(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鼓膜から放射される赤外線を受光することにより、前記鼓膜の温度についての測温値を得る測温計であって、
前記赤外線を受光する熱吸収体の温度に基づいて電圧を発生する熱電堆を複数有し、前記複数の熱電堆が同一の半導体基板の主面上に受光位置が互いに異なる所定の配置で形成された赤外線検出手段と、
前記各熱電堆の熱吸収体に前記赤外線を集光する多段構成のバイナリエレメントを、前記複数の熱電堆に対応して複数有する赤外線レンズと、
前記複数の各熱電堆からの各出力電圧に対応する複数の測温値候補のうちの最大値を、前記測温値として決定する測温値決定手段と、を備え、
前記複数の各熱電堆に対応する各バイナリエレメントは、その光学的中心と、対応する各熱電堆の熱吸収体の中心とを結ぶ線が、各熱電堆の熱吸収体に集光する集光対象の赤外線の光軸と一致し、且つ前記複数の光軸が、前記半導体基板の主面から前記赤外線レンズ側の法線方向に所定距離離れた同一点を通過するように構成されていることを特徴とする測温計。
【請求項２】
前記複数の熱電堆のうち、中心に立てた法線が前記赤外線レンズの光学的中心を通る熱吸収体に基づく熱電堆を主熱電堆とし、その他の熱電堆を副熱電堆として、前記副熱電堆が前記主熱電堆の周辺に配置されたことを特徴とする、請求項１に記載の測温計。
【請求項３】
前記複数の各熱電堆の電圧出力の２極のうちの一方は、共通接続されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の測温計。
【請求項４】
前記複数の各熱電堆からの各出力電圧に対応する測温値候補は、基準温度に前記各出力電圧に対応する温度の差分を加えた温度を示すことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の測温計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耳式体温計などの測温計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、この種の測温計では、熱源から放射される赤外線を検知（感知）して電気信号に変換するいわゆる赤外線センサを備えている（検出または測定した温度（測温値）を決定するまでの全体を「赤外線センサ」と呼ぶこともあるが、以下では、主に、赤外線を電気信号に変換するまでを指す）。この種の赤外線センサとしては、一般に、熱電対（サーモカップル）またはそれを複数直列接続した熱電堆（サーモパイル）のゼーベック効果を利用して、赤外線の放射吸収による温度変化を熱起電力として検出（測定）するサーモパイル型、セラミック等で構成された基材における赤外線の熱エネルギーに応じた分極による浮遊電荷の変化を検出する（焦電効果を利用する）焦電型、および、金属その他の薄膜や極細線で形成した感温抵抗体の熱による抵抗値の変化を検出する（抵抗変化を利用する）ボロメータなど、が知られている。これらのうち、サーモパイル型では、焦電型等のように過渡的な現象を利用するものでは無いので、安定した温度検出・測定が可能であるほか、ボロメータ等のような測定電流等が不要であり、また、半導体製造の工程（プロセス）を利用して小型化・低廉化が可能なので、体温計などの小型・低価格の測温計等に適している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えばサーモパイル型の赤外線センサを備えた耳式体温計では、耳孔の中で最も高い温度である鼓膜の温度を測定することを目的とする。このため、赤外線センサが熱源となる鼓膜に正確に向いていないと、精度の良い測定はできない。言い換えれば、最高温である熱源（鼓膜）との相対位置関係が少しずれても、正確に測定できず、温度（ここでは体温：鼓膜温度）の測定精度が低下する。すなわち、赤外線センサのセンタ（光軸）が、熱源（鼓膜）が放射する赤外線の少なくとも一部の光軸と一致しないと、精度の良い測定はできない。しかし、耳式体温計の赤外線受光検出部（いわゆるプローブの部分）を耳孔に挿入したときに、鼓膜と赤外線センサとが正確に対向しているか否かは、確認することができない（図２７参照）。
【０００４】
本発明は、サーモパイル型を適用して小型化・低廉化を図りつつ、最高温である熱源との相対位置関係が少しずれても、温度測定の精度を維持できる測温計を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の測温計は、鼓膜から放射される赤外線を受光することにより、鼓膜の温度についての測温値を得る測温計であって、赤外線を受光する熱吸収体の温度に基づいて電圧を発生する熱電堆を複数有し、複数の熱電堆が同一の半導体基板の主面上に受光位置が互いに異なる所定の配置で形成された赤外線検出手段と、各熱電堆の熱吸収体に赤外線を集光する多段構成のバイナリエレメントを、複数の熱電堆に対応して複数有する赤外線レンズと、複数の各熱電堆からの各出力電圧に対応する複数の測温値候補のうちの最大値を、測温値として決定する測温値決定手段と、を備え、複数の各熱電堆に対応する各バイナリエレメントは、その光学的中心と、対応する各熱電堆の熱吸収体の中心とを結ぶ線が、各熱電堆の熱吸収体に集光する集光対象の赤外線の光軸と一致し、且つ複数の光軸が、半導体基板の主面から赤外線レンズ側の法線方向に所定距離離れた同一点を通過するように構成されていることを特徴とする。
【０００６】
この測温計は、熱源から放射される赤外線を受光することにより、熱源の温度についての測温値を得る測温計であり、赤外線検出手段では、赤外線を受光する熱吸収体の温度に基づいて電圧を発生する熱電堆（サーモパイル）を複数有し、それらが同一の半導体基板の主面上に受光位置が互いに異なる所定の配置で形成されている。これにより、赤外線受光に応じた出力電圧をその数分だけ得ることができ、なお且つ、その配置に沿った複数の受光箇所で受光する赤外線に応じた出力電圧を得ることができる。また、各熱電堆からの各出力電圧に対応する複数の測温値候補のうちの最大値を測温値として決定する。これは、熱吸収体の温度は熱源の温度にほぼ一致するまで上昇することはあっても、それ以上とはならないので、最大値が熱源温度に最も近い正確な値となるためであり、この測温計では、最高温である熱源との相対位置関係が少しずれても、温度測定の精度を維持できる。なお、この場合の複数の熱電堆は、同一の半導体基板の主面上に形成するので、半導体製造の工程（プロセス）を利用して小型化・低廉化が図れる。
【０００８】
この測温計では、赤外線を集光する赤外線レンズをさらに備えているので、導波管（導光管）等を使用する場合に比べて、外部の熱（誤差熱）による放射赤外線の影響（干渉）を低減できるとともに、複数の各熱電堆の熱吸収体で受光する赤外線の入射角を制限でき、これにより、誤差要因を少なくして、測定精度を向上できる。
【００１０】
この測温計では、赤外線レンズは、バイナリレンズであるため、多段構成のバイナリエレメントを構成することにより形成できる。このため、通常の曲面から成るレンズ等に比べて、レンズとしての同一の集光精度を確保するための成形が容易であり、これにより、低廉化が図れる。
【００１２】
この測温計では、赤外線レンズは、各熱電堆の熱吸収体に赤外線を集光する多段構成のバイナリエレメントを、複数の熱電堆に対応して複数有する。このため、各熱吸収体（各熱電堆）に適したバイナリエレメントとすることができる。すなわち、各バイナリエレメントでは、各熱電堆に対応する熱源の方向を、相対位置関係のずれとして想定（予想）可能な方向に対応して各熱電堆毎に定めることができ、各熱吸収体で受光可能な赤外線の方向（光軸の方向）や入射角などを、それぞれに適したように設計・製造等できる。したがって、最高温である熱源との相対位置関係がずれても、想定（予想）範囲内であれば、正確に測定でき、温度測定の精度を維持できる。
【００１４】
この測温計では、複数の各熱電堆に対応する各バイナリエレメントは、その光学的中心と対応する各熱電堆の熱吸収体の中心とを結ぶ線が、各熱電堆の熱吸収体に集光する集光対象の赤外線の光軸と一致するように構成されているので、集光対象の赤外線を適切に効率よく集光できる。なお、各熱電堆に対応する（測温対象とする）熱源の中心位置がその光軸上に存在するように、各バイナリエレメントを設計・製造等することにより、このような構成にすることができる。
【００１６】
この測温計では、複数の各熱電堆に対応する各バイナリエレメントは、集光対象の赤外線の光軸が、半導体基板の主面からその法線方向に所定距離離れた同一点を通過するように構成されている。すなわち、各光軸がいわば焦点とも呼べる同一点を通過する。この場合、各熱電堆で測温（電圧で検出）する熱源として想定される熱源の中心位置は、各光軸上にあるので、上記の同一点（以下便宜的に「焦点」という）より遠方に遠ざかるほど、各熱源の間隔は広がり、焦点に近ければ各熱源の間隔は狭まる。逆に言えば、熱源との距離や相対位置関係として想定される「ずれ」の度合いを考慮して焦点を設定することにより、各バイナリエレメントを測定の実状に合わせた構成にすることができる。
【００１７】
また、前記赤外線レンズを備えた上述の各測温計において、前記赤外線レンズは、半導体から成るレンズ基板をレンズとして加工形成したものであることが好ましい。
【００１８】
この測温計では、赤外線レンズは、半導体から成るレンズ基板をレンズとして加工形成されたものであり、このため、半導体製造の工程（プロセス）を利用して小型化・低廉化が図れ、また、組成を工夫することにより、可視光を遮断する赤外線フィルタとしての機能を兼備させることが可能である。
【００１９】
また、上述の測温計において、前記レンズ基板は、シリコン基板であることが好ましい。
【００２０】
この測温計では、レンズ基板は、シリコン基板なので、エッチング等によりレンズとして容易に加工形成できる。
【００２１】
また、前記赤外線レンズを備えた上述の各測温計において、前記赤外線レンズが、前記半導体基板の主面上に接合されたことが好ましい。
【００２２】
この測温計では、赤外線レンズが、複数の熱電堆が形成された半導体基板の主面上に接合されているので、熱電堆における基準温度とレンズ温度との温度差による測定誤差をも減少できる。
【００２３】
また、前記赤外線レンズを備えた上述の各測温計において、前記赤外線レンズは、受光する赤外線の波長を絞る赤外線コーティングが施されていることが好ましい。
【００２４】
この測温計では、赤外線レンズは、受光する赤外線の波長を絞る赤外線コーティングが施されているので、受光する赤外線の波長を適切に絞る（限定（制限）する）ことができる。
【００２５】
また、前記赤外線レンズを備えた上述の各測温計において、前記複数の熱電堆のうち、中心に立てた法線が前記赤外線レンズの光学的中心を通る熱吸収体に基づく熱電堆を主熱電堆とし、その他の熱電堆を副熱電堆として、前記副熱電堆が前記主熱電堆の周辺に配置されたことが好ましい。
【００２６】
この測温計では、複数の熱電堆のうち、中心に立てた法線が赤外線レンズの光学的中心を通る熱吸収体に基づく（その温度に基づいて電圧を発生する）熱電堆を主熱電堆とし、その他の熱電堆を副熱電堆として、副熱電堆が主熱電堆の周辺に配置されている。このため、熱源からの赤外線を主熱電堆で受光するように設計・製造しておくことにより、主熱電堆（の熱吸収体）で受光すべき赤外線が少しずれても、副熱電堆（の熱吸収体）で受光でき、各熱電堆からの各出力電圧に対応するうちの最大値を測温値とするので、最高温である熱源との相対位置関係が少しずれても、温度測定の精度を維持できる。
【００２７】
また、上述した各測温計において、前記複数の各熱電堆の電圧出力の２極のうちの一方は、共通接続されていることが好ましい。
【００２８】
この測温計では、複数の各熱電堆の電圧出力の２極のうちの一方は、共通接続されているので、共通接続側を同一電位として、他方の電位を検出するだけで各出力電圧が得られる。このため、出力のための配線パターンを少なくでき、小型化に適している。
【００２９】
また、上述した各測温計において、前記半導体基板は、シリコン基板であることが好ましい。
【００３０】
この測温計では、半導体基板は、シリコン基板なので、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法（化学蒸着法）等により薄膜形成も容易であり、また、熱電堆の冷接点のヒートシンクとしての機能を合わせ持つことができる。すなわち、半導体製造における一般的な製法により熱電堆などを形成しやすく、このため、小型化・低廉化に適している。
【００３１】
また、上述した各測温計において、前記測温値決定手段は、前記複数の各熱電堆からの各出力電圧のうちの最大値を最大出力電圧として選択する最大出力電圧選択手段と、前記最大出力電圧に基づいて前記測温値を算出する測温値算出手段と、を有することが好ましい。
【００３２】
この測温計では、複数の各熱電堆からの各出力電圧のうちの最大値を最大出力電圧として選択し、最大出力電圧に基づいて測温値を算出することにより、複数の各熱電堆からの各出力電圧に対応する複数の測温値候補のうちの最大値を測温値として決定でき、これにより、最高温である熱源との相対位置関係が少しずれても、温度測定の精度を維持できる。
【００３３】
