JPS62222134A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は赤外線に対する検出感度特性を改良し思 た赤外線検出≠予に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

電気抵抗の温度依存性を利用した赤外線検出素子は、各
線の温度等を検出するために、現在広（用いられており
１代表的にはサーミスタ素子がある。

これらのサーミスタ素子は一般的に１例えばＣｒｏ３．
　Ｃｏ２Ｏ３，Ｍｎ２Ｏ３，Ｎｉｐ、　ＴｉＯ２，Ｃｕ
Ｏなどの金属酸化物を焼成して得たセラミックチップに
ガラス被覆されたものが多用されている。

ここで、これらの金属酸化物のセラミックチップは、赤
外線吸収率が低いためこれらのチップ表面に全黒（金の
微粒子）等の金属物を被着させ。

赤外線吸収率を改善させるものが開発されている。

しかしながら、この金属物は金属酸化物から成るるチッ
プに直接被着されているので、このチップ中に拡散され
、結果としてチップの電気特性を変化させ、延いては電
気抵抗の温度依存性に変動を及はすと℃・う問題があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点に鑑み成されたもので、赤外線吸収
率が高く、電気抵抗の温度依存性に変動を及ぼさない赤
外線検出器を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、赤外線を透過させる透過窓を有する外囲器と
、この外囲器に内装されると共に、透過窓を透過した赤
外線を吸収する高分子材料から成る赤外線吸収膜と、こ
の赤外線吸収膜に密着し。

温度変化に応じて電気特性が変動する赤外線検出素子と
を備えているので、赤外線吸収率に優れ。

また赤外線吸収膜が赤外線検出素子中に拡散することな
く安定した温度依存性が得られる赤外線検出器を提供す
る。

〔発明の実施例〕

本発明に係る赤外線検出器の実施例を以下に図面を用い
て詳細に説明する。

第１図に赤外線検出器の一実施例を示す。

つまり同図に示す様に、略円筒状の形状をした例えはア
ルミニウム等からなる外囲器１の内部には１次に説明す
る各々の構成部品が内装されている。

即ち、赤外線を透過する透過窓２の直下には。

赤外線の吸収率に優れた例えはポリ塩化ビニルから成る
赤外線吸収膜３が配設されている。

この赤外線吸収ｌｌｌｌ３は、第２図にその特性を示す
様に、７μｍから１３μｍ程度の波長の赤外光を特徴と
する特質がある　　　−−。

またこの赤外線吸収ＰｆＡ３に密着する如く配設される
赤外線素子４は１例えはサーミスタ素子である。

ここで、この赤外線吸収膜３の大きさは３間四方、厚さ
約０．８ｍｍであり、一方赤外線検出素子４は２　ｍｍ
四方で吸収膜３よりもやや小さいものである。

また、この赤外線検出素子４の下方（図中下側）には、
外囲器１内の温度、換言すれば周囲温度を検出する温度
補償用サーミスタ素子５が設けられている。

この温度補償用サーミスタ素子５は前述の如く周囲温度
を検出するものであり、赤外線吸収膜３と密着された赤
外線検出素子４とを第３図に示す様なブリッジ回路を組
むことにより、透過窓を透過した赤外線量を検出するこ
とができる。さらに本実施例においては１両サーミスタ
素子４，５間に遮へい板６を配設して、温度補償用サー
ミスタ素子５に赤外線が入射されることを防止している
。

（図示せず）を介して、外部に挿通ずるステム７に接続
されている。

以上の様に構成された赤外線検出器の作用等を以下に説
明する。

外囲器１の透過窓２を透過した赤外線は、その透過窓２
の直下に配設された赤外線吸収膜３に吸収される。

ここでこの赤外線吸収膜３は、優れた赤外線吸収率を有
するので、この膜温度は、著しく向上する。また一方、
赤外線吸収膜３と赤外線検出素子４は密着しているので
、赤外線吸収［３が昇温されると、それに伴なって赤外
線検出素子４も応答良く昇温される。

これに対して、前述の如く、温度補償用サーミスタ素子
５は外部の赤外線に影響されることなく周囲温度を検出
するので、第３図に示したブリッジ回路を、ステム７を
介して構成することに依り。

透過窓２を透過した赤外線の絶対量は、同図Ａ。

Ｂ端子間に電位差となって現われる。

本実施例に依れば、赤外線を吸収する赤外線吸収膜３と
、これに密着する赤外線検出素子４とを有しているので
、透過した赤外線によって効率よく赤外線検出素子４は
昇温される。これは９本実施例の構造を採ったものと、
赤外線吸収膜３を有しない同一構造の赤外線検出器との
電位差を比較した一例として２本実施例が、従来の赤外
線検出素子の２〜３倍程度の電位差が得られることで理
解される。

