JPH07311085A - 赤外検出装置 - Google Patents
赤外検出装置Info
- Publication number
- JPH07311085A JPH07311085A JP6101253A JP10125394A JPH07311085A JP H07311085 A JPH07311085 A JP H07311085A JP 6101253 A JP6101253 A JP 6101253A JP 10125394 A JP10125394 A JP 10125394A JP H07311085 A JPH07311085 A JP H07311085A
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- Japan
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- infrared
- signal
- pyroelectric
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- Pending
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 赤外線を変調することなく、高い線形性でそ
の強度を検知できる焦電型赤外センサーを提供する。 【構成】 赤外線が照射される信号用焦電体、赤外線が
照射されない参照用焦電体、および信号用焦電体と参照
用焦電体の温度が同一になるように参照用焦電体の温度
を制御する制御器を備え、制御器の制御信号から赤外線
強度を検知する。また、信号用焦電体と参照用焦電体と
に、同時に断続的に同一の熱量を供給する手段を設け
る。
の強度を検知できる焦電型赤外センサーを提供する。 【構成】 赤外線が照射される信号用焦電体、赤外線が
照射されない参照用焦電体、および信号用焦電体と参照
用焦電体の温度が同一になるように参照用焦電体の温度
を制御する制御器を備え、制御器の制御信号から赤外線
強度を検知する。また、信号用焦電体と参照用焦電体と
に、同時に断続的に同一の熱量を供給する手段を設け
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線を焦電体に照射
し一旦熱に変換した後、この熱による焦電体の温度変化
から、赤外線の強度を検知する焦電型赤外センサーに関
するものである。
し一旦熱に変換した後、この熱による焦電体の温度変化
から、赤外線の強度を検知する焦電型赤外センサーに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】焦電型赤外センサーは、赤外線によって
加熱された焦電体の温度変化をその分極量の変化として
赤外線の強度を検知している。従って、周囲温度の変化
を補償する必要がある。この方法を以下に述べる。赤外
線によって加熱される信号用焦電体の電極と、赤外線が
照射されない参照用焦電体の電極とをそれぞれの分極方
向が向かい合うように接続する。そして、信号用焦電体
および参照用焦電体のもう一方の電極間に抵抗を接続
し、信号用焦電体と参照用焦電体の分極電流の差を電圧
に変換する。この抵抗の両端の電圧が赤外線強度に相当
する。このように構成すると、周囲温度が変化した場合
は、信号用焦電体および参照用焦電体の温度が同様に変
化するため、お互いの分極電流が打ち消し合い、抵抗の
両端には電圧が発生しない。以上のように、信号用焦電
体および参照用焦電体の分極電流の差を検知することに
よって、周囲温度の変化を補償することができる。
加熱された焦電体の温度変化をその分極量の変化として
赤外線の強度を検知している。従って、周囲温度の変化
を補償する必要がある。この方法を以下に述べる。赤外
線によって加熱される信号用焦電体の電極と、赤外線が
照射されない参照用焦電体の電極とをそれぞれの分極方
向が向かい合うように接続する。そして、信号用焦電体
および参照用焦電体のもう一方の電極間に抵抗を接続
し、信号用焦電体と参照用焦電体の分極電流の差を電圧
に変換する。この抵抗の両端の電圧が赤外線強度に相当
する。このように構成すると、周囲温度が変化した場合
は、信号用焦電体および参照用焦電体の温度が同様に変
化するため、お互いの分極電流が打ち消し合い、抵抗の
両端には電圧が発生しない。以上のように、信号用焦電
