JP2001094161A - Pyroelectric element - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、焦電形赤外線セン
サに使用される焦電形素子に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pyroelectric element used for a pyroelectric infrared sensor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】焦電形赤外線センサに使用され、熱や温
度の検知器として利用されている焦電形素子は、通常、
焦電性を持つ強誘電体に対向電極を形成することによっ
て作製されている。その基本断面構造を図７に示す。図
７において、強誘電体板２１の最も大きい焦電係数を持
つ方向（図中Ｚ方向）の鉛直面２１ａ，２１ｂに、蒸着
等の手法によって電極２２が形成される。鉛直面２１ａ
側は、電極２２の形成面であると同時に、赤外線ＩＲの
入射面にもなっている。赤外線ＩＲの入射によって電極
２２上に発生する焦電荷は、引出線２３によって外部に
取り出されて、赤外線の検知が行われる。2. Description of the Related Art Pyroelectric elements used in pyroelectric infrared sensors and used as heat and temperature detectors are usually
It is manufactured by forming a counter electrode on a ferroelectric substance having pyroelectricity. FIG. 7 shows the basic cross-sectional structure. In FIG. 7, electrodes 22 are formed on the vertical surfaces 21a and 21b of the ferroelectric plate 21 in the direction having the largest pyroelectric coefficient (Z direction in the figure) by a method such as vapor deposition. Vertical surface 21a
The side is the surface on which the electrode 22 is formed and also the incident surface of the infrared IR. The pyroelectric charge generated on the electrode 22 by the incidence of the infrared ray IR is extracted to the outside by the lead wire 23, and the infrared ray is detected.
【０００３】この焦電形素子に、より高付加価値を求め
るために、例えば、赤外線を検知する検知部を複数形成
し、どの検知部に赤外線が入射したかを調べて、赤外線
を発する人体などの移動状況を検出する工夫がなされて
いる。図７に示した焦電形素子では、電極２２を直線上
に並ぶように配置することで実現している。In order to obtain a higher added value from the pyroelectric element, for example, a plurality of detectors for detecting infrared rays are formed, and which detector is irradiated with the infrared rays is detected. There is a device for detecting the moving state of the vehicle. The pyroelectric element shown in FIG. 7 is realized by arranging the electrodes 22 so as to be aligned on a straight line.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の焦電形素子では、検知部である電極２２が一
平面板上に配置される構造に限られてしまい、各検知部
の配列の自由度が少なく、赤外線の入射角度（方向）の
検知などのさらなる高機能化を妨げる原因となってい
た。However, such a conventional pyroelectric element is limited to a structure in which the electrodes 22 serving as detecting portions are arranged on a single flat plate, and the arrangement of each detecting portion is free. The degree was low, which hindered further enhancement of functions such as detection of the incident angle (direction) of infrared rays.
【０００５】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は赤外線の入射角度を検知する機能を備
えた焦電形素子を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a pyroelectric element having a function of detecting an incident angle of infrared rays.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、焦電係数の最も大きい軸方向が
高さとなる柱状に形成された柱部を有し、その柱部の側
面に入射する赤外線により発生する電荷を柱部の高さ方
向の両方向に設けられた電極より検知するよう構成され
たことを特徴とする。このように、焦電係数の最も大き
い軸方向が高さとなる柱部を有し、その柱部の側面に入
射する赤外線を検知するため、焦電形素子への赤外線の
入射角度の検知が可能となり、人体などの熱源の移動解
析や複数の熱源から入射する赤外線の分離などの高機能
化が図れる。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 has a columnar portion formed in a columnar shape having a height in the axial direction having the largest pyroelectric coefficient. The charge generated by infrared rays incident on the side surface of the column is detected by electrodes provided in both directions in the height direction of the pillar portion. As described above, since the axis with the largest pyroelectric coefficient has a column whose height is the height, and the infrared rays incident on the side surfaces of the column are detected, the angle of incidence of the infrared rays on the pyroelectric element can be detected. Thus, advanced functions such as movement analysis of a heat source such as a human body and separation of infrared rays incident from a plurality of heat sources can be achieved.
【０００７】また請求項２の発明は、請求項１記載の発
明において、前記柱部は、一枚の単結晶焦電体板又は焼
結体焦電体板を選択的に掘り込むことによって形成され
ることを特徴とする。よって、柱部を簡単に形成するこ
とができる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the pillar portion is formed by selectively engraving a single-crystal pyroelectric plate or a sintered pyroelectric plate. It is characterized by being performed. Therefore, the pillar can be easily formed.
