JP2009186374A - Pyroelectric infrared sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焦電体に蓄積された熱を逃げにくくし、感度を向上させた焦電型赤外線センサーに関する。 The present invention relates to a pyroelectric infrared sensor that makes it difficult for heat accumulated in a pyroelectric body to escape and improves sensitivity.
焦電型赤外線センサーは、物質内部の自発分極量が温度によって変化する性質を持つ焦電体を用いた赤外線センサーである。この焦電型赤外線センサーでは、焦電体が赤外線を吸収し温度が上昇することにより生じる自発分極量の変化を電気信号として取り出すことによって、赤外線の有無および強度を検出する。 The pyroelectric infrared sensor is an infrared sensor using a pyroelectric material having a property that the amount of spontaneous polarization inside a substance changes with temperature. In this pyroelectric infrared sensor, the presence / absence and intensity of infrared light are detected by taking out, as an electrical signal, a change in the amount of spontaneous polarization caused by the pyroelectric material absorbing infrared light and increasing its temperature.
従来、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウム等の無機強誘電体、あるいはポリフッ化ビニリデンやフッ化ビニリデンと三フッ化エチレンとのランダム共重合体等の強誘電ポリマーからなる焦電体を有する焦電型赤外線センサーが用いられていた。しかし、無機強誘電体は、焦電係数が大きいという利点を有するが、誘電率および熱容量が大きいためセンサーの感度の向上に限界があるうえ、膜を形成する際に数百℃以上の高温プロセスを用いる必要があるという欠点を有する。 Conventionally, a pyroelectric material having a pyroelectric material composed of an inorganic ferroelectric material such as lead zirconate titanate or barium titanate, or a ferroelectric polymer such as polyvinylidene fluoride or a random copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride. An electric infrared sensor was used. However, inorganic ferroelectrics have the advantage of a high pyroelectric coefficient, but because of their large dielectric constant and heat capacity, there is a limit to improving the sensitivity of the sensor, and high-temperature processes of several hundred degrees C or higher when forming films Has the disadvantage of needing to be used.
それに対して、特許文献1では、焦電型赤外線センサーの焦電体にフッ化ビニリデンオリゴマーを用いることが提案されている。フッ化ビニリデンオリゴマーは前述の強誘電性ポリマーと同程度の誘電率および熱容量を有するうえ、それらの強誘電性ポリマーよりも焦電係数が大きいという点で焦電型赤外線センサーの焦電体として優れている。その焦電係数は重合数により異なるが、例えば重合度17のフッ化ビニリデンオリゴマーの焦電係数P3は−70μC/m2Kであり、重合度が遙かに大きい(n=1000〜2000程度)フッ化ビニリデンポリマーの焦電係数P3=−30μC/m2Kよりも大きな絶対値をもつ。また、フッ化ビニリデンオリゴマーは薄膜を形成する際に高温プロセスを用いる必要がないので、焦電体用基材に樹脂などの有機物を用いることができるという点で無機強誘電体よりも優れている。
On the other hand,
フッ化ビニリデンオリゴマーを用いたものを含めた従来の焦電型赤外線センサーでは、シリコン等の無機材料からなる焦電体基材により受光素子を支える構成を有している。この焦電体基材が大きい熱容量や熱伝導率を有すると、赤外線が照射されることにより焦電体に与えられる熱の多くが焦電体基材に吸収されたり、焦電体基材から外部に放出されたりしてしまい、赤外線照射による焦電体の温度変化が小さくなるため、センサーの感度が低下してしまう。 Conventional pyroelectric infrared sensors including those using vinylidene fluoride oligomers have a configuration in which a light receiving element is supported by a pyroelectric substrate made of an inorganic material such as silicon. When this pyroelectric substrate has a large heat capacity and thermal conductivity, much of the heat given to the pyroelectric body by being irradiated with infrared rays is absorbed by the pyroelectric substrate, or from the pyroelectric substrate. The sensitivity of the sensor is lowered because the temperature change of the pyroelectric material due to infrared irradiation is reduced.
