JP2806972B2 - 熱画像作成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱画像作成装置に関し、特に赤外線に応答す
るパイロ電気性検知要素のアレイを具備した熱画像作成
装置に関する。

パイロ電気性検知要素のアレイに結像されるシーンの
画像を検知する際に既存の熱画像作成装置の性能を制限
する主な要因は隣接検知要素間および各検知要素と支持
および呼びかけ構造との間の熱伝導である。

英国特許出願第2163596A号には、一方の主表面上に共
通電極を、そして他方の主表面上に信号電極構造を担持
した強誘電体スラブよりなる熱画像作成装置が開示され
ている。その信号電極構造は電気的導体によって信号処
理手段の電極に接続されている。隣接導体間の横方向の
熱伝導は、熱的絶縁材よりなる各ピラーの穴に各導体を
入れ込むことによって軽減される。それらのピラーは強
誘電体スラブを支持する。

本発明のひとつの目的はパイロ電気性検知要素がピラ
ーによって支持されているが、検知要素と支持ピラーと
の間の熱損失が減少される熱画像作成装置を提供するこ
とである。

本発明によれば、パイロ電気性物質の薄膜層の互いに
反対側の表面上に支持された電極により形成されたパイ
ロ電気性検知要素のアレイを含み、当該パイロ電気性層
が、複数の電気信号処理回路を支持する基板層の上をお
おって広がっており、そして更に当該検知要素と当該電
気信号処理回路とを電気的に接続する複数のピラーによ
り当該基板層から支持されている熱画像作成装置であっ
て、 ａ）前記パイロ電気性層の両方の表面が、前記検知要素
を形成するために共働するがこれらの表面に電極なしの
領域を残すよう間隔をあけている複数の個別電極を支持
していること、 ｂ）前記基板層から遠いほうのパイロ電気性層表面上の
前記個別電極が電気的に相互接続されていること、 ｃ）前記基板層に近いほうのパイロ電気性層の表面が、
当該パイロ電気性層の電極なしの領域に形成されそして
前記検知要素から横へ間隔をあけた複数の導電性パッチ
を支持していて、各パッチが導電性物質の細長いストリ
ップにより同じ表面上の電極にそれぞれ電気的に接続さ
れていること、 ｄ）おのおのの細長いストリップの長さ対幅比が少なく
とも５であること、 ｅ）前記ピラーが前記パッチから前記基板層まで達して
いること、 を特徴とする熱画像作成装置が提供される。

パイロ電気性物質は本質的にパイロ電気性の物質か、
あるいは（例えば強誘電体物質の適当なポーリング（po
ling）によって）パイロ電気特性が誘起される物質より
なりうる。

前記層はパイロ電気性物質の薄膜であるのが適当であ
る。

細長いストリップは長さ対幅の比が少なくとも５であ
るのが適当である。

ひとつの実施例では、個別電極が行および列で配列さ
れ、かつ前記導電性領域が４つの隣接した個別電極の中
心によって形成されたそれぞれの四角形の中心に配置さ
れる。

他の実施例では、個別電極が交互配置行および交互配
置列で配列され、かつ導電性領域が３つの隣接した個別
電極の中心によって形成されたそれぞれの三角形の中心
に配置される。

他の実施例では、それぞれ補助電極が各個別電極と隣
接ピラーとの間の他の主表面の電極の存在しない領域に
設けられ、各補助電極は当該するピラーに接続され、そ
のピラーは信号処理手段への２つの独立した導電性通路
を有する。

補助電極からの信号を処理することによって、改善さ
れた信号／ノイズ比が実現されうる。

他の実施例では、前記層の電極なし領域に入射した赤
外線が光学機構によって電極あり領域に転向される。

当該する個別電極から遠隔のピラーおよび長くて狭い
導体と一緒に、個別電極を該当するピラーに接続するた
めに薄いパイロ電気性膜を用いることにより、各ピクセ
ルから該当支持ピラーへの熱伝導が小さくなる。

