JP2003254824A - 赤外線センサ装置、非接触型測温計および非接触型体温計 - Google Patents
赤外線センサ装置、非接触型測温計および非接触型体温計Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱電素子毎の温度換算定数や、被射体の放射
率を考慮しなくても、被射体の温度を正確に計測するこ
とのできる赤外線センサ装置、それを備えた非接触型の
測温計、並びに体温計を提供すること。 【解決手段】 非接触型の体温計などの測温計に用いら
れた赤外線センサ装置１において、温度計測時、熱電素
子１２が冷接点１２２を加熱する。そして、冷接点１２
２と温接点１２１の温度差がなくなると、熱電素子１２
から出力される電気信号が０Ｖになるので、出力監視回
路３１は、その旨の信号を加熱素子温度計測回路３３に
出力し、加熱素子温度計測回路３３は、この時点の加熱
素子２１の温度を直読する。ここで直読された加熱素子
２１の温度は、そのまま、温接点１２１の温度、すなわ
ち、被射体１００の温度である。
率を考慮しなくても、被射体の温度を正確に計測するこ
とのできる赤外線センサ装置、それを備えた非接触型の
測温計、並びに体温計を提供すること。 【解決手段】 非接触型の体温計などの測温計に用いら
れた赤外線センサ装置１において、温度計測時、熱電素
子１２が冷接点１２２を加熱する。そして、冷接点１２
２と温接点１２１の温度差がなくなると、熱電素子１２
から出力される電気信号が０Ｖになるので、出力監視回
路３１は、その旨の信号を加熱素子温度計測回路３３に
出力し、加熱素子温度計測回路３３は、この時点の加熱
素子２１の温度を直読する。ここで直読された加熱素子
２１の温度は、そのまま、温接点１２１の温度、すなわ
ち、被射体１００の温度である。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、人体検知や非接触
で温度計測を行うための赤外線センサ装置、それを用い
た非接触型の測温計、並びに体温計に関するものであ
る。
で温度計測を行うための赤外線センサ装置、それを用い
た非接触型の測温計、並びに体温計に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】各種の非接触型の測温装置に用いられて
いるセンサのうち、サーモパイル型の赤外線センサ装置
は、量子型センサと異なり、極低温に冷却する必要がな
いため、体温計、侵入警戒装置等、広い用途に用いられ
ている。
いるセンサのうち、サーモパイル型の赤外線センサ装置
は、量子型センサと異なり、極低温に冷却する必要がな
いため、体温計、侵入警戒装置等、広い用途に用いられ
ている。
【０００３】この赤外線センサ装置は、従来一般的に、
図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、シリコン基板１０
と、このシリコン基板１０の表面に形成されたシリコン
酸化膜やシリコン窒化膜などからなる絶縁膜１１と、こ
の絶縁膜１１の表面で熱電対１２０が直列に接続された
熱電素子１２とを有している。シリコン基板１０は、一
部が除去されて開口１０１が形成されており、この開口
１０１と平面的に重なる領域が赤外線感受部２０とされ
る。すなわち、赤外線感受部２０には、熱電素子１２を
構成する各熱電対１２０の温接点１２１が配置されてい
る一方、その外周側に冷接点１２２が配置されている。
なお、赤外線感受部２０の表面は熱吸収体１３で覆われ
ている。
図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、シリコン基板１０
と、このシリコン基板１０の表面に形成されたシリコン
酸化膜やシリコン窒化膜などからなる絶縁膜１１と、こ
の絶縁膜１１の表面で熱電対１２０が直列に接続された
熱電素子１２とを有している。シリコン基板１０は、一
部が除去されて開口１０１が形成されており、この開口
１０１と平面的に重なる領域が赤外線感受部２０とされ
る。すなわち、赤外線感受部２０には、熱電素子１２を
構成する各熱電対１２０の温接点１２１が配置されてい
る一方、その外周側に冷接点１２２が配置されている。
なお、赤外線感受部２０の表面は熱吸収体１３で覆われ
ている。
【０００４】このように構成した赤外線センサ装置にお
いて、被射体から熱吸収体１３に赤外線が入射して温接
点１２１の温度が上昇し、温接点１２１と冷接点１２２
とに温度差が発生すると、熱電効果（ゼーベック効果）
により、熱電素子１２からは、温度差に対応する電気信
号が出力される。例えば、図４に示すグラフにおいて、
冷接点１２２の温度（雰囲気温度）が２０℃のときに、
温接点１２１の温度が３６．５℃であれば、−２ｍＶの
電圧の電気信号が出力される。従って、この出力信号に
増幅などの処理を行えば、赤外線の入射の有無を検知す
ることができるとともに、出力信号のレベルによって、
被射体の温度を非接触で計測することができる。
いて、被射体から熱吸収体１３に赤外線が入射して温接
点１２１の温度が上昇し、温接点１２１と冷接点１２２
とに温度差が発生すると、熱電効果（ゼーベック効果）