さらに１本発明者は、上記の如き赤外線吸収膜３と、赤
外線検出素子４との構造を採った場合の最適な条件を各
種実験に依り検討した。そして。

第３図に示したブリッジ回路の電位差が大きくなる条件
換言すれは赤外線の検出感度が向上する条件は、赤外線
吸収膜３の膜厚等にも影響されるが。

本質的には、赤外線吸収膜３０面積と、この吸収膜３に
密着する赤外線検出素子４０面積に大きく左右されるこ
とを見い出した。第４図に、赤外線吸収膜の面積と赤外
線検出素子の面積の相対的な比を変化させた時のブリッ
ジ回路の電位差の変化を示す。同図から理解される様に
、赤外線吸収膜の面積が、赤外線検出素子の面積よりも
２〜４倍大きくすれば、極めて有効に赤外線が利用でき
る。

また２本発明者らは２本実施例で用いた塩化ビニル以外
の高分子からなる赤外線吸収膜についても実験を行なっ
たところ、前述と同様な結果が得られることを確認して
いる。この様な現象が生じる理由として２本発明者らは
次の様に推察している。

即ち、赤外線を吸収する赤外線吸収膜の面積が。

赤外線検出素子に比較して相対的に小さい場合には、赤
外線検出素子を充分に昇温させる熱量が吸収されず、ま
た、相対的に大きい場合は、赤外線検出素子に熱を伝導
させる以前に熱放射等が生じて、吸収した熱が赤外線検
出素子に有効に伝えられなくなるものと考えられる。

次に２本発明に係る赤外線検出器の他の実施例を以下に
説明する。

つまり、第５図に示す様に、前述の実施例と同じく、外
囲器には、赤外線吸収膜に密着した赤外線検出素子と１
周囲温度を検出する温度補償用サーミスタ素子、及びそ
れらの素子を離間する遮へい板が各々内装されている。

本実施例と前述の実施例との相違は２特に、赤外線吸収
膜３と赤外線検出素子４との関係にあるので、この点に
ついて説明する。

本実施例では、外囲器１の透過窓２方向から見て赤外線
検出素子４の裏面に赤外線吸収膜３が密着されて℃・ろ
ものである。即ち、赤外線検出素子４は、この素子４よ
りも大きな赤外線吸収膜３に密着されており、透過窓２
を透過した赤外線の一部は、直接赤外線検出素子４に入
射され、また。

赤外線吸収膜３にも吸収されるものである。

以上の如き構造にすると、赤外線検出素子４に直接赤外
線が入射され昇温するので、応答性に優れろと共に、赤
外線吸収膜３に吸収された赤外線に依っても、赤外線検
出素子４が昇温されるので感度に優れる。

またさらには、板厚の薄い赤外線検出素子４を用いた場
合には、一般に赤外線検出素子４に赤外線を入射させて
も、この素子４を透過することが多いが２本実施例を適
用した場合には、赤外線検出素子４の裏面に、赤外線吸
収膜３が密着されているので、この透過光を吸収し、素
子４を昇温して極めて好ましい。

またさらに２本発明者らはより有効に赤外線を利用する
ために、外囲器１の透過窓２方向から見て、赤外線検出
素子４の裏面に例えば、　Ａｌｌ　、　Ａｇ　。

Ａｎ等の赤外線反射性の優れた材料から成る赤外線反射
膜を形成させれば、より赤外線を有効に活用できること
を見い出した。

つまり、具体的には第６図（ａｔに示す様に、赤外線検
出素子４の一方の面には、赤外線吸収膜３を介して赤外
線反射膜８が形成されているものである。また同図（ｂ
）に変形例を示す如く、赤外線検出素子４の一方の面は
、赤外線吸収膜３と密着し。

他方の面には、赤外線反射膜８が形成されているもので
ある。

上記の様な構造を採ると、赤外線吸収膜３または赤外線
検出素子４を透過した光を再び、それらに入射させるこ
とができるので、効率良く赤外線検出素子４を昇温でき
極めて好ましい。

またさらに本発明者らは１本発明に係る赤外線検出器の
作製の容易性について鑑み、赤外線吸収膜の形状等を検
討したところ、フィルム状に形成された赤外線吸収膜３
を赤外線検出素子４に貼付けろことに依り、際立った容
易性が得られることを確認した。これと比較して、赤外
線検出素子４に赤外線吸収膜３を形成する方法としては
２例えばスクリーン印刷法、蒸着法等が代表的にあるが
各れも赤外線吸収膜３の膜厚を均一化することが多少困
難であった。

