JPH08128895A - 焦電型赤外線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定した性能を有し、かつ安価な焦電型赤外
線検出器を提供する。 【構成】 焦電型赤外線検出器１０は、ステム１２を含
む。ステム１２には、矩形のアルミナ基板２０が固着さ
れる。アルミナ基板２０には、所定の電極パターン２２
が形成される。アルミナ基板２０の下面には、ＦＥＴ１
８が固着される。ＦＥＴ１８の端子は、アルミナ基板２
０の電極パターン２２に接続される。アルミナ基板２０
の上面には、支持台２４が固着される。支持台２４は、
焦電素子２６を支持し、かつ出力電圧を得るための高抵
抗体として機能する。焦電素子２６は、その長手方向の
両端部が、それぞれ支持台２４の凸部２４ａ，２４ａ′
に固着され、電気的に接続される。また、焦電素子２６
の上方には、光学フィルタ２８が配置される。そして、
キャンケース３０が、ステム１２に強固に固着され、密
封される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は焦電型赤外線検出器に
関し、特にたとえば、デュアル型の焦電型赤外線検出器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、この発明の背景となる焦電型赤
外線検出器の一例を示す回路図である。直列デュアル型
の焦電素子６には、チップ抵抗５が並列に接続される。
チップ抵抗５は、焦電素子６に生じる電荷を電圧として
取り出すためのものであり、１０¹¹Ω程度の高抵抗値の
ものが用いられる。チップ抵抗５の一端は、ＦＥＴ４の
ゲート端子に接続される。赤外線が焦電素子６に入射す
ると、焦電素子６に電荷が発生する。発生した電荷は、
チップ抵抗５により電圧として取り出される。そして、
その電圧が、ＦＥＴ４により増幅される。また、図８
は、図７の焦電型赤外線検出器の変形例を示す回路図で
ある。この変形例では、並列デュアル型の焦電素子６が
用いられる。この変形例も、図７に示す回路と同様に作
動する。

【０００３】また、焦電素子６を支持する部分からの熱
の逃げを少なくすることが、感度などの点で好ましい。
そこで、従来は、図９，図１０，図１１，および図１２
に示すような構成がとられていた。すなわち、図９は、
従来の焦電型赤外線検出器１の一例を示す正面図解図で
あり、図１０は、その要部の平面図解図である。この焦
電型赤外線検出器１は、ステム２を含む。ステム２の上
には、断面略Ｖ字形状の支持基板３が固着される。支持
基板３の中央部には、略矩形の貫通孔が形成される。支
持基板３の貫通孔には、ＦＥＴ４が嵌め込まれる。ＦＥ
Ｔ４の各端子は、支持基板３上の各電極（図示せず）に
それぞれ接続される。支持基板３上の各電極（図示せ
ず）は、それぞれ対応する端子ピン３ｂ〜３ｄに接続さ
れる。また、支持基板３上には、チップ抵抗５が固着さ
れる。チップ抵抗５の一方電極は接地され、他方電極
は、支持基板３上の電極（図示せず）を介してＦＥＴ４
のゲート端子に接続される。さらに、ＦＥＴ４の上方に
は、略矩形の焦電素子６が配置される。焦電素子６は、
その長手方向の両端部が、支持基板３の突部３ａ，３
ａ′にそれぞれ固着される。同時に、焦電素子６は、突
部３ａ，３ａ′に設けられた電極（図示せず）を介し
て、チップ抵抗５に並列に接続される。また、焦電素子
６の上方には、光学フィルタ７が配置される。光学フィ
ルタ７は、断面コ字形状のキャンケース８の内側に固着
される。キャンケース８には、光学フィルタ７および焦
電素子６に対応して、赤外線を取り込むための略矩形状
の貫通孔が形成される。そして、キャンケース８は、ス
テム２に強固に固着され、その内部が密封される。な
お、チップ抵抗５の代わりに、支持基板３上に高抵抗体
を印刷により形成する場合もある。図９および図１０に
示す構成によれば、焦電素子６が、その両端部のみで支
持基板３の突部３ａ，３ａ′に支持されるので、焦電素
子６を支持する部分からの熱の逃げを少なくすることが
でき、特性が安定化する。

