JPH102791A - 焦電型赤外線センサ - Google Patents
焦電型赤外線センサInfo
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- JPH102791A JPH102791A JP8155134A JP15513496A JPH102791A JP H102791 A JPH102791 A JP H102791A JP 8155134 A JP8155134 A JP 8155134A JP 15513496 A JP15513496 A JP 15513496A JP H102791 A JPH102791 A JP H102791A
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- pyroelectric
- diffractive optical
- infrared
- infrared sensor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 焦電型赤外線センサにおいては、照明や空調
機器等の家庭商品に用いられるため小型化、低コスト化
長寿命化が強く求められ、本発明は、このような家庭商
品に用いられるように視野が広角でかつ小型、低コス
ト、長寿命な焦電型赤外線センサを提供することを目的
とする。 【解決手段】 少なくとも２個以上の回折光学素子６を
有する光学系と、回折光学素子６の結像点に位置する少
なくとも２個以上の焦電体１を有する構成とすることに
より、検知エリア内の検知対象物の位置を確認するため
にセンサ部を回転走査させるための駆動モータの必要が
なく小型、低コスト、長寿命な焦電型赤外線センサを提
供することができる。
機器等の家庭商品に用いられるため小型化、低コスト化
長寿命化が強く求められ、本発明は、このような家庭商
品に用いられるように視野が広角でかつ小型、低コス
ト、長寿命な焦電型赤外線センサを提供することを目的
とする。 【解決手段】 少なくとも２個以上の回折光学素子６を
有する光学系と、回折光学素子６の結像点に位置する少
なくとも２個以上の焦電体１を有する構成とすることに
より、検知エリア内の検知対象物の位置を確認するため
にセンサ部を回転走査させるための駆動モータの必要が
なく小型、低コスト、長寿命な焦電型赤外線センサを提
供することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は焦電体により赤外線
を検出する焦電型赤外線センサに関するものである。
を検出する焦電型赤外線センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、焦電型赤外線センサは非接触で物
体の検知や温度検出ができる点を活かして、電子レンジ
の調理物の温度測定、エアコンの室内温度制御、あるい
は自動ドア、警報装置での人体検知等に利用されてお
り、今後その利用範囲は拡大していくと見られる。
体の検知や温度検出ができる点を活かして、電子レンジ
の調理物の温度測定、エアコンの室内温度制御、あるい
は自動ドア、警報装置での人体検知等に利用されてお
り、今後その利用範囲は拡大していくと見られる。
【０００３】焦電型赤外線センサは、ＬｉＴａＯ3結晶
等の焦電効果を利用したものである。焦電体は自発分極
を有しており常に表面電荷が発生しているが、大気中に
おける定常状態では大気中の電荷と結びついて電気的に
中性を保っている。これに赤外線が入射すると焦電体の
温度が変化し、これに伴い表面の電荷状態も中性状態が
壊れて変化する。この時表面に発生する電荷を検出し、
赤外線入射量を測定するのが赤外線センサである。一般
に物体はその温度に応じた赤外線を放出しており、この
焦電型赤外線センサを用いることにより物体の存在や温
度を検知できる。
等の焦電効果を利用したものである。焦電体は自発分極
を有しており常に表面電荷が発生しているが、大気中に
おける定常状態では大気中の電荷と結びついて電気的に
中性を保っている。これに赤外線が入射すると焦電体の
温度が変化し、これに伴い表面の電荷状態も中性状態が
壊れて変化する。この時表面に発生する電荷を検出し、
赤外線入射量を測定するのが赤外線センサである。一般
に物体はその温度に応じた赤外線を放出しており、この
焦電型赤外線センサを用いることにより物体の存在や温
度を検知できる。
【０００４】図９は従来の焦電型赤外線センサの概略を
示すものである。従来、焦電型赤外線センサは特開昭６
２−２２２１２８号公報に記載されたものが知られてい
る。赤外線を検知する例えばセラミックを材料とする焦
電体１４と、焦電体１４を外乱光および電磁ノイズから
保護する封止缶１５と、この封止缶１５の開口部１６に
取り付けられた赤外線フィルタ１７と、封止缶１５の外
側に位置し検知領域内に侵入または検知領域内で移動す
る検知対象物より放射された赤外線１９を焦電体１４に
結像させる外部レンズ１８とにより構成されている。
示すものである。従来、焦電型赤外線センサは特開昭６
２−２２２１２８号公報に記載されたものが知られてい
る。赤外線を検知する例えばセラミックを材料とする焦
電体１４と、焦電体１４を外乱光および電磁ノイズから
保護する封止缶１５と、この封止缶１５の開口部１６に
取り付けられた赤外線フィルタ１７と、封止缶１５の外
側に位置し検知領域内に侵入または検知領域内で移動す
る検知対象物より放射された赤外線１９を焦電体１４に
結像させる外部レンズ１８とにより構成されている。
