JPH0476061B2 - - Google Patents
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- JPH0476061B2 JPH0476061B2 JP59161826A JP16182684A JPH0476061B2 JP H0476061 B2 JPH0476061 B2 JP H0476061B2 JP 59161826 A JP59161826 A JP 59161826A JP 16182684 A JP16182684 A JP 16182684A JP H0476061 B2 JPH0476061 B2 JP H0476061B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/81—Structural details of the junction
- H10N10/817—Structural details of the junction the junction being non-separable, e.g. being cemented, sintered or soldered
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、熱赤外線計測において、熱赤外発生
部の面積を熱赤外量で検知することにより、熱赤
外発生部の位置情報を得るための赤外線検出素子
に関するものである。
部の面積を熱赤外量で検知することにより、熱赤
外発生部の位置情報を得るための赤外線検出素子
に関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来の熱電堆型赤外線検出素子の構成を第１図
に示す。基板薄膜４の上に二種類の金属薄層１，
２が図の様に交互にジグザグ状に配置されてい
る。感温接合部６の上に赤外吸収層３が配置され
ている。基準接合部７は、左右の支持台５の上部
の基板薄膜４上に配置されていて、赤外線が入射
しても昇温しないようになつている。赤外吸収層
３に赤外線が照射されると感温接合部６は昇温
し、基準接合部７との温度差に相当した起電力
が、ゼーベツク効果により信号取出電極８に発生
する。ここで、赤外吸収層３の一部に微少面積の
点状赤外線を照射すると、その照射位置によつて
発生する起電力が異なる。即ち、感温接合部６に
近い位置では発生起電力は高くなる。
に示す。基板薄膜４の上に二種類の金属薄層１，
２が図の様に交互にジグザグ状に配置されてい
る。感温接合部６の上に赤外吸収層３が配置され
ている。基準接合部７は、左右の支持台５の上部
の基板薄膜４上に配置されていて、赤外線が入射
しても昇温しないようになつている。赤外吸収層
３に赤外線が照射されると感温接合部６は昇温
し、基準接合部７との温度差に相当した起電力
が、ゼーベツク効果により信号取出電極８に発生
する。ここで、赤外吸収層３の一部に微少面積の
点状赤外線を照射すると、その照射位置によつて
発生する起電力が異なる。即ち、感温接合部６に
近い位置では発生起電力は高くなる。
従つて、従来の熱電堆型赤外線検出素子は面内
感度の不均一性が大きいという欠点を有してい
る。そのため、赤外照射面積計測検出器として使
用する場合は、その感温接合部６をなるべく一点
に集中配置するような円型構造とし、これに赤外
集光器としてオプチカルコーンを組合せて使用す
る方法などが採用されている。
感度の不均一性が大きいという欠点を有してい
る。そのため、赤外照射面積計測検出器として使
用する場合は、その感温接合部６をなるべく一点
に集中配置するような円型構造とし、これに赤外
集光器としてオプチカルコーンを組合せて使用す
る方法などが採用されている。
第２図がその構成の一例であるが、入射赤外線
はオプチカルコーン２２の入口部の仮想面上で像
を結ぶようにしてあり、この仮想面で赤外発生部
の面積に対応した赤外線を受け入れることにな
る。入射した赤外線は、オプチカルコーン２２の
内部鏡面で反射されて、全て最終的には熱電堆２
０の感温接合部を覆つている赤外吸収層２１に到
達する。
はオプチカルコーン２２の入口部の仮想面上で像
を結ぶようにしてあり、この仮想面で赤外発生部
の面積に対応した赤外線を受け入れることにな
る。入射した赤外線は、オプチカルコーン２２の
内部鏡面で反射されて、全て最終的には熱電堆２
０の感温接合部を覆つている赤外吸収層２１に到
達する。
このような構成にすれば、赤外線吸収層２１で
の赤外線はほゞ均一に分布するので、面内不均一
の欠点を解決することができる。
