JPH08254460A - 赤外線センサ - Google Patents
赤外線センサInfo
- Publication number
- JPH08254460A JPH08254460A JP9578995A JP9578995A JPH08254460A JP H08254460 A JPH08254460 A JP H08254460A JP 9578995 A JP9578995 A JP 9578995A JP 9578995 A JP9578995 A JP 9578995A JP H08254460 A JPH08254460 A JP H08254460A
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- JP
- Japan
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- electrode
- infrared rays
- heat absorption
- infrared
- electrodes
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- Pending
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造が容易な簡単な構成によって、赤外線が
照射されたときの静電容量の変化分から赤外線を感度良
く検出できるようにする。 【構成】 赤外線の照射によって熱変形する第１の電極
と、その第１の電極と所定の間隔をもって対向するよう
に設けられる第２の電極と、その第１の電極と第２の電
極との間の静電容量の変化分を検出する手段とによって
赤外線センサを構成する。
照射されたときの静電容量の変化分から赤外線を感度良
く検出できるようにする。 【構成】 赤外線の照射によって熱変形する第１の電極
と、その第１の電極と所定の間隔をもって対向するよう
に設けられる第２の電極と、その第１の電極と第２の電
極との間の静電容量の変化分を検出する手段とによって
赤外線センサを構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線を検出する赤外
線センサに関する。
線センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、赤外線に感度を示すＩｎＳｂ，Ｈ
ｇＣｄＴｅなどの半導体センサを用いて、赤外線を直接
検出するようにしている。
ｇＣｄＴｅなどの半導体センサを用いて、赤外線を直接
検出するようにしている。
【０００３】また、最近、赤外線が照射される側が透明
な電極間に、赤外線に対して感度を有して分極率が変化
する、アルカリ土類金属元素の硫化物あるいはセレン化
合物に、Ｅｕ，Ｃｅ，Ｍｎ，Ｃｕのなかから選択された
１種以上の元素と、Ｓｍ，Ｂｉ，Ｐｂのなかから選択さ
れた１種以上の元素とを添加した特殊な材料からなる光
検知層を設けて、赤外線が照射されたときの光検知層の
分極率の変化にもとづく電極間の静電容量の変化を測定
するようにした赤外線センサが開発されている（特開平
５−１０２４９９号公報参照）。
な電極間に、赤外線に対して感度を有して分極率が変化
する、アルカリ土類金属元素の硫化物あるいはセレン化
合物に、Ｅｕ，Ｃｅ，Ｍｎ，Ｃｕのなかから選択された
１種以上の元素と、Ｓｍ，Ｂｉ，Ｐｂのなかから選択さ
れた１種以上の元素とを添加した特殊な材料からなる光
検知層を設けて、赤外線が照射されたときの光検知層の
分極率の変化にもとづく電極間の静電容量の変化を測定
するようにした赤外線センサが開発されている（特開平
５−１０２４９９号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、半導体センサでは、充分な感度が得られないとと
もに、それ自体の製造がコスト高になっており、また、
センサに熱電流が流れて発熱するので冷却する必要があ
ることである。
点は、半導体センサでは、充分な感度が得られないとと
もに、それ自体の製造がコスト高になっており、また、
センサに熱電流が流れて発熱するので冷却する必要があ
ることである。
