JP2007292461A - 焦電素子および焦電型赤外線センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 中心領域とその周辺領域とを検知する簡素な焦電型赤外線センサを実現する。
【解決手段】 焦電体基板１にはシングル素子３５ａ，２４ａ，２４ｂ，３５ｂが順に水平方向に配列形成されており、シングル素子２４ａ，２４ｂで第１デュアル素子２４を形成し、シングル素子３５ａ，３５ｂで第２デュアル素子３５を形成する。シングル素子３５ａ，２４ａ，２４ｂ，３５ｂには、それぞれ異なる略連続した領域Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆで発生する赤外線がレンズドーム６０のフレネルレンズにて集光されて照射される。赤外線が照射されることにより第２デュアル素子３５で検知した信号はＦＥＴ２から出力され、第１デュアル素子２４で検知した信号はＦＥＴ１から出力される。これにより、第１デュアル素子２４に対応した領域Ｄ，Ｅ（中心領域）と、該領域Ｄ，Ｅを挟む第２デュアル素子３５に対応した領域Ｃ，Ｆ（周辺領域）とにおける人１００の検知を行う。
【選択図】 図５

Description

この発明は、焦電効果を有する基板表面に電極を形成してなる焦電素子、および該焦電素子を用いて所定検知領域内の人および物体の検知を行う焦電型赤外線センサに関するものである。

従来、焦電型赤外線センサは、赤外線を受光することにより検出信号を出力する焦電素子と、該焦電素子に赤外線を受光させる光学系と、を備え、所定検知領域内を移動する物体（例えば、人）が発生する赤外線を検知することで、この物体の移動を検出するものである。

このような焦電型赤外線センサに用いられらる焦電素子は、強誘電体等からなる焦電体基板と、該焦電体基板の両面に対向して設けられた電極とからなる。

焦電体基板は定常時（基板温度が一定な状態）では両表面間で電荷を発生しないが、基板温度が変化するとこの変化に応じて両表面間に電荷が発生する。これは、強誘電体等からなる焦電体基板が定常時には自発分極しているが外気内の浮遊電荷を引き寄せて中性状態にあるの対し、基板温度が変化すると自発分極の状態が変化して前記中性状態が崩れるために生じる現象である。焦電素子はこの現象を利用し、焦電体基板の電極が形成された部分に照射された赤外線による温度変化の大きさに応じて変化する電荷変動をこれら表面に形成された電極で取り出すことで、検出信号を出力する。

このような焦電素子には、前述のように焦電体基板の両面に対向に形成されたそれぞれ単体の電極と焦電体基板とからなる一つのシングル素子を備えるものに対し、このシングル素子を２つ配列形成したデュアル素子を備えるものが考案されている（特許文献１参照）。このようなデュアル素子を備える焦電素子は、シングル素子を２つ平行に配置し、各シングル素子の受光面電極または対向面電極を焦電体基板の温度変化により発生する電荷が逆極性となるように直列接続したものであり、シングル素子のみを用いた際に生じる外部温度依存性を補正するものである。この構成は、単にシングル素子が所定の間隔で２つ配置されたものとしても利用することできる。すなわち、デュアル素子を備える焦電素子を構成する各シングル素子で受光する領域を異ならせることで、異なる位置からの赤外線の放射を検出する焦電素子が構成される。そして、各シングル素子の配列方向を水平方向にすることで、人等の物体の移動方向を検出する焦電型赤外線センサが構成される。

また、デュアル素子を備えた焦電素子であっても検知領域には限りがあるため、デュアル素子を複数配列形成した焦電素子を用いて、検知領域を拡大させた焦電型赤外線センサが考案されている（特許文献２参照）。
特開平５−１８７９１８号公報 登録実用新案第３０４２０６１号公報

防犯システムに用いるような赤外線センサでは、特定の狭い領域を重点的に検知するとともに、その周囲の広い領域に対しても検知を行うことが望ましい。このような例としては、警戒区域（重点監視区域）と警戒準備区域（軽監視区域）とを同時に監視（人や物体の検知）する場合などがある。この場合、通常、重点的に検知する中心領域（重点監視区域）を挟む両側に、周辺領域（軽監視区域）が位置する。

