(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のステムと、該ステムの部品搭載面上に搭載されたサーモパイル素子と、該サーモパイル素子を覆うケースと、該ケース内において前記ケースの内面から２次輻射される赤外線を通さないように前記サーモパイル素子を覆って設けられたインナーキャップと、該インナーキャップ内に配置された感温素子とを備えた赤外線センサであって、
前記ケースは、検知対象から放射される赤外線を通す赤外線透過窓を備え、
前記インナーキャップは、前記部品搭載面上に搭載されることによって前記ステムと熱的に接続されるとともに、前記ケースの前記赤外線透過窓を通過した赤外線を前記サーモパイル素子に向けて通す開口部を備え、さらに前記サーモパイル素子は、前記部品搭載面に形成された凹部内に配置され、かつ前記感温素子が前記部品搭載面に形成された凹部の近傍に配置されたことを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
前記凹部は、前記ステムの前記部品搭載面からの深さが前記サーモパイル素子の厚みに略等しいことを特徴とする、請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項３】
前記凹部は、前記ステムの前記部品搭載面からの深さが前記サーモパイル素子の厚みより大きいことを特徴とする、請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項４】
ステムと、該ステムの部品搭載面上に搭載されたサーモパイル素子と、該サーモパイル素子を覆うケースと、該ケース内において前記ケースの内面から２次輻射される赤外線を通さないように前記サーモパイル素子を覆って設けられたインナーキャップと、該インナーキャップ内に配置された感温素子とを備えた赤外線センサであって、
前記ケースは、検知対象から放射される赤外線を通す赤外線透過窓を備え、
前記インナーキャップは、前記部品搭載面上に搭載されることによって前記ステムと熱的に接続されるとともに、前記ケースの前記赤外線透過窓を通過した赤外線を前記サーモパイル素子に向けて通す開口部を備え、さらに前記サーモパイル素子は、前記部品搭載面に搭載された高熱伝導基板に略囲まれて配置されたことを特徴とする赤外線センサ。
【請求項５】
前記高熱伝導基板は、厚みが前記サーモパイル素子の厚みに略等しいことを特徴とする、請求項４に記載の赤外線センサ。
【請求項６】
前記高熱伝導基板は、厚みが前記サーモパイル素子の厚みより大きいことを特徴とする、請求項４に記載の赤外線センサ。
【請求項７】
前記感温素子は、前記高熱伝導基板上の前記サーモパイル素子近傍に配置されたことを特徴とする、請求項４乃至６のいずれかに記載の赤外線センサ。
【請求項８】
前記感温素子は、前記サーモパイル素子上の冷接点近傍に配置されたことを特徴とする、請求項４乃至６のいずれかに記載の赤外線センサ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の赤外線センサを用いたことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線センサおよびそれを用いた電子装置、例えば耳式体温計に用いられる赤外線センサおよびそれを用いた電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に、従来のサーモパイル素子を用いた赤外線センサの一部破砕斜視図を示す。また、図１１に、その縦方向概略断面図を示す。図１０および図１１において、赤外線センサ１は、金属製のステム２と、サーモパイル素子４と、感温素子であるチップ型のサーミスタ５と、金属製のケース６から構成されている。
【０００３】
ステム２にはガラス封止によってリード端子３が設けられている。リード端子３の一端（インナーリード）はステム２の部品搭載面に露出しており、他端（アウターリード）は反対側に突き出ている。サーモパイル素子４はステム２の部品搭載面の略中央部に熱伝導性のよい接着剤などによって貼り付けられており、ワイヤーによってインナーリードの頂部との間で接続されている。サーミスタ５はサーモパイル素子４に隣接してステム２上に搭載されており、ワイヤーによってインナーリードの頂部との間で接続されている。サーモパイル素子４は一般的に中央部が温接点に、周辺近傍が冷接点になるように形成されているため、これによって、サーミスタ５は実質的にサーモパイル素子４の冷接点の近傍に配置されることになる。ケース６はサーモパイル素子４やサーミスタ５、リード端子３のインナーリードを覆うように端部をステム２の周囲に固定して設けられている。ケース６には、その天面に検知対象から放射される赤外線をサーモパイル素子４の温接点部分に入射させるために赤外線透過窓７が設けられている。赤外線透過窓７には赤外線を選択的に透過させるために赤外線干渉フィルタを設けたＳｉやＧｅ等が用いられている。
