JPH11258040A - サーモパイル型赤外線センサ - Google Patents
サーモパイル型赤外線センサInfo
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- JPH11258040A JPH11258040A JP8302198A JP8302198A JPH11258040A JP H11258040 A JPH11258040 A JP H11258040A JP 8302198 A JP8302198 A JP 8302198A JP 8302198 A JP8302198 A JP 8302198A JP H11258040 A JPH11258040 A JP H11258040A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周囲温度に急激な変化が起きても正確な温度
を検出することができるサーモパイル型赤外線センサを
提供する。 【解決手段】 シリコン基板からなるヒートシンク２２
に熱絶縁薄膜２４を形成し、これらの上に冷接点２７及
び温接点２８を有する温度計測用のサーモパイル２９
と、冷接点３２及び温接点３３を有する温度補正用のサ
ーモパイル３４を設け、温度計測用のサーモパイル２９
の温接点２８を赤外線吸収体３０で覆う。
を検出することができるサーモパイル型赤外線センサを
提供する。 【解決手段】 シリコン基板からなるヒートシンク２２
に熱絶縁薄膜２４を形成し、これらの上に冷接点２７及
び温接点２８を有する温度計測用のサーモパイル２９
と、冷接点３２及び温接点３３を有する温度補正用のサ
ーモパイル３４を設け、温度計測用のサーモパイル２９
の温接点２８を赤外線吸収体３０で覆う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直列接続された複
数個の熱電対により赤外線量、温度又は温度変化を計測
するサーモパイル型赤外線センサに関する。
数個の熱電対により赤外線量、温度又は温度変化を計測
するサーモパイル型赤外線センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、人体等から発せられる赤外線を検
出する熱型赤外線センサが、防犯装置や体温計等さまざ
まな分野で使用されている。このような熱型赤外線セン
サとして、熱電対を用いたサーモパイル型温度センサが
ある。
出する熱型赤外線センサが、防犯装置や体温計等さまざ
まな分野で使用されている。このような熱型赤外線セン
サとして、熱電対を用いたサーモパイル型温度センサが
ある。
【０００３】図１（ａ）（ｂ）は、熱型赤外線センサと
して用いられている、従来の一般的なサーモパイル型温
度センサ１の構造を示す平面図及び断面図である。この
サーモパイル型温度センサ１にあっては、枠状をしたヒ
ートシンク２内の空洞部３上面に熱絶縁薄膜４を張って
あり、ヒートシンク２上面から熱絶縁薄膜４上面にかけ
て２種の金属（第１熱電材料５、第２熱電材料６）を多
数配線し、ヒートシンク２上面で両金属を接合させて熱
電対の冷接点７を形成し、熱絶縁薄膜４上面で両金属を
接合させて熱電対の温接点８を形成し、熱電対を直列に
接続されたサーモパイル９の両端にそれぞれ電極１１を
設けている。また、熱絶縁薄膜４の上に形成された温接
点８は赤外線吸収体１０によって覆っている。
して用いられている、従来の一般的なサーモパイル型温
度センサ１の構造を示す平面図及び断面図である。この
サーモパイル型温度センサ１にあっては、枠状をしたヒ
ートシンク２内の空洞部３上面に熱絶縁薄膜４を張って
あり、ヒートシンク２上面から熱絶縁薄膜４上面にかけ
て２種の金属（第１熱電材料５、第２熱電材料６）を多
数配線し、ヒートシンク２上面で両金属を接合させて熱
電対の冷接点７を形成し、熱絶縁薄膜４上面で両金属を
接合させて熱電対の温接点８を形成し、熱電対を直列に
接続されたサーモパイル９の両端にそれぞれ電極１１を
設けている。また、熱絶縁薄膜４の上に形成された温接
点８は赤外線吸収体１０によって覆っている。
【０００４】しかして、測定対象物から放出された赤外
線が温接点８上に形成された赤外線吸収体１０に吸収さ
れて熱に変換され、ヒートシンク２上に形成された冷接
点７と温接点８に温度差が生じることでサーモパイル９
の電極１１間に起電力が生じる。すなわち、第１及び第
２熱電材料５，６の接合部（熱電対）の温度がＴの時、
当該接合部に生じる熱起電力がφ（Ｔ）で表されると
し、熱絶縁薄膜４上にはｍ個の温接点８が設けられ、ヒ
ートシンク２上にはｍ個の冷接点７が設けられていると
すると、温接点８の温度がＴw、冷接点７の温度がＴcで
あるときには、サーモパイル９の両端の電極１１間に
は、次の(1)式で表される起電力Ｖが発生する。 Ｖ＝ｍ［φ（Ｔw）−φ（Ｔc）］ …(1) 従って、ヒートシンク２の温度Ｔcが既知であるとする
と、電極１１間に発生する起電力Ｖを測定することで測
定対象物の温度Ｔwを非接触で計測することができる。
線が温接点８上に形成された赤外線吸収体１０に吸収さ
れて熱に変換され、ヒートシンク２上に形成された冷接
点７と温接点８に温度差が生じることでサーモパイル９
の電極１１間に起電力が生じる。すなわち、第１及び第
２熱電材料５，６の接合部（熱電対）の温度がＴの時、
当該接合部に生じる熱起電力がφ（Ｔ）で表されると