【０００５】前記外部レンズ１８は広範囲に赤外線１９
を検出するため複数のレンズにより構成され、各々のレ
ンズの光軸は例えば図に示すように検知領域を一定間隔
に各々のレンズが視野を有するように分散している。ま
た、前記外部レンズ１８はポリエチレンを材料とし、光
の屈折作用を利用した屈折型のフレネルレンズアレイが
用いられている。１つのフレネルレンズでは外周に行く
に従って溝の深さを大きくすることによって溝の傾斜角
を大きくし、その溝の間隔および溝の深さは波長の数百
から数千倍のオーダであり形状も大きいものである。ま
た前記外部レンズ１８の各々のレンズは光軸がレンズ面
と垂直になるように形成されているため外部レンズ１８
の形状がドーム型となり、立体的で大きくなる。また検
出としては検知対象物が検知エリアに侵入した場合に反
応をするが、位置の特定をすることができない。
を検出するため複数のレンズにより構成され、各々のレ
ンズの光軸は例えば図に示すように検知領域を一定間隔
に各々のレンズが視野を有するように分散している。ま
た、前記外部レンズ１８はポリエチレンを材料とし、光
の屈折作用を利用した屈折型のフレネルレンズアレイが
用いられている。１つのフレネルレンズでは外周に行く
に従って溝の深さを大きくすることによって溝の傾斜角
を大きくし、その溝の間隔および溝の深さは波長の数百
から数千倍のオーダであり形状も大きいものである。ま
た前記外部レンズ１８の各々のレンズは光軸がレンズ面
と垂直になるように形成されているため外部レンズ１８
の形状がドーム型となり、立体的で大きくなる。また検
出としては検知対象物が検知エリアに侵入した場合に反
応をするが、位置の特定をすることができない。
【０００６】また検知対象物の位置を特定する例とし
て、従来焦電型赤外線センサは特開平１−１４７２４１
号公報に記載されたものが知られている。図１０に従来
の焦電型赤外線センサの構造を示しており、人体及び壁
面等から放射される主として６〜１５μｍ程度の波長の
赤外線２５をレンズ２０を通して赤外線センサ２１に入
力し、電気的な信号に変換する。駆動部はセンサ部２２
を回転走査させるための駆動モータ２３を有しており、
このセンサ部２２の走査角は、回転検出器２４により逐
次検出され、人体の位置を検出する。
て、従来焦電型赤外線センサは特開平１−１４７２４１
号公報に記載されたものが知られている。図１０に従来
の焦電型赤外線センサの構造を示しており、人体及び壁
面等から放射される主として６〜１５μｍ程度の波長の
赤外線２５をレンズ２０を通して赤外線センサ２１に入
力し、電気的な信号に変換する。駆動部はセンサ部２２
を回転走査させるための駆動モータ２３を有しており、
このセンサ部２２の走査角は、回転検出器２４により逐
次検出され、人体の位置を検出する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この焦電型赤外線セン
サにおいては、照明や空調機器等の家庭商品に用いられ
るため小型化、低コスト化、長寿命化が強く求められて
いるが十分満足できるものではなかった。
サにおいては、照明や空調機器等の家庭商品に用いられ
るため小型化、低コスト化、長寿命化が強く求められて
いるが十分満足できるものではなかった。
【０００８】本発明はこのような家庭商品に用いられる
ように小型、低コスト、長寿命な焦電型赤外線センサを
提供することを目的とする。
ように小型、低コスト、長寿命な焦電型赤外線センサを
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、少なくとも２個以上の回折光学素子を有す
る光学系と、封止体に内蔵され上記回折光学素子の結像
点に位置する少なくとも２個以上の焦電体を有する構成
としたものである。
に本発明は、少なくとも２個以上の回折光学素子を有す
る光学系と、封止体に内蔵され上記回折光学素子の結像
点に位置する少なくとも２個以上の焦電体を有する構成
としたものである。
【００１０】この構成によれば家庭商品に用いられるよ
うに小型、低コスト、長寿命な焦電型赤外線センサを提
供することができる。
うに小型、低コスト、長寿命な焦電型赤外線センサを提
供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、開口部を有する封止体と、上記封止体の開口部に封
着された赤外線入射窓と、上記赤外線入射窓の前方に位
置し少なくとも２個以上の回折光学素子を有する光学系
と、上記封止体に内蔵され上記回折光学素子の結像点に
位置する少なくとも２個以上の焦電体より構成され、セ
ンサ部を回転走査させるための駆動モータの必要がなく
小型、低コスト、長寿命になると言う作用を有する。
は、開口部を有する封止体と、上記封止体の開口部に封
着された赤外線入射窓と、上記赤外線入射窓の前方に位
置し少なくとも２個以上の回折光学素子を有する光学系
と、上記封止体に内蔵され上記回折光学素子の結像点に
位置する少なくとも２個以上の焦電体より構成され、セ
ンサ部を回転走査させるための駆動モータの必要がなく
小型、低コスト、長寿命になると言う作用を有する。
【００１２】本発明の請求項２に記載の発明は、開口部
を有する封止体と、上記封止体の開口部に封着された赤
外線入射窓と、上記赤外線入射窓の前方に位置し少なく
とも２個以上の回折光学素子を有する光学系と、上記封
止体に内蔵され上記回折光学素子の結像点に位置する少
なくとも２個以上の焦電体と、上記焦電体間に衝立を有
する構成であり、上記衝立により他の回折光学素子によ
