JPH04122823A - 焦電検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高感度赤外線検出装置等に用いられる焦電検
出器に関する。

〈従来の技術〉 赤外線等の光パワーを測定する焦電素子としては、ＴＧ
Ｓ（トリグリシンサルフェード）等の高感度焦電素子が
ある。この種の焦電素子は、その素子自体の温度によっ
て焦電係数が変化するため入力光パワーと素子出力との
関係のリニアリティーが悪いという問題かある。このた
め従来では、焦電素子、ＦＥＴおよび入力抵抗等を一体
化したセンサユニットを構築し、このユニットの温度を
モニタしてその温度が一定になるようにセンサユニット
の温度制御を行っている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上述の従来の温度制御法によると、センサユ
ニットと焦電素子の実際の温度とは異なり、特に入力光
のパワーが大きい場合は、その温度差はかなり大きくな
るため、良好なりニアリテイーを得ることが困難であっ
た。なお、焦電素子自体に温度センサを設けて、そのセ
ンサ出力により温度制御を行えば、上記の問題は解決で
きるものの、今度は焦電素子の感度が低下するといった
新たな問題が生じる。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、上記の従来の問題点を解決すへくなされたも
ので、その構成を甑１図に示す基本概念図を参照しつつ
説明すると、本発明は、支持体ｆに配設された焦電素子
Ｐと、支持体ｆの温度を変化させるための温調手段ｅと
、支持体ｆの温度を検出するセンサＳと、焦電素子Ｐの
出力値およびあらかじめ設定した基準温度における素子
Ｐの焦電係数に基づいて、この素子Ｐへの入射光の光量
を推定する入力光量推定手段ａと、その光量推定値とセ
ンサＳの出力値に基づいて焦電素子Ｐの温度を推定する
素子温度推定手段すと、その温度推定値か基準温度と等
しいか否かを判定する判定手段Ｃと、この判定結果から
温度推定値と基準温度とか相違しているときには、焦電
素子Ｐの温度を上記の基準温度に近づけるよう温調手段
ｅを駆動する制御手段ｄを備え、素子温度推定手段すに
よる推定値と基準温度とか等しくなった時点での入力光
量推定手段ａによる推定値を出力するよう構成したこと
によって特徴つけられる。

く作用〉 焦電素子Ｐへの入力光量Ｗは、焦電素子の出力Ｖｓと焦
電係数ｐからＶｓ＝ｐＷの関係式で求めることかできる
わけであるか、この焦電係数ｐは焦電素子の温度によっ
て変化する。そこで、本発明では、まず基準温度、例え
ば３５°Ｃにおける焦電係数と焦電素子の出力値から入
力光量Ｗを推定し、次いでこの光量推定値に基づいて支
持体ｆと焦電素子Ｐとの温度差を求め、さらにその温度
差を、温度センサＳの出力つまり支持体ｆの実際の温度
に加えることによって、焦電素子Ｐの絶対平均温度を推
定した後、その推定温度か基準温度に等しいか否かを判
定する。このような推定演算を一回だけ行ったのみでは
、通常、推定温度と基準温度との間に差異があり、その
差異を解消すへく支持体ｆの温調を行う。そして、以上
の推定・判定手順を、素子推定温度が基準温度に等しく
なるまで繰り返して行うことによって、焦電素子Ｐの平
均温度を基準温度にほぼ一致させることかでき、この一
致した時点において推定した入力光量Ｗは正確な値とな
る。

〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第２図は本発明実施例の構成を示すブロック図である。

焦電素子（ＴＧＳ）Ｐは、マコール製の支持体１に保持
されている。この支持体１の凹部１ａの底部にｐｔ抵抗
体等の温度センサＳが、焦電素子Ｐとは非接触の状態で
設けられている。また、支持体１の下部にはヒートシン
ク３を介してペルチェ素子２が設けられており、このペ
ルチェ素子２の駆動によって支持体１の温度を任意に調
整することができる。

焦電素子Ｐおよび温度センサＳの出力は、それぞれアン
プ４ａもしくは４ｂを介して演算制御部５に導かれる。

この演算制御部５は、二つの入力信号に基づいて後述す
る演算ならびにペルチェ素子２を駆動すべくドライバ６
に制御信号を供給するよう構成されている。

第３図は演算制御部５の動作を示すフローチャートで、
以下、この図および第２図を参照しつつ本発明実施例の
作用を述べる。

まず、測定に先駆けて演算制御部５に基準温度（３５°
Ｃ）およびその基準温度における焦電素子Ｐの焦電係数
ｐを入力しておく。

さて、測定を開始すると、まずは、赤外線等の光入射に
よる焦電素子Ｐの出力データＶｓを採取し、次いでその
Ｖｓおよび焦電係数ｐから演算式Ｖｓ＝ｐＷに基づいて
入力光量値Ｗを推定する。