【０００８】また請求項３の発明は、請求項１又は請求
項２記載の発明において、前記柱部が、板状に形成され
た板部の上部に複数形成されていることを特徴とする。
よって、各柱部に入射する赤外線を検知することによ
り、焦電形素子への赤外線の入射角度が検知できる。According to a third aspect of the present invention, in the first or the second aspect of the present invention, a plurality of the pillars are formed above a plate-shaped plate.
Therefore, by detecting the infrared ray incident on each pillar, the incident angle of the infrared ray on the pyroelectric element can be detected.
【０００９】また請求項４の発明は、請求項３記載の発
明において、前記柱部の高さ方向の両方向に設けられた
電極のうちの一方として、前記板部の柱部が形成されて
いる面と反対側の面に複数の柱部の共通電極となる一枚
電極膜が形成されていることを特徴とする。よって、電
極の形成が容易である。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the column portion of the plate portion is formed as one of the electrodes provided in both directions in the height direction of the column portion. A single electrode film serving as a common electrode for a plurality of pillar portions is formed on a surface opposite to the surface. Therefore, formation of an electrode is easy.
【００１０】また請求項５の発明は、請求項４記載の発
明において、前記反対側の面が予め掘り込まれており、
その上部に前記一枚電極膜が形成されていることを特徴
とする。よって、柱部が厚さの薄い板部の上部に形成さ
れることになり、柱部から板部への熱の消散を防ぐこと
ができ、赤外線の検知性能を向上させることができる。According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the opposite surface is dug in advance.
The single electrode film is formed thereon. Therefore, the pillar portion is formed on the upper portion of the thin plate portion, so that heat can be prevented from dissipating from the pillar portion to the plate portion, and the infrared ray detection performance can be improved.
【００１１】また請求項６の発明は、請求項３から請求
項５のいずれかに記載の発明において、前記柱部の高さ
方向の両方向に設けられた電極のうちの他方として、各
柱部の板部と反対側の面に各々電極が設けられており、
回路パターンが形成された基板の所定領域に各電極が直
接接着または接合され、前記回路パターンを通して各電
極からの電気信号が取り出されることを特徴とする。よ
って、各電極からの電気信号の取り出しが容易になる。According to a sixth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, each of the electrodes provided in both directions in the height direction of the column is used as the other of the electrodes. An electrode is provided on the surface opposite to the plate portion of
Each electrode is directly adhered or bonded to a predetermined region of the substrate on which the circuit pattern is formed, and an electric signal from each electrode is extracted through the circuit pattern. Therefore, it is easy to take out an electric signal from each electrode.
【００１２】また請求項７の発明は、請求項３から請求
項６のいずれかに記載の発明において、前記柱部は前記
板部上の正方形の４隅に対応する位置に形成されている
ことを特徴とする。よって、正方形の４隅に対応する位
置に形成されている各柱部に入射する赤外線を検知する
ことにより、焦電形素子への赤外線の入射角度を検知で
きる。According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the third to sixth aspects, the column portion is formed at a position corresponding to four corners of a square on the plate portion. It is characterized by. Therefore, by detecting the infrared rays incident on the pillars formed at the positions corresponding to the four corners of the square, the incident angle of the infrared rays on the pyroelectric element can be detected.
【００１３】また請求項８の発明は、請求項３から請求
項６のいずれかに記載の発明において、前記柱部は前記
板部上の同心円周上に等間隔に形成されていることを特
徴とする。よって、各柱部に入射する赤外線を検知する
ことにより、焦電形素子に対して３６０度全方位のどの
方向から赤外線が入射したかを検知することができる。According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the third to sixth aspects of the present invention, the column portions are formed at equal intervals on a concentric circumference on the plate portion. And Therefore, by detecting the infrared rays incident on each pillar, it is possible to detect from which 360-degree omnidirectional direction the infrared rays have entered the pyroelectric element.
【００１４】また請求項９の発明は、請求項２から請求
項８のいずれかに記載の発明において、前記一枚の単結
晶焦電体板がタンタル酸リチウムからなることを特徴と
する。よって、請求項２と同様の効果が得られる。According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the second to eighth aspects, the one single-crystal pyroelectric plate is made of lithium tantalate. Therefore, the same effect as the second aspect can be obtained.
【００１５】また請求項１０の発明は、請求項２から請
求項８のいずれかに記載の発明において、前記一枚の焼
結体焦電体板がＰＺＴ系セラミックからなることを特徴
とする。よって、請求項２と同様の効果が得られる。According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the second to eighth aspects, the one sintered pyroelectric plate is made of a PZT-based ceramic. Therefore, the same effect as the second aspect can be obtained.