るクロストークの影響を遮断することができＳ／Ｎの向
上が図られ、誤動作の無い検知が可能という作用を有す
る。
を有する封止体と、上記封止体の開口部に封着された赤
外線入射窓と、上記赤外線入射窓の前方に位置し少なく
とも２個以上の回折光学素子を有する光学系と、上記封
止体に内蔵され上記回折光学素子の結像点に位置する少
なくとも２個以上の焦電体と、上記焦電体間に衝立を有
する構成であり、上記衝立により他の回折光学素子によ
るクロストークの影響を遮断することができＳ／Ｎの向
上が図られ、誤動作の無い検知が可能という作用を有す
る。
【００１３】本発明の請求項３に記載の発明は、開口部
を有する封止体と、上記封止体の開口部に封着された赤
外線入射窓と、上記赤外線入射窓の前方に位置し少なく
とも２個以上の回折光学素子を有し、それぞれの主点が
一致している光学系と、上記封止体に内蔵され上記回折
光学素子の結像点に位置する少なくとも２個以上の焦電
体を有する構成であり、主点を一致させることにより、
出力の重ね合わせが行われるため、低コスト化、小型
化、広角視野化が可能と言う作用を有する。
を有する封止体と、上記封止体の開口部に封着された赤
外線入射窓と、上記赤外線入射窓の前方に位置し少なく
とも２個以上の回折光学素子を有し、それぞれの主点が
一致している光学系と、上記封止体に内蔵され上記回折
光学素子の結像点に位置する少なくとも２個以上の焦電
体を有する構成であり、主点を一致させることにより、
出力の重ね合わせが行われるため、低コスト化、小型
化、広角視野化が可能と言う作用を有する。
【００１４】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１〜３の構成において少なくとも２個以上の回折光学素
子を有する光学系を赤外線入射窓に直接設けたものであ
り、回折光学素子と赤外線入射窓が共用されるため低コ
スト化、高出力化が可能となり、かつ空間的に小型化が
可能となると言う作用を有する。
１〜３の構成において少なくとも２個以上の回折光学素
子を有する光学系を赤外線入射窓に直接設けたものであ
り、回折光学素子と赤外線入射窓が共用されるため低コ
スト化、高出力化が可能となり、かつ空間的に小型化が
可能となると言う作用を有する。
【００１５】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１〜４の構成において回折光学素子として回折光学レン
ズを用い、上記回折光学レンズは位相変調量に応じた凹
凸を有するものであり、高効率に集光可能となり、小
型、高出力化が可能となると言う作用を有する。
１〜４の構成において回折光学素子として回折光学レン
ズを用い、上記回折光学レンズは位相変調量に応じた凹
凸を有するものであり、高効率に集光可能となり、小
型、高出力化が可能となると言う作用を有する。
【００１６】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
５の構成において凹凸の形状が階段状としたものであ
り、エッチングにより容易にかつ高精度な加工が可能と
なり、高出力化、低コスト化が可能となると言う作用を
有する。
５の構成において凹凸の形状が階段状としたものであ
り、エッチングにより容易にかつ高精度な加工が可能と
なり、高出力化、低コスト化が可能となると言う作用を
有する。
【００１７】以下本発明の実施の形態について図１から
図８を用いて説明する。 （実施の形態１）以下本発明の第１の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１
の実施の形態における焦電型赤外線センサの概略を示す
ものである。内蔵された焦電体１および回路２を外乱光
および電磁ノイズから保護する開口部３を有する封止体
４と、上記封止体４の開口部３に封着された例えばＳｉ
を材料とした赤外線入射窓５と、上記赤外線入射窓５の
前方に位置し検知領域内に侵入または検知領域内で移動
する検知対象物より放射された赤外線８を焦電体１に結
像させる少なくとも２個以上の回折光学素子６を有する
光学系と、上記封止体４に内蔵され上記回折光学素子６
の結像点に位置する例えば薄膜で形成された少なくとも
２個以上の焦電体１と、上記封止体４に内蔵され例えば
高抵抗、ＦＥＴで構成され、上記焦電体１にて発生した
電荷を信号として外部に取り出す少なくとも２個以上の
回路２と、上記焦電体１および回路２が実装された固定
台７より構成されている。
図８を用いて説明する。 （実施の形態１）以下本発明の第１の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１
の実施の形態における焦電型赤外線センサの概略を示す
ものである。内蔵された焦電体１および回路２を外乱光
および電磁ノイズから保護する開口部３を有する封止体
４と、上記封止体４の開口部３に封着された例えばＳｉ
を材料とした赤外線入射窓５と、上記赤外線入射窓５の
前方に位置し検知領域内に侵入または検知領域内で移動
する検知対象物より放射された赤外線８を焦電体１に結
像させる少なくとも２個以上の回折光学素子６を有する
光学系と、上記封止体４に内蔵され上記回折光学素子６
の結像点に位置する例えば薄膜で形成された少なくとも
２個以上の焦電体１と、上記封止体４に内蔵され例えば
高抵抗、ＦＥＴで構成され、上記焦電体１にて発生した
電荷を信号として外部に取り出す少なくとも２個以上の
回路２と、上記焦電体１および回路２が実装された固定
台７より構成されている。
