JPH11337414A - 放射温度検出素子 - Google Patents

放射温度検出素子

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JPH11337414A
JPH11337414A JP10143001A JP14300198A JPH11337414A JP H11337414 A JPH11337414 A JP H11337414A JP 10143001 A JP10143001 A JP 10143001A JP 14300198 A JP14300198 A JP 14300198A JP H11337414 A JPH11337414 A JP H11337414A
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infrared
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Yoshiaki Honda
由明 本多
Koichi Aizawa
浩一 相澤
Yoshifumi Watabe
祥文 渡部
Tsutomu Kunugibara
勉 櫟原
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 待機時間をなくし、雰囲気温度が変化が起こ
る状況下でも安定に非接触で温度を計測できる放射温度
検出素子を提供する。 【解決手段】 一方の面側から他方の面側に貫通して成
るリード２が一体成型されたステム１に、略凹型形状
の、例えば金属製のキャップ３がステム１の一方の面の
外周縁で接続され、ステム１とキャップ３とで空間４を
構成している。そして、キャップ３の凹部底面には開口
部３ａが形成され、開口部３ａには赤外線透過フィルタ
５が封止されてパッケージが構成されている。そして、
赤外線検出素子６が、赤外線透過フィルタ５が視野角に
入る空間４内のステム１上に配置されている。なお、リ
ード２は、赤外線検出素子６の出力端子となる。ここ
で、本実施の形態においては、赤外線透過フィルタ６に
赤外線透過フィルタ６のフィルタ温度を検出するための
温度検出素子であるサーミスタ７が取り付けられ、サー
ミスタ７には配線８が接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線を利用して
非接触で温度を検出する放射温度計に用いる放射温度検
出素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の放射温度計、特に、例えば0〜500
℃のような中低温領域においては、主に熱型赤外線検出
素子が用いられ、熱型赤外線検出素子としては、チョッ
パーを用いた焦電素子やサーモパイル素子が使用されて
いる。
【０００３】実際に赤外線を用いて、非接触で温度を計
測するためには、赤外線の検出と赤外線検出素子の素子
温度の計測が必要である。即ち、赤外線検出素子に入射
される赤外線により、赤外線検出素子と対象物との温度
差が算出でき、この値に赤外線検出素子の素子温度を加
えることにより、対象物の絶対温度を計測できるのであ
る。
【０００４】従来においては、サーモパイルのような赤
外線検出素子とサーミスタのような接触式温度検出素子
を用いて、対象物の絶対温度を計測していた。より具体
的には、キャンパッケージタイプの赤外線検出素子に外
付けでサーミスタを接触させたり、キャンパッケージ内
のステム側にサーミスタを接着させることによって、赤
外線検出素子の温度をキャンパッケージの温度で代用し
ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記に示したように、
キャンパッケージの外側や、キャンパッケージ内のステ
ム側にサーミスタを接着させることで赤外線検出素子の
温度の計測を行った場合、上記の赤外線検出素子と接触
式温度検出素子とを有する放射温度検出素子を使用する
雰囲気温度が変化すると、先ず、キャンパッケージ外周
の温度が変化し、特にパッケージの熱容量の小さいキャ
ップが変化し、その後、熱容量の大きなステムが外側及
びキャップへの接着部から変化し、サーミスタ，赤外線
検出素子の順で温度が変化する。
【０００６】このため、非常に大きな熱容量のメタル製
ブロックで放射温度検出素子を囲んだり、また、温度が
安定するまでの待機時間を必要とした。
【０００７】この待機時間は、測定精度が上がれば上が
るほど大きくなり、赤外線より温度換算するまでの時間
が１秒以内であっても、待機時間が数十分にもおよんで
実使用上問題がある。
【０００８】また、最も外部に露出しているパッケージ
のキャップ表面より環境温度が変化した場合、キャップ
に設けられたフィルタの温度が上昇する。このフィルタ
は、理想的には赤外線の吸収がゼロであるが、実際には
