JPH01185420A - 赤外線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は焦電素子を用いている赤外線検出器に関するも
のである。

〔従来の技術〕

例えばタンタル酸リチウムよりなる焦電素子を用いた赤
外線検出器は、焦電素子から赤外線を検出した出力を連
続的に得るためには、焦電素子に入射する赤外線を断続
させる必要がある。そのため一般には羽根を取付けたモ
ータにより、焦電素子に入射する赤外線を断続させてい
るが、モータを使うためにチョッパ機構が大型化すると
ともに高価となるのを避は得ない。

したがって、それとは別に、例えば特開昭５５−５４４
１８号公報には第１０図に示す如き赤外線検出器が提案
されている。この赤外線検出器は、断面コ字状のケース
ｌ内の下部に、Ｕ字状の磁気ヨーク７を配設している。

磁気ヨーク７の磁極７ａ、７ｂには夫々励磁コイル８．
８を巻回している。磁極７ａには逆り字状の弾性金属片
９の基部を取付けており、その先端部を磁極７ｂと適長
離隔して対向すべく延出させている。弾性金属片９の先
端部には赤外線を遮断する遮蔽板６を起立させており、
その遮蔽Ｆｉ６はケース１に設けている赤外線が入射す
る窓部２を閉塞している。

遮蔽板６の窓部２と対向していない面倒であり、窓部２
と対向する位置には両面に電極４ａ、４ｂを形成してい
る焦電素子３を、電極４ａを窓部２側として配設してい
る。この焦電素子３の電極４ａは接地され、電極４ｂは
赤外線量を検出する検出回路５と接続されている。それ
故、励磁コイル８．８に交流電流を通電すると、磁極７
ｂと弾性金属片９との間に電磁力が作用して弾性金属片
９の先端部が矢符方向に振動する。それにより窓部２か
ら入射した赤外線が断続し、断続した赤外線が焦電素子
３に入射して、その出力が検出回路５に与えられ、検出
回路５は赤外線量に相応する信号を出力する。

また、同公報には第１１図に示す如き赤外線検出器が示
されている。

ケース１内にはリング状の磁気ヨーク７を配設しており
、その磁気ヨーク７の中心には、外周面が磁気ヨーク７
から適長離反している円柱状の永久磁石からなる磁極１
０を配設している。磁気ヨーク７の上方には、駆動コイ
ル１１を巻回した巻枠１２を取付けている巻枠取付板１
３を、ダイヤフラム１４を介してケース１に取付けてお
り、巻枠１２の駆動コイル１１部分は磁気ヨーク７と磁
極１０との間に位置している。巻枠取付板１３の上面に
は遮蔽板６が起立しており、ケース１の上部開口を通っ
てケース１の上方まで延出している。ケースｌの上部に
は、赤外線が入射する窓部２を設けた断面り字状の張出
部１ａを設けている。張出部１ａとケース１の上部との
間で窓部２と対向する高さ位置に、電極４ａを窓部２側
に向けた焦電素子３を配設している。

この電極４ａは接地しており、電極４ｂは赤外線量を検
出する検出回路５と接続されている。この赤外線検出器
は、駆動コイル１１に交流電流を流すことにより磁気ヨ
ーク７と駆動コイル１１との間に電磁力が作用して巻枠
取付板１３が上下振動し、遮蔽板６が窓部２を開閉する
。そのため窓部２から焦電素子３に入射する赤外線が断
続し、断続した赤外線が焦電素子３に入射して検出回路
５により赤外線量を連続的に検出する。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述したように第１０図に示した赤外線検出器は、弾性
金属片９の基部を磁気ヨーク７の一方の磁極７ａに取付
けていて、その先端部を他方の磁極７ｂと対向させて取
付けている。そのため赤外線の断続をより確実になすべ
く、遮蔽板６の振幅を大きくするためには、弾性金属片
９と磁極７ｂとの距離を大きくする必要があり、それに
よって励磁コイル８．８の励磁電力を大きくしなければ
ならず、磁気ヨーク７及び弾性金属片９からなるチョッ
パ機構が大型化する。それ故、赤外線検出器を小型化で
きないという問題がある。

