JP6976045B2 - 焦電型赤外線センサ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、焦電型赤外線センサ装置に関する。
焦電素子は、焦電効果によって赤外線を含む光を検出する素子である。そして、焦電素子を用いた焦電型赤外線センサ装置が開発されている。
特許文献１乃至特許文献３には、焦電素子、焦電素子が内部に配置されるとともに赤外線が焦電素子に入射するための開口を有する筐体、筐体の開口を覆うように配置された赤外線透過部材、筐体の外側に設けられるとともに赤外線透過部材を介して焦電素子の受光面に赤外線を集光するレンズ等を有する焦電型赤外線センサ装置が記載されている。
また、特許文献４には、赤外光源、焦電素子を有する赤外線センサ、赤外光源及び赤外線センサが同一面上に配置されたプリント基板、赤外光源及び赤外線センサの上部に配置されたドーム型筐体、ドーム型筐体の赤外光源及び赤外線センサに対向する面に設けられた凹型反射面、プリント基板とドーム型筐体との間に設けられたガスが通過するガス流路等を有する赤外線ガスセンサが記載されている。
特許文献１〜３に記載の焦電型赤外線センサ装置では、レンズを用いているため、焦電型赤外線センサ装置の薄型化が難しいという問題点があった。また、特許文献４に記載の赤外線ガスセンサにおいても、ドーム型筐体を用いているため、ドーム型筐体の厚みのため、赤外線ガスセンサの薄型化が難しいという問題点がある。
上記課題に鑑み、本発明の目的は、薄型化を実現できる焦電型赤外線センサ装置を提供することである。
本発明に係る焦電型赤外線センサ装置は、焦電型赤外線センサ部と、カバー部材と、
を備える。また、前記焦電型赤外線センサ部は、焦電素子と、前記焦電素子が内部に配置され、前記焦電素子の受光面に対向する位置に開口を備える筐体と、前記筐体の前記開口を覆うように配置された赤外線透過フィルタと、を備える。また、前記カバー部材は、前記焦電型赤外線センサ部の前記赤外線透過フィルタに対向する位置において、少なくとも前記焦電型赤外線センサ部の上面を覆う。また、前記赤外線透過フィルタは、波長１μｍ以上の光を透過する性質を有する。また、前記カバー部材は、波長３μｍ以上５．５μｍ以下における赤外線の透過係数が１０％以上である性質を有するとともに、前記焦電型赤外線センサ部の上面に対応する範囲において均一な材質を有する。
を備える。また、前記焦電型赤外線センサ部は、焦電素子と、前記焦電素子が内部に配置され、前記焦電素子の受光面に対向する位置に開口を備える筐体と、前記筐体の前記開口を覆うように配置された赤外線透過フィルタと、を備える。また、前記カバー部材は、前記焦電型赤外線センサ部の前記赤外線透過フィルタに対向する位置において、少なくとも前記焦電型赤外線センサ部の上面を覆う。また、前記赤外線透過フィルタは、波長１μｍ以上の光を透過する性質を有する。また、前記カバー部材は、波長３μｍ以上５．５μｍ以下における赤外線の透過係数が１０％以上である性質を有するとともに、前記焦電型赤外線センサ部の上面に対応する範囲において均一な材質を有する。
また、前記カバー部材は、前記焦電型赤外線センサ部の視野角に対応する視野範囲面積の２倍の範囲において均一な材質を有することが好ましい。
また、前記カバー部材は、前記焦電型赤外線センサ部の視野角に対応する視野範囲面積の２倍の範囲において均一な厚さを有することがさらに好ましい。
また、前記カバー部材は、可視光線を遮断することが好ましい。
また、前記焦電素子の受光面と、前記赤外線透過フィルタの前記焦電素子に対向する面との距離は、０．２ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
さらに、前記焦電素子は、焦電体基板と、前記焦電体基板上に並列して配置される２つの電極と、を備え、前記赤外線透過フィルタの前記２つの電極のうち一方の前記電極に対向する面に、赤外線反射膜が形成されていることが好ましい。
