JPH06100504B2 - 焦電センサ - Google Patents
焦電センサInfo
- Publication number
- JPH06100504B2 JPH06100504B2 JP60097324A JP9732485A JPH06100504B2 JP H06100504 B2 JPH06100504 B2 JP H06100504B2 JP 60097324 A JP60097324 A JP 60097324A JP 9732485 A JP9732485 A JP 9732485A JP H06100504 B2 JPH06100504 B2 JP H06100504B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- liquid crystal
- shutter
- pyroelectric
- crystal shutter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/08—Optical arrangements
- G01J5/0803—Arrangements for time-dependent attenuation of radiation signals
- G01J5/0805—Means for chopping radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、焦電型赤外線センサにより温度を検知する
焦電センサに関する。
焦電センサに関する。
［従来技術とその問題点］ 近年、物体の温度を非接触で測定する非接触センサとし
て、焦電型赤外線センサが開発されている。この焦電型
赤外線センサは、例えば、LiTaO3（タンタル酸リチウ
ム）などの焦電材料の焦電効果によって得られる電荷を
出力電圧として観測することにより物体の温度を測定す
るものである。すなわち、焦電材料は、自発分極を有し
ており、その結晶の表面は、大気中の浮遊電荷を捕獲し
て電気的な中和を保っている。この結晶の温度を変化さ
せると、結晶内部の自発分極の大きさが変わるが、この
とき、結晶の表面電荷は自発分極ほど速く温度変化に対
応できないので、結晶表面では自発分極の変化した分に
応じて電荷を短時間観測することができる。したがっ
て、焦電対板の両面に電極を蒸着し、電極間に高インピ
ーダンスの負荷を接続することによって、温度変化によ
る電荷を出力電圧として検出できるものである。このよ
うに焦電型赤外線センサは過渡的な温度変化を検出する
ので、焦電対板の温度が変化した後安定状態となると、
出力は検出できない。そこで、焦電型赤外線センサを非
接触温度センサとして温度計測に使用するためには、測
定対象物が放射する赤外線を一定の周期で断続し続ける
ことが必要である。一般に赤外線を断続する手段として
は、モータ駆動の回転板チョッパ方式が用いられてい
た。この回転板チョッパ方式は、測定対象物とセンサと
の間に、切り欠きを有するモータ駆動による回転板を配
し、この切り欠きが測定対象物とセンサとの間に位置す
る場合にのみ、センサに赤外線が入射されるよう制御し
たものである。しかし、この方式では大きな回転板や可
動部のあるモータを使用しているため、装置が大型とな
り、消費電力が大きく、また信頼性も十分ではなかっ
た。
て、焦電型赤外線センサが開発されている。この焦電型
赤外線センサは、例えば、LiTaO3（タンタル酸リチウ
ム）などの焦電材料の焦電効果によって得られる電荷を
出力電圧として観測することにより物体の温度を測定す
るものである。すなわち、焦電材料は、自発分極を有し
ており、その結晶の表面は、大気中の浮遊電荷を捕獲し
て電気的な中和を保っている。この結晶の温度を変化さ
せると、結晶内部の自発分極の大きさが変わるが、この
とき、結晶の表面電荷は自発分極ほど速く温度変化に対
応できないので、結晶表面では自発分極の変化した分に
応じて電荷を短時間観測することができる。したがっ
て、焦電対板の両面に電極を蒸着し、電極間に高インピ
ーダンスの負荷を接続することによって、温度変化によ
る電荷を出力電圧として検出できるものである。このよ
うに焦電型赤外線センサは過渡的な温度変化を検出する
ので、焦電対板の温度が変化した後安定状態となると、
出力は検出できない。そこで、焦電型赤外線センサを非
接触温度センサとして温度計測に使用するためには、測
定対象物が放射する赤外線を一定の周期で断続し続ける
ことが必要である。一般に赤外線を断続する手段として
は、モータ駆動の回転板チョッパ方式が用いられてい
た。この回転板チョッパ方式は、測定対象物とセンサと
の間に、切り欠きを有するモータ駆動による回転板を配
し、この切り欠きが測定対象物とセンサとの間に位置す
る場合にのみ、センサに赤外線が入射されるよう制御し
たものである。しかし、この方式では大きな回転板や可
動部のあるモータを使用しているため、装置が大型とな
り、消費電力が大きく、また信頼性も十分ではなかっ
