JPH08178748A - 焦電アレイセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 赤外線受光素子にのみ赤外線を正確に入射さ
せ、正確なセンサ出力を得ることができる焦電アレイセ
ンサを提供する。 【構成】 赤外線受光電極２と補償電極３とを電極接続
部４を介して連結して電極対８を形成し、この複数の電
極対８をそれぞれ間隔を介して焦電体基板５の表面にア
レイ状に配設する。焦電体基板５の裏面には、前記各赤
外線受光電極２と各補償電極３のそれぞれに対向する位
置に外部電気回路への取出用の対向電極６，７を配設
し、赤外線受光電極２と対向電極６を有する受光素子部
と、補償電極３と対向電極７を有する補償素子部を形成
する。赤外線受光電極２と補償電極３は赤外線を反射す
る金属等により形成し、赤外線受光電極２の受光表面に
は赤外線吸収膜９を形成し、焦電体基板表面側に赤外線
が照射されたときに、赤外線受光電極２にのみ赤外線を
入射させ、補償電極３では赤外線を反射して赤外線遮光
状態とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱線等の赤外線を検知
する焦電アレイセンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱線等の赤外線を検知する赤外線センサ
の一例として、焦電型のセンサが用いられており、図５
には、特開平６−６６６３０号公報に提案されている焦
電アレイセンサの素子部10が分解状態で示されている。
同図において、例えば強誘電体材料等により形成された
焦電体基板５の表面には、赤外線受光電極２と補償電極
３とが対となって、それぞれ間隔を介して複数アレイ状
に配設されており、各電極２，３には、焦電体基板５の
側端側にかけて、外部電気回路へのリード部13，14がそ
れぞれ設けられている。焦電体基板５の裏面には、前記
各赤外線受光電極２と各補償電極３のそれぞれに対向す
る位置に対向電極６，７が配設されている。

【０００３】焦電体基板５の表面側には、赤外線受光電
極２に対応する位置に赤外線選択透過窓16を形成した金
属等の赤外線選択透過基板15が、焦電体基板５と数mm以
下の間隔を介して配設されている。そして、このような
赤外線選択透過基板15を設けることにより、図の矢印の
方向から、素子部10に赤外線が入射したときに、その赤
外線を、赤外線選択透過窓16を介して赤外線受光電極２
側に選択的に入射させ、一方、補償電極３側に入射しよ
うとする赤外線を赤外線選択透過基板15により遮断する
ようになっている。

【０００４】なお、焦電アレイセンサは、図４に示すよ
うに、素子部10と間隔を介して配設された赤外線透過レ
ンズ19とチョッパ20とを有しており、赤外線は、チョッ
パ20を介して断続的に赤外線透過レンズ19に入射し、赤
外線透過レンズ19で集光された後に、断続的に素子部10
に入射する。

【０００５】図３には、この焦電アレイセンサの回路構
成が示されている。同図に示すように、前記素子部10
は、赤外線受光電極２と対向電極６により形成される受
光部11と、補償電極３と対向電極７とにより形成される
補償部12とを有して構成されており、例えば、受光部11
側が差動増幅回路18の非反転入力端子側に接続され、補
償部12側が差動増幅回路18の反端入力端子側に接続され
ている。また、図のＲ₁，Ｒ₂ ，Ｒ₃ は、抵抗を示して
いる。

【０００６】このような回路構成を有することにより、
この焦電アレイセンサは、受光部11側で発生する電荷と
補償部12側で発生する電荷の差を電圧として出力するよ
うになっており、それにより、素子部10の温度変化や振
動等の影響を受けることなく、赤外線受光電極２により
受光した赤外線に応じた検出信号を出力することができ
るようになっており、赤外線の検知を正確に行えるよう
になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記焦
電アレイセンサにおいては、別構成の焦電体基板５と赤
外線選択透過基板15とが間隔を介して配設されているの
で、素子部10に温度変化や振動等が加わったときに、赤
外線選択透過基板15の赤外線選択透過窓16と焦電体基板
５の表面の赤外線受光電極２との位置ずれが生じ易く、
赤外線が赤外線選択透過窓16を介して的確に赤外線受光
電極２に入射できなくなるといった問題があった。そう
なると、赤外線受光電極２への赤外線入射量が減少し、
センサ出力が低下してしまうことになる。

