JPH03194429A - 焦電型赤外線検知装置 - 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や赤外
線強度分布を検知する焦電型赤外線検知装置に関する。

従来の技術 近年、侵入者の検知や火災の発見などの防犯５防災の目
的のために、赤外線センサを用いて人体などからの赤外
線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量のものがあり、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、防災などの目的には熱量の赤外線センサヵ
用いられる。特に焦電型のセンサは他の熱量のセンサに
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。

さらに焦電型の赤外線センサを縦横２次元に配列して、
赤外線を画像的にとらえ、赤外線源の位置や温度情報を
得る赤外線検知装置が考案されている（例えば特願昭６
３−２８０７９２）。

第３図が、この赤外線検知装置の平面図と断面図である
。焦電薄膜ｌの両面に電極２．３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２．３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４を横方向に移動し、焦電素子
アレイに入射する赤外線像５を走査することによって、
各列の両端の１！１極６，７の間に赤外線の強度分布に
応じた起電力が順次出力される。

各列の信号はインピーダンス変換などの信号処理を施し
た後、マルチプレクサ−によって行方向に電気的に走査
している。

発明が解決しようとする課題 赤外線に用いるレンズは材質が限られるために、広角の
レンズの作製は非常に困難で、高価なものになる。従っ
て、従来例に示すような赤外線センサでは狭視野のもの
しか作ることしができない。

防犯などで人体の位置を検出するような目的では、少な
くとも左右の方向に広い視野が必要で、従来例の赤外線
センサではカバーしきれない。

また、従来の赤外線センサでは、スリットとセンサとの
距離がどうしても開いてしまい、本来ひとつの素子に入
射すべき赤外線が、スリットで邪魔されて減少したり、
隣の素子にも入射したりする。これは、スリット幅を狭
くしていったときの感度の減少や、隣の素子とのクロス
トークの原因となる。使用するレンズによってセンサの
受光できる面積は決まっており、画素数を増やすにはス
リット幅を狭くするしか方法がないため、少画素のセン
サしか作製することができない。

さらに、スリットの移動が左右への直線運動であるため
、回転モーターの運動を直線運動に変換し、かつ安定し
た直線運動を得るためのガイドやベアリングなどの機構
が複雑になる。

課題を解決するための手段 円筒の一部に軸方向に長いスリットを設け、反対側に赤
外線を受光するための窓を設けた円筒型スリットと、赤
外線を結像するためのレンズと、横１列若しくは縦横２
次元に配列した焦電素子アレイとを有し、前記円筒の窓
から円筒内に入射した赤外線が前記レンズを通して概ね
前記スリット上に結像し、前記スリットを通過した赤外
線が前記焦電素子アレイ上に照射するようレンズが円筒
内に固定されており、前記焦電素子アレイの列方向が前
記円筒と中心が同一で円筒の径よりもわずかに大きい円
弧上に配置され、前記焦電素子アレイの各１列を構成す
る焦電素子が直列に配線されている焦電型赤外線検知装
置において、前記円筒を回転することによって、前記ス
リットを通過した赤外線が照射するところの前記焦電素
子を列方向に走査するとともにレンズの光軸を走査し、
前記焦電素子アレイの各列の両端に生ずる起電力の時系
列信号として各焦電素子に入射した赤外線量を得て、対
応する被写体からの赤外線分布情報を得る。

作用 円筒型スリットとレンズを一体として回転し、光軸自体
を走査しているため、狭視野のレンズを用いても回転方
向の視野角を広くすることが容易である。一方向だけで
も視野を広くできることから、壁付は型にすれば前述の
人体位置検出に十分使用できる。

また、対象となる素子が順次レンズの中心線上に来るた
め、用いる円筒型スリットの半径を大きくすることによ
って、レンズやスリットの幅に制限されずに回転方向の
画素数を増やすことができる。さらに、スリットに入射
した赤外線を並行光線に変換するような第２のレンズを
スリット部分に設けることによってスリットとセンサと
の距離による問題はかなり軽減される。仮に、従来のセ
ンサで同様の第２のレンズを設けたとしても、第１のレ
ンズの中心軸近傍の素子には効果があるが、周囲の素子
では第２のレンズへの入射角が浅くなり、同様の効果は
望めない。

円筒型スリットは、回転運動であるため、モーターや軸
の支持などの機構が簡単であり、安定した走査が容易に
得られる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を用いて説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す上面図である。

円筒ｌＯの縫方向にスリット１１が設けられていて、ス
リット１１と円筒１０の中心を結ぶ線上にレンズ１２の
中心がくるようにレンズ１２を円筒１０に固定している
。レンズ１２は、はぼスリット１１上に赤外線像が結像
するように配置する。

円筒ＩＯのスリット１１の反対側は、レンズ１２に入射
する赤外線１３が通るように穴を開けである０円筒１０
のすぐ外で円筒１０と中心を同じ（した円周上に、焦電
素子１４が並んでおり、隣同士の素子間が電気的に接続
され、−列の焦電素子１４が直列になるよう配線されて
いる０紙面垂直方向には同様の焦電素子１４が複数月並
べられている。−列の焦電素子１４の両端起電力を出力
として、円筒型スリット１０を回転させることによって
、レンズ１２の見る方向と、赤外線像が結像する焦電素
子１４とを同時に走査することになる。

ある焦電素子１４に赤外線が入射する直前と、入射し終
わった直後の両端起電力の変化が、対応するレンズ１２
の視野における赤外線量に相当する。

焦電素子１４の各列の出力は、インピーダンス変換とフ
ィルター処理の後マルチプレクサ−によって列方向に電
気的に走査される。

レンズ１２を回転することによって光軸を回転している
ため、回転方向の走査は少なくとも１２０°可能である
。同じ視野角のまま画素数を増やそうとすると、従来例
のような方式では画素を小さくしてスリットを狭くしな
くてはならず、前述したように色々な弊害がある。本実
施例では、円筒型スリン）１０の径を大きくすれば視野
角に相当する円周の長さが長くなるため、スリット１１
の幅はそのままで画素数を増やすことが容易である。

上記実施例をさらに改良した別の実施例を第２図に示す
。第１図の実施例のスリット１１の部分に、円柱型の凹
レンズ１５を設けてスリット１１に入射した赤外線を平
行光線に変換している。この第２のレンズ１５を設けな
い場合、スリット１１と焦電素子１４の間の距離が離れ
ると、感度の減少やクロストークの増加などの問題が生
ずる。

このため、スリット１１と焦電素子１４の間をできるだ
け近づける必要がある。ところが、第２のレンズ１５を
設けることによって、赤外線が平行光線になるためスリ
ット１１と焦電素子１５の間をある程度離すことができ
、設計や組み立てが容易になる。さらに、第２のレンズ
１５を、必要な波長の赤外線以外をカットする材質にす
ることによって、可視光などの外乱による誤動作を防ぐ
ことができる。

発明の効果 本発明によれば、広視野角の焦電赤外線センサを、簡単
な機構で容易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明における焦電型赤外線検知装置
を示す上面図、第３図（ａ）、　（ｂ）は従来例を示す
上面図と断面図である。 １０・・・・・・円筒、１１・・・・・・スリット、１
２・・・・・・レンズ、１３・・・・・・赤外線、１４
・・・・・・焦電素子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒の一部に軸方向に長いスリットを設け、反対
   側に赤外線を受光するための窓を設けた円筒型スリット
   と、赤外線を結像するためのレンズと、横１列若しくは
   縦横２次元に配列した焦電素子アレイとを有し、前記円
   筒の窓から円筒内に入射した赤外線が前記レンズを通し
   て概ね前記スリット上に結像し、前記スリットを通過し
   た赤外線が前記焦電素子アレイ上に照射するようレンズ
   が円筒内に固定されており、前記焦電素子アレイの列方
   向が前記円筒と中心が同一で円筒の径よりもわずかに大
   きい円弧上に配置され、前記焦電素子アレイの各１列を
   構成する焦電素子が直列に配線されている焦電型赤外線
   検知装置において、前記円筒を回転することによって、
   前記スリットを通過した赤外線が照射するところの前記
   焦電素子を列方向に走査するとともにレンズの光軸を走
   査し、前記焦電素子アレイの各列の両端に生ずる起電力
   の時系列信号としての各焦電素子に入射した赤外線量を
   得て、対応する被写体からの赤外線分布情報を得る焦電
   型赤外線検知装置。
2. （２）スリット部分に設けた第２のレンズにより、スリ
   ット上に集光して来た赤外線を概ね平行光線に変換し、
   焦電素子上に照射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。