また、前記カバー部材は、高密度ポリエチレン、ガラス、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂の何れか、又は、その組み合わせによって形成されていることがさらに好ましい。
本発明により、薄型化を実現できる焦電型赤外線センサ装置を提供することができる。
実施の形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１に係る焦電型赤外線センサ装置１００を示す断面図である。また、図２は、実施の形態１に係る焦電型赤外線センサ装置１００を示す平面図である。図１、図２に示すように、本実施の形態にかかる焦電型赤外線センサ装置１００は、焦電型赤外線センサ部２、カバー部材３を備える。そして、焦電型赤外線センサ装置１００は、基板１上に設けられている。また、基板１上には、焦電型赤外線センサ装置１００の他に、電子部品４，５が設けられていてもよい。なお、電子部品４，５は、焦電型赤外線センサ装置１００が搭載される機器に、搭載される電子部品であり、特に限定されるものではない。また、図２に示すように、電子部品４，５は、焦電型赤外線センサ装置１００のカバー部材３によって、その上面が覆われていてもよい。また、電子部品４，５は、焦電型赤外線センサ装置１００内に搭載されるものであってもよい。なお、本実施の形態１に係る焦電型赤外線センサ装置１００は、人体検知用センサとして用いられることを想定しているが、本発明の焦電型赤外線センサ装置１００の使用用途は、人体検知に限定されるものではない。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１に係る焦電型赤外線センサ装置１００を示す断面図である。また、図２は、実施の形態１に係る焦電型赤外線センサ装置１００を示す平面図である。図１、図２に示すように、本実施の形態にかかる焦電型赤外線センサ装置１００は、焦電型赤外線センサ部２、カバー部材３を備える。そして、焦電型赤外線センサ装置１００は、基板１上に設けられている。また、基板１上には、焦電型赤外線センサ装置１００の他に、電子部品４，５が設けられていてもよい。なお、電子部品４，５は、焦電型赤外線センサ装置１００が搭載される機器に、搭載される電子部品であり、特に限定されるものではない。また、図２に示すように、電子部品４，５は、焦電型赤外線センサ装置１００のカバー部材３によって、その上面が覆われていてもよい。また、電子部品４，５は、焦電型赤外線センサ装置１００内に搭載されるものであってもよい。なお、本実施の形態１に係る焦電型赤外線センサ装置１００は、人体検知用センサとして用いられることを想定しているが、本発明の焦電型赤外線センサ装置１００の使用用途は、人体検知に限定されるものではない。
図１に示すように、基板１上に、焦電型赤外線センサ部２、電子部品４，５が搭載されている。また、図２に示すように、カバー部材３によって、焦電型赤外線センサ部２、電子部品４，５の上面が覆われている。なお、焦電型赤外線センサ装置１００は、図示しない枠体を備え、当該枠体によって、カバー部材３は、基板１上に支持されている。なお、当該枠体の平面視の大きさは、少なくとも、焦電型赤外線センサ部２を内部に配置可能な大きさであればよく、特に限定されない。同様に、カバー部材３の平面視の大きさ（面積）は、焦電型赤外線センサ部２の上面を覆うことが可能な大きさであればよく、特に限定されない。また、カバー部材３は、当該枠体と一体的に形成されたものであってもよい。すなわち、カバー部材３は、少なくとも焦電型赤外線センサ部２を内部に配置可能な大きさの枠部と当該枠部の開口を塞ぐ平板部とから成ってもよい。
基板１は、例えば、プリント基板等の電子回路基板である。基板１は、例えば、焦電型赤外線センサ装置１００が搭載される機器に用いられるものであり、特に限定されるものではない。
焦電型赤外線センサ部２は、図３に示すように、焦電素子２１、導電接着剤２２、接合型電界トランジスタ２３、筐体２４、赤外線透過フィルタ２５、赤外線反射膜２６等を備える。
焦電素子２１は、図３に示すように、焦電体基板２１Ａ、受光電極２１Ｂ、温度補償電極２１Ｃ等を備える。
