JPH09196756A - Infrared sensor and its manufacture - Google Patents

Infrared sensor and its manufacture

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Publication number
JPH09196756A
JPH09196756A JP30216696A JP30216696A JPH09196756A JP H09196756 A JPH09196756 A JP H09196756A JP 30216696 A JP30216696 A JP 30216696A JP 30216696 A JP30216696 A JP 30216696A JP H09196756 A JPH09196756 A JP H09196756A
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JP
Japan
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infrared sensor
electrodes
thin film
pyroelectric
ferroelectric thin
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Application number
JP30216696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Harumi Tanaka
治美 田中
Tomio Kato
臣男 加藤
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an infrared sensor by which infrared rays can be fast detected with high sensitivity by a method wherein one pair of heat sensing elements are installed side by side so as to arrange their polarities in order, the polarities at one element are connected electrically and heat information at the other element is converted into an electric signal so as to be processed. SOLUTION: One pair of Al electrodes 91a, 92b are formed on a silicon or magnesia substrate by a sputtering operation, a vapor deposition operation or the like, a ferroelectric thin film 93 is formed on them by a coating and drying operation or the like, and NiCr electrodes 91a, 92a whose shape and area are identical to those of the electrodes 91b, 92b are formed so as to be situated directly on the electrodes. The electrodes 91a, 91b and thin film 93 as well as the electrodes 92a, 92b and the thin film 93 form respective pyroelectric elements, and an infrared shielding film is formed on the latter pyroelectric element so as not to be irradiated with infrared rays. As a result, infrared rays are absorbed by the former pyroelectric element with good efficiency, and a signal corresponding to the intensity of the infrared rays is output. Since the influence of the temperature change of an atmosphere appears in the same manner at both pyroelectric elements, the influence can be reduced when identical polarities of both pyroelectric elements are connected to each other.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、微小な温度変化に
対して信号を発することができる強誘電体薄膜を用いた
焦電体による赤外線センサに関する。詳しくは、高感度
で応答速度が早く、出力信号に対する振動などのノイズ
の比(以下、S/N比と称する)が高く、繰り返し熱履
歴に耐え得る赤外線センサを精度高く製作できる製造方
法の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pyroelectric infrared sensor using a ferroelectric thin film capable of emitting a signal to a minute temperature change. More specifically, an improved manufacturing method capable of manufacturing an infrared sensor with high sensitivity, a high response speed, a high ratio of noise such as vibration to an output signal (hereinafter referred to as S / N ratio), and capable of withstanding repeated thermal history with high accuracy. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の赤外線センサはその検出原理によ
り、大きく熱型と量子型に大別される。一般に、熱型赤
外線センサと量子型センサの特長を比較すると熱型セン
サは波長依存性が無いという利点があるが、感度が低
く、応答性が低いという傾向がある。本発明の焦電体を
用いた検出器は熱型赤外線センサの1つであり、比較的
安価であることから近年、侵入者警報装置や自動水道装
置などに幅広く利用されている。
2. Description of the Related Art Conventional infrared sensors are roughly classified into thermal type and quantum type according to their detection principle. Generally, comparing the features of the thermal infrared sensor and the quantum sensor, the thermal sensor has an advantage that it has no wavelength dependence, but it tends to have low sensitivity and low response. The detector using the pyroelectric material of the present invention is one of the thermal infrared sensors, and has been widely used in recent years for intruder alarm devices, automatic water supply devices, etc. because it is relatively inexpensive.

【0003】焦電体とは、温度が変わると自発分極量が
変化し電荷が誘起される素子で、本素子を利用した赤外
線センサでは、外部から入射された赤外線を焦電体が吸
収し温度が変わることを利用して誘起された信号を取り
出すことにより入射光の有無や強度を検出するものであ
る。焦電素子としては無機材料、有機材料、又は、これ
らの複合物が数多く知られており、応用として赤外線セ
ンサに利用され上市されている。
A pyroelectric material is an element in which the amount of spontaneous polarization changes and electric charges are induced when the temperature changes. In an infrared sensor using this element, the pyroelectric material absorbs infrared rays incident from the outside and The presence or absence of incident light and the intensity of the incident light are detected by taking out the induced signal by utilizing the change of. As a pyroelectric element, many inorganic materials, organic materials, or composites thereof are known, and as an application, they are used in an infrared sensor and put on the market.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、強誘電体で焦
電素子を形成した赤外線センサは、実際にはS/N比を
表すD*(比検出能力であり、強誘電体の材料の比熱、
厚みと面積により定まる容量、すなわちインピーダンス
により定まる)が2×108 cm・Hz1/2 /Wであり
熱電対やサーモパイルの6×108 cm・Hz1/2
W、あるいは常温使用の量子型検出素子であるPbSe
の1×109 cm・Hz1/2 /Wと比較してそれほど高
くないので、微小な赤外線の強度変化を分離しにくい。
However, an infrared sensor in which a pyroelectric element is formed of a ferroelectric substance is actually a D * (ratio detection ability) that represents the S / N ratio, and the specific heat of the material of the ferroelectric substance. ,
The capacity determined by thickness and area, that is, determined by impedance) is 2 × 10 8 cm · Hz 1/2 / W, which is 6 × 10 8 cm · Hz 1/2 / of thermocouples and thermopiles.
W, or PbSe which is a quantum type detection element used at room temperature
1 × 10 9 cm · Hz 1/2 / W, which is not so high, it is difficult to separate minute infrared intensity changes.

【0005】また、常温で使用できることと波長依存性
がない他には立ち上がり時間も量子型検出素子の1〜1
0μsに比べて3〜5桁遅いというように機能面で不利
な点が多いという問題がある。
Further, in addition to the fact that it can be used at room temperature and has no wavelength dependence, the rise time is 1 to 1 of the quantum type detector.
There is a problem in that there are many functional disadvantages such as being 3 to 5 orders of magnitude slower than 0 μs.

【0006】つまり、焦電センサ、サーモカップルなど
の熱型センサは量子型赤外線センサと比較してD*が低
く、応答速度も遅いという問題があるが、量子型赤外線
センサにも、波長依存性があり常温使用のものは一般に
短い波長にのみ有効であるという問題点がある。
That is, thermal type sensors such as pyroelectric sensors and thermocouples have the problems that D * is lower and the response speed is slower than quantum type infrared sensors, but quantum type infrared sensors also have wavelength dependence. However, there is a problem that those used at room temperature are generally effective only for short wavelengths.

【0007】また、焦電型赤外線センサを用いて、例え
ば紡糸工程の走行糸条の赤外線検出を行った場合には、
長期間の使用によって油剤や塵埃が受光窓に付着して感
度が低下するので別途、清浄手段等を付加しなければな
らないという問題がある。
Further, when the pyroelectric infrared sensor is used to detect the infrared rays of the running yarn in the spinning process, for example,
When used for a long period of time, oil and dust adhere to the light receiving window to lower the sensitivity, so that there is a problem that a separate cleaning means or the like must be added.

【0008】[0008]

【発明の目的】そこで本発明の第1の目的は、強誘電体
薄膜で焦電素子を形成し、電気的改善を加え、感度が高
く、応答速度が速く、S/N比が極めて高い、信頼性の
高い赤外線センサを提供するにある。微弱な赤外線を発
生し、高速で振動するものや高周波数で赤外線パルスを
照射するものの赤外線強度の検出に適した赤外線センサ
の提供にある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, a first object of the present invention is to form a pyroelectric element with a ferroelectric thin film, to improve electrical characteristics, to have high sensitivity, fast response speed, and extremely high S / N ratio, It is to provide a highly reliable infrared sensor. It is intended to provide an infrared sensor suitable for detecting infrared intensity of a substance that emits a weak infrared ray and vibrates at a high speed or emits an infrared pulse at a high frequency.

【0009】本発明の第2の目的は、油剤や塵埃が受光
部分に付着しにくい構成で常温使用でき、感度、S/N
比が高くて、応答速度が早い、油剤や塵埃に対する環境
耐性が高い長期に安定した感度が得られる信頼性の高い
赤外線センサの提供にある。
A second object of the present invention is that the oil agent and the dust are less likely to adhere to the light receiving portion and can be used at room temperature, the sensitivity and the S / N ratio.
It is intended to provide a highly reliable infrared sensor having a high ratio, a high response speed, a high environmental resistance to oil agents and dust, and a stable sensitivity for a long period of time.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1の赤外線センサ
は、外部からの熱情報を感熱素子によって検出する赤外
線センサにおいて、2個の感熱素子(191)(19
2)を、それぞれの素子の極性が同一極性になるように
併設するとともに、一方の同一極性同士を電気的に接続
し、他方の同一極性のうちの少なくとも一方からの前記
素子の熱情報を電気信号に変換し、後続の電子回路で処
理したのち外部に取り出すことを特徴とするものであ
る。
An infrared sensor according to claim 1 is an infrared sensor for detecting heat information from the outside by means of a heat sensitive element, and two heat sensitive elements (191) (19).
2) are installed side by side so that the polarities of the respective elements are the same, one of the same polarities is electrically connected, and the thermal information of the element from at least one of the other same polarities is electrically supplied. It is characterized in that it is converted into a signal, processed by a subsequent electronic circuit, and then taken out.

【0011】請求項2の赤外線センサは、外部からの熱
情報を感熱素子で検出する赤外線センサにおいて、感熱
素子材の一方の面に設けられた電極(191a)(19
2a)と他方の面に設けられた電極(196)とによっ
て、実質的に等価な感熱素子を形成し、それぞれの電極
(191a)および電極(192a)を通じて直列に接
続し、該感熱素子からの熱情報を電気信号に変換し、後
続の電子回路で処理したのち外部に信号を取り出すこと
を特徴とするものである。
An infrared sensor according to a second aspect is an infrared sensor in which thermal information from the outside is detected by a heat sensitive element, and electrodes (191a) (19) provided on one surface of the heat sensitive element material.
2a) and the electrode (196) provided on the other surface form a substantially equivalent thermosensitive element, which is connected in series through the respective electrodes (191a) and (192a), It is characterized in that thermal information is converted into an electric signal, processed by a subsequent electronic circuit, and then the signal is taken out.

【0012】請求項3の赤外線センサは、 感熱素子材
が強誘電体薄膜(93)であることを特徴とするもので
ある。
The infrared sensor according to claim 3 is characterized in that the thermosensitive element material is a ferroelectric thin film (93).

【0013】請求項4の赤外線センサは、強誘電体薄膜
と、該強誘電体薄膜の一方の面に設けられた電極と、他
方の面に設けられた実質的に等価な2個の電極とを備
え、2個の焦電素子を形成してなるものである。
An infrared sensor according to a fourth aspect of the present invention includes a ferroelectric thin film, an electrode provided on one surface of the ferroelectric thin film, and two substantially equivalent electrodes provided on the other surface. Is provided and two pyroelectric elements are formed.

【0014】請求項5の赤外線センサは、前記一方の面
に設けられた電極が前記他方の面に設けられた実質的に
等価な2個の電極に対応した部位に個別に設けられたも
のである。
In the infrared sensor of the present invention, the electrode provided on the one surface is individually provided at a portion corresponding to two substantially equivalent electrodes provided on the other surface. is there.

【0015】請求項6の赤外線センサは、前記強誘電体
薄膜が電極を含む部分と電極を含む部分との2個以上の
部分に分割され、それぞれの分極方向が同一であるもの
である。
In the infrared sensor according to a sixth aspect of the present invention, the ferroelectric thin film is divided into two or more portions including an electrode-containing portion and an electrode-containing portion, and the respective polarization directions are the same.

【0016】請求項7の赤外線センサは、前記のどちら
かの同一面の分極極性が同じ電極同士を接続し、それぞ
れその反対の面の電極を通じて、直列に接続された焦電
素子の出力を得るものである。
In the infrared sensor according to a seventh aspect of the present invention, the electrodes having the same polarization on either of the same surfaces are connected to each other, and the outputs of the pyroelectric elements connected in series are obtained through the electrodes on the opposite surfaces. It is a thing.

【0017】請求項8の赤外線センサは、前記の互いの
反対の面の異なる分極極性の電極を接続し、それぞれの
接続された電極を通じて、並列に接続された焦電素子の
出力を得るものである。
The infrared sensor of claim 8 connects the electrodes of different polarization polarities on the surfaces opposite to each other, and obtains the output of the pyroelectric elements connected in parallel through the respective connected electrodes. is there.

【0018】請求項9の赤外線センサは、前記強誘電体
薄膜が電極を含む部分と電極を含む部分との2個以上の
部分に分割されているものである。
In an infrared sensor according to a ninth aspect, the ferroelectric thin film is divided into two or more portions including a portion including an electrode and a portion including an electrode.

【0019】請求項10の赤外線センサは、焦電素子と
焦電素子の分極方向が異なり、同一面の電極同士を接続
し、それぞれの接続された電極を通じて、並列に接続さ
れた焦電素子の出力を得るものである。
In the infrared sensor of the tenth aspect, the polarization directions of the pyroelectric element and the pyroelectric element are different from each other, electrodes on the same plane are connected to each other, and the pyroelectric elements connected in parallel are connected through the respective connected electrodes. To get the output.

【0020】請求項11の赤外線センサは、焦電素子の
出力を信号処理回路に設けた焦電素子の負荷となる抵抗
を1個備える2個のインピーダンス変換器にそれぞれ送
り、その2個の出力を信号処理回路の差動増幅器の入力
端にそれぞれ接続する平衡型増幅回路を有する信号処理
回路を備えるものである。
According to another aspect of the infrared sensor of the present invention, the output of the pyroelectric element is sent to two impedance converters provided with one resistance serving as a load of the pyroelectric element provided in the signal processing circuit, and the two outputs thereof are output. Is provided with a signal processing circuit having a balanced amplifier circuit that is connected to the input ends of the differential amplifiers of the signal processing circuit.

【0021】請求項12の赤外線センサは、定電圧回路
を有する信号処理回路を備えるものである。
An infrared sensor according to a twelfth aspect includes a signal processing circuit having a constant voltage circuit.

【0022】請求項13の赤外線センサの製造方法は、
絶縁性基板上に実質的に等価な2種の電極を形成し、該
2種の電極上に強誘電体薄膜を形成し、該強誘電体薄膜
の前記2種の電極に対応する部位の上に電極を形成して
2個の焦電素子を形成することを特徴とするものであ
る。
A method for manufacturing an infrared sensor according to claim 13 is
Two types of substantially equivalent electrodes are formed on an insulating substrate, a ferroelectric thin film is formed on the two types of electrodes, and a portion of the ferroelectric thin film corresponding to the two types of electrodes is formed. It is characterized in that an electrode is formed on the substrate to form two pyroelectric elements.

【0023】請求項14の赤外線センサの製造方法は、
表面に導電性部位を有する基板上に強誘電体薄膜を形成
し、該強誘電体薄膜上の前記導電性部位に対応する部位
の上に実質的に等価な2種の電極を形成して2個の焦電
素子を形成することを特徴とするものである。
A method for manufacturing an infrared sensor according to claim 14 is
A ferroelectric thin film is formed on a substrate having a conductive portion on its surface, and two types of substantially equivalent electrodes are formed on a portion of the ferroelectric thin film corresponding to the conductive portion. It is characterized in that individual pyroelectric elements are formed.

【0024】請求項15の赤外線センサは、強誘電体薄
膜上に形成した電極と後続の電気処理回路とを電子回路
基板の略平面上に導電部分を設けて、略同一位置に強誘
電体薄膜の電極を形成し、一方の電極同士の接続を強誘
電体薄膜上に直接形成された電極を導通部分としたこと
を特徴とする。
In the infrared sensor of the fifteenth aspect, the electrodes formed on the ferroelectric thin film and the subsequent electric processing circuit are provided with conductive portions on a substantially flat surface of the electronic circuit board, and the ferroelectric thin film is provided at substantially the same position. Is formed, and one of the electrodes is connected to the electrode directly formed on the ferroelectric thin film as a conductive portion.

【0025】請求項16の赤外線センサは、 赤外線透
過性の入射窓材の入射方向と反対面の略平面上に、実質
的に等価な2個の電極を備え、強誘電体薄膜を形成し実
質的に等価な2個の焦電素子を形成してなるものであ
る。
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided an infrared sensor, which comprises two electrodes substantially equivalent to each other on a substantially flat surface opposite to the incident direction of an infrared-transmissive entrance window material, and forms a ferroelectric thin film. In this embodiment, two pyroelectric elements that are equivalent to each other are formed.

【0026】請求項17の赤外線センサは、強誘電体薄
膜として高分子焦電体を用いたことを特徴とする。
The infrared sensor according to claim 17 is characterized in that a polymer pyroelectric material is used as the ferroelectric thin film.

【0027】請求項18の赤外線センサは、高分子焦電
体として、フッ化ビニリデン/3フッ化エチレン共重合
体、またはフッ化ビニリデン/4フッ化エチレン共重合
体でフッ化ビニリデン60mol%〜90mol%から
なる高分子焦電材料を用いたことを特徴とする。
In the infrared sensor according to claim 18, as the polymer pyroelectric material, a vinylidene fluoride / 3-fluorinated ethylene copolymer or a vinylidene fluoride / 4-fluorinated ethylene copolymer is used and the vinylidene fluoride is from 60 mol% to 90 mol. % Is used for the polymer pyroelectric material.

【0028】請求項19の赤外線センサは、前記高分子
強誘電体薄膜の厚みが100μm以下に設定されている
ものである。
In the infrared sensor of the nineteenth aspect, the thickness of the polymer ferroelectric thin film is set to 100 μm or less.

【0029】請求項20の赤外線センサは、請求項16
記載の赤外線センサにおいて、窓材が強誘電体薄膜と同
一の材料であることを特徴とする赤外線センサ。
The infrared sensor according to claim 20 is the infrared sensor according to claim 16.
The infrared sensor as described above, wherein the window material is the same material as the ferroelectric thin film.

【0030】請求項21の赤外線センサは、請求項20
の窓材と強誘電体薄膜とが同一材料であることを特徴と
する赤外線センサであって、強誘電体薄膜がフッ化ビニ
リデン/3フッ化エチレン共重合体またはフッ化ビニリ
デン/4フッ化エチレン共重合体であることを特徴とす
る。
The infrared sensor according to claim 21 is the infrared sensor according to claim 20.
Infrared sensor, characterized in that the window material and the ferroelectric thin film are the same material, wherein the ferroelectric thin film is vinylidene fluoride / 3-fluorinated ethylene copolymer or vinylidene fluoride / 4-fluorinated ethylene. It is characterized by being a copolymer.

【0031】請求項22の赤外線センサは、前記電極
(91a)および電極(92a)がニッケルクロム合金
で形成されてなるものである。
In the infrared sensor of the twenty-second aspect, the electrode (91a) and the electrode (92a) are formed of a nickel chromium alloy.

【0032】請求項23の赤外線センサは、前記電極お
よび電極がアルミニウムで形成されているものである。
In the infrared sensor of the twenty-third aspect, the electrode and the electrode are made of aluminum.