し、熱絶縁薄膜４上にはｍ個の温接点８が設けられ、ヒ
ートシンク２上にはｍ個の冷接点７が設けられていると
すると、温接点８の温度がＴw、冷接点７の温度がＴcで
あるときには、サーモパイル９の両端の電極１１間に
は、次の(1)式で表される起電力Ｖが発生する。 Ｖ＝ｍ［φ（Ｔw）−φ（Ｔc）］ …(1) 従って、ヒートシンク２の温度Ｔcが既知であるとする
と、電極１１間に発生する起電力Ｖを測定することで測
定対象物の温度Ｔw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】このようなサーモパイ
ル型温度センサ１にあっては、温接点８は熱絶縁薄膜４
上に形成されているから、温度センサ１の周囲温度が安
定している時にはヒートシンク２と熱絶縁薄膜４の間に
温度差はない。しかし、周囲温度に急激な変化が起きた
場合（例えば、冷所から暖所へ運ばれた直後、あるいは
その逆の場合など）には、ヒートシンク２は周囲温度に
追従するが、熱絶縁薄膜４は急激な温度変化に追従でき
ず、ヒートシンク２と熱絶縁薄膜４の間には、赤外線吸
収以外の原因による温度差が発生するので、計測値に誤
差が生じて正確な温度を測定できないという問題があっ
た。
ル型温度センサ１にあっては、温接点８は熱絶縁薄膜４
上に形成されているから、温度センサ１の周囲温度が安
定している時にはヒートシンク２と熱絶縁薄膜４の間に
温度差はない。しかし、周囲温度に急激な変化が起きた
場合（例えば、冷所から暖所へ運ばれた直後、あるいは
その逆の場合など）には、ヒートシンク２は周囲温度に
追従するが、熱絶縁薄膜４は急激な温度変化に追従でき
ず、ヒートシンク２と熱絶縁薄膜４の間には、赤外線吸
収以外の原因による温度差が発生するので、計測値に誤
差が生じて正確な温度を測定できないという問題があっ
た。
【０００６】このような問題を回避するため、従来にあ
っては、熱容量の大きなパッケージにサーモパイル９を
封止しているている（特開平６−２５８１４３号公報、
特開平６−６６６３９号公報）。しかし、このような方
法では、コストが高くつき、温度計測時の応答速度も遅
くなるという問題があった。
っては、熱容量の大きなパッケージにサーモパイル９を
封止しているている（特開平６−２５８１４３号公報、
特開平６−６６６３９号公報）。しかし、このような方
法では、コストが高くつき、温度計測時の応答速度も遅
くなるという問題があった。
【０００７】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、周囲温度に
急激な変化が起きても正確な温度を検出することができ
るサーモパイル型赤外線センサを提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、周囲温度に
急激な変化が起きても正確な温度を検出することができ
るサーモパイル型赤外線センサを提供することにある。
【０００８】
【発明の開示】請求項１に記載のサーモパイル型赤外線
センサは、冷接点設置部に第１の冷接点を配置し、温接
点配置部に第１の温接点を配置するようにして計測用の
サーモパイルを配線し、前記冷接点設置部に第２の冷接
点を配置し、前記温接点配置部に第２の温接点を配置す
るようにして補正用のサーモパイルを配線したことを特
徴としている。
センサは、冷接点設置部に第１の冷接点を配置し、温接
点配置部に第１の温接点を配置するようにして計測用の
サーモパイルを配線し、前記冷接点設置部に第２の冷接
点を配置し、前記温接点配置部に第２の温接点を配置す
るようにして補正用のサーモパイルを配線したことを特
徴としている。
【０００９】このサーモパイル型赤外線センサにあって
は、冷接点と温接点がそれぞれ冷接点設置部と温接点設
置部に配置された補正用のサーモパイルが設けられてい
るので、冷接点設置部と温接点設置部の温度差を補正用
のサーモパイルで計測することができる。よって、この
補正用のサーモパイルで計測した計測値に基づいて計測
用のサーモパイルで計測した温度を補正することができ
る。よって、サーモパイル型赤外線センサに急激な温度
変化が生じた場合にも、正確に計測することができる。
は、冷接点と温接点がそれぞれ冷接点設置部と温接点設
置部に配置された補正用のサーモパイルが設けられてい
るので、冷接点設置部と温接点設置部の温度差を補正用
のサーモパイルで計測することができる。よって、この
補正用のサーモパイルで計測した計測値に基づいて計測
用のサーモパイルで計測した温度を補正することができ
る。よって、サーモパイル型赤外線センサに急激な温度
変化が生じた場合にも、正確に計測することができる。
【００１０】しかも、この補正用のサーモパイルは、計
測用のサーモパイルと同一工程で製作することができる
ので、従来例の温度センサのように大きくコストを上昇
させることもなく、応答速度を低下させることもない。
測用のサーモパイルと同一工程で製作することができる
ので、従来例の温度センサのように大きくコストを上昇
させることもなく、応答速度を低下させることもない。
【００１１】請求項２に記載の実施態様は、請求項１に
記載のサーモパイル型赤外線センサにおいて、前記計測
用のサーモパイルと前記補正用のサーモパイルを直列に
接続したことを特徴としている。
記載のサーモパイル型赤外線センサにおいて、前記計測
用のサーモパイルと前記補正用のサーモパイルを直列に
