JPH0572028A - 赤外光検出装置 - Google Patents
赤外光検出装置Info
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- JPH0572028A JPH0572028A JP25360791A JP25360791A JPH0572028A JP H0572028 A JPH0572028 A JP H0572028A JP 25360791 A JP25360791 A JP 25360791A JP 25360791 A JP25360791 A JP 25360791A JP H0572028 A JPH0572028 A JP H0572028A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 予備励起が不要で、しかも波長１．５５μｍ
帯の赤外光に対して実用的な感度を有する赤外光検出装
置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明の赤外光検出装置は少なくともエルビ
ウムおよびイッテルビウムの２種類の元素、あるいはそ
の化合物を蛍光体母体中に含む蛍光体と、波長０．９８
μｍのスペクトル成分を含む光を発する発光素子とから
構成される。エルビウムの化合物は酸化エルビウムであ
り、かつその重量比が蛍光体母体１００に対して３〜２
０である。蛍光体母体が少なくとも弗化鉛および二酸化
ゲルマニウムの２種類を含む。この装置においては、波
長１．５５μｍ帯の赤外光に加えて波長０．９８μｍの
スペクトル成分を含む光を同時照射することが可能であ
る。
帯の赤外光に対して実用的な感度を有する赤外光検出装
置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明の赤外光検出装置は少なくともエルビ
ウムおよびイッテルビウムの２種類の元素、あるいはそ
の化合物を蛍光体母体中に含む蛍光体と、波長０．９８
μｍのスペクトル成分を含む光を発する発光素子とから
構成される。エルビウムの化合物は酸化エルビウムであ
り、かつその重量比が蛍光体母体１００に対して３〜２
０である。蛍光体母体が少なくとも弗化鉛および二酸化
ゲルマニウムの２種類を含む。この装置においては、波
長１．５５μｍ帯の赤外光に加えて波長０．９８μｍの
スペクトル成分を含む光を同時照射することが可能であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、波長１．５５μｍ帯の
赤外光の照射により可視域のスペクトル成分を含む再放
射光を呈する赤外光検出装置に関するものである。
赤外光の照射により可視域のスペクトル成分を含む再放
射光を呈する赤外光検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信に用いられる波長１．５５
μｍ帯の赤外線を検出する素子に対する需要が高まって
きている。用途としては、ＬＤ等の発光素子のビーム位
置検出やモード形状等のパターン識別、さらには光ファ
イバーケーブルの破断点の探索等である。この用途に適
用可能なシステムとしては、半導体ホト・ダイオードを
用いた光パワーメータ等の純電気的なシステムと、ビジ
コン、イメージインテンシファイア、赤外励起蛍光体等
を用いた視覚的に検出可能なシステムとに大別すること
ができる。
μｍ帯の赤外線を検出する素子に対する需要が高まって
きている。用途としては、ＬＤ等の発光素子のビーム位
置検出やモード形状等のパターン識別、さらには光ファ
イバーケーブルの破断点の探索等である。この用途に適
用可能なシステムとしては、半導体ホト・ダイオードを
用いた光パワーメータ等の純電気的なシステムと、ビジ
コン、イメージインテンシファイア、赤外励起蛍光体等
を用いた視覚的に検出可能なシステムとに大別すること
ができる。
【０００３】ところが、純電気的なシステムは高感度で
はあるが、視覚的に検出できないという問題点が有り、
ビジコン、イメージインテンシファイアは感度的にも不
十分であり、また価格が高いという欠点がある。このた
め、視覚的に検出可能で比較的感度が高く、安価な赤外
励起蛍光体を用いたシステムが有望視されている。
はあるが、視覚的に検出できないという問題点が有り、
ビジコン、イメージインテンシファイアは感度的にも不
十分であり、また価格が高いという欠点がある。このた
め、視覚的に検出可能で比較的感度が高く、安価な赤外
励起蛍光体を用いたシステムが有望視されている。
【０００４】蛍光体は適当な励起源により励起される。