により、熱電素子１２からは、温度差に対応する電気信
号が出力される。例えば、図４に示すグラフにおいて、
冷接点１２２の温度（雰囲気温度）が２０℃のときに、
温接点１２１の温度が３６．５℃であれば、−２ｍＶの
電圧の電気信号が出力される。従って、この出力信号に
増幅などの処理を行えば、赤外線の入射の有無を検知す
ることができるとともに、出力信号のレベルによって、
被射体の温度を非接触で計測することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
赤外線センサ装置では、熱電素子１２からの出力を温度
に換算する必要があるが、熱電素子１２には、この温度
換算のための定数にばらつきがある。従って、測温計な
どを製造する際、測温計毎に熱電素子１２の特性をチェ
ックし、このチェック結果に基づいて、温度換算定数を
合わせ込む作業が必要であるため、生産性が低いという
問題点がある。また、従来の赤外線センサ装置では、被
射体からの赤外線の放射率を考慮する必要があるという
問題点もある。
赤外線センサ装置では、熱電素子１２からの出力を温度
に換算する必要があるが、熱電素子１２には、この温度
換算のための定数にばらつきがある。従って、測温計な
どを製造する際、測温計毎に熱電素子１２の特性をチェ
ックし、このチェック結果に基づいて、温度換算定数を
合わせ込む作業が必要であるため、生産性が低いという
問題点がある。また、従来の赤外線センサ装置では、被
射体からの赤外線の放射率を考慮する必要があるという
問題点もある。
【０００６】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
熱電素子毎の温度換算定数や、被射体の放射率を考慮し
なくても、被射体の温度を正確に計測することのできる
赤外線センサ装置、それを備えた非接触型の測温計、並
びに体温計を提供することにある。
熱電素子毎の温度換算定数や、被射体の放射率を考慮し
なくても、被射体の温度を正確に計測することのできる
赤外線センサ装置、それを備えた非接触型の測温計、並
びに体温計を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、被射体から放出された赤外線を温接点
で吸収して電気信号に変換する熱電素子を有する赤外線
センサ装置において、前記熱電素子から出力される電気
信号を監視する出力監視手段と、前記熱電素子の冷接点
を加熱する加熱素子と、前記出力監視手段での監視結果
において前記熱電素子から出力された電気信号が０Ｖに
なったときの前記加熱素子の温度を計測する加熱素子温
度計測手段とを有することを特徴とする。
に、本発明では、被射体から放出された赤外線を温接点
で吸収して電気信号に変換する熱電素子を有する赤外線
センサ装置において、前記熱電素子から出力される電気
信号を監視する出力監視手段と、前記熱電素子の冷接点
を加熱する加熱素子と、前記出力監視手段での監視結果
において前記熱電素子から出力された電気信号が０Ｖに
なったときの前記加熱素子の温度を計測する加熱素子温
度計測手段とを有することを特徴とする。
【０００８】本発明において、被射体から熱吸収体に赤
外線が入射して温接点の温度が上昇し、温接点と冷接点
とに温度差が発生すると、熱電効果により、熱電素子か
らは、温度差に対応する電気信号が出力され、この出力
信号を出力監視手段が監視する。ここで、熱電素子の冷
接点に対しては、冷接点を加熱するための加熱素子が配
置されており、加熱素子は、冷接点を加熱する。その結
果、冷接点と温接点の温度差がなくなると、出力監視手
段での監視結果において熱電素子から出力された電気信
号が０Ｖになるので、この時点の加熱素子の温度を加熱
素子温度計測手段によって計測すれば、ここで計測した
温度によって、温接点の温度がわかる。従って、熱電素
子からの出力を温度に換算しなくても、温接点の温度
（被射体の温度）を計測することができるので、熱電素
子毎に温度換算のための定数がばらついていても、この
ようなばらつきは、温接点の温度の計測結果に影響を及
ぼさない。それ故、温接点の温度を正確に計測すること
ができる。また、赤外線センサ装置を製造する際、熱電
素子の特性をチェックし、このチェック結果に基づい
て、温度換算定数を合わせ込むための作業を行う必要が
ないので、生産性を向上することができる。また、被射
体からの赤外線の放射率を考慮する必要がないという利
点もある。
外線が入射して温接点の温度が上昇し、温接点と冷接点
とに温度差が発生すると、熱電効果により、熱電素子か
らは、温度差に対応する電気信号が出力され、この出力
信号を出力監視手段が監視する。ここで、熱電素子の冷
接点に対しては、冷接点を加熱するための加熱素子が配
置されており、加熱素子は、冷接点を加熱する。その結
果、冷接点と温接点の温度差がなくなると、出力監視手
段での監視結果において熱電素子から出力された電気信
号が０Ｖになるので、この時点の加熱素子の温度を加熱
素子温度計測手段によって計測すれば、ここで計測した
温度によって、温接点の温度がわかる。従って、熱電素
子からの出力を温度に換算しなくても、温接点の温度
（被射体の温度）を計測することができるので、熱電素