【０００４】また、図１１は、従来の焦電型赤外線検出
器１の他の例を示す正面図解図であり、図１２は、その
要部の平面図解図である。この焦電型赤外線検出器１
は、部品点数を減らすために、チップ抵抗を省略したも
のである。焦電型赤外線検出器１は、ステム２を含む。
ステム２の上には、板状の支持基板３が固着される。支
持基板３の中央部には、ＦＥＴ４が固着される。ＦＥＴ
４の各端子は、支持基板３上の各電極（図示せず）にそ
れぞれ接続される。支持基板３上の各電極は、それぞれ
対応する端子ピン３ｂ〜３ｄに接続される。また、ＦＥ
Ｔ４の幅方向の両側方には、略矩形のチップコンデンサ
９，９′が配置され、それぞれ支持基板３上に固着され
る。チップコンデンサ９，９′は、焦電素子６の長手方
向の両端部を支持するためのものである。さらに、ＦＥ
Ｔ４の上方には、略矩形の焦電素子６が配置される。焦
電素子６は、その長手方向の両端部が、チップコンデン
サ９，９′にそれぞれ固着される。また、焦電素子６の
一方電極は、チップコンデンサ９および支持基板３上の
電極（図示せず）を介して接地される。焦電素子６の他
方電極は、チップコンデンサ９′および支持基板３上の
他の電極（図示せず）を介して、ＦＥＴ４のゲート端子
に接続される。そして、図９，図１０に示す焦電型赤外
線検出器１と同様に、焦電素子６の上方には光学フィル
タ７が配置され、キャンケース８により密封される。図
１１および図１２に示す構成によれば、焦電素子６が、
その両端部のみでチップコンデンサ９，９′に支持され
るので、焦電素子６を支持する部分からの熱の逃げを少
なくすることができ、特性が安定化する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
焦電型赤外線検出器では、焦電素子を支持するためのチ
ップコンデンサなどの支持部材や、チップ抵抗が別部材
として必要なため、部品点数が多くなり、組み立て工程
の複雑化およびコスト高の要因となった。また、別個の
支持部材により焦電素子を支持する場合には、焦電素子
の位置精度が悪くなるおそれがあった。その場合には、
赤外線検出器としての感度、温度特性、および外光特性
が安定せず、特にデュアル素子においては、受光面での
左右バランスが悪化するという不都合もあった。さら
に、図１１および図１２に示すように、チップ抵抗を省
いた場合には、チップ抵抗があるものに比べて検出器と
しての性能が劣るという問題があった。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、安
定した性能を有し、かつ安価な焦電型赤外線検出器を提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる焦電型
赤外線検出器は、焦電素子と、焦電素子を支持するため
の支持台とを含む焦電型赤外線検出器であって、支持台
は、焦電素子に生じる電荷を電圧として取り出すための
抵抗体を含み、焦電素子は支持台に電気的に接続され
る、焦電型赤外線検出器である。また、支持台はガラス
により形成されてもよい。さらに、支持台はＭＩＤ基板
により形成されてもよい。

【０００８】

【作用】焦電素子は、支持台によって直接支持され、か
つ、支持台に電気的に接続される。そして、抵抗体を含
む支持台によって、焦電素子に生ずる電荷が電圧として
取り出される。また、支持台をガラスにより形成した場
合には、支持台自体が抵抗体として機能する。さらに、
支持台をＭＩＤ基板により形成した場合には、焦電素子
の支持台と、電極パターンと、抵抗体とが一体的に形成
される。

【０００９】

【発明の効果】この発明にかかる焦電型赤外線検出器に
よれば、焦電素子を支持する支持台が、電圧を取り出す
抵抗体として作用するので、部品点数を削減することが
でき、部品コストを低減することができる。また、組み
立て工程を簡略化することができ、製造コストを低減す
ることが出来る。さらに、支持台によって、焦電素子が
直接支持されるので、焦電素子の取付位置精度を向上さ
せることができ、検出器としての感度、温度変化時の出
力特性、外光特性などが安定化する。また、支持台をＭ
ＩＤ基板により形成した場合には、部品点数の削減およ
び組み立て工程の簡略化とともに、小型化を図ることが
出来る。

