JPH0453371B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0453371B2 JPH0453371B2 JP60083764A JP8376485A JPH0453371B2 JP H0453371 B2 JPH0453371 B2 JP H0453371B2 JP 60083764 A JP60083764 A JP 60083764A JP 8376485 A JP8376485 A JP 8376485A JP H0453371 B2 JPH0453371 B2 JP H0453371B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- infrared
- pyroelectric
- lens
- detection element
- infrared detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/34—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は赤外計測に関するもので、赤外線を利
用して温度計測、地球資源観測、気象観測、公害
観測、防犯・防災監視、交通関係、熱管理工程の
監視計測を行う焦電形赤外検出素子に関するもの
である。
用して温度計測、地球資源観測、気象観測、公害
観測、防犯・防災監視、交通関係、熱管理工程の
監視計測を行う焦電形赤外検出素子に関するもの
である。
従来の技術
集光レンズに直接赤外検出素子を密着し集光効
率を高くして赤外検出性能を改善した赤外検出器
として、イマージヨンレンズ付サーミスタ赤外検
出器がある。（電子技術総合研究所調査報告第177
号PP65〜66） 第４図にその例を示す。同図ａは側面図、ｂは
底面図である。イマージヨン形ゲルマニウムレン
ズ１２にサーミスタ素子１１が密着している。１
３，１４は信号取り出しのための電極である。１
５，１６は各々信号取り出しのためのリード線で
ある。
率を高くして赤外検出性能を改善した赤外検出器
として、イマージヨンレンズ付サーミスタ赤外検
出器がある。（電子技術総合研究所調査報告第177
号PP65〜66） 第４図にその例を示す。同図ａは側面図、ｂは
底面図である。イマージヨン形ゲルマニウムレン
ズ１２にサーミスタ素子１１が密着している。１
３，１４は信号取り出しのための電極である。１
５，１６は各々信号取り出しのためのリード線で
ある。
従来のサーミスタ形赤外検出素子は、温度によ
る抵抗変化により赤外の熱吸収を検知するもの
で、一般的にはサーミスタ素子１１の側端からリ
ード線１５，１６を取り出す構造になつている。
る抵抗変化により赤外の熱吸収を検知するもの
で、一般的にはサーミスタ素子１１の側端からリ
ード線１５，１６を取り出す構造になつている。
イマージヨン形ゲルマニウムレンズ１２側に入
射した赤外光はレンズ１２で集光されてサーミス
タ素子１１に入射する。サーミスタ素子１１は入
射赤外光により温度が上昇しその抵抗値が低下す
るので、リード線１５，１６を介して流れる電流
は大きくなる。この抵抗変化量により入射赤外光
を量的に検知し、各種測定を行うものである。
射した赤外光はレンズ１２で集光されてサーミス
タ素子１１に入射する。サーミスタ素子１１は入
射赤外光により温度が上昇しその抵抗値が低下す
るので、リード線１５，１６を介して流れる電流
は大きくなる。この抵抗変化量により入射赤外光
を量的に検知し、各種測定を行うものである。
発明が解決しようとする問題点
このサーミスタ形赤外検出素子は、焦電形赤外
検出素子と比較すると感度の点で劣る。一方、焦
電形赤外検出素子をイマージヨンレンズと組合せ
ようとした場合、焦電形赤外検出素子は焦電材料
の分極を利用しているので、サーミスタ形のよう
に側面からの電極取り出しは感度が十分発揮でき
ないという問題がある。十分感度を上げるには、
赤外入射面即ち赤外集光レンズとの密着面及びそ
れに対向する面即ち赤外入射面の裏面に電極を形
成することが必要である。しかし、赤外入射面に
信号取り出し電極を形成することは、製造上容易
でない。特に、赤外線に透明で、かつ反射のない
電極を形成することが要求されるので、集光レン
ズに密着した焦電形赤外検出素子は開発された実
績がない。本発明は、このような問題を全て解決
し、高感度の集光レンズ付焦電形赤外検出素子を
実現するものである。
検出素子と比較すると感度の点で劣る。一方、焦
電形赤外検出素子をイマージヨンレンズと組合せ
ようとした場合、焦電形赤外検出素子は焦電材料
の分極を利用しているので、サーミスタ形のよう
に側面からの電極取り出しは感度が十分発揮でき
ないという問題がある。十分感度を上げるには、
赤外入射面即ち赤外集光レンズとの密着面及びそ
れに対向する面即ち赤外入射面の裏面に電極を形
成することが必要である。しかし、赤外入射面に
信号取り出し電極を形成することは、製造上容易
でない。特に、赤外線に透明で、かつ反射のない
電極を形成することが要求されるので、集光レン
ズに密着した焦電形赤外検出素子は開発された実
績がない。本発明は、このような問題を全て解決
し、高感度の集光レンズ付焦電形赤外検出素子を
実現するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために、本発明は電気伝
