JPH0763617A - 放射温度計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】基準の温度を計測する手段を別途設ける必要が
なく、簡易な構成で高性能の放射温度計測装置を提供す
る。 【構成】赤外線及び周囲温度に感応する第１の赤外線感
応抵抗体を固定抵抗Ｒ₁と直列に接続する。第１の赤外
線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を有し周囲温度の
みに感応する第１の基準感熱抵抗体を固定抵抗Ｒ₂ と直
列に接続する。第１の赤外線感応抵抗体と異なる特性を
有し赤外線及び周囲温度に感応する第２の赤外線感応抵
抗体を固定抵抗Ｒ₃ と直列に接続する。第２の赤外線感
応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を有し周囲温度のみに
感応する第２の基準感熱抵抗体を固定抵抗Ｒ₃ と直列に
接続する。上記の各直列回路を電源１２に並列に接続す
る。第１及び第２の赤外線感応抵抗体と第１及び第２の
基準感熱抵抗体との表面温度から被計測物体の表面温度
を非接触で計測することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体の表面温度を非接
触で計測する放射温度計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被計測物体からの赤外線放射
量を焦電素子やサーモパイル等によって検出し、被計測
物体の表面温度を非接触で計測する放射温度計測装置が
ある。上記のような放射温度計測装置は、図５に示すよ
うに、被計測物体から放射される赤外線を光学系１５に
より焦電素子等の赤外線検出素子１６の受光面に集光
し、赤外線検出素子１６の受光面に入射する赤外線をチ
ョッパ１７で遮断することによって、赤外線検出素子１
６の受光面に入射する赤外線の輻射エネルギ量とチョッ
パ１７の表面に照射される赤外線の輻射エネルギ量との
差に起因する温度差を生じせしめ、チョッパ１７の表面
温度を基準温度検出素子１８によって検出し、同期信号
発生器１９で赤外線検出素子１６と基準温度検出素子１
８との検出タイミングを同期させ、赤外線検出素子１６
の出力を増幅位相検波器２０で増幅検波した出力と基準
温度検出素子１８の出力を増幅器２１で増幅した出力と
を合成部２２にて合成することにより被計測物体の表面
温度を計測している。

【０００３】すなわち、被計測物体の表面温度とチョッ
パ１７の表面温度との差に応じて赤外線検出素子１６の
出力が変化するので、上述のようにして被計測物体の表
面温度を計測することができるのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記構成で
は、被計測物体から放射される赤外線と、基準とする物
体（チョッパ１７）で遮断される赤外線との輻射エネル
ギ量の差を赤外線検出素子１６で検出しており、赤外線
検出素子１６の出力として得られるのは、赤外線検出素
子１６の受光面の温度とチョッパ１７の表面温度との温
度差であって、被計測物体の表面温度を知るためにはチ
ョッパ１７の表面温度を計測する手段を別途設ける必要
があり、構成が複雑になるという問題がある。

【０００５】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、基準の温度を計測する手段を別途設ける必要
がなく、簡易な構成で高性能の放射温度計測装置を提供
しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、赤外線の輻射エネルギ及び周囲
温度に感応する第１の赤外線感応抵抗体と、第１の赤外
線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を有し周囲温度の
みに感応する第１の基準感熱抵抗体と、第１の赤外線感
応抵抗体と異なる特性を有し赤外線の輻射エネルギ及び
周囲温度に感応する第２の赤外線感応抵抗体と、第２の
赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を有し周囲温
度のみに感応する第２の基準感熱抵抗体とを半導体基板
の表面に形成し、上記各抵抗体の下部の半導体基板を除
去して各抵抗体と半導体基板とを熱分離する熱分離空間
を形成するとともに、各抵抗体をそれぞれ別の固定抵抗
と直列に接続し、各抵抗体と固定抵抗との直列回路を互
いに並列に電源に接続して成ることを特徴とする。

【０００７】請求項２の発明は、赤外線の輻射エネルギ
及び周囲温度に感応する第１の赤外線感応抵抗体と、第
１の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を有し周
囲温度のみに感応する第１の基準感熱抵抗体と、第１の
赤外線感応抵抗体と異なる特性を有し赤外線の輻射エネ
ルギ及び周囲温度に感応する第２の赤外線感応抵抗体
と、第２の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を
有し周囲温度のみに感応する第２の基準感熱抵抗体と、
第１の基準感熱抵抗体と同じ抵抗温度特性を有する第３
の基準感熱抵抗体と、第２の基準感熱抵抗体と同じ抵抗
温度特性を有する第４の基準感熱抵抗体とを半導体基板
の表面に形成し、上記各抵抗体の下部の半導体基板を除
去して各抵抗体と半導体基板とを熱分離する熱分離空間
を形成するとともに、第１及び第２の赤外線感応抵抗体
をそれぞれ第３及び第４の基準感熱抵抗体と直列に接続
し、第１及び第２の基準感熱抵抗体をそれぞれ別の固定
抵抗と直列に接続し、上記各直列回路を互いに並列に電
源に接続して成ることを特徴とする。