【００１８】この時上記回折光学素子６と上記焦電体１
により形成される検知視野は少なくとも上記回折光学素
子６の数だけ存在し（例えば焦電体がＮ個に分割されて
いる場合は、回折光学素子の数×Ｎ存在する）、図２
（ａ），（ｂ）に示すように各焦電体１は各々の視野が
互いに干渉しないような間隔で位置しており、また回折
光学素子６の配置も各々の視野が互いに干渉しないよう
になされている。また上記焦電体１は各々上記回路２を
有するため、制御系の構成によりどの検知視野に検知対
象物が侵入または移動したかを特定することができる。
により形成される検知視野は少なくとも上記回折光学素
子６の数だけ存在し（例えば焦電体がＮ個に分割されて
いる場合は、回折光学素子の数×Ｎ存在する）、図２
（ａ），（ｂ）に示すように各焦電体１は各々の視野が
互いに干渉しないような間隔で位置しており、また回折
光学素子６の配置も各々の視野が互いに干渉しないよう
になされている。また上記焦電体１は各々上記回路２を
有するため、制御系の構成によりどの検知視野に検知対
象物が侵入または移動したかを特定することができる。
【００１９】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サについて、その動作を説明する。まず、回折光学素子
６と焦電体１より形成される検知視野に検知対象物が侵
入または移動する場合、その検知対象物より放出された
赤外線８は回折光学素子６により集光され焦電体１に結
像する。このとき焦電体１の温度が変化し、これに伴い
表面の電荷状態も中性状態が壊れて変化する。このとき
に表面に発生する電荷を回路２により信号として検出
し、検知対象物の存在を検知する。この時、どの焦電体
１からの情報かによって検知エリア内の検知対象物の位
置を確認できることになる。
サについて、その動作を説明する。まず、回折光学素子
６と焦電体１より形成される検知視野に検知対象物が侵
入または移動する場合、その検知対象物より放出された
赤外線８は回折光学素子６により集光され焦電体１に結
像する。このとき焦電体１の温度が変化し、これに伴い
表面の電荷状態も中性状態が壊れて変化する。このとき
に表面に発生する電荷を回路２により信号として検出
し、検知対象物の存在を検知する。この時、どの焦電体
１からの情報かによって検知エリア内の検知対象物の位
置を確認できることになる。
【００２０】この構成によって、検知エリア内の検知対
象物の位置を確認するためにセンサ部を回転走査させる
ための駆動モータの必要がなく小型、低コストで長寿命
である焦電型赤外線センサを構成することが可能とな
る。
象物の位置を確認するためにセンサ部を回転走査させる
ための駆動モータの必要がなく小型、低コストで長寿命
である焦電型赤外線センサを構成することが可能とな
る。
【００２１】また、焦電体１の分割数Ｎ（例えばＮ＝
４）を多くすることにより検知対象物の微動により出力
信号を検出することが可能となり、検知対象物が検知エ
リア内のどの位置に存在し続けるかを確認できることに
なる。
４）を多くすることにより検知対象物の微動により出力
信号を検出することが可能となり、検知対象物が検知エ
リア内のどの位置に存在し続けるかを確認できることに
なる。
【００２２】なお、回折光学素子６の前方、または回折
光学素子６と赤外線入射窓５の間に入射赤外線を断続す
るチョッピング機構を設けることにより、入射赤外線を
量として検出することができ、これにより検知エリア内
の温度分布を測定できることになる。
光学素子６と赤外線入射窓５の間に入射赤外線を断続す
るチョッピング機構を設けることにより、入射赤外線を
量として検出することができ、これにより検知エリア内
の温度分布を測定できることになる。
【００２３】（実施の形態２）以下本発明の第２の実施
の形態について、図面を参照しながら説明する。図３は
本発明の第２の実施の形態における焦電型赤外線センサ
の概略を示すものである。内蔵された焦電体１および回
路２を外乱光および電磁ノイズから保護する開口部３を
有する封止体４と、上記封止体４の開口部３に封着され
た例えばＳｉを材料とした赤外線入射窓５と、上記赤外
線入射窓５の前方に位置し検知領域内に侵入または検知
領域内で移動する検知対象物より放射された赤外線８を
焦電体１に結像させる少なくとも２個以上の回折光学素
子６を有する光学系と、上記封止体４に内蔵され上記回
折光学素子６の結像点に位置する例えば薄膜で形成され
た少なくとも２個以上の焦電体１と、上記焦電体１間に
設置された衝立９と、上記封止体４に内蔵され例えば高
抵抗、ＦＥＴで構成され、上記焦電体１にて発生した電
荷を信号として外部に取り出す少なくとも２個以上の回
路２と、上記焦電体１および回路２が実装された固定台
７より構成されている。
の形態について、図面を参照しながら説明する。図３は
本発明の第２の実施の形態における焦電型赤外線センサ
の概略を示すものである。内蔵された焦電体１および回
路２を外乱光および電磁ノイズから保護する開口部３を
有する封止体４と、上記封止体４の開口部３に封着され
た例えばＳｉを材料とした赤外線入射窓５と、上記赤外
線入射窓５の前方に位置し検知領域内に侵入または検知
領域内で移動する検知対象物より放射された赤外線８を
焦電体１に結像させる少なくとも２個以上の回折光学素
子６を有する光学系と、上記封止体４に内蔵され上記回
折光学素子６の結像点に位置する例えば薄膜で形成され
た少なくとも２個以上の焦電体１と、上記焦電体１間に
設置された衝立９と、上記封止体４に内蔵され例えば高
