JPH0455258B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば防犯の目的で、人体から放射
される熱線、すなわち赤外線を検出する焦電形赤
外線検出装置に関する。

〈従来の技術〉 近年、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
果を利用したものである。

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に対向して凹面状の集光
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。

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いたために、装置全体
が大型になり、また集光ミラーとするためミラー
を凹曲反射面に形成しなければならず製作が容易
でなかつた。

このため、本発明者は、半円形のミラー片を、
第８図に示すように、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の焦電形赤外線
形成素子１４ａと１４ｂの間を通る平面で２分割
するようにして取付けた焦電形赤外線検出装置１
０を提案した。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の焦電形赤外線検
出素子１４ａ，１４ｂは、第９図に示す回路図の
ように、同極の分極端が直列に接続され、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
極同士が直列に接続されているが、異分極端を接
続した並列接続でも良い。

この様な構成における動作を第１０図の動作説
明図及び第１１図ａの焦電形赤外線検出素子１４
ａ，１４ｂの出力波形図、第１１図ｂのFETの
出力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幅ΔYの被
検出体が、比較的遠方から領域(1)に到来すると、
第１の焦電形赤外線検出素子１４ａとそれと間隔
Ｇをおいて配置されている第２の焦電形赤外線検
出素子１４ｂとに赤外線が入射するが、被検出体
までの距離及び入射角度の関係から、第１の焦電
形赤外線素子１４ａによる出力が第２の焦電形赤
外線検出素子１４ｂの出力より若干大きく出る。
次に、被検出体が領域(2)すなわち遮蔽及び反射に
よる第１の検出ゾーンにおいて、ミラー片１５は
第１の焦電形赤外線検出素子１４ａに対して赤外
線の直接入射分に加算して赤外線を反射し投影さ
せて入射させ、第２の焦電形赤外線検出素子１４
ｂに対しては赤外線を遮蔽する作用をして、大き
い差動出力を得る。領域(3)では、被検出体を点で
あると仮定した場合はミラー片１５の影響を受け
ずに第１、第２の焦電形赤外線検出素子１４ａ，
１４ｂに赤外線が入射して差動出力は現れない
が、実際の被検出体は幅ΔYを有するのであるか
ら、図示するように初めは第１の焦電形赤外線検
出素子１４ａの出力の方が大きく、領域(3)の中を
中央方向に進むに従いFET出力は０に近づき、
さらに領域(4)に近づくとFET出力は負の方向に
大きくなる。領域(4)すなわち遮蔽及び反射による
第２の検出ゾーンではミラー片１５は第１の焦電
形赤外線検出素子１４ａに対しては赤外線を遮蔽
し、第２の焦電形赤外線検出素子１４ｂに対して
は、直接入射分の赤外線に加算して赤外線を反射
し投影させて入射させる作用をして、大きい差動
出力を得る。領域(5)では第１、第２の焦電形赤外
線検出素子１４ａ，１４ｂの両方に赤外線が入射
するが、第２の焦電形赤外線検出素子１４ｂの出
力が第１のものより大きく出る。なお、被検出体
は幅ΔYを有するので、領域(1)と(2)との間及び領
域(4)と(5)との間の移動に際しては、FET出力は
それぞれの領域の影響を受けながら変化してい
る。

被検出体の赤外線を入射した第１、第２の焦電
形赤外線検出素子１４ａ，１４ｂの出力による
FETの出力は図示しない帯域通過濾波器、レベ
ル検出器等に導かれて、例えば警報機に接続さ
れ、警報機を作動させる。