以下図面を参照して本発明による６つの熱画像作成装
置について例示説明する。

第１図に示された実施例では、例えばフッ化ポリビニ
リデン（PVDF）のパイロ電気性膜21が一側に形成されて
相互接続された電極22のパターンと、他の側に形成され
た個別電極23および導電性パッチ24のパターンを有して
いる。個別電極23は狭い導電性のストリップ25によって
それぞれのパッチ24に連結されている。導電性のピラー
26は一端を該当するパッチ24に接着され、かつ他端を基
板29上に形成された集積回路28の入力パッド27に接着さ
れている。第１（ａ）図に示されているように、個別電
極23は行および列で配列され、そしてパッチ24は個別電
極23のそれと交互に配置された行および列で配列されて
いる。第１図の例では、電極22および23はそれぞれ等し
い寸法を有し、かつパッチ24とピラー26も等しい寸法を
有するが、それらは電極より小さい。この例でも、電
極、パッチおよびピラーはすべて四角形であり、相互接
続されたパッチおよび電極がそれぞれパッチと電極を接
合した導電性ストリップに対して直交関係にあるひとつ
の面を有するように配列されている。相互接続された電
極22は例えばブラックゴールドの層のような赤外線吸収
層30によって被覆されている。これらの電極22間の相互
接続は狭くて薄く、そしてそれの長さを大きくするため
に蛇行状（meandered）となされることが好ましい。相
互接続された電極は接地されている。

第２図を参照すると、第１図に対応する部分は同一符
号で示されており、個別電極23は交互配置された行およ
び列で配列され、かつパッチ24は３つの隣接した電極23
によって形成された三角形の中心に配列され、各パッチ
は狭い導体25によって該当電極に接続されている。電
極、パッチおよびピラーの変更された位置を除いて、こ
の実施例の構造は第１図について上述したのと類似して
いる。

第１図および第２図に示された装置には、受信された
赤外線が失われる領域を各個別電極23がそれのまわりに
有しているという難点がある。後述する装置では、第３
図において51で示されているように電極23のまわりに補
助電極を設けることによって、この難点が克服される。
第３図では、電極23の配列は第１図と同様であるが、導
電性パッチ24はそれぞれ２つのパッチ24a、24bに分れて
いる。各電極23は狭い導体25によって対応したパッチ24
aに接続され、かつ余分の電極51のそれぞれは狭い導体5
2によって対応するパッチ24bに接続されている。２つの
パッチ24a、24bは、１対の導電性ピラー（図示せず）に
よって、あるいは２つの導電性トラックを担持した絶縁
性ピラー（これも図示せず）によって集積回路の該当す
る対の入力パッドの該当する１つに接続されている。

処理手段に対する両方の入力が前もって増幅され、ウ
エイトづけされ、そして加算される。補助電極は個別電
極より熱損失が大きく、従って補助電極出力には個別電
極出力より小さいウエイトが与えられるが、それでも信
号／ノイズ比を改善することができる。

次に説明する第４および第５の装置は両方とも、さも
なければ失われる入射赤外線をある程度用いるための光
学手段を具備している。第４（ａ）図および第４（ｂ）
図を参照すると、第４の装置では、赤外線に対して透明
なプレート61が相互接続された電極30のアレイを覆って
おり、そしてそれは入射赤外線が電極領域に向って集中
されるように各電極領域上に凸面62を与える形状となさ
れている。第４（ｃ）図に示されている第５の装置で
は、プレート61が各個別電極23の背後に配置された反射
凹面63で置換されており、そのプレートは電極のまわり
で受取られたエネルギーを電極に戻すように反射する。
ある場合には、凹面63によって反射されたエネルギーを
吸収するために、例えばブラックゴールドの層のような
赤外線吸収層で個別導体を覆うことが有利である。第４
（ａ）の平面図では、凸面62と反射凹面63が個別電極23
のまわりに円で概略的に示されている。第４および第５
の装置では電極構造が第１図と同じであるが、第２図の
ものであってもよい。

第５図を参照すると、次に説明する第６の装置はパイ
ロ電気性検知要素からの熱損失を軽減するための他の２
つの手段を具備している。まず第一に、導体71を蛇行さ
せ第１図および第２図の構成における真っ直ぐで狭い導
体を置換することによって、電極23からそれに対応した
パッチ24およびピラー26への熱伝導が減少される。第二
に、パイロ電気性膜21に穴72を形成することによってそ
のパイロ電気性膜における熱伝導が軽減される。これら
の構成はいずれも第２図の電極構造に対して用いられう
る。第５図では、電極23とパッチ24が第１図のものより
小さく、そうすれば隣接穴72の対の間で膜73の狭いスト
リップを用いるのが容易である。受取るエネルギーを電
極23に集中させるために、赤外線に透明の凸レンズ62が
第４（ｂ）図に62で示されているように各相互接続され
た電極22上に配置されるか、あるいは凹面ミラー63が第
４（ｃ）図に63で示されているように各個別電極の下に
配置されてもよい。レンズ62またはミラー63が第５図に
概略的に円で示されている。