【０００４】
このように構成された赤外線センサ１において、外部から赤外線透過窓７を介して入射した赤外線はサーモパイル素子４の温接点部分に入射される。図１１において、ａは外部から赤外線センサ１に入射される赤外線、ｂは赤外線透過窓７を通過してサーモパイル素子４に入射される赤外線を示している。サーモパイル素子４は、入射された赤外線によって温接点の温度が上昇し、冷接点との間で温度差が生じることによって、この温度差に応じた起電力を発生させ、出力する。また、サーミスタ５はサーモパイル素子４の冷接点の近傍に配置されているため、冷接点の温度とほぼ同じ温度になっている。そのため、サーミスタ５は冷接点の絶対温度を検出し、出力する。なお、ここでの絶対温度という言葉は、相対的な温度差に対する意味で用いており、ケルビン温度を意味するものではない。そして、サーミスタ５によって検出された冷接点の温度とサーモパイル素子４から出力された温度差に応じた出力によって、検知対象の温度を測定することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ケース６は金属でできているため、基本的に赤外線を通さない。しかしながらケース６は、その端部がステム２に接続されているとはいえ、ステム２との接続部から離れるほどステム２と同じ温度を保つのは難しくなる。そのため、ケース６は外部の空気の対流やケース６の外面への赤外線の照射、またはケース６への直接的な加熱によって温度上昇する可能性がある。
【０００６】
ケース６の温度が上昇すると、その温度上昇によってケース６とステム２との間で温度差が生じる。温度差が生じると、ケース６からステム２に対して２次輻射として赤外線が放射される。図１１においてはこの２次輻射の赤外線をｃで示している。この２次輻射はケース６の内面からステム２上のサーモパイル素子４に向かっても放射されるため、サーモパイル素子４の温接点は赤外線透過窓７を介して入射した赤外線だけでなくケース６の２次輻射による赤外線によっても温度上昇してしまうことになる。したがって、この場合には検知対象の正確な温度測定ができなくなるという問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の赤外線センサは、金属製のステムと、該ステムの部品搭載面上に搭載されたサーモパイル素子と、該サーモパイル素子を覆うケースと、該ケース内において前記ケースの内面から２次輻射される赤外線を通さないように前記サーモパイル素子を覆って設けられたインナーキャップと、該インナーキャップ内に配置された感温素子とを備えた赤外線センサであって、前記ケースは、検知対象から放射される赤外線を通す赤外線透過窓を備え、前記インナーキャップは、前記部品搭載面上に搭載されることによって前記ステムと熱的に接続されるとともに、前記ケースの前記赤外線透過窓を通過した赤外線を前記サーモパイル素子に向けて通す開口部を備え、さらに前記サーモパイル素子は、前記部品搭載面に形成された凹部内に配置され、かつ前記感温素子が前記部品搭載面に形成された凹部の近傍に配置されたことを特徴とする。
【０００８】
これに対して、例えば特開平８−１０１０６２号公報には、パッケージからの２次輻射の検出を防止するために、赤外線検知素子を覆うようにシールド筒を設ける構成が開示されている。そして、この場合には２次輻射の検出による誤差はある程度改善される。
【０００９】
しかしながら、この場合でも、赤外線検知素子は電子冷却装置上に搭載され、シールド筒は電子冷却装置を取り囲むように配置されているため、赤外線検知素子とシールド筒の温度を同一にすることは難しい。特に、赤外線検知素子は電子冷却装置の上面に単に搭載されているだけであるため、その上の空気の対流などによって赤外線検知素子の温度が電子冷却装置、ひいてはシールド筒の温度と異なるものになる可能性がある。赤外線検知素子とシールド筒との間に温度差があれば２次輻射は抑制できない。したがって、２次輻射の検出による誤差の改善は必ずしも十分ではない。また、検知対象の検出温度が、検知対象以外の温度の一時的な変化に影響されやすいという問題も十分には改善されない。
