JPH0374331B2 - - Google Patents
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- JPH0374331B2 JPH0374331B2 JP58126430A JP12643083A JPH0374331B2 JP H0374331 B2 JPH0374331 B2 JP H0374331B2 JP 58126430 A JP58126430 A JP 58126430A JP 12643083 A JP12643083 A JP 12643083A JP H0374331 B2 JPH0374331 B2 JP H0374331B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/34—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
- H10N15/10—Thermoelectric devices using thermal change of the dielectric constant, e.g. working above and below the Curie point
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は感度つまり比検出率を向上させると
ともに、耐環境特性の改善を図つた焦電型検出器
に関するものである。
ともに、耐環境特性の改善を図つた焦電型検出器
に関するものである。
良く知られているように、焦電型検出器の感度
Rvは次式(1)で表わされている。
Rvは次式(1)で表わされている。
Rv＝ηλ・ω・Α・Ｒ／Ｇ（１＋ω2τE2 E）-1/2
（１＋ω2τ2 T）-1/2− (1)
η：放射率
λ：焦電係数（dPS／dPT）
ω：チヨツパ角周波数
Ａ：受光面積
Ｒ：合成抵抗
Ｇ：熱拡散定数
τE：電気時定数
τT：熱時定数
Ｃ：容量
ｔ：素子の厚み
CP：熱容量
アメリカ特許3839640、イギリス特許1447372に
示されているように、一枚の焦電体基板に２個の
受光電極部が直列にかつ逆極性に電気接続され
た、いわゆる２素子直列逆極性接続型のものは人
体移動検知として広く利用されており、したがつ
て低周波で大きな感度をもつのが好ましいとされ
ている。
示されているように、一枚の焦電体基板に２個の
受光電極部が直列にかつ逆極性に電気接続され
た、いわゆる２素子直列逆極性接続型のものは人
体移動検知として広く利用されており、したがつ
て低周波で大きな感度をもつのが好ましいとされ
ている。
第１図、第２図はこの２素子直列逆極性接続型
の焦電型検出器の概略図である。
の焦電型検出器の概略図である。
図において、１はPb（Zr，Ti）O3系磁気、
PbTiO3系磁気、SrBaNbなどの材料からなる焦
電体基板を示し、一面には受光側の電極２ａ，２
ｂ，他面には電極３ａ，３ｂが電極２ａ，２ｂに
対向して形成されており、第１図に示したものは
電極２ａ，２ｂの上に赤外線吸収膜５，６が形成
され、第２図に示したものも同様に電極２ａ，２
ｂの上に赤外線吸収膜５，６が形成されている。
そして第１図に示したものは電極２ａと電極２ｂ
とは導体４で連結されており、第２図に示したも
のは電極３ａと電極３とは導体４で連結されてい
る。焦電体基板１に分極軸はそれぞれ矢印方向に
ある。７はFETを示し、このFET７のゲート８
は、第１図に示したものでは、電極３ａに接続さ
れ、電極３ｂはアース端子９に接続されている。
また第２図に示したものでは、FET７のゲート
８は電極２ａに接続され、電極２ｂはアース端子
９に接続されている。１０はドレイン、１１はソ
ースを示す。
PbTiO3系磁気、SrBaNbなどの材料からなる焦
電体基板を示し、一面には受光側の電極２ａ，２
ｂ，他面には電極３ａ，３ｂが電極２ａ，２ｂに
対向して形成されており、第１図に示したものは
電極２ａ，２ｂの上に赤外線吸収膜５，６が形成
され、第２図に示したものも同様に電極２ａ，２
ｂの上に赤外線吸収膜５，６が形成されている。
そして第１図に示したものは電極２ａと電極２ｂ
とは導体４で連結されており、第２図に示したも
のは電極３ａと電極３とは導体４で連結されてい
る。焦電体基板１に分極軸はそれぞれ矢印方向に
ある。７はFETを示し、このFET７のゲート８
は、第１図に示したものでは、電極３ａに接続さ
れ、電極３ｂはアース端子９に接続されている。
また第２図に示したものでは、FET７のゲート
８は電極２ａに接続され、電極２ｂはアース端子
９に接続されている。１０はドレイン、１１はソ
ースを示す。
ドレイン１０から直流電圧を印加しておき、電
極２ａ，２ｂに片方かあるいは各電極２ａ，２ｂ
に順次放射エネルギーは入つて背景温度と焦電体
基板１との間に温度変化が生じると、焦電体基板
１に焦電効果により電荷が瞬時に発生し、電極３
と電極４の間に接続された抵抗Rg、焦電体基板
１の抵抗、およびFET７の入力抵抗の合成抵抗
に電流が流れこの合成抵抗に応じた電圧が発生す
る。この電圧はFET７のソース・フオロワ回路
によりインピーダンス変換され、抵抗Rsの両端
の電圧変化として直流バイアス電圧に重畳して交
流出力信号がソース１１から出力される。
極２ａ，２ｂに片方かあるいは各電極２ａ，２ｂ
に順次放射エネルギーは入つて背景温度と焦電体
基板１との間に温度変化が生じると、焦電体基板
１に焦電効果により電荷が瞬時に発生し、電極３
