JPS59120831A - 赤外線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は焦電効果を利用した焦電型の赤外線検出器に関
し、更に詳しくは赤外線検出器にｄＢ）る焦電素子の分
極及び接続の構成に関りるものである。

焦電型の赤外線検出器には分極を施した焦電素子を用い
るが、ぞの分極方法には、第１図に示すように赤外線受
光面に対して分極方向を垂直にする方法、及び第２図に
承りように赤外線受光面に対しＣ分極方向を平行にり゛
る方法があり、伺れの場合にも赤外線検出器の出力電圧
は焦電素子の熱容量及び静電容量に反比例する。赤外線
受光面に対して分極方向を垂直にした場合には素子を薄
くした場合に質量が減少するために熱容量は低減り゛る
が極板間の距離の減少により静電容量が増加し出力電圧
は向上しない。赤外線受光面に対して分極方向を平行に
した場合には素子を薄くした場合に熱容量は減少し、静
電容量は増加しないので出力電圧は向上するが、赤外線
吸収膜と電極を兼用：：１できない雫で赤外！吸収、膜
を電極の他、に設、、、ける、、、、、ａ　、　：：１
、　■　　　　　　　　　　　　、、　、　、１　。

要がある。　□ 本発明は従来技術に６３’＆ｊる上記の問題に鑑みなさ
れ、小型でかつ出力電圧、が向上した赤外線検出器を提
供づることを目的どする。

本発明に係る赤外線検出器は、焦電素子の分極方向を赤
外線受光面に垂直にし、１デツプの焦電素子内で互いに
逆（又は専、逆）の各分外、方す、を有づる複数個の部
分：今、設け、：、焦！効果検出回路上では焦電素子の
上記の如、く分煉された各部分を分極方向が同一　とな
、るように直、列に接続する。ように構成される。焦電
素子９分極方向・を第１図に示すように赤外線受光面々
垂、直にしであるので：、分極された焦電素子部分につ
いての赤外線受光による出力電圧は単位面積当りの受光
量に関係し受光面積の大小に関係しない。従って分極方
向が互いに逆の各部分を焦電効果検出口゛路上で分極方
向が同一になるように接続することにより、分極方向を
赤外線受光面に垂直にした各分極部分に相当する“、焦
電素子１直列に接続したものと等価になり、焦、型素子
の：出ｊ？電圧を大幅に向上させることができ、１．１
、・、： ：る１：。□′１□反、−第１′Ｉ□の如く赤外線を電
極で受光“づる構成を□とることに：よ、虻赤外線吸収
模を電・極で兼用できる。

次に図面を参”照して本発明に係る赤外線検出器の実施
例を説明覆る。第３図は本発明に係る赤外線検出器の一
実施例における焦電素子の断面図、第４図は該焦電素子
の平面図、第５図は赤外町検１　□′旨　　□　１′　
：： 吊器の回路図で焦電素子の出力側でインピーダンス変換
を行う回路を小茅。第３ｊｉＱ）、焦電素子９分極方向
の部分、を、、直列１．、、埠続したヤのと等−工あり
、第５図には各焦電素、・子部分を直列ｃ４続したもの
・を丞・：：ず。　　　　　、、。