【０００８】また、焦電体基板５と赤外線選択透過基板
15との間に間隔があるために、赤外線選択透過窓16から
斜めに入射した赤外線が補償電極３側に入射することも
あり、そうすると、補償電極３側でも赤外線を受光し
て、補償部12側の電荷も増加してしまうために、受光部
11の電荷と補償部12の電荷との差から得られる電圧出力
が低下してしまい、センサ出力が低下してしまうために
問題であった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、赤外線を赤外線受光電極に
のみ正確に入射させることが可能であり、それにより正
確なセンサ出力を得ることができる焦電アレイセンサを
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のように構成されている。すなわち、本
発明は、赤外線受光電極と補償電極とを対として複数の
電極対が焦電体基板表面にそれぞれ間隔を介してアレイ
状に配設されており、焦電体基板の裏面には前記各赤外
線受光電極と各補償電極のそれぞれに対向する位置に対
向電極が配設されており、前記赤外線受光電極と補償電
極のうち少なくとも補償電極は赤外線を反射する赤外反
射体により形成され、かつ、赤外線受光電極の受光表面
には赤外線吸収膜が形成されていることを特徴として構
成されている。

【００１１】

【作用】上記構成の本発明において、焦電体基板表面側
に赤外線が入射するが、赤外線受光電極と補償電極は赤
外線を反射する赤外反射体により形成され、かつ、赤外
線受光電極の受光表面には赤外線吸収膜が形成されてい
るために、受光表面に赤外線吸収膜が形成されている赤
外線受光電極には赤外線が入射し、一方、赤外線吸収膜
が形成されていない補償電極は、赤外反射体により赤外
線を反射して赤外線遮光状態となる。したがって、前記
赤外線は、赤外線受光電極にのみ正確に入射することと
なり、それにより、焦電アレイセンサは正確なセンサ出
力を得ることが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、これまで説明し
てきた焦電アレイセンサと同一名称部分には同一符号を
付し、その詳細説明は省略する。図１には、本発明に係
る焦電アレイセンサの一実施例の素子部10が焦電体基板
５の表面側から見た図と裏面側から見た図により示され
ている。本実施例が図５に示した素子部を有する焦電ア
レイセンサと異なる特徴的なことは、赤外線受光電極２
と補償電極３は赤外線を反射する赤外反射体により形成
し、かつ、赤外線受光電極２の受光表面には赤外線を吸
収する赤外線吸収膜９を形成したことと、赤外線選択透
過基板15を省略したことである。

【００１３】図２には、図１のＡ−Ａ断面図が示されて
おり、図１，２に示すように、本実施例では、赤外線受
光電極２と補償電極３とは、電極接続部４を介して連結
されており、それにより、一対の電極対８が形成されて
いる。この電極対８は、赤外反射体としての銀（Ａ
ｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属によ
り、蒸着もしくはスパッタ法を用いて一体的に形成され
ており、焦電体基板５の表面に密着させて設けられてお
り、各電極対８はそれぞれ間隔を介してリニアアレイ状
に配設されている。このように、赤外線受光電極２、補
償電極３、電極接続部４を同一材料に用いれば、同一工
程で各電極２，３，４を形成できることになり、製造工
程を簡略化することができる。また、赤外線受光電極２
の受光表面には、スクリーン印刷等により赤外線吸収膜
が形成されている。

【００１４】各赤外線受光電極２および補償電極３と対
向する焦電体基板５の裏面に形成されている対向電極
６，７は、前記電極対８と同様に金属等を蒸着もしくは
スパッタ法により焦電体基板５に密着させて形成されて
おり、本実施例では、各対向電極６，７は焦電体基板５
の側面側に至るように形成され、それにより、各対向電
極６，７が外部電気回路への取出用（接続用）としても
機能するようになっている。

【００１５】本実施例でも、図５に示した提案の焦電ア
レイセンサと同様に、図３に示す回路構成を有してお
り、また、図４に示すような赤外線透過レンズ19および
チョッパ20を有して構成されている。