子毎に温度換算のための定数がばらついていても、この
ようなばらつきは、温接点の温度の計測結果に影響を及
ぼさない。それ故、温接点の温度を正確に計測すること
ができる。また、赤外線センサ装置を製造する際、熱電
素子の特性をチェックし、このチェック結果に基づい
て、温度換算定数を合わせ込むための作業を行う必要が
ないので、生産性を向上することができる。また、被射
体からの赤外線の放射率を考慮する必要がないという利
点もある。
【０００９】本発明において、前記加熱素子は、前記熱
電素子が形成されている薄膜上に形成されていることが
好ましい。このように構成すると、加熱素子は、熱電素
子の冷接点を効率よく加熱するため、温度計測の応答性
がよい。
電素子が形成されている薄膜上に形成されていることが
好ましい。このように構成すると、加熱素子は、熱電素
子の冷接点を効率よく加熱するため、温度計測の応答性
がよい。
【００１０】本発明において、前記熱電素子の温接点が
配置されている赤外線感受部には、スペーサによって支
持された赤外線透過フィルタが対向配置され、かつ、前
記スペーサは、前記加熱素子の近傍に配置されているこ
とが好ましい。
配置されている赤外線感受部には、スペーサによって支
持された赤外線透過フィルタが対向配置され、かつ、前
記スペーサは、前記加熱素子の近傍に配置されているこ
とが好ましい。
【００１１】本発明において、前記加熱素子は、例え
ば、抵抗体である。
ば、抵抗体である。
【００１２】本発明において、前記加熱素子としては、
ダイオード素子を用いてもよい。
ダイオード素子を用いてもよい。
【００１３】本発明において、前記加熱素子温度計測手
段は、前記加熱素子に給電した際の電気的抵抗値に基づ
いて当該加熱素子の温度を計測することが好ましい。こ
のように構成すると、赤外線センサ装置の構成を簡素化
できるという利点がある。
段は、前記加熱素子に給電した際の電気的抵抗値に基づ
いて当該加熱素子の温度を計測することが好ましい。こ
のように構成すると、赤外線センサ装置の構成を簡素化
できるという利点がある。
【００１４】本発明において、前記加熱素子は、前記熱
電素子の冷接点が配置されている領域を多重に囲むよう
に複数列、形成され、前記加熱素子温度計測手段は、当
該複数の加熱素子のうちの少なくとも１つの温度を計測
することが好ましい。この場合、前記加熱素子温度計測
手段は、前記複数の加熱素子のうち、前記熱電素子の冷
接点に最も近接配置された加熱素子の温度を計測するこ
とが好ましい。このように構成すると、熱電素子の冷接
点を一定の条件で加熱できるので、温接点の温度（被射
体の温度）を正確に計測することができる。
電素子の冷接点が配置されている領域を多重に囲むよう
に複数列、形成され、前記加熱素子温度計測手段は、当
該複数の加熱素子のうちの少なくとも１つの温度を計測
することが好ましい。この場合、前記加熱素子温度計測
手段は、前記複数の加熱素子のうち、前記熱電素子の冷
接点に最も近接配置された加熱素子の温度を計測するこ
とが好ましい。このように構成すると、熱電素子の冷接
点を一定の条件で加熱できるので、温接点の温度（被射
体の温度）を正確に計測することができる。
【００１５】このように構成した本発明に係る赤外線セ
ンサ装置は、人の侵入などを監視するための監視装置に
用いることができるとともに、非接触型の測温計、例え
ば、非接触型の体温計などに用いることができる。
ンサ装置は、人の侵入などを監視するための監視装置に
用いることができるとともに、非接触型の測温計、例え
ば、非接触型の体温計などに用いることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施の
形態を説明する。なお、本発明を適用した赤外線センサ
装置は、基本的な構成が、図６を参照して説明したもの
と共通しているので、共通する部分には同一の符号を付
して説明する。
形態を説明する。なお、本発明を適用した赤外線センサ
装置は、基本的な構成が、図６を参照して説明したもの
と共通しているので、共通する部分には同一の符号を付
して説明する。
【００１７】図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明を
適用した赤外線センサ装置の要部構成を示す説明図、お
よびこの赤外線センサ装置の要部の断面図である。図２
は、この赤外線センサ装置において、直列に接続された
熱電対の構成を示す平面図である。図３は、この赤外線
センサ装置に用いた加熱素子の一例を示す説明図であ
る。図４は、本発明を適用した赤外線センサ装置におい
て、温度を計測する原理を説明するためのグラフであ
る。
適用した赤外線センサ装置の要部構成を示す説明図、お
よびこの赤外線センサ装置の要部の断面図である。図２
は、この赤外線センサ装置において、直列に接続された
熱電対の構成を示す平面図である。図３は、この赤外線
センサ装置に用いた加熱素子の一例を示す説明図であ
る。図４は、本発明を適用した赤外線センサ装置におい
て、温度を計測する原理を説明するためのグラフであ
る。
【００１８】図１（Ａ）、（Ｂ）において、本形態の赤
外線センサ装置１は、例えば、体温を耳などで計測する