【００１６】また請求項１１の発明は、請求項１から請
求項１０のいずれかに記載の発明において、前記柱部の
側面に凹凸が設けられていることを特徴とする。よっ
て、赤外線の吸収感度が高められる。According to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the first to tenth aspects, an unevenness is provided on a side surface of the pillar. Therefore, the infrared ray absorption sensitivity is enhanced.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】（実施形態１）本実施形態での焦
電形素子の赤外線を検知する検知部は図１（ａ）（ｂ）
に示す構造を有している。図において、板状に形成され
た板部２の上部に、焦電係数の最も大きい軸方向（Ｚ方
向）が高さとなる柱状に柱部１が形成される。柱部１の
板部２と反対側の面（柱部１の上面）に電極３ａが設け
られており、板部２の柱部１が形成されている面と反対
側の面（板部２の下面）に電極３ｂが設けられている。
すなわち、柱部１の高さ方向の両方向に電極３ａ，３ｂ
が設けられている。(Embodiment 1) FIGS. 1A and 1B show a detector for detecting infrared rays of a pyroelectric element according to this embodiment.
Has the structure shown in FIG. In the drawing, a columnar portion 1 is formed in a columnar shape having a height in the axial direction (Z direction) where the pyroelectric coefficient is the largest, above a plate-shaped plate portion 2. The electrode 3a is provided on the surface of the column 1 opposite to the plate 2 (the upper surface of the column 1), and the surface (plate 2) of the plate 2 opposite to the surface on which the column 1 is formed. Is provided with an electrode 3b.
That is, the electrodes 3a, 3b are provided in both directions in the height direction of the pillar portion 1.
Is provided.
【００１８】この検知部において、柱部１の側面４より
赤外線ＩＲが入射すると柱部１の温度が上昇し、焦電係
数に応じた電荷が電極３ａ，３ｂ間に発生する。この電
荷を電極３ａ，３ｂを介して検知することで赤外線が検
知される。In this detector, when infrared rays IR enter from the side surface 4 of the column 1, the temperature of the column 1 rises, and electric charges corresponding to the pyroelectric coefficient are generated between the electrodes 3a and 3b. By detecting this charge via the electrodes 3a and 3b, infrared rays are detected.
【００１９】尚、図１（ａ）には柱部１が四角柱である
例を、図１（ｂ）には柱部１が円柱である例を示してい
る。また、柱部１の側面４には１〜２μｍ程度の凹凸
（表面荒れ）が設けられており、赤外線の吸収感度が高
められる。FIG. 1A shows an example in which the pillar 1 is a square pillar, and FIG. 1B shows an example in which the pillar 1 is a cylinder. Further, the side surface 4 of the pillar portion 1 is provided with irregularities (roughness) of about 1 to 2 μm, so that infrared ray absorption sensitivity is enhanced.
【００２０】次に、このような構造の検知部を複数備え
た焦電形素子の作製プロセスを図２に示す。まず図２
（ａ）に示す焦電体板６の表裏面に蒸着等の方法で電極
膜を形成し、電極３ａ，３ｂとする（図２（ｂ））。そ
の後、イオン反応性エッチング（ＲＩＥ）、ＩＣＰなど
の方法で焦電体板６を選択的に掘り込んで板状の板部２
と、その上部に複数の柱部１を形成する（図２
（ｃ））。この柱部１の１つ１つが、入射された赤外線
を検知する検知部となっている。焦電体板６の裏面に設
けられた電極３ｂは、複数の柱部１の共通電極となって
おり、一枚電極膜が形成されている。最後に、各柱部１
の上部の電極３ａと、回路パターン１１の形成されたプ
リント基板９とを導電性接着材７を用いて接着する（図
３（ｄ））。Next, a manufacturing process of a pyroelectric element provided with a plurality of detectors having such a structure is shown in FIG. First, FIG.
Electrode films are formed on the front and back surfaces of the pyroelectric plate 6 shown in FIG. 2A by a method such as vapor deposition to form electrodes 3a and 3b (FIG. 2B). Thereafter, the pyroelectric plate 6 is selectively dug by a method such as ion reactive etching (RIE) or ICP to form a plate-like plate portion 2.
And a plurality of pillars 1 are formed thereon (FIG. 2)
(C)). Each one of the pillars 1 serves as a detecting unit for detecting the incident infrared light. The electrode 3b provided on the back surface of the pyroelectric plate 6 is a common electrode for the plurality of pillars 1 and has a single electrode film. Finally, each pillar 1
The upper electrode 3a and the printed circuit board 9 on which the circuit pattern 11 is formed are bonded using a conductive adhesive 7 (FIG. 3D).
