JPH1038695A - Infrared detecting element - Google Patents
Infrared detecting elementInfo
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- JPH1038695A JPH1038695A JP19050396A JP19050396A JPH1038695A JP H1038695 A JPH1038695 A JP H1038695A JP 19050396 A JP19050396 A JP 19050396A JP 19050396 A JP19050396 A JP 19050396A JP H1038695 A JPH1038695 A JP H1038695A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナ及びボロ
メータを用いた赤外線検出素子に関し、特に検出感度を
向上させた赤外線検出素子に関する。The present invention relates to an infrared detector using an antenna and a bolometer, and more particularly to an infrared detector having improved detection sensitivity.
【0002】[0002]
【従来の技術】ボロメータは赤外線の電磁波のエネルギ
ーを熱に変換し、この温度変化を抵抗値変化として検出
するものである。そして、基板上にボロメータを薄膜で
形成することにより赤外線検出素子が構成される。2. Description of the Related Art A bolometer converts the energy of infrared electromagnetic waves into heat, and detects a change in temperature as a change in resistance. Then, an infrared detecting element is formed by forming a bolometer as a thin film on the substrate.
【0003】また、従来では赤外線照射時にボロメータ
から熱流束が基板に逃げてしまうため検出感度が低下し
てしまうと言った問題点があった。[0003] In addition, there has been another problem that the heat flux escapes from the bolometer to the substrate during the irradiation of infrared rays to lower the detection sensitivity.
【0004】ここで、感度低下を防止するため、ボロメ
ータを小さくして熱流束が基板に逃げる面積を小さくし
ても、同時に赤外線を受光する面積も小さくなってしま
うので感度低下が生じてしまう。Here, in order to prevent a decrease in sensitivity, even if the bolometer is reduced to reduce the area where the heat flux escapes to the substrate, the area for receiving infrared rays also decreases, so that the sensitivity decreases.
【0005】このような問題を改善するためにアンテナ
を用いて赤外線を受信し、その給電部に設けたボロメー
タを用いて受信電力を熱エネルギーに変換して前記赤外
線を検出する例があった。In order to solve such a problem, there has been an example in which an infrared ray is received using an antenna, and the received power is converted into thermal energy using a bolometer provided in a power supply unit to detect the infrared ray.
【0006】図3はこのような従来の赤外線検出素子の
一例を示す構成図である。図3において1は基板、2は
ボロメータ、3a及び3bはアンテナ、4a及び4bは
リード、5a及び5bは電極、6は電圧計、7は定電流
源、100は赤外線である。FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of such a conventional infrared detecting element. In FIG. 3, 1 is a substrate, 2 is a bolometer, 3a and 3b are antennas, 4a and 4b are leads, 5a and 5b are electrodes, 6 is a voltmeter, 7 is a constant current source, and 100 is an infrared ray.
【0007】基板1上には薄膜のボロメータ2が形成さ
れ、このボロメータ2には線状の1対のアンテナ3a及
び3bが対向して設けられる。A thin-film bolometer 2 is formed on a substrate 1, and a pair of linear antennas 3 a and 3 b are provided on the bolometer 2 so as to face each other.
【0008】さらに、前記アンテナ3a及び3bの直角
方向にはリード4aとリード4bが対向して設けられ、
リード4a及び4bの一端はボロメータ2にそれぞれ接
続され、他端には電極5a及び5bがそれぞれ設けられ
る。また、電極5a及び5bには電圧計6及び定電流源
7が接続される。Further, a lead 4a and a lead 4b are provided so as to face each other in a direction perpendicular to the antennas 3a and 3b,
One ends of the leads 4a and 4b are connected to the bolometer 2, respectively, and the other ends are provided with electrodes 5a and 5b, respectively. A voltmeter 6 and a constant current source 7 are connected to the electrodes 5a and 5b.
【0009】ここで、図3に示す従来例の動作を説明す
る。赤外線検出素子に入射された赤外線100はアンテ
ナ3a及び3bで受信される。ボロメータ2は受信した
赤外線100の電磁波のエネルギーを熱に変換し、この
温度変化を抵抗値変化とする。Now, the operation of the conventional example shown in FIG. 3 will be described. The infrared light 100 incident on the infrared detection element is received by the antennas 3a and 3b. The bolometer 2 converts the received energy of the electromagnetic wave of the infrared ray 100 into heat, and uses this temperature change as a resistance value change.
