(57)【要約】【課題】本発明は、測定誤差が小さい赤外線センサを提供する。【解決手段】本発明の赤外線センサ１０は、赤外線検出素子１１と、赤外線検出素子１１を収納し、外側へ突出して先端に窓部２２Ｂが形成された筒部２２Ａを有するパッケージ２０と、筒部２２Ａの根元を閉塞するようにパッケージ２０内部に取り付けられ、赤外線検出素子１１へ赤外線を集光する赤外線レンズ３１を備え、筒部２２Ａにより視野外の赤外線を遮蔽して測定誤差を小さくすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線検出素子と、
前記赤外線検出素子を収納し、外側へ突出して先端に窓部が形成された筒部を有するパッケージと、
前記筒部の根元を閉塞するように前記パッケージ内部に取り付けられ、前記赤外線検出素子へ赤外線を集光する赤外線レンズと、
備えた赤外線センサ。
【請求項２】
前記パッケージは基板と前記筒部が形成された外側カバーとを有し、前記外側カバーが前記基板に接続された構成であり、
前記赤外線検出素子は前記基板上に位置し、
前記赤外線レンズは前記外側カバーに形成された前記筒部の根元に取り付けられ、
前記外側カバーは金属から作られ、
前記筒部は絞り加工により作られた請求項１記載の赤外線センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線を検知する赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線検出素子がパッケージに収納され、パッケージは基板と外側カバーとからなり、外側カバーには窓部が設けられ、窓部を閉塞するようにパッケージ内部に赤外線レンズが設けられた赤外線センサは知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２７６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の赤外線センサにおいて、赤外線センサが想定した視野の外から赤外線が入ってくると、赤外線センサの視野外からの赤外線の影響を受けてしまう。このため、赤外線センサは測定誤差を生じる。
【０００５】
本発明は上記従来技術の課題を解決するものであり、測定誤差が小さい赤外線センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の赤外線センサは、赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子を収納し、外側へ突出して先端に窓部が形成された筒部を有するパッケージと、前記筒部の根元を閉塞するように前記パッケージ内部に取り付けられ、前記赤外線検出素子へ赤外線を集光する赤外線レンズと、を備えている。
【０００７】
請求項１に記載の赤外線センサは、パッケージに筒部を設けることにより、視野外からの赤外線を遮光し、測定誤差を小さくでき、さらに赤外線レンズを有するので、測定感度が良いという作用効果を有する。
【０００８】
請求項２に記載の赤外線センサは、前記パッケージは基板と前記筒部が形成された外側カバーとを有し、前記外側カバーが前記基板に接続された構成であり、前記赤外線検出素子は前記基板上に位置し、前記赤外線レンズは前記外側カバーに形成された前記筒部の根元に取り付けられ、前記外側カバーは金属から作られ、前記筒部は絞り加工により作られている。
【０００９】
請求項２に記載の赤外線センサは、簡単な構成で視野外からの赤外線を遮光し、測定誤差を小さくできるという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の赤外線センサは、想定していない視野外からの赤外線を遮光するので測定誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態における赤外線センサの平面図
【図２】同赤外線センサの正面図
【図３】同赤外線センサの正面断面図
【図４】同赤外線センサの出力を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（一実施の形態）
以下、本発明の一実施の形態における赤外線センサについて説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態における赤外線センサの平面図、図２は同赤外線センサの正面図、図３は同赤外線センサの正面断面図である。
【００１４】
赤外線センサ１０は、赤外線検出素子１１、パッケージ２０、および赤外線レンズ３１を有している。
【００１５】
赤外線検出素子１１は、そのセンシングエレメントとしてサーモパイル型の熱型赤外線検出素子を用いているが、これに限られない。赤外線検出素子１１は受光した赤外線の量に応じた電気信号を出力する。
【００１６】
パッケージ２０は、基板２１と外側カバー２２と有している。パッケージ２０は赤外線検出素子１１、信号処理部品３３を収納している。パッケージ２０はさらに、内側カバー２３も収納している。
【００１７】
基板２１はアルミナから作られている。基板２１は電極（図示せず）および配線導体（図示せず）が形成されている。赤外線検出素子１１および信号処理部品３３は基板２１に実装されている。
【００１８】