た。
最近、チョッパ部を圧電体とスリット板を用いてソリッ
ドステート化し、赤外線受光部と一体化した新構造の焦
電センサが開発された。このセンサは駆動源として一対
のバイモルフ振動子を使用している。バイモルフ振動子
は電圧を印加することにより伸縮する性質を持つ圧電体
を２枚貼り合せたものであり、電圧を印加することによ
り曲げることができる。これら振動子の先端には、薄い
金属板からなる中心部に等ピッチの開孔部を設けたスリ
ット板がそれぞれ固定されており、これらスリット板を
バイモルフ振動子で振動させることにより、２枚のスリ
ット板の開孔部が全開状態と全閉状態を繰返すので、こ
の開孔部を通過する赤外線が断続されるものである。
ドステート化し、赤外線受光部と一体化した新構造の焦
電センサが開発された。このセンサは駆動源として一対
のバイモルフ振動子を使用している。バイモルフ振動子
は電圧を印加することにより伸縮する性質を持つ圧電体
を２枚貼り合せたものであり、電圧を印加することによ
り曲げることができる。これら振動子の先端には、薄い
金属板からなる中心部に等ピッチの開孔部を設けたスリ
ット板がそれぞれ固定されており、これらスリット板を
バイモルフ振動子で振動させることにより、２枚のスリ
ット板の開孔部が全開状態と全閉状態を繰返すので、こ
の開孔部を通過する赤外線が断続されるものである。
しかしながら、このバイモルフ振動子を使用した焦電セ
ンサにおいては、２枚のスリット板の開孔部が振動によ
って全開状態と全閉状態を繰返すような位置となるよう
に組立てるためには非常に精度の高い技術を必要とし、
また組立て後も経年変化等により位置がずれるなど、生
産性、信頼性の点で問題があった。
ンサにおいては、２枚のスリット板の開孔部が振動によ
って全開状態と全閉状態を繰返すような位置となるよう
に組立てるためには非常に精度の高い技術を必要とし、
また組立て後も経年変化等により位置がずれるなど、生
産性、信頼性の点で問題があった。
［発明の目的］ この発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、
センサシステムを小型にすると共に、生産性、信頼性の
優れた焦電センサを提供することを目的とする。
センサシステムを小型にすると共に、生産性、信頼性の
優れた焦電センサを提供することを目的とする。
［発明の要点］ この発明は、焦電型赤外線センサへの赤外線の入射を断
続するチョッパとして液晶シャッタを用い、外部からの
音或いは特定の光を検出した際にこの検出に応じて上記
液晶シャッタを駆動するようにしたもので、更にこの液
晶シャッタのシャッタパターンを開口面積を任意に変え
られるようにしたものである。
続するチョッパとして液晶シャッタを用い、外部からの
音或いは特定の光を検出した際にこの検出に応じて上記
液晶シャッタを駆動するようにしたもので、更にこの液
晶シャッタのシャッタパターンを開口面積を任意に変え
られるようにしたものである。
［発明の実施例］ 以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。第
１図はその検知部の基本構成を示すもので、計測対象物
１から放射された赤外線は、液晶シャッタ２のシャッタ
セグメント部2aを通過してセンサ３で検知される。第２
図はこのシャッタセグメント部2aのシャッタパターンを
例示するもので、この場合、シャッタセグメント部2aは
常に閉状態となっている無変化部2a1（図中斜線部）
と、制御信号により開閉状態を繰返して赤外線の通過を
断続する変化部2a2（図中点描部）とが櫛の歯状に交互
にセグメントで形成される。
１図はその検知部の基本構成を示すもので、計測対象物
１から放射された赤外線は、液晶シャッタ２のシャッタ
セグメント部2aを通過してセンサ３で検知される。第２
図はこのシャッタセグメント部2aのシャッタパターンを
例示するもので、この場合、シャッタセグメント部2aは
常に閉状態となっている無変化部2a1（図中斜線部）
と、制御信号により開閉状態を繰返して赤外線の通過を
断続する変化部2a2（図中点描部）とが櫛の歯状に交互
にセグメントで形成される。
次いでこの表示部２を駆動する回路の構成を第３図を参
照して説明する。同図において計測対象物１の放射赤外
線は、レンズ４によって集約され、液晶シャッタ２に至
る。この液晶シャッタ２は、制御部５からの制御信号に
よりシャッタセグメント部2aの変化部2a2が開閉動作を
行なうもので、変化部2a2が開状態の際に上記赤外線は
この液晶シャッタ２を通過し、センサ３に照射される。
センサ３は、変化部2a2の開閉動作に伴って断続的に照
射される赤外線による温度変化を電圧信号として出力す
るもので、その電圧信号はアンプ６で増幅されて上記制
御部５に送られる。制御部５は、入力される信号により
計測対象物１の温度を検知し、その検知結果を表示部７
に表示する。
照して説明する。同図において計測対象物１の放射赤外
線は、レンズ４によって集約され、液晶シャッタ２に至
