JPH0341305A - 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 近抵　侵入者の検知や火災の発見などの防犯・防災の目
的のために　赤外線センサを用いて赤外線源の位置を検
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望のものがあり、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△　
防犯・防災などの目的には熱望の赤外線センサが用いら
れる。特に焦電型のセンサは他の熱望のセンサに比べて
感度が高く、赤外線源の位置検知装置に最適である。

従来の焦電型赤外線検知装置の一例を第５図（ａ）（斜
視図）、　　（ｂ）（断面図）に示す。焦電薄膜１の両
面に電極２，３を形成し　各焦電素子を構成している。

二次元に配した焦電素子のう板　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　−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　二次元の焦電素
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を横方向に移動させることによって、焦電素
子アレイに入射する赤外線像５を走査し、各列の両端の
電極６．７の間に発生する電圧を出力として信号処理回
路に接続している。横方向の焦電素子は隣同士が逆起電
力になるように配線されているため、発生する電圧の時
間変化は交流波形になり、各焦電素子の出力は対応する
上向きピーク値から下向きピーク値を引算することによ
って求められる。発光ダイオード８とフォトトランジス
タ９を対向させその光路をスリット４が遮るように設置
し、スリット４が焦電素子にさしかかる直前にフォトト
ランジスタ９に発光ダイオード８の光が入射し、これを
スタートトリガとしてパルス発生装置を働かせ各信号ピ
ーク位置で信号読み込みパルスを発生し、各ピーク値を
読み込み引算処理を行なっている。

発明が解決しようとする課題 しかし、このような従来のセンサは素子数が多く、出力
信号の各ピーク値を精度よく読み込む場合、読み込みパ
ルスの時間精度が問題になる。時間精度には、パルス発
生装置の精度とスリット駆動用モーターの精度の両方が
関与している。例えば横方向の素子数が３２個のセンサ
ではモーターの精度が１％あっても最初の素子と最後の
素子では３０％程度の時間ずれが生ずる。こ−のため駆
動用モーターとしてパルスモータ−のようにパルス発生
装置と同期できるようなモーターを用いなければなな（
１また　雰囲気温度の変化によっても精度が変わらない
必要がある。

このように　従来例においては装置が大型化し生産コス
トも増大し　装置のタイミング調整が煩雑になる。

本発明（よ　このような従来技術の課題を解決すること
を目的とする。

課題を解決するための手段 本発明（よ　スリットの外周部に焦電素子アレイの列方
向と同一のピッチで配列したスリットアレイを設（す、
光源からの光が前記スリットアレイにより断続され光検
出素子に入射するように光源と光検出素子を設置し　前
記スリットの移動にともなって光検出素子に発生する信
号をトリガとして順次各画素の信号の読み込みを行なう
ものである。

作用 本発明（よ　各焦電素子毎にトリガを設は出力信号を各
ピーク位置で読み込むた取　最初の素子と最後の素子の
間でピーク位置のずれは生じな賎たとえ駆動用モーター
の速度が変わっても確実に出力信号のピーク位置で読み
込むことができる。

よって、複雑なパルス発生装置は必要なく、駆動用モー
ターの速度精度もそれほど必要なく、小型で安価な焦電
型赤外線検知装置を実現できる。

実施例 以下に　本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図に本発明の焦電型赤外線検知装置の一実施例の斜
視図（同図（ａ））と断面図（同図（ｂ）を示す。焦電
素子アレイは従来例と同じ構成をしている。焦電薄膜１
の両面の電極２、３により焦電素子が構成され　横方向
の焦電素子が隣同士逆起電力になるように直列に配線さ
れている。その前面を光学スリット４が繰り返し移動し
てゆき、各焦電素子の信号を時系列信号として取り出し
ている。スリット板４の外周部に横方向に焦電素子の横
方向のピッチと同じピッチで光学スリットアレイ１０が
設けられており、　スリットアレイ１０を挟み込む位置
に発光ダイオード８とフォトトランジスタ９が対向して
配置されている。スリットアレイ１０で断続された発光
ダイオード８からの光をフォトトランジスタ９が検出し
て、スリットアレイ１０が開になった瞬間にトリガ信号
を発生している。

このトリガ信号を受けて信号処理装置への読み込みを行
なう。

全素子に一様に赤外線が入射している場合の横１列の出
力信号を第２図に示す。各素子の出力信号がスリット４
の移動にともなってｌｌｌＪｔ次出力され素子の極性が
交互に変わるため交流波形になっている。ここで、　１
番目の素子の出力はｔｌのピークの値からｔ９の値を引
算した値に相当り、、２番目の素子の出力はｔｌのピー
クの値からｔ２のピークの値を引算した値に相当する。

同様に奇数番目のピークの値から偶数番目のピークの値
を引算した値が各々の素子の出力に相当する。各素子に
入射する赤外線量が異なる場合、その分布に応じた出力
波形となる。

