JPH08313339A

JPH08313339A - 赤外線検知器

Info

Publication number: JPH08313339A
Application number: JP12404095A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Kodama; 貴義兒玉
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】検知する視野範囲内の熱源から放射される
赤外線を、集光部を介して精度良く赤外線センサに入射
させる。【構成】アレイ状に配置した複数の赤外線感知素子
に赤外線を結像させるため、支持部と一体に形成された
集光部を赤外線センサの赤外線入射窓の前面に取り付け
る。支持部は赤外線センサの天面に当接した状態で取り
付けられるため、集光部と複数の赤外線感知素子の位置
関係は常に一定に保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人体等の検知対象熱源
から放射される赤外線を検知し、検知対象の分布、位
置、移動等に関する情報を検知する赤外線検出器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】発熱体から放射される赤外線を検知する
センサとして、一般に焦電型赤外線センサやボロメ−タ
−が用いられる。焦電型赤外線センサは、チタン酸鉛
（ＰｂＴｉＯ３）等の焦電効果を有する焦電材料を赤外
線感知素子として利用するものである。焦電効果とは、
赤外線が入射して赤外線感知素子表面に温度変化が生じ
ると、今まで安定であった電荷の中和状態が崩れて電気
的に不平衡となり、電荷を発生する特性をいう。この発
生する電荷は、インピ−ダンス変換により電圧として取
り出される。また、ボロメ−タ−は、抵抗温度係数が大
きい金属あるいは半導体を赤外線感知素子として用いた
抵抗温度センサで、薄膜あるいは厚膜構造で構成して熱
容量を小さくし、検出感度を高めたものである。

【０００３】このような赤外線を検知するセンサを利用
した検知装置が各種提案されているが、特に防犯センサ
や家電製品等に使用する場合には、できるだけ検知する
視野範囲が広く、またある程度高い解像度が得られるこ
とが望まれている。このため、複数個の赤外線感知素子
を一次元あるいは二次元に配置したアレイセンサが使用
される。また、それぞれの赤外線感知素子上に発熱体か
ら放射される赤外線の焦点を結ばせるため、フレネルレ
ンズや、球面レンズや、非球面レンズ等の集光手段をア
レイセンサと組み合わせて使用するのが一般的である。
フレネルレンズは、厚いレンズの光学的性質すなわち広
い視野角を持つように断面を階段状に形成したレンズを
複数個刻んだプラスチック等の板である。

【０００４】アレイセンサとレンズを組み合わせた例と
して、特開平６−９４５３２号公報に示された熱画像検
出装置の概略図を図７に示す。

【０００５】熱画像検出装置は、赤外線センサ１と、赤
外線透過レンズ２と、レンズホルダ３と、支持部４と、
チョッパ−機構５などの部品から構成される。赤外線セ
ンサ１は、一次元に配列された焦電型薄膜熱検出素子群
６を有する。赤外線センサ１の赤外線入射窓（図示せ
ず）の前面には、検知する視野範囲内の熱源から放射さ
れる赤外線を焦電型薄膜熱検出素子群６に結像するため
の赤外線透過レンズ２が配置される。赤外線透過レンズ
２はレンズホルダ３により保持され、レンズホルダ３は
支持部４によって支持される。また、赤外線透過レンズ
２の前面には、赤外線センサ１に入射する赤外線を断続
するためのチョッパ−機構５が設けられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、赤外線
透過レンズ２と、レンズホルダ３と、支持部４とを用い
て熱画像検出装置の光学系部分を組み立てる場合、これ
ら複数の部品のそれぞれの寸法誤差が累積する結果、赤
外線透過レンズ２と焦電型薄膜熱検出素子群６の位置関
係、すなわち赤外線透過レンズ２の光軸のずれが大きく
なるという問題があった。このため、熱画像検出装置一
つ一つについて、光軸のずれを調整しなければならなか
った。また、調整したとしても、光軸のずれを完全に無
くすことができないため、熱画像検出装置の間の検知特
性が一定しないという問題があった。また、光軸の調整
や、複数の部品の組み立てに時間がかかるため、製造コ
ストが高くなるという問題があった。さらに、複数の部
品を使用するため、部品管理が煩雑となっていた。

