JPH08313342A

JPH08313342A - 焦電型赤外線センサ

Info

Publication number: JPH08313342A
Application number: JP12098295A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Fujikawa; 和彦藤川; Koji Omori; 康二大森; Tokumi Kotani; 徳巳小谷; Koji Nomura; 幸治野村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】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り、高出力を得ること
が可能な焦電型赤外線センサを提供することを目的とす
る。【構成】赤外線８を検出する焦電体１と、上記焦電体
を内蔵した開口部５を有する封止缶２（封止体の一例）
と、上記封止缶２の開口部５に封着され、封止缶２との
封着面に堰４を有する赤外線入射窓３と、上記赤外線入
射窓と封止体に挟持されたエポキシ系樹脂６（封止材の
一例）と、上記封止缶の外側に位置するポリエチレンよ
りなる外部レンズ７を備えた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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あるいは
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】焦電型赤外線センサは、ＬｉＴａＯ₃単結
晶等の焦電効果を利用したものである。焦電体は自発分
極を有しており常に表面電荷が発生するが、大気中にお
ける定常状態では大気中の電荷と結びついて電気的に中
性を保っている。これに赤外線が入射すると焦電体の温
度が変化し、これに伴い表面の電荷状態も中性状態が壊
れて変化する。この時に表面に発生する電荷を検出し、
赤外線入射量を測定するのが焦電型赤外線センサであ
る。一般に物体はその温度に応じた赤外線を放射してお
り、この焦電型赤外線センサを用いることにより物体の
存在や温度を検知できる。

【０００４】以下に従来の焦電型赤外線センサについて
説明する。図１４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２８を検出する焦電体２２と、
上記焦電体２２を内蔵した開口部２５を有する封止缶２
３と、上記封止缶２３の開口部２５に封着されたＳｉ基
板よりなる赤外線入射窓２４と、上記赤外線入射窓２４
と封止缶２３に挟持されたエポキシ系樹脂２６と、上記
封止缶２３の外側に位置するポリエチレンよりなる外部
レンズ２７を備えている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
では、赤外線入射窓２４を封止缶２３にエポキシ系樹脂
２６により封着する際、エポキシ系樹脂２６が封止缶開
口部２５上の赤外線入射窓に流出して赤外線入射窓の面
積を減少させるため、焦電体２２に到達する赤外線が減
少し出力が低下する。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、エポキシ系樹脂が封止缶の開口部上の赤外線入射窓
に流出し、赤外線入射窓の面積を減少させることのない
焦電型赤外線センサを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、赤外線を検出する焦電体と、上記焦電体を
内蔵した開口部を有する封止体と、上記封止体の開口部
に封着され封止体との封着面に堰を有する赤外線入射窓
と、上記赤外線入射窓と封止体に挟持された封止材より
構成されている。

【０００８】

【作用】本発明の焦電型赤外線センサによれば、赤外線
入射窓と封止体に挟持された封止材が封止缶開口部上の
赤外線入射窓に流出することがなくなるため、従来に比
べて封止缶開口部上の赤外線入射窓を減少させることが
無く、出力低下のない焦電型赤外線センサを実現するこ
とができる。

【０００９】

【実施例】

（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の概略を示すものである。
赤外線８を検出する焦電体１と、上記焦電体１を内蔵し
た例えば直径２．５mmの開口部５を有する例えば直径５
mmの封止缶２（封止体の一例）と、上記封止缶２の開口
部５に封着され、封止缶２との封着面に堰４を有する例
えば厚み０．５mm、大きさ３．３×３．３mm角のＳｉ基
板よりなる赤外線入射窓３と、上記赤外線入射窓３と封
止缶２に挟持されたエポキシ系樹脂６（封止材の一例）
と、上記封止缶２の外側に位置する例えば厚み１mm、直
径１５mmのポリエチレンよりなる外部レンズ７を備えて
いる。

【００１０】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サについて、その動作を説明する。まず、視野内に侵入
または視野内で移動する検知対象物より放射された赤外
線８は外部レンズ７により集光され、赤外線入射窓３を
通過し焦電体１に到達する。ここで、赤外線入射窓３と
封止缶２に挟持されたエポキシ系樹脂６は、封止缶２と
の封着面に有する堰４により塞ぎ止められている。この
時、焦電体１の温度が変化し、これに伴い表面の電荷状
態も中性状態が壊れて変化する。この時に表面に発生す
る電荷を検出し、赤外線入射量を測定する。

