JP2689644B2 - 焦電型赤外線検知装置 - Google Patents
焦電型赤外線検知装置Info
- Publication number
- JP2689644B2 JP2689644B2 JP1245622A JP24562289A JP2689644B2 JP 2689644 B2 JP2689644 B2 JP 2689644B2 JP 1245622 A JP1245622 A JP 1245622A JP 24562289 A JP24562289 A JP 24562289A JP 2689644 B2 JP2689644 B2 JP 2689644B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pyroelectric
- speed
- detection device
- infrared
- element array
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は焦電型赤外線センサを用いて物体の位置およ
び温度情報を検知する装置に関する。
び温度情報を検知する装置に関する。
従来の技術 近年、侵入者の検知や火災の発見などの防犯・防災・
HA（ホームオートメーション）の目的のために、赤外線
センサを用いて赤外線源の有無や動きを検知する装置が
使われるようになった。赤外線のセンサとしては化合物
半導体を用いた量子型のものと、焦電素子やサーミスタ
などを用いた熱型のものとがあり、量子型の赤外線セン
サは液体窒素などで冷却する必要があるため、防犯・防
災・HAなどの目的には熱型の赤外線センサが用いられ
る。特に焦電型のセンサは他の熱型のセンサに比べて感
度が高く、赤外線源の位置検知装置に最適である。
HA（ホームオートメーション）の目的のために、赤外線
センサを用いて赤外線源の有無や動きを検知する装置が
使われるようになった。赤外線のセンサとしては化合物
半導体を用いた量子型のものと、焦電素子やサーミスタ
などを用いた熱型のものとがあり、量子型の赤外線セン
サは液体窒素などで冷却する必要があるため、防犯・防
災・HAなどの目的には熱型の赤外線センサが用いられ
る。特に焦電型のセンサは他の熱型のセンサに比べて感
度が高く、赤外線源の位置検知装置に最適である。
現在、防犯・防災・HAなどに用いられる焦電センサは
赤外線源の有無を判断する程度の単素子または複素子の
センサが主流であるが、さらに赤外線源の位置情報をも
読み取り高度な判断ができるように熱源を２次元情報と
して検知するセンサの開発が進められている。特に、空
調装置などへの応用を考えると、位置情報のみならず赤
外線源の温度情報も必要となる。
赤外線源の有無を判断する程度の単素子または複素子の
センサが主流であるが、さらに赤外線源の位置情報をも
読み取り高度な判断ができるように熱源を２次元情報と
して検知するセンサの開発が進められている。特に、空
調装置などへの応用を考えると、位置情報のみならず赤
外線源の温度情報も必要となる。
このような赤外線源の２次元情報を得る、従来の焦電
型赤外線検知装置の１例を第３図を用いて説明する。
型赤外線検知装置の１例を第３図を用いて説明する。
光学チョッパ１により断続された赤外線２が１列の焦
電素子アレイ３に照射し、各焦電素子３には赤外線２の
明暗に対応した周知で、入射赤外線強度に対応した振幅
の交流起電力が発生する。発生した信号はインピーダン
ス変換４された後にバンドパスフィルター５によって信
号処理され、S/Nを向上している。各素子の信号処理後
の出力をアナログマルチプレクタ６によって順次切り替
えて焦電素子アレイ３の配列方向の走査を行い、光学チ
ョッパ１が閉のときの信号を１列分読み込み、光学チョ
ッパ１が開のときの信号を１列分読み込んで、開信号か
ら閉信号を差し引いて１列の赤外線強度を得ている。
電素子アレイ３に照射し、各焦電素子３には赤外線２の
明暗に対応した周知で、入射赤外線強度に対応した振幅
の交流起電力が発生する。発生した信号はインピーダン
ス変換４された後にバンドパスフィルター５によって信
号処理され、S/Nを向上している。各素子の信号処理後
の出力をアナログマルチプレクタ６によって順次切り替
えて焦電素子アレイ３の配列方向の走査を行い、光学チ
ョッパ１が閉のときの信号を１列分読み込み、光学チョ
ッパ１が開のときの信号を１列分読み込んで、開信号か
ら閉信号を差し引いて１列の赤外線強度を得ている。
つまり、光チョッパの開閉１周期で１列読み込み、レ
ンズ７の前に設けた可動ミラー８によって光軸を動か
し、次の列の情報を読み込む、ということを繰り返すこ
とによって２次元の赤外線情報を得ている。
ンズ７の前に設けた可動ミラー８によって光軸を動か