【０００５】また、赤外線が照射されたときの光検知層
の分極率の変化にもとづく電極間の静電容量の変化を測
定するようにした赤外線センサでは、センサ部分に電流
が流れないので発熱することがないが、特殊な材料から
なる光検知層を用いているがために、それ自体の製造が
コスト高になっていることである。
の分極率の変化にもとづく電極間の静電容量の変化を測
定するようにした赤外線センサでは、センサ部分に電流
が流れないので発熱することがないが、特殊な材料から
なる光検知層を用いているがために、それ自体の製造が
コスト高になっていることである。
【０００６】そのことは、特に、赤外線による画像情報
を得ることができるようにするために、赤外線のセンサ
素子を画素単位として、そのセンサ素子を２次元状に多
数配設する場合に問題となる。
を得ることができるようにするために、赤外線のセンサ
素子を画素単位として、そのセンサ素子を２次元状に多
数配設する場合に問題となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、電極間に赤外
線に感応して静電容量が変化するような特殊な誘電物質
を何ら設けることのない簡単な構成によって、赤外線が
照射されたときの静電容量の変化分から赤外線を感度良
く検出できるようにするべく、赤外線の照射によって熱
変形する第１の電極と、その第１の電極と所定の間隔を
もって対向するように設けられる第２の電極と、その第
１の電極と第２の電極との間の静電容量の変化分を検出
する手段とによって赤外線センサを構成するようにし
て、赤外線が照射されたときの第１の電極の熱変形にも
とづく電極間の静電容量の変化からそのとき照射されて
いる赤外線の量を検出するようにしている。
線に感応して静電容量が変化するような特殊な誘電物質
を何ら設けることのない簡単な構成によって、赤外線が
照射されたときの静電容量の変化分から赤外線を感度良
く検出できるようにするべく、赤外線の照射によって熱
変形する第１の電極と、その第１の電極と所定の間隔を
もって対向するように設けられる第２の電極と、その第
１の電極と第２の電極との間の静電容量の変化分を検出
する手段とによって赤外線センサを構成するようにし
て、赤外線が照射されたときの第１の電極の熱変形にも
とづく電極間の静電容量の変化からそのとき照射されて
いる赤外線の量を検出するようにしている。
【０００８】
【実施例】本発明による赤外線センサは、図１に示すよ
うに、そのセンサ部３が、熱吸収率が良く、かつ比較的
熱膨張率の小さな材質からなる熱吸収層１１、およびそ
の熱吸収層１１に接着して設けられた導電性をもった比
較的熱膨張率の大きな材質からなる電極層１２からなる
バイメタル式による第１の電極１と、その第１の電極１
と所定の間隔をもって対向するように設けられた第２の
電極２とによって１つのコンデンサを構成するようにな
っている。
うに、そのセンサ部３が、熱吸収率が良く、かつ比較的
熱膨張率の小さな材質からなる熱吸収層１１、およびそ
の熱吸収層１１に接着して設けられた導電性をもった比
較的熱膨張率の大きな材質からなる電極層１２からなる
バイメタル式による第１の電極１と、その第１の電極１
と所定の間隔をもって対向するように設けられた第２の
電極２とによって１つのコンデンサを構成するようにな
っている。
【０００９】そして、第１の電極１は凹状に加工された
ガラスなどの絶縁材からなる基台４の上部に可動な状態
で設けられ、また、第２の電極２はその基台４の内底部
に固定して設けられている。
ガラスなどの絶縁材からなる基台４の上部に可動な状態
で設けられ、また、第２の電極２はその基台４の内底部
に固定して設けられている。
【００１０】このように構成されたものにあっては、図
２に示すように、第１の電極１における熱吸収層１２の
表面に赤外線ＩＲを照射すると、その吸収熱量に応じて
第１の電極１が熱変形によってそり返る。
２に示すように、第１の電極１における熱吸収層１２の
表面に赤外線ＩＲを照射すると、その吸収熱量に応じて
第１の電極１が熱変形によってそり返る。
【００１１】それにより、第１の電極１と第２の電極２
との間隔が変化して、電極間の静電容量が変化する。