【００１１】この構成によって、赤外線入射窓３と封止
缶２に挟持されたエポキシ系樹脂６が封止缶２の開口部
５上の赤外線入射窓３に流出することがなくなるため、
従来に比べて封止缶２の開口部５上の赤外線入射窓３の
面積を減少させることが無く、出力低下のない焦電型赤
外線センサを実現することができた。

【００１２】（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２は本発明の
第２の実施例における焦電型赤外線センサの概略を示す
ものである。第１の実施例と異なるのは、外部レンズ７
の代わりに赤外線入射窓３の堰４の内側に回折型光学レ
ンズ９を形成した点である。

【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、その動作を説明する。まず、視野内に侵入
または視野内で移動する検知対象物より放射された赤外
線８は赤外線入射窓３に作成された回折型光学レンズ９
により集光され焦電体１に到達する。ここで、赤外線入
射窓３と封止缶２に挟持されたエポキシ系樹脂６は、封
止缶２との封着面に有する堰４により塞ぎ止められてい
る。この時、焦電体１の温度が変化し、これに伴い表面
の電荷状態も中性状態が壊れて変化する。この時に表面
に発生する電荷を検出し、赤外線入射量を測定する。

【００１４】この構成によって、赤外線入射窓３と封止
缶２に挟持されたエポキシ系樹脂６が封止缶２の開口部
５上の回折型光学レンズ９に流出することがなくなるた
め、従来に比べて封止缶２の開口部５上の回折型光学レ
ンズ９の面積を減少させることが無く、出力低下のな
い、かつ外部レンズをわざわざ設ける必要がなくなり、
大幅な小型化が可能な焦電型赤外線センサを実現するこ
とができた。

【００１５】なお、実施例１及び２における堰４を図３
（ａ），（ｂ）に示すように、反射防止膜１０にて構成
しても、同様の効果が得られることはいうまでもない。

【００１６】（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４は本発明の
第３の実施例における例えば凹凸の断面形状が４段の回
折型光学レンズの場合の、堰１１と回折型光学レンズ１
２の一体成形の工法の概略を示すものである。

【００１７】まず、１回目の工程によりフォトリソグラ
フィで図４（ａ）に示すレジストパターンＡを作製し、
エッチングで図４（ｂ）に示す屈折率をｎ、入射赤外線
の波長をλμｍとして深さ約１／２×λ／（ｎ−１）μ
ｍを掘込み、２回目の工程によりフォトリソグラフィで
図４（ｃ）に示すレジストパターンＢを作製し、エッチ
ングで図４（ｄ）に示す深さ約１／４×λ／（ｎ−１）
μｍを掘込むことにより形成した。

【００１８】この工法により、堰１１と回折型光学レン
ズ１２を別々に検出する必要がなくなり、大幅な工数削
減が図られた。

【００１９】特にドライエッチングを用いることによ
り、矩形の角部がシャープで正確な矩形形状が実現でき
回折効率のよい回折型光学レンズを形成することができ
た。

【００２０】なお、図５（ａ），（ｂ）に示すように実
施例１，２及び３における堰上に反射防止膜１３にて堰
１４をさらに構成することにより堰の高さがさらに増
し、この構成により、赤外線入射窓３と封止缶２に挟持
されたエポキシ系樹脂６が封止缶２の開口部５上の赤外
線入射窓３または回折型光学レンズ９に流出することが
なくなるため、従来に比べて封止缶２の開口部５上の赤
外線入射窓３の面積を減少させることが無く、出力低下
のない焦電型赤外線センサを実現することができた。

【００２１】（実施例４）以下本発明の第４の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図６は本発明の
第４の実施例における焦電型赤外線センサの概略を示す
ものである。第１の実施例と異なるのは、封止缶２との
封着面に堰のかわりに少なくとも１個以上の窪み１５を
有する点である。

【００２２】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サについて、その動作を説明する。まず、視野内に侵入
または視野内で移動する検知対象物より放射された赤外
線８は外部レンズ７により集光され、赤外線入射窓３を
通過し焦電体１に到達する。ここで、赤外線入射窓３と
封止缶２に挟持された余分なエポキシ系樹脂６は、封止
缶２との封着面に有する窪み１５に流れ込んでいる。こ
の時、焦電体１の温度が変化し、これに伴い表面の電荷
状態も中性状態が壊れて変化する。この時に表面に発生
する電荷を検出し、赤外線入射量を測定する。