そこで特許文献2では、焦電体の受光素子として強誘電ポリマーを有する焦電型赤外線センサーにおいて、熱伝導率が一般に小さいとされる樹脂製の焦電体基材を用いることが記載されている。これにより、赤外線照射により焦電体に与えられる熱が焦電体基材に奪われてセンサーの感度が低下することを抑制することができる。しかしながら樹脂製の焦電体基材の下には、さらにシリコン等からなる支持体が設けられており、この支持体により、樹脂製焦電体基材は平面状に固定され、曲がることがないように保持されている。
Therefore,
可撓性の焦電型赤外線センサーを提供するべく、特許文献3では、焦電体基材の材料として高分子材料を用い、焦電体であるフッ化ビニリデンオリゴマー層を可撓性の上部電極と下部電極で挟んだ受光素子を高分子材料製の焦電体基材上に形成して焦電体基板を構成し、焦電体基板に可撓性を付与している。
In order to provide a flexible pyroelectric infrared sensor, in
しかし、特許文献2および3では熱伝導に関する配慮は材料面を中心とし、また、構造的にも受光素子と焦電体基材からなる焦電体基板までである。
However, in
本発明は、焦電体基板とそれを支える支持基材との関係に着目し、さらに焦電体からの熱の放出を抑えて焦電型赤外線センサーの感度を向上させることを目的とする。 The present invention focuses on the relationship between the pyroelectric substrate and the supporting base material that supports the pyroelectric substrate, and further aims to improve the sensitivity of the pyroelectric infrared sensor by suppressing the release of heat from the pyroelectric body.
すなわち本発明は、下部電極と上部電極に挟まれたフッ化ビニリデンオリゴマー層を受光素子とし、該受光素子が焦電体用基材上に1個または2個以上配置されてなる焦電体基板が支持基材上に載置されてなり、該焦電体基板の支持基材側に断熱領域が設けられている焦電型赤外線センサーに関する。 That is, the present invention provides a pyroelectric substrate in which a vinylidene fluoride oligomer layer sandwiched between a lower electrode and an upper electrode is used as a light-receiving element, and one or more light-receiving elements are disposed on a pyroelectric substrate. Relates to a pyroelectric infrared sensor in which a heat insulating region is provided on the support substrate side of the pyroelectric substrate.
本発明において、焦電体基板と支持基材との関係として、大きく分けてつぎの実施形態が好ましくあげられる。 In the present invention, the relationship between the pyroelectric substrate and the supporting base is roughly divided into the following embodiments.
実施形態1:
焦電体基板が支持基材上に、1個または2個以上のスペーサーを介して載置されている実施形態。
Embodiment 1:
An embodiment in which the pyroelectric substrate is placed on a support base via one or more spacers.
実施形態2:
焦電体基板が支持基材に直接載置されてなり、かつ該支持基材と焦電体基板とが焦電体基板の一部でのみ接触している実施形態。
Embodiment 2:
An embodiment in which the pyroelectric substrate is directly placed on the support base material, and the support base material and the pyroelectric substrate are in contact with only a part of the pyroelectric substrate.
実施形態3:
支持基材の少なくとも一部に厚さの薄い部分を含む実施形態。
Embodiment 3:
Embodiment which contains a thin part in at least one part of a support base material.
実施形態4:
支持基材の一部または全部が断熱材料で作製されている実施形態。
Embodiment 4:
An embodiment in which part or all of the support substrate is made of a heat insulating material.
実施形態5:
焦電体基板が、スペーサーを介して複数段設けられている実施形態。
Embodiment 5:
An embodiment in which the pyroelectric substrate is provided in a plurality of stages through spacers.
これらの実施形態は単独でも組み合わせてもよい。 These embodiments may be used alone or in combination.
本発明によれば、簡単な構造で焦電体からの熱の放出をさらに抑えて焦電型赤外線センサーの感度を向上させることができる。 According to the present invention, the sensitivity of the pyroelectric infrared sensor can be improved by further suppressing the release of heat from the pyroelectric body with a simple structure.
