JPH0792026A - 焦電型赤外線センサ - Google Patents
焦電型赤外線センサInfo
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- JPH0792026A JPH0792026A JP5236202A JP23620293A JPH0792026A JP H0792026 A JPH0792026 A JP H0792026A JP 5236202 A JP5236202 A JP 5236202A JP 23620293 A JP23620293 A JP 23620293A JP H0792026 A JPH0792026 A JP H0792026A
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- pyroelectric
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- infrared
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型で感度の良い焦電型赤外線センサを提供
することを目的とする。 【構成】 開口部５を上部に設けた封止缶２と、この封
止缶２の内部に設けた赤外線６を検知する焦電体１と、
封止缶２の開口部５を被覆するように開口部５に設けた
赤外線入射フィルタ３と、この赤外線入射フィルタ３の
焦電体１と対向する面である裏面に設けた回折光学レン
ズ４を有しており、回折光学レンズ４はその表面に凹凸
を有するとともに、凹凸の溝の深さは回折光学レンズ４
の前面で一様であるようにした構成である。
することを目的とする。 【構成】 開口部５を上部に設けた封止缶２と、この封
止缶２の内部に設けた赤外線６を検知する焦電体１と、
封止缶２の開口部５を被覆するように開口部５に設けた
赤外線入射フィルタ３と、この赤外線入射フィルタ３の
焦電体１と対向する面である裏面に設けた回折光学レン
ズ４を有しており、回折光学レンズ４はその表面に凹凸
を有するとともに、凹凸の溝の深さは回折光学レンズ４
の前面で一様であるようにした構成である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は焦電体により赤外線を検
出する焦電型赤外線センサに関するものである。
出する焦電型赤外線センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、焦電型赤外線センサは非接触で物
体の検知や温度検出ができる点を生かして、電子レンジ
の調理物の温度測定、エアコンの室内温度制御、或いは
自動ドア、警報装置での人体検知等に利用されており、
今後その利用範囲は拡大していくと見られる。
体の検知や温度検出ができる点を生かして、電子レンジ
の調理物の温度測定、エアコンの室内温度制御、或いは
自動ドア、警報装置での人体検知等に利用されており、
今後その利用範囲は拡大していくと見られる。
【０００３】以下に従来の焦電型赤外線センサについて
説明する。図８は従来の焦電型赤外線センサの概略を示
すものである。赤外線を検知するセラミックからなる焦
電体９と、焦電体９を外乱光および電磁ノイズから保護
する封止缶１０と、この封止缶１０の開口部１２に取り
付けられた赤外線入射フィルタ１１と、封止缶１０の外
側に位置し、物体より放射された赤外線８を焦電体９に
集光または結像させる外部レンズ１３とにより構成され
ている。前記外部レンズ１３はポリエチレンを材料と
し、光の屈折作用を利用した屈折型のフレネルレンズが
用いられている。このフレネルレンズは外周に行くに従
って溝の深さＴを大きくすることによって溝の傾斜角を
大きくし、その溝の斜面により光を屈折して集光するも
のであって、溝の間隔は一定であり、その溝の間隔およ
び溝の深さＴは波長の数百から数千倍のオーダであり形
状も大きいものである。
説明する。図８は従来の焦電型赤外線センサの概略を示
すものである。赤外線を検知するセラミックからなる焦
電体９と、焦電体９を外乱光および電磁ノイズから保護
する封止缶１０と、この封止缶１０の開口部１２に取り
付けられた赤外線入射フィルタ１１と、封止缶１０の外
側に位置し、物体より放射された赤外線８を焦電体９に
集光または結像させる外部レンズ１３とにより構成され
ている。前記外部レンズ１３はポリエチレンを材料と
し、光の屈折作用を利用した屈折型のフレネルレンズが
用いられている。このフレネルレンズは外周に行くに従
って溝の深さＴを大きくすることによって溝の傾斜角を
大きくし、その溝の斜面により光を屈折して集光するも
のであって、溝の間隔は一定であり、その溝の間隔およ
び溝の深さＴは波長の数百から数千倍のオーダであり形
状も大きいものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、次のような問題点を有していた。
の構成では、次のような問題点を有していた。
【０００５】第一の問題点は次の通りである。外部レン
ズ１３は屈折型のレンズであり封止缶１０の外側に位置
した状態で、物体より放射された赤外線８を焦電体９に
集光または結像させるので、その構成から外部レンズ１
３のサイズが大きくなるとともに、外部レンズ１３と封
止缶１０との位置関係の構成から焦電型赤外線センサの
サイズが大きくなり、焦電型赤外線センサの小型化を図
ることができないという点である。
