JPH0697189B2 - 赤外検出器 - Google Patents
赤外検出器Info
- Publication number
- JPH0697189B2 JPH0697189B2 JP61289257A JP28925786A JPH0697189B2 JP H0697189 B2 JPH0697189 B2 JP H0697189B2 JP 61289257 A JP61289257 A JP 61289257A JP 28925786 A JP28925786 A JP 28925786A JP H0697189 B2 JPH0697189 B2 JP H0697189B2
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- Japan
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- pyroelectric
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、赤外線を利用して温度計測、地球資源観測、
気象観測、公害監視、防犯・防災監視、交通機関の運転
管理、工場での熱管理工程などの監視、測定を行う焦電
型の赤外検出器に関するものである。
気象観測、公害監視、防犯・防災監視、交通機関の運転
管理、工場での熱管理工程などの監視、測定を行う焦電
型の赤外検出器に関するものである。
従来の技術 従来、赤外集光レンズに赤外検出素子を直接密着し、集
光効率を高くして赤外検出性能を改善したものとして、
イマージョンレンズ付サーミスタ型赤外検出器である
（電子技術総合研究所調査報告第177号PP65〜66）。以
下、上記従来のサーミスタ型赤外検出器について第４図
（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。
光効率を高くして赤外検出性能を改善したものとして、
イマージョンレンズ付サーミスタ型赤外検出器である
（電子技術総合研究所調査報告第177号PP65〜66）。以
下、上記従来のサーミスタ型赤外検出器について第４図
（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。
第４図（ａ）、（ｂ）に示すようにイマージョン型ゲル
マニウムレンズ51にサーミスタ素子52が密着され、サー
ミスタ素子52に信号取り出しのための電極53、54が設け
られ、各電極53、54に信号取り出しのためのリード線5
5、56が接続されている。
マニウムレンズ51にサーミスタ素子52が密着され、サー
ミスタ素子52に信号取り出しのための電極53、54が設け
られ、各電極53、54に信号取り出しのためのリード線5
5、56が接続されている。
発明が解決しようとする問題点 従来のサーミスタ型赤外検出器は、温度による抵抗変化
により赤外線の熱吸収を検知するもので、焦電型赤外検
出素子と比較すると感度の点で劣る。一方、焦電型赤外
検出素子を赤外集光レンズと組合せようとした場合、赤
外集光レンズは焦電型赤外検出素子に比べて熱容量が極
めて大きく、従って赤外集光レンズに焦電型赤外検出素
子を密着させると熱の逃げがあり、充分な感度に上げる
ことができないという問題がある。そこで、赤外集光レ
ンズと焦電型赤外検出素子の有感部間に極めて狭い均一
な空間を設定することが必要とされるが、極めて狭い均
一な空間（数ミクロン以下、赤外入力波長の1/4以下に
抑えなければならない）を設定するのは容易でなく、開
発されていない。
により赤外線の熱吸収を検知するもので、焦電型赤外検
出素子と比較すると感度の点で劣る。一方、焦電型赤外
検出素子を赤外集光レンズと組合せようとした場合、赤
外集光レンズは焦電型赤外検出素子に比べて熱容量が極
めて大きく、従って赤外集光レンズに焦電型赤外検出素
子を密着させると熱の逃げがあり、充分な感度に上げる
ことができないという問題がある。そこで、赤外集光レ
ンズと焦電型赤外検出素子の有感部間に極めて狭い均一
な空間を設定することが必要とされるが、極めて狭い均
一な空間（数ミクロン以下、赤外入力波長の1/4以下に
抑えなければならない）を設定するのは容易でなく、開
発されていない。
そこで、本発明は、赤外集光レンズと焦電型赤外検出素
子の有感部間に極めて狭い均一な空間を容易に設定する
ことができ、高感度化を図ることができるようにした赤
