JPH07301559A - 焦電型赤外線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人体に基づく信号と電源ノイズや電磁波など
外乱に基づく信号とを明確に判別することができる焦電
型赤外線検出器を提供すること。 【構成】 デュアルツインタイプの焦電型赤外線検出器
において、移動検知方向に対して二対のデュアル素子
Ｉ，IIの出力が互いに逆極性の状態で出力されるよう
に、電極極性配置を行うとともに、ＦＥＴ配線を行っ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば建物内の廊下
や天井などに取り付けられ、人体の移動や侵入を検知す
る焦電型赤外線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記焦電型赤外線検出器として、従来よ
り、図７および図８に示すような所謂デュアルタイプ型
の焦電型赤外線検出器が用いられている。すなわち、図
８は、この焦電型赤外線検出器の受光面の構成を示し、
８１は焦電素材、８２，８３はこの焦電素材８１の表面
に形成された２個の赤外線受光用の受光素子で、これら
の受光素子８２，８３は、同一形状、同一受光面積を有
し、対称（線対称）かつ互いに近接した状態に配置され
たデュアル素子を形成し、一つのパッケージ８４内に収
容されている。

【０００３】そして、図７（Ａ），（Ｂ）は、その電気
的構成を示し、同図（Ａ）は、受光素子８２，８３の電
極（符号＋，−で示す）を直列逆接続にしたものを示
し、また、同図（Ｂ）は、受光素子８２，８３の電極を
並列逆接続したものを示している。同図（Ａ），（Ｂ）
において、８５は感度時定数調整用の高抵抗、８６はイ
ンピーダンス変換用のＦＥＴ（電界効果トランジス
タ）、Ｄ，Ｓ，Ｇはそれぞれ電源端子、出力端子、アー
ス端子である。

【０００４】このように構成された焦電型赤外線検出器
においては、例えば人体（人体温度が背景温度より高い
ものとする。以下、同じ）が図８において矢印Ａ方向に
移動した場合、図９に示した応答波形を有する出力（微
分出力）ｓが得られ、これによって、人体の移動が検知
される。そして、この焦電型赤外線検出器においては、
両受光素子８２，８３の受光面積を等しくすることで、
太陽光や各種照明、あるいは振動や衝撃などの所謂コモ
ンモードのノイズがあっても、両受光素子８２，８３か
ら出力差が生じず、互いにキャンセルし、前記ノイズを
排除できるといった利点がある。

【０００５】しかしながら、上記焦電型赤外線検出器に
おいては、その焦電素子に起因するスパイクノイズを偶
発的に起こし、稀に誤動作することがあった。

【０００６】このようなデュアルタイプの焦電型赤外線
検出器の欠点を解消するものとして、一つのパッケージ
内に前記図８に示したようなデュアル素子を二対（ツイ
ン）収容した所謂デュアルツインタイプの焦電型赤外線
検出器が実用化されるに至っている。図１０〜図１３
は、従来のデュアルツインタイプの焦電型赤外線検出器
の構成を概略的に示すもので、図１３において、ａ，
ｂ，ｃ ｄは一つの焦電素材１に形成される４つの受光
素子で、受光素子ａとｂ、受光素子ｃとｄは、同一形
状、同一受光面積を有し、対称（ａとｂ、ｃとｄが線対
称）にしかも互いに近接した状態で例えば「田」字状に
一つのパッケージ２内に配置されている。そして、受光
素子ａとｂとで一対のデュアル素子Ｉを形成し、受光素
子ｃとｄとでもう一対のデュアル素子IIを形成してい
る。

【０００７】そして、従来のデュアルツインタイプの焦
電型赤外線検出器においては、各受光素子ａ〜ｄの電極
極性配置並びにこれらの電極とＦＥＴとの接続を、図１
０〜図１２に示すように行っていた。すなわち、図１０
および図１１は、各受光素子ａ〜ｄの電極（符号＋，−
で示す）を直列逆接続したものであり、図１２は、並列
逆接続したものを示している。これらの図において、Ｒ
ｇ₁ ，Ｒｇ₂ は時定数調整用の高抵抗、Ｆ₁ ，Ｆ₂ はイ
ンピーダンス変換用のＦＥＴ、Ｄは二対のデュアル素子
Ｉ，IIに電圧を供給するための電源端子、Ｓ₁ ，Ｓ₂ は
デュアル素子Ｉ，IIのそれぞれの出力端子、Ｇはデュア
ル素子Ｉ，IIに共通のアース端子である。そして、前記
各符号に付した添字の１，２はデュアル素子Ｉ，IIに合
わせてある。

【０００８】上記のように構成されたデュアルツインタ
イプの焦電型赤外線検出器においては、デュアル素子
Ｉ，IIの出力端子Ｓ₁ ，Ｓ₂ に同時に出力した場合にお
いてのみ、人体からの信号であると判断し、いずれか一
方にしか出力されないときには、受光素子ａ〜ｄに起因
する偶発的なノイズかあるいは小動物からの赤外線であ
るとして、後段の信号処理回路（図示してない）におい
て目的信号であるか誤動作であるかの判断を行うことに
より、誤動作をキャンセルすることができるといった優
れた利点がある。

【０００９】図１４および図１５は、図１３において、
人が矢印Ｂ方向、すなわち、受光素子ａ→ｂ（ｃ→ｄ）
方向に移動したときの焦電型赤外線検出器の出力を示
し、図１４は、前記図１０（Ａ），図１１（Ａ），図１
２（Ａ）のように構成した焦電型赤外線検出器の出力で
あり、図１５は、前記図１０（Ｂ），図１１（Ｂ），図
１２（Ｂ）のように構成した焦電型赤外線検出器の出力
である。より詳しくは、図１４（Ａ）は、デュアル素子
Ｉの出力端子Ｓ₁ に出力される信号ｓ₁ の一例を示し、
同図（Ｂ）は、デュアル素子IIの出力端子Ｓ₂ に出力さ
れる信号ｓ₂ の一例を示している。また、図１５（Ａ）
は、デュアル素子Ｉの出力端子Ｓ₁ に出力される信号ｓ
₁ の一例を示し、同図（Ｂ）は、デュアル素子IIの出力
端子Ｓ₂ に出力される信号ｓ₂ の一例を示している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のデュアルツインタイプの焦電型赤外線検出器におい
ては、デュアル素子Ｉ，IIによって得られる信号ｓ₁ ，
ｓ₂ は、互いに同極性である。そして、デュアルツイン
タイプに構成した場合においても、電源電圧にノイズが
重畳されるなどして電圧変動が生じたり、高周波の影響
を受けるなどにより、前記デュアル素子Ｉ，IIから同時
に信号ｓ₁ ，ｓ₂ が出力されることがあり、このため、
信号処理回路において、人体の検知に基づく信号と上記
外乱に基づく信号との判別ができない場合があった。

【００１１】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、人体に基づく信号と電源ノイズや電磁波など
外乱に基づく信号とを明確に判別することができる焦電
型赤外線検出器を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、二つの焦電素子が互いに逆極性に接続
された一対の焦電素子の一方の端子がアース端子に接続
され、他方の端子がインピーダンス変換用のＦＥＴのゲ
ートに接続されてなるデュアル素子二対を一つのパッケ
ージ内に実装するとともに、このパッケージに、二対の
デュアル素子に電圧を供給する一つの電源端子と、二対
のデュアル素子に接続される一つのアース端子と、二対
のデュアル素子の出力をそれぞれ出力する二つの出力端
子とを設けたデュアルツインタイプの焦電型赤外線検出
器において、移動検知方向に対して前記二対のデュアル
素子の出力が互いに逆極性の状態で出力されるように、
電極極性配置を行うとともに、ＦＥＴ配線を行った点に
特徴がある。

【００１３】

【作用】上記構成の焦電型赤外線検出器においては、図
５および図６に示すように、人体の移動に対して、二対
のデュアル素子によって出力される信号の極性が互いに
逆極性となる。例えば図５（Ａ）において、一方のデュ
アル素子Ｉの信号ｓ₁ が正であるとき、他方のデュアル
素子IIの信号ｓ₂ は負である。一方、前記電源電圧の変
動や高周波などの外乱に起因する信号の場合は、前記信
号ｓ₁ ，ｓ₂ の極性は同じである。したがって、人体に
起因する出力信号と前記外乱に起因する出力との出力形
態が異なるため、後段の信号処理回路によって、信号と
ノイズとの区別を明確に行うことができる。

【００１４】

【実施例】図１〜図４は、この発明の焦電型赤外線検出
器を示すもので、この焦電型赤外線検出器においては、
図４に示すように、４個の受光素子ａとｂ、ｃとｄは、
同一形状、同一受光面積を有し、対称（ａとｂ、ｃとｄ
が線対称）にしかも互いに近接した状態で例えば「田」
字状に配置されており、一つのパッケージ２内に収容さ
れている。そして、受光素子ａとｂとで一対のデュアル
素子Ｉを形成し、受光素子ｃとｄとでもう一対のデュア
ル素子IIを形成している。ここまでの構成は、従来のデ
ュアルツインタイプの焦電型赤外線検出器と変わるとこ
ろはない。

