JPH0216858B2 - - Google Patents

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JPH0216858B2
JPH0216858B2 JP57013892A JP1389282A JPH0216858B2 JP H0216858 B2 JPH0216858 B2 JP H0216858B2 JP 57013892 A JP57013892 A JP 57013892A JP 1389282 A JP1389282 A JP 1389282A JP H0216858 B2 JPH0216858 B2 JP H0216858B2
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JP
Japan
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infrared
opposing
transmitting
detector
transmitting part
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Yukinori Kuwano
Shoichi Nakano
Toshiaki Yokoo
Kenichi Shibata
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/08Optical arrangements
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は赤外線検出器に関する。
近時の赤外線検出器では、その赤外線検出部に
例えば焦電型の赤外線検出体が内蔵されている。
斯る赤外線検出体は入射赤外線の変化量に基づい
て電荷を発生する特性を有し、又上記赤外線検出
体の検出精度は入射赤外線量の変化が周期的であ
る程向上し、従つて上記赤外線検出体に入射する
赤外線を周期的に断続する必要があり、このため
に第1図a及びbに示す如く赤外線検出器1の前
方にはモータ2によつて周期的に回転駆動される
金属板チヨツパ3が配置されている。
しかし乍ら、斯るチヨツパ3は形状が大きくス
ペース上の問題があり、且つ上記モータ2は回転
むらを生じて必ずしもチヨツパ3を周期的に回転
駆動しないため検出精度の低下を招いてしまう。
本発明は斯る点に鑑みてなされたもので、以下
本発明実施例を図面に基づいて詳述する。
第2図は赤外線検出器4を示し、5はタンタル
酸リチウム(LiTaO3)単結晶から成り入射赤外
線変化量に応じて電荷を発生する焦電型の赤外線
検出体、6及び7は夫々該赤外線検出体の表、裏
面にニクロム蒸着膜にて形成された表、裏面電
極、8は銅、燐青銅などからなる金属性支持台
で、該支持台上には、上記裏面電極7を支持台8
上面に対向するようにして、上記赤外線検出体5
が銀ペーストなどの導電性接着剤9にて固着され
ている。
10は上記赤外線検出体5が高抵抗であるが故
に斯る高抵抗を低抵抗に変換するためのインピー
ダンス変換回路11が配置されたアルミナ基板、
12は金属性のキヤツプ13及びヘツダ14から
なる収納体で、該収納体内の上記ヘツダ14上に
は上記支持台8及び基板10が固定されている。
15は上記ヘツダ14に直接的に植設されたアー
ス端子で、該端子は上記支持台8及び接着剤9を
介して上記裏面電極7に電気的に接続されてい
る。16及び17は夫々上記ヘツダ14に絶縁材
18,19を介して植設された第1、第2リード
端子、20は上記表面電極6とインピーダンス変
換回路11とを結線するリード線、21,22は
上記インピーダンス変換回路11と第1、第2リ
ード端子16,17とを結線するリード線であ
る。
23は上記赤外線検出体5に表面電極5側から
赤外線を入射せしめるべく上記キヤツプ13に穿
設された開口、24は該開口を閉塞する第1赤外
線透過体で、該透過体は波長2〜15μmの赤外線
に対する透過率が高い厚さ数100μmのシリコン又
はゲルマニウム板からなつている。25は上記開
口23に対向すべく上記第1赤外線透過体24の
下面に固定された平面状の第1対向体(詳細は後
述する)、26は上記収納体12内において上記
第1赤外線透過体24に近接対向すべく配置され
た第2赤外線透過体で、該透過体は上記第1赤外
線透過体24と同様に波長2〜15μmの赤外線に
対する透過率が高い厚さ数100μmのシリコン又は
ゲルマニウム板からなつている。27は上記開口
23に対向すべく、更には上記第1対向体25に
平行にして近接対向すべく上記第2赤外線透過体
26の上面に固定された平面状の第2対向体(詳
細は後述する)である。
28は2枚の圧電板を張り合わせて形成された
振動体、即ちバイモルフで、該バイモルフは直方
体形状を有しその長さ、幅w、厚みaは夫々約
30mm、5mm、05mmであり、水晶、ロツシエル塩、
酒石酸エチレン、ジアミン、酒石酸カリ、第一リ
ン酸カリ、第一リン酸アンモン、硫酸リチウム、
チタン酸バリウム、硫酸グリシンなどの単結晶
や、チタン酸バリウム系磁器、ジリコン酸・チタ
ン酸鉛系磁器、ニオブ酸系磁器などの磁器材料か
らなつている。そして、上記バイモルフ28は赤
外線入射方向に垂直な方向、即ち横方向に長くな
るようにして左端28′が上記ヘツダ14に設け