接続したことを特徴としている。
【００１２】この実施態様のように、計測用と補正用の
サーモパイルを直列に接続すれば、補正用の処理回路を
不要にすることができ、構成を簡略化できると共にコス
トを安価にすることができる。
サーモパイルを直列に接続すれば、補正用の処理回路を
不要にすることができ、構成を簡略化できると共にコス
トを安価にすることができる。
【００１３】請求項３に記載の実施態様は、請求項１に
記載のサーモパイル型赤外線センサにおいて、補正用の
サーモパイルの温接点を赤外線反射体によって覆ったこ
とを特徴としている。
記載のサーモパイル型赤外線センサにおいて、補正用の
サーモパイルの温接点を赤外線反射体によって覆ったこ
とを特徴としている。
【００１４】この実施態様のように、補正用のサーモパ
イルの温接点を赤外線反射体で覆うことにより、補正用
のサーモパイルの温接点が赤外線によって影響を受けに
くくなるので、補正精度が向上する。
イルの温接点を赤外線反射体で覆うことにより、補正用
のサーモパイルの温接点が赤外線によって影響を受けに
くくなるので、補正精度が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】図２（ａ）（ｂ）は本発明の一実
施形態によるサーモパイル型温度センサ２１の構造を示
す平面図及び断面図である。このサーモパイル型温度セ
ンサ２１にあっては、Ｓｉ基板によって形成された枠状
のヒートシンク２２の中央に空洞２３が開口されてお
り、空洞２３の上面には熱絶縁薄膜２４が形成されてい
る。この熱絶縁薄膜２４は、Ｓｉ０2やＳｉＮなどによ
って形成されており、熱容量を小さくするため数ミクロ
ンの厚みにしている。ヒートシンク２２及び熱絶縁薄膜
２４の片側半分領域においては、ヒートシンク２２の上
面と熱絶縁薄膜２４の上面にかけて第１熱電材料２５と
第２熱電材料２６が交互に配線されており、ヒートシン
ク２２上面で第１及び第２熱電材料２５，２６を接合さ
せて熱電対の冷接点２７を設け、熱絶縁薄膜２４上面で
第１及び第２熱電材料２５，２６を接合させて熱電対の
温接点２８を設け、これによって熱電対が直列に接続さ
れた温度計測用のサーモパイル２９を形成している。ま
た、温度計測用のサーモパイル２９の両端には、それぞ
れ電極３１が設けられている。
施形態によるサーモパイル型温度センサ２１の構造を示
す平面図及び断面図である。このサーモパイル型温度セ
ンサ２１にあっては、Ｓｉ基板によって形成された枠状
のヒートシンク２２の中央に空洞２３が開口されてお
り、空洞２３の上面には熱絶縁薄膜２４が形成されてい
る。この熱絶縁薄膜２４は、Ｓｉ０2やＳｉＮなどによ
って形成されており、熱容量を小さくするため数ミクロ
ンの厚みにしている。ヒートシンク２２及び熱絶縁薄膜
２４の片側半分領域においては、ヒートシンク２２の上
面と熱絶縁薄膜２４の上面にかけて第１熱電材料２５と
第２熱電材料２６が交互に配線されており、ヒートシン
ク２２上面で第１及び第２熱電材料２５，２６を接合さ
せて熱電対の冷接点２７を設け、熱絶縁薄膜２４上面で
第１及び第２熱電材料２５，２６を接合させて熱電対の
温接点２８を設け、これによって熱電対が直列に接続さ
れた温度計測用のサーモパイル２９を形成している。ま
た、温度計測用のサーモパイル２９の両端には、それぞ
れ電極３１が設けられている。
【００１６】ヒートシンク２２及び熱絶縁薄膜２４の残
り片側半分領域においては、ヒートシンク２２の上面と
熱絶縁薄膜２４の上面にかけて第１熱電材料２５と第２
熱電材料２６が交互に配線されており、ヒートシンク２
２上面で第１及び第２熱電材料２５，２６を接合させて
熱電対の冷接点３２を設け、熱絶縁薄膜２４上面で第１
及び第２熱電材料２５，２６を接合させて熱電対の温接
点３３を設け、これによって熱電対が直列に接続された
温度補正用のサーモパイル３４を形成している。また、
温度補正用のサーモパイル３４の両端には、それぞれ電
極３５が設けられている。
り片側半分領域においては、ヒートシンク２２の上面と
熱絶縁薄膜２４の上面にかけて第１熱電材料２５と第２
熱電材料２６が交互に配線されており、ヒートシンク２
２上面で第１及び第２熱電材料２５，２６を接合させて
熱電対の冷接点３２を設け、熱絶縁薄膜２４上面で第１
及び第２熱電材料２５，２６を接合させて熱電対の温接
点３３を設け、これによって熱電対が直列に接続された
温度補正用のサーモパイル３４を形成している。また、
温度補正用のサーモパイル３４の両端には、それぞれ電
極３５が設けられている。
【００１７】こうしてヒートシンク２２及び熱絶縁薄膜
２４の上に形成された温度計測用のサーモパイル２９と
温度補正用のサーモパイル３４とは、それぞれ同じ第１
熱電材料２５と同じ第２熱電材料２６により、同一線
幅、同一線長の互いに対称なパターンに形成されてい
る。さらに、熱絶縁薄膜２４上の、温度計測用の温接点
２８が設けられた領域は、Ａｕ、Ｂｉ等の金属黒からな
る赤外線吸収体３０によって覆われている。
２４の上に形成された温度計測用のサーモパイル２９と
温度補正用のサーモパイル３４とは、それぞれ同じ第１
熱電材料２５と同じ第２熱電材料２６により、同一線
幅、同一線長の互いに対称なパターンに形成されてい
る。さらに、熱絶縁薄膜２４上の、温度計測用の温接点
２８が設けられた領域は、Ａｕ、Ｂｉ等の金属黒からな
る赤外線吸収体３０によって覆われている。