このように重点監視区域とこの両側の軽監視区域とを検知する場合には、重点監視区域に対応するデュアル素子と、両側の軽監視区域にそれぞれ対応する２つのデュアル素子とを焦電素子に形成しなければならない。すなわち、従来の複数のデュアル素子を備えた焦電素子では、検知する領域の数だけデュアル素子を焦電素子に形成しなければならず、焦電素子が大きくなってしまい、焦電型赤外線センサを小型化、低コスト化することができない。また、検知領域の数に応じて焦電素子を配置した焦電型赤外線センサでも、前述の領域を検知することは可能であるが焦電素子が増加する分、大型になるとともにコストアップしてしまう。

この発明の目的は、前述のように、特定領域を検知するとともにこの特定領域を挟む両側の領域を検知する焦電型赤外線センサを簡素な構造で構成することにある。

この発明は、焦電体基板と該焦電体基板の一方面に形成された受光面電極と焦電体基板の他方面に受光面電極に対向して形成された対向面電極とで形成されるシングル素子を複数略１列に配列形成してなる焦電素子において、シングル素子を４つ以上の偶数個形成し、配列方向の中心で互いに隣り合う２つのシングル素子の受光面電極同士または対向面電極同士を導通して形成される第１デュアル素子と、配列方向で第１デュアル素子を挟む両側のシングル素子同士を内側から１組ずつ組み合わせて、組み合わされた各シングル素子の受光面電極同士または対向面電極同士を導通して形成される１つ以上の第２デュアル素子と、を備えたことを特徴としている。

この構成では、焦電素子に複数のシングル素子が配列形成されており、第１デュアル素子を挟み、この第１デュアル素子に隣り合うシングル素子が組み合わされて別の第２デュアル素子が構成され、これら第１、第２デュアル素子を挟み外側の第２デュアル素子の両側に隣り合うシングル素子が組み合わされてさらに別の第２デュアル素子が構成される。このようなデュアル素子の構成の繰り返しが焦電素子に形成された少なくとも４つのシングル素子に対して行われる。これにより、挟み込む側のデュアル素子を構成する２つのシングル素子が挟み込まれる側のデュアル素子の両側に配置される。

また、この発明の焦電素子は、第１デュアル素子と、配列方向で第１デュアル素子を挟む両側のシングル素子の受光面電極同士または対向面電極同士を導通して形成される第２デュアル素子と、を備えたことを特徴としている。

この構成では、第２デュアル素子の２つのシングル素子が、第１デュアル素子を挟む両側に配置される。

また、この発明の焦電型赤外線センサは、前述の焦電素子と、該焦電素子の第１デュアル素子の形成位置に特定領域で発生した赤外線を照射させ、第１デュアル素子以外のデュアル素子に特定領域を挟む領域で発生した赤外線を照射させる光学手段と、を備えたことを特徴としている。

この構成では、検知領域内で発生した赤外線は、光学手段を介して焦電素子の赤外線が発生された領域に対応する部分に照射される。焦電素子は、前述のように温度変化により電荷を発生するので、赤外線が照射された部分の温度が上昇し、局所電荷が発生する。そして、焦電素子は、シングル素子でこの電荷を検知することで検知信号を出力する。ここで、本発明の焦電素子は前述のように第１デュアル素子を第２デュアル素子が挟み込む構造を成しているため、第１デュアル素子で検知する領域が第２デュアル素子の各シングル素子で検知するそれぞれの領域に挟まれる。そして、さらに外側に第２デュアル素子が形成される場合には、挟み込む側の第２デュアル素子の各シングル素子で検知するそれぞれの領域が挟み込まれる側の第２デュアル素子で検知する領域の両側に配置される。すなわち、所定領域を検知する第１デュアル素子を挟み込む両側のシングル素子からなる第２デュアル素子が所定領域を挟み込む両側の領域を検知し、２つのデュアル素子で、内側の２つの領域とこの領域を挟む外側の２つの領域とからなる４つの領域の検知が行われる。

また、この発明の焦電型赤外線センサは、光学手段を焦電素子の検知領域側に備えられた赤外線集光レンズで構成することを特徴としている。

この構成では、検知領域内で発生した赤外線は、単体の赤外線集光レンズで集光され、検知領域の各領域に応じた焦電素子の各部分に照射される。

この発明によれば、第１デュアル素子と該第１デュアル素子を挟むシングル素子で構成された第２デュアル素子とを備えることにより、特定領域からの赤外線を検出するとともに、この特定領域の両側の領域から発生する赤外線を検出する焦電素子を簡素な構造で構成することができる。