20〜30％で吸収される。このため、フィルタ温度が上昇
すると、フィルタが赤外線検出素子の視野角にほぼ全て
入るため、この温度上昇は赤外線検出素子の出力誤差を
瞬時に上昇させることになり、赤外線検出素子温度を検
出する接触式温度検出素子の温度が赤外線検出素子温度
を正確に計測できるまで待機時間を要するという問題が
あった。
【０００９】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、待機時間をなくし、
雰囲気温度の変化が起こる状況下でも安定に非接触で温
度を計測できる放射温度検出素子を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ステムと開口部を有するキャップと該開口部を塞ぐフィ
ルタとを有するパッケージと、該パッケージ内に配置さ
れた赤外線検出素子と、前記フィルタ温度を計測する温
度検出素子とを有することを特徴とするものである。
【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の放
射温度検出素子において、前記フィルタを半導体基板で
形成し、前記温度検出素子を前記半導体基板内に形成す
るようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２記載の放射温度検出素子において、前記パッケー
ジ内を真空にしたことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施の
形態に係る放射温度検出素子の概略断面図である。本実
施の形態に係る放射温度検出素子は、一方の面側から他
方の面側に貫通して成るリード２が一体成型されたステ
ム１に、略凹型形状の、例えば金属製のキャップ３がス
テム１の一方の面の外周縁で接続され、ステム１とキャ
ップ３とで空間４を構成している。そして、キャップ３
の凹部底面には開口部３ａが形成され、開口部３ａには
赤外線透過フィルタ５が封止されてパッケージが構成さ
れている。そして、赤外線検出素子６が、赤外線透過フ
ィルタ５が視野角に入る空間４内のステム１上に配置さ
れている。なお、リード２は、赤外線検出素子６の出力
端子となる。
【００１４】ここで、本実施の形態においては、赤外線
透過フィルタ６に赤外線透過フィルタ６のフィルタ温度
を検出するための温度検出素子であるサーミスタ７が取
り付けられ、サーミスタ７には配線８が接続されてい
る。
【００１５】赤外線透過フィルタ５のフィルタ温度をＴ
f、赤外線検出素子６の温度をＴsとし、赤外線透過フィ
ルタ５の放射率をεfとすると、赤外線透過フィルタ５
から放射される熱量は、εf（Ｔf 4−Ｔs 4）で表すこと
ができ、これが誤差として検出される。特に、赤外線透
過フィルタ５は、赤外線検出素子６の視野角内にあるた
め、εfが0.2〜0.3程度であっても誤差要因としては大
きい。
【００１６】従って、本実施の形態においては、赤外線
透過フィルタ５のフィルタ温度をサーミスタ７により計
測することで、赤外線透過フィルタ５の温度が環境変化
により急激に変化した場合、赤外線検出素子６の温度と
赤外線透過フィルタ５のフィルタ温度との差から生じる
赤外線検出素子６の出力から誤差要因であるεf（Ｔf 4
−Ｔs 4）成分を取り除くことができ、正確な放射温度を
算出することができる。
【００１７】なお、本実施の形態においては、温度検出
素子であるサーミスタ７を赤外線透過フィルタ５に後付
け等により設けたが、これに限定されるものではなく、
一般的に赤外線透過フィルタ５はシリコン等の半導体基
板が用いられるため、図２に示すように、シリコン材料
で温度検出素子を形成しても良く、例えば多結晶シリコ
ン等でサーミスタ７を形成することができる。この場
合、赤外線透過フィルタ５のフィルタ温度の計測を、赤
外線透過フィルタ５を構成する基板内に形成した温度検
出素子で行うことで後付け等が不要になる。また、図１
ではバルクのサーミスタ７を用いたが、図２に示すサー
ミスタ７はシリコン等の基板内に形成することで図１に
示すサーミスタ７に比べ小さくでき、このことで熱容量
を小さくでき、温度検出速度が上がるため、より瞬時に
環境温度の急激な変化により赤外線検出素子出力の誤差
要因を取り除くことができる。
【００１８】また、図１，２に示す放射温度検出素子に
おいては、サーミスタ７を空間４外に配置したが、これ
に限定されるものではなく、空間４内に位置するように
設けても良い。
【００１９】また、温度検出素子としては、サーミスタ
７に限定されるものではない。また、図１，２に示す放
射温度検出素子において、パッケージ内の空間４を真空
にするようにすれば、赤外線検出素子６とパッケージ間
を断熱化することができ、パッケージ周囲が温度変化し
ても、赤外線検出素子６の温度をより安定にすることが
でき、環境温度の急激な変化においても赤外線のやり取
りのみで正確な放射温度を検出することができる。
【００２０】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、ステムと開口部
を有するキャップと該開口部を塞ぐフィルタとを有する
パッケージと、該パッケージ内に配置された赤外線検出
素子と、前記フィルタ温度を計測する温度検出素子とを
有するので、フィルタの温度が環境温度により急激に変
化した場合に、赤外線検出素子温度とフィルタ温度との
差から生じる赤外線検出素子出力の誤差要因を取り除く
ことができ、待機時間をなくし、雰囲気温度が変化が起
こる状況下でも安定に非接触で温度を計測できる放射温
度検出素子を提供することができた。
【００２１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の放
射温度検出素子において、前記フィルタを半導体基板で
形成し、前記温度検出素子を前記半導体基板内に形成す
るようにしたので、請求項１記載の発明の効果に加え
て、フィルタとしては一般的にシリコン等の半導体基板
を用いるためシリコン材料で温度検出素子を形成するこ
とができ、フィルタ温度の計測をフィルタを構成する基
板内に形成した温度検出素子で行うことで後付け等が不
要となるとともに、温度検出速度が上がるため、より瞬
時に環境温度の急激な変化による赤外線検出素子出力の
誤差要因を取り除くことができる。
【００２２】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２記載の放射温度検出素子において、前記パッケー
ジ内を真空にしたので、請求項１または請求項２記載の
発明の効果に加えて、赤外線検出素子とパッケージ間を
より断熱化することができ、赤外線検出素子温度をより
安定にすることができ、環境温度の急激な変化において
も赤外線のやり取りのみで正確な放射温度を検出するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る放射温度検出素子
の概略断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る放射温度検出素
子の概略断面図である。
【符号の説明】
１ ステム ２ リード ３ キャップ ３ａ 開口部 ４ 空間 ５ 赤外線透過フィルタ ６ 赤外線検出素子 ７ サーミスタ ８ 配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 櫟原 勉 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステムと開口部を有するキャップと該開
    口部を塞ぐフィルタとを有するパッケージと、該パッケ
    ージ内に配置された赤外線検出素子と、前記フィルタ温
    度を計測する温度検出素子とを有することを特徴とする
    放射温度検出素子。
  2. 【請求項２】 前記フィルタを半導体基板で形成し、前
    記温度検出素子を前記半導体基板内に形成するようにし
    たことを特徴とする請求項１記載の放射温度検出素子。
  3. 【請求項３】 前記パッケージ内を真空にしたことを特
    徴とする請求項１または請求項２記載の放射温度検出素
    子。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001116621A (ja) * 1999-09-03 2001-04-27 Braun Gmbh 温度の安定化可能な赤外線センサ及びこの形式のセンサを有する赤外線温度計
JP2011080772A (ja) * 2009-10-02 2011-04-21 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 赤外線センサ及びその製造方法
JP2013205216A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Osaka Gas Co Ltd 温度測定装置及び加熱調理器

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JP2001116621A (ja) * 1999-09-03 2001-04-27 Braun Gmbh 温度の安定化可能な赤外線センサ及びこの形式のセンサを有する赤外線温度計
JP2011080772A (ja) * 2009-10-02 2011-04-21 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 赤外線センサ及びその製造方法
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