JPWO2019131642A1 - 光検出器 - Google Patents

Abstract

光検出器（１０）は、導電性を有するステム（４０）、焦電素子（２０）、導体ピン（５１１）、および、導体ピン（５１２）を備える。焦電素子（２０）は、ステム（４０）の表面側に配置され、受光によって互いに逆極性の電圧を生じる第１受光部（２０１）と第２受光部（２０２）とが直列接続された構造を有する。導体ピン（５１１）および導体ピン（５１２）は、それぞれに、ステム（４０）の表面から突出する形状であって熱伝導性を有する。導体ピン（５１１）と第１受光部（２０１）との熱伝導の最短距離と、導体ピン（５１２）と第２受光部（２０２）との熱伝導の最短距離とは、同じである。

Description

本発明は、焦電体に受光電極を形成した焦電型の光検出器に関する。

特許文献１には、光検出器の一種として、焦電素子を用いた赤外線センサが記載されている。特許文献１に示された従来の赤外線センサは、ステム、焦電素子、および、変換回路を備える。ステムの表面には、変換回路を構成する各回路素子と導体パターンとが形成されている。焦電素子は、ステムの表面側であって、ステムの表面から離間した位置に配置されている。

この従来の赤外線センサでは、焦電素子の一方端がグランド電位に接続され、他方端が変換回路に接続されている。ステムには、当該ステムを貫通する３個のリード端子が設置されている。３個のリード端子は、焦電素子の一方端をグランド電位に接続する端子と、変換回路の駆動電圧を印加する端子と、変換回路の出力電圧を外部に出力する端子である。平面視において、３個のリード端子は、焦電素子を囲んで配置されている。

従来の赤外線センサでは、背景温度（外気）の変動による誤動作を防止するために、焦電素子の受光電極を対にしている。

特開平１１−３３７４０６号公報

しかしながら、従来の赤外線センサの構成であっても、金属等の導電率が高い材料でステムを形成すると、電気的な特性の向上が図れるものの、外部から強力な光を受けた際、すなわち、ＷＬＩ（Ｗｈｉｔｅ Ｌｉｇｈｔ Ｉｍｍｕｎｉｔｙ）によって、誤動作してしまうことがあった。

したがって、本発明の目的は、従来構成よりも、電気的な特性に優れ、且つ、さらに誤動作の発生を抑制できる光検出器を提供することにある。

この発明の光検出器は、導電性を有するステム、焦電素子、第１突起部、および、第２突起部を備える。焦電素子は、ステムの表面側に配置され、受光によって互いに逆極性の電圧を生じる第１受光部と第２受光部とが直列接続された構造を有する。第１突起部および第２突起部は、それぞれに、ステムの表面から突出する形状であって熱伝導性を有する。第１突起部と第１受光部との熱伝導の最短距離と、第２突起部と第２受光部との熱伝導の最短距離とは、同じである。

この構成では、外部からの強力な光がステムに照射され、ステムが発熱した場合に、第１突起部を介して第１受光部に伝搬される熱量と、第２突起部を介して第２受光部に伝搬される熱量とが同じになる。これにより、この熱による第１受光部で生じる電圧と第２受光部で生じる電圧とが同じになり、相殺される。

また、この発明の光検出器は、導電性を有するステム、焦電素子、第１突起部、および、第２突起部を備える。焦電素子は、ステムの表面側に配置され、受光によって互いに逆極性の電圧を生じる第１受光部と第２受光部とが直列接続された構造を有する。第１突起部および第２突起部は、それぞれに、ステムの表面から突出する形状であって熱伝導性を有する。ステムの表面を平面視して、第１突起部と第１受光部の物理的な最短距離と、第２突起部と第２受光部との物理的な最短距離とは、同じである。

この構成では、外部からの強力な光がステムに照射され、ステムが発熱した場合に、第１突起部を介して第１受光部に伝搬される熱量と、第２突起部を介して第２受光部に伝搬される熱量との差が小さくなる。これにより、この熱による第１受光部で生じる電圧と第２受光部で生じる電圧とが同じになり、相殺される。

また、この発明の光検出器では、焦電素子を平面視したとき、第１受光部と第２受光部、第１突起部と第２突起部は、焦電素子の中心または中心線に対して対称に配置されていることが好ましい。

この構成では、第１受光部で生じる電圧と第２受光部で生じる電圧とのバランスが向上し、背景温度（外気）の変動による影響を相殺する効果がより確実になる。

また、この発明の光検出器は、次の構成であることが好ましい。光検出器は、焦電素子に電気的に接続する回路が形成された平板状の回路基板を備える。焦電素子は、回路基板の表面に実装されている。第１突起部と第２突起部とは、回路基板に物理的且つ電気的に接続されている。

この構成では、外部からの強力な光による熱の伝搬経路は主として回路基板となる。そして、焦電素子、第１突起部、および、第２突起部が回路基板に固定されていることにより、上述の第１突起部と第１受光部との熱伝導の最短距離と、第２突起部と第２受光部との熱伝導の最短距離とが正確に且つ安定して実現される。

また、この発明の光検出器では、次の構成であることが好ましい。回路基板は、焦電素子の第１受光部に電気的に接続する第１導体パターンと、焦電素子の第２受光部に電気的に接続する第２導体パターンと、を備える。第１導体パターンと第２導体パターンとは、回路基板の平面視において互いに離間して平行に配置される区間を有する。