非接触型体温計などといった測温計に用いられており、
基体たるシリコン基板１０と、このシリコン基板１０の
表面に形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜など
からなる絶縁膜１１と、この絶縁膜１１の表面で複数の
熱電対１２０が直列に接続された熱電素子１２とを有し
ている。
外線センサ装置１は、例えば、体温を耳などで計測する
非接触型体温計などといった測温計に用いられており、
基体たるシリコン基板１０と、このシリコン基板１０の
表面に形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜など
からなる絶縁膜１１と、この絶縁膜１１の表面で複数の
熱電対１２０が直列に接続された熱電素子１２とを有し
ている。
【００１９】シリコン基板１０は、一部が異方性エッチ
ングなどによって除去されて開口１０１が形成されてい
る。従って、開口１０１と平面的に重なる部分は、メン
ブレン、あるいはダイヤフラム層と称せられる絶縁膜１
１のみで形成され、熱容量が小さい。
ングなどによって除去されて開口１０１が形成されてい
る。従って、開口１０１と平面的に重なる部分は、メン
ブレン、あるいはダイヤフラム層と称せられる絶縁膜１
１のみで形成され、熱容量が小さい。
【００２０】このような開口１０１と平面的に重なる領
域は、赤外線感受部２０として、熱電素子１２を構成す
る各熱電対１２０の温接点１２１が配置されている一
方、その外周側に冷接点１２２が配置されている。熱電
素子１２は、例えば、プラスのゼーベック係数を有する
材料の薄膜パターンと、マイナスのゼーベック係数を有
する材料の薄膜パターンを両端が接合するように形成し
た熱電対１２０を配線パターン（図示せず）で直列に電
気的に接続することにより、大きな信号出力を得るよう
に構成されている。
域は、赤外線感受部２０として、熱電素子１２を構成す
る各熱電対１２０の温接点１２１が配置されている一
方、その外周側に冷接点１２２が配置されている。熱電
素子１２は、例えば、プラスのゼーベック係数を有する
材料の薄膜パターンと、マイナスのゼーベック係数を有
する材料の薄膜パターンを両端が接合するように形成し
た熱電対１２０を配線パターン（図示せず）で直列に電
気的に接続することにより、大きな信号出力を得るよう
に構成されている。
【００２１】本形態の熱電素子１２では、図２に示すよ
うに、所定の不純物が導入された帯状のポリシリコン膜
１２６が複数、並んで形成されているとともに、ポリシ
リコン膜１２６で挟まれた各領域の各々には帯状のアル
ミニウム膜１２７が形成されている。ここで、アルミニ
ウム膜１２７の一方の端部は、ポリシリコン膜１２６の
温接点１２１を構成する側の端部に重なり、かつ、アル
ミニウム膜１２７の他方の端部は、隣接するポリシリコ
ン膜１２６の冷接点１２２を構成する側の端部に重なっ
ている。このようにして、熱電対１２０が直列に電気的
に接続された熱電素子１２が構成されている。
うに、所定の不純物が導入された帯状のポリシリコン膜
１２６が複数、並んで形成されているとともに、ポリシ
リコン膜１２６で挟まれた各領域の各々には帯状のアル
ミニウム膜１２７が形成されている。ここで、アルミニ
ウム膜１２７の一方の端部は、ポリシリコン膜１２６の
温接点１２１を構成する側の端部に重なり、かつ、アル
ミニウム膜１２７の他方の端部は、隣接するポリシリコ
ン膜１２６の冷接点１２２を構成する側の端部に重なっ
ている。このようにして、熱電対１２０が直列に電気的
に接続された熱電素子１２が構成されている。
【００２２】再び図１（Ａ）、（Ｂ）において、本形態
の赤外線センサ装置１では、直列に接続された熱電対１
２０のうち、両端に位置する熱電対１２０に対しては、
熱電素子１２から出力される信号を監視するための出力
監視回路３１が電気的に接続されている。この出力監視
回路３１は、例えば、後述する給電回路３２や加熱素子
温度計測回路３３などと同様、一つのＩＣ３０内に構成
されている。
の赤外線センサ装置１では、直列に接続された熱電対１
２０のうち、両端に位置する熱電対１２０に対しては、
熱電素子１２から出力される信号を監視するための出力
監視回路３１が電気的に接続されている。この出力監視
回路３１は、例えば、後述する給電回路３２や加熱素子
温度計測回路３３などと同様、一つのＩＣ３０内に構成
されている。
【００２３】赤外線感受部２０の表面は、黒色のレジス
トや黒色金属などからなる吸収体１３で覆われている。
赤外線感受部２０は環状のスペーサ１５で囲まれ、か
つ、このスペーサ１５の上端部分には赤外線透過フィル
タ１４が取付けられている。このため、赤外線感受部２
０に対しては、赤外線透過フィルタ１４が対向配置され
た構造になっている。
トや黒色金属などからなる吸収体１３で覆われている。
赤外線感受部２０は環状のスペーサ１５で囲まれ、か
つ、このスペーサ１５の上端部分には赤外線透過フィル
タ１４が取付けられている。このため、赤外線感受部２
０に対しては、赤外線透過フィルタ１４が対向配置され
た構造になっている。
【００２４】本形態では、絶縁膜１１の表面のうち、ス
ペーサ１５で覆われた部分には、熱電素子１２の冷接点
