專利名稱：紅外線傳感器、紅外線檢測裝置以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外線傳感器、使用該紅外線傳感器的紅外線檢測裝置以及包括紅外線檢測裝置和電子組件的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
已知使用熱電效應(yīng)的熱電紅外線傳感器、使用材料的電阻隨著溫度的變化率的可變電阻紅外線傳感器、使用半導(dǎo)體p-n結(jié)的電性質(zhì)的變化的結(jié)型紅外線傳感器等等作為紅外線傳感器。能夠在室溫下操作的熱電和可變電阻紅外線傳感器用于火災(zāi)檢測、人體檢測等等。在這樣的紅外線傳感器中，多個(gè)紅外線檢測元件布置在陣列中，從而能夠獲得高度敏感的傳感器。 在專利文獻(xiàn)I (圖4)的圖I和圖2中示出了一種紅外線傳感器，其包括線陣列型熱電元件(10)，在該線陣列型熱電元件(10)中，線圖案的多個(gè)接收表面電極(2a、2b等等)形成在熱電基底(I)的前表面上并且相同圖案的多個(gè)對(duì)端表面電極(4a、4b等等)形成在其后表面上，并且該紅外線傳感器在其上包括僅允許具有期望波長的紅外線通過的紅外線通濾波器(50)和包括球形菲涅爾透鏡的透鏡圓頂(60)。在該結(jié)構(gòu)中，在檢測區(qū)域中生成的紅外線通過菲涅爾透鏡(60)會(huì)聚并且入射在熱電元件(10)上，從而能夠檢測寬范圍的紅外線。在專利文獻(xiàn)2的圖I中示出了一種線陣列型紅外線傳感器，其中電極形成在熱電陶瓷的兩個(gè)表面上的線圖案的多個(gè)熱電元件(11)安裝在元件支撐(14)上。為了在熱電紅外線傳感器中在沒有使用諸如菲涅爾透鏡的會(huì)聚透鏡的情況下檢測寬范圍的紅外線，例如在專利文獻(xiàn)3的圖I中提出了被圖案化為能夠會(huì)聚光的形狀的熱電基底(2)。在專利文獻(xiàn)4 (權(quán)利要求I)中公開了一種CO2濃度檢測器，其包括發(fā)射用于吸收二氧化碳的波長帶中的紅外線的發(fā)光單元以及接收通過僅透射從發(fā)光單元發(fā)射的紅外線的光學(xué)濾光器的紅外線的熱電紅外線檢測元件。在該檢測器中，利用用于測量特定波長帶的紅外線照射紅外線傳感器，并且使用環(huán)境CO2濃度的增加導(dǎo)致由紅外線檢測元件接收的紅外線的量減少的事實(shí)進(jìn)行氣體檢測(參見第四列的第17、21行)。引用列表專利文獻(xiàn)[PTL I]日本未審專利申請(qǐng)公布No. 2007-292461[PTL 2]日本未審專利申請(qǐng)公布No. H05-60604[PTL 3]日本未審專利申請(qǐng)公布No. H05-346346[PTL 4]日本專利 No. 294928
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
專利文獻(xiàn)I至3中描述的紅外線傳感器能夠用作檢測檢測對(duì)象的異常升溫或燃燒的溫度傳感器。在專利文獻(xiàn)I至3中描述的紅外線傳感器中，基于沒有受到檢測對(duì)象的溫度影響的周圍區(qū)域的補(bǔ)償溫度與檢測對(duì)象的溫度之間的差，執(zhí)行相對(duì)溫度分布檢測。難以僅通過溫度檢測來以高敏感度執(zhí)行檢測對(duì)象的異常檢測，這是因?yàn)槠鋸?qiáng)烈地受到環(huán)境溫度的影響。專利文獻(xiàn)4中描述的檢測器能夠用于檢測檢測對(duì)象的諸如冒煙的異常氣體。然而，不能夠僅通過氣體檢測來檢測在諸如冒煙的氣體變化發(fā)生之前的異常升溫。專利文獻(xiàn)I至3中描述的用于溫度檢測的紅外線傳感器和專利文獻(xiàn)4中描述的檢測器的組合使用允許同時(shí)檢測溫度和氣體。然而，在它們并入在電子設(shè)備等等中以檢測電子組件的異常的應(yīng)用中，要求大的空間來進(jìn)行檢測，這是不實(shí)際的并且抑制了成本降低。