【０００８】請求項３の発明は、赤外線の輻射エネルギ
及び周囲温度に感応する第１の赤外線感応抵抗体と、第
１の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を有し周
囲温度のみに感応する第１の基準感熱抵抗体と、第１の
赤外線感応抵抗体と異なる特性を有し赤外線の輻射エネ
ルギ及び周囲温度に感応する第２の赤外線感応抵抗体
と、第２の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を
有し周囲温度のみに感応する第２の基準感熱抵抗体とを
半導体基板の表面に形成し、上記各抵抗体の下部の半導
体基板を除去して各抵抗体と半導体基板とを熱分離する
熱分離空間を形成するとともに、第１の赤外線感応抵抗
体と第１の基準感熱抵抗体と第１の固定抵抗とを直列に
接続し、第２の赤外線感応抵抗体と第２の基準感熱抵抗
体と第２の固定抵抗とを直列に接続し、上記各直列回路
を互いに並列に電源に接続して成ることを特徴とする。

【０００９】請求項４の発明は、第１及び第２の赤外線
感応抵抗体の表面に赤外線吸収膜を形成するとともに第
１及び第２の基準感熱抵抗体の表面に赤外線反射膜を形
成し、第１及び第２の赤外線感応抵抗体と第１及び第２
の基準感熱抵抗体とは、それぞれ受光面の寸法或いは赤
外線吸収膜及び赤外線反射膜の少なくとも一方を互いに
相違させて成ることを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１の発明の構成では、赤外線の輻射エネ
ルギ及び周囲温度に感応する第１の赤外線感応抵抗体
と、第１の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を
有し周囲温度のみに感応する第１の基準感熱抵抗体と、
第１の赤外線感応抵抗体と異なる特性を有し赤外線の輻
射エネルギ及び周囲温度に感応する第２の赤外線感応抵
抗体と、第２の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特
性を有し周囲温度のみに感応する第２の基準感熱抵抗体
とを半導体基板の表面に形成し、上記各抵抗体の下部の
半導体基板を除去して各抵抗体と半導体基板とを熱分離
する熱分離空間を形成するとともに、各抵抗体をそれぞ
れ別の固定抵抗と直列に接続し、各抵抗体と固定抵抗と
の直列回路を互いに並列に電源に接続したので、被計測
物体から輻射された赤外線に感応して変化した第１及び
第２の赤外線感応抵抗体の表面温度と、周囲温度に感応
して変化した第１及び第２の基準感熱抵抗体の表面温度
とから、被計測物体の表面温度を非接触で計測すること
ができるのである。

【００１１】請求項２の発明の構成では、赤外線の輻射
エネルギ及び周囲温度に感応する第１の赤外線感応抵抗
体と、第１の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性
を有し周囲温度のみに感応する第１の基準感熱抵抗体
と、第１の赤外線感応抵抗体と異なる特性を有し赤外線
の輻射エネルギ及び周囲温度に感応する第２の赤外線感
応抵抗体と、第２の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温
度特性を有し周囲温度のみに感応する第２の基準感熱抵
抗体と、第１の基準感熱抵抗体と同じ抵抗温度特性を有
する第３の基準感熱抵抗体と、第２の基準感熱抵抗体と
同じ抵抗温度特性を有する第４の基準感熱抵抗体とを半
導体基板の表面に形成し、上記各抵抗体の下部の半導体
基板を除去して各抵抗体と半導体基板とを熱分離する熱
分離空間を形成するとともに、第１及び第２の赤外線感
応抵抗体をそれぞれ第３及び第４の基準感熱抵抗体と直
列に接続し、第１及び第２の基準感熱抵抗体をそれぞれ
別の固定抵抗と直列に接続し、上記各直列回路を互いに
並列に電源に接続したので、被計測物体から輻射された
赤外線に感応して変化した第１及び第２の赤外線感応抵
抗体の表面温度と、周囲温度に感応して変化した第１及
び第２の基準感熱抵抗体の表面温度とから、被計測物体
の表面温度を非接触で計測することができ、しかも、第
１及び第２の赤外線感応抵抗体とこれらに直列に接続さ
れる第３及び第４の基準感熱抵抗体との抵抗値がアンバ
ランスにならず、第１及び第２の赤外線感応抵抗体をそ
れぞれ固定抵抗に直列に接続した場合に比較して、第１
及び第２の赤外線感応抵抗体の抵抗値変化に対する出力
電圧の変化を大きくして感度の低下を防止することがで
きるのである。