【0033】請求項24の赤外線センサは、前記強誘電
体薄膜が無機強誘電体で形成されているものである。
In the infrared sensor of the twenty-fourth aspect, the ferroelectric thin film is formed of an inorganic ferroelectric.

【0034】請求項25の赤外線センサは、前記無機強
誘電体薄膜の厚みが100μm以下に設定されているも
のである。
In the infrared sensor of the twenty-fifth aspect, the thickness of the inorganic ferroelectric thin film is set to 100 μm or less.

【0035】請求項26の赤外線センサは、流体の圧力
を導入する2個の入口孔を設けた圧力センサの一方の入
口孔に先端を閉じた細管を接続して赤外線不活性ガスを
封入したことを特徴とするものである。
In the infrared sensor according to the twenty-sixth aspect, a thin tube having a closed tip is connected to one inlet hole of the pressure sensor having two inlet holes for introducing the pressure of the fluid, and the infrared inert gas is sealed therein. It is characterized by.

【0036】請求項27の赤外線センサは、赤外線不活
性ガスが窒素、ヘリウム、アルゴンまたはキセノンガス
のいずれかであるものである。
In the infrared sensor of the twenty-seventh aspect, the infrared inert gas is any one of nitrogen, helium, argon and xenon gas.

【0037】請求項28の赤外線センサは、流体の圧力
を導入する2個の入口孔を設けた圧力センサの一方の入
口孔とこの入口孔に接続する先端を閉じた細管との間に
圧力調節弁を設置してあるものである。
In the infrared sensor of the twenty-eighth aspect, the pressure is adjusted between one inlet hole of the pressure sensor provided with two inlet holes for introducing the pressure of the fluid and a thin tube having a closed tip connected to the inlet holes. It has a valve installed.

【0038】請求項29の赤外線センサは、前記圧力セ
ンサの圧電体の両面に電極層を設け、平面状かつ変型可
能に成形した2個の圧電素子を、それぞれ2個一対のホ
ルダで両面から狭持して配置した圧力検出部を備え、2
個の圧電素子が同一の方向を向きかつ同一方向の面が同
一分極極性となるように配置され、前記圧力検出部には
流体の圧力を導入する2個の入口孔が設けられ、一方の
入口孔が第1の流体圧力導入経路を介して一方の圧電素
子の第1の面とは分極極性が異なる他方の圧電素子の第
2の面に連通され、他方の入口孔が第2の流体圧力導入
経路を介して前記一方の圧電素子の第2の面に連通され
るとともに第3の流体圧力導入経路を介して前記他方の
圧電素子の第1の面に連通され、前記2個の圧電素子か
らの出力を、信号処理回路の増幅回路部に送るととも
に、該信号処理回路内部に、定電圧回路を備えるもので
ある。
In the infrared sensor according to claim 29, electrode layers are provided on both sides of the piezoelectric body of the pressure sensor, and two piezoelectric elements formed in a planar and deformable manner are respectively sandwiched from two sides by two pairs of holders. Equipped with a pressure detector that is held and arranged 2
The piezoelectric elements are arranged so as to face in the same direction and have the same polarization planes in the same direction, and the pressure detecting portion is provided with two inlet holes for introducing the pressure of fluid, and one inlet is provided. The hole communicates with the second surface of the other piezoelectric element having a different polarization polarity from the first surface of the one piezoelectric element via the first fluid pressure introduction path, and the other inlet hole has the second fluid pressure. The two piezoelectric elements are communicated with the second surface of the one piezoelectric element through an introduction path and with the first surface of the other piezoelectric element through a third fluid pressure introduction path. Is sent to the amplification circuit section of the signal processing circuit, and a constant voltage circuit is provided inside the signal processing circuit.

【0039】請求項30の赤外線センサは、請求項26
の圧力センサの2個の圧電素子のどちらか一方の同一面
の電極どうしを接続し、それぞれの他方の面の電極を通
じて、圧電素子の出力を、信号処理回路に設けた圧電素
子の負荷となる抵抗を1個を備える2個のインピダンス
変換器にそれぞれ送り、その2個の出力を、信号処理回
路の増幅回路部内の差動増幅器に送る平衡型増幅回路を
備え。かつ定電圧回路を備えるものである。
An infrared sensor according to claim 30 is the infrared sensor according to claim 26.
One of the two piezoelectric elements of the pressure sensor is connected to the electrodes on the same surface, and the output of the piezoelectric element becomes the load of the piezoelectric element provided in the signal processing circuit through the electrode on the other surface. A balanced amplifier circuit is provided, which sends the resistors to two impedance converters each including one resistor, and sends the two outputs to a differential amplifier in the amplifier circuit section of the signal processing circuit. It also has a constant voltage circuit.

【0040】請求項31の赤外線センサは、前記圧力セ
ンサの2個の圧電素子が高分子強誘電体で形成されてい
るものである。
In the infrared sensor of the thirty-first aspect, the two piezoelectric elements of the pressure sensor are formed of a polymer ferroelectric.

【0041】請求項32の赤外線センサは、前記圧力セ
ンサの高分子強誘電体薄膜がフッ化ビニリデンと3フッ
化エチレンの共重合体からなるものである。
In the infrared sensor of the thirty-second aspect, the polymer ferroelectric thin film of the pressure sensor is made of a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride.

【0042】[0042]

【作用】請求項1〜3の赤外線センサであれば、一方の
感熱素子に赤外線に導いて、これを信号用とし、他方の
感熱素子を補正用(ダミー)として使用することによ
り、感熱素子に共通する温度変動、圧力変動、振動など
に起因する同相ノイズを2個の感熱素子で相殺低減する
ことができる。したがって、同相ノイズの相殺低減に伴
なうS/N比の改善を同時に達成することができる。
In the infrared sensor according to any one of claims 1 to 3, the infrared ray is guided to one of the heat sensitive elements, and the infrared ray is used as a signal, and the other heat sensitive element is used as a correction (dummy) to obtain a heat sensitive element. In-phase noise caused by common temperature fluctuations, pressure fluctuations, vibrations, etc. can be offset and reduced by the two heat sensitive elements. Therefore, it is possible to simultaneously achieve the improvement of the S / N ratio accompanying the cancellation reduction of the in-phase noise.

【0043】請求項4の赤外線センサであれば、強誘電
体薄膜の一方の面に同面積の2種の電極を備え、他方の
面に一方の面の電極と同位置、同形、同面積の電極を形
成し、焦電素子を形成してなるのであるから、一方の焦
電素子に赤外線に導いて、これを信号用とし、他方の焦
電素子を補正用(ダミー)として使用することにより、
焦電素子に共通する温度変動、圧力変動、振動などに起
因する同相ノイズを2個の焦電素子で相殺低減すること
ができる。したがって、強誘電体薄膜を採用することに
伴なう応答速度の高速化と、同相ノイズの相殺低減に伴
なうS/N比の改善を同時に達成することができる。
According to the infrared sensor of claim 4, two kinds of electrodes having the same area are provided on one surface of the ferroelectric thin film, and the other surface has the same position, shape and area as the electrodes on the one surface. Since the electrodes are formed and the pyroelectric element is formed, by guiding infrared rays to one of the pyroelectric elements and using this as a signal, the other pyroelectric element is used for correction (dummy). ,
In-phase noise caused by temperature fluctuations, pressure fluctuations, vibrations and the like common to the pyroelectric elements can be offset and reduced by the two pyroelectric elements. Therefore, it is possible to simultaneously achieve an increase in the response speed due to the use of the ferroelectric thin film and an improvement in the S / N ratio due to the cancellation reduction of in-phase noise.

【0044】請求項5〜10の赤外線センサであれば、
前記一方の面に設けられた電極が前記他方の面に設けら
れた実質的に等価な2個の電極に対応した部位に個別に
設けられ、電極によって2個の焦電素子を接続し請求項
4に記載の赤外線センサとなり得る。
According to the infrared sensor of claims 5 to 10,
An electrode provided on the one surface is individually provided at a portion corresponding to two substantially equivalent electrodes provided on the other surface, and the two pyroelectric elements are connected by the electrode. The infrared sensor described in 4 can be used.

【0045】請求項11の赤外線センサであれば、焦電
素子の出力を焦電素子の負荷となる抵抗を1個を備える
2個のインピーダンス変換器にそれぞれ送り、その2個
の出力を信号は逆の極性で同値の出力として、また、焦
電素子内部で相殺しきれなかった同相ノイズは同極性の
同値の出力として得ることができ、これらの出力を処理
する差動増幅器を備える平衡型増幅回路で電子回路自身
や電源変動によるノイズも同時に正確に除去することが
できる。
According to the infrared sensor of the eleventh aspect, the output of the pyroelectric element is sent to each of the two impedance converters having one resistance serving as a load of the pyroelectric element, and the two outputs are output as signals. Outputs of the same value with opposite polarities, and in-phase noise that could not be canceled out inside the pyroelectric element can be obtained as outputs of the same value with the same polarity, and a balanced amplifier equipped with a differential amplifier that processes these outputs. The circuit can also accurately remove noise caused by fluctuations in the electronic circuit itself and the power supply.

【0046】請求項12の赤外線センサであれば、定電
圧回路を信号処理回路に備えているので、回路内の素子
の電源が安定し、電源変動に左右されない検出結果を得
ることができる。
According to the twelfth aspect of the infrared sensor, since the signal processing circuit is provided with the constant voltage circuit, the power supply of the elements in the circuit is stabilized, and the detection result which is not affected by the power supply fluctuation can be obtained.

【0047】請求項13の赤外線センサの製造方法であ
れば、絶縁性基板上に実質的に等価な2種の電極を形成
し、該2種の電極上に強誘電体薄膜を形成し、該強誘電
体薄膜の前記2種の電極に対応する部位の上に電極を形
成して2個の焦電素子を形成するので、請求項4と同様
の作用を奏する赤外線センサを得ることができる。
According to the method of manufacturing an infrared sensor of claim 13, two kinds of substantially equivalent electrodes are formed on an insulating substrate, and a ferroelectric thin film is formed on the two kinds of electrodes. Since the electrodes are formed on the portions of the ferroelectric thin film corresponding to the two types of electrodes to form the two pyroelectric elements, it is possible to obtain an infrared sensor having the same effect as that of the fourth aspect.

【0048】請求項14の赤外線センサであれば、表面
に導電性部位を有する基板上に強誘電体薄膜を形成し、
該強誘電体薄膜上の前記導電性部位に対応する部位の上
に実質的に等価な2種の電極を形成して2個の焦電素子
を形成するので、請求項4と同様の作用を奏する赤外線
センサを得ることができる。
According to the infrared sensor of claim 14, a ferroelectric thin film is formed on a substrate having a conductive portion on its surface,
Since two types of substantially equivalent electrodes are formed on a portion of the ferroelectric thin film corresponding to the conductive portion to form two pyroelectric elements, the same operation as that of claim 4 is performed. It is possible to obtain an infrared sensor that plays.

【0049】請求項15から請求項25の何れかの赤外
線センサであれば、請求項4と同様の作用を達成するこ
とができる。
With the infrared sensor according to any one of claims 15 to 25, the same operation as that of claim 4 can be achieved.

【0050】請求項26の赤外線センサであれば、流体
の圧力を導入する2個の入口孔を設けた圧力センサの一
方の入口孔に先端を閉じた細管を接続して赤外線不活性
ガスを封入しているので、赤外線を生じているものに対
して細管を直角ないしは平行に配置して赤外線を吸収さ
せ、吸収した赤外線により赤外線不活性ガスが膨脹して
圧力変化を生じ、この圧力変化を圧力センサによって検
出することができる。ここで、圧力変化は赤外線の吸収
量に比例するのであるから、赤外線の強度を検出するこ
とになる。
In the infrared sensor according to the twenty-sixth aspect, a thin tube having a closed tip is connected to one inlet hole of the pressure sensor having two inlet holes for introducing the pressure of the fluid, and the infrared inert gas is sealed therein. Therefore, a thin tube is placed at a right angle or in parallel with the infrared ray generating substance to absorb the infrared ray, and the infrared ray absorbed expands the infrared inert gas to cause a pressure change. It can be detected by a sensor. Here, since the pressure change is proportional to the amount of infrared absorption, the infrared intensity is detected.

【0051】請求項27または請求項28の赤外線セン
サであれば、請求項26と同様の作用を達成することが
できる。
With the infrared sensor according to claim 27 or 28, the same action as that of claim 26 can be achieved.

【0052】請求項29の赤外線センサであれば、前記
圧力センサの圧電体の両面に電極層を設け、平面状かつ
変型可能に成形した2個の圧電素子を、それぞれ2個一
対のホルダで両面から狭持して配置した圧力検出部を備
え、2個の圧電素子が同一の方向を向きかつ同一方向の
面が同一分極極性となるように配置され、前記圧力検出
部には流体の圧力を導入する2個の入口孔が設けられ、
一方の入口孔が第1の流体圧力導入経路を介して前記一
方の圧電素子の第1の面に連通されると共に第4の流体
圧力導入経路を介して前記一方の圧電素子の第1の面と
は分極極性が異なる他方の圧電素子の第2の面に連通さ
れ、他方の入口孔が第2の流体圧力導入経路を介して前
記一方の圧電素子の第2の面に連通されるとともに第3
の流体圧力導入経路を介して前記他方の圧電素子の第1
の面に連通されているので、振動などに起因するノイズ
を2個の圧電素子の同相の信号として検出し、2個の圧
電素子のどちらか一方の同一面の電極同士を接続するこ
とにより、圧電素子内部において相殺低減することがで
きる。
In the infrared sensor of claim 29, electrode layers are provided on both sides of the piezoelectric body of the pressure sensor, and two piezoelectric elements which are flat and deformable are formed on both sides by a pair of holders. And a pressure detecting section sandwiched between the two piezoelectric elements are arranged so that the two piezoelectric elements are oriented in the same direction and the surfaces in the same direction have the same polarization polarity. There are two inlet holes to introduce,
One inlet hole is communicated with the first surface of the one piezoelectric element via a first fluid pressure introduction path, and the first surface of the one piezoelectric element is also connected with a fourth fluid pressure introduction path. Is communicated with the second surface of the other piezoelectric element having a different polarization polarity, the other inlet hole is communicated with the second surface of the one piezoelectric element through the second fluid pressure introduction path, and Three
Of the other piezoelectric element via the fluid pressure introduction path of
Since it is communicated with the surface of, the noise caused by the vibration is detected as a signal of the same phase of the two piezoelectric elements, and by connecting the electrodes on the same surface of either one of the two piezoelectric elements, This can be offset and reduced inside the piezoelectric element.

【0053】請求項30の赤外線センサであれば、請求
項26の圧力センサの2個の圧電素子のどちらか一方の
同一面の電極どうしを接続し、それぞれの他方の面の電
極を通じて、圧電素子の出力を、信号処理回路に設けた
圧電素子の負荷となる抵抗を1個を備える2個のインピ
ダンス変換器にそれぞれ送るのであるから、信号を極性
が互いに逆で同値の出力として得ることができ、圧電素
子内部において相殺できない同相ノイズ分は同極性同値
の出力として得ることができ、これらの出力を処理する
差動増幅器を備える平衡型増幅回路と定電圧回路により
電子回路自身や電源変動に起因するノイズも同時に正確
に除去することができる。
According to the infrared sensor of the thirtieth aspect, the electrodes on the same surface of one of the two piezoelectric elements of the pressure sensor of the twenty-sixth aspect are connected, and the piezoelectric element is connected through the electrodes on the other side. The output of is sent to two impedance converters, each of which has one resistance as a load of the piezoelectric element provided in the signal processing circuit. Therefore, the signals can be obtained as outputs having the same value but opposite polarities. , In-phase noise components that cannot be canceled out inside the piezoelectric element can be obtained as outputs with the same polarity and same value, and due to the balanced circuit and constant voltage circuit equipped with a differential amplifier that processes these outputs, the electronic circuit itself and power supply fluctuations The noise that occurs can also be accurately removed at the same time.

【0054】請求項31、32の赤外線センサであれ
ば、請求項29、または30と同様の作用を達成するこ
とができる。
With the infrared sensors of claims 31 and 32, the same operation as that of claim 29 or 30 can be achieved.

【0055】[0055]

【発明の実施形態】以下、添付図面によってこの発明の
実施の態様を詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0056】図1は本発明の赤外線センサの一実施態様
を示す概略平面図、図2は概略縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of the infrared sensor of the present invention, and FIG. 2 is a schematic vertical sectional view.

【0057】この赤外線センサは、例えば、シリコン、
マグネシアなどからなる基板94上に一対のAlからな
る電極91b、92bを形成し、これら電極91b、9
2b上に強誘電体薄膜93を形成し、強誘電体薄膜93
上に、前記電極91b、92bの真上に位置し、かつ同
形、同面積のNiCrからなる電極91a、92aを形
成してなる。ここで電極91a、91bと電極92a、
92bとの面積は互いに等しく設定されている。この場
合に、電極91a、強誘電体薄膜93および電極91b
によって第1の焦電素子91が構成され、電極92a、
強誘電体薄膜93および電極92bによって第2の焦電
素子92が構成されている。そして、例えば、第2の焦
電素子92に対してのみ赤外線が照射されないように赤
外線遮蔽膜(図示せず)が設けられている。また、Ni
Crは赤外線吸収係数がおよそ0.7であり、Alは赤
外線反射率がおよそ0.9である。赤外線を照射される
電極にはさらに赤外線吸収係数の高い材料でコーティン
グを施してもよい。
This infrared sensor is made of, for example, silicon,
A pair of electrodes 91b and 92b made of Al are formed on a substrate 94 made of magnesia or the like.
The ferroelectric thin film 93 is formed on 2b, and the ferroelectric thin film 93 is formed.
The electrodes 91a and 92a made of NiCr having the same shape and the same area and located directly above the electrodes 91b and 92b are formed thereon. Here, the electrodes 91a and 91b and the electrode 92a,
The areas of 92b are set equal to each other. In this case, the electrode 91a, the ferroelectric thin film 93 and the electrode 91b
The first pyroelectric element 91 is composed of the electrodes 92a,
A second pyroelectric element 92 is composed of the ferroelectric thin film 93 and the electrode 92b. Then, for example, an infrared shielding film (not shown) is provided so that infrared rays are not emitted only to the second pyroelectric element 92. Also, Ni
Cr has an infrared absorption coefficient of about 0.7, and Al has an infrared reflectance of about 0.9. The electrode irradiated with infrared rays may be coated with a material having a higher infrared absorption coefficient.

