JPH1048043A - 電磁放射線を検出する回路 - Google Patents
電磁放射線を検出する回路Info
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- JPH1048043A JPH1048043A JP9124543A JP12454397A JPH1048043A JP H1048043 A JPH1048043 A JP H1048043A JP 9124543 A JP9124543 A JP 9124543A JP 12454397 A JP12454397 A JP 12454397A JP H1048043 A JPH1048043 A JP H1048043A
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- G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
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- G08B13/191—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems using pyroelectric sensor means
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- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高周波ノイズによってもたらされる誤検出を
さらに減少させることのできる電磁放射線を検出する回
路を提供すること。 【解決手段】 自らの上へ入射する電磁放射線を電気的
信号に変換する１つまたは多数のセンサ素子２と、セン
サ素子２の電気信号を受信する電界効果トランジスタ３
とを有する電磁放射線を検出する回路が記載されてお
り、その場合に電界効果トランジスタ３が抵抗性ないし
は誘導性のインピーダンス６を介して電源電圧と接続さ
れている。
さらに減少させることのできる電磁放射線を検出する回
路を提供すること。 【解決手段】 自らの上へ入射する電磁放射線を電気的
信号に変換する１つまたは多数のセンサ素子２と、セン
サ素子２の電気信号を受信する電界効果トランジスタ３
とを有する電磁放射線を検出する回路が記載されてお
り、その場合に電界効果トランジスタ３が抵抗性ないし
は誘導性のインピーダンス６を介して電源電圧と接続さ
れている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念に記載の電磁放射線を検出する回路に関するものであ
る。この種の回路は、出願人のところで使用されてい
る。
念に記載の電磁放射線を検出する回路に関するものであ
る。この種の回路は、出願人のところで使用されてい
る。
【０００２】
【従来の技術】この回路は、電磁放射線を検出するセン
サの信号を処理して更新するために用いられる。特に熱
線ないし赤外線が検出される。使用分野は、たとえば運
動報知器の分野である。この運動測定器は、たとえば人
間から放出される熱線を用いて人間を検出し、この人間
の検出に応答して信号を出力し、その信号は所望の方法
でさらに処理することができる。たとえばドア開放装置
を操作し、あるいは警報を作動させることができる。そ
の場合に検出すべき有効信号、すなわち検出すべき人間
の赤外線は、一般に低周波で変化する。重要な領域は、
約１Ｈｚを中心とする領域である。有効信号の周波数
は、赤外源がセンサ素子を通過する速度から得られる。
サの信号を処理して更新するために用いられる。特に熱
線ないし赤外線が検出される。使用分野は、たとえば運
動報知器の分野である。この運動測定器は、たとえば人
間から放出される熱線を用いて人間を検出し、この人間
の検出に応答して信号を出力し、その信号は所望の方法
でさらに処理することができる。たとえばドア開放装置
を操作し、あるいは警報を作動させることができる。そ
の場合に検出すべき有効信号、すなわち検出すべき人間
の赤外線は、一般に低周波で変化する。重要な領域は、
約１Ｈｚを中心とする領域である。有効信号の周波数
は、赤外源がセンサ素子を通過する速度から得られる。
【０００３】その場合に公知の回路は、大体において図
１に示す構造を有する。本来のセンサ素子として容量的
に作用する検出素子、特にパイロ電気セル２が用いら
れ、このセルはその上に入射する赤外線の強度の変化に
従って電荷を発生し、コンデンサの形式に従って蓄積す
る。センサ素子２の一方の端子は固定の基準電位、たと
えばアースに対して接続される。他方の端子は出力信号
として電圧を発生する。出力は極めて高抵抗であるの