また、この発明によれば、特定領域からの赤外線が第１デュアル素子で検出され、この特定領域を挟む両側の領域の赤外線が第１デュアル素子を挟み込んで配置されたシングル素子からなる第２デュアル素子で検出される。これにより、これら２つのデュアル素子で特定領域内の２つの領域とこの特定領域を挟む両側の２つの領域との４つの領域を検知する焦電型赤外線センサを構成することができる。すなわち、特定領域とその両側の領域を検知する焦電型赤外線センサを簡素な構造で構成することができる。

また、この発明によれば、検知領域内の赤外線を単体の赤外線集光レンズを用いて焦電素子に照射することで、さらに簡素な構造の焦電型赤外線センサを構成することができる。

本発明の実施形態に係る焦電素子およびこの焦電素子を用いた焦電型赤外線センサについて図１〜図５を参照して説明する。
図１（ａ）は本発明の実施形態に係る焦電素子の平面図であり、図１（ｂ）は（ａ），（ｃ）に示す焦電素子のＡ−Ａ’面断面図であり、図１（ｃ）は本実施形態の焦電素子の底面図である。
焦電素子１０は、焦電効果を示す、例えば強誘電体からなる平板状の焦電体基板１と、該焦電体基板１の表面（図１（ａ）に示す面）に形成された第１受光面電極２ａ，２ｂ、第２受光面電極３ａ，３ｂ、接続電極２ｃ，３ｃと、焦電体基板１の裏面（図１（ｃ）に示す面）に形成された第１対向面電極４ａ，４ｂ、第２対向面電極５ａ，５ｂと、焦電体基板１の裏面に形成された外部接続電極６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂとからなる。

焦電体基板１の表面の略中央には、平面視した形状が長方形状の受光面電極２ａ，２ｂが、所定間隔離間されて長辺が隣り合うように配列形成されている。また、これら２つの受光面電極２ａ，２ｂの長辺方向の略中心には接続電極２ｃが形成されており、受光面電極２ａ，２ｂが導通されている。また、焦電体基板１の表面には、受光面電極２ａ，２ｂを挟み込み、所定間隔離間した位置に、受光面電極２ａ，２ｂと略同形状の受光面電極３ａ，３ｂが形成されている。そして、受光面電極３ａは受光面電極２ａを中心に受光面電極２ｂと対向する側に配置され、受光面電極３ｂは受光面電極２ｂを中心に受光面電極２ａと対向する側に配置されている。さらに、受光面電極３ａ，３ｂは焦電体基板１の第１受光面電極２ａ，２ｂおよび接続電極２ｃと重ならない位置に形成された接続電極３ｃにより導通されている。ここで、これら第１受光面電極２ａ，２ｂ、第２受光面電極３ａ，３ｂは、外部からの赤外線を吸収して焦電体基板１を部分的に温度上昇させる材質からなる。

焦電体基板１の裏面には、焦電体基板１の表面側に設けられた受光面電極２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂにそれぞれ対向する位置に、これら受光面電極２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと略同形状の対向面電極４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂが形成されている。これにより、受光面電極２ａと対向面電極４ａとこれらにより挟まれる焦電体基板１とでシングル素子２４ａが構成され、受光面電極２ｂと対向面電極４ｂとこれらにより挟まれる焦電体基板１とでシングル素子２４ｂが構成され、受光面電極３ａと対向面電極５ａとこれらにより挟まれる焦電体基板１とでシングル素子３５ａが構成され、受光面電極３ｂと対向面電極５ｂとこれらにより挟まれる焦電体基板１とでシングル素子３５ｂが構成される。そして、シングル素子２４ａとシングル素子２４ｂとは接続電極２ｃにより検出する電荷が逆極性となるように導通されており、第１デュアル素子２４を構成している。また、シングル素子３５ａとシングル素子３５ｂとは接続電極３ｃにより検出する電荷が逆極性となるように導通されており、第２デュアル素子３５を構成している。
なお、本実施形態ではシングル素子同士の接続電極を受光面（焦電体基板１の表面）側に設けたが、対向面（焦電体基板１の裏面）側に接続電極を設けてもよい。