【００１２】請求項３の発明の構成では、赤外線の輻射
エネルギ及び周囲温度に感応する第１の赤外線感応抵抗
体と、第１の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性
を有し周囲温度のみに感応する第１の基準感熱抵抗体
と、第１の赤外線感応抵抗体と異なる特性を有し赤外線
の輻射エネルギ及び周囲温度に感応する第２の赤外線感
応抵抗体と、第２の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温
度特性を有し周囲温度のみに感応する第２の基準感熱抵
抗体とを半導体基板の表面に形成し、上記各抵抗体の下
部の半導体基板を除去して各抵抗体と半導体基板とを熱
分離する熱分離空間を形成するとともに、第１の赤外線
感応抵抗体と第１の基準感熱抵抗体と第１の固定抵抗と
を直列に接続し、第２の赤外線感応抵抗体と第２の基準
感熱抵抗体と第２の固定抵抗とを直列に接続し、上記各
直列回路を互いに並列に電源に接続したので、被計測物
体から輻射された赤外線に感応して変化した第１及び第
２の赤外線感応抵抗体の表面温度と、周囲温度に感応し
て変化した第１及び第２の基準感熱抵抗体の表面温度と
から、被計測物体の表面温度を非接触で計測することが
でき、しかも、より簡単な構成で、第１及び第２の赤外
線感応抵抗体の抵抗値変化に対する出力電圧の変化を大
きくして感度の低下を防止することができるのである。

【００１３】請求項４の発明の構成では、第１及び第２
の赤外線感応抵抗体の表面に赤外線吸収膜を形成すると
ともに第１及び第２の基準感熱抵抗体の表面に赤外線反
射膜を形成し、第１及び第２の赤外線感応抵抗体と第１
及び第２の基準感熱抵抗体とは、それぞれ受光面の寸法
或いは赤外線吸収膜及び赤外線反射膜の少なくとも一方
を互いに相違させたので、赤外線吸収膜及び赤外線反射
膜を形成することにより、第１及び第２の赤外線感応抵
抗体は赤外線と温度の両方に感応し、第１及び第２の基
準感熱抵抗体は温度にのみ感応するようにでき、さらに
赤外線吸収膜及び赤外線反射膜の寸法や受光面の寸法を
相違させることにより、第１及び第２の赤外線感応抵抗
体の特性並びに第１及び第２の基準感熱抵抗体の特性を
それぞれ容易に相違させることができるのである。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）本実施例の外観形状を図２に示す。図２に
示すように、半導体基板１の表面に絶縁薄膜２を形成
し、赤外線の輻射エネルギ及び周囲温度に感応する第１
の赤外線感応抵抗体３並びに第２の赤外線感応抵抗体４
と、第１の赤外線感応抵抗体３と略等しい抵抗温度特性
を有し周囲温度のみに感応する第１の基準感熱抵抗体５
と、第２の赤外線感応抵抗体４と略等しい抵抗温度特性
を有し周囲温度のみに感応する第２の基準感熱抵抗体６
とを上記絶縁薄膜２上に形成している。

【００１５】上記の各抵抗体３〜６は、通常のＩＣ回路
作成における半導体プロセス等と同様の薄膜形成技術或
いは微細加工技術を利用して形成された非晶質シリコン
又は多晶質シリコンから成る薄膜抵抗体のサーミスタ７
と、このサーミスタ７の表面に形成された複数の電極か
ら成るものである。さらに、第１及び第２の赤外線感応
抵抗体３，４の表面には赤外線吸収膜８が形成され、第
１及び第２の基準感熱抵抗体５，６の表面には赤外線の
輻射エネルギに感応しないように赤外線反射膜９が形成
されている。

【００１６】また、上記絶縁薄膜２は、熱伝導率が小さ
く半導体プロセスに適した物質で構成され、例えば、シ
リコン酸化膜やシリコン窒化膜あるいはそれらの多層膜
から成るものである。そして、図２（ｂ）に示すよう
に、第１及び第２の赤外線感応抵抗体３，４の下部の半
導体基板１をエッチング等の方法により除去し、第１及
び第２の赤外線感応抵抗体３，４と半導体基板１とを熱
的に分離する熱分離空間１０を設けている。したがっ
て、上記熱分離空間１０により第１及び第２の赤外線感
応抵抗体３，４と半導体基板１とが熱的に分離されるこ
とにより、赤外線輻射による第１及び第２の赤外線感応
抵抗体３，４の温度上昇が大きくなり、感度をよくする
ことができる。また、第１及び第２の赤外線感応抵抗体
３，４とそれぞれ対をなす第１及び第２の基準感熱抵抗
体５，６の下部の半導体基板１もエッチング等の方法に
より除去し、それぞれ対となる第１及び第２の赤外線感
応抵抗体３，４の抵抗温度特性に略等しくしている。