【００１８】しかして、測定対象物から放出された赤外
線が温接点２８上に形成された赤外線吸収体３０に吸収
され、ヒートシンク２２上に形成された冷接点２７と温
接点２８に温度差が生じることで温度計測用のサーモパ
イル２９の電極３１間に起電力が生じる。また、温度補
正用のサーモパイル３４には赤外線吸収体３０が形成さ
れていないため、定常状態では赤外線が照射されても起
電力は生じない。
線が温接点２８上に形成された赤外線吸収体３０に吸収
され、ヒートシンク２２上に形成された冷接点２７と温
接点２８に温度差が生じることで温度計測用のサーモパ
イル２９の電極３１間に起電力が生じる。また、温度補
正用のサーモパイル３４には赤外線吸収体３０が形成さ
れていないため、定常状態では赤外線が照射されても起
電力は生じない。
【００１９】しかし、周囲温度に急激な温度差が生じた
場合、熱絶縁薄膜２４とヒートシンク２２に温度差が生
じる。この場合、温度計測用のサーモパイル２９には赤
外線吸収による起電力以外に熱絶縁薄膜２４とヒートシ
ンク２２の温度差から起電力が生じるが、熱絶縁薄膜２
４とヒートシンク２２の温度差による起電力は温度補正
用のサーモパイル３４にも等しく生じているから、温度
計測用のサーモパイル２９から得た温度と温度補正用の
サーモパイル３４から得た温度との差を求めることによ
り、熱絶縁薄膜２４とヒートシンク２２の温度差によら
ないで正確な温度差（温接点２８と冷接点２７の温度
差）を求めることができる。特に、両サーモパイル２
９，３４を同じ熱電材料および構造にし、温度計測用の
サーモパイル２９の出力と温度補正用のサーモパイル３
４の出力の差をとることで、赤外線吸収による出力のみ
を得ることができる。
場合、熱絶縁薄膜２４とヒートシンク２２に温度差が生
じる。この場合、温度計測用のサーモパイル２９には赤
外線吸収による起電力以外に熱絶縁薄膜２４とヒートシ
ンク２２の温度差から起電力が生じるが、熱絶縁薄膜２
４とヒートシンク２２の温度差による起電力は温度補正
用のサーモパイル３４にも等しく生じているから、温度
計測用のサーモパイル２９から得た温度と温度補正用の
サーモパイル３４から得た温度との差を求めることによ
り、熱絶縁薄膜２４とヒートシンク２２の温度差によら
ないで正確な温度差（温接点２８と冷接点２７の温度
差）を求めることができる。特に、両サーモパイル２
９，３４を同じ熱電材料および構造にし、温度計測用の
サーモパイル２９の出力と温度補正用のサーモパイル３
４の出力の差をとることで、赤外線吸収による出力のみ
を得ることができる。
【００２０】つぎに、上記温度センサの製造方法を図３
（ａ）〜（ｆ）により説明する。まず、図３（ａ）に示
すように、Ｓｉ基板５１の両面を窒化膜等からなる熱絶
縁薄膜２４で被覆する。ついで、図３（ｂ）に示すよう
に、Ｓｉ基板５１の赤外線検出面側で、蒸着法やフォト
リソグラフィ法、リフトオフ法等を用いることにより、
温度計測用のサーモパイル２９と温度補正用のサーモパ
イル３４の各第１熱電材料２５をパターニングする。同
様に、図３（ｃ）に示すように、Ｓｉ基板５１の赤外線
検出面側で、蒸着法やフォトリソグラフィ法、リフトオ
フ法等を用いることにより、温度計測用のサーモパイル
２９と温度補正用のサーモパイル３４の各第２熱電材料
２６をパターニングする。この結果、Ｓｉ基板５１の表
面には、温度計測用及び温度補正用のサーモパイル２
９，３４と各温接点２８，３３及び冷接点２７，３２が
形成される。この後、図３（ｄ）に示すように、Ｓｉ基
板５１の両面に酸化膜等の絶縁被膜５２をスパッタなど
で被覆形成する。フォトリソグラフィ法やＨＦ等による
エッチングで、各電極形成領域において絶縁被膜５２を
部分的に除去して絶縁被膜５２を開口する。同様にし
て、赤外線吸収体形成領域において絶縁被膜５２を開口
した後、蒸着法やフォトリソグラフィ法、リフトオフ法
等を用いることにより、図３（ｅ）に示すように、金、
ビスマス等の金属黒からなる赤外線吸収体３０を温度計
測用のサーモパイル２９の温接点２８上に形成する。こ
の後、Ｓｉ基板５１の下面の絶縁被膜５２を部分的に開
口し、ＫＯＨ等によりＳｉ基板５１を下面側から異方性
エッチングすることで、温接点２８，３３の下方に空洞
２３を形成すると共に熱絶縁薄膜２４を薄膜化する。残
ったＳｉ基板５１はヒートシンク２２になる。最後に、
酸化被膜５２と下面の熱絶縁薄膜２４を除去する。
（ａ）〜（ｆ）により説明する。まず、図３（ａ）に示
すように、Ｓｉ基板５１の両面を窒化膜等からなる熱絶
縁薄膜２４で被覆する。ついで、図３（ｂ）に示すよう
に、Ｓｉ基板５１の赤外線検出面側で、蒸着法やフォト
リソグラフィ法、リフトオフ法等を用いることにより、
温度計測用のサーモパイル２９と温度補正用のサーモパ
イル３４の各第１熱電材料２５をパターニングする。同
様に、図３（ｃ）に示すように、Ｓｉ基板５１の赤外線
検出面側で、蒸着法やフォトリソグラフィ法、リフトオ
フ法等を用いることにより、温度計測用のサーモパイル
２９と温度補正用のサーモパイル３４の各第２熱電材料
２６をパターニングする。この結果、Ｓｉ基板５１の表
面には、温度計測用及び温度補正用のサーモパイル２
９，３４と各温接点２８，３３及び冷接点２７，３２が
形成される。この後、図３（ｄ）に示すように、Ｓｉ基
板５１の両面に酸化膜等の絶縁被膜５２をスパッタなど
で被覆形成する。フォトリソグラフィ法やＨＦ等による