如上所述，尚不知道能夠同時(shí)檢測溫度和氣體的小型紅外線傳感器以及包括該紅外線傳感器的紅外線檢測裝置。 鑒于上述問題完成了本發(fā)明并且本發(fā)明的示例性目的因此在于提供一種能夠以簡單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行多個(gè)不同類型的檢測，例如溫度檢測和氣體檢測，并且尺寸較小且成本低的紅外線傳感器，以及包括該紅外線傳感器的紅外線檢測裝置。解決問題的技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的紅外線傳感器在一個(gè)基底上包括第一紅外線檢測單元，其包括至少一個(gè)紅外線檢測元件并且接收和檢測環(huán)境紅外線，該至少一個(gè)紅外線檢測元件包括其物理性質(zhì)取決于入射的紅外線的性質(zhì)而改變的紅外線檢測材料；以及第二紅外線檢測單元，其包括至少一個(gè)紅外線檢測元件，該至少一個(gè)紅外線檢測元件具有與第一紅外線檢測單元的紅外線檢測元件相同的元件結(jié)構(gòu)，該第二紅外線檢測單元被照射有具有特定物理性質(zhì)的用于測量的紅外線，并且檢測用于測量的紅外線的物理性質(zhì)的變化。根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的紅外線檢測裝置包括紅外線傳感器和紅外線照射部，其中該紅外線傳感器在一個(gè)基底上包括第一紅外線檢測單元，其包括至少一個(gè)紅外線檢測元件并且接收和檢測環(huán)境紅外線，該至少一個(gè)紅外線檢測元件包括其物理性質(zhì)取決于入射的紅外線的性質(zhì)而改變的紅外線檢測材料；以及第二紅外線檢測單元，其包括至少一個(gè)紅外線檢測元件，該至少一個(gè)紅外線檢測元件具有與第一紅外線檢測單元的紅外線檢測元件相同的元件結(jié)構(gòu)，該第二紅外線檢測單元被照射有具有特定物理性質(zhì)的用于測量的紅外線，并且檢測用于測量的紅外線的物理性質(zhì)的變化，并且紅外線照射部用于利用用于測量的紅外線選擇性地照射紅外線傳感器的第二紅外線檢測單元。在本說明書中，“紅外線”被定義為處于大約750至IOOOnm的波長帶內(nèi)的光。本發(fā)明的有利效果根據(jù)本發(fā)明的示例性方面，能夠提供一種能夠以簡單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行多個(gè)不同類型的檢測，例如溫度檢測和氣體檢測，并且尺寸較小且成本低的紅外線傳感器，以及包括該紅外線傳感器的紅外線檢測裝置。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的紅外線傳感器的分解透視圖；圖2是圖I中的紅外線傳感器的截面圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的紅外線檢測裝置以及包括該紅外線檢測裝置的電子設(shè)備的透視圖；圖4是示出使用圖3中的紅外線檢測裝置的檢測和控制方法的流程圖；圖5A是示出使用示例I的紅外線檢測裝置的模型I (正常)的溫度檢測結(jié)果的圖；圖5B是示出使用示例I的紅外線檢測裝置的模型2 (加熱)的溫度檢測結(jié)果的圖；圖6A是示出使用示例I的紅外線檢測裝置的模型I (正常)的氣體檢測結(jié)果的圖；以及圖6B是示出使用示例I的紅外線檢測裝置的模型3 (冒煙)的氣體檢測結(jié)果的圖。
具體實(shí)施方式