で、後段にインピーダンス変換器が接続されており、そ
れによって後続の評価回路は回路１の十分に低い内部抵
抗を扱う。センサ素子２に対して並列に高オームの抵抗
４が接続されている。それによって、電荷をもたらす熱
源が消滅するとすぐに、形成された電荷を再び消滅でき
るように配慮される。インピーダンス変換器は通常電界
効果トランジスタ３である。その一方の端子は電源電圧
ＵBと接続されており、他方の端子はそれ以降の処理に
適した有効信号ＵAを供給する。ｎチャネル空乏層ＦＥ
Ｔ３においては、センサ素子２はアースとゲートの間に
位置し、ドレインはバッテリー電圧ＵBに接続され、ソ
ースは出力信号ＵAを供給する。
１に示す構造を有する。本来のセンサ素子として容量的
に作用する検出素子、特にパイロ電気セル２が用いら
れ、このセルはその上に入射する赤外線の強度の変化に
従って電荷を発生し、コンデンサの形式に従って蓄積す
る。センサ素子２の一方の端子は固定の基準電位、たと
えばアースに対して接続される。他方の端子は出力信号
として電圧を発生する。出力は極めて高抵抗であるの
で、後段にインピーダンス変換器が接続されており、そ
れによって後続の評価回路は回路１の十分に低い内部抵
抗を扱う。センサ素子２に対して並列に高オームの抵抗
４が接続されている。それによって、電荷をもたらす熱
源が消滅するとすぐに、形成された電荷を再び消滅でき
るように配慮される。インピーダンス変換器は通常電界
効果トランジスタ３である。その一方の端子は電源電圧
ＵBと接続されており、他方の端子はそれ以降の処理に
適した有効信号ＵAを供給する。ｎチャネル空乏層ＦＥ
Ｔ３においては、センサ素子２はアースとゲートの間に
位置し、ドレインはバッテリー電圧ＵBに接続され、ソ
ースは出力信号ＵAを供給する。
【０００４】センサ素子２が極めて高い内部抵抗を有す
る（１００ＧΩの大きさ）という点で、センサ素子２の
出力信号が極めて微弱であるので、回路全体は電気的な
障害に対して弱い。その場合に主として高周波の電気的
なノイズが問題をもたらす。ここで高周波というのは、
好ましくはＭＨｚとＧＨｚの範囲の周波数のことであ
る。その場合に特にノイズとなるのは、電源線を介して
入り込む高周波である。しかしまた、たとえば無線電話
などによってもたらされる、直接受信された高周波ノイ
ズもはっきりと現れる。高周波ノイズは誤検出とそれに
伴って回路１の誤接続をもたらす。この種のエラー検出
を減少させるために、ハイマン・ハウス（Ｈａｕｓ Ｈ
ｅｉｍａｎｎ）においてはコンデンサ５が使用され、こ
のコンデンサは有効信号出力７とアースとの間に接続さ
れている。ローパスの形式に従って高い出力周波数を短
絡するので、この出力周波数は回路の出力にはさらに減
衰されて出力される。それによって誤検出の頻度を減少
させることができる。
る（１００ＧΩの大きさ）という点で、センサ素子２の
出力信号が極めて微弱であるので、回路全体は電気的な
障害に対して弱い。その場合に主として高周波の電気的
なノイズが問題をもたらす。ここで高周波というのは、
好ましくはＭＨｚとＧＨｚの範囲の周波数のことであ
る。その場合に特にノイズとなるのは、電源線を介して
入り込む高周波である。しかしまた、たとえば無線電話
などによってもたらされる、直接受信された高周波ノイ
ズもはっきりと現れる。高周波ノイズは誤検出とそれに
伴って回路１の誤接続をもたらす。この種のエラー検出
を減少させるために、ハイマン・ハウス（Ｈａｕｓ Ｈ
ｅｉｍａｎｎ）においてはコンデンサ５が使用され、こ
のコンデンサは有効信号出力７とアースとの間に接続さ
れている。ローパスの形式に従って高い出力周波数を短
絡するので、この出力周波数は回路の出力にはさらに減
衰されて出力される。それによって誤検出の頻度を減少
させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高周
波ノイズによってもたらされる誤検出をさらに減少させ
ることのできる、電磁放射線を検出する回路を提供する
ことである。
波ノイズによってもたらされる誤検出をさらに減少させ
ることのできる、電磁放射線を検出する回路を提供する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項に従
って解決される。
って解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を用いて本発明を
詳細に説明する。図２において、２つのセンサ素子２が
逆の極で互いに直列に接続されている。この手段の意味
については、後述する。センサ素子２の直列回路に対し
て並列に放電抵抗４が設けられており、それによって赤
外線に応答して発生された電荷を再び逃がすことができ
る。センサ素子２は、赤外線が入射した場合に電荷を発
