体温計
【課題】低価格で非接触方式である、据え置き型の体温計を提供する。
【解決手段】体温計は、ハーフミラーの表面にサーモパイルセンサと、二つの赤色ＬＥＤと、フォトダイオードが埋め込まれている。被計測者がハーフミラーに自らの顔を写すと、体温計は二つの赤色ＬＥＤを発光する。二つの赤色ＬＥＤによって被計測者の額には二つの発光点が現れる。被計測者は二つの発光点が自らの額の中心で一つの点となって一致するように、ハーフミラーと被計測者自身の顔との距離を調整する。フォトダイオードは、被計測者がこの位置関係になったときに、被計測者の額に現れる発光点の輝度を捉える。この時に、体温計は被計測者が体温計に対して正しい測定位置に現れたと判断し、測定動作を行う。
【解決手段】体温計は、ハーフミラーの表面にサーモパイルセンサと、二つの赤色ＬＥＤと、フォトダイオードが埋め込まれている。被計測者がハーフミラーに自らの顔を写すと、体温計は二つの赤色ＬＥＤを発光する。二つの赤色ＬＥＤによって被計測者の額には二つの発光点が現れる。被計測者は二つの発光点が自らの額の中心で一つの点となって一致するように、ハーフミラーと被計測者自身の顔との距離を調整する。フォトダイオードは、被計測者がこの位置関係になったときに、被計測者の額に現れる発光点の輝度を捉える。この時に、体温計は被計測者が体温計に対して正しい測定位置に現れたと判断し、測定動作を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型の体温計に関する。
【背景技術】
【０００２】
２００９年４月にメキシコで確認された新型インフルエンザ（パンデミックインフルエンザA（H1N1））は、その後世界的に流行し、我が国でも２００９年第２８週から第５１週までの累積推計患者数は約１６５３万人と推定されている（https://hasseidoko.mhlw.go.jp/Hasseidoko/Levelmap/flu/new_jmap.html）。
このような背景から、インフルエンザ等の感染の拡大を防ぐために、人が多く集まる公共機関や企業等の建造物の入口で、人の体温を瞬時に計測する機器のニーズが高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０００−５１３９７５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ユニット形体表面温度チェッカ TP-U0260ET（サーモピクス愛）:［２０１０年１月６日検索］、インターネット＜URL:http://www.yamagata-chino.co.jp/product/tp-u.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、ペン型の非接触形式体温計が開示されている。サーモパイルセンサを用いて、被計測者の額から約３ｃｍ程離して、体温を計測する。非接触式なので、接触に基づく病原菌等の感染の虞はないものの、医者或は看護師が被計測者に対面して操作を行う必要があるので、空気感染の可能性を払拭できない。
非特許文献１には、据え置き型の非接触形式体温計が開示されている。赤外線カメラを用いて、被計測者の顔を撮影し、額を認識した後、額の表面温度から体温を計測する。非接触式であり、且つ対面して操作を行う必要がない点で優れているが、赤外線カメラが高価である。
以上のような背景から、市場では、低価格で導入が可能な、据え置き型の体温計が求められている。
【０００６】
本発明は係る課題を解決し、低価格で非接触方式である、据え置き型の体温計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の体温計は、被計測者の額を映すことが可能な鏡と、鏡に設けられて被計測者の額に合焦する光を照射する第一発光部と、鏡に設けられて被計測者の額に合焦する光を照射する第二発光部と、鏡の、第一発光部及び第二発光部に隣接して設けられて、第一発光部が発する光によって被計測者の額に現れる第一合焦点と、第二発光部が発する光によって被計測者の額に現れる第二合焦点とが一致する、被計測者の額の位置の輝度を電気信号に変換する光センサと、被計測者の額の表面温度を計測する温度計測センサと、温度計測センサから得られる信号に基づいて被計測者の体温を算出して体温データを出力する温度データ演算部と、体温データを表示する表示部と、光センサから得られる信号が所定の閾値を超えていると判断したら温度データ演算部に温度計測を指示する信号を出力する合焦判定部とを具備する。
【０００８】
安価なセンサを鏡と組み合わせて、第一発光部及び第二発光部の光を被計測者の額に照射し、その合焦点を合わせ込むことにより、被計測者自身が体温計と自身の顔との距離を調整することができ、体温計本体と被計測者の額との距離を容易に固定させることができる。そして、非接触且つ操作者の存在なくして、体表面温度の測定を高精度に実現できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、低価格で非接触方式である、据え置き型の体温計を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る体温計の外観斜視図である。
【図２】体温計の分解斜視図である。
【図３】天板の断面図である。
【図４】天板の断面図である。
【図５】体温計のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】体温計のソフトウェアの機能を説明するブロック図である。
【図７】体温計の全体的な動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】被計測者と体温計との位置関係と、被計測者の顔が体温計に映る状態を示す説明図である。
【図１０】第一赤色ＬＥＤ素子及び第二赤色ＬＥＤ素子の発光制御回路と、フォトダイオードの受光信号整形回路の回路図と、発光制御回路の信号のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［体温計の概要］
本発明の実施形態の概要を説明する。
本実施形態に係る据え置き型の体温計は、ハーフミラーの表面にサーモパイルセンサと、二つの赤色ＬＥＤと、フォトダイオードが埋め込まれている。
被計測者はハーフミラーに自らの顔を写す。すると、体温計はサーモパイルセンサを通じて被計測者の存在を認識し、二つの赤色ＬＥＤを発光する。二つの赤色ＬＥＤは被計測者の額を照らすので、被計測者の額には二つの発光点が現れる。
被計測者は二つの発光点が自らの額の中心で一つの点となって一致するように、ハーフミラーと被計測者自身の顔との距離を調整する。ハーフミラーに映る被計測者の額において、二つの赤色ＬＥＤの発光点が一致した位置（図９参照）が、体温計が体温計測のために定めた位置関係である。
フォトダイオードは、被計測者がこの位置関係になったときに、被計測者の額に現れる発光点の輝度を捉える。体温計は、フォトダイオードの出力信号を所定の閾値と比較して、その閾値より大きい時に、被計測者が体温計に対して正しい測定位置に現れたと判断し、測定動作を行う。測定動作は、サーモパイルセンサが被計測者の額から発される赤外線を捕捉し、マイコンが体温を算出する。
【００１２】
［体温計１０１の外観と内部構成］
図１は、本実施形態に係る体温計１０１の外観斜視図である。
体温計１０１は本体部１０２の天板１０３が鏡を形成している。本体部１０２は土台１０４によっておよそ７０°の角度で傾けられている。
アクリルの天板１０３にはハーフミラーフィルム１０５が裏面に張り付けられており、鏡として機能する。また、天板１０３の裏面のハーフミラーフィルム１０５には上側に第一ＬＣＤユニット１０６が、下側に第二ＬＣＤユニット１０７が固定されている。ハーフミラーフィルム１０５はマジックミラーとしても周知の、アクリルやガラス等の透明な板に張り付けてハーフミラーを形成するためのフィルムであり、誘電多層膜や金属薄膜等の材料で構成される。
【００１３】
ハーフミラーフィルム１０５を通じて、第一ＬＣＤユニット１０６には現在の日時と温度及び湿度が表示され、第二ＬＣＤユニット１０７には被計測者の体温が表示される。つまり、鏡から第一ＬＣＤユニット１０６及び第二ＬＣＤユニット１０７の表示文字が浮かび上がるように見える。これは、近年の携帯電話等で見受けられる視覚的美観を奏する効果と共に、限りある装置の面積を有効に活用するための方策である。
なお、第一ＬＣＤユニット１０６及び第二ＬＣＤユニット１０７は液晶表示素子に表示される文字の表示を照らすためのバックライトＬＥＤを内蔵している。
【００１４】
天板１０３の、第一ＬＣＤユニット１０６の下側には、三つの開口部が設けられている。
三つの開口部のうち中心の開口部は、フォトダイオードユニット１０８が埋設されている受光開口部１０９である。受光開口部１０９の左側には第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａが埋設されている第一発光開口部１１４ａが、受光開口部１０９の右側には第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂが埋設されている第二発光開口部１１４ｂが、それぞれ設けられている。受光開口部１０９と、第一発光開口部１１４ａと第二発光開口部１１４ｂは天板１０３上の一直線上に設けられている。
天板１０３の、フォトダイオードユニット１０８の受光開口部１０９の下側には、サーモパイルセンサユニット１１０が埋設されている赤外線受光開口部１１１が設けられている。
本体部１０２の側面には電源スイッチ１１２と、日時較正のための押ボタンスイッチ１１３が設けられている。
【００１５】
後述する、フォトダイオードユニット１０８、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ、第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂ及びサーモパイルセンサユニット１１０の配置角度を説明するため、図１には天板１０３の面を基準とする座標軸を記している。天板１０３の平面上の短手方向がＸ軸、天板１０３の平面上の長手方向がＹ軸、天板１０３の平面上の垂直方向がＺ軸である。
【００１６】
図２は体温計１０１の分解斜視図である。
天板１０３は透明のアクリル板２０２と、その裏に張り付けられたハーフミラーフィルム１０５と、後述する部品を固定するための固定板２０３で構成される。
アクリル板２０２には、受光開口部１０９と、第一発光開口部１１４ａと、第二発光開口部１１４ｂと、赤外線受光開口部１１１が設けられている。
固定板２０３には、受光開口部１０９と第一発光開口部１１４ａと第二発光開口部１１４ｂと赤外線受光開口部１１１に加えて、第一ＬＣＤユニット１０６が嵌め込まれる第一ＬＣＤ開口部２０４と、第二ＬＣＤユニット１０７が嵌め込まれる第二ＬＣＤ開口部２０５が設けられている。
フォトダイオードユニット１０８と、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａと、第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂと、サーモパイルセンサユニット１１０は、アクリル板２０２と固定板２０３を貫通して固定される。
【００１７】
第一ＬＣＤユニット１０６は第一ＬＣＤ開口部２０４に、第二ＬＣＤユニット１０７は第二ＬＣＤ開口部２０５に固定され、アクリル板２０２の裏面に張り付けられたハーフミラーフィルム１０５と密着する。