抵抗、ＦＥＴで構成され、上記焦電体１にて発生した電
荷を信号として外部に取り出す少なくとも２個以上の回
路２と、上記焦電体１および回路２が実装された固定台
７より構成されている。
【００２４】この時上記回折光学素子６と上記焦電体１
により形成される検知視野は少なくとも上記回折光学素
子６の数だけ存在する（例えば焦電体１がＮ個に分割さ
れている場合は、回折光学素子６の数×Ｎ存在する）。
また上記焦電体１は各々上記回路２を有するため、制御
系の構成によりどの検知視野に検知対象物が侵入または
移動したかを特定することができる。
により形成される検知視野は少なくとも上記回折光学素
子６の数だけ存在する（例えば焦電体１がＮ個に分割さ
れている場合は、回折光学素子６の数×Ｎ存在する）。
また上記焦電体１は各々上記回路２を有するため、制御
系の構成によりどの検知視野に検知対象物が侵入または
移動したかを特定することができる。
【００２５】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サについて、その動作を説明する。まず、回折光学素子
６と焦電体１より形成される検知視野に検知対象物が侵
入または移動する場合、その検知対象物より放出された
赤外線８は回折光学素子６により集光され焦電体１に結
像する。ここで他の回折光学素子６からのクロストーク
は衝立９により遮断される。このとき焦電体１の温度が
変化し、これに伴い表面の電荷状態も中性状態が壊れて
変化する。このときに表面に発生する電荷を回路２によ
り信号として検知し、検知対象物の存在を検知する。こ
の時、どの焦電体１からの情報かによって検知エリア内
の検知対象物の位置を確認できることになる。
サについて、その動作を説明する。まず、回折光学素子
６と焦電体１より形成される検知視野に検知対象物が侵
入または移動する場合、その検知対象物より放出された
赤外線８は回折光学素子６により集光され焦電体１に結
像する。ここで他の回折光学素子６からのクロストーク
は衝立９により遮断される。このとき焦電体１の温度が
変化し、これに伴い表面の電荷状態も中性状態が壊れて
変化する。このときに表面に発生する電荷を回路２によ
り信号として検知し、検知対象物の存在を検知する。こ
の時、どの焦電体１からの情報かによって検知エリア内
の検知対象物の位置を確認できることになる。
【００２６】この構成によって、衝立９により他の回折
光学素子６によるクロストークの影響を遮断することが
できＳ／Ｎの向上が図られ、結果誤動作の無い検知が可
能でかつ焦電体１の間隔を狭くできるため小型化が可能
な焦電型赤外線センサを構成することが可能となる。
光学素子６によるクロストークの影響を遮断することが
できＳ／Ｎの向上が図られ、結果誤動作の無い検知が可
能でかつ焦電体１の間隔を狭くできるため小型化が可能
な焦電型赤外線センサを構成することが可能となる。
【００２７】また、焦電体１の分割数Ｎ（例えばＮ＝
４）を多くすることにより検知対象物の微動により出力
信号を検出することが可能となり、検知対象物が検知エ
リア内のどの位置に存在し続けるかを確認できることに
なる。
４）を多くすることにより検知対象物の微動により出力
信号を検出することが可能となり、検知対象物が検知エ
リア内のどの位置に存在し続けるかを確認できることに
なる。
【００２８】なお、回折光学素子６の前方、または回折
光学素子６と赤外線入射窓５の間に入射赤外線を断続す
るチョッピング機構を設けることにより、入射赤外線を
量として検出することができ、これにより検知エリア内
の温度分布を測定できることになる。
光学素子６と赤外線入射窓５の間に入射赤外線を断続す
るチョッピング機構を設けることにより、入射赤外線を
量として検出することができ、これにより検知エリア内
の温度分布を測定できることになる。
【００２９】（実施の形態３）以下本発明の第３の実施
の形態について、図面を参照しながら説明する。図４
（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施の形態における焦
電型赤外線センサの概略を示すものである。内蔵された
焦電体１および回路２を外乱光および電磁ノイズから保
護する開口部３を有する封止体４と、上記封止体４の開
口部３に封着された例えばＳｉを材料とした赤外線入射
窓５と、上記赤外線入射窓５の前方に位置し検知領域内
に侵入または検知領域内で移動する検知対象物より放射
された赤外線８を焦電体１に結像させる少なくとも２個
以上の回折光学素子６を有し、それぞれの主点が一致し
た光学系と、上記封止体４に内蔵され上記回折光学素子
６の結像点に位置する例えば薄膜で形成された少なくと
も２個以上の焦電体１と、上記封止体４に内蔵され例え
ば高抵抗、ＦＥＴで構成され、上記焦電体１にて発生し
た電荷を信号として外部に取り出す少なくとも２個以上
の回路２と、上記焦電体１および回路２が実装された固
定台７より構成されている。上記回折光学素子６と上記
焦電体１により検知視野が形成され、上記焦電体１は各
々上記回路２を有するため、制御系の構成によりどの検
知視野に検知対象物が侵入または移動したかを特定する
ことができる。
の形態について、図面を参照しながら説明する。図４
（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施の形態における焦
電型赤外線センサの概略を示すものである。内蔵された
焦電体１および回路２を外乱光および電磁ノイズから保
護する開口部３を有する封止体４と、上記封止体４の開
