JP2010151639A - サーモパイル型赤外線検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】サーモパイル型赤外線検出装置に於いて、周囲温度が急激に変化した場合、高密度ポリエチレンからなる光学レンズの集光レンズを含む筒箱部と内壁部、及び、シリコン等からなる光学レンズの部以外の内壁部の温度変化とサーモパイル型赤外線検出器冷接点部温度に、熱的に温度バラツキが発生し温度差が生じる事で、検出温度が変動すると云う課題がある。
【解決手段】サーモパイル型赤外線検出装置の周囲温度が急激に変化した場合の温度検出を行うにあたり、高密度ポリエチレンから光学レンズを含む筒箱部、内壁部、及び、シリコン等からなる光学レンズの部以外の内壁部とサーモパイル型赤外線検出器冷接点部とを機械的、並びに、熱的に一体化させる為、ヒートシンクを設置・具備させた事を特徴としたサーモパイル型赤外線検出装置。
【選択図】図１
【解決手段】サーモパイル型赤外線検出装置の周囲温度が急激に変化した場合の温度検出を行うにあたり、高密度ポリエチレンから光学レンズを含む筒箱部、内壁部、及び、シリコン等からなる光学レンズの部以外の内壁部とサーモパイル型赤外線検出器冷接点部とを機械的、並びに、熱的に一体化させる為、ヒートシンクを設置・具備させた事を特徴としたサーモパイル型赤外線検出装置。
【選択図】図１
Description
本発明は、光学系として、高密度ポリエチレンからなる光学レンズ、及び、シリコン等からなる光学レンズを用いたスポットエリア検出用サーモパイル型赤外線検出装置に関する。
従来用いられている一般的なスポットエリア検出用サーモパイル型赤外線検出装置は、サーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子へ検出対象領域内からの赤外線を集光させる光学レンズを、サーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子サイズ及び検出対象領域からなる焦点距離を考慮した光学設計の位置に配置され使用されている。
サーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子へ検出対象領域内からの赤外線を集光させる光学レンズには、高密度ポリエチレン、シリコン等からなる光学レンズが使用されており、サーモパイル型赤外線検出器の前面に設置・具備される事で、要望のスポット検出対象領域を構成としている。
特願２００８−３１１４３８号
従来の手法ではサーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子へ検出対象領域内からの赤外線を集光させる高密度ポリエチレンからなる光学レンズ、及び、シリコン等からなる光学レンズを、サーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子サイズ及び検出対象領域からなる焦点距離を考慮した光学設計の位置に配置する必要がある。検出対象領域をスポットとする場合、サーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子サイズの小型化あるいは赤外線を集光させる光学レンズの焦点距離を大きくする必要がある。
サーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子サイズの小型化は赤外線の受光効率が低下する為、多くの場合に於いて、赤外線を集光させる光学レンズの焦点距離を長くする設計にて構成されている。
但し、赤外線を集光させる光学レンズの焦点距離を大きくする事、つまりは、赤外線を集光させる光学レンズとサーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子との距離を長く設定する必要がある。
但し、赤外線を集光させる光学レンズの焦点距離を大きくする事、つまりは、赤外線を集光させる光学レンズとサーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子との距離を長く設定する必要がある。
又、サーモパイル型赤外線検出器は、内部に配置された赤外線受光素子へ検出対象領域内からの赤外線を導く為、赤外線透過平面フィルターを具備した金属製缶ケース、もしくは、シリコン等の赤外線を透過させる材料からなる光学レンズを具備した金属缶ケースに開口部を有しており、この開口サイズ、及び、光学設計により形成されたレンズ体によりサーモパイル型検出器自体の視野角が形成される。図４は、一般的な高密度ポリエチレンからなる光学レンズ形状を用いたスポット検出用サーモパイル型赤外線検出装置の断側面概要構成図を示す。図５にシリコン等からなる光学レンズを用いたスポット検出用サーモパイル型赤外線検出装置の断側面概要構成図を示す。