【００１５】この発明のデュアルツインタイプの焦電型
赤外線検出器が、前記図１０〜図１３に示した従来のデ
ュアルツインタイプの焦電型赤外線検出器と大きく異な
る点は、移動検知方向に対して前記二対のデュアル素子
Ｉ，IIの出力が互いに逆極性の状態で出力されるよう
に、電極極性配置を行うとともに、ＦＥＴ配線を行った
点である。以下、この発明の焦電型赤外線検出器の特徴
的構成の詳細を、電気的構成を示した図１〜図３、受光
面の構成示した図４および応答波形を示した図５、図６
を参照しながら説明する。

【００１６】図１および図２に示した焦電型赤外線検出
器はいずれも、デュアル素子Ｉ，IIにおける電極＋，−
を直列逆接続するとともに、デュアル素子Ｉ，IIの出力
ｓ₁，ｓ₂ が互いに逆極性の状態で出力されるように、
電極極性が配置され、かつ、ＦＥＴに対する結線が施さ
れている。

【００１７】すなわち、例えば図１（Ａ）において、一
方のデュアル素子Ｉを構成する受光素子ａの−電極と受
光素子ｂの−電極とが接続され、受光素子ａの＋電極は
ＦＥＴＦ₁ のゲートに、また、受光素子ｂの＋電極はア
ース端子Ｇにそれぞれ接続されている。そして、他方の
デュアル素子IIを構成する受光素子ｃの＋電極と受光素
子ｄの＋電極とが接続され、受光素子ｃの−電極はＦＥ
ＴＦ₂ のゲートに、また、受光素子ｄの−電極はアース
端子Ｇにそれぞれ接続されている。なお、他の図１
（Ｂ）、図２（Ａ），（Ｂ）も同様である。

【００１８】また、図３に示した焦電型赤外線検出器
は、デュアル素子Ｉ，IIにおける電極＋，−を並列逆接
続するとともに、デュアル素子Ｉ，IIの出力ｓ₁ ，ｓ₂
が互いに逆極性の状態で出力されるように、電極極性が
配置され、かつ、ＦＥＴに対する結線が施されている。

【００１９】すなわち、図３（Ａ）において、一方のデ
ュアル素子Ｉを構成する受光素子ａとｂとをそれらの電
極の極性が互いに異なるように並列接続する一方、他方
のデュアル素子IIを構成する受光素子ｃとｄとをそれら
の電極の極性が互いに異なるように並列接続し、デュア
ル素子ＩとIIとを直列に接続するとともに、その接続点
をアース端子Ｇに接続し、デュアル素子Ｉ，IIのそれぞ
れの他方の電極側をＦＥＴＦ₁ ，Ｆ₂ のゲートに接続し
ている。

【００２０】上記のように構成された焦電型赤外線検出
器においては、デュアル素子Ｉ，IIの出力端子Ｓ₁ ，Ｓ
₂ に同時に出力した場合においてのみ、人体からの信号
であると判断し、いずれか一方にしか出力されないとき
には、受光素子ａ〜ｄに起因する偶発的なノイズかある
いは小動物からの赤外線であるとして、後段の信号処理
回路（図示してない）において目的信号であるか誤動作
であるかの判断を行うことにより、誤動作をキャンセル
することができる。

【００２１】図５および図６は、図４において、人が矢
印Ｃ方向、すなわち、受光素子ａ→ｂ（ｃ→ｄ）方向に
移動したときの焦電型赤外線検出器の出力を示し、図５
は、図１（Ａ），図２（Ａ），図３（Ａ）のように構成
した焦電型赤外線検出器の出力であり、図６は、図１
（Ｂ），図２（Ｂ），図３（Ｂ）のように構成した焦電
型赤外線検出器の出力である。より詳しくは、図５
（Ａ）は、デュアル素子Ｉの出力端子Ｓ₁ に出力される
信号ｓ₁ の一例を示し、同図（Ｂ）は、デュアル素子II
の出力端子Ｓ₂ に出力される信号ｓ₂ の一例を示してい
る。また、図６（Ａ）は、デュアル素子Ｉの出力端子Ｓ
₁ に出力される信号ｓ₁ の一例を示し、同図（Ｂ）は、
デュアル素子IIの出力端子Ｓ₂ に出力される信号ｓ₂ の
一例を示している。

【００２２】ところで、図１３において矢印Ｂ方向に人
が移動した場合、従来の例えば図１０（Ａ）、図１１
（Ａ）、図１２（Ａ）に示されたデュアルツインタイプ
の焦電型赤外線検出器におけるデュアル素子Ｉ，IIの出
力信号ｓ₁ ，ｓ₂ は、図１４（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、いずれも正極性から始まり、また、例えば図１０
（Ｂ）、図１１（Ｂ）、図１２（Ｂ）に示されたデュア
ルツインタイプの焦電型赤外線検出器におけるデュアル
素子Ｉ，IIの出力信号ｓ₁ ，ｓ₂ は、図１５（Ａ），
（Ｂ）に示すように、いずれも負極性から始まり、いず
れのタイプの焦電型赤外線検出器においても、前記二つ
の出力信号ｓ₁ ，ｓ₂ は同極性であった。このような出
力形態は、電源電圧の変動や高周波など外乱に起因する
出力と同じであり、人体を検知した信号であるのかノイ
ズであるのか区別するのが困難であった。

【００２３】これに対して、この発明の焦電型赤外線検
出器ではこのようなことがない。すなわち、図５および
図６に示されるように、前記２つの出力信号ｓ₁ ，ｓ₂
は、互いに逆の極性を示しており、したがって、前記外
乱に起因する出力とは形態が異なるため、後段の信号処
理回路において、例えばレベル検出の手法を用いるなど
簡単な手法で、信号とノイズとの弁別を簡単に行うこと
ができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、所謂デュアルツインタイプの焦電型赤外線検出器に
おいて、移動検知方向に対して前記二対のデュアル素子
の出力が互いに逆極性の状態で出力されるように、電極
極性配置を行うとともに、ＦＥＴ配線を行っているの
で、人体の移動に基づいて出力される信号と、外乱に基
づいて出力される信号とを明確に区別することができ、
信号とノイズとの判別が確実に行なえるため、信頼性の
高い焦電型赤外線検出器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ），（Ｂ）は、この発明の焦電型赤外線検
出器の電気的構成の一例を示す図である。

【図２】（Ａ），（Ｂ）は、この発明の焦電型赤外線検
出器の電気的構成の他の例を示す図である。

【図３】（Ａ），（Ｂ）は、この発明の焦電型赤外線検
出器の電気的構成のさらに他の例を示す図である。

【図４】この発明の焦電型赤外線検出器の受光面の構成
を概略的に示す平面図である。

【図５】（Ａ），（Ｂ）は、図１（Ａ），図２（Ａ），
図３（Ａ）に示した焦電型赤外線検出器における二つの
デュアル素子の出力の一例を示す応答波形図である。

【図６】（Ａ），（Ｂ）は、図１（Ｂ），図２（Ｂ），
図３（Ｂ）に示した焦電型赤外線検出器における二つの
デュアル素子の出力の一例を示す応答波形図である。

【図７】（Ａ），（Ｂ）は、従来のデュアルタイプの焦
電型赤外線検出器の電気的構成を概略的に示す図であ
る。

【図８】前記デュアルタイプの焦電型赤外線検出器の受
光面の構成を概略的に示す平面図である。

【図９】前記デュアルタイプの焦電型赤外線検出器の応
答波形図である。

【図１０】（Ａ），（Ｂ）は、従来のデュアルツインタ
イプの焦電型赤外線検出器の電気的構成を概略的に示す
図である。

【図１１】（Ａ），（Ｂ）は、従来の他のデュアルツイ
ンタイプの焦電型赤外線検出器の電気的構成を概略的に
示す図である。

【図１２】（Ａ），（Ｂ）は、従来のさらに他のデュア
ルツインタイプの焦電型赤外線検出器の電気的構成を概
略的に示す図である。

【図１３】従来のデュアルツインタイプの焦電型赤外線
検出器の受光面の構成を概略的に示す平面図である。

【図１４】（Ａ），（Ｂ）は、図１０（Ａ），図１１
（Ａ），図１２（Ａ）に示した焦電型赤外線検出器にお
ける二つのデュアル素子の出力の一例を示す応答波形図
である。

【図１５】（Ａ），（Ｂ）は、図１０（Ｂ），図１１
（Ｂ），図１２（Ｂ）に示した焦電型赤外線検出器にお
ける二つのデュアル素子の出力の一例を示す応答波形図
である。

【符号の説明】

２…パッケージ、Ｉ，II…デュアル素子、Ｄ…電源端
子、Ｆ_{1 ,} Ｆ₂ …ＦＥＴ、Ｇ…アース端子、Ｓ_{1 ,} Ｓ₂
…出力端子、ａ，ｂ，ｃ，ｄ…焦電素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二つの焦電素子が互いに逆極性に接続さ
   れた一対の焦電素子の一方の端子がアース端子に接続さ
   れ、他方の端子がインピーダンス変換用のＦＥＴのゲー
   トに接続されてなるデュアル素子二対を一つのパッケー
   ジ内に実装するとともに、このパッケージに、二対のデ
   ュアル素子に電圧を供給する一つの電源端子と、二対の
   デュアル素子に接続される一つのアース端子と、二対の
   デュアル素子の出力をそれぞれ出力する二つの出力端子
   とを設けたデュアルツインタイプの焦電型赤外線検出器
   において、移動検知方向に対して前記二対のデュアル素
   子の出力が互いに逆極性の状態で出力されるように、電
   極極性配置を行うとともに、ＦＥＴ配線を行ったことを
   特徴とする焦電型赤外線検出器。