まず、本発明の焦電型赤外線センサーの基本構造を図1および図2に基づいて説明する。図1は本発明の焦電型赤外線センサーの一実施態様の概略縦断面図であり、図2は焦電体基板と支持基材を説明するための概略縦断面図である。なお、これらの実施態様は、実施形態1で構成されている。 First, the basic structure of the pyroelectric infrared sensor of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an embodiment of the pyroelectric infrared sensor of the present invention, and FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view for explaining a pyroelectric substrate and a supporting base. These embodiments are configured in the first embodiment.
図1において、焦電型赤外線センサーは、ケーシング1の中に、焦電体基板2がスペーサー11を介して支持基材3に載置されている。4はセンサー回路(FET)であり、ケーシング1の開口部には赤外線フィルター5が張られている。
In FIG. 1, the pyroelectric infrared sensor has a
焦電体基板2は、図2に示すように、フッ化ビニリデンオリゴマー層7が上部電極6と下部電極8に挟まれて受光素子9を構成している。この受光素子9は焦電体基材10上に1個または2個以上配置されており、受光素子9と焦電体基材10とで焦電体基板2が構成されている。かかる焦電体基板2の大きさおよび厚さはセンサーの大きさや使用場所などによって異なり、適宜選定すればよい。厚さは、通常、1μm〜5mmである。焦電体基板2の製造および構成は特許文献3と同じであり、本発明でも採用される。
As shown in FIG. 2, the
焦電体としてのフッ化ビニリデンオリゴマーはCF3−(CH2CF2)n−CmH2m+1と表され、nが5〜50の範囲内にあるものが優れた焦電効果を奏する。また、CmH2m+1基のmは2〜10が好ましく、さらに、CmH2m+1基がハロゲン原子で置換されたものも使用できる。 A vinylidene fluoride oligomer as a pyroelectric material is represented as CF 3 — (CH 2 CF 2 ) n —C m H 2m + 1, and those having n in the range of 5 to 50 exhibit excellent pyroelectric effects. . Further, m of the C m H 2m + 1 group is preferably 2 to 10, and those in which the C m H 2m + 1 group is substituted with a halogen atom can also be used.
なお、フッ化ビニリデンオリゴマーと、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウム等の無機焦電体、あるいはポリフッ化ビニリデンやフッ化ビニリデンと三フッ化エチレンとのランダム共重合体等の他の有機焦電体とを併用してもよい。また、実施形態によっては、無機焦電体の単独使用、他の有機焦電体の単独使用、さらには無機焦電体と他の有機焦電体との併用も可能である。 Other organic pyroelectrics such as vinylidene fluoride oligomers and inorganic pyroelectrics such as lead zirconate titanate and barium titanate, or polyvinylidene fluoride and random copolymers of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride. You may use together with the body. Further, depending on the embodiment, an inorganic pyroelectric material can be used alone, another organic pyroelectric material can be used alone, or an inorganic pyroelectric material and another organic pyroelectric material can be used in combination.