【００２１】次に、図３を用いて、焦電形素子を作製す
る他のプロセスを示す。まず最初に図３（ａ）に示す焦
電体板６の裏面側をほぼ全体に渡って掘り込んで掘り込
み６ａを形成し（図３（ｂ））、焦電体板６の表面側に
電極３ａを、裏面側の掘り込み６ａの上部に電極３ｂを
蒸着等の方法で形成する（図３（ｃ））。その後は図２
と同様に、焦電体板６を選択的に掘り込んで板部２ａ
と、その上部に複数の柱部１を形成し（図３（ｄ））、
最後に各柱部１の上部の電極３ａと、回路パターン１１
の形成されたプリント基板９とを導電性接着材７を用い
て接着する（図３（ｅ））。Next, another process for manufacturing a pyroelectric element will be described with reference to FIG. First, the back surface side of the pyroelectric plate 6 shown in FIG. 3A is dug almost all over to form a dug 6a (FIG. 3B). The electrode 3a is formed on the backside of the dug 6a by an evaporation method or the like (FIG. 3C). After that Figure 2
In the same manner as described above, the pyroelectric plate 6 is selectively dug into the plate portion 2a.
And a plurality of pillars 1 are formed on the upper part (FIG. 3D),
Finally, the upper electrode 3a of each pillar 1 and the circuit pattern 11
Is adhered to the printed circuit board 9 with the conductive adhesive 7 (FIG. 3E).
【００２２】図３に示したプロセスにおいて作製される
焦電形素子における板部２ａは、焦電体板６を予め掘り
込んでいるため、図２で示した焦電形素子の板部２より
も薄くなる。このため、検知部である柱部１から板部２
ａへの熱の消散が防がれ、赤外線の検知性能を向上させ
ることができる。Since the plate portion 2a of the pyroelectric element manufactured in the process shown in FIG. 3 has the dugout of the pyroelectric plate 6, the plate portion 2a of the pyroelectric element shown in FIG. Also become thin. For this reason, from the column part 1 which is the detection part to the plate part 2
Dissipation of heat to a is prevented, and infrared ray detection performance can be improved.
【００２３】尚、使用される焦電体板６としては、タン
タル酸リチウムからなる単結晶焦電体板を用いてもよい
し、ＰＺＴ系セラミックからなる焼結体焦電体板を用い
てもよい。The pyroelectric plate 6 used may be a single-crystal pyroelectric plate made of lithium tantalate or a sintered pyroelectric plate made of PZT-based ceramic. Good.
【００２４】次に、焦電形素子の全体構造を示す。図４
（ｂ）は、焦電形素子の全体構造を示した側面断面図で
あり、図４（ａ）は焦電形素子の焦電体板を取り除いた
ときの構造を示す上面図である。図４において図２、図
３と同じものには同じ符号を付している。Next, the overall structure of the pyroelectric element will be described. FIG.
4B is a side cross-sectional view showing the entire structure of the pyroelectric element, and FIG. 4A is a top view showing the structure of the pyroelectric element when the pyroelectric plate is removed. 4, the same components as those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals.
【００２５】図において、焦電体板６は、板部２ａ上部
（図４（ｂ）中下面）の正方形の４隅に対応する位置に
略円柱状の柱部１が４本形成されている。また、正方形
状のプリント基板９上の中央部において４本の柱部１の
位置と対応し、各柱部１と接合（接着）される領域１０
よりプリント基板９の４隅に向かって回路パターン１１
が形成されている。そして、各柱部１の上部（図中下
面）に設けられた各電極３ａが領域１０にて回路パター
ン１１と導電性接着剤７などで接着（接合）される。図
４（ａ）中、正方形状で示された部分６Ｐは焦電体板６
が配置される位置を示している。In the figure, the pyroelectric plate 6 is formed with four substantially columnar column portions 1 at positions corresponding to the four corners of the square on the upper portion of the plate portion 2a (the middle and lower surfaces in FIG. 4B). . A region 10 corresponding to the position of the four pillars 1 at the center on the square printed circuit board 9 and joined (adhered) to each pillar 1
The circuit patterns 11 are further moved toward the four corners of the printed circuit board 9.
Are formed. Then, each electrode 3a provided on the upper portion (the lower surface in the figure) of each column portion 1 is bonded (joined) to the circuit pattern 11 in the region 10 with the conductive adhesive 7 or the like. In FIG. 4A, a portion 6P shown in a square shape is a pyroelectric plate 6
Indicates the position where.
【００２６】また各回路パターン１１はプリント基板９
の４隅にて外部リードピン１２と導電性接着剤１３によ
り接着されており、検知部である柱部１の側面より入射
した赤外線により各電極３ａに現れる電気信号は、回路
パターン１１を通して各外部リードピン１２まで導かれ
る。尚、図示していないが、各柱部１の共通電極である
電極３ｂは、ワイヤボンディングなどの方法で、焦電形
素子を収納するパッケージの基準電位面（グランド電位
面）に電気的に接続されている。Each circuit pattern 11 is formed on a printed circuit board 9.