エッチングで、各電極形成領域において絶縁被膜５２を
部分的に除去して絶縁被膜５２を開口する。同様にし
て、赤外線吸収体形成領域において絶縁被膜５２を開口
した後、蒸着法やフォトリソグラフィ法、リフトオフ法
等を用いることにより、図３（ｅ）に示すように、金、
ビスマス等の金属黒からなる赤外線吸収体３０を温度計
測用のサーモパイル２９の温接点２８上に形成する。こ
の後、Ｓｉ基板５１の下面の絶縁被膜５２を部分的に開
口し、ＫＯＨ等によりＳｉ基板５１を下面側から異方性
エッチングすることで、温接点２８，３３の下方に空洞
２３を形成すると共に熱絶縁薄膜２４を薄膜化する。残
ったＳｉ基板５１はヒートシンク２２になる。最後に、
酸化被膜５２と下面の熱絶縁薄膜２４を除去する。
【００２１】（第２の実施形態）図４は本発明の別な実
施形態によるサーモパイル型温度センサ４１の構造を示
す平面図である。このサーモパイル型温度センサ４１に
あっては、ヒートシンク２２及び熱絶縁薄膜２４の片側
半分領域に温度計測用のサーモパイル２９を設け、残り
片側半分領域に温度計測用のサーモパイル２９と同一熱
電材料で対称なパターンとなるように温度補正用のサー
モパイル３４を設けてあり、温度計測用のサーモパイル
２９の端と温度補正用のサーモパイル３４の端を逆向き
に直列接続している。そして、逆向きで直列に接続され
た両サーモパイル２９，３４の両端にそれぞれ電極４２
を設けている。
施形態によるサーモパイル型温度センサ４１の構造を示
す平面図である。このサーモパイル型温度センサ４１に
あっては、ヒートシンク２２及び熱絶縁薄膜２４の片側
半分領域に温度計測用のサーモパイル２９を設け、残り
片側半分領域に温度計測用のサーモパイル２９と同一熱
電材料で対称なパターンとなるように温度補正用のサー
モパイル３４を設けてあり、温度計測用のサーモパイル
２９の端と温度補正用のサーモパイル３４の端を逆向き
に直列接続している。そして、逆向きで直列に接続され
た両サーモパイル２９，３４の両端にそれぞれ電極４２
を設けている。
【００２２】この温度センサ４１にあっては、温度計測
用のサーモパイル２９と温度補正用のサーモパイル３４
が逆向きで直列に接続されているから、両端の電極４２
からは、温度計測用のサーモパイル２９の出力電圧と温
度補正用のサーモパイル３４の出力電圧との差が出力さ
れる。すなわち、この温度センサ４１からは、ヒートシ
ンク２２と熱絶縁薄膜２４との間の温度差を補正された
出力が得られる。従って、電極４２が４端子から２端子
に減り、温度補正用のサーモパイル３４側の処理回路も
不要になるので、構成を簡略化でき、コストを安価にす
ることができる。
用のサーモパイル２９と温度補正用のサーモパイル３４
が逆向きで直列に接続されているから、両端の電極４２
からは、温度計測用のサーモパイル２９の出力電圧と温
度補正用のサーモパイル３４の出力電圧との差が出力さ
れる。すなわち、この温度センサ４１からは、ヒートシ
ンク２２と熱絶縁薄膜２４との間の温度差を補正された
出力が得られる。従って、電極４２が４端子から２端子
に減り、温度補正用のサーモパイル３４側の処理回路も
不要になるので、構成を簡略化でき、コストを安価にす
ることができる。
【００２３】（第３の実施形態）図５は本発明のさらに
別な実施形態によるサーモパイル型温度センサ４３の構
造を示す平面図である。このサーモパイル型温度センサ
４３においては、ヒートシンク２２に分離した２箇所の
空洞２３を開口し、各空洞２３の上にそれぞれ熱絶縁薄
膜２４を形成し、一方の熱絶縁薄膜２４の上面及びその
周囲に温度計測用のサーモパイル２９を作製し、他方の
熱絶縁薄膜２４の上面及びその周囲に温度補正用のサー
モパイル３４を作製している。
別な実施形態によるサーモパイル型温度センサ４３の構
造を示す平面図である。このサーモパイル型温度センサ
４３においては、ヒートシンク２２に分離した２箇所の
空洞２３を開口し、各空洞２３の上にそれぞれ熱絶縁薄
膜２４を形成し、一方の熱絶縁薄膜２４の上面及びその
周囲に温度計測用のサーモパイル２９を作製し、他方の
熱絶縁薄膜２４の上面及びその周囲に温度補正用のサー
モパイル３４を作製している。
【００２４】このような構造によれば、温度計測用のサ
ーモパイル２９と温度補正用のサーモパイル３４との距
離を比較的広くとることができるので、温度計測用のサ
ーモパイル２９にのみ赤外線が照射され、温度補正用の
サーモパイル３４が赤外線の影響を受けにくくすること
ができる。よって、温度補正の精度を高めることができ
る。
ーモパイル２９と温度補正用のサーモパイル３４との距
離を比較的広くとることができるので、温度計測用のサ
ーモパイル２９にのみ赤外線が照射され、温度補正用の
サーモパイル３４が赤外線の影響を受けにくくすること
ができる。よって、温度補正の精度を高めることができ
る。
【００２５】（第４の実施形態）図６（ａ）（ｂ）
（ｃ）は本発明のさらに別な実施形態によるサーモパイ
ル型温度センサ４４の構造を示す上面図、下面図及び断
面図である。この温度センサ４４にあっては、ヒートシ
ンク２２の上面及び下面に空洞２３を形成し、空洞２３
を覆うようにヒートシンク２２の上面及び下面に熱絶縁
薄膜２４を設けている。そして、上面側の熱絶縁薄膜２
４の表面及びその周囲に温度計測用のサーモパイル２９
を作製し、下面側の熱絶縁薄膜２４の表面及びその周囲
