JPH1038695A - 赤外線検出素子 - Google Patents
赤外線検出素子Info
- Publication number
- JPH1038695A JPH1038695A JP19050396A JP19050396A JPH1038695A JP H1038695 A JPH1038695 A JP H1038695A JP 19050396 A JP19050396 A JP 19050396A JP 19050396 A JP19050396 A JP 19050396A JP H1038695 A JPH1038695 A JP H1038695A
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- JP
- Japan
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- bolometer
- pair
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 検出感度の低下を防止することが可能な赤外
線検出素子を実現する。 【解決手段】 アンテナを用いて赤外線を受信し、ボロ
メータで受信した電力を熱エネルギーに変換してこの温
度変化を抵抗値変化として検出する赤外線検出素子にお
いて、基板上に形成されたボロメータと、このボロメー
タに接続される１対のアンテナと、ボロメータに電流を
供給する１対の電流供給用リードと、電流供給時にボロ
メータ端に生じる電圧を外部に取り出す１対の電圧測定
用リードとを設ける。
線検出素子を実現する。 【解決手段】 アンテナを用いて赤外線を受信し、ボロ
メータで受信した電力を熱エネルギーに変換してこの温
度変化を抵抗値変化として検出する赤外線検出素子にお
いて、基板上に形成されたボロメータと、このボロメー
タに接続される１対のアンテナと、ボロメータに電流を
供給する１対の電流供給用リードと、電流供給時にボロ
メータ端に生じる電圧を外部に取り出す１対の電圧測定
用リードとを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナ及びボロ
メータを用いた赤外線検出素子に関し、特に検出感度を
向上させた赤外線検出素子に関する。
メータを用いた赤外線検出素子に関し、特に検出感度を
向上させた赤外線検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ボロメータは赤外線の電磁波のエネルギ
ーを熱に変換し、この温度変化を抵抗値変化として検出
するものである。そして、基板上にボロメータを薄膜で
形成することにより赤外線検出素子が構成される。
ーを熱に変換し、この温度変化を抵抗値変化として検出
するものである。そして、基板上にボロメータを薄膜で
形成することにより赤外線検出素子が構成される。
【０００３】また、従来では赤外線照射時にボロメータ
から熱流束が基板に逃げてしまうため検出感度が低下し
てしまうと言った問題点があった。
から熱流束が基板に逃げてしまうため検出感度が低下し
てしまうと言った問題点があった。
【０００４】ここで、感度低下を防止するため、ボロメ
ータを小さくして熱流束が基板に逃げる面積を小さくし
ても、同時に赤外線を受光する面積も小さくなってしま
うので感度低下が生じてしまう。
ータを小さくして熱流束が基板に逃げる面積を小さくし
ても、同時に赤外線を受光する面積も小さくなってしま
うので感度低下が生じてしまう。
【０００５】このような問題を改善するためにアンテナ
を用いて赤外線を受信し、その給電部に設けたボロメー
タを用いて受信電力を熱エネルギーに変換して前記赤外
線を検出する例があった。
を用いて赤外線を受信し、その給電部に設けたボロメー
タを用いて受信電力を熱エネルギーに変換して前記赤外
線を検出する例があった。
【０００６】図３はこのような従来の赤外線検出素子の
一例を示す構成図である。図３において１は基板、２は
ボロメータ、３ａ及び３ｂはアンテナ、４ａ及び４ｂは
リード、５ａ及び５ｂは電極、６は電圧計、７は定電流
源、１００は赤外線である。
一例を示す構成図である。図３において１は基板、２は
ボロメータ、３ａ及び３ｂはアンテナ、４ａ及び４ｂは
リード、５ａ及び５ｂは電極、６は電圧計、７は定電流