焦電体基板２１Ａは、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：ｌｅａｄ ｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｔｉｔａｎａｔｅ）等の自発電気分極の性質を有するセラミック等から形成されている。
また、焦電体基板２１Ａの受光面（焦電素子２１の受光面）には、受光電極２１Ｂ、温度補償電極２１Ｃが形成されている。図３に示すように、受光電極２１Ｂ及び温度補償電極２１Ｃは、焦電体基板２１Ａ上に並列して配置されている。なお、受光電極２１Ｂは、焦電体基板２１Ａの受光面に形成される表面電極と、焦電体基板２１Ａの受光面とは反対側の面に形成される裏面電極とを備えるが、図３において、裏面電極の図示を省略している。同様に、温度補償電極２１Ｃは、焦電体基板２１Ａの受光面に形成される表面電極と、焦電体基板２１Ａの受光面とは反対側の面に形成される裏面電極とを備えるが、図３において、裏面電極の図示を省略している。
焦電体基板２１Ａは、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：ｌｅａｄ ｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｔｉｔａｎａｔｅ）等の自発電気分極の性質を有するセラミック等から形成されている。
また、焦電体基板２１Ａの受光面（焦電素子２１の受光面）には、受光電極２１Ｂ、温度補償電極２１Ｃが形成されている。図３に示すように、受光電極２１Ｂ及び温度補償電極２１Ｃは、焦電体基板２１Ａ上に並列して配置されている。なお、受光電極２１Ｂは、焦電体基板２１Ａの受光面に形成される表面電極と、焦電体基板２１Ａの受光面とは反対側の面に形成される裏面電極とを備えるが、図３において、裏面電極の図示を省略している。同様に、温度補償電極２１Ｃは、焦電体基板２１Ａの受光面に形成される表面電極と、焦電体基板２１Ａの受光面とは反対側の面に形成される裏面電極とを備えるが、図３において、裏面電極の図示を省略している。
また、焦電体基板２１Ａの受光面と反対側の面は、当該面の縁部の所定の部分において、導電接着剤２２によって、基板１上に接続されている。
接合型電界トランジスタ２３は、基板１上に実装されている。また、接合型電界トランジスタ２３のゲート入力電極には、受光電極２１Ｂの裏面電極（図示省略）が接続されている。また、接合型電界トランジスタ２３のグランドには、温度補償電極２１Ｃの裏面電極（図示省略）が接続されている。そして、接合型電界トランジスタ２３は、焦電素子２１の出力信号をＧ（Ｇａｔｅ）端子より入力し、インピーダンス変換してＳ（Ｓｏｕｒｃｅ端子）へ出力する。
筐体２４は、基板１上に立設された枠体である。また、図３に示すように、焦電素子２１、接合型電界トランジスタ２３は、筐体２４の枠体の内部に配置される。また、筐体２４は、焦電素子２１の受光面（焦電体基板２１Ａの受光面）に対向する位置に開口を備える。また、筐体２４は、例えば、波長０．３６μｍ以上１μｍ以下の赤外線を遮蔽する材料であって、電気絶縁材料から形成されている。
赤外線透過フィルタ２５は、筐体２４の上記開口を覆うように配置されている。換言すれば、赤外線透過フィルタ２５は、少なくとも焦電素子２１の受光面（焦電体基板２１Ａの受光面）を覆っている。また、例えば、ノイズ対策のため、赤外線透過フィルタ２５の端部は、筐体２４の開口部に固着され、筐体２４の一端はグランドへ電気的に接続されていてもよい。
また、赤外線透過フィルタ２５の下面は、焦電体基板２１Ａ上の受光電極２１Ｂ及び温度補償電極２１Ｃと対向している。そして、赤外線透過フィルタ２５の下面の温度補償電極２１Ｃと対向する位置には、赤外線反射膜２６が形成されている。また、赤外線透過フィルタ２５の下面と焦電体基板２１Ａの受光面との距離は、０．２ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下である。これにより、焦電型赤外線センサ部２の視野角をより広視野角とすることができる。