The electrical signals appearing at the respective electrodes 3a due to the infrared rays incident from the side surfaces of the pillar portion 1 serving as the detecting portion are adhered to the external lead pins 12 at the four corners by the conductive adhesive 13. It is led to 12. Although not shown, the electrode 3b, which is a common electrode of each pillar 1, is electrically connected to a reference potential surface (ground potential surface) of the package containing the pyroelectric element by a method such as wire bonding. Have been.
【００２７】次に図５を用いて、図４で示した焦電形素
子における赤外線の入射角検知原理を示す。図５（ａ）
は、検知部である柱部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのうち、
柱部１ａ，１ｂを結ぶ線と垂直方向に赤外線ＩＲが入射
している場合であり、柱部１ａと柱部１ｂに等量の赤外
線が入射し、柱部１ｃと柱部１ｄは柱部１ａと柱部１ｂ
の影になり全く赤外線が入射していない。よって、柱部
１ａの電極間に現れる出力と柱部１ｂの電極間に現れる
出力が等しく、柱部１ｃと柱部１ｄのそれぞれの電極間
に現れる出力が０である場合は、柱部１ａと柱部１ｂを
結ぶ線と垂直方向から赤外線が入射していることが分か
る。Next, the principle of detecting the incident angle of infrared rays in the pyroelectric element shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG. FIG. 5 (a)
Is the column 1a, 1b, 1c, 1d which is the detection unit.
This is the case where infrared rays IR are incident in a direction perpendicular to the line connecting the pillars 1a and 1b. An equal amount of infrared rays is incident on the pillars 1a and 1b, and the pillars 1c and 1d are connected to the pillars 1a. And pillar 1b
And no infrared light is incident. Therefore, when the output appearing between the electrodes of the column 1a and the output appearing between the electrodes of the column 1b are equal, and the output appearing between the electrodes of the column 1c and the column 1d is 0, the column 1a It can be seen that infrared rays are incident from the direction perpendicular to the line connecting the pillars 1b.
【００２８】また図５（ｂ）の場合は、柱部１ａと柱部
１ｄからの出力が等しく、柱部１ｃからの出力が０とな
るため、赤外線ＩＲが柱部１ａと柱部１ｄを結ぶ線と垂
直方向から入射していることが分かる。In the case of FIG. 5B, the outputs from the column 1a and the column 1d are equal, and the output from the column 1c is 0. Thus, the infrared ray IR connects the column 1a and the column 1d. It can be seen that the light is incident from the direction perpendicular to the line.
【００２９】また図５（ｃ）の場合は、柱部１ａと柱部
１ｂからの出力が等しく、柱部１ｃと柱部１ｄからの出
力は柱部１ａと柱部１ｂからの出力に比べてわずかなも
のとなるため、赤外線ＩＲは柱部１ａと柱１ｂ側より入
射していることが分かる。そして、柱部１ｃと柱部１ｄ
の出力差より柱部１ｃと柱部１ｄが柱部１ａと柱部１ｂ
の影になっている部分が求められるため、焦電形素子に
対する赤外線の入射角度が得られる。In the case of FIG. 5C, the outputs from the pillars 1a and 1b are equal, and the output from the pillars 1c and 1d is smaller than the output from the pillars 1a and 1b. Since it is slight, it can be seen that the infrared rays IR are incident from the column portions 1a and 1b side. Then, the pillar portion 1c and the pillar portion 1d
Column 1c and column 1d are different from column 1a and column 1b
Is obtained, the incident angle of infrared rays on the pyroelectric element can be obtained.
【００３０】（実施形態２）図６は、本発明の実施形態
２に対応する焦電形素子の構造を示した図であり、図６
（ｂ）は側面断面図を示しており、図６（ａ）は焦電体
板を下面から見た下面図を示しており基板の図示を省略
している。(Embodiment 2) FIG. 6 is a view showing the structure of a pyroelectric element according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 6B is a side sectional view, and FIG. 6A is a bottom view of the pyroelectric plate viewed from below, and the illustration of the substrate is omitted.
【００３１】本実施形態において実施形態１と異なる点
は、板部２ａ上の柱部１の配列である。すなわち、実施
形態１では図４に示されるように４本の柱部１が板部２
ａ上の正方形の４隅に対応する位置に形成されているの
に対して、本実施形態では、略円柱状の１２本の柱部１
ｅが板部２ｂ上の同心円周上に等間隔に形成されてい
る。また、柱部１ｅの共通電極である電極３ｂが、焦電
体板６ｂの中央の貫通孔１４を通して、導電性接着剤１
６により外部グランドピン１５と電気的に接続されてい
る点も異なる。The present embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the pillars 1 on the plate 2a. That is, in the first embodiment, as shown in FIG.