【００１０】
本発明は上記の問題点を解決することを目的とするもので、ケースからの２次輻射を検出することなどによる温度測定の誤差を極力少なくし、しかも外乱に影響されにくい赤外線センサおよびそれを用いた電子装置を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の赤外線センサは、ステムと、該ステムの部品搭載面上に搭載されたサーモパイル素子と、該サーモパイル素子を覆うケースと、該ケース内において前記ケースの内面から２次輻射される赤外線を通さないように前記サーモパイル素子を覆って設けられたインナーキャップと、該インナーキャップ内に配置された感温素子とを備えた赤外線センサであって、前記ケースは、検知対象から放射される赤外線を通す赤外線透過窓を備え、前記インナーキャップは、前記部品搭載面上に搭載されることによって前記ステムと熱的に接続されるとともに、前記ケースの前記赤外線透過窓を通過した赤外線を前記サーモパイル素子に向けて通す開口部を備え、さらに前記サーモパイル素子は、前記部品搭載面に形成された凹部内に配置されたことを特徴とする。
【００１２】
そして、前記凹部は、前記ステムの前記部品搭載面からの深さが前記サーモパイル素子の厚みに略等しくてもよいし、前記ステムの前記部品搭載面からの深さが前記サーモパイル素子の厚みより大きくてもよい。
【００１３】
また、前記感温素子は、前記部品搭載面上の前記凹部近傍に配置されてもよいし、前記サーモパイル素子上の冷接点近傍に配置されてもよい。
【００１４】
また、本発明の赤外線センサは、ステムと、該ステムの部品搭載面上に搭載されたサーモパイル素子と、該サーモパイル素子を覆うケースと、該ケース内において前記ケースの内面から２次輻射される赤外線を通さないように前記サーモパイル素子を覆って設けられたインナーキャップと、該インナーキャップ内に配置された感温素子とを備えた赤外線センサであって、前記ケースは、検知対象から放射される赤外線を通す赤外線透過窓を備え、前記インナーキャップは、前記部品搭載面上に搭載されることによって前記ステムと熱的に接続されるとともに、前記ケースの前記赤外線透過窓を通過した赤外線を前記サーモパイル素子に向けて通す開口部を備え、さらに前記サーモパイル素子は、前記部品搭載面に搭載された高熱伝導基板に略囲まれて配置されたことを特徴とする。
【００１５】
そして、前記高熱伝導基板は、厚みが前記サーモパイル素子の厚みに略等しくてもよいし、前記サーモパイル素子の厚みより大きくてもよい。
【００１６】
また、前記感温素子は、前記高熱伝導基板上の前記サーモパイル素子近傍に配置されてもよいし、前記サーモパイル素子上の冷接点近傍に配置されてもよい。
【００１７】
また、本発明の電子装置は、上記の赤外線センサを用いたことを特徴とする。
【００１８】
このように構成することによって、本発明の赤外線センサにおいては、ケースからの２次輻射を検出することなどによる温度測定の誤差を極力少なくすることができる。また、サーモパイル素子の冷接点と感温素子の温度が相互に素早く時間差なく追随できるようになり、両者の温度差を継続的に小さくして、外乱に影響されにくい温度測定が可能になる。
【００１９】
また、本発明の電子装置においては、環境変化によらず精度の高い温度測定が可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の赤外線センサの一実施例の一部破砕斜視図を示す。また、図２に、その縦方向概略断面図を示す。図１および図２において、図１０および図１１と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。
【００２１】
図１および図２に示した赤外線センサ１０において、ステム２の部品搭載面にはサーモパイル素子４の外形寸法にほぼ一致する凹部１１が設けられており、サーモパイル素子４はこの凹部１１内に収められている。凹部１１の深さはサーモパイル素子４の厚みとほぼ一致しているため、サーモパイル素子４の上面はステム２の部品搭載面と面一（つらいち）になっている。チップ型のサーミスタ５は、ステム２の部品搭載面上の凹部１１の近傍に搭載されている。
【００２２】