源、１００は赤外線である。
【０００７】基板１上には薄膜のボロメータ２が形成さ
れ、このボロメータ２には線状の１対のアンテナ３ａ及
び３ｂが対向して設けられる。
れ、このボロメータ２には線状の１対のアンテナ３ａ及
び３ｂが対向して設けられる。
【０００８】さらに、前記アンテナ３ａ及び３ｂの直角
方向にはリード４ａとリード４ｂが対向して設けられ、
リード４ａ及び４ｂの一端はボロメータ２にそれぞれ接
続され、他端には電極５ａ及び５ｂがそれぞれ設けられ
る。また、電極５ａ及び５ｂには電圧計６及び定電流源
７が接続される。
方向にはリード４ａとリード４ｂが対向して設けられ、
リード４ａ及び４ｂの一端はボロメータ２にそれぞれ接
続され、他端には電極５ａ及び５ｂがそれぞれ設けられ
る。また、電極５ａ及び５ｂには電圧計６及び定電流源
７が接続される。
【０００９】ここで、図３に示す従来例の動作を説明す
る。赤外線検出素子に入射された赤外線１００はアンテ
ナ３ａ及び３ｂで受信される。ボロメータ２は受信した
赤外線１００の電磁波のエネルギーを熱に変換し、この
温度変化を抵抗値変化とする。
る。赤外線検出素子に入射された赤外線１００はアンテ
ナ３ａ及び３ｂで受信される。ボロメータ２は受信した
赤外線１００の電磁波のエネルギーを熱に変換し、この
温度変化を抵抗値変化とする。
【００１０】従って、定電流源７から電極５ａ及び５
ｂ，リード４ａ及び４ｂを介して一定電流をボロメータ
２に供給し、電極５ａ及び５ｂ間電圧を電圧計６で検出
することにより、赤外線１００を検出することが可能に
なる。
ｂ，リード４ａ及び４ｂを介して一定電流をボロメータ
２に供給し、電極５ａ及び５ｂ間電圧を電圧計６で検出
することにより、赤外線１００を検出することが可能に
なる。
【００１１】この結果、熱流束が基板に逃げることによ
る検出感度低下を防止するためボロメータ２を小さくし
ても赤外線１００を受信する面積は変化しないので検出
感度の低下を防止することができる。
る検出感度低下を防止するためボロメータ２を小さくし
ても赤外線１００を受信する面積は変化しないので検出
感度の低下を防止することができる。
【００１２】また、ボロメータ２の体積の縮小により熱
容量が減少して応答速度が早くなると言った効果も生じ
る。
容量が減少して応答速度が早くなると言った効果も生じ
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図３に示す従
来例ではアンテナ３ａ及び３ｂの特性がリード４ａ及び
４ｂや電極５ａ及び５ｂにより影響を受け易いのでリー
ド４ａ及び４ｂを細長くして、電極５ａ及び５ｂをアン
テナ３ａ及び３ｂから離す必要がある。
来例ではアンテナ３ａ及び３ｂの特性がリード４ａ及び
４ｂや電極５ａ及び５ｂにより影響を受け易いのでリー
ド４ａ及び４ｂを細長くして、電極５ａ及び５ｂをアン
テナ３ａ及び３ｂから離す必要がある。
【００１４】このため、従来例ではリード４ａ及び４ｂ
を細長くすることによりリード４ａ及び４ｂの抵抗値が
増加してしまう。
を細長くすることによりリード４ａ及び４ｂの抵抗値が
増加してしまう。
【００１５】ここで、赤外線１００照射時及び未照射時
のボロメータ２の抵抗値を”Ｒ”及び”Ｒ＋ΔＲ”、リ
ード４ａ及び４ｂの抵抗値を”ＲＬ”、赤外線１００照
射時及び未照射時の電極間の出力電圧を”Ｖ”及び”Ｖ
＋ΔＶ”、定電流を”Ｉ”とした場合、 Ｖ＝(２ＲＬ＋Ｒ)・Ｉ （１） Ｖ＋ΔＶ＝(２ＲＬ＋Ｒ＋ΔＲ)・Ｉ （２） と言う関係式が成り立つ。
のボロメータ２の抵抗値を”Ｒ”及び”Ｒ＋ΔＲ”、リ
ード４ａ及び４ｂの抵抗値を”ＲＬ”、赤外線１００照
射時及び未照射時の電極間の出力電圧を”Ｖ”及び”Ｖ
＋ΔＶ”、定電流を”Ｉ”とした場合、 Ｖ＝(２ＲＬ＋Ｒ)・Ｉ （１） Ｖ＋ΔＶ＝(２ＲＬ＋Ｒ＋ΔＲ)・Ｉ （２） と言う関係式が成り立つ。
【００１６】式（１）及び式（２）から出力電圧感度”
ΔＶ／Ｖ”は ΔＶ／Ｖ＝ΔＲ／(２ＲＬ＋Ｒ) （３） となる。
ΔＶ／Ｖ”は ΔＶ／Ｖ＝ΔＲ／(２ＲＬ＋Ｒ) （３） となる。
【００１７】すなわち、式（３）からリード４ａ及び４
ｂの抵抗値が増加すると出力電圧感度が低下し、検出感
度が低下してしまうと言った問題点が生じる。従って本
発明が解決しようとする課題は、検出感度の低下を防止