下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的紅外線傳感器以及包括該紅外線傳感器的紅外線檢測裝置的結(jié)構(gòu)。圖I是紅外線傳感器的透視圖，圖2是紅外線傳感器的截面圖，圖3是紅外線檢測裝置以及包括該紅外線檢測裝置的電子設(shè)備的分解透視圖，并且圖4是示出使用紅外線檢測裝置的檢測和控制方法的流程圖。參考圖I和圖2，在根據(jù)本示例性實(shí)施例的紅外線傳感器I中，在彎曲基底10的凸表面IOS上形成多個(gè)熱電元件(紅外線檢測元件)20，其中的每一個(gè)從基底側(cè)開始由第一電極(下電極21)、熱電材料(紅外線檢測材料)22和第二電極(上電極)23的堆疊構(gòu)成。在該示例性實(shí)施例中，第一電極21和第二電極23被圖案化為在從上看時(shí)是相同的矩形形狀。第一電極21可以是簡單的未圖案化的電極。當(dāng)彎曲基底10由諸如金屬的導(dǎo)電材料制成時(shí)，彎曲基底10也可以用作第一電極21。在該示例性實(shí)施例中，彎曲基底10具有從上看時(shí)的矩形平板被彎曲為在截面中看時(shí)為弓形的形狀，并且當(dāng)從上看時(shí)的多個(gè)矩形熱電元件20以陣列形式布置在彎曲基底10上。雖然沒有示出，但是各種線連接到多個(gè)熱電元件20。由于具有上述形狀的彎曲基底10在紅外線傳感器I中用作基底，因此能夠在沒有使用諸如菲涅爾透鏡的會(huì)聚透鏡的情況下，利用少量的部件來在較寬的范圍上拾取并檢測紅外線。彎曲基底10的形狀不限于上述彎曲形狀，只要其具有凸表面并且能夠在較寬范圍上拾取和檢測紅外線。除了上述之外的適合的基底形狀包括半球形狀。當(dāng)檢測目標(biāo)面積很小并且不需要在寬范圍上拾取紅外線時(shí)，可以使用不具有凸表面的平板作為基底?？梢赃m當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)熱電元件20的形狀和布局圖案。熱電元件20的形狀可以是圓形(正圓或橢圓)等等。熱電元件20的圖案可以是線性陣列圖案，其中多個(gè)窄矩形圖案僅布置在寬度方向上。彎曲基底10的材料沒有特別的限制，并且材料的示例包括各種金屬，諸如鋁、銅、鐵、鈦，以及這些金屬的合金；各種樹脂，諸如環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂和聚碳酸酯樹脂；各種陶瓷，諸如氧化鋁、二氧化硅和氧化鎂；以及這些元素的化合物，可以根據(jù)期望的形狀、環(huán)境等等進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。電極21和23的材料沒有特別的限制，并且該材料的示例包括鎳、鉬、鈀、金黑以及這些元素的組合。第一電極21的材料和第二電極23的材料可以相同或者不同?？梢允褂靡阎某练e方法來沉積電極21和23，例如液相沉積方法，如溶膠凝膠工藝，或者氣相沉積方法，如MOCVD工藝。當(dāng)紅外線入射在熱電材料22上時(shí)，根據(jù)入射的紅外線的波長和量，在第二電極23的表面上感生出由熱電效應(yīng)引起的表面電荷。感生的表面電荷被測量為電信號(hào)以由此檢測紅外線。熱電材料22的材料沒有特別的限制，并且適當(dāng)?shù)厥?用鐵電材料，其包括諸如鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷和鉭酸鋰陶瓷的鐵電陶瓷、諸如聚偏二氟乙烯的鐵電聚合物以及這些元素的化合物。特別地，具有高熱電系數(shù)以最大地通過極化處理獲得熱電效應(yīng)的PZT陶瓷是優(yōu)選的?！癙ZT”包括固有PZT及其置換(displacement)。第一電極21、熱電材料22和第二電極23的形式?jīng)]有特別的限制，并且優(yōu)選地為膜，這是因?yàn)槟つ軌蛉菀椎匦纬稍趶澢?0上并且允許傳感器10較薄且較小。 當(dāng)?shù)谝浑姌O21、熱電材料22和第二電極23為膜的形式時(shí)，例如，熱電元件20的整個(gè)厚度能夠?yàn)镮至100 μ m或更小。沉積熱電材料22的方法沒有特別的限制，并且在使用上述鐵電陶瓷的情況下，可以采用進(jìn)行陶瓷顆粒的高速沉積的氣溶膠沉積方法、如溶膠凝膠工藝的液相沉積方法、如MOCVD工藝的氣相沉積方法等等。