【００１０】この発明の上述の目的、その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１１】

【実施例】図１は、この発明の一実施例を示す分解斜視
図である。図２は、図１に示す実施例の要部の平面図解
図であり、図３は、その正面図解図である。この焦電型
赤外線検出器１０は、ステム１２を含む。ステム１２
は、ステムベース１２ａを含む。ステムベース１２ａに
は、３本の端子ピン１４ａ〜１４ｃが、ステムベース１
２ａを厚み方向に貫通して形成される。このうち、端子
ピン１４ａ，１４ｂは、ガラス材１６を介してステムベ
ース１２ａに取り付けられ、端子ピン１４ｃは、ステム
ベース１２ａに接地されて取り付けられる。端子ピン１
４ａ〜１４ｃのそれぞれの上端部近傍には、後述のアル
ミナ基板２０をステムベース１２ａから浮かせて支持す
るための鍔状部材が、端子ピン１４ａ〜１４ｃの軸方向
と直交する方向に突き出し形成される。

【００１２】ステムベース１２ａの上方には、ＦＥＴ１
８が配置される。ＦＥＴ１８の上方には、矩形のアルミ
ナ基板２０が配置される。アルミナ基板２０には、所定
の電極パターン２２が複数形成される。そして、ＦＥＴ
１８の各端子は、アルミナ基板２０の各電極パターン２
２にそれぞれ電気的に接続され、かつ固着される。この
際、図３に示すように、ＦＥＴ１８は、ステムベース１
２ａと間隔を有しながら固着される。また、アルミナ基
板２０の３つの角部近傍には、端子ピン１４ａ〜１４ｃ
を嵌め込むための凹部２０ａ〜２０ｃが形成される。端
子ピン１４ａ〜１４ｃは、凹部２０ａ〜２０ｃに嵌め込
まれ、導電ペーストなどにより、各電極パターン２２に
それぞれ電気的に接続され、かつ固着される。

【００１３】アルミナ基板２０の上面には、断面略凹字
形状の支持台２４が固着される。支持台２４は、後述す
る焦電素子２６を支持し、かつ出力電圧を得るための高
抵抗体として機能するものである。支持台２４は、その
両端部近傍が、それぞれ対応する電極パターン２２と電
気的に接続される。この支持台２４としては、熱伝導度
が低く、機械的強度が得られ、かつ、１０¹¹Ω程度の抵
抗値を有する点で、たとえばガラスなどの材料から形成
することが好ましい。このような材料としては、たとえ
ばホウケイ酸ガラス、および無アルカリガラスなどが選
択できる。

【００１４】支持台２４の上面には、デュアル型の焦電
素子２６が配置される。焦電素子２６は、その長手方向
の両端部近傍が、それぞれ支持台２４の凸部２４ａ，２
４ａ′に固着され、かつ電気的に接続される。この接続
は、たとえば導電ペーストなどによりなされる。また、
図１に示すように、焦電素子２６の上方には、光学フィ
ルタ２８が配置される。光学フィルタ２８は、キャンケ
ース３０の内側に強固に固着される。キャンケース３０
には、光学フィルタ２８および焦電素子２６に対応し
て、赤外線を取り込むための矩形状の貫通孔３２が形成
される。そして、キャンケース３０は、ステム１２に強
固に固着され、その内部が密封される。

【００１５】図４は、図１に示す焦電型赤外線検出器１
０の電気的な接続状況を示す回路図である。直列デュア
ル型の焦電素子２６は、高抵抗体としての支持台２４と
並列に接続される。また、この支持台２４の一方端部
は、電極パターン２２および端子ピン１４ｃを介して接
地され、他方端部は、他の電極パターン２２を介して、
ＦＥＴ１８のゲート端子に電気的に接続される。赤外線
が焦電素子２６に入射すると、焦電素子２６に電荷が発
生する。発生した電荷は、高抵抗体としての支持台２４
により電圧として取り出される。そして、支持台２４に
より取り出された電圧が、ＦＥＴ１８により増幅され、
出力電圧を得ることができる。なお、焦電素子２６は、
直列デュアル型のものに限らず、図５に示すように、並
列デュアル型のものを用いてもよい。

