JPH04160324A - 焦電型赤外線検出器 - 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、侵入警報器等に使用される人体検知用赤外線
検出器に関する。

［従来の技術］ 現在、侵入警報器等に広く使用されている焦電型赤外線
検出器は、２つの受光エレメントを逆極性にシリーズ又
はパラレルに接続し、ハーメチックシールのパッケージ
に収めた、第６図に示す様なデュアルエレメントタイプ
の検出器である。

通常、この検出器を使用する際は、フレネルレンズ、凹
面鏡等の光学系を使用し、複数の区域が集光される様に
設計を行い広いエリアの管理を行っている。

この様な検出器では、３〜８ｍの中距離で、１〜１．５
ｍ／ｓｅｃの一般的な人体移動速度に於ける信号を効率
良く増幅させる為、増幅回路の周波数特性のピークを約
ＩＨｚとしたものを用いる事が多い。この為、中距離に
於ける一般的な人体の移動速度では、失報がほとんど無
く、かつ平衡差動型のデュアルエレメントタイプである
為、温度変化に対する誤報も極めて少ない。

平衡差動型の焦電型赤外線検出器の信号は、互いに極性
の異なる２つのエレメントから得ら九る出力の合成出力
となる。赤外線が入射すると、正の信号を出すエレメン
トを（＋）極性エレメント。

この逆を（−）極性エレメントとし、エレメント上に集
光される対象物の像が第７図の矢印の方向、即ち左から
右に通常の速度で移動した場合、（＋）極性のエレメン
トの出力は第８図の様になる。

（−）極性のエレメントの出力は第８図とは極性が逆と
なる。

第８図に於％、Ｎて、Ａは像が≠、レメントに映った瞬
間、そしてＢは像がエレメントから出た瞬間を示す、像
がエレメントから出て、エレメントの温度が下がると、
逆極性の信号が得られるので、第８図で示される負極性
の波形となる。

対象物の像が、極めて低速でエレメント上を移動すると
きは、（＋）極性エレメントの出力と（−）極性エレメ
ントの出力はそれぞれ第９図の（ａ）、（ｂ）の様にな
り、実際の信号は第１０図の様になる。この場合、対象
物の移動スピードが極めて遅い為（＋）極性エレメント
の信号が発生してから□、（−）極性エレメントの信号
が発生し、それぞれのエレメントの信号は干渉し合う事
が無通に、像の移動速度が極めて速い場合、第１１図の
様に２つのエレメントの信号はほぼ同時に発生し、互い
に信号をキャンセルし合って出力はほとんど得られなく
なる。

像が適当な速度で移動すれば、第１２図の様に（＋）極
性エレメントから像が出る時の負極性の信号と、（−）
極性エレメントに像が入る時の負極性の信号とが強め合
い、負極性の高出力が得られる。同様に、エレメント上
を逆方向に像が移動する場合、正極性の高出力が得られ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 前述の平衡差動型の焦電型赤外線検出器のエレメント間
ギャップ及び、警報器の光学系と回路の周波数特性を任
意に設定する事により、近距離の高速移動物体の検知に
有効なもの、中距離の一般的な中速移動物体の検知に有
効なもの、遠距離の低速移動物体の検知に有効なもの等
が構成可能である。　　　　　　　　　　゛ しかしながら、近距離の高速移動物体の検知を重視して
設計を行った検出器□は、遠蛇離の低速移動物体の検知
に不利で、その逆も又、真であった。

この為、一般的な防犯システムでは、中距離に於ける一
般的な人体移動速度を想定し、検出器及び警報器の設計
が行われているが、依然として、近距離に於ける高速移
動物体、及び遠距離に於ける低速移動物体の両方の検知
は難しく、失報を起こす事も多々あった。　　　　　　
゛ 本発明は、一般的な防犯システムに於いて、近距離の高
速移動物体、及び遠距離の低速移動物体の両方に対し、
受光エレメントパターンの変更のみで従来の平衡差動型
デュアルエレメントタイプ以上の検出能力を得る事の恵
来る赤外線検出器を提供するものである。

