JPH0351722A - 赤外線センサ - 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、焦電物質の表面電荷の変化により赤外線を検
出する赤外線センサに関し、更に詳述すれば、焦電物質
製の検知体への照射赤外線を通断するチョッパとして、
ＤＳＭ型の液晶チョッパを用いてなる赤外線センサに関
する。

〔従来技術〕

タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯｚ）等の焦電物質は自
発分極を有しており、これが大気中にあるとき、電荷を
含んだ塵芥、水蒸気等が浮遊電荷としてその表面に付着
して電気的な中和状態が保たれているが、この焦電物質
が赤外線照射により加熱された場合、これに伴うわずか
な伸縮により自発分極の大きさが変化して、表面に赤外
線の照射量に対応する電荷が観測される。従って、焦電
物質製の検知体を赤外線の照射域に配し、これの表面電
荷の変化を取出すことにより赤外ｖＡＩを検出する赤外
線センサが構成される。ところが焦電物質表面の電荷の
変化は、赤外線照射に伴い過渡的に観測されるものであ
るから、焦電物質を検知体とする前記赤外線センサにお
いては、該検知体への照射経路の中途に、照射赤外線を
断続的に透過、遮断するチョッパを配し、過渡的な状態
を断続的に生ぜしめる必要がある。このようなチョッパ
としては、従来から、切欠きを有する回転板をモータに
て回転駆動し、前記切欠きの通過時にのみ赤外線が透過
されるようにしたもの、及び相互に貼合わされた２枚の
圧電板からなる振動子とこれの先端に取付けたスリット
板とを備え、前記振動子への電圧印加により生じるスリ
ット板の振動により前記透過及び遮断を行わしめるもの
が用いられている。ところが、前者においては、切欠き
円板及びこれの駆動モータの配設位置の確保が必要であ
り、大型化が避けられない上、消費電力が大きいという
難点があり、また後者においては、確実な通断をなさし
めるため、前記スリット板に高い取付は精度が要求され
る上、経時的な位置ずれの発生に伴う通断機能の低下が
避けられないという難点がある。

そこでこのような難点を解消するものとして近年、液晶
を利用する液晶チョッパが開発されており、特開昭５９
−１５８０８９号公報、特開昭６１−２５４８２５号公
報、及び特開昭６２−２３４１２４号公報等に開示され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕 さてこの種の液晶チョッパは、その動作形態の相違によ
り、ＴＮＭ（ニー１ｓｔｅｄ　　Ｎｃ＋＋＋ａｔｉｃ　
　Ｍｏｄｅ）型とＤＳＭ　（旦ｙｎａｍｉｃ　　Ｓｃａ
ｔｔｅｒｉｎｇ　　Ｍｏｄｅ）型とに大別されるが、前
記特開昭５９−１５８０８９号公報、特開昭６１−２５
４８２５号公報には、動作形態についての記載はなく、
特開昭６２−２３４１２４号公報にはＴＮＭ型を利用す
ることが記載されている。

ところが、液晶による偏光面の回転により赤外線の透過
、遮断の切換え、即ち赤外線に通断を行うＴＮＭ型の液
晶チョッパにおいては、液晶層の両側に一対の偏光板が
必要であるが、赤外線用（波長３μＩＩＩ〜１２μｍ程
度）の偏光板は非常に高価である上、これらによる赤外
線透過率の減少が不可避であるという難点があり、また
、応答時間（特に立ち下がり時間）が長いという不都合
がある。

これに対し、液晶層内にて液晶分子を振動させて、この
振動に伴う散乱により赤外線の遮断を行うＤＳＭ型の液
晶チョッパにおいては、前述の難点は生じないが、赤外
線の透過率が液晶を駆動する電圧の波形に影響されるに
も拘わらず、従来、適正な電圧波形が提案されておらず
、この種の液晶チョッパを備えた赤外線センサにより安
定的に高出力を得ることは困難であるとされていた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ＤＳ
Ｍ型の液晶チョッパに与えるべき適正な駆動電圧波形を
提案し、安定的に高出力を取出し得ると共に、応答性に
優れた赤外線センサを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る赤外線センサは、焦電物質製の検知体への
赤外線の照射経路の中途に、該赤外線を通断するＤＳＭ
型の液晶チョフパを備えた赤外線センサにおいて、前記
液晶チョッパの駆動電圧が、正電圧、０電圧、負電圧、
０電圧を、前記検知体の感度に関連する所定周期にて繰
り返すパルス状の波形を有していることを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、正電圧、０電圧、負電圧。

Ｏ電圧を所定周期にて繰り返すパルス形の波形を有する
電圧によりＤＳＭ型の液晶チョッパを駆動し、該液晶チ
ョッパにおける赤外、ｖｌ透過時の高い透過率と、遮断
時の確実な遮断とを実現し、該液晶チョッパの下流側に
配された検知体に高い出力を得る。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る赤外線センサの構成を示す模式
図である。

図中１は、ＬｉＴａ０＝等の焦電物質からなる検知体で
あり、また２は、赤外線を発する被測定物であって、被
測定物２から検知体１への赤外線３の照射経路の中途に
は、ＤＳＭ型の液晶チョッパ４が配設されている。而し
て、被測定物２から発せられた赤外線３は、液晶チョッ
パ４の後述する動作により通断され、検知体ｌ上に断続
的に照射される。

そしてこの照射に応じて検知体１の表面に生じる電荷は
、アンプ５による増幅の後、制御部６に与えられ、制御
部６は、この入力信号から照射赤外線量及び被測定物２
の温度等を算出し、この結果を表示部７に与えて表示さ
せる。

さてＤＳＭ型の液晶チョッパ４においては、これに電圧
が印加されたとき、液晶分子が電流経路に沿って整列し
て振動し、液晶チョッパ４による赤外ｖＡ３の遮断は、
この振動により入射赤外線３が散乱することによりなさ
れる。即ち液晶チョッパ４は、前記電圧の印加が長時間
におよび液晶分子の整列が定常的となると共に遮断動作
を果たせなくなるから、液晶チョッパ４の駆動電圧は、
周期的に方向が反転する電圧である必要がある。図中８
は、このような駆動電圧を発生する駆動回路である。

本発明者等は、以上の如き構成の赤外線センサにおいて
、駆動回路８から液晶チョッパ４へ与える駆動電圧の波
形を種々に変更して、まず、駆動電圧印加時における透
過赤外線量Ｔ。Ｎと、駆動電圧無印加時における透過赤
外線量Ｔ　、、、とを測定し、両者の差を求める実験を
行った。なお液晶チョッパ４の液晶材料はパラアゾキシ
アニソールであり、被測定物２としては温度１５０℃の
黒体を使用して、透過赤外線量の測定は、前記検知体３
の位置に配された赤外線強度測定器にて行った。

駆動回路８による駆動電圧は、第２図に示す如（、電圧
印加状態（オン状態）と無印加状態（オフ状Ｂ）とを周
期的に繰返すものとし、−回のオン、オフに要する周期
Ｔを１．０秒、　０．６７秒、　０．５０秒及び０．３
３秒の４通りに変化させると共に、オン時における駆動
電圧の波形は、正電圧又は負電圧を継続するもの〔第２
図（ａ））、正電圧と負電圧との一回の繰返しを行うも
の〔第２図（ｂ）〕、同じ（２回の繰返しを行うもの（
第２図（Ｃ１）、及び同じ＜１０回の繰返しを行うもの
〔第２図（ｄ）〕の４種とした。なお夫々の正、負電圧
の大きさは２５Ｖである。

以上の如き夫々の駆動電圧により液晶チョッパ４を駆動
して、前記Ｔ。、２及びＴ。Ｈの測定を行い、両値の差
（ＴＯＦＦ　　ＴＯＮ）を求めた結果を第３図に示す。

なお本図の縦軸は、被測定物またる黒体からの出射赤外
線量を基準としてのパーセント表示となっており、また
横軸の（ａ）〜（ｄｌは、第２図の（ａ１〜（ｄ）に夫
々対応する０本図から、（Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ　　Ｔ　ｏ　
ｓ　）の値は、全ての駆動電圧波形に対し周期Ｔの増大
に伴って増大する傾向を示し、同一の周期Ｔにおいては
、オン時に正電圧又は負電圧を継続する第２図（８）に
示す駆動電圧を採用した場合、他に比較して大幅に大と
なることが明らかである。

このように第２図（ａ）に示す駆動電圧波形、即ち、正
電圧、０電圧、負電圧、０電圧をこの順に繰返す駆動電
圧波形の採用により、液晶チョッパ４による透過時の赤
外線透過率と、遮断時の赤外線透過率との間に大なる差
異が得られることが明らかとなったので、次に第１図に
示す赤外線センサにおいて周期Ｔの影響を更に調べるべ
く、共に第２図（ａ）に示す波形を有し、１．０秒から
０．３３秒に至るまで８通りに異なる周３１．ＩＩＴを
有する駆動電圧を駆動回路８から液晶チョッパ４に与え
た夫々の場合において、検知体１において取出し得る出
力を調べる実験を行った。この実験の結果を第１表に示
す。

第１表 この実験の結果、液晶チョッパ４における赤外線透過率
の差は、これの駆動電圧の周期Ｔが１．０秒以内の範囲
において、該周期Ｔの増大に応じて増大するにも拘わら
ず、検知体１において取出し得る出力値のピークは、周
期Ｔが０．６〜０．７秒程度の部分に存在することが明
らかとなった。これは、ＬｉＴａ０ｔ製の検知体１の感
度が３　Ｈｚ　（Ｔ　＝　０．３３ｓｅｃ）前後にピー
クを有するためである。即ち、液晶チョッパ４の駆動電
圧の周期を検知体１の感度に関連させて決定することに
より、該検知体ｌにおいて可及的に高い出力が得られる
。

なお本実施例においては、液晶チョッパ４の液晶材料と
してパラアゾキシアニソールを用いた場合について説明
したが、メトキシベンジリデンブチルアニリン等の他の
ＤＳＭ型の液晶材料を用いてもよいことは言うまでもな
い。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る赤外線センサにおいては
、検知体への赤外線照射経路の中途に配されたＤＳＭ型
の液晶チョッパが、正電圧、Ｃ１圧。

負電圧、０電圧を周期的に繰り返すパルス形電圧により
駆動されるから、該液晶チョッパにおける透過時と遮断
時とにて大きい透過率差が得られ、また、前記駆動電圧
の周期が前記検知体の感度に関連して定められているか
ら、検知体に高い出力を得ることが可能であって、高出
力を安定的に取出し得ると共に、応答性に優れた赤外線
センサが実現される等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る赤外線センサの構成を示す模式図
、第２図は液晶チ＝Ｉ７パの駆動電圧の波形図、第３図
は種々の駆動電圧により駆動される液晶チョッパにおけ
る赤外線透過率の比較結果を示すグラフである。 ■・・・検知体　　２・・・被測定物　　３・・・赤外
線４・・・液晶チョッパ　　８・・・駆動回路時　許　
出願人　　三洋電機株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、焦電物質製の検知体への赤外線の照射経路の中途に
   、該赤外線を通断するＤＳＭ型の液晶チョッパを備えた
   赤外線センサにおいて、 前記液晶チョッパの駆動電圧が、正電圧、 ０電圧、負電圧、０電圧を、前記検知体の感度に関連す
   る所定周期にて繰り返すパルス状の波形を有しているこ
   とを特徴とする赤外線センサ。