【００１６】この実施例の焦電型赤外線検出器１０によ
れば、焦電素子２６を支持する支持台２４自体が、出力
電圧を取り出す高抵抗体として作用するので、従来のよ
うにチップ抵抗を別部品で準備する必要が無く、部品点
数を削減することができる。したがって、組み立て工程
を簡略化することができ、製造コストを低減することが
出来る。また、従来のように、高価なチップ抵抗や印刷
による抵抗を形成する必要がないため、部品コストを低
減することができる。さらに、焦電素子２６が、直接支
持台２４に支持されるので、図１１および図１２に示す
チップコンデンサ９，９′のような別個の支持部材を必
要としない。そのため、焦電素子２６の取付位置精度が
向上し、焦電素子２６の受光面での左右バランスが良く
なり、赤外線検出器としての感度、温度変化時の出力特
性、外光特性などが安定化する。しかも、支持台２４
は、熱伝導度の低いガラス材料から形成されるので、焦
電素子２６からの熱の逃げが少なくなり、感度、および
安定性がより向上する。

【００１７】図６は、この発明の他の実施例の要部を示
す分解斜視図である。この焦電型赤外線検出器１０の回
路構成は、図４に示したものと同じである。焦電型赤外
線検出器１０は、ＭＩＤ基板（２色成型基板、Molded I
nterconnection Device ）４０を含む。ＭＩＤ基板４０
は、基板部４２，電極部４４ａ〜４４ｄ，および抵抗部
４６が一体的に成型されてなるものである。各部は、そ
れぞれの機能に対応した触媒が添加された液晶ポリマー
で形成される。ＭＩＤ基板４０を形成するためには、ま
ず、電極部４４ａ〜４４ｄの形成を行う。電極部４４ａ
〜４４ｄは、図４に示す回路を形成するためのパターン
に配列され形成される。次に、電極部４４ａ〜４４ｄの
周囲に基板部４２が一体的に形成される。さらに、抵抗
部４６が、第３の電極部４４ｃと第４の電極部４４ｄと
の間に接続されて一体的に形成される。抵抗部４６の抵
抗値は、１０¹¹Ω程度になるように触媒の種類および添
加量などが調整される。

【００１８】ＭＩＤ基板４０の略中央部には、後述する
ＦＥＴ１８を嵌め込み収納するための略矩形の貫通孔４
０ａが形成される。貫通孔４０ａの４隅は、それぞれ電
極部４４ａ〜４４ｄに対応する位置に形成される。そし
て、第１の電極部４４ａに対応する隅部には、端子ピン
を嵌め込むための凹部４０ｂが形成され、第２の電極部
４４ｂに対応する隅部には、他の端子ピンを嵌め込むた
めの凹部４０ｃが形成される。凹部４０ｂに嵌め込まれ
た端子ピンは、第１の電極部４４ａに接続される。ま
た、凹部４０ｃに嵌め込まれた他の端子ピンは、第２の
電極部４４ｂに接続される。また、ＭＩＤ基板４０の裏
面には、別の端子ピンを挿入するためのスルーホール
（図示せず）が形成される。スルーホールに挿入された
別の端子ピンは、第４の電極部４４ｄに接続される。こ
れらの端子ピンと電極部との接続は、たとえば導電ペー
ストなどによりなされる。

【００１９】ＭＩＤ基板４０の貫通孔４０ａには、ＦＥ
Ｔ１８が嵌め込まれる。そして、ＦＥＴ１８のドレイン
端子は、第１の電極部４４ａに接続され、ソース端子
は、第２の電極部４４ｂに接続され、ゲート端子は、第
３の電極部４４ｃに接続される。