また、上述した各測温計において、前記複数の各熱電堆からの各出力電圧に対応する測温値候補は、基準温度に前記各出力電圧に対応する温度の差分を加えた温度を示すことが好ましい。
【００３４】
この測温計では、複数の各熱電値からの各出力電圧に対応する測温値候補は、基準温度に各出力電圧に対応する温度の差分を加えた温度を示すので、基準温度と各熱電堆の出力電圧に基づいて測温値を決定できる。なお、この場合の基準温度として環境温度等を用いることができ、測定時に環境温度を測定して入力したり、あるいは環境温度の検出手段を設けて検出して、それらを基準温度とすることもできるし、所定のデフォルトの環境温度等を基準温度とすることもできる。
【００３５】
また、上述の測温計において、前記基準温度を検出する基準温度検出手段をさらに備えたことが好ましい。
【００３６】
この測温計では、基準温度を検出するので、その基準温度と各熱電堆の出力電圧に基づいて測温値を容易に決定できる。
【００３７】
また、上述の測温計において、前記基準温度は、前記複数の熱電堆の冷接点の温度であることが好ましい。
【００３８】
サーモパイル型の測温計等における原理的な基準温度は、熱電堆（サーモパイル）の冷接点の温度である。この測温計では、基準温度は、複数の熱電堆の冷接点の温度であり、原理的基準点の冷接点の温度を基準温度として検出するので、高精度の温度測定が可能な測温計となる。
【００３９】
また、前記基準温度検出手段を備えた上述の各測温計において、前記基準温度検出手段の感温部が、前記複数の熱電堆を形成した半導体構造内に一体形成されたことが好ましい。
【００４０】
この測温計では、基準温度検出手段の感温部が、複数の熱電堆を形成した半導体構造内に一体形成されているので、各熱電堆との距離を短縮でき、これにより、基準温度検出の測定誤差を小さくして測定精度を向上でき、また、全体としてさらに小型化が図れ、大量生産等に適しているので、さらに低廉化が図れる。
【００４１】
また、前記基準温度検出手段を備えた上述の各測温計において、前記基準温度検出手段は、その感温部として、入出力特性が前記基準温度の温度変化に応じて変化する半導体素子を複数有し、前記複数の半導体素子からの出力に基づいて、前記基準温度を検出することが好ましい。
【００４２】
この測温計では、基準温度検出手段は、その感温部として、入出力特性が前記基準温度の温度変化に応じて変化する半導体素子を複数有し、複数の半導体素子からの出力に基づいて、基準温度を検出する。この場合、複数の半導体素子の出力に基づいて、それらの平均値を求めたり、差分を求めたりすることができるので、半導体素子の配置位置の違い等による環境差、あるいはそれらの特性差、理論値（設計値）とのズレ、雑音その他の測定環境の変動など、測定誤差の誤差要因を相殺可能となり、これにより、さらに測定精度を向上できる。
【００４３】
また、前記基準温度検出手段を備えた上述の各測温計において、前記基準温度検出手段の感温部は、前記半導体構造内においてダイオードとして機能するように構成されたことが好ましい。
【００４４】
半導体素子は一般に、所定の温度特性を有し、ダイオードの場合も同様である。この測温計では、基準温度検出手段の感温部は、半導体構造内においてダイオードとして機能するように構成されているので、ダイオードとしての温度特性に基づいて基準温度を検出でき、また、ダイオードなので、半導体構造内に容易に一体形成でき、小型化・低廉化に適している。
【００４５】
また、上述した各測温計において、前記熱源の温度が、人間の鼓膜温度であることが好ましい。
【００４６】
この測温計では、熱源の温度が、人間の鼓膜温度なので、耳式体温計に適用できる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る測温計を適用した耳式体温計について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４８】
図１および図２に示すように、この耳式体温計１は、本体ケース１１と、検体（耳）を熱源Ｓとしてその熱源Ｓからの赤外線を受光して熱源Ｓの温度（体温：鼓膜温度）に応じた電気信号（電圧）を取り出す赤外線受光検出部２と、各種電子部品（回路）等を搭載して接続する回路基板３と、赤外線受光検出部２の出力電圧に基づいて回路基板３に搭載された各種の電子部品４Ｃにより熱源Ｓの温度（測温値：検温値：測定（検出）した体温の値）を決定する測温値決定部４と、測温（検温）値その他の表示を行うためのＬＣＤ部５と、各部に電力を供給する電源部６と、を備えている。
【００４９】
電源部６は、図１に示すように、電源スイッチＳＷ６と、電源となるボタン電池６１と、それを装着して回路基板３の回路パターンに接続するための電池端子金具６２と、電池交換時に開閉するための電池ボックスカバー６３と、備えている。また、ＬＣＤ部５は、各種表示を行うためのＬＣＤパネル５１と、それを装着して回路基板３（の回路パターン）に接続するためのコネクタ５２と、ＬＣＤパネル５１を支持するパネル枠５３と、ＬＣＤパネル５１の表面を視認可能に保護する例えばプラスチック製の透明カバー５４と、を備えている。
【００５０】
また、測温値決定部４は、測温スイッチＳＷ４と各種の電子部品４Ｃとを備えて構成される。温度（体温）検出に直接関係するものとしては、図２に示すように、赤外線受光検出部２から出力される体温（鼓膜温度）に応じた電圧信号を増幅するアンプ４１と、その出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ４２と、その出力値を数値処理して測温値を決定し、ＬＣＤ部５のＬＣＤパネル５１に表示させるＣＰＵ４４と、ＣＰＵ４４における各種処理の作業エリアとなるＲＡＭ４３と、を備えている。
【００５１】
また、耳式体温計１では、赤外線受光検出部２内に後述の基準点感温素子７３を備えていて、測温値決定部４は、基準点感温素子７３の出力を増幅するアンプ７１と、その出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ７２と、をさらに備えている。論理的なブロックとしては、上記の基準点感温素子７３と、アンプ７１と、Ａ／Ｄコンバータ７２と、により、基準温度検出部７が構成される。ＣＰＵ４４は、基準温度検出部７によって検出された温度を基準温度として入力し、それに基づいて測温値を決定する。
【００５２】
具体的には、まず、電源スイッチＳＷ６や測温スイッチＳＷ４は、ＣＰＵ４４の入力ポートに接続され（図３０参照）、電源オフの初期状態では、ＣＰＵ４４はスタンバイ状態、他の回路は非通電状態となっている。この状態で、ユーザにより電源スイッチＳＷ６が押されると、ＣＰＵ４４は、そのレベル変化を割り込み信号として検出して活性状態となり、他の回路は通電状態となる。ＣＰＵ４４は、活性化すると、まず、ＬＣＤパネル５１に全点灯表示（初期表示）を行い、続いて、各種フラグ等の初期化処理など、測定の準備を行い、準備が終了すると、「測定準備ＯＫ」の旨を示す表示を行う。
【００５３】
次に、この測定（準備ＯＫの）状態で、ユーザにより測温スイッチＳＷ４が押されると、ＣＰＵ４４は、Ａ／Ｄコンバータ４２およびＡ／Ｄコンバータ７２を活性化させ、赤外線受光検出部２からの出力電圧をアンプ４１およびＡ／Ｄコンバータ４２を介してディジタル値として入力するとともに、基準点感温素子７３からの出力をアンプ７１およびＡ／Ｄコンバータ７２を介して入力し、各アンプのオフセット電圧等により補正しつつ、Ａ／Ｄコンバータ７２の出力から基準温度を求め、それに基づいて、Ａ／Ｄコンバータ４２の出力から測温値（体温：ここでは鼓膜温度）を算出する。
【００５４】
測温値算出（測温値決定）が終了すると、続いて、ビープ音等による報知とともに、その測温値を測定結果としてＬＣＤパネル５１に表示し、Ａ／Ｄコンバータ４２、７２を不活性化させる。この状態で、電源スイッチＳＷ６を押すことにより、あるいはその後の一定時間内に電源スイッチＳＷ６や測温スイッチＳＷ４の操作がなければオートパワーオフにより、電源オフの初期状態に戻す。
【００５５】
赤外線受光検出部２は、図１に示すように、熱源Ｓの温度（体温：鼓膜温度）に対応する赤外線を受光してそれに応じた電圧信号を出力する熱電堆（サーモパイル）チップＳＰＣとその受光部に赤外線を集光させるバイナリレンズＢＬとを有する赤外線検出チップ２１（図５（ｂ）参照）と、サーモパイルチップＳＰＣを回路基板３に接続するボンディングワイヤ２６と、これらを保護する例えばプラスチック製のカバー２２と、粉塵等の進入を防止する赤外線透過性のフィルム２３と、それを支持するためのフィルム押さえオーリング２４と、検温時に耳穴に挿入するために赤外線受光検出部２全体を覆うように取り付けられた赤外線透過性のプローブキャップ２５と、を備えている。
【００５６】
上記の耳式体温計１を使用する場合、ユーザは、まず、電源スイッチＳＷ６を押し、ＬＣＤパネル５１が初期表示から「測定準備ＯＫ」の旨の表示に変わるのを確認する。続いて、プローブキャップ２５の部分を耳穴に入れ、測温スイッチＳＷ４を押すと、測定が開始され、その後、数秒後には、報知音とともに測温値がＬＣＤパネル５１に表示されるので、その値（体温）を確認できる。そして、その後は、電源スイッチＳＷ６を押すことにより、あるいは放置してオートパワーオフにより、電源オフとすることができる。
【００５７】
ところで、上述のように、赤外線受光検出部２では、熱源Ｓの温度（体温：鼓膜温度）に対応する赤外線をバイナリレンズＢＬにより集光し、サーモパイルチップＳＰＣにおいて受光する。すなわち、いわゆる赤外線センサを利用し、そのなかでも特にサーモパイル型を利用している。赤外線センサとしては、前述のように、焦電効果を利用する焦電型センサや抵抗変化を利用するボロメータなどがあるが、耳式体温計１では、小型化・低廉化を図るため、サーモパイル型を利用している。
【００５８】
これに対し、同じくサーモパイル型の赤外線センサを利用した耳式体温計であっても、導波管（導光路、導波路等）を利用して光を誘導するタイプがある。例えば図３に示すように、このタイプの耳式体温計１００では、支持金具２０７により導波管２０６を支持し、プローブキャップ２５からの赤外線を導波管２０６により赤外線検出チップ２１０に誘導する。なお、耳式体温計１００では、測温スイッチＳＷ４が回路基板３にリード線２０１により接続されていて、耳式体温計１では、直付けであるなど、他の部分にも相違があるが、本質的な相違は、赤外線の誘導方法とその赤外線から温度を検出する部分にあるので、以下では、それらについて説明する。
【００５９】
まず、上述の耳式体温計１００では、図３、図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、入光した赤外線を導波管２０６内に伝搬させ、赤外線検出チップ２１０に誘導する。赤外線検出チップ２１０では、サーモパイル型の赤外線センサ２０９と基準温度を検出するためのサーミスタ２１１とをパッケージ基材２１２上に搭載し、パッケージケース２１３により全体を一体化させ、赤外線を入光する窓には、可視光を遮断し赤外線を透過するためのシリコン（Ｓｉ）等から成るフィルタ（赤外線フィルタ）２０８が設けられている。
【００６０】
一方、図１（本実施形態）の耳式体温計１では、まず、図５（ｂ）に示すように、上記の赤外線センサ２０９に対応するサーモパイルチップＳＰＣの表面に直接接触（接合）するようにバイナリレンズＢＬを設けて、赤外線検出チップ２１として一体化している。バイナリレンズＢＬは、シリコン（またはゲルマニウム：ＳｉまたはＧｅ）基板ＢＬａに対してエッチング等により多段構成のバイナリエレメントＢＬｂ（誇張して図示）を構成することにより、全体として赤外線を集光するバイナリレンズとして機能させたレンズ（用）基板であり、サーモパイルチップＳＰＣの表面に直接接合している。また、その組成から、上記の赤外線フィルタ２０８と同様に、可視光を遮断し赤外線を透過する赤外線フィルタとしての機能も兼ね備えているが、さらに近赤外線等を遮断するなど波長領域を絞るために、硫化亜鉛（ＺｎＳ）やゲルマニュウム（Ｇｅ）の多層膜による赤外線コーティングＢＬｃを施している。
【００６１】
図４（ａ）に示すように（耳式体温計１００のように）、導波管２０６を利用して赤外線を誘導する場合、赤外線フィルタ２０８の窓の面（検出面）から見た視野角はほぼ１８０°あり、導波管２０６外からの（赤外線等の）光も入射（入光）され、また、外部の熱（誤差熱）Ｓｄによって内部に放射される赤外線等の干渉を受け、さらにはこれらにより内部で乱反射した光も誘導されて検出面に入射されるので、測定誤差が大きくなる。これに対し、原理的に同図（ｂ）に示すように（耳式体温計１のように）、バイナリレンズＢＬにより集光することにより、入射角を限定（制限）することができ、これにより誤差要因を少なくして、測定精度を向上できる。
【００６２】
また、サーモパイル型の赤外線センサを備えた測温計（または赤外線検出素子）では、原理的に、赤外線を受光する熱吸収体（いわゆる黒体）側の接点（温接点）と基準温度側の接点（冷接点）との間で、黒体の温度変化に応じて生じる起電力（出力電圧）を検出し、その出力電圧に基づいて、温接点冷接点間の温度差（接点間温度差）を求めるとともに、それとは別に他の温度検出手段（感温素子等）により基準温度を測定して、その基準温度と上記の接点間温度差から熱源Ｓの温度（測温値：体温計等では体温）を決定する。このため、測定（検出）した基準温度と冷接点の温度との間に温度差があると、それも誤差要因となり、測定精度に影響する。