し、次の列の情報を読み込む、ということを繰り返すこ
とによって２次元の赤外線情報を得ている。
発明が解決しようとする課題 焦電センサに於て、その応答時間は光学チョッパが開
閉する周期に相当し、それよりも速い温度変化や赤外線
源の移動には追従できない。
閉する周期に相当し、それよりも速い温度変化や赤外線
源の移動には追従できない。
この光学チョッパの周期と温度分解能はほぼ反比例の
関係にあり、速い応答性を要求すると温度検出の精度が
悪くなり、温度の検出精度を要求すると応答速度が遅く
なる。
関係にあり、速い応答性を要求すると温度検出の精度が
悪くなり、温度の検出精度を要求すると応答速度が遅く
なる。
ところが、防犯・防災・HAなどの応用では、動く物体
に対応するためにはビデオ信号（30画面／秒）に近い速
度が求められ、人と物の区別などには温度分解能１℃程
度が求められると考えらえる。
に対応するためにはビデオ信号（30画面／秒）に近い速
度が求められ、人と物の区別などには温度分解能１℃程
度が求められると考えらえる。
安価で、この双方の要求を満たすセンサを作製するこ
とはきわめて困難である。
とはきわめて困難である。
現状では、高速応答用のセンサと高精度温度検出用の
センサとを別個に設けてシステムを作り上げなくてはな
らず、システムが大型化し、高価になる。
センサとを別個に設けてシステムを作り上げなくてはな
らず、システムが大型化し、高価になる。
本発明は赤外線源の変化や動きに対し高速な位置検出
と、高精度な赤外線源の温度検出とが１台で可能な焦電
型赤外線検出装置を提供することを目的とする。
と、高精度な赤外線源の温度検出とが１台で可能な焦電
型赤外線検出装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 少なくとも１列以上の焦電素子アレイを用いて赤外線
の２次元分布を得る焦電型赤外線検知装置において、２
次元走査する機構の速度設定が少なくとも２段階以上設
定でき、速度変化に伴う出力信号の周波数変化に応じて
信号処理に用いるフィルターの周波数特性を変えること
ができるようにすることによって前記問題点を解決する
ことができる。
の２次元分布を得る焦電型赤外線検知装置において、２
次元走査する機構の速度設定が少なくとも２段階以上設
定でき、速度変化に伴う出力信号の周波数変化に応じて
信号処理に用いるフィルターの周波数特性を変えること
ができるようにすることによって前記問題点を解決する
ことができる。
作用 前述したように、応答時間は光学チョッパの周期に相
当するため、通常は光学チョッパを高速にし走査速度を
速くすることによって対象物の位置や動きを粗く知り、
対象物を検出した後に光学チョッパを低速にして高精度
温度検出を行なう。このように走査速度を少なくとも２
段階設けることによって、高速応答と高精度温度検出の
双方を１台の装置で可能とすることができる。
当するため、通常は光学チョッパを高速にし走査速度を
速くすることによって対象物の位置や動きを粗く知り、
対象物を検出した後に光学チョッパを低速にして高精度
温度検出を行なう。このように走査速度を少なくとも２
段階設けることによって、高速応答と高精度温度検出の
双方を１台の装置で可能とすることができる。
また、S/N向上に用いているフィルターに、周波数特
性が走査速度を変更したときの信号周波数の変化に追従
することのできるフィルターを用いることによって、走
査速度を変えられる焦電型赤外線検知装置が可能とな
る。
性が走査速度を変更したときの信号周波数の変化に追従
することのできるフィルターを用いることによって、走
査速度を変えられる焦電型赤外線検知装置が可能とな
る。
実施例 以下具体的実施例を示し、本発明をより詳細に説明す
る。
る。
実施例１ 第１図に本発明の焦電型赤外線検知装置の一実施例の
全体図を示す。円盤に放射状のスリットを多数設けた光
学チョッパ１により断続された赤外線２が１列の焦電素
子アレイ３に照射し、各焦電素子３には交流起電力が発
生する。発生した信号はインピーダンス変換４された後
にスイッチドキャパシターフィルター９からなるバンド
パスフィルターによって信号処理され、アナログマルチ
プレクタ６によって順次切り替えて焦電素子アレイ３の
配列方向の信号走査を行っている。レンズ７の前に設け
た可動ミラー８によって焦電素子アレイの垂直方向の光
学的走査を行なっている。
全体図を示す。円盤に放射状のスリットを多数設けた光
学チョッパ１により断続された赤外線２が１列の焦電素
子アレイ３に照射し、各焦電素子３には交流起電力が発
生する。発生した信号はインピーダンス変換４された後
にスイッチドキャパシターフィルター９からなるバンド
パスフィルターによって信号処理され、アナログマルチ
プレクタ６によって順次切り替えて焦電素子アレイ３の
配列方向の信号走査を行っている。レンズ７の前に設け
た可動ミラー８によって焦電素子アレイの垂直方向の光
学的走査を行なっている。
前記光学チョッパ１を駆動するモーターと、前記可動
ミラー８を駆動するモーターには可変速モーターを用
い、高速走査のときにはチョッパ１、ミラー８とも高速
駆動し、高精度温度検出のときにはどちらも低速駆動す
る。
ミラー８を駆動するモーターには可変速モーターを用
い、高速走査のときにはチョッパ１、ミラー８とも高速
駆動し、高精度温度検出のときにはどちらも低速駆動す
る。
信号処理に用いたスイッチドキャパシターフィルター
９は外付け部品の定数を変えることなく、与えるクロッ
ク周波数を変えるだけで中心周波数が変わるため、駆動
モーターと同期して信号周波数に追随させることが容易
である。
９は外付け部品の定数を変えることなく、与えるクロッ
ク周波数を変えるだけで中心周波数が変わるため、駆動
モーターと同期して信号周波数に追随させることが容易
である。
一例として、空調装置に本装置を用いて、人体を検出
してその温度を計測する場合を考えてみる。まず、高速
走査で36℃付近の物体がどこにあるか動いているかを検
出する。その物体の動きが微少になったときに低速走査
にしてその物体の温度を計測する。その物体の温度や形
状から人体と判断したときは測定温度を体温のデータと
し、より快適な空調を行なう。人体以外と判断したとき
はその物体を無視する。
してその温度を計測する場合を考えてみる。まず、高速
走査で36℃付近の物体がどこにあるか動いているかを検
出する。その物体の動きが微少になったときに低速走査
にしてその物体の温度を計測する。その物体の温度や形
状から人体と判断したときは測定温度を体温のデータと
し、より快適な空調を行なう。人体以外と判断したとき
はその物体を無視する。
低速走査では１画面走査に時間がかかりすぎる可能性
があるため、対象となる物体のあるべき位置の前後だけ
低速走査すると測定時間の短縮が行える。
があるため、対象となる物体のあるべき位置の前後だけ
低速走査すると測定時間の短縮が行える。
さらに、高速走査を行なっている途中、対象物にさし
かかったときだけ低速走査することによっても時間の短
縮になる。
かかったときだけ低速走査することによっても時間の短
縮になる。
実施例２ 他の構成の実施例を第２図に示す。
焦電薄膜21の両面に電極22,23を形成し、各焦電素子
を構成している。２次元に配した焦電素子のうち、横方
向の各焦電素子は隣同士間が電極22,23のパターンによ
って交互に配線され、一列に配した焦電素子が直列にな
っている。縦方向には前記焦電素子アレイを複数列配
し、２次元の焦電素子アレイを構成している。
を構成している。２次元に配した焦電素子のうち、横方
向の各焦電素子は隣同士間が電極22,23のパターンによ
って交互に配線され、一列に配した焦電素子が直列にな
っている。縦方向には前記焦電素子アレイを複数列配
し、２次元の焦電素子アレイを構成している。
前記焦電素子アレイの前面でスリット24を横方向に移
動させることによって、レンズ25を通過した焦電素子ア
レイに結像した赤外線26を走査し、各列の両端の電極2
7、28の間に発生する電圧を出力として信号処理回路に
接続している。
動させることによって、レンズ25を通過した焦電素子ア
レイに結像した赤外線26を走査し、各列の両端の電極2
7、28の間に発生する電圧を出力として信号処理回路に
接続している。
ここで横方向の焦電素子は隣同士が逆起電力になるよ
うに配線されているため、発生する電圧の時間変化は交
流波形になり、各焦電素子の出力は対応する上向きピー
ク値から下向きピーク値を引算することによって信号が
求められる。
うに配線されているため、発生する電圧の時間変化は交
流波形になり、各焦電素子の出力は対応する上向きピー
ク値から下向きピーク値を引算することによって信号が
求められる。
この信号は第２図では省略したが実施例１と同様、イ
ンピーダンス交換された後に、スイッチドキャパシター
フィルターからなるバンドパスフィルターによって信号
処理され、アナログマルチプレクサを用いて焦電素子ア
レイの配列方向の信号走査を行っている。
ンピーダンス交換された後に、スイッチドキャパシター
フィルターからなるバンドパスフィルターによって信号
処理され、アナログマルチプレクサを用いて焦電素子ア
レイの配列方向の信号走査を行っている。
高速走査のときにはスリットを高速で駆動し、高精度
温度計測のときにはスリットを低速駆動することによ
り、実施例１と全く同等の効果が得られる。
温度計測のときにはスリットを低速駆動することによ
り、実施例１と全く同等の効果が得られる。
さらに、この構成に於るスリット24は、実施例１の光