【0010】従って、定電流源7から電極5a及び5
b,リード4a及び4bを介して一定電流をボロメータ
2に供給し、電極5a及び5b間電圧を電圧計6で検出
することにより、赤外線100を検出することが可能に
なる。Therefore, the electrodes 5a and 5a
b, a constant current is supplied to the bolometer 2 via the leads 4a and 4b, and the voltage between the electrodes 5a and 5b is detected by the voltmeter 6, so that the infrared rays 100 can be detected.
【0011】この結果、熱流束が基板に逃げることによ
る検出感度低下を防止するためボロメータ2を小さくし
ても赤外線100を受信する面積は変化しないので検出
感度の低下を防止することができる。As a result, even if the bolometer 2 is made smaller in order to prevent a decrease in the detection sensitivity due to the heat flux escaping to the substrate, the area for receiving the infrared rays 100 does not change, so that a decrease in the detection sensitivity can be prevented.
【0012】また、ボロメータ2の体積の縮小により熱
容量が減少して応答速度が早くなると言った効果も生じ
る。In addition, there is also an effect that the response capacity is increased by reducing the heat capacity by reducing the volume of the bolometer 2.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図3に示す従
来例ではアンテナ3a及び3bの特性がリード4a及び
4bや電極5a及び5bにより影響を受け易いのでリー
ド4a及び4bを細長くして、電極5a及び5bをアン
テナ3a及び3bから離す必要がある。However, in the conventional example shown in FIG. 3, the characteristics of the antennas 3a and 3b are easily affected by the leads 4a and 4b and the electrodes 5a and 5b. It is necessary to separate 5a and 5b from antennas 3a and 3b.
【0014】このため、従来例ではリード4a及び4b
を細長くすることによりリード4a及び4bの抵抗値が
増加してしまう。For this reason, in the conventional example, the leads 4a and 4b
Makes the resistances of the leads 4a and 4b increase.
【0015】ここで、赤外線100照射時及び未照射時
のボロメータ2の抵抗値を”R”及び”R+ΔR”、リ
ード4a及び4bの抵抗値を”RL”、赤外線100照
射時及び未照射時の電極間の出力電圧を”V”及び”V
+ΔV”、定電流を”I”とした場合、 V=(2RL+R)・I (1) V+ΔV=(2RL+R+ΔR)・I (2) と言う関係式が成り立つ。Here, the resistance value of the bolometer 2 when the infrared ray 100 is irradiated and not irradiated is “R” and “R + ΔR”, the resistance value of the leads 4a and 4b is “RL”, The output voltage between the electrodes is "V" and "V
+ ΔV ”and the constant current as“ I ”, a relational expression of V = (2RL + R) · I (1) V + ΔV = (2RL + R + ΔR) · I (2) holds.
【0016】式(1)及び式(2)から出力電圧感度”
ΔV/V”は ΔV/V=ΔR/(2RL+R) (3) となる。From the equations (1) and (2), the output voltage sensitivity "
ΔV / V ″ becomes ΔV / V = ΔR / (2RL + R) (3)
【0017】すなわち、式(3)からリード4a及び4
bの抵抗値が増加すると出力電圧感度が低下し、検出感
度が低下してしまうと言った問題点が生じる。従って本
発明が解決しようとする課題は、検出感度の低下を防止
することが可能な赤外線検出素子を実現することにあ
る。That is, from the formula (3), the leads 4a and 4
When the resistance value of “b” increases, the output voltage sensitivity decreases and the detection sensitivity decreases. Therefore, a problem to be solved by the present invention is to realize an infrared detecting element capable of preventing a decrease in detection sensitivity.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明の第1では、アンテナを用いて赤外線
を受信し、ボロメータで前記受信した電力を熱エネルギ
ーに変換してこの温度変化を抵抗値変化として検出する
赤外線検出素子において、基板上に形成されたボロメー
タと、このボロメータに接続される1対のアンテナと、
前記ボロメータに電流を供給する1対の電流供給用リー
ドと、電流供給時に前記ボロメータ端に生じる電圧を外
部に取り出す1対の電圧測定用リードとを備えたことを
特徴とするものである。In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, an infrared ray is received by using an antenna, and the received power is converted into thermal energy by a bolometer, and the temperature is converted to thermal energy. In an infrared detection element that detects a change as a resistance change, a bolometer formed on a substrate, a pair of antennas connected to the bolometer,
The bolometer includes a pair of current supply leads for supplying a current to the bolometer, and a pair of voltage measurement leads for extracting a voltage generated at the bolometer end to the outside when the current is supplied.