【００１６】本実施例は以上のように構成されており、
図４に示すように、赤外線がチョッパ20と赤外線透過レ
ンズ19とを介して断続的に素子部10に入射するが、本実
施例では、前記提案の焦電アレイセンサと異なり、赤外
線選択透過基板15が設けられていないために、赤外線透
過レンズ19により集光された赤外線は焦電体基板５の表
面側に直接入射する。そして、その赤外線は、赤外線受
光電極２と補償電極３の両方に入射しようとするが、補
償電極３は赤外反射体により形成されていて受光表面に
赤外線吸収膜が形成されていないために、補償電極３に
届いた赤外線は補償電極３の受光表面で反射し、それに
より、補償電極３は赤外線遮光状態となる。一方、赤外
線受光電極２は、その受光表面に赤外線吸収膜９が形成
されているために、赤外線が赤外線吸収膜９に吸収さ
れ、赤外線受光電極２はその赤外線を受光する。

【００１７】そして、赤外線受光電極２と対向電極６に
より形成されている受光部11側の電荷が対向電極６を介
して取り出されて、外部電気回路の差動増幅回路18に加
えられ、一方、補償電極３と対向電極７により形成され
る補償部12側の電荷は対向電極７を介して取り出され、
差動増幅回路18に加えられ、図３の回路構成により、受
光部11側の電荷と補償部12側の電荷との差がセンサ出力
として出力され、赤外線の検出が行われる。

【００１８】本実施例によれば、上記動作により、赤外
線透過レンズ19により集光された赤外線は焦電体基板表
面の電極対８に直接届き、直接赤外線受光電極２により
受光されるために、赤外線透過レンズ19で集光した赤外
線を赤外線選択透過基板15を介して赤外線受光電極２に
入射させる前記提案の焦電アレイセンサと異なり、赤外
線入射量が減少するようなことはなく、赤外線受光電極
２は赤外線を正確に受光することができる。

【００１９】また、本実施例によれば、上記動作によ
り、赤外線透過レンズ19により集光した赤外線が補償電
極３側にも届くことになるが、上記のように、補償電極
３側では赤外反射体により赤外線を反射して赤外線遮光
状態とすることができるために、補償電極３側に赤外線
が入射することによる補償部12側の電荷の増加はなく、
したがって、受光部11と補償部12との電荷の差により出
力されるセンサ出力の低下を抑制することが可能とな
り、焦電アレイセンサは正確なセンサ出力を得ることが
できる。

【００２０】さらに、本実施例では、赤外線選択透過基
板15を省略したことにより、赤外線選択透過基板15を形
成する手間やコストを省くことが可能となり、しかも、
前記提案の焦電アレイセンサにおいて不可欠だった赤外
線選択透過基板15の赤外線選択透過窓16と赤外線受光電
極２との位置合わせの手間も省略することが可能とな
り、その分だけ素子部10の作製を非常に容易とすること
ができ、コストも易くすることができる。さらに、本実
施例では、対向電極６，７を外部電気回路への取出用と
して機能させることにより、リード部13，14を省略した
ために、電極とリード部とを別個に設けるよりも素子部
10の作製を容易にすることができる。

【００２１】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、焦電体基板５の表面に３対の電極対８を配
設したが、電極対８の配設数は特に限定されることはな
く、複数の電極対８がそれぞれ間隔を介して焦電体基板
５の表面にアレイ状に配設されていればよい。

【００２２】また、電極対８は、上記実施例のようにリ
ニアアレイ状に配設されているとは限らず、電極対８は
２次元アレイ状に配設されていても構わない。

【００２３】さらに、上記実施例では、赤外線受光電極
２と補償電極３と電極接続部４とが一体的に形成されて
電極対８が構成されていたが、赤外線受光電極２と補償
電極３と電極接続部４とを別々に形成し、赤外線受光電
極２と補償電極３とを電極接続部４により接続するよう
にしてもよい。ただし、上記実施例のように、電極対８
を一体的に形成すると、電極対８の作製が容易となり、
電極接続部４による赤外線受光電極２と補償電極３の接
続を正確に行うことが可能となるために、電極対８を一
体的に形成することが好ましい。