形成熱電材料22的方法可以是下述方法通過諸如流延法的方法從包含陶瓷粉末與粘結(jié)劑的混合物的漿在片上形成陶瓷膜或者陶瓷板并且將其附著在基底10之上。為了將陶瓷膜或陶瓷板附著到基底10之上，可以使用諸如環(huán)氧粘合劑的粘合材料。雖然粘合劑的厚度沒有特別的限制，但是因?yàn)檫^度的厚度使得增加了不必要的電阻分量并且導(dǎo)致紅外線檢測靈敏度的降低，因此優(yōu)選的是，例如為20 μ m或更小。如果熱電材料22的材料是上述鐵電聚合物，則能夠通過諸如利用溶劑溶解聚合物并且然后沉積并且干燥該聚合物的已知的沉積方法來進(jìn)行沉積?？梢酝ㄟ^諸如光刻的已知的圖案化技術(shù)來執(zhí)行第一電極21、熱電材料22和第二電極23的堆疊的圖案化。熱電元件20可以形成在預(yù)先制備的彎曲基底10上，或者熱電元件20可以形成在平板基底上并且然后將它們一起彎曲。在紅外線傳感器I中，多個(gè)熱電元件20被分為兩個(gè)元件組，并且一個(gè)元件組用作接收和檢測環(huán)境紅外線的第一紅外線檢測單元31，并且另一元件組用作被具有特定物理性質(zhì)的用于測量的紅外線X照射并且檢測用于測量的紅外線X的物理性質(zhì)的變化的第二紅外線檢測單元32。在該示例性實(shí)施例中，第一紅外線檢測單元31用作測量傳感器周圍的溫度的溫度檢測單元，并且第二紅外線檢測單元32用作檢測傳感器周圍的氣體成分變化的氣體檢測單元。在彎曲基底10上，除了上述多個(gè)熱電元件20之外，還安裝了包括檢測由第一紅外線檢測單元31和第二紅外線檢測單元32進(jìn)行的檢測的檢測電路(檢測部)41，以及基于檢測電路41的檢測結(jié)果控制檢測對(duì)象的控制電路(控制部)42?？刂齐娐?控制部)42連接到諸如電子組件的檢測對(duì)象，并且控制該電子組件的開/關(guān)、驅(qū)動(dòng)功率等等。
參考圖3，根據(jù)本示例性實(shí)施例的紅外線檢測裝置2包括紅外線傳感器I和利用用于測量的紅外線X選擇性地照射紅外線傳感器I的第二紅外線檢測單元32的紅外線照射部50。在該示例性實(shí)施例中，紅外線照射部50由發(fā)射用于測量的紅外線X的紅外光源51和根據(jù)需要引導(dǎo)從紅外光源51發(fā)射的紅外線X的光導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)。在該示例性實(shí)施例中，紅外光源51布置為與紅外線傳感器I相對(duì)，并且被設(shè)計(jì)為從紅外光源51朝向紅外線傳感器I的第二紅外線檢測單元32定向發(fā)射紅外線X?？梢赃B續(xù)或間歇地從紅外光源51輸出用于測量的紅外線X。為了防止紅外線傳感器I的第一紅外線檢測單元31被照射有用于測量的紅外線X，從紅外光源51到紅外線傳感器I的第二紅外線檢測單元32的期望的光路徑可以被紅外
線屏蔽構(gòu)件(未示出)圍繞。此外，選擇性地透射用于測量的紅外線X并且不透射具有其它波長的光的紅外線濾光器可以布置在第二紅外線檢測單元32上方。第一紅外線檢測單元31拾取傳感器附近的紅外線，并且基于檢測對(duì)象的溫度與沒有受到檢測對(duì)象的溫度的影響的周圍區(qū)域的補(bǔ)償溫度之間的差異執(zhí)行相對(duì)溫度分布檢測。當(dāng)由于檢測對(duì)象的異常發(fā)熱或起火而導(dǎo)致在傳感器附近發(fā)生溫度分布變化時(shí)，第一紅外線檢測單元31能夠檢測到該變化。第二紅外線檢測單元32被照射有用于測量的紅外線X。用于測量的紅外線X被在從光源51到傳感器10的光路徑中存在的氣體吸收或散射，并且諸如波長分布和/或光量的物理性質(zhì)從而變化。第二紅外線檢測單元32檢測用于測量的紅外線X的諸如波長分布和/或光量的物理性質(zhì)的變化并且從而檢測在光路徑中存在的氣體。