【0019】このような課題を達成するために、本発明
の第2では、本発明の第1において前記ボロメータに接
続され互いに対向して設けられる1対の前記アンテナ
と、1対の前記アンテナの直角方向に互いに対向して設
けられる1対の電流供給用リード及び1対の電圧測定用
リードとを備えたことを特徴とするものである。In order to achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a pair of the antennas connected to the bolometer and provided to face each other, and a pair of the antennas are provided. A pair of current supply leads and a pair of voltage measurement leads are provided so as to be opposed to each other in a right angle direction.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図1は本発明に係る赤外線検出素子の一実施
例を示す平面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of the infrared detecting element according to the present invention.
【0021】図1において2,3a,3bは図3と同一
符号を付してあり、8a及び8bは電流供給用リード
(以下、単にリードと呼ぶ。),9a及び9bは電圧測
定用リード(以下、単にリードと呼ぶ。)、10a,1
0b,11a及び11bは電極である。また、図1にお
いては基板、電圧計及び定電流源は記載を省略してい
る。In FIG. 1, reference numerals 2, 3a and 3b denote the same reference numerals as in FIG. 3, reference numerals 8a and 8b denote current supply leads (hereinafter simply referred to as leads), and reference numerals 9a and 9b denote voltage measurement leads ( Hereinafter, it is simply called a lead.) 10a, 1
0b, 11a and 11b are electrodes. In FIG. 1, the substrate, the voltmeter, and the constant current source are not shown.
【0022】基板(図示せず。)上に形成されたボロメ
ータ2には線状の1対のアンテナ3a及び3bが対向し
て設けられる。The bolometer 2 formed on a substrate (not shown) is provided with a pair of linear antennas 3a and 3b facing each other.
【0023】さらに、前記アンテナ3a及び3bの直角
方向にはリード8a及び9aとリード8b及び9bがそ
れぞれ対向して設けられ、リード8a,8b,9a及び
9bの一端はボロメータ2にそれぞれ接続される。Further, leads 8a and 9a and leads 8b and 9b are provided opposite to each other in a direction perpendicular to the antennas 3a and 3b, and one ends of the leads 8a, 8b, 9a and 9b are connected to the bolometer 2 respectively. .
【0024】一方、リード8a及び9aの他端には電極
10a及び11aが、リード8b及び9bの他端には電
極10b及び11bがそれぞれ設けられる。On the other hand, electrodes 10a and 11a are provided at the other ends of the leads 8a and 9a, and electrodes 10b and 11b are provided at the other ends of the leads 8b and 9b, respectively.
【0025】また、電極10a及び10bには定電流源
(図示せず。)が接続され、電極11a及び11bには
電圧計(図示せず。)が接続される。A constant current source (not shown) is connected to the electrodes 10a and 10b, and a voltmeter (not shown) is connected to the electrodes 11a and 11b.
【0026】ここで、図1に示す実施例の動作を図2を
用いて説明する。図2は図1の等価回路を示す回路図で
ある。The operation of the embodiment shown in FIG. 1 will now be described with reference to FIG. FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of FIG.
【0027】図2において12及び14はリード8a及
び8bの等価抵抗、13はボロメータ2の等価抵抗、1
5及び16はリード9a及び9bの等価抵抗、17は定
電流源、18は電圧計,100は赤外線である。In FIG. 2, 12 and 14 are the equivalent resistances of the leads 8a and 8b, 13 is the equivalent resistance of the bolometer 2, 1
5 and 16 are equivalent resistances of the leads 9a and 9b, 17 is a constant current source, 18 is a voltmeter, and 100 is an infrared ray.