導度を有する赤外線に対して透明な物質によりイ
マージヨンレンズを構成し、この底面に焦電素子
を密着してイマージヨンレンズを焦電素子の一方
の電極として兼用させ、焦電素子の他面に信号取
り出し電極を形成するようにしたものである。
導度を有する赤外線に対して透明な物質によりイ
マージヨンレンズを構成し、この底面に焦電素子
を密着してイマージヨンレンズを焦電素子の一方
の電極として兼用させ、焦電素子の他面に信号取
り出し電極を形成するようにしたものである。
作 用
上記構成においてイマージヨンレンズは入射赤
外光を集光して焦電素子に入射させる。一方集光
レンズ自体を焦電素子のアース電極とし、焦電素
子の他面の信号取り出し電極より信号を取り出す
ことにより高感度の焦電形赤外検出素子を得るこ
とができる。
外光を集光して焦電素子に入射させる。一方集光
レンズ自体を焦電素子のアース電極とし、焦電素
子の他面の信号取り出し電極より信号を取り出す
ことにより高感度の焦電形赤外検出素子を得るこ
とができる。
実施例
以下本発明の実施例について図面とともに詳細
に説明する。
に説明する。
第１図および第２図は本発明による集光レンズ
付の焦電形赤外検出素子の構成を示し、第１図は
側面図、第２図は底面図である。２は電気伝導度
を有する赤外線に対して透明な物質、たとえばゲ
ルマニウム又はシリコンの赤外集光レンズであ
る。本実施例ではゲルマニウムを使用した。ゲル
マニウムは比抵抗が高くても50Ω−cmであり、
10Ω−cm程度でも十分赤外線に透明である。ゲル
マニウムレンズ２の曲率半径は1.5mmで、直径３
mmの半球レンズとする。赤外入射側の曲面には反
射防止膜が必要である。反射防止膜としては、硫
化亜鉛の蒸着膜を採用した。波長中心は10μmと
した。１は焦電素子でゲルマニウムレンズ２の底
面に、スパツタ蒸着法により薄膜として形成し
た。膜厚は3μmで、材質はチタン酸鉛であり蒸着
後裏面に金黒の信号取り出し電極３兼赤外吸収層
を形成した。金黒により、赤外線はほとんど吸収
される。なお、リード線取り出し部は第２図に示
すように有効受光面から少し出張つた部分にAl
蒸着膜を形成し、超音波ボンダーでリード線４の
取り出しを行なつた。
付の焦電形赤外検出素子の構成を示し、第１図は
側面図、第２図は底面図である。２は電気伝導度
を有する赤外線に対して透明な物質、たとえばゲ
ルマニウム又はシリコンの赤外集光レンズであ
る。本実施例ではゲルマニウムを使用した。ゲル
マニウムは比抵抗が高くても50Ω−cmであり、
10Ω−cm程度でも十分赤外線に透明である。ゲル
マニウムレンズ２の曲率半径は1.5mmで、直径３
mmの半球レンズとする。赤外入射側の曲面には反
射防止膜が必要である。反射防止膜としては、硫
化亜鉛の蒸着膜を採用した。波長中心は10μmと
した。１は焦電素子でゲルマニウムレンズ２の底
面に、スパツタ蒸着法により薄膜として形成し
た。膜厚は3μmで、材質はチタン酸鉛であり蒸着
後裏面に金黒の信号取り出し電極３兼赤外吸収層
を形成した。金黒により、赤外線はほとんど吸収
される。なお、リード線取り出し部は第２図に示
すように有効受光面から少し出張つた部分にAl
蒸着膜を形成し、超音波ボンダーでリード線４の
取り出しを行なつた。
焦電素子１のアース電極としてゲルマニウムレ
ンズ自身を利用する。焦電素子１は非常に抵抗が
高い材料で構成されるので、電極として多少抵抗
があつても機能、性能には影響がなく、ゲルマニ
ウムレンズの比抵抗は前述したとおり高々50Ω−
cmなので焦電素子１の電極として利用しても何ら
問題はない。
ンズ自身を利用する。焦電素子１は非常に抵抗が
高い材料で構成されるので、電極として多少抵抗
があつても機能、性能には影響がなく、ゲルマニ
ウムレンズの比抵抗は前述したとおり高々50Ω−
cmなので焦電素子１の電極として利用しても何ら
問題はない。
このゲルマニウムレンズ２からのリード線取り
出しは、第２図に示すように焦電素子１から少し
離れて、しかもなるべく焦電素子１に近い部分に
Al蒸着膜を形成し、そこからリード線５を超音
波ボンダーにて固定取り出しとする。
出しは、第２図に示すように焦電素子１から少し
離れて、しかもなるべく焦電素子１に近い部分に
Al蒸着膜を形成し、そこからリード線５を超音
波ボンダーにて固定取り出しとする。
焦電素子１の寸法は0.3mmφとした。リード線
結線後、焦電素子１は分極処理される。この分極
処理は、一般通常の方式によるもので、200℃に
おいて、60KV／cmの電界を約20分印加して実施
した。
結線後、焦電素子１は分極処理される。この分極
処理は、一般通常の方式によるもので、200℃に
おいて、60KV／cmの電界を約20分印加して実施
した。
入射した赤外線は集光レンズ２で集光されて焦
電素子１に入射する。焦電素子は入射した赤外線
に応じて焦電気を発生し、信号取り出し電極３よ
り取り出される。
電素子１に入射する。焦電素子は入射した赤外線
に応じて焦電気を発生し、信号取り出し電極３よ
り取り出される。
このような構成により、赤外線に対して透明で
かつ、反射もほとんどない電極を実現することが
でき、焦電素子の高い感度を保持したまゝ集光効
率の高いレンズとの組合わせが可能となる。
かつ、反射もほとんどない電極を実現することが
でき、焦電素子の高い感度を保持したまゝ集光効
率の高いレンズとの組合わせが可能となる。