On the other hand, in the present embodiment, twelve substantially columnar pillar portions 1 are formed at positions corresponding to the four corners of the square on a.
e are formed at equal intervals on a concentric circle on the plate portion 2b. The electrode 3b, which is a common electrode of the pillar portion 1e, passes through the central through-hole 14 of the pyroelectric plate 6b and passes through the conductive adhesive 1
6 is electrically connected to the external ground pin 15.
【００３２】このように構成された焦電形素子において
も、検知部にあたる各柱部１ｅの側面より入射した赤外
線により生じる電荷を電極３ａ，３ｂより検知すること
で、各柱部１ｅの出力を基に赤外線の入射方向を求める
ことができる。In the pyroelectric element thus configured as well, the charge generated by the infrared rays incident from the side surface of each column 1e corresponding to the detection section is detected from the electrodes 3a and 3b, so that the output of each column 1e is detected. The direction of incidence of infrared rays can be determined based on this.
【００３３】本実施形態では、柱部１ｅが同心円周上に
等間隔に形成されているため、焦電形素子に対する３６
０度の全方位に関して精度よく赤外線の入射方向を求め
ることができる。In the present embodiment, since the pillar portions 1e are formed at equal intervals on the concentric circle, 36 columns for the pyroelectric element are required.
The incident direction of infrared rays can be accurately obtained for all directions of 0 degrees.
【００３４】[0034]
【発明の効果】上記したように、請求項１の発明は、焦
電係数の最も大きい軸方向が高さとなる柱状に形成され
た柱部を有し、その柱部の側面に入射する赤外線により
発生する電荷を柱部の高さ方向の両方向に設けられた電
極より検知するよう構成されたため、焦電係数の最も大
きい軸方向が高さとなる柱部を有し、その柱部の側面に
入射する赤外線を検知することにより、焦電形素子への
赤外線の入射角度の検知が可能となり、人体などの熱源
の移動解析や複数の熱源から入射する赤外線の分離など
の高機能化が図れる。As described above, the first aspect of the present invention has a columnar portion formed in a columnar shape having a height in the axial direction having the largest pyroelectric coefficient, and is provided with infrared rays incident on side surfaces of the columnar portion. Since the generated charges are detected from the electrodes provided in both directions of the height direction of the column, the column having the largest pyroelectric coefficient in the axial direction has a height, and is incident on the side surface of the column. By detecting the infrared rays, it is possible to detect the angle of incidence of the infrared rays on the pyroelectric element, and it is possible to enhance the functions such as analyzing the movement of a heat source such as a human body and separating the infrared rays incident from a plurality of heat sources.
【００３５】また請求項２の発明は、請求項１記載の発
明において、前記柱部は、一枚の単結晶焦電体板又は焼
結体焦電体板を選択的に掘り込むことによって形成され
るため、柱部を簡単に形成することができる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the pillar portion is formed by selectively engraving a single-crystal pyroelectric plate or a sintered pyroelectric plate. Therefore, the pillar portion can be easily formed.
【００３６】また請求項３の発明は、請求項１又は請求
項２記載の発明において、前記柱部が、板状に形成され
た板部の上部に複数形成されているため、各柱部に入射
する赤外線を検知することにより、焦電形素子への赤外
線の入射角度が検知できる。According to a third aspect of the present invention, in the first or the second aspect of the present invention, since the plurality of pillars are formed above a plate-shaped plate, each pillar is provided with a plurality of pillars. By detecting the incident infrared light, the incident angle of the infrared light to the pyroelectric element can be detected.
【００３７】また請求項４の発明は、請求項３記載の発
明において、前記柱部の高さ方向の両方向に設けられた
電極のうちの一方として、前記板部の柱部が形成されて
いる面と反対側の面に複数の柱部の共通電極となる一枚
電極膜が形成されているため、電極の形成が容易であ
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the column portion of the plate portion is formed as one of the electrodes provided in both directions in the height direction of the column portion. Since a single electrode film serving as a common electrode of the plurality of pillar portions is formed on the surface opposite to the surface, the electrodes can be easily formed.
【００３８】また請求項５の発明は、請求項４記載の発
明において、前記反対側の面が予め掘り込まれており、
その上部に前記一枚電極膜が形成されているため、柱部
が厚さの薄い板部の上部に形成されることになり、柱部
から板部への熱の消散を防ぐことができ、赤外線の検知
性能を向上させることができる。According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the opposite surface is dug in advance.