励起された蛍光体から再放射される光には、その蛍光体
の種類によって種々の分光分布を持たせることができ
る。したがって、蛍光体は適当な励起源と組み合わせる
ことによって、いろいろな応用分野に適用されうる。こ
のような蛍光体の中でも赤外励起蛍光体と呼ばれる材料
は、赤外光を可視光に波長変換する蛍光体として知られ
ている。このように、赤外光を光子エネルギーの格段に
大きな可視光に、反ストークス的に波長変換するために
は、材料の特性と励起波長との関係を巧みに選択する必
要がある。
励起された蛍光体から再放射される光には、その蛍光体
の種類によって種々の分光分布を持たせることができ
る。したがって、蛍光体は適当な励起源と組み合わせる
ことによって、いろいろな応用分野に適用されうる。こ
のような蛍光体の中でも赤外励起蛍光体と呼ばれる材料
は、赤外光を可視光に波長変換する蛍光体として知られ
ている。このように、赤外光を光子エネルギーの格段に
大きな可視光に、反ストークス的に波長変換するために
は、材料の特性と励起波長との関係を巧みに選択する必
要がある。
【０００５】従来の赤外励起蛍光体を用いた赤外光検出
素子としてはＱＵＡＮＴＥＸ社のＩＲセンサカードが良
く知られている。このＩＲセンサカードはこれに赤外光
が照射されると蛍光体の材料によっては例えば赤色、青
緑色等に発光する。これらのセンサでは赤外光照射の前
に予備励起（室内光でも可能）する必要があり、この予
備励起のプロセスを経て初めて赤外光励起が可能にな
る。
素子としてはＱＵＡＮＴＥＸ社のＩＲセンサカードが良
く知られている。このＩＲセンサカードはこれに赤外光
が照射されると蛍光体の材料によっては例えば赤色、青
緑色等に発光する。これらのセンサでは赤外光照射の前
に予備励起（室内光でも可能）する必要があり、この予
備励起のプロセスを経て初めて赤外光励起が可能にな
る。
【０００６】ところが、上記赤外光検出素子に赤外光を
連続して照射すると、可逆的ではあるが変換効率が経時
的に変化し、かつ可視光発光強度が徐々に低下するとい
う問題を生じる。
連続して照射すると、可逆的ではあるが変換効率が経時
的に変化し、かつ可視光発光強度が徐々に低下するとい
う問題を生じる。
【０００７】一方、予備励起を必要としないＩＲセンサ
も報告されてはいるが、波長１．５５μｍ帯の赤外光に
対する感度は実用的でないものである。
も報告されてはいるが、波長１．５５μｍ帯の赤外光に
対する感度は実用的でないものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の技術的
課題を解決するためになされたもので、その目的とする
ところは予備励起が不要で、しかも波長１．５５μｍ帯
の赤外光に対して実用的な感度を有する赤外光検出装置
を提供することにある。
課題を解決するためになされたもので、その目的とする
ところは予備励起が不要で、しかも波長１．５５μｍ帯
の赤外光に対して実用的な感度を有する赤外光検出装置
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、少なくともエルビウムおよびイッテルビ
ウムの２種類の元素、あるいはその化合物を蛍光体母体
中に含む蛍光体と、波長０．９８μｍのスペクトル成分
を含む光を発する発光素子とから構成される。
め、本発明は、少なくともエルビウムおよびイッテルビ
ウムの２種類の元素、あるいはその化合物を蛍光体母体
中に含む蛍光体と、波長０．９８μｍのスペクトル成分
を含む光を発する発光素子とから構成される。
【００１０】また、本発明は、エルビウムの化合物は酸
化エルビウムであり、かつその重量比が蛍光体母体１０
０に対して３〜２０である。
化エルビウムであり、かつその重量比が蛍光体母体１０
０に対して３〜２０である。
【００１１】さらにまた、本発明は、蛍光体母体が少な
くとも弗化鉛および二酸化ゲルマニウムの２種類を含
む。
くとも弗化鉛および二酸化ゲルマニウムの２種類を含
む。
【００１２】
【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。なお、実施例は一つの例示であって、本発明の
精神を逸脱しない範囲で、種々の変更あるいは改良を行
い得ることは言うまでもない。
明する。なお、実施例は一つの例示であって、本発明の
精神を逸脱しない範囲で、種々の変更あるいは改良を行
い得ることは言うまでもない。
【００１３】図１は本発明の赤外光検出装置の一実施例
を示す概略断面図である。図１中において符号１は有底
円筒状のケースである。このケース１の開口部には、そ