【０００７】そこで本発明は、上記問題を解決するため
の赤外線検知器の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、次のように構成される。すなわち、第一に、
複数個の赤外線感知素子をアレイ状に配置した赤外線セ
ンサを用いた赤外線検知器において、前記赤外線感知素
子に赤外線を集光する集光部と、該集光部と一体に形成
された支持部とを備え、前記支持部を介して前記集光部
を前記赤外線センサに取り付けたものであり、第二に、
第一の発明において、集光部および支持部は同一材料で
形成されたものであり、第三に、第一の発明において、
赤外線センサと支持部を係止するための係止部を、支持
部と同一の材料を用いて支持部と一体に形成したもので
あり、第四に、第一の発明において、集光部および支持
部は赤外線センサのケ−スより熱伝導率が小さい材料で
形成されるとともに、赤外線センサは集光部および支持
部によって覆われているものであり、第五に、第一の発
明において、集光部としてフレネルレンズを用いたもの
であり、第六に、第二の発明において、集光部および支
持部はポリエチレン樹脂を用いて形成されたものであ
る。

【０００９】

【作用】集光部と支持部は一体に形成されるので、集光
部は支持部を介して赤外線センサの赤外線入射窓の前面
に取り付けることができる。このため、集光部と赤外線
センサの位置関係は一定の状態に保たれる。

【００１０】支持部と一体に係止部を設けることによ
り、支持部は赤外線センサに係止される。このため支持
部は赤外線センサと確実に固定され、位置ずれが生じな
い。

【００１１】赤外線センサのキャンケ−スよりも熱伝導
率が小さい材料で支持部、あるいは集光部および支持部
を形成して赤外線センサを覆う場合には、周囲温度が赤
外線センサのキャンケ−スに伝わりにくくなる。このた
め、周囲温度が変動する環境で使用した場合でも、温度
変化の影響を受けにくくなる。

【００１２】集光部を、支持部および固定部と一体にポ
リエチレン樹脂を用いて形成した場合には、シリコンや
ゲルマニウム等を使用した場合と比較して安価となる。
また射出成型等の手段を用いて、容易に形成できる。

【００１３】集光部としてフレネルレンズを用いた場合
には、集光部の厚さが薄くなる。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）図１および図２を用いて、本発明の第一の
実施例を説明する。

【００１５】赤外線検知器は、赤外線センサ７と、集光
部８と、支持部９とから構成される。

【００１６】赤外線センサ７は、金属ヘッダ−１０と、
キャンケ−ス１１と、素子部１２とから構成される。金
属ヘッダ−１０は、例えば長方形板状をなし、周縁には
絶縁筒片（図示せず）を介して植設された端子ピン１３
と、金属ヘッダ−とロ−付けされたア−ス端子ピン１４
が設けられる。金属ヘッダ−１０の上面には、端子ピン
１３およびア−ス端子ピン１４に接続された基板（図示
せず）を介して、素子部１２が支持固定される。素子部
１２には、検知する視野範囲内の熱源から放射される赤
外線を検知するための複数個の赤外線感知素子がアレイ
状に配置される。複数個の赤外線感知素子の出力は、端
子ピン１３およびア−ス端子ピン１４を介して取り出さ
れる。キャンケ−ス１１の天面１１Ａに設けられた開口
部１５には、赤外線入射窓として機能する赤外線フィル
タ−１６が接着固定される。なお、一般的にキャンケ−
ス１１は、加工の容易さから、例えば厚みが０．２ｍｍ
程度の鉄系の薄い金属板材をプレス加工することにより
形成され、キャンケ−ス１１の側面１１Ｂの下端部には
フランジ１７が形成される。なお、フランジ１７は設け
無くても良い。キャンケ−ス１１を金属ヘッダ−１０に
被せた後、例えば抵抗溶接等の手段を用いて、フランジ
１７と金属ヘッダ−１０の周縁部を固定する。

【００１７】集光部８は、フレネルレンズや、球面レン
ズや、非球面レンズ等が使用される。集光部８は、赤外
線を透過する材料であるポリエチレン樹脂や、シリコン
あるいはゲルマニウム等の基板を用いて形成される。ポ
リエチレン樹脂を使用する場合には、金型成型等の手段
を用いて成形される。また、シリコンあるいはゲルマニ
ウム等の基板を使用する場合には、エッチング、あるい
は研磨等の手段を用いて成形される。