また、赤外線透過フィルタ２５は、波長１μｍ以上１４μｍ以下の光を透過する性質を有する。なお、赤外線透過フィルタ２５は、波長３μｍ以上１４μｍ以下の光を透過する性質を有してもよい。赤外線透過フィルタ２５の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．４５ｍｍ以上０．５５ｍｍ以下である。
赤外線反射膜２６は、赤外線透過フィルタ２５の下面の温度補償電極２１Ｃと対向する位置に形成されている。これにより、図３に示すように、温度補償電極２１Ｃに赤外線が入射するのを防ぎつつ、焦電型赤外線センサ部２の視野角をより広視野角とすることができる。ここで、赤外線反射膜２６は、焦電素子２１の高さに影響を与えないようにするため、例えば、スパッタ法または真空蒸着法等により１μｍ以下の厚みで赤外線透過フィルタ２５の下面に形成される。例えば、赤外線反射膜２６として０．０７５μｍのＮｉ膜が赤外線透過フィルタ２５の下面に形成される。また、赤外線反射膜２６は、赤外線透過フィルタ２５を製造する真空蒸着工程において、赤外線透過フィルタ２５の形成と同時に形成されてもよい。
また、赤外線反射膜２６の熱容量は、焦電素子２１の熱容量に比べて十分小さい。そのため、赤外線反射膜２６に赤外線が照射されることによって発生する熱が、焦電素子２１に与える影響は極めて小さい。
また、赤外線反射膜２６は、印刷法、又は、塗布、転写、ディップ工程の何れかによって赤外線透過フィルタ２５の下面に形成されてもよい。また、薄板の表面に赤外線反射膜２６を形成し、当該薄板を所定の形状にカットしたものを赤外線透過フィルタ２５の下面に貼付してもよい。これらの方法によれば、スパッタ装置や真空蒸着装置のような大掛かりな製造設備を用いることなく赤外線反射膜２６を赤外線透過フィルタ２５の下面に形成することができる。
カバー部材３は、図１、２に示すように、焦電型赤外線センサ部２の外側であって、赤外線透過フィルタ２５に対向する位置において、少なくとも焦電型赤外線センサ部２の上面を覆っている。また、カバー部材３は、焦電型赤外線センサ部２の上面に対応する範囲において、実質的に均一な厚さ及び実質的に均一な材質を有する。さらに、カバー部材３は、焦電型赤外線センサ部２の視野角に対応する視野範囲面積の２倍の範囲において均一な材質を有する。さらに、カバー部材３は、焦電型赤外線センサ部２の視野角に対応する視野範囲面積の２倍の範囲において均一な厚さを有するのが望ましい。ここで、実質的に均一な厚さ及び実質的に均一な材質とは、カバー部材３を透過する赤外線の光量が当該範囲において実質的に一定となる厚さ及び材質を意味する。望ましくは、カバー部材３は、焦電型赤外線センサ部２の上面に対応する範囲において、カバー部材３を透過する赤外線の光量の変動が１０％以下となるような、厚さ及び材質を有する。
また、カバー部材３は、波長３μｍ以上５．５μｍ以下における赤外線の透過係数が１０％以上である性質を有する。また、カバー部材３は、可視光線を遮断する性質を有する。換言すれば、カバー部材３は、波長３μｍ以上５．５μｍ以下における赤外線の透過係数が１０％以上の材料であり、可視光線を遮断する材料によって形成されている。望ましくは、カバー部材３は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ；Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ガラス（ＳｉＯ２）、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂等によって形成されている。また、ここで、可視光線とは、波長が０．３６μｍ以上１μｍ以下の光を意味し、可視光線を遮断するというのは、波長が０．３６μｍ以上１μｍ以下の光を透過しないということを意味する。
以上に説明した実施の形態１に係る焦電型赤外線センサ装置１００によれば、従来使用されていたレンズを用いずに、焦電型赤外線センサ装置１００を製造することができる。そのため、薄型化を実現できる焦電型赤外線センサ装置１００を提供することができる。これにより、タブレットＰＣやスマートフォン等のモバイル機器、モニターやＰＣ等の表示装置、家電、リモコンやマウス、非接触スイッチ等、様々な機器に搭載可能な、デザイン性に優れた焦電型赤外線センサ装置１００を提供することができる。