【0058】ただし、この赤外線センサは上記の構造に
限定されるものではなく、図3、図4に示すように電極
92a、92bをそれぞれ2分割し、それぞれ電極91
a、91bを中心として対象位置に配置してあってもよ
く、図5、図6に示すように、電極92a、92bをリ
ング状にするとともに、電極91a、91bを円形状に
し、電極92a、92bの内部に電極91a、91bを
それぞれ配置し、リング状の電極92a、92bの切欠
部を通して電極91a、91b用の引き出しリードを形
成してもよい。また、電極91a、92aとしてNiC
rよりも赤外線吸収係数が大きく、電気良導体であっ
て、蒸着、スパッタに適したものを採用することが好ま
しい。他方、電極91b、92bとして赤外線反射率が
Alよりも大きく、電気良導体であって、蒸着、スパッ
タに適し、熱容量が小さいものを採用することが好まし
い。さらに、焦電素子91と焦電素子92との相対関係
を反転させてもよい。また面積は必ずしも同一である必
要はなく、等価な信号を発生しうるものならばなんでも
よい。また、強誘電体薄膜93の一方の面の電極は図7
に示したように一体のものであってもよい。この場合他
方の面の電極が実質的に等価な信号を発生しうるように
2個形成されておればよい。このとき、2個に分離され
た電極の一方に赤外線を照射する。
However, this infrared sensor is not limited to the above structure, and each of the electrodes 92a and 92b is divided into two as shown in FIGS.
The electrodes a and 91b may be arranged at the target position with respect to the center, and as shown in FIGS. 5 and 6, the electrodes 92a and 92b are ring-shaped and the electrodes 91a and 91b are circular and the electrodes 92a and 92b are The electrodes 91a and 91b may be arranged inside the 92b, respectively, and lead-out leads for the electrodes 91a and 91b may be formed through the notches of the ring-shaped electrodes 92a and 92b. Further, NiC is used as the electrodes 91a and 92a.
It is preferable to use a material having an infrared absorption coefficient larger than that of r and a good electric conductor, which is suitable for vapor deposition and sputtering. On the other hand, as the electrodes 91b and 92b, it is preferable to use those having a higher infrared reflectance than Al, a good electric conductor, suitable for vapor deposition and sputtering, and having a small heat capacity. Further, the relative relationship between the pyroelectric element 91 and the pyroelectric element 92 may be reversed. Further, the areas do not necessarily have to be the same, and any area may be used as long as it can generate an equivalent signal. The electrodes on one surface of the ferroelectric thin film 93 are shown in FIG.
They may be integrated as shown in FIG. In this case, two electrodes on the other surface may be formed so as to generate substantially equivalent signals. At this time, one of the two separated electrodes is irradiated with infrared light.

【0059】また、強誘電体薄膜の作製方法としては、
例えば、スパッタ、蒸着などによって電極91b、92
bが形成された基板94あるいは電極91a、92aが
形成された窓材をスピナー上にセットし、例えば、フッ
化ビニリデンと3フッ化エチレンの共重合体を溶媒に溶
かしてなる溶液を前記基板94または窓材の中心に載
せ、スピナーを回転させ、遠心力によって所定の厚み
(例えば、100μm以下の厚み)に設定する。ただ
し、スピナーを用いる代わりに、底板と一定の間隔を保
ったままで移動するバーやスリットダイコータを用いて
所定の厚みに設定してもよい。その後、所定の厚みに設
定された溶液を乾燥させ、電極91a、92aを形成
し、または強誘電体薄膜に電極を接触させ、分極を生じ
る抵電界以上の電圧を印加することにより焦電センサを
作製することができる。なお、この電圧印加は、複数回
交番的に行ってもよい。また、前記の強誘電体薄膜に変
えてチタン酸鉛PbLiO3 からなる強誘電体薄膜を採
用しても良く、この場合にはスパッタなどにより強誘電
体薄膜を形成すればよい。
Further, as a method of manufacturing the ferroelectric thin film,
For example, the electrodes 91b and 92 are formed by sputtering, vapor deposition, or the like.
The substrate 94 on which b is formed or the window material on which the electrodes 91a and 92a are formed is set on a spinner, and for example, a solution obtained by dissolving a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride in a solvent is added to the substrate 94. Alternatively, it is placed at the center of the window material, the spinner is rotated, and a predetermined thickness (for example, a thickness of 100 μm or less) is set by centrifugal force. However, instead of using a spinner, a predetermined thickness may be set using a bar or a slit die coater that moves while maintaining a constant distance from the bottom plate. Then, the solution having a predetermined thickness is dried to form the electrodes 91a and 92a, or the electrodes are brought into contact with the ferroelectric thin film, and a voltage equal to or higher than the rf electric field that causes polarization is applied to the pyroelectric sensor. Can be made. Note that this voltage application may be alternately performed a plurality of times. Further, instead of the ferroelectric thin film, a ferroelectric thin film made of lead titanate PbLiO 3 may be adopted. In this case, the ferroelectric thin film may be formed by sputtering or the like.

【0060】図8は上記の構成の赤外線センサを用いて
赤外線検出信号を得るための電気回路の一例を示してお
り、第1の焦電素子91と第2の焦電素子92との分極
方向を互いに逆に設定した状態で両焦電素子91,92
を並列接続している。ただし、図9に示すように、第1
の焦電素子91と第2の焦電素子92との分極方向を互
いに逆に設定した状態で両焦電素子91,92を直列接
続してもよい。また、これら焦電素子からの出力信号は
図10に示すように、出力端子と反転入力端子とを接続
してなる演算増幅器103の非反転入力端子に供給して
も良いが、図11に示すように、出力端子と反転入力端
子とを抵抗とコンデンサとの並列回路を介して接続して
なる演算増幅器103の反転入力端子に供給してもよ
い。
FIG. 8 shows an example of an electric circuit for obtaining an infrared detection signal by using the infrared sensor having the above structure. The polarization directions of the first pyroelectric element 91 and the second pyroelectric element 92 are shown. Are set to be opposite to each other, both pyroelectric elements 91, 92
Are connected in parallel. However, as shown in FIG.
The pyroelectric elements 91 and 92 may be connected in series while the polarization directions of the pyroelectric element 91 and the second pyroelectric element 92 are set to be opposite to each other. The output signals from these pyroelectric elements may be supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 103 having the output terminal and the inverting input terminal connected as shown in FIG. 10, but shown in FIG. As described above, the output terminal and the inverting input terminal may be supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier 103 formed by connecting the resistor and the capacitor through a parallel circuit.

【0061】なお、強誘電体薄膜を使用した焦電素子
や、後述の圧電素子(感圧素子)のインピーダンスは、
その面積、厚みや使用する周波数によっては200〜3
00GΩ程度に達することもある。この場合に図10、
図11や図12の104aなどの抵抗は図23に特性を
示すようなダイオードやトランジスタのディスクリート
部品、または基板上に成形された部品を使用することが
ある。また、コンデンサもディスクリート部品または基
板上に成形された部品を使用する。
The impedance of the pyroelectric element using the ferroelectric thin film and the piezoelectric element (pressure sensitive element) described later is
200 to 3 depending on the area, thickness and frequency used
It may reach about 00 GΩ. In this case, FIG.
A resistor such as 104a in FIGS. 11 and 12 may be a discrete component such as a diode or transistor as shown in FIG. 23, or a component molded on a substrate. The capacitor also uses discrete parts or parts molded on the substrate.

【0062】図10、図11は基本回路であるので増幅
する場合は主に演算増幅器93の出力端子と反転入力端
子間の抵抗類の組み合わせにより所の増幅率になる構
成とする。
[0062] Figure 10, Figure 11 when amplifying Since the basic circuit is mainly operational amplifier becomes 93 Jo Tokoro amplification factor by a combination of resistance class between the output terminal and the inverting input terminal of the arrangement.

【0063】上記の構成の赤外線センサの作用、並び
に、製造方法の実施態様を示す。
The operation of the infrared sensor having the above structure and the embodiment of the manufacturing method will be described.

【0064】一方の感熱素子191に赤外線を導き得る
(赤外線が照射される)ようにするとともに、もう一方
の感熱素子192に赤外線を導き得ないようにしている
ので、赤外線が一方の感熱素子191により効率的に赤
外線強度に対応する信号を出力する。但し、実際には、
一方の感熱素子191には雰囲気温度変動、圧力変動、
振動変動等に対応する信号をも出力している。
Since infrared rays can be guided (irradiated with infrared rays) to one heat sensitive element 191 and infrared rays cannot be guided to the other heat sensitive element 192, the infrared rays can be used for one heat sensitive element 191. Output a signal corresponding to the infrared intensity efficiently. However, in practice,
One of the heat sensitive elements 191 has an ambient temperature fluctuation, a pressure fluctuation,
It also outputs signals corresponding to vibration fluctuations.

【0065】しかし、雰囲気温度などの影響はもう一方
の感熱素子192にも同じように現れ、同じような信号
を出力しているので、図28に示すように、感熱素子1
91、192を同一極性の面を電気的に直列に接続し、
それぞれ反対面の電極から信号を取り出すように接続す
ることにより、雰囲気温度変動、圧力変動、振動変動等
に対応する信号(同相ノイズ)を相殺低減する事がで
き、赤外線強度のみに対応する信号が出力される。
However, the influence of the ambient temperature and the like also appears in the other thermosensitive element 192 in the same manner and outputs the same signal, so that the thermosensitive element 1 as shown in FIG.
91 and 192 are electrically connected in series with the surfaces of the same polarity,
By connecting so that signals are output from the electrodes on the opposite sides, signals (common-mode noise) that correspond to atmospheric temperature fluctuations, pressure fluctuations, vibration fluctuations, etc. can be offset and reduced, and signals that correspond only to infrared intensity can be reduced. Is output.

【0066】ここで、感熱素子として強誘電体93から
なる焦電素子を用いても同様の作用であり、さらに、焦
電素子91、92が高分子圧電膜からなるものであって
も同様である。
Here, the same effect can be obtained by using the pyroelectric element made of the ferroelectric material 93 as the heat sensitive element, and the same effect can be obtained even if the pyroelectric elements 91 and 92 are made of the polymer piezoelectric film. is there.

【0067】すなわち、第1の焦電素子91に赤外線を
導き得る(赤外線が照射される)ようにするとともに、
第2の焦電素子92に赤外線を導き得ないようにしてい
るので、赤外線が第1の焦電素子91の電極91aによ
り効率的に吸収され、第1の焦電素子91から赤外線強
度に対応する信号を出力する。ただし、実際には、第1
の焦電素子91は雰囲気温度変動、圧力変動、振動など
に対応する信号をも出力している。
That is, infrared rays can be guided (irradiated with infrared rays) to the first pyroelectric element 91, and
Since the infrared rays cannot be guided to the second pyroelectric element 92, the infrared rays are efficiently absorbed by the electrode 91a of the first pyroelectric element 91, and the infrared intensity can be coped with from the first pyroelectric element 91. To output the signal. However, in reality, the first
The pyroelectric element 91 also outputs signals corresponding to ambient temperature fluctuations, pressure fluctuations, vibrations, and the like.

【0068】しかし、雰囲気温度などの影響は第2の焦
電素子92にも同じように現れ、同じように信号を出力
しているので、図8または図9に示すように両焦電素子
91,92を接続することにより、雰囲気温度変動、圧
力変動、振動などに対応する信号(同相ノイズ)を相殺
低減することができ、赤外線強度のみに対応する信号が
出力される。
However, the influence of the ambient temperature and the like also appears in the second pyroelectric element 92 in the same manner, and the same signal is output, so that both pyroelectric elements 91 as shown in FIG. 8 or FIG. , 92, it is possible to offset and reduce signals (in-phase noise) corresponding to ambient temperature fluctuations, pressure fluctuations, vibrations, etc., and a signal corresponding only to the infrared intensity is output.

【0069】そして、この出力を図12に示すように、
焦電素子の負荷となる1個の抵抗104aを備える2個
のインピーダンス変換器104に供給し、その2個の出
力を、信号は逆の極性で同値の出力として得、焦電素子
内部で相殺低減しきれなかった同相ノイズは同極性の同
値の出力として得ることができ、これらの出力を差動増
幅器を備える平衡型増幅回路106に供給することによ
り、同相ノイズを一層低減するとともに、電子回路自身
や電源変動に起因するノイズも同時に正確に除去するこ
とができる。この結果、赤外線検出精度を高めることが
できる。
Then, as shown in FIG. 12, this output is
It is supplied to two impedance converters 104 having one resistance 104a which is a load of the pyroelectric element, and the two outputs are obtained as outputs of the same value with opposite polarities, which cancel each other out inside the pyroelectric element. The common-mode noise that cannot be reduced can be obtained as outputs having the same value and the same polarity. By supplying these outputs to the balanced amplifier circuit 106 including the differential amplifier, the common-mode noise can be further reduced and the electronic circuit can be reduced. At the same time, it is possible to accurately remove noise caused by itself and power fluctuations. As a result, infrared detection accuracy can be improved.

【0070】また、定電圧回路を有する信号処理回路を
採用すれば、回路内の電圧が安定するとともに、焦電素
子から増幅器までのインピーダンスのバランスがとれる
ので、2個の焦電素子内で相殺しきれなかった同相のノ
イズ、インピーダンスのアンバランスによるノイズ、回
路自身のノイズ、電源変動により発生するノイズを正確
に除去することができ、極めて高いS/N比を得ること
ができる。
If a signal processing circuit having a constant voltage circuit is adopted, the voltage in the circuit is stabilized and the impedance from the pyroelectric element to the amplifier is balanced, so that the two pyroelectric elements cancel each other. In-phase noise that cannot be completely suppressed, noise due to impedance imbalance, noise of the circuit itself, and noise generated due to power supply fluctuation can be accurately removed, and an extremely high S / N ratio can be obtained.

【0071】上記の赤外線センサ素子の構成を得るた
め、図30に示す製造方法の1つの実施態様を挙げる。
得られた信号を処理する電気回路基板5にあらかじめリ
ード平面電極97a、97bを形成しておき、直接素子
を形成すると、出力の取り出し用ピンや半田付けが不要
で、回路基板5との導通が確実に行える。さらに、半田
や導電材料の熱容量の影響がないので、センサの高速
化、高感度化が達成できる。さらに、図12に示すよう
な電子回路処理を付与することで、赤外線検出精度を高
めることが出来る。また、外ケースに赤外線透過性の窓
材110を設置するが、図32に示すように、窓材料の
裏面に強誘電体を形成し焦電素子を得る構成では、外部
からの赤外線が入射した後の空間での熱の伝達やロスが
なく、センサの感度を向上することが出来る。また、外
ケース114と一体にできるため素子と外ケースとの温
度が同じで、外ケースの温度変化によって発生する誤動
作がない。さらに、ケース内で素子を支柱で支えて空間
に配置して熱分離を行う必要もなく、部品点数を少なく
出来る。
In order to obtain the above infrared sensor element structure, one embodiment of the manufacturing method shown in FIG. 30 will be described.
When the lead plane electrodes 97a and 97b are formed in advance on the electric circuit board 5 for processing the obtained signal and the elements are directly formed, output take-out pins and soldering are not required, and the circuit board 5 is electrically connected. Can be done reliably. Further, since there is no influence of the heat capacity of the solder or the conductive material, it is possible to achieve high speed and high sensitivity of the sensor. Further, by adding an electronic circuit process as shown in FIG. 12, it is possible to improve the infrared detection accuracy. Further, the infrared-transmissive window material 110 is installed in the outer case. As shown in FIG. 32, in the configuration in which the ferroelectric material is formed on the back surface of the window material to obtain the pyroelectric element, infrared rays from the outside are incident. There is no heat transfer or loss in the subsequent space, and the sensitivity of the sensor can be improved. In addition, since the element and the outer case have the same temperature because they can be integrated with the outer case 114, there is no malfunction caused by a change in the temperature of the outer case. Furthermore, it is not necessary to support the elements in the case by supporting columns and arrange them in a space for heat separation, and the number of parts can be reduced.

【0072】一方、赤外線が一方の焦電素子に入射する
と、素子表面の電極が熱を主に吸収した結果、素子の温
度が上昇し、熱膨張が発生する。逆に、赤外線の入射が
遮断されると、素子の温度も低下して収縮が起こる。た
とえば、窓材の線膨張率と焦電素子との熱膨張率が異な
っていると両者の界面に熱ひずみが生じ、ひずみによっ
て素子の剥離が生じる。窓材と素子が同一部材である
と、当然のことながら、線膨張率が同一であるのでひず
みが発生せず、繰り返し赤外線がセンサに入射されても
素子の損傷が発生しないので、耐久性を向上できる。
On the other hand, when infrared rays are incident on one of the pyroelectric elements, the electrodes on the surface of the element mainly absorb heat, and as a result, the temperature of the element rises and thermal expansion occurs. On the contrary, when the incidence of infrared rays is blocked, the temperature of the element also decreases and the element contracts. For example, if the linear expansion coefficient of the window material and the thermal expansion coefficient of the pyroelectric element are different, thermal strain occurs at the interface between the two, and the element peels due to the strain. If the window member and the element are the same member, of course, the linear expansion coefficient is the same, so no strain occurs, and the element is not damaged even if infrared rays are repeatedly incident on the sensor, so durability is improved. Can be improved.

【0073】また、強誘電体薄膜93の厚みを小さくす
ることにより赤外線検出感度を高めることができる。
Further, by reducing the thickness of the ferroelectric thin film 93, the infrared detection sensitivity can be improved.

【0074】これは本発明が次に記載する焦電材料を薄
膜化することにより高速で、S/N比を示す比検出能D
*が向上することを理論計算や実験により見い出し、実
際のセンサ製作において、従来と同様のセンサノイズに
対して感度を5〜10倍向上させることができる。
This is because the present invention makes it possible to make the pyroelectric material described below into a thin film at a high speed and a specific detectability D showing an S / N ratio.
The fact that * is improved can be found by theoretical calculation and experiments, and in actual sensor manufacturing, the sensitivity can be improved 5 to 10 times with respect to the sensor noise similar to the conventional one.

【0075】例えば無機では本発明実施態様のPbTi
3 をはじめ、ニオブ酸リチウムLiNbO3 ,酸化亜
鉛ZnO,チタン酸バリウムBaTiO3 ,チタン酸リ
チウムLiTiO3 ,ニオブ酸ナトリウムバリウムBa
2 NaNb515,有機では本発明実施態様で示すフッ
化ビニリデン系共重合体P(VDF−TrFE),P
(VDF−TeFE)をはじめ、フッ化ビニリデンPV
DF,シアン化ビニリデン系共重合体P(VACN−V
ac),尿素系ポリマ;芳香族ポリ尿素,脂肪族ポリ尿
素,奇数ナイロン;芳香族ナイロン,ウレタン系重合
体,アミノ酸重合体,などこれらの組合せは限りないほ
どある。更に説明すれば何らかの方法で薄膜化でき、使
用温度範囲で熱的変型しない強誘電体で構成できる赤外
線センサすべてに適用できる。
For example, in the case of an inorganic material, PbTi of the embodiment of the present invention is used.
O 3 , lithium niobate LiNbO 3 , zinc oxide ZnO, barium titanate BaTiO 3 , lithium titanate LiTiO 3 , sodium barium niobate Ba
2 NaNb 5 O 15 , organically, vinylidene fluoride copolymer P (VDF-TrFE), P shown in the embodiment of the present invention
(VDF-TeFE) and vinylidene fluoride PV
DF, vinylidene cyanide-based copolymer P (VACN-V
ac), urea-based polymers; aromatic polyureas, aliphatic polyureas, odd-numbered nylons; aromatic nylons, urethane-based polymers, amino acid polymers, etc., and combinations thereof are limitless. To further explain, it can be applied to all infrared sensors that can be made into a thin film by some method and can be composed of a ferroelectric material that is not thermally deformed in the operating temperature range.