【００１８】支持部９は、天面９Ａと側面９Ｂとから構
成される。天面９Ａには、集光部８が配設される。天面
９Ａは長方形状の板であり、天面９Ａの周縁からはそれ
ぞれつながった状態で垂設した側面９Ｂが形成される。
天面９Ａと側面９Ｂによって形成される支持部９の空間
部には赤外線センサ７のキャンケ−ス１１がはめ合わさ
れる。この空間部にキャンケ−ス１１をはめ合わせたと
きにガタが生じるのを防ぐため、空間部の天面９Ａに平
行する方向の寸法は、キャンケ−ス１１の天面１１Ａに
平行する方向の寸法と同じとし、空間部の天面９Ａに垂
直な方向の寸法は、キャンケ−ス１１の天面１１Ａに垂
直な寸法と同じかほんのわずか短くする。集光部８は、
キャンケ−ス１１の開口部１５と対向する。支持部９
は、塩化ビニル樹脂やポリエチレン樹脂などで形成され
る。集光部８と支持部９が、赤外線を透過する同一材料
で形成される場合には、射出成型等の手段を用いて両者
は一体に成形される。また、異なる材料で成形される場
合には、先に集光部８を成形した後、インサ−ト成型等
の手段を用いて一体に成形される。

【００１９】支持部９をキャンケ−ス１１に被せて、支
持部９の内部空間にキャンケ−ス１１をはめ合わせる
と、キャンケ−ス１１の天面１１Ａと支持部９の天面９
Ａが当接した状態で、支持部９は赤外線センサ７と確実
に固定される。この結果、集光部８と赤外線センサ７の
位置関係は一定の状態に保たれる。

【００２０】なお、樹脂材料の熱伝導率は金属材料のそ
れと比べて極めて小さい。例えばポリエチレン樹脂の熱
伝導率は０．２５〜０．３４（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1）程度に
対して、鉄の熱伝導率は８３．５（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1）程
度である。従って、例えばポリエチレン樹脂を用いて支
持部９を、あるいは集光部８および支持部９を形成した
場合には、周囲の温度変化が支持部９を介してキャンケ
−ス１１には伝わりにくくなる。このため、周囲温度が
変動する環境で赤外線検知器を使用した場合でも、周囲
温度の変化にともなう誤動作が低減し、検知する視野範
囲内の熱源から放射される赤外線を確実に検知すること
ができる。

【００２１】（実施例２）図３および図４を用いて、本
発明の第二実施例を説明する。係止部１８以外は実施例
１と同じなため、説明は省略し、同じ番号を用いる。

【００２２】係止部１８は、側面９Ｂを構成する両側の
短辺側面の下端中央に突設して一体に設けられる。係止
部１８は、三つの長方形板１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃから
構成される。長方形板１８Ａ、１８Ｃを対向するように
配置し、長方形板１８Ａ、１８Ｃの対向する一端部には
長方形板１８Ｂが接続される。このように形成された係
止部１８の断面形状はコ字状となる。側面９Ｂと、長方
形板１８Ｂの間の寸法は、キャンケ−ス１１のフランジ
１７の幅よりもわずか長くする。長方形板１８Ａと、長
方形板１８Ｃの間の寸法は、キャンケ−ス１１と金属ヘ
ッダ−１０の溶接部の厚みと同じとする。長方形板１８
Ａは、長方形板１８Ａの表面と天面９Ａが平行となるよ
うに、側面９Ｂの短辺側面の下端中央に垂設する。な
お、係止部１８は、支持部９と一体同時に形成される。
また、係止部１８は、長方形板１８Ａの弾力により、天
面９Ａの長辺方向に押し広げることができる。

【００２３】支持部９をキャンケ−ス１１に被せた後、
係止部１８Ａを押し広げて金属ヘッダ−１０の底面に長
方形板１８Ｃを係止する。この結果、支持部９は係止部
１８を介して赤外線センサ７に確実に固定され、外れる
ことがない。なお、係止部１８は、支持部９の側面９Ａ
の長辺下端の中央部に接続しても良く、また複数対設け
ても良い。

【００２４】（実施例３）図５および図６を用いて、本
発明の第三実施例を説明する。係止部１９および、キャ
ンケ−ス１１のフランジ以外は実施例１と同じなため、
説明は省略し、同じ番号を用いる。

【００２５】係止部１９は、側面９Ｂを構成する両側の
短辺側面の下部中央に突設して一体に設けられる。キャ
ンケ−ス１１にはフランジ１７は設けられていない。従
って、キャンケ−ス１１を金属ヘッダ−１０に被せた
後、例えば電気溶接等の手段を用いて、キャンケ−ス１
１の下部と金属ヘッダ−１０の周縁部を固定する。係止
部１９は、二つの長方形板１９Ａ、１９ＢをＬ字状に組
み合わせたものであり、長方形板１９Ａ、１９Ｂの板厚
は、側面９Ｂと同じ板厚である。支持部９の側面９Ａの
下部と、長方形板１９Ｂの間の寸法は、金属ヘッダ−１
０の厚みとほぼ同じとする。長方形板１９Ａは、長方形
板１９Ａおよび側面９Ｂの表面が同一面となるようにし
て、側面９Ｂの短辺側面の下部中央に垂設する。係止部
１９は、支持部９と一体同時に形成される。なお、係止
部１９は、長方形板１９Ａの弾力により、支持部９の天
面９Ａの長辺方向に押し広げることができる。

