JPS59112236A - 赤外線検出器 - Google Patents

赤外線検出器

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JPS59112236A
JPS59112236A JP57222682A JP22268282A JPS59112236A JP S59112236 A JPS59112236 A JP S59112236A JP 57222682 A JP57222682 A JP 57222682A JP 22268282 A JP22268282 A JP 22268282A JP S59112236 A JPS59112236 A JP S59112236A
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pyroelectric element
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infrared detector
substrate
heat
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JP57222682A
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JPH0512656B2 (ja
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Akira Okamoto
明 岡本
Shinya Nakai
信也 中井
Takashi Yamamoto
隆 山本
Masaaki Izumida
泉田 昌明
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TDK Corp
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TDK Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/34Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非接触型温度センサとして、調理、防犯また
は防災等の分野に使用される赤外線検出器に関する。
赤外線検出器としては、光子形赤外線検出器と熱形赤外
線検出器が広く知られている。光子形赤外線検出器は赤
外線の光子エネルギーを直接電気変換する方式に係り、
PbSまたはHgCdTe等によって構成される。一方
、熱形赤外線検出器は赤外線を熱源として利用し、その
発熱作用による素子の温度変化を検出する方式であり、
ボロメータやG。
layセル等がその代表例である。本発明は後者の熱形
赤外線検出器に属する焦電形赤外線検出器の改良に関す
るものである。
従来技術とその問題点 焦電形赤外線検出器は、入射赤外線により無電体素子を
加熱或いは冷却し、その結果信号を出すものであるから
、入射赤外線をいかに効率良く信号発生のための熱エネ
ルギーに変換するかが重要な技術ボイドになる。焦電形
赤外線検出器の感度は一般に焦電体素子の板厚に反比例
するから、感度を上げるためには、焦電体素子の板厚を
できるだけ薄くする必要があり、従来より例えば2×2
 X O,05(m/m)程度の極〈薄い焦電体素子が
使用されている。このため、焦電体素子は、機械的強度
が非常に低く簡単に破損してしまうから、支持台−ヒに
固定して機械的強度を補強し、動作の安定性を確保する
必要がある。この場合、入射赤外線の熱作用で焦電体素
子に発生した熱が支持台を通して放散してしまうと、素
子に対する熱作用が有効に1動かず、結果として検出感
度が低下してしまうこと、支持台の熱容量が焦電体素子
に比べて大き過ぎると、支持台の放熱作用及び蓄熱作用
により、赤外線の急激な断続変動に対する焦電体素子の
応答が鈍くなり、検出器の応答時間特性が低下すること
等の問題点を生じる。これらの問題点を解決する技術的
手段として、従来は第1図乃至第3図に示すような支持
構造を取っていた。
まず、第1図に示す従来例では、焦電体素子lの一面に
ワイヤ2を接続固定し、このワイヤ2の一端を底板3に
植設したリード端子4に絡げて半田付は固定することに
より、焦電体素子lを放熱及び蓄熱作用の大きな底板3
から浮かした構造となっている。焦電体素子lの両面に
設けた電極la、lbの内、表側の電極1aはリード線
5によってリード端子6に導通接続させ、電極tbは前
記ワイヤ2をリード線としてリード端子4に導通接続さ
せである。また、底板3を金属板材等で構成した場合は
、電極1aを導通接続するリード端子6は絶縁ガラス等
の絶縁物7を会して底板3に植設する。なお、8は底板
3と共に外装ケースを構成する蓋体であり、その中央部
に赤外線入射窓9を設けである。
しかしながら、この第1図に示した従来例は、50μm
程度の極薄に加工した焦電体素子lをワイヤ2上に一枚
づつ固定するという煩雑かつ面倒な工程を必要とするた
め、組立作業が困難で、量産性に欠け、コスト高になる
欠点がある。また、焦電体素子lの支持面が小さく、支
持強度不足や焦電体素子lの傾斜等を招き、支持が不安
定になり易いこと、機械的強度が低く、振動、衝撃等に
よって焦電体素子1がワイヤ2から脱落する等の事故を
生じ易いこと等の欠点もあった。
次に第2図に示す従来例では、底板3上に石英等で成る
絶縁ベースlOを接着等の手段によって固着し、この絶