焦電体基材10としては、受光素子9を支持しかつ保持し、絶縁体材料であれば無機材料、有機材料、もしくは有機無機複合材料でもよいが、変形させる場合は可撓性や変形性を有する材料を用いることが好ましい。無機材料としては、たとえばガラスや石英、アルミナセラミック等のセラミックス、有機無機複合材料としてはガラス−エポキシ樹脂複合体などが例示できる。有機材料としては、たとえばポリイミド、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリパラフェニレンスルフィド、ポリアミドイミド、ポリスルホン、エポキシ樹脂などを用いることができる。
The
上部電極6および下部電極8には、導電性材料であればよいが、たとえばAu、金黒、Ag、Al、Cr、Ni、Pt、NiCrなどの金属または合金の蒸着膜、炭素蒸着膜、またはポリアニリン、ポリチオフェン、PDOT−PSSなどの有機電極などを用いることができる。
The upper electrode 6 and the
支持基材3としては、焦電体基板2を支持しかつ保持できる機能を果たすものであれば特に限定されない。しかし、多くの場合、断熱性と強度に優れた材料が好ましい。また、支持基材にFETや抵抗を配置し電気回路を作製し、焦電体基板から支持基材上の回路に配線を行ってもよく、その場合には断熱性、絶縁性と強度に優れた材料が好ましい。具体的には、たとえばガラスや石英、アルミナセラミック等のセラミックスなどの無機材料;ガラス−エポキシ樹脂複合体などの有機無機複合材料;ポリイミド、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリパラフェニレンスルフィド、ポリアミドイミド、ポリスルホン、エポキシ樹脂などの有機材料が好ましく例示できる。
The supporting
支持基材3の寸法としては、焦電体基板2との関係、さらにはセンサーの大きさや使用場所などによって異なり、適宜選定すればよい。厚さは、通常、1μm〜10mmである。焦電体基板2は、図2(実施形態1)においては、スペーサー11により支持基材3に載置され、焦電体基板2の支持基材3側に断熱領域12を形成している。
The size of the
本発明は、焦電体基板2の支持基材3側に断熱領域を種々の形態で形成することで、焦電体基板からの支持基材への熱の伝導を抑え、センサーの感度をさらに高めるものである。
In the present invention, by forming a heat insulating region in various forms on the
つぎに各種の実施形態について、図面を参照して説明するが、本発明の構成はかかる具体的な実施形態に限定されるものではない。なお、図面中の同じ符号は同じ部分を示す。 Next, various embodiments will be described with reference to the drawings, but the configuration of the present invention is not limited to such specific embodiments. In addition, the same code | symbol in drawing shows the same part.
実施形態1:図3〜図9参照
焦電体基板が支持基材上に、1個または2個以上のスペーサーを介して載置されている実施形態。
Embodiment 1: See FIG. 3 to FIG. 9 An embodiment in which the pyroelectric substrate is placed on a support base via one or more spacers.
この実施形態1によれば、スペーサー11を介在させることにより容易に焦電体基板2と支持基材3の間に断熱領域を形成できる点で有利である。また、焦電体基板を固定しやすい点、変形させやすい点からも有利である。
The first embodiment is advantageous in that a heat insulating region can be easily formed between the
図3の形態:
焦電体基板2を矩形のスペーサー11を2個用いて支持基材3上に載置した形態であり、空気の断熱領域20が形成される。
この形態の場合、焦電体基板を固定しやすい点、作製が容易な点で有利である。
FIG. 3 form:
In this embodiment, the
In the case of this form, it is advantageous in that the pyroelectric substrate can be easily fixed and can be easily manufactured.
スペーサー11の本数、配置、形状は、充分な断熱領域20を形成できるものであれば特に制限されず、中央部に別のスペーサーを配置してもよい。また、断面形状が三角形、円または半円のスペーサーを用いてもよいし、また棒状のスペーサーであってもよい。さらに連続または不連続の環状のスペーサーであってもよい。さらにスペーサーの高さも要求される断熱性や、センサーの大きさ、使用場所などによって異なり、適宜選定すればよい。
The number, arrangement, and shape of the
焦電体基板2の平面形状も円、多角形(三角形、四角形など)のほか、任意の形状を取ることができる。この点は、支持基材3についても同様であり、焦電体基板2と支持基材3は同種の形状でも異なっていてもよい。
The planar shape of the
また、焦電体基板2の断面形状は、図3に示すような矩形であっても、つぎの図4、図5、図8、図9に示すような曲面であってもよいし、実施形態2で説明するような波型(図15、図16)などの異形であってもよい。
The cross-sectional shape of the
曲面や異形の焦電体基板を作製するには、特許文献3に開示されている可撓性に優れた焦電体基板が有利である。
In order to produce a curved or irregularly shaped pyroelectric substrate, the pyroelectric substrate excellent in flexibility disclosed in
図4の形態:
焦電体基板2として凸曲面を有する半円筒状のものを用いた形態である。そのほかは、図3と同様である。断熱領域は21で示されている。半円筒状の焦電体基板に代えて、ドーム型の焦電体基板としてもよい。
この形態によれば、広角で赤外線を感知できる点で有利である。
Form of FIG.
