JP4225095B2 - Infrared sensor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線センサに関し、特に赤外線センサが有する視野角のバラツキを抑えることができる赤外線センサに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的な赤外線センサ11の断面図を図4に示す。図4において、ステム1の上部に回路基板2が取付けられており、回路基板2上に赤外線センサ素子3が搭載されている。3本のターミナル8と回路基板2がワイヤ5によって接続されている。赤外線センサ素子3は、開口部にフィルタ7を有するケース6によって覆われている。
【0003】
赤外線センサ素子3は、図中θで示す範囲の入射光に対して、赤外線強度に応じた出力を行う。したがって、赤外線センサ素子3の回路基板2への搭載位置精度、ケース6の開口部の精度、赤外線センサ素子3とケース6の開口部との相対位置精度等によって、赤外線センサ11の視野角にバラツキが生じる。
【0004】
図5は、横軸に角度(°)、縦軸に赤外線センサのセンサ出力(v)を取り、視野角分布を示したものである。角度はケース6の開口部の中心位置を0°とし、右側を(+)、左側を(−)としている。出力は、相対出力であって、最大出力を1.0として正規化したものである。図中、グラフ50は、中心より左側に最大出力角度を有するセンサの場合であり、グラフ51は右側に最大出力角度を有するセンサの場合である。このように、赤外線センサ毎に、視野角分布は異なる、即ち視野角にバラツキが生じる。
【0005】
このような視野角のバラツキを抑えるために、従来は、赤外線センサ素子3をより精度良く回路基板2へ搭載する方法、ステム1により精度良くケース6を取付ける方法等が採用されていた。さらには、部品の組立後、視野角分布を測定して、例えば最大出力角度が0°になるようにケース6の取付け調整を行う方法等も採用されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、取付け精度を高めるため又は再調整を行うために、製造工数が増え、さらには製造コストが増加してしまうという不具合があった。さらに、視野角分布が適正ではない赤外線センサは出荷することができないので、赤外線センサの歩留まりが悪化するという不具合もあった。
【0007】
そこで、本発明は、製造コストを増加させずに、視野角のバラツキを抑えることを可能とする赤外線センサを提供することを目的とする。
【0008】
また、本発明は、製造過程で視野角のバラツキを抑えるのではなく、電気的に視野角のバラツキを抑えることを可能とする赤外線センサを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明において、赤外線センサは、赤外線を感知する複数の赤外線センサ素子と、開口部にフィルタを有し第1赤外線センサ素子及び第2センサ素子を覆うように設けられたケースと、複数の赤外線センサ素子の各々のゲイン調整量が記憶された記憶手段と、ゲイン調整量に基づいて赤外線センサの視野角を補正し、横軸に視野角の角度(°)を取り縦軸に第1赤外線センサ素子及び第2赤外線センサ素子のセンサ出力(v)を取り、視野角の角度はケースの開口部の中心位置を0°とした視野角分布において、最大出力角度が0°となるように複数の赤外線センサ素子からの各々の出力のゲイン調整を行うためのゲイン調整手段とを有するので、赤外線センサ素子やケース等の取付け精度を考慮することなく、赤外線センサの視野角のバラツキを抑えることができるという効果を得ることができる。
【0010】
本発明の請求項1に係る発明では、そのゲイン調整手段が、複数の赤外線センサ素子からの各々の出力のゲイン調整を行うことによって、赤外線センサの視野角を補正するという効果を得ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る赤外線センサについて、図1〜図3を用いて説明する。
【0013】
赤外線センサ10の断面図を図1に示す。図1において、図4と同じ部材には同じ番号を付している。ステム1の上部に回路基板2が取付けられており、回路基板2上に赤外線センサ素子3a及び3bが搭載されている。3本のターミナル8と回路基板2がワイヤ5によって接続されている。赤外線センサ素子3a及び3bは、開口部にフィルタ7を有するケース6によって覆われている。
【0014】
図2に、回路基板2に搭載されている電子回路20の概要を示す。図2において、赤外線センサ素子3aは、サーモパイル型赤外線センサであり、アンプ1と接続されている。赤外線センサ素子3aに赤外線が入射すると、入射した赤外線に応じた出力S1が、アンプ1に入力する。
【0015】
同様に、赤外線センサ素子3bは、サーモパイル型赤外線センサであり、アンプ2と接続されている。赤外線センサ素子3bに赤外線が入射すると、入射した赤外線に応じた出力S2が、アンプ2に入力する。
【0016】
アンプ1には、内部メモリ21から基準入力R1が入力しており、基準入力R1に応じて、赤外線センサ素子3aの出力s1のゲインが調整されるように構成されている。同様に、アンプ2には、内部メモリ21から基準入力R2が入力しており、基準入力R2に応じて、赤外線センサ素子3bの出力s2のゲインが調整されるように構成されている。
【0017】
アンプ1及びアンプ2の出力は、演算回路22に入力される。入力された各入力は演算回路22で処理されて赤外線センサ10の出力となる。なお、VGはバンドギャップレベルを示しており、たとえば1.8Vである。
【0018】
次に、赤外線センサ10の製造手順について説明する。赤外線センサ10は、最初にステム1上に回路基板2が実装され、次に回路基板2に複数の赤外線センサ素子3a及び3bが実装され、次に回路基板2と各ターミナル8がワイヤ5で接続される。その後、開口部に赤外線フィルタ7が取付けられたケース6が、ステム1上に溶接されて固定される。
【0019】
次に、赤外線センサ10の視野角補正手順、即ち電気トリミング処理について説明する。
【0020】
最初に、赤外線センサ10の製造完了後、赤外線センサ素子(3a及び3b)毎に視野角分布を測定する。測定された視野角分布の一例を図3に示す。図3において、赤外線センサ素子3aの視野角分布を30、赤外線センサ素子3bの視野角分布を31として示す。
【0021】
次に、各赤外線センサ素子3a及び3bからの出力のゲイン調整を行う。図3の例では、赤外線センサ素子3aからの出力と赤外線センサ素子3bからの出力を加算したときに、バラツキの無い視野角分布(図3のグラフ33参照)となるように、赤外線センサ素子3aの出力を図中の32となるようにゲイン調整し、赤外線センサ素子3bの出力はそのままとなるように調整する。設定されたゲイン調整量は、基準入力R1及びR2として内部メモリ21に書き込まれる。
【0022】
ゲイン調整された各出力S1及びS2が、演算回路22で加算処理されて、即ち電気トリミング処理されて、赤外線センサ10の出力となる。
【0023】
図3に示されるように、電気トリミング処理された赤外線センサ10の視野角分布33は、最大出力角度が0°となるように調整されている。
【0024】
なお、図2の例では、2つのアンプ1及びアンプ2を用いて、ゲイン調整を行ったが、スイッチ手段を設けて内部メモリ21からの基準入力R1及びR2を切替えるように構成することによって、1つのアンプのみでゲイン調整を行うことが可能である。
【0025】
さらに、上記実施形態では、2つの赤外線センサ素子3a及び3bからの出力を電気トリミング処理するように構成したが、赤外線センサ素子数を増加させれば、さらに高精度に赤外線センサのセンサ出力の視野角分布を補正することが可能となる。
【0026】
このように、赤外線センサは、複数の赤外線センサ素子からの出力を電気トリミング処理することによって、赤外線センサの視野角分布のバラツキを抑制することが可能となった。即ち、製造時に発生した、赤外線センサ素子とケースとの組み付けバラツキを、電気的に吸収し、バラツキのない視野角分布を有する赤外線センサを得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる赤外線センサの断面図の一例を示す図である。
【図2】本発明に係る赤外線センサに組み付けられる電子回路の一例を示す図である。
【図3】視野角分布の補正を説明するための図である。
