JPH011919A - 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】 〈産業状の利用分野〉 本発明は、例えば防犯の目的に、人体から放射される熱
線即ち赤外線の検出によりこれを発見するために用いる
赤外線検出装置に関する。

〈従来の技術〉 一般に、赤外線を検出する赤外線センサは、半導体の光
電効果を利用した量子形と、熱電効果や焦電効果を利用
した熱形の２種類に大別される。

量子形は、非常に高感度であるが応答波長領域が狭く、
赤外線の検出のためには冷却を必要とするため限定され
た使用に止どまっている。一方、熱形は検知感度は低い
が安価であり、常温で動作して波長依ひ性がないなどの
特徴を有している。

このため、最近では、熱形の赤外線センサ、特に焦電形
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、りえ
たとぎ、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て温度を検出する一
種の温度センサで必り、人体検知、炎検知及び温度検知
等に使用されている。

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刃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ナ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の取り付は部に集光ミ
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。

例えば、前記集光ミラーとして放物面鏡を用いて、だの
焦点に一対の焦電形赤外線検出素子を配置した焦電形赤
外線検出装置が考えられた。この佳な、焦電形赤外線検
出装置の光学系の構成図を第６図に示す。第６図におい
て、１は放物面鏡、２は当該放物面鏡１の焦点近傍に配
設した焦電形赤外線はンυ、３ａ、３ｂは焦電形赤外線
センサ２を構成する焦電形赤外線検出素子、４は前記焦
電形赤外線検出素子３ａ、３ｂを形成する基板でおる。

この焦電形赤外線検出装置における焦電形赤外線セン＋
Ｊ　２の焦電形赤外線検出索子３ａ、３ｂは第７図に示
すように同種の分極が直接接続され、その差動出力が電
界効果トランジスタ（ＦＦ−［）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。なあ、Ｒ１
、Ｒ２は抵抗である。第７図では焦電形赤外線検出素子
３ａ、４ａの同極同士が直接接続の直列接続になってい
るが、部分（〜同士を接続した並列接続でもよい。

この構成において、動作を第６図の構成図及び第８図の
波形図を用いて説明する。焦電形赤外線センサ２の第１
、第２の焦電形赤外線検出素子３ａ、３ｂが放物面鏡の
光軸の両側に間隔ｄで配置されている。被検出体である
赤外線の放射源、例えば人体が領域（１）から領ｂｙ、
　＜　２　＞の検知ゾーンに進入してくると、光軸から
僅かにずれた方向からの赤外線は放物面鏡１で反射して
第１の赤外線検出索子３ａに入則し始めて、赤外線を検
出し始める。被検出体が領域（２）の検知ゾーンを進ん
でいくと、徐々に赤外線の入射量か多くなってＦＥＴ出
力が増加していくが、第２の赤外線検出索子３ｂに入射
し始め、赤外線を検出し始める。

すると、ＦＥＴは第１と第２の赤外線、検出索子３ａ、
３ｂの差動出力を増幅するから徐々に減少していく。そ
して、領域（３）では、第１と第２の赤外線検出素子３
ａ、３ｂの両方に同じ様に入射するので、ＦＥＴには差
動出力は現れないこととなる。そして、領域（４）の検
知ゾーンに移動したときは、再度ＦＥＴに出力が瑛れ。

領１ｔＪ、（５）に出ると、第１及び第２の焦電形赤外
線検出素子３ａ、３ｂの両方に入射しないので、ＦＥＴ
には差動出力が現れない。

〈光明か解決しようとする問題点〉 上述のように、放物面鏡１に焦電形赤外線検出センサ２
を配置した場合、焦点に集まる光は、平行線を集めるた
め検知ゾーンはミラーの開口部よりあまり広くならない
がかなり長い距離の検知ゾーンか得られる。ところが２
個の焦電形赤外線検出素子３ａ、３ｂを使用した場合、
検知ゾーンはこれらの焦電形赤外線検出素子３ａ、３ｂ
の配置間隔ｄに応じた分だけずれ、しかもこの焦電形赤
外線検出素子３ａ、３ｂの差動出力は前述のような領域
（２）と（５）の両側の検知ゾーンでしか得られないこ
とになる。即ら、検知ゾーンは放物面鏡１の開口部の縁
から光軸と平行方向に僅かに拡がって延びている部分の
みである。そのため、被検出体か放物面鏡の正面にきた
ときには、差動出力か得られない欠点があった。

く問題点を解決覆るだめの手段〉 本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、集光ミラーの縁により生ずる検知ゾーンとその間に
検知ゾーンを生じざぜる焦電形赤外線検出装置を提供す
るものである。

本発明の焦電形赤外線検出装置は、赤外線を集光する集
光ミラーと、一対の焦電形赤外線検出素子とを有し、そ
の焦電形赤外線検出素子を前記集光ミラーの焦点近傍に
位置させている。集光ミラーの反射面には前記焦点を形
成している主曲面の曲率とは異なった曲率の副画面を設
けている。