することが可能な赤外線検出素子を実現することにあ
る。
ｂの抵抗値が増加すると出力電圧感度が低下し、検出感
度が低下してしまうと言った問題点が生じる。従って本
発明が解決しようとする課題は、検出感度の低下を防止
することが可能な赤外線検出素子を実現することにあ
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明の第１では、アンテナを用いて赤外線
を受信し、ボロメータで前記受信した電力を熱エネルギ
ーに変換してこの温度変化を抵抗値変化として検出する
赤外線検出素子において、基板上に形成されたボロメー
タと、このボロメータに接続される１対のアンテナと、
前記ボロメータに電流を供給する１対の電流供給用リー
ドと、電流供給時に前記ボロメータ端に生じる電圧を外
部に取り出す１対の電圧測定用リードとを備えたことを
特徴とするものである。
るために、本発明の第１では、アンテナを用いて赤外線
を受信し、ボロメータで前記受信した電力を熱エネルギ
ーに変換してこの温度変化を抵抗値変化として検出する
赤外線検出素子において、基板上に形成されたボロメー
タと、このボロメータに接続される１対のアンテナと、
前記ボロメータに電流を供給する１対の電流供給用リー
ドと、電流供給時に前記ボロメータ端に生じる電圧を外
部に取り出す１対の電圧測定用リードとを備えたことを
特徴とするものである。
【００１９】このような課題を達成するために、本発明
の第２では、本発明の第１において前記ボロメータに接
続され互いに対向して設けられる１対の前記アンテナ
と、１対の前記アンテナの直角方向に互いに対向して設
けられる１対の電流供給用リード及び１対の電圧測定用
リードとを備えたことを特徴とするものである。
の第２では、本発明の第１において前記ボロメータに接
続され互いに対向して設けられる１対の前記アンテナ
と、１対の前記アンテナの直角方向に互いに対向して設
けられる１対の電流供給用リード及び１対の電圧測定用
リードとを備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明に係る赤外線検出素子の一実施
例を示す平面図である。
説明する。図１は本発明に係る赤外線検出素子の一実施
例を示す平面図である。
【００２１】図１において２，３ａ，３ｂは図３と同一
符号を付してあり、８ａ及び８ｂは電流供給用リード
（以下、単にリードと呼ぶ。），９ａ及び９ｂは電圧測
定用リード（以下、単にリードと呼ぶ。）、１０ａ，１
０ｂ，１１ａ及び１１ｂは電極である。また、図１にお
いては基板、電圧計及び定電流源は記載を省略してい
る。
符号を付してあり、８ａ及び８ｂは電流供給用リード
（以下、単にリードと呼ぶ。），９ａ及び９ｂは電圧測
定用リード（以下、単にリードと呼ぶ。）、１０ａ，１
０ｂ，１１ａ及び１１ｂは電極である。また、図１にお
いては基板、電圧計及び定電流源は記載を省略してい
る。
【００２２】基板（図示せず。）上に形成されたボロメ
ータ２には線状の１対のアンテナ３ａ及び３ｂが対向し
て設けられる。
ータ２には線状の１対のアンテナ３ａ及び３ｂが対向し
て設けられる。
【００２３】さらに、前記アンテナ３ａ及び３ｂの直角
方向にはリード８ａ及び９ａとリード８ｂ及び９ｂがそ
れぞれ対向して設けられ、リード８ａ，８ｂ，９ａ及び
９ｂの一端はボロメータ２にそれぞれ接続される。
方向にはリード８ａ及び９ａとリード８ｂ及び９ｂがそ
れぞれ対向して設けられ、リード８ａ，８ｂ，９ａ及び
９ｂの一端はボロメータ２にそれぞれ接続される。
【００２４】一方、リード８ａ及び９ａの他端には電極
１０ａ及び１１ａが、リード８ｂ及び９ｂの他端には電
極１０ｂ及び１１ｂがそれぞれ設けられる。
１０ａ及び１１ａが、リード８ｂ及び９ｂの他端には電
極１０ｂ及び１１ｂがそれぞれ設けられる。
【００２５】また、電極１０ａ及び１０ｂには定電流源
（図示せず。）が接続され、電極１１ａ及び１１ｂには
電圧計（図示せず。）が接続される。
（図示せず。）が接続され、電極１１ａ及び１１ｂには
電圧計（図示せず。）が接続される。
【００２６】ここで、図１に示す実施例の動作を図２を
用いて説明する。図２は図１の等価回路を示す回路図で
ある。
用いて説明する。図２は図１の等価回路を示す回路図で
ある。
【００２７】図２において１２及び１４はリード８ａ及