一方、第１１図に示した赤外線検出器は、遮蔽板６を安
定に振動させるためにはダイヤフラム１４の機械的強度
を大きくしなければならず、そのため駆動コイル１１に
よる大きな駆動力を必要として、磁気ヨーク７及び駆動
コイル１１からなるチョッパ機構が大型化する。したが
って、赤外線検出器を小型化できないという問題がある
。

本発明は前述した課題に鑑み、小型のチョッパ機構で遮
蔽板に大きい振幅を与え得る赤外線検出器を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る赤外線検出器は、焦電素子に入射する赤外
線を、振動する遮蔽板により断続すべくなしてある赤外
線検出器において、基部を弾持した腕具の先端側に、前
記焦電素子に入射する赤外線を遮断する遮蔽板を取付け
ており、前記腕具の基部と先端部との中間位置に腕具を
長さ方向と直交する方向に振動させるチョッパ機構を備
えていることを特徴とする。

〔作用〕

基部を弾持した腕具の中間部に設けたチョッパ機構が、
腕具をその長さ方向と直交する方向に振動させる。腕具
の振動により腕具に取付けた遮蔽板が焦電素子に入射す
る赤外線を断続する。断続した赤外線が焦電素子に入射
する。

よって焦電素子は赤外線を連続的に検出する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。

第１図及び第２図は本発明に係る赤外線検出器の断面図
及びそのｎ−ｎ線断面図である。矩形状をした絶縁物の
ステム２０の上面には、その長さ方向の一側寄りであり
幅方向の略中央位置に、上面に円形の赤外線透過孔２１
ａを設けており、赤外線を透過しない材質からなる有底
円筒状のセンサケース２１を取付けており、赤外線透過
孔２１ａには赤外線を透過する例えばシリコンからなる
板状の窓材２２を貼付けて閉塞している。このセンサケ
ース２１の下側開口部は、絶縁体２３で囲まれた端子２
４゜２４を設けた基台２５によって封止されている。セ
ンサケース２１はその基台２５をステム２０の上面に載
置していて、ステム２０に端子２４．２４を挿通させて
導出して適宜固定手段でステム２０に固定している。

そして、前記基台２５の上面には正方形状の焦電素子２
６を固定的に取付けて、焦電素子２６の図示しない電極
を端子２４　、２４と図示しないリード線により接続し
ており、これらにより赤外線検出部Ａを構成している。

一方ステム２０の他側端部寄り上面には、チヨ・７パホ
ルダ２７．２７をステム２０の長さ方向と直交する方向
に並設しており、そのチョッパホルダ２７．２７間に、
短冊状の金属又はプラスチック板からなる腕具２８の基
部２８ａを挿入して、腕具２８を厚さ方向に挾持してい
る。この腕具２８の基部２８ａは、チョッパホルダ２７
で挾持される部分より若干長く薄肉となっており、腕具
２８は基部２８ａを支点にして長さ方向と直交する方向
に振動可能になっている。この腕具２８はセンサケース
２１の側方まで延出しており、腕具２８の先端の下端部
にはセンサケース２１側に向けて延出する正方形状の遮
蔽板２９を一体的に設けている。この遮蔽板２９はセン
サケース２１の上方の高さ位置に選定しである。また遮
蔽板２９のセンサケース２１側の端縁は焦電素子２６の
略中心に達している。腕具２８の基部２８ａ側寄りの左
、右両面には長方形状の永久磁石３０．３０を夫々固着
しており、その永久磁石３０．３０の側方にはそれらの
永久磁石３０．３０と適長離隔して対向する端部を有す
る横向きＣ字状の例えばフェライト板からなるヨーク３
１を配設している。このヨーク３１の対向している各端
部には例えはゴムからなるダンパ３２．３２を夫々固着
しており、ヨーク３１の下部側には励磁コイル３３を巻
回している。そしてこのヨーク３１は、ステム２０上に
固定している取付台３４に固定しである。前記励磁コイ
ル３３の各端部は、ステム２０を挿通させて設けたコイ
ル接続端子３５．３５に各接続されている。そして、前
記永久磁石３０．３０と、ヨーク３１と、励磁コイル３
３とにより腕具２８を振動させるチョッパ機構Ｂを構成
している。更に、ステム２０には、赤外線検出部Ａ及び
チョッパ機構Ｂを覆う直方体状のキャップ３６を被着さ
せており、キャップ３６には前記赤外線透過孔２１ａと
対向する部分に開口部３６ａを設けている。