【００２４】さらに、上記実施例では、各電極２，３，
６，７を、蒸着やスパッタ法により形成したが、電極
２，３，６，７の形成方法は特に限定されるものではな
く、適宜設定されるものであり、また、各電極の形状や
大きさ等も適宜設定されるものである。

【００２５】さらに、上記実施例では、対向電極６，７
を焦電体基板５の側端側に至るように形成し、それによ
り、外部電気回路への取出用として機能するようにした
が、対向電極６，７を焦電体基板５の側端側に到るよう
に形成する代わりに、別個のリード部を設けても構わな
い。

【００２６】さらに、上記実施例では、赤外線受光電極
２と補償電極３とを接続部14を介して接続し、対向電極
６，７はそれぞれ別個に設けたが、図５に示した従来提
案の焦電アレイセンサのように、赤外線受光電極２と補
償電極３とを別個に設けてもよいし、対向電極６，７を
一体的に設けてもよい。また、図５の素子部10と同様
に、赤外線受光電極２と補償電極３側を外部電気回路へ
の取出用としてもよい。

【００２７】さらに、赤外線受光電極２や補償電極３は
銀、銅、アルミニウム以外の金属等により形成してもよ
く、特に、赤外線受光電極２は、赤外反射体以外の金属
で形成してもよく、対向電極６，７や焦電体基板５の材
質等も適宜設定されるものである。

【００２８】さらに、本発明の焦電アレイセンサの回路
構成は、図３に示した回路構成に限定されることはな
く、赤外線の受光部11側の電荷と補償部12側の電荷との
差がセンサ出力として出力されるように適宜設定される
ものである。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、赤外線受光電極と補償
電極は赤外線を反射する赤外反射体により形成し、か
つ、赤外線受光電極の受光表面には赤外線吸収膜を形成
したことにより、赤外線受光電極にのみ赤外線を入射さ
せ、補償電極側では赤外線を反射して赤外線遮光状態と
することができるために、赤外線が補償電極側に入射す
ることによるセンサ出力の低下を抑制することが可能と
なる。

【００３０】また、赤外線選択透過窓を形成した赤外線
選択透過基板を焦電体基板の表面側に設けて、赤外線受
光電極側には赤外線選択透過窓を介して赤外線を入射さ
せ、補償電極側に入射する赤外線は赤外線選択透過基板
により遮断するように構成した従来提案の焦電アレイセ
ンサのように、赤外線選択透過窓と赤外線受光電極との
位置ずれによる赤外線受光素子への赤外線入射量の減少
や補償電極への赤外線の入射が生じることはないため
に、赤外線は、赤外線受光電極にのみ正確に入射するこ
とが可能となり、前記位置ずれ等の影響によるセンサ出
力の低下が生じることのない正確な焦電アレイセンサと
することができる。

【００３１】さらに、上記提案の焦電アレイセンサに不
可欠だった赤外線選択透過基板を省略することにより、
赤外線選択透過基板を形成する手間やコストを省略する
ことが可能となり、しかも、赤外線選択透過窓と赤外線
受光電極との位置合わせの手間も省くことが可能となる
ために、焦電アレイセンサの作製を容易なものとするこ
とができるし、コストも易くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る焦電アレイセンサの一実施例の素
子部を示す要部構成図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】焦電アレイセンサの回路構成の一例を示す説明
図である。

【図４】焦電アレイセンサの素子部10への赤外線の入射
状態を示す概念説明図である。

【図５】以前に提案されている焦電アレイセンサの素子
部を示す説明図である。

【符号の説明】

２ 赤外線受光電極 ３ 補償電極 ５ 焦電体基板 ６，７ 対向電極 ８ 電極対 ９ 赤外線吸収膜 10 素子部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線受光電極と補償電極とを対として
   複数の電極対が焦電体基板表面にそれぞれ間隔を介して
   アレイ状に配設されており、焦電体基板の裏面には前記
   各赤外線受光電極と各補償電極のそれぞれに対向する位
   置に対向電極が配設されており、前記赤外線受光電極と
   補償電極のうち少なくとも補償電極は赤外線を反射する
   赤外反射体により形成され、かつ、赤外線受光電極の受
   光表面には赤外線吸収膜が形成されていることを特徴と
   する焦電アレイセンサ。