【００２６】支持部９をキャンケ−ス１１に被せた後、
係止部１９Ａを押し広げて金属ヘッダ−１０の底面に長
方形板１９Ｂを係止する。この結果、支持部９は係止部
１９を介して赤外線センサ７に確実に固定されるので、
外れることがない。なお、係止部１９は、支持部９の側
面９Ａの長辺の下端面の中央部に接続しても良く、また
複数対設けても良い。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、上述のように構成しているの
で下記の効果を有する。すなわち、第一に、集光部は支
持部と一体に形成されるために赤外線センサと集光部と
の位置関係、すなわち集光部の光軸は常に一定に保た
れ、光軸の調整が不要となる。この結果、光軸を調整す
るための工程が不要となるとともに、部品の数が少なく
なるので組み立てが簡易となる。この結果、安価に製造
することができる。第二に、係止部によって支持部と赤
外線センサを固定した場合には、両者は確実に固定され
て位置ずれが生じない。このため、例えば赤外線検知器
に振動が加わる環境で使用した場合にも、集光部の光軸
は常に一定に保たれ、結像性能に劣化が生じることがな
い。従って、赤外線検知器の信頼性が長期間保たれる。
第三に、赤外線センサのケ−スより熱伝導率が小さい材
料で支持部、あるいは集光部および支持部を形成した場
合には、周囲温度が変動する環境で赤外線検知器を使用
した場合でも、温度変化の影響を受けにくくなるので誤
動作等が低減し、赤外線検知器の信頼性が向上する。第
四に、集光部を、支持部および固定部と一体にポリエチ
レン樹脂を用いて作製した場合には、安価かつ容易に製
造することができる。第五に、集光部としてフレネルレ
ンズを用いた場合には集光部の厚さが薄くなり、集光部
での赤外線の減衰が低減する。この結果、赤外線の集光
効率が向上するので、赤外線検知器の感度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる第一の赤外線検知器の分解斜視
図である。

【図２】図１に示す第一の赤外線検知器のＡ−Ａ´にお
ける断面図である。

【図３】本発明にかかる第二の赤外線検知器の分解斜視
図である。

【図４】図３に示す第二の赤外線検知器のＡ−Ａ´にお
ける断面図である。

【図５】本発明にかかる第三の赤外線検知器の分解斜視
図である。

【図６】図５に示す第三の赤外線検知器のＡ−Ａ´にお
ける断面図である。

【図７】従来にかかる熱画像検出装置の概略を示す図で
ある。

【符号の説明】

１赤外線センサ２赤外線透過レンズ３レンズホルダ４支持部７赤外線センサ８集光部９支持部１０金属ヘッダ− １１キャンケ−ス１２素子部１３端子ピン１４ア−ス端子ピン１５開口部１６赤外線フィルタ− １７フランジ１８、１９係止部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の赤外線感知素子をアレイ状に配
置した赤外線センサを用いた赤外線検知器において、前
記赤外線感知素子に赤外線を集光する集光部と、該集光
部と一体に形成された支持部とを備え、前記支持部を介
して前記集光部を前記赤外線センサに取り付けたことを
特徴とする赤外線検知器。
【請求項２】集光部および支持部は同一材料で形成さ
れたことを特徴とする請求項１記載の赤外線検知器。
【請求項３】赤外線センサと支持部を係止するための
係止部を、支持部と同一の材料を用いて支持部と一体に
形成したことを特徴とする請求項１記載の赤外線検知
器。
【請求項４】集光部および支持部は赤外線センサのキ
ャンケ−スより熱伝導率が小さい材料で形成されるとと
もに、赤外線センサは集光部および支持部によって覆わ
れていることを特徴とする請求項１記載の赤外線検知
器。
【請求項５】集光部としてフレネルレンズを用いたこ
とを特徴とする請求項１記載の赤外線検知器。
【請求項６】集光部および支持部はポリエチレン樹脂
を用いて形成されたことを特徴とする請求項２記載の赤
外線検知器。