Since the single-electrode film is formed on the upper portion, the pillar portion is formed on the upper portion of the thin plate portion, which can prevent heat from dissipating from the pillar portion to the plate portion, Infrared ray detection performance can be improved.
【００３９】また請求項６の発明は、請求項３から請求
項５のいずれかに記載の発明において、前記柱部の高さ
方向の両方向に設けられた電極のうちの他方として、各
柱部の板部と反対側の面に各々電極が設けられており、
回路パターンが形成された基板の所定領域に各電極が直
接接着または接合され、前記回路パターンを通して各電
極からの電気信号が取り出されるため、各電極からの電
気信号の取り出しが容易になる。According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the third to fifth aspects, each of the pillars is provided as the other of the electrodes provided in both directions in the height direction of the pillar. An electrode is provided on the surface opposite to the plate portion of
Each electrode is directly adhered or bonded to a predetermined region of the substrate on which the circuit pattern is formed, and an electric signal from each electrode is extracted through the circuit pattern. Therefore, it is easy to extract an electric signal from each electrode.
【００４０】また請求項７の発明は、請求項３から請求
項６のいずれかに記載の発明において、前記柱部は前記
板部上の正方形の４隅に対応する位置に形成されている
ため、正方形の４隅に対応する位置に形成されている各
柱部に入射する赤外線を検知することにより、焦電形素
子への赤外線の入射角度を検知できる。According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the third to sixth aspects, the pillar portion is formed at a position corresponding to four corners of a square on the plate portion. By detecting the infrared rays incident on the pillars formed at the positions corresponding to the four corners of the square, the incident angle of the infrared rays on the pyroelectric element can be detected.
【００４１】また請求項８の発明は、請求項３から請求
項６のいずれかに記載の発明において、前記柱部は前記
板部上の同心円周上に等間隔に形成されているため、各
柱部に入射する赤外線を検知することにより、焦電形素
子に対して３６０度全方位のどの方向から赤外線が入射
したかを検知することができる。According to an eighth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the third to sixth aspects, the pillars are formed at equal intervals on a concentric circle on the plate. By detecting the infrared ray incident on the pillar portion, it is possible to detect in which direction in 360 degrees all directions the infrared ray has entered the pyroelectric element.
【００４２】また請求項９の発明は、請求項２から請求
項８のいずれかに記載の発明において、前記一枚の単結
晶焦電体板がタンタル酸リチウムからなるため、請求項
２と同様の効果が得られる。The ninth aspect of the present invention is the same as the second aspect of the present invention, wherein the single-crystal pyroelectric plate is made of lithium tantalate. The effect of is obtained.
【００４３】また請求項１０の発明は、請求項２から請
求項８のいずれかに記載の発明において、前記一枚の焼
結体焦電体板がＰＺＴ系セラミックからなるため、請求
項２と同様の効果が得られる。According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the second to eighth aspects, the one sintered pyroelectric plate is made of a PZT-based ceramic. Similar effects can be obtained.
【００４４】また請求項１１の発明は、請求項１から請
求項１０のいずれかに記載の発明において、前記柱部の
側面に凹凸が設けられているため、赤外線の吸収感度が
高められる。According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to tenth aspects, the irregularities are provided on the side surfaces of the column portion, so that the infrared ray absorption sensitivity is enhanced.
【図１】本発明の実施形態１に対応する焦電形素子の検
知部の構造を示す図であって、（ａ）、（ｂ）はいずれ
も斜視図である。FIG. 1 is a diagram showing a structure of a detection unit of a pyroelectric element according to a first embodiment of the present invention, wherein (a) and (b) are perspective views.
【図２】本発明の実施形態１に対応する焦電形素子の製
造方法を示す図であって、（ａ）から（ｄ）はいずれも
側面図である。FIGS. 2A to 2D are views showing a method for manufacturing a pyroelectric element according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 2A to 2D are side views.
【図３】本発明の実施形態１に対応する焦電形素子の他
の製造方法を示す図であって、（ａ）から（ｅ）はいず
れも側面図である。FIG. 3 is a view showing another method of manufacturing the pyroelectric element according to the first embodiment of the present invention, wherein (a) to (e) are side views.
【図４】本発明の実施形態１に対応する焦電形素子の構
造を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断
面図である。FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a structure of a pyroelectric element according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a top view and FIG.
【図５】本発明の実施形態１に対応する焦電形素子にお
ける赤外線の入射角度検知原理を示す図であって、
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はいずれも説明図である。FIG. 5 is a diagram showing a principle of detecting an incident angle of infrared light in the pyroelectric element according to the first embodiment of the present invention,
(A), (b), (c) are explanatory diagrams.