１２２を加熱するための加熱素子２１、２２が、冷接点
１２２が配置されている領域を囲むように二重に形成さ
れ、これらの加熱素子２１、２２に対しては、給電回路
３２が形成されている。
ペーサ１５で覆われた部分には、熱電素子１２の冷接点
１２２を加熱するための加熱素子２１、２２が、冷接点
１２２が配置されている領域を囲むように二重に形成さ
れ、これらの加熱素子２１、２２に対しては、給電回路
３２が形成されている。
【００２５】ここで、加熱素子２１、２２は、図３に示
すように、絶縁膜１１の表面に形成されたアルミニウム
などの金属パターンで形成され、加熱素子２１、２２
と、熱電素子１２とは共通の薄膜上に形成されている。
すように、絶縁膜１１の表面に形成されたアルミニウム
などの金属パターンで形成され、加熱素子２１、２２
と、熱電素子１２とは共通の薄膜上に形成されている。
【００２６】これらの加熱素子２１、２２のうち、内側
に形成された加熱素子２１に対しては、この加熱素子２
１を測温抵抗体とみなして、その抵抗値から加熱素子２
１の温度を検出する加熱素子温度計測回路３３が形成さ
れている。
に形成された加熱素子２１に対しては、この加熱素子２
１を測温抵抗体とみなして、その抵抗値から加熱素子２
１の温度を検出する加熱素子温度計測回路３３が形成さ
れている。
【００２７】また、加熱素子温度計測回路３３に対して
は、出力監視回路３１から、熱電素子１２の出力の監視
結果が出力されており、加熱素子温度計測回路３３は、
出力監視回路３１から熱電素子１２から０Ｖの信号出
力、すなわち、熱電素子１２において冷接点１２２と温
接点１２１の温度差が０℃である旨の信号が出力された
ときに、加熱素子２１の温度を冷接点１２２の温度とし
て計測し、出力するように構成されている。
は、出力監視回路３１から、熱電素子１２の出力の監視
結果が出力されており、加熱素子温度計測回路３３は、
出力監視回路３１から熱電素子１２から０Ｖの信号出
力、すなわち、熱電素子１２において冷接点１２２と温
接点１２１の温度差が０℃である旨の信号が出力された
ときに、加熱素子２１の温度を冷接点１２２の温度とし
て計測し、出力するように構成されている。
【００２８】このように構成した赤外線センサ装置１に
おいて、被射体１００から熱吸収体１３に赤外線が入射
して温接点１２１の温度が上昇し、温接点１２１と冷接
点１２２とに温度差が発生すると、熱電効果により、熱
電素子１２からは、温度差に対応する電気信号が出力さ
れる。例えば、図４に示すグラフにおいて、冷接点１２
２の温度（雰囲気温度）が２０℃のときに、被射体１０
０の温度が３６．５℃であれば、−２ｍＶの電圧の電気
信号が出力され、このような出力は、出力監視回路３１
において監視される。
おいて、被射体１００から熱吸収体１３に赤外線が入射
して温接点１２１の温度が上昇し、温接点１２１と冷接
点１２２とに温度差が発生すると、熱電効果により、熱
電素子１２からは、温度差に対応する電気信号が出力さ
れる。例えば、図４に示すグラフにおいて、冷接点１２
２の温度（雰囲気温度）が２０℃のときに、被射体１０
０の温度が３６．５℃であれば、−２ｍＶの電圧の電気
信号が出力され、このような出力は、出力監視回路３１
において監視される。
【００２９】ここで、赤外線センサ装置１では、熱電素
子１２の冷接点１２２に対して、冷接点１２２を加熱す
るための加熱素子２１、２２が配置され、加熱素子２
１、２２は、冷接点１２２を加熱する。従って、冷接点
１２２が加熱素子２１によって加熱されて、例えば、３
６．５℃に近づくにつれて、冷接点１２２と温接点１２
１の温度差が小さくなるので、熱電素子１２から出力さ
れる電気信号が０Ｖに近づいていく。そして、冷接点１
２２も３６．５℃になって冷接点１２２と温接点１２１
の温度差がなくなると、熱電素子１２から出力される電
気信号が０Ｖになるので、出力監視回路３１は、その旨
の信号を加熱素子温度計測回路３３に出力し、加熱素子
温度計測回路３３は、この時点の加熱素子２１の温度を
計測する。ここで、熱電素子１２から出力される電気信
号が０Ｖということは、冷接点１２２と温接点１２１に
温度差がなく、温接点１２１の温度も３６．５℃である
ことを意味するため、赤外線センサ装置１では、加熱素
子２１の温度を直読した値が、そのまま、温接点１２１
の温度、すなわち、被射体１００の温度であるので、従
来の赤外線センサ装置と違って、熱電素子１２からの出
力を温度に換算しなくてもよい。それ故、熱電素子１２
毎に温度換算のための定数がばらついていても、このよ
うなばらつきは、温接点１２１の温度（被射体１００の
温度）の計測結果に影響を及ぼさない。よって、被射体
１００の温度を正確に計測することができる。また、赤
外線センサ装置１を製造する際、熱電素子１２の特性を
チェックし、このチェック結果に基づいて、温度換算定
数を合わせ込むための作業を行う必要がないので、生産
性を向上することができる。また、被射体１００からの
赤外線の放射率を考慮する必要がないという利点もあ
る。
子１２の冷接点１２２に対して、冷接点１２２を加熱す
るための加熱素子２１、２２が配置され、加熱素子２