の内周縁に円板状の蛍光体２が固定されている。
を示す概略断面図である。図１中において符号１は有底
円筒状のケースである。このケース１の開口部には、そ
の内周縁に円板状の蛍光体２が固定されている。
【００１４】この蛍光体２は、蛍光体母体材料として弗
化鉛（ＰｂＦ2 ）および二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ
2 ）の２種類を含み、この母体材料に添加物質としてエ
ルビウム（Ｅｒ）およびイッテルビウム（Ｙｂ）の２種
類の元素あるいは酸化物等の化合物を含み、これらの材
料を所定の配合比で混合し焼成して得られたものであ
る。
化鉛（ＰｂＦ2 ）および二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ
2 ）の２種類を含み、この母体材料に添加物質としてエ
ルビウム（Ｅｒ）およびイッテルビウム（Ｙｂ）の２種
類の元素あるいは酸化物等の化合物を含み、これらの材
料を所定の配合比で混合し焼成して得られたものであ
る。
【００１５】蛍光体２に波長０．９８μｍのスペクトル
成分を含む光を照射するためのレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）３が配設されている。ケース１の内底部にはＬＤ３
を駆動するための電池４がＬＤ３と電気的に接続されて
配設されている。
成分を含む光を照射するためのレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）３が配設されている。ケース１の内底部にはＬＤ３
を駆動するための電池４がＬＤ３と電気的に接続されて
配設されている。
【００１６】なお、上記構成要素に加えて、例えばＬＤ
３からの光を制御するためのレンズ、あるいは蛍光体２
からの光を伝播させるためのレンズ、電池４のＯＮ・Ｏ
ＦＦを切り替えるスイッチおよびＬＤを例えば蛍光体２
の波長１．５５μｍ帯の赤外光照射による発光を検知し
て駆動する電気回路などを必要に応じて付加することが
できる。
３からの光を制御するためのレンズ、あるいは蛍光体２
からの光を伝播させるためのレンズ、電池４のＯＮ・Ｏ
ＦＦを切り替えるスイッチおよびＬＤを例えば蛍光体２
の波長１．５５μｍ帯の赤外光照射による発光を検知し
て駆動する電気回路などを必要に応じて付加することが
できる。
【００１７】このような構成の赤外光検出装置にあって
は、蛍光体２の外面、すなわち図１において上面より波
長１．５５μｍ帯の赤外光が受光される。受光した赤外
光により蛍光体２は励起され、例えば６６０ｎｍの赤色
発光が観測される。ここで、ＬＤ３を駆動させて波長
０．９８μｍのスペクトル成分を含む光を上記赤色発光
中の蛍光体２の下面に照射すると、蛍光体２から発光さ
せる赤色発光強度が増大する。
は、蛍光体２の外面、すなわち図１において上面より波
長１．５５μｍ帯の赤外光が受光される。受光した赤外
光により蛍光体２は励起され、例えば６６０ｎｍの赤色
発光が観測される。ここで、ＬＤ３を駆動させて波長
０．９８μｍのスペクトル成分を含む光を上記赤色発光
中の蛍光体２の下面に照射すると、蛍光体２から発光さ
せる赤色発光強度が増大する。
【００１８】ここで、本発明の赤外光検出装置に用いる
蛍光体を波長１．５５μｍの赤外光で励起した際の発光
スペクトルの一例を図２の（ａ）に示す。発光ピーク波
長は、５２０〜５５０ｎｍ、６５０〜６７０ｎｍ、７９
０〜８３０ｎｍである。このうち、６５０〜６７０ｎｍ
の発光強度が最も強く、肉眼では赤色として認識され
る。
蛍光体を波長１．５５μｍの赤外光で励起した際の発光
スペクトルの一例を図２の（ａ）に示す。発光ピーク波
長は、５２０〜５５０ｎｍ、６５０〜６７０ｎｍ、７９
０〜８３０ｎｍである。このうち、６５０〜６７０ｎｍ
の発光強度が最も強く、肉眼では赤色として認識され
る。
【００１９】図２の（ｂ）は、（ａ）の蛍光体に波長
１．５５μｍおよび０．９８μｍの両赤外光を同時に照
射して、二重波長励起した時の発光スペクトルの一例で
ある。図２の（ａ）に示した発光スペクトルと比べる
と、図２の（ｂ）に示す発光スペクトルでは、５２０〜
５５０ｎｍの発光ピークが増加し、６５０〜６７０ｎｍ
の発光ピーク強度も数倍に増加している。
１．５５μｍおよび０．９８μｍの両赤外光を同時に照
射して、二重波長励起した時の発光スペクトルの一例で
ある。図２の（ａ）に示した発光スペクトルと比べる
と、図２の（ｂ）に示す発光スペクトルでは、５２０〜
５５０ｎｍの発光ピークが増加し、６５０〜６７０ｎｍ
の発光ピーク強度も数倍に増加している。
【００２０】この結果から、本蛍光体では、１．５５μ
ｍから６６０ｎｍへの波長変換における変換効率を０．
９８μｍ光の同時照射により、著しく増大させることが
できることがわかる。
ｍから６６０ｎｍへの波長変換における変換効率を０．
９８μｍ光の同時照射により、著しく増大させることが
できることがわかる。
【００２１】次に本発明、およびその効果を実施例によ
り具体的に説明する。
り具体的に説明する。
【００２２】なお、本発明、およびその効果は下記実施
例中に記述した材料、組成、および作製方法に何等限定
されるものではない。例えば、本発明で用いた蛍光体中
にＥｒやＹｂを酸化物ではなく他の化合物、あるいは単
元素として添加した場合や、添加濃度を変えた場合、ま
たこれらに加えて同時に他の不純物元素を添加して用い
た場合、あるいは蛍光体の母体として用いたＰｂＦ2 と
ＧｅＯ2 の組成を変えた場合や、さらに他の化合物を含
む母体とした場合でも同様の効果が期待できる。また、
ＬＤ光源の代わりに同様の発光スペクトル成分を有する
ＬＥＤ（発光ダイオード）や他の発光素子を用いても同
様の効果が得られることは言うまでもない。
例中に記述した材料、組成、および作製方法に何等限定
されるものではない。例えば、本発明で用いた蛍光体中
にＥｒやＹｂを酸化物ではなく他の化合物、あるいは単
元素として添加した場合や、添加濃度を変えた場合、ま
たこれらに加えて同時に他の不純物元素を添加して用い
た場合、あるいは蛍光体の母体として用いたＰｂＦ2 と
ＧｅＯ2 の組成を変えた場合や、さらに他の化合物を含
む母体とした場合でも同様の効果が期待できる。また、
ＬＤ光源の代わりに同様の発光スペクトル成分を有する
ＬＥＤ（発光ダイオード）や他の発光素子を用いても同
様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２３】（実施例１）図２に示した発光スペクトル
を再放射する蛍光体を作製するにあたり、まず市販の粉
末試薬である弗化鉛（ＰｂＦ2 、純度９９．９９９％）
および二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2 、９９．９９７
％）の母体材料に酸化エルビウム（Ｅｒ2 Ｏ3 、９９．
９％）および酸化イッテルビウム（Ｙｂ2 Ｏ3 、９９．
９９％）の添加材料を、重量比でＰｂＦ2 ：ＧｅＯ2 ：
Ｅｒ2 Ｏ3 ：Ｙｂ2 Ｏ3 ＝３９：１１：０．２５：５の
組成に秤量し、乳鉢で撹拌混合した。次に、この混合し
た原料粉末を蓋付きの白金ルツボに入れ、電気炉で焼成
した。焼成は大気雰囲気中で行い、焼成温度は１０００
℃で１時間保持した後、４００℃で３時間保持し、その
後に室温まで徐冷した。
を再放射する蛍光体を作製するにあたり、まず市販の粉
末試薬である弗化鉛（ＰｂＦ2 、純度９９．９９９％）
および二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2 、９９．９９７
％）の母体材料に酸化エルビウム（Ｅｒ2 Ｏ3 、９９．
９％）および酸化イッテルビウム（Ｙｂ2 Ｏ3 、９９．
９９％）の添加材料を、重量比でＰｂＦ2 ：ＧｅＯ2 ：
Ｅｒ2 Ｏ3 ：Ｙｂ2 Ｏ3 ＝３９：１１：０．２５：５の
組成に秤量し、乳鉢で撹拌混合した。次に、この混合し
た原料粉末を蓋付きの白金ルツボに入れ、電気炉で焼成
した。焼成は大気雰囲気中で行い、焼成温度は１０００
℃で１時間保持した後、４００℃で３時間保持し、その
後に室温まで徐冷した。
【００２４】このようにして作製した蛍光体を、１．５
５μｍのＬＤで励起した時の発光スペクトルを図２の
（ａ）に示す。同蛍光体を１．５５μｍのＬＤ、および
０．９８μｍのＬＤで同時に励起した時の発光スペクト
ルを図２の（ｂ）に示す。図３および図４に、Ｅｒ3+イ
オン、およびＹｂ3+イオンの４ｆ電子のエネルギー準位
図をそれぞれ示す。図２の（ａ）および（ｂ）の両発光
スペクトルにおける、５２２ｎｍ、５４８ｎｍ、６６０
ｎｍ、および８００ｎｍの各ピークは、それぞれＥｒ3+
イオンの４ｆ電子の励起準位から基底準位への輻射遷
移、（ 2Ｈ11/2→ 4Ｉ15/2），（ 4Ｓ3/2 →
4Ｉ15/2），（ 4Ｆ9/2 → 4Ｉ15/2）および（ 4Ｉ9/2→
4Ｉ15/2）による発光である。図２の（ｂ）の発光スペ
クトルにおける６５０〜６７０ｎｍのピーク強度は、同
（ａ）の同ピーク強度に対して約３倍程度に増大してい
る。
５μｍのＬＤで励起した時の発光スペクトルを図２の
