[发明专利]热释电型红外线传感器

说明书

技术领域

本发明关于一种热释电型红外线传感器，尤其是关于一种在数米的范围内获得充分的侦测能力的热释电型红外线传感器。

背景技术

热释电型红外线传感器是红外线传感器的一种，并具备在热释电体基板的正面背面设置有电极而成的热释电元件，以作为检测像素。

在热释电体基板的正面存在自发极化的表面电荷。通常表面电荷会吸引周围的浮游电荷，因此若热释电体基板周围的温度固定，则热释电体基板正面的电荷保持电中性的状态。

当热释电体基板周围的温度变化时，热释电体基板中的自发极化的状态随之变化。自发极化的状态变化，比存在于热释电体基板周围的浮游电荷的反应更快，因此在热释电体基板正面，电中性状态崩解。其结果，在热释电体基板正面上产生表面电荷。从电极将该表面电荷作为输出信号取出，由此可将热释电元件作为传感器使用。大部分的热释电型红外线传感器，将如上所述的热释电元件作为检测像素使用，并以由多个热释电元件所构成的传感器元件群所构成。

作为热释电型红外线传感器的例子，在专利文献1中揭示了称为补偿单一型的热释电型红外线传感器。该热释电型红外线传感器，包含：侦测红外线的电极(受光主部件)，以及监视周围的温度变化来修正温度变化的电极(温度补偿部件)。

在专利文献1中，在红外线滤光器的屏蔽壳(外装罐)的窗部设有滤光器。此滤光器以红外线仅入射至受光主部件的方式使红外线透射。温度补偿部件受到遮蔽，以避免受从外部照射的红外线影响。

另外，在专利文献2中，揭示了将极化方向互不相同的2个集电元件串联或并联连接的双重型的红外线传感器。

[先行技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本实用新型登录第3043381号公报

专利文献2：日本特开昭62-187277号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

专利文献1以及专利文献2所揭示的受光主部件以及温度补偿部件的构造(形状、尺寸)，受限于屏蔽壳的大小、以及红外线所透射的开口部的面积。

例如，若将形成于屏蔽壳顶面部的开口部加大来增加红外线的照射量，扩大传感器的视角，则有可能红外线回绕至温度补偿部件而影响到传感器的灵敏度。另一方面，若缩小开口部，则不仅会限制红外线的照射范围或照射量，还会使传感器的视角变得狭小，使传感器输出降低。

另外，只要开口部的面积不改变，当受光主部件与开口部的距离越长，则传感器的视角越狭小；当受光主部件与开口部的距离越短，则传感器的视角变得越宽广。可是，在开口部与传感器元件的空间配置用以提升传感器灵敏度的遮光板或聚光镜时，在屏蔽壳与传感器元件之间需要一定的空间。该空间的存在，乃是在实际的设计中限制视角的可设定范围的主要原因，会妨碍到传感器的小型化。

因此，本发明的目的在于提供一种小型、广视角且可得到充分的输出的热释电型红外线传感器。

[解决问题的技术手段]

本发明的一实施态样，是作为第1热释电型红外线传感器，可得到一热释电型红外线传感器，其包含：传感器元件、覆盖所述传感器元件的屏蔽壳、红外线透射滤光器、对所述传感器元件的输出信号进行阻抗变换后加以输出的输出电路、以及至少1个反射膜。所述传感器元件具有至少1个热释电元件。所述热释电元件包含：热释电体基板，具有成为受光面的正面以及所述正面的相反面即背面；正面电极，设置于所述正面；以及背面电极，设置于所述背面之中对应所述正面电极的位置。所述屏蔽壳具有开口部。所述开口部以位于所述正面电极上方的方式形成。所述红外线透射滤光器设置于所述开口部。所述反射膜使从外部入射的红外线反射。所述反射膜的至少一部分位于所述红外线透射滤光器与所述正面电极之间的区域。

在此，由于正面电极与背面电极是夹持热释电体基板而互相对置配置的，故形成电容器。为了使正面电极对应于红外线的受光量而取得尽量大的表面电荷，宜将电极面积加大。通过将电极面积加大，从而传感器元件的静电电容变大，传感器的S/N比提升。

另外，根据需要对正面电极的正面涂布氧化钛或碳等红外线吸收膜，因此红外线的吸收效率提升，即，得到热效率高、抗外来噪声能力强、高灵敏度的红外线传感器。

在热释电体基板的背面，除了背面电极之外还设有将传感器的输出信号导出的输出电极。输出电极宜配置成尽量远离正面电极以及背面电极。因此，可减少由正面电极所吸收的热的释放。

屏蔽壳宜使用电磁屏蔽性能高且线膨胀系数低的42合金。可是，作为代替使用，也可使用通过Ni镀等对低价的Fe类金属或非磁性类的金属施以表面处理后的产物。