口部３に封着された例えばＳｉを材料とした赤外線入射
窓５と、上記赤外線入射窓５の前方に位置し検知領域内
に侵入または検知領域内で移動する検知対象物より放射
された赤外線８を焦電体１に結像させる少なくとも２個
以上の回折光学素子６を有し、それぞれの主点が一致し
た光学系と、上記封止体４に内蔵され上記回折光学素子
６の結像点に位置する例えば薄膜で形成された少なくと
も２個以上の焦電体１と、上記封止体４に内蔵され例え
ば高抵抗、ＦＥＴで構成され、上記焦電体１にて発生し
た電荷を信号として外部に取り出す少なくとも２個以上
の回路２と、上記焦電体１および回路２が実装された固
定台７より構成されている。上記回折光学素子６と上記
焦電体１により検知視野が形成され、上記焦電体１は各
々上記回路２を有するため、制御系の構成によりどの検
知視野に検知対象物が侵入または移動したかを特定する
ことができる。
【００３０】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サについて、その動作を説明する。まず、回折光学素子
６と焦電体１より形成される検知視野に検知対象物が侵
入または移動する場合、その検知対象物より放出された
赤外線８は回折光学素子６により集光され焦電体１に結
像する。このとき焦電体１の温度が変化し、これに伴い
表面の電荷状態も中性状態が壊れて変化する。ここで回
折光学素子６の主点が一致していると図５（ａ），
（ｂ）に示すように例えば６０degと−６０degは出力の
重ね合わせによりお互いに増幅される。このときに表面
に発生する電荷を回路２により信号として検出し、検知
対象物の存在を検知する。この時、どの焦電体１からの
情報かによって検知エリア内の検知対象物の位置を確認
できることになる。
サについて、その動作を説明する。まず、回折光学素子
６と焦電体１より形成される検知視野に検知対象物が侵
入または移動する場合、その検知対象物より放出された
赤外線８は回折光学素子６により集光され焦電体１に結
像する。このとき焦電体１の温度が変化し、これに伴い
表面の電荷状態も中性状態が壊れて変化する。ここで回
折光学素子６の主点が一致していると図５（ａ），
（ｂ）に示すように例えば６０degと−６０degは出力の
重ね合わせによりお互いに増幅される。このときに表面
に発生する電荷を回路２により信号として検出し、検知
対象物の存在を検知する。この時、どの焦電体１からの
情報かによって検知エリア内の検知対象物の位置を確認
できることになる。
【００３１】この構成によって、出力の重ね合せができ
高出力化、回折光学素子６の小型化が可能となる。特に
従来入射角の大きい回折光学素子６の出力は小さく問題
であったがこの構成により高出力化でき視野領域の広角
化が可能となる。結果、低コストで小型でかつ広角視野
領域を有する焦電型赤外線センサを構成することが可能
となる。
高出力化、回折光学素子６の小型化が可能となる。特に
従来入射角の大きい回折光学素子６の出力は小さく問題
であったがこの構成により高出力化でき視野領域の広角
化が可能となる。結果、低コストで小型でかつ広角視野
領域を有する焦電型赤外線センサを構成することが可能
となる。
【００３２】また、焦電体１の分割数Ｎ（例えばＮ＝
４）を多くすることにより検知対象物の微動により出力
信号を検出することが可能となり、検知対象物が検知エ
リア内のどの位置に存在し続けるかを測定できることに
なる。
４）を多くすることにより検知対象物の微動により出力
信号を検出することが可能となり、検知対象物が検知エ
リア内のどの位置に存在し続けるかを測定できることに
なる。
【００３３】なお、回折光学素子６の前方、または回折
光学素子６と赤外線入射窓５の間に入射赤外線を断続す
るチョッピング機構を設けることにより、入射赤外線を
量として検出することができ、これにより検知エリア内
の温度分布を確認できることになる。
光学素子６と赤外線入射窓５の間に入射赤外線を断続す
るチョッピング機構を設けることにより、入射赤外線を
量として検出することができ、これにより検知エリア内
の温度分布を確認できることになる。
【００３４】さらに、回折光学素子６として主点が一致
しているものと一致していないものが混在する構成とし
ても良いことは言うまでもない。
しているものと一致していないものが混在する構成とし
ても良いことは言うまでもない。
【００３５】（実施の形態４）以下本発明の第４の実施
の形態について、図面を参照しながら説明する。図６は
本発明の第４の実施の形態における焦電型赤外線センサ
の概略を示すものである。実施の形態１と異なる点は、
少なくとも２個以上の回折光学素子１０を有する光学系
を赤外線入射窓５に直接設けたことである。
の形態について、図面を参照しながら説明する。図６は
本発明の第４の実施の形態における焦電型赤外線センサ
の概略を示すものである。実施の形態１と異なる点は、
少なくとも２個以上の回折光学素子１０を有する光学系
を赤外線入射窓５に直接設けたことである。
【００３６】この構成によって、回折光学素子１０と赤
外線入射窓５が共用されるため低コスト化が可能とな
り、また赤外線のトータル透過率も回折光学素子１０と
赤外線入射窓５の一体化により向上する。かつ一体化に
より空間的に小型化が可能となる。結果、低コスト、高
出力化、小型化が可能な焦電型赤外線センサを構成する
ことが可能となる。
外線入射窓５が共用されるため低コスト化が可能とな
り、また赤外線のトータル透過率も回折光学素子１０と
赤外線入射窓５の一体化により向上する。かつ一体化に
より空間的に小型化が可能となる。結果、低コスト、高
出力化、小型化が可能な焦電型赤外線センサを構成する
ことが可能となる。
【００３７】なお、実施の形態２、３に対して、少なく
とも２個以上の回折光学素子６を有する光学系を赤外線
入射窓５に直接設けても同様の効果が得られることは言
うまでもない。
とも２個以上の回折光学素子６を有する光学系を赤外線
入射窓５に直接設けても同様の効果が得られることは言
うまでもない。
【００３８】（実施の形態５）以下本発明の第５の実施
の形態について、図面を参照しながら説明する。図７は
本発明の第５の実施の形態における焦電型赤外線センサ
の概略を示すものである。実施の形態１と異なる点は、
回折光学素子として回折光学レンズ１１を用い、上記回
折光学レンズ１１は位相変調量に応じた凹凸を有するも
のとしたことである。
の形態について、図面を参照しながら説明する。図７は
本発明の第５の実施の形態における焦電型赤外線センサ
の概略を示すものである。実施の形態１と異なる点は、
回折光学素子として回折光学レンズ１１を用い、上記回
折光学レンズ１１は位相変調量に応じた凹凸を有するも
のとしたことである。
【００３９】この構成によって、回折効率は１００％で
あるため高効率に集光可能となり、結果小型、高出力化
が可能な焦電型赤外線センサを構成することが可能とな
る。
あるため高効率に集光可能となり、結果小型、高出力化
が可能な焦電型赤外線センサを構成することが可能とな
る。
【００４０】なお、実施の形態２、３、４に対して、回
折光学素子として回折光学レンズを用い、上記回折光学
レンズは位相変調量に応じた凹凸を有するものとしても
同様の効果が得られることは言うまでもない。
折光学素子として回折光学レンズを用い、上記回折光学
レンズは位相変調量に応じた凹凸を有するものとしても
同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４１】（実施の形態６）以下本発明の第６の実施
の形態について、図面を参照しながら説明する。図８は
本発明の第６の実施の形態における回折光学レンズの断
面を示すものである。実施の形態５と異なる点は、回折
光学レンズの断面形状をその位相変調量に応じた凹凸１
２に内接するようにｍ段（例えばｍ＝８）の階段１３に
近似したところである。
の形態について、図面を参照しながら説明する。図８は
本発明の第６の実施の形態における回折光学レンズの断
面を示すものである。実施の形態５と異なる点は、回折
光学レンズの断面形状をその位相変調量に応じた凹凸１
２に内接するようにｍ段（例えばｍ＝８）の階段１３に
近似したところである。
【００４２】この構成によって、例えば８段の階段状に
近似した場合の回折効率は９５％と高効率に集光可能と
なり、またエッチングにより容易にかつ高精度な加工が
可能となり、また一度に大量生産が可能となる。結果高
出力化、低コスト化が可能な焦電型赤外線センサを構成
することが可能となる。
近似した場合の回折効率は９５％と高効率に集光可能と
なり、またエッチングにより容易にかつ高精度な加工が
可能となり、また一度に大量生産が可能となる。結果高
出力化、低コスト化が可能な焦電型赤外線センサを構成
することが可能となる。
【００４３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、少なくと
も２個以上の回折光学素子を有する光学系と、回折光学
素子の結像点に位置する少なくとも２個以上の焦電体を
有する構成とすることにより、検知エリア内の検知対象
物の位置を確認するためにセンサ部を回転走査させるた
めの駆動モータの必要がなく小型、低コスト、長寿命な
焦電型赤外線センサを提供することができる。
も２個以上の回折光学素子を有する光学系と、回折光学
素子の結像点に位置する少なくとも２個以上の焦電体を
有する構成とすることにより、検知エリア内の検知対象
物の位置を確認するためにセンサ部を回転走査させるた
めの駆動モータの必要がなく小型、低コスト、長寿命な
焦電型赤外線センサを提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態における焦電型赤外
線センサの概略断面図
線センサの概略断面図
【図２】（ａ），（ｂ）本発明の第１の実施の形態にお
ける焦電体の配置図および回折光学素子の配置図
ける焦電体の配置図および回折光学素子の配置図
【図３】本発明の第２の実施の形態における焦電型赤外
線センサの概略断面図
線センサの概略断面図
【図４】（ａ），（ｂ）本発明の第３の実施の形態にお
ける焦電型赤外線センサの上面図と概略断面図
ける焦電型赤外線センサの上面図と概略断面図
【図５】（ａ），（ｂ）本発明の第３の実施の形態にお
ける出力重ね合わせの概念図
ける出力重ね合わせの概念図
【図６】本発明の第４の実施の形態における焦電型赤外
線センサの概略断面図
線センサの概略断面図
【図７】本発明の第５の実施の形態における焦電型赤外
線センサの概略断面図
線センサの概略断面図
【図８】本発明の第６の実施の形態における焦電型赤外
線センサに用いる回折光学レンズの概略断面図
線センサに用いる回折光学レンズの概略断面図
【図９】従来の焦電型赤外線センサの概略断面図
【図１０】従来の焦電型赤外線センサの概略断面図
１ 焦電体 ２ 回路 ３ 開口部 ４ 封止体 ５ 赤外線入射窓 ６ 回折光学素子 ７ 固定台 ８ 赤外線 ９ 衝立 １０ 回折光学素子 １１ 回折光学レンズ １２ 位相変調量に応じた凹凸 １３ 階段
Claims (6)