１、２２は、冷接点１２２を加熱する。従って、冷接点
１２２が加熱素子２１によって加熱されて、例えば、３
６．５℃に近づくにつれて、冷接点１２２と温接点１２
１の温度差が小さくなるので、熱電素子１２から出力さ
れる電気信号が０Ｖに近づいていく。そして、冷接点１
２２も３６．５℃になって冷接点１２２と温接点１２１
の温度差がなくなると、熱電素子１２から出力される電
気信号が０Ｖになるので、出力監視回路３１は、その旨
の信号を加熱素子温度計測回路３３に出力し、加熱素子
温度計測回路３３は、この時点の加熱素子２１の温度を
計測する。ここで、熱電素子１２から出力される電気信
号が０Ｖということは、冷接点１２２と温接点１２１に
温度差がなく、温接点１２１の温度も３６．５℃である
ことを意味するため、赤外線センサ装置１では、加熱素
子２１の温度を直読した値が、そのまま、温接点１２１
の温度、すなわち、被射体１００の温度であるので、従
来の赤外線センサ装置と違って、熱電素子１２からの出
力を温度に換算しなくてもよい。それ故、熱電素子１２
毎に温度換算のための定数がばらついていても、このよ
うなばらつきは、温接点１２１の温度（被射体１００の
温度）の計測結果に影響を及ぼさない。よって、被射体
１００の温度を正確に計測することができる。また、赤
外線センサ装置１を製造する際、熱電素子１２の特性を
チェックし、このチェック結果に基づいて、温度換算定
数を合わせ込むための作業を行う必要がないので、生産
性を向上することができる。また、被射体１００からの
赤外線の放射率を考慮する必要がないという利点もあ
る。
【００３０】また本形態の赤外線センサ装置１におい
て、加熱素子２１、２２と、熱電素子１２とは共通の薄
膜上に形成されているため、加熱素子２１、２２は熱電
素子１２の冷接点１２２を効率よく加熱する。このた
め、温度計測の応答性がよい。
て、加熱素子２１、２２と、熱電素子１２とは共通の薄
膜上に形成されているため、加熱素子２１、２２は熱電
素子１２の冷接点１２２を効率よく加熱する。このた
め、温度計測の応答性がよい。
【００３１】さらに本形態の赤外線センサ装置１におい
て、加熱素子２１は、熱電素子１２の冷接点１２２が配
置されている領域を二重に囲むように２列形成され、加
熱素子温度計測回路３３は、２列に形成された加熱素子
２１のうち、熱電素子１２の冷接点１２２に最も近接配
置された内側の加熱素子２１の温度を計測する。このた
め、内側の加熱素子２１は、外側に配置された加熱素子
２１によって保温された状態にあるので、内側の加熱素
子２１は、雰囲気温度が変化しても温度がばらつかな
い。従って、内側の加熱素子２１は、熱電素子１２の冷
接点１２２を一定の条件で加熱するので、温接点１２１
の温度（被射体の温度）を正確に計測することができ
る。
て、加熱素子２１は、熱電素子１２の冷接点１２２が配
置されている領域を二重に囲むように２列形成され、加
熱素子温度計測回路３３は、２列に形成された加熱素子
２１のうち、熱電素子１２の冷接点１２２に最も近接配
置された内側の加熱素子２１の温度を計測する。このた
め、内側の加熱素子２１は、外側に配置された加熱素子
２１によって保温された状態にあるので、内側の加熱素
子２１は、雰囲気温度が変化しても温度がばらつかな
い。従って、内側の加熱素子２１は、熱電素子１２の冷
接点１２２を一定の条件で加熱するので、温接点１２１
の温度（被射体の温度）を正確に計測することができ
る。
【００３２】しかも本形態の赤外線センサ装置１では、
加熱素子２１をヒータおよび測温抵抗体として利用して
いるので、赤外線センサ装置１の構成を簡素化できると
いう利点がある。
加熱素子２１をヒータおよび測温抵抗体として利用して
いるので、赤外線センサ装置１の構成を簡素化できると
いう利点がある。
【００３３】（別の加熱素子２１、２２）上記形態で
は、加熱素子２１、２２として、絶縁膜１１の表面など
に形成した金属パターンからなる抵抗素子を利用した
が、図５に示すように、シリコン基板１０、あるいは、
絶縁膜１１の表面に形成した半導体膜１０′の低濃度ｎ
型領域２６内に高濃度ｐ型領域２７と高濃度ｎ型領域２
８を島状に形成し、これらの半導体領域によって構成さ
れるダイオード素子に逆方向の電圧を印加することによ
り、ダイオード素子を加熱素子２１として用い、かつ、
そのときの電気的抵抗値より、加熱素子２１の温度を直
読するように構成してもよい。
は、加熱素子２１、２２として、絶縁膜１１の表面など
に形成した金属パターンからなる抵抗素子を利用した
が、図５に示すように、シリコン基板１０、あるいは、
絶縁膜１１の表面に形成した半導体膜１０′の低濃度ｎ
型領域２６内に高濃度ｐ型領域２７と高濃度ｎ型領域２
８を島状に形成し、これらの半導体領域によって構成さ
れるダイオード素子に逆方向の電圧を印加することによ
り、ダイオード素子を加熱素子２１として用い、かつ、
そのときの電気的抵抗値より、加熱素子２１の温度を直
読するように構成してもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を適用した
赤外線センサ装置では、被射体から赤外線が入射する
と、熱電素子からは、温度差に対応する電気信号が出力