The
This form is advantageous in that infrared rays can be sensed at a wide angle.
図5の形態:
焦電体基板2として凹曲面を有する半円筒状のものを用いた形態である。そのほかは、図3と同様である。断熱領域は22で示されている。半円筒状の焦電体基板に代えて、ドーム型の焦電体基板としてもよい。
この形態によれば、指向性をもった赤外線感知ができる点で有利である。
Form of FIG. 5:
The
This configuration is advantageous in that infrared sensing with directivity can be performed.
図6の形態:
スペーサー11として、上向きの断面形状コ字型の部材を用いている形態である。断熱領域は23で示されている。
この形態によれば、焦電体基板を固定しやすい点、作製が容易な点で有利である。
Form of FIG. 6:
As the
This configuration is advantageous in that the pyroelectric substrate can be easily fixed and can be easily manufactured.
図7の形態:
焦電体基板2の片方のみにスペーサー11を設けた形態である。この形態の場合、焦電体基板2を前述の材料のうちで剛性の高いものを用いて作製すればよい。また、スペーサー11とは反対側に支持基材3上に焦電体基板2を支えるために保持材13を設けてもよい。断熱領域は24で示されている。
この形態によれば、作製が容易な点で有利である。
Form of FIG. 7:
In this embodiment, the
This form is advantageous in that it can be easily manufactured.
図8および図9の形態:
図8は概略縦断面図、図9は概略斜視図である。この形態は、円筒状の支持基材3と同じく円筒状の焦電体基板2を同心円状に配置し、その間をスペーサー11で固定した形態である。断熱領域は25で示されている。
支持基材3および焦電体基板2は三角筒や、四角筒などの多角筒でもよいし、円筒も含めて、これらを組み合わせてもよい。
この形態によれば、広角で赤外線を感知できる点、両面で赤外線を感知できる点で有利である。
8 and 9:
8 is a schematic longitudinal sectional view, and FIG. 9 is a schematic perspective view. This form is a form in which the cylindrical
The
This form is advantageous in that infrared rays can be sensed at a wide angle and infrared rays can be sensed on both sides.
実施形態2:図10〜図19参照
焦電体基板が支持基材に直接載置されてなり、かつ該支持基材と焦電体基板とが焦電体基板の一部でのみ接触している実施形態。
Embodiment 2: See FIGS. 10 to 19 The pyroelectric substrate is placed directly on the support base material, and the support base material and the pyroelectric substrate are in contact with only a part of the pyroelectric substrate. Embodiment.
この実施形態2によれば、スペーサー11を介在させることなく、焦電体基板2および/または支持基材3を加工または変形することにより、容易に焦電体基板2と支持基材3の間に断熱領域を形成できる点で有利である。
According to the second embodiment, the
図10の形態:
焦電体基板2と接する支持基材3に貫通孔を設け、その空間で断熱領域30を形成している。この貫通孔の大きさを大きくするほど断熱効果が大きくなる。したがって、貫通孔の大きさは焦電体基板2の強度などと要求される感度を考慮して適宜選択すればよい。
また、貫通孔の数を増やすことによっても断熱領域30を大きくすることができる。この場合、焦電体基板2に要求される強度はそれほど大きくなくてもよい。
この形態によれば、作製が容易である点、センサー全体の小型化が容易である点で有利である。
Form of FIG. 10:
A through hole is provided in the
Moreover, the heat insulation area |
This embodiment is advantageous in that it can be easily manufactured and the entire sensor can be easily downsized.
