JP4633873B2 - 焦電型赤外線検出器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、浸入警報器，火災報知器，放射温度計等に用いられる焦電型赤外線検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
焦電型赤外線検出器の信号出力は、検知対象物の温度が同じであっても、検知エリアの背景温度により異なった値となる為、これを補正する手段として、該検出器搭載ユニットに取り付けられたサーミスタ等の測温センサにて、背景温度の代わりにユニットの温度をモニターする事で信号出力の補正を行っていた。
しかし実際の背景温度とユニット温度には差があり、信号出力の補正が正確に出来ない為、サーモパイルを焦電型赤外線検出器と併用、又は図３に示す様に焦電型赤外線検出器に内蔵し、サーモパイルにて焦電型赤外線検知器の検知エリア付近の背景温度を測定する事で信号出力を補正していた。
又、焦電型赤外線検出器は、単位時間当たりの赤外線量の変化を電気信号として取り出す、いわゆる微分型検出器であり、移動物体の検知には適している反面、静止物体を検知する為には該検出器前面にチョッパ，シャッタ等の赤外線の入射を一時的に遮る装置を取り付ける必要があり、これらを回避する為サーモパイルを焦電型赤外線検出器と併用、又は図３に示す様に焦電型赤外線検出器に内蔵する手法を採る事で移動物体検知と静止物体検知を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の技術では、サーモパイルと焦電型赤外線検出器の光学中心軸が同一とならず、同一のレンズを用いてはサーモパイルと焦電型赤外線検出器とで同一のエリアを検知する事が不可能であった。その為、本来測定すべき焦電型赤外線検出器の検知エリア内の背景温度を測定することが出来ず温度補正が不充分なものとなっていた。加えて、サーモパイルと焦電型赤外線検出器の検知エリアが別々になっていることから、サーモパイルによる静止物体検知と焦電型赤外線検出器による移動物体検知の信号が互いに独立したものとして扱われ、それぞれの検知方法の短所を補完する信号処理を用ての精度の高い検知が出来ていなかった。又、サーモパイルと焦電型赤外線検出器に、ミラー，又は別々のレンズを使用し同一の検知エリアを持たせようとした場合、光学系の設計が複雑、且つ困難になるという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記のような問題を解決するため、本発明に係る焦電型赤外線検出器は、サーモパイルを内蔵し、且つ該サーモパイル受光電極部の中心点と焦電型赤外線検出器受光電極部の中心点とを同一Ｚ軸上の近接した位置に配した事を特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１、図２面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る焦電型赤外線検出器の概略構造の上面図、図２は、本発明のその他の実施の形態に係る焦電型赤外線検出器の概略構造の上面図である。
尚、図１，図２において、図３と同一になる部分は、同一符号を付している。
図１，図２において、サーモパイル部はシリコン基板をベースとしたダイアフラム構造のものを一例として挙げている。サーモパイル部の受光電極が焦電型赤外線検出器の光学中心に位置する様にＦＥＴ等の電子部品が実装された配線基板上にマウントを行う。該サーモパイル部と配線基板との結線はワイヤーボンディングにて行われる。次に配線基板上にサーモパイル部以上の高さを有す支持台を形成し、各々の受光電極部に分割されている焦電素子を、前途サーモパイルを橋渡しするが如くマウントする。
この際焦電素子が占める範囲の中心位置は前途サーモパイル受光電極の中心と一致させ、且つ焦電素子を各受光電極部に分割する事でサーモパイル受光電極への赤外線入射を遮らない様にしている。その後光学フィルターを有するＣＡＮ（図示せず）にて封止される。このようにして、サーモパイルと焦電型赤外線検出器の光学中心が同軸上にある本発明の焦電型赤外線検出器が構成されるのである。
【０００６】
以上説明したように、本発明に係る焦電型赤外線検出器によれば、サーモパイルを内蔵し、且つ焦電素子がサーモパイルの受光面を覆わない様にして、サーモパイルと焦電型赤外線検出器の光学中心を同一Ｚ軸上の近接した別平面上の位置に配している事から、特別な光学系を必要とする事無く、同一の光学系（レンズ）にてサーモパイルと焦電型赤外線検出器が同一のエリアを検知出来る様になり、サーモパイルにて本来測定すべき焦電型赤外線検出器の検知エリア内の背景温度を効果的に測定することが出来、焦電型赤外線検出器の信号出力の正確な温度補正が可能となる。加えて、移動物体検知と静止物体検知の両立に於いても、特別な光学系を必要とする事無く、サーモパイルと焦電型赤外線検出器の検知エリアが同一、且つサーモパイルの受光電極が、焦電型赤外線検出器の受光電極エリアの中心部にある事で、各々の信号を以下のようなアルゴリズムで処理することで、より精度の高い検知が可能となる。
（１）サーモパイル：出力有り、焦電型赤外線検出器：出力有り→検知エリア内に移動物体有り。
（２）サーモパイル：出力有り、焦電型赤外線検出器：出力無し→検知エリア内の背景温度が変化。移動物体無し。
（３）サーモパイル：出力無し、焦電型赤外線検出器：出力有り→誤報。
（４）サーモパイル：出力無し、焦電型赤外線検出器：出力無し→検知物体無し。
また、焦電素子部とサーモパイル部を別平面上の位置に配することにより、サーモパイルの温接点部に熱容量の大きい焦電素子部が配置されていないため、温度を検知する際、温接点部の温度変化は焦電型素子部の熱容量の影響を受けることはなく、感度良く検出エリアの温度変化を検出することが可能となる。
加えて、本発明に係る焦電型赤外線検出器においては、新規で専用の素子開発を必要とせずとも、既存の焦電素子とサーモパイルを上記の様な配置・構成とすることで、光学系の簡素化、及び省スペース化した信号補正が、既存の発明と同等若しくはそれ以上の効果をもって出来る焦電型赤外線検出器を得ることが可能となり、さらにコスト面でも優位に立つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る焦電型赤外線検出器の概略構造の上面図。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る焦電型赤外線検出器の概略構造の上面図。
【図３】従来の形態に係る焦電型赤外線検出器の概略構造の上面図。
【図４】本発明の実施の形態に係る焦電型赤外線検出器の等価回路図。
【符号の説明】
１ 焦電素子
２ ＦＥＴ
３ 支持台
４ 内部配線基板
５ サーモパイル
６ 光学フィルター
７ サーモパイル集光電極
８ 焦電素子受光電極
Claims (1)
- 焦電型赤外線検出器内の配線基板上に、ダイヤフラム構造を有したサーモパイル部と、
同配線基板上面からの立ち上がり長が該サーモパイル部以上の高さとなるよう設けられた支持台上に、サーモパイル部の中心点と同一軸上に光学中心点が位置するように、且つ該サーモパイル部受光電極部への赤外線入射を遮らず、該サーモパイル部上を橋渡しするように分割配置された焦電素子とを具備したことを特徴とする焦電型赤外線検出器。
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ID=18101154
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1998
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