この事から、光学レンズと一体形状となった光学レンズ部以外の高密度ポリエチレンにて形成された内壁部分、サーモパイル型赤外線検出器の金属缶ケース内壁部分も検出する事となり、光学レンズにて集光された赤外線以外の内壁部分からの赤外線も検出する事となり、図４、５の様に、高密度ポリエチレンからなる光学レンズ、及び、シリコン等からなる光学レンズ部以外の内壁部を検出してしまう面積が大きくなる。
これにより、サーモパイル型赤外線検出装置の周囲温度が急激に変化した場合、高密度ポリエチレンからなる光学レンズの集光レンズを含む筒箱部と高密度ポリエチレンからなる内壁部、及び、シリコン等からなる光学レンズの部以外の内壁部の温度変化とサーモパイル型赤外線検出器冷接点部に於いて、熱的に温度バラツキが発生し温度差が生じる事で、この温度バラツキ分を含めた状態で温度検出を行ってしまい、検出温度が変動すると云う課題がある。
本発明は、上記課題を顧みてなされたものであり、サーモパイル型赤外線検出装置の周囲温度が急激に変化した場合の温度検出を行うにあたり、高密度ポリエチレンからなる光学レンズのレンズを含む筒箱部、内壁部、及び、シリコン等からなる光学レンズの部以外の内壁部とサーモパイル型赤外線検出器冷接点部とを機械的、並びに、熱的に一体化させる為、ヒートシンクを設置・具備させた事を特徴としている。
本発明は、サーモパイル型赤外線検出装置の周囲温度が急激に変化した場合の温度検出を行うにあたり、高密度ポリエチレンからなる光学レンズのレンズを含む筒箱部、内壁部、及び、シリコン等からなる光学レンズの部以外の内壁部とサーモパイル型赤外線検出器冷接点部とを熱的に一体化させ、温度バラツキを抑制する事が可能である。
本発明は、周囲温度の急激な温度変化時に於ける温度検出を行うサーモパイル型赤外線検出装置に於いて、高密度ポリエチレンからなる光学レンズを含む筒箱部、及び、シリコン等からなる光学レンズの部以外の内壁部とサーモパイル型赤外線検出器に熱的に一体化させる為のヒートシンクを設置・具備した形状にて提供される。本発明のサーモパイル型赤外線検出装置として図１に高密度ポリエチレンからなる光学レンズを用いたスポット検出用サーモパイル型赤外線検出装置の断側面概要構成図を示す。図３にシリコン等からなる光学レンズを用いたスポット検出用サーモパイル型赤外線検出装置の断側面概要構成図を示す。
以下実施例により本発明を詳細に説明する。図１は、本発明のもっとも基本的な実施例であり、高密度ポリエチレンからなる光学レンズを含む筒箱部、内壁部とサーモパイル型赤外線検出器とを機械的、並びに、熱的に一体化させるヒートシンクを具備させたサーモパイル型赤外線検出装置を示すものである。
本実施例では、赤外線を受光することにより対象物の赤外線量を測定し対象物の温度を検出する事を可能にするサーモパイルチップへの赤外線入射量を対象物投影エリアより規定した赤外線検出領域を光学設計により導く高密度ポリエチレンからなる球面レンズ形状体を使用し、赤外線透過窓を有する金属製缶ケース、サーモパイルチップを電気的接続したリード端子を備えたヘッダーと共に外来からの環境的変化や電磁障害を防止するためにハーメチックシールとした一般的な構造であるサーモパイルセンサの赤外線透過窓部へ赤外線透過領域の選択性を有した蒸着コーティング平面フィルターをエポキシ系接着剤により金属製缶ケースへ接着固定した構造となっている。
高密度ポリエチレンからなる光学レンズを含む筒箱部へヒートシンクを具備させる事で、ヒートシンク〜高密度ポリエチレンからなる光学レンズは機械的に固定され、熱的に於いても一体化している。又、サーモパイル型赤外線検出器に於いても、ヒートシンクを具備させる事で、ヒートシンク〜サーモパイル型赤外線検出器の赤外線透過窓を有する金属製缶ケースは機械的に固定され、熱的にも一体化している。又、サーモパイル型赤外線検出器の赤外線透過窓を有する金属製缶ケースへヒートシンクを具備させる事により、金属製缶ケース〜サーモパイル型赤外線検出器冷接点部も熱的に一体化している。
つまりは、ヒートシンク〜高密度ポリエチレンからなる光学レンズ〜サーモパイル型赤外線検出器冷接点部が熱的に一体化している。
つまりは、ヒートシンク〜高密度ポリエチレンからなる光学レンズ〜サーモパイル型赤外線検出器冷接点部が熱的に一体化している。
又、本実施例では赤外線透過領域の選択性を有する５μｍカットオン蒸着コーティング平面フィルターとして赤外線透過領域を選択させているが、例えば、５．５μｍカットオン蒸着コーティング平面フィルター、６．５μｍカットオン蒸着コーティング平面フィルター、８〜１４μｍバンドパス蒸着コーティング平面フィルターでもかまわない。
又、本実施例に於いては、赤外線透過領域の選択性を有する５μｍカットオン蒸着コーティング平面フィルターの形状は正方形となっているが、これは、対象物投影エリアより規定した赤外線検出領域を光学設計により導く高密度ポリエチレンからなる光学レンズの光学設計を妨げない平面フィルターであれば、円形、長方形、六角形でもかまわない。