縁ベースlO上に焦電体素子lの一面側を接着固定した
構造となっている。
この従来例の場合は、焦電体素子lの支持安定性が高く
、機械的強度が大である等の利点はあるが、焦電体素子
1の一方の電極tbが絶縁ベース10」二に対接して固
着されるため、電極1bの導出が困難になること、絶縁
ベースlOの断熱作用が充分でない上に、熱容量が大き
いため、感度及び応答性が良くないこと、絶縁ベース1
0が硬い石英等で構成されているため、リード端子3.
6及び底板3を通して与えられる振動が直接焦電体素子
1に伝わり、これが原因となってノイズを発生すること
等の欠点がある。
次に第3図に示す従来例は、最近、最もよく用いられて
いる一般的な構造であって、アルミナ磁器等で成る比較
的薄い絶縁基板11の中央部に穴12を形成すると共に
、該絶縁基板11を、底板3から浮かした状態で、リー
ド端子4.6上に支持し、この絶縁基板11J−に焦電
体素子lの一面側を接着固定した構造となっている。
この従来例の場合は、前記穴12による断熱作用により
、感度を一ヒげ、応答特性を向上させ得るという利点は
あるが、前記穴12の分だけ絶縁基板11のf面積が小
さくなるため、インピーダンス変換用高抵抗及び電界効
果トランジスタ(以下FETと称する)等の実装スペー
スが確保できなくなり、部品配置に無理を生じるという
難点がある。即ち無電体素子1は高抵抗素子であり、ノ
イズが乗り易いという一面を有する。そこで、このノイ
ズ防止のため、無電体素子lに接近した絶縁基板11の
裏側に、インピーダンス変換用高抵抗及びFET等で構
成された増幅器を配置する必要がある。ところが、前記
穴12による断熱効果を得るためには、その穴径を例え
ば7φの絶縁基板11に対して2φ程度にする必要があ
るため、その平面積が前記高抵抗及びFETを配置する
のに充分なスペースが確保できなくなり、部品配置に無
理を生じてしまうのである。
本発明の目的 本発明は上述する従来の欠点を除去し、無電体素子に対
する断熱作用が高く、感度及び応答特性が良好で、しか
もインピーダンス変換用高抵抗器や増幅器等を実装する
のに充分なスペースを確保することができる赤外線検出
器を提供することを目的とする。
本発明の構成 」1記目的を達成するため、本発明に係る赤外線検出器
は、基板の」−に部分的に突出すζ断熱パターンを形成
し、該断熱パターンの−1−に焦電体素子を取付けたこ
とを特徴とする。
実施例 第4図は本発明に係る赤外線検出器の正面断面図である
。図において、第1図乃至第3図と同一の参照符号は同
一性ある構成部分を示している。この実施例では、アル
ミナ磁器等を用いて平板状に形成した絶縁基板11の一
面上に、部分的に突出する断熱パターン13,13を形
成し、該断熱パターン13.13の1−に焦電体素子l
を接着等の手段によって取付けである。従って、焦電体
素子lは、絶縁基板11がら前記断熱パターン13.1
3の高さHだけ浮いた状態で支持されることとなる6前
記高さHは通常の赤外線検出器では50gm以上の値が
適当である。
ト述のように、断熱パターン13.13によってその高
さHだけ絶縁基板11から浮かした状態で焦電体素子l
を支持する構造であると、焦電体素子1の下面と絶縁基
板11の」二面との間に前記断熱パターン13の高さH
に応じた空隙14が形成され、該空隙14が断熱層とし
て作用するので、焦電体素子lの感度及び応答時間特性
が向上する。しかも、第3図に示した従来例と異なって
、絶縁基板11の下面の全面をインピーダンス変換用高
抵抗及びFET等の部品の実装スペースとして活用する
ことができるか−ら、これらの部品実装に無理を生じる
ことがない。
前記断熱パターン13は、チクソトロピック性の高い樹
脂によって構成することが望ましい。この場合、導電性
、非導電性の何れであってもよく、用途に応じて使い分
ける。また、断熱パターン13は例えば第5図に示すよ
うな円環状のパターン、第6図に示すように適当な間隔
をおいて部分的に点在させたパターン或いは第7図に示
すような矩形状のパターン等、任意のパターンをとるこ
とができる。なお、絶縁基板itの形状も円形または矩
形等の任意の形状でよい。
次に実測データを上げて本発明の効果を更に具体的に説
明する。まず、第4図の構造において、絶縁基板11の
下面側にインピーダンス変換用高抵抗Rg及びFETを
実装し、これらを所定の回路構成となるように焦電体素
子lの電極に導通させる。焦電体素子1は3X3mmの
大きさとし、受光径2mmφとした。第8図はその電気
的等価回路図である。
次に第9図に示すように、当該赤外線検出器Aに対して
黒体炉Bを対向して配置し、両者の間にチョッパCを挿
入して黒体炉Bからの赤外線を該チョッパCによって断
続し、その断続出力を赤外検出器Aによって検出した。
ここで、黒体炉Bは500°にとし、またチゴッパCの
チゴッピング周波数はIHzとした。
一方、本発明との比較例として、本発明に係る検出器A
に代えて、第3図に示した従来構造の赤外検出器を使用
し、同様の測定条件で断続赤外線を検出した。
第1O図にその測定データを示す。曲線Llは断熱パタ
ーン13の高さH=0、即ち断熱パターン13を持たな
い場合の特性、曲線L2は断熱パターン13の高さHを
50p、mとした場合の特性、曲線L3は断熱パターン
13の高さHを1100Bとした場合の特性、曲線L4
は断熱パターン13の高さHを200Ij、mとした場
合の特性、曲線L5は断熱パターン13の高さHを40
0#Lmとした場合の特性、曲線L6は比較例の特性で