【００１７】そして、絶縁薄膜２上には各抵抗体とワイ
ヤボンディングされたボンディングパッド１１が形成さ
れている。次に、本実施例の動作を、図１の概略回路図
により説明する。図１に示すように、各抵抗体３〜６を
それぞれ別の固定抵抗Ｒ₁ 〜Ｒ₄ と直列に接続し、各抵
抗体３〜６と固定抵抗Ｒ₁ 〜Ｒ₄ との直列回路を互いに
並列に電源１２に接続し、各抵抗体３〜６と固定抵抗Ｒ
₁ 〜Ｒ₄ との接続点から各抵抗体３〜６の出力を取り出
している。

【００１８】ここで、電源電圧をＶ、第１及び第２の赤
外線感応抵抗体３，４の抵抗値をそれぞれＲ_s1，Ｒ_s2、
第１及び第２の基準感熱抵抗体５，６の抵抗値をそれぞ
れＲ _e1，Ｒ_e2、固定抵抗Ｒ₁ 〜Ｒ₄ の抵抗値を各々Ｒ₁
〜Ｒ₄ とし、電源電圧Ｖが印加されたときの固定抵抗Ｒ
₁ 〜Ｒ₄ の両端電圧が各々Ｖ_s1，Ｖ_s2，Ｖ_e1，Ｖ_e2であ
るとき、第１及び第２の赤外線感応抵抗体３，４の抵抗
値Ｒ_s1，Ｒ_s2並びに第１及び第２の基準感熱抵抗体５，
６の抵抗値Ｒ_e1，Ｒ_e2はそれぞれ以下の式から求められ
る。

【００１９】 Ｒ_s1＝Ｒ₁ ・（Ｖ−Ｖ_s1）／Ｖ_s1 （１） Ｒ_s2＝Ｒ₂ ・（Ｖ−Ｖ_s2）／Ｖ_s2 （２） Ｒ_e1＝Ｒ₃ ・（Ｖ−Ｖ_e1）／Ｖ_e1 （３） Ｒ_e2＝Ｒ₄ ・（Ｖ−Ｖ_e2）／Ｖ_e2 （４） また、各抵抗体はサーミスタ７で構成されており、温度
により抵抗値が変化する特性を有しており、しかも第１
の赤外線感応抵抗体３と第１の基準感熱抵抗体５、及び
第２の赤外線感応抵抗体４と第２の基準感熱抵抗体６の
抵抗温度特性は略等しく設定されており、その初期特性
はそれぞれ既知であるとする。すなわち、温度Ｔ₀ にお
ける第１の赤外線感応抵抗体３と第１の基準感熱抵抗体
５の抵抗値をＲ₀₁、第２の赤外線感応抵抗体４と第２の
基準感熱抵抗体６の抵抗値をＲ₀₂とし、各々の抵抗変化
率（いわゆるＢ定数）をＢ₁ ，Ｂ₂ 、単位赤外線輻射エ
ネルギ当たりの各抵抗体の温度変化をそれぞれＳ₁ ，Ｓ
₂ 、さらに各抵抗体の表面の放射率をそれぞれε_s1，ε
_s2とする。

【００２０】このとき、温度Ｔ₀ のときの抵抗値Ｒ₀₁，
Ｒ₀₂が既知であれば、各抵抗変化率Ｂ₁ ，Ｂ₂ と、各抵
抗体の抵抗値Ｒ_s1，Ｒ_s2，Ｒ_e1，Ｒ_e2との関係は、各抵
抗体の表面温度をそれぞれＴ_s1，Ｔ_s2，Ｔ_e1，Ｔ_e2とす
るとそれぞれ以下の式で表される。 Ｂ₁ ＝ｌｎ（Ｒ_s1／Ｒ₀₁）／（１／Ｔ_s1−１／Ｔ₀ ） Ｂ₂ ＝ｌｎ（Ｒ_s2／Ｒ₀₂）／（１／Ｔ_s2−１／Ｔ₀ ） Ｂ₁ ＝ｌｎ（Ｒ_e1／Ｒ₀₁）／（１／Ｔ_e1−１／Ｔ₀ ） Ｂ₂ ＝ｌｎ（Ｒ_e2／Ｒ₀₂）／（１／Ｔ_e2−１／Ｔ₀ ） 上式より、各抵抗体の表面温度Ｔ_s1，Ｔ_s2，Ｔ_e1，Ｔ_e2
は以下のように求められる。