【００２０】ＦＥＴ１８の上方には、所定の間隔をおい
てデュアル型の焦電素子２６が配置される。焦電素子２
６は、その両端部近傍がＭＩＤ基板４０にそれぞれ嵌め
込まれ、第３の電極部４４ｃと第４の電極部４４ｄとに
電気的に接続される。この際、焦電素子２６の両端部近
傍のみがＭＩＤ基板４０に支持されるようにするため、
第３の電極部４４ｃおよび第４の電極部４４ｄの一部
が、ＭＩＤ基板４０の主面から上方に突出して設けられ
る。したがって、焦電素子２６は、その両端部近傍のみ
で支持され、中央部は、ＦＥＴ１８と所定の間隔を有す
ることとなる。このため、焦電素子２６からの熱の逃げ
が少なくなる。また、焦電素子２６の上方には、図１に
示す実施例と同様に光学フィルタ（図示せず）が配置さ
れる。そして、ＭＩＤ基板４０は、図１に示す実施例と
同様にステム（図示せず）に固着されて、キャンケース
（図示せず）により密封される。この焦電型赤外線検出
器１０は、図４に示す回路構成を有するので、図１に示
す焦電型赤外線検出器と同様に作動する。

【００２１】図６に示す焦電型赤外線検出器１０によれ
ば、焦電素子２６が、ＭＩＤ基板４０に直接支持され
る。したがって、焦電素子２６の取付位置精度が向上
し、焦電素子２６の受光面での左右バランスが良くな
り、赤外線検出器としての感度、温度変化時の出力特
性、外光特性などが安定化する。しかも、ＭＩＤ基板４
０を形成するための液晶ポリマーとしては、熱伝導度が
低く、機械的強度が得られる材料が選択されるので、焦
電素子２６からの熱の逃げが少なくなり、感度、および
安定性がより向上する。さらに、ＭＩＤ基板４０は、焦
電素子２６を支持する支持台として機能し、しかも、出
力電圧を取り出す高抵抗体が一体的に形成されている。
そのうえ、電極部も一体的に形成されるので、回路基板
を別部品として準備する必要がなくなり、部品点数が削
減される。したがって、焦電型赤外線検出器１０の組み
立ての容易化、および小型化を図ることできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す分解斜視図である。

【図２】図１に示す実施例の要部の平面図解図である。

【図３】図２に示す要部の正面図解図である。

【図４】図１に示す実施例の回路図である。

【図５】図４に示す回路の変形例を示す回路図である。

【図６】この発明の他の実施例の要部を示す分解斜視図
である。

【図７】この発明の背景となる焦電型赤外線検出器の回
路図である。

【図８】図７に示す回路の変形例の回路図である。

【図９】従来の焦電型赤外線検出器の構成の一例を示す
正面図解図である。

【図１０】図９に示す従来例の要部の平面図解図であ
る。

【図１１】従来の焦電型赤外線検出器の構成の他の例を
示す正面図解図である。

【図１２】図１１に示す従来例の要部の平面図解図であ
る。

【符号の説明】

１０ 焦電型赤外線検出器 １２ ステム １２ａ ステムベース １４ａ〜１４ｃ 端子ピン １６ ガラス材 １８ ＦＥＴ ２０ アルミナ基板 ２０ａ，２０ｂ 凹部 ２２ 電極パターン ２４ 支持台 ２６ 焦電素子 ２８ 光学フィルタ ３０ キャンケース ３２ 貫通孔 ４０ ＭＩＤ基板 ４０ａ 貫通孔 ４０ｂ，４０ｃ 凹部 ４２ 基板部 ４４ａ〜４４ｄ 電極部 ４６ 抵抗部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焦電素子、および前記焦電素子を支持す
   るための支持台を含む焦電型赤外線検出器であって、 前記支持台は、前記焦電素子に生じる電荷を電圧として
   取り出すための抵抗体を含み、前記焦電素子は前記支持
   台に電気的に接続される、焦電型赤外線検出器。
2. 【請求項２】 前記支持台はガラスにより形成される、
   請求項１に記載の焦電型赤外線検出器。
3. 【請求項３】 前記支持台はＭＩＤ基板により形成され
   る、請求項１に記載の焦電型赤外線検出器。