JPH011920A

JPH011920A - 焦電形赤外線検出装置

Info

Publication number: JPH011920A
Application number: JP62-155339A
Authority: JP
Inventors: 昇増田; 大沢　哲夫; 健治戸蒔
Original assignee: 株式会社村田製作所
Filing date: 1987-06-24
Publication date: 1989-01-06

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】く産業上の利用分野〉本発明は、例えば防犯の目的に、人体から放射される熱
線部ら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存性がないなどの
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与えた
とき、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
の温度センサであり、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す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サ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Ｉられる赤外線を
焦電形赤外線ぜンサに集光し、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、その
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。この様な、焦電形赤外線検
出装置の光学系の構成図を第５図に示す。第５図におい
て、１は放物面鏡、２は当該放物面鏡１の焦点近１カに
配設した焦電形赤外線センサ、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を形成する基板である
。この焦電形赤外線検出装置における焦電形赤外線セン
サ２の焦電形赤外線検出素子３ａ、３ｂは第６図に示す
ように同種の分極同士が直接接続され、その差動出力か
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）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。なお、Ｒ１
、Ｒ２は抵抗でおる。第６図では焦電形赤外線検出索子
３ａ、４ａの同極同士が直接接続の直列接続になってい
るが、異分極同士を接続した並列接、涜でもよい。

この構成において、動作を第５図の構成図及び第７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、例えば人体か領１ｊＡ（１）から領域
（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
赤外線検出素子３ａに入射し始めて、赤外線を検出し始
める。被検出体か領域（２）の検知ゾーンを進んでいく
と、徐々に赤外線の入射量が多くなって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、３
ｂ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１４（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、ＦＦＴ−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ｌことぎは、再度ＦＥＴに出力が現
れ。領Ｍ（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。

〈発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面よりあまり広くならない
か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、しかもこの焦電形界
タト線検出素子３ａ、３ｂの差動出力は前ｊホのような
領＋４Ｃ（２＞と（５）の両側の検知ゾーンでしかＩＨ
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
いる部分のみでおる。そのため、被検出体か放物面鏡の
正面にきたときには、差動出力が１１られない欠点があ
った。

く問題点を解決するための手段〉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
検知ゾーンを生じさせ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上には反射光■を
減少させる非鏡面部を設けている。

く作用〉集光ミラーの反射面上の一部に反射光量を減少させる非
鏡面部を有し、そのため反射鏡面と非鏡面部とでは光即
ち赤外線の反射光量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量
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あり、平行入射赤外線を反射して
焦点ｆに集光させる反射鏡面１ａと、入射赤外線の反射
光量を減少させる非鏡面部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。

放物面鏡１は前述のように金属平板をプレス加工して形
成するばか樹脂成型によっても実現できる。その反射鏡
面１ａの形成は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平板が光沢アルミ材
若しくは光沢クロム材等であればそのまま反射鏡面１ａ
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ｇ）Ｊ鏡面１ａに仕上げる。一方、
非鏡面部１ｂの形成は、前述の反射鏡面１ａ上又は非鏡
面部１ｂを形成するために鏡面仕上げをしていない部分
に遠赤外線を吸収する材質でメツキ、蒸着、印刷、塗装
又は接着等により加工する。又は、所定部分に膜を形成
した後遠赤外線を吸収できるように加工して、非鏡面部
１ｂを形成してもよい。

あるいは、非鏡面部１ｂは遠赤外線を乱反射するように
加工してもよい。このように非鏡面部１ｂを遠赤外線の
吸収部分又は乱反射部分とすることにより、反則鏡面１
ａと比較して反則赤外線光量を著しく少なくしている。

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か検出
される。さらに進んで領域（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、反射鏡面
１ａと非鏡面部１ｂの赤外線反射量の違いにより第１の
焦電形赤外線検出素子３ａに入射する赤外線の組が第２
の焦電形赤外線検出素子３ｂに入射する赤外線の量より
はるかに大ぎく、両者の赤外線入射量のバランスが大き
く崩れるために、ＦＥＴに差動出力が現れる。さらに、
領域（７）では、非鏡面部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、ＦＥＴに差動出力は現れない。また、領域（
８）では反射鏡面１ａと非鏡面部１ｂとにより第第２の
焦電形赤外線検出素子３ｂに入射する赤外線の間が第１
の焦電形赤外線検出素子３ａに入射する赤外線の但□　
　　よりはるかに大きく、両者の赤外線入射量のバラン
スが大きく崩れて、ＦＥＴに差動出力が現れ、この領ｖ
１．（８）も検知ゾーンとなる。領域（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、非鏡面部１ｂを１箇所に設けていたが
、第３図のように複数箇所に形成して、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
の下部に非鏡面部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。

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。

〈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
ーの反射鏡面とは反射光量が著しく少ない非鏡面部を設
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が得られる。

【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図及び第４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５図は従来の焦電形赤外線検出装置の光学系の構成図
、第６図は焦電形赤外線検出装置に用いる電気回路図の
例、第７図は第５図の装僧の出ツノ波形図でおる。１・・・放物面鏡、１ａ・・・反則鏡面、１ｂ・・・非
鏡面部、２・・・焦電形赤外線センサ、３ａ、３ｂ・・
・焦電形赤外線検出素子。

Claims

【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上に、反射光量を減少させる非
鏡面部を設けたことを特徴とする焦電形赤外線検出装置
。