JPS63132123A - 焦電形赤外線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば防犯の目的で、人体から放射される熱
線、すなわち赤外線を検出する焦電形赤外線検出装置に
関する。

〈従来の技術〉 近年、焦電形赤外線センサが各種の分野で使用されてい
る。焦電形赤外線センサは、焦電性結晶に温度変化を与
えたとき、焦電性結晶表面に自発分極の変化によって電
荷が発生するという焦電効果を利用したものである。

ところで、焦電形赤外線センサは、焦電性結晶表面に発
生する電荷により温度変化を検出するという上記動作原
理からも明らかなように、インピーダンスが高く、外来
雑音の影響を受けやすいという欠点を有している。そこ
で、この種の焦電形赤外線センサを用いた焦電形赤外線
検出装置では、焦電形赤外線センサに対向して凹面状の
集光ミラーを配置して赤外線の発生源から発せられる赤
外線を焦電形赤外線センサに集光し、Ｓ　／　Ｎ比を高
くするよう工夫している。

ところが、上記のように、焦電形赤外線センサを集光ミ
ラーに対向させていたために、装置全体が大型になり、
また集光ミラーとするためミラーを凹曲反射面に形成し
なければならず製作が容易でなかった。

このため、本発明者は、半円形のミラー片を、第８図に
示すように、筐体１１の上面１２の開口１３に位置する
焦電形赤外線センサ１４に反射光が投影するように、前
記筐体１１の上面１２に垂直にかつ焦電形赤外線センサ
１４の焦電形赤外線検出素子１４ａと１４ｂの間を通る
平面で２分割するようにして取付けた焦電形赤外線検出
装置１０を提案した。この焦電形赤外線検出装置１０に
おける焦電形赤外線センサ１４の焦電形赤外線検出素子
１４ａ、１４ｂは、第９図に示す回路図のように、同極
の分極端が直列に接続され、その差分出力が電界効果ト
ランジスタ（Ｆ）ＥＴ）によるエミッタホロワのインピ
ーダンス変換回路から出力される。なお、Ｒ１，Ｒ２は
抵抗である。第９図では焦電形赤外線検出素子１４ａ、
１４ｂの同極同士が直列に接続されているが、異分極端
を接続した並列接続でも良い。

この様な構成における動作を第１０図の動作説明図及び
第１１図（ａ）の焦電形赤外線検出素子１４ａ、１４ｂ
の出力波形図、第１１図（ｂ）のＦＥＴの出力波形図を
用いて説明する。

熱線すなわち赤外線を故射している幅ΔＹの被検出体が
、比較的遠方から領域（１）に到来すると、第１の焦を
形赤外線検出素子１４ａとそれと間隔Ｇをおいて配置さ
れている第２の焦電形赤外線検出素子１４ｂとに赤外線
が入射するが、被検出体までの距離及び入射角度の関係
から、第１の焦電形赤外線素子１４ａによる出力が第２
の焦電形赤外線検出素子１４ｂの出力より若干大きく出
る。次に、被検出体が領域（２）すなわち遮蔽及び反射
による第１の検出ゾーンにおいて、ミラー片１５は第１
の焦電形赤外線検出素子１４ａに対して赤外線の直接入
射分に加算して赤外線を反射し投影させて入射させ、第
２の焦電形赤外線検出素子１４ｂに対しては赤外線を遮
蔽する作用をして、大きい差動出力を得る。領域（３）
では、被検出体を点であると仮定した場合はミラー片１
５の影響を受けずに第１、第２の焦電形赤外線検出素子
１４ａ、１４ｂに赤外線が入射して差動出力は現れない
が、実際の被検出体は幅ΔＹを有するのであるから、図
示するように初めは第１の焦電形赤外線検出素子１４ａ
の出力の方が大きく、領域（３）の中を中央方向に進む
に従いＦＥＴ出力は０に近づき、さらに領域（４）に近
づくとＦＥＴｆｆ１力は負の方向に大きくなる。領域（
４）すなわち遮蔽及び反射による第２の検出ゾーンでは
ミラー片１５は第１の焦電形赤外線検出素子１４ａに対
しては赤外線を遮蔽し、第２の焦電形赤外線検出素子１
４ｂに対しては、直接入射分の赤外線に加算して赤外線
を反射し投影させて入射させる作用をして、大きい差動
出力を得る。領域（５）では第１、第２の焦電形赤外線
検出素子１４ａ、１４ｂの両方に赤外線が入射するが、
第２の焦電形赤外線検出素子１４ｂの出力が第１のもの
より・大きく出る。なお、被検出体は幅ΔＹをゼするの
で、領域（１）と（２）との間及び領域（４）と（５）
との間の移動に際しては、ＦＥＴ出力はそれぞれの領域
の影響を受けながら変化している。