【００６３】
この点について、図５（ａ）で前述のように、耳式体温計１００の赤外線検出チップ２１０では、基準温度を検出するためのサーミスタ２１１をパッケージ基材２１２上に搭載している。このため、パッケージ外（チップ外）にサーミスタ等を設けるのに比べれば精度が高くはなるものの、依然として、サーミスタ２１１により測定する基準温度の測定点と赤外線センサ２０９（の冷接点）との距離が大きく、本来測定すべき冷接点の温度を正確な基準温度として測定することは困難になっている。
【００６４】
また、図４（ｂ）では原理を説明するために、バイナリレンズＢＬを、サーモパイルチップＳＰＣと離して図示したので、同図（ａ）の導波管２０６をレンズに置き換えただけの関係に見えるが、導波管２０６をレンズに置き換えただけでは、そのレンズと赤外線センサ２０９（の冷接点）との距離が離れてしまい、レンズ自体の温度と赤外線センサ２０９（の冷接点）との間で温度差が生じ、基準点の温度環境と異なる温度環境のレンズを介した測定となるために、これも誤差要因となり、測定精度に影響する。
【００６５】
これらの点について、耳式体温計１では、まず、図５（ｂ）で前述のように、サーモパイルチップＳＰＣの表面に直接接触（接合）するようにバイナリレンズＢＬを設けて、赤外線検出チップ２１として一体化している。また、同図に示すように、このバイナリレンズＢＬとサーモパイルチップＳＰＣの接合部の近傍で、かつ、冷接点（原理上の基準点：原理的基準点）近傍に、図２で前述の基準点感温素子７３としてＰＮダイオードＰＮＤを形成している（図８参照）。
【００６６】
すなわち、基準温度の測定点を、冷接点（原理的基準点）近傍に配置することにより、基準温度と冷接点温度との間の温度差による測定誤差を減少させ、バイナリレンズＢＬを一体化してその接合点近傍に基準温度の測定点を配置することにより、基準温度の測定点とレンズ温度との温度差による測定誤差を減少させることができる。また、半導体製造工程にて一体形成しやすいＰＮダイオードＰＮＤを基準点感温素子７３とすることで、小型化を推進させ、それによりさらに冷接点やレンズ等との間の距離を短縮でき、一体形成により大量生産等が可能になって、低価格化（低廉化）し易くなる。
【００６７】
以下、上述の構成について、さらに詳述する。まず、図５（ａ）で上述の耳式体温計１００の赤外線センサ２０９等では、図６に示すように、下面（裏面）中央をエッチング等により中空化（点線部分）した（薄膜のみの部分の：メンブレン構造の）シリコン基板８０の上面（表面、主面）に、金（金黒：ゴールドブラック）をスパッタ蒸着等することにより熱吸収体（金の黒体）８１を形成する。この場合、黒体８１が吸収した熱の周囲への逃げを防いで温度上昇を高めるために、黒体８１は、熱伝導の悪い酸化膜（ＳｉＯ2 ：以下適宜「ＳｉＯ２」や「ＳｉＯ」と説明および図示する。）９４、９６、窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4：以下適宜「ＳｉＮ」と略して説明および図示する。）９７などで構成される数ミクロン厚の薄膜層上に形成する（図８参照）。
【００６８】
また、高感度の熱電対８２の温接点８３を黒体８１の近隣に（上記の薄膜層等を介して近接するように）設け、冷接点８４をメンブレン構造外のシリコン基材８０の基材部分が残っている周辺部に設ける。この場合のシリコン基材８０は、冷接点８４のヒートシンクとしての機能を合わせ持つことになる。この状態で、熱電対８２では、温接点８３と冷接点８４との間に黒体８１の温度上昇に応じた起電力（起電圧）を生じる。ただし、単一の熱電対８２では起電圧が十分とは言えないので、これを複数直列接続して（例えば図１４参照）、両端を端子（例えば＋端子）８６および端子（例えば−端子）８７とし、両端子８６、８７間の電圧を出力電圧とする熱電堆８５を構成する。
【００６９】
図６で上述の構成までは、耳式体温計１００の赤外線センサ２０９ばかりでなく、耳式体温計１のサーモパイルチップＳＰＣでも、図７に示すように、同様の構成（黒体８１や熱電堆８５等）を備えている。なお、熱電対８２を構成する導電体の組合せとしては、アルミ（Ａｌ）に対して、（リンドープされた）ポリシリコン（図示および説明では後述のＰＮ接合の「Ｐ−」と区別するため「Ｓｉ−Ｐ」とする）、モリブデンシリサイト、窒化チタン、タングステンシリサイト等が考えられるが、以下では、主にポリシリコンとして説明する。
【００７０】
そして、上記の構成に加え、サーモパイルチップＳＰＣでは、図７、図８および図９に示すように、冷接点（原理上の基準点：原理的基準点）の近傍（ほぼ直下）に、図２で前述の基準点感温素子７３としてＰＮダイオードＰＮＤを形成している。なお、図８に示すように、アクセプタ不純物のドープ量が多い「Ｐ＋」の領域（以下「Ｐ＋領域」）ＤＰ１（またはＤＰ２）や、ドナー不純物のドープ量が多い「Ｎ＋」の領域（以下「Ｎ＋領域」）ＤＮ１（またはＤＮ２）は、実際には熱電対８２を構成するアルミ（Ａｌ）９１やポリシリコン（Ｓｉ−Ｐ）９２より下層に形成されるが、図７や図９では見やすさを重視して表面に図示している。また、図８のＮ＋領域ＤＮ１（またはＤＮ２）に点線で図示の部分９３がダイオードとしてのＰＮ接合領域となる。
【００７１】
また、サーモパイルチップＳＰＣでは、図７および図９に示すように、基準点感温素子７３のＰＮダイオードＰＮＤとして、実際には２つのダイオード（図１２で後述のダイオードＤ１およびＤ２）が形成されている。具体的には、共通のアノード端子ＤＡに接続されて一方に延びるＰ＋領域ＤＰ１および他方に延びるＰ＋領域ＤＰ２のそれぞれに対応して、カソード端子ＤＫ１に接続されたＮ＋領域ＤＮ１およびカソード端子ＤＫ２に接続されたＮ＋領域ＤＮ２が形成されている。
【００７２】
従来、例えば図６で前述の赤外線センサ２０９等では、まず、シリコン基板８０の表面（主面）に（例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法（化学蒸着法）等により）酸化膜（ＳｉＯ２）９４等の薄膜層を形成することから半導体製造工程が開始されるが、サーモパイルチップＳＰＣでは、その前に、まず、図８に示す酸化膜（ＳｉＯ２：例えばフィールド酸化膜）９５をパターニングして形成し、Ｐ＋領域ＤＰ１（およびＤＰ２）やＮ＋領域ＤＮ１（およびＤＮ２）をドープにより形成し（これにより相対的にＰ−基板８０となる）、その後、改めて酸化膜（ＳｉＯ２）９４等の種々の金属・半導体の層をパターニングして形成する。
【００７３】
すなわち、その後は、従来と同様に、図８に示す各層を形成するように、薄膜形成、熱電対形成、電極形成、黒体（金黒）形成の各工程を行い、裏面からシリコン基板８０をパターニングに従って酸化膜（ＳｉＯ２）９４までエッチングしてメンブレン構造とし、ハンドリング上の必要性に応じてスクウェイブ・ブレーク、単体検査（チップ検査）、アッセンブリ等（並行して製造したバイナリレンズＢＬの接合を含む）を行う。
【００７４】
なお、酸化膜（ＳｉＯ２）９４等は、上記のメンブレン構造形成の際の裏面からのエッチング等に対するストッパーとなっているので、図１５以降で後述のスリット９８を形成する部分は、パターニングによりストッパーとなる薄膜層を削除しておくことにより、上記のエッチングの工程において形成できる。また、図７〜図９で上述の例では、Ｐ＋領域を内側、Ｎ＋領域を外側に配置・形成したが、逆にすることもできる。また、上述の例では、２つのダイオードのＰ＋領域やＮ＋領域を相互に異なる方向に延ばして形成したが、例えば図１０および図１１に示すように、共通のＰ＋領域ＤＰを挟むように、Ｎ＋領域ＤＮ１およびＮ＋領域ＤＮ２を形成しても良い。これらは、ダイオードとしての温度特性やチップとしての歩留まり、あるいは扱い安さ（ハンドリング：各端子を一カ所に集めた方が便利か否かなど）等を考慮して適宜選択すれば良い。
【００７５】
上述のダイオード素子は、図２で前述の基準点感温素子７３を構成するので、次に、その出力を入力するアンプ７１の構成例について説明する。
【００７６】
本例のアンプ７１では、図１２に示すように、まず、図９または図１０等で上述のアノード端子ＤＡとカソード端子ＤＫ１との間に形成したダイオードをダイオードＤ１、アノード端子ＤＡとカソード端子ＤＫ２との間に形成したダイオードをダイオードＤ２とし、トランジスタＪ１と抵抗Ｒ１（例えば５０ｋΩ）から成る順方向電流ＩＦ１を流すための電流源と、トランジスタＪ２と抵抗Ｒ２（例えば１００ｋΩ）から成る順方向電流ＩＦ２を流すための電流源に、それぞれ接続することにより、ダイオードＤ１の内部抵抗に比例した順方向電圧（アノード端子ＤＡとカソード端子ＤＫ１との間の電位差）ＶＦ１と、ダイオードＤ２の内部抵抗に比例した順方向電圧（アノード端子ＤＡとカソード端子ＤＫ２との間の電位差）ＶＦ２を取り出す。
【００７７】
また、順方向電圧ＶＦ１はオペアンプ（以下単に「アンプ」）Ｕ６を介して（アンプＵ６により増幅して）、順方向電圧ＶＦ２はアンプＵ７を介して（アンプＵ７により増幅して）、差動アンプＵ８に入力することにより、それらの電圧差Ｖｏｕｔ（以下「ΔＶＦ」（デルタＶＦ）という。ただし、ΔＶＦ＝ＶＦ１−ＶＦ２）を求める。この電圧差ΔＶＦが図２で前述のアンプ７１の出力となり、前述のように、Ａ／Ｄコンバータ７２を介して、ディジタル値としてＣＰＵ４４の入力となる。
【００７８】
半導体素子は一般に、熱（温度）や光などに対して所定の特性を有し、ダイオードの場合も、所定の温度特性を有する。ダイオードの場合の順方向電流ＩＦおよび順方向電圧ＶＦの原理的な式（理論式）は、図１３（ａ）の（１）式および（２）式のようになる。このため、原理的には、図１２で上述の２組（ダイオードＤ１＋トランジスタＪ１＋抵抗Ｒ１の１組、ダイオードＤ２＋トランジスタＪ２＋抵抗Ｒ２の１組、の計２組）の一方の１組のみでも、基準温度を検出できる。すなわち、上述の式に従って、あるいは上述の式の温度と電圧との関係を測定値等から求めてテーブル化して記憶しておいてそれを参照することにより、ＣＰＵ４４では、検出した順方向電圧ＶＦ（のディジタル値）に基づいて、基準温度を求める（決定する）ことができる。
【００７９】
これに対し、耳式体温計１のサーモパイルチップＳＰＣでは、上述のように、２つのダイオードＤ１、Ｄ２を使用（形成）している。また、この場合、順方向電流ＩＦ１と順方向電流ＩＦ２とを相異なる値にしている。すなわち、同一構成のトランジスタＪ１、Ｊ２に対してそれぞれ接続する抵抗Ｒ１（例えば５０ｋΩ）、Ｒ２（例えば１００ｋΩ）を異なる抵抗値とすることにより、一方の電流源（トランジスタＪ１＋抵抗Ｒ１）による順方向電流ＩＦ１と、他方の電流源（トランジスタＪ２＋抵抗Ｒ２）による順方向電流ＩＦ２とを、互いに異なる値としている。
【００８０】
そして、この場合、順方向電流ＩＦ１による順方向電圧ＶＦ１と、順方向電流ＩＦ２による順方向電圧ＶＦ２との電圧差ΔＶＦ＝ＶＦ１−ＶＦ２の理論式は、図１３（ｂ）の（３）式のようになる。ここで、同一チップ内（同一半導体基板：同一シリコン基板８０）に同様に形成した２つのダイオードＤ１、Ｄ２では、ダイオードとしてほぼ同一の特性等を得られるので、例えばダイオードＤ１の逆方向飽和電流ＩＳ１とダイオードＤ２の逆方向飽和電流ＩＳ２とは同一となり、この場合、電圧差ΔＶＦの温度特性（ΔＶｆ）の理論式は、同図の（４）式のようになる。すなわち、形成したダイオードの逆方向飽和電流等のダイオード特性がたとえ理論値（設計値）と異なる値を示すものであっても、理論値とのズレを相殺できる。
【００８１】
そして、これらの場合も、上述の式に従って、あるいは電圧差と温度との関係を示すテーブル等を参照することにより、ＣＰＵ４４では、検出した電圧差ΔＶＦ（のディジタル値）に基づいて、基準温度を求める（決定する）ことができる。なお、上述の例では、２つのダイオードＤ１、Ｄ２の順方向電流ＩＦ１、ＩＦ２を、意識的に異なる値として、それらの差分により基準温度を求めたが、抵抗Ｒ１、Ｒ２も含めて同一の回路構成としておき、検出された順方向電圧ＶＦ１と順方向電圧ＶＦ２の平均値等を検出値として、基準温度を求めるようにしても良い。この場合も、ダイオードの形成位置の違い等による特性差や環境差、あるいは理論値（設計値）とのズレなどを相殺し得る。
【００８２】
すなわち、耳式体温計１のサーモパイルチップＳＰＣでは、基準点感温素子７３として、２つのダイオードＤ１、Ｄ２を形成（使用）しているので、上述の逆方向飽和電流等のチップ毎に異なるダイオードの特性差（特性の違い）による測定誤差、あるいはそのほかにも、雑音や電位変動その他の測定環境の変動要素などによる測定誤差を相殺でき、測定精度を向上できる。なお、上述の例では、ダイオード（感温素子）を２つとしたが、さらに数を増やして精度を向上させることもできる。
【００８３】
上述のように、耳式体温計１のサーモパイルチップ（赤外線検出素子）ＳＰＣでは、シリコン基板（半導体基板）８０と、その主面上に形成され、赤外線を受光する黒体（熱吸収体）８１の温度に基づいて電圧を発生する熱電堆８５と、熱電堆８５の基準温度を検出する基準温度検出部（基準温度検出手段）７と、を備えているので、いわゆるサーモパイル型の赤外線センサの機能を有し、また、半導体製造の工程（プロセス）を利用して小型化・低廉化が図れる。
【００８４】
そして、この場合、基準温度感温素子（基準温度検出手段の感温部）７３は、熱電堆８５を形成した半導体構造内に一体形成されているので、熱電堆８５との距離を短縮でき、これにより、熱電堆８５の基準温度検出の測定誤差を小さくして測定精度を向上できるとともに、全体としてさらに小型化が図れ、大量生産等に適しているので、さらに低廉化が図れる。また、基準温度感温素子（感温部）７３は、ダイオードＤ１、Ｄ２として機能するように構成されているので、ダイオードとしての温度特性に基づいて基準温度を検出でき、また、ダイオードなので、半導体構造内に容易に一体形成でき、小型化・低廉化に適している。
【００８５】
また、半導体基板はシリコン基板８０なので、ＣＶＤ法等の半導体製造における一般的な製法により薄膜形成やエッチング等が容易なことから、熱電堆８５や感温部となる半導体素子（感温素子：例えばダイオード）を一体形成し易く、小型化・低廉化に適し、基準温度の測定点を熱電堆の冷接点近くに配置しやすい。また、熱電堆８５の冷接点８４のヒートシンクとしての機能を合わせ持つことができる。また、具体的に、基準温度検出の原理的基準点である冷接点の直下（近傍）にダイオードＤ１、Ｄ２（基準温度感温素子（感温部）７３）が配置されているので、測定点と基準点との距離や環境差に基づく測定誤差が小さく、さらに高精度の測定精度が可能な赤外線検出素子となっている。
【００８６】
また、基準温度感温素子（感温部）７３として、複数（例では２つ）のダイオードＤ１、Ｄ２（半導体素子）を形成し、それらの出力に基づいて、平均値を求めたり、差分を求めたりすることができるので、形成する配置位置の違い等による環境差、あるいはそれらの特性差、理論値（設計値）とのズレ、雑音その他の測定環境の変動など、測定誤差の誤差要因を相殺可能となり、これにより、測定精度を向上できる。
【００８７】
なお、感温部として複数の半導体素子を有することのみによる利点は、例えば図５（ａ）で前述の耳式体温計１００の赤外線検出チップ２１０において、基準温度を検出するためのサーミスタ２１１をパッケージ基材２１２上に複数（例えば２個）搭載することによっても得られる。すなわち、同一温度における同一の入力値に対する出力値が、設計値として互いに同一の複数（２個）の半導体素子を設置した場合、同一の入力を印加しておくことにより、原理的には、同一の測定環境（温度環境等）であれば、同一の出力が得られる。逆に言えば、同一の入力値に対して異なる出力値となった場合、その相違は、設置位置等による測定環境（温度環境等）の相違、あるいは実際の物としての特性差（設計値とのズレ等）、あるいは同一にしているはずの入力値が実際には異なっているなどの設計値とのズレ等に起因するものと考えられる。
【００８８】
そして、これらの場合、例えば測定点から等距離に２つの半導体素子（サーミスタやダイオード等）を設置しておいて同一の入力値に対する出力を検出して平均すれば、上述の各種の誤差要因を相殺し得る。ただし、同様の方法（複数の平均を利用する方法）を採用するにしても、上述した耳式体温計１の赤外線検出チップ２１では、同一のシリコン基板８０に（すなわち同一特性を得やすい環境の下に）複数（２つ）のダイオードＤ１、Ｄ２を形成しているので、一体化との相乗作用により測定誤差の誤差要因を相殺し易い。
【００８９】
また、前述のように、同一の温度変化に対する出力の変化値が互いに異なる値となる２つの半導体素子（サーミスタやダイオード等）を用いて、それらの出力の差分に基づいて、温度検出をすることもできる。この場合、雑音や電位変動その他の測定環境の変動要素は、２つの半導体素子の出力に同様に影響することが多いので、一つではそれらが測定誤差として大きく影響しても、差分を求めることにより、それらの影響を相殺し得る。したがって、これにより、測定精度を向上できる。
【００９０】
この場合、上述の耳式体温計１の赤外線検出チップ２１の複数（２つ）のダイオードＤ１、Ｄ２のように、同一の温度変化に対する出力の変化値がそのときの入力値に対応して変化する半導体素子を用いた場合、これらに対して異なる値の入力（例えば前述の異なる値の順方向電流の印加等）をすることにより、その入力値の違いにより、同一の温度変化に対する出力の変化値が互いに異なる値となる２つの半導体素子となる。このため、これらの出力の差分（例えば前述の順方向電圧の差ΔＶＦ等）に基づいて、温度検出ができ、また、雑音や電位変動その他の測定環境の変動要素などによる測定誤差を相殺でき、これにより、測定精度を向上できる。
【００９１】
そして、この場合、上述の複数（２つ）のダイオードＤ１、Ｄ２のように、２つの半導体素子を、同一温度における同一の入力値に対する出力値が、設計値として互いに同一の半導体素子とすることにより、上述の各種の誤差要因の影響も同一に成りやすく、測定誤差を相殺しやすい。また、同様の方法（複数の差分を利用する方法）を採用するにしても、上述の赤外線検出チップ２１では、同一のシリコン基板８０に（すなわち同一特性を得やすい環境の下に）複数（２つ）のダイオードＤ１、Ｄ２を形成しているので、一体化との相乗作用により測定誤差の誤差要因を相殺し易い。また、複数（２つ）でも同様に（例えば同一工程で）形成できるので、大量生産・低廉化に適している。なお、差分を求める測定方法と平均を求める測定方法とを切り換えて使用することも可能になる。
【００９２】
また、上述の赤外線検出チップ２１では、バイナリレンズＢＬとサーモパイルチップＳＰＣとを接合して一体化しているため、導波管（導光管）等を使用する場合に比べて、外部の熱（誤差熱）による放射赤外線の影響（干渉）を低減でき、熱吸収体で受光する赤外線の入射角を制限でき、これにより、誤差要因を少なくして、測定精度を向上できる。また、一体化により基準温度（測定点の温度）とレンズ温度との温度差による測定誤差をも減少でき、また、この場合のダイオードＤ１、Ｄ２の形成（配置）位置は、図５（ｂ）でも前述のように、冷接点（原理的基準点）８４の近傍であるとともに、バイナリレンズＢＬとサーモパイルチップＳＰＣの接合部の近傍でもあるため、基準温度を検出すると同時にレンズ温度をも把握でき、レンズ特性（集光特性）等の温度補正等も可能になるので、さらに測定精度を向上できる。
【００９３】
そして、耳式体温計１（測温計）では、熱源の温度が人間の鼓膜温度であり、赤外線検出部２に上述のサーモパイルチップＳＰＣを含む赤外線検出チップ（赤外線検出素子）２１を備え、ダイオードＤ１、Ｄ２（感温部）の順方向電圧ＶＦ１、ＶＦ２の電圧差ΔＶＦから基準温度を求め、熱電堆８５の出力電圧と基準温度に基づいて、熱源Ｓの温度（体温：人間の鼓膜温度）を決定する測温値決定部（測温値決定手段）４をさらに備えるので、体温を測定する体温計として機能する。また、小型化・低廉化を図りつつ、温度検出の精度を向上できる赤外線検出チップ（赤外線検出素子）２１を利用するので、測温計としても、小型化・低廉化を図りつつ温度検出の精度を向上できる。
【００９４】
ところで、サーモパイル型の赤外線センサでは、一般に、例えば上記の基準温度に対して５００度程度高い温度を検出・測定する場合でも、黒体の温度上昇が１度以下とわずかであり、このことから、氷点下から１０００°Ｃ以上まで測っても、センサとしての劣化が少ないという利点があり、安定した測定が可能である。しかし、その反面、わずかな温度変化を迅速に検出するためには、応答性（感度）を高める必要がある。特に本実施形態のように、体温計等に使用する場合、実用上（例えば乳児や幼児の体温を身動きを我慢できる時間内に測定するなど）、迅速に測定する必要があり、それに対応できる感度が必要である。また、この感度を得るために、一つ一つの熱電対（サーモカップル）を長くしたり、熱電堆（サーモパイル）としての直列接続の数を増加させるのでは、全体が大きくかつ高価になってしまい、小型化・低廉化を図れるという利点が薄れてしまう。
【００９５】
そこで、耳式体温計１では、サーモパイル型を適用して小型化・低廉化を図りつつ、温度測定の感度を高める工夫を施している。以下、その点について説明する。
【００９６】
まず、原理的に、サーモパイル型の赤外線センサにおいて、感度を高めるためには、熱電堆（サーモパイル）を構成する温接点の部分の温度を少しでも高く、冷接点の部分の温度をできるだけ環境温度（室温等）に近づけて、両接点間の温度差を確保し、各熱電対の起電力（起電圧：両接点間電位差：出力電圧）を大きくすることである。そして、このためには、熱吸収体による赤外線の吸収を増加させ、それによる熱の冷接点側への伝導を減らす必要がある。
【００９７】
耳式体温計１のサーモパイルチップＳＰＣ（赤外線検出素子）にも適用可能な熱電堆８５としては、例えば図１４に示す構成が考えられる。同図（および図８または図１１参照）に示すように、この熱電堆８５の各熱電対８２は、２種の導電体としてアルミ（Ａｌ）９１およびポリシリコン（Ｓｉ−Ｐ）９２を有して構成され、黒体８１に近い側（薄膜層のみのメンブレン構造の部分の上面）に温接点８３、遠い側（ヒートシンクとなるシリコン基板８０の周辺部の上面）に冷接点８４が設けられている。
【００９８】
ここで、上記の構成を特性上から分割し、温接点８３の部分や黒体（熱吸収体）８１を支持する温接点支持領域と、冷接点８４の部分を支持する冷接点支持領域と、それらを連結する導電体９１、９２を支持する中間支持領域と、に分けて考える。この場合、前述のように、サーモパイルチップＳＰＣの基板は、主面側が温接点支持領域および中間支持領域となる板厚が薄い薄板部と、主面側が冷接点支持領域となる板厚が厚い厚板部と、薄板部と厚板部との板厚の差によって形成される中空部（保温部：メンブレン構造の下部）ＫＷと、を有する（図５、図７、図８等参照）。
【００９９】
この場合、中空部ＫＷは、何らかの熱伝導媒体がある場合に比べて熱の伝導を低減するので、いわゆる保温作用があり、これにより、温接点支持領域にある黒体８１や温接点８３、および熱電対の導電体９１、９２からの熱伝導を低減させ、温接点冷接点間の温度差を確保して、各熱電対８２の起電力（起電圧）を大きくし、温度測定の感度（測定感度）を高めることができる。前述のように、熱伝導率の高いシリコン（Ｓｉ）層から成る第１基板層８０の上に熱伝導率の低い酸化膜（ＳｉＯ）９４や窒化膜（ＳｉＮ）９７等から成る第２基板層を形成（元の半導体基板となる）した後、裏面側から一般的な半導体製造工程であるエッチング工程において、中空部ＫＷを容易に形成できる。
【０１００】
すなわち、シリコン基板（第１基板層）８０の上に各種薄膜層（第２基板層）を形成することで元の半導体基板を形成でき、その一つの（元の）半導体基板に対して、中空部ＫＷに相当する部分をエッチングにより第２基板層に至るまで裏面側から削除することで、中空部ＫＷを形成できるので、半導体製造工程にて容易に形成できるとともに、温接点支持領域および中間支持領域となる薄板部は、熱伝導率の低い各種薄膜層（第２基板層）のみとなるので、保温に適し、冷接点支持領域となる厚板部には熱伝導率の高いシリコン基板（第１基板層）８０があるので、ヒートシンク機能を有して、冷接点８４を環境温度（室温等）に近づけて、温接点冷接点間の温度差を確保し、各熱電対８２の起電力を大きくするのに適している。
【０１０１】
そして、上述までの作用は、図１４に示す構造にて得られるが、耳式体温計１のサーモパイルチップＳＰＣでは、図１５および図１６に示すように（図１６は図１５の▲１▼−▲２▼において冷接点８３側（図示右側）から見た断面の構成例を示す）、上述の各熱電対８２を構成する導電体９１、９２を支持する中間支持領域において、導電体９１、９２のうちの一方の導電体（例えばアルミ（Ａｌ）９１）と隣接する熱電対８２の他方の導電体（例えばポリシリコン（Ｓｉ−Ｐ）９２）との間に、主面から裏面側の中空部ＫＷに連通するスリット（中空連通路）９８を設けている。このスリット９８も、前述のように、上記の中空部ＫＷを形成するエッチング工程にて形成できるので、改めて特殊な工程を経ることなく形成できる。なお、この例では、スリット（中空連通路）９８以外の構成は、スリット９８を形成しない場合と同様の構成となっている。
【０１０２】
この場合のスリット（中空連通路）９８は、上述の中空部ＫＷと同様に、何らかの熱伝導媒体がある場合に比べて熱の伝導を低減する保温作用があり、これにより、温接点８３側と冷接点８４側の相互間の熱伝導を低減させ、両接点間の温度差を確保して、各熱電対８２の起電力（起電圧）を大きくし、測定感度を高めることができる。また、この場合、スリット９８は、図示のように、温接点８３の部分と冷接点８４の部分とを接続する方向を長手方向とするので、その長手方向における保温作用（すなわち温接点冷接点間の温度差）を十分に確保しつつ、それと直交する方向（図１６の断面の図示左右方向）の密度は高くすることができるので、小型化に適している。
【０１０３】
そして、耳式体温計１（測温計）では、熱源の温度が人間の鼓膜温度であり、赤外線検出部２に上述のサーモパイルチップＳＰＣを含む赤外線検出チップ（赤外線検出素子）２１を備え、さらにダイオードＤ１、Ｄ２（感温部）の順方向電圧ＶＦ１、ＶＦ２の電圧差ΔＶＦから基準温度を求め、熱電堆８５の出力電圧と基準温度に基づいて、熱源Ｓの温度（体温：人間の鼓膜温度）を決定する測温値決定部（測温値決定手段）４を備えるので、体温を測定する体温計として機能する。また、小型化・低廉化を図りつつ、温度検出の精度を向上でき、また感度を高くできる赤外線検出チップ（赤外線検出素子）２１を利用するので、測温計としても、小型化・低廉化を図りつつ温度検出の精度を向上でき、感度を高めることができる。
【０１０４】
なお、図１５および図１６で上述の例では、前述のように、スリット（中空連通路）９８以外の構成は、スリット９８を形成しない場合と同様の構成となっている。言い換えれば、他の利点はそのまま維持しつつ、さらにスリット９８を形成することにより、温接点冷接点間の熱伝導を低減させて温度差を確保し、起電力を大きくして、測定感度を高めることができる。
【０１０５】
また、例えば図１７および図１８に示すように（図１８は図１７の▲３▼−▲４▼において冷接点８３側（図示右側）から見た断面の構成例を示す）、中間支持領域において、一方の導電体（例えばアルミ（Ａｌ））９１と、他方の導電体（例えばポリシリコン（Ｓｉ−Ｐ））９２との間に、酸化膜（ＳｉＯ）９９等を設けて、導電体９１、９２を上下に重ね、密度を高くしてさらに小型化を図ったり、図示のように、全体の表面積を変えずにスリット９８を大きくしてさらに測定感度を高めても良い。
【０１０６】
また、スリット９８を一方または双方の導電体の幅内に設けることもできる。例えば図１９および図２０に示すように（図２０は図１９の▲５▼−▲６▼において冷接点８３側（図示右側）から見た断面の構成例を示す）、中間支持領域において、一方の導電体（例えばポリシリコン（Ｓｉ−Ｐ））９２の表面からスリット９８につながる開口部が設けられている。すなわち、この開口部はスリット９８に直接つながるので、中間支持領域における導電体の熱を中空連通路において保温し易くなり、温接点冷接点間の温度差を十分に確保でき、また、導電体間の密度は高くできるので、小型化に適している。また、この場合、導電体の上側の表面から貫通する開口部でなくても、その導電体の下側の表面につながる開口部（凹部）を設けるようにしても良い。
【０１０７】
なお、一般に、良い熱電材料は、抵抗率が小さく、かつ、熱伝導率が小さいことが必要であり、この意味で、抵抗率が小さくても熱伝導率が大きく成りやすい金属より、抵抗率を小さく熱伝導率も小さい材料を得やすい半導体が多く用いられている。言い換えれば、単位温度差当たりの熱起電力を示す絶対熱起電能（いわゆるゼーベック係数）が普通の金属より桁違いに大きい半導体材料も得られる。このため、上述の熱電堆８５における一方の導電体であるポリシリコン（Ｓｉ−Ｐ）は、いわゆる５族元素のＰ（リン）をドナー不純物としてドープしたものであり、いわゆるｎ形半導体であるが、より抵抗率や熱伝導率が小さい半導体材料にも変更できる。
【０１０８】
また、例えばいわゆる３族元素等のアクセプタ不純物をドープしたｐ形半導体を導電体として使用することもできる。また、上述の例では、他方の導電体は金属のアルミ（Ａｌ）としたが、熱電対の一対の導電体として、ｐ形半導体とｎ形半導体の組合せを用いても良い。この場合、ｐ形半導体とｎ形半導体のゼーベック係数は反対の極性なので、ｐ形半導体とｎ形半導体とを交互に直列接続した熱電堆とすることもできるし、それらの接続部（温接点や冷接点を担当する部分）にのみ、さらに抵抗率の小さい金属を用いることもできる。
【０１０９】
なお、一般に、いわゆるケルビンの関係式やカルノーサイクルの効率式等に基づいて、熱電堆（または熱電発電器）としての効率（あるいはそれらの使用する各種材質の性能係数、ペルチェ係数やトムソン係数等）を考慮すれば、高い効率（あるいは感度）に到達できる。また、一方または双方の導電体として金属を使用する場合でも、温接点冷接点間（すなわち中間支持領域上）のみ熱伝導率の小さい金属や半導体により中継する（中間導体として使用する）ことにより測定感度を向上することもできる。
【０１１０】
ところで、上述の実施形態の耳式体温計１では、図５（ｂ）で前述のように、サーモパイルチップＳＰＣの表面に直接接触（接合）するようにバイナリレンズＢＬを設けて、赤外線検出チップ２１として一体化し、このバイナリレンズＢＬとサーモパイルチップＳＰＣの接合部の近傍で、かつ、冷接点（原理的基準点）近傍にするため、具体的には、図２で前述の基準点感温素子７３としてＰＮダイオードＰＮＤ（ダイオードＤ１、Ｄ２）を冷接点８４のほぼ直下に形成した（図８参照）。
【０１１１】
しかし、バイナリレンズＢＬとサーモパイルチップＳＰＣの接合部の近傍で、かつ、冷接点（原理的基準点）近傍の条件を満たす位置であれば、ＰＮダイオードＰＮＤ（ダイオードＤ１、Ｄ２）を別の位置に形成しても良いし、また、バイナリレンズＢＬやサーモパイルチップＳＰＣとしても、別の構成が考えられる。以下、これらの変形例について、説明する。
【０１１２】
まず、ＰＮダイオードＰＮＤ（ダイオードＤ１、Ｄ２）を、図５（ｂ）で前述のバイナリレンズＢＬ側に形成することもできる。また、そのバイナリレンズＢＬを、図２１に示すように、例えばバイナリレンズチップＢＬＣとダイオードチップＤＤＣに分割形成しても良い。もちろん、ＰＮダイオードＰＮＤ（ダイオードＤ１、Ｄ２）を形成しなくても、バイナリレンズＢＬを複数に分割して形成できるが、以下では、効率的に説明するため、上記の双方を採用し、バイナリレンズＢＬを、バイナリレンズチップＢＬＣとダイオードチップＤＤＣに分割形成し、かつ、ＰＮダイオードＰＮＤ（ダイオードＤ１、Ｄ２）を、ダイオードチップＤＤＣに形成する場合について説明する。
【０１１３】
本例では、図２１（ａ）および図２２に示すように、赤外線チップ１２は、バイナリレンズチップＢＬＣ（ただし、図２１（ａ）では図５（ｂ）と同様にバイナリエレメントＢＬｂを誇張して図示）と、ダイオードチップＤＤＣと、サーモパイルチップＳＰＣ（ただし、ＰＮダイオードＰＮＤはダイオードチップＤＤＣ側に形成するため除く）と、を備え、それらを接合して一体化している。これらは全て、前述と同様に、所定のシリコン（またはゲルマニュウム）基板に対して、エッチング等により形成した後に接合する。また、接合後には、ボンディングワイヤ２６を片側（図示左側）からのみ引き出して、回路基板３に接続する。
【０１１４】
まず、バイナリレンズＢＬ（バイナリレンズチップＢＬＣ＋ダイオードチップＤＤＣ）は、図５（ｂ）で前述のバイナリレンズＢＬと同様に、エッチング（所定の半導体製造工程）により加工形成でき、組成を工夫することにより、可視光を遮断する赤外線フィルタとしての機能を兼備させることが可能であるが、さらに波長領域を絞るための赤外線コーティングを施している。これらの場合、バイナリレンズは、多段構成のバイナリエレメントＢＬｂを構成することにより形成できるので、通常の曲面から成るレンズ等に比べて、レンズとしての同一の集光精度を確保するための成形が容易であり、これにより、低廉化が図れる。
【０１１５】
また、本例では、ダイオードチップＤＤＣの下部（サーモパイルチップＳＰＣとの接合部）には、図２１（ｂ）および図２２（ｂ）に示すように、図２で前述の基準点感温素子７３のＰＮダイオードＰＮＤとして、２つのダイオード（図１２のダイオードＤ１およびＤ２）が形成されている。
【０１１６】
具体的には、まず、カソード端子ＤＫＴ１に接続されたダイオードカソードパターンＤＫＰ１、それに対応するＮ＋領域ＤＮ１、カソード端子ＤＫＴ２に接続されたダイオードカソードパターンＤＫＰ２、それに対応するＮ＋領域ＤＮ２、共通のアノード端子ＤＡＴに接続されて２方向のうちの一方に延びるダイオードアノードパターンＤＡＰ１、それに対応するＰ＋領域ＤＰ１、上記アノード端子ＤＡＴに接続されて２方向のうちの他方に延びるダイオードアノードパターンＤＡＰ２、それに対応するＰ＋領域ＤＰ２が形成されている。
【０１１７】
この場合、まず、ダイオードチップＤＤＣのシリコン基板１８０の表面（図示の下面側）に酸化膜（ＳｉＯ）１０５をパターニングして形成し、Ｐ＋領域ＤＰ１（およびＤＰ２）やＮ＋領域ＤＮ１（およびＤＮ２）をドープにより形成し、その後、改めて酸化膜（ＳｉＯ）１０６や窒化膜（ＳｉＮ）１０７などの薄膜層（半導体層）、あるいはアルミ（Ａｌ）から成るダイオードアノードパターンＤＡＰ１（およびＤＡＰ２）やダイオードカソードパターンＤＫＰ１（およびＤＫＰ２）などの金属層、その他の端子（アノード端子ＤＡＴ等）など、種々の金属・半導体の層をパターニングして形成する。
【０１１８】
この場合、できる限り、図２１（ｂ）および（ｃ）に示す関係に近いように（図２２（ｂ）（ｃ）も参照）、すなわち、熱電堆８５の冷接点８４のほぼ直上部にダイオード領域１０３が形成されるように、上記のＰ＋領域ＤＰ１（およびＤＰ２）やＮ＋領域ＤＮ１（およびＤＮ２）を設ける。これにより、基準温度検出の原理的基準点である冷接点８４の直上部に感温部（ダイオードＤ１、Ｄ２）が配置されることになるので、測定点と基準点との距離や環境差に基づく測定誤差をさらに小さくでき、測定精度をさらに向上できる。
【０１１９】
また、本例では、赤外線チップ１２としての端子となるＤＡ、ＤＫ１、ＤＫ２（図７等で前述の例と同じ）に、上述の感温部（ダイオードＤ１、Ｄ２）の出力を接続するため、図２２（ｃ）に示すように、サーモパイルチップＳＰＣ側に、接合用端子ＤＡＳ、ＤＫＳ１、ＤＫＳ２が設けられ、それぞれ同図（ｂ）で上記のダイオードチップＤＤＣの各端子ＤＡＴ、ＤＫＴ１、ＤＫＴ２に対応している。対応する端子は、図２１（ｂ）および（ｃ）で前述の部分より周辺部に、すなわち図２２（ｂ）および（ｃ）に示す位置に設けられ、図２３（ａ）に示すように、相対する各端子を構成するアルミ（Ａｌ）層を半田１１０により接続している（同図（ｂ）参照）。
【０１２０】
また、前述のように、本例においては、上記の赤外線チップ１２としての各端子ＤＡ、ＤＫ１、ＤＫ２から、図２１（ａ）に示すように、ボンディングワイア２６を引き出して、回路基板３に接続する。
【０１２１】
そして、上述の例の場合も、耳式体温計１（測温計）では、熱源の温度が人間の鼓膜温度であり、赤外線検出部２に、上述のバイナリレンズチップＢＬＣ、ダイオードチップＤＤＣ、サーモパイルチップＳＰＣなどを含む赤外線検出チップ（赤外線検出素子）１２を備え、さらにダイオードＤ１、Ｄ２（感温部）を利用して電圧差ΔＶＦから基準温度を求め、熱電堆８５の出力電圧と基準温度に基づいて、熱源Ｓの温度（体温：人間の鼓膜温度）を決定する測温値決定部（測温値決定手段）４を備えるので、体温を測定する体温計として機能する。また、小型化・低廉化を図りつつ、温度検出の精度を向上でき、また感度を高くできる赤外線検出チップ（赤外線検出素子）１２を利用するので、測温計としても、小型化・低廉化を図りつつ温度検出の精度を向上でき、感度を高めることができる。
【０１２２】
なお、上述の例では、Ｐ＋領域ＤＰ１（およびＤＰ２）やＮ＋領域ＤＮ１（およびＤＮ２）の他に、それと接触するように、ダイオードアノードパターンＤＡＰ１（およびＤＡＰ２）やダイオードカソードパターンＤＫＰ１（およびＤＫＰ２）などを設けて、ダイオードとして同電位と成るべき箇所の電位差を無くすようにして、より確実な動作を確保しているが、性能や動作上の問題が無ければ、図７〜９等で前述したのと同様に、Ｐ＋領域ＤＰ１（およびＤＰ２）やＮ＋領域ＤＮ１（およびＤＮ２）から各端子ＤＡＴ、ＤＫＴ１、ＤＫＴ２に直接接続して、各パターンＤＡＰ１、ＤＡＰ２、ＤＫＰ１、ＤＫＰ２等を省略することもできる。また、必要に応じて、周辺側に配置したＰ＋領域ＤＰ１（およびＤＰ２）と内側に配置したＮ＋領域ＤＮ１（およびＤＮ２）との関係を逆にしても良い。
【０１２３】
また、上述の例では、バイナリレンズチップＢＬＣとダイオードチップＤＤＣとを水平面において分割したが、バイナリレンズチップＢＬＣの下面（サーモパイルチップＳＰＣ側の面）の形状に合わせて接合しやすいように、ダイオードチップＤＤＣの形状を形成しても良い。また、このため、バイナリレンズチップＢＬＣの一部はそのまま（ダイオードチップＤＤＣを介さずに）サーモパイルチップＳＰＣに接合しても良い。
【０１２４】
したがって、バイナリレンズＢＬを分割形成する場合であっても、サーモパイルチップＳＰＣに直接接合する部分（接合部の一部）にＰＮダイオードＰＮＤ（ダイオードＤ１、Ｄ２）を形成することもできる（図５（ｂ）で前述のバイナリレンズＢＬ側に形成するのと同様になる）。この場合、バイナリレンズチップＢＬＣも、例えばシリコン等の半導体から成るので、薄膜形成やエッチング等が容易であり、感温部となる半導体素子（感温素子：例えばダイオード）を一体形成し易く、小型化・低廉化に適している。
【０１２５】
すなわち、上述の例では、ＰＮダイオードＰＮＤ（ダイオードＤ１、Ｄ２）を形成するために、「ダイオードチップ」と呼んだが、本質的な意味は、バイナリレンズチップ（レンズ基板）ＢＬＣをサーモパイルチップ（半導体基板）ＳＰＣに接合する接合部として加工形成された半導体から成る接合基板であり、必要に応じた形状に加工することにより、レンズとして加工形成したバイナリレンズチップＢＬＣをサーモパイルチップＳＰＣにピッタリと接合できる。もちろん、ダイオードチップＤＤＣも、例えばシリコン等の半導体から成るので、薄膜形成やエッチング等が容易であり、感温部となる半導体素子（感温素子：例えばダイオード）を一体形成し易く、小型化・低廉化に適している。
【０１２６】
また、上述の例では、ボンディングワイヤ２６を片側（図示左側）からのみ引き出す（回路基板３に接続する）が、左右両側からでも良いし、周辺部全域から取り出せるように、サーモパイルチップＳＰＣをバイナリレンズＢＬ（バイナリレンズチップＢＬＣ＋ダイオードチップＤＤＣ）より一回り大きく形成することもできる（この点、図５（ｂ）で前述の例でも同様である）。
【０１２７】
また、サーモパイルチップＳＰＣ側にＰＮダイオードＰＮＤ（ダイオードＤ１）を形成する場合、図８や図１１で前述の例では、冷接点８４の近傍として冷接点８４の直下にダイオードを構成したが、図２１〜２３で上述のバイナリレンズチップＢＬＣ側に形成する場合と同様に、冷接点８４の近傍としてその周囲に構成しても良い（前述したが、図７や図９では見やすさを重視して表面に図示しているので、ほぼ図７や図９で図示する位置にダイオードを設ければ、冷接点８４の周囲に構成できる）。この場合、図２１〜２３で上述の例と同様に（ただし上下逆の関係となるように）、例えば図２４に示すように、ダイオードアノードパターンＤＡＰ１（およびＤＡＰ２）やダイオードカソードパターンＤＫＰ１（およびＤＫＰ２）などを設けて、ダイオードとして同電位と成るべき箇所の電位差を無くすようにして、より確実な動作を確保するようにしても良い。
【０１２８】
ところで、上述の各例では、図２５（ａ）に簡略化して示すように（図５（ｂ）や図２１（ａ）等も参照）、酸化膜（ＳｉＯ２）９４等の薄膜層（以下、図示および説明を簡略化して、まとめて１つの薄膜層とする）ＳＦ上に、１組の黒体（熱吸収体）８１（熱電堆８５）を備えている。なお、正確には黒体８１の周辺部の複数の熱電対８２を直列接続したものが熱電堆８５であるが、以下では、煩雑になるのを避けるため、適宜、例えば黒体８１（熱電堆８５）等のように省略して図示および説明する。
【０１２９】
同図（ａ）の例の場合、熱源Ｓ１が放射する赤外線は受光しやすいが、それに比べて、図示の（相対的に位置がずれた）熱源Ｓ２や熱源Ｓ３からの赤外線は受光しにくい。すなわち、実際には赤外線は平行光線ではないので、熱源Ｓ２や熱源Ｓ３からも赤外線の斜めの成分（黒体８１に向かう成分）の分は受光するが、黒体８１の表面に立てた法線上にある熱源Ｓ１からの赤外線を受光する場合と比べて、その受光量は少なくなるので、黒体８１の温度は、熱源Ｓ２や熱源Ｓ３の温度まで上昇しにくく、これにより、熱電堆８５の出力電圧も低くなる。言い換えると、熱源との相対位置関係がずれると、十分な受光ができないので、測温値は小さくなり、正確な温度測定が困難になる。
【０１３０】
そこで、上記のような場合、例えば同図（ｂ）に示すように、熱源Ｓ１に対応する黒体８１（熱電堆８５）を黒体８１１（熱電堆８５１：主熱電堆）とし、少しずれた受光位置に、同様の構成の黒体８１２（熱電堆８５２）や黒体８１３（熱電堆８５３）を形成しておけば、熱源Ｓ１からの赤外線は黒体８１１により、熱源Ｓ２からの赤外線は黒体８１２により、熱源Ｓ３からの赤外線は黒体８１３により、十分に受光できる。また、この場合、それぞれ、熱源Ｓ１の温度は熱電堆８５１の出力電圧として、熱源Ｓ２の温度は熱電堆８５２の出力電圧として、熱源Ｓ３の温度は熱電堆８５３の出力電圧として、検出できる。
【０１３１】
また、ここで、熱源Ｓが１つであって、上記の熱源Ｓ１の位置にあるのか、熱源Ｓ２の位置にあるのか、熱源Ｓ３の位置にあるのか、などが不明の場合、いずれの位置にあるにしても、熱電堆８５１、８５２、８５３の出力電圧のうちの最大値を選択すれば、他の出力電圧を選択するより、熱源Ｓの温度に対応する出力電圧に最も近い値となる。言い換えると、最大値となる出力電圧に基づいて求めた測温値は、他の出力電圧に基づいて求めた測温値より、熱源Ｓの温度に近い測温値となる。すなわち、原理的に、黒体（熱吸収体）の温度は熱源Ｓの温度にほぼ一致するまで上昇することはあっても、それ以上とはならないので、最大値が熱源温度に最も近い正確な値（誤差が最も少ない値）となる。
【０１３２】
以上は、赤外線を集光する赤外線レンズを無視して説明したが、赤外線レンズがある場合も同様のことが言える。例えば図２６に示すように、図４（ｂ）で説明した原理に合わせて、赤外線レンズ（バイナリレンズ：図４（ｂ）に合わせて一般的な凸レンズの形で図示および説明する）ＢＬによって、赤外線を集光する場合を考える。
【０１３３】
この例では、黒体８１１に立てた法線を光軸Ｌ１として、その光軸Ｌ１（の延長）上に熱源Ｓがあれば、すなわち例えば図示の熱源Ｓ１の位置に熱源Ｓがあれば、他の黒体８１２や黒体８１３における受光量より、黒体８１１における受光量が多くなり、最も熱源Ｓ（Ｓ１）の温度に近くなる。このため、その黒体８１１の温度に基づいて電圧を発生する熱電堆８５１の出力電圧は、黒体８１２の温度に基づく熱電堆８５２の出力電圧や、黒体８１３の温度に基づく熱電堆８５２の出力電圧より、大きくなる。すなわち、最大の出力電圧となる熱電堆８５１の出力電圧に基づいて求めた測温値が、測温値としても最大値となり、また、他から求められる測温値より熱源Ｓの温度に近い、正確な（誤差の少ない）測温値となる。
【０１３４】
一方、例えば図示の熱源Ｓ２の位置（光軸Ｌ２上）に熱源Ｓがあれば、黒体８１２における受光量が最も多くなるので、黒体８１２の温度に基づく熱電堆８５２の出力電圧が最大となり、それから求められる測温値が、最大値、すなわち最も正確な測温値となる。同様に、図示の熱源Ｓ３の位置（光軸Ｌ３上）に熱源Ｓがあれば、黒体８１３における受光量が最も多くなり、熱電堆８５３の出力電圧が最大となり、それから求められる測温値が、最大値、すなわち最も正確な測温値となる。
【０１３５】
ここで、耳式体温計１の場合、耳孔の中で最も高い温度である鼓膜の温度を測定することを目的とするが、例えば図２７に示すように、黒体８１１（熱電堆８５１）で受光可能な赤外線の（例えば設計上の）光軸Ｌ１上に熱源（鼓膜）Ｓがないと、黒体８１１（熱電堆８５１）のみでは、精度の良い測定は困難となる。すなわち、例えば図示のように、耳孔に挿入したときに、外耳部分（外耳道）の一点である熱源Ｓ１の方向に向いている（光軸Ｌ１が熱源Ｓ１の方向に延びている）と、測定対象の熱源（鼓膜）Ｓより温度の低い（熱源Ｓ１の）部分の温度を測定してしまうことになる。
【０１３６】
言い換えれば、最高温である熱源（鼓膜）Ｓとその赤外線を受光すべき黒体８１１（熱電堆８５１）との相対位置関係がずれると、測定対象の熱源（鼓膜）Ｓの温度を正確に測定できず、温度の測定精度が低下する。しかし、耳式体温計１の赤外線受光検出部２（正確にはプローブキャップ２５）を耳孔に挿入したときに、赤外線センサとしてのセンサ部（感温部）となる黒体８１１（熱電堆８５１）が測定対象の熱源（鼓膜）Ｓに正確に対向しているか否かは、確認することができない。
【０１３７】
これに対して、図２６で前述のように、黒体８１１（熱電堆８５１）とは受光位置が異なる黒体８１２（熱電堆８５２）や黒体８１３（熱電堆８５３）などを備えている場合、例えば図２７に図示のように、測定対象の熱源（鼓膜）Ｓが前述の熱源Ｓ２の位置（光軸Ｌ２上）にあれば、黒体８１１の代わりに、黒体８１２によって、最高温である熱源（鼓膜）Ｓからの赤外線を十分に受光できる。すなわち、図示の例では、黒体８１２における受光量が最も多くなるので、黒体８１２の温度に基づく熱電堆８５２の出力電圧が最大となり、それから求められる測温値が最大値となり、最も正確な熱源（鼓膜）Ｓの測温値となる。
【０１３８】
また、上述の例のように、耳孔に挿入したときに、黒体８１１（熱電堆８５１）、黒体体８１２（熱電堆８５２）、黒体８１３（熱電堆８５３）のうちのどれが測定対象の熱源（鼓膜）Ｓに正確に対向しているか、を確認できなくても、熱電堆８５１、８５２、８５３の出力電圧のうちの最大値を選択すれば、他の出力電圧を選択するより、熱源（鼓膜）Ｓの温度に対応する出力電圧に最も近い値となる。言い換えると、最大値となる出力電圧に基づいて求めた測温値は、他の出力電圧に基づいて求めた測温値より、最高温である熱源Ｓの温度に近い測温値となる。
【０１３９】
そこで、上述の原理を、前述の赤外線チップ２１（図５（ｂ）参照）あるいは前述の赤外線チップ１２（図２１（ａ））に応用した例について、以下に説明する。例えば図２８に示すように、この例における赤外線チップ１３も、基本的には、バイナリレンズＢＬ（ここでは、図２１（ａ）と同様にバイナリレンズチップＢＬＣ＋ダイオードチップＤＤＣとして図示するが、図５（ｂ）と同様に一体化も可）と、サーモパイルチップＳＰＣとを備え、それらを接合して一体化している。これらは全て、所定のシリコン（またはゲルマニュウム）基板に対して、エッチング等により形成した後に接合し、接合後には、ボンディングワイヤ２６を引き出して、回路基板３に接続する。
【０１４０】
まず、サーモパイルチップＳＰＣは、例えば図２９に示すように、複数（ここでは５つ）の黒体（熱吸収体）８１１〜８１５のそれぞれの温度に基づいて電圧を発生する複数（５つ）の熱電堆８５１〜８５５を有し、また、それらを同一のシリコン基板（半導体基板）８０の主面上（薄膜層ＳＦ上）に受光位置が互いに異なる所定の配置で形成している。ここで、図示のＣ１−Ｃ２における断面が図２８のサーモパイルチップＳＰＣの部分に相当する。また、図２８の［  ］は、参考のため、Ｃ３−Ｃ４断面の場合を示したものである。
【０１４１】
すなわち、図２８および図２９に示すように、このサーモパイルチップＳＰＣを備えた赤外線チップ１３では、５つの熱電堆８５１〜８５５を有することにより、赤外線受光に応じた出力電圧をその数（５つ）分だけ得ることができ、これらを受光位置が互いに異なる所定の配置で形成しているので、その配置に沿った複数（５つ）の受光箇所で受光する赤外線に応じた複数（５つ）の出力電圧を得ることができる。
【０１４２】
また、この例においても、前述の赤外線チップ２１（図５（ｂ）参照）や赤外線チップ１２（図２１（ａ））と同様に、サーモパイルチップＳＰＣの半導体基板としてシリコン基板を使用しているので、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法（化学蒸着法）等により薄膜形成も容易であり、また、熱電堆の冷接点のヒートシンクとしての機能を合わせ持つことができる。すなわち、半導体製造における一般的な製法により熱電堆などを形成しやすく、このため、小型化・低廉化に適している。
【０１４３】
また、この例の場合、図２９に示すように、各熱電堆８５１〜８５５の電圧出力の２極のうちの一方は、共通端子（例えば−端子あるいはグランド（ＧＮＤ）端子）８７に共通接続されている。このため、例えば前述の図２に相当する図３０に示すように、赤外線受光検出部２では、各熱電堆８５１〜８５５の共通接続側（共通端子８７側）を同一電位（ここではＧＮＤ電位）として、他方の端子８６１〜８６５側の電位を検出するだけで各出力電圧が得られる。このため、出力のための配線パターンを少なくでき、小型化に適している。
【０１４４】
また、同図に示すように、この例の場合、測温値決定部４は、アンプ４１の前段（入力側）に最大出力電圧選択部４５を有している。この最大出力電圧選択部４５は、アナログスイッチＡＳＷ１〜ＡＳＷ５を有し、ＣＰＵ４４からの指示により熱電堆８５１〜８５５の出力８６１〜８６５のいずれかを択一的に選択する。このため、選択された出力をアンプ４１およびＡ／Ｄコンバータ４２を介してＣＰＵ４４に入力でき、ＣＰＵ４４では、アナログスイッチＡＳＷ１〜ＡＳＷ５を順次択一的に有効（オン）にして、各出力（電圧）値を得ることにより、最大値（最大出力電圧値）を求める。また、最終的には、その最大出力電圧値に基づいて測温値を決定する。
【０１４５】
ここで、原理的に、黒体（熱吸収体）８１１〜８１５の温度は熱源Ｓの温度にほぼ一致するまで上昇することはあっても、それ以上とはならないので、黒体８１１〜８１５の温度の最大値が熱源Ｓの温度に最も近い正確な値となる。そして、この例の場合、最大出力電圧値に基づいて求められた測温値は、複数（５つ）の各熱電堆８５１〜８５５からの各出力電圧に対応する複数（５つ）の測温値候補のうちの最大値に相当するので、最も正確な測温値となる。
【０１４６】
すなわち、この例では、複数（５つ）の各熱電堆８５１〜８５５からの各出力電圧のうちの最大値を最大出力電圧として選択し、その最大出力電圧に基づいて測温値を算出することにより、複数の各熱電堆８５１〜８５５からの各出力電圧に対応する複数の測温値候補のうちの最大値を測温値として決定できる。このため、最高温である熱源Ｓとの相対位置関係が少しずれても、温度測定の精度を維持できる。なお、各出力電圧のうちの最大値を求める代わりに、各出力電圧に基づく各測温値（候補）を求めてから、それらの測温値候補の最大値を求めても同様の結果となることは言うまでもない。
【０１４７】
次に、この例においては、図２８で前述のように、図２６で前述の赤外線レンズに相当するバイナリレンズＢＬを備えている。このため、図３〜図４等で前述の導波管（導光管）等を使用する場合に比べて、外部の熱（誤差熱）による放射赤外線の影響（干渉）を低減できるとともに、複数の各熱電堆の熱吸収体で受光する赤外線の入射角を制限でき、これにより、誤差要因を少なくして、測定精度を向上できる。また、バイナリレンズなので、多段構成のバイナリエレメントを構成することにより形成できる。このため、通常の曲面から成るレンズ等に比べて、レンズとしての同一の集光精度を確保するための成形が容易であり、これにより、低廉化が図れる。
【０１４８】
また、具体的には、図２８に示すように、この例のバイナリレンズ（赤外線レンズ）ＢＬは、複数（５つ）の各熱電堆８５１〜８５５に対応して、それらの黒体８１１〜８１５に赤外線を集光するそれぞれ多段構成のバイナリエレメントＢＬｂ１〜ＢＬｂ５を有する。このため、各黒体（各熱電堆）８１１〜８１５（８５１〜８５５）に適したバイナリエレメントＢＬｂ１〜ＢＬｂ５とすることができる。
【０１４９】