【0076】具体的には、フッ化ビニリデンと3フッ化
エチレンの共重合体からなる強誘電体薄膜の厚みを2μ
m、面積を2mm2 に設定し、NiCrからなる電極9
1a,92aの厚みを0.1mm以下に設定し、Alか
らなる電極91b,92bの厚みを0.1mm以下に設
定し、シリコンからなる窓材の厚みを0.4mmに設定
して赤外線センサを作製したところ、D*が109 cm
・Hz1/2 /W以上であり、立ち上がり時間は15μs
ecであった。このD*は従来の赤外線センサと比較し
て5倍以上であり、立ち上がり時間は従来の赤外線セン
サの立ち上がり時間100msecと比較して5000
分の1よりも短かった。
Specifically, the thickness of the ferroelectric thin film made of a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride is set to 2 μm.
m, area set to 2 mm 2 , electrode 9 made of NiCr
The thickness of the electrodes 1a and 92a is set to 0.1 mm or less, the thickness of the electrodes 91b and 92b made of Al is set to 0.1 mm or less, and the thickness of the window material made of silicon is set to 0.4 mm. When manufactured, D * is 10 9 cm
・ Hz 1/2 / W or more, rise time is 15μs
ec. This D * is 5 times or more compared to the conventional infrared sensor, and the rising time is 5000 times compared to the rising time of 100 msec of the conventional infrared sensor.
It was shorter than one-third.

【0077】ここで、焦電素子の膜厚に関してだが、特
開昭61−48983号公報の強誘電性高分子薄膜に厚
み1000オングストローム以下の範囲と高速焦電性の
グラフがあるが、分極極性を変えるための抗電界を下げ
てメモリ特性を向上させて、メモリ読み出しを赤外線検
出特性を使って行なう方式であるため出力1,0(+,
−)で分極極性を判断するためのもので赤外線センサと
しては次の理由で適さない。
Regarding the film thickness of the pyroelectric element, the ferroelectric polymer thin film disclosed in JP-A-61-48983 has a range of thickness less than 1000 angstrom and a graph of high speed pyroelectric property. Since the coercive electric field for changing the memory is improved to improve the memory characteristic and the memory reading is performed by using the infrared detection characteristic, the output 1, 0 (+,
-) Is for judging the polarization polarity and is not suitable as an infrared sensor for the following reasons.

【0078】(1)インピーダンスが小さくなりすぎて
感度の低下を招く。
(1) Impedance becomes too small and sensitivity is lowered.

【0079】(2)厚みの均一性が保たれなくなる。(2) Uniformity of thickness cannot be maintained.

【0080】(3)電極付与時にスパッタや蒸着による
熱によって、膜が変形したり、電極の表裏が導通するな
ど生産のための条件設定が難しい。
(3) It is difficult to set conditions for production such that the film is deformed or the front and back surfaces of the electrodes are electrically connected to each other due to heat generated by sputtering or vapor deposition when applying the electrodes.

【0081】以上の構成の赤外線センサを用いると、微
弱な赤外線を発生し、高速で振動するものや、高い周波
数で赤外線パルスを照射するものの赤外線強度を検出す
ることができる。具体的には、紡糸工程で振動して走行
する糸条の温度、高速度なCO2 などの赤外線ガス分析
計の赤外線強度測定や光通信など、これまで焦電型赤外
線センサでは対応できなかった分野、適応できても高価
であったり、周辺装置が大がかりであった他の赤外線セ
ンサの常温使用での代替品として有用である。
By using the infrared sensor having the above-mentioned structure, it is possible to detect the infrared intensity of a substance that emits a weak infrared ray and vibrates at a high speed or that emits an infrared pulse at a high frequency. Specifically, the pyroelectric infrared sensor has not been able to cope with the temperature of the yarn running while vibrating in the spinning process, the infrared intensity measurement of an infrared gas analyzer such as high-speed CO 2 and optical communication. It is useful as a substitute for other infrared sensors, which are expensive even if applicable in the field, and have large peripheral devices, at room temperature.

【0082】図13は発明の赤外線センサのほかの実施
態様を示す概略図である。赤外線の照射によって一定容
積内の赤外線不活性ガスが膨張し、生じた圧力差を検出
する方式の赤外線センサの実施態様の1例を示してい
る。
FIG. 13 is a schematic view showing another embodiment of the infrared sensor of the invention. 1 shows an example of an embodiment of an infrared sensor of a type in which an infrared inert gas in a certain volume is expanded by irradiation of infrared rays and a generated pressure difference is detected.

【0083】この赤外線センサは、1対の圧電素子を有
する圧力センサ1の1対の入口孔39、40の一方を解
放していると共に、他方を先端が閉塞された細管81に
連通されている。
In this infrared sensor, one of the pair of inlet holes 39, 40 of the pressure sensor 1 having a pair of piezoelectric elements is opened, and the other is communicated with a thin tube 81 whose tip is closed. .

【0084】この細管81は、例えば、図14中(A)
に示すように、セラミック、プラスチックなどからなる
管路81aの先端部に、嵌合、接着、ねじ止めなどによ
り、先端が閉塞され、かつ管路81aの外径とほぼ等し
い外径を有する円筒体81bを装着してなるものであ
り、この円筒体81bとしてガラス、金属などからな
り、好ましくはクロム、ニクロム、ユニクロムなどから
なる薄膜をメッキ、蒸着などにより設けてなるものが採
用される。そして、管路81a及び円筒体81bの内部
に窒素、ヘリウム、アルゴンまたはキセノンガスなどの
赤外線不活性ガスや空気が封入されている。ただし、前
記円筒体81bに代えて、図14中(B)に示すよう
に、管路81aの内径とほぼ等しい外径を有する円筒体
81cを採用してもよい。また、前記円筒体81cに代
えて、図14中(C)に示すように、連通管路を有する
球体81dを採用してもよい。さらにまた、円筒体81
bに代えて、図14中(D)に示すように、先端が閉塞
されていない円筒体81eを採用するとともに、この円
筒体81eの先端部を閉塞するキャップ81fを採用し
てもよい。ここで、キャップ81fとしては、セラミッ
ク、プラスチック、ゴムなどからなるものが採用可能で
あるが、ゴムからなるキャップを採用することが好まし
く、図示しない注射針を貫通させることにより赤外線不
活性ガスの量、すなわち内部の圧力を調節することがで
きる。もちろん、注射針を抜き取った後は閉塞状態を確
保できる。
This thin tube 81 is, for example, shown in FIG.
As shown in Fig. 5, a cylindrical body having a tip end of the conduit 81a made of ceramic, plastic, etc., closed by fitting, bonding, screwing, etc., and having an outer diameter substantially equal to the outer diameter of the conduit 81a. 81b is mounted, and as the cylindrical body 81b, a cylinder 81b made of glass, metal or the like, preferably provided with a thin film of chrome, nichrome, unichrome or the like by plating, vapor deposition or the like is adopted. Then, an infrared inert gas such as nitrogen, helium, argon, or xenon gas, or air is sealed inside the pipe 81a and the cylindrical body 81b. However, instead of the cylindrical body 81b, as shown in FIG. 14B, a cylindrical body 81c having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the conduit 81a may be adopted. Further, instead of the cylindrical body 81c, as shown in FIG. 14C, a spherical body 81d having a communication conduit may be adopted. Furthermore, the cylindrical body 81
Instead of b, as shown in FIG. 14D, a cylindrical body 81e whose tip is not closed may be adopted, and a cap 81f which closes the tip end of this cylindrical body 81e may be adopted. Here, as the cap 81f, one made of ceramic, plastic, rubber or the like can be adopted, but it is preferable to use a cap made of rubber, and the amount of infrared inert gas can be increased by penetrating an unillustrated injection needle. That is, the internal pressure can be adjusted. Of course, the closed state can be secured after the injection needle is pulled out.

【0085】また、図15に示すように、細管81の途
中に圧力調節弁81gを設けてもよい。
Further, as shown in FIG. 15, a pressure control valve 81g may be provided in the middle of the thin tube 81.

【0086】図16は、前記圧力センサの要部を示す概
略縦断面図である。
FIG. 16 is a schematic vertical sectional view showing a main part of the pressure sensor.

【0087】図16において、1は圧力センサ全体を示
しており、該圧力センサ1は、2個の圧電素子2、3を
有する圧力検出部4と、後述の電気的信号処理回路5
(図26参照)を備えている。
In FIG. 16, reference numeral 1 denotes the entire pressure sensor. The pressure sensor 1 includes a pressure detecting portion 4 having two piezoelectric elements 2 and 3, and an electric signal processing circuit 5 described later.
(See FIG. 26).

【0088】面状かつ変形可能に成形した、例えば、球
面に成形した2個の圧電素子2、3は、2個一対のホル
ダ12、13および14、15でそれらの周縁部が両面
から狭持されている。圧電素子2、3は、図17に拡大
して示すように、圧電材料からなる膜状の圧電体6、7
の両面に耐腐食性の良いクロム/金の電極層8、9およ
び10、11が、蒸着によって、成形して構成されてい
る。ただし、金属の種類、組成や、形成方法はこれに限
定されず、従来公知の他の金属、形成方法を採用するこ
とができる。
Two piezoelectric elements 2 and 3 which are formed in a planar shape and are deformable, for example, formed into spherical surfaces, have a pair of two holders 12, 13 and 14, 15 whose peripheral portions are sandwiched from both sides. Has been done. The piezoelectric elements 2 and 3 are, as shown in an enlarged view in FIG. 17, film-shaped piezoelectric bodies 6 and 7 made of a piezoelectric material.
The chromium / gold electrode layers 8, 9 and 10, 11 having good corrosion resistance are formed by vapor deposition on both surfaces of. However, the kind and composition of the metal and the forming method are not limited thereto, and other conventionally known metals and forming methods can be adopted.

【0089】そして、圧電素子2、3を狭持する2個一
対のホルダ12、13および14、15の狭持面の形状
としては、2個の圧電素子2、3の形状に合わせて、図
19に示すように、任意の曲率ρを持つ曲面12a、1
3aおよび14a、15aに形成する。
The shape of the sandwiching surface of the pair of holders 12, 13 and 14, 15 for sandwiching the piezoelectric elements 2 and 3 is shown in the figure according to the shape of the two piezoelectric elements 2 and 3. As shown in FIG. 19, curved surfaces 12 a, 1 having an arbitrary curvature ρ
3a and 14a, 15a.

【0090】この実施態様での曲率としては、感度−曲
率の計算結果、および、実験結果に形状維持性を勘案し
て51mmを採用した、受圧面積はφ9mm、膜径φ1
0.5〜11.3mmである。
As the curvature in this embodiment, 51 mm was adopted in consideration of the shape-maintainability in the calculation result of sensitivity-curvature, and the experimental result. The pressure receiving area was 9 mm and the film diameter was 1 mm.
It is 0.5 to 11.3 mm.

【0091】なお、狭持面を傾斜面に形成したホルダも
実施態様の範囲では使用できる。この場合における狭持
面の形状としては、図20に示すように、任意の傾斜θ
を持つ傾斜面12b、13bおよび14b、15bに形
成する。
A holder having a holding surface formed as an inclined surface can also be used within the range of the embodiment. In this case, as the shape of the sandwiching surface, as shown in FIG.
Are formed on the inclined surfaces 12b, 13b and 14b, 15b.

【0092】この場合の傾斜角θとしては、感度−傾斜
角の計算結果と試験結果に形状維持性を勘案して、5゜
の角度を採用した。
As the tilt angle θ in this case, an angle of 5 ° was adopted in consideration of the shape maintainability in the calculation result of the sensitivity-tilt angle and the test result.

【0093】この2個の圧電素子2、3の平面形状は、
本実施態様では円形であるが、これに限定されず、任意
の平面形状を採用することができる。圧電体6、7の材
質としては、強誘電性高分子ではフッ化ビニリデン共重
合体,尿素系ポリマ,奇数ナイロン,チタン酸鉛(Pb
TiO3 )など種々の圧電材料が適用可能であるが、本
実施態様では、フッ化ビニリデンと3フッ化エチレンの
共重合体からなる高分子圧電材料を使用した。高分子圧
電膜の厚さは、感度、強度や、成形性、形状維持性を考
慮して決められるが、本実施態様では17μmとした。
The planar shape of the two piezoelectric elements 2 and 3 is
In the present embodiment, the shape is circular, but the shape is not limited to this, and any planar shape can be adopted. As materials for the piezoelectric bodies 6 and 7, vinylidene fluoride copolymer, urea-based polymer, odd-numbered nylon, lead titanate (Pb) is used as a ferroelectric polymer.
Various piezoelectric materials such as TiO3) are applicable, but in the present embodiment, a polymeric piezoelectric material made of a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride is used. The thickness of the polymeric piezoelectric film is determined in consideration of sensitivity, strength, moldability, and shape retention, and is 17 μm in this embodiment.

【0094】圧電素子2、3の周縁部は、両側から、電
極層8、9および10、11を介してホルダ12、13
および14、15によって狭持されている。各ホルダに
保持された圧電素子2、3は、両面がそれぞれ同一の方
向に向くように並設されており、かつ、同一方向の面が
それぞれ同一の分極極性になるように配置されている。
The peripheral portions of the piezoelectric elements 2 and 3 are held from both sides via the electrode layers 8, 9 and 10, 11 to the holders 12, 13 respectively.
And 14 and 15 are sandwiched. The piezoelectric elements 2 and 3 held by the respective holders are arranged in parallel so that both surfaces thereof face in the same direction, and the surfaces in the same direction have the same polarization polarity.

【0095】本実施態様ではホルダ12、13、14、
15は、圧電素子とほぼ同じ熱膨張率と導電性が必要な
ので、エンジニアリングプラスチックのフィラー入りの
PBT(ポリブチレンテレフタレート)で成形し、圧電
素子の電極層8、9および10、11と同様に、耐腐食
性の良いクロム/金を蒸着することによって、表面全体
に導電性を持たせるように構成されているがホルダの材
質、金属、成形方法はこれに限定されない。
In this embodiment, the holders 12, 13, 14,
Since 15 requires substantially the same coefficient of thermal expansion and electrical conductivity as the piezoelectric element, it is molded with engineering plastic filler-containing PBT (polybutylene terephthalate), and like the piezoelectric element electrode layers 8, 9 and 10, 11, It is configured to have conductivity over the entire surface by depositing chromium / gold having good corrosion resistance, but the material, metal, and molding method of the holder are not limited to this.

【0096】ホルダ12、13、14、15は電極層
8、9、10、11にそれぞれ電気的に接続されて各圧
電素子の出力端子として機能する。ホルダ12と13、
14と15の間は、圧電体6、7によって絶縁されてい
る。
The holders 12, 13, 14, 15 are electrically connected to the electrode layers 8, 9, 10, 11 respectively and function as output terminals of the piezoelectric elements. Holders 12 and 13,
The piezoelectric elements 6 and 7 insulate between 14 and 15.

【0097】この2個一対のホルダ12、13および1
4、15で、圧電素子2、3は、図19、図20に示す
ように狭持される。すなわち、その周縁部でホルダに狭
持される。
This pair of two holders 12, 13 and 1
At 4 and 15, the piezoelectric elements 2 and 3 are sandwiched as shown in FIGS. That is, it is held by the holder at its peripheral edge.

【0098】これらの組立を図16の縦断面図、図18
の分解斜視図に示している。
FIG. 18 is a vertical sectional view showing the assembly of these components.
Is shown in an exploded perspective view of FIG.

【0099】圧電素子2、3は、中ケース17内でホル
ダ12、13および14、15によってそれぞれ両面側
から狭持され、圧電素子2、3の下側のホルダ12、1
4は、中底板16に支持され、その面の中央に帯状にニ
ッケルメッキを施し、これら2個のホルダを電気的に接
続している。
The piezoelectric elements 2 and 3 are sandwiched by the holders 12, 13 and 14 and 15 from the both sides in the middle case 17, and the lower holders 12 and 1 below the piezoelectric elements 2 and 3 are sandwiched.
4 is supported by the inner bottom plate 16 and is plated with nickel in the shape of a strip at the center of its surface to electrically connect these two holders.

【0100】また、圧電素子2、3に対する圧力変動の
調整のため、ホルダが接する部分の中央に各々直径3〜
7mmの穴を開けてあることがある。これは圧力変動耐
性をより強くするためのもので、圧力変動耐性の仕様が
低ければ必要ない。
Further, in order to adjust the pressure fluctuations with respect to the piezoelectric elements 2 and 3, the diameters of 3 to 3 are respectively provided at the centers of the portions in contact with the holder.
It may have a 7 mm hole. This is to make the resistance to pressure fluctuation stronger, and is not necessary if the specification for resistance to pressure fluctuation is low.

【0101】中底板16、中ケース17および中蓋33
は圧電素子とほぼ同じ熱膨張率のエンジニアリングプラ
スチックのPBTで形成され、3本の長ねじ27、2
8、29でアルミニュウム製の外ケース41に固定され
ている。
Middle bottom plate 16, middle case 17 and middle lid 33
Is made of engineering plastic PBT having the same coefficient of thermal expansion as the piezoelectric element.
It is fixed to an outer case 41 made of aluminum at 8 and 29.

【0102】回路基板35は中底板16、中ケース17
および中蓋33と共に、1本の長ねじ30で外ケース4
1に固定する。これは、回路基板35を幾つかのねじで
固定した場合、回路基板35に歪みが生じるので、これ
を避けるためである。
The circuit board 35 includes the middle bottom plate 16 and the middle case 17.
And the outer case 4 with one long screw 30 together with the inner lid 33.
Fixed to 1. This is to prevent the circuit board 35 from being distorted when the circuit board 35 is fixed with some screws.

【0103】電気的信号処理回路5は回路基板35に組
み込まれている。
The electric signal processing circuit 5 is incorporated in the circuit board 35.

【0104】上側のホルダ13、15は、電極板23、
24を介して、ばね21、22によって押えられてい
る。すなわち、ばね21、22によって、圧電素子2、
3がホルダ12、13および14、15の間にそれぞれ
圧接狭持されている。
The upper holders 13 and 15 include the electrode plates 23 and
It is pressed by springs 21 and 22 via 24. That is, by the springs 21 and 22, the piezoelectric element 2,
3 is pressed and sandwiched between the holders 12, 13 and 14, 15.

【0105】圧力検出部4内から気体が洩れないように
するために中蓋33と回路基板35とを、回路基板35
の圧電素子2、3との入力端子部から、Oリング48、
49を介してねじ31、32で、電極板23下にセット
した角ナット25、26を締めることにより連結し、中
蓋33と回路基板35との間にあるOリング48、49
を押さえるようにしている。
The inner lid 33 and the circuit board 35 are connected to the circuit board 35 in order to prevent gas from leaking from the pressure detecting portion 4.
From the input terminals of the piezoelectric elements 2 and 3,
The square nuts 25 and 26 set under the electrode plate 23 are connected by tightening the screws 31 and 32 via the O-rings 48 and 49 between the inner lid 33 and the circuit board 35.
I try to hold down.