に温度補正用のサーモパイル３４を作製している。
（ｃ）は本発明のさらに別な実施形態によるサーモパイ
ル型温度センサ４４の構造を示す上面図、下面図及び断
面図である。この温度センサ４４にあっては、ヒートシ
ンク２２の上面及び下面に空洞２３を形成し、空洞２３
を覆うようにヒートシンク２２の上面及び下面に熱絶縁
薄膜２４を設けている。そして、上面側の熱絶縁薄膜２
４の表面及びその周囲に温度計測用のサーモパイル２９
を作製し、下面側の熱絶縁薄膜２４の表面及びその周囲
に温度補正用のサーモパイル３４を作製している。
【００２６】このような構造によれば、温度計測用のサ
ーモパイル２９と温度補正用のサーモパイル３４とをヒ
ートシンク２２の表裏に形成しているので、両サーモパ
イル２９，３４を小さな面積に集約して温度センサ４４
を小型化することができる。また、温度センサ４４の上
面側に赤外線を照射するようにして用いれば、裏面側の
温度補正用のサーモパイル３４には赤外線が当らず、温
度補正用のサーモパイル３４が赤外線の影響を受けるこ
とがない。また、表面側に照射した赤外線は、赤外線吸
収体３０によって吸収されるために、裏面側のサーモパ
イル３４に届くこともない。よって、この実施形態にあ
っても、温度補正の精度を高めることができる。
ーモパイル２９と温度補正用のサーモパイル３４とをヒ
ートシンク２２の表裏に形成しているので、両サーモパ
イル２９，３４を小さな面積に集約して温度センサ４４
を小型化することができる。また、温度センサ４４の上
面側に赤外線を照射するようにして用いれば、裏面側の
温度補正用のサーモパイル３４には赤外線が当らず、温
度補正用のサーモパイル３４が赤外線の影響を受けるこ
とがない。また、表面側に照射した赤外線は、赤外線吸
収体３０によって吸収されるために、裏面側のサーモパ
イル３４に届くこともない。よって、この実施形態にあ
っても、温度補正の精度を高めることができる。
【００２７】（第５の実施形態）図７は本発明のさらに
別な実施形態によるサーモパイル型温度センサ４５の構
造を示す平面図である。この温度センサ４５にあって
は、温度補正用のサーモパイル３４の温接点３３を、赤
外線を遮断する赤外線反射体４６で覆っている。この実
施形態では、電極３１，３５の配置等の関係でヒートシ
ンク２２の片面に温度計測用のサーモパイル２９と温度
補正用のサーモパイル３４とを設けた場合でも、温度補
正用のサーモパイル３４が赤外線に感応するのを防止
し、温度補正の精度を向上させることができる。
別な実施形態によるサーモパイル型温度センサ４５の構
造を示す平面図である。この温度センサ４５にあって
は、温度補正用のサーモパイル３４の温接点３３を、赤
外線を遮断する赤外線反射体４６で覆っている。この実
施形態では、電極３１，３５の配置等の関係でヒートシ
ンク２２の片面に温度計測用のサーモパイル２９と温度
補正用のサーモパイル３４とを設けた場合でも、温度補
正用のサーモパイル３４が赤外線に感応するのを防止
し、温度補正の精度を向上させることができる。
【００２８】（第６の実施形態）図８は本発明のさらに
別な実施形態によるサーモパイル型温度センサ４７の構
造を示す平面図である。この温度センサ４７にあって
は、温度補正用のサーモパイル３４の温接点３３におい
て、２つの熱電材料２５，２６のうち赤外線反射率の高
い熱電材料（この実施形態では第１熱電材料２５とし、
図８では第１熱電材料２５又は第１熱電材料２５が上に
なっている領域にハッチングを施す）が表面側となるよ
うにして第１熱電材料２５の端部と第２熱電材料２６の
端部とを重ねて接合している。このような構成にすれ
ば、温度補正用のサーモパイル３４の温接点３３が赤外
線の影響をうけにくくなるので、前記実施形態のように
温接点３３を赤外線反射体４６で覆わなくても温度補正
の精度を向上させることができる。よって、温度補正の
精度を向上させながら、構造を簡略にすることができ
る。
別な実施形態によるサーモパイル型温度センサ４７の構
造を示す平面図である。この温度センサ４７にあって
は、温度補正用のサーモパイル３４の温接点３３におい
て、２つの熱電材料２５，２６のうち赤外線反射率の高
い熱電材料（この実施形態では第１熱電材料２５とし、
図８では第１熱電材料２５又は第１熱電材料２５が上に
なっている領域にハッチングを施す）が表面側となるよ
うにして第１熱電材料２５の端部と第２熱電材料２６の
端部とを重ねて接合している。このような構成にすれ
ば、温度補正用のサーモパイル３４の温接点３３が赤外
線の影響をうけにくくなるので、前記実施形態のように
温接点３３を赤外線反射体４６で覆わなくても温度補正
の精度を向上させることができる。よって、温度補正の
精度を向上させながら、構造を簡略にすることができ
る。
【００２９】なお、温度計測用のサーモパイル２９と温
度補正用のサーモパイル３４とを対称な構造とするた
め、温度計測用のサーモパイル２９でも、赤外線反射率
の高い熱電材料が表面側となるようにしているが、この
上を赤外線吸収体３０で覆っているから、温度計測に影
響はない。
度補正用のサーモパイル３４とを対称な構造とするた
め、温度計測用のサーモパイル２９でも、赤外線反射率
の高い熱電材料が表面側となるようにしているが、この
上を赤外線吸収体３０で覆っているから、温度計測に影
響はない。
【００３０】（第７の実施形態）図９は本発明のさらに
別な実施形態によるサーモパイル型温度センサ４８の構