られた絶縁台29に固定され、右端28″に上記
第2赤外線透過体26が装着されている。30及
び31は上記ヘツダ14に絶縁材32,33を介
して植設された第3、第4リード端子、34及び
35は第3図にも示す如く上記バイモルフ28の
左端28′の両面に形成された第1、第2振動電
極で、該第1、第2振動電極は夫々上記第3、第
4リード端子30,31に接続されている。
而して、上記第1、第2振動電極34,35間
に第3、第4リード端子30,31を介して所定
の交流信号を印加すると、上記バイモルフ28は
交流信号の周波数に応じて撓んで第2赤外線透過
体26を円弧状A方向(第3図)に周期的に振動
せしめる。この場合、上記2対向体27は第1対
向体25に対して常に平行状態に保持されながら
円弧状A方向に周期的に振動する。
ここで、上記第1、第2対向体25,27を詳
述するに、第2対向体27において36,36…
はアルミニウム、金、銀などの赤外線非透過材料
からなり紙面に略平行な方向(第2図)にて第4
図bに示す如く線状に延設された複数の第2赤外
線非透過部、37,37…は該第2赤外線非透過
部の各々の間に位置し第2赤外線非透過部36,
36…と同一の形状及び寸法を有する第2赤外線
非透過部である。そして第2赤外線非透過部3
6,36…及び第2赤外線透過部37,37…の
各部分の振動方向寸法は各部分の振動幅に比例し
ている。従つて、第2対向体27は円弧状A方向
に振動するから、上記第2赤外線非透過部36,
36…及び第2赤外線透過部37,37…は共
に、上記バイモルフ28に最も近い部分の振動方
向寸法が最小幅W1となりバイモルフ28から最
も遠い部分の振動方向寸法が最大幅W2となるよ
うな扇形をなしている。
更に、上記第1対向体25において、38,3
8…は上記第2赤外線非透過部36,36…と同
一材料からなり紙面に略平行な方向(第2図)に
て第4図aに示す如く線状に延設された複数の第
1赤外線非透過部、39,39…は該第1赤外線
非透過部の各々の間に位置する第1赤外線透過部
で、上記第1赤外線非透過部38,38…及び第
1赤外線透過部39,39…は上記第2対向体2
7の第2赤外線非透過部36,36…及び第2赤
外線透過部37,37…と同一の扇形状及び寸法
を有している。
そして、例えば、上記第1赤外線非透過部3
8,38…、第1赤外線透過部39,39…、第
2赤外線非透過部36,36…及び第2赤外線透
過部37,37…の幅W1,W2は夫々100μm、
120μmであり長さは3mm、厚さDは0.1〜
100μmである。
而して、上記バイモルフ28の振動時には、上
記第2対向体27の第2赤外線非透過部36,3
6…は第5図に詳細に示す如く上記第1対向体2
5の第1赤外線非透過部38,38…及び第1赤
外線透過部39,39…に交互に完全に重畳する
ように、即ち打点領域I及び斜線領域Jに位置す
るように振動する。
ここに、上記第1赤外線非透過部38,39
…、第1赤外線透過部39,39…、第2赤外線
非透過部36,36…及び第2赤外線透過部3
7,37…の幅は第6図a,bに示す如く一定と
するのが通常である。この場合、第2対向体27
は円弧状A方向に振動するから、例えば第2赤外
線非透過部36,36…は第7図に示す如く第1
赤外線非透過部38,38…に完全には重畳しな
い。すると、赤外線検出器4外部の被検出体から
の赤外線を周期的に断続して赤外線検出体5に入
射する赤外線を周期的に変化せしめるにも、即ち
交流的に変調せしめるにもその変調度が悪く、従
つて赤外線検出体5におけるSN比が低下してし
まう。
この点、上記赤外線検出器4では、第2赤外線
非透過部36,36…は第1赤外線非透過部3
8,38…及び第1赤外線透過部39,39…に
完全に重畳するから、赤外線検出体5に入射する
赤外線の変調度は良好であり、従つて赤外線検出
体5におけるSN比は顕著に向上する。尚、赤外
線検出体5の出力は被検出体の温度と室温との温
度差に基づいている。
第8図は上記赤外線検出器4を含む回路を示
し、赤外線検出器4内のインピーダンス変換回路
11は1010〜1011Ωの高入力抵抗40、FET(電界
効果トランジスタ)41及び約10KΩの出力抵抗
42にて形成されている。
そして、上記赤外線検出器4は第1リード端子
16にて直流電圧が供給され、第2リード端子1
7から被検出体の温度と室温との温度差に応じた
交流信号が出力される。43は室温測定を行なう
ダイオード、44は無安定マルチバイブレータか
らなり周期的パルスを発振する発振器、45は上
記パルスに基づいて上記バイモルフ28を振動せ
しめる(撓ませる)ための交流信号を出力する駆
動回路、46,47,48は直流増幅器、49は
フイルタ増幅器、50は周期検波器で、上記赤外
線検出器4からの交流信号と上記発振器44から
のパルスとの同期をとり、被検出体の温度が室温
より高い場合はその温度差に応じた正の直流信号
を出力し、被検出体の温度が室温より低い場合は
その温度差に応じた負の直流信号を出力する。5
1は上記同期検波器50の出力とダイオード43
の出力とを合成(加算)する合成回路で、該回路
は被検出体の温度に応じた信号を出力する。52
は斯る温度を所望回路へ出力するための出力端子
である。
以上の説明から明らかな如く、本発明によれば
入射赤外線変化量に応じて電荷を発生する赤外線
検出体、該検出体を収納する収納体、被検出体か