このように構成した赤外線検出器は、ステム２０から導
出されているコイル接続端子３５．３５に交流電源（図
示せず）を接続して励磁コイル３３に通電すると、ヨー
ク３１が励磁される。それによりヨーク３１の端部と、
これと対向している永久磁石３０．３０との間に電磁力
が作用して腕具２８がヨーク３１の端部に固着している
ダンパ３２，３２間で腕具２８の長さ方向と直交する方
向に振動する。この振動は、腕具２８の基部２８ａを固
定した、その基部２Ｂａ寄りで腕具２８を振動させるか
ら、腕具２８の先端に設けた遮蔽板２９の振幅は、腕具
２８の基部２８ａから永久磁石３０までの距離をＸ、永
久磁石３０から遮蔽板２９までの距離をｙとすると、ｙ
／ｘに拡大されたちのとなり、所謂梃の原理で腕具２８
の先端側を大きく振動させることになる。それ故、キャ
ンプ３６の開口部３６ａを通って焦電素子２６に入射す
る赤外線を平面内で振動する遮蔽板２９によって安定し
て断続させることができ、その断続する赤外線が焦電素
子２６に入射し、赤外線を連続的に検出する。

なお腕具２８が振動する振幅は、励磁コイル３３に与え
る電力に関連するが、所定の振幅を超えた場合はヨーク
３１の端部に固着しているダンパ３２，３２に当接し腕
具２８の振幅が規制される。

第３図及び第４図は本発明の他の実施例を示した赤外線
検出器の断面図及び第３図における■−■線断面図であ
る。金属性のステム２ｏの一側寄り上面には正方形状の
基台２５を取付けており、その基台２５上には焦電素子
２６を取付けている。この焦電素子２６には、上部に赤
外線透過孔２１ａを開口しているセンサケース２１を被
せており、センサケース２１を基台２５に固定している
。センサケース２１の内側の基台２５には、ステム２０
から絶縁して挿通させたビン２４．２４を導出させてお
り、このビン２４．２４と焦電素子２６の図示しない電
極とが接続されている。

ステム２０の他側端部寄りにはステム２０の短辺方向に
チョッパホルダ２７．２７を並設しており、一方のチョ
ッパホルダ２７には短冊状の板からなる腕具２８の薄肉
の基部２８ａを挾持して支持している。この腕具２８は
センサケース２１の側方まで延出している。腕具２８の
先端側下面にはセンサケース２１側へ延出している正方
形の遮蔽板２９を一体的に設けている。この遮蔽板２９
のセンサケース２１側端縁は焦電素子２６の略中央に達
している。そして腕具２８の基部２８ａ寄りの後述する
ヨーク３１例の面に永久磁石３０を固着している。チョ
ッパホルダ２７．２７によってヨーク支持材３７が支持
されており、そのコーク支持材３７に略Ｃ字状のヨーク
３１を横倒し状態に取付けている。ヨーク３１には励磁
コイル３３を巻回しておりその各端部を、ステム２０と
絶縁して挿通させたコイル接続端子３５．３５に接続さ
れている。

ヨーク３１と腕具２８とは適長離隔しており、ヨーク３
１の対向する端部の一方には、腕具２８に上方から遊嵌
したＣ字状のストッパ３８を取付けている。

そしてこのストッパ３８の内側端面と対向する永久磁石
３０との間又はストッパ３８の内側端面と対向する腕具
２８との間は等長寸法となっている。またステム２０に
はその上方を覆うキャップ３６を取付けており、キャッ
プ３６の前記赤外線透過孔２１ａと対向する部分に開口
部３６ａを開設し、その開口部３６ａは赤外線を透過す
る窓材３９で閉塞している。