図11の形態:
焦電体基板2と接する支持基材3に凹所を設け、その空間で断熱領域31を形成している。この凹所の大きさを大きくするほど断熱効果が大きくなる。したがって、凹所の大きさは焦電体基板2の強度などと要求される感度を考慮して適宜選択すればよい。
また、凹所の数を増やすことによっても断熱領域31を大きくすることができる。この場合、焦電体基板2に要求される強度はそれほど大きくなくてもよい。
この形態によれば、センサー全体の小型化が容易である点、センサー全体の堅牢性が高い点で有利である。
Form of FIG. 11:
A recess is provided in the
Moreover, the heat insulation area |
This form is advantageous in that the entire sensor can be easily downsized and the robustness of the entire sensor is high.
図12の形態:
焦電体基板2と接する支持基材3に凹所を設ける点は図11の形態と同様であるが、この形態では凹所の形成を支持基材3を加工して変形させることにより形成している。凹所の空間で断熱領域32を形成している。この凹所の大きさを大きくするほど断熱効果が大きくなる。したがって、凹所の大きさは焦電体基板2の強度などと要求される感度を考慮して適宜選択すればよい。
また、凹所の数を増やすことによっても断熱領域32を大きくすることができる。この場合、焦電体基板2に要求される強度はそれほど大きくなくてもよい。
この形態によれば、作製が容易である点で有利である。
Form of FIG. 12:
11 is the same as the embodiment shown in FIG. 11 in that the
Moreover, the heat insulation area |
This form is advantageous in that it can be easily manufactured.
図13の形態:
支持基材3の焦電体基板2側に突起14を複数設け、焦電体基板2を載置して断熱領域33を形成する形態である。実施形態1の図3の形態で、スペーサー11を支持基材に一体に設けた態様ともいえる。突起14の個数、配置、形状(波型など)、高さなどは、要求される断熱性や、センサーの大きさ、使用場所などによって異なり、適宜選定すればよい。
この形態によれば、焦電体基板を固定しやすい点、作製が容易な点で有利である。
Form of FIG. 13:
In this embodiment, a plurality of
This configuration is advantageous in that the pyroelectric substrate can be easily fixed and can be easily manufactured.
図14の形態:
支持基材3自体を波板にし、平板状の焦電体基板2と線接触して断熱領域34を形成した形態である。波板の波のうねりの大きさや数(振幅と周波数)は、要求される断熱性や、センサーの大きさ、使用場所などによって異なり、適宜選定すればよい。
この形態によれば、焦電体基板を固定しやすい点、作製が容易な点で有利である。
Form of FIG. 14:
The
This configuration is advantageous in that the pyroelectric substrate can be easily fixed and can be easily manufactured.
図15の形態:
焦電体基板2の焦電体基材(図2の10)の下面を波状に変形し、平板状の支持基材3と線接触して断熱領域35を形成した形態である。波のうねりの大きさや数(振幅と周波数)は、要求される断熱性や、センサーの大きさ、使用場所などによって異なり、適宜選定すればよい。
この形態によれば、焦電体基板の堅牢性が高い点で有利である。
Form of FIG. 15:
In this embodiment, the lower surface of the pyroelectric base material (10 in FIG. 2) of the
This form is advantageous in that the pyroelectric substrate has high robustness.
図16の形態:
焦電体基板2自体を波板にし、平板状の支持基材3と線接触して断熱領域36を形成した形態である。波板の波のうねりの大きさや数(振幅と周波数)は、要求される断熱性や、センサーの大きさ、使用場所などによって異なり、適宜選定すればよい。
この形態によれば、赤外線を感知する焦点エリアを複数箇所に増やせる角度変化をつけやすい点で有利である。
Form of FIG. 16:
The
According to this embodiment, it is advantageous in that it is easy to make an angle change that can increase the focal area for detecting infrared rays to a plurality of locations.
図17の形態:
焦電体基板2を円筒状とし、支持基材3と接する部分15には受光素子を設けない形態である。この形態の断熱領域37は円筒の内部で形成される。なお、円筒状の焦電体基板2が移動しないように保持具(図示されていない)で固定してもよい。
この形態によれば、広角で赤外線を感知できる点で有利である。
FIG. 17 form:
In this embodiment, the
This form is advantageous in that infrared rays can be sensed at a wide angle.
