JP2532159Y2 - 焦電型赤外線検出器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、移動する人体等の被検出物から放射される
赤外線を検出して、被検出物の有無、あるいは移動状況
を検出する焦電型赤外線検出器に関するものである。

（従来技術） 既によく知られているように、焦電体は赤外線を受け
るとその熱エネルギーを吸収して温度変化を生じ、自発
分極が変化し、表面に電荷が生じる。このように微少温
度変化に比例して表面に電荷が誘起され、この電荷が外
部回路によって電流または電圧として検出される。

従来の焦電型赤外線検出器の構成は、複数のリード端
子を有するベース上にプリント配線された絶縁基板を設
置し、その上部に回路部品並びに支持体を搭載し、焦電
体基板はこの支持体上に支持される構成であった。第５
図に従来の焦電体基板に設けられた電極構成例（表面の
み）を示すが、焦電体基板の表裏面には２組の電極対が
設けられており、この基板の表面に設けられた電極は赤
外線を受ける受光電極であり、両者は連結電極により共
通接続されている。裏面に設けられた電極は発生した電
荷を取り出す作用を有し、外部回路に接続される。この
ような構成の焦電型赤外線検出器はデュアルタイプと呼
ばれ、これを回路図で表わすと第６図に示すごとくにな
る。すなわち、A,B2つの焦電素子を分極軸が互いに信号
を打ち消す向きに接続されている。従って、環境温度変
化のようにA,Bの素子が同時に出力するような誤動作に
あたる条件では、出力が互いに打ち消され反応しないこ
とになる。一方、人体のように赤外線源が移動するよう
な場合では、A,Bに入射する赤外線に位相差を生じるの
で、その分は検出器の反応として外部に出力される。つ
まり、位相差の分以外の信号はA,B間で消費されてしま
う。

（考案が解決しようとする課題） ところが、実際の素子は第５図のように１つの焦電物
質内に構成されているため、A,B間を結ぶ連結電極は短
く、A,Bは熱的にリンクされた形となる。つまり構成上
A,B2つの電極はきわめて近接しており、これを最短距離
の連結電極によって接続されているため、例えばＡに生
じた熱は、熱伝導率の高い電極部を通じてただちにＢの
電極に伝わり、この電極を暖めることになる。すなわ
ち、Ａからの信号に対し、Ｂからの信号の立ち上がりが
過早となるため、出力に必要な位相差が明確とならず、
結果的に出力は低下する。もちろん、A,Bを熱的（ある
いは物理的）に分離することでこれを解決することは可
能であるが、実用に共するには、A,Bの出力バランスの
確保、あるいは構造が複雑化することによるコストの上
昇等の問題があった。

本考案は上記問題点を解決するもので、製造コスト高
を招かず、焦電型赤外線検出器の赤外線に対する感度を
向上させることを目的とするものである。

（課題を解決する手段） 本考案による焦電型赤外線検出器は、焦電体基板の表
裏面に各電極が矩形形状の２組の電極対を設け、このう
ち表面に隣接して形成された２の受光電極を連結電極に
て共通接続するとともに、裏面に設けられた電極を外部
回路に接続した焦電型赤外線検出器であって、前記連結
電極は、前記２つの受光電極の対向して隣接する一方の
辺の一端部と他方の辺の他端部とを接続していることを
特徴とするものである。

また、連結電極を薄く細くして、この連結電極の断面
積を小さくすることにより、より単位時間当りに流れる
熱量を少なくすることも可能である。なおこの際受光電
極間の抵抗は高くなるが、一般的に焦電体基板は抵抗値
が高いため（チタン酸鉛系で10¹³程度）、問題は生じな
い。

（作用） 連結電極が２つの受光電極の対向して隣接する一方の
辺の一端部と他方の辺の他端部とを接続している構成で
あり、限られた基板上において連結電極による両受光電
極の接続距離を大きくとることができる。このような構
成により受光電極を構成する金属を通じて伝導する熱が
減衰し、あるいは熱伝導が遅延し、両受光電極の熱的リ
ンクが小さくなる。よって、各受光電極からの信号は明
確な位相を獲得し、出力の低下を防止できる。