即ち、上述の様にフィルム状に形成された赤外線吸収膜
３を用いれは２作製時にその膜厚を制御することがなく
、シかも均一な膜厚が得られるので、赤外線吸収膜３が
一様に昇温する。従って赤外線検出素子に伝えられる熱
にむらがなく、赤外線検出素子の温度勾配が極めて少な
いので、検出誤差を低減することができるという利点が
ある。

以上の実施例においては、赤外線検出器の構造。

材料、形状等を数値などを用いて詳細に説明しているが
１本発明はこれに固執する必要はない。

例えは、実施例においては、赤外線検出素子としてサー
ミスタ素子を用いているが、これは電気特性に温度依存
性を有する素子であれば充分であり、この意味から１例
えば焦電検出素子等も用いられる。

また、実施例で示した赤外線検出器は、温度補償用サー
ミスタ素子を備えて、赤外線の絶対量のみを検出するよ
うに構成しであるが、用途等に依っては、温度補償用サ
ーミスタ素子を省くこともできる。

またさらには、実施例中ではポリ塩化ビニルを用いた赤
外線吸収膜を中心に説明しているが、各種の実験を行な
ったところ１例えば、ポリフッ化ビニル、ポリアクリル
アミド、ポリ体験ビニル。

ポリアクリル二トル、ナイロン、フェノール樹脂。

尿素樹脂、エポキシ樹脂、ポリブタジェン等の高分子材
料を用いても、同様な効果が得られた。尚。

これらの高分子材料の赤外線吸収特性を第７図に示す。

また、互いに異なったこれらの高分子材料を用いて９層
状に赤外線吸収膜を形成させれば。

赤外線の吸収域が広範囲となり、したがって、検出器の
検出感度を向上させることができる。この高分子材料の
組合わせとしては、ナイロンと、ポリ蛙酸ビニル、エポ
キシ樹脂、ポリアクリルアミドまたはポリフッ化ビニ、
２との組合わせ、ポリフッ化ビニルとエポキシ樹脂との
組合わせが好ましいことを確認している。

〔発明の効果〕

本発明に依れば、透過窓を透過した赤外線を吸収する高
分子材料から成る赤外線吸収膜と、この赤外線吸収膜に
密着し、温度変化に応じて電気特性が変動する赤外線検
出素子とを備えた赤外線検出器であるので、赤外線吸収
率が高く、電気抵抗の温度依存性に変動を及ぼさない赤
外線検出器を提供できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明に係る赤外線検出器の一実施例を示す
概略図。 第２図は、ポリ塩化ビニルを用いた赤外線吸収膜の赤外
線吸収を示す特性図。 第３図は、第１図で示した赤外線検出器により赤外線量
を測定する際に使用するブリッジ回路を示す回路構成図
。 第４図は、赤外線吸収膜と赤外線検出素子との面積比に
対する出力電圧の変化を示す特性図。 第５図及び第６図（ａ）　、　（ｂｌは２本発明に係る
赤外線検出器の他の実施例を示す概略図。 第７図は、各種の高分子材料を用いた赤外線吸収膜の赤
外線吸収を示す特性図。 である。 １・・・・・・外囲器、　　　　２・・・・・・透過窓
３・・・・・・赤外線吸収膜、　４・・・・・・赤外線
検出素子８・・・・・・赤外線反射膜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）赤外線を透過させる透過窓を有する外囲器と、前
   記外囲器に内装されると共に、前記透過窓を透過した赤
   外線を吸収する高分子材料から成る赤外線吸収膜と、 前記赤外線吸収膜に密着し、温度変化に応じて電気特性
   が変動する赤外線検出素子 とを具備したことを特徴とする赤外線検出器。
2. （２）赤外線吸収膜がポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニ
   ル、ポリアクリルアミド、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリ
   ルニトロ、ナイロン、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポ
   キシ樹脂、ポリブタジエンのうち少なくとも１種の高分
   子材料から成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の赤外線検出器。
3. （３）赤外線吸収膜が複数の高分子材料によつて層状に
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の赤外線検出器。
4. （４）透過窓に対して赤外線検出素子の裏面に、赤外線
   吸収膜が形成されていると共に、前記赤外線吸収膜の裏
   面に赤外線反射膜が形成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項、第２項、または第３項記載の赤外
   線検出器。
5. （５）透過窓に対向する赤外線検出素子の表面に、赤外
   線吸収膜が形成されていると共に、前記赤外線検出素子
   の裏面に赤外線反射膜が形成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項、第２項、または第３項記載の
   赤外線検出器。