當(dāng)由于檢測對(duì)象的冒煙而導(dǎo)致在傳感器附近發(fā)生氣體成分的變化時(shí)，第二紅外線檢測單元32能夠檢測到該變化。第二紅外線檢測單元32能夠檢測附近產(chǎn)生的任何類型的氣體。由于通過第一紅外線檢測單元31的溫度檢測強(qiáng)烈受到環(huán)境溫度的影響，因此難以僅通過溫度檢測以高靈敏度執(zhí)行檢測對(duì)象的異常檢測。此外，不能夠僅通過利用第二紅外線檢測單元32的氣體檢測來檢測諸如冒煙的氣體變化發(fā)生之前的異常發(fā)熱。在該示例性實(shí)施例中，包括了這兩種情況，從而能夠以高靈敏度檢測檢測對(duì)象的異常發(fā)熱、起火和冒煙。在根據(jù)本示例性實(shí)施例的紅外線傳感器I中，接收并檢測環(huán)境紅外線的第一紅外線檢測單元31和被照射有具有特定物理性質(zhì)的用于測量的紅外線X并且檢測用于測量的紅外線X的物理性質(zhì)的變化的第二紅外線檢測單元32安裝在同一基底10上，因此允許利用一個(gè)小的傳感器I進(jìn)行諸如溫度檢測和氣體檢測的多種不同類型的檢測。在根據(jù)本示例性實(shí)施例的紅外線傳感器I中，因?yàn)閺澢?0用作基底，因此不需要諸如菲涅爾透鏡的會(huì)聚透鏡，紅外濾光器不是必須的，結(jié)構(gòu)是簡單的并且不需要傳感器I的密封等等。根據(jù)本示例性實(shí)施例的紅外線檢測裝置2能夠用作安裝在各種類型的電子設(shè)備上并且檢測電子組件的異常的裝置。圖3示意性地示出了其中根據(jù)該示例性實(shí)施例的紅外線檢測裝置2并入在電子設(shè)備3中的示例。在電子設(shè)備3中，形成在基板62上的多個(gè)電子組件63至65包含在殼體61內(nèi)。在該示例中，電子組件63至65布置在殼體61的底側(cè)上，并且紅外線檢測裝置2布置在殼體61的頂側(cè)上。構(gòu)成紅外線檢測裝置2的紅外線傳感器I和紅外光源51布置在殼體61的頂側(cè)上的對(duì)角位置處。然而，本發(fā)明不限于此，并且可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)紅外線傳感器I和紅外光源51的布局。在紅外線傳感器I中，檢測通過第一紅外線檢測單元31和第二紅外線檢測單元32的檢測的檢測電路(檢測部)41和基于檢測電路41的檢測結(jié)果控制檢測對(duì)象的控制電路(控制部)42安裝在彎曲基底10上，其上還安裝了第一紅外線檢測單元31和第二紅外線檢測單元32，如前所述。在該示例性實(shí)施例，控制電路42電連接到電子組件63至65并且控制這些組件的開/關(guān)、驅(qū)動(dòng)功率等等。下面參考圖4描述使用紅外線檢測裝置2的檢測和控制方法的示例。在第一紅外線檢測單元31中，根據(jù)入射的紅外線的波長和量，在第二電極23的表面上感生出由熱電效應(yīng)引起的表面電荷，并且該表面電荷被作為電信號(hào)輸入到檢測電路41，然后進(jìn)行溫度檢測(步驟S 1)，并且進(jìn)行閾值確定(步驟S2)。在步驟S2中，當(dāng)溫度被確 定為高于閾值時(shí)，信息被輸入到控制電路42。在紅外線傳感器I中，由于多個(gè)熱電元件20布置為陣列，因此能夠檢測傳感器附近的空間的溫度分布。在第二紅外線檢測單元32中，根據(jù)入射的用于測量的紅外線X的波長和量，在第二電極23的表面上感生出由熱電效應(yīng)引起的表面電荷,并且該表面電荷作為電信號(hào)被輸入到檢測電路41，并且然后進(jìn)行氣體檢測(步驟S3)。通過檢測電路41的檢測結(jié)果被輸入到控制電路42。控制電路42基于溫度檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)以及氣體檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)于其是正常水平還是異常水平的確定，并且基于確定結(jié)果控制電子組件63至65的開/關(guān)、驅(qū)動(dòng)功率等等(步驟S4)。