【００２３】この構成によって、赤外線入射窓３と封止
缶２に挟持されたエポキシ系樹脂６が封止缶２の開口部
５上の赤外線入射窓３に流出することがなくなるため、
従来に比べて封止缶２の開口部５上の赤外線入射窓３の
面積を減少させることが無く、出力低下のない焦電型赤
外線センサを実現することができた。

【００２４】（実施例５）以下本発明の第５の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図７は本発明の
第５の実施例における焦電型赤外線センサの概略を示す
ものである。第４の実施例と異なるのは、外部レンズの
代わりに赤外線入射窓３の窪み１５の内側に回折型光学
レンズ９を形成した点である。

【００２５】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サについて、その動作を説明する。まず、視野内に侵入
または視野内で移動する検知対象物より放射された赤外
線８は赤外線入射窓３に作成された回折型光学レンズ９
により集光され焦電体１に到達する。ここで、赤外線入
射窓３と封止缶２に挟持されたエポキシ系樹脂６は、封
止缶２との封着面に有する窪み１５に流れ込んでいる。
この時、焦電体１の温度が変化し、これに伴い表面の電
荷状態も中性状態が壊れて変化する。この時に表面に発
生する電荷を検出し、赤外線入射量を測定する。

【００２６】この構成によって、赤外線入射窓３と封止
缶２に挟持されたエポキシ系樹脂６が封止缶２の開口部
５上の回折型光学レンズ９に流出することがなくなるた
め、従来に比べて封止缶２の開口部５上の回折型光学レ
ンズ９の面積を減少させることが無く、出力低下のな
い、かつ外部レンズをわざわざ設ける必要がなくなり、
大幅な小型化が可能な焦電型赤外線センサを実現するこ
とができた。

【００２７】なお、実施例４及び５における窪み１５を
図８（ａ），（ｂ）に示すように、反射防止膜１０にて
構成しても同様の効果が得られることはいうまでもな
い。

【００２８】（実施例６）以下本発明の第６の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図９は本発明の
第６の実施例における例えば凹凸の断面形状が４段の回
折型光学レンズの場合の窪み１６と回折型光学レンズ１
７の一体成形の工法の概略を示すものである。

【００２９】まず、１回目の工程によりフォトリソグラ
フィで図９（ａ）に示すレジストパターンＣを作製し、
エッチングで図９（ｂ）に示す屈折率をｎ、入射赤外線
の波長をλμｍとして深さ約１／２×λ／（ｎ−１）μ
ｍを掘込み、２回目の工程によりフォトリソグラフィで
図９（ｃ）に示すレジストパターンＤを作製し、エッチ
ングで図９（ｄ）に示す深さ約１／４×λ／（ｎ−１）
μｍを掘込むことにより形成した。

【００３０】この工法により、窪み１６と回折型光学レ
ンズ１７を別々に検出する必要がなくなり、大幅な工数
削減が図られた。

【００３１】特にドライエッチングを用いることによ
り、矩形の角部がシャープで正確な矩形形状が実現でき
回折効率のよい回折型光学レンズ１７を形成することが
できた。

【００３２】なお、図１０（ａ），（ｂ）に示すように
実施例４，５及び６における窪み上に反射防止膜１０に
て窪み１８をさらに構成することにより窪みの深さがさ
らに増し、この構成により、赤外線入射窓３と封止缶２
に挟持されたエポキシ系樹脂６が封止缶２の開口部５上
の赤外線入射窓３または回折型光学レンズ９に流出する
ことがなくなるため、従来に比べて封止缶２の開口部５
上の赤外線入射窓３の面積を減少させることが無く、出
力低下のない焦電型赤外線センサを実現することができ
た。

【００３３】（実施例７）以下本発明の第７の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図１１は本発明
の第７の実施例における焦電型赤外線センサの概略を示
すものである。第１の実施例と異なるのは、赤外線入射
窓３に有する堰の代わりに封止缶２の赤外線入射窓３と
の封着面に堰１９を有する点である。

【００３４】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サについて、その動作を説明する。まず、視野内に侵入
または視野内で移動する検知対象物より放射された赤外
線８は外部レンズ７により集光され、赤外線入射窓３を
通過し焦電体１に到達する。ここで、赤外線入射窓３と
封止缶２に挟持されたエポキシ系樹脂６は、赤外線入射
窓３との封着面に有する堰１９により塞ぎ止められてい
る。この時、焦電体１の温度が変化し、これに伴い表面
の電荷状態も中性状態が壊れて変化する。この時に表面
に発生する電荷を検出し、赤外線入射量を測定する。