と電極４の間に接続された抵抗Rg、焦電体基板
１の抵抗、およびFET７の入力抵抗の合成抵抗
に電流が流れこの合成抵抗に応じた電圧が発生す
る。この電圧はFET７のソース・フオロワ回路
によりインピーダンス変換され、抵抗Rsの両端
の電圧変化として直流バイアス電圧に重畳して交
流出力信号がソース１１から出力される。
第１図の例によれば、電極３ａはゲート８に対
してマイナス（−）の極性になり、電極３ａに対
応する電極２ａはプラス（＋）の極性、導体４で
電極２ａと連結された電極２ｂはマイナス（−）
極性、電極２ｂに対応する電極３ｂはプラス
（＋）の極性になつている。
してマイナス（−）の極性になり、電極３ａに対
応する電極２ａはプラス（＋）の極性、導体４で
電極２ａと連結された電極２ｂはマイナス（−）
極性、電極２ｂに対応する電極３ｂはプラス
（＋）の極性になつている。
また第２図の例によれば、電極２ａはゲート８
に対してマイナス（−）の極性になり、電極２
ａ，に対応する電極３ａはプラス（＋）の極性、
導体４で電極３ａと連結された電極３ｂはマイナ
ス（−）の極性、電極３ｂに対応する電極２ｂは
プラス（＋）の極性になつている。
に対してマイナス（−）の極性になり、電極２
ａ，に対応する電極３ａはプラス（＋）の極性、
導体４で電極３ａと連結された電極３ｂはマイナ
ス（−）の極性、電極３ｂに対応する電極２ｂは
プラス（＋）の極性になつている。
いま、上記した(1)式において、ωτE≫１，ωτT
≫１のとき、次の(2)式が成り立つ。
≫１のとき、次の(2)式が成り立つ。
Rv＝ηλ／ωεpεrΑCp＝ηλ／ωctCp− (2)
εp：真空の誘電率
εr：比誘電率
したがつて、焦電体基板１の材料としては比誘
電率εrの小さいものが好ましい。しかしながら焦
電体基板１の材料として示したPb（Ti，Zr）O3
系磁気、PbTiO3系磁気、SrBaNbは比誘電率εr
が200以上と大きく、材料の観点から感度Rvを向
上させることは難しい。
電率εrの小さいものが好ましい。しかしながら焦
電体基板１の材料として示したPb（Ti，Zr）O3
系磁気、PbTiO3系磁気、SrBaNbは比誘電率εr
が200以上と大きく、材料の観点から感度Rvを向
上させることは難しい。
また(2)式の右式よりＣは小さいほうがよく、さ
らに焦電型検出器は熱変換タイプであるのでCp，
ｔを小さくしなければならない。しかしながら、
特性上εr，Ａ，ｔを変えることに制約があり、容
量Ｃを小さくする設計を考慮する必要がある。
らに焦電型検出器は熱変換タイプであるのでCp，
ｔを小さくしなければならない。しかしながら、
特性上εr，Ａ，ｔを変えることに制約があり、容
量Ｃを小さくする設計を考慮する必要がある。
第１図、第２図に示したものは、２素子直列逆
極性接続型であることから、ゲート８とアース９
間の容量Ｃは１素子型、つまり焦電体基板の両面
に一対の対向電極を形成したものにくらべ1/2に
なるが、容量Ｃが依然として大きいこと、焦電流
によるチヤージが長すぎること、すなわち電圧と
して十分な出力が取り出せないことなどの点で問
題を有している。
極性接続型であることから、ゲート８とアース９
間の容量Ｃは１素子型、つまり焦電体基板の両面
に一対の対向電極を形成したものにくらべ1/2に
なるが、容量Ｃが依然として大きいこと、焦電流
によるチヤージが長すぎること、すなわち電圧と
して十分な出力が取り出せないことなどの点で問
題を有している。
また、電極形成の過程で２素子間の容量にバラ
ツキが生じたり、あるいは赤外線吸収膜の形成工
程で厚みにバラツキが生じるなどの原因で２素子
間に感度差が生じる。そのため、 (1) 太陽光などの外乱光を２素子で十分にキヤン
セルできない。
ツキが生じたり、あるいは赤外線吸収膜の形成工
程で厚みにバラツキが生じるなどの原因で２素子
間に感度差が生じる。そのため、 (1) 太陽光などの外乱光を２素子で十分にキヤン
セルできない。
(2) 振動ノイズを２素子で十分にキヤンセルでき
ない。
ない。
(3) 周囲温度の変動により発生する電荷を２素子
で十分にキヤンセルできない。
で十分にキヤンセルできない。
など、本来直列逆極性接続型の焦電型検出器の特
徴は十分に生かされていない。
徴は十分に生かされていない。
したがつて、この発明は容量を小さくすること
によつて感度つまり比検出率を向上させた焦電型
検出器を提供することを目的とする。
によつて感度つまり比検出率を向上させた焦電型
検出器を提供することを目的とする。
また、この発明は機械的振動特性や周囲温度変
動に対する雑音特性などの耐環境特性を改善した
焦電型検出器を提供することを目的とする。
動に対する雑音特性などの耐環境特性を改善した
焦電型検出器を提供することを目的とする。
このような目的を達成するこの発明の要旨とす
るところは次のとおりである。すなわち、 焦電体基板と、 この焦電体基板の分極軸が対向電極面と垂直に
なるように焦電体基板に両面に形成された対向電
極とを含み、 前記対向電極は少なくとも４個以上でかつ偶数
個形成された各受光電極部を構成しており、 奇数番目の受光電極部を一方の受光電極部群
に、偶数番目の受光電極部を他方の受光電極部群
に２分割し、 各受光電極部群の間は一定間隔離し、各受光電
極群内の各受光電極部は近接して配設すると共
に、各受光電極群を含む領域には各受光電極群ご
とに赤外線吸収膜を形成し、 奇数番目の各受光電極部と偶数番目の各受光電