ズ１３は屈折型のレンズであり封止缶１０の外側に位置
した状態で、物体より放射された赤外線８を焦電体９に
集光または結像させるので、その構成から外部レンズ１
３のサイズが大きくなるとともに、外部レンズ１３と封
止缶１０との位置関係の構成から焦電型赤外線センサの
サイズが大きくなり、焦電型赤外線センサの小型化を図
ることができないという点である。
【０００６】第二の問題点は次の通りである。焦電体９
に集光または結像させる赤外線８は外部レンズ１３を透
過する必要があるので、外部レンズ１３における赤外線
８の透過の際に、外部レンズ１３による赤外線の反射や
吸収の影響によって、焦電体９に入射する光量が非常に
小さくなり、感度が低下するという点である。
に集光または結像させる赤外線８は外部レンズ１３を透
過する必要があるので、外部レンズ１３における赤外線
８の透過の際に、外部レンズ１３による赤外線の反射や
吸収の影響によって、焦電体９に入射する光量が非常に
小さくなり、感度が低下するという点である。
【０００７】本発明はこのような従来の問題点を解決す
るものであり、小型化を図りつつ、感度の向上した焦電
型赤外線センサを提供することを目的としている。
るものであり、小型化を図りつつ、感度の向上した焦電
型赤外線センサを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の焦電型赤外線センサでは、開口部を有する封
止缶と、前記封止缶の内部に設けた赤外線を検知する焦
電体と、前記封止缶の開口部に設けた赤外線入射フィル
タと、前記赤外線入射フィルタの表面または裏面に設け
た前記焦電体に前記赤外線を回折させることによって集
光または結像させる回折光学素子とを有した構成であ
る。
に本発明の焦電型赤外線センサでは、開口部を有する封
止缶と、前記封止缶の内部に設けた赤外線を検知する焦
電体と、前記封止缶の開口部に設けた赤外線入射フィル
タと、前記赤外線入射フィルタの表面または裏面に設け
た前記焦電体に前記赤外線を回折させることによって集
光または結像させる回折光学素子とを有した構成であ
る。
【０００９】
【作用】上記構成により、本発明の焦電型赤外線センサ
は次のような作用を示す。
は次のような作用を示す。
【００１０】第一の作用は次の通りである。赤外線入射
フィルタの表面または裏面に赤外線を回折させることに
よって集光または結像させる回折光学素子を一体形成し
たので、外部レンズの働きをする回折光学素子のサイズ
は赤外線入射フィルタよりも大きくなることはなく、ま
た封止缶と回折光学素子との位置関係の構成から封止缶
の外側に外部レンズを設ける必要もないので、焦電型赤
外線センサの小型化を図ることができる。
フィルタの表面または裏面に赤外線を回折させることに
よって集光または結像させる回折光学素子を一体形成し
たので、外部レンズの働きをする回折光学素子のサイズ
は赤外線入射フィルタよりも大きくなることはなく、ま
た封止缶と回折光学素子との位置関係の構成から封止缶
の外側に外部レンズを設ける必要もないので、焦電型赤
外線センサの小型化を図ることができる。
【００１１】第二の作用は次の通りである。赤外線の反
射や吸収の影響によって、焦電体に入射する光量を非常
に小さくする要因であった外部レンズを設けていないの
で、焦電体には十分に赤外線が入射し、焦電型赤外線セ
ンサの感度の向上を図ることができる。
射や吸収の影響によって、焦電体に入射する光量を非常
に小さくする要因であった外部レンズを設けていないの
で、焦電体には十分に赤外線が入射し、焦電型赤外線セ
ンサの感度の向上を図ることができる。
【００１２】
（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について図面
を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施例
における焦電型赤外線センサを示す概略図、図２は同回
折光学レンズの拡大断面図、図３は同回折光学レンズの
光学調整時の説明図である。図１、図２に示すように焦
電型赤外線センサは、直径２．５ｍｍの開口部５を上部
に設けた外径５ｍｍの封止缶２と、この封止缶２の内部
に設けた赤外線６を検知するＬｉＴａＯ3単結晶からな
る焦電体１と、封止缶２の開口部５を被覆するように開
口部５の外側に、厚み０．４ｍｍで縦横３ｍｍ角のＳｉ
基板からなる赤外線入射フィルタ３と、この赤外線入射
フィルタ３の焦電体１と対向する面である裏面に赤外線
６を回折させることによって集光または結像させる回折
型の回折光学素子として超薄型の回折光学レンズ４を有
しており、回折光学レンズ４はその表面に矩形の形状を
した凹凸を有するとともに、凹凸の溝の深さは回折光学
レンズ４の全面に渡って一様であるようにした構成であ
る。
を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施例
における焦電型赤外線センサを示す概略図、図２は同回
折光学レンズの拡大断面図、図３は同回折光学レンズの
光学調整時の説明図である。図１、図２に示すように焦
電型赤外線センサは、直径２．５ｍｍの開口部５を上部
に設けた外径５ｍｍの封止缶２と、この封止缶２の内部
に設けた赤外線６を検知するＬｉＴａＯ3単結晶からな
る焦電体１と、封止缶２の開口部５を被覆するように開
口部５の外側に、厚み０．４ｍｍで縦横３ｍｍ角のＳｉ
基板からなる赤外線入射フィルタ３と、この赤外線入射