生し、その電荷が式Ｕ＝Ｑ／Ｃに従って並列回路の端子
に電圧をもたらす。センサ素子２を照射していた赤外線
が消滅した場合に、発生された電荷は抵抗４を介して消
滅される。それによってまた並列回路の端子の電圧信号
も消滅する。並列回路の端子は、インピーダンス変換器
として用いられる電界効果トランジスタ３のゲートと接
続されている。ＦＥＴの第１の出力端子が、本発明によ
る回路の出力電圧ＵAを供給する。
詳細に説明する。図２において、２つのセンサ素子２が
逆の極で互いに直列に接続されている。この手段の意味
については、後述する。センサ素子２の直列回路に対し
て並列に放電抵抗４が設けられており、それによって赤
外線に応答して発生された電荷を再び逃がすことができ
る。センサ素子２は、赤外線が入射した場合に電荷を発
生し、その電荷が式Ｕ＝Ｑ／Ｃに従って並列回路の端子
に電圧をもたらす。センサ素子２を照射していた赤外線
が消滅した場合に、発生された電荷は抵抗４を介して消
滅される。それによってまた並列回路の端子の電圧信号
も消滅する。並列回路の端子は、インピーダンス変換器
として用いられる電界効果トランジスタ３のゲートと接
続されている。ＦＥＴの第１の出力端子が、本発明によ
る回路の出力電圧ＵAを供給する。
【０００８】回路１を高周波ノイズに対して不感にする
ために、ＦＥＴの第２の出力端子と電源電圧ＵBとの間
に純粋に抵抗性の、または誘導性のインピーダンス６が
接続されている。入り込んだ高周波電圧は、電界効果ト
ランジスタのドレイン−ゲート結合容量を介してドレイ
ンからゲートへ結合される。電界効果トランジスタのゲ
ート、高オーム抵抗４およびセンサ素子２で発生された
電圧は、有効信号と同様に出力７へ伝達される。付加的
なドレインインピーダンス６によって入り込んだ高周波
電圧はドレイン抵抗、ドレイン−ゲート結合容量並びに
センサ素子２の容量に分割される。ドレインインピーダ
ンス６に比較して容量性のリアクタンスは小さいので、
入り込んだ高周波電圧の大部分は付加的なドレインイン
ピーダンス６において降下する。
ために、ＦＥＴの第２の出力端子と電源電圧ＵBとの間
に純粋に抵抗性の、または誘導性のインピーダンス６が
接続されている。入り込んだ高周波電圧は、電界効果ト
ランジスタのドレイン−ゲート結合容量を介してドレイ
ンからゲートへ結合される。電界効果トランジスタのゲ
ート、高オーム抵抗４およびセンサ素子２で発生された
電圧は、有効信号と同様に出力７へ伝達される。付加的
なドレインインピーダンス６によって入り込んだ高周波
電圧はドレイン抵抗、ドレイン−ゲート結合容量並びに
センサ素子２の容量に分割される。ドレインインピーダ
ンス６に比較して容量性のリアクタンスは小さいので、
入り込んだ高周波電圧の大部分は付加的なドレインイン
ピーダンス６において降下する。
【０００９】ドレインインピーダンスはオーム抵抗、イ
ンダクタンスあるいはその両者の組合わせを有すること
ができる。場合によっては入り込んだ高周波電圧は誘導
性のリアクタンス、ドレイン−ゲート結合容量およびセ
ンサ素子２の容量に分割される。誘導性のリアクタンス
は周波数と共に増加するので、高周波抑圧は純粋に抵抗
性のドレイン抵抗に比較してさらに改良される。
ンダクタンスあるいはその両者の組合わせを有すること
ができる。場合によっては入り込んだ高周波電圧は誘導
性のリアクタンス、ドレイン−ゲート結合容量およびセ
ンサ素子２の容量に分割される。誘導性のリアクタンス
は周波数と共に増加するので、高周波抑圧は純粋に抵抗
性のドレイン抵抗に比較してさらに改良される。
【００１０】出力端子７とアースとの間に、インピーダ
ンス変換器として用いられるＦＥＴ３の機能を支援する
（図示されていない）ソース抵抗を接続することができ
る。また、インピーダンス６をＦＥＴ３の第１の出力端
子と回路１の出力端子７との間に接続することも重要視
された。その場合にも高周波ノイズの抑圧の効果が得ら
れる。しかしその場合には出力信号の大きさは、望まし
くない方法で影響を受けるので、最初に挙げた方法が選
択される。その場合にインピーダンス６は、場合によっ
ては上述のソース抵抗と共に分圧器を形成するので、出
力信号はその中央で取り出され、それによって弱化す
る。
ンス変換器として用いられるＦＥＴ３の機能を支援する
（図示されていない）ソース抵抗を接続することができ
る。また、インピーダンス６をＦＥＴ３の第１の出力端
子と回路１の出力端子７との間に接続することも重要視
された。その場合にも高周波ノイズの抑圧の効果が得ら
れる。しかしその場合には出力信号の大きさは、望まし
くない方法で影響を受けるので、最初に挙げた方法が選
択される。その場合にインピーダンス６は、場合によっ
ては上述のソース抵抗と共に分圧器を形成するので、出
力信号はその中央で取り出され、それによって弱化す
る。
【００１１】図２に示す実施形態においては、２つのパ
イロ電気セル２が逆の極で互いに接続されている。その
場合に光学装置は、２つのセルが異なる空間領域から赤
外線を吸収するように、向けられている。たとえば人を
検出しようとする場合には、パイロ電気セル２ないしは
光学装置の向きを、検出すべき人が通常まず第１のセル
によって監視される領域を通過し、その後第２のセルに
よって監視される領域を通過するように、選択される。
その場合には明白な交替信号が得られる。というのは、
パイロ電気セル２が同時にではなく、空間的に、従って
時間的に順次応答するからである。それに対して、たと
えば太陽の入射光線によって、監視すべき面が同時に加
熱されると、パイロ電気セルの出力信号は相互に無効に
されるので、その限りにおいては誤検出が減少される。
イロ電気セル２が逆の極で互いに接続されている。その
場合に光学装置は、２つのセルが異なる空間領域から赤
外線を吸収するように、向けられている。たとえば人を
検出しようとする場合には、パイロ電気セル２ないしは
光学装置の向きを、検出すべき人が通常まず第１のセル
によって監視される領域を通過し、その後第２のセルに
よって監視される領域を通過するように、選択される。
その場合には明白な交替信号が得られる。というのは、
パイロ電気セル２が同時にではなく、空間的に、従って
時間的に順次応答するからである。それに対して、たと
えば太陽の入射光線によって、監視すべき面が同時に加
熱されると、パイロ電気セルの出力信号は相互に無効に
されるので、その限りにおいては誤検出が減少される。
【００１２】電源電圧ＵBとＦＥＴ３との間の抵抗６の
他に、出力端子にもローパスとして作用するコンデンサ
５を設けることができ、そのコンデンサがさらに高周波
ノイズを濾過する。コンデンサ５は通常出力端子７とア
ースとの間に接続される。パイロ電気セル２と放電抵抗
４とからなる並列回路は、通常はＦＥＴ３のゲートとア
ースとの間に配置される。
他に、出力端子にもローパスとして作用するコンデンサ
５を設けることができ、そのコンデンサがさらに高周波
ノイズを濾過する。コンデンサ５は通常出力端子７とア
ースとの間に接続される。パイロ電気セル２と放電抵抗
４とからなる並列回路は、通常はＦＥＴ３のゲートとア
ースとの間に配置される。
【００１３】回路全体はＴＯ−５ハウジング（ＴＯ−５
−Ｇｅｈａｅｕｓｅ）内に収容することができる。その
場合には電源電圧用、アース用並びに有効信号用の端子
のみが外部に現れる。さらにハウジングは窓を有し、そ
の窓を通してパイロ電気セルが検出すべき熱線を受信す
る。
−Ｇｅｈａｅｕｓｅ）内に収容することができる。その
場合には電源電圧用、アース用並びに有効信号用の端子
のみが外部に現れる。さらにハウジングは窓を有し、そ
の窓を通してパイロ電気セルが検出すべき熱線を受信す
る。
【００１４】パイロ電気セルは約３．５ｋＶ／Ｗの大き
さの感度を有し、それに従って内部抵抗が大きい場合に
は０．５μＷにおいて２ｍＶよりも少ない電圧が生じ
る。抵抗は２０ＧΩと３００ＧΩの間、好ましくは７５
ＧΩの値を有する。本発明による高周波抑圧に用いられ
るインピーダンス６は１００Ωと４７０ｋΩの間、好ま
しくは１０ｋΩの抵抗成分を有する。しかしそれはま
た、純粋に誘導性にすることも可能である。ＦＥＴ３は
通常はｎチャネル空乏層ＦＥＴであるが、たとえばｎチ
ャネル−デプレション形ＭＯＳＦＥＴを使用することも
可能である。コンデンサ５は１００ｐＦと１０ｎＦの
間、好ましくは２７０ｐＦの領域の容量を有する。ＦＥ
Ｔは通常は１より小さい、代表的には約０．９の電圧増
幅を有する。
さの感度を有し、それに従って内部抵抗が大きい場合に
は０．５μＷにおいて２ｍＶよりも少ない電圧が生じ
る。抵抗は２０ＧΩと３００ＧΩの間、好ましくは７５
ＧΩの値を有する。本発明による高周波抑圧に用いられ
るインピーダンス６は１００Ωと４７０ｋΩの間、好ま
しくは１０ｋΩの抵抗成分を有する。しかしそれはま
た、純粋に誘導性にすることも可能である。ＦＥＴ３は
通常はｎチャネル空乏層ＦＥＴであるが、たとえばｎチ
ャネル−デプレション形ＭＯＳＦＥＴを使用することも
可能である。コンデンサ５は１００ｐＦと１０ｎＦの
間、好ましくは２７０ｐＦの領域の容量を有する。ＦＥ
Ｔは通常は１より小さい、代表的には約０．９の電圧増
幅を有する。
【００１５】出力端子７に出力される信号は、その後後
段に配置された適当な回路、たとえば演算増幅器によっ
てさらに処理することができる。上述したソース抵抗
は、この種の外部回路素子の一部となる。
段に配置された適当な回路、たとえば演算増幅器によっ
てさらに処理することができる。上述したソース抵抗
は、この種の外部回路素子の一部となる。