【0106】図16で回路5の電源入力端子36、3
7、出力端子38の入出力端子は、コネクタ47内部に
あり、接続ピン36a、37a、38aはそれぞれエン
ジニアリングプラスチックのPBTで成形されたチップ
36b、37b、38bを介して、外蓋46の入出力端
子50a、59b、56を構成している。
In FIG. 16, the power input terminals 36, 3 of the circuit 5 are
7. The input / output terminals of the output terminal 38 are inside the connector 47, and the connection pins 36a, 37a, 38a are input / output of the outer lid 46 via the chips 36b, 37b, 38b molded of engineering plastic PBT, respectively. The terminals 50a, 59b and 56 are configured.

【0107】なお、これまでの説明は圧電素子2、3を
直列に接続する場合である。圧電素子2、3を並列に接
続する場合は中底板16の電極成形、回路基板35での
回路形成をこのために変える必要がある。電気回路構成
は図26、図27に示す通りである。なお、図26が圧
電素子2、3を直列接続した場合を、図27が圧電素子
2、3を並列接続した場合をそれぞれ示している。な
お、これら電気回路の詳細は後述する。
The above description is for the case where the piezoelectric elements 2 and 3 are connected in series. When the piezoelectric elements 2 and 3 are connected in parallel, it is necessary to change the electrode forming of the inner bottom plate 16 and the circuit formation on the circuit board 35 for this purpose. The electric circuit configuration is as shown in FIGS. 26 shows the case where the piezoelectric elements 2 and 3 are connected in series, and FIG. 27 shows the case where the piezoelectric elements 2 and 3 are connected in parallel. The details of these electric circuits will be described later.

【0108】外ケースには2個の入口孔39、40から
中底板16への2個のそれぞれの流体圧力導入経路と、
流体圧力導入経路を分離し、機密を保つために変形Oリ
ング用溝とが形成され、Oリング18を中底板16との
間に狭持する。
The outer case has two respective fluid pressure introduction paths from the two inlet holes 39 and 40 to the inner bottom plate 16,
A deformed O-ring groove is formed to separate the fluid pressure introduction path and keep the airtightness, and the O-ring 18 is sandwiched between the O-ring 18 and the inner bottom plate 16.

【0109】中底板16には第1の流体圧力導入経路4
2と第4の流体圧力導入経路45および第1の流体圧力
導入経路43と第3の流体圧力導入経路44とこれらの
流体圧力導入経路を分離し、機密を保つための変形Oリ
ング用溝が形成され、Oリング19を中ケース17との
間に狭持する。
The first fluid pressure introducing path 4 is provided on the inner bottom plate 16.
The second and fourth fluid pressure introduction paths 45, the first fluid pressure introduction path 43, the third fluid pressure introduction path 44, and the deformed O-ring groove for separating these fluid pressure introduction paths and keeping confidentiality are provided. It is formed and holds the O-ring 19 between it and the middle case 17.

【0110】中ケース17には圧電素子2、3とこれを
狭持するホルダ12、13および14、15を収納する
2個の孔と第2の流体圧力導入経路43と第4の流体圧
力導入経路45、角ナット25、26と電極板23、2
4を収納する2個の溝およびこれらの流体圧力導入経路
を分離し、機密を保つための変形Oリング用溝が形成さ
れ、Oリング20を中蓋33との間に狭持する。
In the middle case 17, two holes for accommodating the piezoelectric elements 2 and 3 and the holders 12, 13 and 14, 15 for holding them, the second fluid pressure introducing path 43 and the fourth fluid pressure introducing. Path 45, square nuts 25, 26 and electrode plates 23, 2
The groove for deforming O-ring for separating the two grooves for accommodating 4 and these fluid pressure introduction paths and for keeping the airtightness is formed, and holds the O-ring 20 between the inner lid 33 and the groove.

【0111】中蓋33には機密を保つために、回路基板
35の圧電素子2、3との入力端子部(上下スルーホー
ル加工部)との間にOリング48、49を狭持するため
のOリング用溝と、回路基板35を位置決めするための
突起、回路基板35のコネクタ47部用の台が形成され
ている。
In order to keep the inner lid 33 airtight, O-rings 48 and 49 are sandwiched between the piezoelectric elements 2 and 3 of the circuit board 35 and the input terminal portions (upper and lower through hole processed portions). An O-ring groove, a protrusion for positioning the circuit board 35, and a stand for the connector 47 of the circuit board 35 are formed.

【0112】一方の入口孔39は、外ケース41の流体
圧力導入経路が中底板16で分岐されたのち、第1の流
体圧力導入経路42を介して一方の圧電素子2の第1の
面に連通するとともに、中ケース17、中蓋33の第4
の流体圧力導入経路45を介して他方の圧電素子3の、
前記第1の面と分極極性の異なる面(第2の面)に連通
している。
One inlet hole 39 is formed on the first surface of one piezoelectric element 2 via the first fluid pressure introducing passage 42 after the fluid pressure introducing passage of the outer case 41 is branched by the inner bottom plate 16. While communicating with each other, the fourth of the inner case 17 and the inner lid 33
Of the other piezoelectric element 3 via the fluid pressure introduction path 45 of
It communicates with a surface (second surface) having a polarization polarity different from that of the first surface.

【0113】他方の入口孔40は、外ケース41の流体
圧力導入経路が中底板16で分岐されたのち、第3の流
体圧力導入経路44を介して他方の圧電素子3の第1の
面に連通するとともに、中ケース17、中蓋33の第2
の流体圧力導入経路43を介して一方の圧電素子2の、
前記第1の面と分極極性の異なる面(第2の面)に連通
している。
The other inlet hole 40 is formed on the first surface of the other piezoelectric element 3 via the third fluid pressure introducing passage 44 after the fluid pressure introducing passage of the outer case 41 is branched by the inner bottom plate 16. While communicating with each other, the second case of the middle case 17 and the middle lid 33
Of the one piezoelectric element 2 via the fluid pressure introduction path 43 of
It communicates with a surface (second surface) having a polarization polarity different from that of the first surface.

【0114】このように、本実施態様では、2個の圧電
素子2、3に対して、各入口孔39、40および流体圧
力導入経路42、44、流体圧力導入経路43、45の
配置と、圧力検出部4の内部構造が、ほぼ同形対称に構
成されている。
As described above, in this embodiment, the inlet holes 39, 40 and the fluid pressure introducing paths 42, 44 and the fluid pressure introducing paths 43, 45 are arranged with respect to the two piezoelectric elements 2, 3. The internal structure of the pressure detection unit 4 is configured to have substantially the same shape and symmetry.

【0115】この圧力検出部4と信号処理回路5とは、
それらが商用電源などからの電磁誘導ノイズを受けない
ように電気的良導体である金属などからなるシールドを
兼ねた外ケース41に収納されている。回路に置ける電
源のマイナス電極(0V)と外ケース41とは、1個の
長ねじ30を介して接続されている。
The pressure detector 4 and the signal processing circuit 5 are
They are housed in an outer case 41 which also serves as a shield made of metal, which is a good electrical conductor, so as not to receive electromagnetic induction noise from a commercial power source or the like. The minus electrode (0 V) of the power source that can be placed in the circuit and the outer case 41 are connected via one long screw 30.

【0116】次に、回路基板35上に組み込まれる電気
的信号処理回路5を、図26および図27を参照して説
明する。
Next, the electrical signal processing circuit 5 incorporated on the circuit board 35 will be described with reference to FIGS. 26 and 27.

【0117】圧電素子2、3の接続方法は直列と並列と
があり、それぞれ図26、図27のようになる。この回
路構成についての違いは圧電素子2、3の接続方法の違
いのみであるので、説明は図26のみについて行う。
The piezoelectric elements 2 and 3 can be connected in series or in parallel, as shown in FIGS. 26 and 27, respectively. Since the difference in this circuit configuration is only the difference in the connection method of the piezoelectric elements 2 and 3, the description will be given only with respect to FIG.

【0118】電池電源52は、3Vのリチウム電池で、
VDD端子50aにはその+極側を、VSS端子50bには
その−極側を接続する。電池電源52の+極側は、VDD
端子50aから電源保護回路54を経て定電圧回路51
に接続される。そして、増幅回路部53、電圧比較器5
5、中点電源I57、中点電源II58の+電源とし
て、定電圧回路51の出力を供給している。一方、レベ
ル変換器59の+電源は、電源保護回路54の出力を供
給し、外部からの供給電圧とほぼ同じ電圧である。中点
電源I57の出力は増幅回路部53の中間電位の極とし
て、また、中点電源II58の出力は電圧比較器55の
中間電位の極として使用される。
The battery power source 52 is a 3V lithium battery,
The + pole side is connected to the VDD terminal 50a, and the-pole side is connected to the VSS terminal 50b. The + side of the battery power supply 52 is VDD
From the terminal 50a through the power supply protection circuit 54 to the constant voltage circuit 51
Connected to. Then, the amplifier circuit section 53 and the voltage comparator 5
5, the output of the constant voltage circuit 51 is supplied as the + power source of the midpoint power source I57 and the midpoint power source II58. On the other hand, the + power supply of the level converter 59 supplies the output of the power supply protection circuit 54 and is approximately the same voltage as the voltage supplied from the outside. The output of the midpoint power source I57 is used as the intermediate potential pole of the amplifier circuit section 53, and the output of the midpoint power source II58 is used as the intermediate potential pole of the voltage comparator 55.

【0119】圧電素子2、3と信号処理回路5の増幅回
路部53とを平衡型増幅回路に構成した回路を図21中
(A),(B)に示す。
A circuit in which the piezoelectric elements 2 and 3 and the amplifier circuit section 53 of the signal processing circuit 5 are configured as a balanced amplifier circuit is shown in FIGS.

【0120】増幅回路部53の増幅器そのものは対電源
電圧特性が低く、その小さい変動で誤動作するのである
が、この信号処理方法の採用と電源電圧変動の変動分を
カット(吸収)する定電圧回路51を備える回路とを併
用する構成にして、電源電圧の小さい変動によっては誤
動作しないようにした。
The amplifier itself of the amplifier circuit section 53 has a low power supply voltage characteristic and malfunctions due to a small fluctuation thereof. This signal processing method is adopted and a constant voltage circuit which cuts (absorbs) the fluctuation of the power supply voltage fluctuation. The circuit including 51 is used together to prevent malfunction due to small fluctuations in the power supply voltage.

【0121】圧電素子2、3と信号処理回路5の増幅回
路部53とで構成される図21の平衡型増幅回路は2個
の圧電素子2、3の出力部で図22に示すように差圧信
号(赤外線強度に対応する信号)は極性が異なるほとん
ど同値の電位になるので、差圧成分の信号はこれまでと
同様な出力として得られるが、振動や圧力変動による圧
電素子内で相殺されずに残った同相ノイズ成分の他、電
子回路そのものや電源変動によるノイズなどが同極性の
ほぼ同値の電位で得られるので、その後の差動増幅器で
このノイズ成分は正確に相殺、除去され、極めてS/N
比が高い信号が得られる。
The balanced amplifier circuit of FIG. 21, which is composed of the piezoelectric elements 2 and 3 and the amplifier circuit section 53 of the signal processing circuit 5, has a difference between the output sections of the two piezoelectric elements 2 and 3 as shown in FIG. Since the pressure signal (the signal corresponding to the infrared intensity) has almost the same potential with different polarities, the signal of the differential pressure component is obtained as the same output as before, but it is canceled in the piezoelectric element due to vibration or pressure fluctuation. In addition to the remaining common-mode noise components, noise due to the electronic circuit itself and power supply fluctuations can be obtained at potentials of approximately the same value with the same polarity, so this noise component is accurately canceled and removed by the differential amplifier after that, and extremely S / N
A signal with a high ratio is obtained.

【0122】なお、本実施態様では増幅回路部53の入
力部に抵抗器の代替として図23に示すようなトランジ
スタ(図21中では抵抗器類75に含む、特に図示しな
い)のダイオード特性を有する2端子を使用しているの
で、圧電素子からの出力は信号が大きい領域では圧縮作
用があり、信号が小さい領域では圧縮されない構成にな
っている。
In the present embodiment, the input section of the amplifier circuit section 53 has a diode characteristic of a transistor (included in the resistors 75 in FIG. 21, not shown) as shown in FIG. 23 as a substitute for the resistor. Since the two terminals are used, the output from the piezoelectric element has a compression effect in a region where the signal is large, and is not compressed in a region where the signal is small.

【0123】本実施態様の圧力センサ1においては、増
幅回路部53からの出力は、ヒステリシスをもつ電圧比
較器55に送られ、パルス信号に処理され、それがレベ
ル変換器59を通して出力端子56から出力される。
In the pressure sensor 1 of this embodiment, the output from the amplification circuit section 53 is sent to the voltage comparator 55 having hysteresis and processed into a pulse signal, which is output from the output terminal 56 through the level converter 59. Is output.

【0124】この電圧比較器55では、図24に示すよ
うな入出力波形となり、図24に示すようなヒステリシ
ス特性を有するが、この幅が圧力センサの感度である。
The voltage comparator 55 has an input / output waveform as shown in FIG. 24 and has a hysteresis characteristic as shown in FIG. 24, and this width is the sensitivity of the pressure sensor.

【0125】スレッシュホルドレベルSH1、SH2が
あるので、該レベル以下のノイズ成分は完全に除去でき
る。また、入力が一方のスレッシュホルドレベルSH1
に到達するとスレッシュホルドレベルが他方のレベルS
H2に変化するため、オーバドライブ量が瞬間的に増え
る。これによって、出力の立ち上がりが速くなる。
Since there are threshold levels SH1 and SH2, noise components below the level can be completely removed. Also, the input is one threshold level SH1.
When the level reaches the threshold level of the other S
Since it changes to H2, the amount of overdrive instantaneously increases. As a result, the output rises faster.

【0126】したがって、多少のノイズが重畳していて
も正確に安定したパルスが得られる。
Therefore, a stable pulse can be obtained accurately even if some noise is superimposed.

【0127】この結果、パルス信号としてより正確に取
り出せるようになる。さらに、レベル変換器を介してス
ルーレートが大きい、供給電圧とほぼ同じ振幅のパルス
に変換しているので、信号処理のためMOS型のディジ
タルICにつなぐ場合、立ち上がりが速いので消費電力
が少なくて済むという利点もある。
As a result, the pulse signal can be taken out more accurately. Furthermore, since the pulse is converted into a pulse having a large slew rate and almost the same amplitude as the supply voltage through a level converter, when connecting to a MOS type digital IC for signal processing, the rise time is fast and power consumption is low. It also has the advantage of being completed.

【0128】なお、このレベル変換器59を高速で駆動
するために生じる電源の変動は定電圧回路51と図21
の平衡型増幅回路で除去され、ノイズにはならない。
The fluctuations in the power supply that occur when the level converter 59 is driven at high speed are the same as those in the constant voltage circuit 51 shown in FIG.
It is removed by the balanced amplifier circuit of and does not become noise.

【0129】また、このヒステリシス幅(スレッショホ
ルドレベル同士の差)は電圧比較器55に使われる素子
(抵抗値)と出力振幅とによって定まり、それはまたそ
の電源電圧に対応するものである。したがって、本実施
態様のように定電圧回路51を使用することにより、供
給される電源電圧が一定に保たれると、このヒステリシ
ス幅も一定となり、信号処理回路5全体の感度が一定と
なり安定し、信頼性がさらに、向上する。
The hysteresis width (difference between threshold levels) is determined by the element (resistance value) used in the voltage comparator 55 and the output amplitude, which corresponds to the power supply voltage. Therefore, by using the constant voltage circuit 51 as in the present embodiment, when the supplied power supply voltage is kept constant, this hysteresis width also becomes constant, and the sensitivity of the entire signal processing circuit 5 becomes constant and stable. , Reliability is further improved.

【0130】本実施態様では、1個の電池電源52の電
位が分割され、その中間電位が圧電素子からの信号処理
に供される。これは本実施態様では、増幅回路部53と
電圧比較器55との間のアイソレーションを高めるた
め、2回路設けている。中点電源I57は増幅回路部5
3用に、中点電源I58は電圧比較器55用に使われて
いる。このようにすることにより電源が1個の電池で済
み、電源を収容するスペースが小さくてよいので、赤外
線センサ全体の小形化を図ることができる。
In this embodiment, the potential of one battery power source 52 is divided, and the intermediate potential is used for signal processing from the piezoelectric element. In this embodiment, two circuits are provided in order to enhance the isolation between the amplifier circuit section 53 and the voltage comparator 55. The midpoint power source I57 is an amplifier circuit unit 5.
3, the midpoint power supply I58 is used for the voltage comparator 55. By doing so, only one battery is required as the power source and the space for accommodating the power source may be small, so that the infrared sensor as a whole can be downsized.

【0131】そして、さらに本実施態様では2個の圧電
素子2、3と信号処理回路5の増幅回路部53とを図2
1の平衡型増幅回路に構成したことで、振動や圧力変動
による2個の圧電素子2、3内で相殺しきれなかった同
相のノイズが低減でき、更に、供給電源電圧の変動やレ
ベル変換器59の駆動によって生じる信号処理回路5内
部での電源52の変動によるノイズも更に低減でき、高
いS/N比が得られる。さらに、本実施態様では、この
ノイズ除去効果をさらに高めるために、2個の圧電素子
2、3に対して、入口孔39、40、各流体圧力導入経
路42、43、44、45の配置と圧力検出部1の構造
をほぼ同形対称に構成した。
Further, in the present embodiment, the two piezoelectric elements 2 and 3 and the amplification circuit section 53 of the signal processing circuit 5 are shown in FIG.
With the configuration of the balanced amplifier circuit of No. 1, in-phase noise that could not be canceled out in the two piezoelectric elements 2 and 3 due to vibration and pressure fluctuation can be reduced, and further fluctuation of supply power voltage and level converter. Noise caused by the fluctuation of the power supply 52 inside the signal processing circuit 5 caused by driving 59 can be further reduced, and a high S / N ratio can be obtained. Further, in the present embodiment, in order to further enhance the noise removal effect, the arrangement of the inlet holes 39, 40 and the fluid pressure introduction paths 42, 43, 44, 45 for the two piezoelectric elements 2, 3 is made. The structure of the pressure detection unit 1 is configured to have substantially the same shape and symmetry.

【0132】また、圧電素子からの出力はトランジスタ
のダイオード特性を有する2端子を抵抗器75の代替と
して使用されている増幅回路部53の入力部分に接続さ
れているので、信号が大きい領域では圧縮作用があり、
信号が小さい領域では圧縮されない構造になっている。
Further, since the output from the piezoelectric element is connected to the input portion of the amplifier circuit portion 53 used as a substitute for the resistor 75, the two terminals having the diode characteristic of the transistor are compressed in the area where the signal is large. Has an effect,
The structure is such that it is not compressed in a small signal area.