【００２１】Ｔ_s1＝１／（１／Ｔ₀ ＋（ｌｎ（Ｒ_s1／Ｒ
₀₁）／Ｂ₁ ）） Ｔ_s2＝１／（１／Ｔ₀ ＋（ｌｎ（Ｒ_s2／Ｒ₀₂）／
Ｂ₂ ）） Ｔ_e1＝１／（１／Ｔ₀ ＋（ｌｎ（Ｒ_e1／Ｒ₀₁）／
Ｂ₁ ）） Ｔ_e2＝１／（１／Ｔ₀ ＋（ｌｎ（Ｒ_e2／Ｒ₀₂）／
Ｂ₂ ）） ここで、第１の赤外線感応抵抗体３と第１の基準感熱抵
抗体５、及び第２の赤外線感応抵抗体４と第２の基準感
熱抵抗体６とは略等しい抵抗温度特性を有するが、第１
及び第２の基準感熱抵抗体５，６はその表面に赤外線反
射膜９が形成されているために、赤外線の輻射エネルギ
による表面温度の変化が生じない。一方、第１及び第２
の赤外線感応抵抗体３，４はその表面に赤外線吸収膜８
が形成されており、赤外線の輻射エネルギによる表面温
度の変化が生じている。したがって、赤外線の輻射エネ
ルギのみによる第１及び第２の赤外線感応抵抗体３，４
の表面温度変化ΔＴ_s1，ΔＴ_s2は次式で求められる。

【００２２】ΔＴ_s1＝Ｔ_s1−Ｔ_e1 ΔＴ_s2＝Ｔ_s2−Ｔ_e2 また、単位赤外線輻射エネルギ当たりの各抵抗体の温度
変化Ｓ₁ ，Ｓ₂ が既知であるから、ΔＴ_s1，ΔＴ_s2だけ
温度を変化させるのに必要な輻射エネルギ量Ｍ ₁ ，Ｍ₂
はそれぞれ以下の式で求まる。

【００２３】Ｍ₁ ＝ΔＴ_s1／Ｓ₁ Ｍ₂ ＝ΔＴ_s2・Ｓ₂ いま、被計測物体の表面温度をＴ_r とすると、ステファ
ン・ボルツマンの法則により以下の式が成り立つ。 Ｍ₁ ＝ε_r ・ε_s1・σ・Ａ₁ ・（Ｔ_r −Ｔ_s1） （５） Ｍ₂ ＝ε_r ・ε_s2・σ・Ａ₂ ・（Ｔ_r −Ｔ_s2） （６） 但し、ε_r ：被計測物体の放射率 ε_s1，ε_s2：第１及び第２の赤外線感応抵抗体３，４の
受光部の放射率 σ：ステファン・ボルツマン定数 Ａ₁ ，Ａ₂ ：係数（第１及び第２の赤外線感応抵抗体
３，４の受光部面積、入射角等による補正項） 従来は、被計測物体から輻射される赤外線の輻射エネル
ギから、その表面温度を計測するためには、受光部の放
射率が既知であっても、被計測物体の放射率と受光部の
表面温度を知る必要があった。しかし、受光部の表面温
度を知ることは困難であり、チョッパ１７等の基準とな
る物体の表面温度との温度差を計測していたのである。
また、被計測物体の放射率も予め知っておくことが必要
であった。

【００２４】しかし、本発明の構成では、上記のΔ
Ｔ_s1，ΔＴ_s2だけ温度を変化させるのに必要な輻射エネ
ルギ量Ｍ₁ ，Ｍ₂ 、第１及び第２の赤外線感応抵抗体
３，４の受光部の放射率ε_s1，ε_s2及び第１及び第２の
赤外線感応抵抗体３，４の表面温度Ｔ_s1，Ｔ_s2は上述の
ようにして求めることができるので、未知の変数は被計
測物体の放射率ε_r のみであり、式（５）及び式（６）
の連立方程式より、被計測物体の表面温度Ｔ_r を求める
ことができるのである。

【００２５】ところで、上記の連立方程式（５）及び
（６）の解として表面温度Ｔ_r を求めるためには、上述
のように第１の赤外線感応抵抗体３と第２の赤外線感応
抵抗体４、及び第１の基準感熱抵抗体５と第２の基準感
熱抵抗体６とは、それぞれ特性を異ならせる必要があ
る。しかし、各抵抗体の抵抗変化率（いわゆるＢ定数）
及び放射率を異ならせようとすると、各抵抗体を一度に
絶縁薄膜２上に形成することができなくなり、各抵抗体
の形成プロセスが複雑になってしまう。

【００２６】そこで、図２（ａ）に示すように、第１の
赤外線感応抵抗体３と第２の赤外線感応抵抗体４及び第
１の基準感熱抵抗体５と第２の基準感熱抵抗体６とは、
それぞれその表面の受光面３ａ，４ａ及び受光面５ａ，
６ａの寸法及びそれぞれの表面に形成される赤外線吸収
膜８及び赤外線反射膜９の寸法を相違させている。すな
わち、受光面３ａ，４ａ及び受光面５ａ，６ａの寸法が
異なることにより各抵抗値が異なり、また赤外線吸収膜
８及び赤外線反射膜９の寸法が異なることにより、単位
単位赤外線輻射エネルギ当たりの各抵抗体の温度変化が
異なる。上記のようにして各抵抗体を形成すれば、エッ
チングのマスクパターンを変えるだけで各抵抗体の特性
を変えることができ、形成する物質は同一でよいので工
程が複雑にならないという利点がある。ただし、受光面
３ａ，４ａ及び受光面５ａ，６ａの寸法と、赤外線吸収
膜８及び赤外線反射膜９の寸法との何れか一方のみを異
ならせてもよい。