外検出器を提供しようとするものである。
子の有感部間に極めて狭い均一な空間を容易に設定する
ことができ、高感度化を図ることができるようにした赤
外検出器を提供しようとするものである。
問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決するための球面状部と平面部と
を有する半球状赤外集光レンズと、有感部が設定された
焦電型赤外検出素子と、前記平面部と前記焦電型赤外検
出素子との間に設けられて前記半球状赤外集光レンズと
前記焦電型赤外検出素子とを取り付け、かつ蒸着により
形成されたスペーサ兼用電極とを有した赤外検出器であ
って、前記平面部と前記有感部の間が赤外入力波長の1/
4以下の間隔に設定された均一な空間である赤外検出器
である。
を有する半球状赤外集光レンズと、有感部が設定された
焦電型赤外検出素子と、前記平面部と前記焦電型赤外検
出素子との間に設けられて前記半球状赤外集光レンズと
前記焦電型赤外検出素子とを取り付け、かつ蒸着により
形成されたスペーサ兼用電極とを有した赤外検出器であ
って、前記平面部と前記有感部の間が赤外入力波長の1/
4以下の間隔に設定された均一な空間である赤外検出器
である。
作 用 上記技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、赤外集光レンズに蒸着により設けたスペーサ
ー兼用の電極を介して赤外集光レンズと焦電型赤外検出
素子を取付けることにより赤外集光レンズと焦電型赤外
検出素子の有感部の間に赤外入力波長の1/4以下の均一
な空間を形成することができるので、熱時定数の低下を
防止することができる。また上記のようにスペーサー兼
用の電極は蒸着により正確に厚さを制御して設けられる
ので、赤外入力波長の1/4以下の均一な空間を容易に形
成することができる。
ー兼用の電極を介して赤外集光レンズと焦電型赤外検出
素子を取付けることにより赤外集光レンズと焦電型赤外
検出素子の有感部の間に赤外入力波長の1/4以下の均一
な空間を形成することができるので、熱時定数の低下を
防止することができる。また上記のようにスペーサー兼
用の電極は蒸着により正確に厚さを制御して設けられる
ので、赤外入力波長の1/4以下の均一な空間を容易に形
成することができる。
実 施 例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の第１実施例にお
ける赤外検出器を示し、第１図は一部破断側面図、第１
図（ｂ）は底面図である。
する。第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の第１実施例にお
ける赤外検出器を示し、第１図は一部破断側面図、第１
図（ｂ）は底面図である。
第１図（ａ），（ｂ）において、１は焦電型赤外検出素
子、２は赤外集光レンズである。焦電型赤外検出素子１
は四角形状の焦電素子３における赤外集光レンズ２側の
面に第１の電極（アース電極）４が設けられ、反対側の
面に第２の電極（信号取出し電極）５が設けられ、有感
部６が形成されている。赤外集光レンズ２の平面部上に
はスペーサー兼用の電極７が入力赤外線波長の1/4の厚
さで蒸着により設けられ、この電極７はリングに開口を
設けた形状に形成されている。焦電型赤外検出素子１は
その第１の電極４が一隅部において赤外集光レンズ２上
の電極７と電極８を用いて熱圧着により接続され、焦電
型赤外検出素子１の他の三方の隅部は焦電素子３と電極
７及び赤外集光レンズ２と接着剤９により接着され、赤
外集光レンズ２と焦電型赤外検出素子１の有感部６の間
が数ミクロン以下（赤外入力波長の４分の１入以下）の
極めて狭い均一な空間12に設定されている。電極５と７
には信号取出し用のリード線10と11が接続されている。
子、２は赤外集光レンズである。焦電型赤外検出素子１
は四角形状の焦電素子３における赤外集光レンズ２側の
面に第１の電極（アース電極）４が設けられ、反対側の
面に第２の電極（信号取出し電極）５が設けられ、有感
部６が形成されている。赤外集光レンズ２の平面部上に
はスペーサー兼用の電極７が入力赤外線波長の1/4の厚
さで蒸着により設けられ、この電極７はリングに開口を
設けた形状に形成されている。焦電型赤外検出素子１は
その第１の電極４が一隅部において赤外集光レンズ２上
の電極７と電極８を用いて熱圧着により接続され、焦電