フィルタ３の焦電体１と対向する面である裏面に赤外線
６を回折させることによって集光または結像させる回折
型の回折光学素子として超薄型の回折光学レンズ４を有
しており、回折光学レンズ４はその表面に矩形の形状を
した凹凸を有するとともに、凹凸の溝の深さは回折光学
レンズ４の全面に渡って一様であるようにした構成であ
る。
【００１３】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サについて、以下その特性について説明する。検知対象
物より放射された赤外線６は反射や吸収の影響を受ける
ことなく赤外線６自体の光量を保ったまま、赤外線入射
フィルタ３に到達し、赤外線入射フィルタ３の裏面に形
成された回折光学レンズ４を通過して、封止缶２の内部
に設けた焦電体１に集光または結像する。この結果、回
折光学レンズ４は赤外線入射フィルタ３に一体形成され
るので、回折光学レンズ４のサイズは赤外線入射フィル
タ３よりも大きくなることはなく、また焦電体１に赤外
線６を集光または結像させるためのレンズを封止缶２の
外側に設ける必要をなくすことができる。さらに、赤外
線６の反射や吸収の影響を受けることもないので、赤外
線６を十分に焦電体１に集光または結像させることがで
きる。
サについて、以下その特性について説明する。検知対象
物より放射された赤外線６は反射や吸収の影響を受ける
ことなく赤外線６自体の光量を保ったまま、赤外線入射
フィルタ３に到達し、赤外線入射フィルタ３の裏面に形
成された回折光学レンズ４を通過して、封止缶２の内部
に設けた焦電体１に集光または結像する。この結果、回
折光学レンズ４は赤外線入射フィルタ３に一体形成され
るので、回折光学レンズ４のサイズは赤外線入射フィル
タ３よりも大きくなることはなく、また焦電体１に赤外
線６を集光または結像させるためのレンズを封止缶２の
外側に設ける必要をなくすことができる。さらに、赤外
線６の反射や吸収の影響を受けることもないので、赤外
線６を十分に焦電体１に集光または結像させることがで
きる。
【００１４】このように第１の実施例によれば、赤外線
入射フィルタ３の裏面に赤外線６を集光または結像させ
る回折光学レンズ４を一体形成したので、外部レンズの
働きをする回折光学レンズ４のサイズは赤外線入射フィ
ルタ３よりも大きくなることはなく、また封止缶２と回
折光学レンズ４との位置関係の構成から封止缶２の外側
に外部レンズを設ける必要もないので焦電型赤外線セン
サの小型化を図ることができるものである。
入射フィルタ３の裏面に赤外線６を集光または結像させ
る回折光学レンズ４を一体形成したので、外部レンズの
働きをする回折光学レンズ４のサイズは赤外線入射フィ
ルタ３よりも大きくなることはなく、また封止缶２と回
折光学レンズ４との位置関係の構成から封止缶２の外側
に外部レンズを設ける必要もないので焦電型赤外線セン
サの小型化を図ることができるものである。
【００１５】さらに、外部レンズを設けていないので、
赤外線６の反射や吸収の影響によって、焦電体１に入射
する光量を非常に小さくすることもなく、焦電体１には
十分に赤外線６が入射し、焦電型赤外線センサの感度の
向上を図ることもできるものである。
赤外線６の反射や吸収の影響によって、焦電体１に入射
する光量を非常に小さくすることもなく、焦電体１には
十分に赤外線６が入射し、焦電型赤外線センサの感度の
向上を図ることもできるものである。
【００１６】なお、本実施例では回折光学レンズ４を赤
外線入射フィルタ３の裏面に設けたが赤外線入射フィル
タ３の表面に設けても同様の効果を得ることができる。
外線入射フィルタ３の裏面に設けたが赤外線入射フィル
タ３の表面に設けても同様の効果を得ることができる。
【００１７】また、図３に示すように、回折光学レンズ
４を光学調整する場合、赤外線入射フィルタ３を封止缶
２に取り付ける段階で、回折光学レンズ４は光軸方向お
よび光軸に垂直な平面上の２軸（ｘ，ｙ軸）の回転方向
に対して固定されるので、光学調整がｘ，ｙ軸と光軸の
回転方向の位置合わせだけになり容易にすることができ
る。
４を光学調整する場合、赤外線入射フィルタ３を封止缶
２に取り付ける段階で、回折光学レンズ４は光軸方向お
よび光軸に垂直な平面上の２軸（ｘ，ｙ軸）の回転方向
に対して固定されるので、光学調整がｘ，ｙ軸と光軸の
回転方向の位置合わせだけになり容易にすることができ
る。
【００１８】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について図面を参照しながら説明する。図４は第１の実
施例で用いた回折光学レンズを改良した回折光学レンズ
の平面図、図５は同回折光学レンズの拡大断面図であ
る。
について図面を参照しながら説明する。図４は第１の実
施例で用いた回折光学レンズを改良した回折光学レンズ
の平面図、図５は同回折光学レンズの拡大断面図であ
る。
【００１９】本実施例における焦電型赤外線センサは、
実施例１で用いた焦電型赤外線センサの回折光学レンズ
４を改良したものである。図４、図５に示すように、回
折光学レンズ４は、位相変調量に応じた凹凸を有し、同
心円状の凹凸のパターンが外周に向かうに従って周期が
小さくなるようにし、回折現象による赤外線６の集光効
率を大きくした構成である。
実施例１で用いた焦電型赤外線センサの回折光学レンズ
４を改良したものである。図４、図５に示すように、回
折光学レンズ４は、位相変調量に応じた凹凸を有し、同