る。この液晶シャッタ２は、制御部５からの制御信号に
よりシャッタセグメント部2aの変化部2a2が開閉動作を
行なうもので、変化部2a2が開状態の際に上記赤外線は
この液晶シャッタ２を通過し、センサ３に照射される。
センサ３は、変化部2a2の開閉動作に伴って断続的に照
射される赤外線による温度変化を電圧信号として出力す
るもので、その電圧信号はアンプ６で増幅されて上記制
御部５に送られる。制御部５は、入力される信号により
計測対象物１の温度を検知し、その検知結果を表示部７
に表示する。
以下この実施例の動作について第４図により説明する。
制御部５は、特定の周波数、例えば5Hzの制御電圧で液
晶シャッタ２を駆動して変化部2a2の開閉動作を行なわ
せる。この場合、第４図の（ａ）に示すように変化部2a
2が開状態となった時点でセンサ３は第４図（ｂ）に示
すような波形の電圧信号を出力するもので、この電圧信
号の波高値を制御部５が検出することにより、計測対象
物１の温度を測定することができるものである。
制御部５は、特定の周波数、例えば5Hzの制御電圧で液
晶シャッタ２を駆動して変化部2a2の開閉動作を行なわ
せる。この場合、第４図の（ａ）に示すように変化部2a
2が開状態となった時点でセンサ３は第４図（ｂ）に示
すような波形の電圧信号を出力するもので、この電圧信
号の波高値を制御部５が検出することにより、計測対象
物１の温度を測定することができるものである。
次にこの発明の他の実施例について説明する。第５図
は、液晶シャッタ２のシャッタセグメント部2aを、上記
第２図のような櫛の歯状のパターンではなく、同心円状
のパターンとして形成したものである。この同心円パタ
ーンのシャッタセグメント部2aの開口は、例えばその中
心のセグメントのみを開閉動作させ、その他の同心円セ
グメントは常時閉状態となるようにしたり、またはその
全てのセグメントを開閉動作させるようにするなど、開
口面積を任意に変化させることができる。これは、例え
ば計測対象物１の大きさやセンサ３の出力レベルに応じ
て切換えられるもので、続く第６図にその制御回路の構
成の一例を示す。すなわち、同図において11は計測対象
物１から発せられる音あるいは特定の光を検知するセン
サであり、このセンサ11の出力信号はアンプ12で増幅さ
れて液晶ドライバ13に送られる。この液晶ドライバ13
は、入力された信号に応じて液晶シャッタ２に送出する
駆動電圧を制御するもので、液晶シャッタ２のシャッタ
セグメント部2aでは、その駆動電圧により開口面積を変
化させ、センサ３に照射されるセンサ３の放射赤外線の
量を加減することとなる。そして、センサ３は、液晶シ
ャッタ２のシャッタセグメント部2aの開口部分の開閉動
作に伴って断続的に照射される赤外線による温度変化を
電圧信号として出力するもので、その電圧信号は上記第
６図の場合と同様にアンプ６で増幅されて上記制御部５
に送られる。制御部５は、入力される信号により計測対
象物１の温度を検知し、その検知結果を表示部７に表示
する。
は、液晶シャッタ２のシャッタセグメント部2aを、上記
第２図のような櫛の歯状のパターンではなく、同心円状
のパターンとして形成したものである。この同心円パタ
ーンのシャッタセグメント部2aの開口は、例えばその中
心のセグメントのみを開閉動作させ、その他の同心円セ
グメントは常時閉状態となるようにしたり、またはその
全てのセグメントを開閉動作させるようにするなど、開
口面積を任意に変化させることができる。これは、例え
ば計測対象物１の大きさやセンサ３の出力レベルに応じ
て切換えられるもので、続く第６図にその制御回路の構
成の一例を示す。すなわち、同図において11は計測対象
物１から発せられる音あるいは特定の光を検知するセン
サであり、このセンサ11の出力信号はアンプ12で増幅さ
れて液晶ドライバ13に送られる。この液晶ドライバ13
は、入力された信号に応じて液晶シャッタ２に送出する
駆動電圧を制御するもので、液晶シャッタ２のシャッタ
セグメント部2aでは、その駆動電圧により開口面積を変
化させ、センサ３に照射されるセンサ３の放射赤外線の
量を加減することとなる。そして、センサ３は、液晶シ
ャッタ２のシャッタセグメント部2aの開口部分の開閉動
作に伴って断続的に照射される赤外線による温度変化を
電圧信号として出力するもので、その電圧信号は上記第
６図の場合と同様にアンプ６で増幅されて上記制御部５
に送られる。制御部５は、入力される信号により計測対
象物１の温度を検知し、その検知結果を表示部７に表示
する。
このような回路構成の焦電センサにあっては、センサ11
が計測対象物１から発せられる音あるいは特定の光を検
知した場合に出力する信号が、第７図（ａ）に示すよう
にトリガ出力となってアンプ12で増幅され、液晶ドライ
バ13に送られる。したがって、液晶シャッタ２のシャッ
タセグメント部2aは、これと同時に第７図（ｂ）に示す
ように開閉動作させるもので、この場合のシャッタセグ
メント部2aの開口面積は、センサ11の出力信号に応じて