らの赤外線を上記赤外線検出体へ入射せしめるべ
く上記収納体に穿設された開口、赤外線透過部及
び赤外線非透過部を共に有し互いに平行にして上
記開口に対向すべく配置された平面状の一対の対
向体、長手方向に対して垂直に自由に振動可能な
自由開放端の先端部に一方の前記対向体を装着し
且つ上記平行状態を保持しながら一方の対向体を
その赤外線非透過部が他方の対向体の赤外線透過
部及び赤外線非透過部に周期的に交互に重畳する
ように振動せしめる振動体を備え、上記一方の対
向体の赤外線透過部及び赤外線非透過部におい
て、その形状及び寸法は互いに同一とし、各部分
の振動方向の寸法は各部分の振動幅に比例せし
め、更に上記他方の対向体の赤外線透過部及び赤
外線非透過部の形状及び寸法は上記一方の対向体
の赤外線透過部及び赤外線非透過部と同一とした
から、従来の如きチヨツパ及びモータが不要とな
り、従つて赤外線検出部を小型化できると共に、
赤外線検出体に入射する赤外線はむらなく周期的
に変化するため高精度の下に赤外線検出を行なう
ことができる。更に、赤外線を変化せしめる場合
の変調度を向上でき、従つて赤外線検出体におけ
るSN比を顕著に向上できる。
また、特開昭56−160628号(G01J、5/62)
に記載の従来技術においては圧電振動子の伸び方
向(縦方向)の振動を用いているが、伸び方向の
振幅量は100Vの印加でもせいぜい10μm程度であ
る。一方、本発明においてはバイモルフ振動子の
横方向の振幅量を利用しているので、数10Vの印
加でも数10μmの大きな振幅、即ち、前者に比較
して約10倍の振幅量を得ることができ、極めて効
率がよい。また、この従来例においては2個の発
振器を要し、而も両発器の発振周波数の差の周波
数で赤外線をチヨツピングするので、その周波数
を精度よく制御する必要があるが、本発明ではそ
のような高精度の発振器を要せず、而も1個で事
足りる。
また、特開昭56−128432号(G01J 1/42)に
示されている技術においては、回転円板上の光透
過部の寸法を振動幅に比例するようにした例が示
されているが、この従来例では1枚の回転円板を
モーターで回転駆動するに過ぎない。また、特開
昭55−54418号(G01J 5/14)第5図にはバイ
モルフを使用して光を断続する例が示されている
が、本発明で述べた如き構成および効果を有する
ものではない。
【図面の簡単な説明】
第1図a及びbは夫々従来の赤外線検出機構の
側面図及び平面図、第2図は本発明実施例赤外線
検出器の断面図、第3図は第2図において矢印
方向から見た図、第4図a,bは夫々同要部平面
図、第5図は同要部の動作状態図、第6図a,b
は夫々第4図a,bに対応する赤外線検出器の一
般的要部平面図、第7図は同要部の動作状態図、
第8図は第2図の赤外線検出器を含む回路図であ
る。 5……赤外線検出体、12……収納体、23…
…開口、25……第1対向体、38,38……第
1赤外線非透過部、39,39……第1赤外線透
過部、27……第2対向体、36,36……第2
赤外線非透過部、37,37……第2赤外線透過
部、28……バイモルフ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 入射赤外線変化量に応じて電荷を発生する赤
    外線検出体5と、該検出体を収納する収納体12
    と、被検出体からの赤外線を前記赤外線検出体へ
    入射せしめるべく前記収納体に穿設された開口2
    3と、赤外線透過部39及び赤外線非透過部38
    を共に有し互いに平行にして前記開口23に対向
    すべく配置された平面状の一対の対向体25,2
    7と、長手方向に対して垂直に自由に振動可能な
    自由開放端の先端部に一方の前記対向体を装着し
    且つ前記平行状態を保持しながら前記一方の対向
    体をその赤外線非透過部が他方の対向体の赤外線
    透過部及び赤外線非透過部に周期的に交互に重畳
    するように振動せしめるバイモルフ振動体28と
    を備え、前記一方の対向体の赤外線透過部及び赤
    外線非透過部において、その形状及び寸法は互い
    に同一とし、各部分の振動方向の寸法は各部分の
    振動幅に比例せしめ、更に、上記他方の対向体の
    赤外線透過部及び赤外線非透過部の形状及び寸法
    は上記一方の対向体の赤外線透過部及び赤外線非
    透過部と同一にしてなる赤外線検出器。
JP57013892A 1981-08-20 1982-01-29 赤外線検出器 Granted JPS58129334A (ja)

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JP57013892A JPS58129334A (ja) 1982-01-29 1982-01-29 赤外線検出器
US06/407,582 US4485305A (en) 1981-08-20 1982-08-12 Infrared detector with vibrating chopper
GB08223932A GB2105033B (en) 1981-08-20 1982-08-19 Infrared ray detector

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