本発明の実施例が以上において図示されかつ説明され
た電極の特定の形状に限定されるものでないことは明ら
かであろう。従って、電極は複雑な形状をなしていても
よく、有利な形態では、電極の形状を装置の等温抵抗輪
郭に合致させ、接地に対する熱抵抗が比較的高い値を有
する（好ましくはそれの最高値）領域に電極が位置決め
される。

ひとつの電極が他の電極を少なくとも部分的に取囲む
実施例では、内側電極の外部境界と外側電極の内部境界
が局部の等温抵抗輪郭に応じて同様の形状を有すること
が好ましく、各局部の等温抵抗輪郭に応じた外側電極の
外部境界の形状と必ずしも類似していない。

【図面の簡単な説明】

第１（ａ）図は個別電極構造を示す第１の装置の一部分
の概略断面図、第１（ｂ）図は第１（ａ）図のAAにおけ
る断面を示す図、第２図は個別電極構造を示す第２の装
置の一部分の概略断面図、第３図は個別電極構造を示す
第３の装置の一部分の概略断面図、第４（ａ）図は個別
電極構造を示す第４の装置の一部分の概略断面図、第４
（ｂ）図は第４（ａ）図のAAに沿ってみた断面図、第４
（ｃ）図は第４（ｂ）図に示された装置の修正例の断面
図、第５図は個別電極構造を示す第６の装置の一部分の
概略図である。 図面において、21はパイロ電気性膜、22は相互接続され
た電極、23は個別電極、24はパッチ、25はストリップ、
26はピラー、27は入力パッド、28は集積回路、29は基
板、30は赤外線吸収層、51は補助電極、52は導体、61は
プレート、62は凸面、63は反射凹面である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01J 5/02 G01J 1/02 H01L 27/14 H04N 5/33

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パイロ電気性物質の薄膜層（21）の互いに
   反対側の表面上に支持された電極（22、23）により形成
   されたパイロ電気性検知要素のアレイを含み、当該パイ
   ロ電気性層（21）が、複数の電気信号処理回路（28）を
   支持する基板層（29）の上をおおって広がっており、そ
   して更に当該検知要素と当該電気信号処理回路（28）と
   を電気的に接続する複数のピラー（26）により当該基板
   層（29）から支持されている熱画像作成装置であって、 ａ）前記パイロ電気性層（21）の両方の表面が、前記検
   知要素を形成するために共働するがこれらの表面に電極
   なしの領域を残すよう間隔をあけている複数の個別電極
   （22、23）を支持していること、 ｂ）前記基板層（29）から遠いほうのパイロ電気性層表
   面上の前記個別電極（22）が電気的に相互接続されてい
   ること、 ｃ）前記基板層（29）に近いほうのパイロ電気性層（2
   1）の表面が、当該パイロ電気性層（21）の電極なしの
   領域に形成されそして前記検知要素（22、23）から横へ
   間隔をあけた複数の導電性パッチ（24）を支持してい
   て、各パッチ（24）が導電性物質の細長いストリップ
   （25）により同じ表面上の電極（23）にそれぞれ電気的
   に接続されていること、 ｄ）おのおのの細長いストリップ（25）の長さ対幅比が
   少なくとも５であること、 ｅ）前記ピラー（26）が前記パッチ（24）から前記基板
   層（29）まで達していること、 を特徴とする熱画像作成装置。
2. 【請求項２】前記基板層（29）に隣合う前記パイロ電気
   性層（21）の前記表面上の各電極（23）の周りであって
   電極なしの表面領域にそれぞれ補助電極（51）が設けら
   れ、各補助電極（51）が周りにそれが位置する前記電極
   （23）と同じピラー（26）に接続され、各ピラー（26）
   が関係する電気信号処理回路（28）への２つの独立した
   導電性通路を有していることを特徴とする、請求項１記
   載の装置。
3. 【請求項３】前記パイロ電気性層（21）の電極なし領域
   に入射した赤外線を電極あり領域へ転向させる作用をす
   る光学機構（61）を含む、請求項１又は２記載の装置。
4. 【請求項４】前記光学機構が赤外線発生源と前記パイロ
   電気性層（21）との間に配置されたレンズ機構（62）で
   ある、請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】前記光学機構が前記パイロ電気性層（21）
   と前記基板層（29）との間に配置された反射機構（63）
   である、請求項３記載の装置。