【００３５】この構成によって、赤外線入射窓３と封止
缶２に挟持されたエポキシ系樹脂６が封止缶２の開口部
５上の赤外線入射窓３に流出することがなくなるため、
従来に比べて封止缶２の開口部５上の赤外線入射窓３の
面積を減少させることが無く、出力低下のない焦電型赤
外線センサを実現することができた。

【００３６】（実施例８）以下本発明の第８の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図１２は本発明
の第８の実施例における焦電型赤外線センサの概略を示
すものである。第７の実施例と異なるのは、封止缶２の
赤外線入射窓３との封着面に堰の代わりに少なくとも１
個以上の窪み２０を有する点である。

【００３７】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サについて、その動作を説明する。まず、視野内に侵入
または視野内で移動する検知対象物より放射された赤外
線８は外部レンズ７により集光され、赤外線入射窓３を
通過し焦電体１に到達する。ここで、赤外線入射窓３と
封止缶２に挟持された余分なエポキシ系樹脂６は、赤外
線入射窓３との封着面に有する窪み２０に流れ込んでい
る。この時、焦電体１の温度が変化し、これに伴い表面
の電荷状態も中性状態が壊れて変化する。この時に表面
に発生する電荷を検出し、赤外線入射量を測定する。

【００３８】この構成によって、赤外線入射窓３と封止
缶２に挟持されたエポキシ系樹脂６が封止缶２の開口部
５上の赤外線入射窓３に流出することがなくなるため、
従来に比べて封止缶２の開口部５上の赤外線入射窓３の
面積を減少させることが無く、出力低下のない焦電型赤
外線センサを実現することができた。

【００３９】（実施例９）以下本発明の第９の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図１３は本発明
の第９の実施例における焦電型赤外線センサの概略を示
すものである。第１の実施例と異なるのは、赤外線入射
窓３に堰がなく、封止材２１として赤外線を透過する材
料（例えばポリエチレンを原材料とする樹脂、またはＳ
ｉ、Ｇｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＢａＦ₂、ＣｓＢｒ、Ｋ
Ｂｒ、ＫＣｌ、ＫＲＳ−５、ＮａＣｌ、Ｃｓｌのいずれ
かまたは２種類以上の混合の粉末を混入した樹脂および
ガラス）とした点である。

【００４０】この構成によって、封止材が封止缶２の開
口部５上の赤外線入射窓３に流出しても、その部分も赤
外線は透過し、レンズ面積を減少させることにはならず
出力低下のない焦電型赤外線センサを実現することがで
きた。

【００４１】なお、実施例７，８及び９において赤外線
入射窓３に回折型光学レンズ９が形成されている場合に
ついても同様の効果が得られることはいうまでもない。

【００４２】また、実施例１〜８において封止材をエポ
キシ系樹脂６としたが、ガラスでも同様の効果が得られ
ることはいうまでもない。

【００４３】

【発明の効果】以上のように赤外線入射窓の封止体との
封着面に堰を有することにより、赤外線入射窓と封止体
に挟持された封止体を塞ぎ止め、封止材が封止缶開口部
上の赤外線入射窓に流出することがなくなるため、従来
に比べてレンズ面積を減少させることが無く、出力低下
のない焦電型赤外線センサを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における焦電型赤外線セ
ンサの概略断面図