極部とを交互にかつ直列に電気接続し、 一方の受光電極部群と他方の受光電極部群とを
逆極性になるように且つ各受光電極部群における
各受光電極部は焦電体基板の同一面で同じ極性と
なるように電気接続したことを特徴とする焦電型
検出器である。
るところは次のとおりである。すなわち、 焦電体基板と、 この焦電体基板の分極軸が対向電極面と垂直に
なるように焦電体基板に両面に形成された対向電
極とを含み、 前記対向電極は少なくとも４個以上でかつ偶数
個形成された各受光電極部を構成しており、 奇数番目の受光電極部を一方の受光電極部群
に、偶数番目の受光電極部を他方の受光電極部群
に２分割し、 各受光電極部群の間は一定間隔離し、各受光電
極群内の各受光電極部は近接して配設すると共
に、各受光電極群を含む領域には各受光電極群ご
とに赤外線吸収膜を形成し、 奇数番目の各受光電極部と偶数番目の各受光電
極部とを交互にかつ直列に電気接続し、 一方の受光電極部群と他方の受光電極部群とを
逆極性になるように且つ各受光電極部群における
各受光電極部は焦電体基板の同一面で同じ極性と
なるように電気接続したことを特徴とする焦電型
検出器である。
以下、この発明を実施例にもとづいて詳細に説
明する。
明する。
第３図〜第６図はこの発明にかかる焦電型検出
器の一実施例を示したものである。第３図ａは焦
電型検出器に組み込まれる焦電素子ユニツトの斜
視図、第３図ｂは第３図ａの−線断面図、第
４図、第５図は焦電型検出器の回路例、第６図は
焦電素子ユニツトを組み込んだ状態の焦電型検出
器の断面図である。
器の一実施例を示したものである。第３図ａは焦
電型検出器に組み込まれる焦電素子ユニツトの斜
視図、第３図ｂは第３図ａの−線断面図、第
４図、第５図は焦電型検出器の回路例、第６図は
焦電素子ユニツトを組み込んだ状態の焦電型検出
器の断面図である。
図において、１０１は焦電体基板を示し、この
焦電体基板１０１の一面には対向電極１１１，１
１４，１１５および１１８が形成され、また他面
には対向電極１１２，１１３，１１６および１１
７が形成されている。各対向電極１１１〜１１８
はほぼ三角形状をなしている。各対向電極１１１
〜１１８のうち、対向電極１１１と対向電極１１
２、対向電極１１３と対向電極１１４、対向電極
１１５と対向電極１１６、および対向電極１１７
と対向電極１１８がそれぞれ焦電体基板１０１を
介して形成されている。そして焦電体基板１０１
の一面、つまり図示状態では裏面についてみれ
ば、対向電極１１１と対向電極１１５はスリツト
１２４を介して分離されており、双方でほぼ矩形
状になつており、また対向電極１１４と対向電極
１１８はスリツト１２７を介して分離されてお
り、双方でほぼ矩形状になつている。一方、焦電
体基板１０１の他面、つまり、図示した状態では
表面についてみれば、対向電極１１２と対向電極
１１６はスリツト１２５を介して分離されてお
り、双方でほぼ矩形状になつており、また対向電
極１１３と対向電極１１７はスリツト１２６を介
して分離されており、双方でほぼ矩形状になつて
いる。さらに対向電極１１２と対向電極１１３は
導体路１１９で連結されており、対向電極１１４
と対向電極１１５は導体路１２０で連結されてお
り、対向電極１１６と対向電極１１７は導体路１
２１で連結されている。図中、１２２，１２３は
それぞれ引出電極を示し、対向電極１１１、対向
電極１１８にそれぞれ接続されている。
焦電体基板１０１の一面には対向電極１１１，１
１４，１１５および１１８が形成され、また他面
には対向電極１１２，１１３，１１６および１１
７が形成されている。各対向電極１１１〜１１８
はほぼ三角形状をなしている。各対向電極１１１
〜１１８のうち、対向電極１１１と対向電極１１
２、対向電極１１３と対向電極１１４、対向電極
１１５と対向電極１１６、および対向電極１１７
と対向電極１１８がそれぞれ焦電体基板１０１を
介して形成されている。そして焦電体基板１０１
の一面、つまり図示状態では裏面についてみれ
ば、対向電極１１１と対向電極１１５はスリツト
１２４を介して分離されており、双方でほぼ矩形
状になつており、また対向電極１１４と対向電極
１１８はスリツト１２７を介して分離されてお
り、双方でほぼ矩形状になつている。一方、焦電
体基板１０１の他面、つまり、図示した状態では
表面についてみれば、対向電極１１２と対向電極
１１６はスリツト１２５を介して分離されてお
り、双方でほぼ矩形状になつており、また対向電
極１１３と対向電極１１７はスリツト１２６を介
して分離されており、双方でほぼ矩形状になつて
いる。さらに対向電極１１２と対向電極１１３は
導体路１１９で連結されており、対向電極１１４
と対向電極１１５は導体路１２０で連結されてお
り、対向電極１１６と対向電極１１７は導体路１
２１で連結されている。図中、１２２，１２３は
それぞれ引出電極を示し、対向電極１１１、対向
電極１１８にそれぞれ接続されている。
このような構成において、対向電極１１１と対
向電極１１２とは受光電極部ａを構成し、対向電
極１１３と対向電極１１４は受光電極部ｂを構成
し、対向電極１１５と対向電極１１６は受光電極
部ｃを構成し、さらに対向電極１１７と対向電極
１１８は受光電極部ｄを構成している。
向電極１１２とは受光電極部ａを構成し、対向電
極１１３と対向電極１１４は受光電極部ｂを構成
し、対向電極１１５と対向電極１１６は受光電極
部ｃを構成し、さらに対向電極１１７と対向電極
１１８は受光電極部ｄを構成している。