【図4】従来の赤外線センサの断面図の一例を示す図である。
【図5】視野角分布のバラツキを説明するための図である。
【符号の説明】
2…電子回路
3、3a、3b…赤外線センサ素子
6…ケース
10、11…赤外線センサ
20…電子回路
21…内部メモリ
22…演算回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an infrared sensor, and more particularly, to an infrared sensor that can suppress variation in viewing angle of the infrared sensor.
[0002]
[Prior art]
A sectional view of a
[0003]
The infrared sensor element 3 performs output corresponding to the infrared intensity with respect to incident light in a range indicated by θ in the figure. Therefore, the viewing angle of the
[0004]
FIG. 5 shows the viewing angle distribution with the horizontal axis representing the angle (°) and the vertical axis representing the sensor output (v) of the infrared sensor. As for the angle, the center position of the opening of the
[0005]
In order to suppress such a variation in viewing angle, conventionally, a method of mounting the infrared sensor element 3 on the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional method has a drawback that the number of manufacturing steps is increased and the manufacturing cost is increased in order to increase the mounting accuracy or perform readjustment. Furthermore, since an infrared sensor with an inappropriate viewing angle distribution cannot be shipped, there is a problem that the yield of the infrared sensor is deteriorated.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an infrared sensor capable of suppressing the variation in viewing angle without increasing the manufacturing cost.
[0008]
It is another object of the present invention to provide an infrared sensor that can electrically suppress the variation in the viewing angle rather than suppressing the variation in the viewing angle during the manufacturing process.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the invention according to
[0010]
In the invention according to
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an infrared sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0013]
A cross-sectional view of the
[0014]
FIG. 2 shows an outline of the
[0015]
Similarly, the
[0016]
A reference input R1 is input to the
[0017]
The outputs of the
[0018]
Next, the manufacturing procedure of the
[0019]
Next, the viewing angle correction procedure of the
[0020]
First, after the manufacturing of the
[0021]
Next, the gain of the output from each
[0022]
The gain-adjusted
[0023]
As shown in FIG. 3, the
[0024]
In the example of FIG. 2, the gain adjustment is performed using the two
[0025]
Further, in the above-described embodiment, the output from the two
[0026]
As described above, the infrared sensor can suppress the variation in the viewing angle distribution of the infrared sensor by performing the electric trimming process on the output from the plurality of infrared sensor elements. That is, it has become possible to obtain an infrared sensor having a viewing angle distribution that is electrically absorbed by the variation in assembly of the infrared sensor element and the case that has occurred during manufacture and has no variation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a cross-sectional view of an infrared sensor according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of an electronic circuit assembled in the infrared sensor according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining correction of a viewing angle distribution.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a cross-sectional view of a conventional infrared sensor.
FIG. 5 is a diagram for explaining variation in viewing angle distribution;
[Explanation of symbols]
2 ...
Claims (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
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