この赤外線検出器も第１図及び第２図に示したものと同
様に、ヨーク３１を交流励磁することにより腕具２８を
その基部２８ａを支点にして振動させ得て、遮蔽板２９
を大きい振幅で振動させ得て焦電素子２６に入射する赤
外線を断続させ得、焦電素子２６により赤外線を連続的
に検出する。この腕具２８の最大振幅はストッパ３８の
内側端面間距離で規制される。

第５図は本発明の更に他の実施例を示す赤外線検出器の
一部破断斜視図である。ステム２０上には基台２３及び
チ四フパ蟇台４０を夫々取付けており、基台２３上には
焦電素子２６を取付けた焦電素子取付板４１を、その位
置を調整可能に取付けている。また焦電素子取付板４１
上には、上面に赤外線透過孔２１ａを形成した円錐台形
状のセンサケース２１を、焦電素子取付板４１に取付け
た焦電素子２６に被せて取付けている。

焦電素子２６の電極はステム２０及び基台２３を挿通し
ているピン２４と接続している。また焦電素子取付板４
１上には周囲温度補償用ダイオード４２を配設しており
、図示しない端子具を介してそのダイオード４２の端子
電圧を得、その端子電圧に基づいて外部回路により焦電
素子２６の出力の温度補償が行えるようになっている。

チョッパ基台４０上の端部寄りにはチョッパホルダ２１
を取付けており、このチョッパホルダ２１には弾性を有
する薄板からなる弾性体４３を介して短冊状の腕具２８
を取付けている。

そしてこの腕具２８は弾性体４３を支点にして、腕具２
８の長さ方向と直交する方向に振動可能になっている。

腕具２８の先端側にはその先端から適長した向きに屈曲
した後ステム２０と平行させた遮蔽板２９を一体的に取
付けている。この遮蔽板２９の高さはセンサケース２１
の若干上方位置にしである。腕具２８の弾性体４３寄り
の一面には長方形の永久磁石３０を固着しており、その
永久磁石３０にはダンパ３２を固着している。永久磁石
３０を取付けていない腕具２８の他面にはダンパ３２の
みを固着しである。そして永久磁石３０と適長離隔して
対向する位置に励磁コイル３３を巻回しである電磁石４
４を配設している。

励磁コイル３３の各端部はステム２０及びチョッパ基台
４０を挿通させているコイル接続端子３５．３５と接続
されている。腕具２８にダンパ３２のみを固着している
側には、ダンパ３２と適長離隔して対向させたストッパ
３８を配設している。

ステム２０にはその上方を覆うキャップ３６を取付けて
封止しており、キャップ３６の前記赤外線透過孔２１ａ
と対向する面には円形開口部３６ａを形成しており、そ
の開口部３６ａは例えばシリコンの窓材３９で閉塞され
ている。

この赤外線検出器は励磁コイル３３に交流電流を流すこ
とにより、電磁石４４、永久磁石３０との間に電磁力が
作用して腕具２８が振動する。それにともない遮蔽板２
９が矢符方向に振動し開口部３６ａから焦電素子２６に
入射する赤外線を断続させる。よって、焦電素子２６が
赤外線を連続的に検出する。腕具２８の振幅が過大にな
るとダンパ３２，３２がストッパ３８又は電磁石４４に
当接してその振幅が規制される。

第６図及び第７図は本発明の赤外線検出器の更に他の実
施例を示す断面図及び■−■線断面図である。

例えば合成樹脂により形成されている長方形状のステム
２０には周縁に沿った枠部２０ａが起立しており、この
枠部２０ａより内側の長辺方向−側寄りには、円形の貫
通孔２０ｂが形成されており、その貫通孔２０ｂは深さ
方向の途中に段部を有しそれより下側が大径となってい
る。この貫通孔２０ｂの側方には長方形状の凹部２０ｃ
が形成されており、この凹部２０ｃの深さ方向の途中に
は段部が形成されて、それより下側は幅寸法が短くなっ
ている。前記貫通孔２０ｂ内には、上部に設けた赤外線
透過孔２１ａを窓材２２で閉塞するとともに、下端部を
基台２３で封止したセンサケース２１を配設している。