（ａ）に示す。同蛍光体を１．５５μｍのＬＤ、および
０．９８μｍのＬＤで同時に励起した時の発光スペクト
ルを図２の（ｂ）に示す。図３および図４に、Ｅｒ3+イ
オン、およびＹｂ3+イオンの４ｆ電子のエネルギー準位
図をそれぞれ示す。図２の（ａ）および（ｂ）の両発光
スペクトルにおける、５２２ｎｍ、５４８ｎｍ、６６０
ｎｍ、および８００ｎｍの各ピークは、それぞれＥｒ3+
イオンの４ｆ電子の励起準位から基底準位への輻射遷
移、（ 2Ｈ11/2→ 4Ｉ15/2），（ 4Ｓ3/2 →
4Ｉ15/2），（ 4Ｆ9/2 → 4Ｉ15/2）および（ 4Ｉ9/2→
4Ｉ15/2）による発光である。図２の（ｂ）の発光スペ
クトルにおける６５０〜６７０ｎｍのピーク強度は、同
（ａ）の同ピーク強度に対して約３倍程度に増大してい
る。
【００２５】１．５５μｍの赤外光照射による６６０ｎ
ｍ発光過程は次のように考えられる。図３において、
１．５５μｍの赤外光照射により、Ｅｒ3+イオンの４ｆ
電子の基底準位（ 4Ｉ15/2）から励起準位（ 4Ｉ13/2）
への遷移と、励起準位から基底準位への遷移（ 4Ｉ13/2
→ 4Ｉ15/2）が生じる。この時の遷移エネルギーが非輻
射で他のＥｒ3+イオンに伝達され、Ｅｒ3+イオンの励起
準位（ 4Ｉ13/2）から更に上の励起準位（ 4Ｉ9/2 ）に
二段階励起される。そして、Ｅｒ3+イオンの励起準位
（ 4Ｉ9/2 ）から非輻射で直下の準位（ 4Ｉ11/2）に緩
和し、そこから基底準位への遷移（ 4Ｉ11/2→
4Ｉ15/2）エネルギーが再び他のＥｒ3+イオンに伝達さ
れ、Ｅｒ3+イオンの励起準位（ 4Ｉ13/2）からこの時に
は更に上の励起準位（4Ｆ9/2 ）に二段階励起される。
そして、その準位から基底準位への遷移（ 4Ｆ9/2 → 4
Ｉ15/2）が６６０ｎｍの発光となる。
ｍ発光過程は次のように考えられる。図３において、
１．５５μｍの赤外光照射により、Ｅｒ3+イオンの４ｆ
電子の基底準位（ 4Ｉ15/2）から励起準位（ 4Ｉ13/2）
への遷移と、励起準位から基底準位への遷移（ 4Ｉ13/2
→ 4Ｉ15/2）が生じる。この時の遷移エネルギーが非輻
射で他のＥｒ3+イオンに伝達され、Ｅｒ3+イオンの励起
準位（ 4Ｉ13/2）から更に上の励起準位（ 4Ｉ9/2 ）に
二段階励起される。そして、Ｅｒ3+イオンの励起準位
（ 4Ｉ9/2 ）から非輻射で直下の準位（ 4Ｉ11/2）に緩
和し、そこから基底準位への遷移（ 4Ｉ11/2→
4Ｉ15/2）エネルギーが再び他のＥｒ3+イオンに伝達さ
れ、Ｅｒ3+イオンの励起準位（ 4Ｉ13/2）からこの時に
は更に上の励起準位（4Ｆ9/2 ）に二段階励起される。
そして、その準位から基底準位への遷移（ 4Ｆ9/2 → 4
Ｉ15/2）が６６０ｎｍの発光となる。
【００２６】次に、０．９８μｍの赤外光同時照射によ
る１．５５μｍ〜６６０ｎｍへの波長変換過程を考える
と、以下のようになる。図４において、０．９８μｍの
光照射により、Ｙｂ3+イオンの基底準位（ 2Ｆ7/2 ）か
ら励起準位（ 2Ｆ5/2 ）への遷移と、励起準位から基底
準位へ遷移（ 2Ｆ5/2 → 2Ｆ7/2 ）が生じる。この時の
遷移エネルギーが非輻射でＥｒ3+イオンに伝達され、Ｅ
ｒ3+イオンにおいて１．５５μｍの赤外光照射によりあ
らかじめ励起されていた準位（ 4Ｉ13/2）から更に上の
準位（ 4Ｆ9/2 ）に二段階励起される。そして、Ｅｒ3+
イオンの励起準位から基底準位への遷移（ 4Ｆ9/2 → 4
Ｉ15/2）が６６０ｎｍの発光となる。
る１．５５μｍ〜６６０ｎｍへの波長変換過程を考える
と、以下のようになる。図４において、０．９８μｍの
光照射により、Ｙｂ3+イオンの基底準位（ 2Ｆ7/2 ）か
ら励起準位（ 2Ｆ5/2 ）への遷移と、励起準位から基底
準位へ遷移（ 2Ｆ5/2 → 2Ｆ7/2 ）が生じる。この時の
遷移エネルギーが非輻射でＥｒ3+イオンに伝達され、Ｅ
ｒ3+イオンにおいて１．５５μｍの赤外光照射によりあ
らかじめ励起されていた準位（ 4Ｉ13/2）から更に上の
準位（ 4Ｆ9/2 ）に二段階励起される。そして、Ｅｒ3+
イオンの励起準位から基底準位への遷移（ 4Ｆ9/2 → 4
Ｉ15/2）が６６０ｎｍの発光となる。
【００２７】（実施例２）実施例１と同様の方法で、組
成のみを、重量比でＰｂＦ2 ：ＧｅＯ2 ：Ｅｒ2Ｏ3 ：
Ｙｂ2 Ｏ3 ＝７８：２２：ｘ：１０として、ｘを０．５
〜７０の範囲で変化させて赤外励起蛍光体を作製した。
成のみを、重量比でＰｂＦ2 ：ＧｅＯ2 ：Ｅｒ2Ｏ3 ：
Ｙｂ2 Ｏ3 ＝７８：２２：ｘ：１０として、ｘを０．５