図18の形態:
焦電体基板2を半円筒状とし、その端部で支持基材3に固定し、断熱領域38を形成した形態である。この形態では剛性に富む焦電体基板2が好適である。また、半円筒状の焦電体基板2を保持するため、または移動しないように保持具(図示されていない)を断熱領域38の内部や端面の外部に配設してもよい。焦電体基板2としては、ドーム型でもよい。
この形態によれば、広角で赤外線を感知できる点で有利である。
Form of FIG. 18:
The
This form is advantageous in that infrared rays can be sensed at a wide angle.
図19の形態:
焦電体基板2における焦電体基材10の端部を延長し、その延長部分16を折り曲げて支持基材3と接合し、断熱領域39を形成する形態である。延長部分16には受光素子9を設けても設けなくてもよい。
この形態では剛性に富む焦電体基材10が好適である。また、焦電体基板2を保持するために保持具(図示されていない)を断熱領域39の内部に配設してもよい。
この形態によれば、焦電体基材を固定しやすい点で有利である。
Form of FIG. 19:
In this embodiment, the end portion of the
In this embodiment, the
This form is advantageous in that the pyroelectric substrate can be easily fixed.
実施形態3:図20〜図21参照
支持基材の少なくとも一部に厚さの薄い部分を含む実施形態。
Embodiment 3: See FIG. 20 to FIG. 21 An embodiment in which at least a part of the support substrate includes a thin portion.
この実施形態3は、焦電体基板2から放出される熱を受けた支持基材3の熱の貯蔵量を小さくする(支持基材3の一部または全部の厚さを薄くする)ことにより、焦電体基板2から支持基材3を介して固定具17へ流れる熱の移動を抑制し、焦電体基板2からの熱の放出を抑える形態である。この実施形態はこれまでの他の実施形態のように空間としての断熱領域は形成されないが、支持基材3の一部または全部の厚さを薄くすることで支持基材3自体が断熱領域を形成しているものである。
In the third embodiment, the amount of heat stored in the
この実施形態3によれば、焦電体基材を固定しやすい点、センサー全体を小型化できる点で有利である。 According to the third embodiment, it is advantageous in that the pyroelectric substrate can be easily fixed and the entire sensor can be reduced in size.
図20の形態:
支持基材3の焦電体基板2と反対側の面に凹所18を形成する形態である。この凹所の大きさを大きくするほど断熱効果(固定具への熱の移動量の抑制効果)が大きくなる。したがって、凹所の大きさは焦電体基板2の強度などと要求される感度を考慮して適宜選択すればよい。また、凹所の数を増やすことによっても断熱効果を大きくすることができる。
この形態によれば、焦電体基材を固定しやすい点で有利である。
Form of FIG. 20:
In this embodiment, the
This form is advantageous in that the pyroelectric substrate can be easily fixed.
図21の形態:
支持基材3全体を薄くした形態である。薄くすればするほど断熱効果(固定具への熱の移動量の抑制効果)が大きくなる。したがって、支持基材3の厚さは強度などと要求される感度を考慮して適宜選択すればよい。
この形態によれば、焦電体基材を固定しやすい点、センサー全体を小型化できる点で有利である。
Form of FIG. 21:
It is the form which made the
This form is advantageous in that the pyroelectric substrate can be easily fixed and the entire sensor can be miniaturized.
実施形態4:図22参照
支持基材の一部または全部が断熱材料で作製されている実施形態。
Embodiment 4: See FIG. 22 An embodiment in which a part or all of the support base material is made of a heat insulating material.
この実施形態4は、断熱領域として空間(隙間)を設けるのではなく、断熱性の高い材料で支持基材3の一部または全部を作製する形態である。
In the fourth embodiment, a space (gap) is not provided as a heat insulating region, but a part or the whole of the
断熱材料としては、たとえば発泡スチロール等の多くの空孔を内部に構成している無機材料、有機無機複合材料、有機材料などが例示できる。 Examples of the heat insulating material include an inorganic material, an organic-inorganic composite material, an organic material, and the like that have a large number of pores inside such as foamed polystyrene.