【図２】本発明の第２の実施例における焦電型赤外線セ
ンサの概略断面図

【図３】（ａ），（ｂ）本発明の第１，２の実施例にお
ける焦電型赤外線センサの概略断面図

【図４】（ａ）〜（ｄ）本発明の第３の実施例における
堰と回折型光学レンズの一体成形の工法の概略図

【図５】（ａ），（ｂ）本発明の第１〜３の実施例にお
ける焦電型赤外線センサの概略断面図

【図６】本発明の第４の実施例における焦電型赤外線セ
ンサの概略断面図

【図７】本発明の第５の実施例における焦電型赤外線セ
ンサの概略断面図

【図８】（ａ），（ｂ）本発明の第４，５の実施例にお
ける焦電型赤外線センサの概略断面図

【図９】（ａ）〜（ｄ）本発明の第６の実施例における
窪みと回折型光学レンズの一体成形の工法の概略図

【図１０】（ａ），（ｂ）本発明の第４〜６の実施例に
おける焦電型赤外線センサの概略断面図

【図１１】本発明の第７の実施例における焦電型赤外線
センサの概略断面図

【図１２】本発明の第８の実施例における焦電型赤外線
センサの概略断面図

【図１３】本発明の第９の実施例における焦電型赤外線
センサの概略断面図

【図１４】従来の焦電型赤外線センサの概略断面図

【符号の説明】

１焦電体２封止缶３赤外線入射窓４堰５開口部６エポキシ系樹脂７外部レンズ８赤外線９回折型光学レンズ１０反射防止膜１５窪み

フロントページの続き (72)発明者野村幸治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

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤外線を検出する焦電体と、上記焦電体
を内蔵した開口部を有する封止体と、上記封止体の開口
部に封着され封止体との封着面に堰を有する赤外線入射
窓と、上記赤外線入射窓と封止体に挟持された封止材よ
りなる焦電型赤外線センサ。
【請求項２】赤外線を検出する焦電体と、上記焦電体
を内蔵した開口部を有する封止体と、上記封止体の開口
部に封着され封止体との封着面に堰を有する赤外線入射
窓と、上記堰の内側に形成された回折型光学レンズと、
上記赤外線入射窓と封止体に挟持された封止材よりなる
焦電型赤外線センサ。
【請求項３】堰が反射防止膜よりなることを特徴とす
る請求項１または２記載の焦電型赤外線センサ。
【請求項４】赤外線を検出する焦電体と、上記焦電体
を内蔵した開口部を有する封止体と、上記封止体の開口
部に封着され封止体との封着面に堰を有する赤外線入射
窓と、上記堰の内側に形成され堰と一体成形された回折
型光学レンズと、上記赤外線入射窓と封止体に挟持され
た封止材よりなる焦電型赤外線センサ。
【請求項５】堰の上にさらに反射防止膜よりなる堰を
設けた請求項１，２または４記載の焦電型赤外線セン
サ。
【請求項６】赤外線を検出する焦電体と、上記焦電体
を内蔵した開口部を有する封止体と、上記封止体の開口
部に封着され封止体との封着面に少なくとも１個以上の
窪みを有する赤外線入射窓と、上記赤外線入射窓と封止
体に挟持された封止材よりなる焦電型赤外線センサ。
【請求項７】赤外線を検出する焦電体と、上記焦電体
を内蔵した開口部を有する封止体と、上記封止体の開口
部に封着され封止体との封着面に少なくとも１個以上の
窪みを有する赤外線入射窓と、上記窪みの内側に形成さ
れた回折型光学レンズと、上記赤外線入射窓と封止体に
挟持された封止材よりなる焦電型赤外線センサ。
【請求項８】堰が反射防止膜よりなる請求項６または
７記載の焦電型赤外線センサ。
【請求項９】赤外線を検出する焦電体と、上記焦電体
を内蔵した開口部を有する封止体と、上記封止体の開口
部に封着され封止体との封着面に少なくとも１個以上の
窪みを有する赤外線入射窓と、上記窪みの内側に形成さ
れ窪みと一体成形された回折型光学レンズと、上記赤外
線入射窓と封止体に挟持された封止材よりなる焦電型赤
外線センサ。
【請求項１０】窪みの上にさらに反射防止膜よりなる
窪みを設けた請求項６，７または９記載の焦電型赤外線
センサ。
【請求項１１】赤外線を検出する焦電体と、上記焦電
体を内蔵し開口部の回りに堰を有する封止体と、上記封
止体の開口部に封着された赤外線入射窓と、上記赤外線
入射窓と封止体に挟持された封止材よりなる焦電型赤外
線センサ。
【請求項１２】赤外線を検出する焦電体と、上記焦電
体を内蔵し開口部の回りに少なくとも１個以上の窪みを
有する封止体と、上記封止体の開口部に封着された赤外
線入射窓と、上記赤外線入射窓と封止体に挟持された封
止材よりなる焦電型赤外線センサ。
【請求項１３】赤外線を検出する焦電体と、上記焦電
体を内蔵した開口部を有する封止体と、上記封止体の開
口部に封着された赤外線入射窓と、上記赤外線入射窓と
封止体に挟持された赤外線を透過する封止材よりなる焦
電型赤外線センサ。