〜７０の範囲で変化させて赤外励起蛍光体を作製した。
【００２８】このようにして作製した蛍光体の内、ｘ＝
１０とした蛍光体を１．５５μｍの赤外光で励起した時
の発光スペクトルの６６０ｎｍの発光ピーク強度は、実
施例１の蛍光体の場合と比較して約１５０倍の強度であ
った。また、同蛍光体を１．５５μｍおよび０．９８μ
ｍの赤外光同時照射による二重波長励起した場合には、
さらに６６０ｎｍの発光ピーク強度の増大が認められ
た。
１０とした蛍光体を１．５５μｍの赤外光で励起した時
の発光スペクトルの６６０ｎｍの発光ピーク強度は、実
施例１の蛍光体の場合と比較して約１５０倍の強度であ
った。また、同蛍光体を１．５５μｍおよび０．９８μ
ｍの赤外光同時照射による二重波長励起した場合には、
さらに６６０ｎｍの発光ピーク強度の増大が認められ
た。
【００２９】図５は、作製した蛍光体を１．５５μｍの
赤外光で励起したときの発光スペクトルの内、６６０ｎ
ｍの発光ピーク強度とｘとの関係を示す。ｘ＝７〜１０
の時に６６０ｎｍの発光ピーク強度は最も強く、ｘ＝３
〜２０の範囲で６６０ｎｍの発光ピーク強度は比較的強
いと言える。
赤外光で励起したときの発光スペクトルの内、６６０ｎ
ｍの発光ピーク強度とｘとの関係を示す。ｘ＝７〜１０
の時に６６０ｎｍの発光ピーク強度は最も強く、ｘ＝３
〜２０の範囲で６６０ｎｍの発光ピーク強度は比較的強
いと言える。
【００３０】本材料系では前述のように多段エネルギー
伝達で波長変換を行うため、Ｅｒ低濃度側での発光強度
の低下は発光中心原子数の減少とそれに伴うエネルギー
伝達確率の低下によるものであり、高濃度側での低下は
Ｅｒ3+−Ｅｒ3+あるいはＥｒ3+−Ｙｂ3+イオン間の非輻
射遷移確率の増大による濃度消光のためと考えられる。
伝達で波長変換を行うため、Ｅｒ低濃度側での発光強度
の低下は発光中心原子数の減少とそれに伴うエネルギー
伝達確率の低下によるものであり、高濃度側での低下は
Ｅｒ3+−Ｅｒ3+あるいはＥｒ3+−Ｙｂ3+イオン間の非輻
射遷移確率の増大による濃度消光のためと考えられる。
【００３１】（実施例３）実施例１と同様の方法で、組
成のみを、重量比でＰｂＦ2 ：ＧｅＯ2 ：Ｅｒ2Ｏ3 ：
Ｙｂ2 Ｏ3 ＝７８：２２：１０：Ｙとして、Ｙを０〜１
５の範囲で変化させて赤外励起蛍光体を作製した。 図
６に、作製した蛍光体を１．５５μｍの赤外光で励起し
たときの６６０ｎｍの発光ピーク強度（Ｉ0 ）と１．５
５μｍと０．９８μｍとで二重波長励起したときの６６
０ｎｍの発光ピーク強度（Ｉ）との発光強度比（Ｉ／Ｉ
0 ）とＹとの関係を示す。Ｙ＝５を越えると６６０ｎｍ
（赤色）の発光ピーク強度の０．９８μｍ補助励起光に
よる増大効果は大きくなる。
成のみを、重量比でＰｂＦ2 ：ＧｅＯ2 ：Ｅｒ2Ｏ3 ：
Ｙｂ2 Ｏ3 ＝７８：２２：１０：Ｙとして、Ｙを０〜１
５の範囲で変化させて赤外励起蛍光体を作製した。 図
６に、作製した蛍光体を１．５５μｍの赤外光で励起し
たときの６６０ｎｍの発光ピーク強度（Ｉ0 ）と１．５
５μｍと０．９８μｍとで二重波長励起したときの６６
０ｎｍの発光ピーク強度（Ｉ）との発光強度比（Ｉ／Ｉ
0 ）とＹとの関係を示す。Ｙ＝５を越えると６６０ｎｍ
（赤色）の発光ピーク強度の０．９８μｍ補助励起光に
よる増大効果は大きくなる。
【００３２】ここで、Ｙ＝１５の蛍光体を１．５５μｍ
の赤外光で励起したときの６６０ｎｍの発光ピーク強度
は、Ｙ＝１０の蛍光体の発光ピーク強度の１／５以下で
あり、Ｙを１５以上とした蛍光体ではさらに低くなっ
た。
の赤外光で励起したときの６６０ｎｍの発光ピーク強度
は、Ｙ＝１０の蛍光体の発光ピーク強度の１／５以下で
あり、Ｙを１５以上とした蛍光体ではさらに低くなっ
た。
【００３３】従って、Ｙの値が５〜１５の範囲では、６
６０ｎｍの発光ピーク強度は比較的強く、０．９８μｍ
補助励起光による赤色発光の増大効果が大きいと言え
る。
６０ｎｍの発光ピーク強度は比較的強く、０．９８μｍ
補助励起光による赤色発光の増大効果が大きいと言え
る。
【００３４】本材料系では前述のように多段エネルギー
伝達で波長変換を行うため、Ｙｂ濃度が増加するとＹｂ
3+−Ｅｒ3+イオン間のエネルギー伝達確率が増大し、
０．９８μｍ補助励起光による赤色発光の増大効果が顕
著になる。さらにＹｂ濃度が増加すると、Ｅｒ3+−Ｙｂ
3+、あるいはＹｂ3+−Ｙｂ3+イオン間の非輻射遷移確率
の増大により、赤色発光強度が低下するものと考えられ
る。
伝達で波長変換を行うため、Ｙｂ濃度が増加するとＹｂ
3+−Ｅｒ3+イオン間のエネルギー伝達確率が増大し、