この素子の信号処理のブロック図を第３図に示す。焦電
素子アレイの各列の信号をインピーダンス変換４１Ｌ　
　バンドパスフィルター４２でＳ／Ｎを向上させた後、
スイッチアレイ４３で順次縦方向を走査してＡ／Ｄ変換
を行なっている。スイッチアレイ４３での走査（よ　前
述したフォトトランジスタからのトリガ信号によって開
始し　フォトトランジスタの位置を左右に移動すること
によって各々のピーク位置でトリガ信号が発生するよう
に微調整できるようになっている。Ａ／Ｄ変換した後に
奇数番目のピークの値から偶数番目のピークの値を引く
演算処理を行なっている。

本実施例によれば　フォトトランジスタが受光してから
トリガを出力するまでにほとんど時間差がないたム　ス
リットを駆動するモーターの回転精度が悪くても確実に
信号のピークでトリガを発生することができる。よって
、簡単なモーターを用いることができ、装置を小型化　
低価格化することができる。

第４図に別の実施例を示′？ｌ；　　焦電素子アレイと
同じ基板上に焦電素子の横方向のピッチと同じピッチで
配列したフォトセンサアレイ５１が設けられている。フ
ォトセンサアレイ５１の前面に設けられた光源５２から
の光がスリット４によって走査されフォトセンサアレイ
５１を順次照射して行く。各フォトセンサ５１に光が照
射した瞬間に読み込みのためのトリガ信号を発生ずる。

前記実施例においては各焦電素子とスリット列の位置及
びピッチの精度が必要である力文　本実施例では同じ基
板上に同じパターニング技術で焦電素子とフォトセンサ
を作製できるためピッチずれなどの心配がな鶏　ここで
、光源として横長のものが必要になる力東　光源自体を
スリットに設ければ点光源に近いものが使用可能である
。逆に　焦電素子アレイと同一の基板上に発光素子アレ
イを設けてスリットを通してフォトセンサで受光するタ
イプも考えられる。

以上の実施例では光源に発光ダイオーペ　フォトセンサ
にフォトトランジスタを用いているか他９− の光源やフォトセンサでも同様の効果が得られる。

特に　フォトセンサを焦電素子アレイと同様の材料を用
いて同一基板上に作製するとフォトセンサを作製するプ
ロセスを省略することができる。

光学素子だけでなく素子のピッチ毎に帯磁した磁性体と
磁気抵抗素子やホール素子のような磁気センサの組合せ
でも同様の効果が得られる。

また　実施例では縦横二次元に配列した焦電素子アレイ
について説明した力交　焦電素子を同心円上に周方向と
径方向に配列した焦電素子アレイなどでも同一の効果が
得られる。

発明の効果 本発明により、複雑なパルス発生装置が必要なく、スリ
ットを駆動するモーターの回転精度が悪くても確実に信
号のピークでトリガを発生することができる。よって、
簡単なモーターを用いることができ、装置を小型化　低
価格化することができ、装置の調整が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　　（ｂ）ｌ；ｔ、、　　本発明の一実
施例に０− おける焦電型赤外線検知装置を示す斜視図と断面図、第
２図は同実施例における信号処理方法を示す出力波形図
、第３図は、同信号処理方法を実現する回路のブロック
図、第４図は本発明の他の実施例を示す斜視図、第５図
（ａ）、　　（ｂ）は従来例を示す斜視図と断面図であ
る。 １・・・焦電薄膜、２．３・・・電極、４・・・スリッ
ト、８・・・発光ダイオード、９・・・フォトトランジ
スタ、１０・・・スリットアレイ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）二次元に配列した焦電素子アレイの一列を構成す
   る各焦電素子が電気的に直列で、かつ隣接する焦電素子
   同士が逆起電力となるように配線され、スリットが前記
   焦電素子アレイ上を列方向に移動することによって各焦
   電素子に照射する赤外線像を順次走査する焦電型赤外線
   検知装置において、前記スリットの外周部に前記焦電素
   子アレイの列方向と同一のピッチで配列したスリットア
   レイが設けられ、光源からの光が前記スリットアレイに
   より断続され光検出素子に入射するように光源と光検出
   素子が設置され、前記スリットの移動にともなって光検
   出素子に発生する信号をトリガとして順次各画素の信号
   の読み込みを行なうことを特徴とする焦電型赤外線検知
   装置。
2. （２）二次元に配列した焦電素子アレイの一列を構成す
   る各焦電素子が電気的に直列で、かつ隣接する焦電素子
   同士が逆起電力となるように配線され、スリットが前記
   焦電素子アレイ上を列方向に移動することによって各焦
   電素子に照射する赤外線像を順次走査する焦電型赤外線
   検知装置において、前記焦電素子アレイの同一基板上の
   外周部に前記焦電素子アレイの列方向と同一のピッチで
   配列した光検出素子アレイが設けられ、光源からの光が
   前記スリットにより走査され前記光検出素子アレイに入
   射するように光源と前記スリットが設置され、前記スリ
   ットの移動にともなって各光検出素子に発生する信号を
   トリガとして順次各画素の信号の読み込みを行なうこと
   を特徴とする焦電型赤外線検知装置。