【００２７】なお、固定抵抗Ｒ₁ 〜Ｒ₄ は、各抵抗体と
同じ半導体基板１の絶縁薄膜２上に形成してもよい。 （実施例２）実施例１においては、第１及び第２の赤外
線感応抵抗体３，４の抵抗値Ｒ_s1，Ｒ_s2と、固定抵抗の
抵抗値Ｒ₁ 及びＲ₂ とが大きく異なってくるほど、第１
及び第２の赤外線感応抵抗体３，４の抵抗値Ｒ_s1，Ｒ_s2
の変化に対する出力電圧Ｖ_s1，Ｖ_s2の変化量が小さくな
り感度が低下してしまう。

【００２８】そこで、本実施例では上記の感度低下を避
けるために、第１及び第２の基準感熱抵抗体５，６とそ
れぞれ同じ抵抗温度特性を有する第３及び第４の基準感
熱抵抗体１３，１４を半導体基板１表面の絶縁薄膜２上
に設け、図３に示すように、第１及び第２の赤外線感応
抵抗体３，４にそれぞれ第３及び第４の基準感熱抵抗体
１３，１４を直列に接続し、それらの直列回路を電源１
２に並列に接続している。それ以外の構成については実
施例１と共通である。

【００２９】上記構成では、実施例１において説明した
式（１）及び式（２）が以下のように表される。 Ｒ_s1＝Ｒ_e1・（Ｖ−Ｖ_s1）／Ｖ_s1 Ｒ_s2＝Ｒ_e2・（Ｖ−Ｖ_s2）／Ｖ_s2 実施例１において説明した上記以外の他の関係式は本実
施例においても成立し、本実施例の構成においても実施
例１と同様にして被計測物体の表面温度を計測すること
ができる。

【００３０】（実施例３）本実施例の概略回路構成図を
図４に示す。本実施例においては、図４に示すように、
第１の赤外線感応抵抗体３と第１の基準感熱抵抗体５と
第１の固定抵抗Ｒ ₁ とを直列に接続し、第２の赤外線感
応抵抗体４と第２の基準感熱抵抗体６と第２の固定抵抗
Ｒ₂ とを直列に接続して、これらの直列回路を電源１２
に並列に接続している。また、第１及び第２の赤外線感
応抵抗体３，４の出力電圧Ｖ_s1，Ｖ _s2はそれぞれ第１及
び第２の基準感熱抵抗体５，６との接続点から取り出
し、第１及び第２の基準感熱抵抗体５，６の出力電圧Ｖ
_e1，Ｖ_e2はそれぞれ第１及び第２の赤外線感応抵抗体
３，４との接続点から取り出している。

【００３１】この場合、実施例１で説明した式（１）〜
（４）が以下のように表される。 Ｒ_s1＝Ｒ₃ ・（Ｖ−Ｖ_s1）／Ｖ_s1 Ｒ_s2＝Ｒ₄ ・（Ｖ−Ｖ_s2）／Ｖ_s2 Ｒ_e1＝Ｒ₃ ・（Ｖ_s1−Ｖ_e1）／Ｖ_e1 Ｒ_e2＝Ｒ₄ ・（Ｖ_s2−Ｖ_e2）／Ｖ_e2 実施例１において説明した上記以外の他の関係式は本実
施例においても成立し、本実施例の構成においても実施
例１と同様にして被計測物体の表面温度を計測すること
ができる。そして、本実施例の構成では、実施例２の場
合に比較して基準感熱抵抗体の数を減らして構成を簡単
にできるという利点がある。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の発明は、赤外線の輻射エネル
ギ及び周囲温度に感応する第１の赤外線感応抵抗体と、
第１の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を有し
周囲温度のみに感応する第１の基準感熱抵抗体と、第１
の赤外線感応抵抗体と異なる特性を有し赤外線の輻射エ
ネルギ及び周囲温度に感応する第２の赤外線感応抵抗体
と、第２の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を
有し周囲温度のみに感応する第２の基準感熱抵抗体とを
半導体基板の表面に形成し、上記各抵抗体の下部の半導
体基板を除去して各抵抗体と半導体基板とを熱分離する
熱分離空間を形成するとともに、各抵抗体をそれぞれ別
の固定抵抗と直列に接続し、各抵抗体と固定抵抗との直
列回路を互いに並列に電源に接続したので、被計測物体
から輻射された赤外線に感応して変化した第１及び第２
の赤外線感応抵抗体の表面温度と、周囲温度に感応して
変化した第１及び第２の基準感熱抵抗体の表面温度とか
ら、被計測物体の表面温度を非接触で計測することがで
き、基準温度を知るために別の手段を設ける必要がな
く、さらに被計測物体の放射率が未知であっても高精度
な計測が可能になるという効果がある。また、各抵抗体
と半導体基板とを熱分離空間で熱分離することにより、
断熱効果を高めて計測精度を向上することができるとい
う効果がある。