心円状の凹凸のパターンが外周に向かうに従って周期が
小さくなるようにし、回折現象による赤外線６の集光効
率を大きくした構成である。
【００２０】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サについて、以下その特性について説明する。回折光学
レンズ４は位相変調量に応じた凹凸を有しているので、
凹凸のピッチおよび溝の深さは入射する赤外線６の波長
に依存することになり、赤外線６の波長に依存する形状
Ａの側辺に凹凸の端部が一致するようになる。このと
き、凹凸の溝の深さｔは赤外線の波長をλ、回折光学レ
ンズ４の屈折率をｎとすると、ｔ＝λ／２（ｎ−１）と
なり、回折光学レンズ４における赤外線６の回折効率は
最大となることにより、入射赤外線の回折光学レンズ４
に入射する赤外線６の回折効率が向上する。この結果、
焦電体１に集光または結像する赤外線６の光量を増加さ
せることができる。
サについて、以下その特性について説明する。回折光学
レンズ４は位相変調量に応じた凹凸を有しているので、
凹凸のピッチおよび溝の深さは入射する赤外線６の波長
に依存することになり、赤外線６の波長に依存する形状
Ａの側辺に凹凸の端部が一致するようになる。このと
き、凹凸の溝の深さｔは赤外線の波長をλ、回折光学レ
ンズ４の屈折率をｎとすると、ｔ＝λ／２（ｎ−１）と
なり、回折光学レンズ４における赤外線６の回折効率は
最大となることにより、入射赤外線の回折光学レンズ４
に入射する赤外線６の回折効率が向上する。この結果、
焦電体１に集光または結像する赤外線６の光量を増加さ
せることができる。
【００２１】このように本実施例によれば、第１の実施
例の効果に加えて、回折光学レンズ４は位相変調量に応
じた凹凸を有し、同心円状の凹凸のパターンが外周に向
かうに従って周期が小さくなるようにし、回折現象によ
る赤外線６の集光効率を大きくしているので、凹凸のピ
ッチおよび溝の深さは入射する赤外線６の波長に依存す
ることになり、赤外線６の波長に依存する形状Ａの側辺
に凹凸の端部が一致するようになるので、回折光学レン
ズ４の回折効率が向上して、焦電体１に集光または結像
する赤外線６の光量が増加し、焦電型赤外線センサの感
度を向上させることができる。
例の効果に加えて、回折光学レンズ４は位相変調量に応
じた凹凸を有し、同心円状の凹凸のパターンが外周に向
かうに従って周期が小さくなるようにし、回折現象によ
る赤外線６の集光効率を大きくしているので、凹凸のピ
ッチおよび溝の深さは入射する赤外線６の波長に依存す
ることになり、赤外線６の波長に依存する形状Ａの側辺
に凹凸の端部が一致するようになるので、回折光学レン
ズ４の回折効率が向上して、焦電体１に集光または結像
する赤外線６の光量が増加し、焦電型赤外線センサの感
度を向上させることができる。
【００２２】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について図面を参照しながら説明する。図６は第２の実
施例で用いた回折光学レンズを改良した回折光学レンズ
の拡大断面図である。
について図面を参照しながら説明する。図６は第２の実
施例で用いた回折光学レンズを改良した回折光学レンズ
の拡大断面図である。
【００２３】本実施例における焦電型赤外線センサは、
実施例２で用いた焦電型赤外線センサの回折光学レンズ
４を改良したものである。図６に示すように、回折光学
レンズ４は、位相変調量に応じた凹凸を有するととも
に、凹凸の形状を階段状にし、その段数を８とした構成
である。
実施例２で用いた焦電型赤外線センサの回折光学レンズ
４を改良したものである。図６に示すように、回折光学
レンズ４は、位相変調量に応じた凹凸を有するととも
に、凹凸の形状を階段状にし、その段数を８とした構成
である。
【００２４】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サについて、以下その特性について説明する。回折光学
レンズ４は位相変調量に応じた凹凸の形状を階段状にし
ているので、凹凸のピッチおよび溝の深さは入射する赤
外線６の波長に依存することになり、赤外線６の波長に
依存する形状Ａの側辺に階段状の凹凸の８つの端部が一
致するようになる。このとき、凹凸の溝の深さｔは赤外
線の波長をλ、回折光学レンズ４の屈折率をｎとする
と、ｔ＝７λ／８（ｎ−１）となり、回折光学レンズ４
における赤外線６の回折効率は最大となって、入射赤外
線の回折光学レンズ４に入射する赤外線６の回折効率が
向上する。この結果、焦電体１に集光または結像する赤
外線６の光量を一層増加させることができる。
サについて、以下その特性について説明する。回折光学
レンズ４は位相変調量に応じた凹凸の形状を階段状にし
ているので、凹凸のピッチおよび溝の深さは入射する赤
外線６の波長に依存することになり、赤外線６の波長に
依存する形状Ａの側辺に階段状の凹凸の８つの端部が一
致するようになる。このとき、凹凸の溝の深さｔは赤外
線の波長をλ、回折光学レンズ４の屈折率をｎとする
と、ｔ＝７λ／８（ｎ−１）となり、回折光学レンズ４
における赤外線６の回折効率は最大となって、入射赤外
線の回折光学レンズ４に入射する赤外線６の回折効率が
向上する。この結果、焦電体１に集光または結像する赤
外線６の光量を一層増加させることができる。
【００２５】さらに、凹凸の形状がｍ個の段数を有した