の赤外線はほゞ均一に分布するので、面内不均一
の欠点を解決することができる。
しかし、余分なオプチカルコーン２２を採用し
なければならば、これは検出部の寸法増大につな
がる。更に赤外結像面が大きくなるので、光学設
計にも大きな影響を与える。即ち、同一分解能を
達成しようとすれば、結像面が大きいほど焦点距
離の長い光学系が必要となり、同一の明るさを達
成しようとすれば、口径の大きな集光径が必要と
なる。
なければならば、これは検出部の寸法増大につな
がる。更に赤外結像面が大きくなるので、光学設
計にも大きな影響を与える。即ち、同一分解能を
達成しようとすれば、結像面が大きいほど焦点距
離の長い光学系が必要となり、同一の明るさを達
成しようとすれば、口径の大きな集光径が必要と
なる。
発明の目的
本発明は、熱電堆型赤外線検出素子における面
内感度不均一性を解消し、オプチカルコーン等の
光学的設計上の制約となるような構成要素を用い
ずに赤外照射面積計測が可能な熱電堆型赤外線検
出素子を実現することを目的とする。
内感度不均一性を解消し、オプチカルコーン等の
光学的設計上の制約となるような構成要素を用い
ずに赤外照射面積計測が可能な熱電堆型赤外線検
出素子を実現することを目的とする。
発明の構成
本発明は、基板薄膜上に二種類の金属薄層が交
互にその両端が重なるように電気的に直列に配置
され、感温接合部と基準接合部とがひとつおきに
形成された熱電堆型赤外線検出素子において、 前記感温接合部を各々隣り合うよう凡そ直線上
に配列し且つその両端に前記基準接合部を分離配
置し、また 前記感温接合部を前記直線配列方向に対して一
定方向となる斜めの分離帯で分離し、しかも 一本の分離帯が終わるところの反対側の辺で次
の分離帯が始まるよう形成することによつて、 前記直線配列方向に直交する方向での当該感温
接合部の幅が同一となるよう構成したものであ
る。
互にその両端が重なるように電気的に直列に配置
され、感温接合部と基準接合部とがひとつおきに
形成された熱電堆型赤外線検出素子において、 前記感温接合部を各々隣り合うよう凡そ直線上
に配列し且つその両端に前記基準接合部を分離配
置し、また 前記感温接合部を前記直線配列方向に対して一
定方向となる斜めの分離帯で分離し、しかも 一本の分離帯が終わるところの反対側の辺で次
の分離帯が始まるよう形成することによつて、 前記直線配列方向に直交する方向での当該感温
接合部の幅が同一となるよう構成したものであ
る。
実施例の説明
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。
本発明による熱電堆型赤外線検出素子の構成を
第３図に示す。ゼーベツタ効果を有する二種類の
金属薄層３１，３２の感温接合部３６は基板薄膜
３４の中央部にほゞ長方形に集合配置されその全
面を相隣る感温接合部３６の間の間隙も含めて、
赤外吸収層３３がおおつている。
第３図に示す。ゼーベツタ効果を有する二種類の
金属薄層３１，３２の感温接合部３６は基板薄膜
３４の中央部にほゞ長方形に集合配置されその全
面を相隣る感温接合部３６の間の間隙も含めて、
赤外吸収層３３がおおつている。
感温接合部３６の間隙３９は感温接合部３６の
配列方向（第３図のたて方向）に対して傾斜した
斜め方向に延びるように配置され、一本の斜め間
隙３９が終るところの反対側の辺で、次の斜め間
隙３９がはじまるように形成すれば、感温接合部
の配列方向に直交する方向（第３図ａの横方向）
での巾はどの部分でも一定である。例えば第３図
ａのＢ−B′でのその巾は、ほゞ中央に分離帯３
９があるので、その左右の感温接合部分の巾の和
であるが、このＢ−B′の位置が、長方形の感温
接合部集合体のどの位置にあつても一定である。
配列方向（第３図のたて方向）に対して傾斜した
斜め方向に延びるように配置され、一本の斜め間
隙３９が終るところの反対側の辺で、次の斜め間
隙３９がはじまるように形成すれば、感温接合部
の配列方向に直交する方向（第３図ａの横方向）
での巾はどの部分でも一定である。例えば第３図
ａのＢ−B′でのその巾は、ほゞ中央に分離帯３
９があるので、その左右の感温接合部分の巾の和
であるが、このＢ−B′の位置が、長方形の感温
接合部集合体のどの位置にあつても一定である。
従つて、このような構成の赤外線検出素子はＢ
−B′線に相当する線状赤外線光源を観測する場
合又は、赤外光源が二次元面でその端部がＢ−
B′線に相当する条件の時は、Ｂ−B′に直交する
方向の感度分布を一定にすることが可能である。
−B′線に相当する線状赤外線光源を観測する場