０．９８μｍ補助励起光による赤色発光の増大効果が顕
著になる。さらにＹｂ濃度が増加すると、Ｅｒ3+−Ｙｂ
3+、あるいはＹｂ3+−Ｙｂ3+イオン間の非輻射遷移確率
の増大により、赤色発光強度が低下するものと考えられ
る。
【００３５】（実施例４）上記実施例１，２および３で
用いたと同様の材料組成を有する蛍光体の形状を、厚さ
が１ｍｍ程度、もしくはそれ以下で直径が約１０ｍｍの
円盤状になるように作製し、波長０．９８μｍの発光ス
ペクトル成分を有するＬＤおよびＬＤ駆動用電池と組み
合わせて、図１に示した小型のペンシル（円筒）状の素
子を作製した。この素子ではＬＤから放射された０．９
８μｍのスペクトル成分を含む光を蛍光体裏側全面に照
射できる。蛍光体の表側に波長１．５５μｍの赤外光を
照射すると、実施例１，２および３の場合とほぼ同様に
６６０ｎｍの赤色発光、およびその増大効果が観られ
た。
用いたと同様の材料組成を有する蛍光体の形状を、厚さ
が１ｍｍ程度、もしくはそれ以下で直径が約１０ｍｍの
円盤状になるように作製し、波長０．９８μｍの発光ス
ペクトル成分を有するＬＤおよびＬＤ駆動用電池と組み
合わせて、図１に示した小型のペンシル（円筒）状の素
子を作製した。この素子ではＬＤから放射された０．９
８μｍのスペクトル成分を含む光を蛍光体裏側全面に照
射できる。蛍光体の表側に波長１．５５μｍの赤外光を
照射すると、実施例１，２および３の場合とほぼ同様に
６６０ｎｍの赤色発光、およびその増大効果が観られ
た。
【００３６】（実施例５）上記実施例４において、円盤
状蛍光体の代わりに、焼結後の蛍光体を粉砕した微小粉
末粒を有機樹脂や低融点ガラス等のバインダー中に分散
させ、波長０．９８μｍの光を透過する例えばガラスや
プラスチック等の基板上に塗布した、いわゆる分散型蛍
光体板を作製した。この蛍光体板を用いた場合にも、実
施例４の場合と同様に蛍光体の表側から１．５５μｍの
赤外光を照射すると６６０ｎｍの赤色発光、およびその
増大効果が観られた。
状蛍光体の代わりに、焼結後の蛍光体を粉砕した微小粉
末粒を有機樹脂や低融点ガラス等のバインダー中に分散
させ、波長０．９８μｍの光を透過する例えばガラスや
プラスチック等の基板上に塗布した、いわゆる分散型蛍
光体板を作製した。この蛍光体板を用いた場合にも、実
施例４の場合と同様に蛍光体の表側から１．５５μｍの
赤外光を照射すると６６０ｎｍの赤色発光、およびその
増大効果が観られた。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の赤外光検
出装置は、１．５５μｍの赤外光照射により可視域のス
ペクトル成分を含む再放射光を呈するので、予備励起が
不要で、視覚的な赤外光検出が可能で、しかも小型であ
るという利点がある。
出装置は、１．５５μｍの赤外光照射により可視域のス
ペクトル成分を含む再放射光を呈するので、予備励起が
不要で、視覚的な赤外光検出が可能で、しかも小型であ
るという利点がある。
【００３８】また、本発明の赤外光検出装置は、赤外光
の照射を連続的に行っていても、照射光から赤色発光へ
の波長変換効率および可視光発光強度が長期間にわたっ
て安定であるという利点もある。
の照射を連続的に行っていても、照射光から赤色発光へ
の波長変換効率および可視光発光強度が長期間にわたっ
て安定であるという利点もある。
【図１】本発明の赤外光検出装置の一実施例を示す概略
断面図である。
断面図である。
【図２】図１に示した装置に用いる蛍光体を波長１．５
５μｍ（ａ），１．５５μｍおよび０．９８μｍ（ｂ）
の赤外光により励起した際に得られる発光スペクトルの
一例を示すグラフである。
５μｍ（ａ），１．５５μｍおよび０．９８μｍ（ｂ）
の赤外光により励起した際に得られる発光スペクトルの
一例を示すグラフである。
【図３】図１に示した装置に用いる蛍光体を波長１．５
５μｍの赤外光により励起した際の６６０ｎｍ発光過程
を示すＥｒ3+イオンの４ｆ電子のエネルギー準位図であ
る。
５μｍの赤外光により励起した際の６６０ｎｍ発光過程
を示すＥｒ3+イオンの４ｆ電子のエネルギー準位図であ
る。
【図４】図１に示した装置に用いる蛍光体を波長１．５
５μｍおよび０．９８μｍの赤外光により励起した際の
１．５５μｍから６６０ｎｍへの波長変換過程を示すＥ
ｒ3+イオンおよびＹｂ3+イオンの４ｆ電子のエネルギー
準位図である。
５μｍおよび０．９８μｍの赤外光により励起した際の
１．５５μｍから６６０ｎｍへの波長変換過程を示すＥ
ｒ3+イオンおよびＹｂ3+イオンの４ｆ電子のエネルギー
