JPH03202724A - 赤外線検出装置 - 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 本発明は焦電素子等の赤外線検出素子を用いた赤外線検
出装置に関するものである。

（ロ）従来の技術 例えばタンタル酸リチウムよりなる焦［Ｘ子を用いた赤
外線検出装置は、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。

したがって、このような従来例とは別に、例えば特開昭
５５−５４４１８号公報（ＧＯＩＪ５／１４）には第１
５図に示す如き赤外線検出装置が提案されている。この
赤外線検出装置は、断面コ字状のケース（１）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れて
いる。弾性金属片（９）の先端部に赤外線を遮断する遮
蔽板（６）を起立させており、その遮蔽板（６）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）０１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
（７ｂ）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。

（ハ）発明が解決しようとする課題 前述したように第１５図に示した赤外線検出装置は、弾
性金属片（９）の基部を磁気ヨーク（７）の−方の磁極
（７ａ）に取付けていて、その先端部を他方の磁ｉ　（
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、そのためには励磁コイル（
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、赤外線検出装置を小型化でき
ないという問題がある。

また、この検出装置を水平状態から傾けた場合重力が弾
性金属片（９）の振幅方向にかかる為、遮蔽板（６）が
窓部（２）から入射する赤外線を遮る時間が水平状態の
場合と変わってしまう。

このため、焦電素子（３）の出力が変化して、検出回路
（５）からの出力に誤差が生じる。したがって、この赤
外線検出装置は水平状態でしか使用できないという問題
がある。

本発明は上述の問題に鑑み為されたものであり、小型の
チョッパ機構で遮蔽板に大きい振幅を与え、かつ重力の
影響を受けず、水平状態から傾けても安定した振動が得
られる赤外線検出装置を提供することを目的とするもの
である。

また、赤外線検出装置は被測定物のみを正確に焦電素子
の視野内にとらえる必要があるため、透光窓を介して焦
電素子に入射させる赤外線の視野光軸を精度良く（一般
に、ズレ０．５度以内）合わせる必要がある。

従って、本発明は赤外線の視野光軸を容易に精度良く位
置合わせできる赤外線検出装置を提供する。

更に、上述の従来の赤外線検出装置は励磁コイル（８）
に正・負の電圧を交互に印加して遮蔽板（６）を振動さ
せているため、２つの直流電源を必要とする。

そこで、本発明は正または負電源のみの１つの直流電源
で駆動できるようにした赤外線検出装置を提供するもの
である。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は長子方向に伸びる回動片を電磁力により振動さ
せて、赤外線検出素子に入射する赤外線をこの回動片の
一端に設けられた光遮蔽部により断続する赤外線検出装
置であって、回動片は重心位置に設けられた回転軸を中
心に回動自在に回転軸支持具により支持され、回動片を
回転軸を中心に振動させるチョッパ機構を備えている。

また、本発明は透光窓から赤外線検出素子に入射する赤
外線の光軸上に設けられる透孔を具備する光導入部を備
えることを特徴とするものである。

さらに、本発明は回転軸支持具が回動片の光遮蔽部を囲
むように設けられ、回転軸支持具の一部に赤外線検出素
子の配設封止用センサケースを嵌合収納する凹部が設け
られると共に透光窓から赤外線検出素子に入射する赤外
線の光軸上に設けられる透孔からなる光導入部を備える
ことを特徴とする。

更にまた、本発明はコアが圧入されたボビンに導線を巻
回した一対の励磁コイルにより電磁力を小勢して回動片
を振動させることを特徴とするものである。

（ホ）作　用 回動片の一端側に設けられたチョッパ機構が回動片を回
転軸を中心に振動させる。この回動片の他端に設けられ
た光遮蔽部の振動により赤外線検出素子に入射する赤外
線を断続する。断続した赤外線が赤外線検出素子に入射
することにより赤外線検出素子は赤外線を連続的に検出
する。

また、光導入部に設けられた透孔により赤外線検出素子
の視野を限定する。

また、センサケースは光導入部に設けられる凹部に嵌合
収納され、光導入部に設けられた透孔を介して赤外線を
赤外線検出素子に入射させる。

また、一対の励磁コイルの各コイルは回動片にそれぞれ
逆方向に変位力を付勢する。

（へ）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図は本発明による赤外線検出装置を示す
断面図及びそのｘ−ｘ”線断面図である。

長方形状の絶縁物のステム（１０〉の上面には焦電素子
（１１）（赤外線検出素子）を配設して封止しであるセ
ンサケース（１２）を配設しており、その上面には赤外
線が透過する窓材（１３）で閉塞している赤外線透過孔
（１２ａ）が形成されている。

ステム（１０）の中央から一方寄りには樹脂製のコ字状
の回転軸支持具（１４）が固着されている。回転軸支持
具（１４）には樹脂製の回動片（１５〉を取り付けるた
めの回転軸（１６）を挿入する挿通孔（１４ａ）（１４
ｂ）が上部（１４ｃ）及び下部（１４ｄ）に設けられて
いる。回動片（１５）の一端には、ステム（１０）に対
向する面に永久磁石（１７）（第１電磁手段）が設けら
れている。

そして、回動片（１５）の重心位置に回転＃　（１６）
を挿入するための挿通孔（１５ａ）を備えた紬受け（１
５ｂ）が設けられている。この挿通孔（１５ａ）に回転
軸（１６）を挿入することで、回動片（１５）は回転軸
支持具（１４）に回動自在に支持される。

また、ステム（１０）上には、回動片（１５）に設けら
れた永久磁石（１７）の真下に、コア（１８ｍ）を有す
る励磁コイル（１８）（第２電磁手段）が固着されてい
る。この励磁コイル（１８）の各端部はステム（１０）
を挿通させて設けられたコイル接続端子（１８ｂ）（１
８ｂ）に各接続されている。

この励磁コイル（１８〉と永久磁石（１７）とにより回
動片（１５）を振動させるチョッパ機構（Ａ）を構成し
ている。

さらに、ステム（１０）には赤外線検知部（Ｂ）及びチ
ョッパ機構（Ａ）を覆う直方体状の施蓋部（１９）を被
着させており、この施蓋部（１９）には赤外線透過孔（
１２ａ）と対向する部分に透光窓（１９ａ）が設けられ
ている。

以上のように構成された赤外線検出装置は、ステム（ｌ
Ｏ）から導出されるコイル接続端子（１８ｂ）（１８ｂ
）に交流電源（図示せず）を接続し、励磁コイル（１８
）に通電することで、永久磁石（１７）との間に電磁力
が作用し、回転軸（１６）を中心に回動片（１５）が振
動する。この振動は回転軸（１６）を中心に生じるので
、永久磁石（１７）から回転軸（１６）までの距離をＸ
、回転軸（１６）から回動片（１５）先端の光遮蔽部（
１５ｃ）（赤外線検知部側）までの距離をｙ、とすると
、ｙ／ｘに拡大されたものとなり、所謂梃子の原理で回
動片（１５〉の光遮蔽部（１５ｃ）を大きく振動させる
ことになる。それ故、赤外線透過孔（１２ａ）を通って
焦電素子（１１）に入射する赤外線を平面内で振動する
回動片（１５）によって安定して断続することができ、
その断続された赤外線が焦電素子（１１）に入射し、赤
外線を連続的に検出する。

またこの赤外線検出装置を水平より傾斜させても回動片
（１５）の重心（永久磁石の重量を含む）を中心に振動
するので重力の影響を全く受けることなく安定して振動
する。

なお、回動片（１５）の振幅は回転軸支持具（１４）に
より規制される。

また、この実施例では回転軸支持具（１４）の上部（１
４Ｃ）と下部（１４ｄ）に設けられた挿通孔（１４ａ）
（１４ｂ）と、回動片（１５）の重心位置に設けられた
挿通孔（１５ａ）に回転軸（１６）を挿入して回動片（
１５）を回転軸支持具（１４）に回動自在に支持したが
、回動片の重心位置に回転軸を一体に形成し、支持具の
上部及び下部の互いに対向する面に設けた凹部に回転軸
の両先端を嵌合して回転軸支持具に回動自在に支持して
もよい。

上述の第１図に示した実施例の赤外線検出装置において
、焦電素子（１１）の視野は、センサケース（１２）の
赤外線透過孔（１２ａ）によって決まる。このとき、焦
電素子（１１）は施蓋部（１９）の透光窓（１９ａ）周
縁の内壁を、視野内に補える。このため、施蓋部（１９
）の温度変化が赤外線検知部（Ｂ）の出力に影響を与え
、赤外線検出装置の温度特性が悪くなる。

第３図にこの問題を解消する赤外線検出装置を示す。第
４図は第３図のｘ−ｘ’線断面図である。この赤外線検
出装置は、第１図に示した実施例のものに光導入部（５
０）を備えた溝底である。この光導入部（５０）は、セ
ンサケース（１２）の上部を覆うように配設され、赤外
線透過孔（１２ａ）に対向する位置に透孔（５０ａ）を
備える。透光窓（１９ａ）から入射してきた赤外線は、
透孔（５０ａ）を介して赤外線透過孔（１２ａ）に導入
される。透孔（５０ａ）により焦電素子（１１）が視野
内に施蓋部（１９）の内壁をとらえる面積が、減少する
。これにより、施蓋部（１９）の温度変化による影響が
小となり、赤外線検出装置の温度特性が向上する。また
、赤外線検出素子（１１）の視野は、赤外線検知部（Ｂ
）のセンサケース（１２）の形状等の違いによらず、光
導入部（５０）の透孔（５０ａ）によって一定にするこ
とができる。

次に、本発明の他の実施例を第５図及び第６図に基づき
説明する。なお、第１図の実施例と同一または相当部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。

第５図、第６図において、（２０）は光導入部である。

この光導入部（２０）は回動片（１５）の光遮蔽部（１
５ｃ）の上下を囲むように回転軸支持具（１４）に一体
内に設けられており、透光窓（１９ａ）と対向する位置
にセンサケース（１２）を嵌合収納する凹部（２０ａ）
を備えている。また、透孔（２０ｂ　）　（２０ｃ　）
を備えており、この透孔（２０ｂ　）　（２０ｃ　）は
透光窓（１９ａ）を介して、四部（２０ａ）に嵌合収納
されたセンサケース（１２）内に封入されている焦電素
子（図示せず）に入射させる赤外線の光軸上に設けられ
ている。従って、光導入部（２０）に設けられた凹部（
２０ａ）にセンサケース（１２）を嵌合収納するだけで
、焦電素子に入射させる赤外線の視野光軸を合わせるこ
とができる。

ところで、上述の実施例の赤外線検出装置は励磁コイル
（１８）に正・負の電圧を交互に印加して永久磁石（１
７）に電磁力を与えて回動片（１５）を振動させるよう
なされている。従って、正・負角電源を必要とする。そ
こで、正または負の１つの直流電源のみでも駆動し得る
ようにした励磁コイルを第７図〜第１２図に示し、以下
説明する。

第７図は励磁コイルの断面図であり、第８図は第７図の
Ｉ−Ｉ’断面図である。軟鉄またはフェライト等からな
るコア（３１）が圧入されたボビン（３２）にコイル（
３３）が巻回されており、さらにコイル（３４）が同方
向に巻回されている。このコイル（３３）（３４）は第
９図に示すように結線されている。

而して、２つのコイル（３３）＜３４）には互いに電流
が逆方向に流れるように端子（３５）−（３６）間と端
子（３５）−（３７）間とに交互に同電圧を印加するこ
とにより、それぞれのコイル（３３）（３４）は回動片
（１５）に設けられた永久磁石（１７）に逆方向に電磁
力を与える。

尚、２つのコイル（３３）（３４）をボビン（３２）に
互いに逆方向に巻回しておき、電流が同方向に流れるよ
うにそれぞれのコイル（３３）（３４）に電圧を印加す
るようにしてもよい。

第１０図に励磁コイルの他の実施例を示す。１１１１１
図は第１０図のＩＩ　−ＩＩ　’断面図である。この励
磁コイルはコ字状のボビン（４１）（４１）にそれぞれ
同方向にコイル（４２）（４３）を巻回しており、第１
２図に示す如く結線されている。

この励磁コイルを第１図および第２図に示した赤外線検
出装置に適用した例を第１３図および第１４図に示す。

同図に示されるように回動片（１５）の永久磁石（１７
）が固着された側の上下にそれぞれコイル（４２）（４
３）が配される。

而して、２つのコイル（４２）（４３）には互いに電流
が逆方向に流れるように端子（４４）−（４５）間と端
子（４４）−（４６）間とに交互に同電圧を印加するこ
とにより、それぞれのコイル（４２）（４３）は回動片
（１５）に設けられた永久磁石（１７）に逆方向に電磁
力を与える。

尚、前述の励磁コイルと同様に、２つのコイル（４２）
（４３）をボビン（４１）（４１）に互いに逆方向に巻
回しておき、電流が同方向に流れるようにそれぞれのコ
イル（４２）（４３）に電圧印加するようにしてもよい
。

（ト）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
型化になし得るとともに、梃子の原理を用いて回動片を
大きな振幅で振動させることができ、かつ重力の影響を
受けずどのような姿勢でも安定して振動させることがで
きるので、赤外線検出素子に入射する赤外線を確実かつ
安定に断続させることができる小型で検出効率の高い赤
外線検出装置を提供できる。

また、赤外線検出素子の視野を限定することにより、施
蓋部の温度変化による影響を少なくすることができる。

また、赤外線検出素子に入射させる赤外線の光軸を容易
に合わせることができ、組立作業が容易となる。

さらに、励磁コイルを１つの直流電源のみで駆動できる
ので、駆動回路を簡単にでき、コストダウンが図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図、第５図及び第６図は
本発明の赤外線検出装置の断面図、第７図、第８図、第
９図、第１０図、第１１図及び第１２図は本発明の励磁
コイルを説明するための図、第１３図及び第１４図は第
１０図及び第１１図に示す励磁コイルを用いた赤外線検
出装置の断面図、第１５図は従来の赤外線検出装置を示
す図である。 （１１）・・・焦電素子（赤外線検出素子）、（１２ａ
）・・・赤外線透過孔、（１３）・・・窓材、（１４）
・・・回転軸支持具、（１５）・・・回動片、（１５ｃ
）・・・光遮蔽部、（１６）・・・回転軸、（１７）・
・・永久磁石（第１電磁手段）、（１８）・・・励磁コ
イル（第２電磁手段）、（１９ａ）・・・透光窓、（Ａ
）・・・チョッパ機構、（Ｂ）・・・赤外線検知部、（
２０）（５０）・・・光導入部、（２０ａ　）−凹部、
（２０ｂ）（２０ｃ）（５０ａ）−透孔、（３３）（３
４）（４２）（４３）・・・励磁コイル（第２電磁手段
）。 第１図 第２図 第３図 第４図 第７図 第８図 第５図 第６図 第１０図 第ｐ図 第１３図 第１４図 第１５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端に光遮蔽部が設けられると共に他端に第１電
   磁手段が設けられ且つ重心位置に回転軸が設けられた回
   動片と、該回動片が前記回転軸を中心に回動するよう前
   記回転軸を支持する回転軸支持具と、前記電磁手段と対
   向する位置に所定間隔をもって設けられ且つ前記電磁手
   段に変位力を不勢する第２電磁手段と、前記光遮蔽部に
   対向する位置に所定間隔をもって配設される赤外線検出
   素子と、前記回動片、前記回転軸支持具および前記赤外
   線検出素子を施蓋する施蓋部と、該施蓋部の前記赤外線
   検出素子と対向する位置に配設された透光窓とを備える
   赤外線検出装置。
2. （２）前記透光窓から前記赤外線検出素子に入射する赤
   外線の光軸上に設けられる透孔を具備する光導入部を備
   えることを特徴とする請求項１記載の赤外線検出装置。
3. （３）前記回転軸支持具は前記回動片の前記光遮蔽部を
   囲むように配設され、且つ該回転軸支持具の一部に前記
   赤外線検出素子の配設封止用センサケースを嵌合収納す
   るための凹部が設けられると共に前記透光窓から前記赤
   外線検出素子に入射する赤外線の光軸上に設けられる透
   孔からなる光導入部を備えることを特徴とする請求項１
   記載の赤外線検出装置。
4. （４）前記第２電磁手段は、コアが圧入されたボビンに
   導線を巻回した一対の励磁コイルからなり、各コイルは
   前記第１電磁手段にそれぞれ逆方向に変位力を不勢する
   ようなされることを特徴とする請求項１ないし３記載の
   赤外線検出装置。