また各受光電極部ａ〜ｄをａ，ｂ，ｃ，ｄの順
番で数えて奇数番目の受光電極部ａ，ｃが受光電
極部群Ａとして配置され、一方偶数番目の受光電
極部ｂ，ｄが受光電極部群Ｂとして配置され、結
果的には２分割されている。
番で数えて奇数番目の受光電極部ａ，ｃが受光電
極部群Ａとして配置され、一方偶数番目の受光電
極部ｂ，ｄが受光電極部群Ｂとして配置され、結
果的には２分割されている。
第３図ａ，ｂに示した電極配置構造から明らか
なように、受光電極部ａ〜ｄの結線は第４図に示
したようになり、受光電極部群Ａの各受光電極部
ａ，ｃと受光電極部群Ｂの各受光電極部ｂ，ｄは
受光電極部ａ→受光電極部ｂ→受光電極部ｃ→受
光電極部ｄのように電気接続されることになる。
各受光電極部ａ〜ｄに対応する部分をそれぞれ焦
電素子ユニツトと仮定すると、その結線は第５図
のようになる。なお、第４図、第５図において、
焦電体基板１中に示された矢印は分極軸を示し、
各対向電極１１１〜１１８と直交する配置になつ
ている。
なように、受光電極部ａ〜ｄの結線は第４図に示
したようになり、受光電極部群Ａの各受光電極部
ａ，ｃと受光電極部群Ｂの各受光電極部ｂ，ｄは
受光電極部ａ→受光電極部ｂ→受光電極部ｃ→受
光電極部ｄのように電気接続されることになる。
各受光電極部ａ〜ｄに対応する部分をそれぞれ焦
電素子ユニツトと仮定すると、その結線は第５図
のようになる。なお、第４図、第５図において、
焦電体基板１中に示された矢印は分極軸を示し、
各対向電極１１１〜１１８と直交する配置になつ
ている。
第３図ｂ、第４図において、１２８，１２９は
赤外線吸収膜を示し、受光電極部群Ａ、受光電極
部群Ｂの領域の表面に形成されている。詳細に
は、赤外線吸収膜１２８は対向電極１１２、対向
電極１１６を含む領域に形成され、赤外線吸収膜
１２９は対向電極１１３、対向電極１１７を含む
領域に形成されている。またこの赤外線吸収膜１
２８，１２９の材料としては、対向電極がそれぞ
れ近接している配置になつていることから、導電
性の大きいNi−Crなどは不適当であり、たとえ
ば絶縁性の高い有機膜が好ましい。
赤外線吸収膜を示し、受光電極部群Ａ、受光電極
部群Ｂの領域の表面に形成されている。詳細に
は、赤外線吸収膜１２８は対向電極１１２、対向
電極１１６を含む領域に形成され、赤外線吸収膜
１２９は対向電極１１３、対向電極１１７を含む
領域に形成されている。またこの赤外線吸収膜１
２８，１２９の材料としては、対向電極がそれぞ
れ近接している配置になつていることから、導電
性の大きいNi−Crなどは不適当であり、たとえ
ば絶縁性の高い有機膜が好ましい。
また、第４図、第５図において、１３０は
FETを示し、１３１はゲート、１３２はドレイ
ン、１３３はソース、１３４はアースをそれぞれ
示す。そしてFET１３０のゲート１３１から見
れば対向電極１１１はマイナス（−）の極性とな
り、以下順に対向電極１１２はプラス（＋）極、
対向電極１１３はマイナス（−）極、対向電極１
１４はプラス（＋）極、対向電極１１５はマイナ
ス（−）極、対向電極１１６はプラス（＋）極、
対向電極１１７はマイナス（−）極、対向電極１
１８はプラス（＋）極となる。したがつて、受光
電極部群Ａにおいて、焦電体基板１０１の裏面の
各対向電極１１１，１１５はマイナス（−）極と
なり、表面の各対向電極１１２，１１６はプラス
（＋）極となる。一方、受光電極部群Ｂにおいて、
焦電体基板１０１の裏面の各対向電極１１４，１
１８はプラス（＋）極となり、表面の各対向電極
１１３，１１７はマイナス（−）極となる。
FETを示し、１３１はゲート、１３２はドレイ
ン、１３３はソース、１３４はアースをそれぞれ
示す。そしてFET１３０のゲート１３１から見
れば対向電極１１１はマイナス（−）の極性とな
り、以下順に対向電極１１２はプラス（＋）極、
対向電極１１３はマイナス（−）極、対向電極１
１４はプラス（＋）極、対向電極１１５はマイナ
ス（−）極、対向電極１１６はプラス（＋）極、
対向電極１１７はマイナス（−）極、対向電極１
１８はプラス（＋）極となる。したがつて、受光
電極部群Ａにおいて、焦電体基板１０１の裏面の
各対向電極１１１，１１５はマイナス（−）極と
なり、表面の各対向電極１１２，１１６はプラス
（＋）極となる。一方、受光電極部群Ｂにおいて、
焦電体基板１０１の裏面の各対向電極１１４，１
１８はプラス（＋）極となり、表面の各対向電極
１１３，１１７はマイナス（−）極となる。
したがつて、上記した構成から明らかなよう
に、特に第５図から明らかなように、各焦電素子
ユニツトが４個直列接続された態様になり、第１
図、第２図の従来例にくらべて容量が1/2となり、
上記(2)式より感度Rvを改善できることが理解で
きる。また各受光電極部ａ〜ｄで決まる容量のバ
ラツキを小さくすることができ、また赤外線吸収
も均一に行われるので、受光電極部群Ａ，Ｂ間の
感度差が小さくなり、その結果機械的振動特性や
周囲温度変動に対する雑音特性などの耐環境特性
も大きく改善されることになる。さらに上記した
構造によれば、赤外線エネルギーが各分割された
受光電極部群Ａ，Ｂに分散吸収されやすいため、
マルチミラー、レンズなどの焦光系と組み合せた
ときに有効なものとなる。
に、特に第５図から明らかなように、各焦電素子
ユニツトが４個直列接続された態様になり、第１
図、第２図の従来例にくらべて容量が1/2となり、
上記(2)式より感度Rvを改善できることが理解で
きる。また各受光電極部ａ〜ｄで決まる容量のバ