階段状である場合も、凹凸のピッチおよび溝の深さは入
射する赤外線６の波長に依存することになり、赤外線８
の波長に依存する形状Ａの側辺に階段状の凹凸のｍ個の
端部が一致するようになる。このとき、凹凸の溝の深さ
ｔは赤外線の波長をλ、回折光学レンズ４の屈折率をｎ
とすると、ｔ＝（ｍ−１）／ｍ×λ／（ｎ−１）となっ
て、入射赤外線の回折光学レンズ４に入射する赤外線６
の回折効率が向上する。特に、凹凸の段数ｍが１６個の
ときに回折光学レンズ４における赤外線６の回折効率は
最大となる。
階段状である場合も、凹凸のピッチおよび溝の深さは入
射する赤外線６の波長に依存することになり、赤外線８
の波長に依存する形状Ａの側辺に階段状の凹凸のｍ個の
端部が一致するようになる。このとき、凹凸の溝の深さ
ｔは赤外線の波長をλ、回折光学レンズ４の屈折率をｎ
とすると、ｔ＝（ｍ−１）／ｍ×λ／（ｎ−１）となっ
て、入射赤外線の回折光学レンズ４に入射する赤外線６
の回折効率が向上する。特に、凹凸の段数ｍが１６個の
ときに回折光学レンズ４における赤外線６の回折効率は
最大となる。
【００２６】このように本実施例によれば、第２の実施
例の効果に加えて、回折光学レンズ４は位相変調量に応
じた凹凸を有するとともに、凹凸の形状を階段状にする
ので、凹凸のピッチおよび溝の深さは入射する赤外線６
の波長に依存することになり、赤外線６の波長に依存す
る形状Ａの側辺に階段状の凹凸の端部が一致するように
なるので、回折光学レンズ４の回折効率が向上して、焦
電体１に集光または結像する赤外線６の光量が増加し、
焦電型赤外線センサの感度を一層向上させることができ
る。特に、凹凸の段数が１６のときに回折効率は最大と
なり、焦電型赤外線センサの感度が最も良い。
例の効果に加えて、回折光学レンズ４は位相変調量に応
じた凹凸を有するとともに、凹凸の形状を階段状にする
ので、凹凸のピッチおよび溝の深さは入射する赤外線６
の波長に依存することになり、赤外線６の波長に依存す
る形状Ａの側辺に階段状の凹凸の端部が一致するように
なるので、回折光学レンズ４の回折効率が向上して、焦
電体１に集光または結像する赤外線６の光量が増加し、
焦電型赤外線センサの感度を一層向上させることができ
る。特に、凹凸の段数が１６のときに回折効率は最大と
なり、焦電型赤外線センサの感度が最も良い。
【００２７】なお、回折光学レンズ４の表面または裏面
に無反射干渉膜を形成することによって、回折光学レン
ズ４における反射がほとんどなくなるので、焦電型赤外
線センサの感度をさらに向上させることができる。
に無反射干渉膜を形成することによって、回折光学レン
ズ４における反射がほとんどなくなるので、焦電型赤外
線センサの感度をさらに向上させることができる。
【００２８】また、回折光学レンズ４を形成した面と反
対の赤外線フィルタ３の面に、特定波長領域のみ透過す
る干渉膜フィルタを形成することによって、太陽光や白
熱灯などの外乱光をカットして、焦電型赤外線センサの
感度をさらに向上させることができる。
対の赤外線フィルタ３の面に、特定波長領域のみ透過す
る干渉膜フィルタを形成することによって、太陽光や白
熱灯などの外乱光をカットして、焦電型赤外線センサの
感度をさらに向上させることができる。
【００２９】（実施例４）以下、本発明の第４の実施例
について説明する。
について説明する。
【００３０】焦電型赤外線センサは、実施例１における
焦電型赤外線センサの赤外線入射フィルタ３と回折光学
素子として用いる回折光学レンズ４を構成する物質を同
物質とし、かつこの物質はＳｉまたはＧｅの少なくとも
一方を含むか、あるいはＧａまたはＩｎの少なくとも一
方と、ＡｓまたはＰの少なくとも一方とを含む物質にし
た構成である。
焦電型赤外線センサの赤外線入射フィルタ３と回折光学
素子として用いる回折光学レンズ４を構成する物質を同
物質とし、かつこの物質はＳｉまたはＧｅの少なくとも
一方を含むか、あるいはＧａまたはＩｎの少なくとも一
方と、ＡｓまたはＰの少なくとも一方とを含む物質にし
た構成である。
【００３１】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サについて、以下その特性について説明する。赤外線入
射フィルタ３と回折光学レンズ４を構成する物質を同物
質とし、かつこの物質はＳｉまたはＧｅの少なくとも一
方を含むか、あるいはＧａまたはＩｎの少なくとも一方
と、ＡｓまたはＰの少なくとも一方とを含む物質にする
ことにより、赤外線入射フィルタ３の内部に回折光学レ
ンズ４を形成することができるので、焦電型赤外線セン
サの一層の小型化を図ることができるとともに、さら
に、回折光学レンズ４の屈折率を大きくすることができ
るので、凹凸を有した回折光学レンズ４を用いた場合
は、凹凸の溝の深さを浅くすることができ、回折光学レ
ンズ４の製造における製造時間を短縮することができ
る。
サについて、以下その特性について説明する。赤外線入
射フィルタ３と回折光学レンズ４を構成する物質を同物
質とし、かつこの物質はＳｉまたはＧｅの少なくとも一
方を含むか、あるいはＧａまたはＩｎの少なくとも一方
と、ＡｓまたはＰの少なくとも一方とを含む物質にする
ことにより、赤外線入射フィルタ３の内部に回折光学レ
ンズ４を形成することができるので、焦電型赤外線セン
サの一層の小型化を図ることができるとともに、さら
に、回折光学レンズ４の屈折率を大きくすることができ
るので、凹凸を有した回折光学レンズ４を用いた場合