び８ｂの等価抵抗、１３はボロメータ２の等価抵抗、１
５及び１６はリード９ａ及び９ｂの等価抵抗、１７は定
電流源、１８は電圧計，１００は赤外線である。
び８ｂの等価抵抗、１３はボロメータ２の等価抵抗、１
５及び１６はリード９ａ及び９ｂの等価抵抗、１７は定
電流源、１８は電圧計，１００は赤外線である。
【００２８】定電流源１７の一端は等価抵抗１２の一端
に接続され、等価抵抗１２の他端は抵抗１３及び１５の
一端に接続される。抵抗１５の他端は電圧計１８の一端
に接続され、電圧計１８の他端は等価抵抗１６の一端に
接続される。
に接続され、等価抵抗１２の他端は抵抗１３及び１５の
一端に接続される。抵抗１５の他端は電圧計１８の一端
に接続され、電圧計１８の他端は等価抵抗１６の一端に
接続される。
【００２９】等価抵抗１６の他端は等価抵抗１３の他端
及び等価抵抗１４の一端に接続され、等価抵抗１４の他
端は定電流源１７の他端に接続される。
及び等価抵抗１４の一端に接続され、等価抵抗１４の他
端は定電流源１７の他端に接続される。
【００３０】前述と同様に、赤外線１００照射時及び未
照射時の等価抵抗１３（ボロメータ２）の抵抗値を”
Ｒ”及び”Ｒ＋ΔＲ”、等価抵抗１２，１４，１５及び
１６（リード８ａ，８ｂ，９ａ及び９ｂ）の抵抗値を”
ＲＬ’”、赤外線１００照射時及び未照射時の電圧計１
８における出力電圧を”Ｖ”及び”Ｖ＋ΔＶ”、定電流
を”Ｉ”とした場合、 Ｖ＝Ｒ・Ｉ （４） Ｖ＋ΔＶ＝(Ｒ＋ΔＲ)・Ｉ （５） となる。
照射時の等価抵抗１３（ボロメータ２）の抵抗値を”
Ｒ”及び”Ｒ＋ΔＲ”、等価抵抗１２，１４，１５及び
１６（リード８ａ，８ｂ，９ａ及び９ｂ）の抵抗値を”
ＲＬ’”、赤外線１００照射時及び未照射時の電圧計１
８における出力電圧を”Ｖ”及び”Ｖ＋ΔＶ”、定電流
を”Ｉ”とした場合、 Ｖ＝Ｒ・Ｉ （４） Ｖ＋ΔＶ＝(Ｒ＋ΔＲ)・Ｉ （５） となる。
【００３１】すなわち、式（４）及び式（５）から分か
るように電圧計１８の入力抵抗が十分に大きければ等価
抵抗１５及び１６には定電流”Ｉ”は流れず、全て等価
抵抗１３に流れるのでリード９ａ及び９ｂにおける電圧
降下が無視できる。
るように電圧計１８の入力抵抗が十分に大きければ等価
抵抗１５及び１６には定電流”Ｉ”は流れず、全て等価
抵抗１３に流れるのでリード９ａ及び９ｂにおける電圧
降下が無視できる。
【００３２】従って、式（４）及び式（５）から出力電
圧感度”ΔＶ／Ｖ”は ΔＶ／Ｖ＝ΔＲ／Ｒ （６） となり、リード９ａ及び９ｂの抵抗値に依存しなくな
る。
圧感度”ΔＶ／Ｖ”は ΔＶ／Ｖ＝ΔＲ／Ｒ （６） となり、リード９ａ及び９ｂの抵抗値に依存しなくな
る。
【００３３】この結果、リードを２対設けて電流供給用
と電圧測定用とのリードを分離することにより、アンテ
ナ３ａ及び３ｂの特性への影響を防止するためにリード
８ａ，８ｂ，９ａ及び９ｂを細長くしても検出感度の低
下を防止することが可能になる。
と電圧測定用とのリードを分離することにより、アンテ
ナ３ａ及び３ｂの特性への影響を防止するためにリード
８ａ，８ｂ，９ａ及び９ｂを細長くしても検出感度の低
下を防止することが可能になる。
【００３４】なお、アンテナの特性への影響を防止する
だけではなく、高周波数への対応や高集積化に伴うリー
ド線幅の微細化による抵抗値の増加による検出感度低下
等の悪影響にも対応可能になる。
だけではなく、高周波数への対応や高集積化に伴うリー
ド線幅の微細化による抵抗値の増加による検出感度低下
等の悪影響にも対応可能になる。
【００３５】また、図１の説明では８ａ及び８ｂを電流
供給用リード、９ａ及び９ｂを電圧測定用リードとして
いるが勿論逆であっても構わない。
供給用リード、９ａ及び９ｂを電圧測定用リードとして
いるが勿論逆であっても構わない。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。リードを２対設
けて電流供給用と電圧測定用とのリードを分離すること
により、検出感度の低下を防止することが可能な赤外線
検出素子が実現できる。
本発明によれば次のような効果がある。リードを２対設
けて電流供給用と電圧測定用とのリードを分離すること
により、検出感度の低下を防止することが可能な赤外線
検出素子が実現できる。
【図１】本発明に係る赤外線検出素子の一実施例を示す
平面図である。