【図６】本発明の実施形態２に対応する焦電形素子の構
造を示す図であって、（ａ）は下面図、（ｂ）は側面断
面図である。6A and 6B are diagrams illustrating a structure of a pyroelectric element according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 6A is a bottom view and FIG. 6B is a side cross-sectional view.
【図７】従来の焦電形素子の構造を示す側面図である。FIG. 7 is a side view showing the structure of a conventional pyroelectric element.
１ 柱部 ２ 板部 ３ａ 電極 ３ｂ 電極 ＩＲ 赤外線 1 pillar portion 2 plate portion 3a electrode 3b electrode IR infrared
Claims (11)
る柱状に形成された柱部を有し、その柱部の側面に入射
する赤外線により発生する電荷を柱部の高さ方向の両方
向に設けられた電極より検知するよう構成されたことを
特徴とする焦電形素子。An electric charge generated by an infrared ray incident on a side surface of a column is provided in both directions in the height direction of the column. A pyroelectric element configured to detect from an electrode provided in the pyroelectric element.
焼結体焦電体板を選択的に掘り込むことによって形成さ
れることを特徴とする請求項１記載の焦電形素子。2. The pyroelectric device according to claim 1, wherein the pillar portion is formed by selectively digging a single-crystal pyroelectric plate or a sintered pyroelectric plate. Shaped element.
部に複数形成されていることを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の焦電形素子。3. The pyroelectric element according to claim 1, wherein a plurality of said pillar portions are formed on a plate-shaped plate portion.
た電極のうちの一方として、前記板部の柱部が形成され
ている面と反対側の面に複数の柱部の共通電極となる一
枚電極膜が形成されていることを特徴とする請求項３記
載の焦電形素子。4. A common electrode of a plurality of pillar portions on a surface of the plate portion opposite to a surface on which the pillar portions are formed, as one of the electrodes provided in both directions in the height direction of the pillar portions. 4. A pyroelectric element according to claim 3, wherein a single electrode film is formed.
り、その上部に前記一枚電極膜が形成されていることを
特徴とする請求項４記載の焦電形素子。5. The pyroelectric element according to claim 4, wherein said opposite surface is dug in advance, and said single-electrode film is formed thereon.
た電極のうちの他方として、各柱部の板部と反対側の面
に各々電極が設けられており、回路パターンが形成され
た基板の所定領域に各電極が直接接着または接合され、
前記回路パターンを通して各電極からの電気信号が取り
出されることを特徴とする請求項３から請求項５のいず
れかに記載の焦電形素子。6. An electrode is provided on the surface of each pillar opposite to the plate, as the other of the electrodes provided in both directions of the height direction of the pillar, and a circuit pattern is formed. Each electrode is directly adhered or bonded to a predetermined area of the substrate,
The pyroelectric element according to any one of claims 3 to 5, wherein an electric signal from each electrode is taken out through the circuit pattern.
対応する位置に形成されていることを特徴とする請求項
３から請求項６のいずれかに記載の焦電形素子。7. The pyroelectric element according to claim 3, wherein said pillar portions are formed at positions corresponding to four corners of a square on said plate portion.
間隔に形成されていることを特徴とする請求項３から請
求項６のいずれかに記載の焦電形素子。8. The pyroelectric element according to claim 3, wherein said pillar portions are formed at equal intervals on a concentric circle on said plate portion.
リチウムからなることを特徴とする請求項２から請求項
８のいずれかに記載の焦電形素子。9. The pyroelectric element according to claim 2, wherein said one single-crystal pyroelectric plate is made of lithium tantalate.
セラミックからなることを特徴とする請求項２から請求
項８のいずれかに記載の焦電形素子。10. The pyroelectric element according to claim 2, wherein said one sintered pyroelectric plate is made of a PZT-based ceramic.
ることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか
に記載の焦電形素子。11. The pyroelectric element according to claim 1, wherein irregularities are provided on a side surface of said pillar portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27151699A JP2001094161A (en) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | Pyroelectric element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27151699A JP2001094161A (en) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | Pyroelectric element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001094161A true JP2001094161A (en) | 2001-04-06 |
Family
ID=17501167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27151699A Withdrawn JP2001094161A (en) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | Pyroelectric element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001094161A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004282089A (en) * | 2004-03-31 | 2004-10-07 | Univ Kyoto | Functional element, device employing functional element, and method for manufacturing functional element |
-
1999
- 1999-09-27 JP JP27151699A patent/JP2001094161A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004282089A (en) * | 2004-03-31 | 2004-10-07 | Univ Kyoto | Functional element, device employing functional element, and method for manufacturing functional element |
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