また、カバー部材３は、焦電型赤外線センサ部２の赤外線透過フィルタ２５に対向する位置において、少なくとも焦電型赤外線センサ部２の上面を覆っている。従来のレンズを用いた焦電型赤外線センサ装置では、当該レンズによって、焦電型赤外線センサの位置や存在が気づかれる可能性がある。これに対し、本実施の形態１に係る焦電型赤外線センサ装置１００では、当該レンズを用いずに、焦電型赤外線センサ部２の上面を覆うカバー部材３を用いているため、焦電型赤外線センサ装置１００の外側から当該焦電型赤外線センサ部２が搭載されていることが気づかれないで済む。そのため、防犯等のセキュリティ分野で用いられる機器へ当該焦電型赤外線センサ部２が搭載されても、当該焦電型赤外線センサ部２の位置や存在が人に認知されにくく、防犯目的の達成に好適である。
また、赤外線透過フィルタ２５は、波長１μｍ以上の光を透過する性質を有する。そのため、赤外線透過フィルタ２５を透過する赤外線の光量を十分な量とすることができる。これにより、焦電素子２１の温度変化が大きくなり、焦電型赤外線センサ装置１００の感度を向上させることができる。
また、カバー部材３は、波長３μｍ以上５．５μｍ以下における赤外線の透過係数が１０％以上である性質を有するとともに、焦電型赤外線センサ部２の上面に対応する範囲において均一な厚さ及び均一な材質を有する。具体的には、カバー部材３は、焦電型赤外線センサ部２の視野角に対応する視野範囲面積の２倍の範囲において均一な材質を有する。さらに、カバー部材３は、焦電型赤外線センサ部２の視野角に対応する視野範囲面積の２倍の範囲において均一な厚さを有する。これにより、焦電型赤外線センサ装置１００において、レンズや赤外線を透過する窓部の代わりに、当該カバー部材３を用いることができ、当該焦電型赤外線センサ装置１００に、レンズや窓部を設けたりする必要がない。また、カバー部材３が当該性質を有することにより、十分な光量の赤外線が赤外線透過フィルタ２５に入射し、焦電型赤外線センサ装置１００の感度を十分に保つことができる。
また、カバー部材３は、可視光線を遮断する性質を有する。これにより、不要光が焦電型赤外線センサ装置１００内に入射することを防ぐことができる。
また、焦電素子２１の受光面（焦電体基板２１Ａの受光面）と、赤外線透過フィルタ２５の焦電素子２１に対向する面との距離は、０．２ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下である。これにより、焦電型赤外線センサ部２の視野角をより広視野角とすることができる。そのため、焦電型赤外線センサ装置１００が搭載される位置や、焦電型赤外線センサ装置１００が搭載される機器のデザイン設計の自由度が向上する。
また、赤外線反射膜２６は、赤外線透過フィルタ２５の下面の温度補償電極２１Ｃと対向する位置に形成されている。これにより、温度補償電極２１Ｃに赤外線が入射するのを防ぎつつ、焦電型赤外線センサ部２の視野角をより広視野角とすることができる。
次に、図４乃至図７を参照して、本発明に係るカバー部材３及び赤外線透過フィルタ２５の透過率の分光特性について説明する。図４は、カバー部材３としての高密度ポリエチレン（厚さ１．０ｍｍ）、赤外線透過フィルタ２５としての３μｍロングパスフィルタ及び５．５μｍロングパスフィルタ)の透過率の分光特性を示すグラフである。図５は、カバー部材３としてのガラス（ＳｉＯ２、厚さ０．５ｍｍ及び１．０ｍｍ）、赤外線透過フィルタ２５としての１μｍロングパスフィルタ、３μｍロングパスフィルタ及び５．５μｍロングパスフィルタの透過率の分光特性を示すグラフである。図６は、カバー部材３としてのＡＢＳ樹脂（厚さ１．０ｍｍ）、赤外線透過フィルタ２５としての３μｍロングパスフィルタ及び５．５μｍロングパスフィルタの透過率の分光特性を示すグラフである。図７は、カバー部材３としてのアクリル樹脂（厚さ０．５ｍｍ及び１．０ｍｍ）、赤外線透過フィルタ２５としての３μｍロングパスフィルタ及び５．５μｍロングパスフィルタの透過率の分光特性を示すグラフである。