される一方、加熱素子は冷接点を加熱する。このため、
冷接点が加熱されて温接点との温度差がなくなると、熱
電素子から出力された電気信号が０Ｖになるので、この
時点の加熱素子の温度を直読すれば、温接点の温度がわ
かる。従って、熱電素子からの出力を温度に換算しなく
ても、温接点の温度（被射体の温度）を計測することが
できるので、熱電素子毎に温度換算のための定数がばら
ついていても、このようなばらつきは、温接点の温度の
計測結果に影響を及ぼさない。それ故、温接点の温度を
正確に計測することができる。また、赤外線センサ装置
を製造する際、熱電素子の特性をチェックし、このチェ
ック結果に基づいて、温度換算定数を合わせ込むための
作業を行う必要がないので、生産性を向上することがで
きる。また、被射体からの赤外線の放射率を考慮する必
要がないという利点もある。
赤外線センサ装置では、被射体から赤外線が入射する
と、熱電素子からは、温度差に対応する電気信号が出力
される一方、加熱素子は冷接点を加熱する。このため、
冷接点が加熱されて温接点との温度差がなくなると、熱
電素子から出力された電気信号が０Ｖになるので、この
時点の加熱素子の温度を直読すれば、温接点の温度がわ
かる。従って、熱電素子からの出力を温度に換算しなく
ても、温接点の温度（被射体の温度）を計測することが
できるので、熱電素子毎に温度換算のための定数がばら
ついていても、このようなばらつきは、温接点の温度の
計測結果に影響を及ぼさない。それ故、温接点の温度を
正確に計測することができる。また、赤外線センサ装置
を製造する際、熱電素子の特性をチェックし、このチェ
ック結果に基づいて、温度換算定数を合わせ込むための
作業を行う必要がないので、生産性を向上することがで
きる。また、被射体からの赤外線の放射率を考慮する必
要がないという利点もある。
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した
赤外線センサ装置の要部構成を示す説明図、およびこの
赤外線センサ装置の要部の断面図である。
赤外線センサ装置の要部構成を示す説明図、およびこの
赤外線センサ装置の要部の断面図である。
【図２】図１に示す赤外線センサ装置において、直列に
接続された熱電対の構成を示す平面図である。
接続された熱電対の構成を示す平面図である。
【図３】図１に示す赤外線センサ装置に用いた加熱素子
の一例を示す説明図である。
の一例を示す説明図である。
【図４】赤外線センサ装置において、温度を計測する原
理を説明するためのグラフである。
理を説明するためのグラフである。
【図５】本発明を適用した赤外線センサ装置に用いるこ
とのできる他の加熱素子を示す説明図である。
とのできる他の加熱素子を示す説明図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、従来の赤外線セン
サ装置の要部構成を示す説明図、およびこの赤外線セン
サ装置の要部の断面図である。
サ装置の要部構成を示す説明図、およびこの赤外線セン
サ装置の要部の断面図である。
１０ シリコン基板
１１ 絶縁膜
１２ 熱電対
１３ 吸収体
１４ 赤外線透過フィルタ
１５ スペーサ
２１ 内側の加熱素子
２２ 外側の加熱素子
３１ 出力監視回路
３２ 給電回路
３３ 加熱素子温度計測回路
１２１ 温接点
１２２ 冷接点
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０１Ｖ 8/12 Ｇ０１Ｖ 9/04 Ａ
Claims (10)
- 【請求項１】 被射体から放出された赤外線を温接点で
吸収して電気信号に変換する熱電素子を有する赤外線セ
ンサ装置において、 前記熱電素子から出力される電気信号を監視する出力監
視手段と、前記熱電素子の冷接点を加熱する加熱素子
と、前記出力監視手段での監視結果において前記熱電素
子からの出力電圧が０Ｖになったときの前記加熱素子の
温度を計測する加熱素子温度計測手段とを有することを
特徴とする赤外線センサ装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記加熱素子は、前
記熱電素子が形成されている薄膜上に形成されているこ
とを特徴とする赤外線センサ装置。 - 【請求項３】 請求項１または２において、前記熱電素
子の温接点が配置されている赤外線感受部には、スペー
サによって支持された赤外線透過フィルタが対向配置さ
れ、かつ、当該スペーサは、前記加熱素子の近傍に配置
されていることを特徴とする赤外線センサ装置。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記加熱素子は、抵抗体であることを特徴とする赤外線
センサ装置。 - 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記加熱素子は、ダイオード素子であることを特徴とす
る赤外線センサ装置。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記加熱素子温度計測手段は、前記加熱素子に給電した
際の電気的抵抗値に基づいて当該加熱素子の温度を計測