【0133】なお、本実施態様では、最終出力をパルス
としているが、本実施態様の電気回路に必要な処理回路
を加えることにより、圧力センサ1の最終出力として周
波数や赤外線強度に比例した電圧や電流を出力するよう
にしてもよい。また出力を数値などで表示したり、電
波、光や音の強弱、光の点滅、音の高低に変換する処理
回路を加えることもできる。
In the present embodiment, the final output is a pulse, but by adding a necessary processing circuit to the electric circuit of the present embodiment, the final output of the pressure sensor 1 is a voltage or voltage proportional to the infrared intensity. You may make it output a current. It is also possible to add a processing circuit for displaying the output as a numerical value or converting the intensity of radio waves, light or sound, blinking of light, or pitch of sound.

【0134】なお、圧力センサ1が電源の質に影響され
ないことが必要な場合や、電源の供給が困難な場合に対
応するために、圧力センサ1内に電池を設けることも可
能であるが、本実施態様のように内部に定電圧回路51
を備えると、今まで述べたように測定の感度が一定とな
り、また、電源電圧変動があるような質の悪い電源に対
しても精度のよい赤外線センサを提供できる。また、上
記実施態様では、消費電力が10μA以下であるので、
電池の取り替えなしでも長期間使用できる。
A battery may be provided in the pressure sensor 1 in order to cope with the case where it is necessary that the pressure sensor 1 is not affected by the quality of the power supply or the power supply is difficult. As in this embodiment, the constant voltage circuit 51 is internally provided.
By including the above, it is possible to provide an infrared sensor with high accuracy even with respect to a power supply of poor quality such that the measurement sensitivity becomes constant as described above and the power supply voltage fluctuates. Further, in the above embodiment, since the power consumption is 10 μA or less,
It can be used for a long time without changing batteries.

【0135】以下、本発明の焦電素子を使用した赤外線
センサに関して実施例を挙げて説明する。
Examples of the infrared sensor using the pyroelectric element of the present invention will be described below.

【0136】[0136]

【実施例】【Example】

【0137】[0137]

【実施例1】強誘電薄膜としてフッ化ビニリデンとトリ
フルオロエチレン共重合体でフッ化ビニリデン組成75
mol%のポリマを用いて強誘電薄膜からなる焦電素子
を形成した1つの実施態様を示す。
Example 1 A vinylidene fluoride composition of vinylidene fluoride and trifluoroethylene copolymer as a ferroelectric thin film 75
1 shows an embodiment in which a pyroelectric element made of a ferroelectric thin film is formed using mol% of a polymer.

【0138】ポリマをN,N−ジメチルホルムアミド溶
媒に20時間攪拌しながら融解し、重量濃度15%の溶
液を作成した。製膜方法はスピンコート製膜で、ガラス
基板上にポリマ溶液を滴下した後、回転数450回/分
で30秒間回転基板を回転させ、不要な溶媒を除去し所
定の膜厚を得た。
The polymer was melted in an N, N-dimethylformamide solvent with stirring for 20 hours to prepare a solution having a weight concentration of 15%. The film formation method was spin coating, and after dropping the polymer solution on the glass substrate, the rotation substrate was rotated for 30 seconds at a rotation speed of 450 times / minute to remove unnecessary solvent to obtain a predetermined film thickness.

【0139】真空乾燥器中13Paで5時間真空乾燥し
た所、ほぼ完全に溶媒を除去出来た。更に、100℃
で、2時間乾燥させ溶媒を除去した。その後、強誘電薄
膜の結晶化を高めるため、140℃で1時間熱処理し、
ゆっくりと徐冷した。ガラス板から取り外し、膜厚を測
定したところ9.5μmであった。
When vacuum-dried in a vacuum dryer at 13 Pa for 5 hours, the solvent could be removed almost completely. In addition, 100 ° C
Then, the solvent was removed by drying for 2 hours. After that, in order to enhance crystallization of the ferroelectric thin film, heat treatment is performed at 140 ° C. for 1 hour,
Slowly cooled slowly. When the film was removed from the glass plate and the film thickness was measured, it was 9.5 μm.

【0140】このフィルムに電極としてニクロムとアル
ミニウムを真空蒸着により形成した。両材料とも真空度
10-3Paで抵抗加熱によって材料を蒸発気化させ、強
誘電薄膜に均一に電極を形成した。
Nichrome and aluminum were formed as an electrode on this film by vacuum vapor deposition. Both materials were vaporized by resistance heating at a vacuum degree of 10 −3 Pa to form electrodes uniformly on the ferroelectric thin film.

【0141】この電極形成は、図29の実施態様に示さ
れるように、一方の面の電極91a、92aはアルミニ
ウムをマスクを施し櫛状に形成した。櫛状電極の幅は4
mmで、間隔も4mmである。一方、もう一方の面の電
極96はニクロムを全面に形成した。電極が形成された
膜を常温で外部から高電圧をかけて分極処理を行った。
電圧は焦電体の分極方向が反転する抗電界:45MV/
m以上の電圧で、実際には90MV/mで行った。極性
の反転を繰り返し最後に直流電圧をかけて極性を完全に
揃えた。ここで、アルミニウム電極とニクロム電極が両
面に対極している部分のみ電界がかかり、分極方向をそ
ろえることができ、焦電体となり得る。一方、電極が片
面しかない部分は分極方向がそろわず、焦電体にならな
いのが特徴である。
In this electrode formation, as shown in the embodiment of FIG. 29, the electrodes 91a and 92a on one surface were formed in a comb shape by masking aluminum. The width of the comb electrode is 4
mm and the spacing is 4 mm. On the other hand, the electrode 96 on the other surface was formed of nichrome on the entire surface. The electrode-formed film was polarized by applying a high voltage from the outside at room temperature.
The voltage is a coercive electric field that reverses the polarization direction of the pyroelectric material: 45 MV /
At a voltage of m or more, 90 MV / m was actually used. By repeating the polarity reversal and finally applying a DC voltage, the polarities were perfectly aligned. Here, an electric field is applied only to the portions where the aluminum electrode and the nichrome electrode are opposite to each other on the opposite sides, the polarization directions can be aligned, and a pyroelectric body can be obtained. On the other hand, in the part where the electrode is on only one side, the polarization directions are not aligned, and it is not a pyroelectric body.

【0142】得られた焦電膜の性能を測定したところ
3.5×105C/m2 /Kであった。
When the performance of the obtained pyroelectric film was measured, it was 3.5 × 10 5 C / m 2 / K.

【0143】鋭利な型抜き器を用いて、両面に電極をも
つ4×4mm角の焦電素子2個(91、92)と、2素
子に挟まれた片面にニクロム面が形成されている4×4
mmの部分の合計4×12mmの大きさの素子を打ち抜
いた。
Using a sharp die-cutting device, two 4 × 4 mm square pyroelectric elements (91, 92) having electrodes on both sides and a nichrome surface on one side sandwiched between the two elements are formed. × 4
An element having a total size of 4 mm × 12 mm was punched out.

【0144】一方、電気処理を行う回路基板5はガラス
エポキシ樹脂からなる基板で、所定の部品を実装した後
裏面に3mmφ面積を有する金からなる凹凸のないリー
ド電極部分97a、97bを形成した。本略平面上の基
板上に、打ち抜いた強誘電体薄膜からなる素子:4×1
2mmを導電性の接着剤をごく少量使用し固定する。固
定は上から1kg重りを置き、接着層をごく薄くし、か
つ、素子にしわの無いよう留意した。
On the other hand, the circuit board 5 to be subjected to the electric treatment is a board made of glass epoxy resin, and after mounting predetermined components, the lead electrode portions 97a, 97b made of gold having an area of 3 mmφ and having no unevenness are formed on the back surface. Element consisting of a punched ferroelectric thin film on a substrate on a substantially flat surface: 4 × 1
Fix 2 mm with a very small amount of conductive adhesive. For the fixing, a weight of 1 kg was placed from the top, the adhesive layer was made very thin, and care was taken to prevent wrinkles on the element.

【0145】本実施態様では4×12mmの長方形にし
たが、素子の形状はこれに限らず、例えば、2素子に挟
まれた導電部分を狭くしても良い。
In this embodiment, the rectangular shape of 4 × 12 mm is used, but the shape of the element is not limited to this, and the conductive portion sandwiched between two elements may be narrowed, for example.

【0146】本実施例によると、2素子の電気的接続は
あらかじめ膜上に設けたニクロム電極で、また、反対面
の電気回路への電荷の取り出しは基板裏面に設けられた
金のリード平面電極部分によって送られるので、リード
線の半田付けや電極のボンディングが不要である。
According to this embodiment, the two elements are electrically connected to each other by the nichrome electrode provided on the film in advance, and the electric charge is taken out to the electric circuit on the opposite surface by the gold lead plane electrode provided on the back surface of the substrate. Since it is sent in parts, soldering of lead wires and bonding of electrodes are unnecessary.

【0147】得られた赤外線センサを性能確認のため、
400Kの黒体炉を用いて信号検出感度を調査した。一
方の焦電素子に赤外線が垂直に入射できるように設置
し、赤外線が断続的に入射されるように機械的に20H
zのチョッピングを行って試験を実施した。結果は図3
4に示すように良好な信号検出能力があることが確認さ
れた。図は入射された赤外線によって一方の素子に温度
変化が生じて信号が得られるが、赤外線の入り切りに伴
ってセンサの信号も追従していることを示している。
To confirm the performance of the obtained infrared sensor,
The signal detection sensitivity was investigated using a 400K blackbody furnace. It is installed so that the infrared ray can be vertically incident on one of the pyroelectric elements, and mechanically 20H for the infrared ray to be intermittently incident.
The test was performed by chopping z. The result is shown in Figure 3.
As shown in FIG. 4, it was confirmed that it has a good signal detection capability. The figure shows that a temperature change occurs in one of the elements due to the incident infrared rays and a signal is obtained, but the signal of the sensor also follows as the infrared rays turn on and off.

【0148】また、ノイズ耐性として95ホンの騒音下
でも出力値は1mV以下であり、S/N比の優れた赤外
線センサが製作できた。本実施例では周波数20Hzで
の結果を示したが、100Hzでも良好な応答性を有し
ている。
Further, as the noise resistance, the output value was 1 mV or less even under the noise of 95 phons, and an infrared sensor having an excellent S / N ratio could be manufactured. In this embodiment, the result at the frequency of 20 Hz is shown, but the excellent response is obtained even at 100 Hz.

【0149】[0149]

【実施例2】本実施例では強誘電薄膜を電気処理を行う
ための回路基板裏面に直接形成する方法で、所定の部品
を実装したガラスエポキシ樹脂からなる電子回路基板5
の裏面で、赤外線入射面側に一定の面積を有する金から
なる平面電極部分(以下リード平面電極と略する)を形
成しておき、強誘電体からなる焦電薄膜を形成した実施
態様について説明する。
[Embodiment 2] In this embodiment, a ferroelectric thin film is directly formed on the back surface of a circuit board for electrical processing, and an electronic circuit board 5 made of glass epoxy resin on which predetermined parts are mounted is mounted.
An embodiment in which a flat electrode portion (hereinafter abbreviated as a lead flat electrode) made of gold having a certain area is formed on the back surface of the infrared ray incident surface side and a pyroelectric thin film made of a ferroelectric substance is formed will be described. To do.

【0150】強誘電体薄膜であるフッ化ビニリデンとト
リフルオロエチレン共重合体でフッ化ビニリデン組成7
0mol%を、N,Nジメチルホルムアミドに攪拌しな
がら融解し、重量濃度20%の溶液を作成した。
Vinylidene fluoride composition 7 comprising vinylidene fluoride and trifluoroethylene copolymer, which are ferroelectric thin films.
0 mol% was melted in N, N dimethylformamide with stirring to prepare a solution having a weight concentration of 20%.

【0151】あらかじめ、回路基板裏面に設けられたリ
ード平面電極の形状は4×4mmで間隔4mmを設けて
2個形成しておいた。該基板上にポリマ溶液を直接滴下
し、回転数1200回/分、30秒間のスピンコート製
膜を行った。
In advance, two lead flat electrodes provided on the back surface of the circuit board were formed with a shape of 4 × 4 mm and an interval of 4 mm. The polymer solution was dropped directly onto the substrate, and spin coating was performed at a rotation speed of 1200 times / minute for 30 seconds.

【0152】製膜後すばやく真空乾燥器に入れ、13P
a中で8時間乾燥し完全に溶媒を除去した。その後、結
晶化を高めるため、135℃で1時間熱処理したのち、
ゆっくりと徐冷した。こうして得られた強誘電薄膜の膜
厚は5μmであった。
Immediately after film formation, put in a vacuum dryer,
It was dried in a for 8 hours to completely remove the solvent. After that, in order to enhance crystallization, heat treatment at 135 ° C. for 1 hour,
Slowly cooled slowly. The thickness of the ferroelectric thin film thus obtained was 5 μm.

【0153】リード平面電極97a、97bが形成され
た反対面(赤外線入射面側)に、90nmのニクロム電
極を蒸着によって形成した。このとき、ニクロム電極の
形状は、マスクを施して所定の形状とした。形状は、基
板上に形成された2つのリード平面電極部分を覆うよう
にし、強誘電体薄膜上の2つの焦電素子の一方の面が電
気接続出来るようにした。
A 90 nm nichrome electrode was formed by vapor deposition on the opposite surface (on the infrared ray incident surface side) where the lead flat electrodes 97a and 97b were formed. At this time, the shape of the nichrome electrode was masked to a predetermined shape. The shape was such that the two lead plane electrode portions formed on the substrate were covered, and one surface of the two pyroelectric elements on the ferroelectric thin film could be electrically connected.

【0154】基板裏面上に形成されたリード平面電極と
ニクロム電極間に実施例1と同様に高電界をかけて焦電
膜の分極方向をそろえ焦電体を形成した。
A high electric field was applied between the lead flat electrode and the nichrome electrode formed on the back surface of the substrate in the same manner as in Example 1 to align the polarization directions of the pyroelectric film and form a pyroelectric body.

【0155】本実施態様では電子回路基板裏面上に強誘
電薄膜からなる焦電素子を形成したが、リード電極が形
成されたものであれば電子回路基板に限らない。リード
電極を設けた別の板材に素子を形成し電気回路に接続す
れば同様の効果が得られる。
In the present embodiment, the pyroelectric element made of the ferroelectric thin film is formed on the back surface of the electronic circuit board, but it is not limited to the electronic circuit board as long as the lead electrode is formed. The same effect can be obtained by forming an element on another plate member provided with a lead electrode and connecting it to an electric circuit.

【0156】得られた強誘電薄膜の一方の素子に赤外線
を入射して信号検出力を確認したところ、図35に示す
通り、周波数40Hzの繰り返し入力を検出することが
出来、耐ノイズ性にも優れており、良好な赤外線センサ
であることが確認された。
When infrared rays were incident on one of the elements of the obtained ferroelectric thin film and the signal detection power was confirmed, as shown in FIG. 35, it was possible to detect repetitive input at a frequency of 40 Hz and noise resistance. It was confirmed to be excellent and a good infrared sensor.

【0157】[0157]

【実施例3】本実施例では、赤外線を入射出来る窓材1
10の裏面に直接強誘電体からなる焦電素子を形成した
赤外線センサについて実施態様を示す。
[Embodiment 3] In the present embodiment, a window member 1 capable of entering infrared rays
An embodiment of an infrared sensor in which a pyroelectric element made of a ferroelectric material is directly formed on the back surface of 10 will be described.

【0158】窓材として赤外線透過性を持つシリコン板
の赤外線入射面の反対面側に電極を形成した。電極は真
空蒸着によってニクロム電極を図32(91a、91
b、92a)に示す実施態様で形成した。分割された電
極91a、91bを引き出し線99で接続して合わせ
て、電極92aと実質的に等価とした。
An electrode was formed on the opposite side of the infrared ray incident surface of a silicon plate having infrared ray transparency as a window material. The electrode is a Nichrome electrode formed by vacuum vapor deposition as shown in FIG.
b, 92a). The divided electrodes 91a and 91b were connected by a lead line 99 and combined to be substantially equivalent to the electrode 92a.

【0159】フッ化ビニリデン/3フッ化エチレンでフ
ッ化ビニリデン組成が82%のポリマとフッ化ビニリデ
ン/4フッ化エチレンでフッ化ビニリデン組成が80%
のポリマを9対1に混合して溶液15%を調整した。ス
ピンナーで1500回/分30秒間回転させ、窓材全面
に強誘電体薄膜93を所定の膜厚にした。真空中で溶媒
を飛ばし均一な4μmの膜をシリコン板に設けた。その
後、135℃、30分間熱処理を行って結晶化を高め
た。
Polymer containing vinylidene fluoride / trifluoroethylene with a vinylidene fluoride composition of 82% and vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene with a vinylidene fluoride composition of 80%
15% of the solution was prepared by mixing 9: 1 of the above polymer. By rotating the spinner at 1500 times / min for 30 seconds, the ferroelectric thin film 93 was made to have a predetermined thickness on the entire surface of the window material. The solvent was removed in vacuum and a uniform 4 μm film was provided on the silicon plate. Then, heat treatment was performed at 135 ° C. for 30 minutes to enhance crystallization.

【0160】形成した強誘電体薄膜の熱融解に注意しな
がら、91a、91b、92aの部分を被うようにアル
ミニウム電極96を形成した。91a、91b、92a
以外の部分はマスクをして電極を形成せず、その後、強
誘電体薄膜を剥がして、下面のニクロム電極の引き出し
線をむき出しにした。
The aluminum electrode 96 was formed so as to cover the portions 91a, 91b and 92a while paying attention to thermal melting of the formed ferroelectric thin film. 91a, 91b, 92a
Other parts were masked to form no electrodes, and then the ferroelectric thin film was peeled off to expose the lead line of the nichrome electrode on the lower surface.

【0161】ニクロム電極とアルミ電極の引き出し線を
利用して高電界:80MV/mを印加して分極処理を行
った。得られた焦電膜の焦電係数は4×105C/m2
/Kであった。
A polarization process was performed by applying a high electric field of 80 MV / m using the lead lines of the nichrome electrode and the aluminum electrode. The pyroelectric coefficient of the obtained pyroelectric film was 4 × 10 5 C / m 2
/ K.

【0162】本実施態様では、電極(91a、91b、
92a)を赤外線透過窓材面に形成したが、逆に、電極
96を窓材に直接形成してもよい。ただし、この時は電
極材料を赤外線入射方向にニクロムを形成するように設
ける。
In this embodiment, the electrodes (91a, 91b,
Although 92a) is formed on the surface of the infrared transmitting window material, the electrode 96 may be formed directly on the window material. However, at this time, the electrode material is provided so as to form nichrome in the infrared incident direction.