液晶ドライバ13が制御する。そして、液晶ドライバ13に
開口面積を制御されてシャッタセグメント部2aが開閉動
作すると、それに伴ってセンサ３は第７図（ｃ）に示す
ような波形の電圧信号を出力するもので、この電圧信号
の波高値を制御部５が検出することにより、計測対象物
１の温度を測定することができるものである。
が計測対象物１から発せられる音あるいは特定の光を検
知した場合に出力する信号が、第７図（ａ）に示すよう
にトリガ出力となってアンプ12で増幅され、液晶ドライ
バ13に送られる。したがって、液晶シャッタ２のシャッ
タセグメント部2aは、これと同時に第７図（ｂ）に示す
ように開閉動作させるもので、この場合のシャッタセグ
メント部2aの開口面積は、センサ11の出力信号に応じて
液晶ドライバ13が制御する。そして、液晶ドライバ13に
開口面積を制御されてシャッタセグメント部2aが開閉動
作すると、それに伴ってセンサ３は第７図（ｃ）に示す
ような波形の電圧信号を出力するもので、この電圧信号
の波高値を制御部５が検出することにより、計測対象物
１の温度を測定することができるものである。
尚、上記実施例においては、液晶シャッタ２のシャッタ
セグメント部2aのシャッタパターンを櫛の歯状あるいは
同心円状にして示したが、これに限るものではなく、他
にも様々なパターンを考えることができる。
セグメント部2aのシャッタパターンを櫛の歯状あるいは
同心円状にして示したが、これに限るものではなく、他
にも様々なパターンを考えることができる。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、焦電型赤外線センサへ
の赤外線の入射を断続するチョッパとして液晶シャッタ
を用い、外部からの音或いは特定の光を検出した際にこ
の検出に応じて上記液晶シャッタを駆動すると共に、さ
らにこの液晶シャッタのシャッタパターンを開口面積を
任意に変えられるようにしたので、モータや振動子など
のように可動部がなく、コンパクトで生産性、信頼性に
優れ、また、より広範囲の温度測定に対処でき、必要時
にのみ確実に動作させることが可能でる検出精度の高い
焦電センサを提供することができる。
の赤外線の入射を断続するチョッパとして液晶シャッタ
を用い、外部からの音或いは特定の光を検出した際にこ
の検出に応じて上記液晶シャッタを駆動すると共に、さ
らにこの液晶シャッタのシャッタパターンを開口面積を
任意に変えられるようにしたので、モータや振動子など
のように可動部がなく、コンパクトで生産性、信頼性に
優れ、また、より広範囲の温度測定に対処でき、必要時
にのみ確実に動作させることが可能でる検出精度の高い
焦電センサを提供することができる。
図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図は検出部
の基本構成を示す図、第２図は一実施例の液晶シャッタ
の構成を示す平面図、第３図は第２図の液晶シャッタを
用いた制御回路の構成を示すブロック図、第４図は第３
図の回路の動作を示すタイムチャート、第５図は他の実
施例の液晶シャッタの構成を示す平面図、第６図は第５
図の液晶シャッタを用いた制御回路の構成を示すブロッ
ク図、第７図は第６図の回路の動作を示すタイムチャー
トである。 １……計測対象物、２……液晶シャッタ、2a……シャッ
タセグメント部、2a1……無変化部、2a2……変化部、３
……センサ、４……レンズ、５……制御部、６……アン
プ、７……表示部、11……センサ、12……アンプ、13…
…液晶ドライバ。
の基本構成を示す図、第２図は一実施例の液晶シャッタ
の構成を示す平面図、第３図は第２図の液晶シャッタを
用いた制御回路の構成を示すブロック図、第４図は第３
図の回路の動作を示すタイムチャート、第５図は他の実
施例の液晶シャッタの構成を示す平面図、第６図は第５
図の液晶シャッタを用いた制御回路の構成を示すブロッ
ク図、第７図は第６図の回路の動作を示すタイムチャー
トである。 １……計測対象物、２……液晶シャッタ、2a……シャッ
タセグメント部、2a1……無変化部、2a2……変化部、３
……センサ、４……レンズ、５……制御部、６……アン
プ、７……表示部、11……センサ、12……アンプ、13…
…液晶ドライバ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−67828（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−54689（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−19417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−131028（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−23678（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−112235（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−57684（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−137038（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】焦電型赤外線センサにより温度を検知する
焦電センサにおいて、 上記焦電型赤外線センサの入力部に配置された液晶シャ
ッタと、 外部からの音或いは特定の光を検出する検出手段と、 この検出手段により上記外部からの音或いは特定の光が
検出されると上記液晶シャッタを駆動する駆動手段と を備えたことを特徴とする焦電センサ。 - 【請求項２】上記液晶シャッタは開口面積を任意に変え
られるシャッタパターンを有することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の焦電センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60097324A JPH06100504B2 (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 焦電センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60097324A JPH06100504B2 (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 焦電センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61254825A JPS61254825A (ja) | 1986-11-12 |
| JPH06100504B2 true JPH06100504B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=14189301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60097324A Expired - Lifetime JPH06100504B2 (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 焦電センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06100504B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0327327U (ja) * | 1989-07-27 | 1991-03-19 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5157684U (ja) * | 1974-10-31 | 1976-05-06 | ||
| JPS5454689A (en) * | 1977-10-11 | 1979-05-01 | Nec Corp | Pyrovidicon image pickup apparatus |
| JPS5619417A (en) * | 1979-07-27 | 1981-02-24 | Toshiba Corp | Pyroelectric detector |
| JPS56137038U (ja) * | 1980-03-18 | 1981-10-17 | ||
| JPS5767828A (en) * | 1980-10-15 | 1982-04-24 | Kureha Chem Ind Co Ltd | Photodetector |
| JPS57131028A (en) * | 1981-02-05 | 1982-08-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Infrared temperature measuring apparatus |
| JPS5923678A (ja) * | 1982-07-29 | 1984-02-07 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | 焦電撮像装置 |
| JPS59112235A (ja) * | 1982-12-18 | 1984-06-28 | Sharp Corp | 温度センサ |
-
1985
- 1985-05-08 JP JP60097324A patent/JPH06100504B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61254825A (ja) | 1986-11-12 |
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