フォトダイオードユニット１０８、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ、第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂ、サーモパイルセンサユニット１１０、第一ＬＣＤユニット１０６及び第二ＬＣＤユニット１０７は基板２０６に接続される。
基板２０６には図示しないマイコンを中心とする回路の他に、湿度センサ２０７が設けられている。
また、基板２０６が固定される本体裏ケース２０８には音声伝達部ともいえるスピーカ２０９が張り付けられており、スピーカ２０９は基板２０６と接続されている。
【００１８】
図３（ａ）及び（ｂ）は、天板１０３の断面図である。図３は、図１のａ−ａ’の矢印方向（Ｘ軸方向）に見た状態を示す。
図３（ａ）は、天板１０３全体の断面図であり、図３（ｂ）はフォトダイオードユニット１０８とサーモパイルセンサユニット１１０のみを拡大した断面図である。
前述の図２で説明したように、フォトダイオードユニット１０８とサーモパイルセンサユニット１１０は、アクリル板２０２と固定板２０３を貫通して固定される。フォトダイオードユニット１０８は天板１０３に対して垂直に固定される。これに対し、サーモパイルセンサユニット１１０はＹ−Ｚ平面上において、天板１０３に対する垂直方向からやや角度を伴って固定される。
【００１９】
フォトダイオードユニット１０８は、フォトダイオード３０２と集光レンズ３０３ａとカバー３０７ａが筒３０４に収められている。
被計測者の額が体温計１０１に対して正しい計測位置に配置されると、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂが発する赤色光は、およそ５０ｃｍ程度離れた被計測者の額の表面で互いに一点の焦点を結ぶ。この額に現れる一点の赤色光は、集光レンズ３０３ａで集光され、フォトダイオード３０２で焦点を結ぶように構成される。フォトダイオードユニット１０８の傾斜角は、天板１０３の鉛直線に一致する。
【００２０】
サーモパイルセンサユニット１１０は、サーモパイルセンサ３０５と集光レンズ３０３ｃとカバー３０７ｂが筒３０６に収められている。およそ５０ｃｍ程度離れた被計測者の額から発される赤外線は集光レンズ３０３ｂで集光され、サーモパイルセンサ３０５で焦点を結ぶように構成される。サーモパイルセンサユニット１１０はＹ−Ｚ平面上において、天板１０３の鉛直線に対しておよそ８．５°上方へ傾けられている。
【００２１】
図４（ａ）及び（ｂ）は、天板１０３の断面図である。図４は、図１のｂ−ｂ’の矢印方向（Ｙ軸方向）に見た状態を示す。
図４（ａ）は、天板１０３全体の断面図であり、図４（ｂ）はフォトダイオードユニット１０８と、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂのみを拡大した断面図である。
前述の図２で説明したように、フォトダイオードユニット１０８と第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂは、アクリル板２０２と固定板２０３を貫通して固定される。フォトダイオードユニット１０８は天板１０３に対して垂直に固定される。
これに対し、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂは、Ｘ−Ｚ平面上において、天板１０３に対する垂直方向からやや角度を伴って固定される。
【００２２】
第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａは、第一赤色ＬＥＤ素子４０２と集光レンズ３０３ｃとカバー３０７ｃが筒４０３に収められている。
第一赤色ＬＥＤ素子４０２の光は集光レンズ３０３ｃで集光され、およそ５０ｃｍ程度離れた被計測者の額の表面で焦点を結ぶように構成される。第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａはＸ−Ｚ平面上において、天板１０３の鉛直線に対しておよそ４．２°下方へ傾けられている。
【００２３】
第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂは、第二赤色ＬＥＤ素子４０４と集光レンズ３０３ｄとカバー３０７ｄが筒４０５に収められている。
第二赤色ＬＥＤ素子４０４の光は集光レンズ３０３ｄで集光され、およそ５０ｃｍ程度離れた被計測者の額の表面で焦点を結ぶように構成される。第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂはＸ−Ｚ平面上において、天板１０３の鉛直線に対しておよそ４．２°上方へ傾けられている。
【００２４】
図５は体温計１０１のハードウェア構成を示すブロック図である。
体温計１０１は周知のマイコンを中心として構成される。バス５０２には周知のＣＰＵ５０３、ＲＯＭ５０４、ＲＡＭ５０５が接続される他、ＬＣＤ表示部５０６、ＬＣＤ表示部５０６を照射するバックライトＬＥＤ５０７、第一赤色ＬＥＤ素子４０２、第二赤色ＬＥＤ素子４０４、オーディオインターフェース５０８、そしてＡ／Ｄ変換器５１０が接続されている。なお、ＬＣＤ表示部５０６は図１乃至図３で説明した第一ＬＣＤユニット１０６及び第二ＬＣＤユニット１０７を示す。また、図４には明記していないが、第一ＬＣＤユニット１０６に表示する日時データを取得するためのリアルタイムクロックがバス５０２に接続されている。
【００２５】
サーモパイルセンサ３０５は赤外線センサ５１１と基準温度センサ５１２の複合体であり、アナログ回路の温度信号生成部５１３に接続される。温度信号生成部５１３の出力信号がＡ／Ｄ変換器５１０に供給される。また、温度信号生成部５１３はバス５０２を通じて電源供給の制御が行われる。
一般的に、サーモパイルセンサは対象物の温度と周囲の温度との差分を出力するので、対象物の温度を計測するためには赤外線センサ５１１の出力信号に対して基準温度センサ５１２の出力信号を加算する必要がある。このための加算回路を含む増幅回路が、温度信号生成部５１３である。
【００２６】
一方、Ａ／Ｄ変換器５１０にはフォトダイオード３０２及び湿度センサ２０７の出力信号も供給される。Ａ／Ｄ変換器５１０は時分割で動作し、赤外線センサ５１１、基準温度センサ５１２、フォトダイオード３０２及び湿度センサ２０７がそれぞれ出力するアナログ電圧信号をデジタルデータに変換し、バス５０２に出力する。
【００２７】
オーディオインターフェース５０８は、体温計１０１が体温を計測する状態になった際に、被計測者に対して使用の案内や計測結果に応じたメッセージを、スピーカ２０９を通じて発声する。このための音声データがＲＯＭ５０４に格納されている。
なお、ＲＯＭ５０４は音声データの他、体温計１０１が体温計として機能するためのプログラムと、後述する合焦判定部で被計測者が適正位置に来たと判定するための閾値が格納される。特に、閾値は体温計１０１の製造後の調整工程でフォトダイオード３０２の感度に応じて変化する値であるので、ＲＯＭ５０４は、ＥＥＰＲＯＭ或はフラッシュメモリ等の電気的に書き換えが可能なデバイスが望ましい。
【００２８】
図６は体温計１０１のソフトウェアの機能を説明するブロック図である。
ＲＯＭ５０４に格納されたプログラムは、ＣＰＵ５０３とＲＡＭ５０５によって動作モード制御部６０２と温度データ演算部６０３と間欠制御部６０４として機能する。
温度信号生成部５１３から出力されるアナログの温度電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器５１０によってデジタルデータに変換され、温度データ演算部６０３に入力される。
【００２９】
温度データ演算部６０３は、サーモパイルセンサ３０５のデータを連続的に取得してＲＡＭ５０５に保持する。ＲＡＭ５０５は周知のリングバッファを構成する。
温度データ演算部６０３は、測定開始を指示する指令を受けると、その指令を受けた時点から所定の時間の間にリングバッファに格納されたサーモパイルセンサ３０５のデータの全平均値を、測定体温として決定し、ＬＥＤ表示部（第二ＬＣＤユニット１０７）に表示する。所定の時間（測定時間）は、例えば０．５秒である。因みに、Ａ／Ｄ変換器５１０のサンプリング周波数が１ｋＨｚである場合、測定時間の間にリングバッファに格納されるサンプルデータの数は５００サンプルとなる。リングバッファにはこのサンプル数の倍以上のサンプル数を格納できるだけの容量を備えることが望ましい。
【００３０】
温度データ演算部６０３が被計測者の体温の測定を実行するために必要な、測定開始を指示する指令、つまりトリガ信号を生成するために、フォトダイオード３０２と合焦判定部６０５が設けられている。
合焦判定部６０５は、フォトダイオード３０２からＡ／Ｄ変換器５１０を通じて得られる輝度データを、ＲＯＭ５０４に格納されている閾値と比較して、閾値を超えていると判定した場合、被測定者が体温計１０１に対して測定を実行するための位置に来たと判定する、論理の真を出力する。動作モード制御部６０２はこの信号を受けると、温度データ演算部６０３を制御して測定開始を実行させる。つまり、合焦判定部６０５は動作モード制御部６０２を通じて温度データ演算部６０３に測定開始を指示する指令を与えて、被計測者の体温の測定を実行させる。
【００３１】
ところで、本実施形態の体温計１０１は、被計測者が近づいたら動作するように構成される。つまり、被計測者が体温計１０１の前にいない時は、動作する必要がないので、電力消費を極力削減することが望ましい。
図５に示したブロック図から、ＣＰＵ５０３を中心とするマイコンよりも、オペアンプで構成される温度信号生成部５１３と、Ａ／Ｄ変換器５１０で、多くの電力を消費する傾向がある。そこで、非計測時（以下「パワーセーブモード」と呼ぶ。また計測時の状態を「計測モード」と呼ぶ。）は被計測者の有無を検出するだけの間欠動作にする。
例えば１秒に１ｋＨｚのサンプリング周波数で１０サンプル程度のデータを取り込むための間欠的な電力供給をオペアンプに与えると共に、Ａ／Ｄ変換器５１０に出力ビット数を抑えることで消費電力を抑える低消費電力モードがあればこれを指定し、且つオペアンプと共に動作する間欠動作を行わせる。このような動作を実現するのが、間欠制御部６０４である。また、パワーセーブモードの時にはＬＣＤ表示部５０６及びバックライトＬＥＤ５０７、そして額を照らすための第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４には電力供給をしない。
【００３２】
つまり、パワーセーブモードでは、サーモパイルセンサ３０５は人感センサとして機能する。パワーセーブモードでは、サーモパイルセンサ３０５を人感センサとして機能させるために、赤外線センサ５１１の出力信号と基準温度センサ５１２の出力信号との差が予め定めた温度差を超えたか否かを検出するとよい。或は、予め定めた基準温度として例えば３３℃を設定し、これを超えたら人の存在を検出したと判断してもよい。
【００３３】
被計測者が近づいたことを、温度データ演算部６０３を通じて動作モード制御部６０２が検出すると、動作モード制御部６０２はパワーセーブモードから計測モードに動作を切り替える。
動作モード制御部６０２が間欠制御部６０４に連続的な動作を命じると、間欠制御部６０４は温度信号生成部５１３及びＡ／Ｄ変換器５１０に連続的な電力供給を行い、Ａ／Ｄ変換器５１０も計測モードに切り替えられる。これと共に、動作モード制御部６０２は額を照らすための第一赤色ＬＥＤ素子４０２と第二赤色ＬＥＤ素子４０４、そしてＬＣＤ表示部５０６のバックライトＬＥＤ５０７を発光させる。
