JPH05231928A - 赤外線検知素子用コールドシールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 密着型の赤外線検知素子用コールドシールド
に関し、赤外線検知素子の受光部領域に二次反射による
迷光が到達しないようにし、かつ小型化を目的とする。 【構成】 赤外線透過基板21の少なくとも片面に、赤外
線の入射方向から順次、それぞれ開口部23(26)を有する
赤外線吸収体層24と赤外線反射体層25を積層して設け、
かつ前記開口23(26)内に誘電体層22を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は赤外線検知素子用コール
ドシールドに係り、特に検知素子の受光部領域に二次反
射による迷光が到達しないようにし、小型化を図った密
着型の赤外線検知素子用コールドシールドに関する。

【０００２】

【従来の技術】検知対象物以外の迷光が受光部領域に到
達しないように、また検知素子に導入される入射光の視
野角を規制するために、赤外線検知素子の光入射側にコ
ールドシールドが設けられている。

【０００３】図５はこのような従来のコールドシールド
を設けた赤外線検知器の要部を示す模式図で、図示する
ように液体窒素等の冷媒で冷却された銅等の金属よりな
るクーリングヘッド1 には、サファイア基板2 等に貼着
された赤外線検知素子3 が設置されている。またクーリ
ングヘッド1 には開口部4 を有し、内面にカーボン等の
被膜を蒸着することで黒化処理され、底部が開放の箱型
状のニッケル板等よりなるコールドシールド5 が設けら
れており、入射光の視野角θを規制して該検知素子に導
入される入射光量を規制している。

【０００４】ところでこのようなコールドシールド５も
益々微細化して形成することが要求され、本出願人は以
前に図４のようなコールドシールドを開発した( 特開昭
62-201325 号参照) 。

【０００５】図４に示すように赤外線を透過する硫化亜
鉛(ZnS) のような基板11の赤外線入射側に、中央に開口
部12を設けたアルミニウム(Aｌ) よりなる反射体層13が
蒸着により所定のパターンに形成され、この反射体層13
を含む基板11に弗化鉛(PbF₂)、或いは弗化セリウム(CeF
₃)のような誘電体層よりなる赤外線反射防止膜14が蒸着
により形成され、その上には中央に開口部12を設けたク
ロム(Cr)等の赤外線吸収体層15が蒸着により所定の厚さ
に形成されている。

【０００６】また基板11の赤外線出射側には、中央に開
口部16を有するCrよりなる赤外線吸収体層15が設けら
れ、更にその下には赤外線吸収体層15の開口部16を介し
て誘電体層よりなる赤外線反射防止膜14が基板11に接触
して形成され、更にその下には中央部に開口部16を設け
た Aｌよりなる赤外線反射体層13が設けられている。

【０００７】そして開口部12の面積は開口部16の面積よ
り大きく保つようにしている。このように形成したコー
ルドシールドを前記したコールドシールド5 の変わり
に、クーリングヘッド1 の上にスペーサを介して接着剤
を用いて貼着する。

【０００８】このようにすることで、信号光以外の赤外
線はコールドシールド上部、或いは下部に於いて反射体
層での反射光と、反射体層での反射光の干渉により消滅
し、信号光のみが上部開口部16を通り、下部開口部12を
通って検知素子に入射する。なお、図４では基板11の両
面に赤外線反射体層13と赤外線吸収体層15を設けている
が、これらの層13,15 は基板の片面、たとえば下側だけ
に設けてもよい。この場合の視野角は開口部16と赤外線
検知素子との距離で決定される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示し
た従来のコールドシールドの構造では、赤外線透過基板
11の上には Aｌよりなる赤外線反射体層13を蒸着により
形成する工程、この反射体層13に開口部12を形成する窓
開き工程、更に誘電体層14の形成工程、Cr等の赤外線吸
収体層15の形成工程、該吸収体層15の窓開き工程を必要
とし、誘電体層14の形成工程に前後して反射体層13の窓
開き工程および吸収体層15の窓開き工程が分離独立して
別個に行われるため、コールドシールドの製造工程が多
くなる問題がある。

【００１０】また反射体層13を形成する Aｌに対して誘
電体層14は密着度が悪く、反射体層13上に誘電体層14が
密着して形成されず、反射体層13から誘電体層14が剥離
する問題がある。