また、焦電体基板１の裏面には、対向面電極４ａ，４ｂのそれぞれに導通する外部接続電極６ａ，６ｂと、対向面電極５ａ，５ｂのそれぞれに導通する外部接続電極７ａ，７ｂとが形成されている。これら外部接続電極６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂは、焦電体基板１の裏面において、表面に形成された各電極２ａ〜２ｃ，３ａ〜３ｃのいずれに対しても対向しない位置に形成されている。

焦電体基板１は焦電効果を備えるので、前述のように、赤外線が照射されたり、照射されていた赤外線が遮断されることで、基板の温度が変化すると電荷の不平衡が生じる。この際、赤外線が照射されて温度が変化する場合と赤外線が遮断されて温度が変化する場合とでは、逆極性の電荷の不平衡が生じる。例えば、赤外線が照射された場合には、焦電体基板１の受光面側に正電荷が偏り、対向面側に負電荷が偏る。一方、赤外線が遮断された場合には、焦電体基板１の受光面側に負電荷が偏り、対向面側に正電荷が偏る。この現象を利用し、例えば、焦電体基板１の受光面電極２ａ部分にのみ赤外線が照射した場合、この部分の電荷の不平衡をシングル素子２４ａで検出する。一方、焦電体基板１の受光面電極２ｂの部分にのみ赤外線が照射された場合、この部分の電荷の不均衡をシングル素子２４ｂで検出する。これにより、受光面電極２ａ，２ｂの部分への赤外線の照射は、第１デュアル素子２４により検出される。この際、シングル素子２４ａとシングル素子２４ｂとでは、前述のように検出される電荷の極性が逆になるので、第１デュアル素子２４からの検出信号を観測することで、シングル素子２４ａ部分に赤外線が照射されたのか、シングル素子２４ｂ部分に赤外線が照射されたのかを検出することができる。

第２デュアル素子３５についても第１デュアル素子２４と同様の作用が生じるので、受光面電極３ａ，５ａの部分への赤外線の照射は、第２デュアル素子３５により検出される。そして、シングル素子３５ａとシングル素子３５ｂとでも検出される電荷の極性が逆になるので、第２デュアル素子３５からの検出信号を観測することで、シングル素子３５ａ部分に赤外線が照射されたのか、シングル素子３５ｂ部分に赤外線が照射されたのかを検出することができる。

すなわち、焦電素子１０は、焦電体基板１の赤外線が照射された部分に応じて、焦電体基板１の２つのデュアル素子で赤外線を検出し、２つの出力系統から赤外線検出信号を出力することができる。
また、シングル素子２４ａとシングル素子２４ｂとで検出する電荷の極性が逆であるので、太陽光のような広い範囲に照射する赤外線の場合には、互いのシングル素子から出力される電圧同士が相殺されて外部には出力されない。この作用はシングル素子３５ａとシングル素子３５ｂに対しても適用されるので、これらの作用により、外光による影響を取り除くことができる。

次に、前述の焦電素子１０を用いた焦電型赤外線センサについて図２、図３を参照して説明する。
図２は本実施形態の焦電型赤外線センサのフィルタ支持体４０およびレンズドーム６０の一部を切り取った状態での斜視図であり、実際には、フィルタ支持体４０およびレンズドーム６０は焦電素子１０を覆う形状で形成されている。
また、図３は本実施形態の焦電型赤外線センサの等価回路図である。