造を示す平面図である。この温度センサ４８にあって
は、温度補正用のサーモパイル３４の温接点３３におい
て、２つの熱電材料２５，２６のうち赤外線反射率の高
い熱電材料（この実施形態では第１熱電材料２５とし、
図８では第１熱電材料２５又は第１熱電材料２５が上に
なっている領域にハッチングを施す）が表面側となるよ
うにして第１熱電材料２５の端部と第２熱電材料２６の
端部とを重ねて接合している。また、温度計測用のサー
モパイル２９の温接点２８において、２つの熱電材料２
５，２６のうち赤外線反射率の低い熱電材料（この実施
形態では第２熱電材料２６とする）が表面側となるよう
にして第１熱電材料２５の端部と第２熱電材料２６の端
部とを重ねて接合している。
別な実施形態によるサーモパイル型温度センサ４８の構
造を示す平面図である。この温度センサ４８にあって
は、温度補正用のサーモパイル３４の温接点３３におい
て、２つの熱電材料２５，２６のうち赤外線反射率の高
い熱電材料（この実施形態では第１熱電材料２５とし、
図８では第１熱電材料２５又は第１熱電材料２５が上に
なっている領域にハッチングを施す）が表面側となるよ
うにして第１熱電材料２５の端部と第２熱電材料２６の
端部とを重ねて接合している。また、温度計測用のサー
モパイル２９の温接点２８において、２つの熱電材料２
５，２６のうち赤外線反射率の低い熱電材料（この実施
形態では第２熱電材料２６とする）が表面側となるよう
にして第１熱電材料２５の端部と第２熱電材料２６の端
部とを重ねて接合している。
【００３１】このような構成にすれば、温度計測用のサ
ーモパイル２９の温接点２８で赤外線の吸収効率を良く
することができるので、温度計測用のサーモパイル２９
側の赤外線吸収体３０や温度補正用のサーモパイル３４
側の赤外線反射体４６を省略することができ、簡単な構
造及び製造方法によって温度センサ４８の計測精度を向
上させることができる。
ーモパイル２９の温接点２８で赤外線の吸収効率を良く
することができるので、温度計測用のサーモパイル２９
側の赤外線吸収体３０や温度補正用のサーモパイル３４
側の赤外線反射体４６を省略することができ、簡単な構
造及び製造方法によって温度センサ４８の計測精度を向
上させることができる。
【図１】（ａ）は従来のサーモパイル型温度センサの構
造を示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
造を示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態によるサーモパイ
ル型温度センサの構造を示す平面図、（ｂ）はその断面
図である。
ル型温度センサの構造を示す平面図、（ｂ）はその断面
図である。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）は同上
の温度センサの製造工程図である。
の温度センサの製造工程図である。
【図４】本発明の別な実施形態によるサーモパイル型温
度センサの構造を示す平面図である。
度センサの構造を示す平面図である。
【図５】本発明の別な実施形態によるサーモパイル型温
度センサの構造を示す平面図である。
度センサの構造を示す平面図である。
【図６】（ａ）は本発明のさらに別な実施形態によるサ
ーモパイル型温度センサの構造を示す上面図、（ｂ）は
その下面図、（ｃ）はその断面図である。
ーモパイル型温度センサの構造を示す上面図、（ｂ）は
その下面図、（ｃ）はその断面図である。
【図７】本発明のさらに別な実施形態によるサーモパイ
ル型温度センサの構造を示す平面図である。
ル型温度センサの構造を示す平面図である。
【図８】本発明のさらに別な実施形態によるサーモパイ
ル型温度センサの構造を示す平面図である。
ル型温度センサの構造を示す平面図である。
【図９】本発明のさらに別な実施形態によるサーモパイ
ル型温度センサの構造を示す平面図である。
ル型温度センサの構造を示す平面図である。
２２ ヒートシンク ２４ 熱絶縁薄膜 ２７ 温度計測用のサーモパイルの冷接点 ２８ 温度計測用のサーモパイルの温接点 ２９ 温度計測用のサーモパイル ３０ 赤外線吸収体 ３２ 温度補正用のサーモパイルの冷接点 ３３ 温度補正用のサーモパイルの温接点 ３４ 温度補正用のサーモパイル
Claims (3)
- 【請求項１】 冷接点設置部に第１の冷接点を配置し、
温接点配置部に第１の温接点を配置するようにして計測
用のサーモパイルを配線し、前記冷接点設置部に第２の
冷接点を配置し、前記温接点配置部に第２の温接点を配
置するようにして補正用のサーモパイルを配線したこと
を特徴とするサーモパイル型赤外線センサ。 - 【請求項２】 前記計測用のサーモパイルと前記補正用
のサーモパイルを直列に接続したことを特徴とする、請
求項１に記載のサーモパイル型赤外線センサ。 - 【請求項３】 前記補正用のサーモパイルの温接点を赤
外線反射体によって覆ったことを特徴とする、請求項１
に記載のサーモパイル型赤外線センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8302198A JPH11258040A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | サーモパイル型赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8302198A JPH11258040A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | サーモパイル型赤外線センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11258040A true JPH11258040A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=13790594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8302198A Pending JPH11258040A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | サーモパイル型赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11258040A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005147768A (ja) * | 2003-11-12 | 2005-06-09 | Denso Corp | 赤外線検出器 |
| KR100769587B1 (ko) | 2006-04-25 | 2007-10-23 | 주식회사 이노칩테크놀로지 | 비접촉식 적외선 온도 센서 |
| US8519336B2 (en) | 2009-12-28 | 2013-08-27 | Omron Corporation | Infrared sensor and infrared sensor module |
| GB2527348A (en) * | 2014-06-19 | 2015-12-23 | Melexis Technologies Nv | Infrared sensor with sensor temperature compensation |
| WO2016129293A1 (ja) * | 2015-02-09 | 2016-08-18 | 三菱電機株式会社 | 電磁波検出器、及びガス分析装置 |
-
1998
- 1998-03-12 JP JP8302198A patent/JPH11258040A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005147768A (ja) * | 2003-11-12 | 2005-06-09 | Denso Corp | 赤外線検出器 |
| KR100769587B1 (ko) | 2006-04-25 | 2007-10-23 | 주식회사 이노칩테크놀로지 | 비접촉식 적외선 온도 센서 |
| US8519336B2 (en) | 2009-12-28 | 2013-08-27 | Omron Corporation | Infrared sensor and infrared sensor module |
| GB2527348A (en) * | 2014-06-19 | 2015-12-23 | Melexis Technologies Nv | Infrared sensor with sensor temperature compensation |
| US20150369669A1 (en) | 2014-06-19 | 2015-12-24 | Melexis Technologies Nv | Infrared sensor with sensor temperature compensation |
| US9267847B2 (en) | 2014-06-19 | 2016-02-23 | Melexis Technologies Nv | Infrared sensor with sensor temperature compensation |
| WO2016129293A1 (ja) * | 2015-02-09 | 2016-08-18 | 三菱電機株式会社 | 電磁波検出器、及びガス分析装置 |
| JP6095856B2 (ja) * | 2015-02-09 | 2017-03-15 | 三菱電機株式会社 | 電磁波検出器、及びガス分析装置 |
| CN107209057A (zh) * | 2015-02-09 | 2017-09-26 | 三菱电机株式会社 | 电磁波检测器以及气体分析装置 |
| US10309895B2 (en) | 2015-02-09 | 2019-06-04 | Mitsubishi Electric Corporation | Electromagnetic wave detector and gas analysis device having dual electromagnetic wave sensors for detecting one of light in a predetermined wavelength band and predetermined polarization |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20041005 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |