JPH03107731A - 赤外線センサ - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は赤外線センサに関する。

（ロ）従来の技術 従来、焦電体を用いた赤外線センサには、チョッパと呼
ばれる赤外線の光量を周期的に変化させる装置が必要で
ある。このセンサのチョッパには、回転体又は振動体等
が用いられているが、構造が大型になり、コスト的にも
高く、消費電力やノイズが大きいといった欠点があった
。そこで、静止型で小型化が可能なものとして液晶の電
気光学効果を用いた赤外線調光素子が提案されている（
特開昭５９−１５８０８９号公報、特開昭６１−２５４
８２５号公報、特開昭６２−２３４１２４号公報参照）
。既に公開されている公報の中で、特開昭６２−２３４
１２４号公報には、　Ｔ　Ｎ　（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅ
ｏ＋ａｔｉｃ）型といわれる液晶を利用することが記載
されているが、現在、ＴＮｐ！：！の他には、光散乱を
利用して光量を調整するＤＳＭ型もある。

そこで、液晶素子を用いた赤外線センサの一例を第２図
に示す。支持台（３０）上に焦電素ｆ−（３１）が取り
付けられ、この焦電素７’　（３１’）を覆うキャップ
（３２）が設けられており、このキャップ（３２）には
赤外線を焦電素子（３１）にまで導く窓部（３３）が開
かれている。そして、このキャップ（３２）の窓部（３
３）上に液晶素子（３４）が配置されていて、この液晶
素子（３４）への給電を周期的に行うことによって、焦
電素子（３１）へのチョッピングを行う構成を採ってい
る。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかし、に述した構造のセンサを用いる場０合、センサ
の感度及び精度に不充分な点があった。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明による赤外線センサは、支持台上に取り付けられ
た焦電素子と、この素子の前面に配置され、該素子に対
してチョッパの働きを成すための液晶素子と、前記焦電
素子及び液晶素子を筺うキャップと、を備え、このキャ
ップには上記液晶素子を介して焦′ｔｋ素トへ赤外線を
導入する窓部が設けられていることから成っている。

（ホ）作用 本発明によれば、キャップに設けられた窓部から赤外線
が照射され、液晶素子表面に到達し、赤外線の光量を周
期的に変化させ、焦電Ｘｆ−により赤外線を感知してい
る。

（へ）実施例 以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する
。第１図は本発明による赤外線センサの側面断面図を例
示したものである。（１）は焦電素子で、ステムなどの
支持台（２）ｔに設けられている。支持台（２）には焦
電素子（１）を被せるように液晶素子支持具（３）を設
置し、この支持具（３）上に液晶素ｆ（４）が取り付け
られている。この液晶素子（４）は２枚の透明基板（５
）（５）と、その基板（５）（５）に挟まれた微少空隔
（セルギャップ１５μｍ）に封入された液晶材料、例え
ばＮ１）−５（Ｃ１，０−−Ｎ＝Ｎ−−Ｃ，Ｈ，、、バ
ラアゾキシアニソール、ｌルク・ノヤパ・製）とから成
っている。この液晶素ト（４）を駆動する動作形態とし
てＤＳＭｙ！：ｌを用いている。（６）は液晶素子−＜
４＞に対するリード線であり、基板（５）から支持台（
２）へと連なっている。

（７）は焦電ＸＦ（１）及び液晶素子−（４）を覆うキ
ャップで、支持台（２）上に設置されており、このキャ
ップ（７）には液晶２ｆ（４）を介して焦電素ｒ−（＋
）へ赤外線を導くと共に、液晶素−７−（４）での光散
乱を防止する窓部（８）が設けられている。この装置の
大きさは、支持台（２）より基板（５）までが高さ１５
■、液晶素子（４）の厚さ１ｍ、そしてキャップ（７）
の厚さがｌＯ閣である。

このように構成された赤外線センサにおいて、赤外線は
キャップ（７）の窓部（８）を通して到来する。

−・方、液晶素子（４）への給電を１８期的に行うこと
によって、この液晶素子（４）は該素子（４）を透過す
る赤外線を周期的に変化させる。従って、キャップ（７
）の窓部（８）を通して到来する赤外線の光量が周期的
に変化するので焦電素子（１）が赤外線を検知してセン
サ機能を発揮する。

次に、赤外線センサの出力評価における各種の条件につ
いて第３図を用いて説明する。

ここで、（１）は焦を素子で、（４）は液晶素ｆである
。（１１）はロックインアンプで、（１２）は液晶素子
駆動回路、（１３）は赤外線放射体である。この赤外線
放射体（１３）の表面温度を１００℃とし、液晶素子駆
動回路（１２）により液晶素′Ｉ−（４）を作動させ、
ロックインアンプ（１１）で、焦電素Ｆ（＋）に生ずる
出力を測定した。また、第４図は液晶素子（４）に印加
する電圧を示した駆動波形図で、±２５ＶレベルでＯＮ
、０レベルでＯＦＦとなるので、ｌ　Ｈｚの周期でＯＮ
、ＯＦＦ変化させていることになる。

この測定条件丁における測定結果を第５図に示す。第５
図は視野角（１８−２６’　）と出力との関係を示して
おり、く実＠Ａ＞は本発明の赤外線センサ、く破線Ｈ＞
は第２図に示した従来構造の特性図である。この図より
明らかな様に、従来構造と比較すると、同じ視野角の場
合、本発明の赤外線センサ〈実ｇｌｌＡ＞の方が出力が
大きいことが判る。

次に、第６図は視野角を２２，４°に固定し、両センサ
と赤外線放射体（１３）との距ｉ！ｔ（ｄ　）を変化さ
せて出力測定し比較した特性図である。図より本発明の
赤外線センサ〈実線ａ〉の方が従来の赤外線センサく破
線ｂ〉よりも出力は一定で、従来の赤！Ｉ＋線センサ〈
破線１）＞では距離依存性が見られ、センサとしての性
能が劣ることが判る。

さらに、第７図は本発明の赤外線センサにおいて、赤外
線がキャップ（７）の窓部（８）より入り、液晶ｇｆｃ
４＞に達する迄のキャップ（７）の厚みを変えて、その
出力測定の結果を示した特性図である。図より朗らかに
キャップ（７）の厚みが太き（なる程、出力は大きくな
ることが判る。

続いて、第８図はセンサの出力を比較するために設けた
３種類のセンサの側面断面図を例示したものである。従
来の赤外線センサ（ア）、本発明の赤外線センサでキャ
ップ（７）の厚みを薄く形成させた場合（イ）、本発明
の赤外線センサでキャップ（７）の厚みを火き（形成さ
せた場合（つ）を比較し、視野角及びセンサと赤外線放
射体（１３）の距離を一定として、出力測定すると、 （ア）＜（イ）〈（つ） という出力測定結果となる。これはＤＳＭ型液晶Ｘｆに
おいて、電圧の印加状態をＯＮ状１ｓ（チヨ・ｌパ閉状
！！りにすると、視野外からの赤外線が液晶チョッパに
より光ｉ′１５Ｃ乱されてセンサに到達すると考えられ
、赤外線をより正確に検知するためには、より厚く作ら
れたキャップを用い、液晶素子に対する光散乱を防ぐよ
うにすると、センサの出力は高く、精度は向上する。

（ト）発明の効果 本発明によれば、支持台上に取り付けられた焦電素子と
、この素ｆの前面に配置され、該素子に対してチョッパ
の動きを成すための液晶素ｆと、前記焦電素子及び液晶
素子を覆うキャップと、を備え、このキャップには上記
液晶素子を介して焦電素ナヘ赤外線を導入する窓部が設
けられているので、従来のセンサに比ベセンサの出力が
大きく、精度のよいものを得ることができる。

又、そのセンサのキャップは赤外線を感知可能な限り厚
く形成すると、より−・層性能の良いセンサを得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の赤外線センサの側面断面図、第２図は
従来の赤外線センサを示した側面断面図、第３図は赤外
線センサの測定系を示すための構成図、第４図は液晶素
子に印加する゛電圧を示す駆動波形図、第５図は赤外線
センサの視野角を変化させた場合の特性図、第６図は赤
外線センサのセンサと赤外線放射体との距離を変化させ
た場合の特性図、第７図は赤外線センサのキャップの厚
みと視野角を変化させた場合の特性図、第８図は３種類
の赤外線センサを比較した側面断面図である。 （ｌ　０３１）・・・焦電素子−１ （２）（３０）・・・支持台、 （４）（３４）・・・液晶素子、 （７）（３２）・・・キャップ、 （８）（３３）・・・窓部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持台上に取り付けられた焦電素子と、この素子
   の前面に配置され、該素子に対してチョッパの働きを成
   すための液晶素子と、前記焦電素子及び液晶素子を覆う
   キャップと、を備え、このキャップには上記液晶素子を
   介して焦電素子へ赤外線を導入する窓部が設けられてい
   ることを特徴とする赤外線センサ。
2. （２）前記焦電素子及び液晶素子を覆う前記キャップに
   おいて、液晶素子に赤外線が到達する迄の前記キャップ
   の厚さを前記焦電素子が赤外線を感知可能程度に大きく
   形成させることを特徴とする請求項（１）記載の赤外線
   センサ。