前述の焦電素子１０は、第１、第２受光面電極２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂが形成されている側を上面として、所定の電極パターンが形成されたベース基板２０上に配置され、電気的、機械的に接続されている。ベース基板２０に形成されている電極パターンには、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２、および抵抗Ｒ１，Ｒ２（図２には図示せず）が実装されており、図３に示す等価回路図に従った回路が形成されている。具体的には、焦電素子１０の外部接続電極６ａがＦＥＴ１のゲートに接続され、外部接続電極６ｂが接地電極ＧＮＤに接続されており、この接地電極ＧＮＤとＦＥＴ１のゲート間に抵抗Ｒ１が接続されている。すなわち、焦電素子１０の第１デュアル素子２４と抵抗Ｒ１とがＦＥＴ１のゲートと接地との間に並列接続されている。また、焦電素子１０の外部接続電極７ａがＦＥＴ２のゲートに接続され、外部接続電極７ｂが接地電極ＧＮＤに接続されており、この接地電極ＧＮＤとＦＥＴ２のゲート間に抵抗Ｒ２が接続されている。すなわち、焦電素子１０の第２デュアル素子３５と抵抗Ｒ２とがＦＥＴ２のゲートと接地電極ＧＮＤとの間に並列接続されている。さらに、ＦＥＴ１のドレインとＦＥＴ２のドレインとがドレイン端子Ｄに接続されており、ＦＥＴ１のソースが第１ソース端子Ｓ１に接続され、ＦＥＴ２のソースが第２ソース端子Ｓ２に接続されている。そして、ドレイン端子Ｄに駆動電圧を印加するとともに、第１ソース端子Ｓ１、第２ソース端子Ｓ２と接地電極ＧＮＤとの間に所定の抵抗（図示せず）を接続することで、第１ソース端子Ｓ１、第２ソース端子Ｓ２から電圧型の検出信号を出力する、ソースホロワ型の赤外線検出回路が構成される。なお、この回路の出力部にＦＥＴを用いたのは、焦電素子１０側が一般に高インピーダンスであるので、高入力インピーダンスであるＦＥＴをインピーダンス変換回路としても機能させることで、後段の回路とのインピーダンス整合を行い、検出信号を低損失に伝送するためである。

ベース基板２０は外部接続ピン３１ａ〜３１ｄを備える金属製のステム３０上に載置されており、外部接続ピン３１ａ〜３１ｄは前記ドレイン端子Ｄ、第１ソース端子Ｓ１、第２ソース端子Ｓ２、および接地電極ＧＮＤのそれぞれいずれかに接続されている。ここで、ベース基板２０の接地電極ＧＮＤは、ステム３０に導通する形状（例えば、ベース基板２０の表裏面ともに形成され、これらをスルーホールで導通させた形状）に形成されており、ステム３０がこの焦電型赤外線センサを実装する基板に実装されて接地されることで、前記外部接続ピンとともに、ベース基板２０の接地電極ＧＮＤも接地される。

このように、焦電素子１０が設置されたベース基板２０を載置したステム３０の上面側には、焦電素子１０を覆う円筒形状のフィルタ支持体（キャンケース）４０が設置されており、このフィルタ支持体４０に形成されて開口部には、焦電素子１０と対向する位置に所望波長の赤外線のみを通過させる赤外線通過フィルタ５０が配置されている。さらに、このフィルタ支持体４０を覆う形状で、球面フレネルレンズが形成されたレンズドーム６０が配置されている。このレンズドーム６０の天面のドームは、図４に示すように、検知領域のそれぞれ所定範囲で発生する赤外線をフレネルレンズで集光して、それぞれ焦電素子１０の所定位置に照射させる形状で形成されている。

図４は、検知領域の範囲と焦電素子１０の赤外線照射位置との関係を示す概念図であり、（ａ）は水平方向の関係を示す概念図であり、（ｂ）は垂直方向の関係を示す概念図である。なお、本図に示す関係は、焦電素子１０のシングル素子２４ａ，２４ｂ，３５ａ，３５ｂの配列方向を水平方向とした場合である。

受光面電極２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの配列方向、すなわちシングル素子２４ａ，２４ｂ，３５ａ，３５ｂの配列方向を水平方向にした場合、図４（ａ）に示すように、シングル素子２４ａ，２４ｂは、焦電体基板１に垂直でレンズドーム６０の天頂を通る直線の近傍に配置されているので、シングル素子２４ａ，２４ｂからなる部分すなわち第１デュアル素子２４は、検知領域の水平軸と前記直線との直交点を中心にて水平方向に所定角αの範囲の赤外線を検知することができる。一方、シングル素子３５ａ，３５ｂはシングル素子２４ａ，２４ｂを挟み込む位置に配置されているので、シングル素子３５ａ，３５ｂからなる部分すなわち第２デュアル素子３５は、検知領域の水平軸と前記直線との直交点を中心にて水平方向に、前記所定角αよりも広い所定角βの範囲の赤外線を所定角αの範囲を除いて検知することができる。そして、シングル素子３５ａ，２４ａ，２４ｂ，３５ｂの順に配列されていることで、シングル素子３５ａが検出する領域とシングル素子３５ｂが検出する領域とは、第１デュアル素子２４が検出する領域の両側に配置される。すなわち、第１デュアル素子２４が赤外線を検出する領域は第２デュアル素子３５が赤外線を検出する領域に挟まれた構成となる。
なお、垂直方向については、シングル素子２４ａ，２４ｂ，３５ａ，３５ｂは垂直方向には同じ位置に配置されているので、第１、第２デュアル素子２４，３５からなる部分は、検知領域の垂直軸と焦電体基板１に垂直でレンズドーム６０の天頂を通る直線との直交点を中心にて垂直方向に所定角γの範囲の赤外線を検知することができる。