は、凹凸の溝の深さを浅くすることができ、回折光学レ
ンズ４の製造における製造時間を短縮することができ
る。
【００３２】また、物質として、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｇａ，Ａ
ｓ，ＩｎＰ，ＧａＰの何れかを用いた場合にはその効果
はさらに一層する。
ｓ，ＩｎＰ，ＧａＰの何れかを用いた場合にはその効果
はさらに一層する。
【００３３】さらに、実施例１，２，３，４では回折光
学素子として回折光学レンズ４を用いたが、屈折率変調
型の回折光学レンズを用いても同様の効果を得ることが
できる。
学素子として回折光学レンズ４を用いたが、屈折率変調
型の回折光学レンズを用いても同様の効果を得ることが
できる。
【００３４】（実施例５）以下、本発明の第５の実施例
について説明する。
について説明する。
【００３５】焦電型赤外線センサは、実施例１における
焦電型赤外線センサの焦電体１を酸化マグネシウム基板
上に形成したランタンを含有するチタン酸鉛（以下ＰＬ
Ｔという）薄膜で構成したものである。
焦電型赤外線センサの焦電体１を酸化マグネシウム基板
上に形成したランタンを含有するチタン酸鉛（以下ＰＬ
Ｔという）薄膜で構成したものである。
【００３６】以上のように構成することにより、通常、
焦電体１として用いるセラミックのものと比べ、ＰＬＴ
薄膜の方が１／１０の面積でも同等の感度が得られ、さ
らに１０倍の応答速度があるので、焦電体１を内部に設
ける封止缶２のサイズを縮小できる。
焦電体１として用いるセラミックのものと比べ、ＰＬＴ
薄膜の方が１／１０の面積でも同等の感度が得られ、さ
らに１０倍の応答速度があるので、焦電体１を内部に設
ける封止缶２のサイズを縮小できる。
【００３７】このように本実施例によれば、ＰＬＴ薄膜
を焦電体１として用いるので、焦電型赤外線センサの一
層の小型化を図ることができる。
を焦電体１として用いるので、焦電型赤外線センサの一
層の小型化を図ることができる。
【００３８】（実施例６）以下、本発明の第６の実施例
について説明する。
について説明する。
【００３９】図７は第３の実施例における焦電型赤外線
センサに用いた回折光学レンズ４の階段状の凹凸形状の
製造方法を示す工程図である。
センサに用いた回折光学レンズ４の階段状の凹凸形状の
製造方法を示す工程図である。
【００４０】図７に示すように、回折光学レンズ４の階
段状の凹凸形状はエッチングによって製造しており、段
数が４個の場合は、図７（ａ）に示すようにフォトリソ
グラフィでレジストパターンを形成する第１工程と、図
７（ｂ）に示すように回折光学レンズ４の屈折率をｎ、
赤外線６の入射光の波長をλとしたとき、ドライエッチ
ングで深さ１／２×λ／（ｎ−１）だけ掘込む第２工程
と、図７（ｃ）に示すようにフォトリソグラフィでレジ
ストパターンを形成する第３工程と、図７（ｄ）に示す
ようにドライエッチングで深さ１／４×λ／（ｎ−１）
だけ掘込む第４工程とを有した構成である。
段状の凹凸形状はエッチングによって製造しており、段
数が４個の場合は、図７（ａ）に示すようにフォトリソ
グラフィでレジストパターンを形成する第１工程と、図
７（ｂ）に示すように回折光学レンズ４の屈折率をｎ、
赤外線６の入射光の波長をλとしたとき、ドライエッチ
ングで深さ１／２×λ／（ｎ−１）だけ掘込む第２工程
と、図７（ｃ）に示すようにフォトリソグラフィでレジ
ストパターンを形成する第３工程と、図７（ｄ）に示す
ようにドライエッチングで深さ１／４×λ／（ｎ−１）
だけ掘込む第４工程とを有した構成である。
【００４１】この構成によると、エッチングによって回
折光学レンズ４の階段状の凹凸形状が凹凸の角部がシャ
ープで正確な矩形形状の凹凸を形成するので、回折光学
レンズ４の製造を容易に行うことができる。
折光学レンズ４の階段状の凹凸形状が凹凸の角部がシャ
ープで正確な矩形形状の凹凸を形成するので、回折光学
レンズ４の製造を容易に行うことができる。
【００４２】このように本実施例によれば、エッチング
によって位相変調量に応じた階段状の凹凸形状を形成す
るので、回折光学レンズ４の製造を容易に行うことがで
きるものである。
によって位相変調量に応じた階段状の凹凸形状を形成す
るので、回折光学レンズ４の製造を容易に行うことがで
きるものである。
【００４３】
【発明の効果】このように本発明によれば、赤外線入射
フィルタの表面または裏面に赤外線を集光または結像さ
せる回折光学素子を一体形成したので、外部レンズの働
きをする回折光学素子のサイズは赤外線入射フィルタよ
りも大きくなることはなく、また封止缶と回折光学素子
との位置関係の構成から封止缶の外側に外部レンズを設
ける必要もないので、センサの小型化を図ることがで
き、また赤外線の反射や吸収の影響によって、焦電体に
入射する光量を非常に小さくする要因であった外部レン
ズを設けていないので、焦電体には十分に赤外線が入射
し、センサの感度の向上を図ることができる焦電型赤外
線センサを提供できるものである。
フィルタの表面または裏面に赤外線を集光または結像さ
せる回折光学素子を一体形成したので、外部レンズの働
きをする回折光学素子のサイズは赤外線入射フィルタよ
りも大きくなることはなく、また封止缶と回折光学素子
との位置関係の構成から封止缶の外側に外部レンズを設
ける必要もないので、センサの小型化を図ることがで
き、また赤外線の反射や吸収の影響によって、焦電体に