【００３３】請求項２の発明は、赤外線の輻射エネルギ
及び周囲温度に感応する第１の赤外線感応抵抗体と、第
１の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を有し周
囲温度のみに感応する第１の基準感熱抵抗体と、第１の
赤外線感応抵抗体と異なる特性を有し赤外線の輻射エネ
ルギ及び周囲温度に感応する第２の赤外線感応抵抗体
と、第２の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を
有し周囲温度のみに感応する第２の基準感熱抵抗体と、
第１の基準感熱抵抗体と同じ抵抗温度特性を有する第３
の基準感熱抵抗体と、第２の基準感熱抵抗体と同じ抵抗
温度特性を有する第４の基準感熱抵抗体とを半導体基板
の表面に形成し、上記各抵抗体の下部の半導体基板を除
去して各抵抗体と半導体基板とを熱分離する熱分離空間
を形成するとともに、第１及び第２の赤外線感応抵抗体
をそれぞれ第３及び第４の基準感熱抵抗体と直列に接続
し、第１及び第２の基準感熱抵抗体をそれぞれ別の固定
抵抗と直列に接続し、上記各直列回路を互いに並列に電
源に接続したので、被計測物体から輻射された赤外線に
感応して変化した第１及び第２の赤外線感応抵抗体の表
面温度と、周囲温度に感応して変化した第１及び第２の
基準感熱抵抗体の表面温度とから、被計測物体の表面温
度を非接触で計測することができ、しかも、第１及び第
２の赤外線感応抵抗体とこれらに直列に接続される第３
及び第４の基準感熱抵抗体との抵抗値がアンバランスに
ならず、第１及び第２の赤外線感応抵抗体をそれぞれ固
定抵抗に直列に接続した場合に比較して、第１及び第２
の赤外線感応抵抗体の抵抗値変化に対する出力電圧の変
化を大きくして感度の低下を防止することができるとい
う効果がある。

【００３４】請求項３の発明は、赤外線の輻射エネルギ
及び周囲温度に感応する第１の赤外線感応抵抗体と、第
１の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を有し周
囲温度のみに感応する第１の基準感熱抵抗体と、第１の
赤外線感応抵抗体と異なる特性を有し赤外線の輻射エネ
ルギ及び周囲温度に感応する第２の赤外線感応抵抗体
と、第２の赤外線感応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を
有し周囲温度のみに感応する第２の基準感熱抵抗体とを
半導体基板の表面に形成し、上記各抵抗体の下部の半導
体基板を除去して各抵抗体と半導体基板とを熱分離する
熱分離空間を形成するとともに、第１の赤外線感応抵抗
体と第１の基準感熱抵抗体と第１の固定抵抗とを直列に
接続し、第２の赤外線感応抵抗体と第２の基準感熱抵抗
体と第２の固定抵抗とを直列に接続し、上記各直列回路
を互いに並列に電源に接続したので、被計測物体から輻
射された赤外線に感応して変化した第１及び第２の赤外
線感応抵抗体の表面温度と、周囲温度に感応して変化し
た第１及び第２の基準感熱抵抗体の表面温度とから、被
計測物体の表面温度を非接触で計測することができ、し
かも、より簡単な構成で、第１及び第２の赤外線感応抵
抗体の抵抗値変化に対する出力電圧の変化を大きくして
感度の低下を防止することができるという効果がある。

【００３５】請求項４の発明は、第１及び第２の赤外線
感応抵抗体の表面に赤外線吸収膜を形成するとともに第
１及び第２の基準感熱抵抗体の表面に赤外線反射膜を形
成し、第１及び第２の赤外線感応抵抗体と第１及び第２
の基準感熱抵抗体とは、それぞれ受光面の寸法或いは赤
外線吸収膜及び赤外線反射膜の少なくとも一方を互いに
相違させたので、赤外線吸収膜及び赤外線反射膜を形成
することにより、第１及び第２の赤外線感応抵抗体は赤
外線と温度の両方に感応し、第１及び第２の基準感熱抵
抗体は温度にのみ感応するようにでき、さらに赤外線吸
収膜及び赤外線反射膜の寸法や受光面の寸法を相違させ
ることにより、第１及び第２の赤外線感応抵抗体の特性
並びに第１及び第２の基準感熱抵抗体の特性を簡単な構
成でそれぞれ容易に相違させることができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す概略回路構成図である。