上記例では、ミラー片１５は同心円の半円形で
あつたが、第１２図のような扇形ミラー片１５１
のものを２枚上面１２に垂直に取付けた場合でも
同様な動作をし、このミラー片１５１は第１３図
のように焦電形赤外線センサ１４の周囲に例えば
等間隔に複数枚配置することができ、このときは
より狭い領域で被検出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〉 従来のような半円形又は複数枚の扇形のミラー
片を有する場合、検出ゾーンは第１４図のように
なる。すなわち、焦電形赤外線センサ１４を原点
０として、ミラー片１５が焦電形赤外線検出素子
１４ａと１４ｂの間を分割する方向をＸ軸、ミラ
ー片１５の面と垂直な方向をＹ軸、焦電形赤外線
検出素子１４ａ，１４ｂの設置面と垂直な方向を
Ｚ軸とすると、焦電形赤外線センサ１４から一定
の距離Ｌだけ離れたＺ軸と直交する面上での第
１、第２の検出ゾーンとしての領域(2)、(4)は、第
１４図のように互いの間隔がＸ＝０で一番狭く
ΔYであり、また｜Ｘ｜が大きくなるほどすなわ
ち焦電形赤外線検出装置１０から離れるほど、広
くなる。従つて、例えば焦電形赤外線検出装置１
０を天井又は壁に取り付けた場合、前記距離Ｌを
被検出体がＸ＝０のＹ軸上を移動する場合と、Ｘ
＝X₁にずれた線Y₁上を移動する場合とでは以下
のように、検出に差が生じる。すなわち、例え
ば、Ｙ軸上で第１、第２の検出ゾーンとしての領
域(2)、(4)の間隔ΔYを被検出体の大きさと一致さ
せると、Ｙ方向への移動の際、検出ゾーンとして
の領域(2)から(4)へ被検出体の移動に合わせて
FET出力が第１１図ｂのように切れ間なく得ら
れる。ところが、Ｘ＝X₁ずれた線上を移動する
と第１５図の出力波形図のように第１と第２の検
出ゾーンとしての領域(2)、(4)の間(3)の中で出力が
得られない領域（３−２）が生ずることとなる。

このように、焦電形赤外線検出装置１０を天井
又は壁に取り付けて使用する場合、焦電形赤外線
検出装置１０の真下あるいは真正面では切れ間な
い出力が得られるが、焦電形赤外線装置１０の両
側に出力レベルが低く、検出しない領域が生ずる
欠点がある。これは、被検出体がＸ方向に移動す
る可能性もある設置場所では、検出ゾーンに入ら
ないで移動したときなどは全く検出しない場合が
生ずる。

〈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、筐体の中央に位置する焦電形赤外線セン
サに反射光が投影するように、前記焦電形赤外線
センサ面と垂直に配置したミラー片を有する焦電
形赤外線検出装置において、前記ミラー片は少な
くとも外端縁を角形に形成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図は本発明の焦電形赤外線検出装置１の実
施例を示す斜視図であり、焦電形赤外線センサ２
が筐体３の中央部に配置しており、焦電形赤外線
センサ２を２分割するように、ミラー片４を配設
している。焦電形赤外線センサ２はミラー片４に
より２分割された区分のそれぞれに第１の焦電形
赤外線検出素子２ａ、第２の焦電形赤外線検出素
子２ｂを有しており、ミラー片４により反射され
た赤外線を入射するようになつている。そして、
本発明に用いるミラー片４の形状を第２図ａ，ｂ
に示してあり、第２図ａは一辺がM₂の正方形の
板４０の一隅部から略1/4円形４０ａの面積を切
欠して形成したものである。第２図ｂは高さが
M₂、幅が2M₂の矩形状の板４１で下辺中間部か
ら略半円形４１ｂの面積を除去して形成したもの
である。前記略1/4円形と、略半円形の中心から
対隅の一角への距離は√２M₂とする。

本発明は、焦電形赤外線検出装置１の真正面か
ら離れた任意の線Y₁上あるいは、第１、第２の
焦電形赤外線検出素子２ａ，２ｂの配置面より角
度45度の線Y₂上において検出ゾーンの領域(2)、
(4)の間の幅をＹ軸上の幅ΔYと等しくするように
したものである。

すなわち、第１４図に示した従来のようにミラ
ー片１５の外端縁が扇形又は半円形の場合、Ｙ軸
上の検出ゾーンは遮蔽及び反射を示す第３図の関
係から以下の式が成立する。但し、Ｇは第１、第
２の焦電形赤外線検出素子２ａ，２ｂの間隔、
M₂はミラー片４の高さ、Ｌは焦電形赤外線セン
サ面から所定のＺ軸と垂直な面までの距離、ΔY
は検出ゾーンとしての領域(2)、(4)の間隔幅であ
る。

Ｇ／２／M₂＝ΔY／２／Ｌ−M₂ より、 ΔY＝Ｌ−M₂／M₂×Ｇ が成り立つ。

また、第４図の本発明の実施例による検出ゾー
ンの斜視図に示すようにミラー片４の外端縁を角
形に構成することにより、第１、第２の焦電形赤
外線検出素子２ａ，２ｂの間を通るＺ軸から角度
45度の線Y₂上では、第５図のような関係から Ｇ／２／√2M₂＝ΔY₂／２／√2L−√2M₂ より ΔY₂＝√２Ｌ−√２M₂／√2M₂×Ｇ が成り立つ。

従つて、検出ゾーン(2)、(4)の間の幅ΔY、ΔY₂
は等しくなる。従つて、ミラー片４の形状を第２
図ａ，ｂのようにすれば、焦電形赤外線検出装置
１から一定の距離Ｌ離れたＺ軸に直交する面での
検出ゾーンの領域(2)、(4)の間の幅を一定にするこ
とができる。すなわち、ミラー片４の縦横寸法が
同一の正方形近似形とすれば、角度45度の線Y₂
上でΔYは同じようになる。任意の線Y₁上でΔY
を同じにしたい場合は縦横寸法が同じでないミラ
ー片４１でも良く、長方形近似形でも良い。

なお、第６図ａは一辺M₂の正方形板４２の一
隅部から小さな正方形４２ａを除去したミラー片
であり、同ｂは短辺がM₂、長辺が2M₂の板４３
の一方の長縁から小さな長方形４３ａを切欠した
形状のミラー片である。このようなミラー片を使
用すると、検出ゾーンの領域(2)、(4)は第７図のよ
うに外側を直線状にすることができる。

〈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。

即ち、焦電形赤外線センサに入射する赤外線を
反射するミラー片の外端を角形に形成したので、
焦電形赤外線検出装置の設置面を変化させずにミ
ラー片の反射による検出ゾーンの間隔を一定にす
ることができ、焦電形赤外線検出装置より離れた
両側においても発熱源を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の焦電形赤外線検出装置の一実
施例の斜視図、第２図ａ，ｂは本発明に用いるミ
ラー片の正面図、第３図及び第５図は検出ゾーン
の間隔を求める図、第４図は第１図の装置の検出
ゾーンを説明する斜視図、第６図ａ，ｂはミラー
片の他の実施例を示す正面図、第７図は本発明の
他の実施例による検出ゾーンの斜視図、第８図
ａ，ｂは従来の焦電形赤外線検出装置の平面図及
び正面断面図、第９図は焦電形赤外線検出装置に
適用する電気回路、第１０図は従来の焦電形赤外
線検出装置の動作説明図、第１１図は動作出力波
形図、第１２図及び第１３図は従来の焦電形赤外
線検出装置の他の例を示す斜視図、第１４図は従
来における検出ゾーンを説明する斜視図、第１５
図ａ，ｂは出力波形図である。 １……焦電形赤外線検出装置、２……焦電形赤
外線センサ、２ａ，２ｂ……焦電形赤外線検出素
子、３……筐体、４……ミラー片。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 筐体の中央に位置する焦電形赤外線センサに
   反射光が投影するように、前記焦電形赤外線セン
   サ面と垂直に配置したミラー片を有する焦電形赤
   外線検出装置において、 前記ミラー片は少なくとも外端縁を角形に形成
   したことを特徴とする焦電形赤外線検出装置。