体および参照用焦電体の分極電流の差を検知することに
よって、周囲温度の変化を補償することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方式では、以下に述べる２つの課題があった。ま
ず、第１に赤外線の強度が大きくなるにつれ、信号強度
は赤外線強度に比例しなくなる。すなわち、感度の線形
性が低い。なぜなら、信号用焦電体の温度上昇に伴い、
輻射、熱伝導等による放熱量も増加する。これにより、
赤外線強度と温度上昇が比例しなくなるからである。第
２に、検知しようとする赤外線を何らかの方法で変調す
る必要がある。焦電体の分極電流は、焦電体の分極率が
変化した時のみに発生する。この分極率は温度によって
変化する。従って、信号用焦電体に、輻射および熱伝導
等による放熱量と赤外線による加熱量が一致するまで、
一定強度の赤外線を照射すると、信号用焦電体の温度変
化がゼロになり分極電流がなくなる。
ような方式では、以下に述べる２つの課題があった。ま
ず、第１に赤外線の強度が大きくなるにつれ、信号強度
は赤外線強度に比例しなくなる。すなわち、感度の線形
性が低い。なぜなら、信号用焦電体の温度上昇に伴い、
輻射、熱伝導等による放熱量も増加する。これにより、
赤外線強度と温度上昇が比例しなくなるからである。第
２に、検知しようとする赤外線を何らかの方法で変調す
る必要がある。焦電体の分極電流は、焦電体の分極率が
変化した時のみに発生する。この分極率は温度によって
変化する。従って、信号用焦電体に、輻射および熱伝導
等による放熱量と赤外線による加熱量が一致するまで、
一定強度の赤外線を照射すると、信号用焦電体の温度変
化がゼロになり分極電流がなくなる。
【０００４】このように、従来の焦電型赤外センサー
は、赤外線強度の変化量しか検知することができないた
め、絶対強度を検知する場合は機械的チョッパー等で赤
外線を変調する必要があった。本発明は、感度の線形性
が高い焦電型赤外センサーを提供することを目的とす
る。また、赤外線を変調することなく、その強度を検知
することができる焦電型赤外センサーを提供することを
目的とする。
は、赤外線強度の変化量しか検知することができないた
め、絶対強度を検知する場合は機械的チョッパー等で赤
外線を変調する必要があった。本発明は、感度の線形性
が高い焦電型赤外センサーを提供することを目的とす
る。また、赤外線を変調することなく、その強度を検知
することができる焦電型赤外センサーを提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の赤外検出装置
は、赤外線が照射される信号用焦電体、赤外線が照射さ
れない参照用焦電体、および前記信号用焦電体と参照用
焦電体の温度が同一になるように参照用焦電体の温度を
制御する制御器を備え、前記制御器の制御信号から赤外
線強度を検知するものである。また、前記信号用焦電体
と前記参照用焦電体との温度変化率の差をそれぞれの分
極電流の差から検知するように構成する。さらに、前記
参照用焦電体を加熱するための薄膜を前記参照用焦電体
の表面に備える。また、前記信号用焦電体と前記参照用
焦電体とに、同時に断続的に同一の熱量を供給する手段
を設ける。
は、赤外線が照射される信号用焦電体、赤外線が照射さ
れない参照用焦電体、および前記信号用焦電体と参照用
焦電体の温度が同一になるように参照用焦電体の温度を
制御する制御器を備え、前記制御器の制御信号から赤外
線強度を検知するものである。また、前記信号用焦電体
と前記参照用焦電体との温度変化率の差をそれぞれの分
極電流の差から検知するように構成する。さらに、前記
参照用焦電体を加熱するための薄膜を前記参照用焦電体
の表面に備える。また、前記信号用焦電体と前記参照用
焦電体とに、同時に断続的に同一の熱量を供給する手段
を設ける。
【０００６】
【作用】上記の構成によると、感度の線形性を向上させ
ることができる。すなわち、赤外線強度が大きくなる
と、信号用焦電体の温度も高くなり放熱量も大きくな
る。この放熱量の増加分だけ線形性からはずれる。本発
明においては、参照用焦電体の温度を信号用焦電体の温
度に一致させるように、参照用焦電体を加熱する。この
時、信号用および参照用焦電体の温度が等しいので、こ
れらの放熱量も等しい。従って、参照用焦電体の加熱量
は、信号用焦電体に照射される赤外線による加熱量に等
しくなるため、この参照用焦電体の加熱量を検知するこ
とが赤外線強度を検知することに相当する。これは、信
号用焦電体と参照用焦電体の分極電流の差がゼロになる
ように、参照用焦電体を加熱し、この時の制御信号を検
知することによって実現できる。
ることができる。すなわち、赤外線強度が大きくなる
と、信号用焦電体の温度も高くなり放熱量も大きくな
る。この放熱量の増加分だけ線形性からはずれる。本発
明においては、参照用焦電体の温度を信号用焦電体の温
度に一致させるように、参照用焦電体を加熱する。この
時、信号用および参照用焦電体の温度が等しいので、こ
れらの放熱量も等しい。従って、参照用焦電体の加熱量
は、信号用焦電体に照射される赤外線による加熱量に等
しくなるため、この参照用焦電体の加熱量を検知するこ
とが赤外線強度を検知することに相当する。これは、信
号用焦電体と参照用焦電体の分極電流の差がゼロになる
ように、参照用焦電体を加熱し、この時の制御信号を検
知することによって実現できる。
【０００７】また、本発明によると、赤外線の変調を不
要にすることができる。あすなわち、信号用焦電体と参
照用焦電体の温度を同一に維持した状態で、信号用焦電
体および参照用焦電体に、断続的に同時に同量の熱量を
供給する。これによって双方の温度を常に変化させるこ
とができ、分極電流を持続させることが可能になる。こ
の場合も同様に、参照用焦電体の加熱量を検知すること
により赤外線強度を検知することができる。
要にすることができる。あすなわち、信号用焦電体と参
照用焦電体の温度を同一に維持した状態で、信号用焦電
体および参照用焦電体に、断続的に同時に同量の熱量を
供給する。これによって双方の温度を常に変化させるこ
とができ、分極電流を持続させることが可能になる。こ
の場合も同様に、参照用焦電体の加熱量を検知すること
により赤外線強度を検知することができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例について、詳細に説明
する。 ［実施例１］図１は本実施例の赤外検出装置の構成を示
す。なお、本実施例では、赤外線は変調されているもの
とする。
する。 ［実施例１］図１は本実施例の赤外検出装置の構成を示
す。なお、本実施例では、赤外線は変調されているもの
とする。
【０００９】ＭｇＯ等からなる基板１上に、スパッタ法
等によりＰｔ等からなる電極２を形成し、この電極上に
信号用焦電体７ａと参照用焦電体７ｂとを形成してい
る。これら信号用焦電体７ａと参照用焦電体７ｂは、そ
れぞれスパッタ法等によって電極２上に同一方向に分極
した薄膜状に形成した焦電材料３ａ、３ｂ、焦電材料３
ａ、３ｂ上にスパッタ法等によって形成したＰｔ等の電
極４ａ、４ｂ、スパッタ法等によって電極４ａ、４ｂ上
に形成したＭｇＯ等の絶縁薄膜５ａ、５ｂ、スパッタ法
等によって絶縁薄膜５ａ、５ｂ上に形成したＮｉＣｒ等
の薄膜６ａ、６ｂから構成されている。ここで、焦電材
料３ａ、３ｂには、ＰｂＴｉＯ3、ＬｉＴａＯ3、Ｐｂ
1-xＬａxＴｉ1-x/4Ｏ3（ｘ＝０〜０．２５）等が用いら
れる。図に示した矢印は分極方向を表す。また、薄膜６
ａは赤外線吸収膜として、薄膜６ｂはヒーターとしてそ
れぞれ利用される。
等によりＰｔ等からなる電極２を形成し、この電極上に
信号用焦電体７ａと参照用焦電体７ｂとを形成してい
る。これら信号用焦電体７ａと参照用焦電体７ｂは、そ
れぞれスパッタ法等によって電極２上に同一方向に分極
した薄膜状に形成した焦電材料３ａ、３ｂ、焦電材料３
ａ、３ｂ上にスパッタ法等によって形成したＰｔ等の電
極４ａ、４ｂ、スパッタ法等によって電極４ａ、４ｂ上
に形成したＭｇＯ等の絶縁薄膜５ａ、５ｂ、スパッタ法
等によって絶縁薄膜５ａ、５ｂ上に形成したＮｉＣｒ等
の薄膜６ａ、６ｂから構成されている。ここで、焦電材
料３ａ、３ｂには、ＰｂＴｉＯ3、ＬｉＴａＯ3、Ｐｂ
1-xＬａxＴｉ1-x/4Ｏ3（ｘ＝０〜０．２５）等が用いら
れる。図に示した矢印は分極方向を表す。また、薄膜６
ａは赤外線吸収膜として、薄膜６ｂはヒーターとしてそ
れぞれ利用される。
【００１０】電極４と４との間に接続された抵抗８は、
１０11Ω以上の高抵抗で、信号用焦電体７と参照用焦電
体７の分極電流の差を電圧に変換する入力端を抵抗８の