（実施例） 本考案による実施例を図面とともに説明する。

第１図は焦電型赤外線検出器のキャップを取り付ける
前の状態を示す斜視図、第２図は内部断面を示す図であ
る。

焦電体基板１はチタン酸鉛系の焦電性を有するセラミ
ックからなり、板厚方向に分極処理されており、かつ矩
形形状に切断加工されている。この焦電体基板の表裏面
には、蒸着等の手段で所定の間隔に２組の電極対が設け
られ、このうち表面に設けられた２つの電極は受光電極
（CrあるいはNi-Cr等）11,12であり、裏面に設けられた
電極13,14（Ag等）は各々外部回路に接続され、発生し
た電荷を取り出す作用をする。

受光電極11,12は、細幅で鉤形の連結電極13で共通接
続されている。この連結電極13の寸法は、受光電極間の
距離より大であればよい。

また、この連結電極を薄く細くして、この連結電極の
断面積を小さくすることにより、より単位時間当りに流
れる熱量を少なくすることも可能であり、本考案の効果
をより高めることになる。

この焦電体基板１をプリント配線された絶縁基板２に
支持体61,62を介して搭載し、さらにこの絶縁基板２は
ベース３上面に突出したリード端子31,32,33に電気的か
つ機械的に接続されている。なお、この支持体61,62は
焦電体基板１と同材料である。また、絶縁基板２の裏面
には外部回路を構成するFET,抵抗等21,22が取り付けら
れている。

これら各構成要素を気密封止するキャップ４は金属製
であり、上面には赤外線入射窓41が設けられている。こ
の赤外線入射窓の下方にはある特定波長領域の赤外線の
みを透過させる赤外線透過フィルター５が取り付けられ
ている。当該焦電体基板は感度に波長依存性がないた
め、所望の波長領域をあらかじめ選択しておく必要があ
るためである。

他の実施例 連結電極の例として、第３図に示すように、何回か屈
曲させた構成のもの（連結電極15）、第４図に示すよう
に、一方の受光電極11の上方から他方の受光電極12の下
方に斜めに接続する構成のもの（連結電極16）が挙げら
れるが、本考案はこれら実施例に限定されるものではな
く、連結電極が２つの受光電極の対向して隣接する一方
の辺の一端部と他方の辺の他端部とを接続している構成
であれば本考案の技術的範囲に属する。

（効果） 本考案によれば、連結電極が２つの受光電極の対向し
て隣接する一方の辺の一端部と他方の辺の他端部とを接
続している構成であり、限られた基板上において連結電
極による両受光電極の接続距離を大きくとることができ
るので、次のような効果が得られる。

電極を構成する金属を通じて伝導する熱が減衰し、あ
るいは伝導する時間を長くすることができるので、両者
の熱的リンクが小さくなる。これにより、一方の受光電
極11の熱損失が小さくなるとともに、他方の受光電極12
の熱享受も小さくなるので、入射する赤外線による起電
圧の位相差が明確となり、焦電型赤外線検出器としての
感度特性が向上する。

また、対向する受光電極の辺の対角となる端部を連結
電極で結んでいるので、連結電極を介して伝導してきた
熱エネルギーは、熱享受する受光電極の角部分に入り、
ここから受光電極全体に伝導する。すなわち、隣接する
受光電極から熱エネルギーを享受する受光電極におい
て、電極全体に熱エネルギーが伝導する時間が長くな
り、結果として起電圧の位相差が明確となり、焦電型赤
外線検出器としての感度特性が向上する。

これら効果は、移動速度が遅い赤外源に対する感度特
性について特に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は本考案の実施例を示す図、第３図、第
４図は本考案の他の実施例を示す図、第５図は従来例を
説明する図、第６図は焦電型赤外線検出器の基本的な回
路構成を示す図である。 １……焦電体基板 ２……絶縁基板 13,15,16……連結電極

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】焦電体基板の表裏面に各電極が矩形形状の
   ２組の電極対を設け、このうち表面に隣接して形成され
   た２の受光電極を連結電極にて共通接続するとともに、
   裏面に設けられた電極を外部回路に接続した焦電型赤外
   線検出器であって、 前記連結電極は、前記２つの受光電極の対向して隣接す
   る一方の辺の一端部と他方の辺の他端部とを接続してい
   ることを特徴とする焦電型赤外線検出器。