被検出体の赤外線を入射した第１、第２の焦電形赤外線
検出素子１４ａ、１４ｂの出力によるＦＥＴの出力は図
示しない帯域通過濾波器、レベル検出器等に導かれて、
例えば警報機に接続され、警報機を作動させる。

上記例では、ミラー片１５は同心円の半円形であったが
、第１２図のような扇形ミラー片１５１のものを２枚上
面１２に垂直に取付けた場合でも同様な動作をし、この
ミラー片１５１は第１３図のように焦電形赤外線センサ
１４の周囲に例えば等間隔に複数枚配置することができ
、このときはより狭い領域で被検出体の通過を検出する
ことができる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来のような半円形又は複数枚の扇形のミラー片を有す
る場合、検出ゾーンは第１４図のようになる。すなわち
、焦電形赤外線センサ１４を原点０として、ミラー片１
５が焦電形赤外線検出素子１４ａと１４ｂの間を分割す
る方向をＹ軸、ミラー片１５の面と垂直な方向をＹ軸、
焦電形赤外線検出素子１４ａ、１４ｂの設置面と垂直な
方向をＺ軸とすると、焦電形赤外線センサ１４から一定
の距離りだけ離れたＺ軸と直交する面上での第１、第２
の検出ゾーンとしての領域（２）、（４）は、第１４図
のように互いの間隔がＸ＝０で一番狭くΔＹであり、ま
たＩＸ＋が大きくなるほどすなわち焦電形赤外線検出装
置１０から離れるほど、広くなる。従って、例えば焦電
形赤外線検出装置１０を天井又は壁に取り付けた場合、
前記距離りを被検出体がＸ＝０のＹ軸上を移動する場合
と、Ｘ＝Ｘ　１にずれた線￥１上を移動する場合とでは
以下のように、検出に差が生じる。すなわち、例えば、
Ｙ軸上で第１、第２の検出ゾーンとしての領域（２）、
（４）の間隔ΔＹを被検出体の大きさと一致させると、
Ｙ方向への移動の際、検出ゾーンとしての領域（２）か
ら（４）へ被検出体の移動に合わせてＦＥＴ出力が第１
１図（ｂ）のように切れ間なく得られる。ところが、Ｘ
＝Ｘ、ずれた線上を移動すると第１５図の出力波形図の
ように第１と第２の検出ゾーンとしての領域（２）、（
４）の間（３）の中受出力が得られない領域（３−２）
が生ずることとなる。

このように、焦電形赤外線検出装置１０を天井又は壁に
取り付けて使用する場合、焦電形赤外線検出装置１０の
真下あるいは真正面では切れ間ない出力が得られるが、
焦電形赤外線装置ｌＯの両側に出力レベルが低く、検出
しない領域が生ずる欠点がある。これは、被検出体がＸ
方向に移動する可能性もある設置場所では、検出ゾーン
に入らないで移動したときなどは全く検出しない場合が
生ずる。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
筐体の中央に位置する焦電形赤外線センサに反射光が投
影するように、前記焦電形赤外線センサ面と垂直に配置
したミラー片を有する焦電形赤外線検出装置において、
前記ミラー片は少なくとも外端縁を角形に形成したこと
を特徴とする焦電形赤外線検出装置である。

〈実施例〉 以下、本発明の焦電形赤外線検出装置の実施例を図面を
用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の焦電形赤外線検出装置１の実施例を示
す斜視図であり、焦電形赤外線センサ２が筐体３の中央
部に配置しており、焦電形赤外線センサ２を２分割する
ように、ミラー片４を配設している。焦電形赤外線セン
サ２はミラー片４により２分割された区分のそれぞれに
第１の焦電形赤外線検出素子２ａ、第２の焦電形赤外線
検出素子２ｂを有しており、ミラー片４により反射され
た赤外線を入射するようになっている。そして、本発明
に用いるミラー片４の形状を第２図（ａ）。

（ｂ）に示してあり、第２図（ａ）は−辺がＭ２の正方
形の板４０の一隅部から略１／４円形４０ａの面積を切
欠して形成したものである。第２図（ｂ）は高さがＭ２
　、幅が２Ｍ２の矩形状の板４１で下辺中間部から略半
円形４１ｂの面積を除去して形成したものである。前記
略１／４円形と、略半円形の中心から対隅の一角への距
離は５Ｍ２とする。

本発明は、焦電形赤外線検出装置１の真正面から離れた
任意の線Ｙ１上あるいは、第１、第２の焦電形赤外線検
出素子２ａ、２ｂの配置面より角度４５度の線Ｙ２上に
おいて検出ゾーンの領域（２）、（４）の間の幅をＹ軸
上の幅ΔＹと等しくするようにしたものである。

すなわち、第１４図に示した従来のようにミラー片１５
の外端縁が扇形又は半円形の場合、Ｙ軸上の検出ゾーン
は遮蔽及び反射を示す第３図の関係から以下の式が成立
する。但し、Ｇは第１、第２の焦電形赤外線検出素子２
ａ、２ｂの間隔、Ｍ２はミラー片４の高さ、Ｌは焦電形
赤外線センサ面から所定のＺ軸と垂直な面までの距離、
ΔＹは検出ゾーンとしての領域（２）、（４）の間隔幅
である。

Ｇ／２　　　　ΔＹ／２ ２Ｌ−Ｍ２ より、 −Ｍ２ ΔＹ＝×Ｇ が成り立つ。

また、第４図の本発明の実施例による検出ゾーンの斜視
図に示すようにミラー片４の外端縁を角形に構成するこ
とにより、第１、第２の焦電形赤外線検出素子２ａ、２
ｂの間を通るＺ軸から角度４５度の線Ｙ２上では、第５
図のような関係からＧ／２　　　　　ΔＹ２／２ 、罰Ｍ２　　５Ｌ−汀Ｍ２ より Ｌ−５Ｍ２ ΔＹ２＝□＼Ｇ が成り立つ。

従って、検出ゾーン（２）、（４）の間の幅ΔＹ、ΔＹ
２は等しくなる。従って、ミラー片４の形状を第２図（
ａ）、（ｂ）のようにすれば、焦電形赤外線検出装置１
から一定の距＠Ｌ離れたＺ軸に直交する面での検出ゾー
ンの領域（２）、（４）の間の幅を一定にすることがで
きる。すなわち、ミラー片４の縦横寸法が同一の正方形
近似形とすれば、角度４５度の線Ｙ２上でΔＹは同じよ
うになる。任意の線Ｙ１上でΔＹを同じにしたい場合は
縦横寸法が同じでないミラー片４１でも良く、長方形近
似形でも良い。

なお、第６図（ａ）は−辺Ｍ２の正方形板４２の一隅部
から小さな正方形４２ａを除去したミラー片であり、同
（ｂ）は短辺がＭ２、長辺が２Ｍ２の板４３の一方の長
縁から小さな長方形４３ａを切欠した形状のミラー片で
ある。このようなミラー片を使用すると、検出ゾーンの
領域（２）、（４）は第７図のように外側を直線状にす
ることができる。

〈発明の効果〉 本発明の焦電形赤外線検出装置は以上詳細に述べた通り
であり、以下に示す効果を生じるものである。

即ち、焦電形赤外綿センサに入射する赤外線を反射する
ミラー片の外端を角形に形成したので、焦電形赤外線検
出装置の設置面を変化させずにミラー片の反射による検
出ゾーンの間隔を一定にすることができ、焦電形赤外線
検出装置より離れた両側においても発熱源を検出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の焦電形赤外線検出装置の一実施例の斜
視図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明に用いるミラー片
の正面図、第３図及び第５図は検出ゾーンの間隔を求め
る図、第４図は第１図の装置の検出ゾーンを説明する斜
視図、第６図（ａ）、（ｂ）はミラー片の他の実施例を
示す正面図、第７図は本発明の他の実施例による検出ゾ
ーンの斜視図、第８図（ａ）、（ｂ）は従来の焦電形赤
外線検出装置の平面図及び正面断面図、第９図は焦電形
赤外線検出装置に適用する電気回路、第１０図は従来の
焦電形赤外線検出装置の動作説明図、第１１図は動作出
力波形図、第１２図及び第１３図は従来の焦電形赤外線
検出装置の他の例を示す斜視図、第１４図は従来におけ
る検出ゾーンを説明する斜視図、第１５図（ａ）、（ｂ
）は出力波形図である。 １・・・焦電形赤外線検出装置、２・・・焦電形赤外線
センサ、２ａ、２ｂ・・・焦電形赤外線検出素子、３・
・・筐体、４・・・ミラー片。 特許出願人　　株式会社　村田製作所 第１図 第２図 （ａ）　　　　　　　　　　　　（ｂ）第３図　　　第
５図 第６図 第７図 第８図 （ａ）　　　　　　　　　　　　（ｂ）第９図　　　第
１０図 第１１図 第１２図　　　　第１３図 第１４図 第１５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 筐体の中央に位置する焦電形赤外線センサに反射光が投
   影するように、前記焦電形赤外線センサ面と垂直に配置
   したミラー片を有する焦電形赤外線検出装置において、 前記ミラー片は少なくとも外端縁を角形に形成したこと
   を特徴とする焦電形赤外線検出装置。