例如，當(dāng)在步驟S2中溫度被確定為高于閾值和/或在步驟S3中檢測到異常氣體的存在時(shí)，控制電路42控制電子組件63至65以進(jìn)入節(jié)能模式(步驟S5)或者進(jìn)行緊急停止(步驟S6)。當(dāng)檢測到檢測對(duì)象的發(fā)熱并且其水平不是非常嚴(yán)重時(shí)，電子設(shè)備3被控制為進(jìn)入節(jié)能模式。另一方面，在檢測到起火或冒煙的緊急狀況中，電子設(shè)備3被控制為立即進(jìn)行緊急停止。如上所述，根據(jù)該示例性實(shí)施例，能夠提供紅外線傳感器1，其能夠以簡單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行諸如溫度檢測和氣體檢測的多種不同類型的檢測，并且尺寸小而且成本低,根據(jù)該示例性實(shí)施例還能夠提供包括紅外線傳感器I的紅外線檢測裝置2。(設(shè)計(jì)變化)本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行各種設(shè)計(jì)變化。雖然在上面描述了包括熱電元件20作為紅外線檢測元件的紅外線傳感器1，但是紅外線檢測元件可以具有任何結(jié)構(gòu)，只要其包括其物理性質(zhì)取決于入射的紅外線的性質(zhì)而改變的紅外線檢測材料。除了熱電元件之外的紅外線檢測元件包括使用材料的電阻隨著溫度的變化率的可變電阻紅外線檢測元件、使用半導(dǎo)體P-n結(jié)的電性質(zhì)的變化的結(jié)型紅外線檢測兀件等等。在該示例性實(shí)施例中，描述了其中檢測電路(檢測部41)和控制電路(控制部)42安裝在其上安裝了第一紅外線檢測單元31和第二紅外線檢測單元32的彎曲基底10上的方面。在紅外線檢測裝置2中，檢測電路和控制電路可以布置在傳感器I外部，而沒有并入在傳感器I中。下面描述根據(jù)本發(fā)明的示例。[示例 I](紅外線傳感器和紅外線檢測裝置的制造)制備具有45mm乘30mm的矩形形狀的42合金金屬片(厚度為100 μ m (O. Imm))作
為基底。在該示例中，基底還用作下電極。在基底上，通過氣溶膠沉積方法沉積厚度為15 μ m的PZT陶瓷膜。在陶瓷膜上，以5ym的厚度沉積由銀鉬合金(質(zhì)量比70/30)制成的上電極。之后，陶瓷膜和上電極的堆疊被加工為陣列圖案，其中多個(gè)5mm乘5mm方形布置為3行5列，間隔為3mm。 布置為3行5列的陣列的熱電元件中的一些用作接收和檢測周圍紅外線的第一紅外線檢測單元，并且其它的用作被照射有具有特定物理性質(zhì)的用于測量的紅外線并且檢測用于測量的紅外線的物理性質(zhì)的變化的第二紅外線檢測單元。檢測通過第一紅外線檢測單元和第二紅外線檢測單元進(jìn)行的檢測的檢測電路和基于檢測電路的檢測結(jié)果控制檢測對(duì)象的控制電路包括在傳感器中。最終，整個(gè)傳感器彎曲為弓形形狀，從而基底變?yōu)閺澢?。曲率半徑?0_。發(fā)射用于測量的紅外線的紅外光源被布置為與傳感器相對(duì)，從而獲得根據(jù)本示例性實(shí)施例的紅外線檢測裝置。作為紅外光源，使用發(fā)射具有大約750至IOOOnm的波長的紅外線的紅外燈。在紅外線檢測裝置中，傳感器被固定為保持基底的彎曲形狀。(測試)如圖3中所示，通用電源單元(150X 140X86mm)和上述紅外線檢測裝置并入在一個(gè)殼體內(nèi)，并且從而獲得電子設(shè)備。作為通用電源單元，制備具有相同規(guī)格的下面的三種類型，從而獲得三種類型的電子設(shè)備。模型I :正常操作(正常項(xiàng)目)模型2 :在操作期間發(fā)生異常發(fā)熱(發(fā)熱項(xiàng)目)模型3 :在操作其期間發(fā)生冒煙(冒煙項(xiàng)目)在相同的環(huán)境和在相同的驅(qū)動(dòng)條件下驅(qū)動(dòng)上述三種類型的電子設(shè)備。