準位図である。
【図５】図１に示した装置に用いる蛍光体の組成を重量
比で、ＰｂＦ2 ：ＧｅＯ2 ：Ｅｒ2 Ｏ3 ：Ｙｂ2 Ｏ3 ＝
７８：２２：ｘ：１０とした上で、その蛍光体を波長
１．５５μｍの赤外光により励起した際の発光スペクト
ルの内、６６０ｎｍの発光ピーク強度とｘとの関係を示
すグラフである。
比で、ＰｂＦ2 ：ＧｅＯ2 ：Ｅｒ2 Ｏ3 ：Ｙｂ2 Ｏ3 ＝
７８：２２：ｘ：１０とした上で、その蛍光体を波長
１．５５μｍの赤外光により励起した際の発光スペクト
ルの内、６６０ｎｍの発光ピーク強度とｘとの関係を示
すグラフである。
【図６】図１に示した装置に用いる蛍光体の組成を重量
比で、ＰｂＦ2 ：ＧｅＯ2 ：Ｅｒ2 Ｏ3 ：Ｙｂ2 Ｏ3 ＝
７８：２２：１０：Ｙとした上で、その蛍光体を波長
１．５５μｍの赤外光により励起した際の発光ピーク強
度（Ｉ0 ）と１．５５μｍと０．９８μｍとで二重波長
励起したときの６６０ｎｍの発光ピーク強度（Ｉ）との
発光強度比（Ｉ／Ｉ0 ）とＹとの関係を示すグラフであ
る。
比で、ＰｂＦ2 ：ＧｅＯ2 ：Ｅｒ2 Ｏ3 ：Ｙｂ2 Ｏ3 ＝
７８：２２：１０：Ｙとした上で、その蛍光体を波長
１．５５μｍの赤外光により励起した際の発光ピーク強
度（Ｉ0 ）と１．５５μｍと０．９８μｍとで二重波長
励起したときの６６０ｎｍの発光ピーク強度（Ｉ）との
発光強度比（Ｉ／Ｉ0 ）とＹとの関係を示すグラフであ
る。
１ ケース ２ 蛍光体 ３ レーザダイオード（ＬＤ） ４ 電池
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくともエルビウムおよびイッテルビ
ウムの２種類の元素、あるいはその化合物を蛍光体母体
中に含む蛍光体と、波長０．９８μｍのスペクトル成分
を含む光を発する発光素子とから構成されることを特徴
とする赤外光検出装置。 - 【請求項２】 前記エルビウムの化合物は酸化エルビウ
ムであり、かつその重量比が蛍光体母体１００に対して
３〜２０であることを特徴とする請求項１記載の赤外光
検出装置。 - 【請求項３】 前記蛍光体母体が少なくとも弗化鉛およ
び二酸化ゲルマニウムの２種類を含むことを特徴とする
請求項１または２記載の赤外光検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25360791A JPH0572028A (ja) | 1991-05-20 | 1991-10-01 | 赤外光検出装置 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11484991 | 1991-05-20 | ||
| JP17409691 | 1991-07-15 | ||
| JP3-114849 | 1991-07-15 | ||
| JP3-174096 | 1991-07-15 | ||
| JP25360791A JPH0572028A (ja) | 1991-05-20 | 1991-10-01 | 赤外光検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572028A true JPH0572028A (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=27312839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25360791A Pending JPH0572028A (ja) | 1991-05-20 | 1991-10-01 | 赤外光検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0572028A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003524839A (ja) * | 2000-01-10 | 2003-08-19 | シクパ・ホールディング・ソシエテ・アノニム | 物品の認証 |
-
1991
- 1991-10-01 JP JP25360791A patent/JPH0572028A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003524839A (ja) * | 2000-01-10 | 2003-08-19 | シクパ・ホールディング・ソシエテ・アノニム | 物品の認証 |
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