ある。
第10図の測定データから明らかなように、本発明に係
る赤外線検出器は、断熱パターン13の高さHを50g
m以−ヒとした場合には、第3図に示した従来例より勝
るとも劣らない高い検出感度を有していることが分る。
本発明の効果 以」二述べたように、本発明に係る赤外線検出器は、基
板の上に部分的に突出する断熱パターンを形成し、該断
熱パターンの上に焦電体素子を取付けたことを特徴とす
るから、焦電体素子に対する断熱作用が高く、感度及び
応答特性が良好で、しかもインピーダンス変換用高抵抗
器や増幅器等を実装するのに充分なスペースを確保する
ことができる赤外線検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の赤外線検出器の正面部分断面図、第2図
は同じく別の従来例の正面部分断面図、第3図は同じく
更に別の従来例の正面部分断面図、第4図は本発明に係
る赤外線検出器の正面部分断面図、第5図は本発明に係
る赤外線検出器の絶縁基板の拡大平面図、第6図は同じ
く別の実施例における拡大平面図、第7図は同じく更に
別の実施例における拡大平面図、第8図は本発明に係る
赤外線検出器の電気的等価回路図、第9図は特性測定の
ための測定条件を示す図、第1θ図は測定データを示す
図である。 1・・・焦電体素子    11・・・基板13・φ・
断熱パターン 第1図     第2図 第3図     第4図 2 第8図 第9図 9 手続補正書 特許庁長官 若杉 和夫 殿 1、事件の表示 昭和57年特許願第222682号 2、発明の名称 赤外線検出器 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所   東京都中央区日本橋−丁目13番1号氏名 
  (306)ティーディーケイ株式会社代表者  大
 歳  寛 4o代理人 〒125 1’a03 (600) 50
90住所   東京都葛飾区東金町1丁目37番2号6
、補正により増加する発明の数   O補正の内容 15明細書の特許請求の範囲の欄を別紙の通り補正する
。 2、明細書第7頁第8行から同頁第10行に「基板の上
に部分的に突出する00810.特徴とする。」とある
のを、「基板の上に部分的に突出する断熱パターンを形
成し、該断熱パターンの上に無電体素子を取付けた赤外
線検出器であって、前記断熱パターンの前記基板の表面
からの高さを50ILrn以上としたことを#徴とする
。」と補正する。 3、明細書第11頁第2行から同頁第4行に「基板の上
に部分的に突出する8118.特徴とするから、」とあ
るのを、[基板の上に部分的に突出する断熱パターンを
形成し、該断熱パターンの上に無電体素子を取付けた赤
外線検出器であって、前記断熱パターンの前記基板の表
面からの高さを50gm以上としたことを特徴とするか
ら、」と補正する。 別        紙 特許請求の範囲 基板の上に部分的に突出する断熱ノくターンを形成し、
該断熱パターンの上に無電体素子を取付けとを特徴とす
る赤外線検出器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  基板のLに部分的に突出する断熱パターンを
    形成し、該断熱パターンの上に焦電体素子を取イ」けた
    ごとを特徴とする赤外線検出器。
  2. (2) 前記断熱パターンは、樹脂で構成したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の赤外線検出器。
  3. (3) 前記断熱パターンは、前記基板の表面からの高
    さが50pm以上であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項または第2項に記載の赤外線検出器。
JP57222682A 1982-12-18 1982-12-18 赤外線検出器 Granted JPS59112236A (ja)

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JP57222682A JPS59112236A (ja) 1982-12-18 1982-12-18 赤外線検出器

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JP57222682A JPS59112236A (ja) 1982-12-18 1982-12-18 赤外線検出器

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JPS59112236A true JPS59112236A (ja) 1984-06-28
JPH0512656B2 JPH0512656B2 (ja) 1993-02-18

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6370037U (ja) * 1986-10-28 1988-05-11
KR100363262B1 (ko) * 2001-01-18 2002-12-05 삼성전자 주식회사 초전체 전자 방출을 이용한 비냉각식 적외선 센서

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5658432U (ja) * 1979-10-05 1981-05-19

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