【0028】定電流源17の一端は等価抵抗12の一端
に接続され、等価抵抗12の他端は抵抗13及び15の
一端に接続される。抵抗15の他端は電圧計18の一端
に接続され、電圧計18の他端は等価抵抗16の一端に
接続される。One end of the constant current source 17 is connected to one end of the equivalent resistance 12, and the other end of the equivalent resistance 12 is connected to one ends of resistors 13 and 15. The other end of the resistor 15 is connected to one end of a voltmeter 18, and the other end of the voltmeter 18 is connected to one end of an equivalent resistor 16.
【0029】等価抵抗16の他端は等価抵抗13の他端
及び等価抵抗14の一端に接続され、等価抵抗14の他
端は定電流源17の他端に接続される。The other end of the equivalent resistance 16 is connected to the other end of the equivalent resistance 13 and one end of the equivalent resistance 14, and the other end of the equivalent resistance 14 is connected to the other end of the constant current source 17.
【0030】前述と同様に、赤外線100照射時及び未
照射時の等価抵抗13(ボロメータ2)の抵抗値を”
R”及び”R+ΔR”、等価抵抗12,14,15及び
16(リード8a,8b,9a及び9b)の抵抗値を”
RL’”、赤外線100照射時及び未照射時の電圧計1
8における出力電圧を”V”及び”V+ΔV”、定電流
を”I”とした場合、 V=R・I (4) V+ΔV=(R+ΔR)・I (5) となる。As described above, the resistance value of the equivalent resistance 13 (bolometer 2) when the infrared ray 100 is irradiated and not irradiated is set to "
R ”and“ R + ΔR ”, and the resistance values of the equivalent resistances 12, 14, 15 and 16 (leads 8a, 8b, 9a and 9b) are“
RL '", voltmeter 1 with and without irradiation of infrared 100
Assuming that the output voltage at 8 is “V” and “V + ΔV” and the constant current is “I”, V = R · I (4) V + ΔV = (R + ΔR) · I (5)
【0031】すなわち、式(4)及び式(5)から分か
るように電圧計18の入力抵抗が十分に大きければ等価
抵抗15及び16には定電流”I”は流れず、全て等価
抵抗13に流れるのでリード9a及び9bにおける電圧
降下が無視できる。That is, as can be seen from the equations (4) and (5), if the input resistance of the voltmeter 18 is sufficiently large, the constant current "I" does not flow through the equivalent resistances 15 and 16, and Since it flows, the voltage drop at the leads 9a and 9b is negligible.
【0032】従って、式(4)及び式(5)から出力電
圧感度”ΔV/V”は ΔV/V=ΔR/R (6) となり、リード9a及び9bの抵抗値に依存しなくな
る。Therefore, from the equations (4) and (5), the output voltage sensitivity “ΔV / V” becomes ΔV / V = ΔR / R (6), and does not depend on the resistance values of the leads 9a and 9b.
【0033】この結果、リードを2対設けて電流供給用
と電圧測定用とのリードを分離することにより、アンテ
ナ3a及び3bの特性への影響を防止するためにリード
8a,8b,9a及び9bを細長くしても検出感度の低
下を防止することが可能になる。As a result, the leads 8a, 8b, 9a and 9b are provided to prevent influence on the characteristics of the antennas 3a and 3b by providing two pairs of leads and separating the current supply and voltage measurement leads. , The detection sensitivity can be prevented from lowering.
【0034】なお、アンテナの特性への影響を防止する
だけではなく、高周波数への対応や高集積化に伴うリー
ド線幅の微細化による抵抗値の増加による検出感度低下
等の悪影響にも対応可能になる。In addition to preventing the influence on the characteristics of the antenna, it also copes with adverse effects such as a reduction in detection sensitivity due to an increase in the resistance value due to the adaptation to high frequencies and the miniaturization of the lead wire width accompanying the high integration. Will be possible.