入射する光量を非常に小さくする要因であった外部レン
ズを設けていないので、焦電体には十分に赤外線が入射
し、センサの感度の向上を図ることができる焦電型赤外
線センサを提供できるものである。
【図１】本発明の第１の実施例における焦電型赤外線セ
ンサの断面図
ンサの断面図
【図２】同回折光学レンズの拡大断面図
【図３】同回折光学レンズの光学調整時における動作を
説明する斜視図
説明する斜視図
【図４】本発明の第２の実施例における焦電型赤外線セ
ンサの回折光学レンズの平面図
ンサの回折光学レンズの平面図
【図５】同回折光学レンズの拡大断面図
【図６】本発明の第３の実施例における焦電型赤外線セ
ンサの回折光学レンズの拡大断面図
ンサの回折光学レンズの拡大断面図
【図７】同回折光学レンズの製造方法を示す工程図
【図８】従来の焦電型赤外線センサの断面図
１ 焦電体 ２ 封止缶 ３ 赤外線入射フィルタ ４ 回折光学レンズ ５ 開口部 ６ 赤外線
フロントページの続き (72)発明者 小川 久仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 開口部を有する封止缶と、前記封止缶の
内部に設けた赤外線を検知する焦電体と、前記封止缶の
開口部に設けた赤外線入射フィルタと、前記赤外線入射
フィルタの表面または裏面に設けた前記焦電体に前記赤
外線を集光または結像させる回折光学素子とを有した焦
電型赤外線センサ。 - 【請求項２】 回折光学素子として回折光学レンズを用
い、前記回折光学レンズは、その位相変調量に応じた凹
凸を有するとともに、前記凹凸の溝の深さは前記回折光
学レンズの全面で一様にした請求項１記載の焦電型赤外
線センサ。 - 【請求項３】 凹凸の形状は階段状であるとともに、前
記凹凸の溝の深さは階段の段数をｍ、入射赤外線の波長
をλ、赤外線入射フィルタの屈折率をｎとすると、（ｍ
−１）／（ｍ×λ）／（ｎ−１）である請求項２記載の
焦電型赤外線センサ。 - 【請求項４】 エッチングによって形成した矩形形状の
凹凸を備えた回折光学レンズを有した請求項２記載の焦
電型赤外線センサ。 - 【請求項５】 回折光学素子の表面または裏面に、無反
射干渉膜を有した請求項１記載の焦電型赤外線センサ。 - 【請求項６】 赤外線入射フィルタは、回折光学素子を
形成した面と反対の面に、特定波長領域において透過す
る干渉膜フィルタを有した請求項１記載の焦電型赤外線
センサ。 - 【請求項７】 赤外線入射フィルタを構成する物質と、
回折光学素子を構成する物質とは同物質であり、かつ前
記物質は屈折率が３以上であって、ＳｉまたはＧｅの少
なくとも一方を含むか、あるいはＧａまたはＩｎの少な
くとも一方と、ＡｓまたはＰの少なくとも一方とを含む
物質である請求項１記載の焦電型赤外線センサ。 - 【請求項８】 物質は、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｇａ，Ａｓ，Ｉｎ
Ｐ，ＧａＰの何れかである請求項７記載の焦電型赤外線
センサ。 - 【請求項９】 焦電体はランタンを含有したチタン酸鉛
薄膜である請求項１記載の焦電型赤外線センサ。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5236202A JPH0792026A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 焦電型赤外線センサ |
| KR1019940023798A KR0141447B1 (ko) | 1993-09-22 | 1994-09-17 | 초전형 적외선센서 |
| EP98100154A EP0838670B1 (en) | 1993-09-22 | 1994-09-21 | A pyroelectric type infrared sensor |
| DE69418967T DE69418967T2 (de) | 1993-09-22 | 1994-09-21 | Pyroelektrischer Infrarotsensor |
| EP94114870A EP0650039B1 (en) | 1993-09-22 | 1994-09-21 | A pyroelectric type infrared sensor |
| DE69432364T DE69432364T2 (de) | 1993-09-22 | 1994-09-21 | Pyroelektrischer Infrarotsensor |
| US08/310,399 US5567941A (en) | 1993-09-22 | 1994-09-22 | Pyroelectric type infrared sensor |
