JP7794566B2 - 赤外線センサ付き温調用ホルダー - Google Patents

Description

本発明は、赤外線センサの温調用ホルダーに関するものである。

従来から、下記特許文献１に記載の温度検出器が知られている。この温度検出器は、赤外線センサであって、温度測定対象から放射される赤外線を検出する赤外線検出素子と、温度測定対象から放射される赤外線を受け、赤外線検出素子に入射する赤外光の角度を絞るレンズと、レンズを支持する鏡筒（特許文献１ではホルダーと称される）と、を備えている。赤外線センサにおいては、赤外線検出素子付近の温度が不安定になると、正確に温度検出ができなくなるため、赤外線センサをホルダー（特許文献１ではケースと称される）に収容し、また、ホルダーに通風口を設け、通風口から流入する温調空気によって赤外線センサの環境温度を制御している。

特開平６－３０７９４０号公報

しかしながら、上記従来技術のホルダーの通風口は、鏡筒の側面に対向して形成されている（特許文献１の図１参照）。温調空気は、例え恒温槽内で循環送風していたとしても、その送風温度が安定しているわけではない。したがって、通風口から流入する温調空気が鏡筒に直接当たると、それが赤外線検出素子の温度検出誤差を引き起こす要因となり得る。このため、上記従来技術のホルダーは、例えば、赤外線センサの校正（調整）のような、赤外線センサの環境温度が高精度且つ安定性を求められる用途には使用することはできなかった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、温調空気によって赤外線センサの環境温度を高精度且つ安定して制御することができる赤外線センサの温調用ホルダーの提供を目的とする。

本発明の一態様に係る赤外線センサの温調用ホルダーは、温調空気によって赤外線センサの環境温度を制御する際に、前記赤外線センサを収容する赤外線センサの温調用ホルダーであって、前記赤外線センサは、温度測定対象から放射される赤外線を受けるレンズと、前記レンズを支持する鏡筒と、を有しており、前記鏡筒よりも高い位置に前記温調空気の通風面を形成すると共に、前記通風面において前記鏡筒の外形よりも大きく開口し、前記鏡筒の周囲に前記温調空気を導く隙間を形成する壁部を備えている。

上記赤外線センサの温調用ホルダーにおいて、前記通風面は、前記レンズの画角に入らない高さで形成されていてもよい。

上記赤外線センサの温調用ホルダーにおいて、前記隙間は、少なくとも前記温調空気の通風方向において、前記通風面の高さよりも小さい寸法で形成されていてもよい。

上記赤外線センサの温調用ホルダーにおいて、前記赤外線センサが取り付けられるホルダーベースと、前記ホルダーベースに対して開閉可能に連結されたホルダーカバーと、を有し、前記ホルダーカバーが、前記壁部を形成していてもよい。

上記赤外線センサの温調用ホルダーにおいて、前記ホルダーベースには、複数の前記赤外線センサが取り付け可能であり、前記ホルダーカバーには、前記ホルダーベースに取り付けられた前記赤外線センサとの間に前記隙間を形成する複数の開口部が形成されていてもよい。

上記本発明の一態様によれば、温調空気によって赤外線センサの環境温度を高精度且つ安定して制御することができる赤外線センサの温調用ホルダーを提供できる。

本発明の第１実施形態に係る赤外線センサの温調用ホルダーを示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る壁部があるときと壁部がないときの、赤外線検出素子の温度検出誤差と温調空気の風速との関係を示すグラフ図である。 本発明の第２実施形態に係る赤外線センサの温調用ホルダーを示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る赤外線センサの温調用ホルダーの要部を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る赤外線センサ１の温調用ホルダー１０を示す断面図である。
図１に示すように、赤外線センサ１は、温度測定対象１００から放射される赤外線を受けるレンズ２と、レンズ２を支持する鏡筒３と、を有している。鏡筒３の内部には、図示しない赤外線検出素子などが収容されている。

温度測定対象１００は、例えば、赤外線センサ１の校正（調整）をするための黒体炉である。本実施形態の温調用ホルダー１０は、温度測定対象１００と共に大きな恒温槽内に収容されている。恒温槽内には、赤外線センサ１の環境温度を制御する温調空気２００が循環している。

温調用ホルダー１０は、赤外線センサ１が取り付けられるホルダーベース１１と、ホルダーベース１１から立設し、鏡筒３よりも高い位置に温調空気２００の通風面１３を形成する壁部１２と、を備えている。温調用ホルダー１０は、例えば、熱伝導性が良く軽量のアルミニウム材から形成されている。特に、温度測定対象１００に対向する側に配置される壁部１２は、アルミニウム材を表面処理した黒色アルマイト材から形成するとよい。

なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の構成及び位置関係について説明することがある。なお、Ｘ軸方向は、通風面１３に沿う温調空気２００の通風方向である。Ｚ軸方向は、壁部１２の高さ方向である。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向と直交する方向である。

ホルダーベース１１は、赤外線センサ１の取付面１１ａを有する。壁部１２は、取付面１１ａからＺ軸方向に立設し、その上端面が通風面１３を形成している。通風面１３は、Ｘ－Ｙ平面と平行な平面を形成している。通風面１３においては、温調空気２００がＸ軸方向に沿って流れている。