また、図４乃至図７において、縦軸は透過率（％）を示し、横軸は波長（μｍ）を示す。また、透過率は、東芝ＩＴコントロールシステム（株）製の装置名：開放型マイクロフォーカスＸ線透視検査装置を用いて測定した。
図４乃至図７に示すように、カバー部材３を形成する材料として用いられる高密度ポリエチレン、ガラス（ＳｉＯ２）、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂は、共通して、おおよそ、波長３μｍ以上５．５μｍ以下の光を透過することが分かる。また、図５に示すように、ガラス（ＳｉＯ２）においては、波長１μｍ以上５．５μｍ以下の光を透過することが分かる。さらに、赤外線透過フィルタ２５としての１μｍロングパスフィルタは、おおよそ１μｍ以上の光を透過することが分かる。また、赤外線透過フィルタ２５としての３μｍロングパスフィルタは、おおよそ３μｍ以上の光を透過することが分かる。また、赤外線透過フィルタ２５としての５．５μｍロングパスフィルタは、おおよそ５．５μｍ以上の光を透過することが分かる。また、図５、図７に示すように、カバー部材３の厚みが増すと、透過率が低下することが分かる。
実施例．
次に、図８乃至図１１を参照して、本発明の実施例について説明する。
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、各実施例において、熱源としては、黒体炉（（株）アイ・アール・システムズ社製の製品名Ｂｌａｃｋｂｏｄｙ）を用いた。黒体炉の温度変化量（ΔＴ）は１０℃である。各実施例において、熱源となる黒体炉を固定し、焦電型赤外線センサ装置を０．５ｍ／ｓ、１．０ｍ／ｓ、１．５ｍ／ｓ、２．０ｍ／ｓの速度で移動させる模擬実験を行った。なお、移動速度１．０ｍ／ｓは人が歩く程度の速度、移動速度２．０ｍ／ｓは人が軽く走る程度の速度を想定している。また、各実施例において、出力電圧が０．４（Ｖ０−ｐ）を検出限界電圧と設定し、０．４（Ｖ０−ｐ）以上であれば、検出可能と判断することとした。図８乃至図１１において、縦軸は焦電型赤外線センサ装置１００の出力電圧（Ｖ０−ｐ）を示し、横軸は検出距離（ｍｍ）を示す。ここで、出力電圧は、電圧の０Ｖ〜最大値を検出したもの（最大値、振幅値、Ｖ０−ｐ）である。また、閾値である検出限界電圧０．４（Ｖ０−ｐ）は、ノイズの発生を抑制するための回路設計等の設計によって変動する値である。
次に、図８乃至図１１を参照して、本発明の実施例について説明する。
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、各実施例において、熱源としては、黒体炉（（株）アイ・アール・システムズ社製の製品名Ｂｌａｃｋｂｏｄｙ）を用いた。黒体炉の温度変化量（ΔＴ）は１０℃である。各実施例において、熱源となる黒体炉を固定し、焦電型赤外線センサ装置を０．５ｍ／ｓ、１．０ｍ／ｓ、１．５ｍ／ｓ、２．０ｍ／ｓの速度で移動させる模擬実験を行った。なお、移動速度１．０ｍ／ｓは人が歩く程度の速度、移動速度２．０ｍ／ｓは人が軽く走る程度の速度を想定している。また、各実施例において、出力電圧が０．４（Ｖ０−ｐ）を検出限界電圧と設定し、０．４（Ｖ０−ｐ）以上であれば、検出可能と判断することとした。図８乃至図１１において、縦軸は焦電型赤外線センサ装置１００の出力電圧（Ｖ０−ｐ）を示し、横軸は検出距離（ｍｍ）を示す。ここで、出力電圧は、電圧の０Ｖ〜最大値を検出したもの（最大値、振幅値、Ｖ０−ｐ）である。また、閾値である検出限界電圧０．４（Ｖ０−ｐ）は、ノイズの発生を抑制するための回路設計等の設計によって変動する値である。
実施例１．
実施例１に係る焦電型赤外線センサ装置１００では、カバー部材３として、厚さ１．０ｍｍのガラス（ＳｉＯ２）を用いた。また、赤外線透過フィルタ２５として、３μｍロングパスフィルタを用いた。図８に、実施例１に係る焦電型赤外線センサ装置１００の感度を示す。