学チョッパ１の赤外線を断続するという役割と可動ミラ
ー８の光学的に走査を行なうという役割を兼ね備えてい
るため、光学チョッパ１と可動ミラー８の同期を取ると
いうわずらわしさがなくなるという利点がある。
学チョッパ１の赤外線を断続するという役割と可動ミラ
ー８の光学的に走査を行なうという役割を兼ね備えてい
るため、光学チョッパ１と可動ミラー８の同期を取ると
いうわずらわしさがなくなるという利点がある。
もちろん、ふたつの機構部品をひとつにできるため、
装置の簡素化、小型化、低価格化も可能である。
装置の簡素化、小型化、低価格化も可能である。
実施例２では縦横２次元の焦電素子アレイを用いてい
るが、同心円上に焦電素子を配列し、円盤型スリットを
用いても同等の効果が得られる。
るが、同心円上に焦電素子を配列し、円盤型スリットを
用いても同等の効果が得られる。
発明の効果 本発明は２次元分布を得る焦電型赤外線検知装置にお
いて、２次元走査する機構の速度設定が少なくとも２段
階以上設定でき、速度変化に伴う出力信号の周波数変化
に応じて信号処理に用いるフィルターの周波数特性を変
えることができるようにした焦電型赤外線検知装置であ
るため、赤外線源の変化や動きに対する高速な位置検出
と、高精度な赤外線源の温度検出との双方とも１台の装
置で可能とする焦電型赤外線検知装置を作製することが
できる。
いて、２次元走査する機構の速度設定が少なくとも２段
階以上設定でき、速度変化に伴う出力信号の周波数変化
に応じて信号処理に用いるフィルターの周波数特性を変
えることができるようにした焦電型赤外線検知装置であ
るため、赤外線源の変化や動きに対する高速な位置検出
と、高精度な赤外線源の温度検出との双方とも１台の装
置で可能とする焦電型赤外線検知装置を作製することが
できる。
第１図および第２図はそれぞれ、本発明の実施例におけ
る焦電型赤外線検知装置の主要部を示す概念側面図、第
３図は従来の焦電型赤外線検知装置の主要部を示す概念
側面図である。 １……チョッパ、３……焦電素子アレイ、５……バンド
パスフィルター、８……可動ミラー、９……スイッチド
キャパシターフィルター、21……焦電体、24……スリッ
ト
る焦電型赤外線検知装置の主要部を示す概念側面図、第
３図は従来の焦電型赤外線検知装置の主要部を示す概念
側面図である。 １……チョッパ、３……焦電素子アレイ、５……バンド
パスフィルター、８……可動ミラー、９……スイッチド
キャパシターフィルター、21……焦電体、24……スリッ
ト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 幸治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 朝山 純子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 阿部 惇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭61−29575（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】少なくとも１列以上の焦電素子アレイを用
いて赤外線の２次元分布を得る焦電型赤外線検知装置に
おいて、２次元走査する機構の速度設定が少なくとも２
段階以上設定でき、速度変化に伴う出力信号の周波数変
化に応じて信号処理に用いるフィルターの周波数特性を
変えることを特徴とする焦電型赤外線検知装置。 - 【請求項２】焦電素子アレイの出力信号処理にスイッチ
ドキャパシターフィルターを用い、走査速度を変えたと
きの出力信号の周波数に応じて前記信号処理の周波数特
性を変えることを特徴とする請求項１記載の焦電型赤外
線検知装置。 - 【請求項３】焦電素子アレイが２次元に配列しており、
１列を構成する各焦電素子が電気的に直列で、かつ隣接
する焦電素子同士が逆起電力となるように配線され、ス
リットが前記焦電素子アレイ上を列方向に移動すること
によって各焦電素子に照射する赤外線像を順次走査する
ことを特徴とする請求項１記載の焦電型赤外線検知装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1245622A JP2689644B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 焦電型赤外線検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1245622A JP2689644B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 焦電型赤外線検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03108883A JPH03108883A (ja) | 1991-05-09 |
| JP2689644B2 true JP2689644B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=17136422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1245622A Expired - Fee Related JP2689644B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 焦電型赤外線検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2689644B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2682302B2 (ja) * | 1991-10-21 | 1997-11-26 | 株式会社村田製作所 | 赤外線検出装置 |
| CN107101720B (zh) * | 2017-06-07 | 2018-11-13 | 中国科学技术大学 | 一种用于红外天光背景测量的装置和方法 |
| CN111380614A (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-07 | 清华大学 | 红外探测器及红外成像仪 |
-
1989
- 1989-09-21 JP JP1245622A patent/JP2689644B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03108883A (ja) | 1991-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4080532A (en) | Ferroelectric imaging system | |
| Hashimoto et al. | People count system using multi-sensing application | |
| US3973146A (en) | Signal detector comprising field effect transistors | |
| Hashimoto et al. | High performance human information sensor | |
| EP0461837B1 (en) | Pyro-electric type infrared detector | |
| KR100355640B1 (ko) | 고속반응이 가능한 열형기능 장치 및 그 구동방법 | |
| JP2689644B2 (ja) | 焦電型赤外線検知装置 | |
| US3130308A (en) | Three detector frequency sharing system for radiometers | |
| US5021660A (en) | Pyroelectric infrared detector and driving method therefor | |
| JP2001133561A (ja) | 像の検出方法及び検出装置 | |
| JPS6040751B2 (ja) | 強誘電体画像表示装置 | |
| JP2523948B2 (ja) | 焦電型赤外線検知装置 | |
| JPH06258137A (ja) | 焦電型赤外線センサ | |
| JPH0341305A (ja) | 焦電型赤外線検知装置 | |
| JPH0862044A (ja) | 熱画像検出装置 | |
| WO2009101103A1 (en) | An imaging apparatus | |
| JP4077098B2 (ja) | 微分スペクトルセンサ | |
| JP3216523B2 (ja) | 赤外線検出装置 | |
| JP2000230858A (ja) | 撮像素子 | |
| CA2090115C (en) | Thermal image detection apparatus | |
| JPH0862049A (ja) | 熱画像検出装置 | |
| JPH03194429A (ja) | 焦電型赤外線検知装置 | |
| JP3422619B2 (ja) | 焦電型赤外線センサ及び装置 | |
| JPH0739970B2 (ja) | 焦電型赤外線検知装置 | |
| JPH09126899A (ja) | 熱画像検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |