JPH0337132B2 - - Google Patents

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JPH0337132B2
JPH0337132B2 JP56157872A JP15787281A JPH0337132B2 JP H0337132 B2 JPH0337132 B2 JP H0337132B2 JP 56157872 A JP56157872 A JP 56157872A JP 15787281 A JP15787281 A JP 15787281A JP H0337132 B2 JPH0337132 B2 JP H0337132B2
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JP
Japan
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pyroelectric
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JP56157872A
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JPS5858424A (ja
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Toshiaki Yokoo
Shoichi Nakano
Kenichi Shibata
Yukinori Kuwano
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPS5858424A publication Critical patent/JPS5858424A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/34Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は防犯、防火その他の用途に供し得る焦
電型赤外線検出装置に関するものであり、侵入
者、火炎の検出は勿論、侵入経路、侵入者移動方
向、火災発生場所等をも捉えることができる検出
装置を提案するものである。
以下本発明をその実施例を示す図面に基いて具
体的に説明する。
第1図は本発明装置の第1の実施例の要部の断
面構造図、第2図は同じく略示平面図である。本
発明装置は人体検出用に設けた素子と火災検出用
に設けた素子とを一組とする検出ユニツトを複数
個規則的に配してなるものであり、第1、第2図
の例では6個の検出ユニツトSUを各検出ユニツ
トを構成する2つの素子10,20が横方向に並
ぶようにして2行3列のマトリツクス状に配して
ある。
各検出ユニツトSUはその赤外線検出面、即ち
表面電極層12,22側を上方に向けて金属製の
ステム31上に適宜手段にて固着してあり、ステ
ム31には金属キヤツプ32が被着されて各検出
ユニツトSUを覆つている。金属キヤツプ32の
上面部(ステム31と対向する部分)には窓32
aが開放されていて、この窓32aには赤外線透
過性素材よりなる窓板33が固着されていて、検
出ユニツトSUを配した空間を密封している。窓
32aは監視対象空間から金属キヤツプ32内部
へ赤外線を入光させるためのものであり、窓板3
3としては0.8〜15μmの波長の赤外線を効率よく
透過させる厚さ数百μmのSi、Ge板が適当であ
る。なお説明の便宜上窓32a側を上側とする
が、この装置を部屋の天井に取付ける場合は窓3
2a側が下側になる。
次に夫々が2つの赤外線検出素子10,20か
らなる検出ユニツトの構造について説明する。
赤外線検出素子10及び20は、LiTaO3(タ
ンタル酸リチウム)等の焦電体薄板41の一側半
分の領域411及び他側半分の領域412夫々の
表面に適宜離隔させて各別の電極層12,22
を、また裏面に両素子共通の電極層42をいずれ
もNi−Cr蒸着の方法にて500〜1000Åの厚さに形
成してなるものであつて、裏面電極層42をステ
ム31の上面に固着した例えば銅製の支持台44
にエポキシ樹脂等の絶縁層45を介して固定して
ある。表面電極層12,22夫々の上面には
PbTe、ZnS等を多層蒸着してなる光学フイルタ
13,23が被着形成されている。第3図は火炎
イ及び人体ロ夫々の赤外線スペクトルを示してい
るが、光学フイルタ13,23は人体検知のため
に5μm以上の波長の赤外線を選択的に透過させ、
それよりも短い波長の赤外線を実質的にカツトす
るローカツト(ハイパス)フイルタ、光学フイル
タ23は火災検知用として0.8〜7μmの範囲の波
長の赤外線を選択的に透過させ、この範囲外の波
長の赤外線を実質的にカツトするバンドパスフイ
ルタである。
両素子10,20の表面電極層12,22は金
線等を用いてなるリード線14,24(第4図参
照)夫々の一端に接続されている。ステム31上
には各検出ユニツトSUにつき各1個の接合型の
FET(電界効果トランジスタ)46が設けてあ
り、前記リード線14の他端はこのFET46の
ゲートに接続されている。またリード線24の他
端はステム31に接続されており、更にこのステ
ム31と電気的に接続されていて、外部回路との
接続のために、キヤツプ32、ステム31等から
なるパツケージ外へ引き出されたリード線39に
連なつている。このリード線39は各検出ユニツ
トSUに共通である。該リード線39同様にパツ
ケージ外へ引出されているリード線37,38は
各検出ユニツト毎に設けられるものであるが、
夫々FET46のドレイン及びソースに連なつて
いる。
第4図は本発明装置の1つの検出ユニツトSU
の電気回路図であり、上述のステム31、リード
線39を接地レベルとし、FET46のドレイン