実施例１に係る焦電型赤外線センサ装置１００では、カバー部材３として、厚さ１．０ｍｍのガラス（ＳｉＯ２）を用いた。また、赤外線透過フィルタ２５として、３μｍロングパスフィルタを用いた。図８に、実施例１に係る焦電型赤外線センサ装置１００の感度を示す。
実施例２．
実施例２に係る焦電型赤外線センサ装置１００では、カバー部材３として、厚さ１．０ｍｍのガラス（ＳｉＯ２）を用いた。また、赤外線透過フィルタ２５として、５．５μｍロングパスフィルタを用いた。図９に、実施例２に係る焦電型赤外線センサ装置１００の感度を示す。
実施例２に係る焦電型赤外線センサ装置１００では、カバー部材３として、厚さ１．０ｍｍのガラス（ＳｉＯ２）を用いた。また、赤外線透過フィルタ２５として、５．５μｍロングパスフィルタを用いた。図９に、実施例２に係る焦電型赤外線センサ装置１００の感度を示す。
実施例３．
実施例３に係る焦電型赤外線センサ装置１００では、カバー部材３として、厚さ１．０ｍｍのＡＢＳ樹脂を用いた。また、赤外線透過フィルタ２５として、３μｍロングパスフィルタを用いた。図１０に、実施例３に係る焦電型赤外線センサ装置１００の感度を示す。
実施例３に係る焦電型赤外線センサ装置１００では、カバー部材３として、厚さ１．０ｍｍのＡＢＳ樹脂を用いた。また、赤外線透過フィルタ２５として、３μｍロングパスフィルタを用いた。図１０に、実施例３に係る焦電型赤外線センサ装置１００の感度を示す。
実施例４．
実施例４に係る焦電型赤外線センサ装置１００では、カバー部材３として、厚さ１．０ｍｍのＡＢＳ樹脂を用いた。また、赤外線透過フィルタ２５として、５．５μｍロングパスフィルタを用いた。図１１に、実施例４に係る焦電型赤外線センサ装置１００の感度を示す。
実施例４に係る焦電型赤外線センサ装置１００では、カバー部材３として、厚さ１．０ｍｍのＡＢＳ樹脂を用いた。また、赤外線透過フィルタ２５として、５．５μｍロングパスフィルタを用いた。図１１に、実施例４に係る焦電型赤外線センサ装置１００の感度を示す。
図８と図９との比較から、赤外線透過フィルタ２５として３μｍロングパスフィルタを用いた場合、赤外線透過フィルタ２５として５．５μｍロングパスフィルタを用いた場合よりも、焦電型赤外線センサ装置１００の出力電圧（Ｖ０−ｐ）が、検出限界を意味する閾値（０．４（Ｖ０−ｐ））よりも大きくなる検出距離の範囲が広いことが分かる。具体的には、赤外線透過フィルタ２５として５．５μｍロングパスフィルタを用いた場合、１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下の検出距離において、焦電型赤外線センサ装置１００の出力電圧（Ｖ０−ｐ）は検出限界以下である。一方、赤外線透過フィルタ２５として３μｍロングパスフィルタを用いた場合、焦電型赤外線センサ装置１００は、１００ｍｍ及び１５０ｍｍの検出距離において、移動速度０．５ｍ／ｓ及び移動速度１．０ｍ／ｓで移動する熱源を検出できている。
同様に、図１０と図１１との比較から、赤外線透過フィルタ２５として３μｍロングパスフィルタを用いた場合、赤外線透過フィルタ２５として５．５μｍロングパスフィルタを用いた場合よりも、焦電型赤外線センサ装置１００の出力電圧（Ｖ０−ｐ）が、検出限界を意味する閾値（０．４（Ｖ０−ｐ））よりも大きくなる検出距離の範囲が広いことが分かる。具体的には、赤外線透過フィルタ２５として５．５μｍロングパスフィルタを用いた場合、焦電型赤外線センサ装置１００は、１００ｍｍの検出距離において、移動速度０．５ｍ／ｓ、１．０ｍ／ｓ、１．５ｍ／ｓで移動する熱源を検出できるとともに、１５０ｍｍの検出距離において、移動速度０．５ｍ／ｓ、１．０ｍ／ｓで移動する熱源を検出できている。一方、赤外線透過フィルタ２５として３μｍロングパスフィルタを用いた場合、焦電型赤外線センサ装置１００は、１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下の検出距離において、移動速度０．５ｍ／ｓ以上２．０ｍ／ｓで移動する熱源を検出できている。