【００１１】本発明は上記した問題点を除去し、赤外線
の反射体層および赤外線の吸収体層の多層構造の被膜の
窓開きによるパターン形成工程が、誘電体層の形成工程
を間に挟むことなく一度の工程ででき、かつ誘電体層と
は密着が可能な吸収体層を誘電体層に直接接触するよう
に形成して、工程が簡単でかつ誘電体層より剥がれない
高信頼度のコールドシールドの提供を目的とする。

【００１２】

【問題点を解決するための手段】図１（ａ）および
（ｂ）は本発明のコールドシールドである。図中、21は
赤外線透過基板、24は赤外線吸収体層、25は赤外線反射
体層、22は誘電体層、23および26は開口部をそれぞれ示
す。

【００１３】

【作用】図１（ａ）は赤外線透過基板21の下側のみに赤
外線吸収体層24および赤外線反射体層25を積層したもの
であり、また図１（ｂ）は基板21の両側に赤外線吸収体
層24および赤外線反射体層25を積層したものである。そ
して開口部26内に誘電体層22を設けたものである。

【００１４】開口部26内の誘電体層22は反射防止膜とし
て作用し、赤外線吸収体層24と赤外線反射体層25との二
層膜は赤外線を吸収する作用がある。本発明の赤外線検
知素子用コールドシールドは、赤外線透明基板、或いは
該透明基板上に形成した誘電体層上に赤外線反射体層お
よび吸収体層を連続して積層形成し、一度の窓開き工程
で容易に開口部を形成してコールドシールドの形成工程
を簡単にする。また誘電体層と密着性が良好な赤外線吸
収体層を誘電体層側に接触させるように形成することで
誘電体層より剥がれない高信頼度のコールドシールドを
得るようにする。

【００１５】

【実施例】以下、図面を用いながら本発明の一実施例に
つき詳細に説明する。図２に本発明の赤外線検知素子用
コールドシールドの第１実施例を示す。

【００１６】図示するように赤外線を透過するZnS より
なる基板21の両面にはPbF₂、或いはCeF₃よりなる誘電体
層22が形成されている。この誘電体層22の厚さは該検知
素子に導入する赤外線の波長をλとするとλ/4n の厚さ
とする。但しn は誘電体層22の屈折率で、その値は約2.
3 である。そのため10μm の赤外線の波長を検知しよう
とすると誘電体層22の厚さは1.1 μm の厚さとなる。

【００１７】次いで基板21の上部の赤外線入射側には、
誘電体層22に対して密着力が大きく、中央部に開口部23
を設けたCrの赤外線吸収体層24が0.05μm の厚さで形成
され、その上には中央部に開口部23を有した Aｌの赤外
線反射体層25が1 μm の厚さで形成され、更にその上に
は中央部に開口部23を有したCrの赤外線吸収体層24が0.
05μm の厚さで三層構造に蒸着により積層形成されてい
る。

【００１８】このように赤外線が入射される方向よりみ
て、金属多層膜は赤外線を吸収するCr膜24が第1 層の膜
となるようにする。一方、基板21の下部の赤外線出射側
には、前記した誘電体層22の下部に、該誘電体層22に対
して密着力が強く、中央部に前記した開口部23より小面
積の開口部26を設けたCrの赤外線吸収体層24が0.05μm
の厚さで蒸着により設けられ、更にその下には開口部26
を設けた Aｌよりなる赤外線反射体層25が1 μm の厚さ
で形成されている。そして開口部23と開口部26との面積
が異なることで赤外線の視野角を規制している。

【００１９】このような赤外線検知素子のコールドシー
ルドを形成するには、基板21の上下の両面に誘電体層22
を蒸着により形成した後、該誘電体層22上に開口部23と
同一の面積を有するホトレジスト膜( 図示せず) を開口
部23の形成領域上に形成し、この上に3 層構造の赤外線
吸収体層24、赤外線反射体層25、赤外線吸収体層24の金
属被膜を蒸着により形成した後、該パターン形成された
ホトレジスト膜を除去することで、その上の三層構造の
金属膜を除去するいわゆるリフトオフ法で形成する。