との間隔が変化して、電極間の静電容量が変化する。
【００１２】したがって、赤外線ＩＲを照射したときの
第１の電極１と第２の電極２とからなるコンデンサの容
量の変化を容量検出回路５によってみることによって、
そのとき照射されている赤外線ＩＲの量を検出すること
ができるようになる。
第１の電極１と第２の電極２とからなるコンデンサの容
量の変化を容量検出回路５によってみることによって、
そのとき照射されている赤外線ＩＲの量を検出すること
ができるようになる。
【００１３】第１の電極１としては、基本的には、熱吸
収層１１と電極層１２との各材質に熱膨張率が異なるも
のを用いればよい。
収層１１と電極層１２との各材質に熱膨張率が異なるも
のを用いればよい。
【００１４】具体的には、例えば、熱吸収層１１にシリ
コンを、電極層１２にアルミニウムを用い、また、熱吸
収層１１に酸化シリコンを、電極層１２に金を用い、あ
るいはまた、熱吸収層１１に窒化シリコンを、電極層１
２に白金を用いる。また、熱吸収層１１にＦｅ−５５Ｐ
ｔ、Ｆｅ−Ｎｅなどの合金を用いてもよい。
コンを、電極層１２にアルミニウムを用い、また、熱吸
収層１１に酸化シリコンを、電極層１２に金を用い、あ
るいはまた、熱吸収層１１に窒化シリコンを、電極層１
２に白金を用いる。また、熱吸収層１１にＦｅ−５５Ｐ
ｔ、Ｆｅ−Ｎｅなどの合金を用いてもよい。
【００１５】なお、第１の電極１としては、熱吸収層１
１を導電性材料によって形成してコンデンサの一方の電
極を担わせるようにしてもよい。この場合には、それに
貼り合せる他方の層１２に、単に熱吸収層１１と熱膨張
率が異なる材質を用いれば足る。
１を導電性材料によって形成してコンデンサの一方の電
極を担わせるようにしてもよい。この場合には、それに
貼り合せる他方の層１２に、単に熱吸収層１１と熱膨張
率が異なる材質を用いれば足る。
【００１５】また、第１の電極層として、赤外線の熱吸
収によって変形し、熱吸収のないときにもとの形状に復
帰する形状記憶合金などを利用することも可能である。
収によって変形し、熱吸収のないときにもとの形状に復
帰する形状記憶合金などを利用することも可能である。
【００１７】図３は、容量検出回路４の構成例を示して
いる。ここで、Ｒｓは基準抵抗であり、センサ部３に何
ら赤外線ＩＲが照射されていないときにＦＥＴの出力電
圧が零になるように設定されており、赤外線ＩＲが照射
されたときのコンデンサ容量の変化に応じた出力電圧Ｖ
ｏが得られるようになっている。
いる。ここで、Ｒｓは基準抵抗であり、センサ部３に何
ら赤外線ＩＲが照射されていないときにＦＥＴの出力電
圧が零になるように設定されており、赤外線ＩＲが照射
されたときのコンデンサ容量の変化に応じた出力電圧Ｖ
ｏが得られるようになっている。
【００１８】図４ないし図６は、基台４に対する第１の
電極１の設置状態の一例をそれぞれ示している。
電極１の設置状態の一例をそれぞれ示している。
【００１９】ここでは、基台４の上縁部分４１に、第１
の電極１を、それに複数突出形成した突部６によって部
分的に接着して、図７ないし図９に示すように、その第
１の電極１が基台４上でそり返ることができるようにし
ている。
の電極１を、それに複数突出形成した突部６によって部
分的に接着して、図７ないし図９に示すように、その第
１の電極１が基台４上でそり返ることができるようにし
ている。
【００２０】なお、前記実施例では、熱吸収層１１の熱
膨張率を小さく、電極層１２の熱膨張率を大きくして、
第１の電極１が上向きにそり返るようにしているが、そ
れとは反対に、熱吸収層１１の熱膨張率を大きく、電極
層１２の熱膨張率を小さくして、第１の電極１が下向に
そり返るようにしてもよいことはいうまでもない。
膨張率を小さく、電極層１２の熱膨張率を大きくして、
第１の電極１が上向きにそり返るようにしているが、そ
れとは反対に、熱吸収層１１の熱膨張率を大きく、電極
層１２の熱膨張率を小さくして、第１の電極１が下向に
そり返るようにしてもよいことはいうまでもない。
【００２１】また、図１０に示すものでは、第１の電極
１の表面に、金黒またはブラッククロム等の熱吸収性の
良い材質からなる熱吸収膜７を蒸着などにより接着し