この実施形態4によれば、支持基材3の強度を維持できる点、厚さを薄くできる点、センサー全体を容易に小型化できる点で有利である。
The fourth embodiment is advantageous in that the strength of the
図22の形態:
実施形態2の図10に示す貫通孔に代えて断熱材料で作製された断熱領域40を設けた形態である。この断熱領域40の大きさを大きくするほど断熱効果が大きくなる。したがって、貫通孔の大きさは支持基材3の強度などと要求される感度を考慮して適宜選択すればよい。
また、断熱領域40の数を増やすことによっても断熱効果を大きくすることができる。
この形態によれば、焦電体基材を固定しやすい点、センサー全体を小型化できる点、センサー全体の堅牢性を高くすることができる点で有利である。
Form of FIG. 22:
It is the form which replaced with the through-hole shown in FIG. 10 of
Further, the heat insulating effect can be increased by increasing the number of
This form is advantageous in that the pyroelectric substrate can be easily fixed, the entire sensor can be miniaturized, and the robustness of the entire sensor can be increased.
なお、図面には記載していないが、支持基材3の全体を断熱材料で作製してもよい。この場合、焦電体基材を固定しやすい点、センサー全体を小型化できる点で有利である。
Although not shown in the drawings, the
実施形態5:図23〜図24参照
焦電体基板が、スペーサーを介して複数段設けられている実施形態。
Embodiment 5: See FIGS. 23 to 24 An embodiment in which the pyroelectric substrate is provided in a plurality of stages with spacers interposed therebetween.
この実施形態5は、実施形態1における焦電体基板2とスペーサー11のセットを垂直または水平方向に複数段組み合わせた形態である。
In the fifth embodiment, the
この実施形態5によれば、高さ方向への多素子化の容易性、センサー形状の自由度向上の点で有利である。 According to the fifth embodiment, it is advantageous in terms of the ease of increasing the number of elements in the height direction and improving the degree of freedom of the sensor shape.
図23の形態:
焦電体基板2とスペーサー11のセットを垂直方向に2段組み合わせて2段構造とし、断熱領域50および51を形成した形態である。
垂直に組み合わせる焦電体基板2とスペーサー11のセットは実施形態1で説明した形態のうち重ねることができる形態であれば特に限定されず、また、重ねるセット同士も同じであっても異なっていてもよい。
また、実施形態2〜4に記載した支持基材3に直接載置する形態の上に焦電体基板2とスペーサー11のセットを重ねてもよい。
この形態によれば、センサー全体の小型化、センサー全体に対する受光部の高さ方向の集積化の点で有利である。
Form of FIG. 23:
In this embodiment, the
The set of the
Moreover, the set of the
This configuration is advantageous in terms of downsizing the entire sensor and integrating the light receiving unit in the height direction with respect to the entire sensor.
図24の形態:
焦電体基板2とスペーサー11のセットを水平方向に2段組み合わせて、断熱領域52および53を形成した形態である。図24に示す形態では段差を設けているが、必ずしも段差を設けなくてもよい。
Form of FIG. 24:
The
水平に組み合わせる焦電体基板2とスペーサー11のセットは実施形態1で説明した形態のうち水平に配置できる形態であれば特に限定されず、また、配置するセット同士も同じであっても異なっていてもよい。
この形態によれば、センサー形状の自由度向上の点で有利である。
The set of the
This form is advantageous in improving the degree of freedom of the sensor shape.
1 ケーシング
2 焦電体基板
3 支持基材
4 FET
5 赤外線フィルター
6 上部電極
7 フッ化ビニリデンオリゴマー層
8 下部電極
9 受光素子
10 焦電体基材
11 スペーサー
12 断熱領域
13 保持材
14 突起
15 支持基材と接する部分
16 延長部分
17 固定具
18 凹所
20〜25 断熱領域
30〜39 断熱領域
40 断熱領域
50〜53 断熱領域
1
5 Infrared filter 6
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