そしてセンサケース２１内の基台２３上には焦電素子２
６を配設していて赤外線検出部Ａを構成している。

焦電素子２６の図示しない電極は、基台２３に取付はタ
ヒン２４．２４と接続されており、これらのピン２４゜
２４ハ、ステム２０の下面に接合させたプリント基板４
５を挿通して導出されている。凹部２０ｃにはＣ字状を
しており、励磁コイル３３を巻回しているヨーク３１が
配設されている。励磁コイル３３の各端部にステム２０
及びプリント基板４５を挿通したコイル接続ピン３５と
接続されている。ヨーク３１の端部が対向している側に
は、ヨーク３１がら適長離隔しており、ヨークの端部の
対向方向に平行し先端部をセンサケース２１の側方まで
延出させている短冊状の薄板からなる腕具２８を配設し
ている。

この腕具２８の基部２８ａは適長寸法だけ薄肉となって
おり、その基部２８ａをステム２ｏに起立させた２本１
組の支持ピン４６．４７を２組並設している、それらの
支持ピン４６．４７間に差し込んで腕具２８を支持して
いる。腕具２８の先端部には、その下端部からセンサケ
ース２１側へ延出する遮蔽板２９を一体的に設けている
。

この遮蔽板２９はセンサケース２１の上方に位置する高
さとなっている。また腕具２８のヨーク３１と対向する
面には長方形の永久磁石３ｏを固着している。

そして永久磁石３０とヨーク３１と励磁コイル３３とに
より腕具２８を振動させるチョッパ機構Ｂを構成してい
る。ステム２０にはその上方を覆うキャンプ３６を被着
させており、キャップ３６とステム２ｏとプリント基板
４５とをボルト５０．５０により締付けて一体的に組立
ており、キャップ３６には赤外線透過孔２１ａと対向す
る部分に開口部３６ａを形成しである。

この赤外線検出器も前記同様にチョッパ機構Ｂにより腕
具２８を振動させて、梃の原理により遮蔽板２９を大き
い振幅で振動させて、焦電素子２６に入射する赤外線を
断続させ、赤外線を連続的に検出する。なお、この構成
によれば赤外線検出部Ａのセンサケース２１は封止され
ているから、赤外線検出部Ａが故障した場合は、それを
単体で簡単に取換え得る。また腕具２８は支持ピン４６
．４７間に差し込んで簡単に仮支持できるから組立工程
においてチョッパ機構Ｂの動作を容易に点検でき、動作
不良の場合には支持ピン４６．４７間から抜取って正常
なものと簡単に取替えできる。そして正常動作を確認し
た場合は、支持ピン４６．４７と腕具２８の基部２８ａ
とを接着剤により接着させて抜止めを図り得る。

第８図はチョッパ機構Ｂの変形例を示した断面図である
。遮蔽板２９を設けている腕具２８の片面に筒状の巻枠
５１を設けており、この巻枠５１に駆動コイル５２を巻
回している。腕具２８の基部２８ａは支持ピン４６．４
７間に差し込まれている０巻枠５１は円筒磁極５３とそ
の中心に位置している中心磁極５４との間に配設されて
いる。したがって、このチョッパ機構Ｂは駆動コイル５
２に交流電流を流すと、駆動コイル５２と円筒磁極５３
及び中心磁極５４との間に電磁力が作用して巻枠５１が
円筒磁極５３内に人出して腕具２８が振動し、遮蔽板２
９を振動させ得る。

第９図は、本発明の赤外線検出器の他の実施例を示す一
部破断斜視図である。直方体状のステム２０の上面−側
には断面Ｖ字状の腕具支持板５５が取付けられており、
この腕具支持板５５には、金属又は合成樹脂製の棒状を
した腕具２８の基部がシリコンゴムからなる弾性体４３
を介して支持されている。