【0035】また、図1の説明では8a及び8bを電流
供給用リード、9a及び9bを電圧測定用リードとして
いるが勿論逆であっても構わない。In the description of FIG. 1, 8a and 8b are current supply leads, and 9a and 9b are voltage measurement leads.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。リードを2対設
けて電流供給用と電圧測定用とのリードを分離すること
により、検出感度の低下を防止することが可能な赤外線
検出素子が実現できる。As is apparent from the above description,
According to the present invention, the following effects can be obtained. By providing two pairs of leads and separating the current supply and voltage measurement leads, it is possible to realize an infrared detecting element capable of preventing a decrease in detection sensitivity.
【図1】本発明に係る赤外線検出素子の一実施例を示す
平面図である。FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of an infrared detecting element according to the present invention.
【図2】図1の等価回路を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of FIG.
【図3】従来の赤外線検出素子の一例を示す構成図であ
る。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional infrared detection element.
1 基板 2 ボロメータ 3a,3b アンテナ 4a,4b リード 5a,5b,10a,10b,11a,11b 電極 6,18 電圧計 7,17 定電流源 8a,8b 電流供給用リード 9a,9b 電圧測定用リード 12,13,14,15,16 等価抵抗 100 赤外線 Reference Signs List 1 substrate 2 bolometer 3a, 3b antenna 4a, 4b lead 5a, 5b, 10a, 10b, 11a, 11b electrode 6, 18 voltmeter 7, 17 constant current source 8a, 8b current supply lead 9a, 9b voltage measurement lead 12 , 13,14,15,16 Equivalent resistance 100 infrared
Claims (2)
ータで前記受信した電力を熱エネルギーに変換してこの
温度変化を抵抗値変化として検出する赤外線検出素子に
おいて、 基板上に形成されたボロメータと、 このボロメータに接続される1対のアンテナと、 前記ボロメータに電流を供給する1対の電流供給用リー
ドと、 電流供給時に前記ボロメータ端に生じる電圧を外部に取
り出す1対の電圧測定用リードとを備えたことを特徴と
する赤外線検出素子。An infrared detecting element for receiving infrared rays using an antenna, converting the received power into thermal energy with a bolometer, and detecting a temperature change as a resistance value change, comprising: a bolometer formed on a substrate; A pair of antennas connected to the bolometer, a pair of current supply leads for supplying a current to the bolometer, and a pair of voltage measurement leads for taking out a voltage generated at the bolometer end when supplying the current; An infrared detecting element comprising:
設けられる1対の前記アンテナと、 1対の前記アンテナの直角方向に互いに対向して設けら
れる1対の電流供給用リード及び1対の電圧測定用リー
ドとを備えたことを特徴とする特許請求の範囲請求項1
記載の赤外線検出素子。2. A pair of antennas connected to the bolometer and provided to face each other, a pair of current supply leads and a pair of voltages provided to face each other in a direction perpendicular to the pair of antennas. 2. The method according to claim 1, further comprising a measuring lead.
The infrared detecting element as described in the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19050396A JPH1038695A (en) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | Infrared detecting element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19050396A JPH1038695A (en) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | Infrared detecting element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1038695A true JPH1038695A (en) | 1998-02-13 |
Family
ID=16259181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19050396A Pending JPH1038695A (en) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | Infrared detecting element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1038695A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6292140B1 (en) * | 1999-11-03 | 2001-09-18 | Hypres, Inc. | Antenna for millimeter-wave imaging and bolometer employing the antenna |
JP2007515630A (en) * | 2003-12-04 | 2007-06-14 | レイセオン カンパニー | Method and apparatus for detecting radiation at one wavelength using detectors for different wavelengths |
-
1996
- 1996-07-19 JP JP19050396A patent/JPH1038695A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6292140B1 (en) * | 1999-11-03 | 2001-09-18 | Hypres, Inc. | Antenna for millimeter-wave imaging and bolometer employing the antenna |
JP2007515630A (en) * | 2003-12-04 | 2007-06-14 | レイセオン カンパニー | Method and apparatus for detecting radiation at one wavelength using detectors for different wavelengths |
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