- 【請求項１】 開口部を有する封止体と、上記封止体の
開口部に封着された赤外線入射窓と、上記赤外線入射窓
の前方に位置し少なくとも２個以上の回折光学素子を有
する光学系と、上記封止体に内蔵され上記回折光学素子
の結像点に位置する少なくとも２個以上の焦電体を有す
ることを特徴とする焦電型赤外線センサ。 - 【請求項２】 開口部を有する封止体と、上記封止体の
開口部に封着された赤外線入射窓と、上記赤外線入射窓
の前方に位置し少なくとも２個以上の回折光学素子を有
する光学系と、上記封止体に内蔵され上記回折光学素子
の結像点に位置する少なくとも２個以上の焦電体と、上
記焦電体間に衝立を有することを特徴とする焦電型赤外
線センサ。 - 【請求項３】 開口部を有する封止体と、上記封止体の
開口部に封着された赤外線入射窓と、上記赤外線入射窓
の前方に位置し少なくとも２個以上の回折光学素子を有
し、それぞれの主点が一致している光学系と、上記封止
体に内蔵され上記回折光学素子の結像点に位置する少な
くとも２個以上の焦電体を有することを特徴とする焦電
型赤外線センサ。 - 【請求項４】 少なくとも２個以上の回折光学素子を有
する光学系を赤外線入射窓に直接設けたことを特徴とす
る請求項１、２または３に記載の焦電型赤外線センサ。 - 【請求項５】 回折光学素子として回折光学レンズを用
い、上記回折光学レンズは位相変調量に応じた凹凸を有
することを特徴とする請求項１、２、３または４に記載
の焦電型赤外線センサ。 - 【請求項６】 凹凸の形状が階段状であることを特徴と
する請求項５に記載の焦電型赤外線センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8155134A JPH102791A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 焦電型赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8155134A JPH102791A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 焦電型赤外線センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH102791A true JPH102791A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15599303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8155134A Pending JPH102791A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 焦電型赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH102791A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000062267A1 (en) * | 1999-04-09 | 2000-10-19 | Texecom Limited | Diffractive focusing lens for infrared detector |
| WO2012118108A1 (ja) * | 2011-03-01 | 2012-09-07 | パナソニック株式会社 | 集光レンズおよび多分割レンズ |
| JP2013200367A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Panasonic Corp | フレネルレンズおよび光学検出器 |
-
1996
- 1996-06-17 JP JP8155134A patent/JPH102791A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000062267A1 (en) * | 1999-04-09 | 2000-10-19 | Texecom Limited | Diffractive focusing lens for infrared detector |
| WO2012118108A1 (ja) * | 2011-03-01 | 2012-09-07 | パナソニック株式会社 | 集光レンズおよび多分割レンズ |
| JP2012194553A (ja) * | 2011-03-01 | 2012-10-11 | Panasonic Corp | 集光レンズおよび多分割レンズ |
| US8810928B2 (en) | 2011-03-01 | 2014-08-19 | Panasonic Corporation | Collecting lens and multi-segment lens |
| JP2013200367A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Panasonic Corp | フレネルレンズおよび光学検出器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040621 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040706 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041116 |