又、本実施例に於いては、赤外線透過領域の選択性を有する５μｍカットオン蒸着コーティング平面フィルターの形状は正方形となっているが、これは、対象物投影エリアより規定した赤外線検出領域を光学設計により導く高密度ポリエチレンからなる光学レンズの光学設計を妨げない平面フィルターであれば、円形、長方形、六角形でもかまわない。
図１の様に、高密度ポリエチレンからなる光学レンズを含む筒箱部、内壁部とサーモパイル型赤外線検出器に熱的に一体化となるヒートシンクを設置・具備する事により、高密度ポリエチレンからなる光学レンズを含む筒箱部、及び、内壁部、サーモパイル型赤外線検出装置を熱的に一体化させる事が可能となる。
これにより、従来のヒートシンクを具備しないサーモパイル型赤外線検出装置に於ける周囲温度の急激な温度変化時の検出温度特性(検出温度ズレ：約１８℃)に対し、本発明の高密度ポリエチレンからなる光学レンズを含む筒箱部、内壁部とサーモパイル型赤外線検出器とを機械的、並びに、熱的に一体化させたサーモパイル型赤外線検出装置の温度特性は、約１℃と約１／１８の検出温度ズレとなり、急激な周囲温度変化時の温度特性が大幅に改良されている事を確認した。その結果を図２に示す。
これにより、従来のヒートシンクを具備しないサーモパイル型赤外線検出装置に於ける周囲温度の急激な温度変化時の検出温度特性(検出温度ズレ：約１８℃)に対し、本発明の高密度ポリエチレンからなる光学レンズを含む筒箱部、内壁部とサーモパイル型赤外線検出器とを機械的、並びに、熱的に一体化させたサーモパイル型赤外線検出装置の温度特性は、約１℃と約１／１８の検出温度ズレとなり、急激な周囲温度変化時の温度特性が大幅に改良されている事を確認した。その結果を図２に示す。
図３は、実施例１にて使用した高密度ポリエチレンからなる光学レンズを、シリコン等からなる光学レンズに変更した場合のシリコン等からなる光学レンズを含む筒箱部、缶内壁部とサーモパイル型赤外線検出器とを機械的、並びに、熱的に一体化させるヒートシンクを具備させたサーモパイル型赤外線検出装置を示すものである。
本実施例に於いても、実施例１の図２と同等の急激な周囲温度変化時の温度特性結果が得られる事を確認した。
本実施例に於いても、実施例１の図２と同等の急激な周囲温度変化時の温度特性結果が得られる事を確認した。
１ 金属缶ケース
２ ヘッダー
３ サーモパイルチップ
４ ５μｍカットオン蒸着コーティング平面フィルター
５ リード
６ エポキシ系接着剤
７ 高密度ポリエチレン製光学レンズ部
８ サーモパイル側ヒートシンク
９ 高密度ポリエチレン製光学レンズ側ヒートシンク
１０ 光学レンズ部範囲
１１ 光学レンズ部以外内壁部範囲
１２ サーモパイル型赤外線検出器視野角
１３ シリコン等からなる光学レンズ
１４ シリコン等からなる光学レンズ側ヒートシンク
２ ヘッダー
３ サーモパイルチップ
４ ５μｍカットオン蒸着コーティング平面フィルター
５ リード
６ エポキシ系接着剤
７ 高密度ポリエチレン製光学レンズ部
８ サーモパイル側ヒートシンク
９ 高密度ポリエチレン製光学レンズ側ヒートシンク
１０ 光学レンズ部範囲
１１ 光学レンズ部以外内壁部範囲
１２ サーモパイル型赤外線検出器視野角
１３ シリコン等からなる光学レンズ
１４ シリコン等からなる光学レンズ側ヒートシンク
Claims (1)
- スポットエリア検出用サーモパイル型赤外線検出装置に於いて、サーモパイルチップへ赤外線を集光させる光学レンズとして、高密度ポリエチレンからなるレンズ、筒箱部、及び、シリコン等からなる光学レンズにて、サーモパイル型赤外線検出器冷接点とを機械的、並びに、熱的に一体化させる事を特徴とするサーモパイル型赤外線検出装置。
Priority Applications (1)
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| JP2008330463A JP2010151639A (ja) | 2008-12-25 | 2008-12-25 | サーモパイル型赤外線検出装置 |
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| JP2008330463A Pending JP2010151639A (ja) | 2008-12-25 | 2008-12-25 | サーモパイル型赤外線検出装置 |
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- 2008-12-25 JP JP2008330463A patent/JP2010151639A/ja active Pending
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