合又は、赤外光源が二次元面でその端部がＢ−
B′線に相当する条件の時は、Ｂ−B′に直交する
方向の感度分布を一定にすることが可能である。
次に具体的実施例を説明する。
二種類の金属薄層３１，３２はビスマスとアン
チモンとし、基板薄膜３４は５〜50μｍの耐熱性
有機フイルム、例えば厚さ20μｍのカプトンフイ
ルムとし、支持台３５は銅ブロツク、信号取出電
極３８は金の蒸着膜とする。
チモンとし、基板薄膜３４は５〜50μｍの耐熱性
有機フイルム、例えば厚さ20μｍのカプトンフイ
ルムとし、支持台３５は銅ブロツク、信号取出電
極３８は金の蒸着膜とする。
ビスマフ、アンチモンの各薄層３１，３２は蒸
着によつて形成された薄層で、感温接合部３６の
寸法はＢ−B′方向が0.1mm直交する方向が0.08mm、
不感帯の分離部３９は感温接合部３６の直列配列
方向およびその直角方向のいずれに対しても0.02
mm以下である。又両端は、Ｂ−B′方向及びそれ
に直交する方向が各々共に、0.08mmの二等辺直角
三角形状とする。感温接合部３６の数は31ヶとす
る。
着によつて形成された薄層で、感温接合部３６の
寸法はＢ−B′方向が0.1mm直交する方向が0.08mm、
不感帯の分離部３９は感温接合部３６の直列配列
方向およびその直角方向のいずれに対しても0.02
mm以下である。又両端は、Ｂ−B′方向及びそれ
に直交する方向が各々共に、0.08mmの二等辺直角
三角形状とする。感温接合部３６の数は31ヶとす
る。
このような形状、寸法、配置により、感温接合
部集合体は0.1mm×2.98mmの直方形を形成するこ
とになる。
部集合体は0.1mm×2.98mmの直方形を形成するこ
とになる。
Ｂ−B′方向の感温接合部の巾は0.08mmである。
基準接合部３７の数は30ヶで、左右に15ヶづつ配
置され、その寸法は0.06mm×0.18mmである。Ｂ−
B′に直交する方向は、感温接合部３６の寸法形
状から、0.18mmに決定される。Ｂ−B′方向につい
ては、設計上自由度があり、最適な数値を選択す
る余地がある。
基準接合部３７の数は30ヶで、左右に15ヶづつ配
置され、その寸法は0.06mm×0.18mmである。Ｂ−
B′に直交する方向は、感温接合部３６の寸法形
状から、0.18mmに決定される。Ｂ−B′方向につい
ては、設計上自由度があり、最適な数値を選択す
る余地がある。
感温接合部集合パターン上には、赤外吸収層３
３であるカーボン微粉をバインダーで混合した黒
化剤を30μｍ塗布する。
３であるカーボン微粉をバインダーで混合した黒
化剤を30μｍ塗布する。
このようにして作成した熱電堆型赤外線検出素
子に、波長15μｍ帯の線状赤外ビーム（ビーム巾
30μｍ）を照射して、感温接合部３６の直列並び
方向（Ｂ−B′に直交する方向）の感度均一性を
測定したところ、そのバラツキは、0.5％以内で
あつた。
子に、波長15μｍ帯の線状赤外ビーム（ビーム巾
30μｍ）を照射して、感温接合部３６の直列並び
方向（Ｂ−B′に直交する方向）の感度均一性を
測定したところ、そのバラツキは、0.5％以内で
あつた。
これは、従来の100μｍピツチの熱電堆型赤外
線検出素子のバラツキ20％より1.5桁低い値で、
充分感度均一性が達成されたといえる。
線検出素子のバラツキ20％より1.5桁低い値で、
充分感度均一性が達成されたといえる。
尚バラツキの評価条件としては、波長15μｍの
２倍の30μｍ幅は、実現可能な最小幅に近く、こ
の幅で、３mm長さの素子を評価したということは
３mm／0.03mm＝100本の分解能を確保している点
から考えても、ほゞ妥当な評価基準といえる。
２倍の30μｍ幅は、実現可能な最小幅に近く、こ
の幅で、３mm長さの素子を評価したということは
３mm／0.03mm＝100本の分解能を確保している点
から考えても、ほゞ妥当な評価基準といえる。
発明の効果
以上のように、本発明は、基板薄膜上に二種類
の金属薄層が交互にその両端が重なるように電気
的に直列に配置され、感温接合部と基準接合部と
がひとつおきに形成された熱電堆型赤外線検出素
子において、 前記感温接合部を各々隣り合うよう凡そ直線上
に配列し且つその両端に前記基準接合部を分離配
置し、また 前記感温接合部を前記直線配列方向に対して一
定方向となる斜めの分離帯で分離し、しかも 一本の分離帯が終わるところの反対側の辺で次
の分離帯が始まるよう形成することによつて、 前記直線配列方向に直交する方向での当該感温
接合部の幅が同一となるよう構成することによ
り、面内感度の不均一性の少ない小型の赤外線検
