サーモパイル型赤外線検出装置

【課題】従来の手法では、検出対象物の放射率に合わせサーモパイル型赤外線検出装置にて出力調整を行う事で検出温度を算出する為、検出対象物が変わる事により、放射率が変化すると検出対象物の測温精度が低下するという課題がある。
【解決手段】フォトリフレクタ等の反射率計測素子、及び、反射率計測回路を同一基板上に実装具備し、反射率計測回路より計測された出力により、サーモパイル型赤外線検出装置からの検出出力に放射率補正処理を行った構成である事を特徴としている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の反射率を計測し、補正する事により、対象物の表面状態に関わらず、精度良く温度計測を行うサーモパイル型赤外線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられている一般的なサーモパイル型赤外線検出装置は、検出対象物の放射率に合わせた出力調整を行う事で対象物温度を精度良く検出している。
よって、測温対象物の放射率が異なる場合、調整出力にズレが発生する事から、サーモパイル型赤外線検出装置に於ける検出温度へ、別途、フォトリフレクタ等にて測温対象物の反射率測定回路設け、放射率を求める事で、外部にて検出出力に補正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００８−１６３６５１号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の手法では、検出対象物の放射率に合わせサーモパイル型赤外線検出装置にて出力調整を行う事で検出温度を算出する為、検出対象物が変わる事により、放射率が変化すると検出対象物の測温精度が低下するという課題がある。
図３に従来のサーモパイル型赤外線検出装置の検出温度算出のブロック概略図を示す。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前記課題を解決する為に、フォトリフレクタ等の反射率計測素子、及び、反射率計測回路を同一基板上に実装具備し、反射率計測回路より計測された出力により、サーモパイル型赤外線検出装置からの検出出力に放射率補正処理を行った構成である事を特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、単一回路の基板内でーモパイル型赤外線検出装置へフォトリフレクタ等の反射率計測素子、及び、反射率計測回路を同一基板上に実装具備し、サーモパイル型赤外線検出装置からの検出出力に放射率補正処理を行う事で、対象物の表面状態に関係なく、精度良く、対象物温度の計測が可能である効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１に係る放射率補正回路を具備したサーモパイル型赤外線検出装置の回路図である。
【図２】本発明の実施例１に係る放射率補正回路を具備したサーモパイル型赤外線検出装置の放射率補正ブロック概略図。
【図３】従来のサーモパイル型赤外線検出装置の検出温度算出のブロック概略図である。
【図４】サーモパイル型赤外線検出装置の放射率に於けるサーモパイル信号出力特性である。
【図５】反射率計測回路に於ける反射率計測出力特性である。
【図６】本発明の実施例１に係る放射率補正を行った場合のサーモパイル出力特性である。
【図７】本発明の実施例１に係る各出力特性の一覧表である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明について図を参照して詳細な説明を行う。
本発明のサーモパイル型赤外線検出装置は、検出対象物の反射率を測定する事により検出対象物の放射率を算出する為のフォトリフレクタ等の反射率計測素子、及び、反射率計測回路を同一基板上に実装具備した形状により提供される。サーモパイル型赤外線検出装置として、図1に放射率補正回路を具備したサーモパイル型赤外線検出装置の回路図を示す。図２に放射率補正ブロック概略図を示す。
【実施例１】
【０００９】
実施例１にかかる本発明の詳細を以下に説明する。図１は、放射率補正回路を具備したサーモパイル型赤外線検出器の回路である。
本実施例では、赤外線を受光することにより検出対象物の放射赤外線量を測定し検出対象物の温度を検出する事を可能にするサーモパイルチップへの赤外線入射量を検出対象物投影エリアより規定した赤外線検出領域を光学設計により導くシリコンからなる平面フィルターを使用し、赤外線透過窓を有する金属製ＣＡＮケース、サーモパイルチップを電気的接続したリード端子を備えたヘッダーと共に外来からの環境的変化や電磁障害を防止するためにハーメチックシールとした一般的な構造であるサーモパイル型赤外線検出器と同一基板上に、発光部にLEDを使い受光部にフォトトランジスタを用いたフォトリフレクタ等にて検出対象物の反射率を測定する事により検出対象物の放射率を算出し、算出された放射率にてサーモパイルセンサ出力へ補正を同一基板上にて補正演算を行うサーモパイル型赤外線検出装置の構造となっている。また、本実施例では光学系基材としてシリコンを使用しているが、例えば、ガラス等の波長依存性のある基材であってもかまわない。
【００１０】
また、本実施例では光学設計として平面フィルターを使用しているが、例えば、平凸レンズ、平凹レンズ、両凸レンズ、両凹レンズでもかまわない。
また、サーモパイル型赤外線検出装置として、対象物の放射赤外線量を測定し対象物の温度を検出する事を可能にする１エリア検出のサーモパイルチップのみならず、赤外線受光部を２素子有するデュアル型サーモパイル型赤外線検出装置、赤外線受光部をライン状に配列したインライン型のサーモパイルアレイ型赤外線検出装置、赤外線受光部をマトリックス状に配列したマトリックス型のサーモパイルマトリックス型赤外線検出装置の温度検出器のように赤外線受光部を１〜１６素子有する多素子型サーモパイル型赤外線検出装置でもかまわない。
【００１１】
本発明のサーモパイル型赤外線検出器を用い、熱源温度：１００℃の物体Ａ（放射率：１．０）、物体Ｂ（放射率：０．５）、物体Ｃ（放射率：０．３）を計測した。
図４は、サーモパイル型赤外線検出装置の各物体Ａ，Ｂ，Ｃの放射率の違いに於けるサーモパイル起電力特性である。サーモパイル型赤外線検出器に於いては、検出対象物の放射率：１．０の場合、出力：１．０Ｖ、放射率０．５の場合、出力０．５Ｖ、放射率：０．３の場合、０．３Vとなる。
図５は、反射率計測回路に於ける物体Ａ，Ｂ，Ｃの反射率計測出力特性である。フォトリフレクタ等を用い、対象物の放射率を測定した場合、物体Ａ：０．０Ｖ、物体Ｂ：０．５Ｖ、物体Ｃ：０．７Ｖとなる。尚、フォトリフレクタ等のみでは、出力電圧レベルが低い事から、図１の様な反転増幅回路を設ける事で、前記放射率出力となる様に出力の増幅・調整を行っている。
図６は、本発明の放射率補正処理を行った場合の物体Ａ，Ｂ，Ｃ検出時のサーモパイル起電力特性を示す。図６の通り、物体Ａ，Ｂ，Ｃのサーモパイル起電力は、物体の放射率を問わず、全て１．０Ｖとなる。
【００１２】
前記、図４、図５のそれぞれの特性より、対象物の放射率により、減衰したサーモパイル信号出力を補う為に、サーモパイル起電力へ、反射率計測出力を加算する為の図１の様な回路構成とする事で同一基板上で放射率補正処理を行う事が可能となり、物体Ａ，Ｂ，Ｃに於ける放射率の違いがあっても、サーモパイル起電力が一定である事を確認した。
図７へ、前記実施例の各出力特性の一覧表を示す。
図４の従来のサーモパイル型赤外線検出器の放射率に於ける出力特性グラフ、図６の本発明のサーモパイル型赤外線検出器の放射率に於ける出力特性グラフの比較、及び、図７の一覧表の通り、同一基板上で放射率補正処理回路の効果を確認した。
【符号の説明】
【００１３】
１サーモパイル素子
２サーミスタ
３フォトリフレクタ
４反転増幅用アンプ
５放射率加算、サーモパイル起電力増幅用アンプ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーモパイル型赤外線検出装置に於いて、同一基板上に検出対象物の反射率測定を行う反射率測定回路を具備し、同一基板内で放射率補正処理を施したサーモパイル信号出力とする事を特徴とするサーモパイル型赤外線検出装置。

【図１】