ラツキを小さくすることができ、また赤外線吸収
も均一に行われるので、受光電極部群Ａ，Ｂ間の
感度差が小さくなり、その結果機械的振動特性や
周囲温度変動に対する雑音特性などの耐環境特性
も大きく改善されることになる。さらに上記した
構造によれば、赤外線エネルギーが各分割された
受光電極部群Ａ，Ｂに分散吸収されやすいため、
マルチミラー、レンズなどの焦光系と組み合せた
ときに有効なものとなる。
第６図は上記した構成からなる焦電素子ユニツ
トを回路を含めて実装した焦電型検出器の断面図
である。図中、２０１は上記した構成からなる焦
電素子ユニツトを示し、セラミクスなどの絶縁基
板２０２の上に載置固定されている。２０３は
FETを示し、焦電素子ユニツト２０１とは第４
図、第５図に示した回路例を構成するように電気
接続されている。焦電素子ユニツト２０１、
FET２０３を固定した絶縁基板２０２はステム
２０４から突出しているピン端子２０５，２０
６、２０７に接続されている。ピン端子２０５，
２０６、２０７はそれぞれ第４図、第５図におけ
るドレイン１３２、ソース１３３、アース１３４
に対応している。２０８はステム２０４に固定さ
れたキヤツプを示し、キヤツプ２０８の上部には
赤外線透過窓２０９が設けられている。
トを回路を含めて実装した焦電型検出器の断面図
である。図中、２０１は上記した構成からなる焦
電素子ユニツトを示し、セラミクスなどの絶縁基
板２０２の上に載置固定されている。２０３は
FETを示し、焦電素子ユニツト２０１とは第４
図、第５図に示した回路例を構成するように電気
接続されている。焦電素子ユニツト２０１、
FET２０３を固定した絶縁基板２０２はステム
２０４から突出しているピン端子２０５，２０
６、２０７に接続されている。ピン端子２０５，
２０６、２０７はそれぞれ第４図、第５図におけ
るドレイン１３２、ソース１３３、アース１３４
に対応している。２０８はステム２０４に固定さ
れたキヤツプを示し、キヤツプ２０８の上部には
赤外線透過窓２０９が設けられている。
次に、具体的な実施例について説明する。いま
焦電体基板の材料として、特開昭53−20600号公
報に記載されているPb（Sn1/2Sb1/2）O3−PbZrO3
−PbTiO3系材料を用いた。そして使用した材料
の特性は、誘電率ε＝380、誘電損失tanδ＝1.4
％、焦電材料評価指数として、Fv＝λ／εr・cp
＝1.95×10-11（ｃ・cm／Ｊ）、FD＝λ／CP√・
tanδ＝3.21×10-8（ｃ・cm／Ｊ）であつた。
焦電体基板の材料として、特開昭53−20600号公
報に記載されているPb（Sn1/2Sb1/2）O3−PbZrO3
−PbTiO3系材料を用いた。そして使用した材料
の特性は、誘電率ε＝380、誘電損失tanδ＝1.4
％、焦電材料評価指数として、Fv＝λ／εr・cp
＝1.95×10-11（ｃ・cm／Ｊ）、FD＝λ／CP√・
tanδ＝3.21×10-8（ｃ・cm／Ｊ）であつた。
そして、放射源である黒体炉の温度を500°K
（＝227°）、放射エネルギー0.87mW／cm2とし、チ
ヨツピング周波数を変化させたときの出力電圧を
測定したところ、第７図に示すような結果が得ら
れた。図中番号１のものはこの発明にかかるもの
であり、番号２は従来例、つまり第１図に示した
焦電型検出器のものである。出力電圧は出力波形
のピークからピークの値を読みとつたものであ
る。
（＝227°）、放射エネルギー0.87mW／cm2とし、チ
ヨツピング周波数を変化させたときの出力電圧を
測定したところ、第７図に示すような結果が得ら
れた。図中番号１のものはこの発明にかかるもの
であり、番号２は従来例、つまり第１図に示した
焦電型検出器のものである。出力電圧は出力波形
のピークからピークの値を読みとつたものであ
る。
第７図から明らかなように、この発明にかかる
ものは、たとえばチヨツピング周波数１Hzにおい
て従来のものにくらべて30％出力電圧の向上が図
れており、感度の向上が見られる。
ものは、たとえばチヨツピング周波数１Hzにおい
て従来のものにくらべて30％出力電圧の向上が図
れており、感度の向上が見られる。
また耐環境特性のうち、周囲温度変動による雑
音発生を測定した。第８図がその測定結果であ
り、この発明によるものは従来例にくらべ、温度
上昇時あるいは温度下降時における雑音発生電圧
を低く抑えることが可能となつている。
音発生を測定した。第８図がその測定結果であ
り、この発明によるものは従来例にくらべ、温度
上昇時あるいは温度下降時における雑音発生電圧
を低く抑えることが可能となつている。
さらに、この発明にかかる焦電型検出器は周波
数20Hz、1.2G、1.5mmの振幅の条件で雑音を従来
例にくらべて20％低減させることができ、機械的
振動特性の点でも改善されていることが確認でき
た。
数20Hz、1.2G、1.5mmの振幅の条件で雑音を従来
例にくらべて20％低減させることができ、機械的
振動特性の点でも改善されていることが確認でき
た。
第９図、第１０図はそれぞれこの発明にかかる
焦電型検出器の他の実施例を示す斜視図である。
図示したものは特に対向電極の形状、配置を変え
たものであり、したがつてこの点に重点を置いて
以下に説明する。
焦電型検出器の他の実施例を示す斜視図である。
図示したものは特に対向電極の形状、配置を変え
たものであり、したがつてこの点に重点を置いて
以下に説明する。
図中、第３図ａ，ｂに示したものと同じ構成部
分は同一番号を付している。第９図に示したもの
は対向電極１１１〜１１８を矩形状とした点に特
徴がある。したがつて、受光電極部は４個形成さ
れており、奇数番目の受光電極部は一方の受光電
極部群、偶数番目の受光電極部は他方の受光電極
部群に分割されており、さらに奇数番目の受光電
極部群の各受光電極部群と偶数番目の受光電極部
群の各受光電極部とが交互にかつ直列に電気接続
されるという構成は上記した実施例と同じであ
る。
分は同一番号を付している。第９図に示したもの
は対向電極１１１〜１１８を矩形状とした点に特
徴がある。したがつて、受光電極部は４個形成さ
れており、奇数番目の受光電極部は一方の受光電
極部群、偶数番目の受光電極部は他方の受光電極
部群に分割されており、さらに奇数番目の受光電
極部群の各受光電極部群と偶数番目の受光電極部
群の各受光電極部とが交互にかつ直列に電気接続
されるという構成は上記した実施例と同じであ
る。
また第１０図に示したものは、第９図の構成に
さらに対向電極を増やし、各受光電極部群にそれ
ぞれ３個の受光電極部を含ませたものである。詳
しく説明すれば、焦電体基板１０１の表面に対向
電極１３６，１３７を形成し、裏面に対向電極１
３５，１３８を形成したものである。そして、対
向電極１３５は導体路１２０で対向電極１１４と
連結され、対向電極１３６は導体路１３９で対向
電極１１７と連結され、さらに対向電極１３８は
導体路１４０で対向電極１１５と連結されてい
る。もちろん図示した状態から明らかなように、
対向電極１３５と対向電極１３６は焦電体基板１
０１を介して対向しており、また対向電極１３７
と対向電極１３８は焦電体基板１０１を介して対
向している。この実施例によれば、第１図、第２
図に示したものにくらべ容量を1/3にすることが
でき、さらに感度および比検出率を向上させると
ともに、耐環境特性を改善することができる。な
お、付記しておくが、第９図の実施例においても
説明したように、この実施例においてもすでに上
記した第３図〜第６図の実施例に必要な構成を満
足している。
さらに対向電極を増やし、各受光電極部群にそれ
ぞれ３個の受光電極部を含ませたものである。詳
しく説明すれば、焦電体基板１０１の表面に対向
電極１３６，１３７を形成し、裏面に対向電極１
３５，１３８を形成したものである。そして、対
向電極１３５は導体路１２０で対向電極１１４と
連結され、対向電極１３６は導体路１３９で対向
電極１１７と連結され、さらに対向電極１３８は
導体路１４０で対向電極１１５と連結されてい
る。もちろん図示した状態から明らかなように、
対向電極１３５と対向電極１３６は焦電体基板１
０１を介して対向しており、また対向電極１３７
と対向電極１３８は焦電体基板１０１を介して対
向している。この実施例によれば、第１図、第２
図に示したものにくらべ容量を1/3にすることが
でき、さらに感度および比検出率を向上させると
ともに、耐環境特性を改善することができる。な
お、付記しておくが、第９図の実施例においても
説明したように、この実施例においてもすでに上
記した第３図〜第６図の実施例に必要な構成を満
足している。
以上の説明から明らかなようにこの発明によれ
ば、容量を小さくすることができるため感度の向
上、つまり比検出率の向上が可能であり、耐環境
特性にもすぐれた焦電型検出器を提出することが
できる。
ば、容量を小さくすることができるため感度の向
上、つまり比検出率の向上が可能であり、耐環境
特性にもすぐれた焦電型検出器を提出することが
できる。
第１図、第２図は従来例にかかる２素子直列逆
極性接続型の焦電検出器の概略図、第３図ａは焦
電型検出器に組み込まれる焦電素子ユニツトの斜
視図、第３図ｂは第３図ａの−線断面図、第
４図、第５図は焦電型検出器の回路例、第６図は
焦電素子ユニツトを組み込んだ状態の焦電型検出
器の断面図、第７図はチヨツピング周波数と出力
電圧の関係特性図、第８図は周囲温度変化に対す
る雑音の関係特性図、第９図、第１０図はこの発
明の他の実施例を示す斜視図である。 １０１は焦電体基板、１１１，１１２，１１
３，１１４，１１５，１１６，１１７，１１８は
対向電極、１１９，１２０は導体路、１２８，１
２９は赤外線吸収膜、ａ，ｂ，ｃ，ｄは受光電極
部、Ａ，Ｂは受光電極部群。
極性接続型の焦電検出器の概略図、第３図ａは焦
電型検出器に組み込まれる焦電素子ユニツトの斜
視図、第３図ｂは第３図ａの−線断面図、第
４図、第５図は焦電型検出器の回路例、第６図は
焦電素子ユニツトを組み込んだ状態の焦電型検出
器の断面図、第７図はチヨツピング周波数と出力
電圧の関係特性図、第８図は周囲温度変化に対す
る雑音の関係特性図、第９図、第１０図はこの発
明の他の実施例を示す斜視図である。 １０１は焦電体基板、１１１，１１２，１１
３，１１４，１１５，１１６，１１７，１１８は
対向電極、１１９，１２０は導体路、１２８，１
２９は赤外線吸収膜、ａ，ｂ，ｃ，ｄは受光電極
部、Ａ，Ｂは受光電極部群。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 焦電体基板と、 この焦電体基板の分極軸が対向電極面と垂直に
なるように焦電体基板に両面に形成された対向電
極とを含み、 前記対向電極は少なくとも４個以上でかつ偶数
個形成された各受光電極部を構成しており、 奇数番目の受光電極部を一方の受光電極部群
に、偶数番目の受光電極部を他方の受光電極部群
に２分割し、各受光電極部群の間は一定間隔離
し、各受光電極群内の各受光電極部は近接して配
設すると共に、各受光電極群を含む領域には各受
光電極群ごとに赤外線吸収膜を形成し、 奇数番目の各受光電極部と偶数番目の各受光電
極部とを交互にかつ直列に電気接続し、一方の受
光電極部材と他方の受光電極部群とを逆極性にな
るように且つ各受光電極部群における各受光電極
部は焦電体基板の同一面で同じ極性となるように
電気接続したことを特徴とする焦電型検出器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58126430A JPS6018730A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 焦電型検出器 |
| US06/628,915 US4598163A (en) | 1983-07-11 | 1984-07-09 | Pyroelectric detector |
| DE3425377A DE3425377C2 (de) | 1983-07-11 | 1984-07-10 | Pyroelektrischer Detektor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58126430A JPS6018730A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 焦電型検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6018730A JPS6018730A (ja) | 1985-01-30 |
| JPH0374331B2 true JPH0374331B2 (ja) | 1991-11-26 |
Family
ID=14934992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58126430A Granted JPS6018730A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 焦電型検出器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4598163A (ja) |
| JP (1) | JPS6018730A (ja) |
| DE (1) | DE3425377C2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4900367A (en) * | 1986-08-01 | 1990-02-13 | Rockwell International | Method of making a reticulated temperature sensitive imaging device |
| JPH01152226U (ja) * | 1988-04-13 | 1989-10-20 | ||
| JPH0631387Y2 (ja) * | 1988-04-13 | 1994-08-22 | 呉羽化学工業株式会社 | 焦電型赤外線センサ |
| EP0354451A3 (en) * | 1988-08-11 | 1992-01-15 | Pittway Corporation | Intrusion detection system |
| US5030012A (en) * | 1989-02-02 | 1991-07-09 | The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services | Pyroelectric calorimeter |
| DE4105591C1 (en) * | 1991-02-22 | 1992-04-02 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | IR sensor in the form of pyroelectric detector - has silicon@ substrate with pyroelectric sensor film metallise to a pattern |
| DE4445196A1 (de) * | 1994-12-17 | 1996-06-20 | Abb Patent Gmbh | Bewegungsmelder zur Erfassung der aus einem zu überwachenden Raumbereich kommenden Strahlung |
| JP3209034B2 (ja) * | 1995-04-06 | 2001-09-17 | 株式会社村田製作所 | 赤外線検出器の製造方法 |
| US6630671B2 (en) | 1997-01-31 | 2003-10-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Domain engineered ferroelectric optical radiation detector having multiple domain regions for acoustic dampening |
| US6114698A (en) * | 1997-01-31 | 2000-09-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Domain engineered ferroelectric optical radiation detector |