【0163】本窓材を市販のTO−5缶に組み入れ、赤
外線を一方の素子にのみ入射できるようにした(あらか
じめ図32の電極92aのみを赤外線入射部分に形成し
ている)。電気回路との接続は、接続ピンを窓材裏面に
押し当てることにより行った。接続位置は、ニクロム電
極上の2点111、112で、信号を取り出し電気的な
処理回路に導いた。本赤外線センサの応答性を評価した
ところ2msec以下と良好であった。
This window material was incorporated into a commercially available TO-5 can so that infrared rays could enter only one element (only the electrode 92a in FIG. 32 was previously formed in the infrared ray incident part). The connection with the electric circuit was performed by pressing the connection pin against the back surface of the window material. The connection positions were two points 111 and 112 on the nichrome electrode, and signals were taken out and led to an electrical processing circuit. When the responsiveness of this infrared sensor was evaluated, it was good at 2 msec or less.

【0164】[0164]

【実施例4】実施例3の赤外線透過窓材シリコンを、同
一素材で製作した赤外線入射窓材(別途製作したフッ化
ビニリデン/3フッ化エチレン66μmのフィルム)に
変えた赤外線センサについての実施態様を挙げる。
Example 4 An embodiment of an infrared sensor in which the infrared transmitting window material silicon of Example 3 is changed to an infrared incident window material made of the same material (a separately manufactured vinylidene fluoride / trifluoroethylene 66 μm film). I will give you.

【0165】まず、同一素材の窓材の作成では、フッ化
ビニリデン/3フッ化エチレンでフッ化ビニリデン組成
比70mol%のポリマを10%溶液にし、ガラス基板
上に所定量流延しキャスト製膜によって均一な厚さに
し、真空乾燥(8時間)した後熱乾燥(2時間)して溶
媒を取り除きフィルムを作成した。得られた膜厚は66
μmであった。
First, in the production of a window material made of the same material, a 10% solution of vinylidene fluoride / trifluoroethylene with a vinylidene fluoride composition ratio of 70 mol% was made into a 10% solution, which was cast on a glass substrate in a predetermined amount to form a cast film. To a uniform thickness by vacuum drying (8 hours) and then heat drying (2 hours) to remove the solvent to form a film. The film thickness obtained is 66.
μm.

【0166】このポリマ膜を大きさ15φに切り出し、
片面に実施例3と同様に、まず、ニクロム電極を形成
し、次に焦電膜5μmをその上に形成した。さらに、ア
ルミニウム電極を所定の方法で形成した後、分極処理を
行ってフッ化ビニリデン/3フッ化エチレン上に同一部
材による焦電体素子を形成した。
This polymer film was cut into a size of 15φ,
Similarly to Example 3, a nichrome electrode was first formed on one surface, and then a pyroelectric film of 5 μm was formed thereon. Furthermore, after forming an aluminum electrode by a predetermined method, polarization treatment was performed to form a pyroelectric element made of the same member on vinylidene fluoride / 3-fluoroethylene.

【0167】本素子ではフッ化ビニリデン/3フッ化エ
チレンの赤外線吸収帯以外の赤外線が素子に入射され、
赤外吸収性のよいニクロム電極で吸収されたエネルギー
によって、焦電体が温度変化し出力を得るものである。
In this element, infrared rays other than the infrared absorption band of vinylidene fluoride / 3-fluorinated ethylene are incident on the element,
The energy absorbed by the nichrome electrode having a good infrared absorption changes the temperature of the pyroelectric material to obtain an output.

【0168】本センサは赤外線入射時の熱膨張が基板と
同一であるため歪みが無く耐久性(1万回以上の繰り返
し特性)が良好であった。
Since this sensor has the same thermal expansion as that of the substrate upon incidence of infrared rays, it has no distortion and has good durability (repetition characteristic of 10,000 times or more).

【0169】[0169]

【発明の効果】請求項1〜3の発明は、一方の感熱素子
に赤外線を導いて、これを信号用とし、他方の感熱素子
を補正用(ダミー)として使用することにより、感熱素
子に共通する温度変動、圧力変動、振動などに起因する
同相ノイズを2個の感熱素子で相殺低減することがで
き、この結果、感熱素子を採用することに伴う応答速度
の高速化と、同相ノイズの相殺低減に伴うS/N比の改
善を同時に達成することができる。
According to the present invention, the infrared rays are guided to one of the thermosensitive elements, and the infrared rays are used for signals, and the other thermosensitive element is used for correction (dummy). Common-mode noise caused by temperature fluctuations, pressure fluctuations, vibrations, etc., can be offset and reduced by two heat-sensitive elements, and as a result, the response speed can be increased and the common-mode noise can be canceled by using the heat-sensitive element. The improvement of the S / N ratio accompanying the reduction can be achieved at the same time.

【0170】請求項4の発明は、一方の焦電素子に赤外
線に導いて、これを信号用とし、他方の焦電素子を補正
用(ダミー)として使用することにより、焦電素子に共
通する温度変動、圧力変動、振動などに起因する同相ノ
イズを2個の焦電素子で相殺低減することができ、この
結果、強誘電体薄膜を採用することに伴なう応答速度の
高速化と、同相ノイズの相殺低減に伴なうS/N比の改
善を同時に達成することができるという特有の効果を奏
する。
The invention of claim 4 is common to pyroelectric elements by guiding infrared rays to one of the pyroelectric elements and using the infrared rays for signals and using the other pyroelectric element for correction (dummy). In-phase noise caused by temperature fluctuations, pressure fluctuations, vibrations, etc. can be canceled and reduced by the two pyroelectric elements, and as a result, the response speed can be increased with the use of the ferroelectric thin film, There is a unique effect that the improvement of the S / N ratio accompanying the cancellation reduction of the in-phase noise can be achieved at the same time.

【0171】請求項5〜10の発明は、それぞれ請求項
4と同様の効果を奏する。
The inventions of claims 5 to 10 have the same effects as those of claim 4.

【0172】請求項11の発明は、焦電素子の出力を焦
電素子の負荷となる抵抗を1個を備える2個のインピー
ダンス変換器にそれぞれ送り、その2個の出力を信号は
逆の極性で同値の出力として、また、焦電素子内部で相
殺しきれなかった同相ノイズは同極性の同値の出力とし
て得ることができ、これらの出力を処理する差動増幅器
を備える平衡型増幅回路で電子回路自身や電源変動によ
るノイズも同時に正確に除去することができるという特
有の効果を奏する。
According to the eleventh aspect of the present invention, the output of the pyroelectric element is sent to two impedance converters each having one resistance as a load of the pyroelectric element, and the two outputs have opposite polarities. Can be obtained as an output of the same value, and in-phase noise that could not be canceled out inside the pyroelectric element can be obtained as an output of the same value having the same polarity. It also has a unique effect that noise due to fluctuations in the circuit itself and power supply can be accurately removed at the same time.

【0173】請求項12の発明は、回路内の素子の電源
が安定し、電源変動に左右されない検出結果を得ること
ができるという特有の効果を奏する。
According to the twelfth aspect of the invention, the power source of the elements in the circuit is stabilized, and a specific result that a detection result which is not influenced by the power source fluctuation can be obtained.

【0174】請求項13〜15の発明は、従来、電気回
路への接続においてリード線の半田付けや導電接着剤を
用いて導通していた作業工程を省き、簡単な方法で確実
に導通させる事が出来る。作業効率が上がり、また、断
線や素子の損傷を確実に押さえることができ、従って歩
留まりも高くなるという効果がある。
According to the thirteenth to fifteenth aspects of the present invention, it is possible to omit the work steps which were conventionally conducted by soldering the lead wire or using a conductive adhesive in the connection to the electric circuit, and surely conduct the conduction by a simple method. Can be done. There is an effect that the work efficiency is improved, and the disconnection and the damage of the element can be surely suppressed, so that the yield is increased.

【0175】請求項16の発明は、赤外線が入射する窓
材裏面を利用して強誘電体からなる焦電素子を形成した
ならば、さらにセンサの感度が向上する効果がある。ま
た、全体にスペースを省けるので、センサの小型化が達
成できる。
According to the sixteenth aspect of the present invention, if the pyroelectric element made of a ferroelectric material is formed by utilizing the back surface of the window material on which infrared rays are incident, the sensitivity of the sensor is further improved. Further, since the space can be saved as a whole, miniaturization of the sensor can be achieved.

【0176】請求項17〜19の発明は、請求項4と同
様な効果が得られる。高分子焦電体としてP(VDF−
TrFE)でビニリデン組成比が60〜90mol%で
は焦電性能が良好な素子が容易に得られるため、赤外線
センサの感度が良好になるという効果がある。
According to the invention of claims 17 to 19, the same effect as that of claim 4 can be obtained. P (VDF-
When the vinylidene composition ratio of TrFE is 60 to 90 mol%, an element having good pyroelectric performance can be easily obtained, and therefore, the sensitivity of the infrared sensor is improved.

【0177】請求項20、21の発明は、請求項16の
発明と同様の効果が得られるばかりでなく、赤外線の入
射によって板材との間に生じる熱収縮差、膨張差の影響
を押さえる効果があり、センサの熱耐久性が向上でき
る。
According to the twentieth and twenty-first aspects, not only the same effect as that of the sixteenth aspect can be obtained, but also the effect of suppressing the thermal contraction difference and the expansion difference generated between the plate material and the infrared rays is suppressed. Yes, the thermal durability of the sensor can be improved.

【0178】請求項22〜25の発明は、それぞれ請求
項4と同様の効果を奏する。
The inventions of claims 22 to 25 have the same effects as those of claim 4.

【0179】請求項26の発明は、赤外線を生じている
ものに対して細管を直角ないしは平行に配置して赤外線
を吸収させ、吸収した赤外線により赤外線不活性ガスが
膨張して圧力変化を生じ、この圧力変化を圧力センサに
よって検出することができ、この圧力変化は赤外線の吸
収量に比例するのであるから、赤外線の強度を検出する
ことができるという特有の効果を奏する。本赤外線セン
サでは、受光窓を通さず、直接熱量を感知するので、長
期間の使用による油剤や粉塵に対する環境耐性が向上す
るという効果がある。
According to the twenty-sixth aspect of the present invention, a thin tube is arranged at a right angle or in parallel with an infrared ray generating substance to absorb the infrared ray, and the infrared ray absorbed expands the infrared inert gas to cause a pressure change. This pressure change can be detected by the pressure sensor, and since this pressure change is proportional to the amount of absorption of infrared rays, there is a unique effect that the intensity of infrared rays can be detected. Since this infrared sensor directly senses the amount of heat without passing through the light receiving window, it has an effect of improving environmental resistance to oil agents and dust due to long-term use.

【0180】請求項27、または請求項28の発明は、
請求項26と同様の効果を奏する。
The invention of claim 27 or claim 28 is
An effect similar to that of (26) is achieved.

【0181】請求項29の発明は、振動などに起因する
ノイズを2個の圧電素子の同相の信号として検出し、2
個の圧電素子のどちらか一方の同一面の電極同士を接続
することにより、圧電素子内部において相殺低減するこ
とができ、ひいては赤外線検出感度、精度を高めること
ができるという特有の効果を奏する。
According to a twenty-ninth aspect of the invention, noise caused by vibration or the like is detected as an in-phase signal of two piezoelectric elements, and
By connecting the electrodes on the same surface of either one of the individual piezoelectric elements, it is possible to reduce the offset inside the piezoelectric element, which in turn has the unique effect of increasing the infrared detection sensitivity and accuracy.

【0182】請求項30の発明は、信号を極性が互いに
逆で同値の出力として得ることができ、圧電素子内部に
おいて相殺できない同相ノイズ分は同極性同値の出力と
して得ることができ、これらの出力を処理する差動増幅
器を備える平衡型増幅回路で電子回路自身や電源変動に
起因するノイズも同時に正確に除去することができ、赤
外線検出感度、精度を一層高めることができるという特
有の効果を奏する。
According to the thirtieth aspect of the invention, signals can be obtained as outputs having the same value but opposite polarities, and in-phase noise components that cannot be canceled inside the piezoelectric element can be obtained as outputs having the same polarity and the same value. With a balanced amplifier circuit equipped with a differential amplifier for processing noise, it is possible to accurately remove noise caused by fluctuations in the electronic circuit itself and the power supply at the same time, and it is possible to further improve infrared detection sensitivity and accuracy. .

【0183】請求項31、または請求項32の発明は、
請求項29、または請求項30と同様の効果を奏する。
The invention of claim 31 or claim 32 is
The same effect as in claim 29 or claim 30 is achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の赤外線センサの一実施態様を示す概
略平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of an infrared sensor of the present invention.

【図2】 同上の概略縦断面図である。FIG. 2 is a schematic vertical sectional view of the above.

【図3】 本発明の赤外線センサの他の実施態様を示す
概略平面図である。
FIG. 3 is a schematic plan view showing another embodiment of the infrared sensor of the present invention.

【図4】 同上の概略縦断面図である。FIG. 4 is a schematic vertical sectional view of the above.

【図5】 本発明の赤外線センサのさらに他の実施態様
を示す概略平面図である。
FIG. 5 is a schematic plan view showing still another embodiment of the infrared sensor of the present invention.

【図6】 同上の概略縦断面図である。FIG. 6 is a schematic vertical sectional view of the above.

【図7】 本発明の赤外線センサのさらに他の実施態様
を示す概略縦断面図である。
FIG. 7 is a schematic vertical sectional view showing still another embodiment of the infrared sensor of the present invention.

【図8】 図1、図3または図5の赤外線センサを用い
て赤外線検出信号を得るための電気回路の一例を示す図
である。
8 is a diagram showing an example of an electric circuit for obtaining an infrared detection signal using the infrared sensor of FIG. 1, FIG. 3 or FIG.

【図9】 図1、図3または図5の赤外線センサを用い
て赤外線検出信号を得るための電気回路の他の例を示す
図である。
9 is a diagram showing another example of an electric circuit for obtaining an infrared detection signal using the infrared sensor of FIG. 1, FIG. 3 or FIG.

【図10】 増幅回路の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of an amplifier circuit.

【図11】 増幅回路の他の例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing another example of the amplifier circuit.

【図12】 赤外線センサの出力をインピーダンス変換
器を通して平衡型増幅回路に供給するための回路の要部
を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a main part of a circuit for supplying an output of an infrared sensor to a balanced amplifier circuit through an impedance converter.

【図13】 本発明の赤外線センサの他の実施態様を示
す概略図である。
FIG. 13 is a schematic view showing another embodiment of the infrared sensor of the present invention.

【図14】 細管の構成例を示す概略図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing a configuration example of a thin tube.

【図15】 細管の途中に圧力調節弁を設けた構成例を
示す概略図である。
FIG. 15 is a schematic view showing a configuration example in which a pressure control valve is provided in the middle of a thin tube.

【図16】 本発明の一実施態様にかかる圧力センサの
断面図である。
FIG. 16 is a sectional view of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

【図17】 図16の圧力センサの圧電素子部の拡大部
分断面図である。
17 is an enlarged partial sectional view of a piezoelectric element portion of the pressure sensor of FIG.

【図18】 図16の圧力センサにおける圧電素子狭持
部の分解斜視図である。
FIG. 18 is an exploded perspective view of a piezoelectric element holding portion in the pressure sensor of FIG.

【図19】 図16の圧力センサにおける圧電素子の拡
大部分分解断面図である。
FIG. 19 is an enlarged partial exploded cross-sectional view of a piezoelectric element in the pressure sensor of FIG.

【図20】 図16の圧力センサにおける他の圧電素子
の拡大部分分解断面図である。
20 is an enlarged partial exploded cross-sectional view of another piezoelectric element in the pressure sensor of FIG.

【図21】 平衡型増幅回路の構成図である。FIG. 21 is a configuration diagram of a balanced amplifier circuit.

【図22】 図20の平衡型増幅回路のインピーダンス
変換器の出力例である。
22 is an output example of the impedance converter of the balanced amplifier circuit of FIG. 20. FIG.

【図23】 トランジスタの電圧と電流との関係図であ
る。
FIG. 23 is a relationship diagram between voltage and current of a transistor.

【図24】 パルスを出力する電圧比較器の入出力特性
図である。
FIG. 24 is an input / output characteristic diagram of a voltage comparator that outputs a pulse.

【図25】 上記電圧比較器におけるヒステリシスを示
す特性図である。
FIG. 25 is a characteristic diagram showing hysteresis in the voltage comparator.

【図26】 本発明の一実施態様に係る赤外線センサに
おける電気的信号処理回路図である。
FIG. 26 is an electrical signal processing circuit diagram in the infrared sensor according to the embodiment of the present invention.

【図27】 本発明の他の実施態様に係る赤外線センサ
における電気的信号処理回路図である。
FIG. 27 is an electrical signal processing circuit diagram in an infrared sensor according to another embodiment of the present invention.

【図28】 本発明の一実施態様における、感熱素子の
概略図である。
FIG. 28 is a schematic view of a thermosensitive element according to an embodiment of the present invention.

【図29】 片面が櫛状電極で、もう片面に電極が形成
された焦電膜の分極処理方法概略図である。
FIG. 29 is a schematic diagram of a polarization treatment method for a pyroelectric film having comb-shaped electrodes on one surface and electrodes formed on the other surface.

【図30】 本発明の一実施態様における、電気的処理
回路基板上にリード平面電極を設け直接焦電膜を形成し
た時の断面概略図である。
FIG. 30 is a schematic cross-sectional view when a lead plane electrode is provided on the electrically processed circuit board and a pyroelectric film is directly formed in the embodiment of the present invention.

【図31】 本発明の一実施態様における、電気的処理
回路基板上にリード平面電極を設け直接焦電膜を形成し
た時の平面概略図である。
FIG. 31 is a schematic plan view when a lead flat electrode is provided on the electrically processed circuit board and a pyroelectric film is directly formed in the embodiment of the present invention.

【図32】 本発明の一実施態様における、赤外線透過
窓材に直接強誘電薄膜を形成した時の分解概略図であ
る。
FIG. 32 is an exploded schematic diagram when a ferroelectric thin film is directly formed on an infrared transmitting window material in an embodiment of the present invention.

【図33】 本発明の一実施態様における、赤外線セン
サの組立概略図である。
FIG. 33 is a schematic assembly diagram of an infrared sensor according to an embodiment of the present invention.

【図34】 本発明の一実施態様における、20Hzで
の赤外線検出時の信号波形である。
FIG. 34 is a signal waveform at the time of infrared detection at 20 Hz in one embodiment of the present invention.