型赤外検出素子１の他の三方の隅部は焦電素子３と電極
７及び赤外集光レンズ２と接着剤９により接着され、赤
外集光レンズ２と焦電型赤外検出素子１の有感部６の間
が数ミクロン以下（赤外入力波長の４分の１入以下）の
極めて狭い均一な空間12に設定されている。電極５と７
には信号取出し用のリード線10と11が接続されている。
赤外集光レンズ２は焦電素子３に比べて熱容量が大き
く、赤外集光レンズ２により集光されて焦電素子３に到
達した赤外光も赤外集光レンズ２と焦電素子３が密着し
ていると赤外集光レンズ２側に逃げてしまうが、両者間
に上記のようにスペーサーを兼用する電極７の介在によ
り赤外入力波長の1/4以下の狭い空間12を形成すること
によって、その熱の逃げを防止することができる。従っ
て熱時定数の低下を防止することができ、このとき、ス
ペーサー兼用の電極７の膜厚を蒸着の際に適宜選択する
ことによって熱時定数の設定を変えることができる。ま
た上記のように均一な空間12を設定できるので、赤外検
出器の製造工程においてその出力差を少なくすることが
できる。
く、赤外集光レンズ２により集光されて焦電素子３に到
達した赤外光も赤外集光レンズ２と焦電素子３が密着し
ていると赤外集光レンズ２側に逃げてしまうが、両者間
に上記のようにスペーサーを兼用する電極７の介在によ
り赤外入力波長の1/4以下の狭い空間12を形成すること
によって、その熱の逃げを防止することができる。従っ
て熱時定数の低下を防止することができ、このとき、ス
ペーサー兼用の電極７の膜厚を蒸着の際に適宜選択する
ことによって熱時定数の設定を変えることができる。ま
た上記のように均一な空間12を設定できるので、赤外検
出器の製造工程においてその出力差を少なくすることが
できる。
次に試作例について説明する。
赤外集光レンズ２として、曲率半径2.5mm、直径3mm、高
さ1.85mmの半球型で固有抵抗10Ω−cmのゲルマニウムレ
ンズを用いた。焦電素子３はチタン酸鉛セラミックスに
より手研磨型の1mm口×10μｍ厚の大きさに形成し、第
１電極４として、ニクロムにより中心部をφ0.3mmの大
きさで蒸着により形成し、第２電極５として、アルミニ
ウムにより中心部をφ0.3mmの大きさで蒸着により形成
し、有感部６の赤外線吸収効率を高めた。赤外集光レン
ズ２上にアルミニウムにより厚さ数μｍに蒸着してスペ
ーサー兼用の電極７を形成し、この電極７と上記第１の
電極４をインジュウムよりなる電極８を介して熱圧着に
より接続した。焦電素子３における熱圧着した以外の三
方の隅部と電極７及び赤外集光レンズ２とをエポキシ樹
脂接着剤（商品名：エポテック301）９により接着し
た。熱圧着に用いたインジュウムよりなる電極８と焦電
素子３、電極７間のエポキシ樹脂接着剤９は接着時に
は、１μｍ以下の厚さとし、赤外集光レンズ２と焦電素
子３の有感部６間の空間12は赤外集光レンズ２に設けた
アルミニウムよりなる電極７の厚さにほぼ等しくなっ
た。そして電極５、７にφ３μｍのリード線10、11を超
音波ボンディングにより接続した。
さ1.85mmの半球型で固有抵抗10Ω−cmのゲルマニウムレ
ンズを用いた。焦電素子３はチタン酸鉛セラミックスに
より手研磨型の1mm口×10μｍ厚の大きさに形成し、第
１電極４として、ニクロムにより中心部をφ0.3mmの大
きさで蒸着により形成し、第２電極５として、アルミニ
ウムにより中心部をφ0.3mmの大きさで蒸着により形成
し、有感部６の赤外線吸収効率を高めた。赤外集光レン
ズ２上にアルミニウムにより厚さ数μｍに蒸着してスペ
ーサー兼用の電極７を形成し、この電極７と上記第１の
電極４をインジュウムよりなる電極８を介して熱圧着に
より接続した。焦電素子３における熱圧着した以外の三
方の隅部と電極７及び赤外集光レンズ２とをエポキシ樹
脂接着剤（商品名：エポテック301）９により接着し
た。熱圧着に用いたインジュウムよりなる電極８と焦電
素子３、電極７間のエポキシ樹脂接着剤９は接着時に
は、１μｍ以下の厚さとし、赤外集光レンズ２と焦電素
子３の有感部６間の空間12は赤外集光レンズ２に設けた
アルミニウムよりなる電極７の厚さにほぼ等しくなっ
た。そして電極５、７にφ３μｍのリード線10、11を超
音波ボンディングにより接続した。
上記試作例の赤外検出器によれば、赤外集光レンズ２の
効果により焦電素子３のφ0.3mmの有感部６に入射する
赤外線は約９倍になり、赤外反射損失、赤外吸収損失分