て、照射される赤外線ＩＲの熱吸収の効率を向上させる
ようにしている。
１の表面に、金黒またはブラッククロム等の熱吸収性の
良い材質からなる熱吸収膜７を蒸着などにより接着し
て、照射される赤外線ＩＲの熱吸収の効率を向上させる
ようにしている。
【００２２】この熱吸収膜７は、第１の電極１が熱吸収
率の良い材料によって構成されていない場合には必要で
あるが、第１の電極１が熱吸収率の良い材料によって構
成されている場合には特に必要とされない。
率の良い材料によって構成されていない場合には必要で
あるが、第１の電極１が熱吸収率の良い材料によって構
成されている場合には特に必要とされない。
【００２３】以上のように構成された本発明による赤外
線センサでは、赤外線ＩＲの照射による第１の電極１の
熱変形にもとづく第２の電極２との間におけるコンデン
サ容量の変化を検出するようにしているので、容量変化
分が大きく、センサ部３に電流が流れて発熱することが
なく、また、センサ部３をマイクロマシニング加工によ
って小型、薄膜化することで熱容量を小さくできるた
め、高感度をもって応答性良く照射された赤外線の量を
検出できるようになる。
線センサでは、赤外線ＩＲの照射による第１の電極１の
熱変形にもとづく第２の電極２との間におけるコンデン
サ容量の変化を検出するようにしているので、容量変化
分が大きく、センサ部３に電流が流れて発熱することが
なく、また、センサ部３をマイクロマシニング加工によ
って小型、薄膜化することで熱容量を小さくできるた
め、高感度をもって応答性良く照射された赤外線の量を
検出できるようになる。
【００２４】図１１は、赤外線による画像情報を得るよ
うにしたときの構成例を示している。
うにしたときの構成例を示している。
【００２５】ここでは、枠８上に画素単位による第１の
電極１を、その枠８の下側に対向する第２の電極２をそ
れぞれ２次元状に複数配設したセンサアレイを、ＩＣ化
された容量検出回路５がＹ方向読出ラインＬｙおよびＸ
方向読出しラインＬｘとともにマトリクス状に複数形成
された絶縁性の基板９上に設けることによって、赤外線
による画像をとり込むイメージセンサを形成するように
している。
電極１を、その枠８の下側に対向する第２の電極２をそ
れぞれ２次元状に複数配設したセンサアレイを、ＩＣ化
された容量検出回路５がＹ方向読出ラインＬｙおよびＸ
方向読出しラインＬｘとともにマトリクス状に複数形成
された絶縁性の基板９上に設けることによって、赤外線
による画像をとり込むイメージセンサを形成するように
している。
【００２６】なお、各画素のセンサ部ごとに対応してそ
れぞれ容量検出回路を設けることなく、１つの容量検出
回路を用いて各センサ部における静電容量の変化分の読
み出しを走査しながら行わせるようにすることも可能で
ある。
れぞれ容量検出回路を設けることなく、１つの容量検出
回路を用いて各センサ部における静電容量の変化分の読
み出しを走査しながら行わせるようにすることも可能で
ある。
【００２７】
【効果】以上、本発明による赤外線センサは、赤外線の
照射によって熱変形する第１の電極と、その第１の電極
と所定の間隔をもって対向するように設けられる第２の
電極との間の静電容量の変化分を検出することによっ
て、そのとき照射されている赤外線の量を求めるように
したもので、赤外線の照射によってコンデンサを構成す
る一方の電極が熱変形するようにしただけの簡単な構成
によって、赤外線を感度良く検出できるようになる。
照射によって熱変形する第１の電極と、その第１の電極
と所定の間隔をもって対向するように設けられる第２の
電極との間の静電容量の変化分を検出することによっ
て、そのとき照射されている赤外線の量を求めるように
したもので、赤外線の照射によってコンデンサを構成す
る一方の電極が熱変形するようにしただけの簡単な構成
によって、赤外線を感度良く検出できるようになる。
【００２８】したがって、その製造が簡単で、マイクロ
マシニング加工が容易であり、特に、赤外線による画像
情報を得ることができるようにするために、赤外線のセ
ンサ素子を画素単位として、そのセンサ素子を２次元状
に多数配設する場合に有利となる。
マシニング加工が容易であり、特に、赤外線による画像
