JPH0455256B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば防犯の目的に、人体から放射
される熱線、すなわち赤外線の検出によりこれを
発見するために用いる赤外線検出装置に関する。

〈従来の技術〉 一般に、赤外線を検出する赤外線センサは、半
導体の光電効果を利用した量子形と、熱電効果や
焦電効果を利用した熱形の２種類に大別される。

量子形は、非常に高感度であるが応答波長領域
が狭く、赤外線の検出のためには冷却を必要とす
るため、限定された使用にとどまつている。一
方、熱形は検出感度は低いが安価であり、常温で
動作して波長依存性がないなどの特徴を有してい
る。このため、最近では、熱形の赤外線センサ、
特に、焦電形赤外線センサが各種の分野で使用さ
れている。

焦電形赤外線センサは、焦電性結晶に温度変化
を与えたとき、焦電性結晶表面に自発分極の変化
によつて電荷が発生するという焦電効果を利用し
て温度を検出する一種の温度センサであり、人体
検出、炎検出及び及び温度検出等に使用されてい
る。

ところで、焦電形赤外線センサは、焦電性結晶
表面に発生する電荷により温度変化を検出すると
いう上記動作原理からも明らかなように、インピ
ーダンスが高く、外来雑音の影響を受けやすいと
いう欠点を有している。そこで、この種の焦電形
赤外線センサを用いた焦電形赤外線検出装置で
は、焦電形赤外線センサの取付部の周辺に集光ミ
ラーを配置して赤外線の発生源から発せられる赤
外線を焦電形赤外線センサに集光し、Ｓ／Ｎ比を
高くするように工夫している。

従来使用されている上記焦電形赤外線検出装置
は、凹状反射面で形成した集光ミラーに対向して
配置した焦電形赤外線センサに反射光を集光させ
るように構成していた。

ところが、上記のように、焦電形赤外線センサ
を集光ミラーに対向させて配置していたために、
装置全体が大形になり、また集光ミラーとするた
めミラーを凹状反射面に形成しなけれはならず製
作が容易でなかつた。

このため、改良形として第８図ａ及び第８図ｂ
に示すように、筐体１１の上面１２の開口１３に
位置する焦電形赤外線センサ１４に反射光が投影
するように、前記筐体１１の上面１２に垂直にか
つ焦電形赤外線センサ１４を中心にして取付けた
ミラー片１５を有する焦電形赤外線検出装置１０
が考えられた。この焦電形赤外線検出装置１０に
おける焦電形赤外線センサ１４の焦電形検出素子
１４ａ，１４ｂは、第９図に示す回路図のように
同種の分極が直接接続され、その差分出力が電界
効果トランジスタ（FET）によるエミツタホロ
ワのインピーダンス変換回路から出力される。な
お、Ｒ１，Ｒ２は抵抗である。第９図では焦電形
赤外線検出素子１４ａ，１４ｂの同極同士が直接
に接続されているが、異分極を接続した並列接続
でも良い。

この構成において、動作を第１０図の動作説明
図及び第１１図の波形図を用いて説明する。熱線
すなわち赤外線を放射している人体が、比較的遠
方から領域（）に到来すると、一方の焦電形赤
外線検出素子１４ａとこの素子から間隔ｄをおい
て配置されている他方の焦電形赤外線検出素子１
４ｂの両方に赤外線が入射するので、差動出力は
極めて小さい。次に、領域（）すなわち遮蔽及
び反射領域において、ミラー片１５は、焦電形赤
外線検出素子１４ｂに対しては赤外線を遮蔽し、
焦電形赤外線検出素子１４ａに対しては赤外線を
反射し投影させて入射させる作用をするので、単
に赤外線を遮蔽した場合に得られる差動出力レベ
ルの約２倍程度の大きい差動出力を得る。領域
（）では、焦電形赤外線検出素子１４ａが赤外
線を検出し、人体がミラー片１５による遮蔽領域
に入つているため、焦電形赤外線検出素子１４ｂ
は赤外線を検出せず、差動出力が得られる。さら
に人体が領域（）にきたときはミラー片１５の
影響を受けずに両方の焦電形赤外線検出素子１４
ａ，ｂが検出するが、差動出力は小さい。領域
（）では、焦電形赤外線検出素子１４ｂが赤外
線を検出し、人体がミラー片１５による遮蔽領域
に入つているため、焦電形赤外線検出素子１４ａ
は赤外線を検出せず、差動出力が現れる。また、
領域（）の遮蔽及び反射領域ではミラー片１５
は焦電形赤外線検出素子１４ｂに対しては赤外線
を反射して入射させる作用をし、焦電形赤外線検
出素子１４ａに対しては赤外線を遮蔽して、大き
い差動出力を得る。領域（）では両方の焦電形
赤外線検出素子１４ａ，１４ｂが赤外線を検出
し、差動出力は小さい。従つて、このときの焦電
形赤外線検出素子１４ａ，１４ｂの出力とFET
出力の状態は第１１図ａ，ｂに示すようになり、
領域（），（），（），（）においてFETに
出力が現れ、人体が領域（）から（）までに
移動しなくとも、少なくとも領域（）から
（）まで又は領域（）から（）までに移動
するだけで赤外線を検出することができる。

また、第１２図のように上記ミラー片１５を赤
外線センサ１４の周囲に適当な間隔に複数個配置
すれば、より狭い領域で人体の通過を検出するこ
とができる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 このようにミラー片を焦電形赤外線検出素子を
中心にして略放射状に配置することにより顕著な
利点を有するが、ミラー片が筐体に固定されてい
るので、焦電形赤外線検出素子の差動出力の生ず
る検出領域を容易には増やすことができなかつ
た。そのため、検出領域内での手や腕の細かな動
きに対して検出することができなかつた。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は上記問題点を解決するためになされた
もので、一対の焦電形赤外線検出素子を中心にし
て単一の又は複数のミラー片を配設した焦電形赤
外線検出装置において、前記一対の焦電形検出素
子に入射する赤外線の一部を遮る補助体を配置し
たことを特徴とする焦電形赤外線検出装置であ
る。

〈実施例〉 以下、本発明の焦電形赤外線検出装置の実施例
を図面を用いて詳細に説明する。

第１図に於て、焦電形赤外線検出装置１は、樹
脂製円筒形筐体２の上面３中央に開口４を有し、
その開口４には筐体２内に収容され、一対の焦電
形赤外線検出素子５１ａ，５１ｂを備えた焦電形
赤外線センサ５を配置する。なお、赤外線検出素
子５１ａ，５１ｂは露出して作図してあるが、実
際は赤外線センサ５の内部に収容され、熱線は光
学フイルタを通して入射される。筐体２の上面３
には鏡面加工した６枚のミラー片６が前記一対の
焦電形赤外線検出素子５１ａ，５１ｂの周囲に適
当な間隔、例えば60度ごとに配置し取付けられて
いる。そして、前記焦電形赤外線センサ５とミラ
ー片６との間で、かつ前記焦電形赤外線検出素子
５１ａ，５１ｂを２分する平面に、赤外線を遮蔽
する物質からなる細い棒状の部材としての補助体
７を配置する。補助体７は図示のように、赤外線
センサ５の上に取付けてもよいが、赤外線センサ
を横断して筐体２に固定してもよい。何れの場合
も、赤外線センサの入射面に接近して配設する。

この補助体７を配置した実施例について第２図
の動作図、第３図ａ，ｂの波形図により動作を説
明する。この補助体７の配置により第２図に示す
ように焦電形赤外線検出素子５１ａ，５１ｂが前
記補助体７を見込む範囲が新たな遮蔽領域とな
る。

領域では、発熱源からの赤外線は焦電形赤外
線検出素子５１ａ，５１ｂにより検出され、その
為、FETの差動出力は小さくなる。次に新たに
生じた遮蔽領域の領域では、赤外線は第１の焦
電形赤外線検出素子５１ａによつてのみ検出さ
れ、第２の焦電形赤外線検出素子５１ｂには補助
体７によつて赤外線が遮蔽され検出しないので、
FETに差動出力が現れる。領域では赤外線は
焦電形赤外線検出素子５１ａ，５１ｂの両方によ
り検出され、FETに差動出力は小さくなる。さ
らに発熱源が進んで、遮蔽及び反射領域の領域
にくると、第２の焦電形赤外線検出素子５１ｂに
はミラー片６により遮蔽されて赤外線が入射しな
いが、第１の焦電形赤外線検出素子５１ａには直
接の赤外線とミラー片６により反射された赤外線
とが入射するので、赤外線検出素子５１ｂが単に
遮蔽された場合に比較し約２倍の大きな出力が現
れる。領域の遮蔽領域では赤外線が直接に第１
の焦電形赤外線検出素子５１ａに入射し、第２の
焦電形赤外線検出素子５１ｂにはミラー片６によ
り遮蔽されて入力しない。このときFETに出力
が現れる。領域では赤外線はミラー片６及び補
助体７によつて遮蔽されないで第１、第２の焦電
形赤外線検出素子５１ａ，５１ｂに入射し、検出
されたためFETの差動出力は小さくなる。さら
に領域の遮蔽領域では、第２の焦電形赤外線検
出素子５１ａへの赤外線はミラー片６により遮蔽
されて入射しないで、第２の焦電形赤外線検出素
子５１ｂのみに検出され、FETに差動出力が現
れる。領域の遮蔽及び反射領域では第１の焦電
形赤外線検出素子５１ａにはミラー片６により遮
蔽され赤外線が入射せず、第２の焦電形赤外線検
出素子５１ｂには直接の赤外線とミラー片６によ
り反射された赤外線とが入射するので、FETに
大きな出力が現れる。領域では焦電形赤外線検
出素子５１ａ，５１ｂの両方により赤外線が検出
され、FETに差動出力が現れない。領域の遮
蔽領域では赤外線は第２の焦電形赤外線検出素子
５１ｂによつてのみ検出され、第１の焦電形赤外
線検出素子５１ａでは補助体７によつて赤外線が
遮蔽され検出されないのでFETに差動出力が現
れる。さらに領域では赤外線は焦電形赤外線
検出素子５１ａ，５１ｂにより検出され、その
FETの差動出力は小さくなる。