両端に接続したオペアンプ９は、抵抗８の両端の電圧が
ゼロになるようにヒーター６ｂを駆動する。１０は電流
の逆流防止のダイオード、１１はヒーター６ｂに流れる
電流を電圧に変換する低抵抗である。１２は電圧かけ算
器で、ヒーター６ｂと低抵抗１１の両端の電圧のかけ算
値を出力する。低抵抗１１の両端の電圧は，ヒーター６
ｂを流れる電流に相当するため、かけ算器１２の出力は
ヒーター６ｂに供給されるパワーに相当する。
１０11Ω以上の高抵抗で、信号用焦電体７と参照用焦電
体７の分極電流の差を電圧に変換する入力端を抵抗８の
両端に接続したオペアンプ９は、抵抗８の両端の電圧が
ゼロになるようにヒーター６ｂを駆動する。１０は電流
の逆流防止のダイオード、１１はヒーター６ｂに流れる
電流を電圧に変換する低抵抗である。１２は電圧かけ算
器で、ヒーター６ｂと低抵抗１１の両端の電圧のかけ算
値を出力する。低抵抗１１の両端の電圧は，ヒーター６
ｂを流れる電流に相当するため、かけ算器１２の出力は
ヒーター６ｂに供給されるパワーに相当する。
【００１１】以上のように本実施例によれば、かけ算器
１２の出力を検知することによって、赤外線吸収膜６ａ
に照射された赤外線強度を、高い線形性で検知すること
ができる。また、本実施例は信号用焦電体を作成する際
に、参照用焦電体にも付随して形成されるＮｉＣｒ膜を
ヒーターとして利用しているため、従来の焦電型赤外セ
ンサーと全く同じ製造プロセスＷＯ使用できる利点もあ
る。なお、参照用焦電体を加熱する方法としては、新た
なヒーターを設けてその輻射で加熱する方法もある。
１２の出力を検知することによって、赤外線吸収膜６ａ
に照射された赤外線強度を、高い線形性で検知すること
ができる。また、本実施例は信号用焦電体を作成する際
に、参照用焦電体にも付随して形成されるＮｉＣｒ膜を
ヒーターとして利用しているため、従来の焦電型赤外セ
ンサーと全く同じ製造プロセスＷＯ使用できる利点もあ
る。なお、参照用焦電体を加熱する方法としては、新た
なヒーターを設けてその輻射で加熱する方法もある。
【００１２】［実施例２］本実施例の赤外検出装置の構
成を図２を用いて以下に説明する。図２において、１〜
１２は実施例１の図１における１〜１２と全く同じもの
であ。基板１と電極２との間に、ＮｉＣｒ薄膜等からな
るヒーター１３とＭｇＯ等からなる絶縁薄膜１４を設
け、断続的にヒーター１３にパルス状の電圧を印加する
パルス発生器１５を設けた点が実施例１と異なってい
る。ここで、ヒーター１３に印加するパルス周期Ｔは次
式を満足する必要がある。
成を図２を用いて以下に説明する。図２において、１〜
１２は実施例１の図１における１〜１２と全く同じもの
であ。基板１と電極２との間に、ＮｉＣｒ薄膜等からな
るヒーター１３とＭｇＯ等からなる絶縁薄膜１４を設
け、断続的にヒーター１３にパルス状の電圧を印加する
パルス発生器１５を設けた点が実施例１と異なってい
る。ここで、ヒーター１３に印加するパルス周期Ｔは次
式を満足する必要がある。
【００１３】Ｔ《Ｒ・Ｃ ただし、Ｒ：抵抗８の抵抗値 Ｃ：信号用焦電体および参照用焦電体の合成静電容量
【００１４】上記の様な構成によって、信号用焦電体お
よび参照用焦電体の分極電流が常に存在するため、赤外
線を変調する必要はない。以上のように本実施例によれ
ば、かけ算器１２の出力を検知することによって、変調
されていない赤外線強度を検知することができる。
よび参照用焦電体の分極電流が常に存在するため、赤外
線を変調する必要はない。以上のように本実施例によれ
ば、かけ算器１２の出力を検知することによって、変調
されていない赤外線強度を検知することができる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、赤
外線を変調することなしに、その強度を高い線形性で検
知することができる。
外線を変調することなしに、その強度を高い線形性で検
知することができる。
【図１】本発明の一実施例の赤外検出装置の構成を示す
図である。
図である。
【図２】本発明の他の実施例の赤外検出装置の構成を示
す図である。
す図である。
１ 基板 ２ 電極 ３ａ、３ｂ 焦電薄膜 ４ａ、４ｂ 電極反射鏡 ５ａ、５ｂ 絶縁薄膜 ６ａ 赤外線吸収膜 ６ｂ ヒーター ７ａ 信号用焦電体 ７ｂ 参照用焦電体 ８ 高抵抗 ９ オペアンプ １０ ダイオード １１ 低抵抗 １２ 電圧かけ算器 １３ ヒーター １４ 絶縁薄膜
Claims (4)
- 【請求項１】 赤外線が照射される信号用焦電体、赤外
線が照射されない参照用焦電体、および前記信号用焦電
体と参照用焦電体の温度が同一になるように参照用焦電
体の温度を制御する制御器を備え、前記制御器の制御信
号から赤外線強度を検知することを特徴とする赤外検出
装置。 - 【請求項２】 前記信号用焦電体と前記参照用焦電体と
の温度変化率の差をそれぞれの分極電流の差から検知す
るようにした請求項１に記載の赤外検出装置。 - 【請求項３】 前記参照用焦電体を加熱するための薄膜
を前記参照用焦電体の表面に備えた請求項１に記載の赤
外検出装置。 - 【請求項４】 前記信号用焦電体と前記参照用焦電体と
に、同時に断続的に同一の熱量を供給する手段を設けた
請求項１に記載の赤外検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6101253A JPH07311085A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 赤外検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6101253A JPH07311085A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 赤外検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07311085A true JPH07311085A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=14295758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6101253A Pending JPH07311085A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 赤外検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07311085A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0798546A1 (en) * | 1996-03-25 | 1997-10-01 | Oriental System Technology Inc. | Absolute radiation thermometer |
| US6048092A (en) * | 1996-03-26 | 2000-04-11 | Terumo Kabushiki Kaisha | Noncontacting thermometer |
| KR20190056994A (ko) * | 2017-11-17 | 2019-05-27 | 멜렉시스 테크놀로지스 엔브이 | 저-드리프트 적외선 검출기 |
-
1994
- 1994-05-16 JP JP6101253A patent/JPH07311085A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0798546A1 (en) * | 1996-03-25 | 1997-10-01 | Oriental System Technology Inc. | Absolute radiation thermometer |
| US5860741A (en) * | 1996-03-25 | 1999-01-19 | Oriental System Technology, Inc. | Absolute radiation thermometer |
| US6048092A (en) * | 1996-03-26 | 2000-04-11 | Terumo Kabushiki Kaisha | Noncontacting thermometer |
| KR20190056994A (ko) * | 2017-11-17 | 2019-05-27 | 멜렉시스 테크놀로지스 엔브이 | 저-드리프트 적외선 검출기 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040408 |