次に、温度センサＳの出力データＶｔを採取し、このＶ
ｔと先の入力光量推定値Ｗから焦電素子Ｐの絶対平均温
度Ｔｓを推定する。すなわち、入力光量推定値Ｗに基づ
いて、温度センサＳの配置部位の支持体１の温度と焦電
素子Ｐの温度との差ΔＴを逆算によって求めた後、その
温度差ΔＴを、温度センサＳの出力データＶｓつまり支
持体１の温度に加えることによって焦電素子Ｐの絶対平
均温度Ｔｓを求める。

ここで、上記の温度差ΔＴは、ある光量の光か焦電素子
Ｐに入射した際、その素子の温度上昇によって焦電素子
Ｐと温度センサＳの配置部位との間に生じる温度勾配に
よるものであり、この温度勾配は、焦電素子Ｐへの入力
光量と支持体１の形状・材質等の諸条件から計算等によ
ってあらかじめ求めることかできる。従って入力光量を
パラメータとする温度勾配（温度差）データを前もって
作成して演算制御部５に入力してお（ことで、入力光量
推定値Ｗとから△Ｔを推定することは可能となる。

次に、推定した素子温度Ｔｓが基準温度３５°Ｃに等し
いか否かを判定し、その両者に差異かあるときにはペル
チェ素子２を駆動し、支持体１の温度つまり焦電素子Ｐ
の温度か基準温度に近づ（方向への温調を行った後、最
初のステップへと戻る。

そして、以上の推定・判定手順を、推定温度Ｔｓか基準
温度に等しくなるまで順次繰り返して行って、その両者
の温度か一致した時点での入力光量推定値Ｗを出力する
。

以上の本発明実施例において、出力される入力光量推定
値Ｗは、焦電素子Ｐの実際の平均温度かほぼ基準温度３
５°Ｃに達した時点での値であり、しかもその推定値Ｗ
は、基準温度３５℃における焦電係数によって求められ
たものであることから、この光量推定値は、焦電素子Ｐ
への入射光の光量の大小によって影響を受けない常に正
確な値となる。

なお、以上の本発明実施例においては、基準温度を３５
°Ｃに設定しているか、これに限られることなく、使用
する焦電素子の焦電係数の温度特性に応じて、最適な基
準温度を適宜に選定すればよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、焦電素子の出力
と基準温度における焦電係数とから入力光量を推定し、
この光量推定値と支持体の温度測定値に基づいて焦電素
子自体の絶対平均温度を推定して、その推定温度が基準
温度に一致するように支持体の温度を制御し、その両者
の温度が等しくなった時点での光量推定値を出力するよ
う構成したから、その出力値は、入力光のパワーに係わ
らず常に正確な値となり、これによって入力光のパワー
と出力値とのリニアリティーが良好となる。

また、出力時における焦電素子温度を常に一定に保つこ
とができることから、焦電素子の周辺温度の変化による
感度変化も同時にキャンセルすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す基本概念図。 第２図は本発明実施例の構成を示すブロック図で、第３
図はその演算制御部５の動作を示すフローチャートであ
る。 Ｐ・・・焦電素子 Ｓ・・・温度センサ ト・・支持体 ２・・・ペルチェ素子 ３・・・ヒートシンク ５・・・演算制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 支持体に保持された焦電素子と、上記支持体の温度を変
   化させるための温調手段と、上記支持体の温度を検出す
   るセンサと、上記焦電素子の出力値およびあらかじめ設
   定した基準温度における上記素子の焦電係数に基づいて
   、この素子への入射光の光量を推定する入力光量推定手
   段と、その光量推定値と上記センサの出力値に基づいて
   上記焦電素子の温度を推定する素子温度推定手段と、そ
   の温度推定値が上記基準温度と等しいか否かを判定する
   判定手段と、この判定結果から上記温度推定値と上記基
   準温度とが相違しているときには、上記焦電素子の温度
   を上記基準温度に近づけるべく上記温調手段を駆動する
   制御手段を備え、上記温度推定値と基準温度とが等しく
   なった時点での上記入力光量推定手段による推定値を出
   力するよう構成した焦電検出器。