30％を差引いても、６倍の改善率であり、赤外検出器と
しての感度は６倍向上した。また赤外集光レンズ２と焦
電素子３の有感部６間に均一な空間を設けたことによ
り、熱伝導率が低くなり、出力が向上した。熱時定数は
極端に短くなることを避け、３〜10msecに抑えることが
できた。さらにスペーサー兼用の電極７を形成するアル
ミニウムの厚さ、形状を変えることにより、熱時定数の
制御も容易に行うことができるようになった。
効果により焦電素子３のφ0.3mmの有感部６に入射する
赤外線は約９倍になり、赤外反射損失、赤外吸収損失分
30％を差引いても、６倍の改善率であり、赤外検出器と
しての感度は６倍向上した。また赤外集光レンズ２と焦
電素子３の有感部６間に均一な空間を設けたことによ
り、熱伝導率が低くなり、出力が向上した。熱時定数は
極端に短くなることを避け、３〜10msecに抑えることが
できた。さらにスペーサー兼用の電極７を形成するアル
ミニウムの厚さ、形状を変えることにより、熱時定数の
制御も容易に行うことができるようになった。
次に本発明の第２実施例について説明する。第２図は本
発明の第２実施例を示し、スペーサー兼用の電極を蒸着
した赤外集光レンズの底面図である。
発明の第２実施例を示し、スペーサー兼用の電極を蒸着
した赤外集光レンズの底面図である。
本実施例においては、熱時定数を短くするようにしたも
のであり、赤外集光レンズ２上に蒸着されたスペーサー
兼用の電極７が比較的小径で、一部を開放したリング状
部7aとこのリング状部7aより径方向に延びる腕状部7bと
より形成されている。そして焦電型赤外検出素子１の第
１の電極４が上記電極７に電極８を用いて熱圧着により
接続され、焦電素子３の他の三方の隅部が接着剤により
赤外集光レンズ２に接着されるようになっている。その
他の構成は上記第１実施例と同様である。
のであり、赤外集光レンズ２上に蒸着されたスペーサー
兼用の電極７が比較的小径で、一部を開放したリング状
部7aとこのリング状部7aより径方向に延びる腕状部7bと
より形成されている。そして焦電型赤外検出素子１の第
１の電極４が上記電極７に電極８を用いて熱圧着により
接続され、焦電素子３の他の三方の隅部が接着剤により
赤外集光レンズ２に接着されるようになっている。その
他の構成は上記第１実施例と同様である。
次に本発明の第３実施例について説明する。第３図は本
発明の第３実施例を示し、スペーサー兼用の電極を蒸着
した赤外集光レンズの底面図である。
発明の第３実施例を示し、スペーサー兼用の電極を蒸着
した赤外集光レンズの底面図である。
本実施例においては、熱時定数を長くするようにしたも
のであり、赤外集光レンズ２上に蒸着されたスペーサー
兼用の電極７が焦電型赤外検出素子１の第１の電極４と
の接続部である小径部7cと径方向に延びる細い腕状部7d
と外周部の拡開部7eとより形成され、赤外集光レンズ２
上に焦電素子３のスペーサ13が電極７と同様、蒸着によ
り形成されている。そして焦電型赤外検出素子１の第１
の電極４が電極７の小径部7cに電極８を用いて熱圧着に
より接着され、焦電素子３の他の三方の隅部が接着剤に
より赤外集光レンズ２に接着されるようになっている。
その他の構成は上記第１実施例と同様である。
のであり、赤外集光レンズ２上に蒸着されたスペーサー
兼用の電極７が焦電型赤外検出素子１の第１の電極４と
の接続部である小径部7cと径方向に延びる細い腕状部7d
と外周部の拡開部7eとより形成され、赤外集光レンズ２
上に焦電素子３のスペーサ13が電極７と同様、蒸着によ
り形成されている。そして焦電型赤外検出素子１の第１
の電極４が電極７の小径部7cに電極８を用いて熱圧着に
より接着され、焦電素子３の他の三方の隅部が接着剤に
より赤外集光レンズ２に接着されるようになっている。
その他の構成は上記第１実施例と同様である。
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、赤外集光レンズに蒸
着により設けたスペーサー兼用の電極を存して赤外集光
レンズと焦電型赤外検出素子を取付け、赤外集光レンズ
と焦電型赤外検出素子の有感部の間に赤外入力波長の1/
4以下の均一な空間を形成するようにしているので、熱
時定数の低下を防止することができ、高感度化を図るこ
とができる。また上記のようにスペーサー兼用の電極は
蒸着により設けるので、赤外入力波長の1/4以下の均一
な空間を容易に形成することができる。