【図１】 従来使用されていた回路を示すものである。
【図２】 本発明の実施形態を示すものである。
１ 回路 ２ センサ素子 ３ 電界効果トランジスタ ４ 抵抗 ５ コンデンサ ６ インピーダンス ７ 出力端子
Claims (12)
- 【請求項１】 自らの上に入射する電磁放射線を電気的
な信号に変換する１つまたは多数のセンサ素子（２）
と、 センサ素子（２）の電気的信号を受信する、電界効果ト
ランジスタ（３）とを有する、電磁放射線を検出する回
路において、 電界効果トランジスタ（３）が抵抗性ないしは誘導性の
インピーダンス（６）を介して電源電圧に接続されてい
ることを特徴とする電磁放射線を検出する回路。 - 【請求項２】 ＦＥＴ（３）の第１の出力端子が、回路
の信号出力（７）を形成し、 ＦＥＴ（３）の第２の出力端子がインピーダンス（６）
と接続されていることを特徴とする請求項１に記載の回
路。 - 【請求項３】 センサ素子（２）に対して並列に抵抗
（４）が接続されていることを特徴とする請求項１また
は２に記載の回路。 - 【請求項４】 センサ素子（２）が、電界効果トランジ
スタ（３）のゲートとアースとの間に接続されているこ
とを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記
載の回路。 - 【請求項５】 電界効果トランジスタ（３）の第１の出
力端子とアースとの間にコンデンサ（５）が接続されて
いることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１
項に記載の回路。 - 【請求項６】 検出すべき放射線が熱線ないしは赤外線
であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか
１項に記載の回路。 - 【請求項７】 センサ素子（２）がパイロ電気セルであ
ることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項
に記載の回路。 - 【請求項８】 ２つのパイロ電気セルが互いに逆の極で
直列または並列に接続されていることを特徴とする請求
項７に記載の回路。 - 【請求項９】 回路（１）がＴＯ−５ハウジングに収容
されていることを特徴とする請求項１から８までのいず
れか１項に記載の回路。 - 【請求項１０】 電界効果トランジスタ（３）がｎチャ
ネル空乏層ＦＥＴであることを特徴とする請求項１から
９までのいずれか１項に記載の回路。 - 【請求項１１】 電界効果トランジスタ（３）が、イン
ピーダンス変換器として接続されていることを特徴とす
る請求項１から１０までのいずれか１項に記載の回路。 - 【請求項１２】 インピーダンス（６）が、オーム抵
抗、インダクタンスまたはその両者の組合わせであるこ
とを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に
記載の回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19619459A DE19619459C2 (de) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | Schaltung zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung |
| DE19619459.8 | 1996-05-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1048043A true JPH1048043A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=7794310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9124543A Pending JPH1048043A (ja) | 1996-05-14 | 1997-05-14 | 電磁放射線を検出する回路 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6013914A (ja) |
| EP (1) | EP0807806A3 (ja) |
| JP (1) | JPH1048043A (ja) |
| KR (1) | KR100516529B1 (ja) |
| DE (1) | DE19619459C2 (ja) |
| TW (1) | TW419583B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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