ここで、第１、第２デュアル素子の垂直方向の大きさを変えることにより、それぞれのデュアル素子の垂直方向の所定角γを異ならせてもよい。

このような構成の焦電型赤外線センサを用いた人の移動の検出動作について、図５を参照して説明する。
図５は本実施形態の焦電型赤外線センサによる人の移動検出の様子を示す概念図である。なお、本説明では、受光面電極２ａ，３ａの部分すなわちシングル素子２４ａ，３５ａの部分に赤外線が照射された場合に、正の電圧の検出信号を発生する回路構成がされた場合について説明する。
図５に示すように、人１００が検知領域内を水平方向にＡ点からＢ点に向かって移動する場合、人１００は分割領域Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを順に通過する。

（１）まず、人１００が分割領域Ｃ内に入ると、人１００から放射される赤外線はレンズドーム６０を介してシングル素子３５ａの部分に集光され照射される。この部分に赤外線が照射されることで、シングル素子３５ａは正電圧を検出する。そして、人１００が分割領域Ｃを通過中には常時略同量の赤外線がシングル素子３５ａ部分に照射され続けるので、前記正電圧は所定の時定数で減衰していく（０値に近づく）。次に、人１００が分割領域Ｃ外に出るとシングル素子３５ａ部分への赤外線の照射が無くなるので、シングル素子３５ａは負電圧を検出する。そして、この負電圧は所定の時定数で減衰していく（０値に近づく）。そして、この信号はＦＥＴ２より増幅されて出力される。

（２）次に、人が分割領域Ｄ内に入ると、人１００から放射される赤外線はレンズドーム６０を介してシングル素子２４ａの部分に集光され照射される。この部分に赤外線が照射されることで、シングル素子２４ａは正電圧を検出する。そして、人１００が分割領域Ｄを通過中には常時略同量の赤外線がシングル素子２４ａ部分に照射され続けるので、前記正電圧は所定の時定数で減衰していく（０値に近づく）。次に、人１００が分割領域Ｄ外に出るとシングル素子２４ａ部分への赤外線の照射が無くなるので、シングル素子２４ａは負電圧を検出する。そして、この負電圧は所定の時定数で減衰していく（０値に近づく）。そして、この信号はＦＥＴ１より増幅されて出力される。

（３）次に、人が分割領域Ｅ内に入ると、人１００から放射される赤外線はレンズドーム６０を介してシングル素子２４ｂの部分に集光され照射される。この部分に赤外線が照射されることで、シングル素子２４ｂは負電圧を検出する。そして、人１００が分割領域Ｅを通過中には常時略同量の赤外線がシングル素子２４ｂ部分に照射され続けるので、前記負電圧は所定の時定数で減衰していく（０値に近づく）。次に、人１００が分割領域Ｅ外に出るとシングル素子２４ｂ部分への赤外線の照射が無くなるので、シングル素子２４ｂは正電圧を検出する。そして、この正電圧は所定の時定数で減衰していく（０値に近づく）。そして、この信号はＦＥＴ１より増幅されて出力される。

（４）次に、人が分割領域Ｆ内に入ると、人１００から放射される赤外線はレンズドーム６０を介してシングル素子３５ｂの部分に集光され照射される。この部分に赤外線が照射されることで、シングル素子３５ｂは負電圧を検出する。そして、人１００が分割領域Ｆを通過中には常時略同量の赤外線がシングル素子３５ｂ部分に照射され続けるので、前記負電圧は所定の時定数で減衰していく（０値に近づく）。次に、人１００が分割領域Ｆ外に出るとシングル素子３５ｂ部分への赤外線の照射が無くなるので、シングル素子３５ｂは正電圧を検出する。そして、この正電圧は所定の時定数で減衰していく（０値に近づく）。そして、この信号はＦＥＴ２より増幅されて出力される。