【００３４】
［計測動作］
図７は体温計１０１の全体的な動作の流れを示すフローチャートである。
処理を開始すると（Ｓ７０１）、動作モード制御部６０２は最初に基準温度センサ５１２を通じて体温計１０１周囲の気温を測定する等の初期化動作を行う（Ｓ７０２）。
次に、動作モード制御部６０２は一旦パワーセーブモードに入る（Ｓ７０３）。このパワーセーブモードでは、具体的には第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４を消灯し、間欠制御部６０４を通じて温度信号生成部５１３（アナログ回路）及びＡ／Ｄ変換器５１０を間欠動作させ、Ａ／Ｄ変換器５１０を省電力モードに設定し、ＬＣＤ表示部５０６をオフ制御し、バックライトＬＥＤ５０７を消灯する。
【００３５】
これ以降はループ処理である。
動作モード制御部６０２は、温度データ演算部６０３を通じて人（被計測者）が近づいたか否かを確認する（Ｓ７０４）。もし人の存在を認識したら（Ｓ７０４のＹＥＳ）、測定処理を実行し（Ｓ７０５）、再び人の存在を確認する（Ｓ７０４）。
ステップＳ７０４で、人が存在しないことを認識したら（Ｓ７０４のＮＯ）、動作モード制御部６０２は次に直前の測定終了時点から第一の所定時間が経過したか否かを確認する（Ｓ７０６）。この「第一の所定時間」とは、計測モードからパワーセーブモードに移行するためのタイムアウトとなる時間である。例えば３０秒である。
ステップＳ７０６で第一の所定時間が経過していなければ（Ｓ７０６のＮＯ）、再び人の存在を確認する（Ｓ７０４）。
【００３６】
ステップＳ７０６で第一の所定時間が経過していれば（Ｓ７０６のＹＥＳ）、動作モード制御部６０２は次に直前の初期化処理を実行した時点から第二の所定時間が経過したか否かを確認する（Ｓ７０７）。この「第二の所定時間」とは、体温計１０１が周囲の気温を確認して較正する等、定期的に初期化処理を行うための時間である。例えば５分である。
ステップＳ７０７で第二の所定時間が経過していなければ（Ｓ７０７のＮＯ）、動作モード制御部６０２はパワーセーブモードを実行する（Ｓ７０３）。
ステップＳ７０７で第二の所定時間が経過していれば（Ｓ７０７のＹＥＳ）、動作モード制御部６０２は一連の処理を終了する（Ｓ７０８）。そして、一連の処理は常にループしているので、再度ステップＳ７０１から処理が開始され、結果的に第二の所定時間が経過する度に初期化処理（Ｓ７０２）が実行されることとなる。
【００３７】
図８は測定処理の流れを示すフローチャートである。図７のステップＳ７０５の中身である。
処理を開始すると（Ｓ８０１）、動作モード制御部６０２は最初に動作モードをパワーセーブモードから測定モードに切り替える（Ｓ８０２）。この測定モードでは、具体的には第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４を点灯し、間欠制御部６０４を通じて温度信号生成部５１３（アナログ回路）及びＡ／Ｄ変換器５１０を連続動作させ、Ａ／Ｄ変換器５１０を通常動作モードに設定し、ＬＣＤ表示部５０６をオン制御し、バックライトＬＥＤ５０７を点灯する。つまり、図７のステップＳ７０３の逆の動作となる。
【００３８】
次に、動作モード制御部６０２は、合焦判定部６０５がフォトダイオード３０２の検出信号から、被計測者の額に第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の光が合焦したか否かを確認する（Ｓ８０３）。もし、合焦したならば（Ｓ８０３のＹＥＳ）、動作モード制御部６０２は温度データ演算部６０３を制御して、温度データ演算部６０３に計測動作を開始させる。温度データ演算部６０３は動作モード制御部６０２から計測動作の指示を受けて、所定時間（例えば０．５秒）の間、Ａ／Ｄ変換器５１０から得られる計測データをリングバッファに格納する（Ｓ８０４）。そして、リングバッファ内の値の平均値（体表面温度）を体温に換算して第二ＬＣＤに表示して（Ｓ８０５）、一連の処理を終了する（Ｓ８０６）。
【００３９】
図７のステップＳ７０４で、サーモパイルセンサ３０５が人の存在を認識しても、合焦判定部６０５がフォトダイオード３０２の検出信号から、被計測者の額に第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の光が合焦していない場合は、基本的に合焦を検出するまで繰り返す。しかし、この繰り返し処理にエラー処理を含めないと無限ループに陥ってしまい、何時まで経ってもループから抜け出せなくなってしまう。そこで、このループ処理を抜け出すためのエラー処理を説明する。
【００４０】
ステップＳ８０３で、合焦判定部６０５が合焦を検出できない場合（Ｓ８０３のＮＯ）、動作モード制御部６０２は、先ずステップＳ８０２の時点から所定の時間が経過したか確認する（Ｓ８０７）。この、ステップＳ８０７で確認する所定の時間は、被計測者が自らの額の中心部分に第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光点を合焦させるために要する時間である。例えば１５秒である。
【００４１】
ステップＳ８０７で、所定の時間（１５秒のタイムアウト）に至っていなければ（Ｓ８０７のＮＯ）、動作モード制御部６０２は次にサーモパイルセンサ３０５が人の存在を認識できなくなったか、確認する（Ｓ８０８）。例えば、体温計測する意志を持たない人が体温計１０１の前を偶然通過した場合等がこのステップＳ８０８の条件に該当する。つまり、図７のステップＳ７０４で、サーモパイルセンサ３０５が人の存在を認識しても、その後すぐにサーモパイルセンサ３０５が人の存在を認識できなくなった場合である。このような、サーモパイルセンサ３０５が人の存在を認識できなくなったのでなければ（Ｓ８０８のＹＥＳ）、動作モード制御部６０２は再び合焦判定部６０５の判定を確認する（Ｓ８０３）。
【００４２】
ステップＳ８０７で所定の時間（１５秒のタイムアウト）に至った（Ｓ８０７のＹＥＳ）か、或はステップＳ８０８でサーモパイルセンサ３０５が人の存在を認識できなくなった（Ｓ８０８のＮＯ）場合は、動作モード制御部６０２は第二ＬＣＤに測定エラーを示すメッセージを表示して（Ｓ８０９）、一連の処理を終了する（Ｓ８０６）。
【００４３】
［体温計１０１と被計測者との位置関係］
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、被計測者と体温計１０１との位置関係と、被計測者の顔が体温計１０１に映る状態を示す説明図である。
図９（ａ）は、被計測者と体温計１０１の位置関係を示す概略図である。被計測者９０１が正規位置Ｐ９０２に位置している時、被計測者９０１の額の中心には、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂの発光点が一点で合致する。本実施形態では、この状態を「合焦している」と呼んでいる。この、合焦している状態では、合焦点Ｐ９０３は第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂが発する光が一点に集中するため、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ或は第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂの発光点単体よりも高輝度である。フォトダイオードユニット１０８は、この合焦点Ｐ９０３の輝度を電気信号に変換する。
この時、被計測者９０１が天板１０３に映る自らの顔を見た状態を示す図が、図９（ｄ）である。
【００４４】
これに対し、被計測者９０１が位置Ｐ９０４に位置している時は、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａの発光点は被計測者９０１の額の左側に、及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂの発光点は被計測者９０１の額の右側に、それぞれ離れて位置する。このような状態では、当然のことながら被計測者９０１の額の中心の輝度は正規位置Ｐ９０２の時よりも低輝度であるので、フォトダイオードユニット１０８は正規位置Ｐ９０２の時よりも低レベルの信号を出力する。
この時、被計測者９０１が天板１０３に映る自らの顔を見た状態を示す図が、図９（ｃ）である。
【００４５】
同様に、被計測者９０１が位置Ｐ９０７に位置している時は、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａの発光点Ｐ９０８は被計測者９０１の額の右側に、及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂの発光点Ｐ９０９は被計測者９０１の額の左側に、それぞれ離れて位置する。このような状態では、当然のことながら被計測者９０１の額の中心の輝度は正規位置Ｐ９０２の時よりも低輝度であるので、フォトダイオードユニット１０８は正規位置Ｐ９０２の時よりも低レベルの信号を出力する。
この時、被計測者９０１が天板１０３に映る自らの顔を見た状態を示す図が、図９（ｂ）である。
【００４６】
本実施形態の体温計１０１の最大の特徴は、被計測者が体温計１０１の表面の天板１０３に形成されている鏡を見ながら、自らの額に照射される第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂの発光点が額のほぼ中心で一致するように、被計測者自身と体温計１０１との距離を調節することで、体温計１０１本体と被計測者９０１の額との距離を容易に固定させることができる点にある。
【００４７】
以上に説明したことから、本実施形態の体温計１０１の天板１０３が形成する鏡は、最低限、被計測者９０１の額を映すに必要な面積を備えている必要がある。一般的な成人の顔の大きさに基づいて設計すると、最低でも横幅は１０ｃｍ、縦は７ｃｍ程度の大きさが求められる。望ましくは、顔全体を映すことができる面積として、横幅を２０ｃｍ、縦を３０ｃｍ程度、又はこれ以上の大きさにすることが望ましい。
【００４８】
本実施形態は以下のような応用が可能である。
（１）フォトダイオード３０２は、被計測者９０１の額に位置する合焦点Ｐ９０３の輝度を電気信号に変換する。前述のように体温計１０１は被計測者９０１の顔を映し易いようにやや上方に傾けられているので、体温計１０１が設置される室内の照明器具の光がフォトダイオード３０２に混入する可能性がある。この光は合焦判定部６０５にとってノイズ成分となるので、誤検出を招く虞がある。そこで、フォトダイオード３０２から得られる信号から、照明器具の光等に起因するノイズ成分を除去するために、第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光に変調を加えることが考えられる。
【００４９】
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）及び（ｇ）は、第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光制御回路と、フォトダイオード３０２の受光信号整形回路の回路図と、発光制御回路の信号のタイムチャートである。