第２の実施例を第４図の動作説明図に示す。第
２の実施例は、ミラー片６の位置が焦電形赤外線
検出素子５１ａ，５１ｂの関係において若干ずれ
ており、ミラー片６により反射した赤外線がいず
れか一方の焦電形赤外線検出素子（第４図では第
１の焦電形赤外線検出素子５１ｂ）にのみ入射
し、他方には入射しないような場合でも、第１及
び第２の焦電形赤外線検出素子５１ａ，５１ｂ間
に配置した補助体７によつて、容易に新たな遮蔽
領域S1を作り出すことができる。

この新たな遮蔽領域S1の作用は第１の実施例
と同様であり、この遮蔽領域S1を発熱源が横断
することにより、この領域に関しても第１の実施
例と同様の動作で赤外線を検出することができ
る。

第３の実施例を第５図に示す。第３の実施例
は、赤外線が補助体７に当たつて反射して第２の
焦電形赤外線検出素子５１ｂ（又は第１の焦電形
赤外線検出素子５１ａ）に入射する遮蔽及び反射
検出領域内RSの一部に補助体７を配置すること
によつても、その領域内の一部に新たな遮蔽領域
Ｓ３を作ることができる。

また、補助体７を焦電形赤外線検出素子５１
ａ，５１ｂの間ではなく、第４の実施例として第
６図に示すようにミラー片６の前方に補助体７を
配置することによつて同様に新たな遮蔽領域S3
を作ることができる。

これら第３及び第４の実施例における新たな遮
蔽領域S3は遮蔽及び反射検出領域RS内に遮蔽領
域を設けたもので、手や腕等の人体の一部の動き
に対し出力を発生させることができる。

第５の実施例を第７図に示す。第５の実施例
は、補助体７を、焦電形赤外線センサ５及びミラ
ー片６の間に位置するのではなく、それらから離
して配置して新たな遮蔽領域S1を作つている。

第５の実施例の新たな遮蔽領域S1の作用は第
１の実施例と同様であり、この遮蔽領域S1を発
熱源が横断することにより、この領域に関しても
第１の実施例と同様の動作で赤外線を検出するこ
とができる。

このように、第１〜第５の実施例にみるよう
に、補助体７の位置は焦電形赤外線検出素子５１
ａ，５１ｂとミラー片６との間又は焦電形赤外線
検出素子５１ａ，５１ｂと発熱源との間であつて
もよく任意の所に構成できる。

〈発明の効果〉 本発明の焦電形赤外線検出装置は以上詳細に述
べた通りであり、以下に示す効果を生じるもので
ある。つまり、一対の焦電形赤外線検出素子を中
心にして複数のミラー片を配設した焦電形赤外線
検出装置に、前記一対の焦電形検出素子に入射す
る赤外線の一部を遮るように補助体を配設したの
で、差動出力の生ずる検出領域を比較的簡単に増
やすことができる。そして、補助体を設けるだけ
で良いので、遮蔽領域を容易に変更することがで
きる。また、ミラー片による遮蔽及び反射検出領
域内に細かな遮蔽領域を比較的簡単に増設するこ
とができ、またそのことによつて前記反射検出領
域内での手や腕の細かな動きを感度良く検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃは本発明の焦電形赤外線検出
装置の一実施例を示す平面図、正面断面図及び側
面断面図、第２図は第１の実施例の動作説明図、
第３図ａは焦電形赤外線検出素子の出力を示す波
形図、第３図ｂはFETの出力を示す波形図、第
４図は第２の実施例の動作説明図、第５図は第３
の実施例の動作説明図、第６図は第４の実施例の
動作説明図、第７図は第５の実施例の動作説明
図、第８図ａ，ｂは従来の焦電形赤外線装置の一
例の正面図、正面断面図、第９図は焦電形赤外線
検出装置に適用する電気回路図、第１０図は従来
の動作説明図、第１１図ａ，ｂは赤外線センサの
素子とFETとの出力を示す波形図、第１２図は
従来の焦電形赤外線検出装置の他の平面図であ
る。 図中の１は焦電形赤外線検出装置、２は筐体、
３は上面、４は開口、５は焦電形赤外線センサ、
５１ａ，５１ｂは焦電形赤外線検出素子、６はミ
ラー片、７は補助体である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一対の焦電形赤外線検出素子を中心にして複
   数のミラー片を配設した焦電形赤外線検出装置に
   おいて、 前記一対の焦電形検出素子に入射する赤外線の
   一部を遮る補助体を配置したことを特徴とする焦
   電形赤外線検出装置。