このように、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２からの出力信号を観測することで、人の移動を検出することができる。また、シングル素子を複数配列することで、検知領域を分割し、それぞれの分割領域での人の移動を検出することができる。

さらに、前述のようにシングル素子２４ａ，２４ｂすなわち第１デュアル素子２４を挟み込む形状でシングル素子３５ａ、３５ｂすなわち第２デュアル素子３５を配置することで、例えば、第１デュアル素子２４が検知する領域を警戒領域とし、第２デュアル素子３５が検知する領域を警戒準備領域に設定して、警戒領域内の２つの領域とこれを挟む両側の警戒準備領域とからなる４つの領域を２組のデュアル素子で検知することができる。このため、従来のように、検知する領域毎にデュアル素子を用いる必要が無くなり、複数分割された１つの中心領域とその周辺領域とを検知する焦電型赤外線センサを簡素な構造で実現することができる。これにより、従来と同じ検知領域に対して、部品点数が少なくコストが抑制された、小型の焦電型赤外線センサで検知することができる。

なお、前述の実施形態では、第１デュアル素子を１つの第２デュアル素子が挟み込む、２つのデュアル素子からなる構造の焦電型赤外線センサが説明したが、第１デュアル素子に対して、内側から順に複数の第２デュアル素子でそれぞれ順に挟み込む構造の焦電型赤外線センサを構成することもでき、前述と同様の効果を奏することができる。ここで、形成する第２デュアル素子の数は、必要とする仕様に応じて適宜設定すればよい。

本発明の焦電素子の平面図、断面図、および底面図 本発明の焦電型赤外線センサの斜視図 本発明の焦電型赤外線センサの等価回路図 検知領域の範囲と焦電素子の赤外線照射位置との関係を示す概念図 本発明の焦電型赤外線センサによる人の移動検出の様子を示す概念図

符号の説明

１−焦電体基板
２ａ，２ｂ−受光面電極
２ｃ−接続電極
４ａ，４ｂ−対向面電極
２４ａ，２４ｂ−シングル素子
２４−第１デュアル素子
３ａ，３ｂ−受光面電極
３ｃ−接続電極
５ａ，５ｂ−対向面電極
３５ａ，３５ｂ−シングル素子
３５−第２デュアル素子
６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ−外部接続電極
１０−焦電素子
２０−ベース基板
３０−ステム
３１ａ〜３１ｄ−外部接続ピン
４０−フィルタ支持体（キャンケース）
５０−赤外線通過フィルタ
６０−フレネルレンズを備えるレンズドーム
１００−人

Claims (4)

1. 焦電体基板と、該焦電体基板の一方面に形成された受光面電極と、前記焦電体基板の他方面に前記受光面電極に対向して形成された対向面電極とで形成されるシングル素子を複数略１列に配列形成してなる焦電素子において、
   前記シングル素子は４つ以上の偶数個形成され、
   配列方向の中心で互いに隣り合う２つの前記シングル素子の受光面電極同士または対向面電極同士を導通して形成される第１デュアル素子と、
   前記配列方向で前記第１デュアル素子を挟む両側の前記シングル素子同士を内側から１組ずつ組み合わせて、組み合わされた各シングル素子の受光面電極同士または対向面電極同士を導通して形成される１つ以上の第２デュアル素子と、を備えたことを特徴とする焦電素子。
2. 前記第１デュアル素子と、前記配列方向で前記第１デュアル素子を挟む両側の前記シングル素子の受光面電極同士または対向面電極同士を導通して形成される第２デュアル素子と、を備えた請求項１に記載の焦電素子。
3. 請求項１または請求項２に記載の焦電素子と、
   該焦電素子の前記第１デュアル素子に特定領域で発生した赤外線を照射させ、前記第１デュアル素子以外のデュアル素子に前記特定領域を挟む領域で発生した赤外線を照射させる光学手段と、を備えたことを特徴とする焦電型赤外線センサ。
4. 前記光学手段は、前記焦電素子の受光面側に備えられた赤外線集光レンズである請求項３に記載の焦電型赤外線センサ。

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