ステム２の部品搭載面上には、凹部１１およびサーミスタ５を覆うようにして金属製のインナーキャップ１２が搭載されている。インナーキャップ１２は、その端部が熱伝導性のよい接着剤や溶接によって部品搭載面と接触することによってステム２と熱的に接続されている。インナーキャップ１２には、その天面にケース６の赤外線透過窓７を介して入射された赤外線を通す開口部１３が設けられている。開口部１３は貫通穴であり、赤外線透過窓７のような窓材は設けられていない。インナーキャップ１２の側面にはワイヤーを通すための穴がいくつか設けられている。
【００２３】
ここで、サーモパイル素子４の構造について図３を用いて簡単に説明する。図３は、サーモパイル素子４の一部破砕拡大斜視図である。サーモパイル素子４は、中央部に設けられたダイヤフラムを構成する薄膜部２０と、その周辺部に設けられた略四角形枠状のヒートシンク部２１と、薄膜部２０上とヒートシンク部２１上にまたがって形成された複数の熱電対２３を有している。薄膜部２０とヒートシンク部２１は、ＳｉＯ2またはＡｌ2Ｏ3等の絶縁性薄膜あるいはこれらの多層薄膜の形成された例えば１．７ｍｍ角で厚さ０．３ｍｍのシリコン基板をエッチングして形成されている。薄膜部２０は、シリコン基板が全てエッチングされることによって残った絶縁性薄膜で形成されており、例えば０．９５ｍｍ角で厚さが２〜３μｍになっている。熱電対２３は、薄膜部２０上の略中央部に位置する方が温接点に、ヒートシンク部２１上に位置する方が冷接点になるようにして１００〜２００対が配置され、さらに互いに直列に接続されて、その両端が電極２４および２５に接続されている。そして、複数の熱電対２３の温接点上には赤外線吸収体２６が搭載されている。これより、サーモパイル素子４においては、その上面に温接点や冷接点が存在することがわかる。
【００２４】
薄膜部２０上に形成されている熱電対２３の温接点の部分は、薄くて熱容量の小さい薄膜部２０上に形成されているために温度変化しやすい。一方、ヒートシンク部２１上に形成されている熱電対２３の冷接点の部分は、その下のシリコン基板が厚くて熱容量が大きいために温度が変化しにくく安定する。そのため、サーモパイル素子４においては、熱電対２３の温接点の温度変化を冷接点の温度との比較によって正確に検出することができる。
【００２５】
このような構造のサーモパイル素子４は、ステム２の部品搭載面に設けられた凹部１１内に熱伝導率の高い接着剤などで固定されている。サーモパイル素子４の側面は、凹部１１の内側面と直接あるいは接着剤を介して接触することもあるが、狭い隙間が存在することもある。
【００２６】
上述のように、サーモパイル素子４の上面はステム２の部品搭載面と面一（つらいち）になっている。そのため、従来例のようなサーモパイル素子４が部品搭載面から突出している場合に比べて、空気の対流などによってもサーモパイル素子４の上面の温度と部品搭載面の温度に差が生じにくい。サーモパイル素子４の側面が凹部１１の内側面と接触していれば、伝導による熱的な結合もあって温度差が生じにくくなるが、仮に隙間があっても、それが狭い場合には温度の異なる空気が入り込むような可能性は少なく、また両者の間の輻射による熱的な結合によって温度差が生じにくい。温度差が生じにくいということは、仮に何らかの理由で温度差が生じても、いずれか一方の温度がすぐに他方の温度に追随して同じ温度になるということも意味している。
【００２７】
サーモパイル素子４の冷接点は、上面の、しかも周辺部に位置しているため、上述の点はサーモパイル素子４の冷接点とステム２の部品搭載面の温度差が生じにくく温度の追随性がよいことを意味する。これはサーモパイル素子４の冷接点とステム２上に搭載されているサーミスタ５との温度差が生じにくいということを意味することになる。そして、これによって検知対象の温度測定の精度を向上させることができる。
【００２８】
一方、ステム２の部品搭載面上にはインナーキャップ１２が搭載されている。インナーキャップ１２には開口部１３が設けられているために、ケース６の赤外線透過窓７を介して入射された赤外線はサーモパイル素子４へと透過させるが、ケース６の内面からサーモパイル素子４に向かって放射される２次輻射による赤外線は透過させず反射する。そのため、サーモパイル素子４がケース６の２次輻射を検出するのを防止することができる。
【００２９】
しかも、インナーキャップ１２はステム２と熱的に接続されているため、常に基本的にステム２と同じ温度になる。そのため、ケース６からの２次輻射によってインナーキャップ１２の温度が上昇して、インナーキャップ１２自身から２次輻射による赤外線が放射されるということはない。したがって、ケース６からの２次輻射による誤差を低減することができる。
【００３０】
なお、厳密には、たとえインナーキャップ１２がステム２と熱的に接続されているといえども、インナーキャップ１２は板状部材で形成されていることもあって、ステム２との接続点とそこから離れた点とではわずかなりとも温度差が生じるのを防ぐことはできない。しかしながら本発明の赤外線センサ１０においては、サーモパイル素子４を凹部１１に収めているためにインナーキャップ１２の低背化を図ることができる。この低背化によってインナーキャップ１２のステム２に接続されている点とその他の点との距離が短くなるため、本発明においてはインナーキャップ１２内での部分的な温度差を極力小さくすることができる。そして、その結果として２次輻射による誤差の発生を実質的に無視できる程度まで小さくすることができる。
【００３１】
以上説明したように、本発明の赤外線センサ１０においては、ステムに形成した凹部にサーモパイル素子を収納することと、サーモパイル素子および感温素子を覆うインナーキャップを備えることの複合作用によって、温度検出の誤差を大幅に小さくすることができる。
【００３２】
ここで、図４および図５に、従来の赤外線センサ１と本発明の赤外線センサ１０における熱追随特性を示す特性図をそれぞれ示す。これらの図は、赤外線センサのケース側面にヒータを取り付け、これを一定時間オンして過熱した場合の、サーモパイル素子出力信号による温度、感温素子出力信号による温度、および両者から計算によって得られた赤外線センサの検知対象の検知温度（表示誤差）の時間変化を示すものである。この過熱が上述の外乱に相当する。なお、検知対象の温度は２５℃のまま変化させていない。
【００３３】
図４に示した従来の赤外線センサ１の場合には、ヒータによるケース６の加熱によってステム２の温度が上昇すると、それに応じてサーミスタ５が検知する温度およびサーモパイル素子４の冷接点の温度も上昇する。このとき、サーモパイル素子４の温接点は赤外線透過窓７を通過した検知対象の２５℃の物体から放射される赤外線を受けており、これに相当する温度になっているため、冷接点と温接点の温度は冷接点の方が高い状態になる。
【００３４】
ここで、ケース６の内面からの２次輻射が存在しない場合、サーミスタ５とサーモパイル素子４の冷接点の温度の変化量は同じであるため、サーモパイル素子４の出力を温度換算してサーミスタ５の上昇した温度と同じ温度分だけサーモパイル素子４の出力温度は下降する。そのため、両者から計算によって得られた赤外線センサ１０の検知対象温度は変化することなく一定となり２５℃を保つことになる。
【００３５】
しかし、従来の赤外線センサ１においては、ケース６の内面からの２次輻射が存在するため、その熱輻射がサーモパイル素子４の温接点と冷接点に照射される。ここで、冷接点はサーモパイル素子のヒートシンク上にあり、熱容量が大きいために輻射による影響はほとんどないのに対し、温接点はダイヤフラム上にあり熱容量が小さいため、検知対象からの赤外線に加えて２次輻射による赤外線の影響を受ける。そのため、サーモパイル素子４からの温度換算出力は本来の値に比べて高くなり、これが測定誤差として現れることになる。
【００３６】
これに対して、図５に示した本発明の赤外線センサ１０の場合には、インナーキャップ１２をケース６とサーモパイル素子４及びサーミスタ５との間に設けることにより、ケース６の内面からの２次輻射を遮り、２次輻射の影響を排除することができる。また、インナーキャップ１２はステム２と熱的に結合しているため、ステム２とサーモパイル素子４、サーミスタ５、およびインナーキャップ１２は外部からの温度変動に対しても常に同じ温度となる。そのため、サーモパイル素子４と相対しているインナーキャップ１２との間の熱輻射はそれぞれ同じ量であり、互いに打ち消される関係にあり、結果としてインナーキャップ１２からサーモパイル素子４に対する２次輻射の影響は存在しないことになる。
【００３７】
よって、本発明の赤外線センサ１０では、ヒータによるケース６の加熱に対してもサーミスタ５とサーモパイル素子４の出力の変化量は同じとなり、両者から計算によって得られた赤外線センサ１０の検知対象温度は変化することなく一定となり２５℃を保つことになる。
【００３８】
このように、本発明の赤外線センサにおいては、ケース６の内部の２次輻射の影響を排除することにより、検知対象の温度に関係のない温度変化に対して影響を受けず、検知対象の温度のみを正確に検知できることがわかる。
【００３９】
なお、赤外線センサ１０においては、ステム２の部品搭載面に設けた凹部１１の深さをサーモパイル素子４の厚みにほぼ一致させることによって、サーモパイル素子４の上面をステム２の部品搭載面と面一（つらいち）にしているが、必ずしもこれに限るものではない。例えば凹部の深さが少しぐらい浅くても、凹部の深さがサーモパイル素子の厚みと一致している場合に近い効果を得ることは可能である。逆に、凹部の深さがサーモパイル素子の厚みより深い場合には、サーモパイル素子の上面が凹部の内側面で囲まれているような位置関係になるため、凹部の深さがサーモパイル素子の厚みと一致している場合と同等、あるいはそれ以上の効果を得ることができる。
【００４０】
また、赤外線センサ１０においては、チップ型のサーミスタ５を、ステム２の部品搭載面上の凹部１１の近傍に搭載しているが、例えばサーモパイル素子のヒートシンク部を少し広げて、その広げた部分に搭載してもよい。あるいはさらに進んで、サーモパイル素子のヒートシンク部上であって、しかもサーモパイル素子の冷接点上にチップ型のサーミスタを搭載しても構わない。
【００４１】
あるいは、サーモパイル素子の上面とステムの部品搭載面が略面一（つらいち）の場合に限られるが、ステムの部品搭載面とサーモパイル素子のヒートシンク部の両方にまたがるようにチップ型のサーミスタを搭載しても構わない。この場合には、ステムの部品搭載面とサーモパイル素子の冷接点がチップ型のサーミスタを介しても熱的に接続されることになるため、この３者の温度差をさらに小さくすることができる。
【００４２】
さらに、赤外線センサ１０においては、感温素子としてチップ型のサーミスタを用いているが、感温素子としてはこれに限るものではなく、例えばサーモパイル素子と一体化されていても構わない。図６に、感温素子が一体化されたサーモパイル素子の一例の平面図を示す。図６において、図３に示したサーモパイル素子４と実質的に同一の部分には同じ記号を付していおり、ここではその説明を省略する。
【００４３】
図６に示したサーモパイル素子３０においては、ヒートシンク部２１上に、サーモパイル素子の冷接点近傍をたどるように感温素子である薄膜の感温抵抗素子３１が形成されており、その両端は端子３２および３３に接続されている。このように構成されたサーモパイル素子３０においては、感温素子がサーモパイル素子と一体化されており、しかも感温素子自身にはほとんど熱容量が存在しないため、感温素子によってサーモパイル素子のヒートシンク部の温度、すなわち冷接点の温度を非常に正確に検出することができる。特に、サーモパイル素子の温度変化に対する追随性は非常に優れたものとなる。
【００４４】
そのため、サーモパイル素子３０を本発明の赤外線センサに用いることによって、温度検知性能をさらに向上させることができる。
【００４５】
図７に、本発明の赤外線センサの別の実施例の一部破砕斜視図を示す。また、図８に、その縦方向概略断面図を示す。図７および図８において、図１および図２と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。
【００４６】
図１および図２に示した赤外線センサ４０において、ステム２の部品搭載面には赤外線センサ１０の場合のような凹部は設けられておらず、代わりに枠状に形成された高熱伝導基板４１が搭載されている。高熱伝導基板４１の中央にはサーモパイル素子４の外形寸法にほぼ一致する貫通孔が形成されており、サーモパイル素子４はこの貫通孔内に収められる形でステム２の部品搭載面上に直接搭載されている。高熱伝導基板４１は、厚みがサーモパイル素子４の厚みとほぼ一致しているため、サーモパイル素子４の上面は高熱伝導基板４１の上面と面一（つらいち）になっている。チップ型のサーミスタ５は、高熱伝導基板４１の上面の貫通孔の近傍に搭載されている。高熱伝導基板４１の材料としてはステム２と同様の金属であってもよいが、アルミナなどの熱伝導率の高い絶縁基板であっても構わない。高熱伝導基板４１のステム２への搭載には溶接や熱伝導性のよい接着剤が用いられる。これらの点以外については赤外線センサ１０と全く同じである。
【００４７】