この構成では、第１導体パターンと第２導体パターンを介する熱は、平行区間において熱交換が促進される。これにより、第１導体パターンを介して第１受光部に伝搬される熱と、第２導体パターンを介して第２受光部に伝搬される熱とがより均一になる。

また、この発明の光検出器では、次の構成であることが好ましい。焦電素子の第１受光部は、第１接続部材を介して第１導体パターンと電気的に接続されている。焦電素子の第２受光部は、第２接続部材を介して第２導体パターンと電気的に接続されている。回路基板の平面視において、第１接続部材と第２接続部材の中間点に互いに離間して配置されるように、第１導体パターンと第２導体パターンとが、平行に配置される区間を有する。

この構成では、平行に配置される区間から第１接続部材までの熱伝導距離と平行に配置される区間から第２接続部材までの熱伝導距離とが略同じになる。したがって、第１受光部への熱伝導と第２受光部への熱伝導とがより均一になる。

また、この発明の光検出器では、第１導体パターンと第２導体パターンとは、他の区間において、平行に配置される区間の幅より幅が狭い区間を有することが好ましい。

この構成では、第１導体パターンと第２導体パターンとの平行区間における熱交換の効率が向上する。また、第１導体パターンと第２導体パターンとの平行区間と異なる区間（導体パターンの幅が狭い区間）での熱の伝搬が抑制される。

また、この発明の光検出器では、平行に配置される区間の幅より幅が狭い区間が、平行に配置される区間の両側に形成されることが好ましい。

この構成では、第１導体パターンと第２導体パターンとの平行に配置される区間に熱が集中し易い。これにより、熱交換がより効率的になる。

また、この発明の光検出器では、第１突起部および第２突起部の少なくとも一方は、焦電素子に電気的に接続する回路を接地する接地用のリード端子であることが好ましい。

この構成では、電気的な機能を有するリード端子によって、上述の第１受光部および第２受光部の熱による電圧の相殺が実現される。これにより、第１受光部および第２受光部の熱による電圧の相殺を実現可能な光検出器の構造が簡素化される。

この発明によれば、電気的な特性に優れ、且つ、さらに誤動作の発生を抑制できる光検出器を実現できる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る光検出器１０の主要構成を示す平面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る光検出器１０の斜視図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る光検出器１０の分解斜視図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る光検出器１０の一部の構成を示す側面図である。 図５は、本発明の第１の実施形態に係る光検出器１０の等価回路図である。 図６（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る焦電素子２０の平面図であり、図６（Ｂ）は焦電素子２０の側面断面図であり、図６（Ｃ）は焦電素子２０の底面図である。 図７（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る回路基板３０の平面図であり、図７（Ｂ）は回路基板３０の裏面図である。 図８（Ａ）は本発明の実施形態に係る光検出器１０の構成の熱伝導のシミュレーション結果を示す図であり、図８（Ｂ）は比較構成の熱伝導のシミュレーション結果を示す図である。 図９は、本発明の第２の実施形態に係る光検出器１０Ａの主要構成を示す平面図である。 図１０（Ａ）は本発明の第２の実施形態に係る焦電素子２０Ａの平面図であり、図１０（Ｂ）は焦電素子２０Ａの側面断面図であり、図１０（Ｃ）は焦電素子２０Ａの底面図である。 図１１は、本発明の第３の実施形態に係る光検出器１０Ｂの主要構成を示す平面図である。 図１２は、本発明の第４の実施形態に係る光検出器１０Ｃの分解斜視図である。

本発明の第１の実施形態に係る光検出器について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る光検出器１０の主要構成を示す平面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る光検出器１０の斜視図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る光検出器１０の分解斜視図である。図３では、カバーの記載を省略している。図４は、本発明の第１の実施形態に係る光検出器１０の一部の構成を示す側面図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係る光検出器１０を含む光検出装置の等価回路図である。

まず、図５を用いて、光検出器１０の回路構成を説明する。光検出器１０は、焦電素子２０、および、変換回路を実現する回路基板３０を備える。

焦電素子２０は、第１受光部２０１と第２受光部２０２とが直列接続された構成を備える。第１受光部２０１と第２受光部２０２とは、外部からの第１受光部２０１と第２受光部２０２との共通の光を受光すると、それぞれに逆極性の電位差（電圧）を発生する。

回路基板３０は、増幅用のＦＥＴ３２、抵抗素子３３１、抵抗素子３３２、抵抗素子３３３、および、抵抗素子３３４を備える。

焦電素子２０の第１受光部２０１は、抵抗素子３３３を介して端子ＰＧに接続されている。端子ＰＧは、接地用の端子である。抵抗素子３３４は、焦電素子２０に並列に接続されている。

焦電素子２０の第２受光部２０２は、ＦＥＴ３２のゲートに接続されている。ＦＥＴ３２のドレインは、抵抗素子３３１を介して端子ＰＤに接続されている。端子ＰＤは、駆動電圧ＶＤＤが印加される端子である。ＦＥＴ３２のソースは、抵抗素子３３２を介して端子ＰＯに接続されている。端子ＰＯは、判定部９１に接続されている。

この構成において、焦電素子２０は、被検知対象からの熱によって検出電圧を発生する。ＦＥＴ３２は、検出電圧を増幅する。判定部９１は、ＩＣ等からなり、光検出器１０の端子ＰＯの電圧に基づいて、既知の方法で被検知対象の有無等を判定する。

ここで、外部からの不所望な光による熱量が小さい場合、第１受光部２０１の発生する電圧と第２受光部２０２の発生する電圧が相殺される。これにより、誤検出の発生は抑制される。一方、外部からの不所望な光による熱量が大きな場合であっても、以下に示す構成を用いることによって、当該外部からの不所望な光による誤動作の発生は、抑制される。

図１、図２、図３、図４に示すように、構造的には、光検出器１０は、焦電素子２０、回路基板３０、ステム４０、導体ピン５１１、導体ピン５１２、導体ピン５２、導体ピン５３、および、カバー６０を備える。

ステム４０は、平面視して（図２、図３における第３方向に視て）、略平板状である。ステム４０は、金属等の導電性および熱伝導性を有する材料からなる。ステム４０は、例えば、直径が約９ｍｍである。なお、寸法はこれに限るものではない。

導体ピン５１１、導体ピン５１２、導体ピン５２、および、導体ピン５３は、棒状であり、金属等の導電率が高い材料からなる。導体ピン５１１、導体ピン５２、および、導体ピン５３は、ステム４０を厚み方向（図３の第３方向）に貫通しており、ステム４０の表面側および裏面側に突出している。この際、導体ピン５１１、導体ピン５２、および、導体ピン５３では、表面側の突出量は、裏面側の突出量よりも小さい。導体ピン５１２は、ステム４０の表面側に突出している。導体ピン５１１におけるステム４０の表面側に突出する部分が、本発明の「第１突起部」に対応する。導体ピン５１２が、本発明の「第２突起部」に対応する。なお、第１突起部と第２突起部の高さ、および太さは同じであることが好ましい。

導体ピン５１１および導体ピン５１２は、ステム４０に対して電気的且つ物理的に接続されている。導体ピン５２は、ステム４０に対して、絶縁体５２０を介して物理的に接続されている。導体ピン５３は、ステム４０に対して、絶縁体５３０を介して物理的に接続されている。すなわち、導体ピン５２および導体ピン５３は、ステム４０に対して電気的に絶縁された状態で、物理的に接続されている。

この構成において、導体ピン５１１および導体ピン５１２は、接地用の端子ＰＧに対応する。導体ピン５２は、検知電圧の出力用の端子ＰＯに対応する。導体ピン５３は、駆動電圧ＶＤＤの印加用の端子ＰＤに対応する。このように、導体ピン５１１、導体ピン５１２、導体ピン５２、および、導体ピン５３を、外部接続用の端子に用いることによって、電気伝導性に優れた光検出器１０を実現できる。また、接地用の端子ＰＧとして、導体ピン５１１および導体ピン５１２を用いるとともに、ステム４０を接地用に利用することで、グランド電位が安定する。これにより、光検出器１０のグランドが安定して、被検出対象の検出性能が向上する。

カバー６０は、筒状であり、焦電素子２０および回路基板３０を内部空間内に含んで、ステム４０の表面側を覆っている。カバー６０の天面には、集光レンズ６００が配置されている。集光レンズ６００は、外部からの光を焦電素子２０に集光する。

回路基板３０は、主として樹脂材料からなり、平面視において矩形の平板である。回路基板３０は、ステム４０の表面側に実装されている。回路基板３０の寸法は、例えば、約５ｍｍ×約６ｍｍであるが、これに限るものではない。回路基板３０の具体的な構成は後述するが、回路基板３０には、回路基板３０を表面側から裏面側に貫通する貫通孔３１１、貫通孔３１２、貫通孔３１３、および、貫通孔３１４が形成されている。貫通孔３１１には、導体ピン５１１が嵌合しており、貫通孔３１２には、導体ピン５１２が嵌合している。貫通孔３１３には、導体ピン５２が嵌合しており、貫通孔３１４には、導体ピン５３が嵌合している。この構成により、回路基板３０は、ステム４０の表面から距離を空けて固定される。

焦電素子２０は、平面視において矩形の平板である。焦電素子２０は、回路基板３０の表面に実装されている。この際、焦電素子２０の裏面と回路基板３０の表面とは略平行である。また、焦電素子２０の裏面と回路基板３０の表面とは離間している。また、焦電素子２０は、平面視における回路基板３０の中央に配置されている。導体ピン５１１、および、導体ピン５１２は、焦電素子２０の第２方向の一方端側に配置されており、導体ピン５２、および、導体ピン５３は、焦電素子２０第２方向の他方端側に配置されている。

図６（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る焦電素子２０の平面図であり、図６（Ｂ）は焦電素子２０の側面断面図であり、図６（Ｃ）は焦電素子２０の底面図である。

図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）に示すように、焦電素子２０は、焦電体２１、検出電極２２、黒化膜２３１、黒化膜２３２、接続電極２４１、接続電極２４２、接続部材２５１、および、接続部材２５２を備える。

焦電体２１は、矩形の平板であり、第１方向の長さが第２方向の長さより長い。検出電極２２は、焦電体２１の表面に形成されている。焦電体２１は、例えば、第３方向に分極されている。

検出電極２２は、第１電極２２１、第２電極２２２、接続電極２２３を備える。第１電極２２１および第２電極２２２は、矩形であり、第１方向に離間して配置されている。第１電極２２１および第２電極２２２の第２方向の長さは、焦電体２１の第２方向の長さと同じであることが好ましい。接続電極２２３は、第１電極２２１と第２電極２２２との間に配置されており、第１電極２２１と第２電極２２２とを接続している。

黒化膜２３１は、第１電極２２１の表面の略全面を覆って形成されている。黒化膜２３２は、第２電極２２２の表面の略全面を覆って形成されている。

接続電極２４１は、焦電体２１を介して、第１電極２２１に対向する矩形部２４１１と、外部接続用の矩形部２４１２と、これらの矩形部を接続する接続部とからなる。外部接続用の矩形部２４１２は、焦電体２１の第１方向における一方端付近に形成されている。この外部接続用の矩形部の外面（裏面）には、接続部材２５１が配置されている。

接続電極２４２は、焦電体２１を介して、第２電極２２２に対向する矩形部２４２１と、外部接続用の矩形部２４２２と、これらの矩形部を接続する接続部とからなる。外部接続用の矩形部２４２２は、焦電体２１の第１方向における他方端付近に形成されている。この外部接続用の矩形部の外面（裏面）には、接続部材２５２が配置されている。

この構成では、焦電素子２０の第１受光部２０１は、主として、焦電体２１が第１電極２２１および矩形部２４１１によって挟まれる領域である。また、焦電素子２０の第２受光部２０２は、主として、焦電体２１が第２電極２２２および矩形部２４２１によって挟まれる領域である。

このような構成において、光検出器１０を平面視して、焦電素子２０の第１受光部２０１と導体ピン５１１との最短距離（図１のＬ１）と、焦電素子２０の第２受光部２０２と導体ピン５１２との最短距離（図１のＬ２）と、は同じである。また、別の定義をすると、焦電素子２０における焦電体２１が第１電極２２１および矩形部２４１１によって挟まれる領域と導体ピン５１１との最短距離と、焦電素子２０における焦電体２１が第２電極２２２および矩形部２４２１によって挟まれる領域と導体ピン５１２との最短距離と、は同じである。

ここで、焦電素子２０の第１受光部２０１と導体ピン５１１との間の熱伝導の媒体は主として回路基板３０であり、焦電素子２０の第２受光部２０２と導体ピン５１２との間の熱伝導の媒体も主として回路基板３０である。すなわち、焦電素子２０の第１受光部２０１と導体ピン５１１との間の熱伝導の媒体と焦電素子２０の第２受光部２０２と導体ピン５１２との間の熱伝導の媒体とは、同じである。このような構成では、焦電素子２０の第１受光部２０１と導体ピン５１１との熱伝導の最短距離と、焦電素子２０の第２受光部２０２と導体ピン５１２との熱伝導の最短距離とは同じになる。なお、ここおよび以下で説明する「同じ」とは、完全に同じであることを含み、誤差を含む範囲内で同じであることを意味する。

したがって、外部から強力な光が光検出器１０に当たって、ステム４０に熱が発生すると、この熱は、導体ピン５１１を介して焦電素子２０の第１受光部２０１に伝搬されるとともに、導体ピン５１２を介して焦電素子２０の第２受光部２０２に伝搬される。ここで、上述のように、導体ピン５１１と焦電素子２０との距離、および、導体ピン５１２と焦電素子２０との距離を設定することによって、第１受光部２０１に伝搬する熱量と第２受光部２０２に伝搬する熱量は同じになる。

これにより、外部の強力な光による熱を起因とする第１受光部２０１で生じる電圧と、外部の強力な光による熱を起因とする第２受光部２０２で生じる電圧とは相殺される。したがって、外部の強力な光によってステム４０に生じる熱を要因とする誤検出は抑制される。

以上のように、本実施形態の構成を備えることによって、外部の強力な光によってステム４０に生じる熱を要因とする誤検出は抑制し、且つ、被検出対象の検出性能に優れる光検出器１０を実現できる。

なお、焦電素子２０を平面視したとき、第１受光部２０１と第２受光部２０２、第１電極２２１と第２電極２２２、矩形部２４１１と矩形部２４２１、導体ピン５１１と導体ピン５１２は、各々、焦電素子２０の中心を通り第２方向に延びる中心線に対して対称に配置されていることが好ましい。これにより、第１受光部２０１で生じる電圧と第２受光部２０２で生じる電圧とのバランスが向上し、背景温度（外気）の変動による影響を相殺する効果がより確実になる。

さらに、接続部材２５１と接続部材２５２も中心線に対称に配置されていることがさらに好ましい。これにより、第１受光部２０１と第２受光部２０２との上述の相殺効果がさらに確実になる。

さらに、光検出器１０は、回路基板３０が次の構成を備えることによって、外部の強力な光によってステム４０に生じる熱を要因とする誤検出を、より確実に抑制できる。

図７（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る回路基板３０の平面図であり、（Ｂ）は回路基板３０の裏面図（焦電素子側から回路基板を平面視した時の回路基板裏面の透視図）である。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、回路基板３０は、樹脂基板３００、および、複数の電極パターンを備える。電極パターン３４１１、電極パターン３４１２、電極パターン３４１３、電極パターン３４１４、電極パターン３４５、電極パターン３５１、電極パターン３５２、電極パターン３５３、電極パターン３５４、電極パターン３５５、電極パターン３５６、電極パターン３５７Ａ、電極パターン３５７Ｂ、電極パターン３５８Ａ、および、電極パターン３５８Ｂは、樹脂基板３００の表面に形成されている。

電極パターン３４１１、電極パターン３４１２、電極パターン３４１３、電極パターン３４１４は、それぞれに、貫通孔３１１、貫通孔３１２、貫通孔３１３、貫通孔３１４の外縁を含む形状である。電極パターン３４５は、第１方向に延びる線状であり、電極パターン３４１１と電極パターン３４１２とを接続している。

電極パターン３５１および電極パターン３５２は、略矩形である。電極パターン３５１および電極パターン３５２は、樹脂基板３００の第２方向の略中央に配置されている。電極パターン３５１は、樹脂基板３００の第１方向の一方端付近に配置されており、電極パターン３５２は、樹脂基板３００の第１方向の他方端付近に配置されている。電極パターン３５１に焦電素子２０の接続部材２５１が実装され、電極パターン３５２に焦電素子２０の接続部材２５２が実装されている。

電極パターン３５１は、電極パターン３５７Ａ、電極パターン３５５、および、電極パターン３５７Ｂを介して、電極パターン３５３に接続されている。電極パターン３５７Ａ、電極パターン３５５、電極パターン３５７Ｂは、ともに線状であり、電極パターン３５５の幅は、電極パターン３５７Ａおよび電極パターン３５７Ｂの幅よりも大きい。なお、幅とは、回路基板の平面視において、電流が流れる方向に対して垂直方向の長さのことである。

電極パターン３５２は、電極パターン３５８Ａ、電極パターン３５６、および、電極パターン３５８Ｂを介して、電極パターン３５４に接続されている。電極パターン３５８Ａ、電極パターン３５６、電極パターン３５８Ｂは、ともに線状であり、電極パターン３５６の幅は、電極パターン３５８Ａおよび電極パターン３５８Ｂの幅よりも大きい。

電極パターン３６１１、電極パターン３６１２、電極パターン３６１３、電極パターン３６１４、電極パターン３７１、電極パターン３７２、電極パターン３７３、電極パターン３７４、電極パターン３７５、電極パターン３７６、電極パターン３７７、電極パターン３７８、および、電極パターン３７９は、樹脂基板３００の裏面に形成されている。

電極パターン３６１１、電極パターン３６１２、電極パターン３６１３、電極パターン３６１４は、それぞれに、貫通孔３１１、貫通孔３１２、貫通孔３１３、貫通孔３１４の外縁を含む形状である。電極パターン３６１１は、貫通孔３１１に形成された電極パターンによって、電極パターン３４１１に接続している。電極パターン３６１２は、貫通孔３１２に形成された電極パターンによって、電極パターン３４１２に接続している。電極パターン３６１３は、貫通孔３１３に形成された電極パターンによって、電極パターン３４１３に接続している。電極パターン３６１４は、貫通孔３１４に形成された電極パターンによって、電極パターン３４１４に接続している。

電極パターン３７１は、電極パターン３６１１に接続するとともに、抵抗素子３３３の一方端が実装されている。電極パターン３７２は、延びる方向の一方端に抵抗素子３３３の他方端が実装され、延びる方向の他方端に抵抗素子３３４の一方端が実装されている。電極パターン３７３は、電極パターン３７２の延びる方向の途中位置にあり、樹脂基板３００を貫通する導体によって、電極パターン３５３に接続している。

電極パターン３７４は、樹脂基板３００を貫通する導体によって、電極パターン３５４に接続している。

電極パターン３７５は、延びる方向の一方端に抵抗素子３３４の他方端が実装されるとともに電極パターン３７４に接続している。電極パターン３７５は、延びる方向の他方端にＦＥＴ３２のゲート端子が実装されている。

電極パターン３７６は、ＦＥＴ３２のソース端子が実装されるとともに、抵抗素子３３２の一方端が実装されている。電極パターン３７７は、ＦＥＴ３２のドレイン端子が実装されるとともに、抵抗素子３３１の一方端が実装されている。

電極パターン３７８は、電極パターン３６１３に接続するとともに、抵抗素子３３２の他方端が実装されている。電極パターン３７９は、電極パターン３６１４に接続するとともに、抵抗素子３３１の他方端が実装されている。

このような構成において、図７（Ａ）に示すように、電極パターン３５１に接続する電極パターン３５５と、電極パターン３５２に接続する電極パターン３５６とは、第２方向に沿って、所定の長さで、互いに平行に配置されている。この際、電極パターン３５５と電極パターン３５６とは、第１方向に離間して配置されている。言い換えれば、電極パターン３５５と電極パターン３５６とは、第１方向に所定幅を有するギャップＧを介して、配置されている。これにより、電極パターン３５５と電極パターン３５６とは、熱交換が促進される。