| CN94116279A CN1128345C (zh) | 1993-09-22 | 1994-09-22 | 热电型红外线传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5236202A JPH0792026A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 焦電型赤外線センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0792026A true JPH0792026A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=16997298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5236202A Pending JPH0792026A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 焦電型赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792026A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008128912A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Works Ltd | 赤外線検出装置およびその製造方法 |
| WO2009101080A1 (en) * | 2008-02-11 | 2009-08-20 | Analog Devices Inc. | Electromagnetic radiation sensor with diffractive optical element and aperture stop |
| US7692148B2 (en) | 2005-01-26 | 2010-04-06 | Analog Devices, Inc. | Thermal sensor with thermal barrier |
| US7718967B2 (en) | 2005-01-26 | 2010-05-18 | Analog Devices, Inc. | Die temperature sensors |
| US7986027B2 (en) | 2006-10-20 | 2011-07-26 | Analog Devices, Inc. | Encapsulated metal resistor |
| US8487260B2 (en) | 2005-01-26 | 2013-07-16 | Analog Devices, Inc. | Sensor |
| US8523427B2 (en) | 2008-02-27 | 2013-09-03 | Analog Devices, Inc. | Sensor device with improved sensitivity to temperature variation in a semiconductor substrate |
| JP2019023738A (ja) * | 2011-11-17 | 2019-02-14 | コーニング インコーポレイテッド | スパークル低減面を備えた多色画素化ディスプレイ |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58187822A (ja) * | 1982-04-27 | 1983-11-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 焦電形赤外線検出素子 |
| JPS63129677A (ja) * | 1986-11-20 | 1988-06-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 焦電型赤外線アレイ素子及びその製造方法 |
| JPH01156572U (ja) * | 1988-04-20 | 1989-10-27 | ||
| JPH02251782A (ja) * | 1989-03-25 | 1990-10-09 | Omron Tateisi Electron Co | 投受光装置 |
| JPH04213421A (ja) * | 1990-02-06 | 1992-08-04 | Hughes Aircraft Co | 非球面２進格子光学的表面を備えた光学素子 |
| JPH0524880A (ja) * | 1991-07-24 | 1993-02-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 赤外線透過性レンズおよびそれを用いた人体検知センサー装置 |
| JPH0523070U (ja) * | 1991-08-29 | 1993-03-26 | 株式会社大真空 | 赤外線検出器 |
| JPH05110959A (ja) * | 1991-10-15 | 1993-04-30 | Sharp Corp | 固体撮像装置 |
| JPH0536327U (ja) * | 1991-10-21 | 1993-05-18 | 三菱電機株式会社 | 撮像装置 |
| JPH05133803A (ja) * | 1991-11-14 | 1993-05-28 | Matsushita Electric Works Ltd | 赤外線検出素子 |
-
1993
- 1993-09-22 JP JP5236202A patent/JPH0792026A/ja active Pending
Patent Citations (10)
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| US8487260B2 (en) | 2005-01-26 | 2013-07-16 | Analog Devices, Inc. | Sensor |
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