出素子を得ることができる。
の金属薄層が交互にその両端が重なるように電気
的に直列に配置され、感温接合部と基準接合部と
がひとつおきに形成された熱電堆型赤外線検出素
子において、 前記感温接合部を各々隣り合うよう凡そ直線上
に配列し且つその両端に前記基準接合部を分離配
置し、また 前記感温接合部を前記直線配列方向に対して一
定方向となる斜めの分離帯で分離し、しかも 一本の分離帯が終わるところの反対側の辺で次
の分離帯が始まるよう形成することによつて、 前記直線配列方向に直交する方向での当該感温
接合部の幅が同一となるよう構成することによ
り、面内感度の不均一性の少ない小型の赤外線検
出素子を得ることができる。
第１図ａ，ｂは従来の熱電堆型赤外線検出素子
の一例を示す平面図およびそのＡ−A′断面図、
第２図は従来の熱電堆型赤外線検出素子の使用例
を示す概略断面図、第３図ａ，ｂは本発明による
熱電堆型赤外線検出素子の実施例を示す平面図お
よびそのＡ−A′断面図である。 １，３１……金属薄層、２，３２……金属薄
層、３，２１，３３……赤外吸収層、４，３４…
…基板薄膜、５，３５……基板薄膜支持台、６，
３６……感温接合部、７，３７……基準接合部、
８，３８……信号取出し電極、３９……分離帯。
の一例を示す平面図およびそのＡ−A′断面図、
第２図は従来の熱電堆型赤外線検出素子の使用例
を示す概略断面図、第３図ａ，ｂは本発明による
熱電堆型赤外線検出素子の実施例を示す平面図お
よびそのＡ−A′断面図である。 １，３１……金属薄層、２，３２……金属薄
層、３，２１，３３……赤外吸収層、４，３４…
…基板薄膜、５，３５……基板薄膜支持台、６，
３６……感温接合部、７，３７……基準接合部、
８，３８……信号取出し電極、３９……分離帯。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板薄膜上に二種類の金属薄層が交互にその
両端が重なるように電気的に直列に配置され、感
温接合部と基準接合部とがひとつおきに形成され
た熱電堆型赤外線検出素子において、 前記感温接合部を各々隣り合うよう凡そ直線上
に配列し且つその両端に前記基準接合部を分離配
置し、また 前記感温接合部を前記直線配列方向に対して一
定方向となる斜めの分離帯で分離し、しかも 一本の分離帯が終わるところの反対側の辺で次
の分離帯が始まるよう形成することによつて、 前記直線配列方向に直交する方向での当該感温
接合部の幅が同一となるよう構成したことを特徴
とする熱電堆型赤外線検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16182684A JPS6140522A (ja) | 1984-08-01 | 1984-08-01 | 熱電堆型赤外線検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16182684A JPS6140522A (ja) | 1984-08-01 | 1984-08-01 | 熱電堆型赤外線検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6140522A JPS6140522A (ja) | 1986-02-26 |
| JPH0476061B2 true JPH0476061B2 (ja) | 1992-12-02 |
Family
ID=15742644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16182684A Granted JPS6140522A (ja) | 1984-08-01 | 1984-08-01 | 熱電堆型赤外線検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6140522A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0815764B2 (ja) * | 1990-08-13 | 1996-02-21 | ミサワホーム株式会社 | 軽量コンクリートパネルの製造方法 |
-
1984
- 1984-08-01 JP JP16182684A patent/JPS6140522A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6140522A (ja) | 1986-02-26 |
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