このように構成された赤外線センサ４０においては、結果的に赤外線センサ１０におけるステム２の部品搭載面の一部が、サーモパイル素子４の厚みの分だけ凹部もろとも盛り上がったのと実質的に同じであり、赤外線センサ１０の場合とほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【００４８】
また、高熱伝導基板４１の厚みが赤外センサ１０における凹部１１の深さに対応するため、凹部の深さに関するバリエーションについても高熱伝導基板の厚みのバリエーションとして同様に実現可能で、同様の作用効果を奏することができる。もちろん、サーミスタ５の配置位置に関しても同様のバリエーションが実現可能である。
【００４９】
また、赤外線センサ４０の場合は、ステム２に凹部を形成する必要がないために汎用品の利用が可能になり、高熱伝導基板４１との価格差によっては低価格化が可能になるという利点もある。
【００５０】
また、特に高熱伝導基板４１として絶縁基板を用いた場合には、必要に応じて絶縁基板上に回路配線を形成したりチップ状の電子部品を搭載したりすることが容易になり、赤外線センサの設計の自由度を向上させることができる。
【００５１】
なお、赤外線センサ４０においては、高熱伝導基板４１が枠状であるとしたが、必ずしも枠状に限られるものではなく、複数の直方体状の高熱伝導基板をサーモパイル素子４の周囲をほぼ取り囲むように搭載しても構わないもので、同様の作用効果を奏するものである。
【００５２】
図９に、本発明の電子装置の一実施例の一部破砕側面図を示す。図９において、電子装置の１つである耳式体温計５０は、筐体５１と、耳に挿入する挿入部５２を有しており、挿入部５２の内部に設けられたガイド５３の先に本発明の赤外線センサ１０が設けられている。
【００５３】
このように構成された耳式体温計５０においては、本発明の赤外線センサ１０を用いているために、冬場などに温度の低い部屋から持ち出されてきて被験者に使用されたり、あるいは何度も耳に入れて測定を繰り返されたりしても、体温測定の誤差を生じにくくすることができる。
【００５４】
なお、図９においては電子装置として耳式体温計を示したが、電子装置としてはこれに限るものではなく、本発明の赤外線センサを用いたものであれば何でも構わないものである。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の赤外線センサにおいては、サーモパイル素子をステムの部品搭載面に形成された凹部に収納することによって、サーモパイル素子の冷接点とステムとの温度差を小さくして両者の温度追随性を向上させることができる。また、サーモパイル素子と感温素子を覆うようにしてステムと熱的に接続されたインナーキャップを備えることによって、サーモパイル素子がケースからの２次輻射を検知しにくくすることができる。さらに、インナーキャップからの２時輻射が発生しないようにすることができる。その結果として、本発明の赤外線センサによれば、検知対象の温度を正確に、しかも外乱に影響されずに検知することが可能になる。
【００５６】
また、本発明の電子装置によれば、本発明の赤外線センサを用いることによって、環境変化によらず精度の高い温度測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の赤外線センサの一実施例を示す一部破砕斜視図である。
【図２】図１の赤外線センサの縦方向概略断面図である。
【図３】図１の赤外線センサに用いられるサーモパイル素子を示す一部破砕側面図である。
【図４】従来の赤外線センサの熱追随特性を示す特性図である。
【図５】従来の赤外線センサの熱追随特性を示す特性図である。
【図６】本発明の赤外線センサに用いられるサーモパイル素子の別の例を示す平面図である。
【図７】本発明の赤外線センサの別の実施例を示す一部破砕斜視図である。
【図８】図７の赤外線センサの縦方向概略断面図である。
【図９】本発明の電子装置の一実施例を示す破砕側面図である。
【図１０】従来の赤外線センサを示す一部破砕斜視図である。
【図１１】図１０の赤外線センサの縦方向概略断面図である。
【符号の説明】
２…ステム
３…リード端子
４、３０…サーモパイル素子
５…サーミスタ
６…ケース
７…赤外線透過窓
１０、４０…赤外線センサ
１１…凹部
１２…インナーキャップ
１３…開口部
４１…高熱伝導基板
５０…耳式体温計
【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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