又はリード線37には正の電位VDDを与え、その
ソース又はリード線38から出力Vputを得るよう
にしている。FET46のゲート及びソースと接
地レベルのステム31又はリード線39との間に
は109×1011Ωのオーダのゲート抵抗47及び10k
Ω程度のソース抵抗48を夫々接続して自己バイ
アスをかけてある。なおゲート抵抗47はキヤツ
プ32内にFET46と共に配してあり、ソース
抵抗48は外付け抵抗としている。この検出ユニ
ツトSUは焦電体薄板41、裏面電極層42を両
素子10,20に共用しているから、両素子は分
極方向が逆になるように直列接続されていること
になる。
斯かる構成の検出ユニツトSUの動作は次のと
おりである。即ち窓板33を介して人体が放出す
る赤外線(第3図に示すように5μm以上)が装
置内へ入ると、この赤外線の殆んどはフイルタ1
3のみを透過し、素子10の表面電極層12側に
負電荷が生じ、出力Vputは常態時のレベルより低
下することになる。また火災が発生して例えば炎
からの赤外線(第4図に示すように2μm程度を
ピークとして0.8〜7μm程度に分布)が窓板33
を介して装置内へ入ると、この赤外線の殆んどは
フイルタ23のみを透過し、素子20の表面電極
層22側に負電荷が生じ、その結果、出力Vput
常態時のレベルより上昇することになる。このよ
うなレベル変化は遠隔報知或いは警報器の動作の
ための信号として使用されているが、本発明装置
は上述の如く構成され、動作する検出ユニツト
SUを複数個、規則的に配してなるものであるか
ら、各検出ユニツトSUの出力Vputマイクロコン
ピユータ或は所要の構成を有する論理回路に与
え、これらによつて、複数の出力Vputの監視によ
り、単なる人体検知、火災検知以外の情報を得る
ことができる。即ち複数の出力Vputの経時変化を
監視する構成とすることによつて、人体の移動方
向に関する情報が得られ、例えば侵入者の侵入経
路、移動方向が解る。また出入口に装着する場合
は検知人体の出入を識別することができる。また
火災検知の場合は火炎の広がる方向又は移動する
方向に関する情報が得られ、例えば火元の特定が
可能になる。また複数の出力Vputの同時的監視を
行わせる構成とすることによつて、各検出ユニツ
トの監視領域ごとの人体の有無を検知することが
可能である。
なお各検出ユニツトSUの配置はマトリツクス
状でも単一列状でもよく、また不等間隔配置でも
よい。また各検出ユニツトSU夫々の監視領域を
相異させて装置全体としての監視域を広げるべく
異方向を向けたレンズ又は鏡を組合せた光学手段
を窓板33の前方に配して若しくはパツケージ内
に配して使用されるが、このような補助的光学手
段を用いることなく広い領域の監視を可能とする
ために各検出ユニツトの検出面を一方向とせず、
少しずつ異つた方向を向けて夫々の検知面の法線
が放射状をなすようにしてもよい。
第5図は本発明装置の第2の実施例を示す要部
の断面構造図である。この実施例は1つの検出ユ
ニツトSUを構成する2つの赤外線検出素子1
0′,20′が独立的に構成されている。即ち金属
性のステム31上には導電性の支持台15,25
が固定されている。等面積の焦電体薄板11,2
1の表面にはNi−Crの電極層12,22が、ま
た裏面には同じく電極層16,26が蒸着法によ
つて形成されており、裏面電極層16,26を
夫々金属性の支持台15,25上に銀ペースト等
の導電性接着剤14,24を用いて接着してあ
る。これにより両裏面電極16,26は支持台1
5,25及びステム31を介して電気的に接続さ
れたことになる。そしてこの実施例では第5図に
模式的に示すように焦電体薄板11,21の分極
方向を上下逆にして配してあり、表面電極層1
2,22を金線等を用いてなるリード線40にて
一括接続し、これをFET46のゲートに接続し
てある。第6図はこの第2の実施例の電気回路図
であるが、上述の結線により両検出素子10,2
0は分極方向が逆になるようにして並列に接続さ
れている。
而してこの実施例では人体が発する5μm以上
の波長を透過せしめる光学フイルタ13と、火炎
が発する0.8〜7μmの範囲の波長を透過せしめる
光学フイルタ23をキヤツプ32の窓32aに取
付けた窓板33の内面における素子10′,2
0′夫々と対向する領域に固着してある。その他
第1図の実施例のものと同様のものは同符号を付
してある。
斯かる構成とする場合も各検出ユニツトSUは
前述の第1の実施例と同様に動作し、Vputのレベ
ル低下により人体検知を、またレベル上昇により
火炎検知を各報じる。そしてこのような検出ユニ
ツトSU複数個を備えた本発明装置により人体の
移動方向等の検知が可能となるものも全く同様で
ある。
而して上述の2つの実施例に見られる如く2つ
の素子を分極方向が逆となるように直列的又は並
列的に接続してある。これによる効果は次のとお
りである。即ち、暖房等による雰囲気温度の変化
があつた場合には焦電体薄板41又は11,21
は共にその影響を受けて焦電効果を示すが、本発
明装置では素子10,20又は10′,20′の両
者の分極方向を逆にして直列接続又は並列接続し
てあり、しかも両者は等面積としてあるので、こ
の直列又は並列回路内でその帯電効果が相殺さ
れ、FET出力の変化は殆んどない。また焦電体
は公知のように圧電効果も示すので、この装置を
取付けた密閉性に優れた部屋の扉を急激に閉めた
ような場合には両素子10,20又は10′,2
0′に圧電効果が現れるが、これも分極方向が逆
であるので上記同様に相殺されその影響がない。
なお両素子の受光面積は厳密に等しい必要はなく
回路動作に悪影響を及ぼさない範囲の受光面積の
差異は許容できる。
なお光学フイルタ13,23は上述のように赤
外線検出素子の発生電極に固着しても、また窓板
に取付けてもいずれでもよく、更に発生電極と窓
板との中間に非接触的に位置するように、ステム
に立設した支柱に取付けることとしてもよい。
第7図は本発明装置の第3の実施例の要部の断
面構造図、第8図はその部分平面図である。この
実施例は複数の検出ユニツトSUの焦電体を1枚
の基板を用いて構成したものである。即ち平面視
で長方形の基板51の表面には2行6列に平面視
で正方形の表面電極層12,22が適長離隔され
て蒸着形成されており、その裏面には1組の表面
電極層12,22に対向する部分に整合させるよ
うにして裏面電極層52が形成され、これらによ
つて、裏面電極層52と同数、つまり6個の検出
ユニツトSUが形成されており、1つの表面電極
層12と、これに対向する裏面電極層52部分
と、その間に挾まれる焦電体基板51の領域とで
1つの素子10″が、また前記表面電極層12に
相隣し、上記したところと同一の裏面電極層52
に対向する表面電極層22と、該裏面電極層52
とその間に挾まれる焦電体基板51の領域とでも
う1つの素子20″が形成され、両素子10″,2
0″にて検出ユニツトSUが形成されることにな
る。
光学フイルタ13,23は図示の如く各表面電
極層12,22に被着形成してあるが、第2の実
施例のように表面電極層12,22と位置を整合
させるようにキヤツプ32の窓板33内面に固着
してもよい。
焦電体基板51の表面には各検出ユニツトSU
を区画する部分、即ち裏面電極層52が形成され
ていない間隔部分に対向する表面側の位置には溝
51aが凹設してある。この溝51aは検出ユニ
ツトSU相互間の熱的影響を低減する上で有効で
あるが、必ずしも設ける必要はない。
以上のように焦電体基板51の表裏に電極層を
形成し、また光学フイルタを被着したものを支持
台53上にエポキシ樹脂等の絶縁層54を介して
固定してある。そして表面電極層12をFET4
6のゲートへ、また表面電極層22をステム31
に接続してある。この第3の実施例は各検出ユニ
ツトSUにおいて両素子10″,20″が分極方向
を逆にした状態で直列状態に接続されることとな
り、電気的な接続についてみれば第1の実施例と
全く同様である。
以上のように本発明に係る焦電型赤外線検出装
置は焦電体を用いた2つの赤外線検出素子の夫々
に透過波長域が相異する光学フイルタを配してな
る検出ユニツトを複数個並設してなるものである
から人体及び火炎の両方を検知できることは勿論
人体、火炎の移動方向等の検知が可能で簡単な構
成で極めて有用性の高い防犯、防火装置或は防火
装置を兼ねる入出者監視装置が実現できる。そし
て本発明装置は2つの素子を夫々の分極方向が逆
になるように直列的に又は並列的に接続している
ので雰囲気温度、圧力の変化による影響が相殺さ
れてその結果、雑音出力がなく誤報知又は警報器
誤動作がない等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すものであつて、第
1図は第1の実施例の要部の断面構造図、第2図
はその略示平面図、第3図は火炎及び人体夫々の
赤外線スペクトル、第4図は第1の実施例の電気
回路図、第5図は第2の実施例の要部の断面構造
図、第6図はその電気回路図、第7図は第3の実
施例の要部の断面構造図、第8図はその平面図で
ある。 10,20,10′,20′,10″,20″……
赤外線検出素子、11,21,41……焦電体薄
板、51……焦電体基板、12,22……表面電
極、16,26,42……裏面電極、13,23
……光学フイルタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 焦電体を用いて構成され、分極方向が逆にな
    るように直列的又は並列的に接続してある2つの
    赤外線検出素子の夫々に透過波長域が相異する光
    学フイルタを配してなる検出ユニツトを複数個並
    設したことを特徴とする焦電型赤外線検出装置。 2 複数の赤外線検出素子の焦電体を1枚の基板
    にて構成してある特許請求の範囲第1項記載の焦
    電型赤外線検出装置。 3 前記基板は各素子を構成する領域間に溝を形
    成してある特許請求の範囲第2項記載の焦電型赤
    外線検出装置。
JP56157872A 1981-10-02 1981-10-02 焦電型赤外線検出装置 Granted JPS5858424A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56157872A JPS5858424A (ja) 1981-10-02 1981-10-02 焦電型赤外線検出装置

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JP56157872A JPS5858424A (ja) 1981-10-02 1981-10-02 焦電型赤外線検出装置

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JPS5858424A JPS5858424A (ja) 1983-04-07
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JPS5935118A (ja) * 1982-08-24 1984-02-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱赤外線検知装置
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JPS5035676A (ja) * 1973-06-15 1975-04-04

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