【図35】 本発明の一実施態様における、40Hzで
の赤外線検出時の信号波形である。
FIG. 35 is a signal waveform during infrared detection at 40 Hz in one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,3 圧電素子 4 圧力検出部 5 電気的信号処理回路 6,7 圧電体 8,9,10,11 電極層 39,40 入口孔 42 第1の流体圧力導入経路 43 第2の流体
圧力導入経路 44 第3の流体圧力導入経路 45 第4の流体
圧力導入経路 51 定電圧回路 53 増幅回路部 75 抵抗器 81 細管 81g 圧力調節弁 91,92 焦電素子 91a,91b,92a,92b 電極 93 強
誘電体薄膜 104 インピーダンス変換器 104a 97a,98a 電気回路基板にもうけたリード平面電
極 99 引き出し線 110 赤外線入射部分 111,112 電荷取り出し接続ピン 113 焦電素子検出部 114 外ケース 115 信号出力線 191、192 感熱素子 191a、192
a、196 電極
2, 3 Piezoelectric element 4 Pressure detection unit 5 Electrical signal processing circuit 6,7 Piezoelectric body 8, 9, 10, 11 Electrode layer 39, 40 Inlet hole 42 First fluid pressure introduction path 43 Second fluid pressure introduction path 44 Third fluid pressure introduction path 45 Fourth fluid pressure introduction path 51 Constant voltage circuit 53 Amplification circuit section 75 Resistor 81 Capillary tube 81g Pressure control valve 91, 92 Pyroelectric element 91a, 91b, 92a, 92b Electrode 93 Ferroelectric Body thin film 104 Impedance converter 104a 97a, 98a Lead plane electrode 99 on electric circuit board 99 Lead line 110 Infrared ray incident part 111, 112 Charge extraction connection pin 113 Pyroelectric element detection part 114 Outer case 115 Signal output line 191, 192 Thermal Element 191a, 192
a, 196 electrodes

Claims (32)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外部からの熱情報を感熱素子によって検
出する赤外線センサにおいて、2個の感熱素子(19
1)(192)を、それぞれの素子の極性が同一極性に
なるように併設するとともに、一方の同一極性同士を電
気的に接続し、他方の同一極性のうちの少なくとも一方
からの前記素子の熱情報を電気信号に変換し、後続の電
子回路で処理したのち外部に取り出すことを特徴とする
赤外線センサ。
1. In an infrared sensor for detecting heat information from the outside by means of a heat sensitive element, two heat sensitive elements (19
1) (192) is installed side by side so that the polarities of the respective elements are the same, and one of the same polarities is electrically connected to each other, and heat of the element from at least one of the other same polarities. An infrared sensor that converts information into an electrical signal, processes it in a subsequent electronic circuit, and then takes it out.
【請求項2】 外部からの熱情報を感熱素子によって検
出する赤外線センサにおいて、感熱素子材の一方の面に
設けられた電極(191a)(192a)と他方の面に
設けられた電極(196)とによって、実質的に等価な
感熱素子を形成し、それぞれの電極(192a)(19
2a)を通じて直列に接続し、該感熱素子からの熱情報
を電気信号に変換し、後続の電子回路で処理したのち外
部に信号を取り出すことを特徴とする赤外線センサ。
2. An infrared sensor for detecting heat information from the outside by a heat sensitive element, wherein electrodes (191a) (192a) provided on one surface of the heat sensitive element and an electrode (196) provided on the other surface. To form a substantially equivalent heat sensitive element, and the electrodes (192a) (19)
An infrared sensor characterized by being connected in series through 2a), converting thermal information from the heat-sensitive element into an electric signal, processing it by a subsequent electronic circuit, and then taking out the signal to the outside.
【請求項3】 前記感熱素子材が強誘電体薄膜(93)
であることを特徴とする請求項2に記載の赤外線セン
サ。
3. The thermosensitive element material is a ferroelectric thin film (93).
The infrared sensor according to claim 2, wherein
【請求項4】 強誘電体薄膜(93)と、該強誘電体薄
膜(93)の一方の面に設けられた電極(96)(91
b)(92b)と、他方の面に設けられた実質的に等価
な2個の電極(91a)(92a)とを備え、2個の焦
電素子(91)(92)を形成してなることを特徴とす
る赤外線センサ。
4. A ferroelectric thin film (93) and electrodes (96) (91) provided on one surface of the ferroelectric thin film (93).
b) (92b) and two substantially equivalent electrodes (91a) (92a) provided on the other surface, and two pyroelectric elements (91) (92) are formed. Infrared sensor characterized in that.
【請求項5】 前記一方の面に設けられた電極(91
b)(92b)が前記他方の面に設けられた実質的に等
価な2個の電極(91a)(92a)に対応した部位に
個別に設けられたものである請求項4に記載の赤外線セ
ンサ。
5. An electrode (91) provided on the one surface.
The infrared sensor according to claim 4, wherein b) and (92b) are individually provided at portions corresponding to two substantially equivalent electrodes (91a) and (92a) provided on the other surface. .
【請求項6】 前記強誘電体薄膜(93)が電極(91
a)を含む部分と電極(92a)を含む部分との2個以
上の部分に分割され、それぞれの分極方向が同一である
請求項4に記載の赤外線センサ。
6. The ferroelectric thin film (93) is an electrode (91).
The infrared sensor according to claim 4, wherein the infrared sensor is divided into two or more portions including a portion including a) and a portion including an electrode (92a), and the respective polarization directions are the same.
【請求項7】 前記のどちらかの同一面の分極極性が同
じ電極同士を接続し、それぞれその反対の面の電極を通
じて、直列に接続された焦電素子の出力を得る請求項4
に記載の赤外線センサ。
7. An output of a pyroelectric element connected in series is obtained by connecting electrodes having the same polarization polarity on either of the same surfaces and connecting the electrodes on the opposite surfaces to each other.
Infrared sensor described in.
【請求項8】 前記の互いの反対の面の異なる分極極性
の電極を接続し、それぞれの接続された電極を通じて、
並列に接続された焦電素子の出力を得る請求項4に記載
の赤外線センサ。
8. Connecting electrodes of different polarization polarities on opposite surfaces of each other, and through each connected electrode,
The infrared sensor according to claim 4, wherein an output of a pyroelectric element connected in parallel is obtained.
【請求項9】 前記強誘電体薄膜(93)が電極(91
a)を含む部分と電極(92a)を含む部分との2個以
上の部分に分割されている請求項4に記載の赤外線セン
サ。
9. The ferroelectric thin film (93) is an electrode (91).
The infrared sensor according to claim 4, wherein the infrared sensor is divided into two or more portions including a portion including a) and a portion including an electrode (92a).
【請求項10】 焦電素子(91)と焦電素子(92)
の分極方向が異なり、同一面の電極同士を接続し、それ
ぞれの接続された電極を通じて、並列に接続された焦電
素子の出力を得る請求項4に記載の赤外線センサ。
10. A pyroelectric element (91) and a pyroelectric element (92).
5. The infrared sensor according to claim 4, wherein electrodes having different polarization directions are connected to each other on the same surface, and the output of the pyroelectric elements connected in parallel is obtained through the respective connected electrodes.
【請求項11】 焦電素子の出力を信号処理回路に設け
た焦電素子の負荷となる抵抗(104a)を1個備える
2個のインピーダンス変換器(104)にそれぞれ送
り、その2個の出力を信号処理回路の出力を差動増幅器
の入力端にそれぞれ接続する平衡型増幅回路を有する信
号処理回路を備える請求項4に記載の赤外線センサ。
11. The output of the pyroelectric element is sent to two impedance converters (104) each having one resistance (104a) as a load of the pyroelectric element provided in the signal processing circuit, and the two outputs thereof are provided. The infrared sensor according to claim 4, further comprising a signal processing circuit having a balanced amplifier circuit that connects the output of the signal processing circuit to the input terminals of the differential amplifier.
【請求項12】 定電圧回路を有する信号処理回路を備
える請求項4に記載の赤外線センサ。
12. The infrared sensor according to claim 4, further comprising a signal processing circuit having a constant voltage circuit.
【請求項13】 絶縁性基板(94)上に実質的に等価
な2種の電極(91b)(92b)を形成し、該2種の
電極(91b)(92b)上に強誘電体薄膜(93)を
形成し、該強誘電体薄膜(93)の前記2種の電極に対
応する部位の上に電極(91a)(92a)を形成して
2個の焦電素子(91)(92)を形成することを特徴
とする赤外線センサの製造方法。
13. A substantially equivalent two kinds of electrodes (91b) (92b) are formed on an insulating substrate (94), and a ferroelectric thin film ((b) is formed on the two kinds of electrodes (91b) (92b). 93), and electrodes (91a) (92a) are formed on portions of the ferroelectric thin film (93) corresponding to the two kinds of electrodes to form two pyroelectric elements (91) (92). A method for manufacturing an infrared sensor, comprising:
【請求項14】 表面に導電性部位(96)を有する基
板(94)上に強誘電体薄膜(93)を形成し、該強誘
電体薄膜(93)上の前記導電性部位(96)に対応す
る部位の上に実質的に等価な2種の電極(91a)(9
2a)を形成して2個の焦電素子(91)(92)を形
成することを特徴とする赤外線センサの製造方法。
14. A ferroelectric thin film (93) is formed on a substrate (94) having a conductive part (96) on its surface, and the conductive part (96) is formed on the ferroelectric thin film (93). Two kinds of electrodes (91a) (9
2a) is formed to form two pyroelectric elements (91) and (92).
【請求項15】 強誘電体薄膜上に形成した電極と後続
の電気処理回路との電気的接続において、電子回路基板
の略平面上に導電部分を設けて、略同一位置に強誘電体
薄膜の電極(97a)(97b)を形成し、一方の電極
同士の接続においては、強誘電体薄膜上に直接形成され
た電極を導通部分としたことを特徴とする請求項1から
7のいずれかに記載の赤外線センサの製造方法。
15. An electrical connection between an electrode formed on a ferroelectric thin film and a subsequent electric processing circuit, wherein a conductive portion is provided on a substantially flat surface of an electronic circuit board, and the conductive portion of the ferroelectric thin film is provided at substantially the same position. The electrode (97a) (97b) is formed, and when connecting one electrode to another, the electrode directly formed on the ferroelectric thin film is used as a conductive portion. A method for manufacturing the infrared sensor described above.
【請求項16】 赤外線透過性の入射窓材(110)の
入射方向と反対面の略平面上に、実質的に等価な2個の
電極を備え、強誘電体薄膜を形成し実質的に等価な2個
の焦電素子(91、92)を形成したことを特徴とする
請求項1〜7のいずれかに記載の赤外線センサの製造方
法。
16. A ferroelectric thin film is formed on a substantially flat surface opposite to the incident direction of an infrared transmitting entrance window material (110) to form a ferroelectric thin film and is substantially equivalent. 9. The method for manufacturing an infrared sensor according to claim 1, wherein two pyroelectric elements (91, 92) are formed.
【請求項17】 強誘電体薄膜として高分子焦電体を用
いたことを特徴とする請求項4から16いずれかに記載
の赤外線センサ。
17. The infrared sensor according to claim 4, wherein a polymer pyroelectric material is used as the ferroelectric thin film.
【請求項18】 高分子焦電体として、フッ化ビニリデ
ン/3フッ化エチレン共重合体、またはフッ化ビニリデ
ン/4フッ化エチレン共重合体でフッ化ビニリデン60
mol%〜90mol%からなる高分子焦電材料を用い
たことを特徴とする請求項17に記載の赤外線センサ。
18. A vinylidene fluoride / 3-fluorinated ethylene copolymer or a vinylidene fluoride / 4-fluorinated ethylene copolymer as the polymer pyroelectric material.
The infrared sensor according to claim 17, wherein a polymer pyroelectric material composed of mol% to 90 mol% is used.
【請求項19】 前記高分子強誘電体薄膜(93)の厚
みが100μm以下に定められている請求項18に記載
の赤外線センサ。
19. The infrared sensor according to claim 18, wherein the polymer ferroelectric thin film (93) has a thickness of 100 μm or less.
【請求項20】 請求項16記載の赤外線センサにおい
て、窓材が強誘電体薄膜と同一の材料であることを特徴
とする赤外線センサ。
20. The infrared sensor according to claim 16, wherein the window material is the same material as the ferroelectric thin film.
【請求項21】 請求項20の窓材と強誘電体薄膜とが
同一材料であることを特徴とする赤外線センサであっ
て、強誘電体薄膜がフッ化ビニリデン/3フッ化エチレ
ン共重合体またはフッ化ビニリデン/4フッ化エチレン
共重合体であることを特徴とする赤外線センサ。
21. An infrared sensor, wherein the window material and the ferroelectric thin film of claim 20 are the same material, wherein the ferroelectric thin film is a vinylidene fluoride / trifluoroethylene copolymer or An infrared sensor characterized by being a vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer.
【請求項22】 前記電極(91a)および電極(92
a)がニッケルクロム合金で形成されている請求項4か
ら請求項10のいずれかに記載の赤外線センサ。
22. The electrode (91a) and the electrode (92)
The infrared sensor according to claim 4, wherein a) is formed of a nickel chromium alloy.
【請求項23】 前記電極(91b)および電極(92
b)がアルミニウムで形成されている請求項4から請求
項10のいずれかに記載の赤外線センサ。
23. The electrode (91b) and the electrode (92)
The infrared sensor according to claim 4, wherein b) is made of aluminum.
【請求項24】 前記強誘電体薄膜(93)が無機強誘
電体で形成されている請求項4から請求項10のいずれ
かに記載の赤外線センサ。
24. The infrared sensor according to claim 4, wherein the ferroelectric thin film (93) is made of an inorganic ferroelectric material.
【請求項25】 前記無機強誘電体薄膜(93)の厚み
が100μm以下に設定されている請求項24に記載の
赤外線センサ。
25. The infrared sensor according to claim 24, wherein the thickness of the inorganic ferroelectric thin film (93) is set to 100 μm or less.
【請求項26】 流体の圧力を導入する2個の入口孔
(39)(40)を設けた圧力センサ(1)の一方の入
口孔に、先端を閉じた細管(81)を接続して赤外線不
活性ガスを封入したことを特徴とする赤外線センサ。
26. An infrared ray is obtained by connecting a thin tube (81) with a closed tip to one inlet hole of a pressure sensor (1) provided with two inlet holes (39) (40) for introducing the pressure of a fluid. An infrared sensor characterized by containing an inert gas.
【請求項27】 前記赤外線不活性ガスが窒素、ヘリウ
ム、アルゴンまたはキセノンガスである請求項26に記
載の赤外線センサ。
27. The infrared sensor according to claim 26, wherein the infrared inert gas is nitrogen, helium, argon or xenon gas.
【請求項28】 流体の圧力を導入する2個の入口孔
(39)(40)を設けた圧力センサ(1)の一方の入
口孔とこの入口孔に接続する先端を閉じた細管(81)
との間に圧力調節弁(81g)を設置してある請求項2
6に記載の赤外線センサ。
28. One inlet hole of a pressure sensor (1) provided with two inlet holes (39) (40) for introducing the pressure of a fluid, and a thin tube (81) having a closed tip connected to the inlet holes.
3. A pressure control valve (81g) is installed between and.
6. The infrared sensor according to item 6.
【請求項29】 前記圧力センサ(1)の圧電体(6)
(7)の両面に電極層(8)(9)(10)(11)を
設け、平面状かつ変型可能に成形した2個の圧電素子
(2)(3)を、それぞれ2個一対のホルダ(12)
(13)(14)(15)で両面から狭持して配置した
圧力検出部を備え、2個の圧電素子(2)(3)が同一
の方向を向きかつ同一方向の面が同一分極極性となるよ
うに配置され、前記圧力検出部には流体の圧力を導入す
る2個の入口孔(39)(40)が設けられ、一方の入
口孔(39)が第1の流体圧力導入経路(42)を介し
て一方の圧電素子(2)の第1の面に連通されるととも
に第4の流体圧力導入経路(45)を介して前記一方の
圧電素子(2)の第1の面に連通されるとともに第4の
流体圧力導入経路(45)を介して前記一方の圧電素子
(2)の第1の面とは分極極性が異なる他方の圧電素子
(3)の第2の面に連通され、他方の入口孔(40)が
第2の流体圧力導入経路(43)を介して前記一方の圧
電素子(2)の第2の面に連通されるとともに第3の流
体圧力導入経路(44)を介して前記他方の圧電素子
(3)の第1の面に連通され、前記2個の圧電素子
(2)(3)からの出力を、信号処理回路(5)の増幅
回路部(53)に送るとともに、該信号処理回路(5)
内部に、定電圧回路(51)を備える請求項26から請
求項28のいずれかに記載の赤外線センサ。
29. Piezoelectric body (6) of the pressure sensor (1)
Electrode layers (8), (9), (10), and (11) are provided on both surfaces of (7), and two piezoelectric elements (2) and (3), which are molded in a planar shape and can be deformed, are paired in pairs. (12)
(13) A pressure detecting portion sandwiched from both surfaces of (14) and (15) is provided, and the two piezoelectric elements (2) and (3) face the same direction, and the surfaces of the same direction have the same polarization polarity. And two inlet holes (39) (40) for introducing the pressure of the fluid are provided in the pressure detecting portion, and one inlet hole (39) is connected to the first fluid pressure introducing path ( 42) and the first surface of the one piezoelectric element (2), and also communicates with the first surface of the one piezoelectric element (2) through the fourth fluid pressure introduction path (45). And is communicated with the second surface of the other piezoelectric element (3) having a polarization polarity different from that of the first surface of the one piezoelectric element (2) via the fourth fluid pressure introduction path (45). , The other inlet hole (40) is connected to the first piezoelectric element (2) through the second fluid pressure introducing path (43). From the two piezoelectric elements (2) and (3) through the third fluid pressure introducing path (44) and the first surface of the other piezoelectric element (3). Of the output of the signal processing circuit (5) to the amplification circuit section (53) of the signal processing circuit (5) and
The infrared sensor according to claim 26, further comprising a constant voltage circuit (51) provided therein.
【請求項30】 請求項26の圧力センサ(1)の2個
の圧電素子(2)(3)のどちらか一方の同一面の電極
どうしを接続し、それぞれの他方の面の電極を通じて、
圧電素子の出力を、信号処理回路に設けた圧電素子の負
荷となる抵抗(104a)を1個備える2個のインピダ
ンス変換器(104)にそれぞれ送り、その2個の出力
を、信号処理回路(5)の増幅回路部(53)内の差動
増幅器に送る平衡型増幅回路を備え、かつ定電圧回路を
も備えることを特徴とする赤外線センサ。
30. The two piezoelectric elements (2) (3) of the pressure sensor (1) according to claim 26, wherein electrodes on the same surface of either one of them are connected to each other, and electrodes on the other surface of each are connected,
The output of the piezoelectric element is sent to each of two impedance converters (104) provided with one resistance (104a) serving as a load of the piezoelectric element provided in the signal processing circuit, and the two outputs are sent to the signal processing circuit ( An infrared sensor comprising a balanced amplifier circuit for sending to a differential amplifier in the amplifier circuit section (53) of 5), and also comprising a constant voltage circuit.
【請求項31】 前記圧力センサ(1)の2個の圧電素
子(2)(3)が高分子強誘電体で形成されている請求
項29または請求項30に記載の赤外線センサ。
31. The infrared sensor according to claim 29 or 30, wherein the two piezoelectric elements (2) (3) of the pressure sensor (1) are made of a polymer ferroelectric.
【請求項32】 前記圧力センサの高分子強誘電体薄膜
がフッ化ビニリデンと3フッ化エチレンの共重合体から
なるものである請求項29または請求項30に記載の赤
外線センサ。
32. The infrared sensor according to claim 29 or 30, wherein the polymer ferroelectric thin film of the pressure sensor is made of a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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