平面図である。
【図２】図１の等価回路を示す回路図である。
【図３】従来の赤外線検出素子の一例を示す構成図であ
る。
る。
１ 基板 ２ ボロメータ ３ａ，３ｂ アンテナ ４ａ，４ｂ リード ５ａ，５ｂ，１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ 電極 ６，１８ 電圧計 ７，１７ 定電流源 ８ａ，８ｂ 電流供給用リード ９ａ，９ｂ 電圧測定用リード １２，１３，１４，１５，１６ 等価抵抗 １００ 赤外線
Claims (2)
- 【請求項１】アンテナを用いて赤外線を受信し、ボロメ
ータで前記受信した電力を熱エネルギーに変換してこの
温度変化を抵抗値変化として検出する赤外線検出素子に
おいて、 基板上に形成されたボロメータと、 このボロメータに接続される１対のアンテナと、 前記ボロメータに電流を供給する１対の電流供給用リー
ドと、 電流供給時に前記ボロメータ端に生じる電圧を外部に取
り出す１対の電圧測定用リードとを備えたことを特徴と
する赤外線検出素子。 - 【請求項２】前記ボロメータに接続され互いに対向して
設けられる１対の前記アンテナと、 １対の前記アンテナの直角方向に互いに対向して設けら
れる１対の電流供給用リード及び１対の電圧測定用リー
ドとを備えたことを特徴とする特許請求の範囲請求項１
記載の赤外線検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19050396A JPH1038695A (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 赤外線検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19050396A JPH1038695A (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 赤外線検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1038695A true JPH1038695A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16259181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19050396A Pending JPH1038695A (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 赤外線検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1038695A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6292140B1 (en) * | 1999-11-03 | 2001-09-18 | Hypres, Inc. | Antenna for millimeter-wave imaging and bolometer employing the antenna |
| JP2007515630A (ja) * | 2003-12-04 | 2007-06-14 | レイセオン カンパニー | 異なる波長のための検出器を用いて一波長において放射線を検出するための方法及び装置 |
-
1996
- 1996-07-19 JP JP19050396A patent/JPH1038695A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6292140B1 (en) * | 1999-11-03 | 2001-09-18 | Hypres, Inc. | Antenna for millimeter-wave imaging and bolometer employing the antenna |
| JP2007515630A (ja) * | 2003-12-04 | 2007-06-14 | レイセオン カンパニー | 異なる波長のための検出器を用いて一波長において放射線を検出するための方法及び装置 |
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