第３図は本発明の他の実施例を示す。本実施例
は第１図の構成の焦電形赤外線検出素子に視野制
限板６を設けた実施例で、視野制限板６のアパー
チヤは0.9mmφとしたものである。この実施例は
視野外の不要光に対する感度を低下させることが
できるSN比の向上がはかれる。
は第１図の構成の焦電形赤外線検出素子に視野制
限板６を設けた実施例で、視野制限板６のアパー
チヤは0.9mmφとしたものである。この実施例は
視野外の不要光に対する感度を低下させることが
できるSN比の向上がはかれる。
発明の効果
以上のように本発明は電気伝導度を有する赤外
レンズの一面に焦電素子を密着し、この赤外レン
ズを焦電素子の電極として兼用させた焦電形赤外
検出素子で、焦電素子の厚み方向に電極が設けら
れ、更に集光レンズが密着しているので非常に感
度の高い焦電形赤外検出素子を得ることができ
る。たとえば、集光レンズの集光特性により、
0.3mmφの焦電素子に入射する赤外線は約９倍と
なり、赤外反射損失、赤外吸収損失分20％を差引
いても、７倍であり、赤外検出素子としての感度
は７倍向上した。
レンズの一面に焦電素子を密着し、この赤外レン
ズを焦電素子の電極として兼用させた焦電形赤外
検出素子で、焦電素子の厚み方向に電極が設けら
れ、更に集光レンズが密着しているので非常に感
度の高い焦電形赤外検出素子を得ることができ
る。たとえば、集光レンズの集光特性により、
0.3mmφの焦電素子に入射する赤外線は約９倍と
なり、赤外反射損失、赤外吸収損失分20％を差引
いても、７倍であり、赤外検出素子としての感度
は７倍向上した。
また、集光レンズ前面に視野制限0.9mmφを設
置することにより、感度改善率を保持したまゝ視
野外の感度を抑えることができた。
置することにより、感度改善率を保持したまゝ視
野外の感度を抑えることができた。
第１図および第２図は、本発明による集光レン
ズ付焦電形赤外検出素子の構造を示すもので、第
１図は側面図、第２図は底面図である。第３図は
本発明の他の実施例を示す焦電形赤外検出素子の
断面側面図、第４図ａ，ｂは、従来の赤外集光レ
ンズ付サーミスタ赤外検出素子の構造を示す側面
図および底面図である。 １……焦電素子、２……赤外集光レンズ、３…
…信号取り出し電極、４，５……リード線、６…
…視野制限板。
ズ付焦電形赤外検出素子の構造を示すもので、第
１図は側面図、第２図は底面図である。第３図は
本発明の他の実施例を示す焦電形赤外検出素子の
断面側面図、第４図ａ，ｂは、従来の赤外集光レ
ンズ付サーミスタ赤外検出素子の構造を示す側面
図および底面図である。 １……焦電素子、２……赤外集光レンズ、３…
…信号取り出し電極、４，５……リード線、６…
…視野制限板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 赤外集光レンズの一面に焦電素子を密着させ
て、赤外集光レンズを焦電素子の一方の電極と
し、焦電素子の他の面に他方の電極を形成したこ
とを特徴とする焦電形赤外検出素子。 ２ 赤外集光レンズをアース電極とした特許請求
の範囲第１項記載の焦電形赤外検出素子。 ３ 赤外集光レンズが電気伝導度を有する赤外透
明体で構成された特許請求の範囲第１項記載の焦
電形赤外検出素子。 ４ 電気伝導度を有する赤外透明体がゲルマニウ
ム又はシリコンである特許請求の範囲第３項記載
の焦電形赤外検出素子。 ５ 集光レンズの赤外入射側に視野制限板が設け
られた特許請求の範囲第１項記載の焦電形赤外検
出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60083764A JPS61241628A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 焦電形赤外検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60083764A JPS61241628A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 焦電形赤外検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61241628A JPS61241628A (ja) | 1986-10-27 |
| JPH0453371B2 true JPH0453371B2 (ja) | 1992-08-26 |
Family
ID=13811645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60083764A Granted JPS61241628A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 焦電形赤外検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61241628A (ja) |
-
1985
- 1985-04-19 JP JP60083764A patent/JPS61241628A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61241628A (ja) | 1986-10-27 |
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