することを特徴とする赤外線センサ装置。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記加熱素子は、前記熱電素子の冷接点が配置されてい
る領域を多重に囲むように複数列、形成され、 前記加熱素子温度計測手段は、当該複数の加熱素子のう
ちの少なくとも１つの温度を計測することを特徴とする
赤外線センサ装置。 - 【請求項８】 請求項７において、前記加熱素子温度計
測手段は、前記複数の加熱素子のうち、前記熱電素子の
冷接点に最も近接配置された加熱素子の温度を計測する
ことを特徴とする赤外線センサ装置。 - 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに規定する
赤外線センサ装置を用いたことを特徴とする非接触型測
温計。 - 【請求項１０】 請求項１ないし８のいずれかに規定す
る赤外線センサ装置を用いたことを特徴とする非接触型
体温計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002059574A JP2003254824A (ja) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | 赤外線センサ装置、非接触型測温計および非接触型体温計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002059574A JP2003254824A (ja) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | 赤外線センサ装置、非接触型測温計および非接触型体温計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003254824A true JP2003254824A (ja) | 2003-09-10 |
Family
ID=28669192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002059574A Withdrawn JP2003254824A (ja) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | 赤外線センサ装置、非接触型測温計および非接触型体温計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003254824A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008190992A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Seiko Npc Corp | 赤外線センサ |
| CN102502371A (zh) * | 2011-11-07 | 2012-06-20 | 上海市特种设备监督检验技术研究院 | 一种防爆电梯制动器制停温升检测方法 |
| CN103644973A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-03-19 | 江苏省交通科学研究院股份有限公司 | 监测钢结构桥梁路面温度信息的方法、装置及*** |
| CN105361861A (zh) * | 2015-12-08 | 2016-03-02 | 孝感华工高理电子有限公司 | 一种电子体温计 |
| JP6962502B1 (ja) * | 2020-08-18 | 2021-11-05 | 三菱電機株式会社 | 赤外線センサ装置 |
-
2002
- 2002-03-05 JP JP2002059574A patent/JP2003254824A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008190992A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Seiko Npc Corp | 赤外線センサ |
| CN102502371A (zh) * | 2011-11-07 | 2012-06-20 | 上海市特种设备监督检验技术研究院 | 一种防爆电梯制动器制停温升检测方法 |
| CN103644973A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-03-19 | 江苏省交通科学研究院股份有限公司 | 监测钢结构桥梁路面温度信息的方法、装置及*** |
| CN105361861A (zh) * | 2015-12-08 | 2016-03-02 | 孝感华工高理电子有限公司 | 一种电子体温计 |
| CN105361861B (zh) * | 2015-12-08 | 2019-01-04 | 孝感华工高理电子有限公司 | 一种电子体温计 |
| JP6962502B1 (ja) * | 2020-08-18 | 2021-11-05 | 三菱電機株式会社 | 赤外線センサ装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |