2. In other words, this configuration cannot always block infrared rays other than the visual field, and thus cannot be accurately measured.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an infrared transmission hole and a paraboloid that enhances reflection of infrared rays by mirror-finishing the inner surface, A flat surface with enhanced infrared reflection by making the surface a mirror surface; An infrared sensor unit that detects infrared rays incident from the infrared transmission hole; The plane is installed on the focal side of the paraboloid so as to be orthogonal to the axis of the paraboloid, The infrared sensor unit is installed at the focal position of the paraboloid.
[0017]
According to the above-described invention, infrared rays incident at an angle larger than the viewing angle with respect to the optical axis do not enter the infrared sensor unit even when reflected by the paraboloid 2. Therefore, infrared rays other than the visual field can be completely blocked, and only the infrared rays from the object to be measured can be detected to perform accurate measurement. In addition, since the inner surface of the paraboloid is made into a mirror surface to increase the reflection of infrared rays, the emissivity is lowered, and the infrared radiation from the paraboloid is very little. Therefore, accurate measurement can be performed without receiving unnecessary infrared rays.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An infrared detector according to claim 1 of the present invention includes a paraboloid that has an infrared transmission hole and has a mirror-finished inner surface to improve reflection of infrared rays, A flat surface with enhanced infrared reflection by making the surface a mirror surface; An infrared sensor unit that detects infrared rays incident from the infrared transmission hole; The plane is installed on the focal side of the paraboloid so as to be orthogonal to the axis of the paraboloid, The infrared sensor unit is installed at the focal position of the paraboloid.
[0019]
According to the above invention, infrared rays incident at an angle larger than the viewing angle with respect to the optical axis do not enter the infrared sensor unit even if they are reflected by the paraboloid. Therefore, infrared rays other than the visual field can be completely blocked, and only the infrared rays from the object to be measured can be detected to perform accurate measurement. Moreover, since the inner surface of the paraboloid is mirror-finished to increase the reflection of infrared rays, the emissivity is low, and the infrared radiation from the paraboloid is extremely small. Therefore, accurate measurement can be performed without receiving unnecessary infrared rays.
[0020]
In the infrared detector according to claim 2 of the present invention, the paraboloid is constituted by an approximate paraboloid.
[0021]
An infrared detector according to a third aspect of the present invention is composed of a plurality of paraboloids having a common axis and sharing a focal position.
[0022]
And the internal diameter of the space which installs the sensor made from a paraboloid and the surface which opposes it can be made smaller than comprising with a single paraboloid. Therefore, infrared rays other than the visual field can be completely blocked with a small configuration, and the infrared rays from the object to be measured can be accurately detected and measured accurately.
[0023]
An infrared detector according to a fourth aspect of the present invention is a detector in which a paraboloid and another paraboloid adjacent to the paraboloid are coupled via a cylinder sharing an axis.
[0024]
The inner diameter of the space in which the sensor formed by the paraboloid and the surface facing the paraboloid can be smaller than that formed by a cylinder that shares an axis with a plurality of paraboloids rather than a single paraboloid. . Therefore, infrared rays other than the visual field can be completely blocked with a small configuration, and the infrared rays from the object to be measured can be accurately detected and measured accurately.
[0025]
In the infrared detector according to claim 5 of the present invention, the infrared sensor unit includes an infrared detection element, a metal tube that houses the infrared detection element and has an opening, and a window that hermetically seals the opening. And the surface of the tube on which the opening is arranged is a flat surface facing the paraboloid.
[0026]
In the infrared detector according to claim 6 of the present invention, the infrared sensor section includes an infrared detection element, a metal tube that houses the infrared detection element and has an opening, and a window that hermetically seals the opening. The inner surface of the tube on the opening side is a paraboloid, and the inner surface on the side facing the opening is a plane perpendicular to the axis of the paraboloid, and the focal point of the paraboloid The center of the infrared sensor unit element is installed.
[0027]
In the infrared detector according to claim 7 of the present invention, the paraboloid is made of metal, and the infrared sensor unit and the paraboloid are installed with good thermal coupling.
[0028]
Thereby, the temperature change of the paraboloid is immediately transmitted to the infrared sensor unit, and the paraboloid and the infrared sensor unit become isothermal. Therefore, unnecessary infrared radiation from the inner surface of the paraboloid is not generated due to the temperature difference between the infrared sensor unit and the paraboloid, and more accurate infrared measurement is possible.
[0029]
A radiation thermometer according to an eighth aspect of the present invention is the infrared thermometer according to any one of the first to seventh aspects.
A detector, a temperature measuring element for detecting the temperature of the infrared detector, a guide probe, a signal processing means for calculating a body temperature from the output signal of the infrared detector and the output signal of the temperature measuring element, and It has a display means for displaying the body temperature.
[0030]
And even if the infrared rays radiated from other than the part to be measured, which hinders accurate measurement, enter the inside of the paraboloid and are reflected inside, they do not enter the infrared sensor part. In addition, the inner surface of the paraboloid is mirror-finished to increase the infrared reflectance, and there is very little infrared radiation from the inner surface that hinders accurate measurement.
[0031]
Therefore, since infrared rays other than the visual field can be completely blocked, the body temperature can be accurately measured.
[0032]
A radiation thermometer according to claim 9 of the present invention has a lens for condensing infrared rays onto an infrared detector.
[0033]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0034]
Example 1
FIG. 1 is a side sectional view showing an infrared detector 10 according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 11 is an infrared sensor unit, 12 is a quadric surface body, and 13 is an object to be measured. Reference numeral 14 denotes an infrared transmission hole 14 provided in the secondary curved surface 12, and reference numeral 15 denotes a surface that passes through the focal point F and is orthogonal to the optical axis that is the axis of the secondary curved surface 12. The inner surface of the secondary curved surface 12 forms a secondary curved surface 16 and is mirror-finished to increase the reflectance of infrared rays. The infrared sensor unit 11 is installed at a focal position F of the secondary curved surface 16 so as to receive infrared rays incident from the infrared transmission hole 14. A sensor chamber 17 is formed by the secondary curved surface 16 and the flat surface 15.
[0035]
Next, the operation will be described. The viewing angle θ of the infrared detector is determined by the size of the infrared transmission hole 14 and the distance between the infrared sensor unit 11 and the infrared transmission hole 14. Here, infrared rays incident at an angle larger than the viewing angle θ with respect to the optical axis do not enter the infrared sensor unit 11 even if reflected by the secondary curved surface 16. Therefore, unnecessary infrared rays radiated from other than the viewing angle θ do not enter the infrared sensor unit 11, and the infrared rays other than the visual field can be reliably blocked, and the infrared rays from the object to be measured 3 can be accurately measured.
[0036]
Further, since the secondary curved body 12 has a high infrared reflectance, there is very little infrared radiation from the inner surface that hinders accurate measurement. Therefore, it is possible to accurately detect the temperature difference between the DUT 3 and the infrared sensor unit 11. If the temperature of the environment in which the infrared sensor unit 11 is installed is known and is managed so as to be kept constant at all times, the absolute temperature of the object 3 to be measured can be determined from the output of the infrared sensor unit 11 and the known room temperature. Can be calculated.
[0037]
Even when the temperature of the environment where the infrared sensor unit 11 is installed is not always constant, the temperature of the infrared sensor unit 11 is measured by a temperature measuring element for measuring the temperature of the infrared sensor unit 11, for example, a thermistor. Thus, the absolute temperature of the DUT 3 can be calculated.
[0038]
Moreover, it is preferable that the secondary curved body 12 and the infrared sensor unit 11 are coupled with good thermal coupling. For example, the secondary curved surface body 12 is made of a metal having good thermal conductivity, and the secondary curved surface body 12 and the infrared sensor unit 11 are installed via a good heat conductive material. By adopting the above configuration, the reflectance of the inner surface of the secondary curved body 12 is originally high and the infrared radiation is extremely small, but the adverse effect can be further reduced. This is effective when, for example, the following situation occurs, a part of the secondary curved surface 12 comes into contact with the object 3 to be measured, and the temperature of the secondary curved surface 12 rises. When a temperature difference occurs between the secondary curved surface bodies 12, infrared radiation that is a factor of measurement error increases. Although the reflectivity of the inner surface is high, the reflectivity cannot be made ideal 1, so it cannot be ignored if the temperature difference becomes large. Therefore, even if infrared rays from the outside can be blocked, the function as the stop of the secondary curved surface body 12 is impaired by radiation from the inner surface. However, if the infrared sensor unit 11 and the secondary curved surface body 12 are installed with good thermal coupling, the temperature of the secondary curved surface body 12 is immediately transmitted to the infrared sensor unit 11, and therefore the secondary curved surface body 12 and the infrared sensor unit 11 There is no temperature difference between the two. Therefore, unnecessary infrared radiation does not occur, and the function of the secondary curved surface 12 as a diaphragm is not impaired, and more accurate measurement is possible.
[0039]
Further, the plane 15 is a plane that enhances the reflection of infrared rays by making the surface a mirror surface, and the plane 15 is installed on the focal point F side of the secondary curved surface 16 so as to be orthogonal to the axis of the secondary curved surface 16. A sensor chamber 17 is formed by the next curved surface 16 and the flat surface 15.
[0040]
With the above configuration, infrared rays outside the viewing range that are incident on the optical axis at an angle larger than the viewing angle θ do not enter the infrared sensor unit 11 even if they are reflected by the secondary curved surface 16 or the flat surface 15. Therefore, infrared rays other than the visual field are completely blocked, and accurate measurement is possible.
[0041]
(Example 2)
2 and 3 are side sectional views showing the infrared detector 10 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the difference from the first embodiment is that a spherical body 12 whose inner surface is a spherical surface 18 is used as the secondary curved surface body 12, and the infrared sensor unit 11 is installed at a focal point F that is the center of the spherical surface 18. . In addition, the thing of the same code | symbol as Example 1 has the same structure, and description of the same operation | movement and an effect | action is abbreviate | omitted.
[0042]
Next, the action of blocking infrared rays other than the viewing angle θ by the spherical body 12 will be described.
[0043]
As an optical characteristic of the spherical surface 18, there is a characteristic that when the light emitted from the focal point F is reflected by the inner surface of the spherical surface 18, all the light is reflected back to the focal point F. Due to this characteristic, among infrared rays reflected by the sensor chamber 17 formed by the spherical surface 18 and the surface 15, infrared rays incident on the infrared sensor unit 11 located at the focal point F of the spherical surface 18 are only infrared rays incident perpendicularly to the spherical surface 18. It is. However, the infrared rays incident perpendicularly on the spherical surface 18 are only those emitted from the focal point F of the spherical surface 18, that is, the infrared sensor unit 11. That is, infrared rays that are incident from the infrared transmission hole 14 at an angle larger than the viewing angle θ are not incident on the infrared sensor unit 11 even if they are reflected by the spherical surface 18 or the surface 15. Therefore, infrared rays other than the visual field can be completely blocked.
[0044]
The spherical surface 18 is mirror-finished to increase the reflection of infrared rays, and the infrared radiation from the spherical surface 18 itself is extremely small. Therefore, since the infrared sensor unit 11 receives infrared rays only in the visual field range, accurate measurement is possible.
[0045]
As shown in FIG. 3, the same effect can be obtained even if the spherical body is composed of flat aggregates 18A, 18B... 18N that approximate the spherical surface of the inner surface.
[0046]
In this description, the infrared sensor unit 11 is ideally described as having no size. However, if the infrared sensor unit 11 is sufficiently small with respect to the quadric surface body 12 and the infrared transmission hole 14, the present invention is approximated. The effect described in the above is obtained.
[0047]
Example 3
FIG. 4 is a side sectional view showing the infrared detector 10 according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the second embodiment in that a paraboloid 12 having a paraboloid 19 as an inner surface is used as the secondary curved body 12 and the reflection of infrared rays is enhanced by mirror-finishing the surface. 20, and the plane 20 is disposed on the focal point F side of the paraboloid 12 so as to be orthogonal to the axis of the paraboloid 12. In addition, the thing of the same code | symbol as Example 1 has the same structure, and description of the same operation | movement and an effect | action is abbreviate | omitted.
[0048]
Next, the effect | action which shields infrared rays other than viewing angle (theta) by the paraboloid 12 is demonstrated. As an optical characteristic of the paraboloid 19, when the light emitted from the focal point F is reflected on the inner surface of the paraboloid 19, it is reflected in parallel with the axis. Due to this characteristic, among the infrared rays reflected by the sensor chamber 17 formed by the paraboloid 19 and the plane 20 which is on the focal side of the paraboloid 19 and orthogonal to the axis, the infrared sensor located at the focal point F of the paraboloid 19. The infrared ray incident on the part 11 is only the infrared ray incident perpendicularly to the plane 20 orthogonal to the axis of the paraboloid 19. However, infrared rays that are incident perpendicular to the plane 20 are only those that are radiated from the focal point F of the paraboloid 19, that is, the infrared sensor unit 11, and further reflected by the paraboloid 19. That is, infrared rays that are incident from the infrared transmission hole 14 at an angle larger than the viewing angle θ do not enter the infrared sensor unit 11 even if they are reflected by the paraboloid 19 or the plane 20. Therefore, by combining a paraboloid and a plane orthogonal to the axis, infrared rays other than the visual field can be completely blocked.
[0049]
In addition, the paraboloid 19 is mirror-finished to increase the reflection of infrared rays, and there is very little infrared radiation from the inner surface. Accordingly, the field of view of the infrared sensor unit 11 is narrowed down, and the infrared ray is received only in the field of view, so that accurate measurement is possible.
[0050]
The same effect can be obtained even if the paraboloid 12 is formed of a flat aggregate that approximates the inner paraboloid 19.
[0051]
(Example 4)
5 and 6 are side sectional views showing an infrared detector according to Embodiment 4 of the present invention. The fourth embodiment is different from the first to third embodiments in that the secondary curved surface 12 is configured as a spherical body 12 using a plurality of spherical surfaces having the same focal point on the inner surface. In addition, the thing of the same code | symbol as Example 1 thru | or 3 has the same structure, and abbreviate | omits description of the same operation | movement and an effect | action.
[0052]
The case where the inner surface of the spherical body 12 is constituted by two spherical surfaces will be described below. As shown in FIG. 5, the first spherical surface is 18a, the first spherical surface 18a is on the focal side and is orthogonal to the optical axis 15a, the second spherical surface 18b, and the second spherical surface 18b is on the focal side and the optical axis. The surface perpendicular to the reference numeral 15b is 15b, and the sensor chamber 17 is constituted by these four surfaces. As for the shape of the internal space of the sensor chamber 17, a spherical surface 18a and a flat surface 15a, and a spherical surface 18b and a flat surface 15b are paired to form a space that is constricted into two.
[0053]
Further, the axes of the first spherical surface 18a and the second spherical surface 18b are the same, the focal point F is common, and the infrared sensor unit 11 is installed at the focal point F. With the above configuration, the infrared detector 10 that receives infrared rays having a viewing angle θ with a smaller configuration becomes possible.
[0054]
Hereinafter, it will be described with reference to FIG. 6 that the two spherical surfaces can be combined to be smaller than a single spherical surface. In addition, to simplify the explanation, it is assumed that the model is also simplified, and the vertex of the second spherical surface 18b is in contact with the plane 15a. Considering the cross section along the axis of the spherical surface, the description will proceed in two dimensions. For further simplicity, a condition is added that the inner diameter of the space determined by the first spherical surface 18a and the plane 15a and the inner diameter of the space determined by the second spherical surface 18b and the plane 15b are the same D1.
[0055]
Here, if the coordinates orthogonal to the optical axis are taken as x-coordinate and the optical axis as y-coordinate as shown in FIG. 6, the cross section of the sphere can be generally expressed by (Equation 2). Here, r is the distance between the focal point and the apex of the spherical surface and is hereinafter referred to as the focal length.
[0056]
[Expression 2]
[0057]
Here, if the focal length of the first spherical surface 18a is r1, and the focal length of the second spherical surface 18b is r2, D1 is as shown in (Expression 3).
[0058]
[Equation 3]
[0059]
Next, consider a case in which a single spherical surface is configured to have the same focal length r1. At this time, the inner diameter D0 can be expressed by (Equation 4).
[0060]
[Expression 4]
[0061]
Therefore, the configuration with two spherical surfaces can be reduced by about 30% compared to the configuration with a single spherical surface.
[0062]
In addition, although the example comprised by two spherical surfaces was demonstrated here, the spherical surface is not restricted to two. By using three or more spherical surfaces, the infrared detector 10 that receives infrared rays having a viewing angle θ with a smaller configuration can be realized.
[0063]
In this embodiment, the inner diameters of the plurality of spaces formed by the spherical surface 18 and the flat surface 15 of the secondary curved surface 12 are all equal. However, the inner diameters do not have to be equal.
[0064]
Further, even when the quadric surface body 12 is approximately constituted by a large number of planes, the same effect can be obtained.
[0065]
(Example 5)
FIG. 7 is a side sectional view showing an infrared detector according to Embodiment 5 of the present invention. The fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that the secondary curved surface 12 is composed of a plurality of paraboloids having the same focal point on the inner surface and a plurality of planes orthogonal to the optical axis. In addition, the thing of the same code | symbol as Example 4 has the same structure, and description of the same operation | movement and an effect | action is abbreviate | omitted.
[0066]
When the inner surface of the secondary curved surface 12 is constituted by two paraboloids, the first paraboloid 19a is located on the focal side of the first paraboloid 19a and is orthogonal to the optical axis as shown in FIG. The surface 20a, the second paraboloid 19b, the surface on the focal side of the second spherical surface 19b and perpendicular to the optical axis 20b, and these four surfaces constitute the sensor chamber 17.
[0067]
Hereinafter, it will be described that by combining two paraboloids, it is possible to reduce the size as compared with the case of configuring with one paraboloid. In addition, to simplify the explanation, it is assumed that the model is also simplified, and the vertex of the second paraboloid 19b is in contact with the first plane 20a. Considering the cross section along the axis of the paraboloid, the description will proceed two-dimensionally.
[0068]
Here, as shown in FIG. 8, when the coordinate orthogonal to the optical axis is the x coordinate and the optical axis is the y coordinate, the expression of the cross section of the paraboloid can be generally expressed by (Equation 5). Here, f is a distance between the focal point and the apex of the paraboloid and is hereinafter referred to as a focal length.
[0069]
[Equation 5]
[0070]
Here, the focal length of the first paraboloid 19a is f1, the focal length of the second paraboloid 19b is f2, and the inner diameter of the sensor chamber 17 constituted by these two quadric surfaces and two planes. Is D1. Then, D1 can be expressed by (Expression 6).
[0071]
[Formula 6]
[0072]
Also, consider that this is composed of a single quadric surface. The focal length of this quadric surface is f2, and the inner diameter D0 can be expressed by (Equation 7).
[0073]
[Expression 7]
[0074]
Therefore, the configuration with two quadric surfaces can be reduced by about 40% compared to the configuration with a single quadric surface.
[0075]
Here, the case where the inner surface of the paraboloid 12 is constituted by the two paraboloids 19 has been described, but the number of paraboloids 19 is not limited to two. By configuring with three or more paraboloids 19, it is possible to provide the infrared detector 10 that receives infrared rays having a viewing angle θ with a smaller configuration.
[0076]
The same effect can be obtained even if the paraboloid 19 is approximately constituted by a large number of planes.
[0077]
(Example 6)
FIG. 9 is a side sectional view showing an infrared detector according to Embodiment 6 of the present invention. The sixth embodiment is different from the fourth or fifth embodiment in that adjacent quadric surfaces share an axis and are joined via a mirror surface cylinder. In addition, the thing of the same code | symbol as Example 4 or 5 has the same structure, and description of the same operation | movement and an effect | action is abbreviate | omitted.
[0078]
The case where the inner surface of the paraboloid 12 is constituted by two spherical surfaces will be described below. The surface 15a is on the focal side of the first spherical surface 18a and the first spherical surface 18a and is orthogonal to the optical axis, and the surface 15b is on the focal side of the second spherical surface 18b and the second spherical surface 18b and is orthogonal to the optical axis. The first spherical surface 18a and the second spherical surface 18b are connected by a cylinder 21 having an optical axis as an axis, and the sensor chamber 17 is constituted by these five surfaces. With this configuration, it is possible to provide the infrared detector 10 that receives infrared rays having a viewing angle θ with a smaller configuration of the sensor chamber 17 including the spherical surfaces 18 a and 18 b and the surfaces 15 a and 15 b and the cylinder 21.
[0079]
Next, the effect | action which shields infrared rays other than viewing angle (theta) with a smaller structure is demonstrated. The edge of the infrared transmission hole 22 provided in the second spherical surface 18b is defined as an angle ζ from the optical axis viewed by the infrared sensor unit 11. When η is larger than ζ, the direction of the angle η viewed from the infrared sensor unit 11 is the second spherical surface 18b. Therefore, no infrared rays are reflected from an angle greater than η. Next, when η is greater than or equal to θ and less than ζ, the η direction is the first spherical surface 18 a, so that infrared light due to reflection does not enter the infrared sensor unit 11. In other words, since the cylinder 21 is a blind spot of the second spherical surface 18 b, the infrared rays reflected by the cylinder 21 do not enter the infrared sensor unit 11. Further, even if the infrared ray reflected by the cylinder 21 is reflected on the second spherical surface 18b or reflected on the flat surface 15b and then reflected on the second spherical surface 18b, it does not enter the infrared sensor unit 11. Therefore, infrared rays other than the visual field can be completely blocked.
[0080]
At this time, there is no portion of the first spherical surface 18a having an angle ζ or more, and the inner surface of the sensor chamber 17 can be reduced because it is constituted by the cylinder 21. Therefore, the infrared detector 10 that receives infrared rays having a viewing angle θ with a small configuration is possible.
[0081]
The same effect can be obtained even if the spherical body 18a or the spherical body 18b is composed of a set of planes approximating a spherical surface.
[0082]
Although the cylinder 21 is a mirror surface in this embodiment, it need not be a mirror surface. The reason is that even if the cylinder 21 is not a mirror surface and the infrared radiation rate is large, the infrared radiation becomes a blind spot of the second spherical surface 18 b and does not enter the infrared sensor unit 11.
[0083]
In this embodiment, a spherical body is used as the secondary curved surface 12, but the same effect can be obtained by using a paraboloid as the secondary curved surface 12. In this case, 19a is the first paraboloid, 20a is the first plane perpendicular to the optical axis on the focal side of the paraboloid 19a, 19b is the second paraboloid, and 20b is the focus of the paraboloid 18b. This is the second plane that is on the side and orthogonal to the optical axis. These four surfaces are all mirror surfaces.
[0084]
(Example 7)
FIG. 10 is a side sectional view showing the infrared detector 10 according to the seventh embodiment of the present invention. The seventh embodiment is different from the first to sixth embodiments in the configuration of the flat surface 15 on the focal point F side of the paraboloid 12 and orthogonal to the axis. This will be described below.
[0085]
The infrared sensor unit 11 includes an infrared detection element 23, a metal cylindrical can 25 that houses the infrared detection element 23 and has an opening 24, and a window 26 that hermetically seals the opening 24. The surface of 25 is mirror finished. The can 25 is attached to the paraboloid 12 so that the surface 27 on which the opening 24 is disposed is orthogonal to the axis of the paraboloid 12. In addition, the thing of the same code | symbol as Example 1 thru | or 6 has the same structure, and description of the same operation | movement and an effect | action is abbreviate | omitted.
[0086]
The infrared transmission hole 14, the window 26, and the infrared detection element 23 are arranged on the same axis so that the infrared light incident from the infrared incident hole 14 enters the infrared detection element 23 through the window 26 of the can 25. The element 23 is disposed so as to be located at the focal point F of the paraboloid 12.
[0087]
By adopting such a configuration, even if infrared rays incident from the infrared transmission hole 14 at an angle larger than the viewing angle θ are reflected by the paraboloid 16 or the surface 27 on which the opening 24 of the can 25 is disposed, the infrared rays are reflected. The light does not enter the detection element 23. Therefore, infrared rays other than the visual field can be completely blocked.
[0088]
(Example 8)
FIG. 11 is a side sectional view showing an infrared detector 10 according to an eighth embodiment of the present invention. The eighth embodiment is different from the first to seventh embodiments in the shape of a can 28 that houses the infrared detection element 23. In this embodiment, the inner surface of the surface where the opening 26 of the can 28 is opened is a spherical surface 29, and the infrared detection element 23 is installed at the focal point F which is the center of the spherical surface 29. The spherical surface 29 is a mirror surface. In addition, the thing of the same code | symbol as Example 6 has the same structure, and description of the same operation | movement and an effect | action is abbreviate | omitted.
[0089]
Since the inner surface of the can 28 is a spherical surface 29, infrared rays reflected by the inner surface of the can 28 do not enter the infrared detection element 23. Therefore, infrared rays other than the visual field can be completely blocked, and accurate measurement is possible.
[0090]
In the present embodiment, the inner surface of the can 28 is the spherical surface 29, but the same effect can be obtained even if the inner surface of the can 28 is a parabolic surface. In this case, 29 is a paraboloid, a plane 30 orthogonal to the optical axis on the focal side of the paraboloid 29, and an infrared detecting element 23 installed at the focal point F of the paraboloid 29. The paraboloid 29 and the plane 30 are mirror surfaces.
[0091]
Example 9
FIG. 12 is a side sectional view of an essential part of a radiation thermometer of the ninth embodiment configured using the infrared detector 10 described in the first to eighth embodiments. This radiation thermometer has an infrared detector 10, a temperature measuring element 31 for detecting the temperature in the vicinity of the infrared detector 10, a guide probe 32, a signal processing means 33, and a display means 34 such as liquid crystal. Yes. The sensor frame 12 which is the secondary curved body 12 is made of a metal such as copper or aluminum having good thermal conductivity, and the inside thereof has a plurality of paraboloids 19a, 19b, 19c, and 19d and an axis on the focal side of the paraboloid The sensor chamber 17 is composed of a plurality of planes 20a, 20b, 20c, and 20d orthogonal to each other, and cylinders 21a, 21b, and 21c that share the axis with the paraboloids 19a to 19d. The paraboloids 19a to 19d and the flat surfaces 20a to 20d are polished with high precision so as to be mirror surfaces, and are gold-plated so as not to change with time due to surface oxidation or the like. In addition, the sensor frame 12, the infrared sensor unit 11, and the temperature measuring element 31 are installed with good thermal coupling via thermal grease. In addition, a chopper for interrupting infrared rays incident on the infrared sensor unit 11 is disposed at a point between the infrared sensor unit 11 and the infrared transmission hole 14 of the infrared detector 10. In addition, the thing of the same code | symbol as Example 1 thru | or 8 has the same structure, and description of the same operation | movement and an effect | action is abbreviate | omitted.
[0092]
First, the operation as a thermometer will be described. Infrared rays radiated from the human body enter the infrared sensor unit 11. The output signal waveform of the infrared sensor unit 11 is converted into a body temperature by the signal processing means 33 and displayed as a body temperature on the liquid crystal display device 34. Further, when the body temperature is measured, the guide probe 32 is inserted into the ear hole 35 and measured.
[0093]
The reason for measuring the ear canal 35 when measuring body temperature is that there is an arterial blood flow that flows in the hypothalamus of the brain near the eardrum, and therefore it is said that the eardrum temperature well reflects the body temperature in the deep part of the human body. Because it is.
[0094]
A factor that hinders accurate measurement when measuring body temperature with a radiation thermometer is that the infrared sensor unit 11 cannot completely block infrared rays other than the visual field. As a result, infrared radiation on the inner surface of the guide probe 32 and infrared radiation from the entrance of the ear hole 35 enter the infrared sensor unit 11. However, this problem can be solved by configuring a radiation thermometer using the infrared detector 10 of the present invention. This will be described in detail below.
[0095]
Next, the generation process of infrared radiation on the inner surface of the guide probe 32 will be described. Since the guide probe 32 is inserted into the ear hole 35 during measurement, the temperature of the guide probe 32 rises due to heat from the ear hole 35. Accordingly, infrared radiation corresponding to the absolute temperature is emitted from the inner surface of the guide probe 32. Therefore, when infrared radiation from the guide probe 32 enters the infrared sensor unit 11, a measurement error occurs, and the measured body temperature becomes higher than the actual value, so that accurate measurement cannot be performed.
[0096]
Next, the process of generating infrared radiation from the entrance of the ear canal 35 will be described. Since the guide probe 32 is inserted into the ear canal 35 at the time of body temperature measurement, the guide probe 32 must come into contact with the entrance of the ear hole 35. Therefore, the entrance of the ear hole 35 is cooled by contacting the guide probe 32. When infrared light from the entrance of the cooled ear canal 35 enters the infrared sensor unit 11, it becomes a measurement error, and the measured body temperature is lower than the actual value, so that accurate measurement cannot be performed.
[0097]
However, by using the infrared detector 10 of the present invention, infrared rays other than the visual field can be completely blocked, so that infrared radiation from the guide probe 32 and the entrance of the ear hole 35 does not enter the infrared sensor unit 11. . Therefore, the body temperature can be accurately measured.
[0098]
As another configuration of the radiation thermometer shown in the present embodiment, as shown in FIG. 13, a lens 36 that collects infrared rays may be disposed in the infrared transmission hole 4 of the infrared detector 10.
[0099]
Further, in this embodiment, since a pyroelectric detection element is used as the infrared detection element 23, a chopper that interrupts infrared rays is required. However, if a thermopile is used as the infrared detection element 23, the chopper has the effect of the invention. It is not an indispensable component to realize
[0100]
In this embodiment, the secondary curved surface 12 is a paraboloid, but the same effect can be obtained by configuring the spherical surfaces 19a to 19d as spherical surfaces.
[0101]
【The invention's effect】
As described above, the infrared detector according to claim 1 of the present invention is provided with an infrared transmission hole, and a paraboloid that enhances reflection of infrared rays by mirror-finishing the inner surface; A flat surface with enhanced infrared reflection by making the surface a mirror surface; An infrared sensor unit that detects infrared rays incident from the infrared transmission hole; The plane is installed on the focal side of the paraboloid so as to be orthogonal to the axis of the paraboloid, Since the infrared sensor unit is configured to be installed at the focal position of the paraboloid, infrared rays other than the visual field are completely blocked. Moreover, since the inner surface of the paraboloid is mirror-finished to increase the reflection of infrared rays, the emissivity is low, and the infrared radiation from the paraboloid is extremely small. Therefore, there is an effect that the infrared rays from the object to be measured can be accurately detected and measured accurately.
[0102]
An infrared detector according to a third aspect of the present invention is composed of a plurality of paraboloids having a common axis and sharing a focal position.
[0103]
And the internal diameter of the space which installs the sensor made from a paraboloid and the surface which opposes it can be made smaller than comprising with a single paraboloid. Therefore, the infrared rays other than the visual field can be completely blocked with a small configuration, and the infrared rays from the object to be measured can be accurately measured.
[0104]
In an infrared detector according to a sixth aspect of the present invention, the paraboloid is made of metal, and the infrared sensor portion and the paraboloid are installed with good thermal coupling.
[0105]
Thereby, the temperature change of the paraboloid is immediately transmitted to the infrared sensor unit, and the paraboloid and the infrared sensor unit become isothermal. Therefore, since unnecessary infrared radiation from the inner surface of the paraboloid is not generated due to the temperature difference between the infrared sensor unit and the paraboloid, the function as the aperture of the paraboloid is not impaired, and more accurate infrared There is an effect that measurement is possible.
[0106]
A radiation thermometer according to an eighth aspect of the present invention includes an infrared detector, a temperature measuring element that detects the temperature of the infrared detector, a guide probe, an output signal of the infrared detector, and an output signal of the temperature measuring element. Since it has the signal processing means for calculating the body temperature and the display means for displaying the calculated body temperature, infrared rays other than the visual field can be completely blocked, and the body temperature can be measured accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of an infrared detector according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view of an infrared detector in Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a side sectional view of another embodiment of the same infrared detector.
FIG. 4 is a side sectional view of an infrared detector according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a side sectional view of an infrared detector according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram of the main part of the infrared detector.
FIG. 7 is a side sectional view of an infrared detector according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 8 is a conceptual diagram of the main part of the infrared detector.
FIG. 9 is a side sectional view of an infrared detector according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 10 is a side sectional view of an infrared detector according to Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 11 is a side sectional view of an infrared detector according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a side sectional view of an essential part of a radiation thermometer in Embodiment 9 of the present invention.
FIG. 13 is a side sectional view of an essential part of a radiation thermometer of another form according to Embodiment 9 of the present invention.
FIG. 14 is a side sectional view of an infrared detector in a conventional example.
FIG. 15 is a side sectional view of an infrared detector according to a second conventional example.
FIG. 16 is a side sectional view of an infrared detector in a third conventional example.
FIG. 17 is a side sectional view of an infrared detector in a conventional fourth conventional example.
[Explanation of symbols]
10 Infrared detector
11 Infrared sensor
12 quadratic surface
14 Infrared transmission hole
15 A plane perpendicular to the axis on the focal side of the quadratic surface
16 Inner surface of quadratic surface
18 Spherical surface (inner surface of quadratic surface)
18A-18N Approximate spherical surface (approximate quadric surface)
19 Paraboloid (Inner surface of quadratic surface)
20, 30 A plane perpendicular to the axis on the focal side of the paraboloid
21 cylinder
23 Infrared detector
24 opening
25, 28 tubes
26 windows
27 Surface with opening of can
29 Spherical surface with an opening (parabolic surface)
31 Temperature sensor
32 Guide probe
33 Signal processing means
34 Display means
F Focus

Claims

A paraboloid having an opening and having a mirror surface on the inner surface to enhance infrared reflection, a plane having a mirror surface to enhance infrared reflection, and an infrared sensor for detecting infrared light incident from the opening. And an infrared detector in which the plane is installed on the focal side of the paraboloid so as to be orthogonal to the axis of the paraboloid, and the infrared sensor unit is installed at a focal position of the paraboloid.

The infrared detector according to claim 1, wherein the paraboloid is an approximate paraboloid.

The infrared detector according to claim 1, comprising a plurality of paraboloids having a common axis and sharing a focal position.

The infrared detector according to claim 3, wherein a paraboloid and another paraboloid adjacent to the paraboloid are coupled via a cylinder sharing an axis.

The infrared sensor unit has an infrared detection element, a metal tube that houses the infrared detection element and has an opening, and a window that hermetically seals the opening, and the opening of the tube is arranged The infrared detector according to any one of claims 1 to 4, wherein the surface is configured to be a flat surface facing the paraboloid.

The infrared sensor unit includes an infrared detection element, a metal tube that houses the infrared detection element and has an opening, and a window that hermetically seals the opening, and the inner surface of the tube on the opening side 2. A parabolic surface, an inner surface facing the opening is a flat surface orthogonal to the axis of the parabolic surface, and the center of the infrared sensor unit element is placed at the focal point of the parabolic surface. The infrared detector of any one of -4.

The infrared detector according to any one of claims 1 to 6, wherein the paraboloid is made of metal, and the infrared sensor unit and the paraboloid are installed with good thermal coupling.

The infrared detector according to any one of claims 1 to 7, a temperature measuring element that detects a temperature of the infrared detector, a guide probe, an output signal of the infrared detector, and an output of the temperature measuring element A radiation thermometer comprising signal processing means for calculating body temperature from a signal and display means for displaying the calculated body temperature.

The radiation thermometer according to claim 8, further comprising a lens that collects infrared rays on the infrared detector.