通風面１３は、レンズ２の画角４に入らない高さＨで形成されている。なお、レンズ２の画角は、例えば、４０°程である。通風面１３の高さＨは、鏡筒３の下端から、壁部１２の上端面（通風面１３）までの距離である。

壁部１２は、通風面１３において鏡筒３の外形よりも大きく開口し、鏡筒３の周囲に温調空気２００を導く隙間Ｓを形成している。この壁部１２の開口は、温度測定対象１００の赤外線が鏡筒３内の赤外線検出素子に至る通路となる赤外線通過口と、通風面１３に沿って流れる温調空気２００を鏡筒３の周囲に導く送風口と、を兼ねている。

壁部１２と鏡筒３との隙間Ｓは、少なくとも温調空気２００の通風方向（Ｘ軸方向）において、通風面１３の高さＨよりも小さい寸法で形成されているとよい。すなわち、仮に、温調空気２００の通風方向における隙間Ｓの寸法が、通風面１３の高さＨよりも大きい場合、通風面１３に沿って流れる温調空気２００が隙間Ｓに流入し易くなり、壁部１２による風当て機能が低下するためである。なお、温調空気２００の通風方向以外（例えば、Ｙ軸方向）の隙間Ｓの寸法は、温調空気２００の流入に関して影響は少ないため、通風面１３の高さＨよりも大きい寸法で形成しても構わない。

隙間Ｓは、好ましくは、少なくとも温調空気２００の通風方向（Ｘ軸方向）において、通風面１３の高さＨの１／２～１／３の範囲の寸法で形成されているとよい。すなわち、温調空気２００の通風方向における隙間Ｓの寸法は、大きすぎてもいけないし、逆に小さすぎると、今度は、通風面１３に沿って流れる温調空気２００が隙間Ｓに流入し難くなり、温調空気２００による赤外線センサ１の温調が上手く行かなくなるためである。

図２は、本発明の第１実施形態に係る壁部１２があるときと壁部１２がないときの、赤外線検出素子の温度検出誤差と温調空気２００の風速との関係を示すグラフである。なお、図２は、隙間Ｓの寸法を通風面１３の高さＨの１／２とした場合のグラフである。
図２に示すように、壁部１２がある方（実線）が、壁部１２がない方（破線）よりも、赤外線検出素子の温度検出誤差が０で安定する風速領域が大きいことが分かる。すなわち、図１に示す壁部１２があることで、温調空気２００が鏡筒３に直接当たらず、その結果、赤外線検出素子の温度検出誤差が抑制されていることが分かる。

このように、上述した本実施形態の赤外線センサ１の温調用ホルダー１０は、温調空気２００によって赤外線センサ１の環境温度を制御する際に、赤外線センサ１を収容する赤外線センサ１の温調用ホルダー１０であって、赤外線センサ１は、温度測定対象１００から放射される赤外線を受けるレンズ２と、レンズ２を支持する鏡筒３と、を有しており、鏡筒３よりも高い位置に温調空気２００の通風面１３を形成すると共に、通風面１３において鏡筒３の外形よりも大きく開口し、鏡筒３の周囲に温調空気２００を導く隙間Ｓを形成する壁部１２を備えている。この構成によれば、温調空気２００が鏡筒３に直接当たらず、赤外線センサ１の環境温度を高精度且つ安定して制御することができる。

また、本実施形態において、通風面１３は、レンズ２の画角４に入らない高さで形成されている。この構成によれば、壁部１２によって、赤外線センサ１の赤外線の検出角（視野）が制限されることを防止できる。

また、本実施形態において、隙間Ｓは、少なくとも温調空気２００の通風方向において、通風面１３の高さＨよりも小さい寸法で形成されている。この構成によれば、壁部１２による風当て機能を維持しつつ、通風面１３に沿って流れる温調空気２００を隙間Ｓに流入させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図３は、本発明の第２実施形態に係る赤外線センサ１の温調用ホルダー１０を示す斜視図である。
図３に示すように、第２実施形態の赤外線センサ１の温調用ホルダー１０は、複数の赤外線センサ１が取り付け可能なホルダーベース１１と、ホルダーベース１１に対して開閉可能に連結された２つのホルダーカバー２０と、を有している。

ホルダーベース１１は、最大２４個の赤外線センサ１が取り付け可能とされている。つまり、第２実施形態の赤外線センサ１の温調用ホルダー１０は、最大２４個の赤外線センサ１を同時に校正（調整）することができる。

ホルダーカバー２０には、ホルダーベース１１に取り付けられた赤外線センサ１との間に、上述した隙間Ｓを形成する複数の開口部２３が形成されている。開口部２３は、図３に示すように、１つのホルダーカバー２０に対してそれぞれ１２個形成されている。

ホルダーカバー２０は、ヒンジ２１を介してホルダーベース１１に対して開閉可能に連結されている。また、ホルダーカバー２０は、留め具２２によってホルダーベース１１に対して閉状態で固定可能とされている。また、ホルダーベース１１の側面には、温調用ホルダー１０の持ち運びを容易とするＴ字状のハンドル３０が取り付けられている。

ホルダーベース１１は、赤外線センサ１を位置決めする位置決めピン１４と、赤外線センサ１の取付面１１ａを形成する複数のボス１５と、を有している。位置決めピン１４は、鏡筒３を支持する赤外線センサ１の基板５（なお、上述した図１においては不図示）に設けられた位置決め孔に挿入される。ボス１５は、赤外線センサ１の基板５をねじ止め可能なねじ孔を有している。

図４は、本発明の第２実施形態に係る赤外線センサ１の温調用ホルダー１０の要部を示す断面図である。
図４に示すように、ホルダーベース１１は、複数の赤外線センサ１を支持するフロントケース１１Ａと、複数の赤外線センサ１と電気的に接続される検査基板４０を支持するリアケース１１Ｂと、を有している。

フロントケース１１Ａとリアケース１１Ｂとの合わせ面には、空間Ｓ１が形成され、赤外線センサ１と検査基板４０との間を電気的に接続する電極６等が配設可能とされている。検査基板４０は、リアカバー５０で覆われている。検査基板４０の一端部４１は、図３に示すように、ホルダーベース１１（リアカバー５０）から突出しており、例えば、外部の図示しない検査装置（校正装置）と電気的に接続可能とされている。

図４に示すように、第２実施形態では、ホルダーカバー２０が、上述した壁部１２を形成している。つまり、ホルダーカバー２０は、鏡筒３よりも高い位置に温調空気２００の通風面１３を形成すると共に、通風面１３において鏡筒３の外形よりも大きく開口し、鏡筒３の周囲に温調空気２００を導く隙間Ｓを形成している。また、通風面１３は、レンズ２の画角４に入らない高さで形成されており、隙間Ｓは、少なくとも温調空気２００の通風方向（Ｘ軸方向）において、通風面１３の高さＨよりも小さい寸法で形成されている。

上記構成の第２実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様に、ホルダーカバー２０が風当てとなるため、温調空気２００が鏡筒３に直接当たらず、赤外線センサ１の環境温度を高精度且つ安定して制御することが可能となる。

また、第２実施形態においては、赤外線センサ１が取り付けられるホルダーベース１１と、ホルダーベース１１に対して開閉可能に連結されたホルダーカバー２０と、を有し、ホルダーカバー２０が、壁部１２を形成している。この構成によれば、ホルダーカバー２０の開閉により、赤外線センサ１の取り付け及び取り外しが容易になる。

また、第２実施形態においては、ホルダーベース１１には、複数の赤外線センサ１が取り付け可能であり、ホルダーカバー２０には、ホルダーベース１１に取り付けられた赤外線センサ１との間に、隙間Ｓを形成する複数の開口部２３が形成されている。この構成によれば、複数の赤外線センサ１を同じ環境温度で同時に校正（調整）することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。

１…赤外線センサ、２…レンズ、３…鏡筒、４…画角、５…基板、６…電極、１０…温調用ホルダー、１１…ホルダーベース、１１ａ…取付面、１１Ａ…フロントケース、１１Ｂ…リアケース、１２…壁部、１３…通風面、１４…位置決めピン、１５…ボス、２０…ホルダーカバー、２１…ヒンジ、２２…留め具、２３…開口部、３０…ハンドル、４０…検査基板、４１…一端部、５０…リアカバー、１００…温度測定対象、２００…温調空気、Ｓ…隙間、Ｓ１…空間

Claims (5)

1. 温調空気によって赤外線センサの環境温度を制御する赤外線センサ付き温調用ホルダーであって、
   前記赤外線センサは、温度測定対象から放射される赤外線を受けるレンズと、前記レンズを支持する鏡筒と、を有しており、
   前記鏡筒よりも高い位置に前記温調空気の通風面を形成すると共に、前記通風面において前記鏡筒の外形よりも大きく開口し、前記レンズ側から前記鏡筒の周囲に前記温調空気を導く隙間を形成する壁部を備えている、ことを特徴とする赤外線センサ付き温調用ホルダー。
2. 前記通風面は、前記レンズの画角に入らない高さで形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ付き温調用ホルダー。
3. 前記隙間は、少なくとも前記温調空気の通風方向において、前記鏡筒の下端から前記壁部の上端面までの距離の１／２～１／３の範囲の寸法で形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の赤外線センサ付き温調用ホルダー。
4. 前記赤外線センサが取り付けられるホルダーベースと、
   前記ホルダーベースに対して開閉可能に連結されたホルダーカバーと、を有し、
   前記ホルダーカバーが、前記壁部を形成している、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の赤外線センサ付き温調用ホルダー。
5. 前記ホルダーベースには、複数の前記赤外線センサが取り付け可能であり、
   前記ホルダーカバーには、前記ホルダーベースに取り付けられた前記赤外線センサとの間に、前記隙間を形成する複数の開口部が形成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の赤外線センサ付き温調用ホルダー。