すなわち、各黒体８１１〜８１５で受光可能な赤外線の方向（その光軸Ｌ１〜Ｌ５の方向）や入射角などを、それぞれに適したように各バイナリエレメントＢＬｂ１〜ＢＬｂ５を設計・製造等できるので、各熱電堆に対応する熱源の方向を各熱電堆毎に定めることができる。したがって、熱源との相対位置関係のずれとして想定（予想）可能な熱源Ｓの方向に対応して各熱電堆８５１〜８５５の各バイナリエレメントＢＬｂ１〜ＢＬｂ５を設計・製造等しておくことにより、最高温である熱源Ｓとの相対位置関係がずれても、想定（予想）範囲内であれば、正確に測定でき、温度測定の精度を維持できる。
【０１５０】
また、同図に示すように、各バイナリエレメントＢＬｂ１〜ＢＬｂ５は、その光学的中心と対応する各黒体（各熱電堆）８１１〜８１５（８５１〜８５５）の中心とを結ぶ線が、それぞれに集光する集光対象の赤外線の光軸Ｌ１〜Ｌ５と一致するように構成されているので、集光対象の赤外線を適切に効率よく集光できる。なお、各熱電堆８５１〜８５５に対応する（測温対象とする）熱源の中心位置がその光軸Ｌ１〜Ｌ５上に存在するように、各バイナリエレメントＢＬｂ１〜ＢＬｂ５を設計・製造等することにより、このような構成にすることができる。
【０１５１】
また、この例の赤外線チップ１３では、複数（５つ）の各熱電堆８５１〜８５５に対応する各バイナリエレメントＢＬｂ１〜ＢＬｂ５は、集光対象の赤外線の光軸Ｌ１〜Ｌ５が、シリコン基板（半導体基板）８０の（薄膜ＳＦ上の）主面からその法線方向に所定距離離れた同一点（交差点）ＬＰを通過するように構成されている。すなわち、各光軸Ｌ１〜Ｌ５がいわば焦点とも呼べる同一点（交差点）ＬＰを通過する。
【０１５２】
この場合、各熱電堆８５１〜８５５で測温（電圧で検出）する熱源Ｓとして想定される熱源Ｓ１〜Ｓ５の中心位置は、各光軸Ｌ１〜Ｌ５上にあるので、上記の同一点（以下便宜的に「焦点」という）ＬＰより遠方に遠ざかるほど、各熱源Ｓ１〜Ｓ５の相互間の間隔は広がり、焦点ＬＰに近ければ各熱源Ｓ１〜Ｓ５の間隔は狭まる。逆に言えば、熱源Ｓとの距離や相対位置関係として想定される「ずれ」の度合いを考慮して焦点ＬＰを設定すれば、測定の実状に適合した各バイナリエレメントＢＬｂ１〜ＢＬｂ５となる。すなわち、実状に合わせた構成にすることができる。
【０１５３】
なお、上記の焦点ＬＰがなく、各熱電堆８５１〜８５５からの各光軸Ｌ１〜Ｌ５が平行な場合や各熱電堆８５１〜８５５から光軸Ｌ１〜Ｌ５が直接広がっている場合、受光する赤外線のための通路を確保するために、熱電堆の形成部（薄膜ＳＦ：半導体基板の主面）の近傍から開口しておく必要があり、また、そのために、各バイナリエレメントＢＬｂ１〜ＢＬｂ５は、熱電堆８５１〜８５５の形成部と同等の範囲またはそれより外周に形成せざるを得ないので、バイナリレンズ全体として大型化する。これに対し、上記の構成では、熱電堆８５１〜８５５の形成部から焦点ＬＰまでは光軸Ｌ１〜Ｌ５が集約（収束）される方向なので、赤外線の通路も狭くて済み、各バイナリエレメントＢＬｂ１〜ＢＬｂ５も光軸Ｌ１〜Ｌ５に沿って集約して形成できるので、バイナリレンズ全体として小型化できる。
【０１５４】
また、この例のバイナリレンズＢＬも、図５（ｂ）等で前述の赤外線チップ２１や図２１等で前述の赤外線チップ１２におけるバイナリレンズＢＬと同様に、半導体（ここではシリコン）から成るレンズ基板をレンズとして加工形成したものである。このため、エッチング等によりレンズとして容易に加工形成でき、半導体製造の工程（プロセス）を利用して小型化・低廉化が図れ、また、組成を工夫することにより、可視光を遮断する赤外線フィルタとしての機能を兼備させることが可能である。また、受光する赤外線の波長を絞る赤外線コーティングを施すことにより、受光する赤外線の波長をさらに適切に絞ることができる。
【０１５５】
また、図２８に示すように、この例の赤外線チップ１３では、複数（５つ）の熱電堆８５１〜８５５のうち、中心に立てた法線がバイナリレンズ（赤外線チップ）ＢＬの光学的中心を通る黒体８１１に基づく（その温度に基づいて電圧を発生する）熱電堆８５１を主熱電堆とし、その他の熱電堆８５２〜８５５を副熱電堆として、副熱電堆８５２〜８５５が主熱電堆８５１の周辺に配置されている。
【０１５６】
このため、熱源Ｓ（ここでは熱源Ｓ１）からの赤外線を主熱電堆８５１で受光するように設計・製造しておくことにより、主熱電堆（の黒体）８５１（８１１）で受光すべき赤外線が少しずれても、副熱電堆（の黒体）８５２〜８５５（８１２〜８１５）で受光でき、各熱電堆８５１〜８５５からの各出力電圧に対応するうちの最大値を測温値とするので、最高温である熱源Ｓとの相対位置関係が少しずれても、温度測定の精度を維持できる。
【０１５７】
また、この例においても、バイナリレンズＢＬが、複数（５つ）の熱電堆８５１〜８５５が形成されたシリコン基板（半導体基板）８０の主面上に接合されているので、熱電堆における基準温度とレンズ温度との温度差による測定誤差をも減少できる。
【０１５８】
さて、その基準温度であるが、前述の複数（５つ）の各熱電堆８５１〜８５５からの各出力電圧に対応する測温値候補は、基準温度に各出力電圧に対応する温度の差分を加えた温度を示すので、基準温度と各熱電堆８５１〜８５５の出力電圧に基づいて測温値を決定できる。
【０１５９】
なお、この場合の基準温度として環境温度等を用いることができ、測定時に環境温度を測定して入力したり、あるいは環境温度の検出手段を設けて検出して、それらを基準温度とすることもできるし、所定のデフォルトの環境温度等を基準温度とすることもできる。ただし、本例においても、前述の各例と同様に、基準温度を検出する基準温度検出部７をさらに備えて、基準温度を検出し、その基準温度と各熱電堆の出力電圧８５１〜８５５に基づいて測温値を容易に決定できるようにしている。
【０１６０】
このため、この例の赤外線チップ１３を利用した耳式体温計（測温計）１においても、図３０に点線で示すように、図２で前述したのと同様の基準温度検出部７を備えている。すなわち、ＣＰＵ４４は、基準温度検出部７によって検出された温度を基準温度として入力し、それに基づいて測温値を決定する。なお、前述のように、サーモパイル型の測温計等における原理的な基準温度は、熱電堆（サーモパイル）の冷接点の温度である。このため、この例の耳式体温計（測温計）１においても、基準温度は、複数（５つ）の熱電堆８５１〜８５５の冷接点の温度であり、原理的基準点の冷接点の温度を基準温度として検出するので、高精度の温度測定が可能な測温計となる。
【０１６１】
また、基準温度検出の感温部としては、図７〜図１１で前述と同様に、基準点感温素子７３のＰＮダイオードＰＮＤとして、実際には複数（ここでは前述の各例と同様に２つとする）のダイオードＤ１、Ｄ２が、シリコン基板８０に一体形成されている。すなわち、共通のアノード端子ＤＡに接続されたＰ＋領域ＤＰ１、ＤＰ２、カソード端子ＤＫ１に接続されたＮ＋領域ＤＮ１、カソード端子ＤＫ２に接続されたＮ＋領域ＤＫ２等が形成されている（ただし、そのパターンとしては前述と同様に種々考えられるので、図２９では、単にアノード端子ＤＡ、カソード端子ＤＫ１、ＤＫ２（の配置の一例）のみを図示している）。
【０１６２】
上述のように、本例の耳式体温計１では、基準温度検出の感温部である基準点感温素子７３のＰＮダイオードＰＮＤは、複数（５つ）の熱電堆８５１〜８５５を形成したシリコン基板（半導体構造）８０内に一体形成されているので、各熱電堆８５１〜８５５との距離を短縮でき、これにより、基準温度検出の測定誤差を小さくして測定精度を向上でき、また、全体としてさらに小型化が図れ、大量生産等に適しているので、さらに低廉化が図れる。
【０１６３】
また、前述の各例と同様に、ダイオードなので、ダイオードとしての温度特性に基づいて基準温度を検出でき、半導体構造内に容易に一体形成でき、小型化・低廉化に適している。また、複数（例えば２つ）のダイオード（半導体素子）Ｄ１、Ｄ２等を有しているので、それらの出力に基づいて、それらの平均値を求めたり、差分を求めることができ、例えば図１２で前述のように、電圧差ΔＶＦの温度特性（ΔＶｆ）を利用できる。すなわち、ダイオード（半導体素子）の配置位置の違い等による環境差、あるいはそれらの特性差、理論値（設計値）とのズレ、雑音その他の測定環境の変動など、測定誤差の誤差要因を相殺可能となり、これにより、さらに測定精度を向上できる。
【０１６４】
なお、上述の例では、熱電堆の数を５つとしたが、複数であれば同様の構成が可能である。例えば図３１に示すように、複数（ここでは４つ）の各熱電堆８５１〜８５４からの各出力電圧のうちの最大値を最大出力電圧として選択し、その最大出力電圧に基づいて測温値を算出することにより、複数の各熱電堆８５１〜８５４からの各出力電圧に対応する複数の測温値候補のうちの最大値を測温値として決定できる。また、上述の例と同様に５つとしても、その配置を、例えば図３２に示す（受光位置となる）ように配置することもできる。これらの場合も、同様に、最高温である熱源Ｓとの相対位置関係が少しずれても、温度測定の精度を維持できる。
【０１６５】
また、基準温度検出のためのＰＮダイオードＰＮＤは、図８〜図１１で前述のように冷接点直下に配置（形成）しても良いし、図２１で前述のようにバイナリレンズＢＬとサーモパイルチップＳＰＣとの接合部に設けても良い。もちろん、バイナリレンズチップＢＬＣとダイオードチップＤＤＣとの分割も水平面だけでなく、バイナリレンズチップＢＬＣの下面（サーモパイルチップＳＰＣ側の面）の形状に合わせたり、バイナリレンズチップＢＬＣの一部はそのまま（ダイオードチップＤＤＣを介さずに）サーモパイルチップＳＰＣに接合しても良い。また、バイナリレンズＢＬを分割形成する場合であっても、サーモパイルチップＳＰＣに直接接合する部分（接合部の一部）にＰＮダイオードＰＮＤ（ダイオードＤ１、Ｄ２）を形成することもできる。
【０１６６】
また、上述の複数の熱電堆のそれぞれに、図１５〜図２０で前述と同様のスリット（中空連通路）９８を適宜設けることもできる。主面から裏面側の中空部ＫＷに連通するスリット９８を形成することにより、温接点冷接点間の熱伝導を低減させて温度差を確保し、起電力を大きくして、測定感度を高められる。また、上述の例では、サーモパイルチップＳＰＣをバイナリレンズＢＬ（バイナリレンズチップＢＬＣ＋ダイオードチップＤＤＣ）より一回り大きく形成して（図２８参照）、ボンディングワイヤ２６を周辺部全域から引き出せる（回路基板３に接続できる）ようにしているが、各端子８６１〜８６５、ＤＡ、ＤＫ１、ＤＫ２等までのパターンを工夫して、図２２等で前述の例のように、ボンディングワイヤ２６を片側のみから引き出しても良いし、左右両側のみから引き出せるようにしても良い。
【０１６７】
なお、上記のボンディングワイア２６などは、回路基板３との接続を得るためのものであり、上述の各例では、赤外線チップのサーモパイルチップＳＰＣとバイナリレンズＢＬ（またはバイナリレンズチップＢＬＣ＋ダイオードチップＤＤＣ）との大きさの差やそれらの接合関係に依存するが、回路基板３との接合関係を工夫することにより、さらに小型化することもできる。以下、その一例（応用例）を説明する。
【０１６８】
例えば図３３〜図３５に示す応用例では、図示のように、図２２で前述のダイオードチップＤＤＣの代わりに回路基板３を利用し、サーモパイルチップＳＰＣには、図７で前述のサーモパイルチップＳＰＣと同様の構成のものを利用している。すなわち、この例では、回路基板３の表裏２面の一方（図示では上面）にバイナリレンズチップ（赤外線レンズ）ＢＬＣを接合し、他方（図示では下面）にサーモパイルチップ（半導体基板）ＳＰＣを接合することにより、バイナリレンズチップＢＬＣとサーモパイルチップＳＰＣとを回路基板３を介して接合している。
【０１６９】
ここで、例えば図５（ｂ）で前述の例や図２１（ａ）で前述の例と同様に、この例においても、熱源Ｓから放射された赤外線の熱を黒体（熱吸収体）８１で吸収し、熱電堆８５では、その温度に基づいて電圧を発生する。このため、黒体８１に赤外線の熱を十分に吸収させる必要があり、そのためには、熱源Ｓから放射された赤外線を、バイナリレンズチップＢＬＣのバイナリエレメントＢＬｂにより、黒体８１に対して十分に集光する必要があり、そのためには、バイナリエレメントＢＬｂと黒体８１との間に、赤外線の集光のための所定距離（いわゆる焦点距離またはそれに近い距離）が必要となる。
【０１７０】
図５（ｂ）や図２１（ａ）で前述の例等では、回路基板３の一面にサーモパイルチップＳＰＣのシリコン基板（半導体基板）８０が接合され（図１参照）、それと同一面側に所定距離（焦点距離）分だけ離してバイナリレンズＢＬやバイナリレンズチップＢＬＣのバイナリエレメント（赤外線レンズ）ＢＬｂがあるため、回路基板３からバイナリレンズＢＬ等までの距離が大きくなり、その分だけ全体としての厚み（赤外線の光軸方向の厚み）が必要となる。
【０１７１】
これに対して、図３３〜図３５に示すように、この例では、回路基板３にバイナリレンズチップＢＬＣのバイナリエレメント（ただし、前述同様に誇張して図示）ＢＬｂからサーモパイルチップＳＰＣのシリコン基板（半導体基板）８０（の薄膜層ＳＦ）への赤外線を通過させるスルーホール１９０が設けられ、バイナリレンズチップＢＬＣとサーモパイルチップＳＰＣとを回路基板３を介して接合しているので、回路基板３の厚み（スルーホール１９０の長さ：例えば０．４ｍｍ〜２．０ｍｍ程度：種々の条件により異なるがここでは例えば０．６ｍｍ程度とする）分だけバイナリレンズチップＢＬＣとサーモパイルチップＳＰＣとを離すことができる。
【０１７２】
すなわち、この例では、十分な集光のために必要な所定距離（焦点距離）の一部または全部を回路基板３の厚み（スルーホール１９０の長さ）分で代用できるので、その分だけ全体としての厚み（赤外線の光軸方向の厚み）を小さくでき、小型化に適している（図１に対応して図３５参照）。
【０１７３】
また、この例では、回路基板３には、サーモパイルチップＳＰＣの熱電堆８５の出力電圧の各極の端子８６、８７に対応して接合用端子１９６、１９７が設けられ、基準温度測定のためのＰＮダイオードＰＮＤの各極の端子ＤＡ、ＤＫ１、ＤＫ２に対応して、それぞれ点線で図示の回路パターンに接続された接合用端子１９Ａ、１９Ｋ１、１９Ｋ２が設けられ、図２３で前述の方法と同様に、相対する各端子間がそれぞれ半田１１０により接続されている。
【０１７４】
また、図示の回路パターンには、同じく回路基板３上に搭載された図２等で前述の測温値決定部４の各回路が接続され、これにより、熱電堆８５の出力電圧やＰＮダイオードＰＮＤによる基準温度の検出ができ、このため、ボンディングワイヤ２６（あるいはこれの代用となるリード線等）などの接続が不要となるので、さらにその分だけ小型化・大量生産化に適し、接続のためのコスト分だけ、低廉化が可能な構成になっている。
【０１７５】
もちろん、この例においても、バイナリレンズチップＢＬＣのバイナリエレメントＢＬｂにより赤外線を集光するので、導波管（導光管）等を使用する場合に比べて、外部の熱（誤差熱）による放射赤外線の影響（干渉）を低減できるとともに、熱電堆８５の黒体（熱吸収体）８１で受光する赤外線の入射角を制限でき、これにより、誤差要因を少なくして、測定精度を向上できる。また、この例の場合、例えば図３４に示すように、回路基板３のバイナリレンズチップＢＬＣとの接合部に金や銅などの熱伝導率の高い金属メッキ３１を施すことにより、バイナリレンズチップＢＬＣの熱を回路基板３に放熱することができ、これにより、バイナリレンズチップＢＬＣの温度を環境温度に近づけ、誤差熱による影響（干渉）を低減でき、誤差要因をさらに少なくして、測定精度を向上できる。
【０１７６】
また、この例における赤外線レンズもバイナリレンズであるため、多段構成のバイナリエレメントＢＬｂを構成することにより形成でき、通常の曲面から成るレンズ等に比べて、レンズとしての同一の集光精度を確保するための成形が容易であり、これにより、低廉化が図れる。また、シリコン（半導体）から成るレンズ基板をレンズとして加工形成したものなので、エッチング等によりレンズとして容易に加工形成でき、このため、半導体製造の工程（プロセス）を利用して小型化・低廉化が図れ、また、組成を工夫することにより、可視光を遮断する赤外線フィルタとしての機能を兼備させることが可能である。また、受光する赤外線の波長を絞る赤外線コーティングＢＬｃが施されているので、受光する赤外線の波長をさらに適切に絞ることができる。
【０１７７】
また、サーモパイルチップＳＰＣは、例えば図３６に示すように、（図示の上下を）逆向きに回路基板３に接合することもできる。この場合、バイナリレンズチップＢＬＣからの赤外線は、中空部ＫＷを通過し薄膜ＳＦを介して、黒体８１（熱電堆８５）の裏面に集光されることになるが、薄膜ＳＦのみなので、赤外線の熱を吸収することができる。また、ボンディングワイヤ２６が必要とはなるが、回路基板３のサーモパイルチップＳＰＣ（のシリコン基板８０）との接合部に金属メッキ３１と同様の金属メッキ３２を施すことにより、サーモパイルチップＳＰＣ（のシリコン基板８０）の熱を回路基板３に放熱することができ、これにより、バイナリレンズチップＢＬＣの温度を環境温度に近づけることができる。前述のように、シリコン基板（半導体基板）８０は、熱電堆８５の冷接点８４のヒートシンクの機能を有するので、その熱をさらに回路基板３に放熱することにより、全体としての熱容量を大きくして、ヒートシンクとしての効率を高められ、それにより、ひいては、測定精度を向上させることができる。
【０１７８】
なお、前述のように、図３３〜図３４の例では、サーモパイルチップＳＰＣの熱電堆８５の出力用端子８６、８７に対応して回路基板３の接合用端子１９６、１９７が設けられ、ＰＮダイオードＰＮＤの出力用端子ＤＡ、ＤＫ１、ＤＫ２に対応して接合用端子１９Ａ、１９Ｋ１、１９Ｋ２が設けられているが、これらの端子と絶縁性を保つ範囲で接合部に金属メッキ３２を施すことにより、同様に、サーモパイルチップＳＰＣの（シリコン基板８０の：正確には熱電堆８５の冷接点の）熱を回路基板３に放熱することができ、これにより、全体としての熱容量を大きくして、シリコン基板８０の温度を環境温度に近づけ、ヒートシンクとしての効率を高め、ひいては、測定精度を向上させることができる。そして、この場合、ボンディングワイヤ２６等の接続無しで、回路基板３上の測温値決定部４の各回路が接続され、熱電堆８５の出力電圧やＰＮダイオードＰＮＤによる基準温度の検出ができる利点をも維持できる。
【０１７９】
また、図７〜図１３で前述のように、基準点感温素子７３のＰＮダイオードＰＮＤとして、２つのダイオードＤ１、Ｄ２が、シリコン基板８０に一体形成されているので、ダイオードとしての温度特性に基づいて基準温度を検出でき、熱電堆８５との距離を短縮でき、これにより、基準温度検出の測定誤差を小さくして測定精度を向上でき、小型化が図れ、大量生産等に適し、低廉化が図れる。また、複数（２つ）のダイオード（半導体素子）Ｄ１、Ｄ２等を有しているので、平均値を求めたり、差分を求めることができ、例えば図１２で前述のように、電圧差ΔＶＦの温度特性（ΔＶｆ）を利用でき、環境差、特性差、理論値（設計値）とのズレ、雑音その他の測定環境の変動など、測定誤差の誤差要因を相殺可能となり、さらに測定精度を向上できる。
【０１８０】
そして、上述の例の場合も、耳式体温計１（測温計）では、熱源の温度が人間の鼓膜温度であり、赤外線検出部２に、上述のバイナリレンズチップＢＬＣやサーモパイルチップＳＰＣを備え、さらにダイオードＤ１、Ｄ２（感温部）を利用して電圧差ΔＶＦから基準温度を求め、熱電堆８５の出力電圧と基準温度に基づいて、熱源Ｓの温度（体温：人間の鼓膜温度）を決定する測温値決定部（測温値決定手段）４を備えるので、体温を測定する体温計として機能する。また、小型化・低廉化を図りつつ、温度検出の精度を向上でき、また感度を高くできる赤外線検出の構成を採用するので、測温計としても、小型化・低廉化を図りつつ温度検出の精度を向上でき、感度を高めることができる。
【０１８１】
なお、上述の実施形態や各応用例等では、導波管を用いず、赤外線レンズ（バイナリレンズ）を用いる点について、主に測定精度の向上（誤差熱による測定誤差を防止）の点から説明したが、赤外線レンズを備えることにより導波管による赤外線の誘導が不要となり導波管を省略できるため、例えば（図１に対応して）図３７、（図３５に対応して）図３８に示すように、内部実装等の工夫により、耳式体温計１全体として（例えばキーホルダーで携帯できる程度まで）の小型化が可能になる。なお、図１、図３５、図３７および図３８の耳式体温計１において、赤外線透過性のフィルム２３とフィルム押さえオーリング２４も実状に合わせて省略でき、（例えばプローブキャップ２５を図示左側にさらに寄るように構成して）さらに小型化を図ることもできる。
【０１８２】
また、上述の実施形態またはその応用例では、耳式体温計の例を挙げたが、最高温である熱源からの赤外線の放射を利用してその熱源の温度を測定するものであれば、他のタイプの体温計はもちろんのこと、他のタイプの測温計にも利用でき、また、測温値を表示等するものでなくても、測定（検出）した温度を用いて各種の制御を行う装置など、他の応用も可能である。また、これらに利用する場合に、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更も可能である。
【０１８３】
【発明の効果】
上述のように、本発明の測温計によれば、サーモパイル型を適用して小型化・低廉化を図りつつ、最高温である熱源との相対位置関係が少しずれても、温度測定の精度を維持できる、などの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る測温計を適用した耳式体温計の断面図である。
【図２】図１の耳式体温計の測温系のブロック図である。
【図３】図１の耳式体温計に対応する従来の一例の断面図である。
【図４】図３および図１の耳式体温計における赤外線誘導の原理説明図である。
【図５】図３および図１の耳式体温計における赤外線検出チップの概略断面を示す説明図である。
【図６】図３の耳式体温計における赤外線センサの斜視図である。
【図７】図１の耳式体温計におけるサーモパイルチップの斜視図である。
【図８】図７のサーモパイルチップの半導体構造の一例を示す原理説明図である。
【図９】図７に対応して上面から見たときの平面図である。
【図１０】別の一例を示す、図９と同様の平面図である。
【図１１】図１０に対応する、図８と同様の説明図である。
【図１２】図２のアンプ７１の一例を示す回路構成図である。
【図１３】図１２の回路の作動を説明するための理論式の例を示す図である。
【図１４】熱電堆の構造の一例を示す説明図である。
【図１５】スリットを設ける場合の一例を示す、図１４と同様の説明図である。
【図１６】図１５に対応する断面の一例を示す説明図である。
【図１７】別の一例を示す、図１５と同様の説明図である。
【図１８】図１７に対応する、図１６と同様の説明図である。
【図１９】さらに別の一例を示す、図１５と同様の説明図である。
【図２０】図１９に対応する、図１６と同様の説明図である。
【図２１】図１の耳式体温計における赤外線検出チップの別の一例を示す、図５および図８と同様の説明図である。
【図２２】図２１の赤外線チップの構造およびその接合方法の一例を示す説明図である。
【図２３】図２２の接合部分の断面の説明図である。
【図２４】別の一例を示す、図８と同様の説明図である。
【図２５】複数の熱電堆を有する場合の赤外線受光の原理説明図である。
【図２６】赤外線レンズを考慮した場合の、図２５と同様の原理説明図である。
【図２７】耳式体温計による体温（鼓膜温度）測定時の熱源（鼓膜）と黒体（熱吸収体）との相対位置関係の一例を示す原理説明図である。
【図２８】別の一例として、複数の熱電堆を有する場合の、図２１（ａ）と同様の説明図である。
【図２９】図２８のサーモパイルチップに対応する、図９と同様の平面図である。
【図３０】図２８の赤外線チップを利用する場合の、図２と同様のブロック図である。
【図３１】別の一例を示す、図２９と同様の説明図である。
【図３２】さらに別の一例を示す、図２９と同様の説明図である。
【図３３】別の一例として、回路基板を介してバイナリレンズチップとサーモパイルチップを接合する場合の、図２２と同様の説明図である。
【図３４】図３３に対応する、図２８と同様の説明図である。
【図３５】図３３に対応する、図１と同様の断面図である。
【図３６】別の一例を示す、図３４と同様の説明図である。
【図３７】別の一例を示す、図１と同様の断面図である。
【図３８】別の一例を示す、図３５と同様の断面図である。
【符号の説明】
１      耳式体温計
２      赤外線受光検出部
３      回路基板
４      測温値決定部
５      ＬＣＤ部
７      基準温度検出部
１２、１３、２１  ……  赤外線検出チップ
２６    ボンディングワイヤ
３１、３２  ……  金属メッキ
４１    アンプ
４２    Ａ／Ｄコンバータ
４３    ＲＡＭ
４４    ＣＰＵ
４５    最大出力電圧選択部
５１    ＬＣＤ
７３    基準点感温素子
８０    シリコン基板（半導体基板）
８１、８１１、８１２、８１３、８１４、８１５  ……  黒体（熱吸収体）
８２    熱電対
８３    温接点
８４    冷接点
８５、８５１、８５２、８５３、８５４、８５５  ……  熱電堆
８６、８６１、８６２、８６３、８６４、８６５  ……  端子（＋端子、接続用端子、出力用端子）
８７    端子（−端子、ＧＮＤ側端子、接続用端子、出力用端子）
９１、９２  ……  導電体
９８    スリット
１１０  半田
１９０  スルーホール
１９６、１９７、１９Ａ、１９Ｋ１、１９Ｋ２  ……  接合用端子
ＢＬ    バイナリレンズ（赤外線レンズ）
ＢＬａ  レンズ基板（シリコン基板、半導体基板）
ＢＬｂ、ＢＬｂ１、ＢＬｂ２、ＢＬｂ３  ……  バイナリエレメント
ＢＬｃ  赤外線コーティング
ＢＬＣ  バイナリレンズチップ（赤外線レンズ）
Ｄ１、Ｄ２  ……  ダイオード（感温部）
ＤＡ    アノード端子
ＤＤＣ  ダイオードチップ
ＤＫ１、ＤＫ２  ……  カソード端子
ＤＮ１、ＤＮ２  ……  Ｎ＋領域
ＤＰ１、ＤＰ２  ……  Ｐ＋領域
ＫＷ    中空部
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  ……  光軸
ＬＰ    交差点
ＰＮＤ  ＰＮダイオード
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  ……  熱源
ＳＰＣ  サーモパイルチップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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