第３．４．５図に於い１．１ΔおＪ：びＩＢは赤外線の
受光電極、即ち赤外線吸収膜を兼ねた電極であり、ＲＵ
　０２等の黒化膜を印刷、またはＮ＋−Ｏｒ等をスパッ
タや蒸着によって取付ける。２は焦電素子で、材料とし
ては、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）焼結体、チタン
酸鉛（ｐｂ　Ｔｉ　Ｏａ　）等が好適である。１′は裏
面電極で、、ｊ、Ａ、　１．、Ｂと同様の方法で焦電素
子に取、付りられて：お、す１．、材質はＡＩ　Ａｔｌ
　、ＩＩ等が良い。、分極憾、受、光、電極ＩＡ・と１
Ｂの間に直流、電、圧を印、加す、ること、により、矢
印４で示す分極方向、になさ、れる。〃、積極。を：：
ｗＡした後、電極ｊＡ、　　Ｌ、、、１３．か１．らリ
ード、、線３Δ、３．９を取り出し、リード線３Ａ、３
Ｂを夫々第５図の接続点８．９．に接続する。、こ、の
、場合、すニー下線３Δを接、続点８、リード呻、３Ｂ
を接続点８に埠、、続してもよい。５畔入用赤外線、（
ｌイ：ンビーダンス変換回路の入力抵抗、６′は吊り抵
抗、７は、インピーダンス変換用のＦＥ、Ｔであφ。・
、、甲β図の構成の焦電素子に赤外線が、照…、さ袢、
：＋と１．焦電素子。

の各分極部分の両端電極、間に、焦電、：効果、暢、よ
：る軍、、、圧が発生し、第５図の回路で（れらの重用
の和が、、、接続端子８．９間に焦電素子の中力、電圧
、と皆で表われる。この電圧によりＦＥＴ７（９グーＦ
ｌ−１Ｊ＜　ｌ１ｉｌＪ　Ｈ，され−Ｕ　Ｆ　Ｅ　−ｒ
　７のソース・ドレイン間の抵抗力）Φす岬され、焦電
素子の出力電圧に応じた。出力がｉ妄ｍ　ｏｈ子１０と
出力端子１１との間の電圧として取出される。焦電素子
の出力電圧は、焦電素子の分極方向を受光面に垂直にす
る構造をとった場合、受光面積には依存しない。従って
、第３図の様に、焦電素子１．チップ内に：分極方向が
互に逆の、各部分を設、Ｇ″）・、、こ、拝ら・の部、
分を第５図の様に分、極方向が同一にな：、、る。様に
接続すれば、各分極部分に相当する翫分極：方向を受、
、光面に、垂直にした各焦、電素子を直列に、接、続、
・し・、、ｌここ、・とど同一とな・す、出力電：圧は
大幅に向上、する。　・、・　・　　　　　　　　　　
、、・。

実際に、第１図に示す従来例と第３図に示す、木実、施
・例・・の、合焦・１電、素；子を作・′製、して比較
し、：従来例に比、べ、］、木、実・・施、例は出力・
電圧□・が、４０％大□きくなるという実、・、験：枯
・果が、得られた。：尚、素子の□形状・ｉ、第□１・
図、１．第、、３図の各、場・合ども・：に・、受光、
面、、が・３１Ｂｍ×３　ｍｍ、素子１！７）：厚、・
み：が２．．１０．０・μ和である。第３１図で、受光
電極ＩＡとＩＢの間隔は１ｍｍである。

本・発明によ、、る焦、電・：：素子・′ど：、しては
上記、の実施例に・限、ら、ず辷以下の様な、変形円が
可能である。　　　　□（１）　第３図の夫々：の分極
され：焦・電素子部分１十に設【Ｊられる受光電極ＩＡ
、１Ｂと分極される各部分を接続りる裏面電極１′を逆
にしたもの、？ＪなわＩう第８図に示した構造とする。

この場合、１が受光電極で、人ｑ］赤外線は５の１ｊ向
である。

受光電極の材質は１＜ｕ０２等の黒化膜を印刷、または
ＮｉＣｒ等をスパッタや蒸着により取付ける。

１′が裏面電極で１と同様の方法ぐ焦電索子に取イーＨ
ノられ祠買はＡｎ、ＡＬＩ　、Ａｇ等である。尚、分極
の方法、分極の方向４、リード線３△、３１３、回路の
接続Ｉｊ法は、第３図と同じであり、第５図の回路も同
じＣある。第８図の様に焦電素子を構成した場合は、第
３図に比ベーＣ１赤外線が照射され１「１目＾が広いの
ぐ、第３図のものよりさらに出力型１ｉ］が向上りる。