着により設けたスペーサー兼用の電極を存して赤外集光
レンズと焦電型赤外検出素子を取付け、赤外集光レンズ
と焦電型赤外検出素子の有感部の間に赤外入力波長の1/
4以下の均一な空間を形成するようにしているので、熱
時定数の低下を防止することができ、高感度化を図るこ
とができる。また上記のようにスペーサー兼用の電極は
蒸着により設けるので、赤外入力波長の1/4以下の均一
な空間を容易に形成することができる。
第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の第１実施例における焦
電形の赤外検出器を示し、第１図（ａ）は一部破断側面
図、第１図（ｂ）は底面図、第２図は本発明の第２実施
例を示し、スペーサー兼用の電極を蒸着した赤外集光レ
ンズの底面図、第３図は本発明の第３実施例を示し、ス
ペーサー兼用の電極を蒸着した赤外集光レンズの底面
図、第４図（ａ）、（ｂ）は従来のサーミスタ型の赤外
検出器を示し、第４図（ａ）は側面図、第４図（ｂ）は
底面図である。 １……焦電型赤外検出素子、２……赤外集光レンズ、３
……焦電素子、４……第１の電極、５……第２の電極、
６……有感部、７……スペーサー兼用の電極、８……電
極、９……接着剤、10、11……リード線、12……空間。
電形の赤外検出器を示し、第１図（ａ）は一部破断側面
図、第１図（ｂ）は底面図、第２図は本発明の第２実施
例を示し、スペーサー兼用の電極を蒸着した赤外集光レ
ンズの底面図、第３図は本発明の第３実施例を示し、ス
ペーサー兼用の電極を蒸着した赤外集光レンズの底面
図、第４図（ａ）、（ｂ）は従来のサーミスタ型の赤外
検出器を示し、第４図（ａ）は側面図、第４図（ｂ）は
底面図である。 １……焦電型赤外検出素子、２……赤外集光レンズ、３
……焦電素子、４……第１の電極、５……第２の電極、
６……有感部、７……スペーサー兼用の電極、８……電
極、９……接着剤、10、11……リード線、12……空間。
Claims (1)
- 【請求項１】球面状部と平面部とを有する半球状赤外集
光レンズと、有感部が設定された焦電型赤外検出素子
と、前記平面部と前記焦電型赤外検出素子との間に設け
られて前記半球状赤外集光レンズと前記焦電型赤外検出
素子とを取り付け、かつ蒸着により形成されたスペーサ
兼用電極とを有した赤外検出器であって、前記平面部と
前記有感部の間が赤外入力波長の1/4以下の間隔に設定
された均一な空間である赤外検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61289257A JPH0697189B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 赤外検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61289257A JPH0697189B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 赤外検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63140926A JPS63140926A (ja) | 1988-06-13 |
| JPH0697189B2 true JPH0697189B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=17740816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61289257A Expired - Fee Related JPH0697189B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 赤外検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697189B2 (ja) |
-
1986
- 1986-12-04 JP JP61289257A patent/JPH0697189B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63140926A (ja) | 1988-06-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |