JP2001108520A - 赤外線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視野角等の設計変更が容易に行え、かつ安価
で、またノイズの影響を受けにくい赤外線検出器を提供
する。 【解決手段】 焦電素子１はプリント配線基板２に支持
体６１，６２を介して搭載されている。ベース３には互
いに電気的に独立したリード端子３１，３２が植設され
ており，またリード端子３３がシェル３ａと導通した状
態で植設されている。キャップ４は金属製であり、上面
には開口窓４１が設けられている。この開口窓４１の内
方に取り付けられる光学フィルタ５は、フッ化バリウム
からなる絶縁基板５１を基体としており、当該絶縁基板
の裏面には検出対象の赤外線のみを透過させるための多
層フィルタ膜５２が形成されている。そして前記絶縁基
板５１の表面には前記キャップと接合する領域とその近
傍にクロム、銀、アルミニウム等からなる金属膜（光線
遮断膜）５３を形成し、また同表面の中央部分（赤外線
入射領域）にはメッシュ状の金属膜５４が形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人体検出システム
等に用いられる焦電素子等を用いた赤外線検出器に係
り、特に低コストでかつ検知領域の設計等において自由
度の向上した赤外線検出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】赤外線検知素子として例えば焦電素子が
よく知られている。焦電素子は赤外線を受けるとその熱
エネルギーを吸収して温度変化を生じ、自発分極が変化
し、表面に電荷が生じる。このように微少温度変化に比
例して表面に電荷が誘起され、この電荷が外部回路によ
って電流または電圧として検出される。焦電型赤外線検
出器はこのような焦電効果を利用し、人体検出等に用い
られている。

【０００３】従来の焦電型赤外線検出器の構成例を図５
とともに説明する。赤外線検出器は金属製のベース３の
上面に３本のリード端子３１，３２，３３を突出させ、
これらリード端子の上にプリント配線基板２を３点支持
し、さらにこの基板の上下面に回路部品２１，２２並び
に支持体６１，６２が搭載され、焦電素子１をこの支持
体上に支持する。そして開口窓を有する金属製のキャッ
プ４に平板上の光学フィルタ９を接合し、このキャップ
４でこれら各部品を被覆する構成であった。この光学フ
ィルタ９はシリコンまたはゲルマニウム等の導体あるい
は半導体からなる非絶縁性基板を基体とし、この表裏面
の一面もしくは両面に、赤外線を透過させるための周波
数選択性の多層膜を形成し、その後所定の大きさ、形状
に切断して得られる。

【０００４】この光学フィルタの外周近傍の焦電素子側
が切り欠かれ、前記絶縁膜９２下部の非絶縁性基板９１
が露出し、薄肉部分と厚肉部分を有する切り欠き部９ａ
を形成している。そして前記キャップ４とこの光学フィ
ルタ９の対向面に、まずエポキシ樹脂系の絶縁性接合材
Ｓ１を塗布し、両者の接着を行う。次に厚肉部分の切り
欠き部９ａに導電性接合材Ｓ２を塗布することにより、
キャップ４と光学フィルタ９が電気的接続されかつ機械
的接続の強化がなされる。これにより金属性のキャップ
と光学フィルタが導通し、電気的なシールドが行える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したような光学フ
ィルタの基材であるシリコン等は材料コストが高いうえ
に、周波数選択性の多層膜や必要な光線の反射防止膜を
表面に形成しなければならず、全体として光学フィルタ
のコストが高くなっていた。

【０００６】また、光の入射範囲が金属製キャップの開
口窓の形状に依存する構成であったので、視野角の変更
等要求される仕様によっては、キャップの開口窓のサイ
ズや形状を変更しなければならなくなるという問題を有
していた。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、視野角等の設計変更が容易に行え、かつ安
価で、またノイズの影響を受けにくい赤外線検出器を提
供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明による赤外線検出器は、請求項１に示すよ
うに、赤外線検出素子を搭載し、複数の外部導出端子を
有するベースと、この赤外線検出素子を被覆するととも
に、この赤外線検出素子に検出すべき赤外線を入射させ
る開口窓を有する金属性キャップと、この開口窓に取り
付けられた光学フィルタを具備した赤外線検出器であっ
て、前記光学フィルタはその基体にフッ化バリウムを用
い、当該基体に所定範囲の赤外線を透過するフィルタ用
多層膜を形成したことを特徴としている。

【０００９】従来例で示した光学フィルタの基体（シリ
コン、ゲルマニウム）では、その表面に反射防止膜を形
成しなければ、検出対象となる赤外線が反射してしま
い、検出感度が低下する問題点があった。しかしながら
本発明で用いた光学フィルタの基体であるフッ化バリウ
ムは、その表面に反射防止膜を形成しなくても必要な帯
域の赤外線を透過させることができる。

【００１０】また請求項２に示すように、上記構成に付
加して、光学フィルタに赤外線入射領域の大きさを調整
する光線遮断膜が形成されている構成としてもよい。

【００１１】光線遮断膜はクロムまたは銀等の金属膜を
例示できるが、当該光線遮断膜を任意の開口部を有する
構成で形成することにより、赤外線入射領域を容易に変
更させることができる。

【００１２】さらに請求項３に示すように、請求項１ま
たは２の構成に付加して、赤外線入射領域に不要な高周
波数の電磁波の入射を防止するメッシュ状の金属膜を形
成した構成としてもよい。

【００１３】上記構成により、不要な赤外線検出におい
て誤動作の要因となる電磁波の入射を遮断することがで
きる。

【００１４】

【実施例】本発明による実施例を焦電型赤外線検出器を
例に取り、図面とともに説明する。図１は焦電型赤外線
検出器の断面図であり、図２は当該検出器に用いた光学
フィルタの平面図である。赤外線検出素子となる焦電素
子１はチタン酸鉛系の焦電性を有するセラミックからな
り、板厚方向に分極処理され、かつ矩形形状に切断加工
されている。この焦電素子１の表面には、Ｃｒあるいは
Ｎｉ−Ｃｒからなる２つの受光用の金属膜電極１１が所
定の間隔で設けられており、裏面においては上記受光用
の各金属膜電極１１に対応した銀等からなる金属膜電極
１２が設けられている。なお、受光用の電極は共通接続
されている。

【００１５】この焦電素子１はプリント配線基板２に支
持体６１，６２を介して搭載されている。また、プリン
ト配線基板２の裏面には回路を構成するＦＥＴ，抵抗等
の回路部品２１，２２が取り付けられており、前記焦電
素子１と必要な電気的接続がなされている。ベース３は
金属製のシェル３ａに絶縁ガラスＧを介して、互いに電
気的に独立したリード端子３１，３２が植設されてお
り，またリード端子３３がシェル３ａと導通した状態で
植設されている。このリード端子３３はアース端子とし
て機能する。これらリード端子の上部に前記プリント配
線基板が搭載され、必要な電気的接続がなされている。

【００１６】これら各構成要素を封止するキャップ４は
金属製であり、上面には開口窓４１が設けられている。
この開口窓４１の内方に取り付けられる光学フィルタ５
は、ＢａＦ₂（フッ化バリウム）多結晶体からなる絶縁
基板５１を基体としており、当該絶縁基板の裏面には検
出対象の赤外線のみを透過させるための多層フィルタ膜
５２が形成されている。そして図２に示すように、前記
絶縁基板５１の表面には前記キャップと接合する領域と
その近傍にクロム、銀、アルミニウム等からなる金属膜
（光線遮断膜）５３を形成し、また同表面の中央部分
（赤外線入射領域）にはメッシュ状の金属膜５４が形成
されている。当該メッシュ状金属膜は必須ではないが、
この構成により不要な高周波数の電磁波の赤外線入射領
域への入射を確実に防止することができる。当該メッシ
ュ状金属膜は、例えば真空蒸着法により電極膜を形成
し、必要部分を残して電極膜を除去するエッチング技術
を用いてもよいし、マスキング手段を用いた真空蒸着法
により形成することができる。

【００１７】また当該メッシュ状金属膜のメッシュサイ
ズは、遮断する電磁波並びにその高調波の存在を考慮し
て設定すればよいが、例えば２ＧＨｚの高周波を遮断す
る場合、メッシュサイズは０．１〜１ｍｍ程度となる。

【００１８】なお、メッシュ状の金属膜の構成は、上記
実施の形態に限定されるものではなく、図３に示すメッ
シュ構成でもよい。なお、光学フィルタの一面全面にメ
ッシュ状金属膜を形成してもよい、この場合、各金属膜
に対し導通がはかれ、アース端子に電気的接続がなされ
るように配慮する必要がある。本実施の形態において
は、前記キャップ４とこの光学フィルタ５の金属膜５３
とを導電性接着剤（図示せず）により導通接続を行う。
これによりベースの金属製のシェル部分を介してアース
端子に電気的接続が行われる。

【００１９】ところで赤外線入射領域は要求される視野
角等の条件により決定されるが、当該入射領域の変更
は、金属膜５３の形成範囲を適宜変更調整することによ
って容易に行うことができる。

【００２０】本発明による他の実施の形態について、焦
電型赤外線検出器を例に取り、図４とともに説明する。
図４は焦電型赤外線検出器の断面図である。この実施の
形態においては、主としてベース７の構成が異なってい
る。ベース７は金属製のリードフレーム７１，７２をエ
ポキシ樹脂７０によりモールドし、一体化している。ベ
ース内には赤外線検出素子となる焦電素子１と、図示し
ていないが必要な回路部品が収納されている。焦電素子
１はチタン酸鉛系の焦電性を有するセラミックからな
り、板厚方向に分極処理され、かつ矩形形状に切断加工
されている。図示していないが、この焦電素子１の表面
には、共通接続された２つの受光用の金属膜電極１１が
所定の間隔で設けられており、裏面においては金属膜電
極１２が設けられている。

【００２１】これら各構成要素を封止するキャップ８は
金属製であり、上面には開口窓８１が設けられている。
この開口窓８１の上方のほぼ全面には光学フィルタが配
置されている。光学フィルタ５は、ＢａＦ₂（フッ化バ
リウム）からなる絶縁基板５１を基体としており、当該
絶縁基板の表面（上面）には検出対象の赤外線のみを透
過させるための多層フィルタ膜５２が形成されている。
そして前記絶縁基板５１の裏面（下面）には前記キャッ
プと接合する領域とその近傍にクロム、銀、アルミニウ
ム等からなる金属膜（光線遮断膜）５３を形成し、また
同表面の中央部分（赤外線入射領域）にはメッシュ状の
金属膜５４が形成されている。金属膜５３はキャップ８
と導電接合され、図示していないが当該キャップ８はア
ース端子と電気的に接続されている。

【００２２】この実施の形態においては、ベースに樹脂
を用いているためコスト安が実現できるとともに、開口
窓８１の上方全面に光学フィルタが設けられているの
で、キャップに対する光学フィルタの接合作業が容易と
なり、また接合領域を大きくとることができるので、接
合強度を向上させることができる。なお、本構成におい
ては、光学フィルタのサイズが大きくなるが、基体のフ
ッ化バリウムが安価であるので、コスト高を最小限に抑
制することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の請求項１によれば、光学フィル
タの基体であるフッ化バリウムは、その表面に反射防止
膜を形成しなくても必要な光線を透過させることができ
る。また、フッ化バリウムは比較的安価である。従っ
て、安価な赤外線検出器を提供することができる。

【００２４】また請求項２によれば、光線遮断膜を任意
の開口部を有する構成で形成することにより、赤外線入
射領域を容易に変更させることができる。従って上記効
果に加えて、視野角等の設計変更等、設計の自由度を向
上させることができる。

【００２５】さらに請求項３によれば、赤外線検出にお
いて誤動作の要因となる不要な電磁波の入射を遮断する
ことができる。よって、上記効果に加えて誤動作を最小
限に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による赤外線検出器の実施の形態を示す
断面図。

【図２】光学フィルタの裏面図

【図３】光学フィルタの他の例

【図４】他の実施の形態を示す断面図。

【図５】従来例を示す断面図

【符号の説明】

１ 焦電素子（赤外線検出素子） ２ プリント配線基板 ３、７ ベース ３１、３２、３３ リード端子 ４、８ キャップ ５ 光学フィルタ ５１ 絶縁基板（フッ化バリウム） ５２ 多層フィルタ膜 ５３ 金属膜 ５４ メッシュ状金属膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線検出素子を搭載し、複数の外部導
   出端子を有するベースと、この赤外線検出素子を被覆す
   るとともに、この赤外線検出素子に検出すべき赤外線を
   入射させる開口窓を有する金属性キャップと、この開口
   窓に取り付けられた光学フィルタを具備した赤外線検出
   器であって、 前記光学フィルタはその基体にフッ化バリウムを用い、
   当該基体に所定範囲の赤外線を透過するフィルタ用多層
   膜を形成したことを特徴とする赤外線検出器。
2. 【請求項２】 光学フィルタに赤外線入射領域を調整す
   る光線遮断膜が形成されていることを特徴とする請求項
   １記載の赤外線検出器。
3. 【請求項３】 赤外線入射領域に不要な高周波数の電磁
   波の入射を防止するメッシュ状の金属膜を形成したこと
   を特徴とする請求項１または２記載の赤外線検出器。