(57)【要約】【課題】従来の手法ではサーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子へ検出対象領域内からの放射赤外線を、サーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子サイズ及び検出対象領域からなる焦点距離を考慮した光学設計の位置に集光させるシリコン材等からなる光学レンズを配置する必要があり、シリコン材等からなる光学レンズを使用する事でコストアップの要因となっている。【解決手段】シリコン材等からなる光学レンズの代わりに、高密度ポリエチレンからなる凸形状、及び、フレネル形状体の集光レンズとして、ＴＯ−５パッケージに格納した事を特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーモパイル型赤外線検出装置に於いて、高密度ポリエチレンからなる凸形状、及び、フレネル形状体の集光レンズをＴＯ−５パッケージ内に格納する事を特徴とするサーモパイル型赤外線検出装置。
【請求項２】
請求項１記載のサーモパイル型赤外線検出装置に於いて、高密度ポリエチレンからなる凸形状、及び、フレネル形状体の集光レンズを缶内部に格納する反射防止筒と一体成形しＴＯ−５パッケージに格納する事を特徴とするサーモパイル型赤外線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系として、金属缶内部に高密度ポリエチレンからなる凸形状、及び、フレネル形状体の集光レンズを用いたサーモパイル型赤外線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられている一般的なサーモパイル型赤外線検出装置は、サーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子へ検出対象領域内からの放射赤外線を集光させる光学レンズを、サーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子サイズ及び検出対象領域からなる焦点距離を考慮した光学設計の位置に配置され使用されている。
サーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子へ検出対象領域内からの放射赤外線を集光させる光学レンズは一般にシリコン等の赤外線透過材を用いた、例えば、平凸レンズ等のものが多く使用されており、赤外線を透過させる透過窓を有した金属缶ケースへ接着固定し、サーモパイルチップを電気的接続したリード端子を備えたヘッダーへ抵抗溶接される事で、サーモパイル型赤外線検出器を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００２―９４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の手法ではサーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子へ検出対象領域内からの放射赤外線を、サーモパイル型赤外線検出器内部に配置された赤外線受光素子サイズ及び検出対象領域からなる焦点距離を考慮した光学設計の位置に集光させるシリコン材等からなる光学レンズを配置する必要があり、シリコン材等からなる光学レンズを使用する事でコストアップの要因となっている。
また、シリコン材等からなる光学レンズは焦点距離の変更により金属缶の高さを変更する必要がある為、光学レンズの焦点距離に応じた新規の金属缶に対してのイニシャルコストによりコストアップの要因となっている。
図３に従来のシリコン材等からなる光学レンズを使用したサーモパイル型赤外線検出装置を示す。
【０００５】
また、シリコン材等からなる光学レンズを使用せず、シリコン材等からなる平面フィルターを使用し、光学設計により開口部サイズを絞る事で光学レンズと同等の検出対象領域とする手法に於いては、開口部サイズを絞る事で感度低下の要因となり、ゲイン増幅率の増加、つまりはノイズ大となっている。
図４に従来のシリコン材等からなる平面フィルターを使用し、光学設計により開口部サイズを絞る手法を用いたサーモパイル型赤外線検出装置を示す。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、シリコン材等からなる光学レンズの代わりに、平面フィルターを具備し、且つ、高密度ポリエチレンからなる凸形状、及び、フレネル形状体の集光レンズを、ＴＯ−５パッケージ内に格納した事を特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、シリコン材等からなる光学レンズの代わりに、平面フィルターを具備し、且つ、高密度ポリエチレンからなる凸形状、及び、フレネル形状体の集光レンズとする事で、コストダウンが可能となる。
また、シリコン材等からなる光学レンズは焦点距離の変更により金属缶の高さを変更する必要があるが、フレネル形状体の集光レンズ一体型金属缶内部反射防止筒として格納する事で、焦点距離を金属缶内部での変更となる為、金属缶の高さ変更の必要がなく、つまりは新規金属缶へのイニシャルコストが不要となる。
また、シリコン材等からなる平面フィルターのみを使用し、同等の検出対象領域を得る手法と比較し、光学設計により開口部サイズを絞る必要が無い事で感度を得る事が可能となり、ゲイン増幅率の抑制と、ノイズ小が可能となる。
また、金属缶内部の反射防止筒の代わりに、部品単価もほぼ同等のフレネル形状体の集光レンズ一体型金属缶内部反射防止筒とする事で、部品点数も同一で、作業工数も同一となる為、ほぼ同一のコストにて対応可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による最も基本的な実施例である、高密度ポリエチレンからなる凸形状、及び、フレネル形状体の集光レンズを具備したサーモパイル型赤外線検出装置の側面概要構成図である。
【図２】図１の対象物投影エリア形状概略図である。
【図３】従来のシリコン材等からなる光学レンズを使用したサーモパイル型赤外線検出装置の側面概要構成図である。
【図４】従来のシリコン材等からなる平面フィルターを使用したサーモパイル型赤外線検出装置の側面概要構成図である。
【図５】図１、図３、図４による構成のサーモパイル型赤外線検出装置のゲイン増幅率とノイズ出力のグラフ図である。
【図６】従来のシリコン材等からなる光学レンズを使用したサーモパイル型赤外線検出装置に於ける金属缶内部の反射防止筒を無しとした側面概要構成図である。
【図７】図６の対象物投影エリア形状概略図である。
【図８】本発明による高密度ポリエチレンからなる凸形状、及び、フレネル形状体の集光レンズを具備したサーモパイル型赤外線検出装置に於いてフレネル形状体の集光レンズ一体型金属缶内部反射防止筒の反射防止筒部分を削除した側面概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【０００９】
以下実施例により本発明を詳細に説明する。図１は、本発明のもっとも基本的な実施例であり、高密度ポリエチレンからなる凸形状、及び、フレネル形状体の集光レンズ一体型金属缶内部反射防止筒を金属缶内部に具備したサーモパイル型赤外線検出装置を示すものである。
図１に側面概要構成図を示す。
【００１０】
本実施例では、赤外線を受光することにより対象物の放射赤外線量を測定し対象物の温度を検出する事を可能にするサーモパイルチップへの赤外線入射量を対象物投影エリアより規定した赤外線検出領域を光学設計により導く高密度ポリエチレンからなる凸形状、及び、フレネル形状体の集光レンズを使用し、赤外線透過窓を有する金属製缶ケース、サーモパイルチップを電気的接続したリード端子を備えたヘッダーと共に外来からの環境的変化や電磁障害を防止するためにハーメチックシールとした一般的な構造であるサーモパイルセンサの赤外線透過窓部へ赤外線透過領域の選択性を有した蒸着コーティング平面フィルターを液状接着剤により金属製缶ケースへ接着固定した構造となっている。
又、本実施例では赤外線透過領域の選択性を有する５μｍカットオン蒸着コーティング平面フィルターとして赤外線透過領域を選択させているが、例えば、アンコーティング平面フィルター、５．５μｍカットオン蒸着コーティング平面フィルター、６．５μｍカットオン蒸着コーティング平面フィルター、８〜１４μｍバンドパス蒸着コーティング平面フィルター、ＡＲ蒸着コーティング平面フィルターでもかまわない。
又、本実施例に於いては、赤外線透過領域の選択性を有する５μｍカットオン蒸着コーティング平面フィルターの形状は正方形となっているが、これは、対象物投影エリアより規定した赤外線検出領域を光学設計により導く高密度ポリエチレンからなる凸形状、及び、フレネル形状体の集光レンズの光学設計を妨げない平面フィルターであれば、円形、長方形、六角形でもかまわない。
【００１１】
図２に対象物投影エリア形状概略図を示す。
これにより、本発明による高密度ポリエチレンからなる凸形状、及び、フレネル形状体の集光レンズを具備したサーモパイル型赤外線検出装置は、従来のシリコン等の赤外線透過材を使用した光学レンズを用いたサーモパイル型検出装置の対象物投影エリア、及び平面フィルターを使用し、光学設計により開口部サイズを絞る手法を用いたサーモパイル型赤外線検出装置の対象物投影エリアと同様である事を確認した。
【００１２】
図５にゲイン増幅率とノイズ出力のグラフ図を示す。
これにより、従来の平面フィルターを使用し、光学設計により開口部サイズを絞る手法を用いたサーモパイル型赤外線検出装置と比較し、ゲイン増幅率の抑制とノイズ小となる事を確認した。
【００１３】
図６に従来のシリコン等の赤外線透過材を使用した光学レンズを用いたサーモパイル型赤外線検出装置の金属缶内部の反射防止筒を無しとした側面概要構成図を示す。
図７に投影される対象物投影エリア図を示す。
従来の図２に示す投影される対象物投影エリア図と比較し、図７に示す投影される対象物投影エリア図に於いて、拡がったエリアを検出している事を確認した。
これは、金属缶内部の反射防止筒を無しとした事で、サーモパイルチップへの赤外線光路に於いて、広範囲の対象物からの赤外線を反射率が高い金属缶内部の赤外線反射により受光する構造となる事を確認し、金属缶内部に於ける反射防止筒の反射防止の効果を確認した。
【００１４】
図８に、本発明による高密度ポリエチレンからなる凸形状、及び、フレネル形状体の集光レンズを具備したサーモパイル型赤外線検出装置に於いてフレネル形状体の集光レンズ一体型金属缶内部反射防止筒の筒部分を削除した側面概要構成図を示す。
投影される対象物投影エリア図は図７と同様の為、割愛した。
こちらも同様に、金属缶内部におけるフレネル形状体の集光レンズ一体型金属缶内部反射防止筒の筒部分を無しとした事で、サーモパイルチップへの赤外線光路に於いて、広範囲の対象物からの赤外線を反射率が高い金属缶内部の赤外線反射により受光する構造となる事を確認し、金属缶内部に於けるフレネル形状体の集光レンズ一体型金属缶内部反射防止筒の筒部分による反射防止の効果を確認した。
これにより、本発明による高密度ポリエチレンからなる凸形状、及び、フレネル形状体の集光レンズを具備したサーモパイル型赤外線検出装置に於けるフレネル形状体の集光レンズ一体型金属缶内部反射防止筒に於いて、従来のシリコン等の赤外線透過材を使用した光学レンズを用いたサーモパイル型赤外線検出装置の金属缶内部の反射防止筒と同等の効果を得られる事を確認した。
【符号の説明】
【００１５】
１  金属缶ケース
２  ヘッダー
３  サーモパイルチップ
４  ５μｍカットオン蒸着コーティング平面フィルター
５  リード
６  液状接着剤
７  高密度ポリエチレン製フレネル形状体の集光レンズ一体型缶内部反射防止筒
８  実施例１のサーモパイル型赤外線検出装置
９  実施例１により投影される検出領域
１０  反射防止筒
１１  アンコーティングシリコン平凸レンズ
１２  実施例１のノイズ出力値
１３  従来のシリコンレンズＴｙｐｅのノイズ出力値
１４  従来の平面フィルターＴｙｐｅのノイズ出力値
１５  図６のサーモパイル型赤外線検出装置
１６  図６により投影される検出領域
１７  高密度ポリエチレン製フレネル形状体の集光レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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