【図２】同上を示すものであり、（ａ）は外観平面図、
（ｂ）は側面断面図である。

【図３】実施例２を示す概略回路構成図である。

【図４】実施例３を示す概略回路構成図である。

【図５】従来例を示す概略ブロック構成図である。

【符号の説明】

３ 第１の赤外線感応抵抗体 ４ 第２の赤外線感応抵抗体 ５ 第１の基準感熱抵抗体 ６ 第２の基準感熱抵抗体 １２ 電源 Ｒ₁ 〜Ｒ₄ 固定抵抗 Ｖ_s1 第１の赤外線感応抵抗体の出力電圧 Ｖ_s2 第２の赤外線感応抵抗体の出力電圧 Ｖ_e1 第１の基準感熱抵抗体の出力電圧 Ｖ_e2 第２の基準感熱抵抗体の出力電圧

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線の輻射エネルギ及び周囲温度に感
   応する第１の赤外線感応抵抗体と、第１の赤外線感応抵
   抗体と略等しい抵抗温度特性を有し周囲温度のみに感応
   する第１の基準感熱抵抗体と、第１の赤外線感応抵抗体
   と異なる特性を有し赤外線の輻射エネルギ及び周囲温度
   に感応する第２の赤外線感応抵抗体と、第２の赤外線感
   応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を有し周囲温度のみに
   感応する第２の基準感熱抵抗体とを半導体基板の表面に
   形成し、上記各抵抗体の下部の半導体基板を除去して各
   抵抗体と半導体基板とを熱分離する熱分離空間を形成す
   るとともに、各抵抗体をそれぞれ別の固定抵抗と直列に
   接続し、各抵抗体と固定抵抗との直列回路を互いに並列
   に電源に接続して成ることを特徴とする放射温度計測装
   置。
2. 【請求項２】 赤外線の輻射エネルギ及び周囲温度に感
   応する第１の赤外線感応抵抗体と、第１の赤外線感応抵
   抗体と略等しい抵抗温度特性を有し周囲温度のみに感応
   する第１の基準感熱抵抗体と、第１の赤外線感応抵抗体
   と異なる特性を有し赤外線の輻射エネルギ及び周囲温度
   に感応する第２の赤外線感応抵抗体と、第２の赤外線感
   応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を有し周囲温度のみに
   感応する第２の基準感熱抵抗体と、第１の基準感熱抵抗
   体と同じ抵抗温度特性を有する第３の基準感熱抵抗体
   と、第２の基準感熱抵抗体と同じ抵抗温度特性を有する
   第４の基準感熱抵抗体とを半導体基板の表面に形成し、
   上記各抵抗体の下部の半導体基板を除去して各抵抗体と
   半導体基板とを熱分離する熱分離空間を形成するととも
   に、第１及び第２の赤外線感応抵抗体をそれぞれ第３及
   び第４の基準感熱抵抗体と直列に接続し、第１及び第２
   の基準感熱抵抗体をそれぞれ別の固定抵抗と直列に接続
   し、上記各直列回路を互いに並列に電源に接続して成る
   ことを特徴とする放射温度計測装置。
3. 【請求項３】 赤外線の輻射エネルギ及び周囲温度に感
   応する第１の赤外線感応抵抗体と、第１の赤外線感応抵
   抗体と略等しい抵抗温度特性を有し周囲温度のみに感応
   する第１の基準感熱抵抗体と、第１の赤外線感応抵抗体
   と異なる特性を有し赤外線の輻射エネルギ及び周囲温度
   に感応する第２の赤外線感応抵抗体と、第２の赤外線感
   応抵抗体と略等しい抵抗温度特性を有し周囲温度のみに
   感応する第２の基準感熱抵抗体とを半導体基板の表面に
   形成し、上記各抵抗体の下部の半導体基板を除去して各
   抵抗体と半導体基板とを熱分離する熱分離空間を形成す
   るとともに、第１の赤外線感応抵抗体と第１の基準感熱
   抵抗体と第１の固定抵抗とを直列に接続し、第２の赤外
   線感応抵抗体と第２の基準感熱抵抗体と第２の固定抵抗
   とを直列に接続し、上記各直列回路を互いに並列に電源
   に接続して成ることを特徴とする放射温度計測装置。
4. 【請求項４】 第１及び第２の赤外線感応抵抗体の表面
   に赤外線吸収膜を形成するとともに第１及び第２の基準
   感熱抵抗体の表面に赤外線反射膜を形成し、第１及び第
   ２の赤外線感応抵抗体と第１及び第２の基準感熱抵抗体
   とは、それぞれ受光面の寸法或いは赤外線吸収膜及び赤
   外線反射膜の少なくとも一方を互いに相違させて成るこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の放射温度計
   測装置。