圖5A示出了模型I (正常項(xiàng)目)的溫度檢測結(jié)果，并且圖5B示出了模型2的溫度檢測結(jié)果(發(fā)熱項(xiàng)目)。在圖5A和5B中，垂直軸表示紅外線量。在傳感器周圍的紅外線的量與傳感器周圍的溫度之間存在關(guān)系，并且它們的變化導(dǎo)致相同的行為。圖6A示出了模型I (正常項(xiàng)目)的氣體檢測結(jié)果，并且圖6B示出了模型3 (冒煙項(xiàng)目)的氣體檢測結(jié)果。在該示例性實(shí)施例中，電子設(shè)備被控制為在紅外線的量超過閾值時(shí)進(jìn)入節(jié)能模式，并且電子設(shè)備被控制為在生成的氣體的量超過閾值時(shí)停止。注意的是，因?yàn)樾枰诎l(fā)生氣體產(chǎn)生時(shí)進(jìn)行緊急停止，因此氣體檢測的閾值被設(shè)置為低于溫度檢測的閾值。在模型I中，進(jìn)行正常驅(qū)動(dòng)。在模型2中，檢測到由于異常發(fā)熱導(dǎo)致的溫度增加并且切換到節(jié)能模式。在模型3中，檢測到冒煙，并且停止驅(qū)動(dòng)。驗(yàn)證的是，通過將根據(jù)本示例性實(shí)施例的紅外線檢測裝置并入在電子設(shè)備中，以高靈敏度檢測到異常發(fā)熱和冒煙，并且適當(dāng)?shù)乜刂齐娮釉O(shè)備的驅(qū)動(dòng)。雖然已經(jīng)參考示例性實(shí)施例具體示出和描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在不偏離權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下能夠?qū)ζ溥M(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的各種改變。本申請(qǐng)基于2010年2月16日提交的日本專利申請(qǐng)No. 2010-031534，并且要求其優(yōu)先權(quán)，其公開通過引用整體并入這里。附圖標(biāo)記列表I紅外線傳感器2紅外線檢測裝置3電子設(shè)備10彎曲基底 IOS凸表面20熱電元件(紅外線檢測元件)21,23 電極22熱電材料(紅外線檢測材料)31第一紅外線檢測單元(溫度檢測單元)32第二紅外線檢測單元(氣體檢測單元)41檢測電路(檢測部)42控制電路(控制部)50紅外線照射部X用于測量的紅外線
權(quán)利要求
1.一種紅外線傳感器,在一個(gè)基底上包括 第一紅外線檢測單元，所述第一紅外線檢測單元包括至少一個(gè)紅外線檢測元件并且接收和檢測環(huán)境紅外線，所述至少一個(gè)紅外線檢測元件包括其物理性質(zhì)取決于入射的紅外線的性質(zhì)而改變的紅外線檢測材料；以及 第二紅外線檢測單元，所述第二紅外線檢測單元包括至少一個(gè)紅外線檢測元件，所述至少一個(gè)紅外線檢測元件具有與所述第一紅外線檢測單元的所述紅外線檢測元件相同的元件結(jié)構(gòu)，所述第二紅外線檢測單元被照射有具有特定物理性質(zhì)的用于測量的紅外線，并且檢測所述用于測量的紅外線的所述物理性質(zhì)的變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紅外線傳感器，進(jìn)一步在所述基底上包括 檢測部，所述檢測部用于檢測通過所述第一紅外線檢測單元和所述第二紅外線檢測單元進(jìn)行的檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外線傳感器，在所述基底上進(jìn)一步包括 控制部，所述控制部用于基于所述檢測部的檢測結(jié)果控制檢測對(duì)象。