情報を得ることができるようにするために、赤外線のセ
ンサ素子を画素単位として、そのセンサ素子を２次元状
に多数配設する場合に有利となる。
【図１】本発明による赤外線センサのセンサ部の一構成
例を示す正断面図である。
例を示す正断面図である。
【図２】同構成例におけるセンサ部に赤外線が照射され
たときの第１の電極の熱変形状態を示す正断面図であ
る。
たときの第１の電極の熱変形状態を示す正断面図であ
る。
【図３】本発明による赤外線センサの容量検出回路の一
構成例を示す電気回路図である。
構成例を示す電気回路図である。
【図４】基台に対する第１の電極の設置状態の一例を示
す平面図である。
す平面図である。
【図５】基台に対する第１の電極の設置状態の他の例を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図６】基台に対する第１の電極の設置状態のさらに他
の例を示す平面図である。
の例を示す平面図である。
【図７】基台上に設置された第１の電極の熱変形状態の
一例を示す斜視図である。
一例を示す斜視図である。
【図８】基台上に設置された第１の電極の熱変形状態の
他の例を示す斜視図である。
他の例を示す斜視図である。
【図９】基台上に設置された第１の電極の熱変形状態の
さらに他の例を示す斜視図である。
さらに他の例を示す斜視図である。
【図１０】本発明による赤外線センサのセンサ部の他の
構成例を示す正断面図である。
構成例を示す正断面図である。
【図１１】本発明による赤外線センサを２次元状に複数
配設して赤外線による画像情報を得るようにしたときの
構成例を示す分解斜視図である。
配設して赤外線による画像情報を得るようにしたときの
構成例を示す分解斜視図である。
１ 第１の電極 ２ 第２の電極 ３ センサ部 ４ 基台 ５ 容量検出回路 ７ 熱吸収膜 １１ 熱吸収層 １２ 電極層
Claims (4)
- 【請求項１】 赤外線の照射によって熱変形する第１の
電極と、その第１の電極と所定の間隔をもって対向する
ように設けられる第２の電極と、その第１の電極と第２
の電極との間の静電容量の変化分を検出する手段とによ
って構成された赤外線センサ。 - 【請求項２】 第１の電極が、互いに熱膨張率が異な
り、少なくとも一方が導電性を有する材質からなる２つ
の層を接着させたものであることを特徴とする前記第１
項の記載による赤外線センサ。 - 【請求項３】 第１の電極が、赤外線の熱吸収によって
変形し、熱吸収のないときにもとの形状に復帰する形状
記憶合金からなることを特徴とする前記第１項の記載に
よる赤外線センサ。 - 【請求項４】 熱吸収率の大きな材質からなる熱吸収膜
を第１の電極の表面に設けたことを特徴とする前記第１
項の記載による赤外線センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9578995A JPH08254460A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9578995A JPH08254460A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 赤外線センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08254460A true JPH08254460A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=14147230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9578995A Pending JPH08254460A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08254460A (ja) |
-
1995
- 1995-03-15 JP JP9578995A patent/JPH08254460A/ja active Pending
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