以上より、赤外線透過フィルタ２５として、５．５μｍロングパスフィルタを用いるよりも３μｍロングパスフィルタを用いた方が、焦電型赤外線センサ装置１００の検出感度が向上することが分かる。これは、５．５μｍロングパスフィルタよりも３μｍロングパスフィルタの方が、透過する赤外線の光量が増加するためと考えられる。そのため、赤外線透過フィルタ２５は、３μｍ以上の光を透過する性質を有することが好ましい。さらに、赤外線透過フィルタ２５は、１μｍ以上の光を透過する性質を有することが好ましい。
以上、本発明を上記実施の形態および実施例に即して説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
１ 基板
２ 焦電型赤外線センサ部
２１ 焦電素子
２１Ａ 焦電体基板
２１Ｂ 受光電極
２１Ｃ 温度補償電極
２２ 導電接着剤
２３ 接合型電界トランジスタ
２４ 筐体
２５ 赤外線透過フィルタ
２６ 赤外線反射膜
３ カバー部材
１００ 焦電型赤外線センサ装置
２ 焦電型赤外線センサ部
２１ 焦電素子
２１Ａ 焦電体基板
２１Ｂ 受光電極
２１Ｃ 温度補償電極
２２ 導電接着剤
２３ 接合型電界トランジスタ
２４ 筐体
２５ 赤外線透過フィルタ
２６ 赤外線反射膜
３ カバー部材
１００ 焦電型赤外線センサ装置
Claims (5)
- 焦電型赤外線センサ部と、
カバー部材と、
を備える焦電型赤外線センサ装置であって、
前記焦電型赤外線センサ部は、
焦電素子と、
前記焦電素子が内部に配置され、前記焦電素子の受光面に対向する位置に開口を備える筐体と、
前記筐体の前記開口を覆うように配置された赤外線透過フィルタと、
を備え、
前記カバー部材は、前記焦電型赤外線センサ部の検出面と平行な平板形状を有し、前記焦電型赤外線センサ部の前記赤外線透過フィルタに対向する位置において、少なくとも前記焦電型赤外線センサ部の上面であって前記焦電型赤外線センサ部の視野と、前記焦電型赤外線センサ装置が搭載される機器の電子部品の少なくとも一部の上面と、を覆い、
前記赤外線透過フィルタは、波長１μｍ以上の特定波長より長波長であり、１４μｍ以下の光を少なくとも透過する性質を有し、
前記カバー部材は、波長３μｍ以上５．５μｍ以下の一部の領域における赤外線の透過率が１０％以上である性質を有するとともに、前記焦電型赤外線センサ部の上面に対応する範囲において均一な材質を有し、
前記カバー部材は、少なくとも前記焦電型赤外線センサ部の視野角に対応する視野範囲面積の２倍の範囲において均一な厚さを有し、前記カバー部材の当該均一な厚さを有する前記視野範囲面積の２倍の範囲には前記焦電型赤外線センサ部の視野が包含されており、
前記カバー部材は、可視光線を遮断する、焦電型赤外線センサ装置。 - 前記カバー部材は、少なくとも前記焦電型赤外線センサ部の視野角に対応する視野範囲面積の２倍の範囲において均一な材質を有し、前記カバー部材の当該均一な材質を有する前記視野範囲面積の２倍の範囲には前記焦電型赤外線センサ部の視野が包含されている、請求項１に記載の焦電型赤外線センサ装置。
- 前記焦電素子の受光面と、前記赤外線透過フィルタの前記焦電素子に対向する面との距離は、０．２ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の焦電型赤外線センサ装置。
- 前記焦電素子は、
焦電体基板と、
前記焦電体基板上に並列して配置される２つの電極と、
を備え、
前記赤外線透過フィルタの前記２つの電極のうち一方の前記電極に対向する面に、赤外線反射膜が形成されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の焦電型赤外線センサ装置。 - 前記カバー部材は、高密度ポリエチレン、ガラス、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂の何れか、又は、その組み合わせによって形成されている、請求項１乃至４の何れか一項に記載の焦電型赤外線センサ装置。
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