【００２０】また誘電体層22の下部に開口部26と同一面
積を有するホトレジスト膜を、該開口部形成領域上に塗
布した後、この上に2 層構造の赤外線吸収体層24および
赤外線反射体層25を形成した後、前記したホトレジスト
膜を除去することでその上の二層構造の金属膜24,25 を
除去して開口部27を形成する。

【００２１】このような本発明のコールドシールドの構
造によれば、赤外線吸収体層および反射体層を連続して
積層形成した後、一括して開口部が形成されるので工程
が簡単になる。また誘電体層22上には該誘電体層と密着
力の良いCrよりなる赤外線吸収体層が形成されているの
で、被膜が剥離するたとがない。

【００２２】更に図３に本発明の第２実施例を示す。図
示するようにZnS よりなる基板21の表面には、開口部23
を設けた厚さが0.05μm のCrの赤外線吸収体層24、開口
部23を設けた厚さが1 μm の Aｌの赤外線反射体層25、
開口部23を設けた厚さが、0.05μm のCrの赤外線吸収体
層24が設けられ、その上にはPbF₂、或いはCeF₃よりなる
誘電体層22が前記した厚さで形成されている。

【００２３】またZnS よりなる基板21の裏面側には、開
口部26を設けた厚さが0.05μm のCrの赤外線吸収体層2
4、開口部26を設けた厚さが1 μm の Aｌよりなる赤外
線反射体層25、開口部26を設けた厚さが、0.05μm の赤
外線吸収体層24の三層構造の被膜がリフトオフ法で形成
され、その上には前記した厚さの誘電体層22が形成され
ている。

【００２４】尚、第２実施例に於いて赤外線の出射方向
側には Aｌの赤外線反射体層25とCrの赤外線吸収体層24
の二層構造を採っても良い。このようにすれば誘電体層
と密着力の大きいCrの赤外線吸収体層が、誘電体層と接
触した状態で形成されるため、Crの吸収体層が誘電体層
と剥離することがなくなる。また赤外線吸収体層と赤外
線反射体層が積層された後、一括してエッチングされて
開口部が形成されるので従来の構造に比べてコールドシ
ールドの製造工程が容易となる。

【００２５】また、本発明の実施例では基板21の両面に
赤外線吸収体層24と赤外線反射体層25を設けたが、これ
らの層24,25 は基板の片面、たとえば下側だけに設けて
もよい。

【００２６】また本発明によれば、Cr-Aｌの積層構造で
Crでの膜厚を制御することで、Cr表面の反射光とCr− A
ｌの界面での反射光が干渉して互いに相殺され、コール
ドシールド外へ赤外線が出ることを防止できる。

【００２７】従って、コールドシールドの入射面上での
三層膜での反射、および出射面での三層膜、或いは二層
膜での反射を低減でき、かつ開口部23,26 は誘電体膜22
が反射防止膜となっているため、開口部を透過する赤外
線の透過率が向上し、そのため迷光が発生しないコール
ドシールドが提供できる。

【００２８】尚、第１および第２実施例では開口部を１
個のみ示したが、複数の素子からなる検知器では各素子
対応への開口部を有することは無論である。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば製造
工程が簡単で、然も誘電体層と剥離しない高信頼度の赤
外線検知素子用コールドシールドが得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の赤外線検知素子用コールドシールドの
原理を示す断面図である。

【図２】本発明の赤外線検知素子用コールドシールドの
第1 実施例の構造を示す断面図である。

【図３】本発明の赤外線検知素子用コールドシールドの
第2 実施例の構造を示す断面図である。

【図４】従来の赤外線検知素子用コールドシールドの断
面図である。

【図５】従来の赤外線検知素子用コールドシールドの模
式図である。

【符号の説明】

21 赤外線透過基板 22 誘電体層 23,26 開口部 24 赤外線吸収体層 25 赤外線反射体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 知史 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 河内 哲也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線透過基板(21)の少なくとも片面
   に、赤外線の入射方向から順次、それぞれ開口部(26,2
   3) を有する赤外線吸収体層(24)と赤外線反射体層(25)
   を積層して設け、かつ前記開口(26,23) 内に誘電体層(2
   2)を設けたことを特徴とする赤外線検知素子用コールド
   シールド。