［問題を解決するための手段］ 近距離の高速移動物体に対応する為、デュアルエレメン
トタイプの受光エレメントの出力バランスを崩し、かつ
遠距離の低速移動物体に対応する為、そのエレメント間
ギャップを受光エレメントの最大寸法の４分の７１以下
と従来の平衡差動型デュアルエレメントタイプより小さ
くした事を特徴とするものである。

［作用］ 近距離でめ高速移動物体に対しては、通常のデュアルエ
レメントタイプでは、２つのエレメントの逆極性の出力
が互いに相殺しトリガーレベルを越える出力が得られな
い場合があったが、本発明によるエレメントパターンで
は、受光エレメントの面積が２つ・のエレメント間で異
なる為、同時に２つの′エレメントが出力を発しても両
エレメントの出力差がそのまま出力となって得られる。

遠距離の低速移動物体は、光学系で集光されると、エレ
メント上を′低速で移動する非常に小さい像となって映
る。この場合、通常の中距離に設定されている受光エレ
メントに於いては、エレメント間ギャップが大き過ぎて
両エレメントの合成波による高出力を得る事が困難であ
った。しかし、本発明によるエレメント形状では、エレ
メント間ギャップを受光エレメントの最大寸法の４分の
１以下と非常に小さくしている為、合成波による高出力
を容易に得る事が出来る。

［実施例１コ 以下実施例と共に、通常のデュアルエレメントタイプと
本発明によるエレメントパターンの差及び、信号出力の
違いを詳細に説明する。

第６図の（ｂ）に、−船釣に最も広く使用されているデ
ュアルエレメントタイプの受光エレメントのパターンを
示す。受光エレメントのサイズは、両方のエレメント共
２×１ｍｍ、エレメント間ギャップは１ｍｍである。第
１図は本発明による受光エレメントパターンの一例であ
る、受光エレメントサイズは２×１゜５ｍｍと２Ｘ０．
５ｍｍ、エレメント間ギャップは２Ｘ１．５ｍｍのエレ
メントの最大寸法、即ち、対角線の長さの４分の１であ
る０、６２５ｍｍ以下の０．２ｍｍである。符号（＋）
、　（−）は信号出力の極性を示すものである。

０　、５−２　ｍの近距離を、熱源が５ｍ／ｓｅｃ以上
の高速で移動した場合、通常のデュアルエレメントタイ
プでは、（＋）極性と（−）極性のエレメントがほぼ同
時期に同程度の逆極性の信号を出す為、両エレメントの
出力は打ち消し合って十分な出力は得られない。しかし
、第１図に示すエレメント形状であれば、両方のエレメ
ントが同時に信号を発生しても、この場合では（＋）極
性のエレメント出力が優り、十分な出力を得る事が出来
る。

一方、２０ｍ以上の遠距離を、熱源が０．１〜０．３ｍ
／ｓｅｃ程度の低速で移動した場合、エレメント上に集
光された熱源の像は、非常に小さく、かつ低速でエレメ
ント上を移動する事になり、通常のデュアルエレメント
タイプでは、（＋）極性のエレメントの出力が収まって
から（−）極性のエレメントが出力する為、両エレメン
トによる合成波を得る事が出来ず、出力自体も非常に低
レベルである為、十分な出力は得られなかった。しかし
、本発明による第１図に示すエレメント形状であれば、
（＋）極性のエレメントから像が出るのとほぼ同時期に
（−）極性のエレメントに像が入り、両エレメントの信
号の干渉により、高出力が得られる。

この場合、エレメント間ギャップは狭い方が良い。

受光エレメントの（＋）極性の出力と、（−）極性の出
力がアンバランスであれば、第２図の様に、エレメント
を分割して使用する事も可能である。

この場合、受光エレメントの左から右に像が低速で移動
すると、信号の干渉による高出力は、２回得られる。

［実施例２コ 更に、第３図の様に、出力の小さい方のエレメントに、
受光しない様に温度補償エレメントを設けて、温度変化
に対するキャンセル効果を有効に利用する事も可能であ
る。又、受光エレメントの出力がアンバランスで、かつ
、両エレメント間のエレメントギャップが結線部分を除
く受光エレメントの最大寸法の４分の１以下であれば、
第４図の様にエレメント形状や、それらの結線方法がパ
ラレルであるか、シリーズであるか等は特にこだわるも
のでは無い。

［実施例３］ 本発明によるエレメントを第５図の様に複数個、又は地
形状のエレメントパターンと共に同一パッケージに収め
、信頼性を更に上げる事も可能である。この場合も、結
線方法、信号処理方法は、様々なものが考えられる。

［発明の効果コ 従来の平衡差動型デュアルエレメントタイプの焦電型赤
外線検出器では、幅広い検知エリアを確保する為、近距
離、遠距離を移動する物体を検知する事が困難であった
が、本発明のエレメントパターンを採用する事により、
従来の防犯システムの変更を行う事なく、近距離、遠距
離の両方に於いて従来のデュアルエレメントタイプ以上
の検知能力を得る事が可能となった。

【図面の簡単な説明】

□第１図〜第４図は５本発明によるエレメントパターン
の例を示し、＋、−の記号はエレメントの極性を示す。 第１図の矢印の向きは光学系によりエレメント上に集光
された像の移動方向を示し。 第３図、第４図の点線で示される範囲は、エレメントの
受光範囲を示す。点線より外側のエレメントは温度補償
エレメントである。 第５図は、本発明のエレメントを複数個、又は従来の形
状のエレメントと共に使用した場合のエレメント配置方
法の例を示す。 第６図は、一般的に広く使用されているＴＯ−５パツケ
ージのデュアルエレメントタイプの焦電型赤外線検出器
を示し、（ａ）はその構造断面図。 （ｂ）は真上から見た時のエレメント形状とその配置を
示す。 第６図に於−１で、１，２−受光エレメント電極。 ３−光学フィルタ、４−キャン、５−焦電体、６−焦電
体支持台、７−配線基板、８−ベース、９一端子を示す
。 第７図は、一般的なデュアルエレメントタイプのエレメ
ント形状を示し、第８図は、像が一般的な速度で第７図
の矢印の方向へ移動した際の（＋）極性エレメントの出
力を示す。 第９図（ａ）は、像が極めて遅い速度で第７図の矢印の
方向へ移動した際のく＋）極性エレメントの出力を、（
ｂ）は、（−）極性エレメントの出力を示し、第１０図
は、実際の連続した８力波形を示す。第１１図は、像が
極めて速い速度で第７図の矢印の方向へ移動した際にほ
とんど出力が得られない状態を示し、第１２図は、像が
一般的な速度で第７図の矢印の方向へ移動した際に、互
いのエレメントの干渉により高出力が得られる状態を示
す。（ａ）は、本来（＋）極性エレメントの発する出力
、（ｂ）は１本来（−）極性エレメントの発する出力を
示す。（ｃ）は、（ａ）、（ｂ）の合成出力を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）受光エレメントの出力バランスを崩し、かつ、そ
   のエレメント間ギャップを、結線部分を除く受光エレメ
   ントの最大寸法の４分の１以下とした事を特徴とする焦
   電型赤外線検出器。
2. （２）請求の範囲（１）項記載のエレメントについて、
   出力の小さい方のエレメントに温度補償エレメントを付
   加した事を特徴とする焦電型赤外線検出器。
3. （３）請求の範囲（１）、（２）項記載のエレメントが
   、同一パッケージ内に複数組ある事を特徴とする焦電型
   赤外線検出器。
4. （４）請求の範囲（１）、（２）項記載のエレメントと
   従来の形状のエレメントが同一パッケージ内に任意の数
   収められた事を特徴とする焦電型赤外線検出器。