実際（Ｊ第１図に承り従来例と、第８図に承り木実施例
の各焦電素子を作製して比較し、従来例に比べ−く木実
施例は出力電圧が約２倍になるという実験結果が１すら
れた。尚、素子の形状は、第１゜８図の各場合どもに受
光面が３　ｍｉｘ　３　ｍｍ、素子のＩ＋７みが２００
μｍである。第８図で、裏面電極１ＡとＩＢの間隔は１
ｍｍである。

（２）１−記の実施例では、焦電素子１１ツブ内で分極
方向の異なる２つの部分を設けているが、第６．第７図
に示す様に、分極方向の異なる部分を３つ双子どし、検
出回路上では、分極方向が同一となるように直列に接続
し−ＣもＪ、い。尚、第６図番よ焦電素子の断面図、第
７図は平面図で゛、１は受光電極、１′は裏面電極、２
は焦電素子、３はリード線、４は分極ｌｊ向で゛ある。

第６図におい−（１′を受光電極、１を裏面型１−とし
−Ｕ　’ｂよい。

本発明によれば、焦電ＩＪＩＩの赤外線検出器において
焦電素子の分極ｆ）向を赤外線受光面に垂直に１７、（
杢す １チツプの焦電素子内ｎいに逆の各分極方向を右りる複
数個の部分を設Ｇ）、焦電効果検出回路上で・は焦電索
子の各分極部分を分極ｊｊ向が同一どなるように直列に
接続するように構成し−Ｃあり、これにより焦電素子の
各分極された部分についての焦電効果により得られた電
１丁を加え合Ｕたものが焦電素子の出力電圧として得ら
れ、焦電索子の数を増やりことなく大きな出力電圧をＩ
ｒＪることができ、Ｓ４ｆ？’？の小型化及び出力電圧
の向」−を図ることが可（１１［どｔにる。又、赤外線
吸収膜を電極で兼用づることが（゛さ装置価格の低減化
を図ることがぐぎる。

【図面の簡単な説明】

第１図は分極り向を赤外線受光面に対し垂直にした従来
の焦電素子の断面図、第２図は分極方向を赤外線受光面
に対し平行にした従来の焦電索子の断面図、第３図は本
発明に係る赤外線検出器にお（Ｊる焦電索子の一実施例
の断面図、第４図は第３図の焦電索子の平面図、第５図
は本発明に係る赤外線検出器の一実施例の回路図、第６
図及び第８図は焦電索子の他の実施例の断面図、第７図
は第６図の焦電素子の平面図である。 １．１Δ、１Ｂ・・・受光電極 １′・・・裏面電極 ２・・・焦電素子 ３．３Δ、３１３・・・リード線 ４・・・分極方向 ５・・・入用赤外線 ６．６′・・・抵抗 ７・・・に＝「］− ８，９・・・接続点 １０．１１・・・端子 代理人　浅　　村　　　皓 外４名 オ８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〈１）　赤外線を受光りる焦電素子を用いた赤外線検出
   装置であつ−Ｃ１焦電素子の分極方向を赤外線受光面に
   垂直にし、１ヂツゾの焦電素子内で互いに逆の各分極方
   向を有する複数個の部分を設（）、焦電効果検出回路上
   では分極方向が同一になるように前記各部分を接続した
   ことを特徴とする赤外線検出装置。 （２）−特７２′［請求の範囲第１項に記載の赤外線検
   出装置であって、前記焦電素子は、赤外線受光面側に前
   記分極される各部分上に夫々赤外線吸収膜を兼ねた電極
   を備え、裏面側に前記各部分を接続づるように電極を備
   えたことを特徴とする赤外線検出装置。 （３）　　Ｑ：ｉ訂請求の範囲第１項に記載の赤外線検
   出装置であつ（、前記焦電素子は、赤外線受光面側に前
   記の分極される各部分を接続するように赤外線吸収膜を
   兼ねた電極を備え、裏面側に前記各部分上に夫々電極を
   備えたことを特徴とする赤外線検出装置。