外側カバー２２は金属から作られている。一例として、外側カバー２２は重量比が鉄５４％、ニッケル２９％、コバルト１７％である合金で作られる。外側カバー２２の上部に筒部２２Ａが存在する。筒部２２Ａはパッケージ２０の外側に向かって突出している。筒部２２Ａは絞り加工により形成される。筒部２２Ａの先端には窓部２２Ｂが存在する。窓部２２Ｂは赤外線を通過させるための孔である。窓部２２Ｂを通過した赤外線は、筒部２２Ａの内側を通って赤外線レンズ３１に到達する。筒部２２Ａは想定している視野外からの赤外線を遮蔽する役割を有する。筒部２２Ａの突出量は多い方が視野角は狭くなり、突出量が少ない方が視野角は広くなる。
【００１９】
内側カバー２３は信号処理部品３３の発熱の影響が赤外線検出素子１１内のセルに偏って与えることを低減させる。内側カバー２３はりん青銅などの熱伝導性に優れた金属で作られている。内側カバー２３は赤外線検出素子１１および信号処理部品３３の並んでいる方向の外側で基板２１と接続している。内側カバー２３は赤外線検出素子１１および信号処理部品３３の並んでいる方向の垂直方向には基板２１と接続していない。内側カバー２３と基板２１とに囲まれた空間は密閉されていない。内側カバー２３は赤外線検出素子１１および信号処理部品３３の並んでいる方向の垂直方向に庇部２３Ｂを有する。内側カバー２３は開口部２３Ａを有している。開口部２３Ａは赤外線検出素子１１と窓部２２Ｂとの間に位置する。赤外線検出素子１１に到達する赤外線は、窓部２２Ｂおよび開口部２３Ａを通過している。開口部２３Ａには、所望の波長の赤外線のみを透過させるためのフィルタ（図示せず）を配置してもよい。
【００２０】
赤外線レンズ３１は外側カバー２２の筒部２２Ａの根元を閉塞するように外側カバー２２に接着剤３２によって取り付けられている。赤外線レンズ３１はパッケージ２０の内部に位置している。赤外線レンズ３１はシリコンからなる半導体レンズであるが、これに限られない。赤外線レンズ３１は赤外線を赤外線検出素子１１に集光する役割を有する。
【００２１】
接着剤３２は赤外線レンズ３１を外側カバー２２に接着させる。接着剤３２は熱硬化型の樹脂系接着剤を用いることができる。
【００２２】
信号処理部品３３は赤外線検出素子１１からの電気信号を処理する回路である。信号処理部品３３はチップ形状の集積回路である。
【００２３】
ワイヤーボンディング３４は赤外線検出素子１１と信号処理部品３３間、および信号処理部品３３と基板２１上の電極（図示せず）間とを電気的に接続する。
【００２４】
リング３５は枠の形状である。外側カバー２２の周辺部と基板２１とはリング３５を介して溶接で接続される。リング３５は外側カバー２２と同様に重量比が鉄５４％、ニッケル２９％、コバルト１７％である合金で作られる。
【００２５】
本実施の形態の赤外線センサ１０は、筒部２２Ａが想定しない視野外からの赤外線を遮光するので、赤外線センサ１０の測定誤差を減少させることができる。本実施の形態の赤外線センサ１０は、赤外線レンズ３１を有しているので、赤外線を赤外線検出素子１１に集光することができるので感度が向上する。さらに、本実施の形態の赤外線センサ１０は、筒部２２Ａが外側カバー２２の一部であり、赤外線レンズ３１が外側カバー２２における筒部２２Ａの根元に取り付けられているので、筒部２２Ａと赤外線レンズ３１との相対位置関係の精度を高めることができる。これにより、赤外線レンズ３１が赤外線検出素子１１へ集光する精度を向上させることができる。本実施の形態の赤外線センサ１０は、筒部２２Ａが存在することにより窓部２２Ｂと赤外線レンズ３１までの段差が大きくなるので、赤外線レンズ３１が誤って触れられることを低減することができる。
【００２６】
本実施の形態の赤外線センサ１０を用いたときの、被検出対象の温度（黒体炉温度）とセンサ出力の関係性の図を、図４に示す。なお、開口部の直径は２．６ｍｍ、被検出対象との距離は１２５ｍｍとして、黒体炉を赤外線センサの前に設置し、黒体炉の温度を変化させて測定を行っている。図４には、理想出力と、筒部２２Ａを設けた本実施の形態の赤外線センサ１０の出力と、筒部２２Ａを設けていない従来の赤外線センサの出力を示している。黒体炉の温度をセンサが出力する状態が理想的な状態であり、このときの出力を理想出力として示している。
【００２７】
図４に示すように、筒部２２Ａを設けた場合、筒部２２Ａを設けていない場合に比べて、センサ出力が大きくなり、理想出力に近い値を得ることができている。例えば、黒体炉の温度が１００℃のとき、筒部２２Ａなしのセンサ出力が約７８℃であるのに対し、筒部２２Ａを設けた場合のセンサ出力は約８８℃と出力が約１．１倍になっていることがわかる。このように、筒部２２Ａを設けることによって、センサ出力が向上し、理想出力に近い出力となる。
【００２８】
このように、筒部２２Ａを設けることによって、赤外線検出素子１１に対する集光の精度を向上させ、センサ出力を理想出力に近づけることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、赤外線センサに適用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０  赤外線センサ
１１  赤外線検出素子
２０  パッケージ
２１  基板
２２  外側カバー
２２Ａ  筒部
２２Ｂ  窓部
２３  内側カバー
２３Ａ  開口部
２３Ｂ  庇部
３１  赤外線レンズ
３２  接着剤
３３  信号処理部品
３４  ワイヤーボンディング
３５  リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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