図１０（ａ）は、第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光制御回路１００１の回路図である。但し、紙面及び説明の都合上、第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４を発光させるために必要なドライバ（電流増幅回路）は省略している。
【００５０】
発振器１００２は非可聴領域の周波数、例えば１００ｋＨｚの矩形波を出力する（図１０（ｃ））。
発振器１００２の出力信号は周知のトグルフリップフロップ（以下「Ｔ−ＦＦ」）１００３に入力される。Ｔ−ＦＦ１００３は１００ｋＨｚの矩形波信号のアップエッジに呼応して、５０ｋＨｚに分周した信号を出力する（図１０（ｄ））。また、Ｔ−ＦＦ１００３にはＱ出力端子の他に反転論理出力の¬Ｑ出力端子（Ｑ出力端子の論理否定）が設けられており、図１０（ｄ）と反対の論理の信号を出力する（図１０（ｅ））。
【００５１】
一方、発振器１００２の出力信号とＴ−ＦＦ１００３のＱ出力信号はＡＮＤゲート１００４に入力される。ＡＮＤゲート１００４はＴ−ＦＦ１００３のＱ出力信号の論理が真の時に、発振器１００２の出力信号を出力する(図１０（ｆ））。
また、発振器１００２の出力信号とＴ−ＦＦ１００３の¬Ｑ出力信号はＡＮＤゲート１００５に入力される。ＡＮＤゲート１００５はＴ−ＦＦ１００３の¬Ｑ出力信号の論理が真の時に、発振器１００２の出力信号を出力する(図１０（ｇ））。
【００５２】
図１０（ｆ）及び（ｇ）を見ると判るように、発振器１００２の出力信号はＴ−ＦＦ１００３と二つのＡＮＤゲート１００４及び１００５によって、パルスが二つのＡＮＤゲート１００４及び１００５から交互に出力される。それぞれの出力信号は発振器１００２の出力信号の周波数の半分の５０ｋＨｚである。
こうして作成された、一方のＡＮＤゲート１００４の出力信号を第一赤色ＬＥＤ素子４０２の発光制御に、もう一方のＡＮＤゲート１００５の出力信号を第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光制御に、夫々用いる。すると、被計測者９０１の額の中心の合焦点Ｐ９０３で、互いの発光パルスが合成されて、発振器１００２の１００ｋＨｚが復元される。
【００５３】
図１０（ｂ）は、受光信号整形回路１００６の回路図である。
フォトダイオード３０２は、この合焦点Ｐ９０３の光を受光する。フォトダイオード３０２の出力信号はプリアンプ１００９で電圧増幅された後、オペアンプ１０１０と抵抗Ｒ１０１１、Ｒ１０１２とコンデンサＣ１０１３、Ｃ１０１４よりなるバンドパスフィルタに入力される。バンドパスフィルタは１００ｋＨｚ近傍の周波数の信号を通過させ、およそ５０ｋＨｚ以下、及び１５０ｋＨｚ以上の周波数の信号を通過させないように構成する。バンドパスフィルタの作用によって、フォトダイオード３０２の出力信号の成分のうち、ＤＣ成分或は電灯線の周波数である５０Ｈｚ或は６０Ｈｚの信号成分は除去され、第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光に起因する信号成分のみ通過する。
こうして得られた信号に、ダイオードＤ１０１５で周知の包絡線検波を行い、Ａ／Ｄ変換器５１０に入力させる。
【００５４】
図１０に示した発光制御回路１００１及び受光信号整形回路１００６は、第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光に簡単な変調を施し、バンドパスフィルタで濾過することで、フォトダイオード３０２及びプリアンプ１００９が飽和しない限り、照明器具等に起因するノイズ成分を効果的に除去できる。受光信号整形回路１００６がノイズ成分を除去するので、Ａ／Ｄ変換器５１０の性能仕様を策定するに当たり、ノイズ成分を考慮する必要がない。したがって、設計に際し、部品や比較判定の閾値等のマージンを大きく確保することができる。特に、閾値は極めて小さい値にすることができる。またこのことにより、第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光強度は被計測者９０１が目視可能な必要最小限の発光強度で済む。
なお、バンドパスフィルタの代わりにＬＣ共振回路やＰＬＬを用いることもできる。
【００５５】
（２）サーモパイルセンサユニット１１０の赤外線集光手段は、集光レンズ３０３ｂに限らず、例えば細長い穴でもよい。
【００５６】
（３）天板１０３は鏡として機能すればよいので、必ずしもハーフミラーでなくてもよい。
【００５７】
（４）体温をＬＣＤ表示部５０６で表示する代わりに、体温を音声合成で読み上げることもできる。
また、体温の具体的な数値の表示の代わりに、熱がある（例えば３７℃以上）ならＬＥＤ等の発光体を赤色に発光させ、平熱である（例えば３７℃未満）なら発光体を青色に発光させる、という表示態様を採用することもできる。
【００５８】
（５）サーモパイルセンサ３０５はレンズを搭載したサーモパイルセンサであってもよい。この場合、図３の集光レンズ３０３ｂは不要になる。
【００５９】
（６）合焦点Ｐ９０３を照射する光は、被計測者９０１が目視可能な可視光線であればよい。したがって、必ずしも第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４は、赤色ＬＥＤである必要はなく、緑色、黄色、青色、白色等の各種ＬＥＤが利用できる。本実施形態の体温計１０１では、最も発光効率が良く、発熱し難く、発光駆動も簡単で、安価である赤色ＬＥＤを採用している。
【００６０】
（７）本実施形態の体温計１０１は、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂとフォトダイオードユニット１０８が合焦点Ｐ９０３に向かう配置になっていればよい。つまり、フォトダイオードユニット１０８は必ずしも第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂと合焦点Ｐ９０３を結ぶ平面上に位置している必要はない。例えば、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂの中点に交わるＹ軸方向の線上に、サーモパイルセンサユニット１１０と共に上下に隣接して設けられていてもよい。
【００６１】
（８）合焦点Ｐ９０３の輝度をより向上させて、合焦判定部６０５の動作をより確実にするために、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂに加えて、第三の赤色ＬＥＤユニットを設けて、合焦点Ｐ９０３に合焦させてもよい。
【００６２】
本実施形態では非接触型の体温計１０１を開示した。
安価なサーモパイルセンサを鏡と組み合わせることにより、被計測者自身が体温計１０１と自身の顔との距離を調整することができ、体温計１０１本体と被計測者の額との距離を容易に固定させることができる。そして、非接触且つ操作者の存在なくして、体表面温度の測定を高精度に実現できる。
また、本実施形態の体温計１０１は、被計測者の体温を測定するためのサーモパイルセンサ３０５を、パワーセーブモードでは人感センサとして兼用している。
【００６３】
以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
【符号の説明】
【００６４】
１０１…体温計、１０２…本体部、１０３…天板、１０４…土台、１０５…ハーフミラーフィルム、１０６…第一ＬＣＤユニット、１０７…第二ＬＣＤユニット、１０８…フォトダイオードユニット、１０９…受光開口部、１１０…サーモパイルセンサユニット、１１１…赤外線受光開口部、１１２…電源スイッチ、１１３…押ボタンスイッチ、１１４ａ…第一発光開口部、１１４ｂ…第二発光開口部、１１５ａ…第一赤色ＬＥＤユニット、１１５ｂ…第二赤色ＬＥＤユニット、２０２…アクリル板、２０３…固定板、２０４…第一ＬＣＤ開口部、２０５…第二ＬＣＤ開口部、２０６…基板、２０７…湿度センサ、２０８…本体裏ケース、２０９…スピーカ、３０２…フォトダイオード、３０３ａ…集光レンズ、３０３ｂ…集光レンズ、３０３ｃ…集光レンズ、３０３ｄ…集光レンズ、３０４…筒、３０５…サーモパイルセンサ、３０６…筒、３０７ａ…カバー、３０７ｂ…カバー、３０７ｃ…カバー、３０７ｄ…カバー、４０２…第一赤色ＬＥＤ素子、４０３…筒、４０４…第二赤色ＬＥＤ素子、４０５…筒、５０２…バス、５０３…ＣＰＵ、５０４…ＲＯＭ、５０５…ＲＡＭ、５０６…ＬＣＤ表示部、５０７…バックライトＬＥＤ、５０８…オーディオインターフェース、５１０…Ａ／Ｄ変換器、５１１…赤外線センサ、５１２…基準温度センサ、５１３…温度信号生成部、６０２…動作モード制御部、６０３…温度データ演算部、６０４…間欠制御部、６０５…合焦判定部、９０１…被計測者、１００１…発光制御回路、１００２…発振器、１００３…トグルフリップフロップ、１００４…ＡＮＤゲート、１００５…ＡＮＤゲート、１００６…受光信号整形回路、１００９…プリアンプ、１０１０…オペアンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型の体温計に関する。
【背景技術】
【０００２】
２００９年４月にメキシコで確認された新型インフルエンザ（パンデミックインフルエンザA（H1N1））は、その後世界的に流行し、我が国でも２００９年第２８週から第５１週までの累積推計患者数は約１６５３万人と推定されている（https://hasseidoko.mhlw.go.jp/Hasseidoko/Levelmap/flu/new_jmap.html）。
このような背景から、インフルエンザ等の感染の拡大を防ぐために、人が多く集まる公共機関や企業等の建造物の入口で、人の体温を瞬時に計測する機器のニーズが高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０００−５１３９７５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ユニット形体表面温度チェッカ TP-U0260ET（サーモピクス愛）:［２０１０年１月６日検索］、インターネット＜URL:http://www.yamagata-chino.co.jp/product/tp-u.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、ペン型の非接触形式体温計が開示されている。サーモパイルセンサを用いて、被計測者の額から約３ｃｍ程離して、体温を計測する。非接触式なので、接触に基づく病原菌等の感染の虞はないものの、医者或は看護師が被計測者に対面して操作を行う必要があるので、空気感染の可能性を払拭できない。
非特許文献１には、据え置き型の非接触形式体温計が開示されている。赤外線カメラを用いて、被計測者の顔を撮影し、額を認識した後、額の表面温度から体温を計測する。非接触式であり、且つ対面して操作を行う必要がない点で優れているが、赤外線カメラが高価である。
以上のような背景から、市場では、低価格で導入が可能な、据え置き型の体温計が求められている。
【０００６】
本発明は係る課題を解決し、低価格で非接触方式である、据え置き型の体温計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の体温計は、被計測者の額を映すことが可能な鏡と、鏡に設けられて被計測者の額に合焦する光を照射する第一発光部と、鏡に設けられて被計測者の額に合焦する光を照射する第二発光部と、鏡の、第一発光部及び第二発光部に隣接して設けられて、第一発光部が発する光によって被計測者の額に現れる第一合焦点と、第二発光部が発する光によって被計測者の額に現れる第二合焦点とが一致する、被計測者の額の位置の輝度を電気信号に変換する光センサと、被計測者の額の表面温度を計測する温度計測センサと、温度計測センサから得られる信号に基づいて被計測者の体温を算出して体温データを出力する温度データ演算部と、体温データを表示する表示部と、光センサから得られる信号が所定の閾値を超えていると判断したら温度データ演算部に温度計測を指示する信号を出力する合焦判定部とを具備する。
【０００８】
安価なセンサを鏡と組み合わせて、第一発光部及び第二発光部の光を被計測者の額に照射し、その合焦点を合わせ込むことにより、被計測者自身が体温計と自身の顔との距離を調整することができ、体温計本体と被計測者の額との距離を容易に固定させることができる。そして、非接触且つ操作者の存在なくして、体表面温度の測定を高精度に実現できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、低価格で非接触方式である、据え置き型の体温計を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る体温計の外観斜視図である。
【図２】体温計の分解斜視図である。
【図３】天板の断面図である。
【図４】天板の断面図である。
【図５】体温計のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】体温計のソフトウェアの機能を説明するブロック図である。
【図７】体温計の全体的な動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】被計測者と体温計との位置関係と、被計測者の顔が体温計に映る状態を示す説明図である。
【図１０】第一赤色ＬＥＤ素子及び第二赤色ＬＥＤ素子の発光制御回路と、フォトダイオードの受光信号整形回路の回路図と、発光制御回路の信号のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［体温計の概要］
本発明の実施形態の概要を説明する。
本実施形態に係る据え置き型の体温計は、ハーフミラーの表面にサーモパイルセンサと、二つの赤色ＬＥＤと、フォトダイオードが埋め込まれている。
被計測者はハーフミラーに自らの顔を写す。すると、体温計はサーモパイルセンサを通じて被計測者の存在を認識し、二つの赤色ＬＥＤを発光する。二つの赤色ＬＥＤは被計測者の額を照らすので、被計測者の額には二つの発光点が現れる。
被計測者は二つの発光点が自らの額の中心で一つの点となって一致するように、ハーフミラーと被計測者自身の顔との距離を調整する。ハーフミラーに映る被計測者の額において、二つの赤色ＬＥＤの発光点が一致した位置（図９参照）が、体温計が体温計測のために定めた位置関係である。
フォトダイオードは、被計測者がこの位置関係になったときに、被計測者の額に現れる発光点の輝度を捉える。体温計は、フォトダイオードの出力信号を所定の閾値と比較して、その閾値より大きい時に、被計測者が体温計に対して正しい測定位置に現れたと判断し、測定動作を行う。測定動作は、サーモパイルセンサが被計測者の額から発される赤外線を捕捉し、マイコンが体温を算出する。
【００１２】
［体温計１０１の外観と内部構成］
図１は、本実施形態に係る体温計１０１の外観斜視図である。
体温計１０１は本体部１０２の天板１０３が鏡を形成している。本体部１０２は土台１０４によっておよそ７０°の角度で傾けられている。
アクリルの天板１０３にはハーフミラーフィルム１０５が裏面に張り付けられており、鏡として機能する。また、天板１０３の裏面のハーフミラーフィルム１０５には上側に第一ＬＣＤユニット１０６が、下側に第二ＬＣＤユニット１０７が固定されている。ハーフミラーフィルム１０５はマジックミラーとしても周知の、アクリルやガラス等の透明な板に張り付けてハーフミラーを形成するためのフィルムであり、誘電多層膜や金属薄膜等の材料で構成される。
【００１３】
ハーフミラーフィルム１０５を通じて、第一ＬＣＤユニット１０６には現在の日時と温度及び湿度が表示され、第二ＬＣＤユニット１０７には被計測者の体温が表示される。つまり、鏡から第一ＬＣＤユニット１０６及び第二ＬＣＤユニット１０７の表示文字が浮かび上がるように見える。これは、近年の携帯電話等で見受けられる視覚的美観を奏する効果と共に、限りある装置の面積を有効に活用するための方策である。
なお、第一ＬＣＤユニット１０６及び第二ＬＣＤユニット１０７は液晶表示素子に表示される文字の表示を照らすためのバックライトＬＥＤを内蔵している。
【００１４】
天板１０３の、第一ＬＣＤユニット１０６の下側には、三つの開口部が設けられている。
三つの開口部のうち中心の開口部は、フォトダイオードユニット１０８が埋設されている受光開口部１０９である。受光開口部１０９の左側には第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａが埋設されている第一発光開口部１１４ａが、受光開口部１０９の右側には第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂが埋設されている第二発光開口部１１４ｂが、それぞれ設けられている。受光開口部１０９と、第一発光開口部１１４ａと第二発光開口部１１４ｂは天板１０３上の一直線上に設けられている。
天板１０３の、フォトダイオードユニット１０８の受光開口部１０９の下側には、サーモパイルセンサユニット１１０が埋設されている赤外線受光開口部１１１が設けられている。
本体部１０２の側面には電源スイッチ１１２と、日時較正のための押ボタンスイッチ１１３が設けられている。
【００１５】
後述する、フォトダイオードユニット１０８、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ、第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂ及びサーモパイルセンサユニット１１０の配置角度を説明するため、図１には天板１０３の面を基準とする座標軸を記している。天板１０３の平面上の短手方向がＸ軸、天板１０３の平面上の長手方向がＹ軸、天板１０３の平面上の垂直方向がＺ軸である。
【００１６】
図２は体温計１０１の分解斜視図である。
天板１０３は透明のアクリル板２０２と、その裏に張り付けられたハーフミラーフィルム１０５と、後述する部品を固定するための固定板２０３で構成される。
アクリル板２０２には、受光開口部１０９と、第一発光開口部１１４ａと、第二発光開口部１１４ｂと、赤外線受光開口部１１１が設けられている。
固定板２０３には、受光開口部１０９と第一発光開口部１１４ａと第二発光開口部１１４ｂと赤外線受光開口部１１１に加えて、第一ＬＣＤユニット１０６が嵌め込まれる第一ＬＣＤ開口部２０４と、第二ＬＣＤユニット１０７が嵌め込まれる第二ＬＣＤ開口部２０５が設けられている。
フォトダイオードユニット１０８と、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａと、第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂと、サーモパイルセンサユニット１１０は、アクリル板２０２と固定板２０３を貫通して固定される。
【００１７】
第一ＬＣＤユニット１０６は第一ＬＣＤ開口部２０４に、第二ＬＣＤユニット１０７は第二ＬＣＤ開口部２０５に固定され、アクリル板２０２の裏面に張り付けられたハーフミラーフィルム１０５と密着する。
フォトダイオードユニット１０８、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ、第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂ、サーモパイルセンサユニット１１０、第一ＬＣＤユニット１０６及び第二ＬＣＤユニット１０７は基板２０６に接続される。
基板２０６には図示しないマイコンを中心とする回路の他に、湿度センサ２０７が設けられている。
また、基板２０６が固定される本体裏ケース２０８には音声伝達部ともいえるスピーカ２０９が張り付けられており、スピーカ２０９は基板２０６と接続されている。
【００１８】
図３（ａ）及び（ｂ）は、天板１０３の断面図である。図３は、図１のａ−ａ’の矢印方向（Ｘ軸方向）に見た状態を示す。
図３（ａ）は、天板１０３全体の断面図であり、図３（ｂ）はフォトダイオードユニット１０８とサーモパイルセンサユニット１１０のみを拡大した断面図である。
前述の図２で説明したように、フォトダイオードユニット１０８とサーモパイルセンサユニット１１０は、アクリル板２０２と固定板２０３を貫通して固定される。フォトダイオードユニット１０８は天板１０３に対して垂直に固定される。これに対し、サーモパイルセンサユニット１１０はＹ−Ｚ平面上において、天板１０３に対する垂直方向からやや角度を伴って固定される。
【００１９】
フォトダイオードユニット１０８は、フォトダイオード３０２と集光レンズ３０３ａとカバー３０７ａが筒３０４に収められている。
被計測者の額が体温計１０１に対して正しい計測位置に配置されると、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂが発する赤色光は、およそ５０ｃｍ程度離れた被計測者の額の表面で互いに一点の焦点を結ぶ。この額に現れる一点の赤色光は、集光レンズ３０３ａで集光され、フォトダイオード３０２で焦点を結ぶように構成される。フォトダイオードユニット１０８の傾斜角は、天板１０３の鉛直線に一致する。
【００２０】
サーモパイルセンサユニット１１０は、サーモパイルセンサ３０５と集光レンズ３０３ｃとカバー３０７ｂが筒３０６に収められている。およそ５０ｃｍ程度離れた被計測者の額から発される赤外線は集光レンズ３０３ｂで集光され、サーモパイルセンサ３０５で焦点を結ぶように構成される。サーモパイルセンサユニット１１０はＹ−Ｚ平面上において、天板１０３の鉛直線に対しておよそ８．５°上方へ傾けられている。
【００２１】
図４（ａ）及び（ｂ）は、天板１０３の断面図である。図４は、図１のｂ−ｂ’の矢印方向（Ｙ軸方向）に見た状態を示す。
図４（ａ）は、天板１０３全体の断面図であり、図４（ｂ）はフォトダイオードユニット１０８と、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂのみを拡大した断面図である。
前述の図２で説明したように、フォトダイオードユニット１０８と第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂは、アクリル板２０２と固定板２０３を貫通して固定される。フォトダイオードユニット１０８は天板１０３に対して垂直に固定される。
これに対し、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂは、Ｘ−Ｚ平面上において、天板１０３に対する垂直方向からやや角度を伴って固定される。
【００２２】
第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａは、第一赤色ＬＥＤ素子４０２と集光レンズ３０３ｃとカバー３０７ｃが筒４０３に収められている。
第一赤色ＬＥＤ素子４０２の光は集光レンズ３０３ｃで集光され、およそ５０ｃｍ程度離れた被計測者の額の表面で焦点を結ぶように構成される。第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａはＸ−Ｚ平面上において、天板１０３の鉛直線に対しておよそ４．２°下方へ傾けられている。
【００２３】
第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂは、第二赤色ＬＥＤ素子４０４と集光レンズ３０３ｄとカバー３０７ｄが筒４０５に収められている。
第二赤色ＬＥＤ素子４０４の光は集光レンズ３０３ｄで集光され、およそ５０ｃｍ程度離れた被計測者の額の表面で焦点を結ぶように構成される。第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂはＸ−Ｚ平面上において、天板１０３の鉛直線に対しておよそ４．２°上方へ傾けられている。
【００２４】
図５は体温計１０１のハードウェア構成を示すブロック図である。
体温計１０１は周知のマイコンを中心として構成される。バス５０２には周知のＣＰＵ５０３、ＲＯＭ５０４、ＲＡＭ５０５が接続される他、ＬＣＤ表示部５０６、ＬＣＤ表示部５０６を照射するバックライトＬＥＤ５０７、第一赤色ＬＥＤ素子４０２、第二赤色ＬＥＤ素子４０４、オーディオインターフェース５０８、そしてＡ／Ｄ変換器５１０が接続されている。なお、ＬＣＤ表示部５０６は図１乃至図３で説明した第一ＬＣＤユニット１０６及び第二ＬＣＤユニット１０７を示す。また、図４には明記していないが、第一ＬＣＤユニット１０６に表示する日時データを取得するためのリアルタイムクロックがバス５０２に接続されている。
【００２５】
サーモパイルセンサ３０５は赤外線センサ５１１と基準温度センサ５１２の複合体であり、アナログ回路の温度信号生成部５１３に接続される。温度信号生成部５１３の出力信号がＡ／Ｄ変換器５１０に供給される。また、温度信号生成部５１３はバス５０２を通じて電源供給の制御が行われる。
一般的に、サーモパイルセンサは対象物の温度と周囲の温度との差分を出力するので、対象物の温度を計測するためには赤外線センサ５１１の出力信号に対して基準温度センサ５１２の出力信号を加算する必要がある。このための加算回路を含む増幅回路が、温度信号生成部５１３である。
【００２６】
一方、Ａ／Ｄ変換器５１０にはフォトダイオード３０２及び湿度センサ２０７の出力信号も供給される。Ａ／Ｄ変換器５１０は時分割で動作し、赤外線センサ５１１、基準温度センサ５１２、フォトダイオード３０２及び湿度センサ２０７がそれぞれ出力するアナログ電圧信号をデジタルデータに変換し、バス５０２に出力する。
【００２７】
オーディオインターフェース５０８は、体温計１０１が体温を計測する状態になった際に、被計測者に対して使用の案内や計測結果に応じたメッセージを、スピーカ２０９を通じて発声する。このための音声データがＲＯＭ５０４に格納されている。
なお、ＲＯＭ５０４は音声データの他、体温計１０１が体温計として機能するためのプログラムと、後述する合焦判定部で被計測者が適正位置に来たと判定するための閾値が格納される。特に、閾値は体温計１０１の製造後の調整工程でフォトダイオード３０２の感度に応じて変化する値であるので、ＲＯＭ５０４は、ＥＥＰＲＯＭ或はフラッシュメモリ等の電気的に書き換えが可能なデバイスが望ましい。
【００２８】
図６は体温計１０１のソフトウェアの機能を説明するブロック図である。
ＲＯＭ５０４に格納されたプログラムは、ＣＰＵ５０３とＲＡＭ５０５によって動作モード制御部６０２と温度データ演算部６０３と間欠制御部６０４として機能する。
温度信号生成部５１３から出力されるアナログの温度電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器５１０によってデジタルデータに変換され、温度データ演算部６０３に入力される。
【００２９】
温度データ演算部６０３は、サーモパイルセンサ３０５のデータを連続的に取得してＲＡＭ５０５に保持する。ＲＡＭ５０５は周知のリングバッファを構成する。
温度データ演算部６０３は、測定開始を指示する指令を受けると、その指令を受けた時点から所定の時間の間にリングバッファに格納されたサーモパイルセンサ３０５のデータの全平均値を、測定体温として決定し、ＬＥＤ表示部（第二ＬＣＤユニット１０７）に表示する。所定の時間（測定時間）は、例えば０．５秒である。因みに、Ａ／Ｄ変換器５１０のサンプリング周波数が１ｋＨｚである場合、測定時間の間にリングバッファに格納されるサンプルデータの数は５００サンプルとなる。リングバッファにはこのサンプル数の倍以上のサンプル数を格納できるだけの容量を備えることが望ましい。
【００３０】
温度データ演算部６０３が被計測者の体温の測定を実行するために必要な、測定開始を指示する指令、つまりトリガ信号を生成するために、フォトダイオード３０２と合焦判定部６０５が設けられている。
合焦判定部６０５は、フォトダイオード３０２からＡ／Ｄ変換器５１０を通じて得られる輝度データを、ＲＯＭ５０４に格納されている閾値と比較して、閾値を超えていると判定した場合、被測定者が体温計１０１に対して測定を実行するための位置に来たと判定する、論理の真を出力する。動作モード制御部６０２はこの信号を受けると、温度データ演算部６０３を制御して測定開始を実行させる。つまり、合焦判定部６０５は動作モード制御部６０２を通じて温度データ演算部６０３に測定開始を指示する指令を与えて、被計測者の体温の測定を実行させる。
【００３１】
ところで、本実施形態の体温計１０１は、被計測者が近づいたら動作するように構成される。つまり、被計測者が体温計１０１の前にいない時は、動作する必要がないので、電力消費を極力削減することが望ましい。
図５に示したブロック図から、ＣＰＵ５０３を中心とするマイコンよりも、オペアンプで構成される温度信号生成部５１３と、Ａ／Ｄ変換器５１０で、多くの電力を消費する傾向がある。そこで、非計測時（以下「パワーセーブモード」と呼ぶ。また計測時の状態を「計測モード」と呼ぶ。）は被計測者の有無を検出するだけの間欠動作にする。
例えば１秒に１ｋＨｚのサンプリング周波数で１０サンプル程度のデータを取り込むための間欠的な電力供給をオペアンプに与えると共に、Ａ／Ｄ変換器５１０に出力ビット数を抑えることで消費電力を抑える低消費電力モードがあればこれを指定し、且つオペアンプと共に動作する間欠動作を行わせる。このような動作を実現するのが、間欠制御部６０４である。また、パワーセーブモードの時にはＬＣＤ表示部５０６及びバックライトＬＥＤ５０７、そして額を照らすための第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４には電力供給をしない。
【００３２】
つまり、パワーセーブモードでは、サーモパイルセンサ３０５は人感センサとして機能する。パワーセーブモードでは、サーモパイルセンサ３０５を人感センサとして機能させるために、赤外線センサ５１１の出力信号と基準温度センサ５１２の出力信号との差が予め定めた温度差を超えたか否かを検出するとよい。或は、予め定めた基準温度として例えば３３℃を設定し、これを超えたら人の存在を検出したと判断してもよい。
【００３３】
被計測者が近づいたことを、温度データ演算部６０３を通じて動作モード制御部６０２が検出すると、動作モード制御部６０２はパワーセーブモードから計測モードに動作を切り替える。
動作モード制御部６０２が間欠制御部６０４に連続的な動作を命じると、間欠制御部６０４は温度信号生成部５１３及びＡ／Ｄ変換器５１０に連続的な電力供給を行い、Ａ／Ｄ変換器５１０も計測モードに切り替えられる。これと共に、動作モード制御部６０２は額を照らすための第一赤色ＬＥＤ素子４０２と第二赤色ＬＥＤ素子４０４、そしてＬＣＤ表示部５０６のバックライトＬＥＤ５０７を発光させる。
【００３４】
［計測動作］
図７は体温計１０１の全体的な動作の流れを示すフローチャートである。
処理を開始すると（Ｓ７０１）、動作モード制御部６０２は最初に基準温度センサ５１２を通じて体温計１０１周囲の気温を測定する等の初期化動作を行う（Ｓ７０２）。
次に、動作モード制御部６０２は一旦パワーセーブモードに入る（Ｓ７０３）。このパワーセーブモードでは、具体的には第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４を消灯し、間欠制御部６０４を通じて温度信号生成部５１３（アナログ回路）及びＡ／Ｄ変換器５１０を間欠動作させ、Ａ／Ｄ変換器５１０を省電力モードに設定し、ＬＣＤ表示部５０６をオフ制御し、バックライトＬＥＤ５０７を消灯する。
【００３５】
これ以降はループ処理である。
動作モード制御部６０２は、温度データ演算部６０３を通じて人（被計測者）が近づいたか否かを確認する（Ｓ７０４）。もし人の存在を認識したら（Ｓ７０４のＹＥＳ）、測定処理を実行し（Ｓ７０５）、再び人の存在を確認する（Ｓ７０４）。
ステップＳ７０４で、人が存在しないことを認識したら（Ｓ７０４のＮＯ）、動作モード制御部６０２は次に直前の測定終了時点から第一の所定時間が経過したか否かを確認する（Ｓ７０６）。この「第一の所定時間」とは、計測モードからパワーセーブモードに移行するためのタイムアウトとなる時間である。例えば３０秒である。
ステップＳ７０６で第一の所定時間が経過していなければ（Ｓ７０６のＮＯ）、再び人の存在を確認する（Ｓ７０４）。
【００３６】
ステップＳ７０６で第一の所定時間が経過していれば（Ｓ７０６のＹＥＳ）、動作モード制御部６０２は次に直前の初期化処理を実行した時点から第二の所定時間が経過したか否かを確認する（Ｓ７０７）。この「第二の所定時間」とは、体温計１０１が周囲の気温を確認して較正する等、定期的に初期化処理を行うための時間である。例えば５分である。
ステップＳ７０７で第二の所定時間が経過していなければ（Ｓ７０７のＮＯ）、動作モード制御部６０２はパワーセーブモードを実行する（Ｓ７０３）。
ステップＳ７０７で第二の所定時間が経過していれば（Ｓ７０７のＹＥＳ）、動作モード制御部６０２は一連の処理を終了する（Ｓ７０８）。そして、一連の処理は常にループしているので、再度ステップＳ７０１から処理が開始され、結果的に第二の所定時間が経過する度に初期化処理（Ｓ７０２）が実行されることとなる。
【００３７】
図８は測定処理の流れを示すフローチャートである。図７のステップＳ７０５の中身である。
処理を開始すると（Ｓ８０１）、動作モード制御部６０２は最初に動作モードをパワーセーブモードから測定モードに切り替える（Ｓ８０２）。この測定モードでは、具体的には第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４を点灯し、間欠制御部６０４を通じて温度信号生成部５１３（アナログ回路）及びＡ／Ｄ変換器５１０を連続動作させ、Ａ／Ｄ変換器５１０を通常動作モードに設定し、ＬＣＤ表示部５０６をオン制御し、バックライトＬＥＤ５０７を点灯する。つまり、図７のステップＳ７０３の逆の動作となる。
【００３８】
次に、動作モード制御部６０２は、合焦判定部６０５がフォトダイオード３０２の検出信号から、被計測者の額に第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の光が合焦したか否かを確認する（Ｓ８０３）。もし、合焦したならば（Ｓ８０３のＹＥＳ）、動作モード制御部６０２は温度データ演算部６０３を制御して、温度データ演算部６０３に計測動作を開始させる。温度データ演算部６０３は動作モード制御部６０２から計測動作の指示を受けて、所定時間（例えば０．５秒）の間、Ａ／Ｄ変換器５１０から得られる計測データをリングバッファに格納する（Ｓ８０４）。そして、リングバッファ内の値の平均値（体表面温度）を体温に換算して第二ＬＣＤに表示して（Ｓ８０５）、一連の処理を終了する（Ｓ８０６）。
【００３９】
図７のステップＳ７０４で、サーモパイルセンサ３０５が人の存在を認識しても、合焦判定部６０５がフォトダイオード３０２の検出信号から、被計測者の額に第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の光が合焦していない場合は、基本的に合焦を検出するまで繰り返す。しかし、この繰り返し処理にエラー処理を含めないと無限ループに陥ってしまい、何時まで経ってもループから抜け出せなくなってしまう。そこで、このループ処理を抜け出すためのエラー処理を説明する。
【００４０】
ステップＳ８０３で、合焦判定部６０５が合焦を検出できない場合（Ｓ８０３のＮＯ）、動作モード制御部６０２は、先ずステップＳ８０２の時点から所定の時間が経過したか確認する（Ｓ８０７）。この、ステップＳ８０７で確認する所定の時間は、被計測者が自らの額の中心部分に第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光点を合焦させるために要する時間である。例えば１５秒である。
【００４１】
ステップＳ８０７で、所定の時間（１５秒のタイムアウト）に至っていなければ（Ｓ８０７のＮＯ）、動作モード制御部６０２は次にサーモパイルセンサ３０５が人の存在を認識できなくなったか、確認する（Ｓ８０８）。例えば、体温計測する意志を持たない人が体温計１０１の前を偶然通過した場合等がこのステップＳ８０８の条件に該当する。つまり、図７のステップＳ７０４で、サーモパイルセンサ３０５が人の存在を認識しても、その後すぐにサーモパイルセンサ３０５が人の存在を認識できなくなった場合である。このような、サーモパイルセンサ３０５が人の存在を認識できなくなったのでなければ（Ｓ８０８のＹＥＳ）、動作モード制御部６０２は再び合焦判定部６０５の判定を確認する（Ｓ８０３）。
【００４２】
ステップＳ８０７で所定の時間（１５秒のタイムアウト）に至った（Ｓ８０７のＹＥＳ）か、或はステップＳ８０８でサーモパイルセンサ３０５が人の存在を認識できなくなった（Ｓ８０８のＮＯ）場合は、動作モード制御部６０２は第二ＬＣＤに測定エラーを示すメッセージを表示して（Ｓ８０９）、一連の処理を終了する（Ｓ８０６）。
【００４３】
［体温計１０１と被計測者との位置関係］
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、被計測者と体温計１０１との位置関係と、被計測者の顔が体温計１０１に映る状態を示す説明図である。
図９（ａ）は、被計測者と体温計１０１の位置関係を示す概略図である。被計測者９０１が正規位置Ｐ９０２に位置している時、被計測者９０１の額の中心には、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂの発光点が一点で合致する。本実施形態では、この状態を「合焦している」と呼んでいる。この、合焦している状態では、合焦点Ｐ９０３は第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂが発する光が一点に集中するため、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ或は第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂの発光点単体よりも高輝度である。フォトダイオードユニット１０８は、この合焦点Ｐ９０３の輝度を電気信号に変換する。
この時、被計測者９０１が天板１０３に映る自らの顔を見た状態を示す図が、図９（ｄ）である。
【００４４】
これに対し、被計測者９０１が位置Ｐ９０４に位置している時は、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａの発光点は被計測者９０１の額の左側に、及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂの発光点は被計測者９０１の額の右側に、それぞれ離れて位置する。このような状態では、当然のことながら被計測者９０１の額の中心の輝度は正規位置Ｐ９０２の時よりも低輝度であるので、フォトダイオードユニット１０８は正規位置Ｐ９０２の時よりも低レベルの信号を出力する。
この時、被計測者９０１が天板１０３に映る自らの顔を見た状態を示す図が、図９（ｃ）である。
【００４５】
同様に、被計測者９０１が位置Ｐ９０７に位置している時は、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａの発光点Ｐ９０８は被計測者９０１の額の右側に、及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂの発光点Ｐ９０９は被計測者９０１の額の左側に、それぞれ離れて位置する。このような状態では、当然のことながら被計測者９０１の額の中心の輝度は正規位置Ｐ９０２の時よりも低輝度であるので、フォトダイオードユニット１０８は正規位置Ｐ９０２の時よりも低レベルの信号を出力する。
この時、被計測者９０１が天板１０３に映る自らの顔を見た状態を示す図が、図９（ｂ）である。
【００４６】
本実施形態の体温計１０１の最大の特徴は、被計測者が体温計１０１の表面の天板１０３に形成されている鏡を見ながら、自らの額に照射される第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂの発光点が額のほぼ中心で一致するように、被計測者自身と体温計１０１との距離を調節することで、体温計１０１本体と被計測者９０１の額との距離を容易に固定させることができる点にある。
【００４７】
以上に説明したことから、本実施形態の体温計１０１の天板１０３が形成する鏡は、最低限、被計測者９０１の額を映すに必要な面積を備えている必要がある。一般的な成人の顔の大きさに基づいて設計すると、最低でも横幅は１０ｃｍ、縦は７ｃｍ程度の大きさが求められる。望ましくは、顔全体を映すことができる面積として、横幅を２０ｃｍ、縦を３０ｃｍ程度、又はこれ以上の大きさにすることが望ましい。
【００４８】
本実施形態は以下のような応用が可能である。
（１）フォトダイオード３０２は、被計測者９０１の額に位置する合焦点Ｐ９０３の輝度を電気信号に変換する。前述のように体温計１０１は被計測者９０１の顔を映し易いようにやや上方に傾けられているので、体温計１０１が設置される室内の照明器具の光がフォトダイオード３０２に混入する可能性がある。この光は合焦判定部６０５にとってノイズ成分となるので、誤検出を招く虞がある。そこで、フォトダイオード３０２から得られる信号から、照明器具の光等に起因するノイズ成分を除去するために、第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光に変調を加えることが考えられる。
【００４９】
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）及び（ｇ）は、第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光制御回路と、フォトダイオード３０２の受光信号整形回路の回路図と、発光制御回路の信号のタイムチャートである。
図１０（ａ）は、第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光制御回路１００１の回路図である。但し、紙面及び説明の都合上、第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４を発光させるために必要なドライバ（電流増幅回路）は省略している。
【００５０】
発振器１００２は非可聴領域の周波数、例えば１００ｋＨｚの矩形波を出力する（図１０（ｃ））。
発振器１００２の出力信号は周知のトグルフリップフロップ（以下「Ｔ−ＦＦ」）１００３に入力される。Ｔ−ＦＦ１００３は１００ｋＨｚの矩形波信号のアップエッジに呼応して、５０ｋＨｚに分周した信号を出力する（図１０（ｄ））。また、Ｔ−ＦＦ１００３にはＱ出力端子の他に反転論理出力の¬Ｑ出力端子（Ｑ出力端子の論理否定）が設けられており、図１０（ｄ）と反対の論理の信号を出力する（図１０（ｅ））。
【００５１】
一方、発振器１００２の出力信号とＴ−ＦＦ１００３のＱ出力信号はＡＮＤゲート１００４に入力される。ＡＮＤゲート１００４はＴ−ＦＦ１００３のＱ出力信号の論理が真の時に、発振器１００２の出力信号を出力する(図１０（ｆ））。
また、発振器１００２の出力信号とＴ−ＦＦ１００３の¬Ｑ出力信号はＡＮＤゲート１００５に入力される。ＡＮＤゲート１００５はＴ−ＦＦ１００３の¬Ｑ出力信号の論理が真の時に、発振器１００２の出力信号を出力する(図１０（ｇ））。
【００５２】
図１０（ｆ）及び（ｇ）を見ると判るように、発振器１００２の出力信号はＴ−ＦＦ１００３と二つのＡＮＤゲート１００４及び１００５によって、パルスが二つのＡＮＤゲート１００４及び１００５から交互に出力される。それぞれの出力信号は発振器１００２の出力信号の周波数の半分の５０ｋＨｚである。
こうして作成された、一方のＡＮＤゲート１００４の出力信号を第一赤色ＬＥＤ素子４０２の発光制御に、もう一方のＡＮＤゲート１００５の出力信号を第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光制御に、夫々用いる。すると、被計測者９０１の額の中心の合焦点Ｐ９０３で、互いの発光パルスが合成されて、発振器１００２の１００ｋＨｚが復元される。
【００５３】
図１０（ｂ）は、受光信号整形回路１００６の回路図である。
フォトダイオード３０２は、この合焦点Ｐ９０３の光を受光する。フォトダイオード３０２の出力信号はプリアンプ１００９で電圧増幅された後、オペアンプ１０１０と抵抗Ｒ１０１１、Ｒ１０１２とコンデンサＣ１０１３、Ｃ１０１４よりなるバンドパスフィルタに入力される。バンドパスフィルタは１００ｋＨｚ近傍の周波数の信号を通過させ、およそ５０ｋＨｚ以下、及び１５０ｋＨｚ以上の周波数の信号を通過させないように構成する。バンドパスフィルタの作用によって、フォトダイオード３０２の出力信号の成分のうち、ＤＣ成分或は電灯線の周波数である５０Ｈｚ或は６０Ｈｚの信号成分は除去され、第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光に起因する信号成分のみ通過する。
こうして得られた信号に、ダイオードＤ１０１５で周知の包絡線検波を行い、Ａ／Ｄ変換器５１０に入力させる。
【００５４】
図１０に示した発光制御回路１００１及び受光信号整形回路１００６は、第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光に簡単な変調を施し、バンドパスフィルタで濾過することで、フォトダイオード３０２及びプリアンプ１００９が飽和しない限り、照明器具等に起因するノイズ成分を効果的に除去できる。受光信号整形回路１００６がノイズ成分を除去するので、Ａ／Ｄ変換器５１０の性能仕様を策定するに当たり、ノイズ成分を考慮する必要がない。したがって、設計に際し、部品や比較判定の閾値等のマージンを大きく確保することができる。特に、閾値は極めて小さい値にすることができる。またこのことにより、第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４の発光強度は被計測者９０１が目視可能な必要最小限の発光強度で済む。
なお、バンドパスフィルタの代わりにＬＣ共振回路やＰＬＬを用いることもできる。
【００５５】
（２）サーモパイルセンサユニット１１０の赤外線集光手段は、集光レンズ３０３ｂに限らず、例えば細長い穴でもよい。
【００５６】
（３）天板１０３は鏡として機能すればよいので、必ずしもハーフミラーでなくてもよい。
【００５７】
（４）体温をＬＣＤ表示部５０６で表示する代わりに、体温を音声合成で読み上げることもできる。
また、体温の具体的な数値の表示の代わりに、熱がある（例えば３７℃以上）ならＬＥＤ等の発光体を赤色に発光させ、平熱である（例えば３７℃未満）なら発光体を青色に発光させる、という表示態様を採用することもできる。
【００５８】
（５）サーモパイルセンサ３０５はレンズを搭載したサーモパイルセンサであってもよい。この場合、図３の集光レンズ３０３ｂは不要になる。
【００５９】
（６）合焦点Ｐ９０３を照射する光は、被計測者９０１が目視可能な可視光線であればよい。したがって、必ずしも第一赤色ＬＥＤ素子４０２及び第二赤色ＬＥＤ素子４０４は、赤色ＬＥＤである必要はなく、緑色、黄色、青色、白色等の各種ＬＥＤが利用できる。本実施形態の体温計１０１では、最も発光効率が良く、発熱し難く、発光駆動も簡単で、安価である赤色ＬＥＤを採用している。
【００６０】
（７）本実施形態の体温計１０１は、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂとフォトダイオードユニット１０８が合焦点Ｐ９０３に向かう配置になっていればよい。つまり、フォトダイオードユニット１０８は必ずしも第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂと合焦点Ｐ９０３を結ぶ平面上に位置している必要はない。例えば、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂの中点に交わるＹ軸方向の線上に、サーモパイルセンサユニット１１０と共に上下に隣接して設けられていてもよい。
【００６１】
（８）合焦点Ｐ９０３の輝度をより向上させて、合焦判定部６０５の動作をより確実にするために、第一赤色ＬＥＤユニット１１５ａ及び第二赤色ＬＥＤユニット１１５ｂに加えて、第三の赤色ＬＥＤユニットを設けて、合焦点Ｐ９０３に合焦させてもよい。
【００６２】
本実施形態では非接触型の体温計１０１を開示した。
安価なサーモパイルセンサを鏡と組み合わせることにより、被計測者自身が体温計１０１と自身の顔との距離を調整することができ、体温計１０１本体と被計測者の額との距離を容易に固定させることができる。そして、非接触且つ操作者の存在なくして、体表面温度の測定を高精度に実現できる。
また、本実施形態の体温計１０１は、被計測者の体温を測定するためのサーモパイルセンサ３０５を、パワーセーブモードでは人感センサとして兼用している。
【００６３】
以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
【符号の説明】
【００６４】
１０１…体温計、１０２…本体部、１０３…天板、１０４…土台、１０５…ハーフミラーフィルム、１０６…第一ＬＣＤユニット、１０７…第二ＬＣＤユニット、１０８…フォトダイオードユニット、１０９…受光開口部、１１０…サーモパイルセンサユニット、１１１…赤外線受光開口部、１１２…電源スイッチ、１１３…押ボタンスイッチ、１１４ａ…第一発光開口部、１１４ｂ…第二発光開口部、１１５ａ…第一赤色ＬＥＤユニット、１１５ｂ…第二赤色ＬＥＤユニット、２０２…アクリル板、２０３…固定板、２０４…第一ＬＣＤ開口部、２０５…第二ＬＣＤ開口部、２０６…基板、２０７…湿度センサ、２０８…本体裏ケース、２０９…スピーカ、３０２…フォトダイオード、３０３ａ…集光レンズ、３０３ｂ…集光レンズ、３０３ｃ…集光レンズ、３０３ｄ…集光レンズ、３０４…筒、３０５…サーモパイルセンサ、３０６…筒、３０７ａ…カバー、３０７ｂ…カバー、３０７ｃ…カバー、３０７ｄ…カバー、４０２…第一赤色ＬＥＤ素子、４０３…筒、４０４…第二赤色ＬＥＤ素子、４０５…筒、５０２…バス、５０３…ＣＰＵ、５０４…ＲＯＭ、５０５…ＲＡＭ、５０６…ＬＣＤ表示部、５０７…バックライトＬＥＤ、５０８…オーディオインターフェース、５１０…Ａ／Ｄ変換器、５１１…赤外線センサ、５１２…基準温度センサ、５１３…温度信号生成部、６０２…動作モード制御部、６０３…温度データ演算部、６０４…間欠制御部、６０５…合焦判定部、９０１…被計測者、１００１…発光制御回路、１００２…発振器、１００３…トグルフリップフロップ、１００４…ＡＮＤゲート、１００５…ＡＮＤゲート、１００６…受光信号整形回路、１００９…プリアンプ、１０１０…オペアンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測者の額を映すことが可能な鏡と、
前記鏡に設けられて前記被計測者の額に合焦する光を照射する第一発光部と、
前記鏡に設けられて前記被計測者の額に合焦する光を照射する第二発光部と、
前記鏡の、前記第一発光部及び前記第二発光部に隣接して設けられて、前記第一発光部が発する光によって前記被計測者の額に現れる第一合焦点と、前記第二発光部が発する光によって前記被計測者の額に現れる第二合焦点とが一致する、前記被計測者の額の位置の輝度を電気信号に変換する光センサと、
前記被計測者の額の表面温度を計測する温度計測センサと、
前記温度計測センサから得られる信号に基づいて前記被計測者の体温を算出して体温データを出力する温度データ演算部と、
前記体温データを表示する表示部と、
前記光センサから得られる信号が所定の閾値を超えていると判断したら前記温度データ演算部に温度計測を指示する信号を出力する合焦判定部と
を具備する体温計。
【請求項２】
前記第一発光部及び前記第二発光部は、前記被計測者の額に光を合焦するために前記鏡の鉛直線に対して互いに所定の角度だけ傾けられている、請求項１記載の体温計。
【請求項３】
更に、
前記温度データ演算部から得られる前記体温データから被計測者が前記温度計測センサの測定可能範囲内に存在しないと判断したら、前記発光部の発光動作を停止する、動作モード制御部と
を具備する、請求項１又は２記載の体温計。
【請求項４】
前記動作モード制御部は、前記発光部の発光動作を停止している状態から、前記温度データ演算部から得られる前記体温データから被計測者が前記温度計測センサの測定可能範囲内に存在すると判断したら、前記第一発光部及び前記第二発光部の発光動作を開始する、請求項３記載の体温計。
【請求項５】
前記表示部は、前記体温データが所定の閾値以上の場合に第一の表示色で発光し、前記体温データが前記閾値未満の場合に第二の表示色で発光する、請求項１又は２又は３又は４記載の体温計。
【請求項６】
被計測者の額を映すことが可能な鏡と、
前記鏡に設けられて前記被計測者の額に合焦する光を照射する第一発光部と、
前記鏡に設けられて前記被計測者の額に合焦する光を照射する第二発光部と、
前記鏡の、前記第一発光部及び前記第二発光部に隣接して設けられて、前記第一発光部が発する光によって前記被計測者の額に現れる第一合焦点と、前記第二発光部が発する光によって前記被計測者の額に現れる第二合焦点とが一致する、前記被計測者の額の位置の輝度を電気信号に変換する光センサと、
前記被計測者の額の表面温度を計測する温度計測センサと、
前記温度計測センサから得られる信号に基づいて前記被計測者の体温を算出して体温データを出力する温度データ演算部と、
前記体温データを音声合成にて読み上げる音声伝達部と、
前記光センサから得られる信号が所定の閾値を超えていると判断したら前記温度データ演算部に温度計測を指示する信号を出力する合焦判定部と
を具備する体温計。
【請求項１】
被計測者の額を映すことが可能な鏡と、
前記鏡に設けられて前記被計測者の額に合焦する光を照射する第一発光部と、
前記鏡に設けられて前記被計測者の額に合焦する光を照射する第二発光部と、
前記鏡の、前記第一発光部及び前記第二発光部に隣接して設けられて、前記第一発光部が発する光によって前記被計測者の額に現れる第一合焦点と、前記第二発光部が発する光によって前記被計測者の額に現れる第二合焦点とが一致する、前記被計測者の額の位置の輝度を電気信号に変換する光センサと、
前記被計測者の額の表面温度を計測する温度計測センサと、
前記温度計測センサから得られる信号に基づいて前記被計測者の体温を算出して体温データを出力する温度データ演算部と、
前記体温データを表示する表示部と、
前記光センサから得られる信号が所定の閾値を超えていると判断したら前記温度データ演算部に温度計測を指示する信号を出力する合焦判定部と
を具備する体温計。
【請求項２】
前記第一発光部及び前記第二発光部は、前記被計測者の額に光を合焦するために前記鏡の鉛直線に対して互いに所定の角度だけ傾けられている、請求項１記載の体温計。
【請求項３】
更に、
前記温度データ演算部から得られる前記体温データから被計測者が前記温度計測センサの測定可能範囲内に存在しないと判断したら、前記発光部の発光動作を停止する、動作モード制御部と
を具備する、請求項１又は２記載の体温計。
【請求項４】
前記動作モード制御部は、前記発光部の発光動作を停止している状態から、前記温度データ演算部から得られる前記体温データから被計測者が前記温度計測センサの測定可能範囲内に存在すると判断したら、前記第一発光部及び前記第二発光部の発光動作を開始する、請求項３記載の体温計。
【請求項５】
前記表示部は、前記体温データが所定の閾値以上の場合に第一の表示色で発光し、前記体温データが前記閾値未満の場合に第二の表示色で発光する、請求項１又は２又は３又は４記載の体温計。
【請求項６】
被計測者の額を映すことが可能な鏡と、
前記鏡に設けられて前記被計測者の額に合焦する光を照射する第一発光部と、
前記鏡に設けられて前記被計測者の額に合焦する光を照射する第二発光部と、
前記鏡の、前記第一発光部及び前記第二発光部に隣接して設けられて、前記第一発光部が発する光によって前記被計測者の額に現れる第一合焦点と、前記第二発光部が発する光によって前記被計測者の額に現れる第二合焦点とが一致する、前記被計測者の額の位置の輝度を電気信号に変換する光センサと、
前記被計測者の額の表面温度を計測する温度計測センサと、
前記温度計測センサから得られる信号に基づいて前記被計測者の体温を算出して体温データを出力する温度データ演算部と、
前記体温データを音声合成にて読み上げる音声伝達部と、
前記光センサから得られる信号が所定の閾値を超えていると判断したら前記温度データ演算部に温度計測を指示する信号を出力する合焦判定部と
を具備する体温計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１７９９８６（Ｐ２０１１−１７９９８６Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４４７６３（Ｐ２０１０−４４７６３）
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（５９６１１８６００）ＮＥＣ Ａｖｉｏ赤外線テクノロジー株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（５９６１１８６００）ＮＥＣ Ａｖｉｏ赤外線テクノロジー株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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