〈作用〉 集光ミラーの反！８面の副画面は主曲面とは異なった焦
点を有し、そのため主曲面と副画面とては先部ら赤外線
の反射方向を大きく異ならせることにより、第１及び第
２の焦電形赤外線検出素子に入射する赤外線間のバラン
スを崩して、検知ゾーンを生じさせている。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は一実施例の光学系の構成図であり、集光ミラー
としての放物面鏡１は、例えば金属平板を湾曲させて放
物面を形成したものでおり、焦点ｆ１を形成するような
曲率ｒ１を有する主曲面１ａと、焦点ｆ１の焦点距ＩＦ
Ｉよりも小さい焦点距離Ｆ２　（Ｆ’ｌ＞Ｆ２）の焦点
ｆ２を形成するような曲率ｒ２　（ｒｌ＞ｒ２＞を有す
る副画面１ｂを備えている。焦電形赤外線センサ２は放
物面鏡１の焦点ｆ１の近傍に位置し、焦電形赤外線素子
３ａ、３ｂは光軸の両側に位置して、放物面鏡１に対面
している。

この装置の動作を第１図の構成図及び第２図の波形図を
用いて説明する。

領域（１）から領域（２）の検知ゾーンに移動すると、
ＦＥＴに差動出力が現れ、被検出体からの赤外線が検出
される。ざらに進んで領域（３）ではＦＥＴには差動出
力は現れない、そして、領域（６）に入ると、主曲面１
ａと副画面１ｂの焦点ｆ１とｆ２との違いにより第１及
び第２の焦電形赤外線検出素子３ａ、３ｂの赤外線の入
射量のバランスか大きく崩れるために、ＦＥＴに差動出
力が現れる。即ち、主曲面１ａの曲率ρ１より副画面１
ｂの曲率ρ２か小さいため、副画面１ｂで反射された赤
外線の光束は焦点「２で収束した後発散するので第１又
は第２の焦電形赤外線検出索子３ａ又は３ｂに入射する
ときに、主曲面１ａで反射した光束よりエネルギーか小
さくなり、バランスか崩れる。ざらに、領域（７）では
、副画面１ｂの影響を受けず、赤外線が第１、第２の焦
電形赤外線検出素子３ａ、３ｂの両方に入射し、「ＥＴ
に差動出力は現れない。また、領域（８）では主曲面１
ａと副画面１ｂとにより第１及び第２の焦電形赤外線検
出索子３ａ、３ｂへの赤外線の入射量のバランスが前述
のように大きく崩れて、ＦＥＴに差動出力が現れ、この
領１４．（８）も検知ゾーンとなる。領１ｉＸ（９）で
は領域（７）と同様にＦＥＴ出力が現れず、以下、領域
（４）、更に領域（５）と移動していくと、前述の第６
図の説明と同様に動作する。

第１図の例では、副画面１ｂを反射面に対して凹にして
いたが、第３図のように凸に形成しても、検知ゾーンを
増加させることができる。また、第４図にように、反射
面の下部に凹状の副画面１ｂを設ければ被検出対の動き
に合致した特定方向の検知ゾーンを設置することができ
る。ざらに、第５図のように略球状の凹みを１個又は複
数個設けても、特定方向に検知ゾーンを設置することが
できる。

これらの集光ミラーとして平板を湾曲させた断面放物線
の鏡により説明したが、断面円形の湾曲ミラーを用いて
もよく、ざらには回転放物面鏡あるいは球面鏡によって
構成してもよく、その他集光ミラーであればその種類は
問わない。

そして、反射面は、金属平板をプレス加工により形成し
たが樹脂成型によっても実現でき１、樹脂成型の場合は
メツキを施して鏡面仕上げする。

プレス加工の場合は金属板が光沢アルミ材若しくは光沢
クロム材等であればそのまま反射鏡面として用いること
ができ、鉄、銅若しくは真鍮等であればメツキを施して
反射鏡面に仕上げる。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明によれば、集光ミラ
ーの主曲面の曲率とは異なる曲率の副画面を設けたので
、集光ミラーの正面部に差動出力を得る検知ゾーンを任
意に設置することができ、これにより、被検出体がミラ
ー正面にきたときやミラー正面での細かな動きに対応し
て差動出力か得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の光学系の構成図、第２図は第
１図の実施例装置の出力波形図、第３図、第４図及び第
５図は本発明の他の実施例の集光ミラーの反射面の部分
斜視図、第６図は従来の焦電形赤外線検出装置の光学系
の構成図、第７図は焦電形赤外線検出装置に用いる電気
回路図の例、第８図は第６図の装置の出力波形図である
。 １・・・放物面鏡、１ａ・・・主曲面、］ｂ・・・副画
面、２・・・焦電形赤外線センサ、３ａ、３ｂ・・・焦
電形赤外線検出素子。 メ　８　図 ＄５　　五

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 赤外線を焦点に集光する集光ミラーと、前記集光ミラー
   の焦点近傍に位置する一対の焦電形赤外線検出素子とを
   備えた焦電形赤外線検出装置において、 前記集光ミラーの反射面に、前記焦点を形成する曲率の
   主曲面とは異なる曲率の副曲面を設けたことを特徴とす
   る焦電形赤外線検出装置。