JPS61281928A - 赤外線検出器 - 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、中央電極と周辺電極の単位面積当りの赤外線
エネルギー吸収効率に差を与えた温度補償型赤外線検出
器に関するものである。

従来から赤外線検出器の温度補償の方法は、第１図ａ，
並にｂで示す如く、逆極性の感受素子１１を並列、或い
は、直列に接続するものである。

両者とも、個々の感受素子が同等に温度変化に伴う赤外
線のエネルギーを吸収、或いは、放出した場合に生ずる
電荷の変化による起電力を相殺する事により、温度補償
を図っている。

本発明は、防犯用センサとして火床等に設置される広角
型の赤外線検出器に関するものである。

この目的に供する赤外線検出器の特性は、広角度、且つ
、全周（電極の製造上、全周の一部、或いは、それ以上
の部分を犠牲にする事が不本意乍らあるが、理想として
は全周がふさわしい）を視野とするものが理想である。

従来の検出素子２１の表面から見た感受電極の配置付け
と、それぞれの太ききは第２図に示す如く、中央部（又
は外周部）に感受電極Ｅｓを、又その外周部（又は内周
部）に（それぞれ概ね同面積の）補償電極Ｅｐを設けた
るものであった。

現実には、検出素子をとりまく外周の条件によって、そ
れ等の電極の大きさに若干の差を設けることがなされて
いる。

然し乍ら、単に電極の面積のみに差を与えても、充分な
る温度補償を図る事は、非常に困難である事が判った。

理由は、斯る構成からなる検出素子の中央電極と外周電
極に赤外線エネルギーが入射する角度θが、相違する為
に生ずるものと推される。

猶、中央電極を外周電極の熱容量とその放熱条件の差違
も温度補償が充分になされない一因である場合もあるが
、検出素子の厚みが充分に薄く加工されている一般の場
合にその電極の面に対して垂直なる方向に素子の支持具
などによって放熱させる為に、径方向の位置による単位
面積当りの起電力の差違は、無視出来る程度に押える事
が可能である。

第３１５０にその原理をフィルター、或いは、シールド
用カン等を割愛して示す如く、広い視野角を備えた赤外
線検出器に於いては、均一なる赤外線のエネルギー照射
源Ｓから照射されたエネルギーを、光学系３１（レンズ
又は／とミラーなど）によって集束して素子３２に感受
させる場合、中央部の電極に対する入射角θは、極めて
小さいが、外周部は、５０度にも及ぶことがあり、入射
角の影響が重大なる要因である。

有効感受エネルギーＥｅは、 Ｅａｓｅ　εＩ　ｃｏｓｃａ ここに、Ｅ：放射率（Ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ　Ｆａｃｔ
ｏｒ　）Ｉ：入力エネルギー強度 である故、微小面積当りに発生される起電力は、中心部
と最外周部では、１θ−５０′″とすると、中心部を基
準にして　３５．３％以上の差が見込まれる。

換言すると、外周部を基準にすると、ｌ／ｃｏｓ５０Φ
１．５５で微小面積当りの差は、５０％以上にも及ぶ。

この結果、入力レベルの範囲が極めて広い当赤外線検出
器用の素子自体の入力エネルギ一対出力（起電力）の直
線性が損ない、それぞれの電極面積を同等とするも充分
なる補償がなされない。

本発明は、これ等の点に留意して種々研究を行なった結
果、外周部電極３４の最外周の入射角θ、。

その内部入射角θ１．更に中央電極３３の外周入射角θ
１とした場合、中央電極の平均入射角θ、と外周電極の
平均入射角を、概ね同一とすべく集光された光束を平行
光線に修正する方法を提供するに至った。

赤外線検出素子と集光レンズ、或いは、ミラーとの間に
凹レンズ、又は、凸面鏡を設け、赤外線検出素子の感受
電極面に概ね垂直なる入射角となるべく補正する事によ
って、外周部と中央部の起電力の均一化を図る事を特徴
とする。

猶、本文に於いては、凸面鏡についての詳細は割愛する
が、光学的にはレンズと同様の着想によって充たす事が
出来る。

具体的なる例をレンズを用いた場合に於いて第４図で示
す。

赤外線照射源Ｓから照射された赤外線エネルギーは、レ
ンズ４１によって集束され凹レンズ４２によって、再度
、平行光線に置き換え検出素子４３の中央電極４４並に
外周電極４５に垂直に入光せしめるものである。

一般に集光に用いられているレンズ材質は、高分子系の
樹脂が殆どであるが、本発明で主張する凹レンズは、高
分子系の樹脂でも充分であるが、透過効率の関係上、ゲ
ルマニューム、或いは、サファイヤ−シリコン、更には
、透明セラミックスでもって構成するも自由であり、総
て本発明の範囲に含まれる。

本発明の凹レンズの装着の配置付けは、集光ミラー、或
いは、レンズ等の集光具と赤外線検出素子の感受面の間
に設ける。

その結果、検出素子の電極面に概ね垂直、大きくとも２
５°以内の入射角で入射するべく補正する事によって、
中央電極と外周電極の熱エネルギーの単位面積当りの起
電力効率を９０％までの偏差に抑制出来、従来の１５５
％と比較すると２６゜３％改良されたと判断出来る。

凹レンズの具体的な装着法は、第５図ａに示す如く、検
出素子５１の前面にある赤外線フィルター５２と、レン
ズ５３（一般には、高分子系の材質からなるフレネール
式レンズ）の間に備えている。

凹レンズの外周部に突出部を設け、赤外線検出器のハウ
ジング５５の頭部に嵌合させて、位置決めを行なう方法
は、光学的なる中心軸のズレ等が生じない為に有効であ
る。

一方、同図すに示す如く、フィルター５２と検出素子５
１との間隙に凹レンズ５６を装着する場合は、フィルタ
ーと検出素子間が長くなり、視野角を大きく設定する場
合に難があり、凹レンズをフレネール型レンズ５７とす
るも、その傾向がある。

その例を同図Ｃに示す。

最後にフィルターそのものを凹レンズとしての機能をも
たせる事も可能であるが、多層膜コーティング処理を必
要とする関係上、前３者より製造が困難である。

他これ等の例を組合せたものも考えられるが、本発明の
主旨から脱するものではない。

以上、詳述した如く、本発明に依る光学系集光具と検出
素子との間に凹レンズを用いた赤外線検出器は、入射光
が検出素子の電極面に概ね垂直に照射きれる為、中央電
極と外周電極の単位面積当りの起電力効率が概ね同等と
なり、広視野の赤外線検出器の温度補償がより正しくな
され、広い応用分野での利用が見込め工業的な価値があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは、赤外線検出器の電気的な２っの方式の
結線状態を示す。 第２図は、検出素子２１の表面図でＥｓ　、　Ｅｐは、
感受、補償電極である。 第３図は、従来の赤外線検出器に於ける集光具３１とそ
の光束が検出素子３２に入射する行程を示すものである
。 第４図は、本発明の凹レンズ４２により、光束の行程が
修正された状態を示す。 第５図ａ、ｂとＣは、具体的実施例を断面図で示したも
ので、数番５３は、集光具、５４は、凹レンズ、５２は
、フィルター、５１は、検出素子である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学的集光具と検出素子との間に、光束を平行に修正す
   る凹レンズ、或いは、凸面鏡を設けたる事を特徴とする
   赤外線検出器。