| FR2800470B1 (fr) * | 1999-10-28 | 2002-01-11 | Centre Nat Rech Scient | Capteur d'ondes electromagnetiques. |
| JP5357430B2 (ja) * | 2008-02-04 | 2013-12-04 | 株式会社ユニバーサルエンターテインメント | 赤外線センサ |
| DE102009017845B4 (de) * | 2009-04-17 | 2011-07-21 | Pyreos Ltd. | Infrarotlichtsensor mit hoher Signalspannung und hohem Signal-Rausch-Verhältnis, sowie Infrarotlichtdetektor mit dem Infrarotlichtsensor |
| JP5533638B2 (ja) * | 2010-12-24 | 2014-06-25 | セイコーエプソン株式会社 | 検出装置、センサーデバイス及び電子機器 |
| US8916824B2 (en) * | 2011-10-31 | 2014-12-23 | Seiko Epson Corporation | Pyroelectric light detector, pyroelectric light detecting device, and electronic device |
| CN102565059B (zh) * | 2011-12-27 | 2013-11-06 | 郑州炜盛电子科技有限公司 | 复合封装四通道热释电红外传感器 |
| EP4375630A1 (en) * | 2022-11-24 | 2024-05-29 | Photona GmbH | Pyroelectric infrared detector device |
Citations (3)
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| JPS5035676A (ja) * | 1973-06-15 | 1975-04-04 | ||
| US4225786A (en) * | 1978-09-15 | 1980-09-30 | Detection Systems, Inc. | Infrared detection system |
Family Cites Families (6)
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| US3581092A (en) * | 1969-04-09 | 1971-05-25 | Barnes Eng Co | Pyroelectric detector array |
| JPS5110794B1 (ja) * | 1971-03-19 | 1976-04-06 | ||
| US3839640A (en) * | 1973-06-20 | 1974-10-01 | J Rossin | Differential pyroelectric sensor |
| GB1447372A (en) * | 1973-06-21 | 1976-08-25 | Rank Organisation Ltd | Thermal radiation sensing conveyor particularly for a machine producing a roofing tile or the like |
| US4342987A (en) * | 1979-09-10 | 1982-08-03 | Rossin Corporation | Intruder detection system |
-
1983
- 1983-07-11 JP JP58126430A patent/JPS6018730A/ja active Granted
-
1984
- 1984-07-09 US US06/628,915 patent/US4598163A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-07-10 DE DE3425377A patent/DE3425377C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4917400A (ja) * | 1972-06-12 | 1974-02-15 | ||
| JPS5035676A (ja) * | 1973-06-15 | 1975-04-04 | ||
| US4225786A (en) * | 1978-09-15 | 1980-09-30 | Detection Systems, Inc. | Infrared detection system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3425377C2 (de) | 1993-11-11 |
| DE3425377A1 (de) | 1985-01-24 |
| US4598163A (en) | 1986-07-01 |
| JPS6018730A (ja) | 1985-01-30 |
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