回路基板３０においては、熱は、電極パターンや貫通導体などの電気導体や抵抗素子を介してより多く熱伝導する。図５に示すように、接地電位であるステム４０とは、第１受光部２０１が電気的に接続される。そのため、ステム４０から第１突起部や第２突起部を介して伝搬する熱は、第２受光部２０２側に比べると、第１受光部２０１の方に熱が伝導しやすい。このため、焦電素子２０の第１受光部２０１に伝搬される熱量と、焦電素子２０の第２受光部２０２に伝搬される熱量とに差が生じる。これに対して、第１受光部２０１に電気的に接続される電極パターン３５５と、第２受光部２０２に電気的に接続される電極パターン３５６を、上記の様に配置することによって、電極パターン３５５に伝搬する熱と電極パターン３５６に伝搬する熱との熱交換が促進され、平衡状態になる。このため、電極パターン３５１に伝搬する熱量と、電極パターン３５２に伝搬する熱量との差は、小さくなる。この結果、焦電素子２０の第１受光部２０１に電極パターンを介して伝搬される熱量と、焦電素子２０の第２受光部２０２に電極パターンを介して伝搬される熱量との差が小さくなる。この構成によって、光検出器１０は、外部の強力な光によってステム４０に生じる熱を要因とする誤検出を、より確実に抑制できる。なお、樹脂基板３００をＦＲ４等とし、電極パターンを銅等とした場合に、この平行区間の長さは、例えば、１．０ｍｍ以上であり、電極パターン３５１と電極パターン３５２との間隔は、０．５ｍｍ以下であるとよい。

さらに、電極パターン３５５と電極パターン３５６とは、焦電素子２０の第１受光部２０１側の接続部材２５１に接続する電極パターン３５１と、焦電素子２０の第２受光部２０２側の接続部材２５２に接続する電極パターン３５２との間における略中間点に配置されている。これにより、第１受光部２０１への熱伝導と、第２受光部２０２への熱伝導とを、さらに均一にできる。

また、光検出器１０では、電極パターン３５１と電極パターン３５２の面積は略同じである。この構成によって、第１受光部２０１に伝搬される熱量と、第２受光部２０２に伝搬される熱量とを略同じにできる。したがって、光検出器１０は、外部の強力な光によってステム４０に生じる熱を要因とする誤検出を、より確実に抑制できる。

さらに、電極パターン３５１に接続する電極パターン３５７Ａ、および、電極パターン３５２に接続する電極パターン３５８Ｂの幅は、電極パターン３５５、および、電極パターン３５６の幅より狭い。したがって、電極パターン３５１に伝搬する熱と、電極パターン３５２に伝搬する熱とを抑制できる。この構成によって、光検出器１０は、外部の強力な光によってステム４０に生じる熱を要因とする誤検出を、より確実に抑制できる。

また、電極パターン３５７Ａおよび電極パターン３５７Ｂは、電極パターン３５５に接続しており、電極パターン３５５よりも幅が狭い。同様に、電極パターン３５８Ａおよび電極パターン３５８Ｂは、電極パターン３５６に接続しており、電極パターン３５６よりも幅が狭い。これにより、電極パターン３５５および電極パターン３５６に熱が集中し易く、上述の熱交換をより効率的に実現できる。

図８（Ａ）は本発明の実施形態に係る光検出器の構成の熱伝導のシミュレーション結果を示す図であり、図８（Ｂ）は比較構成の熱伝導のシミュレーション結果を示す図である。比較構成は、従来技術に示した構成であり、概略的には、本願の光検出器１０の導体ピン５１２を備えない構成である。図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、ステムを熱源として同じ熱量の熱を加えた時のシミュレーション結果である。図８（Ａ）および図８（Ｂ）では、同じ温度範囲の温度分布を示しており、黒色の濃淡によって温度の高低を示している。

図８（Ｂ）に示すように、比較構成では、焦電素子の第１受光部と第２受光部とで温度差、すなわち、熱量の差が生じている。

一方、図８（Ａ）に示すように、本願の光検出器１０では、焦電素子２０の第１受光部２０１と第２受光部２０２とで温度差、すなわち、熱量の差が生じていない。

より具体的には、第１受光電極の温度の平均値と第２受光電極の温度の平均値との差は、図８（Ｂ）に比べて、図８（Ａ）は約１／３０になっている。

次に、本発明の第２の実施形態に係る光検出器について、図を参照して説明する。図９は、本発明の第２の実施形態に係る光検出器１０Ａの主要構成を示す平面図である。図１０（Ａ）は本発明の第２の実施形態に係る焦電素子２０Ａの平面図であり、図１０（Ｂ）は焦電素子２０Ａの側面断面図であり、図１０（Ｃ）は焦電素子２０Ａの底面図である。

図９、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）に示すように、第２の実施形態に係る光検出器１０Ａは、第１の実施形態に係る光検出器１０に対して、焦電素子２０Ａの構成において異なる。光検出器１０Ａの他の構成は、光検出器１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

焦電素子２０Ａは、所謂クワッドタイプの焦電素子であり、第１の実施形態に示した所謂デュアルタイプの焦電素子と異なる構成を備える。焦電素子２０Ａは、焦電素子２０と同様に、第１受光部２０１と第２受光部２０２とが第１方向に順に並ぶように、回路基板３０およびステム４０に対して配置されている。

図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）に示すように、焦電素子２０Ａは、焦電体２１、検出電極２２Ａ１、検出電極２２Ａ２、黒化膜２３１、黒化膜２３２、黒化膜２３３、黒化膜２３４、接続電極２４１Ａ、接続電極２４２Ａ、接続電極２４３Ａ、接続電極２４４Ａ、接続電極２４５Ａ、接続部材２５１、および、接続部材２５２を備える。

焦電体２１は、矩形の平板であり、第１方向の長さが第２方向の長さより長い。検出電極２２Ａ１および検出電極２２Ａ２は、焦電体２１の表面に形成されている。

検出電極２２Ａ１および検出電極２２Ａ２は、第１の実施形態に係る光検出器１０の検出電極２２と同様の構成であり、幅（第２方向の寸法）が異なる。検出電極２２Ａ１および検出電極２２Ａ２は、第２方向に沿って間隔を空けて配置されている。

黒化膜２３１は、検出電極２２Ａ１の一方端側の矩形電極の表面の略全面を覆って形成されている。黒化膜２３２は、検出電極２２Ａ１の他方端側の矩形電極の表面の略全面を覆って形成されている。黒化膜２３３は、検出電極２２Ａ２の一方端側の矩形電極の表面の略全面を覆って形成されている。黒化膜２３４は、検出電極２２Ａ２の他方端側の矩形電極の表面の略全面を覆って形成されている。

接続電極２４１Ａは、焦電体２１を介して、検出電極２２Ａ１の一方端側の矩形電極に対向する矩形部と、外部接続用の矩形部と、これらの矩形部を接続する接続部とからなる。外部接続用の矩形部は、焦電体２１の第１方向における一方端付近に形成されている。この外部接続用の矩形部の外面（裏面）には、接続部材２５１が配置されている。接続電極２４２Ａは、焦電体２１を介して、検出電極２２Ａ１の他方端側の矩形電極に対向する矩形部からなる。接続電極２４３Ａは、焦電体２１を介して、検出電極２２Ａ２の一方端側の矩形電極に対向する矩形部からなる。接続電極２４４Ａは、焦電体２１を介して、検出電極２２Ａ２の他方端側の矩形電極に対向する矩形部と、外部接続用の矩形部と、これらの矩形部を接続する接続部とからなる。外部接続用の矩形部は、焦電体２１の第１方向における他方端付近に形成されている。この外部接続用の矩形部の外面（裏面）には、接続部材２５２が配置されている。

接続電極２４５Ａは、接続電極２４２Ａと接続電極２４３Ａとを接続している。

この構成では、焦電素子２０の第１受光部２０１は、主として、焦電体２１が検出電極２２Ａ１および接続電極２４１Ａによって挟まれる領域と、焦電体２１が検出電極２２Ａ２および接続電極２４３Ａによって挟まれる領域とからなる領域である。

また、焦電素子２０の第２受光部２０２は、主として、焦電体２１が検出電極２２Ａ１および接続電極２４２Ａによって挟まれる領域と、焦電体２１が検出電極２２Ａ２および接続電極２４４Ａによって挟まれる領域とからなる領域である。

このような構成において、光検出器１０Ａを平面視して、焦電素子２０の第１受光部２０１と導体ピン５１１との最短距離（図９のＬ１）と、焦電素子２０の第２受光部２０２と導体ピン５１２との最短距離（図９のＬ２）と、は同じである。

したがって、光検出器１０Ａは、外部の強力な光によってステム４０に生じる熱を要因とする誤検出を抑制できる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る光検出器について、図を参照して説明する。図１１は、本発明の第３の実施形態に係る光検出器１０Ｂの主要構成を示す平面図である。

図１１に示すように、第３の実施形態に係る光検出器１０Ｂは、第１の実施形態に係る光検出器１０に対して、導体ピン５１２と導体ピン５３との配置において異なり、これに接続する回路パターンにおいて異なる。光検出器１０Ｂの他の構成は、光検出器１０と同様であり、同様の箇所の説明は、省略する。

導体ピン５１２は、第２方向において、焦電素子２０に対して導体ピン５２と同じ側に配置されている。導体ピン５３は、第２方向において、焦電素子２０に対して導体ピン５１１と同じ側に配置されている。

このような構成において、上述の各実施形態と同様に、光検出器１０Ｂを平面視して、焦電素子２０の第１受光部２０１と導体ピン５１１との最短距離（図１１のＬ１）と、焦電素子２０の第２受光部２０２と導体ピン５１２との最短距離（図１１のＬ２）と、は同じである。

したがって、光検出器１０Ｂは、外部の強力な光によってステム４０に生じる熱を要因とする誤検出を抑制できる。

なお、焦電素子２０を平面視したとき、導体ピン５１１と導体ピン５１２は、各々、焦電素子２０の中心に対して対称に配置されていることが好ましい。

次に、本発明の第４の実施形態に係る光検出器について、図を参照して説明する。図１２は、本発明の第４の実施形態に係る光検出器１０Ｃの分解斜視図である。図１２では、カバー６０の記載を省略している。

図１２に示すように、第４の実施形態に係る光検出器１０Ｃは、第１の実施形態に係る光検出器１０に対して、導体ピン５１２Ｃの構造において異なる。光検出器１０Ｃの他の構成は、光検出器１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

導体ピン５１２Ｃは、ステム４０を厚み方向（図１２の第３方向）に貫通しており、ステム４０の表面側および裏面側に突出している。

このような構成であっても、上述の各実施形態と同様の作用効果を得られ、光検出器１０Ｃは、外部の強力な光によってステム４０に生じる熱を要因とする誤検出を抑制できる。

なお、上述の各実施形態に記載の構成は、適宜組合せが可能であり、これらの組合せに応じた作用効果を得られる。

また、上述の実施形態では、光検出器の回路として必要な導体ピンを熱伝導用に用いる態様を示したが、熱伝導用の導体ピンを、回路用の導体ピンとは別に設置してもよい。しかしながら、光検出器の回路として必要な導体ピンを熱伝導用に用いることで、光検出器の構成要素を少なくでき、簡素な構成および小型化を実現できる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ：光検出器
２０、２０Ａ：焦電素子
２１：焦電体
２２、２２Ａ１、２２Ａ２：検出電極
３０：回路基板
３２：ＦＥＴ
４０：ステム
５２、５３：導体ピン
６０：カバー
９１：判定部
２０１：第１受光部
２０２：第２受光部
２２１：第１電極
２２２：第２電極
２２３：接続電極
２３１、２３２、２３３、２３４：黒化膜
２４１、２４１Ａ、２４２、２４２Ａ、２４３Ａ、２４４Ａ、２４５Ａ：接続電極
２５１、２５２：接続部材
３００：樹脂基板
３１１、３１２、３１３、３１４：貫通孔
３３１、３３２、３３３、３３４：抵抗素子
３４５、３５１、３５２、３５３、３５４、３５５、３５６、３５７Ａ、３５８Ａ、３５７Ｂ、３５８Ｂ、３７１、３７２、３７３、３７４、３７５、３７６、３７７、３７８、３７９、３４１１、３４１２、３４１３、３４１４、３６１１、３６１２、３６１３、３６１４：電極パターン
５１１、５１２、５１２Ｃ：導体ピン
５２０、５３０：絶縁体
６００：集光レンズ
２４１１、２４１２、２４２１、２４２２：矩形部

より具体的には、第１受光部２０１の温度の平均値と第２受光部２０２の温度の平均値との差は、図８（Ｂ）に比べて、図８（Ａ）は約１／３０になっている。

Claims (9)

1. 導電性を有するステムと、
   前記ステムの表面側に配置され、受光によって互いに逆極性の電圧を生じる第１受光部と第２受光部とが直列接続された焦電素子と、
   前記ステムの表面から突出する形状であって、熱伝導性を有する第１突起部および第２突起部と、を備え、
   前記第１突起部と前記第１受光部との熱伝導の最短距離と、前記第２突起部と前記第２受光部との熱伝導の最短距離とは、同じである、
   光検出器。
2. 導電性を有するステムと、
   前記ステムの表面側に配置され、受光によって互いに逆極性の電圧を生じる第１受光部と第２受光部とが直列接続された焦電素子と、
   前記ステムの表面から突出する形状であって、熱伝導性を有する第１突起部および第２突起部と、を備え、
   前記ステムの表面を平面視して、前記第１突起部と前記第１受光部の物理的な最短距離と、前記第２突起部と前記第２受光部との物理的な最短距離とは、同じである、
   光検出器。
3. 前記焦電素子を平面視したとき、前記第１受光部と前記第２受光部、前記第１突起部と前記第２突起部は、前記焦電素子の中心または中心線に対して対称に配置されている、
   請求項１または請求項２に記載の光検出器。
4. 前記焦電素子に電気的に接続する回路が形成された平板状の回路基板を備え、
   前記焦電素子は、前記回路基板の表面に実装され、
   前記第１突起部と前記第２突起部とは、前記回路基板に物理的且つ電気的に接続されている、
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光検出器。
5. 前記回路基板は、
   前記焦電素子の前記第１受光部に電気的に接続する第１導体パターンと、
   前記焦電素子の前記第２受光部に電気的に接続する第２導体パターンと、を備え、
   前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとは、前記回路基板の平面視において互いに離間して平行に配置される区間を有する、
   請求項４に記載の光検出器。
6. 前記焦電素子の前記第１受光部は、第１接続部材を介して前記第１導体パターンと電気的に接続され、
   前記焦電素子の前記第２受光部は、第２接続部材を介して前記第２導体パターンと電気的に接続され、
   前記回路基板の平面視において、前記第１接続部材と前記第２接続部材の中間点に互いに離間して配置される様に、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとが、平行に配置される区間を有する、
   請求項５に記載の光検出器。
7. 前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとは、他の区間において、平行に配置される区間の幅より幅が狭い区間を有する、
   請求項５または請求項６に記載の光検出器。
8. 前記平行に配置される区間の幅より幅が狭い区間が、平行に配置される区間の両側に形成される、
   請求項７に記載の光検出器。
9. 前記第１突起部および前記第２突起部の少なくとも一方は、前記焦電素子に電気的に接続する回路を接地する接地用のリード端子である、
   請求項４乃至請求項８のいずれかに記載の光検出器。