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任一項(xiàng)所述的紅外線傳感器，其中 所述第一紅外線檢測單元是測量環(huán)境溫度的溫度檢測單元，并且 所述第二紅外線檢測單元是檢測環(huán)境氣體的成分的變化的氣體檢測單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中的任一項(xiàng)所述的紅外線傳感器，其中所述紅外線檢測元件是熱電元件，所述熱電元件包括用作所述紅外線檢測材料的熱電材料和夾著所述熱電材料的一對(duì)電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中的任一項(xiàng)所述的紅外線傳感器，其中所述基底具有凸表面，并且所述第一紅外線檢測單元和所述第二紅外線檢測單元形成在所述凸表面上。
7.一種紅外線檢測裝置，包括 紅外線傳感器，所述紅外線傳感器在一個(gè)基底上包括第一紅外線檢測單元以及第二紅外線檢測單元，所述第一紅外線檢測單元包括至少一個(gè)紅外線檢測元件并且接收和檢測環(huán)境紅外線，所述至少一個(gè)紅外線檢測元件包括其物理性質(zhì)取決于入射的紅外線的性質(zhì)而改變的紅外線檢測材料，所述第二紅外線檢測單元包括至少一個(gè)紅外線檢測元件，所述至少一個(gè)紅外線檢測元件具有與所述第一紅外線檢測單元的所述紅外線檢測元件相同的元件結(jié)構(gòu)，所述第二紅外線檢測單元被照射有具有特定物理性質(zhì)的用于測量的紅外線，并且檢測所述用于測量的紅外線的所述物理性質(zhì)的變化；以及 紅外線照射部，所述紅外線照射部用于利用所述用于測量的紅外線選擇性地照射所述紅外線傳感器的所述第二紅外線檢測單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的紅外線檢測裝置，進(jìn)一步包括 檢測部，所述檢測部用于檢測通過所述第一紅外線檢測單元和所述第二紅外線檢測單元進(jìn)行的檢測。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紅外線檢測裝置，進(jìn)一步包括 控制部，所述控制部用于基于所述檢測部的檢測結(jié)果控制檢測對(duì)象。
10.一種電子設(shè)備，包括 根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任一項(xiàng)所述的紅外線檢測裝置；以及 用作所述檢測對(duì)象的電子組件。
全文摘要
提供了一種紅外線傳感器，其能夠以簡單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行包括基于溫度的檢測和基于氣體的檢測的多種不同類型的檢測，并且允許尺寸和成本方面的降低。紅外線傳感器(1)具有第一紅外線檢測單元(31)，其包括至少一個(gè)紅外線檢測元件(20)并且接收和檢測環(huán)境紅外線，該至少一個(gè)紅外線檢測元件包括其物理性質(zhì)取決于入射的紅外線的性質(zhì)而改變的紅外線檢測材料(22)；以及第二紅外線檢測單元(32)，其包括至少一個(gè)紅外線檢測元件(20)，該至少一個(gè)紅外線檢測元件具有與第一紅外線檢測單元(31)的紅外線檢測元件相同的元件結(jié)構(gòu)，該第二紅外線檢測單元被照射有具有特定物理性質(zhì)的用于測量的紅外線照射(X)，并且檢測所述紅外線(X)的物理性質(zhì)的變化。第一紅外線檢測單元(31)和第二紅外線檢測單元(32)位于同一基板(10)上。
文檔編號(hào)H01L37/00GK102762965SQ20108006401
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月16日
發(fā)明者佐佐木康弘, 又賀純一郎, 巖波瑞樹, 酒井浩, 高橋尚武 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社