腕具２８の先端部には赤外線を断続する遮蔽板２９を腕
具２８の長さ方向に延出させて取付けている。この遮蔽
板２９の先端は、ステム２０の上面と平行している支持
体５６の案内溝５６ａに摺動自在に挿入されている。こ
の案内溝５６ａは遮蔽板２９を案内するとともに遮蔽板
２９の振幅を規制するようになっている。そして遮蔽板
２９の下方には、焦電素子２６を配設して封止しである
センサケース２１を配設しており、その上面には窓材２
２で閉塞している赤外線透過孔２１ａが形成されている
。腕具２８の基部と先端部との中間位置には、腕具２８
の長さ方向と直交し腕具２８の両側に延出させた短寸板
状の永久磁石３０゜３０を夫々取付けている。そしてこ
れらの永久磁石３０．３０の側方には永久磁石３０．３
０が人出可能な空心駆動コイル５７．５７を適長離隔さ
せて同一軸線上に対向配置しである。これらの空心駆動
コイル５７．５７内には永久磁石３０．３０を夫々臨ま
せており、空心駆動コイル５７．５７と永久磁石３０．
３０とによりチョッパ機構Ｂを構成している。空心駆動
コイル５７．５７はともに同方向に巻回されていて、直
列接続してあり、直列接続した空心駆動コイル５７．５
７の夫々の端部はコイル接続ビン３５．３５に各接続さ
れている。

このように構成した赤外線検出器は、空心駆動コイル５
７．５７に交流電流を流すことにより、空心駆動コイル
５７　、５７内に交流磁界を生じ空心駆動コイル５７．
５７と永久磁石３０．３０との間に電磁力が作用し、腕
具２８が矢符方向に振動する。

それにより遮蔽板２９が案内溝５６ａに案内されて振動
し、赤外線透過孔２１ａに入射する赤外線を断続させる
。

それ故、この赤外線検出器も、腕具２８の中間位置を、
チョッパ機構Ｂにより振動させるから、梃の原理により
腕具２８の先端を大きい振幅で振動させることができる
。またチョッパ機構Ｂにはヨーク等の鉄心を必要としな
いから小型、軽量を図り得るとともに安価な赤外線検出
器を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によればチョッパ機構を小
型になし得るとともに、梃の原理を用いて遮蔽板を大き
な振幅で振動させることができる。

そのため焦電素子に入射する赤外線を確実に断続させる
ことができて小型で検出効率が高い赤外線検出器を提供
できる優れた効果を奏するつ

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る赤外線検出器の断面図
及びそのｎ−ｎ線断面図、第３図及び第４図はその他の
実施例を示す断面図及びその■−■線断面図、第５図は
本発明の他の実施例を示す一部破断斜視図、第６図及び
第７図は本発明の他の実施例を示す断面図及びその■−
■線断面図、第８図はチョッパ機構の変形例を示す部分
断面平面図、第９図は本発明の他の実施例を示す一部破
断斜視図、第１０図及び第１１図は従来の赤外線検出器
の模式図である。 ２０・・・ステム　２１・・・センサケース　２６・・
・焦電素子３０・・・永久磁石　３１・・・ヨーク　３
３・・・励磁コイル３６・・・キャップ　４３・・・弾
性体　４６．４７・・・支持ピン５２・・・励磁コイル
　５４・・・中心磁極５７・・・空心駆動コイル　Ａ・
・・赤外線検出部Ｂ・・・チョッパ機構 特　許　出願人　　三洋電機株式会社 代理人　弁理士　　河　野　　登　夫 第　１１＄ 第　３　　図 第　　４　　図 算　５　記 第　　６　口 第　７　団 ｂ 椰　８５］ 第　９　図 第　１０　　閏 第　１１　　閏

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、焦電素子に入射する赤外線を、振動する遮蔽板によ
   り断続すべくなしてある赤外線検出器において、基部を
   弾持した腕具の先端側に、前記焦電素子に入射する赤外
   線を遮断する遮蔽板を取付けており、前記腕具の基部と
   先端部との中間位置に腕具を長さ方向と直交する方向に
   振動させるチョッパ機構を備えている赤外線検出器。